JP3627627B2 - カラー画像形成装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真技術などを利用して画像情報を重ね合わせて合成像を形成するカラー画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、電子写真技術を採用した画像形成装置においては、像担持体としての電子写真感光体を帯電器により帯電し、この感光体に画像情報に応じた光照射を行って潜像を形成し、この潜像を現像器によって現像して顕像化したトナー像をシート材等に転写して画像を形成することが行われている。
【0003】
一方、画像のカラー化に伴って、このような一連の画像形成プロセスが展開される像担持体を複数備えておき、シアン像、マゼンタ像、イエロー像、好ましくはブラック像の各色像をそれぞれの像担持体に形成し、各像担持体の転写位置にてシート材に各色像を重ね合わせて転写することによりフルカラー画像を形成するタンデム方式の画像形成装置も従来から数多く提案されている。このようなタンデム方式の多重画像形成装置は、各色ごとにそれぞれの画像形成部を有するため、高速化に有利であるとされている。
【0004】
タンデム方式の多重画像形成装置は、たとえば本願出願人が提案して特願平11−92598号として出願した明細書に記載のように、イエロー(Y),マゼンタ(M),シアン(C),ブラック(K)の各色のトナー像をそれぞれ形成するための画像形成ユニットと、画像信号を出力して静電潜像を形成させるための露光器と、閉ループ状に形成されて走行する中間転写ベルトと、定着器とを備え、用紙カセットから供給された用紙Pに中間転写ベルト上のトナー像を転写して定着器によりトナー像を用紙に定着させるというものである。
【0005】
図9は従来の現像ユニットと感光体ユニットの構成例を示す要部の概略正面図である。
【0006】
イエロー(Y),マゼンタ(M),シアン(C),ブラック(K)のそれぞれの画像形成ユニットはいずれも共通の構造としたもので、その一つの画像形成ユニットを図9に示す。図示のように、画像形成ユニットは、露光器(図示せず)のレーザビームによって静電潜像がその周面に形成される感光体ドラム101と、これを帯電させる帯電ローラ102と、クリーニングブレード103を含む感光体ユニット、及びトナー供給タンク104と、トナー供給ローラ105、と感光体ドラム101に接触する現像ローラ106と、この現像ローラ106に接触してトナー層を均一薄層且つ所定の電位に帯電させるトナー薄層化ブレード107とを含む現像ユニットの組合せとしたものである。
【0007】
このような画像形成ユニットにおいて、感光体ドラム101上に露光器によって画像情報の静電潜像が形成される。この静電潜像は現像ローラ106によりトナー像として可視像化され、中間転写ベルト上に転写される。そして、4色のカラー画像形成装置では、各色のトナー像が中間転写ベルト上に転写されて最終的に多重のカラー画像が創成される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、4色の画像形成のための画像形成ユニットはそれぞれ図9に示す形態として画像形成装置の本体にそれぞれ別個に組み込まれる。このため、組立てや保守点検のための分解作業が煩雑である。また、図示のように感光体ドラム101を挟んでクリーニングブレード103と現像ローラ106及びトナー供給ローラ105とが順に配列されるため、一つの画像形成ユニットの中間転写ベルトの走行方向(図において左側から右側方向)の長さが長くなる。このため、4色の画像形成ユニットのそれぞれの感光体ドラム101どうしの間隔が長くなる傾向にある。
【0009】
このように感光体ドラム101の間隔が長いと、装置の小型化に制約を受けるだけでなく、中間転写ベルトの転写位置の間隔も広がるので、カラーの多重画像形成の場合では各色の転写精度が低下して色ずれを発生する原因となり、良好なカラー画像の形成に支障を招く。また、転写ベルトも長くする必要があるので、同様に色ずれを発生しやすく、装置が大型化するとともにコストも高くなるという問題がある。
【0010】
本発明は、多色画像形成のための画像形成ユニットを一体化して保守点検が簡単で操作性を向上し得るカラー画像形成装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上下を開放した平面形状が枠状のハウジングと、前記ハウジングの側面に開けた複数の着脱孔のそれぞれから着脱自在な複数の感光体ドラムと、前記ハウジングの上面側から着脱自在に差し込まれ下端側に前記感光体ドラムの周面に接触する現像ローラを備えた複数の現像ユニットと、前記ハウジングの内部に横架固定され前記現像ローラに接触するクリーニングブレードと、前記ハウジングの内部に配置され前記感光体ドラムを帯電させる帯電手段とからなる画像形成ユニットを含むことを特徴とする。
【0012】
本発明では、多色画像形成のための画像形成ユニットを一体化して保守点検が簡単で操作性を向上し得るカラー画像形成装置を得ることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
請求項1に記載の発明は、上下を開放した平面形状が枠状のハウジングと、前記ハウジングの側面に開けた複数の着脱孔のそれぞれから着脱自在な複数の感光体ドラムと、前記ハウジングの上面側から着脱自在に差し込まれ下端側に前記感光体ドラムの周面に接触する現像ローラを備えた複数の現像ユニットと、前記ハウジングの内部に横架固定され前記現像ローラに接触するクリーニングブレードと、前記ハウジングの内部に配置され前記感光体ドラムを帯電させる帯電手段とからなる画像形成ユニットを含むことを特徴とするカラー画像形成装置であり、画像形成ユニットを1個のハウジングにまとめて一体化した構成なので、コンパクト化と取り扱いの容易化が図れるという作用を有する。
【0014】
請求項2に記載の発明は、前記ハウジングを合成樹脂製とするとともに少なくとも一方の側面に、装置本体側のシャーシに固定される金属板の保持板金を一体に備え、前記保持板金には前記装置本体の内部の放熱部から離れた側の一端に前記シャーシへの取り付けのための位置決め孔を設け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であり、ハウジングが合成樹脂製であっても装置本体側の取り付け用のシャーシには金属の保持板金を介して固定されるので、装置内の放熱による取り付け誤差が生じることがなく、しかも位置決め孔を放熱部から離れた側の一端に設けているので加熱による位置決め誤差も抑えるという作用を有する。
【0015】
請求項3に記載の発明は、前記クリーニングブレードは前記ハウジングの側面から突き出る長さの高剛性の支持具に固定され、前記ハウジングの側面の同じ高さ位置に、前記支持具を斜め下または上の姿勢として受ける保持座を形成し、前記支持具をネジにより前記保持座に固定したことを特徴とする請求項1または2記載のカラー画像形成装置であり、保持座が同じ高さにあってもこれに固定する支持具は斜め下または斜め上の姿勢となるので、ネジに掛けるドライバなどの工具による締付け作業が簡単に行なえるという作用を有する。
【0016】
請求項4に記載の発明は、前記画像形成ユニットはイエロー,マゼンタ,シアン,ブラックの4色に対応する4個の配列として組み込まれ、ブラックの画像形成ユニットの感光体ドラムの周面材を他の感光体ドラムよりも高耐用性材としたことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のカラー画像形成装置であり、モノクロームにも対応させて使用頻度の高いブラックの感光体ドラムの寿命を他の感光体ドラムのそれと合わせるように長くできるという作用を有する。
【0017】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0018】
図1は本発明の一実施の形態によるカラー画像形成装置の構成を示す概略正面図である。
【0019】
図1において、ドライブプーリ51aによって矢印方向に走行駆動される中間転写ベルト51が閉ループ状に配置され、この中間転写ベルト51の下方に配置された用紙カセット52から用紙Pが転写ローラ51bと中間転写ベルト51との間を抜けて定着器53へ給紙される概略構成となっている。すなわち、中間転写ベルト51に形成されたカラーのトナー画像は用紙Pが転写ローラ51bとの間にニップされるこの用紙Pに転写され、転写トナー画像は定着器53によって用紙Pに定着される。そして、中間転写ベルト51の上方にはレーザーを画像情報に基づいて照射する露光器(図示せず)が配置され、この露光器と中間転写ベルト51との間にイエロー(Y),マゼンタ(M),シアン(C),ブラック(K)の画像を順に形成する画像形成ユニットAを配置している。
【0020】
図2は感光体ドラムと帯電ブラケットを備えたハウジングに現像ユニットを装着したときの要部の正面縦断面図、図3はハウジングの斜視図である。
【0021】
図3に示すようにハウジング1は上下を開放した箱体状であり、下端部には転写ベルト51に接触してトナー像を転写するための感光体ドラム2a,2b,2c,2dをそれぞれ外部の駆動機構により時計方向に回転可能に軸支している。これらの感光体ドラム2a〜2dは露光器(図示せず)からのレーザビームによって周面に静電潜像を形成可能としたもので、図3のハウジング1の一方の端部壁に開けた着脱孔1aから抜き差し可能である。また、感光体ドラム2a〜2dの近傍には、その周面に接触して帯電させる帯電ブラシ3a,3b,3c,3dを回転自在に配置するとともに、中間転写ベルト51にトナー像を転写した後の残留トナーを剥離除去するためのクリーニングブレード4a,4b,4c,4dを配置する。これらの感光体ドラム2a〜2d,帯電ブラシ3a〜3d,クリーニングブレード4a〜4dによって感光体ユニットが構成される。
【0022】
なお、モノクロームの画像形成では、ブラックの画像形成ユニットだけが使用されるので、感光体ドラム2dは他の感光体ドラム2a〜2cに比べると使用頻度が高い。このため、感光体ドラム2dは耐用が長い素材とすることが好ましく、アモルファスシリコンを外周材として使用する。
【0023】
図4は支持具に保持されたクリーニングブレードの斜視図であって、ゴムを素材としたクリーニングブレード4a(4b〜4c)は図2から明らかなようにほぼ「コ」の字状の断面形状を持つ金属板の支持具5に一体化されたものである。この支持具5は図3に示すようにハウジング1の両端部壁の外面に形成された斜め姿勢の保持座1dに突き当てられ、支持具5に開けた孔5aに通すビス5bによってこの保持座1dに固定される。支持具5はほぼ「コ」の字状の断面形状を持つのでその剛性が高く、保持座1dで両端を固定されていても長手方向の中央部の撓み変形を抑えることができる。このため支持具5に支持されたクリーニングブレード4a〜4dを感光体ドラム2a〜2dの軸線方向の全長に亘って均等に接触させることができ、トナーの掻き取りが良好に行なわれる。また、ハウジング1自体も4本の支持具5によって補強されるので、その変形が抑えられ各部材の配置精度を高く維持できる。
【0024】
ハウジング1の両端部壁の内面には一対の装着溝1b,1cをそれぞれ4箇所に設け(図3参照)、これらの装着溝1b,1cにガイドされてハウジング1に上から出し入れ自在に収納されるイエロー(Y),マゼンタ(M),シアン(C),ブラック(K)の現像ユニット6,7,8,9を設ける。これらの現像ユニット6〜9は図1に示すように各色のトナーを収納して画像形成装置の本体に対して着脱自在なトナータンク10a,10b,10c,10dにそれぞれトナーの供給路を接続可能としたものである。
【0025】
ハウジング1には着脱孔1aを設けない側の端部の表面に補強用の保持板金1eをビス1fによって一体に固定する。この保持板金1eはハウジング1の側面形状にほぼ合わせたもので、図1において定着器53から離れた側に円形開口の位置決め孔1e−1を設けるとともに他端側には長孔1e−2を開けている。保持板金1eは画像形成装置本体のシャーシ(図示せず)とビス(図示せず)により固定されるもので、円形の位置決め孔1e−1を図1において定着器53から離れた側に位置する。したがって、加熱ローラを含む定着器53からの熱影響を受けることなく保持板金1eを介してハウジング1を画像形成装置本体に対して正しい位置に高精度で固定することができる。すなわち、樹脂によって成形されるハウジング1自身は定着器53による熱の影響を受けやすいが、保持板金1eを介して画像形成装置本体側のシャーシに固定されるので、ハウジング1を安定固定できる。したがって、感光体ドラム2a〜2dの配列ピッチを高精度で実現でき、中間転写ベルト51への色ずれのない転写が可能となる。
【0026】
図5はハウジングに対する保持板金の取り付けを示す要部の正面図であって、前述のように保持板金1eには定着器53から遠い側の右端部に円形の位置決め孔1e−1を開け、左端側に長孔1e−2を設けている。一方、ハウジング1の保持座1dは図示のように右上がりに傾斜した姿勢として形成され、支持具5は保持座1dが斜め下を向く斜面にビス5bによって固定されている。このような構成では、保持座1dがハウジング1の長手方向に同じ高さ位置に配置されていても、ビス5bに掛けるドライバを斜め下から差し込むことができ、ハウジング1への支持具5の取り付け作業が簡単になる。なお、支持具5の下側には、クリーニングブレード4a〜4dによって掻き落とされたトナーを回収して排出するスクリューを備えた排出ユニット5cを備えている。
【0027】
図1及び図2に戻って、各現像ユニット6〜9はそれぞれトナータンク10a〜10dにトナー流路を接続可能にハウジング1内に収納されるケーシング6a,7a,8a,9aを備え、これらのケーシング6a〜9aにそれぞれトナー攪拌用のアジテータ6b,7b,8b,9b,トナー供給ローラ6c,7c,8c,9c、現像ローラ6d,7d,8d,9d、薄層化ローラ6e,7e,8e,9eをそれぞれ回転駆動可能に収納したものである。トナー供給ローラ6c〜9cは現像ローラ6d〜9dにトナーを付着させ、薄層化ローラ6e〜9eは現像ローラ6d〜9dのトナー層を均一薄層化するとともに所定の電位に帯電させ、現像ローラ6d〜9dは感光体ドラム2a〜2d上の静電潜像にトナーを帯電付着させてトナー像を形成させるものである。また、ケーシング6a〜9aの下端部には、現像ローラ6d〜9dに接触して付着トナーをトナー供給ローラ6c〜9c側に回収し中間転写ベルト51へのトナーの抜け落ちを防止するためのリカバリーシート6f,7f,8f,9fを設ける。更に、薄層化ローラ6e〜9eの近傍にはその周面に接触して付着トナーを除去するスクレーパ6g,7g,8g,9gを配置する。
【0028】
図6は1個の現像ユニット6を感光体ドラム2aとともに示す斜視図であり、図示のようにケーシング6aの両端にはスプリング6hを配置している。このスプリング6hはケーシング6aを図7に示すようにハウジング1の中に差し込んだとき、ハウジング1の内壁の受け座(図示せず)に係合してケーシング6aを斜め下向きに付勢する。これにより、図示のように現像ローラ6dが感光体ドラム2aの周面に適度の押圧力を持って接触する組立てを得ることができる。なお、他の現像ユニット7〜9のケーシング7a〜9aの組み込みについても全く同様であり、全ての現像ユニット6〜9をハウジング1の中にセットした状態を図8に示す。
【0029】
図1及び図2に戻って、前述のように、クリーニングブレード4a〜4dの支持具5の下にトナーを回収するためのスクリューを内蔵した排出ユニット5cが取り付けられている。この排出ユニット5cはクリーニングブレード4a〜4dによって掻き取られたトナーを回収して排出する機能を持つ。
【0030】
また、帯電ブラシ3a〜3dには感光体ドラム2a〜2dの周面に残っている残留トナーが付着するので、この残留トナーを除去するためのパッド11a,11b,11c,11dを設ける。パッド11a,11b,11cはそれぞれの右隣のケーシング7a,8a,9aの外壁を利用して取り付けられ、残りのパッド11dはハウジング1の内壁を利用して取り付けられている。更に、ケーシング7a,8a,9aはそれぞれ左隣の現像ユニット6,7,8の帯電ブラシ3a,3b,3cの近傍を通るような断面形状として形成されている。このようなケーシング7a〜9aの形状によって、帯電ブラシ3a〜3cの周面の一部をカバーすることができ、帯電ブラシ3a〜3cが回転するときに付着したトナーの飛散をケーシング7a〜9aが遮ることができる。このように、ケーシング7a〜9aはそれぞれの左隣のユニットの帯電ブラシ3a〜3cのカバーとして機能すると同時に付着トナー除去のためのパッド11a〜11cの取り付け部材としても利用できる。したがって、帯電ブラシ3a〜3cのカバーやパッド11a〜11c取り付け用の専用の部材を必要とせず、帯電ブラシ3a〜3c周りの占有空間を狭くできる。
【0031】
ここで、クリーニングブレード4a〜4cはそれぞれ隣接する感光体ドラム2a〜2cの間に位置し、その背面をほぼ「コ」の字状の断面形状を持つ支持具5によって保持されている。この支持具5は少し右下がりに傾斜しているものの上に凹となる姿勢をとり、現像ローラ7d,8d,9dを向く面が凹んだ形状となっている。したがって、現像ローラ7d,8d,9dに付着していてリカバリーシート7f,8f,9fで回収できなかったトナーを受けることができる。すなわち、4個の感光体ドラム2a〜2dのそれぞれの間に支持具5とこれに保持されたクリーニングブレード4a〜4cだけを配置することで、感光体ドラム2a〜2dどうしの間隔を狭めることができる。また、支持具5は前述のようにトナーを受ける部材として利用できるので、最もトナーを放出しやすい現像ローラ7d〜9dを支持具5の上側に位置させると同時に、トナー供給ローラ7c〜9cの周面からトナーが抜け落ちるリカバリーシート7f〜9fの下に支持具5を位置させることが好ましい。そこで、現像ユニット7〜9の現像ローラ7d〜9dの軸芯を感光体ドラム2b〜2dの中心から左斜め上の線分上に位置させる配置とした。なお、このような配置は現像ユニット6の現像ローラ6dについても同様であり、漏れ落ちるトナーはハウジング1の下端部で受け止めて回収できるようにする。
【0032】
このように感光体ドラム2a〜2dに対する現像ローラ6d〜9dの位置関係によって、感光体ドラム2a〜2dは現像ローラ7d〜9dによる配列方向の干渉を受けない。したがって、感光体ドラム2a〜2dどうしの間隔を従来例で示した構成に比べて短くできる。また、現像ローラ6d〜9dは感光体ドラム2a〜2dの真上ではなく左斜めに偏って位置しているので、これらの現像ローラ6d〜9dと感光体ドラム2a〜2dとの高さ方向の寸法も抑えられる。そして、前述のように現像ローラ7d〜9dは支持具5の上方に位置していることから、現像ローラ7d〜9dから払い出されるトナーを支持具5で受け止めることができ、中間転写ベルト51への無用なトナーの付着も防止できる。
【0033】
以上の構成において、感光体ドラム2a〜2dはハウジング1の側面に開けた着脱孔1aから抜き差しできるので、簡単に組み込みと取り外しができ、周面のクリーニングなどの作業が容易になる。また、現像ユニット6〜9も図7及び図8で示したようにハウジング1の上面から抜き差しすることで着脱できる。そして、感光体ドラム2a〜2dと現像ユニット6〜9をハウジング1にセットするだけで、現像ローラ6d〜9dを感光体ドラム2a〜2dに接触配置することができる。したがって、ハウジング1を画像形成装置の本体から引き出せば、全ての感光体ドラム2a〜2dと現像ユニット6〜9を簡単に取り外したり組み込むことができ、別個に配置する場合に比べると取り扱いが容易になる。
【0034】
なお、感光体ドラム2a〜2dによる中間転写ベルト51へのトナー画像の転写工程及び中間転写ベルト51と転写ローラ51bによる用紙Pへの転写の動作は従来のタンデム方式の画像形成装置のものと同様である。
【0035】
【発明の効果】
本発明によれば、画像形成ユニットを1個のハウジングにまとめて感光体ドラムや現像ユニットを収納した構成としているので、ハウジング単位での製造や保守点検ができハンドリングがしやすくなる。また、ハウジングに各種の部材を集約して配置するので、特に感光体ローラどうしの間の間隔を従来構造に比べて短くでき、装置の小型化も可能となる。
【0036】
合成樹脂製のハウジングとしていても、クリーニングブレードを取り付けるための高剛性の支持具をハウジングに固定する構成とすれば、ハウジングの剛性も高くなり、強度面での改善も図られる。
【0037】
ハウジングに金属の保持板金を一体に取り付けた構成では、装置に放熱源があっても保持板金によって熱影響を受けることなく装置本体側のシャーシに高精度で固定でき、特に放熱源から離れた側の一端に位置決め孔を備えると位置決め精度が向上し、感光体ドラムによる色ずれのない良好な転写が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態によるカラー画像形成装置の構成を示す概略正面図
【図2】感光体ドラムと帯電ブラケットを備えたハウジングに現像ユニットを装着したときの要部の正面縦断面図
【図3】ハウジングの斜視図
【図4】支持具に保持されたクリーニングブレードの斜視図
【図5】ハウジングに対する保持板金の取り付けを示す要部の正面図
【図6】1個の現像ユニットを感光体ドラムとともに示す斜視図
【図7】ハウジングにイエローの現像ユニットを組み込んだときの斜視図
【図8】ハウジングに全ての現像ユニットを組み込んだときの斜視図
【図9】従来の現像ユニットと感光体ユニットの構成例を示す要部の概略正面図
【符号の説明】
1 ハウジング
1a 着脱孔
1b,1c 装着溝
1d 保持座
1e 保持板金
1e−1 位置決め孔
1e−2 長孔
1f ビス
2a,2b,2c,2d 感光体ドラム
3a,3b,3c,3d 帯電ブラシ
4a,4b,4c,4d クリーニングブレード
5 支持具
5a 孔
5b ビス
5c 排出ユニット
6,7,8,9 現像ユニット
6a,7a,8a,9a ケーシング
6b,7b,8b,9b アジテータ
6c,7c,8c,9c トナー供給ローラ
6d,7d,8d,9d 現像ローラ
6e,7e,8e,9e 薄層化ローラ
6f,7f,8f,9f リカバリーシート
6g,7g,8g,9g スクレーパ
6h スプリング
10a,10b,10c,10d トナータンク
11a,11b,11c,11d パッド
51 中間転写ベルト
51a ドライブプーリ
51b 転写ローラ
52 用紙カセット
53 定着器
A 画像形成ユニット
P 用紙

Claims (4)

  1. 上下を開放した平面形状が枠状のハウジングと、前記ハウジングの側面に開けた複数の着脱孔のそれぞれから着脱自在な複数の感光体ドラムと、前記ハウジングの上面側から着脱自在に差し込まれ下端側に前記感光体ドラムの周面に接触する現像ローラを備えた複数の現像ユニットと、前記ハウジングの内部に横架固定され前記感光体ドラムに接触するクリーニングブレードと、前記ハウジングの内部に配置され前記感光体ドラムを帯電させる帯電手段とからなる画像形成ユニットを含むことを特徴とするカラー画像形成装置。
  2. 前記ハウジングを合成樹脂製とするとともに少なくとも一方の側面に、装置本体側のシャーシに固定される金属板の保持板金を一体に備え、前記保持板金には前記装置本体の内部の放熱部から離れた側の一端に前記シャーシへの取り付けのための位置決め孔を設け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. 前記クリーニングブレードは前記ハウジングの側面から突き出る長さの高剛性の支持具に固定され、前記ハウジングの側面の同じ高さ位置に、前記支持具を斜め下または上の姿勢として受ける保持座を形成し、前記支持具をネジにより前記保持座に固定したことを特徴とする請求項1または2記載のカラー画像形成装置。
  4. 前記画像形成ユニットはイエロー,マゼンタ,シアン,ブラックの4色に対応する4個の配列として組み込まれ、ブラックの画像形成ユニットの感光体ドラムの周面材を他の感光体ドラムよりも高耐用性材としたことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のカラー画像形成装置。
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