JP2005257875A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 現像カートリッジに内装する各種装置の駆動力を共通化することにより、簡素な機構による動作を可能にして、レイアウトの容易化や小型化を図ることができる安価な画像形成装置を提供する。
【解決手段】 収容トナーを攪拌・補給する調整フィン４５を備えて大容量のブラック（Ｋ）のトナーを収容する現像カートリッジ３７ｋと、調整フィン４５を備えずにイエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色トナーをそれぞれ収容する現像カートリッジ３７ｙ、３７ｍ、３７ｃと、を現像ロータリーユニット３３に装着可能な画像形成装置において、ギヤ列５１〜５７を介して共通利用する現像駆動モータの駆動力を感光体ドラム３２ａに対向する現像位置で伝達して現像ローラ３７ｂなどと共に、調整フィン４５を動作させる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、画像形成装置に関し、詳しくは、現像カートリッジに内装する各種装置を簡素な機構により動作させることのできるものに関する。

従来より、感光体により作製した担持体の表面に静電潜像を露光形成する電子写真記録方式の画像形成装置が知られており、この画像形成装置では、その静電潜像をトナー現像して担持させた担持体表面のトナー像を記録用紙などの記録媒体に転写して画像形成する。この静電潜像は、担持体表面に対向する現像ローラを回転させてその表面のトナーを乗り移らさせて付着させることによりトナー現像するようになっており、この現像ローラには、トナーの収容空間内で回転する供給ローラが圧接回転することによりトナーを供給する。

この電子写真記録方式を採用する画像形成装置には、担持体に対向させる現像ローラや供給ローラと共にトナーを収容する容器を備える現像カートリッジを、ロータリーユニット内に複数収納可能に構成された装置がある。この画像形成装置では、そのロータリーユニットを回転軸を中心に回転させることにより、担持体に対向する現像位置の現像カートリッジを切り換えることができる。

このことから、このような画像形成装置は、担持体表面にトナーを付着させる現像カートリッジとして、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のトナーをそれぞれ収容する現像カートリッジをロータリーユニットに収納（装着）可能に構成することにより、現像カートリッジを順次に切り換えて各色を重ねたカラー画像を形成することができる。

また、この電子写真記録方式の画像形成装置は、容器内の収容トナーを攪拌などしてリフレッシュさせることにより、画像品質を維持する必要がある。このため、ロータリーユニットを備える画像形成装置では、一定量の画像形成後にロータリーユニットを回転させて現像カートリッジの天地を逆転させることにより、容器内のトナーを一旦一緒にして、リフレッシュ可能に構成されているものもある。

すなわち、このような画像形成装置にあっては、カラー画像を形成する場合には、順次に現像カートリッジを切り換えることから、ロータリーユニットが回転して担持体に現像ローラを対向させる現像カートリッジの切換動作と並行して、現像するトナーを適宜リフレッシュして、画像品質を維持することができる。

しかるに、単色画像を形成する場合、同一の現像カートリッジを継続して使用することから、連続して画像形成動作（現像動作）を行う際には、その動作途中にロータリーユニットを一回転させる動作を行わなければならないときがある。このようにロータリーユニットを一回転させるには、時間が掛かって画像形成動作を中断してしまうことから、トナーを攪拌（調整）してリフレッシュする攪拌装置を現像カートリッジ内に収装することが考えられる。しかし、単色画像を形成する機会の少ないトナーを収容する現像カートリッジにまでその攪拌装置を備えさせると、無駄にコスト高になってしまう。このことから、文書などの単色画像を形成する機会の多いブラック（Ｋ）のトナーを収容する現像カートリッジのみに攪拌装置を備えさせることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、ロータリーユニットを備える画像形成装置には、現像カートリッジ（容器）内に、供給ローラが回転する空間を小さく仕切る仕切り板を設けて、一定量の画像形成後にロータリーユニットを回転させて現像カートリッジの天地を逆転させることにより、容器内のトナーを一旦一緒にして（リフレッシュして）その供給ローラの回転する空間内に再度トナーを補給（調整）する動作を行うものがある。

すなわち、このような画像形成装置にあっては、カラー画像を形成する場合には、順次に現像カートリッジを切り換えることから、現像カートリッジ内のトナーが無くなる前でも、現像カートリッジの切換動作と並行して、供給ローラの回転する空間にトナーを補給する動作を行っている。

このことから、このように仕切り板を有する現像カートリッジにおいても、単色画像を形成する機会の多い現像カートリッジには、回転によらずにトナーを供給ローラに補給する補給装置を備えさせる必要がある。
特開２００３−２５５６６２号公報

しかしながら、このように単色画像用のトナーを収容する現像カートリッジのみに、収容トナーの攪拌や補給などの調整動作を行う装置を内装させるにしても、現像ローラなどと駆動力を別個に伝達して動作させるとすると、その駆動源や伝達経路を別個にレイアウトしなければならず、小型化の妨げになると共に、コスト高になる、という問題があった。

そこで、本発明は、現像カートリッジに内装する各種装置の駆動力を共通化することにより、簡素な機構による動作を可能にして、レイアウトの容易化や小型化を図ることができる安価な画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する画像形成装置の第１の発明は、表面に静電潜像が形成されて該静電潜像を現像したトナー像を担持する担持体と、該担持体表面の静電潜像にトナーを付着させて現像することにより記録媒体の表面に転写するトナー像を形成する複数の現像カートリッジと、該複数の現像カートリッジを回転軸の周囲に収納して該回転軸を中心に回転することによりいずれかの現像カートリッジを担持体表面に対向させるロータリーユニットと、該ロータリーユニットの回転や現像カートリッジの駆動を制御してトナー像を形成する制御手段と、を備える画像形成装置であって、現像カートリッジは、トナーを収容する容器と、担持体に対向しつつ同期するように回転して該担持体表面にトナーを付着させる現像ローラと、容器内の収容トナーを連続して画像形成可能に調整する調整手段と、を具備して、該調整手段は、駆動源から現像ローラに駆動力を伝達する伝達機構に伝達部材を連結することにより、該現像ローラと駆動源を共通利用して動作することを特徴とするものである。

この発明では、調整手段は、現像ローラの駆動源から伝達される駆動力がその伝達機構に連結する伝達部材により分岐されて動作する。したがって、現像ローラおよび調整手段の駆動源や伝達機構を共通利用することができる。

上記課題を解決する画像形成装置の第２の発明は、上記第１の発明の特定事項に加え、前記現像ローラおよび調整手段は、現像カートリッジが担持体表面に対向する現像位置で駆動源からの伝達機構に伝達部材が連結することにより駆動力を伝達されて動作することを特徴とするものである。

この発明では、現像ローラおよび調整手段は、現像カートリッジが現像位置に位置するときにのみ伝達機構に連結されて動作する。したがって、現像位置以外に駆動源からの伝達経路を構築する必要がない。

上記課題を解決する画像形成装置の第３の発明は、上記第１または第２の発明の特定事項に加え、前記現像カートリッジがそれぞれ異なる色のトナーを収容してロータリーユニットに収納されることにより、カラー画像、多色画像、あるいは単色画像を形成可能に構成されるとともに、単色画像を形成する色のトナーを収容する現像カートリッジのみに調整手段が配設され、前記制御手段は、単色画像を形成する色のトナーを収容する現像カートリッジの調整動作は調整手段により行う一方、他の現像カートリッジの収容トナーは画像形成時のロータリーユニットの回転に伴って天地を反転させることにより該収容トナーの調整動作を行うことを特徴とするものである。

この発明では、単色画像用のトナーを収容する現像カートリッジにのみ、内装の調整手段を動作させる駆動力の伝達機構が配設される。したがって、他の現像カートリッジには現像ローラを動作させる駆動源の伝達機構を構築すればよい。

上記課題を解決する画像形成装置の第４の発明は、上記第１から第３のいずれかの発明の特定事項に加え、前記単色画像を形成する色のトナーを収容する現像カートリッジの容器は、他の現像カートリッジの容器よりも大容量に形成されていることを特徴とするものである。

この発明では、カラー画像用よりも、大容量の単色画像用のトナーを使用して大量の単色画像を連続して形成することができる。したがって、テキストなどの単色画像の形成頻度の大きな使用環境において、快適に収容トナーの調整を行いつつ大量の単色画像を形成することができる。

本発明によれば、現像ローラおよび調整手段の駆動源や伝達機構を共通化して利用することができ、装置本体内のレイアウトを容易に設計可能でコンパクトにすることができるとともに、駆動関係に掛かるコストを低減することができる。この現像ローラおよび調整手段は、現像位置でのみ動作させることにより、現像位置以外を省いて、よりレイアウトの容易化やコンパクト化と共にコスト低減を図ることができる。さらに、ロータリーユニットを回転させることなく連続して画像形成する単色画像用の現像カートリッジのみに調整手段を配設するとともに、そのトナーの収容量を増加することにより、カラー画像と共に単色画像を快適に連続形成することのできる簡素で安価な画像形成装置を提供することができる。

以下、本発明の最良の実施形態を図面に基づいて説明する。図１〜図７は本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す図である。

図１および図２において、画像形成装置は、文字等の画像を作成・出力する例えば、パーソナルコンピュータＰＣに接続して利用するものであり、そのパーソナルコンピュータＰＣに接続された制御ユニット１０が、用紙搬送装置２０および画像記録装置３０を統括制御することにより、記録用紙（記録媒体）に画像を形成してプリントアウトする。

制御ユニット１０は、装置本体内に搭載される回路基板上に構築されたコントローラ部１１およびエンジン制御部１２により構成されており、これらは予め準備されているプログラムに従って各種のデータ処理制御や装置各部の駆動制御を実行する。

簡単に説明すると、コントローラ部１１は、不図示のＣＰＵがメモリ内に格納されている処理プログラムに従って各種処理手順を実行することにより、パーソナルコンピュータＰＣのプリンタドライバとの間で印字命令などの各種情報をやり取りするとともに、記録用紙に印字などして画像形成するテキスト等の画像データを受け取って不図示のメモリ内に一時記憶する。このコントローラ部１１は、パーソナルコンピュータＰＣから受け取る画像データ（画像情報信号）がレッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）の所謂、ＲＧＢデータであることから、これらを印刷可能なイエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の所謂、ＹＭＣＫデータの画像データに変換しつつ、メモリ内から読み出してエンジン制御部１２に受け渡す。

エンジン制御部１２は、ＣＰＵ１３がＲＯＭ１４内に格納されている制御プログラムに従って、コントローラ部１１から例えば、ページ単位で画像データを受け取って本体メモリ１５内に一時記憶するとともに、ＲＡＭ１６をワークエリアとして使用しつつ用紙搬送装置２０および画像記録装置３０との間で各種情報をやり取りすることにより、その画像データに基づく画像を記録用紙に形成する。また、このときに、ＣＰＵ１３は、この画像形成制御を実行する際には、内蔵するタイマー機能（計時手段）１３ａにより各種処理時間などを計時することにより、装置各部を最適に動作させる。

なお、図２中、Ｉ／Ｏインターフェース１７は、各種情報をやり取り可能に、コントローラ部１１、用紙搬送装置２０および画像記録装置３０と、エンジン制御部１２と、の間を接続している。Ｄ／Ａコンバータ１８およびＡ／Ｄコンバータ１９は、エンジン制御部１２がコントローラ部１１、用紙搬送装置２０および画像記録装置３０との間でやり取りするその各種情報をそれぞれで処理することができるように、デジタル信号をアナログ信号に変換したり、アナログ信号をデジタル信号に変換する。

用紙搬送装置２０は、用紙カセット２１、排紙テーブル２２、ピックアップローラ２３、搬送ローラ対２４、レジストローラ対２５、切換ローラ対２６、排紙ローラ対２７、および、反転ローラ対２８、２９に加えて、画像記録装置３０の構成要素でもある中間転写ベルト３４と、転写ローラ３５と、定着ローラ対３６とにより構築されている。この用紙搬送装置２０は、用紙カセット２１内に積載する複数枚の記録用紙を一枚ずつ分離・搬送して画像記録装置３０の画像の記録形成位置Ｐに給送することにより、その記録用紙の片面側または両面側に受け取った文字等の画像データを記録形成させた後に、この画像形成済みの記録用紙を装置外に搬出して排紙テーブル２２上に積載する。

簡単に説明すると、ピックアップローラ２３は、用紙カセット２１内の昇降板２１ａ上に積載されている記録用紙に圧接回転することにより、その記録用紙を引き出すとともに不図示の分離手段と協働して一枚ずつに分離し搬送経路ｆに給送する。搬送ローラ対２４は、その記録用紙を挟持搬送して下流側のレジストローラ対２５のニップ部に先端を突き当てることによりスキューを矯正する。このレジストローラ対２５は、その記録用紙を画像の記録形成位置Ｐに画像記録装置３０の動作に同期するように挟持して給送する。

この画像の記録形成位置Ｐでは、中間転写ベルト３４と転写ローラ３５が、給送されてきた記録用紙を挟持しつつ回転することにより搬送するとともに、その記録用紙の一面側に画像を記録形成する。また、定着ローラ対３６が、その記録用紙を挟持しつつ回転することによりさらに下流側へと搬送するとともに、その記録用紙上に画像を定着させる。

この後に、切換ローラ対２６および排紙ローラ対２７は、その定着ローラ対３６からの記録用紙を排紙テーブル２２上に搬出して積載する。これにより、記録用紙は、一面側を画像の記録形成面として、画像記録装置３０による画像の記録形成位置Ｐに給送されて片面に画像形成された後に、排紙テーブル２２上に排紙される。

このときに、用紙搬送装置２０は、その記録用紙の両面に画像形成する両面モードがエンジン制御部１２に指示されている場合には、排紙ローラ対２７が排紙テーブル２２上に搬出した記録用紙の後端部を挟持する位置で一時停止した後に切換ローラ対２６と共に逆転駆動することにより、片面側に画像を記録形成した記録用紙を反転経路ｒに送り出す。

この後に、反転ローラ対２８、２９は、その記録用紙を挟持して反転経路ｒ内に通紙・搬送することにより、片面側への画像形成時における後端側を逆に先端側として、表裏を反転させた記録用紙を搬送経路ｆに再度給送してレジストローラ対２５に受け渡す。これにより、記録用紙は、他面側（画像の記録形成されていない一面側）を画像の記録形成面として、画像記録装置３０による画像の記録形成位置Ｐに再度給送されて両面に画像形成された後に、排紙テーブル２２上に排紙される。

一方、画像記録装置３０は、露光ユニット３１と、感光体カートリッジ３２と、現像ロータリーユニット３３と、中間転写ベルト３４と、転写ローラ３５と、定着ローラ対３６と、を備えている。この画像記録装置３０は、用紙搬送装置２０により搬送されて画像の記録形成位置Ｐに給送されてきた記録用紙の片面側または両面側に、受け取った文字等の画像データを電子写真方式により記録形成する。

簡単に説明すると、露光ユニット３１は、内装するレーザ光走査装置（ポリゴンミラー）３１ａが受け取った画像データに基づいて感光体カートリッジ３２内の感光体ドラム３２ａの表面にレーザ光を選択的に照射して露光走査することにより、その画像データに基づく静電潜像をその感光体ドラム３２ａの表面上に形成（作像）する。現像ロータリーユニット３３は、この感光体ドラム３２ａ上の静電潜像をイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）のトナーにより現像する各色毎の現像カートリッジ３７（図中には、３７ｙ、３７ｍ、３７ｃ、３７ｋと図示）を収納しており、静電潜像を形成する画像データに応じた現像カートリッジ３７を感光体ドラム３２ａに対向させて収容するトナーを付着させることによりその静電潜像をトナー現像する。

中間転写ベルト３４は、例えば、白黒のモノクロ画像（以下、単にモノクロ画像ともいう）の場合、感光体ドラム３２ａ上に形成されたブラック（Ｋ）のトナーによるトナー像を受け取って、そのベルト表面に記録用紙上に転写するトナー画像（トナー像）を保持する。また、この中間転写ベルト３４は、カラー画像の場合、感光体ドラム３２ａ上に形成されたイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）のトナーによるトナー像を順次に（順序はこれに限らない）重ねるように受け取って、そのベルト表面に記録用紙上に転写するカラーのトナー画像を形成して保持する。転写ローラ３５は、この中間転写ベルト３４との間（画像の記録形成位置Ｐ）に給送されてきた記録用紙を挟むように圧接（ニップ）して挟持搬送することにより、そのトナー画像を記録用紙に転写させる。すなわち、本実施形態では、トナー像の記録用紙への転写を中間転写ベルト３４が仲介する転写方式を採用している。なお、トナーは部材間のバイアス電圧に従って現像カートリッジ３７から感光体ドラム３２ａや中間転写ベルト３４を介して記録用紙に乗り移ることはいうまでもない。

定着ローラ対３６は、トナー画像が転写されて画像の記録形成位置Ｐから搬送されてきた記録用紙を加熱圧接することによりそのトナー画像を定着させるとともにその記録用紙をさらに下流側へと挟持搬送する。これにより、記録用紙は、受け取った画像データに基づくモノクロ画像またはカラー画像が片面側または両面側に記録形成（定着）され、このような動作を繰り返すことにより、複数枚に連続して画像を記録形成することができる。

なお、感光体ドラム３２ａは、中間転写ベルト３４に転写した後に残留するトナーが不図示のクリーニング装置により除電されて回収され、この後に、帯電器により現像ロータリーユニット３３の現像カートリッジ３７からトナーを受け取って付着させる電位に帯電される。また、中間転写ベルト３４も同様に、除電・帯電されてトナーの転写（付着）・回収が繰り返される。さらに、この回収時に飛散するトナーは、吸引ファン３８が排気ダクト３９を介して装置本体側を吸引することにより、その排気ダクト３９に取り付けられているフィルタ３９ａで捕集する。

また、現像ロータリーユニット３３は、図３に示すように、感光体ドラム３２ａ表面の静電潜像をトナー現像する現像カートリッジ３７ｙ、３７ｍ、３７ｃ、３７ｋが、回転軸３３ａを中心に回転する区画フレーム３３ｂにより区画されている収納位置内に複数収納（装着）されることにより構成されている。この現像ロータリーユニット３３は、エンジン制御部１２のＣＰＵ（制御手段）１３がコントローラ部１１を介して受け取ったパーソナルコンピュータＰＣからの画像データを含む印字命令に基づいて回転軸３３ａを中心に回転させることにより、感光体ドラム３２ａに対向させる現像カートリッジ３７ｙ、３７ｍ、３７ｃ、３７ｋを切り換えて、記録用紙の片面または両面に転写して画像形成するトナー像を現像する。

詳細には、現像カートリッジ３７ｙ、３７ｍ、３７ｃ、３７ｋは、それぞれ、容器３７ａと、現像ローラ３７ｂと、供給ローラ３７ｄと、仕切り板３７ｅと、を備えている。容器３７ａは、現像ロータリーユニット３３の区画フレーム３３ｂにより区画された各収納空間（位置）内に収納可能に相似形状に形成されてトナーを収容する。現像ローラ３７ｂは、現像ロータリーユニット３３の回転軸３３ａから離隔する容器３７ａの外周側に回転可能に支持されており、供給ローラ３７ｄから受け渡されるトナーを対向する感光体ドラム３２ａに付着させる。供給ローラ３７ｄは、現像ロータリーユニット３３の回転軸３３ａ側で現像ローラ３７ｂに隣接するように容器３７ａに回転可能に支持されており、その現像ローラ３７ｂに圧接回転することにより周囲のトナーを摩擦帯電させて供給する。仕切り板３７ｅは、供給ローラ３７ｄを囲うように設置されており、回転軸３３ａ側の空間と供給ローラ３７ｄの設置空間の回転方向上部を連通させる状態で容器３７ａ内のトナーの収容空間を仕切っている。

この構成により、現像カートリッジ３７ｙ、３７ｍ、３７ｃ、３７ｋは、仕切り板３７ｅにより仕切られた容器３７ａの外周側の空間内のトナーを供給ローラ３７ｄが圧接回転する現像ローラ３７ｂに供給する。また、この現像カートリッジ３７ｙ、３７ｍ、３７ｃ、３７ｋは、現像ロータリーユニット３３が図３における反時計回り方向に所定回転したときには、容器３７ａの回転軸３３ａ側および供給ローラ３７ｄ側の収容トナーを仕切り板３７ｅの上部（図３中における下方）で一緒にした後に、さらに所定回転することにより容器３７ａ内の収容トナーを攪拌してリフレッシュさせるとともに、その収容トナーを現像ローラ３７ｂに供給可能に供給ローラ３７ｄ側に集める。すなわち、このように回転する現像ロータリーユニット３３に装着する現像カートリッジ３７ｙ、３７ｍ、３７ｃ、３７ｋにおいては、その回転により収容トナーが供給ローラ３７ｄ側に攪拌されつつ補給されるので、収容トナーを攪拌・補給などする調整動作を行うための調整装置（所謂、アジテータ装置やオーガー装置）を適宜省略することができる。

すなわち、現像カートリッジ３７ｙ、３７ｍ、３７ｃは、カラー画像を形成するイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）の各色トナーを収容することから、各色トナーを選択するために現像ロータリーユニット３３が回転して収容トナーを攪拌・補給（調整）可能であることから、アジテータ装置やオーガー装置を備えることなく、内装する現像ローラ３７ｂおよび供給ローラ３７ｄを回転駆動させる。

一方、現像カートリッジ３７ｋは、テキストなどのモノクロ画像を形成するブラック（Ｋ）のトナーを収容して連続する画像形成を行う場合もあることから、現像ロータリーユニット３３を回転させることなく、収容トナーを攪拌・補給するために、アジテータ・オーガー装置としての調整フィン装置（調整手段）が設けられており、内装する現像ローラ３７ｂおよび供給ローラ３７ｄと共に、調整フィン４５が回転駆動して収容トナーを攪拌・補給する。

この現像カートリッジ３７ｋは、容器３７ａのトナーの収容容量が、現像カートリッジ３７ｙ、３７ｍ、３７ｃよりも大容量に形成されており、オフィスなどのようにテキストなどの大量のモノクロ画像を連続形成する設置環境においても、カートリッジ交換というトナーの補充作業回数を低減するように設計されている。詳細には、現像ロータリーユニット３３の区画フレーム３３ｂは、回転軸３３ａを中心とする均等間隔（角度）の法線方向からずれて、現像カートリッジ３７ｙ、３７ｍ、３７ｃ、３７ｋの収納位置（空間）を区画しており、例えば、現像カートリッジ３７ｋの容器３７ａは、中心角が略１２０度で拡開する収納空間を占有するトナーの収容容量に設定される一方、現像カートリッジ３７ｙ、３７ｍ、３７ｃの容器３７ａは、中心角が略８０度で拡開する収納空間を占有するトナーの収容容量に設定されている。

また、現像カートリッジ３７ｙ、３７ｍ、３７ｃ、３７ｋは、感光体ドラム３２ａに対向する現像位置に位置する際には、現像駆動本体ギヤ５１と、現像駆動ロータリーギヤ５２と、現像駆動伝達ギヤ５３と、現像ローラギヤ５４と、供給ローラギヤ５５とを互いに噛合させて連結する輪列構成（ギヤの伝達部材による伝達機構）により現像ローラ３７ｂおよび供給ローラ３７ｄが回転して動作する。その現像ローラ３７ｂは、エンジン制御部１２からの制御信号に応じて駆動する不図示の現像駆動モータ（駆動源）からの駆動力がギヤ列５１〜５３を介して伝達されて現像ローラギヤ５４が回転することにより駆動する。また、供給ローラ３７ｄは、その現像ローラギヤ５４に噛合する供給ローラギヤ５５が回転することにより駆動する。

さらに、現像カートリッジ３７ｋは、現像位置においては、このギヤ列５１〜５５に加えて、調整駆動伝達ギヤ５６と、調整フィンギヤ５７とを互いに噛合させて連結する輪列構成により調整フィン４５が回転して動作する。この調整フィン４５は、現像駆動モータからの駆動力がギヤ列５１〜５５を介して伝達されて現像ローラ３７ｂおよび供給ローラ３７ｄが回転駆動するのと同時に、そのうちの現像駆動ロータリーギヤ５２に噛合する調整駆動伝達ギヤ５６を介して調整フィンギヤ５７が回転することにより駆動する。

すなわち、調整フィン４５は、現像ローラ３７ｂなどを動作させる駆動力を分岐して動作させることができ、現像ローラ３７ｂなどと現像駆動モータ等を共通利用して、特別に駆動源や伝達機構を配設する必要がない。また、この調整フィン４５は、現像カートリッジ３７ｙ、３７ｍ、３７ｃには設ける必要はないので、調整駆動伝達ギヤ５６などを省くことができる。さらに、この調整フィン４５および現像ローラ３７ｂ等は、現像カートリッジ３７ｙ、３７ｍ、３７ｃ、３７ｋが感光体ドラム３２ａに対向する現像位置に位置するときにのみ動作するので、現像位置以外の位置でも動作させるように、特別に駆動源や伝達機構を配設する必要がない。

ここで、現像ロータリーユニット３３は、回転軸３３ａを中心に回転するロータリーフレーム３３ｃ（図４に図示）に取り付けられており、同様に、エンジン制御部１２からの制御信号に応じて駆動するロータリー駆動モータからの駆動力によりそのロータリーフレーム３３ｃが１２０度または８０度回転することにより、装着されている現像カートリッジ３７ｙ、３７ｍ、３７ｃ、３７ｋを感光体ドラム３２ａに対向する現像位置に順次に移動させる。

詳細には、現像駆動伝達ギヤ５３、現像ローラギヤ５４および供給ローラギヤ５５は、現像カートリッジ３７ｙ、３７ｍ、３７ｃ、３７ｋのそれぞれに配置されて計４組が取り付けられている。ローラギヤ５４、５５は、それぞれのローラ３７ｂ、３７ｄの一端側に同軸になるように固設されて互いに噛合する状態で容器３７ａに回転自在に軸支されており、現像駆動伝達ギヤ５３は、このうちの現像ローラギヤ５４に噛合して容器３７ａに回転自在に軸支されている。また、調整駆動伝達ギヤ５６および調整フィンギヤ５７は、現像カートリッジ３７ｋに１組が配置されている。同様に、調整フィンギヤ５７は、調整フィン４５の一端側に同軸になるように固設されて容器３７ａに回転自在に軸支されており、調整駆動伝達ギヤ５６も容器３７ａに回転自在に軸支されている。

一方、現像駆動本体ギヤ５１および現像駆動ロータリーギヤ５２は、現像ロータリーユニット３３側に配置されている。現像駆動ロータリーギヤ５２は、現像ロータリーユニット３３に装着される現像カートリッジ３７ｙ、３７ｍ、３７ｃ、３７ｋ毎の収納位置に対応するように計４個が取り付けられており、挿脱される現像カートリッジ３７毎の現像駆動伝達ギヤ５３に噛合可能に、現像ロータリーユニット３３と一体回転するロータリーフレーム３３ｃに回転自在に軸支されている。現像駆動本体ギヤ５１は、図示することは省略するが、現像駆動モータに対応するように１個が取り付けられており、その現像駆動モータのモータピニオンに噛合している。また、この現像駆動本体ギヤ５１は、回転してきた現像駆動ロータリーギヤ５２に噛合する位置で回転自在に本体フレーム５９（図５に図示）に軸支されており、その現像駆動ロータリーギヤ５２を介して、動作させる現像カートリッジ３７ｙ、３７ｍ、３７ｃ、３７ｋの現像駆動伝達ギヤ５３（現像ローラギヤ５４）、と、また、現像カートリッジ３７ｋの調整駆動伝達ギヤ５６（調整フィンギヤ５７）と連結されることにより、現像駆動モータの駆動力を伝達する伝達経路の輪列を構築する。

これにより、図４（ａ）に示すように、現像カートリッジ３７ｙ、３７ｍ、３７ｃ、３７ｋを交換する際には、その現像カートリッジ側に配設された現像ローラギヤ５４など（現像ローラ３７ｂのみを図示）が現像ロータリーユニット３３内から挿脱されて一緒に交換される。この現像カートリッジ３７ｙ、３７ｍ、３７ｃ、３７ｋが現像ロータリーユニット３３に装着される際には、図４（ｂ）に示すように、現像ロータリーフレーム３３ｃ側の現像駆動ロータリーギヤ５２の回転軸と同軸の支持軸５２ａに、容器３７ａの両端面が揺動可能に支持されて一方向に付勢されることにより、現像駆動伝達ギヤ５３や調整駆動伝達ギヤ５６がその現像駆動ロータリーギヤ５２に噛合して連結される。

よって、調整フィン４５を備えていない現像カートリッジ３７ｙ、３７ｍ、３７ｃでは、現像位置において、現像駆動本体ギヤ５１に現像駆動ロータリーギヤ５２が噛合することにより、図５に示すギヤ列５１〜５５を介して現像ローラ３７ｂおよび供給ローラ３７ｄを回転駆動させる現像駆動モータの駆動力を伝達する輪列（伝達経路）を構築する。一方、調整フィン４５を備える現像カートリッジ３７ｋでは、現像位置において、現像駆動本体ギヤ５１に現像駆動ロータリーギヤ５２が噛合することにより、図６に示すギヤ列５１〜５７を介して現像ローラ３７ｂおよび供給ローラ３７ｄと共に調整フィン４５を回転駆動させる現像駆動モータの駆動力を伝達する輪列（伝達経路）を構築する。すなわち、調整フィン４５は、現像ローラ３７ｂおよび供給ローラ３７ｄと駆動源を共通利用して回転駆動する。ここで、現像駆動本体ギヤ５１は、現像ローラ３７ｂの逆回転方向には空転するようにワンウェイクラッチを内蔵しており、回転する現像駆動ロータリーギヤ５２に噛合する際には逃げることができ、互いの歯先の衝突により損傷してしまうことを回避している。なお、図５や図６は、ギヤ列の噛合関係を図示するものであり、現実の位置関係を示すものではない。

また、図１〜図３に戻って、現像カートリッジ３７ｙ、３７ｍ、３７ｃ、３７ｋには、不揮発性メモリ４２と、現像側コネクタ４３とが個々に内蔵されており、現像ロータリーユニット３３側には、制御側コネクタ４４が配置されている。不揮発性メモリ４２は、製造番号等の識別情報と共に、収容するトナーの色や収容容量や製造年月日や消費量などの各種情報を書換可能に記憶する。現像側コネクタ４３は、それぞれ不揮発性メモリ４２に接続されて記憶する情報の読出や書換を行う。制御側コネクタ４４は、現像ロータリーユニット３３の外周に移動しないように配置されており、現像カートリッジ３７ｙ、３７ｍ、３７ｃ、３７ｋのいずれかの現像側コネクタ４３に対面するときに、各種情報を非接触通信してやり取りする。

そして、エンジン制御部１２のＣＰＵ１３は、電源投入後にはＲＯＭ１４内の制御プログラムに従って各種制御動作を実行するようになっており、電源投入時や現像カートリッジ３７ｙ、３７ｍ、３７ｃ、３７ｋの交換時に、コネクタ４３、４４を介する非接触通信を行うことにより、現像ロータリーユニット３３の収納位置における現像カートリッジ３７ｙ、３７ｍ、３７ｃ、３７ｋの有無を本体メモリ１５内に保持（記憶）する。また、このＣＰＵ１３は、コネクタ４３、４４を介して各現像カートリッジ３７ｙ、３７ｍ、３７ｃ、３７ｋの不揮発性メモリ４２内に書き込まれている各種情報を順次に読み出して、その現像カートリッジ毎の位置情報や調整フィン４５の有無やトナーの色情報や消費量（残量）などを本体メモリ１５内に保持する。さらに、このＣＰＵ１３は、画像形成動作中や画像形成終了後には、その画像形成により消費したトナー量などの各種情報をコネクタ４３、４４を介して各現像カートリッジ３７ｙ、３７ｍ、３７ｃ、３７ｋの不揮発性メモリ４２内に書き込んで書き換える。これにより、制御ユニット１０のエンジン制御部１２は、現像ロータリーユニット３３の収納位置に収納された現像カートリッジ３７ｙ、３７ｍ、３７ｃ、３７ｋの有無や位置と共に、その収納トナーの色情報や収容量などの各種情報を適宜把握することができる。

したがって、コントローラ部１１から送られてきた画像データがカラー画像である場合には、図７に示すように、現像ロータリーユニット３３を適宜回転させて現像カートリッジ３７ｙ、３７ｍ、３７ｃを順次に現像位置に位置させることにより、容器３７ａ内の収容トナーを撹拌・補給しつつ感光体ドラム３２ａ上の静電潜像をトナー現像してカラー画像を記録用紙の片面または両面に記録形成することができる。一方、画像データがモノクロ画像である場合には、図３に示すように、現像カートリッジ３７ｋを現像位置に位置させた後に、現像ロータリーユニット３３を回転させることなく、現像ローラ３７ｂなどと共に調整フィン４５も回転駆動させることにより、収容トナーを攪拌・補給しつつ感光体ドラム３２ａ上の静電潜像をトナー現像してモノクロ画像を記録用紙の片面または両面に連続して記録形成することができる。すなわち、この現像カートリッジ３７ｋは、他の現像カートリッジ３７ｙ、３７ｍ、３７ｃよりも大容量のブラック（Ｋ）のトナーを収容することができ、大量の画像形成を行うことができる。

具体的には、現像カートリッジ３７ｋには、ブラック（Ｋ）のトナーを３７０ｇ収容することができ、画像記録面のうちの５％にドット印字を行うときには、Ａ４サイズの記録用紙で約９，０００枚にモノクロ画像を形成することができる。これに対して、現像カートリッジ３７ｙ、３７ｍ、３７ｃには、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）のトナーをそれぞれ２１０ｇ収容することができ、同様なドット印字を行うと、Ａ４サイズの記録用紙で約５，０００枚にカラー画像を形成することができる。

このように本実施形態においては、モノクロ画像を形成する現像カートリッジ３７ｋのトナーの収容量を増加することにより、テキストなどのモノクロ画像を形成する機会の多い設置環境でも快適に利用することができる。

また、現像ロータリーユニット３３を回転させることなく収容トナーを撹拌・補給する調整フィン４５は、この現像カートリッジ３７ｋのみに配置されているとともに、この調整フィン４５の駆動モータや伝達機構は現像ローラ３７ｂなどと共通化されている。さらに、この調整フィン４５や現像ローラ３７ｂなどは感光体ドラム３２ａに対向する現像位置でのみ回転駆動させて動作させるように駆動モータや伝達機構が構築されている。

したがって、ブラック（Ｋ）のトナーの大容量化と共に、装置本体内のレイアウトをコンパクトに容易に設計することができ、また、駆動関係に掛かるコストを低減することができる。この結果、カラー画像と共にモノクロ画像を快適に連続形成することのできる簡素で安価な画像形成装置を提供することができる。

これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。

本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す図であり、その概略全体構成を示す透視正面図である。 その駆動制御を説明する関係ブロック図である。 その現像カートリッジを収納する現像ロータリーユニットを示す透視正面図である。 その現像カートリッジの現像ロータリーユニットへの挿脱を示す図であり、（ａ）はその挿脱途中の状態を示す側面図、（ｂ）はその装着時の状態を示す側面図である。 その現像カートリッジへの駆動力の伝達を示す展開図である。 その図５と異なる現像カートリッジへの駆動力の伝達を示す展開図である。 その現像カートリッジの切換を説明する一例として、現像ロータリーユニットを示す透視正面図である。

符号の説明

１０ 制御ユニット
１１ コントローラ部
１２ エンジン制御部
１３ ＣＰＵ
１４ ＲＡＭ
１５ 本体メモリ
１６ ＲＡＭ
２０ 用紙搬送装置
３０ 画像記録装置
３１ 露光ユニット
３２ａ 感光体ドラム
３３ 現像ロータリーユニット
３３ａ 回転軸
３４ 中間転写ベルト
３５ 転写ローラ
３６ 定着ローラ対
３７ａ 容器
３７ｂ 現像ローラ
３７ｄ 供給ローラ
３７ｅ 仕切り板
３７ｙ、３７ｍ、３７ｃ、３７ｋ 現像カートリッジ
４２ 不揮発性メモリ
４３ 現像側コネクタ
４４ 制御側コネクタ
４５ 調整フィン
５１ 現像駆動本体ギヤ
５２ 現像駆動ロータリーギヤ
５３ 現像駆動伝達ギヤ
５４ 現像ローラギヤ
５５ 供給ローラギヤ
５６ 調整駆動伝達ギヤ
５７ 調整フィンギヤ
５９ 本体フレーム
Ｐ 記録形成位置

Claims (4)

1. 表面に静電潜像が形成されて該静電潜像を現像したトナー像を担持する担持体と、該担持体表面の静電潜像にトナーを付着させて現像することにより記録媒体の表面に転写するトナー像を形成する複数の現像カートリッジと、該複数の現像カートリッジを回転軸の周囲に収納して該回転軸を中心に回転することによりいずれかの現像カートリッジを担持体表面に対向させるロータリーユニットと、該ロータリーユニットの回転や現像カートリッジの駆動を制御してトナー像を形成する制御手段と、を備える画像形成装置であって、
   現像カートリッジは、トナーを収容する容器と、担持体に対向しつつ同期するように回転して該担持体表面にトナーを付着させる現像ローラと、容器内の収容トナーを連続して画像形成可能に調整する調整手段と、を具備して、
   該調整手段は、駆動源から現像ローラに駆動力を伝達する伝達機構に伝達部材を連結することにより、該現像ローラと駆動源を共通利用して動作することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記現像ローラおよび調整手段は、現像カートリッジが担持体表面に対向する現像位置で駆動源からの伝達機構に伝達部材が連結することにより駆動力を伝達されて動作することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記現像カートリッジがそれぞれ異なる色のトナーを収容してロータリーユニットに収納されることにより、カラー画像、多色画像、あるいは単色画像を形成可能に構成されるとともに、単色画像を形成する色のトナーを収容する現像カートリッジのみに調整手段が配設され、
   前記制御手段は、単色画像を形成する色のトナーを収容する現像カートリッジの調整動作は調整手段により行う一方、他の現像カートリッジの収容トナーは画像形成時のロータリーユニットの回転に伴って天地を反転させることにより該収容トナーの調整動作を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記単色画像を形成する色のトナーを収容する現像カートリッジの容器は、他の現像カートリッジの容器よりも大容量に形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の画像形成装置。

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