JP2012063606A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像剤を収納する現像槽の内部の温度上昇を抑制することを課題とする。
【解決手段】トナーと磁性キャリアとを含む現像剤を収納する現像槽と、前記現像槽にトナーを供給するトナー補給口と、前記現像槽内に回転駆動可能に設けられ、前記供給されたトナー及び前記現像槽内の現像剤を撹拌しながら搬送する撹拌部材と、前記搬送された現像剤を感光体ドラムの表面に供給する現像ローラと、前記現像槽の外側表面に接触させて配置した金属板と、前記金属板の表面に形成した熱交換膜とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、現像装置に関し、特に、トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤により画像形成を行う現像装置に関する。

従来から、複写機、プリンタおよびファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置が知られている。電子写真方式の画像形成装置は、感光体（トナー像担持体）の表面に静電潜像を形成し、現像装置によって前記静電潜像に対してトナーを供給して前記静電潜像を現像し、現像によって形成されるトナー像を用紙等のシートに転写し定着させる。

近年、カラー化や高画質化に対応した画像形成装置では、トナーの帯電安定性に優れる現像剤（以下では、「二成分現像剤」とも称す）がよく使用されている。二成分現像剤は、トナーとキャリアとからなり、それらを現像装置内で攪拌するとトナーとキャリアとが摩擦し、この摩擦によって適正に帯電したトナーが得られる。帯電したトナーは、現像ローラの表面に供給される。現像ローラのトナーは、静電的吸引力によって、像担持体（感光体）に形成されている静電潜像に移動する。これにより感光体上にトナー像が形成される。

また、最近では、画像形成装置の省エネルギー化（省エネ化）が要求されており、消費電力を低減させる工夫が必要となっている。
複写機等の省エネ化のために、たとえば、定着時のエネルギーを少なくすることが考えられるが、そのため溶融温度の低いトナーが用いられるようになってきた。トナーの溶融温度が低くなると、トナー粒子が融着しやすくなるので、融着したトナーの粗大粉による画質低下が生じやすくなる。

さらに、画像形成装置や現像装置の小型化の要求もあるが、小型化すると、廃熱効率の低下により機内温度が高くなり、現像装置の中で現像剤がブロッキングしたり、融着したトナーの粗大粉による画質低下が生じ易いという問題がある。

そこで、画質低下の原因となる機内温度の上昇を防止するために、特に定着装置と感光体ドラムに対して冷却用の空気を吹き付ける送風装置や、現像装置のフレームに冷却用フィンを設けた現像装置が提案されている（特許文献１参照）。

特開平５−１８８７５４号公報

しかし、上記のような送風装置や冷却用フィンを用いる場合、冷却用の空気を送る流路を設ける必要があり、装置サイズが大きくなり、最近の小型化の要求に反することになる。
そこで、本発明は、以上のような事情を考慮してなされたものであり、現像装置内部の温度の上昇を抑制し、かつ小型化の要求にも反することなく、画質の低下を防止した現像装置を提供することを課題とする。

この発明は、トナーと磁性キャリアとを含む現像剤を収納する現像槽と、前記現像槽にトナーを供給するトナー補給口と、前記現像槽内に回転駆動可能に設けられ、前記供給されたトナー及び前記現像槽内の現像剤を、撹拌しながら搬送する撹拌部材と、前記搬送された現像剤を感光体ドラムの表面に供給する現像ローラと、前記現像槽の外側表面に接触させて配置した金属板と、前記金属板の表面に形成した熱交換膜とを備えた現像装置を提供するものである。
これによれば、現像槽の外側表面に接触させて配置した金属板と、金属板の表面に形成した熱交換膜を備えているので、現像槽内部の温度が上昇することをより効果的に抑制でき、温度上昇を抑制することにより画質の低下を防止できる。

また、前記金属板が、前記現像槽の外側表面の全体あるいは少なくとも一部を覆い、前記熱交換膜は、前記金属板の表面全体に形成されることを特徴とする。
ここで、前記金属板は、前記外側表面のうち、少なくとも前記現像槽内部において前記現像剤が接する下部表面に対応した外側表面の部分を覆うことを特徴とする。
また、前記金属板は、熱伝導率の高い材料で作成されていることが好ましく、特に、アルミニウム、銅などの金属を用いて作成されていることが好ましい。

また、前記熱交換膜は、熱エネルギーを運動エネルギーに変換して消費させる性質を有する成分を含むことが好ましい。
ここで、前記熱交換膜は、たとえば、アクリルポリオールを主成分とし、イソシアネート樹脂を硬化剤として含む塗料を塗布することにより形成してもよい。

さらに、この発明は、上記のようないずれかに記載された現像装置を備えた画像形成装置を提供するものである。
また、表面に静電潜像が形成される感光体ドラムと、前記感光体ドラムの表面を帯電させる帯電装置と、感光体ドラムの表面に静電潜像を形成する露光装置と、前記現像装置にトナーを補給するトナー補給装置と、前記トナー補給装置から補給されたトナーを用いて前記現像装置が感光体ドラムの表面に形成したトナー像を、記録媒体に転写する転写装置と、トナー像を前記記録媒体に定着させる定着装置とを備えた画像形成装置を提供するものである。

この発明によれば、現像剤を収納する現像槽の外側表面に、金属板を備え、さらにその金属板の表面に熱交換膜を形成しているので、現像槽の内部の温度が上昇することを、より効率的に抑制することができる。
また、金属板および熱交換膜は、従来の送風装置に比べて小さな部材であるので、現像装置のサイズはわずかに大きくなるだけであり、装置の小型化の要求に反することはない。

この発明の画像形成装置の一実施例の概略構成図である。 この発明の現像装置の一実施例の構成図である。 従来の現像装置の構成図である。 従来の現像装置を矢印方向から見た断面図である。 この発明の現像装置と従来の現像装置の測定された温度の変化の比較図である。

以下、図に示す実施例に基づいて、この発明を説明する。
なお、これによって、この発明が限定されるものではない。

＜この発明の画像形成装置の構成＞
図１に、この発明の現像装置を備えた画像形成装置の一実施例の概略構成図を示す。
一般に、画像形成装置は、複写モードと印刷モードとを有する。
複写モードは、スキャナ装置によって読み取られる原稿の画像情報に基づいて、原稿の複写物を印刷するモードである。
印刷モードは、画像形成装置にネットワークを介して接続されるパーソナルコンピュータなどの外部機器から送信された画像情報に基づいて、画像を印刷するモードである。

図１において、画像形成装置は、主として、感光体ドラム２０と、帯電部２１と、露光部２２と、現像装置１と、転写部２３と、定着部２５と、クリーニング部２４と、給紙トレイ２８と、スキャナ部２９と、排紙トレイ３０とを備える。

感光体ドラム２０は、その軸線回りに回転駆動可能に支持され、表面に静電潜像が形成される感光膜を有するローラ状部材である。

帯電部２１は、感光体ドラム２０に近接して設けられるチャージャー型帯電器であり、感光体ドラム２０の表面を、所定の極性および電位に均一に帯電させる帯電装置である。
帯電部２１としては、チャージャー型帯電器に限定されず、帯電ブラシ型帯電器、ローラ状帯電器、鋸歯型帯電器、イオン発生装置、磁気ブラシなどの接触方式の帯電器などが使用できる。

露光部２２は、感光体ドラム２０の表面に、静電潜像を形成する露光装置である。たとえば、スキャナ部２９からの読取画像情報または外部機器からの画像情報が入力され、図示しない記憶部に記憶されると、記憶された画像情報に応じた信号光を、帯電状態にある感光体ドラム２０の表面に照射する。
これによって、感光体ドラム２０表面に、画像情報に応じた静電潜像が形成される。
露光部２２には、光スキャニング装置が用いられる。

光スキャニング装置は、たとえば、光源、ポリゴンミラー、ｆθレンズ、反射ミラーなどを組合せた装置である。光源としては、たとえば、半導体レーザ、ＬＥＤアレイ、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子などが用いられる。

現像装置１は、感光体ドラム２０表面の静電潜像にトナーを供給して、トナー像を形成する部分である。詳細は後述する。トナーは、図示しないトナー補給装置から現像装置１に補給される。

転写部２３は、補給されたトナーを用いて現像装置が感光体ドラム２０の表面に形成したトナー像を、用紙などの記録媒体に転写する転写装置である。転写部２３は、主として、支持部材によって回転自在に支持され、かつ感光体ドラム２０に圧接するように配置された転写ローラ２３ａを備える。
転写ローラ２３ａとしては、例えば、直径８〜１０ｍｍ程度の金属製芯金と、金属製芯金の表面に形成される導電性弾性層とを含むローラ状部材が用いられる。
金属製芯金を形成する金属としては、ステンレス鋼、アルミニウムなどを使用できる。
導電性弾性層としては、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、発泡ＥＰＤＭ、発泡ウレタンなどのゴム材料にカーボンブラックなどの導電材を配合したゴム材料を使用できる。

感光体ドラム２０と転写ローラ２３ａとの圧接部（転写ニップ部とも呼ぶ）に、感光体ドラム２０の回転によってトナー像が搬送されるのに同期して、給紙トレイ２８から図示しないピックアップローラ、搬送ローラおよびレジストローラを介して記録媒体が１枚ずつ供給され、記録媒体が転写ニップ部を通過するときに、感光体ドラム２０表面のトナー像がその記録媒体に転写される。

転写ローラ２３ａの金属製芯金には図示しない電源が接続され、トナー像を記録媒体に転写する際に、トナー像を構成するトナーの帯電極性とは逆極性の電圧を転写ローラ２３ａに印加することによって、感光体ドラム２０表面のトナー像が記録媒体に円滑に転写される。

クリーニング部２４は、現像および転写の後に、感光体ドラム２０の表面に残留しているトナーを除去し、回収する部分である。
クリーニング部２４は、主として、クリーニングブレードと、トナー貯留器とを含む。
クリーニングブレードは、感光体ドラム２０の長手方向に平行に延びかつ短手方向の一端が感光体ドラム２０の表面に当接するように設けられる板状部材である。

また、クリーニングブレードは、記録媒体にトナー像を転写した後に感光体ドラム２０表面に残留するトナー、紙粉などを感光体ドラム２０表面から取り除くものである。
トナー貯留器は、内部空間を有する容器状部材であり、クリーニングブレードによって除去されるトナーを一時的に貯留するものである。クリーニング部２４によって、トナー像を転写した後の感光体ドラム２０表面が清浄化される。

定着部２５は、トナー像を記録媒体に定着させる定着装置であり、定着ローラ２６と、加圧ローラ２７とを含む。
定着ローラ２６は、支持部材によって回転自在に支持され、かつ軸線回りに回転可能に設けられるローラ状部材である。
定着ローラ２６は、その内部に加熱部材を有し、転写ニップ部から搬送される記録媒体に担持される未定着トナー像を構成するトナーを加熱し、溶融させて記録媒体に定着させる。
定着ローラ２６としては、たとえば、芯金と、弾性層とを含むローラ状部材を使用することができる。芯金は、鉄、ステンレス、アルミニウムなどの金属によって形成される。弾性層は、たとえば、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどの弾性材料で形成される。
加熱部材は、外部電源から電圧印加を受けて発熱するものである。加熱部材には、ハロゲンランプ、赤外線ランプなどが使用できる。

加圧ローラ２７は、回転自在に支持され、加圧部材によって定着ローラ２６に対して圧接するように設けられるローラ状部材である。
加圧ローラ２７は定着ローラ２６の回転に従動回転する。
定着ローラ２６と加圧ローラ２７との圧接部が定着ニップ部に相当する。
加圧ローラ２７は、定着ローラ２６によるトナー像の記録媒体への加熱定着に際し、溶融状態にあるトナーを記録媒体に対して押圧することによって、トナー像の記録媒体への定着を促進する。
加圧ローラ２７には、定着ローラ２６と同じ構成のローラ状部材を使用できる。
加圧ローラ２７の内部にも加熱部材を設けてもよい。
加熱部材には定着ローラ２６内部の加熱部材と同様のものを使用できる。

このような定着部２５において、トナー像が転写された記録媒体が定着ニップ部を通過するときに、トナー像を構成するトナーを溶融させるとともに、記録媒体にそのトナーを押圧することによって、トナー像を記録媒体に定着させる。
トナーが定着された記録媒体は、図示しない搬送手段によって、画像形成装置の鉛直方向側面に設けられる排紙トレイ３０に排出され、積載される。

給紙トレイ２８は、普通紙、コート紙、カラーコピー用紙、ＯＨＰフィルムなどの記録媒体を収容するトレイである。給紙トレイ２８は複数設けられ、それぞれの給紙トレイ２８にサイズの異なる記録媒体が収容される。記録媒体のサイズには、Ａ３、Ａ４、Ｂ５、Ｂ４などがある。
また、複数の給紙トレイ２８に同じサイズの記録媒体を収容してもよい。

スキャナ部２９は、記録媒体に表示された文字画像等の情報を画像として読み取る部分であり、たとえば、原稿セットトレイと、自動原稿搬送装置（ＲＡＤＦ、Reversing Automatic Document Feeder）と、原稿読取装置が備えられる。
自動原稿搬送装置は、原稿セットトレイに載置される原稿を、原稿読取装置の原稿載置台に１枚づつ搬送するものである。

原稿読取装置は、原稿載置台と、原稿走査装置とを備える。
原稿載置台は、画像情報を読み取る原稿を載置するためのガラス製板状部材である。
原稿走査装置は、主として、光源、反射部材、光学レンズ、ラインセンサなどを備えている。

ラインセンサは、列状に並んだ光電変換素子（例えばCharge Coupled Device）で構成され、原稿載置台に載置される原稿の画像情報を１ライン毎に読み取るものである。
原稿走査装置では、図示しない光源と第１の反射ミラーとが、原稿載置台の鉛直方向下面に沿って平行に一定速度Ｖで往復移動しながら、原稿載置台に載置される原稿の画像形成面に光を照射し、光の照射によって反射光像を得る。光は、複数のミラーによって反射される。

たとえば、第１の反射ミラーは、反射光像を第２の反射ミラーに向けて反射し、第３の反射ミラーは反射光像を光学レンズに向けて反射する。
ここで、第２及び第３の反射ミラーは、上記第１の反射ミラーの往復移動に追随してＶ／２の速度で往復移動するものである。
光学レンズは、第２，第３の反射ミラーで反射された反射光像を、ラインセンサ上に結像させるものである。

ラインセンサは、光学レンズによって結像される反射光像を電気信号に光電変換する図示しないＣＣＤ回路を含み、画像情報である電気信号を図示しない画像処理部に出力する。
画像処理部は、原稿読取装置から入力された画像情報を電気信号に変換し、露光部２２に出力するものである。
なお、画像処理部には外部機器からの画像情報も入力される。

＜この発明の現像装置の説明＞
次に、現像装置１について説明する。
図２は、現像装置１の一実施例の構成を模式的に示す断面図である。
現像装置１は、現像槽２を備え、現像槽２内に、現像ローラ３と、第１撹拌部材４と、第２撹拌部材５と、搬送部材６と、規制部材７と、流し板９と、トナー濃度検知センサー１２とを備える。

現像槽２は、トナーと磁性キャリアとを含む現像剤を収納する容器であり、感光体ドラム２０の軸方向と平行な方向に長く、感光体ドラム２０に対向する部分が開口した筒状の容器部材である。
現像槽２には、図２に示すように、感光体ドラム２０に近い左側から順番に、現像ローラ３、第１撹拌部材４、第２撹拌部材５および搬送部材６が回転自在に配置される。
また、規制部材７および流し板９が、直接または他の部材を介して現像槽２内に支持される。現像剤として、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を用いるものとする。現像剤に含まれるキャリアは、磁性を有するキャリア（磁性キャリア）であり、フェライトのような磁性体粉である。また、搬送部材６の上方の現像槽２の上壁には、現像槽にトナーを供給するトナー補給口２ｂが形成されている。

さらに、現像槽２の上方には図示しないトナーカートリッジおよびトナーホッパが設けられる。より詳しくは、鉛直方向上方から下方に向けて、トナーカートリッジ、トナーホッパおよび現像槽２の順番で配置される。
トナーカートリッジは、内部にトナーを収納し、現像装置１が装着される画像形成装置本体に対して着脱可能に設けられる。

トナーホッパには、たとえば、その鉛直方向底面に形成される開口であるトナー供給口が、現像槽２のトナー補給口２ｂと鉛直方向にて連通するように設けられる。また、トナーホッパ内には、トナー供給口の鉛直方向上方に、トナー補給ローラが設けられる。
トナー補給ローラはトナーホッパによって回転自在に支持され、回転駆動させられる。トナー補給ローラの回転駆動によって、トナー供給口およびトナー補給口２ｂを介して、現像槽２内にトナーが補給される。

トナー濃度検知センサ１２は、第２攪拌部材５の鉛直方向下方の現像槽２の底面に装着され、センサ面が現像槽２の内部に露出するように設けられる。トナー濃度検知センサ１２は図示しないトナー濃度制御部に電気的に接続される。トナー濃度制御部は、トナー濃度検知センサ１２が検知するトナー濃度測定値に応じて、トナー補給口２ｂを介して現像槽２の内部にトナーを供給するように制御する。

トナー濃度検知センサ１２には一般的なトナー濃度検知センサを使用でき、たとえば、透過光検知センサ、反射光検知センサ、透磁率検知センサなどを用いることができる。ただし、感度の観点から、透磁率検知センサが好ましい。

透磁率検知センサには図示しない電源が接続される。電源は、透磁率検知センサを駆動させるための駆動電圧と、トナー濃度の検知結果とを、制御部に出力するために、制御電圧を透磁率検知センサに印加するものである。電源による透磁率検知センサへの電圧の印加は、制御部によって制御される。透磁率検知センサは、制御電圧の印加を受けてトナー濃度の検知結果を出力電圧値として出力する型式のセンサであり、基本的に出力電圧の中央値近傍の感度がよいため、その付近の出力電圧が得られるような制御電圧を印加して用いられる。

現像ローラ３は、撹拌部材によって搬送された現像剤を感光体ドラム２０の表面に供給するものである。
また、現像ローラ３は多極磁性体１３とスリーブ１４とを含む。スリーブ１４は、多極磁性体１３に外嵌されるとともに現像槽２に回転自在に支持され、図示しない駆動手段によって軸心回りに回転駆動する円筒状部材である。
多極磁性体１３は、断面形状が多極磁性体軸部１３ａから半径方向に放射状に広がる扇形の複数の棒磁石を周方向に互いに離隔させて配置したものである。各棒磁石の磁極Ｎ１、Ｎ２および磁極Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３は、現像ローラ３（スリーブ１４）の回転方向とは逆方向に、磁極Ｎ１、磁極Ｓ１、磁極Ｎ２、磁極Ｓ２および磁極Ｓ３の順番に配置する。各棒磁石の基部は多極磁性体軸部１３ａに固着され、多極磁性体軸部１３ａは現像槽２の器壁によって支持されている。

また、現像ローラ３は、感光体ドラム２０に対向し、感光体ドラム２０に対してわずかな間隙を有して離隔するように設けられる。現像ローラ３で搬送される二成分現像剤は間隙の最近接部分で感光体ドラム２０と接触する。この接触する領域を現像ニップ部と呼ぶ。現像ニップ部では、現像ローラ３に接続される図示しない電源から現像ローラ３に対して現像バイアス電圧が印加され、現像ローラ３表面の二成分現像剤（現像剤層）から感光体ドラム２０表面の静電潜像へトナーが供給される。

トナー補給口２ｂから導入されるトナーは、搬送部材６により、第２撹拌部材５の方へ送られ、第２撹拌部材５と第１撹拌部材４とにより撹拌され、かつ図２の左側の現像ローラ３の方向へ搬送される。
搬送部材６は、トナー濃度検知センサ１２により検知されたトナー濃度の測定値に基づいて、トナー補給口２ｂを介して現像槽２内に補給されるトナーを、第２撹拌部材５の周囲に搬送するものである。
搬送部材６は、図示しない駆動手段によって回転駆動可能に設けられるローラ状部材である。搬送部材６は、第２撹拌部材５を介して第１撹拌部材４に対向し、かつトナー補給口２ｂの鉛直方向下方に設けられる。

第１撹拌部材４および第２撹拌部材５は、いずれも、図示しない駆動手段によって軸心回りに回転駆動可能に設けられるローラ状部材であり、供給されたトナー及び現像槽内の現像剤を撹拌しながら搬送する部材である。本実施の形態では、第１撹拌部材４は反時計回りに回転し、第２撹拌部材５は時計回りに回転する。
第１撹拌部材４は、現像ローラ３を介して感光体ドラム２０に対向しかつ現像ローラ３よりも鉛直方向下方になる位置に設けられる。第２撹拌部材５は、第１撹拌部材４を介して現像ローラ３に対向しかつ現像ローラ３よりも鉛直方向下方になる位置に設けられる。第１撹拌部材４および第２撹拌部材５は、搬送部材６によって搬送されかつ現像槽２内に貯留される現像剤を撹拌して、トナーに均一な電荷を付与するとともに、帯電状態にある現像剤を汲み上げて現像ローラ３の方向に送給する。

規制部材７は、現像ローラ３の半径方向の延長線上に設けられる板状部材であり、鉛直方向上部において、短手方向の一端が現像槽２によって支持され、短手方向の他端が現像ローラ３表面に対して間隙を有して離隔するように設けられる。規制部材７は、たとえば、ステンレス鋼、あるいはアルミニウムなどの弾性を有する非磁性金属によって形成される。また、１ｍｍ以下の非磁性体の金属板であることが好ましく、特に、ステンレス鋼が好ましい。
規制部材７は、現像ローラ３表面に担持される現像剤層から余分な現像剤を取り除き、現像剤層の層厚を一定に規制することによって、現像剤の搬送量を調整するものである。また、規制部材７は、現像剤層との摺擦によって、現像剤層に含まれる帯電が不充分な現像剤に電荷を付与し、現像剤層に含まれる現像剤を充分に帯電させる機能を有する。

流し板９は、現像ローラ３の軸方向に長い長方形の板状部材であり、現像槽２内において、現像ローラ３の回転方向において規制部材７よりも上流側に位置して第１撹拌部材４および第２撹拌部材５の鉛直方向上方に設けられる。流し板９は、短辺方向の一端が現像ローラ３表面に間隔を隔てて対向し、他端が現像ローラ３から離間する方向に延びている。本実施の形態では、流し板９の上面は、現像ローラ３側の端部では現像ローラ３表面に沿って水平に配置され、それ以外の部分では現像ローラ３から離反するにつれて下方に配置されている。
この流し板９は、現像槽２内において、現像剤の円滑な流れを発生させ、トナーの不均一な帯電や、トナーのブロッキングなどが発生するのを防止するために設けられる。

このような構成を有する現像装置１は、主として次のような処理を行う。
まず、現像槽２に貯留される二成分現像剤が、第１撹拌部材４および第２撹拌部材５の回転によって現像ローラ３の方向に搬送される。
現像ローラ３の表面近くにある現像剤は、多極磁性体１３の磁極によって持ち上げられ、現像ローラ３のスリーブ１４の表面に供給される。
現像ローラ３は、その表面に現像剤層を担持して回転し、規制部材７による現像剤層の層厚規制および現像剤の帯電を受ける。
その後、上記した現像ニップ部で感光体ドラム２０上の静電潜像にトナーが供給され、現像が行われる。

現像終了後、現像ローラ３はさらに回転して再度現像剤の供給を受ける。一方、規制部材７によって現像ローラ３表面から取り除かれた現像剤は、一時的に現像ローラ３上方の空間に滞留した後、流し板９の上面を現像ローラ３から離反する方向に流れ、第２撹拌部材５の上に落下し、第２撹拌部材５と搬送部材６との間に戻され、現像剤は循環される。戻された現像剤は、貯留されている他の現像剤および新しく供給されたトナーと混合される。
その後、現像剤は、上記したのと同様に、第１撹拌部材４および第２撹拌部材５によって、現像ローラ３の方向に、再度搬送される。

また、この発明では、図２に示すように、現像槽２の筐体の外側表面に、金属板４１と熱交換膜４２とを配置することを特徴とする。
具体的には、現像槽２の外側表面に接触させて、金属板４１を配置し、その金属板の表面全体に熱交換膜４２を形成する。これにより、現像槽内部の熱を外部へ放熱し、現像槽内部の温度上昇を抑制する。

まず、図２に示すように、金属板４１を、現像槽２の外側表面に接触するように配置する。
現像槽内部の温度の上昇を効率よく抑制するためには、金属板４１は、熱伝導率の高い材料で作成された薄板であることが好ましく、たとえば、アルミニウム、銅のような熱伝導率が高い金属を用いて作成されることが好ましい。
金属板４１は、現像槽２の外側表面の全体を覆うように配置してもよいが、少なくとも外側表面の一部を覆うようにしてもよい。たとえば、図２に示すように、特に、現像槽内部において現像剤が接する下部表面に対応した外側表面の部分を覆うように配置してもよい。あるいは、現像ローラや攪拌部材の軸受け周辺の部分や、規制部材の位置を覆うように、設置してもよい。

また、金属板４１の厚みは、０．５ｍｍから２ｍｍ程度の厚さとすればよい。
また、金属板４１は、放熱性を向上させるために、樹脂とビス留めで固定してもいいし、エポキシ樹脂系接着剤を用いて、現像槽の外側表面に密着するように取り付けてもいい。
現像槽２の筐体を構成する表面部材の厚みは、通常１ｍｍ程度であるが、この表面部材に上記のような厚さの金属板を取り付けても、現像装置の大きさはわずかに大きくなるだけなので、装置の小型化の要求に反することはないと考えられる。

さらに、金属板４１の表面上に、熱交換膜４２となる材料（熱交換塗料と呼ぶ）を塗布する。熱交換膜４２は、熱エネルギーを運動エネルギーに変換して消費させる性質を有する成分を含むものである。熱交換膜４２の材料としては、種々の熱交換塗料を用いることができ、特に限定するものではない。たとえば、アクリルポリオールを主成分とし、イソシアネート樹脂を硬化剤として含む熱交換塗料を用いることができる。

熱交換塗料を塗布する前に、密着性を上げるために、金属板４１の表面に、シーラーを塗布しても良い。シーラーとしては、従来から公知のものを使用することができる。
具体的には、アクリル樹脂系シーラー、ウレタン樹脂系シーラー、ポリエステル樹脂系シーラー、エポキシ樹脂系シーラー、ビニル樹脂系シーラーなどの乾燥型（ラッカータイプ）シーラー：水酸基含有樹脂／（アルコールなどのブロック化剤によりブロック化されていてもよい）ポリイソシアネート硬化型シーラー、水酸基含有樹脂／アミノプラスト硬化型シーラー、エポキシアミン硬化型シーラー、エポキシ酸硬化型シーラー、ヒドラジド硬化型シーラーなどの硬化型シーラー等が挙げられる。
そして、シーラーを塗布して３０分程度放置して乾燥させた後、水性塗料用ローラや水性塗料用刷毛を用いて、その表面上に、熱交換塗料を塗布する。
熱交換膜４２の厚さは、０．１ｍｍ程度以上とすればよく、特に、０．１ｍｍから１．０ｍｍ程度が好ましい。

金属板４１に、熱伝導性の高いアルミニウム板などを使用すれば、現像槽内部の熱に対する高い放熱機能を発揮する。
また、熱交換塗料は、一般に遮熱機能と断熱機能を有するものであり、たとえば直射日光の当たる給水管の表面に塗布されることが多い。日光が給水管に当たると、その日光に含まれる赤外線が、熱交換膜４２によって熱エネルギーに変換され、さらに塗料表面で運動エネルギーに変換されて放熱されるので、給水管そのものに伝導される熱が少なくなる。すなわち、外気温の高い夏などには、遮熱機能が発揮され、給水管内部の温度上昇が防止できる。

＜温度上昇の比較＞
ここでは、図２に示したこの発明の現像装置１が、現像槽２の内部温度の上昇を抑制する効果を有することを示す。
温度上昇の効果を比較するために、３種類の現像装置を作成した。

（ａ）現像装置Ａ
これは、図３および図４に示す従来から用いられている現像装置である。現像槽２の内部の構成は、図２の現像装置と同じであるが、金属板４１と、熱交換膜４２とを備えていない点が異なる。また、図３と図４に示すように、冷却風Ｗを、現像槽２の外側表面に通風させる空冷装置を備える点が、図２と異なる。

空冷装置は、現像槽２の外側表面に接触して取り付けられた複数個の放熱フィン１１ａと、隣接する放熱フィン１１ａの間に冷却風Ｗが流れる流路（冷却風流路）の空間を確保して下方に配置した放熱装置１１と、冷却風流路に冷却風を導入する冷却ファン１２ａおよび排気ファン１２ｂとから構成される。

図４は、図３の横断線（ＩＩＩ−ＩＩＩ）の部分を矢印の斜め左上方向から見た従来の現像装置の断面図である。図４に示すように、冷却風流路は、左右の両端部が開放され、その端部外側に冷却ファン１２ａと排気ファン１２ｂとが設けられ、冷却風Ｗは、図４のように、現像ローラ３の軸方向と平行な方向である左から右方向へ通風する。
従って、この従来の現像装置Ａにおいては、現像槽２の外部表面に冷却風が通風され、この冷却風によって現像槽２の内部の温度上昇を抑制している。

（ｂ）現像装置Ｂ
現像装置Ｂは、この発明の図２の現像装置において、熱交換膜４２を形成しないものである。すなわち、現像槽２の外側表面に、金属板４１のみを取り付けたものである。金属板４１は、次の現像装置Ｃと同一のものを、同一の位置に取り付けたものである。従って、この現像装置Ｂにおいては、金属板４１の放熱機能を用いて外部へ熱を放出し、現像槽２の内部の温度上昇を抑制している。

（ｃ）現像装置Ｃ
現像装置Ｃは、図２に示したこの発明の現像装置である。この装置Ｃは、上記したように、金属板４１の放熱機能と、熱交換膜４２の遮熱機能とによって、外部へ熱を放出し、現像槽の内部の温度上昇を抑制している。

この他に、現像槽２の外側表面に金属板４１を設けずに、その外側表面に直接、熱交換塗料４２を塗布する現像装置も考えられる。直射日光が当たる表面に熱交換塗料を塗布した場合は、その塗料の遮熱機能により、その塗布した表面内部の温度上昇が抑えられる。しかし、現像装置の熱の発生源は現像槽内部にあり、内部から外部へ向かって熱伝導するので、この現像槽表面のように直射日光が当たることがほとんどない表面に塗布した場合は、温度上昇の抑制効果は少ない。そのため、この現像装置は、比較対象としては作成しなかった。

以上のような３つの現像装置（Ａ，Ｂ，Ｃ）を、次のような同じ条件で動作させ、現像槽内部の現像剤の温度と、現像槽の外側表面の温度とを、１０分毎に測定した。
（１）トナー濃度：７％
（２）室温２５℃、湿度５０％ＲＨ
（３）トナーとキャリアからなる二成分現像剤を使用
（４）一つの用紙あたり、印字率５％で、連続印字を実施
なお、同じ画像形成装置を使用し、それぞれの現像装置を別々に画像形成装置に設置して、上記室温と湿度の環境中に充分放置した後に、印字動作を開始させた。

図５に、上記３つの現像装置の測定された温度変化の比較説明図を示す。
図５において、従来の現像装置Ａでは、現像剤の温度は２５℃から５１℃まで上昇し、外側表面の温度は２５℃から４７℃まで上昇し、４０分経過後の現像剤および外側表面のどちらの温度も、他の装置（Ｂ，Ｃ）と比べて、最も高かった。
これによれば、空冷による冷却のみでは、放熱効率が悪いということができる。

現像装置Ｂでは、４０分経過後の現像剤の温度が４８℃で、外部表面の温度が４２℃であるので、現像装置Ａよりも温度上昇を抑制できると言える。これは、金属板４１による放熱効果が、空冷よりも高いことによる。
しかし、現像剤の温度が４８℃となっているので、もし、ガラス転移点の低いトナー（たとえば、ガラス転移点が４８℃前後のバインダー樹脂を含むトナーなど）を使用していた場合は、凝集が起こる恐れがある。

一方、この発明の現像装置Ｃでは、４０分経過後の現像剤の温度が４１℃で、外部表面の温度は３５℃であるので、他の装置（Ａ，Ｂ）よりも温度上昇を抑制することができた。この場合、金属板と熱交換膜の両方の機能により、装置の外側表面の温度上昇を抑えて、装置内部に発生した熱を有効に外部へ放出したため、現像槽内部の温度上昇が最も抑えられたと言うことができる。

このように、現像槽２の外側表面に、熱伝導率の高い金属板４１を設けることで、現像槽２の内部の熱を吸収して外側に放熱し、さらに、金属板４１の表面に熱交換膜４２を形成することにより、金属板に吸収された熱エネルギーを運動エネルギーに変換して消費させ、外部空間へ放出させることができる。すなわち、現像槽２の外側表面に、金属板４１と、熱交換膜４２とを設けることにより、現像槽内部の熱をより効率よく放出することができ、従って、現像槽内部の温度が上昇するのを抑制することができる。
また、現像槽内部の温度上昇が抑制できるので、画像形成装置の画質低下を防止できる。

１ 現像装置
２ 現像槽
２ｂ トナー補給口
３ 現像ローラ
４ 第１撹拌部材
５ 第２撹拌部材
６ 搬送部材
７ 規制部材
９ 流し板
１１ 放熱装置
１１ａ 放熱フィン
１２ トナー濃度検知センサ
１２ｂ 冷却フィン
１３ 多極磁性体
１３ａ 軸部
１４ スリーブ
２０ 感光体ドラム
２１ 帯電部
２２ 露光部
２３ 転写部
２３ａ 転写ローラ
２４ クリーニング部
２５ 定着部
２６ 定着ローラ
２７ 加圧ローラ
２８ 給紙トレイ
２９ スキャナ部
３０ 排紙トレイ
４１ 金属板
４２ 熱交換膜（熱交換塗料）

Claims (9)

1. トナーと磁性キャリアとを含む現像剤を収納する現像槽と、
   前記現像槽にトナーを供給するトナー補給口と、
   前記現像槽内に回転駆動可能に設けられ、前記供給されたトナー及び前記現像槽内の現像剤を撹拌しながら搬送する撹拌部材と、
   前記搬送された現像剤を感光体ドラムの表面に供給する現像ローラと、
   前記現像槽の外側表面に接触させて配置した金属板と、
   前記金属板の表面に形成した熱交換膜とを、備えたことを特徴とする現像装置。
2. 前記金属板は、前記現像槽の外側表面の全体あるいは少なくとも一部を覆い、前記熱交換膜は、前記金属板の表面全体に形成されることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
3. 前記金属板は、前記外側表面のうち、少なくとも前記現像槽内部において前記現像剤が接する下部表面に対応した外側表面の部分を覆うことを特徴とする請求項１記載の現像装置。
4. 前記金属板が、熱伝導率の高い材料で作成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の現像装置。
5. 前記金属板が、アルミニウムまたは銅を用いて作成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の現像装置。
6. 前記熱交換膜が、熱エネルギーを運動エネルギーに変換して消費させる性質を有する成分を含むことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の現像装置。
7. 前記熱交換膜が、アクリルポリオールを主成分とし、イソシアネート樹脂を硬化剤として含む塗料を塗布することにより形成されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の現像装置。
8. 前記請求項１から７のいずれかに記載された現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
9. 表面に静電潜像が形成される感光体ドラムと、前記感光体ドラムの表面を帯電させる帯電装置と、感光体ドラムの表面に静電潜像を形成する露光装置と、前記現像装置にトナーを補給するトナー補給装置と、前記トナー補給装置から補給されたトナーを用いて前記現像装置が感光体ドラムの表面に形成したトナー像を、記録媒体に転写する転写装置と、トナー像を前記記録媒体に定着させる定着装置とを備えたことを特徴とする請求項８記載の画像形成装置。

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