JPH02176681A - カラー画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は像担持体ドラムと複数の現像器とを含み、装置
本体に対して挿脱自在に装着されたカラープロセスカー
トリッジを有し、装置が小型・軽量化されたカラー画像
形成装置に関する。

〔従来の技術〕

従来電子写真複写機等において、像形成に係る像形成器
機は使用につれて消耗・劣化し、遂には使用限度に達す
る。一般にユーザーサイドにおいては、前記像形成器機
の使用限度の判断が困難であるため、前記限度を越えた
無理なコピー操作が行われる。そのため常にコピー品質
が不安定であり、メーカーサイドでのサービス業務が煩
雑となり、事実上品質保証の維持が困難となる。さらに
は複写機等が酷使されて寿命が短くなどの弊害も生ずる
。

そこで前記消耗・劣化する像形成器機、例えば像形成体
、現像器、クリーニング装置等をプロセスカートリッジ
として構成し、該カートリッジを装置本体に挿脱自在に
組込み、前記現像器の現像剤量等を基準として前記カー
トリッジを引出し、使い捨てとする方法が、例えば特開
昭５８−２０２４５９号公報および特開昭５９−３４５
４８号公報等に提案されている。

他方特開昭５８−７２１５９号公報には、像担持体ドラ
ム、帯電器、カラー現像器、クリーニング装置等を含む
カラープロセスカートリッジを有し、転写ドラムを用い
て毎回転写方式のカラー複写機が提案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記のように白黒複写機のみならず、カラー複写機にお
いても使い捨てとされるプロセスカートリッジの技術が
知られている。

しかしながら、前記特開昭５８−７２１５９号公報記載
のカラー複写機は転写ドラムを用いているため、装置が
大型となり、近時要請される複写機等の小型・軽量化と
逆行し、好ましくない。また白黒複写機等に比して複数
の現像器を有し、像形成が複雑なカラー複写機等にプロ
セスカートリッジを採用する場合、装置の構成、像形成
方法、コスト等の面で多くの対策が必要であるが、前記
特開昭５８７２１５９号公報にはその対策が全く開示さ
れておらず、そのままでは実用化が困難である。

〔課題を解決するための手段〕

（発明の目的） 本発明の目的は装置本体に対して挿脱自在にカラー画像
形成用プロセスカートリッジを装着し、その適正な使い
捨て基準を設定してカラーコピーの品質保証を確保する
と共に装置の小型、軽量化を計ったカラー画像形成装置
を提供することにある。

（発明の構成） 前記の目的は、少なくとも像担持体ドラムと複数の現像
器とが組込まれたプロセスカートリッジを有するカラー
画像形成装置において、前記プロセスカートリッジが前
記現像器中に封入されたトナーの消費を基準として使い
捨てられることを特徴とするカラー画像形成装置により
達成される。

（発明の具体的構成およびその作用） 本発明のカラー画像形成装置は、像担持体ドラム、複数
の現像器、その他好ましくはクリーニング装置、帯電器
、除電器等を一体的に組込んだカラー画像形成用プロセ
スカートリッジを装置本体に挿脱可能にをし、かつ前記
複数の現像器内にトチー補給用トナー室を設け、該トナ
ー室内のトナーの消費に関連して前記プロセスカートリ
ッジを交換して高画質のコピーを継続してうるようにし
ている。本発明に用いられる現像剤としては、磁性トナ
ーを主成分とする一成分系現像剤または非磁性トナーと
磁性キャリアから成る二成分現像剤であってもよいが、
トナー中に含有される着色剤の鮮明な色調が害われない
二成分系現像剤が好ましい。

なおりラー画像形成用のプロセスカートリッジ内には複
数の現像器が内包される関係で、個々の現像器内の現像
剤の量は３００ｇ〜５００ｇ程度とされるが、前記トナ
ー室内の補給用トナー量は、５０ｇ以上で、好ましくは
、８０ｇ〜２００ｇとされるのが望ましい。

従ってＡ４判コピーでは単色コピーの場合１５００枚〜
３５００枚、３色コピーの場合４０００枚〜１００００
枚程度のコピー継続が可能となる。−万二成分現像剤で
はキャリアおよびトナーの種類により異なるが５０００
枚コピー付近よりキャリア粒子へのトナー付着が生じた
り、帯電器、除電器等のトナー汚染等を生じて画質が低
下し、特にカラーコピーにおける色調の鮮明さが低下す
る。

本発明では前記トナー室からのトナー補給の消費を基準
としてプロセスカートリッジを交換するので、装置の無
理な使用が十分回避され、高画質が継続して得られる。

本発明では、トナー室内のトナーの有無を例えば光学検
知装置、磁気検知装置または電歪部材の振動波形を利用
した例えば特開昭５５−３６８７４号公報記載の検知装
置（ＬＴＤ）等により検知し、その信号によりプロセス
カートリッジを交換する。また前記プロセスカートリッ
ジの交換を原稿台先端部に設けた色刷のカラーバッチ原
稿から得たバッチトナー像を色別に濃度検知し、その信
号によりカートリッジを交換してもよい。

また前記カートリッジの交換が複数の現像器のうち最先
にトナーが消費された現像器からの信号によりカートリ
ッジを交換してもよく、また最先にトナーが消費された
現像器の使用を禁止すると共に、残りの現像器を用いて
コピーを継続するようにしてもよい。この場合、次にト
ナーが消費された現像器からの信号によりカートリッジ
が交換される。

さらにまた前記トナー室内の補給トナー量に基づき、カ
ラーコピーが継続可能な安全度を見込んだ基準コピー枚
数を予め設定しておき、コピー中のカウント枚数が前記
基準枚数に達した時点でプロセスカートリッジを交換す
るようにしてもよい。

次に本発明のカラー画像形成装置では、カラコピー形成
プロセスが装置の小型・軽量化を計るため、転写ドラム
は使用せず、通常のコロナ放電を用いた静電転写方式と
され、また複数の現像器により現像して得られる各色ト
ナー像の重ね合わせ精度を確保するため像担持体上に各
色トナー像を重ね合わせて形成し、これを転写材上に一
括して転写する方法を採用するのが好ましい。

また本発明のカラーコピープロセスが読取系が簡単なア
ナログ方式であってもよく、また画像の変換、調整が容
易でかつ画像編集等が可能なデジタル方式であってもよ
い。

また本発明のカラー画像形成装置に組込まれるプロセス
カートリッジとしては、第１図に示すようにＹ、Ｍ、Ｃ
の３色フルカラー用カートリ・フジ４以外に、例えばＹ
　、Ｍ、Ｃ、Ｂ　Ｋの４色フルカラー用カートリッジ４
ａｓ赤（Ｒ）、青ＣＢ）の２色ファンクショナルカラー
用カートリッジ４ｂ、、Ｒ，ＢＫの２色ファンクショナ
ルカラー用カートリッジ４ｃ、Ｂ、ＢＫの２色７アンク
シヨナルカラー用カートリ・ソジ４ｄ。

Ｒ、Ｂ　、Ｂ　Ｋの３色ファンクショナルカラー用カド
リッジ４６等であってもよい。また前記フルカラまたは
ファンクショナルカラー用カートリッジのスペア−とし
て、例えば黒現像器のみのカートリッジ４ｆを有しても
よい。

なお第１図の１は矢印方向に回転する像担持体ドラム、
２は帯電器、１２はクリーニング装置、１３は除電器で
ある。６はＹトナー補給室６ａを有するＹ現像器、７は
Ｍトナー補給室７ａを有するＭ現像器、８はＣトナー補
給室８ａを有するＣ現像器、９および９′はＢＫＩ−ナ
ー補給室９ａおよび９′ａを有するＢＫ現像器、ｌＯは
Ｒトナー補給室１０ａを有するＲ現像器、１１はＢトナ
ー補給室１１ａを有するＢ現像器である。また１２はク
リーニング装置、１３は除電器である。

また本発明のカラー画像形成装置はタラムシエル構造と
してもよく、その場合プロセスカートリッジの機体から
の挿脱が容易となり、ジャム処理および部品交換が容易
となる等の利点を有する。またクラムシェル構造とした
場合、部品交換のための間隙が不要となり、装置がコン
パクトとなる利点がある。

以下本発明を実施例により具体的に説明するが本発明の
実施の態様が限定されるものではない。

（実施例１） 第２図（イ）は本実施例を説明するアナログ方式のカラ
ー画像形成装置の断面図である。図中１００はフルカラ
ー原稿、１０１はカラーバッチ、ｌＯ２は原稿台、１０
３は原稿押さえカバーであって、前記原稿台はａ方向に
移動する。

次に光学系としては、光源１０４、セルホックレンズア
レイ１０５、Ｂ　、Ｇ　、Ｒ３色分解フィルタ１０６か
ら＝８ 成っている。

１１０はプロセスカートリッジで矢印方向に回転する正
帯電性ＯＰＣ感光体から成る像担持体ドラム１１１、帯
電器１１２、Ｙトナー補給室１１３ａを有するＹ現像器
１１３、Ｍトナー補給室１１４ａを有するＭ現像器１１
４、Ｃトナー補給室１１５ａを有するＣ現像器１１５、
クリーニングブレード１１６を有するクリーニング装置
１１７が一体的に組込まれている。

また前記プロセスカートリッジ１１０はその両側面に設
けられたスライド子１２０，１２１が機体に固定された
ガイドレール１１２および１２３に嵌合してスライド可
能にされている。

１３０は給紙カセット、１３１は送り出しロール、１３
２はタイミングロールである。１３３および１３４は転
写極および分離極であり、１３５および１３６はカート
リッジ１１０の挿脱またはジャム処理等の際前記転写極
１３３および分離極１３４を像担持体ドラム１１１から
離間させるためのカムおよびその操作把手である。

１４０１４１．１４２は転写紙Ｐの搬送ガイド部材、１
４３は定着装置、１４４は排出ロール、１４５は排紙ト
レイである。

本実施例では第２図（イ）のカラー画像形成装置を用い
て以下のようにしてカラー画像が形成された。原稿台１
０２のａ方向への走行に伴って固定光学系の光源１０４
により原稿１００が光照射され、セルホックレンズアレ
イ１０５およびＢ、Ｇ、Ｈの色分解フィルター１０６を
介して矢印方向に回転する像担持体上に色分解党別の静
電潜像が形成された。まず像担持体ドラム１１１の１回
転目において、転写極１３３、分離極１３４およびクリ
ーニング装置１１１７等を解除した状態で、Ｂフィルタ
ーを通過した色分解光により、像担持体ドラム１１１上
に静電潜像が形成され、これをＹ現像器１１３により接
触正規現像して前記ドラム上にＹトナー像が形成された
。

像担持体ドラム１１１の次の回転によりＧフィルタを通
過した色分解光による静電潜像形成、Ｍ現像器１１４に
よる前記と同様の現像により前記Ｙトナー像上にＭトナ
ー像が重ねて形成された。

また像担持体ドラムの次の回転によりＲフィルター、Ｃ
現像器１１５を使用して前記Ｙトナー像、Ｍトナー像上
にＣトナー像が形成された。この像形成とタイミングを
合わせて給紙カセット１３０から搬送された転写紙Ｐ上
に前記各色トナー像が転写極１３３の作用で一括転写さ
れ、分離極１３４により分離搬送され、定着器１４３で
加熱定着されて３色カラーコピーが得られた。一方転写
後の像担持体ドラムＩｌｌの表面はクリーニング装置１
．１６により清掃され、次の像形成に設けられた。

本実施例では、各現像器のトナー補給室に１５０ｇずつ
のトナーが封入され、現像の進行と共にトナが定量補給
されつつ、連続コピーが行われた。

像担持体の表面に第２図（ロ）のパッチ原稿からの光学
情報により形成されたパッチトナー像の色濃度信号を各
色別にセンサー１２５を構成する１２５ｙ。

１２５Ｍ、１２５Ｇにより検出し、メモリ１５１に格納
された基準Ｙ　、Ｍ　、Ｃ濃度と比較された。Ｙ、Ｍ、
Ｃの３色カラーコピー５０００枚目でパッチトナー像の
Ｍトナ像濃度が基準濃度０．６未満となり、カー１−　
ＩＪッジｌ　］、　０が交換された。前記カートリッジ
１１０の交換に到る迄は終始色調鮮明な高画質のカラー
コピーが得られた。

なお本実施例に用いられた現像剤は、以下のようである
。

キャリア：平均粒径５０μｍのフェライト粒子芯材にス
チレンアクリル（１：１）樹脂を１μｍ厚に被覆して成
るコーテッドキャリア。

トナー：ホリエステル樹脂ｒ　ＵＸＫ−１２０ＰＪ（花
王社製）１００重量部 キノリンイエロー着色顔料　　　　　１０重量部ポリプ
ロピレン「ビスコール６６０ＰＪ（三洋化成社製）　　
　　　　４重量部以上のものを混練、冷却、粉砕、分級
して平均粒径１１μｍのトナーとした。前記キャリア１
００重量部当たりトナー７重量部を混合して本実施例の
現像剤を得た。

次に本実施例によれば各色トナー像を像担持体上で重ね
合わせるため、重ね合わせ精度が高く高解像力のカラー
画像が得られた。また比較的低コストでカラー画像形成
器機のカートリッジ化が達成されカラーコピーの品質が
保証された。またカトリッジの交換、像形成プロセスが
通常の白黒画像形成装置の場合とほぼ同様に遂行できる
等の利点を有する外、装置の小型、軽量化のための改善
がなされた。

（実施例２） 第３図は本実施例を説明するためのデジタル方式のカラ
ー画像形成装置であり負帯電性のＯＰＣ感光体から成る
像担持体３００、帯電器３２Ｌ　Ｒ現像器３２３、Ｂ現
像器３２４、ＢＫ現像器３２５、クリーニング装置３２
９を有するカラー画像形成用プロセスカートリッジ３３
０が組込まれている。また前記Ｒ現像器３２３にはＲト
ナーが封入されたトナー室３２６およびトナー室内のト
ナー残量を検知するＬＴＤ検知器３３６を有している。

また前記Ｂ現像器３２４にはＢトナーが封入されたトナ
ー室３２７およびそのトナー残量を検知するＬＴＤ検知
器３３７、ＢＫ現像器３２５にはトナー室３２８および
同じ＜　ＬＴＤ検知器３３８を有している。コピー中前
記ＬＴＤ検知器によりいずれかの現像器のトナー室のト
ナーが消費され、その信号がＣＰＵ４５０に出力された
とき、ＬＥＤ表示装置４５１の４５］ａ（Ｙ現像器用）
、４５１ｂＣＭ現像器用）、４５］ｃ（Ｃ現像器用）の
いずれかが点灯・警告され、カートリッジ３３０が交換
された。またいずれかの現像器からＣＰＵ４５０にＬＴ
Ｄ信号が出力されたとき、現像器駆動用モータ３４０を
制御して、前記ＬＴＤ信号を出力した現像器の駆動を停
止し、その使用を禁止し、残りの現像器で後のコピーを
継続してもよい。本実施例ではＲ、Ｂ　、Ｂ　Ｋのファ
ンクショナルカラーコピーをＡ４判横送りで５０００枚
行ったときＢＫ現像器３２５のＬＴＤ３３８よりトナー
室３２８内のトナー消費の警告（４５１ｃ）が出され、
カートリッジ３３０を交換し　Ｉこ　。

次に原稿読取系および書込系について以下に説明する。

原稿台２０１上に載置されたカラー原稿２００は下記読
取系により読取られ、得られた読取信号により変調され
たレーザビームにより像担持体ドラム３００上に書き込
まれ像形成が行われた。前記読取系において３１０は原
稿走査ユニットであり、光源２２０の反射光が反射ミラ
ー２２２で反射され、色分解プリズム２２３で赤（Ｒ）
、シアン（Ｃ）に色分解され、２個のＣＣＤから成る光
電変換装置２２４でＲ，Ｃの２系統の電気信号に変換さ
れた。これらの信号は増幅器２２５でそれぞれ増幅され
た後Ａ／Ｄ変換器２２６でデジタル信号とされ、前記画
像処理装置２４０へと出力された。該画像処理装置２４
０では前記２系統のＲ，Ｃのデジタル信号が色分離情報
発生部において処理されＲ，Ｂ、ＢＫの３色に色分離さ
れて前記３色の記録信号が得られるが、その内Ｒ信号の
みが取出されて、レーザスキャナ２５０に出力された。

２５１はポリゴンミラー、２５２はｆ−θレンズである
。

前記スキャナ２５０では、Ｒ記録信号によりレザビーム
が変調され、予め帯電器３２１により一様な帯電が付与
されたＯＰＣ感光体から成る像担持体ドラム３００に書
き込まれ静電潜像が形成された。

潜像はＲ現像器４２５により非接触で反転現像され像担
持体上にＲトナー像が形成された。次いでクリーニング
装置３２９転写、分離器４００，４０１等が解除された
状態で像担持体ドラムが回転され、次のＢ記録信号に基
づくレーザ露光が施されて静電潜像が形成され、Ｂ現像
器３２４で同様非接触で現像され前記Ｒトナー像上に重
ねてＢトナー像が形成された。さらに同様にしてＢＫ記
録信号に基づくレーザ露光およびＢＫ現像器による現像
が行われて前記Ｒｌ−ナー像およびＢトナー像上に重ね
てＢＫトナー像が形成された。これらの重ね合わされた
トナー像はカセット４１０から送り出しロール４１１、
搬送ロール４１２、タイミングロール４１３により搬送
されたＡ４判横送りの転写材上に転写極４００の作用で
一括転写され、分離極４０１で分離され、搬送ベルト４
１４で定着器４１５へと搬送された。熱ロールで加熱定
着された後排出ロール４１６により排紙皿４１７へ排出
され所望のフルカラー画像が得られた。

次に本実施例のカラー画像形成装置に採用されているク
ラムシェルの構成を以下に説明する。

３９０は機体の下部筐体ＫＩと上部筐体に２との係止部
材であり、５００は解放位置規制部材である。

把手３９９を持ち、軸Ｐを回転軸として下部筐体に１に
対して上部筐体に２を開放する際、上部筐体に２Ｇ に支持された係止部材３９０のノブ３９１をバネ３９２
に抗して上方に押し上げる。それによって操作子３９３
が軸３９４を中心にして時計方向に回転し、連動子３９
５の上部先端を押し下げ、該連動子３９５を軸３９６を
中心にしてバネ３９７に抗して反時計方向に回転させる
。かくして前記連動子３９５の下部後端と係止具３９８
との係合がはずれ、前記把手により上部筐体に２が上方
に開放可能となり、前記位置規制部材５００のバネ５０
１のバネ圧により緩やかに開放される。

なお、前記位置規制部材５００は、下部筐体に１に設け
た軸５０１にその一端が回転可能に支持された枠体５０
２と、上部筐体に２に設けた軸５０３にその一端が回転
可能に支持された枠体５０４とを有し、前記枠体５０２
と枠体５０４の他端は筐体に支持されていない軸５０５
を共通の軸として回転可能に結合されている。また前記
軸５０１と５０３との間にはバネ５０６が設けられ、該
バネ５０６のバネ圧に基づく緩障作用により筐体の閉蓋
および開放が緩やかに操作される。前記位置規制部材５
００は筐体に２が閉蓋されているときは、前記枠体５０
２および５０４は折畳まれているが上部筐体に２が開放
されるにつれてバネ５０６のバネ圧に抗して立上がり、
前記開放時（開放角２０°）のとき前記両枠体は直線上
にのびて上部筐体に２の開放をストップすると共に、上
部筐体に２を支持するようになる。

閉蓋時には、前記位置規制部材５００は前記と逆の工程
を経て前記枠体５０２および５０４が折畳される。

他方閉蓋時の前記係止部材３９０の作用゛は連動子の下
端が係止具３９８上面の肩に蹴られて廻り込みながらバ
ネ５０７の作用で前記係止具３９８に自動に係合される
。また、上記閉蓋動作によりプロセスカートリッジ３３
０と転写器４００および分離器４０１との位置合わせが
自動的に達成された。

なお前記プロセスカートリッジ３３０はカートリッジ懸
架装置３８０および３８１により懸架され、ガイド溝３
８３および３８４に前記突起３８５および３８６を嵌合
スライドさせて機体に挿脱された。また前記プロセスカ
ートリッジ３３０の挿脱はカム４２１をハンドル４２３
の操作で回動することによって転写、分離器、支持部材
４２０をバネ４２２に抗して上下して行われる。

また本実施例に用いられる現像剤として、下記のものが
用いられた。

キャリア：平均粒径４０μｍで銅−亜鉛系フエライト粒
子の芯材にスチレン−アクリル（１：　１）樹脂に１μ
ｍ厚に被覆したコーデツドキャリア。

トナー；ポリエステル樹脂ｒ　ｔ］ＸＫ−１２０Ｐｊ（
化工社製）１００重量部 ポリプロピレン［ヒスコール６６０ＰＪ（三洋化成社製
）　　　　　４重量部 着色顔料　ピグメントレッド　　　　１０重量部以上の
ものをヘンシルミキサーにて混合し、３本ロールにて１
．４０°Ｃで十分混練後空冷し、粗粉砕およびジェット
ミルによる微粉砕後分級して平均粒径１１ｐｍのＲ着色
粒子を得た。また着色剤としてピグメントレッドに代え
てフタロシアニンプルカーボンブラックをそれぞれ用い
て、ＢトナおよびＢＫトナーを得た。

前記キャリア１００重量部当たり、トナー７重量部をそ
れぞれ混合してＲ現像剤、Ｂ現像剤、ＢＫ現像剤とした
。

以上説明した実施例２による効果としては、前記カラー
プロセスカートリッジの採用により、カラーコピーの品
質保証が確保される利点の外に転写ドラムを不用として
装置が小型・軽量とされ、またデジタル方式を採用して
いるため画質の制御・調整・編集等が可能となり、その
利用範囲が拡大される等の利点を生じた。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明のカラー画像形
成装置によれば、カラー画像形成用の器機をカートリッ
ジ化し転写ドラムを不要とし、かつ前記カートリッジ内
の各現像器内に補給用トナを封入してトナー補給用ホッ
パー等の付設を不要としたため装置のコンパクト化が達
成された。

また前記現像器内の補給用トナーの消費に連動してカー
トリッジの交換を行うようにしているため、カラーコピ
ーの高画質の品質保証が安定して確保される等の効果が
奏される。

【図面の簡単な説明】

２〇− 第１図は本発明に利用可能なカラー用プロセスカートリ
ッジの種類を説明する図、第２図および第３図は実施例
を説明するためのカラー画像形成装置の断面図。 １．１１１，３００・・・像担持体ドラム２　１１２．
３２１・・・帯電器 ４．４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ、１１０，３
３０−プロセスカートリッジ ６　、７　、８　、９．１０．１１，１１３，１１４，
１１５，３２３，３２４．３２５・・・現像器 ６ａ、　７ａ、８ａ、９ａ、　ｌＯａ、　ｌｌａ、　ｌ
　１３ａ、　１１４ａ、　１１５ａ、　３２６．３２７
゜３２８・・・補給用トナー室

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも像担持体ドラムと複数の現像器とが組
   込まれたプロセスカートリッジを有するカラー画像形成
   装置において、前記プロセスカートリッジが前記現像器
   中に封入されたトナーの消費を基準として使い捨てられ
   ることを特徴とするカラー画像形成装置。
2. （２）前記複数の現像器により現像して得られる各色ト
   ナー像が前記像担持体上に重ね合わせて形成され、該各
   色トナー像が転写材上に一括転写される特許請求の範囲
   第１項記載のカラー画像形成装置。