JP2009115990A - 現像装置、および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】省スペースおよび低コストで、画像品質の低下を防ぐことができる現像装置を提供する。
【解決手段】現像装置は、現像ローラ１５と、現像剤を所定層厚に規制する規制板１１と、飛散トナー防止板１４と、トナー吸引口１３を感光体２０に対向させて飛散トナーを吸引するトナー吸引ダクト１２と、規制板１１とトナー吸引ダクト１２とを連結する放熱部１７とを備える。放熱部１７は、放熱する表面をトナー吸引ダクト１２内に露出するよう構成されている。本体装置に設置されている吸引ファンにより、感光体に対向する吸引口１３から機内に漏出するトナーを吸引するとともに、放熱部１７により、規制板１１と現像ローラー１５との摺動熱を放熱し、放熱を吸引ファンにより吸引する。
【選択図】図２

Description

この発明は現像装置、および画像形成装置に関し、特に現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、現像剤を所定層厚に規制する規制板とを備えた現像装置、および画像形成装置に関する。

画像形成装置（ＭＦＰ（Multi Function Peripheral）、ファクシミリ装置、複写機、プリンタなど）は、プリントエンジンを有し、画像データに基づいて画像形成を行ない、それを用紙にプリントして出力する。プリントエンジンには、静電潜像を現像するための現像装置が用いられている。

一般的にトナーとキャリアとから成る２成分現像剤を用いた現像装置には、現像ローラーに非接触で対向する規制部材が設けられている。

図６は、従来の現像装置の断面図である。

図を参照して現像装置は、画像形成装置本体に設けれらたファンにより本体へのエアの吸引が行なわれる吸引路９と、トナーフィルタ１０と、規制板１１と、吸引ダクト１２と、トナー吸引口１３と、飛散トナー防止板１４と、現像ローラー１５とを備える。

規制板１１は、現像剤を着磁搬送する現像ローラー１５に非接触で対向し、現像に用いられる現像剤の層厚を所定層厚に調整する。飛散トナー防止板１４は、規制板１１の上であり且つ現像ローラー１５から所定間隙を空けた位置に設けられる。

飛散トナー防止板１４は、現像ローラー１５に沿った形状を有している。飛散トナー防止板１４の上に、別体のトナー吸引ダクト１２が設置されている。感光体に対向するトナー吸引口１３よりトナーが吸引される（ダクト内のエアの流れを矢印で示している）。吸引されたトナーは上方へ上がり、トナーフィルタ１０によって捕集され、図示しない装置本体のトナー吸引ファンにより、エアーだけが機外へ排気される。吸引されるトナーの一部は自重落下して吸引ダクトの下部に堆積する。

規制板１１は、現像ローラー１５上の現像剤を所定層厚に規制する。現像ローラー１５と規制板１１との間には、微小空間が設けられる。現像ローラー１５と規制板１１との間に介在する現像剤によってトルクが生じ、摺動熱が発生する。

年々の装置の高速化により、この摺動熱は高くなってしまう傾向にある。摺動熱により規制板は発熱し、規制板にトナーが融着することがある。これにより、現像剤の層厚にムラが生じ、それが画像ノイズに繋がるという問題がある。

このような発熱を抑制する方法を開示する文献として、以下のものがある。

下記特許文献１は、放熱部を有する１成分現像方式の電子写真記録装置の構成として、ドクターブレードを現像ローラーに摺接させ、ドクターブレードに表面積の大きいヒートシンクを設ける構成を開示している。更に、ヒートシンクに冷却ファンを近接配置したり、温度検知センサを取付けて冷却ファンの稼動制御を行なうことが開示されている。

また特許文献２は、現像ローラーに対して所定空間を空けて配置されるトナー担持体被覆部材を、吸引ファンを備えたケーシングと一体に形成した画像形成装置を開示する。現像ローラー近傍を通る気流路を形成し、その気流路によってトナーを吸引すると共に、その気流路途中にあるドクターブレードを冷却するものである。これにより、ドクターブレードと現像ローラーとの摩擦熱が、現像ローラー表面の気流路より吸引され、かつ飛散トナーが吸引される。

特許文献３は、感光体に対向する規制板に高熱伝導部材、セラミック放熱体、および光触媒部材を設け、省スペースで放熱を行なう画像形成装置を開示する。
特開平７−２４８６７３号公報 特開２００２−２７８２６８号公報 特開２００７−９４０１３号公報

図７は、従来技術における画像ノイズを説明するための図である。

現像装置においては、規制板１１と現像ローラー１５とが非接触で対向配置され、その間の空間において、現像剤が所定層厚となる。規制板１１と現像ローラー１５との間ではトルクが発生し、摺動熱が発生する。規制板１１が発熱すると、規制板１１に対する融着トナー１６が生じる。図示されるように、規制板１１の規制面の長手方向に対して、トナーが融着するところ（Ｂの範囲）と、融着しないところ（Ａの範囲）とが生じ、規制板１１と現像ローラー１５との間の空間が部分的に不均一となる。これにより、現像ローラー１５上にトナーの搬送ムラが生じる。

図８は、画像の濃度ムラを説明するための図である。

図７のようにトナーが融着するところ（Ｂの範囲）と、融着しないところ（Ａの範囲）とが生じることで、結果として、それらの範囲に対応して、図８に示されるように画像上に通紙方向と並行に濃度ムラが発生する。

上述の従来の技術における現像装置（またはそれを備えた画像形成装置）では、年々高まる高速化、省スペース化、低コスト化には対応できないという問題がある。

特許文献１の技術では、冷却部材のためだけの余分なスペースを要することとなる。更に冷却ファンや温度センサを用いると、高コストに繋がる。

特許文献２の技術では、ケーシングとトナー担持体被覆部材とを一体にすることで、装置の大型化・高コスト化に至ることとなる。また、被覆部材により形成される気流路よりトナーを吸引することで、現像装置内に留まるトナーを過剰に吸引し、トナーフィルタの寿命を短命化することに繋がる。さらに、気流路に設けたドクターブレード上に吸引トナーが自重落下するため、ドクターブレードと現像ローラーとの間の目詰まり等に基づく画像ノイズを引き起こす恐れがある。

特許文献３の技術では、放熱箇所が感光体対向面である為、放熱箇所でだけ感光体の感度が変化し、濃度ムラが発生する恐れがある。

この発明はそのような問題点を解決するためになされたものであり、省スペースおよび低コストで、画像品質の低下を防ぐことができる現像装置、および画像形成装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するためこの発明のある局面に従うと、現像装置は、現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、現像剤を所定層厚に規制する規制部材と、飛散トナーを吸引する吸引口を有する吸引ダクトと、規制部材と吸引ダクトとを連結する放熱部とを備え、放熱部の少なくとも一部は、吸引ダクト内に露出されている。

好ましくは現像装置は、現像剤担持体と所定間隙をなして設けられる飛散トナー防止部材をさらに備え、吸引口は、感光体に対向する位置に設けられ、かつ現像剤担持体と飛散トナー防止部材との間の空間とは異なる位置に設けられる。

好ましくは飛散トナー防止部材は、規制部材の上部に設けられる。

好ましくは吸引ダクトは、現像剤担持体と飛散トナー防止部材との間の空間を通らずに、吸引口に接続する。

好ましくは現像剤は、トナーとキャリアとからなり、現像剤担持体は、複数の磁石を内包する。

好ましくは放熱部より放熱される熱は、吸引ダクトより吸引される。

好ましくは規制部材と放熱部とは、同一の部材である。

好ましくは放熱部は、規制部材よりも熱伝導率の高い部材である。

好ましくは現像装置は、放熱部より放熱される熱によって、トナーを固化させることができる。

この発明の他の局面に従うと画像形成装置は、上述のいずれかに記載の現像装置を備える。

これらの発明に従うと、省スペースおよび低コストで、画像品質の低下を防ぐことができる現像装置、および画像形成装置を提供することが可能となる。

図１は、本発明の実施の形態の１つにおける画像形成装置の略断面図である。

ここでは画像形成装置内の大まかなプロセス配置を説明する。本体中心部には、クリーナーユニット６を備えた１次転写ベルト２が配置される。本体中央部には廃トナーボックス７が配置される。廃トナーボックス７は、１次転写ベルト２のクリーナーユニット６に回収された残トナーを更に回収、貯蔵する。

１次転写ベルト２の右側には、２次転写ローラー３が配置される。本体右上方には定着ユニット４が配置される。本体下方に、トナーを現像する現像装置と、潜像形成が行われる感光体、帯電装置、および感光体上の転写残トナーをクリーニングするクリーナーを含んだ感光体ドラムユニットとを一体型にしたイメージングカートリッジ１が、右からＢｋ（ブラック）、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）の順に配置される。このように本画像形成装置は、カラータンデム方式を採用している。転写ベルト２の上方には、補給トナーを内包するトナーカートリッジ５が、イメージングカートリッジ１と同様な順序で配置されている。

イメージングカートリッジ１の下方には、感光体上の内面壁電位を露光し、潜像を形成する露光部８が配置される。

画像形成時、帯電装置によって感光体上に所定内面壁電位が形成され、露光部８によって画像パターンによる露光が開始され、潜像が形成される。現像装置が備える現像ローラー１５（図２）に所定現像バイアスが印加されることで、トナーが飛翔し潜像が可視化される。

感光体上のトナーは、１次転写ベルト２内の１次転写ローラーでベルト上に転写され、更に２次転写ローラー３上で記録材に転写される。記録材は、定着ユニット４を通ることで、未定着トナーが定着され、排出される。

なお、図１における各エレメントは、装置に応じて適時変更してもよい。また、画像形成装置としては、モノクロ／カラーの複写機、プリンタ、ＦＡＸや、これらの複合機などであってもよい。

図２は、画像形成装置内の現像装置の断面図である。また、図３は、現像ローラ１５、飛散トナー防止板１４、およびトナー吸引口１３を斜めから観察した斜視図である。

図に示されるように現像装置は、トナーとキャリアとからなる現像剤を担持搬送し、複数の磁石を内包固定する現像ローラー（現像剤担持体）１５と、現像剤を所定層厚に規制する規制板１１と、規制板１１の上面に設けられる飛散トナー防止板（飛散トナー防止部材）１４と、トナー吸引口１３を感光体２０に対向させて飛散トナーを吸引するトナー吸引ダクト１２とを有する。

さらに現像装置は、規制板１１とトナー吸引ダクト１２とを連結する放熱部（放熱部材）１７を備える。放熱部１７は、放熱する表面をトナー吸引ダクト１２内に露出するよう構成されている。

この現像装置が従来の現像装置に対して異なる箇所は、放熱部１７が設置されており、その放熱部１７が吸引ダクト１２内に露出している点である。その結果、図示しない本体装置に設置されている吸引ファンにより、感光体に対向する吸引口１３から機内に漏出するトナーを吸引するとともに、放熱部１７により、規制板１１と現像ローラー１５との摺動熱を放熱し、放熱を吸引ファンにより吸引することができる。

吸引口１３は、感光体２０に対向する位置に設けられ、かつ現像ローラ１５と飛散トナー防止板１４との間の空間とは異なる位置に設けられる。また、吸引ダクト１２は、現像剤ローラ１５と飛散トナー防止板１４との間の空間を通らずに、吸引口１４に接続する。

本実施の形態では、感光体２０に吸引口１３を対向させている為、過剰に現像装置からトナーを吸引することが防止される。

図４は、放熱部（放熱部材）について説明するための図である。

放熱部１７は、規制板１１とは別の部材からなる。放熱部１７の材料としては、規制板１１よりも熱伝導率の高い部材、例えば、金（ｋ＝３１９Ｗ・ｍ^−１・℃^−１）、銀（ｋ＝４２８Ｗ・ｍ^−１・℃^−１）、銅（ｋ＝４０３Ｗ・ｍ^−１・℃^−１）、アルミニウム（ｋ＝２３６Ｗ・ｍ^−１・℃^−１）等を用いることが望ましい。これにより、熱伝導率に傾斜を持たせることができ、規制板１１と現像ローラー１５との摺動熱を更に効率よく放熱することができる。

なお、熱伝導率が高ければ、放熱部１７の材料は、単一、含有に限定されるものではない。また、現像装置（現像ローラー）の軸方向に対する放熱部材１７の長さや形状は特に限定されるものではない。さらに、放熱部材が露出する開口面積は特に限定されるものではない。

以上のように本実施の形態における現像装置では、吸引ダクト１２内に放熱部１７を設けるため、規制板の放熱効果を省スペース、且つ低コストで実施でき、規制板へのトナー融着を防止することができる。

［変形例］

図５は、放熱部（規制板）の変形例を示す断面図である。

ここでは、規制板が吸引ダクト１２内に露出し、ファンが規制板からの放熱を吸引している状態を示している。すなわち、規制板の一部が放熱部１８を兼ねている。

トナーは吸引されてトナーフィルタ１０に捕集されるが、吸引されなかったものはダクト１２の下へ堆積する。放熱部がない場合にはトナーは自重落下しても再び吸引されてトナーフィルタへ捕集されるが、放熱部１８があることにより、放熱部１８でトナーを固化することができる。これにより、吸引機能を損なわずに、トナーフィルタ１０の寿命を延ばすことができるという効果もある。

本変形例では、吸引したトナーを吸引ダクト１２内で処理できるため、このトナーが画像ノイズになることがない。

［実施の形態における効果］

以上のように、本実施の形態における画像形成装置は、トナーとキャリアとからなる現像剤と、現像剤を担持搬送し、複数の磁石を内包固定する現像剤担持体と、現像剤を所定層厚に規制する規制板と、現像剤担持体と所定間隙をなし、規制板の上面に設けられる飛散トナー防止部材と、飛散トナーを吸引する吸引口を設ける吸引ダクトとを有する。

規制板と飛散トナー防止部材と吸引ダクトとを連結する放熱部が設けられ、放熱部は規制板に接し、放熱する表面を吸引ダクト内に露出する。

これにより、規制板と現像剤担持体との摺動熱を、吸引ダクト内の放熱部より放熱し、放熱を機外へ排気し昇温を抑制することで、規制板へのトナー融着（画像品質の低下）を防止することができる。

また、規制板の放熱を省スペース・低コストで実現することができる。特に、ヒートシンクを備えないことで、装置の大型化を招くことなく、機外への放熱が可能となる。

また、吸引したトナーが吸引ダクト内だけで処理される為、吸引したトナーが規制板と現像ローラーの目詰まりを生じさせないという効果がある。

また、放熱部より放熱される熱が吸引ダクトにより吸引されるため、放熱部の放熱をトナー吸引ファンによるトナー吸引路を利用して、低コストで機外へ排気し、昇温を抑制できるという効果がある。

また、放熱部を規制板よりも熱伝導率の高い部材で構成すると、更に昇温を抑制できるという効果がある。

また、変形例のように、放熱部を規制板とすることにより、さらに低コストで規制板と現像ローラーの昇温を抑制できるという効果がある。

また、放熱部より放熱される熱によってトナーを固化するよう構成すると、トナーフィルタの寿命を延命できるという効果がある。

さらに、本実施の形態では放熱部を感光体に対向させていない為、局所的な感光体感度の変化を生じさせることがないという効果がある。

［その他］

本発明はＭＦＰ、プリンタ、ファクシミリ装置、複写機などの画像形成装置、およびそれらの画像形成装置に備えられる現像装置に対して実施することができる。

なお、上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態の１つにおける画像形成装置の略断面図である。 画像形成装置内の現像装置の断面図である。 現像ローラー１５、飛散トナー防止板１４、およびトナー吸引口１３を斜めから観察した斜視図である。 放熱部（放熱部材）について説明するための図である。 放熱部（規制板）の変形例を示す断面図である。 従来の現像装置の断面図である。 従来技術における画像ノイズを説明するための図である。 画像の濃度ムラを説明するための図である。

符号の説明

１ イメージングカートリッジ
２ １次転写ベルト
３ ２次転写ローラー
４ 定着ユニット
５ トナーカートリッジ
６ 転写ベルトのクリーナー
７ 廃トナーボックス
８ 露光装置
９ 本体への吸引路
１０ トナーフィルタ
１１ 規制板
１２ 吸引ダクト
１３ トナー吸引口
１４ 飛散トナー防止板
１５ 現像ローラー
１６ 融着トナー
１７ 放熱部(放熱部材)
１８ 放熱部(規制板)

Claims (10)

1. 現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、
   前記現像剤を所定層厚に規制する規制部材と、
   飛散トナーを吸引する吸引口を有する吸引ダクトと、
   前記規制部材と前記吸引ダクトとを連結する放熱部とを備え、
   前記放熱部の少なくとも一部は、前記吸引ダクト内に露出されている、現像装置。
2. 前記現像剤担持体と所定間隙をなして設けられる飛散トナー防止部材をさらに備え、
   前記吸引口は、感光体に対向する位置に設けられ、かつ前記現像剤担持体と飛散トナー防止部材との間の空間とは異なる位置に設けられる、請求項１に記載の現像装置。
3. 前記飛散トナー防止部材は、前記規制部材の上部に設けられる、請求項２に記載の現像装置。
4. 前記吸引ダクトは、前記現像剤担持体と飛散トナー防止部材との間の空間を通らずに、前記吸引口に接続する、請求項２または３に記載の現像装置。
5. 前記現像剤は、トナーとキャリアとからなり、
   前記現像剤担持体は、複数の磁石を内包する、請求項１から４のいずれかに記載の現像装置。
6. 前記放熱部より放熱される熱は、前記吸引ダクトより吸引される、請求項１から５のいずれかに記載の現像装置。
7. 前記規制部材と前記放熱部とは、同一の部材である、請求項１から６のいずれかに記載の現像装置。
8. 前記放熱部は、前記規制部材よりも熱伝導率の高い部材である、請求項１から７のいずれかに記載の現像装置。
9. 前記放熱部より放熱される熱によって、トナーを固化させることができる、請求項１から８のいずれかに記載の現像装置。
10. 請求項１から９のいずれかに記載の現像装置を備えた、画像形成装置。

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