JP4587777B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置、特に現像器を円周方向に並べて回転枠に保持し、回転することによって複数の現像器のそれぞれを像担持体に対向配置させる回転式現像装置を有する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。

このような画像形成過程において、現像に伴い現像ユニット内に収容されているトナーが消費されるので、トナーを供給することが必要である。画像形成に伴い消費されたトナーを供給する方法として、おおむね二つの方式がある。

第一方式は、現像ユニット内に一定量のトナーを充填しておき、トナーがなくなると現像ユニットごと交換させるものである。この場合は、現像ユニットはトナーコンテナと一体にカートリッジ化されているため、現像ユニットへのトナーのみの供給を行う必要がなく、現像ユニットのメンテナンスの容易化を図ることができる（特許文献１）。

第二方式は、現像ユニットの外部にトナーコンテナを設け、外部からトナーの供給を行う方式である。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が求められている。したがって、画像形成装置の小型化を図るためには現像ユニットの小型化が必要となる。そこで、トナーコンテナを現像ユニットの外部に設けることで、現像ユニットの小型化を図ることが可能である（特許文献２，３）。
特開２００４-４５９６０号公報 特開２００１-１３４０４５号公報 特開平１０-１９８１４９号公報

特許文献１のように、現像ユニットをトナーコンテナと一体にカートリッジ化する場合、外部から現像器へトナーが供給されないために、通常、４０００枚程度印刷可能なトナーを現像ユニットにあらかじめ充填しておく必要がある。このため、現像ユニットの小型化を実現し難い。現像ユニットの小型化を実現するために、トナーの印刷可能容量を４０００枚以下に設定することも可能であるが、一枚当たりのコストが高くなる。また、トナーがなくなると現像ユニットごと交換しなければならず、環境への負荷が大きくなる。

一方、現像ユニットの外部にトナーコンテナを設け、外部からトナーの供給を行う方式では、トナーコンテナから現像ユニットにトナーを供給するための部材が必要になる。例えば特許文献２に示された装置では、各現像ユニットにトナーを供給するための複数のトナー補給路が設けられ、また特許文献３に示された装置では、各現像ユニットにトナーを補給するための複数のトナー補給パイプが設けられている。そして、トナーコンテナからのトナーはこれらのトナー補給路やトナー補給パイプを介して現像ユニットに供給されるようになっている。

ここで、現像器を円周方向に並べて回転枠に保持し、回転することによって複数の現像器のそれぞれを像担持体に対向配置させる回転式現像装置においては、トナーを供給するためにトナー供給パイプを現像装置内に進入させ、トナー供給を終了した後にトナー供給パイプを現像装置から引き抜くことが必要になる。そして、このトナー補給パイプの現像装置への進入及び退出時には、回転枠の回転を停止させる必要があり、そのためにロック機構が設けられる。回転枠の回転を停止させるためのロック機構は、通常は、回転枠の時計回り及び反時計回りの両方向の回転を禁止するように構成されるが、このようなロック機構は一般に構成が複雑になる。

本発明の目的は、現像器とは別に設けられたトナー収容部からトナー補給部材によって現像器にトナーを供給するようにした装置において、トナー補給の際、現像装置の位置を固定するための簡単なロック機構を提供することにある。

請求項１に係る画像形成装置は、表面に静電潜像が形成される像担持体と、画像情報に基づいて像担持体にレーザ光を照射するレーザユニットと、像担持体表面の静電潜像を現像する現像装置と、現像されたトナー画像を用紙に転写する転写部と、用紙に転写されたトナー画像を定着する定着装置と、現像装置に供給するトナーを収容するトナー収容部と、現像装置にトナー収容部のトナーを供給する供給位置と現像装置から離れた待避位置とを取り得るように移動自在に設けられたトナー供給部材とを備えている。また、現像装置は、複数の現像器と、回転枠体と、トナー収容部と、トナー供給部材と、ロック機構とを備えている。ここで、複数の現像器は、シアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの４つの現像色に対応して設けられている。回転枠体は、複数の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複数の現像器のそれぞれを像担持体に対向配置させるためのものである。トナー供給部材は、先端部が各現像器内部に進入する供給位置と先端部が各現像器の外部に待避した待避位置との間で移動可能であり、トナー収容部からトナーを各現像器に供給するためのものである。ロック機構は、回転枠体の回転を禁止するためのものである。

通常、トナー供給部材を現像器に進入させまたは現像器から抜き出す際、現像器の回転枠の位置を確保するために、現像器の回転枠の時計方向及び反時計方向の両方向ロック機構が必要となる。この装置では、トナー供給部材が各現像器に進入する際に、回転枠体には第１の方向に回転モーメントが発生するように配置されており、ロック機構は回転枠体の第１の方向の回転を禁止することが可能であるように配置されている。なお、ここで第１の方向とは、画像形成時の回転枠の回転方向を指す。したがって、この装置のロック機構では、回転枠の第１の方向の回転のみを禁止すれば、回転枠の位置を維持することができる。すなわち、従来のような両方向のロック機構は不要となり、簡単な構造でトナー供給時に回転枠の位置ずれを抑えることができる。

請求項２に係る装置は、請求項１に記載の装置において、現像器は、被駆動部材と、被駆動部材を駆動するためのギアを含む駆動機構とを有し、被駆動部材が駆動機構によって駆動される際に、回転枠体は第１の方向の回転力を受ける。

この現像装置は、複数の現像器は回転枠体の円周方向に並べて支持されており、回転枠体を回転することによって複数の現像器のそれぞれを像担持体に対向させ、所定の現像器で所定の色の現像を行う。ここでは、回転枠体の回転を停止した位置で、各々の現像器の被駆動部材が像担持体に対向して現像を行う。

ここで、被駆動部材が駆動機構によって駆動されて所定の色の現像を行う際、回転枠体は第１の方向の回転力を受ける。すなわち回転枠が第１の回転方向と同じ向きの回転力を受けているため、現像処理中においても、回転枠体の第１の方向の回転のみを禁止するロック機構で回転枠の位置を維持することができる。

請求項３に係る現像装置は、請求項１または２に記載の装置において、トナー供給経路には、現像装置へのトナーの供給を禁止あるいは許容するためのシャッタを有している。

この装置では、供給部材から現像装置へのトナーの供給を行う際は、トナー供給経路に設けられているシャッタを開き、現像装置へのトナーの供給を停止する際は、供給パイプのトナー供給経路に設けられているシャッタを閉める。したがって、仮に供給部材内部にトナーが残留していても、供給部材からのトナーの漏れを防ぐことができる。

請求項４に係る装置は、請求項１から３のいずれかに記載の装置において、現像器にはトナー供給用の開口が形成されており、現像器のトナー供給用開口にはシャッタが設けられている。

この装置では、現像器のトナー供給用開口にシャッタが設けられ、トナー供給を行う際は、このシャッタが開かれ供給パイプによりトナーを現像装置内に供給し、トナー供給を停止する際は、このシャッタが閉められる。したがって、トナーが現像器のトナー供給用開口から装置内に漏れることを防ぐことができる。

以上のように本発明では、この装置では、トナー供給部材が各現像器に進入する際に回転枠体を第１の方向に回転させるように配置されており、ロック機構は回転枠体の第１の方向の回転を禁止することが可能であるように配置されている。すなわち、ロック機構は回転枠の第１の方向の回転を禁止するだけでよく、従来のような両方向ロック機構は不要となり、簡単な構造でトナー供給時における回転枠の位置ずれ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４に示したモータ９０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１〜図３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１６１、摺接ローラ１６２、トナー攪拌用の攪拌ローラ１６３等が設けられている（図３参照）。現像器１６のケース１７の外周側に、図２に示すようなトナー供給部１８が設けられている。このトナー供給部１８は、ケース１７の一部に開口を形成するとともに、この開口にスリット１８ａが形成された弾性部材を固定してなるものである。

次に、現像器側の駆動機構について図４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。

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５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、現像器駆動ギア９８と、回転枠駆動ギア９９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９９とを有している。この回転枠駆動ギア９９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。

次に、現像器１６の回転枠１５のロック機構について説明する。図６〜図７に示すように、外部駆動機構モータ９０からの駆動力はギア列を介して、回転枠駆動ギア９９に伝達され、回転枠駆動ギア９９と噛み合って回転枠１５が回転される。ここで、回転枠駆動ギア９９の軸端には、図７（ｂ）に一部を拡大して示すように、被係止用の突起を有するロック用第１部材９９ａが設けられている。この第１部材９９ａは回転枠駆動ギア９９の軸端に回転不能に固定されている。また、この第１部材９９ａの下方で回転枠１５から離れる方向には、ロック用第２部材７２が設けられている。第２部材７２は一方向に長い部材であり、その中央部が支軸７７に回動自在に支持されている。そして、第２部材７２の先端には第１部材の突起９９ａに係止可能な爪部７２ａが形成されており、基端側には駆動用の溝が形成されている。第２部材７２の基端側の上方には、ソレノイド７１が設けられている。ソレノイド７１は電流のオン、オフによって上下方向に移動するロッド７４を有しており、駆動される（電流オン）ことによってロッド７４が縮退（上方移動）するように構成され、非駆動時（電流オフ）には、下方に設けられたスプリング７６によって下方に付勢されている。そして、このソレノイド７１のロッド７４に固定されたピン７５が第２部材７２の基端側の溝に係止している。

このような構成により、ソレノイド７１がオンされると、図６において、ロッド７４が上方に移動し、これにより第２部材７２が支軸７７を中心にして時計回りに回転し、先端の爪部７２ａが第１部材の突起９９ａから離れる。この状態では、回転枠ギアすなわち回転枠は自由に回転が可能であり、ロック解除状態である。一方、ソレノイド７１がオフされると、スプリング７６によってロッド７４が下方に移動し、前記とは逆に第２部材７２が反時計回りに回転し、先端の爪部７２ａが第１部材の突起９９ａに係止する。この状態では、回転枠駆動ギア９９すなわち回転枠１５は、爪部７２ａと突起９９ａとが係止していることによって、回転が禁止され、ロック状態となる。

［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、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（図示せず）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。より具体的には、図８に示すように、トナー補給パイプ２５は、その中心軸が水平線に対してトナーの安息角度以上の角度（θ）になるように設定されている。また、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。ここで、図１及び図８に示すように、回転枠の中心から右方向にトナー供給パイプ２５が位置されているため、トナー供給パイプ２５を現像器１６のトナー供給部１８に進入させると、回転枠１５は図中正面より見て時計回り方向のモーメント、すなわち回転枠１５を図中正面より見て時計回り方向に回転させるモーメントが発生する。

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、図示しないモータ及びウォーム、ウォームホイル及び減速ギア列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、図８及び図９に示すように、トナー供給パイプ２５は内筒部２５１と外筒部２５２とを有する２重構造になっており、これらの各筒部２５１，２５２の先端部には、円周方向の一部に開口２５１ａ，２５２ａが形成されている。ここで、外筒部２５２の開口２５２ａは内筒部２５１の開口２５１ａよりも開口角度が小さくなっている。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２５１の開口２５１ａと外筒部２５２の開口２５２ａとは一致せず（図９（ａ）：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２５２が図示しない回転機構によって回転し、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２５１の開口２５１ａと外筒部２５２の開口２５２ａとが一致し（図９（ｂ）及び（ｃ）：シャッタ開）、内部のトナーが開口２５１ａ，２５２ａ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。ここで、ソレノイド７１がオフされ、スプリング７６によってロッド７４が下方に移動し、第２部材７２が反時計回りに回転し、先端の爪部７２ａが第１部材の突起９９ａに係止する。この状態では、回転枠駆動ギア９９、爪部９２ａと突起９９ａとが係止していることによって回転が禁止され、回転枠１５はロック状態となる。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。現像が終了すると、ソレノイド７１がオンされ、図７において、ロッド７４が上方に移動し、これにより第２部材７２が支軸７７を中心にして時計回りに回転し、先端の爪部７２ａが第１部材の突起９９ａから離れる。この状態では、回転枠駆動ギア９９は自由に回転が可能であり、回転枠１５はロック解除状態である。このようにして各色の現像時に、現像装置の回転枠１５の位置が維持される。

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。
ここで、ソレノイド７１がオフされ、スプリング７６によってロッド７４が下方に移動し、第２部材７２が反時計回りに回転し、先端の爪部７２ａが第１部材の突起９９ａに係止する。この状態では、回転枠駆動ギア９９は、爪部７２ａと突起９９ａとが係止していることによって回転が禁止され、すなわち回転枠１５はロック状態となる。このようにして各色のトナー供給時に、現像装置の回転枠の位置が維持される。

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、モータ３３ａを駆動すると、ギア列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、搬送パイプ２６内のコイルスプリング３１が回転することによって、トナー収容部５からのトナーがトナー供給パイプ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２５２が内筒部２５１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２５２の開口２５２ａと内筒部２５１の開口２５１ａとが一致する。すなわち、シャッタ機構が開く。この際、トナー供給パイプ２５は、その中心軸と水平線との角度がトナーの安息角以上になるように配置されているため、トナーがパイプ２５のない部に残留することがない。

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。

トナー供給が終了すると、搬送パイプ２６内のコイルスプリング３１は回転を停止する。一方、トナー供給パイプ２５の内部に配置されているスパイラル部材３０はトナー供給パイプ２５内のトナーがなくなるまで回転し続ける。その後、モータ３３ａを前記とは逆に回転させると、ピニオンギア３３が逆回転し、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が上方に移動する。このとき、外筒部２５２が前記とは逆に回転し、内筒部２５１の開口２５１ａと外筒部２５２の開口２５２ａとの位置がずれ、開口は閉ざされる。すなわちシャッタは閉となる。また、現像器１６側に設けられたトナー供給部１８においても、トナー供給パイプ２５がスリット１８ａから抜け出ると、スリット１８ａは弾性力によって閉じられる。したがって、トナー供給パイプ２５からも、また現像器１６からもトナーが機内に飛散するのを防止できる。トナー供給が終了すると、ソレノイド７１がオンされ、図７において、ロッド７４が上方に移動し、これにより第２部材７２が支軸７７を中心にして時計回りに回転し、先端の爪部７２ａが第１部材の突起９９ａから離れる。この状態では、回転枠駆動ギア９９は自由に回転が可能であり、すなわち回転枠１５はロック解除状態である。

［本実施形態の効果］
本実施形態では、トナー供給パイプ２５を現像器１６のトナー供給部１８に進入させると、回転枠１５は時計回り方向に回転させるモーメントが発生するように、トナー供給パイプ２５を回転枠の中心から右方向に位置させている。また、ソレノイド７１がオフされ、スプリング７６によってロッド７４が下方に移動し、第２部材７２が反時計回りに回転し、先端の爪部７２ａが第１部材の突起９９ａに係止する。この状態では、回転枠駆動ギア９９は、爪部７２ａと突起９９ａとが係止していることによって回転が禁止され、すなわち回転枠１５はロック状態となる。したがって、従来のような両方向ロック機構は不要となり、簡単な構造でトナー供給時に回転枠の位置ずれを抑えることができる。

さらに、トナー供給パイプ２５の先端と現像器１６のトナー供給口１８ａにそれぞれシャッタを設けているため、トナーが装置内に漏れることを防ぐことができる。

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。 現像器の外観斜視図。 現像器の断面図。 現像器駆動機構断面図。 現像器駆動機構ギア列の斜視図。 回転式現像装置の斜視図。 現像器ロック機構の断面図。 トナー供給装置の詳細断面構成図。 トナー供給パイプ先端の構成図。

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
１５ 回転枠
１６ 現像器
２５ トナー供給パイプ
７１ 回転切替ソレノイド
７２ 回転切替レバー
７２ａ 爪
９９ 回転枠駆動ギア
９９ａ 突起部

Claims (4)

1. 表面に静電潜像が形成される像担持体と、
   画像情報に基づいて前記像担持体にレーザ光を照射するレーザユニットと、
   前記像担持体表面の静電潜像を現像する現像装置と、
   前記現像されたトナー画像を用紙に転写する転写部と、
   用紙に転写されたトナー画像を定着する定着装置と、
   前記現像装置に供給するトナーを収容するトナー収容部と、
   前記現像装置に前記トナー収容部のトナーを供給する供給位置と前記現像装置から離れた待避位置とを取り得るように移動自在に設けられたトナー供給部材とを備えた画像形成装置において、
   前記現像装置は、複数の現像色に対応して設けられた複数の現像器と、
   前記複数の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前記複数の現像器のそれぞれを前記像担持体に対向配置させるための回転枠体と、
   前記回転枠体の回転を禁止するためのロック機構とを備え、
   前記トナー供給部材は、先端部が前記各現像器内部に進入する供給位置と先端部が前記各現像器の外部に待避した待避位置との間で移動可能であり、前記トナー収容部からトナーを前記各現像器に供給するための供給部材と、
   前記供給部材は前記各現像器に進入した際、前記回転枠体に与える回転モーメントが第１の方向になるように配置されており、
   前記ロック機構は前記回転枠体の第１の方向の回転を禁止することが可能である、
   画像形成装置
2. 前記現像器は、被駆動部材と、前記被駆動部材を駆動するためのギアを含む駆動機構とを有し、
   前記被駆動部材が前記駆動機構によって駆動される際に、前記回転枠体は第１の方向の回転力を受ける、
   請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記供給部材は、トナー供給経路に前記現像装置へのトナーの供給を禁止あるいは許容するためのシャッタを有している、請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記現像器にはトナー供給用の開口が形成されており、
   前記現像器のトナー供給用開口にはシャッタが設けられている、
   請求項１から３のいずれかに記載の画像形成装置。

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