JPH10186831A - 多色画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 パッチの濃度検知手段および２成分現像剤の
交換手段を備え、現像剤の劣化による濃度低下があった
判断されたときに、現像剤を自動で入れ換えることによ
り、長期間の使用によっても濃度低下やかぶりがない画
像を得ることができ、装置の非稼働時間の低減も可能と
した多色画像形成装置を提供することである。 【構成】 感光ベルト１に対し、第１帯電し、全面露光
後、第２帯電し、第２露光により最大濃度パッチの潜像
を形成し、電位センサー５０で所定潜像電位を確認した
後、第２現像器（２成分現像器）７ａで現像して、得ら
れたパッチの濃度を透過濃度センサー６０で測定する。
そして、濃度信号をＣＰＵに送って予め設定した参照信
号と比較し、参照信号よりも小さい場合は、濃度の低下
が発生していると判断し、混合比に異常のないことを確
認の上、現像剤の劣化があった判断する。そして、自動
交換手段により第２現像器７ａの現像剤の交換をする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真装置の画
像形成装置、特に多色刷りを行なう多色画像形成装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、多色画像形成装置として２色
電子写真装置が知られている。この２色電子写真装置に
よれば、図５から理解されるように、第１帯電器２によ
り感光ベルト１の表面をたとえば−６００Ｖに一様帯電
し、第１露光装置３により第１画像光３ａを感光ベルト
１に照射して、感光ベルト１上に露光部の表面電位をた
とえば−１００Ｖとした第１潜像を形成する。この第１
潜像を第１現像器４により、たとえば磁性１成分トナー
（磁性一成分現像剤）の黒トナー（第１トナー）を用
い、たとえば２０００Ｈｚ、１５００Ｖｐｐの交流に−
５００Ｖの直流を重畳した現像バイアスの印加下に反転
現像し、第１潜像を黒トナー像として可視化する。

【０００３】つぎに、感光ベルト１を第２帯電器５によ
り再帯電し、暗部電位を−７００Ｖに、また第１トナー
像の電位をたとえば−５２０Ｖに上昇する。ついで、第
２露光装置６により第２露光６ａを照射し、感光ベルト
１の表面上に露光部電位をたとえば−８０Ｖとした第２
潜像を形成する。このように形成した第２潜像を、第２
現像器７によりたとえば赤トナー（第２トナー）を用い
て、たとえば２０００Ｈｚ、１８００Ｖｐｐの交流に−
４２０Ｖの直流を重畳した現像バイアスを印加下に反転
現像すると、第１トナー像の部分に赤トナーを付着させ
ることなく、第２潜像の部分のみを現像して、赤トナー
像として可視化することができる。

【０００４】上記のようにして、感光ベルト１上に黒ト
ナー像および赤トナー像の２色画像を形成したら、帯電
器１２により帯電してそれらのトナーの帯電量を最適化
した後、レジストローラ３４により画像形成と同期して
供給された転写材９上に、転写帯電器８の作用により黒
および赤のトナー像を一括して転写する。その後、分帯
除電帯電器３０により除電して、転写材９を感光ベルト
１から分離した後、搬送ベルト３６により転写材９を定
着器１０に搬送し、そこで２色のトナー像を転写材９上
に定着した後、２色カラープリントとして画像形成装置
の機外に排出する。一方、感光ベルト１は、クリーニン
グ装置１１により残留トナーを除去した後、次の画像形
成プロセスに供する。

【０００５】以上では、説明を簡単にするために、第１
トナー像上に第２トナー像を重ね合わせずに形成した２
色画像を念頭において説明したが、第１トナー像が存在
する場所を第２露光装置６で露光し、第２現像器７で現
像することにより、第１トナー像上に第２トナー像を意
図的に重ね合わせて形成した２色画像を作像できること
は当然である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】たとえば、複写速度あ
るいはプリント速度が毎分４０枚以上の電子写真装置、
特に高速機においては、画像の安定性および装置の耐久
性を考慮すると、磁性を持たない非磁性１成分現像剤
（いわゆるノンマグトナー）よりは、磁性１成分現像
剤、もしくはトナーとフェライト等の磁性キャリアとか
らなる２成分現像剤を用いる方が好ましい。色現像剤に
磁性トナーを用いるのは困難なため、少なくとも色現像
剤には２成分現像剤を用いるのが好都合である。

【０００７】しかしながら、２成分現像剤には、長期間
の使用による劣化、特にキャリアの劣化が生じるデメリ
ットがある。つまり、トナーとキャリアの撹拌時や、現
像スリーブへの現像剤のコート時に、現像剤に剪断力が
かかって、キャリア表面にトナーが固着し（キャリア劣
化）、キャリアによるトナーへの摩擦帯電電荷の付与が
不安定になり、濃度低下やいわゆるかぶり増加の問題を
生じる。また、サービスマンによる劣化した現像剤の交
換が必要になり、装置の非稼働時間（ダウンタイム）の
増加やサービスの煩雑を招くといった欠点もあった。

【０００８】本発明の目的は、パッチの濃度検知手段お
よび２成分現像剤の交換手段を備え、現像剤の劣化によ
る濃度低下があった判断されたときに、現像剤を自動で
入れ換えることにより、長期間の使用によっても濃度低
下やかぶりがない画像を得ることができ、装置の非稼働
時間の低減も可能とした多色画像形成装置を提供するこ
とである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明にかか
る多色画像形成装置にて達成される。要約すれば本発明
は、像担持体を一様帯電する第１帯電手段と、像担持体
上に第１潜像を形成する第１露光手段と、第１潜像を現
像する第１現像手段と、引き続き、前記像担持体を一様
帯電する第２帯電手段と、像担持体上に第２潜像を形成
する第２露光手段と、第２潜像を現像する第２現像手段
とを少なくとも有し、さらに、前記像担持体上に形成さ
れた複数色のトナー像を転写材上に一括して転写する転
写手段を備えた多色画像形成装置において、前記第１、
第２現像手段を含む現像手段のうちの少なくとも２つの
現像手段は２成分現像手段からなり、そして、画像形成
装置は、形成した最大濃度のパッチの潜像電位を確認す
る手段、現像したパッチの濃度を測定する手段、および
測定したパッチの濃度に応じて２成分現像手段の現像剤
を自動交換する手段を備え、該自動交換手段は、２成分
現像手段から現像剤を排出する手段、２成分現像手段に
キャリアを供給する手段およびトナーを供給する手段を
含んで構成されることを特徴とする多色画像形成装置で
ある。

【００１０】本発明によれば、パッチの濃度測定手段が
透過型濃度センサーからなり、或いはパッチのトナー層
電位を測定する手段からなる。好ましくは、２成分現像
手段は全て、使用する現像剤のキャリアが共通であり、
該キャリアを収容したキャリアホッパーを共有してお
り、そして、トナーを収容したトナーホッパーを個別に
有する。

【００１１】

【発明の実施の態様】

実施例１ 図１は、本発明の一実施例にかかる多色画像形成装置を
示す構成図である。本発明では、第２露光装置６の後段
に２成分現像器を複数個、本例では、第２現像器７ａお
よび第３現像器７ｂの２つ設けた点が、図５に示した従
来の多色画像形成装置と異なる。本発明のその他の構成
は、従来の多色画像形成装置と基本的に同様で、図１に
おいて図５に付した符号と同一の符号は同一の部材を示
す。感光ベルト１は背面からの光を透過可能なベルト感
光体で、矢印ａの方向に回動する。

【００１２】本実施例によれば、第２現像器７ａと第３
現像器７３は、使用する現像剤のキャリアを共通化して
おり、第２現像器７ａと第３現像器７３は、このキャリ
アを収容したキャリア用ホッパーを共有している。これ
は、キャリア用ホッパーを別々に設けるよりも、キャリ
ア用ホッパーのスペースを小さくできるからである。し
たがって、共有のキャリア用ホッパーを必ず設ける必要
があるということではない。トナーを収容したトナー用
ホッパーは、第２現像器７ａと第３現像器７３のそれぞ
れに対し個別に設けられる。

【００１３】本実施例における作像プロセスを図２に示
す電位図を参照しながら説明する。まず、第１帯電器２
により感光ベルト１をたとえば−６００Ｖ（暗部電位）
に一様帯電し（図２（１））、第１画像露光装置３によ
る画像露光３ａを行なう。

【００１４】この第１画像露光３ａは、画像露光装置３
の半導体レーザ１５を光源として第１画像信号により変
調したレーザビームである。該レーザビームをモータ１
４により一定回転数で回転する多面鏡１３により偏光
し、結像レンズを経て折返しミラー１６で反射した後、
感光ベルト１上をラスタ走査し、その露光部の表面電位
をたとえば−１００Ｖに減衰させて、第１潜像を形成す
る（図２（２））。

【００１５】その第１潜像を、１成分現像器からなる第
１現像器４により、磁性１成分トナーの黒トナーを用い
て、たとえば２０００Ｈｚ、１５００Ｖｐｐの交流電圧
に−５００Ｖの直流電圧（Ｖｄｃ１）を重畳した現像バ
イアスを印加することにより反転現像し、第１潜像を黒
トナー像として可視化し、第１トナー像を得る（図２
（３））。この第１トナー像の電位は、トナー電荷によ
り−１００Ｖ程度電位が下がり−２００Ｖ前後となる。

【００１６】つぎに、E.L.あるいは LED素子等を備えた
露光装置１７により、感光ベルト１に背面から全面露光
を施して、第１トナー像の電位と感光ベルト１の暗部電
位とを、たとえばそれぞれ−１５０Ｖ、−３００Ｖのよ
うに電位差が小さくなるようにする（図２（４））。そ
して、第２帯電器５により感光ベルト１を再帯電し、第
１トナー像の電位を−６２０Ｖ、暗部電位を−６５０Ｖ
とする（図２（５））。つまり、暗部電位をトナー像電
位より若干低く、かつトナー像電位を第２潜像のコント
ラストがとれる程度とする。

【００１７】ついで、第２画像露光装置６により画像露
光６ａを行なって、感光ベルト１上に第２静電潜像を形
成する。第２画像露光６ａは、第１画像露光３ａと同
様、画像露光装置６の半導体レーザ２５を光源として第
２画像信号で変調したレーザビームであり、該第２レー
ザビームをモータ２４により回転する多面鏡２３により
偏光し、結像レンズを介して折返しミラー２６で反射し
た後、感光ベルト１上をラスタ走査し、その露光部の表
面電位をたとえば−１２０Ｖに減衰させて、第２潜像を
形成する。

【００１８】このようにして形成した第２潜像に対し、
第２現像器（２成分現像器）７ａにより、負に帯電した
非磁性１成分トナー（ノンマグトナー）の赤トナーとフ
ェライト等の磁性キャリア（磁性粒子）とからなる２成
分現像剤を用いて、もしくは第３現像器（２成分現像
器）７ｂにより、負に帯電した非磁性１成分トナーの青
トナーと磁性キャリアとからなる２成分現像剤を用いて
反転現像する。現像器７ａもしくは７ｂに、たとえば２
０００Ｈｚ、１８００Ｖｐｐで、デューティ比３０％の
交流電圧に−５２０Ｖの直流電圧（Ｖｄｃ２）を重畳し
た現像バイアスを印加して現像すると、第２潜像部のみ
が現像される（図２（６））。かくして、感光ベルト１
上に黒トナー像と赤トナー像または青トナー像の２色画
像が形成される。

【００１９】上記のようにして感光ベルト１上に２色画
像を形成したら、その後、直流電圧に交流電圧を重畳し
たバイアスを印加した帯電器１２により、それらトナー
の帯電量を最適化した後、一般には、レジストローラ３
４により感光ベルト１に供給された転写材９上に、転写
帯電器８により一括転写される。

【００２０】ついで、転写材９を分離帯電器３０および
感光ベルト１の曲率により感光ベルト１から剥離し、定
着器１０に送って２色画像を転写材９上に定着した後、
２色カラープリントとして画像形成装置の機外に排出す
る。一方、感光ベルト１はクリーニング装置１１により
残留トナーを除去した後、つぎの画像形成プロセスに供
する。

【００２１】本発明をさらに詳しく説明する。図３は、
たとえば第２現像器７ａの赤現像における使用枚数（現
像枚数）と最大反射濃度の変化の例を示す。図３から、
使用枚数１０万枚あたりから赤トナー像の最大濃度の低
下があることがわかる。これは、現像剤、特にそのキャ
リアの表面にトナー等が付着したために（キャリア劣
化）、キャリアからトナーに適正な摩擦帯電電荷を付与
できないからである。したがって、濃度の低下があった
後、現像剤を入れ換えると最大濃度は復帰する。

【００２２】一般に、濃度低下を生じる使用枚数は、現
像剤の量や画像比率等により異なる。したがって、最大
濃度の変化を検知して濃度低下を知る必要がある。この
ため、たとえば装置本体に電源を投入して立ち上げを行
なう際の、帯電器や現像器への印加電圧、電流の設定制
御の終了した後の時点、あるいは予め設定した枚数の使
用後の時点で、パッチを形成して、その最大濃度の検知
を行なう。

【００２３】第２現像器７ａによる赤現像を例にとって
最大濃度の測定法を説明するが、第３現像器７ｂによる
青現像の場合でも同様にされる。画像形成装置には、図
１に示すように、感光ベルト１に対し、第３現像器７ｂ
の後段に電位センサー５０が設置され、さらにその下流
に、感光ベルト１を挟んで対置された発光素子および受
光素子からなる透過型濃度センサー６０が設置される。

【００２４】まず、感光ベルト１に対し、帯電器２によ
り第１帯電し、露光装置３による第１露光３ａは行なわ
ずに、背面露光装置１７により全面露光し、帯電器５に
より第２帯電した後、露光装置６により最大濃度パッチ
を作成する条件で第２露光６ａを行ない、感光ベルト１
上にパッチの潜像を形成する。この潜像について、電位
センサー５０により所定の潜像電位の確認を行なう。つ
づいて、感光ベルト１を１回転して、赤色の現像器であ
る第２現像器７ａによりパッチの現像を行ない、最後
に、透過濃度センサー６０により得られたパッチの濃度
を測定する。

【００２５】濃度センサー６０により測定して得られた
濃度信号は、装置の図示しないＣＰＵに送って予め設定
した参照信号と比較し、参照信号よりも小さい場合は、
濃度の低下が発生していると判断する。この際、第２現
像器７ａに配設してあるトナーとキャリアの混合比の測
定手段により、混合比に異常のないことを確認する。濃
度の低下を検知した場合は、現像剤の劣化があった判断
して自動交換モードを実行し、自動交換手段により現像
剤の交換をさせる。

【００２６】自動交換手段は、第２現像器７ａ、第３現
像器７ｂから現像剤を排出するそれぞれの排出手段、排
出された現像剤を貯めるそれぞれの廃容器、トナー用ホ
ッパーからトナーを供給するそれぞれのトナー供給手
段、および共通のキャリア用ホッパーからキャリアを供
給するそれぞれのキャリア供給手段を含んで構成され
る。

【００２７】第２現像器７ａには、たとえば容器の底の
一部に開口およびその開口を塞ぐシャッターが設けてあ
り、このシャッターは自動交換モード開始信号により、
たとえばソレノイドを用いて開けられる。現像器の駆動
系が動作することにより、現像器内の現像剤が開口から
排出され、廃容器に送られる。現像器の現像剤量は、た
とえばピエゾセンサーによりモニターされており、規定
量または規定時間まで現像剤の排出動作が続けられる。

【００２８】現像剤の排出動作が終了したら、シャッタ
ーを閉じ、キャリア用ホッパーからキャリアが第２現像
器７ａに供給される。現像器のキャリア量は、上記のピ
エゾセンサーによりモニターされており、あるしきい値
に達するまで供給される。これと同時にもしくはキャリ
アが供給された後、トナーも現像器に供給される。供給
は、トナーとキャリアを撹拌しながら、混合比測定手段
により所定の混合比になるまで続けられる。

【００２９】以上のように、本発明では、パッチの濃度
検知手段および２成分現像剤の自動交換手段を備え、検
知したパッチの濃度により現像剤の劣化があったと判断
したときに、現像剤を自動で入れ換えるので、長期間の
使用によっても濃度低下やかぶりがない画像を得ること
ができ、装置の非稼働時間の低減も可能となった。

【００３０】実施例２ 本実施例では、図１の多色画像形成装置において、第１
現像器４および第２現像器７ａを２成分現像器とした。
したがって、第１現像器４および第２現像器７ａにおい
て、２成分現像剤の長期間の使用による劣化が生じるの
で、パッチの濃度検知により現像剤の劣化を知って、現
像剤を自動交換する。使用する２成分現像剤は、実施例
１のときと同様、たとえば負に帯電したトナーとフェラ
イト等の磁性キャリアとからなり、キャリアは共通化し
た。

【００３１】実施例１と同様、装置本体に電源を投入し
て立ち上げを行なう際の、帯電器や現像器への印加電
圧、電流の設定制御の終了した後の時点、あるいは予め
設定した枚数の使用後の時点で、第１現像用のパッチを
形成し、第２現像用のパッチを形成して、それらの最大
濃度の検知を行なう。

【００３２】まず、感光ベルト１を帯電器２により第１
帯電し、露光装置３により最大濃度パッチを作成する条
件で第１露光３ａを行ない、感光ベルト１上にパッチの
潜像を形成する。この潜像について、電位センサー５０
により所定の潜像電位の確認を行なう。つづいて、感光
ベルト１を１回転して、同一条件で改めて第１帯電、第
１露光によりパッチの潜像を形成し、第１現像して最大
濃度のパッチを作成し、電位センサー５０によりパッチ
の電位を測定する。

【００３３】図４に、パッチの最大反射濃度とパッチの
潜像を現像した場合と現像しない場合の表面電位の差と
の関係を示す。図４から、パッチの最大反射濃度とパッ
チの現像−非現像の電位差、すなわちパッチのトナー層
電位との関係は、濃度低下が問題となる０．６〜１．２
においてほぼリニアであることが分かり、たとえばパッ
チの反射濃度で１．０以下、すなわち電位差で８０Ｖ以
下の場合は、第１現像器４の現像剤が劣化したと判断す
ることができる。

【００３４】上記に引き続き、同様に、、第２現像用の
パッチの非現像−現像の電位差を測定する。すなわち、
感光ベルト１に対し、帯電器５による第２帯電、露光装
置６の第２露光６ａによるパッチの潜像形成、電位セン
サー５０による７潜像の電位測定を行ない、また、第２
帯電、露光６ａによるパッチの潜像形成、現像器７ａの
第２現像による最大濃度のパッチの作像、そのパッチの
電位測定をおこなう。そして、上記と同じようにして、
第２現像器７ａの現像剤の劣化を判断する。

【００３５】以上のようにして、第１現像器４および／
または第２現像器７ａにおいて、現像剤の劣化が判断さ
れたら、実施例１に準じて、第１現像器４および／また
は第２現像器７ａに対し、現像剤の自動交換モードを実
行する。現像剤の交換が終了したら、再度、最大濃度の
検知を行ない異常のないことを確認する。

【００３６】本実施例では、第１現像器４の現像剤によ
るパッチを作成して、その現像剤の劣化を検知し、つぎ
に第２現像器７ａの現像剤によるパッチを作成して、そ
の現像剤の劣化を検知するというように、２つの現像剤
の劣化を２回に分けて検知したが、第１現像器４、第２
現像器７ａの現像剤によるパッチを感光ベルト１の移動
方向上の異なる場所で引き続いて作成して、それぞれの
現像剤の劣化を引き続き検知するようにすることも可能
である。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の多色画像
形成装置は、２成分現像手段を少なくとも２つ有し、パ
ッチの濃度検知手段および２成分現像剤の自動交換手段
を備える。そして検知したパッチの濃度により現像剤の
劣化があったと判断したときに、現像剤を自動で入れ換
えるので、長期間の使用によっても濃度低下やかぶりが
ない画像を得ることができ、装置の非稼働時間の低減も
可能となった。これらの２成分現像手段は、使用する現
像剤のキャリアを共通化することができ、キャリアを収
容したキャリア用ホッパーを共有させることにより、ホ
ッパーのスペースを小さくできる等の利点もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例にかかる多色画像形成装置を
示す構成図である。

【図２】図１の画像形成装置における作像プロセスを説
明する電位図である。

【図３】使用枚数と最大反射濃度との関係を示す図であ
る。

【図４】トナー層電位と最大反射濃度との関係を示す図
である。

【図５】従来の多色画像形成装置を示す構成図である。

【符号の説明】

１ 感光ベルト ２ 第１帯電器 ３ 第１露光装置 ４ 第１現像器 ５ 第２帯電器（再帯電器） ６ 第２露光装置 ７ａ 第２現像器 ７ｂ 第３現像器 １７ 背面露光装置

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像担持体を一様帯電する第１帯電手段
   と、像担持体上に第１潜像を形成する第１露光手段と、
   第１潜像を現像する第１現像手段と、引き続き、前記像
   担持体を一様帯電する第２帯電手段と、像担持体上に第
   ２潜像を形成する第２露光手段と、第２潜像を現像する
   第２現像手段とを少なくとも有し、さらに、前記像担持
   体上に形成された複数色のトナー像を転写材上に一括し
   て転写する転写手段を備えた多色画像形成装置におい
   て、前記第１、第２現像手段を含む現像手段のうちの少
   なくとも２つの現像手段は２成分現像手段からなり、そ
   して、画像形成装置は、形成した最大濃度のパッチの潜
   像電位を確認する手段、現像したパッチの濃度を測定す
   る手段、および測定したパッチの濃度に応じて２成分現
   像手段の現像剤を自動交換する手段を備え、該自動交換
   手段は、２成分現像手段から現像剤を排出する手段、２
   成分現像手段にキャリアを供給する手段およびトナーを
   供給する手段を含んで構成されることを特徴とする多色
   画像形成装置。
2. 【請求項２】 パッチの濃度測定手段が透過型濃度セン
   サーである請求項１の多色画像形成装置。
3. 【請求項３】 パッチの濃度測定手段がパッチのトナー
   層電位を測定する手段からなる請求項１の多色画像形成
   装置。
4. 【請求項４】 ２成分現像手段は全て、使用する現像剤
   のキャリアが共通であり、該キャリアを収容したキャリ
   アホッパーを共有しており、そして、トナーを収容した
   トナーホッパーを個別に有する請求項１、２または３の
   多色画像形成装置。