(57)【要約】【課題】  複数の現像器を有する画像形成装置およびその画像形成方法において、画質の良好な画像を安定して、しかも効率よく形成することを目的とする。【解決手段】  ４個の現像器を装着可能な現像ユニット４に対し、３個の現像器４Ｋａ、４Ｋｃおよび４Ｋｄが装着されている場合、４個全ての現像器が使用可能であるときに最初に使用されるべき現像器４Ｋａではなく、現像ユニット４の回転方向Ｄ4において最も下流側に装着されている現像器４Ｋｃを最初に使用して画像形成動作を行う。画像形成枚数が所定枚数に達する度に、上流側の現像器に切り換えるが、そのときの現像ユニット４の回転量は常に９０度である。【選択図】  図７
2006267552.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーを貯留するＮ個（Ｎは３以上の整数）の現像器を装着可能に構成され、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させて前記現像ロータリーに装着された現像器を選択的に所定の現像位置に位置決めし、該現像器に貯留されたトナーにより画像を形成する画像形成動作を実行する制御手段と
を備え、
前記制御手段は、Ｍ個（Ｍは２以上Ｎ未満の整数）の使用可能な現像器が前記現像ロータリー上において隣りあって装着されているとき、それらの現像器のうち前記現像ロータリーの回転方向において最も下流側にある現像器から最も上流側にある現像器に向けて順番に現像器を切り換えながら前記画像形成動作を実行する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記Ｍ個の現像器が、互いに同一色のトナーを貯留したものである請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記制御手段は、一の現像器を使用して連続的に形成した画像の枚数が所定数に達し、かつ次に形成すべき画像があるときには、前記現像ロータリーの回転方向において当該現像器の上流側隣接位置にある現像器を前記現像位置に移動させることで現像器の切り換えを行い、該切り換えにより現像位置に移動した現像器を使用して次の画像を形成する請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御手段は、画像形成動作に使用している現像器からみて前記現像ロータリーの回転方向の上流側隣接位置に現像器がないときには、前記切り換えを行わず、使用中の現像器を継続して使用する請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御手段は、画像形成動作に使用している現像器からみて前記現像ロータリーの回転方向の上流側隣接位置にある現像器が使用可能なものでないときには、前記切り換えを行わず、使用中の現像器を継続して使用する請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記各現像器の使用履歴に関する情報に基づいて、当該現像器が使用可能であるか否かを判定する請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記制御手段は、トナー残量が所定値よりも多い現像器を使用可能であるとする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記制御手段は、先の画像形成動作における使用を終了してからの休止時間が所定時間未満である現像器を使用可能であるとする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項９】
トナーを貯留するＮ個（Ｎは３以上の整数）の現像器を装着可能に構成され、所定の回転軸中心に回転自在の現像ロータリーを備える画像形成装置における画像形成方法において、
前記現像ロータリー上において隣りあって装着されているＭ個（Ｍは２以上Ｎ未満の整数）の使用可能な現像器を、前記現像ロータリーの回転方向において最も下流側にある現像器から最も上流側にある現像器に向けて順番に所定の現像位置に位置決めする工程と、
前記現像位置に位置決めされた現像器に貯留されたトナーにより画像を形成する画像形成工程と
を備えることを特徴とする画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、トナーを貯留する複数の現像器を有する画像形成装置およびその画像形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、複写機、ファクシミリ装置など、トナーを使用して画像を形成する電子写真方式の画像形成装置においては、同一色のトナーを貯留する複数の現像器を装着して使用することが提案されている。例えば、特許文献１に記載の画像記録装置（本願明細書における「画像形成装置」に相当）は、複数の現像器を装着可能な画像記録装置であって、互いに異なるトナー色の現像器を装着してカラープリンタとして使えるほか、同一トナー色の現像器を装着することで単色プリンタとして使用可能となっている。
【０００３】
この画像記録装置では、予め定められた所定位置に装着されている現像器が優先的に使用される。ただし、その現像器のトナー残量が所定値まで減少したときには他の現像器に切り換える。また、この画像記録装置の他の態様では、使用可能な現像器が複数ある場合には、そのうち装着時期が最も古いものが優先的に使用される。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３１６１０６号公報（図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した従来技術の画像形成装置では、各現像器の状態には関係なく、装置への装着位置によって使用順序が自動的に定められる。このような使用の態様は、良好な画像品質で、かつ効率よく画像を形成するためには必ずしも適切なものでない。例えば、１つの現像器のトナー残量が所定値まで減少し現像器の切り換えを行うべきタイミングが来ても、次に使用すべき現像器の位置によっては、切り換えに長い時間を要し画像形成のスループットが低下してしまう場合がある。また、切り換え後の現像器の状態によっては、良好な画質を維持できない場合が生じうる。しかしながら、このような画像形成装置において、画像形成動作に使用する現像器をどのような基準で選択するのが好ましいかについてはこれまで十分検討されてこなかった。
【０００６】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、複数の現像器を有する画像形成装置およびその画像形成方法において、画質の良好な画像を安定して、しかも効率よく形成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、トナーを貯留するＮ個（Ｎは３以上の整数）の現像器を装着可能に構成され、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させて前記現像ロータリーに装着された現像器を選択的に所定の現像位置に位置決めし、該現像器に貯留されたトナーにより画像を形成する画像形成動作を実行する制御手段とを備え、前記制御手段は、Ｍ個（Ｍは２以上Ｎ未満の整数）の使用可能な現像器が前記現像ロータリー上において隣りあって装着されているとき、それらの現像器のうち前記現像ロータリーの回転方向において最も下流側にある現像器から最も上流側にある現像器に向けて順番に現像器を切り換えながら前記画像形成動作を実行することを特徴としている。
【０００８】
また、この発明にかかる画像形成方法は、トナーを貯留するＮ個（Ｎは３以上の整数）の現像器を装着可能に構成され、所定の回転軸中心に回転自在の現像ロータリーを備える画像形成装置における画像形成方法において、上記目的を達成するため、前記現像ロータリー上において隣りあって装着されているＭ個（Ｍは２以上Ｎ未満の整数）の使用可能な現像器を、前記現像ロータリーの回転方向において最も下流側にある現像器から最も上流側にある現像器に向けて順番に所定の現像位置に位置決めする工程と、前記現像位置に位置決めされた現像器に貯留されたトナーにより画像を形成する画像形成工程とを備えることを特徴としている。
【０００９】
これらの発明によれば、最初に使用される現像器は、隣りあって配置された現像器のうち最も下流側のものである。この現像器からみれば、現像ロータリーの回転方向におけるその上流側隣接位置にも使用可能な現像器が存在することとなる。そのため、使用中の現像器から次に使用可能な現像器への切り換えに必要な現像ロータリーの回転量を最小にすることができ、切り換えに伴うスループットの低下を抑えることができる。また、現像器の並びにおいて最下流側のものから最上流側のものまで順番に切り換えて使用することで、各現像器を有効に使用することができる。その結果、この発明によれば、画質の良好な画像を安定して、しかも効率よく形成することができる。
【００１０】
この発明は、各現像器が互いに異なる色のトナーを貯留したものである装置および互いに同一色のトナーを貯留したものである装置のいずれに対しても適用することができるが、後者において特に顕著な効果を奏する。というのは、このような装置では、現像器を切り換えながら使用することで、所定の画像品質を維持しつつより多くの画像を連続的に形成することができるからである。
【００１１】
現像器の切り換えは、例えば次のようにして行うことができる。すなわち、一の現像器を使用して連続的に形成した画像の枚数が所定数に達し、かつ次に形成すべき画像があるときには、前記現像ロータリーの回転方向において当該現像器の上流側隣接位置にある現像器を前記現像位置に移動させることで現像器の切り換えを行い、該切り換えにより現像位置に移動した現像器を使用して次の画像を形成する。画像形成枚数が所定枚数に達したときに現像器の切り換えを行い、新たな現像器を使用して以後の画像を形成することにより、画像品質を良好に維持することができる。また、上流側隣接位置の現像器への切り換えにより、現像ロータリーの回転方向における移動量を最小とすることができる。
【００１２】
なお、画像形成動作に使用している現像器からみて前記現像ロータリーの回転方向の上流側隣接位置に現像器がないとき、および、画像形成動作に使用している現像器からみて前記現像ロータリーの回転方向の上流側隣接位置にある現像器が使用可能なものでないときには、現像器の切り換えを行わないようにするのが望ましい。これにより、画像品質の変動を抑えることができる。また、上記位置とは異なる位置に使用可能な現像器があったとしても、その現像器への切り換えには長い時間を要する。したがって、このような場合には切り換えを行わず、それまで使用していた現像器を引き続き使用することが望ましい。１つの現像器を使用し続けると次第に画像品質が劣化することとなるが、このような画質の劣化は徐々に進むので、急激に画像品質が変化することにはならない。
【００１３】
ここで、各現像器が使用可能であるか否かについては、例えば各現像器の使用履歴に関する情報に基づいて判定することができる。このような情報としては、例えば当該現像器のトナー残量、先の画像形成動作における使用を終了してからの休止時間などを用いることができる。トナー残量が少なくなると、所望の画像濃度が得られなくなったりかすれを生じるなどの画像欠陥が発生する可能性が高くなる。これに対して、十分なトナー残量がある現像器ではこのような画像欠陥の発生する確率は低く、画像形成動作に対して好適に使用することができる。また、休止時間の長い現像器では、長時間放置されたことに起因する濃度ムラを生じるおそれがあるが、休止時間の短い現像器ではその心配がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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１は、後述するように、４個の現像器を装着して画像を形成する画像形成装置である。そして、互いに異なる色のトナーを貯留した現像器を装着された状態では、それらの現像器を使用したフルカラー画像およびそれらの現像器のうち１つを使用したモノクロ画像を形成することができる。さらに、同一色のトナーを貯留する現像器を装着した状態では、当該トナー色によるモノクロ画像専用の画像形成装置として機能する。以下では、いずれもブラックトナーを貯留した４個の現像器を装着されたモノクロ画像専用の画像形成装置に本発明を適用した場合の実施形態について説明する。
【００１５】
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形成指令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、外部装置から与えられた画像信号に対応するモノクロ画像をシートＳに形成する。
【００１６】
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１本体に対し着脱自在となっている。
【００１７】
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。
【００１８】
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。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ブラックトナーを内蔵する４個の現像カートリッジ４Ｋa〜４Ｋd、およびこれらを一体的に回転させるためのロータリー駆動部（図示省略）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が図１の方向Ｄ4に回転駆動されるとともにこれらの現像カートリッジ４Ｋa〜４Ｋd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、当該現像カートリッジに設けられた現像ローラ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上の静電潜像が現像位置に位置決めされた現像カートリッジ内のトナーにより現像される。
【００１９】
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。この転写ユニット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とを備えている。そして、転写ユニット７は、感光体２２上に形成されるブラックのトナー像を中間転写ベルト７１上に転写するとともに、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上に二次転写する。
【００２０】
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。
【００２１】
また、こうしてモノクロ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。
【００２２】
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。
【００２３】
また、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、例えば各現像カートリッジ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。
【００２４】
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。
【００２５】
また、図２に示すように、各現像カートリッジ４Ｋa〜４Ｋdには該現像カートリッジ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メモリ９１〜９４がそれぞれ設けられている。さらに、各現像カートリッジ４Ｋa〜４Ｋdには無線通信器４９Ｋa、４９Ｋb、４９Ｋc、４９Ｋdがそれぞれ設けられている。そして、必要に応じて、これらが選択的に本体側に設けられた無線通信器１０９と非接触にてデータ通信を行い、インターフェース１０５を介してＣＰＵ１０１と各メモリ９１〜９４との間でデータの送受を行って該現像カートリッジに関する消耗品管理等の各種情報の管理を行っている。なお、この実施形態では、無線通信等の電磁的手段を用いて非接触にてデータ送受を行っているが、本体側および各現像カートリッジ側にコネクタ等を設け、コネクタ等を機械的に嵌合させることで相互にデータ送受を行うようにしてもよい。
【００２６】
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り、符号１１７はＣＰＵ１１１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、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。
【００２７】
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、画像形成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４Ｋａ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。
【００２８】
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。
【００２９】
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４Ｋａ）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４Ｋａに貯留されたトナーにより顕像化することができる（画像形成動作）。すなわち、図３（ｂ）における現像器４Ｋａの位置が、本発明にいう「現像位置」に相当する。
【００３０】
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４Ｋａよりも１つ下流側の位置（以下、「アクセス位置」という）にある現像器４Ｋｄでは、当該現像器４Ｋｄに設けられた無線通信器４９ｄが本体側無線通信器１０９と対向配置されることとなる。このため、当該現像器４Ｋｄ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）。
【００３１】
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、一方で画像形成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。
【００３２】
次に、この実施形態における現像器のランク分けについて詳しく説明する。この実施形態では、各現像器のトナー残量と、当該現像器に設けられた現像ローラ４４の通算回転時間とに基づいて現像器の寿命ランク判定を行い、各現像器の寿命ランクに応じて画像形成動作の態様を変更するようにしている。これは、現像器が使用されるにつれてその劣化が進み、当該現像器を使用して画像を形成したときの画像品質が次第に変化してゆくことに対応するためである。
【００３３】
図４は現像器のランク分けを示す図である。現像器寿命に起因する画質の劣化は、単にトナー残量が少なくなったときのみでなく、残存するトナーの特性の劣化によっても生じる。すなわち、トナー残量が僅かであれば良好な画質が得られないのはもちろん、たとえ十分な量のトナーが現像器内に残っていたとしても、そのトナーが劣化していれば良好な画質は得られない。現像ローラの通算回転時間はトナーの劣化の程度を指標する値であり、その値が所定値（例えば１０，０００秒）に達した場合には、たとえトナー残量が十分であったとしてもそのトナーは劣化したものである可能性が高く当該現像器は使用に適さないといえる。
【００３４】
この実施形態では、図４に示すように、トナー残量が初期量の５％以上あり、かつ現像ローラ回転時間が上記所定値の７０％未満にあるときには、当該現像器をランク１とする。ランク１の現像器を使用して画像形成を行った場合には、トナー残量が十分にあり、その劣化の程度も軽微であるので、濃度不足やかすれ等が発生せず必要十分な画像濃度を得られることが期待される。一方、トナー残量が初期量の１％未満または現像ローラ回転時間が上記所定値を超えている場合には、当該現像器をランク３とする。ランク３の現像器はもはや画像形成動作での使用に適さない。さらに、両ランクの中間、すなわちトナー残量が初期量の１％以上５％未満であり、かつ現像ローラ回転時間が上記所定値未満であるか、トナー残量が初期量の１％以上であって現像ローラ回転時間が上記所定値の７０％以上１００％未満であるときには、当該現像器をランク２とする。ランク２の現像器を使用して画像形成を行った場合には、画像形成は可能であるものの、濃度不足やかすれ等の画像欠陥が生じる可能性がある。つまり、ランク２は、画像の形成を行うことはできるが、画像品質については何らかの劣化を生じる可能性があるという状態である。なお、各現像器がどのランクに属しているかについては、図示を省略する表示ディスプレイに必要に応じて表示させユーザに報知することが望ましい。
【００３５】
このように、現像器の寿命ランクについて、所定の品質で画像を形成することのできるランク１、使用に適さないランク３およびそれらの中間に位置づけられるランク２の３つにランク分けすることで、装置の状態は次の３段階に分けられる：
（ｉ）ランク１の現像器が少なくとも１つ装着された状態。この状態では、ランク１の現像器を使用して、所期の画像品質で画像を形成することができる；
（ii）ランク１の現像器がなく、ランク２の現像器が少なくとも１つ装着された状態。この状態では、ランク２の現像器を使用して画像の形成は可能であるが、所期の画像品質を得られない可能性がある；
（iii）ランク３の現像器のみが装着された状態。この状態では、もはや所期の画像品質を期待することはできない。
【００３６】
また、ランク１または２の現像器であっても、使用されない状態が長時間継続されると、その後に行う画像形成の初期段階において画像に周期的な濃度ムラを生じるという現象（本明細書ではこの現象を「放置バンディング現象」と称する）が起きることがある。このような濃度ムラは、現像ローラ上にトナーが担持されたまま放置されたことに起因して生じるものであり、画像形成動作に使用するのに先立って当該現像器に設けられた現像ローラを所定量回転させることで解消可能である。そこで、この実施形態では、必要に応じて、各現像器に設けられた現像器を所定量回転させる動作（本明細書においては、この動作を「攪拌動作」と称する）を実行するようにしている。より具体的には、各現像器について、先の画像形成動作および準備動作のうち最後に実行された動作における使用が終了してから現在までの休止時間を計測しておき、その休止時間が所定値に達したときには、当該現像器について攪拌動作が必要であることを示すフラグがセットされる。休止時間については、例えば当該現像器に設けられた現像ローラ４４の回転駆動を停止してから現在までの経過時間として定義することができる。このフラグがセットされている現像器については、後述するタイミングで攪拌動作が実行され放置バンディング現象の発生が抑制される。攪拌動作が実行されるとフラグはリセットされる。
【００３７】
さらに、現像器が使用されるにつれてその劣化が進み画像濃度が変動するため、当該現像器を使用して画像形成動作を実行する際の装置各部の動作条件を変更しなければならない場合がある。そこで、この実施形態では、前記した現像器の寿命を表す情報、つまりトナー残量および現像ローラ回転時間のいずれかが所定の閾値に達したときには、当該現像器について、動作条件を再調整して画像濃度を所定濃度に制御するための動作（濃度制御動作）が必要であることを示すフラグがセットされる。このフラグがセットされている現像器については、後述するタイミングで濃度制御動作が実行される。これにより画像濃度の変動が抑制される。濃度制御動作が実行されるとフラグはリセットされる。
【００３８】
濃度制御動作の実行のきっかけとなる、上記したトナー残量や現像ローラ回転時間の閾値は１つだけというわけではない。すなわち、トナー残量および現像ローラ回転時間がある閾値に達して濃度制御動作が行われると、新たに次の閾値が設定される。そして、トナー残量または現像ローラ回転時間がその新たな閾値に達したときには再び濃度制御動作が実行されることになる。このように、１つの現像器が装置に装着され寿命が来て再び取り外されるまでの間に、複数回の濃度制御動作が繰り返し行われるようにすることで、現像器の経時的な特性変化に対応して、画質を安定に維持することが可能となる。
【００３９】
また、トナー残量や現像ローラ回転時間等、現像器の状態を表す情報については、当該現像器に設けられた記憶手段（例えば、現像器４Ｋａに設けられた不揮発性メモリ９１）に記憶させておき、必要に応じて、ＣＰＵ１０１がそれらの情報を読み出し／書き込みするように構成することができる。こうすることで、それぞれの現像器に関する情報は現像器自身に付帯することとなり、当該現像器がいったん取り外されて再び装着された場合や、他の装置で使用されていた現像器が装着された場合であっても、各現像器の状態を適切に管理することができる。
【００４０】
なお、本明細書においては、現像器を画像形成に使用可能な状態とするために、画像形成動作への使用に先立って当該現像器に対し施す処理動作を総称して「準備動作」ということとする。ここに説明した攪拌動作および濃度制御動作は、いずれも「準備動作」に含まれる。
【００４１】
図５はこの実施形態における画像形成動作を示すフローチャートである。この装置においては、外部装置から画像形成指令が与えられると画像形成動作がスタートする（ステップＳ１０１）。この画像形成動作では、まず、使用可能な現像器が現像ユニット４に装着されているかどうかを判定する（ステップＳ１０２）。ここで、「使用可能」な現像器とは、寿命ランク１かつ画像形成動作の実行前に準備動作を必要としない現像器のことである。このような現像器が装着された状態では、画像形成指令に対応する画像を、所期の品質でかつ遅滞なく形成することができる。
【００４２】
使用可能な現像器が少なくとも１つある場合には、その現像器が現像ユニット４上のどの位置にあるかを確認する（ステップＳ１０３）。そして、使用可能な現像器が２つ以上隣接配置されていれば、それら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前記した現像位置に移動位置決めする（ステップＳ１０４）。続いて、この現像器を使用して１ページ分の画像を形成する（ステップＳ１０５）。
【００４３】
形成すべき全ての画像の形成がこれで終了であれば、つまり形成すべき画像が１枚だけであれば（ステップＳ１０６）、現像ユニット４をホームポジションに戻して画像形成動作を終了する（ステップＳ１１６）。一方、次に形成すべき画像がある場合には引き続きその画像を形成するのであるが、それに先立って、現在使用している現像器により連続して形成した画像の枚数が所定枚数に達したか否かを判定する（ステップＳ１０７）。所定枚数（ここでは８枚とする）に達していなければステップＳ１０５に戻り、次の画像を形成する。所定枚数に達していたときには、切り換えて使用することのできる次の現像器があるか否かを判定し（ステップＳ１０８）、次の現像器があればロータリー現像ユニット４を９０度回転させて現像器の切り換えを行い、次の現像器を現像位置に位置決めする一方（ステップＳ１０９）、次の現像器がなければ現像器の切り換えを行わず、形成すべき残りの画像は全て使用中の現像器により形成する（ステップＳ１１５）。
【００４４】
ステップＳ１０８における判定基準は以下の通りである。現像ユニット４の回転方向において現在使用中の現像器の上流側隣接位置にある現像器が使用可能なものであるときには、その現像器を次の現像器として使用することができる。この場合の判定結果は「ＹＥＳ」である。これ以外の場合は全て「ＮＯ」とする。例えば現在使用中の現像器が現像器４Ｋａであり、その上流側隣接位置にある現像器４Ｋｂが使用可能なものであれば、ステップＳ１０８における判定結果は「ＹＥＳ」である。一方、現在使用中の現像器４Ｋａの上流側隣接位置にある現像器４Ｋｂが使用可能なものでなければ、たとえ他の位置に使用可能な現像器があったとしても、ステップＳ１０８における判定結果は「ＮＯ」となる。
【００４５】
現在使用中の現像器の上流側隣接位置に使用可能な現像器があれば、現像ユニット４の９０度の回転のみで新たに使用可能な現像器を現像位置に移動させることができる。そのため、画像形成のスループットを低下させることなく、現像器の切り換えを行うことができる。また、次に使用される現像器が寿命ランク１かつ準備動作を行わずに使用することができるものであるので、形成される画像の品質を良好に維持することができる。
【００４６】
一連の画像形成動作の中で現像器の切り換えを行うことで、次のような作用効果が得られる。１つの現像器を使用し続けると、現像器内において現像ローラの周辺では古いトナーの比率が増大し、画像品質が次第に低下する。また、この間、他の現像器においては、現像ローラ４４の表面にトナーが担持されたまま放置されているので、放置バンディング現象が生じやすくなる。これに対し、現像器を切り換えるために現像ユニット４を回転させると、現像器内のトナーが攪拌されて均一化され、画像品質を維持することができる。また、使用する現像器を偏らせないことで、各現像器において放置バンディング現象が発生するのを抑制することが可能となる。
【００４７】
一方、現在使用中の現像器の上流側隣接位置にある現像器が使用可能なものでない場合には、その現像器を使用して画像形成を行うと、切り換えの前後で画像品質が大きく変動してしまう可能性がある。また、使用可能な現像器が現在使用中の現像器の上流側隣接位置以外の位置にあったとしても、その現像器に切り換えるには現像ユニット４を１８０度またはそれ以上回転させる必要があるため、切り換えに時間がかかりスループット低下の原因となる。したがって、これらの場合には、現像器の切り換えを行わず、現在使用している現像器を引き続いて使用する。
【００４８】
ステップＳ１０２において使用可能な現像器がなかった場合の動作は次のようになる。現像ユニット４に装着された現像器の中に直ちに使用可能なものがなかった場合には、代替の現像器を探す。すなわち、寿命ランク１であるが画像形成動作に先立って準備動作を要するものがあるか否かを判定し（Ｓ１１０）、あればその現像器に対し必要な準備動作を施した上で（ステップＳ１１３）、その現像器を現像位置に位置させて必要数の画像を形成する（ステップＳ１１４、Ｓ１１５）。
【００４９】
寿命ランク１のものがなかった場合には、寿命ランク２のものを探す。この実施形態では、寿命ランク２の現像器を使用した画像形成動作を許容するか禁止するかをユーザが予め設定しておくことができる。ランク２の現像器を使用した場合、形成される画像の品質が低下する可能性がある。この状態での画像形成を禁止すれば画質の低下を防止することができるが、現像器内のトナーを有効に使い切ることができなくなる。一方、若干の画質低下を許容して画像形成を行えるようにすれば、トナーを有効に使い切ることができる。いずれを重視するかはユーザによって異なるが、ランク２の現像器を使用するか否かをユーザが選べるようにしておけば、ユーザの好みに応じて装置を使い分けることができる。
【００５０】
ユーザがランク２の現像器の使用を許可する設定を行っている場合には（ステップＳ１１１）、ランク２の現像器があればそれを使用して画像形成動作を行う（ステップＳ１１２〜Ｓ１１５）。この場合、ある程度の画質低下はユーザが了承していると考えられるから、画像形成動作に先立って準備動作を行う必要は必ずしもない。一方、ユーザがランク２の現像器の使用を禁止する設定をしている場合およびランク２の現像器もない場合には、そのまま動作を終了する。つまり、この場合には画像は形成されない。このような場合には、当該装置に対し画像形成指令を与えた外部装置およびユーザに対し、画像を形成できない旨のエラーメッセージを何らかの方法で報知することが望ましい。
【００５１】
図６は４個の現像器が使用可能である場合の現像ユニットの遷移を示す図である。４個の現像器全てが使用可能である場合には、各現像器の間に現像ユニット４の回転方向における「最下流」、「最上流」の概念は原理的には存在しない。この場合には、最初に使用されることが予め定められている現像器４Ｋａを便宜的に「最下流側」に位置する現像器として取り扱う。すなわち、この場合の画像形成動作では、現像器４Ｋａが最初に現像位置に移動位置決めされる（図５のステップＳ１０４）。そして、現像器４Ｋａを使用して所定枚数の画像が形成されると、現像ユニット４は９０度回転し、当該現像器４Ｋａの上流側隣接位置にある次の現像器４Ｋｂが新たに現像位置に位置決めされる（ステップＳ１０９）。また、このとき、現像位置からアクセス位置に移動してきた現像器４Ｋａに設けられたメモリ９１の情報内容が更新される。すなわち、メモリ９１に記憶されていたトナー残量から画像形成動作により消費されたトナーの量を差し引いた新たなトナー残量、および、メモリ９１に記憶されていた現像ローラ回転時間の積算値に当該画像形成動作における現像ローラ回転時間を加算した新たな積算値がそれぞれメモリ９１に書き込まれる。
【００５２】
以下、同様にして、１つの現像器による画像形成枚数が所定枚数に達する度に現像器が切り換えられてゆき、必要数の画像の形成が終わると現像ユニット４はホームポジションに戻される（ステップＳ１０６、Ｓ１１６）。なお、図６では現像器４Ｋｄによる画像形成および当該現像器へのメモリ更新の後に現像ユニット４がホームポジションに戻されているが、形成すべき画像の枚数によっては、続いて再び現像器４Ｋａを使用して画像を形成したり、逆に現像器４Ｋｄを使用するに至らないまま動作を終了する場合もある。
【００５３】
図７は３個の現像器が使用可能である場合の現像ユニットの遷移を示す図である。４個の現像器を装着可能な現像ユニット４において使用可能な現像器が３個である場合、当然にそれら３個の現像器は隣り合った配置となる。ここでは、３個の現像器４Ｋａ、４Ｋｃおよび４Ｋｄが使用可能である場合について説明するが、他の組み合わせにおいても考え方は同じである。
【００５４】
この場合、本来の順序では最初に使用されるのは現像器４Ｋａであるが、この実施形態では、３個の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４Ｋｃが最初に使用されることとなる。すなわち、ホームポジションにある現像ユニット４は、現像器４Ｋｃを現像位置に移動させるべく３１５度回転される（図５のステップＳ１０４）。こうして現像器４Ｋｃによる画像形成が行われた後、現像ユニット４は９０度ずつ回転されて現像器が１つずつ上流側へ切り換えられてゆく（ステップＳ１０９）。最上流側の現像器４Ｋａを用いて形成された画像が所定枚数に達したとき（ステップＳ１０７）、その上流側には使用可能な現像器がない（ステップＳ１０８）。そのため、残りの画像の形成には現時点で使用中の現像器４Ｋａが使われることとなる（ステップＳ１１５）。
【００５５】
もし本来の順序で、つまり４個の現像器を使用する場合と同じシーケンスで現像器が使用されたとすると、現像器４Ｋａから現像器４Ｋｃへの切り換えには現像ユニット４の１８０度の回転が必要となる。このような回転移動には時間がかかるため、画像形成のスループットが低下してしまうこととなる。これに対し、本実施形態では、画像の形成中における現像ユニット４の回転量は常に９０度であり、切り換えに要する時間を最小にして、高いスループットを得ることができる。また、使用可能な状態にある各現像器を有効に利用することができる。
【００５６】
図８は隣接する２個の現像器が使用可能である場合の現像ユニットの遷移を示す図である。ここでは、現像器４Ｋａ、４Ｋｄが使用可能であるとする。この場合も、本来なら現像器４Ｋａが最初に使用されるはずであるが、この実施形態では下流側にある現像器４Ｋｄが最初に使用される。そのため、この場合においても、画像の形成中における現像ユニット４の回転量は常に９０度となる。
【００５７】
図９は対称位置にある２個の現像器が使用可能である場合の現像ユニットの遷移を示す図である。ここでは、現像器４Ｋｂおよび４Ｋｄが使用可能な状態であるとする。この場合、いずれの現像器から見ても、その上流側隣接位置に使用可能な現像器がない。したがって、この場合には現像器の切り換えを行わず、最初に選択した１つの現像器を使用して必要数の画像を形成する。最初に使用する現像器としてどちらが選択されてもかまわないが、先の画像形成動作で使用されていなかった方の現像器が選択されることが望ましい。というのは、こうすることで、各現像器をより有効に使用することができるからである。上記のように、先の画像形成動作で使用されなかった現像器を使用することで、結果的に２つの現像器が交互に使用されることとなる。これにより、一方の現像器が長時間放置されることに起因する濃度ムラ（放置バンディング現象）の発生を回避することができ、装置が準備動作を必要とする事態に陥ることが未然に防止される。そのため、装置をより長期間にわたって良好な画質で画像を形成することのできる状態に維持することができる。その結果、この実施形態では、画像形成指令に対応して遅滞なく画像を形成することができ、しかも良好な画像品質を得ることができる。
【００５８】
以上のように、この実施形態では、現像ユニット４上において隣り合って装着された２個または３個の現像器があるとき、それら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ある現像器を最初に使用して画像形成動作を実行する。そして、画像形成枚数が所定枚数に達する度に上流側隣接位置にある現像器への切り換えを行いながら、必要数の画像を形成する。そのため、この実施形態では、少数枚から多数枚までの画像を良好な品質で、しかも安定して形成することができる。また、最下流側に位置する現像器から最上流側に位置する現像器まで各現像器をそれぞれ有効に利用することができる。
【００５９】
また、画像の形成中に行う現像器の切り換えを隣接する現像器同士の間で行っているので、短時間で現像器の切り換えを行うことができ、高いスループットで画像を形成することができる。また、使用する現像器を偏らせないことで、放置バンディング現象の発生を抑えることができ、安定した画像品質を得ながらも、準備動作の実行頻度を低く抑えることが可能となる。
【００６０】
以上説明したように、この実施形態は、本発明においてＮ＝４、Ｍ＝２または３とした場合に対応している。また、この実施形態においては、ロータリー現像ユニット４およびエンジンコントローラ１０がそれぞれ本発明の「現像ロータリー」および「制御手段」として機能している。
【００６１】
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、ブラック色のトナーを貯留する４個の現像器を装着したモノクロ画像専用の画像形成装置であるが、互いに異なる色のトナー得を貯留する現像器を装着したフルカラー画像形成装置であっても、そのうちの一部の現像器を使用して画像を形成する際に、本発明に基づく動作シーケンスを採用することができる。
【００６２】
また、上記実施形態では、各現像器について、トナー残量、現像ローラ回転時間および休止時間の各パラメータの組み合わせにより当該現像器が使用可能であるか否かを判定しているが、これに限定されるものではなく、これらのパラメータまたは現像器の使用履歴を表す他のパラメータを単独で、あるいは適宜に組み合わせて、現像器の使用可否を判定するようにしてもよい。
【００６３】
また、上記実施形態では、同形状をなす４個の現像カートリッジ４Ｋa〜４Ｋdを使用したが、形状が異なる現像カートリッジを使用してもよい。また、上記実施形態では、１個の感光体２２に対してロータリー現像ユニット４を配置した、いわゆるロータリー方式の画像形成装置に本発明を適用したが、１個の感光体２２に対して複数の現像カートリッジが昇降して各現像カートリッジにより現像を行うエレベータ方式の画像形成装置に対しても本発明を適用することができる。
【００６４】
さらに、上記実施形態の構成に限定されず、例えば中間転写ベルト以外の転写媒体（転写ドラム、転写シートなど）を備える装置、さらには複写機、ファクシミリ装置など他の画像形成装置に対しても本発明を適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】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２】図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図。
【図３】ロータリー現像ユニットの停止位置を示す図。
【図４】現像器のランク分けを示す図。
【図５】この実施形態における画像形成動作を示すフローチャート。
【図６】４個の現像器が使用可能である場合の現像ユニットの遷移を示す図。
【図７】３個の現像器が使用可能である場合の現像ユニットの遷移を示す図。
【図８】隣接する２個の現像器が使用可能な場合の現像ユニットの遷移を示す図。
【図９】対称位置にある現像器が使用可能な場合の現像ユニットの遷移を示す図。
【符号の説明】
【００６６】
４…ロータリー現像ユニット（現像ロータリー）、  ４Ｋａ，４Ｋｂ，４Ｋｃ，４Ｋｄ…現像器、  １０…エンジンコントローラ（制御手段）、  ２２…感光体、  ４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ…現像ローラ
【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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【図８】
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【図９】
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