【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の電子写真方式等の画像形成手段を備えて画像形成を行うカラー複写機、カラープリンタ等のカラー画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、電子写真方式の複数色又はフルカラーの画像形成装置として、各色毎に応じて感光ドラムを1列に複数配列し、各感光ドラム上に形成された各色のトナー像を中間転写体に順次重ね合わせてカラー画像を形成する、所謂インライン型のカラー画像形成装置が実用化されている。
【0003】
図8は従来の電子写真方式でインライン型の中間転写体を有するフルカラー画像形成装置(図ではフルカラー複写機)の一例を示す概略構成図である。
【0004】
この画像形成装置は、プリンタ部Aとリーダー部Bから成り、プリンタ部Aには、イエロー色の画像を形成する画像形成部1Yと、マゼンタ色の画像を形成する画像形成部1Mと、シアン色の画像を形成する画像形成部1Cと、ブラック色の画像を形成する画像形成部1Bkの4つの画像形成部を備えており、これら4つの画像形成部1Y,1M,1C,1Bkは一定の間隔において1列に配置されている。
【0005】
各画像形成部1Y,1M,1C,1Bkには、それぞれ像担持体としてのドラム型の電子写真感光体(以下、感光ドラムと称する)2a,2b,2c,2dが設置されている。各感光ドラム2a,2b,2c,2dの周囲には、一次帯電器3a,3b,3c,3d、現像装置4a,4b,4c,4d、転写手段としての転写ブレード5a,5b,5c,5dがそれぞれ配置されており、一次帯電器3a,3b,3c,3dと現像装置4a,4b,4c,4d間の上方には露光装置7a,7b,7c,7dがそれぞれ設置されている。
【0006】
各現像装置4a,4b,4c,4dには、それぞれイエロートナー、シアントナー、マゼンタトナー、ブラックトナーが収納されている。又、現像装置4a,4b,4c,4dで消費するトナーの供給は、各現像装置4a,4b,4c,4dに対応して1つずつ設けられたトナーを収容するホッパー80a,80b,80c,80dから、螺旋状の搬送スクリューがその内部に設けられたパイプ81a,81b,81c,81dを通して、搬送スクリューの回転に伴い必要に応じて送られる。
【0007】
各感光ドラム2a,2b,2c,2dは、負帯電のOPC感光体でアルミニウム製のドラム基体上に光導電層を有しており、駆動装置(不図示)によって矢印方向(図における反時計回り方向)に所定のプロセススピードで回転駆動される。
【0008】
一次帯電手段としての一次帯電器3a,3b,3c,3dは、帯電バイアス電源(不図示)から印加される帯電バイアスによって各感光ドラム2a,2b,2c,2d表面を負極性の所定電位に均一に帯電する。
【0009】
現像装置4a,4b,4c,4dは、トナーが内蔵され、それぞれ各感光ドラム2a,2b,2c,2d上に形成される各静電潜像に各色のトナーを付着させてトナー像として現像(可視像化)する。
【0010】
転写手段としての転写ブレード5a,5b,5c,5dは弾性部材で構成されており、各一次転写ニップ部にて無端ベルト状の中間転写体(以下、中間転写ベルトと称する)8を介して各感光ドラム2a,2b,2c,2dに当接している。中間転写ベルト8は、駆動ローラ9、二次転写対向ローラ10、テンションローラ11間に張架されており、駆動ローラ9の駆動によって矢印A方向(図における時計回り方向)に回転(移動)される。中間転写ベルト8は、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルム、ポリフッ化ビニリデン樹脂フィルム等のような誘電体樹脂によって構成されている。
【0011】
二次転写対向ローラ10は、中間転写ベルト8を介して二次転写ローラ12と当接して二次転写部を形成している。中間転写ベルト8の外側でテンションローラ11近傍には、中間転写ベルト8表面に残った転写残トナーTを除去して回収するベルトクリーニング装置13が設置されている。又、二次転写部の被転写材Pの搬送方向下流側には、定着ローラ16aと加圧ローラ16bを有する定着装置16が設置されている。
【0012】
露光装置7a,7b,7c,7dは、リーダー部Bからそれぞれ入力される画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応した発光を行うLED等で構成され、各感光ドラム2a,2b,2c,2dに露光をすることによって、各一次帯電器3a,3b,3c,3dで帯電された各感光ドラム2a,2b,2c,2d表面に画像情報に応じた各色の静電潜像を形成する。
【0013】
リーダー部Bには、原稿(不図示)の画像に光を照射して走査する走査部22を有し、該操作部22からの走査光(原稿からの反射光)は光学レンズ系23を介してCCD24に入力され電気信号に変換され、色分解等の処理を施してプリンタ部Aの各露光装置7a,7b,7c,7dに入力される。
【0014】
次に、上記した画像形成装置による画像形成動作について説明する。
【0015】
画像形成開始信号が発せられると、所定のプロセススピードで回転駆動される各画像形成部1Y,1M,1C,1Bkの各感光ドラム2a,2b,2c,2dは、それぞれ一次帯電器3a,3b,3c,3dによって一様に負極性に帯電される。そして、露光装置7a,7b,7c,7dは、リーダー部Bから入力されるカラー色分解された画像信号をLEDから照射し各感光ドラム2a,2b,2c,2d上に各色の静電潜像を形成する。
【0016】
そして、先ず感光ドラム2a上に形成された静電潜像に、感光ドラム2aの帯電極性(負極性)と同極性の現像バイアスが印加された現像装置4aによりイエローのトナーを付着させてトナー像として可視像化する。このイエローのトナー像は、感光ドラム2aと転写ブレード5a間の一次転写部にて一次転写バイアス(トナーと逆極性(正極性))が印加された転写ブレード5aにより、回転(移動)している中間転写ベルト8上に一次転写される。
【0017】
イエローのトナー像が転写された中間転写ベルト8は、画像形成部1M側に回転(移動)される。そして、画像形成部1Mにおいても、前記と同様にして感光ドラム2bに形成されたマゼンタのトナー像が中間転写ベルト8上のイエローのトナー像上に重ね合わせて、一次転写部にて転写される。
【0018】
以下、同様にして、中間転写ベルト8上に重畳転写されたイエロー、マゼンタのトナー像上に画像形成部1C,1Bkの感光ドラム2c,2dで形成されたシアン、ブラックのトナー像を各一次転写部にて順次重ね合わせて、フルカラーのトナー像Tを中間転写ベルト8上に形成する。
【0019】
そして、中間転写ベルト8上のフルカラーのトナー像先端が二次転写対向ローラ10と二次転写ローラ12間の二次転写部に移動されるタイミングに合わせて、給紙カセット17a,17b又は手差しトレイ20から選択されて搬送パス18を通して給紙される被転写材(用紙)Pがレジストローラ19により二次転写部に搬送される。二次転写部に搬送された被転写材Pに、二次転写バイアス(トナーと逆極性(正極性))が印加された二次転写ローラ12によりフルカラーのトナー像が一括して二次転写される。
【0020】
フルカラーのトナー像が形成された被転写材Pは、定着装置16に搬送されて、定着ローラ16aと加圧ローラ16b間の定着ニップ部でフルカラーのトナー像を加熱、加圧して被転写材P表面に熱定着した後に排紙トレイ21上に排出して、一連の画像形成動作を終了する。
【0021】
中間転写ベルト8上に残った二次転写算残トナーT媒等は、ベルトクリーニング装置13によって除されて回収する。
【0022】
又、前記中間転写体を用いないで直接被転写材を感光ドラムの転写部に通紙させる、所謂直接転写方式のフルカラー画像記録装置も実用化されている。
【0023】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した図8の従来例の画像形成装置において、画像形成を行う各色の画像形成手段に用いられている感光ドラムや一次帯電器や転写装置は、耐久と共に劣化や汚れ等の不具合が発生し、必要に応じてメンテナンスの必要性が生じる。又、画像形成部が複数あることで装置が複雑化し、構成部品数も多いため、部品不良等のトラブルにより修理等が必要となる頻度が高い。
【0024】
そのため、高画質が求められない画像形成装置では、画像形成手段部をカートリッジ化し、ユーザーに画像形成手段部を交換させる等の方法を採っている。
【0025】
しかしながら、高速、高画質、低ランニングコスト等が要求される装置では、画像形成手段部は個々の部品交換や清掃を確実に行うため、専門の作業者のメンテナンス等に委ねる必要あった。
【0026】
そのため、カラー画像を形成するために必要な4色分の画像形成手段部において、何れか1つの画像形成手段に対して不具合が発生したためにメンテナンスが必要になった場合は、その都度、専門の作業者によるメンテナンスを行わなければならず、作業者が到着するまでの間及びメンテナンスの時間中は装置を使用することができないという問題があった。
【0027】
特に、高速高画質のハイエンド機は、少ない時間で大量の画像記録を行うため、僅かな間の装置の停止も大量枚数の生産停止になるため、大きな問題となっていた。
【0028】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、何れか1つの画像形成手段に不具合が発生してメンテナンスが必要な状態になっても、少なくとも或る一定期間は使用可能なカラー画像形成装置を提供することにある。
【0029】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、複数色の像を重ね合わせてカラー画像を得る複数の画像形成部を備えたカラー画像形成装置において、カラー画像形成に必要なトナー色に対応した通常使用する複数の画像形成部と、複数のトナー収容部と、1つ以上の予備の画像形成部とを備え、該予備の画像形成部に2つ以上の異なるトナーの収容部から選択的にトナーを搬送する手段を有することを特徴とする。
【0030】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、予備の画像形成部に使用するトナー収容部は、前記通常使用する画像形成部と共通なトナー収容部であり、該共通のトナー収容部は、トナー収容部の一部若しくは搬送手段の一部にトナーの搬送経路を切り換える手段を有することを特徴とする。
【0031】
請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の発明において、共通のトナー収容部を前記予備の画像形成部の略上方若しくは近傍に設けたことを特徴とする。
【0032】
請求項4記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記予備の画像形成部に使用するトナー収容部は、更に複数のトナー収容手段を収容し、予備の画像形成部に対してのみ接続可能に専用のトナー収容手段として設けられたことを特徴とする。
【0033】
請求項5記載の発明は、請求項1又は4記載の発明において、専用のトナー収容部は、複数のトナーカートリッジを収納したロータリー式のトナーカートリッジ収納手段であることを特徴とする。
【0034】
請求項6記載の発明は、請求項1又は4記載の発明において、専用のトナー収容部は、通常使用する各同色のトナー収容部より容積が小さいことを特徴とする。
【0035】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【0036】
<実施の形態1>
図1〜図6を用いて本発明の実施の形態について説明する。図1は本発明に係るカラー画像形成装置の断面図、図2は画像形成装置要部の断面図、図3及び図4は画像形成装置の現像剤収容部の一部概略図、図5及び図6は本実施の形態に係るフローチャートである。尚、前述した図8の従来例の画像形成装置と同一部材には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【0037】
図1において、画像形成部31は、本体中央に6つ、左からイエロートナーによる画像形成用の画像形成部31Y、予備でイエロー又マゼンタトナーの画像形成用の画像形成部31EX1、マゼンタトナーによる画像形成用の画像形成部31M、シアントナーによる画像形成用の画像形成部31C、予備でシアン又ブラックトナーの画像形成用の画像形成部31EX2、ブラックトナーによる画像形成用の画像形成部31Bkの順に並列に駆動ローラ9の外周長と略同一に略等間隔に配置されている。
【0038】
予備の画像形成部31EX1,31EX2は、他の画像形成部と同じように、像担持体としての感光ドラム2ex1,2ex2が設置され、感光ドラム2ex1,2ex2の周囲には、一次帯電器3ex1,3ex2、トナーの内蔵されていない現像装置4ex1,4ex2、転写手段としての転写ブレード5ex1,5ex2がそれぞれ配置されており、一次帯電器3ex1,3ex2と現像装置4ex1,4ex2間の上方には露光装置7ex1,7ex2がそれぞれ設置されている。
【0039】
次に、これら現像装置へのトナー補給手段について説明する。
【0040】
各色のトナー収納部であるトナーホッパーは、それぞれ予備の画像形成部ほぼ直上に配置され、後記する予備の画像形成部で画像形成を行い得る色のトナー毎にYとM、CとBkとが、画像形成部31EX1,31EX2に分かれ配置されている。各ホッパーには直下に延びるトナー搬送パイプ41a,41b,41c,41dがあり、それぞれにトナー搬送路切換え手段42a,42b,42c,42dと、そのトナー搬送経路下流に通常使用する画像形成部の個々の現像装置に繋がるトナー搬送パイプ43a,43b,43c,43dと、予備の画像形成部の現像装置に繋がるトナー搬送パイプ43ex1,43ex2及び44a,44b,44c,44dとが接続されている。ここで、上述のトナー搬送路の切換え手段42a,42b,42c,42dは、図3及び図4に係るところの部分概略図を示すように、回動式のフラッパーで構成されており、根元部の回転中心45a,45b,45c,45dを不図示のモータにより相方向に回すことにより、トナーホッパーから現像装置に至る各トナーの搬送経路を決定している。
【0041】
このように、6つの画像形成部31が配置された画像形成装置において、通常の画像形成動作は、端から2番目及び5番目に配置された予備の画像形成用の画像形成部31EX1,31EX2を使用しないで、残りの4つの画像形成部31Y,31M,31C,31Bkにより順次画像形成を行い、中間転写ベルト8上に4色のフルカラー画像を形成し、その後、二次転写ローラ12と二次転写対向ローラ10から成る二次転写部においてカセット17a,17b、手差しトレイ20上から給紙されたシート材Pに対して転写を行い、定着器16にて加圧、加熱することでトナーをシート材Pに定着する。このとき、予備の画像形成用の画像形成部31EX1,31EX2は中間転写ベルト8から離間させ、駆動及び通電は停止させられている。このようにすることにより、予備の画像形成用の画像形成部31EX1,31EX2が未使用のときでも劣化することがなく、又、画像にも影響を与えることがない。
【0042】
この様な構成において、画像形成動作を続け、4つの画像形成部31Y,31M,31C,31Bkのどれかに不具合(例えば、ドラムや現像スリーブに傷が付いたり、トナーのシール部材が劣化してトナーが飛散したりする等して画像に影響が出る等)が生じた場合は、図5のフローチャートに示すように以下のような動作を行う。
【0043】
先ず、特定の画像形成部の不具合を、例えば中間ベルト上に描かれたトナー画像に光を照射し、その反射光の光量により各トナー色の画像濃度を検知するセンサー90等、画像装置に設けられている各種検知手段にて検知するか、或はユーザーが出力画像から特定の画像形成部の不具合を判断することで、一時的に画像形成動作を停止する指示を出す。そして、その画像形成部を中間転写ベルト8から離間させ、駆動を停止させる。代わりに予備の画像形成部31EX1又は31EX2に不具合の生じた画像形成部に用いられていたトナーと同じ色のトナーを補給し、現像装置内の不図示のトナー量検知センサーにより決められたトナー量が検知された後、画像形成部31EX1又は31EX2での画像形成を可能にする。
【0044】
図2は例えばイエローの画像形成に不具合が生じた場合の、画像形成部の切換えの状態を示したものであり、イエローの画像形成部31Yと予備の画像形成部31EX1の中間転写ベルトに対する位置が図1に対して変わっているものである。このときのトナー補給手段の切換えについて図3及び図4で説明を加えると、通常時は図3のように通常使用する画像形成部の現像装置がトナーホッパーに接続されるが、イエローの画像形成部に不具合が生じた場合、図4に示すように、フラッパー42aがその回動軸45aを中心に反時計回りに回転し、以後、Yトナーホッパー40aのトナーはトナーパイプ41aを通過し、44aと43ex1を通して現像装置4ex1に送られる。
【0045】
その後、不具合の生じていない画像形成部31M,31C及び31Bkと予備の画像形成部31EX1によって4色のカラー画像記録を行う。このとき、中間転写ベルト8に対してトナーを転写する順序が変わり、シート材Pに転写したトナー像上のトナーの重なる順序が異なると、定着後のシートP上での画像の色調が変わってしまう可能性がある。
【0046】
そこで、イエロー又マゼンダトナーを予備の画像形成部31EX1、シアン又ブラックトナーを予備の画像形成部31EX2と決めることにより、トナーの色順を変えることなく画像形成が可能となる。
【0047】
次に、上述のしたイエローの画像不具合時のメンテナンスの流れを図6のフローチャートにより説明する。尚、メンテナンスは専門の作業者であるサービスマンが行うものである。
【0048】
先ず、不具合の生じた画像形成装置に対し、運転を停止することなく、中間転写ベルトから退避し、駆動と通電が切断されたメンテナンス対象となる画像形成部に対して不具合箇所の部品交換や清掃等で改善を行う。そして、改善後、一時的に画像形成装置の画像形成動作を停止させ、イエローの画像形成部31Yと予備の画像形成部31EX1とを中間転写ベルトから接離し、画像形成部の切換えを行う。そして、イエロートナーの搬送路を再度図4の状態から図3の状態に戻し、イエローの画像形成部の現像装置4a内のトナーを適正量に調整する。又、同時に予備の画像形成部の現像装置4ex1内のトナーを全て中間転写ベルト上に排出し、ベルトクリーニング装置13でそのトナーを回収し、現像装置4ex1内のトナーを空にすることを行い、その後、画像形成装置の画像形成運転を再開するものである。
【0049】
<実施の形態2>
次に、本発明の実施の形態2を図7を用いて説明する。
【0050】
本実施の形態は、その画像形成部が実施の形態1のように中間転写ベルトに順次トナー像を転写し、そのトナー像を一括して被記録材であるシート材に転写する中間転写方式とは異なり、像担持体である感光ドラムと転写手段とで構成される転写部を転写ベルト上に載置されたシート材に順次直接トナー像を転写する直接転写方式のフルカラー画像形成装置である。
【0051】
本実施の形態において、前記実施の形態1の画像形成装置と同一部材には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【0052】
本実施の形態において、シート材を転写部にて搬送するための転写ベルト38は、駆動ローラ39、従動ローラ50、テンションローラ53に張架され、駆動ローラ39が反時計回りに回転することにより図7上の矢印Bの方向に回動する。
【0053】
画像形成部51Y,51M,51C,51Bk,51EXは、実施の形態1と同様に、感光ドラム2a,2b,2c,2d,2ex、一次帯電器3a,3b,3c,3d,3ex、現像装置4a,4b,4c,4d,4ex、転写手段としての転写ブレード5a,5b,5c,5d,5exがそれぞれ配置されており、一次帯電器3a,3b,3c,3d,3exと現像装置4a,4b,4c,4d,4ex間の上方には露光装置7a,7b,7c,7d,7exがそれぞれ設置され、感光ドラム2a,2b,2c,2d,2exがそれぞれ張架された転写ベルト38の上面部で当接する様に、略同一間隔で平行に配置されている。
【0054】
次に、これら現像装置へのトナー補給手段について説明する。
【0055】
60a,60b,60c,60dのトナーホッパーは、それぞれの画像形成部ほぼ直上に配置され、そのトナーホッパーの最下部にはトナー搬送量調節スクリュー61a,61b,61c,61dが設けられ、直下に延びるトナー搬送パイプ61a,61b,61c,61dを通して各現像装置に搬送するトナーを調節しながらトナーホッパーから送り出している。又、予備の画像形成部上に設けられた60exは、前記トナーホッパー60a,60b,60c,60dと同じトナーである4種類をそれぞれ63,64,65,66に収納したトナーカートリッジを4本搭載したロータリーホッパーである。
【0056】
ここで、トナーカートリッジ63,64,65,66の容量は、サービスマンの出動を依頼してから到着までに掛かる標準的な時間を満足する容量を有しているが、前記のトナーホッパー60a,60b,60c,60dよりもその容量は小さく構成されている。このロータリーホッパー60exは、回転軸67を中心に不図示のパルスモータにより位置精度良く回転及び停止し、画像形成部51Y,51M,51C,51Kの何れかに不具合が生じた場合、予備の画像形成部51EXに該当する色のトナーカートリッジを最下部の位置に移動させ、トナー搬送パイプ62exを通して現像装置4exに送るものである。
【0057】
本実施の形態に係るカラー画像形成装置においては、現像装置内に現像剤とトナーを所定の割合で混合させて攪拌することによって、トナーを帯電させる二成分現像器の場合は、予備の現像装置内には予め現像剤のみを内蔵させておいて、不具合が発生した画像形成部の色のトナーを必要に応じて補給する構成を採ることもできる。
【0058】
又、本実施の形態においては、通常使用する何れかの画像形成部のトナーホッパー60a,60b,60c,60dが空になり、従来の画像形成装置ならば画像形成を停止しなければならないような場合についても、予備の画像形成部及びロータリーホッパーを使用することにより、同様の効果が得ることができる。
【0059】
<他の実施の形態>
上記に説明した実施の形態は初期の設定の色順がイエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの順になっている場合で行ったが、初期の色順が異なる場合も同様な動作を行うことで同様の効果を得ることができる。
【0060】
又、本発明では初期4色のトナーを用いる構成であるが、これに限るものではなく、例えば3色若しくは5色のトナー画像を重ね合わせてカラー画像を得るカラー画像形成部に対して、同様の構成を採用しても、同様の効果を得ることができる。
【0061】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、通常使用する複数の画像形成部と、1つ以上の予備の画像形成部を持ったカラー画像形成装置で、予備の画像形成部に2つ以上の異なるトナーの収容部から選択的にトナーを搬送する手段を持つことにより、通常使用する何れかの画像形成部で不具合の生じた場合、画像形成装置を停止させることなく運転ができる。
【0062】
又、予備の画像形成部に使用するトナー収容部は、通常使用する画像形成部と共通なトナー収容部で、その共通のトナー収容部は、トナー収容部の一部若しくはその搬送手段の一部にトナーの搬送経路を切換える手段を有することでも同様な効果を得ることができる。
【0063】
又、該共通のトナー収容部は、前期予備の画像形成部の略上方若しくは近傍に設けることで、予備の画像形成部に対するトナー補給時間が削減でき、前記と同様の効果を得ることができる。
【0064】
又、予備の画像形成部に使用するトナー収容部は、予備の画像形成部に対してのみ接続可能に、専用のトナー収容手段として設けることでも同様な効果を得ることができる。
【0065】
又、専用のトナー収容部は、複数のトナーカートリッジを収納したロータリー式のトナーカートリッジ収納手段であることでも画像形成装置のサイズを大きくすることなく、同様の効果を得ることができる。
【0066】
又、専用のトナー収容部は、通常使用する各同色のトナー収容部より小さい容積とすることで、画像形成装置のサイズを大きくすることなく、同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に係る画像形成装置の断面図である。
【図2】本発明の実施の形態1に係る画像形成装置の要部断面図である。
【図3】本発明の実施の形態1を示すトナー収容部の部分概略図である。
【図4】本発明の実施の形態1を示すトナー収容部の部分概略図である。
【図5】本発明の実施の形態1に係る画像形成装置の動作を示すフローチャートである。
【図6】本発明の実施の形態1に係る画像形成装置の動作を示すフローチャートである。
【図7】本発明の実施の形態2に係る複写機の断面図である。
【図8】従来の電子写真方式のフルカラー画像形成装置の概略構成図である。
【符号の説明】
1Y,1M,1C,1Bk 画像形成部
8 中間転写体ベルト
9 駆動ローラ
10 二次転写対向ローラ
11 テンションローラ
38 転写ベルト
40a〜40d、60a〜60d トナーホッパー
42a〜42d 搬送路調整手段(フラッパー)
61a〜61d 搬送量調整手段
41a〜41d、43a〜43d トナー搬送パイプ
60ex ロータリーホッパー
63〜66 トナーカートリッジ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a color image forming apparatus such as a color copying machine or a color printer that forms an image with a plurality of electrophotographic image forming means or the like.
[0002]
[Prior art]
In recent years, as an electrophotographic multi-color or full-color image forming apparatus, a plurality of photosensitive drums are arranged in a row according to each color, and toner images of each color formed on each photosensitive drum are sequentially superimposed on an intermediate transfer member. A so-called in-line type color image forming apparatus that forms a color image together has been put to practical use.
[0003]
FIG. 8 is a schematic diagram showing an example of a conventional full-color image forming apparatus (full-color copying machine in the figure) having an in-line type intermediate transfer member in an electrophotographic system.
[0004]
The image forming apparatus includes a printer unit A and a reader unit B. The printer unit A includes an image forming unit 1Y for forming a yellow image, an image forming unit 1M for forming a magenta image, and a cyan unit. Image forming section 1C for forming a black image and an image forming section 1Bk for forming a black color image. These four image forming sections 1Y, 1M, 1C and 1Bk are arranged at a fixed interval. Are arranged in a line.
[0005]
In each of the image forming units 1Y, 1M, 1C, and 1Bk, a drum-type electrophotographic photosensitive member (hereinafter, referred to as a photosensitive drum) 2a, 2b, 2c, or 2d is provided as an image carrier. Around the photosensitive drums 2a, 2b, 2c, 2d, primary chargers 3a, 3b, 3c, 3d, developing devices 4a, 4b, 4c, 4d, and transfer blades 5a, 5b, 5c, 5d as transfer means are provided. Exposure devices 7a, 7b, 7c, 7d are provided above primary charging devices 3a, 3b, 3c, 3d and developing devices 4a, 4b, 4c, 4d, respectively.
[0006]
The developing devices 4a, 4b, 4c, and 4d store yellow toner, cyan toner, magenta toner, and black toner, respectively. The supply of the toner consumed by the developing devices 4a, 4b, 4c, and 4d is performed by supplying hoppers 80a, 80b, and 80c each of which is provided for each of the developing devices 4a, 4b, 4c, and 4d. From 80d, a helical conveying screw is sent through pipes 81a, 81b, 81c, 81d provided therein as necessary as the conveying screw rotates.
[0007]
Each of the photosensitive drums 2a, 2b, 2c, and 2d is a negatively charged OPC photosensitive member and has a photoconductive layer on an aluminum drum base, and is driven by a driving device (not shown) in the direction of an arrow (counterclockwise in the figure). Direction) at a predetermined process speed.
[0008]
The primary chargers 3a, 3b, 3c and 3d as primary charging means make the surfaces of the photosensitive drums 2a, 2b, 2c and 2d uniform at a predetermined negative potential by a charging bias applied from a charging bias power supply (not shown). Charge.
[0009]
Each of the developing devices 4a, 4b, 4c, and 4d has a built-in toner, and attaches a toner of each color to each electrostatic latent image formed on each of the photosensitive drums 2a, 2b, 2c, and 2d, and develops the toner as a toner image ( (Visualization).
[0010]
The transfer blades 5a, 5b, 5c, and 5d as transfer means are made of an elastic member, and each of the primary transfer nip portions is provided with an endless belt-like intermediate transfer member (hereinafter, referred to as an intermediate transfer belt) 8 via an intermediate transfer member. They are in contact with the photosensitive drums 2a, 2b, 2c, 2d. The intermediate transfer belt 8 is stretched between the driving roller 9, the secondary transfer opposing roller 10, and the tension roller 11, and is rotated (moved) in the direction of arrow A (clockwise in the drawing) by the driving of the driving roller 9. You. The intermediate transfer belt 8 is made of a dielectric resin such as a polycarbonate, a polyethylene terephthalate resin film, a polyvinylidene fluoride resin film, or the like.
[0011]
The secondary transfer opposing roller 10 contacts the secondary transfer roller 12 via the intermediate transfer belt 8 to form a secondary transfer portion. A belt cleaning device 13 that removes and collects untransferred toner T remaining on the surface of the intermediate transfer belt 8 is provided outside the intermediate transfer belt 8 and near the tension roller 11. Further, a fixing device 16 having a fixing roller 16a and a pressure roller 16b is provided downstream of the secondary transfer section in the transport direction of the transfer material P.
[0012]
The exposure devices 7a, 7b, 7c, 7d are constituted by LEDs or the like that emit light corresponding to the time-series electric digital pixel signals of the image information input from the reader unit B, respectively, and each of the photosensitive drums 2a, 2b, 2c, 2d. To form an electrostatic latent image of each color corresponding to the image information on the surface of each of the photosensitive drums 2a, 2b, 2c, 2d charged by each of the primary chargers 3a, 3b, 3c, 3d.
[0013]
The reader unit B has a scanning unit 22 for irradiating an image of an original (not shown) with light to scan the scanning unit. Scanning light (reflected light from the original) from the operation unit 22 is transmitted through an optical lens system 23. The data is input to the CCD 24, converted into an electric signal, subjected to processing such as color separation, and input to each of the exposure devices 7a, 7b, 7c, 7d of the printer unit A.
[0014]
Next, an image forming operation by the above-described image forming apparatus will be described.
[0015]
When the image formation start signal is issued, the photosensitive drums 2a, 2b, 2c, 2d of the image forming units 1Y, 1M, 1C, 1Bk, which are driven to rotate at a predetermined process speed, respectively have primary chargers 3a, 3b, 3d. Negatively charged by 3c and 3d. The exposure devices 7a, 7b, 7c and 7d irradiate the color-separated image signals input from the reader unit B from the LEDs and emit the electrostatic latent images of the respective colors on the photosensitive drums 2a, 2b, 2c and 2d. To form
[0016]
First, a yellow toner is attached to the electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 2a by the developing device 4a to which a developing bias having the same polarity as the charged polarity (negative polarity) of the photosensitive drum 2a is applied. As a visible image. The yellow toner image is rotated (moved) by the transfer blade 5a to which a primary transfer bias (a polarity opposite to that of the toner (positive polarity)) is applied at a primary transfer portion between the photosensitive drum 2a and the transfer blade 5a. The primary transfer is performed on the intermediate transfer belt 8.
[0017]
The intermediate transfer belt 8 onto which the yellow toner image has been transferred is rotated (moved) toward the image forming unit 1M. Also in the image forming section 1M, the magenta toner image formed on the photosensitive drum 2b in the same manner as described above is superimposed on the yellow toner image on the intermediate transfer belt 8 and transferred by the primary transfer section. .
[0018]
Hereinafter, similarly, the cyan and black toner images formed by the photosensitive drums 2c and 2d of the image forming units 1C and 1Bk are respectively primary-transferred onto the yellow and magenta toner images superimposed and transferred on the intermediate transfer belt 8. A full-color toner image T is formed on the intermediate transfer belt 8 by superimposing the toner images sequentially.
[0019]
Then, in accordance with the timing at which the leading end of the full-color toner image on the intermediate transfer belt 8 is moved to the secondary transfer section between the secondary transfer opposing roller 10 and the secondary transfer roller 12, the paper feed cassettes 17a and 17b or the manual feed tray The transfer material (paper) P selected from 20 and fed through the transport path 18 is transported by the registration roller 19 to the secondary transfer unit. A full-color toner image is collectively secondary-transferred onto the transfer material P conveyed to the secondary transfer unit by the secondary transfer roller 12 to which a secondary transfer bias (a polarity opposite to that of the toner (positive polarity)) is applied. You.
[0020]
The transfer material P on which the full-color toner image is formed is conveyed to the fixing device 16, and the full-color toner image is heated and pressed at a fixing nip portion between the fixing roller 16a and the pressure roller 16b, so that the transfer material P is transferred. After being thermally fixed on the front surface, the sheet is discharged onto the sheet discharge tray 21, and a series of image forming operations is completed.
[0021]
The secondary transfer remaining toner T medium and the like remaining on the intermediate transfer belt 8 are removed by the belt cleaning device 13 and collected.
[0022]
Further, a so-called direct transfer type full-color image recording apparatus in which a material to be transferred is directly passed through a transfer portion of a photosensitive drum without using the intermediate transfer member has been put to practical use.
[0023]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional image forming apparatus of FIG. 8, the photosensitive drum, the primary charger, and the transfer device used for the image forming means of each color for forming an image are not only durable but also suffer from problems such as deterioration and dirt. Then, the necessity of maintenance arises as needed. In addition, since a plurality of image forming units complicates the apparatus and increases the number of components, the frequency of repair or the like due to troubles such as defective components is high.
[0024]
For this reason, in an image forming apparatus that does not require high image quality, a method is adopted in which the image forming unit is formed into a cartridge and the user replaces the image forming unit.
[0025]
However, in an apparatus that requires high speed, high image quality, low running cost, and the like, the image forming unit needs to rely on maintenance of a specialized worker or the like in order to reliably replace and clean individual components.
[0026]
Therefore, in the image forming unit for four colors necessary for forming a color image, when maintenance is required due to a failure in any one of the image forming units, a special There is a problem that the maintenance must be performed by an operator, and the apparatus cannot be used until the operator arrives and during the maintenance time.
[0027]
In particular, a high-end, high-quality, high-end machine has a large problem in that a large amount of images are recorded in a short time, and the stoppage of the device for a short time causes the stoppage of production of a large number of sheets.
[0028]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to use the image forming apparatus at least for a certain period of time even if a failure occurs in one of the image forming units and maintenance is required. An object of the present invention is to provide a possible color image forming apparatus.
[0029]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 provides a color image forming apparatus having a plurality of image forming units for obtaining a color image by superimposing images of a plurality of colors on a toner color necessary for forming a color image. A plurality of normally used image forming units, a plurality of toner storage units, and one or more spare image forming units are provided, and the spare image forming unit is selected from two or more different toner housing units. And a means for transporting the toner.
[0030]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the toner storage section used for the spare image forming section is a toner storage section common to the image forming section which is normally used, and the common toner storage section is used. The unit is characterized in that a part of the toner storage unit or a part of the conveying unit has a unit for switching a toner conveying path.
[0031]
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, a common toner storage unit is provided substantially above or near the spare image forming unit.
[0032]
According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the toner storage section used for the spare image forming section further houses a plurality of toner containing sections and is connected only to the spare image forming section. It is characterized in that it is provided as a dedicated toner storage means as much as possible.
[0033]
The invention according to claim 5 is characterized in that, in the invention according to claim 1 or 4, the dedicated toner storage unit is a rotary toner cartridge storage unit that stores a plurality of toner cartridges.
[0034]
According to a sixth aspect of the present invention, in the first or the fourth aspect of the present invention, the dedicated toner storage section has a smaller volume than the normally used toner storage sections of the same color.
[0035]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0036]
<Embodiment 1>
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is a cross-sectional view of a color image forming apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of the image forming apparatus, FIGS. 3 and 4 are partial schematic views of a developer accommodating portion of the image forming apparatus, FIGS. FIG. 6 is a flowchart according to the present embodiment. The same members as those of the image forming apparatus of the conventional example shown in FIG. 8 described above are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
[0037]
In FIG. 1, there are six image forming units 31 at the center of the main body, an image forming unit 31Y for forming an image using yellow toner from the left, an image forming unit 31EX1 for forming an image of yellow or magenta toner in reserve, and an image using magenta toner. An image forming section 31M for forming an image, an image forming section 31C for forming an image using cyan toner, an image forming section 31EX2 for forming an image of cyan or black toner in reserve, and an image forming section 31Bk for forming an image using black toner are arranged in parallel in this order. Are disposed at substantially the same intervals as the outer peripheral length of the drive roller 9.
[0038]
In the spare image forming units 31EX1 and 31EX2, like the other image forming units, photosensitive drums 2ex1 and 2ex2 as image carriers are installed, and primary chargers 3ex1 and 3ex2 are provided around the photosensitive drums 2ex1 and 2ex2. , Developing devices 4ex1 and 4ex2 in which no toner is incorporated, and transfer blades 5ex1 and 5ex2 as transfer means, respectively, are arranged, and an exposing device 7ex1 is provided above the primary chargers 3ex1 and 3ex2 and the developing devices 4ex1 and 4ex2. 7ex2 are installed.
[0039]
Next, means for supplying toner to these developing devices will be described.
[0040]
The toner hoppers, which are the toner storage units for the respective colors, are disposed almost immediately above the spare image forming units, and Y, M, C, and Bk are set for each color toner that can form an image in the spare image forming unit described later. , And the image forming units 31EX1 and 31EX2. Each hopper has a toner conveying pipe 41a, 41b, 41c, 41d extending immediately below. Each of the hoppers has a toner conveying path switching means 42a, 42b, 42c, 42d, and an image forming unit normally used downstream of the toner conveying path. Are connected to the toner transport pipes 43a, 43b, 43c, 43d connected to the developing devices of the image forming section, and the toner transport pipes 43ex1, 43ex2 and 44a, 44b, 44c, 44d connected to the developing devices of the spare image forming section. Here, the toner conveying path switching means 42a, 42b, 42c, 42d is constituted by a rotary flapper as shown in the partial schematic views of FIGS. By rotating the rotation centers 45a, 45b, 45c, and 45d in the opposite directions by a motor (not shown), the transport path of each toner from the toner hopper to the developing device is determined.
[0041]
As described above, in the image forming apparatus in which the six image forming units 31 are arranged, the normal image forming operation is performed by setting the image forming units 31EX1 and 31EX2 for the preliminary image forming arranged second and fifth from the end. Without use, the remaining four image forming units 31Y, 31M, 31C and 31Bk sequentially form images to form four full-color images on the intermediate transfer belt 8, and thereafter, the secondary transfer roller 12 and the secondary In the secondary transfer section including the transfer opposing roller 10, the transfer is performed on the sheet material P fed from the cassettes 17 a and 17 b and the manual feed tray 20, and the fixing device 16 presses and heats the toner to form a sheet. Fixes to material P. At this time, the image forming units 31EX1 and 31EX2 for preliminary image formation are separated from the intermediate transfer belt 8, and the driving and energization are stopped. With this configuration, even when the image forming units 31EX1 and 31EX2 for preliminary image formation are not used, the image forming units 31EX1 and 31EX2 do not deteriorate and do not affect the image.
[0042]
In such a configuration, the image forming operation is continued and one of the four image forming units 31Y, 31M, 31C, and 31Bk is defective (for example, the drum or the developing sleeve is damaged, or the toner seal member is deteriorated. When the image is affected by toner scattering or the like), the following operation is performed as shown in the flowchart of FIG.
[0043]
First, a defect of a specific image forming unit is provided in an image apparatus such as a sensor 90 that irradiates a toner image drawn on an intermediate belt with light and detects the image density of each toner color based on the amount of reflected light. An instruction to temporarily stop the image forming operation is issued by the detection by the various detecting means, or by the user judging the malfunction of the specific image forming unit from the output image. Then, the image forming unit is separated from the intermediate transfer belt 8, and the driving is stopped. Instead, the spare image forming unit 31EX1 or 31EX2 is replenished with toner of the same color as the toner used for the defective image forming unit, and the toner amount determined by a toner amount detection sensor (not shown) in the developing device. Is detected, the image forming unit 31EX1 or 31EX2 can form an image.
[0044]
FIG. 2 shows a switching state of the image forming unit when a problem occurs in the formation of the yellow image, for example, in which the positions of the yellow image forming unit 31Y and the spare image forming unit 31EX1 with respect to the intermediate transfer belt are determined. This is different from FIG. The switching of the toner replenishing means at this time will be described with reference to FIGS. 3 and 4. Normally, the developing device of the normally used image forming unit is connected to the toner hopper as shown in FIG. When a failure occurs in the portion, as shown in FIG. 4, the flapper 42a rotates counterclockwise about its rotation shaft 45a, and thereafter, the toner in the Y toner hopper 40a passes through the toner pipe 41a, and the And 43ex1 to the developing device 4ex1.
[0045]
Thereafter, four color images are recorded by the image forming units 31M, 31C and 31Bk having no trouble and the spare image forming unit 31EX1. At this time, the order in which the toner is transferred to the intermediate transfer belt 8 changes, and if the order in which the toner on the toner image transferred to the sheet material P overlaps changes, the color tone of the image on the sheet P after fixing changes. May be lost.
[0046]
Therefore, by determining the yellow or magenta toner as the spare image forming unit 31EX1 and the cyan or black toner as the spare image forming unit 31EX2, it is possible to form an image without changing the color order of the toner.
[0047]
Next, the flow of maintenance at the time of the above-described yellow image defect will be described with reference to the flowchart of FIG. The maintenance is performed by a service person who is a specialized worker.
[0048]
First, the defective image forming apparatus is retracted from the intermediate transfer belt without stopping the operation, and the replacement and cleaning of the defective portion is performed for the maintenance target image forming section whose drive and energization are cut off. Improve by such as. Then, after the improvement, the image forming operation of the image forming apparatus is temporarily stopped, the yellow image forming unit 31Y and the spare image forming unit 31EX1 are brought into contact with and separated from the intermediate transfer belt, and the image forming units are switched. Then, the conveying path of the yellow toner is returned from the state of FIG. 4 to the state of FIG. 3 again, and the toner in the developing device 4a of the yellow image forming unit is adjusted to an appropriate amount. At the same time, all the toner in the developing device 4ex1 of the spare image forming unit is discharged onto the intermediate transfer belt, the toner is collected by the belt cleaning device 13, and the toner in the developing device 4ex1 is emptied. Thereafter, the image forming operation of the image forming apparatus is restarted.
[0049]
<Embodiment 2>
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[0050]
The present embodiment relates to an intermediate transfer method in which the image forming unit sequentially transfers a toner image to an intermediate transfer belt as in the first embodiment and collectively transfers the toner image to a sheet material as a recording material. A direct transfer type full-color image forming apparatus in which a transfer unit including a photosensitive drum as an image carrier and a transfer unit is sequentially transferred directly onto a sheet material placed on a transfer belt.
[0051]
In the present embodiment, the same members as those of the image forming apparatus according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and overlapping description will be omitted.
[0052]
In the present embodiment, the transfer belt 38 for conveying the sheet material at the transfer unit is stretched around the driving roller 39, the driven roller 50, and the tension roller 53, and the driving roller 39 rotates counterclockwise. It turns in the direction of arrow B on FIG.
[0053]
The image forming units 51Y, 51M, 51C, 51Bk, and 51EX include the photosensitive drums 2a, 2b, 2c, 2d, and 2ex, the primary chargers 3a, 3b, 3c, 3d, and 3ex, and the developing device 4a, as in the first embodiment. , 4b, 4c, 4d, 4ex, and transfer blades 5a, 5b, 5c, 5d, 5ex as transfer means, respectively, are provided, and primary chargers 3a, 3b, 3c, 3d, 3ex and developing devices 4a, 4b, Exposure devices 7a, 7b, 7c, 7d, and 7ex are respectively installed above 4c, 4d, and 4ex, and are located on the upper surface of the transfer belt 38 on which the photosensitive drums 2a, 2b, 2c, 2d, and 2ex are respectively stretched. They are arranged in parallel at substantially the same intervals so as to abut.
[0054]
Next, means for supplying toner to these developing devices will be described.
[0055]
The toner hoppers 60a, 60b, 60c, and 60d are disposed almost directly above the respective image forming sections, and the toner transport amount adjusting screws 61a, 61b, 61c, and 61d are provided at the lowermost portion of the toner hopper, and extend directly below. The toner to be conveyed to each developing device through the toner conveying pipes 61a, 61b, 61c, 61d is adjusted and sent out from the toner hopper. The 60ex provided on the spare image forming unit is equipped with four toner cartridges containing the same four toners as the toner hoppers 60a, 60b, 60c, and 60d in 63, 64, 65, and 66, respectively. Rotary hopper.
[0056]
Here, the capacity of the toner cartridges 63, 64, 65, and 66 has a capacity that satisfies a standard time required from dispatch of a serviceman to arrival, but the toner hopper 60a, The capacity is smaller than 60b, 60c and 60d. The rotary hopper 60ex is rotated and stopped with high precision by a pulse motor (not shown) around the rotary shaft 67, and when any of the image forming units 51Y, 51M, 51C, and 51K has a problem, preliminary image formation is performed. The toner cartridge of the color corresponding to the unit 51EX is moved to the lowermost position, and is sent to the developing device 4ex through the toner transport pipe 62ex.
[0057]
In the color image forming apparatus according to the present embodiment, in the case of a two-component developing device that charges the toner by mixing and stirring the developer and the toner at a predetermined ratio in the developing device, a spare developing device is used. It is also possible to adopt a configuration in which only the developer is incorporated in advance, and the toner of the color of the image forming section in which a problem has occurred is supplied as needed.
[0058]
In the present embodiment, the toner hoppers 60a, 60b, 60c, and 60d of any of the normally used image forming units become empty, and if the conventional image forming apparatus is used, image formation must be stopped. In this case, similar effects can be obtained by using a spare image forming unit and a rotary hopper.
[0059]
<Other embodiments>
Although the above-described embodiment has been performed in the case where the initial color order is yellow, magenta, cyan, and black, the same operation is performed when the initial color order is different. The effect can be obtained.
[0060]
Further, in the present invention, the configuration is such that the toners of the initial four colors are used. However, the present invention is not limited to this. For example, the same applies to a color image forming unit that obtains a color image by superimposing three or five color toner images. The same effect can be obtained even if the configuration is adopted.
[0061]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention, a color image forming apparatus having a plurality of image forming units that are normally used and one or more spare image forming units, By providing a means for selectively transporting toner from two or more different toner storage units, if a failure occurs in any of the normally used image forming units, the operation can be performed without stopping the image forming apparatus.
[0062]
Further, the toner storage unit used for the spare image forming unit is a toner storage unit common to the image forming unit normally used, and the common toner storage unit is a part of the toner storage unit or a part of the conveying means thereof. The same effect can be obtained by providing a means for switching the toner conveyance path.
[0063]
Further, by providing the common toner storage section substantially above or near the preliminary image forming section, the toner supply time for the preliminary image forming section can be reduced, and the same effect as described above can be obtained.
[0064]
Further, the same effect can be obtained by providing the toner storage unit used for the spare image forming unit as a dedicated toner storage unit so as to be connectable only to the spare image forming unit.
[0065]
The same effect can be obtained without increasing the size of the image forming apparatus even if the dedicated toner storage unit is a rotary toner cartridge storage unit that stores a plurality of toner cartridges.
[0066]
The same effect can be obtained without increasing the size of the image forming apparatus by setting the capacity of the dedicated toner container to be smaller than that of the toner container of the same color that is normally used.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of an image forming apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view of a main part of the image forming apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 3 is a partial schematic view of a toner container according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a partial schematic view of a toner container according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart illustrating an operation of the image forming apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart illustrating an operation of the image forming apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a sectional view of a copying machine according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a conventional electrophotographic full-color image forming apparatus.
[Explanation of symbols]
1Y, 1M, 1C, 1Bk Image forming section 8 Intermediate transfer belt 9 Driving roller 10 Secondary transfer opposing roller 11 Tension roller 38 Transfer belts 40a to 40d, 60a to 60d Toner hoppers 42a to 42d Transport path adjusting means (flapper)
61a-61d Transport amount adjusting means 41a-41d, 43a-43d Toner transport pipe 60ex Rotary hopper 63-66 Toner cartridge