JPH02188773A - カラー画像形成装置 - Google Patents

カラー画像形成装置

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JPH02188773A
JPH02188773A JP1009541A JP954189A JPH02188773A JP H02188773 A JPH02188773 A JP H02188773A JP 1009541 A JP1009541 A JP 1009541A JP 954189 A JP954189 A JP 954189A JP H02188773 A JPH02188773 A JP H02188773A
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JP
Japan
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toner
color
image
unit
image forming
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Pending
Application number
JP1009541A
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English (en)
Inventor
Shunji Matsuo
俊二 松尾
Shizuo Morita
森田 静雄
Satoru Haneda
羽根田 哲
Masakazu Fukuchi
真和 福地
Hisafumi Shoji
尚史 庄司
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Konica Minolta Inc
Original Assignee
Konica Minolta Inc
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Publication date
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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〕 本発明は装置本体に対して着脱自在であって、使用限度
に応じて使い捨てられるカラー画像形成用のプロセスカ
ートリッジを有するカラー画像形成装置に関する。
〔従来の技術〕
一般に電子写真複写機等において、像形成に係る像形成
手段は使用につれて消耗・劣化し遂には使用限度に達す
る。従来ユーザーサイドにおいて、前記像形成手段の使
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、コピー不良の発生をみて該当する
像形成手段を更新している。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品質保証が困難と
なる外、複写機が酷使されその寿命が短くなるなどの弊
害が生ずる。
そこで前記消耗・劣化する像形成手段のいくつかヲ含む
プロセスカートリッジを構成し、該カートリッジを複写
機本体に着脱自在に組み込み、前配器形成手段のうちの
使用限度の短いものを基準にして、前記カートリッジを
引き出し、使い捨てとする方法が提案されている。例え
ば、特開昭58202459号公報および特開昭59−
345413g公報には、ドラム状像担持体、トナーの
一定量が封入された現像器、帯電器、クリーニング装置
、トナー回収容器等を一括してカートリッジ化し、前記
一定量のトナーが封入された現像器を基準にして前記カ
ートリッジの使い捨ての時機を設定する技術が記載され
ている。
かくしてプロセスカートリッジの採用によりユーザーサ
イドでの像形成手段の限界を越えた誤った複写機の使用
が防止されコピー品質の保証が確保される。このプロセ
スカートリッジの技術はいずれも白黒複写機に関するも
ので組み込まれる像形成器機が比較的に筒車であるため
軽量小型で低コストのものが容易に得られる。
ところで複写業界において近年コンピュータ用カラーC
RT表示装置、ビデオテックス端末装置等のカラー器機
の普及、並びにユーザーサイドの写真、文書等のカラー
化に伴い、より情報量の多いカラーコピーに対する要求
が増大している。
〔発明が解決しようとする課題〕
そこでカラー画像形成装置においても、カラーコピーの
品質保証を確保するための使い捨て用プロセスカートリ
ッジの利用が考えられる。例えば特開昭58−7215
9号公報には、着脱自在なカラープロセスカートリッジ
が組み込まれたカラー白黒兼用の複写機が提案されてい
る。しかしながら前記特開昭58−72159号公報に
おいては単にカラー用プロセスカートリッジの使用を提
案したに止まり、コストの問題、トナー補給の問題等実
用化のための対策は全く開示されていない。
ところでカラー用現像剤においては、色調鮮明なカラー
画像をうるため、磁性キャリアと非磁性トナーから成る
二成分系現像剤を用いるのが好ましい。また前記二成分
現像剤を用いて前記特開昭58−202459号公報の
例のようにカートリッジ内の各現像器に一定量の補給用
トナーを封入してトナー補給を行うことが考えられる。
しかしながらカラー用現像器においては、複数の現像器
が集積されるため、現像器の容量が小さく、封入される
補給用トナーはせいぜい50−100g程度である。従
ってカラーコピー2000〜4000枚程度で消費され
カートリッジを度々交換する必要が生じカラー用プロセ
スカートリッジとしてコスト面で問題がある。
またカラーコピーの場合ユーザーの選択したカラー原稿
の種類によって複数の現像器中のトナーの消費量がまち
まちである。例えばY(イエロー)、M(マゼンタ)、
C(シアン)の各現像器を用いてカラーコピーを作成す
る場合、ユーザーの選択したカラー原稿が温調のもので
ある場合、Yトナーの消費が多く、MトナーおよびCト
ナーの消費が比較的に少ない。またユーザーの選択した
カラー原稿が冷調のものである場合は、Cトナーの消費
量が多くYトナーおよびMトナーの消費量が比較的に少
ない。
このためカラー原稿の種類によって複数の現像器のうち
のいずれかの現像器のトナーが消費されてしまい、その
時点でカートリッジが交換されることとなるため、カー
トリッジの寿命が短く、かつ他の現像器の補給用トナー
が無駄になるなどの弊害を生ずる。
〔課題を解決するための手段〕
(発明の目的) 本発明の目的は、カラー用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を確保すると共に前記プ
ロセスカートリッジに組込まれた複数の現像器へのトナ
ー補給の無駄を省き、前記カートリッジの継続使用を可
能にしてコスト面での実用性を付与した点にある。
(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
器とが一体的に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、前記複数の現像器は前
記カートリッジに対して挿脱可能なユニットとして構成
され、かつカラー画像形成に伴い消費されるトナー量に
応じた補給用トナーが前記複数の現像器に封入されてい
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
現像器その他必要に応じて帯電器、クリーニング装置等
を一体的に内包するプロセスカートリッジを装置本体に
挿脱自在に組込み、装置のコンパクト化およびコピー品
質の安定化を確保した点に特徴かある。また前記プロセ
スカートリッジ内にはカラー画像形成用の複数の現像器
がユニットとして組込まれ、しかも該ユニット内の各現
像器にはカラー画像形成に伴い消費されるトナー量に対
応する補給トナーが封入されていて、該補給トナーが消
費された時点で前記現像器ユニットを交換してコピーを
継続可能とした点に特徴がある。
前記各現像器に封入されるトナー量はユーザーが使用す
るカラー原稿に対応して選択される。
具体的には例えば第1表に示すような割合の補給用トナ
ーを各現像器に封入する。例えばフルカラー用現像器ユ
ニットの場合は(ユニットNo1〜4)、77ンクシヨ
ナルカラー用現像器ユニツトの場合は(ユニットNo5
〜10)とされる。即ちカラー原稿の種類、色調等を目
視(または必要によりカラー原稿判定器により)判定し
て、最適の現像器ユニットを選択してプロセスカートリ
ッジに装着し、カラーコピーを行う。カラーコピーの継
続は選択された現像器ユニットの交換により継続されプ
ロセスカートリッジの使用限度、一般には像担持体ドラ
ムの寿命を基準にして前記プロセスカートリッジの交換
が行われる。
前記構成としたことによりカラーコピー中各現像器のト
ナー消費時間がほぼ同じ時間に収斂され、トナーの無駄
が排除され、かつ現像器ユニットが第1表 前記現像器ユニット1個のコピー枚数は通常A4判で2
000〜4000枚とされ、前記像担持体の寿命は50
000〜80000カラーコピーとされる。
本発明においては、カラー原稿を持参したユーザーがそ
の原稿に適する現像器ユニットを選択してコピーを行う
ことができる利点を有する。なお、フルカラーコピーと
ファンクショナルコピーとは像形成システムが異なるた
め別個のカラー画像形成装置を用いるのが好ましい。
ところでフルカラーコピーを行う場合は、カラー原稿が
温調か、冷調か、それらの中間調かにより対応する量の
Y、M、Cの各補給トナーを内封したY、M、Cの3個
の現像器を含む現像器ユニットが選択される。またもし
黒を含むフルカラー原稿の場合はY 、M、C、B K
の4個の現像器を含む現像器ユニットを選択すればよい
また例えばファンクショナルカラーコピーを行う場合は
、原稿に対応した量のR、B 、B KまたはR,BK
またはB、BKの各補給用トナーを内封した3個または
2個の現像器を含むユニットが選択される。また前記フ
ァンクショナルカラーコピーの原稿が黒画像を中心とし
たものか、RおよびまたはBとBKとが均等に配色され
たものかにより現像器ユニットが区別される。
次に本発明のカラー画像形成装置は、転写ドラムを用い
て像担持体上に色トナー像を形成する度に前記転写ドラ
ム上の転写紙に転写する所謂る毎回転写方式でもよく、
また像担持体上に各色トナー像を重ねて形成し、これを
通常の転写極を用いて転写紙上に一括して転写する方式
であってもよい。
さらにまた本発明のカラー画像形成装置は像露光系が簡
単で低コストなアナログ方式であってもよく、画質の変
換、画像編集等が可能なデジタル方式であってもよい。
〔実施例〕
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
実施の態様がこれにより限定されるものではない。
(実施例1) 第1図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1は温調のフルカラー原
稿、2はカラーバッチ、3は原稿台、4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5、セルホックレンズアレイ6、B
、G、R(Na)3色分解フィルタ7から成っている。
9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10.帯電器1
1゜Y現像器13、M現像器14、C現像器15を内包
する現像器ユニット12、クリーニングブレード17、
トナーガイド18、廃トナー補集用円筒19を有するク
リーニング装置19およびクリーニング前除電器20を
有している。また前記Y現像M13には120gの補給
用Yトナーを封入したトナー室13aおよびトナー残量
検知器13bが設けられ、M現像器14には60gの補
給用Mトナーを封入したトナー室14aおよびトナー残
量検知器14bが設けられ、C現像器15には60gの
補給用Cトナーを封入したトナー室15aおよびトナー
残量検知器15bが設けられている。
また前記プロセスカートリッジ9はその両側面に設けら
れたスライド子21.22が機体に固定されたガイドレ
ール23および24に嵌合してスライド可能にされてい
る。30は給紙カセット、31は送り出しロール、32
はタイミングロールである。33および34は転写極お
よび分離極であり、35および36はカートリッジ9の
挿脱またはジャム処理等の際前記転写極33および分離
極34を像担持体ドラムから離間させるためのカムおよ
びその操作把手である。
40.41.42は転写紙Pの搬送ガイド部材、43は
定着装置、44は排出ロール、45は排紙トレイである
本実施例では第1図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102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lが光照射され、セルホックレンズ
アレイ6およびB 、G 、Hの色分解フィルター7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lOの1回転
目において、転写極33、分離極34およびクリーニン
グ装置16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10上に静電潜像が形
成され、これをY現像器13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lOの次の回転によりGフィルターを通過した色分解
光による静電潜像形成、M現像器14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15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30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33の作用で一括転写され、分
離極34により分離搬送され、定着器43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lOの表面はクリーニング
装置19により清掃され、次の像形成にそなえられた。
本実施例では前記しt;ようにY現像器のトナー室には
120gのYトナーが封入され、M現像器およびC現像
器の各トナー室には60gずつのMトナーおよびCトナ
ーが封入された現像器ユニット12が用いられ、原稿と
して置き系のフルカラー原稿が用いられ、A4判で35
00枚のフルカラーコピーを作成したがY現像器13の
トナー残量検知器13bからトナー消費の警告が出され
現像器ユニツト12が交換され、新たな現像器ユニット
を用いてさらにコピーが継続された。このとき引き出し
た元の現像器ユニットの各種現像器内の補給用トナーの
残量をしらべたところ無視できる程度の微量であり、ユ
ニット交換に伴う補給用トナーの損失は殆どなかった。
前記現像器ユニットの交換を繰り返しながらコピーを継
続し、7万枚に到ってバッチ原稿2から得たパッチ画像
の濃度不足がセンサー25からCPU50に出力され、
コピーを停止してプロセスカートリッジを交換した。
以上の実施例により、カラーコピー品質が安定化され、
装置がコンパクト化された。またカラー原稿の色調に合
わせたトナー補給機構を有するカラー用現像器群をユニ
ット化し、該ユニットを交換してコピーを継続したので
、トナーの無駄がなく、装置に組込まれるカラー用プロ
セスカートリッジにコスト面での実用性が付与された。
(実施例2) 第2図は本実施例を説明する図であり、転写ドラムを用
いタラムシエル構造としたデジタル方式のカラー画像形
成装置の断面図である。本実施例のカラー画像形成装置
では、まず原稿台lot上に載置されたBK両画像多く
含むR、B 、B Kのイラストa稿である。100は
下記読取系により読取られ、得られた読取信号によりレ
ーザビームを変調し、得られた変調レーザビームを像担
持体に書き込み像形成が行われた。前記読取系において
、102は原稿走査ユニットであり、光源103の反射
光が反射ミラー104で反射され、2色分解プリズム1
05でRおよびCの2色に色分解され2ケのCCDでR
および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107で増幅された後、A/D変換器103
でデジタル信号とされて画像処理装置110へと出力さ
れた。該画像処理装置110では前記2系統のRおよび
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 、B Kの3色に色分離されて前記3色の記
録信号が得られた。これらの記録信号は順次レーザスキ
ャナ115に出力され、該スキャナから出射されるレー
ザビームを変調して下記プロセスカートリッジ130内
の負帯電性のOPC感光体から成る像担持体ドラム12
0上に書き込まれ !二 。
前記プロセスカートリッジ130内には前記像担持体ド
ラム120の外にR現像器125、B現像器126、B
K現像器127が一体的に組込まれた現像器ユニット1
22、帯電器121、クリーニング装置1129が内包
されている。
なお前記玉現像器125には60gの補給用Rトナーが
封入されたトナー室165およびトナー残量検知器16
5aが設けられ、B現像器126には60gの補給用B
トナーが封入されたトナー室166およびトナー残量検
知器166aが設けられ、BK現像器167には120
gのBKI−ナーが封入されたトナー室167およびト
ナー残量検知器167aが設けられた。前記各現像器内
に封入された補給用トナーはコピーの進行に伴い消費さ
れ、多少の消費時間のズレがあるがほぼ同時期に消費さ
れ、最先の現像器のトナー消費に伴い該当する現像器の
トナー残量検知器からの警告信号により前記現像器ユニ
ットが交換されてコピーが継続された。
クリーニング装置129にはクリーニングブレード12
8により像担持体ドラム120の表面から掻取られた廃
トナーが廃トナー補集器161により補集され、コイル
バネ163により像担持体ドラム120の中空回転軸1
60に搬送され、該中空回転軸の多数の廃トナー落下孔
を介して前記像担持体ドラム120の空胴内に回収され
た。
本実施例では像担持体ドラム120の1回転目において
前記画像処理装置110からの3色記録信号のうちまず
R信号が取り出され、該信号によりスキャナ115かも
のレーザビームが変調され、ポリゴンミラー116、f
−θレンズ117および反射ミラー118を介して像担
持体ドラム120に書き込まれて静電潜像が形成された
。この静電潜像はR現像器125により非接触で反転現
像され、像担持体ドラム120上にRトナー像が形成さ
れ転写ドラムの回転に伴って搬送された転写紙170上
に転写され、像担持体ドラム120上の残留トナーはク
リーニング装置129により清掃された。
像担持体ドラム120の次の回転により、同様にしてB
信号により変調されたレーザビームによる書き込み、お
よびB現像器126による現像をへて前記Rトナー像を
担持した転写紙170上にBトナー像が重ねて形成され
た。さらにまた同様にして像担持体ドラム120の次の
回転によりBK倍信号基づくレーザビームの書き込み、
BK現像器127による現像をへて前記Rトナー像、B
トナー像を担持した転写紙170上にBKトナー像が重
ねて形成された。
ところで前記転写ドラム140には像形成タイミングに
合わせて、給紙カセット172aから送り出しロール1
73により給送されたA4判横送り転写紙170が搬送
ロール174.175により搬送され、タイミングロー
ル176によりガイド177を介して給送され、その先
端がグリッパ−141により固定された。次いで転写ド
ラム140上の転写紙+70は、ソレノイド143の作
用で作動する押付器142と吸着帯電器144との協同
動作で前記転写ドラム170に隙間なく緊密に捲付は固
定されて転写領域へと搬送された。
なお150,151は転写後のクリーニング装置、14
5は転写極152および154はグリッパ−141およ
び分離爪148にオン・オフするカム、146および1
47は除電器である。転写ドラム140は像担持体ドラ
ム120と同期して回転され、像担持体ドラム120と
転写ドラム140の3回転により前記像形成工程をへて
転写紙170上にR、B 、B Kの各色トナー像が重
ねて転写された後除電器146.147により除電され
、分離器148により分離され、搬送ベルト180によ
り搬送され、定着器181により加熱定着され、排出ロ
ール182により排紙皿183上に排出された。
なお本実施例のカラー画像形成装置は以下の構成のクラ
ムシェル構成とされ、ジャム処理、部品交換特にプロセ
スカートリッジ130の交換が容易とされた。
190は機体の下部筐体に1と上部筐体に2との係上部
材であり、200は解放位置規制部材である。
把手185を持ち、軸P、を回転軸として下部筐体K。
に対して上部筐体に、を開放する際、上部筐体に2に支
持された係止部材190のノブ191をバネ192に抗
して上方に押し上げる。それによって操作子193が軸
194を中心にして時計方向に回転し、連動子195の
上部先端を押し下げ、該連動子195を軸196を中心
にしてバネ197に抗して反時計方向に回転させる。か
くして前記連動子195の下部後端と係止具198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200のバネ201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200は、下部筐体に、に設け
た軸201にその一端が回転可能に支持された環体20
2と、上部筐体に2に設けた軸203にその一端が回転
可能に支持された環体204とを有し、前記環体202
と環体204の他端は筐体に支持されていない軸305
を共通の軸きして回転可能に結合されている。また前記
軸2月と203との間にはバネ206が設けられ、該バ
ネ206のバネ圧に基づく緩陣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20
0は筐体に2が閉蓋されているときは、前記環体202
および204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206のバネ圧に抗して立上り、前記
開放時(開放角20°)のとき前記両環体は直線状にの
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200は前記と逆の工程
を経て前記環体202および204が折畳される。
他方閉蓋時の前記係止部材190の作用は連動子の下端
が係止具198上面の屑に蹴られて廻り込みながらバネ
207の作用で前記係止具198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130
と転写ドラム140との位置合わせが自動的に達成され
た。
また前記プロセスカートリッジ130は上部筐体に、に
固定されたカートリッジ懸架装置134および135に
より懸架され、前記カートリッジ130の両側面に設け
た突起136および137を前記懸架装置135のスラ
イド溝138および139に嵌合スライドさせて装置本
体に挿脱された。
次に本実施例における現像剤としては、下記の二成分系
現像剤が用いられた。
キャリア:銅−亜鉛系フェライト粒子の芯材にスチレン
−アクリル樹脂のlpm厚の被覆を施した平均粒径40
μmの樹脂コーデツドキャリアトナー:ホリエステル樹
脂r UXK−120PJ(化工社製)100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140°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11+umの
Rを得た。また着色剤としてフタロンアニンブルーおよ
びカーボンブラックを用いてBおよびBKのトナーを得
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現像剤およびBK現像剤
を得た。
第2図のカラー画像形成装置にR、B 、B Kの3色
のイラストa稿を用い、前記各現像剤を収容したR 、
B 、B Kの各現像器に、60gのRトナー、60g
のBトナー 120gのBK)ナーをトナー補給用とし
てそれぞれ封入した現像器ユニット122を用い、A4
判転写紙横送りでカラーコピーを行った。カラーコピー
93500枚でBK現像器167トナー残量検知部材1
67aからBKトナー消費の信号がCPU215に出力
され、・該CPU215を介してBKI−ナー消費の警
告ランプ216が点灯され、現像器ユニット122が交
換された。前記現像器ユニットを交換しながらコピーは
継続されプロセスカートリッジ130の使用限度7万コ
ピーに到し、コピーは中止され、前記カートリッジ13
0が交換された。この間現像器ユニット122の交換の
たびにR、B 、B Kの各現像器の封入トナーの残量
はいずれも0または僅少であって、トナーの無駄が大幅
に節約された。
なお前記カートリッジ130の使用限度は該カートリッ
ジに設けられ、その使用限度コピー枚数が記憶されたI
Cカード212からの情報と、センサー 210からの
信号でコピー枚数をカウントするカウンター211から
の情報とがCPU215で比較されて判断された。
〔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、像形成器機のカートリノジ化によりカラ
ーコピーの品質の安定化および装置の小型、軽量化が得
られると共にカラー用複数の現像器には常にトナーの消
費に対応する補給用トナーが用意されているのでトナー
の無駄使いがなくカートリッジのコスト面での実用性が
改善され Iこ 。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は実施例を説明するカラー画像形成
装置の断面図。 1.100・・・原稿     2・・・カラーバッチ
3.101・・・原稿台    5.103・・・光源
6・・・セルホック    10.120・・・像担持
体ドラム9.130・・・プロセスカートリッジ12、
122・・・現像器ユニット 13.14,15,125,126,127・・・現像
器16.129・・・クリーニング装置 19・・・廃トナー回収用円筒

Claims (3)

    【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一
    体的に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、前記複数の現像器は前記カート
    リッジに対して挿脱可能なユニットとして構成され、か
    つカラー画像形成に伴い消費されるトナー量に応じた補
    給用トナーが前記複数の現像器に封入されていることを
    特徴とするカラー画像形成装置。
  2. (2)前記補給用トナーがユーザーの指定したカラー原
    稿に対応したトナー量で前記各現像器に封入されている
    特許請求の範囲第1項記載のカラー画像形成装置。
  3. (3)前記現像器ユニットが前記各現像器に封入された
    補給用トナーの消費に伴い交換される特許請求の範囲第
    1項または第2項記載のカラー画像形成装置。
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