JP3145247B2

JP3145247B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP3145247B2
Application number: JP09430794A
Authority: JP
Inventors: 康博高井; 宏和田中
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1994-05-06
Filing date: 1994-05-06
Publication date: 2001-03-12
Anticipated expiration: 2016-03-12
Also published as: JPH07301967A; US5537199A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真方式を用いた
プリンタ、ファクシミリ、複写機等に使用される画像形
成装置に係り、特に普通紙に白黒、多色、２色等の記録
画像を同一装置にて得るための画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のトナーを用いた画像形成には、カ
ールソンプロセスの応用による電子写真方式が広く用い
られている。その原理を複写機等に用いられている正現
像方式を例にあげて説明すると、カールソンプロセスを
採用した装置は、図１３に示すように、表面に感光層を
有する感光体ドラム１の周囲に、帯電器２、露光器３、
現像器４、転写器５、定着器６、クリーナー７、除電器
８を順次設けて構成されている。

【０００３】上記構成において、まず暗所において帯電
器２で感光体ドラム１表面が均一に帯電される。次に露
光器３により感光体ドラム１表面に原稿像を投射するこ
とにより、光の当たった部分の帯電電荷が除去されて、
感光体ドラム１表面に静電潜像が形成される。次いで、
この静電潜像に、現像器４内における感光体ドラム１上
の帯電電荷と逆極性に帯電させたトナー９が付着するこ
とにより、トナー９による可視像が形成される。その
後、記録材１０をこの可視像に重ね、記録材１０の裏面
より転写器５でコロナ放電を行ってトナー９と逆極性の
電荷を与えることにより、トナー像が記録材１０に転写
される。転写されたトナー像は、定着器６の熱や圧力に
より記録材１０に定着され、永久像となる。一方、記録
材１０に転写されずに感光体ドラム１上に残った残留ト
ナー９ａは、クリーナー７により除去される。また、感
光体ドラム１上の静電潜像は除電器８の光により除電さ
れた後、再度帯電器２による帯電から始まるプロセスが
繰り返されて、連続的な画像形成が行われる。

【０００４】ところで、上記のようにカールソンプロセ
スを応用した電子写真方式では、感光体ドラム１の帯電
や記録材１０にトナー９を転写するために、通常コロナ
放電器が用いられている。このコロナ放電においては、
印加電圧が数ＫＶと高い電圧を必要とするうえ、例えば
温度変化によって感光体ドラム表面の帯電量が変動する
等の環境変化による影響を受け易い。また、コロナ放電
時にオゾンが発生するため、環境衛生上の問題も生じ
る。

【０００５】そこで、上記のようなコロナ帯電を必要と
しない画像形成方法が特公平２−４９００号公報に開示
されている。図１４に示すように、これに用いられる感
光体１１は、ガラス等の透明基体１２上にＩｎ₂Ｏ₃等か
らなる透明導電層１３、Ｓｅ等の光導電層１４、ポリエ
チレン・テレフタレインフィルム等からなる絶縁層１５
を順次積層して構成されている。前記感光体１１の表面
に、導電性磁性トナー１６を付着させたトナー保持体と
しての磁石１７を近付け、またこの磁石１７と透明導電
層１３との間に電圧を加えた状態で、透明基体側より露
光すると、光の照射部では光導電層１４の電気抵抗が低
下し、電荷が絶縁層１５の下まで注入される。これによ
り、磁石１７と感光体１１との間には強い電界が加わ
り、露光領域に対応するトナー１６に反対極性の電荷が
注入される。この結果、絶縁層１５を挟んで帯電したト
ナー１６と透明導電層１３より注入された電荷とが逆極
性の電荷対を形成することで互いに引き付けあった状態
となる。この後、磁石１７を感光体１１より遠ざけて
も、上記露光領域におけるトナー１６のみが感光体表面
にとどまっている。

【０００６】このような原理により、コロナ帯電を用い
ずとも、感光体表面にトナー像を形成することができ
る。そして、感光体の表面にトナー像を形成した後に
は、前記カールソンプロセス同様に、感光体の表面から
記録材表面へのトナー像の転写を行い、その後トナーを
加熱して溶融定着させる定着装置に送り込むことによっ
て、記録材上に永久像としての画像形成を行うことがで
きる。

【０００７】また、上記の特公平２−４９００号公報と
同様の原理を利用して多色記録画像を得るために、特公
昭６０−５９５９２号公報の第４欄第３４行〜第５欄第
２１行に３種類のトナーによる画像を形成する装置が記
載されている。この装置を図１５に示す。図中、２０，
２１，２２はそれぞれ色の異なるトナー、２３，２４，
２５はトナー像、２６，２７，２８は磁気ブラシ現像
機、２９は背面電極、３０は発光ダイオード、３１は記
録紙、３２はクリーナである。そして、感光体１１が回
転するにつれてそれぞれの磁気ブラシ現像機２６，２
７，２８と接する部分でトナー２０，２１，２２による
トナー像２３，２４，２５が順次形成され、感光体１１
上に形成された３種類のトナー像２３，２４，２５は記
録紙３１に転移して定着される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記多色記録画像を形
成する装置では、フルカラー、モノカラー、白黒の画像
を同一の装置で得ることはできる。しかしながら、以下
に示すような問題がある。

【０００９】（１）感光体の周囲に複数の現像部、転写
部、クリーナ等を配置するとともに定着部も別に配さな
ければならない。これらは装置の小型化を妨げるもので
あり、そのため必然的に感光体の径が大きくなり、装置
全体が大きくなってしまい、今後利用範囲の広がるであ
ろうコンピュータの端末としての利用等において装置の
複合化が妨げられる。

【００１０】（２）感光体が回転して、その外周面に各
色の現像部が接触していることにより、必要以上に現像
剤と感光体が接触することになり、現像の不必要な領域
にまでトナーが付着しカブリ現象を起こしていた。さら
に感光体が回転することによって生じた風の流れによ
り、現像ローラ上のトナーは感光体と離れる時に装置内
に弾き飛ばされて、トナー飛散の主原因となっていた。

【００１１】（３）感光体は第一の現像部で現像された
後も第一の現像部の現像剤に当接しているため、現像ク
リーニングされることになり、所望の色相が得られず、
しかも第二の現像部において第一の現像剤と本来の第二
の現像剤の混合した色相となってしまい、現像部の本来
の色相を変化させてしまう不具合が発生していた。

【００１２】（４）回転する感光体は、電荷注入された
り、現像剤と接触して摩耗されたりするために劣化して
いく。また、定着の熱源による感光体の微小な温度上昇
で感光体上のトナーが周囲の部材に悪影響を与え、最終
的に感光体の熱履歴による劣化という現象を引き起こ
す。このように劣化した感光体を使用していると、画質
等に悪影響を及ぼすので、感光体を頻繁に交換する必要
が生じる。

【００１３】（５）感光体に対して記録紙を搬送してき
て、画像領域の先端と記録紙の先端との位置合わせのた
めに、感光体の回転と搬送のタイミングとを正確に同期
させなければならず制御が複雑となり、記録画像の位置
ずれの生じる可能性が大きい。

【００１４】本発明は、上記に鑑み、白黒、フルカラ
ー、モノカラーの各画像形成を小型の同一装置で達成さ
せるとともに、画質の向上および感光体の長寿命化を図
る画像形成装置の提供を目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明による課題解決手
段は、図１〜６の如く、透明支持体４０上に透明導電層
４１と光半導体層４２と絶縁体層４３を順次設けた筒状
の感光体４４を使用し、該感光体４４の外周に各色に対
応した複数の現像部４５〜４８を設け、各現像部４５〜
４８に対応して定着部５３〜５６および記録紙Ａを前記
感光体４４の外周に沿って搬送する記録紙搬送部をそれ
ぞれ配置し、感光体４４内部に各現像部４５〜４８に対
応するように露光部４９〜５２を配置している。そし
て、白黒、フルカラー、モノカラーの各プリントモード
に応じて現像部４５〜４８、定着部５３〜５６、記録紙
搬送部および露光部４９〜５２を動作させるものであ
る。

【００１６】また、現像部４５〜４８において、現像ロ
ーラ６１への現像剤の搬送を遮断するシャッター６５が
設けられ、非現像時にシャッター６５を作動させてい
る。そして、各現像部４５〜４８における現像剤の軟化
温度は記録紙Ａの搬送経路の順に漸次高くされている。

【００１７】

【作用】上記課題解決手段において、フルカラーモード
の場合、図７の如く、記録紙Ａは第一の現像部４５に搬
送され、現像ローラ６１に穂立ちした現像剤と感光体４
４との間に記録紙Ａが挿入されていく。このタイミング
に合わせて露光部４９が画像パターンに応じて光を照射
し、記録紙Ａにトナーが付着して、トナー像が形成され
る。そして、記録紙Ａに付着したトナーは第一定着部５
３により定着されて、第一定着部５３から感光体４４に
沿って第二の現像部４６に搬送される。

【００１８】以下、同様に記録紙Ａは、第二の現像部４
６で現像されてから定着、搬送され、第三の現像部４７
で現像後、定着、搬送され、第四の現像部４８で現像さ
れて第四定着部５６に導かれて定着が行われ、各色のト
ナー像が混合されることによりフルカラーの画像が得ら
れる。

【００１９】ここで、現像剤の軟化温度は第一から第四
の現像部４５〜４８にかけて順次高くなっているため、
記録紙Ａ上に転写された未定着トナーが定着部を通過し
て定着されるとき、最初に定着したトナー上に色相の違
うトナーが積層しても下のトナーがその定着部からの熱
量を必要以上に吸収することはなく、上層のトナーに熱
の伝達が可能となり、両者の混合がうまく行われ、定着
後の色相が所望の色相となるとともに未定着となること
が防止される。

【００２０】次にモノカラーモードの場合、図８の如
く、モードに応じて選択されなかった第三，第四の現像
部４７，４８も駆動はされるが、これらの現像部４７，
４８においてシャッター６５を移動させて現像ローラ６
１に当接させる。すると、現像ローラ６１が回転しても
現像剤は搬送されず、感光体４４の近傍の現像ローラ６
１上には現像剤が存在しないことになり、トナー飛散と
いう不具合を未然に防止できる。また、現像剤が感光体
４４に接触しないため、感光体４４の劣化防止とともに
不必要な混色、カブリ、現像剤の劣化防止に対して有効
となる。一方、現像に供される現像部４５，４６では、
上記フルカラーの画像形成のときと同じように像露光、
現像、定着が実施される。

【００２１】白黒モードの場合には、図１０の如く、黒
色の現像剤が収納された第一の現像部４５においてのみ
現像が行われ、他の現像部４６〜４８はシャッター６５
により現像剤の搬送が遮断されている。

【００２２】このように、各プリントモードに応じて記
録紙Ａが静止した感光体４４の外周に沿って搬送されな
がら、画像が形成されていく。感光体４４上にトナーが
存在せず、記録紙Ａ上のトナー像は感光体４４とは反対
側の面に形成されるため、定着の熱源による感光体４４
の微小な温度上昇でトナーが悪影響を及ぼすことはな
い。そのため、感光体４４に対する熱の影響を排除で
き、感光体４４は劣化することなく長寿命化が図れる。

【００２３】

【実施例】本発明の画像形成装置であるプリント装置
は、図１に示すように、透明支持体４０上に透明導電層
４１と光半導体層４２と絶縁体層４３を順次設けた筒状
の感光体４４を使用し、感光体４４の外周には各色相に
よって異なる第一〜第四の現像部４５〜４８が設けら
れ、感光体４４の内部には画像情報を感光体４４に照射
する第一〜第四露光部４９〜５２が設けられ、各露光部
４９〜５２は感光体４４を挟んで現像部４５〜４８と対
向されている。また、記録紙Ａを感光体４４に沿って反
時計回りに搬送する記録紙搬送部、各現像部４５〜４８
に対応した第一〜第四の定着部５３〜５６、画像形成さ
れた記録紙Ａを排紙する排紙手段、排紙前に記録紙Ａを
感光体４４から剥離する剥離手段がそれぞれ設けられて
いる。

【００２４】前記感光体４４の透明支持体４０は、通常
のガラス、セルロイド等光学的に透明な筒状のものであ
る。透明導電層４１は、Ｉｎ₂Ｏ₃あるいはＳｎＯ₂等の
０．０１μｍ〜１μｍ程度の厚さとされたスパッタ膜で
ある。光半導体層４２は、Ｓｅ、ＺｎＯ、ＣｄＳ、非晶
質Ｓｉ等の光導電性物質の蒸着膜あるいはバインダー結
晶膜が用いられ、１μｍ〜１００μｍ程度の膜厚とされ
る。絶縁体層４３は、ポリエチレン・テレフタレイトフ
ィルム、パリレン等の有機絶縁膜、ＳｉＯ₂等の酸化絶
縁膜等が用いられ、０．０１μｍ〜１０μｍ程度の膜厚
とされる。

【００２５】また、感光体４４の透明支持体４０は装置
本体に回転軸５７を介して回転自在に支持されており、
感光体４４を回転させる駆動部が設けられている。駆動
部は感光体回転用モータ５８からなり、モータ５８にギ
ヤあるいはベルト、プーリを介して回転軸５７が連結さ
れている。

【００２６】前記現像部４５〜４８は、現像槽６０の内
部に金属ローラあるいはマグネットローラよりなる現像
ローラ６１と、図示しない撹拌ローラとが回転自在に配
設されており、現像ローラ６１が現像槽６０の開口より
感光体４４に少し離間して臨んでいる。そして、各現像
部４５〜４８は、感光体４４の外周に９０度の間隔をお
いて配置され、その内部に２成分現像剤、あるいは１成
分現像剤を収納しており、各現像剤の色相は黒、イエロ
ー、マゼンタ、シアンであり、記録紙搬送方向の最上流
側（図面における最下位置）に位置する第一の現像部４
５には黒色の現像剤が収納されている。なお、他の３色
の現像剤の順は任意である。これは、白黒の記録画像は
頻繁にしかも早急に得る必要があるためであって、黒色
の現像剤を一番最初に画像形成される第一の現像部４５
に収納することによりプリント速度の上昇を図れる。

【００２７】この現像部４５〜４８内に収容されている
現像剤は、２成分現像剤の時には、キャリアとトナーで
構成され、磁性体からなるキャリアは表面にトナーの粘
着を抑制する樹脂コート層を有している。このキャリア
とトナーとが撹拌ローラによって撹拌されると、トナー
は摩擦帯電する。現像ローラ６１はキャリアを磁力によ
って吸着し、磁気ブラシが形成され、これが搬送される
ことによりキャリアにクーロン力によって付着したトナ
ーは搬送される。なお、磁気ブラシの穂立ち高さは高さ
調整部材であるドクター６２によって設定された高さに
規制されており、現像剤の先端部は感光体４４と微小な
空間を持っている。記録紙Ａが感光体４４と現像ローラ
６１との間での現像領域に搬送されたときにその空間が
なくなるように穂立ち高さが調整されており、記録紙Ａ
の厚みの１０〜１００％の範囲とされる。他方、１成分
現像剤の時には、トナーのみで構成され、そのトナー
は、トナー内部に磁性粉を含有した磁性トナー、あるい
はトナー内部に磁性粉を含有しない非磁性トナーとがあ
り、これらは図示しない電圧印加装置により現像ローラ
に電圧を印加することによって現像ローラに吸着されて
搬送される。なお、トナーの穂立ち高さは２成分現像剤
の際と同様にドクターによって設定高さに規制されるよ
うになっている。

【００２８】また、現像部４５〜４８には、図示しない
補給用トナーの収納ボトルが配設されている。このボト
ルの一部にはトナーを現像槽６０内に補給するための補
給用ローラが配設されており、２成分現像剤の時にはト
ナーの使用量に相当したトナーをトナー濃度センサのオ
ン、オフ信号に応じて補給して、現像槽６０内のトナー
濃度を一定に保つ。１成分現像剤の時には、現像槽の内
部に設置された容量検出用センサによって現像槽内の現
像剤量を検出し、現像剤補給ローラによって現像剤の量
が一定になるように補給コントロールされている。

【００２９】そして、所望の色相の画像を得るために各
現像部４５〜４８の現像剤は、記録紙の搬送方向順に軟
化温度が漸次高くされている。すなわち、現像剤の構成
材料である樹脂、帯電制御剤等の混合比率を変化させる
ことにより、最初の現像剤と最終の現像剤で軟化温度の
差を５〜１００℃の範囲になるように調整されている。

【００３０】ここで、現像部４５〜４８が駆動されたと
きに現像剤が感光体４４の近傍に搬送されると、トナー
飛散が発生し記録紙Ａ上に不具合が発生することがある
ので、これを防ぐために現像ローラ６１への現像剤の搬
送を遮断するよう現像ローラ６１に対して当接離間する
移動式シャッター６５と、シャッター６５を移動させる
ソレノイド６６とが設けられている。シャッター６５
は、図２の如く、現像槽６０内でドクター６２よりも現
像剤搬送方向上流側に摺動自在に配され、現像ローラ６
１の長さとほぼ同じだけの幅を有する平板である。シャ
ッター６５の両側には、シャッター６５が現像ローラ６
１に対して直角に当接するようにシャッター６５を現像
ローラ６１の半径方向に案内するガイド板６７が立設さ
れ、各ガイド板６７の溝６８にシャッター６５の両端が
摺動自在に係合されている。また、ソレノイド６６は現
像槽６０の外面に装着されたハウジング６９に内装さ
れ、ソレノイド６６のロッド７０が、現像槽壁を貫通し
てシャッター６５の上面に取り付けられたＬ形部材７１
に挿着されている。そして、非現像時にソレノイド６６
がオンすることにより、シャッター６５が現像ローラ６
１に当接して、現像剤をせき止める。なお、シャッター
６５の移動機構として、ソレノイドの代わりに、シャッ
ター６５をばねで現像ローラ６１に押しつけ、モータと
カムによりシャッター６５を現像ローラ６１から離間さ
せるものでもよい。

【００３１】前記露光部４９〜５２は、発光ダイオード
を多数並べたＬＥＤヘッド７２およびこれから照射され
た光を光半導体層４２上に結像するレンズ７３が一体に
されたものからなり、ＬＥＤヘッド７２は原稿読取器等
からの画像データに応じて発光される。

【００３２】前記記録紙搬送部は、給紙カセット８０か
ら記録紙Ａを第一の現像部４５に搬送する第一搬送部８
１と、第一の現像部４５から第二の現像部４６へ搬送す
る第二搬送部８２と、第二の現像部４６から第三の現像
部４７へ搬送する第三搬送部８３と、第三の現像部４７
から第四の現像部４８へ搬送する第四搬送部８４とから
なる。なお、手差しトレイからも記録紙Ａを第一搬送部
８１に供給可能とされている。

【００３３】第一搬送部８１は、上下一対のベルト８
５，８６と、各ベルト８５，８６が掛巻された左右一対
の搬送ローラ８７，８８からなる。搬送方向上流側のロ
ーラにギヤあるいはベルト等を介して駆動モータ８９が
連結されて回転駆動され、他側のローラは従動回転され
ることによって、上側のベルト８５は反時計回り、下側
のベルト８６は時計回りに回って、記録紙Ａが上下のベ
ルト８５，８６の間を通過して搬送される。

【００３４】第二〜第四搬送部８２〜８４は、１本のベ
ルト９０と、ベルト９０が掛巻された一対の搬送ローラ
９１，９２からなり、ベルト９０は感光体４４と接して
いる。搬送方向下流側のローラ９２にギヤあるいはベル
ト等を介して駆動モータ８９が連結されて回転駆動さ
れ、他側のローラ９１は従動回転されることによって、
ベルト９０は時計回りに回って、記録紙Ａがベルト９０
と感光体４４との間を通過して搬送される。ところで、
記録紙Ａの搬送ずれをなくすためには記録紙Ａの搬送速
度は各搬送部において同じでなければならず、１個の駆
動モータ８９を共用してもよく、また別個に設けて各モ
ータの回転速度が同じになるように制御してもよいが、
本実施例では、複雑な制御がいらないため１個の駆動モ
ータ８９を用いている。なお、図中、９３は給紙ロー
ラ、９４はガイド板、９５は記録紙を現像部の現像領域
に導くとともに現像剤の飛散を防ぐための案内壁であ
る。

【００３５】前記定着部のうち第一〜第三定着部５３〜
５５は、第一〜第三の現像部４５〜４７と第二〜第四搬
送部８２〜８４との間にそれぞれ配され、２個のローラ
１００，１０１に掛巻された内ベルト１０２と、３個の
ローラ１０３〜１０５に掛巻された外ベルト１０６とを
備え、外ベルト１０６のローラのうち内側と外側にある
両端のローラ（図中、黒塗りで示す）１０３，１０５に
ヒータ、ランプ等の発熱体が内装されている。そして、
外ベルト１０６は内ベルト１０２に対して当接離間可能
とされており、外ベルト１０６の外側の可変ローラ１０
５が移動自在に支持され、内ベルト１０２に近接した位
置と離間した位置との間を移動する。この移動機構は、
ソレノイドにより可変ローラ１０５の軸を直接移動させ
るか、あるいは可変ローラ１０５の軸を揺動片に取り付
け、揺動片の支軸をモータにより回転させるものであ
る。

【００３６】内ベルト１０２は、感光体４４の接線方向
に張設されており、一側が感光体４４に接触している。
そして、上流側のローラ１００がモータにより正逆回転
駆動され、他側のローラ１０１は従動されて、時計回り
および反時計回りに回るようになっている。外ベルト１
０６は、真ん中のローラ１０４が回転駆動され他は従動
され、時計回りに回っており、内側のローラ１０３が感
光体４４に近接され、真ん中のローラ１０４は内ベルト
１０２に近接されている。また、離間姿勢において、内
ベルト１０２は時計回りに回り、定着された記録紙Ａは
次の現像部に搬送可能とされ、当接姿勢において、内ベ
ルト１０２は反時計回りに回り、定着された記録紙Ａは
装置外に排出可能とされる。

【００３７】第四定着部５６は、第四の現像部４８より
も搬送方向下流側で感光体４４から離れた位置に配され
ており、３個のローラ１０７に掛巻された上下一対のベ
ルト１０８，１０９で、内側のローラ１０７ａに発熱体
が内装されている。そして、残りのローラ１０７のうち
一方のローラがモータにより回転駆動され、上側のベル
ト１０８は時計回り、下側のベルト１０９は反時計回り
に回っている。なお、定着部における搬送速度が、搬送
部における搬送速度と同じになるように定着部のモータ
および搬送部の駆動モータ８９は駆動制御される。

【００３８】そして、定着部５３〜５６の発熱体は、そ
の定着温度が第一定着部５３から順に現像剤の軟化温度
に応じて漸次高く設定されており、ローラの表面の温度
を図示しない温度検出センサで検出し、予め設定された
温度との差によってローラの表面温度が一定になるよう
に制御されている。

【００３９】前記排紙手段は、第一の現像部４５で画像
形成した後に排紙する第一排紙部１１０と、第二の現像
部４６で画像形成した後に排紙する第二排紙部１１１
と、第三の現像部４７で画像形成した後に排紙する第三
排紙部１１２と、第四の現像部４８で画像形成した後に
排紙する第四排紙部１１３とに分かれている。第一排紙
部１１０は、当接姿勢での第一定着部５３と、記録紙Ａ
を第一排紙トレイ１１４に導くガイド板１１５と、上下
一対の搬送ローラ１１６とからなり、記録紙Ａは水平方
向に排出される。第二排紙部１１１は、当接姿勢での第
二定着部５４と、記録紙Ａを第二定着部５４から排出口
１１７を経て第二排紙トレイ１１８に導くガイド板１１
９と、複数の一対の搬送ローラ１２０とからなり、記録
紙Ａを第三現像部４７の上方を迂回させて第二排紙トレ
イ１１８に搬送している。第三排紙部１１２は、当接姿
勢での第三定着部５５と、記録紙Ａを第二排紙トレイ１
１８に導くガイド板１２１と、上下一対の搬送ローラ１
２２とからなり、記録紙Ａは水平方向に排出される。第
四排紙部１１３は、第四定着部５６を利用しており、ガ
イド板１２３により第二排紙トレイ１１８に案内する。
なお、第一排紙トレイ１１４には白黒の画像が形成され
た記録紙Ａが排出され、第二排紙トレイ１１８にはフル
カラーあるいはモノカラーの画像が形成された記録紙Ａ
が排出される。

【００４０】前記剥離手段は、図３，４の如く、第四の
現像部４８に対してはその排出側に配された剥離爪１２
５であり、第一〜第三の現像部４５〜４７に対しては第
二〜第四露光部５０〜５２を最終現像領域の近傍まで回
転移動させて全面照射を行い、静電気力等で感光体４４
に付着した記録紙Ａの付着力を弱めて剥離しやすくする
ものである。剥離爪１２５は、感光体４４に接触した掻
取部材１２６と、一定の隙間をあけて対向配置された誘
導部材１２７とからなり、感光体４４から剥離した記録
紙Ａを第四定着部５６に導く。また、各露光部５０〜５
２の移動機構は、露光部５０〜５２をＬ字状の支持体１
２８の一端に装着し、支持体１２８の中央を感光体４４
の回転軸５７に回転自在に嵌合し、支持体１２８の他端
側に移動片１２９を嵌合して、この移動片１２９に位置
移動用ソレノイド１３０のロッド１３１を回転自在に取
り付けている。これにより、図５の如く、ソレノイド１
３０をオンするとロッド１３１が短縮し、これにつれて
移動片１２９は支持体１２８を外側に向かって移動する
ので、支持体１２８は時計回りに回転される。なお、第
一露光部４９は固定されているが、第四露光部５２の近
傍まで回転移動可能としてもよく、剥離爪の代用ができ
る。

【００４１】そして、本実施例のプリント装置は、画像
形成のプロセスに従って各部を制御し、なおかつ感光体
４４の駆動部、シャッター６５、搬送部、剥離手段、排
紙手段をプリントモードに応じて制御する制御装置１４
０を備えている。制御装置１４０は、マイクロコンピュ
ータを有し、図６の如く、プリントスイッチ１４１、カ
ウンタ１４２、プリントモード選択用スイッチ１４３が
接続されており、所定のタイミングで現像部４５〜４８
および露光部４９〜５２を駆動し、記録紙Ａを搬送して
画像の形成を行うプリント機能と、選択されたプリント
モードに応じて現像に関与しない現像部４５〜４８のシ
ャッター６５を作動させる機能と、記録紙Ａを感光体４
４から剥離しやすいように露光部５０〜５２を移動させ
て駆動する機能と、記録紙Ａを排紙するために定着部５
３〜５５の可変ローラ１０５を移動させる機能と、プリ
ント枚数が設定された枚数に達すると感光体４４を一定
方向に一定角度だけ回転させて感光体４４の劣化を防止
する機能とを有している。このとき、搬送部の各ローラ
および定着部５３〜５６のローラによって回転される各
ベルトは同じ速度となるように制御され、記録紙Ａは一
定の速度で搬送されることになり、そのため各現像領域
に到達するタイミングは一定となり、このタイミングに
合わせて露光部４９〜５２を駆動させることにより、記
録紙Ａの先端位置合わせが行われ、記録紙Ａに画像を精
度よく重ね合わせている。あるいは、記録紙Ａの位置を
光センサ、リードスイッチを用いた紙検知センサ等によ
り検出して、この検出信号に基づいて、記録紙Ａが現像
領域に到達したときに露光部を駆動させてもよい。この
ように、画像形成中は、感光体４４は静止しているた
め、記録紙Ａと現像領域の位置制御を行うことによって
記録紙Ａの先端位置調整が容易となり、画像の位置ずれ
をなくすことができる。

【００４２】次に、上記構成のプリント装置でのプリン
ト動作を説明する。まず、フルカラーモードが選択され
たとき、プリントスイッチ１４１を押すことによって画
像形成が実施される。図７に示すように、給紙カセット
８０より搬送された記録紙Ａは、第一搬送部８１によっ
て第一の現像部４５に搬送され、現像ローラ６１に穂立
ちした現像剤と感光体４４との間に記録紙Ａが挿入され
ていく。このタイミングに合わせて露光部４９のＬＥＤ
ヘッド７２が画像パターンに応じて光を照射し、感光体
４４の光半導体層４２に電荷注入が行われ、現像剤のト
ナーは記録紙Ａを介して電荷に引きつけられるため、記
録紙Ａにトナーが付着して、トナー像が形成される。記
録紙Ａに現像が行われ続けているうちに記録紙Ａの先端
は第一定着部５３に達すると、記録紙Ａに付着したトナ
ーは発熱体の熱により溶融して定着される。第一定着部
５３は離間姿勢となっており、定着された記録紙Ａは外
ベルト１０６により巻き上げられ内ベルト１０２の方に
搬送され、内ベルト１０２によって感光体４４に沿って
第二搬送部８２に送り込まれて次工程の第二の現像部４
６に搬送される。

【００４３】以下、同様に第二の現像部４６で現像され
てから定着、搬送され、第三の現像部４７で現像後、定
着、搬送され、第四の現像部４８で現像されると、記録
紙Ａは剥離爪１２５により感光体４４から離間され、第
四定着部５６に導かれて定着が行われ、各色のトナー像
が混合されることによりフルカラーの画像が得られる。
そして、記録紙Ａは第二排紙トレイ１１８に排出され
る。

【００４４】ここで、第一の現像部４５の色相は黒トナ
ーであり、第二〜第四の現像部４６〜４８の色相は３原
色のイエロー、マゼンタ、シアンとなっている。そし
て、現像剤の軟化温度は第一から第四の現像部４５〜４
８にかけて順次上昇させておく必要がある。すなわち、
軟化温度が一定であると、例えば第一定着部５３で定着
されたトナーは、第二の現像部４６でそのトナー層の上
に新たなトナーを積層されたときに第二定着部５４で積
層されたトナーと充分に混合されない。そのため、積層
されたトナーはその積層トナーの透明度による見掛け上
での色相であって、その透明度が著しく悪いときには所
望の色相とはならない。そこで、現像剤の軟化温度を上
記のように差をつける必要があり、その温度差に応じて
各定着部５３〜５６の定着温度が決定されている。これ
によって、記録紙上に転写された未定着トナーが各定着
部５３〜５６を通過して定着されるとき、最初に定着し
たトナー上に色相の違うトナーが積層しても下のトナー
がその定着部からの熱量を必要以上に吸収することはな
く、上層のトナーに熱の伝達が可能となり、両者の混合
がうまく行われ、定着後の色相が所望の色相となるとと
もに未定着となることが防止され、各色相にあった記録
画像が得られる。また、記録紙の定着温度を現像剤の軟
化温度に対応して変化させているため、記録紙の定着に
よる伸びを防止することができ、各色の位置ずれのない
良質な画像が得られる。

【００４５】次にモノカラーモードの画像形成を行う場
合、プリントモード選択用スイッチ１４３により４色の
中から任意の色の組み合わせが選択される。例えば図８
に示すように第一および第二の現像部４５，４６によっ
て得られる２色のモノカラーモードが選択されたとす
る。プリントスイッチ１４１を押すと、第一定着部５３
は離間姿勢にされ、第二定着部５４は当接姿勢にされ
る。そして、給紙カセット８０から搬送された記録紙Ａ
は第一現像部４５に誘導され、現像剤、記録紙Ａ、感光
体４４の間で感光体４４に電荷注入が施され、感光体４
４の内部よりＬＥＤヘッド７２によって像露光されると
記録紙Ａに現像剤による現像が行われ、記録紙Ａ上にト
ナー像が形成される。付着したトナーは記録紙Ａが第一
定着部５３に搬送されることで定着される。定着された
記録紙Ａは内ベルト１０２の回転によって第二搬送部８
２に送り込まれ、次工程の第二の現像部４６に搬送され
る。

【００４６】そして、上記第一の現像部４５と同様に第
二の現像部４６によって電荷注入、像露光、現像、定着
が実施される。このとき、第三露光部５１に対する位置
移動用ソレノイド１３０がオンして、第三露光部５１は
時計回りに第二定着部５４に対向する位置まで移動し
て、この状態が記録紙Ａが排出されるまで、もしくは次
工程のプリントモード選択用スイッチ１４３が押される
まで保持される。そして、ＬＥＤヘッド７２により全面
照射を行い、光除電効果により静電気力等で感光体４４
に付着した記録紙Ａの付着力を弱めて剥離しやすくし、
外ベルト１０６による巻き上げによって記録紙Ａの剥離
が円滑に行われ、内ベルト１０２に記録紙Ａが接触する
と、その回転により記録紙Ａを内ベルト１０２および外
ベルト１０６の間に導く。その後、２色が混合された記
録紙Ａは第二定着部５４の内ベルト１０２および外ベル
ト１０６の間を通過して、第二排紙部１１１により第三
の現像部４７の上方を迂回して第二排紙トレイ１１８に
排出される。なお万が一、記録紙Ａが感光体４４から剥
離されなかった場合には、最終的に剥離爪１２５によっ
て感光体４４から剥離して、排出することが可能となっ
ている。このように、記録紙Ａが静電気力等によって感
光体４４と密着している場合でも、光除電や剥離爪１２
５によって記録紙Ａを感光体４４から容易に剥離でき、
紙詰まりを起こすことはない。

【００４７】このとき、モードに応じて選択されなかっ
た第三，第四の現像部４７，４８も駆動はされるが、こ
れらの現像剤が感光体４４の近傍に搬送されるとトナー
飛散の原因となるおそれがある。そこで、これらの現像
部４７，４８においてシャッター用ソレノイド６６をオ
ンして、シャッター６５を移動させて現像ローラ６１に
当接させる。すると、現像ローラ６１が回転しても現像
剤は現像槽６０の開口まで搬送されず、感光体４４の近
傍の現像ローラ６１上には現像剤が存在しないことにな
り、トナー飛散という不具合を未然に防止できる。ま
た、現像剤が感光体４４に接触しないため、現像剤によ
る感光体４４の摩耗がなくなり、感光体４４の劣化防止
となるとともに、次の画像形成時に記録紙Ａが搬送され
てきたとき、記録紙Ａの裏面に現像剤が付着して記録紙
Ａを汚すといったこともなくなる。しかも、不必要な混
色、カブリ、現像剤の劣化防止といったことにも有効に
作用する。

【００４８】ところで、現像に供される現像剤はドクタ
ー６２によって穂立ち高さが規制されており、記録紙Ａ
の厚さ以下でしかも感光体４４には接触しないように現
像領域で現像剤の先端部は感光体４４と微小空間を持っ
ている。そのため、記録紙Ａが現像領域に搬送された時
にその空間がなくなり、感光体４４は現像剤との接触が
極力避けられ、現像ローラ６１の回転によって現像剤が
搬送されても感光体４４との摩擦は発生せず、感光体４
４を傷つけることがなく、感光体４４の劣化や感度低下
の防止になって高寿命化が図れる。また、不必要な現像
剤の供給がなくなり、記録紙上でのカブリの減少やトナ
ー飛散防止となる。２成分現像剤を使用したときにはキ
ャリア落ちの防止にも有効である。

【００４９】なお、図９は第一および第三の現像部４
５，４７によって得られる２色のモノカラーモードが選
択された場合を示したもので、このとき、第二の現像部
４６ではシャッター６５により現像ローラ６１への現像
剤の搬送が遮断されており、記録紙Ａは第一の現像部４
５での現像、そして定着後、第二の現像部４６と感光体
４４との間を記録紙Ａに現像剤が付着することなく素通
りして、第三搬送部８３によって第三の現像部４７に送
り込まれる。ここで、現像、定着された記録紙Ａは、当
接姿勢の第三定着部５５および第三排紙部１１２により
第二排紙トレイ１１８に排出され、別の２色からなるモ
ノカラーの記録画像が得られる。

【００５０】次に白黒モードの場合、プリントモードモ
ード選択用スイッチ１４３、プリントスイッチ１４１を
押すことによって、白黒モードが選択されて画像形成が
開始される。図１０に示すように、第一の現像部４５に
黒色の現像剤が投入されており、給紙カセット８０より
搬送された記録紙Ａは、第一搬送部８１によって第一の
現像部４５の現像領域に誘導され、現像剤、記録紙Ａ、
感光体４４の間で感光体４４に電荷注入が実施され、感
光体４４の内部よりＬＥＤヘッド７２によって像露光、
および現像剤による現像が行われる。トナーが付着した
記録紙Ａは、第一の現像部４５の近傍まで移動してきた
第二露光部５０による光除電により感光体４４から剥離
され、当接姿勢とされた第一定着部５３に搬送されるこ
とで定着され、定着された後、内ベルト１０２と外ベル
ト１０６の間を通り抜け、第一排紙トレイ１１４に排出
される。

【００５１】このとき、白黒モードに応じて選択されな
かった他の現像部４６〜４８は駆動されるが、シャッタ
ー６５が移動して現像ローラ６１に当接することにより
現像剤の搬送を遮断して、トナー飛散を未然に防止す
る。また、白黒モードでは記録紙Ａは第一排紙トレイ１
１４に排出され、他のモードでは第二排紙トレイ１１８
に排出されることになり、装置外部に多数のトレイを設
置する必要がなくなり、プリントモードによる記録画像
の仕分けが容易となり、記録紙Ａの取り扱いが楽にな
る。しかも、カラー関係の記録画像と白黒の記録画像と
を別々に取り扱うことができるので、文書管理の効率向
上を図れる。また、複雑な搬送経路にしなくてもよく、
紙詰まり等の発生を減少させることができ、省スペース
化にもつながり装置の小型化に寄与できる。

【００５２】このように、各プリントモードに応じて記
録紙Ａが静止した感光体４４の外周に沿って搬送されな
がら、画像が形成されていく。この状態で感光体４４は
常に各現像部４５〜４８で記録紙Ａを介して現像剤と対
峙しており、現像剤は記録紙Ａに直接接触しているが、
記録紙Ａがないときには、現像剤に対して記録紙Ａの厚
み以下の空間（記録紙Ａの厚みの１０〜１００％）を有
している。そして、記録紙Ａが感光体４４と現像槽６０
との空間に搬送されたときには、現像剤の先端部は記録
紙Ａと当接する。ここで、感光体４４が回転しないこと
によって得られる利点は以下のようなものである。すな
わち感光体４４の周辺には回転することによって生じる
風の流れがなく、トナー飛散が防止できる。また、感光
体４４が回転することによる他の部材との接触で生じる
損傷、摩耗といったことが起こらず、しかも感光体４４
が直接現像剤と接触していないことにより、感光体４４
の疲労劣化がなく、感光体４４の寿命は装置ライフと同
等かもしくはそれ以上に長寿命化できる。そのため、感
光体４４は装置に固定してもよい状態となり、感光体４
４を交換する必要がなくなり、メンテナンス作業の削減
が可能となる。

【００５３】また、感光体４４上にトナーが存在せず、
記録紙上のトナー像は感光体４４とは反対側の面に形成
されるため、定着の熱源による感光体４４の微小な温度
上昇でトナーが悪影響を及ぼして最終的に感光体４４を
劣化させるといった感光体４４の熱履歴による劣化が起
こらない。しかしながら、長期間にわたって同じ位置で
感光体４４を使用していると、定着部の熱が伝達されて
劣化するおそれがあるので、図１１のフローチャートに
示すように、画像形成が１回実行される毎にカウンタ１
４２によりプリントカウントを行い、プリントカウント
値ｎと、予め設定された切換カウント値ｎ（i）と比較
する（Ｓ１）。この切換カウント値ｎ（i）は、感光体
回転サイクルの設定値を変更すべき累積プリント回数を
予め求めて設定しているもので、制御装置１４０内の記
憶部にｎ（１）、ｎ（２）、・・ｎ（ｘ）の複数の値が
記憶されており、パラメータiに応じて（Ｓ１）の処理
で順次読み出される。そして、プリントカウント値ｎが
切換カウント値ｎ（i）に達すると、感光体回転用モー
タ５８が駆動される（Ｓ２）。その駆動時間は予め制御
装置１４０に記憶されたタイマの設定時間ｔ_xcとされ、
この時間通電されると、感光体４４は図１２に示すよう
に反時計回りに所定角度（本実施例では４５度）だけ回
転される（Ｓ３，Ｓ４）。この動作を繰り返すことで、
感光体４４は同じ位置にとどまることなく一定周期で回
転していく。これによって、感光体４４に対する熱影響
が特定の部分に集中することがなくなり、感光体４４へ
の熱の影響を完全に排除でき、感光体４４は劣化するこ
となく長寿命化がさらに図れる。

【００５４】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではなく、本発明の範囲内で上記実施例に多くの修
正および変更を加え得ることは勿論である。本実施例で
はプリント装置の例を挙げたが、複写機、ファクシミリ
にも適用してもよい。また、コンピュータ等の端末とし
て応用することにより、プリンタの多機能、高性能化の
一助となる。

【００５５】

【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明に
よると、背面露光方式を採用して、複数の現像部を感光
体の周りに配置し、記録紙に直接現像を行うことによ
り、１台の装置で白黒、フルカラー、モノカラーの画像
形成を行うことができ、多機能化が図れる。しかも、帯
電、露光、現像、転写の同時処理が可能となり、記録紙
の搬送経路の一部として感光体を有効に利用でき、感光
体のクリーニングが不要となり、中間転写体、複雑な記
録紙搬送機構、クリーナ等がいらなくなり、装置を小型
化できる。また、現像のたびに定着を行うことにより、
元の画像と形成した画像との色相の一致に効果を発揮さ
せることができ、しかも記録紙を介した現像剤の移動が
阻止されるので、現像部間において現像剤の混色防止に
有効である。特に、静止した感光体の外周に沿って記録
紙を搬送しながら画像を形成することにより、感光体は
回転しないので、以下のような効果が得られる。すなわ
ち、回転によって生じる風によるトナー飛散を防止でき
る。また、他の部材との接触で生じる損傷、摩耗が起こ
らず、しかも直接現像剤と接触しないことにより、感光
体の疲労劣化がなくなって、感光体の長寿命化を図れ
る。

【００５６】そして、プリントモードに応じてシャッタ
ーにより現像剤の現像領域への搬送が遮断されるので、
不必要な現像剤が感光体の近傍に存在しなくなり、カブ
リ、トナー飛散の減少を図れる。また、現像剤と記録紙
あるいは感光体が接触せず、現像剤の混色や現像剤の劣
化を防止できる。

【００５７】また、現像剤は記録紙の搬送経路に順に軟
化温度を漸次高くされており、各色毎に定着するために
トナーの記録紙上での潰れが防止され、さらに記録紙上
に転写された未定着トナーが定着部を通過して定着され
るときに、最初に定着したトナー上に色相の違うトナー
が積層しても下のトナーがその定着部からの熱量を必要
以上に吸収することがなく上層のトナーに熱の伝達が可
能となり、未定着トナーをなくすことができ、そして各
色相の混合が確実に行え、鮮明なカラー画像が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるプリント装置の全体構
成図

【図２】現像部のシャッターを示す図で、（ａ）は断面
図、（ｂ）は平面図

【図３】露光部が移動した状態のプリント装置の構成図

【図４】露光部の移動機構を示す図

【図５】露光部の移動前後の状態を示す図で、（ａ）は
移動前、（ｂ）は移動後

【図６】プリント装置の制御ブロック図

【図７】フルカラーモードにおけるプリント装置の作動
状態を示す図

【図８】モノカラーモードにおけるプリント装置の作動
状態を示す図

【図９】別のモノカラーモードにおけるプリント装置の
作動状態を示す図

【図１０】白黒モードにおけるプリント装置の作動状態
を示す図

【図１１】感光体回転サイクルのフローチャート

【図１２】感光体が回転した状態のプリント装置の構成
図

【図１３】従来のカールソンプロセスを用いた電子写真
装置の概略図

【図１４】従来の画像形成法を示す図で、（ａ）は感光
体の模式断面図、（ｂ）は画像形成法の原理を示す図、
（ｃ）は画像形成法の実施例を示す説明図

【図１５】従来のカラー画像を形成する装置の構成図

【符号の説明】

４０透明支持体４１透明導電層４２光半導体層４３絶縁体層４４感光体４５〜４８現像部４９〜５２露光部５３〜５６定着部６１現像ローラ６２ドクター６５シャッター８１〜８４搬送部１１０〜１１３排紙部１２５剥離爪Ａ記録紙

フロントページの続き (56)参考文献特開平５−6070（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−94254（ＪＰ，Ａ) 特開平５−100602（ＪＰ，Ａ) 特開平５−53459（ＪＰ，Ａ) 特開平１−180571（ＪＰ，Ａ) 特開平１−253771（ＪＰ，Ａ) 特開平５−61386（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−63957（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−133749（ＪＰ，Ａ) 特開平１−112264（ＪＰ，Ａ) 特開平３−296776（ＪＰ，Ａ) 実開平３−29862（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 13/01 G03G 15/01 - 15/01 117 G03G 15/04 - 15/04 120

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】透明支持体上に透明導電層と光半導体層
と絶縁体層を順次設けた筒状の感光体を使用し、該感光
体の外周に、各色に対応した複数の現像部と同数の定着
部とを交互に設け、各現像部に対応して記録紙を前記感
光体の外周に沿って搬送する記録紙搬送部をそれぞれ配
置し、感光体内部に前記各現像部に対応するように露光
部を配置して、白黒、フルカラー、モノカラーの各プリ
ントモードにおける画像を形成することを特徴とする画
像形成装置。
【請求項２】透明支持体上に透明導電層と光半導体層
と絶縁体層を順次設けた筒状の感光体を使用し、該感光
体の外周に、各色に対応した複数の現像部と同数の定着
部とを交互に設け、各現像部に対応して記録紙を前記感
光体の外周に沿って搬送する記録紙搬送部をそれぞれ配
置し、感光体内部に前記各現像部に対応するように露光
部を配置して、静止した感光体に対して記録紙を搬送し
ながら白黒、フルカラー、モノカラーの各プリントモー
ドにおける画像を形成することを特徴とする画像形成装
置。
【請求項３】透明支持体上に透明導電層と光半導体層
と絶縁体層を順次設けた筒状の感光体を使用し、該感光
体の外周に、各色に対応した複数の現像部と同数の定着
部とを設け、各現像部に対応して記録紙を前記感光体の
外周に沿って搬送する記録紙搬送部および記録紙を排紙
する排紙手段をそれぞれ配置し、感光体内部に前記各現
像部に対応するように露光部を配置して、白黒、フルカ
ラー、モノカラーの各プリントモードに応じて記録紙の
搬送あるいは排紙を制御することを特徴とする画像形成
装置。
【請求項４】露光部が移動自在に設けられ、記録紙を
感光体から剥離するための剥離手段として前記露光部を
利用することを特徴とする請求項１、２または３記載の
画像形成装置。
【請求項５】感光体が回転自在に設けられ、画像形成
カウント数に応じて前記感光体が所定角度だけ回転され
ることを特徴とする請求項１、２または３記載の画像形
成装置。
【請求項６】現像部内に現像ローラへの現像剤の搬送
を遮断するシャッターが設けられ、非現像時に該シャッ
ターを作動させることを特徴とする請求項１、２または
３記載の画像形成装置。
【請求項７】各現像部における現像剤の軟化温度は記
録紙の搬送経路の順に漸次高くされていることを特徴と
する請求項１、２または３記載の画像形成装置。