JPH0325467A - 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、多色の現像剤を内蔵した複数の現像手段と像
形成体とを装置本体に着脱自在に設けたカートリッジを
有する小型・軽量な電子写真式カラー画像形成装置、特
にコンパクトな構造のカラープリンタに関するものであ
る。

〔発明の背景〕

電子写真法を用いてカラ一画像を得るには多くの方法・
装置が提案されている。例えば特開昭６１−１００７７
０号公報に開示されているように、感光体ドラム上に原
稿像の分解色数に応じた潜像形戊と現像を行い、現像の
都度転写ドラム上に転写して転写ドラム上に多色像を形
戊したのち、転写材上に転写してカラーコピーを得る方
法がある。この方法による装置は、感光体ドラムの他に
１枚分の画像をその周面上に転写できる大きさを持った
転写ドラムを設ける必要があり、装置は大型でかつ複雑
な構造となることはさけられない。

まｔ；感光体ドラム上に原稿像の分解色数に応じた潜像
形成と、カラートナーによる現像を繰り返し、感光体ド
ラム上でカラートナー像を重ねたのち転写してカラー画
像を得る方法がある。この多色画像形成の基本プロセス
は、本出願人による特開昭６０−７５８５０号、同６０
−７６７６６号、同６０−９５４５６号、同６０−９５
４５８号、同６０−１５８４７５号公報等によって開示
されている。

このような重ね合わせによってカラー画像を得るように
した多色画像形成装置にあっては、感光体ドラムの周縁
に色の異なったカラートナーを収納した複数の現像器が
配置してあり、一般には感光体ドラムを複数回回転させ
、感光体ドラム上の潜像を現像してカラー画像を得るよ
うにしている。

一方、画像形戊装置である複写器の構造については、特
公昭５８−５４３９２号公報に開示されているように、
感光体ドラム、現像器、クリーナーを一体的に支持部材
に取り付け、各ユニットの交換や補修を容易にする提案
がなされている。

また小型で一般のユーザが容易に取扱える簡易型のモノ
カラ一対応の装置としては、これらの一体化されたもの
をさらに使い捨て形式に構成したものが特開昭５７−　
１５４２５５号公報に開示されている。

さらに、上記モノカラー　或はフルカラー画像を形成す
べき装置として、使い捨て可能な単色プロセスカートリ
ッジと、やはり使い捨て可能な複数現像器を内蔵する（
カラー）プロセスカートリッジとを交換可能にしたもの
として、特開昭５８−７２１５９号公報にて開示される
多色画像形成装置が提案されているか、操作性が簡単で
小型で安価な装置ではなく、カラー画像再生に際して必
ずしもユーザに満足のゆく画像を提供するまでには至っ
ていない。

さらに本出願人が特開昭６３−２９３５６３号公報にて
単色カートリッジや複数の現像器を有するカラーカート
リッジなどの種々の交換形態についての開示を行ってい
る。また装置本体に挿脱可能な架台を設け該架台上に感
光体ドラム、複数の現像器或はクリーナ等を着脱可能と
したカラー画像形戊装置を特願昭６２−２３４４９３号
、同６２−２３９７４８号等にて提案を行っている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記装置においても複数の現像器に収納
されるトナー或は現像剤等消耗品の消耗度のアンバラン
スによるユーザの使い勝手の良さの欠落、内部機構が複
雑でかつ装置が大型どなり、コ・ンバクトで安価な装置
の提供には至らず、ユーザ損失につながる問題が大きく
残されていた。

さらに、従来の装置は現像剤のトナー濃度を検知するセ
ンサを各現像器毎に備えていｔ；ので、カートリッジ装
着の際に上記センサと装置本体の制御部とを接続する接
続部を必要とし、カートリッジに取付けられたセンサは
感度が常に標準化されていることが必要で、コストの上
昇と故障の発生率を高くずるという問題点があった。

本発明はこれらの点を解決して、ユーザの操作が容易で
、安価かつコンパクトで良好な画質の得られるカラー画
像形成装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、すくなくも像形戊体と、その周縁部に設け
られた複数の現像器群と、クリーニング手段とを一体と
したカー１〜リッジを装置本体に着脱可能としたカラ一
画像形戊装置において、前記現像凄にはトナー補給部と
トナー濃度を検知する七ンサ取り付け開口部か設けられ
、装置本体側には前記カートリ／ジを装着時前記センサ
取り付け開口部と係合するセンサを設けたことを特徴と
するカラー画像形成装置によって達戊される。

〔実ｊｉｉｉ例〕

本発明の一実施例を第１図ないし第５図に示す。

第ｌ図は本発明を適用したプリンタの構成を示す断面図
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
タラムシエル型式の構造かどられていて、上部筺体１は
装置本体２に結合する蜂番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
Ａ（図示せず）によって装置本体２と一体とされる。

前記プリンタの画像形成部を？ｌ１！或する像形戊体ド
ラムである感光体ドラム｛０、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３６３７．３８
，３９、クリー二冫グ手段であるクリーニング装置４０
、それに帯電器３５、転写前帯ＭＬ器９、廃ｌ・ナーを
回収ずるトナー回収ボックス４３の各機材は、一体化さ
れてカートリッジ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
グを一体に構或した上で感光体ドラム１０の下方におい
てその周面に面するよう上向きに順次並列する配列をと
っている。

即ち前記カートリッジ３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の保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＠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。

前記カートリンジ３の装置本体２への装着に際し、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感光体ドラム１０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。

前記プリンタは、レーザ書き込み系ユニノトＢを前記カ
ートリッジ３の側方のスペース内に、また転写材の搬送
面を前記カートリンジ３の上部の上部筐体ｌと装置本体
２の双方にまたがる部分に配設されていて、前記感光体
ドラムｌＯ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、またその局面に重ね合わ
せて形戒しｌ；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カートリッジ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
至ることがない。

このプリンタでは、上記のように構戊したので、（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。

さらに、本発明のプリンタに設けられた現像剤のトナー
濃度を一定に維持する手段について説明する。

第２図は第ｌ図のカートリッジ３の正面図、第３図は第
１図の現像器３８の拡大断面図、第４図（ａ）は第１図
のＸ−Ｘ線断面図、第４図（ｂ）は第４図（ａ）のＹ−
Ｙ線断面図である。図において、７６．７７，７８．７
９は２戊分現像剤である現像剤Ｄのトナー濃度を検出す
るｔこめのセンサで、磁性キャリャとトナーＴからなる
現像剤Ｄの混合比の変化を透磁率の変化より検出するだ
めのコイルなどからなっている。３５６，３５７，３５
８，３５９はカートリッジ３の引き出し手前側に設けら
れたトナーボックス及びトナホッパからなるトナー補給
部である。説明を簡単にするため現像器３８を例にとり
、第３図及び第４図（ａ　），（ｂ　）によって説明す
る。

現像器３８はその現像スリーブ３８３の両軸端に同心に
設けた一対の突き当てコロ３８２をもって感光体ドラム
１０を圧接するよう位置されていて、そのハウジング３
８１の延長部が、トナーホッパ３５８ｌとトナーポンク
ス３５８２とから成る前記トナー補給部３５８のトナー
ホッパ３５８ｌ底部に接続されている。

前記突き当てコロ３８２は、現像スリーブ３８３が感光
体ドラム１０周面から一定の間隔を維持し、非接触現像
を行うために設けられたものである。

前記現像器３８は、後述するように相反する方向の推進
力により収容する現像剤Ｄの撹拌を行うため現像剤搬送
スクリュー３８８とこれに平行に対をなすもう１個の現
像剤搬送スクリュー３８つを備えていて、そのうち第４
図（ａ）上で左方向のへの推進力をもつ現像剤搬送スク
リュー３８８を前記トナーホッパ３５８ｌの下方内部に
延長して設けている。

前記ハウジング３８１の現像剤搬送スクリュー３８８が
位置する現像剤Ｄの通路下部の中央より奥側に寄った箇
所には、センサ取付け開口部３８１Ａが穿設されており
、ここにはマイラー膜などからなる非磁性の絶縁板３８
１１３が貼着され現像剤Ｄの外部への落下を防止してい
る。．センサ７８は装置本体２に設けられた本体側支持
板２Ａに固設されセンサ７８の位置を規制するようにし
たセンサカバー７８１内にあって、例えばバネ７８２に
よってハウジング３Ｂ１に向かって押圧される力を受け
ている。

カートリッジ３か装置本体２に装着されるとき、上記セ
ンサ７８の頭部は、カートリッジ３及びハウジング３８
１の底仮によってバネ７８２の力に抗して押し下げられ
ているが、カートリッジ３が所定の位置に装着されると
、センサ取付け開口部３８１Ａに嵌入・係合し、トナー
濃度を検知することができるようになる。

画像形成プロセスの現像工程に入り、現像スリーブ３８
３か回転を始めると、歯車対Ｇ１を介して現像剤搬送ス
クリュー３８８，３８９が回転する。多数回の画像形戊
に伴い現像剤Ｄのトナー濃度が所定の濃度より低下する
と、センサ７８からトナー濃度検知信号を受けている図
示省略した本体制御部は電磁クラ／チＭＣを作動させる
ので、これを介して歯車対Ｇ２ｉこよりトナーホッパ３
５８ｌの底部に備えた例えばスポンジローラ等の１・ナ
ー補給ローラ３５８４が回転し、収容しているトナーＴ
を落下させる。

落下したトナーＴは現像剤搬送スクリュー３８８の推進
力により現像器３８の内部へと搬送される。この搬送さ
れた１・ナーＴは、一方向に回転する現像剤搬送スクリ
ュー３８８とこれと反対方向に回転する他方の現像剤搬
送スクリュー３８９どにより、現像剤Ｄと充分撹拌混合
された上供給ローラ３８５によって現像スリーブ３８３
に洪給される。

トナーＴの補給ｌこ伴い現像剤Ｄのトナー濃度が所定の
濃度以上に上昇すると、センサ７８からの信号により本
体制御部は電磁クラッチＭＣの作動を解除する。それに
よってスポンジローラ３５８４の回転は停止してｌ・ナ
ーＴの補給は停止する。従って、現像剤Ｄのトナー濃度
は常ｔこ一定の範囲内に維持される。

なお、前記トナー補給部３５８は、ｌ−ナーホンパ３５
８１とトナーボックス３５８２からなり、トナーホッハ
３５８ｌの上側開口部にトナーボックス３５８２底部の
開口部が着脱自在に嵌合するように構戊されている。従
って、トナーボックス３５８２を手前に引き出し又は輿
に向かって押し込んで１・ナーホッパ３５８Ｉに挿脱す
ることができる。

トナーポンクス３５８２の底部開口部にはシャノタ３５
８３が設けられていて、トナーホッパ３５８ｌより離脱
する場合はンヤソタ３５８３によって底部開口部を閉鎖
してトナーＴの落下するのを防止し、トナーホッハ３５
８１に装着した場合はこれを開放してトナー′ｒの補給
を行うようになっている。

以上のように本発明においては、現像器３６〜３９にそ
れぞれトナー補給部３５６〜３５９を設けたので、一々
カートリッジ３全体を着脱することなく、各現像器３６
〜３９のトナーＴの消耗度に応じてトナー′ｒを補給す
ることかでき、操作性が向上した。

また、トナー濃度を検知するためのセンサ７６〜７９を
装置本体２側に設けたので、カートリッジ３の装置本体
２への着脱の際に、センサ７６〜７９と本体制御部とか
接続・離脱する接続部は不必要となり故障の発生率を低
下させることができる。また、特にフルカラー用、各種
のモノカラー用と複数のカートリンジ３を用意する場合
にも、各カー４・リノジ３はセンサ７６〜７９を備える
必要がないのでコンバク］・となり、コス］・を低減す
ることかできる。

次に前記プリンタによるカラー画像記録のプロセスにつ
いて説明する。

まず、本実施例によるカラ一画像の形成は、第５図の像
形戊システムに従って遂行される。即ちオリジナルｌ［
！ｉ像を撮像素子が走査するカラー画像データ入力部（
第５図（イ））で得られｔ：デー夕を、計算機能を備え
た画像データ処理部（第５図（口））で演算処理して画
像データを作戊し、これは一旦画像メモリ（第５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５図（二））である例えば第１図の
実施例で示したカラー画像形戊装置であるプリンタへど
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ノトＢにおいては、半
導体レーザ（図示省略）より放射されるヒーム状のレー
ザ光であるレーザビームＬは、駆動モータ３ｌにより回
転されるポリゴンミラ−３２により回転走査され、ｆθ
レンズ３３を経て３枚のミラー３４Ａ．３４Ｂ，３４Ｃ
により光路を曲げられて、予め感光体ドラムｌＯの帯電
手段たる帯電器３５によって電荷を印加された感光体ド
ラムｌＯ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Ｌ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Ｌの変調が開始され、変調されたレーザビーム
Ｌが前記感光体ドラム１０の周面上を走査する。従って
レーザビームＬによる主走査と感光体ドラム１０の回転
による副走査により感光体ドラムｌＯ周面上に第ｌの色
に対する潜像が形戊されて行く。この潜像は現像手段の
内イエローの現像剤Ｄの装填された現像器３６により現
像されて、感光体ドラム１０周面にトナー像が形成され
る。得られたトナー像は感光体ドラム１０周面に保持さ
れたまま感光体ドラムｌＯの周面より引き離されている
清掃手段たるクリー二冫グ装置４０の下を通過し、次の
コピーサイクルに入る。

即ち、前記感光体ドラム１０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ｌ；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Ｉの色信号の場合と同様にして感光体ドラム１０周
面への書き込みが行われ潜像が形戊される。この潜像は
第２の色としてマゼンタの現像剤Ｄを装填した現像器３
７によって現像されてマゼンタのトナー像となり、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
形戊される。

３８はシアンの現像剤Ｄ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感光体ドラムｌＯ局面
に、前述のトナー像の上に重ねてシアンのトナー像を形
戊する。

さらに、３９は黒色の現像剤Ｄを有する現像器であって
、同様の処理により感光体ドラム１０周面に黒色のトナ
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或
分現像剤によるジャンビング現像が行われ、基体が接地
された感光体ドラム１０には非接触で現像が行われるよ
うになっている。

かくして感光体ドラム１０の周面上に形成されたカラー
画像は、転写前帯電器９により帯電されて転写され易く
されたのち、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を感光体ドラム１０に接触
させ、給紙カセットＣから給紙ローラ６２及びタイミン
グローラ６３を介して像形戊とタイミングを合わせて供
給された転写材の下面に転写される。

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の回転駆動により感光体ドラムＩＯの
周速に同調して回動されるものであり、ローラ５８が上
下することで感光体ドラム１０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を感光体ドラムｌＯの周面に圧接させ
る位置に移動させられる。

前記転写ベルト５０としては、基体として導電布入りゴ
ムベルトが使用され、その外周に０．５ｍｍ厚の弾性体
を有する高抵抗層や絶縁体層を設けたものが用いられる
。

また、転写ベルト５０表面に付着するトナーＴ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５６
を特に設け、適度の荷重をもってブレード５６Ａを常時
ベルト面に圧接させている。

転写ベルト５０への帯電は前記転写語５ｌによってなさ
れ、トナーＴと逆極性の転写電荷が印加されて、感光体
ドラムｌＯ上のトナー像は転写材上に転写される。

かくしてカラー１・ナー像を転写された転写材は、感光
体ドラム１００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Ｔを溶融固着されたのち排紙ローラ９０を
介して装置外に排出される。

前述のように転写材をドラム周面より分離した感光体ド
ラムＩＯには、クリーニング装ｉｔ４０の硬質ウレタン
ゴム等からなる板状のブレード４ＯＡが接触し、残留ト
ナーＴの除去清掃を行う。該プレード４０ＡはトナーＴ
除去の後、感光体ドラムｌＯ面より再び離される。

前記のクリーニング装置４０において除去された残留ト
ナーＴは、カートリッジ３の前面に架設したトナー搬送
管４ｌを経てカートリッジ３に装着したトナー回収ボッ
クス４３（こ回収される。

前記の１・ナー搬送管４１には装置本体２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４２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−ｊ
−Ｔである廃トナーＴが搬送される。

以上説明したカラー画像の形戊プロセスにあたって、現
像器３６が作動してイエローの現像剤による現像かなさ
れる過程においては、センサ７６が作動し、現像剤中の
イエロートナーのトナー濃度が設定値が下かったときは
、トナー搬送ローラが回転してトナー補給部３５６内の
イエロートナーの現像器３６内への補給がなされる。そ
の他の現像器３７．３８３９へのマゼンタ，シアン．黒
色のトナー補給についても同様である。

なお、現像器３Ｇ，３７．３８．３９のトナー濃度測定
位置へのセンサ７６．７７．７８．７９の挿脱について
実施例ではバ不７８２によって押圧するようにしたがも
とより之に限定するものではなく、バネ７８２を用いず
機構的にカー｝　ＩＪッジ３の装置本体への装着に伴っ
てセンサが上方向に移動し、１・ナーボックス底部に設
けた開口部に挿着するよう構戊することも可能であって
本発明に含まれる。

〔発明の効果〕

本発明によれば以上説明したように、すくなくも感光体
ドラムと、その周縁部に設けられた複数の現像器群と、
クリーニング装置とを一体としたカートリッジを装置本
体に着脱自在としｌ：カラ一画像形成装置において、前
記現像器にはトナー補給部とトナー濃度を検知するセン
サ取付け開口部が設けられ、装置本体側には前記カート
リッジを装着時前記センサ取付け開口部と係合するセン
サを設けるようにしたので、ユーザの操作が容易で、カ
ートリッジの価格は安価でコンパクトな、しかも現像剤
のトナー濃度を常に一定に維持し、安定して良好な画像
を得ることのできるカラ一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図は本発明の一実施例であるカラー画像形戊装置の
構戊を示す断面図、第２図は第１図のカートリッジ３の
正面図、第３図は第ｌ図の現像器３８の拡大断面図、第
４図（ａ）は第ｌ図のＸ−ｘ線断面図、第４図（ｂ）は
第４図（ａ）のＹ−Ｙ線断面図、第５図は像形成システ
ムのブロック図である。 ｌ・・・上部筐体　　　　　ＩＡ・・・蝶番２・・・装
置本体　　　　　２Ａ・・・本体側支持板３・・・カー
トリンジ　　　４・・・ガイド部材ｌＯ・・・感光体ド
ラム　　　３６．３７，３８．３９・・・現像器４０．
５６・・・クリーニング装置 ５０・・・転写ベルト８０・・・定着ローラ７６〜７９
・・・センサ　　　　３５６〜３５９・・・トナー補給
部３８１・・・ハウジング ３８１Ａ・・・センサ取付け開口部 ３８１Ｂ・・・絶縁板　　　　　７８１・・・センサカ
バーＢ・・・レーザ書き込み系ユニット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. すくなくも像形成体と、その周縁部に設けられた複数の
   現像器群と、クリーニング手段とを一体としたカートリ
   ッジを装置本体に着脱可能としたカラー画像形成装置に
   おいて、前記現像器にはトナー補給部とトナー濃度を検
   知するセンサ取り付け開口部が設けられ、装置本体側に
   は前記カートリッジを装着時前記センサ取り付け開口部
   と係合するセンサを設けたことを特徴とするカラー画像
   形成装置。