JP3030562B2 - 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、多色の現像剤を内蔵した複数の現像手段と
像担持体とを装置本体に着脱自在に設けられ得るカラー
プロセスカートリッジを有する小型・軽量な電子写真式
カラー画像形成装置、特にコンパクトな構造のカラープ
リンタに関するものである。

〔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、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１枚分の画
像をその周囲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。

また半導体レーザ、LED等のドット露光走査書込系に
よって像担持体上に潜像形成を行ったり、更にはCCD、
ａ−Si等の固体撮像素子によるカラー画像の情報読取系
を有する、いわゆるデジタルカラー画像処理を行うもの
としては特開昭61−73977号公報による提案等が開示さ
れているが、何れも上述したような問題を生じている。

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
ラム上で色粉体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60−95
456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。

一方、構造面に関し、一般の複写機については特公昭
58−54392号公報に開示されているように、感光体ドラ
ム、現像器、クリーナを一体的に支持部材に取付け、各
ユニットの交換や補修等を容易にする提案がなされてい
る。

また小型で一般のユーザが容易に取扱える簡易型のモ
ノカラー対応の装置としては、これ等の一体化されたも
のをさらに使い捨て形式に構成したものが特開昭57−15
4255号公報に開示されている。

さらに、ほぼ同様の装置にレーザ書込み系を組入れ処
理するプリンターとしては、特開昭59−147366号公報が
開示されている。

更に、上記モノカラー、或はフルカラー画像を形成す
べき装置として、使い捨て可能な単色プロセスカートリ
ッジとやはり使い捨て可能な複数現像器を内蔵する（カ
ラー）カートリッジとを交換可能にしたものとして、特
開昭58−72159号公報にて開示される多色画像形成装置
が提案されているが、操作性が簡単で小型で安価な装置
ではなく、カラー画像再生に際して必ずしもユーザに満
足のいく画像を提供するまでには至っていない。

更に本出願人が特開昭63−293563号公報にて先に同様
のものとして単色カートリッジや複数現像器を有するカ
ラーカートリッジなどの種々の交換形態についての開示
し、また装置本体に挿脱可能な架台を設け、該架台上に
感光体ドラム、複数現像器或はクリーナ等を着脱可能と
したカラー画像形成装置を特願昭62−234493号、同62−
239748号等にて提案を起っているが、複数現像器に収納
されるトナー或は現像剤等消耗品の寿命のアンバランス
によるユーザの使い勝手の良さの欠落、内部機構が複雑
で且つ装置が大形となり、コンパクトで安価な装置の提
供には至らずユーザ損失につながる問題が大きく残され
ていた。

特に前記の使い捨てカートリッジを開示した公報にお
いては２分割の構造の上部筐体に使い捨てプロセスカー
トリッジを交換可能とした構成が採られ、カートリッジ
交換の作業性と、ジャム処理の容易性を解決しようとし
ている。また特に補給用トナーカートリッジや回収トナ
ー用クリーニングカートリッジを主とするプロセスカー
トリッジの交換作業の容易性に重点をおき２分割特に下
部筐体にプロセスカートリッジを置いて来てメンテナン
スの作業性の向上を図ったものが特開昭58−1161号公報
にて開示されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

一方かかる構造上の欠陥を回避し得る構成として実開
昭63−195357号公報にて第６図に示す如きプリンタが開
示されている。前記プリンタは同じく内部にプロセスカ
ートリッジを内蔵し、上部に平坦な給送搬送路を形成し
ているが転写されたトナー画像面が下向きとなることと
同時に感光体ドラム101の転写材分離部から定着部102に
至る間の搬送路に制限があって搬送部の問題が解消され
ておらず、さらに２分割の際のジャム処理の容易性、ア
ップスタンドのスタック給紙構成のための全体としての
コンパクト性に欠け特に軸103を支点として２分割した
場合に上部筐体の開口角が制約される等ユーザにとって
必ずしも操作性に優れた装置を提供するに至っていな
い。

同様な搬送性、ジャム処理の問題をそれぞれ解消すべ
きものとして、特開昭64−40850号、同63−244059号公
報等の開示があるが、何れも給紙カセット，スペース等
も含めてコンパクト性や使い易さについて欠けるもので
あった。

特にカラー複写において感光体ドラム回りが必然的に
大きくなる傾向となりカラー画像形成に必要な複数の現
像器の配置に当たりこれらの位置を回転あるいは移動す
る等してドラム回りスペースを小さくする等種々考案、
実施されているが、ドラム回りとしてさして小径化され
得ずドラム径の大型化に伴う分離性能の低下に伴う分離
機構・プロセスの必要性とスペースの確保またこれと併
せてドラム転写・分離位置と定着部との間での搬送部特
に転写紙が給紙部4Aあるいは4Bから重力によって落下し
搬送される場合における搬送プロセスの欠除が大きな問
題となる。

さらに前記重ね合わせプロセスによるカラー画像形成
に当たっては少なくとも最大画像幅（短径で可）に相当
するドラム周長を必要とするためドラム径の大型化に係
わる上記問題は特に重要な問題となる。

本発明は上記種々の問題を解決する事を目的として成
されたものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、像担持体ドラムとその周縁に帯電器、カ
ラートナー現像器および黒トナー現像器を含む現像器
群、クリーニング装置および転写紙の転写搬送手段を有
するカラー画像形成装置において、収納した転写紙を給
紙する給紙カセットと、該給紙カセットから給送された
転写紙にトナー像を転写する転写手段と、該転写紙上に
転写されたトナー像を定着する定着手段とを有し、前記
給紙カセット、転写手段、像担持体ドラムとをこの順に
上から縦方向に重なるように配置し、前記給紙カセット
に略水平に配置された転写紙を前記像担持体ドラム上方
において上方から下方へＵターン搬送し、その後に前記
転写手段によりトナー像を転写し、略水平に排出するこ
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５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に結合する螺番により所
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の左右の重力バランスをより良
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上部筐
体１の上面に水平状態に装着した給紙カセット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
れている転写搬送手段すなわち転写ベルト50を感光体ド
ラム30に接触させ、給紙カセットＣから同じく上部筐体
１に設けた給紙手段である給紙ローラ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の間に張架しローラ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50は感光体ドラム30と接触し或は離間する。転写ベル
ト50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。

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もあ
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。

以上の説明に明らかな如く本発明のカラー画像形成装
置においては給紙カセットＣが上部筐体１の上面に装着
されるため給紙の取扱い操作が容易であると同時に搬送
の経路も自由にとることが出来るのでジャム等のトラブ
ルを起こし難い緩やかな搬送路を構成することも可能で
ある。

さらに装着された給紙カセットＣが何れも水平の姿勢
に係止されるので上部筐体１の開放角度を大きくとって
も給紙カセットＣが移動したり落下したりするおそれが
なく、従ってプロセスカートリッジ30を容易に取出し得
る迄上部筐体１を開放することが出来ることとなる。

さらに前記のカラー画像形成装置は、その上面を示す
第５図にある如く、前記タイミングローラ13を含む縦方
向の給紙部Ａを一点鎖線をもって示す如く水平方向に開
閉できる構造とすれば、プロセスカートリッジ３とは別
体に設けたトナー回収ボックス47Aを前記給送部Ａとと
もに装置本体２の外部に取出すことが出来るので、その
分前記トナー回収ボックス47Aを大型化することが出来
る。

また本発明のカラー画像形成装置は、上部筐体を装置
本体の奥側に開放する構造をとることも可能であってそ
れによって例えば補給用トナーカートリッジの交換を容
易に行うことも出来る。

第５図は何れも装置の右側面を示したもので第５図
（Ａ）の場合には上部筐体1Aを装置本体2Aに対し充分大
きく開放して補給ホッパ70Aに接続するトナーカートリ
ッジ71Aを上方に引き出すよう構成した例である。

第５図（Ｂ）は補給ホッパ70Bを不使用時に直立した
状態から左方向に若干倒すことが出来るように構成し、
それによって上部筐体1Bを小さな角度開放するのみにて
トナーカートリッジ71Bを引き出せるようにした例であ
る。

第５図（Ｃ）はトナーの補給部を左側部すなわち装置
本体2Cの前面側に設けた例でこの場合は上部筐体1Cの開
放角度の大小に関係なくトナーカートリッジ71Cを容易
に引き出すことが可能であり最も望ましい例と云うこと
が出来る。

〔発明の効果〕

以上説明した様に、本発明によればカセット収納部を
コンパクトに本体装着出来得て実用性に優れたカラー画
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２図は本発明のカラー画像形成装置の断
面構成図、第３図は像形成システムを示すブロック図、
第４図は前記装置の平面外観図、第５図は本発明にかか
わる上部筐体の各開閉形式の説明図、第６図は２分割式
画像形成装置の他社例。 1,1A,1B,1C……上部筐体 2,2A,2B,2C……装置本体 3,3A,3B,3C……プロセスカートリッジ ９……転写前帯電器 30……感光体ドラム、35……帯電器 36,37,38,39……現像器 40……クリーニング装置 47,47A……トナー回収ボックス 50……転写ベルト、51……転写器 70A,70B……補給ホッパ 71A,71B……トナーカートリッジ Ａ……給紙部 Ｂ……レーザ書込系ユニット C,CA,CB,CC……給紙カセット

───────────────────────────────────────────────────── 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 昭63−188159（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−170663（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−234167（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−142564（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−80973（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−191867（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−43170（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−270967（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−121888（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−147640（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−60942（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/00 510 - 550 G03G 15/01 G03G 13/01 G03G 21/16 - 21/18

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】像担持体ドラムとその周縁に帯電器、カラ
   ートナー現像器および黒トナー現像器を含む現像器群、
   クリーニング装置および転写紙の転写搬送手段を有する
   カラー画像形成装置において、 収納した転写紙を給紙する給紙カセットと、該給紙カセ
   ットから給送された転写紙にトナー像を転写する転写手
   段と、該転写紙上に転写されたトナー像を定着する定着
   手段とを有し、 前記給紙カセット、転写手段、像担持体ドラムとをこの
   順に上から縦方向に重なるように配置し、 前記給紙カセットに略水平に配置された転写紙を前記像
   担持体ドラム上方において上方から下方へＵターン搬送
   し、その後に前記転写手段によりトナー像を転写し、略
   水平に排出することを特徴とするカラー画像形成装置。