JPH02306257A - カラー画像形成装置 - Google Patents

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、像形成体ドラムとその周縁部に配置された帯
電器、複数の現像器及びクリーニング装置等を一体的に
内包したプロセスカートリッジを装置本体に対して挿脱
自在にしたカラー画像形成装置に関する。

〔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
カラー画像を形成する電子写真画像形成装置では、像形
成体ドラムを帯電する帯電器、像形成体ドラム上に静電
潜像を形成するための像露光手段、像形成体ドラム上の
上記静電潜像をトナーによって現像する現像器、像形成
体ドラム上のトナー像を転写材に転写する転写器等が、
像形成体ドラムの周縁部に配設される。

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ＣＭ）、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、像形成体ドラムが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）、と
きにはブラック（ＢＫ）の各トナー像を像形成体ドラム
上に形成し、このトナー像を転写材に転写し、転写した
転写材の定着を行う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号及び特開昭６２−３２０５９
６号公報に記載のカラー画像形成装置は、像形成体ドラ
ムと現像器等を一体化してユニット化した提案であって
メンテナンス性を向上する上で寄与するが、ユニットの
挿脱時に現像剤のこぼれや混入が生じ易いものであった
。

また転写ドラムを用いて各色トナー像毎に転写材に転写
するカラー画像形成装置において、像形成体ドラム周り
をユニット化した例が特開昭５８−７２１５９号公報に
記載されている。

このようにカラー画像のコピーにはそれぞれ特色を有す
る各種のカラー画像形成方式が開発されているが、いず
れの方式によった場合でも前述したように像形成体ドラ
ム、現像器、クリーニング装置等を１つのカートリッジ
内に格納してユニット化することによってその取り扱い
性やジャム処理その他のメンテナンスの作業の簡易化を
図ることができる。

一方、ユニット化されたカートリッジ内におけ画像の転
写部を像形成体ドラムの上部に構成するようにした画像
形成装置が考えられる。

またトナー画像を転写材に転写する方法としては、ゴム
や合成樹脂からなる転写ベルトをもって転写材を像形成
体ドラム上のトナー画像に圧接して転写する方法が、性
能が安定し高い転写効率が得られる転写手段として知ら
れている。

従って、前述したようなカラー画像形成装置においては
、さらにまた転写部を像形成体ドラムの上側に位置させ
た場合には転写手段として転写ベルトを用いることが有
効で、複数の重ね合わせた状態でのトナー画像を良好な
条件で転写するため、前記の転写ベルトを使用した転写
手段を採用することが望ましい。

この形式の装置によれば転写材はその下面に画像の転写
を受けることとなるので、落下するトナーによって汚さ
れる恐れが少なく良質の画像を提供できることと、上下
に２分割を行うタラムシエル構造をとることによって容
易に搬送面を開放することも可能となって、ジャム処理
やメンテナンスの作業性をさらに良くすることのできる
利点が得られる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記カラー画像形成装置において、モノ
クロのコピーを行う場合にはコピーモードの切り替えを
操作者が行うのは容易ではなく、手動で現像器の挿脱等
を行なわなければならず、繁雑で間違い易く、さらに一
部のトナーのみの消費が他色のトナーと比較し大となっ
て不都合であるという問題点があった。

本発明はこの点を解決して、カラーコピーモードとモノ
クロコピーモードとのモード切り替えが容易に行われ、
ジャム処理等の処理が容易でメンテナンスもし易い小型
のカラー画像形成装置の提供を目的としたものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、像形成体ドラムとその周縁にカラー用現像
器群、クリーニング装置、及び転写手段を有するカラー
画像形成装置において、前記像形成体ドラムと該象形成
体ドラムの下方に配置されたカラー用現像器群及びクリ
ーニング装置とを一体的に内包したカラー用プロセスカ
ートリッジとして装置本体に対し挿脱自在とするととも
に、前記カラー用現像器群に代えてモノクロ現像器を内
包スルモノクロ用プロセスカートリッジを交換可能に有
し、前記転写手段を像形成体ドラムの上方に配設したこ
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８図に示す。

第１図及び第２図は本発明を適用したプリンタを示した
ものである。

前記プリンタは上部筐体ｌと装置本体２とに分割された
クラムンエル型式の構造がとられていて、上部筐体ｌは
装置本体２に結合する蝶番ＩＡを支点として所定角度開
放した角度に保持可能であり、また閉止状態では止め金
具（図示せず）によって装置本体２と一体とされる。

前記プリンタのカラー画像形成部を構成する像形成体ド
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、ク
リーニング装置４０、それに帯電器３５．転写前帯電器
９、廃トナー回収装置であるトナー回収ボックス４７の
各機材は、一体のカラー用プロセスカートリッジ３内に
収めてユニット化された上、底面に設けたガイド部材４
を介して装置本体２の内部に挿脱可能の状態に収納され
ていて、特に本実施例においては、前記の各現像器３６
，３７，３８．３９のハウジングを一体に構成した上で
像形成体ドラム３０の下方においてその周面に面するよ
う回転上流の方向から上向きに順次並列する配列をとっ
ている。

即ち前記カラー用プロセスカートリッジ３（以下プロセ
スカートリッジ３という）は、前面に備える取っ手をも
って前記ガイド部材４の係合により装置本体２の奥行き
方向に挿入されて装着され、また手前方向に引き出すと
前記ガイド部材４の係合を解除して装着本体２の前面に
取り外されるが、各現像器３６，３７，３８．３９はい
ず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、他の現像器内に混入したり
するようなことが起こらない。

前記プリンタは、レーザ書き込み系ユニット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、また転写
材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されて
いて、前記像形成体ドラム３０は斜め下方から前記レー
ザ書き込み系ユニット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
転写材の下面に転写する方式をとっている。

このようにして転写材が前記プロセスカートリ７ジ３の
上部を水平方向に搬送され、かつ被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
るまでによることがない。

また、この装置では、 （１）給紙系が下方にあり、重心がさらに下方に設定さ
れ機械の構造上のメリットが大きい。

（２）ジャム発生時搬送系の開放が容易になる。

などの利点が挙げられる。

前記プリンタによるカラー画像記録（カラーコピー）の
プロセスは次のようにして行われる。

ます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、計算機能を備えＩ；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。次いで該画像データは、記録時取り出されて記録
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であるプリンタへと入力される。

即ち前記プリンタとは別体の画像読み取り装置から出力
される色信号が前記レーザ書き込み系ユニットＢに入力
されると、レーザ書き込み系ユニット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３枚のミラー３
４Ａ、：３４Ｂ、３４Ｃ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形
成体ドラム３０の周面上に投射される。

一方では走査が開始されるとレーザビームがインデック
スセンサによって検知され、第１の色信号によるレーザ
ビームの変調が開始され、変調されたレーザビームが前
記像形成体ドラム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像形成体ドラム３０の回転によ
る副走査により像形成体ドラム３０周面上に第１の色に
対する潜像が形成されて行く。この潜像は現像手段の内
イエローのトナーの装填された現像器３６により現像さ
れて、像形成体ドラム３０周面にトナー像が形成される
。得られたトナー像は像形成体ドラム３０周面に保持さ
れたまま像形成体ドラム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、次
のコピーサイクルに入る。

即ち、前記像形成体ドラム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
色信号が前記書き込み系ユニット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像形成体ドラム３０
周面への書き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。このマゼンタのトナー像は既に形成
されている前述のイエローのトナー像の上に重ねて形成
される。

３８はシアンの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像形成体ドラム３０周面
に、前述のトナー像の上に重ねてシアンのトナー像を形
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、
同様の処理により像形成体ドラム３０周面番こ黒色のト
ナー像を重ね合わせて形成する。これらの各現像器３６
．３７．３８及び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電圧が印加され、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
地された像形成体ドラム３０には非接触で反転現像が行
われるようになっている。

かくして像形成体ドラム３０の周面上に形成されたカラ
ー画像は、転写部において給紙カセットＣより給紙ロー
ラ１２、給紙ガイドを経て送られてきた転写材の下面に
転写される。

即ちこのカラートナー像は、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
いる転写手段として使用される転写ベルト５０を像形成
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及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転写材に転写される。

前記転写ベルト５０はローラ５９とローラ６０の間に張
架し、ローラ６０の回転駆動により像形成体ドラム３０
の周速に同調して回動されるものであり、ローラ５８が
上下することで像形成体ドラム３０に対し離間あるいは
接触される。

前記ローラ５８は、ローラ６０の軸心を支点として揺動
可能なレバー５７に取り付けられていて、該レバー５７
を付勢する弾性部材により実線にて示す上方の位置に保
持されているが、転写のタイミングに作動するソレノイ
ド等の動力によって一点鎖線をもって示す下方、即ち前
記転写ベルト５０を像形成体ドラム３０の周面に圧接さ
せる位置に移動させられる。

前記転写手段として使用される転写ベルト５０の構成は
、 （イ）ゴムベルトやそれに類するベルト状部材を基体と
し、 （ロ）その周りに弾性体層としでに０．５〜５ｍｍ厚程
度のシリコンゴム、ポリウレタンゴム、ブチルゴムなど
の導電性ゴムを置く。

導電性ゴムの抵抗率は、１０１０Ω・ｃｍ以下、さらに
は１０’Ω・ｃｍ以下であることが望ましい。硬度は２
０〜８０度ＪＩＳ規格（Ｋ６３０１−Ａ形）であること
が望ましい。また、印加されるバイアス電圧が像形成体
ドラム３０の傷などからリークして傷を広げたり、十分
な電界を転写部に発生させることができなくなるのを防
止するためには、さらに、 （ハ）その上に厚さｌＯ〜１００μｍ程度の誘電体層あ
るいは１０１０Ω・ｃｍ以上の高抵抗層を置くことが望
ましい。いずれの場合も像形成体ドラム３０との密着性
を良好に保つためには、表面の粗さを２０μｍ以下にす
ることが望ましい。

この転写ベルト５０への帯電は転写器５１によってなさ
れ、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。なお転写ベルト５０表面に付着するトナーを取り
除くために、転写ベルト５０専用のクリーニング装置５
２を特に設け、適度の荷重をもってブレード５２Ａを常
時ベルト面に圧接させて清掃している。

かくシ、てカラートナー像を転写された転写材は、像形
成体ドラム３０の周面より分離して定着部に搬送され、
この搬送速度に同期した速度で回転する定着ローラ８０
によってトナーを溶融固着されたのち排紙ローラ９０を
介して機外に排出される。

一方転写材を分離した像形成体ドラム３０はクリーニン
グ装置４０によって残留トナーを除去、清掃される。

第４図は第１図に示した前記カラー用のプロセスカート
リッジ３の画像形成部を構成する帯電器３５、各現像？
＃３６，３７．３８．３９、及びクリーニング装置４０
のブレード４０Ａ等の各機材の像形成体ドラム３０に対
する各位置関係を示したものである。

像形成体ドラム３０は、図において時計方向に回転する
ものとし、クリーニング作用を終了した回転の位相を基
準位置Ｓとして、その回転の時計方向に向は順次図示し
た角度間隔をもって周面を臨む位置に各像形成部材は配
置される。

この場合を例にとると、帯電、潜像形成、トナー像の形
成、転写ならびに残トナーのクリーニングのプロセスは
、第６図に示したタイムチャートによって進行されるこ
ととなり、像形成体ドラム３０の５回転終了までにクリ
ーニング作用を終えて画像コピーの１サイクルを終了す
る。

前記のクリーニング装置４０において像形成体ドラム３
０から除去された残留トナーは、プロセスカートリッジ
３の前面に架設したトナー搬送管７１を経てプロセスカ
ートリッジ３に装着したトナー回収ボックス４７に回収
される。

前記のトナー搬送管７１には装置本体２或は上部筐体ｌ
の動力系によって回転される可撓性のトナー搬送スクリ
ュー７２が内蔵されていてその回転に伴う推進力によっ
て残留トナーである廃トナーが搬送される。

なお、前記トナー搬送管７１には、各トナー搬送スクリ
ュー７２の作動に抵抗等を与えることのないように潤滑
性に富む合成樹脂材料等をもって成形したパイプ部材が
使用される。

なお、前記プロセスカートリッジ３の装置本体２への装
着に際し、プロセスカートリッジ３の奥方向側面外側に
設けられた電気系の接続端子及びその側面に突出した像
形成体ドラム３０の回転軸及び現像器３６〜３９等へ動
力を伝達するための回転軸は、装置本体２に設けられた
接続端子及び動力軸と接続されるようになっている。

また第２図に示すように、プロセスカートリッジ３の１
側面にはプロセスカートリッジの種類を表すコード板３
１４が設けられ、装置本体２には上記コード板３１４に
対応する位置にコード板３１４のコードを読み取る光電
的或は電磁的なセンサ３１３が設けられている。プロセ
スカートリッジ３が装置本体２に装着されるとセンサ３
１３はコード板３１４のコードを読み取り装置本体２の
制御部であるＣＰＵｌ０へコード信号を送出する。

このようにして後述する多種類のプロセスカートリッジ
の内どのプロセスカートリッジが装置本体２に装着され
たか判断できるようになっている。

上記コード信号を受けたＣＰＵｌ０は、装着されたプロ
セスカートリッジ３の種類を図示省略した表示部に表示
するとともに、そのプロセスであるカラーコピー先スの
プログラムをメモリ３１２より、取り出し、画像形成部
を制御して前記第６図に示した画像形成のプロセスを進
行させる。

さらに現像器の構成について説明するならば、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が像形成体ドラム３０の中心線に対し左右
に分配された状態、即ち像形成体ドラム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３
９が左側のそれぞれ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ｔ；前記現像器３
８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。

このような現像器群の配置をとり、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揺動の発生等
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３６．３７゜３
８．３９はそれぞれ構造を共通とすることも可能となる
ほか、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よ
く行われ、常に新鮮な適正量のトナーを供給することの
できる利点がある。

第２図に示すモノクロ用プロセスカートリッジ３Ａは、
カラー用のプロセスカートリッジ３の現像器３６，３７
，３８．３９に代えて、黒色又は青色、緑色、赤色等の
一色のトナーを収納した現像器３７Ａとトナー補給部１
３０及びトナー補給管１３１を備えている。

現像器３７Ａとトナー補給部１３０とは、プロセスカー
トリッジ３Ａ内に左右対称に配置され、トナー補給部１
３０と現像器３７Ａとはトナー補給管１３１によって連
結されていて、使用頻度が高く大量のトナーを消費する
黒色などの場合には極めて有用である。

またモノクロ用プロセスカートリッジ３Ａの側面にはそ
の種類とトナーの色をコード化したコード板３１４Ａか
プロセスカートリッジ３と同一位置に設けられている。

他の部分についてはカラー用のプロセスカートリッジ３
と同様であり、詳細な説明は省略する。

以上のように本発明のカラー画像形成装置においては、
カラー用プロセスカートリッジ３のほかに数種類のモノ
クロ用プロセスカートリッジ３Ａを有するようにして、
カラー用プロセスカートリッジ３とモノクロ用プロセス
カートリッジ３Ａとの装置本体２に対する交換は自由に
行われ、この交換に際しては、第２図に示すように、装
置本体２に設けたセンサ３１３とプロセスカートリッジ
毎に設けられたコード板３１４．３１４Ａによってプロ
セスカートリッジの種類とトナーの色をＣＰ　ＬＴ　３
１０は判断し、表示部にその種類とトナーの色を表示す
るとともに、自動的に画像形成モードの切り替えがなさ
れる。

第５図は第２図に示したモノクロ用プロセスカートリッ
ジ３Ａの内部配置を示す図である。この場合もカラー用
のプロセスカートリッジ３と同じ基準位置Ｓを基準にし
て角度位置が表示されている。

この配置の場合、ＣＰＵ３１０の制御によってモノクロ
画像の形成プロセスは第７図に示すタイムチャートに従
って進行され、全プロセスは像形成体ドラム３０の約２
回転によって終了する。

従って、モノクロ用プロセスカートリッジ３Ａに交換す
ることで極めて短時間に能率良く七ノクロの画像コピー
を行うことができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば以上説明したように、カラー画像形成装
置において、カラー用プロセスカートリッジを装置本体
に対して挿脱可能とするとともに、前記カラー用プロセ
スカートリッジに代えてモノクロ用プロセスカートリッ
ジを交換可能とし、転写手段を像形成体ドラムの上方に
配設するようにしたので、カラーコピーの外に需要の多
いモノクロコピーとその画像形成プロセスの自動切り替
えを可能とし、ジャム処理等の処理が容易でメンテナン
スがし易い小型で処理性能に優れたカラー画像形成装置
を提供できることとなった。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の一実施例であるカラー画像
形成装置の構成を示す図、第３図は像形成システムのブ
ロック図、第４図はカラー用プロセスカートリッジにお
ける各機材の配置例を示す図、第５図はモノクロ用のプ
ロセスカートリッジにおける各機材の配置例を示す図、
第６図は第４図の配置例による画像形成のタイムチャー
ト、第７図は第５図の配置例による画像形成のタイムチ
ャートである。 ■・・・上部筐体　　　　　ＩＡ・・・蝶番２・・・装
置本体 ３・・・カラー用プロセスカートリッジ３Ａ・・・モノ
クロ用プロセスカートリッジ４・・・ガイド部材　　　
　９・・・転写前帯電器３０・・・像形成体ドラム ３６．３７．３７Ａ、３８．３９・・・現像器４０．５
２・・・クリーニング装置 ４ＱＡ、５２Ａ・・・ブレード　　５０・・・転写ベル
ト５１・・・転写器　　　　　　７０・・・トナー回収
ボックス７１・・・トナー搬送管　　　８０・・・定着
ローラ１３０・・・トナー補給部　　１３１・・・トナ
ー補給管３１３・・・センサ　　　　　　３１４，３１
４Ａ・・・コード板Ｂ・・・レーザ書き込み系ユニット Ｃ・・・給紙カセット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 像形成体ドラムとその周縁にカラー用現像器群、クリー
   ニング装置、及び転写手段を有するカラー画像形成装置
   において、前記像形成体ドラムと該像形成体ドラムの下
   方に配置されたカラー用現像器群及びクリーニング装置
   とを一体的に内包したカラー用プロセスカートリッジと
   して装置本体に対し挿脱自在とするとともに、前記カラ
   ー用現像器群に代えてモノクロ現像器を内包するモノク
   ロ用プロセスカートリッジを交換可能に有し、前記転写
   手段を像形成体ドラムの上方に配設したことを特徴とす
   るカラー画像形成装置。