JPH07261495A - カラー画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 感光体ドラム等を一体に組み込むカートリッ
ジをバランスが良くコンパクトなものとし、容易な操作
によって装置本体に着脱可能とし、本体側の露光光学系
を高精度に内包して位置設定を出来るようにする。 【構成】 感光体ドラム10の周面に配置される複数の帯
電器11に板状の固体放電素子を使用することによって小
径の感光体ドラム10の使用を可能としてカートリッジを
さらにコンパクトで操作性の良いものとし、装置本体へ
の取り付け時には感光体ドラム10が本体側に固定した露
光光学系12を取り付ける支持部材20を内包状態とし、取
り出し時には感光体ドラム10が前記の支持部材20より離
脱したあと装置本体との係合が外れるように構成したこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ドラム状の像形成体の
周面に複数の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中
間転写等に重ね合わせてカラー画像とする装置（Ａ）
や、１つの感光体を複数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装置
（Ｂ）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
を形成する装置（Ｃ）等が知られている。

【０００３】しかし前記の装置（Ａ）は複数の感光体や
中間転写体を要するため装置の容積が大型化する欠点が
あり、一方装置（Ｂ）は帯電手段や像露光手段や感光体
が一つだけ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】また装置（Ｃ）は高速の画像形成を可能と
するものの、感光体の一周内に複数の帯電器，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。

【０００５】装置（Ｃ）における前述したような障害の
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提案されている。（例えば特
開平5-307307号公報）

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記の提
案による装置は構造が像形成体の内側に像露光手段、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。特に内部に
固定した光学系を配置して像形成体を回転したり着脱す
ることは難しい点がある。又、現像器などは構造をでき
るだけ共通化することが望ましい。

【０００７】本発明はこの点を解決して改良した結果、
レイアウトを合理化することによって機材のバランスな
らびに位置精度を高く保ち、コンパクトで取り扱い操作
性も良い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、像形成体に
対し帯電、像露光および現像を繰り返して前記像形成体
上にトナー像を重ね合わせて形成後、転写材に一括転写
を行うカラー画像形成装置において、前記像形成体はド
ラム状像形成体であって装置本体に固定される前記複数
の像露光手段を内包すると共に外周に固体放電素子から
成る前記複数の帯電手段を備え、前記ドラム状像形成体
中心を通る垂直線に対し前記現像手段を左右位置にそれ
ぞれ２個ずつ配置し、さらに前記ドラム状像形成体中心
を通る水平線下方の前記垂直線の一方の側に転写手段他
方の側にクリーニング手段を配置したことを特徴とする
カラー画像形成装置（第１発明）、および像形成体に対
し帯電、像露光および現像を繰り返して前記像形成体上
にトナー像を重ね合わせて形成後、転写材に一括転写を
行うカラー画像形成装置において、前記像形成体はドラ
ム状像形成体であって装置本体に固定される前記複数の
像露光手段を内包し、前記ドラム状像形成体中心を通る
垂直線に対し前記現像手段を左右位置にそれぞれ２個ず
つ配置し、さらに前記ドラム状像形成体中心を通る水平
線上方の前記垂直線の一方の側に転写手段他方の側にク
リーニング手段を配置したことを特徴とするカラー画像
形成装置（第２発明）によって達成される。

【０００９】

【実施例】本発明の各実施例の説明に先立ち、各発明に
共通するカラー画像形成装置の構成を図１および図２に
よって説明する。

【００１０】10はドラム状の像形成体すなわち感光体ド
ラムで、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，有機感光層（ＯＰＣ）を塗布したものである。

【００１１】前記感光体ドラム10は一方の端部のフラン
ジ10Ａが後述するカートリッジ30の備えるガイドピン30
Ｐによって軸受支持され、他方の端部のフランジ10Ｂが
装置本体の基板40の備える複数のガイドローラ40Ｒに外
嵌して外周の歯車10Ｇを駆動歯車40Ｇに噛合し、その動
力により前記の透明導電層を接地した状態で時計方向と
回転される。

【００１２】11はスコロトロン帯電器で感光体ドラム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
グリッドと放電ワイヤによるコロナ放電とによってそれ
ぞれ帯電作用を行い、感光体ドラム10に対し一様な電位
を与える。

【００１３】12は感光体ドラム10の軸方向に配列したＬ
ＥＤとセルフオックレンズとから構成される露光光学系
で、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前記の各露光
光学系12にそれぞれ電気信号として入力される。

【００１４】前記の各露光光学系12は何れも装置本体の
基板40に対しガイドピン40Ｐ１を案内として固定した円
柱状の支持部材20に取り付けられて前記感光体ドラム10
の基体内部に収容される。

【００１５】13Ｙないし13Ｋはイエロー（Ｙ），マゼン
タ（Ｍ），シアン（Ｃ）およびＫ（黒色）の各現像剤を
収容する現像器で、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13
0を備えている。

【００１６】前記の各現像器は、前述した帯電器11によ
る帯電，露光光学系12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。

【００１７】次に本装置におけるカラー画像形成装置の
プロセスについて説明する。

【００１８】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。

【００１９】画像記録のスタートにより感光体の駆動モ
ータの始動により前記の駆動歯車40Ｇが回動して感光体
ドラム10を時計方向へと回転し、同時に帯電器11（Ｙ）
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。

【００２０】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12（Ｙ）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。

【００２１】前記の潜像は現像器13（Ｙ）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。

【００２２】次いで感光体ドラム10は前記イエロ（Ｙ）
のトナー像の上にさらに帯電器11（Ｍ）の帯電作用によ
り電位を付与され、露光光学系12（Ｍ）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13（Ｍ）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して
いく。

【００２３】同様のプロセスにより帯電器11（Ｃ）、露
光光学系12（Ｃ）および現像器13（Ｃ）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
た帯電器11（Ｋ）、露光光学系12（Ｋ）および現像器13
（Ｋ）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。

【００２４】これ等各露光光学系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。なお各露光光学系12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201を用い高温の場合はヒートパイプ202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。また各現像器による
現像作用に際しては、それぞれ現像スリーブ10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に対して非接触の反転現像が行われるよう
になっている。

【００２５】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より搬送されタイミングローラ16の駆動によって同
期して給紙される転写紙に転写される。

【００２６】トナー像の転写を受けた転写紙は、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、定着装置17においてトナーを溶着したのち排紙ロー
ラ18を介して装置上部のトレイ上に排出される。

【００２７】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において残留トナーを除去，清掃し
て原稿画像の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のトナー像の形成にかかる。

【００２８】前記の感光体ドラム10、各帯電器11、各現
像器13とさらにクリーニング装置19はカートリッジ30に
収容され一体化された状態で光学系12と光学系12を有す
る支持部材20を残して装置本体内に着脱出来るように構
成されている。

【００２９】すなわちカートリッジ30は装置本体の側面
に挿脱可能に設けた図３に示す架台50に収納して装置内
部に着脱される。

【００３０】支持部材20を残す構成は、ヒータ201、ヒ
ートパイプ202、ＬＥＤを動作させるリード線203や光学
系12を感光体の回動や感光体の着脱にもかかわらず支持
部材20に固定しておくことができる特徴を有している。
又以下に記す様に感光体ドラム10の軸心を決めるのに利
用することもできる。

【００３１】前記架台50は側板50Ａと一対の支持台50Ｂ
とから成り、カートリッジ30を載置しかつ係止状態とし
て本体内部のガイドレール51に沿って水平方向にスライ
ドされる。

【００３２】前記架台50は装置内部への挿入に当たりカ
ートリッジ30内の感光体ドラム10を支持するガイドピン
30Ｐを前述した露光光学系12を取り付ける支持部材20に
係合し、これに前後してフランジ10Ｂを前述した基板40
側のガイドローラ40Ｒに外嵌した上で締付ネジ52を固定
手段として側板50Ａを装置本体の突当部53に密着し固定
される。それによって画像形成部に対する前記感光体ド
ラム10の軸心ならびに軸方向の中心位置が決定される。

【００３３】また脱装時は前記架台50は装置内部より引
き出されると、感光体ドラム10が前記の各露光光学系12
を取り付ける支持部材20より離脱した位置でスライドが
停止されてガイドレール51により支持状態とされる。

【００３４】架台50の引き出しにより基板40の備える前
記のガイドローラ40Ｒとの嵌合を外れる感光体ドラム10
のフランジ10Ｂは、カートリッジ30が一体に形成する数
箇所の折り返し部30Ａによって支持されてほぼ挿入時と
同じ軸心位置を維持する。従って架台50の再度の挿入に
際しフランジ10Ｂは前記のガイドローラ40Ｒに容易に外
嵌して感光体ドラム10を正規の軸心位置に設定する。

【００３５】（実施例１）本発明における第１発明の実
施例を図４によって説明する。

【００３６】前記の感光体ドラム10は露光光学系12をそ
の内部に収める関係からドラム径が比較的小さくともそ
の外周面に前述した複数の帯電器11、現像器13等を配設
することが可能であって、外径φが60mmないし160mmの
小径のドラムの使用によって一方各帯電器11としては図
７（ａ）あるいは（ｂ）に示すような固体放電素子から
成る板状の帯電器が使用される。

【００３７】前記固体放電素子は板状の誘電体11Ａに帯
状の電極Ｅ１およびＥ２を設けてそれぞれＡＣ電極およ
びＤＣ電極とし、ＡＣ電界で正負両イオンを発生させ、
ＤＣ電界によってイオン放出を行って帯電器としての機
能を果たすことが出来る。

【００３８】固体放電素子から成る帯電器は板状である
ため取り付けに要するスペースが小さくて済み、またト
ナーが付着し難いので取り扱い性にも優れている。

【００３９】（実施例２）本発明における第２発明の実
施例を図４および図５によって説明する。

【００４０】前記の感光体ドラム10は露光光学系12をそ
の内部に収め、さらに固体放電素子を帯電器11として使
用することからドラム径が比較的小さくともその外周面
に帯電器11、現像器13を始めとする各画像形成用機材を
配置することが出来て、外径φが50mmないし140mmの超
小型のドラムの使用が可能であり、従って装置のコンパ
クト化が実現される。

【００４１】さらに図４に示すように感光体ドラム10の
中心を通る垂直線Ｍ−Ｍを対称軸としてその左右に露光
光学系12と現像器13をそれぞれ２個ずつ、また感光体ド
ラム10の中心を通る水平線Ｎ−Ｎ下部の一方の側に転写
器14Ａ、他方の側にクリーニング装置19を配置すること
によってカートリッジ30は左右のバランスが保たれ、取
扱い操作が容易である。

【００４２】本実施例において確かめたところ露光光学
系12と現像器13を図示の如く垂直線Ｍ−Ｍの左右のほぼ
対向した位置とし、特に下方の現像器13を水平線Ｎ−Ｎ
に対し各々のθ１，θ２が上下20度の範囲内に収まるよ
うにし、さらに上部に配置される左右一対の現像器13に
対してなす対角θ５およびθ６をそれぞれ45度ないし75
度とし、転写器14Ａ中心を水平線Ｎ−Ｎ下方の垂直線Ｍ
−Ｍより感光体ドラム10の回転上流側の角度θ１が５度
ないし40度、一方クリーニング装置19の当接部を同じく
水平線Ｎ−Ｎ下方の垂直線Ｍ−Ｍより感光体ドラム10の
回転下流側の角度θ２が10度ないし50度の各位置に配置
した結果感光体周囲を有効に利用し、外形形状、重量バ
ランスのとれたレイアウトを得ることが出来た。

【００４３】なお、転写器14Ａをコロナ帯電器に代えて
転写ローラやベルトを用いることもできるまた各露光光
学系12はそれぞれの現像器13の容器内部における感光体
ドラム10の回転最上流の位置すなわち図５に示すように
現像容器内の入口近くのドラム面に対向するよう配置さ
れていて、帯電器11によって電位を与えられた感光体ド
ラム10が各現像器13の容器に入った直後に像露光が行わ
れる。

【００４４】各現像器13は感光体ドラム10との作動によ
り回転上流側に位置するドラム周面の空気層を破線にて
示すように容器内に巻き込み吸入する作用を伴うので、
像露光位置のドラム面あるいは帯電器11に向けてのトナ
ーの飛散、付着が未然に防止されて帯電器11による高電
位の印加と、露光光学系12による像露光とによって高品
質の静電画像が形成されることとなり、一方帯電器11と
現像器13との近接配置も可能となって感光体ドラム10は
より小型化される。又現像スリーブ130の回転方向を感
光体と同方向にすることによりさらに上記効果が向上す
る。

【００４５】実施例によれば露光光学系12の適切な露光
位置としては、感光体ドラム10の外径をｒ、現像容器の
入口から現像域中心である現像スリーブ130の中心まで
の感光体ドラム10の中心角をα１とした場合に、露光光
学系12と現像スリーブ130との間の中心角α２が （2/3）α１＜α２＜α１ の条件を満たす位置がその効果が最も顕著であり、像露
光によるトナー飛散もなくまた像露光後、現像域に到達
するまでに感光体ドラム10の電位低下の時間を確保出来
ることも確認された。

【００４６】（実施例３）本発明における第３発明の実
施例を図６によって説明する。

【００４７】本発明の位置は押圧ローラ140とそれによ
って搬送回転される転写ベルト141とから構成される転
写手段を装置本体の上部に設けていて、転写ベルト141
により吸着搬送される転写紙に対し感光体ドラム10の上
部においてトナー像を押圧ローラ140を介して転写する
形式をとっている。

【００４８】本装置の感光体ドラム10は露光光学系12を
その内部に収めることと帯電器11に前述した固体放電素
子を使用する関係からドラム径が比較的小さくともその
外周面に前述した複数の帯電器11、現像器13等を配設す
ることが可能であって、実用上外径φはコロナ帯電器の
場合の60mmから160mm径のドラムから、さらに小さく50
〜140mmφのドラムを使用でき、装置のコンパクト化が
実現される。さらに感光体ドラム10の中心を通る垂直線
Ｍ−Ｍを対称軸としてその左右に露光光学系12と現像器
13をそれぞれ２個ずつ、また感光体ドラム10の中心を通
る水平線Ｎ−Ｎ上部の一方の側に押圧ローラ140、他方
の側にクリーニング装置19を配置することによってカー
トリッジ30は左右のバランスが保たれ取扱い操作が容易
となる。

【００４９】本実施例において確かめたところ、押圧ロ
ーラ140を水平線Ｎ−Ｎ上方の垂直線Ｍ−Ｍより感光体
ドラム10の回転上流側の角度θ１が５度ないし40度、一
方クリーニング装置19を同じく水平線Ｎ−Ｎ上方の垂直
線Ｍ−Ｍより感光体ドラム10の回転下流側の角度θ２が
10度ないし50度の各位置に、また上部に配置される左右
一対の現像器13の各現像スリーブが水平線Ｎ−Ｎとの間
になす感光体ドラム１０の中心角θ３およびθ４を上下
にそれぞれ２０度以内の範囲にさらに下部に配置される
左右一対の現像器13に対してなす対角θ5およびθ6をそ
れぞれ45度ないし75度に設定することにより感光体周囲
を有効に利用し外形バランスと重量バランスのとれたレ
イアウトを得ることが出来た。

【００５０】

【発明の効果】本発明により、露光手段を像形成体に内
包する形式のカラー画像形成装置においても、一般の装
置における場合と同様、像形成体を帯電手段，現像手段
等と共にバランスのとれたレイアウトをもってカートリ
ッジ内に一体化し、簡易な操作により高い精度をもって
装置本体に対し着脱させる構造をとることが可能とな
り、その結果、コンパクトでメンテナンスの作業性も良
い高速プリントの可能なカラー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】

【図１】本発明の第１発明によるカラー画像形成装置の
構成を示す断面図。

【図２】前記装置の要部断面図。

【図３】カートリッジの着脱形式を示す斜視図。

【図４】カートリッジ内のレイアウトを示す配置図。

【図５】像露光位置を示す説明図。

【図６】本発明の第２発明によるカラー画像形成装置の
構成を示す断面図。

【図７】帯電器の構成図。

【符号の説明】

10 感光体ドラム 11 帯電器 11Ａ 板状誘電体 Ｅ１，Ｅ２ 帯状電極 12 露光光学系 13 現像器 14Ａ 転写器 14Ｂ 除電器 15 給紙カセット 17 定着装置 19 クリーニング装置 20 支持部材 30 カートリッジ 30Ｐ ガイドピン 40 基板 40Ｒ ガイドローラ 50 架台 51 ガイドレール 140 押圧ローラ 141 転写ベルト

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像形成体に対し帯電、像露光および現像
   を繰り返して前記像形成体上にトナー像を重ね合わせて
   形成後、転写材に一括転写を行うカラー画像形成装置に
   おいて、前記像形成体はドラム状像形成体であって装置
   本体に固定される前記複数の像露光手段を内包すると共
   に外周に固体放電素子から成る前記複数の帯電手段を備
   え、前記ドラム状像形成体中心を通る垂直線に対し前記
   現像手段を左右位置にそれぞれ２個ずつ配置し、さらに
   前記ドラム状像形成体中心を通る水平線下方の前記垂直
   線の一方の側に転写手段他方の側にクリーニング手段を
   配置したことを特徴とするカラー画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記像形成体は直径が50mmないし140mm
   のドラム状像形成体であることを特徴とする請求項１の
   カラー画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記転写手段は前記水平線下方の前記垂
   直線位置より５度ないし40度回転上流側に設置されるこ
   とを特徴とする請求項１のカラー画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記クリーニング手段は前記水平線下方
   の前記垂直線位置より10度ないし50度回転下流側に設置
   されることを特徴とする請求項１のカラー画像形成装
   置。
5. 【請求項５】 前記像形成体は前記複数の帯電手段およ
   び前記複数の現像手段と共にカートリッジに収められて
   装置本体に対し一体で着脱可能であることを特徴とする
   請求項１のカラー画像形成装置。
6. 【請求項６】 前記像形成体は前記像露光を前記現像手
   段の容器内部における位置において行うことを特徴とす
   る請求項１のカラー画像形成装置。
7. 【請求項７】 像形成体に対し帯電、像露光および現像
   を繰り返して前記像形成体上にトナー像を重ね合わせて
   形成後、転写材に一括転写を行うカラー画像形成装置に
   おいて、前記像形成体はドラム状像形成体であって装置
   本体に固定される前記複数の像露光手段を内包し、前記
   ドラム状像形成体中心を通る垂直線に対し前記現像手段
   を左右位置にそれぞれに２個ずつ配置し、さらに前記ド
   ラム状像形成体中心を通る水平線上方の前記垂直線の一
   方の側に転写手段、他方の側にクリーニング手段を配置
   したことを特徴とするカラー画像形成装置。
8. 【請求項８】 前記像形成体は直径が60mmないし160mm
   のドラム状像形成体であることを特徴とする請求項７の
   カラー画像形成装置。
9. 【請求項９】 前記転写手段は像形成体上方の前記垂直
   線位置より５度ないし40度回転上流側に設置されること
   を特徴とする請求項７のカラー画像形成装置。
10. 【請求項１０】 前記クリーニング手段は像形成体上方
    の前記垂直線位置より10度ないし50度回転下流側に設置
    されることを特徴とする請求項７のカラー画像形成装
    置。
11. 【請求項１１】 前記像形成体は前記複数の帯電手段お
    よび前記複数の現像手段と共にカートリッジに収めて装
    置本体に対し一体で着脱可能であることを特徴とする請
    求項７のカラー画像形成装置。
12. 【請求項１２】 前記像形成体は前記像露光を前記現像
    手段の容器内部の位置において行うことを特徴とする請
    求項７のカラー画像形成装置。