JP4707464B2 - カラー画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、カラー画像形成装置に関する。

従来のカラー画像形成装置は、主に、カラー画像形成装置本体と、トナー収容容器（トナーコンテナ）と、像担持体（感光体ドラム）と、レーザユニットと、ロータリ式現像装置と、複数のトナー補給部材（トナー補給パイプ）とを備えている（特許文献１参照）。ここでは、トナーコンテナおよびレーザユニットがカラー画像形成装置本体の内部に装着されており、感光体ドラムおよびロータリ式現像装置がカラー画像形成装置本体の内部に回転自在に装着されている。そして、感光体ドラムとロータリ式現像装置とは、隣接して配置されている。また、トナー補給パイプは、トナーコンテナに装着されている。このような画像形成装置では、トナー補給が必要となったときに、トナー補給パイプが現像装置に挿入され、トナーが現像装置に補給されるようになっている。そして、トナー補給が完了すれば、トナー補給パイプが現像装置から退避するようになっている。
特開平１０−１９８１４９

上記のカラー画像形成装置では、トナー補給時にはトナー補給パイプがロータリ式現像装置に挿入され、トナーコンテナからロータリ式現像装置へとトナーが補給されるようになっている。また、トナー補給完了時にはトナー補給パイプがロータリ式現像装置から退避するようになっている。詳細に説明すると、トナー補給が完了して画像形成が行われるときにロータリ式現像装置が回転するので、トナー補給パイプがロータリ式現像装置に干渉しないようにトナー補給パイプをロータリ式現像装置から予め退避させておく必要がある。

このようなカラー画像形成装置において、ロータリ式現像装置と感光体ドラムとが隣接して配置された状態で、レーザユニットと感光体ドラムとの間に複数のトナー補給パイプを配置しようとした場合、トナー補給パイプがロータリ式現像装置に挿入されたままであると、トナー補給パイプがレーザユニットからのレーザ路を遮断してしまう。このため、画像形成時には、トナー補給パイプがレーザユニットからのレーザ路を遮断しないように、トナー補給パイプがロータリ式現像装置から必ず退避するようにしておく必要がある。しかしながら、トナー補給パイプを退避させると、印刷時にトナー不足が発生した場合にトナー補給パイプをロータリ式現像装置に挿入するために、画像形成動作を一旦中断しなければならない。特に、単色印刷を連続的に行うとき、たとえば、黒用トナー、イエロー用トナー、マゼンダ用トナー又はシアン用トナーだけを用いるような単色印刷を連続的に行うときには、各トナーの消費量が多くなるので、トナー補給パイプをロータリ式現像装置に挿入する回数すなわち画像形成動作の中断回数が多くなる。このように中断回数が多くなると、連続印刷中に待機しているユーザーにストレスを与えてしまうおそれがある。

本発明の課題は、単色印刷中にトナー補給動作を実行することができるようにすることにある。

請求項１に係るカラー画像形成装置は、カラー画像形成装置本体と、複数のトナー収容容器と、像担持体と、レーザユニットと、ロータリ式現像装置と、複数のトナー補給部材とを備えている。複数のトナー収容容器は、カラー画像形成装置本体の内部に装着される。像担持体は、カラー画像形成装置本体の内部に回転自在に装着されている。レーザユニットは、画像形成装置本体に装着されており、像担持体をレーザ走査する。ロータリ式現像装置は、カラー画像形成装置本体の内部に回転自在に装着されている。複数のトナー補給部材それぞれは、ロータリ式現像装置に所定の回転位置で連結され、トナー収容容器からロータリ式現像装置にトナーを補給する。

このカラー画像形成装置では、複数のトナー補給部材のいずれか１つが、像担持体の走査時にロータリ式現像装置に所定の回転位置で連結されている。そして、複数のトナー補給部材のいずれか１つを除く他のトナー補給部材が、像担持体の走査時にロータリ式現像装置から退避している。

ここでは、複数のトナー補給部材のいずれか１つが、像担持体の走査時にロータリ式現像装置に所定の回転位置で連結される。このため、ロータリ式現像装置に連結されたトナー補給部材からトナーを必要に応じてロータリ式現像装置に補給することができる。すなわち、単色印刷中にトナー補給動作を実行することができる。

請求項２に係るカラー画像形成装置では、請求項１に記載のカラー画像形成装置において、複数のトナー補給部材のいずれか１つが、レーザユニットから像担持体までのレーザ走査範囲外に配置されている。この場合、レーザユニットに像担持体を走査させながら、レーザ走査範囲外に配置されたトナー補給部材からトナーをロータリ式現像装置に補給することができる。すなわち、単色印刷中にトナー補給を行うことができる。

請求項３に係るカラー画像形成装置では、請求項２に記載のカラー画像形成装置において、複数のトナー補給部材は、ロータリ式現像装置の回転軸方向に並べて配置されている。また、ロータリ式現像装置の回転軸端側のトナー補給部材が、レーザ走査範囲外に配置されている。この場合、レーザユニットに像担持体を走査させながら、ロータリ式現像装置の回転軸端側のトナー補給部材からトナーをロータリ式現像装置に補給することができる。すなわち、単色印刷中にトナー補給を行うことができる。

請求項４に係るカラー画像形成装置では、請求項１から３のいずれかに記載のカラー画像形成装置において、複数のトナー補給部材のいずれか１つが、黒用トナー補給部材になっている。この場合、レーザユニットに像担持体を走査させながら、ロータリ式現像装置に連結された黒トナー補給部材から黒用トナーをロータリ式現像装置に補給することができる。すなわち、モノクロ印刷中に黒用トナーの補給を行うことができる。

本発明によれば、複数のトナー補給部材のいずれか１つが、像担持体の走査時にロータリ式現像装置に所定の回転位置で連結されている。このため、ロータリ式現像装置に連結されたトナー補給部材からトナーを必要に応じてロータリ式現像装置に補給することができる。また、複数のトナー補給部材のいずれか１つが、レーザユニットから像担持体までのレーザ走査範囲外に配置されている。このため、レーザユニットに像担持体を走査させながら、レーザ走査範囲外に配置されたトナー補給部材からトナーをロータリ式現像装置に補給することができる。

図１は本発明の一実施形態が採用されたカラープリンタの概略構成を示す図である。カラープリンタ１００は、図１に示すように、主に、カラープリンタ本体１１と、画像形成部１０と、トナーコンテナ８と、トナー補給パイプ１３とを備えている。画像形成部１０は、カラープリンタ本体１１のほぼ中央に設けられている。

画像形成部１０は、感光体ドラム１、帯電装置２、ロータリ式現像装置４、転写装置５、クリーニング装置６、およびレーザユニット１２を備えている。帯電装置２、ロータリ式現像装置４、転写装置５、クリーニング装置６、およびレーザユニット１２は、感光体ドラム１の周囲に配設されている。なお、感光体ドラム１の用紙搬送方向下流側には、定着装置７が配設されている。定着装置７は、転写されたトナー像を転写材に定着させるための装置である。また、画像形成部１０の下部には給紙部２０が設けられており、給紙部からの給紙方向には給紙ローラ９が配設されている。

感光体ドラム１は、カラープリンタ本体１１の内部に回転自在に装着されている。感光体ドラム１の表面には、レーザユニット１２によって静電潜像が形成される。帯電装置２は、感光体ドラム１の上方に設置されており、感光体ドラム１を一様に帯電させるための装置である。

ロータリ式現像装置４は、静電潜像が形成された感光体ドラム１表面にトナーを供給してトナー像を感光体ドラム１に形成する装置である。ロータリ式現像装置４は、カラープリンタ本体１１の内部に回転自在に装着されている。ロータリ式現像装置４は、ロータリラック４０と、複数の現像器４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｂとを備えている。ロータリラック４０は、図示しない回転手段により回転軸４１を中心に回転しながら、複数の現像器４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｂそれぞれを感光体ドラムに対向する現像位置に順次移動させて現像を行わせるものである。複数の現像器のうち、イエロー現像器４Ｙ、マゼンタ現像器４Ｍ、シアン現像器４Ｃ、およびブラック現像器４Ｂは、４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｂの順にロータリラック４０の円周方向に並べて保持され、隣接する現像器は円周方向に約９０度の間隔で配置されている。

転写装置５は、感光体ドラム１のトナー像を用紙に転写するための装置であって、中間転写ベルト５１、一次転写ローラ５２，５３、駆動ローラ５５、二次転写対向ローラ５４、二次転写ローラ５６を備えている。中間転写ベルト５１は、一次転写ローラ５２，５３、駆動ローラ５５、および二次転写対向ローラ５４のそれぞれに巻きかけられている。この中間転写ベルト５１は、駆動ローラ５５の駆動力により、一次転写ローラ５２，５３、駆動ローラ５５、および二次転写対向ローラ５４のまわりを回転させられる。このような中間転写ベルト５１には、感光体ドラム１に形成されたトナー像が転写され、転写されたトナー像が一時的に保持される。二次転写ローラ５６は、中間転写ベルト５１の外周面において二次転写対向ローラ５４に対向する位置に配置されている。この二次転写ローラ５６では、トナー像が転写材に二次転写される。

クリーニング装置６は、感光体ドラム１に残留した残留現像剤などの付着物を除去するための装置であって、本カラープリンタ１００ではクリーニングブレードが設けられている。

レーザユニット１２は、カラープリンタ本体１１の内部に装着されている。このレーザユニット１２は、コントローラ（図示しない）で処理された画像情報に基づいて、感光ドラム１上を走査し感光体ドラム１上に静電潜像を形成する。レーザーユニット１２は、図示しない、半導体レーザ、各種のレンズ、ポリゴンミラー、ミラー回転モータなどから構成されている。図２に示すように、レーザユニット１２から発せられるレーザＲＺは、レーザユニット１２から感光体ドラム１までの間で徐々に末広がり状に拡大される（Ｒ１→Ｒ２）。そして、レーザＲＺの最大拡大幅Ｒ２が感光体ドラム１上において所定のレーザ走査範囲になるように、レーザユニット１２からのレーザＲＺは調節され設定されている。たとえば、レーザＲＺは半導体レーザから発せられ、このレーザＲＺはポリゴンミラーによって感光体ドラム１の方向に反射される。そして、ポリゴンミラーによって反射されたレーザＲＺは、ポリゴンミラーから感光体ドラム１に至るまでの間で、各種のレンズで末広がり状に拡大される。

トナーコンテナ８は、ロータリ式現像装置４にトナーを供給するための容器である。トナーコンテナ８は、図１に示すように、イエロー用コンテナ８Ｙ、マゼンタ用コンテナ８Ｍ、シアン用コンテナ８Ｃ、およびブラック用コンテナ８Ｂのような複数のコンテナからなっている。これら複数のコンテナ８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｂは、感光体ドラム１の上方（図１の上方）において、感光体ドラム１の回転軸方向すなわちロータリ式現像装置４の回転軸方向に並べて配置されており、カラープリンタ本体１１の内部に装着されている。

複数のトナー補給パイプ１３は、トナー補給チューブ１３ａを有しており、このトナー補給チューブ１３ａを介してトナーコンテナ８に装着されており、レーザユニット１２と感光体ドラム１との間に配置されている。ここでは、４つのトナー補給パイプ１３それぞれが、トナー補給チューブ１３ａを介して複数のコンテナ８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｂぞれぞれに装着されており、ロータリ式現像装置４の回転軸方向に並べて配置されている。たとえば、４つのトナー補給パイプ１３は、トナー補給パイプ１３Ｙ、トナー補給パイプ１３Ｍ、トナー補給パイプ１３Ｃ、トナー補給パイプ１３Ｂの順に図１の奥側から手前側に、ロータリ式現像装置４の回転軸方向に並べて配置されている。これら４つのトナー補給パイプ１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｂは、感光体ドラム１の中央部から感光体ドラム１の一端側に（図１の手前側に）オフセットされた状態で、ロータリ式現像装置４の回転軸方向に並べて配置されている。すなわち、トナー補給パイプ１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃが感光体ドラム１の略中央部に位置するように、４つのトナー補給パイプ１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｂは、ロータリ式現像装置４の回転軸方向に並べて配置されている。

４つのトナー補給パイプ１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｂはそれぞれがロータリ式現像装置４に所定の回転位置で挿入されることにより、ロータリ式現像装置４に各色トナーが補給される。たとえば、コンテナ８Ｙに装着されたトナー補給パイプ１３Ｙは、ロータリ式現像装置４のイエロー現像器４Ｙにイエロー用トナーを補給する。コンテナ８Ｍに装着されたトナー補給パイプ１３Ｍは、ロータリ式現像装置４のマゼンタ現像器４Ｍにマゼンダ用トナーを補給する。コンテナ８Ｃに装着されたトナー補給パイプ１３Ｃは、ロータリ式現像装置４のシアン現像器４Ｃにシアン用トナーを補給する。コンテナ８Ｂに装着されたトナー補給パイプ１３Ｂは、ロータリ式現像装置４のブラック現像器４Ｂにブラック用トナーを補給する。

４つのトナー補給パイプ１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｂのいずれか１つは、レーザユニット１２が感光体ドラム１を走査する時に、ロータリ式現像装置に所定の回転位置で挿入されている。４つのトナー補給パイプ１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｂのいずれか１つ、たとえばトナー補給パイプ１３Ｂは、レーザユニット１２から感光体ドラムまでのレーザ走査範囲Ｒ外に配置されている。本実施形態においては、ブラック用のトナーを補給するトナー補給パイプ１３Ｂが第１トナー補給部材に相当する。たとえば、モノクロ印刷時にレーザユニット１２が感光体ドラム１を走査する時に、コンテナ８Ｂに装着されたトナー補給パイプ１３Ｂが、ロータリ式現像装置４のブラック現像器４Ｂに所定の回転位置で挿入された状態で保持される。また、コンテナ８Ｂに装着されたトナー補給パイプ１３Ｂは、モノクロ印刷時にレーザユニット１２が感光体ドラム１を走査する時に、レーザ走査範囲Ｒ外に配置されている。一方で、トナー補給パイプ１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃは、レーザユニット１２が感光体ドラム１を走査する時に、ロータリ式現像装置から退避させられている。たとえば、モノクロ印刷時にレーザユニット１２が感光体ドラム１を走査する時に、コンテナ８Ｙ，８Ｍ，８Ｃに装着されたトナー補給パイプ１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃが、ロータリ式現像装置４のイエロー現像器４Ｙ、マゼンダ現像器４Ｍおよびシアン現像器４Ｃそれぞれから退避させられている。

上記のようなトナー補給パイプ１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｂそれぞれは、パイプ駆動機構によって、トナー補給パイプ１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｂの先端部がロータリ式現像装置から上方に退避した待避位置と、トナー補給パイプの先端部がロータリ式現像装置に挿入された補給位置とを取ることができるようになっている。パイプ駆動機構は、トナー補給パイプ１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｂそれぞれの外周部には、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はカラープリンタ本体１１に回転自在に支持されており、図３に示すように、モータ３３ａ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。

たとえば、モノクロ印刷開始時に、トナー補給パイプ１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃのいずれか１つが対応する現像器に挿入されている場合すなわち補給位置にある場合は、補給位置にあるトナー補給パイプのモータ３３ａがコントローラ（図示しない）からの命令に基づいて駆動され、補給位置にあるトナー補給パイプが、補給位置から退避位置へと退避させられる。このとき、トナー補給パイプ１３Ｂは退避位置に位置しているので、退避位置にあるトナー補給パイプ１３Ｂのモータ３３ａがコントローラ（図示しない）からの命令に基づいて駆動され、退避位置にあるトナー補給パイプ１３Ｂが退避位置から補給位置へと移動させられる。そして、モノクロ印刷の実行中にはトナー補給パイプ１３Ｂを補給位置に位置決めするために、コントローラがトナー補給パイプ１３Ｂ用のモータ３３ａを駆動停止にする。なお、モノクロ印刷の実行中に補給位置に位置決めされたトナー補給パイプ１３Ｂは、上述したようにレーザ走査範囲Ｒ外に配置されている。

上記のようなカラープリンタ１００では、モノクロ印刷時にトナー補給パイプ１３Ｂが、感光体ドラムの走査時にブラック現像器４Ｂに所定の回転位置で挿入されている。そして、トナー補給パイプ１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃが、感光体ドラムの走査時にブラック現像器４Ｂから退避している。これにより、ブラック現像器４Ｂに挿入されたトナー補給パイプ１３Ｂからブラック用トナーを必要に応じてブラック現像器４Ｂに補給することができる。また、ロータリ式現像装置の回転軸端側のトナー補給パイプ１３Ｂは、レーザユニット１２から感光体ドラムまでのレーザ走査範囲Ｒ外に配置されている。これにより、レーザユニット１２に感光体ドラムを走査させながら、レーザ走査範囲Ｒ外に配置されたトナー補給パイプ１３Ｂからトナーをブラック現像器４Ｂに補給することができる。

〔他の実施形態〕
（ａ）本発明は、カラー印刷機能を有する、複写機やプリンタやファクシミリ等の画像形成装置に対しても適用することができる。

（ｂ）前記実施形態では、トナー補給パイプ１３がトナー補給チューブ１３ａを介してトナーコンテナ８に装着される場合の例を示した。この場合、トナー補給チューブ１３ａはトナーコンテナ８に連結される。しかしながら、トナーコンテナ８の近傍にホッパー等の装置が設けられる場合は、トナー補給チューブ１３ａはホッパー等の装置に連結される。この場合、トナー補給パイプ１３は、トナー補給チューブ１３ａとホッパー等の装置を介してトナーコンテナ８に装着されることになる。このような場合においても、上記に示した効果と同様の効果を得ることができる。

本発明の一実施形態によるカラープリンタの概略断面図。 トナー補給パイプの設置位置とレーザユニットからのレーザ走査範囲との関係を示す模式図。 前記トナー補給パイプのパイプ駆動機構を示す斜視図。

符号の説明

１００ カラープリンタ
１ 感光体ドラム（像担持体）
４ ロータリ式現像装置
８ トナーコンテナ（トナー収容容器）
８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｂ トナーコンテナ（トナー収容容器）
１１ カラープリンタ本体（カラー画像形成装置本体）
１２ レーザユニット
１３ トナー補給パイプ（トナー補給部材）
１３ａ トナー補給チューブ（トナー補給部材）
Ｒ レーザ走査範囲
Ｒ１ トナー補給パイプの退避位置におけるレーザ走査範囲
Ｒ２ 感光体ドラム上のレーザの最大拡大幅（レーザ走査範囲）

Claims (4)

1. カラー画像形成装置本体と、
   前記カラー画像形成装置本体の内部に装着される複数のトナー収容容器と、
   前記カラー画像形成装置本体の内部に回転自在に装着される像担持体と、
   前記カラー画像形成装置本体に装着され前記像担持体をレーザ走査するレーザユニットと、
   前記カラー画像形成装置本体の内部に回転自在に装着されるロータリ式現像装置と、
   前記レーザユニットと前記像担持体との間に配置される複数のトナー補給部材であって、該複数のトナー補給部材それぞれが前記ロータリ式現像装置に所定の回転位置で連結され前記トナー収容容器から前記ロータリ式現像装置にトナーを補給する複数のトナー補給部材と、
   を備え、
   複数の前記トナー補給部材のいずれか１つである第１トナー補給部材は、前記レーザユニットによる前記像担持体の走査時に前記ロータリ式現像装置に所定の回転位置で連結されており、
   複数の前記トナー補給部材のいずれか１つを除く他の前記トナー補給部材は、前記レーザユニットによる前記像担持体の走査時に前記ロータリ式現像装置から退避している、
   カラー画像形成装置。
2. 前記第１トナー補給部材は、前記レーザユニットから前記像担持体までのレーザ走査範囲外に配置されている、
   請求項１に記載のカラー画像形成装置。
3. 複数の前記トナー補給部材は、前記ロータリ式現像装置の回転軸方向に並べて配置されており、
   前記ロータリ式現像装置の前記回転軸端側の前記トナー補給部材が、前記レーザ走査範囲外に配置されている、
   請求項２に記載のカラー画像形成装置。
4. 前記第１トナー補給部材は、黒用トナー補給部材である、
   請求項１から３のいずれかに記載のカラー画像形成装置。

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