JP2000242059A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の現像装置を無端ベルト状の感光体に順
次当接してカラー画像を形成するカラー画像形成装置に
おいて、各現像装置と感光体ベルトとの当接・離間を正
確に行うことにより、現像位置のずれのないカラー画像
を形成することが可能な小型の画像形成装置を安価で提
供する。 【解決手段】 現像装置１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０
Ｂと感光体ベルト１との接触・離間を現像装置へのカム
１９の圧接・離間によって行い、このカム１９を固定し
た回転軸２０の回転をモータの駆動のみで制御するよう
に構成する。また、カムの回転軸２０に大きさの異なる
複数のスリットを有する光遮断板とこの光遮断板からの
透過光を認識する光透過型センサとを固定し、カム１９
の位置制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真記録方式
を用いた複写機、プリンター及びファクシミリ等に用い
る現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式によりカラー画像を形成す
るカラー画像形成装置においては、異なった色のトナー
を収容する複数の現像装置を順次感光体に当接して現像
を行い、最終的に記録媒体上に各色のトナー像を重ね合
わせたカラー画像を形成する。このようなカラー画像形
成装置において、各色トナー用の現像装置を順次切り替
えながら感光体ベルトに当接させる方法として、複数の
現像装置を１／４回転クラッチやソレノイド等を用いて
メカニカルに移動して切り替えを行う方式が知られてい
る。例えば電子写真学会誌大２８巻第４号（１９８９
年）４０８頁には、複数の現像装置をロータリー機構に
より、順次回転させて感光体ドラムに当接させ、各色の
トナーによるトナー像を形成する方法が記載されてい
る。また、特開平５−６１３３９号公報には、離接用の
バネとソレノイド式押し付け装置とを備え、個々の現像
装置を水平方向に移動して感光体ドラムに対する接触状
態と離間状態との切り替えを行う方法が開示されてい
る。

【０００３】また、カラー画像形成装置は、多くの複写
機及びレーザプリンタで実用化され発展を遂げており、
近年、無端ベルト状の感光体上に形成された潜像を各色
のトナーによって現像し、形成された各色のトナー像を
さらに中間転写体上で合成した後、記録媒体上に一括転
写する構成が用いられてきている。このような感光体ベ
ルトと現像装置との当接方法としては、特開平９−８０
８６０号公報に開示されるように、回動ローラに張架さ
れた感光体ベルトの内周部に、カム機構等により所定範
囲内に移動可能に支持された４つのバックアップローラ
を設けて、これらを現像装置毎に２つずつ対にして移動
させ、感光体ベルトの走行経路の経路長を一定としなが
ら走行経路を変化させることによって、個々の現像装置
に感光体ベルトを順次当接する技術が知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の技術には、次のような問題がある。電子写真学
会誌第２８巻第４号（１９８９年）４０８頁に示された
方法及び特開平５−６１３３９号公報に示された方法
は、トナーが充填された現像装置全体を感光体側へ移動
させる方式であるため、感光体ドラムに対する現像装置
の位置決めを正確に行うためには、現像装置の位置の切
り替え機構がこのような現像装置に適合する充分な精度
及び剛性を有する必要があり、このため、装置が大型化
すると共に、製造コストが上昇するという問題がある。

【０００５】また、特開平９−８０８６０号公報に開示
される方法では、現像装置を固定し、小型の切り替え機
構によって感光体ベルトを現像装置に当接させるため、
装置を小型化する点では効果を有するものの、部品点数
の増加により、製造コストの上昇を抑制することはでき
ない。

【０００６】そこで、本発明は、上記のような問題点に
鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の現像装
置を無端ベルト状の感光体に順次当接してカラー画像を
形成するカラー画像形成装置において、各現像装置と感
光体ベルトとの当接を正確な位置で行うことにより、現
像位置のずれのないカラー画像を形成することが可能な
小型の画像形成装置を安価にて提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、請求項１に記載の発明は、感光体ベルト上の潜像
を複数の現像装置によって現像するカラー画像形成装置
において、 現像装置を介して感光体ベルトに対向する
位置に回転可能に支持される回転軸と、該回転軸に偏心
して固定されるカムと、該回転軸を回転駆動するモータ
とを備え、 前記回転軸を回転させて、前記カムを前記
現像装置に押圧し、該現像装置を変位させて、前記感光
体ベルトに圧接するカラー画像形成装置を提供する。こ
のようなカラー画像形成装置では、カムの取り付けられ
た個々の回転軸をクラッチやソレノイドを用いることな
く、モータのみで回転させる簡単な機構により現像装置
と感光体ベルトとの当接及び切り替えを行うため、製造
コストを低減することが可能である。また、現像装置の
切り替えを行うための個々の部品が小型であるため、装
置の小型化を実現することが可能である。

【０００８】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の画像形成装置において、前記カムの回転軸上に
回転可能に支持され、該カムの停止位置に対応して大き
さの異なる複数のスリットを有する光遮断板と、該光遮
断板を挟み込んで配置される光透過型センサとを備え、
前記光透過型センサが前記光遮断板のスリットを透過す
る透過光を前記回転軸からの角度によって識別し、前記
カムの位置を決定するカラー画像形成装置を提供する。
このような構成において、光遮断板の有する複数のスリ
ットからの透過光を１個の光透過型センサによって識別
することにより、製造コストを低減しながらクラッチや
ソレノイドを用いるメカニカルな制御と同様に正確な位
置制御を行って、正しい位置にカムを停止させることが
可能となる。

【０００９】さらに、請求項３に記載の発明は、請求項
２に記載の画像形成装置において、前記光遮断板の個々
のスリットが、前記回転軸の回転中心を通る２本の直線
と、該２本の直線の端部を結ぶ円弧とによって囲まれる
扇形に形成されているカラー画像形成装置を提供する。
このような光遮断板の個々のスリットは、それぞれ回転
軸の中心を通る２本の直線によって、一定の角度で形成
されているため、光透過型センサが光遮断板の回転中心
からいずれの距離に取り付けられた場合であっても、個
々のスリットを識別し、正しい位置判断を行って、カム
の正確な位置制御を行うことができる。

【００１０】さらにまた、請求項４に記載の発明は、請
求項１、請求項２又は請求項３に記載の画像形成装置に
おいて、 前記カムは、前記現像装置を押圧するための
押圧領域を有し、該押圧領域における前記カムの弧が、
前記回転軸を中心とする円の弧に一致する画像形成装
置。このように、カムによる現像装置の押圧がカムに形
成された押圧領域によって行われ、この押圧領域内では
カムが現像装置を一定の圧力で押圧するため、カムの回
転軸を回転駆動させるモータの出力をオフにした後、モ
ータが慣性力によってすぐに停止しないような場合に
も、カムの現像装置への当接範囲内であれば、現像装置
と感光体ベルトとの当接状態を一定に保つことができ
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明のカラー画像形成装
置の実施の形態を図に基づいて説明する。 ［第１の実施形態］図１は、請求項１、請求項２及び請
求項３に記載のカラー画像形成装置の一実施形態を示す
概略構成図である。この画像形成装置は、無端ベルト状
に形成され、駆動ローラ３と従動ローラ４とに架け渡さ
れた感光体ベルト１と４つの現像装置１０Ｙ、１０Ｍ、
１０Ｃ、１０Ｂとが対向配置され、感光体ベルト１上に
形成された潜像が各色トナー用の現像装置によって現像
されるように構成されている。

【００１２】上記４つの現像装置１０Ｙ、１０Ｍ、１０
Ｃ、１０Ｂは、それぞれイエロートナー、マゼンタトナ
ー、シアントナー及びブラックトナーを収容し、各色ト
ナーによる現像を行うもので、駆動ローラ３と従動ロー
ラ４とによって張架される感光体ベルト１と対向する位
置に感光体ベルト１の回転方向に沿って配列され、それ
ぞれ感光体ベルト１側に移動可能に支持されている。こ
れらの現像装置１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂの感光
体ドラム１と対向する位置には、現像ローラ１１Ｙ、１
１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｂが回転可能に支持されている。

【００１３】また、各現像装置１０Ｙ、１０Ｍ、１０
Ｃ、１０Ｂの他の端部に近接してカム１９が配置されて
いる。これらのカム１９は、それぞれ回転軸２０に偏心
して挿通されており、回転軸２０は、図４のようにギア
２２で固定され同時に回転するため、４つのカム１９は
常に同じ位相差を持って回転する。カムの回転軸２０に
は、図５に示すようにカム１９の停止位置に対応して７
２度毎に大きさの異なるスリット２５が設けられた光遮
断板２３が固定され、さらに光遮断板２３のスリット２
５の位置には光遮断板２３を挟み込んで、光透過型セン
サ２４が支持されている。これらは、カム１９の回転を
制御する回転制御機構であり、カム１９の回転と同一速
度で回転する。

【００１４】次に、上記の画像形成装置の動作について
説明する。画像形成動作の休止時には、図２に示すよう
に４つの現像装置１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂに対
応するカム１９のすべてが現像装置に非接触の状態で保
持されるような位置で停止しており、この状態では、４
つの現像装置１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂは、いず
れも図示しないバネによって感光体ベルト１から離間し
た位置に保持されている。画像形成動作が開始され、図
示しない露光手段によって感光体ベルト１上にイエロー
成分用の潜像が形成された後、後述する光遮断板２３と
光透過型センサ２４とによるカム１９の回転制御機構が
作動し、モータによって駆動されるカム１９がイエロー
トナー用の現像装置１０Ｙに圧接される。そして、イエ
ロートナー用現像装置１０Ｙが感光体１の方向へ移動
し、現像ローラ１１Ｙと感光体ベルト１とが接触する。
イエロートナー用現像装置１０Ｙ内のトナーは、図示し
ない搬送手段により搬送され、現像ローラ１１Ｙの表面
に補給される。現像ローラ１１Ｙ上のトナーは、現像ロ
ーラ１１Ｙの回転に伴って回転し、図示しないトナー規
制ブレードによって摩擦帯電し、薄層状になって感光体
ベルト１との対向位置まで搬送される。この位置で現像
ローラ１１Ｙと感光体ベルト１との間に電位差を付与す
ると、感光体ベルト１上に形成された潜像にイエロート
ナーが付着してイエロートナー像として顕像化される。
顕像化されたトナー像は、電圧が印加された転写ローラ
５によって中間転写ベルト２上に転写される。その後、
同様にして感光体ベルト１上にマゼンタ、シアンおよび
ブラックのトナー像が形成され、中間転写ベルト２上に
重ね合わせるように転写され、合成カラートナー像が形
成される。この合成カラートナー像は、電圧が印加され
た転写ローラ６によって記録媒体１８上に転写される。
合成トナー像が転写された記録媒体１８は、加熱ローラ
１２と加圧ローラ１４との間を通過する際、表面温度が
制御された加熱ローラ１２によってトナーが溶融される
と同時に、加熱ローラ１２と加圧ローラ１４とによって
圧接され、記録媒体１８上で定着される。

【００１５】（現像装置の感光体ベルトへの当接制御機
構）ここで、各色トナー用現像装置を感光体ベルトに接
触させる機構について説明する。各色のトナーを収容す
る４つの現像装置１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂは、
感光体ベルトの回転方向に対し、図２あるいは図３に示
すように並列している。これらの現像装置１０Ｙ、１０
Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂと感光体ベルト１との位置関係は、
図２のようにすべての現像装置が感光体ベルト１から離
間している状態と４つの現像装置のうちの１つが図３の
ように感光体ベルト１に接している状態とで、合計５種
類の状態が考慮される。したがって、カラー画像の形成
作業を正確かつ円滑に行うためには、この５種類の状態
の切り替えを制御する必要がある。この場合、実際には
各現像装置１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂは、それぞ
れカム１９による押圧と図示しないバネによる復帰によ
り、感光体ベルト１への当接・離間が行われており、４
つのカム１９は、固定されている回転軸２０を１回転さ
せる間に、現像装置を押圧する状態と現像装置と離間す
る状態との間の変化が１回起こるように偏心されて、そ
れぞれ回転軸２０に固定されている。また、４つのカム
の回転軸２０は、図４に示すようにギア２２によって固
定され、常に同時に回転するように構成されている。こ
のため、現像装置１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂと感
光体ベルト１との当接・離間を制御するためには、カム
の回転軸２０の回転制御を行えばよいことになる。

【００１６】上述のように、現像装置１０Ｙ、１０Ｍ、
１０Ｃ、１０Ｂと感光体ベルト１との位置関係として５
つの状態を切り替えるために、対向するカム１９の停止
位置は５か所となり、カムの回転軸２０が１／５回転に
相当する７２度回転する毎に基準を設け、モータを停止
させるようにする。このように、回転軸２０の１／５回
転毎に制御を行う手段として、光遮断板２３と光透過型
センサ２４とから成るカムの回転制御機構が、カムの回
転軸２０に固定されている。光遮断板２３には、図５に
示すように回転軸２０を中心として７２度毎に基準線２
６が設けられ、この基準線２６に基づいてサイズの異な
る扇形のスリット２５が形成されている。これにより、
カムの回転軸２０を駆動するモータは、基準線２６毎に
停止され、光透過型センサ２４により５つの状態が正確
に判断される。また、個々のスリット２５は、回転軸２
０の回転中心を通る２本の直線とこれらの直線の端部を
結ぶ円弧とから成る扇形に形成されているため、スリッ
ト２５の形成範囲内であれば、光透過型センサ２４が光
遮断板２３のいずれの位置に支持されていても、センサ
２４の一定のオン・オフタイミングが得られ、スリット
２５の大きさから現像装置と感光体ベルト１との位置を
正確に制御することができる。

【００１７】実際に、上記の機構により現像装置１０
Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂへのカム１９の接触・離間
を行う場合、光透過型センサ２４の出力は、図６のよう
になる。光透過型センサ２４の出力は、光透過時には低
レベルの信号として表されており、スリット２５幅の変
化に伴ってパルス幅が変動することがわかる。この際、
スリット２５の間隔は、この出力の立ち上がり及び立ち
下がりの両方を割り込み入力とし、これらの間隔を測定
することによって得られる。このために光透過型センサ
２４は、図７のように反転及び非反転のシュミットトリ
ガゲートを通過してノイズの除去が行われた後、ＣＰ
Ｕ、ＡＳＩＣ等の制御回路の割り込み入力へ接続され
る。なお、それぞれの割り込みルーチン中では、図８、
図９及び図１０のような処理が行われる。また、スリッ
ト間隔を測定するために本実施形態では、スリットの開
始から終了までの時間を１ｍｓｅｃのタイマ割り込みに
よって測定する。このため、１ｍｓｅｃの精度でスリッ
トの位置を認識することができる。

【００１８】一方、４つのカム１９の回転軸２０への取
り付け位置は、図２及び図３に示すように、７２度毎に
変位されて固定されているため、回転軸２０が７２度回
転する毎に現像装置と感光体ベルト１との位置関係は、
すべての現像装置１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂが感
光体ベルト１から離間している状態、イエロートナー用
現像装置１０Ｙのみが感光体ベルト１に接している状
態、マゼンタトナー用現像装置１０Ｍのみが感光体ベル
ト１に接している状態、シアントナー用現像装置１０Ｃ
のみが感光体ベルト１に接している状態及びブラックト
ナー用現像装置１０Ｂのみが感光体ベルト１に接してい
る状態の合計５つの状態が順次入れ替わることになる。

【００１９】なお、図２では上部のカム１９から順番に
現像装置に接触するように、４つのカム１９が回転軸２
０に取り付けられているが、カム１９の取り付け位置を
入れ替えることも可能であり、これにより、各色用の現
像装置１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂを感光体ベルト
１に接触させる順番を容易に変更することができる。さ
らに、上記の実施形態では、４色のトナーを用いて画像
形成を行うために、４つの現像装置を備え、対応するカ
ムの停止位置を５か所とする構成について説明したが、
本発明の画像形成装置はこれに限定されるものではな
く、トナーの色数の減少に伴って、現像装置の数とカム
によって制御される位置の数とを減少させる場合、ある
いは逆にカムによって制御される位置の数が増加する場
合、例えば、各色の現像後にすべての現像装置を感光体
ベルトから離間させる行程を加える場合などには、カム
の形状及び光遮断板のスリットのサイズと位置をカムの
停止位置の数に合わせて変更することが可能であり、こ
れらの場合にも現像装置と感光体ベルトとの位置を制御
することが可能である。

【００２０】［第２の実施形態］次に、請求項４に記載
の画像形成装置について説明する。この画像形成装置
は、図１に示す画像形成装置と同様の構成を有し、無端
ベルト状に形成された感光体ベルト１にイエロー、マゼ
ンタ、シアン及びブラックの４色のトナーを別々に収容
する４つの現像装置１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂを
順次当接させて各色のトナー像を形成し、中間転写ベル
ト２上で重ね合わせてカラー画像とし、記録媒体上１８
に転写し、定着を行うものである。

【００２１】この画像形成装置の４つの現像装置１０
Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂは、図２及び図３と同様に
配置され、感光体ベルト１への当接は、偏心して回転軸
２０に取り付けられたカム１９を現像装置に押圧するこ
とによって行われる。この画像形成装置に用いられるカ
ムの形状を図１１に示した。図１１に示すように、この
カムの外周部には、現像装置を押圧する領域が設けられ
ており、この領域ではカムの弧が回転軸の中心を回転中
心とした円の弧に一致するように形成されている。一般
に、カムをモータによって回転させる場合、モータのパ
ワーをオフにしても、モータは慣性力によって僅かなが
ら作動するため、クラッチ等の強制停止機構が備えられ
ていない装置では、すぐに停止しない。これに対し、本
実施形態のカムは、上記のような構成とされるため、モ
ータのパワーをオフにした後、カムが多少ずれて停止し
ても、現像装置を押圧する領域内であれば一定の押圧力
で現像装置を圧接するため、現像装置の感光体ベルトに
対する位置を一定に保つことが可能であり、操作精度に
依存することなく、常に一定の位置に現像装置を停止さ
せることができる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本願発明の画像形
成装置は、複数の現像装置を感光体ベルトに対向配置
し、感光体ベルト上に形成された潜像を複数色のトナー
で現像し、画像形成を行うカラー画像形成装置におい
て、現像装置の感光体ベルトへの当接・離間を現像装置
へのカムの圧接・離間によって行い、このカムを固定し
た回転軸の回転をモータの駆動のみで制御するような構
成とすることによって製造コストを削減することが可能
であり、また、小型の部品による簡単な構成であるた
め、占有空間の縮小を計り、装置の小型化を実現するこ
とができる。

【００２３】また、上記のカムの回転軸に大きさの異な
る複数のスリットを有する光遮断板とこの光遮断板から
の透過光を認識する光透過型センサとを固定し、カムの
位置制御を行うことによって、製造コストを削減しなが
ら正しい位置にカムを停止させ、現像位置のずれのない
カラー画像を形成することができる。

【００２４】さらに、上記のスリットを回転軸の回転中
心を通る２本の直線とこの２本の直線の端部を結ぶ円弧
とによって囲まれる扇形に形成することにより、光透過
型センサの光遮断板への取り付け精度に依存することな
く個々のスリットを識別し、正しい位置判断に基づいた
カムの位置制御を行うことができる。

【００２５】さらにまた、上記カムに、現像装置を押圧
する領域を設け、この領域のカムの弧の形状をカムの回
転軸を中心とした円の弧に一致させることにより、回転
軸の停止位置が多少ずれた場合でも、この押圧領域内で
あれば現像装置の押圧状態を維持し、現像装置と感光体
ベルトとの当接状態を保つことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である画像形成装置を示す
概略構成図である。

【図２】図１に示す画像形成装置で、すべてのカムが現
像装置から離間している場合のカム、現像装置及び感光
体ベルトの位置関係を示す図である。

【図３】図１に示す画像形成装置で、一部のカムが現像
装置を押圧している場合のカム、現像装置及び感光体ベ
ルトの位置関係を示す図である。

【図４】図１に示すカムの位置認識機構を示す図であ
る。

【図５】図４に示す光遮断板の構造を示す拡大図であ
る。

【図６】図４に示す光透過型センサによる出力と割り込
み入力との関係を示す図である。

【図７】図４に示す光透過型センサの制御回路への接続
を示す図である。

【図８】図６に示す割り込み入力２において行われる処
理を示す図である。

【図９】図６に示す割り込み入力１において行われる処
理を示す図である。

【図１０】図４に示す光透過型センサ出力への１ｍｓｅ
ｃタイマ割り込みルーチンの処理を示す図である。

【図１１】請求項４に示す画像形成装置の一実施形態で
用いられるカムの形状を示す図である。

【符号の説明】

１ 感光体ベルト ２ 中間転写ベルト ３、７ 駆動ローラ ４、８、９ 従動ローラ ５、６ 転写ローラ １０Ｙ イエロートナー用現像装置 １０Ｍ マゼンタトナー用現像装置 １０Ｃ シアントナー用現像装置 １０Ｂ ブラックトナー用現像装置 １１Ｙ イエロートナー用現像ローラ １１Ｍ マゼンタトナー用現像ローラ １１Ｃ シアントナー用現像ローラ １１Ｂ ブラックトナー用現像ローラ １２ 加熱ローラ １３ ヒータ １４ 加圧ローラ １５ 温度検知手段 １５ａ 温度検知器 １６ ヒータドライバ １７ テンションローラ １８ 記録媒体 １９ カム ２０ 回転軸 ２１ モータ及び減速ギア ２２ ギア ２３ 光遮断板 ２４ 光透過型センサ ２５ スリット ２６ 基準線

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 感光体ベルト上の潜像を複数の現像装置
   によって現像するカラー画像形成装置において、 現像装置を介して感光体ベルトに対向する位置に回転可
   能に支持される回転軸と、該回転軸に偏心して固定され
   るカムと、該回転軸を回転駆動するモータとを備え、 前記回転軸を回転させて、前記カムを前記現像装置に押
   圧し、該現像装置を変位させて、前記感光体ベルトに圧
   接することを特徴とするカラー画像形成装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の画像形成装置におい
   て、 前記カムの回転軸上に回転可能に支持され、該カムの停
   止位置に対応して大きさの異なる複数のスリットを有す
   る光遮断板と、該光遮断板を挟み込んで配置される光透
   過型センサとを備え、前記光透過型センサが前記光遮断
   板のスリットを透過する透過光を前記回転軸からの角度
   によって識別し、前記カムの位置を決定することを特徴
   とするカラー画像形成装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の画像形成装置におい
   て、 前記光遮断板の個々のスリットが、前記回転軸の回転中
   心を通る２本の直線と、該２本の直線の端部を結ぶ円弧
   とによって囲まれる扇形に形成されていることを特徴と
   するカラー画像形成装置。
4. 【請求項４】 請求項１、請求項２又は請求項３に記載
   の画像形成装置において、 前記カムは、前記現像装置を押圧するための押圧領域を
   有し、該押圧領域における前記カムの弧が、前記回転軸
   を中心とする円の弧に一致することを特徴とする画像形
   成装置。