JP2011107173A - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構造を簡素化と、現像剤の漏出の防止を図りつつ、軸受け部材の温度上昇を効果的に抑制できる現像装置を提供する。
【解決手段】本発明の現像装置は、現像剤を収容する現像ケース５４と、現像ケース５４内に配設され回転することによって現像剤を搬送する搬送部材５１と、現像ケース５４外に一部が露出した状態で配設されると共に搬送部材５１の回転軸５１０を回転可能に支持する軸受け部材５７と、軸受け部材５７の現像ケース５４外に露出した部分５７ａの近傍に気流を発生させる気流発生手段４０とを備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、現像装置と、現像装置を備えた画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置に用いられる現像装置には、磁性キャリアと、当該磁性キャリアに摩擦帯電的に付着する非磁性トナーとから成る２成分現像剤が広く使用されている。一般に、トナーやキャリアは現像装置内に設けられた搬送スクリューによって搬送されるが、画像形成を長時間に亘って連続して行うと、搬送スクリューの回転駆動によって、その回転軸を支持する軸受け部材に発熱が生じ、この熱が搬送スクリューを介して現像装置内の現像剤にも伝わって、トナーが溶融して凝集物となる場合がある。このようなトナーの凝集物は、画像の一部が白く抜ける異常画像の発生や、搬送スクリューの搬送不良などの様々な不具合の原因となるため、従来から解決すべき問題とされている。

また、上記軸受け部材における温度上昇は、特に、現像剤担持体への現像剤の供給と現像剤担持体からの現像剤の回収とを別々の搬送スクリューで行う現像装置において顕著となる。この種の現像装置では、現像剤担持体に現像剤を供給する供給搬送スクリューの搬送方向下流にいくに従って現像剤の量が減少するため、トナー濃度ムラが生じやすい。そこで、供給搬送スクリューの下流にまで十分な量の現像剤を確保するために、供給搬送スクリュー及び他の搬送スクリューの回転数を高めに設定するようにしているが、搬送スクリュー等の回転数を高めに設定すると、それらを支持する軸受け部材において温度上昇が生じやすくなる問題が生じる。

上記問題を解決するため、例えば、特許文献１に記載の現像装置は、現像装置の外壁に沿って通風路を形成し、その通風路に送風手段からの風を送ることによって、現像装置及びその内部の現像剤の温度上昇を抑制するようにしている。

また、特許文献２に記載の現像装置では、現像装置の外壁に通気口を設け、その通気口から軸受け部材で生じる熱を外部に放熱して、現像装置内の現像剤の温度上昇を抑制するようにしている。また、この現像装置には、現像剤が通気口から外部に漏れないようにするために、シール部材としての磁石が現像装置内に配設されている。また、特許文献２には、現像装置の他の実施形態として、前記通気口を設けた現像装置内に羽根状に形成された気流発生手段を設けたものが開示されている。この場合は、羽根を回転させることによって現像装置内で気流を発生させ、通気口からの放熱効果を向上させている。

しかしながら、上記特許文献１に記載の現像装置の場合は、現像装置の外壁から内部の現像剤の温度を下げることは可能であるが、搬送スクリューの軸受け部材における局所的な発熱を効果的に抑制することはできないため、軸受け部材の近傍においてトナーが溶融し凝集する問題がある。

また、上記特許文献２に記載の現像装置においては、通風口からの現像剤漏れを防止するために、シール部材を設ける必要があり、部品点数が増え、構造も複雑化する欠点がある。また、シール部材を設けても、そのシール部材が磁石などであって、さらに、現像装置内に気流発生手段を配設した場合は、現像装置内で気流を発生させると、磁石と搬送スクリューの回転軸との間から現像剤が漏れる虞もある。

そこで、本発明は、斯かる事情に鑑み、構造を簡素化と、現像剤の漏出の防止を図りつつ、軸受け部材の温度上昇を効果的に抑制できる現像装置、その現像装置を備えた画像形成装置を提供しようとするものである。

請求項１の発明は、現像剤を収容する現像ケースと、前記現像ケース内に配設され回転することによって現像剤を搬送する搬送部材と、前記現像ケース外に一部が露出した状態で配設されると共に前記搬送部材の回転軸を回転可能に支持する軸受け部材と、前記軸受け部材の現像ケース外に露出した部分の近傍に気流を発生させる気流発生手段とを備えたものである。

気流発生手段により軸受け部材の露出した部分の近傍に気流を発生させることによって、軸受け部材にそれよりも低い温度の空気を当て、軸受け部材及びその周辺部材の温度上昇を抑制することができる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の現像装置において、前記搬送部材の端部を前記現像ケース外に露出させ、その露出させた端部に羽根を設けて前記気流発生手段を構成したものである。

搬送部材を回転させることにより、羽根を回転させて気流を発生させることができる。この場合、羽根を回転させるための駆動装置又は駆動力伝達手段を別途設ける必要がないので、構成の簡素化を図ることができる。

請求項３の発明は、請求項２に記載の現像装置において、前記羽根の材質を金属にしたものである。

気流発生手段の羽根の材質を金属にすることによって、その放熱効果を高めることができる。これにより、軸受け部材で発生した熱を、搬送部材の回転軸を介して気流発生手段の羽根から放熱させる効果が高まり、軸受け部材の温度上昇を一層抑制することが可能となる。

請求項４の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の現像装置において、現像剤担持体への現像剤の供給と現像剤担持体からの現像剤の回収とを別々の前記搬送部材で行うように構成された現像装置であって、前記各搬送部材の回転軸を回転可能に支持する複数の軸受け部材のうち、少なくとも１つを、前記現像ケース外に一部が露出した状態で配設し、当該軸受け部材の現像ケース外に露出した部分の近傍に前記気流発生手段によって気流を発生させるように構成したものである。

現像剤担持体への現像剤の供給と現像剤担持体からの現像剤の回収とを別々の搬送部材で行うように構成された現像装置である場合は、現像剤供給用の搬送部材の搬送方向下流側で現像剤が減少する傾向にあるため、その下流側において現像剤が不足しないように、各搬送部材の回転数を高くしなければならない。特に、このような現像装置では、搬送部材の回転数を高くするのに伴い、各搬送部材を支持する軸受け部材において温度上昇が顕著となるため、本発明の気流発生手段によって軸受けの温度上昇を抑制することが有効である。

請求項５の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の現像装置を備えた画像形成装置である。

画像形成装置が、請求項１から４のいずれか１項に記載の現像装置を備えているので、これらの現像装置による上記効果が得られる。

本発明によれば、軸受け部材及びその周辺部材の局部的な温度上昇を効果的に抑制することができる。このため、軸受け部材の近傍において現像剤（トナー）が溶融し凝集するのを抑制することができ、異常画像の発生や搬送部材の搬送不良等の不具合を防止することが可能である。

また、本発明によれば、軸受け部材の露出した部分を現像ケースの外側から冷却することができる。従って、本発明は、従来の現像装置のように、現像装置の外壁（現像ケース）に放熱用の通風口を設けたり、その通風口からの現像剤の漏れを防止するためにシール材を設けたりする必要がない。このため、本発明に係る現像装置は、現像ケースから現像剤が漏れにくい構成となると共に、部品点数を削減することができ、構成の簡素化を図ることができる。

本発明の実施の一形態を適用した画像形成装置の概略構成図である。 前記画像形成装置に搭載したプロセスユニットの概略構成図である。 図４に示す現像装置のＹ１−Ｙ１断面を示す断面図である。 現像装置における循環経路を長手方向に見た断面図である。 前記現像装置内に配設された第１搬送スクリューの端部周辺を示す概略構成図である。 気流発生手段の一例を示す図である。 本発明の現像装置と比較例の現像装置におけるベアリング及び現像剤の温度上昇を示すグラフである。

以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

まず、図１において、本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。
書込み部２Ａ〜２Ｄは、画像情報に基いて帯電工程後の感光体ドラム６（像担持体）に静電潜像を書き込むための装置である。書込み部２Ａ〜２Ｄは、ポリゴンミラー３Ａ〜３Ｄや光学素子４Ａ〜４Ｄ等を用いた光走査装置である。なお、書込み部として、光走査装置の替わりにＬＥＤアレイを用いることもできる。
給紙部６１は、記録紙、ＯＨＰ等の被転写材Ｐを格納して、画像形成時には被転写材Ｐを転写ベルト３０に向けて給送する。

転写ベルト３０は、被転写材Ｐをその表面に静電的に吸着させて搬送して感光体ドラム６上に形成されたトナー像を被転写材Ｐ上に転写するための無端状ベルトであって、その外周面上に吸着ローラ６４とベルトクリーニング装置６５とを設けている。
転写ベルト３０を介して感光体ドラム６に対向する転写ローラ２４は、芯金と芯金を被覆する導電性弾性層とを有する。転写ローラ２４の導電性弾性層は、ポリウレタンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンポリエチレン（ＥＰＤＭ）等の弾性材料に、カーボンブラック、酸化亜鉛、酸化スズ等の導電性付与剤を配合分散して電気抵抗値（体積抵抗率）を中抵抗に調整した弾性体である。

定着部６６は、加熱ローラ６８及び加圧ローラ６７を有し、被転写材Ｐ上のトナー像を圧力と熱とによって被転写材Ｐに定着させる。
転写ベルト３０に沿って縦方向に配設された４つのプロセスユニット２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫは、それぞれ、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックのトナー像を形成するためのものである。

各プロセスユニット２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫ上には、キャリア（磁性キャリア）と各色（イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック）のトナー（トナー粒子）とを現像装置５に供給する供給手段としての現像現像剤カートリッジ２８Ｙ、２８Ｃ、２８Ｍ、２８ＢＫが設置されている。
プロセスユニット２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫ、及び、現像現像剤カートリッジ２８Ｙ、２８Ｃ、２８Ｍ、２８ＢＫは、転写ベルト３０を回転支軸を中心に開放して装置本体１から着脱することができる。

本実施形態の画像形成装置は、複写機及びプリンタとして機能する複合型の画像形成装置である。複写機として機能する場合には、スキャナから読み込まれた画像情報に対してＡ／Ｄ変換、ＭＴＦ補正、階調処理等の種々の画像処理が施されて書込みデータに変換される。プリンタとして機能する場合には、コンピュータ等から送信されるページ記述言語やビットマップ等の形式の画像情報に対して画像処理が施されて書込みデータに変換される。

画像形成時には、書込み部２Ａ〜２Ｄからプロセスユニット２０ＢＫ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｙに対して、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローの画像情報に応じた露光光がそれぞれ照射される。すなわち、各光源から発せられた露光光（レーザ光）がポリゴンミラー３Ａ〜３Ｄ、光学素子４Ａ〜４Ｄ等を通過して、各感光体ドラム６上に照射される。これによって、各プロセスユニット２０ＢＫ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｙの感光体ドラム６（像担持体）上に、露光光に応じたトナー像が形成される。そして、このトナー像が、被転写材Ｐに転写されることになる。

給紙部６１から給送された被転写材Ｐは、レジストローラ６３の位置で一旦タイミングを合わせて、転写ベルト３０の位置に搬送される。転写ベルト３０の送入位置に配設された吸着ローラ６４は、電圧の印加によって送入された被転写材Ｐを転写ベルト３０に吸着させる。転写ベルト３０の矢印方向の走行にともない移動する被転写材Ｐは、各プロセスユニット２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫの位置を順次通過して各色のトナー像が重ねて転写される。

カラーのトナー像が転写された被転写材Ｐは、転写ベルト３０から分離して定着部６６に達する。被転写材Ｐ上のトナー像は、加熱ローラ６８及び加圧ローラ６７に挟まれつつ加熱されることで被転写材Ｐ上に定着される。一方、被転写材Ｐが分離した後の転写ベルト３０表面は、その後にベルトクリーニング装置６５の位置に達して、その表面に付着したトナー等の汚れがクリーニングされる。

次に、画像形成装置におけるプロセスユニット及び現像現像剤カートリッジについて詳述する。
なお、各プロセスユニット２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫはほぼ同一構造であって、各現像剤カートリッジ２８Ｙ、２８Ｃ、２８Ｍ、２８ＢＫもほぼ同一構造であるために、図２にてプロセスユニット及び現像現像剤カートリッジは符号のアルファベット（Ｙ、Ｃ、Ｍ、ＢＫ）を除して図示する。また、書込み部は符号のアルファベット（Ａ〜Ｄ）を除して図示する。

図２に示すように、プロセスユニット２０は、像担持体としての感光体ドラム６、帯電部７、現像装置５（現像部）、クリーニング部８が一体化されたものであって、プレミックス現像方式（キャリアの補給・排出を適宜に行う現像方式である。）が採用されている。
像担持体としての感光体ドラム６は、負帯電の有機感光体であって、不図示の回転駆動機構によって反時計方向に回転駆動される。

帯電部７は、芯金上に、ウレタン樹脂、導電性粒子としてのカーボンブラック、硫化剤、発泡剤等を処方した中抵抗の発泡ウレタン層をローラ状に形成した弾性を有する帯電ローラである。帯電部７の中抵抗層の材質としては、ウレタン、エチレン−プロピレン−ジエンポリエチレン（ＥＰＤＭ）、ブタジエンアクリロニトリルゴム（ＮＢＲ）、シリコーンゴムや、イソプレンゴム等に抵抗調整のためにカーボンブラックや金属酸化物等の導電性物質を分散したゴム材や、またこれらを発泡させたものを用いることもできる。
クリーニング部８は、感光体ドラム６に摺接するクリーニングブラシ（又は、クリーニングブレード）が設置されていて、感光体ドラム６上の未転写トナーを機械的に除去・回収する。

現像装置５は、現像剤担持体としての２つの現像ローラ５０ａ、５０ｂが感光体ドラム６に近接するように配置されていて、双方の対向部分には感光体ドラム６と磁気ブラシとが接触する現像領域が形成される。現像装置５内には、トナーＴとキャリアＣとからなる現像剤Ｇ（２成分現像剤）が収容されている。そして、現像装置５は、感光体ドラム６上に形成される静電潜像を現像する（トナー像を形成する。）。なお、現像装置５の構成・動作については、後で詳しく説明する。

ここで、本実施の形態における現像装置５は、プレミックス現像方式のものであって、現像装置５内に適宜に新品のキャリアＣ（現像剤Ｇ）が現像剤カートリッジ２８から供給されると共に、劣化した現像剤Ｇが現像装置５の外部に設置された現像剤貯留容器７０に向けて排出される。

図２を参照して、現像剤カートリッジ２８は、その内部に現像装置５内に供給するための現像剤Ｇ（トナーＴ及びキャリアＣ）を収容している。そして、現像剤カートリッジ２８は、現像装置５に新品のトナーＴを供給するトナーカートリッジとして機能すると共に、現像装置５に新品のキャリアＣを供給する供給手段として機能する。具体的に、現像装置５に設置された磁気センサ２６（図４を参照。）によって検知されるトナー濃度（現像剤Ｇ中のトナーの割合である。）の情報に基づいて、シャッタ機構８０の開閉動作を行って、供給手段としての現像剤カートリッジ２８から現像装置５内に向けて現像剤Ｇを適宜に供給する。
なお、本実施の形態では、現像剤カートリッジ２８の現像剤Ｇにおける、キャリアＣに対するトナーＴの混合率（トナー濃度）が比較的高く設定されている。

供給手段としての供給管２９は、現像剤カートリッジ２８から供給される現像剤Ｇ（トナーＴ及びキャリアＣ）を現像装置５内に確実に導くためのものである。すなわち、現像剤カートリッジ２８から排出された現像剤Ｇは、供給管２９を介して、現像装置５内に供給される。

次に、感光体ドラム６上で行われる作像プロセスについて説明する。
図２を参照して、感光体ドラム６が反時計方向に回転駆動されると、まず、帯電部２２の位置で感光体ドラム６の表面が一様に帯電される。その後、帯電された感光体ドラム６表面は、露光光Ｌの照射位置に達して、書込み部２による露光工程が行われる。すなわち、露光光Ｌの照射によって感光体ドラム６上を画像情報に応じて選択的に除電することで、照射されなかった非画像部の電位との差（電位コントラスト）を発生させて静電潜像を形成する。なお、この露光工程は、感光体ドラム６の感光層中で電荷発生物質が光を受けて電荷を発生して、このうち正孔が感光体ドラム６表面の帯電電荷と打ち消し合うものである。

その後、潜像が形成された感光体ドラム６表面は、現像装置５との対向位置に達する。感光体ドラム６上の静電潜像は、現像ローラ５０ａ、５０ｂ上の磁気ブラシと接触して、磁気ブラシ中の負帯電されたトナーＴが付着されて可視化される。
詳しくは、上方の現像ローラ５０ａの磁極による磁力で汲み上げられた現像剤Ｇは、ドクターブレード５５によって適量化された後に、感光体ドラム６との対向部である現像領域（２つの現像ローラ５０ａ、５０ｂと感光体ドラム６との対向領域である。）に搬送される。現像領域において穂立ちされたキャリアＣが感光体ドラム６を摺擦する。このとき、キャリアＣに混合されているトナーＴは、キャリアＣとの摩擦によって負帯電されている。これに対して、キャリアＣは正帯電されている。不図示の電源部から現像ローラ５０ａ、５０ｂに対して、所定の現像バイアスが印加される。これによって、現像ローラ５０ａ、５０ｂと感光体ドラム６との間に電界が形成されて、負帯電されたトナーＴが電界によって感光体ドラム６上の画像部にのみ選択的に付着してトナー像を形成する。

その後、トナー像が形成された感光体ドラム６表面は、転写ベルト３０及び転写ローラ２４との対向位置に達する。そして、このタイミングに合わせてその対向位置に搬送された被転写材Ｐ上に、感光体ドラム６上のトナー像が転写される。このとき、転写ローラ２４には、所定の電圧が印加されている。
その後、トナー像が転写された被転写材Ｐは、定着部６６を通過して、排出ローラ６９から装置外部に排出される（図１参照）。

一方、転写工程時に被転写材Ｐに転写されずに感光体ドラム６上に残留したトナーＴ（未転写トナー）は、感光体ドラム６上に付着したままクリーニング部８との対向部に達する。そして、感光体ドラム６上の未転写トナーは、クリーニング部８で除去・回収される。
その後、感光体ドラム６表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム６における一連の作像プロセスが終了する。

以下、図３及び図４を参照して、上記現像装置５の構成及び動作について詳述する。
図３は、図４のＹ１−Ｙ１断面を示す断面図であり、図４は、現像装置における循環経路を長手方向に見た断面図である。

図３に示すように、現像装置５は、現像剤Ｇを収容する現像ケース５４と、現像剤担持体としての現像ローラ５０ａ、５０ｂ、搬送部材としての搬送スクリュー５１〜５３（オーガスクリュー）、ドクターブレード５５、排出スクリュー５６等で構成されている。また、現像装置５の現像ケース５４内には、現像剤Ｇを搬送して循環経路を形成する３つの現像剤搬送部Ｂ１〜Ｂ３（搬送経路）が形成され、各現像剤搬送部Ｂ１〜Ｂ３にはそれぞれ搬送スクリュー５１〜５３が配設されている。

現像ローラ５０ａ、５０ｂは、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂等の非磁性体を円筒形に形成してなるスリーブが不図示の回転駆動機構によって時計方向に回転されるように構成されている。現像ローラ５０ａ、５０ｂのスリーブ内には、スリーブの周面に現像剤Ｇの穂立ちを生じるように磁界を形成するマグネットが固設されている。マグネットから発せられる法線方向磁力線に沿うように、現像剤Ｇ中のキャリアＣがスリーブ上にチェーン状に穂立ちする。このチェーン状に穂立ちしたキャリアＣに帯電したトナーＴが付着されて、磁気ブラシが形成される。磁気ブラシは、スリーブの回転によってスリーブと同方向（時計方向）に移送される。
ドクターブレード５５は、現像領域の上流側に設置されていて、第１の現像ローラ５０ａ上の現像剤を適量に規制する。

３つの搬送スクリュー５１〜５３は、軸部上に螺旋状にスクリュー部が形成されたものであって、現像ケース５４内に収容された現像剤Ｇを長手方向（図２の紙面垂直方向である。）に循環しながら撹拌及び混合する。

第１搬送部材（１つの搬送部材）としての第１搬送スクリュー５１は、第１現像剤搬送部Ｂ１であって現像ローラ５０ａに対向する位置に配設されていて、現像剤Ｇを水平方向に搬送する（図４の白矢印に示す左方向の搬送である。）と共に、現像ローラ５０ａ上に現像剤Ｇを供給する。換言すると、第１搬送スクリュー５１は、現像ローラ５０ａに対向すると共に、現像ローラ５０ａに現像剤Ｇを長手方向（現像ローラ５０ａの回転軸方向である。）に搬送しながら供給する供給搬送部材として機能する。

第２搬送部材としての第２搬送スクリュー５２は、第２現像剤搬送部Ｂ２に設置されている。第２搬送スクリュー５２は、第１搬送スクリュー５１の下方であって現像ローラ５０ｂに対向する位置に配設されている。そして、現像ローラ５０ｂから離脱した現像剤Ｇ（現像工程後に剤離れ極によって現像ローラ５０ｂ上から強制的に離脱された現像剤Ｇある。）を水平方向に搬送する（図４の白矢印に示す左方向の搬送である。）。換言すると、第２搬送スクリュー５２は、第１現像剤搬送部Ｂ１の下方であって現像ローラ５０ｂに対向する位置に配設されると共に、現像ローラ５０ｂから離脱して第２現像剤搬送部Ｂ２に回収された現像剤Ｇを長手方向に搬送する回収搬送部材として機能する。第１搬送スクリュー５１及び第２搬送スクリュー５２は、現像ローラ５０ａ、５０ｂや感光体ドラム６と同様に、回転軸がほぼ水平になるように配設されている。

第３搬送部材としての第３搬送スクリュー５３は、第３現像剤搬送部Ｂ３に設置されている。第３搬送スクリュー５３は、第２搬送スクリュー５２による搬送経路の下流側と、第１搬送部材５１による搬送経路の上流側と、を直線的に結ぶように、水平方向に対して斜めに配設されている（図４を参照）。そして、第３搬送スクリュー５３は、第２搬送スクリュー５２によって搬送された現像剤Ｇを第１搬送スクリュー５１による搬送経路の上流側に搬送する。また、第３搬送スクリュー５３は、第１搬送スクリュー５１による搬送経路の下流側から落下経路５４ａを介して循環される現像剤Ｇを第１搬送部材５１による搬送経路の上流側に搬送する（図４の白矢印に示す右斜め上方への搬送である。）。換言すると、第３搬送スクリュー５３は、第２搬送スクリュー５２によって搬送された現像剤Ｇを第１現像剤搬送部Ｂ１の上流側に搬送すると共に、第１現像剤搬送部Ｂ１の下流側に達した現像剤Ｇを第１現像剤搬送部Ｂ１の上流側に搬送する循環搬送部材として機能する。

なお、第１搬送スクリュー５１による搬送経路（第１現像剤搬送部Ｂ１）と、第２搬送スクリュー５２による搬送経路（第２現像剤搬送部Ｂ２）と、第３搬送スクリュー５３による搬送経路（第３現像剤搬送部Ｂ３）と、は壁部によって隔絶されている。

図４に示すように、第２現像剤搬送部Ｂ２の下流側と、第３現像剤搬送部Ｂ３の上流側と、は第１中継部５４ｂを介して連通している。また、第３現像剤搬送部Ｂ３の下流側と、第１現像剤搬送部Ｂ１の上流側と、は第２中継部５４ｃを介して連通している。また、第１現像剤搬送部Ｂ１の下流側と、第３現像剤搬送部Ｂ３の上流側と、は落下経路５４ａを介して連通している。

このような構成により、３つの現像剤搬送部Ｂ１〜Ｂ３（搬送スクリュー５１〜５３）によって、現像装置５において現像剤Ｇを長手方向に循環させる循環経路が形成されることになる。ここで、現像装置５が稼動されると、装置内に収容された現像剤は図４中の斜線で示すような状態で流動する。図４に示す第１現像剤搬送部Ｂ１において、下流側における現像剤の剤面が上流側の剤面に比べて低くなっているのは、搬送中の現像剤の一部が現像ローラ５０ａに供給されているためである。すなわち、現像ローラ５０ａに供給されなかった現像剤は、落下経路５４ａを介して第３現像剤搬送部Ｂ３の上流側に移動することになる。

なお、第３現像剤搬送部Ｂ３にはトナー濃度センサとしての磁気センサ２６が設置されている。そして、磁気センサ２６によって検知されるトナー濃度の情報に基いて、供給手段としての現像剤カートリッジ２８から現像装置５内に向けて所定のトナー濃度の現像剤Ｇが供給される。本実施の形態では、現像装置５内の現像剤Ｇのトナー濃度が５〜１０重量％になるように制御されている。

ここで、図２に示すように、第１現像剤搬送部Ｂ１の壁部には、現像装置５内に収容された現像剤Ｇの一部を外部（剤貯溜容器７０）に排出するための排出口５４ｄが設けられている。詳しくは、排出口５４ｄは、現像剤カートリッジ２８から供給管２９を介して現像装置５内に現像剤Ｇが供給されて装置内の現像剤量が増加して現像剤の剤面（上面）が所定高さを超えたときに、その余剰分の現像剤Ｇを剤貯留容器７０に向けて排出するためのものである。すなわち、余剰分の現像剤Ｇは、排出口５４ｄの下部の高さを超えて、排出口５４ｄから排出されて排出経路７１（図２を参照）を経由して剤貯留容器７０に向けて搬送されていく。このように、トナーＴの母体樹脂や外添剤によって汚染されて劣化したキャリアが自動的に現像部の外部に排出されるので、経時においても画像品質の劣化を抑止することができる。

なお、図２、図４等では図示を省略しているが、排出経路７１中には、排出口５４ｄから排出された現像剤を水平方向に搬送するための排出スクリュー５６が設置されている（図３を参照）。また、本実施形態では、現像ローラ５０ａ、５０ｂの外径が３０ｍｍ、現像ローラ５０ａ、５０ｂの外周面上の線速が７４８ｍｍ／秒、プロセス線速（感光体ドラム６の外周面上の線速、及び、被転写材Ｐの搬送速度である。）が４４０ｍｍ／秒、また搬送スクリュー５１〜５３の回転数は５００〜６００ｒｐｍ程度に設定されている。

以下、図５に基づいて、本発明の特徴部分の構成及び動作を説明する。
図５は、上記現像装置内に配設された第１搬送スクリュー５１の端部周辺を示す概略構成図である。

図５に示すように、第１搬送スクリュー５１の回転軸５１０は、その端部側において、軸受け部材としてのベアリング５７によって回転可能に支持されている。ベアリング５７は、現像ケース５４に取り付けられた円筒状の軸受けハウジング５８内に装着されている。軸受けハウジング５８の外周面は現像ケース５４の内面に密着しており、軸受けハウジング５８と現像ケース５４との間から現像ケース５４内の現像剤が漏れないようになっている。また、ベアリング５７と軸受けハウジング５８は、それぞれ、一部が現像ケース５４外に露出した状態で配設されている。詳しくは、図５において、ベアリング５７と軸受けハウジング５８とのそれぞれの図の左側の端部又は端面５７ａ，５８ａが、現像ケース５４外に露出している。

軸受けハウジング５８内であって、ベアリング５７よりも第１現像剤搬送部Ｂ１側には、シール部材としてのＧシール５９が装着されている。Ｇシール５９は、リング本体の内周部に一体に形成された弾性密封リップによって軸をラジアル方向に締め付けてシールする断面略Ｇ字型のゴム製のシールリングである。このＧシール５９が、第１搬送スクリュー５１の回転軸５１０の外周面と、軸受けハウジング５８の内周面に密着していることで、現像ケース５４内の現像剤が第１搬送スクリュー５１の端部側から漏れるのを防止している。

また、第１搬送スクリュー５１の回転軸５１０は、ベアリング５７よりも外側に突出している。言い換えれば、回転軸５１０の端部は、現像ケース５４外に露出して配設されている。この現像ケース５４外に露出した回転軸５１０の端部には、図示しない駆動装置からの駆動力を回転軸５１０に伝達する動力伝達部材としてのギア４９が設けてある。

ギア４９とベアリング５７との間には、気流発生手段４０が配設されており、気流発生手段４０は、現像ケース５４外であって、ベアリング５７及び軸受けハウジング５８のそれぞれの外部に露出した部分５７ａ，５８ａに対向している。本実施形態では、気流発生手段４０は、現像ケース５４外に露出した回転軸５１０の端部に設けられた図６に示す複数の羽根４０ａによって構成されている。なお、羽根４０ａは単数であってもよい。

以上、図５に基づいて、第１搬送スクリュー５１の端部周辺の構成について説明したが、その端部と反対側の端部において、上記ギア４９を設けてない点以外は、図５に示す構成と同様となっている。

上記本発明の現像装置において、図示しない駆動装置からの駆動力が第１搬送スクリュー５１に伝達されると、第１搬送スクリュー５１が回転を開始し、それと同時に気流発生手段４０の羽根も回転する。羽根が回転することによって、羽根側からベアリング５７側に向かって気流が発生し、ベアリング５７及び軸受けハウジング５８のそれぞれの露出した部分５７ａ，５８ａに空気が吹き付けられる。これにより、第１搬送スクリュー５１の回転によってベアリング５７が発熱しても、ベアリング５７及び軸受けハウジング５８のそれぞれの露出した部分５７ａ，５８ａにそれらよりも温度の低い空気を吹き付けることができるので、ベアリング５７及びその周辺部材の温度上昇を抑制することが可能となる。

図７は、本発明の現像装置と比較例の現像装置におけるベアリング及び現像剤の温度上昇を示すグラフである。
ここで、本発明の現像装置は上記実施形態と同様の構成であり、比較例の現像装置は上記気流発生手段を備えない以外は本発明の現像装置と同様の構成となっている。そして、これらの現像装置において、搬送スクリューを回転駆動させた場合のベアリングと現像剤の温度上昇を測定した。その結果、本発明の現像装置では、気流発生手段の送風によってベアリングの温度上昇が抑制されるため、図７に示すように、本発明におけるベアリング温度（ｂ）は比較例におけるベアリング温度（ａ）よりも低くなった。また、これによって、本発明における現像装置内の現像剤温度（ｄ）も、比較例における現像装置内現像剤（ｃ）より低くなった。

このように、本発明に係る現像装置は、気流発生手段を設けた簡易な構成によって、ベアリング及びその周辺部材の局部的な温度上昇を効果的に抑制することができる。これにより、ベアリング近傍の現像剤に伝達される熱も低減されるので、ベアリングの近傍においてトナーが溶融し凝集するのを抑制することができ、異常画像の発生や搬送スクリューの搬送不良等の不具合を防止することが可能である。

また、本実施形態のように、現像ローラへの現像剤の供給と現像ローラからの現像剤の回収とを別々の搬送スクリュー（図２に示す第１搬送スクリュー５１と第２搬送スクリュー５２）で行うように構成された現像装置である場合は、現像剤供給用の搬送スクリュー（第１搬送スクリュー５１）の搬送方向の下流側で現像剤が減少する傾向にあるため、その下流側において現像剤が不足しないように、各搬送スクリューの回転数を高く（例えば、５００〜６００ｒｐｍ）しなければならない。特に、このような現像装置では、搬送スクリューの回転数を高くすることに伴い、各搬送スクリューを支持する軸受け部材において温度上昇が顕著となるので、軸受け部材の温度上昇を効果的に抑制するために、本発明の構成を採用することが有効である。

なお、本発明の構成を、現像ローラへの現像剤の供給と現像ローラからの現像剤の回収を同じ搬送スクリューで行う現像装置にも適用可能である。この現像装置においても、搬送スクリューの回転数を高めに設定した場合や、長時間に亘って搬送スクリューを回転駆動させた場合は、同様に、搬送スクリューの軸受け部材において発熱が生じるため、本発明の構成を適用することにより軸受け部材における発熱を抑制することができる。

また、気流発生手段４０の羽根の材質を金属にすることによって、その放熱効果を高めることができる。これにより、ベアリング５７の熱を、回転軸５１０を介して気流発生手段４０の羽根から放熱させる効果が高まり、ベアリング５７の温度上昇を一層抑制することが可能となる。

以上のように、本発明によれば、搬送スクリューを支持する軸受け部材及びその周辺部材の局部的な温度上昇を効果的に抑制することができる。このため、軸受け部材の近傍において現像剤（トナー）が溶融し凝集するのを抑制することができ、異常画像の発生や搬送部材の搬送不良等の不具合を防止することが可能である。

また、本発明によれば、軸受け部材の露出した部分を現像ケースの外側から冷却することができる。従って、本発明は、従来の現像装置のように、現像装置の外壁（現像ケース）に放熱用の通風口を設けたり、その通風口からの現像剤の漏れを防止するためにシール材を設けたりする必要がない。このため、本発明に係る現像装置は、現像ケースから現像剤が漏れにくい構成となると共に、部品点数を削減することができ、構成の簡素化を図ることが可能である。また、上記本発明の実施形態では、図５に示すように、第１搬送スクリュー５１の回転軸５１０に気流発生手段としての羽根を設けることにより、羽根を回転させるための駆動装置又は駆動力伝達手段を別途設ける必要がないので、さらなる構成の簡素化を図ることができる。

以上、本発明について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。上記本発明の実施形態では、図５において、気流発生手段４０からベアリング５７側に向かって空気を吹き付けているが、それと反対方向に空気を吹き付けても、ベアリング５７及び軸受けハウジング５８の露出した部分５７ａ，５８ａの近傍に気流を発生させることができ、ベアリング５７及びその周辺部材の温度上昇を抑制することが可能である。

また、上記実施形態では、本発明の構成を、現像剤を供給する搬送スクリュー（第１搬送スクリュー）に適用した場合を例に挙げて説明したが、その他の搬送スクリュー（第２搬送スクリューや第３搬送スクリュー）に本発明の構成を適用しても、同様の作用・効果が得られる。

また、本発明に係る現像装置は、図１に示すカラー画像形成装置に限らず、モノクロ画像形成装置や、それ以外の複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等にも搭載可能である。

５ 現像装置
４０ 気流発生手段
５０ 現像ローラ（現像剤担持体）
５１ 第１搬送スクリュー（搬送部材）
５２ 第２搬送スクリュー（搬送部材）
５３ 第３搬送スクリュー（搬送部材）
５４ 現像ケース
５７ ベアリング（軸受け部材）
５１０ 回転軸
Ｇ 現像剤

特開２００８−２６２０１６号公報 特開２００３−５７９２７号公報

Claims (5)

1. 現像剤を収容する現像ケースと、前記現像ケース内に配設され回転することによって現像剤を搬送する搬送部材と、前記現像ケース外に一部が露出した状態で配設されると共に前記搬送部材の回転軸を回転可能に支持する軸受け部材と、前記軸受け部材の現像ケース外に露出した部分の近傍に気流を発生させる気流発生手段とを備えたことを特徴とする現像装置。
2. 前記搬送部材の端部を前記現像ケース外に露出させ、その露出させた端部に羽根を設けて前記気流発生手段を構成した請求項１に記載の現像装置。
3. 前記羽根の材質を金属にした請求項２に記載の現像装置。
4. 現像剤担持体への現像剤の供給と現像剤担持体からの現像剤の回収とを別々の前記搬送部材で行うように構成された現像装置であって、
   前記各搬送部材の回転軸を回転可能に支持する複数の軸受け部材のうち、少なくとも１つを、前記現像ケース外に一部が露出した状態で配設し、当該軸受け部材の現像ケース外に露出した部分の近傍に前記気流発生手段によって気流を発生させるように構成した請求項１から３のいずれか１項に記載の現像装置。
5. 請求項１から４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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