(57)【要約】【課題】装置複雑化、大型化、高コスト化を防止しつつ像担持体や現像剤の磨耗・劣化を防止できる画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成ユニット１の側板７０に対し、第一の現像ユニットＵ１を回動軸Ｏを中心に回動可能に支持する。そして、第一の画像形成ユニットの２つの現像ローラ１０１、２０１を共に現像に使用しないとき、現像ユニットの回動によって感光体ドラム１６に対する現像ローラの位置を非現像位置に移動する。そのため、現像ユニットを回動軸を中心に回動させる。そして、２つの現像ローラ上の現像剤が共に感光体ドラム１６に対し非接触状態とったとき、現像ユニットＵ１の回動を停止させる。【選択図】　図５
2004037872.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に潜像を担持する像担持体と、
現像剤担持体を用いて該潜像を現像する現像装置とを有し、
該現像装置が１つの像担持体に対向して二つ設けられ、
１つの像担持体に対向する二つの現像装置を一体にした現像ユニットを回動軸を中心に回動する現像ユニット回動手段を有する画像形成装置において、
該現像ユニット回動手段による該現像ユニットの回動によって、
上記二つの現像装置のうちの一方の現像剤担持体が該像担持体に近接した現像位置に他方の現像剤担持体が該像担持体から離間した非現像位置にそれぞれ位置する状態と、
該一方の現像剤担持体が該像担持体から離間した非現像位置に該他方の現像剤担持体が該像担持体に近接した現像位置にそれぞれ位置する状態と、
両方の現像剤担持体が共に該非現像位置に位置する状態との３つの状態の間で切り替え可能に構成したの間で切り替え可能に構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１の画像形成装置において、
上記像担持体を像担持体回転軸を中心に回転する円筒形の部材で構成し、
上記現像ユニット回動手段によって回動される２つの現像装置に設けた各現像剤担持体を現像剤担持体回転軸を中心に回転するローラ部材で構成し、
該現像剤担持体回転軸、該像担持体回転軸を共に上記現像ユニット回動手段の上記回動軸と平行に配置し、
該現像ユニット回動手段による該回動軸を中心とした現像ユニットの回動角θｒが、以下の数１の条件を満たすことを特徴とする画像形成装置。
〔数１〕
θｒ≧［ｃｏｓ−１｛（ｒ１２＋Ｌ２−Ａｏｆｆ２）／（２・ｒ１・Ｌ）｝−ｃｏｓ−１｛（ｒ１２＋Ｌ２−Ａｏｎ２）／（２・ｒ１・Ｌ）｝］＋［ｃｏｓ−１｛（ｒ２２＋Ｌ２−Ａｏｆｆ２）／（２・ｒ２・Ｌ）｝−ｃｏｓ−１｛（ｒ２２＋Ｌ２−Ａｏｎ２）／（２・ｒ２・Ｌ）｝］
但し、
Ｌ：現像ユニット回動手段の回動軸と像担持体回転軸との間隔
ｒ１：一方の現像剤担持体回転軸と回動軸との間隔
ｒ２：他方の現像剤担持体回転軸と回動軸との間隔
Ａｏｎ：現像装置が現像位置にあるときに必要な像担持体回転軸と現像剤担持体回転軸との間隔
Ａｏｆｆ：現像装置が非現像位置にあるときに必要な像担持体回転軸と現像剤担持体回転軸との間隔
【請求項３】
請求項１又は２の画像形成装置において、
現像位置に位置する現像装置の各部材に対してのみ現像を行うために必要な駆動力を付与する現像装置駆動手段を設け、
該現像装置駆動手段によって、現像位置にある現像装置の各部材を駆動力付与状態とし、かつ非現像位置に位置する現像装置の各部材は駆動力非付与状態となるよう、上記現像装ユニット回動手段による現像装置位置の切り替えに伴って駆動力が付与される現像装置の切り替えも行われるよう構成し、
駆動力が付与される現像装置の被駆動部材及び該被駆動部材に駆動力を付与する現像装置駆動手段の駆動部材を共にギア部材で構成し、
該被駆動部材として２つの現像装置に設けた各被駆動ギアの被駆動ギア回転軸、該現像装置駆動手段における駆動部材として設けた駆動ギアの駆動ギア回転軸を共に上記現像ユニット回動手段の上記回動軸と平行に配置し、
該現像ユニット回動手段による該回動軸を中心とした現像装置の回動角θｇが、以下の数２の条件を満たすことを特徴とする画像形成装置。
〔数２〕
ｓ１＜ｓ２において、
θｇ≧ｃｏｓ−１［｛ｓ１２＋ｌ２−（ａ＋２・ｍ）２｝／（２・ｓ１・ｌ）］−ｃｏｓ−１｛（ｓ１２＋ｌ２−ａ２）／（２・ｓ１・ｌ）｝
但し、
ｌ：現像ユニット回動手段の回動軸と駆動ギア回転軸との間隔
ｓ１：一方の被駆動ギア回転軸と回動軸との間隔
ｓ２：他方の被駆動ギア回転軸と回動軸との間隔
ａ：駆動力付与状態にある現像装置の被駆動ギア回転軸と駆動ギア回転軸との間隔
ｍ：ギヤ部材のモジュール
【請求項４】
請求項３の画像形成装置において、
上記現像ユニット回動手段による現像装置位置の切り替え動作中には、上記駆動ギアが回転し続けるよう上記現像装置駆動手段の駆動制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１，２，３，又は４の画像形成装置において、
上記現像ユニットの回動軸が上記現像ユニットの重心又は該重心の近傍を通過するよう、該回動軸位置を設定したことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置に係り、詳しくは、一つの像担持体に対して二つの現像手段を設けた画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特開平１０−１７７２８６、特開平１１−４４９８２、特開平１１−１０９７０８、特開２０００−２４２０５８、特願２００１−３７１４３８等において、一つの感光体に対して二つの現像手段を有する画像形成ユニットを用いたものが提案されている。これらの装置では、二つの現像手段を有する画像形成ユニットを複数有し、それぞれの画像形成ユニットで形成した可視像を、単一の中間転写体上に順次重ね合わせ転写することによりカラー画像を得るものである。
【０００３】
この画像形成装置においては、形成する画像の色に応じて二つの現像装置のうち一方を現像状態、他方を非現像状態とすることにより、一つの感光体上に二つの異なる色の画像を順次形成するものである。例えば、４色フルカラー画像を形成するには、上記画像形成ユニットを二つ有する画像形成装置を用い、その二つの感光体上で異なる２色ずつの画像を形成し順次中間転写ベルト上で重ね合わせる。このようにすることによってフルカラー画像を得ることができるのである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、二つの現像装置を有する画像形成ユニットを用いた画像形成装置において、感光体や現像剤の磨耗・劣化という不具合が発生する恐れがあることが分かった。
図１は、二つの現像装置を有する画像形成ユニット１，２を用いた画像形成装置の概略構成図である。この図において、画像形成動作中は中間転写ベルト１０は常時回転しており、中間転写ベルト１０に接した状態にある二つの感光体１６，２６も常時回転している。これは、表面が移動している中間転写ベルト１０に接触している感光体を停止させると、互いの接触部にストレスがかかってしまい、中間転写ベルト１０や感光体が劣化してしまう恐れがあるためである。又、二つの感光体１６，２６を同一の駆動源によって駆動させているため、一方を駆動させ他方を停止させるためには新たな機構を設ける必要があり、装置の複雑化を避けるためには常時回転させることになってしまうためでもある。
ここで、カラー画像出力時においては、二つの感光体１６，２６に対し潜像形成・現像の画像形成動作が行われる。しかし、白黒画像出力時においては、黒色の現像手段を含む画像形成ユニット２の感光体２６に対しては、画像形成動作が行われるが、黒色の現像手段を含まない画像形成ユニット１の感光体１６に対しては、画像形成動作は行われない。そこで、黒色の現像手段を含まない画像形成ユニット１の駆動を停止させることが考えられる。即ち、黒色の現像手段を含まない画像形成ユニットに設けた二つの現像ローラ１０１，２０１の回転を停止させるのである。しかし、表面の現像剤が感光体に接触した状態で現像ローラの回転を停止させると、感光体表面がトナーで摺擦されてしまう。このため、感光体膜の磨耗・劣化が早まり、感光体長寿命化に対する障害となってしまう。
これを回避するために、画像形成動作を行わない画像形成ユニットの現像ローラを回転させることも考えられる。しかし、現像ローラはパドルローラ・スクリューコンベア等の攪拌部材とも歯車等で連結されており、現像ローラの駆動によってこれら攪拌部材も駆動することになってしまう。このため、現像剤が不要な攪拌を受けることになり、現像剤の磨耗・劣化が早まり、現像剤長寿命化に対する障害となってしまう。
【０００５】
そこで、画像形成動作を行わない画像形成ユニットにおいて、二つの現像ローラが共に現像ローラ上の現像剤が感光体に接触しないようにすることが求められる。ここで従来、二つの現像装置のうち、非現像状態となる一方の現像装置に対して、現像ローラ上の現像剤が感光体に接触しないようにする方法が種々提案されている。
例えば、上記特開平１１−４４９８２、上記特開平１１−１０９７０８には、現像ローラの回転方向を現像時と逆回転とすることにより、現像時以外は現像ローラ表面から現像剤を除く方法・構成が提示されている。また、上記特開２０００−２４２０５８には、非接触現像の採用により、現像ローラ上現像剤と感光体を常時非接触状態とするとともに、現像バイアスのＯＮ／ＯＦＦにより現像手段を切り替える方法・構成が提示されている。また、特開平１１−３３８２５７においては、次の方法が提示されている。それは、現像ローラの現像位置より回転方向上流側に、スリーブおよびスリーブの中心軸を中心に回動可能な磁石を配設し、磁石の回動により現像位置への現像剤の導入／遮断を切り替える方法である。
【０００６】
しかしながら、現像ローラ上の現像剤が感光体に接触しないようにする上記の方法はそれぞれ次のような問題があることが分かった。
上記特開平１１−４４９８２、特開平１１−１０９７０８の現像ローラの回転方向を現像時と逆回転とする方法は、現像ローラ上の現像剤を除去するためにある程度の時間現像ローラを回転させる必要がある。そしてこの間は感光体への可視像の形成を行うことができない。
また、上記特開２０００−２４２０５８の非接触現像方式においては、現像剤と感光体が非接触状態で現像を行うが、高画質化を実現するためには、感光体と現像ローラの間隔、いわゆる現像ギャップは狭いほど有利となる。このため、現像剤と感光体の間の離間距離を十分に確保することができない。このような場合に、現像ローラ上の現像剤を除く手段を設けることなく現像を行うと、感光体上潜像における露光部と非露光部の境界部へのトナー付着が生じ、現像装置内や感光体上画像において混色が発生して画像品質の低下要因となる。このようなトナー付着は、感光体上潜像における露光部と非露光部の境界部付近では電界が強調されているため、所謂エッジ効果によって生じるものである。
また、上記特開平１１−３３８２５７の現像剤の導入／遮断切換機構を設ける方法においては、現像ローラ上の現像剤を除去するために、ある程度の時間、現像ローラを回転させる必要がある。このため、装置高速化の大きな障害となるばかりでなく、導入／遮断切換機構を設ける必要があるため、装置複雑化、大型化、高コスト化が避けられない。
【０００７】
そこで、現像ローラ上の現像剤が感光体に接触しないようにするための最も確実な方法として非現像時には現像装置を現像位置から待避させる方法が挙げられる。
しかしながら、二つの現像装置のうち一方を現像に使用する場合もあるため、現像位置と退避位置との間で移動可能に支持する部材、移動のための駆動機構、接離のためのスペース等がそれぞれの現像装置に対して必要となる。このため、装置の複雑化、大型化、高コスト化が避けられないという問題がある。
【０００８】
尚、一つの感光体に対向する二つの現像装置を共に非現像位置に移動させる必要があるのは、白黒画像出力時のみとは限らない。例えは、装置の非画像形成動作時でも、中間転写ベルトクリーニングや感光体のクリーニングのためにそれぞれの部材の駆動を行う必要が生じる場合がある。このような場合においても、現像ローラ表面の現像剤を感光体に接触させた状態にしておくと、上記同様に感光体長寿命化に対する障害となってしまう。よって、一つの感光体に対して二つの現像手段を有する画像形成ユニットが複数設けられたものでなく、感光体は一つだけでその感光体に対して二つの現像装置が設けられている装置においても、同様の要求は発生する。
【０００９】
尚、本出願人は先に、特願２００１−３７１４３８の画像形成装置を提案している。この装置においては、画像形成ユニット内に設けられた２つの現像装置の現像状態と非現像状態との切り替えを、２つの現像装置を一体に構成した現像ユニットの回動によって行うものである。このように、特願２００１−３７１４３８の画像形成装置においては、１つの現像ユニットの回動によって、２つの現像装置の現像位置と非現像位置との切り替えを行うことができる。よって、２つの現像装置に対して、支持部材、現像装置移動のための駆動機構、接離のためのスペース等を共有することができるが、二つの現像装置を共に非現像位置に移動させることはできなかった。
【００１０】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、二つの現像装置を有する画像形成ユニットを用いた画像形成装置において、次のことを達成できるようにすることである。即ち、装置の複雑化、大型化、高コスト化を防止しつつ像担持体や現像剤の磨耗・劣化を防止することができる画像形成装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の画像形成装置は、表面に潜像を担持する像担持体と、現像剤担持体を用いて該潜像を現像する現像装置とを有し、該現像装置が１つの像担持体に対向して二つ設けられ、１つの像担持体に対向する二つの現像装置を一体にした現像ユニットを回動軸を中心に回動する現像ユニット回動手段を有する画像形成装置において、該現像ユニット回動手段による該現像ユニットの回動によって、上記二つの現像装置のうちの一方の現像剤担持体が該像担持体に近接した現像位置に他方の現像剤担持体が該像担持体から離間した非現像位置にそれぞれ位置する状態と、該一方の現像剤担持体が該像担持体から離間した非現像位置に該他方の現像剤担持体が該像担持体に近接した現像位置にそれぞれ位置する状態と、両方の現像剤担持体が共に該非現像位置に位置する状態との３つの状態の間で切り替え可能に構成したの間で切り替え可能に構成したことを特徴とするものである。
また、請求項２の画像形成装置は、請求項１の画像形成装置において、上記像担持体を像担持体回転軸を中心に回転する円筒形の部材で構成し、上記現像ユニット回動手段によって回動される２つの現像装置に設けた各現像剤担持体を現像剤担持体回転軸を中心に回転するローラ部材で構成し、該現像剤担持体回転軸、該像担持体回転軸を共に上記現像ユニット回動手段の上記回動軸と平行に配置し、該現像ユニット回動手段による該回動軸を中心とした現像ユニットの回動角θｒが、以下の数１の条件を満たすことを特徴とするものである。
〔数１〕
θｒ≧［ｃｏｓ−１｛（ｒ１２＋Ｌ２−Ａｏｆｆ２）／（２・ｒ１・Ｌ）｝−ｃｏｓ−１｛（ｒ１２＋Ｌ２−Ａｏｎ２）／（２・ｒ１・Ｌ）｝］＋［ｃｏｓ−１｛（ｒ２２＋Ｌ２−Ａｏｆｆ２）／（２・ｒ２・Ｌ）｝−ｃｏｓ−１｛（ｒ２２＋Ｌ２−Ａｏｎ２）／（２・ｒ２・Ｌ）｝］
但し、
Ｌ：現像ユニット回動手段の回動軸と像担持体回転軸との間隔
ｒ１：一方の現像剤担持体回転軸と回動軸との間隔
ｒ２：他方の現像剤担持体回転軸と回動軸との間隔
Ａｏｎ：現像装置が現像位置にあるときに必要な像担持体回転軸と現像剤担持体回転軸との間隔
Ａｏｆｆ：現像装置が非現像位置にあるときに必要な像担持体回転軸と現像剤担持体回転軸との間隔
請求項３の画像形成装置は、請求項１又は２の画像形成装置において、現像位置に位置する現像装置の各部材に対してのみ現像を行うために必要な駆動力を付与する現像装置駆動手段を設け、該現像装置駆動手段によって、現像位置にある現像装置の各部材を駆動力付与状態とし、かつ非現像位置に位置する現像装置の各部材は駆動力非付与状態となるよう、上記現像装ユニット回動手段による現像装置位置の切り替えに伴って駆動力が付与される現像装置の切り替えも行われるよう構成し、駆動力が付与される現像装置の被駆動部材及び該被駆動部材に駆動力を付与する現像装置駆動手段の駆動部材を共にギア部材で構成し、該被駆動部材として２つの現像装置に設けた各被駆動ギアの被駆動ギア回転軸、該現像装置駆動手段における駆動部材として設けた駆動ギアの駆動ギア回転軸を共に上記現像ユニット回動手段の上記回動軸と平行に配置し、該現像ユニット回動手段による該回動軸を中心とした現像装置の回動角θｇが、以下の数２の条件を満たすことを特徴とするものである。
〔数２〕
ｓ１＜ｓ２において、
θｇ≧ｃｏｓ−１［｛ｓ１２＋ｌ２−（ａ＋２・ｍ）２｝／（２・ｓ１・ｌ）］−ｃｏｓ−１｛（ｓ１２＋ｌ２−ａ２）／（２・ｓ１・ｌ）｝
但し、
ｌ：現像ユニット回動手段の回動軸と駆動ギア回転軸との間隔
ｓ１：一方の被駆動ギア回転軸と回動軸との間隔
ｓ２：他方の被駆動ギア回転軸と回動軸との間隔
ａ：駆動力付与状態にある現像装置の被駆動ギア回転軸と駆動ギア回転軸との間隔
ｍ：ギヤ部材のモジュール
請求項４の画像形成装置は、請求項３の画像形成装置において、上記現像ユニット回動手段による現像装置位置の切り替え動作中には、上記駆動ギアが回転し続けるよう上記現像装置駆動手段の駆動制御を行うことを特徴とするものである。
請求項５の画像形成装置は、請求項１，２，３，又は４の画像形成装置において、上記現像ユニットの回動軸が上記現像ユニットの重心又は該重心の近傍を通過するよう、該回動軸位置を設定したことを特徴とするものである。
請求項１乃至５の画像形成装置においては、現像ユニット回動手段による回転軸を中心とした現像ユニットの回動によって、２つの現像装置の像担持体に対する位置を共に非現像位置に移動する。即ち、同一の像担持体に対向して設けた２つの現像装置の非現像位置への移動を、現像ユニットの回動という１つの動作で行う。よって、現像位置と退避位置との間で移動可能に支持する部材、移動のための駆動機構、接離のためのスペース等を二つの現像装置で共有しつつ、２つの現像装置の像担持体に対する位置を共に非現像位置に移動することが可能となる。また、白黒画像形成時や像担持体等のクリーニング時など、二つの現像装置を共に現像に使用しないにも関わらず像担持体の駆動行う場合に、現像装置を二つとも非現像位置に位置させておくことができる。よって、像担持体表面がトナーで摺擦されることがない。更に、現像動作を行わない現像剤担持体を強制的に駆動する必要がないため、現像剤が不要な攪拌を受けることもない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した画像形成装置（以下プリンタという）に適用した実施形態について説明する。
【００１３】
〔実施形態１〕
本発明を適用したプリンタの構成について説明する。図１は本発明を適用したプリンタの構成を示す。図１において、中間転写ベルト１０は駆動ローラ１３と従動ローラ１２との間に掛け渡されており、駆動ローラ１３によって矢印の向きに走行するように駆動される。中間転写ベルト１０の下側走行面には、中間転写ベルト１０の走行方向に沿って、第一の画像形成ユニットＩと第二の画像形成ユニット２とが一定の間隔を置いて配置されている。
【００１４】
中間転写ベルト１０は、この実施形態のプリンタに使用される最大サイズの転写紙の移動方向の長さより非画像領域分だけ長い。
【００１５】
第一の画像形成ユニットＩは、１つの像担持体としての感光体ドラム１６と、２つの現像装置としてのＡ色現像器１００、Ｃ色現像器２００を有している。更に、感光体ドラム表面を一様に帯電するローラからなる帯電器１７、感光体ドラム１６の帯電表面に画像信号によって変調されたビームで書き込みを行う書き込み装置１８、クリーニング装置２０から主に構成されている。
【００１６】
Ａ色現像器１００は、現像ローラ１０１、パドルローラ１０２、スクリューコンベア１０３、現像剤補給口１０４を備えている。パドルローラ１０２は、スクリュー状のフィン１０２ａを有し、一方向に回転してＡ色現像器１００内の現像剤を軸方向に搬送しながら撹拌し、その現像剤を現像ローラ１０１に供給する。スクリューコンベア１０３は、Ａ色現像器１００内の現像剤をパドルローラ１０２による搬送方向とは逆の方向に搬送する。Ａ色現像器１００内の現像剤はパドルローラ１０２とスクリューコンベア１０３とによって十分に撹拌された状態で現像ローラ１０１に供給される。現像剤補給口１０４には、トナー補給容器（図示せず）が着脱自在に装着されていて、スクリューコンベア１０３の一端部にＡ色トナーを適時補給し、Ａ色現像器１００内の現像剤の濃度を所定の値に保持する。
【００１７】
Ｃ色現像器２００もＡ色現像器１００の現像ローラ１０１、パドルローラ１０２、スクリューコンベア１０３、現像剤補給口１０４と同様の構成、機能を有する現像ローラ２０１、パドルローラ２０２、スクリューコンベア２０３、現像剤補給口２０４を備えている。
【００１８】
Ａ色現像器１００におけるパドルローラ１０２とスクリューコンベア１０３とは、Ａ色現像器１００の一方の端板の外側において、図２に示すように、それらの各軸１０２Ｓ、１０３Ｓに固定された歯車１０２Ｇ、１０３Ｇで中間遊び歯車１１０Ｇを介して互に連結されている。同様にパドルローラ１０２と現像ローラ１０１ともそれらの各軸１０２Ｓ、１０１Ｓに固定された歯車１０２Ｇ、１０１Ｇで中間遊び歯車１１１Ｇを介して互に連結されている。
【００１９】
Ｃ色現像器２００におけるパドルローラ２０２とスクリューコンベア２０３とも、図２に示すように、それらの各軸２０２Ｓ、２０３Ｓに固定された歯車２０２Ｇ、２０３Ｇで中間遊び歯車１２０Ｇを介して互に連結されている。同様にパドルローラ２０２と現像ローラ２０１ともそれらの各軸２０２Ｓ、２０１Ｓに固定された歯車２０２Ｇ、２０１Ｇで中間遊び歯車１２１Ｇを介して互に連結されている。
【００２０】
各現像ローラ１０１、２０１は、歯車１０１Ｇ、２０１Ｇが駆動源によって駆動されることにより回転する。
【００２１】
図２において、装置本体側に設けられた駆動源としてのモータ（図示せず）に結合された駆動軸５００Ｓには、駆動歯車５００Ｇが固定されている。この駆動歯車５００Ｇは、歯車１０１Ｇ、２０２Ｇの何れか一方にかみ合うことにより、現像ローラ１０１または２０１が回転する。図２では、駆動歯車５００Ｇが歯車１０１Ｇにかみ合っている。したがって、駆動軸５００Ｓが回転することによって現像ローラ１０１が回転する。
【００２２】
図１において、第二の画像形成ユニット２は、第一の画像形成ユニット１と同じ構成からなる。即ち、感光体ドラム２６と、帯電器２７と、書き込み装置２８と、Ｂ色現像器３００、Ｄ色現像器４００、クリーニング装置３０を具備しており、第一の画像形成ユニットＩと同じ姿勢で装置本体に装着される。第二の画像形成ユニット２も、第一の画像形成ユニット１に適用されている、図２に示す回転伝達機構と同じ機構を有する。
【００２３】
各画像形成ユニット１，２は、装置本体に対し着脱自在に設けられる。各感光体ドラム１６、２６の回転は中間転写ベルト１０の走行と同期しており、その周速は、中間転写ベルト１０の走行速度と厳密に一致するように定められている。尚、帯電器１７、２７に代えて、コロナ放電器またはブラシからなる帯電装置を採用することができる。
【００２４】
第一の画像形成ユニット１のＡ色現像器１００はマゼンタトナーを、Ｃ色現像器２００はシアントナーをそれぞれ収容している。第二の画像形成ユニット２、すなわち転写部４５に近い方の画像形成ユニットに設けられたＢ色現像器３００にはイエロートナーが、そしてＤ色現像器４００には黒色トナーがそれぞれ収容される。黒色トナーはカラーコピーだけでなく黒白コピーに使用されるので、黒白コピーをとるときの複写速度を上げるために、Ｄ色現像器４００は転写部４５に近い方の第二の画像形成ユニット２に設けるのが有利である。
【００２５】
帯電器１７、２７と書き込み装置１８、２８とによる周知の方法（一様な帯電及び書き込み）で形成された各感光体ドラム１６、２６上の静電潜像は、それぞれ現像ローラ１０１、２０１、３０１、４０１により現像される。４個の現像器１００、２００、３００、４００は互に同様の構成を有し、周知のカラー現像器を採用することができる。また、現像ローラ１０１、２０１、３０１，４０１には、現像動作時に回転する非磁性スリーブと、この非磁性スリーブ内に配置された磁石からなる周知の現像ローラを採用している。
【００２６】
各感光体ドラム１６、２６には、転写用のバイアス電圧が印加される第一の転写ブラシ４１および第二の転写ブラシ４２が、中間転写ベルト１０を挾んでそれぞれ設けられている。また、駆動ローラ１３には、転写用のバイアス電圧が印加される転写ローラ１１が、中間転写ベルト１０を介して接離自在に設けられている。駆動ローラ１３と転写ローラ１１とによりカラー画像の転写部４５が構成されている。尚、転写手段として第一の転写ブラシ４１および第二の転写ブラシ４２に代えて、コロナ放電器またはローラ帯電器を採用することができる。従動ローラ１２には中間転写ベルト１０の表面に残存するトナーを除去するベルトクリーニング装置５７が中間転写ベルト１０を介して接離自在に設けられている。
【００２７】
第一、第二画像形成ユニット１，２の下方には、積載された転写紙Ｐを図１において右方に一枚ずつ送り出す給紙装置が配置される。この給紙装置から送り出された一枚の転写紙Ｐは、レジストローラ４４によって転写部４５に給送される。
転写部４５の斜め上方には、回転駆動される加熱ローラ４７とこれに圧接して回転する加圧ローラ４８とからなる定着装置５０が配置されている。加熱ローラ４７には、加熱ローラ４７の表面にオフセット防止液を塗布する塗布ローラ５１が必要に応じて当接している。定着装置５０の下流側には、定着装置５０から送り出される転写紙を排紙トレイ５３上に送り出す排紙ローラ対５４が配置されている。図１の左上部には、排熱用の排気ファン５５が設けられており、排紙トレイ５３の下位に納められる電装部品が定着装置５０の熱の影響で加熱されるのを防止している。
【００２８】
上記構成のプリンタの画像形成動作を説明する。
（１）第一画像形成ユニット１の感光体ドラム１６に、帯電器１７と書き込み装置１８とによりＡ色現像器１００に対応する静電潜像が形成される。この静電潜像がＡ色現像器１００で可視像化されてマゼンタトナー像（以下、Ｍ像という）が得られる。このＭ像が第一の転写ローラ４１により中間転写ベルト１０に転写される。
（２）一方、中間転写ベルト１０の矢印方向への走行に従い、Ｍ像が第二の画像形成ユニット２に近づく間に、感光体ドラム２６に帯電器２７と書き込み装置２８とによりＢ色現像器３００に対応する静電潜像が形成される。この静電潜像がＢ色現像器３００で可視像化されてイエロートナー像（以下、Ｙ像という）が得られる。このＹ像が第二の転写ローラ４２で中間転写ベルト１０上に、第一の画像形成ユニット１で得られたＭ像と重ねて転写される。
（３）中間転写ベルト１０が更に走行し、Ｍ、Ｙ像の重ね像が第一の画像形成ユニット１に近づく間に、感光体ドラム１６に帯電器１７と書き込み装置１８とによりＣ色現像器２００に対応する静電潜像が形成される。この静電潜像がＣ現像器２００で可視像化されてシアントナー像（以下、Ｃ像という）が得られる。このＣ像が第一の転写ローラ４１で中間転写ベルト１０上に、Ｍ、Ｙ像と重ねて転写される。
（４）Ｍ、Ｙ、Ｃ像の重ね像が、中間転写ベルト１０の走行に従い、第二の画像形成ユニット２に近づく間に、感光体ドラム２６に帯電器２７と書き込み装置２８とによりＤ色現像器４００に対応する静電潜像が形成される。この静電潜像がＤ色現像器４００で可視像化されてブラックトナー像（以下、ＢＫ像という）が得られる。このＢＫ像が第二の転写ローラ４２で中間転写ベルト１０上に、Ｍ、Ｙ、Ｃ像と重ねて転写される。
最終的にカラー画像が中間転写ベルト１０上に形成される頃、給紙装置から送り出された転写紙がレジストローラー対４４で転写部４５に送り込まれ、ここで転写紙Ｐにカラー画像が転写される。転写紙Ｐに転写されたカラー画像は定着装置５０で転写紙Ｐに定着され、この転写紙Ｐは排紙ローラ５４で排紙トレイ５３に送り出される。カラー画像の転写を終えた中間転写ベルト１０はベルトクリーニング装置５７で残存トナーを除去される。
【００２９】
複数枚のプリントを得る場合は、Ｍ像を中間転写ベルト１０に転写した後の第一の画像形成ユニット１で再び次の画像用のＭ像をを形成する。そして、第二の画像形成ユニット２で中間転写ベルト１０のＭ像上にＹ像が重ねて転写されるときに、この重ね合わせ画像と所定の距離をおいた中間転写ベルト１０上に第一の画像形成ユニット１で形成したＭ像を転写する。以後、各画像が第一の画像形成ユニット１及び第二の画像形成ユニット２との対向位置を通過するときに上記（１）〜（４）の工程に従って各画像を完成させ転写紙上に転写する。尚、同時に形成できる画像数は転写紙のサイズによって異なる。転写紙サイズが小さいほど、中間転写ベルト上に同時に担持させることができる画像の数は多くなる。また、転写紙が大きい場合、中間転写ベルト周長によっては同時に２つ以上の画像を形成することができない場合もある。
【００３０】
以上の構成・動作において第一の画像形成ユニット１内の２つの現像ローラ１０１、２０１のうちの１つが感光体ドラム上の静電潜像を現像するために回転して働いているときは、他の１つの現像ローラは回転を停止している。このような現像ローラの駆動及び停止については第二の画像形成ユニット２に関しても同様である。
【００３１】
更に、第一の画像形成ユニット１内の１つの現像ローラ１０１又は２０１が回転して働いているときに、回転を停止させている非動作現像ローラ上の現像剤は感光体ドラムに対し非接触状態とする必要がある。なぜなら、非動作現像ローラ上の現像剤が感光体ドラムに移ったり、感光体上の現像剤が非動作現像ローラ上に移ったりすることによって混色が生じる恐れがあり、これを防止するためである。また、このような非現像状態の現像ローラ上の現像剤を感光体ドラムに対して非接触状態とする必要性は、第二の画像形成ユニット２についても同様である。
【００３２】
そこで、本実施形態においては、非現像状態である現像ローラ上の現像剤を感光体ドラムに対して非接触状態とする現像ユニット回動手段を有している。第一の画像形成ユニット１の２つの現像ローラ１０１、２０１を現像ユニットＵ１とし、２つの現像ローラ１０１、２０１を一体として回転可能に構成している。現像ユニットＵ１の所定角度の回転によって感光体ドラム１６に対する現像ローラ１０１、２０１の位置をずらすことができるようにしている。これによって、現像ローラ１０１、２０１上に形成される現像剤の穂を感光体ドラムに対して非接触状態にすることができるようにしている。また、第二の画像形成ユニットの現像ユニットＵ２の感光体ドラム２６に対する現像ローラ３０１，４０１の位置及び本発明の適用方法についても同様なので、以下には現像ユニットＵ１についてのみ説明する。そこで、現像ローラ１０１、２０１上の現像剤を感光体ドラムに対して非接触状態とする方法について以下に詳説する。
【００３３】
図３乃至図５は、それぞれ、第一の画像形成ユニット１において、マゼンタの画像形成時、シアンの画像形成時、そして、第一の画像形成ユニット駆動停止時の各部材の位置関係を示した図である。これらの図３乃至５において、感光体上流側現像ローラ１０１を含むＡ色現像器と、感光体下流側現像ローラ２０１を含むＣ色現像器からなる現像ユニットＵ１は、画像形成ユニット１の側板７０に対し、第一の現像ユニットＵ１の回動軸Ｏを中心に回動可能に支持されている。また、感光体ドラム１６は、側板７０に対し、感光体ドラム軸中心に回転可能に支持されている。現像ユニットＵ１および感光体ドラムは１６、感光体ドラム軸方向他端側の図示しない画像形成ユニット側板に対しても同様に支持されている。
【００３４】
図３において、感光体ドラム１６の回転方向上流側に配置された現像ローラ１０１は、感光体ドラム１６に対し規定の現像ギャップで回転している。このとき、現像ローラ１０１表面の現像剤が感光体ドラム１６に接触しているともに、感光体ドラム下流側に配置された現像ローラ２０１は、現像剤が感光体ドラム１６に対し非接触状態で停止している。このとき、Ａ色現像器１００は現像位置にあり、Ｃ色現像器２００は非現像位置にある。
【００３５】
図６は、図３に示す状態のときの駆動ギア及び被駆動ギアの位置を示した図である。図６に示すように被駆動ギアとしての歯車１０１Ｇは駆動ギアとしての駆動歯車５００Ｇと噛み合い状態であり、駆動歯車５００Ｇにより回転駆動されている。これによって、現像装置の各部材としての現像剤担持体である現像ローラ１０１およびパドルローラ１０２、スクリューコンベア１０３が回転する。一方、歯車２０１Ｇは駆動歯車５００Ｇと非噛み合い状態であり、現像ローラ２０１およびパドルローラ２０２、スクリューコンベア２０３は停止している。現像機能を感光体ドラム１６の回転方向下流側に配置された現像ローラ２０１に切り替えるためには、ユニット回動手段によって現像ユニットを回動軸Ｏを中心に時計回り方向に回動させる。図４は、シアンの画像形成時における各部材の位置関係を示した図である。感光体ドラム下流側に配置された現像ローラ２０１が感光体ドラム１６に対し、規定の現像ギャップとなっているとともに、感光体ドラム上流側に配置された現像ローラ１０１は、現像剤が感光体ドラム１６に対し非接触状態となっている。このとき、Ａ色現像器１００は非現像位置にあり、Ｃ色現像器２００は現像位置にある。
【００３６】
図７は、図４に示す状態のときの駆動ギア及び被駆動ギアの位置を示した図である。図７に示すように、被駆動ギアとしての歯車２０１Ｇは駆動ギアとしての駆動歯車５００Ｇと噛み合い状態であり、駆動歯車５００Ｇを回転駆動されている。これによって、現像剤担持体である現像ローラ２０１およびパドルローラ２０２、スクリューコンベア２０３が回転する。一方、歯車１０１Ｇは駆動歯車５００Ｇと非噛み合い状態であり、現像ローラ１０１およびパドルローラ１０２、スクリューコンベア１０３は停止している。
【００３７】
更に、本実施形態においては、第一の画像形成ユニットＩのＡ色現像器１００、Ｃ色現像器２００を共に非現像位置に移動させることができる。この本実施形態の特徴について以下に説明する。
図５は、本実施形態の特徴であるＡ色現像器１００、Ｃ色現像器２００が共に非現像位置にあるときの説明図である。例えば、モノクロ画像を形成するとき、第一の画像形成ユニット内に設けたＡ色現像器１００とＣ色現像器２００はどちらも駆動する必要がなくなる。このとき、これらの現像機能を停止させるために、現像ユニットＵ１をユニット回動手段によって回動軸Ｏを中心に図４の向きから反時計回り方向に回動させている。そして、次のような状態となったとき、現像ユニットＵ１の回動を停止させる。即ち、感光体ドラム下流側に配置された現像ローラ２０１上の現像剤が感光体ドラム１６に対し非接触状態となり、かつ感光体ドラム上流側に配置された現像ローラ１０１上の現像剤も感光体ドラム１６に対し非接触状態とるときである。これによって、現像ユニットＵ１に設けた２つの現像装置であるＡ色現像器とＣ色現像器が共に非現像位置となる。
【００３８】
以上のようなＡ色現像器１００、Ｃ色現像器２００の動作は、次のように各部材を配置することで実現できる。駆動歯車５００Ｇを、Ａ色現像器の現像ローラ１０１が感光体ドラム１６に対し規定の現像ギャップにあるとき、歯車１０１Ｇと噛み合い状態となる位置に配置する。更に駆動歯車５００Ｇを、Ｃ色現像器の現像ローラ２０１が感光体ドラム１６に対し規定の現像ギャップにあるとき、歯車２０１Ｇと噛み合い状態となる位置に配置する。そして、Ａ色現像器の現像ローラ１０１が感光体ドラム１６に対し規定の現像ギャップにあるとき、Ｃ色現像器の位置が次のような位置となっていることである。それは、Ｃ色現像器の現像ローラ２０１が感光体ドラム１６に対し規定の現像ギャップにある位置から離れるとともに、歯車２０１Ｇが駆動歯車５００Ｇから離れる方向に回動軸Ｏを中心に、所定の回動角θだけ回動した位置である。
【００３９】
ここで、現像ユニットＵＩの回動角θｒは、以下のように決定する必要がある。
現像ユニットＵＩ内のＡ色現像器１００とＣ色現像器２００をどちらも現像機能停止（以下、現像ユニットの機能停止）状態を考慮した場合、現像ローラ１０１、２０１上の現像剤と感光体ドラム１６の間隔を次のように確保する必要がある。現像動作時に規定の現像ギャップを保持できるとともに、現像機能停止時に２つの現像ローラ１０１，２０１の両方上の現像剤が感光体ドラム１６に移らない程度に感光体ドラムから離間した状態を保てることである。これは、現像ローラ１０１、２０１上の現像剤が感光体ドラム１６に移ること、および感光体１６上の現像剤が他の色の現像剤を担持する現像ローラ１０１、２０１上に移ることによる混色を防止するために必要である。
【００４０】
図８は、現像ユニットＵＩの回動角θｒと、現像ユニット回動軸Ｏ、感光体ドラム回転軸Ｘ、現像ローラ回転軸Ｙの互いの距離との関係を示した説明図である。但し、
Ｌ：現像ユニット回動軸Ｏと感光体ドラム回転軸Ｘとの間隔
ｒ１：一方の現像ローラ回転軸と現像ユニット回動軸Ｏとの間隔
ｒ２：他方の現像ローラ回転軸と現像ユニット回動軸Ｏとの間隔
Ａｏｎ：現像装置が現像位置にあるときに必要な感光体ドラム回転軸と現像ローラ回転軸との間隔
Ａｏｆｆ：現像装置が非現像位置にあるときに必要な感光体ドラム回転軸と現像ローラ回転軸との間隔
とする。
現像ユニット回動軸Ｏと感光体回転軸Ｘ、現像動作時現像ローラ回転軸Ｙが形成する三角形において、∠ＹＯＸの角度をθ’ｏｎとすると、以下の数３の関係が成り立つ。
〔数３〕
Ａｏｎ２＝ｒ２２＋Ｌ２−２・ｒ・Ｌ・ｃｏｓθ’ｏｎ
【００４１】
また、現像ユニット回動軸Ｏと感光体回転軸Ｘ、非現像時現像ローラ回転軸Ｙ’が形成する三角形において、∠Ｙ’ＯＸの角度をθ’ｏｆｆとすると、以下の数４の関係が成り立つ。
〔数４〕
Ａｏｆｆ２＝ｒ２２＋Ｌ２−２・ｒ・Ｌ・ｃｏｓθ’ｏｆｆ
【００４２】
以上より、一方の現像ローラを現像位置から非現像位置に切り替えるために最低限必要な現像ユニット回動角θ’は、以下の数５のように示すことができる。
〔数５〕
θ’＝θ’ｏｆｆ−θ’ｏｎ
＝ｃｏｓ−１｛（ｒ１２＋Ｌ２−Ａｏｆｆ２）／（２・ｒ１・Ｌ）｝−ｃｏｓ−１｛（ｒ１２＋Ｌ２−Ａｏｎ２）／（２・ｒ１・Ｌ）｝
ここで、２つの現像ローラ１０１，２０１の回転軸において現像ユニット回動軸Ｏからの間隔が異なる場合、次のことが言える。それぞれの現像ローラ１０１，２０１を現像位置から非現像位置に切り替えるために最低限必要な現像ユニット回動角θ’は、現像ユニット回動軸Ｏから現像ローラ軸が近い方がより大きくなる。
【００４３】
そこで、
ｒ１：一方の現像ローラ回転軸と現像ユニット回動軸Ｏの間隔
ｒ２：他方の現像ローラ回転軸と現像ユニット回動軸Ｏの間隔
としたとき、それぞれの現像ローラが現像状態から非現像状態に切り替わるために最低限必要な現像ユニット回動角θ’１、θ’２は、上記数５にｒ１、ｒ２をそれぞれ代入して以下のように示すことができる。
θ’１＝ｃｏｓ−１｛（ｒ１２＋Ｌ２−Ａｏｆｆ２）／（２・ｒ１・Ｌ）｝−ｃｏｓ−１｛（ｒ１２＋Ｌ２−Ａｏｎ２）／（２・ｒ１・Ｌ）｝
θ’２＝ｃｏｓ−１｛（ｒ２２＋Ｌ２−Ａｏｆｆ２）／（２・ｒ２・Ｌ）｝−ｃｏｓ−１｛（ｒ２２＋Ｌ２−Ａｏｎ２）／（２・ｒ２・Ｌ）｝
よって、現像ユニットＵ１の現像機能停止を考慮した場合、上記式で求められるθ’１とθ’２とを足した角度以上の回動角を確保することにより、確実な現像機能切り換えが可能となる。
よって、現像ユニット回動角θｒを、
〔数１〕
θｒ≧［ｃｏｓ−１｛（ｒ１２＋Ｌ２−Ａｏｆｆ２）／（２・ｒ１・Ｌ）｝−ｃｏｓ−１｛（ｒ１２＋Ｌ２−Ａｏｎ２）／（２・ｒ１・Ｌ）｝］＋［ｃｏｓ−１｛（ｒ２２＋Ｌ２−Ａｏｆｆ２）／（２・ｒ２・Ｌ）｝−ｃｏｓ−１｛（ｒ２２＋Ｌ２−Ａｏｎ２）／（２・ｒ２・Ｌ）｝］
とする。
【００４４】
次に、現像ローラの駆動切り換えを考慮した場合、現像動作時に歯車の噛み合い状態を保持できるとともに、非現像動作時に、現像ローラ被駆動歯車の歯先と駆動歯車５００Ｇの歯先が干渉しない間隔を確保する必要がある。
【００４５】
図９は、現像ユニットＵＩの回動角θｇと、現像ユニット回動軸Ｏ、駆動歯車回転軸Ｚ、現像ローラの被駆動歯車回転軸Ｙの互いの距離との関係を示した説明図である。ただし、本実施形態においては、現像ローラの被駆動歯車回転軸Ｙは、図８で示した現像ローラ回転軸Ｙと同じ軸を使用する。但し、
ｌ：現像ユニット回動軸Ｏと駆動歯車回転軸Ｚとの間隔
ｓ：現像ローラ被駆動歯車回転軸Ｙと現像ユニット回動軸Ｏとの間隔
ａ：噛み合い状態における駆動歯車回転軸Ｚと現像ローラ被駆動歯車回転軸Ｙの間隔
ｍ：ギヤ部材のモジュール
とする。
現像ユニット回動軸Ｏと駆動歯車回転軸Ｚ、現像動作時現像ローラ被駆動歯車回転軸Ｙが形成する三角形において、∠ＹＯＺの角度をθｏｎとすると、以下の数６の関係が成り立つ。
〔数６〕
ａ２＝ｓ２＋１２−２・ｓ・ｌ・ｃｏｓθｏｎ
【００４６】
また、現像ユニット回動軸Ｏと駆動歯車回転軸Ｚ、非現像時現像ローラ被駆動歯車回転軸Ｙ’が形成する三角形において、∠Ｙ’ＯＺの角度をθｏｆｆとすると、以下の数７の関係が成り立つ。
〔数７〕
（ａ＋２・ｍ）２＝ｓ２＋１２−２・ｓ・ｌ・ｃｏｓθｏｆｆ
【００４７】
以上より、歯車の噛み合い状態から、非噛み合い状態に切り替えるために最低限必要な現像ユニット回動角θｇは、以下の数８のように示すことができる。
〔数８〕
θｇ＝θｏｆｆ−θｏｎ
＝ＣＯＳ−１［｛ｓ２＋１２−（ａ＋２・ｍ）２｝／（２・ｓ・ｌ）｝−ＣＯＳ−１｛（ｓ２＋１２−ａ２）／（２・ｓ・ｌ）｝
ここで、２つの現像ローラ被駆動歯車１０１Ｇ，２０１Ｇの回転軸において現像ユニット回動軸Ｏからの間隔が異なる場合、最低限必要な現像ユニット回動角θｇは、現像ユニット回動軸Ｏから近い方がより大きくなるのは明らかである。
【００４８】
ｓ１：一方の現像ローラ被駆動歯車回転軸と現像ユニット回動軸Ｏとの間隔
ｓ２：他方の現像ローラ被駆動歯車回転軸と現像ユニット回動軸Ｏとの間隔
ｓ１＜ｓ２
としたとき、歯車の噛み合い状態から、非噛み合い状態に切り替えるために最低限必要な現像ユニット回動角θｇは、上記数８の式のｓにｓ１を代入した値となる。このことから、歯車の噛み合い状態から、非噛み合い状態に確実に切り替わるようにするためには、現像装置の回動角θｇが以下の条件を満たすようにすることである。
〔数２〕
θｇ≧ｃｏｓ−１［｛ｓ１２＋ｌ２−（ａ＋２・ｍ）２｝／（２・ｓ１・ｌ）］−ｃｏｓ−１｛（ｓ１２＋ｌ２−ａ２）／（２・ｓ１・ｌ）｝
θｇが数２の条件を満たすようにすることにより、確実な現像装置内の部材の駆動切り換えが可能となる。
【００４９】
尚、第一の現像ユニットＵ１の駆動停止時には、２つの現像ローラ１０１、２０１は共に非現像位置に移動させることができる。このとき、駆動歯車５００Ｇが一方の現像ローラ被駆動歯車と噛み合った状態となっている場合も考えられる。この場合、駆動歯車５００Ｇの回転自体を停止させれば、２つのＡ色現像器１００、Ｃ色現像器２００内の部材の駆動を停止させることができる。よって、現像に使用しない現像器内の各部材が駆動されないので、現像剤が不要な攪拌を受けることがなく、現像剤の長寿命化にも効果がある。
【００５０】
以上より、上記の数１と数２の２つの条件を共に満足する角度を回動角θとして現像ユニットＵ１の駆動を行うことにより、確実な現像機能切り替えと現像駆動切り換えとを同時に達成することができる。また、このような条件で現像ユニットＵ１の回動を行うことができるように、現像器等の配置を行うようにするものである。
【００５１】
〔実施形態２〕
次に、実施形態２について説明する。実施形態２において、プリンタ本体の装置構成は、実施形態１と同様なので、説明を省略する。以下には、本実施形態２の特徴部について説明する。
上記実施形態１では、２つの現像ローラ被駆動歯車１０１Ｇ，２０１Ｇの回転軸の現像ユニット回動軸Ｏからの間隔が異なる場合について説明した。実施形態１の構成を採用すると、現像ユニット回動軸Ｏから近い方の現像ローラ被駆動歯車にとって必要な回動角θｇを確保している。このため、現像ユニット回動軸Ｏから離れた方の現像ローラ被駆動歯車は、非現像動作時に必要以上に感光体（および駆動歯車５００Ｇ）から離れた状態となる。そして、装置内での現像器配置の自由度を更にアップする構成が考えられるところである。
【００５２】
以上の観点から、２つの現像ローラ被駆動歯車１０１Ｇ，２０１Ｇの回転軸と現像ユニット回動軸Ｏからの間隔を等しく配置することで、より省スペースな現像切り換え機構を実現できる。この場合、現像ユニットＵ１の必要回動角θｒは、以下の数９のように示すことができる。
【００５３】
２つの現像ローラ１０１，２０１の現像機能停止を考慮した場合
Ｌ：現像ユニット回動軸Ｏと感光体ドラム回転軸Ｘとの間隔
ｒ：現像ローラ回転軸と現像ユニット回動軸Ｏの間隔
Ａｏｎ：現像装置が現像位置にあるときに必要な感光体ドラム回転軸と現像ローラ回転軸との間隔
Ａｏｆｆ：現像装置が非現像位置にあるときに必要な感光体ドラム回転軸と現像ローラ回転軸との間隔
としたとき、
〔数９〕
θ＝２・（θ’ｏｆｆ−θ’ｏｎ）
＝２・［ｃｏｓ−１｛（ｒ２＋Ｌ２−Ａｏｆｆ２）／（２・ｒ・Ｌ）｝−ｃｏｓ−１｛（ｒ２＋Ｌ２−Ａｏｎ２）／（２・ｒ・Ｌ）｝］
【００５４】
また、現像ローラの駆動切り換えを考慮した場合
ｌ：現像ユニット回動軸Ｏと駆動歯車回転軸Ｚの間隔
ｓ：現像ローラ被駆動歯車回転軸と現像ユニット回動軸Ｏの間隔
ａ：噛み合い状態における駆動歯車回転軸Ｚと現像ローラ被駆動歯車回転軸の間隔
ｍ：ギヤ部材のモジュール
としたとき、次の数１０に示す回動角θが必要となる。
〔数１０〕
θ＝θｏｆｆ−θｏｎ
＝ｃｏｓ−１［｛ｓ２＋ｌ２−（ａ＋２・ｍ）２｝／（２・ｓ・ｌ）］−ｃｏｓ−１｛（ｓ２＋ｌ２−ａ２）／（２・ｓ・ｌ）｝
【００５５】
上記の数９と数１０の２つの条件を共に満足する角度を回動角θとして現像ユニットＵ１の駆動を行うことにより、実施形態１よりも更に省スペースな現像切り換え機構を実現でき、現像器配置の自由度も増すことができる。そして、確実な現像機能切り替えと現像駆動切り換えとを同時に達成することができる。但し、このような条件で現像ユニットの回動を行うことができるように、現像器等の配置を行うようにする。
【００５６】
図１０は、駆動歯車５００Ｇと現像ローラ被駆動歯車１０１Ｇ、２０１Ｇとの歯先の位置関係を示した図である。図１０に示すように、現像ローラ被駆動部材および現像ローラ駆動部材として歯車を用いた場合、歯車の歯先同士が当接してしまうことがある。現像ユニット回動動作において、現像ローラ被駆動歯車１０１Ｇ、２０１Ｇと駆動歯車５００Ｇが非噛み合い位置から噛み合い位置に移動する際、両歯車の回転位置によっては歯先同士が当接する場合がある。この場合、現像ユニットＵ１の回動動作が不能となる場合がある。
この対策としては、現像ユニット回動動作中において、駆動歯車５００Ｇの回転動作を維持し続けることが考えられる。このように駆動すると、回動動作中に両歯車５００Ｇと１０１Ｇ、又は５００Ｇと２０１Ｇの歯先同士が当接しても、駆動歯車５００Ｇは回転しているため、歯先同士の当接状態を確実に解除することができる。このため、現像ユニットＵ１の回動動作を確実に行うことが可能となる。
【００５７】
また、ここで、現像駆動時の駆動歯車回転数がある程度以上高回転数である場合、現像ユニット回動動作中の駆動歯車回転数を現像駆動時と同一の高回転数とすると次のような不具合が発生する恐れがある。駆動歯車５００Ｇと現像ローラ被駆動歯車との噛み合い解除位置付近において、両歯車の歯先が激しく当接・離脱を繰り返す状態となり、異常音が発生するとともに、歯先の損傷の懸念もある。よって、この場合は現像ユニット回動動作中の駆動歯車回転数は、現像駆動時と比較して十分に低い回転数とすることが望ましい。
【００５８】
また、高画質の画像出力を実現するためには、現像状態において現像ローラ１０１，２０１と感光体１６との間隔、いわゆる現像ギャップを高精度に維持する必要がある。以上に述べた構成において、現像動作中に、現像ユニット回動軸Ｏ中心に不要な回動力が生じる場合、現像ギャップ高精度維持の障害となる。
【００５９】
現像ユニット回動軸Ｏが現像ユニットの重心から離れている場合、現像ユニットＵ１には、重力により常に現像ユニット回動軸Ｏまわりの回動力が作用する。この力は、上流側現像ローラ１０１と下流側現像ローラ２０１に対し、一方には現像ギャップ拡大方向、他方には現像ギャップ縮小方向に働くため、現像動作中の現像ギャップ高精度維持の大きな障害となる。そこで、ほん実施形態においては、現像ユニット回動軸Ｏを、現像ユニット重心を通る軸上に設けている。これにより、現像動作中の現像ギャップ高精度維持が実現でき、出力画像の高画質化が可能となる。
【００６０】
以上、実施形態１及び２の画像形成装置において、現像状態にでの現像ギャップを高精度に維持するためには、現像ユニット回動駆動機構に高精度の回動動作および回動停止位置の高精度維持が必要となる。現像ユニットＵ１を歯車等により直接回動駆動した場合、微小な現像ユニット回動角θに対し、高精度な回動動作や回動停止位置の高精度維持は困難となる。
【００６１】
図３乃至５および図６、７に示すように、実施形態１及び２では現像ユニット回動駆動機構として、偏芯カム機構を採用している。偏芯カム６１を採用した場合、現像ユニットＵ１の回動角θが微小であっても、対応する偏芯カム回転角はある程度大きな角度を確保することができる。よって、高精度の回動動作および回動停止位置の高精度維持が可能となり出力画像の高画質化が実現できる。
【００６２】
ところで、現像動作中の現像ローラ１０１、２０１には、現像ギャップにおける現像剤抵抗により現像ギャップを拡大しようとする力が働き、現像ユニット回動軸Ｏまわりの回動力が作用する。また、現像ローラ被駆動歯車１０１Ｇ，２０１Ｇに対する駆動歯車５００Ｇの駆動力は、歯車の圧力角の影響により、現像ユニット回動軸Ｏまわりの回動力を含む。
【００６３】
このため、偏芯カム機構を採用した場合、偏芯カム６１のカム面と被駆動側のカム当接面６２が常に当接した状態を維持する必要がある。しかし、カム当接面６２をカム面方向に付勢する機構を設けた場合、必要駆動力が増大し、偏芯カム駆動機構の大型化、コスト増大、消費電力増大の問題がある。
図３乃至５および図６、７において、現像ユニット回動軸Ｏと平行な軸を中心に回転するカム軸６０には、偏芯カム６１が固定されている。現像ユニットＵ１には、前記偏芯カム６１のカム面に当接するカム当接面６２が一体に形成されており、前記カム当接面６２は、現像ユニット回動方向に対し略垂直な２平面で構成されている。前記２平面６２は前記カム面を狭持する方向で偏芯カム６１に当接している。
【００６４】
上記構成により、現像ユニットＵ１に対し、現像ユニット回動軸Ｏまわりの不要な回動力が発生した場合においても、偏芯カム６１のカム面と現像ユニットＵ１のカム当接面６２が常に当接した状態を維持することが可能となる。これにより、現像ユニットＵ１の高精度の回動動作および回動停止位置の高精度維持による出力画像の高画質化が実現できるとともに、偏芯カム駆動機構の小型低コスト化、低消費電力化が実現できる。
【００６５】
ここで、現像ユニットＵ１の回動軸Ｏ方向両端近傍にカム当接面６２を設けるとともに、カム軸６０は現像ユニットの回動軸方向両端のカム当接面６２に当接する２つの偏芯カム６１を固定する。これにより、現像ローラ回転軸方向の画像領域全域において、現像ギャップの高精度に維持することが可能となり、出力画像のさらなる高画質化が実現できる。
【００６６】
図１１及び１２は、カム当接面６２から偏芯カム６１のカム面に働く当接力の方向を示した図である。上記実施形態１及び２のように、現像ユニット回動駆動機構として偏芯カム機構を採用した場合、この当接力の方向によって、回動停止位置に影響が生じる。
図１１に示すように、上記当接力の方向Ｐ１が、カム軸６０の回転中心近傍を通る方向であれば、現像ユニットＵ１に不要な回動力が生じてもカム軸６０を回転させる方向の力は発生せず、回動停止位置の高精度維持が可能である。しかしながら、図１２に示すように、現像ユニット回動動作時のカム軸回転角がある程度小さい場合は、上記当接力の方向Ｐ２が、カム軸６０の回転中心近傍を通る方向とはならない。このため、現像ユニットＵ１に不要な回動力が生じた場合、カム軸６０を回転させる方向の力が発生してしまう。
【００６７】
このようなカム軸６０を回転させる不要な力の発生という問題の対策として、まず、図１３に示すように、カム軸６０の回転駆動源として、ステッピングモータ８０を用いることが考えられる。同図において、カム軸６０には、同軸上にカム被駆動歯車８１Ｇが固定されている。そして、カム被駆動歯車８１Ｇは、ステッピングモータ８０の駆動軸に固定されたカム駆動歯車８２Ｇと噛み合い、ステッピングモータ８０の回転により回動され、その結果カム軸６０は回転駆動される。ステッピングモータ８０は、回転停止状態において、モータにホールド電流を供給することによって、駆動軸の回転を規制することが可能である。以上のように、カム軸６０の回転駆動源にステッピングモータ８０を用いるとともに、カム軸６０の回転停止時にモータにホールド電流を供給する。これにより、現像ユニットＵ１に不要な回動力が生じカム軸６０を回転させる方向の力が発生しても、カム軸６０の回転は規制される。そして、現像ユニット回動停止位置の高精度維持が可能となり、現像ギャップの高精度維持、出力画像の高画質化が実現できる。
【００６８】
図１４は、カム軸を駆動する他の機構の説明図である。図１４においては、カム軸６０を駆動する機構として、カム軸６０と同軸上にウォームホイール８３を設け、このウォームホイール８３をウォーム軸８４により駆動する構成を用いている。ウォーム軸８４は回転停止状態において、ウォームホイール８３が外力により回転方向の力を受けても、回転を規制する作用を有する。よってカム軸６０の駆動機構としてウォームホイール８３、ウォーム軸８４を用いることにより、カム軸６０を回転させる不要な力が発生してもカム軸６０の回転を規制することができる。従って、カム軸６０の回転停止時に、現像ユニットＵ１に不要な回動力が生じ、カム軸６０を回転させる方向の力が発生しても、現像ユニット回動停止位置の高精度維持が可能となる。そして、現像ギャップの高精度維持、出力画像の高画質化が実現できる。
【００６９】
図１３に示したように、カム軸６０の回転駆動源として、ステッピングモータ８０を用いた場合、他の効果として、駆動ステップ数を設定することにより、任意の回動量を容易に規定できることが上げられる。よって、２つの現像ローラ１０１、２０１のうち一方の現像ローラが現像状態となる現像ユニット回動規定位置から、他方の現像ローラが現像状態となる現像ユニット回動規定位置までのカム軸回転量を、駆動ステップ数を設定するだけで容易に、高精度に規定できる。ここで、ステッピングモータ８０には、脱調が生じると駆動ステップ数が管理不能となる問題がある。しかし、現像ユニット回動動作中において、動作の基準となる回動位置を検出するセンサー等の検出手段を設けることで、このような問題も解消できる。検出によって得られた回動基準位置から現像ユニット回動規定位置までに必要な駆動ステップ数を記憶しておくことにより、脱調が生じた場合でも、迅速に現像ユニット回動動作を再開することが可能となる。
【００７０】
上述のように、カム軸６０の回転駆動源として、ステッピングモータ８０を用いた場合、現像ユニット回動規定位置までのカム軸回転量を、駆動ステップ数を設定するだけで規定できる。このことは即ち、設定する駆動ステップ数を調整することにより、現像ローラ１０１、２０１と感光体ドラム１６の間隔、つまり現像ギャップを調整できるということである。
【００７１】
既に述べたようにに、高画質の画像出力を実現するためには、現像状態において、現像ギャップを高精度に維持する必要がある。しかしながら、最適な現像ギャップは、温度、湿度等の環境条件や、トナー濃度、帯電電位、露光部電位等のプロセス条件により変化することが知られている。よって、これらの条件の変化に応じ、常に最適な現像ギャップを維持することができれば出力画像の大幅な高画質化が可能となる。
そこで、環境条件やプロセス条件を検出する検出装置を設け、その検出結果に基づき最適な現像ギャップを決定する。更に、最適な現像ギャップを実現するステッピングモータ駆動ステップ数を導出し、導出した駆動ステップ数で現像ユニット回動動作を行う。これらを組み合わせて行うことによて、環境条件やプロセス条件の変化に応じ、常に最適な現像ギャップを維持することが可能となる。
また、画像形成装置における出力画像には、カラー画像や白黒画像、写真画像や文字画像等様々な形態があり、それぞれの画像形態において最適なプロセス条件が異なる。このため、従来から、画像出力時にユーザが任意の画像モードを選択することにより、出力する画像形態に最適なプロセス条件が自動的に選択され、出力画像の高画質化を達成する方法が知られている。そして、現像ギャップに関しても出力画像形態により最適な条件が存在すると考えられ、出力画像形態に応じ、常に最適な現像ギャップを維持することにより、出力画像の大幅な高画質化が可能となる。
本実施形態１及び２においても、次のようにして現像ギャップの切り替えを行っても良い。即ち、出力画像モードを設定する設定装置を設け、その設定に基づき最適な現像ギャップを決定する。更に、最適な現像ギャップを実現するステッピングモータ駆動ステップ数を導出し、導出した駆動ステップ数で現像ユニット回動動作を行う。このような現像ギャップの切り替えを行うことにより、出力画像モードに応じ、常に最適な現像ギャップを維持することが可能となる。
【００７２】
ところで、現像ユニット回動動作において現像ギャップを規定する回動停止位置精度を、偏芯カム６１の偏芯量等のメカ精度で規制する場合、次のような不具合が発生する恐れがある。温度、湿度等の環境条件による寸法変動や、経時的な寸法変動も考慮して各部品を高精度で製作する必要があり、コスト低減の大きな障害となる。また、ステッピングモータ８０の駆動ステップ数により現像ユニット回動角θを管理する場合、ステッピングモータ８０に脱調が生じると、駆動ステップ数が管理不能となる問題がある。
これに対し、現像ローラ回転軸と感光体回転軸との間隔を検出する検出装置を設け、現像ユニット回動動作において、この検出装置の検出信号に基づき現像ユニット回動停止位置を決定することが考えられる。これによって、現像ギャップを規定する回動停止位置の高精度化が可能となる。また、検出装置位置決め精度以外の寸法精度を吸収できるため部品製作の低コスト化が実現できると共に、ステッピングモータ脱調の影響も生じない。
【００７３】
図１５は、このような現像ユニット回動停止位置の決定を行うことができる構成例を示した図である。図示しない画像形成ユニットＵ１に光学センサ９０を固定し、光学センサ９０によって現像ユニット回動時の現像ローラ軸位置を検出する。その検出結果に基づいて現像ユニット回動停止位置を決定するものである。
【００７４】
図１６は、現像ユニット回動停止位置の決定を行う他の構成例を示した図である。この例では、光学センサ９０を、現像ギャップ内に現像剤が存在しない現像ローラ１０１，２０１両端近傍に配置する。そして、光学センサ９０によって現像ローラ表面と感光体表面との間隔を直接検出し、その検出結果に基づいて現像ユニット回動停止位置を決定する。図１６の構成を採用することにより、現像ギャップを直接測定しその結果を用いるので、現像ギャップ精度を大幅に向上することができる。
【００７５】
また、上記のように、高画質の画像出力を実現するためには、現像状態において、現像ギャップを高精度に維持する必要がある。しかし、最適な現像ギャップは、温度、湿度等の環境条件や、トナー濃度、帯電電位、露光部電位等のプロセス条件により変化することが知られている。よって、これらの条件の変化に応じ、常に最適な現像ギャップを維持することにより、出力画像の大幅な高画質化が可能となる。
上記図１５，１６で示したような構成において、現像ユニット回動停止位置検出手段９０として、光学センサ等のように検出位置の変化により検出信号がある程度のリニアリティをもって変化する検出装置を用いるのが好ましい。このような検出装置を用いた場合、現像ユニット回動停止の目標となる検出信号値を変化させることにより、現像ユニット回動停止位置、つまり現像ギャップを変化させることが可能となる。
よって、環境条件やプロセス条件を検出する検出装置を設け、その検出結果に基づき最適な現像ギャップを決定する。そして更に、最適な現像ギャップを実現する現像ユニット回動位置検出信号値を導出し、導出した検出信号値を目標に、現像ユニット回動動作を行う。これにより、環境条件やプロセス条件の変化に応じ、常に最適な現像ギャップを維持することが可能となる。
【００７６】
また、出力画像モードに応じ、常に最適な現像ギャップを維持できるよう構成しても良い。このためには、上述したような出力画像モードを設定する設定装置を設け、その設定に基づき最適な現像ギャップを決定する。更に、最適な現像ギャップを実現する現像ユニット回動位置検出信号値を導出し、導出した検出信号値を目標に、現像ユニット回動動作を行う。
このように、出力画像モードに応じて常に最適な現像ギャップを維持するようにすれば、出力画像の大幅な高画質化が可能となる。
【００７７】
ここで、上記のように環境条件やプロセス条件等の変化に応じて現像ギャップを変化可能とするために現像ユニット回動範囲を変化させる必要が生じる。しかし、実施形態１及び２においては、現像ユニット回動範囲の設定に、現像器１００，２００に対する駆動の切り替え機構が関与している。現像ギャップの設定可能範囲は、現像ローラ被駆動歯車および駆動歯車５００Ｇの噛み合い状態が維持できる現像ユニット回動範囲により決定されるため、現像ギャップを広範囲で設定可能とすることはできない。しかしながら、高画質画像出力における最適現像ギャップは微小であるため、各種条件変化による最適現像ギャップの変動範囲を充分満足することが可能である。
また、実施形態１及び２においては現像ギャップを一定として現像ユニットＵ１の必要回動角θをもとめたものである。環境条件やプロセス条件等の変化に応じて現像ギャップを変化可能とするためには、そのための現像ギャップ設定範囲に対応する現像ユニット回動角度分、現像ユニットの必要回動角θを大きく確保する必要があることは言うまでもない。
【００７８】
尚、以上の実施形態１乃び２においては、現像ローラ被駆動部材および現像ローラ駆動部材として歯車を用いた場合の構成について述べた。しかし、被駆動部材および駆動部材として適応できる手段はこの限りではない。特に、被駆動部材および駆動部材として、高摩擦周面を有するローラ部材を用いた場合、駆動部材と被駆動部材の駆動状態、非駆動状態の切り換えは、２つのローラ部材周面の当接、非当接により実現できる。このため、現像ユニット回動角θの決定は、現像機能切り換えのみを考慮すればよく、装置内における現像器配置の自由度が広がり、より小型化が可能となる。
また、実施形態２で現像ユニット回動動作中に駆動歯車５００Ｇを回転し続けたり、駆動歯車回転数の回転数を現像駆動時と比較して十分に低くしたりする必要がなく、動作、構成の簡素化が可能となる。
尚、高摩擦周面を有するローラ部材を用いる場合は、駆動力伝達に必要な高摩擦力を確保するため、ローラ部材間に常に充分な当接力を維持する必要がある。これは、現像ユニット回動動作後も、現像ユニット回動機構による駆動力を維持することで実現できるため、とくに特別な構成を付加する必要なく実現できる。
【００７９】
上記実施形態１及び２は、図１に示すプリンタの２つの画像形成ユニット１，２のうち、第一の画像形成ユニット１を例にとって本発明を適用し、説明を行った。しかし、本発明が適用できる装置は、画像形成ユニット１に限るものではない。第二の画像形成ユニット２についても同様にして本発明を適用することができる。
【００８０】
ところで、本出願人は先に画像形成ユニットを用いた中間転写方式の画像形成装置として（特願２００１−３７１４３８）を提案した。この装置は、本実施形態と同様に２つの感光体を有し、各感光体にはそれぞれ２つの現像手段が設けられて画像形成ユニットを構成している。これによって、１つの画像形成ユニットで２色分の画像を形成できるようになっている。また、画像形成ユニット内に設けられた２つの現像手段の現像状態と非現像状態との切り替えを単一の駆動機構によって駆動している。また、この駆動機構によって、非現像状態である側の現像手段の現像ローラは感光体から離間させている。
このように、本実施形態及び特願２００１−３７１４３８の画像形成装置においては、単一の駆動機構により、現像している現像手段以外の現像手段を感光体に対して非現像状態にする現像機能切り換えを行うことができる。更に、駆動源の駆動力を現像手段へ択一的に伝達する現像駆動切り換えをも行うことができる。
【００８１】
従来、複数の現像手段により画像担持体としての感光体上に可視像を多重に形成することで複数色画像を得る方式が特開平５−１４２９１８、特開平６−３２４５７１、特開２０００−１７２０４３に提示されている。この感光体重ね合わせ方式においては、感光体上に２色目以降の可視像を形成する場合、すでに感光体上に形成されている可視像に影響を与えないようにしている。このために、現像スリーブ上現像剤が感光体と非接触の状態で現像を行うものである。さらに、上記特開平５−１４２９１８、特開平６−３２４５７１、特開２０００−１７２０４３においては、感光体上可視像に影響を与えにくい現像方法が提示されている。それは、非接触現像に必須である現像バイアスのＡＣ電圧の波形や、現像ローラ内磁石の磁極配置を工夫することによるものである。しかしながら、感光体上に形成された可視像の上からさらに帯電・露光・現像を繰り返す本方式は、感光体上に先に形成した可視像の劣化を完全に回避することはできず、高画質画像を得ることは困難である。
【００８２】
これに対し、複数の現像手段により感光体上に形成した可視像を、順次、中間転写体に重ね転写し、中間転写体上に複数色画像を形成する中間転写方式のものが種々提示されている。例えば、特開平５−２１６３３７、特開平５−３３３７０１、特開平１１−３３８２５７は、単一の感光体上に各色の可視像を順次形成し中間転写体上に重ね合わせて転写する、単一感光体による中間転写方式である。この中間転写方式の画像形成装置においては、画像担持体としての感光体上には、単色の可視像しか形成しないため、上記方式のような可視像劣化の要因はなく、高画質化が可能である。
【００８３】
単一感光体による中間転写方式においては、感光体上の潜像を現在現像している現像手段以外の現像手段は感光体に対して非接触状態にすることが必要となる。これは、現在感光体上の潜像を現像している現像装置以外の現像装置が感光体上の潜像及び可視像に影響を与えないようにするためである。これを実施する具体的方法としては、最も確実な方法として現在感光体上の潜像を現像している現像装置以外の現像装置を現像位置から待避させる方法が挙げられる。またその方法以外に、現像装置における現像剤担持体としての現像ローラ上の磁気ブラシの穂を切る様々な方法が提示されている。
【００８４】
単一感光体による中間転写方式において、潜像を現像している現像装置以外の現像装置が感光体上の潜像及び可視像に影響を与えないようにするための方法としては、上記公報に次の方法が提示されている。
上記特開平５−２１６３３７においては、次のような種々の方法が提示されている。１つは、現像ローラの回転方向を現像時と逆回転とすることにより、現像ローラ表面から現像剤を除く方法が記載されている。もう１つは、磁気遮蔽板を現像ローラ内で移動可能に設け現像時以外は磁気遮蔽板の位置を移動することにより現像ローラ上の現像剤を減らす方法が記載されている。更には、現像ローラ内の磁石を中心軸回りに回動可能に構成し、現像時以外は現像ローラ上現像剤の穂形成位置を感光体に接触しない位置に移動する方法が記載されている。
特開平１１−３３８２５７においては、次の方法が提示されている。それは、現像ローラの現像位置より回転方向上流側に、スリーブおよびスリーブの中心軸を中心に回動可能な磁石を配設し、磁石の回動により現像位置への現像剤の導入／遮断を切り替える方法である。
また、特開平５−３３３７０１においては、次の方法が提示されている。それは、現像ローラ上の現像剤を除去することにより感光体と現像剤を非接触とする方法において、除去し切れなかった極少量の現像剤による不具合を解消するための方法である。具体的には、現像ローラ上現像剤を除去した後に現像ローラ内磁石を回転することにより除去し切れなかった極少量の現像剤による不具合を解消するものである。
【００８５】
以上のように、単一感光体による中間転写方式のカラー画像形成装置において、潜像を現像している現像装置以外の現像装置が感光体上の潜像及び可視像に影響を与えないようにするための様々な方法が提示されている。
しかしながら、上記の方式は、複数色画像を形成するためには、中間転写体を画像の色だけ回転させる必要があるため、装置高速化が困難である。
【００８６】
また、上述の、感光体重ね合わせ方式においては、感光体の周りに４つの現像手段を配置する必要があり、かつ、感光体周長は最大出力用紙長さより大きい必要があった。これに対し、本実施形態のように２つの現像手段を有する画像形成ユニットを用いた間転写方式の画像形成装置においては、感光体の周りに配置する現像手段が２つであり、感光体周長は出力用紙長さによる制限がない。このため、感光体重ね合わせ方式に比して感光体の大幅な小型化／小径化が可能である。
【００８７】
本実施形態のように２つの現像装置を有する画像形成ユニットを用いる中間転写方式の画像形成装置においては、上記単一感光体による中間転写方式と同様に、感光体上には同時に単色の可視像しか形成しない。このため、感光体重ね合わせ方式のような可視像の劣化要因はなく、高画質化が可能である。また、４色のフルカラー画像を形成する場合、上記単一感光体による中間転写方式においては、１つの感光体の周りに４つの現像手段を配置する必要があり、かつ、中間転写体を４回転する必要があった。これに対し、複数の現像手段を有する画像形成ユニットを用いる中間転写方式の画像形成装置においては、１つの感光体の周りに配置する現像手段が２つであり、中間転写体２回転でフルカラー画像形成が可能である。このため、感光体の小型化／小径化および装置高速化が可能である。
【００８８】
よって、画像形成ユニットを移動する必要がなく、感光体を小径化することも可能なので、装置複雑化、大型化、高コスト化を回避することができる。更に、現像している現像手段以外の現像手段を短時間で確実に感光体に対して非接触状態にすることで混色を確実に防止でき、画像品質の確保が可能である。また更に、単一の駆動源から現像手段への駆動力伝達切り換えをも行うことが可能なので、駆動力の伝達機構が複雑化・大型化することもなくなる。よって、この画像形成装置は有用性の高いものである。
【００８９】
本実施形態のプリンタにおいては、現像ユニット回動手段によって、２つの現像装置位置の切り替えに伴って現像装置への駆動力の付与と非付与との切り替えも行う。また、１つの感光体ドラムの周りに配置する現像装置は２つであり、感光体ドラムの周りに４つの現像装置を配置する場合に比して感光体ドラムを小型化／小径化することが可能である。よって、画像形成ユニット１，２を移動する必要がなく、感光体ドラム１６、２６を小径化することも可能となる。よって、装置複雑化、大型化、高コスト化を回避することができる。
更に、現像を行わない現像装置は非現像位置に移動させておくので、現像を行わない現像装置の現像剤が感光体ドラムに付着し混色するのを防止するために現像ローラ表面の現像剤除去動作を行う必要がない。また、現像ユニット回動手段によって、現像を行わない現像装置の現像ローラを短時間で確実に非現像位置に移動することができ、その現像剤を感光体ドラムから非接触状態にすることができる。よって、混色を確実に防止でき、画像品質を確保することができる。
更に、現像装置位置の切り替えに伴って行う２つの現像装置への駆動力の付与と非付与との切り替えを単一現像装置駆動手段によって行うので、駆動力付与の切り替えが容易でそのための部材も共有することができる。よって、駆動力の伝達機構の複雑化・大型化を回避することもできる。
そして、上記効果に加えて本発明によれば、画像形成を行わない画像形成ユニット内の現像装置の現像ローラ上の現像剤を感光体ドラムから離間させておくことができる。よって、駆動源の構成、感光体ドラムに接触して設けられている他の部材等の駆動状態によって感光体ドラムを駆動させ続けなければならない場合に、移動する感光体ドラム表面がトナーで摺擦されることがない。よって、感光体膜の磨耗・劣化を回避することができる。更に、現像に使用しない現像装置内の各部材が駆動されないので、現像剤が不要な攪拌を受けることがない。以上のことから、感光体および現像剤を長寿命化することができ、ランニングコストの低コスト化および環境負荷低減が可能な画像形成装置を実現することができるという優れた効果がある。
【００９０】
上記実施形態１及び２によれば、回動軸Ｏを中心とした現像ユニットＵ１の回動によって、Ａ色現像器１００とＣ色現像器２００とを共に非現像位置に移動させることができる。よって、第一の画像形成ユニットＵ１内に設けたＡ色現像器１００とＣ色現像器２００をどちらも現像機能停止状態にするときに、両方の現像ローラ１０１，２０１上の現像剤が感光体ドラム１６に接触しないようにすることができる。よって、感光体ドラム１６の駆動を継続させても、ドラム表面がトナーで摺擦されることがなきく、感光体膜の磨耗・劣化を回避することができるという効果がある。また、２つの現像器１００、２００の現像機能停止位置への移動を、現像ユニットＵ１１つの回動で行うことができ、それぞれに移動装置を設けるのに比して装置の複雑化、大型化、高コスト化を防止することができる。
また、上記実施形態１及び２においては、現像ユニット回動角θｒを、
〔数１〕
θｒ≧［ｃｏｓ−１｛（ｒ１２＋Ｌ２−Ａｏｆｆ２）／（２・ｒ１・Ｌ）｝−ｃｏｓ−１｛（ｒ１２＋Ｌ２−Ａｏｎ２）／（２・ｒ１・Ｌ）｝］＋［ｃｏｓ−１｛（ｒ２２＋Ｌ２−Ａｏｆｆ２）／（２・ｒ２・Ｌ）｝−ｃｏｓ−１｛（ｒ２２＋Ｌ２−Ａｏｎ２）／（２・ｒ２・Ｌ）｝］
としている。これによって、現像ユニットＵ１内の２つの現像ローラ１０１，２０１を現像位置と非現像位置とに切り替えるために回動軸Ｏを中心とした最低限必要な回動角度以上の回動角を確実に得ることができる。よって、回動軸Ｏを中心とした現像ユニットＵ１の回動による現像機能の切り替えを確実に行うことが可能となるという効果がある。
更に、上記実施形態１及び２においては、現像ユニット回動角θｇを、
〔数２〕
ｓ１＜ｓ２
θｇ≧ｃｏｓ−１［｛ｓ１２＋ｌ２−（ａ＋２・ｍ）２｝／（２・ｓ１・ｌ）］−ｃｏｓ−１｛（ｓ１２＋ｌ２−ａ２）／（２・ｓ１・ｌ）｝
としている。これによって、歯車の噛み合い状態から、非噛み合い状態に切り替えるために最低限必要な現像ユニット回動角以上の回動角を得ることができる。よって、回動軸Ｏを中心とした現像ユニットＵ１の回動による現像装置内各部材の駆動の切り替えを確実に行うことが可能となるという効果がある。また、現像現像ユニットＵ１の回動によって、現像位置と非現像位置との切り替えを行うと同時に、現像装置の駆動の切り替えも行うことができる。
特に、実施形態２においては、現像ユニット回動動作中には、駆動歯車５００Ｇを回転し続けるよう歯車の駆動制御を行っている。これによって、歯車の歯先同士の当接状態を確実に解除することができ、現像ユニットＵ１の回動動作を確実に行うことが可能となるという効果がある。
また、実施形態２においては、現像ユニット回動軸Ｏを、現像ユニット重心を通る軸上に設けている。これによって、現像動作中の現像ギャップ高精度維持が実現でき、出力画像の高画質化が可能となるという効果がある。また、現像ユニットの回動に必要な駆動力を削減できることから、現像ユニット回動駆動機構の小型低コスト化、低消費電力化を実現できるという効果もある。
【００９１】
【発明の効果】
請求項１乃至５の画像形成装置によれば次のような効果を得ることができる。即ち、現像位置と非現像位置との間で移動可能に支持する部材、駆動機構、接離のためのスペース等を二つの現像装置で共有して同一の像担持体に対向して設けた２つの現像装置を同時に非現像位置に移動させることができる。よって、二つの現像装置を有する画像形成ユニットを用いた画像形成装置において、装置の複雑化、大型化、高コスト化を防止しつつ像担持体や現像剤の磨耗・劣化を防止することができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る画像形成装置の要部の説明図。
【図２】第一の画像形成ユニットＩにおける現像装置駆動系の説明図。
【図３】マゼンタの画像形成時における各部材の位置関係を示した図。
【図４】シアンの画像形成時における各部材の位置関係を示した図。
【図５】第一の画像形成ユニット内に設けたＡ色現像器とＣ色現像器が共に非現像位置にあるときの説明図。
【図６】図３に示す状態のときの駆動ギア及び被駆動ギアの位置を示した図である。
【図７】図４に示す状態のときの駆動ギア及び被駆動ギアの位置を示した図。
【図８】現像ユニットＵＩの回動角θｒと、現像ユニット回動軸Ｏ、感光体ドラム回転軸、現像ローラ回転軸の互いの距離との関係を示した説明図。
【図９】現像ユニットＵＩの回動角θｇと、現像ユニット回動軸Ｏ、駆動歯車回転軸Ｚ、現像ローラの被駆動歯車回転軸Ｙの互いの距離との関係を示した説明図。
【図１０】駆動歯車５００Ｇと現像ローラ被駆動歯車１０１Ｇ，２０１Ｇとの歯先の位置関係を示した図。
【図１１】カム当接面６２から偏芯カム６１のカム面に働く当接力の方向を示した図。
【図１２】カム当接面６２から偏芯カム６１のカム面に働く当接力の方向を示した図。
【図１３】カム軸を駆動する機構の説明図。
【図１４】カム軸を駆動する他の機構の説明図。
【図１５】現像ユニット回動停止位置の決定を行う構成例を示した図。
【図１６】現像ユニット回動停止位置の決定を行う他の構成例を示した図。
【符号の説明】
１０　　　中間転写ベルト
１１　　　転写ローラ１１
１６、２６　　　感光体ドラム１６、２６
１７、２７　　　帯電器１７、２７
２０、３０　　　クリーニング装置２０、３０
１８、２８　　　書き込み装置１８、２８
４１　　　第一の転写ブラシ４１
４２　　　第二の転写ブラシ４２
４４　　　レジストローラ４４
４５　　　転写部４５
５０　　　定着装置５０
５１　　　塗布ローラ５１
５３　　　排紙トレイ５３
５４　　　排紙ローラ対５４
５５　　　排気ファン５５
５７　　　ベルトクリーニング装置５７
６０　　　カム軸６０
６１　　　偏芯カム６１
６２　　　カム当接面６２
７０　　　側板
８０　　　ステッピングモータ８０
８１Ｇ　　　カム被駆動歯車８１Ｇ
８２Ｇ　　　カム駆動歯車８２Ｇ
８３　　　ウォームホイール８３
８４　　　ウォーム軸８４
９０　　　光学センサ９０
１００　　　Ａ色現像器１００
１０１、２０１、３０１，４０１　　　現像ローラ１０１、２０１、３０１，４０１
１０１Ｇ、２０１Ｇ　　　　　　　　　現像ローラ被駆動歯車１０１Ｇ，２０１Ｇ
１０２、２０２、３０２，４０２　　　パドルローラ１０２、２０２、３０２，４０２
１０３、２０３、３０３，４０３　　　スクリューコンベア１０３、２０３、３０３，４０３
１０４　　　現像剤補給口１０４
２００　　　Ｃ色現像器２００
３００　　　Ｂ色現像器３００
４００　　　Ｄ色現像器４００
５００Ｇ　　駆動歯車５００Ｇ
１　　　第一の画像形成ユニット
２　　　第二の画像形成ユニット
Ｕ１　　現像ユニットＵ１
Ｕ２　　現像ユニットＵ２
Ｏ　　　回動軸Ｏ
【図１】
2004037872.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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