JP2006126555A - 画像形成装置 - Google Patents

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JP2006126555A JP2004315567A JP2004315567A JP2006126555A JP 2006126555 A JP2006126555 A JP 2006126555A JP 2004315567 A JP2004315567 A JP 2004315567A JP 2004315567 A JP2004315567 A JP 2004315567A JP 2006126555 A JP2006126555 A JP 2006126555A
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陽一 山田
Keiichi Taguchi
▲恵▼一 田口
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Abstract


【課題】 待機時間が短い場合にも画像形成を再開する際には当初から現像ローラの外周
面上のトナーが均一になるようにして、高品質の画像形成を行うことのできる画像形成装
置を提供すること。
【解決手段】 同色のブラック(K)のトナーを収容して感光体ドラム32a上の静電潜
像を現像する現像カートリッジ37を現像ロータリーユニット33内に複数収納する画像
形成装置において、待機状態に移行する前に、現像ロータリーユニットが反時計回りに9
0度回転したときに、現像カートリッジの不揮発性メモリ46内の情報を書き換えるのと
並行して、感光体ドラムに対面する現像位置の現像ローラを空回転させてその外周面42
a上のトナーを補給・リフレッシュさせる。
【選択図】 図5

Description

本発明は、画像形成装置に関し、詳しくは、画像形成の再開当初から高品質の画像形成
を行うことが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、担持体表面に対面する現像ローラを回転させてそのローラの外周面
上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は、担持体に対面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(現像器)が挿脱可能に
装着されており、この現像カートリッジを現像ロータリーユニット内に複数収納可能に構
成された装置も存在する。この画像形成装置では、その現像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、担持体に現像ローラを対面させ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現像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トナーを重ねたカラー
画像を形成することができる(例えば、特許文献1参照)。なお、この構成では、一色の
トナーによる単色画像、例えば、ブラック(K)のトナーによる白黒のモノクロ画像(以
下、単にモノクロ画像ともいう)を形成することができることはいうまでもない。
また、このようにロータリーユニットを備える画像形成装置には、同色(主にブラック
)のトナーを収容する複数の現像カートリッジを装着可能に構成することが提案されてい
る。この構成では、トナー切れなどのタイミング毎にロータリーユニットを回転させて使
用する現像カートリッジを順次に切り換えることにより、現像カートリッジを交換するト
ナーの補充作業回数を低減して長期にわたって単色画像の形成を継続することを実現する
ことができる(例えば、特許文献2、3参照)。
特開2004−126089号公報 特開2002−351190号公報 特開2003−316106号公報
しかしながら、このような従来の電子写真記録方式を採用する画像形成装置にあっては
、画像形成動作が終了した後の待機時間がある程度長く、現像ローラを回転させない状態
のまま放置されると、現像ローラの外周面のうち、担持体表面に対面する状態になって外
部に露出する領域と、現像カートリッジの容器内に位置する領域とで、その外周面上のト
ナーの状態に差が生じる。このために、次の画像形成動作を再開したときには、露出領域
と容器内領域に対応する、言い換えると、現像ローラの回転周期に一致する濃度ムラが画
像内に発生して、画像品質に問題が発生する可能性があった。
この問題を解消するために、上記文献1では、前回の画像形成動作終了からの経過時間
を計時して、その経過時間が設定時間以上となったときに、現像ローラを空回転させてリ
フレッシュすることにより、現像ローラの外周面上のトナーを均一の品質にすることが提
案されている。
この上記文献1に記載の画像形成装置では、長めの待機時間による画像品質の低下を解
消することが実現できたが、その待機時間が短時間の場合にも、対策を講じた方がよいこ
とが判明した。
まず、現像ローラは、現像カートリッジ内で回転する供給ローラによりその外周面上に
トナーが繰り返し供給されつつ帯電されることにより、担持体表面の静電潜像にそのトナ
ーを付着させる現像動作を継続することから、その外周面上のトナーは所望の帯電電圧に
飽和された状態となっている。
この現像ローラの外周面上のトナーは、担持体表面の静電潜像に選択的に付着させるこ
とから、担持体表面の静電潜像に対応する箇所であったか否かでムラが生じるが、そのム
ラを解消するように、新しいトナーが補給される。このとき、補給されるトナーは、供給
ローラの周囲に存在していることから、現像動作が繰り返されている間には、まったく離
れた位置のものよりも現像ローラの外周面上のトナーに近い帯電状態になっている。この
ため、現像ローラは、外周面上のトナーを繰り返し補給することにより均等な状態にして
担持体表面の静電潜像を均一な品質で現像することができる。
しかるに、最後の現像動作を行ったときに、現像ローラの外周面上のトナーにムラがあ
る状態で停止されると、その外周面上に残っていたトナーの状態と、次の画像形成で現像
動作を再開したときにその現像ローラの外周面上のムラを解消するように補給されたトナ
ーの状態との間に差が生じる。すなわち、担持体表面に対面する現像ローラの外周面上の
トナーは電気的に浮いた状態で放置されるが、現像カートリッジ内のトナーは周囲に他の
大量のトナーが存在する状態であることから、短時間の放置でも帯電の程度に差が生じて
しまっていることが想定される。この状態では、現像動作を再開したとしても、現像ロー
ラの外周面上のトナーにより、担持体表面の静電潜像を均一な品質で現像することができ
なくなる。
このトナーの不均一現象は、色の異なるトナーの種別に応じた特性によって差が生じる
傾向にあり、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーのうち、特に、モノクロ単
色画像を連続印字する頻度の高いブラックのトナーは、カーボンが含まれていて導電性に
優れることから他の色のトナーよりも不均一になり易く、そのカーボンの含有率を上げる
ほどその不均一は顕著になるようである。
この導電特性の差異から、ブラックのトナーは、他の色のトナーとは帯電電圧を異なら
せており、帯電電圧が飽和するまでに他の色のトナーの場合よりも多く現像ローラを回転
させる必要がある。このことから、ブラックのトナーの場合には、このトナーの不均一現
象が解消されるまでに必要な現像ローラの回転数は、例えば、他の色のトナーの場合には
1回転でよいところを、ブラックのトナーの場合には2回転以上させたほうが良いなどと
多くなる傾向にある。
ここで、このトナーの不均一現象が現れないようにする一案としては、現像ローラの外
周面上のトナーの帯電効率(電圧)を上げることが考えられるが、この帯電電圧を無闇に
上げてしまうと、現像性が悪化し、濃度ムラなどの画像劣化を引き起こす結果となり、対
策としては適さない。
また、このトナーの不均一現象は、トナーの帯電特性に依って発生する可能性が変わる
ことから、周囲の環境の温度や湿度、また、トナーの劣化程度などのような他の要因によ
っても生じ易くなる。
そこで、本発明は、待機時間が短い場合にも画像形成を再開する際には当初から現像ロ
ーラの外周面上のトナーが均一になるようにして、高品質の画像形成を行うことのできる
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、画像データに基づく静電潜像が表面
に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
像にトナーを選択的に付着させて該静電潜像を現像する現像器と、該現像器の複数を回転
軸の周囲に挿脱可能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器を
担持体表面に対向させる現像ロータリーユニットと、受け取った画像データに応じて担持
体や現像器などの装置各部の駆動を制御する制御部と、を備えて、担持体表面のトナー像
を記録媒体に転写して定着させることにより単色画像を形成する画像形成装置であって、
現像器は、同色のトナーを収容する容器と、担持体に外周面を対面させつつ回転すること
により該外周面上のトナーを該担持体に付着させる現像ローラと、該現像ローラの回転時
に当該現像ローラの外周面に容器内のトナーを供給する供給手段と、各種情報を書き換え
可能に保持するメモリと、を有して、制御部は、いずれかの現像器の現像ローラが担持体
に対面する際に、他の現像器のメモリ内の情報を書き換える情報書換手段を備えて、受け
取った最終の画像データの画像形成終了後に当該画像形成に使用した現像器のメモリ内の
情報の書き換え動作を行うのと並行して、担持体に対面する現像器の現像ローラを空回転
させることを特徴とするものである。
この発明では、待機状態に移行する前に、現像器のメモリ内の情報の書換動作と並行し
て、他の現像器の現像ローラが空回転される。したがって、現像ローラの最終回転付近で
トナー現像を行っていてその外周面上のトナーにその厚さや帯電量などにムラがある場合
でも、その現像ローラの空回転により、その外周面上に均等なトナーを付着させることが
でき、トナー現像を高品質に行い得る状態にすることができる。
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、
前記制御部は、画像形成終了後に受け取った画像データの画像形成では、当該先の画像形
成終了後に現像ローラを空回転させた現像器を使用することを特徴とするものである。
この発明では、待機後の画像形成時には、待機状態に移行する直前に空回転させた現像
ローラが担持体に対面されて画像形成される。したがって、外周面上に均等なトナーが付
着されてその厚さや帯電量などのムラが解消された現像ローラにより、次に受け取った画
像データに基づいて形成した静電潜像を高品質にトナー現像することができる。
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、前記情報書換手段は、現像ロータリーユニットが回転して隣接する現像器が担
持体に対面する際に、直前に該担持体に対面していた現像器のメモリ内の情報を書き換え
るように配置されていることを特徴とするものである。
この発明では、担持体に対面させる現像ローラを一つずらすように現像ロータリーユニ
ットを回転させるだけで、待機前のメモリ内への情報の書換動作と現像ローラの空回転を
実行することができ、その空回転させた現像ローラを次の画像形成時に使用する場合には
、使用する現像器を一つずつずらして収容するトナーを消費することができる。したがっ
て、待機後に使用する現像ローラを空回転させてその外周面上に均等なトナーを付着させ
て高品質なトナー現像を行うとともに、その複数の現像器内の収容トナーを均等に消費す
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、前記制御部は、トナーを劣化させる情報を取得する手段を備えて、該
トナーの劣化情報に基づいて現像器の現像ローラを空回転させることを特徴とするもので
ある。
この発明では、周囲環境の温湿度や現像ローラの回転数等が予め設定されている設定値
を超えるなど、トナーの帯電特性を劣化させる閾値を超えている場合に、次の画像形成開
始前に、現像ローラが空回転される。したがって、無闇に現像ローラを空回転させること
なく、トナーの帯電特性が劣っているために、現像ローラの外周面上のトナーの厚さや帯
電量などに次のトナー現像の品質に影響のあるムラが生じている場合でも、その現像ロー
ラを空回転させて均等なトナーが付着している状態にすることができ、トナー現像を高品
質に行い得る状態にすることができる。
上記課題を解決する画像形成装置の第5の発明は、上記第1から第4のいずれかの発明
の特定事項に加え、前記制御部は、現像器の現像ローラを予め設定されている設定回数だ
け空回転させることを特徴とするものである。
この発明では、次の画像形成開始前に、現像ローラを設定回数だけ空回転させることが
できる。したがって、現像ローラの外周面上のトナーの厚さや帯電量などにムラが生じて
いる場合でも、そのムラを解消することができる回数以上、その現像ローラを空回転させ
ることができ、その現像ローラの外周面上に均等なトナーを付着させて、トナー現像を高
品質に行い得る状態にすることができる。
このように本発明によれば、待機時の現像ローラの外周面上のトナーに、次のトナー現
像の品質に影響のあるムラが生じている可能性がある場合に、その現像ローラを空回転さ
せるので、その現像ローラの外周面上に均等なトナーを付着させることができる。したが
って、待機時間が短い場合でも、次の画像形成開始当初から担持体表面の静電潜像を高品
質にトナー現像することができ、信頼性高く高品質の画像形成を行うことができる。
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4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、R
GB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(D)をアナ
ログ信号(A)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による画像の記録形成位置P1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
像記録装置30の動作に同期するように画像の記録形成位置P1に挟持して給送する。
この画像の記録形成位置P1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、後述する画像記録装
置30において作像されてその中間転写ベルト34に一次転写されたトナー画像をその記
録用紙の一面側に二次転写することにより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P1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P1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P1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(
担持体)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を挿脱(着脱)可能に収納しており、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(現像器)37を感光体ドラム32aに対面する現像位置P2に位置さ
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、感光体ドラム32aに対面する転写位置P3で、例えば、モノ
クロ画像の場合、その感光体ドラム32a上に形成されたブラック(K)のトナーによる
トナー像を一次転写されることにより受け取って、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)そのベルト表面に重ねるよ
うに転写位置P3で受け取って、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P1)
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二次転写させる。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。
定着ローラ対36は、画像の記録形成位置P1から搬送されてきた記録用紙に加熱圧接
することにより、現像位置P2や転写位置P3で現像・転写された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。
そして、現像ロータリーユニット33は、回転軸33aを中心に回転する区画フレーム
33bにより区画されている収納位置内に、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37が複数収納(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(制御部)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
面させる現像位置P2の現像カートリッジ37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。
例えば、この画像形成装置は、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンダ(M)、ブラ
ック(K)の各色トナーを収容する現像カートリッジ37を現像ロータリーユニット33
内に収納するとともに、この現像ロータリーユニット33を回転させて感光体ドラム32
a上の静電潜像を現像する現像カートリッジ37を、その各色の収容トナーを色重ねした
り選択するように切り換えることにより、カラー画像から単色画像までを形成可能な装置
として利用することができる。
また、この画像形成装置は、すべての現像カートリッジ37内に同色のトナーを収容し
て現像ロータリーユニット33に収納しても画像形成可能に構成されており、例えば、同
色のブラック(K)のトナーを収容する4本の現像カートリッジ37を装着することがで
きる。この場合には、現像ロータリーユニット33を回転して感光体ドラム32a上の静
電潜像を現像する現像カートリッジ37を順次に切り換えてモノクロ画像を連続印字して
形成する専用機として利用することができ、例えば、受け取った画像データに応じて現像
カートリッジ37を適宜切り換えて快適な画像形成動作を実行することができる。
そして、現像カートリッジ37は、図3に示すように、容器41と、現像ローラ42と
、供給ローラ43と、を備えている。容器41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Tを収容する。現像ローラ42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41の外周側に回転可能に支持されており、供給ローラ43から受け渡さ
れるトナーTを対面する感光体ドラム32aに付着させる。供給ローラ43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42に隣接するように容器41に回転
可能に支持されており、その現像ローラ42に圧接回転することにより周囲のトナーTを
供給する。この現像カートリッジ37の容器41は、供給ローラ43の隣接位置に仕切り
板41aが設置されており、この仕切り板41aは、回転軸33a側の空間と供給ローラ
43の設置空間の上部を連通させる状態で容器41内のトナーTの収容空間を仕切ってい
る。すなわち、供給ローラ43は、現像ローラ42の外周面42aにトナーTを供給する
一般的な供給手段を構成する。この供給手段は、このようなローラ形式に限らずに、他の
方式によりトナーTを供給するものであってもよいことはいうまでもない。
この構成により、現像カートリッジ37は、仕切り板41aにより仕切られた容器41
の外周側の空間内のトナーTを、供給ローラ43が圧接回転する現像ローラ42に供給す
る。また、この現像カートリッジ37は、現像ロータリーユニット33が図1における反
時計回り方向に90度ずつ回転して180度回転したときには、容器41の回転軸33a
側および供給ローラ43側の収容トナーTを仕切り板41aの上部(図1中における下方
)で一緒にした後に、さらに90度ずつ回転することにより容器41内の収容トナーT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Tを現像ローラ42に供給可能に
供給ローラ43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37においては、その回転により収容トナーTが供給ローラ
43側に攪拌されつつ補給されるので、収容トナーT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
。ただし、この現像カートリッジ37は、調整装置を省略する場合には、少なくとも現像
ローラ42に供給するトナーTが供給ローラ43の周囲からなくなる前に、例えば、トナ
ーカウンターによるカウント値、画像のドット数、積算する現像動作(画像形成)時間、
積算する現像枚数、あるいは実測するトナーTの残量などにより検出するトナーTの使用
量が予め設定されている値を超えたときに、現像ロータリーユニット33を回転させてト
ナーTの補給・攪拌動作を行う必要がある。
また、この現像カートリッジ37は、現像位置P2で感光体ドラム32aに対面させる
ために現像ローラ42を容器41内から露出させており、この現像ローラ42の外周面4
2aと容器41の開口部との間に画成される隙間には、付勢部材44aにより付勢されて
その外周面42aに圧接するシール部材44と、付勢部材45aにより付勢されてその外
周面42aに圧接する規制ブレード45と、が配置されている。シール部材44は、トナ
ーTが容器41外に漏れることを防止するとともに、現像位置を通過した現像ローラ42
の外周面42a上のトナーTを掻き落とすことなく容器41内に回収する。また、規制ブ
レード45は、先端側のエッジよりも後端側の平面部を現像ローラ42の外周面42aの
表面に圧接させるように調整することにより、その外周面42aに付着するトナーTを先
端側エッジで掻き落としつつその厚さが一定になるように規制する。ここで、この現像ロ
ーラ42の外周面42a上のトナーTは、規制ブレード45に予め設定されている帯電電
圧を印加することにより帯電させるようになっており、供給ローラ43が現像ローラ42
に圧接回転する際にも多少摩擦帯電する。
さらに、中間転写ベルト34は、一次転写プーリ51と、二次転写プーリ52と、従動
プーリ53と、テンションプーリ54、55と、に巻き掛けられたエンドレスベルト状に
形成されている。一次転写プーリ51は、現像された感光体ドラム32a上のトナー像を
中間転写ベルト34に一次転写される転写位置P3に配置されており、その中間転写ベル
ト34の背面側で感光体ドラム32aに対面している。二次転写プーリ52は、一次転写
された中間転写ベルト34上のトナー像を転写ローラ35との間の記録用紙に二次転写し
て画像を記録形成する記録形成位置P1に配置されており、その中間転写ベルト34の背
面側で転写ローラ35に対面している。従動プーリ53は、この二次転写プーリ52の反
対側に配置されており、その中間転写ベルト34の回転に従動回転する。テンションプー
リ54、55は、二次転写プーリ52と従動プーリ53の間の中間転写ベルト34の両側
に配置されており、その中間転写ベルト34が位置ずれ等を起こさないようにその背面側
からテンションを掛けている。
この中間転写ベルト34は、例えば、一側辺側の平面方向外方に突出する不図示の突片
(所謂、シム)が配設されており、この突片をセンサ56が一回転毎に検出することによ
り、エンジン制御部12のCPU13が感光体ドラム32aの回転や記録用紙の搬送と同
期するように回転駆動を制御する。これにより、中間転写ベルト34は、転写ローラ35
に対面する画像の記録形成位置P1に搬送されてきた記録用紙に対面するとともに、感光
体ドラム32aに対面する転写位置P3の間の経路を繰り返し循環するように回転駆動し
て、その感光体ドラム32a上に形成された各色トナーによるトナー像を転写位置P3で
受け取って、画像の記録形成位置P1の記録用紙に転写する。
このように、中間転写ベルト34が循環回転するのに対して、現像ロータリーユニット
33は、特に、カラー画像を形成する際には、トナー像を現像する現像カートリッジ37
を順次に切り換える必要がある。このため、この中間転写ベルト34は、カラー画像を形
成する記録用紙のサイズよりも長めに設定されて、その記録用紙に転写するトナー像を保
持するのに対して、現像ロータリーユニット33は、その中間転写ベルト34上のトナー
像の後端と先端との間が回転移動する間に(記録用紙の後端と先端との間、所謂、紙間に
)現像カートリッジ37の切換動作を完了させる必要がある。
また、現像カートリッジ37には、不揮発性メモリ46と、現像側コネクタ47とが個
々に内蔵されており、現像ロータリーユニット33本体側には、制御側コネクタ48が配
置されている。不揮発性メモリ46は、製造番号等の識別情報と共に、その現像カートリ
ッジ37自体の装着回数やリサイクル回数に加えて、収容するトナーの色や製造年月日や
消費量などの各種情報を書換可能に記憶しており、現像側コネクタ47が、それぞれ不揮
発性メモリ46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48は、
現像ローラ42が感光体ドラム32aに対面する現像位置P2から90度反時計回り方向
に回転した現像カートリッジ37の現像側コネクタ47に対面するように、現像ロータリ
ーユニット33の内壁面に移動しないように設置されており、現像動作した後の現像カー
トリッジ37の現像側コネクタ47に対面して、各種情報を非接触通信してやり取りする
。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37の有無や位置などと共に、その現像カート
リッジ37のトナーの色情報などの各種情報を適宜把握して、最適な現像カートリッジ3
7の切換制御を含む画像形成制御を実行する。
このエンジン制御部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3
7の交換時には、コネクタ47、48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37の有無やその装着回数やリサ
イクル回数などを本体メモリ15内に保持(記憶)する。また、このCPU13は、コネ
クタ47、48を介して各現像カートリッジ37の不揮発性メモリ46内に書き込まれて
いる各種情報を順次に読み出して、現像カートリッジ37毎の位置情報やトナーの色情報
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47、48を介して各現像カートリッジ37の不揮発性メモリ46内に書き込
んで書き換える。
例えば、CPU13は、同色のブラック(K)のトナーを収容する4本の現像カートリ
ッジ37が現像ロータリーユニット33に装着されている場合には、モノクロ画像を形成
する画像データの印字命令を受ける度に、図4に示すように、現像ロータリーユニット3
3に装着された現像カートリッジ37を順次に切り換えて、不揮発性メモリ46内の各種
情報を書き換えつつ、現像ローラ42や供給ローラ43などを予め設定されている駆動タ
イミングで回転駆動させることにより、均一なトナー像を感光体ドラム32a上に形成し
て中間転写ベルト34を介して高品質な画像を記録用紙に形成する。すなわち、CPU1
3は、情報書換手段を構成して、現像ロータリーユニット33が90度反時計回り方向に
回転することにより現像動作の終了した現像カートリッジ37の不揮発性メモリ46内の
情報を書き換えるようになっており、この不揮発性メモリ46内の書換動作時には、次の
現像カートリッジ37の現像ローラ42が感光体ドラム32aに対面して回転動作可能な
状態になって、次の画像形成時における現像動作を行う前に空回転させる。
具体的には、現像ロータリーユニット33は、CPU13がコントローラ部11から画
像データを受け取っていない現像動作の待機時には、図5(a)に示すように、ホームポ
ジション(HP)に位置しており、この位置では、カラー画像を形成可能に複数色のトナ
ーを収容する現像カートリッジ37を収納する場合と同様に、ブラック(K)のトナーを
収容する現像カートリッジ37K1の現像ローラ42が、感光体ドラム32aに対面する
現像位置P2から略120度反時計回りに回転して(現像カートリッジ37K1が倒立す
る姿勢になって)、すべての現像カートリッジ37の現像ローラ42などが不図示の駆動
ギヤ列から外れ状態になっている。ここで、図5(a)には、カラー画像を形成可能に現
像ロータリーユニット33内に現像カートリッジ37を収納する場合、ブラック(K)の
トナーの現像カートリッジ37をK1として図示し、同様に、マゼンダ(M)のトナーの
現像カートリッジ37をK2、シアン(C)のトナーの現像カートリッジ37をK3、イ
エロー(Y)のトナーの現像カートリッジ37をK4として図示している。
この待機時に、CPU13が記録用紙にモノクロ画像を記録形成する画像データの印字
命令をコントローラ部11から受け取ると、感光体ドラム32aおよび中間転写ベルト3
4などの駆動を開始するのに続けて、その中間転写ベルト34の突片(シム)を検出する
センサ56からのセンサ信号(Vsync)に、現像カートリッジ37による現像動作を
同期させるように現像ローラ42を駆動させる。このとき、その待機直前の画像形成動作
では、現像カートリッジ37K4を使用して画像形成(現像)していた場合には、現像ロ
ータリーユニット33は、まず、図5(b)に示すように、そのホームポジションからそ
の現像カートリッジ37K4に隣接する現像カートリッジ37K1を、感光体ドラム32
aに対面する現像位置P2まで反時計回りに回転させるようになっており、その現像位置
P2で現像ローラ42などを駆動ギヤ列に噛合させた後に、その現像ローラ42を回転駆
動させて外周面42a上のトナーを感光体ドラム32a上の静電潜像に付着させてトナー
現像する。
このCPU13は、現像カートリッジ37K1を使用しての現像動作が終了する前に、
言い換えると、画像形成が終了する前に次の画像データの印字命令を受け取ると、そのま
ま1ジョブとして連結処理するようになっており、現像ロータリーユニット33を回転さ
せることなく、そのまま現像カートリッジ37K1を使用してモノクロ画像を連続印字す
る。このとき、CPU13は、図4に示すように、2枚の記録用紙への画像形成を1ジョ
ブとして、その現像カートリッジ37K1による現像動作が終了すると、図5(c)に示
すように、現像ロータリーユニット33を反時計回りに90度回転させて、現像カートリ
ッジ37K1の現像側コネクタ47を本体側の制御側コネクタ48に非接触通信可能に対
面させて、現像ローラ42の駆動時間やトナーの消費量を積算して不揮発性メモリ46内
の記憶情報を書き換える。また、このときには、その現像カートリッジ37K1に隣接す
る次の現像カートリッジ37K2が、現像ローラ42が感光体ドラム32aに対面する現
像位置P2に位置するので、CPU13は、その現像カートリッジ37K1の不揮発性メ
モリ46内の記憶情報の書換動作と並行して、現像位置P2に位置する現像カートリッジ
37K2の現像ローラ42を回転駆動(空回転)させてその外周面42a上にトナーを補
給・リフレッシュさせる。
これにより、短時間の待機でも、画像形成動作の最終ページの現像後には、次に使用す
る現像カートリッジ37K2の現像ローラ42の外周面42a上のトナーの厚さや帯電量
などにムラがあったとしても、待機後に受け取る画像データの画像形成動作を開始する前
に、前もって、その現像ローラ42を空回転させてそのトナーのムラを解消して均一にし
ておくことができ、画像形成動作開始時から感光体ドラム32a上の静電潜像を高品質に
現像することができる。ここで、現像カートリッジ37の現像ローラ42は、その外周面
42a上のトナーの厚さや帯電量などが均一になるように1回転させるだけでもよいが、
そのブラック(K)のトナーの帯電効率を考慮すると、時間が許すのであれば、2回転以
上させるのが好適である。
この後に、CPU13は、現像ロータリーユニット33を反時計回り方向に回転させて
、現像カートリッジ37K1の現像ローラ42が最下の位置で倒立する姿勢となる図5(
a)に示すホームポジションに移動して待機状態に移行する。
そして、この待機時にCPU13が記録用紙にモノクロ画像を記録形成する画像データ
の印字命令をコントローラ部11から受け取ると、図4に示すように、同様に、この待機
直前の画像形成動作では、現像カートリッジ37K1を使用して画像形成(現像)してい
たので、現像ロータリーユニット33は、まず、図6(a)に示すように、ホームポジシ
ョンからその現像カートリッジ37K1に隣接する現像カートリッジ37K2を、感光体
ドラム32aに対面する現像位置P2まで反時計回りに回転させて、その現像ローラ42
などを駆動ギヤ列に噛合させることにより、その現像ローラ42を回転駆動させて外周面
42a上のトナーを感光体ドラム32a上の静電潜像に付着させてトナー現像する。
そして、CPU13は、2ジョブ目の2枚の記録用紙への画像形成(現像カートリッジ
37K2による現像動作)が終了すると、図6(b)に示すように、現像ロータリーユニ
ット33を反時計回りに90度回転させてコネクタ47、48を介して現像カートリッジ
37K2の不揮発性メモリ46内の記憶情報を書き換えるのと並行して、次に使用する現
像カートリッジ37K3の現像ローラ42を現像位置P2で回転駆動(空回転)させるこ
とにより、その外周面42a上のトナーの補給・リフレッシュを行った後に、図5(a)
に示すホームポジションに移動させて待機状態に移行する。
したがって、現像ローラ42の最終回転付近でトナー現像を行っていてその外周面42
a上のトナーにその厚さや帯電量などにムラがある場合でも、その現像ローラ42を使用
して現像を開始する前に、前もってその現像ローラ42を空回転させることにより、その
外周面42a上に均等なトナーを付着させておくことができ、トナー現像を高品質に行い
得る状態にすることができる。この現像ローラ42の空回転は、専用時間を特別に確保す
ることなく、現像ロータリーユニット33の回転方向に隣接する現像カートリッジ37の
不揮発メモリ46内の情報の書換動作と並行して行うことができ、次の画像形成動作開始
時から感光体ドラム32a上の静電潜像を高品質に現像することができる。
このように本実施形態においては、ブラック(K)のトナーを収容する4本の現像カー
トリッジ37が現像ロータリーユニット33に装着されて、繰り返しモノクロ画像を連続
印字する場合でも、現像カートリッジ37の現像ローラ42は、その外周面42a上のト
ナーの厚さや帯電量にムラが生じたまま待機(停止)して、そのまま次の画像形成(現像
)動作を開始してしまうことなく、その次の画像形成動作の開始前に、その現像ローラ4
2を空回転させることができる。したがって、現像カートリッジ37の現像ローラ42は
、その外周面42a上に均等にトナーが付着して帯電する状態で待機させることができ、
その待機時間が短い場合にも、感光体ドラム32a上の静電潜像をブラック(K)のトナ
ーにより高品質にトナー現像することができる。
本実施形態の他の態様としては、他の条件に応じて本実施形態のようなトナーのリフレ
ッシュ・補給を実行するようにしても良い。要するに、現像カートリッジ37の現像ロー
ラ42の外周面42a上に付着するブラック(K)のトナーの厚さや帯電量のムラが問題
であり、例えば、周囲の環境である温湿度が非常に高いためにトナーの帯電特性が低下(
劣化)する場合や、長期間に亘って現像カートリッジ37内に収容されて繰り返し現像ロ
ーラ42と供給ローラ43との間で圧接されるなどしてトナーの特性が劣化した場合に、
そのようなムラが生じやすくなることから、これらの条件の閾値を越えている場合に、本
実施形態のトナーのリフレッシュ・補給を実行したり、その制御動作における現像ローラ
42の設定回転数を上げるようにしても良い。
具体的には、温湿度センサを設けて、そのセンサにより検出する周囲環境の温湿度が閾
値を越えた場合に、または、不揮発性メモリ46内に格納する現像カートリッジ37の装
着回数やリサイクル回数が閾値を越えていて、外気に曝されている時間が長くなって吸湿
することにより帯電特性が低下していたり、現像ローラ42の駆動時間やトナーの消費量
が閾値を越えていて摩擦による帯電特性が低下している場合に、その現像ローラ42の外
周面42a上に均等なトナーを付着させることができない状態になる可能性があるとして
、CPU13が現像ローラ42の空回転を実行する。
すなわち、この場合には、温湿度センサやCPU13がトナーの劣化情報を取得する手
段として機能して、現像カートリッジ37の現像ローラ42を空回転させることができ、
無闇に現像ローラ42を空回転させて収容トナーを劣化させることなく、トナーの帯電特
性が低下した場合に、現像ローラ42を空回転させてその外周面42a上に均等なトナー
を付着させて、高品質なトナー現像を実行することができる。
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。
例えば、上述実施形態では、待機直前に使用した現像カートリッジ37に隣接して、不
揮発メモリ46内の情報の書換動作を行う際に現像位置P2に位置する次の現像カートリ
ッジ37の現像ローラ42を空回転させているが、これに限らずに、不揮発メモリ46の
書換位置が現像位置P2の対角位置などに配置されている場合にも好適に適用することが
できる。
また、上述実施形態では、待機前に現像カートリッジ37の現像ローラ42を空回転さ
せているが、これに限らずに、画像形成動作を開始する直前に、使用する現像カートリッ
ジ37の現像ローラ42を空回転させてもよいことは言うまでもない。
さらに、現像ロータリーユニット33に複数の現像カートリッジ37をセットするとと
もに、感光体ドラム32a上に形成したトナー画像を記録用紙に転写する中間転写ベルト
34を備える画像形成装置の場合を一例として説明するが、これに限るものではなく、感
光体ドラムから直接記録用紙にトナー画像を転写形成する装置でも適用することができる
ことは言うまでもない。
そして、上述実施形態では、特に説明していないが、上記文献1に記載のように、長時
間放置される場合に、現像カートリッジ37の現像ローラ42を空回転させて、高品質な
トナー現像を実現するのが好適であることは言うまでもない。
また、上述実施形態では、ブラック(K)のトナーを収容する4本の現像カートリッジ
37を現像ロータリーユニット33に装着して、繰り返しモノクロ画像を連続印字する場
合を説明するが、カラー画像を形成する場合にも、その画像形成終了後と次の画像形成開
始前の一方または双方のタイミングに、現像カートリッジ37の現像ローラ42を空回転
させるようにしてもよい。
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。 その制御部を説明する関係ブロック図である。 その要部構成を示す縦断面図である。 その駆動制御を説明するタイミングチャートである。 その駆動制御時における現像ロータリーユニットの回転位置を示す状態図である。 その駆動制御時における現像ロータリーユニットの回転位置を示す状態図である。
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
15 本体メモリ
20 用紙搬送装置
21 用紙カセット
22 排紙テーブル
25 レジストローラ対
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
34 中間転写ベルト
35 転写ローラ
36 定着ローラ対
37 現像カートリッジ
41 容器
42 現像ローラ
43 供給ローラ
44 シール部材
45 規制ブレード
46 不揮発性メモリ
47 現像側コネクタ
48 制御側コネクタ
P1 記録形成位置
P2 現像位置
P3 転写位置

Claims (5)

  1. 画像データに基づく静電潜像が表面に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選択的に付着させて該静電潜像を現像
    する現像器と、該現像器の複数を回転軸の周囲に挿脱可能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器を担持体表面に対向させる現像ロータリーユニットと
    、受け取った画像データに応じて担持体や現像器などの装置各部の駆動を制御する制御部
    と、を備えて、担持体表面のトナー像を記録媒体に転写して定着させることにより単色画
    像を形成する画像形成装置であって、
    現像器は、同色のトナーを収容する容器と、担持体に外周面を対面させつつ回転するこ
    とにより該外周面上のトナーを該担持体に付着させる現像ローラと、該現像ローラの回転
    時に当該現像ローラの外周面に容器内のトナーを供給する供給手段と、各種情報を書き換
    え可能に保持するメモリと、を有して、
    制御部は、いずれかの現像器の現像ローラが担持体に対面する際に、他の現像器のメモ
    リ内の情報を書き換える情報書換手段を備えて、受け取った最終の画像データの画像形成
    終了後に当該画像形成に使用した現像器のメモリ内の情報の書き換え動作を行うのと並行
    して、担持体に対面する現像器の現像ローラを空回転させることを特徴とする画像形成装
    置。
  2. 前記制御部は、画像形成終了後に受け取った画像データの画像形成では、当該先の画像
    形成終了後に現像ローラを空回転させた現像器を使用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. 前記情報書換手段は、現像ロータリーユニットが回転して隣接する現像器が担持体に対
    面する際に、直前に該担持体に対面していた現像器のメモリ内の情報を書き換えるように
    配置されている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. 前記制御部は、トナーを劣化させる情報を取得する手段を備えて、該トナーの劣化情報
    に基づいて現像器の現像ローラを空回転させ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。
  5. 前記制御部は、現像器の現像ローラを予め設定されている設定回数だけ空回転させるこ
    とを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の画像形成装置。
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