(57)【要約】【課題】  複数のプロセスカートリッジを用いることでカラー印刷を可能にすると共に、プロセスカートリッジを交換してモノクロ印刷を行うことができ、更にモノクロ印刷の際に解像度を上げることができるようにする。【解決手段】  装着される複数のプロセスカートリッジ２２の作像色を異ならせるか同色にするかによりカラー画像とモノクロ画像のどちらの画像でも形成可能であり、プロセスカートリッジ２２の作像色識別用機構によりエンジン制御部３４が作像色をモノクロ画像と認識すると、プリンタコントローラ３１はＰＣ２からモノクロ画像データを取得し、書込み制御部３３は、その画像データをライン単位で複数の書込みユニット２１に振り分け、書込みタイミングを制御して副走査方向の解像度を複数倍にしてモノクロ画像を形成する。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
着脱可能なプロセスカートリッジ形式の画像形成手段を複数備えた画像形成装置において、取り付けられる複数のプロセスカートリッジの作像色を異ならせるか同色にするかによりカラー画像あるいはモノクロ画像のどちらの画像でも形成可能な構成であって、モノクロ画像を形成する場合、複数のプロセスカートリッジの作像色を同色にし、副走査方向の解像度を複数倍にして画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像形成装置において、それぞれのプロセスカートリッジの作像色の識別を可能にする作像色設定手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の画像形成装置において、印刷データをラインごとに複数のプロセスカートリッジに振り分けるデータ振り分け手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１、２または３記載の画像形成装置において、複数のプロセスカートリッジを並行して動作させる画像形成制御手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像形成装置において、解像度変更に応じて書込み条件を変更して制御する書込み制御手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項５記載の画像形成装置において、前記書込み制御条件が半導体レーザーの光量であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像形成装置において、解像度変更に応じてプロセス条件を変更して制御するプロセス制御手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式により画像を形成するプリンタ、複写機、ファクシミリ装置、複合画像情報装置など画像形成装置に係り、特に、着脱可能なカートリッジ形式の画像形成手段を備えたタンデム方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真プロセスを用いた画像形成装置が広く普及している。この画像形成装置では、例えば感光体ドラム表面を露光する露光プロセス（工程）によりまず静電潜像を形成し、その静電潜像上にトナーを供給する現像プロセスによりトナー像を形成し、転写プロセスにより用紙上にトナー像を転写し、定着プロセスによりトナー像を用紙に定着する。
また、電子写真プロセスを用いたカラー画像形成装置では、複数のトナー色に対応づけて例えば感光体ドラムを複数備え、それぞれの感光体ドラム上で各色の露光プロセスから転写プロセスまでを実行し、例えば転写ベルト上で各色のトナー像を重ね合わせ、さらに、重ね合されたトナー像を用紙上に転写し、定着する。このように、作像色の数だけ感光体ドラムや現像装置などがあるカラー画像形成方法はタンデム方式と呼ばれている。なお、電子写真プロセスを用いたカラー画像形成装置では感光体ドラムなどを１つだけ備えるものも提供されている。
また、電子写真プロセスを用いたモノクロ画像形成装置およびカラー画像形成装置では、露光プロセスや現像プロセス部分をカートリッジ化して着脱可能（交換可能）にしたものも広く普及している。
例えば、特許文献１に示されたカラー画像形成装置では、１つの感光体ドラムまたは感光体ベルトと複数のカラー現像器とを備え、そのカラー現像器を交換可能なカートリッジとし、且つ、そのカートリッジを装着する際に任意の位置に装着できるようにしている。
また、特許文献２に示された画像形成装置では、静電潜像を担持する像担持体と、静電潜像に現像剤を搬送し可視化する現像手段と現像剤を収納する現像剤補給容器とを備える収納室を複数有する第１のプロセスカートリッジと、静電潜像に現像剤を搬送し可視化する現像手段と現像剤を収納する現像剤補給容器とを備える第２のプロセスカートリッジとを有することにより、使用目的に応じて簡便に交換できるようにしている。
また、特許文献３に示されたカラー電子写真装置では、複数色の液体トナーのそれぞれに対応づけて感光体ドラムを含む作像系を複数備え、フルカラーモードの印刷では中間転写体が１回転する間に各感光体ドラム上に形成した各色のトナー像を順次中間転写体に転写し、モノクロモードの印刷では、プロセスカートリッジを交換することにより、各現像器の液体トナーをブラックにし、複数の作像系のそれぞれが１ラスターずつずらして作像するようにして高速化を図っている。
【特許文献１】特開平５−３５０４２号公報
【特許文献２】特開２００３−２３３２３８公報
【特許文献３】特開２００２−４０７４１公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献３に示された従来技術では、作像系を複数備え、フルカラーモードの印刷を可能にするとともに、モノクロモードでは、カートリッジ交換により各現像器の液体トナーをブラックにし、複数の作像系のそれぞれが１ラスターずつずらして作像するようにして高速化を図っているものの、モノクロ印刷時に解像度を上げることはできない。
本発明は、このような従来技術の問題を解決しようとするものであり、複数のプロセスカートリッジを用いることによりカラー印刷を可能にするとともに、プロセスカートリッジを交換してモノクロ印刷を行えるようにし、さらにモノクロ印刷の際に解像度を上げることができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、請求項１記載の画像形成装置は、着脱可能なプロセスカートリッジ形式の画像形成手段を複数備えた画像形成装置において、取り付けられる複数のプロセスカートリッジの作像色を異ならせるか同色にするかによりカラー画像あるいはモノクロ画像のどちらの画像でも形成可能な構成にし、モノクロ画像を形成する場合、複数のプロセスカートリッジの作像色を同色にし、副走査方向の解像度を複数倍にして画像を形成する構成にする。
請求項２記載の画像形成装置は、請求項１記載の画像形成装置において、それぞれのプロセスカートリッジの作像色の識別を可能にする作像色設定手段を備える。
請求項３記載の画像形成装置は請求項１または２記載の画像形成装置において、印刷データをラインごとに複数のプロセスカートリッジに振り分けるデータ振り分け手段を備える。
請求項４記載の画像形成装置は、請求項１、２または３記載の画像形成装置において、複数のプロセスカートリッジを並行して動作させる画像形成制御手段を備える。
請求項５記載の画像形成装置は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像形成装置において、解像度変更に応じて書込み条件を変更して制御する書込み制御手段を備える。
請求項６記載の画像形成装置は、請求項５記載の画像形成装置において、前記書込み制御条件を半導体レーザーの光量とする。
請求項７記載の画像形成装置は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像形成装置において、解像度変更に応じてプロセス条件を変更して制御するプロセス制御手段を備える。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、取り付けられる複数のプロセスカートリッジの作像色を異ならせることによりカラー画像を形成できる画像形成装置において、複数のプロセスカートリッジの作像色を同色にして複数のプロセスカートリッジを用いることによりモノクロ印刷を行うことができ、そのモノクロ印刷の際、解像度をあげることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対位置などは特定的な記載がない限りこの説明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
図１は、本発明の画像形成装置の一実施形態を示す、カートリッジ化した１色分のトナー像形成部の説明図である。各色のトナー像形成部はすべてこのような構成となっている。また、図２は、本発明の一実施形態を示す、画像形成装置の機構系全体の概略構成図である。
図１において、プロセスカートリッジ２２は感光体ユニット２２Ａおよび現像ユニット２２Ｂを備えている。感光体ユニット２２Ａと現像ユニット２２Ｂは一体的な構造となっていてもよい。図１で時計方向に回転する感光体ドラム３の表面は帯電ローラ７により所定の電位に帯電される。また、この帯電ローラ７に接して、帯電ローラ７の表面の汚れを清掃するクリーニングローラ７Ｂを備える。
一様に帯電した感光体ドラム３の表面は光学ユニット５（図２）から出る光ビームＬにより露光され、静電潜像が形成される。さらに、現像ユニット２２Ｂから供給されるトナーにより、その静電潜像はトナー像として現像化される。
現像ユニット２２Ｂは、現像ケース９Ａの開口から一部露出するように配設された現像ローラ１８、搬送スクリュー９Ｃ、９Ｂ、現像ドクタ９Ｄ、トナー濃度センサ９Ｅなどを備え、図２に示す例えばトナー収納容器２０Ｙ（これはトナー色がイエローの場合である）などからトナーの供給を可能としている。現像ケース９Ａには、磁性キャリアおよびマイナス帯電のトナーを含む２成分現像剤（以下、単に現像剤と呼ぶ）が内包されている。この現像剤は搬送スクリュー９Ｃ、９Ｂによって撹拌搬送されながら摩擦帯電された後、現像ローラ１８の表面に担持される。そして、現像ドクタ９Ｄによってその層厚が規制されてから、感光体ドラム３と対向する現像位置に搬送され、ここで感光体ドラム３上の静電潜像にトナーを付着させる。この付着により、感光体ドラム３上に所定の色のトナー像が形成される。現像によってトナーが消費された現像剤は現像ローラ１８の回転に伴って現像ケース９Ａ内に戻される。現像ケース９Ａ内の現像剤のトナー濃度は前記トナー濃度センサ９Ｅにより検知され、必要に応じてトナー収納容器２０Ｙからスクリュー９Ｃの上部のスペースにトナーが補給される。
【０００７】
このプロセスカートリッジ２２（図２において、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは内包されるトナー色で、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、黒を示している）には、それを画像形成装置本体１（図２参照）に対して着脱する際の基準として、位置決め主基準部を感光体ドラム両端部のフランジに穴状に設けると共に、図示しない位置決め従基準部をフレームの手前側と奥側にそれぞれ設け、そのプロセスカートリッジ２２を装置本体１に装着する際、それらの基準部と本体に設けた係合部により、プロセスカートリッジ２２を所定の装着位置に確実に位置決めできるようにしている。また、プロセスカートリッジ２２の一部（例えばフランジ）には、装着および内包されるトナー色を識別するための電気接点（電極）あるいは凹凸部などが設けてある。
感光体ドラム３は、これの上方に配設された転写ユニットの中間転写ベルト４（図２）に接触して転写ニップを形成する。そして、感光体ドラム３上に現像されたトナー像は中間転写ベルト４上に転写され、転写されずに感光体ドラム３上に残ったトナーはクリーニングブレード１１Ｂ（図１）により除去され、トナー搬送オーガ１１Ｃにより、図示しない収容部に搬送される。
なお、本実施形態では、画像形成装置としてカラープリンタの場合について説明したが、本発明は複写機やファクシミリ装置など他の画像形成装置にも適用できる。また、トナー像形成部が一体となったプロセスカートリッジ２２を画像形成装置本体１に設置する際、４色分のカートリッジを決められた位置へ取り付ける必要はなく、異なる色のカートリッジを取り付けることができる。プロセスカートリッジ２２自体はトナー色を除き構造的に同等であるので、複数の同色プロセスカートリッジを取り付けても動作可能である。但し、プロセスカートリッジ２２を交換する場合は、トナー収納容器２０も同色の容器に交換する必要がある。
【０００８】
以下、各実施例について説明する。
［実施例１］
図３は、実施例１を示すプリンタにパーソナルコンピュータ２が接続されている全体構成図である。図示するように、プリンタの制御部３０は、ＣＰＵやメモリを有してプリンタの全体を制御するプリンタコントローラ３１、文字コードを対応するフォントの画像データに変換したり必要に応じて画像データの変換などを行ったり、画像データの補正を行ったりする画像処理部３２、処理された画像データを用いて第１〜第４書込みユニット２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋ内のレーザーの発する光量などを制御する書込み制御部３３、第１〜第４プロセスカートリッジ２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋなどを制御するエンジン制御部１４を備える。なお、書込みユニット２１はレーザーとその取り付け部から成り、その先（レーザー光の進む方向に対して）に光学ユニット５がある。
【０００９】
図４は、この実施例の動作フローを示す。以下、図４に従ってこの動作フローを説明する。なお、利用者は、印刷に先立って、カラー印刷の場合には各プロセスカートリッジ２２およびトナー収納容器２０をそれぞれ異なる所定の作像色に、単色印刷の場合には各プロセスカートリッジ２２およびトナー収納容器２０を同一の所望の作像色に交換しておく。また、各トナー収納容器２０のトナー色もそれぞれ対応した各プロセスカートリッジ２２の作像色に合わせて交換しておく。
各プロセスカートリッジ２２（２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋ）には、作像色識別用の機構（例えばフランジに３個の電気接点（あるいは電極）、凹凸部、切り欠きなど）が備えられており、プリンタに電源が投入されると、どの取り付け位置にどの作像色のプロセスカートリッジ２２がセットされているかをエンジン制御部３４が認識する（ステップ１）。
そして、各プロセスカートリッジ２２が異なる作像色で構成されていた場合には（ステップ２でＹｅｓ）、中間転写ベルト４が１回転する間に各感光体ドラム３上に形成した各色のトナー像を順次中間転写ベルト４に転写することによりフルカラー印刷を行う（ステップ３）。このとき、各プロセスカートリッジ２２の取り付け順序が指定通りでなくてもプリンタコントローラ３１は画像データ側を切り替えることにより正常に印刷が行えるように制御を行う。また、作像順序が変わることで微妙な色相の差異が発生するので、これを画像処理部３２が補正する。
一方、同一色のプロセスカートリッジ２２が複数取り付けられていることが検知された場合には（ステップ２でＮｏ）、実施例２に説明する単色印刷を行う（ステップ４）。
こうして、この実施例によれば、各プロセスカートリッジが異なる作像色で構成されていた場合には中間転写体が１回転する間に各感光体ドラム上に形成した各色のトナー像を順次中間転写体に転写し、同一色のプロセスカートリッジが複数取り付けられている場合には、複数の作像系を用いて単色印刷を行うことができる。
【００１０】
［実施例２］
実施例２では、複数のプロセスカートリッジを同一色（例えばブラック）で動作させて副走査方向の解像度を複数倍にする。なお、ここではデータ振り分け手段が書込み制御部３３により実現され、画像形成制御手段が書込み制御部３３およびエンジン制御部３４により実現される。
図５は、この実施例の動作フローを示す。以下、図５に従ってこの動作フローを説明する。
プリンタに電源が投入されると、同色のプロセスカートリッジが複数セット（取り付け）されているか否かをエンジン制御部３４が判定する（ステップ１１）。そして、例えばブラック色のプロセスカートリッジが２個取り付けられている場合（ステップ１１でＹｅｓ）、エンジン制御部３４は副走査の書込み解像度を例えば６００ｄｐｉの２倍である１２００ｄｐｉに切り替えるために必要な動作タイミング変更の設定およびレーザーダイオード（ＬＤ）光量変更の設定を書込み制御部３３に対して行う（ステップ１２、１３）。そして、エンジン制御部３４はエンジン制御部３４の解像度が１２００ｄｐｉであることをプリンタコントローラ３１経由でＰＣ２へ伝える（ステップ１４）。
これにより、ＰＣ２内のプリンタドライバ（ＣＰＵにより実行されるソフトウェア）は指定された解像度の印刷データを生成し、プリンタコントローラ３１へ送る。プリンタコントローラ３１はＰＣ２から印刷データを受信すると（ステップ１５）、その印刷データを画像処理部３２経由で書込み制御部３３へ送り、書込み制御部３３は例えば解像度を２倍にする場合、その印刷データをラインごとに交互に２つの書込みユニットに振り分ける。こうして、２つの書込みユニットが並行して書込みを行い、エンジン制御部３４に制御された２つのカートリッジが並行で動作することにより解像度１２００ｄｐｉ（２倍の解像度）の単色印刷を６００ｄｐｉと同じ時間内で実行する（ステップ１６）。
【００１１】
図６は、２つの書込みユニットが並行して行う書込みのタイミングチャートである。同図において、Ｌｏｗレベルの期間が副走査方向１ページ分の書込み期間である。２つの書込みユニットへの書込み開始タイミングの差Ｔ１は、２つのプロセスカートリッジの取り付け位置間距離および中間転写ベルト４の移動速度などによって決まる取り付け位置分のタイミング差（公知技術により計測可能である）と、感光体ドラム３の表面が２分の１ライン分（１インチ／１２００）移動するに要する時間との和である。
一方、ステップ１１で各色のプロセスカートリッジが１個ずつセットされていると判定されたならば、フルカラー印刷を行う（ステップ１７）。
こうして、この実施例によれば、複数の作像系を用いて単色印刷を行うことができ、さらに書込み制御部およびエンジン制御部の制御により、複数倍（この例では２倍）の解像度の単色印刷を同じ時間内で行うことができる。
【００１２】
［実施例３］
実施例２では、副走査６００ｄｐｉの光学系で１２００ｄｐｉの書込みを行ったが、その場合、図７（ａ）に示したように前後のラインとドットの重なる部分が多くなり、画像濃度が大きくなる。そこで、実施例３では、書込み制御部（書込み制御手段）３３が１２００ｄｐｉ書込み時の書込み制御条件としてレーザーダイオードの光量を減らすことにより図７（ｂ）に示したように重なる部分を６００ｄｐｉ書込み時と同等にして画像濃度を同等にする。なお、レーザーダイオードの光量の可変量については理論値でなく、実機の画像サンプルで最適になるようにあらかじめ決めた量とする。また、レーザーダイオードの光量だけでなくトナー供給量などプロセス条件および／または画像処理条件を同時に変更することも可能である。また、レーザーダイオードの光量を変えずにプロセス条件および／または画像処理条件を変更することも可能である。プロセス条件を変更して制御するのはエンジン制御部（プロセス制御手段）３４である。
なお、実施例２および実施例３では解像度を２倍にする例で説明したが、２倍の解像度だけに制限されるわけではない。同作像色のプロセスカートリッジが例えば３個であれば、解像度は３倍になる。
以上、各実施例について説明したが、各実施例において、トナー収納容器はプロセスカートリッジ内に設ける構成にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態を示す画像形成装置の機構系要部に関する説明図。
【図２】本発明の一実施形態を示す画像形成装置の機構系全体に関する概略構成図。
【図３】本発明の第１の実施例を示すプリンタにパーソナルコンピュータが接続されている全体構成図。
【図４】本発明の第１の実施例を示すプリンタの動作フロー図。
【図５】本発明の第２の実施例を示すプリンタの動作フロー図。
【図６】本発明の第２の実施例を示すプリンタ要部のタイミングチャート。
【図７】解像度を倍にした時のドットの重なりを説明する図。
【符号の説明】
【００１４】
３  感光体ドラム、４  中間転写ベルト、５  光学ユニット、２０  トナー収納容器、２１  書込みユニット、２２  プロセスカートリッジ、２２Ａ  感光体ユニット、２２Ｂ  現像ユニット、３０  制御部、３１  プリンタコントローラ、３２  画像処理部、３３  書込み制御部、３４  エンジン制御部
【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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