JP2796851B2 - 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〕 本発明は転写ドラムを用い、下部筐体と該下部筐体に
対して開放可能な上部筐体とを有していてクラムシェル
構造とされるとともに、プロセスカートリッジを採用し
て成るカラープリンタまたはカラー複写機等のカラー画
像形成装置に関する。

〔従来の技術〕

従来転写ドラムを用いたカラー画像形成装置として
は、例えば特開昭61−123257号公報がある。該公報で
は、原稿画像を読取り、得られたデジタル信号によりレ
ーザビームを変調して像担持体上に書込み、静電潜像を
形成し、これをロータリー式カラー現像器で現像し、得
られた各色トナー像を転写ドラムに捲き付けられた転写
紙上に順次重ねて転写・定着してカラー画像を形成して
いる。この装置では、像担持体ドラム、ロータリー現像
器、転写ドラム等が装置内にそれぞれ独立に組込まれて
いて、装置が大型、複雑となっている。

そこで例えば特開昭58−72159号公報には像担持体ド
ラム、帯電器、複数の現像器、クリーニング装置等を一
体的に組込んだカラー用プロセスカートリッジを有する
転写ドラムタイプのカラー画像形成装置が提案されてい
る。

この場合前記像形成用機材が装置に対して挿脱自在の
プロセスカートリッジ内に纒められ使用限度に応じて交
換可能とされているため、カラー画像の品質の安定化が
可能となり、装置の小型、軽量化が実現される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら前記各号公報記載のカラー画像形成装置
はいずれも分割構造とされていないため、部品交換その
他ジャム処理等が厄介であるなどの問題がある。また従
来転写ドラムを用いるカラー画像形成装置においては転
写ドラムの装置に対する挿脱の問題は、そのための余分
な空間が必要とされる外、装置時位置設定が難しく画像
に色ずれを生じ易いとか、挿脱時他の像形成機材を損傷
する等の理由で極めて厄介かつ重要な課題の１つとなっ
ている。特に小型、軽量化を目指す本発明のカラー画像
形成装置においては重要な課題とされる。

さらにまた特に前記特開昭58−72159号公報記載のカ
ラー画像形成装置では、複数の現像器が薄型で水平に積
層して設けられているため、現像器内の現像剤の撹拌混
合およびそれによる摩擦帯電が不十分となり易く、また
隣接する現像器間でのトナーの混色が生じ易く、カラー
画像の品質および解像力が低下する。また転写ドラムを
含む転写手段が像担持体ドラム、クリーニング装置およ
び複数の現像器の下方に配置されているため、前記クリ
ーニング装置および現像器からのトナーの漏洩により汚
染され易く、画質が低下する等の弊害が生ずる。

〔問題点を解決するための手段〕

（発明の目的） 本発明の目的は、部品交換、ジャム処理等メンテナン
スが容易とされ、装置が小型、軽量でコンパクトに纒め
られ、高画質のカラー画像を安定して供給可能とされた
カラー画像形成装置を提供することにある。

（発明の構成および作用） 前記の目的は、下部筐体と、該下部筐体に対して開放
可能な上部筐体とを有したクラムシェル構造とし、前記
下部筐体には像担持体ドラム、クリーニング装置および
前記ドラムの下方に配置された複数の現像器を内包して
成るプロセスカートリッジが前記下部筐体に対して挿脱
可能に装着され、前記上部筐体は、定着装置が転写ドラ
ムに対し前記クラムシェルの開放軸側に固定配置される
と共に、該下部筐体に対して開放された後に該転写ドラ
ムが挿脱可能に装着され、前記転写ドラムの挿脱方向
は、前記定着装置が配置されている反対側であることを
特徴とするカラー画像形成装置により達成される。

本発明の実施例にかかるカラー画像形成装置では、カ
ラーデータを像担持体ドラムに書込む書込装置、プロセ
スカートリッジおよび給紙装置等を含む下部筐体に対し
て転写ドラムおよびその周辺機材、排紙装置等を含む上
部筐体が開放可能に設けられていて、所謂るクラムシェ
ル構造とされている。

前記プロセスカートリッジに内包される像形成機材と
しては、例えば像担持体ドラム、転写前帯電器、帯電
極、クリーニング装置、廃トナー回収装置、クリーニン
グ装置で掻き取られた廃トナーを廃トナー回収装置に回
収するための廃トナー輸送スクリューを内蔵する廃トナ
ー輸送管および前記像担持ドラムの下方周面に配置され
た複数の現像器等が含まれる。

前記複数の現像器は各現像器の壁面の一部を互いに共
有して一体化された現像器ユニットとされるのが好まし
く、これらの現像器には非磁性トナーと磁性キャリアか
ら成るイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン
（Ｃ）、黒（BK）の二成分現像剤が充填されている。

なお前記各現像器には、好ましくはトナー補給装置が
プロセスカートリッジ外より装着され、トナー補給され
る。

ところで前記プロセスカートリッジは上部筐体の開放
時、像形成機材の使用限度に基づき、下部筐体から上方
に引き上げ装置外にとり出され交換される。また前記上
部筐体の開放時、該筐体に装着された転写ドラムが像担
持体ドラムから離間されて、ジャム処理がなされる。ま
たこのとき転写ドラムがトナー汚染、損傷等により交換
を要するときは、上部筐体に設けたガイド手段を介して
前記筐体から取外し、交換される。また前記転写ドラム
はその周縁に設けられる、グリッパ、帯電器、押付器、
転写極、分離爪等と一体化され、ユニット構成とされて
よく、その場合前記ユニット内の各機材の疲労、劣化、
損傷に応じて上部筐体に設けたガイド手段を介してユニ
ット単位で挿脱、交換される。

本発明にかかる実施例では前記したように転写手段と
して転写ドラムが用いられ、像担持体ドラム上にY,M,C,
BKの各色トナー像が形成される度に転写ドラムに固定さ
れた転写紙上に毎回転写されて該転写紙上にカラートナ
ー像が形成され定着してカラー画像が形成される。この
画像形成方法では、例えば特開昭60−76766号公報に記
載されるような特殊の像形成方法を用いておらず、通常
の白黒画像形成方法と同様のプロセスで像形成ができる
利点がある。また像担持体ドラムの外周が送り方向の転
写紙長より小さい所謂るデマンドタイプとすることがで
きるので、その場合、像担持体ドラム外周に設けられる
像形成機材の小型・軽量化が可能とされ、プロセスユニ
ットおよび装置のコンパクト化が達成される。

前記転写ドラムは装置構成の関係で像担持体ドラムの
斜上方に配置される。即ち像形成プロセスの関係で、ク
リーニング装置、帯電極、書込装置および複数の現像器
等の像形成機材が像担持体ドラムの右側および下方に片
寄って配置される関係で転写ドラムは像担持体ドラムの
斜上方でかつ左側に片寄って配置される。前記転写ドラ
ムの左側への片寄の度合を、水平面に対する該像担持体
ドラム軸と転写ドラム軸を通る面の傾斜角θ゜で表した
場合、通常10゜≦θ≦80゜，好ましくは20゜≦θ≦70゜
とされる。

前記カラー画像形成装置において、像担持体ドラムの
ドラム軸が外部動力源により駆動され、上部筐体の閉蓋
時、転写ドラムも、そのドラム軸に設けられるギヤと前
記像担持体ドラム軸に設けられるギヤとギヤ係合により
回転駆動される。

また前記複数の現像器についても同様、各現像器の現
像ロール軸に設けたギヤと前記像担持体ドラム軸のギヤ
との係合により回転駆動される。

本発明のカラー画像形成装置が前記構成とされたこと
により、像形成機材、転写ドラム等の部品交換、ジャム
処理が容易とされ、カラー画像の安定供給が可能とされ
る利点を生ずる。

〔実施例〕

第１図乃至第５図は本実施例を説明する図であり、第
１図は本実施例のプリンタの閉蓋時の断面図、第２図は
開蓋時のプリンタにおけるプロセスカートリッジの挿脱
の構成を示す断面図、第３図は転写ドラムユニットの上
部筐体への取付機構の説明図、第４図は像担持体ドラム
に対する各像形成機材の配置角度を示す図、第５図は像
形成時のタイムチャートである。

本実施例のプリンタでは、像担持体ドラム30、転写前
帯電器９、帯電極35、クリーニング装置40、廃トナー回
収装置70、廃トナー輸送スクリュー70bを内蔵する廃ト
ナー輸送管70aおよびY,M,C,BKの各現像器36,37,38,39を
内包するプロセスカートリッジ３が下部筐体１に挿脱自
在に装着されている。

また前記下部筐体１には、前記プロセスカートリッジ
３の外に像担持体ドラム30にカラーデータを書込むレー
ザ書込系ユニットＢ、給紙装置Ｃが含まれ、前記下部筐
体に対して転写ドラムユニット４、定着装置81及び排紙
装置Ｄを含む上部筐体２が蝶番1aを介して上方に開放可
能に設けられている。

前記プロセスカートリッジ３は上部筐体２の45゜乃至
90゜開放時、該上部筐体２と下部筐体１との空間を利用
して取手3a,3bを把持して上方または斜上方に引出して
装置外に取外され、新旧交換される。また前記上部筐体
２に装着される転写ドラムユニット４には、転写ドラム
50と、その周辺機材であるグリッパ61、グリッパ61の駆
動装置62、転写極63、グリッパ61で転写ドラム50に捲付
けられた転写紙を均一に付着させるための押付器64、転
写紙を転写ドラム50に静電吸着させるための帯電器65、
転写紙分離爪66、分離爪66の駆動装置67が含まれる。

前記転写ドラムユニット４は、第２図に示すように、
下部筐体１に対して上部筐体２を上方に開放した後矢印
Ｅ方向に平行移動して上部筐体２より分離して引出し可
能な構造とされている。なお第３図は第２図の転写ドラ
ムユニットの矢印F₁方向の側面を示している。

転写ドラムユニット４は背面側に第３図に示すような
断面がＬ字状に対称形のレール200Aとレール200Bを並列
したレール部材200を取り付け固定し、一方上部筐体２
は背後の内側面に断面がコの字状に対称形のガイド100A
と100Bを並列したガイド部材100を前記レール部材200に
対応して設けている。

また同じ内側面には引張バネ303によって反時計方向
に付勢された解除レバー301が軸着されていてその一端
に回動可能に取り付けたフック部材300の先端が前記ガ
イド部材100の一方のガイド100Bの穴に係合しその摺動
面が突出している。前記解除レバー301は他端のノブ302
によって一対のストップピン304に挟まれた範囲内で回
動されるようになっている。

転写ドラムユニット４は前記レール部材200を前記ガ
イド部材100に係合して斜め下方にスライドして上部筐
体２に収められストッパ2Aに当接しレール部材200の一
方のレール200Aに設けた切欠部201を前記フック部材300
に係合せしめて所定の位置に支持、係止される。

一方、ノブ302により前記解除レバー301を時計方向に
回動すると前記フック部材300がレール部材200の係止を
解除するので転写ドラムユニット４は斜め左上すなわち
第２図において矢印Ｅ方向にスライドして平行移動する
ことが可能となり従ってレール部材200をガイド部材100
より脱出させて転写ドラムユニット４を上部筐体２より
分離し取り外すことが可能となる。なお、ユニットの上
面に取手等を設ければその作業をより容易にすることが
出来る。

かくして、転写ドラムまたはその周縁機材がトナー汚
染、疲労劣化、損傷等により交換を要するときは容易に
引出し交換される。

ところで前記転写ドラムユニット４を含む上部筐体２
が下部筐体１に対して閉蓋されたときは、上部筐体２の
係合金具87aが下部筐体１の係合金具87bに係合され、像
担持体ドラム30に対して転写ドラム50の位置設定がなさ
れ、また同時に装置背面部において像担持体ドラム軸30
aに装着されたギヤに対し転写ドラム軸50aに装着された
ギヤが噛合わされ前記ドラム軸30aを動力源により回転
駆動することにより、前記転写ドラムも回転駆動され
る。また前記像担持体ドラム軸30aの回転に伴い、該ド
ラム軸30aのギヤが各現像器の現像ロール軸に設けたギ
ヤと噛合うことにより、該現像ロールも回転駆動され
る。前記各現像器には装置前面に設けたトナー補給装置
36a,37a,38a,39aからトナー補給されて像形成が継続さ
れる。前記したように像担持体ドラム30からクリーニン
グ装置40により掻取られた廃トナーは該ドラム30の背面
に架設された廃トナー搬送管70aにより輸送されて廃ト
ナー回収装置70に回収される。

前記廃トナー輸送管70aには、下部筐体１の動力系に
よって回転される可撓性の廃トナー輸送スクリュー70b
が内蔵されていて、その回転に伴う推進力によって廃ト
ナー回収装置へ輸送される。

ところで前記プロセスカートリッジ３内の各現像器3
6,37,38,39は隣接する現像器間でハウジングの壁面を共
有して一体化され、像担持体ドラムの下面を包むように
配列されている。また現像ロール36a,37a,38a,39a側の
開口部を上向きとして縦型配置とされている。

また前記各現像器36,37,38,39が像担持体ドラムの中
心線に対して左右に分配された状態、即該ドラム30の軸
心を境にして現像器36と37の右即の、また現像器38と39
が左側のそれぞれ対称の位置に配置された上、さらに、
右側に配置した前記現像器36と37の各現像スリーブが時
計方向に、また、左側に配置した前記現像器38と39の各
現像スリーブが反時計方向に回転されることによって、
それぞれの画像の現像作用が行われるようになってい
る。

このような現像器群の配置をとり、さらに現像スリー
ブの回転を逆方向とすることにより、前記プロセスカー
トリッジ３および装置全体が重量の面でも動力伝達の面
でも左右のバランスが均衡して取り扱い性が良くまた有
害な揺動の発生等も未然に防止される。

また左右の対称位置に置かれる各現像器36,37,38,39
はそれぞれ構造を共通とすることも可能となるほか、現
像作用を終えたあとの現像スリーブからのトナーの掻落
としもその重力の作用によって極めて効率良く行われ、
常に新鮮な適正量のトナーを供給することができる。

次に前記構成のカラープリンタを用いて本実施例の像
形成は以下のようにして行われた。ビデオ信号Ａに基づ
き半導体レーザ装置400のレーザ光が変調され、変調レ
ーザ光がレーザ書込系ユニットＢへと投入された。

まず像担持体ドラム30の１回転目において、該ドラム
上に帯電器35により−700Vの一様な帯電が付与され、次
いで最初のビデオ信号であるＹ信号により半導体レーザ
装置400からのレーザ光が変調され、得られたレーザ光
はレーザ書込ユニットＢへと入射された。該ユニットＢ
では、前記レーザ光がモータ31により高速回転されるポ
リゴンミラー32により走査され、コリメートレンズ33
a、反射ミラー34a,34b,34c、ｆ−θレンズ33bを介して
前記レーザ光が径100mmの像担持体ドラム30上に照射さ
れ、該ドラム上に静電潜像が形成された。

この静電潜像は、二成分現像剤を収容し、直流成分が
−500Vで交流成分が3KHz,1KVの現像バイアスが印刷され
たＹ現像器36により非接触、反転現像方式で現像され、
像担持体ドラム30上にＹトナー像が形成された。このＹ
トナー像は、給紙カセット75から給送され、転写ドラム
50に捲付け固定された転写紙上に転写された。ところで
前記転写紙は、給紙カセット75から給紙ロール76により
送り出された後、搬送ロール77、タイミングロール78を
介して像担持体ドラム30上へのトナー像形成タイミング
に合わせて転写ドラム50へ供給された。転写ドラム50の
グリッパ61が駆動装置62により駆動されて前記転写紙先
端を挟持固定すると共に、予め帯電器65により帯電され
ている転写ドラム50に静電的に吸着されて捲付け搬送さ
れた。なお押付器64は転写ドラム50への転写紙の捲付き
を均一にするためのものである。転写ドラム50上へ搬送
された転写紙上へは前記Ｙトナー像が転写極63の作用で
転写され、前記Ｙトナー像を担持した転写紙は分離爪6
6、帯電器65、押付器64を不作動とした状態で、次の色
トナー像の転写をうけるため回転された。なお像担持体
ドラム30のクリーニングブレード40aは終始「オン」の
状態で像形成が行われた。

像担持体ドラム30および転写ドラム50の２回転目にお
いて帯電器35により帯電された後、Ｍビデオ信号により
変調されたレーザ光が前記ドラム30上に書込まれ、前回
と同様にしてＭ現像器により現像されＭトナー像が形成
された。このＭトナー像は分離爪66が解除された状態で
像担持体ドラム30と同期して回転された転写ドラム50に
捲付け固定された転写紙上のＹトナー像に重ねて転写さ
れた。

像担持体ドラム30および転写ドラム50の３回転および
４回転目において、Ｃビデオ信号およびBKビデオ信号に
基づき、前記ドラム30上に形成されたＣトナー像および
BKトナー像が前記ドラム50の転写紙上のＹトナー像、Ｍ
トナー像に重ねて転写されてカラートナー像が形成され
た。

前記カラートナーを担持した転写紙は、グリッパ61が
解除され、分離爪66により分離され、搬送ロール80によ
り定着ロール81へと搬送され、定着されてカラー画像が
形成された。定着後の転写紙は搬送ロール82,83および
ガイド84を介して排紙皿85へと排出された。

ところで転写ドラム50を用いて毎回転写方式でカラー
画像を形成する装置では、例えば転写ドラム径の1/2の
小径の像担持体ドラムを用いて、所謂るデマンドタイプ
とすることができるが本実施例では転写ドラム径と像担
持体ドラム径とが同径とされ、第５図のタイミングチャ
ートで示されるように両ドラムとともに同期して５回転
されてカラー画像が形成された。

本実施例においては、２万回に亘りカラー画像の形成
を行った時点で転写ドラム周縁に転写紙ジャムが発生
し、かつ転写ドラムがトナー汚染され、かつ転写ドラム
周縁の帯電器、転写極が損傷されたので上部筐体２を開
放して転写ドラムユニット４を上部筐体２に設けた前記
ガイド100A,100Bを介して装置外に引出し交換した。

前記上部筐体２を閉蓋後さらに４万回のカラー画像を
形成した時点で上部筐体を開放し、プロセスカートリッ
ジ３を交換し次の像形成に設けた。

この間、一貫して高解像力・高濃度のカラー画像が安
定して得られた。

なお本実施例ではカラープリンタを説明したがカラー
スキャナが組込まれたカラー複写機としてもよい。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明のカラー画像
形成装置によれば、挿脱自在なプロセスカートリッジを
有する下部筐体と挿脱可能な転写ドラムを有し、該下部
筐体に対して開放可能な上部筐体とから成るクラムシェ
ル構造体とされているため、転写ドラム回りのジャム処
理性が良く、また定着装置が開放軸側に配置されている
ためクラムシェルの開放が安定すると共に安全であり、
さらに定着装置を移動させることなく転写ドラムを挿脱
可能とするのでメンテナンス上必要な機材の更新が容易
とされ、装置の小型、軽量化および高画質のカラー画像
の安定供給が可能とされる等の効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は実施例のプリンタの構成を説明する
断面図、第４図は像担持体ドラムに対する各像形成機材
の配置構成を示す図、第５図は像形成タイムチャートで
ある。 １……下部筐体、２……上部筐体 ３……プロセスカートリッジ ４……転写ドラムユニット ９……転写前帯電器 30……像担持体ドラム、35……帯電極 36,37,38,39……現像器、40……クリーニング装置 50……転写ドラム、70……廃トナー回収装置 100A,100B……ガイド、200A,200B……レール 300……フック、301……解除レバー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｇ０３Ｇ 15/20 １０２ Ｇ０３Ｇ 15/20 １０２ (72)発明者 長沼 整子 東京都八王子市石川町2970番地 コニカ 株式会社内 (72)発明者 板谷 正彦 東京都八王子市石川町2970番地 コニカ 株式会社内 審査官 鈴木 秀幹 (56)参考文献 特開 昭63−43170（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−172856（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−147556（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−76076（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−72159（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−43171（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−29150（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 15/00 510 - 556 G03G 15/01 G03G 15/16 G03G 15/20

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】下部筐体と、該下部筐体に対して開放可能
   な上部筐体とを有したクラムシェル構造とし、 前記下部筐体には像担持体ドラム、クリーニング装置お
   よび前記ドラムの下方に配置された複数の現像器を内包
   して成るプロセスカートリッジが前記下部筐体に対して
   挿脱可能に装着され、 前記上部筐体は、定着装置が転写ドラムに対し前記クラ
   ムシェルの開放軸側に固定配置されると共に、該下部筐
   体に対して開放された後に該転写ドラムが挿脱可能に装
   着され、 前記転写ドラムの挿脱方向は、前記定着装置が配置され
   ている反対側であることを特徴とするカラー画像形成装
   置。