JP4926097B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、二成分現像剤を用いる電子写真方式を利用した画像形成装置、特に現像剤の温度上昇に伴う劣化を防止するための画像形成装置に関する。

電子写真方式を利用した画像形成装置は、帯電、露光、現像、転写、クリーニング、除電、及び定着の各部を有する。画像を形成する場合は、回転駆動される感光体ドラムの表面を帯電部によって均一に帯電した後、感光体表面にレーザ光を照射して静電潜像を形成し、続いて、静電潜像を現像部によって現像することにより感光体表面上にトナー像を形成する。トナー像は、転写部によって転写材上に転写され、その後、転写材を定着部で加熱することによって、転写材上にトナー像を固定する。また、感光体表面上に残った転写残留トナーは、クリーニング部により除去され所定の回収部に回収されると共に、クリーニングされた後の感光体表面は除電部により残留電荷が除去される。

感光体上の静電潜像を現像する現像剤としては、トナーのみを用いる一成分現像剤、あるいはトナーとキャリアを用いる２成分現像剤が一般に用いられる。一成分現像剤は、キャリアを用いないため、現像部がシンプルになるといった利点を有するが、トナーの帯電量が安定しにくい等の欠点がある。二成分現像剤は、トナーとキャリアを均一に混合するための攪拌機構を必要とするが、帯電量の安定性に優れることから、高速画像形成装置やカラー画像形成装置によく使用されている。

二成分現像剤を用いる現像部としては、一般に、現像槽、現像ローラ、撹拌部材、規制部材、流し板などを備えた現像部が用いられる。現像槽は、現像ローラおよび撹拌部材を回転自在に支持するとともに、内部に現像剤を収容する。現像ローラは表面に現像剤を担持して回転し、感光体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。撹拌部材は現像槽内の現像剤を均一に撹拌して現像ローラに向けて搬送する。規制部材は現像ローラ表面の現像剤層の層厚を規制する板状部材（ドクターブレード）で構成される。

近年、二成分現像剤に使用されるトナーにおいては、印刷速度の高速化や省エネルギー化に対応するため、バインダー樹脂として低温で軟化する樹脂を使用したり、トナーのバインダー樹脂中に低融点ワックスが添加されるようになってきている。そのため、現像部内の温度が上昇すると、トナーが凝集しやすくなるといった問題が生じる。即ち、上記のような軟化温度の低いトナーを含む二成分現像剤を高速の画像形成装置等で使用すると、連続プリント時等において、規制部材周辺での二成分現像剤の急激な温度上昇、さらにはその際の攪拌ストレスによって、トナーの外添剤がコア粒子を形成するバインダー樹脂表面に強固に付着し、流動性が失われる結果、現像ローラによる二成分現像剤の搬送量が低下し、画像濃度の低下及び濃度ムラが発生する。

上記二成分現像剤の温度上昇の問題に対応する現像部として、現像ローラの内部に軸線方向の通路を設け、該通路内に空気を流して現像ローラの冷却を行う現像装置が公知であり（特許文献１参照）、また現像ローラの両端軸部に空気を吹き付けて現像ローラの冷却を行う現像装置が公知である（特許文献２参照）。

さらに、規制部材の規制位置における発熱による現像剤の温度上昇を抑制するために、規制部材の内部に長手方向に設けた通路内に冷却気体を通流させるとともに、規制部材の温度検出に基づいて冷却気体の温度を調整する現像装置が公知である（特許文献３参照）。またトナーが接触する現像槽の底壁を冷媒が通流する二重構造の壁に構成して現像槽内のトナーを冷却し、該底壁に設けた検出センサの検出結果に基づいて画像形成動作を制御する画像形成装置が公知である（特許文献４参照）。
特開２００２−２２９３３０号公報 特開２００６−２５９１１８号公報 特開２００４−１０９８６８号公報 特開２００２−１３２１２１号公報

しかしながら、特許文献１及び２に記載の現像装置は、規制部材の温度検出を行うことなく現像ローラ等に冷却風を吹き付けて冷却するだけの構造であるので、二成分現像剤の温度上昇に適切に対応できないおそれがある。特許文献３に記載の現像装置では、規制部材周辺での発熱による二成分現像剤の温度上昇に対応した冷却動作は可能であるが、現像槽内の二成分現像剤の温度が確実に低下したことの確認ができない問題がある。特許文献４に記載の現像装置では、規制部材周辺での発熱による二成分現像剤の温度上昇に対応した冷却動作ができないおそれがあり、また現像槽底壁の温度検出では現像槽内の二成分現像剤の温度が確実に低下したことの確認ができない問題がある。さらに現像剤の温度上昇を抑えるために、現像ローラ等に冷却風を常時送るとエネルギー消費量の低減が難しくなる問題もある。

本発明は、上記問題に鑑み、冷却が不要な時には冷却手段の運転を停止させてエネルギー消費量を抑えつつ、規制部材周辺での発熱により二成分現像剤の急激な温度上昇が発生した場合には、冷却動作を的確に行って二成分現像剤の流動性の低下を抑制し、さらに現像槽内の二成分現像剤の温度が確実に低下した後に冷却動作を停止することができる画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明に係る画像形成装置は、二成分現像剤を担持して感光体ドラムの表面に供給する現像ローラ、該現像ローラの現像剤担持量を規制する規制部材及び該規制部材の温度を検出する規制部材温度センサを現像槽内に備える現像部と、該現像部を冷却する冷却手段と、該冷却手段の作動を制御する冷却制御手段とを有する画像形成装置において、前記現像部は、前記現像槽の内部温度を検出する現像槽温度センサを備え、前記冷却制御手段は、前記規制部材温度センサの検出温度が第１設定温度以上の場合に前記冷却手段を作動させ、前記規制部材温度センサの検出温度が前記第１設定温度より低く且つ前記現像槽温度センサの検出温度が第２設定温度より低い場合に前記冷却手段の作動を停止させるように構成してあることを特徴とする。

本発明によれば、現像槽内の二成分現像剤の温度は規制部材周辺で最も早く上昇することから、規制部材温度センサの検出温度が第１設定温度以上の場合に、規制部材周辺での発熱により二成分現像剤の急激な温度上昇が発生したと判断して現像部を冷却する冷却手段を作動させ、また規制部材温度センサの検出温度が第１設定温度より低く且つ現像槽温度センサの検出温度が第２設定温度より低い場合に現像槽内の二成分現像剤の温度が確実に低下したと判断して現像部を冷却する冷却手段の作動を停止する。

本発明に係る画像形成装置は、前述の発明において、前記規制部材は前記現像ローラの表面に端部が近接配置された板状部材であり、前記規制部材温度センサは前記板状部材の現像剤を規制する側の面の反対側に設けてあることを特徴とする。
本発明によれば、現像ローラの表面に端部が近接配置された板状部材が現像剤を規制する側の面の反対側に規制部材温度センサを設けてあるので、規制部材温度センサへの二成分現像剤の接触を抑制して二成分現像剤の融着を防止し、長期にわたって信頼性の高い規制部材の温度検出を行うことができる。

本発明に係る画像形成装置は、前述の発明において、前記板状部材は非磁性の金属板であることを特徴とする。
本発明によれば、規制部材が熱伝導率の高い金属板であるため、規制部材周辺の温度上昇を迅速に検出することができる。一方、非磁性の金属板であるため、二成分現像剤中の磁性体粉（キャリア）の流れを乱す磁力を発生させることもない。

本発明に係る画像形成装置は、前述の発明において、前記現像槽温度センサは前記現像槽の上部を覆う上壁の下面に設けてあることを特徴とする。
本発明によれば、温度上昇した二成分現像剤の熱は現像槽内で上方に溜まり易いので、現像槽の上部を覆う上壁の下面に設けた現像槽温度センサによって現像槽内の二成分現像剤の温度低下を的確に検出して現像部の冷却を適切に停止することができる。

本発明に係る画像形成装置は、前述の発明において、前記冷却手段は前記現像槽の底壁の外周側に冷却風を通流させる冷却風流路と、該冷却風流路内に冷却風を送る冷却ファンとを備えていることを特徴とする。
本発明によれば、二成分現像剤が接触する現像槽の底壁の外周側に冷却風を導くことにより二成分現像剤を効果的に冷却できる。さらに、冷却風は現像槽内を流れないので、冷却風によって現像領域における風の流れが影響を受けることがなく、トナーが現像部から飛散し画像形成装置の他部が汚染されることを防止できる。

本発明に係る画像形成装置は、前述の発明において、前記冷却手段は前記冷却風流路内を通流した冷却風を外部に排出する排気ファンを備えていることを特徴とする。
本発明によれば、冷却ファンによって冷却風流路内に送り込まれ、二成分現像剤を冷却して温度が上昇した冷却風を排気ファンによって冷却風流路外に排出するので、冷却風流路内に暖かい空気が溜まることがなく、現像槽の効率的な冷却が可能となる。その結果、冷却ファンの作動時間を短くし、冷却ファンの寿命を延ばすことができる。

本発明に係る画像形成装置は、前述の発明において、前記冷却手段は前記冷却風流路内に放熱フィンを備えていることを特徴とする。
本発明によれば、現像槽の底壁の熱が放熱フィンに伝わり冷却風に当たって効果的に放散されるので、現像槽の効率的な冷却が可能となる。その結果、冷却ファンの作動時間を短くし、冷却ファンの寿命を延ばすことができる。

本発明に係る画像形成装置によれば、冷却が不要な時には冷却手段の運転を停止させてエネルギー消費量を抑えつつ、連続プリント時等に規制部材周辺での発熱により起こる二成分現像剤の急激な温度上昇をいち早く検知して、現像槽内の二成分現像剤の冷却動作を的確に行うため、温度上昇に起因するトナー凝集体の発生や流動性の低下を防ぎ、画像濃度の低下及び濃度ムラの発生を抑えることができるとともに、現像槽内の二成分現像剤の温度が確実に低下した後に冷却動作を停止することができる画像形成装置が提供される。

以下、本発明に係る画像形成装置の実施の形態について図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る画像形成装置の全体構成を模式的に示す正面断面図である。画像形成装置は複写モードと印刷モードとを有し、複写モードではスキャナ部２９において読み取られる原稿の画像情報に応じて原稿の複写物を印刷し、印刷モードで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の画像情報に応じてそれに対応する画像を印刷するデジタル複写機である。画像形成装置は、感光体ドラム２０と、帯電部２１と、露光部２２と、現像部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とを含む。

感光体ドラム２０は、図示しない駆動手段によって軸線回りに回転駆動可能に支持され、表面に静電潜像ひいてはトナー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、図示しない電源が接続されている。帯電部２１は感光体ドラム２０表面を所定の極性および電位に帯電させる。尚、帯電部２１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、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、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には光源を含む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）素子などを使用できる。

転写部２３は、図示しない支持部材によって回転自在に支持されかつ図示しない駆動手段によって回転可能に設けられ、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）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、図示しないクリーニングブレードと、図示しないトナー貯留槽とを含む。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。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。トナー貯留槽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。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、定着ローラ２６と、加圧ローラ２７とを含む。定着ローラ２６は、図示しない支持部材によって回転自在に支持され、かつ図示しない駆動手段によって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、その内部に図示しない加熱部材を有し、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。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。加熱部材は図示しない電源から電圧印加を受けて発熱する。加熱部材にはハロゲンランプ、赤外線ランプなどを使用できる。

加圧ローラ２７は回転自在に支持されかつ図示しない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である。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。

定着部２５によれば、トナー像が転写された記録媒体を定着ニップ部に通過させ、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には図示しない原稿セットトレイ、自動原稿搬送装置（ＲＡＤＦ、Reversing Automatic Document Feeder）などが設けられるとともに、図示しない原稿読み取り装置が設けられる。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、原稿読み取り装置の原稿載置台に１枚づつ搬送する。原稿読み取り装置は、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、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。

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が得られる。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。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。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。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制御部の中の画像処理部に出力する。画像処理部には外部機器からの画像情報も入力され、画像処理部は、原稿読み取り装置または外部機器から入力される画像情報を電気信号に変換し、露光部２２に出力する。

次に現像部１について説明する。図２は、現像部１の構成を模式的に示す断面図である。現像部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とを設けてある。

現像槽２は、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は、感光体ドラム２０に近い側から順番に位置する現像ローラ３、第１撹拌部材４、第２撹拌部材５および搬送部材６を回転自在に支持し、規制部材７、流し板９などを直接または他の部材を介して支持し、内部に現像剤を収容する。現像剤はトナーと磁性体粉であるキャリアとを含む２成分現像剤である。また、搬送部材６の上方の現像槽２の上壁には、トナー補給口２ｂが形成されている。

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の順番で位置し、トナーカートリッジは、内部にトナーを収容し、現像部１が装着される図示しない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。トナーホッパ内には、トナー供給口の鉛直方向上方に位置して、図示しない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、図示しない駆動手段によって回転駆動する。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。

第２撹拌部材５の下方の現像槽２の底面に、センサ面を現像槽２の内部に露出させたトナー濃度検知センサ１２が設けてあり、トナー濃度検知センサ１２は制御部１７（図４参照）に接続される。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が挙げられる。これらの中でも、透磁率検知センサが好ましい。

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には、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てある。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の順番に位置する。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の槽壁によって支持される。

現像ローラ３は、感光体ドラム２０に対して間隙を有して配置される。感光体ドラム２０との間隙（現像ニップ部）において、現像ローラ３表面の図示しない現像剤層から感光体ドラム２０表面の静電潜像にトナーが供給される。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表面の現像剤層から感光体ドラム２０表面の静電潜像へのトナーの移行が円滑に進行する。

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、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の周囲に送給する。

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。搬送部材６は、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。

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、短手方向の一端側が現像槽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位置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、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。１ｍｍ以下の非磁性体の金属板であることが好ましく、具体的にはステンレス鋼がよい。このような材料は熱伝導率が高いことから、規制部材周辺の温度上昇をより速く検出できる。尚、規制部材７を合成樹脂などによって形成してもよい。

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。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。

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位置し、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位置している。

現像部１によれば、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の側に搬送され、そこで多極磁性体１３の磁極によって持ち上げられ、現像ローラ３（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た後、現像ニップ部で感光体ドラム２０上の静電潜像にトナーを供給して現像する。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、そこで他の現像剤および新しく供給されたトナーと混合されたのち、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に向けて再度搬送される。即ち流し板９を設けることによって、現像槽２内における現像剤の円滑な流れが発生し、トナーの不均一な帯電、トナーのブロッキングなどの発生が防止される。現像槽２内では、前記のような現像剤の循環が起こる。また、搬送部材６は、トナー濃度検知センサ１２による検知結果に応じて現像槽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。

規制部材温度センサ１０はサーミスタにて構成してあり、規制部材７の二成分現像剤を規制する側の面の反対側に、規制部材７と接触した状態で設置してある。これにより、連続プリント時等で起こる二成分現像剤の急激な温度上昇を、現像剤に接触する熱伝導性の良い金属板からなる規制部材７の温度を検出することによりいち早く検知することができる。さらに、規制部材温度センサ１０を、規制部材７の二成分現像剤を規制する側の面の反対側に設けて、二成分現像剤との接触を防ぐようにしているので、二成分現像剤の融着が発生せず、長期にわたって信頼性の高い温度検出ができる。

現像槽２の上壁の下面に、現像槽内部温度センサ８が設けられている。現像槽内部温度センサ８はサーミスタにて構成してあり、現像槽２の内部温度を検出することによって、現像槽２内の現像剤全体の温度を検知することができる。

現像槽２の下部には、現像ローラ３の軸方向に平行な冷却風流路を形成するジャケット１１が設けられる。ジャケット１１に冷却風を導くだけで現像装置の冷却が行え、画像形成装置をシンプルにできる。現像槽下部は二成分現像剤が接触するところなので、ジャケット１１に冷却風を導くことにより、効果的に二成分現像剤を冷却できる。さらには、冷却風が冷却風流路内を流れるため、冷却風が流れる時も、流れない時も、現像ローラ３の現像領域（現像ニップ）における風の流れが変化しないことから、現像剤中のトナーが画像形成装置の内部に飛散し汚染されることを防ぐことができる。

図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線位置における断面図であり、現像槽下部の冷却風流路及び該流路内を流れる冷却風Ｗを模式的に示す。現像ローラ３の軸方向と平行に冷却風Ｗが流れるように冷却風流路の両端部が開放され、その両端に冷却ファン１２ａと排気ファン１２ｂとが設けられている。冷却ファン１２ａおよび排気ファン１２ｂに対して導風部材１６ａおよび導風部材１６ｂがそれぞれ設けられ、冷却ファン１２ａによって送られる冷却風Ｗを冷却風流路内に集め、冷却風流路から出ていく冷却風Ｗを効率よく排出するようにしている。図３においては、冷却ファン１２ａによって送られる冷却風Ｗは、ジャケット１１の左側端部から入り、右側端部から出て行くようになっている。排気ファン１２ｂから排出される温かい空気は、画像形成装置内に溜まらないように図示しない導風管によって画像形成装置外に排出されるようになっている。このような構成により、現像槽２内の二成分現像剤の温度が上昇しても、効率的に冷却できるため、二成分現像剤の温度上昇を抑えることができる。

ジャケット１１内部には、放熱フィン１１ａが、現像槽２の下部と接触した状態で設けられる。これにより、効率的に現像槽２の冷却が可能となり、冷却ファン１２ａおよび排気ファン１２ｂの回転時間を短くできると同時に、ファンの寿命を延ばすことができる。

図４は本発明に係る制御部１７周りの構成を示すブロック図である。制御部１７は、画像形成装置全体を制御するものを用いてもよいが、図４には現像部１専用のものを示す。制御部１７は、プログラム、各種センサによる検知結果、設定値、及びテーブルデータなどが記憶されるＲＯＭ１７ａ及びＲＡＭ１７ｂと、ＲＡＭ１７ｂに記憶されている各種データ（検知結果など）およびＲＯＭ１７ａに記憶されている各種制御を実施するためのプログラムを取り出し、各種検知および／または判定を行うＣＰＵ（中央処理装置）１７ｃとを備える。

前記制御部１７には、前記トナー濃度検知センサ１２、規制部材温度センサ１０及び現像槽内部温度センサ８の各検出信号が入力され、前記制御部１７からは、前記トナー補給ローラを回転駆動する駆動モータ１８への駆動信号と、前記冷却ファン１２ａおよび排気ファン１２ｂを回転駆動する各駆動モータ１５ａ，１５ｂへの駆動信号とが出力される。

制御部１７は、トナー濃度検知センサ１２による現像槽２内のトナー濃度の検知結果に応じて、前記トナーホッパ内のトナー補給ローラの回転駆動を制御する。すなわち、トナー濃度検知センサ１２による検知結果がトナー濃度設定値よりも低いと判定すると、トナー補給ローラを回転駆動させる駆動モータ１８に制御信号を送り、トナー補給ローラを回転駆動させる。

次に、現像槽２の冷却を行う制御動作について説明する。図５は、本発明に係る制御部１７の制御手順を示すフローチャートである。

規制部材温度読み出しステップＳ１では、規制部材温度センサ１０の検出値（規制部材７の温度）を読み出す。規制部材温度判定ステップＳ２では、規制部材温度読み出しステップＳ１にて取得した規制部材７の温度が第１設定温度Ｔ１より高いかどうかの判定を行う。具体的には、本実施形態では、第１設定温度Ｔ１を４０℃として設定した。

規制部材温度判定ステップＳ２にて規制部材７の温度が第１設定温度Ｔ１（４０℃）より高い場合は、冷却用ファン運転開始ステップＳ３に進み、冷却ファン１２ａおよび排気ファン１２ｂの運転を行わせる。これにより現像剤の急激な温度上昇に迅速に対応して現像部１（現像剤）の冷却を開始し、温度上昇に起因するトナー凝集体の発生や、現像剤の流動性の低下を防ぎ、画像濃度にムラの発生を抑えることができる。規制部材７の温度が第１設定温度Ｔ１（４０℃）より低い場合には、現像槽温度読み出しステップＳ４に進む。

現像槽温度読み出しステップＳ４では、現像槽内部温度センサ８の検出値（現像槽内部の温度）を読み出す。現像槽温度判定ステップＳ５では、現像槽温度読み出しステップＳ４にて取得した現像槽内部の温度が第２設定温度Ｔ２より高いかどうかの判定を行う。具体的には、本実施形態では、第２設定温度Ｔ２を４０℃として設定した。

現像槽温度判定ステップＳ５にて現像槽内部の温度が第２設定温度Ｔ２（４０℃）より高い場合には、現在の状態を維持する。現像槽内部の温度が第２設定温度Ｔ２（４０℃）より低い場合は、冷却用ファン運転停止ステップ６に進み、冷却ファン１２ａおよび排気ファン１２ｂの運転を停止し、本動作手順のフローを終了する。これにより現像槽内部の温度が確実に下がってから、現像部の冷却手段を停止できる。また、上記冷却制御の動作手順は、決められたタイミング（３０秒ごと）で繰り返し実施される。

上記実施形態では、第１設定温度Ｔ１と第２設定温度Ｔ２とを共に４０℃に設定したが、これに限るものではない。トナーに含まれるバインダー樹脂及びワックスの軟化温度等に応じて種々の値に設定することができ、また、第１設定温度Ｔ１と第２設定温度Ｔ２とを異なる値に設定してもよい。例えば他の形態として、第１設定温度Ｔ１を４０℃より高い４５℃に設定し、第２設定温度Ｔ２を４０℃に設定する構成が可能である。また他の形態として、第１設定温度Ｔ１を４０℃に設定し、第２設定温度Ｔ２を４５℃と高く設定するとともに現像槽内部の温度が第２設定温度Ｔ２（４５℃）より低い場合に冷却ファン１２ａおよび排気ファン１２ｂの運転を直ちに停止するのではなく、所定時間（例えば３分間）継続させた後、停止する構成が可能である。

本発明に係る画像形成装置の全体構成を模式的に示す正面断面図である。 本発明に係る現像部の構成を模式的に示す断面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線位置における断面図である。 本発明に係る制御部周りの構成を示すブブロック図である。 本発明に係る制御部の制御手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 現像部
２ 現像槽
３ 現像ローラ
７ 規制部材（板状部材）
８ 現像槽温度センサ
１０ 規制部材温度センサ
１１ 冷却風流路（ジャケット）
１１ａ 放熱フィン
１２ａ 冷却ファン
１２ｂ 排気ファン
１７ 制御部（冷却制御手段）
２０ 感光体ドラム

Claims (7)

1. 二成分現像剤を担持して感光体ドラムの表面に供給する現像ローラ、該現像ローラの現像剤担持量を規制する規制部材及び該規制部材の温度を検出する規制部材温度センサを現像槽内に備える現像部と、該現像部を冷却する冷却手段と、該冷却手段の作動を制御する冷却制御手段とを有する画像形成装置において、
   前記現像部は、前記現像槽の内部温度を検出する現像槽温度センサを備え、
   前記冷却制御手段は、前記規制部材温度センサの検出温度が第１設定温度以上の場合に前記冷却手段を作動させ、前記規制部材温度センサの検出温度が前記第１設定温度より低く且つ前記現像槽温度センサの検出温度が第２設定温度より低い場合に前記冷却手段の作動を停止させるように構成してあることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記規制部材は前記現像ローラの表面に端部が近接配置された板状部材であり、前記規制部材温度センサは前記板状部材の現像剤を規制する側の面の反対側に設けてあることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記板状部材は非磁性の金属板であることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記現像槽温度センサは前記現像槽の上部を覆う上壁の下面に設けてあることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記冷却手段は前記現像槽の底壁の外周側に冷却風を通流させる冷却風流路と、該冷却風流路内に冷却風を送る冷却ファンとを備えていることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記冷却手段は前記冷却風流路内を通流した冷却風を外部に排出する排気ファンを備えていることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記冷却手段は前記冷却風流路内に放熱フィンを備えていることを特徴とする請求項５又は６に記載の画像形成装置。

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