JP2013097252A - 現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置を大型化・高コスト化することなく、装置の内部で流動する現像剤を充分に冷却することができる、現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置を提供する。
【解決手段】現像装置１３の内部において現像ケース１３ｒから離れた位置で現像剤に埋没するように形成された内在部と、内在部に連接されて装置の外部に向けて露出する外在部１３ｂ１１ａ、１３ｂ２１ａと、を具備した金属部材１３ｂ１、１３ｂ２が設置されている。そして、画像形成装置本体への着脱動作に連動して、金属部材１３ｂ１、１３ｂ２の外延部１３ｂ１１ａ、１３ｂ２１ａが画像形成装置本体の冷却部材５０に接離される。
【選択図】図３

Description

この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置と、そこに着脱可能に設置される現像装置とプロセスカートリッジとに関するものである。

従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、現像剤が収容された現像装置を冷却する技術が知られている（例えば、特許文献１〜３等参照。）。

詳しくは、特許文献１、２には、現像装置の底部に、ペルチェ素子からなる冷却部や、冷却部を空冷するダクトや空冷フィン、等を設ける技術が開示されている。
また、特許文献３には、現像装置の現像剤規制部材に、ペルチェ素子を設置する技術が開示されている。

従来の現像装置は、ペルチェ素子やダクトや空冷フィン等の冷却手段が、現像ケースの一部として設置されたり、現像ケースの一部に設置されたりしているために、現像装置の内部で流動する現像剤を充分に冷却することができなかった。特に、現像装置の内部には搬送スクリュ等の回転部材が設置されていて、その回転部材からトナーが熱を受けて溶融・凝集してしまい、出力画像上に黒ポチ画像や白スジ画像等の異常画像が発生してしまうことがあった。
また、従来の現像装置は、ペルチェ素子やダクトや空冷フィン等の冷却手段が直接的に設置されているために、現像装置が大型化・高コスト化してしまっていた。特に、現像装置は、画像形成装置本体に対して所定の交換サイクルで交換されるものであるため、このような問題が無視できないものになっていた。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、装置を大型化・高コスト化することなく、装置の内部で流動する現像剤を充分に冷却することができる、現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置を提供することにある。

この発明の請求項１記載の発明にかかる現像装置は、画像形成装置本体に対して着脱可能に設置されるとともに、内部に現像剤を収容して像担持体上に形成される潜像を現像する現像装置であって、装置の内部においてその一部又は全部が現像ケースから離れた位置で現像剤に埋没するように形成された内在部と、前記内在部に連接されて装置の外部に向けて露出する外在部と、を具備した金属部材を備え、前記画像形成装置本体への着脱動作に連動して、前記金属部材の前記外延部が前記画像形成装置本体の冷却部材に接離されるものである。

なお、本願において、「プロセスカートリッジ」とは、像担持体を帯電する帯電部と、像担持体上に形成された潜像を現像する現像装置（現像部）と、像担持体上をクリーニングするクリーニング部と、のうち少なくとも１つと、像担持体とが、一体化されて、画像形成装置本体に対して着脱可能に設置されるユニットと定義する。

本発明は、画像形成装置本体に設置された冷却部材が、画像形成装置本体への現像装置の着脱動作に連動して現像装置に着脱されて、その冷却部材によって現像装置の内部の現像剤が現像ケースから離れた位置で直接的又は間接的に冷却されるように構成している。これにより、装置を大型化・高コスト化することなく、装置の内部で流動する現像剤が充分に冷却される、現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置を提供することができる。

この発明の実施の形態における画像形成装置を示す全体構成図である。 作像部を示す構成図である。 （Ａ）現像装置の上部を長手方向にみた概略断面図と、（Ｂ）現像装置の下部を長手方向にみた概略断面図と、である。 現像装置の循環経路を長手方向にみた概略断面図である。 （Ａ）現像装置の端部を示す図と、（Ｂ）図５（Ａ）のＺ−Ｚ断面を示す図と、である。 現像装置の搬送スクリュの回転軸部が装置本体の冷却部材に向けて装着されていく状態を示す図である。 現像装置の搬送スクリュの回転軸部が装置本体の冷却部材に装着された状態を示す図である。 別形態の現像装置及び冷却部材を示す図である。

実施の形態．
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。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にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図１において、１は画像形成装置としてのタンデム型カラー複写機の装置本体、２は入力画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部、３は原稿Ｄを原稿読込部４に搬送する原稿搬送部、４は原稿Ｄの画像情報を読み込む原稿読込部、７は転写紙等の記録媒体Ｐが収容される給紙部、９は記録媒体Ｐの搬送タイミングを調整するレジストローラ（タイミングローラ）、１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫは各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応したプロセスカートリッジ、１１は各プロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫにそれぞれ設置された像担持体としての感光体ドラム、１２は感光体ドラム１１上を帯電する帯電部（帯電ローラ）、１３は感光体ドラム１１上に形成される静電潜像を現像する現像装置、１４は感光体ドラム１１上に形成されたトナー像を記録媒体Ｐ上に重ねて転写する転写バイアスローラ（１次転写バイアスローラ）、１５は感光体ドラム１１上の未転写トナーを回収するクリーニング部、を示す。
各プロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫは、それぞれ、感光体ドラム１１、現像装置１３、帯電部１２、クリーニング部１５が一体化されたユニットであって、装置本体１に対して着脱可能（交換可能）に構成されている。

また、１６は中間転写ベルト１７を清掃する中間転写ベルトクリーニング部、１７は複数色のトナー像が重ねて転写される中間転写ベルト、１８は中間転写ベルト１７上のカラートナー像を記録媒体Ｐ上に転写するための２次転写バイアスローラ、２０は記録媒体Ｐ上の未定着画像を定着する定着装置、を示す。
なお、図示は省略するが、各プロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０ＢＫの上方には、各色（イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック）のトナーを現像装置１３に供給する各色のトナー容器がそれぞれ設置されている。

以下、画像形成装置における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。
なお、各プロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫの感光体ドラム１１上でおこなわれる作像プロセスについては、図２をも参照することができる。また、各プロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫは、作像プロセスに用いられるトナーの色（種類）と非互換用の部材の形状とが異なる以外はほぼ同一構造であるため、図２において、プロセスカートリッジ１０に付した符号のアルファベット（Ｙ、Ｍ、Ｃ、ＢＫ）を除して図示する。

まず、原稿Ｄは、原稿搬送部３の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部４のコンタクトガラス５上に載置される。そして、原稿読込部４で、コンタクトガラス５上に載置された原稿Ｄの画像情報が光学的に読み取られる。
詳しくは、原稿読込部４は、コンタクトガラス５上の原稿Ｄの画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿Ｄにて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿Ｄのカラー画像情報は、カラーセンサにてＲＧＢ（レッド、グリーン、ブルー）の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、ＲＧＢの色分解画像信号をもとにして画像処理部で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。

そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、書込み部２に送信される。そして、書込み部２からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光Ｌ（図２を参照できる。）が、それぞれ、対応する感光体ドラム１１上に向けて発せられる。

一方、４つのプロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫの感光体ドラム１１は、それぞれ、図１の時計方向に回転している。そして、まず、感光体ドラム１１の表面は、帯電部１２との対向部で、一様に帯電される（帯電工程である。）。こうして、感光体ドラム１１上には、帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体ドラム１１表面は、それぞれのレーザ光の照射位置に達する。
書込み部２において、４つの光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応してそれぞれ射出される。各レーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる（露光工程である。）。

イエロー成分に対応したレーザ光は、紙面左側から１番目のプロセスカートリッジ１０Ｙの感光体ドラム１１表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラーにより、感光体ドラム１１の回転軸方向（主走査方向）に走査される。こうして、帯電部１２にて帯電された後の感光体ドラム１１上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。

同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光は、紙面左から２番目のプロセスカートリッジ１０Ｍの感光体ドラム１１表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光は、紙面左から３番目のプロセスカートリッジ１０Ｃの感光体ドラム１１表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、紙面左から４番目のプロセスカートリッジ１０ＢＫの感光体ドラム１１表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。

その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム１１表面は、それぞれ、現像装置１３との対向位置に達する。そして、現像装置１３から感光体ドラム１１上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム１１上の潜像が現像される（現像工程である。）。
その後、現像工程後の各感光体ドラム１１表面は、それぞれ、中間転写ベルト１７との対向部に達する。ここで、それぞれの対向部には、中間転写ベルト１７の内周面に当接するように転写バイアスローラ１４が設置されている。そして、転写バイアスローラ１４の位置で、中間転写ベルト１７上に、各プロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫの感光体ドラム１１上に形成された各色のトナー像が、順次重ねて転写される（１次転写工程である。）。

そして、転写工程後の感光体ドラム１１表面は、それぞれ、クリーニング部１５との対向位置に達する。そして、クリーニング部１５で、感光体ドラム１１Ｋ上に残存する未転写トナーが回収される（クリーニング工程である。）。
その後、感光体ドラム１１表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム１１における一連の作像プロセスが終了する。

他方、各プロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫの感光体ドラム１１上の各色のトナーが重ねて転写（担持）された中間転写ベルト１７は、図中の時計方向に走行して、２次転写バイアスローラ１８との対向位置に達する。そして、２次転写バイアスローラ１８との対向位置で、記録媒体Ｐ上に中間転写ベルト１７上に担持されたカラーのトナー像が転写される（２次転写工程である。）。
その後、中間転写ベルト１７表面は、中間転写ベルトクリーニング部１６の位置に達する。そして、中間転写ベルト１７上に付着した未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部１６に回収されて、中間転写ベルト１７における一連の転写プロセスが終了する。

ここで、中間転写ベルト１７と２次転写バイアスローラ１８との間（２次転写ニップである。）に搬送される記録媒体Ｐは、給紙部７からレジストローラ９等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、記録媒体Ｐを収納する給紙部７から、給紙ローラ８により給送された記録媒体Ｐが、搬送ガイドを通過した後に、レジストローラ９に導かれる。レジストローラ９に達した記録媒体Ｐは、タイミングを合わせて、２次転写ニップに向けて搬送される。

そして、フルカラー画像が転写された記録媒体Ｐは、搬送ベルトによって定着装置２０に導かれる。定着装置２０では、定着ベルトと加圧ローラとのニップにて、カラー画像が記録媒体Ｐ上に定着される。
そして、定着工程後の記録媒体Ｐは、排紙ローラによって、装置本体１外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセスが完了する。

次に、図２〜図４にて、画像形成装置における作像部について詳述する。
図２は、作像部を示す構成図である。図３（Ａ）は現像装置１３の上部（第１搬送部材としての第１搬送スクリュ１３ｂ１の位置である。）を長手方向にみた概略断面図（水平方向の断面図）であって、図３（Ｂ）は現像装置１３の下部（第２搬送部材としての第２搬送スクリュ１３ｂ２の位置である。）を長手方向にみた概略断面図である。図４は、現像装置１３の循環経路を長手方向にみた概略断面図（垂直方向の断面図）である。

図２に示すように、プロセスカートリッジ１０は、像担持体としての感光体ドラム１１、帯電部１２、現像装置１３（現像部）、クリーニング部１５、等で構成される。
像担持体としての感光体ドラム１１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１２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１２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１５は、感光体ドラム１１に対して所定の角度及び当接圧で当接するクリーニングブレード１５ａが設置されていて、感光体ドラム１１上の未転写トナーを機械的に除去・回収する。クリーニングブレード１５ａは、ウレタンゴム等の弾性材料で形成された略板状部材である。

現像装置１３は、現像剤担持体としての現像ローラ１３ａが感光体ドラム１１に対して所定のギャップ（現像ギャップ）をあけて対向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１１と磁気ブラシとが接触する現像領域（現像ニップ部）が形成される。現像装置１３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１３は、感光体ドラム１１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１３の構成・動作については、後で詳しく説明する。

図２を参照して、トナー容器２８は、その内部に現像装置１３内に供給するためのトナーＴを収容している。具体的に、現像装置１３に設置された磁気センサ（不図示である。）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。）の情報に基いて、シャッタ駆動部によってシャッタ機構８０の開閉動作をおこなって、トナー容器２８から現像装置１３内に向けてトナーＴを適宜に供給する。
なお、トナーＴの供給は、トナー濃度の情報に限定されず、感光体ベルトや中間転写ベルト等に形成されたトナー像の反射率等から検知される画像濃度の情報に基づいて実施されてもよい。また、これらの異なる情報を組み合わせて、トナーＴの供給の実施を判断してもよい。
供給管２９は、トナー容器２８から供給されるトナーＴを現像装置１３内に確実に導くためのものである。すなわち、トナー容器２８から排出されたトナーＴは、供給管２９を介して、トナー補給口１３ｅから現像装置１３内に供給される。

以下、現像装置１３（現像部）について詳述する。
図２〜図４を参照して、現像装置１３は、現像剤担持体としての現像ローラ１３ａ、金属部材としての搬送スクリュ１３ｂ１、１３ｂ２（オーガスクリュ）、現像剤規制部材としてのドクターブレード１３ｃ、等で構成されている。
現像ローラ１３ａ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１３ａ２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。図３を参照して、現像ローラ１３ａのスリーブ１３ａ２内には、スリーブ１３ａ２の周面に複数の磁極を形成するマグネット１３ａ１が固設されている。現像ローラ１３ａ上に担持された現像剤Ｇは、現像ローラ１３ａの矢印方向の回転にともなって搬送されて、ドクターブレード１３ｃの位置に達する。そして、現像ローラ１３ａ上の現像剤Ｇは、この位置で適量に規制された後に、感光体ドラム１１との対向位置（現像領域である。）まで搬送される。そして、現像領域に形成された電界（現像電界）によって、感光体ドラム１１上に形成された潜像にトナーが吸着される。

金属部材としての２つの搬送スクリュ１３ｂ１、１３ｂ２（搬送部材）は、不図示の回転駆動機構によって回転駆動されて、現像装置１３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・混合する。
第１搬送スクリュ１３ｂ１（第１搬送部材）は、現像ローラ１３ａに対向する位置に配設されていて、現像剤Ｇを長手方向（回転軸方向）に水平に搬送する（図３（Ａ）の破線矢印に示す右方向の搬送である。）とともに、現像ローラ１３ａ上に現像剤Ｇを供給（図３（Ａ）の白矢印方向の供給である。）する。なお、本実施の形態では、第１搬送スクリュ１３ｂ１の回転方向が、現像ローラ１３ａの回転方向に対して逆方向（図２の反時計方向である。）になるように設定されている。第１搬送スクリュ１３ｂ１は、ステンレス鋼等の金属材料からなる回転軸部１３ｂ１１（軸部）に、ステンレス鋼等の金属材料からなるスクリュ部１３ｂ１２が螺旋状に巻装されたものである。

第２搬送スクリュ１３ｂ２（第２搬送部材）は、第１搬送スクリュ１３ｂ１の下方であって現像ローラ１３ａに対向する位置に配設されている。そして、現像ローラ１３ａから離脱した現像剤Ｇ（現像工程後に剤離れ磁極によって現像ローラ１３ａ上から強制的に離脱された現像剤Ｇであって、図３（Ｂ）の白矢印方向に離脱するものある。）を長手方向に水平に搬送する（図３（Ｂ）の破線矢印に示す左方向の搬送である。）。なお、本実施の形態では、第２搬送スクリュ１３ｂ２の回転方向が、現像ローラ１３ａの回転方向と同方向（図２の時計方向である。）になるように設定されている。
そして、第２搬送スクリュ１３ｂ２は、第１搬送スクリュ１３ｂ１による搬送経路の下流側から中継部としての第１中継部１３ｆを介して循環される現像剤Ｇを第１搬送部材１３ｂ１による搬送経路の上流側に第２中継部１３ｇを介して搬送する（図３（Ｂ）の一点鎖線矢印に示す搬送である。）。第２搬送スクリュ１３ｂ２は、ステンレス鋼等の金属材料からなる回転軸部１３ｂ２１（軸部）に、ステンレス鋼等の金属材料からなるスクリュ部１３ｂ２２が螺旋状に巻装されたものである。
２つの搬送スクリュ１３ｂ１、１３ｂ２は、現像ローラ１３ａや感光体ドラム１１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。

なお、第１搬送スクリュ１３ｂ１による搬送経路（第１搬送経路）と、第２搬送スクリュ１３ｂ２による搬送経路（第２搬送経路）と、は壁部によって隔絶されている。
図３及び図４を参照して、第２搬送スクリュ１３ｂ２による搬送経路（第２搬送経路）の下流側と、第１搬送スクリュ１３ｂ１による搬送経路（第１搬送経路）の上流側と、は第２中継部１３ｇを介して連通している。そして、第２搬送スクリュ１３ｂ２による搬送経路において第２中継部１３ｇの近傍に留まって盛り上がった現像剤Ｇが、第２中継部１３ｇを介して第１搬送スクリュ１３ｂ１による搬送経路の上流側に搬送（供給）されることになる。
また、図３及び図４を参照して、第１搬送スクリュ１３ｂ１による搬送経路の下流側と、第２搬送スクリュ１３ｂ２による搬送経路の上流側と、は第１中継部１３ｆ（中継部）を介して連通している。そして、第１搬送スクリュ１３ｂ１による第１搬送経路にて現像ローラ１３ａ上に供給されなかった現像剤Ｇが、第１中継部１３ｆにて自重落下して、第２搬送経路の上流側に達することになる。

このような構成により、２つの搬送スクリュ１３ｂ１、１３ｂ２によって、現像装置１３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。すなわち、現像装置１３が稼動されると、装置内に収容された現像剤Ｇは図３及び図４中の破線矢印の方向に流動する。そして、このように、現像ローラ１３ａに対する現像剤Ｇの供給経路（第１搬送スクリュ１３ａ１による第１搬送経路である。）と、現像ローラ１３ａから離脱する現像剤Ｇの回収経路（第２搬送スクリュ１３ａ２による第２搬送経路である。）と、を分離することで、感光体ドラム１１上に形成するトナー像の濃度偏差を小さくすることができる。

なお、図示は省略するが、第２搬送スクリュ１３ｂ２による搬送経路中には、装置内を循環する現像剤のトナー濃度を検知する磁気センサが設置されている。そして、磁気センサによって検知されるトナー濃度の情報に基いて、トナー容器２８からトナー補給口１３ｅ（第１中継部１３ｆの近傍に配設されている。）を介して現像装置１３内に向けて新品のトナーＴが供給される。
また、図３、図４を参照して、トナー補給口１３ｅは、第２搬送スクリュ１３ｂ２による搬送経路の上流側の上方であって、現像領域から離れた位置（現像ローラ１３ａの長手方向の範囲の外側である。）に配設されている。このようにトナー補給口１３ｅを第１中継部１３ｆの近傍に設置することで、第２搬送経路において、現像ローラ１３ａから離脱した現像剤が比重の小さい補給トナーの上方から降りかかり、第２搬送経路の下流側にむけて比較的長い時間をかけて現像剤に対して補給トナーの分散・混合を充分におこなうことができる。
なお、本実施の形態では、トナー補給口１３ｅを第２搬送スクリュ１３ａ２による搬送経路中に配設したが、トナー補給口１３ｅの位置はこれに限定されることなく、例えば、第１搬送経路の上流側の上方に配置することもできる。

以下、主として図５〜図７を用いて、本実施の形態の現像装置１３及び画像形成装置本体１における、特徴的な構成・動作について説明する。
なお、２つの搬送スクリュ１３ｂ１、１３ｂ２やそれらに対応する冷却部材５０はほぼ同一構造であるため、図５〜図７において第１搬送スクリュ１３ｂ１についての図示を省略するとともに、その説明についても適宜に省略する。
先に図２及び図３等を用いて説明したように、本実施の形態における現像装置１３（プロセスカートリッジ１０）には、金属部材としての搬送スクリュ１３ｂ１、１３ｂ２が設置されている。

ここで、図５（又は、図３）を参照して、金属部材としての搬送スクリュ１３ｂ１、１３ｂ２には、それぞれ、内在部と外在部とが形成されている。
搬送スクリュ１３ｂ１、１３ｂ２の内在部は、回転軸部１３ｂ１１、１３ｂ２１とスクリュ部１３ｂ１２、１３ｂ２２とからなり、現像装置１３の内部においてその一部又は全部が現像ケース１３ｒから離れた位置で現像剤Ｇに埋没するように形成されている。
搬送スクリュ１３ｂ１、１３ｂ２の外在部は、内在部の回転軸部１３ｂ１１、１３ｂ２１を現像装置１３の外部に向けて延長して形成した突き出し部１３ｂ１１ａ、１３ｂ２１ａであって、内在部に連接されて現像装置の外部に向けて露出するように形成されている。すなわち、搬送スクリュ１３ｂ１、１３ｂ２の突き出し部１３ｂ１１ａ、１３ｂ２１ａが外在部として現像ケース１３ｒから外部に突出するように形成されている。

そして、画像形成装置本体１への現像装置１３（プロセスカートリッジ１０）の着脱動作に連動して、搬送スクリュ１３ｂ１、１３ｂ２（金属部材）の突き出し部１３ｂ１１ａ、１３ｂ２１ａ（外延部）が画像形成装置本体１の冷却部材５０（冷却装置）に接離される。すなわち、装置本体１に現像装置１３がセットされると、現像装置１３の搬送スクリュ１３ｂ１、１３ｂ２が装置本体１の冷却部材５０に接続される。
詳しくは、現像装置１３（プロセスカートリッジ１０）は、画像形成装置本体１に対して搬送スクリュ１３ｂ１、１３ｂ２の回転軸方向に沿って着脱される。具体的に、装置本体１の本体ドアー（不図示である。）が開放された状態で、現像装置１３（プロセスカートリッジ１０）が、現像装置１３（プロセスカートリッジ１０）の長手方向を装着方向として、装着方向手前側から装着方向奥側に向けて装置本体１に装着される（図１の紙面垂直方向の移動であって、図３の黒矢印方向の移動である。）。

一方、図６及び図７を参照して、冷却部材５０は、主として、ペルチェ素子５１と板バネ部材５２とからなり、装置本体の装着方向奥側に固設されている（図３をも参照できる）。
冷却部材５０の板バネ部材５２は、熱伝導性の高い金属材料で形成されていて、搬送スクリュ１３ｂ２の回転軸方向の着脱によって突き出し部１３ｂ２１ａ（外在部）に接離するように形成されている。詳しくは、一対の板バネ部材５２は、それぞれ、ペルチェ素子５１が接続された側が固定端となって、搬送スクリュ１３ｂ２（現像装置１３）に近い側が自由端となるように形成されている。そして、搬送スクリュ１３ｂ２が挿入されていない状態（図６の状態である。）では、一対の板バネ部材５２の離間距離が突き出し部１３ｂ２１ａの外径よりも若干小さくなっていて、搬送スクリュ１３ｂ２が挿入された状態（図７の状態である。）では、一対の板バネ部材５２が突き出し部１３ｂ２１ａに押圧するように構成されている。

そして、図７に示すように、装置本体１に現像装置１３がセットされた状態で、ペルチェ素子５１によって、搬送スクリュ１３ｂ２の内在部で吸収した熱が、突出し部１３ｂ２１ａ（外在部）から板バネ部材５２（金属材料で形成されている。）を介して放出される。すなわち、冷却部材５０（ペルチェ素子５１）によって、搬送スクリュ１３ｂ１、１３ｂ２が冷却されることになる。
これにより、現像装置１３の内部にて回転して昇温しやすい搬送スクリュ１３ｂ１、１３ｂ２を冷却することができるとともに、搬送スクリュ１３ｂ１、１３ｂ２による循環経路にて流動する現像剤Ｇが、現像ケース１３ｒから離れた位置（現像装置１３の内部）で搬送スクリュ１３ｂ１、１３ｂ２によって直接的に冷却されることになる。そのため、トナーＴ（現像剤Ｇ）が熱を受けて溶融・凝集してしまい、出力画像上に黒ポチ画像や白スジ画像等の異常画像が発生してしまう不具合を効率的に軽減することができる。また、本実施の形態においては、ペルチェ素子やダクトや空冷フィン等の冷却手段を現像装置１３に直接的に設置していないために、現像装置１３を比較的小型化・低コスト化することができる。

ここで、図６及び図７を参照して、本実施の形態における画像形成装置本体１には、現像装置１３の搬送スクリュ１３ｂ２１（突き出し部１３ｂ２１ａ）が接離される冷却部材５０（冷却装置）の近傍に、螺旋状嵌合部５５が固設されている。この螺旋状嵌合部５５は、装置本体１への現像装置１３の着脱動作に連動して、搬送スクリュ１３ｂ２１の突き出し部１３ｂ２１ａの外周面に形成された突起部１３ｂ２１０が嵌合して、搬送スクリュ１３ｂ２１を回転させるように、螺旋状に形成された溝部である。すなわち、装置本体１に現像装置１３がセットされるときに、搬送スクリュ１３ｂ２１は、螺旋状嵌合部５５の位置で回転しながら装着されて、その後に突き出し部１３ｂ２１ａが板バネ部材５２（冷却部材５０）に挟持される位置で位置決めされることになる。また、螺旋状嵌合部５５は、装置本体１に現像装置１３がセットされた状態（図７の状態である。）で、搬送スクリュ１３ｂ２の回転軸１３ｂ２１を軸支する機能も有している。
なお、螺旋状嵌合部５５は、螺旋状嵌合部５５の位置を通過して板バネ部材５２の位置に向かう突起部１３ｂ２１０が板バネ部材５２に干渉しないように、その装着方向奥側の回転方向の終端位置が定められている。

そして、搬送スクリュ１３ｂ２（金属部材）の突き出し部１３ｂ２１ａ（外在部）は、現像装置１３（プロセスカートリッジ１０）の種類ごとにその形状が異なるように形成されている。そして、それに合わせて、装置本体１の螺旋状嵌合部５５の溝部の形状も、設置される現像装置１３（プロセスカートリッジ１０）の突き出し部１３ｂ２１ａの形状に対応するように形成されている。

具体的に、本実施の形態では、トナー色の異なる４つの現像装置１３（プロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０ＢＫ）が設置されるが、それぞれ、図５に示す突起部１３ｂ２１０のピッチθや突き出し部１３ｂ２１ａの突き出し量Ｘが異なるように形成されている。そして、トナー色の異なる４つの現像装置１３（プロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０ＢＫ）が設置される装置本体１の設置部も、それぞれ、対応する現像装置１３（プロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０ＢＫ）のみが装着されるように、螺旋状嵌合部５５の溝部の形状（ピッチや長さ）が設定されている。
このような構成により、装置本体１においてトナー色ごとに定められた設置部に、異なる色（種類）の現像装置１３（プロセスカートリッジ１０）が誤ってセットされる不具合を未然に防止することができる。すなわち、現像装置１３（プロセスカートリッジ１０）の非互換性が担保されて、現像装置１３（プロセスカートリッジ１０）の誤セットが未然に防止されることになる。
なお、本実施の形態では、トナー色の異なる４つの現像装置１３（プロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０ＢＫ）に対して、搬送スクリュ１３ｂ２（金属部材）の突き出し部１３ｂ２１ａ（外在部）の形状が異なるように構成したが、仕向け地や販売元が異なる現像装置に対しても搬送スクリュ１３ｂ２（金属部材）の突き出し部１３ｂ２１ａ（外在部）の形状が異なるように構成することもできる。

ここで、本実施の形態では、装置本体１への着脱動作に連動して、現像装置１３の搬送スクリュ１３ｂ１、１３ｂ２（金属部材）が装置本体１の冷却部材５０に接離されるように構成した。
これに対して、図８に示すように、現像装置１３（プロセスカートリッジ１０）において、装置本体１に対する装着方向奥側の位置に、シール部材１３ｒ２が覆設された開口部１３ｒ１を形成して、装置本体１への着脱動作に連動して装置本体１の冷却部材６０が、開口部１３ｒ１を介して現像装置１３の内部に向けて挿脱されるように構成することもできる。

詳しくは、図８に示すように、冷却部材６０は、主として、ペルチェ素子６１と、ペルチェ素子６１に接続されて熱伝導性の良い金属材料で形成された略棒状（又は、櫛歯状）の挿入部６２と、で構成されている。そして、図８（Ａ）に示すように、現像装置１３が装置本体１に装着されていくと、開口部１３ｒ１から現像装置１３の内部に向けて挿入部６２が挿入されていき、図８（Ｂ）に示すように挿入部６２が搬送スクリュ１３ｂ２に干渉しない位置であって現像ケース１３ｒから離れた位置に挿入されることになる。
そして、図８（Ｂ）に示すような状態で、搬送スクリュ１３ｂ１、１３ｂ２による循環経路にて流動する現像剤Ｇが、現像ケース１３ｒから離れた位置（現像装置１３の内部）で冷却部材６０の挿入部６２によって直接的に冷却されることになる。そのため、トナーＴ（現像剤Ｇ）が熱を受けて溶融・凝集してしまい、出力画像上に黒ポチ画像や白スジ画像等の異常画像が発生してしまう不具合を効率的に軽減することができる。また、本実施の形態においては、ペルチェ素子やダクトや空冷フィン等の冷却手段を現像装置１３に直接的に設置していないために、現像装置１３を比較的小型化・低コスト化することができる。
なお、図８の現像装置１３において、開口部１３ｒ１はシール部材１３ｒ２（例えば、発泡ポリウレタン等の弾性部材に切込みが形成されたものである。）が設置されているために、挿入部６２の挿脱に有無に関わらず、現像装置１３から外部に現像剤Ｇが漏出する不具合を防止することができる。

また、図８を参照して、装置本体１への着脱動作に連動して、装置本体１（冷却部材６０の挿入部６２）に設置された温度検知手段としての温度センサ６５が、現像ケース１３ｒに形成された開口部１３ｒ１を介して現像装置１３の内部に向けて挿脱されるように構成することもできる。
そして、制御部８０によって温度センサ６５（温度検知手段）の検知結果に基いて冷却部材６０（ペルチェ素子６１）を稼働制御することで、冷却部材６０によって現像装置１３内の現像剤Ｇを無駄なく冷却することができる。具体的には、温度センサ６５（現像剤Ｇに埋没する位置に挿入される。）によって現像装置１３内の現像剤Ｇの温度が検知されて、その検知温度が所定値以上であるときには、トナーＴ（現像剤Ｇ）の溶融・凝集が生じるものとして、冷却部材６０による現像剤Ｇの冷却をおこなう（ペルチェ素子６１に電圧を印加する）。これに対して、温度センサ６５の検知温度が所定値未満であるときには、トナーＴ（現像剤Ｇ）の溶融・凝集が生じないものとして、冷却部材６０による現像剤Ｇの冷却はおこなわない（ペルチェ素子６１に電圧を印加しない）。
なお、図８に示した温度センサ６５や冷却部材６０の構成は、その一部や全部を、図６や図７等に示した本実施の形態の構成と組み合わせて採用することもできる。

以上説明したように、本実施の形態では、画像形成装置本体１に設置された冷却部材５０が、画像形成装置本体１への現像装置１３（プロセスカートリッジ１０）の着脱動作に連動して現像装置１３に着脱されて、その冷却部材５０によって現像装置１３の内部の現像剤Ｇが現像ケース１３ｒから離れた位置で直接的又は間接的に冷却されるように構成している。これにより、現像装置１３を大型化・高コスト化することなく、現像装置１３の内部で流動する現像剤Ｇを充分に効率的に冷却することができる。

なお、本実施の形態においては、現像装置１３がプロセスカートリッジ化されている画像形成装置に対して、本発明を適用した。しかし、本発明の適用はこれに限定されることなく、現像装置１３が単体で画像形成装置本体に着脱されるユニットして構成されている画像形成装置に対しても、当然に本発明を適用することができる。そして、その場合にも、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態では、トナー容器２８から現像装置１３に向けてトナーＴを供給したが、トナー容器（現像剤容器）から現像剤Ｇ（トナーＴ及びキャリアＣ）を現像装置１３に向けて供給することもできる。その場合、現像装置１３から余剰の現像剤を適宜に排出する手段を設けることになる。このような場合であっても、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態では、搬送スクリュ１３ｂ１、１３ｂ２（搬送部材）が２つ設置された現像装置１３に対して本発明を適用したが、搬送スクリュ（搬送部材）が３つ以上設置された現像装置に対しても本発明を適用することができる。また、それらの場合に、複数の搬送スクリュの全部が装置本体の冷却部材に着脱されるように構成しなくて、複数の搬送スクリュのうちの一部が装置本体の冷却部材に着脱されるように構成した場合であっても、本実施の形態とほぼ同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態では、搬送スクリュ１３ｂ１、１３ｂ２によって２成分現像剤Ｇを長手方向に循環させる現像装置１３に対して本発明を適用した。しかし、本発明の適用はこれに限定されることなく、搬送スクリュ以外の搬送部材（例えば、パドル状の搬送部材等である。）によって現像剤を短手方向に搬送しながら混合・撹拌する現像装置や、１成分現像剤（キャリアを含まずに、トナーのみで形成された現像剤である。）が収容された現像装置、等のすべての形態の現像装置に対して、本発明を適用することができる。
さらに、本実施の形態では、搬送スクリュ１３ｂ１、１３ｂ２を装置本体１の冷却部材５０に接離させる金属部材として機能させたが、搬送スクリュ１３ｂ１、１３ｂ２以外の金属部材（内在部と外在部とで構成される。）を現像装置に内設して、その金属部材の外在部を装置本体１の冷却部材５０に接離させるように構成することもできる。
そして、それらの場合であっても、本実施の形態とほぼ同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態では、中間転写ベルト１７が設置されたタンデム型の画像形成装置１に着脱可能に設置される現像装置１３に対して本発明を適用したが、その他のすべての画像形成装置（例えば、転写搬送ベルトが設置されたタンデム型画像形成装置や、モノクロ画像形成装置等である。）に設置される現像装置に対しても当然に本発明を適用することができる。

なお、本発明が本実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、本実施の形態の中で示唆した以外にも、本実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。

１ 画像形成装置本体（装置本体）、
１０、１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０ＢＫ プロセスカートリッジ、
１１ 感光体ドラム（像担持体）、
１２ 帯電部、
１３ 現像装置（現像部）、
１３ａ 現像ローラ（現像剤担持体）、
１３ｂ１ 第１搬送スクリュ（金属部材）、
１３ｂ１１ 回転軸部、 １３ｂ１２ スクリュ部、
１３ｂ１１ａ 外在部（突き出し部）、
１３ｂ２ 第２搬送スクリュ（金属部材）、
１３ｂ２１ 回転軸部（内在部）、 １３ｂ２２ スクリュ部（内在部）、
１３ｂ２１ａ 突き出し部（外在部）、
１３ｂ２１０ 突起部、
１３ｃ ドクターブレード（現像剤規制部材）、
１３ｒ 現像ケース、
１３ｒ１ 開口部、 １３ｒ２ シール部材、
５０、６０ 冷却部材、
５１、６１ ペルチェ素子、
５２ 板バネ部材、
５５ 螺旋状嵌合部、
６２ 挿入部、
６５ 温度センサ（温度検知手段）。

特開２０１０−１５６８１６号公報 特開２００９−３６８５２号公報 特開平８−２７８６９６号公報

Claims (8)

1. 画像形成装置本体に対して着脱可能に設置されるとともに、内部に現像剤を収容して像担持体上に形成される潜像を現像する現像装置であって、
   装置の内部においてその一部又は全部が現像ケースから離れた位置で現像剤に埋没するように形成された内在部と、前記内在部に連接されて装置の外部に向けて露出する外在部と、を具備した金属部材を備え、
   前記画像形成装置本体への着脱動作に連動して、前記金属部材の前記外延部が前記画像形成装置本体の冷却部材に接離されることを特徴とする現像装置。
2. 前記金属部材は、装置内に収容された現像剤を回転しながら搬送する搬送スクリュであって、
   前記内在部は、金属材料からなる回転軸部と、金属材料からなり前記回転軸部に巻装されたスクリュ部と、からなり、
   前記外在部は、前記内在部の前記回転軸部を装置の外部に向けて延長して形成した突き出し部であることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記画像形成装置本体に対して前記搬送スクリュの回転軸方向に沿って着脱され、
   前記冷却部材は、前記搬送スクリュの回転軸方向の着脱によって前記外在部に接離する板バネ部材と、前記板バネ部材に接続されたペルチェ素子と、を具備したことを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
4. 前記金属部材の前記外在部は、装置の種類ごとにその形状が異なるように形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の現像装置。
5. 画像形成装置本体に対して着脱可能に設置されるとともに、内部に現像剤を収容して像担持体上に形成される潜像を現像する現像装置であって、
   シール部材が覆設された開口部が、前記画像形成装置本体に対する装着方向奥側の位置に形成された現像ケースを備え、
   前記画像形成装置本体への着脱動作に連動して、前記画像形成装置本体の冷却部材が、前記開口部を介して装置の内部に向けて挿脱されることを特徴とする現像装置。
6. 前記画像形成装置本体への着脱動作に連動して、前記画像形成装置本体に設置された温度検知手段が、前記現像ケースに形成された開口部を介して装置の内部に向けて挿脱され、
   前記温度検知手段の検知結果に基いて前記冷却部材が稼働制御されることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の現像装置。
7. 画像形成装置本体に対して着脱可能に設置されるプロセスカートリッジであって、
   請求項１〜請求項６のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とが一体化されたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
8. 請求項１〜請求項６のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とが前記画像形成装置本体に設置されたことを特徴とする画像形成装置。

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