JP4447856B2

JP4447856B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP4447856B2
Application number: JP2003175982A
Authority: JP
Inventors: 毅山本
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-06-20
Filing date: 2003-06-20
Publication date: 2010-04-07
Anticipated expiration: 2023-06-20
Also published as: JP2005010574A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電記録方式や電子写真方式等の作像プロセスを利用した画像形成装置に関し、特に複数の画像情報担持体上の顕像化像を、多重転写することにより、多色画像を得るようにした画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
デジタルカラー複写機の普及に伴い様々な形態の画像形成装置が考案されており、その中で現像剤の色ごとに複数色の画像形成部（以下「画像形成ユニット」という）を設け、各画像形成ユニット毎で像担持体上に可視画像を形成し、該可視画像を紙等の転写材に順次転写し、更には一括定着してカラー画像を得る画像形成装置が提案・開発されている。
【０００３】
また、中間転写体と呼ばれる転写部材を設け、各色毎の可視画像を該中間転写体上に一旦多重転写しておき、該中間転写体から紙等の転写部材に一括転写をおこなう、中間転写体方式がある。この方式の利点は転写材の種類を選ばず、良質な画像が得られるととも転写材の通紙方法がシンプルになる為、装置の中で転写材詰まりがしにくく、また、紙が詰まったとしても処理が容易な構成となっている。
【０００４】
ここで、前記中間転写体を用いた画像形成装置にて従来の技術について説明する。
【０００５】
図６に示すカラー画像形成装置は装置本体内にマゼンダ、シアン、イエロー、ブラックの現像剤（以下「トナー」という）をそれぞれ有する画像形成ユニットＰ_Ｍ，Ｐ_Ｃ，Ｐ_Ｙ及びＰ_Ｋを備え、各画像形成ユニットで形成された可視画像を無端状の中間転写体Ｔ上に順次転写し多色画像を形成した後、紙等の転写材Ｐに一括転写を行ないフルカラーの画像形成を行うものである。画像形成ユニットについて簡単に説明するが、各画像形成ユニットＰ_Ｍ，Ｐ_Ｃ，Ｐ_Ｙ及びＰ_Ｋは実質的に同一の構成を有している為、図中点線枠内で示したＰ_Ｍについてのみ説明する。
【０００６】
画像形成ユニットＰ_Ｍは、図中矢印方向に回転駆動される電子写真感光体をドラム形状にした像担持体（以下「感光体ドラム」）１００Ｍを有し、感光体ドラムの周辺には、感光体ドラムを一様に帯電する帯電ローラ２００Ｍ、感光体ドラム上に所望の静電潜像を形成する像露光装置３００Ｍ、感光体ドラム上に形成された静電潜像を現像する現像装置４００Ｍ、現像された可視画像を中間転写体に転写する転写ローラ６００Ｍ、感光体ドラム上に残存するトナーを除去するクリーナ５００Ｍが感光体ドラム１００Ｍの回転方向に順次配設されている。
【０００７】
帯電ローラ２００Ｍにて一様に帯電された感光体ドラム面は、前記像露光装置３００Ｍ（本例では、ＬＥＤ発光素子をドラムの母線方向に並べたＬＥＤヘッド）により、カラー画像のマゼンタ成分像に対応して露光され静電潜像が形成される。この静電潜像を、マゼンダ色のトナーを内包した現像装置４００Ｍにて現像・顕像化するわけだが、本従来例では、現像方式として非磁性一成分トナーを用いた接触現像方式にて説明をおこなう。
【０００８】
該現像装置４００Ｍには感光体ドラム１００Ｍに接触して回転可能に配置された現像剤担持体（以下「現像ローラ」という）７００Ｍと、現像ローラ７００Ｍに現像剤（マゼンダトナー）を供給する為、現像ローラ７００Ｍに接触して回転可能に配置された弾性状の現像剤供給部材（図中不図示）とを有し、現像剤供給部材により現像ローラ７００Ｍに供給されたマゼンダトナーは規制部材（図中不図示）にて現像ローラ７００Ｍ上でその層厚規制と電荷付与が行なわれ、感光体ドラム１００Ｍとの対向部まで搬送される。
【０００９】
感光体ドラム１００Ｍ上に形成された静電潜像は現像ローラ上のマゼンダトナーによって顕像化され、その後、図６のＴ１で示す第一転写部にて中間転写体Ｔに転写され、次色の画像形成ユニットへと搬送される。次色の画像形成ユニットＰ_Ｃ（本構成ではシアントナーを有する画像形成ユニットＰ_Ｃ）でも同様な画像形成が行われ、中間転写体Ｔ上のマゼンダ像上にシアン像が形成される。このようにして順次中間転写材上で重ね合わせが行われた多色画像は、二次転写部Ｔ２にて紙等の転写材に一括転写された後、定着装置Ｓにて転写材上に固着される。
【００１０】
また、前記感光体ドラム１００Ｍより中間転写体に転写されなかった転写残トナーはクリーニング部材５００Ｍにて回収される。また、中間転写体Ｔより転写材Ｐへ転写されなかった転写残トナーは中間転写体クリーニング部材Ｃにより回収される。
【００１１】
尚、本従来では非磁性一成分接触現像方式にて画像形成のプロセスを説明したが、二成分現像法を用いてもプロセスの手順は同じである。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
電子写真の画像形成装置は、近年、市場より更なる小型化が要求されているが、上述した画像形成ユニットにおける構成部材の小型化にも限界があり、例えば、ドラム状の感光体を用いた場合、感光体ドラムの大きさを小さくしていくと、周囲に部材が配置できなくなってしまう可能性がある。よって、感光体ドラムに対して周りの部材をいかに効率よく配置するかが、装置の小型化に有効となる。
【００１３】
また、上述したような非磁性一成分現像を用いた画像形成ユニットの場合、現像装置内のトナーが無くなると、ユニットをまるごと交換する手法が開発されている。この手法はユーザにトナー充填のわずらわしさを与えないとともに、ユニットに何か故障等の不具合が生じた場合でも、ユニットそのものを交換すれば解決する為、ユーザの取り扱いは非常に簡易となる。
【００１４】
しかしながら、その分、一つのユニットの価格が高くなり、必然的に１ページ当たりのコスト（ランニングコスト）は高いものとなってしまう欠点があった。
【００１５】
そこで本発明は上記課題を解決するものであり、その目的は、ユーザビリティーを低下させずに装置の小型化を達成し、且つランニングコストをも低減する画像形成装置を提供するものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る代表的な構成は、静電潜像が形成される像担持体と、静電潜像をトナーにより現像する現像装置と、前記像担持体に担持されたトナー像が転写される中間転写体と、前記中間転写体に担持されたトナー像をカセットから搬送方向に沿って搬送された転写体に転写する二次転写ローラと、前記中間転写体にトナー像を転写した後、前記像担持体上に残った転写残トナーをクリーニングするクリーニング装置と、を備え、前記像担持体と前記クリーニング装置は、前記中間転写体の下方に複数配置されており、前記クリーニング装置は、前記中間転写体の移動方向と交差する方向で隣接する現像装置と重なる位置に配置される画像形成装置において、前記現像装置を有して下側に配置される下側装置本体部と、前記像担持体、前記クリーニング装置、前記中間転写体及び前記二次転写ローラを有して前記下側装置本体部の上側に配置される上側装置本体部と、を備え、前記上側装置本体部が前記下側装置本体部に設けられた支点を中心に回動されることで前記上側装置本体部及び前記下側装置本体部の間に開口部が形成され、前記中間転写体から分離された前記像担持体及び前記クリーニング装置が前記開口部から交換されるものであり、前記像担持体から分離された前記現像装置が前記開口部から交換されるものであり、前記上側装置本体部が開放されているときに、前記二次転写ローラが前記中間転写体に接触している接触部を有し、前記接触部よりも搬送方向の下流側領域が、前記中間転写体よりも上方に位置していることを特徴とする。
【００１７】
上記構成にあっては、現像装置とクリーニング装置との位置が重なるために、ユーザビリティを損なうことなしに、装置を小型化することが可能となる。また、像担持体と分離して現像装置を交換可能であるために、ランニングコストも低減可能である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態を示した画像形成装置の断面概略図である。
【００１９】
尚、本実施形態で用いる画像形成装置は、現像装置内のトナーが無くなると、ユニットをまるごと交換することが可能な非磁性一成分トナーを用いた接触現像方式であり、更には転写方法として中間転写方式を用いている。
【００２０】
｛画像形成装置の全体構成｝
【００２１】
画像形成装置は、装置本体内に第１，第２，第３及び第４の４つの画像形成ユニットＰ_Ｙ，Ｐ_Ｍ，Ｐ_Ｃ及びＰ_Ｋを備え、各画像形成ユニットの上部には、各画像形成ユニットで形成された画像を順次多重転写する為のベルト状の転写部材としての中間転写体８が図１の矢印方向に移動可能に配置されている。
【００２２】
各画像形成ユニットＰ_Ｙ，Ｐ_Ｍ，Ｐ_Ｃ及びＰ_Ｋは、それぞれイエローＹ、マゼンダＭ、シアンＣ、ブラックＫの各色トナー像をそれぞれ形成するものであり、各画像形成ユニット毎に、回転可能なドラム状の電子写真感光体で構成した像担持体としての感光体ドラム１（１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ）と、感光体ドラム１に従動回転しながら該感光体ドラム表面を一様に帯電する帯電ローラ２（２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ）と、トナーを収容し、感光体ドラム１上に形成された各静電潜像を現像する為に、トナー担持体としての現像ローラ７（７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋ）を有する現像装置４（４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ）と、中間転写体８に転写されなかったトナーを、感光体ドラム１上より回収する為のクリーニング装置５（５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ）とが配置されている。
【００２３】
また、各画像形成ユニットＰ_Ｙ，Ｐ_Ｍ，Ｐ_Ｃ及びＰ_Ｋはの下面には、所望の画像信号に対応して感光体ドラム１の各ドラム面を露光し、対応する色の静電潜像を形成する為の露光装置３が配置されている。
【００２４】
更に、感光体ドラム１に形成したトナー像を中間転写体８へ転写するための転写バイアスを印加するために、一次転写位置には一次転写手段としての転写ローラ６（６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋ）が設けられている。
【００２５】
｛現像装置とクリーニング装置の配置｝
【００２６】
本実施形態では、上記現像装置４、及びクリーニング装置５をクランク状の形態に配置し、更には隣り合う画像ユニットの凹凸が重なるよう配置している。
【００２７】
すなわち、中間転写体の転写面を基準として、第１色目のイエローの画像形成ユニットＰ_Ｙのクリーニング装置５Ｙの下方に、次色のマゼンダ画像形成ユニットＰ_Ｍの現像装置４Ｍが位置するように配置し、このマゼンダの画像形成ユニットＰ_Ｍのクリーニング装置５Ｍの下方に、次色のシアンの画像形成ユニットＰ_Ｃの現像装置４Ｃが位置するように配置し、さらにシアン画像形成ユニットＰ_Ｃのクリーニング装置５Ｃの下方に、次色のブラックの画像形成ユニットＰ_Ｋの現像装置４Ｋが位置するように配置している。
【００２８】
このとき、図２に示すように、中間転写体８より現像装置４までの距離Ｌがクリーニング装置５の高さＨより大きく（Ｌ＞Ｈ）、中間転写体８と現像装置４までのスペースに前色のクリーニング装置５が入るような構成となっている。
【００２９】
ここで、上記配置構成をより具体的に説明する。感光体ドラム１の周りには、図２に示すように、帯電ローラ２、現像装置４、クリーニング装置５が感光体ドラム１の回転方向に沿って配置され、全体としてはクランク状の形態をとっている。本実施形態ではこのような形態をもつ画像形成ユニットを各色毎に４個有するとともに、図３に示すよう、隣り合うユニットの凹凸が重なるよう配置している。
【００３０】
すなわち、中間転写体８の移動方向、具体的には図３（ａ）中、Ｐ１とＰ２を結ぶ線（Ｐ１は感光体ドラム１Ｙが中間転写体８と接する位置、Ｐ２は感光体ドラム１Ｍが中間転写体８と接する位置）に対し、交差する方向（本実施形態では垂直方向）にて画像形成ユニットＰ_Ｙのクリーニング装置５Ｙと、次色の画像形成ユニットＰ_Ｍにおける現像装置４Ｍが重なるよう配置されている。
【００３１】
このように画像形成ユニット内のクリーニング装置を次色の現像装置と重なるように配置することにより、感光体ドラム周りのスペースを有効に活用でき、装置の中で画像形成ユニットの占める容積を低減することが可能となる。その結果、装置全体の小型化が達成される。
【００３２】
尚、図３（ｂ）のように、中間転写体８が画像形成ユニットの下面を移動するタイプの装置でも同様な形態・配置が可能となる。
【００３３】
このような構成をとることにより、装置内においてスペース的に無駄なく画像形成ユニットＰ_Ｙ，Ｐ_Ｍ，Ｐ_Ｃ及びＰ_Ｋはが配置可能となる。
【００３４】
尚、上記画像形成ユニットは、現像装置４と、感光体ドラム１が接する部分で現像装置４と、感光体ドラム１、クリーニング装置５及び帯電ローラ２とに分離可能となっている。
【００３５】
｛画像形成工程｝
【００３６】
以下に本発明における画像形成の工程を説明する。尚、各画像形成ユニットＰ_Ｙ、Ｐ_Ｍ，Ｐ_Ｃ及びＰ_Ｋは同様な工程が繰り返される為、ここでは第１の画像形成ユニットＰ_Ｙについて説明する。
【００３７】
画像形成ユニットＰ_Ｙにおいて、感光体ドラム１Ｙは、図１の矢印方向への回転過程で、帯電ローラ２Ｙにより所望の極性・電位に均一帯電処理され、次いで露光装置３Ｙによりイエロー成分のデータに応じた画像露光を受け、静電潜像が形成される。更にはこの静電潜像を、イエロートナーを内包した現像装置４Ｙの開口部に設置された現像ローラ７Ｙ上のトナーにより現像・顕像化して、トナー像をドラム上に形成する。ドラム上に形成されたトナー像は、中間転写体８方向へと搬送され、転写部、すなわ中間転写体８を挟んで感光体ドラム１Ｙと対向して配置された転写ローラ６Ｙとの対向部において、転写ローラ６Ｙに印加される転写バイアスにより中間転写体８上に転写される。
【００３８】
転写されたイエロー像は、次のマゼンダ画像形成ユニットＰ_Ｍ方向に送られ、イエロー画像形成ユニットＰ_Ｙと同様な画像工程により形成された感光体ドラム１Ｍ上のマゼンダトナー像が該イエロー像の上に多重転写される。この工程は次のシアン、ブラックの画像形成ユニットＰ_Ｃ，Ｐ_Ｋにおいても繰り返し行われ、最終的には中間転写体８上に各色のトナー像が多重転写されたカラー画像が形成される。その後、中間転写体８上のカラー画像は、カセット１３から搬送ローラ１４によって一枚ずつ分離搬送された紙やプラスチックシート等の転写材Ｐに対して二次転写ローラ１０と対向する位置で一括転写された後、定着装置９にて定着排出される。
【００３９】
一方、上記中間転写体８に転写されず、感光体ドラム１Ｙ上に残留した転写残トナーはクリーニング装置５Ｙにて、感光体ドラム１Ｙ表面より回収される。他の画像形成ユニットＰ_Ｍ，Ｐ_Ｃ及びＰ_Ｋにおいても同様に感光体ドラム１上の転写残トナーが、クリーニング装置５により回収される。
【００４０】
尚、上記中間転写体８上の多色画像も転写材Ｐに転写される際、中間転写体８上にトナーが残留する場合がある。この転写残トナーは、中間転写体８と複数配置された画像形成ユニットのうち、中間転写体８の移動方向最上流側に位置するイエロー画像形成ユニットＰ_Ｙの現像装置４Ｙとの間にて配置された二次クリーニング装置１１によって回収されることになる。
【００４１】
このように、二次クリーニング装置１１を感光体ドラム１をクリーニングするクリーニング装置５と同様に中間転写体８と現像装置との間のスペースに、該現像装置と高さ方向で重なるように配置することにより、画像形成装置の小型化が促進される。
【００４２】
｛画像形成ユニットの分離、交換｝
【００４３】
次に、本実施形態における、画像形成ユニットの分離・交換方法について説明する。
【００４４】
本実施形態における、画像形成装置は、図１における支点１２を中心に、各画像形成ユニットＰ_Ｙ，Ｐ_Ｍ，Ｐ_Ｃ及びＰ_Ｋ内の現像装置４と感光体ドラム１が接する部分のラインＷで開口可能となっている。すなわち、図４に示すように、中間転写体８と感光体ドラム１及びクリーニング装置５が一体となったまま、装置の上方に開口される。このような構成をとることにより、前述したように画像形成ユニットのクリーニング装置５と現像装置４とが重ね合わせを持つ配置でも、現像装置４のみへのアクセスが容易となる。その結果、現像装置４のみでの交換が可能となる。
【００４５】
そして、本実施形態では図５（ａ）で示すように、画像形成ユニットの現像装置４は単体での取り外しが可能な構成となっている為、現像装置４内のトナー量が低減した際には、現像装置４のみを交換するだけでよく、その結果、ランニングコスト（コスト／頁）を低く抑えることが可能となっている。
【００４６】
一方、図３（ｂ）で示したような下面搬送の画像形成装置においても、本実施形態の構成（すなわち画像形成ユニットがクランク状の形態をもち、且つ現像装置のみが分離可能な構成）であれば、図５（ｂ）に示すように、感光体ドラム１とクリーニング装置５を中間転写体８と共に可動させることにより、簡易に現像装置４のみの交換となる。
【００４７】
更に、感光体ドラム１とクリーニング装置５は一体となって中間転写体８から分離可能な構成となっており、どちらかに寿命もしくは不具合がおきた場合には、現像装置４とは別に交換可能な構成となっている。
【００４８】
以上のことから、本発明の構成を装置に用いることにより、ユーザビリティを損なうことなしに、装置を小型化することが可能となり、更にはランニングコストも低減可能である。
【００４９】
尚、前述した実施形態では感光体ドラム１に形成したトナー像を中間転写体８に一次転写し、その像を転写材Ｐに二次転写してカラー画像を形成する画像形成装置について例示したが、本発明は複数の画像形成ユニットを配置し、それぞれの感光体ドラム１で形成したトナー像を順次転写材（転写部材）Ｐに直接転写することでカラー画像を形成する、いわゆる中間転写体を用いない画像形成装置にあっても同様に適用することができる。
【００５０】
【発明の効果】
本発明は前述したように構成したために、ユーザビリティを損なうことなしに、装置を小型化することが可能となる。また、像担持体と分離して現像装置を交換可能であるために、ランニングコストも低減可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示した画像形成装置の概略図である。
【図２】画像形成ユニットの概略図である。
【図３】画像形成ユニットの配置説明図である。
【図４】画像形成装置を開いた状態説明図である。
【図５】画像形成ユニットのユーザビリティーを説明する図である。
【図６】従来の画像形成装置の一例図である。
【符号の説明】
Ｐ …転写材
１ …感光体ドラム
２ …帯電ローラ
３ …露光装置
４ …現像装置
５ …クリーニング装置
６ …転写ローラ
７ …現像ローラ
８ …中間転写体
９ …定着装置
１０ …二次転写ローラ
１１ …二次クリーニング装置
１２ …支点
１３ …カセット
１４ …搬送ローラ

Claims

静電潜像が形成される像担持体と、静電潜像をトナーにより現像する現像装置と、前記像担持体に担持されたトナー像が転写される中間転写体と、前記中間転写体に担持されたトナー像をカセットから搬送方向に沿って搬送された転写体に転写する二次転写ローラと、前記中間転写体にトナー像を転写した後、前記像担持体上に残った転写残トナーをクリーニングするクリーニング装置と、を備え、前記像担持体と前記クリーニング装置は、前記中間転写体の下方に複数配置されており、前記クリーニング装置は、前記中間転写体の移動方向と交差する方向で隣接する現像装置と重なる位置に配置される画像形成装置において、
前記現像装置を有して下側に配置される下側装置本体部と、
前記像担持体、前記クリーニング装置、前記中間転写体及び前記二次転写ローラを有して前記下側装置本体部の上側に配置される上側装置本体部と、を備え、
前記上側装置本体部が前記下側装置本体部に設けられた支点を中心に回動されることで前記上側装置本体部及び前記下側装置本体部の間に開口部が形成され、
前記中間転写体から分離された前記像担持体及び前記クリーニング装置が前記開口部から交換されるものであり、
前記像担持体から分離された前記現像装置が前記開口部から交換されるものであり、
前記上側装置本体部が開放されているときに、前記二次転写ローラが前記中間転写体に接触している接触部を有し、前記接触部よりも搬送方向の下流側領域が、前記中間転写体よりも上方に位置していることを特徴とする画像形成装置。
前記現像装置と重なる位置に配置される前記クリーニング装置は、前記現像装置よりも前記中間転写体に近い位置に配置されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記クリーニング装置は、前記中間転写体の移動方向における高さをＨとし、前記中間転写体の移動経路から前記現像装置までの距離をＬとすると、Ｌ＞Ｈの関係であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
前記中間転写体と、前記中間転写体の移動方向最上流側に位置する前記現像装置との間に、前記中間転写体上の転写残トナーを回収する二次クリーニング装置が配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記クリーニング装置は、前記像担持体から、前記中間転写体の移動方向下流側に隣接する前記像担持体の近傍までの位置に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記像担持体と前記クリーニング装置は、前記中間転写体の移動方向と交差する方向に着脱されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記トナーは非磁性一成分トナーであることを特徴とした請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の画像形成装置。