JP2002296906A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 モータの容量の増大を抑え、コストや消費電
力の低減を図り、印字速度の向上を図る。 【解決手段】 現像装置の現像剤担持体３に現像剤薄層
を形成して潜像担持体２の潜像を現像する画像形成装置
において、現像動作中の現像剤担持体３を自転させつつ
潜像担持体２の周方向に一定の速度で移動させ、また、
ロータリー現像ユニット１に複数の現像装置を備え、現
像動作中の現像装置の現像剤担持体３を自転させつつ潜
像担持体２の周方向に一定の周速度で公転させる。現像
開始位置に対し現像終了位置が上流側になり、色切り換
えを行う多色現像の画像形成においては、色切り換えを
素早く行うことができ、その分現像終了後の出力、色切
り換えを速くすることができ印字速度を向上させること
ができる。

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、現像装置の現像剤担持体に現像剤薄層を形成して
潜像担持体の潜像を現像する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】図８はロータリー現像式画像形成装置の構
成概要を示す図であり、２０はロータリー現像ユニッ
ト、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。

【０００４】ロータリー現像式画像形成装置は、図８に
示すようにプロセスユニット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２０、感光体２
３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２
８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。

【０００５】ロータリー現像ユニット２０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２０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。

【０００６】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２０は、
イエロー用現像器の現像ローラ２２が感光体２３の現像
位置まで回転移動して接触、または一定の間隔で保持さ
れる。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２
４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２３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２５から離間されている。

【０００７】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。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のようにロータリ
ー現像式画像形成装置では、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。

【０００９】多色画像形成の場合、上記のように各色毎
にロータリー現像ユニットを回転させて色切り換えをし
なければならないため、印字速度を向上させようとする
と、素早くロータリー現像ユニットの回転を行い非現像
動作時間の短縮を図ることが必要となる。しかし、ロー
タリー現像ユニットの回転を素早く行うようにするに
は、大きな回転駆動力が必要であり、それを達成するた
めには、例えば出力の大きなモータが必要になるが、コ
ストや消費電力との兼ね合いからむやみに大出力のモー
タを用いることはできない。また、モータの性能を落と
してしまうと、今度はロータリー現像ユニットの切り換
え時間が長くなってしまう。つまり、印字速度とコスト
や消費電力にはトレードオフがあり、これらを全て満足
させることは難しかった。

【００１０】

【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、モータの容量の増大を抑え、コス
トや消費電力の低減を図り、印字速度の向上を図るもの
である。

【００１１】そのために本発明は、現像装置の現像剤担
持体に現像剤薄層を形成して潜像担持体の潜像を現像す
る画像形成装置において、現像動作中の現像剤担持体を
自転させつつ潜像担持体の周方向に一定の速度で移動さ
せるようにしたことを特徴とし、ロータリー現像ユニッ
トに複数の現像装置を備え、現像動作中の現像装置の現
像剤担持体を自転させつつ潜像担持体の周方向に一定の
周速度で公転させることを特徴とするものである。

【００１２】前記現像担持体と該現像担持体を駆動する
駆動出力ギヤとの輪列を現像位置において前記潜像担持
体に対して直線上に配置し、前記駆動出力ギヤを前記潜
像担持体の方向へ摺動可能に支持しバネにより付勢する
付勢手段を備え、前記付勢手段は、アイドルギヤと該ア
イドルギヤを介して前記駆動モータ側の駆動ギヤと前記
駆動出力ギヤとの間のそれぞれの回転軸を連結するリン
ク機構と前記駆動出力ギヤを前記現像剤担持体の方向へ
付勢するバネとを有し、前記リンク機構は、前記駆動出
力ギヤを長孔で前記直線方向に摺動可能に支持し、前記
バネは、前記アイドルギヤを付勢するものであり、前記
アイドルギヤは、ロータリー現像ユニットの回転方向上
流側に設けたことを特徴とするものである。

【００１３】

【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は現像ロ
ーラと感光体が中間の現像位置まで回転した状態を示す
図、図３は現像ローラと感光体が次の色切り換え位置
（現像終了位置）まで回転した状態を示す図であり、１
はロータリー現像ユニット、２は感光体、３は現像ロー
ラ、４は供給ローラ、５は規制ブレードを示す。

【００１４】図１において、ロータリー現像ユニット１
は、イエローＹ、シアンＣ、マゼンタＭ、ブラックＫの
４つの現像器からなり、それぞれの現像器は、現像剤担
持体である現像ローラ３、現像ローラ３に現像剤を供給
する部材である供給ローラ４、現像ローラ３に現像剤薄
層を形成する形成部材である規制ブレード５を備えてい
る。そして、ロータリー現像ユニット１は、各現像器を
順次現像位置まで、例えば反時計廻りの図示矢印方向に
回転させて、Ｙ→Ｃ→Ｍ→Ｋの色切り換えを行って、時
計廻りの図示矢印方向に回転する感光体２に形成されて
いる潜像を現像区間Ａ→Ｂで現像する。本発明に係る画
像形成装置においては、図示Ａの位置を現像開始位置、
Ｂの位置を現像終了位置とし、この現像動作中に、現像
ローラ３を自転させつつ、ロータリー現像ユニット１を
Ａの位置からＢの位置まで感光体２の周方向に一定の周
速度で公転させる。

【００１５】現像ローラ３と感光体２が現像開始位置Ａ
から中間の現像位置まで回転した状態を示したのが図２
であり、現像終了位置Ｂ、つまり、次の色切り換え位置
まで回転した状態を示したのが図３である。このように
本発明に係る画像形成装置では、現像ローラ３が感光体
２の周上をつれまわるようにロータリー現像ユニット１
が回転動作（色切り換え動作）と並進動作（現像動作）
を行う。そうして、現像動作中に現像ローラ３が徐々に
移動することにより、次の色の現像ローラ３が感光体２
の現像開始位置Ａの近傍に迫ってくるので、色切り換え
に必要なロータリー回転角度が大幅に短縮し、紙間を短
縮することができる。

【００１６】従来の固定位置現像では、ロータリー現像
ユニット１を現像動作中は静止させた状態とし、現像終
了後に次の現像器を現像位置に進入させるために、色切
り換え時に９０°ずつ回転させている。これに対して、
本発明に係る画像形成装置では、現像動作中にロータリ
ー現像ユニット１を公転させるＡの位置からＢの位置ま
での中心角をφとすると、現像終了後に次の現像器を現
像位置に進入させるための色切り換え時の回転角はφだ
け少ない、９０°−φになる。

【００１７】したがって、モータの出力を大きくしなく
ても色切り換えを素早く行うことができ、印字速度を上
げコストや消費電力の低減を図ることができる。しか
も、現像動作中もロータリー現像ユニット１を静止させ
ず回転速度を変えながら現像動作から色切り換え、色切
り換えから現像動作に移行させることができるので、静
止状態と回転との間の移行時に発生するような衝撃をな
くし、トルクの低減を図ることができる。

【００１８】上記のようなロータリー現像ユニット１と
感光ドラムからなる感光体２との組み合わせでは、図１
及び図３に示す位置においては、ロータリー現像ユニッ
ト１と感光体２の回転軸間の距離は同じになるが、現像
ローラ３を感光体２の周上をつれまわるようにロータリ
ー現像ユニット１を並進させるので、図２に示す中間の
現像位置においては、現像ローラ３がロータリー現像ユ
ニット１の軸方向に後退（揺動）させる機構が必要であ
る。その大きさは、ロータリー現像ユニット１と感光体
２の大きさ（直径）及び現像動作の中心角φにより決ま
り、その機構として、例えばカムやリンク機構を使って
ロータリー現像ユニット１を感光体２と結ぶ線上で揺動
させるか、ロータリー現像ユニット１の中の現像ローラ
３を駆動する輪列で現像ローラ３を感光体２に一定の当
接圧となるように揺動させるものを備える。

【００１９】また、感光体２として感光ドラムではなく
感光ベルトを採用した場合には、ベルトにより、上記揺
動分を吸収させることができ、しかも、ベルトであれば
相対的な揺動幅が小さくなる。また、ロータリー現像ユ
ニット１ではなく、複数の現像器を並べて配置する例え
ばタンデム型に置き換えた構成の画像装置においても、
同様である。

【００２０】以下に、現像装置にその揺動機構を備えた
構成例について説明する。図４は現像ローラの揺動機構
の構成例を示す図、図５は図４に示す現像ローラの感光
体当接部と駆動出力ギヤとを結ぶ１点鎖線による断面図
である。１はロータリー現像ユニット、２は感光体、３
は現像ローラ、４は供給ローラ、５は規制ブレード、６
は駆動出力ギヤ、７はリンク機構、８は現像ローラギ
ヤ、９はアイドルギヤ、１１は駆動モータ、１２はモー
タピニオン、１３、１４は駆動ギヤ、１５は長孔、１６
は回転軸、１７は付勢バネ、１８は突き当てコロ、１９
はロータリーギヤを示す。

【００２１】図４において、駆動モータ１１は、その回
転軸にモータピニオン１２を備え、駆動ギヤ１３、１
４、アイドルギヤ５、駆動歯車である駆動出力ギヤ６を
介して入力歯車である現像ローラギヤ８を駆動し、現像
剤担持体である現像ローラ３は、この現像ローラギヤ８
と一体駆動され現像位置において潜像担持体である感光
体２に現像を行う。この現像位置において、現像ローラ
３と現像ローラギヤ８とこの現像ローラギヤ８を駆動す
る駆動出力ギヤ６と駆動ギヤ１４との輪列は、感光体２
に対し直線上に配置する。そして、駆動ギヤ１４とアイ
ドルギヤ５と駆動出力ギヤ６のそれぞれの回転軸をリン
ク機構７で連結し、そのリンク機構７に長孔１５を設け
て駆動出力ギヤ６の回転軸１６をその直線方向ｂに摺動
可能に支持する。アイドルギヤ５は、図示のように駆動
ギヤ１４と駆動出力ギヤ６とを結ぶ線上から外れてリン
ク機構７で連結し、図５に示すように外側から付勢バネ
１７によりａ方向に付勢する。この付勢バネ１７でアイ
ドルギヤ５を図示ａ方向に付勢することにより、駆動出
力ギヤ６、つまり現像ローラ３を感光体２の方向に付勢
し、現像ローラ３が感光体２に対し常に安定した当接圧
を維持して現像を行うことができる。

【００２２】フルカラーのロータリー現像ユニットの場
合、例えばイエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラッ
クＫからなる各色の現像装置を搭載し、現像プロセスに
したがってそれぞれの色の現像装置が順次図示の現像位
置まで回転して感光体２に各現像色の現像を行う。その
際のロータリー現像ユニットのロータリー回転方向を図
示ｃとすると、アイドルギヤ５は、勿論、回転方向下流
側であってもよいが、回転方向上流側に設けた方が、ギ
ヤの回転方向、現像ローラ３と感光体２の回転方向の関
係から現像ユニットが現像位置に進入する際の衝撃を効
果的に緩和させることができる。

【００２３】次に、ロータリー現像ユニットの場合に現
像位置へ移動時の衝撃の吸収メカニズムについて、図５
により説明する。ロータリーフレームでは、図示Ａ部に
現像カートリッジが所定量以上、外側に飛び出さないよ
うにストッパが設けられる。そして、Ｂ部で現像カート
リッジ（現像ローラギヤ８）がロータリー回転により駆
動出力ギヤ６と噛み合うようになっている。突き当てコ
ロ１８は、このギヤ噛み合いを確保するためのものであ
るが、従来のようにピッチコロを両ギヤに設けてもよ
い。本発明に係る現像装置では、現像カートリッジがロ
ータリー中心と感光体中心を結ぶ直線方向Ｃに平行移動
または揺動可能な構成で、板バネなどにより半径方向外
側へ付勢されていて、ロータリー回転により現像カート
リッジが現像位置へ移動してくる際に、突き当てコロ１
８が感光体に接触し、上記付勢力に反し現像カートリッ
ジは半径方向内側へ押し込まれる。

【００２４】図６はカム機構を用いてロータリー現像ユ
ニットを感光体と結ぶ線上で揺動させる構成例を示す
図、図７は感光体としてベルト感光体を用いた画像形成
装置の構成例を示す図である。図中、３７はカム機構
部、３８はロータリー現像ユニット回転駆動部、３９は
摺動部、４１はベルト感光体を示す。

【００２５】上記図４、５に示した歯車の輪列にリンク
機構を設けて現像ローラを揺動するのに対して、ロータ
リー現像ユニット全体を揺動させるように構成した例を
示したのが図６であり、ロータリー現像ユニット１の回
転駆動に連動してカム機構部３７を動作させ、摺動部３
９によりロータリー現像ユニット１の現像ローラ３が感
光体２に対し一定の圧力で当接し、あるいは間隙を維持
するように揺動させるようにすればよい。また、図７に
示すように感光体としてベルト感光体４１を採用した場
合には、上記のように現像ローラ３やロータリー現像ユ
ニット１を揺動させる特別の機構が必要なくなる。

【００２６】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、多色現像画像形成装置に適用した構
成を説明したが、単色の現像装置にも同様に適用するこ
とができ、その適用により固定現像方式よりも用紙の搬
送経路を短くし印刷出力を早くすることができる。

【００２７】

【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、現像装置の現像剤担持体に現像剤薄層を形成
して潜像担持体の潜像を現像する画像形成装置におい
て、現像動作中の現像剤担持体を自転させつつ潜像担持
体の周方向に一定の速度で移動させ、また、ロータリー
現像ユニットに複数の現像装置を備え、現像動作中の現
像装置の現像剤担持体を自転させつつ潜像担持体の周方
向に一定の周速度で公転させるので、現像開始位置に対
し現像終了位置が上流側になり、色切り換えを行う多色
現像の画像形成においては、色切り換えを素早く行うこ
とができ、その分現像終了後の出力、色切り換えを速く
することができ印字速度を向上させることができる。し
かも、現像動作中もロータリー現像ユニット１を静止さ
せず回転速度を変えながら現像動作から色切り換え、色
切り換えから現像動作に移行させることができるので、
静止状態と回転との間の移行時に発生するような衝撃を
なくし、モータの出力を大きくしなくても色切り換えを
素早く行うことができ、印字速度を上げコストや消費電
力の低減を図ることができる。

【００２８】現像担持体と該現像担持体を駆動する駆動
出力ギヤとの輪列を現像位置において潜像担持体に対し
て直線上に配置し、駆動出力ギヤを潜像担持体の方向へ
摺動可能に支持しバネにより付勢する付勢手段を備え、
付勢手段は、アイドルギヤと該アイドルギヤを介して駆
動モータ側の駆動ギヤと駆動出力ギヤとの間のそれぞれ
の回転軸を連結するリンク機構と駆動出力ギヤを現像剤
担持体の方向へ付勢するバネとを有し、リンク機構は、
駆動出力ギヤを長孔で直線方向に摺動可能に支持し、バ
ネは、アイドルギヤを付勢するものであり、アイドルギ
ヤは、ロータリー現像ユニットの回転方向上流側に設け
たので、現像剤担持体の入力ギヤと駆動ギヤとの噛み合
いを保ち、かつ現像開始位置への進入の際に現像ギヤと
駆動出力ギヤとが円滑に係合でき衝撃を効果的に緩和さ
せ、しかも、現像ユニットを常に潜像担持体の方向に安
定して付勢することが可能となる。また、過大な弾性部
材による付勢力が不要となり、現像ユニットと潜像担持
体との衝撃による画像劣化やトナー飛散を防ぐことがで
きる。

【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】 現像ローラと感光体が中間の現像位置まで回
転した状態を示す図である。

【図３】 現像ローラと感光体が次の色切り換え位置
（現像終了位置）まで回転した状態を示す図である。

【図４】 現像ローラの揺動機構の構成例を示す図であ
る。

【図５】 図４に示す現像ローラの感光体当接部と駆動
出力ギヤとを結ぶ１点鎖線による断面図である。

【図６】 カム機構を用いてロータリー現像ユニットを
感光体と結ぶ線上で揺動させる構成例を示す図である。

【図７】 感光体としてベルト感光体を用いた画像形成
装置の構成例を示す図である。

【図８】 ロータリー現像式画像形成装置の構成概要を
示す図である。

【符号の説明】

１…ロータリー現像ユニット、２…感光体、３…現像ロ
ーラ、４…供給ローラ、５…規制ブレード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H030 AA07 AD16 BB24 2H071 BA03 BA14 BA20 BA27 BA29 CA01 CA05 DA08 DA15 DA26 EA18 2H077 AA02 AC04 AD02 AD06 AD13 BA03 BA07 BA09 GA13

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 現像装置の現像剤担持体に現像剤薄層を
   形成して潜像担持体の潜像を現像する画像形成装置にお
   いて、現像動作中の現像剤担持体を自転させつつ潜像担
   持体の周方向に一定の速度で移動させるようにしたこと
   を特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 現像装置の現像剤担持体に現像剤薄層を
   形成して潜像担持体の潜像を現像する画像形成装置にお
   いて、ロータリー現像ユニットに複数の現像装置を備
   え、現像動作中の現像装置の現像剤担持体を自転させつ
   つ潜像担持体の周方向に一定の周速度で公転させること
   を特徴とする画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記現像担持体と該現像担持体を駆動す
   る駆動出力ギヤとの輪列を現像位置において前記潜像担
   持体に対して直線上に配置し、前記駆動出力ギヤを前記
   潜像担持体の方向へ摺動可能に支持しバネにより付勢す
   る付勢手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２記
   載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記付勢手段は、アイドルギヤと該アイ
   ドルギヤを介して前記駆動モータ側の駆動ギヤと前記駆
   動出力ギヤとの間のそれぞれの回転軸を連結するリンク
   機構と前記駆動出力ギヤを前記現像剤担持体の方向へ付
   勢するバネとを有することを特徴とする請求項３記載の
   現像装置。
5. 【請求項５】 前記リンク機構は、前記駆動出力ギヤを
   長孔で前記直線方向に摺動可能に支持することを特徴と
   する請求項４記載の現像装置。
6. 【請求項６】 前記バネは、前記アイドルギヤを付勢す
   るものであることを特徴とする請求項４記載の現像装
   置。
7. 【請求項７】 前記アイドルギヤは、ロータリー現像ユ
   ニットの回転方向上流側に設けたことを特徴とする請求
   項４記載の現像装置。