JP2006126637A - カラー画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 カラー画像形成装置の小型化と低コスト化を図るとともに、長寿命化を図ることができるフルカラー画像形成装置を提供する。
【解決手段】 この現像装置は、黒色現像器１６Ｂは磁性一成分現像方式を採用し、黒色以外の複数のカラー現像器１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃでは非磁性一成分トナーを採用し、非磁性現像ローラの７０Ｙ，７０Ｍ，７０Ｃの直径を磁性現像ローラ７０Ｂの直径より小さくすることにより、カラー画像形成装置１全体の小型化と低コスト化を図るとともに、長寿命化を図ることができる
【選択図】 図２

Description

本発明は、画像形成装置、特にフルカラー画像形成装置のカラー画像形成装置に関する。

電子写真方式による画像形成装置では、像担持体である感光体ドラムの周辺に帯電器、露光器、現像装置、転写装置、クリーニング装置等が設けられている。また、感光体ドラムの転写材下流側には定着装置が設けられている。このような画像形成装置では、まず、帯電器により感光体ドラムの表面が一様に帯電される。その後、画像情報に基づき、露光器によって感光体ドラムが露光され、感光体ドラム表面に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置によって現像される。ここで、フルカラー画像形成装置の場合は、シアン現像剤、マゼンダ現像剤、イエロー現像剤、ブラック現像剤をそれぞれ収容する４つ現像ユニットが設けられ、それぞれシアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの４つの色のトナー画像が現像される。その後、現像されたトナー画像は、転写装置により転写材上に転写され、さらに定着装置により定着して排出部に排出される。感光体ドラムに残留した残留現像剤は、クリーニング手段によりクリーニングされる。

近年来、フルカラー画像形成装置の個人的利用の増加に伴い、画像形成装置の小型化と低コスト化が求められている。画像形成装置の小型化を図るためには現像装置の小型化が必要となる。現像装置の現像方式には、キャリアとトナーとを用いた二成分現像方式とキャリアを使用しない一成分現像剤を使用する一成分現像方式がある。一成分現像剤は、キャリアを使用しないため、二成分現像方式で使われるキャリアとトナーを撹拌するための撹拌機構が不要となり、現像器の構造が簡単になり、小型化し易い。また、キャリアの中のトナー濃度をコントロールするためのセンサが不要となり、コストダウンにもつながる。

ここで、一成分現像剤には、磁性一成分トナーと非磁性一成分トナーが存在する。磁性一成分トナーは成分として磁性体を含んでいるが、この磁性体は暗色を持っているため、色再現を要求されるカラートナーには適さない。そこで、フルカラー画像装置では非磁性一成分トナーを使用した現像方式が提案され、シアン現像剤、マゼンダ現像剤、イエロー現像剤、ブラック現像剤ともに非磁性一成分トナーを使用している（特許文献１）。

また、形成画像の光沢度を調節するため、シアン現像剤、マゼンダ現像剤、イエロー現像剤は非磁性一成分トナーを使用し、ブラック現像剤は磁性一成分トナーを利用する技術も提案されている(特許文献２)。
特開平１０-１６１３３５号公報 特開平７-１２０９９６号公報

非磁性一成分トナーを使用する現像方式では、一般的にトナーを像担持体に搬送する現像ローラにトナー規制ブレードなどを当接させ、このトナー規制ブレードにより現像ローラ上のトナー層を規制するとともに、トナーに荷電させるようにしている。また、現像後、スポンジローラを現像ローラに押し当てて現像ローラ上に残留する現像剤を除去する。したがって、現像ローラに摩耗が発生しやすい。

また、カラー画像形成装置の実際の使用現場では、印刷コストなどの問題から、フルカラー画像よりモノクロ画像形成を行う場合が遙かに多い。そのため、モノクロ画像形成の際に使用されるブラック現像装置の使用頻度が一番高い。ここで、特許文献１のように、ブラック現像装置においても非磁性一成分トナーを使用すると、ブラック現像装置の現像ローラの摩耗が他のカラー画像形成装置の現像ローラより多くなり、寿命が短くなる。

一方、磁性一成分トナーを使用する現像方式では、現像ローラ上のトナー層を規制するための規制ブレードが現像ローラと非接触であるため、非磁性一成分現像方式に較べて現像ローラの摩耗が軽減される。また、ブラック現像装置については、暗色の磁性体を含む磁性一成分トナーを使用しても、画像品質に影響を与えるおそれはない。

また、非磁性一成分トナーを使用する現像方式では、一般的に現像ローラの外周にトナー規制ブレードなどを当接させてトナー層を規制するとともに、トナーに荷電させるようにしている。また、スポンジローラを現像ローラの外周に押し当てて現像後現像ローラ上に残留する現像剤を除去する。したがって、非磁性現像ローラを駆動させるために必要なトルクが磁性現像ローラを駆動させるためのトルクの２〜３倍ほど大きくなる。ここで、特許文献２のように、非磁性現像ローラの直径を磁性現像ローラの直径と同じ大きさにすると、非磁性現像ローラを駆動させるために必要なトルクが大きいため、装置駆動のための駆動装置が大きくなる。

本発明の目的は、カラー画像形成装置の小型化と低コスト化を図るとともに、長寿命化を図ることができるフルカラー画像形成装置を提供することである。

請求項１に係るカラー画像形成装置は、黒及び複数のカラートナーを用いてカラーのトナー画像を形成する画像形成装置であって、磁性現像ローラを有し、磁性一成分の黒色トナー画像を現像するための黒色現像器と、非磁性現像ローラを有し、非磁性一成分の黒色以外のトナー画像を現像するための複数のカラー現像器とを備えている。また、非磁性現像ローラの直径は磁性現像ローラの直径より小さい。

ここでは、黒色現像器及び複数のカラー現像器ともに一成分現像方式を採用している。二成分現像方式ではキャリアの中のトナー濃度をコントロールするためのセンサが必要であるが、一成分現像剤は、キャリアを使用しないため、このようなセンサが不要となり、コストダウンにつながる。

また、黒色現像器は、磁性現像ローラを有し、磁性一成分黒色トナーを現像剤としている。ここでは、磁性現像ローラと磁性トナーを採用しているため、現像ローラ上には磁性トナーの穂立ちにより現像層が形成される。そのため、非磁性現像剤を使用する際のように、現像層規制ブレードを現像ローラに圧接して現像層を形成する必要がなく、現像ローラの摩耗を抑えることができる。したがって、カラー画像形成装置において使用頻度の一番高い黒色現像器の寿命を高めることができる。一方、黒色以外の複数のカラー現像器は非磁性一成分トナーを採用することにより、カラー画像の画質を保証することができる。

ここでは、黒色現像器は磁性現像ローラを有し、磁性一成分トナーを使用しているが、黒色以外の複色のカラー現像器は非磁性現像ローラを有し、非磁性一成分トナーを使用している。

非磁性一成分トナーを使用する現像方式では、一般的に現像ローラの外周にトナー規制ブレードなどを当接させてトナー層を規制するとともに、トナーに荷電させるようにしている。また、スポンジローラを現像ローラの外周に押し当てて現像後現像ローラ上に残留する現像剤を除去する。したがって、非磁性現像ローラを駆動させるために必要なトルクが磁性現像ローラを駆動させるためのトルクの２〜３倍ほど大きくなる。

そこで、非磁性現像ローラの直径を磁性現像ローラの直径より小さくすることで、トナー規制ブレードまたはスポンジローラが非磁性現像ローラの外周に当てられることにより発生する抵抗トルクを小さくさせることができ、非磁性現像ローラを駆動させるために必要なトルクを抑えることができる。

請求項２に係るカラー画像形成装置は、請求項１に記載の装置において、非磁性現像ローラは、中実のローラ本体と、ローラ本体の表面に設けられたゴム層とから形成されている。

非磁性一成分トナーを使用する現像方式では、一般的に非磁性現像ローラの外周にトナー規制ブレードなどを当接させてトナー層を規制するとともに、トナーに摩擦電荷を与えている。そこで、ローラ本体の表面にはローラ本体より抵抗の高いゴム層を設けることで、現像ローラの表面からの電荷のリークを抑えることができる。

請求項３に係るカラー画像形成装置は、請求項１または２のいずれかに記載の装置において、黒色現像器及び複数のカラー現像器を円周方向に並べて保持し、回転することによって各現像器を前記像担持体に対向させるための回転枠をさらに有している。

ここでは、回転枠に黒色現像器及び複数のカラー現像器を円周方向に並べて保持している。画像形成時には回転枠が回転することによって各現像器を像担持体の対向する現像位置に順に移動させて現像を行わせる。したがって、タンデム型などに較べて現像装置のコンパクト化を図ることができる。

請求項４に係るカラー画像形成装置は、請求項１から３のいずれかに記載の装置において、トナーを攪拌するための攪拌部材と、黒色現像器の磁性ローラの軸端部に設けられた磁性ローラ駆動用ギアと、複数のカラー現像器の各非磁性ローラの軸端部に設けられた非磁性ローラ駆動用ギアと、撹拌部材駆動ギアと、各駆動用ギアを駆動するための入力ギアと、各現像器の入力ギアと攪拌部材駆動ギアとに噛み合う中間ギアとをさらに備えている。また、各現像器の入力ギアは、外部の駆動機構に対して同じ位置に配置され、黒色現像器の攪拌部材駆動ギア及び中間ギアとカラー現像器の攪拌部材駆動ギア及び中間ギアとは、入力ギア及びローラ駆動ギアに対して異なる位置に配置されている
ここで、本発明の黒色現像器の現像ローラとカラー現像器の現像ローラとは径が異なる。したがって、これらの現像ローラに隣接して配置される攪拌部材の配置も、黒色現像器とカラー現像器とでは異なっている。一方、各現像器の入力ギアは、外部の共通の駆動機構から動力が入力されるために、外部の駆動機構に対してすべて同じ位置関係となるように配置されている。すなわち、黒色現像器とカラー現像器とでは、入力ギアと攪拌部材駆動ギアとの間の位置関係が異なっている。そこで、この装置では、入力ギアと攪拌部材駆動ギアとの間に中間ギアを配置することによって両者の位置関係を調整し、共通の位置に配置された入力ギアから異なる位置に配置された攪拌部材駆動ギアにスムーズに動力が伝達されるようにしている。

本発明では、カラー画像形成装置において、黒色現像器は磁性一成分現像方式を黒色以外の複数のカラー現像器は非磁性一成分トナーを採用することにより、カラー画像形成装置の小型化と低コスト化を図るとともに、長寿命化を図ることができるフルカラー画像形成装置を提供することができる。

さらに、非磁性現像ローラの直径を磁性現像ローラの直径より小さくすることで、トナー規制ブレードまたはスポンジローラが非磁性現像ローラの外周に当てられることにより発生する抵抗トルクを小さくさせることができ、非磁性現像ローラを駆動させるために必要なトルクを抑えることができる。

図１に本発明の一実施形態によるカラー画像形成装置としてのカラープリンタ１を示す。なお、この図１は各構成要素の配置を示すための模式図であり、各部の詳細は省略して示している。

［全体構成］
このカラープリンタ１は、図示しないコンピュータ等に接続されており、コンピュータ等から送られてくる画像情報に基づいてカラー画像を用紙に印刷可能な装置である。また、このカラープリンタ１は、図１において右側がオペレータが操作する側であり、以下では、図１における装置の右側を手前側、左側を奥側とする。

カラープリンタ１は、感光体ドラム２と、回転現像装置３と、レーザユニット４と、トナー収容部５と、トナー供給装置６と、中間転写ベルト７と、２次転写ローラ８と、定着装置９とを有している。

［感光体ドラム］
感光体ドラム２は、表面に静電潜像が形成されるものであり、装置のほぼ中央に回転自在に設けられ、その回転軸は装置の手前側から見て横方向に延びるように、すなわち図１の紙面に対して垂直に延びるように設けられている。感光体ドラム２の上部には、感光体ドラム２の表面を一様に帯電するための帯電ローラ１０が設けられている。また感光体ドラム２の側方には、感光体ドラム２の表面に残留したトナーや付着物を清掃するためのドラムクリーニング装置１１が設けられている。

［回転現像装置］
回転現像装置３は、感光体ドラム２に形成された静電潜像を各色のトナーによって現像するものであり、感光体ドラム２に隣接して、中心が感光体ドラム２の中心とほぼ同じ高さ位置になるように設けられている。この回転現像装置３は、回転枠１５と、４色のトナーに対応して設けられ回転枠１５に支持された４つの現像器１６とを有している。回転枠１５は、感光体ドラム２の回転軸と平行な軸の回りに回転自在な円筒形状であり、図３〜図６に示したモータやギアを含む駆動機構によって回転させられるようになっている。

また、図２〜図４に示すように、回転枠１５は、回転軸の中心から放射状に延びる仕切枠によって円周方向に４等分された４つの区画を有しており、各区画にイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４つのトナー色に対応した現像器１６が配置されている。各現像器１６は、それぞれほぼ同様の構成であり、感光体ドラム２に対向配置可能な現像ローラ７０や、摺接ローラ７１、トナー攪拌用の攪拌ローラ７２等が設けられている。ここで、黒色現像器１６Ｂの現像ローラ７０Ｂの直径は、他のカラー現像器１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃの現像ローラ７０Ｙ，７０Ｍ，７０Ｃの直径より大きくなっている。

次に、現像器側の駆動機構８０について図３〜図６を参照して説明する。ここでは、黒色現像器１６Ｂについてのみ説明するが、他のカラー現像器１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃについても、基本的な構成は同じである。現像器側駆動機構は、ローラ駆動ギア８１Ｂと、パドル駆動ギア８２Ｂと、中間ギア８３Ｂと、入力ギア８４Ｂとを有している。ローラ駆動ギア８１Ｂは現像ローラ７０Ｂの軸方向端部に固定され、パドル駆動ギア８２Ｂはパドルの軸端部に固定され、これらのギアは互いに噛み合っている。また、入力ギア８４Ｂ及び中間ギア８３Ｂは、回転枠１５の軸方向において他のギアと同じ位置に配置されており、入力ギア８４Ｂは、全ての現像器において同じ位置、すなわち外部の駆動機構１００に対して同じ位置関係となるように共通の位置に配置されている。中間ギア８３Ｂは入力ギア８４Ｂとパドル駆動ギア８２Ｂに噛み合っている。

ここで、各現像器において、黒色現像器１６Ｂの現像ローラ７０Ｂの直径が、他のカラー現像器１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃの現像ローラ７０Ｙ，７０Ｍ，７０Ｃの直径より大きくなっているために、パドルの位置も黒色現像器１６Ｂとカラー現像器１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃとで異なっている。したがって、パドル駆動ギア８２の位置も異なっている。一方、入力ギア８４は全て共通の位置に配置されているので、入力ギア８４とパドル駆動ギア８２とを噛み合わせて直接回転を伝達することはできない。そこで、この実施形態では、入力ギア８４とパドル駆動ギア８２との間に中間ギア８３を配置している。これにより、黒色現像器１６Ｂとカラー現像器１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃとで入力ギア８４とパドル駆動ギア８２との位置関係が異なっているにもかかわらず、両ギアの間で回転をスムーズに伝達することができる。

次に現像器駆動用の外部の駆動機構１００について説明する。なお、この外部の駆動機構１００は、現像器駆動用と回転枠駆動用とを兼ねている。

図４〜図６に示すように、この外部駆動機構１００は、モータ９０と、ギア列９１〜９６と、回転枠駆動ギア９７と、現像器駆動ギア９８とを有している。モータ９０は装置のフレームに固定されている。ギア列は、モータ９０の出力軸に固定された第１ギア９１と、第１ギア９１に噛み合う第２ギア９２と、第２ギア９２に噛み合う第３ギア９３と、第３ギア９３と同軸に設けられて同期して回転する第４ギア９４と、第４ギア９４に噛み合う回転枠駆動ギア９７とを有している。この回転枠駆動ギア９７が回転枠の軸方向端部に設けられた図示しない回転枠ギアに噛み合い、これにより回転枠１５が回転させられるようになっている。回転枠１５が定位置にまで回転した後、モータ９０の回転方向を逆に切り換える。第３ギア９３の内部にはワンウェイクラッチが内蔵され、第３ギア９３は回転するが軸は回転しないようになっている。

また、このギア列は、第２ギア９２と同軸に設けられて同期して回転する第５ギア９５と、第５ギア９５に噛み合う第６ギア９６と、第６ギア９６に噛み合う現像器駆動ギア９８とを有している。この現像器駆動ギア９８が現像器側に入力ギア８３に噛み合っている。ここで、第５ギア９５にもワンウェイクラッチが内蔵され、モータ９０の正転時に第５ギア９５は回転しないが、モータ９０が逆転する際、第５ギア９５が回転することにより、現像駆動ギア９８にまで駆動が伝わるようになっている。

［レーザユニット］
レーザユニット４は、外部のコンピュータ等から送られてきた画像情報に基づいて、感光体ドラム２を走査露光するものであり、感光体ドラム２の上方で、かつ回転現像装置３の回転軸より装置奥側に配置されている。正確には、レーザユニット４の前端（レーザ光が発射される側の端部）が、回転現像装置３の回転軸のほぼ真上に位置し、後端側に行くにつれて下方に傾斜し、後端は回転現像装置３の上端部よりは下方に位置している。なお、レーザユニット４の内部の構成は、従来の構成と同様であり、レーザ光源、ポリゴンミラー、ポリゴンミラー駆動用モータ等を有している。また、レーザユニット４のレーザ光路の前方には、反射ミラー２０が設けられている。したがって、図１の一点鎖線で示すように、レーザユニット４から発射されたレーザ光は、この反射ミラー２０によって屈曲し、回転現像装置３の装置手前側上方を通過し、感光体ドラム２の表面に照射されるようになっている。

［トナー収容部］
トナー収容部５は、回転現像装置３の各現像器１６に対して供給するトナーを収容する部分であり、感光体ドラム２の上方で、かつレーザユニット４と対向する側（装置手前側）に配置されている。このトナー収容部５は、図７に示すように、横方向（図１の紙面垂直方向）に並べて配置されたイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックのそれぞれの各色のトナーを収容する４つの収容部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを有している。また、このトナー収容部５は、装置の手前側に取り出しが可能となっている。

［トナー供給装置］
トナー供給装置６は、トナー収容部５に収容された各色のトナーを、対応する現像器１６に供給するためのものであり、感光体ドラム２の上方において、レーザユニット４とトナー収容部５との間のスペースに配置されている。このトナー供給装置６は、図８に示すように、上下方向に移動可能な４つのトナー供給パイプ２５と、トナー収容部５の各色のトナーを収容している部分と対応するトナー供給パイプ２５とを連結する４つの搬送パイプ２６と、各トナー供給パイプ２５を上下動させるための駆動機構２７とを有している。

トナー供給パイプ２５は、上下方向に長く、上端が装置手前側に、下端が装置奥側に傾斜している。このトナー供給パイプ２５は、先端が先細形状となっており、下方に移動した際には、先端が現像器１６のトナー供給部１８に形成されたスリット１８ａを通って内部に進入可能である。また、トナー供給パイプ２５の内部には、トナーを搬送するためのスパイラル部材３０が回転可能に設けられている。

搬送パイプ２６は、トナー供給パイプ２５の上下動に追従して移動可能なように、可撓性を有するパイプである。そして、内部には、コイルスプリング３１が配置されており、図示しない駆動機構によって回転させられて、これによりトナーが搬送パイプ２６内を通ってトナー供給パイプ２５側に搬送される。

駆動機構２７は、トナー供給パイプ２５の外周部に、軸方向に沿って設けられたラック３２と、このラック３２に噛み合うピニオンギア３３とを有している。ピニオンギア３３は装置のフレームに回転自在に支持されており、図示しないモータ等によって駆動されるようになっている。そして、この駆動機構２７によって、４つのトナー供給パイプ２５は、上方の待避位置（図１の実線で示す位置）と、下方で先端部が現像器１６の内部に進入した供給位置（図１の二点鎖線で示す位置）とを取り得る。ここで、前述のように、レーザユニット４のレーザ光は、回転現像装置３の装置手前側上方を通過する。すなわち、レーザ光路とトナー供給パイプ２５の移動経路とは交差しており、トナー供給パイプ２５が待避位置に位置しているときにはレーザ光路はトナー供給パイプ２５によって遮られることはないが、トナー供給パイプ２５が供給位置に位置しているときには、このトナー供給パイプ２５によってレーザ光路が遮られている。

なお、トナー供給パイプ２５は、このトナー供給パイプ２５が供給位置に位置するときにのみ開くシャッタ機構を有している。具体的には、トナー供給パイプ２５は内筒部と外筒部とを有する２重構造になっており、これらの各筒部の先端部には、円周方向の一部に開口が形成されている。また、外筒部は、外周面に突起が形成されており、この突起が外筒部のさらに外周に配置され螺旋溝が形成された回転カムに係合している。そして、トナー供給パイプ２５が上方の待避位置にあるときには、内筒部の開口と外筒部の開口とは一致せず（シャッタ閉）、トナーが外部に漏れ出ない。一方、トナー供給パイプ２５が下方に移動する際に、外筒部が突起と回転カムとによって回転し、トナー供給パイプ２５の先端部が現像器１６の内部に進入して供給位置に位置した際には、内筒部の開口と外筒部の開口とが一致し（シャッタ開）、内部のトナーが開口から現像器１６の内部に供給されるようになっている。

［中間転写ベルト］
中間転写ベルト７は、感光体ドラム２に形成された各色のトナー画像が順次転写されるものであり、感光体ドラム２及びトナー収容部５の下方に配置されている。この中間転写ベルト７は、対向して配置された駆動ローラ３５と従動ローラ３６との間に掛け渡されている。また、転写ベルト７の感光体ドラム２と対向する部分は、１対の１次転写ローラ３７ａ，３７ｂによって感光体ドラム２に当接するように構成されている。

これらの各構成部材の配置について、より詳細に説明する。駆動ローラ３５は、感光体ドラム２と回転現像装置３との接触部のほぼ真下に位置し、その中心は回転現像装置３の最下端よりもさらに下方に位置している。そして、図示しないモータ及びギアを含む駆動部によって駆動されるようになっている。従動ローラ３６は、トナー収容部５の装置手前側の底部に近接して配置されており、その高さ位置はほぼ感光体ドラム２と同じ位置である。この従動ローラ３６はバネ３８によって駆動ローラ３５から離れる側に付勢されており、これにより中間ベルト７に所定の張力が与えられている。また、１次転写ローラ３７ａ，３７ｂは互いに近接して感光体ドラム２の下方に設けられ、これにより、転写ベルト７の所定範囲が感光体ドラム２に当接されている。

なお、駆動ローラ３５の装置奥側で、回転現像装置３の下方には、転写ベルト７を清掃するためのベルトクリーニング装置４０が設けられている。このベルトクリーニング装置４０は、駆動ローラ３５と対向する位置に設けられ転写ベルト７の表面に摺接するファーブラシ４１と、ファーブラシ４１の上方にファーブラシ４１と接触するように配置されたクリーニングローラ４２と、先端がクリーニングローラ４２の表面に接触するように配置されたブレード４３と、ブレード４３の下方に並べて配置された回収スパイラル４４とを有している。

このクリーニング装置４０においては、中間転写ベルト７の付着物はファーブラシ４１によって掻き取られ、ファーブラシ４１に掻き取られた付着物はクリーニングローラ４２に回収される。そして、クリーニングローラ４２側に回収された付着物は、ブレード４３によってクリーニングローラ４２の表面から掻き落とされ、回収スパイラル４４によって図示しない回収部に回収される。

［２次転写ローラ］
２次転写ローラ８は、中間転写ベルト７に転写された画像を、搬送されてきた用紙に転写するためのものであり、駆動ローラ３５の下方に駆動ローラ３５と対向するように配置されている。そして、この２次転写ローラ８には、図示しない電圧印加手段によって、用紙に対して、画像転写のためのバイアス電圧が印加されている。

［定着装置］
定着装置９は、用紙上に転写されたトナーを溶融定着するためのものであり、回転現像装置３の下方で、かつ装置奥側に配置されている。この定着装置９は、ヒータを内蔵する加熱ローラ９ａと加熱ローラ９ａに圧接する加圧ローラ９ｂとを有しており、両ローラ間に用紙を挟持して搬送する。

［排出部］
このプリンタ１では、装置の上部表面、すなわち、レーザユニット４、トナー供給装置６及びトナー収容部５の上方に、画像が形成された用紙を載置するための排出部５０が形成されている。この排出部５０は、レーザユニット４側（装置奥側）が最も低く、トナー収容部５側（装置手前側）に行くにしたがって徐々に高くなる曲面部と、この曲面部に連続しトナー収容部５の上方に位置する平面部とを有している。

［給紙部］
装置の底部には、用紙を収納するとともに収納された用紙を送り出すための給紙部５１が設けられている。この給紙部５１は、用紙が載置される載置板を有する給紙カセット５２と、載置板上の用紙を取り出すための前送りコロ５３と、用紙を１枚ずつ搬送路に送り出すためのローラ対からなる重送防止機構５４とを有している。そして、給紙カセット５２は装置の手前側に引き出すことが可能である。

［搬送部］
給紙部５１と排出部５０との間には、用紙を搬送する搬送部が設けられている。搬送部は、給紙部５１から２次転写ローラ８に至る第１搬送路５５と、２次転写ローラ８から定着装置９に至る第２搬送路５６と、定着装置９から排出部５０に至る第３搬送路５７とを有している。また、定着装置９の出口には、分岐爪５８が設けられており、この分岐爪５８と第１搬送路５５の途中との間には用紙を第１搬送路５５に戻すための戻し搬送路５９が設けられている。

第１搬送路５５は、給紙カセット５２から送り出された用紙を上方に搬送しつつ搬送方向を逆にするための湾曲路５５ａと、この湾曲路５５ａから２次転写ローラ８に至る直線路５５ｂとを有している。これらの搬送路は、用紙を案内しながら搬送するガイド板及びローラ対で形成されており、所定位置には用紙を検出するためのセンサが設けられている。また、直線路５５ｂには用紙の搬送タイミングを制御するためのレジストローラ対６０が配置されている。

第２搬送路５６は、ほぼ直線的に形成されており、用紙を案内しながら搬送するガイド板及びローラ対で構成されている。また、搬送路の所定位置には用紙を検出するためのセンサが設けられている。

第３搬送路５７は、分岐爪５８の搬送方向下流側に形成された縦搬送路を有している。すなわち、用紙は、分岐爪５８を通過した後は、ほぼ垂直上方に向かって搬送され、排出部５０に排出される。この第３搬送路５７も、前記同様に、用紙を案内しながら搬送するガイド板及びローラ対で構成されている。

戻し搬送路５９は、分岐爪５８の設けられた部分において第３搬送路５７から下方に分岐し、定着装置９、第２搬送路５６、２次転写ローラ８及びレジストローラ対６０の下方を通り、さらに上方に向かう搬送路であり、第１搬送路５５のレジストローラ対６０の搬送方向上流側に合流している。すなわち、この戻し搬送路５９は、第１搬送路５５の直線路５５ｂ及び第２搬送路５６と給紙カセット５２との上下方向の間に設けられ、定着装置９を通過した用紙を、２次転写ローラ８の上流側に配置されたレジストローラ対６０のさらに上流側に戻すための搬送路である。この戻し搬送路５９も、前記同様に、用紙を案内しながら搬送するガイド板及びローラ対で構成され、所定位置には用紙検出用のセンサが設けられている。

［給紙トレイ］
トナー収容部５の下方でかつ給紙カセット５２の上方には、装置の手前側の側壁を構成するように給紙トレイ６５が配置されている。この給紙トレイ６５は、下端が第１搬送路５５の湾曲路５５ａの近傍で回動自在（開閉自在）に支持されており、この回動支点６５ａを中心に、上端を装置手前側に倒すことが可能である。このようにして給紙トレイ６５を開いた状態では、給紙トレイ６５上に用紙を載置し、この用紙を第１搬送路５５の湾曲路５５ａに給紙することが可能である。

［画像形成動作］
次に画像形成動作について簡単に説明する。まず、カラープリンタに電源が投入されると、各種パラメータが初期化され、定着部の温度設定を行うなどの初期設定が実行される。そして、このプリンタに接続されたコンピュータ等から画像データが入力され、印刷開始の指示がなされると、以下のようにして画像形成動作が実行される。なお、この画像形成動作中においては、トナー供給パイプ２５は上方の待避位置に移動させられている。したがって、レーザ光路はトナー供給パイプ２５によって遮られていない。

まず、帯電ローラ１０によって感光体ドラム２が帯電される。その後、この感光体ドラム２に対して、レーザユニット４により画像データに対応した走査露光が行われ、感光体ドラム２には静電潜像が形成される。次に、回転現像装置３が回転されて、対応する色の現像器１６が感光体ドラム２に対向させられる。この状態で、感光体ドラム２の静電潜像が対応する色のトナーによって現像される。現像された画像は、中間転写ベルト７に転写される。以上の動作を各色毎に順次繰り返すことによって、中間転写ベルト７上にはフルカラー画像が形成される。なお、感光体ドラム２に残留した残留トナー等は、ドラムクリーニング装置１１により清掃されて、図示しない廃トナーコンテナに廃棄される。

一方で、給紙部５１において、給紙カセット５２から１枚の用紙が前送りコロ５４及び重送防止機構５５により取り出され、第１搬送路５５を介してレジストローラ対６０に搬送される。その後、用紙は、レジストローラ対６０から中間転写ベルト７上の画像形成にタイミングを合わせて搬送され、２次転写ローラ８に案内される。２次転写ローラ８は中間転写ベルト７に当接し、２次転写ローラ８に印加された転写バイアスにより、中間転写ベルト７上に形成されたフルカラーの画像が用紙に転写される。この用紙は第２搬送路５６を介して定着装置９に案内され、この定着装置９による加熱・加圧によって画像が用紙に定着される。そして、片面印刷の場合は、分岐爪５８を介して第３搬送路５７に案内され、排出部５０に排出される。

また、両面印刷の場合は、定着装置９を通過した用紙は、分岐爪５８によって戻し搬送路５９側に案内され、再び第１搬送路５５に戻される。第１搬送路５５に戻された用紙はレジストローラ対６０で一旦停止させられる。そして、裏面側の画像が前述の動作と同様の動作で中間転写ベルト７に形成された後、レジストローラ対６０で待機していた用紙はタイミングを合わせて２次転写ローラ８側に送られる。その後は前記同様の動作が実行され、分岐爪５８を介して第３搬送路５７側に案内されて排出部５０に排出される。

［トナー供給動作］
現像器１６に対してトナーを供給する場合は、回転現像装置３を回転させて、トナーを供給すべき現像器１６を図１に示すような供給位置に位置させる。回転現像装置３はこの状態で回転がロックされている。次にトナー供給パイプ２５を下方に移動させて供給位置に位置させる。すなわち、図示しないモータを駆動すると、ギアを介してピニオンギア３３が回転し、これによってラック３２が固定されたトナー供給パイプ２５が下方に移動する。一方、トナー収容部５からは、トナーが搬送パイプ２６を介してトナー供給パイプ２５側に供給されている。そして、トナー供給パイプ２５の先端はトナー供給口としてのスリット１８ａを通過して現像器１６の内部に進入する。このトナー供給パイプ２５の下方への移動に際して、トナー供給パイプ２５を構成する外筒部が内筒部に対して回転し、トナー供給パイプ２５の先端が現像器１６の内部に進入した時点では、外筒部の開口と内筒部の開口が一致する。すなわち、シャッタ機構が開き、トナー供給パイプ２５の内部のトナーは現像器１６の内部に供給される。

なお、トナー供給パイプ２５が供給位置に位置しているときには、レーザユニット４から感光体ドラム２に至るレーザ光路を、トナー供給パイプ２５が遮ることになる。しかし、トナー供給パイプ２５によるトナーの供給動作と画像形成動作とが同時に実行されることはないので、問題はない。

［本実施形態の効果］
本実施形態では、黒色現像器１６Ｂは磁性一成分現像方式を採用し、黒色以外の複数のカラー現像器１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃでは非磁性一成分トナーを採用することにより、カラー画像形成装置１全体の小型化と低コスト化を図るとともに、長寿命化を図ることができる
また、非磁性現像ローラの７０Ｙ，７０Ｍ，７０Ｃの直径を磁性現像ローラ７０Ｂの直径より小さくすることで、トナー規制ブレードまたはスポンジローラが非磁性現像ローラの外周に当てられることにより発生する抵抗トルクを小さくさせることができ、非磁性現像ローラ７０Ｙ，７０Ｍ，７０Ｃを駆動させるために必要なトルクを抑えることができる。

さらに、この実施形態では、入力ギア８４とパドル駆動ギア８２との間に中間ギア８３を配置している。これにより、黒色現像器１６Ｂとカラー現像器１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃとで入力ギア８４とパドル駆動ギア８２との位置関係が異なっているにもかかわらず、両ギアの間で回転をスムーズに伝達することができる。

本発明の一実施形態によるカラープリンタの概略構成図。 現像器の断面図。 現像器駆動機構の断面構成図。 現像器の全体外観図。 ロータリ及び現像器駆動機構の斜視図。 ロータリ及び現像器駆動機構のギア連結斜視図。 トナー収容部を取り出す途中の全体外観図。 トナー供給装置の詳細断面構成図。

符号の説明

１ カラープリンタ
２ 感光体ドラム
３ 回転現像装置
４ レーザユニット
５ トナー収容部
６ トナー供給装置
７ 中間転写ベルト
８ ２次転写ローラ
９ 定着装置
１５ 回転枠
１６ 現像器
２５ トナー供給パイプ
５０ 排出部
７０ 現像ローラ
７２ 撹拌ローラ
８１ ローラ駆動ギア
８２ パドル駆動ギア
８３ 中間ギア
８４ 入力ギア

Claims (4)

1. 像担持体に対向して配置され、黒及び複数のカラートナーを用いてカラーのトナー画像を形成する画像形成装置であって、
   磁性現像ローラを有し、磁性一成分の黒色トナー画像を現像するための黒色現像器と、
   非磁性現像ローラを有し、非磁性一成分の黒色以外のトナー画像を現像するための複数のカラー現像器とを備え、
   前記非磁性現像ローラの直径は前記磁性現像ローラの直径より小さい、
   カラー画像形成装置。
2. 前記非磁性現像ローラは、中実のローラ本体と、前記ローラ本体の表面に設けられたゴム層とから形成されている、請求項１に記載のカラー画像形成装置。
3. 前記黒色現像器及び複数のカラー現像器を円周方向に並べて保持し、回転することによって各現像器を前記像担持体に対向させるための回転枠をさらに有している、請求項１または２のいずれかに記載のカラー画像形成装置。
4. 前記各現像器内部に回転自在に設けられ、トナーを攪拌するための攪拌部材と、
   前記黒色現像器の磁性現像ローラの軸端部に設けられた磁性現像ローラ駆動用ギアと、
   前記複数のカラー現像器の各非磁性現像ローラの軸端部に設けられた非磁性現像ローラ駆動用ギアと、
   前記各攪拌部材の軸方向端部に固定され、前記ローラ駆動用ギアに噛み合う攪拌部材駆動ギアと、
   前記各現像器の軸方向端部に回転自在に設けられ、外部の駆動機構から動力が入力される入力ギアと、
   前記各現像器の入力ギアと攪拌部材駆動ギアとに噛み合う中間ギアとを備え、
   前記各現像器の入力ギアは前記外部の駆動機構に対して同じ位置に配置され、前記黒色現像器の攪拌部材駆動ギア及び中間ギアと前記カラー現像器の攪拌部材駆動ギア及び中間ギアとは、前記入力ギア及びローラ駆動ギアに対して異なる位置に配置されている、
   請求項１から４のいずれかに記載のカラー画像形成装置。

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