JP2826663B2 - 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、複数の現像器を内蔵するカラー画像形成装
置に関し、詳しくはその駆動系の改良に関する。

〔発明の背景〕

フルカラー画像またはファンクショナルカラー画像等
のマルチカラー画像を形成する電子写真画像形成装置で
は、像形成体である感光体ドラムを帯電する帯電器、感
光体ドラムに像を露光する像露光手段、感光体ドラム上
の静電像をトナーによって現像する現像器、感光体ドラ
ム上のトナー像を記録紙に転写する転写器等が、感光体
ドラムの周辺に配設される。

このうち、フルカラー画像の電子写真画像形成装置に
おける現像器は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シ
アン（Ｃ）のトナー、時にはブラック（BK）のトナーを
それぞれ収納した３台または４台の現像器によって構成
され、感光体ドラムが３回転あるいは４回転する間に、
イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）時には
ブラック（BK）の各トナー像を感光体ドラム上に形成
し、このトナー像を記録紙に転写することでフルカラー
画像を得るようにしている。かかる画像形成方式による
ときは、３台あるいは４台の現像器を薄型とし、かつ近
接配置することによってカラー画像形成装置はコンパク
ト化が可能となる。

特開昭61−55661号公報はこのような画像形成方式に
よるカラー画像形成装置の提案で、３台の現像器に対応
した３コの露光装置によってそれぞれ潜像形成するよう
にし、感光体ドラムと現像器およびクリーニング手段を
一体構成としてユニット化しプロセスカートリッジとし
て装置本体より取出し可能とするようにしたものであ
る。

また１コの露光装置を用い現像器を重ね合わせて配置
し、同様にユニット化し、装置本体より取り出し可能と
したものが特開平１−161267号公報に記載されている。

このようにしてユニット化したプロセスカートリッジ
は、装置本体に装着される際収容する前記の感光体ドラ
ムと各現像器を装置本体側の動力系、電力系に接続して
それぞれを駆動出来る状態とする構造がとられる。

前記の動力系の駆動力源としては通常１個のモータが
使用されて、該モータが２系統の歯車系列を介して一方
の系列では感光体ドラムを直接的に、また他方の系列で
は複数の現像器群をクラッチ等を介して選択的に駆動回
転する方法がとられ特に現像器群を駆動する歯車系列は
構造上プロセスカートリッジ側に配設される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら前記の現像器群を駆動する歯車系列は、
現像器の配置に応じて多くの場合非対称に配設されるた
め構造が複雑になるばかりでなくプロセスカートリッジ
の重量配分をアンバランスなものとして取扱い操作性を
悪くする要因ともなっている。

またデジタル画像信号によって像形成体を行うカラー
画像形成装置においては高解像度のドット形成により感
光体への潜像書込みを行うため装置内での各動力源の作
動に伴う振動、負荷変動はドット間隔を変化させて像ツ
ブレやドットの連線を起こし致命的な画像欠陥を生ずる
ことともなる。

中でも前述した重ね合わせによってカラー画像を形成
する装置では複数回のドット形成を繰返して重ね合わせ
るため特に振動や回転ムラ等を嫌うもので安定した動力
源と歯車系列の配置が望まれる。

本発明はこの点を解決して改良した結果、互いに負荷
による影響を与えずかつ感光体ドラムと各現像器を含め
てプロセスカートリッジを重量バランスのとれた状態と
してそれによって常に高解像度の画像を形成することの
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。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、感光体ドラムの周縁に帯電器、複数の現
像器、クリーニング装置および転写手段を有するカラー
画像形成装置において、前記複数の現像器および該現像
器を駆動する歯車を前記感光体ドラムの中心を通る回転
軸に対し対称配置し、前記感光体ドラム及び前記複数の
現像器を内包するプロセスカートリッジを装置本体に対
し上方から挿脱自在に構成し、前記プロセスカートリッ
ジに設けられた歯車と、前記複数の現像器に設けられた
歯車とを同一側面側に設けると共に、前記感光体ドラム
の軸方向に関して前記プロセスカートリッジに設けられ
た歯車より前記複数の現像器に設けられた歯車の位置を
前記感光体ドラム側に配置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〕

本発明の一実施例を第１図ないし第６図に示す。

第１図は本発明をプリンタに適用した実施例である。

前記プリンタは転写ベルトを含む上部筐体１とカラー
プロセスカートリッジを含む下部筐体に該当する装置本
体２とに分割されたクラムシェル型式の構造がとられて
いて、上部筐体１は装置本体２に結合する蝶番により所
定角度開放して保持可能であり、また閉止状態では止メ
金具によって装置本体２と一体とされる。

前記プリンタの画像形成部を構成する像形成体たる感
光体ドラム30、イエロー、マゼンタ、シアン、黒色の各
現像剤を収容した現像器36,37,38,39、像形成体に対し
圧着解除機構を有するクリーニング装置40それに帯電器
35の各機材は、一体のカラープロセスカートリッジ３内
に収めてユニット化される。

ユニット化された前記プロセスカートリッジ３は、第
２図に示すように上部筐体１を開蓋することによって装
置本体２の内部に上方から垂直に挿入して底部の受け台
４に載置されたあと上部筐体１の閉蓋に連動する押圧部
材（図示せず）の作用によってその収納位置に固定され
る。

前記プロセスカートリッジ３においては、前記各現像
器36,37,38,39が感光体ドラム30の中心線に対し左右に
分配された状態すなわち感光体ドラム30の軸心を境にし
て現像器36と37が右側の、また現像器38と39が左側のそ
れぞれに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。

このような現像装置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は重量の面でも動力伝達機構の面でも左右の
バランスが均衡して取り扱い性が良く、また有害な振動
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はそれぞれ
構造を共通とすることも可能となる他、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き落としもその
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の出来る利点がある。

一方、感光体ドラム30に対する前記クリーニング装置
40の対称の位置にトナー回収ボックス47を設置して前記
プロセスカートリッジ３の左右の重量バランスをより良
好なものとしている。前記トナー回収ボックス47と前記
クリーニング装置40との間にはトナー搬送スクリュー48
を内蔵するトナー搬送管49がプロセスカートリッジ３の
前面において架設されていて、ブレード40Aによって感
光体ドラム30の周面より剥離された廃トナーが前記トナ
ー搬送スクリュー48の推力によって搬送されて前記トナ
ー回収ボックス47の内部に回収される。

また各現像器は何れもその開口部を上方とした姿勢に
保たれるので現像剤が流出して落下したり他の現像器内
の混入したりするようなことが起こらない。

前記プリンタはレーザ書込み系ユニットＢを前記プロ
セスカートリッジ３の側方のスペース内に、また記録紙
の搬送面を前記プロセスカートリッジ３の上部の上部筐
体１と装置本体２の双方にまたがる部分に配設してい
て、前記感光体ドラム30は斜め下方から前記レーザ書込
み系ユニットＢによるレーザ走査を受けまたその周面に
重ね合わせて形成したカラーのトナー画像を記録紙の下
面に転写する方式をとっている。

前記プリンタによるカラー画像コピーのプロセスは次
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３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３図
（イ））で得られたデータを、計算機を備えた画像デー
タ処理部（第３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３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３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Ｂに入力
されると、レーザ書込み系ユニットＢ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31により回転されるポリゴンミラー32により回転走
査され、ｆθレンズ33を経てミラー34により光路を曲げ
られて、予め帯電手段たる帯電器35によって電荷を付与
された感光体ドラム30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ドラム30
の周面上を走査する。従ってレーザビームによる主走査
と感光体ドラム30の回転による副走査により感光体ドラ
ム30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36により現像されて、
ドラム表面にトナー像が形成される。得られたトナー像
はドラム面に保持されたまま感光体ドラム30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40の下
を通過し、つぎのコピーサイクルに入る。

すなわち、前記感光体ドラム30は前記帯電器35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Ｂに入力され、前述した
第１の色信号の場合と同様にしてドラム表面への書込み
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37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。

38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ドラム表面にシア
ン（Ｃ）のトナー像を形成する。

さらに39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36,37,38および39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ドラム30には非接
触で現像が行われるようになっている。

かくして感光体ドラム30の周面上に形成されたカラー
画像は、帯電器９により再帯電後転写部において給紙カ
セットＣより給紙ローラ、給紙ガイドを経て送られてき
た記録紙の下面に転写される。

すなわちこの多色トナー像は、転写前帯電器９により
帯電されて転写され易くされた後、転写開始より回転さ
れている転写ベルト50を感光体ドラム30に接触させ、給
紙カセットＣから給紙ローラ12およびタイミングローラ
13を介して像形成とタイミングを合わせて供給された記
録紙に転写される。

転写ベルト50の構成は基体としての導電布入りコムベ
ルトの外周に0.5mm厚の弾性体層が設けられ、さらにそ
の外周に50μｍの絶縁体層（誘電体層）が設けられたも
ので、ローラ60a,60b,60cの間に張架ローラ60aの駆動に
より回動し、ローラ60bが上下することで、転写ベルト5
0は感光体ドラム30と接触し或は離間する。転写ベルト5
0への帯電は転写器51によってなされ、転写ベルト50表
面には1.5KV〜3.0KV程度のトナーと逆極性の転写電荷が
印加されて転写がなされる。なお66は転写ベルト50上を
清掃する転写ベルト用のクリーニング装置である。

一方、記録紙をドラム周面より分離した感光体ドラム
30には、前記クリーニング装置40のブレード40Aが接触
して残留したトナーの除去を行い、その終了をまって再
びドラム周面より引き離され、新たなカラー画像形式の
プロセスに入る。

このようにして記録紙が前記プロセスカートリッジ３
の上部を水平方向に搬送されかつ転写面が下向きである
ことからクリーニング装置40等からトナーがこぼれ落ち
たり飛散するようなことがあっても画像面を汚損する迄
に至ることがない。なお転写を受けた記録紙は定着ロー
ラ80、排紙ローラ90を経て外部に排出される。

前記の感光体ドラム30ならびに各現像器ユニットは第
４図とそのAA断面を示す第５図に示す駆動機構によって
回転作動される。

図において3Aはプロセスカートリッジ３に形成した感
光体ドラム30の軸受部、G30は感光体ドラム30の回転軸3
0Aに固定した歯車で、該歯車G30は前記軸受部3Aに収容
されその下方の切欠より一部の歯面をのぞかせている。

G1およびG2は全く同一の４枚の歯車を使用したそれぞ
れ同一軸心上の各一対の歯車であって、一方向クラッチ
C1およびC2を介し一定方向の回転時のみ同一軸心上の相
対する従動側の歯車に回転を伝達する。

G36,G37,G38,G39はそれぞれ各現像器の内蔵する現像
スリーブ361,371,381,391の回転軸に対し電磁クラッチC
36,C37,C38,C39を介して接続する各歯車であって、各現
像スリーブはその回転を前記の各電磁クラッチのONある
いはOFFによって断続される。

歯車G37とG38は前記歯車G1とG2のそれぞれの従動側の
歯車と噛合し、さらに歯車G36とG39に対し中間歯車G3と
G4を介して接続し従って現像スリーブ361と371および38
1と391がそれぞれ共に同一方向に回転するようになって
いる。

一方、GAおよびGBは、装置本体２の後側の基板2Dから
突出した駆動用の歯車であって、それぞれ装置本体２の
内蔵する別個の駆動力源すなわち駆動モータに接続され
ている。

従ってプロセスカートリッジ３を装置本体２の内部に
上方から垂直に挿入して装着すると前記歯車G30が前記
歯車GAに、同時に前記歯車G1とG2が前記歯車GBにそれぞ
れ噛合して第４図に示すような駆動機構が構成される。

かくして現像器ユニットの駆動機構を前記の歯車系列
によって感光体ドラム30の回転軸30Aに対して左右対称
に構成することが可能となり、機構の簡素化に併せてプ
ロセスカートリッジ３の脱着に当たっても歯車の噛合お
よび分離を容易かつ確実に行うことが出来ることとな
る。

さらに感光体ドラム30と各現像器ユニットの駆動モー
タを別個とすることによりそれぞれの機能に適した駆動
モータとして例えば感光体ドラム30用としては回転速度
精度等の安定したパルスモータを、一方現像器ユニット
用としては強力で堅牢なリバーシブルモータ等を使用し
て負荷変動等による影響を避けることも出来る。

前記の駆動機構は次のように作動される。

第１の色に対応する潜像を形成した感光体ドラム30の
回転に同期して現像器ユニット側の駆動モータが止回転
を始め、前記歯車GBが時計方向に回転して一方向クラッ
チC1を介し前記歯車G36とG37を同時に時計方向に回転す
る。この段階では電磁クラッチC36のみがONにされて現
像器36の現像スリーブ361によりイエローのトナーによ
る現像が行われる。電磁クラッチC37はOFFまた一方向ク
ラッチC2は不作動のため現像スリーブ371,381,391は回
転せず現像器37,38,39による現像作用を行われない。

イエローのトナー画像に重ねて第２の色に対応する潜
像が形成された段階では電磁クラッチC37のみがONにさ
れて現像器37の現像スリーブ371によりマゼンタのトナ
ーによる潜像の現像が行われる。

さらに第3,第４の各色に対しては駆動モータが逆回転
に切換えられ一方向クラッチC2を介した上前述同様電磁
クラッチC38あるいはC39のみをONとして現像器38あるい
は39の現像作用を行いそれ等の各色トナー画像の重ね合
わせによってカラーのトナー画像を形成する。

一方、カラープロセスカートリッジ３側に設ける駆動
機構の歯車系列と装置本体２側に配置される駆動力源の
相互の位置関係に関してはプロセスカートリッジ３の後
側面に突設する前記歯車G30とG1〜G4（G1,G3,G4は第５
図には図示せず）とを第５図に示す如く前後方向に位置
を異にさせることにより、現像器駆動用歯車であるGBを
感光体駆動用歯車であるGAの真下に配置することが可能
となりその結果前記の駆動機構のレイアウトを感光体ド
ラム30の中心軸に対して対称位置とすることが出来る。

従って第６図に示すようにプロセスカートリッジ３の
前後の軸受部3Aを基板2Cおよび2Dに設けた案内溝101Cお
よび101Dを案内として装置本体２に挿入する構造をとれ
ば、歯車30Aを歯車GAにまた、歯車G1とG2を歯車GBにそ
れぞれ容易かつ確実に噛合して駆動力源と接続させるこ
とが出来る。

〔発明の効果〕

本発明は、カラー画像形成装置に用いるカラープロセ
スカートリッジの重量と機構のバランスを改善して取扱
い性と作動を安定させるとともに、さらにプロセスカー
トリッジを上方に挿脱する際に、感光体ドラムの軸方向
に関してプロセスカートリッジに設けられた歯車より複
数の現像器に設けられた歯車の位置を感光体ドラム側に
配置したことにより、プロセスカートリッジに設けられ
た歯車と、複数の現像器に設けられた歯車が干渉するこ
とがなく、容易に装置本体に対して動力伝達の接続およ
び分離が出来るよう構成したもので、その結果保守点検
作業が容易であり常に高品質の画像を提供出来るカラー
画像形成装置用のカラープロセスカートリッジが実現さ
れることとなった。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明のカラープロセスカートリ
ッジを収容したカラー画像形成装置の断面図、第３図は
像形成システムを示すブロック図、第４図および第５図
は前記カラープロセスカートリッジの駆動系の正面図お
よび要部断面図、第６図は前記カラープロセスカートリ
ッジの装着状態を示す斜視図。 １……上部筐体、２……装置本体 2C,2D……基板 ３……カラープロセスカートリッジ 3A……軸受部、４……受け台 30……感光体ドラム 36,37,38,39……現像器、101C,101D……案内溝 GA,GB……（駆動用）歯車 361,371,381,391……現像スリーブ C1,C2……一方向クラッチ C36,C37,C38,C39……電磁クラッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 平１−147556（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−261282（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−59243（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−76076（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 15/00 550 G03G 21/16 - 21/18 G03G 13/01 G03G 15/01

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】感光体ドラムの周縁に帯電器、複数の現像
   器、クリーニング装置および転写手段を有するカラー画
   像形成装置において、 前記複数の現像器および該現像器を駆動する歯車を前記
   感光体ドラムの中心を通る回転軸に対し対称配置し、 前記感光体ドラム及び前記複数の現像器を内包するプロ
   セスカートリッジを装置本体に対し上方から挿脱自在に
   構成し、 前記プロセスカートリッジに設けられた歯車と、前記複
   数の現像器に設けられた歯車とを同一側面側に設けると
   共に、前記感光体ドラムの軸方向に関して前記プロセス
   カートリッジに設けられた歯車より前記複数の現像器に
   設けられた歯車の位置を前記感光体ドラム側に配置した
   ことを特徴とするカラー画像形成装置。