(57)【要約】【課題】  画像形成装置に着脱自在に設置される装置ユニットの在庫管理コスト及び製造コストが低減され、種類の異なるトナーが収納された装置ユニットが誤装着された場合であっても不具合なく画像形成がされる、信頼性及び操作性の高い画像形成装置を提供する。【解決手段】  トナーＴを収納するとともに、画像形成装置本体に対して着脱自在に設置される装置ユニット２０を備える。そのトナーＴを用いて像担持体２１上に形成したトナー像に基いて、装置ユニット２０に収納されたトナーＴの種類を検出手段７０で検出する。そして、検出手段７０の検出結果に基いて、トナーＴの種類に対応した画像形成をおこなうように制御する。【選択図】        図２Ｂ
2005134592.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーを収納するとともに、画像形成装置本体に対して着脱自在に設置される装置ユニットと、
前記トナーを用いて像担持体上に形成したトナー像に基いて当該トナーの種類を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果に基いて前記トナーの種類に対応した画像形成をおこなうように制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記像担持体上に潜像を形成する書込み部と、互いに種類の異なるトナーを収納する複数の前記装置ユニットと、を備え、
前記複数の装置ユニットが、それぞれ、複数の設置部のうちいずれの設置部にも着脱可能に構成され、
前記制御手段は、前記互いに種類の異なるトナーにそれぞれ対応した潜像形成をおこなうように前記書込み部を制御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】
前記像担持体上に形成される帯電電位を可変する帯電部を備え、
前記制御手段は、前記トナーの種類に対応した帯電電位が形成されるように前記帯電部を制御すること特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記像担持体上に形成される潜像電位を可変する書込み部を備え、
前記制御手段は、前記トナーの種類に対応した潜像電位が形成されるように前記書込み部を制御すること特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記像担持体上の潜像にトナーを付着させるために印加される現像バイアスを可変する現像部を備え、
前記制御手段は、前記トナーの種類に対応した現像バイアスが印加されるように前記現像部を制御すること特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記像担持体上のトナー像を被転写材に転写するために印加される転写電圧を可変する転写部を備え、
前記制御手段は、前記トナーの種類に対応した転写電圧が印加されるように前記転写部を制御すること特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記トナーの種類は、トナー色の種類であって、
前記検出手段は、色センサであることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記トナー像の濃度を光学的に検出する光センサを備え、
前記色センサは、前記光センサであることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記光センサは、発光素子から受光素子に至る光路中に色フィルタを備えたことを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
複数の前記装置ユニットが、それぞれ、複数の設置部のうちいずれの設置部にも着脱可能に構成され、
種類が同じトナーを収納する複数の前記装置ユニットが前記複数の設置部のいずれかにそれぞれ設置された場合に、警告表示をおこなうことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１１】
複数の前記装置ユニットが、それぞれ、複数の設置部のうちいずれの設置部にも着脱可能に構成され、
種類が同じトナーを収納する複数の前記装置ユニットが前記複数の設置部のいずれかにそれぞれ設置された場合に、画像形成を禁止することを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記装置ユニットが新品であることを検出する新品検出手段を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記装置ユニットは、前記像担持体上を帯電する帯電部と前記像担持体上の潜像を現像する現像部と前記像担持体上をクリーニングするクリーニング部とのうち少なくとも１つと、前記像担持体とが、一体化されたプロセスカートリッジであることを特徴とする請求項１〜請求項１２のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記装置ユニットは、前記像担持体、前記像担持体を帯電する帯電部、前記像担持体上に形成される潜像を現像する現像部、前記像担持体上に形成されるトナー像を被転写材に転写する転写部、前記像担持体をクリーニングするクリーニング部、のうち少なくとも１つを備えたことを特徴とする請求項１〜請求項１２のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の画像形成装置に関し、特に、トナーを収納するプロセスカートリッジ、現像ユニット等の装置ユニットが画像形成装置本体に着脱自在に設置される画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、カラー複写機等のカラー画像形成装置においては、複数色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）のトナーに対応したプロセスカートリッジが、画像形成装置本体に対して着脱自在に設置されている（例えば、特許文献１参照。）。
そして、それらのプロセスカートリッジは、その機械的寿命等にともない適宜に新品のものと交換されている。
【０００３】
具体的には、新品のプロセスカートリッジにおける現像部に、それぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのうちいずれか１色のトナーを含む現像剤（１成分現像剤又は２成分現像剤）が収納される。
そして、新品の画像形成装置に対して、新品の４つのプロセスカートリッジがそれぞれのトナー色に対応した設置部に設置される。その後、画像形成装置の稼働にともない、プロセスカートリッジの感光体ドラム（像担持体）や現像剤等が劣化して寿命に達した場合に、ユーザーやサービスマン等の作業者によって、画像形成装置本体に設置された既設のプロセスカートリッジが取り出される。そして、新品のプロセスカートリッジが新たに装置本体に設置される。
【０００４】
このような複数のプロセスカートリッジが着脱自在に設置される画像形成装置においては、４色トナーによるカラー画像を正常に形成するために、それぞれのプロセスカートリッジが対応する設置部に正しく設置される必要がある。すなわち、作業者によって、ある色のプロセスカートリッジが異なる色の設置部に設置されるような設置ミスが発生しないようにする必要がある。
そのために、画像形成装置において、４つのプロセスカートリッジやそれに対応した装置本体の設置部に、形状差を設けることで非互換性を担保する技術が多く用いられている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
一方、特許文献１には、４つのプロセスカートリッジ（作像ユニット）に形状差を設けて非互換にすることによる在庫管理コスト及び製造コストの増加を避けることを目的として、４つのプロセスカートリッジ（作像ユニット）にそれぞれ色情報を記憶したＲＯＭを設置する技術が開示されている。
【０００６】
詳しくは、色情報を記憶したＲＯＭを設置して、形状差ではなく異なる情報を保持することにより、４つのプロセスカートリッジの非互換性を担保している。そして、画像形成装置本体にて、設置部に設置されたプロセスカートリッジのＲＯＭに記憶された色情報が読み込まれる。これにより、４つのプロセスカートリッジが、それぞれ対応する設置部に正しく設置されているかを判別できる。
なお、特許文献１には、プロセスカートリッジが正規の設置部に設置されなかった場合であっても、ＲＯＭの色情報に基いて、その設置部に設置された状態で書込み部の出力を切り替える技術も開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１４５０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した従来の画像形成装置は、交換用の新品のプロセスカートリッジを在庫管理するための在庫管理コストや、プロセスカートリッジを製造するための製造コストが、高くなるという問題があった。さらに、非互換性を担保したプロセスカートリッジに誤って異なる色のトナーが収納された場合に、正常なカラー画像が形成できないという問題があった。
【０００９】
詳しくは、カラー画像形成装置において、互換性のない４種類のプロセスカートリッジが、それぞれ、作業者によって適宜に交換される。そのため、交換時の作業者の要望に迅速に対応することを目的として、メーカーや販売店は、交換用の新品のプロセスカートリッジを倉庫等に在庫として常時確保する必要があった。しかし、その在庫管理するためのプロセスカートリッジは、４種類もあるために、その管理に係わるコストと労力とが無視できないものになっていた。
また、上述のカラー画像形成装置は、互換性のない４種類のプロセスカートリッジを製造する必要がある。そのため、プロセスカートリッジの部品数や組付工程が多くなって、製造コストが高くなっていた。
【００１０】
上述の特許文献１の技術は、異なる情報が保持されるＲＯＭを用いることで、プロセスカートリッジを構成する部材のほとんどが共通化される。そして、ＲＯＭの色情報に基いてプロセスカートリッジの種類（トナー色の種類）を特定して、正規の設置部に設置されたかを判定している。さらに、プロセスカートリッジが正規の設置部に設置されなかった場合であっても、その設置部に設置された状態で書込み部の出力を切り替えて、誤装着を補償している。
【００１１】
ところが、特許文献１の技術では、プロセスカートリッジに設置するＲＯＭや、装置本体側に設置するＲＯＭリーダーが比較的高価であるために、製造コストの大幅な低減は期待できない。
また、既に異なる情報が保持されたＲＯＭが設置されたプロセスカートリッジを在庫管理する場合には、４種類のプロセスカートリッジを在庫管理することに相違なく、在庫管理コストの低減も期待できない。
【００１２】
これに対して、共通化された１種類のプロセスカートリッジ（ＲＯＭが設置されていない状態、又は、情報未入力のＲＯＭを設置した状態のものである。）を在庫管理して、画像形成装置に装着する前に、色情報が記憶されたＲＯＭを設置するか、情報未入力のＲＯＭに色情報を入力する方策が考えられる。
しかし、このときＲＯＭの設置ミスや色情報の入力ミスがあった場合には、その間違った情報に基いて画像形成装置の制御がされるために、４色トナーによる正常なカラー画像形成が達成できないことになる。
【００１３】
同様に、形状差により非互換性を担保したプロセスカートリッジであっても、製造時又は装置本体装着前に本来収納されるべきトナーとは異なる色のトナーが収納された場合には、そのような不良カートリッジが画像形成装置に設置されることで正常なカラー画像形成が達成できないことになる。
【００１４】
このような問題は、複数のプロセスカートリッジの構成をとる画像形成装置に限定されず、複数の現像ユニット（現像部のみを備えた装置ユニットである。）が装置本体に着脱自在に構成された画像形成装置等にとっても共通の問題となっている。
【００１５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、画像形成装置に着脱自在に設置される装置ユニットの在庫管理コスト及び製造コストが低減され、種類の異なるトナーが収納された装置ユニットが誤装着された場合であっても不具合なく画像形成がされる、信頼性及び操作性の高い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】
【００１６】
この発明の請求項１記載の発明にかかる画像形成装置は、トナーを収納するとともに、画像形成装置本体に対して着脱自在に設置される装置ユニットと、前記トナーを用いて像担持体上に形成したトナー像に基いて当該トナーの種類を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に基いて前記トナーの種類に対応した画像形成をおこなうように制御する制御手段と、を備えたものである。
【００１７】
また、請求項２記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１記載の発明において、前記像担持体上に潜像を形成する書込み部と、互いに種類の異なるトナーを収納する複数の前記装置ユニットと、を備え、前記複数の装置ユニットが、それぞれ、複数の設置部のうちいずれの設置部にも着脱可能に構成され、前記制御手段は、前記互いに種類の異なるトナーにそれぞれ対応した潜像形成をおこなうように前記書込み部を制御するものである。
【００１８】
また、請求項３記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記像担持体上に形成される帯電電位を可変する帯電部を備え、前記制御手段は、前記トナーの種類に対応した帯電電位が形成されるように前記帯電部を制御するものである。
【００１９】
また、請求項４記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１〜請求項３のいずれかに記載の発明において、前記像担持体上に形成される潜像電位を可変する書込み部を備え、前記制御手段は、前記トナーの種類に対応した潜像電位が形成されるように前記書込み部を制御するものである。
【００２０】
また、請求項５記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１〜請求項４のいずれかに記載の発明において、前記像担持体上の潜像にトナーを付着させるために印加される現像バイアスを可変する現像部を備え、前記制御手段は、前記トナーの種類に対応した現像バイアスが印加されるように前記現像部を制御するものである。
【００２１】
また、請求項６記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１〜請求項５のいずれかに記載の発明において、前記像担持体上のトナー像を被転写材に転写するために印加される転写電圧を可変する転写部を備え、前記制御手段は、前記トナーの種類に対応した転写電圧が印加されるように前記転写部を制御するものである。
【００２２】
また、請求項７記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１〜請求項６のいずれかに記載の発明において、前記トナーの種類は、トナー色の種類であって、前記検出手段を、色センサとしたものである。
【００２３】
また、請求項８記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項７に記載の発明において、前記トナー像の濃度を光学的に検出する光センサを備え、前記色センサを、前記光センサとしたものである。
【００２４】
また、請求項９記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項８に記載の発明において、前記光センサは、発光素子から受光素子に至る光路中に色フィルタを備えたものである。
【００２５】
また、請求項１０記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１〜請求項９のいずれかに記載の発明において、複数の前記装置ユニットが、それぞれ、複数の設置部のうちいずれの設置部にも着脱可能に構成され、種類が同じトナーを収納する複数の前記装置ユニットが前記複数の設置部のいずれかにそれぞれ設置された場合に、警告表示をおこなうものである。
【００２６】
また、請求項１１記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の発明において、複数の前記装置ユニットが、それぞれ、複数の設置部のうちいずれの設置部にも着脱可能に構成され、種類が同じトナーを収納する複数の前記装置ユニットが前記複数の設置部のいずれかにそれぞれ設置された場合に、画像形成を禁止するものである。
【００２７】
また、請求項１２記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１〜請求項１１のいずれかに記載の発明において、前記装置ユニットが新品であることを検出する新品検出手段を備えたものである。
【００２８】
また、請求項１３記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１〜請求項１２のいずれかに記載の発明において、前記装置ユニットを、前記像担持体上を帯電する帯電部と前記像担持体上の潜像を現像する現像部と前記像担持体上をクリーニングするクリーニング部とのうち少なくとも１つと、前記像担持体とが、一体化されたプロセスカートリッジとしたものである。
【００２９】
また、請求項１４記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１〜請求項１２のいずれかに記載の発明において、前記装置ユニットは、前記像担持体、前記像担持体を帯電する帯電部、前記像担持体上に形成される潜像を現像する現像部、前記像担持体上に形成されるトナー像を被転写材に転写する転写部、前記像担持体をクリーニングするクリーニング部、のうち少なくとも１つを備えたものである。
【００３０】
なお、本願において、「装置ユニット」とは、画像形成装置本体に対して着脱自在に設置されるユニットと定義する。
また、「プロセスカートリッジ」とは、像担持体を帯電する帯電部と、像担持体上に形成された潜像を現像する現像部と、像担持体上をクリーニングするクリーニング部とのうち、少なくとも１つと、像担持体とが、一体化された装置ユニットと定義する。
【発明の効果】
【００３１】
本発明は、画像形成装置本体に装置ユニットが設置された状態でトナー像を形成して、そのトナー像に基いて装置ユニット内に収納されたトナーの種類を検出した後に、その結果に基いて最適な画像形成の制御をおこなっている。これによって、装置ユニットは、収納されるトナーを除いて共通化されるために、在庫管理コスト及び製造コストを低減することができる。さらに、種類の異なるトナーが収納された複数の装置ユニットを、制限なく任意の設置部に設置でき、その場合でも不具合のない画像形成が可能になる。すなわち、低廉で、信頼性及び操作性の高い、画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
【００３３】
実施の形態１．
図１〜図４にて、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
まず、図１にて、実施の形態１における画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
【００３４】
図１において、１は画像形成装置としてのカラーレーザープリンタの装置本体、２Ａ〜２Ｄは画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部、２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫは各トナー色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応したプロセスカートリッジ、２１は各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫにそれぞれ収納された像担持体としての感光体ドラム、２２は感光体ドラム２１上を帯電する帯電部、２３は感光体ドラム２１上に形成される静電潜像を現像する現像部、２４は感光体ドラム２１上に形成されたトナー像を被転写材Ｐに転写する転写ローラ、２５は感光体ドラム２１上の未転写トナーを回収するクリーニング部、３０は転写ベルトユニットの転写ベルト（像担持体）、６１は転写紙等の被転写材Ｐが収納される給紙部、６６は転写ベルトユニットの下流側に設置された定着部、７０は色センサ（検出手段）としての光センサを示す。
【００３５】
ここで、各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫには、それぞれ、感光体ドラム２１、帯電部２２、現像部２３、クリーニング部２５が、ケースによって一体的に保持されている。そして、各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫにおける感光体ドラム２１上で、それぞれ、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）の画像形成がおこなわれる。
【００３６】
以下、画像形成装置における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。
４つの感光体ドラム２１は、それぞれ、図１の反時計方向に回転している。そして、まず、感光体ドラム２１の表面は、帯電部２２との対向位置で、一様に帯電される。その後、帯電された感光体ドラム２１表面は、それぞれのレーザ光（露光光）の照射位置に達する。
【００３７】
一方、４つの書込み部２Ａ〜２Ｄの各光源からは、それぞれ、画像情報に対応したレーザ光が各色に対応して射出される。レーザ光は、各ポリゴンミラー３Ａ〜３Ｄに入射して反射した後に、各レンズ４Ａ〜４Ｄを透過して、感光体ドラム２１上に達する。
【００３８】
紙面下側から１番目の書込み部２Ｄから射出されたイエロー成分のレーザ光は、ポリゴンミラー３Ｄ、レンズ４Ｄを通過した後に、紙面下側から１番目のプロセスカートリッジ２０Ｙの感光体ドラム２１表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラー３Ｄにより、感光体ドラム２１の回転軸方向（主走査方向）に走査される。こうして、帯電部２２にて帯電された後の感光体ドラム２１上には、イエロー成分の静電潜像が形成される。
【００３９】
同様に、紙面下側から２番目の書込み部２Ｃから射出されたシアン成分のレーザ光は、ポリゴンミラー３Ｃ、レンズ４Ｃを通過した後に、紙面下側から２番目のプロセスカートリッジ２０Ｃの感光体ドラム２１表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。紙面下側から３番目の書込み部２Ｂから射出されたマゼンタ成分のレーザ光は、ポリゴンミラー３Ｂ、レンズ４Ｂを通過した後に、紙面下側から３番目のプロセスカートリッジ２０Ｍの感光体ドラム２１表面に照射されて、マゼンタ成分の静電潜像が形成される。紙面下側から４番目の書込み部２Ａから射出されたブラック成分のレーザ光は、ポリゴンミラー３Ａ、レンズ４Ａを通過した後に、紙面下側から４番目のプロセスカートリッジ２０ＢＫの感光体ドラム２１表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。
【００４０】
その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム２１表面は、さらに回転して、現像部２３との対向位置に達する。そして、現像部２３から感光体ドラム２１上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム２１上の潜像が現像される。
【００４１】
詳しくは、紙面下側から１番目のプロセスカートリッジ２０Ｙの感光体ドラム２１表面には、イエロートナーに対応して、イエロートナー像が形成される。
同様に、紙面下側から２番目のプロセスカートリッジ２０Ｃの感光体ドラム２１表面には、シアントナーに対応して、シアントナー像が形成される。紙面下側から３番目のプロセスカートリッジ２０Ｍの感光体ドラム２１表面には、マゼンタトナーに対応して、マゼンタトナー像が形成される。紙面下側から４番目のプロセスカートリッジ２０ＢＫの感光体ドラム２１表面には、ブラックトナーに対応して、ブラックトナー像が形成される。
【００４２】
その後、現像工程後の感光体ドラム２１表面は、それぞれ、転写ベルト３０との対向位置に達する。ここで、それぞれの対向位置には、転写ベルト３０の内周面に当接するように転写ローラ２４が設置されている。各転写ローラ２４には所定の転写電圧が印加されている。そして、転写ローラ２４の位置で、転写ベルト３０によって搬送された被転写材Ｐ上に、感光体ドラム２１上に形成された各色のトナー像が、順次転写される。
【００４３】
なお、転写ベルトユニットにおいて、転写ベルト３０は駆動ローラと３つの従動ローラとによって張架・支持されている。そして、駆動ローラによって、転写ベルト３０は図中の矢印方向に走行する。この転写ベルトユニットは、上述の転写ローラ２４や転写ベルト３０等の部材が一体化されていて、作像プロセスにおける転写部として機能するものである。
【００４４】
そして、転写工程後の感光体ドラム２１表面は、それぞれ、クリーニング部２５との対向位置に達する。そして、クリーニング部２５で、感光体ドラム２１上に残存する未転写トナーが回収される。
その後、感光体ドラム２１表面は、不図示の除電部を通過して、一連の作像プロセスが終了する。
【００４５】
一方、給紙部６１からは、給紙ローラ６２により給送された被転写材Ｐが、搬送ガイドによって、レジストローラ６４の位置に導かれる。レジストローラ６４に導かれた被転写材Ｐは、搬送タイミングを制御されながら、転写ベルト３０と吸着ローラ２７との当接部に向けて搬送される。
その後、被転写材Ｐは、図中矢印方向に走行する転写ベルト３０に搬送されながら、４つの感光体ドラム２１との対向位置を順次通過する。こうして、被転写材Ｐ上には各色のトナー像が重ねて転写されて、カラー画像が形成される。
【００４６】
その後、カラー画像が形成された被転写材Ｐは、転写ベルトユニットの転写ベルト３０から離脱して、定着部６６に導かれる。定着部６６では、加熱ローラ６８と加圧ローラ６７とのニップ部にて、カラー画像が被転写材Ｐ上に定着される。
そして、定着工程後の被転写材Ｐは、排紙ローラ６９によって、装置本体１外に排出されて、一連の画像形成装置の動作が完了する。
【００４７】
次に、図２〜図４にて、画像形成装置本体１に着脱自在に設置される装置ユニットとしてのプロセスカートリッジについて詳述する。なお、図２にて、プロセスカートリッジは符号のアルファベット（Ｙ、Ｍ、Ｃ、ＢＫ）を除して図示し、書込み部は符号のアルファベット（Ａ〜Ｄ）を除して図示する。
【００４８】
図２Ａは、新品のプロセスカートリッジ２０を示す断面図である。
同図に示すように、プロセスカートリッジ２０は、主として、像担持体としての感光体ドラム２１と、帯電部２２（帯電ローラ）と、現像部２３と、クリーニング部２５とが、一体化されたものである。そして、このプロセスカートリッジ２０の単位で、作業者によって装置本体への交換作業がおこなわれる。
【００４９】
また、プロセスカートリッジ２０の現像部２３は、主として、現像ローラ２３ａ、補給ローラ２３ｂ、ドクターブレード２３ｄ等で構成される。そして、図２Ａに示すように、現像部２３内にはトナーＴ（１成分現像剤）が収納されている。
また、クリーニング部２５は、クリーニングブレード２５ａ、クリーニングローラ２５ｂ等で構成される。クリーニングブレード２５ａは、感光体ドラム２１表面に所定の圧力で当接している。
【００５０】
その後、プロセスカートリッジ２０は、装置本体の設置部に設置される（図２Ｂの状態である。）。
詳しくは、図３に示すように、まず、作業者によって装置本体１のドア（不図示である。）と転写ベルトユニット２４、３０とが、矢印Ｎ方向に移動されると、４つの設置部８０Ａ〜８０Ｄが開放される。そして、４つのプロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫが、それぞれ、４つの設置部８０Ａ〜８０Ｄのいずれかに装着される。
【００５１】
ここで、図３を参照して、４つのプロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫは、それぞれ、４つの設置部８０Ａ〜８０Ｄのいずれにも設置できるように構成されている。すなわち、４つのプロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫは、収納されるトナーの種類（トナー色）を除いて、互換性があるように構成されている。
【００５２】
図示は省略するが、装置本体１にプロセスカートリッジ２０が装着されると、トナーカートリッジ２０の駆動伝達部が装置本体１に固設された駆動部に係合する。
そして、色センサとしての光センサ７０によって、プロセスカートリッジ２０が収納するトナーの色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）についての検出がおこなわれる。ここで、図１又は図２Ｂを参照して、光センサ７０は、転写ベルト３０に対向する位置であって、４つのカートリッジ２０の下流側に、設置されている。光センサ７０は、主として、発光素子と受光素子とからなる。
【００５３】
まず、上述の作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程）によって、感光体ドラム２１上に、トナー像としてのトナーパターン（数センチ角の概矩形パターンである。）が形成される。さらに、感光体ドラム２１上に形成したトナーパターンは、上述の転写工程によって、転写ベルト３０上に直接転写される。
その後、像担持体としての転写ベルト３０上に形成されたトナーパターンは、光センサ７０の位置に達して、光センサ７０によってそのトナー色が検出される。
【００５４】
詳しくは、光センサ７０の発光素子から射出された射出光が、トナーパターンに入射する。トナーパターンに入射した入射光の一部は、反射光として光センサ７０の受光素子に入射する。ここで、受光素子に入射する反射光の光量は、トナー色によって異なるために、光センサ７０の出力値の違いによってトナーパターンに係わるトナー色を判別することができる。
【００５５】
そして、光センサ７０によるトナー色についての検出が終了した後に、その検出結果に基いて、必要に応じた画像形成に係わる制御がおこなわれる。この制御については、後で詳しく説明する。
その後、図１で説明した通常の画像形成に係わる作像プロセスがおこなわれる。以下、作像プロセスについて、さらに詳しく説明する。
図２Ｂを参照して、現像部２３の現像ローラ２３ａは、図中の時計方向に回転している。現像部２３内のトナーＴは、図中の時計方向に回転する補給ローラ２３ｂによって、摩擦帯電した状態で現像ローラ２３ａ上に供給される。
【００５６】
その後、現像ローラ２３ａ上に担持されたトナーＴは、ドクターブレード２３ｄによって薄層化された後に、感光体ドラム２１との対向位置（現像領域である。）に達する。そして、その現像領域に形成された電界によって、トナーＴが感光体ドラム２１上の静電潜像に付着してトナー像を形成する。詳しくは、書込み部２からの露光光Ｌの照射による感光体ドラム２１上の潜像電位と、現像ローラ２３ａに印加された現像バイアスとの、電位差によって、トナーＴが感光体ドラム２１表面に付着する。
感光体ドラム２１に形成されたトナー像は、トナー濃度センサ２８の位置を通過した後に、転写ベルト３０との対向位置に達する。そして、その位置で転写工程がおこなわれる。
【００５７】
次に、光センサ７０によるトナー色検出後の制御について詳述する。
先に説明したように、プロセスカートリッジ２０を装着した後に、そのプロセスカートリッジ２０内に収納されたトナーの色が、光センサ７０によって検出される。なお、光センサ７０によるトナー色検出は、４つのプロセスカートリッジのすべてについておこなわれる。このとき形成される各トナーパターンは、単色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのいずれか）のものである。
その結果、４つのプロセスカートリッジ２０の配列が所定の配列である場合には（図１に示す配列である。）、画像形成に係わる制御の変更はおこなわれない。すなわち、図１で説明した画像形成に係わる制御（デフォルト制御）がおこなわれる。
【００５８】
これに対して、図４Ａに示すように、各色のプロセスカートリッジ２０の配列が所定の配列ではない場合には（下段から、ブラックカートリッジ２０ＢＫ、シアンカートリッジ２０Ｃ、マゼンタカートリッジ２０Ｍ、イエローカートリッジ２０Ｙである。）、画像形成に係わる制御の変更がおこなわれる。すなわち、プロセスカートリッジ２０に収納されたトナー色に対応した画像形成がおこなわれるように制御される。
【００５９】
具体的には、図４Ａに示すプロセスカートリッジの配列は、図１のものに対して、下段１番目の設置部８０Ｄのプロセスカートリッジ２０ＢＫと、下段４番目の設置部８０Ａのプロセスカートリッジ２０Ｙとが入れ替わっている。
【００６０】
このとき、下段１番目の設置部８０Ｄのプロセスカートリッジ２０ＢＫに対しては、書込み部２Ｄから、イエローに対応したレーザ光に替わってブラックに対応したレーザ光が射出されるように制御される。具体的には、図２Ｂを参照して、光センサ７０の検出結果が送信される制御部１００によって、書込み部２が制御される。
また、現像ローラ２０ａに印加される現像バイアスが、イエローに対応したものに替わってブラックに対応したものに調整制御される。具体的には、図２Ｂを参照して、現像ローラ２０ａに現像バイアスを印加する電源部９５が制御部１００によって制御される。
【００６１】
また、帯電ローラ２２によって感光体ドラム２１上に形成される帯電電位が、イエローに対応したものに替わってブラックに対応したものに調整制御される。具体的には、図２Ｂを参照して、帯電ローラ２２に電圧を印加する電源部９５が制御部１００によって制御される。
また、転写ローラ２４に印加される転写電位が、イエローに対応したものに替わってブラックに対応したものに調整制御される。具体的には、図２Ｂを参照して、転写ローラ２４に転写電圧を印加する電源部９５が制御部１００によって制御される。
また、露光光Ｌによって感光体ドラム２１上に形成される潜像電位が、イエローに対応したものに替わってブラックに対応したものに調整制御される。具体的には、図２Ｂを参照して、制御部１００によって書込み部２の光源光量が制御される。
【００６２】
同様に、下段４番目の設置部８０Ａのプロセスカートリッジ２０Ｙに対しても、ブラックに対応した画像形成に替わって、イエローに対応した画像形成がおこなえるように制御される。
以上説明したように、本実施の形態１においては、複数の設置部８０Ａ〜８０Ｄに対して、４つのプロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫが、順不同で装着されても、不具合のないカラー画像の形成が可能になる。
【００６３】
他方、本実施の形態１では、トナー色が同じ複数のプロセスカートリッジが装置本体に装着された場合に、その旨を警告表示するとともに、画像形成動作（プリント動作）ができないように制御する。
【００６４】
具体的には、図４Ｂに示すように、同色の２つのプロセスカートリッジ２０Ｙが、２箇所の設置部８０Ａ、８０Ｄに設置されるような場合である。このような状態は、上述の光センサ７０によるトナー色検出によって判別される。
そして、このような場合に、装置本体の外装上に設置された操作部９０の表示パネルに、警告表示がおこなわれる。警告表示としては、「最上段の設置部８０Ａのプロセスカートリッジ２０Ｙは誤装着されたものです。黒色用のプロセスカートリッジ２０ＢＫを装着してください。」等の表示となる。
さらに、設置部８０Ａ（又は設置部８０Ｄ）に正しいプロセスカートリッジＢＫが装着されるまで、画像形成動作が禁止されるように制御する。
【００６５】
以上説明したように、本実施の形態１においては、装置本体１にプロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫが設置された状態で、トナーパターンを形成して、そのトナーパターンに基いて各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫ内に収納されたトナーＴの色を検出する。その後、その検出結果に基いて最適な画像形成の制御をおこなっている。これによって、各色のプロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫは、収納されるトナーを除いて共通化されるために、製造コストを低減することができる。また、装置本体１に装着される直前に、又は、工場出荷直前に、カートリッジにトナーが収納されるのであれば、販売店又は工場にて在庫管理されるカートリッジ２０が１種類になって、在庫管理コストが安くなる。さらに、複数の設置部８０Ａ〜８０Ｄのいずれに対しても、４種類のプロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫのいずれをも設置することができるので、操作性が向上する。
【００６６】
なお、本実施の形態１で用いた光センサ７０は、トナー濃度センサとしても用いることができる。すなわち、図１で説明した通常の画像形成時に、トナーパターンを作成して、その濃度を光学的に検出する。トナーパターンの濃度が高いときには光センサ７０の出力値が小さくなり、トナーパターンの濃度が低いときには光センサ７０の出力値が大きくなる。この光センサ７０の検出結果に基づいて、作像条件（帯電電位、潜像電位、現像バイアス）を調整制御することで、濃度の安定したトナー像の形成が可能になる。
【００６７】
また、本実施の形態１では、転写ベルト３０上に転写したトナーパターン（トナー像）に基づいて、光センサ７０によってトナー色の検出をおこなった。これに対して、図２Ｂを参照して、感光体ドラム２１上に形成したトナーパターンに基づいて、光センサとしてのトナー濃度センサ２８によってトナー色の検出をおこなうこともできる。この場合にも、本実施の形態１と同等の効果を得ることができる。
【００６８】
また、本実施の形態１では、１成分現像方式を用いていて、プロセスカートリッジ２０に１成分現像剤としてのトナーを収納した。これに対して、２成分現像方式を用いて、プロセスカートリッジ２０に２成分現像剤としてのトナー及びキャリアを収納することもできる。この場合にも、収納するトナー色によって４種類のプロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫが用いられるが、光センサ７０を用いて本実施の形態１と同様の制御をおこなうことができる。そして、本実施の形態１と同等の効果を得ることができる。
なお、２成分現像方式を用いた場合、トナー濃度センサ２８は、プロセスカートリッジ２０の現像部２３内の混合比（キャリアに対するトナーの比率である。）を安定化するために用いられる。すなわち、トナー濃度センサ２８の検出値に基づいて、適宜に現像部２３内にフレッシュトナーが供給される。
【００６９】
また、本実施の形態１において、光センサ７０の検出対象となる、装着後のカートリッジ２０が、新品のものなのか使用済みのものなのかを区別するために、新品検出手段を設けることが好ましい。これにより、光センサ７０の出力変動が、トナー色の違いによるものなのか、カートリッジが使用済みでトナー濃度の変動によるものなのかを切り分けることができる。
新品検出手段としては、例えば、装置本体１へのセットにより変形する爪部材をプロセスカートリッジ２０に設置する。そして、装置本体１に設置されたセンサでセット直前の爪部材の変形状態を検出することで、カートリッジ２０が新品であるかを検出する。
【００７０】
また、本実施の形態１において、光センサ７０による検出精度（特に、イエロー、シアン、マゼンタの検出精度である。）が低いときには、受光素子の手前にレンズを設置することもできる。このとき、色収差によってレンズ通過後の結像点がずれて、受光素子における色ごとの出力差が大きくなるので、検出精度が向上する。
【００７１】
また、本実施の形態１では、色センサとして比較的低廉な光センサ７０を用いた。検出手段としての色センサは、これに限定されずに、ＣＣＤを用いたり、光位相センサ、フィルタセンサ等を用いてもよい。
【００７２】
実施の形態２．
図５にて、この発明の実施の形態２について詳細に説明する。
図５は、実施の形態２における画像形成装置に設置される検出手段を示す部分拡大図である。本実施の形態２は、各色に対応した光センサが設置されている点と、光センサに色フィルタが設置されている点とが、前記実施の形態１と相違する。
【００７３】
図５に示すように、転写ベルト３０に対向する位置であって、４つのプロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫの下流側に、４つの光センサ７０が並設されている。さらに、４つの光センサ７０のうち３つには、それぞれ、発光素子から受光素子に至る光路中（図中の破線である。）に、色フィルタ７１Ｙ、７１Ｍ、７１Ｃが設置されている。
【００７４】
ここで、紙面上側から１番目の光センサ７０に設置された色フィルタ７１Ｙは、イエロー光のみを透過するように構成されている。同様に、紙面上側から２番目の光センサ７０に設置された色フィルタ７１Ｍは、マゼンタ光のみを透過するように構成されている。紙面上側から３番目の光センサ７０に設置された色フィルタ７１Ｃは、シアン光のみを透過するように構成されている。
なお、紙面上側から４番目の光センサ７０に色フィルタが設置されていないのは、ブラック光は他の色の光と区別しやすい（検出しやすい）ことによる。
【００７５】
以上のように構成された４つの光センサ７０は、それぞれが、１色のトナーを高い精度で検出することができる。すなわち、転写ベルト３０上に形成したトナーパターンＴＰを、各光センサ７０で検出する。そして、そのなかで最も大きな出力変動を示した光センサ７０に対応する色が、カートリッジ２０内に収納されたトナー色であると判定される。
【００７６】
本実施の形態２の構成によれば、４つの光センサ７０の出力値変動を相対的に比較することで、トナー色を検出することができる。したがって、カートリッジ２０が使用済みでトナー濃度に変動が生じている場合であっても、そのトナー色を確実に検出することができる。
【００７７】
以上説明したように、本実施の形態２においても、前記実施の形態１と同様に、プロセスカートリッジ２０の在庫管理コスト及び製造コストを低減するとともに、信頼性及び操作性の高い画像形成装置を提供することができる。
【００７８】
なお、上記各実施の形態では、４色のプロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫを対象として、これらのカートリッジに収納されるトナー色の種類を検出した。これに対して、トナー色以外の種類の異なるトナー（例えば、トナー粒径や成分が異なる場合である。）が収納される複数のプロセスカートリッジが画像形成装置に設置される場合であって、トナーの種類ごとに最適な画像形成をおこなう必要がある場合にも、本発明を適用することができる。この場合、異なるトナーの種類を、実際に像担持体上に形成したトナー像に基づいて検出して、必要な制御をおこなうことになる。この場合にも、上記各実施の形態と同等の効果を得ることができる。
【００７９】
また、上記実施の形態においては、本発明をプロセスカートリッジ２０に適用した。しかし、本発明の適用はこれに限定されることなく、装置ユニットであって異なる種類のトナーが収納されるもののすべてに適用することができる。
例えば、トナーが収納された現像部２３を備えた装置ユニット（現像ユニット）に、本発明を適用することができる。また、感光体ドラム２１、帯電部２２、現像部２３、クリーニング部２５、転写部２４、３０、のうちの少なくとも１つを備え、トナーが収納された装置ユニットにも、本発明を適用することができる。この場合にも、上記各実施の形態と同等の効果を得ることができる。
【００８０】
さらに、本発明が上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施の形態の中で示唆した以外にも、各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、上記構成部材の数、位置、形状等は上記各実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】この発明の実施の形態１における画像形成装置を示す全体構成図である。
【図２Ａ】図１の画像形成装置に設置される前のプロセスカートリッジを示す断面図である。
【図２Ｂ】図１の画像形成装置に設置された後のプロセスカートリッジを示す断面図である。
【図３】図１の画像形成装置へのプロセスカートリッジの装着状態を示す概略図である。
【図４Ａ】プロセスカートリッジの別の装着状態を示す概略図である。
【図４Ｂ】同種のプロセスカートリッジが装着された状態を示す概略図である。
【図５】この発明の実施の形態２における検出手段を示す部分拡大図である。
【符号の説明】
【００８２】
１  画像形成装置本体（装置本体）、  ２、２Ａ〜２Ｄ  書込み部、
２０、２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫ  プロセスカートリッジ、
２１  感光体ドラム（像担持体）、  ２２  帯電部、  ２３  現像部、
２３ａ  現像ローラ、  ２４  転写ローラ（転写部）、
２５  クリーニング部、  ３０  転写ベルト（転写部）、
７０  光センサ（色センサ）、  ７０ａ  発光素子、  ７０ｂ  受光素子、
７１Ｙ、７１Ｍ、７１Ｃ  色フィルタ、  ８０Ａ〜８０Ｄ  設置部、
ＴＰ  トナーパターン（トナー像）。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
2005134592.tif 000009