JP3298040B2 - カラー画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、像形成体の周面に複数
の帯電手段、像露光手段と現像手段を配置して像形成体
の一回転中にトナー像を重ね合わせて形成する電子写真
方式のカラー画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】多色のカラー画像を形成する方法として
は、画像を必要な色と同数の感光体，帯電器，現像器等
を備え、それぞれ感光体に形成した単色のトナー像を転
写体等に重ね合わせてカラー画像とするカラー画像形成
装置や、１つの感光体を複数回回転して各色毎の帯電，
像露光ならびに現像を繰り返してカラー画像を形成する
カラー画像形成装置、あるいは、同じく１つの感光体の
一回転以内に各色毎の帯電，像露光ならびに現像を順次
行ってカラー画像を形成するカラー画像形成装置等が知
られている。

【０００３】しかし，前記の各画像形成装置において、
画像を必要な色と同数の感光体，帯電器，現像器等を備
え、それぞれ感光体に形成した単色のトナー像を転写体
等に重ね合わせてカラー画像とするカラー画像形成装置
は、複数の感光体や転写体の搬送を要するため装置の容
積が大型化する欠点があり、一方、１つの感光体を複数
回回転して各色毎の帯電，像露光ならびに現像を繰り返
してカラー画像を形成するカラー画像形成装置は、帯電
手段、像露光手段や感光体が一つだけであるので容積は
小型化されるものの、形成される画像のサイズが感光体
の表面積以下に限定されると云う制約がある。

【０００４】また、１つの感光体の一回転以内に各色毎
の帯電，像露光ならびに現像を順次行ってカラー画像を
形成するカラー画像形成装置は、高速の画像形成を可能
とするものの、感光体の一周内に帯電器，像露光手段と
現像器を複数組配設する必要があること、像露光を行う
光学系が近接する現像器から洩れるトナーに汚れて画質
を損なうおそれがあり、これを避けるため像露光手段と
現像器の間隔を大きくとる必要があることから必然的に
感光体の径が大きくなって装置を大型化すると云う矛盾
がある。この欠点を避ける目的から、像形成体の基体を
透明体の素材によって形成し、その内部に複数の像露光
手段を収容して、画像を前記の基体を通してその外周に
形成した感光層に露光する形態の装置が、例えば、特開
平5-307307号公報によって提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，前記の
提案による装置は像形成体に対し像露光手段、外側に帯
電器、現像器を数多く配置するために構造が複雑化し、
現像器や像形成体や像露光手段の着脱操作が煩雑になっ
て取り扱い性が悪くなり、また各機材相互間の位置精度
を保つのも難しいと云う難点を抱えている。また内部に
固定した光学系を配置して、像形成体を回転したり、像
形成体を着脱することは難しい点である。

【０００６】特に，露光光学系と像形成体間とが±５０
μｍの高精度で同軸上に位置決めされて維持される必要
があり、露光光学系と像形成体間と着脱の仕方によっ
て、像露光のレジストや結像位置が変化して良好なカラ
ー画像が得られなくなる。

【０００７】本発明はこの点を解決して改良した結果、
露光光学系と像形成体間との高精度の位置決め手段を提
供し、組み立て時或いは使用時に対しても相互間に位置
関係が維持されて良好な画像の得られるカラー画像形成
装置の提供を目的としたものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、潜像を形成
する円筒状の像形成体の周囲に、前記像形成体をクリー
ニングするクリーニング装置と、複数組みの帯電手段と
像露光手段と現像手段とを配置し、前記帯電手段によっ
て前記像形成体を帯電させ、前記像露光手段によって前
記像形成体を像露光をさせ、前記現像手段による現像に
よって前記像形成体上にトナー像を形成することを繰り
返すことにより、前記像形成体上に前記トナー像を重ね
合わせて画像形成を行うカラー画像形成装置において、
前記像露光手段は前記像形成体の内部で前記像形成体を
支持する支持部材に配設され、前記支持部材と前記像形
成体とを結合する第１のフランジ及び第１の軸受け部材
を前記像形成体の一方の端部に配設し、第１の軸受け部
材の内周面を前記支持部材の一方に、外周面を第１のフ
ランジに嵌合させ、前記像形成体の他方の端部に前記像
露光手段が設けられた前記支持部材の前記像露光手段を
併せた外周形状より大きな開口部を有する第２のフラン
ジ、及び第２の軸受け部材を設け、前記支持部材と前記
像形成体とを他方で結合し、前記第２の軸受け部材の内
周面を前記第２のフランジに、外周面を前記支持部材に
嵌合させ、前記支持部材を前記第２のフランジの前記開
口部から挿入を可能とし、両端にフランジが結合された
状態で前記像形成体が嵌め込まれて構成されるプロセス
カートリッジを有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。

【０００９】

【００１０】

【実施例】本発明を構成するカラー画像形成装置の一実
施例の画像形成プロセスおよび各機構について図１を用
いて説明する。図１は、本発明の一実施例を示すカラー
画像形成装置の断面構成図である。

【００１１】像形成体である感光体ドラム10は、例え
ば、光学ガラスもしくは透明アクリル樹脂等の透明部材
によって形成される円筒状の基体の外周に透明導電層，
ａ−Si層あるいは有機感光層（ＯＰＣ）等の感光体層を
ドラム上に形成したものであり、接地された状態で時計
方向に駆動回転される。

【００１２】帯電手段であるスコロトロン帯電器11Ｙ，
11Ｍ，11Ｃおよび11Ｋはイエロー（Ｙ），マゼンタ
（Ｍ），シアン（Ｃ）および黒色（Ｋ）の各色の画像形
成プロセスに用いられ、感光体ドラム10の前述した有機
感光体層に対し所定の電位に保持された制御グリッドと
放電ワイヤによるコロナ放電とによって帯電作用を行
い、感光体ドラム10に対し一様な電位を与える。

【００１３】像露光手段である露光光学系12Ｙ，12Ｍ，
12Ｃおよび12Ｋは、感光体ドラム10の軸方向に配列した
発光素子をアレイ状に並べた線状のＦＬ（蛍光体発
光），ＥＬ（エレクトロルミネッセンス），ＰＬ（プラ
ズマ放電），ＬＥＤ（発光ダイオード）や、光シャッタ
機能をもつ素子を並べた線状のＬＩＳＡ（光磁気効果光
シャッタアレイ），ＰＬＺＴ（透過性圧電素子シャッタ
アレイ），ＬＣＳ（液晶シャッタ）等の露光素子と、等
倍結像素子としてのセルフォックレンズとによりユニッ
トとして構成され、感光体ドラム10に内包して設けられ
た支持部材20に取り付けられており、別体の画像読み取
り装置によって読み取られた各色の画像信号がメモリよ
り順次取り出されて露光光学系12Ｙ，12Ｍ，12Ｃおよび
12Ｋにそれぞれ電気信号として入力される。この実施例
で使用される発光素子の発光波長は、トナーの進光性を
考慮し長波長のものを使用し、700〜900ｎｍの範囲のも
のである。

【００１４】イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン
（Ｃ）および黒色（Ｋ）の一成分あるいは二成分の現像
剤をそれぞれ収容する非接触現像法を用いた現像手段で
ある現像器13Ｙ，13Ｍ，13Ｃおよび13Ｋは、それぞれ感
光体ドラム10の周面に対し所定の間隙を保って同方向に
回転する現像スリーブ131Ｙ，131Ｍ，131Ｃおよび131Ｋ
を備えている。

【００１５】前記の現像器13Ｙ，13Ｍ，13Ｃおよび13Ｋ
は、前述したスコロトロン帯電器11Ｙ，11Ｍ，11Ｃおよ
び11Ｋによる帯電，露光光学系12Ｙ，12Ｍ，12Ｃおよび
12Ｋによる像露光によって形成される感光体ドラム10上
の静電潜像を現像バイアス電圧の印加により非接触の状
態で反転現像する。

【００１６】原稿画像は本装置とは別体の画像読み取り
装置において、撮像素子により読み取られた画像あるい
は、コンピュータで編集された画像を、Ｙ，Ｍ，Ｃおよ
びＫの各色別の画像信号として一旦メモリに記憶し格納
される。

【００１７】画像記録のスタートにより感光体駆動モー
タが回動して感光体ドラム10を時計方向へと回転し、同
時にスコロトロン帯電器11Ｙの帯電作用により感光体ド
ラム10に電位の付与が開始される。

【００１８】感光体ドラム10は電位を付与されたあと、
前記の露光光学系12Ｙにおいて第１の色信号すなわちイ
エロー（Ｙ）の画像信号に対応する電気信号による露光
が開始されドラムの回転走査によってその表面の感光層
に原稿画像のイエロー（Ｙ）の画像に対応する静電潜像
を形成する。

【００１９】前記の潜像は現像器13Ｙにより現像スリー
ブ上の現像剤が非接触の状態で反転現像され感光体ドラ
ム10の回転に応じイエロー（Ｙ）のトナー像が形成され
る。

【００２０】次いで，感光体ドラム10は前記イエロー
（Ｙ）のトナー像の上にさらにスコロトロン帯電器11Ｍ
の帯電作用により電位を付与され、露光光学系12Ｍの第
２の色信号すなわちマゼンタ（Ｍ）の画像信号に対応す
る電気信号による露光が行われ、現像器13Ｍによる非接
触の反転現像によって前記のイエロー（Ｙ）のトナー像
の上にマゼンタ（Ｍ）のトナー像が順次重ね合わせて形
成される。

【００２１】同様のプロセスによりスコロトロン帯電器
11Ｃ、露光光学系12Ｃおよび現像器13Ｃによってさらに
第３の色信号に対応するシアン（Ｃ）のトナー像が、ま
たスコロトロン帯電器11Ｋ、露光光学系12Ｋおよび現像
器13Ｋによって第４の色信号に対応する黒色（Ｋ）のト
ナー像が順次重ね合わせて形成され、感光体ドラム10の
一回転以内にその周面上にカラーのトナー像が形成され
る。

【００２２】これ等露光光学系12Ｙ，12Ｍ，12Ｃおよび
12Ｋによる感光体ドラム10の有機感光層に対する露光は
ドラムの内部より前述した透明の基体を透して行われ
る。従って第２，第３および第４の色信号に対応する画
像の露光は何れも先に形成されたトナー像の影響を全く
受けることなく行われ、第１の色信号に対応する画像と
同等の静電潜像を形成することが可能となる。なお露光
光学系12Ｙ，12Ｍ，12Ｃおよび12Ｋの発熱による感光体
ドラム10内の温度の安定化及び温度上昇の防止は、前記
支持部材20に熱伝導性の良好な材料を用い、低温の場合
はヒータを用い、高温の場合はヒートパイプを介して外
部に放熱する等の措置を講ずることにより支障のない程
度迄抑制することができる。

【００２３】また、各色の補給用の現像剤が補給槽２１
Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃおよび２１Ｋより現像器１３Ｙ，１
３Ｍ，１３Ｃおよび１３Ｋに補給される。現像器13Ｙ，
13Ｍ，13Ｃおよび13Ｋによる現像作用に際しては、それ
ぞれ現像スリーブ131Ｙ，131Ｍ，131Ｃおよび131Ｋに対
し直流あるいはさらに交流を加えた現像バイアスが印加
され、現像器の収容する一成分或いは二成分現像剤によ
るジャンピング現像が行われて、透明電導層を接地する
感光体ドラム10に対してトナーと同極性の直流バイアス
を印加して、露光部にトナーを付着させる非接触の反転
現像が行われるようになっている。

【００２４】かくして、感光体ドラム10の周面上に形成
されたカラーのトナー像は、転写器14ａにおいて、給紙
カセット15より送り出され、タイミングローラ16へ搬送
され、タイミングローラ16の駆動によって、感光体ドラ
ム10上のトナー像と同期して給紙される転写材である転
写紙Ｐに転写される。

【００２５】トナー像の転写を受けた転写紙Ｐは、除電
器14ｂにおいては帯電の除去を受けてドラム周面より分
離した後、搬送ベルト14ｅにより定着装置17へ搬送され
る。定着装置17において加熱・圧着されトナーを転写紙
Ｐ上に溶着・定着したのち、定着装置17より排出され、
排紙搬送ローラ対18ａにより搬送されて排紙ローラ１８
を介して装置上部のトレイ上に排出される。

【００２６】一方、転写紙を分離した感光体ドラム１０
はクリーニング装置19においてクリーニングブレード19
ａによって感光体ドラム10面を摺擦され残留トナーを除
去、清掃されて原稿画像に基づくトナー像の形成を続行
するかもしくは一旦停止して新たな原稿画像に基づくト
ナー像の形成にかかる。クリーニングブレード19ａ及び
クリーニングローラ19ｂによって掻き落とされた廃トナ
ーは、トナー搬送スクリュウ19ｃによって、廃トナー容
器２２へと排出される。クリーニング終了後、クリーニ
ングブレード19ａ及びクリーニングローラ19ｂは感光体
ドラム10の損傷を防止するために、感光体ドラム10より
離間した状態に保たれる。

【００２７】上記本発明を構成するカラー画像形成装置
の一実施例の要部構成について、本発明を適用するに好
適なプロセスカートリッジ１００を用い、図２〜図５に
て説明する。図２は、図１の要部に設けられたプロセス
カートリッジの断面図であり、図３は、本発明の組み立
て構成を示す概要構成図であり、図４は、図３の要部部
材の断面構成図であり、図５は、図２のプロセスカート
リッジのＡ−Ｏ−Ａにおける側断面図である。

【００２８】図１にて説明した画像形成プロセスの要部
機構である、クリーニング装置１９、帯電手段であるス
コロトロン帯電器１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃおよび１１
Ｋ、現像手段である現像器１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃおよ
び１３Ｋ、補給槽２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃおよび２１
Ｋ、及び廃トナー容器２２等が、前後側板１０２，１０
３及び左右の側板１０４，１０５によって一体化され
た、プロセスカートリッジ１００の筺体１０１に配置さ
れて固定される。筺体１０１の側板１０３の受け部１０
３ａにベアリング１４１が圧入される。

【００２９】感光体ドラム１０が前フランジ１１１と、
端部に感光体ドラム駆動用の歯車１０ｇが設けられた後
フランジ１１２とによって挟持される。後フランジ１１
２の受け部１１２ａの内周面に、一方の軸受け部材とし
てのベアリング１４２が圧入され、また前フランジ１１
１の受け部１１１ａの外周面に他方の軸受け部材として
のベアリング１４３が圧入され、更に抜け止めリング１
１３が嵌め込まれて感光体ドラムユニット１０ａが構成
される。

【００３０】感光体ドラムの支持部材２０は、円筒部１
２１、支軸１２３、フランジ部１２２とより成り、露光
光学系１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃおよび１２Ｋが、円筒部
１２１のそれぞれの位置に固定される。

【００３１】筺体１０１の前側板１０２に設けられた受
け部１０２ａの穴を通して、感光体ドラムユニット１０
ａが筺体１０１に挿入され、感光体ドラムユニット１０
ａの後フランジ１１２の受け部１１２ａの外周面が、筺
体１０１の後側板１０３に設けられたベアリング１４１
の内周面に、また感光体ドラムユニット１０ａの前フラ
ンジ１１１の受け部１１１ａに圧入された軸受け部材と
してのベアリング１４３の外周面が、筺体１０１の前側
板１０２の受け部１０２ａに嵌め込まれ、筺体１０１と
感光体ドラムユニット１０ａとが結合される。ベアリン
グ１４３はその幅の半分が受け部１０２ａと嵌合され
る。

【００３２】更に、露光光学系１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ
および１２Ｋが設けられた支持部材２０が、筺体１０１
に嵌め込まれた感光体ドラムユニット１０ａに、円筒部
１２１に設けらた露光光学系１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃお
よび１２Ｋを感光体ドラム１０に内包する状態で、支持
部材２０の支軸１２３が、感光体ドラム１０の後フラン
ジ１１２の受け部１１２ａに設けられた軸受け部材とし
てのベアリング１４２の内周面に挿入される。また支持
部材２０の支軸１２３と反対側の端部に設けられたフラ
ンジ部１２２の受け部１２４が、感光体ドラム１０の前
フランジ１１１の受け部１１１ａに圧入されている軸受
け部材としてのベアリング１４３の外周面に嵌め込ま
れ、ネジ１５１により支持部材２０が筺体１０１の前側
板１０２にネジ止めされて固定され、プロセスカートリ
ッジ１００が構成される。

【００３３】この状態で、支持部材２０に設けられた像
露光手段１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃおよび１２Ｋが感光体
ドラム１０の内部に配設され、更に、支持部材２０と感
光体ドラム１０とを結合するための軸受け部材であるベ
アリング１４２と、同じく軸受け部材であるベアリング
１４３とが、一方のベアリング１４２が、内周面を支持
部材２０の支軸１２３に、外周面を感光体ドラム１０の
後フランジ１１２に、また、他方のベアリング１４３
が、内周面を感光体ドラム１０の前フランジ１１１に、
外周面を支持部材２０のフランジ部１２２に嵌合して、
支持部材２０と感光体ドラム１０との両端部に設けら
れ、感光体ドラム１０と露光光学系１２Ｙ，１２Ｍ，１
２Ｃおよび１２Ｋが設けられた支持部材２０とが軸芯を
合わせて、位置出しされた状態で固定、配設される。従
って、感光体ドラム１０と支持部材２０とに設けられた
露光光学系１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃおよび１２Ｋとが、
軸受け部材であるベアリング１４２，１４３を基準とし
て位置決めされる。

【００３４】支持部材と像形成体とを結合する軸受け部
材を、支持部材と像形成体の両端部共に、軸受け部材の
内周面を支持部材に、外周面を像形成体に嵌合させて配
設することも可能である。また、支持部材の両端部にフ
ランジ部を設け、少なくとも一方のフランジ部を別体と
して支持部材と結合することにより、支持部材と像形成
体とを結合する軸受け部材を、支持部材と像形成体の両
端部共に、軸受け部材の内周面を像形成体に、外周面を
支持部材に嵌合させて配設することも可能であり、実施
例にて説明したごとく軸受け部材として上記の構成の組
み合わせや、片側のみに用いたものも本発明の効果がな
されるものであり、本発明の主旨に含まれる。

【００３５】軸受け部材により、露光光学系と像形成体
である感光体ドラムとの間の高精度の位置決めが成さ
れ、組み立て時或いは使用時に対しても相互間に位置関
係が維持され、露光光学系の高精度のレジストが保たれ
て重ね合わせトナー像の良好なカラー画像形成が行われ
る。

【００３６】プロセスカートリッジ１００が、カラー画
像形成装置に設けられた２本の案内部材Ｔ１，Ｔ２に、
プロセスカートリッジ１００の両側に設けられたガイド
レールＲ１，Ｒ２を挿入して、カラー画像形成装置に装
着されると、感光体ドラム１０の後フランジ１１２に設
けられた感光体ドラムの駆動用の歯車１０ｇが、プロセ
スカートリッジ１００に設けられた歯車Ｇ１を通して、
不図示の装置本体に設けられた歯車に結合され、感光体
ドラム１０が露光光学系１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃおよび
１２Ｋと高精度の位置関係を保って駆動される。プロセ
スカートリッジ１００の装置本体への着脱の際には、転
写器１４ａ、除電器１４ｂ，転写ベルト１４ｅ等は感光
体ドラム１０と離間された状態で行われる。

【００３７】上記の実施例においては、軸受け部材であ
るベアリングによる、像形成体である感光体ドラムと露
光光学系が設けられた支持部材との保持の方法について
プロセスカートリッジを用いて説明したが、プロセスカ
ートリッジは図１において右側方や、上方に着脱される
構成としてもよい。また、本発明の構成は、必ずしもプ
ロセスカートリッジに限定されるものでなく、例えば装
置本体に設けられる側板に、感光体ドラムと露光光学系
とを取り付ける場合等にも用いられることは勿論であ
る。

【００３８】

【発明の効果】請求項１〜４によれば、回転する像形成
体と露光光学系が設けられた支持部材とが軸受け部材を
基準として取り付けられ、露光光学系と像形成体間との
高精度の位置決めが成され、組み立て時或いは使用時に
対しても相互間に位置関係が維持されて良好な画像の得
られるカラー画像形成装置の提供が可能となった。特
に、露光光学系の高精度のレジストが維持され、重ね合
わせトナー像の良好なカラー画像形成が行われる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すカラー画像形成装置の
断面構成図である。

【図２】図１の要部に設けられたプロセスカートリッジ
の断面図である。

【図３】本発明の組み立て構成を示す概要構成図であ
る。

【図４】図３の要部部材の断面構成図である。

【図５】図２のプロセスカートリッジのＡ−Ｏ−Ａにお
ける側断面図である。

【符号の説明】

１０ 感光体ドラム １０ａ 感光体ドラムユニット １２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋ 露光光学系 ２０ 支持部材 １００ プロセスカートリッジ １０１ 筺体 １０２ 前側板 １０３ 後側板 １１１ 前フランジ １１２ 後フランジ １２２ フランジ部 １２３ 支軸 １４１，１４２，１４３ ベアリング Ｒ１，Ｒ２ ガイドレール Ｔ１，Ｔ２ 案内部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−307307（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−265262（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−6574（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/00 550

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 潜像を形成する円筒状の像形成体の周囲
   に、前記像形成体をクリーニングするクリーニング装置
   と、複数組みの帯電手段と像露光手段と現像手段とを配
   置し、前記帯電手段によって前記像形成体を帯電させ、
   前記像露光手段によって前記像形成体を像露光をさせ、
   前記現像手段による現像によって前記像形成体上にトナ
   ー像を形成することを繰り返すことにより、前記像形成
   体上に前記トナー像を重ね合わせて画像形成を行うカラ
   ー画像形成装置において、前記像露光手段は前記像形成
   体の内部で前記像形成体を支持する支持部材に配設さ
   れ、 前記支持部材と前記像形成体とを結合する第１のフラン
   ジ及び第１の軸受け部材を前記像形成体の一方の端部に
   配設し、 第１の軸受け部材の内周面を前記支持部材の一方に、外
   周面を第１のフランジに嵌合させ、 前記像形成体の他方の端部に前記像露光手段が設けられ
   た前記支持部材の前記像露光手段を併せた外周形状より
   大きな開口部を有する第２のフランジ、及び第２の軸受
   け部材を設け、前記支持部材と前記像形成体とを他方で
   結合し、 前記第２の軸受け部材の内周面を前記第２のフランジ
   に、外周面を前記支持部材に嵌合させ、 前記支持部材を前記第２のフランジの前記開口部から挿
   入を可能とし、両端にフランジが結合された状態で前記
   像形成体が嵌め込まれて構成されるプロセスカートリッ
   ジを有する ことを特徴とするカラー画像形成装置。