JP2748162B2 - カラー画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は転写ドラムを用い、装置本体と該装置本体に
対して開放可能な上部筺体を有するクラムシェル構造と
し、プロセスカートリッジを採用したカラープリンタま
たはカラー複写機等の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、装置が大型、複雑となっている。

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ートリッジを有する転
写ドラムタイプのカラー画像形成装置が提案されてい
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度に応じて交
換可能とされているため、カラー画像の品質の安定化が
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〕

しかしながら前記各号公報記載のカラー画像形成装置
はいづれも分割構造とされていないため、部品交換その
他ジャム処理等が厄介であるなどの問題がある。特に転
写ドラムの交換には像担持体ドラムとの間に交換のため
の余分な空間が必要となり、また装着時の位置合わせが
難しく、転写ずれや色ずれの原因となる。

また特に前記特開昭58-72159号公報記載のカラー画像
形成装置では、複数の現像器が薄型で水平に積層して設
けられいるため、現像器内の現像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
像器間でのトナーの混色が生じ易く、カラー画像の品質
および解像力が低下する。また転写ドラムを含む転写手
段が像担持体ドラム、クリーニング装置および複数の現
像器の下方に配置されているため、前記クリーニング装
置および現像器からトナーの漏洩により汚染され易く、
画質が低下する等の弊害が生ずる。

また特に転写ドラム囲りで転写紙のジャムを発生する
ことがあり、その都度転写ドラムを像担持体ドラムから
離間または復帰させる必要が生ずる。その際位置合わせ
が不正確となり画質、解像力の低下を招く。

そこで転写ドラムを像形成機材と一体的にカートリッ
ジ内に組込むことが考えられる。この場合転写ドラム周
辺のジャム処理が難しいと云う問題がある。

〔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、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装置内の各構成機材
が安定配置とされ、小型、軽量に纒められ、ジャム処理
が容易とされ、高画質のカラー画像を安定供給可能とさ
れたカラー画像形成装置を提供することになる。

（発明の構成およびその作用） 前記の目的は、像担持体ドラム、複数の現像器、クリ
ーニング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、前記像担持体ドラムと、該ドラムに対し
てその下方周面に配置された複数の現像器と、その上方
に配置された転写ドラムとを内包するプロセスカートリ
ッジを装置本体に挿脱自在に設けると共に、該装置本体
に対して開放可能に上記筺体を設け、該上部筺体の開放
時前記転写ドラムを前記像担持体ドラムから離間させて
ジャム画像形成装置により達成される。

また本発明の好ましい実施態様としては、前記転写ド
ラムがその一方の軸を該ドラムの他方の軸を支持する支
持枠に設けた蝶番を支点として上方に回動して像担持体
ドラムから離されるカラー画像形成装置により達成され
る。

本発明のカラー画像形成装置では、カラーデータを像
担持体ドラムに書込む書込装置と、複数の像形成機材お
よび転写ドラムを内包するプロセスカートリッジとを有
する装置本体に対して上記筺体が開放可能に設けられて
いて、所謂るクラムシェル構造とされている。

前記プロセスカートリッジ内に収納される前記複数の
像形成機材としては、例えば像担持体ドラム、転写前帯
電器、前記像担持体ドラムに一様な帯電を付与する帯電
極、クリーニング装置および廃トナー回収装置であり、
これらは一体化されてプロセスカートリッジ内にユニッ
トとして収納されてもよい。

また前記像形成機材としては、イエロー（Ｙ），マゼ
ンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），黒（BK）の各色現像剤を充
填した４種の現像器があり、これらは個々に収納されて
もよいが、好ましくは一体化されて現像器ユニットとし
て収納されるのが好ましく、またそれらの各現像器には
トナー補給装置が配設されるのが好ましく、例えば前記
トナー補給装置が各現像器の延長として一体的に設けら
れ、装置本体に対して前記プロセスカートリッジととも
に挿脱可能とされるのが好ましい。次に前記各現像器に
用いられる現像剤としては、磁性トナーを主成分とする
一成分現像剤としてもよく、また非磁性トナーと磁性キ
ャリアから成る二成分現像剤とがあるが、カラー画像の
色調再現に優れた二成分現像剤とされる。

また前記プロセスカートリッジ内に収納される転写ド
ラムは単独で該カートリッジ内に収納されてもよいが好
ましくは転写ドラムに転写紙を捲付けるためのグリッ
パ、帯電極、押付器、分離器等の周辺機材を含めたユニ
ットとして収納されてもよい。

ところで前記転写ドラムは、該ドラムの一方の軸端
が、他方の軸端を支持する支持枠に設けた蝶番を介して
上方に回動可能とされている。このため、転写ドラムに
係る転写紙のジャム処理が容易とされ、またジャム処理
後転写ドラムを前記支点を軸として回動し原位置に復帰
せしめることにより像担持体ドラムへの位置設定が容易
とされる。

前記プロセスカートリッジを装置本体より取外すに
は、上部筺体を上方に45°〜90°開放した後、装置本体
に設けたガイドに沿って前記カートリッジを垂直上方に
引上げ、途中前記ガイドの延長部に設けた傾斜部および
水平部に沿って斜上方および水平に引出し取外せばよ
い。取外されたプロセスカートリッジは新たなカートリ
ッジと交換されてもよく、また前記転写ドラムをその一
端を軸として他端を上方に回動し、像担持体ドラムから
離間せしめ、その後像担持体ドラムまたは該像担持体尾
ラムを含むユニットを上方に引出し交換してもよい。

また前記上部筺体を上方に開放した後、プロセスカー
トリッジを装着したまま、前記転写ドラムを像担持体ド
ラムに対して回動、離間せしめ、ジャム処理を行い、か
つ像担持体ドラムの区間を行ってもよい。

次に前記と逆の操作によりプロセスカートリッジを装
置本体に収納し、上部筺体を閉蓋して像形成可能な状態
とされる。

なお上部筺体の閉蓋と同時に像担持体ドラム軸が動力
源に結合されると共に該ドラム軸に設けたギヤが転写ド
ラム、現像ロール等の軸に設けたギヤと噛み合い、それ
ぞれ回転駆動されて像形成が行われる。

また前記転写ドラムを回動して像担持体ドラムに対し
て離間または圧接すると同時に、それらに結合されたギ
ヤも解除または噛合わされる。

本発明のカラー画像形成装置が前記構成とされたこと
により、カラー画像の安定供給が可能となり、ジャム処
理が容易とされる外、像形成機材の交換が容易とされる
利点を生ずる。

〔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
発明の実施の態様が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図は本実施例のプリンタの断面図、第２図は第１図
のＸ−Ｘ断面、第３図は像担持体ドラムに対する各周辺
機材の配置図、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、像担持体ドラム30、転写前
帯電器９、帯電極35、クリーニング装置40、廃トナー回
収装置70、廃トナー輸送スクリュー70bを内蔵する廃ト
ナー輸送管70aを一体化した像担持体ユニットＩと壁面
の一部を互に共有して一体化されたY,M,C,BKの各現像器
36,37,38,39を含む現像器ユニットIIがプロセスカート
リッジ３に内包されている。また、前記現像器ユニット
IIには、トナー補給装置356,357,358,359が一体的に結
合され、前記カートリッジ３とともに装置本体１に対し
て挿脱可能とされている。さらにまた該カートリッジ３
には、前記像担持体ドラムの上部に転写ドラムユニット
IIIが内包され、該ユニットIIIには転写ドラム50および
該ドラムの周縁に配置されるグリッパ61、転写極63、押
付器64、グリッパ前帯電器65、分離爪66等が含まれる。

前記プリンタの装置本体１には前記プロセスカートリ
ッジの外に、書込装置Ｂ、給紙系Ｃ、定着装置81の下半
分81bが含まれ、前記装置本体１に対して定着装置81の
上半分81aおよび排紙系Ｄを含む上部筺体２が蝶番1aを
介して上方に開放可能に設けられている（第１図一点鎖
線の開放図参照）。上部筺体２を上方に開放した際、前
記プロセスカートリッジ３は該カートリッジ３の側壁3
a,3bに沿って基体から延びるガイド5a,5bの垂直部を介
し、取手4a,4bを把持して上方に引上げられ、以後ガイ
ドの傾斜部および水平部を介して装置外へと取外され
る。

その後第２図で示すように、転写ドラム50を含むユニ
ットIIIをカートリッジ３の前壁3cに設けられた蝶番1b
を支点としてかつドラム軸50bを後壁3dに設けた縦溝3e
にスライドさせて回動して像担持体ドラム30から離間さ
れ、転写ドラム50および像担持体ドラム30周縁の転写紙
のジャムが排除される。

なお転写ドラム50を含むユニットIIを像担持体ドラム
から離間すると同時に両ドラム軸50b,30bに装着されて
噛合い状態にあったギヤ50c,30cは前記噛合い状態を解
除され、かつ前記転写ドラムユニットIIと共に離間され
る。この際前記のようにジャム処理がなされる外に、転
写ドラムユニットIIを90°または120°回動して離間さ
れた後、像担持体ドラム30を含むユニットＩを前壁3cに
設けた縦溝3fおよび後壁3dに設けた縦溝3gにドラム軸30
aおよび30bをスライドさせながら上方に引抜き交換して
もよい。次に現像器ユニットIIにはY,M,C,BKの各現像器
36,37,38,39が壁面の一部を共有して一体化され像担持
体ドラム30の下面を包むように開口部を上向にして組込
まれている。また前記ユニットIIには前記各現像器に結
合されたトナー補給装置356,357,358,359が含まれ、第
２図（ａ）および（ｂ）には現像器37およびそのトナー
補給装置357の断面図が示されている。

図において373は、現像ローラで該現像ローラには、
スクリューコンベヤ378によりトナー補給装置357からト
ナー補給される。なお372は像担持体ドラム30と現像ロ
ール373との距離設定用の突当コロである。また現像ロ
ール373およびトナー補給用スクリュー378は像担持体ド
ラム軸のギヤ30cと係合する38a,38bにより回転される。
トナー補給装置357はそのハウジングが現像器ハウジン
グの延長部に結合されて一体化されている。

第２図（ａ）およびそのＡ−Ａ断面図である第２図
（ｂ）において、3571はトナー補給部、3572は該トナー
補給部の上側開口部にその底部が着脱自在に嵌合するト
ナー補給ボックスでトナーの消費に伴って交換可能とさ
れている。3573はトナー補給ボックスの交換に伴い開閉
されるシャッタで、3574はトナー補給用ローラである。
トナー濃度検知センサ（図示せず）からの信号により、
電磁クラッチMCが作動してギヤ38cと38dが噛合い、トナ
ー補給ローラ3574が回転してトナー補給がなされる。

また前記トナー補給ボックス3572の交換は、装置本体
１の前基板6aに設けた蝶番6dを支点として前扉6cを前方
に開放して行われる。

ところで本実施例のプリンタにおいて転写ドラム周縁
にジャムが発生した場合および像担持体ユニットの交換
を必要とした場合、前記プロセスカートリッジ３を装置
外に取外すことなく、前記上部筺体の開放時転写ドラム
ユニットを回動して必要な処置を行ってもよい。

前記プロセスカートリッジ３の装置本体への装着は前
記取外し時の逆の操作を行えばよい。即ち上部筺体２の
開蓋時プロセスカートリッジ３の側壁3aを基板ガイド5a
の傾斜部に沿わせて斜上方より送り込み、途中基板ガイ
ド3a,3bの垂直部に沿わせて落とし込み底部基板6c上に
載置すればよく、その後上部筺体２が閉蓋される。

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遂行された。

ところで転写ドラム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1/2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。

まず像担持体ドラム30の１回転目において該ドラム上
に帯電器35により−700Vの一様な帯電が付与され、次い
でビデオ信号Ａの最初のビデオ信号であるＹ信号により
半導体れーざ装置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33a、反射ミラー34a,34b,34c,f−θレンズ33
bを介して径100mmφ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
−500Vで交流成分が3KHz,1KV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に捲付け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75から給紙ロール76により
送り出された後、搬送ロール77、タイミングロール78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け搬送され
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トナー像が駆動装置62により
駆動された転写極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けるため
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により前記ドラム30上に一様な帯電が付与
された後Ｍビデオ信号により変調されたレーザ光前記ド
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68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に捲付け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30および転写ドラム50の３回転および４回転面におい
て、Ｃビデオ信号およびBKビデオ信号に基づき前記ドラ
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により定着ロール82へと
搬送され、定着されてカラー画像が形成された。定着後
の転写紙は搬送ロール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
Ｉ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で掻き取られた廃トナーは、像担持体ユニッ
トＩの背面に架設された廃トナー輸送管70aをへて前記
ユニットＩの廃トナー回収装置70に回収された。

前記廃トナー輸送管70aには、装置本体１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ュー70b
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70へと搬送された。

本実施例では１万回の像形成の過程で転写紙の転写ド
ラム50への捲付不良によるジャムが発生し、上部筺体２
を開放し、転写ドラムユニットを蝶番1bを支点として上
方に開放してジャム処理を行った。ジャム処理後５万回
に亘り像形成を継続した時点で像担持体ドラム30の疲労
劣化を考慮して、像担持体ドラム30の交換を行った。ま
た６万回の像形成の時点で現像剤中のキャリアの疲労劣
化および転写ドラムの汚れを考慮してプロセスカートリ
ッジ３を装置外に取り外し新たなカートリッジと交換し
て次の像形成に備えた。

以上のような長期に亘る像形成の継続にもかかわら
ず、終始高解像力、高濃度のカラー画像が安定して得ら
れた。

なお本実施例ではカラープリンタを例示して説明した
が、カラースキャナを付設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、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およびクラムシェル構造の
採用および転写ドラムを簡単な走査により像担持体ドラ
ムから離間および復帰可能としたことにより、装置のジ
ャム処理およびメンテナンスが容易とされ、装置のコン
パクト化が達成され、かつ高画質のカラー画像の安定供
給が可能とされる等の効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例のカラープリンタの断面図、第２図
（ａ）は第１図のＸ−Ｘ断面図、第２図（ｂ）は第２図
（ａ）のＡ−Ａ断面図、第３図は像担持体ドラムに対す
る各像形成機材の配置角度を示す図、第４図は像形成タ
イムチャートである。 １……装置本体、２……上部筺体 ３……プロセスカートリッジ 5a,5b……ガイド、1a,1b,1c……蝶番 6a,6b,6c……基板、９……転写前帯電器 30……像担持体ドラム、32……ポリゴンミラー 35……帯電極、36,37,38,39……現像器 30c,38a,38b,50c……ギヤ 356,357,358,359……トナー補給装置 50……転写ドラム、61……グリッパ 70……廃トナー回収装置、75……給紙カセット 81……定着装置、100……半導体レーザ装置 Ａ……ビデオ信号、Ｂ……レーザ光学装置 Ｃ……給紙系、Ｄ……排紙系

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長沼 整子 東京都八王子市石川町2970番地 コニカ 株式会社内 (72)発明者 板谷 正彦 東京都八王子市石川町2970番地 コニカ 株式会社内 審査官 鈴木 秀幹 (56)参考文献 特開 平２−262678（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−172856（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−43170（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−29150（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】像担持体ドラム、複数の現像器、クリーニ
   ング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、前記像担持体ドラムと、該ドラムに対してそ
   の下方周面に配置された複数の現像器と、その上方に配
   置された転写ドラムとを内包するプロセスカートリッジ
   を装置本体に挿脱自在に設けると共に、該装置本体に対
   して開放可能に上部筺体を設け、該上部筺体の開放時前
   記転写ドラムを前記像担持体ドラムから離間させてジャ
   ム処理を行えるようにしたことを特徴とするカラー画像
   形成装置。
2. 【請求項２】前記転写ドラムが、その一方の軸を該ドラ
   ムの他方の軸を支持する支持枠に設けた蝶番を支点とし
   て上方に回動して、像担持体ドラムから離間される特許
   請求の範囲第１項記載のカラー画像形成装置。