JP2005250194A - 画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 特定色のトナーを有する複数のカートリッジを選択的に現像位置に切り換えながら該現像位置に位置決めされたカートリッジ内のトナーを用いて印刷動作を実行可能な画像形成装置において、上記特定色の印刷を大量に、しかも効率的に行う。
【解決手段】 印刷動作の実行に先立って、現像ユニット４に装着された現像カートリッジの全部に対して印刷準備動作が一括して実行され、全現像カートリッジが印刷可能状態となっている。そして、現像ユニットに装着された複数の現像カートリッジのうちの一のカートリッジを用いて印刷動作を実行している間に、例えば該カートリッジ内のトナー残量が低下して印刷動作を行うことができなくなったとしても、直ちに次のカートリッジに切り換えて印刷動作を継続させることができる。したがって、モノクロ印刷を大量に、しかも効率的に行うことができる。
【選択図】 図３

Description

この発明は、特定色のトナーを有する複数のカートリッジを選択的に現像位置に切り換えながら該現像位置に位置決めされたカートリッジ内のトナーを用いて印刷動作を実行する画像形成装置および画像形成方法に関するものである。

従来より、複数の現像カートリッジを用いて画像を形成する画像形成装置が広く知られている。例えば特許文献１には、回転軸を中心として４本の現像カートリッジを放射状に配置したロータリー現像ユニットを備えたカラー画像形成装置が記載されている。この装置では、その回転軸を回転駆動することによって４個の現像カートリッジのうちの一の現像カートリッジを選択的に感光体などの潜像担持体に対向する現像位置に位置決めして潜像担持体上の潜像を現像し、中間転写媒体上に転写する。そして、現像カートリッジを切り換えながら、上記と同様にして現像および転写処理を繰り返すことによって、複数色のトナー像を重ね合わせてカラー画像を形成している。

また、上記したカラー画像形成装置では、カラー画像の印刷動作を実行するために、４本の現像カートリッジには互いに異なる色（イエロー、シアン、マゼンタおよびブラック）のトナーを収容している。そのため、上記画像形成装置を用いてモノクロ画像を印刷した場合、モノクロ専用の画像形成装置によりモノクロ画像を印刷する場合に比べてブラックトナーが不足するタイミングが早いという問題があった。そこで、このような問題を解消するために、イエロー用、シアン用および／またはマゼンタ用の現像カートリッジの配設位置にブラック用現像カートリッジを装着するとともに、一のブラック用現像カートリッジ内のブラックトナーがなくなると、別のブラック用現像カートリッジに切り換えてモノクロ印刷動作を実行する装置が提案されている（例えば特許文献２参照）。

特開２００３−２１５８６２号公報（第５頁、図１） 特開２００２−３５１１９０号公報（第５、６頁、図４）

ところで、現像カートリッジ内のトナーを用いて画像を良好に印刷するためには、該カートリッジに対して予め印刷準備動作を施しておく必要がある。この印刷準備動作の代表的なものとして最適化処理（パッチ処理）が実行される。例えば特許文献１に記載の装置では、印刷動作前の適当なタイミング、例えば装置の電源が投入された直後に、装置のウォーミングアップ後またはそれと並行して最適化処理（本発明の「条件制御処理」に相当）を実行する。この最適化処理では、画像品質に影響を与える濃度制御因子としての現像バイアスおよび露光パワーの最適値を、パッチ画像として形成したベタ画像またはハーフトーン画像の濃度検出結果に基づいて算出する。そして、印刷動作を実行する際に現像バイアスおよび露光パワーをそれぞれこうして求めた最適値に設定する。これによって、最適な印刷動作条件が得られる。そして、こうして最適化された印刷動作条件の下で印刷動作を実行することで、良好かつ安定した画像品質で画像を形成することができる。このように印刷準備動作の重要性に鑑みてカラー画像形成装置では、印刷準備動作について種々の提案がなされている。

これに対し、特許文献２に記載の装置、つまりブラックトナーを収容する現像カートリッジを複数本装着した装置では、良好な印刷動作を実行する上で重要な印刷準備動作について十分に考慮されていない。例えば複数のブラック用現像カートリッジを装着した装置では、現像カートリッジを選択的に現像位置に切り換えながら該現像位置に位置決めされたカートリッジ内のトナーを用いてモノクロ印刷を行うことで大量のモノクロ印刷を連続的に行うことができる。しかしながら、現像カートリッジの切換時点において、現像位置に位置決めしようとしているカートリッジに対する印刷準備動作が施されていない場合には、該カートリッジを使用した印刷動作に先立って印刷準備動作を実行しなければならず、モノクロ印刷が一時的に中断してしまう。その結果、大量印刷を効率的に行うことができないという問題が発生することがある。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、特定色のトナーを有する複数のカートリッジを選択的に現像位置に切り換えながら該現像位置に位置決めされたカートリッジ内のトナーを用いて印刷動作を実行可能な画像形成装置において、上記特定色の印刷を大量に、しかも効率的に行うことを目的とする。

この発明にかかる画像形成装置は、上記目的を達成するため、静電潜像を担持可能な潜像担持体と、特定色のトナーを有する複数のカートリッジが着脱自在に設けられた現像ユニットと、現像ユニットに装着された複数のカートリッジを選択的に現像位置に切り換えながら該現像位置に位置決めされたカートリッジ内のトナーを用いて潜像担持体上の静電潜像を現像する印刷動作を実行する制御手段とを備え、制御手段は、カートリッジによる印刷動作を可能とするために該印刷動作の実行前に該カートリッジに対して行う印刷準備動作を、現像ユニットに装着された複数のカートリッジの全部について一括して行うことを特徴としている。

また、この発明にかかる画像形成方法は、静電潜像を担持可能な潜像担持体と、特定色のトナーを有する複数のカートリッジが着脱自在に設けられた現像ユニットとを備え、現像ユニットに装着された複数のカートリッジを選択的に現像位置に切り換えながら該現像位置に位置決めされたカートリッジ内のトナーを用いて潜像担持体上の静電潜像を現像する印刷動作を実行する画像形成方法であって、上記目的を達成するため、印刷動作の実行に先立って、現像ユニットに装着された複数のカートリッジの各々について、該カートリッジによる印刷動作を可能とするために該カートリッジに対して行う印刷準備動作を一括して行うことを特徴としている。

カートリッジに収容されるトナーを用いて静電潜像を現像する、つまり印刷動作を実行するためには、その印刷動作に先立って該カートリッジに対して印刷準備動作を実行しておく必要がある。そこで、この発明では、印刷動作の実行に先立って現像ユニットに装着された複数のカートリッジの全部に対して印刷準備動作が一括して行われる。したがって、現像ユニットに装着された複数のカートリッジのうちの一のカートリッジを用いて印刷動作を実行している間に、例えば該カートリッジ内のトナー残量が低下して印刷動作を行うことができなくなったとしても、直ちに次のカートリッジに切り換えて印刷動作を継続させることができる。しかも、予め全部のカートリッジに対して印刷準備動作を実行しているため、全部のカートリッジを選択的に現像位置に切り換えながら各カートリッジ内のトナーを用いた印刷動作を連続的に実行することができる。したがって、上記特定色の印刷を大量に、しかも効率的に行うことができる。

ここで、「印刷準備動作」には、カートリッジによる印刷動作を可能とするために印刷動作に先立ってカートリッジに対して行う必要がある動作全般が含まれる。具体的には、次のような動作や処理が含まれる：
(1)現像ユニットへのカートリッジの装着を確認する装着確認動作；
(2)現像ユニットに装着されたカートリッジが特定色のトナーを有するカートリッジであることを確認する適合確認動作；
(3)現像ユニットに装着されたカートリッジに印刷動作を実行するのに必要なトナー量が残留していることを確認する寿命確認動作；
(4)トナー担持体を少なくとも１周以上回転させる撹拌処理；
(5)カートリッジによる印刷動作を実行する際の印刷動作条件を所定の最適条件に調整する条件制御処理、
なお、これらの動作や処理の各々、または組み合わせたものが「印刷準備動作」となるが、その内容自体は装置の構成や動作状況などに応じて適切なものを用いることができる。

また、大量印刷を実行可能とするためには、現像ユニットへのカートリッジの装着可能個数だけカートリッジを装着するのが望ましいが、現像ユニットへのカートリッジの個数Ｍ（Ｍ≧２）が装着可能個数よりも少ないこともあり得る。そのような場合にも、現像ユニットに装着されたＭ個のカートリッジの全部について印刷準備動作を一括して行うことでＭ個のカートリッジによる印刷を効率的に行うことができる。

ここでは、本発明を特許文献１に記載された画像形成装置（カラープリンタ）に具体化した実施形態を図面にしたがって説明する。つまり、この実施形態では４個の現像カートリッジに収容されたブラックのトナーを使用した単色のトナーによる印刷、即ちモノクロ印刷に具体化して説明する。

図１はこの発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図である。また、図２は図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。この装置１は、ブラック（Ｋ）のトナーのみを用いてモノクロ画像を形成する画像形成装置である。この画像形成装置１では、ホストコンピュータなどの外部装置から画像信号がメインコントローラ１１に与えられると、このメインコントローラ１１からの指令に応じてエンジンコントローラ１０がエンジン部ＥＧ各部を制御して所定の画像形成動作を実行し、シートＳに画像信号に対応するモノクロ画像を形成する。

このエンジン部ＥＧでは、感光体２２が図１の矢印方向Ｄ1に回転自在に設けられている。また、この感光体２２の周りにその回転方向Ｄ1に沿って、帯電ユニット２３、ロータリー現像ユニット４およびクリーニング部２５がそれぞれ配置されている。帯電ユニット２３は所定の帯電バイアスを印加されており、感光体２２の外周面を所定の表面電位に均一に帯電させる。クリーニング部２５は一次転写後に感光体２２の表面に残留付着したトナーを除去し、内部に設けられた廃トナータンクに回収する。これらの感光体２２、帯電ユニット２３およびクリーニング部２５は一体的に感光体カートリッジ２を構成しており、この感光体カートリッジ２は一体として装置１本体に対し着脱自在となっている。

そして、この帯電ユニット２３によって帯電された感光体２２の外周面に向けて露光ユニット６から光ビームＬが照射される。この露光ユニット６は、外部装置から与えられた画像信号に応じて光ビームＬを感光体２２上に露光して画像信号に対応する静電潜像を形成する。このように、この実施形態では、感光体２２が本発明の「潜像担持体」に相当している。

こうして形成された静電潜像は現像ユニット４によってトナー現像される。現像ユニット４は、図１紙面に直交する回転軸中心に回転自在に設けられた支持フレーム４０、支持フレーム４０に対して着脱自在のカートリッジとして構成されてブラックトナーを内蔵する４個の現像カートリッジ４Ｋa〜４ｋd、およびこれらを一体的に回転させるためのロータリー駆動部（図示省略）を備えている。この現像ユニット４は、エンジンコントローラ１０により制御されている。そして、このエンジンコントローラ１０からの制御指令に基づいて、現像ユニット４が回転駆動されるとともにこれらの現像カートリッジ４Ｋa〜４Ｋdが選択的に感光体２２と当接してまたは所定のギャップを隔てて対向する所定の現像位置に位置決めされると、当該現像カートリッジに設けられた現像ローラ４４から感光体２２の表面にトナーを付与する。これによって、感光体２２上の静電潜像が現像位置に位置決めされた現像カートリッジ内のトナーにより現像される（印刷動作）。このように現像位置に位置決めされた現像カートリッジによる静電潜像の顕像化が本発明の「カートリッジによる印刷動作」に相当している。

上記のようにして現像ユニット４で現像されたトナー像は、一次転写領域ＴＲ1で転写ユニット７の中間転写ベルト７１上に一次転写される。この転写ユニット７は、複数のローラ７２〜７５に掛け渡された中間転写ベルト７１と、ローラ７３を回転駆動することで中間転写ベルト７１を所定の回転方向Ｄ2に回転させる駆動部とを備えている。そして、転写ユニット７は、感光体２２上に形成されるブラックのトナー像を中間転写ベルト７１上に転写してモノクロ画像を形成するとともに、カセット８から１枚ずつ取り出され搬送経路Ｆに沿って二次転写領域ＴＲ2まで搬送されてくるシートＳ上にモノクロ画像を二次転写する。

このとき、中間転写ベルト７１上の画像をシートＳ上の所定位置に正しく転写するため、二次転写領域ＴＲ2にシートＳを送り込むタイミングが管理されている。具体的には、搬送経路Ｆ上において二次転写領域ＴＲ2の手前側にゲートローラ８１が設けられており、中間転写ベルト７１の周回移動のタイミングに合わせてゲートローラ８１が回転することにより、シートＳが所定のタイミングで二次転写領域ＴＲ2に送り込まれる。

また、こうしてモノクロ画像が形成されたシートＳは定着ユニット９、排出前ローラ８２および排出ローラ８３を経由して装置本体の上面部に設けられた排出トレイ部８９に搬送される。また、シートＳの両面に画像を形成する場合には、上記のようにして片面に画像を形成されたシートＳの後端部が排出前ローラ８２後方の反転位置ＰＲまで搬送されてきた時点で排出ローラ８３の回転方向を反転し、これによりシートＳは反転搬送経路ＦＲに沿って矢印Ｄ3方向に搬送される。そして、ゲートローラ８１の手前で再び搬送経路Ｆに乗せられるが、このとき、二次転写領域ＴＲ2において中間転写ベルト７１と当接し画像を転写されるシートＳの面は、先に画像が転写された面とは反対の面である。このようにして、シートＳの両面に画像を形成することができる。

また、ローラ７５の近傍には濃度センサ６０が配置されている。この濃度センサ６０は、中間転写ベルト７１の表面に対向して設けられており、必要に応じ、中間転写ベルト７１の外周面に形成されるトナー像の画像濃度を測定する。そして、その測定結果に基づき、この装置では、画像品質に影響を与える装置各部の動作条件、例えば各現像カートリッジに与える現像バイアスや、光ビームＬの強度などの調整を行っている。

この濃度センサ６０は、例えば反射型フォトセンサを用いて、中間転写ベルト７１上の所定面積の領域の画像濃度に対応した信号を出力するように構成されている。そして、ＣＰＵ１０１は、中間転写ベルト７１を周回移動させながらこの濃度センサ６０からの出力信号を定期的にサンプリングすることで、中間転写ベルト７１上のトナー像各部の画像濃度を検出することができる。

また、図２に示すように、各現像カートリッジ４Ｋa〜４Ｋdには該現像カートリッジの製造ロットや使用履歴、内蔵トナーの残量などに関するデータを記憶するメモリ９１〜９４がそれぞれ設けられている。さらに、各現像カートリッジ４Ｋa〜４Ｋdには無線通信器４９Ｋa、４９Ｋb、４９Ｋc、４９Ｋdがそれぞれ設けられている。そして、必要に応じて、これらが選択的に本体側に設けられた無線通信器１０９と非接触にてデータ通信を行い、インターフェース１０５を介してＣＰＵ１０１と各メモリ９１〜９４との間でデータの送受を行って該現像カートリッジに関する消耗品管理等の各種情報の管理を行っている。なお、この実施形態では、無線通信等の電磁的手段を用いて非接触にてデータ送受を行っているが、本体側および各現像カートリッジ側にコネクタ等を設け、コネクタ等を機械的に嵌合させることで相互にデータ送受を行うようにしてもよい。

図２において、符号１１３はホストコンピュータなどの外部装置よりインターフェース１１２を介して与えられた画像を記憶するためにメインコントローラ１１に設けられた画像メモリであり、符号１１７はＣＰＵ１１１における演算結果やその他のデータを一時的に記憶するＲＡＭである。また、符号１０６はＣＰＵ１０１が実行する演算プログラムやエンジン部ＥＧを制御するための制御データなどを記憶するためのＲＯＭ、また符号１０７はＣＰＵ１０１における演算結果やその他のデータを一時的に記憶するＲＡＭである。

ところで、上記のように構成された装置では、各現像カートリッジ４Ｋa〜４Ｋdにより印刷動作を実行する前に予め印刷準備動作を実行しておく必要がある。この「印刷準備動作」とは、各現像カートリッジ４Ｋa〜４Ｋdによる印刷動作を可能とするために印刷動作に先立って現像カートリッジ４Ｋa〜４Ｋdに対して行う動作や処理を意味している。この実施形態では、以下の動作および処理を「印刷準備動作」として行っている。

(1)装着確認動作：
この装着確認動作は、現像ユニット４の支持フレーム４０に対して現像カートリッジが確実に装着されていることを確認する動作である。具体的には、本体側と各現像カートリッジ側との間で行われる無線通信によって、ＣＰＵ１０１と各メモリ９１〜９４のデータ送受によって行っている。この点に関しては、次に述べる(2)適合確認動作についても同様である。もちろん、無線通信などの非接触方式以外に、リミットスイッチなどを用いた接触方式により装着確認を行うようにしてもよい。

(2)適合確認動作：
この適合確認動作は、現像ユニット４の支持フレーム４０に装着された現像カートリッジがブラックトナーを収容する現像カートリッジであることを確認する動作である。特に、この実施形態では、カラー画像形成装置として使用するイエロー用、シアン用および／またはマゼンタ用の現像カートリッジの配設位置にブラック用現像カートリッジを装着してモノクロ画像形成装置が構成されている。したがって、ユーザやオペレータなどが誤装着する可能性がある。そこで、適合確認動作を実行してイエロー用、シアン用またはマゼンタ用の現像カートリッジが誤って使用されるのを防止している。

(3)寿命確認動作：
この寿命確認動作は、現像ユニット４の支持フレーム４０に装着された現像カートリッジに印刷動作を実行するのに必要なトナー量が十分に残留していることを確認する動作である。この寿命確認動作を実行することで、印刷動作によって形成される画像の濃度ムラやかすれ等の不具合が発生するのを未然に防止している。

(4)撹拌処理：
この撹拌処理は、本発明の「トナー担持体」に相当する現像ローラ４４を少なくとも１周以上回転させる処理である。この撹拌処理を実行する理由は以下のとおりである。この種の画像形成装置では、電源オフ状態、または電源がオンであっても印刷動作（画像形成動作）を行わず動作停止状態にある期間が長時間継続した後に印刷動作を行うと、画像に周期的な濃度ムラが現れる場合があることが従来より知られている。なお、本明細書ではこの現象を「放置バンディング現象」と称する。

この放置バンディング現象は、トナーが各現像カートリッジの現像ローラ４４に担持されたまま長時間放置されたことにより現像ローラ４４から離れ難くなり、しかもその程度が現像ローラ４４表面上において一様でないことから現像ローラ４４上のトナー層が次第に不均一となることに起因すると考えられる。そこで、この実施形態の画像形成装置では、動作停止状態にある期間が所定の期間を超える等の放置バンディング発生要件が満足されるときには、「撹拌要」の信号を発生させて現像ローラ４４の空回しを行っている。すなわち、本体側の回転駆動部（図示省略）により現像ローラ４４を少なくとも１周回転させる。これによって、現像ローラ４４表面のトナー層がリフレッシュされてより均一な状態のトナー層が現像処理に供されるため、放置バンディング現象による濃度ムラは発生し難くなる。

(5)パッチ処理（条件制御処理）：
このパッチ処理は、現像カートリッジによる印刷動作を実行する際の印刷動作条件を所定の最適条件に調整する最適化処理である。これは画像品質の安定化のために従来より多用されているものと同様の処理である。この実施形態では、装置の電源が投入された直後の適当なタイミングで「パッチ制御要」の信号が発生されて装置のウォーミングアップと並行してパッチ処理が実行される。また、スリープモードが解除されたタイミング、開状態となっていた装置カバーが閉じられたタイミング、あるいは現像カートリッジの交換作業が完了したタイミングなどにも「パッチ制御要」の信号が発生されてパッチ処理の実行要求が生じる。

次に、図１に示す装置における印刷処理に先立って実行される印刷準備処理について図３ないし図６を参照しつつ説明する。なお、発明内容の理解を助けるため、図１に示すように現像ユニット４に対して４個の現像カートリッジ４Ｋa〜４Ｋdが装着されている場合について説明する。

図３は図１の画像形成装置で実行される印刷準備処理を示すフローチャートである。また、図４は印刷準備動作を示す模式図である。この装置では、印刷動作を実行する前の適当なタイミング、例えば電源投入直後のタイミングで、ＲＯＭ１０６に記憶されているプログラムにしたがってＣＰＵ１０１が装置各部を制御して図３に示す印刷準備処理が実行される。すなわち、この実施形態では、ＣＰＵ１０１が本発明の「制御手段」として機能する。

まず、無線通信によってＣＰＵ１０１と各メモリ９１〜９４との間でデータの送受が行われて各現像カートリッジ４Ｋa〜４Ｋdに関する消耗品管理等の各種情報がＲＡＭ１０７に一時的に記憶される。そして、メモリ１０７に記憶されている情報に基づき、全現像カートリッジ４Ｋa〜４Ｋdについて、装着確認動作（ステップＳ１）、適合確認動作（ステップＳ２）および寿命確認動作（ステップＳ３）を実行する（図４（ａ））。

また、ステップＳ４で「撹拌要」の信号が発生しているか否かを判断する。これは放置バンディング現象を防止するための処理である。したがって、「撹拌要」の信号が発生していない場合には、そのままステップＳ６に進む一方、該信号が発生している場合には、現像カートリッジ４Ｋa〜４Ｋdの全部について図５に示す撹拌処理（ステップＳ５）が実行される。

図５は図１の装置における撹拌処理を示すフローチャートである。この撹拌処理では、図４（ｂ）に示すように４個の現像カートリッジのうち最初のカートリッジ４Ｋaが現像位置に移動される（ステップＳ５１）。これによって、現像カートリッジ４Ｋaの現像ローラ４４が本体側の回転駆動部と機械的に接続される。そして、この回転駆動部により現像ローラ４４を少なくとも１周回転させて該現像ローラ４４表面のトナー層をリフレッシュさせて現像カートリッジ４Ｋaに対する撹拌処理を施す（ステップＳ５２）。なお、ステップＳ５１、Ｓ５２の処理については、ステップＳ５３で「ＮＯ」と判断されている間、繰り返して実行する。すなわち、現像カートリッジ４Ｋb〜４Ｋdの各々を現像位置に切り換えながら現像ローラ４４を少なくとも１周回転させる（図４（ｃ）〜（ｅ））。

このようにして撹拌処理（ステップＳ５）が完了すると、ステップＳ６に進んで「パッチ制御要」の信号が発生しているか否かを判断する。これは印刷動作条件を所定の最適条件に調整するための処理である。したがって、「パッチ制御要」の信号が発生していない場合には、そのまま印刷準備処理を終了する一方、該信号が発生している場合には、現像カートリッジ４Ｋa〜４Ｋdの全部について図６に示すパッチ処理（ステップＳ７）が実行される。

図６は図１の装置におけるパッチ処理を示すフローチャートである。このパッチ処理は、印刷動作の実行により形成される画像を一定の画像品質に保つために、印刷動作条件を種々に変更設定しながらパッチ画像を形成してその画像濃度を検出し、その検出結果に基づいて印刷動作条件を調整する処理である。このパッチ処理では、装置各部の動作条件を決める動作パラメータのうち、画像品質に影響を与える制御因子としての現像バイアスおよび露光パワーの調整を行う。制御因子として機能する動作パラメータとしてはこれ以外にも種々のものが知られており、それらを用いた画質制御の原理および制御方法についても多くの公知技術があるので、ここでは処理の流れのみを簡単に説明する。

まず、各現像カートリッジ４Ｋa〜４Ｋd毎に、最適現像バイアス、つまり印刷動作時に現像ローラ４４に印加する現像バイアスの最適値を算出する。具体的には、図４（ｂ）に示すように１つの現像カートリッジ４Ｋaを選択的に現像位置に移動させ（ステップＳ７０）、その現像カートリッジ４Ｋaについて、現像バイアスを多段階に変更設定しながら各バイアス値で所定パターンのパッチ画像を形成する（ステップＳ７１）。そして、各パッチ画像の画像濃度を濃度センサ６０により検出する（ステップＳ７２）。

各パッチ画像の画像濃度が求まると、それらの値から現像バイアスと画像濃度との対応関係がわかるので、その関係に基づき、画像濃度が予め定められた目標濃度と一致するような現像バイアスの値を算出する。これにより最適現像バイアスが求められる（ステップＳ７３）。ただし、その最適値が当該装置における現像バイアスの可変範囲内になかった場合には、その可変範囲において算出された最適値に最も近い値を最適現像バイアスとする。

こうして１つの現像カートリッジ４Ｋaについて最適現像バイアスが求まれば、全ての現像カートリッジについての処理が終了するまで上記処理Ｓ７０〜Ｓ７３を繰り返す（ステップＳ７４）。すなわち、現像カートリッジ４Ｋb〜４Ｋdの各々を現像位置に切り換えながら最適現像バイアスを求める（図４（ｃ）〜（ｅ））。こうすることで、各現像カートリッジ４Ｋa〜４Ｋd毎の最適現像バイアスが求められる。

続いて、各現像カートリッジ４Ｋa〜４Ｋd毎に、最適露光パワー、つまり当該カートリッジに対応した静電潜像を感光体２２上に形成するときの光ビームＬの強度の最適値を算出する（ステップＳ７５〜Ｓ７８）。ここでの処理は、制御因子が現像バイアスに代えて露光パワーである点を除いて上記した最適現像バイアス算出処理（ステップＳ７０〜Ｓ７４）と同様であるが、必要に応じて、形成するパッチ画像の画像パターンは異なるものとしてもよい。なお、この場合の現像バイアスの設定値は、先に求めた最適値を用いるのが好ましい。こうして、全ての現像カートリッジについて最適現像バイアスおよび最適露光パワーをそれぞれ求め、パッチ処理を終了する。

このような印刷準備動作（装着確認動作、適合確認動作、寿命確認動作、撹拌処理、パッチ処理）を実行することによって、図４（ｆ）に示すように、全ての現像カートリッジ４Ｋa〜４Ｋdは印刷動作を良好に行うことができる印刷可能状態となる。そして、図３に戻って、現像ユニット４をホームポジションに移動して待機する（ステップＳ８）。そして、エンジン部ＥＧによる画像形成動作の実行を許可し、以後の印刷動作をこの最適条件の下で実行することにより、所望の画像品質で、しかも安定して画像を形成することが可能となる。

以上のように、この実施形態によれば、印刷動作の実行に先立って、現像ユニット４に装着された現像カートリッジ４Ｋa〜４Ｋdの全部に対して印刷準備動作を一括して実行して印刷可能状態に導いている。したがって、現像ユニット４に装着された複数の現像カートリッジ４Ｋa〜４Ｋdのうちの一のカートリッジを用いて印刷動作を実行している間に、例えば該カートリッジ内のトナー残量が低下して印刷動作を行うことができなくなったとしても、直ちに次のカートリッジに切り換えて印刷動作を継続させることができる。しかも、このような継続処理を全カートリッジについて適用することができるため、モノクロ印刷を大量に、しかも効率的に行うことができる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、現像ユニット４の支持フレーム４０に最大４個の現像カートリッジを装着可能となっており、すべての装着位置に現像カートリッジ４Ｋa〜４Ｋdを装着しているが、一部の装着位置にのみ現像カートリッジを装着した装置に対して本発明を適用することができる。すなわち、現像カートリッジの装着可能個数よりも少ない個数Ｍ（Ｍ≧２）の現像カートリッジを現像ユニット４に装着した装置においても、これらＭ個の現像カートリッジの全部について印刷準備動作を一括して行うことでＭ個の現像カートリッジによる印刷を効率的に行うことができる。また、上記実施形態では装着可能個数は４であるが、この個数は任意であり、またＭの値も２以上、かつ装着可能個数以下であれば任意である。したがって、例えば支持フレーム４０の装着可能個数が５以上となるように現像ユニット４を構成し、さらに３個の装着位置にイエロー用、シアン用およびマゼンタ用の現像カートリッジをそれぞれ装着するとともに、残りの装着位置にブラック用現像カートリッジを装着する画像形成装置に対しても本発明を適用可能である。

また、上記実施形態では、特定色がブラックの画像形成装置に本発明を適用しているが、特定色はこれに限定されるものではない。

また、上記実施形態では、複数の現像カートリッジを現像ユニット４に装着したロータリー現像方式を採用しているため、現像ユニット４の回転移動に伴って各現像カートリッジに貯留されたトナーがカートリッジ内で撹拌されてトナーの均一化が可能となっている。そこで、印刷準備動作として、現像ユニット４の回転動作によるトナー撹拌を実行するようにしてもよい。また、従来より現像カートリッジ内にアジテータやオーガ棒などの部材を配置し、現像カートリッジ内のトナーを撹拌したり、該トナーを現像ローラ側に積極的に供給する技術が採用されることがある。そこで、アジテータやオーガ棒などの部材を装備している装置では、該部材によるトナー撹拌やトナー供給などの動作を印刷準備動作として実行するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、現像カートリッジに収容されたトナーを使い切る構成を採用しているが、必要に応じてトナーを補充する補充タイプの現像カートリッジを採用した装置では、印刷準備動作としてトナー補充動作をさらに実行するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、同形状をなす４個の現像カートリッジ４Ｋa〜４Ｋdを使用したが、形状が異なる現像カートリッジを使用してもよい。また、上記実施形態では、１個の感光体２２に対してロータリー現像ユニット４を配置した、いわゆるロータリー方式の画像形成装置に本発明を適用したが、１個の感光体２２に対して複数の現像カートリッジが昇降して各現像カートリッジにより現像を行うエレベータ方式の画像形成装置や、いわゆるタンデム方式の画像形成装置に対して本発明を適用することができる。

さらに、上記実施形態の構成に限定されず、例えば特定色のトナーを有する複数の現像カートリッジが装着された現像ユニットを装備して該特定色の画像を形成する装置や、中間転写ベルト以外の転写媒体（転写ドラム、転写シートなど）を備える装置、さらには複写機、ファクシミリ装置など他の画像形成装置に対しても本発明を適用することが可能である。

この発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図。 図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図。 図１の画像形成装置で実行される印刷準備処理を示すフローチャート。 図１の画像形成装置で実行される印刷準備動作を示す模式図。 図１の装置における撹拌処理を示すフローチャート。 図１の装置におけるパッチ処理を示すフローチャート。

符号の説明

４…現像ユニット、 ４Ｋa〜４Ｋd…現像カートリッジ、 １０…エンジンコントローラ（制御手段）、 ２２…感光体（潜像担持体）、 ４０…支持フレーム、 ４４…現像ローラ（トナー担持体）、 １０１…ＣＰＵ（制御手段）

Claims (8)

1. 静電潜像を担持可能な潜像担持体と、
   特定色のトナーを有する複数のカートリッジが着脱自在に設けられた現像ユニットと、
   前記現像ユニットに装着された複数のカートリッジを選択的に現像位置に切り換えながら該現像位置に位置決めされたカートリッジ内のトナーを用いて前記潜像担持体上の静電潜像を現像する印刷動作を実行する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、カートリッジによる印刷動作を可能とするために該印刷動作の実行前に該カートリッジに対して行う印刷準備動作を、前記現像ユニットに装着された複数のカートリッジの全部について一括して行うことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記印刷準備動作として、前記現像ユニットへのカートリッジの装着を確認する装着確認動作を実行する請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記制御手段は、前記印刷準備動作として、前記現像ユニットに装着されたカートリッジが前記特定色のトナーを有するカートリッジであることを確認する適合確認動作を実行する請求項１または２記載の画像形成装置。
4. 前記制御手段は、前記印刷準備動作として、前記現像ユニットに装着されたカートリッジに前記印刷動作を実行するのに必要なトナー量が残留していることを確認する寿命確認動作を実行する請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記複数のカートリッジの各々は、その表面に前記トナーを担持しながら所定の方向に回転することで前記潜像担持体との対向位置に前記トナーを搬送するトナー担持体を備え、
   前記制御手段は、前記印刷準備動作として、前記トナー担持体を少なくとも１周以上回転させる撹拌処理を実行する請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記制御手段は、前記印刷準備動作として、前記現像ユニットに装着されたカートリッジによる印刷動作を実行する際の印刷動作条件を所定の最適条件に調整する条件制御処理を実行する請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 前記制御手段は、前記現像ユニットに装着されたカートリッジの個数Ｍ（Ｍ≧２）が前記現像ユニットへのカートリッジの装着可能個数よりも少ない場合には、前記現像ユニットに装着された前記Ｍ個のカートリッジの全部について印刷準備動作を一括して行う請求項１ないし６のいずれかに記載の画像形成装置。
8. 静電潜像を担持可能な潜像担持体と、特定色のトナーを有する複数のカートリッジが着脱自在に設けられた現像ユニットとを備え、前記現像ユニットに装着された複数のカートリッジを選択的に現像位置に切り換えながら該現像位置に位置決めされたカートリッジ内のトナーを用いて前記潜像担持体上の静電潜像を現像する印刷動作を実行する画像形成方法において、
   前記印刷動作の実行に先立って、前記現像ユニットに装着された複数のカートリッジの各々について、該カートリッジによる印刷動作を可能とするために該カートリッジに対して行う印刷準備動作を一括して行うことを特徴とする画像形成方法。

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