JPH0383076A - 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〕 本発明はカラープリンタ、カラー複写機等のカラー画像
形成装置に関し、特に像形成機材および転写ドラムを含
むプロセスカートリッジの採用により、メンテナンス性
能を高め、カラー画像の安定供給を可能としたカラー画
像形成装置に関する。

〔従来の技術〕

従来転写ドラムを用いたカラー画像形成装置としては、
例えば特開昭６１−１２３２５７号公報がある。。

該公報では、原稿画像を読取り、得られたデジタル信号
によりレーザビームを変調して像担持体上に書込み、静
電潜像を形成し、これをロータリー式カラー現像器で現
像し、得られた各色トナー像を転写ドラムに捲き付けら
れた転写紙上に順次重ねて転写・定着してカラー画像を
形成している。

この装置では、像担持体ドラム、ロータリー現像器、転
写ドラム等が装置内にそれぞれ独立に組込まれていて、
装置が全体として大型となり、かつ部品交換、ジャム処
理等が厄介であるなどの問題がある。

そこで例えば特開昭５８−７２１５９号公報には像担持
体ドラム、帯電器、複数の現像器、クリーニング装置等
を一体的に組込んだカラー用プロセスカ−１−リッジを
有する転写ドラムタイプのカラー画像形成装置か提案さ
れている。

この場合前記像形成用機材が装置に対して挿脱自在なプ
ロセスカートリッジ内に纒められ、使用限１「に応じて
交換可能とされているため、カラー画像の品質い安定化
が可能となり、装置の小型、軽量化が実現される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら前記特開昭５７−７２１５９号公報記載の
力゛ラー画像形成装置では、複数の現像器が薄型で水平
に積層して設けられているため、現像器内の曳］象剤の
撹拌混合およびそれによる摩擦帯電が不十・分となり易
く、また隣接する現像器間でのトナ、・ハ混色が生じじ
く、カラー画像の品質および解漱、ｊノが低下する。ま
た転写ドラムを含む転写手段が像担持体ドラｌ１、クリ
ーニング装置！ｉおよび複数のｆｇ、像画の下方に配置
されているため、前記クリーング装置および現像器から
のトナーの漏洩に１、ｌ）汚染され易く、画質が低下す
る等の弊害が生ずる。

また前記各号公報記載のカラー画像形成装置では、ジャ
ム処理等の場合、像形成機材と転写ドラムとを別々に取
り外して行われる。そのため取り外しのための余分な空
間を必要とし、また取り付けの際位置合わせが厄介であ
るなどの問題がある。

〔問題点を解決するための手段〕

（発明の目的） 本発明の目的は、高画質のカラー画像の安定供給が可能
であり、像形成機材および転写ドラム等が整理、統合さ
れ、コンパクトに纒められてカドリッジ化されたので装
置が小型、軽量化され、メンテナンスが容易とされたカ
ラー画像形成装置を提供することにある。

（発明の構成および作用） 前記の目的は、像担持体ドラム、帯’ｉｔ器、該ドラム
にカラーデータを書込む書込手段、複数の現像器、廃ト
ナー回収装置および転写ドラムを何するカラー画像形成
装置において、装置本体に開閉自在な上部筐体を設ける
と井に、少なくとも前記像担持体ドラム、該ドラムの下
方に配置された複数Ｌ′））現像器、帯電器、廃トナー
回収装置および前。ｊｉ’ｈ　像担持体ドラムの上方に
配置された転写ドラムｋ　ａｌむプロセスカートリッジ
を前記装置本体に挿脱自在に設け、前記上部筐体の開放
時、前記カー１−　’Ｊ　ノ・：’を上方に取り出し可
能としたことを特徴１・１６力ラー画像形成装置により
達成される。

本発明（乃カラー画像形成装置では、像形成機材むよび
転写ドラムを内包するプロセスカートリ・７、゛および
カラーデータを像担持体ドラムに書込む書込装置を含む
装置本体に対して、開閉自在な上部置体が設けられ、該
上部筐体の開放時に装置本体と１７′）間に形成される
空間を利用して前記カート１／ン゛を装置本体から取り
外し、または取付ける構成とされている。

前記像形成機材としては、像担持体ドラム、帯Ｍｌ器、
クリーニング装置、廃トナー回収装置等が組込まれ、特
にカラー用の複数の現像器即ち、イエロー（Ｙ）、マゼ
ンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（ＢＫ）の３現像器が前
記像担持体ドラムの下面を包むよ’ｌに配置されていて
）。また前記転写ドラムは像担持体ドラムの上方に配置
され、前記像形成機材をバランスよい安定配置とするた
めには、前記像担持体ドラムの斜上方でかつ左側に片寄
りで酷評される。前記転写ドラムの左側への片寄の度合
を、前記像担持体ドラム軸を通る水平面ｌこ対する、該
像担持体ドラム軸と転写ドラム軸を通る面の傾斜角を０
０で表した場合、好ましくは、１０°二〇と８０°、好
ましくは２０°≦θ≦７０°とされる。

前記プロセスカートリッジ内の像形成部材は前記カート
リッジ内に個々に組込まれてもよく、また像担持体ドラ
ムと帯を器を一体化したユニット、クリーニング装置と
廃トナー回収装置と廃トナー輸送管を一体化したユニッ
トおよび現像器ユニ・７トとして組込んでもよい。また
像担持体ドラムと帯電基とクリーニング装置と廃トナー
回収装置を一体としたユニットと１２、てもよく、さら
には現像器を含む像形成機材全体をユニット化してもよ
い。

また転写ドラムとその周辺機材を一体化してユニットと
してもよい。前記像形成機材を含むユニ°ットむよひ転
写ドラムコ４二ノＩ・は前記グロセスカートリッジを装
置外に取り外した際、例えば該カートリッジの上部に設
けた開閉蓋を開放してユニット毎に取り出し、交換され
てもよい。また前記プロセスカートリッジを使用限度に
到りそのまま使い捨てとされてもよい。

本発明のカラー画像形成装置によりカラー画像を形成す
るには外部からのカラーデータ信号または装置に組込ま
れたカラースキャナからの各色カラーデータ信号により
ＬＥＤ、レーザ装置のビームが変調され、変調されたビ
ームが色信号毎に像担持体ドラムに書込まれて静電潜像
が形成される。

この静電潜像は現像して色トナー像が形成され転写ドラ
ムに捲付けられた転写紙上に転写される。

前記工程が色信号繰り返され、転写紙上に各色トナー像
が重ね合わせて形成されカラートナー像が形成され、以
後カラートナー像を担持した転写紙は分離、定着されて
カラー画像が形成される。

この画像形成方法では、例えば特開昭６０−７６７６６
号公報に記載されるような像担持体ドラム上に各色トナ
ー像を重ね合わせる・と云う特殊の像形成方法を用いて
おらず、通常の白黒画像形成方法と同様のプロセスで像
形成が行われる利点がある。また小径の像担持体ドラム
を用いる所謂るデマンドタイプとすることができるので
その場合該ドラムの外周に設けられる像形成機材を小型
、軽量とすることができ、装置のコンパクト化を遠戚す
ることができる。

次に前記プロセスカートリッジを装置本体から取り外す
には、まず該装置本体に対して上部筐体を上方に開蓋し
、前記カートリッジを引出すに必要な空間を形成する。

次いで装置本体に設けたガイドに沿って前記カートリッ
ジを上方に引上げる。

途中前記カートリッジの側壁を前記ガイドの一方が延長
されて戊る斜ガイドに沿わせて装置外に取り外される。

また装置本体に前記カートリッジを装着するには上部筐
体の開蓋時、前記と逆の工程で操作され、装着後閉蓋さ
れ、像形成に備えられる。

前記プロセスカートリッジが装置本体に装着されると同
時に例えば前記像担持体ドラム軸、転写ドラム軸の延長
部に設けられたギヤが装置本体側に設けた動力ギヤと係
合して駆動される。

また前記複数の現像器にはトナー補給装置を設けるのが
好ましく、例えば装置本体側に設けた各色トナー補給装
置からトナー輸送管を介してトナー補給される。

本発明のカラー画像形成装置が前記の構成とされたこと
により、装置構成が小型、軽量かつ簡素化され、カラー
品質の安定化が得られる。

〔実施例〕

以下本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明
の実施の態様はこれにより限定されるものではない。

第１図乃至第４図は本実施例を説明する図であり、第１
図および第２図は本実施例のプリンタの閉蓋時の断面図
、第２図は開蓋時の断面図である。

また第３図はプロセスカートリッジ内の像形成部材およ
び転写ドラムの配置図、第４図は像形成タイムチャート
である。

本実施例のプリンタでは、プロセスカートリッジ３、書
込装置Ｂ１給紙カセット７５および定着装置８１の下側
８１ｂ等を含む装置本体１に対し、定着装置８１の上側
８１ａ、排紙ガイド８５、排紙ロール８４、排紙皿８６
等の排紙系Ｃを含む上部筐体２が蝶番ｌａを介して開放
可能に設けられている。

前記プロセスカートリッジ３内には上から転写ドラムユ
ニット■、像担持体ユニット■、現像器ユニットＩ［［
がこの順に組込まれている。前記転写ドラムユニットＩ
には、転写ドラム５０およびその付属器機であるグリッ
パ６１．該グリッパの作動装置６２、転写極６３、押付
器６４、帯電器６５、分離爪６６、該分離爪の作動装置
６７の外分離後の転写紙ガイド６８が含まれ、カートリ
ッジ内壁に設けた支持部材７８．７９により支持されて
いる。

また前記像担持体ユニット■には、像担持体ドラム３０
．転写前帯電器９、クリーニング装置４０、帯電極３５
、廃トナー回収装置７０、廃トナー搬送用スクリューコ
ンベヤ７０ｂを有する廃トナー輸送管７０ａ等が含まれ
、カートリッジ内壁に設けｌ；支持部材７１．７２によ
り支持されている。

次に現像器ユニットＩ［［には、その壁面の一部を互に
共有して一体化された現像器３６．３７．３８．３９が
含まれ、該複数の現像器は像担持体ユニットＩ［内の像
担持体ドラム３０の下面を包むように配置される。前記
現像器ユニット■はプロセスカートリッジ゛３の底部に
支持されるが、該カートリッジ３の底部の中央部は角孔
状に開口されていて、前記現像器ユニット内の現像器３
７．３８が前記開口部より突出している。

ところで前記現像５３６．３７，３８．３９は前記のよ
うに像担持体ドラム３０の下面を包むように配列され、
かつ現像ロール３６ａ　、　３７ａ　、　３８ａ　、　
３９ａ側の開口部を上向きとして縦型配置とされている
。

また前記各現像器３６，３７．３８．３９が像担持体ド
ラムの中心線に対して左右に分配された状態、即該ドラ
ム３０の軸心を境にして現像器３６と３７が右側の、ま
た現像器３８と３９が左側のそれぞれ対称の位置に配置
された上、さらに、右側に配置した前記現像器３６と３
７の各現像スリーブが時計方向に、また、左側に配置し
た前記現像器３８と３９の各現像スリーブが反時計方向
に回転されることによって、それぞれの画像の現像作用
が行われるようになっている。

このような現（ｓ！器詳の配置をとり、さら１こ現像ス
リーブの回転を逆方向とすることにより、前記カートリ
ッジ３内の各プロセスユニットは重量の面でも動力伝達
の面でも左右のバランスが均衡して取り扱い性が良くま
た有害な揺動の発生等も未然Ｉこ防止される。

また左右の対称位置に置かれる各現像器３６，３７゜３
８．３９はそれぞれ構造を共通とすることも可能となる
ほか、現像作用を終えたあとの現像スリーブからのトナ
ーの掻落としもその重量の作用によって極めて効率良く
行われ、常に新鮮な適正量のトナーを供給することがで
きる。

前記プロセスカートリッジ３を装置本体ｌから取り外す
には、まず上部筐体２を第２図の如く上方に３０″乃至
９０°、本実施例では４５″開放し、前記カートリッジ
３の側壁に設けた取手３　ｃ　、３　ｄを持ち、該カー
トリッジを基板４１．４３から延びるガイド４２，４．
４に沿って上方に引上げる。途中前記カートリッジの底
部かガイド４４の傾斜部４６に移行する部分４５より、
傾斜にならって前記カートリッ・シ゛を傾けながら斜上
方に引上げる。Ｉ！に後に前記ガイドの傾斜部４６が水
平部４７に移行する部分から前記カートリッジを水平に
倒して装置外Ｉこ取り出す。

取り出されたプロセスカートリッジ３は蝶番３ａを支点
とし、前記カートリッジ３の上部に設けられた開閉Ｍ３
ｂを開放して、転写ドラムユニット■、像担持体ドラム
■、現像器ユニット■の少なくとも１つが交換される。

また前記開閉蓋３ｂを開放せずにカートリッジ３をそっ
くり交換してもよい。ユニット交換後プロセスカートリ
ッジ３を装置本体に装着するには、上部筐体を開放した
まま、取り外し時の逆の工程で操作される。即ち前記カ
ートリッジの取手３ｄのある側の側壁をガイド４３の水
平部４７、傾斜部４６に沿わせて斜下方に落し込み、途
中ガイド４２およびガイド４４の垂直部に沿わせて基体
４１．４４の支持部４１ａ、４３ａ上にセットされる。

前記プロセスカートリフジ３がセットされると同時に、
像担持体ドラム軸の延長部に設けたギヤが装置本体の駆
動ギヤと係合され、駆動可能状態とされ、転写ドラムお
よび現像器の駆動は前記像担持体ドラム軸のギヤと係合
するギヤ群により駆動可能とされる。また前記カートリ
ッジ３がセットされると同時に現像器前面に設けたトナ
ー補給装置５１．５２．５３．５４のトナー補給管が各
現像器に係合されてトナー補給可能な状態とされる。

次に前記構成のカラープリンタを用いて本実施例の像形
成は以下のようにして行われた。

ところで転写ドラム５０を用いて毎回転写方式でカラー
画像を形成する装置では、例えば転写ドラム径の１７２
の小径の像担持体ドラムを用いて、所謂るデマンドタイ
プとして像形成を行うことができるが、本実施例では、
像担持体ドラム径を転写ドラム径と同径のものを用いて
いるので、後述するタイミングチャートで示されるよう
に、同期して共に５回転されてカラー画像が形成された
。

なお本実施例では以下のようにビデオ信号Ａに基づき半
導体レーザ装置１００のレーザ光を変調し、得られた変
調レーザ光を像担持体ドラムに書込んで像形成が行われ
Ｉ；。

まず像担持体ドラム３０の１回転目において咳ドラム上
に帯電器３５により一７００ｖの−様な帯電が付与され
、次いで最初のビデオ信号であるＹ信号により半導体レ
ーザ装置１００からのレーザ光が変調され、得られたレ
ーザ光は、レーザ書込ユニットＢへと入射された。該ユ
ニットＢでは、前記レーザ光がモータ３１により高速回
転するポリゴンミラー３２により走査され、コリメート
レンズ３３８１反射ミラー３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、ｆ
−θレンズ３３ｂを介して径１００Ｉ−の像担持体ドラ
ム３０上に照射され、該ドラム上に静電潜像が形成され
た。

この静電潜像は、二成分現像剤を収容し、直流成分が一
５００Ｖで交流成分が３ＫＨｚ　、　ＩＫＶの現像バイ
アスが印加されたＹ現像器３６により非接触、反転現像
方式で現像され、像担持体ドラム３０上にＹトナー像が
形成された。このＹトナー像は、給紙カセット７５から
給送され、転写ドラム５０に捲付は固定された転写紙上
に転写された。ところで前記転写紙は、給紙カセット７
５から給紙ロール７６により送り出された後、タイミン
グロール７７を介して像担持体ドラム３０上へのトナー
像形成タイミングに合わせて転写ドラム５０へ供給され
た。転写ドラム５０のグリッパ６１が駆動装置６２に駆
動されて前記転写紙先端を挟持固定すると共に、予め帯
電器６５により帯電されている転写ドラム５０に静電的
に吸着されて捲付は搬送された。なお押付器６４は転写
ドラム５０への転写紙の捲付きを均一にするためのもの
である。転写ドラム５０と共に搬送された転写紙上へは
前記Ｙトナー像が転写極６３の作用で転写され、前記Ｙ
トナー像を担持した転写紙は分離爪６６、帯電器６５、
押付器６４を不作動とした状態で、次の色トナー像の転
写をうげるため回転された。なお像担持体ドラム３０の
クリーニングブレード４０ａは終始「オン」の状態で像
形成が行われた。

像担持体ドラム３０および転写ドラム５０の２回転目に
おいて帯電器３５により帯電された後、Ｍ°Ｃビデオ信
号より変調されたレーザ光が前記ドラム３０上に書込ま
れ、前回と同様にしてＭ現像器により現像されＭトナー
像が形成された。このＭトナー像は分離爪６６が解除さ
れた状態で像担持体ドラム３０と同期して回転された転
写ドラム５０に捲付は固定された転写紙上のＹトナー像
に重ねて転写され、転写後の像担持体ドラム３０表面の
残留トナーがクリーニング装置４０により清掃され、か
つ帯電器３５により帯電された。次に像担持体ドラム３
０および転写ドラム５０の３回転および４回転目におい
て、Ｃビデオ信号およびＢＫＣビデオ信号基づき前記ド
ラム３０上に形成されたＣトナー像およびＢＫトナー像
が前記ドラム５０の転写紙上のＹトナー像、Ｍトナー像
に重ねて転写されカラートナー像が形成された。このカ
ラートナー像を担持した転写紙はグリッパ６１が解除さ
れ分離爪６６により分離され、搬送ロール８０により定
着８１の定着ロール８２へと搬送され、カラー画像が形
成された。定着後の転写紙は鐵送ロール８３．８４およ
びガイド８５を介して排紙皿８６へと排出された。

第３図は前記第１図乃至第２図で示した各プロセスユニ
ット内の各像形成機材の像担持体ドラム３０に対する関
係位置を示したものである。

図において、像担持体ドラム３０は時計方向に回転する
ものとし、クリーニング終了時の回転の位相を基準位置
Ｓとして、その回転の時計方向に向う各機材の位置が角
度間隔で示されている。

この場合、帯電、潜像形成、トナー像の形成、転写なら
びに残トナーのクリーニングのプロセスは、第４図に示
したタイムチャートによって進行されることとなり、像
担持体ドラム３０の５回転終了迄に転写ドラム上の各色
トナー像の重ね合わせ転写・分離およびクリーニング等
が終了して１サイクルとされた。前記像担持体ユニット
■において、像担持体ドラム３０から除去され、クリー
ニング装置４０により掻き取られた廃トナーは、前記ド
ラム３０の背面に架設された廃トナー輸送管７０ａをへ
て前記ユニッ）Ｉｆ内の廃トナー回収装Ｒ７０に回収さ
れｔ；。

前記廃トナー輸送管７０ａには、下部筐体ｌの動力系に
よって回転される可撓性の廃トナー搬送スクリユー７０
ｂが内蔵されていて、その回転に伴う推進力によって廃
トナーが廃トナー回収装置へと搬送された。

本実施例においては、前記トナー補給装置５１乃至５４
から現像器ユニット■の各現像器へトナー補給され、ク
リーニング装置４０から廃トナー回収装置７０へ廃トナ
ーが回収されながら２万回に亘りカラー画像を形成した
が、現像剤中のキャリアの疲労を考慮して、プロセスカ
ートリッジ３を装置本体ｌから取り外し、開閉Ｍ３ｂを
開放して最下の現像器ユニ７）−ＩＩＩのみを交換し、
交換後のカートリッジを再び装置本体に装着してカラー
画像形成を継続した。以後２万回毎に現像器ユニット■
を更新しながら８万回に亘り像形成を行ったが、この時
点で像担持体ドラムの疲労および転写ドラムのトナー汚
染を考慮してプロセスユニット３を交換し、以後の像形
成の備えた。

以上の像形成に際し、前記ユニットおよびカートリッジ
の交換が極めて簡便に行われ、また高画質のカラー画像
が終始安定して得られた。

なお本実施例ではカラープリンタを取り上げたが、装置
にカラースキャナを装備してカラー複写機としてもよい
。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように本発明のカラー画像形成
装置によれば、装置内の像形成機材のメンテナンスが容
易でかつカラー画像の品質・安定性が確保され、装置の
安定配置と小型・軽量化が達成される等の効果が奏され
る。

【図面の簡単な説明】

の各像形成機材の配Ｉｔ構成を示す図、第４図は像形成
タイムチャートである。 ■・・・装置本体　　　　　２・・・上部□体３・・・
プロセスカートリッジ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 像担持体ドラム、帯電器、該ドラムにカラーデータを書
   込む書込手段、複数の現像器、廃トナー回収装置および
   転写ドラムを有するカラー画像形成装置において、装置
   本体に開閉自在な上部筐体を設けると共に、少なくとも
   前記像担持体ドラム、該ドラムの下方に配置された複数
   の現像器、帯電器、廃トナー回収装置および前記像担持
   体ドラムの上方に配置された転写ドラムを含むプロセス
   カートリッジを前記装置本体に挿脱自在に設け、前記上
   部筺体の開放時、前記カートリッジを上方に取り出し可
   能としたことを特徴とするカラー画像形成装置。