(57)【要約】【課題】  本発明の画像形成装置は、画像形成ユニットの交換を行う時点で全ての画像形成部に収容された現像剤が十分に少なくなるように制御し、画像形成ユニットの交換時に各画像形成部に残留して廃棄される現像剤を大幅に軽減することを図る画像形成装置の提供を目的とする。【解決手段】  本発明の画像形成装置は、画像情報に基づき画像を形成する画像形成部と、複数の前記画像形成部を一体に設けた着脱可能な画像形成ユニットと前記画像形成部に現像剤を供給する着脱可能な現像剤収容器と、前記現像剤収容器から前記画像形成部に供給される現像剤の供給を遮断する遮断手段とを有することを特徴とする。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像情報に基づき画像を形成する画像形成部と、
複数の前記画像形成部を一体に設けた着脱可能な画像形成ユニットと
前記画像形成部に現像剤を供給する着脱可能な現像剤収容器と、
前記現像剤収容器から前記画像形成部に供給される現像剤の供給を遮断する遮断手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記画像形成ユニットの寿命を判断する寿命判断部を更に有し、
前記遮断手段は、前記画像形成ユニットの寿命前に前記現像剤収容器から前記画像形成部に供給される現像剤の供給を遮断することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記遮断手段は、前記画像形成部で独立して動作可能であることを特徴とする請求請１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記画像形成部の印刷ドット数を計測するドットカウント部を更に有し、
前記遮断手段は、前記画像形成ユニットの寿命前に印刷ドット数が少ない前記画像形成部から順に前記現像剤収容器から供給される現像剤の供給を遮断することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記現像剤収容器の交換後の印刷ドット数を計測するドットカウント部を更に有し、
前記遮断手段は、前記画像形成ユニットの寿命前に印刷ドット数が少ない前記画像形成部から順に前記現像剤収容器から供給される現像剤の供給を遮断することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記遮断手段は、前記現像剤収容器が画像形成ユニットから取り外されたときに画像形成ユニットに設けられた係合部と係合することを特徴とする請求項３乃至請求項５に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上位装置から入力された画像データを記録媒体に印刷して出力する画像形成部に対して、一定の制御に基づいて現像剤を供給する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プリンタ、複写機、ファクシミリ装置、及び電子写真カラー記録装置等の画像形成装置においては、像担持体、帯電装置、現像剤像担持体、現像剤供給装置、及びクリーニング装置等の消耗部品を画像形成ユニットに配設し、且つ、現像剤を供給する現像剤収容器を画像形成ユニットに交換可能に装着する構成が一般的であった。
【０００３】
また、複数色の画像形成ユニットを一体の枠体に形成した一体型画像形成ユニットにおいては、複数色の現像剤収容器が独立して一体型画像形成ユニットに交換可能に装着され、 少なくなった色の現像剤収容器のみを交換する。なお、画像形成ユニットの寿命は現像剤収容器の寿命に対して十分に長いため、このように画像形成ユニットの寿命内に複数回にわたり現像剤収容器を交換する方法は非常に経済的である(例えば、特許文献１参照。)。
【０００４】
【特許文献１】特開平９-２８１７７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述の構成では、画像形成ユニットの寿命時に画像形成部に現像剤が多く残っている場合、現像剤を廃棄する量が多くなり不経済である。 また、画像形成ユニット寿命時に現像剤が十分に減っていない場合、 画像形成ユニットを交換する際に現像剤が飛散する問題が有った。
【０００６】
そこで、本発明は前述の技術的な課題に鑑み、画像形成ユニットの交換時に収容される現像剤が十分に少なくなるように制御し、画像形成ユニットの交換時に残留して廃棄される現像剤を大幅に削減できる画像形成装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述の課題を解決すべく、本発明に係る画像形成装置は、画像情報に基づき画像を形成する画像形成部と、複数の前記画像形成部を一体に設けた着脱可能な画像形成ユニットと前記画像形成部に現像剤を供給する着脱可能な現像剤収容器と、前記現像剤収容器から前記画像形成部に供給される現像剤の供給を遮断する遮断手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る画像形成装置によれば、画像形成ユニットの交換を行う時点で全ての画像形成部に収容された現像剤が十分に少なくなるように制御するため、画像形成ユニットの交換時に各画像形成部に残留して廃棄される現像剤を大幅に軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の画像形成装置に係る好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、本発明の画像形成装置は、以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、適宜変更可能である。
【００１０】
［第１の実施形態］
第１の実施形態における画像形成装置は、画像情報に基づき画像を形成する画像形成部と、複数の前記画像形成部を一体に設けた着脱可能な画像形成ユニットと前記画像形成部に現像剤を供給する着脱可能な現像剤収容器と、前記現像剤収容器から前記画像形成部に供給される現像剤の供給を遮断する遮断手段とを有する。
【００１１】
まず、本実施形態の画像形成装置１について説明する。図１に画像形成装置１の構成図を示す。
【００１２】
画像形成装置１は、記録媒体４を収納した給紙カセット５を始点として画像情報を印刷した記録媒体４を排出するスタッカ２２を終点とする略Ｓ字状の用紙搬送経路３と、画像情報に基づいて記録媒体４に印刷する複数の画像形成部３１を一体にして構成する画像形成ユニットであるプロセスカートリッジ２と、画像情報に対応した光を後述する感光体ドラム４１の表面に照射する露光装置４３と、現像剤であるトナーをプロセスカートリッジ２に供給する現像剤収容器であるトナーカートリッジ４４とを、備えている。
【００１３】
画像形成装置１内の用紙搬送経路３は、記録媒体４を収納した給紙カセット５を始点とし、ホッピングローラ６、プレッシャローラ７、レジストローラ８、プレッシャローラ９、レジストローラ１０、アイドルローラ１１、ドライブローラ１２、転写ベルト１３、転写ローラ１４、定着ユニット１５、搬送ローラ１８、搬送コロ１９、排出ローラ２０、排出コロ２１を経て、スタッカ２２を終点とする経路から構成される。以下、用紙搬送経路３に含まれる各構成部材等について、図１を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】
記録媒体４は、モノクロ又はカラーの画像情報を印刷する所定寸法の記録用紙であり、一般的には、再生紙、光沢紙、及び上質紙のような紙、若しくはＯＨＰフィルムからなる。また、給紙カセット５は、複数枚の記録媒体４を収納しておき、印刷動作が開始されると記録媒体４を画像記録装置１内に供給する。なお、給紙カセット５は、画像記録装置１から脱着可能なように構成されている。また、ホッピングローラ６は、給紙カセット５に収納した記録媒体４に対して圧接した状態で回転することにより給紙カセット５から１枚ずつ取り出した記録媒体４を、後述するプレッシャローラ７及びレジストローラ８に供給する。また、プレッシャローラ７及びレジストローラ８は、搬送されてきた記録媒体４を挟むように対向して配設され、レジストローラ８で加圧したプレッシャーローラ７を回転させることで、記録媒体４の斜行取り等を行いながらプレッシャローラ９及びレジストローラ１０に搬送する。また、プレッシャローラ９及びレジストローラ１０は、搬送されてきた記録媒体４を挟むように対向して配設され、レジストローラ１０で加圧したプレッシャーローラ９を回転させることで、記録媒体４の斜行取り等を行いながら後述する転写ベルト１３に吸着させる。
【００１５】
また、アイドルローラ１１及びドライブローラ１２は、無端状に形成された転写ベルト１３の両端に設けられ、後述する転写ベルト１３に一定の張力を与えている。なお、アイドルローラ１１及びドライブローラ１２は、高摩擦抵抗から成る部材で形成され、アイドルローラ１１及びドライブローラ１２を図示せぬ駆動系によって回転させると、転写ベルト１３が従動して駆動する。また、転写ベルト１３は、記録媒体４を画像形成部３１に搬送して画像情報を転写するための搬送手段であり、転写ベルト１３の周面上に記録媒体４を吸着できるようにした無端状のベルトである。また、転写ローラ１４は、後述する感光体ドラム４１の下方に位置し、転写ローラ１４と感光体ドラム４１により記録媒体４を挟むように当接した状態で回転可能に設けられている。この様な転写ローラ１４には、トナーの帯電とは逆極性のバイアス電圧が供給され、感光体ドラム４１の表面に形成されたトナー画像を記録媒体４に転写する。
【００１６】
定着ユニット１５は、定着ローラ１６及び加圧ローラ１７から構成される。定着ローラ１６と加圧ローラ１７は転写ベルト１３によって搬送された記録媒体４を挟むように対向して配設され、画像形成部３１で記録媒体４に印刷されたトナー画像を記録媒体４に定着させる。具体的には、定着ローラ１６内部に配設された例えばハロゲンランプから供給される熱を用いて記録媒体４上に付着したトナー画像を溶解した上で、加圧ローラ１７の加圧力によりトナー画像を記録媒体４に定着させる。なお、加圧ローラ１７は定着ローラ１６の回転に付勢されることで連れ回る。また、搬送ローラ１８及び搬送コロ１９は、定着ユニット１５から搬送されてきた記録媒体４を挟むように対向して配設され、搬送ローラ１８の回転に従動させて搬送コロ１９を連れ回すことで記録媒体４を排出ローラ２０及び排出コロ２１に搬送する。また、排出ローラ２０及び排出コロ２１は、搬送ローラ１８及び搬送コロ１９から搬送されてきた記録媒体４を挟むように対向して配設され、排出ローラ２０の回転に従動させて排出コロ２１を連れ回すことで記録媒体４をスタッカ２２に排出する。スタッカ２２は、画像情報を現像して排出された記録媒体４を積載して収容する収納スペースである。
【００１７】
次に、画像形成装置１内に設けられた、画像形成部３１、露光装置４３、及びトナーカートリッジ４４について、図２を参照しながら詳細に説明する。
【００１８】
画像形成部３１は、画像形成ユニットであり、画像情報に基づく静電潜像を担持する感光体ドラム４１と、感光体ドラム４１の表面に一様に電荷を蓄えさせる帯電装置４２と、感光体ドラム４１の表面に一定量のトナーを供給する現像部３２と、感光体ドラム４１に残留したトナーを掻き落とすクリーニングブレード４９と、トナーカートリッジ４４から画像形成部３１に供給されるトナーを制御するトナーシャッタ４５と、トナー収容部６０内のトナーの残量を検出するトナー残量検出器５０とを有する。また、画像情報に対応した光を感光体ドラム４１の表面に照射する露光装置４３は、画像形成部３１内に設けられた感光体ドラム４１の上方に位置するように、画像形成装置１に配設する。さらに、トナーを収容するトナーカートリッジ４４は、画像形成部３１の上部に装着する。上述した各構成部材について、以下、詳細に説明する。
【００１９】
画像形成部３１は、シアン色、マゼンタ色、イエロー色、及びブラック色の各色に対応する画像形成部３１Ｃ、３１Ｍ、３１Ｙ、及び３１Ｋから成る。但し、画像形成部３１Ｃ、３１Ｍ、３１Ｙ、及び３１Ｋは、互いに略同一の構成であるため、以下の説明においては画像形成部３１と称す。また、感光体ドラム４１は、現像剤像が形成される像担持体であり、画像情報に基づく静電潜像を担持するために表面に電荷を蓄えることが可能なように構成されている。なお、感光体ドラム４１は、円筒形状部からなり、回転可能なように設けられている。この様な感光体ドラム４１は、アルミニウム等からなる導電性基層に光導電層と電荷輸送層からなる感光層を形成している。また、帯電装置４２は、図示せぬ電源を用いて感光体ドラム４１の表面に所定の正電圧又は負電圧を印加することにより、感光体ドラム４１の表面に対して一様に電荷を蓄えさせるためのものである。帯電装置４２は、一定の圧力で感光体ドラム４１の表面に接触しながら回転可能なように設けられている。この様な帯電装置４２は、例えば導電性の金属シャフトにシリコーン等の半導電性ゴムを被覆することで構成されている。また、露光装置４３は、画像情報に対応した光を感光体ドラム４１の表面に照射して感光ドラム１１の表面に静電潜像を形成することが可能なように構成されており、感光体ドラム４１の上方に設けられている。この様な露光装置４３は、例えば複数のＬＥＤ素子、レンズアレイ、及びＬＥＤ駆動素子を組み合わせたものから構成される。
【００２０】
トナーカートリッジ４４は、現像剤であるトナーを収容する現像剤収容器であり、画像形成部３１の上方に装着される。また、トナーカートリッジ４４は、シアン色、マゼンタ色、イエロー色、及びブラック色の各色に対応するトナーカートリッジ４４Ｃ、４４Ｍ、４４Ｙ、及び４４Ｋから成る。但し、トナーカートリッジ４４Ｃ、４４Ｍ、４４Ｙ、及び４４Ｋは、互いに略同一の構成であるため、以下の説明においてはトナーカートリッジ４４と称す。トナーカートリッジ４４は、側面部が略矩形状で記録媒体４の搬送方向と垂直方向に長い矩形状部からなるトナー収容室４４Ａの下部に、側面部が略円形で記録媒体４の搬送方向と垂直方向に長い円筒形状部からなるトナー攪拌室４４Ｂを、接合するように形成されている。なお、接合部は開口しているためトナー収容室４４Ａとトナー攪拌室４４Ｂは一室から形成されている。また、トナーカートリッジ固定・トナー供給レバー４４Ｄは、硬質材料から成る略弓状部で形成されるレバーであり、トナー攪拌室４４Ｂの外壁部材として形成されるトナー開閉シャッタ４４Ｅの一端に接合している。ここで、トナーカートリッジ固定・トナー供給レバー４４Ｄを所定の方向に回動させると、トナーカートリッジ４４が画像形成部３１に固定され、且つ、トナーカートリッジ４４下部と画像形成部３１上部が重なった状態で図示せぬトナー供給口が開く。この状態で、トナー攪拌室４４Ｂ内に設けられた図示せぬトナー攪拌バーを一定の回転数で回転させると、トナーカートリッジ４４に収容したトナーが画像形成部３１に供給される。なお、トナーカートリッジ４４は、印刷動作によりトナーが消耗した時に交換できるように、画像形成部３１に対して着脱自在に構成されている。トナーシャッタ４５は、画像形成部３１の上部に設けられ、トナーカートリッジ４４から画像形成部３１に供給されるトナーを制御する。なお、トナーシャッタ４５の詳細は図３を参照しながら後述する。
【００２１】
感光体ドラム４１の表面に一定量のトナーを供給する現像部３２は、トナー供給ローラ４６、現像ローラ４７、及び現像ブレード４８から構成される。また、現像部３２は、シアン色、マゼンタ色、イエロー色、及びブラック色の各色に対応する現像部３２Ｃ、３２Ｍ、３２Ｙ、及び３２Ｋから成る。但し、現像部３２Ｃ、３２Ｍ、３２Ｙ、及び３２Ｋは、互いに略同一の構成であるため、以下の説明においては現像部３２と称す。トナー供給ローラ４６は、回転しながら現像ローラ４７に当接することで、現像ローラ４７にトナーを供給できるように設けられている。この様なトナー供給ローラ４６は、例えば導電性を有する金属シャフトに発泡剤が添加されたゴムを被覆することで構成されている。また、現像ローラ４７は、一定の圧力で感光体ドラム４１の表面に接触しながら回転可能なように構成されている。現像ローラ４７は、回転しながらトナーを感光体ドラム４１に搬送し、感光体ドラム４１の表面に形成された静電潜像をトナーによって現像する。この様な現像ローラ４７は、円筒形状部からなり、導電性を有する金属シャフトに半導電ウレタンゴム材等を被覆することで構成されている。また、現像ブレード４８は、その先端部が現像ローラ４７の表面に僅かに当接するように設けられ、トナー供給ローラ４６から現像ローラ４７の表面に供給された内、一定量を越えたトナーを掻き取ることで、現像ローラ４７の表面に形成されるトナーの厚みを常に均一となるように規制する。この様な現像ブレード４８は、ステンレス等の板状弾性部材で形成されている。
【００２２】
クリーニングブレード４９は、感光体ドラム４１上に形成されたトナー画像を記録媒体４に転写した後に、感光体ドラム４１に残留したトナーを掻き落とすように構成されている。この様なクリーニングブレード４９は、板状に形成されており、帯電ローラ２２よりも感光体ドラム４１の回転方向における上流側に配設され、感光体ドラム４１表面に対して一定圧力を付加した状態で当接されている。なお、クリーニングブレード４９の形状を板状として説明したが、ファーブラシ等のローラ形状としても構わない。
【００２３】
トナー残量検出器５０は、画像形成部３１内のトナー収容部６０のトナー供給ローラ４６の上方に設けられ、トナー収容部６０内のトナーを攪拌するトナー攪拌シャフト部材であり、且つ、トナー収容部６０内のトナーの残量を検出する検出部材である。なお、トナー残量検出器５０を用いて検出したトナー収容部６０内のトナーの残量に基づいて、後述するプロセスカートリッジ２の交換に係るトナーシャッタ４５の開閉タイミング等の判定を行う。以下、トナー残量検出器５０の構造について具体的に説明する。
【００２４】
トナー残量検出器５０は、トナー残量検出器５０の一端である回転軸部を中心として回転させることで、トナー残量検出器５０の他端である攪拌部によりトナー収容部６０内のトナーを攪拌させる。また、トナー残量検出器５０の回転軸部の外周には図示せぬ回転ギアが設けられており、トナー残量検出器５０の回転軸部近傍に設けられた突起部と回転ギアを当接させる。上述した状態において、回転ギアを一定方向に一定速度で回転動作させることで、回転ギアに付勢されたトナー残量検出器５０を回転させる。また、トナー残量検出器５０には反射部材を並設して装着しており、図示せぬ光学式検出装置の発光部から出射した測定光を反射部材で反射させて、光学式検出装置の検出部に反射光を受光させる。但し、トナー残量検出器５０が所定の回転領域内にある場合にのみ、光学式検出装置からの測定光を反射部材で反射させて光学式検出装置で受光することができる。
【００２５】
以下、トナー残量検出器５０の構造について、トナー収容部６０内のトナーの残量が少ない場合と、トナー収容部６０内のトナーの残量が多い場合に、場合分けして説明する。まず、トナー収容部６０内のトナーの残量が少ない場合について説明する。トナー収容部６０内のトナー残量検出器５０は、一定方向に一定速度で回転駆動する回転ギアに付勢され、回転軸部を中心として回転する。しかし、トナー残量検出器５０の攪拌部が時計で示す０時の角度を超えて回転ギアで付勢されると、トナー残量検出器５０の回転軸部近傍に設けられた突起部が回転ギアから外れて、トナー残量検出器５０はトナーがある位置まで回転しながら自由落下する。なお、トナー残量検出器５０が回転しながら自由落下する領域にある場合にのみ、光学式検出装置の発光部から出射した測定光をトナー残量検出器５０に並設した反射部材で反射させて光学式検出装置の検出部に反射光を受光させることができる。従って、トナー収容部６０内のトナーの残量が少ない程、トナー残量検出器５０が回転しながら自由落下する領域が増えることから、光学式検出装置で検出される反射光の受光時間は長くなる。次に、トナー収容部６０内のトナーの残量が多い場合について説明する。トナー収容部６０内のトナーの残量が多い程、トナー残量検出器５０が回転しながら自由落下する領域が減ることから、光学式検出装置で検出される反射光の受光時間は短くなる。従って、光学式検出装置で検出される反射光に係る受光間隔から、トナー収容部６０内のトナーの残量を検出することができる。
【００２６】
次に、画像形成装置１内の各画像形成部３１にそれぞれ設けられたトナーシャッタ４５について説明する。トナーシャッタ４５は、トナーカートリッジ４４から画像形成部３１に供給されるトナーを後述する制御に基づき遮断する。図３にトナーカートリッジ４４から画像形成部３１に供給されるトナーの遮断に係る構成図を示す。
【００２７】
トナーカートリッジ４４から画像形成部３１に供給されるトナーの遮断に関連して、プロセスカートリッジ２には、図１及び図２を参照しながら前述した構成部材に加え、トナー供給を制限するトナーシャッタ４５、トナーカートリッジ４４を画像形成部３１に装着した時にトナーシャッタ４５の固定を解除するトナーカートリッジ連結フック５１、トナーシャッタ４５の開閉を行うトナーシャッタ開閉操作バー５２、及びトナーシャッタ４５を閉口する方向に付勢するトナーシャッタ開閉スプリング５３が設けられている。これらの構成部材により、トナーカートリッジ４４から画像形成部３１に供給されるトナーを後述する制御に基づき遮断する。以下、図３を参照しながら詳細に説明する。
【００２８】
トナーシャッタ４５は、遮断手段を構成する部材であり、画像形成部３１の上部に設けられ、トナーカートリッジ４４から画像形成部３１に供給されるトナーを所定の制御に基づいて遮断するためのシャッタである。この様なトナーシャッタ４５は、硬質材料から成る板状部により形成される。また、トナーシャッタ４５を形成する板状部は、連結フック係合部４５Ａ、開閉操作バー係合部４５Ｂ、及びトナー供給開口部４５Ｃを有する。連結フック係合部４５Ａは、後述するトナーカートリッジ連結フック５１と係合するため板状部の両端に凹部から形成される。同様に、開閉操作バー係合部４５Ｂは、後述するトナーシャッタ開閉操作バー５２と係合するため板状部の両端に凹部から形成される。同様に、トナー供給開口部４５Ｃは、トナーシャッタ４５を動作させた時にトナーカートリッジ４４から画像形成部３１にトナーを供給するため板状部の一部に矩形状の開口から形成される。この様なトナーシャッタ４５は、後述するトナーカートリッジ連結フック５１を解除し、且つ、トナーシャッタ開閉操作バー５２を動作させることで制御する。
【００２９】
トナーカートリッジ連結フック５１は、画像形成部３１の上部に２個設けられ、トナーシャッタ４５の板状部の両端に凹部に形成された連結フック係合部４５Ａとそれぞれ係合する。また、トナーカートリッジ連結フック５１は、トナーカートリッジ４４を画像形成部３１に装着した時にトナーシャッタ４５の固定を解除する硬質材料から成る爪状の部材である。この様なトナーカートリッジ連結フック５１は、上方から一定の負荷を与えると画像形成部３１内に収納され、一定の負荷を除くと画像形成部３１内から突出する。具体的には、トナーカートリッジ４４を画像形成部３１に装着すると、トナーカートリッジ４４の下部に設けられた図示せぬ突起部がトナーカートリッジ連結フック５１に当接することにより、トナーシャッタ４５の固定が解除される。なお、トナーカートリッジ４４を画像形成部３１から取り外すと、画像形成部３１内からトナーカートリッジ連結フック５１が突出することにより、トナーシャッタ４５が再び固定される。
【００３０】
トナーシャッタ開閉操作バー５２は、画像形成部３１の両側面部に各１個ずつ設けられ、トナーシャッタ４５の板状部の両端に凹部に形成された開閉操作バー係合部４５Ｂとそれぞれ係合する。また、トナーシャッタ開閉操作バー５２は、トナーシャッタ４５を開閉する硬質材料から成る棒状に形成されたレバーである。この様なトナーシャッタ開閉操作バー５２は、図４及び図５を参照しながら後述する制御に基づいて図示せぬ駆動部材により開閉する。なお、トナーシャッタ開閉操作バー５２は、トナーカートリッジ４４を画像形成部３１から取り外してトナーシャッタ４５の固定が解除されていない状態では動作できない。また、トナーシャッタ開閉スプリング５３は、画像形成部３１の両側面部に各１個ずつ設けられた伸縮性を有するスプリング部材である。なお、トナーシャッタ開閉スプリング５３の一端は、画像形成部３１にそれぞれ接合する。同様に、トナーシャッタ開閉スプリング５３の他端は、トナーシャッタ４５の板状部の両端に凹部に形成された開閉操作バー係合部４５Ｂ近傍にそれぞれ接合する。この様なトナーシャッタ開閉スプリング５３は、トナーシャッタ４５を閉口する方向に付勢する。
【００３１】
次に、画像形成装置１内に設けられたプロセスカートリッジ２の交換に係る制御について説明する。本発明においては、プロセスカートリッジ２を交換する時に、各画像形成部３１に設けられた各トナー収容部６０に収容したトナーの残量が最小になるように制御を行う。図４にプロセスカートリッジ２の交換に係る構成を示すブロック図を示す。
【００３２】
画像形成装置１は、マイクロプロセッサ、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート、及びタイマ等から構成する制御手段である制御部６１を設けており、この制御部６１から指令を出して上位装置から受信した画像情報に基づき記録媒体４に画像データを現像する一連のプロセスを制御する。また、制御部６１は、プロセスカートリッジ２を交換する時に、各画像形成部３１に設けられた各トナー収容部６０に収容されたトナーの残量が最小になるように制御を行うために、枚数カウント手段６２、寿命判定部６３、ドットカウント部６４、シャッタ開閉制御手段６５、及び表示手段６６の各構成部材と相互に接続する。以下、各構成部材について、図４を参照しながら具体的に説明する。枚数カウント手段６２は、制御部６１からの指令に基づいてプロセスカートリッジ２を画像形成装置１に装着した時点からの各画像形成部３１における印字枚数を計測する。なお、本発明においては、各画像形成部３１における印字枚数を計測するが、例えは各画像形成部３１における感光体ドラム４１の累計回転数を計測する構成としても良い。また、寿命判定部６３は、制御部６１からの指令に基づいて各画像形成部３１における印字枚数からプロセスカートリッジ２の交換寿命を判定する。また、ドットカウント部６４は、制御部６１からの指令に基づいてプロセスカートリッジ２を画像形成装置１に装着した時点からの各画像形成部３１における各印刷ドット数を計測する。また、シャッタ開閉制御手段６５は、制御部６１からの指令に基づいてプロセスカートリッジ２内の各画像形成部３１に設けられた各トナーシャッタ４５の開閉を制御する。また、表示手段６６は、制御部６１からの指令に基づいて操作者に対してプロセスカートリッジ２及びトナーカートリッジ４４の交換時期等を表示する画像形成装置１に設けられた表示装置である。
【００３３】
次に、画像形成装置１内に設けられたプロセスカートリッジ２の交換に係るフローについて説明する。なお、プロセスカートリッジ２を交換する時に、各画像形成部３１に設けられた各トナー収容部６０に収容したトナーの残量が最小になるようにする。図５にプロセスカートリッジ２の交換に係るフローチャートを示す。
【００３４】
制御部６１からの指令により、枚数カウント手段６２で読み出した印刷枚数を示す枚数カウント数が設定枚数を超えると、プロセスカートリッジ２の交換に係る情報を画像形成装置１の表示手段６６に表示させるか否かを判定する、交換表示判定シーケンスを開始する。なお、本実施形態において、設定枚数は画像形成装置１の使用環境等に応じて事前に設定する(Ｓ１)。次に、制御部６１からの指令により、枚数カウント手段６２で読み出した印字枚数から寿命判定部６３でプロセスカートリッジ２の交換寿命を算出する。なお、プロセスカートリッジ２が物理的に使用できなくなる寿命を実際寿命とし、理論的に導出した良好な画像品質を維持できる寿命を理論寿命とすると、後述する寿命は理論寿命に相当する。例えば、実際寿命が６００００頁の場合、理論寿命を実際寿命の９０％相当とすると、５４０００頁を印字し終えた時点が理論寿命になる(Ｓ２)。次に、手順２における算出値と予め決定しておいた設定値を比較して、算出値が設定値を越えている場合(Ｙｅｓ)には手順４に進み、算出値が設定値以下である場合(Ｎｏ)には交換表示判定シーケンスを終了する。なお、本実施形態において、設定値は画像形成装置１の使用環境等に応じて事前に設定する(Ｓ３)。次に、手順４に進んだ場合、制御部６１の指令により、プロセスカートリッジ２を画像形成装置１に装着した時点からの各画像形成部３１における各ドットカウント数を読み出す(Ｓ４)。
【００３５】
ここで、ドットカウント数が少ない画像形成部３１においては、記録媒体４に印刷する画像データが少ないことからトナーの消費ペースが遅い。従って、トナーシャッタ４５を閉口してトナーカートリッジ４４から画像形成部３１へのトナー供給を止めた後、トナー収容部６０に収容したトナーが十分に少なくなるまでに、より多くの枚数の記録媒体４に印刷することが可能である。しかし、ドットカウント数が多い画像形成部３１においては、記録媒体４に現像する画像データが多いことからトナーの消費ペースが速い。従って、トナーシャッタ４５を閉口してトナーカートリッジ４４から画像形成部３１へのトナー供給を止めた後、トナー収容部６０に収容したトナーが十分に少なくなるまでに、より少ない枚数の記録媒体４にしか印刷できない。そこで、ドットカウント数の少ない画像形成部３１の順に、ドットカウント数に応じて、画像形成部３１に配設したトナーシャッタ４５を閉口する(Ｓ５)。
【００３６】
次に、制御部６１からの指令により、枚数カウント手段６２で読み出した枚数カウント数からプロセスカートリッジ２の寿命を演算する(Ｓ６)。次に、手順６における演算値と予め決定しておいた閾値を比較して、算出値が閾値を越えている場合(Ｙｅｓ)には手順８に進み、演算値が閾値以下である場合(Ｎｏ)には一定時間後に手順６に戻る。なお、本実施形態において、閾値は画像形成装置１の使用環境等に応じて事前に設定する(Ｓ７)。次に、手順８に進んだ場合、制御部６１の指令により、表示手段６６にプロセスカートリッジ２の交換を促す通知を表示した後、交換表示判定シーケンスを終了する(Ｓ８)。
【００３７】
以上、第１の実施形態によれば、ドットカウント数の少ない画像形成部３１の順に、ドットカウント数に応じて、画像形成部３１に配設したトナーシャッタ４５を閉口する制御を行う。上述した制御によれば、プロセスカートリッジ２の交換を行う時には、全ての画像形成部３１に設けられた各トナー収容部６０に収容したトナーが十分に少なくなっている。このため、プロセスカートリッジ２の交換時に、画像形成部３１のトナー収容部６０に残留して廃棄されるトナーを大幅に削減することができる。また、プロセスカートリッジ２の交換時に取り外したトナーカートリッジ４４は、交換後のプロセスカートリッジ２に装着して使用することが可能である。なお、トナーシャッタ開閉操作バー５２は、トナーカートリッジ４４を画像形成部３１から取り外してトナーシャッタ４５が固定されている状態では動作できないため、プロセスカートリッジ２の交換時に各画像形成部３１からトナーが飛散することを防止できる。
【００３８】
[第２の実施形態]
第２の実施形態における画像形成装置は、現像剤収容器の交換後の印刷ドット数を計測するドットカウント部を更に有し、遮断手段は、画像形成ユニットの寿命前に印刷ドット数が少ない画像形成部から順に現像剤収容器から供給される現像剤の供給を遮断する。
【００３９】
以下、本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置１について説明する。なお、本実施形態において制御部７１の指令により制御するドットカウント部７２以外の画像形成装置１に係る構成は、第１の実施形態で述べた画像形成装置１の構成と同様である。そこで、本実施形態では、簡単のため重複した説明は省略し、ドットカウント部７２に関連する構成、及び、プロセスカートリッジ２とトナーカートリッジ４４の交換に係る制御についてのみ説明する。
【００４０】
まず、画像形成装置１内に設けられたプロセスカートリッジ２及びトナーカートリッジ４４の交換に係る制御について説明する。本発明においては、プロセスカートリッジ２を交換する時に、トナーの残量がより多いトナーカートリッジ４４については交換後のプロセスカートリッジ２で使用するためにトナーの供給を早期に停止する。また、トナーの残量がより少ないトナーカートリッジ４４については交換後のプロセスカートリッジ２で使用しないようにトナーの供給を最後まで継続して使い切るように制御を行う。図６にプロセスカートリッジ２及びトナーカートリッジ４４の交換に係る構成を示すブロック図を示す。
【００４１】
画像形成装置１は、マイクロプロセッサ、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート、及びタイマ等から構成される制御部７１を設けており、この制御部７１から指令を出して上位装置から受信した画像情報に基づき記録媒体４に画像データを現像する一連のプロセスを制御する。また、制御部７１は、枚数カウント手段６２、寿命判定部６３、ドットカウント部７２、シャッタ開閉制御手６４、及び表示手段６６の各構成部材と相互に接続する。ドットカウント部７２は、制御部７１からの指令に基づいてプロセスカートリッジ２を画像形成装置１に装着した時点からの各画像形成部３１における各印刷ドット数を計測する。なお、ドットカウンタ７２により導出したトナーの残量に応じて各トナーカートリッジ４４から各画像形成部３１へのトナーの供給停止タイミングを制御部７１で決定する。
【００４２】
次に、画像形成装置１内に設けられたプロセスカートリッジ２の交換に係るフローについて説明する。なお、プロセスカートリッジ２を交換する時に、トナーの残量がより多いトナーカートリッジ４４はトナーの供給を早期に停止し、トナーの残量がより少ないトナーカートリッジ４４はトナーの供給を最後まで継続して使い切るようにする。図７にプロセスカートリッジ２の交換に係るフローチャートを示す。
【００４３】
制御部７１からの指令により、枚数カウント手段６２で読み出した印刷枚数を示す枚数カウント数が設定枚数を超えると、プロセスカートリッジ２及びトナーカートリッジ４４の交換に係る情報を画像形成装置１の表示手段６６に表示させるか否かを判定する、交換表示判定シーケンスを開始する(Ｓ１１)。なお、手順Ｓ１２乃至手順Ｓ１４は、図５を参照しながら説明した手順Ｓ２乃至手順Ｓ４と同様であるため、説明を省く(Ｓ１２乃至Ｓ１４)。次に、制御部７１の指令により、プロセスカートリッジ２を画像形成装置１に装着した時点からの各画像形成部３１における各設定ドットカウント数を読み出す。なお、本実施形態において、設定ドットカウント数は画像形成装置１の使用環境等に応じて事前に設定する(Ｓ１５)。
【００４４】
ここで、ドットカウント数が少ない画像形成部３１に装着したトナーカートリッジ４４内にはより多くのトナーが残っていることから、早期にトナーシャッタ４５を閉口することでトナーの消費を抑制する。しかし、ドットカウント数が多い画像形成部３１に装着したトナーカートリッジ４４にはより少ないトナーしか残っていないことから、プロセスカートリッジ２の交換直前にトナーシャッタ４５を閉口することでトナーの消費を促進する。上述した通り、トナーカートリッジ４４内のトナーの残量に応じて、トナーシャッタ４５の閉口タイミングを決定する。具体的には、各画像形成部３１において、手順１５で読み出した設定ドットカウント数と手順１４で読み出したドットカウント数を比較して、設定ドットカウント数がドットカウント数を越えている場合(Ｙｅｓ)には手順１７に進み、設定ドットカウント数がドットカウント数以下である場合(Ｎｏ)には手順２０に進む(Ｓ１６)。
【００４５】
次に、手順１７に進んだ場合、制御部７１の指令により、該当する画像形成部３１のトナーシャッタ４５を閉口する。なお、各画像形成部３１に装着したトナーカートリッジ４４をＡとする(Ｓ１７)。次に、制御部７１からの指令により、枚数カウント手段６２で読み出した枚数カウント数からプロセスカートリッジ２の寿命を演算する(Ｓ１８)。次に、手順１８における演算値と予め決定しておいた閾値を比較して、算出値が閾値を越えている場合(Ｙｅｓ)には手順２０に進み、演算値が閾値以下である場合(Ｎｏ)には一定時間後に手順１８に戻る。なお、本実施形態において、閾値は画像形成装置１の使用環境等に応じて事前に設定する(Ｓ１９)。次に、手順２０に進んだ場合、制御部７１の指令により、表示手段６６にプロセスカートリッジ２の交換を促す通知を表示する(Ｓ２０)。次に、制御部７１の指令により、手順１６でＮｏと判定された各画像形成部３１のトナーシャッタ４５を閉口する。なお、各画像形成部３１に装着したトナーカートリッジ４４をＢとする(Ｓ２１)。次に、制御部７１の指令により、表示手段６６にトナーカートリッジＡは使用可能であり、トナーカートリッジＢは使用不可能である旨の通知を表示した後、交換表示判定シーケンスを終了する(Ｓ２２)。
【００４６】
以上、第２の実施形態によれば、ドットカウント数が少ない画像形成部３１に装着したトナーカートリッジ４４内にはより多くのトナーが残っていることから、早期にトナーシャッタ４５を閉口してトナーの消費を抑制することで、プロセスカートリッジ２を交換した後にトナーカートリッジ４４を再度使用できる。しかし、ドットカウント数が多い画像形成部３１に装着したトナーカートリッジ４４内にはより少ないトナーしか残っていないことから、プロセスカートリッジ２の交換直前にトナーシャッタ４５を閉口することでトナーの消費を促進させ、交換後のプロセスカートリッジ２で再度使用しないようにする。従って、トナーカートリッジ４４の過度な交換作業を回避し、且つ、トナー減少に伴う印字かすれ等の印刷不良を防止することができる。
【００４７】
なお、上述の第１の実施形態及び第２の実施形態においては、画像形成装置をプリンタとして説明したが、本実施形態の画像形成装置を複写機、ファクシミリ装置、ＭＦＰ装置などに設けても良い。また、本発明における画像形成部３１は、シアン色、マゼンタ色、イエロー色、及びブラック色の４色に対応する画像情報を形成する４つの画像形成部３１Ｃ、３１Ｍ、３１Ｙ、及び３１Ｋから構成されるが、ブラック色を除いた３色に対応する３つの画像形成部３１Ｃ、３１Ｍ、及び３１Ｙから構成しても良い。同様に、それぞれブラック色に対応する画像情報を形成する２つの画像形成部３１Ｋから構成しても良い。  このように、画像形成部３１の個数、及び、画像形成部３１の色の組み合わせ等は限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１の実施形態の画像形成装置を示す構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の画像形成装置内に設けられた画像形成部、露光装置、及びトナーカートリッジを示す構成図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の画像形成装置内に設けられたプロセスカートリッジに係るトナーカートリッジから画像形成部に供給されるトナーの制御を示す構成図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の画像形成装置内に設けられたプロセスカートリッジの交換に係る制御を示す構成図である。
【図５】本発明の第１の実施形態の画像形成装置内に設けられたプロセスカートリッジの交換に係る流れを示すフローチャートである。
【図６】本発明の第２の実施形態の画像形成装置内に設けられたプロセスカートリッジの交換に係る制御を示す構成図である。
【図７】本発明の第２の実施形態の画像形成装置内に設けられたプロセスカートリッジの交換に係る流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４９】
１  画像形成装置
２  プロセスカートリッジ
３  用紙搬送経路
４  記録媒体
５  給紙カセット
６  ホッピングローラ
７  プレッシャローラ
８  レジストローラ
９  プレッシャローラ
１０  レジストローラ
１１  アイドルローラ
１２  ドライブローラ
１３  転写ベルト
１４  転写ローラ
１５  定着ユニット
１６  定着ローラ
１７  加圧ローラ
１８  搬送ローラ
１９  搬送コロ
２０  排出ローラ
２１  排出コロ
２２  スタッカ
３１，３１Ｃ，３１Ｍ，３１Ｙ，３１Ｋ  画像形成部
３２，３２Ｃ，３２Ｍ，３２Ｙ，３２Ｋ  現像部
４１  感光体ドラム
４２  帯電装置
４３  露光装置
４４，４４Ｃ，４４Ｍ，４４Ｙ，４４Ｋ  トナーカートリッジ
４４Ａ  トナー収容室
４４Ｂ  トナー攪拌室
４４Ｄ  トナーカートリッジ固定・トナー供給レバー
４４Ｅ  トナー開閉シャッタ
４５  トナーシャッタ
４５Ａ  連結フック係合部
４５Ｂ  開閉操作バー係合部
４５Ｃ  トナー供給開口部
４６  トナー供給ローラ
４７  現像ローラ
４８  現像ブレード
４９  クリーニングブレード
５０  トナー残量検出器
５１  トナーカートリッジ連結フック
５２  トナーシャッタ開閉操作バー
５３  トナーシャッタ開閉スプリング
６０  トナー収容部
６１  制御部
６２  枚数カウント手段
６３  寿命判定部
６４  ドットカウント部
６５  シャッタ開閉制御手段
６６  表示手段
７１  制御部
７２  ドットカウント部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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