JP2008298949A - 現像装置及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像剤担持体上の現像剤を効率良く冷却することにより、発熱による現像剤の劣化や画像不良の発生を防止可能な現像装置及びそれを備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】現像装置４は、ケーシング２０内に第１攪拌スクリュー２３、第２攪拌スクリュー２４、現像ローラ２５、規制ブレード２９を備えており、現像ローラ２５内には複数の磁極を有するマグネットローラ２７が配置されている。規制部３１と現像部３０との間には第１ヒートシンク３３が配置され、現像部３０と合流部３２との間には第２ヒートシンク３５が配置されている。第１ヒートシンク３３及び第２ヒートシンク３５は、現像ローラ２５の外周面と所定の間隔を隔てて配置されており、現像ローラ２５上に担持される現像剤と接触可能となっている。
【選択図】図２

Description

本発明は、複写機、プリンタ、又はファクシミリ装置等の画像形成装置で用いられる現像装置に関し、特に、機械的ストレスによる現像剤の発熱を抑制する方法に関するものである。

コピー機、プリンタ、ＦＡＸ等の電子写真方式を用いる画像形成装置においては、主に粉末の現像剤が使用され、感光体ドラム等の像担持体上に形成された静電潜像を現像剤によって可視化し、その可視像（トナー像）を記録媒体上に転写した後、定着処理を行うプロセスが一般的である。

現像剤は、トナー及び磁性キャリアから成る二成分現像剤と、非磁性或いは磁性を帯びたトナーのみから成る一成分現像剤とに大別され、二成分現像剤を用いる現像方式としては、周方向位置で磁界の強弱を持つマグネット（磁極）を現像ローラの中心部に固定し、現像ローラ表面に対向するように数百μｍの間隔を隔てて金属製の規制ブレードを配置する方式が知られている。

一方、一成分現像剤を用いる現像方式としては、現像ローラ内部にマグネットを配置せず、ローラ表面に樹脂やゴムをコーティングし、直接規制ブレードを接触させる非磁性一成分現像方式と、現像ローラ内部に複数の磁極を具えた固定マグネットローラを配置し、磁気的担持力を利用して現像容器内のトナーを現像ローラ上に担持した後、規制ブレードを利用して層厚規制を行うことによりトナー薄層を形成し、現像位置において感光体ドラムへトナーを飛翔させる、いわゆるジャンピング一成分現像方式とが知られている。

いずれの現像方式においても、電界による感光体表面へのトナーの移動、飛翔を制御するために、トナーに所定の電荷を付与する必要がある。現像ローラには現像装置内の攪拌部材によって常に現像剤が供給されており、現像剤は磁力により、或いは機械的、電気的な力により現像ローラ表面に付着し、ローラ表面と規制ブレードとの微小空間（規制部）に移動する。この微小空間を通過することによって現像剤は圧縮され、さらに現像ローラの回転により間隙で形成されたトナー鎖（磁気ブラシ）がせん断され、層厚規制されるとともにトナー表面に電荷が発生する。

即ち、トナー表面は、前述のように規制ブレードによる層厚規制の際に帯電される。磁性を有する現像剤の場合、層厚規制は規制ブレードと現像ローラの間にある規制部の間隔のみならず、規制部に存在する磁界の強さにも関わってくる。

しかしながら、現像剤が層厚規制される際に、規制ブレードとトナー、或いはトナー同士の摩擦によりトナーが発熱して高温になるという問題点があった。トナーの発熱が大きくなるとトナー樹脂が軟化し、トナーに外添されている外添剤の埋め込み、剥がれによってトナーの凝集が目立ち、トナー薄層の形成にも大きく影響を与えてしまい、最悪の場合はトナーが規制ブレードや現像ローラ表面に融着することもあった。また、二成分現像剤の場合、トナー樹脂自体の非静電的付着力が急激に増大し、キャリアや現像ローラからの離型性が悪くなって現像性能が低下し、濃度低下等の画像不良を引き起こすおそれもあった。

そこで、規制ブレードとの摩擦による現像剤の発熱を抑制する方法が種々提案されており、例えば特許文献１には、規制ブレードと規制ブレードの上流側に滞留する現像剤に接触する高熱伝導部材を装置内部に設けた現像装置が開示されている。また、特許文献２には、規制ブレードから現像位置までの間に配置される現像剤飛散防止部材（飛散防止カバー）を放熱手段として機能させる現像装置が開示されている。
特開２００５−２６６２４９号公報 特開２０００−１７２０７０号公報

しかしながら、特許文献１の方法では、規制ブレードの微小空間を通過することにより温度が上昇した現像剤が、現像ローラと感光体との対向位置を通過して再び現像装置内に還流してきた後に高熱伝導部材に接触して放熱する構成のため、放熱効率が低かった。また、現像剤の温度上昇が大きく影響する現像性（感光体との対向位置におけるトナー飛翔性）の低下に対する効果が低かった。また、特許文献２の方法では、現像剤飛散防止部材は通常、トナー飛散の誘発を防ぐために現像ローラ上のトナーと接触しないように設計されている。そのため、現像ローラ上のトナーを直接冷却することはできなかった。

本発明は、上記問題点に鑑み、現像剤担持体上の現像剤を効率良く冷却することにより、発熱による現像剤の劣化や画像不良の発生を防止可能な現像装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、現像剤を貯留する筐体と、該筐体内の現像剤を担持して像担持体上へ供給する現像剤担持体と、該現像剤担持体に対向配置され前記現像剤担持体上に担持される現像剤量を規制する規制ブレードと、を備えた現像装置において、前記規制ブレードから前記現像剤担持体と前記像担持体とが対向する現像部まで、又は該現像部から前記現像剤担持体上の現像剤が前記筐体内に還流する合流部までの少なくとも一方に、前記現像剤担持体上の現像剤に接触可能な冷却部材が前記現像剤担持体の外周面との間に所定の間隔を隔てて配置されることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の現像装置において、前記冷却部材は、前記規制ブレードに接触していることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の現像装置において、前記現像剤担持体の内部には複数の磁極を有する磁界発生手段が配置されており、磁性を有する現像剤を用いて前記現像剤担持体上に磁気ブラシが形成されることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の現像装置において、前記冷却部材と前記現像剤担持体との間隔は、前記規制ブレードと前記現像剤担持体との間隔以上であり、且つ前記磁気ブラシの穂長よりも小さいことを特徴としている。

また本発明は、上記構成の現像装置において、前記現像剤は、トナーと磁性を帯びたキャリアとを含む二成分現像剤であることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の現像装置が搭載された画像形成装置である。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記冷却部材の周辺に気流を発生させるファンを設けたことを特徴としている。

本発明の第１の構成によれば、冷却部材が現像剤担持体上の現像剤に直接接触するため、冷却部材を介して現像剤の熱を効率良く放熱することができ、熱による現像剤の劣化や濃度低下を抑制することができる。

また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の現像装置において、冷却部材を規制ブレードに接触させることにより、現像剤担持体上の現像剤に加えて規制ブレードの上流側に滞留する現像剤の温度上昇を効果的に抑制することができる。

また、本発明の第３の構成によれば、上記第１又は第２の構成の現像装置において、現像剤担持体の内部に複数の磁極を有する磁界発生手段を配置し、磁性を有する現像剤を用いて現像剤担持体上に磁気ブラシを形成することにより、現像剤と冷却部材の接触が容易となって現像剤の冷却効率も向上する。

また、本発明の第４の構成によれば、上記第３の構成の現像装置において、冷却部材と現像剤担持体との間隔を、規制ブレードと現像剤担持体との間隔以上とし、且つ磁気ブラシの穂長よりも小さくすることにより、冷却部材と現像剤担持体との隙間に現像剤の詰まりを発生させることなく現像剤を冷却部材に確実に接触させることができる。

また、本発明の第５の構成によれば、上記第４の構成の現像装置において、現像剤としてトナーと磁性を帯びたキャリアとを含む二成分現像剤を用いることにより、トナーの帯電が安定化するとともに像担持体上に正確にトナーを重ねることができる二成分現像方式において、現像剤の劣化や濃度低下を抑制可能となる。

また、本発明の第６の構成によれば、上記第１乃至第５のいずれかの構成の現像装置を搭載することにより、濃度低下等の画像不良が発生せず、長期間に亘って現像剤の劣化も抑制可能な画像形成装置となる。

また、本発明の第７の構成によれば、上記第６の構成の画像形成装置において、冷却部材の周辺に気流を発生させるファンを設けることにより、冷却部材が積極的に冷却されるため、現像剤の放熱効率がより高くなる。

以下、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。図１は、本発明の現像装置が搭載された画像形成装置（例えばプリンタ）１００である。画像形成装置１００では、コピー動作を行う場合、装置本体内の画像形成部Ｐにおいて、不図示のパーソナルコンピューター（ＰＣ）から送信された原稿画像データに基づく静電潜像が形成され、現像装置４により静電潜像にトナーが付着されてトナー像が形成される。この現像装置４へのトナーの供給はトナーコンテナ５から行われる。そして、このような画像形成装置１００では、感光体ドラム１を図１において時計回りに回転させながら、感光体ドラム１に対する画像形成プロセスが実行される。

画像形成部Ｐには、感光体ドラム１の回転方向（時計回り）に沿って、帯電部２、露光ユニット３、現像装置４、転写ローラ６、クリーニング装置７、及び除電装置（図示せず）が配設されている。感光体ドラム１は、例えばアルミドラムに感光層が積層されたものであり、帯電部２により、表面を帯電させるようになっている。そして、後述する露光ユニット３からのレーザビームを受けた表面に、帯電を減衰させた静電潜像を形成する。なお、上記の感光層は、特に限定するものではないが、例えば耐久性に優れるアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）等が好ましい。

帯電部（帯電チャージャー）２は、感光体ドラム１の表面を均一に帯電させるものである。例えば帯電部２は、細いワイヤー等を電極として高電圧を印加することにより放電するコロナ放電装置が用いられる。なお、コロナ放電装置に代えて、帯電ローラに代表される帯電部材を感光体表面に接触させた状態で電圧を印加する接触式の帯電装置を用いても良い。露光ユニット３は、画像データに基づいて光ビーム（例えばレーザビーム）を感光体ドラム１に照射し、感光体ドラム１に静電潜像を形成する。

現像装置４は、感光体ドラム１の静電潜像にトナーを付着させて、トナー像を形成させるものである。なお、ここではトナー成分と磁性を有するキャリアとで構成される二成分現像剤が現像装置４に収容されている。また、現像装置４の詳細については後述する。転写ローラ６は、感光体ドラム１表面に形成されたトナー像を乱さずに用紙搬送路１１を搬送されてくる用紙に移行（転写）する。クリーニング装置７は、感光体ドラム１の長手方向に線接触するクリーニングローラやブレード材等を備えており、トナー像が用紙に移行（転写）された後に、感光体ドラム１の表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。除去された残留トナーは回収スクリュー等のトナー回収装置によって廃トナーボトル（図示せず）へと搬送される。

そして、予め入力された画像データに基づいて露光ユニット３が感光体ドラム１上にレーザビーム（光線）を発することで、その画像データに基づく静電潜像を感光体ドラム１表面に形成する。その後、現像装置４が静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する。

上記のようにトナー像が形成された感光体ドラム１に向けて、用紙収容部１０から用紙が用紙搬送路１１及びレジストローラ対１３を経由して画像形成部Ｐに搬送され、画像形成部Ｐにおいて転写ローラ５により感光体ドラム１表面のトナー像が用紙に転写される。そして、トナー像が転写された用紙は感光体ドラム１から分離され、定着部７に搬送されてトナー像が定着される。定着部７を通過した用紙は、排出ローラ対１４を通過して用紙排出部１５に排出される。

図２は、二成分現像剤を用いる本発明の第１実施形態に係る現像装置の側面断面図である。図２に示すように、ケーシング２０内には、第１貯留室２１と第２貯留室２２とがケーシング２０と一体形成された仕切り壁２０ａによって形成されている。そして、この第１貯留室２１には第１攪拌スクリュー２３が、第２貯留室２２には第２攪拌スクリュー２４が配設されている。ケーシング２０の上部にはトナー供給口（図示せず）が設けられており、ケーシング２０内のトナー量を検知するトナーセンサ（図示せず）の検知結果に応じてトナーコンテナ５（図１参照）に貯留されたトナーが供給される。

トナーコンテナ５から供給されたトナーは、第１攪拌スクリュー２３、第２攪拌スクリュー２４によりケーシング２０内のキャリアと混合されて二成分現像剤となる。第１攪拌スクリュー２３、第２攪拌スクリュー２４は、それぞれ支軸を中心とし、その周囲に螺旋羽を設けた構成になっており、互いに平行な状態でケーシング２０に回転可能に軸支されている。なお、第１攪拌スクリュー２３、第２攪拌スクリュー２４の軸方向であるケーシング２０の長手方向（図２の紙面方向）の両端部においては仕切り壁２０ａが存在せず、第１攪拌スクリュー２３、第２攪拌スクリュー２４間での現像剤の受け渡しが可能となっている。これにより、第１攪拌スクリュー２３は、第１貯留室２１内の現像剤を攪拌しながら第２貯留室２２に搬送し、第２攪拌スクリュー２４は、第２貯留室２２に搬送されてきた現像剤を攪拌しながら搬送して現像ローラ２５に供給する。

現像ローラ２５は、ケーシング２０の開口部から感光体ドラム１に近接して対向配置されており、感光体ドラム１（図１参照）の回転に応じて回転することで、感光体ドラム１に最も近接する現像部３０において感光体ドラム１の感光層にトナーを供給する。現像ローラ２５の内部には複数の磁極を有する永久磁石から成るマグネットローラ２７が固定されている。現像ローラ２５は、第１攪拌スクリュー２３、第２攪拌スクリュー２４と平行な状態でケーシング２０に回転可能に軸支されている。第１攪拌スクリュー２３、第２攪拌スクリュー２４、及び現像ローラ２５は、図示しない駆動手段により回転駆動される。

規制ブレード２９は、その長手方向（図２の紙面方向）が最大現像幅よりも大きく形成されており、現像ローラ２５と所定の間隔を隔てて配置されることにより、感光体ドラム１に供給するトナー量を規制する規制部３１を形成する。規制ブレード２９の材質としては、ＳＵＳ（ステンレス）等の磁性体或いは非磁性体が用いられる。

図３は、図２における現像ローラ周辺の拡大図である。図３を用いて現像ローラ２５上のトナー量の規制方法を詳細に説明する。マグネットローラ２７は、３つのＮ極（Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３）と、２つのＳ極（Ｓ１、Ｓ２）から成る５つの磁極を有している。Ｎ１極は主極と呼ばれ、感光体ドラム１と対向する現像部３０に配置されている。

Ｎ２極は規制極と呼ばれ、規制部３１での現像剤の密度を左右する磁界を発生させる。この磁界により、規制ブレード２９と現像ローラ２５との間にトナー及びキャリアがブラシ状に起立する、いわゆる磁気ブラシが形成される。なお、本実施例では規制部３１から若干上流側（現像ローラ２５に沿って時計回りの方向）にＮ２極を配置しているため、形成された磁気ブラシは直立せず斜めに寝た状態で規制部３１を通過する。

現像ローラ２５が反時計回りに回転すると、磁気ブラシはＮ２極とＳ１極との間で発生する水平方向（ローラ周方向）の磁界によりローラ表面に沿って寝た状態で移動する。磁気ブラシがＳ１極の位置まで来るとＳ１極の磁界により一旦直立し、さらにＳ１極とＮ１極との間で発生する水平方向の磁界により再び寝た状態で移動する。そして、磁気ブラシが感光体ドラム１に対向する現像部３０に移動すると、磁気ブラシはＮ１極の磁界により直立し、感光体ドラム１表面に接触してトナー像を形成する。

さらに現像ローラ２５が反時計回りに回転すると、今度はＮ１極とＳ２極との間で発生する水平方向の磁界により磁気ブラシはドラム表面から引き離され、トナー像の形成に使われなかったトナーがキャリアと共にケーシング２０の開口端と現像ローラ２５との隙間（以下、合流部という）３２から現像装置４内に回収される。Ｎ３極はキャッチ極と呼ばれ、第２攪拌スクリュー２４から供給される現像剤を現像ローラ２５に受け渡す。

現像ローラ２５上の現像剤に作用する磁界はＳ２極とＮ３極との間でゼロとなるため、現像剤は磁力による拘束から解放されて現像ローラ２５から離脱し、現像装置内の現像剤と混合されるようになっている。そして、Ｎ２極の磁界により再び現像ローラ２５上に磁気ブラシが形成される。即ち、規制部３１の間隔だけでなく、そこに発生する磁界によって現像ローラ２５へのトナー付着量を厳密に制御している。

マグネットローラ２７の磁極配置の一例を図４に示す。各磁極のピーク位置の関係は、現像ローラ２５の回転方向（反時計回り）の上流側に向かってＮ１極とＳ１極との間隔を８２°、Ｎ１極とＮ２極との間隔を１３５°、Ｎ１極とＮ３極との間隔を１８８°、Ｎ１極とＳ２極との間隔を２９０°とした。

また、規制ブレード２９の対向位置（図３参照）に対し、Ｎ２極のピーク位置は現像ローラ２５の回転方向上流側に８°の位置に設定した。なお、Ｎ１極、Ｓ１極、Ｎ２極、Ｎ３極、Ｓ２極の磁力は、それぞれ９５０、８８０、７００、６５０、８５０ｍＴに固定した。

図３に戻って、規制部３１と現像部３０との間には第１ヒートシンク３３が配置され、現像部３０と合流部３２との間には第２ヒートシンク３５が配置されている。第１ヒートシンク３３及び第２ヒートシンク３５はケーシング２０に固定されており、現像ローラ２５の外周面と所定の間隔を隔てて配置され、現像ローラ２５上に担持される現像剤と接触可能となっている。

第１ヒートシンク３３及び第２ヒートシンク３５は、例えば熱伝導性に優れたアルミニウムや銅等の金属、或いは熱伝導性のフィラーを混入した樹脂等を用いて形成され、表面には放熱用のフィン３７が設けられている。ここで、第１ヒートシンク３３及び第２ヒートシンク３５と現像ローラ２５との隙間（ギャップ）ｄが狭すぎると現像剤が詰まり、現像部３１へ現像剤を供給できなくなる。一方、隙間ｄが広すぎると現像剤がヒートシンクに接触せず、現像剤の熱をヒートシンクに十分伝達できなくなる。

図３に示すように、第１ヒートシンク３３に対向する位置にはＳ１極が配置され、第２ヒートシンク３５に対向する位置にはＳ２極が配置されているため、Ｓ１極及びＳ２極に対向する現像ローラ２５表面で磁気ブラシ（＝キャリア穂）が直立する。そこで、隙間ｄが、規制ブレード２９と現像ローラ２５との間隔（規制ギャップ）以上であり、且つ現像ローラ２５上に形成される磁気ブラシの穂長よりも小さくなるように設定することが好ましい。

これにより、規制部３１で層厚規制（穂切り）された磁気ブラシは、第１ヒートシンク３３の内面にすぐには接触せず、Ｓ１極に対向する位置に来たときに直立して第１ヒートシンク３３の内面に確実に接触する。また、現像部３０においてドラム表面から引き離された磁気ブラシも、Ｓ２極に対向する位置に来たときに直立して第２ヒートシンク３５の内面に確実に接触する。従って、現像剤の熱が第１ヒートシンク３３及び第２ヒートシンク３５を介して効率良く放熱され、隙間ｄに現像剤が詰まるおそれもなくなる。

現像ローラ２５上に形成される磁気ブラシの穂長は、現像剤に用いられるキャリアの種類やマグネットローラ２７の磁極配置及び磁界の強さ等に応じて変化するため、隙間ｄの大きさは現像装置４の仕様に合わせて適宜設定すれば良い。例えば、マグネットローラ２７を図４に示した磁極配置とし、粒径４５μｍ、飽和磁化５０ｅｍｕ／ｇのキャリアを用いた場合、規制ギャップを０．３５ｍｍ、隙間ｄを０．４ｍｍに設定すれば良い。

なお、本実施形態では第１ヒートシンク３３及び第２ヒートシンク３５を装着した例について説明したが、例えば現像装置４周辺のスペースに余裕がない場合には、第１ヒートシンク３３若しくは第２ヒートシンク３５のいずれか一方のみを装着した構成としても良い。

図５は、本発明の第２実施形態に係る現像装置の側面断面図である。本実施形態においては、第１ヒートシンク３３が規制ブレード２９に接触するように配置されている。他の部分の構成は第１実施形態と同様であるため説明を省略する。

この構成により、規制ブレード２９に発生する熱も第１ヒートシンク３３を介して放熱されるため、規制ブレード２９の上流側に滞留する現像剤の温度上昇をより効果的に抑制することができる。この場合、第１ヒートシンク３３を規制ブレード２９に支持すると第１ヒートシンク３３の熱変形により規制ブレード２９も変形し、規制部３１のギャップが変動するおそれがある。そのため、第１ヒートシンク３３はケーシング２０に支持しておくか、或いは規制ブレード２９を熱変形しない程度の厚みにしておく必要がある。

図６は、第１実施形態の現像装置の近傍に冷却ファン４０を配置し、第１ヒートシンク３３の長手方向（図６の紙面方向）に気流を発生させるようにした例である。この構成とすることにより、第１ヒートシンク３３が積極的に冷却されるため、現像剤の放熱効率がより高くなる。冷却ファン４０による気流の方向は第１ヒートシンク３３の長手方向に限らず、第１ヒートシンク３３に垂直な方向であっても良い。また、第２ヒートシンク３５側に気流が発生するように冷却ファン４０を配置しても良い。

なお、現像部３０の周辺には感光体ドラム１や現像ローラ２５の回転、用紙の搬送によって気流が発生しており、帯電器２（図１参照）から発生するオゾンを吸引するためのファンも配置されていることから、これらの気流により十分な放熱効率が確保されている場合は専用の冷却ファン４０を設ける必要はない。また、現像部３０周辺の気流が強すぎると、現像装置４からのトナー飛散を助長することとなるので注意が必要である。

その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、マグネットローラ２７の各磁極Ｎ１〜Ｎ３、Ｓ１、Ｓ２の配置（ピーク位置）及び磁力の強さは、現像装置の仕様や現像剤の特性等に応じて適宜設定すれば良い。また、５極構造に限らず、例えば７極構造のマグネットローラを用いても良い。

また、上記実施形態ではトナーと磁性キャリアとから成る二成分現像剤を用いる現像装置について説明したが、磁性一成分現像剤を用いるジャンピング一成分現像方式や、非磁性一成分現像剤を用いる現像方式にも適用可能である。

ジャンピング一成分現像方式の場合、規制ブレードと現像ローラとの間にトナーが連なったトナー鎖（磁気ブラシ）が形成され、二成分現像方式の磁気ブラシと同様の挙動をするため、上記実施形態と同様に、ヒートシンクと現像ローラとの隙間が規制ギャップ以上であり、且つトナー鎖よりも小さくなるように設定すれば良い。また、非磁性一成分現像剤を用いる場合は、現像ローラに圧接された規制ブレードの隙間を現像剤が通過することによって層厚規制されるとともにトナーが摩擦帯電されるため、ヒートシンクと現像ローラとの隙間が現像ローラ上に形成されるトナー層厚よりも僅かに小さくなるように設定すれば良い。

また、上記実施形態ではモノクロプリンタを例に挙げて説明したが、本発明はカラープリンタやカラー複写機等のカラー画像形成装置、デジタル複合機、アナログ方式のモノクロ画像形成装置、或いはファクシミリ等の他の画像形成装置にも全く同様に適用することができる。以下、実施例により本発明の効果について更に具体的に説明する。

本発明の現像装置を用いた場合の現像剤の温度変化について調査した。第１ヒートシンク３３のみを装着した現像装置を本発明１、第１ヒートシンク３３及び第２ヒートシンク３５を装着した図２の現像装置を本発明２、第１ヒートシンク３３及び第２ヒートシンク３５を装着するとともに、冷却ファン４０を用いて軸方向（長手方向）に平均５００ｍｍ／ｓｅｃで空気を流した図６の構成を本発明３とした。一方、ヒートシンクを装着しない現像装置を比較例とした。現像ローラ２５内のマグネットローラ２７の磁極配置は図４に示したものと同様とし、現像剤としては、平均粒径４５μｍ、飽和磁化５０ｅｍｕ／ｇのＭｎ−Ｍｇ系キャリアを用い、キャリアに対するトナーの混合比率が８．０重量％である二成分現像剤を用いた。

現像条件は、ドラム線速を１５０ｍｍ／ｓｅｃ、ドラム表面電位（Ｖ０）を３５０Ｖとし、現像ローラに印加される現像バイアスの交流成分Ｖｐｐを１．６ｋＶ、周波数４ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ比３０％、直流成分Ｖｄｃを３０Ｖとした。また、現像ローラ−感光体ドラム間のギャップを３００μｍ、感光体ドラムに対する現像ローラの線速比Ｓ／Ｄを１．５とした。また、現像ローラ−規制ブレード間のギャップを０．３５ｍｍ、現像ローラ−ヒートシンクの隙間ｄを０．４ｍｍに設定した。

試験方法としては、本発明１〜３及び比較例の現像装置を試験機に搭載して上記の現像条件でテスト画像を６０分間連続印刷し、現像装置内の規制ブレード上流側に滞留する現像剤の温度を所定時間毎に測定した。また、テスト画像の濃度を目視により観察した。試験結果を図７に示す。

図７から明らかなように、ヒートシンクを装着しなかった比較例では、連続印刷開始から５分後には現像剤の温度が４２℃を超え、この時点で濃度低下が確認された。さらに、１０分後以降は現像剤の温度は４７〜４８℃で推移した。一方、第１ヒートシンクを装着した本発明１では、連続印刷開始から６０分後まで現像剤の温度が４１℃を超えることはなく、濃度低下の発生も認められなかった。

また、第１ヒートシンクに加えて第２ヒートシンクを装着した本発明２では、連続印刷開始から６０分後まで現像剤の温度が３８℃を超えることはなく、冷却ファンにより空気を流した本発明３では、現像剤の温度が３５℃を超えることはなかった。

この結果より、規制部から現像部を経由して合流部に至るまでの現像ローラの外周面に沿って現像剤と接触可能なヒートシンクを配置すれば、現像剤の温度上昇が抑制され、画像濃度の低下や現像剤の劣化に対して有効であることが確認された。また、本発明１と本発明２の比較から、ヒートシンクは規制部から現像部まで、及び現像部から合流部までの両方に配置する方が温度上昇の抑制効果がより高く、本発明２と本発明３の比較から、冷却ファンによる送風が温度上昇の抑制効果を一層高めることが確認された。

なお、比較例及び本発明１の効果を比較すると、第１ヒートシンクを追加した場合の現像剤の温度低下幅は約６〜８℃であった。これに対し、本発明１及び本発明２の効果を比較すると、第２ヒートシンクを追加した場合の現像剤の温度低下幅は約３〜４℃となり、第１ヒートシンクを追加した場合に比べて小さかった。これは、図２に示したように、第１ヒートシンク３３の装着されている現像ローラ２５の外周面長（沿面距離）が第２ヒートシンク３５に比べて長いため現像剤の放熱に有利となり、また感光体ドラム１が第１ヒートシンク３３側から第２ヒートシンク３５側に回転するため、感光体ドラム１の回転により発生する空気の流れが第１ヒートシンク３３の冷却に有利に作用するためであると考えられる。

本発明は、現像剤を貯留する筐体と、該筐体内の現像剤を担持して像担持体上へ供給する現像剤担持体と、該現像剤担持体に対向配置され現像剤担持体上に担持される現像剤量を規制する規制ブレードと、を備えた現像装置において、規制ブレードから現像剤担持体と像担持体とが対向する現像部まで、又は該現像部から現像剤担持体上の現像剤が筐体内に還流する合流部までの少なくとも一方に、現像剤担持体上の現像剤に接触可能な冷却部材が現像剤担持体の外周面との間に所定の間隔を隔てて配置されたものである。

これにより、冷却部材を介して現像剤担持体上の現像剤の熱を効率良く放熱することができ、熱による現像剤の劣化や濃度低下を効果的に抑制可能な現像装置となる。また、冷却部材を規制ブレードに接触させておけば、規制ブレード上流側に滞留する現像剤の温度上昇も抑制できる。

また、二成分現像剤や磁性一成分現像剤を用いる場合は、現像剤担持体の内部に複数の磁極を有する磁界発生手段を配置して現像剤担持体上に形成される磁気ブラシを冷却部材に接触させることで、現像剤と冷却部材の接触が容易となる。このとき、冷却部材と現像剤担持体との間隔を、規制ブレードと現像剤担持体との間隔以上で磁気ブラシの穂長よりも小さくなるように設定しておけば、冷却部材と現像剤担持体との隙間に現像剤の詰まりを発生させることなく現像剤を冷却部材に確実に接触させることができる。

また、本発明の現像装置を搭載することにより、現像剤の発熱に起因する濃度低下等の画像不良が発生せず、長期間に亘って現像剤の劣化も抑制可能な画像形成装置を提供することができる。さらに、冷却部材に送風するファンを設けておけば、現像剤の冷却効率を一層高めた画像形成装置となる。

は、本発明の現像装置が搭載された画像形成装置の全体構成を示す概略図である。 は、本発明の第１実施形態に係る現像装置の構成を示す側面断面図である。 は、図２における現像ローラ周辺の部分拡大図である。 は、現像ローラ内に配置されるマグネットローラの磁極配置の一例を示す図である。 は、本発明の第２実施形態に係る現像装置の構成を示す側面断面図である。 は、第１実施形態の現像装置のヒートシンク周辺に冷却ファンを用いて気流を発生させる構成を示す図である。 は、実施例における現像装置内の現像剤の温度変化を示すグラフである。

符号の説明

１ 感光体ドラム（像担持体）
４ 現像装置
２０ ケーシング（筐体）
２３ 第１攪拌スクリュー
２４ 第２攪拌スクリュー
２５ 現像ローラ（現像剤担持体）
２７ マグネットローラ（磁界発生部材）
２９ 規制ブレード
３０ 現像部
３１ 規制部
３２ 合流部
３３ 第１ヒートシンク（冷却部材）
３５ 第２ヒートシンク（冷却部材）
３７ フィン
４０ 冷却ファン
１００ 画像形成装置

Claims (7)

1. 現像剤を貯留する筐体と、
   該筐体内の現像剤を担持して像担持体上へ供給する現像剤担持体と、
   該現像剤担持体に対向配置され前記現像剤担持体上に担持される現像剤量を規制する規制ブレードと、
   を備えた現像装置において、
   前記規制ブレードから前記現像剤担持体と前記像担持体とが対向する現像部まで、又は該現像部から前記現像剤担持体上の現像剤が前記筐体内に還流する合流部までの少なくとも一方に、前記現像剤担持体上の現像剤に接触可能な冷却部材が前記現像剤担持体の外周面との間に所定の間隔を隔てて配置されることを特徴とする現像装置。
2. 前記冷却部材は、前記規制ブレードに接触していることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記現像剤担持体の内部には複数の磁極を有する磁界発生手段が配置されており、磁性を有する現像剤を用いて前記現像剤担持体上に磁気ブラシが形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の現像装置。
4. 前記冷却部材と前記現像剤担持体との間隔は、前記規制ブレードと前記現像剤担持体との間隔以上であり、且つ前記磁気ブラシの穂長よりも小さいことを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
5. 前記現像剤は、トナーと磁性を帯びたキャリアとを含む二成分現像剤であることを特徴とする請求項４に記載の現像装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の現像装置を備えた画像形成装置。
7. 前記冷却部材の周辺に気流を発生させるファンを設けたことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。

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