JP2022093799A - 現像装置、画像形成装置、現像制御方法及び現像制御プログラム - Google Patents

現像装置、画像形成装置、現像制御方法及び現像制御プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】より簡単な制御で容器内の現像剤量を安定させることができる現像装置、画像形成装置、現像制御方法及び現像制御プログラムを提供する。【解決手段】現像装置4は、容器45と、撹拌スクリュー40と、排出口455と、規制部46と、制御部と、を備える。容器45は、現像剤を収容する。撹拌スクリュー40は、容器45内で現像剤を撹拌しながら循環させる。排出口455は、現像剤を容器45から排出するための口である。規制部46は、容器45と排出口455との間に配置され、撹拌スクリュー40の駆動速度に応じて排出口455側への現像剤の移動を規制する。制御部は、現像剤による現像処理期間以外の排出期間で、単位時間における撹拌スクリュー40の平均駆動速度が現像処理期間よりも低速になるように撹拌スクリュー40を駆動させ、規制部46を介して排出口455側へ現像剤を移動させる。【選択図】図5

Description

本発明は、現像装置、画像形成装置、現像制御方法及び現像制御プログラムに関する。
関連技術として、トナーとキャリアを含む2成分現像剤を用いた電子写真方式のうち、特にトナーのみでなく現像剤を補給するようにしたトリクル方式の画像形成装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。この画像形成装置の現像装置は、補給口から現像剤収容容器に現像剤が補給されると、撹拌スクリューの搬送作用によって現像剤を循環移動させる。このとき、現像剤中のトナーは現像ローラーに供給され、感光体ドラム上の静電潜像の現像に消費されるが、キャリアはほとんど消費されないため、現像剤の補給に伴って容器内の現像剤量が増加する。現像剤量の増加に伴い、供給スクリューと逆巻きスクリューとの間で滞留する現像剤量が増え、現像剤の液面が上昇し、ついには逆巻きスクリューを乗り越えて現像剤は排出口から排出される。
上記関連技術では、厚紙を印字する際に感光体ドラムの回転速度が低下すると、供給スクリューの回転速度を変更し、現像剤が逆巻きスクリューを乗り越えやすくして、現像剤の排出を促す。これにより、容器内の現像剤量の増加を防止することができる。
特開2010-243766号公報
しかし、上記関連技術の方法では、容器内の現像剤量を安定させるために、画像形成処理(印字)中に、随時、撹拌(供給)スクリューの回転速度を変更制御する必要があり、制御が複雑になるという問題がある。
本発明の目的は、より簡単な制御で容器内の現像剤量を安定させることができる現像装置、画像形成装置、現像制御方法及び現像制御プログラムを提供することにある。
本発明の一の局面に係る現像装置は、容器と、撹拌スクリューと、排出口と、規制部と、制御部と、を備える。前記容器は、現像剤を収容する。前記撹拌スクリューは、前記容器内で前記現像剤を撹拌しながら循環させる。前記排出口は、前記現像剤を前記容器から排出するための口である。前記規制部は、前記容器と前記排出口との間に配置され、前記撹拌スクリューの駆動速度に応じて前記排出口側への前記現像剤の移動を規制する。前記制御部は、前記現像剤による現像処理期間以外の排出期間で、単位時間における前記撹拌スクリューの平均駆動速度が前記現像処理期間よりも低速になるように前記撹拌スクリューを駆動させ、前記規制部を介して前記排出口側へ前記現像剤を移動させる。
本発明の他の局面に係る画像形成装置は、前記現像装置と、画像形成部と、を備える。前記画像形成部は、前記現像剤を用いて画像の形成を行う。
本発明の他の局面に係る現像制御方法は、容器と、撹拌スクリューと、排出口と、規制部と、を備える現像装置に用いられる。前記容器は、現像剤を収容する。前記撹拌スクリューは、前記容器内で前記現像剤を撹拌しながら循環させる。前記排出口は、前記現像剤を前記容器から排出するための口である。前記規制部は、前記容器と前記排出口との間に配置され、前記撹拌スクリューの駆動速度に応じて前記排出口側への前記現像剤の移動を規制する。前記現像制御方法は、前記現像剤による現像処理期間以外の排出期間で、単位時間における前記撹拌スクリューの平均駆動速度が前記現像処理期間よりも低速になるように前記撹拌スクリューを駆動させ、前記規制部を介して前記排出口側へ前記現像剤を移動させること、を有する。
本発明の他の局面に係る現像制御プログラムは、容器と、撹拌スクリューと、排出口と、規制部と、を備える現像装置に用いられる。前記容器は、現像剤を収容する。前記撹拌スクリューは、前記容器内で前記現像剤を撹拌しながら循環させる。前記排出口は、前記現像剤を前記容器から排出するための口である。前記規制部は、前記容器と前記排出口との間に配置され、前記撹拌スクリューの駆動速度に応じて前記排出口側への前記現像剤の移動を規制する。前記現像制御プログラムは、前記現像剤による現像処理期間以外の排出期間で、単位時間における前記撹拌スクリューの平均駆動速度が前記現像処理期間よりも低速になるように前記撹拌スクリューを駆動させ、前記規制部を介して前記排出口側へ前記現像剤を移動させること、を1以上のプロセッサーに実行させるためのプログラムである。
本発明によれば、より簡単な制御で容器内の現像剤量を安定させることができる現像装置、画像形成装置、現像制御方法及び現像制御プログラムを提供することができる。
図1は、実施形態1に係る画像形成装置の外観及び内部構成を示す概略図である。 図2は、実施形態1に係る画像形成装置の概略ブロック図である。 図3は、実施形態1に係る画像形成装置の画像形成部及び現像装置を示す概略図である。 図4は、実施形態1に係る現像装置を示す図3におけるA1-A1線断面の概略図である。 図5は、実施形態1に係る現像装置を示す図4の一部拡大図である。 図6は、実施形態1に係る現像装置における用紙線速と飽和現像剤量との関係の一例を示す図である。 図7は、実施形態1に係る現像装置の動作例のフローチャートである。
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する趣旨ではない。
(実施形態1)
[1]画像形成装置の全体構成
まず、図1及び図2を参照しつつ、本実施形態に係る画像形成装置10の全体構成について説明する。
説明の便宜上、画像形成装置10が使用可能な設置状態(図1に示す状態)で鉛直方向を上下方向D1と定義する。また、図1に示す画像形成装置10の紙面左側の面を正面(前面)として前後方向D2を定義する。また、設置状態の画像形成装置10の正面を基準として左右方向D3を定義する。
本実施形態に係る画像形成装置10は、一例として、原稿から画像データを読み取るスキャン機能、画像データに基づいて画像を形成するプリント機能、ファクシミリ機能、及びコピー機能等の複数の機能を有する複合機である。画像形成装置10は、画像を形成する機能を有していればよく、プリンター、ファクシミリ装置、及びコピー機等であってもよい。
図1及び図2に示すように、画像形成装置10は、自動原稿搬送装置1と、画像読取部2と、画像形成部3と、現像装置4と、給紙部5と、操作表示部6と、統括制御部7と、を備える。つまり、本実施形態に係る現像装置4は、画像形成部3等と共に画像形成装置10を構成する。自動原稿搬送装置1は、ADF(Auto Document Feeder)であるので、以下の説明では「ADF1」と称する。
ADF1は、画像読取部2によって画像が読み取られる原稿を搬送する。ADF1は、原稿セット部、複数の搬送ローラー、原稿押さえ及び排紙部等を有する。
画像読取部2は、原稿から画像を読み取り、読み取られた画像に対応する画像データを出力する。画像読取部2は、原稿台、光源、複数のミラー、光学レンズ及びCCD(Charge Coupled Device)等を有する。
画像形成部3は、電子写真方式でカラー又はモノクロの画像をシートに形成することで、プリント機能を実現する。画像形成部3は、画像読取部2から出力される画像データに基づいて、シートに画像を形成する。また、画像形成部3は、パーソナルコンピューター等の、画像形成装置10の外部の情報処理装置から入力される画像データに基づいて、シートに画像を形成する。
現像装置4は、画像形成部3の感光体ドラム311,321,331,341(図3参照)の表面に形成された静電潜像を現像する現像処理を実行する。本実施形態では特に、現像装置4は、トナーとキャリアを含む2成分現像剤を用いて現像を行う。
給紙部5は、画像形成部3にシートを供給する。給紙部5は、給紙カセット、手差しトレイ、シート搬送路及び複数の搬送ローラー等を有する。画像形成部3は、給紙部5から供給されるシートに画像を形成する。
操作表示部6は、画像形成装置10におけるユーザーインターフェイスである。操作表示部6は、統括制御部7からの制御指示に応じて各種の情報を表示する液晶ディスプレー等の表示部、及びユーザーの操作に応じて統括制御部7に各種の情報を入力するスイッチ又はタッチパネル等の操作部を有する。
統括制御部7は、画像形成装置10を統括的に制御する。統括制御部7は、1以上のプロセッサー及び1以上のメモリーを有するコンピューターシステムを主構成とする。画像形成装置10では、1以上のプロセッサーがプログラムを実行することにより、統括制御部7の機能が実現される。プログラムはメモリーに予め記録されてもよいし、インターネット等の電気通信回線を通して提供されてもよく、メモリーカード又は光学ディスク等の、コンピューターシステムで読み取り可能な非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。
また、画像形成装置10は、記憶部及び通信部等を更に備える。記憶部は、1以上の不揮発性のメモリーを含んでおり、統括制御部7に各種の処理を実行させるための制御プログラム等の情報が予め記憶されている。通信部は、画像形成装置10と、例えば、インターネット又はLAN(Local Area Network)等の通信ネットワークを介して接続される外部装置との間で、データ通信を実行するインターフェイスである。
[2]画像形成部及び現像装置の構成
次に、図1及び図3を参照しつつ、画像形成部3及び現像装置4の構成についてより詳細に説明する。
図1に示すように、画像形成部3は、光走査装置30、4つの画像形成ユニット31~34、中間転写装置36、二次転写ローラー37、定着装置38及び排紙トレイ39を有している。現像装置4は、4つの画像形成ユニット31~34に対応するように、4つの現像ユニット41~44を有している。
画像形成ユニット31は、Y(イエロー)のトナー像を形成する。図3に示すように、画像形成ユニット31は、感光体ドラム311と、帯電ローラー312と、一次転写ローラー314と、ドラム清掃部315と、を有している。また、画像形成ユニット31は、トナーコンテナ316(図1参照)を更に有する。画像形成ユニット31に対応する現像ユニット41は、現像ローラー411及びマグネットローラー412等を有する。
画像形成ユニット32は、C(シアン)のトナー像を形成する。画像形成ユニット32は、図3に示すように、感光体ドラム321と、帯電ローラー322と、一次転写ローラー324と、ドラム清掃部325と、を有している。また、画像形成ユニット32は、トナーコンテナ326(図1参照)を更に有する。画像形成ユニット32に対応する現像ユニット42は、現像ローラー421及びマグネットローラー422等を有する。
画像形成ユニット33は、M(マゼンタ)のトナー像を形成する。画像形成ユニット33は、図3に示すように、感光体ドラム331と、帯電ローラー332と、一次転写ローラー334と、ドラム清掃部335と、を有している。また、画像形成ユニット33は、トナーコンテナ336(図1参照)を更に有する。画像形成ユニット33に対応する現像ユニット43は、現像ローラー431及びマグネットローラー432等を有する。
画像形成ユニット34は、Bk(ブラック)のトナー像を形成する。画像形成ユニット34は、図3に示すように、感光体ドラム341と、帯電ローラー342と、一次転写ローラー344と、ドラム清掃部345と、を有している。また、画像形成ユニット34は、トナーコンテナ346(図1参照)を更に有する。画像形成ユニット34に対応する現像ユニット44は、現像ローラー441及びマグネットローラー442等を有する。
このように、複数(ここでは4つ)の画像形成ユニット31~34は、それぞれY(イエロー)、C(シアン)、M(マゼンタ)及びBk(ブラック)の4色に対応しており、基本的には共通の構成を採用している。つまり、本実施形態に係る画像形成装置10は、複数色に一対一で対応する複数の感光体(感光体ドラム)を有する、タンデム型の装置である。したがって、以下では、特に断りがない限り、画像形成ユニット31について説明する構成は、他の画像形成ユニット32~34についても同様の構成を有している。また、特に断りがない限り、現像ユニット41について説明する構成は、他の現像ユニット42~44についても同様の構成を有している。
感光体ドラム311には、静電潜像が形成される。感光体ドラム311は、感光体ドラム311、帯電ローラー312及びドラム清掃部315を収容するユニット筐体によって、左右方向D3に延びる回転軸を中心として回転可能に支持されている。感光体ドラム311は、例えば、モーターから供給される駆動力を受けて、図3に示す回転方向D5へ回転する。
帯電ローラー312は、感光体ドラム311の表面(外周面)を正極性に帯電させる。具体的には、帯電ローラー312は、電源回路と電気的に接続されており、電源回路から高圧(高電圧)の印加を受けることで、感光体ドラム311の表面を帯電させる。ただし、帯電ローラー312は、感光体ドラム311の表面を正極性に帯電させる構成に限らず、負極性に帯電させてもよい。
帯電ローラー312によって帯電された感光体ドラム311の表面には、光走査装置30(図1参照)から画像データに基づく光線が照射される。これにより、感光体ドラム311の表面に静電潜像が形成される。すなわち、本実施形態では、感光体ドラム311が、光走査装置から出力される光線によって静電潜像が形成される「像担持体」の一例である。
現像ユニット41は、感光体ドラム311の表面に形成された静電潜像を現像する。現像ユニット41は、現像ローラー411及びマグネットローラー412に加えて、容器45、第1撹拌スクリュー401及び第2撹拌スクリュー402等を有している。容器45は、現像ローラー411、マグネットローラー412、第1撹拌スクリュー401及び第2撹拌スクリュー402の各々を、左右方向D3に延びる回転軸を中心として回転可能に支持する。また、容器45は、Y(イエロー)のトナー及びキャリアを含む2成分現像剤を収容する。
第1撹拌スクリュー401及び第2撹拌スクリュー402は、容器45に収容された現像剤を撹拌して、トナーを帯電させる。本実施形態では、トナーは正極性に帯電する。ただし、トナーの帯電極性は正極性に限らず、負極性であってもよい。マグネットローラー412は、第1撹拌スクリュー401及び第2撹拌スクリュー402によって撹拌された現像剤をくみ上げて、そのうちのトナーを現像ローラー411の表面(外周面)に供給する。
現像ローラー411は、帯電したトナーを用いて、感光体ドラム311に形成された静電潜像を現像する。具体的には、現像ローラー411と感光体ドラム311との間に、電源回路にて高圧の現像バイアスが印加されることにより、現像電界が形成され、電荷を有するトナーは、現像ローラー411から感光体ドラム311に移動する。このような現像処理により、感光体ドラム311の表面にトナー像が形成される。
一次転写ローラー314は、現像装置4(現像ユニット41)によって感光体ドラム311の表面に形成されたトナー像を中間転写ベルト361(図3参照)の外周面に転写する。具体的には、感光体ドラム311と一次転写ローラー314との間に、電源回路にて高圧の転写バイアスが印加されることにより、転写電界が形成され、電荷を有するトナーは、感光体ドラム311から中間転写ベルト361に移動する。これにより、中間転写ベルト361の外周面にトナー像が形成(転写)される。
ドラム清掃部315は、一次転写ローラー314によるトナー像の転写後の感光体ドラム311の表面を清掃する。例えば、ドラム清掃部315は、ブレード状のクリーニング部材及び搬送部材を有する。クリーニング部材は、感光体ドラム311の表面に接触して表面に付着したトナーを除去する。搬送部材は、クリーニング部材によって除去されたトナーをトナー収容容器へ搬送する。
トナーコンテナ316は、現像ユニット41の容器45にトナーを供給する。Y(イエロー)のトナー像を形成する画像形成ユニット31においては、トナーコンテナ316は、Y(イエロー)のトナーを供給する。
複数(ここでは4つ)の画像形成ユニット31~31の各々で形成された各色のトナー像は、中間転写ベルト361の外周面に重ねて転写される。これにより、中間転写ベルト361の外周面にカラー画像(トナー像)が形成される。
中間転写装置36は、図3に示すように、中間転写ベルト361、張架ローラー362、駆動ローラー363、ベルト清掃部364及び濃度検出部365を含む。中間転写装置36は、中間転写ベルト361を用いて、画像形成ユニット31~31によって形成されたトナー像を、二次転写ローラー37による転写位置P1(図3参照)へと搬送する。
中間転写ベルト361は、感光体ドラム311,321,331,311の各々から各色のトナー像が転写される無端ベルトである。図3に示すように、中間転写ベルト361は、画像形成装置10の前後方向D2において互いに離間して配置される張架ローラー362及び駆動ローラー363に掛けまわされる。駆動ローラー363は、モーターから供給される駆動力を受けて回転する。これにより、中間転写ベルト361は、図3に示す回転方向D4へ回転する。中間転写ベルト361の外周面に転写されたトナー像は、中間転写ベルト361の回転に伴って二次転写ローラー37による転写位置P1へ搬送される。ベルト清掃部364は、転写位置P1でトナー像が転写された後の中間転写ベルト361の外周面を清掃する。
二次転写ローラー37は、中間転写ベルト361の外周面に形成されたトナー像を給紙部5によって供給されるシートに転写する。図3に示すように、二次転写ローラー37は、中間転写ベルト361を挟んで駆動ローラー363と対向する位置に、中間転写ベルト361の外周面と接触するように配置される。二次転写ローラー37は、付勢部材によって駆動ローラー363側へ押し付けられている。二次転写ローラー37は、電源回路と電気的に接続されており、電源回路から高圧の印加を受けることで、中間転写ベルト361の外周面に形成されたトナー像を二次転写ローラー37と中間転写ベルト361とが接触する転写位置P1を通過するシートに転写する。
定着装置38は、二次転写ローラー37によってシートに転写されたトナー像をそのシートに溶融定着させる。例えば、定着装置38は、定着ローラー及び加圧ローラーを含む。定着ローラーは、加圧ローラーと接触するように配置され、シートに転写されたトナー像を加熱してシートに定着させる。加圧ローラーは、定着ローラーとの間で形成される接触部を通過するシートを加圧する。
排紙トレイ39には、画像形成後のシートが排出される。
[3]現像装置の構成
次に、図2、図4~図6を参照しつつ、現像装置4の構成についてより詳細に説明する。以下では、現像ユニット41を例として現像装置4の構成について説明するが、特に断りがない限り、現像ユニット41について説明する構成は、他の現像ユニット42~44についても同様である。図4では、図3における現像ユニット41のA1-A1線断面を上方から見た状態を概略的に示す。
本実施形態では、現像装置4(現像ユニット41)は、現像剤の容器45への補給が行われつつ、現像剤の余剰分を容器45から排出するトリクル方式の現像装置である。そのため、現像装置4は、図2及び図4に示すように、容器45に加えて、撹拌スクリュー40、規制部46、駆動部47及び制御部48を備える。また、容器45には、現像剤を容器45に補給するための補給口456(図5参照)、及び現像剤を容器45から排出するための排出口455(図5参照)が形成されている。つまり、現像装置4は、補給口456及び排出口455を備える。
撹拌スクリュー40は、容器45内で現像剤を撹拌しながら循環させる。本実施形態では、撹拌スクリュー40は、第1撹拌スクリュー401及び第2撹拌スクリュー402を含む。
駆動部47は、撹拌スクリュー40を駆動するための駆動力を発生する。駆動部47は、制御部48からの電気信号により、撹拌スクリュー40を駆動するモーター等を含む。本実施形態では一例として、第1撹拌スクリュー401及び第2撹拌スクリュー402に対して1つの駆動部47が設けられている。つまり1つの駆動部47にて、第1撹拌スクリュー401及び第2撹拌スクリュー402の両方が駆動される。
制御部48は、撹拌スクリュー40の制御を行う。具体的に、制御部48は、駆動部47を制御することによって、撹拌スクリュー40の動作を制御する。制御部48は、プロセッサー及びメモリーを有するコンピューターシステムを主構成とする。プロセッサーが現像制御プログラムを実行することにより、制御部48の機能が実現される。現像制御プログラムはメモリーに予め記録されていてもよいし、インターネット等の電気通信回線を通して提供されてもよく、メモリーカード又は光学ディスク等の、コンピューターシステムで読み取り可能な非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。プロセッサーは、半導体集積回路を含む電子回路で構成される。さらに、ここでいうコンピューターシステムは、プロセッサー及びメモリーを有するマイクロコントローラーを含む。制御部48は、画像形成装置10を統括的に制御する統括制御部7と一体であってもよい。
規制部46は、撹拌スクリュー40と排出口455との間に配置される。規制部46は、撹拌スクリュー40の駆動速度に応じて排出口455側への現像剤の移動を規制する。つまり、規制部46は、撹拌スクリュー40の駆動速度に応じて、排出口455側への現像剤の移動を動的に規制し、規制部46での現像剤の移動が規制されていない状態で、排出口455から現像剤が排出される。
ところで、関連技術として、厚紙を印字する際に感光体ドラムの回転速度が低下すると、供給スクリューの回転速度を変更し、現像剤が逆巻きスクリューを乗り越えやすくして、現像剤の排出を促す技術がある。これにより、容器内の現像剤量の増加を防止することができる。
しかし、上記関連技術の方法では、容器内の現像剤量を安定させるために、画像形成処理(印字)中に、随時、撹拌(供給)スクリューの回転速度を変更制御する必要があり、制御が複雑になるという問題がある。また、画像形成時の撹拌(供給)スクリューの回転速度を変更することで、現像特性が変化するという問題もある。
これに対し、本実施形態に係る現像装置4では、以下に説明する構成により、より簡単な制御で容器45内の現像剤量を安定させることができる。
すなわち、本実施形態に係る現像装置4は、容器45と、撹拌スクリュー40と、排出口455と、規制部46と、制御部48と、を備える。制御部48は、現像剤による現像処理期間以外の排出期間で、単位時間における撹拌スクリュー40の平均駆動速度が現像処理期間よりも低速になるように撹拌スクリュー40を駆動させる。これにより、制御部48は、規制部46を介して排出口455側へ現像剤を移動させる。
この構成によれば、画像形成に際して、現像剤による現像処理が行われる現像処理期間以外の排出期間において、制御部48が、現像処理期間よりも低速な平均駆動速度で撹拌スクリュー40を駆動させることにより、排出口455から現像剤を排出可能となる。つまり、現像装置4は、画像形成装置10が画像形成に用いられていない空き時間を利用して、容器45から現像剤を排出するので、撹拌スクリュー40の制御は現像剤の排出に特化した比較的単純な制御とすることができる。しかも、現像装置4は、撹拌スクリュー40の平均駆動速度を低速にすることで、規制部46にて現像剤の移動が規制されなくなることを利用するので、例えば、高速駆動に耐え得るように駆動部47等に高特性の部品を用いる必要もない。
以下、本実施形態に係る現像装置4の具体的な構成について説明する。
本実施形態では、容器45は、図4に示すように、第1搬送室451、第2搬送室452及び連結路453を有する。第1搬送室451及び第2搬送室452は、それぞれ所定方向(本実施形態では左右方向D3とする)に沿って延長され、かつ並列配置されている。連結路453は、所定方向の両端部で第1搬送室451及び第2搬送室452の内部空間同士を連結する。つまり、連結路453は、第1搬送室451及び第2搬送室452の左端部同士、右端部同士をそれぞれ連通させる。具体的に、容器45は、仕切壁454を有しており、仕切壁454にて所定方向に直交する方向(本実施形態では前後方向D2)に区画された容器45の内部空間が、それぞれ第1搬送室451及び第2搬送室452の内部空間となる。仕切壁454の所定方向の両端部には、連結路453となる孔が形成されている。これにより、所定方向に直交する方向(前後方向D2)に並べて配置される第1搬送室451及び第2搬送室452は、その内部空間同士が、所定方向の両端部で連結路453を介して連続することになる。
これにより、容器45の内部には、平面視においてループ状(環状)の流路が形成され、このループ状の流路を通して現像剤が循環可能に収容される。つまり、現像剤は、一方の連結路453を通して第1搬送室451内から第2搬送室452内に移動し、他方の連結路453を通して第2搬送室452内から第1搬送室451内に移動することで、容器45の内部を循環可能である。本実施形態では一例として、図4に白抜き矢印で示すように、現像剤は容器45内を反時計回りで循環する。
撹拌スクリュー40は、第1撹拌スクリュー401と、第2撹拌スクリュー402と、を有する。第1撹拌スクリュー401は、所定方向(本実施形態では左右方向D3)に沿った第1回転軸Ax1を中心に回転する。そして、第1撹拌スクリュー401は、第1搬送室451内で現像剤を撹拌しながら所定方向の一方側に搬送する。第2撹拌スクリュー402は、所定方向に沿った第2回転軸Ax2を中心に回転する。そして、第2撹拌スクリュー402は、第2搬送室452内で現像剤を撹拌しながら所定方向の他方側に搬送する。ここで、第1回転軸Ax1及び第2回転軸Ax2は、回転中心を意味しており、実体を伴わない仮想軸である。
具体的に、第1搬送室451には第1撹拌スクリュー401が回転可能に配置されており、第1撹拌スクリュー401の回転に伴って、現像剤は、第1搬送室451内を撹拌されながら所定方向の一方側(本実施形態では右側)に移動する。第1搬送室451内における所定方向の一端部(本実施形態では右端部)に到達すると、現像剤は、連結路453を通して第2搬送室452に移動する。また、第2搬送室452には第2撹拌スクリュー402が回転可能に配置されており、第2撹拌スクリュー402の回転に伴って、現像剤は、第2搬送室452内を撹拌されながら所定方向の他方側(本実施形態では左側)に移動する。第2搬送室452内における所定方向の他端部(本実施形態では左端部)に到達すると、現像剤は、連結路453を通して第1搬送室451に移動する。そのため、本実施形態では、第1搬送室451については、図4の左側を上流側、図4の右側を下流側とし、第2搬送室452については、図4の右側を上流側、図4の左側を下流側とする。
より詳細には、図5に示すように、第1撹拌スクリュー401は、回転軸401bと、回転軸401bに一体に設けられ、第1回転軸Ax1の方向(左右方向D3)に一定のピッチで螺旋状に形成される第1螺旋羽根401aと、を有する。第1螺旋羽根401aは、第1搬送室451の長手方向の両端部まで延びており、上流側及び下流側の両方の連結路453に対向する。回転軸401bは容器45に対して、回転可能に支持されている。回転軸401bの中心が第1回転軸Ax1となる。
第2撹拌スクリュー402は、回転軸402bと、回転軸402bに一体に設けられ、第2回転軸Ax2の方向(左右方向D3)に一定のピッチで螺旋状に形成される第2螺旋羽根402aと、を有する。第2螺旋羽根402aは、第1螺旋羽根401aと同じピッチであって、かつ第1螺旋羽根401aとは逆巻き(逆位相)の螺旋状の羽根である。第2螺旋羽根402aは、マグネットローラー412の軸方向長さ以上の長さを有し、少なくとも第2搬送室452の長手方向の上流側の連結路453に対向する。回転軸402bは容器45に対して、回転可能に支持されている。回転軸402bは、回転軸401bと平行に配置されており、その中心が第2回転軸Ax2となる。
また、回転軸402bには、第2螺旋羽根402aと共に、逆スクリュー461及び排出羽根49が設けられている。本実施形態では一例として、逆スクリュー461、排出羽根49、及び第2螺旋羽根402aは、合成樹脂にて回転軸402bと一体成型されている。
補給口456は、容器45の上方に設けられた現像剤補給容器から新たなトナー及びキャリアを容器45内に補給するための開口であって、第1搬送室451の上流側の端部に配置される。図5では、平面視における補給口456の位置を、想像線(二点鎖線)で示している。
排出口455は、現像剤の補給によって、第1搬送室451及び第2搬送室452内で余剰となった現像剤、つまり現像剤の余剰分を、容器45外に排出するための開口である。本実施形態では、排出口455は、図5に示すように、容器45における第2搬送室452の下流側であって、第2回転軸Ax2の延長線上に設けられた排出室457(図5参照)に形成されている。つまり、排出口455は、第2搬送室452に対して現像剤の搬送方向の下流側に配置される。
さらに、排出室457には、回転軸402bに一体化された排出羽根49が配置される。排出羽根49は、第2螺旋羽根402aと同じ方向を向く螺旋状の羽根である。排出羽根49は、第2螺旋羽根402aに比べて、ピッチが小さく、かつ第2回転軸Ax2の一方から見た羽根の外周(径)が小さい。したがって、回転軸402bが回転すると、排出羽根49も回転し、規制部46を乗り越えて排出室457に搬送された現像剤は、図4の左方に送られて、排出口455から容器45外に排出される。
規制部46は、第2搬送室452と排出室457との間に配置されている。規制部46は、第2搬送室452内を下流側に搬送された現像剤を塞き止め、かつ、所定量以上になった現像剤を排出口455側(排出室457)に搬送可能にする。ここで、規制部46は、逆スクリュー461を有する。逆スクリュー461は、第2回転軸Ax2を中心に第2撹拌スクリュー402と共に回転し、第2撹拌スクリュー402とは反対向きに現像剤を搬送する。すなわち、本実施形態では、回転軸402bに設けられ、第2搬送室452と排出室457との間に配置される逆スクリュー461が、規制部46として機能する。これにより、規制部46を比較的簡単に実現可能である。
逆スクリュー461は、図5に示すように、回転軸402bに設けられる螺旋羽根であって、第2螺旋羽根402aとは逆巻き(逆位相)の螺旋状の羽根である。逆スクリュー461は、第2螺旋羽根402aに比べて、ピッチが小さく、かつ第2回転軸Ax2の一方から見た羽根の外周(径)が小さい。逆スクリュー461は、第2螺旋羽根402aに比べて、ピッチが小さく、かつ第2回転軸Ax2の一方から見た羽根の外周(径)が小さい。これにより、逆スクリュー461と容器45の内壁との間には隙間が生じる。この隙間を通過して、現像剤が排出口455側に搬送されることになる。ただし、排出羽根49に比べると、逆スクリュー461は第2回転軸Ax2の一方から見た羽根の外周(径)が大きい。
また、現像装置4は、トナー濃度センサー等を更に備えていてもよい。トナー濃度センサーは、例えば、容器45内において第1撹拌スクリュー401と対向する位置に配置される。現像装置4は、トナー濃度センサーで検知されるトナー濃度に応じて、補給装置から補給口456を介して容器45内にトナーが補給される。
上述したような構成により、撹拌スクリュー40が駆動部47にて駆動されると、第1撹拌スクリュー401及び第2撹拌スクリュー402が回転し、現像剤の撹拌及び搬送(循環)が行われる。つまり、撹拌スクリュー40は、第1撹拌スクリュー401及び第2撹拌スクリュー402によって現像剤を撹拌しつつ搬送し、連結路453を介して第1搬送室451及び第2搬送室452間を循環させる。これにより、トナーコンテナ316から容器45内に供給されるトナーは、容器45内においてキャリアと混合して撹拌されつつ、容器45内を循環する。
そして、現像によってトナーが消費されると、補給口456から第1搬送室451内にキャリアを含む現像剤が補給される。一方、撹拌スクリュー40が駆動されることによる回転軸402bの回転に伴って、逆スクリュー461及び排出羽根49が回転する。特に、逆スクリュー461が回転すると、逆スクリュー461(規制部46)によって、現像剤には、第2撹拌スクリュー402による搬送方向とは逆向きの搬送力が作用する。つなり、現像剤には、第2螺旋羽根402aから図5の左向きの搬送力が作用し、逆スクリュー461からは図5の右向きの搬送力が作用する。これにより、規制部46にて現像剤が塞き止められて嵩高となり、現像剤の余剰分は規制部46を乗り越えて、排出口455を介して容器45外に排出される。
結果的に、トリクル方式の現像装置4では、容器45に対する現像剤の補給及び排出が適宜行われ、容器45内の現像剤量の安定が図られる。ただし、トリクル方式の現像装置4を備えた画像形成装置10であっても、例えば、画像形成対象のシート(媒体)及び濃度等の画像形成条件、並びに画像形成の量(枚数)等によって、容器45内の現像剤量が変化し得る。
例えば、画像形成対象のシート(媒体)が変われば、撹拌スクリュー40による撹拌速度が変わる。一例として、厚紙又は封筒等のシートに画像を形成する場合、定着性を維持するために普通紙に比べて遅い速度で画像形成が行われる。このように画像形成時のシートの線速(用紙線速)が変わると、線速に連動して撹拌スクリュー40による撹拌速度も変化する。つまり、厚紙又は封筒等のシートに画像を形成する場合には、線速が遅くなるため撹拌スクリュー40による撹拌速度も遅くなる。
基本的には、(線速が速く)撹拌速度が速いほど、容器45内の現像剤の嵩密度が大きくなり容器45から現像剤が排出されやすくなる。反対に、(線速が遅く)撹拌速度が遅いほど、容器45から現像剤が排出されにくくなる。つまり、画像形成時のシートの線速(用紙線速)と、容器45内の現像剤量(飽和現像剤量)との関係を示す図6から明らかなように、基本的には、線速が遅くなるほど現像剤量が増加する傾向にある。図6において、用紙線速「V1」が「厚紙」への画像形成時の線速を示し、用紙線速「V2」が「普通紙」への画像形成時の線速を示す(V2>V1)。つまり、画像形成装置10は、用紙線速V1以上V2以下の範囲R1で、用紙線速が変化する。このように、画像形成処理に使用される用紙線速の範囲R1内においては、線速が遅くなるほど飽和現像剤量が増加する。そして、一般的には、普通紙での設定を基準とするため、飽和現像剤量は「A1」を基準に設定されているため、厚紙等のシートへの画像形成が多いと、容器45内の現像剤量が「A1」から増加して、現像剤過多につながる。
また、補給口456から補給される補給トナーにはキャリアが含まれており、高濃度での画像形成を行うと、トナーと一緒に供給されるキャリア量が多くなって、現像剤が増加する原因となり得る。さらに、画像形成処理を繰り返すうちに、キャリアの劣化が進行して現像剤の流動性が低下することから、現像剤が増加する要因となり得る。
本実施形態に係る現像装置4では、制御部48が、排出期間において、単位時間における撹拌スクリュー40の平均駆動速度が現像処理期間よりも低速になるように撹拌スクリュー40を駆動させることで、排出口455から強制的に現像剤を排出する。そのため、現像装置4は、上述のように画像形成対象のシート(媒体)及び濃度等の画像形成条件、並びに画像形成の量(枚数)等によって、容器45内の現像剤量が増加する場合に対応し得る。
具体的に、制御部48は、排出期間において、撹拌スクリュー40の回転速度を現像処理期間よりも低速に制御することで、単位時間における撹拌スクリュー40の平均回転数を現像処理期間よりも低速にする。一例として、制御部48は、現像処理期間に比べて、駆動部47に印加する電圧又は電流を小さくすることで、駆動部47の回転数(回転速度)を低下させ、撹拌スクリュー40の回転速度(回転数)を低速に制御する。これにより、例えば、駆動部47を間欠駆動する場合に比べて、駆動部47で発生するノイズを小さく抑えることができる。
ここで、用紙線速に連動して撹拌スクリュー40の回転速度、つまり撹拌速度が決まると仮定すれば、制御部48は、排出期間では、例えば、図6の用紙線速「V0」と同程度に、撹拌スクリュー40の回転速度を制御することが好ましい。すなわち、制御部48は、排出期間においては、少なくとも画像形成処理に使用される用紙線速の範囲R1の下限値(V1)よりも更に低い速度で、撹拌スクリュー40を駆動させる。このように、極端に遅い駆動速度で撹拌スクリュー40が駆動されると、規制部46(逆スクリュー461)による規制の効果が低減し、結果的に、規制部46を越えての現像剤の排出が促進される。図6に示すように、用紙線速「V0」では、現像剤の排出が促進される結果、飽和現像剤量は、画像形成処理に使用される用紙線速の範囲R1における下限値(A1)よりも大幅に低下する(A0)。
[4]現像制御方法
次に、図7を参照しつつ、本実施形態に係る現像装置4の制御部48の動作である現像制御方法について説明する。ここで、図7におけるステップS1、S2・・・は、制御部48により実行される処理手順(ステップ)の番号を表している。
<ステップS1>
まず、ステップS1において、制御部48は、排出期間の到来を判断する。制御部48は、後述する各種の条件をトリガーにして、条件を満たす場合には、排出期間の開始と判断し(S1:Yes)、処理をステップS2に移行させる。一方、当該条件を満たさなければ、制御部48は、排出期間は開始しない判断し(S1:No)、ステップS1を繰り返し実行する。
<ステップS2>
ステップS2においては、制御部48は、撹拌スクリュー40の駆動速度を低速に設定する。このとき、制御部48は、少なくとも画像形成処理に寄与する現像処理期間に比べて、撹拌スクリュー40の駆動速度を低速に、設定する。一例として、制御部48は、図6の用紙線速「V0」と同程度に、撹拌スクリュー40の回転速度を設定する。
<ステップS3>
ステップS3においては、制御部48は、ステップS2で設定した駆動速度で撹拌スクリュー40を駆動する。このとき、制御部48は、駆動部47に電気信号を出力することで、第1撹拌スクリュー401及び第2撹拌スクリュー402を、同一速度で駆動する。
<ステップS4>
ステップS4においては、ステップS3にて撹拌スクリュー40を駆動した結果として、排出口455から現像剤を排出する。このように、画像形成処理のための現像処理を行う現像処理期間以外の期間(排出期間)において、強制的に現像剤を排出する処理を、「強制排出処理」ともいう。強制排出処理によれば、容器45内の現像剤の排出が促進され、容器45内の現像剤量の増加を抑制して、現像剤量の安定化を図ることができる。
以上説明した現像制御方法の手順は一例に過ぎず、図7のフローチャートに示す処理の順番が適宜入れ替わったり、処理が追加されたりしてもよい。
ところで、排出期間は、排出口455から強制的に現像剤を排出するための期間であるので、容器45内の現像剤量の増加が見込まれる事象をトリガーにして、規定されることが好ましい。すなわち、上述のように、画像形成対象のシート(媒体)及び濃度等の画像形成条件、並びに画像形成の量(枚数)等によって、容器45内の現像剤量が増加し得るので、これらの事象を排出期間のトリガーとすることが好ましい。具体的に、以下の3つの態様が考えられる。
第1の態様として、排出期間は、少なくとも、現像剤を用いての閾値速度以下の画像形成速度の画像形成処理の実行をトリガーに設定される。ここで、閾値速度は、図6の用紙線速V1以上V2以下の範囲R1内で設定され、一例として、「V1」と「V2」との中間値、当該中間値より更に低い値、又は「V1」に近い値である。これにより、例えば、厚紙又は封筒等のシートが画像形成対象に用いられ、低速(閾値速度以下)での画像形成処理が行われると、制御部48は、これをトリガーにして、排出期間の開始と判断し、上述した強制排出処理を実行する。したがって、現像装置4は、画像形成速度が低速であることに起因した現像剤量の増加を、解消可能である。ただし、排出期間は、上記画像形成処理の実行を「トリガー」に設定されればよく、上記画像形成処理の実行後すぐに排出期間が開始することに限らない。一例として、上記画像形成処理の実行後、更に別の条件(例えば、一定時間経過、所定の時刻の到来等)を満たしてから排出期間が開始してもよい。
第2の態様として、排出期間は、少なくとも、現像剤を用いての閾値枚数以上の画像形成処理の実行をトリガーに設定される。ここで、閾値枚数は、例えば、数百枚、数千枚又は数万枚に設定される。これにより、例えば、画像形成装置10にて画像形成処理が実行されるシートの枚数が閾値枚数に達した場合、制御部48は、これをトリガーにして、排出期間の開始と判断し、上述した強制排出処理を実行する。したがって、現像装置4は、画像形成処理が繰り返されて現像剤が劣化し現像剤の流動性が低下することに起因した現像剤量の増加を、解消可能である。ここで、制御部48は、上記画像形成処理の実行後、印刷ジョブの終了を待って強制排出処理を実行してもよいし、印刷ジョブを中断して強制排出処理を実行してもよい。後者の場合、強制排出処理後に、印刷ジョブを再開する。
第3の態様として、排出期間は、少なくとも、現像剤を用いてのカウント閾値以上のドットカウントの画像形成処理の実行をトリガーに設定される。ここで、カウント閾値は、例えば、トナーと一緒に供給されるキャリア量に基づいて設定される。これにより、例えば、画像形成装置10にて高濃度の画像形成処理が実行される等、ドットカウントの値がカウント閾値に達すると、制御部48は、これをトリガーにして、排出期間の開始と判断し、上述した強制排出処理を実行する。したがって、現像装置4は、例えば、高濃度の画像形成処理のように印刷率(印字率)が高くキャリアの供給量が多くなることに起因した現像剤量の増加を、解消可能である。ここで、制御部48は、上記画像形成処理の実行後、印刷ジョブの終了を待って強制排出処理を実行してもよいし、印刷ジョブを中断して強制排出処理を実行してもよい。後者の場合、強制排出処理後に、印刷ジョブを再開する。
上記3つの態様は組み合わせて採用されてもよく、例えば、第1の態様と第2の態様との組み合わせによれば、画像形成速度が低速であることに起因した現像剤量の増加、画像形成処理が繰り返されて現像剤が劣化し現像剤の流動性が低下することに起因した現像剤量の増加の両方を、解消可能である。さらに、閾値速度、閾値枚数又はカウント閾値は、固定値に限らず、例えばユーザーが設定可能であってもよい。
また、本実施形態では、4つの現像ユニット41~44のうち、3つの現像ユニット41~43は1つの駆動部47を共用しており、当該1つの駆動部47にて、3つの現像ユニット41~43の撹拌スクリュー40が駆動される。つまり、Bk(ブラック)の現像ユニット44のみ、他とは別の駆動部47にて撹拌スクリュー40が駆動される。そのため、上述した排出期間においても、3つの現像ユニット41~43は、同時に、強制排出処理が実行される。ただし、この構成に限らず、例えば、4つの現像ユニット41~44が全て個別の駆動部47を有してもよいし、又は2つ若しくは4つの現像ユニット41~44で、1つの駆動部47を共用してもよい。
[5]変形例
画像形成装置10に含まれる複数の構成要素は、複数の筐体に分散して設けられていてもよい。例えば、画像読取部2と画像形成部3とは、別の筐体に設けられていてもよい。
また、規制部46は、逆スクリュー461を有する構成に限らない。すなわち、規制部46は、撹拌スクリュー40と排出口455との間に配置され、撹拌スクリュー40の駆動速度に応じて排出口455側への現像剤の移動を規制する機能を有していればよい。一例として、規制部46は、撹拌スクリュー40の駆動速度に連動して開閉する弁(バルブ)を有してもよい。
また、制御部48は、排出期間で、単位時間における撹拌スクリュー40の平均駆動速度が現像処理期間よりも低速になるように撹拌スクリュー40を駆動させればよく、撹拌スクリュー40の回転速度を現像処理期間よりも低速に制御することは必須でない。例えば、制御部48は、排出期間に、撹拌スクリュー40を間欠的に駆動することで、単位時間における撹拌スクリュー40の平均駆動速度を現像処理期間より低速にしてもよい。
また、実施形態1に係る現像装置4の構成は、複数色に一対一で対応する複数の感光体(感光体ドラム)を有するタンデム型の画像形成装置10に限らず、モノカラーの画像形成装置にも適用可能である。
(実施形態2)
本実施形態に係る現像装置4は、強制排出処理を実行するタイミングが、実施形態1に係る現像装置4と相違する。以下、実施形態1と同様の構成については、共通の符号を付して説明を適宜省略する。
本実施形態では、画像形成装置10の動作にかかわらず、とにかく現像剤による現像処理が行われる現像処理期間以外のタイミングで、排出期間が設定される。一例として、制御部48は、現像処理が行われないと予測される所定時刻(例えば、毎週土曜日の24時00分等)を排出期間の開始時点として、強制排出処理を実行する。制御部48は、他の例として、一定又はランダムに決まる時間間隔(例えば、24時間毎)で排出期間の開始時点を設定し、強制排出処理を実行する。
このように、定期的又は不定期に、強制排出処理を行う場合でも、容器45内の現像剤量の安定化を図ることが可能である。実施形態2の構成は、実施形態1で説明した各構成(変形例を含む)と組み合わせて適用可能である。
3 画像形成部
4 現像装置
10 画像形成装置
40 撹拌スクリュー
45 容器
46 規制部
48 制御部
401 第1撹拌スクリュー
402 第2撹拌スクリュー
451 第1搬送室
452 第2搬送室
453 連結路
455 排出口
461 逆スクリュー
Ax1 第1回転軸
Ax2 第2回転軸

Claims (9)

  1. 現像剤を収容する容器と、
    前記容器内で前記現像剤を撹拌しながら循環させる撹拌スクリューと、
    前記現像剤を前記容器から排出するための排出口と、
    前記撹拌スクリューと前記排出口との間に配置され、前記撹拌スクリューの駆動速度に応じて前記排出口側への前記現像剤の移動を規制する規制部と、
    前記現像剤による現像処理期間以外の排出期間で、単位時間における前記撹拌スクリューの平均駆動速度が前記現像処理期間よりも低速になるように前記撹拌スクリューを駆動させ、前記規制部を介して前記排出口側へ前記現像剤を移動させる制御部と、
    を備える、現像装置。
  2. 前記容器は、
    それぞれ所定方向に沿って延長され、かつ並列配置された第1搬送室及び第2搬送室と、
    前記所定方向の両端部で前記第1搬送室及び前記第2搬送室の内部空間同士を連結する連結路と、を有し、
    前記撹拌スクリューは、
    前記所定方向に沿った第1回転軸を中心に回転し、前記第1搬送室内で前記現像剤を撹拌しながら前記所定方向の一方側に搬送する第1撹拌スクリューと、
    前記所定方向に沿った第2回転軸を中心に回転し、前記第2搬送室内で前記現像剤を撹拌しながら前記所定方向の他方側に搬送する第2撹拌スクリューと、を有し、
    前記排出口は、前記第2搬送室に対して前記現像剤の搬送方向の下流側に配置され、
    前記規制部は、前記第2回転軸を中心に前記第2撹拌スクリューと共に回転し、前記第2撹拌スクリューとは反対向きに前記現像剤を搬送する逆スクリューを有する、
    請求項1に記載の現像装置。
  3. 前記制御部は、前記排出期間において、前記撹拌スクリューの回転速度を前記現像処理期間よりも低速に制御することで、前記単位時間における前記撹拌スクリューの平均回転数を前記現像処理期間よりも低速にする、
    請求項1又は2に記載の現像装置。
  4. 前記排出期間は、少なくとも、前記現像剤を用いての閾値速度以下の画像形成速度の画像形成処理の実行をトリガーに設定される、
    請求項1~3のいずれか1項に記載の現像装置。
  5. 前記排出期間は、少なくとも、前記現像剤を用いての閾値枚数以上の画像形成処理の実行をトリガーに設定される、
    請求項1~4のいずれか1項に記載の現像装置。
  6. 前記排出期間は、少なくとも、前記現像剤を用いてのカウント閾値以上のドットカウントの画像形成処理の実行をトリガーに設定される、
    請求項1~5のいずれか1項に記載の現像装置。
  7. 請求項1~6のいずれか1項に記載の現像装置と、
    前記現像剤を用いて画像の形成を行う画像形成部と、を備える、
    画像形成装置。
  8. 現像剤を収容する容器と、
    前記容器内で前記現像剤を撹拌しながら循環させる撹拌スクリューと、
    前記現像剤を前記容器から排出するための排出口と、
    前記撹拌スクリューと前記排出口との間に配置され、前記撹拌スクリューの駆動速度に応じて前記排出口側への前記現像剤の移動を規制する規制部と、を備える現像装置に用いられ、
    前記現像剤による現像処理期間以外の排出期間で、単位時間における前記撹拌スクリューの平均駆動速度が前記現像処理期間よりも低速になるように前記撹拌スクリューを駆動させ、前記規制部を介して前記排出口側へ前記現像剤を移動させること、
    を有する、現像制御方法。
  9. 現像剤を収容する容器と、
    前記容器内で前記現像剤を撹拌しながら循環させる撹拌スクリューと、
    前記現像剤を前記容器から排出するための排出口と、
    前記撹拌スクリューと前記排出口との間に配置され、前記撹拌スクリューの駆動速度に応じて前記排出口側への前記現像剤の移動を規制する規制部と、を備える現像装置に用いられ、
    前記現像剤による現像処理期間以外の排出期間で、単位時間における前記撹拌スクリューの平均駆動速度が前記現像処理期間よりも低速になるように前記撹拌スクリューを駆動させ、前記規制部を介して前記排出口側へ前記現像剤を移動させること、
    を1以上のプロセッサーに実行させるための現像制御プログラム。
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