JP5358535B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置に関し、特に、現像ユニットの交換を可能とする画像形成装置に関するものである。

複写機、プリンタ、ファクシミリまたはこれらの複合機を含む画像形成装置においては、その使用に伴って、感光体ドラムを備えるドラムユニットや現像スリーブを備える現像ユニットのメンテナンスを適時に行うことが求められる。このために、ドラムユニットや現像ユニット等のメンテナンスが必要であるユニットは、単独で画像形成装置本体内に離脱、挿入することが可能になっている。

例えば、特許文献１では、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色用の扇型をした現像ユニットが円環状に配置され、軸の周りに回転可能になっている。各現像ユニットは感光体に対向した現像位置に回転移動して、その位置にて感光体にトナーが供給され感光体の静電潜像がトナー像に現像される。現像剤の補給や保守点検のために特定の色の現像ユニットをメンテナンスする場合には、各色用の現像ユニットを回転させて、特定の色の現像ユニットが上側の位置に来ると止める。この時、現像ローラが現像ユニットから露出するが、現像ローラを保護するカバーが閉じた状態にする。次に、装置本体の上部に位置した装置のカバーをあけて、そこから特定色の現像ユニットを装置本体外に取り出し、新しい現像ユニットを装着する。このように現像ユニットを交換するので作業者は現像剤で手を汚したり、現像剤をこぼしたりすることはない。

特開２０００−１７２１４２号公報（段落［００４９］、［００５０］、第４図）

これまで、複合機や高い性能を有するプリンタ等の画像形成装置では、サービスマンが現像ユニットの交換等のメンテナンスを行っていたが、近年、サービスマンに代わってユーザーが現像ユニット等の交換を行うようになってきている。ユーザーが現像ユニットを交換する場合には、交換の手順が分かり易く、また、交換中に現像ユニットを落下させる等の誤った操作に対応できるようにしておく必要がある。しかしながら、上述した先行技術では、交換の手順が複雑で分かりづらく、また、誤って現像ユニットを落下させると現像剤が現像ユニット外に飛散するおそれがあるという問題があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、現像剤を飛散させることなく簡単に現像ユニットを交換することができる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために第１の発明は、現像剤を担持する現像剤担持体を有し像担持体上の静電潜像を現像する現像ユニットを装置本体に着脱可能に備えた画像形成装置であって、前記現像剤担持体を回転駆動させるモータと、前記モータを第１の回転方向と該第１の回転方向の逆方向である第２の回転方向とに回転可能とする制御部とを備え、前記制御部は、画像形成時には前記モータを第１の回転方向に回転させ、前記現像ユニットを装置本体から着脱し交換する交換モードが設定されているときには前記モータを第２の回転方向に回転させて、前記現像剤担持体を画像形成時と逆方向に所定量回転させることを特徴としている。

また、第２の発明では、上記の画像形成装置において、前記制御部は、前記交換モード時に前記現像剤担持体が少なくとも１回転するように前記モータを制御することを特徴としている。

また、第３の発明では、上記の画像形成装置において、前記現像ユニットを装置本体に係脱可能に係止するロック部を備え、前記制御部は、前記モータによる第２の回転方向の回転を完了させた後に前記ロック部の係止を解除し、前記現像ユニットの装着が完了すると前記ロック部を係止するように制御することを特徴としている。

また、第４の発明では、上記の画像形成装置において、複数の前記現像ユニットと、前記モータから前記各現像ユニット内の夫々の現像剤担持体への駆動力の伝達を係脱する複数のクラッチとを備え、前記制御部は、前記交換モード時に一つのクラッチを係合状態にし他のクラッチを離脱状態にして前記モータを第２の回転方向に回転させることを特徴としている。

また、第５の発明では、上記の画像形成装置において、前記交換モードを表示可能である表示部を備え、前記表示部は、前記交換モードにおける交換操作の手順を表示することを特徴としている。

第１の発明によれば、モータが第１の回転方向に回転すると、現像剤担持体が回転し現像剤が現像剤担持体上を搬送され、そして像担持体に供給されることで、静電潜像がトナー像に現像される。現像が完了しても現像剤担持体上には現像剤が残留している。この状態で、現像ユニットを交換するために、交換モードが設定されると、モータが第２の回転方向に回転し、現像剤担持体が逆方向に所定量回転し、現像剤担持体上の残留現像剤は、現像ユニットの内部、例えば撹拌部側に回収される。従って、この後、現像ユニットを装置本体から取り外しても現像剤が現像ユニット内部に収容されているために、現像ユニットから現像剤が露出することなく、誤って現像ユニットを落下させるようなことがあっても、現像剤が現像ユニットから飛散するのを防ぐことができる。

また、第２の発明によれば、交換モード時に現像剤担持体が逆方向に少なくとも１回転するために、現像が完了したときに現像剤担持体上の全周に現像剤が残留していても、現像ユニット内部に現像剤を回収することができる。

また、第３に記載の発明によれば、モータが第２の回転方向の回転を完了して、現像剤担持体上の残留現像剤が現像ユニット内部に回収されるまで、現像ユニットを装置本体から取り外すことができないので、現像剤が現像ユニットから飛散することを確実に防ぐことができる。

また、第４に記載の発明によれば、モータを第２の回転方向に回転させて現像剤担持体上の残留現像剤を回収する場合には、モータを第１の回転方向に回転させるときに比べると、モータには大きな負荷が生じる。しかしながら本実施形態では、複数の現像ユニットを有する例えばカラー用の画像形成装置において、交換モード時に一つの現像ユニットのみが回転するようにクラッチを係脱させるために、モータへの負荷は低減され、特別のモータを用いる必要がなく、印刷モードにて用いるモータを交換モードにも用いることができ、モータ等を有する駆動源が小型になり、またコストアップすることがない。

また、第５に記載の発明によれば、表示部に表示される指示に基づいて現像ユニットの交換を行うことになり、簡単に確実に交換作業を行うことができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置を概略的に示す図 実施形態に係る画像形成装置に搭載される現像ユニットを概略的に示す断面図 実施形態に係る制御部の周辺を示すブロック図 実施形態に係る交換モードを示すフローチャート

以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明するが、本発明は、この実施形態に限定されない。また発明の用途やここで示す用語等はこれに限定されるものではない。

図１は、本発明の実施形態に係る現像ユニットが搭載された画像形成装置の構成を概略的に示す図である。画像形成装置１はタンデム型のカラープリンタであり、回転自在である感光体１１ａ〜１１ｄは、感光層を形成する感光材料として、有機感光体（ＯＰＣ感光体）が用いられ、マゼンタ、シアン、イエロー、及びブラックの各色に対応させて配設される。各感光体１１ａ〜１１ｄの周囲に、現像ユニット２ａ〜２ｄ、露光ユニット１２、帯電器１３ａ〜１３ｄ及びクリーニング装置１４ａ〜１４ｄが配設される。

現像ユニット２ａ〜２ｄは、感光体１１ａ〜１１ｄの右方に夫々対向して配置され、感光体１１ａ〜１１ｄにトナーを供給する。帯電器１３ａ〜１３ｄは、感光体１１ａ〜１１ｄの回転方向に対し現像ユニット２ａ〜２ｄの上流側であって感光体１１ａ〜１１ｄの表面に対向して配置され、感光体１１ａ〜１１ｄ表面を一様に帯電させる。

露光ユニット１２は、パーソナルコンピュータ等から画像入力部（図略）に入力された文字や絵柄などの画像データに基づいて、各感光体１１ａ〜１１ｄを走査露光するためのものであり、現像ユニット２ａ〜２ｄの下方に設けられる。露光ユニット１２には、レーザ光源、ポリゴンミラーが設けられ、各感光体１１ａ〜１１ｄに対応して反射ミラー及びレンズが設けられる。レーザ光源から出射されたレーザ光が、ポリゴンミラー、反射ミラー及びレンズを介して、帯電器１３ａ〜１３ｄの感光体回転方向下流側から、各感光体１１ａ〜１１ｄの表面に照射される。照射されたレーザ光により、各感光体１１ａ〜１１ｄ表面には静電潜像が形成され、この静電潜像が各現像ユニット２ａ〜２ｄによりトナー像に現像される。

無端状の中間転写ベルト１７は、テンションローラ６、駆動ローラ２５及び従動ローラ２７に張架されている。駆動ローラ２５は図示しないモータによって回転駆動され、中間転写ベルト１７は駆動ローラ２５の回転によって循環駆動させられる。

この中間転写ベルト１７に接触するように各感光体１１ａ〜１１ｄが中間転写ベルト１７の下方で搬送方向（図１の矢印方向）に沿って隣り合うように配列されている。各１次転写ローラ２６ａ〜２６ｄは、中間転写ベルト１７を挟んで各感光体１１ａ〜１１ｄと対向し、中間転写ベルト１７に圧接して１次転写部を形成する。この１次転写部において、中間転写ベルト１７の回転とともに所定のタイミングで各感光体１１ａ〜１１ｄのトナー像が中間転写ベルト１７に順次転写される。これにより、中間転写ベルト１７表面にはマゼンタ、シアン、イエロー、及びブラックの４色のトナー像が重ね合わされたトナー像が形成される。

２次転写ローラ３４は、中間転写ベルト１７を挟んで駆動ローラ２５と対向し、中間転写ベルト１７に圧接して２次転写部を形成する。この２次転写部において、中間転写ベルト１７表面のトナー像が用紙Ｐに転写される。転写後に、ベルトクリーニング装置３１が中間転写ベルト１７に残存するトナーを清掃する。

画像形成装置１内の下方には、用紙Ｐを収納する給紙カセット３２が配設され、給紙カセット３２の右方には、手差しの用紙を供給するスタックトレイ３５が配設される。給紙カセット３２の左方には、給紙カセット３２から繰り出された用紙Ｐを中間転写ベルト１７の２次転写部に搬送する第１用紙搬送路３３が配設される。また、スタックトレイ３５の左方には、スタックトレイ３５から繰り出された用紙を２次転写部に搬送する第２用紙搬送路３６が配設される。更に、画像形成装置１の左上方には、画像が形成された用紙Ｐに対して定着処理を行う定着部１８と、定着処理の行われた用紙を用紙排出部３７に搬送する第３用紙搬送路３９とが配設される。

給紙カセット３２は、装置の外部（図１の紙面の表面側）に引き出すことにより用紙の補充を可能にしたもので、収納されている用紙Ｐがピックアップローラ３３ｂ及び捌きローラ３３ａにより１枚ずつ第１用紙搬送路３３側に繰り出される。

第１用紙搬送路３３と第２用紙搬送路３６とはレジストローラ３３ｃの手前で合流しており、レジストローラ３３ｃにより、中間転写ベルト１７における画像形成動作と給紙動作とのタイミングを取って、用紙Ｐが２次転写部に搬送される。２次転写部に搬送された用紙Ｐは、バイアス電位が印加された２次転写ローラ３４によって、中間転写ベルト１７上のトナー像を２次転写され、定着部１８に搬送される。

定着部１８は、ヒータにより加熱される定着ベルトと、定着ベルトに内接する定着ローラと、定着ベルトを挟んで定着ローラに圧接して配設された加圧ローラ等とを備え、トナー像が転写された用紙Ｐを加熱及び加圧することにより定着処理を行う。用紙Ｐは、トナー像が定着部１８で定着された後、必要に応じて第４用紙搬送路４０で反転されて用紙の裏面にも２次転写ローラ３４でトナー像が２次転写され、定着部１８で定着される。トナー像が定着された用紙は第３用紙搬送路３９を通って、排出ローラ１９ａにより用紙排出部３７に排出される。

図２は、上述の画像形成装置１に用いられる現像ユニットの構成を示す断面図である。なお、以下の説明では、図１に示す感光体１１ａに対応する現像ユニット２ａの構成及び動作について説明するが、現像ユニット２ｂ〜２ｄの構成及び動作については現像ユニット２ａと同様であり、説明を省略し、また各色の現像ユニット及び感光体を示すａ〜ｄの符号を省略し、必要な場合にはａ〜ｄの符号を付与して説明する。

図２に示すように、現像ユニット２は、現像ローラ２０と、現像剤担持体である磁気ローラ２１と、撹拌部４２、規制部材２４、及び現像容器２２等により構成されている。

現像容器２２は、現像ユニット２の外郭を構成し、その下部で仕切り部材２２ｂによって第１搬送路２２ｄと第２搬送路２２ｃに仕切られている。第１搬送路２２ｄ及び第２搬送路２２ｃには、磁性キャリアとトナーからなる現像剤が収容される。また、現像容器２２は、撹拌部４２と磁気ローラ２１及び現像ローラ２０を回転可能に保持している。更に、現像容器２２には、現像ローラ２０を感光体１１に向けて露出させる開口２２ａが形成されている。

撹拌部４２は、現像容器２２の底部に設けられ、第１撹拌部材４４と第２撹拌部材４３との２本で構成される。第１撹拌部材４４が第１搬送路２２ｄ内に設けられ、第２撹拌部材４３が第１撹拌部材４４の右方に隣接して、第２搬送路２２ｃ内に設けられる。

第１及び第２撹拌部材４４、４３は現像剤を撹拌して現像剤中のトナーを所定のレベルに帯電させる。これによりトナーは磁性キャリアに保持される。また、第１搬送路２２ｄと第２搬送路２２ｃを仕切る仕切り部材２２ｂの長手方向（図２の紙面の表裏方向）の両端部側には、連通部（図略）が設けられており、第２撹拌部材４３が回転すると、帯電した現像剤が仕切り部材２２ｂに設けた一方の連通部から第１搬送路２２ｄ内に搬送され、第１搬送路２２ｄ内と第２搬送路２２ｃ内とを循環する。そして、第１撹拌部材４４から磁気ローラ２１に現像剤が供給される。

磁気ローラ２１は、第１撹拌部材４４の上方に対向して配設され、第１撹拌部材４４から供給された現像剤を担持、搬送し、トナーのみを現像ローラ２０に供給する。磁気ローラ２１の周面に対向して規制部材２４が配設される。

規制部材２４は、ステンレス鋼等の磁性材料で板状に形成され、磁気ローラ２１の左斜め下方にて現像容器２２に固定保持されている。規制部材２４の先端部は、所定の間隔を有して磁気ローラ２１の表面に対向し、磁気ローラ２１の表面に担持される現像剤の層厚を規制する。

また、磁気ローラ２１は、非磁性材からなる回転スリーブ２１ｅと、磁極部材２１ｆ、及びローラ軸２１ｇとを備える。

磁極部材２１ｆは、外周部の極性の異なる複数の磁石からなり、規制部材２４に対向する位置にＮ極からなる規制極２１ｆ１を有し、更に、同極の磁極が周方向に隣接する回収極２１ｆ２を有する。また、磁極部材２１ｆはローラ軸２１ｇに接着等により固着され、ローラ軸２１ｇは現像容器２２に回転不能に支持される。

回収極２１ｆ２は、磁極部材２１ｆの他の磁極に比べ磁力が弱くなっており磁気ローラ２１の表面に現像剤を担持することがなく、現像に供されなかった現像剤を撹拌部４２に回収する。

回転スリーブ２１ｅは磁極部材２１ｆと所定の間隔を有して配設されることで、回転スリーブ２１ｅの表面に現像剤を担持する。また、回転スリーブ２１ｅは、現像容器２２に回転自在に支持され、図示しないモータと歯車からなる駆動機構により矢印Ｃ方向に回転させられることで現像剤を搬送し、更に、直流電圧５６ａに交流電圧５６ｂを重畳したバイアス５６を印加される。

現像ローラ２０は、磁気ローラ２１の左斜め上方にて一定の間隔を設けて磁気ローラ２１に対向し、現像スリーブ２０ｅと、磁極部材２０ｆ、及び固定軸２０ｇ等を備えて構成されている。

現像スリーブ２０ｅは非磁性材料で円筒状に形成され現像容器２２に回転自在に支持される。磁極部材２０ｆは現像スリーブ２０ｅと所定の間隔を有して、磁気ローラ２１と対向する位置Ｅで固定軸２０ｇに接着等により固着される。固定軸２０ｇは現像容器２２に回転不能に支持される。また、現像スリーブ２０ｅは、感光体１１に対向し、一定の間隔を設けて感光体１１の右方に配設され、感光体１１に接近した対向位置において、感光体１１にトナーを供給する現像領域Ｄを形成している。現像スリーブ２０ｅは、図示しないモータと歯車からなる駆動機構により矢印Ｂ方向に回転させられる。また、現像スリーブ２０ｅには、直流電圧５５ａに交流電圧５５ｂを重畳した現像バイアス５５が印加される。

従って、磁気ローラ２１の回転スリーブ２１ｅ表面において、帯電した現像剤は磁極部材２１ｆの磁力によって磁気ブラシを形成して担持される。この磁気ブラシは規制部材２４と規制極２１ｆ１とによって所定の高さに調節される。そして、所定の高さとなった磁気ブラシは、回転スリーブ２１ｅにて対向位置Ｅに搬送される。対向位置Ｅにおいて磁気ブラシは現像ローラ２０の磁極部材２０ｆにて立ち上げられ現像スリーブ２０ｅに接触すると、磁気ブラシのトナーのみが、磁気ローラ２１に印加されたバイアス５６に応じて、現像スリーブ２０ｅに供給される。現像スリーブ２０ｅに供給されなかった磁気ブラシは、回転スリーブ２１ｅの回転にともない、回収極２１ｆ２にて回転スリーブ２１ｅ上に担持されなくなり、第１撹拌部材４４側に戻される。

そして、現像スリーブ２０ｅに担持されたトナーは、現像スリーブ２０ｅの矢印Ｂ方向の回転にて現像領域Ｄに搬送される。現像領域Ｄにおいて現像バイアス５５が印加されると、現像バイアス電位と感光体１１の露光部位の電位との電位差により、現像スリーブ２０ｅ上に担持されたトナーが感光体１１に飛翔する。飛翔したトナーは矢印Ａ方向に回転する感光体１１上の露光部位に順次付着し、感光体１１上の静電潜像が現像される。

上述のように印刷モードでは、磁気ローラ２１（回転スリーブ２１ｅ）は矢印Ｃ方向に回転し、現像ローラ２０（現像スリーブ２０ｅ）は矢印Ｂ方向に回転する。本実施形態では印刷モードとともに交換モードを備える。この交換モードについて図３、図４を用いて説明する。図３は交換モードを実行する制御部の周辺を示すブロック図であり、図４は交換モードを示すフローチャートである。尚、交換モードは、現像ユニット２の保守点検、交換、ジャム処理等を行う場合に、現像ユニット２を装置本体から取り外し、所定の処理を行った後に現像ユニット２を装置本体に取り付けるやり方を示すものであり、所定の処理においては、新たな現像ユニット２に取り替えることがあり、また、元の現像ユニット２を装置本体に再び取り付けることがある。

図３に示すように、本実施形態では、前述の四つの現像ユニット２ａ〜２ｄと、各現像ユニット２ａ〜２ｄに対応して設けられる四つのクラッチ２８ａ〜２８ｄと、一つのモータ１３１と、モータ１３１を駆動させる駆動回路１３２と、各現像ユニット２ａ〜２ｄを装置本体に係脱可能に係止するロック部１４１ａ〜１４１ｄと、印刷枚数を計数するカウンター部１５８と、操作パネル１５６と、制御部１６０とを備える。

制御部１６０は、マイクロコンピュータ、ＲＡＭ及びＲＯＭの記憶素子等で構成され、記憶素子に設定されたプログラム及びデータに従って、カウンター部１５８から入力される印刷枚数に関するデータと、操作パネル１５６から入力される入力信号に基づき、駆動回路１３２と、操作パネル１５６の表示と、クラッチ２８ａ〜２８ｄと、ロック部１４１ａ〜１４１ｄとを制御する。

カウンター部１５８は、現像ユニット２ａ〜２ｄにより現像が行われる毎に計数し、積算する。その積算データは制御部１６０に入力される。制御部１６０のＲＯＭ等の記憶素子には、現像ユニット２ａ〜２ｄの保守点検が必要である所定の印刷枚数に対応する数値が保存されていて、入力される積算データが前記の数値に至ると、制御部１６０は印刷モードから交換モードに切り替える。

モータ１３１は、ＤＣモータからなり、後述する各クラッチ２８ａ〜２８ｄを介して各現像ユニット２ａ〜２ｄにギアにて駆動力の伝達が可能なように接続される。モータ１３１が第１の回転方向に回転すると、磁気ローラ２１ａ〜２１ｄは矢印Ｃ方向（図２参照）に回転し、また現像ローラ２０ａ〜２０ｄは矢印Ｂ方向（図２参照）に回転し、更に、撹拌部４２が所定の方向に回転する（印刷モード）。一方、交換モードでは、モータ１３１は第２の回転方向に回転し、第２の回転方向に回転すると、磁気ローラ２１ａ〜２１ｄは矢印Ｃ方向（図２参照）の逆方向に回転し、また現像ローラ２０ａ〜２０ｄは矢印Ｂ方向（図２参照）の逆方向に回転し、更に、撹拌部４２が所定の方向の逆方向に回転する。

駆動回路１３２はモータ１３１にパルス電圧を印加するブリッジ回路からなり、パルス電圧の印加にてモータ１３１を回転駆動させ、更に、ブリッジ回路内のスイッチを切り替えることでモータ１３１の回転方向を切り替える。制御部１６０は駆動回路１３２に第１方向信号または第２方向信号を送り、駆動回路１３２は第１方向信号に基づいてモータ１３１を第１の回転方向に回転駆動させ、第２方向信号に基づいてモータ１３１を第２の回転方向に回転駆動させる。第１及び第２方向信号は印刷モードまたは交換モードの設定に応じて切り替えられる。尚、モータ１３１はＤＣモータに替えてステッピングモータを用い、第１または第２の回転方向に切り替えてもよい。

クラッチ２８ａ〜２８ｄは、モータ１３１と各現像ユニット２ａ〜２ｄとの間の駆動力伝達経路に各現像ユニット２ａ〜２ｄに対応して設けられ、モータ１３１から各現像ユニット２ａ〜２ｄへの駆動力の伝達を係脱する。また、クラッチ２８ａ〜２８ｄは電磁クラッチからなり、クラッチ２８ａ〜２８ｄへの通電が遮断されると、電磁クラッチ内のバネが軸に巻き付いてモータ１３１から各現像ユニット２ａ〜２ｄへの駆動力の伝達は可能となる。一方、クラッチ２８ａ〜２８ｄへの通電が行われると、バネの軸への巻き付きを開放してモータ１３１から各現像ユニット２ａ〜２ｄへの駆動力の伝達が遮断される。尚、クラッチ２８ａ〜２８ｄはバネを有する電磁クラッチに替えて、摩擦力によって連結する電磁クラッチ、または噛み合いによって連結する電磁クラッチ等であってもよい。

クラッチ２８ａ〜２８ｄは制御部１６０にて通電を制御される（尚、図３ではクラッチ２８ｄの制御を示す線を表記し、クラッチ２８ａ〜２８ｃの制御を示す線を省略している）。具体的には、印刷モードでは全てのクラッチ２８ａ〜２８ｄは通電を遮断され、モータ１３１から各現像ユニット２ａ〜２ｄへの駆動力の伝達が可能となる。一方、交換モードではクラッチ２８ａ〜２８ｄの一つのクラッチ２８への通電が遮断され、他の三つのクラッチ２８は通電している。従って交換モードでは、一つのクラッチ２８に対応する現像ユニット２への駆動力の伝達が可能となるが、他の三つのクラッチ２８に対応する現像ユニット２への駆動力の伝達が遮断される。このクラッチ２８ａ〜２８ｄの通電は順次行われ、これにともない現像ユニット２ａ〜２ｄへの駆動力の伝達が順次可能となっていく。このクラッチ２８ａ〜２８ｄの通電、非通電の切り替えは操作パネル１５６からの入力信号に応じて行われ、現像ユニット２ａ〜２ｄが順次交換可能となる。

ロック部１４１ａ〜１４１ｄは、現像ユニット２ａ〜２ｄを装置本体に係脱可能に係止するものであり、軸周りに回転自在な係止爪と、係止爪を係止位置と解除位置とに移動させるソレノイドとを有する。ソレノイドが非通電であると係止爪は係止位置にあり、現像ユニット２は装置本体に係止された状態にあり、一方、ソレノイドが通電していると係止爪は解除位置にあり、現像ユニット２は装置本体への係止が解除された状態にある。

ロック部１４１ａ〜１４１ｄは制御部１６０にて制御される。具体的には、印刷モードでは全てのロック部１４１ａ〜１４１ｄのソレノイドが非通電となり、現像ユニット２ａ〜２ｄは装置本体に係止された状態にある。一方、交換モードでは、ロック部１４１ａ〜１４１ｄのソレノイドのうち、一つのソレノイドは通電され、他の三つのソレノイドは非通電となる。従って交換モードでは、一つのロック部１４１に対応する現像ユニット２は係止が解除され、装置本体から取り外し可能となる。他の三つのロック部１４１に対応する現像ユニット２は係止された状態である。このロック部１４１ａ〜１４１ｄへの通電は順次行われ、これにともない現像ユニット２ａ〜２ｄの装置本体に対する係止が順次解除されていく。

操作パネル１５６は液晶素子からなる操作部及び表示部を有する。制御部１６０からの指令に基づいて、操作パネル１５６の表示部では印刷モードと交換モードが表示され、また、操作部からの操作を促す表示が行われる。操作パネル１５６の操作部では現像ユニット２ａ〜２ｄの交換の指示等が行われ、これらの指示は制御部１６０に入力される。

制御部１６０はモータ１３１、クラッチ２８ａ〜２８ｄ、ロック部１４１ａ〜１４１ｄ、操作パネル１５６を制御し、その制御方法の詳細を図４とともに図２、図３、を用いて説明する。

図４に示すように、ステップ１で、現像ユニット２ａ〜２ｄの保守点検が必要である所定の印刷枚数に至ると、印刷モードから交換モードに切り替える。交換モードではステップ２以降のジョブが実行される。尚、印刷モードでは、クラッチ２８ａ〜２８ｄは係合し、モータ１３１から現像ユニット２ａ〜２ｄへの駆動力が伝達可能となり、また、ロック部１４１ａ〜１４１ｄは現像ユニット２ａ〜２ｄを装置本体に係止している。また、印刷モードでは、駆動回路１３２に第１方向信号が送られ、第１方向信号に基づいて駆動回路１３２はモータ１３１を第１の回転方向に回転させる。モータ１３１のこの回転駆動によって、磁気ローラ２１ａ〜２１ｄは矢印Ｃ方向（図２参照）に回転し、現像ローラ２０ａ〜２０ｄは矢印Ｂ方向（図２参照）に回転し、画像形成が行なわれる。

ステップ２で、操作パネル１５６に交換モードに関する表示が行われ、また、現像ユニット２ａ〜２ｄの交換を促す表示が行われる。本実施形態では、四つの現像ユニット２ａ〜２ｄを順番に装置本体から取り外し保守点検して装置本体に取り付けることになる。最初に、用紙搬送方向の上流側に配置される現像ユニット２ｄの交換が以下のように実行される。

ステップ３で、操作パネル１５６で現像ユニット２ｄの交換を指示する操作が行われる。例えば操作パネル１５６上に「交換実行」が点滅表示され、「交換実行」に関連する部位を押圧または接触操作すると、その旨を示す交換指示信号が制御部１６０に入力される。

ステップ４で、操作パネル１５６に「交換準備中」の表示が示され、この表示をステップ５からステップ８まで継続する。この表示の期間において、現像ユニット２ｄを装置本体から取り外しても支障が発生しないように準備する。

ステップ５で、クラッチ２８ａ〜２８ｃを解除する。つまり、ステップ３にて交換指示信号が入力されると、クラッチ２８ｄは非通電状態にしておくが、クラッチ２８ａ〜２８ｃを非通電状態から通電状態に切り替える。これにより、クラッチ２８ａ〜２８ｃが解除され、モータ１３１からの駆動力は、現像ユニット２ａ〜２ｃに伝達されなくなり現像ユニット２ｄのみに伝達することが可能となる。

次に、ステップ６で、磁気ローラ２１ｄを逆回転させて磁気ローラ２１ｄ上の現像剤を回収するために、モータ１３１を第２の回転方向に回転させる。具体的には、駆動回路１３２に第１方向信号に換えて第２方向信号が入力される。第２方向信号に基づいてモータ１３１が第２の回転方向に回転駆動すると、磁気ローラ２１ｄは矢印Ｃ方向（図２参照）の逆方向に回転し、また現像ローラ２０ｄは矢印Ｂ方向（図２参照）の逆方向に回転し、更に、撹拌部４２が所定の方向の逆方向に回転する。ここで、磁気ローラ２１ｄ上には現像後の現像剤が残留している。しかし、磁気ローラ２１ｄが矢印Ｃ方向の逆方向に１回転すると、磁気ローラ２１ｄ上の全周に残留する現像剤は回収極２１ｆ２（図２参照）に向けて搬送され、回収極２１ｆ２に対向する位置で磁気ローラ２１ｄ上に担持されなくなり、撹拌部４２に回収される。

磁気ローラ２１ｄが１回転すると、ステップ７で、駆動回路１３２に停止信号を送り、モータ１３１の回転を停止させる。

次に、ステップ８で、現像ユニット２ｄを装置本体に係止しているロック部１４１ｄを解除する。つまり、ソレノイドを通電させる通電信号をロック部１４１ｄに送り、ロック部１４１ｄのソレノイドを通電させ、ロック部１４１ｄを解除状態とする。これにより、現像ユニット２ｄの係止が解除され、現像ユニット２ｄは装置本体に対して取り外し可能となる。

ロック解除のジョブが完了すると、現像ユニット２ｄを装置本体から取り外すための準備ができたことになるので、ステップ９で、操作パネル１５６に「交換ＯＫ」の表示を行い、使用者に現像ユニット２ｄの装置本体からの取り外しを促す。より強く促すために表示を点滅させてもよいし、また、「現像ユニット２ｄを装置本体から取り外して下さい」等、分かり易く表示してもよい。

ステップ１０で、使用者が現像ユニット２ｄを装置本体から取り外し、現像ユニット２ｄを保守点検し、異常がなければ取り外した現像ユニット２ｄを装置本体に装着し、不具合があれば新たな現像ユニット２ｄを装置本体に装着する。現像ユニット２ｄが装着された時に、電気的なスイッチ切片の押圧等によって装着信号が制御部１６０に入力される。制御部１６０ではこの装着信号の入力回数を計数する。

装着信号が入力されると、ステップ１１で、ソレノイドを非通電とする非通電信号をロック部１４１ｄに送り、ロック部１４１ｄのソレノイドを非通電として、ロック部１４１ｄを係止状態とする。これにより、現像ユニット２ｄが装置本体に係止される。

次に、ステップ１２で、現像ユニット２の装着信号の入力回数が４回になっていないのなら、ステップ２に戻って、現像ユニット２ｃの交換を促す表示を行い、現像ユニット２ｃに対して、ステップ３〜ステップ１２のジョブを実行する。同様に現像ユニット２ｂ、２ａに対して、ステップ２〜ステップ１２のジョブが実行される。そして、装着信号の入力回数が４回になるとステップ１３のジョブを実行する。

ステップ１３で、クラッチ２８ａ〜２８ｄの全てを非通電状態とする。これによって、クラッチ２８ａ〜２８ｄは係合し、モータ１３１から現像ユニット２ａ〜２ｄへの駆動力が伝達可能となり、交換モードが終了し印刷モードに切り替わる。

上記実施形態によれば、画像形成装置１は、現像剤を担持する磁気ローラ２１を有し感光体１１上の静電潜像を現像する現像ユニット２を装置本体に着脱可能に備える。また、画像形成装置１は、磁気ローラ２１を回転駆動させるモータ１３１と、前記モータ１３１を第１の回転方向と該第１の回転方向の逆方向である第２の回転方向とに回転可能とする制御部１６０とを備える。制御部１６０は、画像形成時にはモータ１３１を第１の回転方向に回転させ、現像ユニット２を装置本体から着脱し交換する交換モードが設定されているときにはモータ１３１を第２の回転方向に回転させて、磁気ローラ２１を画像形成時と逆方向に所定量回転させる。

この構成によると、モータ１３１が第１の回転方向に回転すると、磁気ローラ２１が回転し現像剤が磁気ローラ２１上を搬送され、そして感光体１１に供給されることで、静電潜像がトナー像に現像される。現像が完了しても磁気ローラ２１上には現像剤が残留している。この状態で、現像ユニット２を交換するために、交換モードが設定されると、モータ１３１が第２の回転方向に回転し、磁気ローラ２１が逆方向に所定量回転し、磁気ローラ２１上の残留現像剤は、現像ユニット２の内部、例えば撹拌部４２側に回収される。従って、この後、現像ユニット２を装置本体から取り外しても現像剤が現像ユニット２内部に収容されているために、現像ユニット２から現像剤が露出することなく、誤って現像ユニット２を落下させるようなことがあっても、現像剤が現像ユニット２から飛散するのを防ぐことができる。

また、上記実施形態によれば、制御部１６０は、交換モード時に磁気ローラ２１が少なくとも１回転するようにモータ１３１を制御することによって、交換モード時に磁気ローラ２１が逆方向に少なくとも１回転するために、現像が完了したときに磁気ローラ２１上の全周に現像剤が残留していても、現像ユニット２内部に現像剤を回収することができる。

また、上記実施形態によれば、現像ユニット２を装置本体に係脱可能に係止するロック部１４１を備え、制御部１６０は、モータ１３１による第２の回転方向の回転を完了させた後にロック部１４１の係止を解除し、現像ユニット２の装着が完了するとロック部１４１を係止するように制御する。これによって、モータ１３１が第２の回転方向の回転を完了して、磁気ローラ２１上の残留現像剤が現像ユニット２内部に回収されるまで、現像ユニット２を装置本体から取り外すことができないので、現像剤が現像ユニット２から飛散することを確実に防ぐことができる。

また、上記実施形態によれば、複数の現像ユニット２ａ〜２ｄと、モータ１３１から現像ユニット２ａ〜２ｄ内の夫々の磁気ローラ２１ａ〜２１ｄへの駆動力の伝達を係脱する複数のクラッチ２８ａ〜２８ｄとを備え、制御部１６０は、交換モード時に一つのクラッチ２８ｄを係合状態にし他のクラッチ２８ａ〜２８ｃを離脱状態にしてモータ１３１を第２の回転方向に回転させる。

第２の回転方向に回転させて磁気ローラ２１上の残留現像剤を回収する場合には、モータ１３１を第１の回転方向に回転されるときに比べると、モータ１３１には大きな負荷が生じる。しかしながら上記実施形態では、複数の現像ユニット２ａ〜２ｄを有するカラー用の画像形成装置１において、交換モード時に一つの現像ユニット２ｄのみが回転するようにクラッチ２８ａ〜２８ｄを係脱させるために、モータ１３１への負荷は低減され、特別のモータを用いる必要がなく、印刷モードにて用いるモータを交換モードにも用いることができ、モータ等を有する駆動源が小型になり、またコストアップすることがない。

また、上記実施形態によれば、交換モードを表示可能である操作パネル１５６を備え、操作パネル１５６は交換モードにおける交換操作の手順を表示することによって、操作パネル１５６に表示される指示に基づいて現像ユニット２ａ〜２ｄの交換を行うことになり、簡単に確実に交換作業を行うことができる。

尚、上記実施形態では、図４に示すフローチャートのステップ１で所定の印刷枚数に到達すると、印刷モードから交換モードに切り替える構成を示したが、本発明はこれに限らず、形成した画像の印字率に基づいて印刷モードから交換モードに切り替えるように構成してもよい。この場合には、各現像ユニット２ａ〜２ｄの装着時から画像の印字率を積算し、積算印字率が所定の値になったときに、印刷モードから交換モードに切り替えることになる。

また、上記実施形態では、現像ユニットを複数備えるカラー用の画像形成装置に適用した例を示したが、本発明はこれに限らず、現像ユニットが一つであるモノクロ用の画像形成装置に適用することができる。この場合には、図４に示すフローチャートのステップ１２を削除した構成となる。

また、上記実施形態では、現像ユニットを保守点検するために、印刷モードから交換モードに切り替える構成を示したが、本発明はこれに限らず、現像ユニットが現像ローラ等を有する現像器と現像剤を現像器に補給するカートリッジとを備え、カートリッジの現像剤が所定量以下になった時に現像剤を補給するために印刷モードから交換モードに切り替える構成にしてもよい。この場合も上記実施形態と同様の効果を奏する。

また、上記実施形態では、現像剤担持体として磁気ローラ２１に適用した例を示したが、本発明はこれに限らず、現像ローラ上に現像剤を担持し、現像ローラ上に担持されている現像剤からトナーのみを感光体に向けて供給する現像ユニットにおいて、現像ローラの回転方向を切り替える構成に適用してもよい。

本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置に利用することができ、特に、現像ユニットの交換を可能とする画像形成装置に利用することができる。

１ 画像形成装置
２ａ〜２ｄ、２ 現像ユニット
１１ａ〜１１ｄ、１１ 感光体
２０ａ〜２０ｄ、２０ 現像ローラ
２０ｅ 現像スリーブ
２０ｆ 磁極部材
２１ａ〜２１ｄ、２１ 磁気ローラ（現像剤担持体）
２１ｅ 回転スリーブ
２１ｆ 磁極部材
２１ｆ２ 回収極
２２ 現像容器
２８ａ〜２８ｄ クラッチ
４２ 撹拌部
１３１ モータ
１３２ 駆動回路
１４１ａ〜１４１ｄ ロック部
１５６ 操作パネル（表示部）
１５８ カウンター部
１６０ 制御部

Claims (3)

1. 磁性キャリアとトナーからなる現像剤を担持する現像剤担持体と前記現像剤担持体から前記現像剤のうち前記トナーのみが供給されるトナー担持体とを有し、前記トナー担持体に担持された前記トナーが像担持体へ飛翔することにより像担持体上の静電潜像を現像する複数の現像ユニットを装置本体に着脱可能に備えた画像形成装置であって、
   前記各現像ユニット内の夫々の前記現像剤担持体と前記トナー担持体を回転駆動させるモータと、
   前記モータから前記各現像ユニット内の夫々の現像剤担持体とトナー担持体への駆動力の伝達を係脱する複数のクラッチと、
   前記各現像ユニットを装置本体に係脱可能に係止する複数のロック部と、
   前記モータを第１の回転方向と該第１の回転方向の逆方向である第２の回転方向とに回転可能とする制御部と
   を備え、
   前記制御部は、
   画像形成時には前記モータを第１の回転方向に回転させ、
   前記各現像ユニットを一つずつ装置本体から着脱し交換する交換モードが設定されているときには、一つのクラッチを係合状態にし他のクラッチを離脱状態にして、前記モータを第２の回転方向に回転させて、駆動力が伝達される現像ユニット内の前記現像剤担持体を画像形成時と逆方向に所定量回転させるとともに前記トナー担持体を画像形成時と逆方向に回転させ、前記第２の回転方向の回転の完了後、駆動力が伝達される前記現像ユニットを装置本体に係止する前記ロック部の係止を解除し他の前記ロック部の係止状態にして、前記ロック部の係止が解除された前記現像ユニットを取り出した後、前記現像ユニットの装着が完了すると、解除されていた前記ロック部を係止する制御を、前記各現像ユニットごとに行うことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御部は、前記交換モード時に前記現像剤担持体が少なくとも１回転するように前記モータを制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記交換モードを表示可能である表示部を備え、
   前記表示部は、前記交換モードにおける交換操作の手順を表示することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。

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