JP2005148102A - 現像装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 現像装置内で発生する熱による現像剤への劣化、融着等の影響を防止して、画質を高品位、均質、安定に維持できる現像装置を提供する。
【解決手段】 現像剤を担持する現像スリーブに現像剤を担持して像担持体と対向した現像領域へ搬送する現像装置において、現像装置内の現像剤に熱の影響をおよぼす予め定めた熱発生部と、前記熱発生部以外の現像装置内の非熱発生部と、前記熱発生部と前記非熱発生部とを離間させる離間部とを備えたことを特徴とする現像装置。
【選択図】 図２

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等に用いられる現像装置および該現像装置を適用した画像形成装置に関する。

画像形成装置として、像形成体上に静電潜像を形成する潜像形成部、トナー像を形成する現像装置、像形成体上のトナー像を転写紙に転写する転写器を設け、さらに転写紙上のトナー像を定着する定着装置、転写後の像形成体をクリーニングするクリーニング装置を設けた装置が知られ、また、この画像形成装置に使用される現像装置として、像形成体上の静電潜像を現像してトナー像を形成する装置が知られている。

近年、画像形成装置において、省電力化、カラー化、高速処理化等が進んできている。先ず、省電力化では、定着部における定着温度を下げるために、軟化点の低い現像剤が用いられ、また、タンデムタイプの画像形成装置のカラー化と高速処理化では、タンデムタイプとするため現像装置の小型化と高速処理化の対応が必要となってきて、小型な現像装置の各回転部材を高速で回転させるため高温になりやすい。また、前述のように軟化点の低い現像剤を使用して、現像装置内の軸受部等が高速回転すると摩擦熱が発生して、現像剤が現像スリーブ等へ融着されやすく、現像剤の劣化も生じやすいという問題があった。

そこで、現像装置として、冷却機能を備えた現像剤供給ローラが、現像スリーブに当接することで、現像スリーブの表面を冷却して温度上昇を防止する技術が開示されている（特許文献１参照）。
特開２００１−５２８０号公報

しかしながら、現像剤供給ローラを冷却する冷却機能を備えると構造が複雑となり、さらに冷却された現像剤供給ローラより現像スリーブを冷却すると、冷却効率が悪いという問題がある。

本発明は上記の課題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、現像装置内の温度上昇を防止して、現像剤が現像装置内の部材に融着するのを防ぎ、また現像剤が熱ダメージを受けるのを防止し、画質を高品位、均質、安定に維持できる現像装置および、該現像装置を適用した画像形成装置を提供することにある。

上記の目的は下記のいずれかの手段により達成される。

（１）現像剤を担持する現像スリーブに現像剤を担持して像担持体と対向した現像領域へ搬送する現像装置において、現像装置内の現像剤に熱の影響をおよぼす予め定めた熱発生部と、前記熱発生部以外の現像装置内の非熱発生部と、前記熱発生部と前記非熱発生部とを離間させる離間部と、を備えたことを特徴とする現像装置。

（２）（１）に記載の現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

以上のように構成したので下記のような効果を奏する。

請求項１に記載の発明によれば、現像装置内の現像剤に熱の影響をおよぼす予め定めた熱発生部と、熱発生部以外の現像装置内の非熱発生部と、熱発生部と非熱発生部とを離間させる離間部とを備えたので、熱発生部の熱が非熱発生部に伝わるのを阻止し、現像装置内の現像剤が熱により劣化、現像剤が現像スリーブ等に融着するのを防止して、画質を高品位、均質、安定に維持できるようになった。

請求項２に記載の発明によれば、熱発生部は、現像装置内に形成した回転部材の回転による摩擦熱が発生する軸受部を含むので、軸受部の熱が非熱発生部に伝わるのを阻止できるようになった。

請求項３に記載の発明によれば、軸受部は、少なくとも現像スリーブ、攪拌部材、搬送スクリュー、現像剤供給ローラの軸受の１つであるので、前述の各部材での軸受部で発生する熱の影響を阻止できるようになった。

請求項４に記載の発明によれば、非熱発生部は、少なくとも現像スリーブの現像剤担持部分、現像剤収納室の１つを含むので、現像スリーブの現像剤吸着部、現像剤収納室での熱による現像剤の影響を防止できるようになった。

請求項５に記載の発明によれば、離間部は、少なくとも一部に空間領域を有するので、離間部は、空気の熱伝導が金属等に比べ低いので、熱発生部の熱が非熱発生部に伝わり難くなった。

請求項６に記載の発明によれば、冷却風を発生させて離間部を冷却する冷却手段を備え、離間部を空冷するので、熱発生部の熱が離間部で冷却され非熱発生部に伝わり難くなった。

請求項７に記載の発明によれば、離間部をファンにより強制冷却するので、冷却が確実となった。

請求項８に記載の発明によれば、現像剤が現像装置の外部に漏れるのを阻止するリング状のシール部材を回転部材の軸の両側端近傍に設け、該シール部材は超高分子ポリエチレンの材質または現像剤を吸着する磁気を帯びた材料であるので、軸の周囲より現像剤が外部に飛散するのを防止できるようになった。

請求項９に記載の発明によれば、前述の効果を有する現像装置を備えた画像形成装置となった。

最初に、実施の形態に使用する現像剤について説明する。現像剤として、１成分現像剤でも２成分現像剤でもよい。２成分現像剤としては、非磁性トナーと磁性キャリアを含有し、体積平均粒径が３〜９μｍの重合トナーが用いられる。重合トナーを用いることにより、高解像力であり、濃度が安定しかぶりの発生が極めて少ない画像形成装置が可能となる。又、重合トナーは次のような製造方法により製造される。即ち、トナー用バインダー樹脂の生成とトナー形状とがバインダー樹脂の原料モノマー又はプレポリマーの重合及びその後の化学的処理により形成されて得られる。より具体的には、懸濁重合又は乳化重合等の重合反応と必要によりその後に行われる粒子同士の融着工程を経て得られ、重合トナーでは、原料モノマー又はプレポリマーを水系で均一に分散した後に重合させトナーを製造することから、トナーの粒度分布及び形状の均一な球形トナーが得られる。

次に、本発明の実施の形態に係わる現像装置と、この現像装置を適用した画像形成装置について説明するが、この実施の形態に限定されるものではない。

図１は本発明の実施の形態に係わる画像形成装置の構成を示す断面図である。なお、画像形成装置は正面より見て左右方向をＸ方向、上下方向をＹ方向、前後方向をＺ方向とすることにする。

図１において、像担持体１は、ドラム状をした像担持体であってマイナス帯電する有機半導体層としてフタロシアニン顔料をポリカーボネイトに分散したものを接地された金属製のシリンダ状の基板上に塗布してあり、矢示方向に駆動回転される。帯電手段２は、回転する像担持体１の周囲を所定の極性・電位に一様に帯電処理するスコロトロン帯電手段である。像露光手段３はレーザビームを出射して像担持体１の一様に帯電した表面を走査露光し、静電潜像を形成する。現像装置４は像担持体１に対向して回転する現像スリーブ４８により像担持体１上にトナーを搬送する。なお、現像装置４の上方には現像剤Ｊ（単にトナーともいう）を蓄えるトナーホッパ５が設けられ、所定量の現像剤Ｊがトナーホッパ５から現像装置４に補給される。転写極８１は転写極で像担持体１上のトナー像の転写紙上への転写を行う。また、分離極８２は分離極で転写紙の像担持体１からの分離を促す。

給紙部より給紙された転写紙Ｐは、レジストローラ２１によって像担持体１上に形成されたトナー像と同期して給紙がなされ、転写ニップ部において転写極８１によってトナー像の転写を受ける。転写ニップ部を通過した転写紙Ｐは、像担持体１の面から分離極８２によって分離され、搬送ベルト２２によって定着装置２３へ搬送される。定着装置２３は内部にヒータを配置した加熱ローラ２３ａと加圧ローラ２３ｂとより成り、トナー像を保持した転写紙Ｐは加熱ローラ２３ａと加圧ローラ２３ｂとの間で加熱・加圧がなされて定着し、トナー像が定着された転写紙Ｐは排紙ローラ２４によって機外の排紙トレイ上に排出される。一方、転写紙Ｐへのトナー像の転写後の像担持体１の表面はクリーニング装置９により転写残トナーの清掃が行われる。

次に、前述の現像装置４について詳しく説明する。図２は図１における現像装置の構成を示す各回転部材を通る断面を示す断面平面図（ａ）と断面ＡＡの断面側面図（ｂ）である。

図２において、現像装置４は、現像装置本体４０、攪拌部材４４、搬送スクリュー４５、４６、現像剤供給部材４７、現像スリーブ４８、現像剤収納室４２１、モータ４０４、歯車列４０３、４０２等で構成されている。現像装置本体４０は、現像装置４の骨格、外壁を形成し、実施の形態では３つに大きく分けられ、Ｚ方向に、前部４０ａ、中央部４０ｂ及び後部４０ｃの順で配置されている。先ず、前部４０ａは、Ｚ方向より見て、現像装置本体４０の前側にあり、各軸受部４４ｂ、４５ｂ、４６ｂ、４７ｂ、４８ｂを保持している。また、中央部４０ｂは、攪拌部材４４、搬送スクリュー４５、４６、現像剤供給部材４７、現像スリーブ４８、現像剤収納室４２１等を内蔵している。なお、現像剤収納室４２１は、現像剤Ｊを収納する収納室である。

さらに、後部４０ｃは、Ｚ方向より見て現像装置本体４０の後側にあり、各軸受部４４ｂ、４５ｂ、４６ｂ、４７ｂ、４８ｂ及び歯車列４０２を保持している。

また、現像装置４は、熱発生部４１、非熱発生部４２、離間部４３の３つのブロックに分かれている。熱発生部４１は、熱発生により現像剤Ｊに熱の影響をおよぼす予め定めた現像装置内の熱の発生する部分である。この実施の形態では２カ所に分かれており、１カ所は現像装置本体の前部４０ａと前部４０ａに配置された各軸受部であり、他の一箇所は現像装置本体の後部４０ｃと後部４０ｃに配置した各軸受部、歯車列４０２である。なお、モータ４０４、歯車列４０３、結合部４０５も熱発生部に含める。非熱発生部４２は熱発生部以外の部分であり、実施の形態では現像装置本体４０の中央部４０ｂ、攪拌部材４４、搬送スクリュー４５、４６、現像剤供給部材４７、現像スリーブ４８が含まれる。離間部４３は、現像装置内の熱発生部４１と非熱発生部４２とを離間させる部分でり、実施の形態では、離間部４３は、前部４３ａと後部４３ｂの２箇所にある。前部４３ａと後部４３ｂにはそれぞれ一部に空間領域４３１ａ、４３１ｂを設け、空気の熱伝導率が低いことを利用して熱発生部の熱が非熱発生部に伝わり難くしている。なお、離間部４３には攪拌部材４４、搬送スクリュー４５、４６、現像剤供給部材４７、現像スリーブ４８の各軸の一部が露出して、この露出部分で熱を放熱させている（冷却手段）。

攪拌部材４４は略平行に傾いて取り付けられた複数の板状部材が軸４４ａに固設され、軸４４ａの回りに回転して現像剤Ｊを攪拌する。また、搬送スクリュー４５は軸４５ａを中心に回転し、同様に、搬送スクリュー４６は軸４６ａを中心に回転してそれぞれ現像剤Ｊを搬送する。また、現像剤供給部材４７は、軸４７ａを中心に回転し現像剤Ｊを現像スリーブ４８に供給している。また、現像スリーブ４８は、現像剤Ｊを担持し、軸４８ａを中心に回転して像担持体１と対向した現像領域へ現像剤Ｊを搬送する。また、現像剤薄層化部材４９（図１）は、現像スリーブ４８に担持した現像剤Ｊを薄層化する部材である。

シール部材Ｓは、各軸の周囲より現像剤Ｊが現像装置４の外部に漏れるのを防止する円盤状のシール部材であり、材質が超高分子ポリエチレン、または現像剤Ｊを吸着する磁気を帯びたシール部材であり、各軸の両端に取り付けられている。

ここで作用を説明する。モータ４０４が回転すると、歯車列４０３、結合部４０５、歯車列４０２を介して、攪拌部材４４、搬送スクリュー４５、４６、現像剤供給部材４７、現像スリーブ４８が駆動する。一方、現像剤Ｊがトナーホッパ７より現像装置４に供給される。現像剤Ｊは攪拌部材４４により攪拌され、搬送スクリュー４５、４６により搬送され、さらに現像剤Ｊは現像剤供給部材４７により現像スリーブ４８に供給される。現像剤Ｊは現像スリーブ４８により像担持体１に供給される。この間、攪拌部材４４、搬送スクリュー４５、４６、現像剤供給部材４７、現像スリーブ４８の回転により、各軸受部では摩擦熱が発生する。摩擦熱は非熱発生部４２に熱伝導されようとするが、離間部４３があるので断熱される。さらに、各軸４４ａ、４５ａ、４６ａ、４７ａ、４８ａの一部は離間部４３に有り、この軸で放熱され非熱発生部４２に熱伝導されようとするを防止し、非熱発生部４２は熱によるダメージを受けなくなり、現像剤Ｊの熱による劣化、熱による攪拌部材４４、搬送スクリュー４５、４６、現像剤供給部材４７、現像スリーブ４８への融着を防止でき、画質を高品位、均質、安定に維持できるようになる。

（実施の形態２）
実施の形態２は、熱を強制空冷させるものであり、実施の形態１と機構的に同じ部分は同一符号を付け、異なる部分を中心に説明する。図３は図１における他の現像装置の構成を示す回転部材での断面を示す断面平面図（ａ）と断面ＡＡの断面側面図（ｂ）である。

図３において、冷却手段５はダクト５１とファン５２で構成され、離間部４３の熱をダクト５１とファン５２により吸引して画像形成装置の外部に排気する。

実施の形態１の作用と異なる部分のみ説明すると、各軸受部から摩擦熱が発生する。熱発生部４１の熱は非熱発生部４２に熱伝導されようとするが、離間部４３があるので熱が遮断される。さらに、離間部４３の熱はダクト５１とファン５２により吸引して画像形成装置の外部に排気する。したがって非熱発生部４２は熱によるダメージを受けなくなり、熱による現像剤Ｊの影響を防止でき、画質を高品位、均質、安定に維持できるようになった。

なお、熱発生部は、熱が発生する部分であり、且つ現像装置内の現像剤Ｊに熱の影響をおよぼす予め定めた部分である。実施の形態では、熱発生部として熱発生部４１ａ、４１ｂを定めたが、これに限定されるものではない。例えば、熱発生部として、現像スリーブの両端の軸受部のみと定めてもよい。また、熱発生部として、実施の形態に、歯車列４０３、モータ４０４、結合部４０５を含めると、モータ４０４による発熱の影響を防止できる。また、熱発生部として、現像スリーブの両端の軸受部のみとしてもよく、実施の形態で熱発生部４１ｂのみと定めてもよい。

本発明の実施形態に係わる画像形成装置の構成を示す断面図である。 図１における現像装置の構成を示す各回転部材を通る断面を示す断面平面図（ａ）と断面ＡＡの断面側面図（ｂ）である。 図１における他の現像装置の構成を示す回転部材での断面を示す断面平面図（ａ）と断面ＡＡの断面側面図（ｂ）である。

符号の説明

４ 現像装置
４０ 現像装置本体
４１ 熱発生部
４２ 非熱発生部
４２１ 現像剤収納室
４３ 離間部
４３１ 空間領域
４８ 現像スリーブ
５ 冷却手段

Claims (9)

1. 現像剤を担持する現像スリーブに現像剤を担持して像担持体と対向した現像領域へ搬送する現像装置において、
   現像装置内の現像剤に熱の影響をおよぼす予め定めた熱発生部と、
   前記熱発生部以外の現像装置内の非熱発生部と、
   前記熱発生部と前記非熱発生部とを離間させる離間部と、
   を備えたことを特徴とする現像装置。
2. 前記熱発生部は、現像装置内に形成した回転部材の回転による摩擦熱が発生する軸受部を含むことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記軸受部は、少なくとも現像スリーブ、攪拌部材、搬送スクリュー、現像剤供給ローラの軸受の１つであることを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
4. 前記非熱発生部は、少なくとも前記現像スリーブの現像剤担持部分、現像剤収納室の１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
5. 前記離間部は、少なくとも一部に空間領域を有することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
6. 冷却風を発生させて前記離間部を冷却する冷却手段を備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の現像装置。
7. 前記冷却手段は、前記離間部をファンにより強制冷却することを特徴とする請求項６に記載の現像装置。
8. 現像剤が現像装置の外部に漏れるのを阻止するリング状のシール部材を前記回転部材の軸の両側端近傍に設け、該シール部材は超高分子ポリエチレンの材質または現像剤を吸着する磁気を帯びた材料であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の現像装置。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載の現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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