JP2000081776A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 現像手段の利用効率を向上してユーザ維持費
用を低減すると共に、安価なトナー供給部を配する現像
手段を有する画像形成装置を提供すること。 【解決手段】 現像手段１００が現像ローラユニット１
３０と、現像ローラユニットの上方に交換可能なトナー
供給ユニット１５０を接合可能としたものであり、また
複数の現像手段に設けられるそれぞれのトナー供給ユニ
ットが共通形状であることを特徴とする画像形成装置。

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形成体、帯電手段、現像手
段等を備え、それぞれ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
ズが像形成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光性基体を用い、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。さらに、一成分現像剤を用いて現像
手段を小型化して像形成体の周囲に配置し装置の小型化
を図ったものを、特願平８−２７０５４７号により提案
した。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記の提
案によるカラー画像形成装置は、像形成体に対し内側に
像露光手段、外側に帯電手段、現像手段を数多く配置す
るために構造が複雑である。特に、特願平８−２７０５
４７号により提案した一成分現像剤を用いた一成分現像
手段においては、現像部（現像ローラユニット）とトナ
ー供給部（トナー供給ユニット）とを一体として一成分
現像手段を構成しているが、５万プリント程度の寿命を
有する現像剤を内包する現像部に対し、小型化されたト
ナー供給部のため、トナーの使い切りにより２０００プ
リント程度、多くとも５０００プリント程度で一成分現
像手段の交換を行う必要が生じ、一成分現像手段と現像
剤との利用寿命が異なることによるユーザ維持費がかさ
むという問題がある。

【０００６】本発明は上記の現像手段と現像剤との利用
寿命の異なりを解決し、現像手段の利用効率を向上して
ユーザ維持費用を低減すると共に、安価なトナー供給部
を配する現像手段を有する画像形成装置を提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、像形成体上
の潜像を現像する複数の現像手段を、前記像形成体の中
央近傍より上方に配置する画像形成装置において、前記
現像手段が現像ローラユニットと、該現像ローラユニッ
トの上方に交換可能なトナー供給ユニットを接合可能と
したものであり、また前記複数の現像手段に設けられる
それぞれのトナー供給ユニットが共通形状であることを
特徴とする画像形成装置によって達成される。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
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
実施の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。また、以下の実施形態の説明にお
いて、カラートナー像の転写材への転写の際に、転写域
において像形成体に対向する側の転写材の面（転写材の
表面または上面という）に転写する画像を表面画像、転
写材の他方の側の面（転写材の裏面または下面という）
に転写する画像を裏面画像という。

【０００９】本発明にかかわる画像形成装置の一実施形
態の画像形成プロセスおよび各機構について、図１ない
し図５を用いて説明する。図１は、本発明にかかわる画
像形成装置の一実施形態を示すカラー画像形成装置の断
面構成図であり、図２は、図１の像形成体の側断面図で
あり、図３は、一成分現像手段のプロセスカートリッジ
への挿入を示す図であり、図４は、図３の現像ローラユ
ニットの像形成体との当接方法を示す図であり、図５
は、トナー供給ユニットの現像ローラユニットとの接合
及びトナー供給方法を示す概要説明図である。図１に示
すカラー画像形成装置は像形成体と共にベルト状の中間
転写体を有し、さらにはベルト状の中間転写体を用いて
転写材の両面にトナー像を形成し、これを一括定着を行
うようにした両面画像形成装置であるが、本発明は両面
画像形成に限定されるものではない。

【００１０】図１または図２によれば、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
明の導電層及び有機感光層（ＯＰＣ）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。

【００１１】本実施形態においては、図５にて詳述する
ように、帯電装置であるスコロトロン帯電器１１と現像
手段である現像器１３とが現像ケーシング１３８内に一
体として収納されて現像ローラユニット１３０が構成さ
れ、該現像ローラユニット１３０にトナー供給ユニット
であるトナー供給ホッパー１５０が接合されて一成分現
像手段である一成分現像ユニット１００が構成される。
イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ）および
黒色（Ｋ）の一成分現像ユニット１００がプロセスカー
トリッジ３００に着脱可能に構成される。Ｙ、Ｍ、Ｃ及
びＫの各色毎の現像ローラユニット１３０に接合される
それぞれのトナー供給ホッパー１５０は、図１に示すよ
うに共通の形状のものが用いられる。

【００１２】また本実施形態では、像露光光に対し感光
体ドラムの光導電体層は適切なコントラストを生成でき
る露光感度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光性樹脂を用いた基体の光透過
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、透光性基体は露光光に対し透光性を
有していれば、着色していてもよい。これらの樹脂の屈
折率はほぼ１．５である。

【００１３】透光性樹脂による基体の製造方法としては
遠心重合法で高精度の素筒をつくることができる。この
製造法は、プラスチック材料モノマーを合成し、重合さ
せるための触媒を添加した後、円筒状の型に注ぎ、側板
にて密封して固定し、これを回転させると共に、適度に
加熱することにより均一な重合を促進させる。重合終了
後は冷却し、得られた透光性樹脂基体を型より取り出
し、切断し、必要ならば仕上げ工程を経て画像形成装置
の感光体ドラム用の基体が製造される（遠心重合法）。

【００１４】遠心重合によって成型される透光性のプラ
スチックの基体の素材としては、上記のごとくメタクリ
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、表面性等において最も良いが、その
他ポリメタクリル酸エチル、ポリメタクリル酸ブチル、
ポリアクリル酸エチル、ポリアクリル酸ブチル、ポリス
チレン、ポリイミド、ポリエステルあるいはポリ塩化ビ
ニル等、又はこれらの共重合体などが使用され得る。遠
心重合法では真円度が成型に用いられる型で決まるの
で、高精度の基体を得ることができる。特に外径精度の
良い基体が得られる。また、偏肉は重合時の回転ムラや
粘度や重合時の加熱条件で変化する。

【００１５】上記の製造方法によって造られたプラスチ
ックの円筒状の透光性樹脂基体を用いることにより、肉
厚が均一で、円筒状の基体の円筒度、真円度に優れ、従
来より透光性基体として用いられているガラス材よりも
製造が容易でコストが安い感光体ドラムが提供される。

【００１６】次に、透光性導電層の成膜法としては、真
空蒸着法、活性反応蒸着法、各種スパッタリング法、各
種ＣＶＤ法を用いて、インジウム・スズ・酸化物（ＩＴ
Ｏ）、アルミナ、酸化錫、酸化鉛、酸化インジウム、ヨ
ウ化銅や、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｌ等からなる透光性を
維持した薄膜が用いられる。また、好ましくは、浸漬塗
工法やスプレー塗布法等を用いて上記透明の導電性（例
えばＩＴＯ）の微粒子とバインダー樹脂とからなる導電
性樹脂層等が用いられる。この場合、透光性を高めるた
めには、層を構成する微粒子を光散乱がほとんどないレ
イリー散乱（露光波長の１／１０以下の大きさの微粒子
による散乱）領域の、５００オングストローム程度以下
に制御することが好ましい。特に、主構成材料として、
１次粒子径が４００オングストローム以下の導電性微粒
子を用い、かつ、粒子半径の分布を±１００オングスト
ローム以下に制御したものを好ましく用いることができ
る。

【００１７】有機感光体層は、電荷発生物質（ＣＧＭ）
を主成分とする電荷発生層（ＣＧＬ）と電荷輸送物質
（ＣＴＭ）を主成分とする電荷輸送層（ＣＴＬ）とに機
能分離された二層構成の感光体層とされる。二層構成の
有機感光体層は、ＣＧＬが薄いために像露光光の透過性
が良く本発明に適する。なお有機感光体層は、電荷発生
物質（ＣＧＭ）と電荷輸送物質（ＣＴＭ）を１つの層中
に含有する単層構成とされてもよく、該単層構成又は前
記二層構成の感光体層には、通常バインダー樹脂が含有
される。

【００１８】Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＫの各色毎の帯電手段であ
るスコロトロン帯電器１１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、像形成体である感光体ドラム１
０の移動方向に対して直交する方向に、それぞれＹ、
Ｍ、Ｃ及びＫの現像手段と一体とされて感光体ドラム１
０と対峙して取り付けられ、感光体ドラム１０の前述し
た有機感光層に対し所定の電位に保持された制御グリッ
ドと、例えば鋸歯状電極からなる放電電極１１ａとを有
し、トナーと同極性のコロナ放電によって帯電作用（本
実施形態においてはマイナス帯電）を行い、感光体ドラ
ム１０に対し一様な電位を与える。放電電極１１ａとし
ては、その他ワイヤ電極を用いることも可能である。

【００１９】Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＫの各色毎の像露光手段で
ある露光光学系１２は、感光体ドラム１０上での露光位
置が、スコロトロン帯電器１１の放電電極１１ａと現像
器１３の現像位置との間に位置するように配置される。

【００２０】Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＫの各色毎の像露光手段で
ある露光光学系１２は、露光系として、例えばセラミッ
クの長方形の基板上に感光体ドラム１０の軸と平行な主
走査方向に配列された複数の発光素子としてのＬＥＤ
（発光ダイオード）をアレイ状に並べた線状の露光素子
１２ａを、結像素子としての光集束性光伝送体（商品
名、セルフォックレンズ）１２ｂを保持する結像素子保
持部材としてのレンズホルダ１２ｃに取付けたユニット
として構成され、各露光光学系１２を支持する共通支持
体としての支持部材２０に各色毎の露光光学系１２が取
付けられて感光体ドラム１０の基体内部に収容される。

【００２１】各色毎の露光光学系１２は、従来用いられ
ていた楔状の貼付部材を用いずに、支持部材２０上に直
接仮止めされ、予め治工具等により感光体ドラム１０と
の主走査方向及び感光体ドラム１０の回転方向の副走査
方向とを位置出しされる状態に調整されて各色毎の露光
光学系１２の共通支持体としての支持部材２０に直接接
着剤にて固定される。これにより、露光光学系１２が設
けられた支持部材２０の小型化が図られる。即ち、像露
光手段の小型化が図られる。

【００２２】別体のイメージスキャナにより読込まれた
り、外部信号等により入力されて不図示の記憶部、例え
ばＲＡＭ内に記憶された各色の画像データが装置本体の
制御部を通して記憶部より順次読み出され、露光光学系
１２にそれぞれ電気信号として入力され、各色毎の露光
素子１２ａに設けられたＬＥＤが、例えばパルス幅変調
方式（ＰＷＭ方式）により発光される。この実施形態で
使用される発光素子の発光波長は６００〜９００ｎｍの
範囲のものである。

【００２３】上記の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）等の複数の発光素子をアレイ状に並べ
たものが用いられる。この実施形態で使用される発光素
子の発光波長は、外部から像露光を行う際は通常Ｙ、
Ｍ、Ｃのトナーの透過性の高い７８０〜９００ｎｍの範
囲のものが用いられるが、裏面から像露光を行う方式で
あることからカラートナーに対して透光性を十分に有し
ないこれより短い４００〜７８０ｎｍの波長でもよい。

【００２４】画像形成される色順序と、回転される感光
体ドラム１０に、スコロトロン帯電器１１と現像器１３
とが一体とされ、該色順序に従って設けられた現像ロー
ラユニット１３０は、本実施形態においては、図１の感
光体ドラム１０に対してＹ，Ｍの現像ローラユニット１
３０が感光体ドラム１０の左側に、また、Ｃ，Ｋの現像
ローラユニット１３０が感光体ドラム１０の右側に配置
され、Ｙ，Ｍの現像ローラユニット１３０の現像ケーシ
ング１３８内の現像器１３の下方にＹ，Ｍのスコロトロ
ン帯電器１１が、また、Ｃ，Ｋの現像ローラユニット１
３０の現像ケーシング１３８内の現像器１３の上方に
Ｃ，Ｋのスコロトロン帯電器１１が配設される。前述し
たようにそれぞれの現像ローラユニット１３０の上方に
は共通形状のトナー供給ホッパー１５０が接合、取付け
されてＹ、Ｍ、Ｃ及びＫの一成分現像ユニット１００が
配置される。

【００２５】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或
いは逆方向に回転する例えば厚み０．３ｍｍ〜０．５ｍ
ｍ、外径１０〜２０ｍｍの円筒状の非磁性のステンレス
あるいはアルミ材で形成された現像スリーブ１３１を備
えている。

【００２６】現像スリーブ１３１は、例えばアルミニウ
ム、ステンレス鋼等の非磁性材料からなり、表面をサン
ドブラスト処理でＪＩＳ１０点平均粗さによる表示（Ｊ
ＩＳ−Ｂ０６１０）で０．５μｍ〜５μｍの粗面加工を
施し回転可能に支持された現像剤搬送体である。現像ス
リーブ１３１が感光体ドラム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。

【００２７】１３２は現像スリーブ１３１へ現像剤（ト
ナー）を供給するトナーの供給部材としての、例えばス
ポンジやウレタンゴムの発泡材ローラよりなり、供給部
において現像スリーブ１３１と平行に設けられ、現像ス
リーブ１３１と同方向に回転する供給ローラである。１
３３は現像剤層（トナー層）の高さ、量を規制するため
設けられた規制部材であり、例えば板状のステンレスや
ゴム材よりなる帯状の弾性板と、弾性板の先端部で現像
スリーブ１３１との当接部に取付けられ、例えばスポン
ジやウレタンゴムの発泡材よりなる帯状の弾性体と、よ
り構成される。規制部材１３３は先端を現像スリーブ１
３１の回転方向上流に向けて配置される。

【００２８】現像器１３が図４にて後述する突当コロ１
３７により感光体ドラム１０と所定の値の間隙、例えば
１００μｍ〜５００μｍ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１３１に対し直流電圧あるいはさらに交流電圧を加え
た現像バイアスが印加され、現像器の収容する一成分現
像剤によるジャンピング現像が行われて、負荷電の感光
体ドラム１０に対してトナーと同極性（本実施形態にお
いてはマイナス極性）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。
この時の現像間隔精度は画像ムラを防ぐために２０〜５
０μｍ程度以下が必要である。

【００２９】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１１による帯電と露光光学系１２によ
る像露光とによって形成される感光体ドラム１０上の静
電潜像を、現像バイアスの印加による非接触現像法によ
り非接触の状態で帯電極性と同極性のトナー（本実施形
態においては感光体ドラムは負帯電であり、マイナス極
性のトナー）をもって反転現像する。

【００３０】上記の現像器に用いられる一成分現像剤
（トナー）としては、従来のトナーと同様の方法で得ら
れる球形や不定形の非磁性のトナーを用いることができ
る。好ましいトナーは、スチレン系樹脂、ビニル系樹
脂、エチレン系樹脂、ロジン変性樹脂、アクリル系樹
脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂
等の樹脂やパルミチン酸，ステアリン酸等の脂肪酸ワッ
クス等の樹脂を用い、それにカラー顔料等の着色成分や
必要に応じて帯電制御剤等を加えて、従来公知のトナー
粒子製造方法と同様の方法によって作ることができる平
均粒径が２０μｍ以下、好ましくは１０μｍ以下、特に
好ましくは１〜７μｍの粒子からなるものである。ま
た、必要に応じて粒子の流動滑りを良くするための流動
化剤や像形成体面の清浄化に役立つクリーニング剤等が
混合される。流動化剤としては、コロイダルシリカ、シ
リコンワニス、金属石鹸あるいは非イオン表面活性剤等
を用いることができ、クリーニング剤としては、脂肪酸
金属塩、有機基置換シリコンあるいはフッ素等表面活性
剤等を用いることができる。

【００３１】前述したようにプロセスカートリッジ３０
０内のＹ、Ｍ、Ｃ及びＫの一成分現像ユニット１００の
それぞれの現像ローラユニット１３０の現像器１３の上
方には共通形状のトナー供給ホッパー１５０が接合、取
付けされており、現像器１３内の一成分現像剤（トナ
ー）を使い切ると、装置本体よりプロセスカートリッジ
３００を外し、さらにプロセスカートリッジ３００より
一成分現像ユニット１００を外して、図５にて詳述する
トナー供給ホッパー１５０より現像器１３へのトナー供
給を行い、トナー供給ホッパー１５０を交換する。現像
ローラユニット１３０は再使用される。供給されたトナ
ーは現像スリーブ１３１、規制部材１３３、供給ローラ
１３２間で摩擦帯電される。

【００３２】上記の如く、一成分現像剤を用いた現像手
段を用いることにより、現像手段及び現像ローラユニッ
トが小型となり、また、像形成体に対し、現像手段に用
いられる前記の現像器内部の各部材を像形成体の中心よ
り放射状に像形成体の周囲に配置することにより像形成
体の周囲が効率よく利用され、像形成体周りの装置の小
型化が図られる。また、現像ローラユニットの寿命に対
応したトナー供給が可能となり、現像手段と現像剤との
利用寿命の異なりを解決して、現像手段の利用効率が上
がりユーザ維持費用が低減されると共に、トナー供給ユ
ニットの共通形状化により複数の現像手段に用いられ数
多く使用されるトナー供給ユニットが安価に提供され
る。

【００３３】原稿画像として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は、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され
る。

【００３４】画像記録のスタートにより不図示の感光体
駆動モータの始動により感光体ドラム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）の現像ローラユニット１３０の現像
器１３の下方に配置されたＹのスコロトロン帯電器１１
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。

【００３５】感光体ドラム１０は電位を付与されたあ
と、Ｙの露光光学系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、感光体ドラム１０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。

【００３６】前記の潜像はＹの現像器１３により現像ロ
ーラ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。

【００３７】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）の現像ロー
ラユニット１３０の現像器１３の下方に配置されたマゼ
ンタ（Ｍ）のスコロトロン帯電器１１の帯電作用により
電位が付与され、Ｍの露光光学系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）のトナー像が重ね合わせて形成される。

【００３８】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）の現像ローラユニット１３０の現像
器１３の上方に配置されたシアン（Ｃ）のスコロトロン
帯電器１１、Ｃの露光光学系１２及び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）の現像ローラユニット１３０の現像器１３の上
方に配置された黒色（Ｋ）のスコロトロン帯電器１１、
露光光学系１２及び現像器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。

【００３９】これ等Ｙ，Ｍ，Ｃ及びＫの露光光学系１２
による感光体ドラム１０の有機感光層に対する露光は感
光体ドラム１０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。

【００４０】上記の画像形成プロセスによって像形成体
である感光体ドラム１０上に裏面画像となる重ね合わせ
カラートナー像が形成され、感光体ドラム１０上の裏面
画像の重ね合わせカラートナー像が転写域１４ｂにおい
て、トナーと反対極性（本実施形態においてはプラス極
性）の直流電圧が印加され、第１の転写手段として用い
られる転写器１４ｃにより、駆動ローラ１４ｄ及び従動
ローラ１４ｅ間に張架され、感光体ドラム１０に近接あ
るいは接触して設けられた中間転写体である中間転写ベ
ルト１４ａ上に一括して転写される。

【００４１】転写後の感光体ドラム１０の周面上に残っ
たトナーは、クリーニング装置１９にいたり、感光体ド
ラム１０に当接したゴム材から成るクリーニングブレー
ド１９ａによってクリーニングされ、引き続き次の表面
画像のカラー画像形成が行われる。

【００４２】以上のようにして中間転写ベルト１４ａ上
に裏面画像となる重ね合わせカラートナー像が形成され
た後、感光体ドラム１０上には引き続き表面画像となる
重ね合わせトナー像が上記のカラー画像形成プロセスと
同様にして形成される。このとき、中間転写ベルト１４
ａ上に形成されている裏面画像と感光体ドラム１０上に
形成される表面画像とは転写域１４ｂにおける同期がと
られ、両面のトナー像の形成状態となる。なお、この時
に形成される表面画像は、感光体ドラム１０上では裏面
画像形成とは互いに鏡像になる様に画像データを変更す
る必要がある。

【００４３】転写材である記録紙Ｐが転写材収納手段で
ある給紙カセット１５より、送り出しローラ１５ａによ
り送り出され、給送ローラ１５ｂにより給送されてタイ
ミングローラ１５ｃへ搬送される。

【００４４】記録紙Ｐは、タイミングローラ１５ｃの駆
動によって、感光体ドラム１０上に担持された表面画像
のカラートナー像と、中間転写ベルト１４ａに担持され
ている裏面画像のカラートナー像と、の同期がとられて
転写域１４ｂへ給送される。この際、記録紙Ｐは、転写
材帯電手段としての紙帯電器１４ｆによりトナーと同極
性に紙帯電され、中間転写ベルト１４ａに吸着されて転
写域１４ｂへ給送される。トナーと同極性に紙帯電を行
うことにより、記録紙Ｐが転写部以外で中間転写ベルト
１４ａ上のトナー像や感光体ドラム１０上のトナー像と
引き合うことを防止して、トナー像の乱れを防止してい
る。また、転写材帯電手段としては、中間転写ベルト１
４ａに当接及び当接解除可能な導通ローラやブラシ帯電
器やコロナ帯電器等を用いることも可能である。

【００４５】トナーと反対極性（本実施形態においては
プラス極性）の電圧が印加される第２の転写手段として
用いられる転写器１４ｃにより感光体ドラム１０の周面
上の表面画像が一括して記録紙Ｐの上面側（表面側）に
転写される。この際、第２の転写手段として用いられる
転写器１４ｃに印加される転写電流は、感光体ドラム１
０上の裏面画像のカラートナー像を中間転写ベルト１４
ａに転写する場合に第１の転写手段として用いられる転
写器１４ｃに印加する転写電流より大きく設定する。ま
た、中間転写ベルト１４ａの周面上の裏面画像は記録紙
Ｐに転写されないで中間転写ベルト１４ａに存在する。
次に、トナーと反対極性（本実施形態においてはプラス
極性）の電圧を印加した第３の転写手段である裏面転写
器１４ｇにより中間転写ベルト１４ａの周面上の裏面画
像を一括して記録紙Ｐの下面側（裏面側）に転写する。

【００４６】各色のトナー像は互いに重なり合うことか
ら、一括転写を可能とするにはトナー層の上層と下層の
トナーとが同様の帯電量で同一極性に帯電していること
が好ましい。このことから、中間転写ベルト１４ａ上に
形成したカラートナー像をコロナ帯電により極性反転を
行ったり、感光体ドラム１０上に形成したカラートナー
像をコロナ帯電により極性反転を行う両面画像形成で
は、下層のトナーが同極性に十分帯電されないことか
ら、転写が不良となるので好ましくない。

【００４７】感光体ドラム１０上で反転現像を繰り返
し、重ね合わせて形成した同極性のカラートナー像を極
性を変えずに中間転写ベルト１４ａに一括転写し、次
に、極性を変えずに記録紙Ｐに一括転写することが、裏
面画像形成の転写性の向上に寄与するので好ましい。表
面画像形成に対しても、感光体ドラム１０上に反転現像
を繰り返し、重ね合わせて形成した同極性のカラートナ
ー像を極性を変えずに記録紙Ｐに一括転写することが、
表面画像形成の転写性の向上に寄与するので好ましい。

【００４８】以上のことからカラー画像形成において
は、上記の表面や裏面の画像形成法を用いて、第２の転
写手段を動作させて転写材の表面にカラートナー像を形
成し、次に、第３の転写手段を動作させて転写材の裏面
にカラートナー像を形成する両面画像形成法が好ましく
採用される。

【００４９】中間転写体である中間転写ベルト１４ａは
体積抵抗率が１０⁸〜１０¹⁶Ω・ｃｍ、好ましくは１０⁹
〜１０¹²Ω・ｃｍの無端ベルトであり、例えば変性ポリ
イミド、熱硬化ポリイミド、エチレンテトラフルオロエ
チレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ナイロンアロ
イ等のエンジニアリングプラスチックに導電材料を分散
した厚さ０．１〜１．０ｍｍの半導電性フィルム基体の
外側に、好ましくはトナーフィルミング防止層として厚
さ５〜５０μｍのフッ素コーティングを行った２層構成
のシームレスベルトである。ベルトの基体としては、こ
の他に、シリコンゴム或いはウレタンゴム等に導電材料
を分散した厚さ０．５〜２．０ｍｍの半導電性ゴムベル
トを使用することもできる。

【００５０】両面にカラートナー像が形成された記録紙
Ｐが、転写材分離用としての紙分離ＡＣ除電器１４ｈに
より除電され、中間転写ベルト１４ａから分離され、両
方のローラの内部にヒータを有する２本のローラで構成
される定着手段としての定着装置１７へと搬送される。
定着ローラ１７ａと、圧着ローラ１７ｂとの間で熱と圧
力とを加えられることにより記録紙Ｐ上の表裏の付着ト
ナーが定着され、両面画像記録がなされた記録紙Ｐが排
紙ローラ１８により送られて、裏面画像のトナー像を上
面として反転され装置上部のトレイへ排出される。

【００５１】転写後の中間転写ベルト１４ａの周面上に
残ったトナーは、中間転写ベルトのクリーニング手段と
しての中間転写ベルトクリーニング装置１４ｉに設けら
れ中間転写ベルト１４ａに当接及び当接解除可能なブレ
ードによりクリーニングされる。また、転写後の感光体
ドラム１０の周面上に残ったトナーはクリーニング装置
１９にいたり、感光体ドラム１０に当接したゴム材から
成るクリーニングブレード１９ａによってクリーニング
装置１９内に掻き落とされ、図示せぬ排トナー容器に回
収される。クリーニング装置１９により残留トナーを除
去された感光体ドラム１０はＹのスコロトロン帯電器１
１によって一様帯電を受け、次の画像形成サイクルには
いる。

【００５２】上記の方法を用いることにより、重ね合わ
せカラートナー像の一括転写であるので、中間転写体上
のカラー画像の色ズレやトナーの散りやこすれ等が起こ
りにくく、画像劣化が少ない良好な両面カラー画像形成
がなされる。

【００５３】前記の如く、感光体ドラム１０は、内包す
る各露光光学系１２の小型化や、外側（外周面）とに設
けられたスコロトロン帯電器１１や現像器１３の小型化
による各現像ローラユニット１３０並びに一成分現像ユ
ニット１００の小型化での装置の小型化により、外径φ
が５０ｍｍから１００ｍｍの小径のドラムが使用され得
る。外径φが５０ｍｍ以下であると各露光光学系１２を
感光体ドラム１０内に配設することは困難となり、ま
た、外周に４組の現像ローラユニット１３０を配設する
ことも困難となる。外径φが１００ｍｍ以上であると、
転写材の感光体ドラム１０からの分離性能が低下し、像
形成に要する時間が必要以上長時間要することとなる。
又、感光体ドラムの精度や変形により位置合わせ精度も
低下するという問題も生じる。

【００５４】感光体ドラム１０が小径であると、外周長
が短いので露光光学系１２や現像ローラユニット１３０
のレイアウトの結果によっては記録紙Ｐの給送系の形成
が困難となるが、前記の説明の如く、露光光学系１２を
小型化して感光体ドラム１０内に配置し、また、感光体
ドラム１０に対し、現像ローラユニット１３０の各部材
を感光体ドラム１０の中心より放射状に配置して、感光
体ドラム１０の周囲に各現像ローラユニット１３０を配
置し、これにより、Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＫの各色毎の現像ロ
ーラユニット１３０を感光体ドラム１０の中心軸を通る
水平線よりもほぼ上部で、対応するＹ、Ｍ、Ｃ及びＫの
各色毎の露光光学系１２と対にして配置することが可能
となり、更に、記録紙Ｐの給送系をほぼ水平方向に設定
して記録紙Ｐに対する画像の転写や搬送性を保証出来る
装置を実現している。

【００５５】上記のカラー画像形成装置において、像形
成体としての感光体ドラム１０或いは中間転写ベルト１
４ａによる片面のみのコピーがなされることは勿論であ
る。

【００５６】図２によれば、露光光学系１２が取付けら
れた支持部材２０が、露光光学系１２の中心軸である支
持軸３０に挿入されて支持されるが、支持軸３０には右
側のピン３１が所定位置に植設されていて、支持部材２
０が挿入されたのち、右側のピン３１に支持部材２０の
右側面のＶ字型溝を当接させ、次に、支持軸３０の左側
の所定位置の溝にＥリングＥ１を嵌込み、支持軸３０に
支持部材２０を固定する。

【００５７】露光光学系１２を内包する状態で感光体ド
ラム１０が支持部材２０に挿入され、像形成体を支持す
る軸受け部材としてのベアリングＢ１，Ｂ２がそれぞれ
圧入された左右のフランジ部材１０Ａ，１０Ｂ（左側が
図１の前側、右側が図１の奥側）が、ベアリングＢ１，
Ｂ２をそれぞれ支持部材２０の左右の両端部に嵌込まれ
て支持部材２０に取付けられる。この際同時に、左右の
フランジ部材１０Ａ，１０Ｂの受け部１０ａ，１０ｂの
内周面が感光体ドラム１０の外周面の両端部に被されて
嵌込まれ、各露光光学系１２が感光体ドラム１０と中心
軸を合わせて位置出しされて、感光体ドラム１０と各露
光光学系１２とが一体化されたドラムユニットが組立、
構成される。前記フランジ部材１０Ｂの外側には像形成
体駆動歯車１０Ｇが設けられる。

【００５８】遠心重合で作製された感光体ドラム１０の
樹脂基体は、外径精度が優れたものであり、フランジ部
材１０Ａ，１０Ｂを外側から被う形で嵌込むことが容易
である。

【００５９】上記のフランジ部材１０Ａ，１０Ｂとして
は、例えばアルミ材等の導電性の部材が用いられ、ベア
リングＢ１，Ｂ２を通して感光体ドラム１０の導電層の
接地が成される。

【００６０】図３または図４によれば、図２にてユニッ
ト化された感光体ドラム１０が、各露光光学系１２のそ
れぞれの位置を位置出しされた状態で、図３に示すプロ
セスカートリッジ３００の左右の側板３０１（不図
示），３０２に固定される。なお、側板３０２は図１に
おける奥側の側板である。

【００６１】プロセスカートリッジ３００の左右の側板
３０１（不図示），３０２のそれぞれの側壁には帯状に
側帯３０３が設けられ、各色毎のスコロトロン帯電器１
１と現像器１３とを一体とした現像ローラユニット１３
０を有する一成分現像ユニット１００の装着用のガイド
手段としてのガイド溝３１１，３１２が構成されるが、
ガイド溝３１２の終端部に板バネ３１２ａが設けられ
る。プロセスカートリッジ３００の図１前側の側板３０
１（不図示）や該側板３０１に設けられたガイド溝３１
１，３１２、板バネ３１２ａ等（不図示）は、奥側の側
板３０２と対称に設けられる。

【００６２】ガイド溝３１１，３１２に、トナー供給ホ
ッパー１５０を接合され、一成分現像ユニット１００と
して形成された現像ローラユニット１３０の、現像ケー
シング１３８の外壁に設けられた２本のガイドピン１３
８ａを挿入し現像ローラユニット１３０を装填する。現
像ローラユニット１３０の現像器１３の現像スリーブ１
３１の両端に設けられた間隙保持手段としての突当コロ
１３７が感光体ドラム１０を保持するフランジ部材１０
Ａ（不図示），１０Ｂの受け部１０ａ（不図示），１０
ｂに当接し、感光体ドラム１０と現像ローラユニット１
３０の現像器１３の現像スリーブ１３１との所定の間隙
が保持された状態で、ガイドピン１３８ａが板バネ３１
２ａと嵌合して嵌込まれ、現像ローラユニット１３０、
即ち一成分現像ユニット１００が位置出しされて係止さ
れる。

【００６３】フランジ部材に間隙保持部材が当接される
ことにより、間隙保持手段による樹脂基体からなる像形
成体が変形や損傷を受けることがなく、像形成体と現像
ローラユニットの現像手段との正確な現像ギャップが保
持される。また、フランジ部材の圧入による像形成体の
変形、特に樹脂基体を用いた像形成体の変形の影響を受
けず、像形成体と現像ローラユニットの現像手段との高
精度の所定の間隔の設定がなされる。また、ガイド手段
を設けることにより、個々の現像ローラユニット、即ち
一成分現像手段の交換が容易に行われる。

【００６４】同様に、プロセスカートリッジ３００の左
右の側板３０１（不図示），３０２のそれぞれの側壁の
２箇所に設けられた板バネ３１３によるホルダに、クリ
ーニング装置１９に設けられた不図示の２本のピンが挿
入されてクリーニング装置１９が側板３０１（不図
示），３０２に係止されて取付けられ、プロセスカート
リッジ３００が構成される。

【００６５】プロセスカートリッジ３００がカラー画像
形成装置本体に取付けられた状態で、プロセスカートリ
ッジ３００の図１奥側にあたる側板３０２に設けられた
歯車Ｇ３が装置本体の像形成体用の駆動モータに連なる
不図示の歯車と結合し、駆動モータの駆動を受けて歯車
Ｇ３，Ｇ２，Ｇ１を介して像形成体駆動歯車１０Ｇが回
転され、感光体ドラム１０が回転、駆動される。

【００６６】感光体ドラム１０に設けられた像形成体駆
動歯車１０Ｇと少なくとも像形成体駆動歯車１０Ｇに結
合する駆動系の最終歯車Ｇ１とをハスバ歯車にて構成し
回転時に感光体ドラム１０が矢印方向に押圧され、フラ
ンジ部材１０Ｂ，１０Ａ（不図示）と支持部材２０の両
端とに嵌込まれた軸受け部材としてのベアリングＢ１，
Ｂ２のスラスト方向の遊びを吸収し、一方向に押圧した
状態で回転される。これにより、両端のベアリングＢ
１，Ｂ２の遊びによって発生する、各露光光学系間の露
光光の像形成体上での位置ズレを防止し、高精度のレジ
スト合わせがなされた良好な重ね合わせカラートナー像
が形成される。

【００６７】図５によれば、前述したように帯電装置で
あるスコロトロン帯電器１１と現像手段である現像器１
３とが現像ケーシング１３８内に収納されて一体として
現像ローラユニット１３０が構成され、該現像ローラユ
ニット１３０にトナー供給ユニットであるトナー供給ホ
ッパー１５０が接合されて一成分現像手段である一成分
現像ユニット１００が構成され、イエロー（Ｙ），マゼ
ンタ（Ｍ），シアン（Ｃ）および黒色（Ｋ）の一成分現
像ユニット１００がプロセスカートリッジ３００に着脱
可能とされる。またＹ、Ｍ、Ｃ及びＫのそれぞれのトナ
ー供給ホッパー１５０は共通形状のものが用いられ、各
色毎の現像ローラユニット１３０の現像器１３の上方に
接合され、不図示の係止部材により現像ローラユニット
１３０に係止される。

【００６８】シール部材であるシール板１５２はトナー
供給ホッパー１５０のケーシング１５１底面のトナー供
給口１５１ａを覆って、底面に設けられるガイド枠１５
１ｂに沿って引き出し可能とされ（出し入れ可能とさ
れ）、先端がケーシング１５１前端部に舌状に引出され
ている。

【００６９】トナー供給ホッパー１５０のシール板１５
２に覆われたトナー供給口１５１ａを、前述した現像ロ
ーラユニット１３０の現像器１３上部の現像ケーシング
１３８に設けられたトナー供給ユニットの接合部である
接合枠１３８ｃに接合し、不図示の係止部材によりトナ
ー供給ホッパー１５０を現像ローラユニット１３０に係
止する。接合枠１３８ｃの枠内で現像ケーシング１３８
の現像器１３の上部にはトナー投入口１３８ｂが設けら
れており、トナー供給ホッパー１５０のトナー供給口１
５１ａと現像ケーシング１３８のトナー投入口１３８ｂ
とが接合される。

【００７０】Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＫの何れかの現像器１３内
の一成分現像剤（トナー）を使い切ると、現像ローラユ
ニット１３０内に設けられるトナー残量検知手段（不図
示）からの信号を元に、例えば不図示の操作部にトナー
供給信号を点滅し、所望の色のトナーの供給を指示す
る。図３にて前述したように、装置本体よりプロセスカ
ートリッジ３００を外し、さらにプロセスカートリッジ
３００より指定された色の一成分現像ユニット１００を
外し、現像ローラユニット１３０は再使用し、トナー供
給ホッパー１５０を新規のものと交換する。次に装着さ
れたトナー供給ホッパー１５０の、図５に示すシール板
１５２の前端舌部を太線矢印で示す手前方向に引っ張っ
てシール板１５２を引出し、トナー供給ホッパー１５０
内のトナーをトナー供給口１５１ａより現像器１３内に
落下、供給する。次にこのシール板１５２を戻しトナー
供給ホッパー１５０のトナー供給口１５１ａを閉鎖し、
次の交換時でのトナー供給ホッパー１５０の装着時にト
ナーが零れないようにする。このようにして、トナー供
給ホッパー１５０より現像器１３へのトナー供給を行
う。次に新規のトナー供給ホッパー１５０が装着された
所望の色の一成分現像ユニット１００をプロセスカート
リッジ３００に再装着後、プロセスカートリッジ３００
を装置本体に装着する。現像ローラユニット１３０は再
使用される。また上記におけるシール部材であるシール
板１５２は、トナー供給ホッパー１５０が現像ローラユ
ニット１３０に装着されている時のみ引き出し可能であ
り、現像ローラユニット１３０よりトナー供給ホッパー
１５０を外した状態では不図示の係止部材によりトナー
供給ホッパー１５０に係止され、トナー供給ホッパー１
５０より引き出しできない状態とされる。

【００７１】一成分現像ユニット１００に設けられるト
ナー供給ホッパー１５０は図１にて説明したように、上
方配置でトナーを落下、供給する構成により各色共に共
通形状のものを用いることが可能となっており、トナー
供給ホッパー１５０の共通形状化により、複数の一成分
現像ユニット１００にトナー供給毎に用いられ数多く使
用されるトナー供給ユニットであるトナー供給ホッパー
１５０の製造コストが安価となると共に、トナー供給ユ
ニットの回収、再利用が可能となり省資源効果が図られ
る。但し、ユーザによる誤装着をさけるために、現像ロ
ーラユニット１３０とトナー供給ホッパー１５０とに
は、トナー色に応じた分類、表示や結合時の干渉部材が
設けられていることが好ましい。例えば、現像ケーシン
グ１３８の接合枠１３８ｃに結合されるトナー供給ホッ
パー１５０底面のガイド枠１５１ｂ自体に或いは別部材
による、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋのそれぞれの色に応じて異なる
突起を有する嵌合部ＫＡを設け、また接合枠１３８ｃ自
体或いは別途に嵌合部ＫＡの突起に対応した切欠きを有
する切欠部ＫＢを設けて、同色のトナー供給ホッパー１
５０と現像ローラユニット１３０とのみが結合可能とな
るようにすることが好ましい。ＥＣはトナー供給ホッパ
ー１５０に収納されるＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋのそれぞれの色に
応じた色の表示を示すトナー供給ホッパ１５０及び現像
ローラユニット１３０に設けられる色表示部であり、色
表示部ＥＣとしては、例えば貼付け、印刷等による色シ
ール、色表示板等が用いられる。また、繰返し使用され
る現像ローラユニット１３０についても、製造コストを
安価にするように、或いは再使用できるように図１に示
したように現像ローラユニット１３０も共通形状とする
ことが好ましく、これにより、現像ローラユニットの回
収、再利用が可能となり省資源効果が図られる。

【００７２】上記により、現像ローラユニットの寿命に
対応したトナー供給が可能となり、現像手段と現像剤と
の利用寿命の異なりを解決して、現像手段の利用効率が
上がりユーザ維持費用が低減される。また再利用による
省資源効果を図ることも可能となる。

【００７３】

【発明の効果】本発明によれば、現像手段と現像剤との
利用寿命の異なりを解決し、現像ローラユニットの寿命
に対応したトナー供給が可能となり現像手段の利用効率
が上がりユーザ維持費用が低減されると共に、複数の現
像手段に用いられ数多く使用されるトナー供給ユニット
が安価に提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかわる画像形成装置の一実施形態を
示すカラー画像形成装置の断面構成図である。

【図２】図１の像形成体の側断面図である。

【図３】一成分現像手段のプロセスカートリッジへの挿
入を示す図である。

【図４】図３の現像ローラユニットの像形成体との当接
方法を示す図である。

【図５】トナー供給ユニットの現像ローラユニットとの
接合及びトナー供給方法を示す概要説明図である。

【符号の説明】

１０ 感光体ドラム １１ スコロトロン帯電器 １２ 露光光学系 １３ 現像器 １００ 一成分現像ユニット １３０ 現像ローラユニット １３８ 現像ケーシング １３８ｂ トナー投入口 １３８ｃ 接合枠 １５０ トナー供給ホッパー １５１ａ トナー供給口 １５２ シール板 ３００ プロセスカートリッジ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像形成体上の潜像を現像する複数の現像
   手段を、前記像形成体の中央近傍より上方に配置する画
   像形成装置において、 前記現像手段が現像ローラユニットと、該現像ローラユ
   ニットの上方に交換可能なトナー供給ユニットを接合可
   能としたものであり、また前記複数の現像手段に設けら
   れるそれぞれのトナー供給ユニットが共通形状であるこ
   とを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記トナー供給ユニットにシール部材を
   設け、該シール部材の除去により前記結合部よりトナー
   を落下させ、前記現像ローラユニットにトナーを供給す
   ることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。