JP2009128868A - 現像装置及びこれを搭載した画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像剤の劣化を確実に防止可能な現像装置及びこれを搭載した画像形成装置を提供する。
【解決手段】２成分現像装置であって、ハウジング(40)内に配設されており、キャリア及びトナーによる磁気ブラシを形成させる磁気ローラ(60)と、磁気ローラの下方に配設されており、像担持体(16)に対峙した開口(42)にて磁気ブラシから移送されたトナーの層を形成させる現像ローラ(70)と、この開口とキャリア及びトナーを収納した底壁(46)とを連結しており、磁気ブラシで現像ローラから掻き取られたトナーを底壁に回収する回収ローラ(76)を有したステー(80)とを具備し、ステーは、底壁に収納されるキャリア及びトナーの熱、並びに、底壁に回収されたトナーの熱をそれぞれ吸熱する吸熱部(86)と、吸熱部で吸熱した熱を放熱する放熱部(88)とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、キャリア及びトナーを有する２成分現像剤を用いた現像装置及びこれを搭載した画像形成装置に関するものである。

この種の現像装置では、静電潜像が形成された感光体ドラムの表面にトナー画像を現像し、このトナー画像を用紙に転写及び定着させる。
ここで、この現像装置には、２成分現像方式と１成分現像方式とを組み合わせた方式がある。詳しくは、当該方式は、磁性キャリアを用いて非磁性のトナーを帯電させ、このトナーのみをドラムに供給し、その表面にトナー画像を現像している。

そして、当該方式を用いた技術が開示されており（例えば、特許文献１参照）、ドラムに対峙する現像ローラを備え、この現像ローラにはトナーの層が形成される。

特開２００６−１３９０４５号公報

ところで、上記従来の技術では、吸熱部や放熱部が現像ローラの上方に設置されており、これでは、現像装置内のキャリア及びトナーが熱で劣化し易くなり、ひいては画像の劣化も招くとの問題がある。
なぜならば、当該技術の吸熱部や放熱部は、穂切りブレードにて規制された余剰な現像剤の熱を冷却できるのみであり、底壁に収納されるキャリア及びトナーからなる現像剤や、底壁に回収される現像ローラから回収されたトナーの各熱を冷却できないからである。

このように、上記従来の技術では、大きな冷却効果を得る点については依然として課題が残されている。
そこで、本発明の目的は、上記課題を解消し、現像剤の劣化を確実に防止可能な現像装置及びこれを搭載した画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するための第１の発明は、キャリアを用いてトナーを帯電させ、トナーを像担持体に供給してトナー画像を現像させる現像装置であって、像担持体に対峙した開口、及びキャリア及びトナーを収納した底壁を有するハウジングと、ハウジング内に配設されており、キャリア及びトナーによる磁気ブラシを形成させる磁気ローラと、磁気ローラの下方に配設されており、開口にて磁気ブラシから移送されたトナーの層を形成させる現像ローラと、現像ローラの下方にて開口と底壁とを連結しており、磁気ブラシで現像ローラから掻き取られたトナーを底壁に回収する回収ローラを有したステーとを具備し、ステーは、底壁に収納されるキャリア及びトナーの熱、並びに、底壁に回収されたトナーの熱をそれぞれ吸熱する吸熱部と、吸熱部で吸熱した熱を放熱する放熱部とを備える。

第１の発明によれば、キャリア及びトナーからなる２成分現像剤が用いられており、磁気ローラでは、この現像剤による磁気ブラシが形成され、このブラシは現像ローラにトナーの層を形成させる。そして、このトナーが像担持体に供給されることにより、トナー画像が現像される。一方、このブラシは、現像後には現像ローラのトナー層を掻き取って回収する。

ここで、吸熱部及び放熱部が磁気ローラの上方に設置されていた場合には、底壁に収納されるキャリア及びトナーや、この底壁に回収されたトナーを冷却することが困難である。
しかしながら、本発明によれば、開口と底壁とがステーで連結されており、このステーは吸熱部を有し、この底壁に収納されるキャリア及びトナーの熱や、この底壁に回収されたトナーの熱をいずれも吸熱している。また、このステーは放熱部も有しており、吸熱部で吸熱した熱を放熱している。

このように、底壁に存在するキャリアやトナーを冷却し、従来に比して大きな冷却効果を得ることができるので、キャリア及びトナーからなる現像剤の劣化が確実に防止される。

第２の発明は、第１の発明の構成において、ハウジングは、開口から上方に向けて延設した周壁を有しており、周壁は、磁気ブラシの厚さを規制する穂切りブレードを有することを特徴とする。
第２の発明によれば、第１の発明の作用に加えてさらに、開口から上方に向けて延設した周壁には、磁気ブラシの厚さを規制する穂切りブレードが配置されており、このブレードで規制された余剰のキャリア及びトナーからなる現像剤は、その重力で下方に向けて落下し、ステーに接触可能になる。よって、この余剰のキャリア及びトナーの熱も吸熱し、放熱されることから、従来に比してより一層大きな冷却効果を得ることができる。

第３の発明は、第１や第２の発明の構成において、ステーは、ハウジングに対して着脱可能に構成されていることを特徴とする。
第３の発明によれば、第１や第２の発明の作用に加えてさらに、ステーは回収ローラを有しており、これらステーと回収ローラとはユニット化され、ハウジングから容易に着脱することできる。このように、このステーをハウジングから取り外し可能にすれば、例えば現像装置の組み立て時には、磁気ローラと現像ローラとの間隙をその下方から視認可能になるので、当該間隔の距離を、シックネスゲージ等の接触型の測定器を用いることなく、非接触の計測器で計測可能になる。よって、磁気ローラや現像ローラの損傷も回避することができる。
しかも、上述の如くステーと回収ローラとはユニット化されているので、現像装置の簡素化が達成される。

第４の発明は、第１から第３の発明の構成において、ステーは、押し出し成形されているとともに、このステーには、回収ローラに付着したトナーを掻き取るスクレーパが貼付されていることを特徴とする。
第４の発明によれば、第１から第３の発明の作用に加えてさらに、ステーが押し出して成形された部材であるので、スクレーパを貼り付ける部分の面精度が出し易くなる。

第５の発明は、第１から第４の現像装置を搭載した画像形成装置であることを特徴とする。
第５の発明によれば、第１から第４の発明の作用に加えてさらに、キャリア及びトナーの冷却が実施され、良好な画像形成が行われる結果、画像形成装置の信頼性向上に寄与する。

本発明によれば、熱による現像剤の劣化、ひいては画像の劣化を確実に防止する現像装置及びこれを搭載した画像形成装置を提供することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１には、画像形成装置の一例である複合機１の構造が概略的に示されている。この複合機１の装置本体２の下部には給紙部４が配置されている。この給紙部４には、本体２の高さ方向に沿って２段のカセット６が備えられており、本実施例の各カセット６はいずれも本体２に対して前面側（図１でみて手前側）に向けて引き出し可能に構成されている。また、各カセット６には画像形成前の用紙が積層状態で収容され、この用紙は給紙部４から１枚ずつ分離され、右方向に向けて送出される。

給紙部４の右方には用紙搬送部８が配置され、給紙部４から送出された用紙は本体２の右側面に沿って上方に向けて搬送される。次いで、この用紙は、本体２の内部で左側面へ向けて反転され、そのまま左側面に向けて搬送される。
一方、カセット６の上方には手差し給紙部５が備えられている。この給紙部５には、カセット６に入っていないサイズの用紙や、厚紙、或いはＯＨＰシートの如く１枚ずつ送り込まれる種々の記録材が載置されている。そして、給紙部５からの記録材は用紙搬送部８に合流し、左側面に向けて搬送される。

本体２の内部には、搬送部８からの用紙搬送方向でみて下流側にレジストローラ１０、画像形成部１４、及び転写部２６が順番に配置されている。この画像形成部１４の上方には光学部、例えばＬＳＵ（レーザスキャニングユニット）１２が備えられており、この光学部１２からは画像形成部１４の感光体ドラム（像担持体）１６に向けてレーザ光が照射される。

また、用紙搬送方向でみて転写部２６の下流側には定着部２８及び排出・分岐部３０が順番に配置され、片面印刷の場合には、定着部２８から排出された用紙は排出・分岐部３０を経て用紙受けトレイ３２に排出される。
一方、この排出・分岐部３０と給紙部４との間には両面印刷用ユニット３４が配置されており、このユニット３４では定着部２８から排出された用紙を用紙搬送部８に向けて搬送し、この用紙は画像形成部１４に再び送られる。

ここで、本実施例の画像形成部１４は、４つの画像形成ユニットで構成されている。これら各ユニットは、図１でみて右側から左側に向けて順に配列され、異なる４色（ブラック、シアン、マゼンタ及びイエロー）の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像及び転写の各工程を通じてブラック、シアン、マゼンタ及びイエローの画像を順次形成している。

具体的には、画像形成部１４の各ユニットには、各対応色の可視像（トナー画像）を担持するドラム１６がそれぞれ設けられている。各ドラム１６は本体２に対して回転自在に設置され、図示しない駆動モータによって同図の反時計回りに駆動する。
また、各ドラム１６の周囲の適宜位置には、それぞれ対応する帯電器１７、現像装置１８、クリーニング部２１や、中間転写ローラ２２が設けられている。

この帯電器１７では、対応するドラム１６の表面を一様に帯電させる。また、現像装置１８では、それぞれブラック、シアン、マゼンタ及びイエローの各色のトナーが各色のトナーコンテナ１９からホッパー２０を経由して供給され、このトナーを用いてドラム１６の表面に静電的に付着させる。これにより、ドラム１６の表面には、光学部１２による静電潜像に応じたトナー画像が現像される。そして、これらドラム１６上に形成されたトナー画像は、中間転写ベルト２４上に順次転写され、１ページ分のトナー画像として合成される。

詳しくは、上記ベルト２４は、誘電体樹脂製のシート材の両端部分を重ね合わせて接合したエンドレス形状のベルトや、継ぎ目を有しないシームレスのベルトが用いられており、図示しない駆動モータによって同図の時計回りに走行する。
このベルト２４は、各ドラム１６と各中間転写ローラ２２との間を走行しており、これにより、ドラム１６上にそれぞれ形成されたトナー画像はベルト２４上に１次転写される。なお、各クリーニング部２１では、ドラム１６上に残留したトナーが除去される。

上述した転写部２６のローラとベルト２４との間を用紙が通過すると、ベルト２４上に転写されたトナー画像は用紙に２次転写され、この用紙は定着部２８に向けて搬送される。
ここで、本実施例の各現像装置１８には、２成分現像方式と１成分現像方式とを組み合わせた方式が採用されている。

すなわち、磁性キャリアを用いて非磁性のトナーを帯電させ、この帯電されたトナーのみをドラム１６に向けて飛翔させており、非接触の現像方式によってトナー画像をドラム１６に現像している。より具体的には、現像装置１８は図２，３に示されるように、ハウジング４０を有しており、本実施例のハウジング４０は、ドラム１６に対峙する開口４２と、この開口４２から上方に向けて延びる周壁４４と、この周壁４４の下方に形成される底壁４６とを有している。

この周壁４４の適宜位置には周壁ダクト４８，４９が設けられており、図示しないファンからの空気によって周壁４４が冷却される。
一方、底壁４６には上述のキャリア及びトナーが収納され、上述のホッパー２０が挿入されるとシャッター９４が開き（図２）、このホッパー２０に連結され、シャッター９４の上方からトナー等が補給可能になる。また、底壁４６には、撹拌ミキサー５０及びパドルミキサー５４がそれぞれ配置されている。各ミキサー５０，５４の軸５２，５６はハウジング４０に対して回転自在に支持されており、これらミキサー５０，５４が同図に示す駆動部９２の駆動力で回転すると、キャリア及びトナーが撹拌されてトナーを帯電させる。そして、これらキャリア及びトナーはミキサー５４を介して汲み上げローラ５７に向けて搬送される。

この汲み上げローラ５７の軸５８もまた、ハウジング４０に対して回転自在に支持されている。そして、このローラ５７がギアを介して駆動部９２の駆動力で回転すると、帯電したキャリア及びトナーは磁気ブラシローラ（磁気ローラ）６０に搬送される。
磁気ブラシローラ６０は、図３でみてミキサー５４の右上方に配設されており、ブラシローラ６０もハウジング４０に対して回転自在に支持されている。

詳しくは、ブラシローラ６０は中心に軸６２を有し、この軸６２の両端部分には軸受を介してフランジが配設され、このフランジの外周には管状のブラシ側スリーブ６４が一体的に嵌合されている。そして、このフランジがギアを介して駆動部９２の駆動力で回転すると、このスリーブ６４は同図の時計回りに回転する。

このブラシ側スリーブ６４内において、軸６２の外周側には磁極が所定の磁力や角度を有して配置されており、汲み上げローラ５７からのキャリア及びトナーを吸引して磁気ブラシを形成させる。これにより、当該磁気ブラシは、スリーブ６４の外周面において、上記磁石を有する領域に形成されることになる。

この磁気ブラシの厚さは、周壁ダクト４８の近傍に設置された穂切りブレード４５で規制されており、所定の直流（ＤＣ）バイアスや交流（ＡＣ）バイアスが印加されると、磁気ブラシはトナーを現像ローラ７０に向けて搬送させる。一方、この磁気ブラシは現像後のトナー層を現像ローラ７０から掻き取っている。
このように、当該磁気ブラシでは、強固に付着したトナー層を現像ローラ７０から機械的な力で引き剥がす一方、現像に必要な新たなトナーを現像ローラ７０に供給している。

そして、上述した磁気ブラシによれば、現像後のトナーは掻き取りブレードなどの特別な装置を設けなくて済み、この磁気ブラシは、現像ローラ７０のトナー層に接触し、各ローラ６０，７０の回転速度差によるブラシ効果と、ミキサー５０，５４での攪拌による磁気ブラシの現像剤の入れ替えとによってトナーの回収と搬送とが容易にされている。

この現像ローラ７０は、同図でみてブラシローラ６０の右下方にて開口４２の近傍に配設されている。
このローラ７０の軸７２は、ブラシローラ６０の回転軸線に対して略平行に並設されており、この現像ローラ７０もハウジング４０に回転自在に支持されている。つまり、現像ローラ７０も中心に軸７２を有し、この軸７２の両端部分には軸受を介してフランジが配設され、このフランジの外周には管状の現像側スリーブ７４が一体的に嵌合されている。そして、このフランジがギアを介して駆動部９２の駆動力で回転すると、スリーブ７４は同図の時計回りに回転する。

そして、これらブラシローラ６０と現像ローラ７０との電位差によって、この現像ローラ７０には、ブラシローラ６０から移送されたトナーのみの層が形成される。この現像ローラ７０へのトナー層の形成と同時に、現像バイアス、すなわち、所定のＤＣバイアスを重畳したＡＣバイアスが印加されると、現像ローラ７０のトナーがドラム１６に向けて飛翔する。これにより、各ドラム１６の表面にはトナー画像が現像されることになる。

ところで、上述したハウジング４０の下部には、ステー８０が着脱可能に構成されている。
具体的には、本実施例のステー８０は、熱伝導部材（例えばアルミニウム）で構成され、押し出しにて成形されている。また、このステー８０は、開口４２と底壁４６とを連結しており、この開口４２の一部も兼ねる開口対峙部８２と、底壁４６の下面に連結される連結部８４とを有している（図４）。

このステー８０は、開口対峙部８２から現像ローラ７０の外周に沿って上方に向けて反り、その頂部分に回収ローラ７６が設置されている。一方、この頂部分からは、ミキサー５４の外周に沿って下方に向けて反っており、底壁４６に達している。
より詳しくは、この回収ローラ７６の軸７８は、現像ローラ７０の回転軸線に対して略平行に並設されており、このローラ７６は、ステー８０に固定された支持部８７に回転自在に支持されている。また、本実施例の軸７８にはワンウェイクラッチが取り付けられ、このクラッチにはレバー部材が係合可能にされており、このレバー部材は、スリーブ７４の回転により軸７８を中心にして左右方向に揺動可能に構成されている。当該レバー部材が右方向に倒れると、上記ワンウェイクラッチとは係合しないのに対し、このレバー部材が左方向に倒れた場合には当該ワンウェイクラッチと係合する。そして、この軸７８が上記レバー部材及びワンウェイクラッチを介して駆動部９２の駆動力で回転すると、ローラ７６は図３でみて反時計回りに回転する。

また、回収ローラ７６の外周面にはスクレーパ９０が接触している。このスクレーパ９０は、ステー８０において、ミキサー５４に対峙した適宜位置に貼付されており、回収ローラ７６に付着したトナーを掻き取り可能に構成されている。これにより、磁気ブラシで現像ローラ７０から掻き取られたトナーは、回収ローラ７６に付着し、スクレーパ９０で掻き取られ、ミキサー５４の外周に沿って下方に向けて反った部分を経由して底壁４６に向けて回収される。

ステー８０において、このミキサー５４の外周に沿って下方に向けて反った部分が吸熱部８６である。当該吸熱部８６は、底壁４６に収納されるキャリア及びトナーの熱、並びに、底壁４６に回収されたトナーの熱をそれぞれ吸熱している。
また、この吸熱部８６の下側には底壁ダクト（放熱部）８８が設けられ、図示しないファンからの空気によって吸熱部８６で吸熱した熱を放熱し、底壁４６が冷却されている。

この現像装置１８を搭載した複合機１では、カセット６からの用紙や手差し給紙部５からの記録材はレジストローラ１０に到達する。このローラ１０は、用紙の斜め送りを矯正しつつ、画像形成部１４で形成されるトナー画像とのタイミングを計りながら、用紙を転写部２６へと送出する。
また、図示しないコントローラからの画像データに基づき、複合機１では光学部１２によるレーザ光の照射が制御される。これにより、画像形成部１４において各ドラム１６上に原稿画像の静電潜像が作られ、続いてこの潜像からドラム１６上にトナー画像が形成され、中間転写ベルト２４を介して転写部２６で用紙に転写される。

その後、用紙は未定着トナー画像を担持した状態で定着部２８に向けて送られ、この定着部２８にて熱ローラによりトナー画像が定着される。次いで、定着部２８から排出された用紙は排出・分岐部３０を通ってトレイ３２に排出される。
この片面印刷に対し、両面印刷を行う場合には、定着部２８から排出された用紙はトレイ３２に排出される直前にてユニット３４側に引き戻され、この用紙は用紙搬送部８に合流し、再び転写部２６に向けて送られる。そして、この場合には、用紙の未だ印刷がされていない方の面にトナー画像が転写される。

以上のように、本実施例によれば、キャリア及びトナーからなる２成分現像剤が用いられており、各現像装置１８のブラシローラ６０では、この現像剤による磁気ブラシが形成され、このブラシは現像ローラ７０にトナーの層を形成させる。そして、このトナーがドラム１６に供給されることにより、トナー画像が現像される。一方、このブラシは、現像後には現像ローラ７０のトナー層を掻き取って回収する。

ここで、仮に、上述した吸熱部及び放熱部がブラシローラ６０の上方に設置されていた場合には、底壁４６に収納されるキャリア及びトナーや、この底壁４６に回収されたトナーを吸熱して放熱することが困難であり、これでは、現像剤は熱で劣化し、ひいては画像の劣化も招くとの問題がある。

しかしながら、本実施例によれば、開口４２と底壁４６とが現像ローラ７０の下方でステー８０で連結されており、このステー８０はアルミニウム製の吸熱部８６を有し、この底壁４６に収納されるキャリア及びトナーの熱や、この底壁４６に回収されたトナーの熱をいずれも吸熱している。また、このステー８０は底壁ダクト８８も有しており、吸熱部８６で吸熱した熱を放熱している。

このように、底壁４６にて撹拌搬送される現像剤や、底壁４６に戻されたトナーを冷却し、従来に比して大きな冷却効果を得ることができるので、キャリア及びトナーからなる現像剤の劣化が確実に防止されるのである。
さらに、開口４２から上方に向けて延設した周壁４４には、磁気ブラシの厚さを規制する穂切りブレード４５が配置され、このブレード４５で規制された余剰のキャリア及びトナーからなる現像剤は、その重力で下方に向けて落下し、ステー８０に接触可能になる。よって、この余剰のキャリア及びトナーの熱も吸熱し、放熱されることから、従来に比してより一層大きな冷却効果を得ることができる。

さらにまた、ステー８０は回収ローラ７６を有しており、これらステー８０と回収ローラ７６とはユニット化され、ハウジング４０から容易に着脱することできる。このように、このステー８０をハウジング４０から取り外し可能に構成すると、例えば現像装置１８の組み立て時には、ブラシローラ６０と現像ローラ７０との間隙をその下方から視認可能になるので、組み立てラインで確認が必要である当該間隔の距離を、シックネスゲージ等の接触型の測定器を用いることなく、非接触の計測器（例えばレーザやカメラ）で計測可能になる。よって、接触型の測定器を用いた場合に比してブラシローラ６０や現像ローラ７０の損傷も回避することができる。

しかも、ステー８０と回収ローラ７６とはユニット化されているので、現像装置１８の構成部品が少なくて済み、簡素化が達成される。
また、ステー８０が押し出し部材であるので、スクレーパ９０を貼り付ける部分の面精度も出し易い。
さらに、上述の如くキャリア及びトナーの冷却が実施され、良好な画像形成が行われる結果、複合機１の信頼性向上にも寄与する。

本発明は、上記実施例に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。
例えば、本発明の画像担持体は４つの感光体ドラムに限定されるものではなく、また、上記実施例では画像形成装置として複合機に具現化した例を示しているが、本発明の画像形成装置は複写機、プリンタ、ファクシミリやスキャナ等自体にも当然に適用可能である。

本実施例の画像形成装置の概略構成図である。 図１の現像装置の外観斜視図である。 図２の現像装置の断面図である。 図２のステーの外観斜視図である。

符号の説明

１ 複合機（画像形成装置）
１６ 感光体ドラム（像担持体）
１８ 現像装置
４０ ハウジング
４２ 開口
４４ 周壁
４５ 穂切りブレード
４６ 底壁
６０ 磁気ブラシローラ（磁気ローラ）
７０ 現像ローラ
７６ 回収ローラ
８０ ステー
８６ 吸熱部
８８ 底壁ダクト（放熱部）
９０ スクレーパ

Claims (5)

1. キャリアを用いてトナーを帯電させ、該トナーを像担持体に供給してトナー画像を現像させる現像装置であって、
   前記像担持体に対峙した開口、及び前記キャリア及び前記トナーを収納した底壁を有するハウジングと、
   該ハウジング内に配設されており、前記キャリア及び前記トナーによる磁気ブラシを形成させる磁気ローラと、
   該磁気ローラの下方に配設されており、前記開口にて該磁気ブラシから移送されたトナーの層を形成させる現像ローラと、
   該現像ローラの下方にて前記開口と前記底壁とを連結しており、前記磁気ブラシで前記現像ローラから掻き取られたトナーを前記底壁に回収する回収ローラを有したステーとを具備し、
   該ステーは、
   前記底壁に収納されるキャリア及びトナーの熱、並びに、該底壁に回収されたトナーの熱をそれぞれ吸熱する吸熱部と、
   該吸熱部で吸熱した熱を放熱する放熱部と
   を備えることを特徴とする現像装置。
2. 請求項１に記載の現像装置であって、
   前記ハウジングは、前記開口から上方に向けて延設した周壁を有しており、
   該周壁は、前記磁気ブラシの厚さを規制する穂切りブレードを有することを特徴とする現像装置。
3. 請求項１又は２に記載の現像装置であって、
   前記ステーは、前記ハウジングに対して着脱可能に構成されていることを特徴とする現像装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の現像装置であって、
   前記ステーは、押し出し成形されているとともに、該ステーには、前記回収ローラに付着したトナーを掻き取るスクレーパが貼付されていることを特徴とする現像装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の現像装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置。
   

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