JP2789040B2 - カラー画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子写真方式によりベルト状像形成体上に
トナー像を形成し、転写材上に転写して画像を得るよう
にしたカラー画像形成装置に関する。

〔発明の背景〕

電子写真法を用いてカラー画像を得るには多くの方法
・装置が提案されている。例えば特開昭61−100770号公
報に開示されているように、像形成体たる感光体ドラム
上に原稿像の分解色数に応じた潜像形成と現像を行い、
現像の都度転写ドラム上に転写して転写ドラム上に多色
像を形成したのち、記録紙上に転写してカラーコピーを
得る方法がある。この方法による装置は、感光体ドラム
の他に１枚分の画像をその周面上に転写できる大きさを
もった転写ドラムを設ける必要があり、装置は大型でか
つ複雑な構造となることは避けられない。

また例えば特開昭61−149972号公報に開示されている
ように、感光体ドラム上に原稿像の分解色数に応じた潜
像形成と現像を行い、現像の都度転写材上に転写して多
色のカラーコピーを得る方法である。この方法にあって
は多色の画像を精度よく重ねることは困難で、良質のカ
ラーコピーを得ることはできない。

また感光体ドラム上に原稿像の分解色数に応じた潜像
形成と、カラートナーによる現像を繰り返し、感光体ド
ラム上でカラートナー像を重ねたのち転写してカラー画
像を得る方法がある。この多色画像形成の基本プロセス
は本出願人による特開昭60−75850号、同60−76766号、
同60−95456号、同60−95458号、同60−158475号公報等
によって開示されている。

このような重ね合せによってカラー画像を得るように
した多色画像形成装置にあっては、感光体ドラムの周縁
に色の異ったカラートナーを収納した複数の現像器が配
置してあり、一般には感光体ドラムを複数回回転させ、
感光体ドラム上の潜像を現像してカラー画像を得るよう
にしている。

また像形成体については、上記に説明したようにドラ
ム周面に光導電体を塗布あるいは蒸着した感光体ドラム
とともに、光導電体を可撓性のベルト上に塗布あるいは
装着したベルト状像形成体も提案されている。ベルト状
像形成体（以後感光体ベルトともいう）は駆動ローラを
含む回動ローラ間に張架することで形状が決まるので、
空間を有効に利用してコンパクトの形状としたカラー画
像形成装置を構成する場合には有効である。また感光体
ベルトは小さな曲率に沿って走行することができるの
で、小径の回動ローラを用いこの曲率部分を利用して転
写材の分離を行うことで転写材の分離不良等を防止する
こともできる。

〔発明の目的〕

かかる感光体ベルトを用いたカラー画像形成装置にあ
っては帯電手段、像露光手段さらに複数の現像器群やク
リーニング手段等の各像形成手段は前記感光体ベルトの
外周面の主として下方の周面に面して設置されるがこれ
等の各像形成手段は前記の感光体ベルトを含めてユニッ
ト化したプロセスカートリッジとして独立した形で装置
本体に自由に着脱出来る状態で収容される。

従って前記の各現像器に補給するトナーを収めるトナ
ー収納容器やクリーニング装置によって回収した廃トナ
ーを収める密閉収納箱もまた前記のプロセスカートリッ
ジに対し機能的に連係し易い位置に設置されなければな
らないが、それ等を現像器やクリーニング装置と一体化
するのは耐用期間を異にすることや保守管理の作業の面
からも問題とされる。

本発明はこの点を解決して改良した結果、前記の補給
用のトナー収納容器や回収トナー用の密閉収納箱等を必
要に応じプロセスカートリッジに対し簡易に接続・分離
出来るカラー画像形成装置の提供を目的としたものであ
る。

〔発明の構成〕

上記目的は、複数の回動ローラ間に張架したベルト状
像形成体と、該ベルト状像形成体の下方周縁部にあって
並列配置された複数の現像器とを有したカラー画像形成
装置において、少なくとも前記ベルト状像形成体と前記
複数の現像器とが装置本体に対し一体的に着脱可能のカ
ートリッジを構成し、前記装置本体は前記カートリッジ
有する下部筐体と、前記現像器へトナー補給を行う複数
のトナー収納容器から成るトナー収容容器ユニットを上
部筐体とから成り、該下部筐体と上部筐体とを開閉可能
とするクラムシェル構造とし、前記装置本体の開閉に伴
い、該トナー収容容器ユニットを、前記下部本体に対し
装着状態にある前記カートリッジの現像器の端部に対し
着脱可能とし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。

〔実施例〕

本発明のカラー画像形成装置の一実施例を第１図ない
し第６図に示す。

第１図において、１はベルト状像形成体たる可撓性の
感光体ベルトで、該感光体ベルト１は回動ローラ２およ
び３の間に架設されていて回動ローラ２の駆動により時
計方向に搬送される。

４は前記感光体ベルト１に内接するガイド部材であっ
て、前記感光体ベルト１はテンションローラ５の作用に
よって緊張状態とされることによりその内周面を前記ガ
イド部材４に摺接させる。

従って前記感光体ベルト１の外周面の感光体は搬送中
にも常に前記ガイド部材４の表面に対し一定の関係位置
に保たれ、安定した画像形成面を構成することを可能と
している。

６は帯電手段たるスコロトロン帯電器、７は像露光手
段たるレーザ書込み系ユニット、８ないし11はそれぞれ
特定色の現像材を収容した複数の現像手段たる現像器で
あって、これ等の像形成手段は感光体ベルト１の前記ガ
イド部材４に対向する位置に配設される。そして感光体
ベルト１の移動を妨げず間隙を保持するために、感光体
ベルト１の外側で前記ガイド部材４に間隙保持手段をも
って当接する。

前記レーザ書込み系ユニット７には図示の光学系のも
のの他に、発光部と収束性光伝送体を一体とした光学系
等も使用される。

前記各現像器8,9,10,11は例えばイエロー，マゼン
タ，シアン，黒色の各現像材をそれぞれ収容するもので
前記感光体ベルト１と所定の間隙を保つ各現像スリーブ
8A,9A,10A,11Aを備え、感光体ベルト１上の潜像を非接
触現像法により顕像化する機能を有している。この非接
触現像は接触現像と異なり、感光体ベルトの移動を妨げ
ない長所を有する。

12は転写器、12Aは除電バー,13はクリーニング手段た
るクリーニング装置で該クリーニング装置13のブレード
13Aとトナー搬送ローラ13Bは画像形成中には感光体ベル
ト１の表面より離間した位置に保たれ画像転写後のクリ
ーニング時のみ図示の如く感光体ベルト１の表面に圧接
される。

前記カラー画像形成装置によるカラー画像形成のプロ
セスは次のようにして行われる。

まず本実施例による多色像の形成は、第２図の像形成
システムに従って遂行される。即ちオリジナル画像を撮
像素子が走査するカラー画像データ入力部（第２図
（イ））で得られたデータを、計算機能を備えた画像デ
ータ処理部（第２図（ロ））で演算処理して画像データ
を作成し、これは一旦画像メモリ（第２図（ハ））に格
納される。次いで該画像メモリは、記録時とり出されて
記録部（第２図（ニ））である例えば第１図の実施例で
示したカラー画像形成装置へと入力される。

すなわち前記プリンタとは別体の画像読取装置から出
力される色信号が前記レーザ書込み系ユニット７に入力
されると、レーザ書込み系ユニット７においては半導体
レーザ（図示せず）で発生されたレーザビームは駆動モ
ータ7Aにより回転されるポリゴンミラー7Bにより回転走
査され、ｆθレンズ7Cを経てミラー7Dおよび7Eにより光
路を曲げられて、予め帯電手段たる帯電器６によって電
荷を付与された感光体ベルト１の周面上に投射され輝線
を形成する。

一方では走査が開始されるとビームがインデックスセ
ンサによって検知され、第１の色信号によるビームの変
調が開始され、変調されたビームが前記感光体ベルト１
の周面上を走査する。従ってレーザビームによる主走査
と感光体ベルト１の搬送による副走査により感光体ベル
ト１の周面上に第１の色に対応する潜像が形成されて行
く。この潜像は現像手段の内イエロー（Ｙ）のトナー
（顕像媒体）の装填された現像器８により現像されて、
ベルト表面にトナー像が形成される。得られたトナー像
はベルト面に保持されたまま感光体ベルト１の周面より
引き離されている清掃手段たるクリーニング装置13の下
を通過し、つぎのコピーサイクルに入る。

すなわち、前記感光体ベルト１は前記帯電器６により
再び帯電され、次いで信号処理部から出力された第２の
色信号が前記書込み系ユニット７に入力され、前述した
第１の色信号の場合と同様にしてベルト表面への書込み
が行われ潜像が形成される。潜像は第２の色としてマゼ
ンタ（Ｍ）のトナーを装填した現像器９によって現像さ
れる。

このマゼンタ（Ｍ）のトナー像はすでに形成されてい
る前述のイエロー（Ｙ）のトナー像の存在下に形成され
る。

10はシアン（Ｃ）のトナーを有する現像器で、信号処
理部で発生される制御信号に基づいてベルト表面にシア
ン（Ｃ）のトナー像を形成する。

さらに11は黒色のトナーを有する現像器であって、同
様の処理によりドラム表面に黒色のトナー像を重ね合わ
せて形成する。これ等各現像器8,9,10および11の各スリ
ーブには直流あるいはさらに交流のバイアスが印加さ
れ、顕像手段である１成分あるいは２成分現像剤による
ジャンピング現像が行われ、基体が接地された感光体ベ
ルト１には非接触で現像が行われるようになっている。

かくして感光体ベルト１の周面上に形成されたカラー
のトナー画像は、転写部において給紙カセット14より給
紙ガイド15を経て送られてきた転写材に転写される。

すなわち、給紙カセット14に収容された転写材は給紙
ローラ16の回転によって最上層の一枚が搬出されてタイ
ミングローラ17を介し感光体ベルト１上の像形成とタイ
ミングを合わせて転写器12へと供給される。

画像の転写を受けた転写材は、前記回動ローラ２に沿
って給に方向転換をする感光体ベルト１より確実に分離
して上方に向かい、定着ローラ18によって画像を溶着し
たのち排紙ローラ19を経てトレイ20上に排出される。

一方、転写材への転写を終えた感光体ベルト１はさら
に搬送を続けてブレード13Aと回転するトナー搬送ロー
ラ13Bを圧接状態とした前記クリーニング装置13におい
て残留したトナーの除去を行いその終了をまって再び前
記ブレード13Aを引き離し、それより少し後にトナー搬
送ローラ13Bを引き離し新たな画像形成のプロセスに入
る。

前記の感光体ベルト１とガイド部材４ならびにスコロ
トロン帯電器６、各現像器さらにクリーニング装置13の
各像形成手段は、第３図に示すように前面と背面の各基
板30Aと30Bとから構成されるカートリッジ30に組込まれ
ユニットとして装置本体に着脱される。

すなわち、前記カートリッジ30は前後の基板30Aと30B
を４本のステー31によって一体とし、その間に前記の各
像形成手段を保持して前面と背面に取付けた合わせて３
本のガイドレール32を介して装置本体の上方より垂直に
挿入して収納される。

前記ガイドレール32には凸状のレール32Aを備えるも
のが使用され一方装置本体には凹状のレールを有するガ
イドレール（図示せず）が設けられていてそれ等の係合
によって前記の各像形成手段は装置本体側との動力伝達
あるいは電源の接続が行われる。

装置本体は第１図に示す蝶番21を支点として前記トレ
イ20を定着ローラ18および排紙ローラ19と共に第４図に
示す矢示方向にほぼ直立する状態迄開放出来るよう構成
されていて、それによって前記カートリッジ30が上方か
ら垂直に着脱される。

前記トレイ20の下部には各トナー収納容器を直列状に
接続して一体化したトナー収納容器ユニット50が取付け
られている。該トナー収納容器ユニット50は各トナー収
納容器内に前記の各現像器の位置に対応して向かって左
から黒、シアン、マゼンタおよびイエローの順で各トナ
ーを収容している。

前記トナー収納容器ユニット50はトレイ20が閉じられ
た状態ではそれぞれのトナー収納容器に設けた落下口51
が後述する各現像器のトナー補給部に設けた補給用に相
対しトナーの供給が出来る位置にセットされる。

第５図はトナー収納容器ユニット50がセットされた状
態の前記カートリッジ30の背面を示すものでカートリッ
ジ30は基板30Bの背面に前記各現像器に接続するトナー
補給部40を突出していてその上面にそれぞれの現像器に
通ずる補給口41を開口させている。

前記各トナー補給口41には各現像器の内蔵する一対の
攪拌スクリューの一方の攪拌スクリューの延長部分が収
められていて、各補給口41に落下したトナーが攪拌スク
リューの回転によってそれぞれの現像器内に搬送される
ようになっている。延長される攪拌スクリューには攪拌
効果の関係から各現像スリーブの回転上流側に位置する
各攪拌スクリュー8B,9B,10B,11Bが当てられる。

前記トナー収納容器ユニット50は前記トナー補給部40
にセットされると各トナー収納容器の内蔵する供給ロー
ラ51と同軸一体の歯車G1がトナー補給部40側の歯車G2に
噛合される。

前記トナー収納容器ユニット50による各現像器へのト
ナー補給の作用を、現像器９の場合について説明する。

第６図（Ａ）は第５図における矢示AAの断面を示した
もので画像濃度の検出結果による制御部からの信号によ
って歯車G2が駆動されると歯車G1を介して前記供給ロー
ラ52が回転を始め容器内に収納したマゼンタのトナーを
落下口51より補給口41に落下させる。

前記補給口41に落下したマゼンタのトナーは、攪拌ス
クリュー9Bの回転によって現像器９内に搬送され、さら
にもう一方の攪拌スクリューの逆送作用により現像器９
内で攪拌・混合されたのち現像スリーブ9Aに送られ画像
濃度を回復する。画像濃度の回復後には同じく検出結果
による制御部からの信号によって前記歯車G2の回転が中
止し、トナー補給を終えるようになっていて現像処理中
この作用が断続して行われる。

第６図（Ｂ）は前記カートリッジ30を装置本体より取
出した場合の前記トナー補給部40の状態を示したもので
ある。

トナー補給部40の上面には軸42Aを支点として回動可
能な回動板42が設けられ同軸一体のアーム43に掛けた引
張バネ44の作用によって常時時計方向に付勢されている
ので、カートリッジ30の単体時には補給口41は前記回動
板42によって遮蔽されてトナーの流失、飛散や異物の侵
入等が防止される。

前記アーム43はカートリッジ30を装置本体に取付ける
際、第６図（Ａ）に示す如く装置本体側の突上げレバー
45に当接し、引張バネ44の不正に抗して反時計方向に回
動され従って前記回動板42をほぼ直立の状態として前記
補給口41を開放する。

従って前述したトレイ20の閉止によって前記トナー収
納容器ユニット50は第６図（Ａ）に示す状態に再びセッ
トされることとなる。

なお前記トナー収納容器ユニット50に関してもトナー
補給部40にセットされていない場合には、シャッタ板の
作動により前記落下口51を自動的に閉塞してトナーの流
失・飛散等を防止する構造がとられる。

なお、前記カートリッジ30は、現像器を含めて一体的
に構成し、着脱可能としたが現像器を除く、ガイド部
材、ベルト状像形成体、クリーニング装置等を一体的に
構成し、着脱可能とすることもできる。この様にするこ
とにより、カートリッジの要素が耐用やメンテナンス期
間の短いあるいは異なる場合に容易に交換することによ
り装置の保守が可能となる。

〔発明の効果〕

本発明は、ベルト状像形成体を使用し複数の現像器を
含む各像形成手段を一体のカートリッジに収めたカラー
画像形成装置において、前記カートリッジに対しユニッ
ト化によって極めて簡単な操作により容易に着脱するこ
との出来る補給用トナーを収容するトナー収納容器を実
現したものであって、その結果として各像形成手段をそ
の耐用期間に応じて単独に交換することの出来ることと
なって保守管理上また経済的にも極めて有用なカラー画
像形成装置が提供されることとなった。

【図面の簡単な説明】

第１図および第４図は本発明のカラー画像形成装置の断
面構成図、第２図は像形成システムを示すブロック図、
第３図および第５図は前記装置に収容するカートリッジ
の正面および背面の各構成図、第６図は前記カートリッ
ジの要部断面図。 １……感光体ベルト、４……ガイド部材 ６……帯電器（スコロトロン） 8,9,10,11……現像器 8B,9B,10B,11B……攪拌スクリュー 13……クリーニング装置 30……カートリッジ、30A,30B……基板 40……トナー補給部、41……補給口 42……回動板 50……トナー収納容器ユニット 51……落下口、52……供給ローラ 53……シャッタ板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−112268（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−161372（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−43171（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−144368（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 13/01 G03G 15/01 - 15/01 117 G03G 15/00 G03G 15/00 550 - 556

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の回動ローラ間に張架したベルト状像
   形成体と、該ベルト状像形成体の下方周縁部にあって並
   列配置された複数の現像器とを有したカラー画像形成装
   置において、 少なくとも前記ベルト状像形成体と前記複数の現像器と
   が装置本体に対し一体的に着脱可能のカートリッジを構
   成し、 前記装置本体は前記カートリッジ有する下部筐体と、前
   記現像器へトナー補給を行う複数のトナー収納容器から
   成るトナー収容容器ユニットを上部筐体とから成り、該
   下部筐体と上部筐体とを開閉可能とするクラムシェル構
   造とし、 前記装置本体の開閉に伴い、該トナー収容容器ユニット
   を、前記下部本体に対し装着状態にある前記カートリッ
   ジの現像器の端部に対し着脱可能としたことを特徴とす
   るカラー画像形成装置。