JP2004333725A

JP2004333725A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2004333725A
Application number: JP2003127751A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Matsuo; 恭宏松尾; Minoru Kishigami; 稔岸上; Satoru Miyamoto; 悟宮本
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-05-06
Filing date: 2003-05-06
Publication date: 2004-11-25

Abstract

【課題】オーガレスの現像カートリッジでも交換後のトナーの攪拌効果を上げ、駆動制御の簡素化、ソフトウエアの負荷の低減、現像カートリッジの交換作業時間の短縮できる。
【解決手段】静電潜像が形成される像担持体３と、トナーを攪拌するオーガのないオーガレスの複数の現像カートリッジ２をロータリーフレームに着脱可能に搭載し現像色切り換え動作により各現像カートリッジ２を像担持体３に対向する現像位置に回転移動して現像を行う現像ロータリーユニット１と、現像ロータリーユニットの回転移動を制御する駆動制御手段とを備え、現像カートリッジ２の交換動作により現像カートリッジ２の着脱を行う着脱位置から待機位置まで現像ロータリーユニット２を回転移動させる際に、少なくとも２回以上の加速と減速を繰り返し行い待機位置まで現像ロータリーユニット１を回転移動させる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、像担持体と、該像担持体に静電潜像を形成する像形成手段と、トナーを攪拌するオーガのない複数の現像カートリッジをロータリーフレームに着脱可能にして搭載し現像色切り換え動作により前記各現像カートリッジを前記像担持体に対向する現像位置に回転移動して現像を行う現像ロータリーユニットと、該現像ロータリーユニットの回転移動を制御する制御手段とを備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラー画像形成装置には、ロータリー式のものとタンデム式のものがある。これらのうち、ロータリー式の現像装置は、静電潜像が形成される像担持体表面に対向する現像位置に複数の現像器を順次回転移動させて静電潜像をトナー像に現像するものである。現像方式としては、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いたものや磁性又は非磁性のトナーのみからなる一成分現像剤を用いたものにより、現像剤担持体上にブレードなどで現像剤を薄層化して現像する方式など数多く提案されている。
【０００３】
ここで、二成分現像剤を用いた場合には、トナー補給やトナー攪拌などを必要とすることから現像器が複雑な構造になりやすく、装置の大型化やコスト高、現像剤交換の保守作業が必要になるといった問題がある。
【０００４】
一方、一成分現像剤を用いた場合には、現像器の機能部品寿命が短いという問題はあるが、近年、現像器をカートリッジ化し、駆動モータ等を用いることなくカートリッジを支持する手段の回転に伴って相対的に回転するトナー攪拌手段を設けたり、トナー攪拌のためのオーガを省きオーガレスとしてカートリッジの回転に伴うトナー攪拌効果を利用して部品点数の削減、装置の小型化及びコストダウン等を実現可能にした現像装置が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。また、現像カートリッジをユーザ交換とするために、カートリッジ内のトナー残量や新旧、有無などの情報を検知する手段を設け、ユーザに報知することで利便性を向上させる装置も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２０９２２５号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開２００２−１９６５７３号公報
【０００７】
【特許文献３】
特開平６−２５０４８２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、現像カートリッジを交換する際、画像形成装置に装着される新規現像カートリッジは、それまでの間、どこかの保管場所に保管されていたものであるから、カートリッジ内のトナーは、保管期間中は静止状態にあるため、トナー中に混入していた空気が抜けて固まった状態となる。そのため、特許文献１、２のような構成によりトナーの攪拌効果だけでは充分でなく、通常は、画像形成装置に新規現像カートリッジを装着する場合、装着する前にカートリッジを振って固まったトナーをほぐす作業を行っていた。この作業は、前記二成分現像剤を用いた現像器に関しても、新規の補給用トナー収容器を画像形成装置に装着する際、同様である。
【０００９】
また、特許文献３のように現像カートリッジの装着有無を検知する装置においては、その検知を行う際にロータリー回転を印字動作の回転より低速にするため、ロータリー駆動モータの駆動パターンが複数必要となり、ソフトウエアが煩雑になる上、低速で回転動作させるため、現像カートリッジ内のトナー攪拌効果が期待できなくなる。
【００１０】
近年のカラー画像形成装置の高速化に伴い、ロータリー現像方式の装置では現像色切り替えの高速駆動が要求されている。これを実現するために、保持部材や現像器の部品点数低減、軽量化など負荷側の改良と共に、ロータリー駆動モータとして用いられることの多いステッピングモータの制御においても、駆動プロファイルの最適化が必須である。一方、上記のように現像器をカートリッジ化し、ユーザによる交換を実現するには、容易な操作性を得るためにロータリー駆動モータにより保持部材を種々の位相に回転／停止する必要がある。また、カートリッジ内のトナー攪拌を目的としたロータリー回転を別途行うなど、ロータリー駆動シーケンスは複雑化する傾向にある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するものであって、オーガレスの現像カートリッジでも交換後のトナーの攪拌効果を上げることができると共に、駆動制御を簡素化できソフトウエアの負荷の低減、現像カートリッジの交換作業時間が短縮できるようにするものである。
【００１２】
そのために本発明は、静電潜像が形成される像担持体と、トナーを攪拌するオーガのないオーガレスの複数の現像カートリッジをロータリーフレームに着脱可能に搭載し現像色切り換え動作により前記各現像カートリッジを前記像担持体に対向する現像位置に回転移動して現像を行う現像ロータリーユニットと、該現像ロータリーユニットの回転移動を制御する駆動制御手段とを備え、前記駆動制御手段は、前記現像カートリッジの交換動作により該現像カートリッジの着脱を行う着脱位置から待機位置まで前記現像ロータリーユニットを回転移動させる際に、少なくとも２回以上の加速と減速を繰り返し行い前記待機位置まで前記現像ロータリーユニットを回転移動させることを特徴とする。
【００１３】
前記各現像カートリッジの現像位置で一旦停止させ、前記各現像カートリッジの現像位置間で加速と減速を行うことを特徴とし、前記各現像カートリッジの現像位置間で前記現像色切り換え動作と同じ駆動プロファイル、前記各現像カートリッジの現像位置間で加速から連続して減速に切り換わる駆動プロファイルで加速と減速を行うことを特徴とする。
【００１４】
前記着脱位置から前記待機位置まで回転移動する間に前記現像カートリッジに関する情報の検知を行う検知位置を設け、前記検知位置は、前記現像カートリッジのいずれかが前記現像位置にあるときに他の現像カートリッジに関する情報の検知を行う位置であることを特徴とする。
【００１５】
前記現像カートリッジに関する情報の検知は、少なくとも現像カートリッジの有無、新旧判別、又はトナー色の検知を含み、前記駆動制御手段は、前記検知位置での現像カートリッジに関する情報のトナー色に基づき回転移動する前記待機位置を決定し、前記待機位置におけるブラックの現像剤の現像カートリッジを前記着脱位置と前記検知位置との間に装着したことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明に係る画像形成装置の実施の形態を示す図であり、図中、１は現像ロータリーユニット、２は現像カートリッジ、３は感光体、４は中間転写媒体、５は露光装置、６はプロセスユニット、７は１次転写装置、８は２次転写装置、９は給紙トレイ、１０は給紙ローラ、１１はレジローラ、１２は紙搬送ユニット、１３は定着ユニット、１４は排紙トレイ、１５は扉体を示す。
【００１７】
本実施形態の画像形成装置は、図１に示すようにハウジングの上部に形成された排紙トレイ１４と、ハウジングの前面に開閉自在に挿着された扉体１５を有する。ハウジング内には、複数の現像カートリッジを搭載した現像ロータリーユニット１、静電潜像が形成され現像されてトナー像が形成される感光体３、感光体３を露光して静電潜像を形成する露光装置５、無端状のベルトからなりトナー像が転写される中間転写媒体４、露光装置５による静電潜像の形成を制御するプロセスユニット６、感光体３上のトナー像を中間転写媒体４に１次転写する１次転写装置７、中間転写媒体４のトナー像を記録媒体（紙等）に２次転写する２次転写装置８、記録媒体を収容する給紙トレイ９、記録媒体上のトナー像を定着する定着ユニット１３、各駆動モータやバイアスを制御する制御ユニットなどが配設されている。また、扉体１５内には給紙トレイ９から記録媒体を２次転写装置８を通して定着ユニット１３に搬送する紙搬送ユニット１２が配設されている。そして、各ユニットは、本体に対して着脱可能な構成であり、メンテナンス時等には一体的に取り外して修理または交換を行うことが可能な構成になっている。
【００１８】
像担持体である感光体３は、薄肉円筒状の導電性基材と、その表面に形成された感光層とを有する。その感光体３の外周には、回転方向に沿って感光体３を一様に帯電するための帯電装置（図示せず）、感光体３上に静電潜像を形成するための露光装置５、静電潜像を現像するための現像ロータリーユニット１、感光体３上のトナー像が転写される中間転写媒体４、及び中間転写媒体４にトナー像を１次転写する１次転写装置７、１次転写後の感光体３の表面をクリーニングするクリーナ（図示せず）などが配設されている。そして、感光体３上に露光装置５により形成された静電潜像を現像ロータリーユニット１により現像してトナー像を形成し、形成されたトナー像を１次転写装置７により中間転写媒体４上に転写して、さらに２次転写装置８により記録媒体（紙等）に転写する。
【００１９】
上記構成の画像形成装置では、露光装置５にプロセスユニット６からの画像形成信号が入力されると、制御ユニットによる駆動モータやバイアスの制御にしたがい、感光体３、現像ロータリーユニット１の現像ローラ、中間転写媒体４が回転駆動され、まず、感光体３の外周面が帯電装置によって一様に帯電される。しかる後、Ｎ＝４とする４色フルカラーでは、露光装置５によって感光体３の表面に第１色、例えばイエローＹの画像情報に応じた選択的な露光がなされ、イエローＹの静電潜像が形成される。このとき、現像ロータリーユニット１は、イエロー用の現像カートリッジ２の現像ローラが感光体３に当接するように回転移動する。このことにより、イエローＹの静電潜像のトナー像が感光体３上に形成される。
【００２０】
その後、１次転写装置７には、トナーの帯電極性と逆極性の１次転写電圧が印加され、感光体３上に形成されたトナー像が中間転写媒体４上に転写される。この間、２次転写装置８は、中間転写媒体４から離間されている。この一連の処理が画像形成信号の第２色目、第３色目、第４色目に対応して繰り返して実行されることにより、各画像形成信号の内容に応じたイエローＹ、ブラックＫ、シアンＣ、マゼンタＭからなる４色（Ｎ＝４）のトナー像が感光体３から順次中間転写媒体４上において重ね合わされて転写され、フルカラー画像が形成される。
【００２１】
そして、フルカラー画像が２次転写装置８に達するタイミングで、給紙トレイ９の記録媒体（紙等）が搬送通路から給紙ローラ１０、レジローラ１１を通して２次転写装置８に搬送され、２次転写装置８が中間転写媒体４に押圧されるとともに２次転写電圧が印加されて、中間転写媒体４上の４色のフルカラートナー像が２次転写装置８で記録媒体上に転写される。このようにしてフルカラートナー像が転写された記録媒体は紙搬送ユニット１２により定着ユニット１３まで搬送されると、定着ユニット１３により記録媒体上のフルカラートナー像が加熱加圧されて定着され、排紙トレイ１４に排紙される。
【００２２】
次に、現像ロータリーユニット１について説明する。図２は現像ロータリーユニットとその現像位置と検知位置を説明する図、図３は新旧判別検知装置の配置と動作を説明する図、図４は現像カートリッジの着脱位置を説明する図、図５は画像形成装置の断面図での現像ロータリーユニットのホームポジションの例を示す図である。図中、２１はロータリーフレーム、２２は現像ローラ、２３は歯車動力伝達機構、２４は入力歯車、２５は現像駆動出力歯車、２６はロータリー駆動出力歯車、２７は現像カートリッジ付勢機構、３１は検知装置、３２は案内ガイド、３３は駆動モータ、３５は現像カートリッジ交換用開口部を示す。
【００２３】
現像ロータリーユニット１は、図２に示すようにロータリーフレーム２１で回転中心から放射状に仕切られ複数（Ｎ）の空間、４色のフルカラー用（Ｎ＝４）では４つの空間を形成し、それぞれの空間に現像カートリッジ２（イエローＹ、ブラックＫ、シアンＣ、マゼンタＭの各トナー色用）が着脱可能に装着、搭載され、回転可能に配設される。そして、現像ロータリーユニット１の回転に伴って各現像カートリッジ２の現像剤担持体である現像ローラ２２が円周上を回転移動し、現像色切り換え動作により感光体３の１回転毎に選択的に１つの現像カートリッジ２の現像ローラ２２が感光体３に対向する現像位置で当接可能になっている。なお、各現像カートリッジ２には、それぞれの色のトナーが収納され、本実施形態ではトナー攪拌のためのオーガを省きオーガレスとしたトナーカートリッジを連結し、トナーの補給を行うようにしている。
【００２４】
各現像カートリッジ２は、例えばＹ、Ｋ、Ｃ、Ｍのトナー色の順に反時計回りでかつ等間隔で配設されており、それぞれ、現像ローラ２２と、各現像ローラ２２にそれぞれそれらと同軸にかつそれらと一体回転可能に設けられた現像ローラ駆動歯車と、駆動モータの駆動力が入力される入力歯車２４と、各入力歯車２４に入力された駆動モータの駆動力をそれぞれ対応する各現像ローラ駆動歯車に減速して伝達する歯車動力伝達機構２３とを備えている。なお、図示しないが、各現像カートリッジ２は、それぞれ、従来と同様にトナー貯溜部、トナー貯溜部のトナーを現像ローラ２２に供給するトナー供給手段、および感光体４に搬送される現像ローラ２２上のトナーの薄層を規制するトナー規制手段等を備えていることは言うまでもない。
【００２５】
現像ロータリーユニット１には、その一端側において、その外周にロータリー駆動歯車が一体的に回転可能に設けられ、このロータリー駆動歯車に噛合して設けられかつ駆動モータからの駆動力が伝達されるロータリー駆動出力歯車２６が回転可能に設けられている。このロータリー駆動出力歯車２６は、図示しないが、例えば歯車動力伝達機構および電磁クラッチを介して駆動モータのモータ出力歯車に接続されている。その場合、電磁クラッチの入力歯車がモータ出力歯車に噛合されている。そして、電磁クラッチがオンして接続されることで、駆動モータの駆動力が歯車動力伝達機構で減速されてロータリー駆動出力歯車２６に伝達され、現像ロータリーユニット１が図示反時計廻りをロータリー回転方向として駆動されるようになっている。
【００２６】
また、現像ロータリーユニット１の一端側においてその外周に近接して、駆動モータからの駆動力が伝達されかつこの駆動力を入力歯車２４の１つに選択的に噛合して伝達可能な現像駆動出力歯車２５が回転可能に設けられている。この現像駆動出力歯車２５は、図示しないが、例えば歯車動力伝達機構を介して駆動モータの回転軸に固定されたモータ出力歯車に接続されており、駆動モータの駆動力が歯車動力伝達機構で減速されて現像駆動出力歯車に伝達されるようになっている。
【００２７】
さらに、現像駆動出力歯車２５には、例えばワンウェイクラッチが内蔵されている。そして、現像ロータリーユニット１を駆動する際には、現像駆動出力歯車２５と現像駆動入力歯車２４のいずれかが噛み合ったとしても、ワンウェイクラッチが現像ロータリーユニット１の回転方向に対応する回転方向に対しては空転することにより現像駆動入力歯車２４には駆動力が伝達されない。また、現像カートリッジ２のいずれかを選択的に駆動する（すなわち、現像動作をさせる）際には、ワンウェイクラッチが現像方向に対応する回転方向に対してはロック（接続）することにより、現像駆動入力歯車２４に駆動力が伝達されるようになっている（これらの駆動輪列機構については、例えば、特開２００３−１５４０９号公報参照）。
【００２８】
画像形成動作において、現像ロータリーユニット１は、図２に示すように現像カートリッジ２の現像ローラ２２が感光体３に対向し当接する位置を現像位置とし、図示反時計廻りを回転方向として現像色切り換え動作により９０°（Ｎ＝４：３６０°／４）ずつ回転移動し、現像する色の現像カートリッジ２を選択する。ここで、いずれかの現像カートリッジ２が選択されて現像位置にある状態において、次に現像位置に回転移動する現像カートリッジ２の位置を検知位置として、その現像カートリッジ２に関する情報、例えばカートリッジの有無、新旧、トナー色、トナー残量などの情報を検知（読み書きを含む）するようにしている。つまり、検知位置は、いずれかの現像カートリッジ２が現像位置にあるときに他の現像カートリッジ２についてその現像カートリッジに関する情報の検知を行う位置であり、現像位置より回転方向の上流側９０°の位置を検知位置（図示新旧判別検知位置）としている。
【００２９】
したがって、検知位置は、図２に示すように現像位置から時計廻り（回転方向と逆方向）に９０°の位置にあり、図３に示すように駆動モータ３３により案内ガイド３２に沿って検知装置３１を移動させて、現像カートリッジ２に搭載された情報格納部（ＣＳＩＣ）と通信するＲ／Ｗ位置として、検知装置３１で現像カートリッジ２の必要な情報の読み書きを行う。これら検知位置や現像位置、後述する着脱位置（交換位置）、待機位置（ホームポジション）は、現像ローラ２２の位置を基準にして以下に説明する。因みに、図３に示す例において、現像ローラ２２が感光体３と当接する現像位置は、水平ラインから反時計廻りに２０°回転移動した位置であるとすると、検知位置は、水平ラインから時計廻りに７０°回転移動した位置である。
【００３０】
検知装置３１におけるデータ通信手段は、例えばドロワコネクタの接続により行う。検知位置では、図３に示すように停止した現像カートリッジ２に対向する位置において、検知装置３１のドロワコネクタが装置本体に設けられた専用駆動モータ３３により案内ガイド３２に沿って現像ロータリーユニット１の中心方向に進退可能に設けられ移動するようになっている。そして、検知装置３１のドロワコネクタを通して通信された現像カートリッジ２のデータは装置本体に記憶保持される。
【００３１】
現像カートリッジ２の交換を行う着脱位置（交換位置）は、本実施形態の画像形成装置の場合、図４に示すように現像位置から４分の１周分（１カートリッジ分）の回転角９０°に加えさらに２２．５°回転移動した位置であり、各現像カートリッジ２において非現像位置となる１１２．５°の位置になっている。そして、この着脱位置に対応する本体フレーム側に現像カートリッジ交換用開口部３５を設け、ここから現像ロータリーユニット１の軸方向（紙面垂直方向、現像カートリッジ２の現像ローラ２２の軸方向）に現像カートリッジ２を着脱可能にしている。
【００３２】
したがって、現像カートリッジ２を交換するときには、現像カートリッジ２が現像位置からずれたこの着脱位置まで現像ロータリーユニット１が回転移動する。これは、１つには現像カートリッジ２が現像位置にある状態で他の現像カートリッジ２の着脱操作を行うと、図２に示すように現像カートリッジ２の歯車輪列と現像駆動入力歯車２４が噛み合ったままで、しかも現像ローラ２２が感光体３に当接しているので、着脱操作の衝撃により部品の損傷その他の悪影響が生じるのを排除するためでもある。
【００３３】
本実施形態の画像形成装置において、現像ロータリーユニット１は、基本的に現像位置、検知位置、着脱位置、待機位置を停止機構のある停止位置とし、少なくとも各現像カートリッジ２が現像位置では停止しながら回転移動する。したがって、現像カートリッジ２の交換作業を行う場合には、交換の対象となる現像カートリッジ２について、まず検知位置（ある現像カートリッジ２の現像位置）でトナー残量や色、新旧、有無などの情報を検知する。
【００３４】
検知位置での通信結果により、例えば現像カートリッジ２が装着されていないと判断した場合、現像ロータリーユニット１を図４に示す現像カートリッジ交換用開口部３５のある着脱位置まで２０２．５°回転移動して、図示しない報知手段によりユーザに装着を促し、着脱位置にて待機する。通信結果が新品の現像カートリッジ２と判別された場合には、現像ロータリーユニット１が図５に示すホームポジションへ移動し、待機状態となる。ここで、ホームポジションでの各色の現像カートリッジ２の位置まで、ＣＳＩＣのＲ／Ｗ位置からの角度は４通りあり、ロータリー駆動モータの制御を切り替えなければならないが、ＣＳＩＣに格納されている情報として現像カートリッジ２の色識別データがあれば、その色識別データに基づき以下のように駆動制御することが可能である。
【００３５】
次に、現像ロータリーユニット１の駆動について具体的に説明する。図６は現像ロータリーユニットの駆動プロファイルの例を示す図、図７は現像カートリッジの交換時の現像ロータリーユニットの駆動制御の流れを説明する図である。図２及び図４に示したように現像ロータリーユニット１において、検知位置から現像位置までの角度はその回転方向の反時計廻りに９０°、現像位置から着脱位置までの角度は１１２．５°であり、現像カートリッジ２を交換した後に、その着脱位置から検知位置まで回転移動する角度は１５７．５°となる。この角度は６７．５°＋９０°である。
【００３６】
したがって、図４に示す着脱位置の現像カートリッジ交換用開口部３５で現像カートリッジ２の交換作業をした後、現像ロータリーユニット１は、図６に示すようにまず、回転方向の反時計廻りに６７．５°回転移動して他の現像カートリッジ２の現像位置に対応する位置で一旦停止する。この位置は、検知位置より回転方向に対して９０°前（上流）であり、現像ローラ２２が感光体３と当接する現像位置の反対側でもある。この回転移動制御では、図示▲１▼に示すように駆動モータを適度にスローアップした後に定速回転制御し、停止させる際に現像ロータリーユニット１に保持されている現像カートリッジ２のトナーが飛散しない程度に急停止させる。このことにより、現像カートリッジ２内のトナーを攪拌させる。
【００３７】
そして現像カートリッジ２がさらに、ここから反時計廻りに９０°回転移動することにより、検知位置（Ｒ／Ｗ位置）で一旦停止し、Δｔの間に検知装置３３を移動させて、現像カートリッジ２の有無、新旧判別等の読み取り動作を行う。その結果、現像カートリッジ２が新しくなっている場合には、現像位置を通り反時計廻りに９０°ずつ回転、停止しながら待機位置まで移動する。現像カートリッジ２が未装着のまま、あるいは新しいカートリッジに交換されていない場合には、再度、その現像カートリッジ２の着脱位置まで現像ロータリーユニット１を回転駆動して同様の駆動制御を行う。
【００３８】
上記現像カートリッジの交換時の現像ロータリーユニットの駆動制御の流れを説明すると、図７に示すようにまず、交換する現像カートリッジを着脱位置まで回転移動させる（ステップＳ１１）。交換位置で、交換作業が終了するまで待ち（ステップＳ１２）、６７．５°だけ回転移動させる（ステップＳ１３）。この状態でいずれかの現像カートリッジ２が現像位置に到達する。ここから、さらに９０°回転移動させる（ステップＳ１４）。この回転移動により交換対象となっていた現像カートリッジ２が検知位置に到達する。そこで、Δｔ時間経過する間に検知動作を実行し（ステップＳ１５、Ｓ１６）、その結果、現像カートリッジ２が新しいものに交換されているか否かを判定する（ステップＳ１７）。
【００３９】
現像カートリッジ２が新しいものと交換されていなければ、再度ステップＳ１１に戻って交換する現像カートリッジを着脱位置まで回転移動させ、同様の処理を繰り返し実行する。現像カートリッジ２が新しいものと交換されていれば、トナー色を識別し（ステップＳ１８）、トナー色から待機位置までの回転角を計算して（ステップＳ１９）、待機位置までの回転移動により待機状態とすることにより（ステップＳ２０）、現像カートリッジの交換時の現像ロータリーユニットの駆動制御が終了する。
【００４０】
現像カートリッジ２が現像位置を高速で通過すると、図２において現像駆動出力歯車２５と入力歯車２４との間で歯先の衝突が生じ、歯先の損傷や衝撃による脱調などの問題が生じる。そのため、従来は、現像カートリッジ２の交換を行った後、現像ロータリーユニット１は、ホームポジションまで低速で回転移動するような駆動制御が行われている。しかし、現像カートリッジ２をトナー攪拌のためのオーガを省きオーガレスとした場合、低速の回転移動ではトナーの攪拌効果が低く充分にトナーが攪拌されないままとなってしまう。
【００４１】
一方、従来の技術で先に述べたように様々な位相に現像ロータリーユニット１を回転移動するシーケンスの中で、画像形成中の現像色切り替え動作が最も高速であるのが一般的であり、かつ、起動停止時の角加速度も最大である。したがって、この駆動パターンにより現像カートリッジ２が回転移動できれば、現像カートリッジ２内のトナーは充分に攪拌され、良好なトナーの流動性が得られるようになる。
【００４２】
本実施形態では、現像ロータリーユニット１を９０°ずつ回転移動して各現像カートリッジ２の現像位置で一旦停止しながら移動するように制御することにより、図６の▲２▼以降に示すように加速から連続して減速に切り換わる、画像形成動作時に行う現像色切り替えの高速駆動と同じ三角波形状の駆動プロファイルで回転移動するように駆動制御することができる。つまり、図６に示す▲２▼からホームポジションまでの現像ロータリーユニット１の駆動制御には、現像色切り替えと同じ制御シーケンスでモータを回転させることができる。また、最高速が、現像色切り換え動作により現像ロータリーユニット１を回転移動させるときの最高速と略等速とし、あるいは着脱位置からいずれかの現像カートリッジ２が現像位置に到達する最初の回転移動する区間（図６の▲１▼）においても、加速から連続して減速に切り換わる三角波形状の駆動プロファイルで駆動制御してもよい。
【００４３】
また、現像ロータリーユニット１に装着された現像カートリッジ２は、検知位置であるＣＳＩＣのＲ／Ｗ位置に回転移動して到達し、Δｔ時間内で通信を行うが、本実施形態においては、このＣＳＩＣのＲ／Ｗ位置を現像位置から回転方向に対し９０°上流に配置したことで、現像ロータリーユニット１を位置決めする突起を増やすことなく、精度よく位置決めすることができる。
【００４４】
さらに検知位置を各現像カートリッジ２が現像位置に回転移動して停止する位置に合わせると共に、着脱位置をその位置から外れるように設定するので、トナー攪拌のためのオーガを省きオーガレスとした現像カートリッジ２でも、現像カートリッジ２の交換時に、少なくとも２回以上の加速−減速を繰り返しながら回転移動することになり、充分なトナーの攪拌効果を上げることができる。しかも、少なくとも各現像カートリッジ２が現像位置では停止しながら回転移動するので、高速化を実現した通常の画像形成動作と同じ駆動プロファイルにより現像ロータリーユニット１を駆動することができ、制御の簡素化を実現することができる。
【００４５】
例えば図５でシアンＣを例にすると、ホームポジションでのマゼンタＭの現像カートリッジ２の位置は、検知位置から１３５°回転移動した位置であるが、現像位置までの９０°は、先に述べた色切り替え駆動パターンで移動し、残り４５°を定速回転移動する。これにより４回の加速−減速があり、現像位置までと同じく現像カートリッジ２内のトナー攪拌が更に行え効果が増大する。また、イエローＹの現像カートリッジ２は、ホームポジションでの位置が検知位置から４５°回転移動した位置であり、検知位置から４５°を定速回転移動するが、それでも３回の加速−減速がある。シアンＣ、ブラックＫの現像カートリッジ２は、色識別情報に基づきさらに９０°回転を必要回数行えば同様となる。
【００４６】
このように現像カートリッジ２が現像ロータリーユニット１のどの位置に配置されるかにより交換後の回転移動量、加速−減速の回数に差がある。現像カートリッジ２の交換時は、上記のように着脱位置で交換作業が終了すると、検知位置でその検知、確認を行ってから待機位置に戻るのが基本シーケンスであるることから、着脱位置に対し回転方向の下流側で、かつ検知位置に対し回転方向の上流側を待機位置とする現像カートリッジ２は、交換後再度着脱位置を通って待機位置に戻るので１回以上の回転移動となり、回転移動量、加速−減速の回数が多くトナーの攪拌効果の大きくなる。つまり、図５に示す配置で最も回転移動量、加速−減速の回数の多くなるのは、ブラックＫの現像カートリッジ２であり、次にシアンＣ、そしてマゼンタＭ、最も回転移動量、加速−減速の回数の少ないのがイエローＹの現像カートリッジ２である。
【００４７】
要するに、最もトナーの攪拌効果を高くしたい色の現像カートリッジ２は、検知位置に対し回転方向の上流側直近に配置することであり、それは、当然に着脱位置に対し回転方向の下流側となる。また、検知位置は、いずれかの現像カートリッジ２が現像位置にある状態でいずれかの現像カートリッジ２に関する情報を検知できる位置として設定すればよいし、着脱位置は、検知位置に対し少なくとも９０°よりさらに大きい回転角で回転方向の上流側に設定すればよい。
【００４８】
また、本実施形態の現像ロータリーユニット１にブラックＫの現像カートリッジ２のみを搭載することにより、モノクロの画像形成装置とすることができる。この場合、図５に示す検知位置に対し回転方向の上流側直近にブラックＫの現像カートリッジ２を配置し、他のシアンＣ、マゼンタＭ、イエローＹの現像カートリッジ２の位置を空又はダミーのカートリッジとすると、トナーの攪拌効果を上げることができ、トナーの流動性を高く維持することができる。
【００４９】
図８は画像形成装置の断面図での現像ロータリーユニットの現像位置及び検知位置の例を示す図、図９は画像形成装置の断面図での現像ロータリーユニットの現像器交換位置の例を示す図、図１０は現像ロータリーユニットの位置決め機構の例を示す図である。
【００５０】
現像ロータリーユニット１が通常待機するホームポジション（待機位置）は、図５に示すようにマゼンタＭの現像カートリッジ２の現像ローラ２２が感光体３と対向する現像位置から回転方向の下流側、反時計廻りに４５°回転移動した位置、水平ラインから６５°の位置にあり、現像位置から回転方向の上流側４５°にイエローＹ、さらに９０°ずつ上流側の位置にブラックＫ、シアンＣ、マゼンタＭの各現像カートリッジ２が搭載されている。
【００５１】
現像動作の場合には、はじめに現像ロータリーユニット１が４５°回転移動して図８に示す現像位置にイエローＹの現像カートリッジ２が到達してイエローＹのトナーによる静電潜像の現像を実行する。このとき、ブラックＫの現像カートリッジ２が検知位置（ＣＳＩＣのＲ／Ｗ位置）に到達している。次に９０°ずつ回転移動して、順にブラックＫ、シアンＣ、マゼンタＭの各現像カートリッジ２が現像位置に到達してそれぞれのトナーによる静電潜像の現像を実行し、最後に図５に示すホームポジションに戻り待機する。
【００５２】
マゼンタＭの現像カートリッジ２の交換作業の場合には、図５に示すホームポジションからまずマゼンタＭの現像カートリッジ２が６７．５°回転移動することにより図９に示す着脱位置に停止する。ここで現像カートリッジ２が交換されると、先に図６で説明した駆動プロファイルにしたがい、６７．５°回転移動して一旦停止した後、９０°回転移動して検出位置で停止し、さらに９０°回転移動して現像位置で停止してから、４５°回転移動して図５に示すホームポジションに戻り待機状態となる。
【００５３】
現像ロータリーユニット１において、ブラックＫの現像カートリッジ２を図５に示す位置に搭載した場合、交換後の回転移動が最も多くなる。つまり、上記マゼンタＭの現像カートリッジ２の交換の場合よりもさらに２回多い９０°回転移動がある。そのため、現像カートリッジ２の交換作業時に最もトナーの攪拌効果の高くなる。逆に最も回転移動の少ないのがイエローＹの現像カートリッジ２である。
【００５４】
本実施形態において、上記のように現像ロータリーユニット１において各現像カートリッジ２をそれぞれ待機位置、現像位置、着脱位置に位置決めするためには、例えば図１０に示すような位置決め機構が設けられる。この位置決め機構は、現像ロータリーユニット１の他端側に、現像ロータリーユニット１を所定位置に停止しかつその停止位置に保持するロック手段が設けられている。
【００５５】
ロック手段は、ロータリーフレーム２１の各現像カートリッジ２の各搭載部にそれぞれ対応して固定された一対の凸部（被ロック部）４１ａ，ｂ、及び１つの凸部４１ｃと、これらの凸部４１ａ，ｂ，ｃの１つに選択的に係合可能な凹部４６を一端部に有し、かつ支点４７を中心に回動可能なロックレバー（ロック部材）４４と、このロックレバー４４の凹部４６と反対側の端部に連結されて凹部４６が凸部４１ａ，ｂの１つに係合する方向に常時付勢するロックレバー付勢スプリング（付勢手段）４８と、ロックレバー４４の凹部４６と支点４７との間にプランジャ４５ａが連結されて、このプランジャ４５ａにより作動時に凹部４６が凸部４１ａ，ｂの１つから離れる方向にロックレバー付勢スプリング４８のスプリング力に対抗してソレノイド力をロックレバー４４に作用するソレノイド（移動手段）４５とから構成されている。
【００５６】
凸部４１ａ，ｂ，ｃのうち、凸部４１ａは、各現像カートリッジ２の現像位置に現像ロータリーユニット１を位置決めし、凸部４１ｂは、各現像カートリッジ２の着脱位置に現像ロータリーユニット１を位置決めし、凸部４１ｃは、待機位置（ホームポジション）に現像ロータリーユニット１を位置決めするものである。
【００５７】
また、図１０において、ロータリー位相用検知センサ４２は、ロータリーフレーム２１に取り付けられたセンサ遮光リブ４３の通過を検知するものであり、センサ遮光リブ４３がロータリー位相用検知センサ４２を通過してからの回転角により各現像カートリッジ２の現像位置、着脱位置、待機位置を検知する。現像ロータリーユニット１の一端側で示した図１〜図９では、回転方向を反時計廻りとしているので、図１０に示す他端側では、回転方向が時計廻りとなる。したがって、例えば現像ロータリーユニット１をホームポジションで待機状態にする場合には、現像ロータリーユニット１が時計廻りに回転移動し、遮光リブ４３がロータリー位相用検知センサ４２を通過した後、さらに４５°回転移動して凸部４１ｃがロックレバー４４の凹部４６と係合することにより、待機位置に位置決めされ待機状態となる。
【００５８】
また、検知位置において検知装置３１により各現像カートリッジ２のトナー色を識別することができ、この検知位置におけるトナー色の識別情報から待機位置を決定することができるので、上記ロータリー位相用検知センサ４２と遮光リブ４３による駆動制御を行うことなく、検知位置でのトナー色の識別情報により現像ロータリーユニット１をホームポジションまで回転移動させるように駆動制御を行ってもよい。
【００５９】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上記実施の形態では、感光体３に対して現像ロータリーユニット１を各現像カートリッジ２の現像位置で一旦停止させながら、現像色切り換え動作と同じに回転駆動したが、少なくとも１つの現像カートリッジ２、例えば交換した現像カートリッジ２だけをその現像位置で停止させてもよいし、あるいは、停止させずに現像位置で一旦減速させ、しかる後再度加速することにより現像位置を低速にして通過させるようにしても、待機位置までに少なくとも２回は加速、減速を繰り返す回転移動になるので、トナーの攪拌効果を上げることができる。また、１成分現像剤を用いた装置として説明したが、１成分現像剤を用いた装置に限らず、２成分現像剤を用いてトナー収容器を現像器に着脱可能とし、回転軸の周りに複数のトナー収容器及び現像器を配置し保持した現像ロータリーユニットに適用してもよい。さらに、Ｙ、Ｋ、Ｃ、Ｍからなる４色のフルカラーの現像カートリッジを配置したレイアウトとしたが、Ｋの現像器を独立に配置し、残り３色の現像ロータリーユニットに適用してもよいし、Ｋの現像カートリッジのみを搭載したモノクロの画像形成装置として構成したものであってもよい。露光装置により像担持体に静電潜像を形成する構成を示したが、書込電極その他の像形成手段を用いた構成であってもよいことはいうまでもない。
【００６０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、静電潜像が形成される像担持体と、トナーを攪拌するオーガのないオーガレスの複数の現像カートリッジをロータリーフレームに着脱可能に搭載し現像色切り換え動作により各現像カートリッジを像担持体に対向する現像位置に回転移動して現像を行う現像ロータリーユニットと、該現像ロータリーユニットの回転移動を制御する駆動制御手段とを備え、駆動制御手段は、現像カートリッジの交換動作により該現像カートリッジの着脱を行う着脱位置から待機位置まで現像ロータリーユニットを回転移動させる際に、少なくとも２回以上の加速と減速を繰り返し行い待機位置まで現像ロータリーユニットを回転移動させるので、加速、減速の繰り返しにより、オーガレスの現像カートリッジでも交換後のトナーの攪拌効果を上げることができる。
【００６１】
さらに、各現像カートリッジの現像位置で一旦停止させ、各現像カートリッジの現像位置間で加速と減速を行い、各現像カートリッジの現像位置間で現像色切り換え動作と同じ駆動プロファイル、各現像カートリッジの現像位置間で加速から連続して減速に切り換わる駆動プロファイルで加速と減速を行うので、最も高速となる画像形成中の色切り替え動作がそのまま使え、トナーの攪拌効果を上げることができると共に、駆動制御を簡素化できソフトウエアの負荷の低減、現像カートリッジの交換作業時間が短縮できる。
【００６２】
着脱位置から待機位置まで回転移動する間に現像カートリッジに関する情報の検知を行う検知位置を設け、検知位置は、現像カートリッジのいずれかが現像位置にあるときに他の現像カートリッジに関する情報の検知を行う位置であるので、駆動制御を簡素化できる。
【００６３】
現像カートリッジに関する情報の検知は、少なくとも現像カートリッジの有無、新旧判別、又はトナー色の検知を含み、駆動制御手段は、検知位置での現像カートリッジに関する情報のトナー色に基づき回転移動する待機位置を決定するので、各現像カートリッジのトナー色に対応して制御でき、待機位置におけるブラックの現像剤の現像カートリッジを着脱位置と検知位置との間に装着したので、特にブラックのトナーの攪拌効果を高く設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の実施の形態を示す図である。
【図２】現像ロータリーユニットとその現像位置と検知位置を説明する図である。
【図３】新旧判別検知装置の配置と動作を説明する図である。
【図４】現像カートリッジの着脱位置を説明する図である。
【図５】画像形成装置の断面図での現像ロータリーユニットのホームポジションの例を示す図である。
【図６】現像ロータリーユニットの駆動プロファイルの例を示す図である。
【図７】現像カートリッジの交換時の現像ロータリーユニットの駆動制御の流れを説明する図である。
【図８】画像形成装置の断面図での現像ロータリーユニットの現像位置及び検知位置の例を示す図である。
【図９】画像形成装置の断面図での現像ロータリーユニットの現像器交換位置の例を示す図である。
【図１０】現像ロータリーユニットの位置決め機構の例を示す図である。
【符号の説明】
１…現像ロータリーユニット、２…現像カートリッジ、３…感光体、４…中間転写媒体、５…露光装置、６…プロセスユニット、７…１次転写装置、８…２次転写装置、９…給紙トレイ、１０…給紙ローラ、１１…レジローラ、１２…紙搬送ユニット、１３…定着ユニット、１４…排紙トレイ、１５…扉体、２１…ロータリーフレーム、２２…現像ローラ、２３…歯車動力伝達機構、２４…入力歯車、２５…現像駆動出力歯車、２６…ロータリー駆動出力歯車、２７…現像カートリッジ付勢機構、３１…検知装置、３２…案内ガイド、３３…駆動モータ、３５…現像カートリッジ交換用開口部

Claims

静電潜像が形成される像担持体と、トナーを攪拌するオーガのないオーガレスの複数の現像カートリッジをロータリーフレームに着脱可能に搭載し現像色切り換え動作により前記各現像カートリッジを前記像担持体に対向する現像位置に回転移動して現像を行う現像ロータリーユニットと、該現像ロータリーユニットの回転移動を制御する駆動制御手段とを備え、前記駆動制御手段は、前記現像カートリッジの交換動作により該現像カートリッジの着脱を行う着脱位置から待機位置まで前記現像ロータリーユニットを回転移動させる際に、少なくとも２回以上の加速と減速を繰り返し行い前記待機位置まで前記現像ロータリーユニットを回転移動させることを特徴とする画像形成装置。
前記各現像カートリッジの現像位置で一旦停止させ、前記各現像カートリッジの現像位置間で加速と減速を行うことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記各現像カートリッジの現像位置間で前記現像色切り換え動作と同じ駆動プロファイルで加速と減速を行うことを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
前記各現像カートリッジの現像位置間で加速から連続して減速に切り換わる駆動プロファイルで加速と減速を行うことを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
前記着脱位置から前記待機位置まで回転移動する間に前記現像カートリッジに関する情報の検知を行う検知位置を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の画像形成装置。
前記検知位置は、前記現像カートリッジのいずれかが前記現像位置にあるときに他の現像カートリッジに関する情報の検知を行う位置であることを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
前記現像カートリッジに関する情報の検知は、少なくとも現像カートリッジの有無、新旧判別、又はトナー色の検知を含むことを特徴とする請求項５又は６記載の画像形成装置。
前記駆動制御手段は、前記検知位置での現像カートリッジに関する情報のトナー色に基づき回転移動する前記待機位置を決定することを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載の画像形成装置。
前記待機位置におけるブラックの現像剤の現像カートリッジを前記着脱位置と前記検知位置との間に装着したことを特徴とする請求項５乃至８のいずれかに記載の画像形成装置。