JPH07128974A

JPH07128974A - カラー画像形成装置

Info

Publication number: JPH07128974A
Application number: JP5278071A
Authority: JP
Inventors: Susumu Akimaru; 進秋丸; Yoshinori Aono; 義則青野; Akira Shimada; 島田　　昭; Katsumi Kumada; 克己熊田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-11-08
Filing date: 1993-11-08
Publication date: 1995-05-19

Abstract

(57)【要約】【目的】周囲環境の変化に伴うトナー帯電量の変化によ
って画像濃度が変化するのを防止し、良好なカラー画像
を実現する。【構成】温湿度検知器１６を装置内に設け、周囲環境の
温湿度情報を検出し、トナー濃度検知器１２の検出した
トナー濃度情報と比較演算し、周囲環境に最適なトナー
濃度となるよう現像装置１及びトナーホッパ１３を稼働
制御する構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はカラー電子写真装置に係
り、特に、二成分現像剤を使用した現像機を備えたカラ
ー電子写真装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真プロセスを利用するカラーレー
ザプリンタのようなカラー電子写真装置は、異なる印字
データに応じて静電潜像が形成される像担持体と、トナ
ーとキャリアを混合した二成分現像剤を収容する現像容
器と現像剤を撹拌混合する撹拌手段と現像容器にトナー
を補給するトナー補給手段と現像容器内部にあって現像
剤中のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段を備え
た静電潜像を可視化する手段である複数の現像装置と、
現像装置を現像色に応じて稼働する現像機選択手段と、
これらを制御する制御装置を備え、印字によって消費さ
れたトナーはトナー補給手段から現像容器に補給され
る。

【０００３】ここでトナーとキャリアを混合した二成分
現像剤について説明する。二成分現像剤は、撹拌混合に
よりトナーを摩擦帯電することで所定の帯電電荷を保持
し、静電潜像へ付着する量を制御している。従って、撹
拌混合により所定の帯電電荷が得られなければ、良好な
画像は得られない。また、トナー濃度検知手段は通常、
摩擦帯電により磁性キャリアに付着したトナーの量によ
り変化する透磁率を、現像剤近傍に設けてあるコイルの
インダクタンスの大きさとして検出している。そのた
め、所定の摩擦帯電が行われないと、現像剤中のトナー
とキャリアの混合比が正確に検知できなくなる。

【０００４】周囲環境の変化、特に湿度の変化により撹
拌混合による摩擦帯電量は大きく変化する。即ち、低湿
環境ではより大きく摩擦帯電し、高湿環境では摩擦帯電
量が低下する。前述したように静電潜像へのトナーの付
着量は、摩擦帯電量により制御されているため、このよ
うな環境による摩擦帯電量の変化は印字画像の品質劣化
になる。

【０００５】モノクロプリンタの場合は、環境変化にと
もなう静電潜像へのトナー付着量の変化を考慮し、トナ
ーの付着量が変化しても画像濃度が変化しない領域（飽
和領域）に現像特性を設定し、対処している。

【０００６】一方、カラープリンタの場合は、像担持体
に複数の色のトナー像を重ね、定着により熱的に溶かす
ことによりカラー画像を形成している。このため、各色
のトナー付着量の変化はカラー画像の色相を大きく異な
らせる。また、カラープリンタではＯＨＰでの透明性が
要求されるため、カラートナーには透明性の良いものを
使用するため、モノクロのようなトナー付着量と画像濃
度には飽和特性を持っていない。そのため、トナー付着
量の変化は画像濃度の変化となり画像品質の劣化とな
る。

【０００７】このようにカラープリンタでは周囲環境の
変化は画像品質が劣化するため、例えば特開平4−36128
1号公報，特開平4−331965号公報，特開平4−336551 号
公報に代表されるように、像担持体上に基準画像を形成
し画像濃度の変化を光学的に検知し、現像バイアス等を
制御する方法が知られている。この場合、制御の際に現
像剤の特性を把握していないため、画像濃度の大きな変
動には制御が追従できないという問題があった。また、
湿度のみを制御関数としているため、温度によるセンサ
特性の変化及び現像剤の吸湿特性を含んだ制御をなされ
ていない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、周囲
環境の変化に対して画像濃度が変化するのを防止し、良
好なカラー画像品質を得られる画像形成装置を提供する
ことにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、各々異なる印
字データに応じて静電潜像が形成される像担持体と、ト
ナーとキャリアを混合した二成分現像剤を収容する現像
容器と前記現像剤を撹拌混合する撹拌手段と前記現像容
器にトナーを補給するトナー補給手段と前記現像容器内
部にあって前記現像剤中のトナー濃度を検知するトナー
濃度検知手段を備えた前記静電潜像を可視化する手段で
ある複数の現像装置と、前記現像装置を現像色に応じて
稼働する現像機選択手段と、これらを制御する制御装置
を備えたカラー画像形成装置で、装置内の温度及び湿度
を検出する温湿度検知手段を少なくとも一つ備え、前記
温湿度検知手段より検出した温湿度情報と、前記トナー
濃度検知手段の検出したトナー濃度情報により、各々の
前記現像装置及び前記トナー補給手段の稼働を制御する
ことを特徴とする。

【００１０】具体的には、装置内や現像機に温度及び湿
度を検出する温湿度検知器を設け温湿度を検知し、か
つ、現像剤中のトナー濃度を検出するトナー濃度検知器
を設けトナー濃度を検知し、双方の情報をもとに比較演
算し現像機及びトナー補給手段を稼働制御する。すなわ
ち、常温常湿状態のトナー濃度レベルを基準とし、絶対
湿度が高い領域ではトナー濃度が基準よりも小さくなる
よう、ウォーミングアップ時や装置待機状態のとき装置
を稼働制御し、その後、その環境に適したトナー濃度と
なるようトナー補給手段を制御する。絶対湿度が低い領
域では、基準値より高いトナー濃度となるよる、ウォー
ミングアップ時や装置待機状態のとき現像機及びトナー
補給手段を稼働制御し、その後、その環境に適したトナ
ー濃度となるようトナー補給手段を制御する。また、温
湿度の履歴情報と装置の使用環境を比較し、適切なトナ
ー濃度となるよう制御することを特徴とする。

【００１１】

【作用】カラープリンタ等のトナー濃度と画像濃度の関
係は、図３に示すようにトナー濃度が増加すると画像濃
度も増加する関係にある。よって、本発明によれば、装
置内の温湿度を検出し、常温常湿時のトナー濃度を基準
とし、絶対湿度が高い場合に基準値より低いトナー濃度
で安定化するよう制御し、絶対湿度の低い場合は基準よ
り高いトナー濃度で安定化するよう制御することで、温
湿度変化による画像濃度変化をトナー濃度を変化させる
ことで完結し、良質なカラー画像が得られる。

【００１２】また、トナー濃度の適正化を装置のウォー
ミングアップ時や装置待機状態のときに行うことで、印
字初期より良質なカラー画像が得られる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１４】図１は、本発明を適応した、カラー印刷装
置の一具体例の説明図である。カラー画像を形成する像
担持体として感光体ベルト１を採用している。感光体ベ
ルト１の上部には、現像装置１ａ〜ｄが配置されてい
る。現像装置１ａには例えばイエローの現像剤が、１ｂ
にはマゼンタの現像剤が、１ｃにはシアンの現像剤が、
１ｄにはブラックの現像剤が収容されている。イエロー
の画像情報を有するレーザ光３を、感光体ベルト１に照
射しイエローの静電潜像を形成する。この静電潜像を現
像装置１ａにより現像しいイエローのトナー像を形成す
る。形成されたイエローのトナー像は、感光体ベルト１
の回転にともない移動し中間転写ドラム４に運ばれ静電
的に転写される。このプロセスを順次、マゼンタ，シア
ン，ブラックの順に繰返し、中間転写ドラム４上でフル
カラー像を形成する。中間転写ドラム４上に形成された
フルカラー像は、紙カセット７より送られた紙に、転写
ローラ５により静電的に転写され、定着機６により熱的
に固着され、カラー印刷が完了する。このとき、画像濃
度を安定化するため現像装置１ａ〜ｄにはそれぞれのト
ナー濃度を検出するトナー濃度検知器が設けられてい
る。トナー濃度の検出手段について、図２を用い詳細に
説明する。

【００１５】図２は本発明を適応した、現像装置の説明
図である。現像装置１の構成は、現像ロール８，現像剤
搬送ロール９，スクレーパ１４，現像剤層規制板１５，
還流スクリュー１１，現像剤供給部材１０，トナー濃度
検知器１２及びトナーホッパ１３からなる。尚、現像ロ
ール８と現像剤搬送ロール９は、内部に多数の磁極を有
するマグネットロールと回転スリーブから構成される。
現像装置１が停止している時、現像剤は還流スクリュー
１１及び現像剤供給部材１０がある現像槽内に格納され
ている。現像の起動信号を受け、現像ロール８のスリー
ブと現像剤搬送ロール９のスリーブの回転が開始し、そ
の後、還流スクリュー１１及び現像剤供給部材１０の回
転により現像剤が供給され、現像剤層規制板１５に応じ
た現像剤が現像ロール８のスリーブ上に搬送され現像を
行う。現像によりトナーが消費された現像剤は、スクレ
ーパ１４によりトナー濃度検知器１２に運ばれ磁性キャ
リアに付着したトナーの量により変化する透磁率を、コ
イルのインダクタンスの大きさとして検出し、電気信号
に変換する。検出された電気信号が制御電圧より高い値
を示すと、トナーホッパ１３を稼働し、現像剤中にトナ
ーを補給する。検出された電気信号が制御電圧より低い
場合はトナー補給は行われない。一方、現像が終了する
と還流スクリュー１１及び現像剤供給部材１０の回転を
停止し、現像剤の供給を止め、現像ロール８のスリーブ
上の現像剤を現像ロール８のスリーブと現像剤搬送ロー
ル９のスリーブの回転により搬送し、現像槽内に格納す
る。その後、現像ロール８のスリーブと現像剤搬送ロー
ル９のスリーブの回転を停止し、現像装置１は待機状態
となり、他の色との混色や画像の掻き取りを防止してい
る。この時、現像剤は現像槽内に格納されているため、
還流スクリュー１１及び現像剤供給部材１０を回転させ
ても現像ロール８のスリーブ上へ運ばれることはない。
そのため、現像剤の帯電電荷量が不足した場合、還流ス
クリュー１１及び現像剤供給部材１０を回転することで
撹拌混合が可能となる。以上説明した、カラー印刷装置
には次に示すような環境変化に対する特性を持ってい
る。

【００１６】図４は、環境変化に対するトナー帯電量の
変化及びトナー濃度検知信号の変動を示す一具体例であ
る。図はトナーとキャリアとの混合比を４ｗｔ％とした
現像剤を用い、環境を変えてトナーの帯電量及びトナー
濃度検知信号を測定した例である。絶対湿度の低い状態
ではトナーの帯電量は高くなり、絶対湿度の高い状態で
はトナーの帯電量は低くなる。これにともない、トナー
濃度検知信号も変化する。これは、トナーの帯電量によ
りトナーとキャリア間の静電吸着力やキャリア間の反発
力が変化し、同じ混合比にも係わらず透磁率が変化する
ためである。このような環境による特性変化は図５に示
すような画像濃度の変動の原因となる。図５は、環境に
対する画像濃度の変化を測定した一具体例である。図は
トナーとキャリアとの混合比を４ｗｔ％とした現像剤を
用い、環境を変えて画像濃度を測定した例である。前述
したトナー帯電量の変化及びトナー濃度検知信号の変動
により高湿環境で画像濃度が高くなり、低湿環境で低く
なる。これは、帯電量の変化による現像特性の変化とト
ナー濃度検知信号の変動によるトナー濃度の変化に起因
している。すなわち、高湿環境ではトナー濃度が高い状
態で制御され、低湿環境ではトナー濃度が低い状態で制
御されるためである。本発明では、図１及び図２に温度
及び湿度を検知する温湿度検知器１６を少なくとも一つ
設け、環境状態を把握する。例えば、カラー印刷装置の
操作パネルに温湿度検知器１６を設け、温湿度検知信号
が高湿と判断した場合は、トナー濃度信号と比較する制
御信号を２.５Ｖから２.６５Ｖに上げることにより、ト
ナー濃度を基準値の４.０ｗｔ％から３.０ｗｔ％に変
えることで、画像濃度の上昇を抑える。また、温湿度検
知信号が低湿と判断した場合は、トナー濃度信号と比較
する制御信号を2.5Ｖから２.３５Ｖに下げることによ
り、トナー濃度を基準値の４.０ｗｔ％から４.５ｗｔ％
に変えることで、画像濃度の低下を抑えることができ
る。尚、高湿環境でトナー濃度を下げる際、装置のウォ
ーミングアップ時や待機状態のとき、感光体ベルト１と
現像装置１ａ〜ｄを稼働しトナーを消費させ、トナー濃
度を適正化する。一方、低湿環境でトナー濃度を上げる
場合は、トナーホッパ１３を稼働しトナーを補給し、還
流スクリュー１１及び現像剤供給部材１０を回転するこ
とで撹拌混合し、トナー濃度を適正化する。

【００１７】図６は環境変化に対する、トナー濃度制御
の一具体例を示す。例えば、運転環境が２７℃，８０％
ＲＨの環境では温湿度検知器１６はＡ区分と判断する。
この時、トナー濃度信号と比較する制御信号を２.５Ｖ
から２.６５Ｖに上げることにより、トナー濃度を基準
値の４.０ｗｔ％から３.０ｗｔ％に変えることで、画像
濃度の上昇を抑える。また、運転環境が１０℃，２０％
ＲＨの環境では温湿度検知器１６はＣ区分と判断する。
この時、トナー濃度信号と比較する制御信号を２.５Ｖ
から２.３５Ｖに下げることにより、トナー濃度を基準
値の４.０ｗｔ％から４.５ｗｔ％に変えることで、画
像濃度の低下を抑えることができる。尚、温湿度検知器
１６はＢ区分と判断した場合は、トナー濃度信号と比較
する制御信号を基準値である２.５Ｖに設定し、トナー
濃度を基準値の４.０ｗｔ％に保つよう制御する。この
ような制御を行うことで、使用環境が変化しても、良好
なカラー画像が得られる。

【００１８】図７は環境変化に対する、トナー濃度制御
のもう一つの具体例を示す。図は、制御区分を４段階と
した例である。例えば運転環境が２７℃，８０％ＲＨの
環境では温湿度検知器１６はＡ区分と判断する。この
時、トナー濃度信号と比較する制御信号を２.５Ｖから
２.６５Ｖに上げることにより、トナー濃度を基準値の
４.０ｗｔ％から３.０ｗｔ％に変えることで、画像濃度
の上昇を抑える。また、運転環境が１０℃，２０％ＲＨ
の環境では温湿度検知器１６はＤ区分と判断する。この
時、トナー濃度信号と比較する制御信号を２.５Ｖから
２.２０Ｖに下げることにより、トナー濃度を基準値の
４.０ｗｔ％から５.０ｗｔ％に変えることで、画像濃度
の低下を抑えることができる。更に、運転環境が２０
℃，２０％ＲＨの環境では温湿度検知器１６はＣ区分と
判断する。この時、トナー濃度信号と比較する制御信号
を２.５Ｖから２.３５Ｖに下げることにより、トナー濃
度を基準値の４.０ｗｔ％から４.５ｗｔ％に変えること
で、画像濃度の低下を抑えることができる。尚、温湿度
検知器１６はＢ区分と判断した場合は、トナー濃度信号
と比較する制御信号を基準値である２.５Ｖに設定し、
トナー濃度を基準値の４.０ｗｔ％に保つよう制御す
る。このような制御を行うことで、使用環境が変化して
も、良好なカラー画像が得られる。

【００１９】図８は環境変化に対する、トナー濃度制御
のもう一つの具体例を示す。制御方法は図７と同様で、
例えば運転環境が２７℃，８０％ＲＨの環境では温湿度
検知器１６はＡ区分と判断する。この時トナー濃度信号
と比較する制御信号を２.５Ｖから２.６５Ｖに上げるこ
とにより、トナー濃度を基準値の４.０ｗｔ％から３.０
ｗｔ％に変えることで、画像濃度の上昇を抑える。ま
た、運転環境が１０℃，２０％ＲＨの環境では温湿度検
知器１６はＤ区分と判断する。この時、トナー濃度信号
と比較する制御信号を２.５Ｖから２.２０Ｖに下げるこ
とにより、トナー濃度を基準値の４.０ｗｔ％から５.０
ｗｔ％に変えることで、画像濃度の低下を抑えることが
できる。更に、運転環境が２０℃，２０％ＲＨの環境で
は温湿度検知器１６はＣ区分と判断する。この時、トナ
ー濃度信号と比較する制御信号を２.５Ｖから２.３５
Ｖに下げることにより、トナー濃度を基準値の４.０ｗ
ｔ％から４.５ｗｔ％に変えることで、画像濃度の低下
を抑えることができる。尚、温湿度検知器１６はＢ区分
と判断した場合は、トナー濃度信号と比較する制御信号
を基準値である２.５Ｖに設定し、トナー濃度を基準値
の４.０ｗｔ％に保つよう制御する。このような制御を
行うことで、使用環境が変化しても、良好なカラー画像
が得られる。尚、制御区分は現像剤の特性に応じ更に細
分化することが可能であり、温湿度検知器１６を現像装
置１に近接して四つ設けることにより、それぞれの色の
現像剤に応じた制御が可能である。

【００２０】以上のような、本発明を適応したカラー印
刷装置を用い、運転環境を変化させながら印字を行った
結果、画像濃度の変動の少ない、鮮明なカラー画像が得
られた。尚、本実施例ではフルカラーの印刷装置につい
て述べたが、二色印刷やマルチ印刷にも適応できる。ま
た、非接触現像を用いたカラー印刷装置に本発明を適応
しても十分な効果があり、鮮明なカラー画像が得られ
る。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、装置内の温湿度を検出
し、常温常湿時のトナー濃度レベル基準とし、絶対湿度
が高い場合に基準値より低いトナー濃度で安定化するよ
う制御し、絶対湿度の低い場合は基準より高いトナー濃
度で安定化するよう制御することで、温湿度変化による
画像濃度変化をトナー濃度を変化させることで完結し、
良質なカラー画像が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すカラー印刷装置の説明
図。

【図２】本発明の一実施例を示す現像装置の説明図。

【図３】本発明のトナー濃度変化による画像濃度変化の
特性図。

【図４】本発明の環境変化による帯電量及びトナー濃度
検知信号の特性図。

【図５】本発明の環境変化による画像濃度変化の特性
図。

【図６】本発明の一実施例を示す制御区分の説明図。

【図７】本発明の第二の実施例を示す制御区分の説明
図。

【図８】本発明の第三の実施例を示す制御区分の説明
図。

【符号の説明】

１…感光体ベルト、２…現像装置、３…レーザ光、４…
中間転写ドラム、５…転写ローラ、６…定着機、７…紙
カセット、８…現像ロール、９…現像剤搬送ロール、１
０…現像剤供給部材、１１…還流スクリュー、１２…ト
ナー濃度検知器、１３…トナーホッパ、１４…スクレー
パ、１５…現像剤層規制板、１６…温湿度検知器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０３Ｇ 15/00 ３０３ 15/01 １１３Ａ (72)発明者熊田克己茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号株式会社日立製作所情報映像メディア事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】各々異なる印字データに応じて静電潜像が
形成される像担持体と、トナーとキャリアを混合した二
成分現像剤を収容する現像容器と前記現像剤を撹拌混合
する撹拌手段と前記現像容器にトナーを補給するトナー
補給手段と前記現像容器内部にあって前記現像剤中のト
ナー濃度を検知するトナー濃度検知手段を備えた前記静
電潜像を可視化する手段である複数の現像装置と、前記
現像装置を現像色に応じて稼働する現像機選択手段と、
これらを制御する制御装置を備えたカラー画像形成装置
において、装置内の温度及び湿度を検出する温湿度検知手段を少な
くとも一つ備え、前記温湿度検知手段より検出した温湿
度情報と、前記トナー濃度検知手段の検出したトナー濃
度情報により、各々の前記現像装置及び前記トナー補給
手段の稼働を制御することを特徴とするカラー画像形成
装置。
【請求項２】請求項１において、前記温湿度検知手段の
検出した温湿度情報と前記トナー濃度検知手段の検出し
たトナー濃度情報を比較演算し、数段の領域に分けて制
御し、前記領域内で適切なトナー濃度となるよう前記現
像装置及び前記トナー補給手段の稼働を制御するカラー
画像形成装置。
【請求項３】請求項１または２において、適切なトナー
濃度となるよう前記現像装置及び前記トナー補給手段の
稼働を制御する際、装置のウォーミングアップや装置の
待機状態のときに、トナーの補給及びトナーの消費を行
いトナー濃度を適正化し、装置が印字状態の時は、トナ
ー濃度が一定となるよう制御するカラー画像形成装置。