JP3698176B2 - Image forming apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、現像剤により潜像担持体の潜像を可視化するための現像ローラを有する現像装置が潜像担持体に対して離間する位置と当接する位置に移動可能な現像装置移動手段を備えた画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子写真プロセスを利用したカラー画像形成が可能な画像形成装置として、装置内に複数の現像装置を有し、所望の色彩の現像装置を選択して現像位置まで移動経路を経て移動させて現像を行う画像形成装置が提案されている。
【0003】
この方式の画像形成装置の従来技術として、例えば、特開昭63−220267号公報が挙げられ、複数の現像装置を備え、潜像担持体に対して黒現像装置専用と黒以外の色の現像装置専用の計2ヶ所の現像位置を有し、黒以外の色の現像装置が選択され、選択された現像装置が現像位置まで移動経路を経て移動する際、移動経路に近い現像装置の色から順に潜像形成して現像を行うというものであった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の特開昭63−220267号公報に開示されるような画像形成装置では、黒と単色(例えば、シアン、マゼンタ、イエロー)による2色の画像形成では高速出力が可能となるが、フルカラーの画像形成では、現像位置にある現像装置を入れ換える際、現像位置から待機位置までの移動経路が一つしか存在しないので、現像位置に存在した現像装置が待機位置へ移動するまで次の現像装置を現像位置に移動させることができず、つまり、現像装置の切り換えに時間を要し、高速出力ができないという問題点があった。
【0005】
一般的に電子写真プロセスを用いてフルカラー画像を形成する場合、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックのトナーを備えた現像装置を用い、感光体に対して4回画像形成を行うことが必要であり、モノクロ画像を形成するに比べて出力に要する時間が4倍必要である。しかし、前述の従来技術のように実際の画像形成に要する時間は現像装置の切り換え時間がさらに上乗せされるため、画像形成時間が長くなり、高速出力の妨げとなっている。
【0006】
また、前記従来技術では現像装置を装置本体外部に収納するため、装置外部で所望の現像装置の選択動作を行った後に本体内部へ移送するため、現像装置移動機構と移動経路が複雑かつ大規模となり、装置の小型化の妨げとなっている。
【0007】
本発明は上述した従来技術に鑑みてなされたものであり、現像装置を待機位置から現像位置まで移動するための時間が画像出力に要する時間に含まれないようにし、高速出力が可能なカラー画像形成装置を提供することを第1の目的とし、また、現像装置の移動機構を簡便かつ小型な構成とし、コンパクトなカラー画像形成装置を提供することを第2の目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項1記載の画像形成装置は、帯電、画像露光が行われて静電潜像が形成される潜像担持体と、表面に現像剤を担持して前記潜像担持体と当接しながら前記潜像担持体上の静電潜像を顕像化する現像ローラをそれぞれ備えた複数の現像装置と、前記現像装置をその前記現像ローラが前記潜像担持体に当接する現像位置と前記潜像担持体から離間する待機位置とに移動させる現像装置移動手段とを有する画像形成装置において、前記現像装置移動手段が、前記複数の現像装置をそれぞれ前記現像位置または前記待機位置に案内する各現像装置ごとに設けられた現像装置案内手段と、前記複数の現像装置をそれぞれ対応する前記現像装置案内手段に沿って移動させて前記潜像担持体に対して離接させる駆動手段とによって構成され、前記駆動手段の内1つの駆動手段が、前記複数の現像装置の内の2つの現像装置をそれぞれ対応する前記現像装置案内手段に沿って移動させて前記潜像担持体に対して交互に離接させる単一の駆動手段であり、前記2つの現像装置の前記各現像ローラがそれぞれ前記潜像担持体と当接する前記現像位置が略同一位置に設定されており、前記2つの現像装置のそれぞれの前記現像装置案内手段が、対応する現像装置の現像ローラを略同一位置に設定された前記現像位置に案内する現像装置案内手段であることを特徴とする。
【0009】
また、請求項2記載の画像形成装置は、前記単一の駆動手段は正逆回転が可能で、前記単一の駆動手段が一方向に回転することで前記2つの現像装置の一方が前記潜像担持体から離間し、かつ前記2つの現像装置の他方が前記潜像担持体と当接し、前記単一の駆動手段が逆方向に回転することで前記2つの現像装置の他方が前記潜像担持体から離間し、かつ前記2つの現像装置の一方が前記潜像担持体と当接することを特徴とする。
【0010】
また、請求項3記載の画像形成装置は、前記2つの現像装置の各現像装置案内手段が、それぞれ対応する現像装置端部の両側に設けた一対の凸部と、装置本体側に設けて前記凸部と係合する一対の現像装置案内溝とからなり、前記駆動手段が、前記各現像装置案内手段のそれぞれの前記凸部と係合する溝部を有するカム部材と、前記カム部材を駆動する正逆回転可能なモータとからなることを特徴とする。
【0011】
更に、請求項4記載の画像形成装置は、前記現像装置移動手段を複数備えていることを特徴とする。
更に、請求項5記載の画像形成装置は、前記現像装置移動手段を2つ備えているとともに前記現像装置を4つ備え、前記4つの現像装置の内2つの現像装置が前記2つの現像装置移動手段の内1つの現像装置移動手段で移動可能とされ、また、前記4つの現像装置の内他の2つの現像装置が前記2つの現像装置移動手段の内他の1つの現像装置移動手段で移動可能とされていることを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、実施例に基づき本発明を詳しく説明する。
【0013】
図1は本発明の画像形成装置の実施例の全体構成を示す装置断面図であり、カラー画像記録が可能なプリンタ装置である。この第1の実施例の概略動作を図1で説明する。
【0014】
図1において、潜像担持体である感光体1はニッケル電鋳管または表面にアルミ層をコーティングしたポリエチレンテレフタレート樹脂などの無端ベルト基材上に有機感光体を塗布して構成され、その内周に当接して矢印A方向に回転する感光体駆動ローラ2によって回転駆動される。なお、感光体1はベルト状とせず、アルミパイプ材の表面に有機感光体を直接塗布し、感光体駆動ローラ2を廃止しても良い。感光体1の外周には、帯電手段として帯電ローラ3が配置され、図示しない高圧電源から約−1200Vの電圧が印加され、感光体1に当接回転しながら感光体1の表面を一様に帯電させる。ここで、本例では帯電手段として帯電ローラ2を用いたが、コロナ帯電器を用いることも可能である。
【0015】
帯電手段によって表面が一様に帯電された感光体1は、露光手段であるレーザー走査光学系4によって第1色目として例えばブラックの画像情報に応じて選択的に走査露光され、ブラック用の静電潜像が形成される。本例では露光手段としてレーザー走査光学系3を用いたが、LEDアレイまたは液晶シャッタ等で構成した露光用光学系を露光手段として用いることも可能である。
【0016】
レーザー走査光学系4の感光体回転方向下流側には、感光体1を感光体駆動ローラ2に当接させる方向に付勢する感光体補助ローラ5が配置され、感光体補助ローラ5からの駆動力を円滑に感光体1へ伝達すると同時に、後述する現像装置の離接動作によって感光体1上の露光位置がずれることを防止している。
【0017】
感光体補助ローラ5の感光体回転方向下流側には、現像剤としてそれぞれブラック、シアン、マゼンタ、イエローのトナーを貯蔵し、感光体1に対して離接自在な現像装置6、7、8、9が配置されている。
【0018】
ここで、各現像装置の構成を図2で説明する。図2はブラック現像装置6の構成を示す断面図である。図2において、現像装置内に充填されたトナー(図示せず)の凝集を防ぎ、図2の奥行き方向に均等に堆積させることを目的としてアジテータ10の回転で攪拌される。供給ローラ11は軸部材の外周に導電性弾性体を配置したローラであり、矢印C方向に回転しながら現像ローラ12に押圧され、トナーを摩擦帯電しながら現像ローラ12に供給する。トナーが供給された現像ローラ12は矢印D方向に回転し、一端が現像装置ケース13に固定された板バネ14の自由端側に固定された規制部材15が現像ローラ12に圧接することでトナー層の厚さを適量に規制する。なお、現像ローラ12としては金属ローラの表面にゴム等の弾性部材を設けたり、金属ローラの表面に適当な面粗度の表面処理を加えて構成し、規制部材15としてはゴム、樹脂、金属などで構成することができる。このような構成の現像装置を感光体1に当接させ、必要に応じて感光体1と現像ローラー12の間に電位差を設けることで感光体上の潜像がトナーによて顕像化される。また、他の色の現像装置7、8、9も構成は同一である。
【0019】
図1に戻り、レーザー走査光学系4で形成されたブラック用の静電潜像は感光体1の矢印A方向への回転に伴い、予め二点鎖線位置から矢印B方向に移動して感光体1と圧接されたブラック現像装置6によって現像され、ブラックのトナー像が形成される。この時、他の色の現像装置7、8、9は感光体1から離間されている。
【0020】
現像装置の感光体回転方向下流側には、感光体1に隣接して中間転写媒体16が転写媒体ローラ17、18、19に掛け回されており、図示しない駆動源によって感光体1の周速度と同一速度で駆動されている。中間転写媒体16はポリエステル、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート等の材質に対してカーボン等の導電剤を付与し、適度の導電抵抗を有する導電性フィルムとして構成してある。転写媒体ローラ17または18は図示しない高圧電源に接続され、図示しないスイッチ手段で選択的に高電圧が印加される。また、感光体1は転写媒体ローラ17および18間に支持された中間転写媒体8と一次転写部20で当接している。前述のように、感光体1の表面に形成されたブラックのトナー像は感光体1の矢印A方向への回転に伴って一次転写部20に至る。この時、転写媒体ローラ17または18には図示しない高圧電源から約+2000Vの電圧が印加され、一次転写部20で感光体1の表面に形成されたブラックのトナー像が中間転写媒体16に転写される。
【0021】
中間転写媒体16にブラックのトナー像を転写した感光体1は更に矢印A方向へ回転し、クリーナーブレード等で構成された感光体クリーナ21によって感光体1の表面に残留するトナーが掻き取られ、更に、除電器22によって感光体1の表面を一様に露光して感光体1上の残存電荷が除去され、再び画像形成が可能となる。
【0022】
所望のブラックのトナー像が中間転写媒体16にすべて転写されると、ブラック現像装置6は矢印Bとは逆方向に移動し、当初の待機位置に退避する。
【0023】
引き続き、第1色目と同様の手順で第2色目から第4色目の画像(マゼンタ、シアン、イエロー)が中間転写媒体16上に順次重ね合わせて記録される。
【0024】
中間転写媒体16へのカラートナー像の重ね合わせが終了すると、記録シート載置台23に積み重ねて載置された記録シート24は、給紙ローラ25で給送が開始され、図示しない摩擦分離式または爪分離式の1枚分離手段で最上部の1枚のみが給送される。1枚分離して給送された記録シート24の搬送方向先端は図示しないクラッチ手段で駆動が一時的に解除されて停止したレジストローラ26に至る。記録シート24は搬送方向先端がレジストローラ26のニップ部と当接することで斜め送りが補正され、中間転写媒体16に重ね合わされたカラートナー像の位置と同期してレジストローラ26が図示しないクラッチ手段によって駆動を開始することで二次転写部27の方向に給送が再開される。これにより、記録シート24は二次転写部27に至る。
【0025】
二次転写部27に記録シート24の先端が進入すると、二次転写ローラ28には図示しない高圧電源から約−2000Vの電圧が印加され、中間転写媒体16の表面に形成されたカラートナー像が記録シート24の表面に転写される。カラートナー像の転写を終えた中間転写媒体16にはクリーナーブレード等で構成された転写媒体クリーナ29が矢印E方向へ移動して当接し、中間転写媒体16の表面に残留したトナーが掻き取られ、掻き取りが終了すると転写媒体クリーナ29は矢印Eとは逆方向へ移動して退避する。
【0026】
カラートナー像が転写された記録シート24は、ベルト搬送装置30によって搬送され、内部に棒状のハロゲンランプ31を備えたヒートローラ32と、ヒートローラ32に加圧当接して回転する加圧ローラ33、34で構成された定着装置に至り、カラートナー像が転写された記録シート24が加熱加圧しながら挟持搬送されてトナー像が定着される。トナー像が定着された記録シート24は排紙ローラ群35によって装置外部へと排出され、カラー画像記録が完了する。
【0027】
次に、各現像装置が感光体1に対して離接動作を行う移動手段について説明する。図3は本画像形成装置のブラック現像装置6およびシアン現像装置7の離接動作機構の構造を示す部分断面斜視図であり、各構成部材の係合を説明するために各構成部材を軸方向に分散して配置してある。図3において、各構成部材を保持するサイドフレーム36には現像装置ガイド37、38、39が配置してあり、現像装置ガイド37には現像装置案内溝40および41が、現像装置ガイド38には現像装置案内溝42が、現像装置ガイド39には現像装置案内溝43を設けてある。ブラック現像装置6の端部には突起44および45が設けられ、突起44は現像装置案内溝40と、突起45は現像装置案内溝42と係合し、ブラック現像装置6は現像装置案内溝40および42の方向に平行移動可能に保持される。同様にシアン現像現像装置7も突起46および47が現像装置案内溝41および43と係合し、現像装置案内溝41および43の方向に平行移動可能に保持される。
【0028】
一方、ブラック現像装置6の端部にはガイド軸48が設けられ、サイドフレーム36に設けた位置案内溝49と係合し、かつ、軸先端がカム部材50に設けた溝部51と係合するように配置してある。同様にシアン現像装置7の端部にもガイド軸52が設けられ、サイドフレーム36に設けた位置案内溝53と係合し、かつ、軸先端がカム部材50に設けた溝部51と係合するように配置してある。カム部材50はモータ54によって正逆回転駆動可能であり、カム部材の回転によってブラック現像装置6およびシアン現像装置7が移動する。また、図3とは反対のサイドフレーム側にも同様に各現像装置を保持する機構が設けてあり、カム部材50の外周に設けた伝達歯車55および伝達軸56で反対側に設けたカム部材に駆動力を伝達することでブラック現像装置6およびシアン現像装置の移動を円滑に行うことができる。
【0029】
即ち、突起44、45、46、47とガイド軸48、52と現像装置案内溝40、41、42、43と位置案内溝49、53が本発明の現像装置案内手段であり、カム部材50およびモータ54が本発明の駆動手段であり、伝達歯車55および伝達軸56は駆動手段の補助機構である。
【0030】
ここで、ブラック現像装置6およびシアン現像装置7の配置と現像装置案内溝40、41、42、43、位置案内溝49、53の好適な位置関係を図4に示す。図4において、ブラック現像装置6およびシアン現像装置7の現像ローラ12は略同一位置のブラック・シアン現像ローラ当接位置59で感光体1と当接する。これによってどちらの現像装置の現像ローラが感光体1に当接しても感光体1の弾性変形する位置が略同一となり、かつ、各現像ローラが感光体1に与える駆動特性も略同一とすることができ、圧接現像条件の均一化と安定化が実現できる。また、現像装置案内溝40、41、42、43および位置案内溝49、53の配置方向としては感光体1のブラック・シアン現像ローラ当接位置59における法線Kに対する現像装置案内溝40、42および位置案内溝49の配置角度αと現像装置案内溝41、43および位置案内溝53の配置角度βが45゜以下であることが望ましい。配置角度βを45゜以下とすることで現像装置が離接する際に感光体1の回転方向に与える力が現像ローラの当接方向に与える力よりも小さくすることができ、現像ローラが感光体1と離接する際に現像ローラの食い込みや感光体1の振動が発生しにくくなる。また、マゼンタ・イエロー現像ローラ当接位置60は、感光体1の長軸方向中心線Lに対してブラック・シアン現像ローラ当接位置59と線対称の位置(角度γが等しい)に設けることで感光体1の弾性変形と現像ローラが感光体1に与える駆動特性をブラック・シアン現像ローラ当接位置59と同一にすることができる。
【0031】
さらに、図5から図7によってブラック現像装置6およびシアン現像装置7の感光体1に対する離接動作についてもう少し詳しく説明する。
【0032】
図5は装置全体が停止状態または待機状態または現像装置交換状態におけるブラック現像装置6とシアン現像装置7の位置を示す画像形成装置の部分断面図である。この状態でブラック現像装置6はバネ57によって矢印F方向に付勢され、突起44および45が現像装置案内溝40および42と係合して位置決めされ、現像ローラ12は感光体1と大きく離間している。同様にシアン現像装置7もバネ58によって矢印G方向に付勢され、突起46および47が現像装置案内溝41および43と係合して位置決めされ、現像ローラ12は感光体1と大きく離間している。この状態では各現像装置のアジテータ10、供給ローラ11、現像ローラ12は停止状態である。
【0033】
次に、図6はブラック現像装置6が現像状態、シアン現像装置7が待機状態である場合のブラック現像装置6とシアン現像装置7の位置を示す画像形成装置の部分断面図である。前述の画像形成が開始され、感光体1上に形成されたブラック用の静電潜像がブラック・シアン現像ローラ当接位置59に至る前に、モータ54によってカム部材50が矢印H方向に回転し、溝部51がガイド軸48を移動させ、バネ57の付勢に抗してブラック現像装置6は矢印B方向に移動しつつ、アジテータ10、供給ローラ11、現像ローラ12が回転を開始してブラック現像装置6の現像ローラ12が当接位置59で感光体1と当接し、ブラック用の静電潜像を現像する。一方、シアン現像装置7は溝部51がガイド軸52に作用せず、突起46および47が現像装置案内溝41および43と係合しているためにカム部材50が回動せても移動しない。この時、アジテータ10、供給ローラ11、現像ローラ12は停止状態である。ブラック用の静電潜像の現像が終了すると、カム部材50がモーター54によって矢印Hとは反対方向に回転し、ブラック現像装置6は図5の状態へ復帰しつつ、ブラック現像装置6のアジテータ10、供給ローラ11、現像ローラ12が停止する。
【0034】
次に、図7はブラック現像装置6が待機状態、シアン現像装置7が現像状態である場合のブラック現像装置6とシアン現像装置7の位置を示す画像形成装置の部分断面図である。感光体1上に形成されたシアン用の静電潜像がブラック・シアン現像ローラ当接位置59に至る前に、モータ54によってカム部材50が矢印I方向に回転し、溝部51がガイド軸52を移動させ、バネ58の付勢に抗してシアン現像装置7は矢印J方向に移動しつつ、アジテータ10、供給ローラ11、現像ローラ12が回転を開始してシアン現像装置7の現像ローラ12が当接位置59で感光体1と当接し、シアン用の静電潜像を現像する。一方、ブラック現像装置6は溝部51がガイド軸48に作用せず、突起44および45が現像装置案内溝40および42と係合しているためにカム部材50が回動せても移動せず、アジテータ10、供給ローラ11、現像ローラ12は停止状態である。シアン用の静電潜像の現像が終了すると、カム部材50がモーター54によって矢印Iとは反対方向に回転し、シアン現像装置7は図5の状態へ復帰しつつ、シアン現像装置7アジテータ10、供給ローラ11、現像ローラ12が停止する。
【0035】
マゼンタ現像装置8およびイエロー現像装置9に関してもブラック現像装置6およびシアン現像装置7と同様の構造で感光体1に対して各現像ローラが離接するように構成してあり、説明は省略する。なお、各色現像装置の配置は上記の位置に限定されるものではなく、4色の現像装置の配置を任意に入れ換えても良い。
【0036】
以上のような構成とすることにより、4色の現像装置を2色づつに分割し、各2色の現像装置を1つのモータの正逆転動作で移動させることで各現像装置の現像ローラを感光体1に対して離接させることが可能となる。
【0037】
本例のような画像形成装置では効率良く画像形成を行って短時間に画像形成出力を得ることを目的として、例えば、第1色目の現像が終了して第1色目の現像装置が潜像担持体から離間し、第2色目の現像装置が潜像担持体に当接する際に、帯電、潜像記録、潜像担持体からのトナー像の転写などの動作が継続中である場合が多い。このようなカラー画像形成装置の現像装置に一成分圧接現像方式を適応した場合には、各色の現像ローラが感光体に当接する際の衝撃が画質に悪影響を与えることが実験的に明らかであった。そこで、各色の現像ローラの周速度と、各現像装置の離接動作を行うモータの回転速度を適宜制御することで、現像ローラが感光体1と当接する際の衝撃を低減させることにした。本発明における各現像ローラの周速度制御と各現像装置の離接動作を行うモータの回転速度制御を示すタイミングチャートを図8に示す。
【0038】
図8において、感光体1が回転を開始し所定周速度V1に達するとレーザー走査光学系が回転動作を開始し、走査光学系が所定の回転速度に到達するとTBkの間でブラック潜像を感光体1上に書き込む。また、ブラック現像装置7とシアン現像装置8を移動させるモータがTR1の間にスローアップ、スローダウンしながら回転し、ブラック現像ローラが感光体1に当接する。これに先立ってブラック現像ローラは周速度が感光体と等速度のV1で回転を開始し、現像ローラの周速度がV1の状態で現像ローラと感光体1が当接する。ブラック現像ローラと感光体1が当接後、感光体1のブラック潜像の先端が現像位置に至る前に現像ローラの周速度は好適な現像状態を得るためにV1からV2へ徐々に加速され、TD1の間でブラック潜像を現像する。ブラックの現像が終了すると現像ローラの周速度は再びV2からV1へ徐々に減速され、TR3の間にブラック現像装置7とシアン現像装置8を移動させるモータがTR1とは逆方向にスローアップ、スローダウンしながら回転することでブラック現像ローラが感光体1から離間し、離間後に停止する。
【0039】
一方、マゼンタ現像装置8とイエロー現像装置9を移動させるモータがTD1の途中のTR2の間でスローアップ、スローダウンしながら回転し、ブラック現像ローラの感光体1からの離間を待たずに感光体1方向への移動を開始し、ブラック現像現像ローラが離間開始直後に感光体1に当接する。当接前後にマゼンタ現像ローラにはブラック現像ローラと同様の速度制御がなされTMの間に走査光学系が書き込んだマゼンタ潜像をTD2の間で現像する。マゼンタの現像が終了し、TR4の間にマゼンタ現像装置8とイエロー現像装置9を移動させるモータがTR2とは逆方向にスローアップ、スローダウンしながら回転することでマゼンタ現像ローラが感光体1から離間する。その際にもマゼンタ現像ローラにはブラック現像ローラと同様の速度制御がなされ、離間後に停止する。
【0040】
同様に、マゼンタ現像ローラが離間開始直後にTR3で移動したシアン現像ローラが感光体1と当接し、TCの間に走査光学系が書き込んだシアン潜像をTD3の間で現像して、TR5の間に感光体1から離間し、シアン現像ローラが離間開始直後にTR4で移動したイエロー現像ローラが感光体1と当接し、TYの間に走査光学系が書き込んだイエロー潜像をTD4の間で現像して、TR6の間に感光体1から離間する。この一連の動作で得られた各色のトナー像を図1の中間転写媒体16上に重ねて転写することでフルカラー画像が得られる。
【0041】
なお、図8では現像ローラの離接動作時に感光体に与える衝撃が最小となるように各現像ローラの周速度と感光体の周速度を等速にして離接動作を行う構成としたが、各現像ローラの周速度と感光体の周速度が完全に一致した状態で現像ローラと感光体が離接すると、現像かぶりが顕著となる場合があり、このような場合には各現像ローラの周速度を感光体の周速度よりも10%程度速くすることでかぶりを軽減することができる。従って、感光体と離接する際の各現像ローラの周速度は感光体の周速度と必ずしも完全に一致させずに略等速であれば良い。
【0042】
図8で説明した手順で本例の装置を動作させることにより、例えば第1の現像位置で1色目の現像中に2色目の現像装置を第2の現像位置に近接させる予備動作を行い、第1の現像位置で1色目の現像が終了すると、直ちに第2の現像位置で2色目の現像を開始することができる。また、2色目の現像中に1色目の現像装置の待機位置への退避動作と3色目の現像装置を第1の現像位置に近接させる予備動作を行い、第2の現像位置で2色目の現像が終了すると、直ちに第1の現像位置で3色目の現像を開始することができる。従って、前記従来技術に比較して現像装置を切り換えるための時間が画像形成の時間に上乗せされないので、画像の高速出力が可能となる。
【0043】
さらに、現像装置案内手段と駆動手段を図3のような構成とすることで、図8のTR3およびTR4で示すように、同一集団内の現像装置6、7または8、9を入れ換える際にモータを一方向に回転させるだけで入れ換え動作を行わせることができ、コンパクトで簡便な構成と単純な駆動制御方法で現像装置入れ換え動作が実現できる。
【0044】
また、現像ローラと感光体を離接する際に各現像装置の現像ローラの周速度を一旦、感光体の周速度と略同一としてから現像ローラを徐々に感光体と離接させることにより、現像ローラの離接動作時に感光体へ与える衝撃が大幅に軽減され、現像ローラの離接動作に伴う色ズレや画像ブレなどの画質劣化が防止できる。また、現像ローラが感光体と離接する際の周速差で現像ローラ上のトナーを飛散させることもなく、装置内部を浮遊トナーで汚染することもない。
【0045】
さらに、現像前後に現像ローラの周速度を感光体と略等速度、あるいは、感光体の周速度よりも速い速度に徐々に増減速させることで、変速時に感光体に与える衝撃も極めて軽微となり、かぶりがなく、かつ、充分な画像濃度を有する高画質な画像を得ることができる。
【0046】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の画像形成装置によれば、請求項1の構成により、2つの現像装置を現像装置案内手段に沿って単一の駆動手段で、それぞれの現像ローラが潜像担持体に当接する現像位置に対して交互に離接移動させることで現像装置移動機構の構成を簡便にすることができる。
しかも、2つの現像装置のそれぞれの現像ローラが潜像担持体に当接する各現像位置が略同一位置に設定されているので、2つの現像装置の内どちらの現像装置の現像ローラが潜像担持体に当接しても潜像担持体の弾性変形する位置が略同一となり、かつ、各現像ローラが潜像担持体に与える駆動特性も略同一とすることができ、圧接現像条件の均一化と安定化が実現できる。
【0047】
また、請求項2の構成により、2つの現像装置を入れ換える際に駆動手段を一方向に回転させるだけで入れ換え動作を行わせることができ、単純な駆動制御方法で現像装置入れ換え動作を実現することができる。
【0048】
また、請求項3の構成により、現像装置装置案内手段と駆動手段をコンパクトで簡便な構成で実現することができる。
【0049】
さらに、請求項4または5の構成とすることで、現像装置を待機位置から現像位置まで移動するための時間を画像出力に要する時間に含めずにフルカラーの画像形成が行えるので、カラー画像の高速出力が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の画像形成装置の実施例の全体構成を示す装置断面図である。
【図2】本発明の実施例におけるブラック現像装置6の構成を示す断面図である。
【図3】本発明の実施例におけるブラック現像装置6およびシアン現像装置7の離接動作機構の構造を示す部分断面斜視図である。
【図4】本発明の実施例におけるブラック現像装置6およびシアン現像装置7の配置と現像装置案内溝40、41、42、43、位置案内溝49、53の好適な位置関係を示す部分断面図である。
【図5】本発明の実施例で装置が停止状態または待機状態または現像装置交換状態における部落現像装置6とシアン現像装置7の位置を示す部分断面図である。
【図6】本発明の実施例でブラック現像装置6が現像状態、シアン現像装置7が待機状態である場合のブラック現像装置6とシアン現像装置7の位置を示す部分断面図である。
【図7】本発明の実施例でブラック現像装置6が待機状態、シアン現像装置7が現像状態である場合のブラック現像装置6とシアン現像装置7の位置を示す部分断面図である。
【図8】本発明の実施例における各現像ローラの周速度制御と各現像装置の離接動作を行うモータの回転速度制御を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
1…感光体(潜像担持体)
2…感光体駆動ローラ
3…帯電ローラ
4…レーザー走査光学系
5…感光体補助ローラ
6…ブラック現像装置
7…シアン現像装置
8…マゼンタ現像装置
9…イエロー現像装置
10…アジテータ
11…供給ローラ
12…現像ローラ
13…現像装置ケース
14…板バネ
15…規制部材
16…中間転写媒体
17、18、19…転写媒体ローラ
20…一次転写部
21…感光体クリーナ
22…除電器
23…記録シート載置台
24…記録シート
25…給紙ローラ
26…レジストローラ
27…二次転写部
28…二次転写ローラ
29…転写媒体クリーナ
30…ベルト搬送装置
31…ハロゲンランプ
32…ヒートローラ
33、34…加圧ローラ
35…排紙ローラ群
36…サイドフレーム
37、38、39…現像装置ガイド
40、41、42、43…現像装置案内溝
44、45、46、47…突起
48、52…ガイド軸
49、53…位置案内溝
50…カム部材
51…溝部
54…モータ
55…伝達歯車
56…伝達軸
57、58…バネ
59…ブラック・シアン現像ローラ当接位置
60…マゼンタ・イエロー現像ローラ当接位置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention includes a developing device moving means capable of moving a developing device having a developing roller for visualizing a latent image on a latent image carrier with a developer to a position where the developing device is in contact with a position separated from the latent image carrier. The present invention relates to an image forming apparatus.
[0002]
[Prior art]
As an image forming apparatus capable of forming a color image using an electrophotographic process, the apparatus has a plurality of developing devices, and a developing device of a desired color is selected and moved to a developing position through a moving path for development. An image forming apparatus to perform has been proposed.
[0003]
As a prior art of this type of image forming apparatus, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 63-220267 can be cited, which is provided with a plurality of developing devices and is dedicated to a black developing device and develops a color other than black for a latent image carrier. There are a total of two development positions dedicated to the device. When a development device of a color other than black is selected and the selected development device moves to the development position via the movement path, the color of the development apparatus close to the movement path is selected. A latent image was formed in order and developed.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the image forming apparatus disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-220267, high-speed output is possible in two-color image formation using black and single colors (for example, cyan, magenta, and yellow). In full-color image formation, when the developing device at the development position is replaced, there is only one movement path from the development position to the standby position. Therefore, the next development is performed until the development device existing at the development position moves to the standby position. There is a problem that the apparatus cannot be moved to the developing position, that is, it takes time to switch the developing apparatus and high-speed output cannot be performed.
[0005]
In general, when a full-color image is formed using an electrophotographic process, it is necessary to perform image formation four times on a photoreceptor using a developing device including cyan, magenta, yellow, and black toners. The time required for output is four times longer than that for forming a monochrome image. However, the time required for actual image formation as in the above-described prior art is further increased by the switching time of the developing device, so that the image formation time becomes long and hinders high-speed output.
[0006]
Further, since the developing device is housed outside the apparatus main body in the prior art, the developing apparatus moving mechanism and the moving path are complicated and large-scale because it is transferred to the main body after selecting the desired developing apparatus outside the apparatus. This hinders downsizing of the apparatus.
[0007]
The present invention has been made in view of the above-described prior art, and prevents a time required for moving the developing device from the standby position to the developing position from being included in the time required for image output, so that a color image capable of high-speed output is provided. It is a first object to provide a forming apparatus, and a second object is to provide a compact color image forming apparatus with a simple and compact moving mechanism of a developing device.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an image forming apparatus according to
[0009]
Further, in the image forming apparatus according to
[0010]
According to a third aspect of the present invention, in the image forming apparatus, the developing device guides of the two developing devices are provided on a pair of convex portions provided on both sides of the corresponding developing device end and on the apparatus main body side, respectively. The drive unit includes a pair of developing device guide grooves that engage with the convex portion, and the driving unit drives the cam member with a cam member having a groove portion that engages with the convex portion of each of the developing device guide units. It consists of a motor that can rotate forward and reverse.
[0011]
Furthermore, the image forming apparatus according to claim 4 is provided with a plurality of the developing device moving means.
Further, the image forming apparatus according to claim 5 includes the two developing device moving means and the four developing devices, and two of the four developing devices move the two developing devices. The two developing devices can be moved by one developing device moving means, and the other two developing devices of the four developing devices can be moved by the other developing device moving means of the two developing device moving means. It is made possible.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples.
[0013]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the overall configuration of an embodiment of an image forming apparatus according to the present invention, which is a printer apparatus capable of recording color images. The schematic operation of the first embodiment will be described with reference to FIG.
[0014]
In FIG. 1, a
[0015]
The
[0016]
On the downstream side of the laser scanning optical system 4 in the rotation direction of the photosensitive member, a photosensitive member auxiliary roller 5 that urges the
[0017]
On the downstream side of the photoconductor auxiliary roller 5 in the photoconductor rotation direction, black, cyan, magenta, and yellow toners are stored as developers, respectively, and developing
[0018]
Here, the configuration of each developing device will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the black developing
[0019]
Returning to FIG. 1, the electrostatic latent image for black formed by the laser scanning optical system 4 moves in advance in the direction of arrow B from the position of the two-dot chain line in accordance with the rotation of the
[0020]
An
[0021]
The
[0022]
When all of the desired black toner image is transferred to the
[0023]
Subsequently, the second to fourth color images (magenta, cyan, and yellow) are sequentially superimposed and recorded on the
[0024]
When the superimposition of the color toner image on the
[0025]
When the leading edge of the
[0026]
The
[0027]
Next, a moving unit in which each developing device performs a contact / separation operation with respect to the
[0028]
On the other hand, a
[0029]
That is, the
[0030]
Here, FIG. 4 shows a preferred positional relationship between the arrangement of the black developing
[0031]
Further, the contact / separation operation of the black developing
[0032]
FIG. 5 is a partial cross-sectional view of the image forming apparatus showing the positions of the black developing
[0033]
Next, FIG. 6 is a partial sectional view of the image forming apparatus showing the positions of the black developing
[0034]
Next, FIG. 7 is a partial sectional view of the image forming apparatus showing the positions of the black developing
[0035]
The
[0036]
With the above configuration, the four-color developing device is divided into two colors, and each two-color developing device is moved by the forward / reverse operation of one motor to sensitize the developing roller of each developing device. It can be separated from the
[0037]
In an image forming apparatus such as this example, for the purpose of efficiently forming an image and obtaining an image forming output in a short time, for example, the development of the first color is completed and the developing device of the first color carries the latent image When the developing device for the second color moves away from the body and contacts the latent image carrier, operations such as charging, latent image recording, and transfer of the toner image from the latent image carrier are often continued. When the one-component pressure contact developing method is applied to the developing device of such a color image forming apparatus, it is experimentally clear that the impact when the developing roller of each color comes into contact with the photoreceptor adversely affects the image quality. It was. Therefore, the impact when the developing roller comes into contact with the
[0038]
In FIG. 8, when the
[0039]
On the other hand, a motor for moving the
[0040]
Similarly, the cyan developing roller moved in TR3 immediately after the separation start of the magenta developing roller comes into contact with the
[0041]
In FIG. 8, the separation operation is performed by setting the circumferential speed of each developing roller and the circumferential speed of the photosensitive member to be constant so that the impact given to the photosensitive member during the separation operation of the developing roller is minimized. If the developing roller and the photosensitive member are in contact with each other in a state where the peripheral speed of each developing roller and the photosensitive member are completely coincident with each other, the development fog may become prominent. The fog can be reduced by making the speed about 10% faster than the peripheral speed of the photoreceptor. Accordingly, the peripheral speed of each developing roller at the time of contacting / separating with the photosensitive member does not necessarily coincide completely with the peripheral speed of the photosensitive member, and may be substantially constant.
[0042]
By operating the apparatus of this example according to the procedure described in FIG. 8, for example, a preliminary operation is performed in which the developing device for the second color is brought close to the second developing position during the development of the first color at the first developing position. When the first color development is completed at the first development position, the second color development can be started immediately at the second development position. In addition, during the development of the second color, the first color developing device is retracted to the standby position, and the preliminary operation of bringing the third color developing device close to the first developing position is performed, and the second color developing is performed at the second developing position. When the process is finished, the development of the third color can be started immediately at the first development position. Accordingly, since the time for switching the developing device is not added to the time for image formation as compared with the prior art, high-speed image output is possible.
[0043]
Further, the developing device guide means and the driving means are configured as shown in FIG. 3, so that when the developing
[0044]
Further, when the developing roller and the photosensitive member are separated from each other, the circumferential speed of the developing roller of each developing device is temporarily made substantially the same as the circumferential speed of the photosensitive member, and then the developing roller is gradually separated from and brought into contact with the photosensitive member. The impact on the photosensitive member during the contact / separation operation is greatly reduced, and image quality deterioration such as color shift and image blur due to the contact / separation operation of the developing roller can be prevented. Further, the toner on the developing roller is not scattered due to the difference in peripheral speed when the developing roller comes in contact with the photoreceptor, and the interior of the apparatus is not contaminated with floating toner.
[0045]
Furthermore, by gradually increasing or decreasing the peripheral speed of the developing roller to approximately the same speed as the photosensitive member before or after development, or to a speed faster than the peripheral speed of the photosensitive member, the impact applied to the photosensitive member at the time of shifting becomes extremely light, It is possible to obtain a high-quality image having no fog and having a sufficient image density.
[0046]
【The invention's effect】
As described above, according to the image forming apparatus of the present invention, according to the configuration of
In addition, since the developing positions at which the developing rollers of the two developing devices come into contact with the latent image carrier are set at substantially the same position, the developing roller of either of the two developing devices carries the latent image. The position where the latent image carrier is elastically deformed even when abutting on the body can be made substantially the same, and the driving characteristics given to each latent image carrier by each developing roller can be made almost the same, making the pressure development conditions uniform. Stabilization can be realized.
[0047]
According to the second aspect of the present invention, when the two developing devices are switched, it is possible to perform the switching operation only by rotating the driving means in one direction, and to realize the developing device switching operation by a simple drive control method. Can do.
[0048]
According to the third aspect of the present invention, the developing device guide unit and the driving unit can be realized with a compact and simple configuration.
[0049]
Furthermore, by adopting the structure of claim 4 or 5, full-color image formation can be performed without including the time required for moving the developing device from the standby position to the developing position in the time required for image output. Output is possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an apparatus cross-sectional view illustrating an overall configuration of an embodiment of an image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of a black developing
FIG. 3 is a partial cross-sectional perspective view showing the structure of a separation / contact operation mechanism of a black developing
FIG. 4 is a partial sectional view showing a preferred positional relationship between the arrangement of the black developing
FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing positions of a
FIG. 6 is a partial cross-sectional view showing the positions of the black developing
7 is a partial cross-sectional view showing the positions of the black developing
FIG. 8 is a timing chart showing the peripheral speed control of each developing roller and the rotational speed control of a motor that performs the contact / separation operation of each developing device in an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 ... Photoconductor (latent image carrier)
2 ... Photoconductor drive roller
3 ... Charging roller
4 ... Laser scanning optical system
5 ... Photoreceptor auxiliary roller
6 ... Black developing device
7 ... Cyan developing device
8. Magenta developing device
9 ... Yellow developing device
10 ... Agitator
11 ... Supply roller
12 ... Developing roller
13 ... Developer case
14 ... leaf spring
15 ... Regulating member
16: Intermediate transfer medium
17, 18, 19 ... transfer medium roller
20 ... Primary transfer section
21. Photoconductor cleaner
22 ... Static eliminator
23 ... Recording sheet placement table
24 ... Recording sheet
25. Paper feed roller
26 ... Registration roller
27. Secondary transfer section
28 ... Secondary transfer roller
29. Transfer medium cleaner
30 ... Belt conveyor
31 ... Halogen lamp
32 ... Heat roller
33, 34 ... pressure roller
35 ... Discharge roller group
36 ... side frame
37, 38, 39 ... developing device guide
40, 41, 42, 43 ... developing device guide groove
44, 45, 46, 47 ... projections
48, 52 ... Guide shaft
49, 53 ... Position guide groove
50. Cam member
51 ... Groove
54 ... Motor
55 ... Transmission gear
56 ... Transmission shaft
57, 58 ... Spring
59: Black / cyan developing roller contact position
60: Magenta yellow developing roller contact position
Claims (5)
前記現像装置移動手段は、前記複数の現像装置をそれぞれ前記現像位置または前記待機位置に案内する各現像装置ごとに設けられた現像装置案内手段と、前記複数の現像装置をそれぞれ対応する前記現像装置案内手段に沿って移動させて前記潜像担持体に対して離接させる駆動手段とによって構成され、
前記駆動手段の内1つの駆動手段が、前記複数の現像装置の内の2つの現像装置をそれぞれ対応する前記現像装置案内手段に沿って移動させて前記潜像担持体に対して交互に離接させる単一の駆動手段であり、
前記2つの現像装置の前記各現像ローラがそれぞれ前記潜像担持体と当接する前記現像位置が略同一位置に設定されており、
前記2つの現像装置のそれぞれの前記現像装置案内手段は、対応する現像装置の現像ローラを略同一位置に設定された前記現像位置に案内する現像装置案内手段であることを特徴とする画像形成装置。Charging a latent image bearing member and image exposure is performed the electrostatic latent image is formed and, the latent image carrier carrying a developer on the surface and in contact with the electrostatic latent image on the latent image bearing member moving a plurality of developing devices to a developing roller with each for visualizing, said developing device to a waiting position where the developing roller that is separated from the latent image bearing member and a developing position abutting on the latent image bearing member An image forming apparatus having a developing device moving means
The developing device moving means, said plurality of developing devices to a developing unit guide means provided for each of the developing devices respectively guided to the developing position or the standby position, the developing device corresponding plurality of developing devices, respectively Drive means for moving along the guide means to separate from and contact the latent image carrier ,
One driving means among the driving means moves two developing devices out of the plurality of developing devices along the corresponding developing device guide means so as to alternately come in contact with the latent image carrier. A single drive means
The developing positions at which the developing rollers of the two developing devices come into contact with the latent image carrier are set at substantially the same position,
Each of the developing device guide means of the two developing devices is a developing device guide means for guiding the developing roller of the corresponding developing device to the developing position set at substantially the same position. .
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