JP2006292868A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スループットを悪化させることなく、感光体の表層の削れ等の劣化、現像手段の変形、現像剤の浪費を軽減し、紙の汚れを回避することのできるインライン型の画像形成装置を提供すること。
【解決手段】複数のプロセスカートリッジをタンデム型に配列し、前記複数のプロセスカートリッジの各々の像担持体の静電潜像を転写材に直接的若しくは間接的に転写する画像形成装置において、（ａ）像担持体と、現像手段と、受け部と、感光体駆動伝達手段と、現像駆動伝達手段と、（ｂ）複数の離接切換え手段と、（ｃ）複数の駆動切換え手段と、を有し、前記現像手段を揺動軸を中心に揺動させ、画像形成時には、所望の現像手段を選択的に駆動させた後、像担持体に接触させて画像形成を行い、画像形成終了後には、該現像手段を前記切換え手段により像担持体から離間させた後に、前記駆動切換え手段により前記現像手段の駆動を停止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真方式を用いた、複写機、プリンタ等の画像形成装置に関し、特に、複数の像担持体と、像担持体に形成された潜像を像担持体に接触して現像する現像手段と、を備え、カラー画像の形成が可能な画像形成装置に関するものである。

従来、電子写真プロセスを用いた画像形成装置においては、各々が像担持体（感光体）として、例えば感光体ドラムと、この感光体に作用する帯電手段、現像手段、クリーニング手段等のプロセス手段とを備えた画像形成部を複数並置し、これら複数の画像形成部に対向配置された転写ベルト（中間転写ベルト）或は転写ベルト（転写材搬送ベルト）上の転写材等に順次画像を転写するインライン方式を採用したカラー画像形成装置がある。

このようなインライン方式のカラー画像形成装置において、各画像形成部における感光体及び現像手段等のプロセス手段を一体的にカートリッジ化してプロセスカートリッジとし、このプロセスカートリッジを装置本体に対して着脱可能に一列に並べたものがある。これによれば、例えば現像剤が無くなった際に、サービスマンによらずに使用者自身がプロセスカートリッジを交換することで再び画像形成が可能となるとともに、感光体等のその他の消耗品をも同時に交換することができるため、メンテナンス性が格段に向上する。

こうしたインライン型のカラー画像形成装置に使用されるプロセスカートリッジの現像手段としては、一般的に現像ローラを感光体に対して接触させた状態で現像を行う接触現像方式と、現像ローラと感光体との間に所定の間隙を設けた状態で現像を行う非接触現像方式の２つの方式が知られているが、接触現像方式においては、以下のような問題がある。
（１）前回転や後回転等、現像作動時以外のタイミングで感光体が回転する際に、現像ローラとの摺擦により感光体表層が削れて、寿命を低下させる要因となってしまう。
（２）モノカラー現像時等、現像に関与しない他色のカートリッジをも動作させると、感光体の寿命が大きく低下してしまう。
（３）非作動時、前回転、後回転中にバイアスが印加されていない場合、現像ローラ上の現像剤が感光体に付着し、現像剤を浪費したり、その現像剤が紙等を汚す原因となる。
（４）画像形成装置本体に装着された状態で長時間使用しない場合に現像ローラのローラ層が永久変形してしまい、現像時に画像上のムラが発生する原因となってしまう。

上記課題を解決するために、特許文献１，２等において提案がなされている。これは、現像ローラを感光体ドラムの静電潜像を現像する期間のみ、感光体ドラムに接触させてトナーによる現像を行う構造であり、現像ローラの当接・離間を行うガイドを水平方向にスライドすることで、第１ＳＴ→第２ＳＴ→第３ＳＴ→第４ＳＴの順に現像ローラの感光体ドラムへの当接・離間を行っている。

特開２００１−３１８５０６号公報 特開２００１−３３７５１１号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された発明では、第１ＳＴ→第２ＳＴ→第３ＳＴ→第４ＳＴの順に現像ローラの当接・離間を行うため、第４ＳＴのブラックモノカラー印字の際、本来必要のない第１〜第３ＳＴの現像ローラの当接・離間をしなければならない。

又、現像ローラの当接・離間を行うガイドを水平方向にスライドする構造となっているため、モノカラーとフルカラーのプリントが混在した場合、モノカラー印字→フルカラー印字の切換時に前記ガイドを一度ホームポジションにスライドさせる必要が生じ、その切換時間によりスループットを落とすこととなる。

従って、本発明の目的は、スループットを悪化させることなく、感光体の表層の削れ等の劣化、現像手段の変形、現像剤の浪費を軽減し、紙の汚れを回避することのできるインライン型の画像形成装置を提供することである。

本発明の他の目的は、簡単な構成で、低コストにて上記目的を達成することのできるインライン型の画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、複数のプロセスカートリッジをタンデム型に配列し、前記複数のプロセスカートリッジの各々の像担持体の静電潜像を転写材に直接的若しくは間接的に転写する画像形成装置において、
（ａ）像担持体と、前記像担持体に対して離接可能な現像手段と、装置本体が備える離接切換え手段と機能的に連結されて、前記現像手段と前記像担持体との接触及び離間の切換え作用を受ける受け部と、装置本体からの駆動力を前記像担持体に伝達する感光体駆動伝達手段と、装置本体からの駆動力を前記現像手段に伝達する現像駆動伝達手段と、
（ｂ）前記複数のプロセスカートリッジの各々の受け部と機能的に連結し、各プロセスカートリッジの現像手段と像担持体との接触及び離間を切換える複数の離接切換え手段と、
（ｃ）前記複数のプロセスカートリッジの各々の現像手段の駆動及び停止を切換える複数の駆動切換え手段と、を有し、
前記複数の離接切換え手段はカム形状をしており、カムの回転により前記受け部に作用して前記現像手段を揺動軸を中心に揺動させ、前記像担持体に対しての前記現像手段の接離を行い、画像形成時には、所望の現像手段を前記駆動切換え手段により選択的に駆動させた後、前記離接切換え手段により像担持体に接触させて画像形成を行い、画像形成終了後には、該現像手段を前記切換え手段により像担持体から離間させた後に、前記駆動切換え手段により前記現像手段の駆動を停止することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記複数のプロセスカートリッジは、ブラックの現像剤像を形成するブラックカートリッジと、ブラック以外の互いに異なる色の現像剤像を形成するカラーカートリッジと、を有し、前記複数の離接切換え手段の回転方向若しくは回転角度を変えることで、ブラックの現像手段のみが像担持体に当接するモノカラー画像形成状態、画像形成前に各々の現像手段が各々の像担持体に配列方向で順次当接するフルカラー順次当接状態、全ての画像形成部の現像手段が像担持体に当接するフルカラー画像形成状態、画像形成後に各々の現像手段が各々の像担持体から配列方向に順次離間するフルカラー順次離間状態、全ての画像形成部の現像手段が像担持体と離間する待機状態の、５つの状態を切換え可能としたことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記複数の離接切換え手段と前記複数の駆動切換え手段は機械的に連結されており、１つのモータにより、全てのプロセスカートリッジの現像手段と像担持体との当接及び離間の切換え動作と、現像手段の駆動及び停止の切換え動作とを行うことを特徴とする。

本発明によれば、インライン型の画像形成装置において、画像形成精度や転写材搬送精度を悪化させることなく、必要なときに現像ローラを回転し、像担持体に接触させる機能を実現することが可能となるため、感光体の表層の削れ等の劣化、現像手段の変形、現像剤の浪費を軽減し、紙の汚れを回避することができ、且つ、モノカラーとフルカラーのプリントが混在した場合、モノカラー印字→フルカラー印字及びフルカラー印字→モノカラー印字の切換を効率よく行え、スループットを落とすことがない。又、本発明によれば、簡単な構成で、低コストにて上記作用効果を得ることができる。

以下、本発明に係る画像形成装置を添付図面に基づいて説明する。

＜実施の形態１＞
［全体構成］
先ず、図１を参照して本実施の形態の画像形成装置の全体構成について説明する。

本実施の形態において、画像形成装置は、装置本体に通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ等の外部ホスト装置からの画像情報信号に応じて、電子写真方式により転写材、例えば、記録用紙、ＯＨＰシート等にフルカラー画像を形成することのできるフルカラーレーザービームプリンタである。但し、本発明はこれに限定されるものではなく、複写機、ファクシミリ装置等、任意の形態にて具現化することができる。図１は本実施の形態に係る画像形成装置１００の全体構成を示す縦断面図である。

図１に示す画像形成装置１００は、像担持体として、略垂直方向に並設された４個のドラム状の像担持体、即ち、感光体ドラム１（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）を備えている。感光体ドラム１は、図１０に示す駆動手段（後述）によって、図１中反時計回りに回転駆動される。

感光体ドラム１の周囲には、その回転方向に従って順に、感光体ドラム１の表面を均一に帯電する帯電装置２（２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ）、画像情報に基づいてレーザービームを照射して感光体ドラム１上に静電潜像を形成するスキャナユニット３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）、静電潜像に現像剤が備えるトナーを付着させてトナー像として現像する現像装置４（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）、感光体ドラム１上のトナー像を転写材Ｓに転写させる静電転写装置５、転写後の感光体ドラム１の表面に残った転写残トナーを除去するクリーニング装置６（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）等が配設されている。

本実施の形態では、それぞれ感光体ドラム１、帯電装置２、スキャナユニット３、現像装置４、クリーニング装置５等を備えた像形成手段たる４つの画像形成部Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄにより、それぞれ異なる色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）の画像を形成する。

感光体ドラム１と、感光体ドラム１に作用するプロセス手段としての帯電装置２、現像装置４、クリーニング装置６とは一体的にカートリッジ化され、装置本体１００に対して着脱可能なプロセスカートリッジ７（７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ）を形成している。図２は、プロセスカートリッジ７の縦断面を示す。

ここで、以下の説明において、画像形成装置１００の前側とは、プロセスカートリッジ７を装置本体１００に挿入する側、即ち、図１中右側を言う。又、画像形成装置１００の左右を言う場合は、装置前側から見た場合のものである。以下、感光体ドラム１から順に各要素をより詳しく説明する。

感光体ドラム１は、例えば直径３０ｍｍのアルミシリンダの外周面に有機光導伝体層（ＯＰＣ感光体）を塗布して構成したものである。感光体ドラム１は、その両端部を支持部材によって回転自在に支持されており、一方の端部に駆動モータ（後述）からの駆動力が伝達されることにより、図１中反時計周りに回転駆動される。

帯電装置２としては、接触帯電方式の帯電部材を使用することができる。帯電部材は、ローラ状に形成された導電性ローラであり、このローラを感光体ドラム１の表面に当接させると共に、このローラに帯電バイアス電圧を印加することにより、感光体ドラム１の表面を一様に帯電させる。

スキャナユニット３は、感光ドラム１の略水平方向に配置され、レーザーダイオード（不図示）によって画像信号に対応する画像光が、スキャナモーター（不図示）によって高速回転されるポリゴンミラー９（９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ）に照射される。ポリゴンミラー９に反射した画像光は、結像レンズ１０（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）を介して帯電済みの感光体ドラム１の表面を選択的に露光して静電潜像を形成する。

又、スキャナユニット３は、図４及び図５に示すように、長手方向において左右側板３２の間のピッチより長く形成され、左右側板３２の開口穴３５（３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ，３５ｅ，３５ｆ，３５ｇ，３５ｈ）から突起部３３が外側に飛び出すように取り付けられる。その際、スキャナユニット３は、圧縮バネ３６によって、図５中矢印Ｇで示すように水平に対して約４５°下方に約１ｋｇｆ（≒９．８Ｎ）の力で押圧されている。これにより、スキャナユニット３を確実に突き当て３５Ａ，３５Ｂに押し付け、位置決めがなされている。

現像装置４は、現像剤として、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナーを収納したトナー容器４１（４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ）を有し、図２をも参照すると、トナー容器４１内のトナーをトナー搬送機構４２によってトナー供給ローラ４２へ送り込む。

図２中時計方向に回転するトナー供給ローラ４３及び現像ローラ４０の外周に圧接された現像ブレード４４によって、図２中時計方向に回転する現像ローラ４０の外周にトナーを塗布し、且つ、トナーに電荷を付与する。そして、潜像が形成された感光ドラム１と対向した現像ローラ４０に、通常ＡＣ電圧とＤＣ電圧とを重畳した現像バイアスを印加することにより、潜像に応じて感光ドラム１上にトナーを供給する。

全ての感光体ドラム１に対向して接するように、転写材搬送手段としての循環移動する静電転写ベルト（転写ベルト）１１が配設される。転写ベルト１１は、１０１１〜１０１４Ω・ｃｍの体積固有抵抗を持たせた、厚さ約１５０μｍのフィルム状部材で構成される。この転写ベルト１１は、垂直方向に４軸でローラに支持され、図１中左側の外周面に転写材Ｓを静電吸着して各感光体ドラム１に転写材Ｓを接触させるべく循環移動する。これにより、転写材Ｓは転写ベルト１１により転写位置まで搬送され、感光体ドラム１上のトナー像が転写される。

この転写ベルト１１の内側に当接し、４個の感光体ドラム１のそれぞれに対向した位置（転写位置）に、転写ローラ１２（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ）が並設される。これら転写ローラ１２から正極性の電荷が転写ベルト１１を介して転写材Ｓに印加され、この電荷による電界により、感光体ドラム１に接触中の転写材Ｓに、感光体ドラム１上の負極性のトナー像が転写される。転写ベルト１１は、各感光体ドラム１に形成されたトナー像が転写される転写材Ｓを担持して搬送する像搬送体を構成する。

本実施の形態では、転写ベルト１１は、周長６７５ｍｍ、厚み１２０μｍのベルトであり、駆動ローラ１３、従動ローラ１４ａ，１４ｂ、テンションローラ１５の４本のローラに掛け渡され、駆動ローラ１３が像搬送体駆動手段たる駆動モータ（図示せず）により回転駆動されることで図１中矢印方向に回転する。転写ベルト１１が循環移動して、転写材Ｓが従動ローラ１４ａ側から駆動ローラ１３側へ搬送される間に、トナー像がこの転写材Ｓに転写される。

給紙部１６は、画像形成部に転写材Ｓを給紙搬送するものであり、複数枚の転写材Ｓが給紙カセット１７に収納されている。画像形成時には、給紙ローラ１８（半月ローラ）、レジストローラ対１９が画像形成動作に応じて回転駆動され、給紙カセット１７内の転写材Ｓを１枚毎分離給送すると共に、転写材Ｓの先端はレジストローラ対１９に突き当たって一旦停止し、ループを形成した後転写ベルト１１の回転と画像書出し位置との同期を取って、レジストローラ対１９によって転写ベルト１１へと給紙されていく。

定着部２０は、転写材Ｓに転写された複数色のトナー画像を定着させるものであり、回転する加熱ローラ２１ａと、これに圧接して転写材Ｓに熱及び圧力を与える加圧ローラ２１ｂとから成る。即ち、感光体ドラム１上のトナー像を転写した転写材Ｓは、定着部２０を通過する際に定着ローラ対２１ａ，２１ｂで搬送されると共に、定着ローラ対２１ａ，２１ｂによって熱及び圧力を与えられる。これによって複数色のトナー像が転写材Ｓの表面に定着される。

次に、上述構成の画像形成装置１００の動作について説明する。

各プロセスカートリッジ７が、画像形成タイミングに合わせて順次駆動され、その駆動に応じて各感光体ドラム１が、図１中反時計回り方向に回転駆動される。そして、各々のプロセスカートリッジ７に対応するスキャナユニット３が順次駆動される。この駆動により、帯電ローラ２は感光体ドラム１の周面に一様な電荷を付与し、スキャナユニット３は、その感光体ドラム１周面に画像信号に応じて露光を行って感光体ドラム１の周面上に静電潜像を形成する。

現像装置４内の現像ローラ４０は、静電潜像の低電位部にトナーを転移させて感光体ドラム１の周面上にトナー像を形成（現像）する。最上流の感光体ドラム１の周面上に形成されたトナー像の先端が、転写ベルト１１との対向点（転写位置）に回転搬送されて来るタイミングで、その対向点に転写材Ｓの画像形成開始位置が一致するように、レジローラ対１９が回転を開始して転写材Ｓを転写ベルト１１へ給送する。

転写材Ｓは、静電吸着ローラ２２と転写ベルト１１とによって挟み込むようにして転写ベルト１１の外周に圧接する。又、転写ベルト１１と静電吸着ローラ２２との間に電圧を印加することにより、誘電体である転写材Ｓと転写ベルト１１の誘電体層とに電荷を誘起して、転写材Ｓを転写ベルト１１の外周に静電吸着する。これにより、転写材Ｓは転写ベルト１１に安定して吸着され、最下流の転写位置まで搬送される。このように転写ベルト１１上を搬送されながら、転写材Ｓには、各感光体ドラム１と転写ローラ１２との間に形成される電界によって各感光体ドラム１のトナー像が順次転写される。

４色のトナー像を転写された転写材Ｓは、駆動ローラ１３の曲率により転写ベルト１１から曲率分離され、定着部２０に搬入される。転写材Ｓは、定着部２０でトナー像を熱定着された後、排紙ローラ対２３によって、排紙部２４から画像面を下にした状態で装置本体１００外に排出される。

［プロセスカートリッジ］
次に、図２及び図３を参照して、プロセスカートリッジについて更に詳しく説明する。図２及び図３はそれぞれプロセスカートリッジ７の主断面図、斜視図である。尚、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの各プロセスカートリッジ７（７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ）は同一構成である。

プロセスカートリッジ７は、像担持体であるドラム状の像担持体、即ち、感光体ドラム１、一次帯電手段（帯電装置）２及びクリーニング手段（クリーニング装置）６を備えた感光ドラムユニット５０と、感光ドラム１上の静電潜像を現像する現像手段（現像装置）から構成される現像ユニット４とに分かれている。

感光体ドラムユニット５０において、感光体ドラム１は、軸受３１（３１ａ，３１ｂ）（ベアリング）を介してクリーニング枠体５１に回転自在に取り付けられている。感光体ドラム１の周上には、感光体ドラム１の表面を一様に帯電させるための帯電装置２及び感光ドラム上に残ったトナーを除去するためのクリーニング装置６のクリーニングブレード６０が配置されている。

更に、クリーニングブレード６０によって感光体ドラム１表面から除去された残留トナーは、トナー送り機構５２によってクリーニング枠体５１の後方に設けられた廃トナー室５３に順次送られる。そして、プロセスカートリッジ７の、図２中紙面手前側の一方端側の装置本体１００内に配設された、駆動手段たる駆動モータ（後述）の駆動力を伝達することにより、感光体ドラム１を画像形成動作に応じて図２中矢印Ｘ方向（反時計回り）に回転駆動する。

現像ユニット４は、感光体ドラム１と接触して図２中矢印Ｙ方向（時計回り）に回転する現像ローラ４０及びトナーが収容されるトナー容器４１と現像枠体４５とを有する。現像ローラ４０は、軸受部材４７，４８を介して回転自在に現像枠体４５に支持されている。又、現像ローラ４０の周上には、現像ローラ４０と接触して図２中矢印Ｚ方向（時計回り）に回転するトナー供給ローラ４３と、現像ローラ４０上の現像剤層厚規制手段たる現像ブレード４４とがそれぞれ配置されている。更に、トナー容器４１内には、収容されたトナーを撹拌すると共にトナー供給ローラ４３に搬送するためのトナー搬送機構（現像剤攪拌搬送羽根）４２が設けられている。

そして、現像ユニット４は、現像ユニット４の両端に取り付けられた軸受部材４７，４８にそれぞれ設けられた支持軸４９を中心にピン４９ａによって現像ユニット４の全体が感光体ドラムユニット５０に対して揺動自在に支持された、吊り構造となっている。プロセスカートリッジ７の単体（装置本体１００に装着しない）状態においては、支持軸４９を中心に回転モーメントにより現像ローラ
現像ローラ４０が感光ドラム１に接触するよう、加圧ばね５３によって現像ユニット４が常に付勢されている。更に、現像ユニット４のトナー容器４１には、現像ローラ４０を感光体ドラム１から離間させる際に装置本体１００の離接切換え手段８（後述）が当接して機能的に連結するための、作用受け部たるリブ４６が一体的に設けられている。

［駆動構成］
次に、図４〜図１０をも参照して、プロセスカートリッジ７を装置本体１００に装着した際の動作機構について詳しく説明する。尚、図４においては、本発明の構成を分かり易く説明するため、プロセスカートリッジ７について感光体ドラム１と軸受３１のみを示したが、実際には、プロセスカートリッジ７は、上述して説明したように帯電装置２、現像装置４、クリーニング装置６等が一体的に
構成されている（図２）。

前述したように、プロセスカートリッジ７は単体の状態では、図２のように現像ローラ４０が常に感光体ドラム１に接触した状態になっている。プロセスカートリッジ７は、図４に示すように、矢印方向（装置手前側）から、左右側板３２に設けられた装着手段たるガイド溝３４（３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ，３４ｅ，３４ｆ，３４ｇ，３４ｈ）に沿って、感光ドラム１を支持する軸受３１を挿入することによって、装置本体１００へ装着する。このとき、転写ベルト１１は、例えば装置本体１００の前側の扉と共に対比して、プロセスカートリッジ７の挿入部を開放している。そして、図６に示すように、軸受３１がガイド溝３４の突き当て面３７，３８に押し付けられることで、プロセスカートリッジ７の位置が決まる。

装置本体１００内でのプロセスカートリッジ７の押圧方法は次のようにする。

即ち、図５に示すように、左右側板３２には軸３９が加締められており、この軸３９にねじりコイルバネ３０が支持され、その端部３０ａが左右側板の穴３２ａに嵌り込み、固定されている。プロセスカートリッジ７が無い状態においては、ねじりコイルバネ３０は、左右側板３２からの曲げ起こし３２ｂにより回転方向に規制されている。

そして、プロセスカートリッジ７が挿入されると、ねじりコイルバネ３０は、図５中半時計回り方向にその力に反しながら回転し、軸受３１を乗り越えたとき、図５に示すように位置し、矢印Ｆ方向に約１ｋｇｆ（≒９．８Ｎ）の力で軸受け３１をガイド溝３４の突き当て面３７，３８に押圧する。この際、装置本体１００のプロセスカートリッジ７の挿入方向奥側には、図１、図７及び図８に示すように、加圧ばね５３（図２）による現像ユニット４の付勢力に抗して、現像ローラ４０を感光ドラム１から離間させるための離間カム８０が配置されている。

現像ローラ離間・当接切換え手段として、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの各色の現像ユニット４（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）に設けられたボス４６（４６ａ，４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ）の上下動作をするための離間カム８０（８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄ）がそれぞれ設けられている。本実施の形態では、図９に示す駆動手段、即ち、ステッピングモータ９０（後述）により離間カム８０が回転し、この回転に伴い現像ユニット４のボス４６の上下を行い、現像ローラ４０が感光体ドラム１に当接する位置及び現像ローラ４０が感光体ドラム１に離間する位置を作り出している。

本実施の形態では、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの全色の離間カム８０（８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄ）の最大半径でボス４６と接し、全ての現像ローラ４０と感光体ドラム１とが離間する待機状態（図１、図１１の（１））、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの全色の離間カム８０（８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄ）の最小半径でボス４６と接し、全ての現像ローラ４０と感光体ドラム１とが当接するフルカラー状態（図７、図１１の（５））、及びイエロー、マゼンダ、シアンの３色の離間カム８０（８０ａ，８０ｂ，８０ｃ）は最大半径でボス４６と接し、且つ、ブラック離間カム８０ｄが最小半径でボス４６と接することでブラックの現像ローラ４０のみが感光体ドラム１と当接するモノカラー状態（図８、図１１の（８））の３つの状態を選択できる。

又、フルカラーモードにおいては、イエロー（１ｓｔ）→マゼンダ（２ｓｔ）→シアン（３ｓｔ）→ブラック（４ｓｔ）の順に、現像ローラ４０が感光体ドラム１に当接していき、現像動作を行う（図１１８（１）〜（５）の状態）。現像動作終了後には、イエロー（１ｓｔ）→マゼンダ（２ｓｔ）→シアン（３ｓｔ）→ブラック（４ｓｔ）の順に、現像ローラ４０が感光体ドラム１から離間していき印字を終了する（図１１の（５）〜（１）の状態）。

つまり、本実施の形態では、図１１のカム線図に示すように、各色の離間カム８０（８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄ）にそれぞれプロフィールを持たせ、尚且つ、各色の離間カム８０（８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄ）の位相をずらすことで、前述のモード切換えが可能となる。

プロセスカートリッジ７を駆動するユニットは、本実施の形態では、図１０のように各色毎に１つずつ設けた駆動手段たる駆動モータ７０ｄから、感光体ドラム１を駆動する系列７１ｄと現像ローラ４０を駆動する系列７２ｄに分岐している。そして、現像ローラ４０の駆動側に駆動切換え手段たる現像クラッチ７４ｄ，７５ｄを設け、感光体ドラム１が回転している時に現像ローラ４０の回転・停止を切換えられるようにしている。

このように、本実施の形態では、各感光体ドラム１を駆動する感光体駆動手段と、各現像ローラ４０を駆動する現像駆動手段とは、各プロセスカートリッジ毎に共通の１つのモータとされる。装置本体１００側からの駆動力は、プロセスカートリッジ７が装置本体１００に装着された状態で装置本体１００側の駆動ユニットと機能的に連結される感光体駆動伝達手段、現像駆動伝達手段によって、それぞれ感光体ドラム１、現像ローラ４０に伝達される。

図１０はブラック（４ｓｔ）のみ表示している。他の色（イエロー、マゼンダ、シアン）も同様の構成を採っており、動作も同じである。

このような駆動構成により、各色の感光体ドラム１の駆動を独立に制御できるため、インライン型フルカラー画像形成装置で常に問題となる色ずれを低減する制御を講じることが可能となると共に、感光体ドラム１を駆動させた状態で現像ローラ４０の駆動を停止することが可能となる。当然、現像ローラ４０の駆動用に別のモータを設けるより、上述のようにクラッチを設ける方が遥かに低コストである。

本実施の形態においては、現像クラッチ７４ｄ，７５ｄは、クラッチギア９７ｄの回転により回転の接続と断絶を行う。クラッチギア９７ｄにはスラスト方向にカム形状があり、クラッチギア９７ｄの回転に伴い、クラッチカム７３ｄがスラスト方向に移動する。そして、それに伴いクラッチ７５ｄがスラスト方向に移動することで、クラッチ７４ｄとの接続と断絶を行う。

クラッチギア９７ｄは、ギア９６ｄに連結されており、ギア９６ｄは軸を介したギア９５ｄの回転に伴い回転する。ギア９５ｄとギア９６ｄは同じ歯数である。又、ギア９５ｄは離間軸８１ｄに取付けられた離間ギア９４ｄに連結している。離間ギア９４ｄとクラッチギア９７ｄは同じ歯数をなっており、離間軸８１ｄに取付けられた離間カム８０ｄの回転とクラッチギア９７ｄの位相関係は常に同じとなる。これにより、離間カム８０の回転とクラッチ７４，７５のＯＮ・ＯＦＦ動作が同期する。

図１１に示すように、離間カム８０が現像当接位置から現像離間位置に回転移動するのに伴い、現像クラッチ７４，７５がＯＮ→ＯＦＦ状態へと移行していく。本実施の形態では、現像ローラ４０が感光体ドラム１から離間してから、現像ローラ４０の回転が止まり、現像ローラ４０が回転してから現像ローラ４０が感光体ドラム１に当接する構成となっている。又、図１１の（１）の状態（ホームポジション）では、各色全ての現像ローラ４０は回転停止、（５）の状態（フルカラーモード）では各色全ての現像ローラ４０が回転、（８）の状態（モノカラーモード）では、ブラックのみ回転し、その他の色の現像ローラ４０は停止した状態となるように設定されている。

［動作］
プロセスカートリッジ７の装置本体１００への装着の際には、図１のようにイエロー、マゼンダ、シアン、ブラック全色の離間カム８０が最大半径でボス４６に接触した状態となっている。従って、プロセスカートリッジ７の挿入動作に従って現像ユニット４に設けられたボス４６が離間カム８０に乗り上げ、現像ローラ４０は感光体ドラム１と所定間隙だけ離間された状態となる。この離間状態は電源オフ時及び現像が行われていない状態で常に維持される。従って、プロセスカートリッジ７を装着した状態で長時間使用しない場合であっても、現像ローラ４０は感光体ドラム１に対して常に離間された状態になるので、現像ローラ４０を長期間感光ドラム１に接触させることにより発生するローラ層の永久変形を確実に防止することができる。

画像形成動作は次のようになる。

フルカラープリントの場合（図１１、（１）→（２）→（３）→（４）→（５）→（６）→（７）→（８）→（１））、プリント信号により画像形成動作が開始されると、全てのプロセスカートリッジ７を駆動する全ての駆動モータ７０と、転写ベルト１１の駆動モータ（図示せず）が回転する。このとき、全ての現像クラッチ７４，７５が切れているため、現像ローラ４０は回転しない。

次に、ステッピングモータ９０が回転し、それに伴い離間カム８０（８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄ）が回転する。先ず、第１ｓｔの現像クラッチがＯＮとなり、第１ｓｔの現像ローラ４０ａが回転する。そして、その直後に第１ｓｔの現像ローラ４０ａが感光体ドラム１ａに当接する。この状態で第１ｓｔでの画像形成が可能となる（図１１の（２））。

次に、ステッピングモータ９０が更に回転すると、第２ｓｔの現像クラッチがＯＮとなり現像ローラ４０ｂが回転する。その直後に第２ｓｔの現像ローラ４０ｂが感光体ドラム１ｂに当接する。この状態で第２ｓｔでの画像形成が可能となる（図１１の（３））。

更に、ステッピングモータ９０が回転すると、同様に第３ｓｔ→第４ｓｔの順で画像形成が可能となる（図１１の（４），（５））。

第１ｓｔの画像形成終了後は、ステッピングモータ９０が更に回転し、それに伴い離間カム８０（８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄ）が回転する。先ず、第１ｓｔの現像ローラ４０ａが感光体ドラム１ｂから離間し、続いて第１ｓｔの現像ローラ４０ａの回転が停止する（図１１の（６））。

同様に第２ｓｔの画像形成終了後には、ステッピングモータ９０の回転に伴い、第２ｓｔの現像ローラ４０ｂが感光体ドラム１ｂから離間し、続いて第２ｓｔの現像ローラ４０ｂの回転が停止する（図１１の（７））。更に、ステッピングモータ９０が回転すると、第３ｓｔ→第４ｓｔの順で現像ローラ４０の感光体ドラム１からの離間が行われ、現像ローラ４０の回転が停止する（図１１の（８），（１））。その後、プロセスカートリッジ７の駆動モータ７０及び転写ベルト１１の駆動ローラを停止し、印字動作を終了する。

次に、モノカラープリントの場合（図１１、（１）→（９）→（１））について説明する。

プリント信号により画像形成動作が開始されると、プロセスカートリッジ７を駆動する全ての駆動モータ７０と転写ベルト１１の駆動モータが回転する。このとき、全ての現像クラッチ７４，７５が切れているため、現像ローラ４０は回転しない（図１１の（１））。

次に、ステッピングモータ９０がフルカラープリント時と逆の方向に回転し、それに伴い離間カム８０（８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄ）がフルカラーモード時に対し逆方向に62度回転する。

離間カム８０の回転に伴い、先ず、第４ｓｔ（ブラック）の現像クラッチがＯＮとなり、第４ｓｔの現像ローラ４０ｄが回転する。そして、その直後に第４ｓｔの現像ローラ４０ｄが感光体ドラム１ｄに当接する。このとき、第１〜第３ｓｔの離間カム８０ａ，８０ｂ，８０ｃは最大半径でボス４６と接しており、第１〜第３ｓｔの現像ローラ４０の現像クラッチ７４，７５は接続されず、又、現像ローラ４０は感光体ドラム１から離間した状態となる（図１１の（９））。これにより、第４ｓｔのみが画像形成可能となる。

画像形成終了後は、ステッピングモータ９０をフルカラープリント時と同じ方向に回転させ、第４ｓｔの現像ローラ４０ｄを感光体ドラム１ｄから離間させ、続いて現像ローラ４０ｄの回転が停止する。その後、プロセスカートリッジ７の駆動モータ７０及び転写ベルト１１の駆動ローラを停止する。

これにより、モノカラープリント時においては、ブラックの現像ローラのみ感光体ドラムに当接し回転する状態しか起こりえないので、従来例（特開２００１−３１８５０６）のようにモノカラー状態に移行する過程でのカラーの現像ローラの当接・離間動作がなく、モノカラープリント時のカラーの現像ローラ４０との摺擦によるカラーの感光体ドラム１の表層の削れやカラーの現像ローラの劣化を軽減することができる。

次に、フルカラープリント→モノカラープリントの切換について説明する（図１１、（５）→（６）→（７）→（８））。

フルカラーからモノカラーへの切換は、フルカラープリント時における、第１〜第３ｓｔの現像ローラが感光体ドラムから離間し回転が停止したのと同じ状態（図１１の（５）→（６）→（７）→（８））となる。本実施の形態では、第１ｓｔの画像形成が終わると同時に、現像ローラの離間動作が開始し、第２、第３ｓｔについても画像形成終了直後に、現像ローラが離間するので、通常の紙間のままで、図１１の（８）の状態となる。つまり、スループットを落とすことなく、フルカラーからモノカラープリントへの切換ができる。これにより、モノカラープリント時のカラーの現像ローラ４０との摺擦によるカラーの感光体ドラム１の表層の削れやカラーの現像ローラの劣化を軽減することができる。

続いてモノカラープリント→フルカラープリントの切換について説明する（図１１、（９）→（１）→（２）→（３）→（４）→（５））。

モノカラーからフルカラーへの切換は、モノカラープリント（図１１の（９））からホームポジション（図１１の（１））を経由し、通常のフルカラープリントと同様のシーケンスとなる。本実施の形態では、図１１の（９）→（１）→（２）への移動において、ステッピングモータ９０を速く回すことでスループットダウンを防ぎ、通常の紙間にて、モノカラーからフルカラーへの切換を可能としている。

又、画像形成を行う過程においては、スキャナユニット３により静電潜像を形成する前に感光体ドラム１の周面に一様な電荷を付与するための前回転及び静電潜像をトナー像として現像した後に感光体ドラム１の周面の電位を除電するための後回転等の工程が行われ、それら工程の際には感光体ドラム１が回転する。

上述したように本発明においては、現像作動タイミングに合わせて離間が解除される構成であるため、前回転時及び後回転時には現像ローラ４０は離間されている。従って、画像形成動作時においても、前回転及び後回転の際の現像ローラ４０との摺擦による感光体ドラム１の表層の削れを軽減することができる。

つまり、本実施例によれば、前述した接触現像方式における従来の問題点：
（１）前回転や後回転など現像作動時以外のタイミングで感光体ドラム１が回転する際に、現像ローラ４０との摺擦により感光体ドラム１の表層が削れて、寿命を低下させる要因となってしまう。
（２）モノカラー現像時など、現像に関与しない他色のプロセスカートリッジ７をも動作させると、感光体ドラム１の寿命が大きく低下してしまう。
（３）非作動時、前回転、後回転中にバイアスが印加されていない場合、現像ローラ４０上の現像剤が感光体ドラム１に付着し、現像剤を浪費したり、その現像剤が紙等を汚す原因となる。
（４）装置本体１００に装着された状態で長時間使用しない場合に現像ローラ４０のローラ層が永久変形してしまい、現像時に画像上のムラが発生する原因となってしまう。
といった問題を解決することができ、
尚且つ、モノカラープリント時においては、ブラックの現像ローラのみ感光体ドラムに当接し回転する状態しかないので、従来例（特開２００１−３１８５０６）のようにモノカラー状態に移行する過程でのカラーの現像ローラの当接・離間動作がなく、モノカラープリント時のカラーの現像ローラ４０との摺擦によるカラーの感光体ドラム１の表層の削れやカラーの現像ローラの劣化を軽減することができる。

又、現像ローラの感光体ドラムへの当接・離間をカムの回転運動により行っているので、モノカラーとフルカラーのプリントが混在した場合、モノカラー印字→フルカラー印字及びフルカラー印字→モノカラー印字の切換が効率良く行え、スループットを落とすことがない。

従って、本発明の目的であるスループットを悪化させることなく、感光体の表層の削れ等の劣化、現像手段の変形、現像剤の浪費を軽減し、紙の汚れを回避することのできるインライン型の画像形成装置を提供することが可能となる。

しかも、構造が簡単で、画像形成精度に対して重要な感光体ドラム１の位置や転写ベルト１１の走行経路を動かすことがないので、画像形成精度や、転写ベルト１１或いは転写材Ｓの搬送精度を損なうことがない。

＜実施の形態２＞
前記各実施の形態１では、画像形成装置１００は、複数の感光体ドラム１から転写ベルト１１によって搬送される転写材Ｓにトナー像を順次転写して記録画像を形成する画像形成装置であるとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、各々が複数の感光体ドラムと、この感光体ドラムに作用するプロセス手段としての帯電手段、現像手段、クリーニング手段等を備えた複数の画像形成部から、各画像形成部に対向して周回移動する中間転写体としての中間転写ベルトにトナー像を順次重ねて転写して、その後このトナー像を別途設けられた転写材搬送系によって搬送される転写材に一括して２次転写して記録画像を得る画像形成装置等、当業者には周知の、所謂、中間転写方式の画像形成装置にも、本発明は等しく適用可能であり、上記同様の効果を得ることができる。
中間転写体は、各感光体ドラムから転写されたトナー像を搬送する像搬送体を構成する。

斯かる画像形成装置において、感光体ドラム、現像ローラ、中間転写ベルトの駆動制御及び現像ローラの感光体ドラムに対する離接制御は、転写ベルトが中間転写ベルトであることを除いて前記実施の形態１と同様にし得る。ここでは、転写ベルトについての記載を中間転写ベルトと読み替えることによって、前記実施の形態１の全説明を援用する。

本発明に係る画像形成装置の一実施例の断面図であり、装置本体に装着された全てのプロセスカートリッジにおいて現像ローラが感光体ドラムから離間した状態を示す図である。 図１の画像形成装置に装着されるプロセスカートリッジの断面図である。 図２のプロセスカートリッジの組み立て斜視図である。 本発明に従うプロセスカートリッジの画像形成装置への装着方法の一実施例を説明するための装置本体内側板付近を示す斜視図である。 本発明に従うプロセスカートリッジの画像形成装置への位置決め部を示す部分断面図である。 本発明に従うプロセスカートリッジの画像形成装置への位置決め部を示す部分断面図である。 図１と同様の図であり、全てのプロセスカートリッジにおいて現像ローラと感光体ドラムとの離間が解除された状態を示す図である。 図１と同様の図であり、ブラックのプロセスカートリッジにおいて現像ローラと感光体ドラムとの離間が解除され、他色プロセスカートリッジにおいて現像ローラが感光体ドラムから離間した状態を示す図である。 本発明に従う動作切換え機構を示す斜視図である。 本発明に従うプロセスカートリッジの駆動部の斜視図である。 本発明に従うカム線図（離間カムと現像クラッチの関係）である。

符号の説明

１（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ） 感光体ドラム
２（２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ） 帯電装置
３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ） スキャナユニット
４（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ） 現像装置、現像ユニット
５ 静電転写手段
６（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ） クリーニング装置
７（７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ） プロセスカートリッジ
８ 離接切換え手段
８ｙ ラック用離接切換え手段
８ｚ カラー用離接切換え手段
１１ 静電転写ベルト（転写ベルト、像搬送体）
２０ 定着部
４０（４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ） 現像ローラ
４６（４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄ） リブ（受け部）
５０ 感光ドラムユニット
５３ 加圧バネ
７０（７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄ） プロセスカートリッジ駆動モータ
７１（７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄ） 感光体ドラム駆動系列
７２（７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄ） 現像ローラ駆動系列
８０（８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄ） 離間板
９０ ステッピングモータ
９１ 切換え部材
９２（９２ａ，９２ｂ，９２ｃ，９２ｄ） クラッチ（駆動切換え手段）
９３ カム

Claims (3)

1. 複数のプロセスカートリッジをタンデム型に配列し、前記複数のプロセスカートリッジの各々の像担持体の静電潜像を転写材に直接的若しくは間接的に転写する画像形成装置において、
   （ａ）像担持体と、前記像担持体に対して離接可能な現像手段と、装置本体が備える離接切換え手段と機能的に連結されて、前記現像手段と前記像担持体との接触及び離間の切換え作用を受ける受け部と、装置本体からの駆動力を前記像担持体に伝達する感光体駆動伝達手段と、装置本体からの駆動力を前記現像手段に伝達する現像駆動伝達手段と、
   （ｂ）前記複数のプロセスカートリッジの各々の受け部と機能的に連結し、各プロセスカートリッジの現像手段と像担持体との接触及び離間を切換える複数の離接切換え手段と、
   （ｃ）前記複数のプロセスカートリッジの各々の現像手段の駆動及び停止を切換える複数の駆動切換え手段と、を有し、
   前記複数の離接切換え手段はカム形状をしており、カムの回転により前記受け部に作用して前記現像手段を揺動軸を中心に揺動させ、前記像担持体に対しての前記現像手段の接離を行い、画像形成時には、所望の現像手段を前記駆動切換え手段により選択的に駆動させた後、前記離接切換え手段により像担持体に接触させて画像形成を行い、画像形成終了後には、該現像手段を前記切換え手段により像担持体から離間させた後に、前記駆動切換え手段により前記現像手段の駆動を停止することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記複数のプロセスカートリッジは、ブラックの現像剤像を形成するブラックカートリッジと、ブラック以外の互いに異なる色の現像剤像を形成するカラーカートリッジと、を有し、前記複数の離接切換え手段の回転方向若しくは回転角度を変えることで、ブラックの現像手段のみが像担持体に当接するモノカラー画像形成状態、画像形成前に各々の現像手段が各々の像担持体に配列方向で順次当接するフルカラー順次当接状態、全ての画像形成部の現像手段が像担持体に当接するフルカラー画像形成状態、画像形成後に各々の現像手段が各々の像担持体から配列方向に順次離間するフルカラー順次離間状態、全ての画像形成部の現像手段が像担持体と離間する待機状態の、５つの状態を切換え可能としたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記複数の離接切換え手段と前記複数の駆動切換え手段は機械的に連結されており、１つのモータにより、全てのプロセスカートリッジの現像手段と像担持体との当接及び離間の切換え動作と、現像手段の駆動及び停止の切換え動作とを行うことを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。

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