JP4474168B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式又は静電記録方式を用いた画像形成装置に関し、特に複数の現像器を備え且つ像担持体に対して同じ現像位置で現像を行う現像器の切り換えを、回転動作により行う現像装置を備えた画像形成装置に関するものである。

従来、複数色の現像剤を使用してカラー画像を形成するカラー画像形成装置、つまりそれぞれ異なる色のトナーを含む現像剤を収容した現像手段である現像器を複数備えた画像形成装置として、複数の現像器を、１個の像担持体に対向した位置に配置された移動体の外周に沿って搭載し、移動体が回転することによって、順に現像器を像担持体に近接させる、所謂、回転現像装置を備えた構成のものがある。

こうした構成の画像形成装置においては、それぞれの色毎に像担持体を設けたインライン方式のものに比べて、像担持体が１つであるので、それに作用する潜像形成手段や帯電手段、クリーニング手段等の手段がその１つの像担持体に対してのみ設けられるので、低コスト省スペースの構成となる。

又、１つの像担持体に、複数の現像器を移動体即ち回転体に搭載させずに、像担持体の周面に沿って設けたものに比べて、全ての現像器の構成を同一にすることができ、像担持体における現像位置を１つに設定することが可能であるので、装置の構成が簡易であり、又、メンテナンス性を向上させることができる。

こうした回転現像装置を備えたカラー画像形成装置において、更に、記録材の種類を広い範囲で選択できる中間転写方式、特に中間転写体として、画像形成装置内部に配置する際の自由度が増して、スペースの有効利用による装置本体の小型化やコストダウンを行うことが出来るベルト形状の中間転写ベルトを用いた、中間転写方式のカラー画像形成装置が知られている。

図９を参照して、上記の、回転現像装置を備えた中間転写方式のカラー画像形成装置の一例として、電子写真方式を採用した画像形成装置の全体構成を説明する。

図９に示す画像形成装置は、像担持体としての感光ドラム１に隣接して、中間転写体である中間転写ベルト（ＩＴＢ）２ｄを有するＩＴＢユニット２が設置され、このＩＴＢユニット２は、駆動ローラ２ａ、二次転写内ローラ２ｂ、従動ローラ２ｃによってＩＴＢ２ｄを張架して構成されている。このＩＴＢユニット２は、各ローラ２ａ、２ｂ、２ｃを支持するＩＴＢフレーム２ｆの駆動ローラ基準部２ｇと回動位置決め部２ｈによって、装置本体に着脱可能に固定される。ここで、ＩＴＢ２ｄは、装置本体からの図示しない駆動源により駆動ローラ２ａが回転されることで回転する。

画像形成工程として、感光ドラム１が帯電器１ａにより表面が一様に帯電され（帯電工程）、潜像形成手段である露光手段３が帯電面を露光することにより外部情報に基づいた各色の静電潜像が順次形成され（潜像形成工程）、この感光ドラム１上の静電潜像は、回転現像装置の移動体である現像切り換え機構（ロータリ）４に搭載された各色の現像器５（５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｂｋ）により順次現像され、現像剤像（トナー像）となる（現像工程）。感光ドラム１上のトナー像は、裏側からＩＴＢ２ｄと接した一次転写ローラ２ｅにより一次転写部Ｔ１にてＩＴＢ２ｄ上に各色順次に一次転写され、複数色のトナー像を重ね合わせた多重転写像が形成される。ここへ、給紙カセット６から記録材が、ＩＴＢ２ｄの内側に二次転写内ローラ２ｂ、それに対向するＩＴＢ２ｄの外側に二次転写外ローラ７が配置された二次転写部Ｔ２に給送され、ＩＴＢ２ｄに形成された多重転写像が、二次転写外ローラ７により記録材上に二次転写される（転写工程）。多重転写像が転写された記録材は、定着ユニット８に送られてトナーが溶融定着され（定着工程）、排紙部９から画像形成物として排紙トレイ１０に排出される。

ここで、本画像形成装置の主要部分を拡大した図４を参照すれば理解できるように、移動体である、回転現像装置の、現像切り換え機構であるロータリ４は、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）色の現像剤（トナー）を収容した現像器５（５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｂｋ）を、外周に沿って図で時計回りに順に搭載しており、図で反時計回りに回転することによって各現像器５を順に感光ドラム１に対向する位置つまり現像位置５０へと順に移動させる。そして、現像器５へのトナー補給は、各現像器５と隣接する各色の補給容器１１（１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｂｋ）より、ロータリ４の回転動作によりなされる。即ち、ロータリ４の回転によりトナーに遠心力が作用し、補給容器１１内部に設けられた搬送突起１１ｄ（図１１参照）にガイドされ、現像器５に設けられた不図示の現像器受け渡し口へトナーが搬送される。

そして各現像器５は、ロータリ４の回転外周側に位置して、現像器５内に収容されたトナーを外部に搬送するための現像剤担持体である現像スリーブ５１を備えている。そして、現像器５が感光ドラム１と対向する現像位置５０に配置されている現像時に、現像スリーブ５１が、現像器５内のトナーを感光ドラム１表面に形成された静電潜像へと搬送して現像動作が行われる。その時現像スリーブ５１には、装置内に備えられた電源より現像バイアスが印加されている。

尚、現像器５は、ロータリ４の中心Ｏに対して、各現像スリーブ５１の中心から中心への角度で、現像器５Ｙと５Ｍ、５Ｍと５Ｃ、５Ｂｋと５Ｙの間の相対角８０°、現像器５Ｃと５Ｂｋとの間が相対角１２０°の位置関係に配置されている。

ここで、現像器５Ｃと５Ｂｋとの間の角度が広い理由は、現像器５Ｂｋは他の現像器５よりも使用される頻度が高いため、現像器５Ｂｋ又は補給容器１１Ｂｋにおけるトナー収容スペースが大きくなり、ロータリ４による搭載スペースも他の現像器５に比べて広く必要であるからである。

尚、本明細書では、ロータリ４における現像器５の配置を、それぞれが収容するトナーの色で表示し、ロータリ４におけるＹ部といえば、現像器５Ｙの現像スリーブ５１の中心部とする。そして、ロータリ４の回転動作は、現像位置５０に配置された現像器５に収容されたトナーの色で示す。例えば、「Ｙ→Ｍで８０°回転」と記載されれば、回転体４は、現像位置５０に配置された現像器５が現像器５Ｙから５Ｍに切り換わるように、８０°回転する移動を実施したことを意味する。

そして、ロータリ４は、通常、現像位置５０にＹ→Ｍ→Ｃ→Ｂｋの現像器５が順に移動するように回転する。つまり、図５に示す現像ロータリ４と感光ドラム１との位置関係にて、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の順に状態を変えていく。そして、本実施例では、後に説明するように、図５（ａ）に示す、現像器５Ｙが現像位置５０に位置する状態をホームポジション（ＨＰ）と定め、画像形成装置の電源が立ち上がったら、このＨＰの状態で待機するものとしている。

又、図４、図９に示した上記の構成のように、１つの感光ドラム１に対して複数の現像器５を備え、且つ、それらの現像器５が回転して順次感光ドラム１の表面にトナー像を形成する、ロータリ所謂移動体４を備える画像形成装置において、例えば特許文献１や特許文献２に記載されるように、安定した画像形成を行うための１つの要素として、感光ドラム１と、各現像器５のロータリ４の回転外周に向けた現像スリーブ５１と、の間の距離の設定がある。一般的には、感光ドラム１表面と各現像スリーブ５１との距離所謂ＳＤギャップが一定で、且つ、画像形成中の感光ドラム１と現像スリーブ５１が回転している時も、それぞれの振れに影響されずに一定にすることで、濃度ムラの発生が抑制できる。

そのＳＤギャップを一定にするという条件を比較的容易に達成する手段として、最も一般的なものは、図６に示すように、現像スリーブ５１の同軸上に現像スリーブ径に対して半径距離で設定距離だけ径が大きく、感光ドラム１の回転と現像スリーブ５１の回転が互いに影響しないように、外周部と内周部が独立に回転可能な当接部材である突き当て部材（コロ）５２を設ける。これにより、現像器５が現像位置５０において、感光ドラム１の回転中心方向へ加圧され、突き当てコロ５２が感光ドラム１の軸フランジ部分１ｂに当接されることで、感光ドラム１表面と現像スリーブ５１との設定距離つまりＳＤギャップＧが回転による振れの影響を受けることなく常に一定に保たれる。この手段は、特に現像器５の位置、正確には現像スリーブ５１の位置を厳密に調整する必要もなく、構成そのもの簡素であるため、抵コストで達成でき、回転現像装置に限らず広く使われている。

そして、中間転写方式の画像形成装置では、画像形成工程にて、通常、フルカラートナー像は、ＩＴＢ２ｄと感光ドラム１との対向部であり、ＩＴＢ２ｄの裏側に一次転写ローラ２ｅが配置された一次転写部Ｔ１にて、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のトナー像をＩＴＢ２ｄ上で順次重ね合わせることにより形成される。これら１色目から４色目のトナー像をＩＴＢ２ｄ上に一次転写している間は、二次転写外ローラ７は中間転写ベルト２ｄから離間している。

そして４色のトナー像をＩＴＢ２ｄ上に一次転写した後、二次転写外ローラ７がＩＴＢ２ｄに当接され、記録材は、二次転写部Ｔ２にて、この二次転写外ローラ７と二次転写内ローラ２ｂによりＩＴＢ２ｄを介して挟まれ、二次転写外ローラ７から記録材の裏面側に二次転写バイアスを印加することにより、ＩＴＢ２ｄ上の４色トナー像が記録材上に一括して二次転写される。

しかしながら、図４、図９に示すような上記の回転現像装置を用いた画像形成装置において、カラー画像形成が実施される場合、露光および現像が各色毎に行われるので、ドラム１上に等間隔で整列した理想位置に露光が行われた場合においても、一次転写時にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ毎に位置ズレが発生し、色間の位置ズレが色ずれとして認識される。

即ち、画像形成開始から中間転写ベルト２ｄに一次転写されるまでは各色別々に各画像形成工程が実施される。よって、ロータリ４は、第１色目のイエロートナー像の現像が終了すると、回転して次のマゼンタトナー像を形成するために、回転して現像位置５０に位置する現像器５をイエロー現像器５Ｙからマゼンタ現像器５Ｍに切り換える。その間に感光ドラム１も回転し、表面のイエロートナー像も現像位置５０から移動し、中間転写ベルト２ｄに対向した一次転写部Ｔ１に到来した時に、一次転写が行われる。

このとき、ロータリ４の回転の際に一次転写が行われると、現像器５の突き当てコロ５２がドラム１に当接し、その当接ショックにより色ずれが発生する。

更に、中間転写方式を採用したことによって、ＩＴＢ２ｄ上に等間隔で整列した理想位置に一次転写が行われた場合においても、二次転写時に位置ズレが発生し、間隔が不均一なピッチズレとして認識される。

一般画像において色ずれは、隣接あるいは重なりあう色のズレであるため画像不良として認識されやすい傾向がある。一方、ピッチズレは、濃度が均一な挟等ピッチ画像以外では画像不良として認識されにくい傾向がある。

つまり、各色の画像を感光ドラム１上に形成するタイミング、つまり、ロータリ４が現像位置５０に位置する現像器５を切り換えるタイミング（当接タイミング）と、一次転写のタイミングと、二次転写のタイミングと、のそれぞれのタイミングが重なると色ずれが生じやすいと考えられる。

ここで、上記の構成の画像形成装置における現像器切り換え機構であるロータリ４の回転制御について、図１０を用いて説明する。ロータリ４には図示しないフラグが設けられ、ロータリモータ４１の回転に伴いフラグと共に回転移動するように構成されている。又、装置本体にはロータリ４の回転位置を検知するためにホームポジション検知センサ４２が設けられ、ロータリ４に設けたフラグを検知するように配置されている。

そして、ロータリ４は、装置電源が投入されたことを中央制御基板１００が認知すると、装置の制御機構に設けられたモータ回転制御基板４３へモータテーブル信号が発せられ、ロータリモータ４１によって、回転動作を開始する。つづいて、ホームポジション検知センサ４２の信号が検出されるとモータ回転制御基板４３はモータ４１を停止することでロータリ４の回転を停止し、図５（ａ）に示すホームポジション（ＨＰ）で待機させる。ここで、ＨＰはＹ現像器５Ｙがドラム１と当接する位置である現像位置５０に配置された状態とする。

そして、コピー開始ボタンが押されたこと即ち画像形成信号が発信されたことを装置制御機構の中央制御基板１００が認知すると、下記に説明する図１３に示した２種類のモータテーブル４４にもとづいて回転する。

ここで、図１３における縦軸は、モータ４１の回転数つまりロータリ４の回転速度に対応し、横軸は、モータ４１が始動する時を０としたモータ４１の回転時間を示す。このときのロータリ４の回転制御に用いられるモータテーブル４４において、形成するトナー像の色で、Ｃ→Ｂｋの１２０°移動時はテーブル４４ｆ（図１３にて実線）、Ｙ→Ｍ、Ｍ→Ｃ、Ｂｋ→Ｙ（ＨＰ）切り換え時におけるの８０°移動時はテーブル４４ｅ（図１３にて点線）が用いられる。この２つのテーブルによる、加減速カーブはモータ４１が脱調しない最大値として、移動時間の短縮化を行い、ロータリ４の回転速度は等価であり、移動時間は異なる。つまり、回転距離に関わらず同じ速度まで回転数を上げ、１２０°回転する時において８０°回転する時よりも時間を長い時間回転させるように制御する。

そして、ロータリ４が回転するタイミングは、図１４に示す動作シーケンスに従って、露光、一次転写、二次転写等の画像形成工程に関連して設定される。

まず、イエロー（Ｙ）画像情報をもとにドラム１の露光位置３０（図４参照）にレーザが発せられ、ドラムにＹ潜像が形成される（図１４にてタイミングＹ１）。Ｙ潜像は露光位置３０に対してドラム１の回転下流に設けられた現像位置５０に移動し、Ｙ現像器５ＹによってＹトナーがドラム１に現像される。更に、Ｙトナー像は現像位置５０に対してドラム１の回転下流に設けられた一次転写位置Ｔ１に移動し、一次転写ローラ２ｅによってＩＴＢ２ｄ上に一次転写される（図１４にてタイミングＹ２）。

ここでは、必ずロータリ４の回転のタイミングＲ１（ＨＰ→Ｙ）、Ｒ２（Ｙ→Ｍ）、Ｒ３（Ｍ→Ｃ）、Ｒ４（Ｃ→Ｂｋ）、Ｒ５（Ｂｋ→ＨＰ）は、各色の露光タイミングＹ１、Ｍ１、Ｃ１、Ｂｋ１の前になるようにし、現像工程が行われる際には、必ず感光ドラム１表面は所望の潜像が形成がなされており、又、感光ドラム１上の静電像が現像位置５０に到来した時には、必ず所望の現像器５が現像位置５０に先に待機している状態となる。そして、その位置は前記の当接部材５２にて保証されている。

ところが、露光位置３０に対して転写位置Ｔ１がドラム１の回転下流に位置するため、露光してから一次転写されるまでに時間がかかるために、露光と一次転写とは同時にタイミングを切り替えることが不可能であり、従って露光と一次転写とは、タイミングが異なる動作シーケンスとなる。つまり、Ｙトナー像の一次転写工程が終わらないうちにＭの画像形成が始まる。即ち、Ｙ露光（タイミングＹ１）の終了に遅れてＹ現像が終了するとロータリ４が回転を開始し、ロータリ４のＹ→Ｍ回転タイミングＲ２となり、現像位置５０におけるＹ現像器５ＹからＭ現像器５Ｍへの切り換えが行われる。この間に、Ｍの露光（タイミングＭ１）は開始されていないが、Ｙの一次転写（タイミングＹ２）は続いているため、ロータリ４の回転の影響は露光には現れないがＹの一次転写には現れる。

前述の動作を繰り返すことにより、Ｙ、Ｍ、Ｃ、ＢｋがＩＴＢ２ｄ上に多重転写される。ＩＴＢ２ｄ上の多重転写像は、一次転写位置Ｔ１に対してＩＴＢ２ｄ回転下流に設けられた二次転写位置Ｔ２に移動し、多重転写像と同期して搬送された記録材へ、二次転写ローラ２ｂ、７によって二次転写される。Ｂｋ露光（タイミングＢｋ１）の終了に遅れてＢｋ現像が終了するとロータリ４が回転を開始（タイミングＲ５）し、Ｂｋ現像器５ＢｋからＹ現像器５Ｙへの切り換えが行われる。この間、二次転写（タイミングＸ）は続いているため、ロータリ４の回転の影響は二次転写にも現れる。

図１４を参照して上記に説明したように、各色の一次転写の動作タイミングＹ２、Ｍ２、Ｃ２、Ｂｋ２又は二次転写タイミングＸが、それぞれロータリ４の回転タイミングＲ２（Ｙ→Ｍ）、Ｒ３（Ｍ→Ｃ）、Ｒ４（Ｃ→Ｂｋ）、Ｒ５（Ｂｋ→Ｙ）と重なる。

尚、一次転写タイミングＹ２、Ｍ２、Ｃ２、Ｂｋ２に対するロータリ回転タイミングＲ２、は、ロータリ４における現像器５の位置によって、Ｃ→Ｂｋの１２０°の移動のタイミングＲ４と、Ｙ→Ｍ、Ｍ→Ｃ、Ｂｋ→Ｙ（ＨＰ）の８０°の移動のタイミングＲ２、Ｒ３、Ｒ５で、ロータリ４の回転速度が、図１３に示すテーブル４４からわかるように同じで、切り替えにかかる時間が異なるため、影響するタイミングが異なる。

こうしたロータリ４の切り替えによる画像不良の種類について、図１５を用いて説明する。カラー画像は、露光および現像が各色毎に行われる。図１５は、画像において、それぞれの色毎に画像形成工程において形成される画像部を拡大して、その位置関係を、潜像状態、一次転写状態、及び二次転写状態において模式的に示している。従って、図１５（ａ）に示す潜像状態のように、ドラム１上に等間隔で整列した理想位置に露光が行われた場合においても、一次転写時には、図１５（ｂ）に示す一次転写画像のように、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋは同じ位置に形成されずに、色毎に位置ズレが発生し、色間の位置ズレが色ずれとして認識される。

又、図１５（ｂ）に示すような色ずれを回避でき、図１５（ｃ）に示すように、ＩＴＢ２ｄ上に等間隔で整列した理想位置に一次転写が行われた場合においても、図１５（ｄ）に示す二次転写画像のように、各色の色は同じ位置に形成されるので、色ずれとならないものの、二次転写時に、その形成位置自体が理想位置からずれる位置ズレが発生し、画像間の形成画像の位置間隔が不均一なピッチズレとして、図に示すような拡大画像にて認識される。

一般画像において色ずれは、隣接あるいは重なりあう色のズレであるため画像不良として認識されやすい傾向がある。一方、ピッチズレは、図１５のような拡大画像でなければ、濃度が均一な挟等ピッチ画像以外では画像不良として認識されにくい傾向がある。

図１５に示す、ロータリ回転ショックによる位置ズレ、色ずれの現象について図１６を用いて更に説明する。前述のように、図１４の動作シーケンスに従い、ロータリ４の回転制御を行うと、一次転写中に現像器５の突き当てコロ５２がドラム１に当接ショックにより、感光ドラム１上における、図１６（ａ）に示す位置ズレが発生する。図１６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において、ライン数は画像位置を示し０が先頭で７４が画像後端である。前述したように、ロータリ４のＣ→Ｂｋ間の回転動作時間が長いため、Ｃ画像の位置ズレが７２ライン付近に発生し、それに連れて、Ｙ、Ｍ、Ｂｋ画像の位置ズレが６８ライン付近より画像後端に発生する。

この時のＣを基準色して、Ｃからの色ずれを図１６（ｂ）に示す。ここでは、Ｙ、Ｍ、Ｂｋ画像の位置ズレの影響で、６８ライン付近にマイナスの色ずれが発生し、Ｃ基準色の位置ズレの影響で７２ライン付近にプラスの色ずれが発生する。

そして、ＩＴＢ２ｄ上における画像に発生する最大色ずれ量を図１６（ｃ）に示す。ここで、Ｃ基準色に対してＢｋは画像先端側に位置ズレし、色ずれ量はマイナスであり、Ｍは画像後端側に位置ズレし色ずれ量はプラスである。このため、Ｂｋ−Ｍの間はＢｋ−Ｃ、Ｍ−Ｃ間より大きい色ずれ量となる。これによると、画像に発生する最大色ずれ量は０．１４となる。

このように、ロータリ４による現像器切り替え動作が他の画像形成工程を実行中になされることによって、色ずれは発生するが、それでも、画像形成装置の生産性向上を図るためには、画像形成中に現像器の切り換えを行う必要があり、現像器５の突き当てコロ５２が感光ドラム１に与えるショックで以下の不都合１、２、３が生じやすい。

不都合１：潜像中に突き当てコロ５２が感光ドラム１に当接する場合、感光ドラム１表面に描く潜像の露光ムラが課題となる。

不都合２：一次転写中に突き当てコロ５２が感光ドラム１に当接する場合、ＩＴＢ２ｄに転写される各色毎のトナー像の転写ムラが課題となる。

不都合３：二次転写中に突き当てコロ５２が感光ドラム１に当接する場合、記録材に転写される多重画像の転写ムラが課題となる。

このうち不都合１に関しては、ロータリ４による現像器５の切り換えタイミングを露光タイミングと一致しないように設定することで回避している。

又、感光ドラム１の駆動軸上にフライフォイールを取り付け、不都合２を回避し、ＩＴＢユニット２や枠体２ｆの剛性を高めることにより、不都合３を回避しているが、ある程度のコスト負担は避けられない。

又、カラー複写機と白黒複写機の機能統合が進み、ブラックトナー量がイエロー、マゼンタ、シアントナー量より著しく多く、ロータリ４における現像器５の配置は、非対称なになりがちである。それによって、下記の不都合４が発生する。

不都合４：不都合１、２の画像不良の発生位置が色間で異なる。

この不都合４により、従来のショック量低減の回避策を講じても、色間位置ズレが顕在化するため色ずれによる画像不良が問題となる。
特許第３３７２６９７号公報 特開平８−１１４９６３号公報

本発明の目的は、複数の現像器を順に像担持体に対向させる現像器切り替え機構を有し、画像形成中に現像器を切り替えても、色ずれ、ピッチズレ等の画像不良が発生しない低コスト、省スペースの現像装置を備えた画像形成装置を提供することである。

上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、
像担持体上の静電像を現像位置にて現像する複数の現像器と、
少なくとも一組の互いに隣接する現像器間距離が、他の隣接する一組の現像器間距離と異なるように前記複数の現像器を保持するとともに、前記複数の現像器を前記現像位置に移動する移動体と、
前記現像器と前記像担持体との距離を規制すべく、各現像器が前記現像位置に移動したときに前記像担持体と当接し、各現像器が前記現像位置から退避したときに前記像担持体から離間する当接部材と、
前記移動体の駆動を制御する制御手段と、
前記像担持体上に現像された現像剤像を中間転写体に転写する転写装置と、
を有する画像形成装置であって、
前記複数の現像器にて現像された各現像剤像を、前記中間転写体に重ねて転写する画像形成時において、
前記制御手段は、前記像担持体上の前記各現像剤像が前記中間転写体に転写されている間に、前記現像位置に現像器を移動させるとともに、前記現像位置にある現像器を切り替えるために要する時間が各現像器で等しくなるように前記移動体の駆動を制御し、前記当接部材を前記像担持体に当接させた時の、前記像担持体上の前記各現像剤像に対応する前記像担持体上の画像形成領域の後端の位置が、各々等しくなるようにすることを特徴とする画像形成装置を提供する。

本発明の一実施態様によると、前記移動体に保持され、前記移動体にて移動されることにより前記複数の現像器の各々に現像剤を補給する複数の補給容器と、を有し、
少なくとも画像形成時において、前記各現像剤像が前記中間転写体に転写されている間に、前記現像位置に現像器を移動させて前記当接部材を前記像担持体に当接させた時の、前記像担持体上の前記各現像剤像に対応する前記像担持体上の画像形成領域の後端の位置が、各々等しくなるように前記移動体の駆動を制御する第１モードと、
少なくとも非画像形成時であって、前記移動体を移動することで前記現像器に現像剤を補給する時において、各現像器を前記現像位置へ移動する移動速度が等しくなるように前記移動体の駆動を制御する第２モードと、がそれぞれ選択的に実行可能である。

本発明によれば、複数の現像器にて現像された各現像剤像を、中間転写体に重ねて転写する画像形成時において、制御手段は、像担持体上の各現像剤像が中間転写体に転写されている間に、現像位置に現像器を移動させるとともに、現像位置にある現像器を切り替えるために要する時間が各現像器で等しくなるように移動体の駆動を制御し、当接部材を像担持体に当接させた時の、像担持体上の各現像剤像に対応する像担持体上の画像形成領域の後端の位置が、各々等しくなるようにする構成とされるので、現像器の切り換えに起因した各色間の位置ズレを防止し、色ずれによる画像不良の課題を解決できる。

又、移動体に保持され、移動体にて移動されることにより複数の現像器の各々に現像剤を補給する複数の補給容器と、を有し、少なくとも画像形成時において、各現像剤像が中間転写体に転写されている間に、現像位置に現像器を移動させて当接部材を像担持体に当接させた時の、像担持体上の各現像剤像に対応する像担持体上の画像形成領域の後端の位置が、各々等しくなるように移動体の駆動を制御する第１モードと、少なくとも非画像形成時であって、移動体を移動することで現像器に現像剤を補給する時において、各現像器を現像位置へ移動する移動速度が等しくなるように移動体の駆動を制御する第２モードと、がそれぞれ選択的に実行可能である構成とすることにより、画像形成時は現像器の切り換えに起因した各色間の位置ズレを防止し、色ずれによる画像不良の課題を解決し、それ以外の時は現像器へのトナー補給の安定性を維持することが可能となる。更に、トナー補給時は現像器へのトナー補給の安定性を維持することが可能となり、それ以外の画像調整時は動作時間を短縮により、コピー開始時間の短縮や調整ダウンタイムの改善を図ることが可能となる。

以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。ただし、記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

実施例１
本実施例に用いる現像装置が設けられる画像形成装置は、従来例にて図９を参照して説明した画像形成装置の全体構成、図６に示す現像器突き当てコロ５２の構成に関しては同様であるため、再度の詳しい説明は省略する。

本実施例の特徴的部分である現像器切り換え機構である移動体（ロータリ）４の回転制御について説明する。従来例にて説明した画像形成工程が開始されるまで、即ち画像信号が発信されるまで、本実施例では、コピーボタンが押されるまでの制御動作は、図１０を用いた説明した従来例と同様である。つまり、ロータリ４には図示せぬフラグが設けられ、回転現像装置として、ロータリモータ４１の回転に伴いフラグと共に回転移動するように構成され、装置本体にはロータリ４の回転位置を検知するためにホームポジション検知センサ４２が設けられ、ロータリ４に設けたフラグを検知するように配置されており、装置電源が投入されたことを中央制御基板１００が認知すると、モータ回転制御基板４３へモータテーブル信号が発せられ、ロータリモータ４１が回転動作を開始する。つづいて、Ｙ現像器５Ｙが現像位置に配置されたホームポジションＨＰの位置に配置されると、そのことがホームポジション検知センサ４２にて検出され、モータ回転制御基板４３はモータ４１を停止し、Ｙ現像器５ＹはホームポジションＨＰで待機する。

そして、コピー開始ボタンが押されたこと、即ち、画像形成信号が発信されたことを装置制御機構の中央制御基板１００が認知すると、ロータリ４は、モータテーブル４４にもとづいて回転するが、本実施例では、各現像器５の現像位置５０への移動距離によって、ロータリ４の移動速度を変える変更手段を有しており、その変更手段を構成するものとして、図１に示すモータテーブル４４ａ、４４ｂが使用される。

これらの、ロータリ回転制御に用いられるモータテーブル４４は、Ｃ→Ｂｋの１２０°移動時はテーブル４４ａであり、Ｙ→Ｍ、Ｍ→Ｃ、Ｂｋ→Ｙ（ＨＰ）間の８０°移動時はテーブル４４ｂである。即ち、２つのテーブル４４ａ、４４ｂ、即ち加減速カーブは同様のものであり、モータ４１が脱調しない最大値として、移動時間の短縮化を行ったものである。そして、移動距離の長い回転にて使用されるテーブル４４ａはロータリ４の回転速度を、テーブル４４ｂよりも速いものとし、つまり回転速度を異なるものとし、移動時間は等価として、全ての現像器５が、現像位置５０に配置される一台前の位置である現像待機位置から現像位置Ｐに移動する時間を同じとするような制御を行った。

そして、ロータリ４が回転するタイミングは、図２に示す動作シーケンスに従って、露光、一次転写、二次転写等の画像形成工程に関連して設定される。

図４及び図５を参照すると、まず、Ｙ画像情報をもとに感光体ドラム１の露光位置３０（図４参照）にレーザが発せられ（タイミングＹ１）、ドラムにＹ潜像が形成される。Ｙ潜像は露光位置３０に対してドラム１の回転下流に設けられた現像位置５０に移動し、Ｙ現像器５ＹによってＹトナーがドラム１に現像される。更に、Ｙ現像剤像（トナー像）は現像位置５０に対してドラム１の回転下流に設けられた一次転写位置Ｔ１に移動し、一次転写ローラ２ｅによってＩＴＢ２ｄ上に一次転写される（タイミングＹ２）。

ここでも、露光してから一次転写されるまでに時間がかかるために、露光と一次転写とは同時にタイミングを切り替えることが不可能であり、従って露光と一次転写とは、タイミングが異なる動作シーケンスとなる。Ｙ露光（タイミングＹ１）の終了に遅れてＹ現像が終了するとロータリ４が回転を開始し（タイミングＲ２）、現像位置５０においてＹ現像器５ＹからＭ現像器５Ｍへの切り換え（Ｙ→Ｍ）が行われる。この間に、Ｍの露光（タイミングＭ１）は開始されていないがＹの一次転写（タイミングＹ２）は続いているため、タイミングＲ１におけるロータリ４の感光体ドラム１との当接（当接ショック）の影響は露光には現れないがタイミングＹ２における一次転写には現れる。

前述の動作を繰り返すことにより、Ｙ、Ｍ、Ｃ、ＢｋがＩＴＢ２ｄ上に多重転写される。ＩＴＢ２ｄ上の多重転写像は一次転写位置Ｔ１に対してＩＴＢ２ｄの回転下流に設けられた二次転写位置Ｔ２に移動し、多重転写像と同期して搬送された記録材へ、二次転写ローラ７によって二次転写される（タイミングＸ）。

Ｂｋ露光（タイミングＢｋ１）の終了に遅れてＢｋ現像が終了するとロータリ４が回転を開始し、Ｂｋ現像器５ＢｋからＹ現像器５Ｙへの切り換えが行われる（タイミングＲ５）。

この間、二次転写（タイミングＸ）は続いているため、ロータリ４の回転（タイミングＲ５）の影響は二次転写（タイミングＸ）にも現れる。また、一次転写（タイミングＹ２、タイミングＭ２、タイミングＣ２、タイミングＢｋ２）においては、Ｃ→Ｂｋの１２０°移動とＹ→Ｍ、Ｍ→Ｃ、Ｂｋ→Ｙ（ＨＰ）の８０°移動と、で影響するロータリ４の回転のタイミングＲ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４が全て同じになる。

ここで、以上の動作から生じるロータリ当接ショックと位置ズレ、色ずれの現象について図３を用いて説明する。

前述のように、図２に示す動作シーケンスに従い、ロータリ４の回転制御を行うと、一次転写中に現像器５の突き当てコロ５２がドラム１に当接ショックにより、位置ズレが発生する。本実施例においては、その位置ズレは図３（ａ）のようになる。図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）では、ライン数は画像位置を示し、０が先頭で７４が画像後端である。即ち、本実施例では、ロータリ４の回転動作時間が各色等価であるため、感光ドラム１上におけるＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ画像の位置ズレは全て７２ライン付近に発生する。

この時のＣ基準色からの色ずれを図３（ｂ）に示す。Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ画像（色ずれは発生している）の位置ズレの影響で、Ｃ基準色の位置ズレの影響で相殺され色ずれが発生しない。

ＩＴＢ上に画像に発生する最大色ずれ量を、図３（ｃ）に示している。ここで、Ｃ基準色に対してＢｋは画像先端側に位置ズレし、色ずれ量はマイナスであり、Ｍは画像後端側に位置ズレし、色ずれ量はプラスである。このため、Ｂｋ−Ｍ間はＢｋ−Ｃ、Ｍ−Ｃ間より大きい色ずれ量となる。これによると、画像に発生する最大色ずれ量は０．０８であり、現像器５の移動距離の近いにかかわらずに速度を一定にしてた従来と比べて約半減した。

以上のように、各色毎のロータリ４の回転時間を等価にすることで、画像に対する位置ズレ発生位置を合わせることにより、色ずれを防止することができる。

実施例２
本実施例の別形態として、現像器切り換え機構であるロータリ４の回転制御に用いられるモータテーブル４４を、動作モードに応じて切り換える形態について説明を行う。

本実施例に用いる画像形成装置は、モータテーブル４４以外は実施例１に用いる画像形成装置と同様であるため説明を省略する。

ここで本実施例によるロータリ４の回転制御が必要とされるモードは、（１）通常のカラー画像形成モード、（２）トナー補給モード、（３）画像調整モードの３モードに大別される。実施例１においては、この（１）、（２）、（３）モードのロータリ４の回転制御において、図１に示したモータテーブル４４ａ、４４ｂを用いている。

本実施例においては、トナー補給の更なる安定化のために、（１）画像形成モードと、（２）トナー補給モード及び（３）画像調整モードに異なるモータテーブル４４を用いる。ここでも、（１）画像形成モードにおいてはロータリ４の回転制御に、図１及び図７に示すようなモータテーブル４４ａ、４４ｂを用いることにより色ずれを防止する。しかし、（２）トナー補給モード及び（３）画像調整モードにおいては、図７に示すような、ロータリ４の回転速度が等価なモータテーブル４４ａ（実線）、４４ｃ（鎖線）を用いる。ここでモータテーブル４４ｃは、移動距離の短い、Ｙ→Ｍ、Ｍ→Ｃ、Ｂｋ→Ｙ（ＨＰ）の８０°の移動の時に、モータテーブル４４ａは、移動距離の長いＣ→Ｂｋの１２０°移動の時に用いる。

本画像形成装置は画像形成のロータリ４の回転でトナー補給を行っている。この時、高濃度画像を連続コピーした場合はコピーを中断し、ロータリ４の空回転制御によるトナー補給シーケンスを行う。（２）のトナー補給モードにおいては、ロータリ４の回転により補給容器１１から現像器５にトナーを充填させることが目的であり、画像形成を実施するわけではないので、色ずれを考慮しなくともよい。そして、トナー補給時のロータリ４の回転を等速とすることで、安定したトナー補給が実現できる。通常数回の空回転でトナー補給は満足されコピーが再開される。

図１１（ａ）はロータリ４に現像器５と共に設けられた補給容器本体１１の正面図、図１１（ｂ）は側面図、図１１（ｃ）は正面断面図、図１１（ｄ）は斜視図、図１１（ｅ）は斜視内部透明図である。容器本体１１には、現像剤排出開口１１ａ、シャッターガイド１１ｂ、及び搬送突起１１ｄが設けてある。

開口部としての排出開口１１ａは、１０ｍｍ×１５ｍｍの長方形であり、容器１１周面の、容器１１面から４０ｍｍの位置に設けてある。容器本体１１に収納された現像剤は排出開口１１ａから現像器５へ排出される。排出開口１１ａを容器本体１１の周面に設けられることにより、容器１１端面に開口部を設けた現像剤補給容器に比して排出後に現像剤補給容器１１内に残留する現像剤残量を少なくすることができる。又、排出開口１１ａを容器本体１１の長手方向の全長よりも短くすることにより、現像剤付着による汚れを低減できる。

シャッターガイド１１ｂは、容器本体１１の現像剤排出開口１１ａの近傍に設けられ、周方向に平行な二つのカギ状リブである。このシャッターガイド１１ｂに係合し、不図示のシャッターは周方向に往復自在に取り付けられる。

容器本体１１の内部には、収納された現像剤を排出開口１１ａへ搬送する搬送突起１１ｄが、容器１１の内壁に分割して突出して設けられている。搬送突起１１ｄは容器本体１１の周方向に離間した上下２つの群に分かれて設けられている。本実施例では、突起高さは５ｍｍであり、厚みは１ｍｍである。尚、排出開口１１ａ側の容器１１小径部の搬送突起１１ｄの高さは２．５ｍｍであり、それぞれ容器１１上部に６個、容器１１下部に７個設けられている。このように搬送突起１１ｄを、周方向に離間した上下２つの群に分かれて設けることにより、前記突起−突起間の離間部分により効果的に現像剤をほぐすことができ、スムーズに排出開口１１ａから現像剤を排出できる。

又、容器本体１１を上下二つ割りにしたものを成形し、両者を接着することで製造できるため、容器本体１１を最小分割数にて成形、製造でき、その結果、安価に製造できる。

容器本体１１内には所定量の現像剤を充填し、前記の手順でロータリ４に装着・開封する。画像形成の過程で現像器５内の現像剤は除々に消費されていくが、現像器５内の現像剤量又は現像剤とキャリアの比率を検知する不図示の手段からの信号で、容器１１内部の搬送突起１１ｄの作用によって現像剤を現像器５へ送り込むようになっていて、現像器５内の現像剤量又は現像剤とキャリアの比率は略一定に保たれる。

現像位置５０では、現像器５が作動することで、現像器５内の現像剤は、現像剤補給容器１１の排出開口１１ａとの接続部付近において減少するようになっている。現像剤補給容器１１は現像器５側の現像剤受け入れ口（不図示）の連通して位置するように構成されている。このため、現像器５内の現像剤が減少すれば、現像剤補給容器１１の端部に存在する現像剤が直ちに自重で落下して排出開口１１ａを通って現像器５へと補給される。

こうして、トナー補給のためのロータリ４の回転においては、ロータリ４の回転速度が等価なモータテーブル４４ａと４４ｃを用いることにより、迅速且つ安定した補給が得られる。

実施例３
本実施例の別形態として、現像器切り換え機構であるロータリ４の回転制御に用いられるモータテーブル４４を、動作モードに応じて切り換える形態について説明を行う。

本実施例に用いる画像形成装置は、モータテーブル４４以外は実施例１、２に用いる画像形成装置と同様であるため説明を省略する。

ロータリ４の回転制御が必要とされる状況は、上述のように、（１）通常のカラー画像形成モード、（２）トナー補給モード、（３）画像調整モードの３モードに大別される。実施例１においては、（１）、（２）、（３）モードのロータリ４の回転制御に、図１に示したモータテーブル４４ａ、４４ｂを用いている。又、実施例２においては、（１）、（３）モードのロータリ４の回転制御に、図１に示したモータテーブル４４ａ、４４ｂを用い、（２）モードのロータリ４の回転制御に、図７に示したモータテーブル４４ａ、４４ｃを用いている。

本実施例においては、（１）画像形成モードにおいてはロータリ４の回転制御に、図１に示したモータテーブル４４ａ、４４ｂを用いることにより色ずれ防止する。又、非画像形成モードである（２）トナー補給モードにおいては、図７に示すロータリ４の回転速度が等価なモータテーブル４４ａ、４４ｃを用い、そして、（３）画像調整モードにおいては、移動距離の短い、Ｙ→Ｍ、Ｍ→Ｃ、Ｂｋ→Ｙ（ＨＰ）の８０°の移動の時には、（２）トナー補給モードと同じテーブル４４ｃ（一点鎖線）を用いるが、更なる時間短縮のために、図８に示す４４ｄ（二点鎖線）を用い、移動距離の長いＣ→Ｂｋ移動における時間を短縮させている。つまり、ここではモータテーブル４４ｃは、移動距離の短い、Ｙ→Ｍ、Ｍ→Ｃ、Ｂｋ→Ｙ（ＨＰ）の８０°の移動の時に、モータテーブル４４ｄは、移動距離の長いＣ→Ｂｋの１２０°移動の時に用いる。モータテーブル４４ｄでは、通常のモータテーブル４４ａの場合より速度を最大限まで加速することで、移動時間を短縮している。

画像調整モードにおいては、ＩＴＢ２ｄにＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋのトナー像を転写し、図示せぬ光センサによりトナー濃度を測定して、各種調整値を最適にするシーケンスが組まれている。このため、各々の現像器切り換え時間を最短にすることにより、画像調整時間を短縮し調整ダウンタイムの改善を図ることが可能となる。

実施例４
実施例１〜実施例３においては、図９に示すような、ロータリ４に４色の現像器５を搭載し、現像器５をロータリ４の回転外周に沿って並ぶ順にひとつづつＨＰに搬送する、図４に詳しく示すような構成をとり、その現像器５のうち使用頻度の高いＢｋ現像器Ｂｋのトナー容器１１Ｂｋの容量が大きいために、Ｃ→Ｂｋにおけるロータリ４の移動距離が長くした構成の画像形成装置において説明した。本実施例では、ロータリ４における現像器５の配置を変更し、６色の現像器５をロータリ４に搭載した画像形成装置において、図１２を参照して本発明を適用した例について説明する。

尚、本実施例の画像形成装置は、ロータリ４の構成以外は、実施例１〜３に説明してきた図９に示した画像形成装置と同様であるので、画像形成装置全体についての詳しい説明は省略する。

本実施例では、図１２に示すように、イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＢｋ以外に更に、淡いマゼンタｍ、淡いシアンｃの現像器５を搭載したロータリ４を有する。

そして、１つの感光ドラム１に対して６台の現像器５（５Ｙ、５ｍ、５Ｍ、５ｃ、５Ｃ、５Ｂｋ）を対応させ、ロータリ４を回転することにより、現像器５を切り換えながら現像を行う。そして、感光ドラム１に形成された各色毎の画像を中間転写ベルト２ｄに一次転写し、中間転写ベルト２ｄ上で多重転写を行い、給紙装置６から送給される記録材に二次転写ローラ７の作用の下に二次転写する構成をとる。

尚、淡いマゼンタ及び淡いシアンの現像器５ｍ、５ｃには、現像器５Ｍ、５Ｃに装填されたマゼンタトナー及びシアントナーとは、同一色相で濃度の異なる濃度の薄いトナーを含む現像剤が装填される。つまり、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の２色について、同一色相で濃度の異なる濃いトナーと、薄いトナーをそれぞれ収容している。

尚、同一色相で濃度の異なるトナーとは、通常、樹脂と発色成分（顔料）とを基体とするトナーの中に含まれる発色成分（顔料）の分光特性が等しく、その量が異なるトナーをいう。淡色トナーとは、同一色相で濃度の異なるトナーの組み合わせの中、濃度が相対的に低い方のものをいう。そして、同一色相で濃度の薄いトナー（淡色トナー）は記録材上でのトナー量が０．５ｍｇ／ｃｍ²につき、定着後の光学濃度が１．０未満であり、濃いトナー（濃色トナー）は記録材上でのトナー量が０．５ｍｇ／ｃｍ²につき、定着後の光学濃度が１．０以上である。

ところで、本実施例においては、（１）通常画像形成モードにおいて、６色全部の現像器５のうち、６色全部を用いる（１Ａ）６色画像形成モードと、淡いマゼンタ及び淡いシアン以外の４色を使用する（１Ｂ）４色画像形成モードと、の２種類が設定されている。

そこで、（１Ｂ）４色画像形成モードにおいては、イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＢｋの順に現像動作がなされ、ロータリ４の移動距離が長い場合と短い場合があり、図１に示す２種類のモータテーブル４４ａと４４ｂを用いたモータ制御が実施される。

こうした画像形成装置においても、各色毎のロータリ４の回転時間を等価にすることで、画像に対する位置ズレ発生位置を合わせることにより、色ずれを防止することができる。

なお、本実施例における現像位置への移動時間が略等しくなる範囲として、ドラム回転速度に対して−０．２％〜０．２％の範囲内が好ましく０に近づくほど良好である。

本発明に係る変更手段の一例を示す図である。 本発明に係る画像形成工程における動作シーケンスの一例を示すタイミングチャートである。 本発明に係る画像位置における色ずれ量を示す説明図である。 本発明に係る画像形成装置の一例を示す部分構成図である。 本発明に係る移動体の一例及びその動作を示す説明図である。 本発明に係る画像形成装置の一例における当接部材の周辺を示す概略構成図である。 本発明に係る変更手段の他の例を示す図である。 本発明に係る変更手段の他の例を示す図である。 本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 本発明に係る変更手段の動作を示すブロック図である。 本発明に係る現像剤補給容器の一例を示す概略構成図である。 本発明に係る画像形成装置の他の例を示す概略構成図である。 従来の変更手段の一例を示す図である。 従来の画像形成工程における動作シーケンスの一例を示すタイミングチャートである。 色ずれの発生を示す説明図である。 従来の画像位置における色ずれ量を示す説明図である。

符号の説明

１ 感光ドラム（像担持体）
２ｄ 中間転写ベルト
４ ロータリ（移動体）
５ 現像器
１１ 現像剤補給容器
４４ モータテーブル（変更手段）
５０ 現像位置
５１ 現像スリーブ
５２ 突き当てコロ（当接部材）

Claims (2)

1. 像担持体上の静電像を現像位置にて現像する複数の現像器と、
   少なくとも一組の互いに隣接する現像器間距離が、他の隣接する一組の現像器間距離と異なるように前記複数の現像器を保持するとともに、前記複数の現像器を前記現像位置に移動する移動体と、
   前記現像器と前記像担持体との距離を規制すべく、各現像器が前記現像位置に移動したときに前記像担持体と当接し、各現像器が前記現像位置から退避したときに前記像担持体から離間する当接部材と、
   前記移動体の駆動を制御する制御手段と、
   前記像担持体上に現像された現像剤像を中間転写体に転写する転写装置と、
   を有する画像形成装置であって、
   前記複数の現像器にて現像された各現像剤像を、前記中間転写体に重ねて転写する画像形成時において、
   前記制御手段は、前記像担持体上の前記各現像剤像が前記中間転写体に転写されている間に、前記現像位置に現像器を移動させるとともに、前記現像位置にある現像器を切り替えるために要する時間が各現像器で等しくなるように前記移動体の駆動を制御し、前記当接部材を前記像担持体に当接させた時の、前記像担持体上の前記各現像剤像に対応する前記像担持体上の画像形成領域の後端の位置が、各々等しくなるようにすることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記移動体に保持され、前記移動体にて移動されることにより前記複数の現像器の各々に現像剤を補給する複数の補給容器と、を有し、
   少なくとも画像形成時において、前記各現像剤像が前記中間転写体に転写されている間に、前記現像位置に現像器を移動させて前記当接部材を前記像担持体に当接させた時の、前記像担持体上の前記各現像剤像に対応する前記像担持体上の画像形成領域の後端の位置が、各々等しくなるように前記移動体の駆動を制御する第１モードと、
   少なくとも非画像形成時であって、前記移動体を移動することで前記現像器に現像剤を補給する時において、各現像器を前記現像位置へ移動する移動速度が等しくなるように前記移動体の駆動を制御する第２モードと、がそれぞれ選択的に実行可能であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

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