JP3541568B2

JP3541568B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP3541568B2
Application number: JP13770796A
Authority: JP
Inventors: 貴之丸田; 真治加藤; 仰太藤森
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1996-05-07
Filing date: 1996-05-07
Publication date: 2004-07-14
Anticipated expiration: 2016-05-07
Also published as: JPH09297448A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に係り、詳しくは、複数の現像器と該複数の現像器へ補給されるトナーを収容した脱着可能な複数のトナー収容器とを備え、像担持体に近接して移動自在に設けられた現像ユニットを有する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、カラー複写機やカラープリンタ等の画像形成装置においては、感光体等の像担持体の小型化や装置全体の小型化を図るために、複数の現像器を備えた移動式（例えば回転式）の現像装置を備えたものが提案されている。例えば、像担持体に近接して設けられた回転体上の所定位置に、複数の現像器と該複数の現像装置へ補給されるトナーを収容した脱着可能な複数のトナー収容器とを配設し、前記回転体を回転して、各現像器を像担持体に対向する現像位置に順次移動（色切り替え）することにより、像担持体上の静電潜像を各色のトナーにより現像するようにした回転型現像ユニット（以下、リボルバ現像ユニットという）を備えた画像形成装置が知られている。
【０００３】
このようなリボルバ現像ユニットでは、トナー収容器から現像器へのトナーの補給は、双方の接合部に設けられたトナー補給口を介して行われる。そして、このトナー補給口の向きがトナー収容器交換時にトナーがこぼれない方向に向く位置は一カ所しかないので、この位置（以下、交換位置という）にあるトナー収容器のみ交換可能となるように構成された装置がある。このような画像形成装置において複数のトナー収容器を交換するには、１つのトナー収容器を交換した後、リボルバ現像ユニットを回転させ、次のトナー収容器を交換位置に移動して交換するという動作を繰り返し行うことになる。
【０００４】
なお、上記トナー収容器の交換位置への移動に関する技術として、例えば、特開平６−２５８９０５号公報には、現像カートリッジ（トナー収容器）の収容現像剤の消費完了が検知された場合、画像形成終了時に、消費完了した現像カートリッジを交換位置に配置するようにした装置が提案されている。また、本出願人は、トナー収容器の交換の有無を検出する検出装置の検出結果に基づいて、現像器の位置が、トナー収容器から現像器内へトナーが補給される所定の回転角度範囲内になるように、回転現像器ユニットを回転制御する装置を提案している（特願平６−１０６０２２号参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記リボルバ現像ユニットにおいて、例えば表面にトナーを含む現像剤を担持する現像剤担持体により現像を行う現像器を用いた場合には、ユニットの回転により現像器が移動すると、現像位置で像担持体に現像剤が接触するため、像担持体にトナーが付着してしまい、次に現像位置で像担持体に接触した現像器のトナーと混色してしまうという問題点があった。このように現像器のトナーが混色すると、画質の低下を招くだけでなく、多くのトナーが無駄に消費されることになる。こうした像担持体へのトナー付着は、通常の作像動作中に現像器を現像位置へ移動する際や、トナー収容器を交換位置へ移動する際に発生する。
【０００６】
通常の作像動作中でのトナー付着を防止するものとしては、現像剤担持体へ印加する現像バイアスを制御するようにしたものが提案されている。例えば、特開平４−３３５６６７号公報には、現像器が現像位置にあるときのみ現像剤担持体を回転駆動させるものであって、所望の現像器が現像位置に到達する前に像担持体を帯電し、かつ現像バイアスを現像剤担持体に印加し、現像終了後は該現像器を現像位置外に移動した後に、現像剤担持体に印加している現像バイアスを解除する現像制御方式が提案されている（その他、特開昭６３−１７７１６７４号公報）。
【０００７】
上記特開平４−３３５６６７号などの技術は、トナー収容器を交換位置へ移動する際の像担持体へのトナー付着防止にも用いることができる。しかし、これらの技術では像担持体を帯電させたり、現像剤担持体への現像バイアスを切り替えるなどの動作を行う必要があるため、これら動作の立ち上げや立ち下げに時間がかかることになる。したがって、交換すべきトナー収容器を交換位置へ移動する動作の開始と終了までに時間がかかることになり、複数のトナー収容器を交換する場合は、ユーザの待ち時間が長くなるという問題点があった。
なお、先に挙げた特開平６−２５８９０５号公報、及び特願平６−１０６０２２号に提案されている装置では、トナー収容器を交換位置へ移動する際の像担持体へのトナー付着の防止については、何ら示唆されていない。
【０００８】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その第１の目的は、トナー収容器を交換位置へ移動する際のトナーの混色を防止することができる画像形成装置を提供することにある。
【０００９】
また、第２の目的は、上記トナーの混色を防止するにあたって、ユーザの待ち時間を必要最小限とすることができる画像形成装置を提供することにある。
【００１０】
さらに、第３の目的は、トナー収容器を交換位置へ移動する際に無駄に消費されるトナーの量を低減することができる画像形成装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、回転駆動される像担持体と、回転駆動される現像剤担持体を備えた複数の現像器と、該複数の現像器のそれぞれに補給されるトナーを収容し、且つ前記複数の現像器に脱着可能に装着された複数のトナー収容器と、前記複数のトナー収容器における収容トナーの消費完了を検出するトナー消費検出手段とを備え、前記複数の現像器のうちの所望の現像器を像担持体と対向する現像位置へ移動して現像するとともに、前記トナー消費検出手段により収容トナーの消費完了が検出されたトナー収容器を、トナー収容器が交換可能となる交換位置へ移動するように構成された画像形成装置において、前記トナー消費検出手段により収容トナーの消費完了が検出されたトナー収容器を交換位置に移動する間は、前記像担持体を所定速度で回転駆動することを特徴とすることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、上記像担持体を帯電させない状態で回転駆動することを特徴とするものである。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、上記像担持体を通常の現像速度よりも遅い速度で回転駆動することを特徴とするものである。
【００１４】
請求項４の発明は、像を担持する表面が移動可能に構成された像担持体と、該像担持体に近接して移動可能に設けられた複数の現像器と、該複数の現像器のそれぞれに補給されるトナーを収容し、且つ前記複数の現像器に脱着可能に装着され、該現像器とともに移動する複数のトナー収容器と、前記複数のトナー収容器における収容トナーの消費完了を検出するトナー消費検出手段とを備え、前記トナー消費検出手段により収容トナーの消費完了が検出されたトナー収容器を、トナー収容器が交換可能となる交換位置へ移動するように構成された画像形成装置において、上記トナー消費検出手段によって複数の上記トナー収容器について収容トナーの消費完了が検出された場合に、その複数の上記トナー収容器のうち、何れかが上記交換位置で交換された後、別のトナー収容器の交換のために該トナー収容器を上記交換位置へ移動する際に、上記像担持体の表面を移動させることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項１乃至４の発明においては、収容トナーの消費完了が検出されたトナー収容器が交換位置に移動する間、像担持体の表面が所定速度で移動するので、トナー収容器の移動中に、現像位置で像担持体にトナーが付着しても、像担持体上のトナーが付着した部分は、像担持体の表面の移動とともに現像位置から離れるため、次の現像剤担持体が像担持体に接触したときに、前の現像器の色と混色することがない。なお、像担持体に付着したトナーは、従来周知のクリーニング装置により除去される。
【００１６】
請求項２の発明においては、上記像担持体を帯電させない状態で移動するようにしたので、トナー付着を防止するために像担持体を帯電させるものに比べて、像担持体を帯電するのに必要な時間が不要となり、交換すべきトナー収容器を交換位置へ移動する際の切り替えに要する時間を短縮することができる。
【００１７】
請求項３の発明においては、上記像担持体を通常の作像速度よりも遅い速度で移動するようにしたので、像担持体が現像剤担持体と接触する部分の面積が、通常の作像速度で回転駆動した場合に比べて小さくなり、像担持体上へ付着するトナーの量が少なくなる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を画像形成装置である電子写真式カラー複写機（以下、カラー複写機という）に適用した場合の一実施形態について説明する。
まず、図２を用いて、本実施形態に係るカラー複写機の概略構成及び動作について説明する。このカラー複写機は、カラー画像読取装置（以下、カラースキャナという）１、カラー画像記録装置（以下、カラープリンタという）２、給紙バンク３、後述する制御部等で構成されている。
【００２０】
上記カラースキャナ１は、コンタクトガラス１２１上の原稿４の画像を照明ランプ１２２、ミラー群１２３ａ，ｂ，ｃ、及びレンズ１２４を介してカラーセンサ１２５に結像して、原稿４のカラー画像情報を、例えばＲｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅ（以下、それぞれＲ，Ｇ，Ｂという）の色分解光毎に読み取り、電気的な画像信号に変換する。カラーセンサ１２５は、本例ではＲ，Ｇ，Ｂの色分解手段とＣＣＤのような光電変換素子で構成され、原稿４の画像を色分解した３色のカラー画像を同時に読み取っている。そして、このカラースキャナ１で得たＲ，Ｇ，Ｂの色分解画像信号強度レベルをもとにして、図示しない画像処理部で色変換処理を行い、Ｂｌａｃｋ（以下、Ｂｋという），Ｃｙａｎ（以下、Ｃという），Ｍａｇｅｎｔａ（以下、Ｍという），Ｙｅｌｌｏｗ（以下、Ｙという）のカラー画像データを得る。
【００２１】
上記Ｂｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙのカラー画像データを得るためのカラースキャナ１の動作は次のとおりである。後述のカラープリンタ２の動作とタイミングを取ったスキャナスタ−ト信号を受けて、照明ランプ１２２及びミラー群１２３ａ，ｂ，ｃ等からなる光学系が矢印左方向へ原稿４を走査し、１回の走査毎に１色のカラー画像データを得る。この動作を合計４回繰り返すことによって、順次４色のカラー画像データを得る。そして、その都度カラープリンタ２で順次顕像化しつつ、これを重ねあわせて最終的な４色フルカラー画像を形成する。
【００２２】
上記カラープリンタ２は、像担持体としての感光体ドラム２００、書き込み光学ユニット２２０、現像装置としてのリボルバ現像ユニット２３０、中間転写装置２６０、定着装置２７０等で構成されている。
【００２３】
上記感光体ドラム２００は矢印の反時計方向に回転し、その周りには、感光体クリーニング装置２０１、除電ランプ２０２、帯電器２０３、帯電電位検出手段としての電位センサ２０４、リボルバ現像ユニット２３０の選択された現像器、現像濃度パターン検知器２０５、中間転写装置２６０の中間転写ベルト２６１などが配置されている。
【００２４】
また、上記書き込み光学ユニット２２０は、カラースキャナ１からのカラー画像データを光信号に変換して、原稿４の画像に対応した光書き込みを行い、感光体ドラム２００に静電潜像を形成する。この書き込み光学ユニット２２０は、光源としての半導体レーザー２２１、図示しないレーザー発光駆動制御部、ポリゴンミラー２２２とその回転用モ−タ２２３、ｆ／θレンズ２２４、反射ミラー２２５などで構成されている。
【００２５】
また、上記リボルバ現像ユニット２３０は、Ｂｋ現像器２３１Ｋ、Ｃ現像器２３１Ｃ、Ｍ現像器２３１Ｍ、Ｙ現像器２３１Ｙ、及びユニット全体を反時計回りに回転させる後述の現像リボルバ駆動部などで構成されている。このリボルバ現像ユニット２３０に設置された各現像器は、静電潜像を現像するために現像剤の穂を感光体ドラム２００の表面に接触させて回転する現像スリ−ブと、現像剤を汲み上げて撹拌するために回転する現像剤パドル、及び現像ローラを矢印の時計方向に回転させる後述の現像ローラ駆動部などで構成されている。各現像器２３１内のトナーはフェライトキャリアとの撹拌によって負極性に帯電され、また、各現像スリ−ブには図示しない現像バイアス印加手段としての現像バイアス電源によって負の直流電圧Ｖｄｃに交流電圧Ｖａｃが重畳された現像バイアスが印加され、現像スリ−ブが感光体ドラム２００の金属基体層に対して所定電位にバイアスされている。
【００２６】
複写機本体の待機状態では、リボルバ現像ユニット２３０はＢｋ現像器２３１Ｋが現像位置に停止しており、コピ−動作が開始されると、カラースキャナ１で所定のタイミングからＢｋカラー画像データの読み取りを開始し、このカラー画像データに基づきレーザー光による光書き込み、静電潜像形成が始まる（以下、Ｂｋ画像データによる静電潜像をＢｋ潜像という。Ｃ，Ｍ，Ｙについても同様）。このＢｋ静電潜像の先端部から現像可能とすべくＢｋ現像位置に静電潜像先端部が到達する前に、Ｂｋ現像スリ−ブを回転開始して、Ｂｋ静電潜像をＢｋトナーで現像する。そして、以後Ｂｋ静電潜像領域の現像動作を続けるが、静電潜像後端部がＢｋ現像位置を通過した時点で、速やかに次の色の現像器が現像位置にくるまで、リボルバ現像ユニット２３０が回転する。これは少なくとも、次の画像データによる静電潜像先端部が到達する前に完了させる。
なお、このリボルバ現像ユニット２３０の構成については、後で詳しく説明する。
【００２７】
また、上記中間転写装置２６０は、中間転写ベルト２６１、ベルトクリーニング装置２６２、紙転写コロナ放電器（以下、紙転写器という）２６３などで構成されている。中間転写ベルト２６１は駆動ローラ２６４ａ、転写対向ロ−ラ２６４ｂ、クリーニング対向ロ−ラ２６４ｃ及び従動ロ−ラ群に張架されており、図示しない駆動モ−タにより駆動制御される。この中間転写ベルト２６１の材質は、ＥＴＦＥ（エチレンテトラフロロエチレン）であり、その電気抵抗は表面抵抗で１０８〜１０１０Ω／ｃ〓程度である。またベルトクリーニング装置２６２は、入口シ−ル、ゴムブレ−ド、排出コイル、入口シ−ル及びゴムブレ−ドの接離機構等で構成されており、１色目のＢｋ画像を中間転写ベルト２６１に転写した後の２、３、４色目の画像をベルト転写している間はブレード接離機構によって中間転写ベルト２６１面から入口シ−ル、ブレ−ドを離間させておく。また紙転写器２６３は、コロナ放電方式にてＡＣ電圧＋ＤＣ電圧、又はＤＣ電圧を印加して、中間転写ベルト２６１上の重ねトナー像を後述の転写紙に一括転写する。
【００２８】
また、カラープリンタ２内の転写紙カセット２０７及び給紙バンク３内の転写紙カセット３００ａ，ｂ，ｃには、各種サイズの転写紙５が収納されており、指定されたサイズの転写紙５が、その転写紙カセットから、給紙コロ２０８，３０１ａ，ｂ，ｃによってレジストロ−ラ対２０９方向に給紙、搬送される。また、ＯＨＰ用紙や厚紙などの手差し給紙用にプリンタ２の右側面に手差しトレイ２１０がある。
【００２９】
上記構成のカラー複写機において、画像形成サイクルが開始されると、まず感光体ドラム２００は矢印の反時計方向に、中間転写ベルト２６１は矢印の時計回りに図示しない駆動モ−タによって回転される。中間転写ベルト２６１の回転に伴ってＢｋトナー像形成、Ｃトナー像形成、Ｍトナー像形成、Ｙトナー像形成が行われ、最終的にＢｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙの順に中間転写ベルト２６１上に重ねてトナー像が形成される。
【００３０】
上記Ｂｋトナー像形成は次のように行なわれる。帯電器２０３はコロナ放電によって感光体ドラム２００を負電荷で約−７００Ｖに一様帯電する。そして、半導体レーザ２２１はＢｋカラー画像信号に基づいてラスタ露光を行う。このラスタ像が露光されたとき、当初一様荷電された感光体ドラム２００の露光された部分は、露光光量に比例する電荷が消失し、Ｂｋ静電潜像が形成される。そして、このＢｋ静電潜像にＢｋ現像ローラ上の負帯電のＢｋトナーが接触することにより、感光体ドラム２００の電荷が残っている部分にはトナーが付着せず、電荷の無い部分つまり露光された部分にはＢｋトナーが吸着し、静電潜像と相似なＢｋトナー像が形成される。そして、感光体ドラム２００上に形成されたＢｋトナー像は、感光体ドラム２００と接触状態で等速駆動している中間転写ベルト２６１の表面に、ベルト転写器２６５によって転写される（以下、感光体ドラム２００から中間転写ベルト２６１へのトナー像転写をベルト転写という）。
【００３１】
感光体ドラム２００上の若干の未転写残留トナーは、感光体ドラム２００の再使用に備えて感光体クリーニング装置２０１で清掃される。ここで回収されたトナーは回収パイプを経由して図示しない排トナータンクに蓄えられる。
【００３２】
感光体ドラム２００側ではＢｋ画像形成工程の次にＣ画像形成工程に進み、所定のタイミングでカラースキャナ１によるＣ画像データ読み取りが始まり、そのＣ画像データによるレーザー光書き込みで、Ｃ静電潜像形成を行う。そして、先のＢｋ静電潜像の後端部が通過した後で、かつＣ静電潜像の先端部が到達する前にリボルバー現像ユニット２３０の回転動作が行なわれ、Ｃ現像器２３１Ｃが現像位置にセットされてＣ静電潜像がＣトナーで現像される。以後、Ｃ静電潜像領域の現像を続けるが、Ｃ静電潜像の後端部が通過した時点で、先のＢｋ現像器２３１Ｂの場合と同様にリボルバー現像ユニット２３０の回転動作を行ない、次のＭ現像器２３１Ｍを現像位置に移動させる。これもやはり次のＭ静電潜像の先端部が現像位置に到達する前に完了させる。
なお、Ｍ及びＹの画像形成工程については、それぞれのカラー画像データ読み取り、静電潜像形成、現像の動作が上述のＢＫ，Ｃの工程と同様であるので説明は省略する。
【００３３】
上記中間転写ベルト２６１には、感光体ドラム２００に順次形成するＢｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙのトナー像を、同一面に順次位置合わせして、４色重ねのトナー像が形成され、次の転写工程において、この４色のトナー像が転写紙５に紙転写器２６３により一括転写される。
（以下、余白）
【００３４】
上記画像形成動作が開始される時期に、転写紙５は上記転写紙カセット又は手差しトレイのいずれかから給送され、レジストローラ対２０９のニップで待機している。そして、紙転写器２６３に中間転写ベルト２６１上のトナー像先端がさしかかるときに、ちょうど転写紙５の先端がこのトナー像の先端に一致するようにレジストローラ対２０９が駆動され、転写紙５とトナー像とのレジスト合わせが行われる。そして、転写紙５が中間転写ベルト２６１上のトナー像と重ねられて正電位の紙転写器２６３の上を通過する。このとき、コロナ放電電流で転写紙５が正電荷で荷電され、トナー画像のほとんどが転写紙５上に転写される。続いて紙転写器２６３の左側に配置した図示しないＡＣ＋ＤＣコロナによる分離除電器との対向部を通過するときに、転写紙５は除電され、中間転写ベルト２６１から剥離して搬送ベルト２１１に移る。
【００３５】
そして、中間転写ベルト２６１面から４色重ねトナー像を一括転写された転写紙５は、紙搬送ベルト２１１で定着装置２７０に搬送され、所定温度に制御された定着ロ−ラ２７１と加圧ロ−ラ２７２のニップ部でトナー像が溶融定着され、排出ローラ対２１２で装置本体外に送り出され、図示しないコピ−トレイに表向きにスタックされ、フルカラーコピーを得る。
【００３６】
一方、ベルト転写後の感光体ドラム２００の表面は、感光体クリーニング装置２０１（ブラシロ−ラ、ゴムブレ−ド）でクリーニングされ、除電ランプ２０２で均一に除電される。また、転写紙５にトナー像を転写した後の中間転写ベルト２６１の表面に残留したトナーは、ベルトクリーニング装置２６２のブレードを再びブレ−ド接離機構で押圧することによってクリーニングされる。
【００３７】
ここで、リピ−トコピ−のときは、カラースキャナ１の動作及び感光体ドラム２００への画像形成は、１枚目の４色目（Ｙ）の画像形成工程に引き続き、所定のタイミングで２枚目の１色目（Ｂｋ）の画像形成工程に進む。また、中間転写ベルト２６１の方は、１枚目の４色重ねトナー像の転写紙５への一括転写工程に引き続き、表面のベルトクリーニング装置２６２でクリーニングされた領域に、２枚目のＢｋトナー像がベルト転写されるようにする。その後は、１枚目と同様動作になる。
【００３８】
以上は、４色フルカラーコピ−を得るコピ−モ−ドであったが、３色コピ−モ−ド、２色コピ−モ−ドの場合は、指定された色と回数の分について、上記同様の動作を行うことになる。
【００３９】
また、単色コピ−モ−ドの場合は、所定枚数が終了するまでの間、リボルバ現像ユニット２３０の所定色の現像器のみを現像作動状態にして、ベルトクリーニング装置２６２のブレ−ドを中間転写ベルト２６１に押圧状態のまま連続してコピ−動作を行う。
【００４０】
また、Ａ３サイズのフルカラーコピーモードの場合には、中間転写ベルト２６１が１周するごとに１色のトナー像を形成し、４回転で４色のトナー像を形成していくのが望ましいが、装置全体を小さく、つまり中間転写ベルト２６１の周長を抑え、小サイズの場合のコピースピードを確保し、かつ最大サイズのコピースピードも落さないようにするためには、中間転写ベルト２６１が２周する間に１色のトナー像を形成するのが好ましい。この場合には、Ｂｋトナー像を中間転写ベルト２６１に転写した後、次の中間転写ベルト２６１の１周では、カラープリンタ２における現像及び転写が行なわれずに空回転し、その次の１周で次色のＣトナーによる現像を行ない、そのＣトナー像を中間転写ベルト２６１に転写するように順次行なっていく。このとき現像器切り換えのためのリボルバ現像ユニット２３０の回転動作は、上記空回転時に行なう。
【００４１】
次に、上記リボルバ現像ユニット２３０について説明する。
図３は、現像器２３１Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙが一体となったリボルバ現像ユニット２３０の内部構造を示す断面図である。図３では、感光体ドラム２００に対向する現像位置にあるのがＢｋ現像器２３１Ｋの現像室で、図中時計回りの順に、Ｃ現像器２３１Ｃの現像室、Ｍ現像器２３１Ｍの現像室、Ｙ現像器２３１Ｙの現像室となっている。
【００４２】
ここで、４つの現像室の内部構造は全く同じであるので、以下、図３で現像位置にあるＢｋ現像器２３１Ｋを代表して内部構造を説明する。現像ケーシング２３０Ａには、感光体ドラム２００に向けた開口部が形成され、この開口部を介して一部が露出するように、図示しないマグネットローラを内包する現像ローラ２３１ＫＲが設けられている。また、現像室内には、現像ローラ２３１ＫＲに担持されて感光体ドラム２００との対向部へ搬送される現像剤量を規制するドクタブレード２３１ＫＤと、このドクタブレード２３１ＫＤで規制されて現像室内に押し留められた現像剤の一部を中心軸線方向に沿って奥側から手前側へ搬送する上搬送スクリュー２３１ＫＳとスクリューケース２３１ＫＣ、及び現像室内の現像剤を撹拌する撹拌パドル２３１ＫＰとが設けられている。この撹拌パドル２３１ＫＰ内には、中心軸線方向に沿って手前側から奥側へ現像剤を搬送する下搬送スクリュー２３１ＫＳＰが収容されている。この下搬送スクリュー２３１ＫＳＰの下方の現像ケーシング２３０Ａには、現像室内の現像剤を回収するための図示しない剤回収口が形成され、常時は剤回収用フタ２３１ＫＺで閉じられている。
【００４３】
図４は、上記リボルバ現像ユニット２３０におけるトナー循環経路を示す概念断面図である。スクリューケース２３１ＫＣ内において、ドクタブレード２３１ＫＤで規制され、上搬送スクリュー２３１ＫＳにより図中右側から左側へ搬送された現像剤は、前側板２３１ＦＦを通過して落下部２３２から下搬送スクリュー２３１ＫＳＰ上に落下し、さらに下搬送スクリュー２３１ＫＳＰにより図中左側から前側板２３１ＦＦを通過して右側へ搬送される。これにより、現像ローラ２３１ＫＲ（図３参照）は、撹拌パドル２３１ＫＰ上に存在する現像剤を汲み上げ、現像領域へ搬送する。そして、一部ドクタブレード２３１ＫＤで規制された現像剤は、スクリューケース２３１ＫＣ内に落下し、このスクリューケース２３１ＫＣで現像ローラ２３１ＫＲの有効幅内に搬送され、この有効幅内の撹拌パドル２３１ＫＰの中空円筒部の図示しない現像剤排出口から現像室内に排出され、再び現像ローラ２３１ＫＲに担持される。つまり、現像室内での現像剤のいわゆる横撹拌が行われる。そして、撹拌パドル２３１ＫＰの中空円筒部の図示しない現像剤排出口から現像室下部に排出された現像剤が、撹拌パドル２３１ＫＰの回転によりその撹拌板部においていわゆる縦撹拌が行われる。また、図示しないトナー補給ローラの回転により、下搬送スクリュー２３１ＫＳＰ上に落下したトナーＱが、この下搬送スクリュー２３１ＫＳＰにより落下部２３２まで搬送され、ここで上搬送スクリュー２３１ＫＳから落下した現像剤内に取り込まれて互いに混合され、この混合された現像剤が図示しない現像剤排出口から現像室内に入ることにより、現像室内の現像剤のトナー濃度を上昇させる。
【００４４】
次に、トナー補給について説明する。
図５は、トナー補給部２３３の内部構造を示す断面図であり、図３に示すようにＢｋ現像器２３１Ｋが現像位置にあるときの状態を示している。トナー補給部２３３は、各色に対応したトナー収容器としてのトナーカートリッジ２３０ＫＴ、２３０ＣＴ、２３０ＭＴ、２３０ＹＴにより構成されている。このうち、黒用のトナーカートリッジ２３０ＫＴは、黒トナーの使用頻度が高いためリボルバ現像ユニット２３０の中心部分に設置されている。このトナーカートリッジ２３０ＫＴは、紙面垂直方向に長く容量をもたせており、リボルバ現像ユニット２３０の回転とともにＢＫトナーホッパ２３０ＫＴＨにトナーＲが補給されるように構成されている。このＢＫトナーホッパ２３０ＫＴＨとトナーＲを搬送する下搬送スクリュー２３１ＫＳＰとの間には、補給ローラ２３０ＫＲを回転させる補給モータ２３０ＨＭが配置されている。また、その他のトナーカートリッジ２３０ＣＴ、２３０ＭＴ、２３０ＹＴは、各トナーカートリッジの略凹形状に形成された部分と、各トナーホッパの略凸形状に形成された部分とが嵌合した状態で組み付けられている。
【００４５】
Ｂｋ現像器２３１Ｋへのトナー補給を実施する場合は、まず補給モータ２３０ＨＭを回転させて補給ローラ２３０ＫＲを回転させる。すると、トナーカートリッジ２３０ＫＴ又はＢＫトナーホッパ２３０ＫＴＨ内のトナーが下搬送スクリュー２３１ＫＳＰ（図４）上に落下して、この下搬送スクリュー２３１ＫＳＰの回転とともに搬送され、混合撹拌されながら前側板２３１ＦＦ（図４）を通過して現像器内に送られる。
【００４６】
また、上記リボルバ現像ユニット２３０において、トナーカートリッジの交換位置は、トナーカートリッジ内に残トナーがあっても、装置の内外にトナーが飛散しないように、トナーカートリッジの図示しない補給口が上を向いている第３象限の位置に限られている。例えば、図５ではトナーカートリッジ２３０ＭＴが第３象限にあるため、この状態ではトナーカートリッジ２３０ＭＴのみ交換可能となる。この交換位置の限定は、カートリッジの部分を覆っている図示しないインナーカバーの形状により規制されている。すなわち、インナーカバーには第３象限のトナーカートリッジの位置にのみ切り欠きが形成されていて、この切り欠きの位置以外ではトナーカートリッジが取り出せないように構成されている。ただし、黒用のトナーカートリッジ２３０ＫＴは、図５の位置から９０度反時計回りに移動したところで交換可能となっている。
【００４７】
図１は、本実施形態に係るカラー複写機の制御系の構成を示すブロック図である。制御部５００は、上記カラー複写機における電子写真プロセスや紙搬送処理を制御する部分であり、演算制御処理を実行するＣＰＵ（中央処理装置）５００Ａと、前記演算制御処理のための基本プログラム及びこれらの処理のための基本データを蓄積しているＲＯＭ５００Ｂと、各種データを一時的に格納及び退避させるための５００Ｃと、外部機器と接続するためのＩ／Ｏインターフェース５００Ｄとから構成されている。
【００４８】
上記Ｉ／Ｏインターフェース５００Ｄの入力側には、感光体ドラム２００と対向配置されている光学センサ（発光素子及び受光素子との組み合わせからなる現像濃度パターン検知器）２０５、電位センサ（電位検出器）２０４、ＢＫ用カートリッジセンサ２７３、カラー用カートリッジセンサ２７４がそれぞれ接続されている。
上記電位センサ２０４は、感光体ドラム２００の現像位置前の帯電電位を検出するためのセンサである。
上記各カートリッジセンサ２７３及び２７４は、トナーカートリッジの交換の有無を検出するための光学センサである。ＢＫ用カートリッジセンサ２７３は黒用のトナーカートリッジ２３０ＫＴの交換の有無を検出し、カラー用カートリッジセンサ２７４はその他のカラー用のトナーカートリッジ２３０ＣＴ、２３０ＭＴ、２３０ＹＴの交換位置における交換の有無を検出する。図５において、ＢＫ用カートリッジセンサ２７３はトナーカートリッジ２３０ＹＴの後ろ側に配置されており（図示せず）、カラー用カートリッジセンサ２７４は第３象限の下方、この例ではトナーカートリッジ２３０ＭＴの下方に配置されている。これらのカートリッジセンサは、例えば反射型のフォトセンサにより構成することができる。例えばカラー用カートリッジセンサ２７４を反射型のフォトセンサで構成した場合、トナーカートリッジが第３象限の位置にあるときは反射を検出して、上記制御部５００へトナーカートリッジ有りを通知し、またトナーカートリッジが第３象限に無いときには反射を検出しないので、制御部５００へトナーカートリッジ無しを通知する。
【００４９】
また、上記Ｉ／Ｏインターフェース５００Ｄの出力側には、現像バイアス制御駆動部５０２、帯電制御駆動部５０３、トナー補給駆動部５０４、レーザ発光駆動部５０５、現像ローラ駆動部５０１、現像リボルバ駆動部５０６、感光体駆動部５０７がそれぞれ接続されている。
【００５０】
上記現像ローラ駆動部５０１は、上記現像器２３１Ｋ〜２３１Ｙの各現像ローラに接続されており、各現像ローラの回転駆動を制御できるように構成されている。また、現像ローラ駆動部５０１は、上記制御部５００からの制御信号に基づいて、リボルバ現像ユニット２３０を回転させてトナーカートリッジを交換位置へ移動する間、所定の現像ローラを回転駆動できるように構成されている。この場合、現像ローラの速度は、通常の作像速度よりも遅い速度、例えば半分の速度で回転駆動できるように構成されている。
【００５１】
上記感光体駆動部５０７は、感光体ドラム２００に接続されており、感光体ドラム２００の回転駆動を制御できるように構成されている。また、感光体駆動部５０７は、上記制御部５００からの制御信号に基づいて、リボルバ現像ユニット２３０を回転させてトナーカートリッジを交換位置へ移動する間、感光体ドラム２００を回転駆動できるように構成されている。この場合、感光体ドラム２００の速度は、通常の作像速度よりも遅い速度、例えば半分の速度で回転駆動できるように構成されている。
【００５２】
上記帯電制御駆動部５０３は、帯電器２０３（図２）に接続されており、感光体ドラム２００上での帯電を制御できるように構成されている。また、帯電制御駆動部５０３は、上記制御部５００からの制御信号に基づいて、リボルバ現像ユニット２３０を回転させてトナーカートリッジを交換位置へ移動する間、感光体ドラム２００を帯電しないように制御される。
【００５３】
上述したようなトナー補給が実施される場合は、感光体ドラム２００の表面上に基準パターンの画像を形成し、その画像濃度を光学センサ２０５で検出する。ＣＰＵ５００Ａは検出データとＲＯＭ５００Ｂに格納していた基準データとを比較演算して、適切なトナー補給量を決定する。そして、決定したトナー補給量に基づいてトナー補給駆動部５０４を制御し、現像機内にあるトナー濃度が所定濃度となるように制御する。このようなトナー補給動作を実行したときに、現像機内のトナー濃度が連続（例えば３回）して低いと判断された場合には、トナーカートリッジ内の収容トナーが消費完了したものと判断している。
ここで、ユーザによるトナーカートリッジの交換が行われるが、交換すべきトナーカートリッジが交換位置で停止していないと、ユーザ自身が交換したいトナーカートリッジを手作業で交換位置まで移動しなければならない。そこで、トナーカートリッジ内の収容トナーが消費完了したものと判断した場合には、リボルバ現像ユニット２３０を回転させ、消費完了が検出されたトナーカートリッジを交換位置に移動するようにしている。これらの動作は通常の作像動作終了時に実行される。
【００５４】
上記トナーの消費完了が複数のトナーカートリッジについて検出された場合には、使用頻度の高いトナーカートリッジから先に交換されるようにするため、優先されるトナー色のトナーカートリッジを先に交換位置に移動し、該トナーカートリッジの交換が検出された後、次に優先順位の高いトナーカートリッジを交換位置に移動するような制御を行っている。ここで、優先されるトナー色とは、例えばＢＫとＣに消費完了が検出された場合は、使用頻度の高いトナー色であるＢＫが優先される。また、トナーの消費完了を後述するトナーニアエンド及びトナーエンドで表す場合には、トナーエンドのトナーカートリッジを優先する。
【００５５】
この複写機では、トナー補給を何回か実施した時に、現像器内のトナー濃度が連続して３回低いと判断された場合には、現像器がトナーニアエンド状態にあると判断し、この現像器に対応した、図示しない操作パネル上のトナーニアエンドランプを点灯させている。このトナーニアエンドランプが点灯した後、この現像器による所定枚数のプリント動作が許可されるが、この後は、現像器がトナーエンド状態にあると判断し、この現像器に対応した、図示しない操作パネル上のトナーエンドランプを点灯させている。このトナーエンドランプが点灯した後は、例えばプリント動作を許可することなく、ユーザによりトナーカートリッジが交換されるまで待機したり、あるいはその他の準備動作を実行する。なお、トナーカートリッジは、トナーエンドあるいはトナーニアエンド以外の理由によっても交換されるが、ここではトナーエンドあるいはトナーニアエンドが検出されたときに交換されるものとする。
【００５６】
上記待機状態となったカラー複写機に対して、ユーザにより装置の前カバー（以下、ドアという）が開かれて、交換位置からトナーカートリッジが取り出され、新しいトナーカートリッジが装着され、ドアが閉じられると、トナーカートリッジの交換作業が終了する。この作業の後、プリンタ内部では現像器のトナー濃度を復帰させるためのリカバリ動作が実行され、これが終了すると、新しいトナーカートリッジの装着された現像器が現像可能状態となる。なお、ドアの開閉は図示しないドアセンサにより検出されており、検出結果は制御部５００へ通知されている。
【００５７】
図６は、上記構成のカラー複写機において、カートリッジセンサ（ＢＫ用又はカラー用）、図示しないドアセンサ、感光体駆動部５０７、現像ローラ駆動部５０１、現像リボルバ駆動部５０６の出力を示したタイミングチャートである。ここでは、複数のトナーカートリッジについてトナーエンドが検出され、１色目が交換された後、次に交換すべきトナーカートリッジを交換位置へ移動する際のタイミングチャートを示している。
【００５８】
まず、ユーザがドアを開くと、図示しないドアセンサによりドアオープンが検出され、続いて、カートリッジセンサにより、交換すべきトナーカートリッジの交換の有無が検出される。そして、カートリッジの交換が完了して、ドアセンサによりドアクローズが検出されると、ＣＰＵ５００Ａは、感光体駆動部５０７、現像ローラ駆動部５０１にそれぞれ制御信号を送り、ＯＮ状態とする。その後、現像リボルバ駆動部５０６に制御信号を送り、ＯＮ状態として、リボルバ現像ユニット２３０を回転させる。そして、次に交換すべきトナーカートリッジが交換位置に達したところで現像リボルバ駆動部５０６をＯＦＦとする。この後、感光体駆動部５０７、現像ローラ駆動部５０１にそれぞれ制御信号を送り、ＯＦＦ状態とする。
（以下、余白）
【００５９】
上記制御では、トナーカートリッジ交換を検出して、次に交換の必要なトナーカートリッジを交換位置へ移動しているが、ユーザがトナーカートリッジを交換しなかった場合を想定して、ドアオープン／クローズのみの場合、すなわち、図６でカートリッジセンサからの出力がないままドアクローズが検出された場合でも、次に交換が必要なトナーカートリッジを交換位置へ移動するようにしている。また、トナーカートリッジの交換動作中は、図示しない操作パネルにメッセージ表示を行い、ユーザに注意を促す。そして、全てのトナーカートリッジの交換が終了したところで、現像器のトナー濃度を復帰させるためのリカバリ動作を実行する。
【００６０】
以上のように構成されたカラー複写機によれば、複数のトナーカートリッジを交換位置へ移動する際に、リボルバ現像ユニット２３０を回転させている間は、感光体ドラム２００を所定速度で回転させるようにしたので、トナーカートリッジの移動中に、現像位置で感光体ドラム２００にトナーが付着しても、感光体ドラム２００上のトナーが付着した部分は、その後、感光体ドラム２００の回転とともに現像位置から離れる。この結果、次の現像器が感光体ドラム２００に接触したときに、その現像器の現像ローラには前の現像器の色のトナーが接することがなく、トナーの混色が防止される。このように、上記カラー複写機によれば、トナーカートリッジの移動中に生じる現像器の混色が防止されるので、良好な画像を得ることができる。なお、感光体ドラム２００上に付着したトナーは、感光体クリーニング装置２０１により清掃される。
【００６１】
ところで、上記リボルバ現像ユニット２３０を回転させている間、感光体ドラム２００を帯電させない状態で回転させるようにしてもよい。この場合は、感光体ドラム２００を帯電させるのに必要な時間が不要となるため、交換すべきトナーカートリッジを交換位置へ移動する際の切り替えに要する時間を短縮することができる。よって、複数のトナーカートリッジを交換する場合でも、ユーザの待ち時間を必要最小限とすることができる。
【００６２】
また、上記感光体ドラム２００を回転させている間、感光体ドラム２００の回転速度を通常の作像速度よりも遅い速度で回転駆動させるようにしてもよい。この場合は、感光体ドラム２００が現像ローラと接触する部分の面積を、通常の作像速度で回転駆動した場合に比べて小さくすることができる。また、感光体ドラムと現像ローラとのニップ部においては、現像ローラから感光体ドラム２００に付着したトナーの一部が、現像ローラ上の他の部分のトナーによりかきとられ、再び現像ローラに取り込まれるが、感光体ドラム２００の回転速度を遅くすると、感光体ドラム２００に付着したトナーをかき取る量が増えることになる。こうした理由から、感光体ドラム２００上へ付着するトナーの量が少なくなり、トナーカートリッジの移動により無駄に消費されるトナーの量を低減することができる。
【００６３】
さらに、上記感光体ドラム２００を回転させている間、現像ローラを通常の作像速度よりも遅い速度で回転駆動させるようにしてもよい。この場合、現像ローラの遠心力が通常の作像時より弱まるため、現像ローラの遠心力によりローラ表面から脱離するトナーや、ドクタブレードの隙間から飛散するトナーの量を抑えることができる。さらには、現像ケーシングと現像ローラ（例えば図３の現像ケーシング２３０Ａと現像ローラ２３１ＫＲ）とが接する部分において、現像ローラの回転により現像剤が現像ケーシングに接触した際の衝撃が抑えられるので、両者の隙間から飛散するトナーの量を抑えることができる。このように、現像ローラを通常の作像速度よりも遅い速度で回転駆動することにより、現像器の様々な部分から飛散するトナーの量を低減することができるので、トナーカートリッジの移動により無駄に消費されるトナーの量をさらに低減することができる。
【００６４】
なお、上記実施形態では、像担持体として感光体ドラムを用いた例について説明したが、例えば２つのローラ間に張架され、無端移動する感光体ベルトにも適用することができる。
【００６５】
【発明の効果】
請求項１乃至４の発明によれば、像担持体上のトナーが付着した部分を、像担持体の回転とともに現像位置から離すようにしたので、次の現像剤担持体が現像位置で像担持体に接触したときに、前の現像器の色と混色することがなくなり、良好な画像を得ることができる。
【００６６】
とくに、請求項２の発明によれば、像担持体を帯電させるのに必要な時間が不要となるため、交換すべきトナー収容器を交換位置へ移動する際の切り替えに要する時間が短縮され、ユーザの待ち時間を必要最小限とすることができる。
【００６７】
とくに、請求項３の発明によれば、像担持体と現像剤担持体とが接触する部の面積を、通常の作像速度で回転駆動した場合に比べて小さくすることができるので、像担持体上へ付着するトナーの量が少なくなり、トナー収容器の移動により無駄に消費されるトナーの量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係るカラー複写機の制御系の構成を示すブロック図。
【図２】同カラー複写機の概略構成図。
【図３】リボルバ現像ユニットの内部構造を示す断面図。
【図４】リボルバ現像ユニットにおけるトナー循環経路を示す概念断面図。
【図５】トナー補給部の内部構造を示す断面図。
【図６】交換すべきトナーカートリッジを交換位置へ移動する際の各部の出力を示すタイミングチャート。
【符号の説明】
１カラースキャナ
２カラープリンタ
２００感光体ドラム
２３０リボルバ現像ユニット
２３１ＫＳ上搬送スクリュー
２３１ＫＳＰ下搬送スクリュー
２３１ＫＲ現像ローラ
２７３ＢＫ用カートリッジセンサ
２７４カラー用カートリッジセンサ
５００制御部
５０７感光体駆動部

Claims

像を担持する表面が移動可能に構成された像担持体と、該像担持体に近接して移動可能に設けられた複数の現像器と、該複数の現像器のそれぞれに補給されるトナーを収容し、且つ前記複数の現像器に脱着可能に装着され、該現像器とともに移動する複数のトナー収容器と、前記複数のトナー収容器における収容トナーの消費完了を検出するトナー消費検出手段とを備え、
前記トナー消費検出手段により収容トナーの消費完了が検出されたトナー収容器を、トナー収容器が交換可能となる交換位置へ移動するように構成された画像形成装置において、
前記トナー消費検出手段により収容トナーの消費完了が検出されたトナー収容器を作像動作終了時に交換位置へ移動する間は、前記像担持体の表面を移動させることを特徴とする画像形成装置。
請求項１の画像形成装置において、
上記像担持体を、帯電させない状態で移動させることを特徴とする画像形成装置。
請求項１又は２の画像形成装置において、
上記像担持体を、通常の現像速度よりも遅い速度で移動させることを特徴とする画像形成装置。
像を担持する表面が移動可能に構成された像担持体と、該像担持体に近接して移動可能に設けられた複数の現像器と、該複数の現像器のそれぞれに補給されるトナーを収容し、且つ前記複数の現像器に脱着可能に装着され、該現像器とともに移動する複数のトナー収容器と、前記複数のトナー収容器における収容トナーの消費完了を検出するトナー消費検出手段とを備え、
前記トナー消費検出手段により収容トナーの消費完了が検出されたトナー収容器を、トナー収容器が交換可能となる交換位置へ移動するように構成された画像形成装置において、
上記トナー消費検出手段によって複数の上記トナー収容器について収容トナーの消費完了が検出された場合に、その複数の上記トナー収容器のうち、何れかが上記交換位置で交換された後、別のトナー収容器の交換のために該トナー収容器を上記交換位置へ移動する際に、上記像担持体の表面を移動させることを特徴とする画像形成装置。