JP2002268319A - ロータリー現像ユニット及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロータリー現像ユニットが複数の現像器のそ
れぞれの有無の組み合わせで大きな偏荷重状態にならな
いようにする。 【解決手段】 現像剤を搬送する現像剤担持体を持った
複数の現像器１〜４を円筒外周に沿って配設し、選択的
に現像器１〜４を現像位置に回転移動させ潜像担持体上
の潜像を現像するロータリー現像ユニット及び該ロータ
リー現像ユニットを備えた画像形成装置において、複数
の現像器１〜４の挿着状態に応じ、挿脱後の偏荷重状態
が最小となる現像器を挿脱可能とするように規制を行
う。ロータリー現像ユニットに新たに複数の現像器を挿
着する場合には、一定の回転方向に沿って偏荷重状態が
最小となる現像器から順次挿着し、偏荷重状態が最小と
なる現像器が複数存在する場合には、回転方向の上流側
を優先させ、現像器の挿着位置の回転移動、挿着のロッ
ク機構を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真法を用い
る複写機、プリンタ、ファックス等の画像形成装置に係
わり、現像剤搬送手段を持った複数の現像器を円筒外周
に沿って配設し、選択的に現像器を現像位置に回動させ
像担持体上の潜像を現像するロータリー現像ユニット及
び画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真法を用いる画像形成装置とし
て、感光体上に順次複数色の静電潜像を形成し、この静
電潜像をロータリー現像装置により各色トナー像に順次
現像した後、各色トナー像を中間転写媒体上に重ねて転
写し、この中間転写媒体上に転写されたフルカラートナ
ー像を転写材に転写した後、定着する方式がある。

【０００３】上記ロータリー現像装置は、感光体に対向
して回転体を設け、この回転体内に複数の現像器（イエ
ロー、シアン、マゼンタ、ブラック用現像器）を搭載
し、回転体を回転移動させることにより、感光体の現像
位置に複数の現像器のいずれかを選択的に当接させ、現
像器内の現像ローラを回転させるとともに現像バイアス
を印加させることにより、静電潜像をトナー現像するよ
うにしている。

【０００４】出荷時に現像器を別梱包としているロータ
リー現像方式を採用したフルカラー静電画像形成装置に
おいては、初期セットアップ時において現像器を１つず
つロータリー現像ユニットに挿着するが、その際、従来
は隣り合う現像器の順に１つずつ挿着するようになって
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のように
隣り合う現像器を順に挿着するように構成すると、複数
の現像器を挿着するロータリー現像ユニットには、内部
の現像器の有無の組み合わせにより、大きな偏荷重状態
が発生するという問題がある。例えば４色現像の場合
は、２色目の現像器を挿着した時点で円筒部の半分にの
み現像器が存在する最大偏荷重状態が発生する。この状
態になると、ロータリー現像ユニットには、回転方向も
しくは逆回転方向に偏荷重分により大きな回転推進力が
生じてしまう。この状態でロータリー現像ユニットを回
転制御する場合には、これを許容可能な大型のモータを
使用することが必要となり、高消費電力かつ装置の大型
化の要因となっていた。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するものであって、ロータリー現像ユニットが複数の
現像器のそれぞれの有無の組み合わせで大きな偏荷重状
態にならないようにするものである。

【０００７】そのために本発明は、現像剤を搬送する現
像剤担持体を持った複数の現像器を円筒外周に沿って配
設し、選択的に現像器を現像位置に回転移動させ潜像担
持体上の潜像を現像するロータリー現像ユニット及び該
ロータリー現像ユニットを備えた画像形成装置におい
て、前記複数の現像器の挿着状態に応じて、挿脱後の偏
荷重状態が最小となる現像器を挿脱可能とするように規
制を行う制御手段を備えたことを特徴とするものであ
る。

【０００８】前記制御手段は、前記ロータリー現像ユニ
ットに新たに前記複数の現像器を挿着する場合には、一
定の回転方向に沿って偏荷重状態が最小となる現像器を
順次挿着するように規制を行い、前記偏荷重状態が最小
となる現像器が複数存在する場合には、前記回転方向の
上流側を優先させ、現像器の挿着位置の回転移動、挿着
のロック機構を制御することにより前記規制を行うこと
を特徴とするものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施の形態を
図面を参照しつつ説明する。図１は本発明に係る画像形
成装置の実施の形態を説明するための図、図２は本発明
に係る画像形成装置の概観及びフロントの現像器挿脱部
を示す図である。１〜４は現像器、１０はロータリー現
像ユニット、１１はプロセスユニット、１２は現像器挿
脱口、１３はプロセスユニット挿脱口、１４は画像形成
装置筐体、１５はフロントカバーを示す。

【００１０】図１において、ロータリー現像ユニット１
０は、４色現像用のユニット構成例を示し、図示左上の
位置が現像器の挿脱位置であるが、複数の現像器の挿着
状態に応じて、挿脱可能な現像器として偏荷重状態が最
小となる現像器に規制を行うように制御し、基本的に
は、挿脱後の状態においてロータリー現像ユニット１０
の重心が最も中心軸に近くなる条件の現像器が選択さ
れ、ロータリー現像ユニット１０の回転移動が制御され
る。したがって、上部を現像器の挿脱位置として、現像
器を挿着していくときには、ロータリー現像ユニット１
０の重心が最も下方にくる状態の位置であり、現像器を
抜き出すときには、ロータリー現像ユニット１０の重心
が最も上方にくる状態の位置である。

【００１１】上記の条件に基づくと、まず、図１に示す
ように第１の現像器１が挿着された場合、第２の現像器
２を挿着するには、ロータリー現像ユニット１０を反時
計方向に９０°回転移動させるか、反時計方向又は時計
方向に１８０°回転移動させるか、時計方向に９０°回
転移動させるかの３通りがあるが、これらのうち、本発
明は、１８０°回転移動させて次の第２の現像器２を挿
着する。続いて、図１（Ａ）に示すように反時計方向に
９０°回転移動させ、又は図１（Ｂ）に示すように時計
方向に９０°回転移動させて第３の現像器３を挿着し、
最後に１８０°回転移動させて第４の現像器４を挿着す
るようにロータリー現像ユニット１０の回転移動を制御
する。

【００１２】現像器１〜４の挿着、交換するための現像
器挿脱口１２は、通常図２に示すように画像形成装置筐
体１４のフロントカバー１５を開けた位置に、プロセス
ユニット１１を挿着するためのプロセスユニット挿脱口
１３とともに設けられる。現像器挿脱口１２の大きさ
は、現像器１つが挿脱できるだけの大きさであり、ロー
タリー現像ユニット１０の回転移動が現像器の挿脱を可
能とする位置に制御される。そして、上記のようにロー
タリー現像ユニット１０の回転移動を制御するために
は、勿論、次にどの現像器を挿着すべきか、どの現像器
を抜き出すことができるかを判定するのに必要な各現像
器の挿着状態を検出する機能を有することはいうまでも
ない。

【００１３】図３は５色現像用のロータリー現像ユニッ
トの現像器挿入パターンの例を説明するための図、図４
は５色現像用のロータリー現像ユニットの現像器挿入パ
ターンの他の例を説明するための図である。

【００１４】５色現像用のロータリー現像ユニットの場
合には、図３（Ａ）に示すようにまず、第１の現像器１
を挿着すると、図３（Ｂ）に示すように第１の現像器１
が真下の位置まで回転移動させて第２の現像器２を挿着
する。次は、図３（Ｃ）に示すように未挿着部が１つだ
けと２つ並ぶ方のうち未挿着部が２つ並ぶ方のいずれか
に回転移動させて第３の現像器３を挿着し、図３（Ｄ）
に示すように残りの２つのいずれかに第４の現像器４、
図３（Ｅ）に示すように最後に第５の現像器５を挿着す
る。

【００１５】上記挿入パターンでは、図３（Ｃ）のと
き、未挿着部が２つ並ぶ方のいずれかに回転移動させて
第３の現像器３を挿着したが、これと同様な場合は図３
（Ｂ）においても生じる。すなわち、この場合も、未挿
着部が４つ、つまり偶数並ぶ。図１（Ｂ）のように未挿
着部が奇数の場合には、その中間の１つが挿着位置とな
るが、未挿着部が偶数の場合には、中間が２つとなりそ
のいずれかが挿着位置となる。図４は、第２の現像器２
の挿着を図３（Ｂ）に対しもう一方の挿着位置に選択し
たパターンの例を示したものである。

【００１６】このように未挿着部が４つの場合には、そ
の中間のいずれか一方を挿着位置にすると、次はその残
りの他方となり、その後は、未挿着部がそれぞれ独立に
１つずつでそのいずれを挿着位置にしてもよくなるが、
図３（Ｄ) ではその左端、図４（Ｄ) ではその右端に示
すように第２の現像器２から第４の現像器４まで１ボジ
ションずつ同方向に回転移動させることができる。

【００１７】しかも、このようにすることにより同一方
向に１／５回転だけ多く回転移動させるだけで、全現像
器の挿着を完了させることができる。例えば図３（Ｅ)
の左端に至るまでは、同一の反時計方向に、第２の現像
器２と第５の現像器５を挿着するときに１ポジション分
多く回転移動させ、図４（Ｅ) の右端に至るまでは、同
一の時計方向に、第２の現像器２と第５の現像器５を挿
着するときに１ポジション分多く回転移動させればよ
い。

【００１８】４色以上の複数の現像器を挿着するロータ
リー現像ユニットにおいて、上記のパターンの選択し回
転移動を若干増やすだけで、大きな偏荷重状態にならな
いように、かつ回転方向を反転をさせずに順次現像器を
挿着することが可能である。回転移動の増は、例えば図
１に示す４色現像用では１／４、図３及び図４に示す５
色現像用では１／５である。さらに、６色現像用でも５
／６の回転増、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの７色現像
用でも５／７の回転増ですみ、２回転しなくても全現像
器の挿着を完了させることができる。そのためには、未
挿着部に対し、回転移動方向の上流側から優先して順次
に挿着位置を設定すればよい。勿論、回転方向を交互に
反転させるようにしてもよい。

【００１９】図５は現像器の偏荷重を説明するための図
であり、（Ａ）は４色現像、（Ｂ）は５色現像の例を示
す。重量ｍの現像器は、重力の影響でＦ＝ｍｇの力を受
けている。この時、図５に示すようにロータリー回転中
心より距離ｒ１、ｒ２離れた位置に重心を有する現像器
は、ロータリー現像ユニットを反時計回り方向に回転さ
せようとする力Ｆ（θ）を付勢する。図５（Ａ）に示す
４色現像ロータリーの場合のその回転付勢力Ｆ（θ1 ）
は、 Ｆ（θ1 ）＝ｍｇｒ１・ｃｏｓθ１ の式で表される。

【００２０】第１の現像器１と第２の現像器２とを隣り
合わせに挿着した図１の２段目左端の例は、４色現像ロ
ータリーの場合の最大偏荷重状態を表し、その値は、 Ｆ（θ)max＝ｍｇｒ１・ｃｏｓθ１＋ｍｇｒ１・ｃｏｓ
（９０°−θ１） と表され、２つの現像器の重心が水平仰角４５°、−４
５°に位置するとき最大となる。

【００２１】Ｆ（θ)max＝ｍｇｒ１・ｃｏｓ４５°×２ 図１の２段目右端の例も、いずれかの方向に９０°回転
することで同じ状態となり、それ以外の状態では上記の
最大荷重以上になることはない。

【００２２】同様に、５色現像ロータリーの場合の最大
偏荷重状態のうちの１つのを表したのが図５（Ｂ）であ
り、現像器の重心が水平仰角θ２に位置するとき、その
回転付勢力Ｆ（θ２）は、 Ｆ（θ２）＝ｍｇｒ２・ｃｏｓθ２ となる。第１の現像器１と第２の現像器２とを隣り合わ
せに挿着した図３の２段目右端の例は、４色現像ロータ
リーの場合の最大偏荷重状態を表し、その値は、 Ｆ（θ）＝ｍｇｒ２（ｃｏｓ５４°−ｃｏｓ１８°） となり、さらにこの値が最大になるのは、第１の現像器
１のθ２が３６°、第２の現像器２のθ２が１２６°の
時で、 Ｆ（θ)max＝ｍｇｒ２（ｃｏｓ３６°−ｃｏｓ３６°） ＝１．６９ｍｇｒ２ となる。５色中の２色の現像器だけが隣り合って存在す
る場合は全てこれと同様の条件となる。

【００２３】また、第１の現像器１から第３の現像器３
までが隣り合わせに存在する図３の３段目真ん中の例も
最大偏荷重状態のうちの１つを表しており番号１から３
の現像器の全ての重心がロータリーユニットの右半分又
は左半分に位置し、第１の現像器１又は第２の現像器２
が重心が垂直下方位置にあるとき最大となる。

【００２４】上記のような現像器偏荷重が大きいと、現
像器挿脱時にロータリーを特定の位置に固定する際、そ
の保持力あるいは固定状態を解除する解除力が大きくな
ることから、固定機構の大型化、強力化の要因となる。
また、ロータリー回転を滑らかに停止することが困難と
なり、固定機構が作用する際に衝撃力が増し、あるいは
潜像担持体である感光体に現像器が衝突する衝撃力が増
すといったことによる振動、騒音等の要因となる。本発
明では、このような現像器偏荷重要因をできるだけ小さ
くすることにより、固定機構の大型化、強力化を抑制
し、衝撃力の低減、振動、騒音等の低減を実現すること
ができる。

【００２５】図６は本発明に係るロータリー現像ユニッ
トを備えた画像形成装置の実施の形態を示す図であり、
２１は現像器、２２は現像ローラ、２３は感光体、２４
は１次転写装置、２５は中間転写媒体、２６は２次転写
装置、２７はレーザー書込ユニット、２８は給紙トレ
イ、２９は給紙ローラ、３０はレジローラ、３１は搬送
通路、３２は定着装置、３３は排出装置、３４は排紙ト
レイを示す。

【００２６】本発明に係るロータリー現像ユニットを備
えた画像形成装置は、図６に示すようにプロセスユニッ
ト１１の潜像担持体である感光体２３の外周に、その回
転方向に沿って感光体２３を一様に帯電するための帯電
装置、感光体２３上に静電潜像を形成するためのレーザ
ー書込ユニット２７、静電潜像を現像するためのロータ
リー現像ユニット１０、感光体２３上に形成された単色
のトナー像を転写するための中間転写媒体２５、及び１
次転写装置２４などが配設される。感光体２３は、薄肉
円筒状の導電性基材とその表面に形成された感光層とを
有する。そして、給紙トレイ２８から給紙ローラ２９、
レジローラ３０を通して２次転写装置２６に記録媒体
（紙等）を搬送し、２次転写装置２６で４色のフルカラ
ー像が転写された記録媒体を排紙トレイ３４へ搬送する
経路にトナー像を定着するための定着装置３２、排出装
置３３が配設される。

【００２７】ロータリー現像ユニット１０には、イエロ
ーＹ、シアンＣ、マゼンタＭ、ブラックＫの４つの現像
器２１が回転可能に配設され、感光体２３の１回転毎に
選択的に１つの現像器２１の現像剤担持体である現像ロ
ーラ２２が感光体２３に当接可能になっている。なお、
各現像器２１にはそれぞれのトナーが収納されたトナー
カートリッジが連結され、トナーの補給を行うようにし
ている。そして、図示しないコンピュータからの画像形
成信号が入力されると、感光体２３、ロータリー現像ユ
ニット１０の現像ローラ２２、中間転写媒体２５が回転
駆動され、まず、感光体２３の外周面が帯電装置によっ
て一様に帯電される。しかる後、レーザー書込ユニット
２７によって第１色、例えばＹの画像情報に応じた選択
的な露光がなされ、イエローの静電潜像が感光体２３の
表面に形成される。このとき、ロータリー現像ユニット
１０は、イエロー用現像器の現像ローラ２２が感光体２
３に当接するように回転移動して接触する。このことに
より、イエローの静電潜像のトナー像が感光体２３上に
形成される。その後、１次転写装置２４には、トナーの
帯電極性と逆極性の１次転写電圧が印加され、感光体２
３上に形成されたトナー像が中間転写媒体２５上に転写
される。この間、２次転写装置２６は、中間転写媒体２
５から離間されている。

【００２８】上記の処理が画像形成信号の第２色目、第
３色目、第４色目に対応して繰り返して実行されること
により、各画像形成信号の内容に応じた４色のトナー像
が中間転写媒体２５上において重ね合わされて転写さ
れ、フルカラー画像が形成される。そして、このフルカ
ラー画像が２次転写装置２６に達するタイミングで、記
録媒体が搬送通路３１からレジローラ３０を通して２次
転写装置２６に搬送され、２次転写装置２６が中間転写
媒体２５に押圧されるとともに２次転写電圧が印加さ
れ、中間転写媒体２５上のフルカラートナー像が記録媒
体上に転写される。このようにして記録媒体上に転写さ
れたフルカラートナー像は、定着装置３２により加熱加
圧されて定着される。なお、この画像形成装置は、４色
のトナーによりフルカラー画像を形成することができる
カラー電子写真プリンタであるが、本発明はこれに限定
されるものではなく、電子写真法を用いる全てのカラー
画像形成装置に適用可能である。

【００２９】なお、本発明は、上記実施の形態に限定さ
れるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上
記実施の形態では、製品搬入時の現像器挿着に関して記
載したが、この現象は現像器を交換する際にも同様に適
用してもよいし、装置を設置場所から移動する際に、移
動時の振動により内部で現像器からトナーが飛散する等
の問題が生じるため、一旦、現像器を全て抜き出し、移
動後に再挿着する場合の抜き出し、挿着時にも適用され
る。

【００３０】さらに、トナー交換時に、現像器そのも
の、あるいは現像器に脱着可能なトナーカートリッジを
交換する際にも同時に２つ以上のトナーカートリッジを
交換するときは、隣り合う２つの現像器を同時に交換で
きないように制御するなどにより同様の効果を得ること
が可能である。

【００３１】また、これらの制御は、現像器の有無の検
知信号を基に、回転移動する位置を制御するだけでな
く、現像器が挿入できないように、或いは大きな偏荷重
状態になる現像器は抜けないようにロータリー現像ユニ
ットにロック機構を作動させる機構を設けるようにして
もよい。ロータリー現像ユニットの回転移動の制御によ
り、あるいは、現像器の挿脱時の回転移動を自由にして
も、ロック機構の作動により大きな偏荷重状態にならな
いようにすればよい。さらに、それぞれの状態に応じて
どの現像器を挿脱可能にするかは、図１や図３、図４に
示したパターンにしたがってテーブルを用意し、そのテ
ーブルを照合することによって制御するように構成して
もよい。

【００３２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、現像剤を搬送する現像剤担持体を持った複数
の現像器を円筒外周に沿って配設し、選択的に現像器を
現像位置に回転移動させ潜像担持体上の潜像を現像する
ロータリー現像ユニット及び該ロータリー現像ユニット
を備えた画像形成装置において、複数の現像器の挿着状
態に応じて、挿脱後の偏荷重状態が最小となる現像器を
挿脱可能とするように規制を行う制御手段を備え、制御
手段は、ロータリー現像ユニットに新たに複数の現像器
を挿着する場合には、一定の回転方向に沿って偏荷重状
態が最小となる現像器から順次挿着するように規制を行
い、偏荷重状態が最小となる現像器が複数存在する場合
には、回転方向の上流側を優先させ、現像器の挿着位置
の回転移動、挿着のロック機構を制御することにより規
制を行うので、４色現像、５色現像を行うために複数の
現像器を搭載したロータリー現像ユニットにおいて、従
来のような最大偏荷重状態に陥ることがなく、従来のも
のと比較して小型のモータを使用することが可能とな
り、衝撃や振動、騒音等を低減し、低消費電力かつ装置
の小型化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る画像形成装置の実施の形態を説
明するための図である。

【図２】 本発明に係る画像形成装置の概観及びフロン
トの現像器挿脱部を示す図である。

【図３】 ５色現像用のロータリー現像ユニットの現像
器挿入パターンの例を説明するための図である。

【図４】 ５色現像用のロータリー現像ユニットの現像
器挿入パターンの他の例を説明するための図である。

【図５】 現像器の偏荷重を説明するための図である。

【図６】 本発明に係るロータリー現像ユニットを備え
た画像形成装置の実施の形態を示す図である。

【符号の説明】

１〜４…現像器、１０…ロータリー現像ユニット、１１
…プロセスユニット、１２…現像器挿脱口、１３…プロ
セスユニット挿脱口、１４…画像形成装置筐体、１５…
フロントカバー

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 現像剤を搬送する現像剤担持体を持った
   複数の現像器を円筒外周に沿って配設し、選択的に現像
   器を現像位置に回転移動させ潜像担持体上の潜像を現像
   するロータリー現像ユニットにおいて、前記複数の現像
   器の挿着状態に応じて、挿脱後の偏荷重状態が最小とな
   る現像器を挿脱可能とするように規制を行う制御手段を
   備えたことを特徴とするロータリー現像ユニット。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、前記ロータリー現像ユ
   ニットに新たに前記複数の現像器を挿着する場合には、
   一定の回転方向に沿って偏荷重状態が最小となる現像器
   を順次挿着するように規制を行うことを特徴とする請求
   項１記載のロータリー現像ユニット。
3. 【請求項３】 前記制御手段は、前記偏荷重状態が最小
   となる現像器が複数存在する場合には、前記回転方向の
   上流側を優先させることを特徴とする請求項２記載のロ
   ータリー現像ユニット。
4. 【請求項４】 前記制御手段は、現像器の挿着位置の回
   転移動を制御することにより前記規制を行うことを特徴
   とする請求項１記載のロータリー現像ユニット。
5. 【請求項５】 前記制御手段は、挿着のロック機構を制
   御することにより前記規制を行うことを特徴とする請求
   項１記載のロータリー現像ユニット。
6. 【請求項６】 現像剤搬送手段を持った複数の現像器を
   円筒外周に沿って配設し、選択的に現像器を現像位置に
   回転移動させ像担持体上の潜像を現像するロータリー現
   像ユニットを備えた画像形成装置において、前記ロータ
   リー現像ユニットの前記複数の現像器の挿着状態に応じ
   て、挿脱可能な現像器として偏荷重状態が最小となる現
   像器に規制を行うように制御する制御手段を備えたこと
   を特徴とする画像形成装置。