JP4215091B2

JP4215091B2 - 画像形成装置及び画像形成方法

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Publication number: JP4215091B2
Application number: JP2006287245A
Authority: JP
Inventors: 恵一田口
Original assignee: Seiko Epson Corp
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Priority date: 2006-10-23
Filing date: 2006-10-23
Publication date: 2009-01-28
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Description

この発明は、電子写真技術を用いて画像を形成するカラープリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置及び画像形成方法に関するものである。

一般に、電子写真技術を用いた画像形成装置（カラープリンタ）は、感光体と、その感光体の外周面を帯電させる帯電手段と、感光体の外周面を選択的に露光して静電潜像を形成する露光ユニットと、前記静電潜像をトナー像に現像する現像ユニットを備えている。また、画像形成装置は前記トナー像を転写対象に転写させる転写ユニットを備えている。感光体の隣接位置には略円筒状をなし回転可能に保持された現像ユニット保持体としての現像ロータリーが設置され、その現像ロータリーは４色（イエローＹ、マゼンダＭ、シアンＣ、ブラックＫ）の現像ユニットを着脱可能に形成されている。

ところが、上記従来構成の画像形成装置においては、カラー画像を形成するために４体の現像ユニットが装着されているため、各現像ユニットの大きさは、モノカラー用の画像形成装置における１体の現像ユニットの大きさより小さくなる。そのため、カラー画像形成用の画像形成装置における１体の現像ユニットのトナーを使用して大量の単色の現像、即ち印字を行うと、モノカラー用の画像形成装置を使用した場合と比較してトナーがなくなる時間が早くなる。

さらに、４体の現像ユニットは収容されるトナー量もほぼ同じとなっている。そのため、１体の現像ユニットのトナーを使用したモノカラー印字を行った場合には、その使用されたトナーの無くなる時間がその他のトナーと比較して早くなる。従って、モノカラー印字に使用されたトナーの現像ユニットを何度も取り替えてトナーを補給する必要があり、その取り替え作業が非常に煩わしいという問題があった。

また、モノカラー印字に使用される現像ユニットをその他の色の現像ユニットよりも大きく形成し、トナー収容量を多くすることが考えられた。しかし、その場合は、カラープリンタの内部構造や現像ユニットを装着する位置等により、現像ユニットを大きくできるサイズには限界があるとともに、大きさ、即ち形状の異なる現像ユニットを装着可能とするために、現像ロータリーの形状を設計変更しなければならず、製造コストが嵩むという問題もあった。

この発明は、このような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、現像ユニット及び現像ユニット保持体を設計変更することなく単色のトナーによる現像を大量に行うことができ、その現像の際、トナーが無くなる時間を遅くして現像ユニットの取り替え回数を減らすことができる画像形成装置及び画像形成方法を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明の画像形成装置は、周面に静電潜像を担持する静電潜像担持体と、トナーを収容可能なケースを備え、当該ケース内に収容したトナーにより前記静電潜像を現像する現像ユニットと、前記現像ユニットを複数保持可能な現像ユニット保持体と、前記現像ユニット保持体の動作を制御して、現像に使用される現像ユニットを複数の現像ユニットのなかから選択的に切り替える前記現像ユニット保持体の制御手段とを備える画像形成装置において、前記現像ユニットは前記ケース内が現像に使用されるトナーを供給する側とケース内奥側とに区切られており、少なくとも前記現像ユニットに収容されたトナーの色情報を識別する識別手段を備え、前記現像ユニット保持体は、同色のトナーを収容した少なくとも２体の前記現像ユニットを保持可能であって、かつ、その回転駆動により現像に使用される前記各現像ユニットを選択的に切り替える回転体であり、当該現像ユニット保持体における相対向する位置には同色のトナーを収容した現像ユニットをそれぞれ装着しており、前記制御手段は前記識別手段に識別された色情報に基づいて同色の前記現像ユニットを識別し、前記現像ユニット保持体における相対向する位置に装着されて同色のトナーを収容した２体の現像ユニットを現像中に所定のタイミングで切り替えながら使用して単色の現像を行うべく、前記単色の現像に使用される現像ユニットが、使用中の現像ユニットでのトナーの使用量に応じて切り替わるとともに、前記ケース内においてトナーを供給する側とケース内奥側とでトナーが混合撹拌されるように、前記現像ユニット保持体の回転動作を制御することを特徴とするものである。

請求項２に記載の発明の画像形成装置は、請求項１に記載の発明において、前記現像ユニットは色情報を記憶する記憶手段を備え、前記識別手段により前記色情報を識別することを特徴とするものである。

請求項３に記載の発明の画像形成装置は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、単色のトナーによる現像が連続する際は、前記所定のタイミングを、印字頁数が所定値に達したときに設定したことを特徴とするものである。

請求項４に記載の発明の画像形成装置は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記現像ユニットはトナーの消費量を記憶する記憶手段を備え、前記所定のタイミングを前記トナーの消費量が所定値に達したときに設定したことを特徴とするものである。

請求項５に記載の発明の画像形成方法は、回転体である現像ユニット保持体に保持された複数の現像ユニットに備えられたケース内に収容されたトナーの色情報を識別手段により識別し、前記現像ユニット保持体の制御手段により現像に使用される現像ユニットを複数の現像ユニットのなかから選択的に切り替えて現像を行う画像形成装置による画像形成方法おいて、前記現像ユニットは前記ケース内が現像に使用されるトナーを供給する側とケース内奥側とに区切られており、前記現像ユニットに収容されたトナーの色情報を識別手段により識別する工程と、前記色情報に基づいて同色の前記現像ユニットを識別し、前記現像ユニット保持体における相対向する位置に装着されて同色のトナーを収容した２体の前記現像ユニットを現像中に所定のタイミングで切り替えながら使用して単色の現像を行うべく、前記単色の現像に使用される現像ユニットが、使用中の現像ユニットでのトナーの使用量に応じて切り替わるとともに、前記ケース内においてトナーを供給する側とケース内奥側とでトナーが混合撹拌されるように、前記制御手段により前記現像ユニット保持体の回転動作を制御する工程とよりなることを特徴とするものである。

（第１実施形態）
以下、本発明を画像形成装置（カラープリンタ）に具体化した第１実施形態を図面に従って説明する。図１は画像形成装置１０内を模式的に示す概略図である。なお、この第１実施形態では４体の現像ユニット２３（２３１〜２３４）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字、即ちモノクロ印字に具体化して説明する。

まず、画像形成装置１０内の概要について説明する。図１に示すように、画像形成装置１０内には、周面に静電潜像を担持する静電潜像担持体としての感光体１７と、トナーを収容し、当該トナーにより前記静電潜像を現像する現像ユニット２３と、前記現像ユニット２３を複数保持可能な現像ユニット保持体としての回転体である現像ロータリー２２が設けられている。また、露光ユニット２１、中間転写ユニット１２、定着ユニット１３、給紙装置１６及び図３に示す画像形成装置１０全体の制御を行う制御ユニット１４が設けられている。

図１に示すように、前記感光体１７はドラム状をなし、その感光体１７の隣接位置には感光体１７の外周面に摺接して外周面を一様に帯電させる帯電器１９が設置されている。そして、感光体１７の外周面が帯電器１９により帯電された後、前記露光ユニット２１によって所望の画像情報に応じた選択的な露光が感光体１７の感光層（図示せず）になされると、その感光層には前記画像情報に応じた静電潜像が形成される。

前記現像ロータリー２２は感光体１７の隣接位置に回転駆動可能に配置され、４体の現像ユニット２３（以下、本明細書では第１、第２、第３、第４現像ユニット２３１，２３２，２３３，２３４と称す）を保持可能に構成されている。また、現像ロータリー２２には、保持される現像ユニット２３の位置をそれぞれ識別可能な位置識別手段（図示せず）が設けられ、その位置識別手段は位置情報を制御ユニット１４へ出力可能に構成されている。

図２に示すように、各現像ユニット２３１〜２３４はそれぞれ同一形状に形成され、トナーを収容可能なケース２３ａを備えている。また、ケース２３ａには、同ケース２３ａに回転可能に支持された現像ローラ２３ｂと、ケース２３ａに回転可能に支持されるとともに、前記現像ローラ２３ｂに圧接することにより、前記トナーを現像ローラ２３ｂの表面に供給する供給ローラ２３ｃとを備えている。さらに、ケース２３ａ内には仕切板２３ｄが設けられ、その仕切板２３ｄによりケース２３ａ内が、供給ローラ２３ｃ側とケース２３ａ内奥側とに仕切られている。そして、各現像ユニット２３１〜２３４にはそれぞれブラックのトナーが収容されている。

また、図３に示すように、各現像ユニット２３１〜２３４にはそれぞれＲＯＭよりなる不揮発性メモリ２３ｅ（図３ではメモリと示す）が色情報記憶手段及びトナーの消費量記憶手段として設けられ、各不揮発性メモリ２３ｅにはそれぞれケース２３ａ内に収容されたトナーの色情報、消費量情報、製造年月日等の各現像ユニット２３１〜２３４をそれぞれ個別に識別可能とする識別情報が記憶されている。

加えて、図１に示すように、各現像ユニット２３１〜２３４にはそれぞれ現像側コネクタ２４が設けられ、それら現像側コネクタ２４にはそれぞれ前記不揮発性メモリ２３ｅが接続されている。一方、現像ロータリー２２の近傍位置には前記現像側コネクタ２４と接続可能であり、その接続位置及び非接続位置との間を移動可能に構成された制御側コネクタ２５が設けられている。

４体の現像ユニット２３１〜２３４が現像ロータリー２２に保持、具体的には装着された状態において、各現像ユニット２３１〜２３４のうちのいずれかの現像側コネクタ２４と前記制御側コネクタ２５とが接続可能な位置となるように制御ユニット１４により現像ロータリー２２が回転駆動される。そして、両コネクタ２４，２５が接続されて不揮発性メモリ２３ｅの色情報を含む識別情報が読み込まれて、４体の現像ユニット２３１〜２３４の識別情報が制御ユニット１４に記憶される。さらに、現像ロータリー２２における現像ユニット２３１〜２３４の色情報と、前記位置識別手段から識別された位置情報とが関連付けられて、現像ロータリー２２のどの位置にどの色の現像ユニット２３１〜２３４が装着されているかが制御ユニット１４に記憶される。

また、前記装着状態において、制御ユニット１４により現像ロータリー２２が回転制御されることにより、各現像ユニット２３１〜２３４のうちいずれか１体の現像ローラ２３ｂが感光体１７の対向する位置（現像位置）に配置される。この現像位置で供給ローラ２３ｃの回転により摩耗帯電されたトナーが現像ローラ２３ｂ側へ供給され、そのトナーが現像ローラ２３ｂの表面に担持された状態で感光体１７の感光層へ移送される。すると、感光体１７上の静電潜像がトナーにより現像（トナー像）され顕像化される。

さらに、各現像ユニット２３１〜２３４のケース２３ａ内の供給ローラ２３ｃ側にあり、現像の際に使用された後、回収された帯電トナーは現像ロータリー２２の回転制御に伴い供給ローラ２３ｃ側からケース２３ａ内奥方へ排出される。続けて、現像ロータリー２２の回転制御により、帯電トナーは未使用のトナーと混合攪拌されて、両トナーが均一に分散されてリフレッシュされる。そして、現像位置に再度位置したときリフレッシュされたトナーが供給ローラ２３ｃ側へ供給される。

図１に示すように、感光体１７の上方位置に配置された前記中間転写ユニット１２は駆動ローラ２９と、一次転写サポートローラ２７と、テンションローラ２８と、クリーナバックアップローラ２６と、それら各ローラ２６〜２９間に張架された無端状の中間転写ベルト３０と、クリーニング手段（図示せず）とから構成されている。前記一次転写サポートローラ２７の中間転写ベルト３０を介した対向位置には前記感光体１７が配置され、駆動ローラ２９の中間転写ベルト３０を挟んだ対向位置には二次転写ローラ３１が配置されている。

前記駆動ローラ２９は、その端部に固定された歯車（図示せず）が、前記感光体１７の駆動モータの駆動用歯車（図示せず）と噛み合っていることにより、感光体１７と略同一の周速で回転駆動可能に構成されている。即ち、中間転写ベルト３０が感光体１７と略同一の周速で循環駆動される。

そして、中間転写ベルト３０が循環駆動される過程で、前記一次転写サポートローラ２７と感光体１７との圧接部において、感光体１７上に形成されたトナー像が中間転写ベルト３０に転写される。さらに、中間転写ベルト３０に転写されたトナー像は、二次転写ローラ３１と駆動ローラ２９との圧接部において、前記給紙装置１６から供給された用紙等の記録媒体３２に転写される。中間転写ユニット１２に隣接する位置に設置された前記定着ユニット１３は熱源を有する定着ローラ３３と、この定着ローラ３３に圧接されている加圧ローラ３４とより構成されている。

最後に、記録媒体３２に転写されたトナー像が、定着ユニット１３により記録媒体３２上に定着された後、その記録媒体３２がカラープリンタ外へ排出される。なお、感光体１７に残留するトナーは、感光体１７の隣接位置に設置されたクリーニング器２０により除去する。

次いで、上記画像形成装置１０を制御する制御ユニット１４について説明すると、図３に示すように、制御ユニット１４はコントローラ部３８とエンジン制御部３５とから構成され、両者はインターフェイス線を通じて接続されている。前記コントローラ部３８はホストコンピュータ３６との通信を行い、パソコン（図示せず）のアプリケーションソフトウェア等により作製された画像情報等の各種情報がホストコンピュータ３６からコントローラ部３８へ送られるようになっている。前記コントローラ部３８はホストコンピュータ３６から送られてきた画像情報信号としてのレッド、グリーン、ブルーのＲＧＢデータをイエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの画像データへと変換する機能を有する。さらに、画像データをコントローラ部３８のメモリ（図示せず）に保存する機能を有する。なお、本実施形態においては、モノクロ印字を行うため、前記ＲＧＢデータはブラックの画像データに変換される。

前記エンジン制御部３５は、識別手段及び制御手段としてのＣＰＵ４０を備え、その他にＲＡＭ４１、ＲＯＭ４２、Ｉ／Ｏ制御部４３、Ａ／Ｄコンバータ４４、Ｄ／Ａコンバータ４５、本体メモリ４６等を備えている。前記ＣＰＵ４０は画像形成装置１０を構成する各部を制御するとともに、現像ユニット２３１〜２３４におけるトナーの色情報及び消費量情報を識別する。そして、トナーの消費量が所定量に達したと判断すると、所定のタイミングで現像ロータリー２２の回転駆動を制御する。また、トナーの使用量が所定サイズの記録媒体３２に印字するのに必要な量に換算して所定頁分に達したと判断すると、現像ロータリー２２の回転駆動を制御する。

また、ＣＰＵ４０は各現像ユニット２３１〜２３４のうちのいずれかの現像側コネクタ２４と前記制御側コネクタ２５とが接続されたとき、不揮発性メモリ２３ｅと通信可能となり、不揮発性メモリ２３ｅの識別情報を読み込み可能又は不揮発性メモリ２３ｅに新たな識別情報を書き込み可能に構成されている。さらに、ＣＰＵ４０は前記識別情報と各現像ユニット２３１〜２３４の現像ロータリー２２における位置情報とを関連付けて、どの位置にどの色の現像ユニット２３１〜２３４が装着されているかを識別するようになっている。

そして、ＣＰＵ４０は現像ロータリー２２の現像ユニット２３１〜２３４の位置と色を識別して、指定された色のトナーを収容した現像ユニット２３１〜２３４を現像位置へ位置させるべく現像ロータリー２２を回転させる制御を行う。特に、ＣＰＵ４０は、単色のトナーによる現像中に、所定のタイミングで当該現像に使用されていたトナーと同色のトナーを収容した別の現像ユニット２３に切り替える制御を行う。

前記ＲＡＭ４１は画像形成装置１０に関する各種情報を一時的に記憶する。また、前記ＲＯＭ４２は画像形成装置１０を制御するための各種プログラムを記憶し、Ｉ／Ｏ制御部４３は入出力データを制御する。前記Ａ／Ｄコンバータ４４は画像形成装置１０におけるアナログ信号をデジタル信号に変換し、Ｄ／Ａコンバータ４５はデジタル信号をアナログ信号に変換する。前記本体メモリ４６は、前記現像ロータリー２２における現像ユニット２３１〜２３４の有無情報、不揮発性メモリ２３ｅに書き込まれたトナー色情報、トナー消費量情報等の各種識別情報及び位置情報を格納する。そして、識別情報と位置情報とにより現像ロータリー２２のどの位置にどの色のトナーを収容した現像ユニット２３１〜２３４が装着されているかが記憶されている。

次いで、上記構成の画像形成装置１０によるモノクロ印字を行うために４体の現像ユニット２３１〜２３４（なお、第１現像ユニット２３１、第２現像ユニット２３２、第３現像ユニット２３３，第４現像ユニット２３４とする）を使用して現像を行う動作を図４に示すフローチャートを使用して説明する。なお、この動作はＲＯＭ４２に記憶されたプログラムに基づき、ＣＰＵ４０の制御により実行される。また、各現像ユニット２３１〜２３４の不揮発性メモリ２３ｅにはそれぞれブラックのトナーが収容されている旨の識別情報が格納されている。

そして、現像動作の前に各現像ユニット２３１〜２３４とＣＰＵ４０とが通信されて、本体メモリ４６には４体の現像ユニット２３１〜２３４の有情報及び各現像ユニット２３１〜２３４の識別情報が格納されているとともに、どの位置にどの現像ユニット２３１〜２３４が装着されているかが記憶されている。

さて、ホストコンピュータ３６からの印字指令信号（画像情報信号）がコントローラ部３８でブラックの画像データに変換された後、コントローラ部３８のメモリに保存され、所定量の画像データの変換が終了すると、エンジン制御部３５に現像開始を要求する旨の情報が送信される。すると、帯電器１９及び露光ユニット２１により静電潜像が形成される。

続けて、現像ロータリー２２が回転駆動され、第１現像ユニット２３１が現像位置へ移動される｛ステップ１０１（以下、単にＳ１０１と称す）｝。次いで、第１現像ユニット２３１内のトナーを使用して前記静電潜像の現像が行われる（Ｓ１０２）。次に、第１現像ユニット２３１内におけるトナーの消費量が、ケース２３ａの仕切板２３ｄより供給ローラ２３ｃ側に収容可能なトナー量に達したと判断される。すると、現像ロータリー２２の３６０度の回転駆動が制御され（Ｓ１０３）、第１現像ユニット２３１内のトナーの攪拌が行われるとともに、ケース２３ａ内奥に存在するトナーが供給ローラ２３ｃ側に供給される。

そして、現像ロータリー２２の回転後、第１現像ユニット２３１内のトナーの消費量が読み込まれ、トナーの有無が判別される（Ｓ１０４）。トナー消費量が第１現像ユニット２３１内に収容されていたトナー量に達しておらず第１現像ユニット２３１内にトナーが有ると判別されると（Ｓ１０４でＮＯ）、続けて第１現像ユニット２３１のトナーを使用して現像が行われる。

トナー消費量が第１現像ユニット２３１内に収容されていたトナー量に達し、第１現像ユニット２３１内にトナーがほとんど無いと判別されると（Ｓ１０４でＹＥＳ）、現像ロータリー２２が９０度回転駆動され、第２現像ユニット２３２が現像位置へ移動され（Ｓ１０５）、ブラックのトナーを収容した別の第２現像ユニット２３２に切り替えられる。次いで、第２現像ユニット２３２のトナーを使用して静電潜像の現像が行われる（Ｓ１０６）。

そして、第１現像ユニット２３１のときと同様に、以後、現像ロータリー２２の３６０度の回転駆動により第２現像ユニット２３２内のトナーの攪拌、供給が行われる（Ｓ１０７）。現像ロータリー２２の回転後、トナーの有無が判別され（Ｓ１０８）、第２現像ユニット２３２内にトナーが有ると判別されると（Ｓ１０８でＮＯ）、続けて第２現像ユニット２３２のトナーを使用して現像が行われる。一方、第２現像ユニット２３２内にトナーが無いと判別されると（Ｓ１０８でＹＥＳ）、現像ロータリー２２が９０度回転駆動され、第３現像ユニット２３３が現像位置へ移動される（Ｓ１０９）。そして、第３現像ユニット２３３のトナーを使用して現像が行われる（Ｓ１１０）。

続けて、現像ロータリー２２の３６０度の回転駆動により第３現像ユニット２３３内のトナーの攪拌、供給が行われる（Ｓ１１１）。現像ロータリー２２の回転後、トナーの有無が判別され（Ｓ１１２）、第３現像ユニット２３３内にトナーが有ると判別されると（Ｓ１１２でＮＯ）、続けて第３現像ユニット２３３のトナーを使用して現像が行われる。一方、第３現像ユニット２３３内にトナーが無いと判別されると（Ｓ１１２でＹＥＳ）、現像ロータリー２２が９０度回転駆動され、第４現像ユニット２３４が現像位置へ移動される（Ｓ１１３）。

さらに、第４現像ユニット２３４のトナーを使用して現像が行われる（Ｓ１１４）。そして、現像ロータリー２２の３６０度の回転駆動により第４現像ユニット２３４内のトナーの攪拌、供給が行われる（Ｓ１１５）。現像ロータリー２２の回転後、トナーの有無が判別され（Ｓ１１６）、第４現像ユニット２３４内にトナーが有ると判別されると（Ｓ１１６でＮＯ）、続けて第４現像ユニット２３４のトナーを使用して現像が行われる。一方、第４現像ユニット２３４内にトナーが無いと判別されると（Ｓ１１６でＹＥＳ）、画像形成装置１０の表示部（図示せず）にトナーが無いことを示す旨のメッセージが表示される（Ｓ１１７）とともに、単色のトナーによる現像、即ち印字処理が終了される。

前記第１実施形態によって発揮される効果について、以下に記載する。
（１）ＣＰＵ４０は現像ロータリー２２の全ての位置にブラックのトナーを収容した現像ユニット２３１〜２３４が装着されていることを識別している。そのため、ＣＰＵ４０が１体の現像ユニット２３のブラックのトナーが無くなったと識別したら、同色のトナーを収容した現像ユニット２３の位置を識別して、隣接位置にある現像ユニット２３を現像位置へ移動させた。そのため、トナーが無くなり次第、順次隣接する現像ユニット２３１〜２３４のトナーを使用して単色の現像を行うことができる。従って、４体の現像ユニット２３１〜２３４のうちの１体だけに収容されたブラックのトナーを使用してモノクロ印字を行った従来と異なり、トナー量を大量に確保してトナーが無くなる時間を遅くすることができ、トナー補給に伴う現像ユニット２３１〜２３４の取り替え作業回数を減少することができるとともに、モノクロ現像、即ちモノクロ印字を大量に行うことができる。

（２）同形状をなす現像ユニット２３１〜２３４を使用したため、トナーの収容量を多く確保するために現像ユニット２３１〜２３４の設計変更を行い、その現像ユニット２３１〜２３４を装着可能とするために現像ロータリー２２の設計変更を行う必要が無くなる。従って、従来の画像形成装置１０を設計変更することなく、モノクロ現像、即ちモノクロ印字を大量に行うことができ、設計変更に伴い製造コストが嵩むといった不具合をなくすことができる。

（３）トナーが無くなり次第、第１現像ユニット２３１，第２現像ユニット２３２，第３現像ユニット２３３，第４現像ユニット２３４と隣接する現像ユニット２３１〜２３４を使用して現像を行う。そのため、対向する位置にある、例えば第１現像ユニット２３１と第３現像ユニット２３３を使用して現像を行う場合と比較して現像ロータリー２２の回転駆動に要する時間を短縮して、所定時間内の現像処理、即ち印字処理量を向上させることができる。

（４）各現像ユニット２３１〜２３４による現像の途中で現像ロータリー２２を回転させて仕切板２３ｄよりケース２３ａ内奥方にあるトナーを仕切板２３ｄより供給ローラ２３ｃ側へ供給させた。そのため、トナーの消費量が所定量に達していないのもかかわらず、供給ローラ２３ｃ側にトナーが無くなり現像が行われなくなるといった不具合をなくすことができる。

（第２実施形態）
以下、第２実施形態では、上記第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と同一の部材については同一の符号を付して説明する。第２実施形態において、前記ＲＯＭ４２には、ＣＰＵ４０により所定の判断基準に基づいたタイミングで現像ロータリー２２の回転駆動を制御させるためのプログラムが記憶されている。前記タイミングはトナーの使用量がＡ４サイズの記録媒体３２に印字するのに必要な量に換算して連続１０頁分に達したか否かに設定されている。

そして、第２実施形態においては、上記構成の画像形成装置１０によるモノクロ印字を第１〜第４現像ユニット２３１〜２３４のうち相対向する位置に装着された２体の第１及び第２現像ユニット２３１，２３２を使用して現像をして行う動作を図５に示すフローチャートを使用して説明する。即ち、現像ロータリー２２の相対向する位置に装着された第１及び第２現像ユニット２３１，２３２をＣＰＵ４０により識別し、両現像ユニット２３１，２３２がそれぞれ現像位置に位置するように現像ロータリー２２の回転を制御させる。また、第１及び第２現像ユニット２３１，２３２の不揮発性メモリ２３ｅにはそれぞれブラックのトナーが収容されている旨の識別情報が格納され、本体メモリ４６には２体の現像ユニット２３１，２３２の有情報及び各現像ユニット２３１，２３２の識別情報が格納されている。

さて、ホストコンピュータ３６からの印字指令信号（画像情報信号）がコントローラ部３８でブラックの画像データに変換され、所定の処理が行われた後、エンジン制御部３５に現像開始を要求する旨の情報が送信される。すると、帯電器１９及び露光ユニット２１により静電潜像が形成される。

続けて、現像ロータリー２２が回転駆動され、第１現像ユニット２３１が現像位置へ移動される（Ｓ２０１）。次いで、印字の有無が判別される（Ｓ２０２）。印字が有ると判別されると（Ｓ２０２でＹＥＳ）、第１現像ユニット２３１内のトナーの有無が判別される（Ｓ２０３、なお、図５では第１トナー有り？と示す）。一方、印字が無しと判別されると（Ｓ２０２でＮＯ）、印字処理が終了される。

そして、前記Ｓ２０３において、第１現像ユニット２３１内にトナーが有ると判別されると（Ｓ２０３でＹＥＳ）、第１現像ユニット２３１のトナーを使用して現像が行われる（Ｓ２０４）。続いて、第１現像ユニット２３１のトナーの使用量が前記判断基準に基づいて判断される（Ｓ２０５）。第１現像ユニット２３１のトナー使用量が連続１０頁分に達していないと判断されると（Ｓ２０５でＮＯ）、前記Ｓ２０２に戻り、印字残りの有無が判別される（Ｓ２０２）。印字残りが無しと判別されると（Ｓ２０２でＮＯ）、現像処理、即ち印字処理が終了される。印字残りが有りと判別されると（Ｓ２０２でＹＥＳ）、上記と同様の処理が再度行われる。

さて、前記Ｓ２０５において、第１現像ユニット２３１のトナー使用量が連続１０頁分に達したと判断されると（Ｓ２０５でＹＥＳ）、現像ロータリー２２が１８０度回転駆動されて、第２現像ユニット２３２が現像位置へ移動される（Ｓ２０６）。次いで、印字の有無が判別される（Ｓ２０７）。印字が有ると判別されると（Ｓ２０７でＹＥＳ）、第２現像ユニット２３２内のトナーの有無が判別される（Ｓ２０８、なお、図５では第２トナー有り？と示す）。一方、印字が無しと判別されると（Ｓ２０７でＮＯ）、印字処理が終了される。

そして、前記Ｓ２０８において、第２現像ユニット２３２内にトナーが有ると判別されると（Ｓ２０８でＹＥＳ）、第２現像ユニット２３２のトナーを使用して現像が行われる（Ｓ２０９）。続いて、第２現像ユニット２３２のトナーの使用量が前記判断基準に基づいて判断される（Ｓ２１０）。第２現像ユニット２３２のトナー使用量が連続１０頁分に達していないと判断されると（Ｓ２１０でＮＯ）、前記Ｓ２０７に戻り、印字残りの有無が判別される（Ｓ２０７）。印字残りが無しと判別されると（Ｓ２０７でＮＯ）、印字処理が終了される。印字残りが有りと判別されると（Ｓ２０７でＹＥＳ）、上記と同様の処理が再度行われる。

さて、前記Ｓ２１０において、第２現像ユニット２３２のトナー使用量が連続１０頁分に達したと判断されると（Ｓ２１０でＹＥＳ）、現像ロータリー２２が１８０度回転駆動されて、第１現像ユニット２３１が現像位置へ移動される（Ｓ２０１）。そして、上記と同様にＳ２０１からの処理が再度行われ、印字残りが無くなるまで第１現像ユニット２３１と第２現像ユニット２３２との切換が行われながら現像が行われ、印字が無くなると現像処理、即ち印字処理が終了する。

なお、上記Ｓ２０３で第１現像ユニット２３１のトナーが無いと判断されると（Ｓ２０３でＮＯ）、第２現像ユニット２３２内のトナーの有無が判別される（２１１）。そして、第２現像ユニット２３２内にトナーが有ると判別されると（Ｓ２１１でＹＥＳ）、第２現像ユニット２３２を使用した現像を行うべく現像ロータリー２２が１８０度回転駆動されて、第２現像ユニット２３２が現像位置へ移動される（Ｓ２０６）。そして、上記と同様にＳ２０６からの処理が行われる。

一方、上記Ｓ２１１で第２現像ユニット２３２のトナーが無いと判断されると（Ｓ２１１でＮＯ）、画像形成装置１０の表示部（図示せず）に第１又は第２現像ユニット２３１，２３２にトナーが無いことを示す旨のメッセージが表示され（Ｓ２１３）、その後、印字処理が終了される。

さらに、上記Ｓ２０８で第２現像ユニット２３２のトナーが無いと判断されると（Ｓ２０８でＮＯ）、第１現像ユニット２３１内のトナーの有無が判別される（Ｓ２１２）。そして、第１現像ユニット２３１内にトナーが有ると判別されると（Ｓ２１２でＹＥＳ）、第１現像ユニット２３１を使用した現像を行うべく現像ロータリー２２が１８０度回転駆動されて、第１現像ユニット２３１が現像位置へ移動される（Ｓ２０１）。そして、上記と同様にＳ２０１からの処理が行われる。

一方、上記Ｓ２１２で第１現像ユニット２３１のトナーが無いと判断されると（Ｓ２１２でＮＯ）、画像形成装置１０の表示部（図示せず）に第１又は第２現像ユニット２３１，２３２にトナーが無いことを示す旨のメッセージが表示され（Ｓ２１３）、その後、印字処理が終了される。

従って、第２実施形態においては、ＣＰＵ４０により現像ロータリー２２の相対向する位置に装着された第１現像ユニット２３１と第２現像ユニット２３２とを識別し、各現像ユニット２３１，２３２をそれぞれ現像位置に位置させるべく制御を行わせた。そのため、印字が終了するまで、トナーの使用量に応じて第１現像ユニット２３１と第２現像ユニット２３２とが切り換えて使用され、大量、かつ連続的なモノクロ現像、即ちモノクロ印字が可能となる。

また、第２実施形態においても、第１実施形態の（１）、（２）の効果に加え、所定現像量毎に使用する現像ロータリー２２を１８０度回転させて、使用される現像ユニット２３１，２３２を変更するため、その回転により供給ローラ２３ｃ側に存在する使用済みの帯電トナーと、ケース２３ａ内の未使用のトナーとが均一に混合されてリフレッシュされる。そして、現像ロータリー２２が再度１８０度回転されると、リフレッシュされたトナーが供給ローラ２３ｃ側に供給されてそのリフレッシュされたトナーによる現像が行われる。その結果、帯電トナーが大量に点在するトナーにより静電潜像が現像されるのが防止され、得られる画像品質の低下を防止することができる。

なお、本実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・第１実施形態において、不揮発性メモリ２３ｅにトナー消費量を記憶させ、そのトナー消費量に基づいて現像ロータリー２２を回転させたが、トナーカウンターを設け、そのトナーカウンターによりトナーが所定量消費されたら現像ロータリー２２を回転させてもよい。

・第２実施形態では、トナーの使用量を印字頁数に換算して所定頁数に達したときを現像ユニット２３の切り替えのタイミングに設定したが、切り替えのタイミングを、トータルの印字時間、現像回数、印字ドット数、垂直同期信号（ＶＳＹＮＣ）の周期等に変更してもよい。

・第２実施形態では、現像ユニット２３１，２３２のトナーの使用量がＡ４サイズの記録媒体３２に現像、即ち印字するのに必要な量に換算して連続１０頁分に達したか否かを切り替えのタイミングとしたが、記録媒体３２の用紙サイズをＡ３，Ａ５，Ｂ４，Ｂ５，はがき等に変更してもよく、換算した量を連続２０頁、３０頁、４０頁等と適宜変更してもよい。

・各実施形態において、現像ロータリー２２を５体以上の現像ユニット２３を装着可能に構成し、イエロー、シアン、マゼンダのトナーを収容した現像ユニット２３を装着するとともに、ブラックのトナーを収容した現像ユニット２３を２体以上装着してもよい。このように構成した場合、ブラックのトナーによる現像とフルカラー現像が可能になる。

・第１実施形態において、第１〜第４現像ユニット２３１〜２３４のうちのいずれか１体のみを使用した単色の現像、第１、第２現像ユニット２３１，２３２を使用した単色の現像、第１〜第３現像ユニット２３１〜２３３を使用した単色の現像、第２、第３現像ユニット２３２，２３３を使用した単色の現像、第１〜第４現像ユニット２３１〜２３４を使用した単色の現像、第２〜第４現像ユニット２３２〜２３４を使用した単色の現像及び第３、第４現像ユニット２３３，２３４を使用した単色の現像のうちのいずれかを行ってもよい。

・第２実施形態において、現像ロータリー２２の相対向する位置にブラックの現像ユニット２３１，２３２を装着し、別の相対向する位置に別の色の同色の現像ユニット２３３，２３４を装着してもよい。このように構成した場合、画像形成装置１０はブラックのトナーによる単色の現像と、その他の色のトナーによる単色の現像との２色の印字が可能となる。

・第２実施形態において、第１又は第２現像ユニット２３１，２３２のみを使用した現像を行ってもよい。
・各実施形態においては、現像ロータリー２２を一方向へ回転駆動可能としたが、正逆両方向へ回転駆動可能に構成し、例えば、隣接する位置に少なくとも２体の同色の現像ユニット２３を装着して両現像ユニット２３１，２３２の間で所定の判断基準に基づいて使用する現像ユニット２３１，２３２を切り替えてもよい。

・各実施形態では、ブラックのトナーを使用した現像によりモノクロ印字としたが、イエロー、シアン又はマゼンダのトナーを収容した現像ユニット２３を現像ロータリー２２に装着してイエロー、シアン又はマゼンダのモノカラー印字としてもよい。

・第１実施形態では、４体の現像ユニット２３１〜２３４を現像ロータリー２２に装着したが、２体の現像ユニット２３１，２３２又は３体の現像ユニット２３１，２３２，２３３を装着し、それらを順番に使用して現像を行ってもよい。なお、このとき、現像ロータリー２２には、トナーが未収容の現像ユニット２３を装着してもよい。また、５体以上の現像ユニット２３を装着可能な現像ロータリー２２に、少なくとも２体の同色のトナーを収容した現像ユニット２３を装着して単色の現像を行ってもよい。

・第１実施形態において、ケース２３ａ内のトナーを攪拌する攪拌部材を設けてもよい。このように構成した場合、攪拌部材によりケース２３ａ内のトナーがリフレッシュされるため、帯電トナーが大量に点在するトナーによって静電潜像が現像されるのが防止され、得られる画像の品質の低下を防止することができる。

・各実施形態では、同形状をなす第１〜第４現像ユニット２３１〜２３４を使用したが、形状が異なる第１〜第４現像ユニット２３１〜２３４を使用してもよい。
・各実施形態では、第１〜第４現像ユニット２３１〜２３４の記憶手段としての不揮発性メモリ２３ｅに記憶された色情報と位置情報に基づいて、現像ロータリー２２における同色の現像ユニット２３１〜２３４を識別したが、各現像ユニット２３１〜２３４の不揮発性メモリ２３ｅを省略してもよい。そして、第１〜第４現像ユニット２３１〜２３４にそれぞれ突起、反射ミラーの反射角度等の各現像ユニット２３１〜２３４を色毎に識別可能とする色情報を形成し、その色情報をＣＰＵ４０により識別するとともに、色情報を現像ロータリー２２における位置情報に関連付けて本体メモリ４６に記憶させる。そして、ＣＰＵ４０が本体メモリ４６に記憶された情報に基づいて同色の現像ユニット２３を識別して現像ロータリー２２の回転を制御して単色の現像を行ってもよい。

・各実施形態では、第１〜第４現像ユニット２３１〜２３４の不揮発性メモリ２３ｅに色情報を含む識別情報を記憶させたが、識別情報を本体メモリ４６に記憶させてもよい。そして、本体メモリ４６に記憶された識別情報と位置情報を関連付けて同色の現像ユニット２３を識別して単色の現像を行ってもよい。

・各実施形態では、不揮発性メモリ２３ｅに記憶された色情報に基づいて各現像ユニット２３１〜２３４を識別したが、色情報の他にトナーの残量情報、トナーの品質情報、トナーの製造年月日等の各種情報に基づいて各現像ユニット２３１〜２３４を識別してもよい。

・感光体１７を現像ロータリー２２の下方位置に配置し、その現像ロータリー２２の真下に位置する現像ユニット２３により現像を行うように構成してもよい。このように構成した場合、現像ロータリー２２を正逆両方向へ回転駆動可能に構成し、例えば、隣接する位置に現像ユニット２３を装着して両現像ユニット２３の間で使用する現像ユニット２３を切り替えたとき、トナーの攪拌混合が効果的に行われ、トナーのリフレッシュが行われる。

・第１実施形態において、使用している現像ユニット２３のトナーが無くなった場合、現像ロータリー２２を１８０度回転させて、相対向する位置の現像ユニット２３を使用して現像してもよい。このように構成した場合、現像ユニット２３を切り替えたとき、トナーの攪拌混合が効果的に行われ、トナーのリフレッシュが行われる。

・各実施形態では感光体１７に現像ローラ２３ｂが摺接して現像を行わせたが、ジャンピング形式により現像を行わせてもよい。
・各実施形態では記憶手段としてＲＯＭに具体化したが、記憶手段をバーコード、磁気テープ等に具体化してもよい。

・実施形態では画像形成装置１０としてカラープリンタに具体化したが、モノカラープリンタ、ファクシミリに具体化してもよい。
この発明は、以上のように構成されているため、次のような効果を奏する。

請求項１に記載の画像形成装置によれば、現像ユニット及び現像ユニット保持体を設計変更することなく単色のトナーによる現像を大量に行うことができ、その現像の際、トナーが無くなる時間を遅くして現像ユニットの取り替え回数を減らすことができる。また、使用済みの帯電トナーと、未使用のトナーとを攪拌混合してトナー全体をリフレッシュすることができ、帯電トナーが大量に偏って点在するトナーにより静電潜像が現像されるのを防止して得られる画像品質の低下を防止することができる。

請求項２に記載の画像形成装置によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、現像ユニットの識別を容易に行うことができる。
請求項３〜請求項５のうちいずれか一項に記載の画像形成装置によれば、請求項１又は請求項２に記載の発明の効果に加え、現像ユニットのトナーが完全に無くなり、現像が不可能になったことが判明した後、現像ユニットを切り替えることによるタイムラグがなくなる。従って、単色のトナーによる連続的な現像を行うことができる。

実施形態の画像形成装置を示す概略図。実施形態の現像ロータリー及び現像ユニットを示す断面図。実施形態の制御ユニットを示すブロック図。第１実施形態の現像動作を示すフローチャート。第２実施形態の現像動作を示すフローチャート。

符号の説明

１０画像形成装置
１７静電潜像担持体としての感光体
２２現像ユニット保持体としての現像ロータリー
２３（２３１，２３２，２３３，２３４）現像ユニット
２３ｅ記憶手段としての不揮発性メモリ
４０識別手段及び制御手段としてのＣＰＵ

Claims

周面に静電潜像を担持する静電潜像担持体と、
トナーを収容可能なケースを備え、当該ケース内に収容したトナーにより前記静電潜像を現像する現像ユニットと、
前記現像ユニットを複数保持可能な現像ユニット保持体と、
前記現像ユニット保持体の動作を制御して、現像に使用される現像ユニットを複数の現像ユニットのなかから選択的に切り替える前記現像ユニット保持体の制御手段と
を備える画像形成装置において、
前記現像ユニットは前記ケース内が現像に使用されるトナーを供給する側とケース内奥側とに区切られており、
少なくとも前記現像ユニットに収容されたトナーの色情報を識別する識別手段を備え、
前記現像ユニット保持体は、同色のトナーを収容した少なくとも２体の前記現像ユニットを保持可能であって、かつ、その回転駆動により現像に使用される前記各現像ユニットを選択的に切り替える回転体であり、当該現像ユニット保持体における相対向する位置には同色のトナーを収容した現像ユニットをそれぞれ装着しており、
前記制御手段は前記識別手段に識別された色情報に基づいて同色の前記現像ユニットを識別し、前記現像ユニット保持体における相対向する位置に装着されて同色のトナーを収容した２体の現像ユニットを現像中に所定のタイミングで切り替えながら使用して単色の現像を行うべく、前記単色の現像に使用される現像ユニットが、使用中の現像ユニットでのトナーの使用量に応じて切り替わるとともに、前記ケース内においてトナーを供給する側とケース内奥側とでトナーが混合撹拌されるように、前記現像ユニット保持体の回転動作を制御する
ことを特徴とする画像形成装置。
前記現像ユニットは色情報を記憶する記憶手段を備え、前記識別手段により前記色情報を識別することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
単色のトナーによる現像が連続する際は、前記所定のタイミングを、印字頁数が所定値に達したときに設定したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
前記現像ユニットはトナーの消費量を記憶する記憶手段を備え、前記所定のタイミングを前記トナーの消費量が所定値に達したときに設定したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
回転体である現像ユニット保持体に保持された複数の現像ユニットに備えられたケース内に収容されたトナーの色情報を識別手段により識別し、前記現像ユニット保持体の制御手段により現像に使用される現像ユニットを複数の現像ユニットのなかから選択的に切り替えて現像を行う画像形成装置による画像形成方法おいて、
前記現像ユニットは前記ケース内が現像に使用されるトナーを供給する側とケース内奥側とに区切られており、
前記現像ユニットに収容されたトナーの色情報を識別手段により識別する工程と、
前記色情報に基づいて同色の前記現像ユニットを識別し、前記現像ユニット保持体における相対向する位置に装着されて同色のトナーを収容した２体の前記現像ユニットを現像中に所定のタイミングで切り替えながら使用して単色の現像を行うべく、前記単色の現像に使用される現像ユニットが、使用中の現像ユニットでのトナーの使用量に応じて切り替わるとともに、前記ケース内においてトナーを供給する側とケース内奥側とでトナーが混合撹拌されるように、前記制御手段により前記現像ユニット保持体の回転動作を制御する工程と
よりなることを特徴とする画像形成方法。