JPH07117807B2 - プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、プロセスカートリッジ及びプロセスカートリ
ッジを着脱可能で記録媒体に画像を形成する画像形成装
置に関する。

〔従来の技術〕

現在、コンピュータ、ファクシミリ、CAD等の情報機器
の端末装置のプリンタとして、電子写真による静電記録
方式が多く適用されている。

これらのプリンタでは情報信号をレーザビーム、LED、L
CD等により静電潜像担持体としての感光ドラム上に書き
込み、それを現像装置によって可視像化し、その後、転
写紙に転写、定着する工程により記録像が得られるが、
従来のプリンタでは、記録像は例えば黒色だけの１色で
あった。

しかしながら、最近では記録像がより明瞭となり且つ情
報の理解がより容易となる等の理由から、例えばフォー
マットの色と計算値やデータの値の色とが異なる色で表
現されたり、CADにより出力された図面の一部が他の色
で出力される等、２色又はそれ以上の複数の色で区別さ
れることが望まれている。

このような多色記録を可能とする電子写真装置の一例を
第７図に示す。

静電潜像担持体として導電基板上に、光導電層を塗布し
て構成されるドラム状の電子写真感光体101を回転自在
に設け、該感光ドラム101を帯電器102で一様に帯電し、
次に例えばレーザのような発光素子にによって第１の情
報信号103を露光し、第１の静電潜像を形成し、第１の
現像装置104で可視化する。この後、帯電器105で再び帯
電し同様にレーザのような発光素子によって第２の情報
信号106を露光して第２の潜像を形成し、第２の現像装
置107によって可視化する。次いで転写紙109へ転写、更
に定着装置110により定着する。また、感光ドラム101上
の転写残トナーはクリーニング装置111によってクリー
ニングされる。

このような電子写真装置では、その使用が長時間に及ぶ
と、感光体の交換、現像剤の補給や交換、帯電線の清
掃、その他の調整や交換が必要で、このような保守作業
は、専門のサービスマンが行うこととなる。しかし、こ
の電子写真装置を常時良好な状態で作動させるのに、上
記専門知識を持つサービスマンに頼ることなく、保守作
業をする手法が提案されている。

その一例として、装置に内包する放電器・現像器・感光
ドラム等の各プロセス手段を複数組み合わせたものをカ
ートリッジ化し、このカートリッジを単に新しいものと
交換する方法がある。このようにプロセスカートリッジ
を交換することを可能な構成にすれば保守・修理・消耗
品の交換等においても、単にプロセスカートリッジを新
しいプロセスカートリッジと交換することにより直ちに
装置本体を使用することが可能である。

しかし多色プリントを行う電子写真装置においては、各
色の現像装置におけるトナー消費量が異なるために、各
現像装置を同一のプロセスカートリッジに組み込むこと
は、１つの現像装置のトナーが切れた場合、プロセスカ
ートリッジ自体の使用価値を半減させてしまうこととな
るという問題点があった。

そこで、現像装置だけを着脱自在な構成とし、その現像
装置だけをサブカートリッジとして交換する方法や、潜
像形成手段と現像装置とを一体に成してサブカートリッ
ジを構成し、これを交換する方法が考えられる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、このように構成した場合には、プロセスカー
トリッジとサブカートリッジとを装置本体に取りつけて
多色プリントを得る場合と、サブカートリッジを取外し
て単色プリントを行う場合とで、それぞれの現像条件又
は潜像形成条件もしくはその両方が異なってしまうため
に、上記いずれの場合においても画質を良好に保つこと
ができないという不都合が生じる虞がある。

〔問題点を解決するための手段〕

前記問題点を解決するための本発明は、画像形成装置本
体に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、像担持
体と、前記像担持体に形成された潜像を現像するための
第１の現像手段とを有するカートリッジと、前記カート
リッジに設けられた、前記像担持体に形成された潜像を
現像するための第２の現像手段を有する現像ユニットを
着脱可能な着脱手段と、前記着脱手段に対する前記現像
ユニットの装着有無に応じて、前記画像形成装置本体の
画像形成条件を設定するための報知手段と、を有するプ
ロセスカートリッジである。

さらに前記問題点を解決するための本発明は、プロセス
カートリッジを着脱可能で、記録媒体に画像を形成する
画像形成装置において、ａ、像担持体と、前記像担持体
に形成された潜像を現像するための第１の現像手段とを
有するカートリッジと、前記カートリッジに設けられ
た、前記像担持体に形成された潜像を現像するための第
２の現像手段を有する現像ユニットを着脱可能な着脱手
段と、前記着脱手段に対する前記現像ユニットの装着有
無に応じて、前記画像形成装置本体の画像形成条件を設
定するための報知手段と、を有するプロセスカートリッ
ジを装着可能な装着手段と、ｂ、前記報知手段に応じて
画像形成条件を設定するための設定手段と、ｃ、前記装
着手段に装着されたプロセスカートリッジの有する像担
持体に形成された画像を前記記録媒体に転写する転写手
段と、を有することを特徴とする画像形成装置である。

〔作用〕

本発明によれば、カートリッジに現像ユニットが装着さ
れている場合と、現像ユニットが装着されていない場合
とに応じた画像形成条件が設定できる。

〔実施例〕

第１図及び第２図は本発明の第１の実施例である。

なお以下説明する実施例は、像担持体の周囲に潜像形成
工程・現像工程・クリーニング工程を配設し装置本体に
着脱可能なプロセスカートリッジに、少なくとも現像手
段を有する１つ以上のサブカートリッジを着脱可能に構
成し、そのサブカートリッジの着脱状態に応じてプロセ
スカートリッジの画像形成条件を設定するための信号源
を備えたものである。

このように像担持体の周囲に潜像形成工程・現像工程・
クリーニング工程を配設し装置本体に着脱可能なプロセ
スカートリッジに、少なくとも現像手段を有する１つ以
上のサブカートリッジを着脱可能に構成し、そのサブカ
ートリッジの着脱状態に応じてプロセスカートリッジの
画像形成条件を設定するための信号源を備えたことによ
って、その信号源からの信号でサブカートリッジが装着
されている場合と、装着されていない場合とで各別にプ
ロセスカートリッジの最適な画像形成条件を設定するこ
とが可能となる。

さて第１図及び第２図において、１はプロセスカートリ
ッジで、像担持体としての感光ドラム11・帯電器12・露
光窓13・現像装置14・クリーナ15を一体化したものであ
る。２はサブカートリッジで、帯電器21・露光窓22・現
像装置23を一体化したものである。３はプロセスカート
リッジ１にサブカートリッジ２を嵌合その他の手法で取
付け固定する部材で、その装着固定した際に、帯電器21
及び現像装置23と感光ドラム11の相互位置関係は、所定
の設定値に固定されるように構成されている。そのサブ
カートリッジ２は、嵌合固定部材３を解除することによ
ってプロセスカートリッジ１に対して図面上で上方向
（矢印Ａ）に取りはずし可能である。

第３図は上記両カートリッジ１・２を画像形成装置本体
に組込んだ状態の概略構成を示したもので、装置本体の
枠体等は省略してある。

プロセスカートリッジ１は、サブカートリッジ２を取付
けた状態で装置本体に設けたガイド４に係合して案内さ
れて装置本体に着脱可能に装填される。なおサブカート
リッジ２も、プロセスカートリッジ１もしくは装置本体
に設けたガイド等に沿って装填するように構成してもよ
い。

前記感光ドラム11の感光層および潜像形成条件・現像条
件等の画像形成条件その他は適宜であるが、上記第３図
の装置による画像形成プロセスの一例を第４図のプロセ
ス説明図に基づいて説明する。

OPCを感光層として有する感光ドラム11は、サブカート
リッジ２に配置された第１の帯電器21によって−500V程
度に一様に帯電される。次に、露光窓22を通してフォー
マット等の第１の画像光６を感光ドラム11上に露光す
る。その第１の画像光６は、第１の半導体レーザ51を光
源として第１の画像信号により変調された第１のレーザ
ビームであり、該第１のレーザビームは、モータ54によ
り一定の回転数で回転する回転多面鏡53により偏光さ
れ、結像レンズ55を経て、折り返しミラー56で反射され
た後、感光ドラム11上をラスタ走査され、第１の静電潜
像が形成する。これらの露光光学系は本体装置に組み込
まれている。

上記第１の静電潜像は、サブカートリッジ２に配置され
た第１の現像装置23によって現像される。該現像装置23
は磁性粒子と赤等の有彩色トナーとからなる現像剤を有
し、第１の静電潜像を有彩色に反転現像し、第１のトナ
ー像を形成する。

次に、プロセスカートリッジ１に配置された第２の帯電
器12により、再び負に一様に帯電するが既に形成されて
いるトナー像電位が−700V程度となるように設定する。
このように設定することによって、非画像部電位は、−
800V程度に抑えられるため、感光ドラム11が過剰帯電さ
れて感光ドラム11が損傷することはない。

その後、露光窓13を通して、データ等の第２の画像信号
７を感光ドラム11上に露光する。このときの露光はネガ
露光であって露光部は−200V程度に減衰される。その第
２の画像光７は、第２の半導体レーザ52を光源として第
２の画像信号により変調された第２のレーザービームで
あり、該第２のレーザービームは、回転多面鏡53により
偏光され、結像レンズ55を経て感光ドラム11上をラスタ
走査されて第２の静電潜像が形成される。

その第２の静電潜像は、プロセスカートリッジ１に配置
された第２の現像装置14によって現像されるが、第１の
トナー像電位が第２の帯電器12によって、電位が高めら
れているために、該第２の現像装置14では、第２の静電
潜像だけが現像される。該現像装置14は黒の一成分磁性
トナーを現像スリーブ14aに薄層に形成し、感光ドラム1
1とは、該トナーが非接触で現像するジャンピング現像
装置であり、第２の静電潜像を黒に現像し第２のトナー
像を得る。

このように形成された２色のトナー像は、装置本体に配
置された転写装置８によって、転写紙Ｐに同時に転写さ
れ、分離装置９で感光ドラムから転写紙Ｐを剥離させて
定着装置10により定着される。

上記のように、第２の帯電器12で第１のトナー電位を高
めることは、混色を防止する上で必須な方法であるが、
この帯電条件を例えば本実施例のようにトナー電位−70
0V程度、このときの非トナー像部電位−800V程度に設定
することは、前述したように、ドラムへのダメージの防
止、更に第２の潜像形成時の潜像コントラストを充分に
確保するために必要な値である。一般的に、トナー像電
位Ｖ_Tが−500≦Ｖ_T≦−900V、このときの非トナー像電
位がＶ₁が−1000Vを越えないように設定することが、上
記条件を満たすために必要である。

ところが、このような設定条件の下で、サブカートリッ
ジ２を取付けずに、プロセスカートリッジ１だけを用い
て単色プリントを行う場合には、帯電手段は第２の帯電
器12だけとなり、その第２の帯電器12の設定条件では、
十分な帯電が行われないことから、第２の帯電器12の印
加電圧を高くする必要が生じる。更に、現像条件も潜像
に合わせた適当な値に設定する必要がある。

そこで本実施例によれば、サブカートリッジ２をプロセ
スカートリッジ１に取付けた場合と、取外した場合とで
プロセスカートリッジ１の潜像形成条件・現像条件等の
画像形成条件を切換えるための信号源を設けたものであ
る。

その信号源として図の場合は第１図に示すようにサブカ
ートリッジ２の端部に一対の凸部24・25を設け、その各
凸部24・25に対応する潜像形成条件切換スイッチ26・現
像条件切換スイッチ27を装置本体側に設けた例を示す。
サブカートリッジ２の装置本体に対する着脱で上記スイ
ッチ26・27をオン・オフし、それによって潜像形成条件
・現像条件を切換えるものである。

第５図はその潜像形成条件・現像条件を切換える制御ブ
ロックである。図において、28・29高圧電源（HVT1・HV
T2）、61・62は現像バイアス電源（BV1・BV2）であり、
リモート端子R1・R2・R3・R4の入力電圧が0Vになると、
高圧電源28・29（HVT1・HVT2）、及び現像バイアス電源
61・62（BV1・BV2）は、それぞれ異なった電圧を発生
し、それぞれ第１の帯電器21・第２の帯電器12、第１の
現像装置23・第２の現像装置14に電圧を印加する。

例えば、サブカートリッジ２がプロセスカートリッジ１
と共に装置本体に装着され、上記凸部24・25がスイッチ
26・27をオンした状態では、前記した帯電電位を得るた
めに第１の帯電器21には−6.0kV、第２の帯電器12には
−5.0kVの電圧がそれぞれ印加され、且つ第１の現像装
置23には1600Hz、1800Vp−ｐの交流電圧に−400Vの直流
電圧を重畳したバイアス電圧が、また第２の現像装置14
には1600Hz、1000Vp−ｐの交流電圧に−650Vの直流電圧
を重畳したバイアス電圧が印加されて前記の画像形成プ
ロセスが実行される。

これに対しサブカートリッジ２を取外してスイッチ26・
27がオフした状態では、第２の帯電器12に印加する電圧
を−6.4kVに上げて、このときの帯電電位を−600Vに設
定し、また第２の現像装置14は1600Hz、1000Vp−ｐの交
流電圧に−550Vの直流電圧を重畳したバイアス電圧を印
加して画像形成を行うものである。更に、この状態で
は、第１の帯電器21、第１の現像器23には、電圧は供給
されない。

上記のようにサブカートリッジ２に画像形成条件を設定
する信号源を設けることでサブカートリッジ２を取付け
た場合と取外した場合とでプロセスカートリッジ１の潜
像形成条件・現像条件を切換えることが可能となり、サ
ブカートリッジ２の有無に拘らず常に良好な画像形成を
行うことができるものである。

なお、上記の実施例においては、潜像形成条件切換スイ
ッチ26と現像条件切換スイッチ27を装置本体側に、その
両スイッチ26・27をオン・オフする凸部24・25をサブカ
ートリッジ２に設けたが、その凸部24・25を装置本体側
に、スイッチ26・27をサブカートリッジ２側に設けても
よい。また共通１個のスイッチで潜像形成条件を現像条
件とを切換えるように構成することもできる。

第６図は本発明の第２の実施例を示すものである。前記
第１の実施例における第１の帯電器21をプロセスカート
リッジ１に配設し、サブカートリッジ２には第１の現像
器23のみを配設したもので、他の構成は前記第１〜第３
図例の場合と同様である。

このような構成においては、帯電電位はサブカートリッ
ジ２の着脱状態に関係なく同じであるが、サブカートリ
ッジの現像器23が配置され２個の現像器が作動する場合
と、サブカートリッジが取り付けられず、１個の現像器
のみを作動させる場合では、本体に設けたバイアス電圧
供給電源にくわわる負荷が変わるために第２の現像装置
14のバイアス電圧供給電源の設定値を変える必要が生じ
る。そこで第６図例においてはサブカートリッジ２の端
部に設けた凸部25で、装置本体側に配した現像条件切換
スイッチ27をオン・オフすることによって、第２の現像
装置14に印加するバイアス電圧供給電源の出力を、サブ
カートリッジ２を取付けた場合と取外した場合とで、そ
れぞれ最適な設定値に切換えるようにしたものである。
なお、本実施例においても、必要に応じて前記第１の実
施例の場合と同様に潜像形成条件を切換えることも可能
である。

前述実施例によれば、サブカートリッジ２を取付けた場
合と、取外した場合とでそれぞれ良好な画像が形成でき
るように潜像形成条件や現像条件等の画像形成条件を切
換えるようにしたもので、潜像形成条件としては帯電量
だけでなく露光量等を変えてもよく、また現像条件とし
ては現像バイアスだけでなく感光ドラムと現像剤担持体
（現像スリーブ）との距離等を変えてもよい。

更には、サブカートリッジを取外した場合、サブカート
リッジで印字する情報を、プロセスカートリッジで同時
に印字するように信号を切換える設定とすれば、サブカ
ートリッジを取外した状態でも、２つの情報を印字する
ことも可能となる。

更に、サブカートリッジの現像装置23に用いるトナー
は、本実施例では有彩色トナーであるが、それぞれの色
トナーによって特性が異なる。したがって、それぞれ現
像特性も異なるため、例えば赤トナーを用いた現像器
と、青トナーを用いた現像器で、印加するバイアス電圧
を異なった設定値にすることが必要となる。このような
場合にも、それぞれのサブカートリッジに設けた現像器
に最適なバイアス電圧が印加されるように、切換えるよ
うにすることも可能となる。

以上説明したように本実施例によれば、像担持体、潜像
形成手段、現像手段及びクリーニング手段を一体に有し
装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジに、少なく
とも現像手段を有する１つ以上のサブカートリッジを着
脱自在に構成し、サブカートリッジの着脱状態に応じて
プロセスカートリッジの画像形成条件を設定するための
信号源を備えたことによって、サブカートリッジを取り
付けた場合と、取外した場合のいずれの場合にも最適な
画像形成条件で画像形成を行うことができるもので、常
に良好な画像が得られる効果がある。

〔発明の効果〕

以上本発明によれば、画像形成装置本体にカートリッジ
と現像ユニットがともに装着されている場合と、カート
リッジが単独で装着されている場合とに応じた画像形成
条件で画像形成を行うことができるので、いずれの場合
にも品位の高い画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す多色画像形成装置の要
部の斜視図、 第２図はその縦断面図、 第３図は概略構成説明図、 第４図はプロセス説明図、 第５図は画像形成条件を切換える制御ブロック図、 第６図は他の実施例の要部の縦断面図、 第７図は従来例の概略構成説明図である。 １……プロセスカートリッジ ２……サブカートリッジ 11……像担持体 12・21……帯電器 14・23……現像装置 24〜27……信号源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−31865（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−55661（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−230159（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−27774（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−59364（ＪＰ，Ａ)

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカ
   ートリッジにおいて、 像担持体と、前記像担持体に形成された潜像を現像する
   ための第１の現像手段とを有するカートリッジと、 前記カートリッジに設けられた、前記像担持体に形成さ
   れた潜像を現像するための第２の現像手段を有する現像
   ユニットを着脱可能な着脱手段と、 前記着脱手段に対する前記現像ユニットの装着有無に応
   じて、前記画像形成装置本体の画像形成条件を設定する
   ための報知手段と、 を有するプロセスカートリッジ。
2. 【請求項２】前記報知手段は前記現像ユニットに設けら
   れており、前記着脱手段に対する前記現像ユニットの装
   着に応じて画像形成条件を設定する特許請求の範囲第
   （１）項に記載のプロセスカートリッジ。
3. 【請求項３】前記画像形成条件は現像条件である特許請
   求の範囲第（１）項に記載のプロセスカートリッジ。
4. 【請求項４】前記画像形成条件は潜像形成条件である特
   許請求の範囲第（１）項に記載のプロセスカートリッ
   ジ。
5. 【請求項５】前記カートリッジは前記像担持体としての
   感光ドラムに帯電を行う帯電手段を有する特許請求の範
   囲第（１）項に記載のプロセスカートリッジ。
6. 【請求項６】前記カートリッジは前記像担持体としての
   感光ドラムをクリーニングするクリーナを有する特許請
   求の範囲第（１）項に記載のプロセスカートリッジ。
7. 【請求項７】前記現像ユニットは前記像担持体としての
   感光ドラムに帯電を行う帯電手段を有する特許請求の範
   囲第（１）項に記載のプロセスカートリッジ。
8. 【請求項８】前記第１の現像手段は黒現像剤を有する特
   許請求の範囲第（１）項に記載のプロセスカートリッ
   ジ。
9. 【請求項９】前記第２の現像手段は色現像剤を有する特
   許請求の範囲第（１）項に記載のプロセスカートリッ
   ジ。
10. 【請求項１０】プロセスカートリッジを着脱可能で、記
    録媒体に画像を形成する画像形成装置において、 ａ、像担持体と、前記像担持体に形成された潜像を現像
    するための第１の現像手段とを有するカートリッジと、 前記カートリッジに設けられた、前記像担持体に形成さ
    れた潜像を現像するための第２の現像手段を有する現像
    ユニットを着脱可能な着脱手段と、 前記着脱手段に対する前記現像ユニットの装着有無に応
    じて、前記画像形成装置本体の画像形成条件を設定する
    ための報知手段と、 を有するプロセスカートリッジを装着可能な装着手段
    と、 ｂ、前記報知手段に応じて画像形成条件を設定するため
    の設定手段と、 ｃ、前記装着手段に装着されたプロセスカートリッジの
    有する像担持体に形成された画像を前記記録媒体に転写
    する転写手段と、 を有することを特徴とする画像形成装置。
11. 【請求項１１】前記画像形成条件は現像条件である特許
    請求の範囲第（10）項に記載の画像形成装置。
12. 【請求項１２】前記画像形成条件は潜像形成条件である
    特許請求の範囲第（10）項に記載の画像形成装置。