JP2004037872A - Image forming apparatus - Google Patents

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JP2004037872A
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木船　英明
Nobuyuki Yanagawa
柳川　信之
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image forming apparatus which prevents the device from being made complicated, large-sized and high-cost and can prevent the wear and the degradation of an image carrier and developer. <P>SOLUTION: A first development unit U1 is turnably supported around a turning shaft O to a side plate 70 of an image forming unit 1. When both of two development rollers 101, 201 of the first image forming unit are not used for the development, the position of the development rollers for a photoreceptor drum 16 is moved to nondevelopment position by the turning of the development unit. Therefor, the development unit is turned around the turning shaft. When both developers on the two development rollers are brought into non-contact state to the photoreceptor drum 16, the rotation of the development unit U1 is stopped. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置に係り、詳しくは、一つの像担持体に対して二つの現像手段を設けた画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特開平１０−１７７２８６、特開平１１−４４９８２、特開平１１−１０９７０８、特開２０００−２４２０５８、特願２００１−３７１４３８等において、一つの感光体に対して二つの現像手段を有する画像形成ユニットを用いたものが提案されている。これらの装置では、二つの現像手段を有する画像形成ユニットを複数有し、それぞれの画像形成ユニットで形成した可視像を、単一の中間転写体上に順次重ね合わせ転写することによりカラー画像を得るものである。
【０００３】
この画像形成装置においては、形成する画像の色に応じて二つの現像装置のうち一方を現像状態、他方を非現像状態とすることにより、一つの感光体上に二つの異なる色の画像を順次形成するものである。例えば、４色フルカラー画像を形成するには、上記画像形成ユニットを二つ有する画像形成装置を用い、その二つの感光体上で異なる２色ずつの画像を形成し順次中間転写ベルト上で重ね合わせる。このようにすることによってフルカラー画像を得ることができるのである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、二つの現像装置を有する画像形成ユニットを用いた画像形成装置において、感光体や現像剤の磨耗・劣化という不具合が発生する恐れがあることが分かった。
図１は、二つの現像装置を有する画像形成ユニット１，２を用いた画像形成装置の概略構成図である。この図において、画像形成動作中は中間転写ベルト１０は常時回転しており、中間転写ベルト１０に接した状態にある二つの感光体１６，２６も常時回転している。これは、表面が移動している中間転写ベルト１０に接触している感光体を停止させると、互いの接触部にストレスがかかってしまい、中間転写ベルト１０や感光体が劣化してしまう恐れがあるためである。又、二つの感光体１６，２６を同一の駆動源によって駆動させているため、一方を駆動させ他方を停止させるためには新たな機構を設ける必要があり、装置の複雑化を避けるためには常時回転させることになってしまうためでもある。
ここで、カラー画像出力時においては、二つの感光体１６，２６に対し潜像形成・現像の画像形成動作が行われる。しかし、白黒画像出力時においては、黒色の現像手段を含む画像形成ユニット２の感光体２６に対しては、画像形成動作が行われるが、黒色の現像手段を含まない画像形成ユニット１の感光体１６に対しては、画像形成動作は行われない。そこで、黒色の現像手段を含まない画像形成ユニット１の駆動を停止させることが考えられる。即ち、黒色の現像手段を含まない画像形成ユニットに設けた二つの現像ローラ１０１，２０１の回転を停止させるのである。しかし、表面の現像剤が感光体に接触した状態で現像ローラの回転を停止させると、感光体表面がトナーで摺擦されてしまう。このため、感光体膜の磨耗・劣化が早まり、感光体長寿命化に対する障害となってしまう。
これを回避するために、画像形成動作を行わない画像形成ユニットの現像ローラを回転させることも考えられる。しかし、現像ローラはパドルローラ・スクリューコンベア等の攪拌部材とも歯車等で連結されており、現像ローラの駆動によってこれら攪拌部材も駆動することになってしまう。このため、現像剤が不要な攪拌を受けることになり、現像剤の磨耗・劣化が早まり、現像剤長寿命化に対する障害となってしまう。
【０００５】
そこで、画像形成動作を行わない画像形成ユニットにおいて、二つの現像ローラが共に現像ローラ上の現像剤が感光体に接触しないようにすることが求められる。ここで従来、二つの現像装置のうち、非現像状態となる一方の現像装置に対して、現像ローラ上の現像剤が感光体に接触しないようにする方法が種々提案されている。
例えば、上記特開平１１−４４９８２、上記特開平１１−１０９７０８には、現像ローラの回転方向を現像時と逆回転とすることにより、現像時以外は現像ローラ表面から現像剤を除く方法・構成が提示されている。また、上記特開２０００−２４２０５８には、非接触現像の採用により、現像ローラ上現像剤と感光体を常時非接触状態とするとともに、現像バイアスのＯＮ／ＯＦＦにより現像手段を切り替える方法・構成が提示されている。また、特開平１１−３３８２５７においては、次の方法が提示されている。それは、現像ローラの現像位置より回転方向上流側に、スリーブおよびスリーブの中心軸を中心に回動可能な磁石を配設し、磁石の回動により現像位置への現像剤の導入／遮断を切り替える方法である。
【０００６】
しかしながら、現像ローラ上の現像剤が感光体に接触しないようにする上記の方法はそれぞれ次のような問題があることが分かった。
上記特開平１１−４４９８２、特開平１１−１０９７０８の現像ローラの回転方向を現像時と逆回転とする方法は、現像ローラ上の現像剤を除去するためにある程度の時間現像ローラを回転させる必要がある。そしてこの間は感光体への可視像の形成を行うことができない。
また、上記特開２０００−２４２０５８の非接触現像方式においては、現像剤と感光体が非接触状態で現像を行うが、高画質化を実現するためには、感光体と現像ローラの間隔、いわゆる現像ギャップは狭いほど有利となる。このため、現像剤と感光体の間の離間距離を十分に確保することができない。このような場合に、現像ローラ上の現像剤を除く手段を設けることなく現像を行うと、感光体上潜像における露光部と非露光部の境界部へのトナー付着が生じ、現像装置内や感光体上画像において混色が発生して画像品質の低下要因となる。このようなトナー付着は、感光体上潜像における露光部と非露光部の境界部付近では電界が強調されているため、所謂エッジ効果によって生じるものである。
また、上記特開平１１−３３８２５７の現像剤の導入／遮断切換機構を設ける方法においては、現像ローラ上の現像剤を除去するために、ある程度の時間、現像ローラを回転させる必要がある。このため、装置高速化の大きな障害となるばかりでなく、導入／遮断切換機構を設ける必要があるため、装置複雑化、大型化、高コスト化が避けられない。
【０００７】
そこで、現像ローラ上の現像剤が感光体に接触しないようにするための最も確実な方法として非現像時には現像装置を現像位置から待避させる方法が挙げられる。
しかしながら、二つの現像装置のうち一方を現像に使用する場合もあるため、現像位置と退避位置との間で移動可能に支持する部材、移動のための駆動機構、接離のためのスペース等がそれぞれの現像装置に対して必要となる。このため、装置の複雑化、大型化、高コスト化が避けられないという問題がある。
【０００８】
尚、一つの感光体に対向する二つの現像装置を共に非現像位置に移動させる必要があるのは、白黒画像出力時のみとは限らない。例えは、装置の非画像形成動作時でも、中間転写ベルトクリーニングや感光体のクリーニングのためにそれぞれの部材の駆動を行う必要が生じる場合がある。このような場合においても、現像ローラ表面の現像剤を感光体に接触させた状態にしておくと、上記同様に感光体長寿命化に対する障害となってしまう。よって、一つの感光体に対して二つの現像手段を有する画像形成ユニットが複数設けられたものでなく、感光体は一つだけでその感光体に対して二つの現像装置が設けられている装置においても、同様の要求は発生する。
【０００９】
尚、本出願人は先に、特願２００１−３７１４３８の画像形成装置を提案している。この装置においては、画像形成ユニット内に設けられた２つの現像装置の現像状態と非現像状態との切り替えを、２つの現像装置を一体に構成した現像ユニットの回動によって行うものである。このように、特願２００１−３７１４３８の画像形成装置においては、１つの現像ユニットの回動によって、２つの現像装置の現像位置と非現像位置との切り替えを行うことができる。よって、２つの現像装置に対して、支持部材、現像装置移動のための駆動機構、接離のためのスペース等を共有することができるが、二つの現像装置を共に非現像位置に移動させることはできなかった。
【００１０】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、二つの現像装置を有する画像形成ユニットを用いた画像形成装置において、次のことを達成できるようにすることである。即ち、装置の複雑化、大型化、高コスト化を防止しつつ像担持体や現像剤の磨耗・劣化を防止することができる画像形成装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の画像形成装置は、表面に潜像を担持する像担持体と、現像剤担持体を用いて該潜像を現像する現像装置とを有し、該現像装置が１つの像担持体に対向して二つ設けられ、１つの像担持体に対向する二つの現像装置を一体にした現像ユニットを回動軸を中心に回動する現像ユニット回動手段を有する画像形成装置において、該現像ユニット回動手段による該現像ユニットの回動によって、上記二つの現像装置のうちの一方の現像剤担持体が該像担持体に近接した現像位置に他方の現像剤担持体が該像担持体から離間した非現像位置にそれぞれ位置する状態と、該一方の現像剤担持体が該像担持体から離間した非現像位置に該他方の現像剤担持体が該像担持体に近接した現像位置にそれぞれ位置する状態と、両方の現像剤担持体が共に該非現像位置に位置する状態との３つの状態の間で切り替え可能に構成したの間で切り替え可能に構成したことを特徴とするものである。
また、請求項２の画像形成装置は、請求項１の画像形成装置において、上記像担持体を像担持体回転軸を中心に回転する円筒形の部材で構成し、上記現像ユニット回動手段によって回動される２つの現像装置に設けた各現像剤担持体を現像剤担持体回転軸を中心に回転するローラ部材で構成し、該現像剤担持体回転軸、該像担持体回転軸を共に上記現像ユニット回動手段の上記回動軸と平行に配置し、該現像ユニット回動手段による該回動軸を中心とした現像ユニットの回動角θｒが、以下の数１の条件を満たすことを特徴とするものである。
〔数１〕
θｒ≧［ｃｏｓ−１｛（ｒ１２＋Ｌ２−Ａｏｆｆ２）／（２・ｒ１・Ｌ）｝−ｃｏｓ−１｛（ｒ１２＋Ｌ２−Ａｏｎ２）／（２・ｒ１・Ｌ）｝］＋［ｃｏｓ−１｛（ｒ２２＋Ｌ２−Ａｏｆｆ２）／（２・ｒ２・Ｌ）｝−ｃｏｓ−１｛（ｒ２２＋Ｌ２−Ａｏｎ２）／（２・ｒ２・Ｌ）｝］
但し、
Ｌ：現像ユニット回動手段の回動軸と像担持体回転軸との間隔
ｒ１：一方の現像剤担持体回転軸と回動軸との間隔
ｒ２：他方の現像剤担持体回転軸と回動軸との間隔
Ａｏｎ：現像装置が現像位置にあるときに必要な像担持体回転軸と現像剤担持体回転軸との間隔
Ａｏｆｆ：現像装置が非現像位置にあるときに必要な像担持体回転軸と現像剤担持体回転軸との間隔
請求項３の画像形成装置は、請求項１又は２の画像形成装置において、現像位置に位置する現像装置の各部材に対してのみ現像を行うために必要な駆動力を付与する現像装置駆動手段を設け、該現像装置駆動手段によって、現像位置にある現像装置の各部材を駆動力付与状態とし、かつ非現像位置に位置する現像装置の各部材は駆動力非付与状態となるよう、上記現像装ユニット回動手段による現像装置位置の切り替えに伴って駆動力が付与される現像装置の切り替えも行われるよう構成し、駆動力が付与される現像装置の被駆動部材及び該被駆動部材に駆動力を付与する現像装置駆動手段の駆動部材を共にギア部材で構成し、該被駆動部材として２つの現像装置に設けた各被駆動ギアの被駆動ギア回転軸、該現像装置駆動手段における駆動部材として設けた駆動ギアの駆動ギア回転軸を共に上記現像ユニット回動手段の上記回動軸と平行に配置し、該現像ユニット回動手段による該回動軸を中心とした現像装置の回動角θｇが、以下の数２の条件を満たすことを特徴とするものである。
〔数２〕
ｓ１＜ｓ２において、
θｇ≧ｃｏｓ−１［｛ｓ１２＋ｌ２−（ａ＋２・ｍ）２｝／（２・ｓ１・ｌ）］−ｃｏｓ−１｛（ｓ１２＋ｌ２−ａ２）／（２・ｓ１・ｌ）｝
但し、
ｌ：現像ユニット回動手段の回動軸と駆動ギア回転軸との間隔
ｓ１：一方の被駆動ギア回転軸と回動軸との間隔
ｓ２：他方の被駆動ギア回転軸と回動軸との間隔
ａ：駆動力付与状態にある現像装置の被駆動ギア回転軸と駆動ギア回転軸との間隔
ｍ：ギヤ部材のモジュール
請求項４の画像形成装置は、請求項３の画像形成装置において、上記現像ユニット回動手段による現像装置位置の切り替え動作中には、上記駆動ギアが回転し続けるよう上記現像装置駆動手段の駆動制御を行うことを特徴とするものである。
請求項５の画像形成装置は、請求項１，２，３，又は４の画像形成装置において、上記現像ユニットの回動軸が上記現像ユニットの重心又は該重心の近傍を通過するよう、該回動軸位置を設定したことを特徴とするものである。
請求項１乃至５の画像形成装置においては、現像ユニット回動手段による回転軸を中心とした現像ユニットの回動によって、２つの現像装置の像担持体に対する位置を共に非現像位置に移動する。即ち、同一の像担持体に対向して設けた２つの現像装置の非現像位置への移動を、現像ユニットの回動という１つの動作で行う。よって、現像位置と退避位置との間で移動可能に支持する部材、移動のための駆動機構、接離のためのスペース等を二つの現像装置で共有しつつ、２つの現像装置の像担持体に対する位置を共に非現像位置に移動することが可能となる。また、白黒画像形成時や像担持体等のクリーニング時など、二つの現像装置を共に現像に使用しないにも関わらず像担持体の駆動行う場合に、現像装置を二つとも非現像位置に位置させておくことができる。よって、像担持体表面がトナーで摺擦されることがない。更に、現像動作を行わない現像剤担持体を強制的に駆動する必要がないため、現像剤が不要な攪拌を受けることもない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した画像形成装置（以下プリンタという）に適用した実施形態について説明する。
【００１３】
〔実施形態１〕
本発明を適用したプリンタの構成について説明する。図１は本発明を適用したプリンタの構成を示す。図１において、中間転写ベルト１０は駆動ローラ１３と従動ローラ１２との間に掛け渡されており、駆動ローラ１３によって矢印の向きに走行するように駆動される。中間転写ベルト１０の下側走行面には、中間転写ベルト１０の走行方向に沿って、第一の画像形成ユニットＩと第二の画像形成ユニット２とが一定の間隔を置いて配置されている。
【００１４】
中間転写ベルト１０は、この実施形態のプリンタに使用される最大サイズの転写紙の移動方向の長さより非画像領域分だけ長い。
【００１５】
第一の画像形成ユニットＩは、１つの像担持体としての感光体ドラム１６と、２つの現像装置としてのＡ色現像器１００、Ｃ色現像器２００を有している。更に、感光体ドラム表面を一様に帯電するローラからなる帯電器１７、感光体ドラム１６の帯電表面に画像信号によって変調されたビームで書き込みを行う書き込み装置１８、クリーニング装置２０から主に構成されている。
【００１６】
Ａ色現像器１００は、現像ローラ１０１、パドルローラ１０２、スクリューコンベア１０３、現像剤補給口１０４を備えている。パドルローラ１０２は、スクリュー状のフィン１０２ａを有し、一方向に回転してＡ色現像器１００内の現像剤を軸方向に搬送しながら撹拌し、その現像剤を現像ローラ１０１に供給する。スクリューコンベア１０３は、Ａ色現像器１００内の現像剤をパドルローラ１０２による搬送方向とは逆の方向に搬送する。Ａ色現像器１００内の現像剤はパドルローラ１０２とスクリューコンベア１０３とによって十分に撹拌された状態で現像ローラ１０１に供給される。現像剤補給口１０４には、トナー補給容器（図示せず）が着脱自在に装着されていて、スクリューコンベア１０３の一端部にＡ色トナーを適時補給し、Ａ色現像器１００内の現像剤の濃度を所定の値に保持する。
【００１７】
Ｃ色現像器２００もＡ色現像器１００の現像ローラ１０１、パドルローラ１０２、スクリューコンベア１０３、現像剤補給口１０４と同様の構成、機能を有する現像ローラ２０１、パドルローラ２０２、スクリューコンベア２０３、現像剤補給口２０４を備えている。
【００１８】
Ａ色現像器１００におけるパドルローラ１０２とスクリューコンベア１０３とは、Ａ色現像器１００の一方の端板の外側において、図２に示すように、それらの各軸１０２Ｓ、１０３Ｓに固定された歯車１０２Ｇ、１０３Ｇで中間遊び歯車１１０Ｇを介して互に連結されている。同様にパドルローラ１０２と現像ローラ１０１ともそれらの各軸１０２Ｓ、１０１Ｓに固定された歯車１０２Ｇ、１０１Ｇで中間遊び歯車１１１Ｇを介して互に連結されている。
【００１９】
Ｃ色現像器２００におけるパドルローラ２０２とスクリューコンベア２０３とも、図２に示すように、それらの各軸２０２Ｓ、２０３Ｓに固定された歯車２０２Ｇ、２０３Ｇで中間遊び歯車１２０Ｇを介して互に連結されている。同様にパドルローラ２０２と現像ローラ２０１ともそれらの各軸２０２Ｓ、２０１Ｓに固定された歯車２０２Ｇ、２０１Ｇで中間遊び歯車１２１Ｇを介して互に連結されている。
【００２０】
各現像ローラ１０１、２０１は、歯車１０１Ｇ、２０１Ｇが駆動源によって駆動されることにより回転する。
【００２１】
図２において、装置本体側に設けられた駆動源としてのモータ（図示せず）に結合された駆動軸５００Ｓには、駆動歯車５００Ｇが固定されている。この駆動歯車５００Ｇは、歯車１０１Ｇ、２０２Ｇの何れか一方にかみ合うことにより、現像ローラ１０１または２０１が回転する。図２では、駆動歯車５００Ｇが歯車１０１Ｇにかみ合っている。したがって、駆動軸５００Ｓが回転することによって現像ローラ１０１が回転する。
【００２２】
図１において、第二の画像形成ユニット２は、第一の画像形成ユニット１と同じ構成からなる。即ち、感光体ドラム２６と、帯電器２７と、書き込み装置２８と、Ｂ色現像器３００、Ｄ色現像器４００、クリーニング装置３０を具備しており、第一の画像形成ユニットＩと同じ姿勢で装置本体に装着される。第二の画像形成ユニット２も、第一の画像形成ユニット１に適用されている、図２に示す回転伝達機構と同じ機構を有する。
【００２３】
各画像形成ユニット１，２は、装置本体に対し着脱自在に設けられる。各感光体ドラム１６、２６の回転は中間転写ベルト１０の走行と同期しており、その周速は、中間転写ベルト１０の走行速度と厳密に一致するように定められている。尚、帯電器１７、２７に代えて、コロナ放電器またはブラシからなる帯電装置を採用することができる。
【００２４】
第一の画像形成ユニット１のＡ色現像器１００はマゼンタトナーを、Ｃ色現像器２００はシアントナーをそれぞれ収容している。第二の画像形成ユニット２、すなわち転写部４５に近い方の画像形成ユニットに設けられたＢ色現像器３００にはイエロートナーが、そしてＤ色現像器４００には黒色トナーがそれぞれ収容される。黒色トナーはカラーコピーだけでなく黒白コピーに使用されるので、黒白コピーをとるときの複写速度を上げるために、Ｄ色現像器４００は転写部４５に近い方の第二の画像形成ユニット２に設けるのが有利である。
【００２５】
帯電器１７、２７と書き込み装置１８、２８とによる周知の方法（一様な帯電及び書き込み）で形成された各感光体ドラム１６、２６上の静電潜像は、それぞれ現像ローラ１０１、２０１、３０１、４０１により現像される。４個の現像器１００、２００、３００、４００は互に同様の構成を有し、周知のカラー現像器を採用することができる。また、現像ローラ１０１、２０１、３０１，４０１には、現像動作時に回転する非磁性スリーブと、この非磁性スリーブ内に配置された磁石からなる周知の現像ローラを採用している。
【００２６】
各感光体ドラム１６、２６には、転写用のバイアス電圧が印加される第一の転写ブラシ４１および第二の転写ブラシ４２が、中間転写ベルト１０を挾んでそれぞれ設けられている。また、駆動ローラ１３には、転写用のバイアス電圧が印加される転写ローラ１１が、中間転写ベルト１０を介して接離自在に設けられている。駆動ローラ１３と転写ローラ１１とによりカラー画像の転写部４５が構成されている。尚、転写手段として第一の転写ブラシ４１および第二の転写ブラシ４２に代えて、コロナ放電器またはローラ帯電器を採用することができる。従動ローラ１２には中間転写ベルト１０の表面に残存するトナーを除去するベルトクリーニング装置５７が中間転写ベルト１０を介して接離自在に設けられている。
【００２７】
第一、第二画像形成ユニット１，２の下方には、積載された転写紙Ｐを図１において右方に一枚ずつ送り出す給紙装置が配置される。この給紙装置から送り出された一枚の転写紙Ｐは、レジストローラ４４によって転写部４５に給送される。
転写部４５の斜め上方には、回転駆動される加熱ローラ４７とこれに圧接して回転する加圧ローラ４８とからなる定着装置５０が配置されている。加熱ローラ４７には、加熱ローラ４７の表面にオフセット防止液を塗布する塗布ローラ５１が必要に応じて当接している。定着装置５０の下流側には、定着装置５０から送り出される転写紙を排紙トレイ５３上に送り出す排紙ローラ対５４が配置されている。図１の左上部には、排熱用の排気ファン５５が設けられており、排紙トレイ５３の下位に納められる電装部品が定着装置５０の熱の影響で加熱されるのを防止している。
【００２８】
上記構成のプリンタの画像形成動作を説明する。
（１）第一画像形成ユニット１の感光体ドラム１６に、帯電器１７と書き込み装置１８とによりＡ色現像器１００に対応する静電潜像が形成される。この静電潜像がＡ色現像器１００で可視像化されてマゼンタトナー像（以下、Ｍ像という）が得られる。このＭ像が第一の転写ローラ４１により中間転写ベルト１０に転写される。
（２）一方、中間転写ベルト１０の矢印方向への走行に従い、Ｍ像が第二の画像形成ユニット２に近づく間に、感光体ドラム２６に帯電器２７と書き込み装置２８とによりＢ色現像器３００に対応する静電潜像が形成される。この静電潜像がＢ色現像器３００で可視像化されてイエロートナー像（以下、Ｙ像という）が得られる。このＹ像が第二の転写ローラ４２で中間転写ベルト１０上に、第一の画像形成ユニット１で得られたＭ像と重ねて転写される。
（３）中間転写ベルト１０が更に走行し、Ｍ、Ｙ像の重ね像が第一の画像形成ユニット１に近づく間に、感光体ドラム１６に帯電器１７と書き込み装置１８とによりＣ色現像器２００に対応する静電潜像が形成される。この静電潜像がＣ現像器２００で可視像化されてシアントナー像（以下、Ｃ像という）が得られる。このＣ像が第一の転写ローラ４１で中間転写ベルト１０上に、Ｍ、Ｙ像と重ねて転写される。
（４）Ｍ、Ｙ、Ｃ像の重ね像が、中間転写ベルト１０の走行に従い、第二の画像形成ユニット２に近づく間に、感光体ドラム２６に帯電器２７と書き込み装置２８とによりＤ色現像器４００に対応する静電潜像が形成される。この静電潜像がＤ色現像器４００で可視像化されてブラックトナー像（以下、ＢＫ像という）が得られる。このＢＫ像が第二の転写ローラ４２で中間転写ベルト１０上に、Ｍ、Ｙ、Ｃ像と重ねて転写される。
最終的にカラー画像が中間転写ベルト１０上に形成される頃、給紙装置から送り出された転写紙がレジストローラー対４４で転写部４５に送り込まれ、ここで転写紙Ｐにカラー画像が転写される。転写紙Ｐに転写されたカラー画像は定着装置５０で転写紙Ｐに定着され、この転写紙Ｐは排紙ローラ５４で排紙トレイ５３に送り出される。カラー画像の転写を終えた中間転写ベルト１０はベルトクリーニング装置５７で残存トナーを除去される。
【００２９】
複数枚のプリントを得る場合は、Ｍ像を中間転写ベルト１０に転写した後の第一の画像形成ユニット１で再び次の画像用のＭ像をを形成する。そして、第二の画像形成ユニット２で中間転写ベルト１０のＭ像上にＹ像が重ねて転写されるときに、この重ね合わせ画像と所定の距離をおいた中間転写ベルト１０上に第一の画像形成ユニット１で形成したＭ像を転写する。以後、各画像が第一の画像形成ユニット１及び第二の画像形成ユニット２との対向位置を通過するときに上記（１）〜（４）の工程に従って各画像を完成させ転写紙上に転写する。尚、同時に形成できる画像数は転写紙のサイズによって異なる。転写紙サイズが小さいほど、中間転写ベルト上に同時に担持させることができる画像の数は多くなる。また、転写紙が大きい場合、中間転写ベルト周長によっては同時に２つ以上の画像を形成することができない場合もある。
【００３０】
以上の構成・動作において第一の画像形成ユニット１内の２つの現像ローラ１０１、２０１のうちの１つが感光体ドラム上の静電潜像を現像するために回転して働いているときは、他の１つの現像ローラは回転を停止している。このような現像ローラの駆動及び停止については第二の画像形成ユニット２に関しても同様である。
【００３１】
更に、第一の画像形成ユニット１内の１つの現像ローラ１０１又は２０１が回転して働いているときに、回転を停止させている非動作現像ローラ上の現像剤は感光体ドラムに対し非接触状態とする必要がある。なぜなら、非動作現像ローラ上の現像剤が感光体ドラムに移ったり、感光体上の現像剤が非動作現像ローラ上に移ったりすることによって混色が生じる恐れがあり、これを防止するためである。また、このような非現像状態の現像ローラ上の現像剤を感光体ドラムに対して非接触状態とする必要性は、第二の画像形成ユニット２についても同様である。
【００３２】
そこで、本実施形態においては、非現像状態である現像ローラ上の現像剤を感光体ドラムに対して非接触状態とする現像ユニット回動手段を有している。第一の画像形成ユニット１の２つの現像ローラ１０１、２０１を現像ユニットＵ１とし、２つの現像ローラ１０１、２０１を一体として回転可能に構成している。現像ユニットＵ１の所定角度の回転によって感光体ドラム１６に対する現像ローラ１０１、２０１の位置をずらすことができるようにしている。これによって、現像ローラ１０１、２０１上に形成される現像剤の穂を感光体ドラムに対して非接触状態にすることができるようにしている。また、第二の画像形成ユニットの現像ユニットＵ２の感光体ドラム２６に対する現像ローラ３０１，４０１の位置及び本発明の適用方法についても同様なので、以下には現像ユニットＵ１についてのみ説明する。そこで、現像ローラ１０１、２０１上の現像剤を感光体ドラムに対して非接触状態とする方法について以下に詳説する。
【００３３】
図３乃至図５は、それぞれ、第一の画像形成ユニット１において、マゼンタの画像形成時、シアンの画像形成時、そして、第一の画像形成ユニット駆動停止時の各部材の位置関係を示した図である。これらの図３乃至５において、感光体上流側現像ローラ１０１を含むＡ色現像器と、感光体下流側現像ローラ２０１を含むＣ色現像器からなる現像ユニットＵ１は、画像形成ユニット１の側板７０に対し、第一の現像ユニットＵ１の回動軸Ｏを中心に回動可能に支持されている。また、感光体ドラム１６は、側板７０に対し、感光体ドラム軸中心に回転可能に支持されている。現像ユニットＵ１および感光体ドラムは１６、感光体ドラム軸方向他端側の図示しない画像形成ユニット側板に対しても同様に支持されている。
【００３４】
図３において、感光体ドラム１６の回転方向上流側に配置された現像ローラ１０１は、感光体ドラム１６に対し規定の現像ギャップで回転している。このとき、現像ローラ１０１表面の現像剤が感光体ドラム１６に接触しているともに、感光体ドラム下流側に配置された現像ローラ２０１は、現像剤が感光体ドラム１６に対し非接触状態で停止している。このとき、Ａ色現像器１００は現像位置にあり、Ｃ色現像器２００は非現像位置にある。
【００３５】
図６は、図３に示す状態のときの駆動ギア及び被駆動ギアの位置を示した図である。図６に示すように被駆動ギアとしての歯車１０１Ｇは駆動ギアとしての駆動歯車５００Ｇと噛み合い状態であり、駆動歯車５００Ｇにより回転駆動されている。これによって、現像装置の各部材としての現像剤担持体である現像ローラ１０１およびパドルローラ１０２、スクリューコンベア１０３が回転する。一方、歯車２０１Ｇは駆動歯車５００Ｇと非噛み合い状態であり、現像ローラ２０１およびパドルローラ２０２、スクリューコンベア２０３は停止している。現像機能を感光体ドラム１６の回転方向下流側に配置された現像ローラ２０１に切り替えるためには、ユニット回動手段によって現像ユニットを回動軸Ｏを中心に時計回り方向に回動させる。図４は、シアンの画像形成時における各部材の位置関係を示した図である。感光体ドラム下流側に配置された現像ローラ２０１が感光体ドラム１６に対し、規定の現像ギャップとなっているとともに、感光体ドラム上流側に配置された現像ローラ１０１は、現像剤が感光体ドラム１６に対し非接触状態となっている。このとき、Ａ色現像器１００は非現像位置にあり、Ｃ色現像器２００は現像位置にある。
【００３６】
図７は、図４に示す状態のときの駆動ギア及び被駆動ギアの位置を示した図である。図７に示すように、被駆動ギアとしての歯車２０１Ｇは駆動ギアとしての駆動歯車５００Ｇと噛み合い状態であり、駆動歯車５００Ｇを回転駆動されている。これによって、現像剤担持体である現像ローラ２０１およびパドルローラ２０２、スクリューコンベア２０３が回転する。一方、歯車１０１Ｇは駆動歯車５００Ｇと非噛み合い状態であり、現像ローラ１０１およびパドルローラ１０２、スクリューコンベア１０３は停止している。
【００３７】
更に、本実施形態においては、第一の画像形成ユニットＩのＡ色現像器１００、Ｃ色現像器２００を共に非現像位置に移動させることができる。この本実施形態の特徴について以下に説明する。
図５は、本実施形態の特徴であるＡ色現像器１００、Ｃ色現像器２００が共に非現像位置にあるときの説明図である。例えば、モノクロ画像を形成するとき、第一の画像形成ユニット内に設けたＡ色現像器１００とＣ色現像器２００はどちらも駆動する必要がなくなる。このとき、これらの現像機能を停止させるために、現像ユニットＵ１をユニット回動手段によって回動軸Ｏを中心に図４の向きから反時計回り方向に回動させている。そして、次のような状態となったとき、現像ユニットＵ１の回動を停止させる。即ち、感光体ドラム下流側に配置された現像ローラ２０１上の現像剤が感光体ドラム１６に対し非接触状態となり、かつ感光体ドラム上流側に配置された現像ローラ１０１上の現像剤も感光体ドラム１６に対し非接触状態とるときである。これによって、現像ユニットＵ１に設けた２つの現像装置であるＡ色現像器とＣ色現像器が共に非現像位置となる。
【００３８】
以上のようなＡ色現像器１００、Ｃ色現像器２００の動作は、次のように各部材を配置することで実現できる。駆動歯車５００Ｇを、Ａ色現像器の現像ローラ１０１が感光体ドラム１６に対し規定の現像ギャップにあるとき、歯車１０１Ｇと噛み合い状態となる位置に配置する。更に駆動歯車５００Ｇを、Ｃ色現像器の現像ローラ２０１が感光体ドラム１６に対し規定の現像ギャップにあるとき、歯車２０１Ｇと噛み合い状態となる位置に配置する。そして、Ａ色現像器の現像ローラ１０１が感光体ドラム１６に対し規定の現像ギャップにあるとき、Ｃ色現像器の位置が次のような位置となっていることである。それは、Ｃ色現像器の現像ローラ２０１が感光体ドラム１６に対し規定の現像ギャップにある位置から離れるとともに、歯車２０１Ｇが駆動歯車５００Ｇから離れる方向に回動軸Ｏを中心に、所定の回動角θだけ回動した位置である。
【００３９】
ここで、現像ユニットＵＩの回動角θｒは、以下のように決定する必要がある。
現像ユニットＵＩ内のＡ色現像器１００とＣ色現像器２００をどちらも現像機能停止（以下、現像ユニットの機能停止）状態を考慮した場合、現像ローラ１０１、２０１上の現像剤と感光体ドラム１６の間隔を次のように確保する必要がある。現像動作時に規定の現像ギャップを保持できるとともに、現像機能停止時に２つの現像ローラ１０１，２０１の両方上の現像剤が感光体ドラム１６に移らない程度に感光体ドラムから離間した状態を保てることである。これは、現像ローラ１０１、２０１上の現像剤が感光体ドラム１６に移ること、および感光体１６上の現像剤が他の色の現像剤を担持する現像ローラ１０１、２０１上に移ることによる混色を防止するために必要である。
【００４０】
図８は、現像ユニットＵＩの回動角θｒと、現像ユニット回動軸Ｏ、感光体ドラム回転軸Ｘ、現像ローラ回転軸Ｙの互いの距離との関係を示した説明図である。但し、
Ｌ：現像ユニット回動軸Ｏと感光体ドラム回転軸Ｘとの間隔
ｒ１：一方の現像ローラ回転軸と現像ユニット回動軸Ｏとの間隔
ｒ２：他方の現像ローラ回転軸と現像ユニット回動軸Ｏとの間隔
Ａｏｎ：現像装置が現像位置にあるときに必要な感光体ドラム回転軸と現像ローラ回転軸との間隔
Ａｏｆｆ：現像装置が非現像位置にあるときに必要な感光体ドラム回転軸と現像ローラ回転軸との間隔
とする。
現像ユニット回動軸Ｏと感光体回転軸Ｘ、現像動作時現像ローラ回転軸Ｙが形成する三角形において、∠ＹＯＸの角度をθ’ｏｎとすると、以下の数３の関係が成り立つ。
〔数３〕
Ａｏｎ２＝ｒ２２＋Ｌ２−２・ｒ・Ｌ・ｃｏｓθ’ｏｎ
【００４１】
また、現像ユニット回動軸Ｏと感光体回転軸Ｘ、非現像時現像ローラ回転軸Ｙ’が形成する三角形において、∠Ｙ’ＯＸの角度をθ’ｏｆｆとすると、以下の数４の関係が成り立つ。
〔数４〕
Ａｏｆｆ２＝ｒ２２＋Ｌ２−２・ｒ・Ｌ・ｃｏｓθ’ｏｆｆ
【００４２】
以上より、一方の現像ローラを現像位置から非現像位置に切り替えるために最低限必要な現像ユニット回動角θ’は、以下の数５のように示すことができる。
〔数５〕
θ’＝θ’ｏｆｆ−θ’ｏｎ
＝ｃｏｓ−１｛（ｒ１２＋Ｌ２−Ａｏｆｆ２）／（２・ｒ１・Ｌ）｝−ｃｏｓ−１｛（ｒ１２＋Ｌ２−Ａｏｎ２）／（２・ｒ１・Ｌ）｝
ここで、２つの現像ローラ１０１，２０１の回転軸において現像ユニット回動軸Ｏからの間隔が異なる場合、次のことが言える。それぞれの現像ローラ１０１，２０１を現像位置から非現像位置に切り替えるために最低限必要な現像ユニット回動角θ’は、現像ユニット回動軸Ｏから現像ローラ軸が近い方がより大きくなる。
【００４３】
そこで、
ｒ１：一方の現像ローラ回転軸と現像ユニット回動軸Ｏの間隔
ｒ２：他方の現像ローラ回転軸と現像ユニット回動軸Ｏの間隔
としたとき、それぞれの現像ローラが現像状態から非現像状態に切り替わるために最低限必要な現像ユニット回動角θ’１、θ’２は、上記数５にｒ１、ｒ２をそれぞれ代入して以下のように示すことができる。
θ’１＝ｃｏｓ−１｛（ｒ１２＋Ｌ２−Ａｏｆｆ２）／（２・ｒ１・Ｌ）｝−ｃｏｓ−１｛（ｒ１２＋Ｌ２−Ａｏｎ２）／（２・ｒ１・Ｌ）｝
θ’２＝ｃｏｓ−１｛（ｒ２２＋Ｌ２−Ａｏｆｆ２）／（２・ｒ２・Ｌ）｝−ｃｏｓ−１｛（ｒ２２＋Ｌ２−Ａｏｎ２）／（２・ｒ２・Ｌ）｝
よって、現像ユニットＵ１の現像機能停止を考慮した場合、上記式で求められるθ’１とθ’２とを足した角度以上の回動角を確保することにより、確実な現像機能切り換えが可能となる。
よって、現像ユニット回動角θｒを、
〔数１〕
θｒ≧［ｃｏｓ−１｛（ｒ１２＋Ｌ２−Ａｏｆｆ２）／（２・ｒ１・Ｌ）｝−ｃｏｓ−１｛（ｒ１２＋Ｌ２−Ａｏｎ２）／（２・ｒ１・Ｌ）｝］＋［ｃｏｓ−１｛（ｒ２２＋Ｌ２−Ａｏｆｆ２）／（２・ｒ２・Ｌ）｝−ｃｏｓ−１｛（ｒ２２＋Ｌ２−Ａｏｎ２）／（２・ｒ２・Ｌ）｝］
とする。
【００４４】
次に、現像ローラの駆動切り換えを考慮した場合、現像動作時に歯車の噛み合い状態を保持できるとともに、非現像動作時に、現像ローラ被駆動歯車の歯先と駆動歯車５００Ｇの歯先が干渉しない間隔を確保する必要がある。
【００４５】
図９は、現像ユニットＵＩの回動角θｇと、現像ユニット回動軸Ｏ、駆動歯車回転軸Ｚ、現像ローラの被駆動歯車回転軸Ｙの互いの距離との関係を示した説明図である。ただし、本実施形態においては、現像ローラの被駆動歯車回転軸Ｙは、図８で示した現像ローラ回転軸Ｙと同じ軸を使用する。但し、
ｌ：現像ユニット回動軸Ｏと駆動歯車回転軸Ｚとの間隔
ｓ：現像ローラ被駆動歯車回転軸Ｙと現像ユニット回動軸Ｏとの間隔
ａ：噛み合い状態における駆動歯車回転軸Ｚと現像ローラ被駆動歯車回転軸Ｙの間隔
ｍ：ギヤ部材のモジュール
とする。
現像ユニット回動軸Ｏと駆動歯車回転軸Ｚ、現像動作時現像ローラ被駆動歯車回転軸Ｙが形成する三角形において、∠ＹＯＺの角度をθｏｎとすると、以下の数６の関係が成り立つ。
〔数６〕
ａ２＝ｓ２＋１２−２・ｓ・ｌ・ｃｏｓθｏｎ
【００４６】
また、現像ユニット回動軸Ｏと駆動歯車回転軸Ｚ、非現像時現像ローラ被駆動歯車回転軸Ｙ’が形成する三角形において、∠Ｙ’ＯＺの角度をθｏｆｆとすると、以下の数７の関係が成り立つ。
〔数７〕
（ａ＋２・ｍ）２＝ｓ２＋１２−２・ｓ・ｌ・ｃｏｓθｏｆｆ
【００４７】
以上より、歯車の噛み合い状態から、非噛み合い状態に切り替えるために最低限必要な現像ユニット回動角θｇは、以下の数８のように示すことができる。
〔数８〕
θｇ＝θｏｆｆ−θｏｎ
＝ＣＯＳ−１［｛ｓ２＋１２−（ａ＋２・ｍ）２｝／（２・ｓ・ｌ）｝−ＣＯＳ−１｛（ｓ２＋１２−ａ２）／（２・ｓ・ｌ）｝
ここで、２つの現像ローラ被駆動歯車１０１Ｇ，２０１Ｇの回転軸において現像ユニット回動軸Ｏからの間隔が異なる場合、最低限必要な現像ユニット回動角θｇは、現像ユニット回動軸Ｏから近い方がより大きくなるのは明らかである。
【００４８】
ｓ１：一方の現像ローラ被駆動歯車回転軸と現像ユニット回動軸Ｏとの間隔
ｓ２：他方の現像ローラ被駆動歯車回転軸と現像ユニット回動軸Ｏとの間隔
ｓ１＜ｓ２
としたとき、歯車の噛み合い状態から、非噛み合い状態に切り替えるために最低限必要な現像ユニット回動角θｇは、上記数８の式のｓにｓ１を代入した値となる。このことから、歯車の噛み合い状態から、非噛み合い状態に確実に切り替わるようにするためには、現像装置の回動角θｇが以下の条件を満たすようにすることである。
〔数２〕
θｇ≧ｃｏｓ−１［｛ｓ１２＋ｌ２−（ａ＋２・ｍ）２｝／（２・ｓ１・ｌ）］−ｃｏｓ−１｛（ｓ１２＋ｌ２−ａ２）／（２・ｓ１・ｌ）｝
θｇが数２の条件を満たすようにすることにより、確実な現像装置内の部材の駆動切り換えが可能となる。
【００４９】
尚、第一の現像ユニットＵ１の駆動停止時には、２つの現像ローラ１０１、２０１は共に非現像位置に移動させることができる。このとき、駆動歯車５００Ｇが一方の現像ローラ被駆動歯車と噛み合った状態となっている場合も考えられる。この場合、駆動歯車５００Ｇの回転自体を停止させれば、２つのＡ色現像器１００、Ｃ色現像器２００内の部材の駆動を停止させることができる。よって、現像に使用しない現像器内の各部材が駆動されないので、現像剤が不要な攪拌を受けることがなく、現像剤の長寿命化にも効果がある。
【００５０】
以上より、上記の数１と数２の２つの条件を共に満足する角度を回動角θとして現像ユニットＵ１の駆動を行うことにより、確実な現像機能切り替えと現像駆動切り換えとを同時に達成することができる。また、このような条件で現像ユニットＵ１の回動を行うことができるように、現像器等の配置を行うようにするものである。
【００５１】
〔実施形態２〕
次に、実施形態２について説明する。実施形態２において、プリンタ本体の装置構成は、実施形態１と同様なので、説明を省略する。以下には、本実施形態２の特徴部について説明する。
上記実施形態１では、２つの現像ローラ被駆動歯車１０１Ｇ，２０１Ｇの回転軸の現像ユニット回動軸Ｏからの間隔が異なる場合について説明した。実施形態１の構成を採用すると、現像ユニット回動軸Ｏから近い方の現像ローラ被駆動歯車にとって必要な回動角θｇを確保している。このため、現像ユニット回動軸Ｏから離れた方の現像ローラ被駆動歯車は、非現像動作時に必要以上に感光体（および駆動歯車５００Ｇ）から離れた状態となる。そして、装置内での現像器配置の自由度を更にアップする構成が考えられるところである。
【００５２】
以上の観点から、２つの現像ローラ被駆動歯車１０１Ｇ，２０１Ｇの回転軸と現像ユニット回動軸Ｏからの間隔を等しく配置することで、より省スペースな現像切り換え機構を実現できる。この場合、現像ユニットＵ１の必要回動角θｒは、以下の数９のように示すことができる。
【００５３】
２つの現像ローラ１０１，２０１の現像機能停止を考慮した場合
Ｌ：現像ユニット回動軸Ｏと感光体ドラム回転軸Ｘとの間隔
ｒ：現像ローラ回転軸と現像ユニット回動軸Ｏの間隔
Ａｏｎ：現像装置が現像位置にあるときに必要な感光体ドラム回転軸と現像ローラ回転軸との間隔
Ａｏｆｆ：現像装置が非現像位置にあるときに必要な感光体ドラム回転軸と現像ローラ回転軸との間隔
としたとき、
〔数９〕
θ＝２・（θ’ｏｆｆ−θ’ｏｎ）
＝２・［ｃｏｓ−１｛（ｒ２＋Ｌ２−Ａｏｆｆ２）／（２・ｒ・Ｌ）｝−ｃｏｓ−１｛（ｒ２＋Ｌ２−Ａｏｎ２）／（２・ｒ・Ｌ）｝］
【００５４】
また、現像ローラの駆動切り換えを考慮した場合
ｌ：現像ユニット回動軸Ｏと駆動歯車回転軸Ｚの間隔
ｓ：現像ローラ被駆動歯車回転軸と現像ユニット回動軸Ｏの間隔
ａ：噛み合い状態における駆動歯車回転軸Ｚと現像ローラ被駆動歯車回転軸の間隔
ｍ：ギヤ部材のモジュール
としたとき、次の数１０に示す回動角θが必要となる。
〔数１０〕
θ＝θｏｆｆ−θｏｎ
＝ｃｏｓ−１［｛ｓ２＋ｌ２−（ａ＋２・ｍ）２｝／（２・ｓ・ｌ）］−ｃｏｓ−１｛（ｓ２＋ｌ２−ａ２）／（２・ｓ・ｌ）｝
【００５５】
上記の数９と数１０の２つの条件を共に満足する角度を回動角θとして現像ユニットＵ１の駆動を行うことにより、実施形態１よりも更に省スペースな現像切り換え機構を実現でき、現像器配置の自由度も増すことができる。そして、確実な現像機能切り替えと現像駆動切り換えとを同時に達成することができる。但し、このような条件で現像ユニットの回動を行うことができるように、現像器等の配置を行うようにする。
【００５６】
図１０は、駆動歯車５００Ｇと現像ローラ被駆動歯車１０１Ｇ、２０１Ｇとの歯先の位置関係を示した図である。図１０に示すように、現像ローラ被駆動部材および現像ローラ駆動部材として歯車を用いた場合、歯車の歯先同士が当接してしまうことがある。現像ユニット回動動作において、現像ローラ被駆動歯車１０１Ｇ、２０１Ｇと駆動歯車５００Ｇが非噛み合い位置から噛み合い位置に移動する際、両歯車の回転位置によっては歯先同士が当接する場合がある。この場合、現像ユニットＵ１の回動動作が不能となる場合がある。
この対策としては、現像ユニット回動動作中において、駆動歯車５００Ｇの回転動作を維持し続けることが考えられる。このように駆動すると、回動動作中に両歯車５００Ｇと１０１Ｇ、又は５００Ｇと２０１Ｇの歯先同士が当接しても、駆動歯車５００Ｇは回転しているため、歯先同士の当接状態を確実に解除することができる。このため、現像ユニットＵ１の回動動作を確実に行うことが可能となる。
【００５７】
また、ここで、現像駆動時の駆動歯車回転数がある程度以上高回転数である場合、現像ユニット回動動作中の駆動歯車回転数を現像駆動時と同一の高回転数とすると次のような不具合が発生する恐れがある。駆動歯車５００Ｇと現像ローラ被駆動歯車との噛み合い解除位置付近において、両歯車の歯先が激しく当接・離脱を繰り返す状態となり、異常音が発生するとともに、歯先の損傷の懸念もある。よって、この場合は現像ユニット回動動作中の駆動歯車回転数は、現像駆動時と比較して十分に低い回転数とすることが望ましい。
【００５８】
また、高画質の画像出力を実現するためには、現像状態において現像ローラ１０１，２０１と感光体１６との間隔、いわゆる現像ギャップを高精度に維持する必要がある。以上に述べた構成において、現像動作中に、現像ユニット回動軸Ｏ中心に不要な回動力が生じる場合、現像ギャップ高精度維持の障害となる。
【００５９】
現像ユニット回動軸Ｏが現像ユニットの重心から離れている場合、現像ユニットＵ１には、重力により常に現像ユニット回動軸Ｏまわりの回動力が作用する。この力は、上流側現像ローラ１０１と下流側現像ローラ２０１に対し、一方には現像ギャップ拡大方向、他方には現像ギャップ縮小方向に働くため、現像動作中の現像ギャップ高精度維持の大きな障害となる。そこで、ほん実施形態においては、現像ユニット回動軸Ｏを、現像ユニット重心を通る軸上に設けている。これにより、現像動作中の現像ギャップ高精度維持が実現でき、出力画像の高画質化が可能となる。
【００６０】
以上、実施形態１及び２の画像形成装置において、現像状態にでの現像ギャップを高精度に維持するためには、現像ユニット回動駆動機構に高精度の回動動作および回動停止位置の高精度維持が必要となる。現像ユニットＵ１を歯車等により直接回動駆動した場合、微小な現像ユニット回動角θに対し、高精度な回動動作や回動停止位置の高精度維持は困難となる。
【００６１】
図３乃至５および図６、７に示すように、実施形態１及び２では現像ユニット回動駆動機構として、偏芯カム機構を採用している。偏芯カム６１を採用した場合、現像ユニットＵ１の回動角θが微小であっても、対応する偏芯カム回転角はある程度大きな角度を確保することができる。よって、高精度の回動動作および回動停止位置の高精度維持が可能となり出力画像の高画質化が実現できる。
【００６２】
ところで、現像動作中の現像ローラ１０１、２０１には、現像ギャップにおける現像剤抵抗により現像ギャップを拡大しようとする力が働き、現像ユニット回動軸Ｏまわりの回動力が作用する。また、現像ローラ被駆動歯車１０１Ｇ，２０１Ｇに対する駆動歯車５００Ｇの駆動力は、歯車の圧力角の影響により、現像ユニット回動軸Ｏまわりの回動力を含む。
【００６３】
このため、偏芯カム機構を採用した場合、偏芯カム６１のカム面と被駆動側のカム当接面６２が常に当接した状態を維持する必要がある。しかし、カム当接面６２をカム面方向に付勢する機構を設けた場合、必要駆動力が増大し、偏芯カム駆動機構の大型化、コスト増大、消費電力増大の問題がある。
図３乃至５および図６、７において、現像ユニット回動軸Ｏと平行な軸を中心に回転するカム軸６０には、偏芯カム６１が固定されている。現像ユニットＵ１には、前記偏芯カム６１のカム面に当接するカム当接面６２が一体に形成されており、前記カム当接面６２は、現像ユニット回動方向に対し略垂直な２平面で構成されている。前記２平面６２は前記カム面を狭持する方向で偏芯カム６１に当接している。
【００６４】
上記構成により、現像ユニットＵ１に対し、現像ユニット回動軸Ｏまわりの不要な回動力が発生した場合においても、偏芯カム６１のカム面と現像ユニットＵ１のカム当接面６２が常に当接した状態を維持することが可能となる。これにより、現像ユニットＵ１の高精度の回動動作および回動停止位置の高精度維持による出力画像の高画質化が実現できるとともに、偏芯カム駆動機構の小型低コスト化、低消費電力化が実現できる。
【００６５】
ここで、現像ユニットＵ１の回動軸Ｏ方向両端近傍にカム当接面６２を設けるとともに、カム軸６０は現像ユニットの回動軸方向両端のカム当接面６２に当接する２つの偏芯カム６１を固定する。これにより、現像ローラ回転軸方向の画像領域全域において、現像ギャップの高精度に維持することが可能となり、出力画像のさらなる高画質化が実現できる。
【００６６】
図１１及び１２は、カム当接面６２から偏芯カム６１のカム面に働く当接力の方向を示した図である。上記実施形態１及び２のように、現像ユニット回動駆動機構として偏芯カム機構を採用した場合、この当接力の方向によって、回動停止位置に影響が生じる。
図１１に示すように、上記当接力の方向Ｐ１が、カム軸６０の回転中心近傍を通る方向であれば、現像ユニットＵ１に不要な回動力が生じてもカム軸６０を回転させる方向の力は発生せず、回動停止位置の高精度維持が可能である。しかしながら、図１２に示すように、現像ユニット回動動作時のカム軸回転角がある程度小さい場合は、上記当接力の方向Ｐ２が、カム軸６０の回転中心近傍を通る方向とはならない。このため、現像ユニットＵ１に不要な回動力が生じた場合、カム軸６０を回転させる方向の力が発生してしまう。
【００６７】
このようなカム軸６０を回転させる不要な力の発生という問題の対策として、まず、図１３に示すように、カム軸６０の回転駆動源として、ステッピングモータ８０を用いることが考えられる。同図において、カム軸６０には、同軸上にカム被駆動歯車８１Ｇが固定されている。そして、カム被駆動歯車８１Ｇは、ステッピングモータ８０の駆動軸に固定されたカム駆動歯車８２Ｇと噛み合い、ステッピングモータ８０の回転により回動され、その結果カム軸６０は回転駆動される。ステッピングモータ８０は、回転停止状態において、モータにホールド電流を供給することによって、駆動軸の回転を規制することが可能である。以上のように、カム軸６０の回転駆動源にステッピングモータ８０を用いるとともに、カム軸６０の回転停止時にモータにホールド電流を供給する。これにより、現像ユニットＵ１に不要な回動力が生じカム軸６０を回転させる方向の力が発生しても、カム軸６０の回転は規制される。そして、現像ユニット回動停止位置の高精度維持が可能となり、現像ギャップの高精度維持、出力画像の高画質化が実現できる。
【００６８】
図１４は、カム軸を駆動する他の機構の説明図である。図１４においては、カム軸６０を駆動する機構として、カム軸６０と同軸上にウォームホイール８３を設け、このウォームホイール８３をウォーム軸８４により駆動する構成を用いている。ウォーム軸８４は回転停止状態において、ウォームホイール８３が外力により回転方向の力を受けても、回転を規制する作用を有する。よってカム軸６０の駆動機構としてウォームホイール８３、ウォーム軸８４を用いることにより、カム軸６０を回転させる不要な力が発生してもカム軸６０の回転を規制することができる。従って、カム軸６０の回転停止時に、現像ユニットＵ１に不要な回動力が生じ、カム軸６０を回転させる方向の力が発生しても、現像ユニット回動停止位置の高精度維持が可能となる。そして、現像ギャップの高精度維持、出力画像の高画質化が実現できる。
【００６９】
図１３に示したように、カム軸６０の回転駆動源として、ステッピングモータ８０を用いた場合、他の効果として、駆動ステップ数を設定することにより、任意の回動量を容易に規定できることが上げられる。よって、２つの現像ローラ１０１、２０１のうち一方の現像ローラが現像状態となる現像ユニット回動規定位置から、他方の現像ローラが現像状態となる現像ユニット回動規定位置までのカム軸回転量を、駆動ステップ数を設定するだけで容易に、高精度に規定できる。ここで、ステッピングモータ８０には、脱調が生じると駆動ステップ数が管理不能となる問題がある。しかし、現像ユニット回動動作中において、動作の基準となる回動位置を検出するセンサー等の検出手段を設けることで、このような問題も解消できる。検出によって得られた回動基準位置から現像ユニット回動規定位置までに必要な駆動ステップ数を記憶しておくことにより、脱調が生じた場合でも、迅速に現像ユニット回動動作を再開することが可能となる。
【００７０】
上述のように、カム軸６０の回転駆動源として、ステッピングモータ８０を用いた場合、現像ユニット回動規定位置までのカム軸回転量を、駆動ステップ数を設定するだけで規定できる。このことは即ち、設定する駆動ステップ数を調整することにより、現像ローラ１０１、２０１と感光体ドラム１６の間隔、つまり現像ギャップを調整できるということである。
【００７１】
既に述べたようにに、高画質の画像出力を実現するためには、現像状態において、現像ギャップを高精度に維持する必要がある。しかしながら、最適な現像ギャップは、温度、湿度等の環境条件や、トナー濃度、帯電電位、露光部電位等のプロセス条件により変化することが知られている。よって、これらの条件の変化に応じ、常に最適な現像ギャップを維持することができれば出力画像の大幅な高画質化が可能となる。
そこで、環境条件やプロセス条件を検出する検出装置を設け、その検出結果に基づき最適な現像ギャップを決定する。更に、最適な現像ギャップを実現するステッピングモータ駆動ステップ数を導出し、導出した駆動ステップ数で現像ユニット回動動作を行う。これらを組み合わせて行うことによて、環境条件やプロセス条件の変化に応じ、常に最適な現像ギャップを維持することが可能となる。
また、画像形成装置における出力画像には、カラー画像や白黒画像、写真画像や文字画像等様々な形態があり、それぞれの画像形態において最適なプロセス条件が異なる。このため、従来から、画像出力時にユーザが任意の画像モードを選択することにより、出力する画像形態に最適なプロセス条件が自動的に選択され、出力画像の高画質化を達成する方法が知られている。そして、現像ギャップに関しても出力画像形態により最適な条件が存在すると考えられ、出力画像形態に応じ、常に最適な現像ギャップを維持することにより、出力画像の大幅な高画質化が可能となる。
本実施形態１及び２においても、次のようにして現像ギャップの切り替えを行っても良い。即ち、出力画像モードを設定する設定装置を設け、その設定に基づき最適な現像ギャップを決定する。更に、最適な現像ギャップを実現するステッピングモータ駆動ステップ数を導出し、導出した駆動ステップ数で現像ユニット回動動作を行う。このような現像ギャップの切り替えを行うことにより、出力画像モードに応じ、常に最適な現像ギャップを維持することが可能となる。
【００７２】
ところで、現像ユニット回動動作において現像ギャップを規定する回動停止位置精度を、偏芯カム６１の偏芯量等のメカ精度で規制する場合、次のような不具合が発生する恐れがある。温度、湿度等の環境条件による寸法変動や、経時的な寸法変動も考慮して各部品を高精度で製作する必要があり、コスト低減の大きな障害となる。また、ステッピングモータ８０の駆動ステップ数により現像ユニット回動角θを管理する場合、ステッピングモータ８０に脱調が生じると、駆動ステップ数が管理不能となる問題がある。
これに対し、現像ローラ回転軸と感光体回転軸との間隔を検出する検出装置を設け、現像ユニット回動動作において、この検出装置の検出信号に基づき現像ユニット回動停止位置を決定することが考えられる。これによって、現像ギャップを規定する回動停止位置の高精度化が可能となる。また、検出装置位置決め精度以外の寸法精度を吸収できるため部品製作の低コスト化が実現できると共に、ステッピングモータ脱調の影響も生じない。
【００７３】
図１５は、このような現像ユニット回動停止位置の決定を行うことができる構成例を示した図である。図示しない画像形成ユニットＵ１に光学センサ９０を固定し、光学センサ９０によって現像ユニット回動時の現像ローラ軸位置を検出する。その検出結果に基づいて現像ユニット回動停止位置を決定するものである。
【００７４】
図１６は、現像ユニット回動停止位置の決定を行う他の構成例を示した図である。この例では、光学センサ９０を、現像ギャップ内に現像剤が存在しない現像ローラ１０１，２０１両端近傍に配置する。そして、光学センサ９０によって現像ローラ表面と感光体表面との間隔を直接検出し、その検出結果に基づいて現像ユニット回動停止位置を決定する。図１６の構成を採用することにより、現像ギャップを直接測定しその結果を用いるので、現像ギャップ精度を大幅に向上することができる。
【００７５】
また、上記のように、高画質の画像出力を実現するためには、現像状態において、現像ギャップを高精度に維持する必要がある。しかし、最適な現像ギャップは、温度、湿度等の環境条件や、トナー濃度、帯電電位、露光部電位等のプロセス条件により変化することが知られている。よって、これらの条件の変化に応じ、常に最適な現像ギャップを維持することにより、出力画像の大幅な高画質化が可能となる。
上記図１５，１６で示したような構成において、現像ユニット回動停止位置検出手段９０として、光学センサ等のように検出位置の変化により検出信号がある程度のリニアリティをもって変化する検出装置を用いるのが好ましい。このような検出装置を用いた場合、現像ユニット回動停止の目標となる検出信号値を変化させることにより、現像ユニット回動停止位置、つまり現像ギャップを変化させることが可能となる。
よって、環境条件やプロセス条件を検出する検出装置を設け、その検出結果に基づき最適な現像ギャップを決定する。そして更に、最適な現像ギャップを実現する現像ユニット回動位置検出信号値を導出し、導出した検出信号値を目標に、現像ユニット回動動作を行う。これにより、環境条件やプロセス条件の変化に応じ、常に最適な現像ギャップを維持することが可能となる。
【００７６】
また、出力画像モードに応じ、常に最適な現像ギャップを維持できるよう構成しても良い。このためには、上述したような出力画像モードを設定する設定装置を設け、その設定に基づき最適な現像ギャップを決定する。更に、最適な現像ギャップを実現する現像ユニット回動位置検出信号値を導出し、導出した検出信号値を目標に、現像ユニット回動動作を行う。
このように、出力画像モードに応じて常に最適な現像ギャップを維持するようにすれば、出力画像の大幅な高画質化が可能となる。
【００７７】
ここで、上記のように環境条件やプロセス条件等の変化に応じて現像ギャップを変化可能とするために現像ユニット回動範囲を変化させる必要が生じる。しかし、実施形態１及び２においては、現像ユニット回動範囲の設定に、現像器１００，２００に対する駆動の切り替え機構が関与している。現像ギャップの設定可能範囲は、現像ローラ被駆動歯車および駆動歯車５００Ｇの噛み合い状態が維持できる現像ユニット回動範囲により決定されるため、現像ギャップを広範囲で設定可能とすることはできない。しかしながら、高画質画像出力における最適現像ギャップは微小であるため、各種条件変化による最適現像ギャップの変動範囲を充分満足することが可能である。
また、実施形態１及び２においては現像ギャップを一定として現像ユニットＵ１の必要回動角θをもとめたものである。環境条件やプロセス条件等の変化に応じて現像ギャップを変化可能とするためには、そのための現像ギャップ設定範囲に対応する現像ユニット回動角度分、現像ユニットの必要回動角θを大きく確保する必要があることは言うまでもない。
【００７８】
尚、以上の実施形態１乃び２においては、現像ローラ被駆動部材および現像ローラ駆動部材として歯車を用いた場合の構成について述べた。しかし、被駆動部材および駆動部材として適応できる手段はこの限りではない。特に、被駆動部材および駆動部材として、高摩擦周面を有するローラ部材を用いた場合、駆動部材と被駆動部材の駆動状態、非駆動状態の切り換えは、２つのローラ部材周面の当接、非当接により実現できる。このため、現像ユニット回動角θの決定は、現像機能切り換えのみを考慮すればよく、装置内における現像器配置の自由度が広がり、より小型化が可能となる。
また、実施形態２で現像ユニット回動動作中に駆動歯車５００Ｇを回転し続けたり、駆動歯車回転数の回転数を現像駆動時と比較して十分に低くしたりする必要がなく、動作、構成の簡素化が可能となる。
尚、高摩擦周面を有するローラ部材を用いる場合は、駆動力伝達に必要な高摩擦力を確保するため、ローラ部材間に常に充分な当接力を維持する必要がある。これは、現像ユニット回動動作後も、現像ユニット回動機構による駆動力を維持することで実現できるため、とくに特別な構成を付加する必要なく実現できる。
【００７９】
上記実施形態１及び２は、図１に示すプリンタの２つの画像形成ユニット１，２のうち、第一の画像形成ユニット１を例にとって本発明を適用し、説明を行った。しかし、本発明が適用できる装置は、画像形成ユニット１に限るものではない。第二の画像形成ユニット２についても同様にして本発明を適用することができる。
【００８０】
ところで、本出願人は先に画像形成ユニットを用いた中間転写方式の画像形成装置として（特願２００１−３７１４３８）を提案した。この装置は、本実施形態と同様に２つの感光体を有し、各感光体にはそれぞれ２つの現像手段が設けられて画像形成ユニットを構成している。これによって、１つの画像形成ユニットで２色分の画像を形成できるようになっている。また、画像形成ユニット内に設けられた２つの現像手段の現像状態と非現像状態との切り替えを単一の駆動機構によって駆動している。また、この駆動機構によって、非現像状態である側の現像手段の現像ローラは感光体から離間させている。
このように、本実施形態及び特願２００１−３７１４３８の画像形成装置においては、単一の駆動機構により、現像している現像手段以外の現像手段を感光体に対して非現像状態にする現像機能切り換えを行うことができる。更に、駆動源の駆動力を現像手段へ択一的に伝達する現像駆動切り換えをも行うことができる。
【００８１】
従来、複数の現像手段により画像担持体としての感光体上に可視像を多重に形成することで複数色画像を得る方式が特開平５−１４２９１８、特開平６−３２４５７１、特開２０００−１７２０４３に提示されている。この感光体重ね合わせ方式においては、感光体上に２色目以降の可視像を形成する場合、すでに感光体上に形成されている可視像に影響を与えないようにしている。このために、現像スリーブ上現像剤が感光体と非接触の状態で現像を行うものである。さらに、上記特開平５−１４２９１８、特開平６−３２４５７１、特開２０００−１７２０４３においては、感光体上可視像に影響を与えにくい現像方法が提示されている。それは、非接触現像に必須である現像バイアスのＡＣ電圧の波形や、現像ローラ内磁石の磁極配置を工夫することによるものである。しかしながら、感光体上に形成された可視像の上からさらに帯電・露光・現像を繰り返す本方式は、感光体上に先に形成した可視像の劣化を完全に回避することはできず、高画質画像を得ることは困難である。
【００８２】
これに対し、複数の現像手段により感光体上に形成した可視像を、順次、中間転写体に重ね転写し、中間転写体上に複数色画像を形成する中間転写方式のものが種々提示されている。例えば、特開平５−２１６３３７、特開平５−３３３７０１、特開平１１−３３８２５７は、単一の感光体上に各色の可視像を順次形成し中間転写体上に重ね合わせて転写する、単一感光体による中間転写方式である。この中間転写方式の画像形成装置においては、画像担持体としての感光体上には、単色の可視像しか形成しないため、上記方式のような可視像劣化の要因はなく、高画質化が可能である。
【００８３】
単一感光体による中間転写方式においては、感光体上の潜像を現在現像している現像手段以外の現像手段は感光体に対して非接触状態にすることが必要となる。これは、現在感光体上の潜像を現像している現像装置以外の現像装置が感光体上の潜像及び可視像に影響を与えないようにするためである。これを実施する具体的方法としては、最も確実な方法として現在感光体上の潜像を現像している現像装置以外の現像装置を現像位置から待避させる方法が挙げられる。またその方法以外に、現像装置における現像剤担持体としての現像ローラ上の磁気ブラシの穂を切る様々な方法が提示されている。
【００８４】
単一感光体による中間転写方式において、潜像を現像している現像装置以外の現像装置が感光体上の潜像及び可視像に影響を与えないようにするための方法としては、上記公報に次の方法が提示されている。
上記特開平５−２１６３３７においては、次のような種々の方法が提示されている。１つは、現像ローラの回転方向を現像時と逆回転とすることにより、現像ローラ表面から現像剤を除く方法が記載されている。もう１つは、磁気遮蔽板を現像ローラ内で移動可能に設け現像時以外は磁気遮蔽板の位置を移動することにより現像ローラ上の現像剤を減らす方法が記載されている。更には、現像ローラ内の磁石を中心軸回りに回動可能に構成し、現像時以外は現像ローラ上現像剤の穂形成位置を感光体に接触しない位置に移動する方法が記載されている。
特開平１１−３３８２５７においては、次の方法が提示されている。それは、現像ローラの現像位置より回転方向上流側に、スリーブおよびスリーブの中心軸を中心に回動可能な磁石を配設し、磁石の回動により現像位置への現像剤の導入／遮断を切り替える方法である。
また、特開平５−３３３７０１においては、次の方法が提示されている。それは、現像ローラ上の現像剤を除去することにより感光体と現像剤を非接触とする方法において、除去し切れなかった極少量の現像剤による不具合を解消するための方法である。具体的には、現像ローラ上現像剤を除去した後に現像ローラ内磁石を回転することにより除去し切れなかった極少量の現像剤による不具合を解消するものである。
【００８５】
以上のように、単一感光体による中間転写方式のカラー画像形成装置において、潜像を現像している現像装置以外の現像装置が感光体上の潜像及び可視像に影響を与えないようにするための様々な方法が提示されている。
しかしながら、上記の方式は、複数色画像を形成するためには、中間転写体を画像の色だけ回転させる必要があるため、装置高速化が困難である。
【００８６】
また、上述の、感光体重ね合わせ方式においては、感光体の周りに４つの現像手段を配置する必要があり、かつ、感光体周長は最大出力用紙長さより大きい必要があった。これに対し、本実施形態のように２つの現像手段を有する画像形成ユニットを用いた間転写方式の画像形成装置においては、感光体の周りに配置する現像手段が２つであり、感光体周長は出力用紙長さによる制限がない。このため、感光体重ね合わせ方式に比して感光体の大幅な小型化／小径化が可能である。
【００８７】
本実施形態のように２つの現像装置を有する画像形成ユニットを用いる中間転写方式の画像形成装置においては、上記単一感光体による中間転写方式と同様に、感光体上には同時に単色の可視像しか形成しない。このため、感光体重ね合わせ方式のような可視像の劣化要因はなく、高画質化が可能である。また、４色のフルカラー画像を形成する場合、上記単一感光体による中間転写方式においては、１つの感光体の周りに４つの現像手段を配置する必要があり、かつ、中間転写体を４回転する必要があった。これに対し、複数の現像手段を有する画像形成ユニットを用いる中間転写方式の画像形成装置においては、１つの感光体の周りに配置する現像手段が２つであり、中間転写体２回転でフルカラー画像形成が可能である。このため、感光体の小型化／小径化および装置高速化が可能である。
【００８８】
よって、画像形成ユニットを移動する必要がなく、感光体を小径化することも可能なので、装置複雑化、大型化、高コスト化を回避することができる。更に、現像している現像手段以外の現像手段を短時間で確実に感光体に対して非接触状態にすることで混色を確実に防止でき、画像品質の確保が可能である。また更に、単一の駆動源から現像手段への駆動力伝達切り換えをも行うことが可能なので、駆動力の伝達機構が複雑化・大型化することもなくなる。よって、この画像形成装置は有用性の高いものである。
【００８９】
本実施形態のプリンタにおいては、現像ユニット回動手段によって、２つの現像装置位置の切り替えに伴って現像装置への駆動力の付与と非付与との切り替えも行う。また、１つの感光体ドラムの周りに配置する現像装置は２つであり、感光体ドラムの周りに４つの現像装置を配置する場合に比して感光体ドラムを小型化／小径化することが可能である。よって、画像形成ユニット１，２を移動する必要がなく、感光体ドラム１６、２６を小径化することも可能となる。よって、装置複雑化、大型化、高コスト化を回避することができる。
更に、現像を行わない現像装置は非現像位置に移動させておくので、現像を行わない現像装置の現像剤が感光体ドラムに付着し混色するのを防止するために現像ローラ表面の現像剤除去動作を行う必要がない。また、現像ユニット回動手段によって、現像を行わない現像装置の現像ローラを短時間で確実に非現像位置に移動することができ、その現像剤を感光体ドラムから非接触状態にすることができる。よって、混色を確実に防止でき、画像品質を確保することができる。
更に、現像装置位置の切り替えに伴って行う２つの現像装置への駆動力の付与と非付与との切り替えを単一現像装置駆動手段によって行うので、駆動力付与の切り替えが容易でそのための部材も共有することができる。よって、駆動力の伝達機構の複雑化・大型化を回避することもできる。
そして、上記効果に加えて本発明によれば、画像形成を行わない画像形成ユニット内の現像装置の現像ローラ上の現像剤を感光体ドラムから離間させておくことができる。よって、駆動源の構成、感光体ドラムに接触して設けられている他の部材等の駆動状態によって感光体ドラムを駆動させ続けなければならない場合に、移動する感光体ドラム表面がトナーで摺擦されることがない。よって、感光体膜の磨耗・劣化を回避することができる。更に、現像に使用しない現像装置内の各部材が駆動されないので、現像剤が不要な攪拌を受けることがない。以上のことから、感光体および現像剤を長寿命化することができ、ランニングコストの低コスト化および環境負荷低減が可能な画像形成装置を実現することができるという優れた効果がある。
【００９０】
上記実施形態１及び２によれば、回動軸Ｏを中心とした現像ユニットＵ１の回動によって、Ａ色現像器１００とＣ色現像器２００とを共に非現像位置に移動させることができる。よって、第一の画像形成ユニットＵ１内に設けたＡ色現像器１００とＣ色現像器２００をどちらも現像機能停止状態にするときに、両方の現像ローラ１０１，２０１上の現像剤が感光体ドラム１６に接触しないようにすることができる。よって、感光体ドラム１６の駆動を継続させても、ドラム表面がトナーで摺擦されることがなきく、感光体膜の磨耗・劣化を回避することができるという効果がある。また、２つの現像器１００、２００の現像機能停止位置への移動を、現像ユニットＵ１１つの回動で行うことができ、それぞれに移動装置を設けるのに比して装置の複雑化、大型化、高コスト化を防止することができる。
また、上記実施形態１及び２においては、現像ユニット回動角θｒを、
〔数１〕
θｒ≧［ｃｏｓ−１｛（ｒ１２＋Ｌ２−Ａｏｆｆ２）／（２・ｒ１・Ｌ）｝−ｃｏｓ−１｛（ｒ１２＋Ｌ２−Ａｏｎ２）／（２・ｒ１・Ｌ）｝］＋［ｃｏｓ−１｛（ｒ２２＋Ｌ２−Ａｏｆｆ２）／（２・ｒ２・Ｌ）｝−ｃｏｓ−１｛（ｒ２２＋Ｌ２−Ａｏｎ２）／（２・ｒ２・Ｌ）｝］
としている。これによって、現像ユニットＵ１内の２つの現像ローラ１０１，２０１を現像位置と非現像位置とに切り替えるために回動軸Ｏを中心とした最低限必要な回動角度以上の回動角を確実に得ることができる。よって、回動軸Ｏを中心とした現像ユニットＵ１の回動による現像機能の切り替えを確実に行うことが可能となるという効果がある。
更に、上記実施形態１及び２においては、現像ユニット回動角θｇを、
〔数２〕
ｓ１＜ｓ２
θｇ≧ｃｏｓ−１［｛ｓ１２＋ｌ２−（ａ＋２・ｍ）２｝／（２・ｓ１・ｌ）］−ｃｏｓ−１｛（ｓ１２＋ｌ２−ａ２）／（２・ｓ１・ｌ）｝
としている。これによって、歯車の噛み合い状態から、非噛み合い状態に切り替えるために最低限必要な現像ユニット回動角以上の回動角を得ることができる。よって、回動軸Ｏを中心とした現像ユニットＵ１の回動による現像装置内各部材の駆動の切り替えを確実に行うことが可能となるという効果がある。また、現像現像ユニットＵ１の回動によって、現像位置と非現像位置との切り替えを行うと同時に、現像装置の駆動の切り替えも行うことができる。
特に、実施形態２においては、現像ユニット回動動作中には、駆動歯車５００Ｇを回転し続けるよう歯車の駆動制御を行っている。これによって、歯車の歯先同士の当接状態を確実に解除することができ、現像ユニットＵ１の回動動作を確実に行うことが可能となるという効果がある。
また、実施形態２においては、現像ユニット回動軸Ｏを、現像ユニット重心を通る軸上に設けている。これによって、現像動作中の現像ギャップ高精度維持が実現でき、出力画像の高画質化が可能となるという効果がある。また、現像ユニットの回動に必要な駆動力を削減できることから、現像ユニット回動駆動機構の小型低コスト化、低消費電力化を実現できるという効果もある。
【００９１】
【発明の効果】
請求項１乃至５の画像形成装置によれば次のような効果を得ることができる。即ち、現像位置と非現像位置との間で移動可能に支持する部材、駆動機構、接離のためのスペース等を二つの現像装置で共有して同一の像担持体に対向して設けた２つの現像装置を同時に非現像位置に移動させることができる。よって、二つの現像装置を有する画像形成ユニットを用いた画像形成装置において、装置の複雑化、大型化、高コスト化を防止しつつ像担持体や現像剤の磨耗・劣化を防止することができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る画像形成装置の要部の説明図。
【図２】第一の画像形成ユニットＩにおける現像装置駆動系の説明図。
【図３】マゼンタの画像形成時における各部材の位置関係を示した図。
【図４】シアンの画像形成時における各部材の位置関係を示した図。
【図５】第一の画像形成ユニット内に設けたＡ色現像器とＣ色現像器が共に非現像位置にあるときの説明図。
【図６】図３に示す状態のときの駆動ギア及び被駆動ギアの位置を示した図である。
【図７】図４に示す状態のときの駆動ギア及び被駆動ギアの位置を示した図。
【図８】現像ユニットＵＩの回動角θｒと、現像ユニット回動軸Ｏ、感光体ドラム回転軸、現像ローラ回転軸の互いの距離との関係を示した説明図。
【図９】現像ユニットＵＩの回動角θｇと、現像ユニット回動軸Ｏ、駆動歯車回転軸Ｚ、現像ローラの被駆動歯車回転軸Ｙの互いの距離との関係を示した説明図。
【図１０】駆動歯車５００Ｇと現像ローラ被駆動歯車１０１Ｇ，２０１Ｇとの歯先の位置関係を示した図。
【図１１】カム当接面６２から偏芯カム６１のカム面に働く当接力の方向を示した図。
【図１２】カム当接面６２から偏芯カム６１のカム面に働く当接力の方向を示した図。
【図１３】カム軸を駆動する機構の説明図。
【図１４】カム軸を駆動する他の機構の説明図。
【図１５】現像ユニット回動停止位置の決定を行う構成例を示した図。
【図１６】現像ユニット回動停止位置の決定を行う他の構成例を示した図。
【符号の説明】
１０　　　中間転写ベルト
１１　　　転写ローラ１１
１６、２６　　　感光体ドラム１６、２６
１７、２７　　　帯電器１７、２７
２０、３０　　　クリーニング装置２０、３０
１８、２８　　　書き込み装置１８、２８
４１　　　第一の転写ブラシ４１
４２　　　第二の転写ブラシ４２
４４　　　レジストローラ４４
４５　　　転写部４５
５０　　　定着装置５０
５１　　　塗布ローラ５１
５３　　　排紙トレイ５３
５４　　　排紙ローラ対５４
５５　　　排気ファン５５
５７　　　ベルトクリーニング装置５７
６０　　　カム軸６０
６１　　　偏芯カム６１
６２　　　カム当接面６２
７０　　　側板
８０　　　ステッピングモータ８０
８１Ｇ　　　カム被駆動歯車８１Ｇ
８２Ｇ　　　カム駆動歯車８２Ｇ
８３　　　ウォームホイール８３
８４　　　ウォーム軸８４
９０　　　光学センサ９０
１００　　　Ａ色現像器１００
１０１、２０１、３０１，４０１　　　現像ローラ１０１、２０１、３０１，４０１
１０１Ｇ、２０１Ｇ　　　　　　　　　現像ローラ被駆動歯車１０１Ｇ，２０１Ｇ
１０２、２０２、３０２，４０２　　　パドルローラ１０２、２０２、３０２，４０２
１０３、２０３、３０３，４０３　　　スクリューコンベア１０３、２０３、３０３，４０３
１０４　　　現像剤補給口１０４
２００　　　Ｃ色現像器２００
３００　　　Ｂ色現像器３００
４００　　　Ｄ色現像器４００
５００Ｇ　　駆動歯車５００Ｇ
１　　　第一の画像形成ユニット
２　　　第二の画像形成ユニット
Ｕ１　　現像ユニットＵ１
Ｕ２　　現像ユニットＵ２
Ｏ　　　回動軸Ｏ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile, and a printer, and more particularly, to an image forming apparatus provided with two developing units for one image carrier.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 10-177286, 11-44982, 11-109708, 2000-242058, and Japanese Patent Application No. 2001-371438, an image forming unit having two developing units for one photosensitive member Have been proposed. In these apparatuses, a plurality of image forming units having two developing units are provided, and a visible image formed by each of the image forming units is sequentially superimposed and transferred onto a single intermediate transfer body to form a color image. What you get.
[0003]
In this image forming apparatus, one of the two developing devices is in a developed state and the other is in a non-developed state according to the color of the image to be formed, so that two images of different colors are sequentially formed on one photoconductor. To form. For example, in order to form a four-color full-color image, an image forming apparatus having two image forming units is used, images of two different colors are formed on the two photoconductors, and are sequentially superimposed on the intermediate transfer belt. . By doing so, a full-color image can be obtained.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, it has been found that in an image forming apparatus using an image forming unit having two developing apparatuses, a problem such as wear and deterioration of the photoconductor and the developer may occur.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus using image forming units 1 and 2 having two developing devices. In this figure, during the image forming operation, the intermediate transfer belt 10 is constantly rotating, and the two photoconductors 16 and 26 that are in contact with the intermediate transfer belt 10 are also constantly rotating. This is because, when the photosensitive members that are in contact with the intermediate transfer belt 10 whose surface is moving are stopped, stress is applied to the mutual contact portions, and the intermediate transfer belt 10 and the photosensitive members may be deteriorated. Because there is. Further, since the two photoconductors 16 and 26 are driven by the same drive source, a new mechanism needs to be provided to drive one and stop the other, and in order to avoid complication of the apparatus, This is also because it is always rotated.
Here, when a color image is output, an image forming operation of forming and developing a latent image on the two photoconductors 16 and 26 is performed. However, when outputting a black-and-white image, an image forming operation is performed on the photosensitive member 26 of the image forming unit 2 including the black developing unit, but the photosensitive member of the image forming unit 1 not including the black developing unit. The image forming operation is not performed for No. 16. Therefore, it is conceivable to stop driving the image forming unit 1 that does not include the black developing unit. That is, the rotation of the two developing rollers 101 and 201 provided in the image forming unit not including the black developing means is stopped. However, if the rotation of the developing roller is stopped in a state where the developer on the surface is in contact with the photoconductor, the surface of the photoconductor is rubbed with the toner. For this reason, the wear and deterioration of the photoreceptor film is accelerated, which is an obstacle to extending the life of the photoreceptor.
In order to avoid this, it is conceivable to rotate the developing roller of the image forming unit that does not perform the image forming operation. However, the developing roller is also connected to a stirring member such as a paddle roller and a screw conveyor by a gear or the like, and the driving of the developing roller also drives these stirring members. For this reason, the developer is subjected to unnecessary agitation, and the wear and deterioration of the developer is accelerated, which is an obstacle to prolonging the life of the developer.
[0005]
Therefore, in an image forming unit that does not perform an image forming operation, it is required that both of the two developing rollers do not allow the developer on the developing roller to contact the photosensitive member. Heretofore, various methods have been proposed for preventing the developer on the developing roller from contacting the photoreceptor with respect to one of the two developing devices that is in a non-developing state.
For example, JP-A-11-44982 and JP-A-11-109708 disclose a method and configuration for removing the developer from the surface of the developing roller except during development by setting the rotation direction of the developing roller to reverse rotation during development. Has been presented. Also, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-242058 discloses a method and configuration in which the developer on the developing roller and the photoconductor are always kept in a non-contact state by employing non-contact development, and the developing unit is switched by turning on / off a developing bias. Has been presented. Also, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-338257 discloses the following method. That is, a sleeve and a magnet rotatable about a central axis of the sleeve are disposed on the upstream side in the rotation direction from the development position of the development roller, and switching of introduction / blocking of the developer to the development position is performed by rotation of the magnet. Is the way.
[0006]
However, it has been found that each of the above-described methods for preventing the developer on the developing roller from contacting the photoconductor has the following problems.
In the above-mentioned methods of Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-44982 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-109708, in which the rotation direction of the developing roller is reverse to that during development, it is necessary to rotate the developing roller for a certain period of time to remove the developer on the developing roller. is there. During this time, a visible image cannot be formed on the photoconductor.
Further, in the non-contact development method of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-242058, development is performed in a state where the developer and the photoconductor are not in contact with each other. The smaller the developing gap, the more advantageous. For this reason, a sufficient separation distance between the developer and the photoconductor cannot be secured. In such a case, if development is performed without providing a means for removing the developer on the developing roller, toner adheres to a boundary portion between the exposed portion and the non-exposed portion of the latent image on the photoconductor, and the toner may be developed in the developing device or Color mixing occurs in the image on the photoreceptor, which causes a reduction in image quality. Such toner adhesion is caused by the so-called edge effect because the electric field is enhanced near the boundary between the exposed portion and the non-exposed portion in the latent image on the photoconductor.
Further, in the method of providing the developer introduction / cutoff switching mechanism described in JP-A-11-338257, it is necessary to rotate the developing roller for a certain period of time in order to remove the developer on the developing roller. For this reason, not only becomes a major obstacle to speeding up the apparatus, but also it is necessary to provide an introduction / shutdown switching mechanism.
[0007]
Therefore, the most reliable method for preventing the developer on the developing roller from contacting the photosensitive member is a method of retracting the developing device from the developing position during non-development.
However, since one of the two developing devices may be used for development, a member for movably supporting between the developing position and the retracted position, a driving mechanism for movement, a space for contact and separation, and the like are required. It is required for each developing device. For this reason, there is a problem that the complexity, size, and cost of the device are unavoidable.
[0008]
Note that the need to move both developing devices facing one photoconductor to the non-developing position is not limited to outputting a monochrome image. For example, even during the non-image forming operation of the apparatus, it may be necessary to drive the respective members for cleaning the intermediate transfer belt and cleaning the photosensitive member. Even in such a case, if the developer on the surface of the developing roller is kept in contact with the photoreceptor, it becomes an obstacle to extending the life of the photoreceptor as described above. Therefore, an apparatus in which a plurality of image forming units having two developing units are provided for one photoconductor is provided, and only one photoconductor is provided and two developing devices are provided for the photoconductor. A similar request also occurs in
[0009]
The present applicant has previously proposed an image forming apparatus disclosed in Japanese Patent Application No. 2001-371438. In this apparatus, switching between a developing state and a non-developing state of two developing devices provided in the image forming unit is performed by rotating a developing unit integrally configured with the two developing devices. As described above, in the image forming apparatus of Japanese Patent Application No. 2001-371438, switching between the developing position and the non-developing position of the two developing devices can be performed by rotating one developing unit. Therefore, a support member, a drive mechanism for moving the developing device, a space for contacting and separating, and the like can be shared between the two developing devices, but both the developing devices are moved to the non-developing position. Could not.
[0010]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to enable an image forming apparatus using an image forming unit having two developing devices to achieve the following. is there. That is, an object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of preventing abrasion and deterioration of an image carrier and a developer while preventing the apparatus from becoming complicated, large, and costly.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an image forming apparatus according to claim 1 has an image carrier that carries a latent image on a surface thereof, and a developing device that develops the latent image using a developer carrier. Developing unit rotating means for rotating a developing unit in which two developing devices opposed to one image carrier are integrated, the developing unit being provided opposite to one image carrier and having two developing devices integrated around a rotation axis; In the image forming apparatus having one of the two developing devices, one developer carrier of the two developing devices is moved to a developing position close to the image carrier by the rotation of the developing unit by the developing unit rotating means. A state in which the developer carrier is located at a non-development position separated from the image carrier, and the other developer carrier is positioned at a non-development position where the one developer carrier is separated from the image carrier. The state where each is located at the developing position close to the carrier and Is characterized in that both of the developer carrying member were both switchably configured between the switchably configured between the three states of a state located in the non-developing position.
According to a second aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first aspect, the image carrier is formed of a cylindrical member that rotates about an image carrier rotation axis, and the developing unit rotating means rotates the image carrier. Each developer carrier provided in the two rotating developing devices is constituted by a roller member that rotates about a developer carrier rotation axis, and the developer carrier rotation axis and the image carrier rotation axis are both used. The developing unit turning means is disposed parallel to the turning axis, and the turning angle θr of the developing unit about the turning axis by the developing unit turning means satisfies the following condition (1). It is characterized by the following.
[Equation 1]
θr ≧ [cos -1 ｛(R1 2 + L 2 -Aoff 2 ) / (2 · r1 · L)｝-cos -1 ｛(R1 2 + L 2 -Aon 2 ) / (2 · r1 · L)}] + [cos -1 ｛(R2 2 + L 2 -Aoff 2 ) / (2 · r2 · L)｝-cos -1 ｛(R2 2 + L 2 -Aon 2 ) / (2 · r2 · L)｝]
However,
L: Distance between the rotation axis of the developing unit rotation means and the image carrier rotation axis
r1: distance between one developer carrier rotation axis and rotation axis
r2: distance between the other developer carrier rotation axis and the rotation axis
Aon: distance between the image carrier rotation axis and the developer rotation axis required when the developing device is at the development position
Aoff: distance between the image carrier rotation axis and the developer rotation axis required when the developing device is at the non-development position
The image forming apparatus according to claim 3, wherein the image forming apparatus according to claim 1 or 2 is a developing device driving unit that applies a driving force necessary to perform development only on each member of the developing device located at the developing position. The developing device driving means causes each member of the developing device at the developing position to have a driving force applied state, and each member of the developing device located at the non-developing position to be in the driving force non-applied state. The developing device to which the driving force is applied is also switched in accordance with the switching of the developing device position by the mounting unit rotating means, and the driven member of the developing device to which the driving force is applied and the driven member are driven. The driving member of the developing device driving means for applying a force is constituted by a gear member, and the driven gear rotating shafts of the driven gears provided in the two developing devices as the driven members; The drive gear rotation shaft of the drive gear provided as a material is disposed in parallel with the rotation shaft of the developing unit rotation means, and the rotation of the developing device about the rotation axis by the development unit rotation means is performed. The angle θg satisfies the following condition (2).
[Equation 2]
In s1 <s2,
θg ≧ cos -1 [$ S1 2 + L 2 − (A + 2 · m) 2 ｝ / (2 · s1 · l)]-cos -1 ｛(S1 2 + L 2 -A 2 ) / (2 · s1 · l)｝
However,
l: distance between the rotation axis of the developing unit rotation means and the drive gear rotation axis
s1: Distance between one driven gear rotation axis and rotation axis
s2: distance between the other driven gear rotation axis and the rotation axis
a: Distance between the driven gear rotation axis and the driving gear rotation axis of the developing device in the driving force applied state
m: Gear member module
According to a fourth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the third aspect, the driving of the developing device driving unit is performed such that the driving gear continues to rotate during the switching operation of the developing device position by the developing unit rotating unit. It is characterized by performing control.
An image forming apparatus according to a fifth aspect of the present invention is the image forming apparatus according to the first, second, third, or fourth aspect, wherein the rotating shaft of the developing unit passes through or near the center of gravity of the developing unit. It is characterized in that the moving axis position is set.
In the image forming apparatus according to any one of the first to fifth aspects, the positions of the two developing devices with respect to the image carrier are both moved to the non-developing position by the rotation of the developing unit about the rotation axis by the developing unit rotating means. That is, the movement of the two developing devices provided to face the same image carrier to the non-developing position is performed by one operation of rotating the developing unit. Accordingly, the image carrier of the two developing devices is shared by the two developing devices while sharing a member for movably supporting between the developing position and the retreat position, a driving mechanism for the movement, a space for contact and separation, and the like. Can be moved to the non-development position. Also, when driving the image carrier even when the two developing devices are not used for development, such as when forming a black-and-white image or cleaning the image carrier, etc., the two developing devices are moved to the non-development position. Let it be. Therefore, the surface of the image carrier is not rubbed with the toner. Further, since there is no need to forcibly drive the developer carrier that does not perform the developing operation, the developer is not subjected to unnecessary stirring.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment applied to an image forming apparatus (hereinafter, referred to as a printer) to which the present invention is applied will be described.
[0013]
[Embodiment 1]
The configuration of a printer to which the present invention is applied will be described. FIG. 1 shows a configuration of a printer to which the present invention is applied. In FIG. 1, the intermediate transfer belt 10 is stretched between a driving roller 13 and a driven roller 12, and is driven by the driving roller 13 to travel in the direction of the arrow. A first image forming unit I and a second image forming unit 2 are arranged at a fixed interval on the lower running surface of the intermediate transfer belt 10 along the running direction of the intermediate transfer belt 10. .
[0014]
The intermediate transfer belt 10 is longer by the non-image area than the length in the moving direction of the maximum size transfer paper used in the printer of this embodiment.
[0015]
The first image forming unit I has a photosensitive drum 16 as one image carrier, and an A color developing device 100 and a C color developing device 200 as two developing devices. Further, it mainly comprises a charger 17 composed of a roller for uniformly charging the surface of the photosensitive drum, a writing device 18 for writing on the charged surface of the photosensitive drum 16 with a beam modulated by an image signal, and a cleaning device 20. ing.
[0016]
The A-color developing device 100 includes a developing roller 101, a paddle roller 102, a screw conveyor 103, and a developer supply port 104. The paddle roller 102 has a screw-shaped fin 102 a, rotates in one direction, agitates while transporting the developer in the A-color developing device 100 in the axial direction, and supplies the developer to the developing roller 101. The screw conveyor 103 transports the developer in the A-color developing device 100 in a direction opposite to the transport direction by the paddle roller 102. The developer in the A-color developing device 100 is supplied to the developing roller 101 while being sufficiently stirred by the paddle roller 102 and the screw conveyor 103. A toner supply container (not shown) is detachably attached to the developer supply port 104, and the A-color toner is appropriately supplied to one end of the screw conveyor 103 to supply the developer in the A-color developing device 100. The concentration is kept at a predetermined value.
[0017]
The C-color developing device 200 also has a developing roller 201, a paddle roller 202, a screw conveyor 203 having the same configuration and functions as the developing roller 101, the paddle roller 102, the screw conveyor 103, and the developer supply port 104 of the A-color developing device 100. An agent supply port 204 is provided.
[0018]
As shown in FIG. 2, the paddle roller 102 and the screw conveyor 103 in the A-color developing device 100 have a gear 102G fixed to their respective shafts 102S and 103S outside one end plate of the A-color developing device 100. , 103G via an intermediate idle gear 110G. Similarly, the paddle roller 102 and the developing roller 101 are mutually connected by gears 102G, 101G fixed to their shafts 102S, 101S via an intermediate idle gear 111G.
[0019]
As shown in FIG. 2, the paddle roller 202 and the screw conveyor 203 in the C-color developing device 200 are connected to each other via gears 202G, 203G fixed to their shafts 202S, 203S via an intermediate idle gear 120G. I have. Similarly, the paddle roller 202 and the developing roller 201 are mutually connected by gears 202G, 201G fixed to their shafts 202S, 201S via an intermediate idle gear 121G.
[0020]
Each of the developing rollers 101 and 201 rotates when the gears 101G and 201G are driven by a driving source.
[0021]
In FIG. 2, a drive gear 500G is fixed to a drive shaft 500S coupled to a motor (not shown) as a drive source provided on the apparatus main body side. The drive gear 500G is engaged with one of the gears 101G and 202G to rotate the developing roller 101 or 201. In FIG. 2, the drive gear 500G is engaged with the gear 101G. Therefore, when the drive shaft 500S rotates, the developing roller 101 rotates.
[0022]
In FIG. 1, the second image forming unit 2 has the same configuration as the first image forming unit 1. That is, the image forming apparatus includes the photosensitive drum 26, the charging device 27, the writing device 28, the B color developing device 300, the D color developing device 400, and the cleaning device 30, and has the same posture as the first image forming unit I. Attached to the device body. The second image forming unit 2 also has the same mechanism as the rotation transmitting mechanism shown in FIG.
[0023]
Each of the image forming units 1 and 2 is detachably provided to the apparatus main body. The rotation of each of the photoconductor drums 16 and 26 is synchronized with the running of the intermediate transfer belt 10, and the peripheral speed thereof is determined to exactly match the running speed of the intermediate transfer belt 10. In addition, instead of the chargers 17 and 27, a charging device including a corona discharger or a brush can be employed.
[0024]
The A color developing device 100 of the first image forming unit 1 contains magenta toner, and the C color developing device 200 contains cyan toner. In the second image forming unit 2, that is, in the image forming unit closer to the transfer unit 45, the B color developing device 300 stores yellow toner, and the D color developing device 400 stores black toner. Since the black toner is used not only for the color copy but also for the black-and-white copy, in order to increase the copying speed when making the black-and-white copy, the D-color developing device 400 is attached to the second image forming unit 2 closer to the transfer unit 45. Advantageously, it is provided.
[0025]
The electrostatic latent images formed on the respective photosensitive drums 16 and 26 by the well-known methods (uniform charging and writing) by the chargers 17 and 27 and the writing devices 18 and 28 are developed rollers 101, 201 and Developed by 301 and 401. The four developing units 100, 200, 300, and 400 have the same configuration as each other, and a well-known color developing unit can be adopted. The developing rollers 101, 201, 301, and 401 employ a non-magnetic sleeve that rotates during a developing operation and a well-known developing roller including a magnet disposed in the non-magnetic sleeve.
[0026]
A first transfer brush 41 and a second transfer brush 42 to which a transfer bias voltage is applied are provided on each of the photosensitive drums 16 and 26 with the intermediate transfer belt 10 interposed therebetween. The drive roller 13 is provided with a transfer roller 11 to which a bias voltage for transfer is applied so as to be able to freely contact and separate via an intermediate transfer belt 10. The drive roller 13 and the transfer roller 11 constitute a transfer section 45 for a color image. Incidentally, a corona discharger or a roller charger can be adopted as the transfer means instead of the first transfer brush 41 and the second transfer brush 42. The driven roller 12 is provided with a belt cleaning device 57 that removes toner remaining on the surface of the intermediate transfer belt 10 via the intermediate transfer belt 10 so as to be able to freely contact and separate.
[0027]
Below the first and second image forming units 1 and 2, there is provided a paper feeder that feeds the stacked transfer papers P one by one rightward in FIG. One transfer sheet P sent from the sheet feeding device is fed to a transfer section 45 by a registration roller 44.
Above the transfer unit 45, a fixing device 50 including a heating roller 47 that is driven to rotate and a pressure roller 48 that presses and rotates against the roller 47 is disposed. An application roller 51 for applying the anti-offset liquid to the surface of the heating roller 47 is in contact with the heating roller 47 as necessary. On the downstream side of the fixing device 50, a sheet discharge roller pair 54 for sending the transfer sheet sent from the fixing device 50 onto a sheet discharge tray 53 is arranged. An exhaust fan 55 for exhausting heat is provided at the upper left portion of FIG. 1 to prevent electrical components housed below the sheet ejection tray 53 from being heated by the heat of the fixing device 50. .
[0028]
An image forming operation of the printer having the above configuration will be described.
(1) An electrostatic latent image corresponding to the A-color developing device 100 is formed on the photosensitive drum 16 of the first image forming unit 1 by the charger 17 and the writing device 18. This electrostatic latent image is visualized by the A-color developing device 100 to obtain a magenta toner image (hereinafter, referred to as an M image). This M image is transferred to the intermediate transfer belt 10 by the first transfer roller 41.
(2) On the other hand, as the M image approaches the second image forming unit 2 as the intermediate transfer belt 10 travels in the direction of the arrow, the photosensitive drum 26 is charged by the charger 27 and the writing device 28 with the B color developing device. An electrostatic latent image corresponding to 300 is formed. The electrostatic latent image is visualized by the B color developing device 300 to obtain a yellow toner image (hereinafter, referred to as a Y image). This Y image is transferred onto the intermediate transfer belt 10 by the second transfer roller 42 so as to overlap the M image obtained by the first image forming unit 1.
(3) While the intermediate transfer belt 10 further travels and the superimposed image of the M and Y images approaches the first image forming unit 1, the charging device 17 and the writing device 18 apply a C color developing device to the photosensitive drum 16. An electrostatic latent image corresponding to 200 is formed. This electrostatic latent image is visualized by the C developing device 200 to obtain a cyan toner image (hereinafter, referred to as a C image). This C image is transferred onto the intermediate transfer belt 10 by the first transfer roller 41 so as to overlap the M and Y images.
(4) While the superimposed image of the M, Y, and C images approaches the second image forming unit 2 as the intermediate transfer belt 10 travels, the D-color is applied to the photosensitive drum 26 by the charger 27 and the writing device 28. An electrostatic latent image corresponding to the developing device 400 is formed. This electrostatic latent image is visualized by the D color developing device 400 to obtain a black toner image (hereinafter, referred to as a BK image). This BK image is transferred onto the intermediate transfer belt 10 by the second transfer roller 42 so as to overlap the M, Y, and C images.
When a color image is finally formed on the intermediate transfer belt 10, the transfer paper sent from the paper feeding device is sent to the transfer unit 45 by the registration roller pair 44, where the color image is transferred to the transfer paper P. You. The color image transferred to the transfer paper P is fixed on the transfer paper P by the fixing device 50, and the transfer paper P is sent out to the paper output tray 53 by the paper output rollers 54. After the transfer of the color image is completed, the residual toner is removed from the intermediate transfer belt 10 by the belt cleaning device 57.
[0029]
When obtaining a plurality of prints, the M image for the next image is formed again in the first image forming unit 1 after the M image is transferred to the intermediate transfer belt 10. When the Y image is transferred onto the M image of the intermediate transfer belt 10 in the second image forming unit 2 in a superimposed manner, the first image is placed on the intermediate transfer belt 10 at a predetermined distance from the superimposed image. The M image formed by the image forming unit 1 is transferred. Thereafter, when each image passes through the position facing the first image forming unit 1 and the second image forming unit 2, each image is completed according to the above steps (1) to (4) and is transferred onto a transfer paper. . Note that the number of images that can be formed simultaneously varies depending on the size of the transfer paper. The smaller the transfer paper size, the larger the number of images that can be simultaneously carried on the intermediate transfer belt. When the transfer paper is large, two or more images may not be formed at the same time depending on the circumference of the intermediate transfer belt.
[0030]
In the above configuration and operation, when one of the two developing rollers 101 and 201 in the first image forming unit 1 is rotating and working to develop the electrostatic latent image on the photosensitive drum, The other one of the developing rollers has stopped rotating. The driving and stopping of the developing roller are the same for the second image forming unit 2.
[0031]
Further, when one of the developing rollers 101 or 201 in the first image forming unit 1 is rotating and working, the developer on the non-operating developing roller that has stopped rotating does not contact the photosensitive drum. It needs to be in a state. This is because color mixing may occur due to the developer on the non-operating developing roller being transferred to the photosensitive drum or the developer on the photoreceptor being transferred to the non-operating developing roller. . The necessity of bringing the developer on the developing roller in the non-developed state into a non-contact state with respect to the photosensitive drum is the same for the second image forming unit 2.
[0032]
Therefore, in the present embodiment, there is provided a developing unit rotating means for bringing the developer on the developing roller in the non-developing state into a non-contact state with the photosensitive drum. The two developing rollers 101 and 201 of the first image forming unit 1 are a developing unit U1, and the two developing rollers 101 and 201 are integrally rotatable. The positions of the developing rollers 101 and 201 with respect to the photosensitive drum 16 can be shifted by rotating the developing unit U1 at a predetermined angle. As a result, the developer spikes formed on the developing rollers 101 and 201 can be brought into non-contact with the photosensitive drum. The same applies to the positions of the developing rollers 301 and 401 with respect to the photosensitive drum 26 of the developing unit U2 of the second image forming unit and the method of applying the present invention. Therefore, only the developing unit U1 will be described below. Therefore, a method of bringing the developer on the developing rollers 101 and 201 into a non-contact state with the photosensitive drum will be described in detail below.
[0033]
FIGS. 3 to 5 show the positional relationship of each member in the first image forming unit 1 when forming a magenta image, when forming a cyan image, and when stopping driving of the first image forming unit, respectively. FIG. 3 to 5, the developing unit U1 including the A-color developing device including the photoconductor upstream developing roller 101 and the C-color developing device including the photoconductor downstream developing roller 201 includes a side plate 70 of the image forming unit 1. On the other hand, the first developing unit U1 is supported so as to be rotatable around a rotation axis O of the first developing unit U1. The photosensitive drum 16 is rotatably supported on the side plate 70 about the photosensitive drum axis. The developing unit U1 and the photosensitive drum 16 are similarly supported by an unillustrated image forming unit side plate at the other end in the axial direction of the photosensitive drum.
[0034]
In FIG. 3, the developing roller 101 disposed on the upstream side in the rotation direction of the photosensitive drum 16 is rotated at a predetermined developing gap with respect to the photosensitive drum 16. At this time, while the developer on the surface of the developing roller 101 is in contact with the photosensitive drum 16, the developing roller 201 arranged on the downstream side of the photosensitive drum is stopped while the developer is not in contact with the photosensitive drum 16. are doing. At this time, the A color developing device 100 is at the developing position, and the C color developing device 200 is at the non-developing position.
[0035]
FIG. 6 is a diagram showing the positions of the driving gear and the driven gear in the state shown in FIG. As shown in FIG. 6, a gear 101G as a driven gear is in mesh with a driving gear 500G as a driving gear, and is rotationally driven by the driving gear 500G. Thus, the developing roller 101, the paddle roller 102, and the screw conveyor 103, which are the developer carrying members, as the respective members of the developing device rotate. On the other hand, the gear 201G is in a non-meshing state with the driving gear 500G, and the developing roller 201, the paddle roller 202, and the screw conveyor 203 are stopped. In order to switch the developing function to the developing roller 201 arranged on the downstream side in the rotation direction of the photosensitive drum 16, the developing unit is rotated clockwise around the rotation axis O by the unit rotation means. FIG. 4 is a diagram showing a positional relationship between the respective members when forming an image of cyan. A developing roller 201 disposed on the downstream side of the photosensitive drum forms a predetermined developing gap with respect to the photosensitive drum 16, and a developing roller 101 disposed on the upstream side of the photosensitive drum 16 is in a non-contact state. At this time, the A color developing device 100 is at the non-developing position, and the C color developing device 200 is at the developing position.
[0036]
FIG. 7 is a diagram showing the positions of the driving gear and the driven gear in the state shown in FIG. As shown in FIG. 7, a gear 201G as a driven gear is in mesh with a driving gear 500G as a driving gear, and the driving gear 500G is rotationally driven. As a result, the developing roller 201, the paddle roller 202, and the screw conveyor 203, which are developer carriers, rotate. On the other hand, the gear 101G is not meshed with the driving gear 500G, and the developing roller 101, the paddle roller 102, and the screw conveyor 103 are stopped.
[0037]
Furthermore, in the present embodiment, both the A color developing device 100 and the C color developing device 200 of the first image forming unit I can be moved to the non-developing position. The features of this embodiment will be described below.
FIG. 5 is an explanatory diagram when the A color developing device 100 and the C color developing device 200, which are the features of the present embodiment, are both at the non-developing position. For example, when a monochrome image is formed, it is not necessary to drive both the A-color developing device 100 and the C-color developing device 200 provided in the first image forming unit. At this time, in order to stop these developing functions, the developing unit U1 is rotated counterclockwise from the direction of FIG. Then, when the following state occurs, the rotation of the developing unit U1 is stopped. That is, the developer on the developing roller 201 arranged on the downstream side of the photosensitive drum is brought into a non-contact state with the photosensitive drum 16, and the developer on the developing roller 101 arranged on the upstream side of the photosensitive drum is also changed to the photosensitive member. This is when the drum 16 is brought into a non-contact state. As a result, both the A color developing device and the C color developing device, which are the two developing devices provided in the developing unit U1, are at the non-developing position.
[0038]
The operations of the A color developing device 100 and the C color developing device 200 as described above can be realized by arranging the respective members as follows. The drive gear 500G is disposed at a position where the drive gear 500G meshes with the gear 101G when the developing roller 101 of the A-color developing device is at a predetermined developing gap with respect to the photosensitive drum 16. Further, the drive gear 500G is disposed at a position where the drive gear 500G meshes with the gear 201G when the developing roller 201 of the C color developing device is at a predetermined developing gap with respect to the photosensitive drum 16. When the developing roller 101 of the A-color developing device is at a specified developing gap with respect to the photosensitive drum 16, the position of the C-color developing device is as follows. This is because the developing roller 201 of the C color developing device moves away from a position at a predetermined developing gap with respect to the photosensitive drum 16, and the gear 201G moves away from the driving gear 500G by a predetermined rotation around the rotation axis O. This is a position rotated by the angle θ.
[0039]
Here, the rotation angle θr of the developing unit UI needs to be determined as follows.
In consideration of the state where the developing function of both the A-color developing device 100 and the C-color developing device 200 in the developing unit UI is stopped (hereinafter, the function of the developing unit is stopped), the developer on the developing rollers 101 and 201 and the photosensitive drum It is necessary to secure 16 intervals as follows. A prescribed developing gap can be maintained during the developing operation, and the developer on both of the two developing rollers 101 and 201 can be kept away from the photosensitive drum 16 so that the developer on both of the two developing rollers 101 and 201 does not transfer to the photosensitive drum 16 when the developing function is stopped. is there. This is because the developer on the developing rollers 101 and 201 is transferred to the photosensitive drum 16 and the color mixture is caused by the developer on the photosensitive roller 16 being transferred onto the developing rollers 101 and 201 carrying the developers of other colors. Is necessary to prevent
[0040]
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a relationship between the rotation angle θr of the developing unit UI and the distance between the developing unit rotation axis O, the photosensitive drum rotation axis X, and the development roller rotation axis Y. However,
L: distance between the developing unit rotation axis O and the photosensitive drum rotation axis X
r1: distance between one developing roller rotation axis and developing unit rotation axis O
r2: distance between the other developing roller rotation axis and the development unit rotation axis O
Aon: distance between the photosensitive drum rotating shaft and the developing roller rotating shaft required when the developing device is at the developing position.
Aoff: The distance between the photosensitive drum rotating shaft and the developing roller rotating shaft required when the developing device is at the non-developing position.
And
In a triangle formed by the rotation axis O of the developing unit, the rotation axis X of the photoconductor, and the rotation axis Y of the developing roller during the developing operation, when the angle of 角度 YOX is θ′on, the following equation 3 holds.
[Equation 3]
Aon 2 = R2 2 + L 2 -2 ・ r ・ L ・ cosθ'on
[0041]
Further, in a triangle formed by the developing unit rotation axis O, the photoconductor rotation axis X, and the non-development development roller rotation axis Y ′, when the angle of ∠Y′OX is θ′off, the following equation 4 is obtained. Holds.
[Equation 4]
Aoff 2 = R2 2 + L 2 -2 · r · L · cos θ'off
[0042]
As described above, the minimum rotation angle θ ′ of the developing unit required to switch one developing roller from the developing position to the non-developing position can be represented by the following Expression 5.
[Equation 5]
θ ′ = θ′off−θ′on
= Cos -1 ｛(R1 2 + L 2 -Aoff 2 ) / (2 · r1 · L)｝-cos -1 ｛(R1 2 + L 2 -Aon 2 ) / (2 · r1 · L)｝
Here, when the intervals between the rotation axes of the two developing rollers 101 and 201 from the development unit rotation axis O are different, the following can be said. The minimum rotation angle θ ′ of the developing unit required to switch the developing rollers 101 and 201 from the developing position to the non-developing position is larger when the developing roller axis is closer to the developing unit rotation axis O.
[0043]
Therefore,
r1: interval between one developing roller rotation axis and developing unit rotation axis O
r2: distance between the other developing roller rotation axis and the development unit rotation axis O
, The minimum developing unit rotation angles θ′1 and θ′2 required for each developing roller to switch from the developing state to the non-developing state are as follows: It can be shown as follows.
θ'1 = cos -1 ｛(R1 2 + L 2 -Aoff 2 ) / (2 · r1 · L)｝-cos -1 ｛(R1 2 + L 2 -Aon 2 ) / (2 · r1 · L)｝
θ'2 = cos -1 ｛(R2 2 + L 2 -Aoff 2 ) / (2 · r2 · L)｝-cos -1 ｛(R2 2 + L 2 -Aon 2 ) / (2 · r2 · L)｝
Therefore, in consideration of the stop of the developing function of the developing unit U1, it is possible to reliably switch the developing function by securing a rotation angle equal to or larger than the angle obtained by adding θ′1 and θ′2 obtained by the above equation. Become.
Therefore, the developing unit rotation angle θr is
[Equation 1]
θr ≧ [cos -1 ｛(R1 2 + L 2 -Aoff 2 ) / (2 · r1 · L)｝-cos -1 ｛(R1 2 + L 2 -Aon 2 ) / (2 · r1 · L)}] + [cos -1 ｛(R2 2 + L 2 -Aoff 2 ) / (2 · r2 · L)｝-cos -1 ｛(R2 2 + L 2 -Aon 2 ) / (2 · r2 · L)｝]
And
[0044]
Next, when the drive switching of the developing roller is considered, the meshing state of the gears can be maintained during the developing operation, and the gap between the tooth tip of the developing roller driven gear and the tooth tip of the driving gear 500G during the non-developing operation is determined. Need to secure.
[0045]
FIG. 9 is an explanatory diagram showing the relationship between the rotation angle θg of the developing unit UI and the distance between the developing unit rotation axis O, the driving gear rotation axis Z, and the driven gear rotation axis Y of the developing roller. . However, in this embodiment, the driven gear rotation axis Y of the developing roller uses the same axis as the development roller rotation axis Y shown in FIG. However,
l: distance between the developing unit rotation axis O and the drive gear rotation axis Z
s: distance between the developing roller driven gear rotation axis Y and the development unit rotation axis O
a: distance between the drive gear rotation axis Z and the developing roller driven gear rotation axis Y in the meshing state
m: Gear member module
And
In a triangle formed by the developing unit rotation axis O, the driving gear rotation axis Z, and the developing roller driven gear rotation axis Y during the developing operation, if the angle of ∠YOZ is θon, the following equation 6 holds.
[Equation 6]
a 2 = S 2 +1 2 -2 ・ s ・ l ・ cosθon
[0046]
In a triangle formed by the developing unit rotation axis O, the driving gear rotation axis Z, and the non-developing developing roller driven gear rotation axis Y ′, when the angle of ∠Y′OZ is θoff, the following equation 7 is satisfied. Holds.
[Equation 7]
(A + 2 · m) 2 = S 2 +1 2 -2 · s · l · cosθoff
[0047]
As described above, the minimum rotation angle θg of the developing unit required to switch from the meshing state of the gears to the non-meshing state can be expressed by the following Expression 8.
[Equation 8]
θg = θoff−θon
= COS -1 [｛S 2 +1 2 − (A + 2 · m) 2 ｝ / (2 · s · l)｝-COS -1 ｛(S 2 +1 2 -A 2 ) / (2 · s · l)｝
Here, when the distance from the developing unit rotation axis O is different between the rotation axes of the two developing roller driven gears 101G and 201G, the minimum necessary development unit rotation angle θg is close to the development unit rotation axis O. Obviously it is larger.
[0048]
s1: Distance between one developing roller driven gear rotating shaft and developing unit rotating shaft O
s2: distance between the other developing roller driven gear rotating shaft and the developing unit rotating shaft O
s1 <s2
In this case, the minimum rotation angle θg of the developing unit required to switch from the meshing state of the gears to the non-meshing state is a value obtained by substituting s1 into s of Expression 8 above. For this reason, in order to surely switch from the meshing state of the gears to the non-meshing state, the rotation angle θg of the developing device must satisfy the following condition.
[Equation 2]
θg ≧ cos -1 [$ S1 2 + L 2 − (A + 2 · m) 2 ｝ / (2 · s1 · l)]-cos -1 ｛(S1 2 + L 2 -A 2 ) / (2 · s1 · l)｝
By ensuring that θg satisfies the condition of Formula 2, it is possible to reliably switch the driving of members in the developing device.
[0049]
When the driving of the first developing unit U1 is stopped, both of the two developing rollers 101 and 201 can be moved to the non-developing position. At this time, the driving gear 500G may be in a state of meshing with one of the developing roller driven gears. In this case, if the rotation itself of the driving gear 500G is stopped, the driving of the members in the two A-color developing units 100 and C-color developing units 200 can be stopped. Therefore, since each member in the developing device not used for development is not driven, the developer is not subjected to unnecessary agitation, which is effective in extending the life of the developer.
[0050]
As described above, by reliably driving the developing unit U1 by simultaneously driving the developing unit U1 by setting the angle that satisfies the two conditions of the above Expressions 1 and 2 as the rotation angle θ, the switching can be achieved simultaneously. Can be. Further, the developing units and the like are arranged so that the developing unit U1 can be rotated under such conditions.
[0051]
[Embodiment 2]
Next, a second embodiment will be described. In the second embodiment, since the device configuration of the printer main body is the same as that of the first embodiment, the description is omitted. Hereinafter, a characteristic portion of the second embodiment will be described.
In the first embodiment, the case where the distance between the rotation shafts of the two driven roller driven gears 101G and 201G from the rotation shaft O of the developing unit is different has been described. When the configuration of the first embodiment is employed, the rotation angle θg required for the developing roller driven gear closer to the developing unit rotation axis O is secured. Therefore, the developing roller driven gear remote from the developing unit rotation axis O is unnecessarily far from the photosensitive member (and the driving gear 500G) during the non-developing operation. A configuration that can further increase the degree of freedom in the arrangement of the developing devices in the apparatus is being considered.
[0052]
In view of the above, a space-saving development switching mechanism can be realized by arranging the intervals between the rotation shafts of the two developing roller driven gears 101G and 201G and the developing unit rotation shaft O equally. In this case, the required rotation angle θr of the developing unit U1 can be expressed as in the following Expression 9.
[0053]
When the stopping of the developing function of the two developing rollers 101 and 201 is considered
L: distance between the developing unit rotation axis O and the photosensitive drum rotation axis X
r: distance between the developing roller rotation axis and the development unit rotation axis O
Aon: distance between the photosensitive drum rotating shaft and the developing roller rotating shaft required when the developing device is at the developing position.
Aoff: The distance between the photosensitive drum rotating shaft and the developing roller rotating shaft required when the developing device is at the non-developing position.
And when
[Equation 9]
θ = 2 · (θ'off-θ'on)
= 2 · [cos -1 ｛(R 2 + L 2 -Aoff 2 ) / (2 · r · L)｝-cos -1 ｛(R 2 + L 2 -Aon 2 ) / (2 · r · L)｝]
[0054]
In addition, when the drive switching of the developing roller is considered
l: Distance between the developing unit rotation axis O and the drive gear rotation axis Z
s: distance between the developing roller driven gear rotating shaft and the developing unit rotating shaft O
a: distance between the driving gear rotation axis Z and the developing roller driven gear rotation axis in the meshing state
m: Gear member module
Then, the rotation angle θ shown in the following Expression 10 is required.
[Equation 10]
θ = θoff−θon
= Cos -1 [｛S 2 + L 2 − (A + 2 · m) 2 ｝ / (2 · s · l)]-cos -1 ｛(S 2 + L 2 -A 2 ) / (2 · s · l)｝
[0055]
By driving the developing unit U1 with the rotation angle θ satisfying both of the above Expressions 9 and 10 as a rotation angle θ, a development switching mechanism that saves more space than in the first embodiment can be realized. The degree of freedom of arrangement can be increased. Then, reliable switching of the developing function and switching of the developing drive can be simultaneously achieved. However, the developing devices and the like are arranged so that the developing unit can be rotated under such conditions.
[0056]
FIG. 10 is a diagram showing the positional relationship of the tooth tips between the driving gear 500G and the developing roller driven gears 101G and 201G. As shown in FIG. 10, when a gear is used as the developing roller driven member and the developing roller driving member, the tips of the gears may come into contact with each other. In the rotation operation of the developing unit, when the developing roller driven gears 101G and 201G and the driving gear 500G move from the non-meshing position to the meshing position, the tooth tips may contact each other depending on the rotating positions of both gears. In this case, the rotation of the developing unit U1 may not be possible.
As a countermeasure, it is conceivable that the rotation operation of the drive gear 500G is maintained during the rotation operation of the developing unit. When driven in this manner, even if the tooth tips of the two gears 500G and 101G or the tooth tips of 500G and 201G come into contact with each other during the rotation operation, the driving gear 500G is rotating. Can be canceled. Therefore, the rotation operation of the developing unit U1 can be reliably performed.
[0057]
Here, when the driving gear rotation speed during the development driving is higher than a certain level, the driving gear rotation speed during the rotation operation of the developing unit is set to the same high rotation speed as during the development driving, as follows. Failure may occur. In the vicinity of the disengagement position between the drive gear 500G and the driven gear of the developing roller, the tips of the two gears repeatedly come into contact with and separate from each other violently, generating abnormal noise and possibly causing damage to the tips. Therefore, in this case, it is desirable that the rotation speed of the drive gear during the rotation operation of the developing unit is sufficiently lower than that during the development driving.
[0058]
Further, in order to realize high-quality image output, it is necessary to maintain the gap between the developing rollers 101 and 201 and the photoconductor 16, that is, the so-called developing gap, in the developing state with high accuracy. In the configuration described above, if an unnecessary turning force is generated around the center of the developing unit rotating shaft O during the developing operation, it becomes an obstacle to maintain the developing gap with high accuracy.
[0059]
When the developing unit rotation axis O is apart from the center of gravity of the development unit, a rotating force around the development unit rotation axis O always acts on the development unit U1 due to gravity. This force acts on the upstream developing roller 101 and the downstream developing roller 201 on one side in the direction of expanding the developing gap and on the other side in the direction of reducing the developing gap. Become. Therefore, in the embodiment, the developing unit rotation axis O is provided on an axis passing through the center of gravity of the developing unit. As a result, the development gap can be maintained with high accuracy during the development operation, and the quality of the output image can be improved.
[0060]
As described above, in the image forming apparatuses according to the first and second embodiments, in order to maintain the developing gap in the developing state with high precision, the developing unit rotating drive mechanism is required to have a high-precision rotating operation and a high rotational stop position. Accuracy must be maintained. When the developing unit U1 is directly driven to rotate by a gear or the like, it becomes difficult to maintain a high-precision rotation operation and a high-precision rotation stop position for a minute development unit rotation angle θ.
[0061]
As shown in FIGS. 3 to 5 and FIGS. 6 and 7, the first and second embodiments employ an eccentric cam mechanism as the developing unit rotation drive mechanism. When the eccentric cam 61 is employed, even if the rotation angle θ of the developing unit U1 is minute, the corresponding eccentric cam rotation angle can secure a certain large angle. Therefore, high-precision rotation operation and high-precision maintenance of the rotation stop position can be performed, and high quality of an output image can be realized.
[0062]
By the way, a force for expanding the developing gap acts on the developing rollers 101 and 201 during the developing operation due to the developer resistance in the developing gap, and a rotating force about the developing unit rotation axis O acts. Further, the driving force of the driving gear 500G with respect to the developing roller driven gears 101G and 201G includes a rotating force around the developing unit rotation axis O due to the influence of the gear pressure angle.
[0063]
For this reason, when the eccentric cam mechanism is employed, it is necessary to maintain a state where the cam surface of the eccentric cam 61 and the cam contact surface 62 on the driven side are always in contact. However, when a mechanism for urging the cam contact surface 62 in the direction of the cam surface is provided, the required driving force increases, and there is a problem that the eccentric cam driving mechanism becomes larger, costs increase, and power consumption increases.
3 to 5 and FIGS. 6 and 7, an eccentric cam 61 is fixed to a cam shaft 60 that rotates about an axis parallel to the developing unit rotation axis O. The developing unit U1 is integrally formed with a cam abutting surface 62 that abuts on the cam surface of the eccentric cam 61. The cam abutting surface 62 has two planes substantially perpendicular to the developing unit rotating direction. It is composed of The two planes 62 are in contact with the eccentric cam 61 in a direction to hold the cam surface.
[0064]
With the above configuration, the cam surface of the eccentric cam 61 and the cam contact surface 62 of the developing unit U1 always contact the developing unit U1 even when an unnecessary turning force around the developing unit rotation axis O is generated. It is possible to maintain the state. As a result, it is possible to realize high-quality output images by maintaining the rotation operation of the developing unit U1 with high accuracy and maintaining the rotation stop position with high accuracy, and to reduce the size and cost of the eccentric cam drive mechanism and reduce power consumption. realizable.
[0065]
Here, a cam contact surface 62 is provided near both ends of the developing unit U1 in the rotation axis O direction, and the cam shaft 60 is provided with two eccentric cams that contact the cam contact surfaces 62 at both ends of the development unit in the rotation axis direction. Fix 61. This makes it possible to maintain the development gap with high accuracy over the entire image area in the direction of the rotation axis of the development roller, and to further improve the image quality of the output image.
[0066]
11 and 12 are diagrams showing the directions of the contact force acting on the cam surface of the eccentric cam 61 from the cam contact surface 62. FIG. When the eccentric cam mechanism is used as the developing unit rotation drive mechanism as in the first and second embodiments, the direction of the contact force affects the rotation stop position.
As shown in FIG. 11, if the direction P1 of the contact force passes through the vicinity of the center of rotation of the camshaft 60, the force in the direction of rotating the camshaft 60 even if unnecessary rotating power is generated in the developing unit U1. No rotation occurs, and the rotation stop position can be maintained with high accuracy. However, as shown in FIG. 12, when the camshaft rotation angle during the rotation operation of the developing unit is small to some extent, the direction P2 of the contact force does not become a direction passing near the rotation center of the camshaft 60. For this reason, when unnecessary rotation power is generated in the developing unit U1, a force in the direction of rotating the cam shaft 60 is generated.
[0067]
As a countermeasure against such a problem that an unnecessary force for rotating the camshaft 60 is generated, a stepping motor 80 may be used as a rotation drive source of the camshaft 60 as shown in FIG. In the figure, a cam driven gear 81G is fixed coaxially to a cam shaft 60. Then, the cam driven gear 81G meshes with a cam driving gear 82G fixed to the driving shaft of the stepping motor 80, and is rotated by the rotation of the stepping motor 80. As a result, the cam shaft 60 is driven to rotate. The stepping motor 80 can regulate the rotation of the drive shaft by supplying a hold current to the motor when the rotation is stopped. As described above, the stepping motor 80 is used as the rotation drive source of the camshaft 60, and the hold current is supplied to the motor when the rotation of the camshaft 60 is stopped. As a result, even if an unnecessary rotational force is generated in the developing unit U1 and a force in the direction of rotating the camshaft 60 is generated, the rotation of the camshaft 60 is restricted. Further, it is possible to maintain high precision of the rotation stop position of the developing unit, and it is possible to maintain high precision of the developing gap and to achieve high quality of an output image.
[0068]
FIG. 14 is an explanatory diagram of another mechanism for driving the cam shaft. 14, a worm wheel 83 is provided coaxially with the cam shaft 60 as a mechanism for driving the cam shaft 60, and the worm wheel 83 is driven by the worm shaft 84. The worm shaft 84 has a function of restricting rotation even when the worm wheel 83 receives a force in the rotation direction due to an external force when the rotation is stopped. Therefore, by using the worm wheel 83 and the worm shaft 84 as the driving mechanism of the cam shaft 60, the rotation of the cam shaft 60 can be restricted even when an unnecessary force for rotating the cam shaft 60 is generated. Therefore, when the rotation of the camshaft 60 is stopped, an unnecessary rotating force is generated in the developing unit U1, and even if a force in the direction of rotating the camshaft 60 is generated, the developing unit rotation stop position can be maintained with high accuracy. . In addition, it is possible to maintain the development gap with high accuracy and achieve high quality of the output image.
[0069]
As shown in FIG. 13, when the stepping motor 80 is used as the rotation drive source of the camshaft 60, another effect is that an arbitrary amount of rotation can be easily specified by setting the number of drive steps. Can be Therefore, the camshaft rotation amount from the developing unit rotation specified position where one of the two developing rollers 101 and 201 is in the developing state to the developing unit rotation specified position where the other developing roller is in the developing state is determined. By simply setting the number of driving steps, it is possible to easily and accurately specify the number of steps. Here, the stepping motor 80 has a problem that the number of driving steps becomes unmanageable when step-out occurs. However, such a problem can be solved by providing a detection unit such as a sensor for detecting a rotation position serving as a reference of the operation during the rotation operation of the developing unit. By storing the required number of drive steps from the rotation reference position obtained by the detection to the development unit rotation specified position, even if a step-out occurs, the development unit rotation operation can be quickly restarted. Becomes possible.
[0070]
As described above, when the stepping motor 80 is used as the rotation drive source of the camshaft 60, the camshaft rotation amount up to the development unit rotation specified position can be defined only by setting the number of drive steps. This means that the distance between the developing rollers 101 and 201 and the photosensitive drum 16, that is, the developing gap can be adjusted by adjusting the number of drive steps to be set.
[0071]
As described above, in order to realize high-quality image output, it is necessary to maintain the developing gap with high accuracy in the developing state. However, it is known that the optimum developing gap changes depending on environmental conditions such as temperature and humidity, and process conditions such as toner concentration, charging potential and exposure portion potential. Therefore, if an optimum development gap can be maintained at all times in response to changes in these conditions, it is possible to greatly increase the quality of an output image.
Therefore, a detection device for detecting environmental conditions and process conditions is provided, and an optimum development gap is determined based on the detection results. Further, a stepping motor driving step number for realizing an optimum developing gap is derived, and the developing unit is rotated by the derived driving step number. By performing these operations in combination, it is possible to always maintain an optimum development gap according to changes in environmental conditions and process conditions.
Further, the output image in the image forming apparatus has various forms such as a color image, a black and white image, a photographic image and a character image, and the optimum process conditions are different in each image form. For this reason, conventionally, there has been known a method in which a user selects an arbitrary image mode at the time of image output, thereby automatically selecting an optimal process condition for an image form to be output, and achieving high image quality of an output image. ing. Also, it is considered that there is an optimum condition for the developing gap depending on the output image form, and by maintaining the optimum developing gap at all times according to the output image form, it is possible to greatly improve the quality of the output image.
Also in the first and second embodiments, the development gap may be switched as follows. That is, a setting device for setting the output image mode is provided, and the optimum developing gap is determined based on the setting. Further, a stepping motor driving step number for realizing an optimum developing gap is derived, and the developing unit is rotated by the derived driving step number. By performing such switching of the developing gap, it is possible to always maintain the optimum developing gap according to the output image mode.
[0072]
By the way, when the rotation stop position accuracy for defining the developing gap in the rotation operation of the developing unit is regulated by mechanical accuracy such as the amount of eccentricity of the eccentric cam 61, the following problem may occur. It is necessary to manufacture each component with high accuracy in consideration of dimensional fluctuation due to environmental conditions such as temperature and humidity, and dimensional fluctuation over time, which is a major obstacle to cost reduction. Further, when the developing unit rotation angle θ is controlled by the number of driving steps of the stepping motor 80, there is a problem that if the stepping motor 80 loses synchronism, the number of driving steps cannot be managed.
On the other hand, a detecting device for detecting the interval between the developing roller rotating shaft and the photosensitive member rotating shaft is provided, and in the rotating operation of the developing unit, it is possible to determine the developing unit rotation stopping position based on a detection signal of the detecting device. Conceivable. This makes it possible to increase the accuracy of the rotation stop position that defines the developing gap. In addition, since the dimensional accuracy other than the positioning accuracy of the detecting device can be absorbed, the cost of manufacturing the parts can be reduced, and the effect of the stepping motor step-out does not occur.
[0073]
FIG. 15 is a diagram showing an example of a configuration capable of determining such a rotation stop position of the developing unit. An optical sensor 90 is fixed to an image forming unit U1 (not shown), and the optical sensor 90 detects the position of the developing roller shaft when the developing unit rotates. The rotation stop position of the developing unit is determined based on the detection result.
[0074]
FIG. 16 is a diagram showing another configuration example for determining the rotation stop position of the developing unit. In this example, the optical sensor 90 is arranged near both ends of the developing rollers 101 and 201 where the developer does not exist in the developing gap. Then, the interval between the surface of the developing roller and the surface of the photoconductor is directly detected by the optical sensor 90, and the rotation stop position of the developing unit is determined based on the detection result. By employing the configuration of FIG. 16, the development gap is directly measured and the result is used, so that the development gap accuracy can be greatly improved.
[0075]
Further, as described above, in order to realize high-quality image output, it is necessary to maintain the developing gap with high accuracy in the developing state. However, it is known that the optimum developing gap changes depending on environmental conditions such as temperature and humidity, and process conditions such as toner concentration, charging potential and exposure portion potential. Therefore, by maintaining the optimum development gap at all times in response to changes in these conditions, it is possible to significantly improve the quality of the output image.
In the configuration shown in FIGS. 15 and 16, as the developing unit rotation stop position detecting means 90, a detecting device, such as an optical sensor, whose detection signal changes with a certain degree of linearity due to a change in the detection position is used. preferable. When such a detection device is used, it is possible to change the development unit rotation stop position, that is, the development gap, by changing the detection signal value that is the target of the development unit rotation stop.
Therefore, a detection device for detecting environmental conditions and process conditions is provided, and an optimum development gap is determined based on the detection results. Further, a developing unit rotation position detection signal value for realizing an optimum development gap is derived, and the developing unit rotation operation is performed with the derived detection signal value as a target. As a result, it is possible to always maintain an optimum development gap in accordance with changes in environmental conditions and process conditions.
[0076]
Further, a configuration may be employed in which an optimum developing gap can be always maintained according to the output image mode. For this purpose, a setting device for setting the output image mode as described above is provided, and an optimum developing gap is determined based on the setting. Further, a developing unit rotation position detection signal value for realizing an optimum development gap is derived, and the development unit rotation operation is performed with the derived detection signal value as a target.
As described above, if the optimum developing gap is always maintained in accordance with the output image mode, it is possible to significantly improve the quality of the output image.
[0077]
Here, as described above, it is necessary to change the rotation range of the developing unit so that the developing gap can be changed according to changes in environmental conditions, process conditions, and the like. However, in the first and second embodiments, the switching mechanism for driving the developing units 100 and 200 is involved in setting the rotation range of the developing unit. The settable range of the developing gap is determined by the rotating range of the developing unit in which the meshing state of the driven gear of the developing roller and the driving gear 500G can be maintained, so that the developing gap cannot be set in a wide range. However, since the optimum developing gap for outputting high-quality images is very small, it is possible to sufficiently satisfy the fluctuation range of the optimum developing gap due to changes in various conditions.
In the first and second embodiments, the required rotation angle θ of the developing unit U1 is determined with the developing gap kept constant. In order to enable the developing gap to be changed in accordance with changes in environmental conditions, process conditions, and the like, a necessary rotating angle θ of the developing unit is secured to be large by the developing unit rotating angle corresponding to the developing gap setting range. Needless to say, it is necessary.
[0078]
In the first and second embodiments, the configuration in which the gear is used as the developing roller driven member and the developing roller driving member has been described. However, means applicable as the driven member and the driving member are not limited to this. In particular, when a roller member having a high friction peripheral surface is used as the driven member and the driving member, switching between the driving state and the non-driving state of the driving member and the driven member is performed by abutting the two roller member peripheral surfaces, It can be realized by non-contact. For this reason, the determination of the developing unit rotation angle θ only needs to consider the switching of the developing function, so that the degree of freedom in the arrangement of the developing devices in the apparatus is increased and the size can be further reduced.
Further, in the second embodiment, there is no need to keep rotating the drive gear 500G during the rotation operation of the developing unit or to make the rotational speed of the drive gear rotational speed sufficiently lower than that during the development driving. Can be simplified.
When a roller member having a high frictional peripheral surface is used, it is necessary to always maintain a sufficient contact force between the roller members in order to secure a high frictional force required for driving force transmission. This can be realized by maintaining the driving force of the developing unit rotating mechanism even after the developing unit rotating operation, so that it can be realized without adding a special configuration.
[0079]
The first and second embodiments have been described by applying the present invention to the first image forming unit 1 as an example among the two image forming units 1 and 2 of the printer shown in FIG. However, the device to which the present invention can be applied is not limited to the image forming unit 1. The present invention can be similarly applied to the second image forming unit 2.
[0080]
By the way, the present applicant has previously proposed (Japanese Patent Application No. 2001-371438) as an intermediate transfer type image forming apparatus using an image forming unit. This apparatus has two photoconductors similarly to the present embodiment, and each photoconductor is provided with two developing units, respectively, to form an image forming unit. Thus, an image for two colors can be formed by one image forming unit. Further, switching between the developing state and the non-developing state of two developing units provided in the image forming unit is driven by a single driving mechanism. Further, by this driving mechanism, the developing roller of the developing unit in the non-developing state is separated from the photosensitive member.
As described above, in the image forming apparatus according to the present embodiment and Japanese Patent Application No. 2001-371438, the developing function of setting the developing unit other than the developing unit that is developing to the photoreceptor non-developing state by a single drive mechanism Switching can be performed. Further, it is possible to perform development drive switching in which the drive force of the drive source is alternatively transmitted to the development means.
[0081]
Conventionally, a method of obtaining a multi-color image by forming a plurality of visible images on a photosensitive member as an image carrier by a plurality of developing means has been disclosed in JP-A-5-142918, JP-A-6-324571, and JP-A-2000-172943. Has been presented. In the photoconductor superposition method, when forming a visible image of the second color or later on the photoconductor, the visible image already formed on the photoconductor is not affected. For this reason, development is performed in a state where the developer on the developing sleeve is not in contact with the photoconductor. Further, JP-A-5-142918, JP-A-6-324571, and JP-A-2000-172043 disclose a developing method which does not easily affect a visible image on a photosensitive member. This is because the waveform of the AC voltage of the developing bias, which is essential for non-contact development, and the arrangement of the magnetic poles of the magnet in the developing roller are devised. However, this method in which charging, exposure and development are further repeated from above the visible image formed on the photoconductor cannot completely prevent the deterioration of the visible image previously formed on the photoconductor, It is difficult to obtain high quality images.
[0082]
On the other hand, various types of intermediate transfer systems have been proposed in which a visible image formed on a photoreceptor by a plurality of developing means is sequentially overlaid and transferred onto an intermediate transfer member to form a multicolor image on the intermediate transfer member. ing. For example, JP-A-5-216337, JP-A-5-333701, and JP-A-11-338257 disclose a single photoconductor in which visible images of respective colors are sequentially formed and transferred onto an intermediate transfer member in a superimposed manner. This is an intermediate transfer method using a photoconductor. In the intermediate transfer type image forming apparatus, since only a single-color visible image is formed on the photoreceptor as the image carrier, there is no factor of the visible image deterioration unlike the above-described method, and high image quality can be achieved. It is possible.
[0083]
In the intermediate transfer system using a single photoconductor, it is necessary that developing units other than the developing unit that is currently developing the latent image on the photoconductor be in a non-contact state with the photoconductor. This is to prevent developing devices other than the developing device currently developing the latent image on the photoconductor from affecting the latent image and the visible image on the photoconductor. As a specific method of performing this, a method of retracting a developing device other than the developing device that is currently developing the latent image on the photoconductor from the developing position is the most reliable method. In addition to the method, various methods for cutting the ears of a magnetic brush on a developing roller as a developer carrier in a developing device have been proposed.
[0084]
In the intermediate transfer method using a single photoconductor, as a method for preventing a developing device other than a developing device developing a latent image from affecting a latent image and a visible image on the photoconductor, the above-mentioned publication is disclosed. Proposes the following method.
In the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-216337, the following various methods are proposed. One is a method of removing the developer from the surface of the developing roller by making the rotation direction of the developing roller reverse to that during development. The other describes a method in which a magnetic shielding plate is movably provided in a developing roller and the position of the magnetic shielding plate is moved except during development to reduce the amount of developer on the developing roller. Further, there is described a method in which a magnet in a developing roller is configured to be rotatable around a central axis, and a position at which a spike of developer on the developing roller is not in contact with a photosensitive member except during development.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-338257 discloses the following method. That is, a sleeve and a magnet rotatable about a central axis of the sleeve are disposed on the upstream side in the rotation direction from the development position of the development roller, and switching of introduction / blocking of the developer to the development position is performed by rotation of the magnet. Is the way.
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-333701 discloses the following method. This is a method for eliminating a problem caused by a very small amount of the developer that has not been completely removed in a method in which the developer on the developing roller is removed so that the photosensitive member is not in contact with the developer. More specifically, the problem caused by a very small amount of the developer that cannot be completely removed by rotating the magnet inside the developing roller after removing the developer on the developing roller is solved.
[0085]
As described above, in the color image forming apparatus of the intermediate transfer system using the single photoconductor, the developing devices other than the developing device that develops the latent image do not affect the latent image and the visible image on the photoconductor. Various methods have been proposed to achieve this.
However, in the above-described method, in order to form a multi-color image, it is necessary to rotate the intermediate transfer member by the color of the image, so that it is difficult to increase the speed of the apparatus.
[0086]
Further, in the above-described photoconductor superposition method, it is necessary to arrange four developing units around the photoconductor, and the circumference of the photoconductor needs to be longer than the maximum output paper length. On the other hand, in an image forming apparatus of an inter-transfer type using an image forming unit having two developing units as in the present embodiment, two developing units are arranged around the photoconductor, and The length is not limited by the output paper length. Therefore, the size and diameter of the photoconductor can be significantly reduced as compared with the photoconductor superposition method.
[0087]
In an intermediate transfer type image forming apparatus using an image forming unit having two developing devices as in the present embodiment, as in the intermediate transfer type using the single photoreceptor, a single color visible light is simultaneously placed on the photoreceptor. Only an image is formed. For this reason, there is no deterioration factor of a visible image unlike the photoconductor superposition method, and high image quality can be achieved. In the case of forming a full-color image of four colors, in the intermediate transfer system using the single photoconductor, it is necessary to arrange four developing means around one photoconductor and rotate the intermediate transfer member four times. I needed to. On the other hand, in an intermediate transfer type image forming apparatus using an image forming unit having a plurality of developing units, two developing units are arranged around one photosensitive member, and a full-color image is formed by two rotations of the intermediate transfer member. Forming is possible. Therefore, it is possible to reduce the size and diameter of the photoconductor and to increase the speed of the apparatus.
[0088]
Therefore, there is no need to move the image forming unit, and the diameter of the photoconductor can be reduced, so that the apparatus can be prevented from becoming complicated, large, and expensive. Furthermore, by ensuring that the developing means other than the developing means that is developing are brought into non-contact with the photoconductor in a short time, color mixing can be reliably prevented, and image quality can be ensured. Further, since the driving force transmission can be switched from a single driving source to the developing means, the driving force transmission mechanism does not become complicated and large. Therefore, this image forming apparatus is highly useful.
[0089]
In the printer of the present embodiment, the switching between the application of the driving force and the non-application of the driving force to the developing device is also performed by the switching of the two developing device positions by the developing unit rotating means. Further, two developing devices are arranged around one photoconductor drum, and the photoconductor drum can be made smaller and smaller in diameter than when four developing devices are arranged around the photoconductor drum. It is possible. Therefore, there is no need to move the image forming units 1 and 2, and the diameter of the photosensitive drums 16 and 26 can be reduced. Therefore, it is possible to avoid an increase in the complexity, size, and cost of the device.
Further, since the developing device that does not perform development is moved to the non-developing position, the developer of the developing device that does not perform development is removed from the surface of the developing roller to prevent the developer from adhering to the photosensitive drum and mixing colors. No action is required. Further, the developing roller of the developing device that does not perform development can be reliably moved to the non-developing position in a short time by the developing unit rotating means, and the developer can be brought out of contact with the photosensitive drum. . Therefore, color mixing can be reliably prevented, and image quality can be ensured.
Further, since the switching between the application of the driving force to the two developing devices and the non-application of the driving force in accordance with the switching of the positions of the developing devices are performed by the single developing device driving means, the switching of the application of the driving force is easy, and the members for that purpose are also provided. Can be shared. Therefore, it is possible to avoid a complicated and large-sized driving force transmission mechanism.
Further, in addition to the above effects, according to the present invention, the developer on the developing roller of the developing device in the image forming unit that does not perform image formation can be kept away from the photosensitive drum. Therefore, when it is necessary to continue driving the photosensitive drum depending on the configuration of the driving source and the driving state of other members provided in contact with the photosensitive drum, the surface of the moving photosensitive drum is rubbed with toner. Never be. Therefore, wear and deterioration of the photoreceptor film can be avoided. Further, since each member in the developing device not used for development is not driven, the developer is not subjected to unnecessary stirring. As described above, there is an excellent effect that the life of the photosensitive member and the developer can be extended, and an image forming apparatus capable of reducing running cost and reducing environmental load can be realized.
[0090]
According to the first and second embodiments, by rotating the developing unit U1 about the rotation axis O, both the A-color developing device 100 and the C-color developing device 200 can be moved to the non-developing position. Therefore, when both the A-color developing device 100 and the C-color developing device 200 provided in the first image forming unit U1 are brought into the stopped state of the developing function, the developer on both the developing rollers 101 and 201 is changed to the photosensitive member. The contact with the drum 16 can be prevented. Therefore, even if the driving of the photosensitive drum 16 is continued, there is an effect that the surface of the drum is not rubbed with the toner, and abrasion / deterioration of the photosensitive film can be avoided. In addition, the movement of the two developing devices 100 and 200 to the development function stop position can be performed by rotating the developing unit U11, which makes the device more complicated and larger in size than providing a moving device for each. High cost can be prevented.
Further, in the first and second embodiments, the developing unit rotation angle θr is
[Equation 1]
θr ≧ [cos -1 ｛(R1 2 + L 2 -Aoff 2 ) / (2 · r1 · L)｝-cos -1 ｛(R1 2 + L 2 -Aon 2 ) / (2 · r1 · L)}] + [cos -1 ｛(R2 2 + L 2 -Aoff 2 ) / (2 · r2 · L)｝-cos -1 ｛(R2 2 + L 2 -Aon 2 ) / (2 · r2 · L)｝]
And As a result, a rotation angle larger than the minimum rotation angle required around the rotation axis O for switching the two developing rollers 101 and 201 in the development unit U1 between the development position and the non-development position is ensured. Obtainable. Therefore, there is an effect that the development function can be reliably switched by rotating the developing unit U1 about the rotation axis O.
Further, in the first and second embodiments, the developing unit rotation angle θg is
[Equation 2]
s1 <s2
θg ≧ cos -1 [$ S1 2 + L 2 − (A + 2 · m) 2 ｝ / (2 · s1 · l)]-cos -1 ｛(S1 2 + L 2 -A 2 ) / (2 · s1 · l)｝
And As a result, it is possible to obtain a rotation angle equal to or more than the minimum rotation angle of the developing unit necessary for switching from the meshing state of the gears to the non-meshing state. Therefore, there is an effect that the switching of the driving of each member in the developing device by the rotation of the developing unit U1 about the rotation axis O can be reliably performed. Further, by switching the developing unit U1, switching between the developing position and the non-developing position can be performed, and at the same time, driving of the developing device can be switched.
In particular, in the second embodiment, during the rotation operation of the developing unit, the drive control of the gear is performed so that the drive gear 500G continues to rotate. Thus, the contact state between the tooth tips of the gears can be reliably released, and there is an effect that the rotation operation of the developing unit U1 can be reliably performed.
Further, in the second embodiment, the developing unit rotation axis O is provided on an axis passing through the center of gravity of the developing unit. As a result, it is possible to maintain the development gap with high precision during the development operation, and it is possible to improve the output image quality. Further, since the driving force required for rotating the developing unit can be reduced, there is also an effect that the size and cost of the developing unit rotating drive mechanism can be reduced and the power consumption can be reduced.
[0091]
【The invention's effect】
According to the image forming apparatuses of the first to fifth aspects, the following effects can be obtained. That is, the two developing devices share a member for movably supporting between the developing position and the non-developing position, a driving mechanism, a space for contact and separation, and the like, and are provided to face the same image carrier. One developing device can be simultaneously moved to the non-developing position. Therefore, in an image forming apparatus using an image forming unit having two developing devices, abrasion and deterioration of the image carrier and the developer can be prevented while preventing the apparatus from becoming complicated, large, and high in cost. There is an excellent effect.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a main part of an image forming apparatus according to an embodiment.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a developing device driving system in a first image forming unit I.
FIG. 3 is a diagram illustrating a positional relationship between respective members during magenta image formation.
FIG. 4 is a diagram showing a positional relationship of each member when forming a cyan image.
FIG. 5 is an explanatory diagram when a color A developing device and a color C developing device provided in a first image forming unit are both at a non-developing position.
FIG. 6 is a diagram showing positions of a driving gear and a driven gear in the state shown in FIG. 3;
FIG. 7 is a diagram showing the positions of a driving gear and a driven gear in the state shown in FIG. 4;
FIG. 8 is an explanatory diagram showing the relationship between the rotation angle θr of the development unit UI and the distance between the development unit rotation axis O, the photosensitive drum rotation axis, and the development roller rotation axis.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a relationship between a rotation angle θg of the developing unit UI and distances between a developing unit rotation axis O, a driving gear rotation axis Z, and a driven gear rotation axis Y of the developing roller.
FIG. 10 is a diagram showing a positional relationship between tooth tips of a driving gear 500G and developing roller driven gears 101G and 201G.
FIG. 11 is a diagram showing a direction of a contact force acting on a cam surface of the eccentric cam 61 from a cam contact surface 62.
FIG. 12 is a diagram showing a direction of a contact force acting on a cam surface of an eccentric cam 61 from a cam contact surface 62.
FIG. 13 is an explanatory diagram of a mechanism for driving a cam shaft.
FIG. 14 is an explanatory diagram of another mechanism for driving the cam shaft.
FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration example for determining a rotation stop position of a developing unit.
FIG. 16 is a diagram illustrating another configuration example for determining a developing unit rotation stop position.
[Explanation of symbols]
10 Intermediate transfer belt
11 Transfer roller 11
16, 26 Photoconductor drums 16, 26
17, 27 Charger 17, 27
20, 30 Cleaning device 20, 30
18, 28 Writing device 18, 28
41 First transfer brush 41
42 Second transfer brush 42
44 registration roller 44
45 Transfer unit 45
50 Fixing device 50
51 Application roller 51
53 Output tray 53
54 discharge roller pair 54
55 exhaust fan 55
57 belt cleaning device 57
60 camshaft 60
61 Eccentric cam 61
62 Cam contact surface 62
70 Side plate
80 Stepping motor 80
81G Cam driven gear 81G
82G cam drive gear 82G
83 Worm wheel 83
84 Worm shaft 84
90 Optical sensor 90
100 A color developing unit 100
101, 201, 301, 401 Developing rollers 101, 201, 301, 401
101G, 201G Developing roller driven gear 101G, 201G
102, 202, 302, 402 paddle rollers 102, 202, 302, 402
103, 203, 303, 403 Screw conveyors 103, 203, 303, 403
104 developer supply port 104
200 C color developing device 200
300 B color developing unit 300
400 D color developing device 400
500G drive gear 500G
1 First image forming unit
2 Second image forming unit
U1 Developing unit U1
U2 Developing unit U2
O Rotation axis O

Claims (5)

表面に潜像を担持する像担持体と、
現像剤担持体を用いて該潜像を現像する現像装置とを有し、
該現像装置が１つの像担持体に対向して二つ設けられ、
１つの像担持体に対向する二つの現像装置を一体にした現像ユニットを回動軸を中心に回動する現像ユニット回動手段を有する画像形成装置において、
該現像ユニット回動手段による該現像ユニットの回動によって、
上記二つの現像装置のうちの一方の現像剤担持体が該像担持体に近接した現像位置に他方の現像剤担持体が該像担持体から離間した非現像位置にそれぞれ位置する状態と、
該一方の現像剤担持体が該像担持体から離間した非現像位置に該他方の現像剤担持体が該像担持体に近接した現像位置にそれぞれ位置する状態と、
両方の現像剤担持体が共に該非現像位置に位置する状態との３つの状態の間で切り替え可能に構成したの間で切り替え可能に構成したことを特徴とする画像形成装置。An image carrier that carries a latent image on the surface,
Having a developing device for developing the latent image using a developer carrier,
Two developing devices are provided facing one image carrier,
In an image forming apparatus having a developing unit rotating means for rotating a developing unit in which two developing devices opposed to one image carrier are integrated with each other about a rotating shaft,
By the rotation of the developing unit by the developing unit rotating means,
A state in which one developer carrier of the two developing devices is located at a developing position close to the image carrier and the other developer carrier is located at a non-developing position separated from the image carrier,
A state in which the one developer carrier is located at a non-development position separated from the image carrier and the other developer carrier is located at a development position close to the image carrier,
An image forming apparatus characterized in that it is configured to be switchable between three states, that is, a state in which both developer carriers are located at the non-development position. 請求項１の画像形成装置において、
上記像担持体を像担持体回転軸を中心に回転する円筒形の部材で構成し、
上記現像ユニット回動手段によって回動される２つの現像装置に設けた各現像剤担持体を現像剤担持体回転軸を中心に回転するローラ部材で構成し、
該現像剤担持体回転軸、該像担持体回転軸を共に上記現像ユニット回動手段の上記回動軸と平行に配置し、
該現像ユニット回動手段による該回動軸を中心とした現像ユニットの回動角θｒが、以下の数１の条件を満たすことを特徴とする画像形成装置。
〔数１〕
θｒ≧［ｃｏｓ−１｛（ｒ１２＋Ｌ２−Ａｏｆｆ２）／（２・ｒ１・Ｌ）｝−ｃｏｓ−１｛（ｒ１２＋Ｌ２−Ａｏｎ２）／（２・ｒ１・Ｌ）｝］＋［ｃｏｓ−１｛（ｒ２２＋Ｌ２−Ａｏｆｆ２）／（２・ｒ２・Ｌ）｝−ｃｏｓ−１｛（ｒ２２＋Ｌ２−Ａｏｎ２）／（２・ｒ２・Ｌ）｝］
但し、
Ｌ：現像ユニット回動手段の回動軸と像担持体回転軸との間隔
ｒ１：一方の現像剤担持体回転軸と回動軸との間隔
ｒ２：他方の現像剤担持体回転軸と回動軸との間隔
Ａｏｎ：現像装置が現像位置にあるときに必要な像担持体回転軸と現像剤担持体回転軸との間隔
Ａｏｆｆ：現像装置が非現像位置にあるときに必要な像担持体回転軸と現像剤担持体回転軸との間隔The image forming apparatus according to claim 1,
The image carrier is constituted by a cylindrical member that rotates about an image carrier rotation axis,
Each developer carrying member provided in the two developing devices rotated by the developing unit rotating means is constituted by a roller member which rotates about a developer carrying member rotation axis,
The developer carrier rotating shaft and the image carrier rotating shaft are both arranged in parallel with the rotating shaft of the developing unit rotating means,
An image forming apparatus, wherein a rotation angle θr of the developing unit about the rotation axis by the developing unit rotation means satisfies the following condition (1).
[Equation 1]
θr ≧ [cos −1 {(r1 2 + L 2 −Aoff 2 ) / (2 · r1 · L)} − cos −1 {(r1 2 + L 2 −Aon 2 ) / (2 · r1 · L)}] + [Cos -1 {(r2 2 + L 2 −Aoff 2 ) / (2 · r2 · L)} − cos −1 {(r2 2 + L 2 −Aon 2 ) / (2 · r2 · L)}]
However,
L: Interval r between the rotation axis of the developing unit rotation means and the image carrier rotation axis r1: Interval r2 between one developer carrier rotation axis and the rotation axis r: Rotation with the other developer carrier rotation axis Distance Aon between shafts: Required distance between image carrier rotating shaft and developer carrier rotating shaft when developing device is at developing position Aoff: Required image carrier rotation when developing device is at non-developing position Distance between shaft and developer carrier rotation shaft 請求項１又は２の画像形成装置において、
現像位置に位置する現像装置の各部材に対してのみ現像を行うために必要な駆動力を付与する現像装置駆動手段を設け、
該現像装置駆動手段によって、現像位置にある現像装置の各部材を駆動力付与状態とし、かつ非現像位置に位置する現像装置の各部材は駆動力非付与状態となるよう、上記現像装ユニット回動手段による現像装置位置の切り替えに伴って駆動力が付与される現像装置の切り替えも行われるよう構成し、
駆動力が付与される現像装置の被駆動部材及び該被駆動部材に駆動力を付与する現像装置駆動手段の駆動部材を共にギア部材で構成し、
該被駆動部材として２つの現像装置に設けた各被駆動ギアの被駆動ギア回転軸、該現像装置駆動手段における駆動部材として設けた駆動ギアの駆動ギア回転軸を共に上記現像ユニット回動手段の上記回動軸と平行に配置し、
該現像ユニット回動手段による該回動軸を中心とした現像装置の回動角θｇが、以下の数２の条件を満たすことを特徴とする画像形成装置。
〔数２〕
ｓ１＜ｓ２において、
θｇ≧ｃｏｓ−１［｛ｓ１２＋ｌ２−（ａ＋２・ｍ）２｝／（２・ｓ１・ｌ）］−ｃｏｓ−１｛（ｓ１２＋ｌ２−ａ２）／（２・ｓ１・ｌ）｝
但し、
ｌ：現像ユニット回動手段の回動軸と駆動ギア回転軸との間隔
ｓ１：一方の被駆動ギア回転軸と回動軸との間隔
ｓ２：他方の被駆動ギア回転軸と回動軸との間隔
ａ：駆動力付与状態にある現像装置の被駆動ギア回転軸と駆動ギア回転軸との間隔
ｍ：ギヤ部材のモジュールThe image forming apparatus according to claim 1, wherein
Developing device driving means for applying a driving force necessary to perform development only on each member of the developing device located at the developing position is provided,
The developing device drive unit is configured to rotate the developing device unit so that each member of the developing device located at the developing position is brought into a driving force applying state and each member of the developing device located at a non-developing position is brought into a driving force non-applying state. The developing device to which the driving force is applied is also switched along with the switching of the developing device position by the moving means,
The driven member of the developing device to which the driving force is applied and the driving member of the developing device driving means for applying the driving force to the driven member are both constituted by a gear member,
The driven gear rotating shafts of the driven gears provided in the two developing devices as the driven members and the driving gear rotating shaft of the driving gear provided as the driving member in the developing device driving means are both provided by the developing unit rotating means. Arranged in parallel with the rotation axis,
An image forming apparatus, wherein a rotation angle θg of the developing device about the rotation axis by the developing unit rotation means satisfies the following condition (2).
[Equation 2]
In s1 <s2,
θg ≧ cos −1 [{s1 2 + l 2 − (a + 2 · m) 2 } / (2 · s1 · l)] − cos −1 } (s1 2 + l 2 −a 2 ) / (2 · s1 · l) ｝
However,
l: distance between the rotation axis of the developing unit rotation means and the drive gear rotation axis s1: distance s2 between one driven gear rotation axis and the rotation axis s2: distance between the other driven gear rotation axis and the rotation axis Interval a: interval between the driven gear rotation axis and the driving gear rotation axis of the developing device in the driving force applied state m: module of the gear member 請求項３の画像形成装置において、
上記現像ユニット回動手段による現像装置位置の切り替え動作中には、上記駆動ギアが回転し続けるよう上記現像装置駆動手段の駆動制御を行うことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 3,
An image forming apparatus, wherein the drive control of the developing device driving means is performed such that the driving gear continues to rotate during the switching operation of the developing device position by the developing unit rotating means. 請求項１，２，３，又は４の画像形成装置において、
上記現像ユニットの回動軸が上記現像ユニットの重心又は該重心の近傍を通過するよう、該回動軸位置を設定したことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 1, 2, 3, or 4,
An image forming apparatus, wherein the position of the rotation axis is set so that the rotation axis of the developing unit passes through or near the center of gravity of the developing unit.
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