JP5003071B2 - 画像形成装置および該装置の情報管理方法 - Google Patents

Description

この発明は、記憶部および無線通信用アンテナを備えた現像器カートリッジを装着可能な現像ロータリーを備える画像形成装置および該装置における情報管理方法に関するものである。

装置本体に対し着脱可能な現像器カートリッジを用いて画像を形成する画像形成装置においては、当該現像器カートリッジの使用状況を把握して寿命管理を適正に行うために、使用状況に関する情報を記憶するための記憶部をカートリッジに設けることがある。このうち、装置本体に対し回転自在の現像ロータリーに現像器カートリッジを装着するいわゆるロータリー方式の画像形成装置においては、ロータリーの回転に伴って回転移動する現像器カートリッジと装置本体との間で無線通信により情報の読み出し／書き込みを行うように構成されたものがある。

例えば、特許文献１に記載の画像形成装置では、無線通信用アンテナとメモリとを一体化したメモリタグを現像器カートリッジに取り付ける一方、装置本体側にも無線通信用のアンテナを設けている。そして、カートリッジ側アンテナと本体側アンテナとが対向する位置に現像器カートリッジを位置決めするとともに、これらのアンテナを介した無線通信を行うことにより、カートリッジのメモリに記憶された情報の読み出し／書き込みを行っている。

ＷＯ２００３／０９８３５６号公報

上記のように構成された画像形成装置においては、カートリッジ側アンテナと本体側アンテナとの相対的な位置ずれによって、正しく通信を行えなくなってしまう場合がある。このような位置ずれは、カートリッジへのメモリタグの取り付け時のずれ、カートリッジ装着時の現像ロータリーと現像器カートリッジとの間のガタなどの原因によって生じうる。このような通信エラーが発生すると、装置の寿命管理を正しく行えなくなってしまうという問題がある。また、通信エラーを抑えるためには、装置各部位の加工および組み立てにおける寸法精度を厳しく管理する必要があり、装置の製造コストを上昇させてしまうことになる。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、装置本体と現像器カートリッジとの間で無線通信を行う画像形成装置およびその情報管理方法において、部品や組み立てに高い寸法精度を要求することなく、しかも通信エラーを確実に低減することのできる技術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、当該現像器カートリッジに関する情報を記憶する記憶部および該記憶部に電気的に接続された無線通信用アンテナを有する現像器カートリッジを装着可能に構成され、装置本体に対し所定の回転軸中心に回転自在の現像ロータリーと、前記現像ロータリーを回転駆動して該現像ロータリーに装着された一の現像器カートリッジを所定のアクセス位置に位置決めする位置決め手段と、前記装置本体に固着されて、前記現像器カートリッジに設けられた前記無線通信用アンテナとの間で無線通信を行うための通信手段と、前記位置決め手段を制御する制御手段と
を備え、前記通信手段は、前記アクセス位置に位置決めされた現像器カートリッジに設けられた前記無線通信用アンテナと対向する位置に設けられており、しかも、前記制御手段は、前記位置決め手段による前記現像ロータリーの停止位置を調整することで前記アクセス位置を最適化する位置調整処理を実行し、前記位置調整処理では、前記現像ロータリーを一の停止位置に位置決めして前記通信手段と前記無線用通信アンテナとの間の通信を試行し、通信が成立すれば当該停止位置を前記アクセス位置に設定する一方、通信が成立しなければ前記現像ロータリーを他の停止位置に位置決めして通信を再試行することを特徴としている。

また、この発明にかかる画像形成装置の情報管理方法は、当該現像器カートリッジに関する情報を記憶する記憶部および該記憶部に電気的に接続された無線通信用アンテナを有する現像器カートリッジを装着可能に構成され、装置本体に対し所定の回転軸中心に回転自在の現像ロータリーと、前記現像ロータリーを回転駆動して該現像ロータリーに装着された一の現像器カートリッジを所定のアクセス位置に位置決めする位置決め手段と、前記装置本体内で、前記アクセス位置に位置決めされた現像器カートリッジに設けられた前記無線通信用アンテナと対向する位置に固着されて、当該無線通信用アンテナとの間で無線通信を行うための通信手段とを備えた画像形成装置の情報管理方法であって、上記目的を達成するため、前記位置決め手段による前記現像ロータリーの停止位置を調整することで前記アクセス位置を最適化する位置調整処理を実行し、最適化されたアクセス位置に位置決めした現像器カートリッジの前記記憶部に対して、前記通信手段および前記無線通信用アンテナを介して前記情報の読み出しまたは書き込みを行い、前記位置調整処理では、前記現像ロータリーを一の停止位置に位置決めして前記通信手段と前記無線通信用アンテナとの間の通信を試行し、通信が成立すれば当該停止位置を前記アクセス位置に設定する一方、通信が成立しなければ前記現像ロータリーを他の停止位置に位置決めして通信を再試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、現像ロータリーの位置決めと通信の試行とを何度か行うことによって、装置本体側の通信手段と、現像器カートリッジ側の無線通信用アンテナとの間の位置関係を調整する。これにより、この発明では、現像器カートリッジが最適なアクセス位置に位置決めされた状態で本体側の通信手段とカートリッジ側の無線通信用アンテナとの間で無線通信を行うことができる。そのため、両者の相対的な位置ずれに起因する通信エラーを大幅に低減させることができる。また、装置の組み立て時点で両者の間に位置ずれがあったとしても、事後的にこれを補正することができるので、部品や組み立てに高い寸法精度を必要としない。

上記発明においては、例えば、前記位置決め手段を、互いに異なる複数の停止位置で前記現像ロータリーを停止位置決め可能に構成するとともに、前記位置調整処理において、前記制御手段は、前記複数の停止位置のうち一を最適アクセス位置に対応する最適停止位置として選択することにより、アクセス位置を最適化することができる。

ここで、位置調整処理については、前記現像ロータリーに現像器カートリッジが装着されたときに行うことが好ましい。装置本体と現像器カートリッジとの組み合わせによって最適アクセス位置が変わるので、現像器カートリッジが装着されたときに位置調整処理を行うことにより、装置本体と現像器カートリッジとの組み合わせが変化した場合でも安定した通信を行うことができる。

なお、いったん現像ロータリーに装着された現像器カートリッジについては、再び取り出されない限り当該現像器カートリッジについての最適アクセス位置はほぼ不変であると考えられる。したがって、現像器カートリッジ装着時の位置調整処理によって決定された最適アクセス位置を記憶しておけば、以後、当該現像器カートリッジが取り出されるまでは、改めて位置調整処理を行うまでもなく、その記憶された最適アクセス位置に現像器カートリッジを位置決めすることで、確実に通信を行うことができる。

また、通信が正常に行える限りにおいては位置調整処理は不要である。ただし、後発的な原因でエラーが生じることもあり得るので、前記アクセス位置に位置決めされた前記現像器カートリッジと前記通信手段との間で通信エラーが生じたときに、前記位置調整処理を実行するようにしてもよい。こうすることで、エラーの原因となった位置ずれを補正して通信エラーを解消することができる。

また、例えば、複数の停止位置のうち一を標準停止位置と規定するとともに、前記現像ロータリーが前記標準停止位置に位置決めされたときの現像器カートリッジの位置を最適アクセス位置の初期位置と規定しておき、当該初期位置に位置決めされた前記現像器カートリッジと前記通信手段との間で通信エラーが生じたときに前記位置調整処理を実行するようにしてもよい。こうすることで、通信エラーが発生し位置調整処理が必要なときには確実に位置調整処理が実行される一方、エラーが発生していない場合の無駄な位置調整処理を省くことができる。

また、前記位置決め手段が前記現像ロータリーを双方向に回転駆動可能となっている場合には、前記複数の停止位置は、前記標準停止位置と、前記標準停止位置を挟む少なくとも２箇所とを含むように設けられてもよい。すなわち、標準停止位置と、その前後に設けた停止位置との中から最適な停止位置を選択するようにしてもよい。こうすることで、本体側の通信手段と現像器カートリッジ側の無線通信用アンテナとの間で生じる、所定の基準位置を中心とした位置ずれに適切に対応することができる。

また、前記位置決め手段は、前記現像ロータリーの回転を拘束して任意の停止位置で停止させるブレーキ機構を備えてもよい。このようにして任意の位置で現像ロータリーを停止させることができるようにすることで、より高精度にアクセス位置を最適化することができる。

また、前記記憶部および前記無線通信用アンテナが一体的に無線ＩＣタグを構成し、該無線ＩＣタグが前記現像器カートリッジの表面に固着されるようにしてもよい。このような無線ＩＣタグは規格化されており、汎用部品として市場に出回っているので、これを使用することで装置の開発・製造コストを低減することができる。また、このようなタグを現像器カートリッジに取り付けることで、現像器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、現像器カートリッジに取り付ける前記無線通信用アンテナについては、前記現像ロータリーの回転に伴って当該アンテナが描く略円状の軌跡における周方向の指向性が、該周方向に直交する方向の指向性よりも狭くなるようにするのが好ましい。一般的な画像形成装置の内部には、本体側に設けた通信手段および現像器カートリッジ側に設けた無線通信用アンテナ以外にも多くの電子部品が設置されており、これらからも電磁波が発生している。したがって、必要以上にアンテナの指向性を広げたり感度を高めると、これらの電磁波に起因する通信エラーや誤動作の危険性を増加させてしまうことになる。その一方、アンテナの指向性が狭すぎたり感度が低すぎても正しく通信を行えなくなってしまう。

この発明では、現像ロータリーの停止位置を調整することでアクセス位置を最適化するので、特に周方向の位置ずれに対応することができる。つまり、周方向については、本体側の通信手段と現像器カートリッジ側の無線通信用アンテナとの位置関係を位置調整処理によって最適化することができるため、これと直交する方向よりも無線通信用アンテナの狭くしてもよいこととなる。こうすることで、他の部品から発せられる電磁波の影響による通信エラーや誤動作を低減することが可能となる。また、周方向に直交する方向については、周方向よりもアンテナの指向性を広げておくことで、位置ずれに起因する通信エラーを減らすことができる。

本発明は、特に前記現像ロータリーが前記現像器カートリッジを複数個装着可能となっている画像形成装置において特に顕著な効果を奏する。このような構成の装置では、各現像器カートリッジに無線通信用アンテナがそれぞれ設けられる。このため、アンテナの位置ずれは他のアンテナからの干渉による通信エラーを招きやすい。特に、装置の小型化を図る場合には、各カートリッジに設けられたアンテナが互いに近接して配置されることになるのでこの問題が大きい。そこで、このような装置に本発明を適用すれば、現像ロータリーの停止位置を調整することでアンテナの位置ずれを補正し、安定した通信を行うことが可能となる。

なお、この発明では、正常な通信が行える限り、そのときのアクセス位置を最適アクセス位置とする一方、当該位置で通信エラーが生じると、アクセス位置が通信を正常に行える位置に変更されることになる。そのため、通信が正常である間は無用な位置調整処理を行うことがなく、またいったんエラーが生じた場合でも、アクセス位置が変更されて再び通信を行うことができるようになる。

図１はこの発明を適用した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に設けられたＣＰＵ１０１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、帯電ローラ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。帯電ローラ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、帯電ローラ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により制御されるステッピングモータである現像ユニット駆動モータ４７により回転駆動されている。また、装置本体には、現像ユニット４に対し離当接するロータリーロック４５が設けられている。必要に応じてこのロータリーロック４５が現像ユニット４の支持フレーム４０の外周部に当接することにより、現像ユニット４の回転を拘束し現像ユニット４を所定位置に停止位置決めするブレーキおよびロック機構として作用する。

そして、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と対向する所定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トナーを担持する現像ローラ４４が、所定のギャップを隔てて感光体２２に対し対向配置され、その対向位置において現像ローラ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。

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から取り出され搬送経路ＦＦ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。

二次転写領域ＴＲ2は、ローラ７３に掛け渡された中間転写ベルト７１の表面と、該ベルト表面に対し離当接する二次転写ローラ８６とが当接するニップ部である。カセット８に積層貯留されたシートＳは、ピックアップローラ８８の回転によって１枚ずつ取り出されて搬送経路ＦＦに乗せられる。そして、フィードローラ８４、８５およびゲートローラ８１の回転によって搬送経路ＦＦに沿って二次転写領域ＴＲ2まで搬送される。

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。具体的には次の通りである。搬送経路ＦＦ上において二次転写領域ＴＲ2の手前側にゲートローラ８１が設けられるとともに、さらにその手前側にゲート前シート検出センサ８０１が設けられている。そして、搬送経路ＦＦ上を搬送されてきたシートＳが到達したことがゲート前シート検出センサ８０１により検出されるとシートＳの搬送はいったん停止され、中間転写ベルト７１の周回移動のタイミングに同期させてゲートローラ８１の回転を再開することにより、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。こうして二次転写領域ＴＲ2を通過するシートＳの表面に、中間転写ベルト７１上に形成されたトナー像が二次転写される。

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によりトナー像を定着され、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ＦＦ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、シート搬送経路ＦＦおよび反転搬送経路ＦＲ上の各位置には、前記したゲート前シート検出センサ８０１の他にも、当該経路上においてシート通過の有無を検出するためのシート検出センサ８０２〜８０４が設けられており、これらのセンサの出力に基づいて、シート搬送タイミングが管理されるとともに、各位置でのジャム検出が行われる。

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・離間移動可能のクリーナブレード７６１と、廃トナータンク７６２とを備えている。そして、ローラ７５側に移動した状態でクリーナブレード７６１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掻き落として除去する。掻き落とされたトナーは廃トナータンク７６２に蓄えられる。廃トナータンク７６２には、当該タンクの満杯を検出するための廃トナーセンサ７６３が設けられている。

このクリーナブレード７６１は、二次転写領域ＴＲ2においてシートＳへの画像の転写が行われるときに、それと同じ周回において中間転写ベルト７１上に残留付着するトナーを除去するように、離当接制御される。したがって、例えば装置がモノクロ画像を連続的に形成する場合には、一次転写領域ＴＲ1において中間転写ベルト７１に転写された画像が直ちに二次転写領域ＴＲ2でシートＳに転写されるので、クリーナブレード７６１は当接状態に保持される。一方、カラー画像を形成する場合には、各色のトナー像が互いに重ね合わされる間、クリーナブレード７６１を中間転写ベルト７１から離間させておく必要がある。そして、各色のトナー像が互いに重ね合わされてフルカラー画像が完成し、シートＳに二次転写されるのと同一の周回において、残留トナーを除去すべくクリーナブレード７６１が中間転写ベルト７１に当接されることとなる。

また、ローラ７５の近傍には濃度センサ６０および垂直同期センサ７７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、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、垂直同期センサ７７は、中間転写ベルト７１の基準位置を検出するためのセンサであり、中間転写ベルト７１の回転駆動に関連して出力される同期信号、つまり垂直同期信号Ｖsyncを得るためのセンサとして機能する。そして、この装置では、各部の動作タイミングを揃えるとともに各色で形成されるトナー像を正確に重ね合わせるために、装置各部の動作はこの垂直同期信号Ｖsyncに基づいて制御される。

また、全体として略円筒形をなす現像ユニット４の側面に当たる各現像器４Ｙ，４Ｃ，４Ｍおよび４Ｋの外周面には、それぞれメモリタグ４９Ｙ，４９Ｃ，４９Ｍおよび４９Ｋが貼付されている。例えば、イエロー現像器４Ｙに装着されたメモリタグ４９Ｙは、該現像器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ためのメモリ４９１Ｙと、該メモリと電気的に接続されたループアンテナ４９２Ｙとを備えている。また、他の現像器に設けられたメモリタグ４９Ｃ，４９Ｍおよび４９Ｋにもそれぞれメモリチップ４９１Ｃ，４９１Ｍおよび４９１Ｋと、ループアンテナ４９２Ｃ，４９２Ｍおよび４９２Ｋとが設けられている。

一方、装置本体側にも無線通信用アンテナ１０９が設けられている。この無線通信用アンテナ１０９は、ＣＰＵ１０１と接続されたトランシーバ１０５によって駆動されており、現像器側の無線通信用アンテナとの間で無線通信を行うことにより、ＣＰＵ１０１と現像器に設けられたメモリとの間でデータの送受を行って該現像器に関する消耗品管理等の各種情報の管理を行っている。

また、この装置では、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。

図３は現像ユニット４の停止位置を示す模式図である。現像ユニット４は、現像ユニット駆動モータ４７およびロータリーロック４５によって、図３に示す３種類の位置に位置決めされ固定される。その３種類の位置とは：（ａ）ホームポジション；（ｂ）現像位置；（ｃ）着脱位置である。このうち、（ａ）ホームポジションは、この画像形成装置が画像形成動作を行わない待機状態にあるときに位置決めされる位置であり、図３（ａ）に示すように、各現像器４Ｙ等に設けられた現像ローラ４４がいずれも感光体２２から離間した状態にある位置である。

また、（ｂ）現像位置は、感光体２２上の静電潜像を選択トナー色で顕像化する際に位置決めされる位置である。図３（ｂ）に示すように、一の現像器に設けられた現像ローラ（同図の例ではイエロー用現像器４Ｙに設けられた現像ローラ４４）が感光体２２と対向配置され、所定の現像バイアスを印加されることによって、静電潜像がトナーにより顕像化される。

さらに、（ｃ）着脱位置は、現像器の着脱操作を行うときのみ取りうる位置である。現像ユニット４がこの着脱位置に位置決めされると、図３（ｃ）に示すように、一の現像器が装置の外部筐体側面に設けられた開口部１２４に現れ、該開口部１２４を通して取り出すことができるようになる。図３（ｃ）は、ブラック用の現像器４Ｋが開口部１２４に現れた状態を示している。また、現像器を装着されていない支持フレーム４０に対しては、新たに現像器を装着することができるようになる。この着脱位置においては、いずれの現像器に設けられた現像ローラも感光体２２から離間した位置におかれる。このように、現像ユニット４が着脱位置に位置決めされたときに開口部１２４に現れた一の現像器のみを取り出し可能としている。すなわち、現像ユニット４が図３（ａ）に示すホームポジションや図３（ｂ）に示す現像位置に位置決めされた状態では、いずれの現像器も開口部１２４から取り出すことのできない位置にある。そのため、ユーザが不用意に現像器の着脱を行って装置を損傷することがない。なお、この画像形成装置では、４つの現像器４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋのそれぞれに対して上記した現像位置および着脱位置が設定されている。

現像ユニット４が現像位置に位置決めされているとき、図３（ｂ）に示すように、１つの現像器に設けられた無線通信用アンテナが、本体側無線通信用アンテナ１０９と対向する位置に位置決めされる。図３（ｂ）の例に即して説明すると、現像器４Ｙの現像ローラ４４が感光体２２と対向する位置にあるとき、当該現像器４Ｙからみて現像ユニット４の回転方向Ｄ3において下流側隣接位置にある現像器４Ｋに設けられた無線通信用アンテナ４９２Ｋが、本体側無線通信用アンテナ１０９と対向する位置に位置決めされる。すなわち、この状態で、本体側無線通信用アンテナ１０９と現像器４Ｋ側の無線通信用アンテナ４９２Ｋとの間で無線通信が行われて、現像器４Ｋに設けられたメモリ４９１Ｋに記憶された情報が読み出される。また、当該メモリ４９１Ｋに新たな情報が書き込まれる。

図４は現像器の構造を示す図である。また、図５はメモリタグの構造を示す図である。ここではブラック用現像器４Ｋの構造について説明するが、他の現像器４Ｙ，４Ｃ，４Ｍにおいてもその構造は同一である。前記したように、現像器４Ｋの筐体表面のうち、現像ユニット４に装着したときにその外周面となる表面４０１ａにメモリタグ４９Ｋが貼り付けられている。メモリタグ４９Ｋに設けられたループアンテナ４９２Ｋは、現像ユニット４の回転方向Ｄ3に沿った辺を短辺、これと直交する方向Ｄxに沿った辺を長辺とする扁平な矩形形状をしている。このため、アンテナ４９２Ｋの指向性は現像ユニット４の回転方向Ｄ3において狭く、これと直交する方向Ｄxにおいて広くなっている。このようなメモリタグとしては、ＲＦＩＤ（radio-frequency identification）タグとして製品化されたものを使用することができる。

このようなメモリタグを有する現像器を現像ユニットに装着した場合、現像器へのメモリタグの取り付け位置のばらつきや、現像器の現像ユニットへの取り付け時のガタ等に起因して、本体側アンテナと現像器側アンテナとの距離が十分に縮まらず両者間での無線通信が成立しなかったり、通信エラーが起きやすくなるなどの問題が起こりうる。そこで、この実施形態では、現像ユニット４に新たに現像器が装着されたときに以下に説明する装着時処理を実行し、装置本体と現像器との間で正しく通信を行うことのできる現像ユニット４の停止位置を見出すようにしている。なお、以下では一例としてブラック現像器４Ｋが装着された場合について説明する。

図６は現像器装着時の装置の動作を示すフローチャートである。着脱位置に停止位置決めされた現像ユニット４に対し、開口部１２４を介して一の現像器が装着されたことを検出すると、ＣＰＵ１０１は図６に示す装着時処理を実行する。この装着時処理では、新たに装着された現像器４Ｋが所定のアクセス位置に移動してくるまで現像ユニット４を回転させ（ステップＳ１０１、Ｓ１０２）、ロータリーロック４５により当該位置で停止させる。このアクセス位置とは、図３（ｂ）に示す現像器４Ｋの位置であり、このアクセス位置では、当該現像器４Ｋに設けられた無線通信用アンテナ４９２Ｋが本体側アンテナ１０９と対向する位置に配置される。以下の説明においては、この位置を「第１位置」と称することとする。

一の現像器がこの第１位置にあるとき、現像ユニット４は前記した現像位置（図３（ｂ））に停止しており、このとき他の一の現像器は感光体２２と対向する位置にある。現像器の製造工程においては、現像器を上記の第１位置に停止位置決めしたときに、当該現像器に設けられた無線通信用アンテナが本体側アンテナ１０９の直近位置に来ることを狙ってメモリタグが貼られる。したがって、メモリタグが設計上の中心位置に取り付けられていれば、この位置で本体側と現像器側との通信が可能となるはずである。

そこで、ＣＰＵ１０１は、トランシーバ１０５により駆動されるアンテナ１０９から電磁波を出力し、現像器側アンテナ４９２Ｋとの間で無線通信を試みる（ステップＳ１０３）。ここで、通信が成立したか否かを判定し（ステップＳ１０４）、通信が成立した場合には読み出したデータおよび通信が第１位置において成立したことを示す情報を本体側のＲＡＭ１０７に記憶し（ステップＳ１０５）、現像ユニット４をホームポジションに移動させて（ステップＳ１０６）、処理を終了する。

一方、通信が成立しなかったとき、つまり通信エラーとなったときには、本体側アンテナ１０９とメモリタグとの相対的な位置関係がずれている可能性がある。そこで、現像ユニット駆動モータ４７により現像ユニット４を通常の回転方向Ｄ3とは逆方向に所定量（例えば回転角度で１度）回転させ、ロータリーロック４５により当該位置で停止させる（ステップＳ１０７）。このとき現像器４Ｋは、上記した第１位置からみて、通常の移動方向とは反対方向に所定量（ここでは１度）だけ戻した位置で停止していることになる。以下、この位置を「第２位置」という。この状態で、トランシーバ１０５から再度通信を試みる（ステップＳ１０８）。ここで通信が成立した場合には（ステップＳ１０９）、読み出されたデータおよび通信が第２位置で成立したことを示す情報を本体側のＲＡＭ１０７に記憶し（ステップＳ１０５）、現像ユニット４をホームポジションに移動させた後に（ステップＳ１０６）、処理を終了する。

２回目の通信においても通信が成立しなかったとき（ステップＳ１０９）、現像ユニット４を通常の回転方向Ｄ3に一定量（例えば回転角度で２度）回転させることにより、現像器４Ｋを第１位置を越えた位置で停止させる（ステップＳ１１０）。このとき、現像器４Ｋは、通常の移動方向に沿って上記した第１位置よりも所定量（ここでは１度）だけ進めた位置で停止することになる。以下、この位置を「第３位置」という。そして、この状態でもう一度通信を試みる（ステップＳ１１１）。ここで通信が成立した場合には（ステップＳ１１２）、読み出されたデータおよび通信が第３位置で成立したことを示す情報を本体側のＲＡＭ１０７に記憶し（ステップＳ１０５）、現像ユニット４をホームポジションに移動させて（ステップＳ１０６）、処理を終了する。

このように、この実施形態における装着時処理では、メモリ読み書き時の現像器の位置すなわちアクセス位置を予め規定された第１位置を中心として前後に所定量（この例では各１度）ずつ振ることにより、正しく通信を行える位置を見出すようにしている。これにより、メモリタグ４９Ｋと本体側アンテナ１０９との相対的な位置ずれに起因して第１位置で通信を行えなかった場合でも、新たなアクセス位置を見出して正しく通信を行うことが可能となる。

一方、３度目に試行した通信も成立しなかったときには、メモリタグの取り付け位置が正規位置から大きくずれている、あるいは現像器やメモリタグそのものに不具合がある可能性があり正常な動作を期待することはできないので、所定のエラー処理を行う（ステップＳ１１３）。ここでのエラー処理としては、例えば、当該現像器の品質に問題があることを示す警告をユーザに報知して交換を促すとともに、以後の画像形成動作を禁止することができる。

図７は現像器取り出し時の装置の動作を示すフローチャートである。この装置では、ユーザが図示を省略する操作入力部に対し、取り出したい現像器を指定するための所定の操作を行うと、以下の取り出し時処理を実行する。この取り出し時動作では、現像器のメモリに記憶されている当該現像器の使用状況に関する情報を装置本体側で管理されている最新情報に更新する。すなわち、現像ユニット４を回転させて、ユーザにより指定された現像器をアクセス位置に移動位置決めし（ステップＳ２０１、Ｓ２０２）、トランシーバ１０５から本体側アンテナ１０９および現像器側アンテナ４９２Ｋを介した無線通信により新たな情報をメモリ４９１Ｋに書き込む（ステップＳ２０３）。

ここでのアクセス位置は、上記した第１ないし第３位置のうち、当該現像器の装着時に実行した装着時処理の結果、通信に成功した位置としてＲＡＭ１０７に記憶されている１つの位置である。例えば、この現像器４Ｋの装着時に行った装着時処理において、第１位置で通信が成立せず第２位置で通信が成立した場合には、この第２位置で通信成功したことがＲＡＭ１０７に記憶されているので、ステップＳ２０２では現像器４Ｋを第２位置に位置決めする。同一の現像器が現像ユニット４に装着され続けている限り、その現像器に適したアクセス位置は大きく変わらないはずである。そこで、装着時に通信に成功した位置を最適アクセス位置として記憶しておき、この最適アクセス位置へ現像器を位置決めすることにより、改めてアクセス位置の調整を行わなくても、スムーズに通信を行うことができる。なお、記憶された最適アクセス位置で通信エラーが生じた場合には、装着時処理の場合と同様にして改めて最適アクセス位置を求めるようにしてもよい。

こうしてメモリを更新した後、現像ユニット４を回転させブラック現像器４Ｋに対応する着脱位置（図３（ｃ））で停止させる（ステップＳ２０４、Ｓ２０５）。このとき、ブラック現像器４Ｋの端面が装置側面に設けられた開口部１２４に露出し、ユーザは当該現像器を引き出して取り外すことができる。

その後、他の現像器をも取り出す旨の操作入力があった場合には、上記のステップＳ２０１〜Ｓ２０５を繰り返し、これによって、それぞれの現像器のメモリが更新された状態で各現像器が取り出されることとなる。また、現像器が取り出された後、新たに現像器が装着された場合には、その都度先に説明した装着時処理が実行される。

以上のように、この実施形態は、本体側との無線通信によって読み書きされるメモリを備えた現像器を用いて画像を形成する画像形成装置である。この実施形態では、現像ユニット４に現像器４Ｋ等が装着されたときには当該現像器に取り付けられたメモリの情報を読み出して装置本体側で管理するとともに、現像器が取り出されるのに先立ってメモリの情報を更新する。このとき、現像ユニット４を回転させて、本体側に設けられた無線通信用アンテナ１０９と現像器側の無線通信用アンテナ４９２Ｋ等とが互いに対向するアクセス位置に現像器４Ｋ等を移動させる。このアクセス位置は固定的ではなく、通信の試行結果に応じて変更される。この位置変更は、現像器を保持する現像ユニット４の停止位置を変更することによりなされる。より具体的には、標準的なアクセス位置として予め定められている第１位置で試行した通信がエラーとなった場合には、現像ユニット４を回転させることにより現像器の位置を第１位置の前後で少し移動させて通信を再試行し、通信が成功した位置を最適アクセス位置とする。

こうすることで、本体側無線通信用アンテナ１０９と現像器側無線通信用アンテナ４９２Ｋ等との相対的な位置ずれに起因して生じる通信エラーを大幅に軽減して、安定したデータ通信を行うことができる。また、現像器側無線通信用アンテナ４９２Ｋ等の取り付け位置ずれに対する許容度が高まるので、該アンテナ４９２Ｋ等を含むメモリタグ４９Ｋ等の部品加工や取り付けの精度に対する要求が緩やかになり、その結果、現像器の製造コストの低減を図ることが可能となる。

また、アクセス位置が固定的である従来の装置では、そのアクセス位置で通信がエラーとなった現像器については使用することができず、使用不適格品として扱うしかなかった。これに対し、この実施形態では、アクセス位置を可変とし通信可能な位置を見出して使用するようにしているので、従来の装置では使用できなかった現像器であっても使用可能となる場合があり、これにより現像器の良品率を大きく向上させることができる。

なお、この実施形態では、ロータリー現像ユニット４の停止位置を調整することでアクセス位置の最適化を行っている。そのため、略円筒形状をなす現像ユニット４外周面の移動方向、つまり周方向に沿った本体側アンテナ１０９と現像器側アンテナ４９２Ｋ等との間の位置ずれについては補正することができるが、これと直交する方向、つまり現像ユニット４の回転軸方向の位置ずれについては、現像ユニット４の停止位置を調整することによっては補正することが難しい。この実施形態では、ループアンテナ４９２Ｋの形状によってその指向性に異方性を持たせることでこの問題に対応している。すなわち、この実施形態では、図５に示すように、ループアンテナ４９２Ｋの形状を現像ユニット４の回転軸方向Ｄxに沿って長く、現像ユニット４の周方向D3に沿って短くなるようにしている。このため、長手方向Dxに対しては、本体側アンテナ１０９と現像器側アンテナ４９２Ｋとの間に多少の位置ずれがあっても通信が可能である。すなわち、アンテナ４９２Ｋを長手方向Ｄxに延びる形状としているので、この方向に対しては位置ずれに対する許容量が比較的大きくなっているので、位置ずれに起因する通信エラーは起きにくい。

一方、周方向D3に対しては、アンテナ４９２Ｋの指向性をできるだけ絞り込むことが望ましい。というのは、この方向の指向性を広くしすぎると、装置内の他の部品からの電磁波による干渉を受けやすくなる。特に、隣接する他の現像器に設けられたメモリタグとの間で相互に干渉を起こし正常に通信を行えなくなる場合がある。この実施形態では、周方向の位置ずれを現像ユニット４の停止位置の調整によって補償するようにしているので、この方向についてはアンテナの指向性を絞ることで、このような干渉を抑えることができる。

以上説明したように、この実施形態においては、現像器４Ｙ，４Ｃ，４Ｍおよび４Ｋがそれぞれ本発明の「現像器カートリッジ」として機能している。また、ロータリー現像ユニット４が本発明の「現像ロータリー」として機能する一方、これを回転駆動する現像ユニット駆動モータ４７およびロータリーロック４５が一体として本発明の「位置決め手段」として機能している。なお、ロータリーロック４５は本発明の「ブレーキ機構」として作用している。また、この実施形態では、ＣＰＵ１０１が本発明の「制御手段」として機能している。

また、この実施形態では、本体側に設けた無線通信用アンテナ１０９が本発明の「通信手段」に相当する一方、各現像器に設けた無線通信用アンテナ４９２Ｋ等が本発明の「無線通信用アンテナ」に相当している。また、メモリチップ４９１等が本発明の「記憶部」として機能している。また、これらが一体化されて各現像器に取り付けられたメモリタグ４９Ｋ等が本発明の「無線ＩＣタグ」として機能している。また、上記実施形態における装着時処理が、本発明の「位置調整処理」に相当する。さらに、上記実施形態において現像器を第１位置に停止させるときの現像器の停止位置が、本発明の「標準停止位置」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、上記実施形態では、現像器が新たに現像ユニット４に装着されたときに当該現像器に設けられたメモリに記憶された情報を読み出し、現像器が取り出されるときにメモリの情報を更新するようにしている。しかしながら、メモリの読み書きのタイミングはこれに限定されるものではなく、他のタイミングで、例えば装置の電源投入直後や一定の時間が経過したとき、一連の画像形成ジョブが終了したときなどのタイミングで読み書きを行うようにしてもよい。

このとき、上記した装着時処理のように、毎回アクセス位置の最適化を行う必要は必ずしもない。むしろ、このようにすると種々の動作に時間がかかってしまいファーストプリントタイムや画像形成のスループットを悪化させてしまうことになりかねない。そこで、例えば、基本的な読み書き動作では、最初に求められた最適アクセス位置で通信を行うようにしておき、この位置で通信が成立しなかったときに、新たな最適アクセス位置を見出すための動作を実行するようにしてもよい。このときの動作は、図６に示す装着時処理のうちのステップＳ１０７〜Ｓ１１３を含むものとすればよい。

また、上記実施形態では、メモリ読み書き時の現像器の設計上の中心位置である第１位置に現像器を位置決めした状態で通信が成立しなかったときには、現像ユニット４をまず逆回転、次いで正回転させることにより、第１位置を中心として現像器の位置を振るようにしている。これに対して、例えば次のような動作とすれば現像ユニット４を逆回転させなくてもアクセス位置の最適化を行うことができる。

図８は装着時処理の他の例を示すフローチャートである。この例では、現像器が新たに装着されたとき、まずその現像器を第２位置で停止させるべく現像ユニット４を回転させる（ステップＳ３０１、Ｓ３０２）。そして、この状態で通信が成立すればこの位置を最適アクセス位置とする（ステップＳ３０３〜Ｓ３０６）。一方、通信が成立しなかったときには、現像ユニット４を通常の回転方向Ｄ3と同方向に回転させて現像器を第１位置、第３位置と移動させて通信を試行し、通信が成立した位置を最適アクセス位置とする。このようにすれば、上記実施形態と同様にアクセス位置の最適化が可能であり、しかも現像ユニット４を逆回転させる必要がない。

また、上記実施形態における装着時処理では、１つの位置で通信が成立した場合には、他の位置での通信を試行することは省いている。少なくとも１つの位置で通信が成立している限り、他の位置での通信の可否を把握しておく必要は必ずしもないからである。しかしながら、これに代えて、例えば予め全ての位置で通信の可否を確認しておき、最も良好な条件で通信を行える位置を最適アクセス位置とするようにしてもよい。

また、上記実施形態では、設計上の中心位置である第１位置を挟んでその両側に第２および第３位置を設け、そのうちから良好に通信が行える位置を選択して最適アクセス位置としているが、これに限定されず、例えばアクセス位置の候補としてより多くの位置を設けたり、また現像ユニット４の停止位置を離散的とせず無段階として、最も通信条件のよい位置を見出すようにしてもよい。

また、上記実施形態では、各現像器の表面に貼付するメモリタグを、略円筒状の包絡外形を有する現像ユニット４の外周面に当たる位置に取り付けている。しかしながら、これに限定されるものではなく、例えば円筒の端面に当たる位置、すなわち図４に示す端面４０１ｂにメモリタグを取り付けてもよい。この場合におけるアンテナの形状については、現像ユニット４の回転方向、すなわち周方向に指向性が狭く、これと直交する半径方向に指向性が広くなるようにすることが望ましい。

さらに、上記実施形態では、ＹＭＣＫ４色のトナーを使用したカラー画像形成装置に本発明が適用されているが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、色の種類や色数の異なる画像形成装置に対しても適用することができる。

この発明を適用した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。 現像ユニット４の停止位置を示す模式図。 現像器の構造を示す図。 メモリタグの構造を示す図。 現像器装着時の装置の動作を示すフローチャート。 現像器取り出し時の装置の動作を示すフローチャート。 装着時処理の他の例を示すフローチャート。

符号の説明

４…現像ユニット（現像ロータリー）、 ４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ…現像器（現像器カートリッジ）、 ４５…ロータリーロック（位置決め手段、ブレーキ機構）、 ４７…現像ユニット駆動モータ（位置決め手段）、 ４９Ｙ，４９Ｍ，４９Ｃ，４９Ｋ…メモリタグ（無線ＩＣタグ）、 １０１…ＣＰＵ（制御手段）、 １０９…（本体側）無線通信用アンテナ（通信手段）、 ４９１Ｙ，４９１Ｍ，４９１Ｃ，４９１Ｋ…メモリチップ（記憶部）、 ４９２Ｙ，４９２Ｍ，４９２Ｃ，４９２Ｋ…（現像器側）無線通信用アンテナ

Claims (12)

1. 当該現像器カートリッジに関する情報を記憶する記憶部および該記憶部に電気的に接続された無線通信用アンテナを有する現像器カートリッジを装着可能に構成され、装置本体に対し所定の回転軸中心に回転自在の現像ロータリーと、
   前記現像ロータリーを回転駆動して該現像ロータリーに装着された一の現像器カートリッジを所定のアクセス位置に位置決めする位置決め手段と、
   前記装置本体に固着されて、前記現像器カートリッジに設けられた前記無線通信用アンテナとの間で無線通信を行うための通信手段と、
   前記位置決め手段を制御する制御手段と
   を備え、
   前記通信手段は、前記アクセス位置に位置決めされた現像器カートリッジに設けられた前記無線通信用アンテナと対向する位置に設けられており、
   前記制御手段は、前記位置決め手段による前記現像ロータリーの停止位置を調整することで前記アクセス位置を最適化する位置調整処理を実行し、
   前記位置調整処理では、前記現像ロータリーを一の停止位置に位置決めして前記通信手段と前記無線用通信アンテナとの間の通信を試行し、通信が成立すれば当該停止位置を前記アクセス位置に設定する一方、通信が成立しなければ前記現像ロータリーを他の停止位置に位置決めして通信を再試行する
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記位置決め手段は、互いに異なる複数の停止位置で前記現像ロータリーを停止位置決め可能となっており、
   前記位置調整処理において、前記制御手段は、前記複数の停止位置のうち一を最適アクセス位置に対応する最適停止位置として選択することにより前記アクセス位置を最適化する請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御手段は、前記現像ロータリーに現像器カートリッジが装着されたときに前記位置調整処理を行う請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御手段は、前記アクセス位置に位置決めされた前記現像器カートリッジと前記通信手段との間で通信エラーが生じたときに前記位置調整処理を実行する請求項１または２に記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段は、前記複数の停止位置のうち一を標準停止位置と規定するとともに、前記現像ロータリーが前記標準停止位置に位置決めされたときの現像器カートリッジの位置を最適アクセス位置の初期位置と規定しており、当該初期位置に位置決めされた前記現像器カートリッジと前記通信手段との間で通信エラーが生じたときに前記位置調整処理を実行する請求項２に記載の画像形成装置。
6. 前記位置決め手段は、前記現像ロータリーを双方向に回転駆動可能となっており、前記複数の停止位置は、前記標準停止位置と、前記標準停止位置を挟む少なくとも２箇所とを含むように設けられている請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記位置決め手段は、前記現像ロータリーの回転を拘束して任意の停止位置で停止させるブレーキ機構を備えている請求項１ないし６のいずれかに記載の画像形成装置。
8. 前記記憶部および前記無線通信用アンテナは一体的に無線ＩＣタグを構成しており、該無線ＩＣタグが前記現像器カートリッジの表面に固着されている請求項１ないし７のいずれかに記載の画像形成装置。
9. 前記無線通信用アンテナは、前記現像ロータリーの回転に伴って当該アンテナが描く略円状の軌跡における周方向の指向性が、該周方向に直交する方向の指向性よりも狭い請求項１ないし８のいずれかに記載の画像形成装置。
10. 前記現像ロータリーは、前記現像器カートリッジを複数個装着可能となっている請求項１ないし９のいずれかに記載の画像形成装置。
11. 当該現像器カートリッジに関する情報を記憶する記憶部および該記憶部に電気的に接続された無線通信用アンテナを有する現像器カートリッジを装着可能に構成され、装置本体に対し所定の回転軸中心に回転自在の現像ロータリーと、
    前記現像ロータリーを回転駆動して該現像ロータリーに装着された一の現像器カートリッジを所定のアクセス位置に位置決めする位置決め手段と、
    前記装置本体内で、前記アクセス位置に位置決めされた現像器カートリッジに設けられた前記無線通信用アンテナと対向する位置に固着されて、当該無線通信用アンテナとの間で無線通信を行うための通信手段と
    を備えた画像形成装置の情報管理方法において、
    前記位置決め手段による前記現像ロータリーの停止位置を調整することで前記アクセス位置を最適化する位置調整処理を実行し、
    最適化されたアクセス位置に位置決めした現像器カートリッジの前記記憶部に対して、前記通信手段および前記無線通信用アンテナを介して前記情報の読み出しまたは書き込みを行い、
    前記位置調整処理では、前記現像ロータリーを一の停止位置に位置決めして前記通信手段と前記無線通信用アンテナとの間の通信を試行し、通信が成立すれば当該停止位置を前記アクセス位置に設定する一方、通信が成立しなければ前記現像ロータリーを他の停止位置に位置決めして通信を再試行する
    ことを特徴とする画像形成装置の情報管理方法。
12. 前記現像ロータリーに現像器カートリッジが装着されたときに前記位置調整処理を実行する請求項１１に記載の画像形成装置の情報管理方法。

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