(57)【要約】【課題】光学距離の変化が発生しやすい内面露光の多重現像方式でも、容易に高画質を安定的に達成できる画像形成装置とする。【解決手段】感光体ドラム１内にＬＤ光源２等の光学系を設ける。ＬＤ光源２には直列４チャンネルＬＤ光源を使用する。直列４チャンネル光源から放射された４色のレーザ光束Ｌはほぼ平行化し、ミラーＭ２、Ｍ１を順に介してポリゴンミラー３に入射し、偏向し、ミラーＭ１、Ｍ２を順に介して走査レンズ（ｆθレンズ）群４を通過させ、等速走査を行う光ビームスポットを形成する。走査レンズ群４を通過した走査光は、ミラーＭ３〜Ｍ７を順に介し、主走査方向に十分な走査幅を確保し、最後に三角柱形状のミラーＭ８とミラーＭ９に入射して直列４チャンネルのＬＤ光源２を４方向に分離し、同一の光学系で、４色分の静電潜像形成が可能とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一つの感光体上に対して複数の現像装置により多重現像を行う画像形成装置において、
該感光体は、走査光に対して透過性を有する円筒状基材及びその外面に感光層を形成されてなる内面露光用ドラムであり、
該内面露光用ドラムの内部に、光ビームを偏向し、前記感光層上で走査させる光偏向器と走査結像光学系とを内包させてなることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像形成装置において、同一の光偏向器及び同一の走査結像光学系を通過させて前記内面露光用ドラム内の適当な部位に導かれた複数光ビームによる光ビーム束を、前記内面露光用ドラム内部に設置された光ビーム振り分け器によって、前記内面露光用ドラムの所定の位置に各光ビームを振り分けることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項２記載の画像形成装置において、前記光ビーム振り分け器を、前記内面露光用ドラムの回転中心付近に設置し、各光ビームを略放射状に振り分ける事を特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかの画像形成装置において、前記光偏向器と走査レンズまたは走査レンズ群との間に光折り返し手段を設けてなることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかの画像形成装置において、前記光偏向器が、主走査方向に複数設置されてなることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかの画像形成装置において、ブラック色を含めた複数のプロセスカラーを用いて多重現像を行う画像形成装置であって、前記ブラック色の現像工程を最終段としていないことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項６の画像形成装置において、前記ブラック色の現像工程を初段とすることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像形成装置に関し、特に小型且つ高画質のフルカラー画像作像エンジンを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
小型な構成にてフルカラー画像を形成する方法として、一つの感光体上で複数色を順次現像して重ねていく多重現像方式が提案されている（特許文献１、２等）。
【０００３】
小型化を追求した場合、感光体内部の空洞を利用し、そこに露光系を内包することにより作像エンジン全体としての小型化が達成しやすい。４色分の露光系を内包するために、従来は４つのＬＥＤアレイを内包する事が提案されている。ＬＥＤアレイ素子は小型でシンプルな構成を採用しやすいが、一方で、高画質化には課題を残す。
【０００４】
つまり、ＬＥＤアレイ素子内の配列された光源からの光ビームはロッドレンズアレイ等の等倍結像素子を介して短距離にて感光体の内面より感光層に露光されるため、等倍結像素子と結像面（感光層）との距離が若干でも変動してしまうと、ビームスポットのサイズが大きく変動してしまい安定した高画質が得られない。この変動の要因としては、ＬＥＤアレイ素子の発熱による熱膨張や感光体ドラムの偏芯によるものなどがある。特に、内面露光が可能な感光体の基材（素管）は、光源に対して透過性のある材料（ガラスや樹脂）で構成する必要があり、内面露光を用いない一般的なアルミニウム等の金属製の材料に比べて、安価で高精度の素管を形成する事が非常に困難である。この課題を克服すべく、いくつかの提案がなされている（特許文献３、４等）。
【０００５】
【特許文献１】特開平０８−０８７１７９号公報
【特許文献２】特開平１０−００３１９１号公報
【特許文献３】特開平０９−１３８５１９号公報
【特許文献４】特開平０９−０６２１４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで本発明は、光学距離の変化に対するビームスポットサイズの変動がほとんど発生しないために、光学距離の変化が発生しやすい内面露光の多重現像方式においても、容易に高画質を安定的に達成することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の画像形成装置のうち請求項１に係るものは、一つの感光体上に対して複数の現像装置により多重現像を行う画像形成装置において、該感光体は、走査光に対して透過性を有する円筒状基材及びその外面に感光層を形成されてなる内面露光用ドラムであり、該内面露光用ドラムの内部に、光ビームを偏向し、前記感光層上で走査させる光偏向器と走査結像光学系とを内包させてなることを特徴とする。
【０００８】
同請求項２に係るものは、請求項１記載の画像形成装置において、同一の光偏向器及び同一の走査結像光学系を通過させて前記内面露光用ドラム内の適当な部位に導かれた複数光ビームによる光ビーム束を、前記内面露光用ドラム内部に設置された光ビーム振り分け器によって、前記内面露光用ドラムの所定の位置に各光ビームを振り分けることを特徴とする。
【０００９】
同請求項３に係るものは、請求項２記載の画像形成装置において、前記光ビーム振り分け器を、前記内面露光用ドラムの回転中心付近に設置し、各光ビームを略放射状に振り分ける事を特徴とする。
【００１０】
同請求項４に係るものは、請求項１から３のいずれかの画像形成装置において、前記光偏向器と走査レンズまたは走査レンズ群との間に光折り返し手段を設けてなることを特徴とする。
【００１１】
同請求項５に係るものは、請求項１から４のいずれかの画像形成装置において、前記光偏向器が、主走査方向に複数設置されてなることを特徴とする。
【００１２】
同請求項６に係るものは、請求項１から５のいずれかの画像形成装置において、ブラック色を含めた複数のプロセスカラーを用いて多重現像を行う画像形成装置であって、前記ブラック色の現像工程を最終段としていないことを特徴とする。
【００１３】
同請求項７に係るものは、請求項６の画像形成装置において、前記ブラック色の現像工程を初段とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、光学距離の変化が発生しやすい内面露光の多重現像方式の画像形成装置においても、容易に高画質を安定的に達成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下本発明を実施するための最良の形態を、図に示す実施例を参照して説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１と図２は本発明の実施例を説明するための図である。図示の例の装置は、感光体としては例えば内径６０ｍｍの感光ドラム１を使用し、図１では時計回りで駆動される。
【００１７】
感光体ドラム１の素管は、歪と湿度の影響を低減するため光弾性係数と吸湿率の低いプラスチック材料として脂環式ポリオレフィン樹脂を採用し得る。その他、光学材料として使用できるプラスチック材料としてＰＭＭＡ（アクリル）やＰＣ（ポリカーボネート）などが存在するが、ＰＭＭＡは吸湿率が高く線膨張係数による変形と温湿度により屈折率が大きく変動しやすく、ＰＣは光弾性係数が大きく光学特性に対する内部歪の影響が大きくなるといった特徴がある。素管表面にはＩＴＯ膜を形成する事で導電機能を付与し、ＩＴＯ膜上には有機感光体による感光層を形成する。
【００１８】
感光体ドラム１内にはＬＤ光源２等の光学系が設けられる。ＬＤ光源２は、４つのＬＤ光源が一列に配列された直列４チャンネルＬＤ光源を使用し、各ＬＤチャンネルには、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の形成しようとする画像の版に対応したデータ信号が送られる。直列４チャンネル光源から放射されたレーザ光束Ｌは、図示しないカップリングレンズでほぼ平行化され、ミラーＭ２とミラーＭ１を順に介してポリゴンミラー３に入射し、偏向され、ミラーＭ１とミラーＭ２を順に介して走査レンズ（ｆθレンズ）群４を通過することで、等速走査を行う光ビームスポットを形成する。なお光ビームの色は図中にイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）で示す。
【００１９】
走査レンズ群４を通過した走査光は、ミラーＭ３からミラーＭ７を順に介することで、主走査方向に十分な走査幅を確保できるまで光路長をかせぎ、最後に二段積みの三角柱形状のミラーＭ８とミラーＭ９に入射することにより、直列４チャンネルのＬＤ光源２を４方向に分離する。
【００２０】
これにより、同一の光学系で、４色分の静電潜像形成が可能となる。作像プロセスとしては、クリーナとしてのクリーニングブレード５により汚れの除去された感光ドラム１の表面に対して、帯電装置Ｃ１にて帯電を施し、露光Ｌ１で第１の静電潜像を形成し、現像装置Ｄ１で１段目の現像を完了する。帯電装置Ｃ１は接触式の帯電方式（ローラ帯電器など）でも非接触式の帯電方式（コロナ帯電器など）でもいずれでも良いが、コロナチャージャを利用したものとして説明する。また、現像装置Ｄ１も同様に接触式の現像方式（接触２成分現像、接触１成分現像など）でも非接触式の現像方式（２成分非接触現像、１成分非接触現像など）でもいずれでも良いが、ここでは、クラウドトナーによる高精細高画質現像が実現できるフレア現像という方式を用いる。以下このフレア現像方式について説明する。なお図中６は転写ローラ、Ｐは転写媒体である。
【００２１】
図３のように現像装置Ｄ１〜Ｄ４は、トナー担持ローラ８と、マグローラ９と、２成分現像剤ＴＤと攪拌スクリュ１０を収容するケース１１からなる。トナー担持ローラ以外は通常の２成分現像方式と同じである。この２成分現像剤ＴＤを永久磁石の内包されたマグローラ９によってトナー担持体であるトナー担持ローラ８まで搬送し、そこでトナーの一部が印加されるバイアス電位によってトナー担持ローラ８に転移する。トナー担持ローラ８に転移されたトナーは、後述する原理によってクラウド状態（トナーが浮遊している状態）を形成し、トナー担持ローラ８の回転によって現像部（像担持体との対向部）へと運ばれる。トナー担持ローラ８の表面の平均電位と像担持体電位との差によってトナー像が形成され、現像に寄与しなかった不要なトナーは再びマグローラ９に戻ってくる。クラウドが形成されているので、トナーの付着力は非常に低く、トナー担持ローラ８によって現像部から戻ってきたトナーは、マグローラ９の回転に追随した２成分現像剤ＴＤの穂によって容易に掻き取られたり、均されたりする。これを繰り返すことによって、トナー担持ローラ８上には常にほぼ一定量のトナーがクラウド状態として担持される。なお、トナー担持ローラ８へのトナー供給法として２成分現像方式を採用したが、現像装置の構成としてはこれに限定されるわけではない。
【００２２】
次にトナー担持ローラ８について説明する。図４はトナー担持ローラ８の表面を拡大したものを示す。支持基盤１１上に空間周期的なアルミ蒸着電極１２を配置して、表面を樹脂コート１３で覆っている。但し、この周期的な電極の構成方法はこれに限ったものではない。図中Ｔはトナー層である。図５で示すように、電極に対して周期的かつ交互に、異なる波形の電圧Ｖａと電圧Ｖｂを印加した時のトナークラウドの状態を図６に示す。ＶａとＶｂは図５に示すように時間的に逆向きである（位相が１８０度ずれている）ようにする。すると、電圧Ｖａを印加した電極と電圧Ｖｂを印加した電極の間に振動電界が形成される。よって、トナーは電圧Ｖａを印加した電極と電圧Ｖｂを印加した電極の間をホッピングして、クラウド状態（トナーが浮遊している状態）が形成される。このようにしてトナー担持体上にトナーをクラウド状態として担持できる。なお、図５では電圧Ｖａと電圧Ｖｂは矩形波として示したが、正弦波で形成される通常の交流電圧であってもよい。また、ここでは周期的な電極を２分割して交互に異なる波形の電圧を印加したが、振動電界が形成されてトナーがホッピングしてクラウド状態を形成できる条件ならば３分割以上に分割してそれぞれに異なる波形の電圧を印加するように構成してもよい。なお、現像装置としては種々の構造のものを用い得る。
【００２３】
以上のように、現像装置Ｄ１で形成された第１のトナー像越しに、帯電装置Ｃ２による帯電を施す。帯電装置Ｃ２はトナー像１を破壊しないように、帯電装置Ｃ１と同様に非接触式のコロナ帯電器を用いる。その後に露光Ｌ２により静電潜像を形成し、現像装置Ｄ１と同様の非接触現像方式（フレア現像方式）により第２の現像を行う。この様に、順次トナー像を重ねることで現像装置Ｄ４を通過した時点では、４色のトナー像が多重現像された状態となる。この４色重ねされたトナー層は、やはりコロナチャージャである帯電装置Ｃ５によって、トナー粒子に対して適当な電荷を調整付与することにより、良好な転写を行うことができる。転写媒体Ｐとしては、紙でもよいし、中間転写体等でも良い。
【実施例２】
【００２４】
他の実施例を、図７と図８に基づいて説明する。本実施例はＭＥＭＳ（Micro Electro
Mechanical Systems ）技術によって作られた小型の光偏向器２０（例えば特開２００３−０６６３６１号公報に開示のものなど）を用いた実施例である。図８に示すように、主走査方向に複数セット（図では２セット）の光走査系を配列することにより、各光源から光走査面までの光路長が短くて済む。そのため、感光ドラム断面での光学レイアウトの自由度が高まり、より小径での感光ドラムにも対応する事が可能である。動作については先の実施例とほぼ同様に付き説明を省略する。
【００２５】
なお、以上説明してきた実施例においては露光部が四ヶ所ある１パスでのフルカラー作像装置の例を挙げたが、露光部箇所は何箇所でも良い。また、露光部が二ヶ所もしくは一ヶ所などで感光体を複数回転させてフルカラー画像を作像する装置にも適用できる。また、ブラック（Ｋ）を含まないイエロー（Ｙ）とマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）による三色カラー作像装置など、少なくとも二色以上を潜像担持体上に多重現像するあらゆる作像装置に適用し得る。
【００２６】
すなわち、本発明の装置は、光学距離の変化に対するビームスポットサイズの変動がほとんど発生しないために、光学距離の変化が発生しやすい内面露光の多重現像方式においても、容易に高画質を安定的に達成することができる。そして、プロセスカラーの数の分（通常は４つ）の光学系のほとんど全てを共通化することができるため、非常に小型で安価なフルカラー潜像形成用の光学系を構成することが可能である。またプロセスカラー毎の潜像形成状態（ビームスポット形状、ビームスポット径、など）をシンプルな構成にてほぼ等価にすることができるため、小型で安価にフルカラー高画質を達成することができる。またさらに、ドラム内のような形状の狭い空間内に光学系を実装することが可能となる。そして、光源から露光面までの光学距離を短く（ＬＥＤアレイ素子による光学距離よりかは十分に長い）することができるため、ドラム断面での光学レイアウトの自由度が高まる。
【００２７】
そして、静電潜像が高画質で高安定になることに加えて、ブラック（Ｋ）を現像する際に、感光体上に付着しているトナー層が少ない状態であるため、ブラックの小文字や細線などを非常に高精細に作像することが可能である）もちろん、他のシステム成立要件、例えば現像器へのトナー混色などを加味して、他色に対するブラック色の現像位置を決定する。）。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施例１に係る画像形成装置の要部の概念図
【図２】図１の画像形成装置が備える作像装置部分の構成を示す断面図
【図３】図１の装置で用いる現像装置の一例の断面図
【図４】図１の装置で用いるトナー担持ローラの表面を拡大して示す図
【図５】図１の装置で電極に対して周期的かつ交互に印加する異なる波形の電圧を示す図
【図６】図５の波形の電圧を印加したときのトナークラウドの状態を示す図
【図７】本発明の実施例２に係る画像形成装置の要部の概念図
【図８】図７の画像形成装置が備える作像装置部分の構成を示す断面図
【符号の説明】
【００２９】
１：感光体ドラム
２：ＬＤ光源
３：ポリゴンミラー
４：走査レンズ（ｆθレンズ）群
５：クリーニングブレード
６：転写ローラ
８：トナー担持ローラ
９：マグローラ
１０：攪拌スクリュ
１１：ケース
１２：アルミ蒸着電極
１３：樹脂コート
２０：小型の光偏向器
Ｃ１〜Ｃ５：帯電装置
Ｄ１〜Ｄ４：現像装置
Ｍ１〜Ｍ９：ミラー
Ｌ：レーザ光束
Ｌ１〜Ｌ４：露光
Ｐ：転写媒体
ＴＤ：２成分現像剤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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