JPH08254872A - カラー画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プロセスカートリッジに一体化される複数の
現像器の内、使用頻度の高い現像器の交換を可能とする
一方、使用頻度の低い現像器を簡易な操作によって再使
用出来るようにする。 【構成】 プロセスカートリッジ３０に収められる現像
器の内、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）及びシアン
（Ｃ）の各色に対応する現像器１３（Ｙ）、１３（Ｍ）
及び１３（Ｃ）をプロセスカートリッジ３０より分離さ
れる現像ユニット３００に収容し、黒（Ｋ）の色に対応
する現像器１３（Ｋ）を感光体ドラム１０を収めるカー
トリッジ３０本体に収容して、前記の現像ユニット３０
０をカートリッジ３０本体に対しレール部材Ｍ１とガイ
ド部材Ｎ１との係脱により一体化及び分離出来るように
構成したことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、像形成体の周面に複数
の帯電手段、像露光手段ならびに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カラー画
像を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記録する装置として
は、画像形成に必要な色の種類と同数の帯電手段、像露
光手段ならびに現像手段を像形成体の周囲に配置して、
像形成体の一周する間に各色毎の帯電、像露光ならびに
現像を順次行ってトナー像を重ね合わせてカラーのトナ
ー像を形成し、これを一括して転写材上に転写する形式
のカラー画像形成装置が知られている。

【０００３】かかる装置は各色のトナー像の形成が僅か
な時間差を置いて連続して開始されることから、カラー
画像形成のスピードが早く、また像形成体の周面の長さ
より大きいカラー画像の形成が可能であると云う特徴も
備えている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記装置は一般に、装
置本体をコンパクトにする目的から前記の帯電、現像等
の各手段を像形成体の周囲に互いに近接して配置した上
でさらにジャム処理等のメンテナンスを容易にする目的
からそれ等のプロセス機材を着脱可能のカートリッジに
収めて一体化することが望まれる。

【０００５】かかるカートリッジは、収容する前記の各
機材を個々に着脱するのが困難であるために所定の耐用
期限毎に一括して新規のものに交換されるが、現像手段
に関しては使用頻度の差も大きく、使用頻度が比較的低
いものにあっては交換に際して継続して使用可能のもの
もあって再度の使用が望まれる。

【０００６】本発明はこの点を解決して改良した結果、
使用頻度の低い特定した現像手段を容易な操作によって
新規のカートリッジに組み込み再使用を可能としたカラ
ー画像形成装置の提供を目的としたものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、像形成体の
周面に、それぞれ複数の帯電手段、像露光手段及び現像
手段を配設し、前記像形成体の一回転中に帯電、像露光
及び現像を繰り返して像形成体上にイエロー、マゼン
タ、シアン、黒からなるトナー像を重ね合わせて形成
後、前記トナー像を転写材に一括して転写するカラー画
像形成装置において、前記像露光手段は前記像形成体と
共に装置本体に着脱可能であって、前記複数の現像手段
を構成するイエロー、マゼンタ及びシアンの各現像手段
は一体化した現像ユニットとして装置本体に着脱される
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。

【０００８】

【実施例】本発明の実施例を図１ないし図８によって説
明する。

【０００９】１０はドラム状の像形成体即ち感光体ドラ
ムで、光学ガラス若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基体の外周に透明導電層から成る
有機感光層（ＯＰＣ）を塗布したもので、接地した状態
で時計方向に駆動回転される。

【００１０】本実施例では、画像露光用の露光ビームの
結像点である感光体ドラムの光導電体層において、光導
電体層の光減衰特性（光キャリア生成）に対して適正な
コントラストを付与できる波長の露光光量を有していれ
ばよい。従って、本実施例における感光体ドラムの透明
基体の光透光率は、１００％である必要はなく、露光ビ
ームの透過時にある程度の光が吸収されるような特性が
あっても構わない。透光性基体の素材としては、ソーダ
ガラス、パイレックスガラス、ホウ珪酸ガラスや一般光
学部材などに使用されるフッ素、ポリエステル、ポリカ
ーボネート、ポリエチレンテレフタレートなどの各種透
光性樹脂が使用可能である。また、透光性導電層として
は、インジウム・スズ・酸化物（ＩＴＯ）、酸化錫、酸
化鉛、酸化インジウム、ヨウ化銅や、Ａｕ、Ａｇ、Ｎ
ｉ、Ａｌなどからなる透光性を維持した金属薄膜が用い
られ、成膜法としては、真空蒸着法、活性反応蒸着法、
各種スパッタリング法、各種ＣＶＤ法、浸漬塗工法、ス
プレー塗布法などが利用される。また、光導電体層とし
ては、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）合金感光層、
アモルファスセレン合金感光層や、各種有機感光層（Ｏ
ＰＣ）が使用可能である。

【００１１】１１は帯電手段である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。

【００１２】１２は像露光手段である露光光学系で、感
光体ドラム１０の軸方向に配列したＬＥＤ，ＦＬ，Ｅ
Ｌ，ＰＬ等の発光素子とセルフォックレンズとから構成
される。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。
この実施例で使用される発光素子の発光波長は各々同一
波長であり５００〜９００ｎｍの範囲のものである。

【００１３】前記の各露光光学系１２は何れも共通の柱
状の支持部材２０に取り付けられ、かつ各露光光学系１
２（Ｙ），１２（Ｍ），１２（Ｃ），１２（Ｋ）は等間
隔に配置され、前記感光体ドラム１０の基体内部に収容
される。露光光学系１２は上記の発光素子以外にＬＣ
Ｄ，ＬＩＳＡ，ＰＬＺＴ等の光シャッタ部材を組み合わ
せたものとセルフォックレンズ等の結像レンズとから構
成することもできる。

【００１４】１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋはイエロ
ー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ）及び黒色
（Ｋ）の各現像剤を収容する現像手段である現像器で、
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１３０を備えてい
る。

【００１５】前記の各現像器１３は、前述した帯電器１
１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。

【００１６】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。

【００１７】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及び
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。

【００１８】画像記録のスタートにより感光体駆動モー
タ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。

【００１９】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
による像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。

【００２０】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。

【００２１】次いで感光体ドラム１０は前記イエロー
（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
る電気信号による像露光が行われ、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
わせて形成される。

【００２２】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、また最後に帯電器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（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。

【００２３】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材である転写紙上に転
写される。

【００２４】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定着がなさ
れたのち排紙ローラ１８を介して装置上部のトレイ上に
排出される。

【００２５】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待機
する。

【００２６】前記の露光光学系１２を除く感光体ドラム
１０、帯電器１１、現像器１３とクリーニング装置１９
とさらに前記の現像器１３に接続するトナー収納容器４
０とクリーニング装置１９に接続する廃トナー容器５０
は何れもプロセスカートリッジ３０に収めて一体化され
ている。

【００２７】前記のプロセスカートリッジ３０は、装置
本体の備える前後に一対のガイド部材に係合して画像形
成を可能とする位置に設定されていて、側面カバー８０
を開放することにより図の右側面側からスライドして着
脱されるようになっている。

【００２８】前記のプロセスカートリッジ３０は、装置
本体の側面部材を形成する側面カバー８０を開放するこ
とにより、一旦斜め上方に移動したあとその位置から側
方に引き出すことによって装置本体の外部に向け水平方
向に移動される。

【００２９】図２（ａ）はプロセスカートリッジ３０の
支持構造、図２（ｂ）はその要部たる断面ＢＢを示した
もので、装置本体内の前後の各基板６０には傾斜した一
対の長穴６０Ａが相対して設けられ、長穴６０Ａにピン
Ｐ１を内側より係合することにより連結された一対の昇
降板６１を斜め上方からさらに斜め下方にスライド可能
に支持している。

【００３０】前記の各昇降板６１の内側にはアキュライ
ドレールと呼ばれる３本のレールにより２段階に伸縮可
能のガイド部材７０が取り付けられていて、さらにそれ
ぞれの内側の各レールには移動板７１が固定されてい
る。

【００３１】前記の各移動板７１は相対する位置に一対
のＵ字状の切欠を備えていて、それぞれの切欠にピンＰ
２を係合することにより前記のプロセスカートリッジ３
０を支承している。

【００３２】一方前記の各昇降板６１は上下に長い長穴
６１Ａを備えていて、前記の側面カバー８０と共に回転
軸Ｈを支点として回動するアーム上のピンＰ３を遊合し
ている。

【００３３】側面カバー８０を時計方向に回転して開放
し水平の停止位置に置くと、前記のピンＰ３の移動によ
り昇降板６１はピンＰ１が前記の長穴６０Ａ内をスライ
ドすることにより斜め上方から次いで斜め下方へと移動
したあと停止し、この過程でプロセスカートリッジ３０
は画像形成位置（Ｉ）の状態位置から前述したタイミン
グローラ１６、転写器１４Ａ、除電器１４Ｂ等を回避し
て移動し、引き出しを可能とする引き出し位置（II）に
設定される。

【００３４】プロセスカートリッジ３０は、前記の引き
出し位置（II）から引き出されると、前記のガイド部材
７０の伸長により図３に示す如く水平状態を維持して装
置本体の外部の引き出し位置（III）に移動される。

【００３５】図４は図１における断面ＡＡを示したもの
で、感光体ドラム１０は前方端部のフランジ部材１０Ａ
が軸受Ｂ１を介してプロセスカートリッジ３０の壁面に
直接支持され、また後方端部のフランジ部材１０Ｂはプ
ロセスカートリッジ３０とカートリッジ３０に例えばネ
ジ部材等によって着脱可能の円盤部材３０Ａとに挾着保
持される軸受Ｂ２を介して支持されている。

【００３６】一方各露光光学系１２は、前記の支持部材
２０を挿通固定する軸部材２１の前方端部がプロセスカ
ートリッジ３０の壁面に係合支持され、また後方端部は
前記の円盤部材３０Ａに係合し回転を規制された状態で
支持されている。

【００３７】従ってプロセスカートリッジ３０は各露光
光学系１２を一体として装置外部に移動した状態（引き
出し位置III）で、前記の円盤部材３０Ａを取り外すこ
とにより各露光光学系１２をカートリッジ３０の背面側
より容易に分離することが出来る構成となっている。

【００３８】前記のプロセスカートリッジ３０は図５に
示す如く、さらに内部に現像ユニット３００を内蔵して
いて、使用頻度の比較的低いイエロー（Ｙ）、マゼンタ
（Ｍ）及びシアン（Ｃ）の各色に対応する各現像器１３
（Ｙ）、１３（Ｍ）及び１３（Ｃ）はイエロー（Ｙ）、
マゼンタ（Ｍ）及びシアン（Ｃ）の各色に対応する帯電
器１１（Ｙ）、１１（Ｍ）及び１１（Ｃ）と共に前記の
現像ユニット３００に収容され、一方使用頻度の比較的
高い黒（Ｋ）の色に対応する現像器１３（Ｋ）は耐用期
間の短い感光体ドラム１０及びクリーニング装置１９と
共にプロセスカートリッジ３０に直接収容されている。

【００３９】前記の現像ユニット３００は、前後の外側
面に備える各一対のレール部材Ｍ１をプロセスカートリ
ッジ３０の内側面に備える各一対のガイド部材Ｎ１に対
し上方より挿入して係合することにより、収容する各帯
電器１１と各現像器１３を感光体ドラム１０に対する所
定の位置に設定を可能とする。

【００４０】前記の現像ユニット３００の着脱は、装置
本体上部の上面カバー９０を開放した状態か或いはプロ
セスカートリッジ３０を装置本体の外部に移動した状態
で行われる。

【００４１】また前記の現像ユニット３００は、図５に
示した実施例とは別に図６に示す如く現像ユニット３０
０の左右の外側面に形成した奥行方向に長いレール部材
Ｍ２を、カートリッジ３０の内部に架設したガイド部材
Ｎ２に対し前方より挿入して係合することにより前記の
所定位置を設定することも可能である。

【００４２】この場合の現像ユニット３００の着脱は、
装置本体の正面側を開放した状態か或いはプロセスカー
トリッジ３０を装置本体の外部に移動した状態で行われ
る。

【００４３】更に前記の現像ユニット３００は、図７に
示す如くレール部材Ｍ３を現像ユニット３００の上面に
形成して装置本体の上面カバー９０に架設したガイド部
材Ｎ３に挿入して係合することにより支持する構成と
し、前記の上面カバー９０の開閉操作によりプロセスカ
ートリッジ３０に対し着脱させることも出来る。

【００４４】この場合上面カバー９０の開閉操作はプロ
セスカートリッジ３０が装置本体内の画像形成装置にあ
る時にのみ可能とされ、更に上面カバー９０が閉止位置
にある時には、プロセスカートリッジ３０の画像形成位
置よりの移動即ち装置本体に対する着脱操作が禁止され
る構成となっている。

【００４５】前記の現像ユニット３００は、収容する各
現像器１３を感光体ドラム１０に対して付勢する弾性部
材（図示せず）を備えていて、プロセスカートリッジ３
０への装着により前記弾性部材の作動によって各現像器
の現像スリーブ１３０を現像スリーブ１３０の両側に設
けた突き当て部材（図示せず）によって感光体ドラム１
０の周面と所定の現像間隙を形成する位置に自動的に設
定する。

【００４６】更に、前記の現像ユニット３００は、プロ
セスカートリッジ３０よりの分離によって収容する各現
像器の着脱が容易となり、一方現像器１３（Ｋ）もまた
プロセスカートリッジ３０に対し着脱出来るように組み
込むことによって、全ての現像器１３はその使用頻度、
消耗度に応じて、随時交換が可能となって均一な現像性
能によりバランスのとれたカラー画像が形成されること
となる。

【００４７】カラー画像形成装置は、カラーモードと黒
単色モードに限定すると制御や交換部品を含めたメンテ
ナンスが容易とすることができる。実際、多くのユーザ
は黒のみのプリントを行うことが多い。それ故、黒トナ
ーの使用の有無に関わらず、カラートナーを使用する場
合は４色のトナー像を形成するカラーモードに共通化す
ることにより、Ｙ，Ｍ，Ｃ現像器の耐久性を同一に保
ち、規定の使用頻度に達した時、一括変換することが好
ましい。又、カラーモードでは帯電器１１（Ｙ〜Ｋ）に
よる像形成体１０の劣化が黒単色モードより早くなる。
このことから、像形成体１０や黒現像器１３（Ｋ）は、
一体的或いは個別に交換することが好ましい。又、黒現
像器１３Ｋに関わる帯電器１１（Ｋ）は、Ｙ，Ｍ，Ｃ現
像器ユニットと一体化してもよいが黒現像器と共に交換
することが使用頻度からいって好ましい。

【００４８】なお本実施例は各露光光学系１２が感光体
ドラム１０の内部に配置されて、ドラム外周の感光層に
対しドラム内側より透明基板を透して像露光を行う形式
の装置について説明したが、本発明の図７に示す如く各
露光光学系１２が感光体ドラム１０の外周に設けたリン
グ状の支持部材２０Ａに配置され、ドラム外周の感光層
に対し直接像露光を行う形式の装置に対しても適用可能
であって同様の効果が得られるものである。

【００４９】

【発明の効果】本発明により、カラー画像形成装置の備
える複数の現像器を感光体ドラムと一体で取り扱えるよ
うにした上でさらに各現像器をそれぞれの使用頻度に応
じた消耗度を考慮して個別に交換することが可能とな
り、その結果、経済的であり、かつ現像性能の安定によ
って常にカラーバランスに優れた画像の得られるカラー
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】本発明のカラー画像形成装置の断面構成図。

【図２】プロセスカートリッジの画像形成装置を示す説
明図。

【図３】プロセスカートリッジの引き出し位置を示す説
明図。

【図４】感光体ドラムと露光光学系の関係を示す断面
図。

【図５】現像ユニットの支持および脱着構造（その一）
を示す説明図。

【図６】現像ユニットの支持および脱着構造（その二）
を示す説明図。

【図７】現像ユニットの支持および脱着構造（その三）
を示す説明図。

【図８】本発明の適用可能な他のカラー画像形成装置の
断面構成図。

【符号の説明】

１０ 感光体ドラム １１ 帯電器 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 １６ タイミングローラ １７ 定着装置 １９ クリーニング装置 ２０，２０Ａ 支持部材 ３０，３０Ａ プロセスカートリッジ ４０ トナー収納容器 ５０ 廃トナー容器 ８０ 側面カバー ９０ 上面カバー ３００ 現像ユニット Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３ レール部材 Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３ ガイド部材

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像形成体の周面に、それぞれ複数の帯電
   手段、像露光手段及び現像手段を配設し、前記像形成体
   の一回転中に帯電、像露光及び現像を繰り返して像形成
   体上にイエロー、マゼンタ、シアン、黒からなるトナー
   像を重ね合わせて形成後、前記トナー像を転写材に一括
   して転写するカラー画像形成装置において、前記像露光
   手段は前記像形成体と共に装置本体に着脱可能であっ
   て、前記複数の現像手段を構成するイエロー、マゼンタ
   及びシアンの各現像手段は一体化した現像ユニットとし
   て装置本体に着脱されることを特徴とするカラー画像形
   成装置。
2. 【請求項２】 前記黒の現像手段が前記像形成体と一体
   化されていることを特徴とする請求項１記載のカラー画
   像形成装置。
3. 【請求項３】 前記黒の現像手段が単独で装置本体に着
   脱されることを特徴とする請求項１記載のカラー画像形
   成装置。
4. 【請求項４】 前記イエロー、マゼンタ及びシアンの各
   現像手段或いは前記黒の現像手段が前記像形成体に優先
   して装置本体より取り外されることを特徴とする請求項
   １記載のカラー画像形成装置。
5. 【請求項５】 前記イエロー、マゼンタ及びシアンの各
   現像手段が前記像形成体と共に装置本体より取り外した
   後分離、或いは前記像形成体より分離後装置本体より取
   り外されることを特徴とする請求項１記載のカラー画像
   形成装置。
6. 【請求項６】 前記トナー供給部は着脱によってトナー
   ホッパが交換されることを特徴とする請求項５記載のカ
   ラー画像形成装置。
7. 【請求項７】 画像形成モードがカラーモードと黒単色
   モードとに限定されることを特徴とする請求項１記載の
   カラー画像形成装置。