JPH02123376A - 多色画像形成装置 - Google Patents

多色画像形成装置

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JPH02123376A
JPH02123376A JP63278205A JP27820588A JPH02123376A JP H02123376 A JPH02123376 A JP H02123376A JP 63278205 A JP63278205 A JP 63278205A JP 27820588 A JP27820588 A JP 27820588A JP H02123376 A JPH02123376 A JP H02123376A
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toner
cartridge
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Shizuo Morita
森田 静雄
Shunji Matsuo
俊二 松尾
Satoru Haneda
羽根田 哲
Masakazu Fukuchi
真和 福地
Hisafumi Shoji
尚史 庄司
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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によ
って、像担持体である感光体ドラム上に形成された潜像
の現像を行い、電子写真法によってカラーコピーを得る
ようにした多色画像形成装置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61−10077
0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、感光体ドラムの他に
1枚分の画像をその周面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。
また例えば特開昭61−149972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、現像の都度転写材上に転写
して多色のカラーコピーを得る方法である。この方法に
あっては多色の画像を精度よく重ねることは困難で、良
質のカラーコピーを得ることはできない。
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
4、同60−95456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。
更に、本出願人は上記本出願人によるカラー画像形成装
置の感光体ドラム廻りの構造を簡略化し、装置のコンパ
クト化を計るとともに機能の向上を目的として、実願昭
61−89917号提案の如く感光体ドラムに対して接
離可能な枠体を装置本体に設は離間状態にある場合、枠
体に設けた引出し板を装置本体手前に引出し、板上に設
置する現像器を取り出してその清掃・トナー補給等を行
うべく複数現像器の作業性を向上すべき提案を行った。
一方、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。またモ
ノカラ一対応として之等を一体品として使い捨ての構成
として交換を容易とするものが、特開昭57−1542
55号公報に開示されており、又カラー使い捨てカート
リッジとしては一体的に使い捨ての複数現像器を内蔵す
るカラーカートリッジを交換可能としたものが、特開昭
58−72159号公報にて開示されている。
然しこれらは、マルチカラー フルカラー等の複数現像
器を備える前記多色画像形成装置のコンパクトでメンテ
ナンス作業性に富んだ機能を有する迄の目的を達する迄
には至ってぃなかった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
感光体ドラムの周縁部に複数の現像器を配設し作動する
ようにすると、装置内でのトナー飛散等も一般の複写機
と較べて増加し、サービス・メンテナンス等の保守業務
も頻繁に行う必要が生じる。
之に対して前記のような像担持体上にトナー像を重ねて
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、装置が複雑かつ大型となっていて、特に複数個の現
像器は感光体ドラム表面に対して夫々に精度高い間隙寸
法を保持する必要がある。
これら問題に対処すべく感光体ドラムと複数カラー現像
器更には、クリーニング等のプロセス手段等を一体とし
たカラープロセスカートリッジが考えられるが、特に前
記種々多色画像形成装置等において、複数カラー現像器
を内蔵する使い捨てカラープロセスカートリッジを利用
せんとすると、個々現像器それぞれのカラートナーの消
費量が、コピー原稿の種類特にユーザーの違いによりか
なりのアンバランスを生じ、特に黒トナーとカラートナ
ーとの消費量の違いが著しい。然して複数カラー現像器
を内蔵するカラーカートリッジを一体的に使い捨てとす
ることには難があった。又像担持体と複数現像器との設
置においては次に掲げられる如き種々の問題点がある。
問題点として次のようなことが挙げられる。
(1)前述した一般カラー画像、重ね合せカラー画像等
の多色画像形成装置において、個々の現像器の配置・形
状等が装置構造上より種々の形態にて構成されており、
感光体の交換、現像器の交換時あるいは現像剤の交換時
に現像器を引き出す際、感光体に傷をつける等の問題が
あった。
まI;ある色のトナーで現像した感光体上のトナー像を
別の色のトナーを有する現像器でひっかいてトナー像を
乱しあるいは混色したりする問題を解決するため接離機
構を個々現像器に設ける必要があったり、或はバイアス
切替等の機構的、時間的な問題があったりする。構造が
複雑で操作性、メンチ性等において著しく繁雑であり、
且つ部品点数も多く信頼性が劣る傾向にある。
(2)他方回転現像器として知られている現像色毎に回
転体の所定位置に配置された現像器を所定角度ずつ回転
させながら同一個所にて行う方法もあるが、これらの方
法は位置精度を回動動作中に出すことは困難である。特
に非接触現像では像担持体と現像剤担持体との間隙(D
sd)の位置出し等の機構が複雑となり、精度が出しに
くい、或は回転に要する時間的制約により、高速化が困
難である等種々の問題を持っている。
(3)更に感光体ドラムの大きさと相まって、機内外温
度変化によるドラム径の変動により生ずるDsdの変動
或は機械・回転物等による内部振動や外部振動衝撃等の
影響によって生ずるDsdの変動による現像特性変化が
画質の劣化要因となる。実際上、Dsdの変動は±0.
02−0.03mm程度の精度が必要であるのに対しド
ラム中心軸の回転偏芯は通常±0.005〜0.01m
m程度有し、装置本体に組込んだ状態でのドラム表面と
現像器との間隙は±0.1〜0.3mm程度の変動をを
する。また装置使用時の温度(5〜35°C)での機内
温度の変動により、現状のアルミニウム素材を基体とす
るドラムでは±0.O1〜0.02mm程度の伸縮を生
ずる。これは更に個々現像器と帯電及び露光部との位置
関係の相違により生ずる現像時の電位変動と相俟って混
色・カラーバランス等画質に悪影響を及ぼす。
特に本願の解決しようとする主目的な問題点としては (4)先に本出願人が特願昭61−181792号、実
願昭61−89048号、同61.−89917号等に
て現像ガレージとして複数現像器を一体的な架台に収め
る箱体を設は個々現像器の離脱の際、−旦複数現像器を
抱活する現像ガレージを感光体ドラムより離間させた後
側々の現像器を引き出す事を考案・提示したが、この考
案の難点として個々現像器の個別挿脱の際、トナーこぼ
れ、或は周辺にこぼれていた1−ナーが機内に落下し混
色をきたす等の問題を生ずることがあった。
本発明はかかる問題を解決することを目的とする。
〔発明の構成〕
上記目的は、装置本体に像担持体と、該像担持体に電荷
を付与する帯電手段と、該帯電された像担持体上に多色
画像情報に応じて像露光を行う露光手段と、該露光手段
により前記像担持体上に形成された静電潜像を現像する
複数の現像器より成る現像手段と、転写後前記像担持体
上に残留するトナーを清掃する清掃手段と、前記複数の
各現像器へトナーを補給する複数の補給手段等のプロセ
ス手段を有する多色画像形成装置において、前記プロセ
ス手段の内部なくとも前記像担持体と前記複数現像器と
を収納する装置本体より挿脱可能なカラープロセスカー
トリッジと前記複数現像器の各現像器を各々個別に前記
カラープロセスカートリッジに対して挿脱し得るための
ガイド手段及び結合手段とを有するカラープロセスカー
トリッジ内蔵の多色画像形成装置により達成される。
〔発明の詳細な説明〕
本発明は上記問題点を解決すべく (1)カラープロセスカートリッジに対し個々カラー現
像器を挿脱可能な構成とする。
(2)更に個々現像器の挿脱を容易に交換可能な構成と
する。
(3)好ましくは一成分系を用いたあるいは二成分系を
用いたすべての現像器を使い捨てとする。
(4)或は黒トナー現像器を除くカラー現像器を1成分
系としカラー現像器を使い捨てとする。
(5)すべて2成分系現像剤より現像器を構成する場合
はキャリア寿命の関係よりすべての現像器を挿脱可能で
トナー補給を行い得るものとする。
(6)更に使い捨てによる交換・トナー補給・清掃等を
含むメンチ交換において、挿脱の際の感光体ドラムと個
々カラー現像器との正確で且つ確実な位置設定を行う。
(かかる事柄は、特に非接触現像法を用いてトナー像を
重ねるようにした多色画像形成装置においてはトナー粉
体画像の上に更にトナーによる現像を重ねて行うため安
定して良好な画像を得るための重要な構成要件となる。
(7)具体的にはカラープロセスキットへの現像器挿脱
の為のガイド手段と、感光体に当接(対峙)する際の該
感光体ドラムとの間隙保持手段と、各現像器を押圧し更
に正確な対峙させて保持するロック手段とを設ける。
(8)個々現像器のほぼ両端にて現像器を安定にガイド
支持するガイド部例えば(ガイドレール)とカラープロ
セスカートリッジ本体枠体に設けられた感光体ドラム軸
に垂直な面に存在し平行する2以上のガイド例えばガイ
ド溝と之と係合する部材(相互が入れ替えても可)によ
り個々現像器が挿入、保持される。等によって問題解決
が計られる。
更に本発明に於ては、複数個の現像器を画像性に影響を
及ぼさず良好な画質を得ることの出来るコンパクトで薄
型な補給ホッパ一部を別体とした現像器により構成し、
現像器ハウジングの主要部を少くとも2個以上の現像器
に対して共通に利用可能な構造とすることにより、更に
具体的には、コンパクトで薄型の各現像器を感光体ドラ
ム軸に対し水平に(平行に)積層して配置し好ましくは
積層した複数個の現像器の高さをドラム外径(直径)以
内に納めることと、更には像担持体と複数現像器とを装
置本体に引出し可能なカートリッジに一体的に装着する
。即ち(9)個々現像器の繁雑な配置がなくなり、水平
に積層して配置したこと及び少くとも2つ以上の現像器
を共通して利用するため、操作、メンテ性が複数の取扱
いに於ても著しく簡便なものとなる。更に積層で水平に
配置せる現像器をメンテの際各々が平行に引出す事が可
能なことにより機構的にも操作上も一層簡易なものとな
る。
これは支持部材に一体的に取付けた構造とすることによ
り装置本体前面に一体的にカートリッジを引出し複数現
像器を各々水平に(ドラム引き出し方向とは垂直な方向
に)平行して引出し操作がシンプルとなり、ドラム引出
し、現像ユニット引出し共に簡便となることにより有効
なものとなる。更に機構構造上の複雑さ、メンテ・操作
性の容易化を生ずるばかりでなく、当然、これら複数の
構造物(現像器)の共通化・コンパクト化等の合理化に
よる部品の簡素化・類似・共通化によるコスト低減を計
り、更には部品点数の減少へもつながり当然信頼性の向
上も計られる。
(10)上記の構成とすることにより感光体ドラムの回
転方向に対し、隣接する現像器間の間隔がほぼ均等で、
小さく成し得、帯電や露光の動作位置から各現像器まで
の距離も短く出来得るため、各現像器の位置ズレによる
電位減衰量の差の影響を抑えることができる。又、支持
部材への一体化構造を装置本体に懸架することにより、
振動・衝撃による影響を減じ、特に多回転重ね合せ画像
作成時の非接触現像でのDsd、印加バイアスの変動等
による混色・カラーバランスの劣化の防止を含めて、画
質の向上を計ったものである。
更に本発明の主目的とする問題点に対する解決手段とし
て、 (11)前記水平に積層して配置した複数現像器を一体
的に保持する現像ガレージを設け、更にこの現像ガレー
ジをユニットとして本体より移動して取外し可能な構成
とし、取外し後のユニットに於て、個々現像器の挿脱を
行う事により、挿脱の際に生じるトナーこぼれによる混
色・機内飛散を防止すると共に、ガレージユニットにて
の挿脱により現像器・現像剤等の機材の交換・清掃・点
検等を行うことが可能となり操作性・メンテ性の向上が
著しく向上されるものとなっtこ。
更に実施例にて示す如く、像担持体と現像ガレージとを
本体より引出し可能な架台に一体的に装着することによ
り、本体手前への架台の引出し及び感光体ドラム軸水平
方向へのシンプルな動作にて、ガレージユニットの挿着
が可能となり、従来の複数現像器の個々の挿着法に比し
遥かに簡便で操作性の優れたものとなった。
〔実施例〕
本発明の一実施例として本出願人により特開昭60−7
5850号公報等によって開示されたトナー重ね現像方
式による多色画像形成法を用いた多色画像形成装置につ
いて説明する。
第1図は多色画像形成装置の主要構成を示したものでA
は画像読取り系、Bはレーザ書込み系の各ユニット、ま
たCは画像形成部、Dは給紙部であり、次のプロセスに
よりカラー画像が形成されるようになっている。
前記読取り系Aにおいて11は原稿台で、該原稿台11
に収められた原稿は水平方向にスライドするキャリッジ
12に取付られたハロゲンランプ13によって照明され
る。可動ミラーユニット15にはミラー16および17
が取付られていて、同じく水平方向にスライドして、前
記キャリッジ12に取付られているミラー14との組合
せで原稿の光像をレンズ読取り部20へと導出する。
前記キャリッジ12と前記可動ミラーユニット15はス
テッピングモータに接続するワイヤ (何れも図示せず
)を介して駆動され、それぞれVおよび1/2Vの速度
にて同方向スライドされるものである。
前記レンズ読取り部20はレンズ2L カラー〇〇D2
2から構成される。
前記ミラー14.16および17により伝達された原稿
の光像は前記レンズ21により集束され、カラーCCD
22の受光面にそれぞれ結像される。
前記カラー〇CD22から出力されたB、G、Hの画像
信号は、信号処理部において色補正処理される。信号処
理部において、Y、M、Cトナーの色に応じ色補正され
た色信号が出力され、露光手段である前記レーザ書込み
系ユニツl−Bに入力される。
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によって電荷を印加
された像担持体30の周面上を走査する。
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
か開始され、変調されたビームが前記像担持体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像
担持体30の回転による副走査により像担持体30の周
面上に第1の色に対応する潜像か形成されて行く。この
潜像は現像手段の内例えばイエロー(Y)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像担持体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39の下を通
過し、つぎのコピーサイクルに入る。
すなわち、前記像担持体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・ノド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
が行なわれ潜像が形成される。潜像は第2の色として例
えばマゼンタ(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
前述のイエロー色のトナー像の存在下に形成される。
38はシアン(C)色トナーを有する現像器で、信号処
理部で発生される画像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。これら各現像器36,
37.38のスリーブには交流および直流のバイアスが
印加され、顕像手段である2成分現像剤によるジャンピ
ング現像が行なわれ、接地された像担持体30には非接
触で現像が行われるようになっている。
かくして像担持体30の周面上に形成されたカラー画像
は転写手段として設けられた転写極40において、前記
給紙部りより給紙ベルト41給送ローラ42により送ら
れてきた記録媒体たる記録紙に転写される。トナー像を
転写された記録紙は分離極43によりドラム表面から分
離されて、搬送ベルト44を介して定着装置に45に搬
入され画像の定着を行う。
一方、記録紙をドラム周面より分離した像担持体30に
は、前記クリーニング装置39のブレード39A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成の
プロセスに入る。
次に前述した各主要構成部分のレイアウトについて説明
すると第1図に示す如く、前記画像読取り系Aは独立し
た専用の国体lに収容され後述する本体2の上部に載置
して取付られている。
前記本体2には、前記書込み系B1画像形成部C1給紙
部り等からなる画像記録系が組込まれ国体lに接続する
可撓性のケーブル群を介して、前記画像読取り系Aから
の色信号を受けるようになっている。
前記本体部2においては、略中央に像担持体3゜が位置
しその右周面に面して前記各現像器36.37゜38が
それぞれ水平状態で配置され、一方左周面には前記帯電
器35と前記クリーニング装置39が配置されている。
前記像担持体30、各現像器36.37.38それにク
リニング装置39は何れも本体2に固定した前後−対の
基板に直接取付けられることなく、本体2に対し挿脱可
能に組込まれたカートリッジ3に軸受支持あるいは着脱
可能に取付けられている。
前記カートリッジ3は、その骨格構成はステー等を介し
て互に固定して一体とされた相似形の3枚のパネルから
構成されていて本体2に対しそれぞれ左右一対のガイド
部材4により容易に取出し、取付出来るようになってい
る。
すなわち、前記カートリッジ3の左右側縁にはレール4
A、一方該レール4Aに対応する本体2の位置にはガイ
ドレール4Bがそれぞれ固定されていてレール4Aはガ
イドレール4Bに係合することによりスライド及び装脱
可能な対偶を形成している。
また前記パネルの背面の上方側縁近くにはそれぞれ左右
一対の基準ピンPが取付られていて、本体2が固定する
前後の基板により派生した吊下げ部Qに対し該吊下げ部
Qの備える穴に係合することによって懸架され、その状
態にてカートリッジ3に取付られた前記像担持体30、
各現像器36.37゜38それにクリーニング装置39
の本体2に対する関係位置の設定がなされるようになっ
ている。
従って前記カートリッジ3はパネル前面の把手5を引く
と前記レール4Bを抜は出して本体2の前方に引き出さ
れ、また、前記把手5を押込むことにより前記基準ビン
Pが前記吊下り部Qの穴に係合して前記カートリッジ3
が再び懸架状態となって本体2内に格納される。
このように前記カートリッジ3を本体2の基板に対して
懸架状態にて保持させる構造とすることにより、本体2
に取付られるモータ等がら前記像担持体30、各現像器
あるいはクリーニング装置に伝達される振動やショック
が大幅に緩和、吸収されて、かりに若干伝達されるとし
ても各機材が−様な振動、ショックを受けることになる
ので例えば複数現像器と感光体ドラムとは相対的に−様
な状態にて保持されているので画像形成上大きな支障を
来すことがない。
特ニカートリッジ3に像担持体3oとクリーニング装w
t39を一体的に保持することにより重ね合せ現象画像
形成のクリーニング装置に行なわれねばならぬブレード
39A、クリーニングブレード残トナー処理のだめの第
2クリーニングローラ39B等の接離時、又は圧接時の
微妙な圧着の仕方、圧接状態、加重条件等への振動・衝
撃等の悪影響が大幅に緩和・吸収される。
前記像担持体30は前述しt;ような重ね合せ式による
画像形成プロセスをとる場合、最大記録体である84判
あるいはA3判の1頁分に若干の余裕を加えた長さの周
面長が必要であってその外径寸法を最低でも130um
mないし150(mm程度の大きさを要し、転写紙サイ
ズA4判相当では80〜110〆mmの感光体ドラムの
大きさを必要とする。本実施例ではlloummの感光
体ドラムを用いた。
−芳容現像器36.37.38に関しては詳細を後述す
る如く、画像性能を低下させる事なく現像スリーブの外
径寸法を20ummに迄小さくして各現像器の厚み(高
さ)を30mm程度以下に充分に押えることが出来るよ
うになった結果、カラ一対応として3ないし4個の複数
の現像器すなわち本実施例では現像器36,37.38
を前記像担持体30の外径寸法の範囲に相当するスペー
ス内に更に水平状態にて集積して配置することが出来る
ようになっている。
従って前記カートリッジ3は、本体2に直接取付は固定
される部材特に上部のレーザ書込み系B1下部の転写極
40、分離極43を始めとする搬送系の各部材のレイア
ウトに影響を与えることのないようその上下の高さを像
担持体30を覆うに足る最小寸法に限定したとしても、
前記クリーニング装置39は云う迄もなく複数個の各現
像器36,37.38のすべてを装着、収容することが
充分に可能になっていてそれによって記録紙の搬送路を
ほぼ直線状に構成することが出来てジャム防止にも効果
がありまたジャムを発生したとしてもその処理が容易と
なっている。
前記各現像器36.37.38には次のような構成のも
のが使用される。
本実施例での現像器36,37.38は何れも同一構造
の現像装置が用いられるので、第2図に示す現像器37
の断面図によって本発明に用いられる現像装置の説明を
行う。
図において、30は像担持体、3702はハウジング、
3703は現像スリーブ、3704はマグネットローラ
、3705は現像剤の量を規制する剛性かつ磁性を有す
る棒状体(円柱棒)、3715は円柱棒3705を保持
するホルダー 3706は円柱棒3705と現像スリー
ブ3703との抑圧から、現像剤を搬送可能にするため
のバネ材であり、円柱棒3705は現像スリーブ370
3に対し現像剤が介在しない状態で一定荷重で押圧され
る。3707および3708は第1および第2撹拌部材
、3709は供給ローラ、371Oはスクレーバ、37
11は撹拌仕切板である。また3721はトナー補給部
、3722はトナー補給ロータ、3723はスポンジロ
ーラで、3750はハンドルである。トナー補給部37
21内のトナーは回転するトナー補給ロータ3722と
スポンジローラ3723によって現像剤の撹拌部へと補
給される。
撹拌部に補給されたトナーは矢示方向に回転する第1撹
拌部材3707と、これと反対方向で互に重複するよう
に回転する第2撹拌部材3708とによりキャリアと充
分撹拌混合された主現像剤りとして供給ローラ3709
を介して現像スリーブ3703に送られる。
ni前記第1撹拌部材3707と前記第2撹拌部材37
08は互に相反する矢示方向に回転する左巻きの螺旋角
をもつt;スクリュー状の部材であって第2撹拌部材3
708の推力によって奥側に搬送されたトナーとキャリ
アは、図面の奥側方向に上縁が低く傾斜する前記撹拌仕
切板3711を順次乗り越えて第1撹拌部材3707側
に移りその推力によって図面の手前側に搬送され、その
間におけるトナーとキャリアとの混合作用によって摩擦
帯電がなされた均質な現象剤りとされ、スポンジ状で矢
示方向に回転する供給ローラ3709によって現像スリ
ーブ3703周面上に層状に付着する。
なお第2図で示した例で用いた現像剤は各色と第1表 この装置において、円柱棒3705を6ummの剛性か
つ磁性を有したSUSとし、円柱棒3705をマグネッ
トローラ3704の磁極に対向する位置に(2〜5)g
f/mmの荷重がかかるようにしたところ、均一でムラ
がなくほぼ(7〜9 ) mg/cm’の搬送量が得ら
れた。その結果ムラのない濃度の安定した画像が得られ
た。その際に現像スリーブ3703表面の抑圧位置での
磁束密度は600ガウスであった。磁性円柱棒3705
に代えて非磁性の5dmmの剛性を有する円柱棒を用い
た場合と現像剤の搬送量の比較を行ったのが第3図であ
る。
また剛性かつ磁性を有する円柱棒3705を用いた際の
搬送量については第4図に示すように半径を変化させた
ときの押圧力と搬送量の関係を得ることができたが、之
より適当な搬送量を選ぶことが出来る。特に、曲率半径
が0.5〜15mmの場合に、現像剤りが円柱棒370
5におよぼす力と円柱棒3705のスリーブ3703方
向への力とのバランスがよくとれた安定した搬送量が得
られた。さらに好ましくは、曲率半径がl”lommに
場合に、押圧力の変動にかかわらず、搬送量の変動が非
常に少なく、均一で薄い現像剤層厚を得ることができた
なお剛性を有する現像スリーブ3703の材質に非磁性
体のステンレスを用いたが、アルミ材の金属や硬い樹脂
、ガラス、セラミックス等の剛性を有する材質を用いて
も同等の効果が得られた。現像スリーブ3703の表面
アラサは3Sのものを用いた。
表面アラサを(0,1〜20)Sのものを用いても同様
の効果が得られた。
以上の説明したところより、前記現像スリーブ3703
表面には100μm 〜450μm好ましくは150μ
m〜400μmの範囲の均一で安定した薄い現像剤層を
長期にわたって形成するようになる。
本実施例では固定したマグネットローラ3704とその
外側を矢示方向(時計方向)に回転する現像スリーブ3
703周面上に付着した薄層をなしたこの現像剤層は現
像領域3712において矢示方向に回転する像担持体3
0上の潜像を間隔をへだてて非接触で現像しトナー像を
形成するように構成した。
第5図は、第2図の例で形成された現像剤層が現像部近
傍で、穂立ちしている状況を示している。
現像剤担持体3703と像担持体30の最近接距離d1
現像剤の穂立ち高さをSとすると非接触現像方式ではd
)Sの条件となる。
この非接触現像時には図示しない電源から交流成分を含
む現像バイアスが前記現像スリーブ3703に印加され
、その結実現像スリーブ3703上に現像剤中のトナー
のみが選択的に前記潜像の面に移行して付着される。
トナー成分を消費した現像剤はキャリア比率が高くなっ
て現像スリーブ3703によって搬送されて前記スクレ
ーパ371Oにより剥離回収され、再びトナー比率の高
い現像剤と混合される。
第2図に示した現像装置の備える各構成部材の仕様は次
の通りである。
前記現像スリーブ3703は外径寸法20mmメの薄肉
円筒状のステンレス材で外周面を3μmの粗さにホーニ
ング処理したものであり毎分200〜300回転、本実
施例においては毎分250回転で時計方向に回転されて
いる。現像スリーブ3703の径は現像装置の小型化か
らも小径スリーブが求められるが、内蔵するマグネット
ローラの磁力の制限から15〜30mm1に設定される
。また現像スリーブの回転数についても、種々実験を行
ったが、回転数が低いと現像剤の供給量も少なく、潜像
を現像したときの画像濃度も低い。外径20mmの現像
スリーブについてみると、回転数が毎分0〜200回転
の間は最高画像濃度は直線的に増加し、毎分200回転
以上については飽和状態となる。しかし環境温度が低い
ときには最高画像濃度が低下するので、若干の余裕をも
って設定することが必要である。
前記マグネットローラ3704は第2図に示す如くNお
よびSを交互に等間隔に配置した等磁極の12極の磁石
から構成されるものであるが前記スクレーパ371Oの
接する部分において反発磁界を形成し、現像剤の剥離を
容易にするためl極欠落させて11極とし、前記現像ス
リーブ3703内で固定した状態にて内包されている。
なお各磁石の磁力は像担持体30へのキャリア付着を押
さえるために大きい方がよいが、マグネットローラ形状
によっては製作上の限界もあり現像スリーブ3703の
周面上法線方向での最高磁束密度を500〜700ガウ
ス程度本実施例では600ガウスに保たれている。なお
マグネットローラ3704にはフェライトを用いている
現像スリーブ3703と円柱棒3705との関係位置は
第5図に示す如く、マグネットローラ3704の磁極に
対向した位置で、円柱棒3705は現像スリーブ370
3に押圧され、また誘磁された磁力によって吸引され、
押圧力を高め、現像スリーブ3703に均一に密着する
よう作用している。
上記実施例で剛性かつ磁性を有した円柱棒3705を層
厚規制部材として用いた所、現像剤凝集による白スジと
か連続コピー等での層厚規制部材へのトナーのコビリ付
き、画質低下等のない信頼性に優れ良好な画質を得るこ
とが確認された。また上記の効果は磁性を有する円柱棒
の方が非磁性の円柱棒より優れていることが確認された
。なお上記の磁性有する円柱棒は誘磁されて現像スリー
ブ3703側に吸着されるものであっても、また着磁さ
れていて吸着されるよう作用するものでも差支えない。
現像剤担持体に押圧される剛性かつ磁性を有する現像剤
量規制部材が現像剤の搬送量を決定する重要な因子は剛
性かつ磁性を有する円柱棒を用いる限りその曲率と押圧
力とである。
ここで現像スリーブ3703に印加される現像バイアス
は、−500Vの直流バイアスに700rms Vで4
KHzの交流バイアスを重畳した形のものである。
現像領域において、上記条件を満たすとき、像担持体3
0上の潜像面に向けて現像スリーブ3703上の薄層現
像層からトナーを効果的に供給するようになる。前記現
像剤層は前記したように極めて薄層(10μm〜450
μm)なものとされるので、像担持体30と現像スリー
ブ3703とのギャップ、即ち現像間隙を上記のように
例えは500μmまで狭くして非接触現像が十分可能と
なる。このように現像間隙を狭くすると現像領域の電界
が大きくなるので、現像スリーブ3703に印加する現
像バイアスが小さくても十分な現像が達成され、現像バ
イアスのリーク放電等も軽減される利点がある。さらに
は現像して得られる画像の解像力その他画質が全般的に
向上する。
現像間隙の許容幅は本現像方式の場合500±300μ
n1であり、好ましくは500±150μmである。実
用上諸制限が多く更に狭いバラツキであることが望まれ
る。例えば本実施例のカラー複写機では500±50μ
mが非常に好ましくこれを維持する必要がある。本発明
の一体構造はこの点においても有利である。
以上説明した極めて薄い現像剤層による現像方法は、例
えば小径スリーブの現像装置において顕著な効果が発渾
される。即ち従来、例えば30mm程度以下の小径スリ
ーブにより非接触現像を行う場合、現像剤層の層厚規制
がやりにくいため1mm程度の現像間隙が必要であった
、このため高圧の交流バイアスが必要とされ、また現像
して得られる画像の解像力、階調再現性及び全体的な画
質が低下し、特に文字などの細部が十分再現されない、
あるいは現像装置の電気的絶縁のため、材質や寸法設定
等の特別の考慮を必要とするといった弊害があった。
これに対して上記の現像装置による現像方法によれば極
めて薄い現像剤層を形成して現像するようにしているの
で、現像間隙を小さくすることができ、電界が十分大き
くなるので現像される画像の解像力、階調再現性その他
の画質が格段に向上したものとなる。又、小径スリーブ
が可能なため、高価な現像装置が小型となりコストダウ
ンとなる外、多くの現像装置が必要なカラー電子写真等
において作像機器の配列が容易となり、装置全体がコン
パクト化される利点がある。
さらに上記説明を行った現像方法における別の効果とし
ては、小粒径のキャリアやトナーを用いた場合にも飛散
を少なく抑えられることが挙げられる。即ち従来小粒径
のキャリア(5μm〜100μm)とトナーから成る現
像剤を用いて現像すると、前記キャリア及び/又はトナ
ーが飛散して装置内に汚染するとか、カラートナーを収
容する現像装置に異色のトナーが混入して画像のカラー
バランスが乱れるとか、かぶりが発生する等の問題があ
ったが、上記説明の現像方法によれば前記諸問題が大幅
に軽減される。
又、別の効果としては、現像方法が非接触現像とされ、
トナーのみが潜像面に向かって選択的に飛翔して現像さ
れるので、特に有機感光層を有する像形成体を使用して
反転現像をする場合に発生しがちな潜像面へのトナーの
かぶりやキャリア付着が防止される。又潜像面を摺擦し
ないので像形成体表面を損傷したり、利き目を形成した
りすることがなく、解像力及び階調再現性が良好であり
、十分な量のトナーを潜像面に付着させることができる
。さらに又トナー像が形成された像形成体上に重ねて現
像することができるので本発明の多色画像形成装置にお
ける多色現像に好適である。
第6図は像担持体30と現像器36.37.38等を内
蔵したカートリッジ3を本体より引出した状態を示す斜
視図で、第7図はカートリッジ3内部を示す斜視図であ
る。
前記各現像器36,37.38は第7図に示すようなカ
ートリッジ3に対し、次に記すような装着機構により簡
易に着脱出来るよう組込まれている。
以下現像器37の場合について説明すると、現像器37
の背面部には圧縮バネを外嵌した上下一対のガイドピン
51が固定把手50Aと保持片52の間に架設されてい
て、前記各ガイドビン51に対し摺動可能に嵌合した可
動把手50Bを右方向に付勢している。
前記可動把手50Bは上下に設けた一対のボス部50C
により前記ガイドピン51に嵌合、支持されるものであ
るが、下方のボス部50Gには捩りバネ53によって反
時計方向に付勢された押圧レバー54が軸着されている
一方、前記カートリッジ3には現像器37を搭載する案
内板37Aが固定されていて、前記押圧レバー54に対
応するその側端部には「かぎ状」の切欠60が設けられ
ている。
前記現像器37が前記カートリ・ンジ3に装着されてい
る状態では前記押圧レバー54は前記切欠60の直線部
61に当接して僅か時計方向に押え込まれる関係にあり
、かくして構成される押圧付勢手段の反力によって現像
器37を像担持体30の方向に押圧して像担持面と現像
スリーブの間隔(Dsd)を規定の値に保つ構成になっ
ている。
一方現像器37をカートリ・ソジ3より取外すには前記
固定把手50Aに対し前記可動把手50Bを握持するよ
うに圧縮バネの作用に抗して左方向にスライドさせると
押圧レバー54は勾配部62に至って反時計方向に戻り
出しその過程において突起54Aを可動把手50Bに当
接せしめて停止する。
従って前記ボス部50Gが前記圧縮ノ(不を押し切った
位置で各把手50Aと50Bを同時に引くと前記押圧レ
バー54が前記切欠60の開口部より脱出して現像器3
7をカートリッジ3から取出し分離すること力;出来る
またカートリッジ3に対し装着するに当っては、現像器
37の前端部を前記案内板37Aにのせ、固定把手50
Aによって押込むと、圧縮バネの作用により前記ガイド
ピン51の右端に位置していた可動把手50B上の前記
押圧片54は前面側の勾配部63に当接しその傾斜角に
よって可動把手50Bと共に前記ガイドピン51上を左
方向にスライドする。
前記押圧レバー54が切欠60の開口部に至って現像器
37がさらに押込まれると前記可動把手50Bは圧縮バ
ネの作用により右方向にスライドし前記押圧レバー54
が前記勾配部62に慴接して時計方向に僅か回動された
状態にて前記直線部61に至り前述しt;現像器37の
付勢状態を得る。なお現像器36゜38に関しても同様
の装着機構によりカートリッジ3に対し着脱されるよう
になっている。上記説明の如く把手部材(50A、 5
0B)は押入、離脱の際の解除・ロック機構部を含むと
共に小型・軽量現像器の把持用としても使用出来るので
その操作性に一段と有効に働く。前記把手の位置はカー
トリッジを引き出した時の状態或は現像器の重量バラン
スにより実施例位置にこだわるものでなく、中央部に設
けてもよく、又左右に1個ずつ2個設けても良い。
さらに前記カートリッジ3に対する各現像器36゜37
.38の装着に当っては、長さ・潔さ・幅の各寸法或は
相対的位置の各諸元と、溝・穴・切欠等とダボ・レール
等の突起の組合せによる機構要素の単数ないし複数個の
組合せと前記諸元の選択による嵌合機構により誤って他
種の現像器を装着することのないフールプルーフ機構が
とられている。
また第8図は現像器36,37.38のカートリッジ3
への取付状態を示す他の実施例であって、第8図(a)
はカートリッジの現像器側の側面図を示すもので、第8
図(b )、(c )、(d )は何れも現、機器のカ
ートリッジに対する保合状態を示す説明図である。
第8図(a)は各現像器36 、37および38を収容
した状態における前記カートリッジ3の右側面を示した
ものである。
前記フールプルーフの1実施例として各現像器は現像器
37の例に示すように上面と底面に他の現機器と位置を
異にする一組の突起37Bを形成していてそれぞれの所
定の収容スペースに誤ることなく収められて装着される
まj;各現像器の装着に際しては、現像器37の例に示
すように、左右の側面に形成したガイドレール37Cが
カートリッジ3に設けたガイド部材に係合して上下位置
を規制された上水平方向にスライドして装着される。
カートリッジ3に装着された各現像器はカートリッジ3
に設けたロック装置の作用により感光体ドラム30の周
面に対し付勢されて所定の現像間隙(Dsd)を構成す
る。
第8図(b)は現像器37に対するロック装置の作用を
要部平面図に示しl;もので、3Aはカートリッジ3の
内側面に形成したガイド溝で現像器37は前記ガイドレ
ール37Cをガイド溝3Aに係合し矢示方向よりスライ
ドして挿入される。
100は第8図(a)に示すようにカートリッジ3を上
下に挿通する断面が角形の部材によって形成した昇降レ
バー 101は該昇降レバー100に植設した作動ビン
で該作動ビン101はそれぞれの現像器の対応する位置
に合わせて3本設けられる。
第8図(c)は第8図(b)の矢示Aを示したもので1
02はカートリッジ3の上部で前記昇降し、(−100
とその頂部において回転自在に結合する解除レバーであ
って該解除レバー102は、前記昇降レバー100が引
張バネ103によって下方向に付勢されることにより常
時カートリッジ3の上面に圧接された状態にある。
110はストップ爪で弾性板で成形した支持部材111
を介しカートリッジ3内側面に取付けられる。
110Aは該ストップ爪110より突起したガイド部で
カートリッジ3内側面に形成したガイド溝3Bに係合し
従って前記ストップ爪110は前記支持部材11.1の
撓みにより水平方向に位置を転することが出来るように
なっている。
また第8図(c)における矢示Bを示した第8図(d)
にあるように前記ストップ爪110はその下面の前記作
動ビン101の対応する位置に斜面カムll0Bを設け
ている。
ざらに112は一端をカートリッジ3の内側面に固定し
た圧縮バネで他端をもって前記ストップ爪+10を左方
向に圧接するよう圧入されている。
なお前記ストップ爪110および圧縮バネ112等は前
記現像器37以外の各現像器36および38を収容する
カートリッジ3の各相当位置に設置されている。
第8図(b)は現像器37が所定の位置に装着されて、
前記ストップ爪110がガイドレール37Gの切欠部3
7Dに係合し、前記圧縮バネ112によるストップ爪1
10の押圧を受けて矢示方向に付勢されている状態にあ
る。
従って、現像スリーブ37o3の両軸端に取付けた一対
の突当コロRが感光体ドラム3oの端部に当接しその結
果として現像スリーブ37o3と感光体ドラム30との
間に所定の現像間隙(Dsd)が設定されている。
現像器37の装着を解除してカートリッジ3より取外す
には、前記作動レバー102の端部102Aを押し上げ
ると、前記昇降レバー100が上昇して作動ビン101
が前記ストップ爪110の斜面カムll0Bを押圧する
従って前記ストップ爪110はガイド部110Aのガイ
ド1IE3Bによる案内により反時計方向に水平に回動
して前記切欠部37Dより脱出し現像器37の係止、付
勢を解除する。
又、本実施例では各現像器も同時に係止が解除される様
説明したが、各現像器にそれぞれ個別に昇降レバーを設
けて解除する事も可能である。
その結果、現像器37は前述した把手375OAと37
50Bの操作によりカートリッジ3より容易に取外し分
離することが出来る。
一方、再装着に当たっては現像器37を矢示方向にスラ
イドするのみで前記ガイドレール37G先端の傾斜面3
71Cが前記ストップ爪110の傾斜面110Bを押圧
して自動的に退避させ前記切欠部37Dが達した時点で
再び係合させて第8図(b)の状態とする。
なお、現像器36および38のカートリッジ3に対する
脱着操作も同様にして行われる。
また本発明の多色画像形成装置は、前記像担持体30と
、現像器内における現像剤担持体たる前記現像スリーブ
3703との間に適正な現像ギャップを形成し、これを
維持するために突当コロ等の間隙保持手段を有している
すなわち、前記現像器37は、現像スリーブ37o3の
両側部に該現像スリーブ37o3と同軸ながら自由に回
転出来る一対の突当部材として突当てコロを備えている
前記突当コロは、その半径が前記現像スリーブ3703
の半径よりも前述した例えば現像ギャップ0.5mmに
相当する分だけ大きく作られていて、現像器37が前記
カートリッジ3に対して装着されて前述した如く押圧レ
バー54の付勢により像担持体30の方向に押圧される
と、像担持体3oの周面に当接して停止して前記現像ス
リーブ37o3を像担持体30の周面より0.5mmの
間隙を距てた位置に設定するようになっている。
前記突当コロは共に非画像領域の外側において像担持体
30に当接されるものであるが、像担持体30の回転に
従動して回転することにより現像器37には、像担持体
の回転作動が伝わらず従って現像器37は定位置に保た
れるようになっている。
同様の目的にて現像器36および38にも前述した突当
コロが設けられるが現像ギャップは各現像器による現像
作用の特性の違いを考慮した上でカラー画像品質向上の
ため、帯電、感光体電位減衰、現像剤、現像、再帯電等
のプロセス条件を最適とすべく前記現像器37の場合に
比し若干増あるいは減した値に設定する等複数現像器の
間隙保持手段の少くとも2つを異なる間隙とすることが
更に好ましい。
即ち複数の現像器35,36.37が像担持体30のド
ラム周縁部に設置されていると、帯電器35から各現像
器35.36.37までの距離が異なるため、帯電から
現像が行われるまでの経過時間が相違する。
Se或は○PC等の感光体表面について帯電器35によ
る帯電電位は経過時間とともに減衰するので、各現像器
35,36.37の現像位置での帯電電位は上流側に位
置した現像器35では下流側に位置した現像器37より
電位は高く、現像器及び現像剤を同じとした場合には同
じ原稿に対しても現像器35によって現像した画像濃度
は現像器37によって現像した画像濃度よりも遥かに高
い画像濃度となっている。このような問題を解決するだ
めの手段としては、現像器35,36.37を極力接近
させることによ・てその差異を減少させると共に、間隙
保持手段によって設定された像担持体と現像スリーブと
の間隙Dsdを、現像器35についての間隙D 5d(
35)の方が現像器37についての間隙(37)より大
きく設定することにより略同等の画像が得られることと
なる。
またこの実施例のように現像器36には赤色トナ現像器
37には青色トナー 現像器38には黒色トナーを用い
て現像を行うようにするとき、トナーによっても画像濃
度の差異が生じる。黒色トナーにはカーボンが使用され
、カラートナーはカーボンが使用されないので、カラー
トナーは黒色トナーに比べて電気抵抗が高く、したがっ
て帯電量が多い。しかもカラートナーの色によっても差
異がある。このため感光体と現像器の現像スリーブとの
間の間隙Dsdが、いずれの現像器についても同じにな
っている場合、画像濃度及び階調性は黒色現像時と各カ
ラー現像時とで異なるという欠点があった。この欠点を
解決するために、黒色現像時とカラー現像時とで、露光
量、感光体の帯を量、あるいは現像バイアスを変える方
法(特開昭61−278877号、特開昭60−238
863号、特開昭60−238862号、特開昭60・
238864号公報参照)、 さらに、現像器の現像ス
リーブの回転数を変える方法(特開昭61−16207
0号、特開昭62−969号公報参照)などが提案され
ている。
カラープロセスカートリッジ本体の枠体に設けられたカ
ラー現像器を安定して支え得る感光体ドラム軸に垂直な
面に存在する少なくとも2つ以上の平行なガイド部を案
内として個々現像器が挿入保持される。
枠体に設けられた感光体ドラム取付基準と各ガイドとが
例えば同一金型にて成形された一つの樹脂部品より作ら
れておれば相互の位置関係が部品レベルにて精度保証さ
れ得るものであり感光体ドラムと各現像器の設定位置や
ガタを含め特にその間隙設定が正確になされる。
更に同一部品上に帯電用電極の取付基準を設ける事によ
り、カラーカートリッジに設けられた、例えばレーザー
光による書込系取付板との相互位置を保証する前記ビン
及び係止部により帯電及び露光更に各現像間の相互の角
度位置が正確に設定される事により各カラー現像毎での
電位減衰の機械毎でのバラツキの減少が保証され特にト
ナー重ね合わせ現像の場合における、現像されたトナー
上を再帯電し、反転現像にて、次の現像を重ねて行う場
合における感光体上のトナー電荷の電位レベル或は感光
体の電位減衰の不安定さ等を加味した現像性への安定に
大きく寄与するものである。
〔発明の効果〕
本発明によりカートリッジ及びカートリッジに収納する
各々の現像器を極めて簡易な一操作によって着脱するこ
とが可能となり、その結果メンテナンス・清掃・交換等
の場合の作業性が頗る向上すると共に、何れの現像器を
もその一操作に上り像担持体との間隙を正確に保てる位
置に対峙させ、機内振動衝撃等に対しても安定しており
、混色防止等にも効果のある自動的設定を成し得ること
となるので一般のマルチカラー画像形成は勿論フルカラ
ー画像形成に際しても高精度なレジスト合せ等の出来る
極めて有用な多色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図は本発明の実施例を示す多色画像形成装置の構成
図、第2図は本発明の多色画像形成装置に用いられる現
像装置の断面構成図、第3図及び第4図は円柱棒で押圧
したときの押圧力と現像剤搬送量の関係を示すグラフ。 第5図は現像部の拡大説明図、第6図はカートリッジを
本体より引出した状態を示す斜視図、第7図はカートリ
ッジ内部を示す斜視図、第8図は現像器のカートリッジ
への取付状態を示す他の実施例で、第8図(a)はカー
トリッジの現像器側の側面図、第8図(b )、(c 
)、(d )は何れも現像器のカートリッジに対する係
合状態を示す説明図である。 2・・・装置本体 4A・・・レール 5・・・把手 36.37.38・・・現像器 40・・・転写極 3・・・カートリッジ 4B・・・ガイドレール 30・・・像担持体 39・・・クリーニング装置 43・・・分離極

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 装置本体に像担持体と、該像担持体に電荷を付与する帯
    電手段と、該帯電された像担持体上に多色画像情報に応
    じて像露光を行う露光手段と、該露光手段により前記像
    担持体上に形成された静電潜像を現像する複数の現像器
    より成る現像手段と、転写後前記像担持体上に残留する
    トナーを清掃する清掃手段と、前記複数の各現像器へト
    ナーを補給する複数の補給手段等のプロセス手段を有す
    る多色画像形成装置において、前記プロセス手段の内少
    なくとも前記像担持体と前記複数現像器とを収納する装
    置本体より挿脱可能なカラープロセスカートリッジと前
    記複数現像器の各現像器を各々個別に前記カラープロセ
    スカートリッジに対して挿脱し得るためのガイド手段及
    び結合手段とを有するカラープロセスカートリッジ内蔵
    の多色画像形成装置。
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