JP2811088B2

JP2811088B2 - カラー画像形成装置

Info

Publication number: JP2811088B2
Application number: JP1219171A
Authority: JP
Inventors: 哲羽根田; 真和福地; 俊二松尾; 静雄森田
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1989-08-24
Filing date: 1989-08-24
Publication date: 1998-10-15
Anticipated expiration: 2013-10-15
Also published as: JPH0380269A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、電子写真方式によりベルト状像形成体上に
トナー像を形成し、転写材上に転写して画像を得るよう
にしたカラー画像形成装置に関する。

〔発明の背景〕

電子写真法を用いてカラー画像を得るには多くの方法
・装置が提案されている。例えば特開昭61−100770号公
報に開示されているように、像担持体たる感光体ドラム
上に原稿像の分解色数に応じた潜像形成と現像を行い、
現像の都度転写ドラム上に転写して転写ドラム上に多色
像を形成したのち、記録紙上に転写してカラーコピーを
得る方法がある。この方法による装置は、感光体ドラム
の他に１枚分の画像をその周面上に転写できる大きさを
もった転写ドラムを設ける必要があり、装置は大型でか
つ複雑な構造となることは避けられない。

また例えば特開昭61−149972号公報に開示されている
ように、感光体ドラム上に原稿像の分解色数に応じた潜
像形成と現像を行い、現像の都度転写材上に転写して多
色のカラーコピーを得る方法である。この方法にあって
は多色の画像を精度よく重ねることは困難で、良質のカ
ラーコピーを得ることはできない。

また感光体ドラム上に原稿像の分解色数に応じた潜像
形成と、カラートナーによる現像を繰り返し、感光体ド
ラム上でカラートナー像を重ねたのち転写してカラー画
像を得る方法がある。この多色画像形成の基本プロセス
は本出願人による特開昭60−75850号、同60−76766号、
同60−95456号、同60−95458号、同60−158475号公報等
によって開示されている。

このような重ね合わせによってカラー画像を得るよう
にした多色画像形成画像にあっては、感光体ドラムの周
縁に色の異なったカラートナーを収納した複数の現像器
が配置してあり、一般には感光体ドラムを複数回回転さ
せ、感光体ドラム上の潜像を現像してカラー画像を得る
ようにしている。

また像形成体については、上記に説明したようにドラ
ム周面に光導電体を塗布あるいは蒸着した感光体ドラム
とともに、光導電体を可撓性のベルト上に塗布あるいは
装着したベルト状像形成体も提案されている。ベルト状
像形成体（以後感光体ベルトともいう）は駆動ローラを
含む回動ローラ間に張架することで形状が決まるので、
空間を有効に利用してコンパクトの形状としたカラー画
像形成装置を構成する場合には有効である。

〔発明の目的〕

感光体ベルトを用いたカラー画像形成装置にあって
は、該感光体ベルトの周縁部に、帯電手段、像露光手
段、複数の現像器群からなる現像手段等の像形成手段が
設けられ、之等像形成手段が回動する感光体ベルトに一
定の間隙をもって対向することとなる。

しかし感光体ベルトの周縁部に１組の帯電手段、像露
光手段と複数の現像器群を配設し、之によって多色のカ
ラー画像を得るには感光体ベルトは多数回転することが
必要で、１画像を得るのに相当時間を必要とすることと
なる。

また上記の作像のプロセスにおいて、帯電、現像の動
作タイミングを独立に設けていることが必要で、このこ
とにより電源の大型化、駆動の大型化、制御の複雑化等
コストアップに連なる問題がある。

一方、かかるカラー画像形成装置では、カラー画像以
外に黒トナーのみを用いて画像形成を行う機会が極めて
多いことが経験的に明らかとなっている。黒トナーのみ
を用いた画像形成において他の使用しないカラートナー
の現像器まで作動させると、現像剤は不必要に劣化し、
トナー飛散が増加することは避けられない。

本発明は上記問題点を解決することを目的とする。

〔発明の構成〕

上記目的は、２つの回動ローラ間に張架されて移動す
るベルト状像形成体の周縁に帯電器、像露光装置、現像
器を単位とした像形成手段を複数組配設したカラー画像
形成装置において、各カラートナーを用いる像形成手段
は同一のタイミングで制御を行う一方、黒トナーを用い
る像形成手段は独立のタイミングで制御を行い、前記像
形成体上にトナー画像を重ね合わせるようにして形成す
ることを特徴とするカラー画像形成装置により達成され
る。

〔実施例〕

本発明のカラー画像形成装置の一実施例を第１図ない
し第４図に示す。

第１図において、１はベルト状像形成体たる可撓性の
感光体ベルトで、該感光体ベルト１は回動ローラ２およ
び３の間に架設されていて回動ローラ２の駆動により時
計方向に搬送される。

４は前記感光体ベルト１に内接するよう装置本体に固
定したガイド部材であって、前記感光体ベルト１はテン
ションローラ５の上方への力学的作用によって緊張状態
とされることによりその内周面を前記ガイド部材４に摺
擦させる。さらにガイド部材４には像形成に不要な領域
に凹部を設け、摺擦による抵抗を減らしてもよい。勿論
この凹部は摺擦抵抗が低い場合は設けなくてもよい。ま
た感光体ベルト１或はガイド部材４間の摺擦抵抗を下げ
る目的でテフロン加工等の低摩擦部材を感光体ベルト１
あるいはガイド部材４の何れかの表面に設け、あるいは
前記の低摩擦部材で構成することが好ましい。

従って前記感光体ベルト１の外周面の感光体は搬送中
にも常に前記ガイド部材４の表面に対し一定の関係位置
に保たれ、安定した曲率の大きい画像形成面を長い幅で
構成することを可能としている。それ故、同一形状をも
つ画像形成手段を多数並列配置することができる。第１
図においてはガイド部材４を背後にした感光体ベルト１
に対向しては４個の帯電器110,210,310,410と、４個の
像露光装置120,220,320,420と、イエロー（Ｙ），マゼ
ンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），黒（BK）のトナーをそれぞ
れ内蔵した４個の現像器130,230,330,430が位置してい
る。そして１個宛の帯電器、像露光装置、現像器を組と
して４組の帯電器、像露光装置、現像器110,120,130;21
0,220,230;310,320,330;410,420,430がセット状をなし
た４組の画像形成手段として互に隣接し、感光体ベルト
１に対向している。黒（BK）トナーを内蔵した現像器43
0はトナーの消費も多く、一成分現像剤を用いることも
あって、ホッパーを含めた現像器の形状を異にすること
もあるが、その他については全く同じである。この様に
各帯電器や各現像器が略並列で近接配置していることか
ら、電源や駆動を共通化することが可能となる。

また現像器やクリーニング装置を感光体ベルトの下方
に設けることにより、現像剤の飛散やこぼれを防止する
ことができる。

帯電器110,210,310,410は何れも同一構造のスコロト
ロン帯電器で、XX断面で示す帯電器110の感光体ベルト
１との対向した状態は第３図（Ａ）に示す通りである。
即ち110Aは帯電器110のバックプレートで、断面形状が
コの字形状をした金属部材、110Bは該バックプレート11
0Aの両端に取付けた各電極ブロック、110W₁は前記電極
ブロック110Bの間に張設した電極用のワイヤである。11
0W₂はワイヤ110W₁の前面に多数本張設したグリッドワイ
ヤあるいはメッシュ状に構成されたエッチンググリッド
である。

各電極ブロック110Bには突当部材として所定の高さを
もった各突起110Cが一体に形成され、帯電器110は該各
突起110Cが感光体ベルト１外側において前記ガイド部材
４に圧接するよう板バネ等の弾性部材110Dによって付勢
されている。

従って前記電極用ワイヤ110W₁やグリッドワイヤ110W₂
は感光体ベルト１の周面に対し常に一定の間隔を保って
位置し、感光体を所定の電位に確実に帯電することが出
来る。

像露光装置120,220,320,420は何れも同一構造の像露
光手段であって、第１図の実施例で示したプリンタとは
別体の画像読取装置から出力される色信号が入力され
て、帯電器110,210,310,410によって電荷を付与された
感光体ベルト１の周面上に像形成用の輝線を形成する。
像露光装置120,220,320,420は、入力された色信号に基
づいて半導体レーザでレーザビームを発生させ、該レー
ザビームをポリゴンミラーによって回転走査し、ｆθレ
ンズを経て感光体ベルト１の周面上に投射し輝線を形成
するレーザ書込み系ユニット（図示せず）であっても、
また直線状に配列した収束性光伝送体120Aと入力された
色信号に基づいて発光するLED等の発光部120Bとを一体
とした像露光光学系であってもよい。第３図（Ｃ）は第
１図の像露光装置120のZZ断面を示したもので、該発光
部120Bはケーシングの両端部に突当部材として所定の高
さをもった突起120Cが感光体ベルト１の外側において前
記ガイド部材４に圧接するよう前記帯電器110における
場合と同様に、板バネ等の弾性部材120Dによって付勢さ
れている。

従って前記像露光光学系120もまた感光体ベルト１の
周面に対し常に一定の間隔を保って位置し画像を感光体
上に正確に結像することが出来る。

現像器130,230,330,430特に現像器130,230,330につい
ても同様同一構造の現像器である。内部にはそれぞれイ
エロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），黒（B
K）のトナーとキャリアとからなる２成分現像剤、或は
同色をした一成分現像剤を有していて、非接触の反転現
像を行う現像器である。

第４図は二成分現像剤を内蔵した現像器130の断面を
示したもので130Aは、固定されたマグネットローラを内
包する現像スリーブで同軸上の突当コロ130Bにより感光
体ベルト１の周面との間に所定の現像間隔を保ち反時計
方向に駆動回転される。131Aは剛性かつ磁性を有する薄
層形成部材で現像スリーブ130Aに対し現像剤が介在しな
い状態で所定の荷重をもって圧接される。131Bおよび13
1Cはスクリュー構造をもち、互いに逆方向に現像剤を搬
送循環させる一対のトナー搬送スクリューであってトナ
ーとキャリアを充分撹拌混合した上現像剤として現像ス
リーブ130Aに送る作用をするものである。

前記トナー搬送スクリュー131Bと前記トナー搬送スク
リュー131Cは互いに相反する方向に回転する撹拌部材を
兼ねる部材であってトナー搬送スクリュー131Bの推力に
よって奥側に搬送されたトナーとキャリアは、トナー搬
送スクリュー131C側に移りその推力によって図面の手前
側に搬送され、その間におけるトナーとキャリアとの混
合作用によって摩擦帯電がなされた均質な現像剤とさ
れ、現像スリーブ130A周面上に層状に付着する。

現像スリーブ130Aの周面上に付着して層状をなしたこ
の現像剤層は、薄層形成部材131A部分を通過する過程で
薄層となり、現像領域において時計方向に搬送する感光
体ベルト１の周面上の潜像を現像間隔を距てて非接触で
反転現像しトナー像を形成する。

この非接触現像時には図示しない電源から直流成分に
加え交流成分を含む現像バイアスが前記現像スリーブ13
0Aに印加され、その結果現像スリーブ130A上に現像剤中
のトナーのみが選択的に前記潜像の面に移行して付着さ
れる。

トナー成分を消費した現像剤はキャリア比率が高くな
って現像スリーブ130Aによって搬送されてスクレーパ13
1Dにより剥離回収され、再びトナー比率の高い現像剤を
混合される。

第３図（Ｂ）は第１図の現像器130のYY断面を示した
ものである。第３図（Ｂ）において130Aは現像器130の
現像スリーブ、130Bは突当部材たる突当コロであって該
突当コロ130Bは前記現像スリーブ130Aの回転軸9Cに回転
自由に軸受け支持されている。

前記突当コロ130Bは、前記ガイド部材４に圧接された
場合、現像スリーブ130Bの周面が感光体ベルト１の外周
面との間に現像間隔に相当する間隙を形成出来るよう現
像スリーブ130Aより若干大きな外径寸法を有している。

従って現像スリーブ130Aは感光体ベルト１の外周面と
の間に非接触現像に適した一定の現像間隔（0.3〜1mm）
を構成し、現像器130は常に適正な現像処理を行うこと
が出来る。なお他の現像器230および330,430についても
同様であってそれぞれの内蔵する各突当コロは周知の付
勢機構によってガイド部材４に圧接され、安定した状態
で現像が行われる。

以上説明した構造と機能を有する帯電器、像露光装
置、現像器からなる４組の画像形成手段は互にＨの間隔
をもって速度Ｖで移動する感光体ベルト１に第１図に示
すように対向している。即ち帯電器110,210,310,410は
Ｈの間隔をもって配置され現像器130,230,330,430につ
いても同様であるが、特に像露光装置120,220,320,420
はカラー画像の重ね合わせの関係から感光体ベルト１周
面上で同じ長さＨに調整され配置されている。なお更に
微細な調整は発光部120B,220B,320B,420Bの発光タイミ
ングを基本的なタイミングずれより更に電気的にずらし
補正することにより行われる。

上記プリンタによる画像形成はそのモード選択によ
り、フルカラー画像形成及びファンクショナルカラー画
像形成に分類されるカラーコピーと、黒色画像形成がな
される黒色コピーとに分類されるが、まずフルカラーの
画像形成について説明する。この実施例では現像器130
ではイエロー（Ｙ）トナーを含む現像剤が、現像器230
ではマゼンタ（Ｍ）トナーを含む現像剤が、現像器330
ではシアン（Ｃ）トナーを含む現像剤が、また現像器43
0では黒（BK）トナーを含む現像剤が装填されていて、
第２図に示すタイムチャートに従って画像形成がなされ
る。

先ずスタートSWがONすると感光体ベルト１の時計方向
へのＶの定速度による回転を開始し、帯電器110,210,31
0が同時に第１のタイミングでONされ、帯電器410につい
ては先の第１のタイミングより時間3H/Vだけ遅れてONさ
れ（Ｖは感光体ベルトの移動速度）、感光体上に一様な
帯電がなされる。ついで像露光装置120によって信号処
理部から出力された第１の色（Ｙ）に対応する潜像を感
光体ベルト１の周面上に形成されて行く。ついで現像器
130,230,330が第２のタイミングで同時に作動を開始す
る。黒色トナーを有した現像器430については先の第２
のタイミングより時間3H/Vだけ遅れてONされる。前記第
１の色（Ｙ）に対応する潜像は現像器130によって現像
され、イエロー（Ｙ）のトナー像が形成されて行く。イ
エロー（Ｙ）のトナー像は保持されたまま帯電器210の
下を通過し再帯電される。先の像露光装置120による潜
像形成より時間H/Vだけ遅れて、第２の色（Ｍ）に対応
する潜像が像露光装置220によって形成されて行く。こ
の潜像は現像器230によって現像される。

このマゼンタ（Ｍ）のトナー像はすでに形成されてい
る前述のイエロー（Ｙ）のトナー像の存在下に形成され
る。

更に帯電器310によって再帯電された感光体ベルト１
上には、先の像露光装置220による潜像形成より時間H/V
遅れて第３の色（Ｃ）に対応する潜像が像露光装置320
によって形成されて行く。この潜像は現像器330によっ
て現像され、シアン（Ｃ）のトナー像はすでに形成され
ているイエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ）のトナー像の存
在下に形成され、３色のトナー像が重ねて感光体ベルト
１上に形成される。

第１のタイミングより時間3H/Vだけ遅れてONされる帯
電器410による再帯電と、先の像露光装置320による潜像
形成より時間H/Vだけ遅れて露光する像露光装置420と、
第２のタイミングより時間3H/Vだけ遅れてONする現像器
430とによって、同様の処理により感光体ベルト１表面
に黒色のトナー像を重ね合わせて形成する。これ等各現
像器130,230,330および430の各スリーブ130A,230A,330
A,430Aには直流あるいはさらに交流のバイアスが印加さ
れ、顕像手段である２成分現像剤によるジャンピング現
像が行われ、基体が接地された感光体ベルト１には非接
触で現像が行われるようになっている。なお、現像とし
ては一成分現像剤を用いた非接触現像を用いることもで
きる。

かくして感光体ベルト１の周面上に形成されたカラー
のトナー画像は、転写部において給紙カセット14より給
紙ガイド15を経て送られてきた転写材に転写される。

すなわち、給紙カセット14に収容された転写材は給紙
ローラ16の回転によって最上層の一枚が搬出されてタイ
ミングローラ17を介し感光体ベルト１上の像形成とタイ
ミングを合わせて転写器12,除電バー12Aへと供給され
る。

画像の転写及び除電を受けた転写材は、前記回動ロー
ラ２に沿って急に方向転換をする感光体ベルト１より確
実に分離して上方に向かい、定着ローラ18によって画像
を溶着したのち排紙ローラ19を経てトレイ20上に排出さ
れる。

一方、転写材への転写を終えた感光体ベルト１はさら
に搬送を続けてブレード13Aとトナー搬送ローラ13Bを圧
接状態としたクリーニング装置13において残留したトナ
ーの除去を行う。なおクリーニング装置13において、ブ
レード13Aとトナー搬送ローラ13Bの感光体ベルト１への
圧接は、感光体ベルト１の回転移動中終始継続してなさ
れブレード13Aの退避後も圧接し、若干遅れて退避する
よう制御される。

第２図（ａ）はこのカラー画像形成のタイミングチャ
ートを示したもので、第２図（ｂ）はこの制御を示すブ
ロック図である。

以上、フルカラーの画像形成について説明した。

ファンクショナルカラーによる画像形成も同様にして
なされるが、この場合には上記トナーに代えて青
（Ｂ），緑（Ｇ），赤（Ｒ），黒（BK）色トナーを含む
現像剤を現像器130,230,330,430内にそれぞれ装填し、
一方その現像器の前（上流側）に位置した像露光装置12
0,220,320,420が青（Ｂ），緑（Ｇ），赤（Ｒ），黒（B
K）の色画像データをそれぞれ出力するよう制御するこ
とによってなされ、動作数は可変に制御される。

各帯電器110,210,310は各像露光装置120,220,320との
間隔に相当する時間分だけ早く第１のタイミングで帯電
状態に入ればよい。それ故第２図に示すタイムチャート
で、同一電源を共用する帯電器110,210,310は同時にか
つ像露光装置120による像露光に先立って第１のタイミ
ングで帯電状態にはいるが、好ましくはさらに前記の時
間にH/Vを加えた以前の時点で帯電状態になる様に第１
のタイミングを選択するのがよい。この様に設定すると
帯電スタートからH/V後は感光体ベルトは帯電された状
態で帯電器210,310を通過することになるので帯電電流
の変動が少ない。帯電器110,210,310,410は何れもスコ
ロトロン帯電器を用いているので、再帯電時の電位はさ
らに平準に保たれる。この様に再帯電状態にはいると、
帯電器の電源に対して電気的変動もすくなく安定状態と
なるので、前記の様に帯電状態にはいってからH/V以上
経過して再帯電状態にはいった感光体に対し像露光がな
されることにより、安定した潜像形成を行うことができ
る。また帯電器110,210,310が同時にOFFとする時点は、
像露光装置320によって像露光がなされる画像域が帯電
終了後となっている。

現像器130,230,330の駆動についても、像露光装置120
によって形成される画像域が現像器130を通過する以前
の第２のタイミングで同時にONとなり、像露光装置320
によって形成される画像域を現像器330が通過した後にO
FFとなるよう制御される。但し現像器130,230,330の駆
動開始時には振動が生じやすく、感光体ベルト１上に像
露光中は該画像への悪影響となってあらわれるので、第
１の露光にあたる像露光装置120による像露光に先立っ
て現像器130,230,330の駆動はONの状態にはいっている
ことが望ましい。

ファンクショナルカラーについても、黒色のトナー像
は青（Ｂ），緑（Ｇ），赤（Ｒ）色トナー像の形成とは
別に制御された形で行われる。即ち第１のタイミングよ
り時間3H/Vだけ遅れて帯電器410はONして再帯電がなさ
れ、先の像露光装置320による潜像形成より時間H/Vだけ
遅れて像露光装置420によって像露光がなされ、第２の
タイミングより時間3H/Vだけ遅れて現像器430はONとな
り、感光体ベルト１上には黒（BK）色のトナー像が重ね
て形成されることとなる。

以上説明したように、本発明のカラー画像形成装置は
イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ）あるい
は青（Ｂ），緑（Ｇ），赤（Ｒ）のトナー像形成手段は
同一のタイミングで制御がなされる一方、黒（BK）トナ
ーを用いる像形成手段は独立のタイミングで制御を行う
よう構成されているので、使用頻度の高い黒色のモノカ
ラープリントは黒トナーの画像形成手段のみを単独に制
御・作動させることによって行われる。

現像器130,230,330,430における現像バイアスの印加
時期については、現像器駆動と同時にONしてもよいし、
また当該現像器が現像を行う画像域のみONとするよう制
御してもよい。これは非接触現像を用いた現像器におい
ては、現像器の駆動下においても現像スリーブに印加す
る現像バイアスのON−OFF制御により、現像のON−OFF制
御が可能であることによる。現像バイアスONは現像バイ
アスとして反転現像に必要な帯電電位より少し低めの直
流成分と必要により交流成分との重畳からなる電圧を現
像スリーブに印加することにより行われる。現像バイア
スOFFは、現像スリーブをフローティング状態にするこ
とにより行うことができる。

カラートナーを有した現像器130,230,330について現
像器駆動ONと同時に現像バイアスをONする様にする場合
においては、トナーの消費をさけるために感光体が帯電
された領域内で行われることが望ましい。それ故、第１
のタイミングから帯電器と現像器間の時間差に対応する
時間以上遅れて第２のタイミングを設定するのが望まし
い。又現像器駆動のOFFは帯電域後端が画像域後端が通
過し帯電域後端が通過する前に行うように設定する。

現像バイアスを現像器駆動と独立に制御する場合は駆
動に関しては、上記の第２のタイミングに、現像バイア
スのONに関しては各画像域が、各現像域を通過するタイ
ミングに設定することができる。但しカラー画像につい
てはカラーバランスが重要であるので、各現像器の現像
バイアス電圧については共通とせず独立に制御されるこ
とが望ましい。

〔発明の効果〕

本発明によるカラー画像形成装置は、黒トナーを用い
たモノカラーについては画像形成手段が独立に駆動制御
がなされるので、安定した黒色プリントが得られる。ま
た他のカラー画像形成手段については帯電器の電源の共
通化と現像器駆動の共通化が可能となり、制御系の制御
タイミングが単純となった。このことにより、高速に画
像形成がなされるカラー画像形成装置が安価に提供され
ることとなった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のカラー画像形成装置の断面図、第２図
（ａ）は像形成のタイミングチャート図で、ハッチング
領域は画像域を示す。第２図（ｂ）は本発明の制御を示
すブロック図である。第３図は前記装置の各要部断面
図、第４図は現像器の断面構成図を示す。１……感光体ベルト、2,3……回動ローラ４……ガイド部材、12……転写器 13……クリーニング装置、14……カセット 17……タイミングローラ 110,210,310,410……帯電器 120,220,320,420……像露光装置 130,230,330,430……現像器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭62−220977（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−67560（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−100141（ＪＰ，Ａ) 実開昭58−128447（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 13/01 G03G 15/01 - 15/01 117 B41J 2/525

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】２つの回動ローラ間に張架されて移動する
ベルト状像形成体の周縁に帯電器、像露光装置、現像器
を単位とした像形成手段を複数組配設したカラー画像形
成装置において、各カラートナーを用いる像形成手段は
同一のタイミングで制御を行う一方、黒トナーを用いる
像形成手段は独立のタイミングで制御を行い、前記像形
成体上にトナー画像を重ね合わせるようにして形成する
ことを特徴とするカラー画像形成装置。
【請求項２】前記像露光装置の動作数が可変に設けられ
ていることを特徴とする請求項１記載のカラー画像形成
装置。