(57)【要約】【課題】プロセスカートリッジ交換用のドア開閉検知手段及びプロセスカートリッジの記憶装置を設けることなく、無通電状態におけるプロセスカートリッジ交換後の処理及びプロセスカートリッジの着脱検出を効率良く行うことができる画像形成装置の提供。【解決手段】静電潜像を形成する像担持体と、静電潜像を現像して可視像とする現像装置と、前記像担時体と、前記現像装置とが一体に構成され、画像形成装置本体に対して着脱自在とされたプロセスカートリッジと、前記プロセスカートリッジの着脱時に開閉するドアの開状態に連動して状態が変化する履歴手段と、前記履歴手段を初期状態に戻す制御手段と、前記履歴手段の状態を検出する検出手段とを有し、前記履歴手段の前記検出手段により、前記状態が変化していると判断される場合に、前記プロセスカートリッジの着脱、新旧状態を検出し、必要であれば、前記プロセスカートリッジの調整制御を行う。【選択図】図１
2006267400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像を形成する像担持体と、静電潜像を現像して可視像とする現像装置と、前記像担時体と、前記現像装置とが一体に構成され、画像形成装置本体に対して着脱自在とされたプロセスカートリッジと、前記プロセスカートリッジの着脱時に開閉するドアの開状態に連動して状態が変化する履歴手段と、前記履歴手段を初期状態に戻す制御手段と、前記履歴手段の状態を検出する検出手段とを有し、前記履歴手段の前記検出手段により前記状態が変化していると判断される場合に、前記プロセスカートリッジの着脱、新旧状態を検出し、必要であれば、前記プロセスカートリッジの調整制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記履歴手段とは、前記プロセスカートリッジと一体化したトナー貯蔵ユニットの、トナーを通過させるための開口孔であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記履歴手段とは、前記像担持体で発生した廃トナーを搬送するための、プロセスカートリッジと一体化したトナー搬送パイプの一部に設けられたトナーを通過させるための開口孔であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記プロセスカートリッジの調整制御の１つは、トナー濃度調整及び現像器の攪拌回転であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記プロセスカートリッジの調整制御の１つは、色ずれ調整であることを特徴とする請求項１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、電子写真方式を採用する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プロセスカートリッジ着脱時に開閉するドアが開いているときに、プロセスカートリッジの着脱を判断するという提案がなされている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−０２９４９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記提案の構成では、ドア開閉センサが必要であり、センサ信号検出手段に通電していない場合には、ドアの開閉検知を行うことができない。そのため、無通電状態でのプロセスカートリッジの交換に備え、無通電状態から通電状態になった時には、ドア開閉の有無に関わらず、現像カートリッジの記憶装置にアクセスし、必ず着脱検知を行う必要がある。又、この構成では、プロセスカートリッジに記憶装置を設けるため、よりコスト高となる。
【０００５】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、プロセスカートリッジ交換用のドア開閉検知手段及びプロセスカートリッジの記憶装置を設けることなく、無通電状態におけるプロセスカートリッジ交換後の処理及びプロセスカートリッジの着脱検出を効率良く行うことができる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明は、静電潜像を形成する像担持体と、静電潜像を現像して可視像とする現像装置と、前記像担時体と、前記現像装置とが一体に構成され、画像形成装置本体に対して着脱自在とされたプロセスカートリッジと、前記プロセスカートリッジの着脱時に開閉するドアの開状態に連動して状態が変化する履歴手段と、前記履歴手段を初期状態に戻す制御手段と、前記履歴手段の状態を検出する検出手段とを有し、前記履歴手段の前記検出手段により、前記状態が変化していると判断される場合に、前記プロセスカートリッジの着脱、新旧状態を検出し、必要であれば、前記プロセスカートリッジの調整制御を行うことを特徴とする。
【０００７】
前記履歴手段とは、前記プロセスカートリッジと一体化したトナー貯蔵ユニットの、トナーを通過させるめの開口孔であることを特徴とする。
【０００８】
前記履歴手段とは、前記像担持体で発生した廃トナーを搬送するための、プロセスカートリッジと一体化したトナー搬送パイプの一部に設けられたトナーを通過させるための開口孔であることを特徴とする。
【０００９】
前記プロセスカートリッジの調整制御の１つは、トナー濃度調整及び現像器の攪拌回転であることを特徴とする。
【００１０】
前記プロセスカートリッジの調整制御の１つは、色ずれ調整であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、プロセスカートリッジ交換用のドア開閉検知手段及びプロセスカートリッジの記憶装置を設けることなく、無通電状態におけるプロセスカートリッジ交換後の処理及びプロセスカートリッジの着脱を効率良く行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
図１は画像形成装置としてのフルカラープリンタの断面図であり、イエロー色の画像を形成する画像形成部１Ｙと、マゼンタ色の画像を形成する画像形成部１Ｍと、シアン色の画像を形成する画像形成部１Ｃと、ブラック色の画像を形成する画像形成部１Ｂｋの４つの画像形成部（画像形成ユニット）を備えており、これら４つの画像形成部１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋ一定の間隔において一列に配置される。
【００１４】
各画像形成部１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋには、それぞれ像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（以下、「感光ドラム」と言う）２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが設置されている。各感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの周囲には、一次帯電器３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ、現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ、転写手段としての転写ローラ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ、ドラムクリーナ装置６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄがそれぞれ配置されており、一次帯電器３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄと現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄとの間の下方には、レーザー露光装置７が設置されている。
【００１５】
各現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄには、それぞれイエロートナー、シアントナー、マゼンタトナー、ブラックトナーが収納されている。
【００１６】
各感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは、負帯電のＯＰＣ感光体でアルミニウム製のドラム基体上に光導電層を有しており、駆動装置（不図示）によって矢印方向（図１における時計回り方向）に所定のプロセススピードで回転駆動される。
【００１７】
一次帯電手段としての一次帯電器３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、帯電バイアス電源（不図示）から印加される帯電バイアスによって各感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの表面を負極性の所定電位に均一に帯電する。
【００１８】
現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは、トナーを内蔵し、それぞれ各感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ上に形成される各静電潜像に各色のトナーを付着させてトナー像として現像（可視像化）する。
【００１９】
一次転写手段としての転写ローラ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄは、各一次転写部３２ａ〜３２ｄにて中間転写ベルト８を介して各感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに当接可能に配置されている。
【００２０】
ドラムクリーナ装置６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは、感光ドラム２上で一次転写時の残留した転写残トナーを、該感光ドラム２から除去するためのクリーニングブレード等を有している。
【００２１】
中間転写ベルト８は、各感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの上面側に配置されて、二次転写対向ローラ１０とテンションローラ１１間に張架されていて、該二次転写対向ローラ１０は、二次転写部３４において、中間転写ベルト８を介して二次転写ローラ１２と当接可能に配置されている。この中間転写ベルト８は、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルム、ポリフッ化ビニリデン樹脂フィルム等のような誘電体樹脂によって構成されている。
【００２２】
又、この中間転写ベルト８は、感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄとの対向面側に形成された一次転写面（８ｂ）を、二次転写ローラ１２側を下方にして傾斜配置してある。
【００２３】
即ち、中間転写ベルト８は、感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの上面に移動可能に対向配置されて該感光ドラム２との対向面側に形成された一次転写面、即ち下部平面８ｂを、二次転写部３４側が下方となるように傾斜配置されている。具体的には、この傾斜角度は約１５°に設定されている。又、中間転写ベルト８は、二次転写部３４側に配置されて該中間転写ベルト８に駆動力を付与する二次転写対向ローラ１０と、一次転写部３２ａ〜３２ｄを挟んで対向側に配置され中間転写ベルト８に張力を付与するテンションローラ１１との２本で張架されている。
【００２４】
二次転写対向ローラ１０は、二次転写部３４にて中間転写ベルト８を介して二次転写ローラ１２と当接可能に配置されている。又、無端状の中間転写ベルト８の外側で、テンションローラ１１の近傍には、該中間転写ベルト８の表面に残った転写残トナーを除去して回収するベルトクリーニング装置１３が設置されている。又、二次転写部３４よりも転写材Ｐの搬送方向の下流側には、定着ローラ１６ａと加圧ローラ１６ｂを有する定着装置１６が縦パス構成で設置されている。
【００２５】
露光装置７は、与えられる画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応した発光を行うレーザー発光手段、ポリゴンレンズ、反射ミラー等で構成され、各感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに露光することによって、各一次帯電器３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄで帯電された各感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの表面に画像情報に応じた各色の静電潜像を形成する。
【００２６】
次に、上記した画像形成装置による画像形成動作について説明する。
【００２７】
画像形成開始信号が発せられると、所定のプロセススピードで回転駆動される各画像形成部１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋの各感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは、それぞれ一次帯電器３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄによって一様に負極性に帯電される。そして、露光装置７は、外部から入力されるカラー色分解された画像信号をレーザー発光素子から照射し、ポリゴンレンズ、反射ミラー等を経由し各感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ上に各色の静電潜像を形成する。
【００２８】
そして、先ず感光ドラム２ａ上に形成された静電潜像に、感光ドラム２ａの帯電極性（負極性）と同極性の現像バイアスが印加された現像装置４ａにより、イエローのトナーを付着させてトナー像として可視像化する。このイエローのトナー像は、感光ドラム２ａと転写ローラ５ａとの間の一次転写部３２ａにて、一次転写バイアス（トナーと逆極性（正極性））が印加された転写ローラ５ａにより、駆動されている中間転写ベルト８上に一次転写される。
【００２９】
イエローのトナー像が転写された中間転写ベルト８は、画像形成部１Ｍ側に移動される。そして、画像形成部１Ｍにおいても、前記と同様にして、感光ドラム２ｂに形成されたマゼンタのトナー像が、中間転写ベルト８上のイエローのトナー像上に重ね合わせて、一次転写部３２ｂにて転写される。
【００３０】
このとき、各感光体ドラム２上に残留した転写残トナーは、ドラムクリーナ装置６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄに設けられたクリーナブレード等により掻き落とされ、回収される。
【００３１】
以下、同様にして、中間転写ベルト８上に重畳転写されたイエロー、マゼンタのトナー像上に画像形成部１Ｃ，１Ｂｋの感光ドラム２ｃ，２ｄで形成されたシアン、ブラックのトナー像を各一次転写部３２ａ〜３２ｄにて順次重ね合わせて、フルカラーのトナー像を中間転写ベルト８上に形成する。
【００３２】
そして、中間転写ベルト８上のフルカラーのトナー像先端が、二次転写対向ローラ１０と二次転写ローラ１２間の二次転写部３４に移動されるタイミングに合わせて、給紙カセット１７又は手差しトレイ２０から選択されて搬送パス１８を通して給紙される転写材（用紙）Ｐが、レジストローラ１９により二次転写部３４に搬送される。二次転写部３４に搬送された転写材Ｐに、二次転写バイアス（トナーと逆極性（正極性））が印加された二次転写ローラ１２により、フルカラーのトナー像が一括して二次転写される。
【００３３】
フルカラーのトナー像が形成された転写材Ｐは、定着装置１６に搬送されて、定着ローラ１６ａと加圧ローラ１６ｂとの間の定着ニップ部でフルカラーのトナー像が加熱、加圧されて転写材Ｐの表面に熱定着された後に、排紙ローラ２１によって本体上面の排紙トレイ２２上に排出されて、一連の画像形成動作を終了する。尚、中間転写ベルト８上に残った二次転写残トナー等は、ベルトクリーニング装置１３によって除去されて回収される。
【００３４】
以上が片面画像形成時の画像形成動作である。
【００３５】
次に、本発明に係る画像形成装置での両面画像形成動作について説明する。
【００３６】
定着装置１６に搬送されるところまでは片面画像形成動作と同様であり、定着ローラ１６ａと加圧ローラ１６ｂとの間の定着ニップ部でフルカラーのトナー像が加熱、加圧されて転写材Ｐの表面に熱定着された後に、排紙ローラ２１によって本体上面の排紙トレイ２２上に転写材Ｐの大部分を排出された状態で、排紙ローラ２１の回転を停止する。その際、転写材Ｐの後端位置が反転可能位置４２に到達しているように、停止している。
【００３７】
続いて、排紙ローラ２１の回転を停止させたことで搬送が停止された転写材Ｐを両面ローラ４０，４１を備えた両面パスへと送り込むべく、排紙ローラ２１を通常回転とは逆回転させる。排紙ローラ２１を逆回転させることにより、反転位置４２に位置していた転写材Ｐの後端側を先端側とし、両面ローラ４０に到達させる。
【００３８】
その後、両面ローラ４０により転写材Ｐを両面ローラ４１へと搬送し、両面ローラ４０，４１によりレジストローラ１９に向かって転写材Ｐを順次搬送していき、その間、画像形成開始信号を発生させ、上記の片面画像形成時と同様、中間転写ベルト８上のフルカラーのトナー像先端が、二次転写対向ローラ１０と二次転写ローラ１２間の二次転写部３４に移動されるタイミングに合わせてレジストローラ１９により二次転写部３４へと転写材Ｐを移動させる。
【００３９】
二次転写部３４にてトナー像先端と転写材Ｐの先端を一致させ、トナー像を転写させた以降は、片面画像形成動作と同様に、定着装置１６にて転写材Ｐ上の画像を定着させ、再度排紙ローラ２１によって搬送され、最終的に排紙トレイ２２上に排出されて、一連の画像形成動作を終了する。
【００４０】
図２は画像形成装置内の制御ブロック図である。
【００４１】
１７１は画像形成装置の基本制御を行うＣＰＵであり、制御プログラムが書き込まれたＲＯＭ１７４と処理を行うためのワークＲＡＭ１７５、入出力ポート１７３がアドレスバス、データバスにより接続されている。入出力ポート１７３には、画像形成装置を制御する、モータ、クラッチ等の各種負荷（不図示）や、紙の位置を検知するセンサ等の入力（不図示）が接続されている。
【００４２】
ＣＰＵ１７１は、ＲＯＭ１７４の内容に従って入出力ポート１７３を介して順次入出力の制御を行い画像形成動作を実行する。又、ＣＰＵ１７１には操作部１７２が接続されており、操作部１７２の表示手段、キー入力手段を制御する。操作者は、キー入力手段を通して、画像形成動作モードや表示の切り替えをＣＰＵ１７１に指示し、ＣＰＵ１７１は、画像形成装置１００の状態や、キー入力による動作モード設定の表示を行う。ＣＰＵ１７１には、ＰＣ等の外部機器からの画像データ・処理データ等を送受信する外部Ｉ／Ｆ処理部４００、画像を伸張処理や一時的に蓄積処理等を行う画像メモリー部３００、画像メモリー部３００から転送されたライン画像データを露光装置７に露光させるべく処理が行われる画像形成部２００が接続されている。
【００４３】
次に、図３に従って画像メモリ部３００の詳細を説明する。
【００４４】
画像メモリ部３００では、ＤＲＡＭ等のメモリで構成されるページメモリ３０１に、メモリコントローラ部３０２を介して外部Ｉ／Ｆ処理部４００から受け取った画像データを書き込み、画像形成部２への画像読み出し等、画像の入出力のアクセスを行う。
【００４５】
メモリコントローラ部３０２は、外部Ｉ／Ｆ処理部４００から受け取った外部機器からの画像データが圧縮データであるか否かの判断を行い、圧縮データであると判断された場合、圧縮データ伸張処理部３０３を用いて伸張処理を行った後、メモリコントローラ部３０２を介してページメモリ３０１へ書き込み処理がなされる。
【００４６】
メモリコントローラ部３０２は、ページメモリ３０１のＤＲＡＭリフレッシュ信号の発生を行い、又、画像Ｉ／Ｆ処理部４００からの書き込み、画像形成部２００への読み出しに対するページメモリ３０１へのアクセスの調停を行う。更に、ＣＰＵ１７１の指示に従い、ページメモリ３０１への書き込みアドレス、ページメモリ３０１からの読み出しアドレス、読み出し方向等の制御を行う。
【００４７】
図４に従って、外部Ｉ／Ｆ処理部４００の構成について説明する。
【００４８】
外部Ｉ／Ｆ処理部４００では、外部装置５００から送信される画像データ及びプリントコマンドデータをＵＳＢ  Ｉ／Ｆ部４０１、セントロＩ／Ｆ部４０２、ネットワークＩ／Ｆ部４０３の何れかを介して受信したり、又、ＣＰＵ１７１で判断された画像形成装置の状態情報等を外部装置５００に対し送信する。ここで、外部装置５００は、コンピュータやワークステーション等である。
【００４９】
外部装置５００からＵＳＢ  Ｉ／Ｆ部４０１、セントロＩ／Ｆ部４０２、ネットワークＩ／Ｆ部４０３の何れかを介して受信したプリントコマンドデータは、ＣＰＵ１７１にて処理され、プリント動作を画像形成部２００や図２のＩ／Ｏ１７３等を用いてプリント動作を実行する、設定やタイミングを生成する。
【００５０】
外部装置５００からＵＳＢ  Ｉ／Ｆ部４０１、セントロＩ／Ｆ部４０２、ネットワークＩ／Ｆ部４０３の何れかを介して受信した画像データは、プリントコマンドデータに基づくタイミングに応じて画像メモリ部３００に送信され、画像形成部２００にて画像形成されるべく、処理される。
【００５１】
この種の画像形成装置においては、現像剤担持体の表面に顕画剤としての乾式現像剤を担持し、静電潜像を担持した像担持体の表面近傍に現像剤を搬送供給し、像担持体と現像剤担持体の間に交互（交番）電界を印加しながら静電潜像を現像して顕像化する方法が良く知られており、その現像剤担持体として現像スリーブが、像担持体として感光ドラムが用いられることが一般的である。
【００５２】
現像方法としては、例えば２成分系組成（キャリア粒子とトナー粒子）から成る現像剤（２成分現像剤）を用い、内部に磁石を配置した現像スリーブの表面に磁気ブラシを形成し、微小な現像間隙を保持して対向された感光ドラムにこの磁気ブラシを摺擦又は近接させ、現像スリーブと感光ドラム間（Ｓ−Ｄ間）に連続的に交互電界を印加することによってトナー粒子の現像スリーブ側から感光ドラム側への転移及び逆転移を繰り返し行わせて現像を行う所謂磁気ブラシ現像法が知られている（例えば、特開昭５５−３２０６０号、特開昭５９−１６５０８２号公報参照）。
【００５３】
以下、２成分磁気ブラシ現像用の現像器の構成を説明する。
【００５４】
図５は現像器を長手方向と平行な方向から見た断面図であり、３０１は現像スリーブ、３０２は現像スリーブ３０１中に固定配置されたマグネットローラ、３０３は現像スクリュー、３０４は撹拌スクリュー、３０５は現像容器、３０５ａはトナーの受取孔、３０５ｂは現像室、３０５ｃは撹拌室、３０６は現像剤を現像スリーブ３０１の表面に薄層形成するために配置された規制ブレード、３０７はトナーを貯蔵するトナー容器、３０８はトナー容器３０７から現像器へトナーを補給するスクリューである。図示の通り、現像スリーブ３０１は感光ドラム３０９に対して近接配置され、感光ドラム３０９と逆方向又は同一方向に回転し、現像剤（斜線で図示）が感光ドラム３０９に対して接触する状態で現像できるよう設定されている。
【００５５】
現像容器３０５中にはトナー粒子と磁性キャリアが混合された現像剤が収容されており、トナー粒子と磁性キャリアの混合比（以後、Ｔ／Ｃ比と称す）は、現像により消費されたトナーに見合った量のトナーが、補給用トナーが収容されているトナー容器３０７からスクリュー３０８によって補給される。補給された現像剤は現像容器３０５の受取孔３０５ａを経て、撹拌スクリュー３０４が設けられた撹拌室へ落下補給されることによってＴ／Ｃ比は一定に保たれている。
【００５６】
図６は現像器の平面図である。
【００５７】
現像スリーブ３０２、現像スクリュー３０３、撹拌スクリュー３０４は、図示されていないモータ等の駆動源からギア列等の駆動伝達手段を経て回転駆動され、所定の方向へ所定の速度で回転することによって、現像容器３０５中の現像剤は矢印の方向へ循環する。受取孔３０５ａから補給された新しいトナーは、撹拌室を搬送される間に現像剤と均一に撹拌され、十分に摩擦帯電を受けて現像室へと循環する。現像室では、マグネットローラ３０２が形成する現像磁界によって現像剤の磁気ブラシが形成され、磁気ブラシに付着しているトナーと現像スリーブ３０２表面に付着しているトナーが感光ドラム３０９に形成された静電潜像の画像領域に転移して現像が行われる。
【００５８】
以上、２成分磁気ブラシ現像用の現像器の構成を説明したが現像方法としては、他にも１成分接触現像方式等、様々な方法が実用化されている。
【００５９】
図７は前述の現像器を取り付けた画像形成装置を現像器の長手方向と直交する方向から見たモデル図である。
【００６０】
図７において、２０１は画像形成装置本体、２０２は現像剤となるトナーを内部に蓄えたトナー容器、２０３はトナー容器２０２からトナーを排出するトナー排出手段である排出はね、２０４はトナー容器２０２から排出されたトナーを溜めることが可能なトナー溜まり部、２０５はトナー溜まり部２０４に連通して設けられたトナー搬送路である搬送パイプ、２０５ａは搬送パイプ２０５に形成された孔であるトナー補給孔である。
【００６１】
２０７はトナー溜まり部２０４からトナーを搬出するトナー搬送手段であるスクリュー、２０８はトナー溜まり部２０４からトナーが搬出される方向にスクリュー２０７を回転駆動させる駆動手段、２１１は感光ドラム、２１２はトナー補給孔２０５ａから補給されるトナーを受け取ることが可能で感光ドラム２１１にトナーを可視像に現像することが可能な現像器、２１３は感光ドラム２１１のトナー像を記録紙に転写する転写手段（感光ドラム２１１の裏面にあるため点線で図示）である。
【００６２】
２１４は転写手段２１３による転写プロセスが終了した後に感光ドラム２１１上に残留したトナーを廃トナーとして回収するクリーニング手段、２１５はクリーニング手段２１４で回収された廃トナーを搬送する廃トナー搬送手段、２１６は廃トナー搬送手段２１５の最下流に設けられ廃トナーを内部に蓄えることが可能な廃トナー容器、２１７は現像器２１２に対して補給すべきトナーの量を決定して必要な回転数又は回転時間を駆動手段２０８へ出力するトナー補給量演算手段である。
【００６３】
２１８はトナー容器２０２内のトナーの有無を直接検出してトナー容器１０２内にトナーが無くなったと判断するトナー無し判断手段、２１９はトナー無し判断手段２１８がトナー無しと判断した場合、それを表示するトナー無し表示手段である。
【００６４】
以上の構成要素の中でトナー容器２０２・現像器２１２・感光ドラム２１１・クリーニング手段２１４・廃トナー容器２１６は画像形成装置本体２０１から着脱可能な交換部品であり、特に現像器２１２・感光ドラム２１１・クリーニング手段２１４は、それらが一体化されプロセスカートリッジとなって着脱可能であることが一般的である。そのため、開口孔は現像器に付随するものとして設けられているが、以降、プロセスカートリッジに付随するものとして説明を行う。
【００６５】
又、トナー容器２０２にはトナー容器２０２内のトナーの有無を電気的又は光学的に検出するセンサが設けられており、センサがトナー無しを検出してトナー無し判断手段２１８が、トナー無し表示手段２１９へ信号を出力しトナー無し表示を行い、ユーザーにトナー容器２０２の交換を促す仕組みになっている。又、廃トナー容器２１６にも同様に廃トナー容器２１６内にトナーが満杯であることを有無を検出するセンサが設けられており、センサがトナーの満杯を検出すると、画像形成装置は廃トナーの満杯表示を行い、ユーザーに廃トナー容器２１６の交換を促す仕組みになっている。それ以外は画像形成装置本体２０１に固定された構成要素であることが一般的である。
【００６６】
トナー容器２０２は、ユーザー又は装置のメンテナンス作業者が必要に応じて装着・交換する。トナー容器２０２には排出はね２０３が設けられており、必要に応じて容器内を攪拌して、トナーが凝固することを防止しつつ、トナーをトナー溜まり部２０４へ排出する。トナー溜まり部２０４の底部には搬送パイプ２０５が連通しており、搬送パイプ２０５の先端にはトナーが自重落下するトナー補給孔２０５ａが鉛直下方向に開いている。
【００６７】
搬送パイプ２０５内にはスクリュー２０７が回転可能に支持されており、スクリュー２０７を回転させることによってトナーを螺旋が進む方向に前進させる。駆動手段２０８の作用によって、スクリュー２０７が回転又は停止し、トナーをトナー補給孔２０５ａへ向かって搬送し、トナー補給孔２０５ａに到達したトナーは自重落下して、現像器２１２へ補給される構成になっている。
【００６８】
現像器２１２は、補給されたトナーを帯電させ感光ドラム２１１上の図示されていない露光手段によって形成された静電潜像をトナー像へと可視化する。この現像器による現像方法は前述の通り、既に様々な方法が実用化されている。トナー像は、転写手段２１３で記録紙へ転写され、転写されなかった残留トナーは、クリーニング手段２１４によって廃トナーとして回収され、廃トナー搬送手段２１５を経由して廃トナー容器へ回収される。トナー補給量演算手段２１７では、現像剤中のトナー混合比を検出するセンサの値や記憶装置に記憶された印刷画像濃度・トナー総補給量等のデータを基にして、補給すべきトナー量を決定する。その結果に基づいて必要な回転数又は回転時間を駆動手段２０８へ出力して、スクリュー２０７が所定時間駆動されて、トナーが搬送・補給されるようになっている。
【００６９】
図８は交換部品であるプロセスカートリッジ交換時の外装の様子を示している。
【００７０】
交換部品であるプロセスカートリッジ６５２を交換する際には、図８のように、本体の外装の一部を扉のように開けて交換できるように構成されている。外装の内、下部に回動する外装６５０を以降、前ドア、上部に回動する外装６５１を以降、上ドアと呼ぶ。前記上ドアは、前ドアが開かなければ、開かない構成になっている。同様に、前記前ドアは、前記上ドアが閉じなければ、閉じない構成となっている。前記前ドアの開閉状態は不図示のセンサによって検出される。前記上ドアの状態を検出するセンサは備えていない。
【００７１】
画像形成装置本体には現像に用いる新トナーを補給する新トナー搬送パイプと感光ドラムで発生した廃トナーを回収するための廃トナー搬送パイプが設けられ、プロセスカートリッジには新トナー搬送パイプと廃トナー搬送パイプと連通する新トナー補給孔と廃トナー排出孔が設けられている。プロセスカートリッジが画像形成装置本体に装着された状態において、それらは互いに連通した状態になければならないが、消耗品であるプロセスカートリッジを本体から脱却した状態ではそれぞれの孔を遮蔽するシャッターがなければトナーが飛散してしまい、製品としての美観を損ねるだけでなく、ユーザーの手や印刷した用紙やコピーする原稿等を汚してしまうという問題が発生する。
【００７２】
従って、殆どの画像形成装置には本体側とプロセスカートリッジ側に可動式のシャッター部材が設けられており、プロセスカートリッジを装着した状態ではトナーが通過する孔が連通し、プロセスカートリッジを脱却した状態ではその孔を遮蔽するようにシャッターが動作するように構成されている。
【００７３】
本実施の形態の詳細な構成を図９に示す。
【００７４】
１は内部にトナーを貯蔵可能な空間があり、外壁の一部にトナーを通過させるための開口孔１ａが形成されたプロセスカートリッジ、２はプロセスカートリッジ１を着脱可能な画像形成装置本体、３は画像形成装置本体２に設けられトナーを搬送可能でプロセスカートリッジ１を本体２に装着した状態で現像器の孔に対向した位置の端部に開口孔３ａが形成されたトナー搬送パイプ、４，５は現像器の開口孔とトナー搬送パイプの開口孔に隣接しプロセスカートリッジの開口孔とトナー搬送パイプの開口孔を遮蔽する遮蔽位置（４，５）とプロセスカートリッジの開口孔とトナー搬送パイプの開口孔を連通させてトナーを通過可能にする連通位置（４’，５’）の２つ位置の間を移動可能に設けられたシャッターである。
【００７５】
６は遮蔽位置４，５にあるシャッターと完全に離間する初期位置（６）と連通位置にあるシャッター４’，５’と当接する連通位置（６’）の間を移動可能に本体に設けられたシャッター移動部材、７はカム７ａとレバー７ｂで構成されシャッター移動部材を初期位置６から連通位置６’まで移動させた後、連通位置６’から初期位置６まで戻すことが可能な駆動手段である。
【００７６】
８はシャッターを連通位置４’，５’から遮蔽位置４，５へ移動させる方向に作用するばね、９はばね８の作用力に抗してシャッターを連通位置に保持する係合部材である爪、１０は爪９に作用してシャッターの保持を解除する解除部材であるレバー、１１は駆動手段の駆動源となるモータである。
【００７７】
１２はシャッター移動部材が初期位置６にあることを検出可能な検出手段であるセンサ、１３はシャッターが連通位置４’，５’にあることを検出可能な検出手段であるセンサである。又、レイアウトや縮尺は図を分かり易くするため誇張して描かれており、シャッターの開閉動作に無関係な部品や、上記の部品を固定するための枠体等は全て省略されている。
【００７８】
以下、プロセスカートリッジを画像形成装置本体に装着した後にシャッターが連通位置に移動する動作について説明する。
【００７９】
図１０（ａ）は装着前の図である。プロセスカートリッジ１はシャッターが遮蔽位置４にある状態で本体に装着され、そのとき本体のシャッターも遮蔽状態５にあり、シャッター移動部材は離間状態６にある。
【００８０】
図１０（ｂ）は装着直後の図である。モータ１１が回転することによって駆動手段７が図示の方向へシャッター移動部材６を移動させる。シャッター４，５はシャッター移動部材に押されて、ばね８の作用力に抗して同じ方向に移動する。
【００８１】
図１１（ａ）はシャッター移動手段が連通位置６’に、シャッターが連通位置４’，５’に達した時点の図である。シャッターが連通位置４’，５’は爪９と係合する。これ以降カム７ａとレバー７ｂの作用によって矢印方向に戻る動作を開始する。
【００８２】
図１１（ｂ）はシャッター移動手段が初期位置６まで戻った状態の図である。シャッター移動手段は初期位置６まで戻るが、ばね８の作用力に抗してつめ９がシャッターを係止しているのでシャッターは連通位置４’，５’のままである。
【００８３】
このように、本実施の形態の画像形成装置ではモータの駆動によってシャッターを連通位置へ移動させるため、従来のプロセスカートリッジの着脱に連動させる第１の方法や手動で開閉を行う第２の方法のような問題点は解決される。
【００８４】
以下、プロセスカートリッジを画像形成装置本体から脱却する前にシャッターが遮蔽位置に移動する動作について説明する。
【００８５】
図１２（ａ）は装置が停止した状態の図である。プロセスカートリッジ１は、シャッターが連通位置４’にある状態で本体に装着され、そのとき、本体のシャッターも連通状態５’にあり、シャッター移動部材は離間状態６にある（図１３（ｂ）と同じ）。
【００８６】
図１２（ｂ）は脱却直前の図である。プロセスカートリッジを取り出すために装置の図示されていない扉をユーザーが開けるとそれに連動してレバー１０が図示の方向に動作する。これと同時に爪９の係止が解除さればね８の作用によってシャッターが遮蔽位置４，５に戻る。
【００８７】
このように、本実施の形態に係る画像形成装置では、ばねの作用によってシャッターを遮蔽位置へ移動させるため、通電できない状態でもシャッターを閉めてプロセスカートリッジを取り出すことができる。この方式の有利な点は、装置の故障状態や電源を得ることができない状態においてプロセスカートリッジを取り出すことができないという問題が解消されているところである。
【００８８】
画像形成装置によってはプロセスカートリッジを取り出さなければジャム紙の処理ができない場合もあり、装置が停止するタイミングによっては感光ドラム上に画像が残っている場合もある。万一このように画像が本体内に残った状態で装置が故障し通電できなくなってユーザーが装置を修理に出さなければならない場合、ユーザーにとってセキュリティーが守れないことになり、望ましくない。ところが、本方式では、無通電状態でも、このような問題が発生しない。
【００８９】
次に、帯電によるプロセスカートリッジの有無検知方式について説明する。
【００９０】
図１３は、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの４本のプロセスカートリッジのうち、１つの代表例として、感光ドラムと帯電器の配置を示している。感光ドラム７００に対し、帯電器７０１を接触して配置し、接触部において、印加電圧７０２より帯電器７０１に印加し、感光ドラム７００に帯電を行う。感光ドラム７００の帯電ＡＣ結果は不図時のレジスタに読み出される。ここで、前記読み出した検出値が、閾値の何れにあるかによって、カートリッジ無し、カートリッジ有りを判断する。
【００９１】
本実施の形態において、帯電は感光ドラムが１回転するまで行っており、有無判定に要する時間はドラム円周長に比例し、本実施の形態においては、本制御について、約８５０ｍｓｅｃを要する。
【００９２】
前述のプロセスカートリッジ有無検知によって、プロセスカートリッジが有りと判断された場合の処理の１つにプロセスカートリッジが新しく交換されたのか、れとも古いままなのかの判定を行う新旧検知がある。
【００９３】
図１４はプロセスカートリッジの新旧検知に関わる構成を示している。プロセスカートリッジに、所定の電流で切断されるフューズ７０５を設置し、不図示のＭＰＵより通電開始を行える構成にする。
【００９４】
図１５に示すように、ＭＰＵのポートを読むことで、前記フューズ７０５の状態を読み出す（７０６）。ポートがＯＮしていなければ、プロセスカートリッジは新ではないため、何もする必要はない。ポートがＯＮの場合、新であるため、以降、新と誤検知しないようフューズの切断を行う。フューズに切断するまで電流を流す（７０７，７０８）。ポートの読み出しがＯＦＦとなれば、フューズが切断されたと判断し、検知処理を終了する。本実施の形態においては、本制御について約３００ｍｓｅｃを要する。
【００９５】
前述のプロセスカートリッジ新旧検知によって、プロセスカートリッジが新しいと判断された場合に行われる調整処理の１つに、現像器のトナー濃度検出補正がある。前記図５で説明した現像器には、不図示のトナー濃度検知センサが二成分現像剤のインダクタンスの変化を検知している。
【００９６】
図１６はインダクタンスセンサとトナー補給動作の一連の関係を示している。トナー濃度制御においては、トナー濃度の変動量の基準値及びインダクタンスセンサのブレの補正が必要である。トナー濃度の基準値は、予めメモリ７１５に保持されている。現像器が工場出荷時又は交換により新規に取り付けられた場合、現像器内のトナー濃度は最適な比率となっている。画像形成装置の動作開始時、現像装置が新規のものであると判断される場合、現像器はインダクタンスセンサのブレの補正を行う。
【００９７】
現像器のトナー濃度は最適な状態であるため、予めメモリ７１４上に保持しているトナー濃度の基準値と同値とならなければならない。例えば、トナー濃度基準値がＮである場合にインダクタンスセンサの検出値がＮ±１０である場合、値Ｎに対して、インダクタンスセンサのブレ量は±１０であると判断される。従って、これ以降のインダクタンスセンサの検出値を±１０で補正する、又はインダクタンスセンサ自体の調整を行うことで、センサ検出値の調整を行う。
【００９８】
又、現像器に対して行う調整処理の１つに、現像器の空回転がある。出荷直後のプロセスカートリッジは、運送状況等によって、現像器内のトナーが偏在し、保存状態によっては、凝固している可能性がある。そのため、容器内を攪拌して、トナーを分散させ、場合によっては凝固から復帰させるため、数分間に亘って攪拌スクリューを回転させている。
【００９９】
又、プロセスカートリッジが新しいと判断された場合に行われる調整処理の１つに、色ずれ補正がある。プロセスカートリッジの交換時、各感光体ドラムの機械的取り付け誤差や各レーザビームの光路長差、光路長変化等により、各感光体ドラムに形成された静電潜像を中間転写体上に転写する際、各色のレジストレーションが合わなくなるという問題がある。このため、補正用トナー画像を書く感光体ドラム上に形成して、中間転写体上に転写し、この補正用トナー画像をフォトセンサやＣＣＤセンサ等で読み取り、各色の色ずれ量を検出し、記録されるべき画像信号に機械的補正、電気的補正を掛けている。
【０１００】
図１７に色ずれ補正制御のフローを示す。
【０１０１】
先ず、中間転写体の表面に色ずれ補正用トナー画像を形成する（７２５）。中間転写体表面に形成された色ずれ補正用トナー画像を不図示の色ずれ検出センサにより検出する（７２６）。色ずれ補正用トナー画像を検出した結果、搬送方向に色ずれが発生していると判断した場合は、搬送方向の書き出し位置を補正する（７２７，７２８）。色ずれ補正用トナー画像を検出した結果、走査方向位置に色ずれが発生していると判断した場合は、走査方向の書き出し位置を補正する（７２９，７３０）。
【０１０２】
色ずれ補正パターンを検出した結果、走査幅要因による色ずれが発生していると判断した場合は、走査幅を補正する（７３１，７３２）。色ずれ補正パターンを検出した結果、走査方向の傾きの要因により、色ずれが発生していると判断した場合には、走査方向の傾きを補正する（７３３，７３４）。本制御では、画像形成、補正、クリーニングの処理を行い、数１０秒掛かる処理である。
【０１０３】
次に、プロセスカートリッジ着脱時のシーケンスを説明する。
【０１０４】
図１４は起動時、又、ドア開状態から閉状態遷移時のシーケンスを示している。先ず、シャッターの状態を検出する（６０１）。シャッターの状態が連通している場合は、電源オフ状態時にもドアの状態が閉じたままであったと判断できる。この場合は、プロセスカートリッジ交換等の着脱が行われていないと判断されるため、プロセスカートリッジの有無制御を行う必要はない。
【０１０５】
又、シャッターの状態が遮蔽状態と判断される場合は、前述のモータ駆動によるシャッター連通制御を行う（６０２）。又、このとき、プロセスカートリッジの交換に関わるドアが開閉されたと判断されるため、前述のプロセスカートリッジの有無制御を行う（６０３）。有無制御により、有りと判断される場合は、前述のプロセスカートリッジ新旧検知（６０５）を行い、新と判断される場合は、続いて前述の現像器空回転、位置ズレ補正等の調整制御を行う（６０７）。又、プロセスカートリッジ無しと判断される場合は、不図示のプロセスカートリッジ無し表示を行う等して、ユーザーにその旨を通知し（６０６）、画像形成要求待ち処理を中止する。改めてプロセスカートリッジが挿入された場合は、再度処理を開始し、プロセスカートリッジの状態が確認されてから、画像形成要求の待ち状態となる。
【０１０６】
前記プロセスカートリッジ有無制御は、記憶装置を有するプロセスカートリッジの構成ではないため、記憶装置にアクセスして、すぐにドラムの有無が判明するというように、短時間で終了する制御ではない。そのため、ドアクローズ時や、起動時において、常に本制御を行うと、ファーストプリントタイムの延長等、パフォーマンスを落とすこととなり望ましくない。
【０１０７】
数分間を要する現像器空回転、色ずれ補正についても、同様に、必要なときのみ行うべきである。又、帯電による有無検知を行った結果、プロセスカートリッジ有りと判明した場合には、今度は画像形成時の帯電を再度掛けることになり、ドアクローズの度に不要な帯電を行うことは、消費電力の観点、又、寿命の観点から望ましくない。そのため、前述のように、プロセスカートリッジの交換に関わるドアに連動するシャッター状態を検出することにより、必要な時のみ、前記プロセスカートリッジ有無制御を行うことで、パフォーマンスの低下を防止するところに本制御の特徴がある。
【０１０８】
本構成では、前ドアと上ドアのそれぞれの状態を検出する専用のセンサを有していない。構成的に、前ドアが開かなければ、上ドアは開かないようになっている。ドア開閉状態の検出は不図示のセンサにより、前ドアのみを検出し、上ドアの状態を検出するセンサはない。
【０１０９】
しかしながら、ドア状態とシャッター状態の連動については、前ドアと上ドアのうち、上ドアがオープンした状態でのみ、前記シャッターは遮蔽状態となるため、上ドアが開いたことは、特別なセンサを設けなくても、シャッター状態で判断可能である。紙搬送パスは前ドアで構成されているため、通常の使用で予測される紙詰まり時等の除去作業は、前ドアのみを開けることで完結することが可能であり、上ドアを開ける必要はない。そのため、紙詰まり除去後であっても、上ドアを開けていない限りは、前記シャッターは連通状態となっており、前記プロセスカートリッジ着脱検出制御が開始されることはない。前ドアと上ドアのそれぞれの状態を検出する専用のセンサを有していなくとも、構成的にシャッターの状態のみで、上ドアの開閉状態を判断することが可能である。
【０１１０】
前記シャッターの状態は、前述したように、遮蔽状態から、連通状態にするには、電気的に制御しなければ、連通状態にならない構成である。そのため、無通電状態でのプロセスカートリッジ交換作業においても、交換作業に必要なドアを開閉したということが通電後に判断でき、起動時においても、ドアクローズ後と同様に、常に着脱制御を行うことなく、シャッター状態が遮蔽状態においてのみ、前記プロセスカートリッジ検出制御を行うことができる。
【０１１１】
以上、本実施の形態では、シャッタ状態により、プロセスカートリッジ着脱制御の開始の有無を行うことについて述べた。本実施の形態では、シャッター状態をプロセスカートリッジ交換の判断材料としたが、別の構成であっても、無通電状態においても、プロセスカートリッジ交換の可能性の履歴が残る構成であれば、同じ考え方が適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】本発明に係る画像形成装置の縦断面図である。
【図２】本発明に係る画像形成装置の制御ブロック図である。
【図３】本発明に係る画像形成装置の画像メモリ図である。
【図４】本発明に係る画像形成装置の外部Ｉ／Ｆ処理部の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明に係る画像形成装置の現像器の断面図である。
【図６】本発明に係る画像形成装置の現像器の平断面図である。
【図７】本発明に係る画像形成装置の現像器の縦断面図である。
【図８】本発明に係る画像形成装置のカバー構成図である。
【図９】本発明に係る画像形成装置のプロセスカートリッジの断面図である。
【図１０】本発明に係る画像形成装置のシャッタ制御図である。
【図１１】本発明に係る画像形成装置のシャッタ制御図である。
【図１２】本発明に係る画像形成装置のシャッタ制御図である。
【図１３】本発明に係る画像形成装置の帯電器の構成図である。
【図１４】プロセスカートリッジ新旧検知用ヒューズ構成図である。
【図１５】プロセスカートリッジ新旧検知フロー図である。
【図１６】トナー濃度制御手順を示すフロー図である。
【図１７】色ずれ補正制御手順を示すフロー図である。
【図１８】プロセスカートリッジ有無検知フロー図である。
【符号の説明】
【０１１３】
１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋ  画像形成部
２ａ〜２ｄ  感光ドラム
３ａ〜３ｄ  一次帯電器
４ａ〜４ｄ  現像装置
５ａ〜５ｄ  転写ローラ
６ａ〜６ｄ  ドラムクリーナ装置
７      レーザー露光装置
８      中間転写ベルト
１０      二次転写対向ローラ
１２，１３  センサ
１６      定着装置
【図１】
2006267400.tif 000003
【図２】
2006267400.tif 000004
【図３】
2006267400.tif 000005
【図４】
2006267400.tif 000006
【図５】
2006267400.tif 000007
【図６】
2006267400.tif 000008
【図７】
2006267400.tif 000009
【図８】
2006267400.tif 000010
【図９】
2006267400.tif 000011
【図１０】
2006267400.tif 000012
【図１１】
2006267400.tif 000013
【図１２】
2006267400.tif 000014
【図１３】
2006267400.tif 000015
【図１４】
2006267400.tif 000016
【図１５】
2006267400.tif 000017
【図１６】
2006267400.tif 000018
【図１７】
2006267400.tif 000019
【図１８】
2006267400.tif 000020