JP2004021177A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バックグラウンド露光方式では現像されない領域（画像領域の白の領域や非画像領域）を露光しなければならなく、（レーザやＬＥＤ等）の寿命が懸念される。また、カラー画像形成装置においては４回分の潜像を形成しなければならないので、モノクロ画像形成装置に対してさらに光源の寿命が不利である。
【解決手段】バックグラウンド露光で感光体上に形成された静電潜像を現像する黒トナーおよび複数の色トナーを適用し、各色の現像タイミングで前記感光体と対向する現像位置に回転移動する少なくとも黒トナーを除く複数の色トナー現像手段を備えた回転式現像手段を有するカラー画像形成装置において、前記回転式現像手段を回転移動させて現像手段の１つを前記現像位置に移動させて次の現像に備える時は、帯電手段の出力と露光手段の出力をオフするものである。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非画像領域を露光するバックグラウンド露光方式を用いて感光体（以下、感光ドラムとも称する）上に静電潜像を形成するデジタル複写機、レーザビームプリンタ、ファクシミリ等のカラー画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、デジタルカラー複写機等の電子写真方式のカラー画像形成装置において、読み取り部に入力される画像信号を電気的に処理し、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の各成分に分解してプリンタ部に送る。１回の読み取り（原稿走査）につき、Ｍ、Ｃ、Ｙ、Ｋの内の一つの成分がプリンタ部に送られるため、計４回の原稿走査により一回のプリントアウトが完成する。
【０００３】
各々の原稿走査によって、感光ドラム上にＭ、Ｃ、Ｙ、Ｋの静電潜像を形成し、その静電潜像に対応するトナーで現像を行う。そして、感光ドラム上に現像される、Ｍ、Ｃ、Ｙ、Ｋの４回分のトナー像を記録用紙に転写するために、中間転写ベルトが４回転する間に４回分のトナー像を中間転写し、その後記録用紙に一括転写する。つまり、中間転写ベルト４回転で１枚分のプリント出力が出来る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような電子写真方式のカラー画像形成装置において、非画像部を像露光（バックグラウンド露光）してから正規現像を行う方式を用いることがある。図４、５にバックグラウンド露光における感光体上の表面電位の変化を示す。
【０００５】
本方式によれば、感光体は帯電器によって所定電位Ｖ０に帯電された後（図４）、レーザ等の露光手段によって非画像部が露光される。露光された領域は感光体の表面電位がＶ１に減衰することで反転像状の潜像を形成する（図５）。その潜像（露光されずにＶ０の電位を有する領域）は例えば負に帯電したトナーによって現像される。
【０００６】
このように、バックグラウンド露光方式では現像されない領域（画像領域の白の領域や非画像領域）を露光しなければならなく、画像部を像露光するイメージ露光方式に対して光源（レーザやＬＥＤ等）の寿命が懸念される。また、カラー画像形成装置においては４回分の潜像を形成しなければならないので、モノクロ画像形成装置に対してさらに光源の寿命が不利である。
【０００７】
本発明は上記のような従来の課題を解決するためになされたものであり、バックグラウンド露光系の画像形成装置においても光源の点灯時間を短縮して耐久性の向上を図ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は下記の構成を有することを特徴とするカラー画像形成装置である。
【０００９】
（１）感光体と、前記感光体表面を所定電位に帯電する帯電手段と、非画像領域を露光するバックグラウンド露光方式で前記帯電された感光体表面に静電潜像を形成する露光手段と、前記感光体上に形成された静電潜像を現像する黒トナーおよび複数の色トナーを適用し、各色の現像タイミングで前記感光体と対向する現像位置に回転移動する複数の現像手段を備えた回転式現像手段とを有するカラー画像形成装置において、前記回転式現像手段を回転移動させて現像手段の１つを前記現像位置に移動させて次の現像に備える時は、前記帯電手段の出力と前記露光手段の出力をオフすることを特徴とするカラー画像形成装置。
【００１０】
（２）感光体と、前記感光体表面を所定電位に帯電する帯電手段と、非画像領域を露光するバックグラウンド露光方式で前記帯電された感光体表面に静電潜像を形成する露光手段と、前記感光体上に形成された静電潜像を現像する黒トナーを適用し、前記感光体と対向する現像位置に常に固定された固定式現像手段と、前記感光体上に形成された静電潜像を現像する複数の色トナーを適用し、各色の現像タイミングで前記感光体と対向する現像位置に回転移動する複数の現像手段を有する回転式現像手段とを有するカラー画像形成装置において、前記回転式現像手段を回転移動させて前記現像手段の１つを前記現像位置に移動させて次の現像に備える時は、前記帯電手段の出力と前記露光手段の出力をオフすることを特徴とするカラー画像形成装置。
【００１１】
（３）前記回転式現像手段を回転移動して次の現像に備える時は画像形成不可であることを特徴とする（１）または（２）のカラー画像形成装置。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を図面について説明する。
【００１３】
（実施例）
図１は本発明のカラー画像形成装置の全体の概略を示す図である。このカラー画像形成装置は、電子写真プロセスを利用したデジタル複写機、レーザビームプリンタ、ファクシミリ等である。以下、構成及び動作の概略を簡単に説明する。
【００１４】
イメージスキャナ部２０１において、原稿台ガラス２０２上の原稿２０３は、ハロゲンランプ２０４の光で照射される。原稿からの反射光はミラー２０５、２０６に導かれ、レンズ２０７によりＣＣＤ等の３ラインセンサ（Ｒ、Ｇ、Ｂセンサ２０９−１〜２０９−３）２０９上に像を結ぶ。レンズ２０７の直前には遠赤外カットフィルタ２０８が設けられている。
【００１５】
ＣＣＤ２０９は原稿からの光情報を色分解して、フルカラー情報レッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）成分を読み取り、信号処理部２１０に送る。なお、ハロゲンランプ２０４、ミラー２０５は速度Ｖで、ミラー２０６は１／２Ｖでラインセンサの電気的走査方向（以下、主走査方向）に対して垂直方向（以下、副走査方向）に機械的に動くことにより、原稿全面を走査する。
【００１６】
２１１は標準白色板であり、Ｒ、Ｇ、Ｂセンサ２０９−１〜２０９−３による読み取りデータの補正データを発生する。この標準白色板２１１は可視光から赤外光に対してはほぼ均一の反射特性を示し、可視では白色の色を有している。この標準白色板を用いてＲ、Ｇ、Ｂセンサ２０９−１〜２０９−３の可視センサの出力データの補正を行う。また、標準白色板２１１は光センサで、フラグ板２１２と共に画像先端信号ＶＴＯＰを作り出す。
【００１７】
信号処理部２１０では読み取られたＲ、Ｇ、Ｂ信号を電気的に処理し、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（ＢＫ）の各成分に分解し、プリンタ部２００に送る。また、イメージスキャナ部２０１における一回の原稿走査（スキャン）につき、Ｍ、Ｃ、Ｙ、ＢＫの内、一つの成分がプリンタ２００に送られ、計４回の原稿走査により一回のプリントアウトが完成する。
【００１８】
プリンタ部２００では、イメージスキャナ部２０１より送られてくるＭ、Ｃ、Ｙ、ＢＫの画像信号は、レーザドライバ２１４に送られる。レーザドライバ２１４はＭ、Ｃ、Ｙ、ＢＫの画像信号に応じ、半導体レーザ（以下、レーザと略称する）２１５を変調駆動する。レーザ光はポリゴンミラー２１６、ｆ−θレンズ２１７、ミラー２１８を介し、感光ドラム２１９上を走査する。
【００１９】
感光ドラム２１９ではレーザ光による静電潜像に先立って、感光体上の残電荷を消去するために前露光ランプ２３０によって露光されて均一に除電される。その後、一次帯電器２２９によって感光ドラム２１９は所定の電位に帯電され、レーザ光により静電潜像される。２２０は回転現像器、２２１は固定現像器であり、回転現像器２２０はイエロー現像器２２０−１、マゼンタ現像器２２０−２、シアン現像器２２０−３より構成される。
【００２０】
回転現像器２２０は不図示のモータによって、例えばマゼンタの静電潜像を現像する際にはマゼンタ現像器２２０−２が感光体の現像位置に移動する。また、固定現像器２２１は常に感光ドラム２１９に接している。それぞれの現像器で感光ドラム２１９上に形成されたＭ、Ｃ、Ｙ、ＢＫの静電潜像を対応するトナーで現像する。
【００２１】
感光ドラム２１９上に現像された各色のトナー像は、転写装置２２５によって中間転写体（転写媒体）としてのベルト２２２に順次転写されて、４色のトナー像が重ね合わされる。図６に転写ベルト２２２を示す。転写ベルト２２２のベルト端部にはベルト位置を検知するための２２２ａ、２２２ｂの切りかきがあり、転写ベルトが回転駆動すると、発光受光素子からなるベルト位置検知センサ２３１により２２２ａ、２２２ｂを検知することになる。２２２ａ、２２２ｂはちょうど中間転写ベルト２２２を２等分する位置にある。２２２ａ、２２２ｂの検知出力（画像先端信号ＩＴＯＰ−２２２ａ　による出力がＡ−ＩＴＯＰ、２２２ｂによる出力がＢ−ＩＴＯＰとする。）を基に所定のタイミングで、前露光、一次帯電、画像形成、回転現像器駆動を行う。用紙カセット２２３または２２４より給紙された記録用紙は２次転写装置２２７と中間転写ベルト２２２との当接部に給送される。中間転写ベルト２２２上に形成されたトナー像はここで記録紙上に転写され、定着ユニット２２８で熱定着されて装置外へ排出される。
【００２２】
中間転写ベルト２２２にはベルトクリーナ２２６が設けられていて、中間転写ベルト２２２の残留トナーがブレードで掻き落とされる。このベルトクリーナ２２６は不図示のモータでブレードが中間転写ベルト２２２に当接させたり、離間させたりしている。中間転写ベルト２２２上にトナー画像が転写されている間はベルトクリーナ２２６のブレードが離間されており、トナー像が記録用紙に転写されたあと中間転写ベルト１周回転する間ベルトクリーナ２２６のブレードは当接する。
【００２３】
この中間転写ベルト１周の周長は記録用紙の最大サイズ（例えばＡ３サイズ）の画像を転写できる大きさである。また、その用紙の半分（例えばＡ４サイズ）以下ならば２画像分の転写が可能である周長なので、そのサイズの画像を複数枚プリントするときは中間転写ベルト２２２上に２枚分の画像を形成している。すなわち、記録用紙がＡ４やＢ５サイズで１枚の原稿を複数枚プリントするときには、中間転写ベルト４回転の画像形成１シーケンスで２枚のプリントを可能にし、生産性を向上させている。
【００２４】
図２は、本発明のカラー画像形成装置におけるＡ３のカラー画像を形成する時の画像現像タイミングと回転現像器の動作タイミングを示す。
【００２５】
▲１▼中間転写ベルト１周目
Ａ−ＩＴＯＰ信号を基準に所定のタイミングＴ１で感光体２１９上に形成されたＹ画像を現像後、回転現像器２２０をＭ現像器２２０−２が感光体２１９に現像できる位置に回転移動する。また、現像されたＹ画像は中間転写ベルト２２２上に転写される。
【００２６】
▲２▼中間転写ベルト２周目
Ａ−ＩＴＯＰ信号を基準に所定のタイミングＴ１で感光体２１９上に形成されたＭ画像を現像後回転現像器２２０をＣ現像器２２０−３が感光体２１９に現像できる位置に回転移動する。また、現像されたＭ画像は中間転写ベルト２２２上に転写される。
【００２７】
▲３▼中間転写ベルト３周目
Ａ−ＩＴＯＰ信号を基準に所定のタイミングＴ１で感光体２１９上に形成されたＣ画像を現像後回転現像器２２０をＹ現像器２２０−１が感光体２１９に現像できる位置に回転移動する。また、現像されたＣ画像は中間転写ベルト２２２上に転写される。
【００２８】
▲４▼中間転写ベルト４周目
Ａ−ＩＴＯＰ信号を基準に所定のタイミングＴ１で感光体２１９上に形成されたＫ画像を現像し、中間転写ベルト２２２上に転写する。
【００２９】
以上の▲１▼〜▲４▼の現像、転写プロセスが順次に実施されることにより、中間転写ベルト２２２上に上述の４つのトナー像（マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの各色のトナー像）が順次に重畳転写されて、目的のカラー画像に対応した合成カラートナー画像が形成される。
【００３０】
そして、中間転写ベルト２２２上に形成された上記の合成カラートナー画像が記録用紙に一括転写される。
【００３１】
▲５▼中間転写ベルト５周目
その後、中間転写ベルト２２２上の残トナーをクリーニングするためにベルトクリーナ２２６が中間転写ベルト２２２に当接する。
【００３２】
以上の▲１▼〜▲５▼の工程により、中間転写ベルト５周でＡ３画像の１枚の記録を終了する。Ａ４画像を記録する時は、２画像分まとめて記録することになる。そのため、中間転写ベルト１周で２画像分転写されることになる。
【００３３】
図３は本発明の特徴である、Ａ４画像を複数枚記録する時のプリンタ部の動作タイミングチャートを示す。図３では中間転写ベルト１周ごとの現像、前露光、一次帯電、レーザ出力、現像器切り替えのタイミングを示している。
【００３４】
まず、画像形成に先立って前露光ランプ２３０がオンし、一次帯電器２２９が出力することで、感光体２１９が所定の電位に帯電される。同時にレーザ２１５も点灯し、帯電された感光体２１９の電荷を中和することで非画像部のトナー付着を防いでいる。前露光ランプ２３０は中間転写ベルト２２２のクリーニング工程が終了するまでの間連続点灯している。また、画像形成開始時の感光体２１９に当接している回転現像器２２０は最初に現像を行うＹ現像器２２０−１である。
【００３５】
▲１▼中間転写ベルト１周目
Ａ−ＩＴＯＰ信号が入力されると一次帯電２２９を出力し、レーザ出力を行う。レーザにより潜像された感光体２１９上の１枚目のＹ画像（Ｙ１画像）と２枚目のＹ画像（Ｙ２画像）は、Ａ−ＩＴＯＰ信号出力後Ｔ１経過すると、現像器を通過するため現像され、中間転写ベルト２２２上に転写する。画像形成を行っているので、一次帯電器２２９および前露光ランプ２３０は出力したままである。また、レーザ２１５は画像領域では画像信号に応じた点灯、非画像領域ではフル点灯を行っている。
【００３６】
ここで、Ａ４、２画像分の転写をすると、ほぼ中間転写ベルト１周分となるため、次のＭの画像を記録するまでの間に回転現像器２２０をＭ現像器２２０−２が感光体２１９の現像できる位置まで回転移動することができない。
【００３７】
▲２▼中間転写ベルト２周目
このため、Ａ−ＩＴＯＰ信号出力後Ｔ１経過した１枚目のＭ画像を現像するべきタイミングで、Ｍ現像器２２０−２が感光体２１９に現像できる位置に回転移動する。Ｂ−ＩＴＯＰ信号後に一次帯電器２２９の出力をオンし、レーザ出力を行い、Ｂ−ＩＴＯＰ信号出力後Ｔ１経過すると、２枚目のＭ画像（Ｍ２画像）のみを現像、転写する。このＭ現像器２２０−２が移動している間は感光体上に画像形成しないので、Ａ−ＩＴＯＰ信号後一次帯電器２２９の出力をオフする。そのため、感光体上の電位は前露光ランプ２３０の照射により０Ｖであり、レーザ２１５を点灯しなくても感光体２１９上へのトナー付着がなくなるため、中間転写ベルト約半周の間レーザ２１５を消灯する。
【００３８】
▲３▼中間転写ベルト３周目
Ａ−ＩＴＯＰ信号出力後Ｔ１経過すると、１枚目のＭ画像（Ｍ１画像）を現像、転写する。Ｂ−ＩＴＯＰ信号出力後Ｔ１経過すると、Ｃ現像器２２０−３が感光体２１９を現像できる位置に回転移動する。同様にこのＣ現像器２２０−３が移動している間は画像形成できないので、中間転写ベルト約半周の間は一次帯電器２２９の出力をオフし、レーザを消灯する。
【００３９】
▲４▼中間転写ベルト４周目
Ａ−ＩＴＯＰ／Ｂ−ＩＴＯＰ信号が出力されるとレーザ出力を行う。レーザにより潜像された１枚目のＣ画像（Ｃ１画像）と２枚目のＣ画像（Ｃ２画像）をそれぞれＡ−ＩＴＯＰ／Ｂ−ＩＴＯＰ信号出力後Ｔ１経過後に現像、転写する。画像形成を行っているので、一次帯電器２２９および前露光ランプ２３０は出力したままで、レーザ２１５は画像領域では画像信号に応じた点灯、非画像領域ではフル点灯を行っている。
【００４０】
▲５▼中間転写ベルト５周目
Ａ−ＩＴＯＰ／Ｂ−ＩＴＯＰ信号が出力されるとレーザ出力を行う。Ｋ現像器２２１は固定現像器なので、回転現像器の移動なしに続いてレーザにより潜像された１枚目のＫ画像（Ｋ１画像）と２枚目のＫ画像（Ｋ２画像）をそれぞれＡ−ＩＴＯＰ／Ｂ−ＩＴＯＰ信号出力後Ｔ１経過後に現像、転写する。この間も、一次帯電器２２９および前露光ランプ２３０は出力したままで、レーザ２１５は画像領域では画像信号に応じた点灯、非画像領域ではフル点灯を行っている。
【００４１】
以上の▲１▼〜▲５▼の現像、転写プロセスが順次に実施されることにより、中間転写ベルト２２２上に２画像分の４つのトナー像が順次に重畳転写されて、その後、記録用紙に一括転写される。
【００４２】
▲６▼中間転写ベルト６周目
次の画像形成に備えて、Ｙ現像器２２０−１が現像できる位置に回転移動する。また、中間転写ベルト２２２上の残トナーをクリーニングするためにベルトクリーナ２２６が中間転写ベルトに当接する。この時は、すでに全ての画像形成が終了しているので一次帯電器２２９の出力をオフし、レーザ２１５を消灯する。
【００４３】
以上の▲１▼〜▲６▼の工程により、中間転写ベルト６周でＡ４画像を２枚記録を終了する。従来、この間一次帯電器２２９とレーザ２１５を連続点灯していたが、回転現像器２２０の切り替え時やクリーニング時に一次帯電器２２９の出力をオフすることでレーザ２１５を消灯できるので、中間転写ベルト２２２の約２周分レーザ２１５を消灯することができる。よって、Ａ４画像の連続記録時は、従来とくらべてレーザ点灯時間が約２／３で済むことになる。
【００４４】
また、上記実施例では中間転写ベルト２２２を用いた画像形成装置に本発明を適用する例を説明したが、記録材としての記録用紙を吸着担持して転写部へ搬送する記録材担持体としての転写ドラム（もしくは転写ベルト）を用いた画像形成装置にも本発明を適用することができる。即ち、転写ドラム上に静電吸着された複数の記録用紙に各色の画像を順次重ね転写してフルカラー画像を形成する画像形成装置でも有効である。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、バックグラウンド露光で感光体上に形成された静電潜像を現像する黒トナーおよび複数の色トナーを適用し、各色の現像タイミングで前記感光体と対向する現像位置に回転移動する複数の現像手段を備えた回転式現像手段とを有するカラー画像形成装置において、前記回転式現像手段を回転移動させて現像手段の１つを前記現像位置に移動させて次の現像に備える時は、前記帯電手段の出力と前記露光手段の出力をオフするように構成したので、露光手段としてのレーザの点灯時間を短縮することができ、レーザの耐久性の向上を図ることができるという効果がある。
【００４６】
本発明によれば、バックグラウンド露光で感光体上に形成された静電潜像を現像する黒トナーを適用し、前記感光体と対向する現像位置に常に固定された固定式現像手段と、前記感光体上に形成された静電潜像を現像する複数の色トナーを適用し、各色の現像タイミングで前記感光体と対向する現像位置に回転移動する複数の現像手段を有する回転式現像手段とを有するカラー画像形成装置において、前記回転式現像手段を回転移動させて前記現像手段の１つを前記現像位置に移動させて次の現像に備える時は、前記帯電手段の出力と前記露光手段の出力をオフするように構成したので、露光手段としてのレーザの点灯時間を短縮することができ、レーザの耐久性の向上を図ることができるという効果がある。
【００４７】
本発明によれば、回転式現像手段を回転移動して次の現像に備える時は画像形成不可としたので、帯電手段の出力と露光手段の出力をオフすることができ、露光手段としてのレーザの点灯時間を短縮することができ、レーザの耐久性の向上を図ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のカラー画像形成装置の概要を示す断面図。
【図２】本発明でのＡ３画像形成時の現像および回転式現像手段の切り替えのタイミングチャート。
【図３】本発明でのＡ４画像連続形成時の動作タイミングチャート。
【図４】バックグラウンド露光時の感光体の表面電位を示すグラフ。
【図５】バックグラウンド露光時の感光体の表面電位を示すグラフ。
【図６】本発明の中間転写ベルトを表す図
【符号の説明】
２００　プリンタ部
２０１　イメージスキャナ部
２０２　原稿台ガラス
２０３　原稿
２０４　ハロゲンランプ
２０５，２０６　ミラー
２０７　レンズ
２０８　遠赤外カットフィルタ
２０９　３ラインセンサ（以下ＣＣＤ）
２０９−１〜２０９−３　Ｒ、Ｇ、Ｂセンサ
２１０　信号処理部
２１１　標準白色板
２１４　レーザドライバ
２１５　半導体レーザ
２１６　ポリゴンミラー
２１７　ｆ−θレンズ
２１８　ミラー
２１９　感光ドラム
２２０　回転現像器
２２１　固定現像器
２２０−１　イエロー現像器
２２０−２　マゼンタ現像器
２２０−３　シアン現像器
２２２　ベルト
２２３，２２４　用紙カセット
２２５，２２７　転写装置
２２６　ベルトクリーナ
２２８　定着ユニット
２２９　一次帯電器
２３０　前露光ランプ

Claims (2)

1. 感光体と、前記感光体表面を帯電する帯電手段と、前記帯電手段により帯電された前記感光体表面にバックグラウンド露光方式を用いて静電潜像を形成する露光手段と、前記感光体上に形成された静電潜像を現像する複数の現像手段と、前記複数の現像手段を搭載し現像部へ選択的に移動させる移動手段と、前記複数の現像手段により前記感光体上に形成された画像の転写を受ける転写媒体と、前記感光体を除電する光除電手段と、を有する画像形成装置において、
   画像形成中において前記移動手段により前記現像手段の入れ替えを行うとき、前記光除電手段による除電動作を実行させると共に前記露光手段による露光動作を停止させることを特徴とする画像形成装置。
2. 画像形成中において前記移動手段により前記現像手段の入れ替えを行うとき、前記帯電手段による帯電動作を停止させることを特徴とする請求項１の画像形成装置。

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