JPH08272280A - カラー画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プリントする画像の色に応じてカラー用ある
いはモノクロ用の各プロセスカートリッジを交換して使
用されるようにする。 【構成】 感光体ドラム１０、クリーニング装置１９と
共にそれぞれ複数の帯電器１１、現像器１３を収めるカ
ラー用プロセスカートリッジ３０Ｃと、感光体ドラム１
０、クリーニング装置１９と共にそれぞれ単数の帯電器
１１、現像器１３を収めるモノクロ用プロセスカートリ
ッジ３０Ｍとを、複数の露光光学系１２を備える装置本
体に交換して装着可能とし、本体側の動力系および電気
系の共通した作動によりカラーあるいはモノクロそれぞ
れの画像形成が行え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、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】かかる装置は、原稿の
各色に対応する複数の像露光や現像の各手段を始めとす
る多くの画像形成用機材を備えていて、カラー画像と共
にモノクロ画像のコピーを可能としているが、モノクロ
画像のコピーを主体とする場合にも使用を必要としない
カラー画像形成用の機材を長時間駆動することとなるの
で、高価な機材の耐用期限を早め経済的には好ましいこ
とではない。又感光体を含めてプロセス部は耐久性に限
界があり、像露光手段と比べ交換する必要が生じる。

【０００５】本発明はこの点を解決して改良した結果、
形成する画像の種類に応じ、カラー用とモノクロ用のそ
れぞれ専用の画像形成用機材を選択して装置本体内に装
着することの出来るカラー画像形成装置の提供を目的と
したものである。

【０００６】

【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、像露光手段および現
像手段を配設し、前記像形成体の一回転中に帯電、像露
光および現像を繰り返して像形成体上にトナー像を重ね
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、前記装置は像形成体
とそれぞれ複数の帯電手段及び現像手段を一体に収める
カラー用プロセスカートリッジと、像形成体とそれぞれ
単数の帯電手段及び現像手段を一体に収めるモノクロ用
プロセスカートリッジを交換して着脱可能とすることを
特徴とするカラー画像形成装置によって達成される。

【０００７】

【実施例】本発明の一実施例を図１ないし図７によって
説明する。

【０００８】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。

【０００９】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。

【００１０】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。

【００１１】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，ＥＬ，Ｐ
Ｌ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
あり各々同一波長であり、500〜900nmの範囲のものであ
る。

【００１２】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12
（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ＬＣＤ，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。

【００１３】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。

【００１４】前記の各現像器13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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】前記の感光体ドラム１０は、各帯電器１
１、露光光学系１２、現像器１３ならびにクリーニング
装置１９とさらに前記の各現像器１３に対しトナーを供
給する各トナー収納容器４０およびクリーニング装置１
９により回収したトナーを収容する廃トナー容器５０と
共にカラー用のプロセスカートリッジ３０Ｃに収められ
ていて、装置本体用に架設した一対のガイド部材７０に
対し本体手前側より水平にスライドすることによって一
体で着脱される。

【００２６】図２は感光体ドラム１０と露光光学系１２
の要部断面を示したもので、感光体ドラム１０は一方の
端部のフランジ部材１０Ａが軸受Ｂ介してプロセスカー
トリッジ３０内面の軸受ピンＰに支持され、他方の端部
のフランジ部材１０Ｂが装置本体の固定基板１００の備
える複数の軸受ローラＲによって支持されている。

【００２７】一方露光光学系１２は、前記の支持部材２
０の一方の端部が前記の軸受ピンＰに係合支持され、他
方の端部が前記の固定基板１００に回転を規制された状
態で支持固定されている。

【００２８】従って前記の各露光光学系１２はプロセス
カートリッジ３０を装置本体より引き出してもカートリ
ッジ３０と共に移動することなく装置内に残されること
となり、さらにカートリッジ３０の引き出し後、固定基
板より分離することも出来る。

【００２９】本装置には、図３（ａ）に示す前記のカラ
ー用のプロセスカートリッジ３０Ｃと共に図３（ｂ）に
示すようなモノクロ用のプロセスカートリッジ３０Ｍが
用意されていて、コピーする原稿画像の色に応じてその
何れかのカートリッジが選択して装置本体内に装着され
る。

【００３０】前記のモノクロ用のプロセスカートリッジ
３０Ｍは、特定した単色として例えば黒色の画像形成装
置を主体とする場合には、帯電器１１（Ｋ）と現像器１
３（Ｋ）のみを感光体ドラム１０とクリーニング装置１
９と共に収めて一体とするもので、前記のカラー用のプ
ロセスカートリッジ３０Ｃと全く同一の取り扱い操作に
よって装置本体に着脱される。

【００３１】前記のプロセスカートリッジ３０Ｃ及び３
０Ｍは次のようにして装置本体側より動力が伝達され
る。

【００３２】感光体ドラム１０のフランジ部材１０Ｂは
図２に示したように外周に歯車Ｇを一体に形成してい
て、カートリッジに軸着した歯車Ｇ１に直接あるいは間
接に噛合して接続し、前記歯車Ｇ１の回転によって所定
方向の回転を伝達される。

【００３３】前記の歯車Ｇ１と各現像器１３の現像スリ
ーブ１３０がその延長軸上に備える各歯車Ｇ２は、カー
トリッジに対し図４に示す位置にあって、それぞれのＡ
Ａ断面およびＢＢ断面が図５（ａ）および（ｂ）に示さ
れている。

【００３４】前記の歯車Ｇ１のカートリッジより突出す
る軸端部の凸面と、装置本体側に設けられる駆動部材Ｄ
１の備える軸部材Ｓ１の端部の凹部とが互いに係脱可能
なクラッチＣ１を構成している。

【００３５】前記の軸部材Ｓ１は前記の駆動部材Ｄ１と
一体で回転するよう回転方向が規制された上で、弾性部
材により軸方向に突出するよう付勢されている。

【００３６】従って前記のクラッチＣ１はカートリッジ
の装着と同時に係合が実現されなくとも前記の駆動部材
Ｄ１の作動開始後直ちに係合状態となって感光体ドラム
１０に対する動力の伝達が開始される。

【００３７】一方各現像器１３は、現像スリーブ１３０
のカートリッジより突出する軸端部の凸面と、装置本体
側に設けられる駆動部材Ｄ２の備える軸部材Ｓ２とが互
いに係脱可能なクラッチＣ２を構成していて、感光体ド
ラム１０の場合と同様の接続機能によってカラー用のプ
ロセスカートリッジ３０Ｃに対しては現像器１３
（Ｙ）、１３（Ｍ）、１３（Ｃ）および１３（Ｋ）、モ
ノクロ用のプロセスカートリッジ３０Ｍに対しては現像
器１３（Ｋ）に対し動力が伝達される。

【００３８】またカラー用、モノクロ用の各カートリッ
ジは何れも装着動作により装置本体側の電気回路と自動
的に接続して、それぞれ共用の電源あるいは回路から帯
電器１１に対しては帯電電圧、現像器１３に対しては現
像バイアス電圧が印加され、一方露光光学系１２に対し
ては電気信号が出力される。帯電電圧の印加を例にとる
と図６に示す如く帯電電源Ｅと感光体ドラム１０との間
に各帯電器１１を並列配置することによって、個々の帯
電器１１が電源Ｅを共通にして感光体に帯電電位ＨＶを
付与することが可能となる。

【００３９】なお本実施例は像露光手段を感光体の内側
に配置する形式の装置について説明したが、本発明は像
露光手段を感光体の外側に配置する形式の装置に対して
も通用が可能である。

【００４０】図７はかかる装置の備えるカラー用のプロ
セスカートリッジ１３０Ｃとモノクロ用のプロセスカー
トリッジ１３０Ｍの一構成例を示したもので、像露光手
段はイエロー（Ｙ）とマゼンタ（Ｍ）およびシアン
（Ｃ）と黒（Ｋ）のそれぞれ２つの色に対応するレーザ
光を出力するレーザ光学系１２０（ＹＭ）と１２０（Ｃ
Ｋ）とから構成されている。

【００４１】前記の各カートリッジは先の例同様それぞ
れの帯電器１１、現像器１３等を収容し、一方カートリ
ッジの左右外側の装置本体内には前記のレーザ光学系１
２０（ＹＭ）と１２０（ＣＫ）が配置されている。

【００４２】各カートリッジはそれぞれのレーザ光学系
に対応する位置にスリット状の長孔を開口していて、感
光体ドラム１０に対してカートリッジの外側から像露光
が行われるようになっている。

【００４３】

【発明の効果】本発明は、プリントせんとする原稿画像
の色に応じ、モノクロであるか、カラーであるかその色
に対応した専用の画像形成用機材を容易かつ迅速に交換
して使用出来るようにしたもので、その結果モノクロ画
像のプリントを主体とする場合には高価なカラー用の画
像形成用機材の使用を中断出来る経済性に優れたカラー
画像形成装置が提供されることとなった。又プロセスカ
ートリッジの劣化に伴って容易に交換できる装置も提供
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】感光体ドラムと露光光学系の断面構成図。

【図３】各プロセスカートリッジの構成を示す断面図。

【図４】動力伝達用の歯車の配置図。

【図５】歯車と駆動部材の接続部の断面図。

【図６】各帯電器に対する回路図。

【図７】露光装置を感光体ドラムの外側に配置する場合
の各プロセスカートリッジの構成を示す断面図。

【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 支持部材 ３０ プロセスカートリッジ ３０Ｃ，１３０Ｃ カラー用プロセスカートリッジ ３０Ｍ，１３０Ｍ モノクロ用プロセスカートリッジ

Claims (5)

【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、像露光手段および現像手段を配設し、前記像形成
   体の一回転中に帯電、像露光および現像を繰り返して像
   形成体上に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、前記装置は像形成体とそれぞれ複数の帯電手段及
   び現像手段を一体に収めるカラー用プロセスカートリッ
   ジと、像形成体とそれぞれ単数の帯電手段及び現像手段
   を一体に収めるモノクロ用プロセスカートリッジを交換
   して着脱可能とすることを特徴とするカラー画像形成装
   置。
2. 【請求項２】 前記像露光手段が装置本体に固定されて
   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】 前記像露光手段が装置本体に対し着脱可
   能であ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】 前記像露光手段が前記像形成体の内側或
   いは外側に配設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。
5. 【請求項５】 前記複数の帯電手段及び現像手段がそれ
   ぞれ同一の作動系によって駆動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。