JP6201492B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ、あるいはこれらのうち少なくとも１つを備えた複合機等の画像形成装置に関し、詳しくは、プロセスカラー以外の特色トナーを使用可能な画像形成装置に関する。

近年の電子写真装置は、ＣＭＹＫ（イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ））のプロセスカラートナー以外の、特色トナーが使用できるものもある。
このような電子写真装置は、ＣＭＹＫのプロセスカラートナーそれぞれの作像ステーション（プロセスユニット）４つに加えて、特色トナー用の作像ステーションを１つ以上有している。
また、プロセスカラートナーの作像ステーションにおいてプロセスカラーを特色トナーに入れ替えできるようになっている。
特色トナーの一つにクリアトナー（透明トナー、無色トナー、無彩色トナー、ノーピグメントトナーの概念を含む）がある。

例えば、カラーの印刷物に対して、クリアトナーを全面あるいは部分的に重ねて印刷して光沢調整を行うことで、付加価値の高い印刷物を生成できる。
また、特色トナーの一つにＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）のトナーがある。
これらの特色トナーを用いることにより、ＣＭＹＫのプロセスカラートナーの重ね合わせでは再現困難な色を高品質に再現できる。
これら以外にも多くの種類の特色トナーがある。

特色トナーを使用する場合、電子写真装置の作像ステーションのトナーを入れ替える作業が発生する場合がある。
入れ替えの態様としては、
（ａ）プロセスカラートナーから特色トナーに入れ替える場合、
（ｂ）特色トナーからプロセスカラートナーに入れ替える場合、
（ｃ）特色トナーから特色トナーに入れ替える場合、
（ｄ）プロセスカラートナーからプロセスカラートナーに入れ替える場合、
がある。

特許文献１には、４つのカートリッジ収容部を有する画像形成装置において、ＣＭＹＫのトナーカートリッジと特色トナーカートリッジとを入れ替える画像形成方法が開示されている。
入れ替えに先立って、目的の画像を形成するのに最適な重ね合わせ順序が決定され、ユーザーは決定されたカートリッジ収容部に、対応するトナーカートリッジをセットするようになっている。
トナーカートリッジが入れ替えられた場合、トナーカートリッジに備えられたトナー属性情報をカートリッジ収容部で読み取り、どのカートリッジ収容部に何色のトナーカートリッジがセットされているか把握できるようになっている。
特許文献１に記載の方法によれば、４つのプロセスユニットを有する周知の構成において、そのコンパクト性を維持しながら、ＣＭＹＫのプロセスカラートナーの重ね合わせでは再現困難な色を多種多様に再現できる。

特許文献１に記載の方法では、トナーカートリッジ（プロセスカートリッジ）自体を入れ替えるので、異種トナーが混色する問題は生じない。
すなわち、現像剤を収容した現像装置もプロセスカートリッジの入れ替えに伴って画像形成装置本体から離脱するので、前回使用のプロセスカートリッジの現像剤と入れ替え後のプロセスカートリッジの現像剤とが混ざることはない。

ところで、画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジ内の現像装置や、画像形成装置本体に対して交換可能な現像ユニットに、画像形成装置の別の場所に設けられたトナー補給部材によりトナーを補給する装置が知られている。
このトナー補給部材はトナーボトルやトナータンクと呼ばれており、プロセスカートリッジを小型化できるメリットがあるとともに、トナー補給部材を交換することによりプロセスカートリッジの適正な交換寿命を維持することができる。

しかしながら、トナー補給部材によるトナー補給方式の画像形成装置において、上記のように特色トナーを用いて入れ替えを行う場合、混色の問題を避けられない。
すなわち、トナー補給部材と現像ユニットとを目的のトナーに合わせて交換しても、前回使用の異種トナーがトナー補給経路上に残存しており、そのまま画像形成を行うと、ユーザーが意図しない異種トナーの混色(コンタミネーション、汚染、混在)が発生する。
これにより、異常画像の発生の可能性がある。

トナー補給経路も同時に交換すれば問題はないが、トナー補給経路は搬送チューブやポンプ、ホッパなどにより構成されており、これらをその都度交換することは極めて面倒で、作像ユニットの破損などを引き起こす可能性もある。
したがって、トナー補給部材と現像ユニット間のトナー補給経路毎交換するのは実際上不可能であり現実的ではない。
混色の問題を回避すべく、ＣＭＹＫの作像ユニットに特色トナー専用の作像ユニットを個別に追加して入れ替えをしない構成とした場合、装置の大型化を避けられない。
また、トナー入れ替えによる色変化の多様性が狭められる。
ＣＭＹＫの作像ユニットに特色トナーの作像ユニットを１つ追加したいわゆる５ステーション構成は従来知られているが、２つ以上を追加するとなると装置の大型化が大きな問題となる。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、トナー補給部材によりトナーを補給する方式において、ＣＭＹＫのプロセストナーと特色トナーとを含めたトナー入れ替えを混色等の問題を来たすことなく実施できる画像形成装置の提供を、その主な目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、複数の像担持体と、前記複数の像担持体に対して個別に配置され、画像情報に基づいて前記像担持体上に形成された静電潜像をトナー像として可視像化する現像ユニットと、前記各現像ユニットに対して個別に配置され、前記現像ユニットにトナーを補給するトナー補給部材と、を備え、前記現像ユニットと前記トナー補給部材は交換可能に設けられている画像形成装置において、前記現像ユニットとこれに対応した前記トナー補給部材とを交換することにより前回とは異なる種のトナーの使用が指定された場合、交換すべきトナー補給部材と交換すべき現像ユニットとの間のトナー補給経路内に存在するトナーを、前回使用された前記交換すべき現像ユニットに搬送して前記トナー補給経路内を空にするトナー補給経路清掃モードを実行し、前記トナー補給経路清掃モードの実行により、前記前記交換すべき現像ユニットのトナー濃度が制御仕様の上限値を超えた場合には、記録媒体に転写せずにトナーを回収する画像形成動作によるトナー吐き出しモードを実行することを特徴とする。

本発明によれば、異種トナーの入れ替え作業での意図しない混色による異常画像の発生を防止できるとともに、作像ユニットの破損の懸念を無くすことができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概要構成図である。 制御ブロック図である。 １つの画像形成ユニットにおけるトナー補給経路の構成を示す図である。 全ての画像形成ユニットの構成を示す図である。 トナーボトルのトナー種情報の読み取り構成を示す図である。 トナーボトルに取り付けられたＩＤチップの起動フローを示す図である。 トナーボトルのセットに関する状態遷移を示すタイミングチャートである。 操作パネル上における特色トナーの選択キーを示す図である。 ホッパ内のトナーの空検知を行うトナーエンドセンサの構成を示す図である。 トナーエンドセンサを用いた場合のトナー補給経路清掃モードの動作を示すフローチャートである。 現像ユニットの濃度センサを用いた場合のトナー補給経路清掃モードの動作を示すフローチャートである。 トナーボトル等がセットされていない場合の操作パネル上におけるメッセージを示す図である。 セットされたトナーボトル等のトナー種が違う場合の操作パネル上におけるメッセージを示す図である。 正しいトナー種のトナーボトル等をセットしたとき操作パネル上におけるメッセージを示す図である。

以下、本発明の一実施形態を図を参照して説明する。
まず、図１及び図２に基づいて、本実施形態に係る画像形成装置の全体構成及び制御部の構成について説明する。
画像形成装置１は、記録媒体の一例としての用紙にトナー像を定着させることにより画像を形成する。
画像形成装置１は、図１に示すように、制御部１０、画像読取部１１、作像部１２、給紙部１３、転写部１４、定着部１５、排紙部１６、および表示・操作部１７等を有している。

制御部１０は、図２に示すように、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１０１１、メインメモリ（ＭＥＭ−Ｐ）１０１２、ノースブリッジ（ＮＢ）１０１３を有している。
また、制御部１０は、サウスブリッジ（ＳＢ）１０１４、ＡＧＰ（Ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｏｒｔ）バス１０１５を有している。
また、制御部１０は、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）１０１６、ローカルメモリ（ＭＥＭ−Ｃ）１０１７、ＨＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ）１０１８を有している。
また、制御部１０は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）１０１９、ネットワークＩ／Ｆ１０２を有している。

ＣＰＵ１０１１は、メインメモリ１０１２に記憶されたプログラムに従って、データを加工・演算したり、画像読取部１１、作像部１２、給紙部１３、転写部１４、定着部１５、排紙部１６の動作を制御したりするものである。
メインメモリ１０１２は制御部１０の記憶領域であり、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１０１２ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１０１２ｂを有している。
ＲＯＭ１０１２ａは、制御部１０の各機能を実現させるプログラムやデータの格納用メモリである。
ＲＯＭ１０１２ａに記憶されているプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、ＦＤ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。
ＲＡＭ１０１２ｂは、プログラムやデータの展開、及びメモリ印刷時の描画用メモリなどとして用いる。

ＮＢ１０１３は、ＣＰＵ１０１１と、ＭＥＭ−Ｐ１０１２、ＳＢ１０１４、及びＡＧＰバス１０１５とを接続するためのブリッジである。
ＳＢ１０１４は、ＮＢ１０１３とＰＣＩデバイス、周辺デバイスとを接続するためのブリッジである。
ＡＧＰバス１０１５は、グラフィック処理を高速化するために提案されたグラフィックスアクセラレータカード用のバスインタフェースである。
ＡＳＩＣ１０１６は、ＰＣＩターゲットおよびＡＧＰマスタ、ＡＳＩＣ１０１６の中核をなすアービタ（ＡＲＢ）を備えている。
また、ＡＳＩＣ１０１６は、ＭＥＭ−Ｃ１０１７を制御するメモリコントローラ、ハードウェアロジックなどにより画像データの回転などを行う複数のＤＭＡＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｅｍｏｒｙ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）を備えている。

ＡＳＩＣ１０１６は、ＰＣＩバスを介してＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）のインターフェースに接続されている。
ＡＳＩＣ１０１６は、ＩＥＥＥ１３９４（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ １３９４）のインターフェースに接続されている。
ＭＥＭ−Ｃ１０１７は、コピー用画像バッファ及び符号バッファとして用いるローカルメモリである。

ＨＤ１０１８は、画像データの蓄積、印刷時に用いるフォントデータの蓄積、フォームの蓄積を行うためのストレージである。
ＨＤＤ１０１９は、ＣＰＵ１０１１の制御にしたがってＨＤ１０１８に対するデータの読み出し又は書き込みを制御する。
ネットワークＩ／Ｆ１０２は、通信ネットワークを介して情報処理装置等の外部機器と情報を送受信する。

画像読取部１１は、用紙に記載されている画像を光学的に読み取ることにより、画像情報を生成するものである。
具体的には、用紙に光を当てて、その反射光をＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ）、または、ＣＩＳ（Ｃｏｎｔａｃｔ Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ）等の読取センサで受光することによって画像情報を読み取る。
なお、画像情報とは、用紙等の記録媒体に形成する画像を表す情報であり、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色を示す電気的な色分解画像信号を用いて示されたものである。
画像読取部１１は、図１に示すように、コンタクトガラス１１１、読取センサ１１２等を有している。

コンタクトガラス１１１は、画像が記載されている用紙が載置されるものである。
読取センサ１１２は、コンタクトガラス１１１に載置されている用紙に記載されている画像の画像情報を読み取るものである。

作像部１２は、画像読取部１１によって読み取られた画像情報、またはネットワークＩ／Ｆ１０２によって受信された画像情報に基づいて転写部１４の中間転写ベルト１４３の表面にトナーを付着させて画像（トナー像）を形成するものである。
作像部１２は、シアン（Ｃ）色のトナーを有する現像剤を用いてトナー像を形成する画像形成ユニット１２０Ｃと、マゼンタ（Ｍ）色のトナーを用いてトナー像を形成する画像形成ユニット１２０Ｍと、イエロー（Ｙ）色のトナーを用いてトナー像を形成する画像形成ユニット１２０Ｙと、ブラック（Ｋ）色のトナーを用いてトナー像を形成する画像形成ユニット１２０Ｋと、クリア（Ｔ）トナーを用いてトナー像を形成する画像形成ユニット１２０Ｔとを備えている。
すなわち、作像部１２は、作像ユニットとしての画像形成ユニットをトナー色別に複数（ここでは５つ）備えている。

画像形成装置１は、後述するように、各感光体ドラムに形成された静電潜像を対応する色のトナーで現像（可視像化）して、各色のトナー像を最終的に記録媒体に重ね合わせた状態に転写する構成を有している。

なお、以降ではＣ色トナー、Ｍ色トナー、Ｙ色トナー、Ｋ色トナーのいずれか一以上のトナーを有色トナーという。
クリアトナーを用いた作像ユニットは、有色トナーを用いた作像ユニットを含めて、各作像ユニットのトナー像転写順位の最上流に位置するように配置されている。
それぞれの有色トナーは、顔料や染料等の色材を含有した帯電性をもった樹脂粒子である。
また、クリアトナーとは、無色透明のトナーであり、記録媒体に付着された有色トナーに付着されるとその有色トナーを視認できるように構成された樹脂粒子である。

また、クリアトナーは記録媒体に付着されるとその記録媒体を視認できる樹脂粒子である。
クリアトナーは、たとえば、低分子量のポリエステル樹脂に二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）や二酸化チタン（ＴｉＯ_２）を外添することによって生成される。
なお、クリアトナーは記録媒体または記録媒体上に付着された有色トナーを視認できる程度の量であれば、色材を含んでいてもよい。

以降では、画像形成ユニット１２０Ｃ、画像形成ユニット１２０Ｍ、画像形成ユニット１２０Ｙ、画像形成ユニット１２０Ｋ、画像形成ユニット１２０Ｔのうち任意の画像形成ユニットを「画像形成ユニット１２０」と表す。
画像形成ユニット１２０Ｃは、トナー補給部材としてのトナーボトル１２１Ｃ、感光体ドラム（以下、単に「感光体」ともいう）１２２Ｃ、帯電部１２３Ｃ、露光部１２４Ｃ、現像ユニット１２５Ｃ、除電部１２６Ｃ、および清掃部１２７Ｃを備えている。
トナーボトル１２１Ｃは、Ｃ色のトナーを収容しており、現像ユニット１２５Ｃに対してＣ色のトナーを供給するものである。
トナーボトル１２１Ｃに収容されているトナーは、トナーボトル１２１Ｃ内の搬送スクリュが駆動することによって所定の量だけ現像ユニット１２５Ｃに供給される。
感光体ドラム１２２Ｃは、帯電部１２３Ｃにより表面が一様に帯電され、制御部１０から受け取った画像情報に基づき、露光部１２４Ｃによって表面に静電潜像が形成されるものである。

また、感光体ドラム１２２Ｃは、静電潜像が形成された表面に、現像ユニット１２５Ｃがトナーを付着させることによってトナー像が形成される。
また、感光体ドラム１２２Ｃは、中間転写ベルト１４３に接するように設けられ、中間転写ベルト１４３との接点で中間転写ベルト１４３の移動方向と同じ方向に回転するように設けられている。
帯電部１２３Ｃは、感光体ドラム１２２Ｃの表面を一様に帯電させる。
露光部１２４Ｃは、帯電部１２３Ｃによって帯電された感光体ドラム１２２Ｃの表面に、制御部１０によって決定されたＣ色の網点面積率に基づいて光を照射して静電潜像を形成する。
現像ユニット１２５Ｃは、露光部１２４Ｃによって感光体ドラム１２２Ｃの表面に形成された静電潜像に対してトナーボトル１２１Ｃに収容されているＣ色のトナーを付着させることによって現像し、トナー像を形成する。

除電部１２６Ｃは、中間転写ベルト１４３に画像が転写された後の感光体ドラム１２２Ｃの表面を除電する。
清掃部１２７Ｃは、除電部１２６Ｃによって除電された感光体ドラム１２２Ｃの表面に残った転写残トナーを除去する。

画像形成ユニット１２０Ｍは、現像剤収容部１２１Ｍ、感光体ドラム１２２Ｍ、帯電部１２３Ｍ、露光部１２４Ｍ、現像ユニット１２５Ｍ、除電部１２６Ｍ、および清掃部１２７Ｍを備えている。
トナーボトル１２１Ｍは、Ｍ色のトナーを収容している。
感光体ドラム１２２Ｍ、帯電部１２３Ｍ、露光部１２４Ｍ、現像部１２５Ｍ、除電部１２６Ｍ、清掃部１２７Ｍは、それぞれ感光体ドラム１２２Ｃ、帯電部１２３Ｃ、露光部１２４Ｃ、現像ユニット１２５Ｃ、除電部１２６Ｃ、清掃部１２７Ｃと同様の機能であるため、それらの説明を省略する（Ｙ、Ｋ、Ｔにおいても同様）。

画像形成ユニット１２０Ｙは、トナーボトル１２１Ｙ、感光体ドラム１２２Ｙ、帯電部１２３Ｙ、露光部１２４Ｙ、現像部１２５Ｙ、除電部１２６Ｙ、および清掃部１２７Ｙを備えている。
トナーボトル１２１Ｙは、Ｙ色のトナーを収容している。
画像形成ユニット１２０Ｋは、トナーボトル１２１Ｋ、感光体ドラム１２２Ｋ、帯電部１２３Ｋ、露光部１２４Ｋ、現像ユニット１２５Ｋ、除電部１２６Ｋ、および清掃部１２７Ｋを備えている。
トナーボトル１２１Ｋは、Ｋ色のトナーを収容している。

画像形成ユニット１２０Ｔは、現像剤収容部１２１Ｔ、感光体ドラム１２２Ｔ、帯電部１２３Ｔ、露光部１２４Ｔ、現像ユニット１２５Ｔ、除電部１２６Ｔ、および清掃部１２７Ｔを備えている。
トナーボトル１２１Ｔは、クリアトナーを収容している。
なお、以降では、トナーボトル１２１Ｃ、現像剤収容部１２１Ｍ、トナーボトル１２１Ｙ、トナーボトル１２１Ｋ、トナーボトル１２１Ｔのうち任意の現像剤収容部を「トナーボトル１２１」と表す。
感光体ドラム１２２Ｃ、感光体ドラム１２２Ｍ、感光体ドラム１２２Ｙ、感光体ドラム１２２Ｋ、感光体ドラム１２２Ｔのうち任意の感光体ドラムを「感光体ドラム１２２」と表す。
帯電部１２３Ｃ、帯電部１２３Ｍ、帯電部１２３Ｙ、帯電部１２３Ｋ、帯電部１２３Ｔのうち任意の帯電部を「帯電部１２３」と表す。

露光部１２４Ｃ、露光部１２４Ｍ、露光部１２４Ｙ、露光部１２４Ｋ、露光部１２４Ｔのうち任意の露光部を「露光部１２４」と表す。
現像部１２５Ｃ、現像ユニット１２５Ｍ、現像ユニット１２５Ｙ、現像ユニット１２５Ｋ、現像ユニット１２５Ｔのうち任意の現像部を「現像ユニット１２５」と表す。
除電部１２６Ｃ、除電部１２６Ｍ、除電部１２６Ｙ、除電部１２６Ｋ、除電部１２６Ｔのうち任意の除電部を「除電部１２６」と表す。
清掃部１２７Ｃ、清掃部１２７Ｍ、清掃部１２７Ｙ、清掃部１２７Ｋ、清掃部１２７Ｔのうち任意の清掃部を「清掃部１２７」と表す。

給紙部１３は、転写部１４に対して用紙を供給するものである。給紙部１３は、用紙収容部１３１、給紙ローラ１３２、給紙ベルト１３３、およびレジストローラ対１３４を備えている。
用紙収容部１３１は、記録媒体の一例である用紙を収容している。給紙ローラ１３２は、用紙収容部１３１に収容されている用紙を給紙ベルトの方へ移動させるために回転するように設けられている。
このように設けられている給紙ローラ１３２は、収容されている用紙のうち最上段にある用紙を一枚ずつ取り出し、給紙ベルトに載置する。
給紙ベルト１３３は、給紙ローラ１３２によって取り出された用紙を転写部１４に搬送する。
レジストローラ対１３４は、後述する中間転写ベルト１４３のトナー像が形成されている部分が転写部１４に到達されるタイミングで給紙ベルト１３３によって搬送された用紙を送り出すものである。

転写部１４は、作像部１２によって感光体ドラム１２２に形成された画像を中間転写ベルト１４３に転写し（一次転写）、中間転写ベルト１４３に転写された画像を用紙に転写する（二次転写）ものである。
転写部１４は、駆動ローラ１４１、従動ローラ１４２、中間転写ベルト１４３、一次転写ローラ１４４Ｃ、１４４Ｍ、１４４Ｙ、１４４Ｋ、１４４Ｔ、二次転写ローラ１４５、二次転写対向ローラ１４６を備えている。
駆動ローラ１４１は、従動ローラ１４２とともに中間転写ベルト１４３を掛け渡すものである。
駆動ローラ１４１が駆動し回転することによって、掛け渡されている中間転写ベルト１４３が移動する。

中間転写ベルト１４３は、駆動ローラ１４１の回転とともに感光体ドラム１２２に接しながら移動する。
中間転写ベルト１４３が感光体ドラム１２２に接しながら移動することによって、感光体ドラム１２２に形成された画像が中間転写ベルト１４３の表面に転写される。

一次転写ローラ１４４Ｃ、１４４Ｍ、１４４Ｙ、１４４Ｋ、１４４Ｔは、中間転写ベルト１４３を挟んで、それぞれ感光体ドラム１２２Ｃ、１２２Ｍ、１２２Ｙ、１２２Ｋ、１２２Ｔと対向して配置されている。
二次転写ローラ１４５は、二次転写対向ローラ１４６との間に中間転写ベルト１４３と用紙を挟みこんで回転する。

定着部１５は、転写部１４によって用紙に転写されたトナーを定着させる。
定着とは、トナーに熱と圧力を同時に加えることによってトナーの樹脂成分を用紙に溶着させることである。
転写部１４によって用紙に転写されたトナーに定着処理が行われることによって、用紙上のトナーの状態は安定したものとなる。
定着部１５は、搬送ベルト１５１、定着ベルト１５２、定着ローラ１５３、定着ベルト搬送ローラ１５４、定着対向ローラ１５５、発熱部１５６を有している。
搬送ベルト１５１は、転写部１４によってトナーが転写された用紙を定着ローラ１５３、定着対向ローラ１５５に向けて搬送する。

定着ベルト１５２は、定着ローラ１５３と定着ベルト搬送ローラ１５４とに掛け渡され、それらのローラが回転することによって移動する。
定着ローラ１５３は、対向して設置されている定着対向ローラ１５５との間で、搬送ベルト１５１に搬送された用紙を挟みこんで、用紙を加熱・加圧する。
定着ベルト搬送ローラ１５４は、定着ローラ１５３とともに定着ベルト１５２を掛け渡すものであり、定着ベルト搬送ローラ１５４が回転することによって定着ベルト１５２を移動させる。
定着対向ローラ１５５は、定着ローラ１５３に対向して設置されるものであり、定着ローラ１５３との間に搬送された用紙を挟みこむ。
発熱部１５６は、定着ローラ１５３の内部に設置され、発熱するものであり、定着ローラ１５３を介して用紙を加熱する。

排紙部１６は、定着部１５でトナーが定着された用紙を画像形成装置１から排出するものであり、排紙ベルト１６１、排紙ローラ１６２、排紙口１６３、および用紙収容部１６４を有している。
排紙ベルト１６１は、定着部１５によって定着処理された用紙を排紙口１６３に向けて搬送する。
排紙ローラ１６２は、排紙ベルト１６１によって搬送された用紙を排紙口１６３から排出し、用紙収容部１６４に収容する。用紙収容部１６４は、排紙ローラ１６２によって排出された用紙を収容する。

表示・操作部１７は、パネル表示部１７１および操作部１７２を有している。
パネル表示部１７１には設定値や選択画面等が表示される。また、パネル表示部１７１は、操作者からの入力を受け付けるタッチパネル等である。
操作部１７２は、画像形成にかかる諸条件を受け付けるテンキー、複写開始指示を受け付けるスタートキー等のユーザーが入力をするために操作を行うものである。

図３及び図４に基づいて、トナーボトル１２１から現像ユニット１２５へトナーを補給するトナー補給経路の構成を説明する。
図３（ａ）に示すように、トナーボトル１２１はボトル駆動モータ２０によって回転駆動される。
トナーボトル１２１の回転によって吐き出されたトナーは、搬送チューブ２２で接続されたポンプとしてのダイヤフラムポンプ２４によって吸引される。ダイヤフラムポンプ２４はポンプ駆動モータ２６によって駆動される。
ダイヤフラムポンプ２４で吸引されたトナーは、ホッパ２８に排出される。ホッパ２８内のトナーは、補給クラッチ３０を介して補給モータ３２により回転駆動される補給スクリュ３４で搬送され、現像ユニット１２５に補給される。

ホッパ２８には、ホッパ２８内のトナーの上面を検知するトナーセンサ３６と、ホッパ２８内のトナーの空検知を行うホッパトナー検知手段としてのトナーエンドセンサ３８が設けられている。
トナーエンドセンサ３８はホッパ２８の底面に配置されている。
現像ユニット１２５には、トナー濃度検知手段としてのトナー濃度センサ４０が設けられている。
搬送チューブ２２、ダイヤフラムポンプ２４及びホッパ２８は、トナーボトル１２１と現像ユニット１２５間のトナー補給経路を構成している。
指定した色に対応すべくトナーボトル１２１と現像ユニット１２５とを交換しても、上記トナー補給経路には前回使用の異種トナーが残存し、そのまま画像形成を行うと交換後のトナーと残存トナーとの混色が生じる。

トナーボトル１２１と現像ユニット１２５は画像形成装置本体に対して交換自在となっている。
図４は、図１の配置構成に対し、特色トナーのトナーボトル１２１Ｔの配置レイアウトを若干変更してコンパクト化を図った例を示しているが、トナー補給経路に使用の異種トナーが残存する例に変わりはない。

トナーボトル１２１には、トナー種情報を読み書きするためのＩＤチップ（不揮発メモリ）が備えられており、装置本体側にはＩＤチップにアクセスしてトナー種情報を取得するトナー種情報検知手段（不図示）が設けられている。
この構成を図５に基づいて説明する。
トナーボトルに取り付けられたＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentification）チップ周りの全体構成を説明する。
トナーボトルＩＤタグ（ＲＦタグ）アクセス用に、Ｓ色のトナーボトルに装着されたＲＦタグのメモリに対して読み書きできるように、アンテナと１ｃｈの変復調ＩＣ（以降アナログフロントエンド＝ＡＦＥと称す）を実装した基板（１枚）と、１個のＣＰＵを実装した基板（１枚）との構成とする。
本体（ＢＣＵ／ＩＯＢ）とは、ＡＳＡＰ_Ｉ／Ｆでコマンドデータの送受信を実施する。詳細は以下の通りである。

１．Ｍ_Ｖｏｄｋａ（本体）〜ＣＰＵ（ＲＦＩＤ_ＲＷ）は、ＡＳＡＰ Ｉ／Ｆでコマンドデータを送受信（シリアル９６００ｂｐｓ）
２．ＣＰＵ（ＲＦＩＤ_ＲＷ）は、ポートリセット（Ｍ_Ｖｏｄｋａ）により、ＣＰＵリセットする。
３．ＣＰＵ（ＲＦＩＤ_ＲＷ）内部処理にてＡＳＡＰコマンド解析、データ符号変換（ミラー符号変換）
４．ＣＰＵ−ＡＦＥ（ＲＦＩＤ_ＲＷ）間でコマンド／データ送受信（シリアル１０６ｋｂｐｓ（１３．５６ＭＨｚ））
５．ＡＦＥ（ＲＦＩＤ_ＲＷ）でＡＳＫ変調し、ＲＦタグにＲｅａｄ／Ｗｒｉｔｅ（搬送波１３．５６ＭＨｚ、ビットレート２６ｋｂｐｓ）

また、図示しないが、画像形成装置本体側には、トナーボトルのロックを検知するトナーボトルロック検知センサが設けられている。
このトナーボトルロック検知センサの信号により、トナーボトルが装着されているか否かを判断する。

トナーボトルに取り付けられたＩＤチップとしてのＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentification）チップの起動フローを図６に基づいて説明する。
ＣＰＵ（ＲＦＩＤ_ＲＷ）のリセット手順は、下記の起動フローとなる。
ＲＦＩＤ通信時はＲＦＩＤコマンド実行の直前直後で、トナーボトルの「ロック」、「ロック解除」の判定結果を取得する。
コマンド実行直後は、ＲＦＩＤ応答エラー有無の判定結果によらず、トナーボトルの「ロック」、「ロック解除」の判定結果を取得する。
エラー有無とトナーボトルの「ロック」、「ロック解除」の判定結果に基づき、正常、異常、トナーボトル未セットを判断する。

具体的に説明すると、まず、トナーボトルのロックが解除されているか否かを、画像形成装置側に設けられたトナーボトルロック検知センサからの信号により判断し（Ｓ１）、ロックが解除されている場合には、通信を中断する（Ｓ２）。
この場合、例えばパネル表示部１７１に「トナーボトル未セット」を表示する。
トナーボトルのロックが解除されていない場合には、ＲＦＩＤコマンドを実行し、トナー種の読み取りを行う（Ｓ３）。
次にエラーが発生したか否かを判断し（Ｓ４）、エラー発生の場合には所定回数（ここでは３回）連続でエラーが発生したか否かを判断する（Ｓ５）。
ここで、エラーとは、(1)ＩＤチップの損壊や故障によってアクセスできない場合、(2)ＩＤチップ自体がアクセス可能な正規品ではない場合、(3)ＩＤチップが備えられていない場合、(4)本体側のＩＤチップ読み取り機構に不具合がある場合、等を意味する。

３回連続でエラーが発生した場合には、エラーコードが所定のものか否かを判断し（Ｓ６）、所定のものである場合には通信を中断して「トナーボトル未セット」を表示する（Ｓ２）。
ここで、所定のエラーコードとは、上記(1)〜(3)のように、ＩＤチップ側の問題でトナーボトルのタグＩＤを取得できない場合である。
Ｓ４でエラーが発生しない場合、すなわちトナー種情報が取得できた場合には、再びトナーボトルのロックが解除されているか否かを判断し（Ｓ７）、解除されている場合には通信を中断して「トナーボトル未セット」を表示する（Ｓ２）。
ここでのトナーボトルのロック解除検知は、ＲＦＩＤコマンド実行後にユーザーがトナーボトルを外したことを意味する。

Ｓ７でトナーボトルのロックが解除されていない場合には、エラー有りか否か（Ｓ５にて３回連続エラーが発生したか）を判断し（Ｓ８）、有りの場合にはエラーコードに対応した異常表示をする（Ｓ９）。
ここでのエラーは、Ｓ４でのエラーとは異なり、上記(4)のようにサービス担当者を呼ぶ必要のあるもので、「トナーボトル未セット」の表示ではなく、異常を表示する。
Ｓ８でエラー無しの場合には正常と判断し、次手順のＲＦＩＤコマンドを実行する（Ｓ１０）。

トナーボトルがセットされていない状態で電源オンして、トナーボトルが、非セット⇒セット⇒非セットにした時の状態遷移を図７に示す。
現像ユニット１２５についてもトナーボトルと同様にＩＤチップが備えられており、セットされている現像ユニット１２５のトナー種を検知できるようになっている。
また、現像ユニット１２５のセット、未セットも上記と同様な方法で検知できるようになっている。

次に、トナー補給経路清掃モードについて説明する。
非作像時に、パネル表示部１７１やデジタルフロントエンドなどで交換するトナー種を指定する。
パネル表示部１７１には、図８に示すような特色選択キーが設けられており、ユーザーが所望の色を選択できるようになっている。
指定されたトナー種に応じて、画像形成装置本体にトナー種情報が記録される。
その後、パネル表示部１７１やデジタルフロントエンドにて、ユーザーに前色のトナーボトルを抜いてもらうようガイドする。
トナーボトルを抜いた状態を図３（ｂ）に示す。この状態では、トナー補給経路には前色のトナーが残存している。

トナーボトルが抜かれた状態であることを確認した後、ダイヤフラムポンプ２４、ホッパ２８、現像ユニット１２５のみを駆動させ、搬送チューブ２２、ダイヤフラムポンプ２４、ホッパ２８内のトナーをすべて現像ユニット１２５に入れる。
図３（ｃ）は、トナー補給経路内のトナーをすべて現像ユニット１２５に回収した後の状態を示している。

この際、現像ユニット内のトナー濃度は上昇するが、トナー濃度が制御仕様の上限値を超える場合には、トナー吐き出しモードを実行する。
トナー吐き出しモードとは、通紙を行わずに感光体ドラム上に作像し、転写を行わずにトナーを回収する制御をいう。
例えば、画像面積率５０パーセントのＡ３サイズの画像を５枚分作像する。１次転写、２次転写の転写電流は０μＡにして、吐き出されたトナーを感光体ドラム、中間転写ベルトのクリーニングで回収する。
トナーの吐き出しを行うことにより、現像ユニット１２５内のトナー濃度が上昇しすぎることによるトナー飛散や現像剤容積の過多を防ぐことができる。

ホッパ２８が空になったら、駆動をとめる。
ホッパ２８内のトナーが空になったことを検知する空検知は、ホッパ２８の底面に取り付けられたトナーエンドセンサ３８により行う。
トナーエンドセンサ３８は、図９に示すように、発光部３８ａと、受光部３８ｂと、受光部３８ｂを清掃する清掃部材３８ｃとから構成されている。
清掃部材３８ｃは柔らかい部材で形成されており、トナーを搬送するための補給スクリュ３４の軸に取り付けられている。
補給スクリュ３４の回転周期で受光部３８ｂの表面に付いたトナーを掻き落とす。

ホッパ２８の搬送経路内にトナーが満たされているときには、トナーが光を遮るため、受光量からトナーの残量を検知することができる。
現像ユニット１２５に取り付けられたトナー濃度センサ４０でトナー濃度変動を検知し、トナー濃度の上昇の停止からホッパの空検知を行ってもよい。

図１０に、トナーエンドセンサ３８によってホッパ２８内が空になったことを検知する場合のトナー補給経路清掃モードのフローを示す。
前回使用のトナーボトルを抜いた状態で、ダイヤフラムポンプ２４、ホッパ２８、現像ユニット１２５が駆動される（Ｓ１）。

その後、現像ユニット１２５内のトナー濃度の検知値が所定の値以下かを判断する（Ｓ２）。所定の値を超えている場合には上記トナー吐き出しモードを実施する（Ｓ３）。
Ｓ２において、トナー濃度の検知値が所定の値以下の場合には、トナーエンドセンサ３８の一定の時間内における受光量の平均値が所定の値を超えるか否かを判断し（Ｓ４）、越える場合にはホッパ２８内のトナーが空になったことを報知する（Ｓ５）。
トナーエンドが確認された後、ダイヤフラムポンプ２４、ホッパ２８、現像ユニット１２５の駆動を停止する（Ｓ６）。
これにより、トナー補給経路の清掃が完了する。
トナーエンドセンサ３８によってホッパ２８内が空になったことを検知するため、精度の高い空検知を行うことができる。

図１１に、トナー濃度センサ４０によってホッパ２８内が空になったことを検知する場合のトナー補給経路清掃モードのフローを示す。
Ｓ２でトナー濃度の検知値が所定の値以下の場合には、ある所定の時間内の平均トナー濃度ＴＣ１を記録する（Ｓ４）。
次いで、Ｔ秒後に再度所定時間内の平均トナー濃度ＴＣ２を記録し（Ｓ５）、ＴＣ２がＴＣ１を超えたか否かを判断する（Ｓ６）。超えた場合にはホッパ２８内のトナーが空になったことを報知する（Ｓ７）。
トナーエンドが確認された後、ダイヤフラムポンプ２４、ホッパ２８、現像ユニット１２５の駆動を停止する（Ｓ８）。これにより、トナー補給経路の清掃が完了する。
トナー濃度センサで空検知を行うことにより、空検知用に別途センサを設ける必要がなく、低コストとなる。

その後パネル表示部１７１やデジタルフロントエンドにて、ユーザーに前色の現像ユニットを抜き、交換したいトナー種の現像ユニットとトナーボトルをセットしてもらうようにガイドする。ガイドは、文字表示や音声によってなされる。
セットされない場合には、図１２に示すように、トナーボトルと現像ユニットのいずれか一方又は双方をセットするように促す。
再度現像ユニットとトナーボトルがセットされた状態であることを確認した際に、トナーボトル、現像ユニットのトナー種類情報と、画像形成装置本体のトナー種情報とが一致しているかを判断する。

トナー種情報が一致していない場合は、図１３に示すように、オペレーションパネルやデジタルフロントエンドなどでトナーボトル、現像ユニットの両方もしくはどちらかでトナー種情報が一致しない通知を出す。
この状態では画像形成動作ができないようになっている。
正しくセットされたら図１４に示すような表示がなされ、ユーザーはＯＫボタンを押す。
トナーボトル、現像ユニットのトナー種情報と、画像形成装置本体のトナー種情報とが一致している場合は、画像形成装置の立ち上げ動作を行い、作像動作可能な状態にする。

上記のように、トナーの入れ替えを行う場合、トナー補給経路清掃モードを実行することにより、前色のトナーと入れ替え後（交換後）のトナーとの混色を回避でき、異常画像の発生を防止できる。
また、トナー補給経路を取り外すことを要しないので作像ユニットの破損等の懸念を無くすことができる。

上記実施形態では、画像形成装置本体に対して着脱自在なトナーボトルと現像ユニットとの間のトナー補給経路を清掃する例を示したが、トナーボトルと画像形成ユニットとの間のトナー補給経路を清掃する構成においても同様に実施することができる。
また、上記実施形態では画像形成ユニットが５つ存在する構成を例示したが、一般的な４つの構成においてトナー入れ替えをする場合にも同様に実施することができる。

また、上記実施形態では、各画像形成ユニットにおけるホッパ２８の大きさを同一としたが、トナー種の入れ替えを行う可能性が最も高い最上流又は最下流の画像形成ユニットにおけるホッパは、他のホッパよりも容積を小さくしてもよい。
あるいはホッパを設けない構成としてもよい。
このようにすれば、現像ユニット１２５のトナー濃度が所定値を超えないので、トナーの吐き出しを行わずにトナー補給経路清掃モードを実施することができる利点がある。

２２ 補給チューブとしての搬送チューブ
２４ ポンプとしてのダイヤフラムポンプ
２８ ホッパ
３８ ホッパ空検知手段としてのトナーエンドセンサ
１２１ トナー補給部材としてのトナーボトル
１２２ 像担持体としての感光体ドラム
１２５ 現像ユニット

特許第４３２１５８３号公報

Claims (3)

1. 複数の像担持体と、
   前記複数の像担持体に対して個別に配置され、画像情報に基づいて前記像担持体上に形成された静電潜像をトナー像として可視像化する現像ユニットと、
   前記各現像ユニットに対して個別に配置され、前記現像ユニットにトナーを補給するトナー補給部材と、
   を備え、前記現像ユニットと前記トナー補給部材は交換可能に設けられている画像形成装置において、
   前記現像ユニットとこれに対応した前記トナー補給部材とを交換することにより前回とは異なる種のトナーの使用が指定された場合、交換すべきトナー補給部材と交換すべき現像ユニットとの間のトナー補給経路内に存在するトナーを、前回使用された前記交換すべき現像ユニットに搬送して前記トナー補給経路内を空にするトナー補給経路清掃モードを実行し、
   前記トナー補給経路清掃モードの実行により、前記前記交換すべき現像ユニットのトナー濃度が制御仕様の上限値を超えた場合には、記録媒体に転写せずにトナーを回収する画像形成動作によるトナー吐き出しモードを実行することを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記現像ユニットと前記トナー補給部材とにはそれぞれ収容されているトナーの種類についての情報が記録され、
   装置本体側には、前記現像ユニットと前記トナー補給部材とに収容されているトナー種情報を取得するトナー種情報検知手段が設けられ、
   指定された画像形成のためのトナー種の組み合わせと、交換された前記現像ユニット及び前記トナー補給部材のトナー種とが一致しない場合には、画像形成動作が行えないことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項２に記載の画像形成装置において、
   前記現像ユニットと前記トナー補給部材のトナー種情報は、前記現像ユニットと前記トナー補給部材とにそれぞれ備えられたＩＤチップに記録されていることを特徴とする画像形成装置。

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