JPH09160326A - カラー画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 像形成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カラ
ー画像形成装置の小型化を可能とすること。 【解決手段】 帯電手段が前記現像手段の上面或いは下
面に取付けられたことを特徴とするカラー画像形成装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリン
タ、ＦＡＸ等の画像形成装置で、像形成体の周辺に複数
組の帯電手段、像露光手段と現像手段を配置して像形成
体の一回転中にトナー像を重ね合わせてカラー画像を形
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】従来、多色のカラー画像を形成する方法
としては、画像形成に必要な色と同数の像形成体、帯電
手段、現像手段等を備え、それぞれの像形成体に形成し
た単色のトナー像を転写材に重ね合わせてカラー画像と
するカラー画像形成装置や、像形成体を複数回回転し
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カラー画像形成装置、あるいは、同
じく像形成体の一回転以内に帯電、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カラー画像形成装置
等が知られている。

【０００３】しかし前記の各画像形成装置において、画
像形成に必要な色と同数の像露光手段、帯電手段、現像
手段等を備え、それぞれ感光体に形成した単色のトナー
像を転写材に重ね合わせてカラー画像とするカラー画像
形成装置は、複数の像形成体や転写材の搬送を要するた
め装置の容積が大型化する欠点があり、一方、像形成体
を複数回回転して、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カラー画像形成装置
は、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】その点、像形成体の一回転以内に帯電、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カ
ラー画像形成装置は、画像のサイズに制約がなく、しか
も高速の画像形成を可能とする等の利点がある。更に、
像形成体の基体として透明基体を用い、像形成体の内部
に像露光手段を配置し装置の小型化を図ったものが、例
えば特開平５−３０７３０７号公報によって提案されて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
像形成体の一回転以内に帯電、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カラー画像形成装置は、
像形成体の外部に帯電手段を数多く配設する必要があ
り、小型化が難しいといった問題がある。

【０００６】本発明は上記の問題点を改良して解決し、
像形成体の一回転以内に帯電，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カラー画像形成装置の小
型化を可能とすることを目的とする。

【０００７】また、内部に像露光手段を数多く配設する
ため装置の小型化が難しいといった問題がある。また、
トナー像が形成されている像形成体に対し、像露光手段
により像露光すると、像露光光による像形成体の電位減
衰により、形成されているトナー像より僅かなトナー飛
散が起こるという問題が起きる。

【０００８】請求項２は、上記の問題点を改良し、像形
成体の一回転以内に帯電、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カラー画像形成装置の小型化
を可能とし、また、トナー飛散を防止することを目的と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的は、回転する像
形成体の周囲に、前記像形成体を帯電させる帯電手段
と、帯電された像形成体に像露光し潜像を形成させる像
露光手段と、像形成体に形成された潜像を現像しトナー
像を形成させる現像手段と、を複数組配置し、前記像形
成体の一回転中に、前記像形成体に対し前記帯電手段に
よる帯電と前記像露光手段による像露光と前記現像手段
による現像とによるトナー像の形成を順次繰り返すこと
により前記像形成体上に複数のトナー像を重ね合わせた
後、重ね合わせた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、前記帯電手段が前記現像
手段の上面或いは下面に取付けられたことを特徴とする
カラー画像形成装置によって達成される。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を説明す
る。なお、本欄の記載は請求項の技術的範囲や用語の意
義を限定するものではない。また、以下の、本発明の実
施形態における断定的な説明は、ベストモードを示すも
のであって、本発明の用語の意義や技術的範囲を限定す
るものではない。

【００１１】本発明の一実施形態のカラー画像形成装置
の画像形成プロセスおよび各機構について、図１〜図４
を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態のカラ
ー画像形成装置の断面構成図であり、図２は、図１の要
部拡大断面図であり、図３は、更に、図２の要部拡大図
であり、帯電手段の取付け状態を示す図であり、図４
は、帯電手段の組立図である。

【００１２】本実施形態のカラー画像形成装置は、像形
成体として透明の基体の外周面に導電層と感光体層とが
設けられた感光体ドラムが用いられ、感光体ドラムに対
し内部に像露光手段が、また外側に帯電手段、現像手
段、転写器、除電器、クリーニング装置等の画像形成プ
ロセス手段が配置された構造である。

【００１３】像形成体である感光体ドラム１０は、例え
ば、透明アクリル樹脂の透明部材によって形成される円
筒状の基体を内側に設け、透明の導電層、ａ−Ｓｉ層あ
るいは有機感光層（ＯＰＣ）等の感光層を該基体の外周
に形成したものであり、接地された状態で図１の矢印で
示す時計方向に回転される。

【００１４】本実施形態では、感光体ドラムの光導電体
層において適切なコントラストを付与できる露光光量を
有していればよい。従って、本実施形態における感光体
ドラムの透明基体の光透過率は、１００％である必要は
なく、露光ビームの透過時にある程度の光が吸収される
ような特性であっても構わない。透光性基体の素材とし
ては、アクリル樹脂、特にメタクリル酸メチルエステル
モノマーを用い重合したものが、透明性、強度、精度、
表面性等において優れており好ましく用いられるが、そ
の他一般光学部材などに使用されるアクリル、フッ素、
ポリエステル、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフ
タレート、などの各種透光性樹脂が使用可能である。ま
た、透光性導電層としては、インジウム・スズ・酸化物
（ＩＴＯ）、酸化錫、酸化鉛、酸化インジウム、ヨウ化
銅や、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｌなどからなる透光性を維
持した金属薄膜が用いられ、成膜法としては、真空蒸着
法、活性反応蒸着法、各種スパッタリング法、各種ＣＶ
Ｄ法、浸漬塗工法、スプレー塗布法などが利用される。
また、光導電体層としては、アモルファスシリコン（ａ
−Ｓｉ）合金感光層、アモルファスセレン合金感光層
や、各種有機感光層（ＯＰＣ）が使用可能である。

【００１５】帯電手段であるスコロトロン帯電器１００
はイエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ）およ
び黒色（Ｋ）の各色の画像形成プロセスに用いられ、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
位に保持された制御グリッドと放電電極によるコロナ放
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。

【００１６】コロナ放電電極１０１を、絶縁性樹脂、例
えば、ＡＢＳ樹脂で作られた支持部材１０２の三角形状
部分のテーパ面１０２ａに、例えば接着剤にて貼付け固
定する。先鋭状電極板１１０の長手方向に平行して支持
部材１０２に、制御グリッド１０５を支持部材１０２の
両端の制御グリッド取り付け用の側板１０２ｂ，１０２
ｃに、例えば図示せぬ樹脂ネジにて取付け固定し、スコ
ロトロン帯電器１００が形成される。

【００１７】先鋭状電極板１１０は、共通電極１１１
と、共通電極１１１から一定間隔を隔てて一定ピッチで
配設された複数の放電電極である先鋭状電極１１２と、
複数の先鋭状電極１１２と共通電極１１１とを電気的に
接続するための抵抗体１１５とによって構成される。絶
縁性基板１２０、例えばセラミック或いはガラス基板上
に先鋭状電極板１１０が設けられコロナ放電電極１０１
が形成される。

【００１８】先鋭状電極１１２と共通電極１１１とが、
導電部材、例えばステンレス材、銅材等により絶縁性基
板１２０上に形成され、先鋭状電極１１２の先端部１１
３が絶縁性基板１２０の面上より突出することなく、絶
縁性基板１２０上に設けられる。先鋭状電極１１２の先
端部１１３の曲率はＲ＝４０μｍ以下である。また、抵
抗体１１５は、例えば抵抗体ペーストの印刷等により先
鋭状電極１１２と共通電極１１１との間に設けられる。
抵抗体１１５の抵抗値は、概ね１ＭΩ〜１００ＭΩに設
定されることが好ましい。制御グリッド１０５は、例え
ば、板厚０．１ｍｍの一枚のステンレス板をエッチング
加工して作られたものである。

【００１９】上記のスコロトロン帯電器１００が、感光
体ドラム１０と対峙して取り付けられるが、先鋭状電極
板１１０が感光体ドラム１０の回転方向下流側に取付け
られる方が、感光体ドラムの回転方向に放電が拡がるた
めに、帯電が安定し、好ましい。

【００２０】各色毎の像露光手段としての露光ユニット
１２は、図２及び図３に示すように、感光体ドラム１０
上での露光位置を、現像器１３の現像ケーシング１３２
内で現像スリーブ１３１に対して感光体ドラムの回転方
向上流側に設けた状態で配置される。現像ケーシング内
位置で像露光手段の像露光を行うことで、カラー画像形
成装置の小型化がなされ、かつ、トナー飛散を防止され
る。特に、反転現像を用いる際は、帯電極性とトナー極
性とが同一であることから、現像ケーシングに制御グリ
ッドと共通の電圧を印加すると、現像ケーシングに対し
トナーが反発され、外部へのトナー飛散が防止され好ま
しい。

【００２１】露光ユニット１２は、感光体ドラム１０の
軸と平行に主走査方向に配列された発光素子としてのＬ
ＥＤ（発光ダイオード）を複数個アレイ状に並べた線状
の露光素子１２ａと、等倍結像素子としてのセルフォッ
クレンズ１２ｂとが、不図示のホルダに取付けられたユ
ニットとして構成される。露光ユニット１２は、感光体
ドラム１０に内包して設けられた露光ユニット１２を保
持する固定部材２０に取付けられており、メモリに記憶
された各色の画像データがメモリより順次読み出されて
各色毎の露光ユニット１２にそれぞれ電気信号として入
力される。

【００２２】露光素子としては、その他ＦＬ（蛍光体発
光），ＥＬ（エレクトロルミネッセンス），ＰＬ（プラ
ズマ放電），ＬＥＤ（発光ダイオード）等の複数の発光
素子をアレイ状に並べた線状のものが用いられる。この
実施形態で使用される発光素子の発光波長は６００〜９
００ｎｍの範囲のものである。

【００２３】各色毎の現像手段である現像器１３は、イ
エロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ）および黒
色（Ｋ）の一成分あるいは二成分の現像剤をそれぞれ収
容し、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、現像位置において感光体ドラム１０の回転
方向と同方向に回転する現像スリーブ１３１を備えてい
る。

【００２４】上記の各色毎の現像器１３は、前述したス
コロトロン帯電器１００による帯電と露光ユニット１２
と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る非接触現像
法により非接触の状態で反転現像する。

【００２５】画像形成される色順序と、回転される感光
体ドラムに、該色順序に従って設けられる現像器の配置
に従って、本実施形態においては、図１の矢印にて示す
感光体ドラム１０の回転方向に対してＹ，Ｍの現像器１
３を感光体ドラム１０の左側に、また、Ｃ，Ｋの現像器
１３を感光体ドラム１０の右側に配置するので、Ｙ，Ｍ
の現像器１３の現像ケーシング１３２の下面１３２ａに
Ｙ，Ｍのスコロトロン帯電器１００が、また、Ｃ，Ｋの
現像器１３の現像ケーシング１３２の上面１３２ｂに
Ｃ，Ｋのスコロトロン帯電器１００が、それぞれネジ１
３５によりネジ止め固定される。各色毎の現像手段と帯
電手段としてのスコロトロン帯電器が一体とされること
で、省スペース化が図られ、カラー画像形成装置の小型
化が図れる。特に幅狭な放電が行われる先鋭状電極を用
いることにより、電装置の小型化、及びカラー画像形成
装置の更なる小型化が図れる。

【００２６】原稿画像は本装置とは別体の画像読取装置
の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およびＫの各色別
の画像データとして一旦メモリに記憶し格納する。

【００２７】画像記録のスタートにより不図示の感光体
駆動モータが回動され感光体ドラム１０を図１の矢印で
示す時計方向へ回転し、同時に感光体ドラム１０の左方
でイエロー（Ｙ）の現像器１３の現像ケーシング１３２
の下面１３２ａに配置されたＹのスコロトロン帯電器１
００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。

【００２８】感光体ドラム１０は電位を付与されたあ
と、Ｙの露光ユニット１２において第１の色信号すなわ
ちＹの画像データに対応する電気信号による露光が開始
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Ｙの画像に対応する静電潜像を形成する。

【００２９】前記の潜像はＹの現像器１３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。

【００３０】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、さらに感光体ドラム１０の左
方、イエロー（Ｙ）の上部でマゼンタ（Ｍ）の現像器１
３の現像ケーシング１３２の下面１３２ａに配置された
マゼンタ（Ｍ）のスコロトロン帯電器１００の帯電作用
により電位を付与され、Ｍの露光ユニット１２の第２の
色信号すなわちＭの画像データに対応する電気信号によ
る露光が行われ、Ｍの現像器１３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。

【００３１】同様のプロセスにより感光体ドラム１０の
右方でシアン（Ｃ）の現像器１３の現像ケーシング１３
２の上面１３２ｂに配置されたシアン（Ｃ）のスコロト
ロン帯電器１００、Ｃの露光ユニット１２およびＣの現
像器１３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、また感光体ドラム１０の右方、Ｃ
の下部で黒色（Ｋ）の現像器１３の現像ケーシング１３
２の上面１３２ｂに配置された配置した黒色（Ｋ）のス
コロトロン帯電器１００、露光ユニット１２および現像
器１３によって第４の色信号に対応する黒色（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。

【００３２】これ等Ｙ，Ｍ，Ｃ及びＫの露光ユニット１
２による感光体ドラム１０の有機感光層に対する露光は
ドラムの内部より前述した透明の基体を通して行われ
る。従って第２，第３および第４の色信号に対応する画
像の露光は何れも先に形成されたトナー像の影響を全く
受けることなく行われ、第１の色信号に対応する画像と
同等の静電潜像を形成することが可能となる。

【００３３】現像器１３が不図示の突き当てコロにより
感光体ドラム１０と所定の値、例えば１００μｍ〜１０
００μｍの間隙をあけて非接触に保たれ、各色毎の現像
器１３による現像作用に際しては、現像スリーブ１３ａ
に対し直流あるいはさらに交流を加えた現像バイアスが
印加され、現像器の収容する一成分或いは二成分現像剤
によるジャンピング現像が行われて、透明な導電層を接
地する感光体ドラム１０に対してトナーと同極性の直流
バイアスを印加して、露光部にトナーを付着させる非接
触の反転現像が行われる。

【００３４】転写材である転写紙Ｐが転写材収納手段で
ある給紙カセット１５より送り出され、タイミングロー
ラ１６へ搬送される。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が、転写前除電器１００ａによ
り除電された後、転写器１４ａにおいて、タイミングロ
ーラ１６の駆動によって、感光体ドラム１０上のトナー
像と同期して給紙される転写材である転写紙Ｐに転写さ
れる。

【００３５】転写前除電器１００ａの構造として、図４
に示したものと同様の先鋭状電極による放電電極を用い
たが、必ずしもこれに限定されるものではなく、ワイヤ
放電電極を用いてもよく、また、光露光により除電を行
う光除電器を用いてもよい。また、上記の転写器１４ａ
及び後述する除電器１４ｂに、図４に示したものと同様
の構造の先鋭状電極による放電電極を用いてもよい。

【００３６】トナー像の転写を受けた転写紙Ｐは、除電
器１４ｂにおいて、除電を受けてドラム周面より分離し
た後、搬送手段である搬送ベルト１４ｅにより定着装置
１７へ搬送される。定着装置１７において加熱・圧着さ
れトナーを転写紙Ｐ上に溶着・定着したのち、定着装置
１７より排出され、排紙搬送ローラ対１８ａにより搬送
されて排紙ローラ１８を介して装置上部のトレイ上にト
ナー像面を下面にして排出される。

【００３７】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においてクリーニングブレード
１９ａによって感光体ドラム１０面を摺擦され、残留ト
ナーを除去、清掃され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
像の形成にかかる。クリーニングブレード１９ａ及びク
リーニングローラ１９ｂによって掻き落とされた廃トナ
ーは、トナー搬送スクリュウ１９ｃ及びトナー搬送パイ
プ１９ｄを通して、廃トナー容器８２へと排出される。
クリーニング終了後、クリーニングブレード１９ａ及び
クリーニングローラ１９ｂは感光体ドラム１０の損傷を
防止するために、感光体ドラム１０より離間した状態に
保たれる。

【００３８】帯電手段の他の例を図５を用いて説明す
る。図５は、帯電手段の他の例を示す図である。

【００３９】本実施形態の帯電手段としてのスコロトロ
ン帯電器２００は、図３にて示した支持部材の三角形状
部分をコの字状とし、図５に示すように、支持部材２０
２のコの字状部分に絶縁性基板１２０上に先鋭状電極１
１２が設けられたコロナ放電電極１０１及び制御グリッ
ド１０５を取付けたものである。各現像器１３への取付
方は、前記実施形態と同様であり、各色毎の現像手段と
帯電手段としてのスコロトロン帯電器が一体とされるこ
とで、省スペース化が図られ、カラー画像形成装置の小
型化が図れる。また、特定の現像器を交換する際、同時
に対応したスコロトロン帯電器も交換できる利点を有す
る。

【００４０】図４にて説明した先鋭状電極を用いた帯電
手段の先鋭状電極をクリーニングするクリーニング手段
について図６を用いて説明する。図６は、先鋭状電極を
クリーニングするクリーニング手段を示す図である。

【００４１】クリーニング手段３００は、支持部材１０
２の両端の側板１０２ｂ，１０２ｃに固定させるスライ
ド軸３０３，３０４を軸としてスライドされるスライド
部材３０１と、スライド時に絶縁性基板１２０上に設け
られたコロナ放電電極１０１の先鋭状電極１１２を摺擦
し、先鋭状電極１１２をクリーニングするクリーニング
パッド３０２と、一端をスライド部材３０１に固定され
他端を側板１０２ｃ（不図示）を受けとして引出し可能
な作動棒３０５との部材により構成される。

【００４２】図６の矢印にて示す、作動棒３０５による
スライド部材３０１の左右の移動時に、クリーニングパ
ッド３０２が先鋭状電極１１２上を摺動し、先鋭状電極
１１２がクリーニングされる。この際、クリーニングパ
ッド３０２が先鋭状電極１１２のクリーニングのみなら
ず、先鋭状電極板１１０全体或いは先鋭状電極板１１０
が設けられた絶縁性基板１２０全体を摺擦しクリーニン
グするようにしてもよい。

【００４３】上記本発明の実施形態において、現像手段
に取付けられる帯電手段としての構造として、図４に示
した先鋭状電極による放電電極を用いたが、必ずしもこ
れに限定されるものではなく、絶縁性基板から先鋭状電
極の先端部が突出した先鋭状電極板を用いた構成でもよ
いし、ワイヤ放電電極を用いたものでもよい。

【００４４】本発明においては、像露光手段を内部に設
けることにより、帯電手段と現像手段とを近接配置する
ことが可能となった。像露光手段を像形成体の外部に設
ける場合は、レーザ光学系のように帯電手段と現像手段
との間が狭い幅でも露光できる光学系を用いることによ
り、帯電手段と現像手段とを一体化した構成とすること
ができる。

【００４５】

【発明の効果】請求項１によれば、像形成体の一回転以
内に帯電，像露光ならびに現像を順次行ってカラー画像
を形成するカラー画像形成装置の小型化が図れる。

【００４６】請求項２によれば、現像ケーシング内位置
で像露光手段の像露光を行うことで、カラー画像形成装
置の小型化がなされ、かつ、トナー飛散を防止される。

【００４７】請求項３によれば、特に幅狭な放電が行わ
れる先鋭状電極を用いることにより、電装置の小型化、
及びカラー画像形成装置の更なる小型化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態のカラー画像形成装置の断
面構成図である。

【図２】図１の要部拡大断面図である。

【図３】図２の要部拡大図であり、帯電手段の取付け状
態を示す図である。

【図４】帯電手段の組立図である。

【図５】帯電手段の他の例を示す図である。

【図６】先鋭状電極をクリーニングするクリーニング手
段を示す図である。

【符号の説明】

１０ 感光体ドラム １２ 露光ユニット １３ 現像器 １００，２００ スコロトロン帯電器 １０１ コロナ放電電極 １０２，２０２ 支持部材 １１０ 先鋭状電極板 １１２ 先鋭状電極 １２０ 絶縁性基板 １３２ 現像ケーシング ３００ クリーニング手段 ３０１ スライド部材 ３０２ クリーニングパッド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 遠藤 勇雄 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 小松 徹 東京都八王子市石川町2970番地コニカ株式 会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転する像形成体の周囲に、前記像形成
   体を帯電させる帯電手段と、帯電された像形成体に像露
   光し潜像を形成させる像露光手段と、像形成体に形成さ
   れた潜像を現像しトナー像を形成させる現像手段と、を
   複数組配置し、前記像形成体の一回転中に、前記像形成
   体に対し前記帯電手段による帯電と前記像露光手段によ
   る像露光と前記現像手段による現像とによるトナー像の
   形成を順次繰り返すことにより前記像形成体上に複数の
   トナー像を重ね合わせた後、重ね合わせたトナー像を転
   写材に一括して転写するカラー画像形成装置において、
   前記帯電手段が前記現像手段の上面或いは下面に取付け
   られたことを特徴とするカラー画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記像露光手段は、前記像形成体の内側
   に配置され、対応する現像手段の現像ケーシング内の位
   置で像露光を行う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。
3. 【請求項３】 前記帯電手段は、放電電極として先鋭状
   電極を有することを特徴とする請求項１または２に記載
   のカラー画像形成装置。