JP2008102492A - 現像剤搬送装置、現像装置、プロセスユニット及び画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】トナーの嵩の変動に起因するトナー濃度の誤検知を従来よりも低減することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】回転軸部材27Kの回転に伴ってK現像剤を螺旋羽根28Kとは反対方向に搬送する逆羽根29Kを、第1スクリュウ部材26Kにおける回転軸線方向の全領域のうち、重力方向下側を第1搬送室の底壁21K−6に対向させつつ、回転軸線方向に直交する両横側をそれぞれ第1搬送室の側壁(21K−3、21K−5)に対向させている領域、の回転軸部材箇所に突設せしめるとともに、逆搬送羽根29Kとこれに隣り合う螺旋羽根箇所との間で搬送されているK現像剤のトナー濃度を検知させるように図示しないKトナー濃度検知センサを配設した。これにより、K現像剤をKトナー濃度センサに対してより強く押圧して、トナー濃度の誤検知量を低減することができた。
【選択図】図20

Description

本発明は、トナーと磁性キャリアとを含有する現像剤を自らの回転に伴って撹拌しながら軸線方向に搬送する撹拌搬送部材と、これによって搬送される現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段とを有する現像剤搬送装置に関するものである。また、かかる現像剤搬送装置を用いる現像装置、プロセスユニット及び画像形成装置に関するものである。
従来、この種の現像装置は、スクリュウ部材等の撹拌搬送部材によって搬送している現像剤を現像スリーブ等の現像剤担持体の表面に担持しながら、それを現像剤担持体の表面移動に伴って潜像担持体との対向領域まで搬送する。そして、現像剤中のトナーを潜像担持体上の潜像に転移させることで、潜像を現像してトナー像を得る。現像に寄与した現像剤は、現像剤担持体の表面移動に伴って現像装置内の撹拌搬送部材上に戻された後、撹拌搬送部材によって搬送されるのに伴ってトナー濃度検知手段によってトナー濃度が検知される。そして、その検知結果に基づいて適量のトナーが補給された後、再び現像剤担持体に供給される。
かかる構成の現像装置においては、環境変動やトナー帯電量の変動に伴って現像剤中のトナーの嵩が変化すると、トナー濃度が一定であるにもかかわらず、トナー濃度検知手段による検知結果が変動して誤検知を引き起こしてしまう。かかる誤検知については、トナー濃度検知手段による検知位置において現像剤を強く押圧してトナーの嵩をトナー濃度に見合ったものにすることで、その発生を抑えることができる。例えば、特許文献1の図10には、現像剤を30[g/cm](9.8×300N/cm)以上の力で加圧することで、トナーの帯電量にかかわらずトナー濃度検知手段としての透磁率センサによる検知結果を一定にし得ることを示すグラフが開示されている。
特開平6−308833号公報 特開平5−341649号公報
しかしながら、本発明者らは実験により、実機では透磁率センサが同グラフのような出力特性を発揮しない場合があることを見出した。具体的には、特許文献1に記載の現像装置は、現像剤搬送部の中に配設された撹拌搬送部材たるスクリュウ部材の回転によって現像剤を回転軸線方向に搬送する。そして、搬送中の現像剤のトナー濃度を、現像剤搬送部の下壁に固定されたトナー濃度検知手段によって検知する。このトナー濃度検知手段によるトナー濃度検知位置よりも現像剤搬送方向下流側においては、現像剤搬送部の内壁に粗面化処理が施されている。そして、この粗面化処理の箇所で現像剤の搬送速度を低下させることで、そこよりも現像剤搬送方向上流側にあるトナー濃度検知位置における現像剤を現像剤搬送方向に加圧している。ところが、本発明者らの実験によれば、かかる構成において、現像剤に対する現像剤搬送方向への加圧力と、透磁率センサからなるトナー濃度検知センサによる検知結果とは良好な相関を示さなかった。
そこで、本発明者らは更なる実験を行ったところ、現像剤に対する現像剤搬送方向への加圧力と、トナー濃度検知センサによる検知結果とに良好な相関が得られないのは、次に説明する理由によることがわかった。即ち、スクリュウ部材を内包している現像剤搬送部の壁と、スクリュウ部材の螺旋羽根との間には、ある程度のクリアランスが設けられている。現像剤搬送部の壁に固定されているトナー濃度検知センサは、その検知可能距離範囲が比較的小さいため、比較的離れた位置にある螺旋羽根内の現像剤のトナー濃度を検知することができない。トナー濃度検知センサが検知できるのは、センサ近傍の上記クリアランス内にある現像剤のトナー濃度である。このため、クリアランス内の現像剤が十分に加圧されなければならない。ところが、スクリュウ部材の回転に伴う回転軸線方向(搬送方向)の加圧力は、主にスクリュウ部材の螺旋羽根内に収容されている現像剤に働く。そして、螺旋羽根内の現像剤が十分に加圧されていたとしても、螺旋羽根よりも外のクリアランス内の現像剤が十分に加圧されていないことがある。このことが、現像剤に対する現像剤搬送方向への加圧力と、トナー濃度検知センサによる検知結果とに良好な相関が得られない原因であった。
一方、特許文献2には、スクリュウ部材の回転軸部材の周面に、回転軸線方向と平行な方向に延在する平行フィン部材を突設せしめ、この平行フィン部材との対向領域にトナー濃度センサを配設した現像装置が記載されている。かかる構成によれば、平行フィン部材によって現像剤を法線方向に移動させながら、トナー濃度センサに向けて加圧することで、センサのトナー濃度検知面の近傍に位置するトナーをセンサに向けて強く押圧する。これにより、特許文献1に記載の現像装置に比べて、トナー濃度の誤検知量を低減することができる。
ところが、この現像装置をもってしても、トナー濃度検知センサの近傍の現像剤を十分に加圧することができずに、誤検知を引き起こす場合があることを本発明者らは実験によって見出した。
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、次のような現像剤搬送装置、並びにこれを用いる現像装置、プロセスユニット及び画像形成装置を提供することである。即ち、トナーの嵩の変動に起因するトナー濃度の誤検知を従来よりも低減することができる現像剤搬送装置等である。
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、回転可能に支持される回転軸部材と、該回転軸部材の周面に螺旋状に突設せしめられた螺旋羽根とを有するスクリュウ部材の回転に伴って、トナーとキャリアとを含有する現像剤を撹拌しながら回転軸線方向に搬送する現像剤搬送部と、該現像剤搬送部内で搬送される現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段とを備える現像剤搬送装置において、上記回転軸部材の回転に伴って現像剤を上記螺旋羽根とは反対方向に搬送する逆搬送羽根を、上記スクリュウ部材における回転軸線方向の全領域のうち、重力方向下側を上記現像剤搬送部の底壁に対向させつつ、回転軸線方向に直交する両横側をそれぞれ上記現像剤搬送部の側壁に対向させている領域、の回転軸部材箇所に突設せしめるとともに、該逆搬送羽根と該逆搬送羽根に隣り合う螺旋羽根箇所との間で搬送されている現像剤のトナー濃度を検知させるように上記トナー濃度検知手段を配設したことを特徴とするものである。
また、請求項2の発明は、請求項1の現像剤搬送装置において、上記螺旋羽根にて互いに回転軸線方向に対面している2つの対向面の間に上記逆搬送羽根を配設するとともに、その2つの対向面における少なくとも一方と、該逆搬送羽根との間に間隙を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、回転可能に支持される回転軸部材と、該回転軸部材の周面に螺旋状に突設せしめられた螺旋羽根とを有するスクリュウ部材の回転に伴って、トナーとキャリアとを含有する現像剤を撹拌しながら回転軸線方向に搬送する現像剤搬送部と、該現像剤搬送部内で搬送される現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段とを備える現像剤搬送装置において、上記回転軸部材の回転に伴って現像剤を上記螺旋羽根よりも速い速度で該螺旋羽根と相対的に同じ方向に搬送する搬送羽根を、該螺旋羽根にて互いに回転軸線方向に対面している2つの対向面間の間における回転軸部材箇所に突設せしめたことを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項3の現像剤搬送装置において、2つの上記対向面における少なくとも一方と、上記搬送羽根との間に間隙を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、回転可能に支持される回転軸部材と、該回転軸部材の周面に螺旋状に突設せしめられた螺旋羽根とを有するスクリュウ部材の回転に伴って、トナーとキャリアとを含有する現像剤を撹拌しながら回転軸線方向に搬送する現像剤搬送部と、該現像剤搬送部内で搬送される現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段とを備える現像剤搬送装置において、上記螺旋羽根にて互いに回転軸線方向に対面している2つの対向面間を架橋する架橋羽根を上記回転軸部材に突設せしめるとともに、該架橋羽根によって少なくとも撹拌されている現像剤のトナー濃度を検知させるように上記トナー濃度検知手段を配設したことを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、請求項1乃至5の何れかの現像剤搬送装置において、上記逆搬送羽根、上記搬送羽根又は上記架橋羽根における上記回転軸部材からの法線方向の突出量を、上記螺旋羽根における該回転軸部材からの法線方向の突出量よりも大きくしたことを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、トナーとキャリアとを含有する現像剤を搬送する現像剤搬送装置と、該現像剤搬送装置によって搬送されてくる現像剤を自らの無端移動する表面に担持しながら、自らの表面移動に伴って潜像担持体との対向領域に搬送して、潜像担持体に担持される潜像を現像する現像剤担持体とを有する現像装置において、上記現像剤搬送装置として、請求項1乃至6の何れかの現像剤搬送装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項8の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段と、該潜像担持体上で現像された可視像を転写体に転写する転写手段とを備える画像形成装置における少なくとも該潜像担持体及び現像手段を1つのユニットとして共通の保持体に保持して画像形成装置本体に一体的に着脱されるプロセスユニットにおいて、上記現像手段として、請求項7の現像装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項9の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段とを備える画像形成装置において、上記現像手段として、請求項7の現像装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項10の発明は、請求項9の画像形成装置において、上記現像装置内にトナーを補給するトナー補給手段を設けるとともに、上記トナー濃度検知手段による検知結果を複数回取得した後、その複数の取得結果うち、複数の取得結果における平均値よりも高い値のものだけを抽出し、抽出結果に基づいて該トナー補給手段の駆動を制御する制御手段を設けたことを特徴とするものである。
これらの発明において、請求項1の発明特定事項の全てを備えるものでは、スクリュウ部材の逆搬送羽根と、螺旋羽根における逆搬送羽根の隣の箇所(以下、逆羽根隣接箇所という)とが、回転軸線方向において互いに現像剤を逆方向に搬送する。これにより、逆搬送羽根と螺旋羽根の逆羽根隣接箇所との間で現像剤が互いに逆方向にぶつかり合って、法線方向に押し出される。そして、スクリュウ部材の外縁と現像剤搬送部の壁との間のクリアランス内でトナー濃度検知手段の検知面の近傍に位置している現像剤が、螺旋羽根内から法線方向に押し出されてくる現像剤により、検知面に向けて強く押圧される。特許文献2の現像装置においても、上述の平行フィンによってクリアランス内の現像剤を検知面に向けて押圧するが、現像剤に対して容積を縮めるような圧縮力を作用させることはない。これに対し、本発明においては、逆搬送羽根と螺旋羽根の逆羽根隣接箇所とによって互いに現像剤を逆方向に搬送しながらぶつけることで、クリアランス内の現像剤を回転軸線方向に圧縮しながらトナー濃度検知手段の検知面に向けて強く押圧する。これにより、平行フィンを設けたスクリュウ部材に比べて、トナー濃度検知手段の検知面の近傍にある現像剤を検知面に向けてより強く押圧する。更に、逆搬送羽根の回転に伴って現像剤を検知面に強く押圧しながら検知面から待避させることで、検知面の近傍にある現像剤を積極的に入れ替える。これらの結果、トナーの嵩の変動に起因するトナー濃度の誤検知を従来よりも低減することができる。
また、請求項3の発明特定事項の全てを備えるものでは、搬送羽根と螺旋羽根との間において、剤搬送速度に勝る搬送羽根が剤搬送速度に劣る螺旋羽根の表面に現像剤を押し付ける。このように押し付けられた現像剤の一部は、螺旋羽根の表面に沿ってスクリュウ部材の法線方向に移動して、トナー濃度検知手段の検知面に向けて強く押圧される。これにより、平行フィンを設けたスクリュウ部材に比べて、トナー濃度検知手段の検知面の近傍にある現像剤を検知面に向けてより強く押圧する。更に、搬送羽根の回転に伴って現像剤を検知面に強く押圧しながら検知面から待避させることで、検知面の近傍にある現像剤を積極的に入れ替える。これらの結果、トナーの嵩の変動に起因するトナー濃度の誤検知を従来よりも低減することができる。
また、請求項5の発明特定事項の全てを備えるものでは、スクリュウ部材の螺旋空間内に保持された現像剤が螺旋空間に沿って移動すると、螺旋羽根の相対向する2つの対向面の間を架橋する架橋羽根に突き当たる。そして、突き当たった現像剤は、後続の現像剤に押されて圧縮されながら架橋羽根を乗り越える。このとき、スクリュウ部材の外縁と現像剤搬送部の壁との間のクリアランス内でトナー濃度検知手段の検知面の近傍に位置している現像剤が、架橋羽根を乗り越えてくる現像剤の動きによって搬送方向に圧縮されながら検知面に向けて押圧される。かかる構成においても、平行フィンを設けたスクリュウ部材に比べて、トナー濃度検知手段の検知面の近傍にある現像剤を検知面に向けてより強く押圧する。更に、架橋羽根の回転に伴って現像剤を検知面に強く押圧しながら検知面から待避させることで、検知面の近傍にある現像剤を積極的に入れ替える。これにより、検知面の近傍で同じ現像剤を長時間滞留させてしまうことを回避する。これらの結果、トナーの嵩の変動に起因するトナー濃度の誤検知を従来よりも低減することができる。
以下、本発明を適用した画像形成装置として、電子写真方式の複写機の一第1実施形態について説明する。
図1は、本第1実施形態に係る複写機を示す概略構成図である。この複写機は、記録紙に画像を形成するプリンタ部1、このプリンタ部1に対して記録紙Pを供給する給紙装置200、原稿画像を読み取るスキャナ300、このスキャナ300に原稿を自動給紙する原稿自動搬送装置(以下、ADFという)400等を備えている。
スキャナ300では、原稿照明用光源やミラーなどを搭載した第1走行体303と、複数の反射ミラーを搭載した第2走行体304とが往復移動するのに伴って、コンタクトガラス301上に載置された図示しない原稿の読取り走査が行われる。第2走行体304から送り出される走査光は、結像レンズ305によってその後方に設置されている読取センサ306の結像面に集光せしめられた後、読取センサ306によって画像信号として読込まれる。
プリンタ部1の筺体の側面には、筺体内に給紙する記録紙Pを手差しで載置する手差しトレイ2や、筐体内から排出された画像形成済みの記録紙Pをスタックする排紙トレイ3が設けられている。
図2は、プリンタ部(1)の内部構成の一部を拡大して示す部分拡大構成図である。プリンタ部(1)の筐体内には、転写体たる無端状の中間転写ベルト51を複数の張架ローラによって張架している転写手段たる転写ユニット50が配設されている。中間転写ベルト51は、伸びの少ないポリイミド樹脂に、電気抵抗を調整するためのカーボン粉末を分散せしめた材料からなっている。そして、図示しない駆動手段によって図中時計回り方向に回転駆動される駆動ローラ52、2次転写バックアップローラ53、従動ローラ54、4つの1次転写ローラ55Y,C,M,Kによって張架されながら、駆動ローラ52の回転によって図中時計回り方向に無端移動せしめられる。なお、1次転写ローラの符号の末端に付しているY,C,M,Kという添字は、イエロー,シアン,マゼンタ,黒用の部材であることを示している。以下、符号の末端に付しているY,C,M,Kという添字は、同様である。
中間転写ベルト51は、駆動ローラ52、2次転写バックアップローラ53、従動ローラ54に対する掛け回し箇所でそれぞれ大きく湾曲していることで、底辺を鉛直方向上側に向ける逆三角形状の姿勢で張架されている。この逆三角形状の底辺にあたるベルト上部張架面は水平方向に延在しており、かかるベルト上部張架面の上方には、4つのプロセスユニット10Y,C,M,Kが上部張架面の延在方向に沿って水平方向に並ぶように配設されている。
先に示した図1において、4つのプロセスユニット10Y,C,M,Kの上方には、光書込ユニット60が配設されている。光書込ユニット60は、スキャナ300によって読み取られた原稿の画像情報に基づいて、図示しないレーザー制御部によって4つの半導体レーザー(図示せず)を駆動して4つの書込光Lを出射する。そして、プロセスユニット10Y,C,M,Kの潜像担持体たるドラム状の感光体11Y,C,M,Kをそれぞれ書込光Lによって暗中にて走査して、感光体11Y,C,M,Kの表面にY,C,M,K用の静電潜像を書き込む。
本第1実施形態では、光書込ユニット60として、半導体レーザーから出射したレーザー光を図示しないポリゴンミラーによって偏向せしめながら、図示しない反射ミラーで反射させたり光学レンズに通したりすることで光走査を行うものを用いている。かかる構成のものに代えて、LEDアレイによって光走査を行うものを用いてもよい。
図3は、Y,C用のプロセスユニット10Y,Cを中間転写ベルト51とともに示す拡大構成図である。Y用のプロセスユニット10Yは、ドラム状の感光体11Yの周囲に、帯電部材12Y、除電装置13Y、ドラムクリーニング装置14Y、現像手段たる現像装置20Y、電位センサ49Y等を有している。そして、これらを共通の保持体たるケーシングで保持しながらプリンタ部に対して1つのユニットとして一体的に着脱されるようになっている。
帯電部材12Yは、感光体11Yに当接しながら、図示しない軸受けによって回転自在に支持されるローラ状の部材である。図示しないバイアス供給手段によって帯電バイアスが印加されながら感光体11Yに対して接触回転することで、感光体11Yの表面を例えばYトナーの帯電極性と同極性に一様帯電せしめる。かかる構成の帯電部材12Yに代えて、感光体11Yに対して非接触で一様帯電処理を施すスコロトロンチャージャなどを採用することもできる。
図示しない磁性キャリアと非磁性のYトナーとを含有するY現像剤をケーシング21Yに内包している現像装置20Yは、現像剤搬送装置22Yと現像部23Yとを有している。現像部23Yでは、図示しない駆動手段によって回転駆動されることで表面を無端移動させる現像剤担持体としての現像スリーブ24Yがその周面の一部をケーシング21Yに設けられた開口から外部に露出させている。これにより、感光体11Yと現像スリーブ24Yとが所定の間隙を介して対向する現像領域が形成されている。
非磁性の中空パイプ状の部材からなる現像スリーブ24Yの内部には、周方向に並ぶ複数の磁極を具備する図示しないマグネットローラが現像スリーブ24Yに連れ回らないように固定されている。現像スリーブ24Yは、後述する現像剤搬送装置22Y内のY現像剤をこのマグネットローラの発する磁力によって表面に吸着させながら回転駆動することで、Y現像剤を現像剤搬送装置22Y内から汲み上げる。そして、現像スリーブ24Yの回転に伴って上記現像領域に向けて搬送されるY現像剤は、現像スリーブ24Yの表面に対して所定の間隙を介して先端を対向させているドクタブレード25Yと、スリーブ表面との間に形成されている0.9[mm]のドクタギャップに進入する。この際、スリーブ上における層厚が0.9[mm]以下に規制される。そして、現像スリーブ24Yの回転に伴って感光体11Yと対向する現像領域の付近まで搬送されると、上記マグネットローラの図示しない現像磁極の磁力を受けてスリーブ上で穂立ちして磁気ブラシとなる。
現像スリーブ24Yには、図示しないバイアス供給手段によって例えばトナーの帯電極性と同極性の現像バイアスが印加されている。これにより、現像領域では、現像スリーブ24Y表面と感光体11Yの非画像部(一様帯電部位=地肌部)との間に、Yトナーを非画像部側からスリーブ側に静電移動させる非現像ポテンシャルが作用する。また、現像スリーブ24Y表面と感光体11Y上の静電潜像との間に、Yトナーをスリーブ側から静電潜像に向けて静電移動させる現像ポテンシャルが作用する。この現像ポテンシャルの作用によってY現像剤中のYトナーが静電潜像に転移することで、感光体11Y上の静電潜像がYトナー像に現像される。
現像スリーブ24Yの回転に伴って上記現像領域を通過したY現像剤は、図示しないマグネットローラに具備される反発磁極間によって形成される反発磁界の影響を受けて、現像スリーブ24Y上から離脱して現像剤搬送装置22Y内に戻る。
現像剤搬送装置22Yは、2本の第1スクリュウ部材26Y、第2スクリュウ部材32Y、両スクリュウ部材間に介在する仕切壁、透磁率センサからなるトナー濃度検知センサ45Yなどを有している。仕切壁は、第1スクリュウ部材26Yが収容される現像剤搬送部たる第1搬送室と、第2スクリュウ部材32Yが収容される現像剤搬送部たる第2搬送室とを仕切っているが、両スクリュウ部材の軸線方向における両端部に対向する領域では、それぞれ図示しない開口を通じて両搬送室を連通させている。
撹拌搬送部材としての第1スクリュウ部材26Y、第2スクリュウ部材32Yは、それぞれ図示しない軸受けによって両端部が回転自在に支持される棒状の回転軸部材と、これの周面に螺旋状に突設せしめられた螺旋羽根とを有している。そして、図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられるのに伴って、Y現像剤を螺旋羽根によって回転軸線方向に搬送する。
第1スクリュウ部材26Yが収容されている第1搬送室内では、第1スクリュウ部材26Yの回転駆動に伴って、Y現像剤が図紙面に直交する方向の手前側から奥側に向けて搬送される。そして、ケーシング21Yの奥側の端部付近まで搬送されると、仕切壁に設けられた図示しない開口を経由して第2搬送室内に進入する。
第2スクリュウ部材32Yが収容されている第2搬送室の上方には、上述した現像部23Yが形成されており、第2搬送室と現像部23Yとは互いの対向部の全領域において連通している。これにより、第2スクリュウ部材32Yと、これの斜め上方に配設された現像スリーブ24Yとが、互いに平行な関係を維持しながら対向している。第2搬送室内では、第2スクリュウ部材32Yの回転駆動に伴って、Y現像剤が図紙面に直交する方向の奥側から手前側に向けて搬送される。この搬送の過程において、第2スクリュウ部材32Yの回転方向周囲のY現像剤が現像スリーブ24Yに適宜汲み上げられたり、現像スリーブ24Yから現像後のY現像剤が適宜回収されたりする。そして、第2搬送室の図中手前側の端部付近まで搬送されたY現像剤は、仕切壁に設けられた図示しない開口を通って、第1搬送室内に戻る。
第1搬送室の下壁には、透磁率センサからなるトナー濃度検知手段としてのトナー濃度検知センサ45Yが固定されており、第1スクリュウ部材26Yによって搬送されているY現像剤のトナー濃度を下方から検知して検知結果に応じた電圧を出力する。図示しない制御部は、トナー濃度検知センサ45Yからの出力電圧値に基づいて、必要に応じて図示しないYトナー補給装置を駆動することで、適量のYトナーを第1搬送室内に補給する。これにより、現像に伴ってトナー濃度を低下させたY現像剤のトナー濃度が回復する。
感光体11Y上に形成されたYトナー像は、後述するY用の1次転写ニップで中間転写ベルト51上に1次転写される。この1次転写工程を経由した後の感光体11Y表面には、中間転写ベルト51上に1次転写されなかった転写残トナーが付着している。
ドラムクリーニング装置14Yは、例えばポリウレタンゴム等からなるクリーニングブレード15Yを片持ち支持しており、その自由端側を感光体11Y表面に当接させている。また、図示しない駆動手段によって回転駆動される回転軸部材と、これの周面に立設せしめられた無数の導電性起毛とを具備するブラシローラ16Yのブラシ先端側を感光体11Yに接触させている。そして、上述の転写残トナーをこのクリーニングブレード15Yやブラシローラ16Yによって感光体11Y表面から掻き取る。ブラシローラ16Yには、これに当接する金属製の電界ローラ17Yを介してクリーニングバイアスが印加されており、電界ローラ17Yにはスクレーパ18Yの先端が押し当てられている。クリーニングブレード15Yやブラシローラ16Yによって感光体11Yから掻き取られた転写残トナーは、ブラシローラ16Yと電界ローラ17Yとを経た後、スクレーパ18Yによって電界ローラ17Yから掻き取られて、回収スクリュウ18Y上に落下する。そして、回収スクリュウ18Yの回転駆動に伴って、ケーシング外に排出された後、図示しないトナーリサイクル搬送手段を介して現像剤搬送装置22Y内に戻される。
ドラムクリーニング装置14Yによって転写残トナーがクリーニングされた感光体11Y表面は、除電ランプ等からなる除電装置13Yによって除電された後、帯電部材14Yによって再び一様帯電せしめられる。
また、書込光Lによる光書込位置を通過した感光体11Yの非画像部の電位は、電位センサ49Yによって検知されて、その検知結果が図示しない制御部に送られる。
なお、直径60[mm]の感光体11Yは、282[mm/sec]の線速で回転駆動される。また、直径25[mm]の現像スリーブ24Yは、564[mm/sec]の線速で回転駆動される。また、現像領域に供給される現像剤中のトナーの帯電量は、およそ−10〜−30[μC/g]の範囲となる。また、感光体11Yと現像スリーブ24Yとの間隙である現像ギャップは、0.5〜0.3mmの範囲に設定されている。また、感光体11Yの感光層の厚みは30[μm]である。また、書込光Lの感光体11Y上におけるビームスポット径は50×60[μm]であり、その光量は約0.47[mW]である。また、感光体11Yの一様帯電電位は例えば−700[V]であり、静電潜像の電位は、−120[V]である。更には、現像バイアスの電圧は例えば−470[V]であり、350[V]の現像ポテンシャルが確保されている。
Y用のプロセスユニット10Yについて詳述したが、他色のプロセスユニット(10C,M,K)は、使用するトナーの色が異なる点の他は、Y用のものと同様の構成になっている。
先に示した図2において、プロセスユニット10Y,C,M,Kの感光体11Y,C,M,Kは、時計回り方向に無端移動せしめられる中間転写ベルト51の上部張架面に当接しながら回転してY,C,M,K用の1次転写ニップを形成している。これらY,C,M,K用の1次転写ニップの裏側では、上述した1次転写ローラ55Y,C,M,Kが中間転写ベルト51の裏面に当接している。そして、これら1次転写ローラ55Y,C,M,Kには、それぞれ図示しないバイアス供給手段によってトナーの帯電極性とは逆極性の1次転写バイアスが印加されている。この1次転写バイアスにより、Y,C,M,K用の1次転写ニップには、トナーを感光体側からベルト側に静電移動させる1次転写電界が形成される。感光体11Y,C,M,K上に形成されたY,C,M,Kトナー像は、感光体11Y,C,M,Kの回転に伴ってY,C,M,K用の1次転写ニップに進入すると、この1次転写電界やニップ圧の作用によって中間転写ベルト51上に順次重ね合わせて1次転写される。これにより、中間転写ベルト51のおもて面(ループ外周面)には、4色重ね合わせトナー像(以下、4色トナー像という)が形成される。なお、1次転写ローラ55Y,C,M,Kに代えて、1次転写バイアスが印加される導電性ブラシや、非接触方式のコロナチャージャなどを採用してもよい。
K用のプロセスユニット10Kの図中右側方には、光学センサユニット61が中間転写ベルト51のおもて面に対して所定の間隙を介して対向するように配設されている。この光学センサユニット61は、図4に示すように、中間転写ベルト51の幅方向に並ぶ後側位置検知センサ62R、Y画像濃度検知センサ63Y、C画像濃度センサ63C、中央位置検知センサ62C、M画像濃度検知センサ63M、K画像濃度検知センサ63K、前側位置検知センサ62Fを有している。これらセンサは何れも反射型フォトセンサからなり、図示しない発光素子から発した光を中間転写ベルト51のおもて面やベルト上のトナー像で反射させ、その反射光量を図示しない受光素子によって検知する。図示しない制御部は、これらセンサからの出力電圧値に基づいて、中間転写ベルト51上のトナー像を検知したり、その画像濃度(単位面積あたりのトナー付着量)を検知したりすることができる。
図3に示したように、中間転写ベルト51の下方には2次転写ローラ56が配設されており、これは図示しない駆動手段によって図中反時計回りに回転駆動せしめられながら、中間転写ベルトのおもて面に当接して2次転写ニップを形成している。そして、この2次転写ニップの裏側では、電気的に接地された2次転写バックアップローラ53が中間転写ベルト51を掛け回している。
2次転写ローラ56には、図示しないバイアス供給手段によってトナーの帯電極性とは逆極性の2次転写バイアスが印加されており、これにより、接地された2次転写バックアップローラ53との間に2次転写電界を形成する。中間転写ベルト51のおもて面に形成された4色トナー像は、中間転写ベルト51の無端移動に伴って2次転写ニップに進入する。
先に示した図1において、給紙装置200は、記録紙Pを収納する給紙カセット201、これらの給紙カセット201に収納された記録紙Pをカセット外に送り出す給紙ローラ202、送り出された記録紙Pを一枚ずつ分離する分離ローラ対203、分離後の記録紙Pを送り出し路204に沿って搬送する搬送ローラ対205などがそれぞれ複数配設されている。給紙装置200は、図示のようにプリンタ部1の直下に配設されている。そして、給紙装置200の送り出し路204は、プリンタ部1の給紙路70に連結している。これにより、給紙装置200の給紙カセット201から送り出された記録紙Pは、送り出し路204を経由してプリンタ部1の給紙路70内に送られる。
プリンタ部1の給紙路70の末端付近には、レジストローラ対71が配設されており、ローラ間に挟み込んだ記録紙Pを中間転写ベルト51上の4色トナー像に同期させ得るタイミングで2次転写ニップに送り出す。そして、2次転写ニップ内では、中間転写ベルト51上の4色トナー像が2次転写電界やニップ圧の影響によって記録紙Pに一括2次転写され、記録紙Pの白色と相まってフルカラー画像となる。このようにしてフルカラー画像が形成された記録紙Pは、2次転写ニップから排出されると中間転写ベルト51から離間する。
2次転写ニップの図中左側方には、無端状の紙搬送ベルト76を複数の張架ローラによって張架しながら図中反時計回り方向に無端移動せしめる搬送ベルトユニット75が配設されている。中間転写ベルト51から分離した記録紙Pは、この紙搬送ベルト76の上部張架面に受け渡されて、定着装置80に向けて搬送される。
定着装置80内に送られた記録紙Pは、図示しないハロゲンランプ等の発熱源を内包する加熱ローラ81と、これに向けて押圧される加圧ローラ82とによる定着ニップ内に挟み込まれる。そして、加圧されつつ加熱されるともでフルカラー画像が表面に定着させしめられながら、定着装置80外に向けて送られる。
2次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト51表面には、記録紙Pに転写されなかった若干量の2次転写残トナーが付着している。この2次転写残トナーは、中間転写ベルト51のおもて面に当接しているベルトクリーニング装置57によってベルトから除去される。
先に示した図1において、定着装置80の下方には、スイッチバック装置85が配設されている。定着装置80から排出された記録紙Pは、揺動可能な切替爪86による搬送路切替位置までくると、切替爪86の揺動停止位置に応じて、排紙ローラ対87、あるいはスイッチバック装置85に向けて送られる。そして、排紙ローラ対87に向けて送られた場合には、機外へと排出された後に、排紙トレイ3状にスタックされる。
一方、スイッチバック装置85に向けて送られた場合には、スイッチバック装置85によるスイッチバック搬送によって上下反転せしめられた後、再びレジストローラ対71に向けて搬送される。そして、2次転写ニップに再び進入して、もう片面にもフルカラー画像が形成される。
なお、プリンタ部1の筺体の側面に設けられた手差しトレイ2上に手差しされた記録紙Pは、手差し供給ローラ72と、手差し分離ローラ対73とを経由した後、レジストローラ対71に向けて送られる。レジストローラ対71については、接地してもよいし、記録紙Pの紙粉除去のためにバイアスを印加してもよい。
本第1実施形態に係る複写機によって原稿のコピーをとる場合、まず、原稿自動搬送装置400の原稿台401に原稿をセットする。あるいは、原稿自動搬送装置400を開いてスキャナ300のコンタクトガラス301上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置400を閉じて押さえる。その後、図示しないスタートスイッチを押すと、原稿自動搬送装置400に原稿をセットしたときには、原稿がコンタクトガラス301内に送られる。そして、スキャナ300が駆動して第1走行体303及び第2走行体304による読取走査が開始する。これとほぼ同時に、転写ユニット50や各色プロセスユニット10Y,C,M,Kの駆動が開始する。更には、給紙装置200からの記録紙Pの送り出しも開始する。なお、給紙カセット201にセットされていない記録紙Pを使用する場合には、手差しトレイ2にセットされた記録紙Pの送り出しが行われる。
図5は本第1実施形態に係る複写機の電気回路の一部を示すブロック図である。同図に示すように、本複写機は各種の機器の制御を司る制御部500を備えている。この制御部500は、各種演算や各部の駆動制御を実行するCPU(Central Processing Unit)501にバスラインを介して、コンピュータプログラム等の固定的データを予め記憶するROM(Read Only Memory)503と各種データを書き換え自在に記憶するワークエリア等として機能するRAM(Random Access Memory)502とが接続されて構成されている。ROM503には、上述した光学センサユニット61における各色の画像濃度センサ(図4の63Y,C,M,K)からの出力電圧値と、それに対応する画像濃度との関係を示す濃度換算データテーブルが格納されている。
制御部500には、プリンタ部1、給紙装置200、スキャナ300、ADFが接続されている。同図では、便宜上、プリンタ部1内の機器として、各種のセンサ及び光書込ユニット60しか示していないが、これらの他の機器(例えば転写ユニットや各色プロセスユニット)も、制御部500によって駆動が制御される。プリンタ部1の各種のセンサからの出力信号は、制御部500に送られる。
次に、図6は、制御部500によって実施されるパラメータ補正処理における制御フローを示すフローチャートである。このパラメータ補正処理は、複写機の起動時、予め定められたコピー枚数の複写毎(連続プリント動作においては先行するプリンと動作と後続のプリント動作との間)、一定時間毎などといった所定のタイミングで実施されるが、図6は起動時における処理フローを示している。パラメータ補正処理がスタートすると、まず、電源オン時のタイミングをジャム等の異常処理時と区別するために、処理フローの実行条件として定着装置(80)における加熱ローラ表面温度(以下、定着温度という)が検知される。そして、定着温度について100[℃]を超えているか否かが判断され、100[℃]を超えている場合には(ステップ1でN:以下、ステップをSと記す)、電源オン時でないとみなされて、処理フローが終了する。
定着温度が100[℃]を超えていない場合には(S1でY)には、電位センサチェックが行われる(S2)。この電位センサチェックでは、各色のプロセスユニット(10Y〜K)において、所定条件で一様帯電せしめ感光体(11Y〜K)の表面電位をそれぞれ電位センサ(例えば図3の49Y)によって検知する。その後、光学センサユニット(図4の61)のVsg調整を行う(S3)。このVsg調整では、各センサ(62R,C,F、63Y,C,M,K)について、中間転写ベルト(51)の非画像部領域に対する反射光を検知した受光素子からの出力電圧(Vsg)が一定の値になるように、発光素子からの発光量を調整する。なお、S2〜S3の工程においては、各色についての電位チェックやVsg調整が並行して行われる。
Vsg調整が終わると、次に、電位センサチェック(S2)やVsg調整(S3)におけるエラーの発生の有無が判定される(S4)。そして、エラーがあった場合には(S4でN)、そのエラーに対応するエラーコードがセットされた後(S18)、一連の制御フローが終了する。一方、エラーがなかった場合には(S4でY)、パラメータ補正方式について、自動に設定されているか否かが判定される(S5)。なお、S3〜S4の処理は、パラメータ補正方式に関わらず実行される。
パラメータ補正方式が自動に設定されていない(パラメータが固定値に設定されている)場合には(S5でN)、エラーコードが設定された後に一連の制御フローが終了する。一方、自動に設定されている場合には(S5でY)、後述するS6〜S16のフローが実行される。
S6の工程では、中間転写ベルト51のおもて面に、先に図4に示したような複数の基準トナー像からなるトナーパッチパターンが7組形成される。これらトナーパッチパターンは、光学センサユニット61に具備される7個のセンサ(62R,C,F、63Y,C,M,K)のうち、何れかに検知されるように、中間転写ベルト51の幅方向に並んで形成される。これら7組のトナーパッチパターンは、濃度階調検知用のパッチパターンと、位置ズレ検知用のパッチパターンとに大別される。
濃度階調検知用のパッチパターンは、互いに画像濃度が異なる複数の同色基準トナー像(Y、C、M又はK基準トナー像)からなるY,C,M,K濃度階調検知用のもの(PpY,PpC,PpM,PpK)がそれぞれ個別に形成され、Y,C,M,K画像濃度検知センサ63Y,C,M,Kに検知される。Y濃度階調検知用のパッチパターンPpYを例にすると、これは図7に示すように、互いにベルト移動方向(図中矢印方既往)に所定の間隔Gをおいて並ぶ第1Y基準トナー像PpY1,第2Y基準トナー像PpY2・・・・・第nY基準トナー像PpYnというn個のY基準トナー像からなる。これらは、互いに画像濃度が異なるが、中間転写ベルト51上における形状や姿勢は互いに同じになっている。ベルト幅方向に幅方向を沿わせつつ、ベルト移動方向に長さ方向を沿わせる矩形状の形状であり、幅W1=15[mm]、長さL1=20[mm]になっている。なお、間隔Gは10[mm]である。また、互いに異なる色のパッチパターンにおけるベルト幅方向の間隔は5[mm]になっている。
これら濃度階調検知用パッチパターン(PpY,PpC,PpM,PpK)における各基準トナー像は、各色プロセスユニット(10Y,C,M,K)の感光体(11Y,C,M,K)上に形成されたものが、中間転写ベルト51上に転写されたものである。そして、中間転写ベルト51の無端移動に伴って画像濃度検知センサ(63Y,C,M,K)の直下を通過する際に、センサから発せられた光を自らの表面で反射させる。この反射光量は、基準トナー像の画像濃度に相関した値になる。上述の制御部(500)は、各色毎に、各基準トナー像についてのセンサ出力電圧値をVpi(i=1〜N)としてRAM(502)に記憶していく(S8)。そして、センサ出力電圧値と、ROM(503)に予め記憶している上述の濃度換算データテーブルとに基づいて、各基準トナー像の画像濃度(単位面積当りのトナー付着量)を特定した後、特定結果をRAM(502)に記憶する(S9)。なお、各色の濃度階調検知用のパッチパターンが各色の感光体上で現像されるのに先立って、それらの各基準トナー像の前駆体である各基準潜像の電位が上述の電位センサによって検知され、その検知結果がRAM(502)に順次記憶されていく(S7)。
各色の基準トナー像に対するトナー付着量を特定したら、次に、各色の現像装置について、それぞれ適切な現像ポテンシャルを求める(S10)。具体的には、例えば、上記S7で得られた各基準潜像の電位と、上記S9で得られたトナー付着量との関係をX−Y平面上にプロットすると図8のようになる。同図において、X軸は電位ポテンシャル(現像バイアスVBと潜像電位との差)を示し、Y軸は単位面積当りのトナー付着量[mg/cm]を示している。上述のように、光学センサユニット61の各センサとしては、反射型フォトセンサが用いられている。そして、それらセンサからの出力電圧値は、図8に示すように、基準トナー像に対するトナー付着量がかなり多くなると飽和してしまう。このため、トナー付着量が比較的多い基準トナー像についてのセンサ出力電圧値をそのまま用いてトナー付着量を算出してしまうと、誤差が生じてしまう。そこで、図9に示すように、基準潜像の電位と、基準トナー像に対するトナー付着量とからなる複数のデータ組合せのうち、基準潜像の電位とトナー付着量との関係が直線になる区間のデータ組合せだけを選択する。そして、この区間のデータに対して最小自乗法を適用することによって現像特性の直線近似を得る。そして、各色毎に得た近似直線方程式(E)に基づいて、各色毎の現像ポテンシャルを求めるようになっている。なお、本複写機では正反射型の反射型フォトセンサを用いているが、拡散反射型の反射型フォトセンサを用いてもよい。
最小自乗法の計算では次の式を用いる。
Xave=ΣXn/k・・・(1)
Yave=ΣYn/k・・・(2)
Sx=Σ(Xn−Xave)×(Xn−Xave)・・・(3)
Sy=Σ(Yn−Yave)×(Yn−Yave)・・・(4)
Sxy=Σ(Xn−Xave)×(Yn−Yave)・・・(5)
各色の電位センサからの出力値(各色の基準潜像の電位)と、各基準トナー像に対するトナー付着量(画像濃度)とから求められる近似直線方程式(E)をY=A1×X+B1としたとき、係数A1、B1については、
A1=Sxy/Sx・・・(6)
B1=Yave−A1×Xave・・・(7)
と表すことができる。
また、近似直線方程式(E)の相関係数Rは、
R×R=(Sxy×Sxy)/(Sx×Sy)・・・(8)
と表わすことができる。上記S9までにおいて、各色毎の、基準潜像の電位とトナー付着量とから得られた電位データXn、顕像化後のトナー付着量データYnの数値が若い方から5個のデータの組、
(X1〜X5、Y1〜Y5)
(X2〜X6、Y2〜Y6)
(X3〜X7、Y3〜Y7)
(X4〜X8、Y4〜Y8)
(X5〜X9、Y5〜Y9)
(X6〜X10、Y6〜Y10)
を選択し、上述した式(1)〜(8)に従って直線近似計算を行うとともに、相関係数Rを算出して下記のような6組の近似直線方程式および相関係数(9)〜(14)を得る。
Y11=A11×X+B11;R11・・・(9)
Y12=A12×X+B12;R12・・・(10)
Y13=A13×X+B13;R13・・・(11)
Y14=A14×X+B14;R14・・・(12)
Y15=A15×X+B15;R15・・・(13)
Y16=A16×X+B16;R16・・・(14)
得られた6組の近似直線方程式のうちから相関係数R11〜R16内の最大値のものに対応する1組の近似直線方程式を近似直線方程式(E)として選択する。
次に、これら近似直線方程式(E)において、図9に示すようにYの値が必要最大トナー付着量Mmaxとなる時のXの値、すなわち現像ポテンシャルの値Vmaxを算出する。各色の現像装置におけるそれぞれの現像バイアス電位VBと、それに対応する適切な潜像電位(露光部の電位)VLとは上述の式から次の式(15)、(16)で与えられる。
Vmax=(Mmax−B1)/A1・・・(15)
VB−VL=Vmax=(Mmax−B1)/A1・・・(16)
VBとVLとの関係は近似直線方式(E)の係数を用いて表わすことができる。
したがって(16)式は、
Mmax=A1×Vmax+B1・・・(17)
となる。
感光体の露光前の電位である地肌部電位VDと現像バイアス電位VBとの関係は、図9に示すような直線方程式、すなわち、
Y=A2*X+B2・・・(18)
とX軸との交点のX座標VK(現像装置の現像開始電圧)と、実験的に求めた地汚れ余裕電圧Vαとから、
VD−VB=VK+Vα・・・(19)
で与えられる。
したがって、Vmax、VD、VB、VLの関係は、(16)、(19)式により決まる。この例ではVmaxを参照値として、これと各電圧(VD、VB、VL)との関係をあらかじめ実験等によって求め、図10に示すようにテーブル化して電位制御テーブルとしてROM(503)に格納しておく。
次いで、上記電位制御テーブルから各色毎に算出したVmaxに最も近いVmaxを選択し、その選択したVmaxに対応した各制御電圧(電位)VB、VD、VLを目標電位とする(S11)。
その後、各色について、書込制御回路(510)を介して光書込ユニット(60)の半導体レーザーのレーザー発光パワーを最大光量となるように制御し、上述の電位センサの出力値を取り込むことにより、感光体の残留電位を検出する(S12)。そして、その残留電位が0でない時にはS11で決定した目標電位VB、VD、VLに対してその残留電位分の補正を行って目標電位とする。
次いで、以上のS5〜S13においてエラーが無かったか否かを判定する(S14)。そして、1色でもエラーがあった場合は(S14でN)、他の色だけ制御を行っても画像濃度変動が大きくなり、またこの後行う処理も無駄になるので、エラーコードをセットして(S18)、一連の制御フローを終了する。この場合、作像条件を更新せずに、次回のパラメータ補正処理が成功するまで前回と同じ作像条件で作像する。
上記S14において、エラー無しと判断した場合は(Y)、各色並行して感光体の地肌部電位VDが上述の目標電位になるように電源回路(図示せず)を調整する。そして、レーザー制御部(図示せず)を介して半導体レーザーにおけるレーザー発光パワーを感光体の表面電位VLが目標電位になるように調整する。且つ、各色の現像装置において、現像バイアス電位VBがそれぞれ目標電位になるように電源回路を調整する(S15)。
次いで、上記S15でエラーが有ったか否かを判断する(S16)。そして、エラーが無かった場合には(S16でY)、後述する位置ズレ補正処理を行った後、一連の制御処理を終了する。一方、エラーが有った場合には(S16でN)、エラーコードを設定してから一連の制御フローを終了する。
上述した位置ズレ検知用のパッチパターンは、図4に示したように、中間転写ベルト51の幅方向の一端付近に形成される後側位置ズレ検知用のパッチパターンPcR、幅方向の中央に形成される中央位置ズレ検知用のパッチパターンPっC、及び幅方向の他端付近に形成される前側位置ズレ検知用のパッチパターンPcRの3組が形成される。これらは何れも、ベルト移動方向に並ぶ複数の基準トナー像からなり、3組のそれぞれがY,C,M,Kの4色の基準トナー像を有している。後側、中央、前側のそれぞれにおいて、各感光体や露光光学系に位置ズレが生じていなければ、各色の基準トナー像は等間隔且つ等しい姿勢で形成されるが、位置ズレがあると、形成間隔が異なったり、姿勢が傾いたりする。そこで、位置ズレ補正処理(S17)では、各基準トナー像の検知時間間隔に基づいて、形成間隔や姿勢の狂いを検出する。そして、検出結果に基づいて、露光光学系のミラーの傾きを図示しない傾き補正機構によって調整したり、露光開始タイミングを補正したりすることで、各色についてトナー像の位置ズレが低減される。
図11は、Y用の現像装置20Yを示す分解斜視図である。また、図12は、Y用の現像装置20Yを上方から示す分解平面図である。上述したように、現像装置20Yは、現像スリーブ24Yを内包する現像部23Yと、Y現像剤を撹拌搬送する現像剤搬送装置22Yとを有している。そして、現像剤搬送装置22Yは、撹拌搬送部材たる第1スクリュウ部材26Yを収容する第1搬送室と、撹拌搬送部材たる第2スクリュウ部材32Yを収容する第2搬送室とを有している。第1スクリュウ部材26Yは、軸線方向の両端部がそれぞれ軸受けによって回転自在に支持される回転軸部材27Yと、これの周面に螺旋状に突設せしめられた螺旋羽根28Yとを有している。また、第2スクリュウ部材32Yも、軸線方向の両端部がそれぞれ軸受けによって回転自在に支持される回転軸部材33Yと、これの周面に螺旋状に突設せしめられた螺旋羽根34Yとを有している。
現像剤搬送部たる第1搬送室の第1スクリュウ部材26Yは、その側方周囲がケーシングの壁によって囲まれている。第1スクリュウ部材26Yの軸線方向の両側に位置する2つの側方では、ケーシングの後側板21Yー1、前側板21Y−2が第1スクリュウ部材26Yを軸線方向の両側から囲んでいる。また、第1スクリュウ部材26Yの軸線方向と直交する方向の両側に位置する2つの側方のうち、一方においては、側壁としてのケーシングの左側板21Y−3が第1スクリュウ部材26Yと所定の間隙を介して対向しながら、第1スクリュウ部材26Yの回転軸線方向に延在している。また、もう一方においては、第1搬送室と第2搬送室とを仕切っている側壁としての仕切壁21Y−5が、第1スクリュウ部材26Yと所定の間隙を介して対向しながら、第1スクリュウ部材26Yの回転軸線方向に延在している。
現像剤搬送部たる第2搬送室の第2スクリュウ部材32Yも、その側方周囲がケーシングの壁によって囲まれている。第2スクリュウ部材32Yの軸線方向の両側に位置する2つの側方では、ケーシングの後側板21Yー1、前側板21Y−2が第2スクリュウ部材32Yを軸線方向の両側から囲んでいる。また、第2スクリュウ部材26Yの軸線方向と直交する方向の両側に位置する2つの側方のうち、一方においては、側壁としてのケーシングの右側板21Y−4が第2スクリュウ部材32Yと所定の間隙を介して対向しながら、第2スクリュウ部材32Yの回転軸線方向に延在している。また、もう一方においては、第1搬送室と第2搬送室とを仕切りっている仕切壁21Y−5が、第2スクリュウ部材32Yと所定の間隙を介して対向しながら、第2スクリュウ部材32Yの回転軸線方向に延在している。
側方周囲が壁に囲まれている第2スクリュウ部材32Yは、螺旋羽根34Y内に保持している図示しないY現像剤を、回転駆動に伴って回転方向に撹拌しながら、図12の左側から右側に向けて回転軸線方向に沿って搬送する。第2スクリュウ部材32Yと現像スリーブ24Yとは互いに平行配設されているため、このときのY現像剤の搬送方向は、現像スリーブ24Yの回転軸線方向に沿った方向でもある。そして、第2スクリュウ部材32Yは、現像スリーブ24Yの表面に対してY現像剤をその軸線方向に供給していく。
第2スクリュウ部材32Yの図中右側端部付近まで搬送されたY現像剤は、仕切壁21Y−5に設けられた開口を通って、第1搬送室内に進入した後、第1スクリュウ部材26Yの螺旋羽根28Y内の保持される。そして、第1スクリュウ部材26Yの回転駆動に伴って、回転方向に撹拌されながら、図中右側から左側に向けて第1スクリュウ部材26Yの回転軸線方向に沿って搬送されていく。
第1搬送室内において、第1スクリュウ部材26Yをケーシングの左側板21Y−3と仕切壁21Y−5とで囲んでいる領域の一部には、ケーシングの下壁にYトナー濃度検知センサ45Yが固定されている。このYトナー濃度検知センサ45Yは、第1スクリュウ部材26Yによって回転軸線方向に沿って搬送されるY現像剤の透磁率をその下方から検知して、検知結果に応じた値の電圧を制御部(500)に出力する。Y現像剤の透磁率はY現像剤のYトナー濃度と相関関係があるため、制御部(500)はYトナー濃度検知センサ45Yからの出力電圧値に基づいてYトナー濃度を把握していることになる。
プリンタ部(1)には、Y,C,M,K現像装置内にY,C,M,Kトナーをそれぞれ個別に補給するための図示しないY,C,M,Kトナー補給手段が設けられている。そして、制御部(500)は、RAM(502)に、Y,C,M,Kトナー濃度検知センサ(45Y,C,M,K)からの出力電圧値の目標値であるY,C,M,K用のVtrefを記憶している。Y,C,M,Kトナー濃度検知センサからの出力電圧値と、Y,C,M,K用のVtrefとの差が所定値を超えた場合には、その差に応じた時間だけY,C,M,Kトナー補給手段を駆動する。これにより、Y,C,M,K現像装置における第1搬送室の最上流側に設けられたトナー補給口(例えば図12のA)から第1搬送室内にY,C,M,Kトナーが補給されて、Y,C,M,K現像剤のY,C,M,Kトナー濃度が一定範囲内に維持される。
現像剤の透磁率は、現像剤の嵩密度と良好な相関を示す。そして、現像剤の嵩密度は、現像剤のトナー濃度が一定であっても、現像剤の放置状況などに応じて変動してしまう。例えば、第1搬送室や第2搬送室内でスクリュウ部材によって撹拌されない状態で長期間時間放置された現像剤は、その自重によって各トナー粒子間やキャリア間内の空気を放出していくとともに、トナー粒子の帯電量を低下させていくため、放置時間の経過とともに嵩密度を徐々に増加させていく。そして、その増加に伴って透磁率を徐々に増加させていく。ある程度長期間放置されると、嵩密度や透磁率の増加が飽和する。このように飽和した状態では、作像中(撹拌中)の現像剤に比べて磁性キャリア間の距離が小さくなっていることから、トナー濃度が本来の値よりも低下していると誤検知される。
一方、長期間の放置によって嵩密度や透磁率の増加が飽和した現像剤を、第1搬送室や第2搬送室内でスクリュウ部材によって撹拌すると、トナー粒子間や磁性キャリア間に空気が取り込まれていくとともに、トナー粒子の摩擦帯電量が増加していく。このため、第1搬送室内や第2搬送室内で現像剤を長期間放置した後、現像を行わない状態でスクリュウ部材を回転させるいわゆる空撹拌を開始すると、図13に示すように、空撹拌開始直後から概ね3分が経過するまでの間は、嵩密度が急激に低下していく。これは、現像剤内に空気が取り込まれたり、トナー粒子の摩擦帯電量が急激に増加したりするためである。その後、嵩密度の低下率が減少するものの、空撹拌時間の経過とともに、嵩密度がゆっくりと低下していく。これは、トナー粒子に添加されている外添剤の摩耗に伴って、トナー粒子の摩擦帯電量が少しずつ増加していくからである。具体的には、図14に示すように、トナー粒子Tには、トナー粉末の流動性を高めるための外添剤Hが添加されている。この外添剤Hが現像剤の空撹拌ともに徐々に摩耗していくと、トナー粒子T間の摩擦力が徐々に高まっていく。空撹拌開始直後から概ね3分経過するまでの間に、トナー粒子の摩擦帯電量の増加は飽和近くにまで達するが、その後、外添剤Hの摩耗によってトナー粒子T間の摩擦力が徐々に高まっていくと、それに応じてトナー粒子Tの摩擦帯電量がゆっくりと増加していく。そして、これにより、空撹拌開始から3分以上経過した期間においても、時間経過とともに現像剤の嵩密度がゆっくりと低下していくのである。図14は、トナー粒子Tとして初期状態のものを示しているが、空撹拌開始から30分経過すると、トナー粒子Tは図15に示すような状態になる。なお、流動性や嵩密度については、JIS Z2504:2000の金属紛見掛密度試験方法によって測定することが可能である。
このようにして、現像剤の嵩密度は空撹拌時間の経過とともに、長時間に渡ってゆっくりと低下していく。そして、図16に示すように、現像剤の透磁率(トナー濃度検知センサ出力Vt)が徐々に低下していき、トナー濃度の検知結果が徐々に低くなっていく。すると、空撹拌開始直後と、開始後30分時点とでは、現像剤のトナー濃度が一定であるにもかかわらず、トナー濃度検知センサ出力Vtに図17に示すような大きな差が生ずる。これにより、トナー濃度の誤検知を引き起こしてしまう。
上記特許文献1に記載の現像装置では、このような誤検知の発生を抑える目的で、現像剤搬送部の全領域のうち、トナー濃度検知センサによってトナー濃度が検知される領域における現像剤の圧力を、他の領域における現像剤の圧力よりも高めている。しかしながら、この圧力とは、現像剤の搬送方向(スクリュウ部材の回転軸線方向)における圧力を示しており、本発明者らの実験によれば、かかる圧力と、誤検知の発生度合いとの間には良好な相関関係が成立しなかった。
これは次に説明する理由による。即ち、図18は、K用の現像装置における現像剤搬送装置22Kを示す拡大構成図である。同図において、K用の第1スクリュウ部材26Kを内包する第1搬送室は、その底壁21K−6を第1スクリュウ部材26Kの重力方向下側に対して所定の間隙を介して対向させている。また、左側板21K−3を第1スクリュウ部材26Kの回転軸線方向に直交する両横側のうち、一方に対して所定の間隙を介して対向させている。更には、両横側のもう一方に対して、仕切壁21K−5を所定の間隙を介して対向させている。そして、K現像剤900Kを、第1スクリュウ部材26Kの螺旋羽根28K内だけではなく、螺旋羽根28Kの外縁と左側板21K−3との間のクリアランス、螺旋羽根28Kの外縁と底壁21K−6との間のクリアランス、及び、螺旋羽根28Kの外縁と仕切壁21K−5との間のクリアランスにも、それぞれ収容している。現像装置のケーシングに固定されるKトナー濃度検知センサ45Kは、その検知可能距離範囲が比較的小さいため、比較的離れた距離にある螺旋羽根28K内のK現像剤のKトナー濃度を検知することができない。検知できるのは、螺旋羽根28Kの外縁と底壁21K−6との間のクリアランスに収容されているK現像剤900KのKトナー濃度である。このため、クリアランス内のK現像剤900Kが十分に加圧されなければならないが、第1スクリュウ部材26Kの回転に伴って発生する加圧力は、主に螺旋羽根28Kに収容されているK現像剤900Kに対して搬送方向(回転軸線方向)に働く。そして、螺旋羽根28K内のK現像剤900Kが搬送方向に十分に加圧されていたとしても、クリアランス内のK現像剤900Kが十分に加圧されていないことがある。このことが、現像剤に対する搬送方向の圧力と、トナー濃度の誤検知の発生度合いとの間に良好な相関関係が成立しない原因となっていた。
更に、本発明者らは、図示の構成では、次のような不具合があることも見出した。即ち、第1スクリュウ部材26Kの回転に伴って、K現像剤900KがKトナー濃度検知センサ45Kの表面に対して十分な圧力で押圧されないと、Kトナー濃度検知センサ45K近傍でのK現像剤900Kの入れ替わりが活発に行われなくなる。そして、第1スクリュウ部材26Kが何回転もしているにもかかわらず、Kトナー濃度検知センサ45Kの近傍に同じK現像剤900Kが長時間に渡って停滞してそのKトナー濃度が検知され続ける。これにより、K現像剤900Kの実質的なKトナー濃度の変化が迅速に検知されなくなってしまうのである。
従って、現像剤に対するスクリュウ軸線方向(搬送方向)の加圧力を高めるのではなく、スクリュウ回転方向の加圧力を高めて、トナー濃度検知センサの透磁率検知面に対して現像剤を強く押し当てる必要がある。なお、図18では、Kトナー濃度検知センサ45Kの透磁率検知面を第1搬送室内のK現像剤900Kに接触させる構成を示しているが、図19に示すように、第1搬送室内のK現像剤900KとKトナー濃度検知センサ45Kとの間に、第1搬送室の壁(図示の例では底壁21K−6)を介在させる構成を採用する場合もある。この場合には、K現像剤900KとKトナー濃度検知センサ45Kとの間に介在する壁に対し、第1スクリュウ部材26Kの回転力によってK現像剤900Kを強く押し当てる必要がある。
次に、本第1実施形態に係る複写機の特徴的な構成について説明する。
図20は、本複写機におけるK用の第1スクリュウ部材26Kを部分的に示す拡大側面図である。同図において、回転軸部材27Kは、図中矢印B方向に回転駆動せしめられる。この回転軸部材27Kの周面上に突設せしめられた螺旋羽根28Kは、回転軸部材27Kの回転軸線方向(線分L1の延在方向)に対して、角度θ1の傾斜をもつように回転軸部材27K上に突設せしめられている。線分L1と、回転軸部材27Kの周面上における螺旋羽根28Kの延在方向である線分L3とのなす角は4つできるが、これら4つのうち、2ずつはそれぞれ対頂角となるので同角度になる。よって、線分L1と線分L3との交差による角度は2通りになるが、角度θ1はこれらのうち、より小さい方の角度を表している(後述するθ2も同様である)。
第1スクリュウ部材26Kの螺旋羽根28Kにおいて、互いに回転軸線方向(線分L1の延在方向)に対面している2つの対向面の間には、逆搬送羽根29Kが回転軸部材27Kの周面上に突設せしめられている。回転軸部材27Kの周面上における逆搬送羽根29Kの延在方向(線分L4の延在方向)は、線分L1の延在方向に対して、螺旋羽根28Kとは逆方向の傾斜をもっており、その角度はθ2となっている。
螺旋羽根28Kは、回転軸部材27Kを中心とする回転に伴って図示しないK現像剤を回転軸線方向に沿って図中矢印D方向に搬送する。これに対し、逆搬送羽根29Kは、回転軸部材27Kを中心とする回転に伴ってK現像剤を螺旋羽根28Kとは逆の矢印C方向に搬送する。この逆搬送羽根29Kは、第1スクリュウ部材26Kにおける回転軸線方向の全領域のうち、重力方向下側を現像剤搬送部たる第1搬送室の底壁(図19の21K−6)に対向させつつ、回転軸線方向に直交する両横側をそれぞれ第1搬送室の側壁(図19の21K−3、21K−5)に対向させている領域、の回転軸部材27K箇所に突設せしめられている。先の図18や図19においては、便宜上、逆搬送羽根29Kの図示を省略していたが、Kトナー濃度検知センサ45Kは、逆搬送羽根29Kとこれに隣り合う螺旋羽根箇所(図20で線分L3に沿って延在している箇所)との間で搬送されているK現像剤のKトナー濃度を検知するように配設されている。図12に示した第1スクリュウ部材26Kにおける逆搬送羽根29Kの形成領域の直下に、Kトナー濃度検知センサ(図示せず)が配設されているのである。
かかる構成では、逆搬送羽根29Kとこれに隣り合う螺旋羽根箇所(逆羽根隣接箇所)との間において、逆搬送羽根29Kに搬送されるK現像剤と、逆羽根隣接箇所に搬送されるK現像剤とが互いに逆方向にぶつかり合う。これにより、K現像剤が法線方向に押し出されて、第1スクリュウ部材26Kの外縁と第1搬送室の底壁(21K−6)との間のクリアランス内でトナー濃度検知センサ45Kの検知面の近傍に位置しているK現像剤が、検知面に向けて強く押圧される。
螺旋羽根28Kにおいて逆搬送羽根29Kを挟みながら互いに対面している2つの対向面と、逆搬送羽根29Kは接続しておらず、それぞれの対向面と、逆搬送羽根29Kとの間には間隙が形成されている。このため、逆搬送羽根29Kと螺旋羽根28Kの逆羽根隣接箇所との間で逆移動によってぶつかり合うK現像剤の一部は、図21に示すように、前述の間隙をすり抜けながら螺旋空間に沿って搬送されていく。
図22は、8[wt%]のKトナー濃度のK現像剤を空撹拌した場合におけるトナー濃度検知センサ出力Vt[V]のトナー濃度換算値[wt%]と、空撹拌時間[min]との関係を示すグラフである。図示のように、逆搬送羽根を設けた第1スクリュウ部材を用いると、逆搬送羽根を設けていない第1スクリュウ部材を用いた場合に比べて、トナー濃度をより低く検知し得ることがわかる。これは、逆搬送羽根を設けた第1スクリュウ部材を用いた場合の方が、トナー濃度の誤検知量を低減していることになる。参考までに、トナー濃度検知センサ出力Vt[V]と、トナー濃度[wt%]との関係を図23に示す。なお、図22や図23のデータを取得したときの実験では、第1スクリュウ部材として、後に図25で示すような態様で逆搬送羽根を設けたものを用いている。この第1スクリュウ部材は、螺旋羽根のスクリュウ回転軸線方向の配設ピッチが25[mm]であり、逆搬送羽根の軸線方向からの傾斜角度θ2が45[°]であり、且つ、逆搬送羽根の回転軸部材表面からの突出高さが螺旋羽根と同じになっている。螺旋羽根における2つの面の間に配設された逆搬送羽根と、螺旋羽根における2つの面のうち現像剤搬送方向の下流側の面との間には間隙が設けられている。また、トナー濃度センサとしては、検知面の直径が5[mm]であるものを用い、この検知面の中心を、図20における線分L3と線分L4との交点との対向位置におくように、トナー濃度センサを配設している。
先に示した図20において、逆搬送羽根29Kの線分L2に対する角度θ2については、45[°]に近づけるほど、逆搬送羽根29Kによる矢印C方向への現像剤搬送能力を高めることができる。そして、角度θ2を45[°]よりも小さくした場合には、小さくするほど、矢印C方向への現像剤搬送能力を低下させる代わりに、回転方向への現像剤搬送能力を高める。角度θ2を0[°]にした場合が、回転方向への現像剤搬送能力を最も高めた状態であり、これは特許文献2に記載の現像装置で採用されている平行フィンと同じ構成である。本発明者らが実験を行ったところ、かかる平行フィンを設けた構成に比べて、角度θ2を0[°]よりも大きくした逆搬送羽根29Kを設けた構成の方が、トナー濃度の誤検知量を低減することができた(現像剤をより強くトナー濃度検知センサの検知面に向けて押圧することができた)。また、角度θ2を45[°]にした構成、即ち、矢印C方向への現像剤搬送能力を最も高めた構成において、トナー濃度の誤検知量を最も低減することができた。
参考までに、逆搬送羽根29Kを設けない場合と、逆搬送羽根29Kの角度θ2を45[°]にした場合と、角度θ2を20[°]にした場合とにおけるセンサ出力のトナー濃度換算値の特性を図24に示す。この図24に示されるデータを取得した際には、第1スクリュウ部材26Kとして、図27に示す構成のものを用いた。この第1スクリュウ部材26Kにおいては、螺旋羽根28Kの相対向する2つの面の間に配設された逆搬送羽根29Kが、それら2つの面のそれぞれに接続されており、螺旋羽根間を架橋している。かかる逆搬送羽根29Kの延在方向と、螺旋羽根の延在方向とのなす角度θ2(図20参照)が20[°]に設定された第1スクリュウ部材26Kを用いた実験結果が、図24における四角のプロット点で結ばれたグラフに示されている。また、角度θ2が45[°]に設定された第1スクリュウ部材26Kを用いた実験結果が、図24における△のプロット点で結ばれたグラフにしめされている。
先に図21に示した第1スクリュウ部材26Kにおいては、螺旋羽根28Kの互いに対面する2つの対向面と、逆搬送羽根29Kとの間には、それぞれ間隙を設けている。これら対向面の間に保持される図示しないK現像剤は、その間隙をすり抜けながら螺旋空間に沿ってスムーズに移動している。2つの対向面に対してそれぞれ逆搬送羽根29Kとの間隙を設ける必要は必ずしもないが、図25や図26に示すように、少なくとも一方の対向面と、逆搬送羽根29Kとの間に間隙を設けることが望ましい。図27に示すように逆搬送羽根29Kで2つの対向面の間を架橋してしまうと、K現像剤の回転軸線方向に沿った正規方向(図中矢印D方向)への搬送が逆搬送羽根29Kによって阻害してしまうおそれがあるからである。但し、図28に示すように、逆搬送羽根29Kで2つの対向面の間を架橋した方が、K現像剤に対する押圧力はより高まって、トナー濃度の誤検知量をより低減することができる。よって、正規方向へのK現像剤の搬送速度が必要なだけ確保できるのであれば、図27に示したように逆搬送羽根29Kで螺旋羽根28Kの対向面間を架橋した第1スクリュウ部材26Kを用いる方がよい。
なお、図28のデータを取得したときの実験において、逆搬送羽根で螺旋羽根間を架橋した態様(図27の態様)、逆搬送羽根の片側に間隙を設けた態様(図25の態様)の何れにおいても、第1スクリュウ部材として、次のようなものを用いている。即ち、螺旋羽根のスクリュウ回転軸線方向の配設ピッチが25[mm]であり、逆搬送羽根の軸線方向からの傾斜角度θ2が45[°]であり、且つ、逆搬送羽根の回転軸部材表面からの突出高さが螺旋羽根と同じになっている第1スクリュウ部材である。更には、トナー濃度センサとしては、検知面の直径が5[mm]であるものを用いている。
また、本発明者らは、実験の結果、逆搬送羽根と螺旋羽根との間に間隙を設ける場合、25[mm]のスクリュー配設ピッチでは、間隙を0.5〜10[mm]に設定することで、良好な結果が得られることを見出した。
逆搬送羽根29Kとしては、図21に示した形状のものの他、図29に示すような扁平矩形状のもの、図30に示すようなねじれた形状のもの、図31に示すような螺旋空間内でのK現像剤の移動方向(図中矢印E方向)に向けての窪みを設けた形状のもの、などを採用してもよい。また、K現像剤を良好に送り出すことが可能であれば、その材質も本明細書に記載のものに限定されない。例えば、回転軸部材あるいは螺旋羽根と一体となったフィン、マイラー、フィン+マイラーなどであってもよい。後述する第2実施形態の架橋羽根や、第3実施形態の搬送羽根についても同様である。
逆搬送羽根29Kにおける回転軸部材27K周面からの法線方向の突出量L6については、図32に示すように、螺旋羽根28Kにおける回転軸部材27K周面からの法線方向の突出量L5よりも大きくしている。かかる構成では、第1スクリュウ部材26Kの回転に伴ってKトナー濃度検知センサ45Kとの対向位置まで移動してきた逆搬送羽根29Kの先端を、螺旋羽根28Kの先端よりもセンサに近づけることで、突出量L6を突出量L5と同等以下にする場合に比べて、K現像剤をより強くセンサに向けて押圧する。これにより、Kトナー濃度の誤検知量を低減することができる。
図33は、空撹拌時におけるトナー濃度検知センサ出力Vt[V]と、空撹拌時間[s]との関係を示すグラフである。図示のように、トナー濃度検知センサ出力Vtと空撹拌時間との関係は、サインカーブ状の波形となる。これは、第1スクリュウ部材(26K)の逆搬送羽根(29K)がその回転に伴ってトナー濃度検知センサ(45K)との対向領域を通過する際に、トナー濃度検知センサに対する現像剤の押圧力が最も大きくなるからである。K用の現像剤搬送装置(22K)において、Kトナー濃度検知センサ45Kに代えて、圧力センサを取り付けると、Kトナー濃度検知センサ出力Vtと経過時間との関係も、図示のようなサインカーブ状の波形となる。そして、その周期は、図33の波形の周期と同期する。そして、第1スクリュウ部材26Kの回転に伴って逆搬送羽根29KがKトナー濃度検知センサ45Kとの対向位置を通過するタイミングで、トナー濃度検知センサ出力Vtも最も高くなり(サインカーブのmax点)、Kトナー濃度が正確に検知されるようになるのである。
このような検知特性を示す本複写機において、サインカーブの下限点のタイミングにおけるトナー濃度検知センサ出力Vtをトナー濃度制御に採用したり、上限点のタイミングにおけるトナー濃度検知センサ出力Vtをトナー濃度制御に採用したりすると、誤検知量が変動することによって正確なトナー濃度制御が困難になる。そこで、本複写機では、トナー濃度検知センサ出力Vtを所定期間内に複数回取得した後、その複数の取得結果うち、複数の検知結果における平均値よりも高い値のものだけを抽出し、抽出結果に基づいて上記トナー補給手段の駆動を制御するように、制御手段たる制御部(500)を構成している。かかる構成では、上限時点や下限時点のトナー濃度検知センサ出力Vtをランダムに採用する場合に比べて、トナー濃度を正確に制御することができる。
図34は、制御部(500)によって実施されるトナー濃度制御処理の制御フローを示すフローチャートである。同図においては、1色のみのトナー濃度制御処理のフローを示しているが、実機では、Y,C,M,Kの各色について、同様のトナー濃度制御処理が並行して実施される。同図においては、まず、所定のタイミングでトナー濃度検知センサ出力Vtが所定間隔で所定数だけサンプリングされる(ステップ1:以下、ステップをsと記す)。次いで、それらサンプリングデータの平均値Vt_aveが算出された後(S2)、先にサンプリングされた複数のトナー濃度検知センサ出力Vtのうち、平均値Vt_aveよりも大きいものだけが抽出される(S3)。そして、抽出されたデータだけによる平均値が再算出された後(S4)、再算出結果Vt_ave’に応じた時間分だけ、トナー補給手段が駆動されて、トナー補給がなされる(S5)。
K用の現像剤搬送装置22Kについて説明してきたが、他色用の現像剤搬送装置も、K用もものと同様の構成になっている。
次に、本発明を適用した第2実施形態に係る複写機について説明する。なお、以下に特筆しない限り、第2実施形態に係る複写機の構成は、第1実施形態のものと同様である。
図35は、本第2実施形態に係る複写機におけるK用の第1スクリュウ部材26Kの一部を示す拡大側面図である。この第1スクリュウ部材26Kは、螺旋羽根28Kにおける相対向する2つの対向面の間において、第1実施形態における逆搬送羽根(29K)に代えて、架橋羽根30Kが、回転軸部材27Kの周面上に突設せしめられている。架橋羽根30Kは扁平矩形状をしており、回転軸部材27Kの回転軸線方向に延在する姿勢をとっている。特許文献2に記載の現像装置における平行フィン部材も同様の形状及び姿勢となっているが、螺旋羽根28Kの2つの対向面を架橋していない点が本複写機の架橋羽根30Kと異なっている。
かかる構成の架橋羽根30Kでは、螺旋空間内のK現像剤がその移動に伴って架橋羽根30Kに突き当たり、螺旋空間内における逃げ場がなくなる。そして、架橋羽根30Kを乗り越えて上述のクリアランス内に一旦逃げた後、再び螺旋空間内に進入する。これにより、平行フィンに突き当たった現像剤がクリアランス内に進入することなく軸線方向に逃げることができる特許文献2に記載の現像装置に比べて、トナー濃度検知センサとの対向位置での現像剤の回転半径方向の動きを活発にして、現像剤をトナー濃度検知センサに向けてより強く押圧する。よって、トナーの嵩の変動に起因するトナー濃度の誤検知を特許文献2に記載の現像装置よりも低減することができる。
なお、架橋羽根30Kにおける回転軸部材27K周面からの法線方向の突出量については、第1実施形態の逆搬送羽根と同様に、螺旋羽根28Kにおける回転軸部材27K周面からの法線方向の突出量よりも大きくしている。
次に、本発明を適用した第3実施形態に係る複写機について説明する。なお、以下に特筆しない限り、第3実施形態に係る複写機の構成は、第1実施形態のものと同様である。
図36は、本第3実施形態に係る複写機におけるK用の第1スクリュウ部材26Kの一部を示す拡大側面図である。この第1スクリュウ部材26Kは、螺旋羽根28Kにおける相対向する2つの対向面の間において、第1実施形態における逆搬送羽根(29K)に代えて、搬送羽根31Kが、回転軸部材27Kの周面上に突設せしめられている。搬送羽根31Kは、螺旋羽根28K間を架橋しており、その傾斜角度θ3が螺旋羽根28Kの傾斜角度θ1よりも小さくなっている(0°<θ3<θ1<90°)。このような傾斜角度θ3で設けられた搬送羽根31Kは、螺旋羽根28Kよりも速い速度で現像剤を螺旋羽根28Kと相対的に同じ方向に搬送する。
搬送羽根31Kと螺旋羽根28Kとの間においては、現像剤搬送速度に勝る搬送羽根31Kが剤搬送速度に劣る螺旋羽根28Kの表面(図中S1で示した面)に現像剤を押し付ける。このように押し付けられた現像剤の一部は、螺旋羽根28Kの表面に沿って第1スクリュウ部材26Kの法線方向に移動する。そして、第1スクリュウ部材26Kの外に出て、図示しないトナー濃度センサの検知面に強く押圧される。これにより、平行フィンを設けたスクリュウ部材に比べて、トナー濃度センサの検知面の近傍にある現像剤を検知面に向けてより強く押圧する。更に、搬送羽根31Kの回転に伴って現像剤を検知面に強く押圧しながら検知面から待避させることで、検知面の近傍にある現像剤を積極的に入れ替える。これらの結果、トナーの嵩の変動に起因するトナー濃度の誤検知を従来よりも低減することができる。
なお、第1スクリュウ部材26Kの回転軸線方向に延在する線分L1と、回転軸部材27Kの周面上における搬送羽根31Kの延在方向である線分L7とのなす角は4つできるが、これら4つのうち、2ずつはそれぞれ対頂角となるので同角度になる。よって、線分L1と線分L7との交差による角度は2通りになるが、角度θ3はこれらのうち、より小さい方の角度を表している。
また、同図に示した搬送羽根31Kは、螺旋羽根28Kを架橋する架橋羽根としても機能しているが、螺旋羽根28Kと搬送羽根31Kとの間に間隙を設けてもよい。例えば、図37に示すように、搬送羽根31Kの長手方向における現像剤搬送方向(図中矢印方向)の下流側端部と、螺旋羽根28Kとの間に間隙を設けてもよい。また、図38に示すように、搬送羽根31Kの長手方向における現像剤搬送方向(図中矢印方向)の上流側端部と、螺旋羽根28Kとの間に間隙を設けてもよい。また、図39に示すように、搬送羽根31Kの長手方向における現像剤搬送方向の両端部と、螺旋羽根28Kとの間にそれぞれ間隙を設けてもよい。
以上、第1実施形態に係る複写機においては、螺旋羽根28Kにて互いに回転軸線方向に対面している2つの対向面の間に逆搬送羽根29Kを配設するとともに、その2つの対向面における少なくとも一方と、逆搬送羽根29Kとの間に間隙を設けている。かかる構成では、上述したように、間隙を設けない場合に比べて、現像剤を回転軸線方向に良好に搬送することができる。
また、第1実施形態や第2実施形態に係る複写機においては、逆搬送羽根(29K)又は架橋羽根(30K)における回転軸部材27Kからの法線方向の突出量を、螺旋羽根28Kにおける回転軸部材27Kからの法線方向の突出量よりも大きくしている。かかる構成では、上述したように、前者の突出量を後者の突出量と同等以下にする場合に比べて、トナー濃度の誤検知量を低減することができる。
また、第1実施形態や第2実施形態に係る複写機においては、トナー濃度検知手段たるトナー濃度検知センサによる検知結果を複数回取得した後、その複数の取得結果うち、複数の取得結果における平均値よりも高い値のものだけを抽出し、抽出結果に基づいてトナー補給手段の駆動を制御するように、制御手段たる制御部(500)を構成している。かかる構成では、上述したように、ランダムな時点の検知結果をそのまま採用する場合に比べて、トナー濃度を正確に制御することができる。
第1実施形態に係る複写機を示す概略構成図。 同複写機におけるプリンタ部の内部構成の一部を拡大して示す部分拡大構成図。 同プリンタ部におけるY,C用のプロセスユニットを中間転写ベルトとともに示す拡大構成図。 同プリンタ部における光学センサユニットと中間転写ベルトとを示す平面図。 同複写機の電気回路の一部を示すブロック図。 同複写機の制御部によって実施されるパラメータ補正処理における制御フローを示すフローチャート。 Y濃度階調検知用のパッチパターンを同中間転写ベルトとともに示す拡大平面図。 トナー付着量と電位ポテンシャルとの関係を示すグラフ。 基準潜像の電位とトナー付着量との関係が直線になる区間のデータを説明するグラフ。 電位制御テーブルを示す表。 同プリンタ部におけるY用の現像装置を示す分解斜視図。 同現像装置を上方から示す分解平面図。 現像剤の嵩密度と空撹拌時間との関係を示すグラフ。 初期状態のトナー粒子を示す拡大模式図。 30分の空撹拌が行われた現像剤中のトナー粒子を示す拡大模式図。 トナー濃度検知センサ出力Vtと空撹拌時間との関係を示すグラフ。 トナー濃度検知センサ出力Vtとトナー濃度との関係を示すグラフ。 同プリンタ部におけるK用の現像装置の現像剤搬送装置を示す拡大構成図。 Kトナー濃度検知センサと第1搬送室内のK現像剤との間に壁を介在させている構成の同現像剤搬送装置を示す拡大構成図。 同複写機におけるK用の第1スクリュウ部材を部分的に示す拡大側面図。 同第1スクリュウ部材内におけるK現像剤の流れを説明する拡大側面図。 8[wt%]のKトナー濃度のK現像剤を空撹拌した場合におけるトナー濃度検知センサ出力Vt[V]のトナー濃度換算値[wt%]と、空撹拌時間[min]との関係を示すグラフ。 トナー濃度検知センサ出力Vt[V]と、トナー濃度[wt%]との関係を示すグラフ。 逆搬送羽根を設けない場合と、逆搬送羽根の角度θ2を45[°]にした場合と、角度θ2を約70[°]にした場合とにおけるセンサ出力のトナー濃度換算値の特性を示すグラフ。 逆搬送羽根の一端側だけを螺旋羽根に接続した状態の第1スクリュウ部材を部分的に示す拡大側面図。 逆搬送羽根の他端側だけを螺旋羽根に接続した状態の第1スクリュウ部材を部分的に示す拡大側面図。 螺旋羽根の2つの対向面を逆搬送羽根によって架橋した状態の第1スクリュウ部材を部分的に示す拡大側面図。 逆搬送羽根を設けない場合と、逆搬送羽根の両端側を螺旋羽根内で架橋した場合と、逆搬送羽根の両端を螺旋羽根に対してそれぞれ非接続とした場合とにおけるセンサ出力のトナー濃度換算値の特性を示すグラフ。 逆搬送羽根として扁平矩形状のものを設けた第1スクリュウ部材を示す拡大側面図。 逆搬送羽根としてねじれた形状のものを設けた第1スクリュウ部材を示す拡大側面図。 逆搬送羽根として窪みを有するものを設けた第1スクリュウ部材を示す拡大側面図。 逆搬送羽根部分で破断した第1スクリュウ部材を示す横断面図。 空撹拌時におけるトナー濃度検知センサ出力Vt[V]と、空撹拌時間[s]との関係を示すグラフ。 同複写機の制御部によって実施されるトナー濃度制御処理の制御フローを示すフローチャート。 第2実施形態に係る複写機におけるK用の第1スクリュウ部材の一部を示す拡大側面図。 第3実施形態に係る複写機におけるK用の第1スクリュウ部材の一部を示す拡大側面図。 同第1スクリュウ部材の第1変形例を示す拡大側面図。 同第1スクリュウ部材の第2変形例を示す拡大側面図。 同第1スクリュウ部材の第3変形例を示す拡大側面図。
符号の説明
1:プリンタ部(画像形成装置)
10Y,C,M,K:プロセスユニット
11Y,C,M,K:感光体(潜像担持体)
20Y,C,M,K:現像装置
21K−5:底壁(壁)
22Y,K:現像剤搬送装置
26Y,K:第1スクリュウ部材(撹拌搬送部材)
27Y,K:回転軸部材
28Y,K:螺旋羽根
29K:逆搬送羽根
30K:架橋羽根
32Y,K:第2スクリュウ部材(撹拌搬送部材)
45Y,K:トナー濃度検知センサ(トナー濃度検知手段)
900K:K現像剤
T:トナー粒子

Claims (10)

  1. 回転可能に支持される回転軸部材と、該回転軸部材の周面に螺旋状に突設せしめられた螺旋羽根とを有するスクリュウ部材の回転に伴って、トナーとキャリアとを含有する現像剤を撹拌しながら回転軸線方向に搬送する現像剤搬送部と、該現像剤搬送部内で搬送される現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段とを備える現像剤搬送装置において、
    上記回転軸部材の回転に伴って現像剤を上記螺旋羽根とは反対方向に搬送する逆搬送羽根を、上記スクリュウ部材における回転軸線方向の全領域のうち、重力方向下側を上記現像剤搬送部の底壁に対向させつつ、回転軸線方向に直交する両横側をそれぞれ上記現像剤搬送部の側壁に対向させている領域、の回転軸部材箇所に突設せしめるとともに、
    該逆搬送羽根と該逆搬送羽根に隣り合う螺旋羽根箇所との間で搬送されている現像剤のトナー濃度を検知させるように上記トナー濃度検知手段を配設したことを特徴とする現像剤搬送装置。
  2. 請求項1の現像剤搬送装置において、
    上記螺旋羽根にて互いに回転軸線方向に対面している2つの対向面の間に上記逆搬送羽根を配設するとともに、その2つの対向面における少なくとも一方と、該逆搬送羽根との間に間隙を設けたことを特徴とする現像剤搬送装置。
  3. 回転可能に支持される回転軸部材と、該回転軸部材の周面に螺旋状に突設せしめられた螺旋羽根とを有するスクリュウ部材の回転に伴って、トナーとキャリアとを含有する現像剤を撹拌しながら回転軸線方向に搬送する現像剤搬送部と、該現像剤搬送部内で搬送される現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段とを備える現像剤搬送装置において、
    上記回転軸部材の回転に伴って現像剤を上記螺旋羽根よりも速い速度で該螺旋羽根と相対的に同じ方向に搬送する搬送羽根を、該螺旋羽根にて互いに回転軸線方向に対面している2つの対向面間の間における回転軸部材箇所に突設せしめたことを特徴とする現像剤搬送装置。
  4. 請求項3の現像剤搬送装置において、
    2つの上記対向面における少なくとも一方と、上記搬送羽根との間に間隙を設けたことを特徴とする現像剤搬送装置。
  5. 回転可能に支持される回転軸部材と、該回転軸部材の周面に螺旋状に突設せしめられた螺旋羽根とを有するスクリュウ部材の回転に伴って、トナーとキャリアとを含有する現像剤を撹拌しながら回転軸線方向に搬送する現像剤搬送部と、該現像剤搬送部内で搬送される現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段とを備える現像剤搬送装置において、
    上記螺旋羽根にて互いに回転軸線方向に対面している2つの対向面間を架橋する架橋羽根を上記回転軸部材に突設せしめるとともに、
    該架橋羽根によって少なくとも撹拌されている現像剤のトナー濃度を検知させるように上記トナー濃度検知手段を配設したことを特徴とする現像剤搬送装置。
  6. 請求項1乃至5の何れかの現像剤搬送装置において、
    上記逆搬送羽根、上記搬送羽根又は上記架橋羽根における上記回転軸部材からの法線方向の突出量を、上記螺旋羽根における該回転軸部材からの法線方向の突出量よりも大きくしたことを特徴とする現像剤搬送装置。
  7. トナーとキャリアとを含有する現像剤を搬送する現像剤搬送装置と、該現像剤搬送装置によって搬送されてくる現像剤を自らの無端移動する表面に担持しながら、自らの表面移動に伴って潜像担持体との対向領域に搬送して、潜像担持体に担持される潜像を現像する現像剤担持体とを有する現像装置において、
    上記現像剤搬送装置として、請求項1乃至6の何れかの現像剤搬送装置を用いたことを特徴とする現像装置。
  8. 潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段と、該潜像担持体上で現像された可視像を転写体に転写する転写手段とを備える画像形成装置における少なくとも該潜像担持体及び現像手段を1つのユニットとして共通の保持体に保持して画像形成装置本体に一体的に着脱されるプロセスユニットにおいて、
    上記現像手段として、請求項7の現像装置を用いたことを特徴とするプロセスユニット。
  9. 潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段とを備える画像形成装置において、
    上記現像手段として、請求項7の現像装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
  10. 請求項9の画像形成装置において、
    上記現像装置内にトナーを補給するトナー補給手段を設けるとともに、上記トナー濃度検知手段による検知結果を複数回取得した後、その複数の取得結果うち、複数の取得結果における平均値よりも高い値のものだけを抽出し、抽出結果に基づいて該トナー補給手段の駆動を制御する制御手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
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