JP3451513B2 - カラー画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ドラム状もしくは
ベルト状の像形成体の周面に複数の帯電、像露光並びに
現像手段を配置して像形成体の一回転中にトナーを像形
成体上に重ね合わせて形成する電子写真方式のカラー画
像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】多色のカラー画像を形成する方法として
は、画像を必要な色と同数の感光体，帯電器，現像器等
を備え、それぞれ感光体に形成した単色のトナー像を中
間転写体等に重ね合わせてカラー画像とする装置（Ａ）
や、１つの感光体を複数回転して各色毎の帯電，像露光
ならびに現像を繰り返してカラー画像を形成する装置
（Ｂ）あるいは同じく１つの感光体の一回転以内に各色
毎の帯電，像露光ならびに現像を順次行ってカラー画像
を形成する装置（Ｃ）等が知られている。

【０００３】しかし前記の装置（Ａ）は複数の感光体や
中間転写体を要するため装置の容積が大型化する欠点が
あり、一方装置（Ｂ）は帯電手段、像露光手段や感光体
が一つだけであるので容積は小型化されるものの、形成
される画像のサイズが感光体の表面積以下に限定される
と云う制約がある。

【０００４】これに対し装置（Ｃ）は画像サイズに制約
がなくかつ高速の画像形成が実現出来ると云う点で優れ
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら装置
（Ｃ）においては、像形成体にモータの駆動力を伝達す
る駆動側の歯車にピッチムラや噛合い深さのバラツキ等
があると、たとえモータが定速回転しても伝達速度が周
期的に変化して像形成体の周速度のムラとなり、そのた
め重ね合わせる画像のレジストレーションが変動して、
色ズレを起こし、画質が著しく低下すると云う問題があ
る。

【０００６】本発明はこの点を解決して改良した結果、
駆動側の歯車による伝達速度が周期的に変化することが
あっても画像の重ね合わせが精度良く行われ色ズレのな
い高品質の画像を記録することの出来るカラー画像形成
装置の提供を目的としたものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、歯車の駆動
により回転される像形成体の周面に、それぞれ複数の帯
電を行うための帯電手段、潜像を形成するための像露光
手段および前記潜像を顕像化するための現像手段を配設
し、前記像形成体の一回転中に帯電、像露光および現像
を繰り返してトナー像を重ね合わせて形成後、前記トナ
ー像を転写材に一括して転写するカラー画像形成装置に
おいて、前記像形成体に一体として固定した大歯車は前
記大歯車を駆動するための駆動歯車と歯合して前記像形
成体を回転せしめる構成となっていて、前記像形成体周
面上の複数の各像露光位置間の前記大歯車の歯数は、前
記駆動歯車の歯数の整数倍の関係にあり、且つ各像露光
位置間の前記大歯車の歯数が同じである場合を除くこと
を特徴とするカラー画像形成装置によって達成される。

【０００８】

【発明の実施の形態】実施例の説明に先立って本発明の
対象とするカラー画像形成装置の構成とその機能につい
て説明する。

【０００９】図１は像露光手段を像形成体の外周面に面
して配置し、像形成体の外部よりその周面上の感光体に
像露光を行うように構成したカラー画像形成装置を示し
たものである。

【００１０】１０は像形成体である感光体ドラムで、Ｏ
ＰＣ感光体をドラム上に塗布したもので接地された状態
で時計方向に駆動回転される。

【００１１】１１は帯電手段であるスコロトロン帯電器
で感光体ドラム１０の前述した有機感光体層に対し所定
の電位に保持されたグリッドと放電ワイヤによるコロナ
放電とによって帯電作用を行い、感光体ドラム１０に対
し一様な電位を与える。

【００１２】１２は感光体ドラム１０の軸方向に配列し
たＬＥＤ，ＦＬ，ＥＬ，ＰＬ等の発光素子とセルフォッ
クレンズとから構成される像露光手段である露光光学系
で、別体の画像読み取り装置によって読み取られた各色
の画像信号がメモリより順次取り出されて前記の各露光
光学系１２にそれぞれ電気信号として入力される。この
実施例で使用される発光素子の発光波長は６００〜８０
０ｎｍの範囲のものである。

【００１３】露光光学系１２は上記の発光素子以外にＬ
ＣＤ，ＬＩＳＡ，ＰＬＺＴ等の光シャッタ部材を組み合
わせたものと等倍結像素子としてセルフォックレンズ等
の結像レンズとから構成することもできる。

【００１４】１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋはイエロ
ー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ）及び黒色
（Ｋ）の各現像剤を収容する現像手段である現像器で、
それぞれ感光体ドラム１０の周面に対し所定の間隙を保
って同方向に回転する現像スリーブ１３０を備えてい
る。

【００１５】前記の各現像器１３は、前述した帯電器１
１による帯電，露光光学系１２による像露光によって形
成される感光体ドラム１０上の静電潜像を現像バイアス
電圧の印加により非接触の状態で反転現像する。

【００１６】次に本装置におけるカラー画像形成装置の
プロセスについて説明する。

【００１７】原稿画像は本装置とは別体の画像読み取り
装置において、撮像素子により読み取られた画像あるい
は、コンピュータで編集された画像を、Ｙ，Ｍ，Ｃ及び
Ｋの各色別の画像信号として一旦メモリに記憶し格納さ
れる。

【００１８】画像記録のスタートにより感光体駆動モー
タが回動して感光体ドラム１０を時計方向へと回転し、
同時に帯電器１１（Ｙ）の帯電作用により感光体ドラム
１０に電位の付与が開始される。

【００１９】感光体ドラム１０は電位を付与されたあ
と、前記の露光光学系１２（Ｙ）において第１の色信号
すなわちイエロー（Ｙ）の画像信号に対応する電気信号
による像露光が開始されドラムの回転走査によってその
表面の感光層に原稿画像のイエロー（Ｙ）の画像に対応
する静電潜像を形成する。

【００２０】前記の潜像は現像器１３（Ｙ）により現像
スリーブ上の現像剤が非接触の状態で反転現像され感光
体ドラム１０の回転に応じイエロー（Ｙ）のトナー像が
形成される。

【００２１】次いで感光体ドラム１０は前記イエロー
（Ｙ）のトナー像の上にさらに帯電器１１（Ｍ）の帯電
作用により電位を付与され、露光光学系１２（Ｍ）の第
２の色信号すなわちマゼンタ（Ｍ）の画像信号に対応す
る電気信号による像露光が行われ、現像器１３（Ｍ）に
よる非接触の反転現像によって前記のイエロー（Ｙ）の
トナー像の上にマゼンタ（Ｍ）のトナー像が順次重ね合
わせて形成される。

【００２２】同様のプロセスにより帯電器１１（Ｃ）、
露光光学系１２（Ｃ）および現像器１３（Ｃ）によって
さらに第３の色信号に対応するシアン（Ｃ）のトナー像
が、また最後に帯電器１１（Ｋ）、露光光学系１２
（Ｋ）および現像器１３（Ｋ）によって第４の色信号に
対応する黒（Ｋ）のトナー像が順次重ね合わせて形成さ
れ、感光体ドラム１０の一回転以内にその周面上にカラ
ーのトナー像が形成される。

【００２３】かくして感光体ドラム１０の周面上に形成
されたカラーのトナー像は転写器１４Ａにおいて給紙カ
セット１５Ａより搬送されタイミングローラ１６Ａの駆
動によって同期して給紙される転写材である転写紙に転
写される。

【００２４】トナー像の転写を受けた転写紙は、除電器
１４Ｂにおいては帯電の除去を受けてドラム周面より分
離し、搬送ベルト２０を経て定着装置１７においてトナ
ーを溶着したのち片面コピーの場合には排紙ローラ１８
を介して装置上部のトレイ上に排出される。

【００２５】また両面コピーの場合には、一旦定着装置
１７を通過した転写紙は、搬送ベルト２０と定着ガイド
板２１がそれぞれ２点鎖線をもって示す位置に移動する
と同時に定着ローラ１７Ａ並びに各搬送ローラＲ１，Ｒ
２及びＲ３の回転方向の反転により、定着装置１７より
逆送されて反転給紙路２２に送り込まれる。転写紙は反
転給紙路22を経て再び給紙カセット１５からの給紙路に
合流する間の表裏反転し再度タイミングローラ１６Ａを
経て裏面の画像の転写を受け、前記の搬送ベルト２０と
定着ガイド板２１の初期位置への復帰と定着ローラ１７
Ａ並びに各搬送ローラＲ１及びＲ２の正転への切り替え
によって裏面の画像を定着して両面に画像を記録したの
ち排出される。

【００２６】一方、転写紙を分離した感光体ドラム１０
はクリーニング装置１９において残留トナーを除去，清
掃して原稿画像のトナー像の形成を続行するかもしくは
一旦停止して新たな原稿画像のトナー像の形成に待機す
る。

【００２７】また図２は、感光体ドラム１０の基体を透
明部材によって形成して各露光光学系１２を基体内周面
に面して配置し、感光体ドラム１０の内部より基体を透
して像露光を行うように構成したカラー画像形成装置を
示したもので、機能を同じくする部材については先に示
した装置の部材と同じ符号によって表示している。

【００２８】本装置に使用される感光体ドラム１０は、
光学ガラスもしくは透明アクリル樹脂等の透明部材によ
って形成される基体の外周に透明導電層から成る有機感
光層（ＯＰＣ）を塗布したもので、透明導電層を接地し
た状態で時計方向に駆動回転される。

【００２９】１１は帯電手段であるスコロトロン帯電器
で、感光体ドラム１０の前述した有機感光体層に対し所
定の電位に保持されたグリッドと放電ワイヤによるコロ
ナ放電とによって帯電作用を行い、感光体ドラム１０に
対し一様な電位を与える。

【００３０】１２は像露光手段である露光光学系で、感
光体ドラム１０の軸方向に配列したＬＥＤ，ＦＬ，Ｅ
Ｌ，ＰＬ等の発光素子と等倍結像素子としてのセルフォ
ックレンズとから構成される。別体の画像読み取り装置
によって読み取られた各色の画像信号がメモリより順次
取り出されて前記の各露光光学系１２にそれぞれ電気信
号として入力される。この実施例で使用される発光素子
の発光波長は６８０ｎｍのものである。

【００３１】前記の各露光光学系１２は何れも柱状の支
持部材４０に取り付けられて前記感光体ドラム１０の基
体内部に収容される。露光光学系１２は上記の発光素子
以外にＬＣＤ，ＬＩＳＡ，ＰＬＺＴ等の光シャッタ部材
を組み合わせたものとセルフォックレンズ等の結像レン
ズとから構成することもできる。

【００３２】１３はイエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），
シアン（Ｃ）及び黒色（Ｋ）の各現像剤を収容する現像
手段である現像器で、それぞれ感光体ドラム１０の周面
に対し所定の間隙を保って同方向に回転する現像スリー
ブ１３０を備えている。

【００３３】前記の各現像器１３は、前述した帯電器１
１による帯電，露光光学系１２による像露光によって形
成される感光体ドラム１０上の静電潜像を現像バイアス
電圧の印加により非接触の状態で反転現像する。

【００３４】なお本装置による画像の形成、記録につい
ても先に示した装置と同様のプロセスによって行われ
る。

【００３５】図１に示す装置の感光体ドラム１０は、転
写される記録紙の幅よりも軸方向に長い円筒状の部材で
あって、図３に示す如くその両側端にフランジ部材１０
Ａおよび１０Ｂを係合し一体化していて、装置の基板間
に架設したドラム軸１１０に回動自在に軸受け、支持さ
れている。

【００３６】前記のフランジ部材１０Ｂは装置本体側の
駆動歯車Ｇ１に噛合する大歯車Ｇ２を一体に形成してい
て、本体側の動力により所定の方向へと駆動回転され
る。

【００３７】一方図２に示す装置の感光体ドラム１０の
場合には、露光光学系１２を内包する関係から前記の各
フランジ部材１０Ａおよび１０Ｂは装置の基板に直接軸
受け支持する構造がとられ、感光体ドラム１０は同じく
駆動歯車Ｇ１の回転によってフランジ部材１０Ｂの大歯
車Ｇ２が駆動回転される。

【００３８】以下本発明による実施例の形態を図２に示
した各露光光学系１２を感光体ドラム１０の内部に配置
するカラー画像形成装置によって説明する。

【００３９】（実施の形態１）本発明のカラー画像形成
装置は、図４に示す如く感光体ドラム１０の左側周面に
面して現像器１３（Ｙ）とクリーニング装置１９を、右
側周面に面して現像器１３（Ｍ），１３（Ｃ）および１
３（Ｋ）を配置することも可能であって、それにより画
像の転写域から定着装置１７に至る記録紙の給紙方向を
ほぼ水平に構成して搬送条件を良くすることが出来る。

【００４０】図６に示す如く前記の駆動歯車Ｇ１の歯数
をＺ１、各露光光学系のなす中心角に対応する大歯車Ｇ
２の歯数が駆動歯車Ｇ１の歯数Ｚ１に対し同じあるいは
整数倍となるように各歯数構成ならびに各露光光学系の
ドラムに対する中心角を設定する。

【００４１】従って駆動歯車Ｇ１は構成する歯形の一部
にピッチムラや偏心があって像露光に際し感光体ドラム
１０に回転方向すなわち画像走査における副走査の方向
の送りムラを起こし、形成される各潜像に周期的な像の
歪みや走査線上でのピッチムラを生ずることがあって
も、それ等の歪みやピッチムラは各潜像画面上の同一の
位置に発生されるので各潜像は正確に重ね合わされる。

【００４２】その結果現像によって形成される各トナー
像は、像の歪みや走査線上でのピッチムラの部分におい
ても正常な部分におけると同様、色の重ね合わせが正確
に行われるので、色ズレや色ムラのない高品質のカラー
画像を提供することが出来ることとなる。

【００４３】この場合、各露光光学系は現像器の配設位
置に対応して、感光体ドラム１０の回転中心に対し露光
光学系１２（Ｍ）と１２（Ｃ）ならびに１２（Ｃ）と１
２（Ｋ）がそれぞれ同じ中心角θ、露光光学系１２
（Ｙ）と１２（Ｍ）がその２倍の中心角２θをなす位置
に配置される。なお実施例では露光光学系間の中心角は
１：２としているが、２：３や３：４等の比例関係に設
定することも可能である。

【００４４】それにより図６に示す如く前記の駆動歯車
Ｇ１の歯数をＺ１、大歯車Ｇ２の歯数をＺ２さらに前述
した各露光光学系のなす中心角θに対応する大歯車Ｇ２
の歯数をＺ３とした場合、大歯車Ｇ２の歯数Ｚ２を駆動
歯車Ｇ１の歯数Ｚ１の整数倍（ｋ倍）とした上で、さら
に前記の歯数Ｚ３が駆動歯車Ｇ１の歯数Ｚ１に対し同じ
あるいは整数倍（ｍ倍）となるように各歯数構成ならび
に各露光光学系のドラムに対する中心角θおよび中心角
２θの値を設定することが可能となる。

【００４５】従って駆動歯車Ｇ１は構成する歯形の一部
にピッチムラや偏心があって像露光に際し感光体ドラム
１０に回転方向すなわち画像走査における副走査の方向
の送りムラを起し、形成される各潜像に周期的な像の歪
みや走査線上でのピッチムラを生ずることがあっても、
それ等の歪みやピッチムラは各潜像画面上の同一の位置
に発生されるので各潜像は正確に重ね合される。

【００４６】その結果現像によって形成される各トナー
像は、像の歪みや走査線上でのピッチムラの部分におい
ても正常な部分におけると同様、色の重ね合わせが正確
に行われるので、色ズレや色ムラのない高品質のカラー
画像を提供することが出来ることとなる。

【００４７】さらに前記の歯数Ｚ２が歯数Ｚ１の整数倍
であることから送りムラがあってもその発生位置は感光
体ドラム１０の回転周期の位相を同じくする位置に特定
されることとなり、重ね合わされた画像としてその影響
はあらわれない。

【００４８】図８はドラムの回転位相により送りムラ発
生の初期位置ｄ０を特定した上で、歯数Ｚ３を歯数Ｚ１
と同じ、あるいはそれ以上の整数倍（ｋ倍）とすること
により各像露光周期に対する送りムラ発生の位置ｄ１を
同じくして、各像露光によって形成されるＹ，Ｍ，Ｃお
よびＫの各トナー像が何れも像の歪みや走査線上でのピ
ッチムラを画像上で正確に重ね合せることが出来るよう
にした例を示すものである。

【００４９】（実施の形態２）本発明のカラー画像形成
装置は、図５に示す如く感光体ドラム１０上に形成した
トナー像を中間転写ベルト１４に一旦転写し、中間転写
ベルト１４上のトナー像を転写ローラ１５との間に挟持
した記録紙上に転写する中間転写方式をとることも可能
であり、それにより感光体ドラム１０の左側周面に現像
器１３（Ｙ）と１３（Ｍ）を右側周面に現像器１３
（Ｃ）と１３（Ｋ）を互いに対称の位置にバランス良く
配置して操作やメンテナンスの条件を良くすることが出
来る。

【００５０】図７に示す如く前記の駆動歯車Ｇ１の歯数
をＺ１、各露光光学系のなす中心角に対応する大歯車Ｇ
２の歯数が駆動歯車Ｇ１の歯数Ｚ１に対し同じあるいは
整数倍となるように各歯数構成ならびに各露光光学系の
ドラムに対する中心角を設定する。

【００５１】従って駆動歯車Ｇ１は構成する歯形の一部
にピッチムラや偏心があって像露光に際し感光体ドラム
１０に回転方向すなわち画像走査における副走査の方向
の送りムラを起こし、形成される各潜像に周期的な像の
歪みや走査線上でのピッチムラを生ずることがあって
も、それ等の歪みやピッチムラは各潜像画面上の同一の
位置に発生されるので各潜像は正確に重ね合わされる。

【００５２】その結果現像によって形成される各トナー
像は、像の歪みや走査線上でのピッチムラの部分におい
ても正常な部分におけると同様、色の重ね合わせが正確
に行われるので、色ズレや色ムラのない高品質のカラー
画像を提供することが出来ることとなる。

【００５３】この場合、各露光光学系は現像器の配設位
置に対応して、感光体ドラム１０の回転中心に対し露光
光学系１２（Ｙ）と１２（Ｍ）ならびに１２（Ｃ）と１
２（Ｋ）がそれぞれ同じ中心角φ、露光光学系１２
（Ｍ）と１２（Ｃ）がその２倍の中心角２φをなす位置
に配置される。なお実施例では露光光学系間の中心角は
１：２としているが、２：３や３：４等の比例関係に設
定することも可能である。

【００５４】それにより図７に示す如く前記の駆動歯車
Ｇ１の歯数をＺ１、大歯車Ｇ２の歯数をＺ２、さらに前
述した各露光光学系のなす中心角φに対応する大歯車Ｇ
２の歯数をＺ３とした場合、大歯車Ｇ２の歯数Ｚ２を駆
動歯車Ｇ１の歯数Ｚ１の整数倍（ｋ倍）とした上で、さ
らに前記の歯数Ｚ３が駆動歯車Ｇ１の歯数Ｚ１に対し同
じあるいは整数倍（ｎ倍）となるように各歯数構成なら
びに各露光光学系のドラムに対する中心角φおよび中心
角２φの値を設定することが可能となる。

【００５５】その結果本実施の形態においても先の実施
の形態１の場合と同様に色ズレや色ムラのない高品質の
カラー画像が提供され、しかも送りムラを生じてもその
発生位置を感光体ドラム１０の回転周期の位相を同じく
する位置に特定することが出来て、重ね合わされた画像
としてその影響はあらわれない。

【００５６】図９は、歯数Ｚ２を歯数Ｚ１の整数倍（ｋ
倍）とすることにより感光体ドラム１０の回転周期に対
する送りムラ発生の初期位置ｄ２を特定し、さらに歯数
Ｚ３を歯数Ｚ１の整数倍（ｎ倍）とすることにより各像
露光周期に対する送りムラ発生の位置ｄ３を同じくし
て、本画像形成装置によって形成されるカラー画像が何
れも像の歪みや変形を画像上の特定した共通の位置に記
録することが出来るようにした例を示すものである。

【００５７】さらに実施の形態１，２において歯数Ｚ２
は歯数Ｚ３の整数倍であることが好ましい。

【００５８】なお、実施の形態１，２での駆動歯車Ｇ１
が、駆動モーターより減速歯車を介して回動される構成
となっている場合は、長周期のピッチムラや偏心を防止
するために減速歯車とは歯数が整数比の歯車の組合わせ
を用いるのが好ましい。

【００５９】

【発明の効果】本発明により、駆動側歯車のピッチムラ
や偏心を原因とする像形成体の回転速度の変動は発生す
る周期を特定することが可能となり、その結果発生する
各画像の歪みや走査線上でのピッチムラは何れも画像上
の特定した同一の部位に規制されることとなって画像重
ね合せのレジスト精度の保証により高画質の画像を形成
することの出来るカラー画像形成装置が提供されること
となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカラー画像形成装置（その１）の断面
構成図。

【図２】本発明のカラー画像形成装置（その２）の断面
構成図。

【図３】感光体ドラムの断面構成図。

【図４】画像形成部の構成例（その１）。

【図５】画像形成部の構成例（その２）。

【図６】露光光学系の配置例（その１）。

【図７】露光光学系の配置例（その２）。

【図８】実施の形態１における送りムラの発生位置を示
す線図。

【図９】実施の形態２における送りムラの発生位置を示
す線図。

【符号の説明】

１０ 感光体ドラム １０Ａ，１０Ｂ フランジ部材 １１ 帯電器 １２ 露光光学系 １３ 現像器 １４ 中間転写ベルト １４Ａ 転写器 １４Ｂ 除電器 １５ 転写ローラ １５Ａ 給紙カセット １６Ａ タイミングローラ １７ 定着装置 １８ 排紙ローラ １９ クリーニング装置 １１０ ドラム軸 Ｇ１ 駆動歯車 Ｇ２ 大歯車

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小野寺 正泰 東京都八王子市石川町2970番地コニカ株 式会社内 (72)発明者 ▲浜▼田 州太 東京都八王子市石川町2970番地コニカ株 式会社内 (72)発明者 三浦 俊英 東京都小金井市緑町５丁目14番14号 (56)参考文献 特開 平６−35285（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−307307（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−174922（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/00 550 G03G 21/16 - 21/18 G03G 15/01 - 15/01 117

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 歯車の駆動により回転される像形成体の
   周面に、それぞれ複数の帯電を行うための帯電手段、潜
   像を形成するための像露光手段および前記潜像を顕像化
   するための現像手段を配設し、前記像形成体の一回転中
   に帯電、像露光および現像を繰り返してトナー像を重ね
   合わせて形成後、前記トナー像を転写材に一括して転写
   するカラー画像形成装置において、前記像形成体に一体として固定した大歯車は前記大歯車
   を駆動するための駆動歯車と歯合して前記像形成体を回
   転せしめる構成となっていて、 前記像形成体周面上の複数の各像露光位置間の前記大歯
   車の歯数は、前記駆動歯車の歯数の整数倍の関係にあ
   り、且つ各像露光位置間の前記大歯車の歯数が同じであ
   る場合を除く ことを特徴とするカラー画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記大歯車の歯数は前記駆動歯車の歯数
   の整数倍であることを特徴とする請求項１に記載のカラ
   ー画像形成装置。