JP4579020B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ及びファクシミリ等の画像形成装置において、制御手段により複数のプロセスカートリッジを有効活用した画像形成装置に関するものである。

従来、カラー画像形成装置にあっては、交換用のプロセスカートリッジはトナーの色ごとに定められた構成となっていた。通常、４色のプロセスカートリッジが同時に寿命になることはないが、ユーザーはＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の４色を消耗品として常時準備しておく必要があり、負担となっていた。また、プロセスカートリッジを製造するメーカー側にとっても色ごとの仕分けや生産調整などの製造管理が必要となり、負担となっていた。このため、部品を共通化して、補給されるトナーの色を問わずプロセスカートリッジを共通の構成にするなど、低コスト化や利便性の向上が図られるようになった。
また、現像ユニットには、トナーとキャリアを混合した現像剤を予め充填した２成分の現像ユニットと、磁性トナーのみを予め充填した１成分の現像ユニットがある。これらの現像ユニットの場合には、トナーが予め摩擦帯電しているので、適正な摩擦帯電電荷量を得るのにそれほど多くの摩擦帯電時間は必要としない。しかしながら、新品のプロセスカートリッジを画像形成装置本体に装着した場合には、現像ユニット内にトナーを補給する時間や摩擦帯電する時間が必要になり、ユーザーはこの間画像形成装置を使用できないことになる。

上記問題点に鑑み、プロセスカートリッジに改良を施した従来技術としては、プロセスカートリッジを各色共通の構成にし、プロセスカートリッジの上部両端側に色識別表示部を設けた例がある（例えば、特許文献１参照。）。また、複数のプロセスカートリッジを共通化し、それぞれ記憶手段を設け、プロセスカートリッジに最初に補給されたトナーの色を記憶させて別の色が装着されないように制御する手段を設けた例がある（例えば、特許文献２参照。）。さらに、読み取られた画像データ、又はコンピュータから送られた出力データによりデータを出力し、かつ、カラーデータの有無を検出する手段とを有する画像形成装置において、カラーデータが含まれている場合には、カラーモードでの出力を行うか又はカラーモード以外のモードでの出力を行うかをユーザーに問い合わせ、ユーザーによって選択されたモードにしたがって、最もトナーの残量が多いか、又は使用頻度が少ないか等の条件により現像器の単色モードを選択することができるようにした例がある（例えば、特許文献３参照。）。

特開平１１−２４５３６号公報 特開２００１−８３８６２号公報 特開２００２−２０４３６０号公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、新品のプロセスカートリッジを画像形成装置本体に装着した場合、現像ユニットを初期設定している間のユーザーが使用できなくなる状態を改善し、ユーザーの待ち時間を短縮して利便性を向上させた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、以下の特徴を有している。
本発明は、画像形成装置が、少なくとも感光体と現像ユニットを一体に支持し画像形成装置本体から着脱可能なプロセスカートリッジを複数有し、前記プロセスカートリッジは補給されるトナーの色を問わず共通の構成とした画像形成装置であって、前記現像ユニットを初期設定する手段を備え、前記現像ユニットを初期設定している間は、既に初期設定済みの現像ユニットを備えたプロセスカートリッジを使用して画像形成を行うことを特徴とする。
プロセスカートリッジについて、補給されるトナーの色を問わず現像ユニットがプロセスカートリッジに装着されるまでは、共通とする構成にすることにより、交換用のプロセスカートリッジを各色ごとに備える必要はなく、ユーザー負担と製造時の負担を軽減できる。また、新品の現像ユニットを初期設定している間のユーザーが使用できなくなる状態を改善し、既に初期設定済みの現像ユニットを使用して画像形成することができるようにして、制御手段により複数のプロセスカートリッジを有効活用した画像形成装置を提供することにより、ユーザーの待ち時間の短縮を図っている。

本発明は、前記画像形成装置が、複数色のトナー収納手段と、複数色のトナーを前記現像ユニットに補給する補給手段とを備え、前記現像ユニットを初期設定している間であって、トナーが補給されている間は前記現像ユニットを初期設定中とし、既に初期設定済みの現像ユニットを備えたプロセスカートリッジを使用して画像形成を行うことを特徴とする。

本発明は、前記画像形成装置が、前記現像ユニットのトナーを摩擦帯電する手段と、画像濃度を検出する基準パターンを作成する手段と、前記基準パターンの濃度を検出するパターン濃度検出手段と、前記パターン濃度検出手段の出力値と所定の値とを比較する比較手段とを備え、前記現像ユニットを初期設定している間であって、前記比較手段の結果が所定の値より低い場合は現像ユニットを初期設定中とし、既に初期設定済みの現像ユニットを備えたプロセスカートリッジを使用して画像形成を行うことを特徴とする。

本発明は、前記画像形成装置が、前記現像ユニットを初期設定している間であって、前記現像ユニットのトナーが摩擦帯電されている間は現像ユニットを初期設定中とし、既に初期設定済みの現像ユニットを備えたプロセスカートリッジを使用して画像形成を行うことを特徴とする。

本発明は、前記画像形成装置が、前記プロセスカートリッジが初めて画像形成装置に装着されたことを検知する検知手段を備えた画像形成装置であって、前記検知手段の結果により、前記現像ユニットの初期設定を行うことを特徴とする。

本発明は、前記画像形成装置が、フルカラーモード、単色モード及び２色モードの画像形成モードを選択可能にした画像形成装置であって、単色モード又は２色モードで画像形成するときに、既に初期設定済みの現像ユニットを備えたプロセスカートリッジを使用して画像形成を行うことを特徴とする。

本発明は、前記画像形成装置が、単色モード又は２色モードで画像形成するときに、使用できるトナーの色を選択可能にしたことを特徴とする。

上記課題を解決するための手段により、本発明は、交換用のプロセスカートリッジを各色ごとに備える必要をなくしてユーザーの負担と製造時のメーカー側の負担を軽減し、また、新品の現像ユニットを初期設定している間のユーザーが使用できなくなる状態を改善して複数のプロセスカートリッジを有効活用した画像形成装置を提供することにより、ユーザーの待ち時間を短縮して利便性を向上させることができた。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を、図１から図８に基づいて説明する。ただし、これらは一実施形態にすぎず、本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。

図１は、タンデム型画像形成装置の構成を示した図である。
画像形成装置１００は、４つの感光体ユニット１及び現像ユニット２を感光体５の移動方向に並列させて、カラー画像を形成するタンデム型画像形成装置である。転写装置１０６としては、無端状の中間転写ベルト１０６ａを、支持ローラ１０６ｃ、１０６ｄ、１０６ｅに架け渡し、また、無端状の２次転写ベルト１０６ｇを、支持ローラ１０６ｆ間に架け渡し、中間転写ベルト１０６ａを介して支持ローラ１０６ｅに押し当てて配置する構成にしている。給紙ユニット１０９からピックアップローラ１０９ａで、給紙が開始された転写紙は、レジストローラ１０９ｂまで搬送され、中間転写ベルト１０６ａとのタイミングを同期して２次転写領域に搬送される。１次転写領域では、各プロセスカートリッジ１Ｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１と接触する中間転写ベルト１０６ａの部分の裏面に、それぞれ転写装置１０６としての各色の転写ローラ１０６ｂを配置している。ここでは、転写ローラ１０６ｂにより押圧された中間転写ベルト１０６ａ上に感光体５から４色のトナー像が順に形成される。２次転写領域では、２次転写ローラ１０６ｆのバイアスによって、トナー像が中間転写ベルト１０６ａから転写紙に転写される。その後定着装置１０８で、トナーが溶融・固着されて転写紙上に定着され、排紙ローラ１０１によって画像形成装置１００外の排紙トレイに排出される。

図２は、タンデム型画像形成装置に採用する感光体ユニットと現像ユニットを示した図である。
感光体ユニット１は、帯電・クリーニング工程を１つのユニットに収め、各色間で共通の構成となっている。感光体５への帯電は、帯電ローラ４Ａにより行われる。帯電ローラ４Ａの上部に取り付けられた帯電クリーニングローラ４Ｂは、帯電ローラ４Ａをクリーニングする。感光体５上の未転写トナーは、クリーニングブレード３Ｃとクリーニングブラシ３Ａにより回収され、廃トナー搬送コイル３Ｂ側へと送られる。廃トナーは廃トナー搬送コイル３Ｂより、廃トナー排出口まで搬送されて、図示しない廃トナーボトルにより回収される。
現像ユニット２は、新品時の構成は各色共通になっており、画像形成装置１００に装着後、画像形成装置１００本体に別に備えられたトナーカートリッジ６から各色のトナーが補給されると、それぞれ独立したユニットになる。トナーが補給された後の現像ユニットは、互換性がなくなり各色間の入れ替えはできなくなる。各感光体ユニット１と各現像ユニット２は、必要時には、各々のストッパーを解除することによりユニットごと交換できる構成になっている。本実施形態では、現像ユニット２に、図示しない非接触ＩＣタグを組み込んでいる。非接触ＩＣタグに搭載された不揮発性メモリには、各プロセスカートリッジユニットの制御に必要な情報、カートリッジＩＤ，製造年月日、使用開始年月日、リサイクル回数、コピー枚数、現在の年月日等が記憶されている。なお、非接触ＩＣタグは、必要により感光体ユニット１に搭載してもよい。
現像ユニット２には、予めキャリアが充填されており、トナーカートリッジ６へと搬送されたトナーは左側搬送スクリュー２Ａ、右側搬送スクリュー２Ｂにより、キャリアと攪拌され、現像ローラ２Ｄへと搬送される、現像ローラ２Ｄが回転することにより摩擦帯電される。現像ローラ２Ｄ上の現像剤は、現像ドクターブレード２Ｅによりトナーの付着量が調整され、感光体５上に供給される。本実施形態の現像ユニット２は、従来のトナーとキャリアを混合した現像剤を予め充填した２成分の現像ユニットと比べると、トナーが予め摩擦帯電していないので、初期設定時は摩擦帯電時間が長くかかることになる。なお、磁性トナーを補給する１成分現像ユニットを使用してもよい。
適正な摩擦帯電電荷量は摩擦帯電検知手段により検出する方法、現像ローラ２Ｄを一定時間回転させることにより、摩擦帯電電荷量を確保する方法等がある。本実施形態では、トナー濃度センサー２Ｃの出力と、中間転写ベルト１０６ａ上に形成された、画像濃度を検知する基準パターを検知するパターン濃度検知センサーと、現像ローラ２Ｄを一定時間回転させることにより、適正なトナーの摩擦帯電を行っている。
現像ユニット２のトナー濃度は、トナー濃度センサー２Ｃと、中間転写ベルト１０６ａ上に形成された基準パター濃度を検知するパターン濃度検知センサーにより確認される。トナー濃度センサー２Ｃは、インダクタンスセンサーであり、トナーとキャリアが混合した現像剤の透磁率を測定することで、トナーとキャリアの割合からトナー濃度を検出している。トナー濃度が所定値以下の場合は、トナーカートリッジ６内からトナーが現像ユニット２に補給されるようになっている。

図３は、トナー補給装置の概略図である。
トナーカートリッジ６はトナー補給装置左上部にＫ、Ｙ、Ｍ、Ｃの順に配置されており、トナーカートリッジ６から現像ユニット２へのトナー搬送は、エアポンプとモーノポンプにより行われる。また、光学センサーを搬送用ノズルに組み込み、トナーニアーエンド検知を行なっている。
トナーカートリッジ６は、シール、蓋等により補給口が封止されて出荷され、最初の使用時に開封される。通常、使用されてトナーが空になったとき、トナーカートリッジ６は交換されるが、本実施形態のトナーカートリッジ６はトナーを再充填することで、再度使用することができる。トナーカートリッジ６からトナーを現像ユニット２に補給することで、現像ユニット２を交換することなく、繰り返し使用することができる。

図４は、プロセスカートリッジが初めて画像形成装置に装着されたことを検知する制御フローである。
プロセスカートリッジ１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ又は現像ユニット２は、画像形成装置１００本体の電源をＯＮした状態でドアーを開いて装着する場合と、電源をＯＦＦしてから装着し装着後に電源をＯＮする場合がある。なお、フロー上のプロセスカートリッジ１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは、現像ユニット２を一体に支持したものとして、単に「ＰＣ」と記載しているため、以下、「ＰＣ」という。
画像形成装置１００本体のＣＰＵはドアーが開いているか確認する。開いている場合はドアーオープンフラグをセットし、ＰＣに搭載された不揮発性メモリーとの通信を停止し、その後、ＰＣへの電源供給を停止する（Ｆ１−１〜Ｆ１−４）。
ドアーが開いてない場合は、ドアーオープンフラグがセットされていたか確認する。ドアーオープンフラグがセットされていた場合は、ＰＣへの電源供給、不揮発性メモリーとの通信を再開する。次に各色のＰＣの不揮発性メモリーから認識情報を読み込む（Ｆ１−５〜Ｆ１−７）。
次に、ＰＣの初期設定がされているか、各ＰＣの不揮発性メモリーを確認する。初期設定フラグがセットされてない場合は、新品のＰＣが装着されたので、初期設定フラグがセットされてない現像ユニット２に、装着ステーションに対応した剤カートリッジからトナーを補給及びトナーが補給されているＰＣの不揮発性メモリーに初期設定中のフラグをセットするとともに、操作部に初期設定中のＰＣが初期設定中である表示を行う（Ｆ１−８〜Ｆ１−９）。
次に、トナー濃度センサー出力が、予め設定された値か確認する。出力が設定値３Ｖになるまで、トナー補給を続ける。トナー濃度センサーが設定値３Ｖになると、現像ユニット２へのトナー補給は停止する（Ｆ１−１０〜Ｆ１−１１）。
次に、トナーが適正な摩擦帯電する時間をカウントする。予め設定された時間をカウントすると、次に感光体に基準画像である基準パターンを形成する。この基準画像は、中間転写ベルト１０６ａに転写され、パターン濃度検出センサーにより読み込まれる。パターン濃度検出センサー出力は、予め設定された値の３Ｖか確認する（Ｆ１−１２〜Ｆ１−１５）。設定値３Ｖより低い場合はトナー濃度が薄いことを示すため、Ｆ１−９にフィードバックして、前記動作を再度行う（Ｆ１−９〜Ｆ１−１５）。
パターン濃度検出センサー出力が、予め設定された値の場合は、初期設定中のＰＣの不揮発性メモリーの初期設定中フラグをクリアーする。次に、初期設定したＰＣの不揮発性メモリーの初期設定済みフラグをセットする。次に、ＰＣの不揮発性メモリーに補給したトナーの色、使用開始年月日等のトナーＩＤを記憶させる。次に、画像形成装置の不揮発性メモリーに、ロット、シリアルＮＯ、製造年月日、メーカー名等のＰＣのＩＤを記憶させる。次に、ドアーフラグ、電源ＯＮフラグをクリアーして、本制御フローは終了する（Ｆ１−１６〜Ｆ１−２０）。
Ｆ１−８で、ＰＣの初期設定フラグがセットされていた場合は、誤装着防止のために、各ステーションに備えられたＰＣのシリアル番号等の認識ＩＤを読み込む。次に、画像形成装置本体の不揮発性メモリーに記憶された、認識ＩＤとの比較を行う。同一の場合は、同じＰＣが装着されたことになり、本制御フローは終了する。異なる場合は、装着されたＰＣが異なる警告表示を操作部に行って、本制御フローは終了する（Ｆ１−８〜Ｆ１−２３）。
Ｆ１−５で、ドアーオープンフラグがセットされてない場合は、図示しない電源ＯＮ時のイニシャライズルーチンでセットされる電源ＯＮフラグがセットされているか確認する（Ｆ１−２４）。電源ＯＮフラグがセットされていた場合には、新しいＰＣが装着されたか、確認するフロー（Ｆ１−６）を実施する。電源ＯＮフラグがセットされてない場合は、本制御フローは終了する（Ｆ１−２４）。

図５は、図４のＦ１−１７で各色ＰＣが初期設定済みか確認する制御フローである。
全ての色の現像ユニット２の初期設定済みフラグがセットされた場合は、全ての色のＰＣの初期設定済みフラグをセットする。初期設定済みでない色のＰＣがある場合は、全ての色の現像ユニット２の初期設定状態を確認して、初期設定済みの現像ユニット２の色をコピーに使用できるトナー色として表示し、本制御フローは終了する。

図６は、図４のＦ１−９で各色ＰＣが初期設定中か確認する制御フローである。
全ての色の現像ユニット２が初期設中の場合は、コピー禁止の表示を行い本制御は終了する。初期設定中ではない色のＰＣがある場合は、全ての色の現像ユニット２の初期設定状況を確認して、初期設定済みの現像ユニット２の色をコピーに使用できるトナー色として表示し、本制御フローは終了する。

図７は、単色モードキー設定入力と２色モードキー設定入力、及びコピースタートキーの入力を確認する制御フローである。
全ての色の現像ユニット２が初期設定済みの場合は、本制御フローは終了する。初期設定済みでない色のＰＣがある場合は、操作部からの単色モードキー入力があるか確認し、単色モードフラグ入力がある場合は、単色モードフラグをセットして、本制御フローは終了する。単色モードキー入力がない場合は、次に、２色モードキー入力の確認をする。２色キー入力がある場合には、２色モードフラグをセットして、本制御フローは終了する。
２色モードキー入力がない場合には、次に、コピースタートキー入力の確認をする。コピースタートキー入力がない場合には、本制御フローは終了する。コピースタートキー入力がある場合には、図８でセットされる単色モード可能フラグがセットされているか、確認する。セットされていた場合には、図８で選択された色のトナーを使用してコピーを実施する。単色モード可能フラグがセットされてない場合には、図８でセットされる２色モード可能フラグがセットされているか確認する。セットされていた場合には、図８で確認された２色のトナーを使用してコピーを実施して、本制御フローは終了する。

図８は、単色モード選択時のトナー色選択を確認し、２色モード選択時に使用するトナーがあるか確認する制御フローである。
全ての色の現像ユニット２が初期設定済みの場合は、本制御フローは終了する。初期設定済みでない色の現像ユニット２がある場合には、図７でセットされる単色モードフラッグがセットされているか確認する。セットされている場合には、操作部からの色選択キー入力があるか確認する。色選択キー入力がある場合は、選択された色を操作部に表示し、次に単色モード可能フラグをセットして、本制御フローは終了する。
単色モードフラグがセットされてない場合には、次に、図７でセットされる２色モードフラグがセットされているか確認をする。２色モードフラグがセットされていない場合には、本制御フローは終了する。２色モードフラグがセットされている場合は、黒トナーの現像ユニット２と、赤トナーの現像ユニット２が補給済みか確認する。補給済みの場合には、２色モード可能フラグをセットして、本制御フローは終了する。黒トナーと赤トナーのどちらかが、補給済みでない場合には、本制御フローは終了する。

タンデム型画像形成装置の構成を示した図である。 タンデム型画像形成装置に採用する感光体ユニットと現像ユニットを示した図である。 トナー補給装置の概略図である。 プロセスカートリッジが初めて画像形成装置に装着されたことを検知する制御フローである。 図４のＦ１−１７で各色ＰＣが初期設定済みか確認する制御フローである。 図４のＦ１−９で各色ＰＣが初期設定中か確認する制御フローである。 単色モードキー設定入力と２色モードキー設定入力、及びコピースタートキーの入力を確認する制御フローである。 単色モード選択時のトナー色選択を確認し、２色モード選択時に使用するトナーがあるか確認する制御フローである。

符号の説明

１ 感光体ユニット
１Ｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ プロセスカートリッジ
２ 現像ユニット
２Ａ 左側搬送スクリュー
２Ｂ 右側搬送スクリュー
２Ｃ トナー濃度センサー
２Ｄ 現像ローラ
２Ｅ 現像ドクターブレード
３Ａ クリーニングブラシ
３Ｂ 廃トナー搬送コイル
３Ｃ クリーニングブレード
４ 帯電ユニット
４Ａ 帯電ローラ
４Ｂ 帯電クリーニングローラ
５ 感光体
６ トナーカートリッジ
１００ 画像形成装置
１０１ 排紙ローラ
１０４ 露光装置
１０６ａ 中間転写ベルト
１０６ｂ 転写ローラ
１０６ｃ、１０６ｄ、１０６ｅ、１０６ｆ 支持ローラ
１０６ｇ ２次転写ベルト
１０８ 定着装置
１０９ 給紙ユニット
１０９ａ ピックアップローラ
１０９ｂ レジストローラ

Claims (7)

1. 画像形成装置は、少なくとも感光体と現像ユニットを一体に支持し画像形成装置本体から着脱可能なプロセスカートリッジを複数有し、前記プロセスカートリッジは補給されるトナーの色を問わず共通の構成とした画像形成装置であって、
   前記現像ユニットを初期設定する手段を備え、前記現像ユニットを初期設定している間は、既に初期設定済みの現像ユニットを備えたプロセスカートリッジを使用して画像形成を行う
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記画像形成装置は、複数色のトナー収納手段と、複数色のトナーを前記現像ユニットに補給する補給手段とを備え、
   前記現像ユニットを初期設定している間であって、トナーが補給されている間は前記現像ユニットを初期設定中とし、既に初期設定済みの現像ユニットを備えたプロセスカートリッジを使用して画像形成を行う
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記画像形成装置は、前記現像ユニットのトナーを摩擦帯電する手段と、画像濃度を検出する基準パターンを作成する手段と、前記基準パターンの濃度を検出するパターン濃度検出手段と、前記パターン濃度検出手段の出力値と所定の値とを比較する比較手段とを備え、
   前記現像ユニットを初期設定している間であって、前記比較手段の結果が所定の値より低い場合は現像ユニットを初期設定中とし、既に初期設定済みの現像ユニットを備えたプロセスカートリッジを使用して画像形成を行う
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記画像形成装置は、前記現像ユニットを初期設定している間であって、前記現像ユニットのトナーが摩擦帯電されている間は現像ユニットを初期設定中とし、既に初期設定済みの現像ユニットを備えたプロセスカートリッジを使用して画像形成を行う
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記画像形成装置は、前記プロセスカートリッジが初めて画像形成装置に装着されたことを検知する検知手段を備えた画像形成装置であって、
   前記検知手段の結果により、前記現像ユニットの初期設定を行う
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記画像形成装置は、フルカラーモード、単色モード及び２色モードの画像形成モードを選択可能にした画像形成装置であって、単色モード又は２色モードで画像形成するときに、既に初期設定済みの現像ユニットを備えたプロセスカートリッジを使用して画像形成を行う
   ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 前記画像形成装置は、単色モード又は２色モードで画像形成するときに、使用できるトナーの色を選択可能にした
   ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の画像形成装置。

Images