JP2005250369A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 画像形成装置の小型化を図る。
【解決手段】 感光体ドラム１２を露光する露光器としてＬＥＤプリントヘッド(ＬＰＨ)１４を用い、ＬＰＨ１４によって感光体ドラム１２を露光する軸方向の露光位置Ｓを、感光体ドラム１２の回転軸１２ａと現像器１５とを通る直線Ａ上に設定する。つまり、ＬＰＨ１４と現像器１５とをオーバーラップさせることにより、画像形成ユニット１１および画像形成装置を小型化する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電子写真複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に係り、特に、画像形成装置の小型化に関する。

従来の画像形成装置として、例えば感光体ドラムを帯電器によって所定の電位に帯電した後、露光器で露光して静電潜像を形成し、形成された静電潜像を現像器によって現像してトナー像を形成し、形成されたトナー像を転写器で記録材に転写し、トナー像が転写された記録材を定着器で定着するようにしたものが知られている。
また、最近では、例えば感光体ドラムを有する複数の画像形成ユニットを並べて配置し、各画像形成ユニットで形成された各色成分画像(例えばイエロー、マゼンタ、シアン、黒)を記録材に順次転写して重ね合わてフルカラー画像を形成する、所謂タンデム型の画像形成装置も実用化されている。

このようなタンデム型の画像形成装置では、複数の画像形成ユニットを並べて配置しなければならない分、装置が大型化してしまうという問題がある。
そこで、各画像形成ユニットの感光体がマシンの対角線方向すなわち斜めとなるように配置することで、画像形成装置の横幅を短縮する技術が開示されている(例えば特許文献１参照。)。

特開２００１−２２８６６９号公報(第４頁、図１)

ところで、上述した特許文献１記載の画像形成装置では、露光器として、レーザを用い感光体ドラムの軸方向(主走査方向)にレーザ光を走査させて露光する光走査方式が採用されている。このような画像形成装置では、外部から各画像形成ユニットを構成する感光体ドラムに対してレーザ光を照射するための光路を形成する必要があり、帯電器と現像器との間に所定のスペースを空けておかなければならない。つまり、必要以上に画像形成ユニットの間隔を狭めてしまうと、現像器がレーザ光の光路を遮ってしまうために画像形成が行えなくなることから、画像形成ユニットを並べて配置するピッチが現像器のサイズによって制限され、マシンの小型化を阻む要因となっていた。
なお、このような問題は、上述したタンデム型の画像形成装置に限られるものではなく、単色の画像形成装置においても同様に生じ得る。

本発明は、かかる技術的課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、画像形成装置の小型化を図ることにある。

かかる目的のもと、本発明が適用される画像形成装置は、回転可能に配設される像担持体と、像担持体の軸方向に沿って複数の発光素子が配列され、複数の発光素子を用いて像担持体を露光する発光アレイと、発光アレイによって像担持体に形成された静電潜像を現像する現像器とを含み、発光アレイを用いて像担持体を露光する軸方向の露光位置が、像担持体の回転軸と現像器を構成する部材とを通る直線上にあることを特徴としている。

ここで、現像器は、像担持体に対向して回転可能に配設される現像剤担持体と、現像剤を攪拌搬送する攪拌搬送部材とを有し、攪拌搬送部材が像担持体の回転軸と発光アレイとを通る直線上に配置されることを特徴とすることができる。また、発光アレイを構成する複数の発光素子がＬＥＤ(Light Emitting Device)からなることを特徴とすることができる。さらに、ＬＥＤは、発光部にＡｌＧａＡｓ成分を有することを特徴とすることができる。

また、他の観点から捉えると、本発明が適用される画像形成装置は、回転可能に配設される像担持体と、像担持体に対向して配設される露光器と、像担持体に形成された静電潜像を現像するための現像剤を搬送する現像剤搬送部材とを含み、露光器が像担持体と現像剤搬送部材との間に配置されることを特徴としている。
ここで、露光器は、像担持体の軸方向に沿って複数の発光素子が配列され、複数の発光素子を用いて像担持体を露光する発光アレイからなることを特徴とすることができる。また、発光アレイを構成する複数の発光素子は、エレクトロルミネセンスにより発光することを特徴とすることができる。

また、本発明は、色毎に異なる複数の画像形成ユニットを並べて配置してなる画像形成装置であって、画像形成ユニットは、回転可能に配設される像担持体と、像担持体の軸方向に沿って複数の発光素子が配列され、複数の発光素子を用いて像担持体を露光する発光アレイと、発光アレイによって像担持体に形成された静電潜像を現像する現像器とを含み、発光アレイを用いて像担持体を露光する露光位置が、像担持体の回転軸と現像器を構成する部材とを通る直線上にあることを特徴としている。
ここで、現像器は、像担持体に対向して回転可能に配設される現像剤担持体と、現像剤を攪拌搬送する攪拌搬送部材とを有し、発光アレイに近接して現像器の攪拌搬送部材を配置することを特徴とすることができる。また、発光アレイは、発光素子としてのＬＥＤを複数並べて構成したＬＥＤプリントヘッドからなることを特徴とすることができる。そして、画像形成ユニットの間に設けられ、各画像形成ユニットを支持するフレームをさらに含むことを特徴とすることができる。

また、他の観点から捉えると、本発明は、色毎に異なる複数の画像形成ユニットを並べて配置してなる画像形成装置であって、画像形成ユニットは、回転可能に配設される像担持体と、像担持体の軸方向に沿って複数の発光素子が配列され、複数の発光素子を用いて像担持体を露光する発光アレイと、発光アレイによって像担持体に形成された静電潜像を現像する現像器とを含み、露光器が像担持体と隣接する画像ユニットにおける現像器との間に配置されることを特徴としている。
ここで、現像器は、像担持体に対向して回転可能に配設される現像剤担持体と、現像剤を攪拌搬送する攪拌搬送部材とを有し、発光アレイに近接して隣接する画像ユニットにおける現像器の攪拌搬送部材を配置することを特徴とすることができる。

本発明によれば、画像形成装置を小型化することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態(以下、実施の形態という)について詳細に説明する。
―実施の形態１―
図１は実施の形態１に係る画像形成装置の全体構成を示した図であり、所謂タンデム型のデジタルカラープリンタを示している。図１に示す画像形成装置は、本体１に、各色の階調データに対応して画像形成を行う画像プロセス系１０、記録用紙(シート)を搬送するシート搬送系３０、例えばパーソナルコンピュータや画像読み取り装置等に接続され、受信された画像データに対して所定の画像処理を施す画像処理系であるＩＰＳ(Image Processing System)４０を備えている。

画像プロセス系１０は、水平方向に一定の間隔を置いて並列的に配置される、イエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)、黒(Ｋ)の４つの画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋ、この画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋの感光体ドラム１２に形成された各色のトナー像を中間転写ベルト２１上に多重転写させる転写ユニット２０を備えている。また本体１には、転写ユニット２０によって二次転写された記録用紙(シート)上の画像を、熱および圧力を用いて記録用紙に定着させる定着器２９を備えている。更に、画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋに対して各色のトナーを供給するためのトナーカートリッジ１９Ｙ,１９Ｍ,１９Ｃ,１９Ｋが設けられている。

転写ユニット２０は、中間転写ベルト２１を駆動するドライブロール２２、中間転写ベルト２１に一定のテンションを付与するテンションロール２３、重畳された各色のトナー像を記録用紙に二次転写するためのバックアップロール２４、中間転写ベルト２１上に存在する残留トナー等を除去するベルトクリーナ２５を備えている。中間転写ベルト２１は、このドライブロール２２とテンションロール２３およびバックアップロール２４との間に一定のテンションで掛け回されており、定速性に優れた専用の駆動モータ(図示せず)によって回転駆動されるドライブロール２２により、矢印方向に所定の速度で循環駆動される。この中間転写ベルト２１は、例えば、チャージアップを起こさないベルト素材(ゴムまたは樹脂)にて抵抗調整されたものが使用されている。

シート搬送系３０は、画像が記録される記録用紙(シート)を積載して供給する給紙装置３１、給紙装置３１から記録用紙を取り上げて供給するナジャーロール３２、ナジャーロール３２から供給された記録用紙を１枚ずつ分離して搬送するフィードロール３３、フィードロール３３により１枚ずつに分離された記録用紙を画像転写部に向けて搬送する搬送路３４を備えている。また、搬送路３４を介して搬送された記録用紙に対し、二次転写位置に向けてタイミングを合わせて搬送するレジストロール３５、二次転写位置に設けられバックアップロール２４に圧接して記録用紙上に画像を二次転写する二次転写ロール３６、定着器２９によってトナー画像が定着された記録用紙を本体１の機外に排出する排出ロール３７、排出ロール３７によって排出された記録紙を積載する排出トレイ３８を備えている。

次に、画像プロセス系１０における画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋについて詳述する。図２は、画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋの構成を説明するための図であり、ここでは、イエロー(Ｙ)の画像形成ユニット１１Ｙが示されている。他の画像形成ユニット１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋは、現像器１５に収容されるトナーを除き、略同様の構成を有している。
画像形成ユニット１１Ｙ(１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋ)は、トナー像を担持させる像担持体としての感光体ドラム１２、帯電ロールを用いて感光体ドラム１２を帯電させる帯電器１３、帯電器１３によって帯電された感光体ドラム１２に光を照射して感光体ドラム１２上に静電潜像を形成する発光アレイあるいは露光器としてのＬＥＤプリントヘッド(ＬＰＨ)１４、このＬＰＨ１４によって感光体ドラム１２上に形成された静電潜像をトナーで現像する現像器１５、中間転写ベルト２１を挟んで感光体ドラム１２に対向して設けられ、感光体ドラム１２上に現像されたトナー像を中間転写ベルト２１上に転写する一次転写ロール１６、転写後に感光体ドラム１２上に残った残留トナーを除去するドラムクリーナ１７を備えている。

ここで、ＬＰＨ１４は、発光素子として多数のＬＥＤが配列されたＬＥＤアレイ５１、ＬＥＤアレイ５１を支持すると共にＬＥＤアレイ５１の駆動を制御するための回路が形成されたプリント基板５２、各ＬＥＤから出射された光ビームを感光体ドラム１２上に結像させるセルフォックレンズアレイ(ＳＬＡ：登録商標)５３、プリント基板５２およびＳＬＡ５３を保持するハウジング５４を備えている。ＬＥＤアレイ５１は、ＬＥＤが主走査方向すなわち感光体ドラム１２の軸方向に画素数分、配列されたものからなる。例えば、Ａ３サイズの短手(２９７ｍｍ)を主走査方向とする場合、６００ｄｐｉの解像度では、約４２.３μｍ毎に７０２０個のＬＥＤが配列されている。なお、ＬＥＤの配列は、一列に並んでいる場合の他、千鳥状に配列される場合がある。

そして、本実施の形態では、ＬＥＤアレイ５１を構成するＬＥＤとしてＡｌＧａＡｓ半導体が用いられている。ＡｌＧａＡｓは、従来、広く用いられているＧａＡｓＰと比較して、発光効率を高めることができ、低消費電力化が可能であるためにその発熱量を低減することができる。このため、本実施の形態に係るＬＥＤアレイ５１では、放熱用のヒートシンクを設ける必要がなくなり、ＬＥＤアレイ５１自体を小型化することが可能となっている。

また、現像器１５は、感光体ドラム１２に対向する部位が開口し且つ内部にはトナーおよび磁性体からなるキャリアを含む二成分現像剤Ｄが収容される現像ハウジング６１、現像ハウジング６１の開口に面した箇所に配設される現像剤担持体としての現像ロール６２、現像ハウジング６１の内部且つ現像ロール６２の背面側に配設され二成分現像剤Ｄを攪拌搬送する攪拌搬送部材あるいは現像剤搬送部材としての一対のオーガ６３,６４、現像部位よりも上流側で現像ロール６２に対向して配設され現像ロール６２に付着する二成分現像剤Ｄの層厚さを規制する層厚規制部材６５を備えている。なお、現像ハウジング６１の内側には、一対のオーガ６３,６４を仕切る仕切り壁６６が立設されている。

ここで、現像ロール６２は、回転可能に配設されるアルミ製の現像スリーブ６７の内部に、複数の磁極が円周に沿って配列された磁石ロール６８を固定的に内包させたものからなる。また、一対のオーガ６３,６４は、互いに逆方向に二成分現像剤Ｄを搬送する(例えばオーガ６３により二成分現像剤Ｄが図中手前側に向けて搬送される場合には、オーガ６４により二成分現像剤Ｄが図中奥側に向けて搬送される)ように構成されている。そして、現像ハウジング６１の図中手前側および図中奥側の両端部には仕切り壁６６が設けられておらず、一対のオーガ６３,６４により、二成分現像剤Ｄを攪拌してトナーとキャリアとを摩擦帯電させながら循環搬送できるようになっている。

次に、図１および図２を用いて、画像形成装置の動作について説明する。図示しない原稿読み取り装置によって読み取られた原稿の色材反射光像や、図示しないパーソナルコンピュータ等にて形成された色材画像データは、例えばＲ(赤)、Ｇ(緑)、Ｂ(青)の各８ビットの反射率データとしてＩＰＳ４０に入力される。ＩＰＳ４０では、入力された反射率データに対して、シェーディング補正、位置ズレ補正、明度/色空間変換、ガンマ補正、枠消しや色編集、移動編集等の各種画像編集等の所定の画像処理が施される。画像処理が施された画像データは、イエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)、黒(Ｋ)の４色の色材階調データに変換され、各画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１ＫのＬＰＨ１４に出力される。

各画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋでは、感光体ドラム１２が帯電器１３によって所定の電位に帯電される。また、各画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１ＫのＬＰＨ１４では、ＩＰＳ４０より入力された色材階調データに応じて、対応するＬＥＤを発光させ、ＳＬＡ５３を介して画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋの感光体ドラム１２に照射している。画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋの感光体ドラム１２では、帯電された表面が露光され、静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、各々の画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋの現像器１５にて、イエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)、黒(Ｋ)の各色のトナー像として現像される。

画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋの感光体ドラム１２上に形成されたトナー像は、中間転写体である中間転写ベルト２１上に多重転写される。このとき、黒色のトナー像を形成する黒の画像形成ユニット１１Ｋは、中間転写ベルト２１の移動方向の最下流側に設けられ、黒色のトナー像は、中間転写ベルト２１に対して最後に一次転写される。また、転写後の画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋの感光体ドラム１２は、ドラムクリーナ１７によってクリーニングされる。

一方、シート搬送系３０では、画像形成のタイミングに合わせてナジャーロール３２が回転し、給紙装置３１から所定サイズの記録用紙が供給される。フィードロール３３により１枚ずつ分離された記録用紙は、搬送路３４を経てレジストロール３５に搬送され、一旦、停止される。その後、トナー像が形成された中間転写ベルト２１の移動タイミングに合わせてレジストロール３５が回転し、記録用紙は、バックアップロール２４および二次転写ロール３６によって形成される二次転写位置に搬送される。二次転写位置にて下方から上方に向けて搬送される記録用紙には、圧接力および所定の電界を用いて、４色が多重されているトナー像が副走査方向に順次、転写される。そして、各色のトナー像が転写された記録用紙は、定着器２９によって熱および圧力で定着処理を受けた後、排出ロール３７によって本体１の上部に設けられた排出トレイ３８に排出される。一方、二次転写後の中間転写ベルト２１は、ベルトクリーナ２５によってクリーニングされ、次のプロセスに備える。

ここで、図２を参照しながら現像器１５の動作を説明する。
一対のオーガ６３,６４によって攪拌された二成分現像剤Ｄが現像ロール６２側に搬送されると、現像ロール６２を構成する磁石ロール６８の磁力によって現像スリーブ６７の表面に二成分現像剤Ｄが付着し、現像剤層が形成される。そして、この現像剤層が現像スリーブ６７の回転に伴って層厚規制部材６５との対向部を通過する際、現像スリーブ６７上の現像剤層は所定厚さに規制され、所定の搬送量となって感光体ドラム１２と対向する現像ハウジング６１の開口に運ばれる。現像スリーブ６７には図示しない電源より所定の現像バイアスが印加されており、これにより、現像スリーブ６７上の現像剤層を構成するトナーは、感光体ドラム１２と最近接する現像領域において感光体ドラム１２上に形成された静電潜像を現像して可視化する。その後、現像ハウジング６１の開口を通過し現像を終了した現像剤層は、現像スリーブ６７に担持された状態でさらに搬送され、磁石ロール６８に形成される反発磁極(隣接する磁極が同極に設定される)によって現像ロール６２から剥がされ、再び現像ハウジング６１内で一対のオーガ６３,６４にて攪拌搬送され、次の現像を待つことになる。

本実施の形態では、図２に示すように、ＬＰＨ１４によって感光体ドラム１２を露光する軸方向の露光位置Ｓが、感光体ドラム１２の回転軸１２ａと現像器１５とを通る直線Ａ上に設定されている。別の観点から見れば、感光体ドラム１２の下部側にＬＰＨ１４を配設すると共に、さらにＬＰＨ１４の下部側に現像器１５をオーバーラップさせて配置している。これにより、本実施の形態では、各画像形成ユニット１１の横幅を短くすることができる。特に、本実施の形態のように、複数の画像形成ユニット１１を横方向に並べて配置したタンデム型の画像形成装置では、画像形成ユニット１１の個数分だけ画像形成装置の横幅を短くでき、装置のコンパクト化を図ることができる。
なお、露光位置Ｓについては、感光体ドラム１２の回転軸１２ａと現像器１５の感光体ドラム１２の回転方向最上流側の端部とを通る直線Ｂおよび感光体ドラム１２の回転軸１２ａと現像器１５の感光体ドラム１２の回転方向最下流側の端部とを通る直線Ｃとに囲まれた領域であれば、適宜設計変更することが可能である。また、これら直線Ｂと直線Ｃとの間の範囲内にＬＰＨ１４全体が収まっている必要はないが、この範囲内にＬＰＨ１４を収めることができれば、より小型化が可能となる。

ここで、直線Ａ上には、現像器１５のうち二成分現像剤Ｄを攪拌搬送するオーガ６３が位置している。二成分現像剤Ｄを構成するトナーは、熱によって溶融する性質を有しているため、ＬＰＨ１４の発熱量が大きい場合には現像器１５内のトナーが溶融して内部で固着するトナーブロッキング現象が生ずるおそれがある。しかし、本実施の形態では、ＡｌＧａＡｓＬＥＤを使用することによりＬＰＨ１４の発熱を低減させているため、ＬＰＨ１４から受けた熱によってトナーブロッキング現象が生ずることはない。

また、図３は、各画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋが本体１内に収容された状態を示す図である。本実施の形態では、画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋの感光体ドラム１２、帯電器１３、ＬＰＨ１４、現像器１５およびドラムクリーナ１７を一体化し、カートリッジ化することで、画像形成装置の本体１から図中手前方向にこのカートリッジだけを取り外し、また、カートリッジだけを本体１に対して取り付け可能に構成されている。

ここで、本体１は、各画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋの下側に略水平方向に配設されるロワーフレーム２、イエローの画像形成ユニット１１Ｙの右側でロワーフレーム２から上方に立設される第１の縦方向フレーム３、イエローの画像形成ユニット１１Ｙとマゼンタの画像形成ユニット１１Ｍとの間でロワーフレーム２から上方に立設される第２の縦方向フレーム４、マゼンタの画像形成ユニット１１Ｍとシアンの画像形成ユニット１１Ｃとの間でロワーフレーム２から上方に立設される第３の縦方向フレーム５、シアンの画像形成ユニット１１Ｃと黒の画像形成ユニット１１Ｋとの間でロワーフレーム２から上方に立設される第４の縦方向フレーム６、黒の画像形成ユニット１１Ｋの左側でロワーフレーム２から上方に立設される第５の縦方向フレーム７、各画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋの奥側に略水平方向に配設され、これら第１〜第５の縦方向フレーム３〜７に接続される横方向フレーム８を有している。

そして、例えばイエローの画像形成ユニット１１Ｙを構成するカートリッジは、ロワーフレーム２、第１の縦方向フレーム３、第２の縦方向フレーム４、横方向フレーム８にて形成される空間に挿入され、固定される。ここで、例えば第１の縦方向フレーム３、第２の縦方向フレーム４にはガイドレール(図示せず)が設けられ、カートリッジの取り付け、取り外しを容易なものとしている。他の画像形成ユニット１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋについても同様に各フレームで形成された空間に挿入され、固定される。

本実施の形態では、露光器として、従来用いられていたレーザ走査系ではなく、ＬＰＨ１４を用いたので、感光体ドラム１２の周囲に照射される光を通過させるための光路を設ける必要がない。このため、各画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋを構成する現像器１５の現像ハウジング６１をＬＰＨ１４の下側にオーバーラップさせて配置することが可能になる。そして、このような配置を行うことにより、各画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋの横幅を短くすることができる。また、各画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋの横幅を短くできるため、各画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋ間および両端部に第１〜第５の縦方向フレーム３〜７を形成することが可能となった。これにより、各画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋの取り付け剛性を確保することができる。この結果、感光体ドラム１２の回転、現像器１５を構成する現像ロール６２や一対のオーガ６３,６４の回転等に伴う振動が転写ユニット２０側に伝わりにくくなり、振動の伝達に伴って生じるバンディング現象や画像むらを抑制することができる。
また、本実施の形態では、ＬＰＨ１４にＡｌＧａＡｓからなるＬＥＤを用いているため、その発熱量を抑えることができ、ＬＰＨ１４に現像器１５を近接して配置する場合に、現像器１５内でトナーが固着するトナーブロッキング現象を防止することができる。

―実施の形態２―
本実施の形態は、実施の形態１と略同様であるが、異なる構成を有する現像器１５を用いたものである。なお、本実施の形態において、実施の形態１と同様のものについては、同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
図４は、本実施の形態における画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋの構成を説明するための図であり、ここでは、イエロー(Ｙ)の画像形成ユニット１１Ｙが示されている。本実施の形態においても、他の画像形成ユニット１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋは、現像器１５に収容されるトナーを除き、略同様の構成を有している。また、感光体ドラム１２、帯電器１３、ＬＰＨ１４、一次転写ロール１６、ドラムクリーナ１７については、実施の形態１と同様である。

本実施の形態における現像器１５は、所謂パージ方式を採用したものであって、感光体ドラム１２に対向する部位が開口し且つ内部には二成分現像剤Ｄが収容される現像ハウジング７１を有し、この現像ハウジング７１内には、現像ハウジング７１の開口に面して現像剤担持体としての現像ロール７２を備えると共に、この現像ロール７２の斜め下方には搬送ロール７３を有している。さらに、搬送ロール７３の背面側には回転軸の周りに螺旋状の羽根が連続的に形成されて二成分現像剤Ｄが回転軸方向の奥から手前、あるいは手前から奥へと搬送される攪拌搬送部材あるいは現像剤搬送部材としての一対のオーガ７４,７５を配設する一方、搬送ロール７３の近傍には搬送ロール７３に対向して搬送ロールに付着する二成分現像剤Ｄの層厚さを規制する層厚規制部材７６を備えている。なお、現像ハウジング７１の内側には、一対のオーガ７４,７５を仕切る仕切り壁７７が立設されている。

ここで、現像ロール７２は、回転可能に配設されるアルミ製の現像スリーブ７８の内部に、複数の磁極が円周に沿って配列された磁石ロール７９を固定的に内包させたものからなる。そして、磁石ロール７９には、搬送ロール７３と対向する側に反発磁界が形成されるように同極性(例えばＳ極)の磁極が配置されている。一方、搬送ロール７３は、回転可能に配設されるアルミ製の搬送スリーブ８０の内部に、複数の磁極が円周に沿って配列された磁石ロール８１を固定的に内包させたものからなる。そして、磁石ロール８１には、現像ロール７２と対向する側に反発磁界が形成されるように同極性(例えばＮ極)の磁極が配置されている。さらに、現像ロール７２の現像スリーブ７８および搬送ロール７３の搬送スリーブ８０は共に同方向(図中反時計回り)、すなわち、両者の対向部においては逆方向に回転するようになっている。

次に、この現像器１５の動作について説明する。
一対のオーガ７４,７５によって攪拌された二成分現像剤Ｄが搬送ロール７３側に搬送されると、搬送ロール７３を構成する磁石ロール８１の磁力によって搬送スリーブ８０の表面に二成分現像剤Ｄが付着し、現像剤層が形成される。そして、この現像剤層が搬送スリーブ８０の回転に伴って層厚規制部材７６との対向部を通過する際、搬送スリーブ８０上の現像剤層は所定厚さに規制され、所定の搬送量となって現像ロール７２との対向部に向けて搬送される。そして、現像ロール７２との対向部において、搬送ロール７３に付着した二成分現像剤Ｄは、磁石ロール８１において形成される反発磁界(Ｓ極−Ｓ極)と磁石ロール７９と磁石ロール８１との間に形成される吸引磁界(Ｎ極−Ｓ極)とによって搬送ロール７３側から現像ロール７２側に転移し、現像ロール７２の表面に現像剤層を形成する。

そして、現像ロール７２上に形成された現像剤層は、現像スリーブ７８の回転に伴って感光体ドラム１２と対向する現像ハウジング７１の開口に運ばれる。現像スリーブ７８には図示しない電源より所定の現像バイアスが印加されており、これにより、現像スリーブ７８上の現像剤層を構成するトナーは、感光体ドラム１２と最近接する現像領域において感光体ドラム１２上に形成された静電潜像を現像して可視化する。その後、現像ハウジング７１の開口を通過し現像を終了した現像剤層は、現像スリーブ７８に担持された状態でさらに搬送ロール７３との対向部に向けて搬送される。そして、搬送ロール７３との対向部において、現像ロール７２に付着した現像後の二成分現像剤Ｄは、磁石ロール７９において形成される反発磁界(Ｎ極−Ｎ極)と磁石ロール７９と磁石ロール８１との間に形成される吸引磁界(Ｎ極−Ｓ極)とによって現像ロール７２側から搬送ロール７３側に転移する。搬送ロール７３に転移した二成分現像剤Ｄは搬送スリーブ８０の回転によってさらに搬送され、磁石ロール８１に形成される反発磁極(隣接する磁極が同極に設定される)によって搬送ロール７３から剥がされ、再び現像ハウジング７１内で一対のオーガ７４,７５にて攪拌搬送され、次の現像を待つことになる。

また、現像動作が終了すると、搬送ロール７３の搬送スリーブ８０の回転が停止され、現像ロール７２に対する新たな現像剤供給が断たれる。その後、現像ロール７２の現像スリーブ７８は少なくとも一周回転してから回転が停止される。このため、それまでに現像スリーブ７８に付着していた二成分現像剤Ｄは、搬送ロール７３との対向部まで搬送された後に搬送ロール７３側に転移する。つまり、現像ロール７２に付着していた二成分現像剤Ｄは現像ハウジング７１内部に回収されることになるため、現像を終了した状態では、現像ロール７２上から二成分現像剤Ｄを待避させておくことが可能となり、感光体ドラム１２から現像ロール７２あるいは現像器１５自体を待避、接近させるためのリトラクト機構を設ける必要がなくなり、構成を簡易化でき、画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋを構成するカートリッジを小型化できる。

また、本実施の形態においても、図４に示すように、ＬＰＨ１４によって感光体ドラム１２を露光する軸方向の露光位置Ｓが、感光体ドラム１２の回転軸１２ａと現像器１５とを通る直線Ａ上に設定されている。別の観点から見れば、感光体ドラム１２の下部側にＬＰＨ１４を配設すると共に、さらにＬＰＨ１４の下部側に現像器１５をオーバーラップさせて配置している。これにより、本実施の形態では、各画像形成ユニット１１の横幅を短くすることができる。特に、本実施の形態のように、複数の画像形成ユニット１１を横方向に並べて配置したタンデム型の画像形成装置では、画像形成ユニット１１の個数分だけ画像形成装置の横幅を短くでき、装置のコンパクト化を図ることができる。
なお、露光位置Ｓについては、実施の形態１と同様、感光体ドラム１２の回転軸１２ａと現像器１５の感光体ドラム１２の回転方向最上流側の端部とを通る直線Ｂおよび感光体ドラム１２の回転軸１２ａと現像器１５の感光体ドラム１２の回転方向最下流側の端部とを通る直線Ｃとに囲まれた領域であれば、適宜設計変更することが可能である。
また、直線Ａ上には、現像器１５のうち二成分現像剤Ｄを攪拌搬送するオーガ７５が位置しているが、実施の形態１と同様の理由により、ＬＰＨ１４から受けた熱によってトナーブロッキング現象が生ずることはない。

また、図５は、各画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋが本体１内に収容された状態を示す図である。本実施の形態では、画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋの感光体ドラム１２、帯電器１３、ＬＰＨ１４、現像器１５およびドラムクリーナ１７を一体化し、カートリッジ化することで、画像形成装置の本体１から図中手前方向にこのカートリッジだけを取り外し、また、カートリッジだけを本体１に対して取り付け可能に構成されている。
そして、本実施の形態においても、本体１に設けられたロワーフレーム２、第１の縦方向フレーム３、第２の縦方向フレーム４、第３の縦方向フレーム５，第４の縦方向フレーム６、第５の縦方向フレーム７、横方向フレーム８にて形成されたフレーム構造中の空間に各画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋを構成するカートリッジを挿入、固定し、また取り外することができるため、十分な剛性を確保することができる。

―実施の形態３―
本実施の形態は、実施の形態１と略同様であるが、画像形成ユニット１１に設けられる現像器１５を、隣接する画像形成ユニット１１のＬＰＨ１４の下部側にオーバーラップして配置するようにしたものである。なお、本実施の形態において、実施の形態１と同様のものについては、同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
図６は、本実施の形態における画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋの構成を説明するための図であり、ここでは、イエローの画像形成ユニット１１Ｙおよびマゼンタの画像形成ユニット１１Ｍが示されている。本実施の形態においても、他の画像形成ユニット１１Ｃ,１１Ｋは、現像器１５に収容されるトナーを除き、略同様の構成を有している。また、感光体ドラム１２、帯電器１３、ＬＰＨ１４、一次転写ロール１６、ドラムクリーナ１７については、実施の形態１と同様である。

本実施の形態における現像器１５の基本構成は、実施の形態１で説明したものと同様であり、感光体ドラム１２に対向する部位が開口し且つ内部にはトナーおよび磁性体からなるキャリアを含む二成分現像剤Ｄが収容される現像ハウジング９１、現像ハウジング９１の開口に面した箇所に配設される現像剤担持体としての現像ロール９２、現像ハウジング９１の内部且つ現像ロール９２の背面側に配設され二成分現像剤Ｄを攪拌搬送する攪拌搬送部材としての一対のオーガ９３,９４、現像部位よりも上流側で現像ロール９２に対向して配設され現像ロール９２に付着する二成分現像剤Ｄの層厚さを規制する層厚規制部材９５を備えている。なお、現像ハウジング９１の内側には、一対のオーガ９３,９４を仕切る仕切り壁９６が立設されている。

ここで、現像ロール９２は、回転可能に配設されるアルミ製の現像スリーブ９７の内部に、複数の磁極が円周に沿って配列された磁石ロール９８を固定的に内包させたものからなる。また、一対のオーガ９３,９４は、互いに逆方向に二成分現像剤Ｄを搬送する(例えばオーガ９３により二成分現像剤Ｄが図中手前側に向けて搬送される場合には、オーガ９４により二成分現像剤Ｄが図中奥側に向けて搬送される)ように構成されている。そして、現像ハウジング９１の図中手前側および図中奥側の両端部には仕切り壁９６が設けられておらず、一対のオーガ９３,９４により、二成分現像剤Ｄを攪拌してトナーとキャリアとを摩擦帯電させながら循環搬送できるようになっている。

そして、本実施の形態では、図６に示すように、マゼンタの画像形成ユニット１１Ｍにおける現像器１５を、隣接するイエローの画像形成ユニット１１ＹにおけるＬＰＨ１４の下部側にオーバーラップさせて配置している。別の観点で見れば、画像形成ユニット１１ＹにおけるＬＰＨ１４によって感光体ドラム１２を露光する軸方向の露光位置Ｓが、画像形成ユニット１１Ｙにおける感光体ドラム１２の回転軸１２ａと隣接する画像形成ユニット１１Ｍにおける現像器１５とを通る直線Ｅ上に設定されている。なお、図示はしていないが、シアンの画像形成ユニット１１Ｃにおける現像器１５も同様にして配置されている。これにより、本実施の形態においても、各画像形成ユニット１１の横幅を短くすることができる。特に、本実施の形態のように、複数の画像形成ユニット１１を横方向に並べて配置したタンデム型の画像形成装置では、画像形成ユニット１１の個数分だけ画像形成装置の横幅を短くでき、装置のコンパクト化を図ることができる。
なお、露光位置Ｓについては、画像形成ユニット１１Ｙにおける感光体ドラム１２の回転軸１２ａと隣接する画像形成ユニット１１Ｍにおける現像器１５の一端部とを通る直線Ｆおよび感光体ドラム１２の回転軸１２ａと現像器１５の逆側端部とを通る直線Ｇとに囲まれた領域であれば、適宜設計変更することが可能である。
また、直線Ｅ上には、隣接する画像形成ユニット１１Ｍの現像器１５のうち二成分現像剤Ｄを攪拌搬送するオーガ９４が位置しているが、実施の形態１と同様の理由により、ＬＰＨ１４から受けた熱によってトナーブロッキング現象が生ずることはない。

なお、実施の形態１〜３では、感光体ドラム１２を露光する露光器としてＬＰＨ１４を用いた例について説明を行ったが、これに限られるものではなく、例えば有機ＥＬ(Electroluminescence)素子を用いた露光器を使用することも可能である。すなわち、ＬＥＤのような注入型エレクトロルミネセンスにより発光するタイプのものの他、真性エレクトロルミネセンスにより発光するタイプのものであってもよい。この場合には、ＳＬＡ５３を省略し、ＥＬ素子を感光体ドラム１２に近接させて配置することも可能となるため、さらに小型化を図ることができる。また、有機ＥＬ素子では、ＬＥＤに比べて発熱量を著しく低減できるため、さらにトナーブロッキングが生じる危険性を低減することが可能になる。一方、例えば蛍光灯と液晶シャッタとを用いて露光器を構成することも可能である。

さらに、実施の形態１〜３では、各画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋに対向して循環搬送される中間転写ベルト２１に一旦画像を転写するタイプの画像形成装置について説明を行ったが、これに限られるものではなく、各画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋに対向して循環搬送される用紙搬送ベルトを設け、この用紙搬送ベルト上を搬送される用紙に対して順次転写を行うタイプの画像形成装置に対しても適用可能である。
さらにまた、実施の形態１〜３では、所謂タンデム型の画像形成装置を例にして説明を行ったが、これに限られるものではなく、例えばモノクロの画像形成装置に適用することもできる。この場合も、画像形成装置をコンパクト化することが可能となる。

タンデム型の画像形成装置の全体構成を示した図である。 実施の形態１における画像形成ユニットの構成を説明するための図である。 実施の形態１において各画像形成ユニットが本体内に収容された状態を示す図である。 実施の形態２における画像形成ユニットの構成を説明するための図である。 実施の形態２において各画像形成ユニットが本体内に収容された状態を示す図である。 実施の形態３における画像形成ユニットの構成を説明するための図である。

符号の説明

１…本体、２…ロワーフレーム、３…第１の縦方向フレーム、４…第２の縦方向フレーム、５…第３の縦方向フレーム、６…第４の縦方向フレーム、７…第５の縦方向フレーム、８…横方向フレーム、１０…画像プロセス系、１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋ…画像形成ユニット、１２…感光体ドラム、１３…帯電器、１４…ＬＥＤプリントヘッド(ＬＰＨ)、１５…現像器、１６…一次転写ロール、１７…ドラムクリーナ、２０…転写ユニット、２１…中間転写ベルト、２９…定着器、５１…ＬＥＤアレイ、５２…プリント基板、５３…セルフォックレンズアレイ(ＳＬＡ)、５４…ハウジング、６１…現像ハウジング、６２…現像ロール、６３,６４…オーガ、６５…層厚規制部材、６６…仕切り壁、６７…現像スリーブ、６８…磁石ロール、７１…現像ハウジング、７２…現像ロール、７３…搬送ロール、７４,７５…オーガ、７６…層厚規制部材、７７…仕切り壁、７８…現像スリーブ、７９…磁石ロール、８０…搬送スリーブ、８１…磁石ロール、Ｄ…二成分現像剤

Claims (13)

1. 回転可能に配設される像担持体と、
   前記像担持体の軸方向に沿って複数の発光素子が配列され、当該複数の発光素子を用いて当該像担持体を露光する発光アレイと、
   前記発光アレイによって前記像担持体に形成された静電潜像を現像する現像器と
   を含み、
   前記発光アレイを用いて前記像担持体を露光する前記軸方向の露光位置が、前記像担持体の回転軸と前記現像器を構成する部材とを通る直線上にあることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記現像器は、
   前記像担持体に対向して回転可能に配設される現像剤担持体と、
   現像剤を攪拌搬送する攪拌搬送部材と
   を有し、
   前記攪拌搬送部材が前記像担持体の前記回転軸と前記発光アレイとを通る直線上に配置されることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記発光アレイを構成する複数の前記発光素子がＬＥＤ(Light Emitting Device)からなることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記ＬＥＤは、発光部にＡｌＧａＡｓ成分を有することを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
5. 回転可能に配設される像担持体と、
   前記像担持体に対向して配設される露光器と、
   前記像担持体に形成された静電潜像を現像するための現像剤を搬送する現像剤搬送部材と
   を含み、
   前記露光器が前記像担持体と前記現像剤搬送部材との間に配置されることを特徴とする画像形成装置。
6. 前記露光器は、前記像担持体の軸方向に沿って複数の発光素子が配列され、当該複数の発光素子を用いて当該像担持体を露光する発光アレイからなることを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
7. 前記発光アレイを構成する複数の前記発光素子は、エレクトロルミネセンスにより発光することを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
8. 色毎に異なる複数の画像形成ユニットを並べて配置してなる画像形成装置であって、
   前記画像形成ユニットは、
   回転可能に配設される像担持体と、
   前記像担持体の軸方向に沿って複数の発光素子が配列され、当該複数の発光素子を用いて当該像担持体を露光する発光アレイと、
   前記発光アレイによって前記像担持体に形成された静電潜像を現像する現像器と
   を含み、
   前記発光アレイを用いて前記像担持体を露光する露光位置が、前記像担持体の回転軸と前記現像器を構成する部材とを通る直線上にあることを特徴とする画像形成装置。
9. 前記現像器は、
   前記像担持体に対向して回転可能に配設される現像剤担持体と、
   現像剤を攪拌搬送する攪拌搬送部材と
   を有し、
   前記発光アレイに近接して前記現像器の前記攪拌搬送部材を配置することを特徴とする請求項８記載の画像形成装置。
10. 前記発光アレイは、前記発光素子としてのＬＥＤを複数並べて構成した前記ＬＥＤプリントヘッドからなることを特徴とする請求項８記載の画像形成装置。
11. 前記画像形成ユニットの間に設けられ、各画像形成ユニットを支持するフレームをさらに含むことを特徴とする請求項８記載の画像形成装置。
12. 色毎に異なる複数の画像形成ユニットを並べて配置してなる画像形成装置であって、
    前記画像形成ユニットは、
    回転可能に配設される像担持体と、
    前記像担持体の軸方向に沿って複数の発光素子が配列され、当該複数の発光素子を用いて当該像担持体を露光する発光アレイと、
    前記発光アレイによって前記像担持体に形成された静電潜像を現像する現像器と
    を含み、
    前記露光器が前記像担持体と隣接する画像ユニットにおける現像器との間に配置されることを特徴とする画像形成装置。
13. 前記現像器は、
    前記像担持体に対向して回転可能に配設される現像剤担持体と、
    現像剤を攪拌搬送する攪拌搬送部材と
    を有し、
    前記発光アレイに近接して前記隣接する画像ユニットにおける現像器の攪拌搬送部材を配置することを特徴とする請求項１２記載の画像形成装置。

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