JP4973288B2 - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機やプリンタ等の画像形成装置及びこのような画像形成装置において像担持体に形成された静電潜像を現像するのに使用する現像装置に係り、特に、現像装置内において回転して現像剤を攪拌する攪拌部材における回転軸の端部にトナーが融着して凝集するのを適切に防止できるようにした点に特徴を有するものである。

従来から、複写機やプリンタ等の画像形成装置においては、感光体等の像担持体に形成された静電潜像に現像装置からトナーを供給して、像担持体に形成された静電潜像を現像するようにしている。

ここで、このような現像装置としては、現像剤にトナーとキャリアとを使用した２成分現像方式のものと、キャリアを使用せずにトナーのみを使用した１成分現像方式のものとが知られている。

そして、これらの現像装置においては、一般に、回転する攪拌部材により現像剤を攪拌すると共にこの現像剤を現像スリーブに供給し、この現像スリーブにより現像剤を像担持体と対向する位置に導き、この現像スリーブから像担持体に形成された静電潜像にトナーを供給して現像を行うようにしている。また、上記のようにして現像を行った結果、トナーが減少した場合には、この現像装置に設けられたトナー補給口を通してトナーを現像装置に補給させるようにしている。

また、上記のような現像装置においては、回転する攪拌部材の軸受部にトナーが入り込んだり、またトナーが外部に漏れ出したりするのを防止するため、一般に軸受部の内面側にリング状になった樹脂製のシール部材を設けるようにしている。

しかし、このように軸受部の内面側にシール部材を設けた状態で、上記の攪拌部材を回転させると、この攪拌部材の回転軸とシール部材との摩擦熱によって、この攪拌部材の回転軸の端部が加熱され、このように加熱された攪拌部材の回転軸の端部にトナーが融着して凝集した。そして、このように融着して凝集したトナーが攪拌部材から脱落して現像剤中に混入し、これにより形成される画像に筋状ノイズ等が発生するという問題があった。

特に、現像剤にトナーとキャリアとを使用した２成分現像方式の現像装置においては、上記の攪拌部材によりトナーとキャリアとを混合攪拌させながら搬送させて現像を行うにあたり、現像速度を向上させるために、一般に攪拌部材の回転速度を速くすることが行われている。そして、このように攪拌部材の回転速度を速くした場合、攪拌部材の回転軸とシール部材との摩擦熱が大きくなり、攪拌部材の回転軸の端部に現像剤が存在しない状態で、トナー補給口から補給されたトナーが回転軸の端部に導かれると、このトナーが攪拌部材の回転軸の端部に簡単に融着して凝集するという問題があった。

このため、従来においては、特許文献１に示されるように、現像ユニット内のアイドラ軸や攪拌ブレードや搬送ブレードをヒートパイプで構成し、これらにおいて発生した摩擦熱をヒートシンクに排熱させるようにしたものが提案されている。

しかし、このようにアイドラ軸や攪拌ブレードや搬送ブレードをヒートパイプで構成すると共に、ヒートシンクを別個に設けると、これらのコストが高くつくと共に、装置が大型化するという問題があった。

また、特許文献２においては、現像装置端部において、軸受部材とシール部材との間における空間に熱を放熱させるための通気口を設けるようにしたものが提案されている。

しかし、この場合には、上記の通気口を通してトナーが外部に飛散するおそれがあると共に、装置が大型化するという問題があった。

また、特許文献３においては、現像装置における駆動部などの熱発生部と、現像装置内の非熱発生部とを離隔させるようにしたものが提案されている。

しかし、この場合には、駆動部などの熱発生部と現像装置内の非熱発生部とを離隔させるため、装置が大型化するという問題があり、また上記のように攪拌部材の回転軸とシール部材との摩擦による熱によってトナーが攪拌部材の軸端部に融着するのを適切に防止することはできなかった。
特開２００３−１０７９０６号公報 特開２００３−５７９２７号公報 特開２００５−１４８１０２号公報

本発明は、複写機やプリンタ等の画像形成装置に使用する現像装置における上記のような問題を解決することを課題とするものであり、上記のように現像装置内において回転する攪拌部材の回転軸とシール部材との摩擦により熱が発生した場合においても、この熱が外部に適切に放熱されるようにし、トナーが攪拌部材の回転軸の端部に融着して凝集するのを適切に防止することを課題とするものである。

本発明における現像装置においては、上記のような課題を解決するため、装置本体内において回転して現像剤を攪拌する攪拌部材が設けられた現像装置において、上記の攪拌部材における回転軸の端部を、この回転軸を回転可能に保持する軸受部を通して装置本体外に突出させると共に、軸受部の装置本体内面側に上記の回転軸を貫通させたシール部材を設け、このシール部材と接触する位置から装置本体外に突出される回転軸の少なくとも一方の端部を熱伝導性の高い材料で構成すると共に、このように熱伝導性の高い材料で構成されて装置本体外に突出した回転軸の端部を熱伝導性の高い放熱部材に接触させるようにし、前記の攪拌部材における回転軸の端部近傍に、トナーを装置本体内に補給するトナー補給口を設けると共に、このトナー補給口の開閉を行う開閉部材を熱伝導性の高い材料で構成し、トナー補給口を開口するように移動した開閉部材が、装置本体外に突出した上記の回転軸の端部に接触して前記の放熱部材として機能するようにした。

そして、上記の放熱部材を通して、上記の攪拌部材における回転軸の端部の熱を効率よく放熱させるためには、この放熱部材を、上記の攪拌部材における回転軸の端部のよりも熱伝導性の高い材料で構成することが好ましい。

そして、本発明の画像形成装置においては、上記のような現像装置を用いるようにした。

本発明の現像装置においては、攪拌部材の回転軸の端部を、装置本体内面側にシール部材が設けられた軸受部を通して装置本体外に突出させるにあたり、このシール部材と接触する位置から装置本体外に突出される回転軸の少なくとも一方の端部を熱伝導性の高い材料で構成すると共に、このように熱伝導性の高い材料で構成されて装置本体外に突出された回転軸の端部を熱伝導性の高い放熱部材に接触させるようにしたため、この攪拌部材を回転させて装置本体内において現像剤を攪拌するにあたり、この攪拌部材の回転軸とシール部材との摩擦により熱が発生した場合にも、この熱が熱伝導性の高い材料で構成された回転軸の端部から放熱部材に伝わり、この放熱部材を通して外部に適切に放熱されるようになる。

このため、この攪拌部材の回転軸の端部近傍に設けられたトナー補給口から補給されたトナーがこの回転軸の端部にトナーが導かれても、このトナーが熱によって回転軸の端部に融着して凝集するのが適切に防止されるようになり、特に、現像剤にトナーとキャリアとを使用した２成分現像方式の現像装置において、現像速度を向上させるために、攪拌部材の回転速度を速くした場合においても、攪拌部材の回転軸の端部にトナーが融着して凝集するのが適切に防止されるようになる。

この結果、このような現像装置を使用した画像形成装置においては、従来のようにコストが高く付いたり、装置が大型化したりするということがなく、現像装置における攪拌部材の回転軸の端部にトナーが融着して凝集するのを適切に防止されるようになり、融着して凝集したトナーが攪拌部材から脱落して現像剤中に混入するのが抑制され、形成される画像に筋状ノイズ等が発生するのが防止されて、良好な画像形成が安定して行えるようになる。

次に、本発明の実施形態に係る画像形成装置及び現像装置を添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、本発明に係る画像形成装置及び現像装置は、下記の実施形態に示したものに限定されず、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施できるものである。

この実施形態の画像形成装置においては、図１に示すように、画像形成装置１内に４つのイメージングカートリッジ１０Ａ〜１０Ｄを装着させるようにしている。

ここで、上記の各イメージングカートリッジ１０Ａ〜１０Ｄには、感光体１１と、この感光体１１の表面を帯電させる帯電装置１２と、帯電された感光体１１の表面に画像情報に応じた露光を行って感光体１１の表面に静電潜像を形成する露光装置１３と、感光体１１の表面に形成された静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置２０と、感光体１１の表面に形成されたトナー像を中間転写ベルト２に転写させた後に残留するトナーを感光体１１の表面から除去するクリーニング装置１４とが設けられている。

そして、この実施形態に係る画像形成装置において、フルカラーの画像形成を行うにあたっては、上記の各イメージングカートリッジ１０Ａ〜１０Ｄにおける各現像装置２０に、黒色，黄色，マゼンダ色，シアン色の異なった色彩のトナーを収容させ、各イメージングカートリッジ１０Ａ〜１０Ｄにおいて、各感光体１１の表面にそれぞれの色彩のトナー像を形成する。

次いで、このように各イメージングカートリッジ１０Ａ〜１０Ｄにおける感光体１１の表面に形成された各色彩のトナー像を中間転写ベルト２に順々に転写させて、この中間転写ベルト２の上にフルカラーのトナー像を形成する。

一方、給紙ローラ３により記録媒体Ｓを給紙し、タイミングローラ４によってこの記録媒体Ｓを適当なタイミングで上記の中間転写ベルト２と転写ローラ５との間に導き、中間転写ベルト２上に形成された上記のフルカラーのトナー像をこの記録媒体Ｓに転写させる一方、この記録媒体Ｓに転写されずに中間転写ベルト２上に残ったトナーを第２クリーニング装置６によって中間転写ベルト２から除去させる。

そして、上記のようにフルカラーのトナー像が転写された記録媒体Ｓを定着装置７に導き、上記のフルカラーのトナー像を記録媒体Ｓに定着させた後、この記録媒体Ｓを排紙ローラ８により排紙させるようにしている。

また、この画像形成装置１においては、黒色，黄色，マゼンダ色，シアン色の色彩の異なったトナーを収容させた４つのトナーカートリッジ９を設け、各トナーカートリッジ９からそれぞれ対応した色彩のトナーが収容された各現像装置２０に対応した色彩のトナーを補給させるようにしている。

なお、画像形成装置は上記のようなものに限定されず、図示していないが、複数の現像装置を保持させた回転式現像装置を回転させて、各現像装置を順々に感光体に導くようにしてフルカラーの画像形成を行うようにしたフルカラーの画像形成装置や、白黒の画像形成を行う画像形成装置であってもよい。

次に、この実施形態における現像装置２０について具体的に説明する。

この現像装置２０においては、トナーとキャリアを含む現像剤を用いるようにしている。

ここで、この現像装置２０においては、図２に示すように、内部にマグネットローラ２２ａが設けられた現像スリーブ２２が、上記の感光体１１と所要間隔を介して対向するように設けられている。

また、この現像装置２０においては、図３及び図４に示すように、その装置本体２１内に、上記の現像スリーブ２２に沿って上記の現像剤を搬送させる第１搬送部２３が設けられ、この第１搬送部２３内に、回転軸２４ａの周囲に現像剤を混合攪拌しながら搬送させるスクリュウ状の羽根部材２４ｂが設けられた第１攪拌部材２４が設けられると共に、この第１搬送部２３の下に隔壁２５を介して上記の第１搬送部２３と現像剤を逆方向に搬送させる第２搬送部２６が設けられ、この第２搬送部２６内に、回転軸２７ａの周囲に現像剤を混合攪拌しながら搬送させるスクリュウ状の羽根部材２７ｂが設けられた第２攪拌部材２７が設けられている。

そして、上記の第１搬送部２３と第２搬送部２６との間に設けられた隔壁２５の両端部に、上記の第１搬送部２３と第２搬送部２６とを連通させる循環口２５ａが設けられ、これらの循環口２５ａを通して現像剤を第１搬送部２３と第２搬送部２６との間で循環させるようになっている。

また、上記の第１搬送部２３の端部の上面には、前記のトナーカートリッジ９に収容されたトナーを、現像装置２０の装置本体２１内に補給させるトナー補給口２８が設けられ、このトナー補給口２８を開閉部材２９によって開閉させるようにし、この開閉部材２９を下方に回動させてトナー補給口２８を開口させるようにしている。

そして、この現像装置２０においては、第１搬送部２３に設けられた第１攪拌部材２４を回転させて現像剤を混合攪拌しながら搬送する途中において、この第１攪拌部材２４により上記の現像スリーブ２２に現像剤を供給し、このように供給された現像剤を現像スリーブ２２によって感光体１１と対向する位置に搬送させる途中において、搬送される現像剤の量を規制部材３０により規制するようにしている。そして、このように量が規制された現像剤を現像スリーブ２２により感光体１１と対向する位置に導き、現像剤中のトナーを感光体１１に供給して、感光体１１に形成された静電潜像を現像するようにしている。

また、このようにして現像を行った結果、現像剤中におけるトナー濃度が低下した場合には、上記のように開口されたトナー補給口２８を通して前記のトナーカートリッジ９に収容されたトナーを装置本体２１内に補給させるようにしている。

ここで、上記の第１搬送部２３と第２搬送部２６とに、第１攪拌部材２４と第２攪拌部材２７とを設けるにあたっては、第１攪拌部材２４及び第２攪拌部材２７における回転軸２４ａ，２７ａの端部を、軸受部３１を通して装置本体２１から外部に突出させると共に、この軸受部３１の装置本体２１の内面側に上記の回転軸２４ａを貫通させたシール部材３２を設けている。

そして、この実施形態の現像装置２０においては、上記のトナー補給口２８が設けられ近傍における第１攪拌部材２４の回転軸２４ａの端部２４ａ１を鉄等の熱伝導性の高い金属で構成すると共に、トナー補給口２８の開閉を行う上記の開閉部材２９を、上記の回転軸２４ａの端部２４ａ１よりも熱伝導性の高い銅，アルミニウム，金，銀等の金属で構成し、この開閉部材２９を放熱部材として用いるようにしている。

そして、図４に示すように、上記の開閉部材２９を回動させてトナー補給口２８を開口させた状態では、回動された開閉部材２９が上記の熱伝導性の高い金属で構成されて装置本体２１外に突出した回転軸２４ａの端部２４ａ１に接触するようにしている。

このようにすると、上記のように第１攪拌部材２４を回転させた場合に、この第１攪拌部材２４の回転軸２４ａと上記のシール部材３２との摩擦により熱が発生しても、この熱が熱伝導性の高い金属で構成された回転軸２４ａの端部２４ａ１から上記の開閉部材２９を通して外部に効率よく放熱されるようになる。

このため、上記のトナー補給口２８を通して補給されたトナーがこの第１攪拌部材２４の回転軸２４ａの端部２４ａ１に導かれても、このトナーが熱によって第１攪拌部材２４の回転軸２４ａの端部２４ａ１に融着して凝集するということがなくなり、良好な画像形成が安定して行えるようになる。

なお、上記の第２搬送部２６に設けられた第２攪拌部材２７においては、トナーとキャリアとが混合された現像剤の状態で存在しているため、その回転軸２７ａの端部において発生した熱は現像剤中のキャリア等に分散されて、第２攪拌部材２７における回転軸２７ａの端部にトナーが融着して凝集するということがなく、また上記の第１搬送部２３に設けられた第１攪拌部材２４における回転軸２４ａの他方の端部においても、トナーとキャリアとが混合された現像剤の状態で導かれるため、この回転軸２４ａの端部において発生した熱は現像剤中のキャリア等に分散されて、この回転軸２４ａの他方の端部にトナーが融着して凝集するということもない。但し、第２攪拌部材２７における回転軸２７ａの端部や、第１攪拌部材２４における回転軸２４ａの他方の端部を熱伝導性の高い金属で構成し、装置本体２１から外部に突出したこれらの回転軸２４ａ，２７ａの端部を、熱伝導性の高い金属で構成した他の放熱部材（図示せず）に接触させることも可能である。

また、上記の実施形態の現像装置２０においては、隔壁２５を介して上下方向に配置された第１搬送部２３と第２搬送部２６との間で、トナーとキャリアとを含む現像剤を循環させるようにしたが、トナーとキャリアとを含む現像剤を循環させる第１搬送部と第２搬送部との配置状態や、使用する現像剤の種類もこのようなものに限定されない。例えば、図示していないが、隔壁を介して水平に配置された第１搬送部と第２搬送部との間で、トナーとキャリアとを含む現像剤を循環させるようにした現像装置であっても、またキャリアを含まないトナーだけの現像剤を用い、この現像剤を攪拌部材によって攪拌させるようにした一成分方式の現像装置であってもよい。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の内部構造を示した概略断面図である。 本発明の実施形態に係る現像装置の内部構造を示した概略断面図である。 上記の実施形態に係る現像装置において、トナーを補給させるトナー補給口を開閉部材によって閉塞させた状態を示した断面説明図である。 上記の実施形態に係る現像装置において、開閉部材を回動させてトナーを補給させるトナー補給口を開口させて、この開閉部材を、装置本体外に突出した第１攪拌部材の回転軸の熱伝導性の高い金属で構成された端部に接触させた状態を示した断面説明図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
２ 中間転写ベルト
３ 給紙ローラ
４ タイミングローラ
５ 転写ローラ
６ 第２クリーニング装置
７ 定着装置
８ 排紙ローラ
９ トナーカートリッジ
１０Ａ〜１０Ｄ イメージングカートリッジ
１１ 感光体
１２ 帯電装置
１３ 露光装置
１４ クリーニング装置
２０ 現像装置
２１ 装置本体
２２ 現像スリーブ
２２ａ マグネットローラ
２３ 第１搬送部
２４ 第１攪拌部材
２４ａ 回転軸
２４ａ１ 熱伝導性の高い材料で構成された端部
２４ｂ 羽根部材
２５ 隔壁
２５ａ 循環口
２６ 第２搬送部
２７ 第２攪拌部材
２７ａ 回転軸
２７ｂ 羽根部材
２８ トナー補給口
２９ 開閉部材（放熱部材）
３０ 規制部材
３１ 軸受部
３２ シール部材
Ｓ 記録媒体

Claims (4)

1. 装置本体内において回転して現像剤を攪拌する攪拌部材が設けられた現像装置において、上記の攪拌部材における回転軸の端部が、この回転軸を回転可能に保持する軸受部を通して装置本体外に突出されると共に、軸受部の装置本体内面側に上記の回転軸を貫通させたシール部材が設けられ、このシール部材と接触する位置から装置本体外に突出される回転軸の少なくとも一方の端部が熱伝導性の高い材料で構成されると共に、このように熱伝導性の高い材料で構成されて装置本体外に突出した回転軸の端部が熱伝導性の高い放熱部材に接触されるようになっており、前記の攪拌部材における回転軸の端部近傍に、トナーを装置本体内に補給するトナー補給口が設けられると共に、このトナー補給口の開閉を行う開閉部材が熱伝導性の高い材料で構成され、トナー補給口を開口するように移動した開閉部材が、装置本体外に突出した上記の回転軸の端部に接触して前記の放熱部材として機能することを特徴とする現像装置。
2. 請求項１に記載の現像装置において、前記の攪拌部材における回転軸の端部よりも前記の放熱部材の熱伝導性が高いことを特徴とする現像装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の現像装置において、前記の現像剤がトナーとキャリアとを含むことを特徴とする現像装置。
4. 請求項１〜請求項３の何れか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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