JP2006030957A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 装置本体の大きさに影響を与えずにブラックトナーカートリッジの交換頻度を低減させることが可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】 ブラック画像形成ステーションと、それ以外の色の画像を形成する１以上の非特定色画像形成ステーションとを有し、ブラック画像形成ステーションの感光体ドラム103Ｋを非特定色画像形成ステーションの感光体ドラム103Ｙ，103Ｍ，103Ｃよりも鉛直下方に配置し、ブラック画像形成ステーションのトナーカートリッジ100Ｋの容量を非特定色画像形成ステーションのトナーカートリッジの容量よりも大きく構成したことを特徴とする。
【選択図】 図７

Description

本発明は電子写真方式を利用して記録材に画像形成を行う複写機、プリンタ等の画像形成装置に関する。

今日では電子写真画像形成装置において、感光体ドラムや現像器等を一体化したプロセスカートリッジを着脱可能とし、メンテナンスや現像剤（以下「トナー」という）の補給を容易にしたものが広く用いられている。このようなプロセスカートリッジは感光体ドラムの劣化による耐久寿命に対応したトナー量を内蔵する必要があり、カートリッジ全体が大きくなる傾向にある。

また、ユーザが作成する画像の濃度に応じて消費するトナー量は大きく異なる。そのため、ある一定量感光体ドラムの劣化及びトナー量消費が発生した時点でカートリッジの交換を行う必要がある。しかし、実際はまだ使用できる感光体ドラムやトナーの残量があっても、早めにカートリッジ交換するためにランニングコストが高くなる傾向にあった。

そこで、近年ではプロセスカートリッジと、該プロセスカートリッジ内の現像器にトナーを供給するためのトナーカートリッジとを分離し、それぞれのカートリッジを装着可能とした画像形成装置が実用化されている。

例えば、図15に示すように、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色画像を形成するための４個のプロセスカートリッジ200と、それぞれのプロセスカートリッジ200にトナーを供給するための４個のトナーカートリッジ201を装置本体202に装着する。そして、プロセスカートリッジ200内の感光体ドラム200ａに形成したトナー像を中間転写ベルト203に順次一次転写する。さらに、その一次転写像をシートカセット204から搬送ローラ205によって搬送される転写材に二次転写部206において二次転写する。そして、その転写材を定着器207へ搬送してトナー像を加熱定着した後、装置上部の排出部208へ排出する（特許文献１参照）。

上記のようにプロセスカートリッジからトナーカートリッジを分割することで、各々の耐久による消費に応じて、各カートリッジ交換を行えランニングコストが低くすることが可能になる。

また、従来モノクロの画像形成装置を使用していたユーザに画像形成装置を置き換えた場合、常にカラー画像形成を行うわけではなく、むしろモノクロ画像の画像形成頻度のほうが、カラー画像形成頻度より高い場合もある。

このため、ブラックのトナーカートリッジをブラック以外のトナーカートリッジの容量よりも大きく設定することで、ブラックのトナーカートリッジの交換頻度を低減したり、ランニングコストを低減した、画像形成装置も実用化されている（特許文献２参照）。

特開２００２−１４８８９７ 特開２００１−２６５０８８

しかしながら、特定のトナーカートリッジの容量を大きくすると、その部分が突出してしまう。これを突出しないようにするために他のトナーカートリッジスペースも大きくすると装置本体が大型化してしまうという課題があった。

本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、その目的は、トナーカートリッジとプロセスカートリッジが分離して装着される画像形成装置にあって、装置本体の大きさに影響を与えずに特定色の画像形成ステーションのトナーカートリッジの交換頻度を低減させることが可能な画像形成装置を提供するものである。

上記課題を解決するための本発明における代表的な手段は、静電像を担持する像担持体と、該像担持体上の静電像を現像剤で現像する現像手段と、該現像手段により現像された現像剤像を転写部において転写媒体に転写する転写手段と、を少なくとも有し、前記転写部の水平方向の位置が互いに異なる複数の画像形成ステーションと、前記複数の画像形成ステーションに対応した補給用現像剤を各々収容する複数の現像剤収容容器と、を備え、該複数の画像形成ステーションの転写部のうちの少なくとも一つが、他の転写部に対して鉛直方向で異なる位置に配置されている画像形成装置において、転写部が鉛直方向で最も下方に位置する画像形成ステーションに対応する現像剤収容容器の容量は、転写部が該最下方の転写部よりも鉛直方向上方に位置する画像形成ステーションに対応する現像剤収容容器の容量より、大きいことを特徴とする。

本発明は上記のように構成したために、転写部が最も下方に位置する画像形成ステーションに対応する現像剤収容容器の容量を他の現像剤収容容器の容量よりも大きくしても、装置本体の高さへの影響を抑えることができる。

従って、転写部が最も下方に位置する画像形成ステーションに対応する現像剤収容容器として例えばブラックトナーを収納するようにすれば、一般的に最も画像形成頻度の高いブラック単色画像形成時の現像剤収容容器の交換頻度を低減することができる。そして、現像剤重量当たりの現像剤収容容器コストも低減できるので、ブラック単色画像形成時のランニングコストも低減できる。

次に本発明の一実施形態に係る画像形成装置について、図面を参照して説明する。

〔第１実施形態〕
｛画像形成装置の全体構成｝
先ず本実施形態の画像形成装置の全体構成について、図１を用いて説明する。本実施形態の画像形成装置は、電子写真方式の複数色又はフルカラーの画像形成装置として、各色毎に応じて感光体ドラムを１列に複数配列し、各感光体ドラム上に形成された各色のトナー像を中間転写ベルトに順次重ね合わせてカラー画像を形成する、いわゆるインライン型の画像形成装置となっている。

図１は画像形成装置の模式断面説明図である。画像形成装置101においては、一定の間隔をおいて一直線上に配置された各プロセスカートリッジ102と、これに対向配置された転写手段であるところの転写ローラ106から、複数の画像形成ステーションが構成される。そして、各画像形成ステーションに対応したトナーを供給する現像剤収容容器であるところのトナーカートリッジ100が４つ備えられている。各画像形成ステーションは、図１の右側から順にそれぞれイエロー色、マゼンタ色、シアン色、ブラック色の画像を形成する。

各プロセスカートリッジ102には、それぞれ像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（以下、「感光体ドラム」という）103が設置されている。そして、感光体ドラム103の周囲には、一次帯電器104、現像手段105、転写手段としての転写ローラ106、ドラムクリーナ装置107がそれぞれ配置されており、一次帯電器104と現像手段105との間の下方には、露光手段としてのレーザ露光装置113が設置されている。

感光体ドラム103は、負帯電のＯＰＣ感光体でアルミニウム製のドラム基体上に光導電層を有しており、駆動装置（不図示）によって所定のプロセススピードで回転駆動される。

一次帯電手段としての一次帯電器104は、帯電バイアス電源（不図示）から印加される帯電バイアスによって感光体ドラム103の表面を負極性の所定電位に均一に帯電する。

現像手段105は、トナーを内蔵し、それぞれ各感光体ドラム103上に形成される各静電潜像に各色のトナーを付着させてトナー像として現像（可視像化）する。

一次転写手段としての各転写ローラ106は、中間転写ベルトユニット内に配設され、感光体ドラム103に対向付勢されるよう配置されることで、各転写部が形成される。

ドラムクリーナ装置107は、感光体ドラム103上で一次転写時の残留した転写残トナーを感光体ドラム103から除去するためのクリーニングブレード等を有している。

なお、本実施形態のプロセスカートリッジ102は一次帯電器104、現像手段105、ドラムクリーナ装置107が一体的にカートリッジ化され、装置本体に対して着脱可能となっている。

プロセスカートリッジ102の上方には中間転写ベルト108を有する中間転写ベルトユニットが配置されている。この中間転写ベルトユニットは、回転可能なベルト体である中間転写ベルト108と、二次転写対向ローラを兼ねる駆動ローラ109と、図示しない駆動ローラ軸上のギアを備え、同じく図示しない本体上の駆動ギアにより中間転写ベルト108が回転駆動される。駆動ローラ109は、二次転写ローラ110と対向するよう配置されている。

このように、一次転写される中間転写ベルトがプロセスカートリッジ102の上方に配置されているために、複数のプロセスカートリッジのうち、最終の感光体ドラム103から図１の矢印方向に回転する中間転写ベルト108に転写された像が二次転写されるまでの移動距離Ｒ1が短くなり、ファーストプリント時間が早くなる。

また、二次転写ローラ110の、転写材搬送方向下流側には、定着ローラ111ａと加圧ローラ111ｂを有する定着装置が縦パス構成で設置されている。

露光装置113は、与えられる画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応した発光を行うレーザ発光手段、ポリゴンミラー、反射ミラー等で構成され、各感光体ドラム103に露光を行うことによって、各一次帯電器104で帯電された各感光体ドラム103の表面に画像情報に応じた各色の静電潜像を形成する。

そして各感光体ドラム103に形成された静電潜像を現像手段105によってトナー現像して可視像化し、これを中間転写ベルト108に順次一次転写してカラー画像を形成する。この画像形成と同期してシートカセット114又は手差しトレイ115から搬送ローラ116によって転写媒体である転写材を二次転写部へ搬送し、二次転写ローラ110へのバイアス印加によって中間転写ベルト108上のトナー像を転写材へ二次転写する。さらに、その転写材を定着装置111ａ，111ｂによって加熱定着した後、排出ローラ117によって装置上面の排出部118へ排出するものである。

なお、後述するようにそれぞれのプロセスカートリッジ102の現像手段105へはプロセスカートリッジ102と分離されたトナーカートリッジからトナーが補給されるようになっている。

｛プロセスカートリッジとトナーカートリッジの配置｝
ここで、本実施形態のプロセスカートリッジ102とトナーカートリッジ100の配置構成とトナー循環を図２乃至図７を参照して説明する。なお、図２は画像形成装置の前方斜視説明図である。なお、図中矢印Ｘ−Ｘ1方向が装置の前後方向であり、矢印Ｙ方向が装置の高さ方向、矢印Ｚ方向が装置の左右方向である。また、図３は画像形成装置を装置前方側から見た（図２の矢印Ｘ1方向）配置説明図であり、図４は画像形成装置を上方から見た（図３の矢印Ｙ1方向）断面説明図である（(a)は本体駆動なし、(b)は本体駆動あり）。

図２に示すように、本実施形態のそれぞれのプロセスカートリッジ102は本体枠体112内に支持され、着脱可能に装着されている。また、それぞれのプロセスカートリッジ102の現像手段105へトナーを供給するためのトナーカートリッジ100がプロセスカートリッジ102とは分離して本体枠体112の外側に設けられたトナー補給搬送手段125の装着部に装着されている。

すなわち、装着されたプロセスカートリッジ102とトナーカートリッジ100とは感光体ドラム103の回転軸線方向で重ならないように配置され、且つトナーカートリッジ100はプロセスカートリッジ102よりも装置本体の上方に装着されるように配置されている。

126はプロセスカートリッジ102を動作させるための駆動装置（駆動手段）であり、本体枠体112のＺ方向において、該駆動装置126と対向する側であって、トナー補給搬送手段125の下方に画像形成時に高い電圧を供給するための高圧電源装置127と、プロセスカートリッジ102から排出された廃トナーを集積し、交換できるように装置本体前方（Ｘ方向）にトナー回収ボックス128が配置されている。

これにより、プロセスカートリッジ102の長手方向一方側に駆動装置126から駆動力を受けるドラムギア等を設け、他方側に高圧電源装置127と接続される現像バイアス入力、帯電入力等の接点を設けることができる。

図３に示すように、トナーカートリッジ100からのＦ1部で補給されたトナーはトナー補給搬送手段125の第一搬送スクリュー129と、第二搬送スクリュー130を経て、その下方に位置するプロセスカートリッジ102内にＧ1部で定量的に供給される。そして、図４に示すプロセスカートリッジ102内の第一撹拌スクリュー132と第二撹拌スクリュー133で撹拌搬送されたトナーが現像スクリューでコートされて感光体ドラム103へ吸着される。

一次転写されずに感光体ドラム103に残った転写残トナー（以下「廃トナー」という）はドラムクリーナ装置107（図１参照）で回収され、廃トナー搬送手段134で搬送された廃トナーがＨ1部でプロセスカートリッジ102から排出される。この排出された廃トナーが搬送スクリューを回転させて廃トナーを搬送するトナー排出搬送手段としての廃トナー搬送装置131に送られ、図３に示す廃トナー回収ボックス128に送られる構成となっている。

なお、図３に示す構成では廃トナー搬送装置131が本体枠体112外にある構成であるが、図５に示すように、廃トナー搬送装置131が本体枠体112内にある構成であっても、トナー循環は上述と同様である。これにより、駆動装置126とトナーの循環経路を本体枠体112において対向位置に配置することができ、トナー飛散による駆動ギア等の駆動伝達精度の劣化を防止できる。

また、図６に示すように、画像形成装置の本体枠112内の機内温度上昇を防止する冷却ファン137によるエアーの流れＪ1が駆動装置126側からトナー循環経路側に流れるように配置することでトナー飛散による駆動ギア等の精度劣化防止効果を一層得られる。

なお、本実施形態の廃トナー搬送手段134（図４参照）は、各プロセスカートリッジ102を装置前後方向（図７の矢印Ｘ−Ｘ1方向）でまたがり、且つトナーカートリッジ100の下方に配置されている。そして、各プロセスカートリッジ102からＨ1部で廃トナーの受け渡しを行い、廃トナー搬送装置131内の廃トナーを廃トナー回収ボックス128に収納している。

また、プロセスカートリッジ102への現像バイアス、帯電電流等の高圧入力は、図３に示した高圧電源127からプロセスカートリッジ102の現像バイアス入力接点135、帯電入力接点136を介して直接入力することで、高圧電源からのケーブルを廃止し、コストダウンとリーク対策が行える構成となっている。

｛プロセスカートリッジの配置と各トナーカートリッジの容量｝
次にプロセスカートリッジ102の配置と各トナーカートリッジ100の容量について、図７及び図８を参照して説明する。なお、図７は本体を装置横方向（図５の矢印Ｚ1方向）から見た説明図であり、図８は装着されたトナーカートリッジを上方から（図７の矢印Ｙ1方向）見た部分説明図である。

本実施形態の画像形成装置は複数（４個）のプロセススカートリッジ102を装着する装着部が装置前後方向（図７の矢印Ｘ−Ｘ1方向）において、本体前側（矢印Ｘ方向）へ行くに従って下向きに傾斜している。すなわち、それぞれ装着されたプロセスカートリッジ102の高さが順次異なるよう配置されている。

そして、装置後方側（矢印Ｘ1方向）から前方側（矢印Ｘ方向）に向かって順次低くなるように構成されている。そして、装置後方側から前方側に向かって順にイエロー画像形成ステーション、マゼンタ画像形成ステーション、シアン画像形成ステーション、ブラック画像形成ステーションが配置されている。

ここで、前記イエロー画像形成ステーションにはイエロー画像を形成するためのプロセスカートリッジ102Ｙとイエロートナーを収納したイエロートナーカートリッジ100Ｙが装着されている。同様に、マゼンタ画像形成ステーションにはマゼンタ画像を形成するためのプロセスカートリッジ102Ｍとマゼンタトナーを収納したマゼンタトナーカートリッジ100Ｍが装着されている。シアン画像形成ステーションにはシアン画像を形成するためのプロセスカートリッジ102Ｃとシアントナーを収納したシアントナーカートリッジ100Ｃが装着されている。ブラック画像形成ステーションにはブラック画像を形成するためのプロセスカートリッジ102Ｋとブラックトナーを収納したブラックトナーカートリッジ100Ｋが装着されている。

そして、カラー画像は上記４色のトナー画像を重ね合わせて中間転写ベルト108に転写することで画像形成するが、モノクロ画像は上記４色のうちブラックトナーのみで画像を形成し、他の３色は使用しない。従って、４色のトナーのうちブラックトナーの使用頻度が最も高くなる。そこで、本実施形態ではブラックを特定色、ブラック以外の他の色であるイエロー、マゼンタ、シアンを非特定色とする。

よって、本実施形態における特定色画像形成ステーションはブラック画像形成ステーションであり、非特定色画像形成ステーションは、イエロー、マゼンタ、シアンの各画像形成ステーションとなる。また、特定色トナーカートリッジはブラックトナーカートリッジ100Ｋであり、非特定色トナーカートリッジはイエロー、マゼンタ、シアンの各トナーカートリッジ100Ｙ，100Ｍ，100Ｃである。

そして、本実施形態の画像形成装置はそれぞれのプロセスカートリッジ102（102Ｙ，102Ｍ，102Ｃ，102Ｋ）を装着すると、ブラック画像形成ステーションの感光体ドラム103Ｋがイエロー、マゼンタ、シアン画像形成ステーションの各感光体ドラム103Ｙ，103Ｍ，103Ｃよりも鉛直下方となるように配置される。

このため、図７に示すように、装置上面からそれぞれのプロセスカートリッジ102（102Ｙ，102Ｍ，102Ｃ，102Ｋ）までの高さ方向スペースはブラック画像形成ステーションがもっとも大きい。そこで、本実施形態ではブラックトナーカートリッジ100Ｋの鉛直方向長さ（高さ）を他のトナーカートリッジ100Ｙ，100Ｍ，100Ｃの鉛直方向長さ（高さ）より長く構成している。なお、前記非特定色トナーカートリッジ100Ｙ，100Ｍ，100Ｃの鉛直方向長さは３個とも同一に設定している。

また、前記４個のトナーカートリッジ100（100Ｙ，100Ｍ，100Ｃ，100Ｋ）は、図８に示すように、装置前後方向（矢印Ｘ−Ｘ1方向）及び装置左右方向（矢印Ｚ−Ｚ1方向）のサイズは同一に構成されている。このため、ブラックトナーカートリッジ100Ｋ（図７の×××斜線のカートリッジ）は他の３個のトナーカートリッジ100Ｙ，100Ｍ，100Ｃに比べて高さ方向サイズが大きい分、トナー容量が大きくなっている。

上記のようにブラックトナーカートリッジ100Ｋの高さ方向寸法を他のトナーカートリッジ100Ｙ，100Ｍ，100Ｃより長くしても、ブラックトナーカートリッジ100Ｋからプロセスカートリッジ102Ｋへのトナー供給位置を低くできる。すなわち、図７に示すように、ブラックトナーカートリッジ100Ｋから対応するプロセスカートリッジ102Ｋへトナーを供給するトナー供給位置（トナー供給を受け入れる受入口）Ｇ1Ｋが他のトナーカートリッジ100Ｙ，100Ｍ，100Ｃから対応するプロセスカートリッジ102へトナーを供給するトナー供給位置Ｇ1Ｙ，Ｇ1Ｍ，Ｇ1Ｃよりも鉛直下方に位置する。

このため、ブラックトナーカートリッジ100Ｋの容量を大きくしてもトナーカートリッジ100Ｋ内のトナーを鉛直下方に位置するプロセスカートリッジ102Ｋへ落下させて供給することが可能となる。

このように、プリント出力頻度が高いブラックトナーカートリッジ100Ｋの容量を他のトナーカートリッジ100Ｙ，100Ｍ，100Ｃより大きくすることで、ユーザのトナーカートリッジの交換頻度を少なくすると共にトナーカートリッジのランニングコスト低減が可能となる。

そして、上記のようにブラックトナーカートリッジ100Ｋの容量を他のカートリッジ100Ｙ，100Ｍ，100Ｃより大きくしても、装置に装着した４個のトナーカートリッジ100（100Ｙ，100Ｍ，100Ｃ，100Ｋ）の上端部は略等しくなる。よって、トナーカートリッジ100の上面を平坦にすることが容易になし得る。

上記のように、本実施形態の画像形成装置は４個の画像形成ステーションの鉛直方向高さが順次低くなるように配置されている。これに合わせてそれぞれの感光体ドラム103（103Ｙ，103Ｍ，103Ｃ，103Ｋ）と当接する中間転写ベルト108のドラム対向平面が水平方向に対して所定の傾斜角θをもつように構成されている。本実施形態の画像形成装置では前記傾斜角θ＝15°となるように構成されている。このように複数の画像形成ステーションを斜めに配置することにより、上下に配置されているプロセスカートリッジ102とトナーカートリッジ100の装着領域を小さくすることが可能となる。

これを図７を用いて説明すると、本実施形態ではブラック画像形成ステーションのプロセスカートリッジ102Ｋの上方領域の一部にかかるように隣接するシアン画像形成ステーションのトナーカートリッジ100Ｃが配置されている。同様に、シアン画像形成ステーションのプロセスカートリッジ102Ｃの上方領域の一部にかかるように隣接するマゼンタ画像形成ステーションのトナーカートリッジ100Ｍが配置されている。また、マゼンタ画像形成ステーションのプロセスカートリッジ102Ｍの上方領域の一部にかかるように隣接するシアン画像形成ステーションのトナーカートリッジ100Ｃが配置されている。また、イエロー画像形成ステーションのプロセスカートリッジ102Ｙの上方領域の一部にかかるようにマゼンタ画像形成ステーションのトナーカートリッジ100Ｍが配置されている。

上記のように各プロセスカートリッジの上方領域にリンクするように隣接する画像形成ステーションのトナーカートリッジを配置することで、画像形成装置の前後方向（図７の矢印Ｘ−Ｘ1方向）のサイズを小さくすることができる。

なお、前記中間転写ベルト108のドラム対向面平面の傾斜角θとしては、5°≦θ≦80°、より好ましくは10°≦θ≦45°の範囲で設定するのが好ましい。前記傾斜角θが前記範囲よりも小さいと前述したプロセスカートリッジ102とトナーカートリッジ100のリンク領域が小さくなり、装置の前後方向サイズが大きくなってしまう。一方、前記傾斜角θが前記範囲よりも大きいと画像形成装置の高さが高くなってしまうからである。

上記のように特定色トナーカートリッジであるブラックトナーカートリッジ100Ｋは他の非特定色トナーカートリッジ100Ｙ，100Ｍ，100Ｃより容量が大きいが、３個の非特定色トナーカートリッジ100Ｙ，100Ｍ，100Ｃの形状は容量を含めて同一に構成するとよい。同一であれば、非特定色トナーカートリッジ100Ｙ，100Ｍ，100Ｃを樹脂で射出成形する場合に同一の金型を用いて量産することができ、コストダウンを図ることが可能となる。

なお、本実施形態の３個の非特定色トナーカートリッジ100Ｙ，100Ｍ，100Ｃは、図８に示すように、全く同一形状ではなく、誤装着防止用部であるところのキー部160の位置が異なるように構成されている。そして、これらトナーカートリッジ100Ｙ，100Ｍ，100Ｃを装着する装置本体の装着部には前記キー位置に対応した位置に嵌合部161が形成されている。この嵌合部161と前記キー部160の位置はそれぞれの色に応じて異なり、それぞれのトナーカートリッジを色の異なるカートリッジ装着部に装着することができないようになっている。

上記誤装着防止用のキー部160はブラックトナーカートリッジ100Ｋにも設けられており、このキー部160の位置も他の非特定色トナーカートリッジ100Ｙ，100Ｍ，100Ｃのキー部160の位置と異なるように構成されている。これにより、すべてのトナーカートリッジ100が誤装着されることがない。

なお、本実施形態の非特定色トナーカートリッジ100Ｙ，100Ｍ，100Ｃは前述のように誤装着防止用キー部160の位置のみが異なる。そのため、全く同一金型を用いて樹脂成形することはできない。しかし、金型を分割して前記キー部160の部分のみ異なるようにすれば、主となる金型を共通して使用することが可能となり、コストダウンを図ることができる。よって、非特定色トナーカートリッジの形状は全く同一でなくても、略同一であればコストダウンの効果を得ることが可能である。

もっとも、非特定色トナーカートリッジの各色に対応した複数のキー部を有するトナーカートリッジを共通の金型によって成形し、その後で不要なキー部をニッパなどによって切除するようしてもよい。このように構成すると、誤装着防止用のキー部の位置が異なるトナーカートリッジであっても、同一の金型で樹脂成形することができる。

前述のように本実施形態の非特定色トナーカートリッジ100Ｙ，100Ｍ，100Ｃは略同一形状（キー部の位置を除いて）である。すなわち、図２および図８に示すように、非特定色トナーカートリッジ100Ｙ，100Ｍ，100Ｃの感光体ドラム103の回転軸方向である装置本体の左右方向（図２の矢印Ｚ方向）の寸法が同一に構成されている。さらには、非特定色トナーカートリッジ100Ｙ，100Ｍ，100Ｃのみならず、特定色トナーカートリッジであるブラックトナーカートリッジ100Ｋも前記感光体ドラム103の回転軸方向の寸法は他のトナーカートリッジと同一に構成されている。

これにより、すべてのトナーカートリッジを装置本体に装着したときに、感光体ドラム103の回転軸方向である装置本体の左右方向（図２の矢印Ｚ方向）に出っ張り部分がなくなる。このため、各トナーカートリッジへの駆動伝達設計等を容易に行うことができる。

｛プロセスカートリッジへの駆動入力｝
続いて、プロセスカートリッジ102への駆動入力方法を図９を参照して説明する。なお、図９(a)は本体上方から見た断面説明図、図９(b)はドラムギアの移動構成説明断面説明図、図９(c)はプロセスカートリッジ周りの側面説明図である。

図９(a)(b)に示すように、駆動装置126内の感光体ドラム103に駆動伝達するドラムギア138が矢印Ｚ−Ｚ1方向に移動可能な構成となっており、プロセスカートリッジ交換時は矢印Ｚ1側に移動し、本体動作時は矢印Ｚ側に移動する構成となっている。なお、この移動構成は図示していないがカートリッジ交換用カバーの開閉に連動して矢印Ｚ−Ｚ1方向に移動する。

そして駆動伝達された駆動力は第一ドラムギア139、第二ドラムギア140、第三ドラムギア141へ順に伝達され、廃トナー搬送手段134を駆動する。

次に現像駆動伝達は、駆動装置126の現像ギア142から第一現像ギア143、第二現像ギア144へ駆動伝達して現像スリーブ120を駆動する。また第一現像ギア143から撹拌ギア145，146へ駆動伝達し、第一撹拌スクリュー132、第二撹拌スクリュー133を回転させる。

｛カートリッジの交換｝
次に前記プロセスカートリッジ102、トナーカートリッジ100の交換方法を図10を参照して説明する。

図10に示すように、プロセスカートリッジ102に対し、トナーカートリッジ100は上下方向（矢印Ｙ方向）において上方で且つ、左右方向（矢印Ｚ方向）においては離れた位置に配置されている。そして、矢印Ｚ方向（感光体ドラムの回転軸線方向）でプロセスカートリッジ102とトナーカートリッジ100が分離されたことで、図10(a)(b)に示すように、プロセスカートリッジ102を装置本体から取り外す際は、カートリッジ交換用カバー121，122を開けた後、トナーカートリッジ100を外すことなくプロセスカートリッジ102の交換が可能となる。

このため、従来例のようにプロセスカートリッジの交換に際し、まずトナーカートリッジを取り出し、その後でプロセスカートリッジを交換する必要がなくなり、直接プロセスカートリッジの交換が可能となる。このため、プロセスカートリッジの交換性が非常に向上する。

またトナーカートリッジ100の交換時は、トナーカートリッジ100は感光体ドラムの回転軸線方向でプロセスカートリッジ102と離れており（図３及び図４参照）、本体枠体112の外側（矢印Ｚ方向）に配置されているため、トナーカートリッジ100を外したとしてもトナーカートリッジ100から落ちたトナー123（図３参照）は、本体枠体112内の露光装置113へ落ちることはない。これによりトナーカートリッジ100交換時の機内へのトナー飛散防止と露光装置113へのトナー落下による光路124塞ぎを防止することができ、画像保証が可能となる。そして、露光装置113を本体枠体112内の下方に配置することが可能となり、設計自由度が増すことになる。

｛電装基板の配置｝
次に、図11を参照して本画像形成装置の電装配置構成を説明する。図11(a)は本体断面構成、図11(b)は本体後方斜視図である。

本体枠体112において、駆動装置126と対向する側に高圧電源装置127を配置することで前述したプロセスカートリッジ102への帯電バイアスや現像バイアスの高圧入力を直接行っている。

そして、前記高圧電源装置127の本体外側に５〜24Ｖのメイン電源装置147を配置している（図11(b)参照）。さらに、プロセスカートリッジ102の斜め傾斜で空いた本体枠体112内のスペースに駆動モータのＯＮ／ＯＦＦ等を制御するＤＣコントロール装置148を配置している（図11(a)参照）。

また、同様に高圧電源装置127の本体外側に、ＤＣコントロール装置148の本体後方側（図11のＸ3側）で、且つＤＣコントロール装置148の基板149に垂直になるように本体コントローラ装置150が接続されている。そして、この本体コントローラ装置150、メイン電源装置147、高圧電源127からＤＣコントロール装置148が第一ケーブル151によって接続されている。また、ＤＣコントロール装置148から駆動装置126内のモータ、クラッチ、センサ等が第二ケーブル152によって接続されている。これら第一ケーブル151、第二ケーブル152も本体後側に配置されている。

以上の電源配置構成にすることで、駆動装置126とメイン電源装置147、高圧電源127への制御を行うＤＣコントローラ装置148と本体コントローラ装置150を、本体枠体112の両側面の負荷に均等に接続でき、更に本体枠体112の空間を利用して配置することで本体の大きさを小さくすることが可能となる。また、本体コントローラ装置150を本体後方側面（図11のＸ3側面）に配置することで、コントローラ装置150内にオプション接続し、データを蓄積容量アップとプリント信号等の処理速度を速めるハードディスク装置153のオプション接続性が非常に容易となる。

〔第２実施形態〕
次に第２実施形態に係る画像形成装置について図12を参照して説明する。なお、本実施形態の装置の基本構成は前述した第１実施形態と同一であるため重複する説明は省略し、ここでは本実施形態の特徴となる構成について説明する。また、前述した実施形態と同一機能を有する部材には同一符号を付す。

前述した第１実施形態は感光体ドラム103に形成したトナー像を中間転写ベルト108に一次転写し、そのトナー像を転写材へ二次転写する画像形成装置を示した。しかし、本発明は感光体ドラム103のトナー像を転写材へ直接転写するいわゆる直接転写方式の画像形成装置であっても適用し得る。

例えば、図12に示す画像形成装置は感光体ドラム103と対向して回転するベルト体である搬送ベルト200のドラム対向面が水平面に対して所定の傾斜角をもって傾斜して設けられている。そして、この搬送ベルト200の傾斜に沿ってプロセスカートリッジ102Ｙ，102Ｍ，102Ｃ，102Ｋとトナーカートリッジ100Ｙ，100Ｍ，100Ｃ，100Ｋが着脱可能な画像形成ステーションが配置されている。

本実施形態では、前記搬送ベルト200に転写材を静電吸着させて、各感光体ドラム103に形成した各色のトナー像を順次転写材に重畳転写する。

このような画像形成装置にあっても、最も鉛直下方にブラックプロセスカートリッジ102Ｋを配置する。また、ブラックトナーカートリッジ100Ｋから対応するプロセスカートリッジの現像手段へのトナー供給位置Ｇ1Ｋを最も鉛直下方に配置する。これにより、ブラックトナーカートリッジ100Ｋの鉛直方向の寸法を他色のトナーカートリッジ100Ｙ，100Ｍ，100Ｃより大きくすることができる。

なお、本実施形態では４個のトナーカートリッジ100Ｙ，100Ｍ，100Ｃ，100Ｋの装置前後方向（図12の矢印Ｘ−Ｘ1方向）及びこれと直交する感光体ドラムの回転軸方向である装置左右方向の寸法はすべて同一に構成してある。すなわち、水平面に投影した各トナーカートリッジ100Ｙ，100Ｍ，100Ｃ，100Ｋの輪郭は全て同一である。これにより、トナーカートリッジ100Ｙ，100Ｍ，100Ｃ，100Ｋの隣接間隔を各トナー供給位置Ｇ1Ｙ，Ｇ1Ｍ，Ｇ1Ｃ，Ｇ1Ｋにあるトナー供給口の隣接間隔に一致させることが可能である。よって、トナー供給機構のうち一部は共通化することが可能である。

また、本実施形態ではブラックトナーカートリッジ100Ｋ以外のトナーカートリッジ100Ｙ，100Ｍ，100Ｃは同一容量、同一形状、同一部品である。このように、３色で共通化することでトナーカートリッジ100Ｙ，100Ｍ，100Ｃ自体やトナー充填工程でのコストダウンを図っている。

〔第３実施形態〕
次に第３実施形態に係る画像形成装置について、図13及び図14を参照して説明する。なお、本実施形態の装置の基本構成も前述した第１実施形態と同一であるため重複する説明は省略し、ここでは本実施形態の特徴となる構成について説明する。また、前述した実施形態と同一機能を有する部材には同一符号を付す。

図13は第３実施形態に係る画像形成装置の模式断面説明図であり、図14はその前方斜視説明図である。

本実施形態の画像形成装置は装置本体上部に原稿読み取り装置300を備えた、いわゆる複写機の形態をしている。

第１実施形態と異なる点は、図13の転写材が装置本体手前側において装置下部から鉛直上方へ向かって搬送されるように構成されている。すなわち、図14に示すように、プロセスカートリッジ102Ｙ，102Ｍ，102Ｃ，102Ｋ及びトナーカートリッジ100Ｙ，100Ｍ，100Ｃ，100Ｋは本体枠体112（112ａ，112ｂ）の間に配されている。そして、４個のトナーカートリッジ100Ｙ，100Ｍ，100Ｃ，100Ｋは第１実施形態が本体枠体112の外側に配されていたのに対し、本実施形態では両本体枠体112ａ，112ｂの内側のほぼ全域にわたって、矢印A方向における寸法がほぼ同じで、円筒形状の形状の容器が配されている。

トナーカートリッジ100Ｙ，100Ｍ，100Ｃ，100Ｋ、及びプロセスカートリッジ102Ｙ，102Ｍ，102Ｃ，102Ｋを、装置本体から取り出す場合は、図14に示すように、手前側の本体枠体112ａの開口部301，302を通して、それぞれ独立して矢印Ａ方向に引き出せるように構成されている。なお、プロセスカートリッジ102Ｙ，102Ｍ，102Ｃ，102Ｋを装置本体から引き出す際には、図13に示すように、中間転写ベルト108を破線の位置まで退避させ後で引き出す構成としている。

本実施形態においても、最も鉛直下方にブラック画像形成を行うプロセスカートリッジ102Ｋを配し、そのトナーカートリッジ100Ｋから現像装置へのトナー供給位置を最も鉛直下方に配する。これにより、ブラックトナーカートリッジ100Ｋの鉛直方向（Y方向）の寸法を他色のトナーカートリッジ100Ｙ，100Ｍ，100Ｃより大きくすることができる。そして、本実施例においては、ブラックトナーカートリッジ100ＫのX方向の寸法も、他色のトナーカートリッジ100Ｙ，100Ｍ，100Ｃより大きく構成されている。このため、ブラックトナーカートリッジ100Ｋのトナー容量を他色のトナーカートリッジ100Ｙ，100Ｍ，100Ｃのトナー容量より大きく構成できる。

〔他の実施形態〕
前述した実施形態では特定色をブラックとし、それ以外のイエロー、マゼンタ、シアンを非特定色としたが、特定色をブラック以外の色に設定することも可能である。すなわち、使用頻度の高い特定した色の画像を形成するプロセスカートリッジの配置を他の色画像を形成するプロセスカートリッジよりも鉛直下方に配置する。そして、これに対応した特定色のトナーカートリッジの容量を大きくすることでトナーカートリッジ交換頻度を低減することができる。

また、前述した実施形態では非特定色画像形成ステーションとしてイエロー、マゼンタ、シアンの各色トナー像を形成する３個の画像形成ステーションを配置した例を示したが、６色記録を行う場合には非特定色画像形成ステーションは５個となる。従って、非特定色画像形成ステーションの個数は１個以上あればよく、前述した実施形態のように３個に限定する必要はない。

また、前述した実施形態ではプロセスカートリッジとして感光体ドラム103と、一次帯電器104と、現像手段105と、感光体ドラムに残留したトナーを除去するドラムクリーナ装置107と、ドラムクリーナ装置107で除去した廃トナーを搬送する廃トナー搬送手段134とを有する例を示したが、プロセスカートリッジは少なくとも感光体ドラム103と現像手段105を有するものであればよい。従って、プロセスカートリッジの他の態様として感光体ドラムと現像手段とドラムクリーナ装置を一体化したもの、感光体ドラムと現像手段と一次帯電手段を一体化したもの、感光体ドラムと現像手段を一体化したもの等がある。

画像形成装置の模式断面説明図である。 画像形成装置の前方斜視説明図である。 画像形成装置を装置前方側から見た（図２の矢印Ｘ1方向）配置説明図である。 画像形成装置を上方から見た（図３の矢印Ｙ1方向）断面説明図である。 画像形成装置を前方から見たトナー搬送形態説明図である。 画像形成装置をの前方から見たエアー風路説明図である。 本体を装置横方向（図５の矢印Ｚ1方向）から見た説明図である。 装着されたトナーカートリッジを上方から見た部分説明図である。 プロセスカートリッジへの本体駆動伝達説明図である。 プロセスカートリッジとトナーカートリッジの交換説明図である。 画像形成装置の電装説明図である。 第２実施形態に係る画像形成装置の模式断面説明図である。 第３実施形態に係る画像形成装置の模式断面説明図である。 第３実施形態に係る画像形成装置の前方斜視説明図である。 従来技術の説明図である。

符号の説明

100 …トナーカートリッジ
101 …画像形成装置
102 …プロセスカートリッジ
103 …感光体ドラム
104 …一次帯電器
105 …現像手段
106 …転写ローラ
107 …ドラムクリーナ装置
108 …中間転写ベルト
109 …駆動ローラ
110 …二次転写ローラ
111ａ …定着ローラ
111ｂ …加圧ローラ
112 …本体枠体
113 …露光装置
114 …シートカセット
115 …手差しトレイ
116 …搬送ローラ
117 …排出ローラ
118 …排出部
120 …現像スリーブ
121，122 …カートリッジ交換用カバー
124 …光路
125 …トナー補給搬送手段
126 …駆動装置
127 …高圧電源装置
128 …廃トナー回収ボックス
129 …第一搬送スクリュー
130 …第二搬送スクリュー
131 …廃トナー搬送装置
132 …第一撹拌スクリュー
133 …第二撹拌スクリュー
134 …廃トナー搬送手段
135 …現像バイアス入力接点
136 …帯電入力接点
137 …冷却ファン
138 …ドラムギア
139 …第一ドラムギア
140 …第二ドラムギア
141 …第三ドラムギア
142 …現像ギア
143 …第一現像ギア
144 …第二現像ギア
145，146 …撹拌ギア
147 …メイン電源装置
148 …コントロール装置
149 …基板
150 …本体コントローラ装置
151 …第一ケーブル
152 …第二ケーブル
153 …ハードディスク装置
160 …キー部
161 …嵌合部
200 …搬送ベルト
300 …原稿読み取り装置
301，302 …開口部

Claims (12)

1. 静電像を担持する像担持体と、該像担持体上の静電像を現像剤で現像する現像手段と、該現像手段により現像された現像剤像を転写部において転写媒体に転写する転写手段と、を少なくとも有し、前記転写部の水平方向の位置が互いに異なる複数の画像形成ステーションと、
   前記複数の画像形成ステーションに対応した補給用現像剤を各々収容する複数の現像剤収容容器と、を備え、
   該複数の画像形成ステーションの転写部のうちの少なくとも一つが、他の転写部に対して鉛直方向で異なる位置に配置されている画像形成装置において、
   転写部が鉛直方向で最も下方に位置する画像形成ステーションに対応する現像剤収容容器の容量は、転写部が該最下方の転写部よりも鉛直方向上方に位置する画像形成ステーションに対応する現像剤収容容器の容量より、大きいことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記各画像形成ステーションにおいて、少なくとも前記像担持体と、前記現像手段とは、装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジとして構成され
   前記複数の現像剤収容容器は、装置本体に着脱可能に構成されることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記各プロセスカートリッジの像担持体と対向して回転可能なベルト体を有し、
   前記ベルト体の前記複数の像担持体との対向平面が水平方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記各現像剤収容容器は、前記各現像剤収容容器からトナーが補給される各プロセスカートリッジよりも、鉛直上方へ配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記転写部が鉛直方向で最も下方に位置する画像形成ステーションにおける補給用現像剤の受入口の位置が、前記転写部が該最下方の転写部よりも鉛直方向上方に位置する画像形成ステーションにおける補給用現像剤の受入口の位置よりも、鉛直下方に位置することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記転写部が鉛直方向で最も下方に位置する画像形成ステーションに対応する現像剤収容容器の上端部と、前記転写部が最下方の転写部よりも鉛直方向上方に位置する画像形成ステーションに対応する現像剤収容容器の上端部の高さが略等しいことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記転写部が鉛直方向で最も下方に位置する画像形成ステーションに対応する現像剤収容容器の鉛直方向長さが、前記転写部が最下方の転写部よりも鉛直方向上方に位置する画像形成ステーションに対応する現像剤収容容器の鉛直方向長さより長いことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記複数の現像剤収容容器のうち、前記転写部が鉛直方向で最も下方に位置する画像形成ステーションに対応する現像剤収容容器以外の現像剤収容容器の形状は略同一であることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記複数の現像剤収容容器のうち、前記転写部が鉛直方向で最も下方に位置する画像形成ステーションに対応する現像剤収容容器以外の現像剤収容容器は、誤装着防止部の形状のみが異なることを特徴とする請求項８記載の画像形成装置。
10. 前記複数の現像剤収容容器は、前記像担持体の回転軸方向の寸法が同一であることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
11. 前記転写部が鉛直方向で最も下方に位置する画像形成ステーションはブラック画像を形成するものであり、前記転写部が鉛直方向で最も下方に位置する画像形成ステーションに対応する現像剤収容容器はブラックトナーを収納することを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
12. 前記転写部が鉛直方向で最も下方に位置する画像形成ステーションの像担持体の回転中心は、転写部が該最下方の転写部よりも鉛直方向上方に位置する画像形成ステーションの像担持体の回転中心よりも、鉛直下方側に位置することを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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