JP4600101B2 - 画像形成装置およびその調整方法 - Google Patents

Description

この発明は、記憶手段を有する現像カートリッジを装着可能に構成され、所定の方向に回転自在のロータリー現像ユニットを備える画像形成装置、および該装置において装置の動作条件を調整する調整方法に関するものである。

従来、複数の現像カートリッジを装着可能なロータリー現像ユニットを備えた画像形成装置においては、装着可能な全てのカートリッジが所定位置に装着された状態を前提として動作シーケンスが制定されていた。しかしながら、近年では、より幅広いユーザの要求に応えるため、一部の現像カートリッジが装着されない状態や、本来の配置とは異なる配置で現像カートリッジが装着された状態でも画像形成を行うことができる装置が提案されてきている。

例えば、特許文献１に記載の画像形成装置では、４つのトナー色に対応した４つの現像ユニット（現像カートリッジ）のうち、モノクロ色に対応した現像ユニットが装着されているときには、他のユニットの有無に関わらずモノクロ印刷を実行可能としている。また、特許文献２に記載の画像形成装置では、本来異なるトナー色の現像カートリッジを装着すべき現像ロータリーに同色の現像カートリッジを装着した状態で、モノクロ画像形成が可能となっている。

特開２００３−５０４９５号公報（図６） 特開２００２−３５１１９０号公報（段落００４２）

この種の画像形成装置においては、各現像カートリッジの使用状況を適切に管理するため、現像カートリッジに当該カートリッジの使用状況を示す情報を記憶するための記憶手段（メモリなど）が設けられる場合がある。このような装置における動作シーケンスは、各現像カートリッジが使用された後、記憶手段に記憶された情報が更新されるように構成されている。ところが、上記したように、現像カートリッジの配置が変則的なものである場合には、このような動作シーケンスが最適なものでない場合が生じうる。

特に、各現像カートリッジに対応して随時行われる装置の動作条件の調整動作においては、その所要時間が画像形成のスループットに影響を与えるため、スループット向上のためには、その時の現像カートリッジの配置に応じた最適な動作シーケンスが実行されることが望ましい。しかしながら、このような動作シーケンスについては、従来、詳細な検討がなされていなかった。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、ロータリー現像ユニットを備える画像形成装置において、現像カートリッジの配置に応じた適切な調整動作シーケンスを提供することを目的とする。

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、当該現像カートリッジの使用状況に関する情報を記憶する記憶手段を備える現像カートリッジをＮ個（Ｎは３以上の整数）装着可能に構成され、所定の方向に回転自在のロータリー現像ユニットと、前記ロータリー現像ユニットに装着された現像カートリッジのうち、所定の現像位置に位置決めされた現像カートリッジを用いてトナー像を形成する作像動作と、所定のアクセス位置に位置決めされた現像カートリッジに設けられた前記記憶手段にアクセスしてその記憶内容を更新する更新動作とを実行する制御手段とを備え、前記現像位置および前記アクセス位置は、前記ロータリー現像ユニット上の互いに隣接する位置に装着された２個の現像カートリッジのうち前記ロータリー現像ユニットの回転方向において上流側に位置する一方の現像カートリッジが前記現像位置に位置決めされたときに、前記２個の現像カートリッジのうち他方の現像カートリッジが前記アクセス位置に位置決めされるような位置関係に配置される一方、前記制御手段は、前記ロータリー現像ユニットに装着された現像カートリッジを使用して前記作像動作を実行し、パッチ画像としてのトナー像を形成するとともに、該パッチ画像の濃度検出結果に基づいて、前記作像動作に当該現像カートリッジを使用するときの動作条件を調整する調整動作をさらに実行するように構成され、しかも、
前記ロータリー現像ユニット上に隣り合って装着されたＭ個（Ｍは２以上Ｎ未満の整数）の現像カートリッジのみについて前記調整動作を行う動作シーケンスを有し、該シーケンスを実行するときには、隣接する前記Ｍ個の現像カートリッジの並びの中で前記ロータリー現像ユニットの回転方向において最も下流側に位置する現像カートリッジから最も上流側に位置する現像カートリッジに向けて現像カートリッジを切り換えながら順番に現像位置に位置させて前記パッチ画像の形成を行うとともに、該切り換えによって前記アクセス位置に位置決めされたパッチ画像形成後の現像カートリッジに対して前記更新動作を行うことを特徴としている。

このように構成された発明では、隣接するＭ個の並びの中でロータリー現像ユニットの回転方向において最も下流側に装着された現像カートリッジを現像位置に位置決めしてパッチ画像を形成した後、最も上流側に装着された現像カートリッジを現像位置に位置決めするまでのロータリー現像ユニットの回転量を最小にすることができる。そのため、短時間で現像カートリッジの切り換えを行うことができる。また、ロータリー現像ユニットの所定量の回転によって、パッチ画像の形成を終了した現像カートリッジのアクセス位置への位置決めと、次の現像カートリッジの現像位置への位置決めとを同時に行うことができるので、調整動作の所要時間を短縮することができる。なお、１つの現像カートリッジを使用したパッチ画像の形成と他の現像カートリッジに対する更新動作とは、ロータリー現像ユニットが同じ位置に停止している期間内においてそれぞれ任意のタイミングで実行することができる。

ここで、記憶手段に記憶させるべき情報としては、例えば当該現像カートリッジの通算稼動時間、トナー残量などを用いることができる。これらの情報は当該現像カートリッジの消耗の程度を示すものであり、これらを管理しておくことにより、現像カートリッジの寿命管理を適切に行うことができる。また、調整動作の結果として得られた、当該現像カートリッジに対応する装置各部の動作パラメータを記憶させるようにしてもよい。これらの情報を現像カートリッジに設けられた記憶手段に記憶させておくことで、現像カートリッジが取り外された場合でも当該現像カートリッジに関する情報は現像カートリッジに付帯することとなり、装置本体からいったん取り外されたり、他の装置で使用された現像カートリッジであっても、その寿命管理を適切に行うことができる。

ここで、前記制御手段は、現像カートリッジの切り換えによって新たに前記現像位置に位置決めされた現像カートリッジを用いたパッチ画像の形成と、該切り換えによって新たに前記アクセス位置に位置決めされた現像カートリッジに対する前記更新動作とを併行して実行するように構成されてもよい。これにより、１つの現像カートリッジを使用したパッチ画像の形成を終了して現像カートリッジの切り換えを行った後、次の現像カートリッジについてはパッチ画像の形成を行いつつ、先の現像カートリッジについては記憶手段の情報更新を行うことができるので、より効率よく調整動作を行うことができる。

ところで、上記のような動作シーケンスで調整動作を行うと、最後に使用される、つまりＭ個の現像カートリッジのうち最も上流側にある１つについては、パッチ画像の形成後にアクセス位置に停止されるタイミングが存在せず、記憶手段の情報更新を行うことができないことになる。そこで、前記制御手段は、隣接する前記Ｍ個の現像カートリッジの並びの中で前記ロータリー現像ユニットの回転方向において最も上流側に位置する現像カートリッジを使用して前記パッチ画像を形成した後に、当該現像カートリッジを前記アクセス位置に移動させて前記更新動作を行うように構成されてもよい。こうすることで、Ｍ個の現像カートリッジの全てに対して、記憶手段に記憶された情報の更新を行うことができる。この場合においても、最後にパッチ画像形成に使用した現像カートリッジを現像位置からアクセス位置に移動させるのに要する時間は短時間で済む。

また、必要なトナー色全てが揃っていなければならないフルカラー画像形成装置に対して、同一色のトナーを貯留した現像カートリッジを装着した状態で使用される画像形成装置においては、装着された現像カートリッジが何個であっても画像を形成することが可能である。したがって、この種の装置において、装着可能な現像カートリッジのうち一部のみを装着した状態で画像を形成することができればユーザにとって便利である。本発明により構成される調整動作のシーケンスはこのような装置に対し好適に適用することができる。すなわち、本発明は、前記Ｍ個の現像カートリッジが互いに同一色のトナーを貯留したものである場合に特に顕著な効果を奏する。なお、互いに異なる色のトナーを貯留する複数の現像カートリッジを装着した装置においても、そのうちの一部の現像カートリッジについて調整動作を行う際に本発明にかかる動作シーケンスを適用することが可能である。

また、この発明にかかる画像形成装置の調整方法は、当該現像カートリッジの使用状況に関する情報を記憶する記憶手段を備える現像カートリッジをＮ個（Ｎは３以上の整数）装着可能に構成され、所定の方向に回転自在のロータリー現像ユニットを備える画像形成装置の調整方法において、上記目的を達成するため、前記ロータリー現像ユニット上に隣り合って装着されたＭ個（Ｍは２以上Ｎ未満の整数）の現像カートリッジのみを対象として行う調整方法であって、一の現像カートリッジを所定の現像位置に位置決めし、当該現像カートリッジを使用してパッチ画像としてのトナー像を形成するパッチ画像形成工程と、前記パッチ画像の濃度を検出し、その結果に基づいて、当該現像カートリッジを使用してトナー像を形成する際の装置の動作条件を調整する調整工程と、当該現像カートリッジに設けられた前記記憶手段にアクセスしてその記憶内容を更新する更新工程とを備え、しかも、隣接する前記Ｍ個の現像カートリッジの並びの中で前記ロータリー現像ユニットの回転方向において最も下流側に位置する現像カートリッジから最も上流側に位置する現像カートリッジに向けて現像カートリッジを切り換えながら順番に前記パッチ画像形成工程を実行するとともに、該切り換えによって前記現像位置に位置決めされた現像カートリッジからみて前記ロータリー現像ユニットの回転方向において下流側に隣接するパッチ画像形成後の現像カートリッジに対し前記更新工程を実行することを特徴としている。

このように構成された発明では、画像形成装置にかかる上記発明と同様に、短時間で、かつ効率よく装置の動作条件の調整を行うことができる。

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。この装置は、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナー（現像剤）を重ね合わせてフルカラー画像を形成したり、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、本発明の「制御手段」として機能する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作像動作を実行し、シートＳに画像信号に対応する画像を形成する。

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。すなわち、この実施形態では、現像ユニット４は、図１紙面に直交する回転軸を中心として図１の方向Ｄ4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それぞれの色のトナーを内蔵するイエロー用の現像器４Ｙ、シアン用の現像器４Ｃ、マゼンタ用の現像器４Ｍ、およびブラック用の現像器４Ｋ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器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋ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、当該現像器に設けられて選択された色の帯電トナーを担持するとともに所定の現像バイアスを印加された金属製の現像ローラ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上の静電潜像が選択トナー色で顕像化される。

各現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋには、当該現像器に関する情報を記憶するための不揮発性メモリ９１〜９４と、各メモリと電気的に接続された無線通信用アンテナ４９Ｙ，４９Ｃ，４９Ｍおよび４９Ｋとが設けられている。また、装置本体側においてロータリー現像ユニット４の外周部近傍には、トランシーバ１０５を介してＣＰＵ１０１と接続された無線通信用アンテナ１０９が設けられている。そして、各現像器に設けられたアンテナ４９Ｙ、４９Ｃ、４９Ｍ、４９Ｋのうち必要に応じて選択された１つが本体側に設けられたアンテナ１０９とが近接配置されるようにロータリー現像ユニット４が位置決めされると、エンジンコントローラ１０のＣＰＵ１０１とメモリ９１〜９４との間で無線通信が行われる。こうすることで、各現像器に関する情報がＣＰＵ１０１に伝達されるとともに、各メモリ９１〜９４内の情報が更新記憶される。

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。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（図示省略）とを備えている。そして、カラー画像をシートＳに転写する場合には、感光体２２上に形成される各色のトナー像を中間転写ベルト７１上に重ね合わせてカラー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上にカラー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、こうしてカラー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、この装置は、図２に示すように、メインコントローラ１１のＣＰＵ１１１により制御される表示部１２を備えている。この表示部１２は、例えば液晶ディスプレイにより構成され、ＣＰＵ１１１からの制御指令に応じて、ユーザへの操作案内や画像形成動作の進行状況、さらに装置の異常発生やいずれかのユニットの交換時期などを知らせるための所定のメッセージを表示する。

なお、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。

また、ローラ７５の近傍には、クリーナ７６が配置されている。このクリーナ７６は図示を省略する電磁クラッチによってローラ７５に対して近接・離間移動可能となっている。そして、ローラ７５側に移動した状態でクリーナ７６のブレードがローラ７５に掛け渡された中間転写ベルト７１の表面に当接し、二次転写後に中間転写ベルト７１の外周面に残留付着しているトナーを除去する。

さらに、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、例えば各現像器に与える現像バイアスや、露光ビームＬの強度、さらには装置の階調補正特性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濃淡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。

上記のように構成された画像形成装置は、フルカラー画像を形成可能な装置であるが、ユーザの希望により、モノクロ画像のみを形成するモノクロ専用機としても機能する。すなわち、この装置では、Ｙ，Ｍ，ＣおよびＫのトナー色それぞれに対応した４つの現像器に代えて、１つの現像器だけ、または同一トナー色の２つ以上の現像器をロータリー現像ユニット４に装着した状態で、当該トナー色による画像形成動作が可能である。そこで、以下では、ロータリー現像ユニット４に装着される各現像器のトナー色を特に区別せず、４つの現像器をその使用順序にしたがってそれぞれ符号４ａ，４ｂ，４ｃおよび４ｄと表すこととする。なお、各現像器は、ロータリー現像ユニット４の回転方向Ｄ4に沿って順番に使用され、必要に応じて、現在使用している現像器の１つ上流側に位置する現像器に順次切り換え使用するものとする。こうすることにより、作像動作における現像器の切り換えは、ロータリー現像ユニット４をその回転方向に９０度回転させるだけで行うことができる。ただし、どの現像器を最初に使用するかについては予め定めておくものとする。ここでは、現像器４ａを最初に使用するものとしているが、これに限定されるものではない。

図３はロータリー現像ユニットの停止位置を示す図である。このロータリー現像ユニット４は、図３に示すように、（ａ）ホームポジションおよび（ｂ）作像ポジションに位置決め停止することができる。なお、図３（ｂ）は、作像ポジションの一例を示すものであり、実際には、４個の現像器それぞれに対応して互いに９０度ずつ角度を異ならせた４つの作像ポジションが存在する。このうち、ホームポジションは、装置に画像信号が与えられていないときのロータリー現像ユニット４の待機位置である。このホームポジションでは、図３（ａ）に示すように、各現像器に設けられた現像ローラ４４ａ，４４ｂ，４４ｃおよび４４ｄはいずれも感光体２２から離間した状態にある。

また、ロータリー現像ユニット４が作像ポジションに停止した状態では、各現像器のうち１つの現像器（図３（ｂ）の例では現像器４ａ）に設けられた現像ローラ４４ａが感光体２２と対向配置される。この状態では、感光体２２表面に形成された静電潜像を、現像器４ａに貯留されたトナーにより顕像化することができる（作像動作）。すなわち、図３（ｂ）における現像器４ａの位置が、本発明にいう「現像位置」に相当する。

一方、ロータリー現像ユニット４の回転方向において現像器４ａよりも１つ下流側の位置にある現像器４ｄでは、当該現像器４ｄに設けられたアンテナ４９ｄが本体側アンテナ１０９と対向配置されることとなる。このため、当該現像器４ｄに設けられたメモリに対するＣＰＵ１０１からの無線通信によるアクセスが可能となる。そして、この状態で、メモリに記憶された当該現像器の使用状況に関する情報が更新される（更新動作）。すなわち、図３（ｂ）における現像器４ｄの位置が、本発明にいう「アクセス位置」に相当する。

このように、ロータリー現像ユニット４に装着された一の現像器が現像位置に位置決めされた状態で、他の一の現像器がアクセス位置に位置決めされるように、現像位置およびアクセス位置を配することによって、一方で作像動作を実行しながら、同時に他方でメモリの更新動作を実行することができ、処理時間の短縮を図ることができる。

図４はフルカラー作像動作の動作シーケンスを示す図である。より具体的には、作像動作におけるロータリー現像ユニット４の回転移動および停止位置を示す模式図である。フルカラー作像動作において、ロータリー現像ユニット４は、まずホームポジションから１３５度回転される。この状態で、現像位置に位置決めされた現像器４ａによる作像動作が実行される。次いで、ロータリー現像ユニット４は９０度回転される。この状態で、現像器４ａがアクセス位置に、現像器４ｂが現像位置にそれぞれ位置決めされる。そして、現像器４ａの更新動作と、現像器４ｂの作像動作とを併行して行う。同様に、ロータリー現像ユニット４を９０度ずつ回転させながら、現像器４ｂの更新動作と現像器４ｃの作像動作、現像器４ｃの更新動作と現像器４ｄの作像動作をそれぞれ併行して行う。さらにロータリー現像ユニット４を９０度回転させて現像器４ｄをアクセス位置に位置決めして更新動作を行った後、再びホームポジションに戻る。

このように、現像位置およびアクセス位置が９０度ずれた位置に設けられているため、全ての現像器を使用するフルカラー作像動作においては、先に作像動作を行った現像器について更新動作を実行しつつ、同時にこれより１つ上流側に装着された現像器について作像動作を実行することができ、処理全体に要する時間の短縮が図られている。

次に、この画像形成装置における濃度制御動作について説明する。この濃度制御動作は、パッチ画像としてのトナー像を形成し、その濃度検出結果に基づいて装置各部の動作条件（現像バイアス、露光パワーなど）を調整することで画像濃度を目標濃度に制御するための処理動作である。この濃度制御動作は、少なくとも１個の現像器が支持フレーム４０に装着された状態で実行される。また、支持フレーム４０に装着された現像器のうちの一部に対してのみ実行することが可能である。

４個の現像器全てに対して濃度制御動作を実行する場合には、上記したフルカラー作像動作と同様の動作シーケンスにより処理を行うことができる。ところが、濃度制御動作の対象となる現像器が４つのうちの一部である場合には、このような動作シーケンスが効果的に機能するとは言えない場合がある。以下では、支持フレーム４０に装着された３個および互いに隣り合う２個の現像器に対して濃度制御動作を行う場合に好適な動作シーケンスについて説明するが、後述するように、この動作シーケンスは４個の現像器に対し濃度制御動作を行う場合にも適用可能である。

図５は濃度制御動作を示すフローチャートである。この濃度制御動作では、まず、現像ユニット４の回転方向Ｄ4において最も下流側の現像器からみて上流側隣接位置にある現像器を現像位置に移動位置決めする（ステップＳ１０１）。例えば、３個の現像器４ａ、４ｂおよび４ｃに対して濃度制御動作を行う場合には、それらのうち真ん中に位置する現像器４ｂがこれに相当する。また、互いに隣接する２個の現像器４ａ、４ｂに対して濃度制御動作を行う場合には、それらのうち上流側に位置する現像器４ｂがこれに相当する。なお、４個の現像器に対し濃度制御動作を行う場合においては、その使用順序から、現像器４ａを最も下流側の現像器として扱えばよい。

次に、現像位置にある現像器に設けられた現像ローラを所定量回転させる周回動作を実行する（ステップＳ１０２）。この周回動作は、現像ローラ表面に担持されたまま放置されたトナーを使用して画像を形成したときに生じる濃度ムラが後に形成するパッチ画像に現れるのを未然に防止するために行う。画像の形成に先立って現像ローラを回転させておくことで、現像ローラ表面にフレッシュなトナーが供給され濃度ムラの発生が抑制される。なお、このとき、現像ローラからトナーが飛散するのを防止するため、現像バイアスは印加しないか、画像形成時とは異なる電位とするのが望ましい。

そして、現在現像位置にある現像器の上流側隣接位置に、濃度制御動作の対象となる他の現像器があるか否かを判定し（ステップＳ１０３）、そのような現像器がある場合には、現像ユニット４を９０度回転させて現像器の切り換えを行い（ステップＳ１０４）、新たに現像位置に位置決めされた現像器に対し、同様に現像ローラの周回動作を行う。こうして、濃度制御動作の対象となる現像器のうち、最も下流側に位置する現像器以外について周回動作が行われる。また、こうして現像ユニット４が回転することにより、パッチ画像の形成に先立って各現像器内のトナーが攪拌され均一化される。最も下流側に位置する現像器についての周回動作を省いている理由については後述する。

続いて、濃度制御動作の対象となる現像器に対して、当該現像器を使用して画像形成を行う場合の現像バイアス値および露光パワー値をそれぞれ求めるための現像バイアス調整処理（ステップＳ１０５、図６）および露光パワー調整処理（ステップＳ１０６、図７）を相次いで実行し、その終了後、現像ユニット４をホームポジションに戻して処理を終了する（ステップＳ１０７）。

図６は現像バイアス調整処理を示すフローチャートである。この処理では、まず濃度制御動作の対象となる現像器のうち、現像ユニット４の回転方向Ｄ4において最も下流側に位置する現像器を現像位置に位置決めする（ステップＳ２０１）。そして、この現像器に対し周回動作を行い（ステップＳ２０２）、続いて、現像バイアスの大きさ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（例えばベタ画像）のパッチ画像を形成する（ステップＳ２０３）。このように、最初にパッチ画像形成に使用する現像器については、周回動作をパッチ画像形成の直前に行うようにすることで、現像ユニット４の移動回数を減らし処理時間の短縮を図っている。図５の動作において最も下流側の現像器について周回動作を行わなかったのはこのためである。

次に、形成された各パッチ画像の濃度を濃度センサ６０により検出し（ステップＳ２０４）、それらの濃度検出結果に基づいて、画像濃度が所定の目標濃度となる現像バイアスの最適値を算出する（ステップＳ２０５）。このような現像バイアス最適値の算出方法については既に多くの公知技術があるのでここでは詳しい説明を省略する。

上記処理が濃度制御動作の対象となっている全ての現像器について終了したか否かを判定し（ステップＳ２０６）、未実施の現像器がある場合には、現像ユニット４を９０度回転させて現像器の切り換えを行った上で（ステップＳ２０７）、上記処理を繰り返し実行する。なお、他の現像器についての周回動作は既に終了しているためここでは行わない。引き続き、露光パワーの調整を行う。

図７は露光パワー調整処理を示すフローチャートである。この処理では、現像ユニット４の回転方向において最も下流側にある現像器を再び現像位置に移動させる（ステップＳ３０１）。そして、露光ユニット６からの光ビームＬのパワーを多段階に変更設定しながら、各露光パワーで所定パターン（例えばハーフトーン画像）のパッチ画像を形成する（ステップＳ３０２）。

パッチ画像の形成と併行して、その時点でアクセス位置に位置する現像器に対して、当該現像器に設けられたメモリに記憶された情報の更新を行う（ステップＳ３０３）。なお、この時点におけるアクセス位置には、現像器がない、または濃度制御動作の対象でない現像器がある状態であるので、この時点でのメモリ更新（ステップＳ３０３）は省略してもよい。

パッチ画像の形成に続いて、現像バイアス調整処理と同様に、各パッチ画像の濃度を濃度センサ６０により検出し（ステップＳ３０４）、その検出結果に基づいて最適露光パワーを算出する（ステップＳ３０５）。濃度制御動作の対象となっている全ての現像器について処理が終了するまで（ステップＳ３０６）、現像器を切り換えながら（ステップＳ３０７）上記処理を繰り返すことで、各現像器に対する露光パワーの最適値が求められる。必要な全ての現像器について処理が終了すると、現像ユニット４をさらに９０度回転させる（ステップＳ３０８）。これにより、最後にパッチ画像形成に使用した現像器、つまり濃度制御動作の対象となる現像器の並びのうち現像ユニット４の回転方向において最も上流側に位置する現像器がアクセス位置に位置決めされる。この状態で、当該現像器のメモリの更新を行ってから処理を終了する（ステップＳ３０９）。

以上のように構成された濃度制御動作を行うことにより、各現像器について最適現像バイアスおよび最適露光パワーが求められる。こうして求められた最適値を適用することにより、以後の画像形成動作では所定の目標濃度で画像を形成することができる。この濃度制御動作では、濃度制御動作の対象となる現像器の並びのうち現像ユニット４の回転方向において最も下流側に位置するものから順に現像位置に位置させてパッチ画像の形成を行う。そのため、前述したフルカラー作像動作の場合の動作シーケンスと同じく、パッチ画像形成が終了する度に現像ユニット４を９０度ずつ回転させてゆくだけで、必要な全ての現像器を順番に現像位置に位置させることができる。そのため、短時間で現像器の切り換えを行うことが可能であり、濃度制御動作を短時間で終了させることができる。

なお、単に現像器の切り換え頻度を減らすという観点からは、１つの現像器について現像バイアス調整と露光パワー調整とを連続して行うようにしてもよい。しかしながら、本実施形態ではそのようにしていない。その理由は次の通りである。露光パワーの調整を行う際のパッチ画像形成は現像バイアスをその最適値に設定した状態で行われることが望ましく、そのためには、露光パワー調整用のパッチ画像の形成を開始する時点で既に現像バイアスの最適値が求められていなければならない。現像バイアス調整処理におけるパッチ画像の形成およびその濃度検出、さらにその濃度検出結果に基づく最適現像バイアスの算出にはある程度の処理時間を要し、その処理が済むまで露光パワー調整用のパッチ画像を形成することができない。結果的に、現像バイアス調整処理と露光パワー調整処理とを連続して行ったとしても、全体としての処理時間の短縮には必ずつながらない。そこで、この実施形態では、１つの現像器についての現像バイアス調整処理と露光パワー調整処理との間に他の現像器についての現像バイアス調整処理を実行することで無駄な待ち時間を発生させないようにするとともに、現像器の切り換えに要する時間が最小となるような動作シーケンスを採用することにより、短時間で処理を完了できるようにしている。

また、露光パワー調整処理においては、パッチ画像の形成が終了し現像位置からアクセス位置に移動された現像器に対してメモリの情報内容の更新を行っている。この実施形態では、当該現像器におけるトナー残量と、現像器および内蔵トナーの劣化の程度を指標するパラメータである現像ローラの通算稼働時間とを少なくとも含む情報が各現像器内のメモリに記憶されている。濃度制御動作の実行によってこれらの値が変化するので、最新の値をメモリに更新記憶させておくことで、現像器の寿命管理を適切に行うことができる。また、現像バイアス調整処理および露光パワー調整処理の結果として得られた最適現像バイアスおよび最適露光パワーの値を記憶させるようにしてもよい。なお、現像バイアス調整処理の実行時にメモリの更新を行わないのは、続けて露光パワー調整処理を行うためその時点で再度更新の必要があることがわかっているからである。

また、現像ユニット４の回転方向において最下流の現像器から順番にパッチ画像の形成を行い、最上流の現像器で処理を終了するようにしているので、パッチ画像の形成を終了した１つの現像器を現像位置からアクセス位置に移動させると必然的に次にパッチ画像の形成を行うべき現像器が現像位置に移動してくることとなる。そのため、各現像器を現像位置およびアクセス位置に順次移動させるのに必要な現像ユニット４の回転量およびその頻度を最小に抑えることができ、処理時間を短縮することができる。さらに、現像位置にある現像器を使用してパッチ画像の形成を行いつつ、併行してアクセス位置にある現像器に対するメモリ更新作業を行うことができるので、濃度制御動作の処理効率がさらに向上する。

なお、最後のパッチ画像形成に使用した現像器については、その終了後メモリの情報を更新するためにアクセス位置に移動されなければならない。この実施形態では、現像地ユニット４の回転方向Ｄ4において現像位置の９０度下流側位置をアクセス位置としているので、この場合の現像ユニット４の回転量は９０度だけである。

このように、最初の現像器についてパッチ画像の形成を開始してから、最後の現像器に対してメモリの更新を行うまでの間、現像ユニット４の回転動作は常に９０度ずつである。そのため、切り換えに要する時間が短くなるだけでなく、現像ユニット４の回転駆動制御を簡単にすることができる。

図８は３個の現像器に対する濃度制御動作における現像ユニットの動きを示す図である。この図８および後述する図９ならびに図１０は、露光パワー調整処理の開始時点から終了するまでの間の現像ユニット４の回転の様子を示している。また、図８は３個の現像器４ａ、４ｂおよび４ｄに対して濃度制御動作を行う場合を例示している。この場合、フルカラー作像動作の動作シーケンスに沿った本来の使用順序は現像器４ａ、４ｂ、４ｄの順であるが、この実施形態の濃度制御動作においては、現像ユニット４の回転方向Ｄ4において下流側のものから順番に使用するので、使用順序は現像器４ｄ、４ａ、４ｂの順となる。

図８に示すように、露光パワー調整処理を開始する時点では、最後にパッチ画像の形成に使用した現像器４ｂが現像位置にある状態で現像ユニット４が停止している。この状態から最下流の現像器４ｄを現像位置に移動させるため、現像ユニット４は１８０度回転される。この状態で現像器４ｄを使用してパッチ画像の形成を行った後、現像ユニット４を９０度ずつ回転させながら、その都度、先の現像器に対するメモリ更新と、次の現像器によるパッチ画像形成とを併行して行う。また、最後（最上流側）の現像器４ｂについてパッチ画像の形成を行った後にも、現像ユニット４をさらに９０度回転させて現像器４ｂをアクセス位置に移動させてメモリの更新を行う。

図９および図１０は２個の現像器に対する濃度制御動作における現像ユニットの動きを示す図である。ただし、図９は２個の現像器４ａ、４ｂについて濃度制御動作を行う場合の現像ユニット４の動きを、また図１０は２個の現像器４ａ、４ｄについて濃度制御動作を行う場合の現像ユニット４の動きをそれぞれ示している。図９の例では、下流側に現像器４ａ、上流側に現像器４ｂが配置されているので、濃度制御動作における使用順序はフルカラー作像動作における使用順序と同じとなる。すなわち、この場合にはパッチ画像の形成を現像器４ａから開始し、次いで現像器４ｂを現像位置に移動させてパッチ画像の形成を行いながら、現像器４ａのメモリの情報内容を更新する。

一方、図１０の例では、下流側に現像器４ｄ、上流側に現像器４ａが配置されているので、濃度制御動作においては、フルカラー作像動作において最初に使用される現像器４ａではなく、より下流側にある現像器４ｄからパッチ画像の形成を開始する。このように、濃度制御動作の対象となる現像器間の相対的な位置関係に基づく順序で濃度制御動作を実行することにより、以後の現像ユニット４の回転は９０度ずつでよいこととなる。このように、図８ないし図１０のいずれの場合においても、最初の現像器によるパッチ画像の形成開始から最後のメモリ更新を終了するまで、現像器切り換えのために必要な現像ユニット４の回転量は常に９０度となる。そのため、短時間で現像器の切り換えを行うことができ、現像ユニット４の回転制御も簡単である。

以上説明した実施形態においては、エンジンコントローラ１０が本発明の「制御手段」としてそれぞれ機能している。また、各現像器４ａ、４Ｋ等が本発明の「現像カートリッジ」に相当している。また、上記実施形態における濃度制御動作が本発明の「調整動作」に相当している。

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、上記実施形態は、４個までの現像器を装着可能な現像ユニット４を備える画像形成装置であるが、これに限定されるものではなく、３個以上の現像器を装着可能な装置に対して本発明を適用することが可能である。

また、上記実施形態では、パッチ画像の形成に先立って各現像器に設けられた現像ローラの周回動作を行っているが、このような動作は本発明において必須のものではない。また、上記実施形態の濃度制御動作では、装置の動作条件に関わるパラメータとして現像バイアスおよび露光パワーを調整するようにしている。しかしながら、この種のパラメータとしては上記以外にも様々なものが知られており、それらを用いた濃度制御技術についても多くの公知技術があり、そのような濃度制御技術を用いた装置に対しても本発明を適用することができる。

また、例えば、上記実施形態では、各現像器に設けられたメモリとＣＰＵ１０１との間で無線通信を行うことによりメモリの記憶内容の読み書きを行っているが、装置本体と現像器との間をコネクタにより接続し、有線通信によって読み書きを行うように構成してもよい。

また、本願発明は、互いに異なる色のトナーを貯留する現像器を装着したフルカラー画像形成装置および単一色のトナーを貯留する現像器を装着したモノクロ画像形成装置の何れに対しても適用することが可能であるが、特に後者の場合において顕著な効果を奏する。というのは、フルカラーの画像を形成するためには全トナー色の現像器が揃っていなければならないのに対し、モノクロ画像形成装置では少なくとも１個の現像器があれば画像を形成することが原理的に可能であり、一部の現像器のみが装着された状態で使用される可能性が高いからである。また、このような状態での画像形成動作を許可することにより、ユーザからみた装置の利便性を向上させることができる。

また、上記実施形態では、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）およびブラック（Ｋ）の４つのトナー色を使用しているが、トナー色の数および種類についてはこれに限定されるものではない。また、同一トナー色の現像器を複数個備えた装置に対しても本発明を適用することができる。さらに、本発明は、上記実施形態のようなプリンタに限定されず、複写機やファクシミリ装置など他の画像形成装置に対しても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。 ロータリー現像ユニットの停止位置を示す図。 フルカラー作像動作の動作シーケンスを示す図。 濃度制御動作を示すフローチャート。 現像バイアス調整処理を示すフローチャート。 露光パワー調整処理を示すフローチャート。 ３個の現像器に対する濃度制御動作における現像ユニットの動きを示す図。 ２個の現像器に対する濃度制御動作における現像ユニットの動きを示す図。 ２個の現像器に対する濃度制御動作の他の例を示す図。

符号の説明

４…ロータリー現像ユニット、 ４ａ〜４ｄ，４Ｃ，４Ｋ，４Ｍ，４Ｙ…現像器（現像カートリッジ）、 １０…エンジンコントローラ（制御手段）

Claims (5)

1. 当該現像カートリッジの使用状況に関する情報を記憶する記憶手段を備える現像カートリッジをＮ個（Ｎは３以上の整数）装着可能に構成され、所定の方向に回転自在のロータリー現像ユニットと、
   前記ロータリー現像ユニットに装着された現像カートリッジのうち、所定の現像位置に位置決めされた現像カートリッジを用いてトナー像を形成する作像動作と、所定のアクセス位置に位置決めされた現像カートリッジに設けられた前記記憶手段にアクセスしてその記憶内容を更新する更新動作とを実行する制御手段と
   を備え、
   前記現像位置および前記アクセス位置は、前記ロータリー現像ユニット上の互いに隣接する位置に装着された２個の現像カートリッジのうち前記ロータリー現像ユニットの回転方向において上流側に位置する一方の現像カートリッジが前記現像位置に位置決めされたときに、前記２個の現像カートリッジのうち他方の現像カートリッジが前記アクセス位置に位置決めされるような位置関係に配置される一方、
   前記制御手段は、
   前記ロータリー現像ユニットに装着された現像カートリッジを使用して前記作像動作を実行し、パッチ画像としてのトナー像を形成するとともに、該パッチ画像の濃度検出結果に基づいて、前記作像動作に当該現像カートリッジを使用するときの動作条件を調整する調整動作をさらに実行するように構成され、しかも、
   前記ロータリー現像ユニット上に隣り合って装着されたＭ個（Ｍは２以上Ｎ未満の整数）の現像カートリッジのみについて前記調整動作を行う動作シーケンスを有し、該シーケンスを実行するときには、隣接する前記Ｍ個の現像カートリッジの並びの中で前記ロータリー現像ユニットの回転方向において最も下流側に位置する現像カートリッジから最も上流側に位置する現像カートリッジに向けて現像カートリッジを切り換えながら順番に現像位置に位置させて前記パッチ画像の形成を行うとともに、該切り換えによって前記アクセス位置に位置決めされたパッチ画像形成後の現像カートリッジに対して前記更新動作を行う
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、現像カートリッジの切り換えによって新たに前記現像位置に位置決めされた現像カートリッジを用いたパッチ画像の形成と、該切り換えによって新たに前記アクセス位置に位置決めされた現像カートリッジに対する前記更新動作とを併行して実行する請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御手段は、隣接する前記Ｍ個の現像カートリッジの並びの中で前記ロータリー現像ユニットの回転方向において最も上流側に位置する現像カートリッジを使用して前記パッチ画像を形成した後に、当該現像カートリッジを前記アクセス位置に移動させて前記更新動作を行う請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記Ｍ個の現像カートリッジが互いに同一色のトナーを貯留したものである請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 当該現像カートリッジの使用状況に関する情報を記憶する記憶手段を備える現像カートリッジをＮ個（Ｎは３以上の整数）装着可能に構成され、所定の方向に回転自在のロータリー現像ユニットを備える画像形成装置の調整方法において、
   前記ロータリー現像ユニット上に隣り合って装着されたＭ個（Ｍは２以上Ｎ未満の整数）の現像カートリッジのみを対象として行う調整方法であって、
   一の現像カートリッジを所定の現像位置に位置決めし、当該現像カートリッジを使用してパッチ画像としてのトナー像を形成するパッチ画像形成工程と、
   前記パッチ画像の濃度を検出し、その結果に基づいて、当該現像カートリッジを使用してトナー像を形成する際の装置の動作条件を調整する調整工程と、
   当該現像カートリッジに設けられた前記記憶手段にアクセスしてその記憶内容を更新する更新工程と
   を備え、しかも、
   隣接する前記Ｍ個の現像カートリッジの並びの中で前記ロータリー現像ユニットの回転方向において最も下流側に位置する現像カートリッジから最も上流側に位置する現像カートリッジに向けて現像カートリッジを切り換えながら順番に前記パッチ画像形成工程を実行するとともに、
   該切り換えによって前記現像位置に位置決めされた現像カートリッジからみて前記ロータリー現像ユニットの回転方向において下流側に隣接するパッチ画像形成後の現像カートリッジに対し前記更新工程を実行する
   ことを特徴とする調整方法。

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