JP2014145952A - 画像形成装置、現像装置、及び、プロセスカートリッジ - Google Patents
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Abstract
【課題】現像剤担持体の外周面に形成した凹凸(凹部及び凸部)の大きさがばらついていても、像担持体上に形成するトナー像に周期的な画像濃度ムラが生じにくい、画像形成装置、現像装置、及び、プロセスカートリッジを提供する。
【解決手段】画像領域における現像ローラ51(現像剤担持体)の外周面に、光を照射して、凹部で反射した光と、凸部で反射した光と、を受光する、光学センサ75を設けている。
【選択図】図2
【解決手段】画像領域における現像ローラ51(現像剤担持体)の外周面に、光を照射して、凹部で反射した光と、凸部で反射した光と、を受光する、光学センサ75を設けている。
【選択図】図2
Description
この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置と、そこに設置される現像装置、及び、プロセスカートリッジと、に関するものである。
従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、感光体ドラム(像担持体)上に形成された潜像を現像する現像装置として、1成分現像剤(トナー)を担持した現像ローラ(現像剤担持体)を、感光体ドラムに対向させて現像工程をおこなうものが知られている(例えば、特許文献1、2等参照。)。
詳しくは、特許文献1、2等において、現像ローラは、芯金(回転軸部)上に、複数の凹部(溝部)がアヤメ状に形成されたローラ部が形成されている。また、現像ローラの外周面に圧接するように、トナー供給ローラ(現像剤供給部材)や、ゴム材料からなる規制ブレード(現像剤規制部材)が設置されている。そして、トナー供給ローラによって現像装置内に収容されたトナー(現像剤)が現像ローラ上に供給されて、規制ブレードによって現像ローラ上に担持されたトナーが適量に薄層化される。さらに、感光体ドラムとの対向領域で、現像ローラ上において薄層化されたトナーが感光体ドラム上の潜像に供給されて、現像工程がおこなわれることになる。
特許文献1、2等に記載の従来技術は、現像剤担持体(現像ローラ)の外周面に形成された複数の凹部にトナーが入り込んだ状態で、現像剤規制部材によって現像剤担持体上に担持された余剰のトナーがすり切られて、現像剤担持体上のトナーが薄層化されるため、薄層化されるトナー量が全体的に安定化する効果が期待できる。
しかし、現像剤担持体の外周面に形成した凹凸(凹部及び凸部)の大きさがばらつくことによって、現像剤規制部材の位置を通過した現像剤担持体の凹部に入り込むトナー量に差異が生じて、像担持体(感光体ドラム)上に形成するトナー像に周期的な画像濃度ムラが生じてしまうことがあった。
特に、現像剤担持体の外周面に転造によって複数の凹凸を規則的に形成するような場合であっても、現像剤担持体の偏心や転造ダイスの押圧力の偏差などにより、周期的な凹凸のばらつきが生じてしまうことがあるため、このような問題は無視できないものになっていた。
しかし、現像剤担持体の外周面に形成した凹凸(凹部及び凸部)の大きさがばらつくことによって、現像剤規制部材の位置を通過した現像剤担持体の凹部に入り込むトナー量に差異が生じて、像担持体(感光体ドラム)上に形成するトナー像に周期的な画像濃度ムラが生じてしまうことがあった。
特に、現像剤担持体の外周面に転造によって複数の凹凸を規則的に形成するような場合であっても、現像剤担持体の偏心や転造ダイスの押圧力の偏差などにより、周期的な凹凸のばらつきが生じてしまうことがあるため、このような問題は無視できないものになっていた。
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、現像剤担持体の外周面に形成した凹凸(凹部及び凸部)の大きさがばらついていても、像担持体上に形成するトナー像に周期的な画像濃度ムラが生じにくい、画像形成装置、現像装置、及び、プロセスカートリッジを提供することにある。
この発明の請求項1記載の発明にかかる画像形成装置は、所定方向に走行する像担持体と、前記像担持体上に露光光を照射して当該像担持体上に潜像を形成する露光部と、トナーが内部に収容されるとともに、前記像担持体上に形成された潜像を現像してトナー像を形成する現像装置と、を備え、前記現像装置は、前記像担持体に対して対向して、所定方向に回転するとともに、その外周面に複数の凹部が形成された現像剤担持体と、前記現像剤担持体の外周面に当接して当該現像剤担持体上に担持される現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、を具備し、画像領域における前記現像剤担持体の外周面に光を照射して前記凹部で反射した光と前記凹部以外の凸部で反射した光とを受光する光学センサをさらに備えたものである。
本発明は、画像領域における現像剤担持体の外周面に光を照射して凹部で反射した光と凸部で反射した光とを受光する光学センサを設けているため、現像剤担持体の外周面に形成した凹凸(凹部及び凸部)の大きさがばらついていても、像担持体上に形成するトナー像に周期的な画像濃度ムラが生じにくい、画像形成装置、現像装置、及び、プロセスカートリッジを提供することができる。
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
実施の形態1.
図1〜図8にて、この発明の実施の形態1について詳細に説明する。
まず、図1及び図2にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図1に示すように、画像形成装置本体100の中央には、中間転写ベルト装置15が設置されている。また、中間転写ベルト装置15の中間転写ベルト8(中間転写体)に対向するように、各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)に対応したプロセスカートリッジ6Y、6M、6C、6Kが並設されている。
図1〜図8にて、この発明の実施の形態1について詳細に説明する。
まず、図1及び図2にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図1に示すように、画像形成装置本体100の中央には、中間転写ベルト装置15が設置されている。また、中間転写ベルト装置15の中間転写ベルト8(中間転写体)に対向するように、各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)に対応したプロセスカートリッジ6Y、6M、6C、6Kが並設されている。
図2を参照して、イエローに対応したプロセスカートリッジ6Yは、像担持体としての感光体ドラム1Yと、感光体ドラム1Yの周囲に配設された帯電装置4Y(帯電部)、現像装置5Y(現像部)、クリーニング装置2Y(クリーニング部)、除電部(不図示である。)等と、が1つのユニットとして画像形成装置本体100に対して着脱可能(交換可能)に構成されている。そして、感光体ドラム1Y上で、作像プロセス(帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程)がおこなわれて、感光体ドラム1Y上にイエロー画像が形成されることになる。すなわち、プロセスカートリッジ6Yは、1次転写ローラ9Y(1次転写装置)などとともに、作像部を構成している。
なお、他の3つのプロセスカートリッジ6M、6C、6K(作像部)も、使用されるトナーの色が異なる以外は、イエローに対応したプロセスカートリッジ6Y(作像部)とほぼ同様の構成となっていて、それぞれのトナー色に対応した画像が形成される。以下、他の3つのプロセスカートリッジ6M、6C、6K(作像部)の説明を適宜に省略して、イエローに対応したプロセスカートリッジ6Y(作像部)のみの説明をおこなうことにする。
図2を参照して、感光体ドラム1Y(像担持体)は、不図示のモータによって時計方向に回転駆動される。そして、帯電装置4Y(帯電ローラ)の位置で、感光体ドラム1Yの表面が一様に帯電される(帯電工程である。)。
その後、感光体ドラム1Yの表面は、露光部7Y(光書込ヘッド)から発せられた露光光の照射位置に達して、この位置での露光走査によってイエローに対応した静電潜像が形成される(露光工程である。)。
なお、本実施の形態1では、制御部80による制御によって、光学センサ75の検知結果に基いて、露光部7Yにおける露光時間(点灯時間)のデューティ(書込デューティ)を可変制御できるように構成されているが、これについては後で詳しく説明する。
その後、感光体ドラム1Yの表面は、露光部7Y(光書込ヘッド)から発せられた露光光の照射位置に達して、この位置での露光走査によってイエローに対応した静電潜像が形成される(露光工程である。)。
なお、本実施の形態1では、制御部80による制御によって、光学センサ75の検知結果に基いて、露光部7Yにおける露光時間(点灯時間)のデューティ(書込デューティ)を可変制御できるように構成されているが、これについては後で詳しく説明する。
その後、感光体ドラム1Yの表面は、現像装置5Y(現像装置主部50)との対向位置に達して、この位置で静電潜像が現像されて、イエローのトナー像が形成される(現像工程である。)。
その後、感光体ドラム1Yの表面は、中間転写ベルト8及び1次転写ローラ9Yとの対向位置に達して、この位置で感光体ドラム1Y上のトナー像が中間転写ベルト8(中間転写体)上に転写される(1次転写工程である。)。このとき、感光体ドラム1Y上には、僅かながら未転写トナーが残存する。
その後、感光体ドラム1Yの表面は、中間転写ベルト8及び1次転写ローラ9Yとの対向位置に達して、この位置で感光体ドラム1Y上のトナー像が中間転写ベルト8(中間転写体)上に転写される(1次転写工程である。)。このとき、感光体ドラム1Y上には、僅かながら未転写トナーが残存する。
その後、感光体ドラム1Yの表面は、クリーニング装置2Yとの対向位置に達して、この位置で感光体ドラム1Y上に残存した未転写トナーがクリーニングブレード2aによってクリーニング装置2Y内に回収される(クリーニング工程である。)。
最後に、感光体ドラム1Yの表面は、不図示の除電部との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム1上の残留電位が除去される。
こうして、感光体ドラム1Y上でおこなわれる、一連の作像プロセスが終了する。
最後に、感光体ドラム1Yの表面は、不図示の除電部との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム1上の残留電位が除去される。
こうして、感光体ドラム1Y上でおこなわれる、一連の作像プロセスが終了する。
なお、上述した作像プロセスは、他のプロセスカートリッジ6M、6C、6K(作像部)でも、イエロー用のプロセスカートリッジ6Y(作像部)と同様におこなわれる。すなわち、作像部の上方に配設された露光部から、画像情報に基いた露光光が、各プロセスカートリッジ6M、6C、6Kの感光体ドラム上に向けて照射される。
その後、現像工程を経て各感光体ドラム上に形成した各色のトナー像を、中間転写ベルト8上に重ねて転写する。こうして、中間転写ベルト8上にカラー画像が形成される。
その後、現像工程を経て各感光体ドラム上に形成した各色のトナー像を、中間転写ベルト8上に重ねて転写する。こうして、中間転写ベルト8上にカラー画像が形成される。
ここで、中間転写ベルト装置15は、図1を参照して、中間転写ベルト8、4つの1次転写ローラ9Y(図2を参照できる。)、駆動ローラ、従動ローラ、等で構成される。中間転写ベルト8は、駆動ローラと従動ローラと1次転写ローラとによって張架・支持されるとともに、駆動ローラの回転駆動によって図1中の矢印方向(反時計方向)に無端移動される。
1次転写ローラ9Yは、中間転写ベルト8を感光体ドラム1Yとの間に挟み込んで1次転写ニップを形成している。そして、1次転写ローラ9Yに、トナーの極性とは逆の転写電圧(転写バイアス)が印加される。
そして、中間転写ベルト8は、矢印方向に走行して、各1次転写ローラ(9Y)の1次転写ニップを順次通過する。こうして、各感光体ドラム(1Y)上の各色のトナー像が、中間転写ベルト8上に重ねて1次転写される。
そして、中間転写ベルト8は、矢印方向に走行して、各1次転写ローラ(9Y)の1次転写ニップを順次通過する。こうして、各感光体ドラム(1Y)上の各色のトナー像が、中間転写ベルト8上に重ねて1次転写される。
その後、各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト8は、2次転写ローラ19(2次転写装置)との対向位置に達する。この位置では、駆動ローラ(2次転写対向ローラ)が、2次転写ローラ19との間に中間転写ベルト8を挟み込んで2次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト8上に形成された4色のトナー像は、この2次転写ニップの位置に搬送された転写紙等の記録媒体P上に転写される(2次転写工程である。)。このとき、中間転写ベルト8には、記録媒体Pに転写されなかった未転写トナーが残存する。
その後、中間転写ベルト8は、中間転写クリーニング装置16(中間転写クリーニングブレード)の位置に達する。そして、この位置で、中間転写ベルト8上の未転写トナーが、中間転写ベルト8に圧接する中間転写クリーニングブレード(中間転写クリーニング装置16)によって機械的に除去される。なお、中間転写クリーニングブレードは、ウレタンゴム等の弾性材料で形成された略板状部材であって、中間転写ベルト8に対して所定の当接圧及び当接角で当接している。
こうして、中間転写ベルト8上でおこなわれる、一連の転写プロセスが終了する。
こうして、中間転写ベルト8上でおこなわれる、一連の転写プロセスが終了する。
ここで、図1を参照して、2次転写ニップの位置に搬送された記録媒体Pは、装置本体100の下方に配設された給紙部26から、給紙ローラ27やレジストローラ対28(タイミングローラ対)等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、給紙部26には、転写紙等の記録媒体Pが複数枚重ねて収納されている。そして、給紙ローラ27が図1中の反時計方向に回転駆動されると、一番上の記録媒体Pがレジストローラ対28のローラ間に向けて給送される。
詳しくは、給紙部26には、転写紙等の記録媒体Pが複数枚重ねて収納されている。そして、給紙ローラ27が図1中の反時計方向に回転駆動されると、一番上の記録媒体Pがレジストローラ対28のローラ間に向けて給送される。
レジストローラ対28に搬送された記録媒体Pは、回転駆動を停止したレジストローラ対28のローラニップの位置で一旦停止する。そして、中間転写ベルト8上のカラー画像にタイミングを合わせて、レジストローラ対28が回転駆動されて、記録媒体Pが2次転写ニップに向けて搬送される。こうして、記録媒体P上に、所望のカラー画像が転写される。
その後、2次転写ニップの位置でカラー画像が転写された記録媒体Pは、定着装置20の位置(定着ニップ)に搬送される。そして、この位置で、定着ベルト21(定着部材)及び加圧ローラ22(加圧部材)による熱と圧力とにより、表面に転写されたカラー画像(トナー像)が記録媒体P上に定着される(定着工程である。)。
その後、記録媒体Pは、排紙ローラ対によって装置外へと排出される。排紙ローラ対によって装置外に排出された記録媒体Pは、出力画像として、スタック部(本体カバー110)上に順次スタックされる。
こうして、画像形成装置における、一連の画像形成プロセスが完了する。
その後、記録媒体Pは、排紙ローラ対によって装置外へと排出される。排紙ローラ対によって装置外に排出された記録媒体Pは、出力画像として、スタック部(本体カバー110)上に順次スタックされる。
こうして、画像形成装置における、一連の画像形成プロセスが完了する。
次に、図2にて、画像形成装置における作像部について詳述する。
図2に示すように、プロセスカートリッジ6Yは、感光体ドラム1Y(像担持体)、帯電装置4Y(帯電ローラ)、現像装置5Y、クリーニング装置2Y、等で構成される。
像担持体としての感光体ドラム1Yは、負帯電の有機感光体であって、装置本体100側に設置されたモータ(不図示であって、後で図3にて説明する本体側駆動ギア90が設置された駆動モータとは別のモータである。)から駆動力を受けて図2の時計方向に回転駆動される。
図2に示すように、プロセスカートリッジ6Yは、感光体ドラム1Y(像担持体)、帯電装置4Y(帯電ローラ)、現像装置5Y、クリーニング装置2Y、等で構成される。
像担持体としての感光体ドラム1Yは、負帯電の有機感光体であって、装置本体100側に設置されたモータ(不図示であって、後で図3にて説明する本体側駆動ギア90が設置された駆動モータとは別のモータである。)から駆動力を受けて図2の時計方向に回転駆動される。
帯電ローラ4Y(帯電装置)は、芯金上に、ウレタン樹脂、導電性粒子としてのカーボンブラック、硫化剤、発泡剤等を処方した中抵抗の発泡ウレタン層を形成した弾性を有するローラである。帯電ローラ4Yの中抵抗層の材質としては、ウレタン、エチレン−プロピレン−ジエンポリエチレン(EPDM)、ブタジエンアクリロニトリルゴム(NBR)、シリコーンゴムや、イソプレンゴム等に抵抗調整のためにカーボンブラックや金属酸化物等の導電性物質を分散したゴム材や、またこれらを発泡させたものを用いることもできる。なお、本実施の形態1では、感光体ドラム1Yに対して帯電ローラ4Yが接触するように構成しているが、感光体ドラム1Yに対して帯電ローラ4Yが接触しないように構成することもできる。
クリーニング装置2Yは、感光体ドラム1Yに摺接するクリーニングブレード2aが設置されていて、感光体ドラム1Y上の未転写トナーを機械的に除去・回収する。クリーニングブレード2aは、ウレタンゴム等の弾性材料で形成された略板状部材であって、感光体ドラム1Yに対して所定の当接圧及び当接角で当接している。
クリーニング装置2Yは、感光体ドラム1Yに摺接するクリーニングブレード2aが設置されていて、感光体ドラム1Y上の未転写トナーを機械的に除去・回収する。クリーニングブレード2aは、ウレタンゴム等の弾性材料で形成された略板状部材であって、感光体ドラム1Yに対して所定の当接圧及び当接角で当接している。
現像装置5Yは、現像剤担持体としての現像ローラ51が感光体ドラム1Yに対して微小ギャップをあけて対向するように配置されていて、双方の部材1Y、51の間(対向位置)には現像領域が形成される。現像装置5Y内には、現像剤としてのトナー(非磁性又は磁性の1成分現像剤)が収容されている。そして、現像装置5Yは、感光体ドラム1Y上に形成される静電潜像を現像する(トナー像を形成する。)。
以下、図2及び図3を用いて、現像装置5Yについて詳述する。
図2を参照して、本実施の形態1における現像装置5Yは、非接触1成分現像方式の現像装置であって、主として、感光体ドラム1Y上に形成される静電潜像を現像する現像装置主部50と、現像装置主部50に補給するためのトナー(1成分現像剤)が収容された現像剤容器としてのトナー容器60と、で構成されている。
現像装置5Yは、プロセスカートリッジ6Yとして他の作像部材1Y、2Y、4Yとともに装置本体100に対して着脱可能(交換可能)に設置されるが、現像装置主部50(プロセスカートリッジ6Y)に対してトナー容器60を別々に交換できるように構成されている。すなわち、トナー容器60は、装置本体100に装着された現像装置主部50(プロセスカートリッジ6Y)に対して上方の位置で着脱可能(交換可能)に設置されている。そして、本体カバー110(図1を参照できる。)を不図示のヒンジを中心に開閉することにより、現像装置主部50からトナー容器60を分離してトナー容器60のみを交換したり、トナー容器60が装着された状態の現像装置主部50(プロセスカートリッジ6Y)を交換したりする。
なお、トナー容器60の交換はその内部に収容されたトナーがなくなるタイミングでおこなわれ、現像装置主部50(プロセスカートリッジ6Y)の交換はその構成部品(例えば、現像ローラ51、感光体ドラム1Y等である。)が寿命に達するとともに内部のトナーがなくなるタイミングでおこなわれる。したがって、トナー容器60の交換は独立して単独でおこなわれることがあるが、現像装置主部50(プロセスカートリッジ6Y)の交換はトナー容器60とともに(トナー容器60が装着された状態で)おこなわれることになる。
図2を参照して、本実施の形態1における現像装置5Yは、非接触1成分現像方式の現像装置であって、主として、感光体ドラム1Y上に形成される静電潜像を現像する現像装置主部50と、現像装置主部50に補給するためのトナー(1成分現像剤)が収容された現像剤容器としてのトナー容器60と、で構成されている。
現像装置5Yは、プロセスカートリッジ6Yとして他の作像部材1Y、2Y、4Yとともに装置本体100に対して着脱可能(交換可能)に設置されるが、現像装置主部50(プロセスカートリッジ6Y)に対してトナー容器60を別々に交換できるように構成されている。すなわち、トナー容器60は、装置本体100に装着された現像装置主部50(プロセスカートリッジ6Y)に対して上方の位置で着脱可能(交換可能)に設置されている。そして、本体カバー110(図1を参照できる。)を不図示のヒンジを中心に開閉することにより、現像装置主部50からトナー容器60を分離してトナー容器60のみを交換したり、トナー容器60が装着された状態の現像装置主部50(プロセスカートリッジ6Y)を交換したりする。
なお、トナー容器60の交換はその内部に収容されたトナーがなくなるタイミングでおこなわれ、現像装置主部50(プロセスカートリッジ6Y)の交換はその構成部品(例えば、現像ローラ51、感光体ドラム1Y等である。)が寿命に達するとともに内部のトナーがなくなるタイミングでおこなわれる。したがって、トナー容器60の交換は独立して単独でおこなわれることがあるが、現像装置主部50(プロセスカートリッジ6Y)の交換はトナー容器60とともに(トナー容器60が装着された状態で)おこなわれることになる。
現像装置主部50は、現像剤担持体としての現像ローラ51、現像剤供給部材としての供給ローラ53、現像剤規制部材としてのドクターブレード52、複数の搬送部材としての搬送スクリュ54、55、第1搬送スクリュ54による第1搬送経路B1と第2搬送スクリュ55による第2搬送経路B2とを隔絶する仕切部材56、トナー容器60からトナーが補給される主部側補給口57、等で構成されている。
現像ローラ51(現像剤担持体)は、感光体ドラム1Yに対向して、感光体ドラム1Y上に形成された静電潜像にトナー(現像剤)を供給する。現像ローラ51としては、ステンレス鋼等の導電性金属材料で形成された回転軸部(芯金)上に、鉄系材料又はアルミニウム系材料からなるローラ部51a(ローラ主部)を具備したものを用いることができる。具体的に、本実施の形態1では、その表面に導電性を有する表面層が形成された円筒状のローラ部51aの軸方向両端部に、それぞれ、フランジが一体的に形成された回転軸部を圧入接着して、現像ローラ51を形成している(このような構成のものも、回転軸部上にローラ部が形成されたものであると定義する)。なお、本実施の形態1では、現像ローラ51のローラ部51aの表面(外周面)に複数の凹部51a1を形成しているが、その詳細については後で図4等を用いて詳しく説明する。
供給ローラ53(現像剤供給部材)は、2つの搬送スクリュ54、55の下方に配設されていて、現像ローラ51に摺接して現像ローラ51にトナーを供給する。供給ローラ53は、芯金上に、導電性を有する発泡ポリウレタン層(電気抵抗値が103〜1014Ω程度のものである。)が積層されている。また、供給ローラ53は、感光体ドラム1Yとの現像領域において現像工程に供されなかった現像ローラ51上のトナーを、現像ローラ51から除去する機能も有している。
ドクターブレード52(現像剤規制部材)は、その先端部が現像ローラ51の外周面に10〜100N/m程度の圧力にて所定角度で当接するように配設されていて、現像ローラ51に担持された現像剤の量を規制する。ドクターブレード52としては、ステンレス鋼等の金属材料からなる薄い板状部材を用いることができる。
供給ローラ53(現像剤供給部材)は、2つの搬送スクリュ54、55の下方に配設されていて、現像ローラ51に摺接して現像ローラ51にトナーを供給する。供給ローラ53は、芯金上に、導電性を有する発泡ポリウレタン層(電気抵抗値が103〜1014Ω程度のものである。)が積層されている。また、供給ローラ53は、感光体ドラム1Yとの現像領域において現像工程に供されなかった現像ローラ51上のトナーを、現像ローラ51から除去する機能も有している。
ドクターブレード52(現像剤規制部材)は、その先端部が現像ローラ51の外周面に10〜100N/m程度の圧力にて所定角度で当接するように配設されていて、現像ローラ51に担持された現像剤の量を規制する。ドクターブレード52としては、ステンレス鋼等の金属材料からなる薄い板状部材を用いることができる。
ここで、現像ローラ51や供給ローラ53やドクターブレード52には、不図示の電源部から、所定の電圧が印加されていて、後述する現像ローラ51上におけるトナーの移動が促進されている。なお、本実施の形態1では、現像ローラ51に対して、現像領域において現像ローラ51と感光体ドラム1Yとの間でトナーが往復運動するように、交番電圧(AC周波数が500〜1000Hz程度、ピーク・ツー・ピーク電圧が500〜3000V程度、印加時間デューティが30〜70%程度の矩形波である。)を印加している。
2つの搬送スクリュ54、55(搬送部材)は、装置本体100に装着された状態で、現像装置主部50内に収容されたトナーを軸方向(図2の紙面垂直方向である。)に搬送して循環経路を形成する。
第1搬送部材としての第1搬送スクリュ54は、供給ローラ53に対向する位置(上方の位置である。)に配設されていて、トナーを軸方向(長手方向)に水平に搬送(図2の紙面垂直方向の手前側から奥側への搬送である。)しながら、供給ローラ53上にトナーを供給する。
第1搬送部材としての第1搬送スクリュ54は、供給ローラ53に対向する位置(上方の位置である。)に配設されていて、トナーを軸方向(長手方向)に水平に搬送(図2の紙面垂直方向の手前側から奥側への搬送である。)しながら、供給ローラ53上にトナーを供給する。
第2搬送部材としての第2搬送スクリュ55は、仕切部材56を介して第1搬送スクリュ54に対向する位置(上方の位置である。)に配設されていて、トナーを軸方向(長手方向)に水平に搬送(図2の紙面垂直方向の奥側から手前側への搬送である。)する。そして、第2搬送スクリュ55は、第1搬送スクリュ54による第1搬送経路B1の下流側から第2中継部を介して循環されるトナーを第1搬送経路B1の上流側に第1中継部を介して搬送する。
2つの搬送スクリュ54、55は、現像ローラ51や感光体ドラム1Yと同様に、回転軸がほぼ水平になるように配設されている。また、2つの搬送スクリュ54、55は、いずれも、軸部にスクリュ部が螺旋状に巻装されたものである。
2つの搬送スクリュ54、55は、現像ローラ51や感光体ドラム1Yと同様に、回転軸がほぼ水平になるように配設されている。また、2つの搬送スクリュ54、55は、いずれも、軸部にスクリュ部が螺旋状に巻装されたものである。
なお、第1搬送スクリュ54による搬送経路(第1搬送経路B1)と、第2搬送スクリュ55による搬送経路(第2搬送経路B2)と、は仕切部材56(壁部)によって隔絶されている。
図示は省略するが、第2搬送スクリュ55による第2搬送経路B2の下流側と、第1搬送スクリュ54による第1搬送経路B1の上流側と、は第1中継部を介して連通している。第2搬送スクリュ55による第2搬送経路B2の下流側に達したトナーが、第1中継部にて自重落下して、第1搬送経路B1の上流側に達することになる。
また、第1搬送スクリュ54による第1搬送経路B1の下流側と、第2搬送スクリュ55による第2搬送経路B2の上流側と、は第2中継部を介して連通している。そして、第1搬送経路B1にて供給ローラ53上に供給されなかったトナーが、第2中継部の近傍に留まって盛り上がって、第2中継部を介して第2搬送経路B2の上流側に搬送(供給)されることになる。
なお、第2中継部におけるトナーの搬送性(第1搬送経路B1から第2搬送経路B2への重力方向に逆らったトナーの受け渡しである。)を向上させるために、第1搬送スクリュ54の下流側の位置(第2中継部に対応する位置である。)に、パドル形状部や、スクリュの巻き方向が逆方向に形成されたスクリュ部、を設けることもできる。
図示は省略するが、第2搬送スクリュ55による第2搬送経路B2の下流側と、第1搬送スクリュ54による第1搬送経路B1の上流側と、は第1中継部を介して連通している。第2搬送スクリュ55による第2搬送経路B2の下流側に達したトナーが、第1中継部にて自重落下して、第1搬送経路B1の上流側に達することになる。
また、第1搬送スクリュ54による第1搬送経路B1の下流側と、第2搬送スクリュ55による第2搬送経路B2の上流側と、は第2中継部を介して連通している。そして、第1搬送経路B1にて供給ローラ53上に供給されなかったトナーが、第2中継部の近傍に留まって盛り上がって、第2中継部を介して第2搬送経路B2の上流側に搬送(供給)されることになる。
なお、第2中継部におけるトナーの搬送性(第1搬送経路B1から第2搬送経路B2への重力方向に逆らったトナーの受け渡しである。)を向上させるために、第1搬送スクリュ54の下流側の位置(第2中継部に対応する位置である。)に、パドル形状部や、スクリュの巻き方向が逆方向に形成されたスクリュ部、を設けることもできる。
また、図2を参照して、現像装置主部50は、上方の位置にてトナー容器60の容器側補給口63に連通する主部側補給口57が形成されている。この主部側補給口57は、トナー容器60から現像装置主部50へのトナー(現像剤)の補給をおこなうためのものである。
また、図示を省略するが、現像ローラ51、供給ローラ53、第1搬送スクリュ54、第2搬送スクリュ55の各軸部にはギアが設置されていて、アイドラギアをも含めたギア列が形成されている。そして、これらのギア列に不図示の駆動モータ(駆動手段)から駆動力が入力されて、現像ローラ51、供給ローラ53、第1搬送スクリュ54、第2搬送スクリュ55がそれぞれ図2の矢印方向に回転駆動される。なお、図3は、そのギア列の一部(第1アイドラギア41から現像ローラ51に設置された駆動ギア43に至るギア列である。)のみを図示したものであって、これについては後で説明する。
また、図示を省略するが、現像ローラ51、供給ローラ53、第1搬送スクリュ54、第2搬送スクリュ55の各軸部にはギアが設置されていて、アイドラギアをも含めたギア列が形成されている。そして、これらのギア列に不図示の駆動モータ(駆動手段)から駆動力が入力されて、現像ローラ51、供給ローラ53、第1搬送スクリュ54、第2搬送スクリュ55がそれぞれ図2の矢印方向に回転駆動される。なお、図3は、そのギア列の一部(第1アイドラギア41から現像ローラ51に設置された駆動ギア43に至るギア列である。)のみを図示したものであって、これについては後で説明する。
ここで、現像剤容器としてのトナー容器60は、アジテータ61、容器側搬送部材としての容器側搬送スクリュ62、容器側補給口63、等で構成されている。
アジテータ61は、回転軸部に薄板状の可撓性部材が貼着されたものであって、図2の反時計方向に回転することで、トナー容器60の収容部C内に収容されたトナーを容器側搬送スクリュ62による搬送経路に向けて搬送する。
容器側搬送スクリュ62(容器側搬送部材)は、装置本体100に装着された状態で、容器内に収容されたトナーを容器側補給口63に向けて長手方向一端側に向けて搬送する。
容器側補給口63は、容器側搬送スクリュ62による搬送経路において長手方向一端側に形成されている。そして、容器側補給口63から排出されたトナーは、主部側補給口57を介して現像装置主部50の第2搬送経路B2の上流側に自重落下により補給される。
アジテータ61は、回転軸部に薄板状の可撓性部材が貼着されたものであって、図2の反時計方向に回転することで、トナー容器60の収容部C内に収容されたトナーを容器側搬送スクリュ62による搬送経路に向けて搬送する。
容器側搬送スクリュ62(容器側搬送部材)は、装置本体100に装着された状態で、容器内に収容されたトナーを容器側補給口63に向けて長手方向一端側に向けて搬送する。
容器側補給口63は、容器側搬送スクリュ62による搬送経路において長手方向一端側に形成されている。そして、容器側補給口63から排出されたトナーは、主部側補給口57を介して現像装置主部50の第2搬送経路B2の上流側に自重落下により補給される。
このように構成された現像装置5Yは、次のように動作する。
まず、トナー容器60から補給口57、63を介して第2搬送経路B2内に補給されたトナーは、現像装置主部50内を循環するトナーとともに、第2搬送スクリュ55によって撹拌・混合されながら、第1搬送経路B1に供給される。そして、第1搬送経路B1に搬送されたトナーは、第1搬送スクリュ54に搬送されながら、その一部が供給ローラ53に供給され担持される。供給ローラ53に担持されたトナーは、現像ローラ51との圧接部(当接位置)で摩擦帯電された後に、現像ローラ51上に移動して担持される。その後、現像ローラ51上に担持されたトナーは、ドクターブレード52との当接位置で、薄層化・均一化された後に、感光体ドラム1Yとの対向位置(現像領域)に達する。そして、この位置で、現像領域に形成された電界(現像電界)によって、感光体ドラム1Y上に形成された潜像にトナーが吸着される。
まず、トナー容器60から補給口57、63を介して第2搬送経路B2内に補給されたトナーは、現像装置主部50内を循環するトナーとともに、第2搬送スクリュ55によって撹拌・混合されながら、第1搬送経路B1に供給される。そして、第1搬送経路B1に搬送されたトナーは、第1搬送スクリュ54に搬送されながら、その一部が供給ローラ53に供給され担持される。供給ローラ53に担持されたトナーは、現像ローラ51との圧接部(当接位置)で摩擦帯電された後に、現像ローラ51上に移動して担持される。その後、現像ローラ51上に担持されたトナーは、ドクターブレード52との当接位置で、薄層化・均一化された後に、感光体ドラム1Yとの対向位置(現像領域)に達する。そして、この位置で、現像領域に形成された電界(現像電界)によって、感光体ドラム1Y上に形成された潜像にトナーが吸着される。
ここで、現像ローラ51は、回転軸部(図4において左側に位置する、軸方向一端側の回転軸部である。)に、駆動伝達部材としての駆動ギア43が設置されていて、不図示の駆動モータ(駆動手段)による回転駆動力が入力されるように構成されている。
詳しくは、図3を参照して、プロセスカートリッジ6Yにおける現像装置5Yには、ケース(現像ケース)上に起立する支軸35に第1アイドラギア41が設置されている。さらに、ケース58(現像ケース)上に起立する別の支軸(図4を参照できる。)上には、第1アイドラギア41に噛合する第2アイドラギア44が設置されている。また、ケース58には軸受71を介して現像ローラ51の回転軸部が回転可能に支持され、その軸方向一端側の回転軸部に第2アイドラギア44に噛合する駆動ギア43が設置されている(図4を参照できる)。そして、プロセスカートリッジ6Yが装置本体100にセットされると、現像装置5Yの支軸35に設置された第1アイドラギア41が、装置本体100に設置された本体側駆動ギア90(駆動モータのモータ軸に設置されている。)に噛合する。
このような構成により、本体側駆動ギア90(駆動手段)から第1アイドラギア41、第2アイドラギア44を介して駆動ギア43に回転駆動力が入力されて、駆動ギア43とともに現像ローラ51が回転駆動されることになる。
詳しくは、図3を参照して、プロセスカートリッジ6Yにおける現像装置5Yには、ケース(現像ケース)上に起立する支軸35に第1アイドラギア41が設置されている。さらに、ケース58(現像ケース)上に起立する別の支軸(図4を参照できる。)上には、第1アイドラギア41に噛合する第2アイドラギア44が設置されている。また、ケース58には軸受71を介して現像ローラ51の回転軸部が回転可能に支持され、その軸方向一端側の回転軸部に第2アイドラギア44に噛合する駆動ギア43が設置されている(図4を参照できる)。そして、プロセスカートリッジ6Yが装置本体100にセットされると、現像装置5Yの支軸35に設置された第1アイドラギア41が、装置本体100に設置された本体側駆動ギア90(駆動モータのモータ軸に設置されている。)に噛合する。
このような構成により、本体側駆動ギア90(駆動手段)から第1アイドラギア41、第2アイドラギア44を介して駆動ギア43に回転駆動力が入力されて、駆動ギア43とともに現像ローラ51が回転駆動されることになる。
また、現像ローラ51は、感光体ドラム1Y(像担持体)に圧接するように、付勢手段としての圧縮スプリング33によって感光体ドラム1Yに向けて付勢される(図4の白矢印方向の付勢である。)。
詳しくは、図3を参照して、プロセスカートリッジ6Yの筐体30には、軸受を介して感光体ドラム1Yの軸部が回転可能に支持されている。また、プロセスカートリッジ6Yの筐体30には、現像装置5Yが支軸35(筐体30に固設されている。)を中心にして回動可能に支持され、さらに現像装置5Yを背面側から感光体ドラム1Yに向けて付勢する圧縮スプリング33が設置されている。また、図4に示すように、現像ローラ51の回転軸部(軸方向両端)には、それぞれ、現像ローラ51のローラ部51aの外径よりも若干大きな外径からなる位置決めコロ70が挿設されている。
このような構成により、現像ローラ51は、圧縮スプリング33によって現像装置5Yとともに支軸35を中心に回動(図3の太線矢印で示す時計方向の回動である。)して、位置決めコロ70が感光体ドラム1Yに当接する位置で位置決めされて、感光体ドラム1Yに対して所定のギャップをあけて対向することになる。
なお、先に説明した第1アイドラギア41は支軸35に設置されているため、現像装置5Yが支軸35を中心にして回動しても、第1アイドラギア41と本体側駆動ギア90との噛み合いが変化することはなく、現像ローラ51への駆動伝達が維持されることになる。
詳しくは、図3を参照して、プロセスカートリッジ6Yの筐体30には、軸受を介して感光体ドラム1Yの軸部が回転可能に支持されている。また、プロセスカートリッジ6Yの筐体30には、現像装置5Yが支軸35(筐体30に固設されている。)を中心にして回動可能に支持され、さらに現像装置5Yを背面側から感光体ドラム1Yに向けて付勢する圧縮スプリング33が設置されている。また、図4に示すように、現像ローラ51の回転軸部(軸方向両端)には、それぞれ、現像ローラ51のローラ部51aの外径よりも若干大きな外径からなる位置決めコロ70が挿設されている。
このような構成により、現像ローラ51は、圧縮スプリング33によって現像装置5Yとともに支軸35を中心に回動(図3の太線矢印で示す時計方向の回動である。)して、位置決めコロ70が感光体ドラム1Yに当接する位置で位置決めされて、感光体ドラム1Yに対して所定のギャップをあけて対向することになる。
なお、先に説明した第1アイドラギア41は支軸35に設置されているため、現像装置5Yが支軸35を中心にして回動しても、第1アイドラギア41と本体側駆動ギア90との噛み合いが変化することはなく、現像ローラ51への駆動伝達が維持されることになる。
ここで、図4を参照して、本実施の形態1における現像ローラ51(現像剤担持体)は、その外周面に複数の凹部51a1(溝部)が形成されている。詳しくは、現像ローラ51は、回転軸部(本実施の形態1では、軸方向一端側の回転軸部と、軸方向他端側の回転軸部と、がそれぞれ組み立て前に別の部材として分割されている。)上に、複数の凹部51a1が形成されたローラ部51aが設けられている。ローラ部51aは、基部51a2(凹部以外の凸部となる部分である。)に転造加工を施して、軸方向に対してアヤメ状に形成された凹部51a1(溝部)を形成したものである。本実施の形態1において、凹部51a1(凹凸)が形成された軸方向の範囲は、画像領域(又は、通紙領域)のみとしている。また、アヤメ状に形成された凹部51a1は、ローラ部51aに対して互いの螺旋方向が逆方向になるように2つの溝部を螺旋状に形成したものであって、その2つの螺旋状の溝部の交差角は30〜120度程度の範囲で設定されている。このように、複数の凹部51a1は、軸方向及び周方向にわたって規則的に形成されている。また、本実施の形態1において、凹部51a1の深さはトナーTの粒径(重量平均粒径)よりも大きく10μm程度に形成され、凹部に対する凸部の軸方向の幅が40μm程度に、凸部と凸部との軸方向のピッチが80μm程度に形成されている。
このように、現像ローラ51の外周面(ローラ部51a)に規則的に配列された複数の凹部51a1を形成することで、図5に示すように、複数の凹部51a1にトナーTが入り込んだ状態で、ドクターブレード52(現像剤規制部材)によって現像ローラ51上に担持された余剰のトナーTKがすり切られることになる。これにより、ドクターブレード52によって薄層化される現像ローラ51上のトナー量が安定化して、良好な現像工程をおこなうことができる。なお、図5中に示す矢印は、現像ローラ51が回転する方向を示すものである。
また、図5に示すように、本実施の形態1において、ドクターブレード52は、金属材料で形成された板状部材であって、その先端部が複数の凹部51a1の縁部(破線で囲んだ部分である。)に当接するように配設されている。このような構成により、ドクターブレード52の先端部(現像ローラ51に当接する当接部である。)にトナーが固着してしまっても、複数の凹部51a1の縁部がある程度尖っているため、その凹部51a1の縁部(1つの凹部51a1において、現像ローラ51の回転方向に対して下流側の縁部である。)によって固着トナーが剥ぎ取られることになる。そのため、ドクターブレード52の当接部に固着したトナーが増大して、その固着した位置に対応して画像上にスジ状の欠損が生じてしまう不具合を抑止することができる。
なお、本実施の形態1では、現像ローラ51のローラ部51aにおける複数の凹部51a1を軸方向に対してアヤメ状に形成したが、複数の凹部51a1の形態はこれに限定されることなく、複数の凹部51a1を軸方向に対して格子状に形成することもできる。
このような場合であっても、現像ローラ51の外周面(ローラ部51a)に複数の凹部51a1が規則的に配列されることになり、ドクターブレード52によって薄層化される現像ローラ51上のトナー量を安定化させることができる。
このような場合であっても、現像ローラ51の外周面(ローラ部51a)に複数の凹部51a1が規則的に配列されることになり、ドクターブレード52によって薄層化される現像ローラ51上のトナー量を安定化させることができる。
以下、本実施の形態1における画像形成装置100において、特徴的な構成について詳述する。
図6及び図7(及び図2)を参照して、本実施の形態1における画像形成装置100には、画像領域における現像ローラ(現像剤担持体)の外周面(凹凸面)に光を照射して凹部51a1で反射した光と凸部(凹部以外の部分である。)で反射した光とを受光する光学センサ75が設置されている。そして、光学センサ75によって受光した光の強度(受光強度)に基いて、露光部7Yにおける露光時間のデューティを可変している。なお、図6及び図7において、一点鎖線は、光学センサ75から射出された光の光路を示すものである。
図6及び図7(及び図2)を参照して、本実施の形態1における画像形成装置100には、画像領域における現像ローラ(現像剤担持体)の外周面(凹凸面)に光を照射して凹部51a1で反射した光と凸部(凹部以外の部分である。)で反射した光とを受光する光学センサ75が設置されている。そして、光学センサ75によって受光した光の強度(受光強度)に基いて、露光部7Yにおける露光時間のデューティを可変している。なお、図6及び図7において、一点鎖線は、光学センサ75から射出された光の光路を示すものである。
詳しくは、光学センサ75は、図2に示すように、ドクターブレード52(現像剤規制部材)の当接位置に対して現像ローラ51(現像剤担持体)の回転方向下流側の位置であって、感光体ドラム1Y(像担持体)の対向位置に対して現像ローラ51の回転方向上流側の位置に、光を照射するように構成されている。図6に示すように、光学センサ75は、現像ローラ51の長手方向中央部に向けて光を照射するレーザーダイオード等の発光素子75aと、現像ローラ51の表面で反射した反射光を受光するフォトダイオード等の受光素子75bと、で構成されている。
ここで、先に図5を用いて説明したように、現像ローラ51では、トナーTを凹部51a1に埋め込んだ状態でドクターブレード52によってすり切って搬送するため、凸部(平坦な基部であって、鏡面性を有している。)ではトナーTがほとんど担持されずにむき出しの状態になっている。
一方、図7を参照して、現像ローラ51は、製造加工するときに、現像ローラ51の偏心や転造ダイスの押圧力の偏差によって、凹凸の大きさや凹部51a1の深さが周方向にばらついてしまう場合がある。すなわち、現像ローラ51の周方向において、図7(A)に示すように凹部51a1が深く広くて凸部が狭い部分と、図7(B)に示すように凹部51a1が浅く狭くて凸部が広い部分と、が形成されてしまうことがある。そして、図7(A)に示すように凹部51a1が深く幅N1(>N2)が広く形成されてしまった部分は、図7(B)に示すように凹部51a1が浅く幅N2(<N1)が狭く形成されてしまった部分に比べて、トナー搬送量(担持量)が多くなることになる。そのため、図8(B)の二点鎖線に示すように露光部7Yの露光時間デューティ(書込デューティ)を一定にした場合には、図8(C)の二点鎖線で示すように周期(T)状の画像濃度ムラが生じてしまうことになる。すなわち、感光体ドラム1Y上のトナー像に、現像ローラ51の回転周期に同期した画像濃度ムラが形成されてしまうことになる。
一方、図7を参照して、現像ローラ51は、製造加工するときに、現像ローラ51の偏心や転造ダイスの押圧力の偏差によって、凹凸の大きさや凹部51a1の深さが周方向にばらついてしまう場合がある。すなわち、現像ローラ51の周方向において、図7(A)に示すように凹部51a1が深く広くて凸部が狭い部分と、図7(B)に示すように凹部51a1が浅く狭くて凸部が広い部分と、が形成されてしまうことがある。そして、図7(A)に示すように凹部51a1が深く幅N1(>N2)が広く形成されてしまった部分は、図7(B)に示すように凹部51a1が浅く幅N2(<N1)が狭く形成されてしまった部分に比べて、トナー搬送量(担持量)が多くなることになる。そのため、図8(B)の二点鎖線に示すように露光部7Yの露光時間デューティ(書込デューティ)を一定にした場合には、図8(C)の二点鎖線で示すように周期(T)状の画像濃度ムラが生じてしまうことになる。すなわち、感光体ドラム1Y上のトナー像に、現像ローラ51の回転周期に同期した画像濃度ムラが形成されてしまうことになる。
そして、上述したような現像ローラ51の外周面の凹凸は、現像ローラ51の外周面に光を照射して反射光を受光する光学センサ75によって検知(判別)することができる。
具体的に、図7(A)に示すように、凹部51a1が深く幅N1(>N2)が広く形成されてしまった部分は、その近傍の凸部の幅M1(<M2)が小さくなってしまうことになる。このような部分では、凸部(基部)ではレーザー光の反射光量が小さくなって、凹部51a1でも担持されるトナー層が厚くなってレーザー光の反射光量が小さくなる(光吸収量が大きくなる)。
これに対して、図7(B)に示すように、凹部51a1が浅く幅N2(<N1)が狭く形成されてしまった部分は、その近傍の凸部の幅M2(>M1)が大きくなってしまうことになる。このような部分では、凸部(基部)ではレーザー光の反射光量が大きくなって、凹部51a1でも担持されるトナー層が薄くなってレーザー光の反射光量が大きくなる(光吸収量が小さくなる)。
具体的に、図7(A)に示すように、凹部51a1が深く幅N1(>N2)が広く形成されてしまった部分は、その近傍の凸部の幅M1(<M2)が小さくなってしまうことになる。このような部分では、凸部(基部)ではレーザー光の反射光量が小さくなって、凹部51a1でも担持されるトナー層が厚くなってレーザー光の反射光量が小さくなる(光吸収量が大きくなる)。
これに対して、図7(B)に示すように、凹部51a1が浅く幅N2(<N1)が狭く形成されてしまった部分は、その近傍の凸部の幅M2(>M1)が大きくなってしまうことになる。このような部分では、凸部(基部)ではレーザー光の反射光量が大きくなって、凹部51a1でも担持されるトナー層が薄くなってレーザー光の反射光量が大きくなる(光吸収量が小さくなる)。
すなわち、現像ローラ51の外周面に凹凸のバラツキがある場合に、光学センサ75によって、図8(A)に示すような受光強度の変化(周期変化)を検知することができる。
そして、本実施の形態1では、図8(A)に示すような光学センサ75の検知結果に基いて、図8(B)に示すように、現像ローラ51の回転周期(T)に合わせて、露光部7Yにおける露光時間のデューティを周期的に可変して、感光体ドラム1Y上に形成する潜像電位(潜像ポテンシャル)を周期的に可変している。詳しくは、光学センサ75によって検知される受光強度と、現像ローラ51上に担持されるトナー量(トナー搬送量)と、の相関式が制御部80のメモリに予め記憶されている。そして、現像ローラ51の回転周期(T)における受光強度の周期変化の情報が制御部80にフィードバックされて、露光部7Yにおける書込デューティが補正制御される。すなわち、受光強度が大きい場合にはトナー搬送量が少ないものとして書込デューティが大きくなるように制御して、受光強度が小さい場合にはトナー搬送量が多いものとして書込デューティが小さくなるように制御する。
このような制御をおこなうことで、図8(C)の実線で示すように、周期的な画像濃度ムラが生じることなく、感光体ドラム1Y上に形成されるトナー像の画像濃度が均一化されることになる。
そして、本実施の形態1では、図8(A)に示すような光学センサ75の検知結果に基いて、図8(B)に示すように、現像ローラ51の回転周期(T)に合わせて、露光部7Yにおける露光時間のデューティを周期的に可変して、感光体ドラム1Y上に形成する潜像電位(潜像ポテンシャル)を周期的に可変している。詳しくは、光学センサ75によって検知される受光強度と、現像ローラ51上に担持されるトナー量(トナー搬送量)と、の相関式が制御部80のメモリに予め記憶されている。そして、現像ローラ51の回転周期(T)における受光強度の周期変化の情報が制御部80にフィードバックされて、露光部7Yにおける書込デューティが補正制御される。すなわち、受光強度が大きい場合にはトナー搬送量が少ないものとして書込デューティが大きくなるように制御して、受光強度が小さい場合にはトナー搬送量が多いものとして書込デューティが小さくなるように制御する。
このような制御をおこなうことで、図8(C)の実線で示すように、周期的な画像濃度ムラが生じることなく、感光体ドラム1Y上に形成されるトナー像の画像濃度が均一化されることになる。
ここで、本実施の形態1において、光学センサ75は、現像ローラ51上に担持される現像剤量の過不足を検知する異常検知手段としても機能することになる。
詳しくは、光学センサ75によって検知される受光強度が下限閾値に達してしまった場合には、現像ローラ51上に担持される現像剤量が過多であるものとして、その旨を装置本体100の表示パネル(不図示である。)に報知する。これに対して、光学センサ75によって検知される受光強度が上限閾値に達してしまった場合には、現像ローラ51上に担持される現像剤量が不足しているものとして、その旨を装置本体100の表示パネル(不図示である。)に報知する。
このような制御をおこなうことで、現像装置5Yにおける異常をすばやく把握することができる。
詳しくは、光学センサ75によって検知される受光強度が下限閾値に達してしまった場合には、現像ローラ51上に担持される現像剤量が過多であるものとして、その旨を装置本体100の表示パネル(不図示である。)に報知する。これに対して、光学センサ75によって検知される受光強度が上限閾値に達してしまった場合には、現像ローラ51上に担持される現像剤量が不足しているものとして、その旨を装置本体100の表示パネル(不図示である。)に報知する。
このような制御をおこなうことで、現像装置5Yにおける異常をすばやく把握することができる。
なお、本実施の形態1では、光学センサ75によって現像ローラ51の長手方向中央部に光を照射してその反射光を受光するように構成したが、光を照射する位置は画像領域であればよく、光学センサ75によって現像ローラ51のその他の部分に光を照射してその反射光を受光するように構成することもできるし、複数の光学センサ75によって現像ローラ51の種々の部分に光を照射してそれぞれの反射光を受光するように構成することもできる。
以上説明したように、本実施の形態1では、画像領域における現像ローラ51(現像剤担持体)の外周面に光を照射して凹部51a1で反射した光と凸部で反射した光とを受光する光学センサ75を設けているため、現像ローラ51の外周面に形成した凹凸(凹部51a1及び凸部)の大きさがばらついていても、感光体ドラム1Y(像担持体)上に形成するトナー像に周期的な画像濃度ムラを生じにくくすることができる。
実施の形態2.
図9及び図10にて、この発明の実施の形態2について詳細に説明する。
図9は、実施の形態2における画像形成装置の要部を示す構成図である。本実施の形態2における画像形成装置は、主として、現像ローラ51に対向する2つの光学センサ75、76が設置されている点が、現像ローラ51に対向する1つの光学センサ75が設置されている前記実施の形態1のものとは相違する。
図9及び図10にて、この発明の実施の形態2について詳細に説明する。
図9は、実施の形態2における画像形成装置の要部を示す構成図である。本実施の形態2における画像形成装置は、主として、現像ローラ51に対向する2つの光学センサ75、76が設置されている点が、現像ローラ51に対向する1つの光学センサ75が設置されている前記実施の形態1のものとは相違する。
図9を参照して、本実施の形態2における画像形成装置100(プロセスカートリッジ6Y)は、2つの光学センサ(第1光学センサ75と第2光学センサ76とである。)が設置されている。
詳しくは、第1光学センサ75と第2光学センサ76とは、いずれも、前記実施の形態1におけるものと同様に、発光素子と受光素子とで構成されていて、発光素子によって現像ローラ51の外周面に光を照射して反射光を受光素子で受光するように構成されている。
ここで、第1光学センサ75は、前記実施の形態1のものと同様に、ドクターブレード52の当接位置に対して現像ローラ51の回転方向下流側の位置であって、感光体ドラム1Yの対向位置に対して現像ローラ51の回転方向上流側の位置に、光を照射するように構成されている。そして、この第1光学センサ75を用いて、前記実施の形態1のものと同様に、露光部7Yの書込デューティの可変制御をおこなっている。
これに対して、第2光学センサ76は、感光体ドラム1Yの対向位置に対して現像ローラ51の回転方向下流側の位置であって、供給ローラ53(現像剤供給部材)の当接位置に対して現像ローラ51の回転方向上流側の位置に、光を照射するように構成されている。
詳しくは、第1光学センサ75と第2光学センサ76とは、いずれも、前記実施の形態1におけるものと同様に、発光素子と受光素子とで構成されていて、発光素子によって現像ローラ51の外周面に光を照射して反射光を受光素子で受光するように構成されている。
ここで、第1光学センサ75は、前記実施の形態1のものと同様に、ドクターブレード52の当接位置に対して現像ローラ51の回転方向下流側の位置であって、感光体ドラム1Yの対向位置に対して現像ローラ51の回転方向上流側の位置に、光を照射するように構成されている。そして、この第1光学センサ75を用いて、前記実施の形態1のものと同様に、露光部7Yの書込デューティの可変制御をおこなっている。
これに対して、第2光学センサ76は、感光体ドラム1Yの対向位置に対して現像ローラ51の回転方向下流側の位置であって、供給ローラ53(現像剤供給部材)の当接位置に対して現像ローラ51の回転方向上流側の位置に、光を照射するように構成されている。
そして、本実施の形態2では、第1光学センサ75によって受光した光の強度と、第2光学センサ76によって受光した光の強度と、の差分に基いて、電源部81によって現像ローラ51に印加される現像バイアス(AC電圧である。)を可変している。
詳しくは、図10(A)に示すように、第1光学センサ75によって検知される受光強度IAと、第2光学センサ76によって検知される受光強度IBと、の差分が大きいときには、現像工程の前後で消費されたトナー(現像ローラ51から感光体ドラム1Yに移行したトナー量である。)が多いことになるため、現像効率が大きいことになる。そのため、このようなときであって、現像効率が過多となっている場合には、現像バイアス(ピーク・ツー・ピーク電圧Vppである。)が小さくなるように電源部81を制御して、現像ポテンシャル(現像領域における電界の大きさである。)を小さくする。これに対して、図10(B)に示すように、第1光学センサ75によって検知される受光強度IAと、第2光学センサ76によって検知される受光強度IBと、の差分が小さいときには、現像工程の前後で消費されたトナーが少ないことになるため、現像効率が小さいことになる。そのため、このようなときであって、現像効率が過少となっている場合には、現像バイアス(ピーク・ツー・ピーク電圧Vppである。)が大きくなるように電源部81を制御して、現像ポテンシャルを大きくする。
このような制御をおこなうことにより、現像効率を適正化かつ安定化することができる。
詳しくは、図10(A)に示すように、第1光学センサ75によって検知される受光強度IAと、第2光学センサ76によって検知される受光強度IBと、の差分が大きいときには、現像工程の前後で消費されたトナー(現像ローラ51から感光体ドラム1Yに移行したトナー量である。)が多いことになるため、現像効率が大きいことになる。そのため、このようなときであって、現像効率が過多となっている場合には、現像バイアス(ピーク・ツー・ピーク電圧Vppである。)が小さくなるように電源部81を制御して、現像ポテンシャル(現像領域における電界の大きさである。)を小さくする。これに対して、図10(B)に示すように、第1光学センサ75によって検知される受光強度IAと、第2光学センサ76によって検知される受光強度IBと、の差分が小さいときには、現像工程の前後で消費されたトナーが少ないことになるため、現像効率が小さいことになる。そのため、このようなときであって、現像効率が過少となっている場合には、現像バイアス(ピーク・ツー・ピーク電圧Vppである。)が大きくなるように電源部81を制御して、現像ポテンシャルを大きくする。
このような制御をおこなうことにより、現像効率を適正化かつ安定化することができる。
また、現像ローラ51の外周面における凹凸のばらつきによって、現像ローラ51の回転周期に一致した現像効率の周期的な変化が生じてしまうような場合、2つの光学センサ75、76の受光強度の差分が周期的に変化することになるため、その検知結果に基いて現像ローラ51の回転周期に合わせて現像バイアスを周期的に可変制御することもできる。
さらに、そのような場合に、本実施の形態2においても、2つの光学センサ75、76の受光強度の差分の周期的な変化を検知して、その検知結果に基いて露光部7Yの露光時間のデューティ(潜像ポテンシャル)を周期的に可変することもできる。
そして、これらの制御をおこなうことにより、感光体ドラム1Y上に形成するトナー像に周期的な画像濃度ムラをさらに生じにくくすることができる。
さらに、そのような場合に、本実施の形態2においても、2つの光学センサ75、76の受光強度の差分の周期的な変化を検知して、その検知結果に基いて露光部7Yの露光時間のデューティ(潜像ポテンシャル)を周期的に可変することもできる。
そして、これらの制御をおこなうことにより、感光体ドラム1Y上に形成するトナー像に周期的な画像濃度ムラをさらに生じにくくすることができる。
以上説明したように、本実施の形態2でも、前記実施の形態1と同様に、画像領域における現像ローラ51(現像剤担持体)の外周面に光を照射して凹部51a1で反射した光と凸部で反射した光とを受光する光学センサ75、76を設けているため、現像ローラ51の外周面に形成した凹凸(凹部51a1及び凸部)の大きさがばらついていても、感光体ドラム1Y(像担持体)上に形成するトナー像に周期的な画像濃度ムラを生じにくくすることができる。
実施の形態3.
図11及び図12にて、この発明の実施の形態3について詳細に説明する。
図11は、実施の形態3における現像ローラ51とその近傍とを示す概略図であって、前記実施の形態1における図6に相当する図である。本実施の形態3における画像形成装置は、現像ローラ51の非画像領域に設けた特定部51a21、51a22を検知手段78、79によって現像ローラ51の回転周期の基準点として検知している点が、前記各実施の形態のものとは相違する。
図11及び図12にて、この発明の実施の形態3について詳細に説明する。
図11は、実施の形態3における現像ローラ51とその近傍とを示す概略図であって、前記実施の形態1における図6に相当する図である。本実施の形態3における画像形成装置は、現像ローラ51の非画像領域に設けた特定部51a21、51a22を検知手段78、79によって現像ローラ51の回転周期の基準点として検知している点が、前記各実施の形態のものとは相違する。
本実施の形態3における画像形成装置100(プロセスカートリッジ6Y)も、前記各実施の形態のものと同様に、光学センサ75が設置されていて、光学センサ75を用いて露光部7Yの書込デューティの可変制御をおこなっている。
ここで、本実施の形態3における現像ローラ51は、その周方向の位置を特定する特定部51a21、51a22が非画像領域である基部51a2に形成されている。さらに、その特定部51a21、51a22を現像ローラ51の回転周期の基準点として検知する検知手段78、79が設けられている。そして、検知手段78、79で検知された現像ローラ51の回転周期に合わせて、露光部7Yにおける露光時間のデューティを周期的に可変している。
ここで、本実施の形態3における現像ローラ51は、その周方向の位置を特定する特定部51a21、51a22が非画像領域である基部51a2に形成されている。さらに、その特定部51a21、51a22を現像ローラ51の回転周期の基準点として検知する検知手段78、79が設けられている。そして、検知手段78、79で検知された現像ローラ51の回転周期に合わせて、露光部7Yにおける露光時間のデューティを周期的に可変している。
詳しくは、図11(A)のものは、現像ローラ51の非画像領域である基部51a2に、特定部としての光吸収部51a21が形成されている。この光吸収部51a21は、光反射性を有する基部51a2に対して光吸収性を有するものであって、例えば基部51a2上に黒塗装を施すことによって形成している。
一方、光吸収部51a21が形成された基部51a2に対向する位置には、光吸収部51a21を現像ローラ51の回転周期の基準点として検知する検知手段としての反射型フォトセンサ78が設けられている。
一方、光吸収部51a21が形成された基部51a2に対向する位置には、光吸収部51a21を現像ローラ51の回転周期の基準点として検知する検知手段としての反射型フォトセンサ78が設けられている。
そして、図12(A)に示すように、現像ローラ51の凹部51a1の深さが回転周期(T)に合わせて変化する状態を部品単位で予め測定しておいて、その周期の基準点となる位置に光吸収部51a21(特定部)を形成する。そして、画像形成装置100に設置されて回転状態の現像ローラ51の光吸収部51a21(特定部)を反射型フォトセンサ78によって検知して、それに基いて露光部7Yの書込デューティの周期的な可変制御の同期をとっている。すなわち、図8(B)の実線で示す露光工程時における書込デューティの周期と、図8(A)に示す現像ローラ51の凹部51a1の深さ変化の周期と、が現像工程時にタイミングが一致するように、露光部7Yが制御されることになる。
これにより、図8(B)の二点鎖線に示すように書込デューティが一定である場合には、図8(C)の破線に示すように感光体ドラム1Y上に形成するトナー像に凹部51a1の深さ変化の周期に対応した画像濃度ムラが生じてしまうのに対して、図8(C)の実線に示すように感光体ドラム1Y上に形成するトナー像の画像濃度を均一化することができる。
これにより、図8(B)の二点鎖線に示すように書込デューティが一定である場合には、図8(C)の破線に示すように感光体ドラム1Y上に形成するトナー像に凹部51a1の深さ変化の周期に対応した画像濃度ムラが生じてしまうのに対して、図8(C)の実線に示すように感光体ドラム1Y上に形成するトナー像の画像濃度を均一化することができる。
また、図11(B)のものは、現像ローラ51の非画像領域である基部51a2に、特定部としての光遮蔽部51a22(現像ギャップよりも小さな突起部である。)が形成されている。一方、光遮蔽部51a22が形成された基部51a2に対向する位置には、光遮蔽部51a22を現像ローラ51の回転周期の基準点として検知する検知手段としての透過型フォトセンサ79が設けられている。
そして、図11(A)のものと同様に、現像ローラ51の光遮蔽部51a22(特定部)を透過型フォトセンサ79(検知手段)によって検知して、それに基いて露光部7Yの書込デューティの周期的な可変制御の同期をとっている。
そして、図11(A)のものと同様に、現像ローラ51の光遮蔽部51a22(特定部)を透過型フォトセンサ79(検知手段)によって検知して、それに基いて露光部7Yの書込デューティの周期的な可変制御の同期をとっている。
以上説明したように、本実施の形態3でも、前記各実施の形態と同様に、画像領域における現像ローラ51(現像剤担持体)の外周面に光を照射して凹部51a1で反射した光と凸部で反射した光とを受光する光学センサ75を設けているため、現像ローラ51の外周面に形成した凹凸(凹部51a1及び凸部)の大きさがばらついていても、感光体ドラム1Y(像担持体)上に形成するトナー像に周期的な画像濃度ムラを生じにくくすることができる。
なお、前記各実施の形態においては、感光体ドラム1Y(像担持体)と現像装置5Y(現像装置主部50)と帯電装置4Yとクリーニング装置2Yとが一体化されたプロセスカートリッジ6Yとして構成されている場合に対して、本発明を適用した。しかし、本発明の適用はこれに限定されることなく、これらの装置1Y、2Y、3Y、5Yの全部又は一部が、それぞれ単体で画像形成装置本体100に対して着脱されるユニットして構成されている場合であっても、当然に本発明を適用することができる。
また、前記各実施の形態において、光学センサ75(又は、第2光学センサ76)をプロセスカートリッジ6Y(又は、現像装置5Y)の構成部品とすることもできる。
そして、これらのような場合にも、前記各実施の形態と同様の効果を得ることができる。
なお、本願において、「プロセスカートリッジ」とは、像担持体を帯電する帯電装置(帯電部)と、像担持体上に形成された潜像を現像する現像装置(現像部)と、像担持体上をクリーニングするクリーニング装置(クリーニング部)とのうち、少なくとも1つと、像担持体とが、一体化されて、画像形成装置本体に対して着脱可能に設置されるユニットと定義する。
また、前記各実施の形態において、光学センサ75(又は、第2光学センサ76)をプロセスカートリッジ6Y(又は、現像装置5Y)の構成部品とすることもできる。
そして、これらのような場合にも、前記各実施の形態と同様の効果を得ることができる。
なお、本願において、「プロセスカートリッジ」とは、像担持体を帯電する帯電装置(帯電部)と、像担持体上に形成された潜像を現像する現像装置(現像部)と、像担持体上をクリーニングするクリーニング装置(クリーニング部)とのうち、少なくとも1つと、像担持体とが、一体化されて、画像形成装置本体に対して着脱可能に設置されるユニットと定義する。
また、前記各実施の形態では、現像装置5Yにおける現像装置主部50に第1搬送経路B1と第2搬送経路B2とを形成して、トナーを長手方向に循環させるように構成したが、現像装置主部50の構成はこれに限定されることない。例えば、現像装置主部50に、トナーを上下方向に撹拌する撹拌パドル(例えば、回転軸部にマイラー等からなる可撓性部材が放射状に形成されたものである。)が設置された撹拌室を設けることもできる。さらに、トナー容器60に、容器側搬送スクリュ62の代わりにトナーを上下方向に撹拌・搬送する撹拌部材を設けて、容器側補給口63及び主部側補給口57を軸方向(長手方向)の複数個所に設けるように構成することもできる。
また、中間転写ベルトの下方にプロセスカートリッジが設置されている場合などであって、現像ローラ51に対して下方の位置でドクターブレード52が当接して、その当接位置から上方の現像領域に向かって現像ローラが回転するように構成された現像装置5Yに対しても、当然に本発明を適用することができる。
そして、これらのような場合にも、前記各実施の形態と同様の効果を得ることができる。
また、中間転写ベルトの下方にプロセスカートリッジが設置されている場合などであって、現像ローラ51に対して下方の位置でドクターブレード52が当接して、その当接位置から上方の現像領域に向かって現像ローラが回転するように構成された現像装置5Yに対しても、当然に本発明を適用することができる。
そして、これらのような場合にも、前記各実施の形態と同様の効果を得ることができる。
また、前記各実施の形態では、現像ローラ51が感光体ドラム1Yに対してギャップをあけて対向するように構成された非接触1成分現像方式の現像装置5Yが設置された画像形成装置100に対して、本発明を適用した。これに対して、現像ローラが感光体ドラムに対してギャップをあけずに対向(当接)するように構成された1成分現像方式の現像装置が設置された画像形成装置に対しても本発明を適用することができる。
また、前記各実施の形態では、金属材料で形成されたドクターブレード52の先端部が凹部51a1に当接するように構成したが、ドクターブレード52の腹部が凹部51a1に当接するように構成することもできるし、ドクターブレード52を樹脂材料で形成することもできる。
さらに、前記各実施の形態では、複数の作像部によって中間転写ベルト8にトナー像が転写されるカラー画像形成装置100に対して、本発明を適用した。これに対して、1つの作像部によって記録媒体にトナー像が転写されるモノクロ画像形成装置に対しても、当然に本発明を適用することができる。
また、前記各実施の形態では、金属材料で形成されたドクターブレード52の先端部が凹部51a1に当接するように構成したが、ドクターブレード52の腹部が凹部51a1に当接するように構成することもできるし、ドクターブレード52を樹脂材料で形成することもできる。
さらに、前記各実施の形態では、複数の作像部によって中間転写ベルト8にトナー像が転写されるカラー画像形成装置100に対して、本発明を適用した。これに対して、1つの作像部によって記録媒体にトナー像が転写されるモノクロ画像形成装置に対しても、当然に本発明を適用することができる。
なお、本発明が前記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、前記各実施の形態の中で示唆した以外にも、前記各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は前記各実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。
1Y 感光体ドラム(像担持体)、
5Y 現像装置、
6Y、6M、6C、6K プロセスカートリッジ、
7Y 露光部(書込み部)、
51 現像ローラ(現像剤担持体)
51a ローラ部、
51a1 凹部(溝部)、 51a2 基部(凸部)、
51a21 光吸収部(特定部)、 51a22 光遮蔽部(特定部)、
52 ドクターブレード(現像剤規制部材)、
53 供給ローラ(現像剤供給部材)、
75 光学センサ(第1光学センサ)、
75a 発光素子、 75b 受光素子、
76 第2光学センサ、
78 反射型フォトセンサ(検知手段)、
79 透過型フォトセンサ(検知手段)、
100 画像形成装置本体(装置本体)、
T トナー。
5Y 現像装置、
6Y、6M、6C、6K プロセスカートリッジ、
7Y 露光部(書込み部)、
51 現像ローラ(現像剤担持体)
51a ローラ部、
51a1 凹部(溝部)、 51a2 基部(凸部)、
51a21 光吸収部(特定部)、 51a22 光遮蔽部(特定部)、
52 ドクターブレード(現像剤規制部材)、
53 供給ローラ(現像剤供給部材)、
75 光学センサ(第1光学センサ)、
75a 発光素子、 75b 受光素子、
76 第2光学センサ、
78 反射型フォトセンサ(検知手段)、
79 透過型フォトセンサ(検知手段)、
100 画像形成装置本体(装置本体)、
T トナー。
Claims (9)
- 所定方向に走行する像担持体と、
前記像担持体上に露光光を照射して当該像担持体上に潜像を形成する露光部と、
トナーが内部に収容されるとともに、前記像担持体上に形成された潜像を現像してトナー像を形成する現像装置と、
を備え、
前記現像装置は、
前記像担持体に対して対向して、所定方向に回転するとともに、その外周面に複数の凹部が形成された現像剤担持体と、
前記現像剤担持体の外周面に当接して当該現像剤担持体上に担持される現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、
を具備し、
画像領域における前記現像剤担持体の外周面に光を照射して前記凹部で反射した光と前記凹部以外の凸部で反射した光とを受光する光学センサをさらに備えたことを特徴とする画像形成装置。 - 前記光学センサによって受光した光の強度に基いて、前記露光部における露光時間のデューティを可変することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記光学センサは、前記現像剤規制部材の当接位置に対して前記現像剤担持体の回転方向下流側の位置であって、前記像担持体の対向位置に対して前記現像剤担持体の回転方向上流側の位置に、前記光を照射することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の画像形成装置。
- 前記現像装置は、前記現像剤規制部材の当接位置に対して前記現像剤担持体の回転方向上流側の当接位置で前記現像剤担持体にトナーを供給する現像剤供給部材を具備し、
前記光学センサは、
前記現像剤規制部材の当接位置に対して前記現像剤担持体の回転方向下流側の位置であって、前記像担持体の対向位置に対して前記現像剤担持体の回転方向上流側の位置に、前記光を照射する第1光学センサと、
前記像担持体の対向位置に対して前記現像剤担持体の回転方向下流側の位置であって、前記現像剤供給部材の当接位置に対して前記現像剤担持体の回転方向上流側の位置に、前記光を照射する第2光学センサと、
であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の画像形成装置。 - 前記第1光学センサによって受光した光の強度と前記第2光学センサによって受光した光の強度との差分に基いて、前記現像剤担持体に印加される現像バイアスを可変することを特徴とする請求項4に記載の画像形成装置。
- 前記現像剤担持体の回転周期に合わせて、前記露光部における露光時間のデューティを周期的に可変することを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の画像形成装置。
- 前記現像剤担持体は、その周方向の位置を特定する特定部を非画像領域に具備し、
前記特定部を前記現像剤担持体の回転周期の基準点として検知する検知手段を備え、
前記検知手段で検知された前記現像剤担持体の回転周期に合わせて、前記露光部における露光時間のデューティを周期的に可変することを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれかに記載の画像形成装置。 - トナーが内部に収容されるとともに、像担持体上に形成された潜像を現像してトナー像を形成する現像装置であって、
前記像担持体に対して対向して、所定方向に回転するとともに、その外周面に複数の凹部が形成された現像剤担持体と、
前記現像剤担持体の外周面に当接して当該現像剤担持体上に担持される現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、
画像領域における前記現像剤担持体の外周面に光を照射して前記凹部で反射した光と前記凹部以外の凸部で反射した光とを受光する光学センサと、
を備えたことを特徴とする現像装置。 - 画像形成装置本体に対して着脱可能に設置されるプロセスカートリッジであって、
請求項8に記載の現像装置を備えたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
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