JP2008180854A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】規制ローラを用いた現像装置において、規制ローラにおける現像剤との摩擦熱の発生を抑え、トナーの融着等を防止する。
【解決手段】画像形成中は規制ローラ２を停止させ、画像形成終了後に、規制ローラ２を所定角度回転させて、規制ローラ２の、現像ローラ１と対向していた部分を冷却手段５の熱伝導部材５１に接触させ、規制ローラ２の、現像剤との摩擦によって温度上昇した部分を冷却する。
【選択図】図１

Description

本発明は現像装置に関し、より詳細には現像剤量規制ローラを備えた現像装置に関するものである。

ファクシミリやプリンタ、複写機などの画像形成装置における現像方式には大きく分けて、磁性トナーや非磁性トナーを用いた一成分系現像方式と、磁性キャリアとトナーを用いた二成分現像方式とがある。一成分系現像方式は、キャリアを用いないため現像装置の小型軽量化が図れ、またキャリア交換といったメンテナンスが不要となることから、低速の小型複写機やプリンター、複写機を中心に用いられている。また二成分現像方式は、各種環境下におけるトナー帯電特性の安定性や、ハーフトーンの再現性などの点に優れこれまでから広く用いられている。

一成分現像方式及び二成分現像方式ともに、像担持体と現像剤担持体とが対向する現像部へ搬送される現像剤量を制御する必要がある。現像剤量を制御する方法としては、ブレード形状の現像剤量規制部材を現像剤担持体に圧接又は近接させて現像部へ搬送される現像剤量を制御する方法が従来は用いられていた。

しかしブレードによって現像部に搬送される現像剤量を制御すると、現像剤の凝集物や固着が生じることがあり、延いては濃度ムラや縦スジといった画像不良を招くことがあった。

そこで、現像剤量規制部材としてブレードに代えてローラを用いることが提案されている。現像剤量規制部材として規制ローラを用いると、前記不具合は解消されるものの現像剤担持体と規制ローラとの摩擦によって摩擦熱が生じ、現像剤担持体や規制ローラの表面にトナーが融着するという新たな問題が生じるおそれがある。

特許文献１では、規制ローラを冷却手段によって冷却し、前記の摩擦熱による温度上昇を抑える技術が提案されているが、かかる技術だけでは摩擦熱を十分には抑えることは難しい。
特開２００２−１６９３７５号公報

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、規制ローラを用いた現像装置において、規制ローラにおける摩擦熱の発生を抑え、トナーの融着等を確実に防止することにある。

本発明によれば、像担持体と対向する現像部に現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、現像部に搬送される現像剤量を規制する、回転自在の規制ローラと、この規制ローラの表面に接触して冷却する冷却手段とを備えた現像装置において、画像形成時は前記規制ローラを停止させ、非画像形成時に前記規制ローラを回転させることを特徴とする現像装置が提供される。

ここで、高温部を効果的に冷却する観点から、画像形成終了後に、規制ローラの、現像剤担持体と対向していた部分が冷却手段と接触する位置まで、規制ローラを回転させるようにしてもよい。あるいは規制ローラの、現像剤担持体と対向する部分又はその近傍の温度を検知する温度検知手段をさらに設け、画像形成終了後、前記温度検知手段によって検知される温度が所定温度以下となるまで規制ローラを回転させるようにしてもよい。

また、規制ローラと現像剤担持体との間及びその近傍に滞留する現像剤を撹拌部へ戻す観点から、現像剤担持体と規制ローラの対向部分において、現像剤担持体の回転方向と反対方向に規制ローラを回転させるのが好ましい。

現像剤としては、キャリアとトナーとが混合されてなる二成分系現像剤でもよい。また温度制御が容易であるため、冷却手段としてはペルチェ素子が好ましい。

本発明の画像形成装置では、現像部へ搬送される現像剤量の調整を規制ローラによって行うので、従来の規制ブレードに比べて現像剤の凝集物や固着を効果的に抑えられる。また、画像形成時は規制ローラを停止させるので、規制ローラを回転させていた従来に比べて発生する摩擦熱量が格段に少なくなり、規制ローラや現像剤担持体へのトナーの融着が抑えられる。さらに非画像形成時に規制ローラを回転させて、規制ローラの表面全体を冷却手段で冷却するので、規制ローラや現像剤担持体へのトナーの融着が一層抑えられる。

画像形成終了後に、規制ローラを所定角度回転させて、規制ローラの、現像剤担持体と対向していた部分を冷却手段に接触するようにすると、規制ローラの、現像剤との摩擦によって温度上昇した部分が、冷却手段によって効率的に冷却され規制ローラの温度上昇が確実に抑えられるようになる。

また規制ローラの、現像剤担持体と対向する部分又はその近傍の温度を検知する温度検知手段をさらに設け、画像形成終了後、前記温度検知手段によって検知される温度が所定温度以下となるまで規制ローラを回転させるようにしても、規制ローラを効果的に冷却できる。

そしてまた、現像剤担持体と規制ローラの対向部分において、現像剤担持体の回転方向と反対方向に規制ローラを回転させるようにすると、規制ローラと現像剤担持体との間及びその近傍に滞留する現像剤を撹拌部へ戻すことができ、トナーの融着等が抑えられやすくなると同時に規制ローラによる現像剤量規制がより精確に行えるようになる。

以下、本発明に係る現像装置について図に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。

図１は、本発明に係る現像装置の一例を示す概説図である。この図の現像装置Ｓは、トナーとキャリアとが混合されてなる二成分系現像剤を使用するものであって、複数の磁極を内蔵した回転自在の現像ローラ（現像剤担持体）１と、現像部へ搬送される現像ローラ１上の現像剤量を規制する規制ローラ２と、水平方向に平行に配置され、互いに逆向きに現像剤を撹拌搬送する２本の搬送部材３ａ，３ｂと、２本の搬送部材３ａ，３ｂの間に形成され、両搬送部材の両端部において、一方の搬送部材から他方の搬送部材に現像剤の移動を可能とし、両端部以外での現像剤の移動を防ぐ仕切板４とを備える。そして規制ローラ２には、表面に付着した現像剤を掻き落とすクリーニングブレード６と、規制ローラ２を冷却するための冷却手段５と、規制ローラ２の表面温度を検知する温度センサ（温度検知手段）７が設けられている。この冷却手段５については後述する。

現像ローラ１は、表面に数μｍの凹凸を付けた金属製の円筒スリーブ１１の内部に順に、現像磁極Ｎ₁、搬送磁極Ｓ₁、剥離磁極Ｎ₂、汲み上げ磁極Ｎ₃、ブレード磁極Ｓ₂の５つの磁極を配置した固定磁石を有してなる。円筒スリーブ１１が図の矢印方向に回転すると、汲み上げ磁極Ｎ₃の磁力によって、撹拌部材３ａから円筒スリーブ１１へ現像剤が汲み上げられる。円筒スリーブ１１の表面に担持された現像剤は、規制ローラ２によって現像部へ搬送される量が規制される。現像部へ搬送される現像剤量の調整は円筒スリーブ１１と規制ローラ２との隙間量によって行われる。すなわち現像部へ搬送する現像剤量を少なくするときは前記隙間を小さくし、逆に現像部へ搬送する現像剤量を多くするときは前記隙間を大きくする。ここで本発明の現像装置Ｓでは、画像形成時は規制ローラ２を停止させるので、規制ローラ２を回転させていた従来の現像装置に比べて、規制ローラ２と現像剤との間の摩擦熱が小さく抑えられる。

現像部では、円筒スリーブ１１に図示しないバイアス電圧が印加され、生じた現像電界により、帯電トナーが感光体ドラム（像担持体）Ｄ上の静電潜像に移動して現像がなされる。その後円筒スリーブ１１上の現像剤は、搬送磁極Ｓ₁によって装置内部に搬送され、剥離電極Ｎ₂によって円筒スリーブ１１から剥離して、撹拌部材３ａ，３ｂによって装置内を再び循環搬送され、現像に供していない現像剤と混合撹拌される。そして汲み上げ極Ｎ₃によって、新たに現像剤が撹拌部材３ａから円筒スリーブ１１へ供給される。なお、トナーと磁性キャリアからなる現像剤は、少なくとも画像形成中は２本の撹拌部材３ａ，３ｂによって現像装置Ｓ内を循環され撹拌される。

画像形成が終了すると、不図示の駆動手段によって規制ローラ２が回転し、冷却手段５によって規制ローラ２の表面が冷却される。図２に、冷却手段２の拡大図を示す。この冷却手段５は、規制ローラ２の表面に接触する板状の熱伝導部材５１と、熱伝導部材５１の上部に接触して熱伝導部材５１を冷却するペルチェ素子５２と、ペルチェ素子５２からの熱を放熱するヒートシンク５３とを備える。ペルチェ素子５２は、２種類の金属（半導体）の接合面を通じて電流を流すと、接合部に発熱または吸熱が生じるというペルチェ効果を利用した冷却素子または加熱素子である。したがって図２の冷却手段５では、ペルチェ素子５２の吸熱面を熱伝導部材５１に接触させ、発熱面をヒートシンク５３に接触させている。規制ローラ２に生じた摩擦熱は熱伝導部材５１からペルチェ素子５２、そしてヒートシンク５３へと伝わりヒートシンク５３から空気中へ放熱される。

画像形成が開始されると電源コードＣを介して直流電圧が印加され、ペルチェ素子５２の吸熱面から発熱面へ熱が移動し、吸熱面に接触している熱伝導部材５１を介して規制ローラ２が冷却される。これによって画像形成中の摩擦熱による規制ローラ２表面等へのトナー融着が抑えられる。また画像形成が終了すると、後述のように規制ローラ２が回転し、規制ローラ２の表面が冷却される。また同時に、次の画像形成時は規制ローラ２の別の表面によって現像剤の規制が行われるようになるので、規制ローラ２表面へのトナー融着が効果的に防止される。なお、以上説明した実施形態では、画像形成時および非画像形成時のいずれも冷却手段５に直流電圧を印加しているが、非画像形成時のみ冷却手段５に直流電圧を印加して冷却するようにしてもよい。

図３に、本発明で使用する冷却手段５の他の形態を示す。ヒートシンク５３の放熱能力が十分でないとペルチェ素子５２の温度が上昇して熱伝導部材５１側へ熱が逆流することがある。そこで、この図の冷却手段５では、ヒートシンク５３からの放熱を確実且つ効率的に行うために、ヒートシンク５３の全体をダクト５４内に突出させ、ダクト５４内に風を送ってヒートシンク５３を空冷している。

次に、規制ローラ２の回転制御について説明する。規制ローラ２は画像形成中は回転停止され、非画像形成時、主として画像形成終了後に回転される。規制ローラ２の回転制御として例えば画像形成終了後に所定時間規制ローラを回転させることが挙げられる。あるいは、規制ローラ２の、現像ローラ１と対向する部分又はその近傍の温度を検知する温度センサ７（図１に図示）を設け、画像形成終了後、温度センサ７による検知温度が所定温度以下となるまで規制ローラを回転させるようにしてもよい。その他には、現像ローラ１と対向していた部分、すなわち現像剤量を規制していた高温部分が熱伝導部材５１に接触するように、規制ローラ２を所定角度回転させてもよい。このような回転制御によれば、現像剤との摩擦によって最も加熱された部分が冷却手段５によって冷却されるので、規制ローラ２表面へのトナーの融着などが効果的に防止されるようになる。

なお、この場合、規制ローラ２の回転角度は、冷却手段５と規制ローラ２との接触位置によって決まり、規制ローラ２表面の同じ所ばかりで現像剤の規制および冷却がなされないように、冷却手段５の取付位置を決定するのがよい。具体的には、規制ローラの回転角度が１００°、１１０°、１３０°など３６０°の約数でない角度となるような位置が望ましい。

図４に、この回転制御のフローチャートを示す。画像形成信号が入力されると（ステップＳ１０１）、現像ローラ１および撹拌部材３ａ，３ｂが回転し画像形成が行われるとともに（ステップＳ１０２）、ペルチェ素子５２に直流電圧が印加される（ステップＳ１０３）。そして画像形成が終了すると（ステップＳ１０４）、規制ローラ２が所定角度回転し、規制ローラ２の、現像剤の規制を行っていた部分が熱伝導部材５１に接触し冷却される（ステップＳ１０５）。そして所定時間この状態が維持された後、ペルチェ素子５２への電圧印加が停止されて（ステップＳ１０７）、制御は終了する。あるいは、規制ローラ２の表面温度を検知する温度センサ（不図示）を設け、画像形成終了時の規制ローラ２の表面温度が所定温度（例えば４２℃）以上のときに、規制ローラ２を所定角度回転させ、冷却手段５によって温度センサが所定温度（例えば３５℃）以下になるまで規制ローラ２を冷却するようにしてもよい。

規制ローラ２の回転方向は、現像ローラ１と規制ローラ２の対向部分において、現像ローラ１の回転方向と反対方向とするのがよい。規制ローラ２の回転方向をこのようにすることによって、規制ローラ２と現像ローラ１との間及びその近傍に滞留する現像剤を撹拌部へ戻すことができ、トナー融着が抑えられまた規制ローラ２による現像剤量規制がより正確に行えるようになる。

以上説明した本発明の現像装置では冷却手段５にペルチェ素子５２２を備えていたが、ペルチェ素子５２を用いずに、熱伝導部材５１にヒートシンク５３を直接接合させたものであっても構わない。この場合、前記と同様に、ヒートシンク５３をダクト５４で覆いダクト５４内に風を送って空冷してもよい。このほか水冷など従来公知のものを使用できる。

本発明で使用する現像剤は、トナーとキャリアとを混合した二成分現像剤のほか、トナーのみからなる一成分現像剤であってもよい。

（実施例１）
図１に示した現像装置を搭載した京セラミタ社製「FS-C8026」を用いて、温度３５℃・湿度８５％の環境下でＡ４サイズ用紙５００枚の耐刷試験を行った。なお、１００枚耐刷ごとに下記物性を測定した。また規制ローラは画像形成中は停止させ、１００枚耐刷ごとに画像形成が中断したときに、規制ローラを所定角度回転させて冷却手段で冷却を行った。測定結果を表１に示す。

（帯電量）
東芝ケミカル社製のブローオフ帯電量測定器を用いて、現像剤サンプル０．２ｇをファ
ラデーゲージに入れ、圧力１ｋｇ／ｃｍ²で３０秒間窒素を噴入して、トナー帯電量（μＣ／ｇ）を測定した。
（ＩＤ（画像濃度）とＦＤ（カブリ濃度））
反射濃度計（東京電色社製の型番ＴＣ−６Ｄ）を用いて複写画像黒べた部及び非画像部の濃度を測定してＩＤ及びＦＤとした。
（感光体ドラムの表面電位）
表面電位計（トレック・ジャパン社製のＭＯＤＥＬ３４７）を用いて、感光体表面の電位を測定した。
（感光体ドラムへのトナー付着）
耐刷枚数１００枚ごとに感光体ドラム（規制ローラでは？）表面を目視にて観察し、トナー付着の有無を観察した。

（比較例１）
規制ローラを画像形成中連続して回転させ、１００枚耐刷ごとに画像形成が中断したときは停止するようにした以外は、実施例１と同様に耐刷試験を行って各物性を測定した。測定結果を表１に合わせて示す。

実施例１の現像装置では、５００枚の耐刷試験中及び試験後においてトナー帯電量、ＩＤ、ＦＤ、ドラム表面電位、ドラムへのトナー付着、現像装置内温度のいずれの測定値にも問題はなかった。これに対し比較例１の現像装置では、２５０枚までの耐刷試験では異常は認められなかったものの、回転している規制ローラに熱伝導部材が長時間接触していたために、耐刷枚数が２５０枚を超えたところで、規制ローラが破損してしまった。

本発明に係る現像装置の一実施形態を示す概説図である。 図１の現像装置における冷却手段部分の拡大図である。 冷却手段の他の実施形態を示す部分斜視図である。 規制ローラの回転制御の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 現像ローラ（現像剤担持体）
２ 規制ローラ
５ 冷却手段
７ 温度センサ（温度検知手段）
１１ 円筒スリーブ
５１ 熱伝導部材
５２ ペルチェ素子
５３ ヒートシンク
５４ ダクト

Claims (6)

1. 像担持体と対向する現像部に現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、現像部に搬送される現像剤量を規制する、回転自在の規制ローラと、この規制ローラの表面に接触して冷却する冷却手段とを備えた現像装置において、
   画像形成時は前記規制ローラを停止させ、非画像形成時に前記規制ローラを回転させることを特徴とする現像装置。
2. 画像形成終了後に、前記規制ローラの、前記現像剤担持体と対向していた部分が前記冷却手段と接触する位置まで、前記規制ローラを回転させる請求項１記載の現像装置。
3. 前記規制ローラの、前記現像剤担持体と対向する部分又はその近傍の温度を検知する温度検知手段をさらに備え、画像形成終了後、前記温度検知手段によって検知される温度が所定温度以下となるまで前記規制ローラを回転させる請求項１記載の現像装置。
4. 前記現像剤担持体と前記規制ローラの対向部分において、前記現像剤担持体の回転方向と反対方向に前記規制ローラを回転させる請求項１〜３のいずれかに記載の現像装置。
5. 前記現像剤がキャリアとトナーとが混合されてなる二成分系現像剤である請求項１〜４のいずれかに記載の現像装置。
6. 前記冷却手段がペルチェ素子を備えたものである請求項１〜５のいずれかに記載の現像装置。

Images