JP2003114577A - 現像器およびこれを備える画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 現像剤の昇温、溶融による画像不良、現像器
の動作不良防止。 【解決手段】 吸熱部が現像容器の内部で冷却対象部材
に接触し、放熱部が画像形成装置を上視した場合の転写
材領域外に配設される冷却手段を設ける。冷却対象部材
はアジテータ、現像スリーブ、現像ブレードの内の少な
くとも1つとする。冷却手段の放熱部に送風手段を設け
る。冷却手段をヒートパイプとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真プロセス
により画像を形成する複写機、プリンタ、ファククシミ
リ等の画像形成装置に適用される現像器に関し、特に、
現像剤を摩擦により帯電する摩擦帯電方式の現像器に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、画像形成装置における画像形成プ
ロセスとしては、給紙部から１枚ずつ給紙してレジスト
ローラでタイミングを合わせて供給した転写紙に対し
て、感光ドラム上に形成されたトナー像を転写し、定着
器の加圧、加熱によりトナー像を永久画像として定着す
るという周知の電子写真プロセスが用いられてきた。ま
た、このような電子写真プロセスの画像形成装置に適用
される現像器としては、摩擦帯電方式の現像器が採用さ
れてきた。

【０００３】摩擦帯電方式の現像器内に蓄えられた磁性
トナーは、アジテータによって攪拌・搬送されて周方向
に磁極パターン（磁力の強弱）が形成された回転現像ス
リーブに吸着し、現像スリーブの長手方向に一様な微小
ギャップを持って配設される磁性材料の現像ブレードに
よってコート量が薄く均一に規制される。このとき、ト
ナーは、攪拌部および微小ギャップ部で摺擦することに
より、摩擦帯電して所定の電荷が付与される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記に説明した摩擦帯
電方式の現像器では、攪拌部や微小ギャップ部のトナー
摺擦箇所で摩擦熱が発生し、発生した摩擦熱は、アジテ
ータや現像スリーブ、現像ブレード等のトナーと摺擦す
る部材に蓄熱される。これらの部材の蓄熱量が、部材表
面から雰囲気空間への放熱量を上回り、部材の温度が上
昇すると、トナーが昇温して帯電性が劣化し、画像濃度
が薄くなる等の画像異常が発生する恐れがあった。更
に、トナーが溶融点以上に昇温して、溶融トナーが現像
スリーブや現像ブレードに融着すると、現像スリーブ上
のトナーコート量が不均一になって濃度ムラや画像スジ
等の画像異常が発生するばかりか、回転駆動負荷が上昇
して現像動作に支障をきたす恐れがあった。

【０００５】近年の画像形成装置の高速・高生産化に伴
い、現像器の駆動速度、連続稼動率も増加する傾向にあ
る。よって、単位時間当たりに発生するトナーの摩擦熱
も増加し、トナーの昇温問題は悪化する傾向にある。更
には、画像形成装置の高速・高生産化に伴い、特に両面
出力時には、定着器を通過した転写紙が再び画像形成部
に供給されるまでの時間が短くなり、定着器によって熱
が付与された転写紙が十分に冷却される前に現像器付近
を通過するために、現像器の雰囲気空間の温度が上昇し
て、アジテータや現像スリーブ、現像ブレードの放熱性
も悪化する傾向にある。

【０００６】本発明は上記問題に鑑みてなされたもので
あり、高速・高生産化を追求した画像形成装置であって
も、アジテータや現像スリーブ、現像ブレードに蓄熱さ
れる摩擦熱を、転写紙の放熱による雰囲気空間の温度上
昇に影響されることなく、効果的に現像器外部に放熱す
ることができ、トナーの昇温や融着により発生する画像
不良や動作不良を防止することが可能な現像器を提供す
ることを目的としたものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】現像剤を収容する現像容
器と、概現像剤を攪拌しながら搬送するアジテータと、
概アジテータで搬送された概現像剤を表面に吸着して回
転する現像スリーブと、概現像スリーブの表面に対して
一様な微小ギャップを設けて配設され、概現像スリーブ
の表面に吸着した概現像剤の吸着量を薄く均一に規制す
るための現像ブレードと、を有する現像器およびこれを
備える画像形成装置において、概現像容器の内部で概ア
ジテータに接触し、概アジテータの熱を吸熱する冷却手
段と、概現像容器の内部で概現像スリーブに接触し、概
現像スリーブの熱を吸熱する冷却手段と、概現像容器の
内部で概現像ブレードに接触し、概現像ブレードの熱を
吸熱する冷却手段の内の少なくとも１つの冷却手段を有
し、概冷却手段の放熱部が、概現像容器の外部で、概画
像形成装置を上視した場合の転写材の搬送領域外に配設
されることを特徴とする現像器およびこれを備える画像
形成装置である。

【０００８】また、概冷却手段の吸熱部は、吸熱部が接
触する部材に対して一体に構成されたことを特徴とする
請求項１に記載の現像器およびこれを備える画像形成装
置である。

【０００９】また、概冷却手段の吸熱部は、吸熱部が接
触する部材に対して別体に構成されたことを特徴とする
請求項１に記載の現像器およびこれを備える画像形成装
置である。

【００１０】また、概冷却手段は、一端を吸熱部として
他端を放熱部としたことを特徴とする請求項１〜３に記
載の現像器およびこれを備える画像形成装置である。

【００１１】また、概冷却手段は、中央を吸熱部として
両端を放熱部としたことを特徴とする請求項１〜３に記
載の現像器およびこれを備える画像形成装置である。

【００１２】また、概冷却手段の全ての放熱部は、互い
に独立しており、概独立した放熱部に対して、冷却風を
吹き付けるための送風手段を配設したことを特徴とする
請求項１〜５に記載の現像器およびこれを備える画像形
成装置である。

【００１３】また、概冷却手段の全ての放熱部は、一体
に連結されており、概一体に連結された放熱部に対し
て、冷却風を吹き付けるための送風手段を配設したこと
を特徴とする請求項１〜５に記載の現像器およびこれを
備える画像形成装置である。

【００１４】また、概送風手段は、概現像器の駆動信号
に同期して送風の制御切換えを行い、概現像器が駆動し
ている間に送風し、概現像器が停止している間に送風を
停止することを特徴とする請求項６，７に記載の現像器
およびこれを備える画像形成装置である。

【００１５】また、概送風手段は、概画像形成装置の画
像形成モードに同期して送風の制御切換えを行い、概画
像形成装置で片面画像出力モードが選択された場合は両
面画像出力モードが選択された場合に対して送風量を低
減させることを特徴とする請求項６〜８に記載の現像器
およびこれを備える画像形成装置である。

【００１６】また、概冷却手段は、ヒートパイプである
ことを特徴とする請求項１〜９に記載の現像器およびこ
れを備える画像形成装置である。

【００１７】

【発明の実施の形態】（実施形態１）図１〜図３を用い
て、本発明の第一の実施形態を説明する。

【００１８】図１は、本発明の画像形成装置であるデジ
タル複写機を示す断面図である。

【００１９】デジタル複写機本体１は、原稿の画像を読
み取るリーダ２と、転写紙に画像を形成するプリンタ３
から構成され、リーダ２には、積載された原稿をリーダ
２の所定位置に順次給送する自動原稿送り装置４が接続
されている。

【００２０】複数枚の原稿束は、自動原稿送り装置４の
原稿積載台４０１上に、先頭ページの画像面を上にして
積載され、原稿給紙ローラ４０２の回転駆動によって、
最上紙から順にリーダ２へ給送される。

【００２１】給紙された原稿は、画像面を下にして原稿
ガラス２０１上に積置され、リーダ２による画像読み取
りが行われる。リーダ２による画像読み取りは、照明ラ
ンプ２０２で原稿を照射し、原稿からの反射光を反射ミ
ラー２０３、２０４、２０５とレンズ２０６を介してイ
メージセンサ２０７内のＣＣＤセンサに結像するという
周知の手法により行われる。このときの読み取り動作と
しては、原稿ガラス２０１上に固定積置された原稿に対
して照明ランプ２０２や反射ミラー２０３等からなるス
キャナユニット２０８を移動させて読み取る動作（原稿
固定読み）と、原稿ガラス２０１上を移動する原稿に対
して固定のスキャナユニット２０８で読み取る動作（原
稿流し読み）の２通りがあり、モードに応じて選択的に
切換えることにより、原稿読み取り時間を短縮して生産
性の向上をはかっている。

【００２２】以上の動作により読み取った複数の画像デ
ータは、全て不図示の大容量メモリ（ハードディスク）
に格納され、メモリに格納された画像データは、デジタ
ル複写機１の不図示の操作部で指定された編集モードに
応じた順序でプリンタ２に出力される。

【００２３】読み取った画像の記録媒体である転写紙
は、プリンタ３内部の右デッキ３０１、左デッキ３０
２、上段カセット３０３、下段カセット３０４、手差し
トレイ３０５に収納されている。給紙ローラ３０６〜３
１０のいずれかが選択的に回転駆動することにより１枚
ずつ順次給紙された転写紙は、レジストローラ３１１で
タイミングを合わせて画像形成部に供給される。画像形
成部では、感光体ドラム３１２が不図示のモータにより
図１に示す矢印の方向に回転しており、一次帯電器３１
３により所望の電位に帯電された後、露光制御部３１４
により画像データに基づく所定のレーザ光の照射を受け
て静電潜像が形成され、現像器５０１により静電潜像が
トナー像として現像される。現像されたトナー像は、転
写帯電器３１６によって、供給された転写紙に転写さ
れ、転写終了後の感光ドラム３１２は、クリーナー装置
３１７により残留トナーが清掃され、前露光ランプ３１
８により残留電荷が消去される。転写終了後の転写紙
は、分離帯電器３１９により感光体ドラム３１２から分
離され、搬送ベルト３２０によって定着ローラ３２１に
送られ、定着ローラによる加圧、加熱を受けてトナー像
が永久画像として定着される。

【００２４】不図示の操作部で片面コピーモードが選択
された場合、トナー像が定着された転写紙は、反転搬送
パス３２２を経由して反転パス３２３に一旦引き込まれ
た後、反転ローラ３２４の逆転により裏面排出パス３２
５を経由してスイッチバック搬送され、排出ローラ３２
６により、画像面を下にして排紙トレイ３２９上に排出
される（フェイスダウン排紙）。

【００２５】一方、不図示の操作部で両面コピーモード
が選択された場合、１面目のトナー像が定着された転写
紙は、反転搬送パス３２２を経由して反転パス３２３に
一旦引き込まれた後、反転ローラ３２４の逆転により再
給紙パス３２７を経由することで、上下が反転した状態
で再び画像形成部に供給され、２面目の画像が形成され
る。両面のトナー画像が定着された転写紙は、ストレー
ト排紙パス３２８を経由して、排出ローラ３２６によ
り、１ページ目を下にして排紙トレイ３２９上に排出さ
れる（フェイスダウン排紙）。

【００２６】図２は、本発明のデジタル複写機１に使用
されている現像器５０１を示す断面図である。

【００２７】図２の現像器５０１において、トナーの攪
拌・搬送動作を説明する。現像器５０１の上部には、現
像器５０１に磁性剤からなるトナーを適宜供給するポッ
パ５０２が配設されている。

【００２８】ポッパ５０２には、装置外より供給される
トナーをならすための攪拌翼５０３と、ホッパ５０２か
ら現像器５０１へのトナー落下を規制するためのマグネ
ットローラ５０４が配設されている。マグネットローラ
５０４は、磁性材よりなるトナーをその表面上に吸着
し、現像器５０１内のトナーセンサ（不図示）の検知信
号に連動して回転駆動する。すなわち、現像器５０１内
のトナー粉面が一定レベルより低下してトナーセンサが
トナー無しを検知すると、マグネットローラ５０４が回
転してポッパ５０２内のトナーが長手方向均一に現像器
５０１内に落下し、現像器５０１のトナー粉面が一定レ
ベルに回復してトナーセンサがトナー有りを検知する
と、マグネットローラ５０４の回転が停止してトナーの
落下が停止する。

【００２９】現像器５０１には、ポッパ５０２から供給
されたトナーを攪拌・搬送するための第１〜３のアジテ
ータ５０５〜５０７と、搬送されたトナーを吸着する現
像スリーブ５０８と、現像スリーブ上に吸着したトナー
のコート量を規制する現像ブレード５０９が配設されて
いる。本発明の現像器の場合、３つのアジテータ５０５
〜５０７は同スピードで回転しており、ポッパ５０２か
ら供給されたトナーは、攪拌を受けながら順次現像スリ
ーブ５０８側に搬送される。現像スリーブ５０８は、内
蔵された磁石により周方向にある一定の磁極パターン
（磁界の強弱）が形成されており、磁力によりトナーを
吸着する。現像ブレード５０９は、磁性材料からなり、
現像スリーブ５０８の一つの磁界ピークに対向する位置
に、現像スリーブ５０８の表面から長手方向に一様な数
百μｍの微少ギャップを保って配設されているため、現
像スリーブ５０８の表面に吸着したトナーは、現像スリ
ーブ５０８と現像ブレード５０９との微小ギャップで、
コート量が薄く均一に規制される。以上の動作により、
トナーは、攪拌部と微小ギャップ部において摺擦による
摩擦帯電を受け、所定の電荷が付与される。現像スリー
ブ５０８表面上の帯電したトナーは、現像スリーブ５０
８に印加されたバイアス電圧によって、感光ドラム３１
２上の潜像部を顕在化する。

【００３０】さて、本発明の現像器５０１には、アジテ
ータ５０５〜５０７、現像スリーブ５０８、現像ブレー
ド５０９の各部材に対してヒートパイプ５１０〜５１４
が配設されている。図２に示すように、ヒートパイプの
吸熱部５１０ａ〜５１４ａは、それぞれアジテータ５０
５〜５０７の回転中心、現像スリーブ５０８の回転中
心、現像ブレード５０９の微小ギャップ近傍に、各部材
と一体に構成されているが、各部材に蓄熱された摩擦熱
を吸熱し、かつ現像性能を阻害しない構成であれば、こ
の位置に限定されるものではなく、また、各部材と別体
に構成したものであっても構わない。

【００３１】図３の現像器の上視図に示すように、各ヒ
ートパイプの放熱部５１０ｂ〜５１４ｂは、現像器５０
１の外部で、かつ、デジタル複写機１の紙搬送領域Ａの
外部に配設されている。これにより、吸熱した摩擦熱
は、前述した両面出力時の転写紙からの放熱の影響を受
けること無く、十分に温度が低く保たれた雰囲気に効率
良く放熱することができる。

【００３２】以上のように、トナー摺擦により発生する
摩擦熱の蓄熱媒体であるアジテータ５０５〜５０７、現
像スリーブ５０８、現像ブレード５０９に接触する位置
に、ヒートパイプの吸熱部５１０ａ〜５１４ａを一体も
しくは別体で配設し、転写紙の熱の影響を受けず環境温
度が十分低く保たれた領域に、ヒートパイプの放熱部５
１０ｂ〜５１４ｂを配設する構成により、摩擦熱を効率
的に放熱することができ、トナーの昇温や融着による画
像不良や動作不良を防止することが可能となる。

【００３３】（実施形態２）図４に示すように、実施形
態１で説明したヒートパイプの放熱部５１０ｂ〜５１４
ｂに放熱フィン５１５〜５１９を設け、放熱フィンに対
してファン５２０等の送風手段により風を当てることに
より、アジテータ５０５〜５０７、現像スリーブ５０
８、現像ブレード５０９に蓄熱された熱を更に効果的に
放熱することができる。この場合、ファン５２０は、摩
擦熱が発生している現像器動作中に駆動をＯＮし、摩擦
熱が発生していない現像器停止中に駆動をＯＦＦすると
いった現像器の駆動動作に連動した駆動制御切換えを行
ったり、転写紙の放熱の影響がない片面出力中は、転写
紙の放熱の影響がある両面出力中よりも回転数を落とす
といった選択されたコピーモードに連動した駆動制御切
換えを行うことにより、ファンの消費電力を必要最低限
に抑えることができてより効果的である。

【００３４】（実施形態３）実施形態１においては、ヒ
ートパイプ５１０〜５１４の一端を吸熱部とし、他端を
放熱部とする構成にしたが、本発明はこれに限定される
ものではない。

【００３５】例えば、図５に示すように、ヒートパイプ
５１０〜５１４の中央部をアジテータ５０５〜５０７、
現像スリーブ５０８、現像ブレード５０９に接触させた
吸熱部として、両端部５１０ｂ〜５１４ｂ、５１０ｃ〜
５１４ｃを放熱部にする構成にすれば、アジテータ５０
５〜５０７、現像スリーブ５０８、現像ブレード５０９
の長手方向の温度勾配をより低減して均熱化をはかるこ
とができ、より長手方向に均一な画質を得ることが可能
となる。

【００３６】（実施形態４）図６に示すように、実施形
態３で説明したヒートパイプの両端の放熱部５１０ｂ〜
５１４ｂ、５１０ｃ〜５１４ｃにそれぞれ放熱フィン５
１５ａ〜５１９ａ、５１５ｂ〜５１９ｂを設け、放熱フ
ィン５１５ａ〜５１９ａ、５１５ｂ〜５１９ｂに対して
ファン５２０ａ、５２０ｂ等の送風手段により風を当て
ることにより、アジテータ５０５〜５０７、現像スリー
ブ５０８、現像ブレード５０９に蓄熱された熱を更に効
果的に放熱することができる。この場合も、実施形態２
で説明したようなファンの駆動制御切換えを行えば、フ
ァンの消費電力を必要最低限に抑えることができ、より
効果的であることは言うまでもない。

【００３７】（実施形態５）実施形態２、４において
は、各ヒートパイプ５１０〜５１４の片端もしくは両端
に独立した放熱フィン５１５〜５１９を設けたが、本発
明はこれに限定されるものではない。

【００３８】図７に示すように、デジタル複写機の紙搬
送領域外に、全てのヒートパイプ５１０〜５１４の端部
に連結するヒートシンク５２１を設け、ヒートシンク５
２１に対してファン５２２等の送風手段により風を当て
る構成にしても、同様な効果が得られることはいうまで
もない。

【００３９】また、この場合も、実施形態２で説明した
ようなファンの駆動制御切換えを行えば、ファンの消費
電力を必要最低限に抑えることができ、より効果的であ
ることは言うまでもない。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、トナー摺擦により
発生する摩擦熱の蓄熱媒体であるアジテータ、現像スリ
ーブ、現像ブレードに対してヒートパイプの吸熱部を一
体または別体で配設し、転写紙の熱の影響を受けず環境
温度が十分低く保たれた領域にヒートパイプの放熱部を
配設する構成により、摩擦熱を効率的に放熱することが
可能となった。

【００４１】また、ヒートパイプの放熱部に放熱フィン
またはヒートシンクを設け、放熱フィンまたはヒートシ
ンクに対してファン等の送風手段により風を当て、更
に、摩擦熱の発生量に応じてファンの駆動制御切換えを
行うことにより、ファンの消費電力を必要最低限に抑え
つつ、アジテータ、現像スリーブ、現像ブレードに蓄熱
された熱をより一層効果的に放熱することが可能となっ
た。

【００４２】以上により、高速・高生産性を追求した画
像形成装置の場合であっても、トナーの昇温劣化による
画像濃度低下等の画像異常や、トナーの溶融・融着によ
る画像濃度ムラや画像スジ等の画像異常、現像動作を防
止することが可能な高品質な画像形成装置を提供するこ
とが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のデジタル複写機を示す断面図。

【図２】本発明の現像器を示す断面図。

【図３】本発明の実施形態１の現像器を示す上視図。

【図４】本発明の実施形態２の現像器を示す上視図。

【図５】本発明の実施形態３の現像器を示す上視図。

【図６】本発明の実施形態４の現像器を示す上視図。

【図７】本発明の実施形態５の現像器を示す上視図。

【符号の説明】 １ デジタル複写機 ５０１ 現像器 ５０２ ホッパ ５０５〜５０７ アジテータ ５０８ 現像スリーブ ５０９ 現像ブレード ５１０〜５１４ ヒートパイプ ５１５〜５１９ 放熱フィン ５２０ ファン ５２１ ヒートシンク ５２２ ファン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０３Ｇ 21/20 Ｇ０３Ｇ 21/00 ３７２ Ｆターム(参考） 2H027 ED08 ED30 EF06 EF13 JB12 JB16 JB23 JB24 JC06 2H028 BA06 BA09 BB02 BD03 2H077 AA12 AA15 AA34 AB03 AB14 AB18 AC03 AD02 AD06 AD13 AD17 DB18 DB21 DB25 GA04

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 現像剤を収容する現像容器と、 概現像剤を攪拌しながら搬送するアジテータと、 概アジテータで搬送された概現像剤を表面に吸着して回
   転する現像スリーブと、 概現像スリーブの表面に対して一様な微小ギャップを設
   けて配設され、概現像スリーブの表面に吸着した概現像
   剤の吸着量を薄く均一に規制するための現像ブレード
   と、 を有する現像器およびこれを備える画像形成装置におい
   て、 概現像容器の内部で概アジテータに接触し、概アジテー
   タの熱を吸熱する冷却手段と、 概現像容器の内部で概現像スリーブに接触し、概現像ス
   リーブの熱を吸熱する冷却手段と、 概現像容器の内部で概現像ブレードに接触し、概現像ブ
   レードの熱を吸熱する冷却手段の内の少なくとも１つの
   冷却手段を有し、 概冷却手段の放熱部が、概現像容器の外部で、概画像形
   成装置を上視した場合の転写材の搬送領域外に配設され
   ることを特徴とする現像器およびこれを備える画像形成
   装置。
2. 【請求項２】 概冷却手段の吸熱部は、吸熱部が接触す
   る部材に対して一体に構成されたことを特徴とする請求
   項１に記載の現像器およびこれを備える画像形成装置。
3. 【請求項３】 概冷却手段の吸熱部は、吸熱部が接触す
   る部材に対して別体に構成されたことを特徴とする請求
   項１に記載の現像器およびこれを備える画像形成装置。
4. 【請求項４】 概冷却手段は、一端を吸熱部として他端
   を放熱部としたことを特徴とする請求項１〜３に記載の
   現像器およびこれを備える画像形成装置。
5. 【請求項５】 概冷却手段は、中央を吸熱部として両端
   を放熱部としたことを特徴とする請求項１〜３に記載の
   現像器およびこれを備える画像形成装置。
6. 【請求項６】 概冷却手段の全ての放熱部は、互いに独
   立しており、 概独立した放熱部に対して、冷却風を吹き付けるための
   送風手段を配設したことを特徴とする請求項１〜５に記
   載の現像器およびこれを備える画像形成装置。
7. 【請求項７】 概冷却手段の全ての放熱部は、一体に連
   結されており、 概一体に連結された放熱部に対して、冷却風を吹き付け
   るための送風手段を配設したことを特徴とする請求項１
   〜５に記載の現像器およびこれを備える画像形成装置。
8. 【請求項８】 概送風手段は、概現像器の駆動信号に同
   期して送風の制御切換えを行い、 概現像器が駆動している間に送風し、 概現像器が停止している間に送風を停止することを特徴
   とする請求項６，７に記載の現像器およびこれを備える
   画像形成装置。
9. 【請求項９】 概送風手段は、概画像形成装置の画像形
   成モードに同期して送風の制御切換えを行い、 概画像形成装置で片面画像出力モードが選択された場合
   は両面画像出力モードが選択された場合に対して送風量
   を低減させることを特徴とする請求項６〜８に記載の現
   像器およびこれを備える画像形成装置。
10. 【請求項１０】 概冷却手段は、ヒートパイプであるこ
    とを特徴とする請求項１〜９に記載の現像器およびこれ
    を備える画像形成装置。