JP5033862B2 - 現像装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、電子写真方式の現像装置および画像形成装置に関する。

静電電子写真方式を利用した画像形成装置は、一般に帯電、露光、現像、転写、クリーニング、除電、及び定着の各工程を実行することで画像を形成する。画像を形成する工程は、例えば、帯電装置によって回転駆動される感光体ドラムの表面を均一に帯電され、露光装置によって帯電した感光体表面にレーザ光を照射され静電潜像が形成される。

続いて、現像装置によって感光体上の静電潜像が現像され感光体表面上にトナー像が形成される。転写装置によって感光体上のトナー像は転写材上に転写され、その後、定着装置によって加圧、加熱されることによって、トナー像は転写材上に固定される。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装置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装置により残留電荷が除去され次の画像形成に備える。

感光体上の静電潜像を現像する現像剤としては、トナーのみからなる一成分現像剤やトナーとキャリアとからなる二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、トナーとキャリアを均一に混合するための攪拌機構などを必要とせず、現像装置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などを必要とすることから、現像装置が複雑になるといった欠点を有するが、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。

二成分現像剤においては、印刷速度の高速化やカラー化、さらには省エネルギー化に対応するため、トナーの小粒径化や低軟化点化が進んできており、このようなトナーは、熱により凝集しやすいという欠点を有する。そのため、現像装置内で攪拌される時の摩擦熱により現像装置内の温度が上昇すると、現像剤の温度が上がり、現像剤の凝集や現像剤の流動性低下により画像濃度にムラが生じるなどの問題があった。

この問題を解決する方法として、現像装置に向けて風を送り現像剤を冷却する方法や、現像装置に冷却素子を設けて現像剤を冷却する方法が知られている（例えば、特許文献1参照）。

特開平１−２１９８５４号公報

しかしながら、風を送って現像剤を冷却する方法においては、画像形成装置の周囲温度が高いと冷却能力が低下する課題がある。また、冷却素子で現像剤を冷却する方法においては、冷却能力は高いものの過度の冷却により現像装置内部に結露が生じることがあり、また、温度検知センサを設けて温度制御を行っても、現像装置の温度を一定に保つことが難しいといった課題がある。

この発明はこのような事情を考慮してなされたもので、画像形成装置の周囲温度が高くても、結露などの発生がなく、現像剤を効率よく冷却してその凝集や現像剤の流動性の低下を抑制する現像装置および画像形成装置を提供するものである。

この発明は、粉体の現像剤を収容する現像槽と、前記現像槽内に設けられ現像剤を攪拌する攪拌部材と、前記現像槽に付設され吸熱材料を収容する冷却槽とを備え、吸熱材料が前記現像剤から熱を吸収することを特徴とする現像装置およびそれを用い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、現像槽に付設される冷却槽の吸熱材料が現像剤の摩擦熱を吸収するので、現像剤の過熱が抑制され、現像剤の凝集が防止できる。

この発明の実施形態に係る現像装置が用いられた画像形成装置の全体の構成を示す説明図である。 図１に示す画像形成装置のトナー補給装置を示す断面図である。 図２のＣ−Ｃ矢視断面図である。 図１に示す画像形成装置の現像装置の断面図である。 図４のＡ−Ａ矢視断面図である。 図４のＢ−Ｂ矢視断面図である。

この発明の現像装置は、粉体の現像剤を収容する現像槽と、前記現像槽内に設けられ現像剤を攪拌する攪拌部材と、前記現像槽に付設され吸熱材料を収容する冷却槽とを備え、吸熱材料が前記現像剤から熱を吸収することを特徴とする。

また、前記吸熱材料は、融点が３０℃以上４５℃以下の有機材料もしくは無機材料であることが好ましい。
この場合、攪拌部材による現像剤の攪拌が断続的に繰り返し実施されても、画像形成動作時（現像剤発熱時）に吸熱材料が溶融（液体状態に変化）しやすく、また、画像形成動作停止時に吸熱材料が結晶化（固体状態に変化）しやすいため、現像剤の過熱が効率よく防止できる。

また、前記冷却槽は壁面が、熱伝導率の高い銅またはアルミニウムで形成されることが好ましい。
冷却槽が熱伝導率の高い材料で形成されていることから、現像剤の熱が吸熱材料により効率的に吸収される。なお、冷却槽は、現像槽に内蔵されていることが好ましい。

前記冷却槽は吸熱材料を冷却する電気冷却素子を備えてよもよい。
前記電気冷却素子を冷却する冷却ダクトをさらに備えることが好ましい。

この発明は、別の観点から、表面に静電潜像が形成される感光体ドラムと、感光体ドラム表面を帯電させる帯電装置と、感光体ドラム表面に静電潜像を形成する露光装置と、感光体ドラム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現像装置と、感光体ドラム表面のトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、前記転写されたトナー像を記録媒体に定着させる定着装置とを備え、前記現像装置が、前記現像槽と撹拌部材と冷却槽を備えた現像装置であることを特徴とする画像形成装置を提供するものである。

以下、図面に示す実施形態を用いてこの発明を詳述する。
図１は、この発明の実施形態に係る現像装置を用いる画像形成装置の全体の構成を示す説明図である。

画像形成装置１００は、図１に示すように、表面に静電潜像が形成される感光体ドラム３ａ〜３ｄと、感光体ドラム３ａ〜３ｄ表面を帯電させる帯電器（帯電装置）５ａ〜５ｄと、感光体ドラム３ａ〜３ｄの表面に静電潜像を形成する露光ユニット（露光装置）１と、感光体ドラム３ａ〜３ｄ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現像装置２ａ〜２ｄと、現像装置２ａ〜２ｄにトナーを補給するトナー補給装置２２ａ〜２２ｄと、感光体ドラム３ａ〜３ｄ表面のトナー像を記録媒体に転写する中間転写ベルトユニット（転写装置）８と、トナー像を記録媒体に定着させる定着ユニット（定着装置）１２とを備える。

画像形成装置１００は、外部から伝達される画像データに応じて所定のシート（記録用紙，記録媒体）に多色または単色の画像を形成するものである。なお、画像形成装置１００の上方にスキャナ等を備えてもよい。

次に、画像形成装置１００の全体構成と機能について説明する。
画像形成装置１００は、図１に示すように、黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）及びイエロー（Ｙ）の色成分毎の画像データが取り扱われ、黒画像、シアン画像、マゼンタ画像、イエロー画像が形成され、各々の色成分の画像を重畳することによってカラー画像が形成されるようになっている。

したがって、画像形成装置１００においては、図１に示すように、各色成分の画像が形成されるように、現像装置２ａ〜２ｄ、感光体ドラム３ａ〜３ｄ、帯電器５ａ〜５ｄ、クリーナユニット４ａ〜４ｄがそれぞれ設けられている。言い換えると、現像装置２ａと感光体ドラム３ａと帯電器５ａとクリーナユニット４ａを含む画像形成ステーション（画像形成部）が４つ設けられている。

なお、上記ａ〜ｄの符号は、ａが黒画像形成用の部材、ｂがシアン画像形成用の部材、ｃがマゼンタ画像形成用の部材、ｄがイエロー画像形成用の部材であることを示したものである。また、画像形成装置１００には、露光ユニット１および定着ユニット１２の外に、シート搬送路Ｓ、給紙トレイ１０及び排紙トレイ１５が備えられている。

帯電器５ａ〜５ｄは、それぞれ感光体ドラム３ａ〜３ｄの表面を所定の電位に均一に帯電させるものである。
帯電器５ａ〜５ｄとしては、図１に示す接触ローラ型の帯電器の他、接触ブラシ型の帯電器、或いは非接触チャージャー型の帯電器などが使用されることもある。

露光ユニット１は、図１に示すように、レーザ照射部及び反射ミラーを備えたレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）である。但し、レーザスキャニングユニット以外に、発光素子をアレイ状に並べたＥＬ（エレクトロルミネッセンス）やＬＥＤ書込みヘッドを露光ユニット１とすることもできる。露光ユニット１は、帯電された感光体ドラム３ａ〜３ｄを入力された画像データに応じて露光することにより、それぞれ感光体ドラム３ａ〜３ｄの表面に画像データに応じた静電潜像を形成する。

現像装置２ａ〜２ｄは、感光体ドラム３ａ〜３ｄに形成された静電潜像を黒（Ｋ），シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ）のいずれかのトナーにより顕像化する（現像する）ものである。現像装置２ａ〜２ｄはその上部に、トナー移送機構１０２ａ〜１０２ｄ、トナー補給装置２２ａ〜２２ｄ、現像槽１１１ａ〜１１１ｄを備えている。

トナー補給装置２２ａ〜２２ｄは、現像槽１１１ａ〜１１１ｄよりも上方に配され、補給用の未使用トナー（粉体状のトナー）を貯蔵している。トナー補給装置２２ａ〜２２ｄから現像槽１１１ａ〜１１１ｄへトナー移送機構１０２ａ〜１０２ｄを介してトナーが供給されるようになっている。

クリーナユニット４ａ〜４ｄは、現像及び画像転写工程後に感光体ドラム３ａ〜３ｄの表面に残留しているトナーを除去し、回収するものである。
感光体ドラム３ａ〜３ｄの上方には中間転写ベルトユニット８が配置されている。中間転写ベルトユニット８は、中間転写ローラ６ａ〜６ｄ、中間転写ベルト７、中間転写ベルト駆動ローラ７１、中間転写ベルト従動ローラ７２、中間転写ベルトテンション機構７３、及び中間転写ベルトクリーニングユニット９を備えている。

中間転写ローラ６ａ〜６ｄ、中間転写ベルト駆動ローラ７１、中間転写ベルト従動ローラ７２、中間転写ベルトテンション機構７３は、中間転写ベルト７を張架し、図１の矢印Ｂ方向に中間転写ベルト７を回転駆動させるものである。
中間転写ローラ６ａ〜６ｄは、中間転写ベルトユニット８の中間転写ベルトテンション機構７３における中間転写ローラ取付部に回転可能に支持されている。中間転写ローラ６ａ〜６ｄには感光体ドラム３ａ〜３ｄのトナー像を中間転写ベルト７上に転写するための転写バイアスが印加されている。

中間転写ベルト７は、各感光体ドラム３ａ〜３ｄに接触するように設けられている。中間転写ベルト７上には、感光体ドラム３ａ〜３ｄに形成された各色成分のトナー像が順次重ねて転写されることにより、カラーのトナー像（多色トナー像）が形成される。中間転写ベルト７は、厚さが例えば１００μｍ〜１５０μｍ程度のフィルムを用いて無端状に形成されている。

感光体ドラム３ａ〜３ｄから中間転写ベルト７へのトナー像の転写は、中間転写ベルト７の裏側に接触している中間転写ローラ６ａ〜６ｄによって行われる。中間転写ローラ６ａ〜６ｄには、トナー像を転写するために高電圧の転写バイアス（トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧）が印加されている。

中間転写ローラ６ａ〜６ｄは、直径が例えば８〜１０ｍｍの金属（例えばステンレス）軸をベースとして形成され、表面が導電性の弾性材（例えばＥＰＤＭ，発泡ウレタン等）により覆われている。この導電性の弾性材により、中間転写ローラ６ａ〜６ｄは中間転写ベルト７に対して均一に高電圧を印加することができる。この実施形態では、転写電極としてローラ形状のもの（中間転写ローラ）を使用しているが、これ以外にブラシなども用いることが可能である。

上述のように感光体ドラム３ａ〜３ｄ上の静電潜像は各色成分に応じたトナーにより顕像化されてそれぞれトナー像となり、これらトナー像は中間転写ベルト７上に重ねて合わされ積層される。このように、積層されたトナー像は、中間転写ベルト７の回転によって、搬送されてきた用紙と中間転写ベルト７との接触位置（転写部）に移動し、この位置に配置されている転写ローラ１１によって用紙上に転写される。

この場合、中間転写ベルト７と転写ローラ１１とは所定ニップで互いに圧接されるとともに、転写ローラ１１にはトナー像を用紙に転写させるための電圧が印加される。この電圧は、トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧である。

上記ニップを定常的に得るために、転写ローラ１１もしくは中間転写ベルト駆動ローラ７１の何れか一方は金属等の硬質材料から形成され、他方は弾性ローラ等の軟質材料（弾性ゴムローラまたは発泡性樹脂ローラ等）から形成される。

中間転写ベルト７と感光体ドラム３ａ〜３ｄとの接触により中間転写ベルト７に付着したトナー、及び中間転写ベルト７から用紙へのトナー像の転写の際に転写されずに中間転写ベルト７上に残存したトナーは、次工程でトナーの混色を発生させる原因となるために、中間転写ベルトクリーニングユニット９によって除去され回収される。

中間転写ベルトクリーニングユニット９には、中間転写ベルト７に接触するクリーニングブレード（クリーニング部材）が備えられている。中間転写ベルト７におけるクリーニングブレードに接触している部分は、裏側から中間転写ベルト従動ローラ７２にて支持されている。

給紙トレイ１０は、画像形成に使用するシート（例えば記録用紙）を蓄積しておくためのものであり、画像形成部及び露光ユニット１の下側に設けられている。一方、画像形成装置１００の上部に設けられている排紙トレイ１５は、印刷済みのシートをフェイスダウンで載置するためのものである。

また、画像形成装置１００には、給紙トレイ１０のシート及び手差しトレイ２０のシートを転写部や定着ユニット１２を経由させて排紙トレイ１５に案内するためのシート搬送路Ｓが設けられている。なお、転写部は中間転写ベルト駆動ローラ７１と転写ローラ１１との間に位置する。

さらに、シート搬送路Ｓには、ピックアップローラ１６ａ，１６ｂ、レジストローラ１４、転写ローラ１１、定着ユニット１２、搬送ローラ２５ａ〜２５ｈ等が配置されている。
搬送ローラ２５ａ〜２５ｈは、シートの搬送を促進・補助するための小型のローラであり、シート搬送路Ｓに沿って複数設けられている。ピックアップローラ１６ａは、給紙トレイ１０の端部に備えられ、給紙トレイ１０からシートを１枚ずつシート搬送路Ｓに供給する呼び込みローラである。

ピックアップローラ１６ｂは、手差しトレイ２０の近傍に備えられ、手差しトレイ２０からシートを１枚ずつシート搬送路Ｓに供給する呼び込みローラである。レジストローラ１４は、シート搬送路Ｓを搬送されているシートを一旦保持し、中間転写ベルト７上のトナー像の先端とシートの先端とを合わせるタイミングでシートを転写部に搬送するものである。

定着ユニット１２は、ヒートローラ８１及び加圧ローラ８２等を備え、これらヒートローラ８１及び加圧ローラ８２はシートを挟んで回転する。ヒートローラ８１は、所定の定着温度となるように制御部（図示せず）によって制御される。この制御部は温度検出器（図示せず）からの検出信号に基づいてヒートローラ８１の温度を制御する。

ヒートローラ８１は、加圧ローラ８２とともにシートを熱圧着することにより、シートに転写されている各色トナー像を溶融、混合、圧接させ、シートに対して熱定着させる。なお、多色トナー像（各色トナー像）が定着されたシートは、複数の搬送ローラ２５ａ〜２５ｈによってシート搬送路Ｓの反転排紙経路に搬送され、反転された状態（多色トナー像を下側に向けた状態）にて、排紙トレイ１５上に排出される。

次に、シート搬送路Ｓによるシート搬送動作について説明する。
画像形成装置１００には、図１に示すように、上述したように予めシートを収納する給紙トレイ１０、及び少数枚の印字を行う場合等に使用される手差しトレイ２０が配置されている。これら両トレイには各々ピックアップローラ１６ａ，１６ｂが配置され、これらピックアップローラ１６ａ，１６ｂによってシートを１枚ずつシート搬送路Ｓに供給するようになっている。

片面印字の場合は、給紙トレイ１０から搬送されるシートは、シート搬送路Ｓ中の搬送ローラ２５ａによってレジストローラ１４まで搬送され、レジストローラ１４によりシートの先端と中間転写ベルト７上の積層されたトナー像の先端とが整合するタイミングで転写部（転写ローラ１１と中間転写ベルト７との接触位置）に搬送される。

転写部ではシート上にトナー像が転写され、このトナー像は定着ユニット１２にてシート上に定着される。その後、シートは、搬送ローラ２５ｂを経て排紙ローラ２５ｃから排紙トレイ１５上に排出される。
また、手差しトレイ２０から搬送されるシートは、搬送ローラ２５ｆ，２５ｅ，２５ｄによってレジストローラ１４まで搬送される。それ以降のシート搬送動作は、上述した給紙トレイ１０から供給されるシートと同様の経過を経て排紙トレイ１５に排出される。

一方、両面印字の場合は、上記のようにして片面印字が終了し定着ユニット１２を通過したシートは、後端が排紙ローラ２５ｃにてチャックされる。次に、シートは、排紙ローラ２５ｃが逆回転することによって搬送ローラ２５ｇ，２５ｈに導かれ、再びレジストローラ１４を経て裏面印字が行われた後に、排紙トレイ１５に排出される。

次に、この実施形態のトナー補給装置２２ａ〜２２ｄの構成について具体的に説明する。
図２はこの実施形態に係る画像形成装置を構成するトナー補給装置の構成を示す断面図、図３は図２のＣ−Ｃ矢視断面図である。

トナー補給装置２２ａは、図２に示すように、トナー収容容器１２１、トナー攪拌部材１２５、トナー排出部材１２２およびトナー排出口１２３を含む。トナー補給装置２２ａは、現像槽１１１ａの上側に配され、補給用の未使用トナー（粉体状のトナー）を貯蔵している。トナー補給装置２２ａ内のトナーはトナー排出部材（排出スクリュー）１２２を回転させることによって、トナー排出口１２３からトナー移送機構１０２を介して現像槽１１１ａへ供給されるようになっている。

トナー収容容器１２１は、内部空間を有するほぼ半円筒状の容器であり、トナーを収容し、トナー攪拌部材１２５、トナー排出部材１２２を回転自在に支持する。トナー排出口１２３は、トナー排出部材１２２の下部、軸方向中央部よりに設けられる略長方形の開口部であり、トナー移送機構１０２ａを臨む位置に配置される。

トナー攪拌部材１２５は、回転軸１２５ａを中心に回転することにより、トナー収容容器１２１内に収容されるトナーを攪拌しながら、トナー収容容器１２１内のトナーを汲み上げてトナー排出部材１２２へ搬送する板状の部材で、先端にトナー汲み上げ部材１２５ｂを備える。トナー汲み上げ部材１２５ｂは、可撓性を有するポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）シートからなり、トナー攪拌部材１２５の両端に取付けられる。

トナー排出部材１２２は、トナー収容容器１２１内のトナーをトナー排出口１２３から現像槽１１１ａ（図１）に供給するもので、図３に示すように、トナー搬送羽根１２２ａとトナー排出部材回転軸１２２ｂとを含むオーガスクリュー、並びにトナー排出部材回転ギア１２２ｃで構成されている。トナー排出部材１２２は、図示しないトナー排出部材駆動モータによって回転駆動されるようになっている。オーガスクリューの向きは、トナー排出部材１２２の軸方向両端からトナー排出口１２３側に向けて、トナーが搬送されるように設定されている。

図２に示すように、トナー排出部材１２２とトナー攪拌部材１２５との間には、トナー排出部材隔壁１２４が設けられる。これによって、トナー攪拌部材１２５によって汲み上げられたトナーがトナー排出部材１２２の周囲に適量のトナーを保持できる。

トナー攪拌部材１２５は、図２に示すように、矢印Ｚ方向に回転してトナーを攪拌し、トナー排出部材１２２の方へ汲み上げる。このとき、トナー汲み上げ部材１２５ｂは、その可撓性によって、トナー収容容器１２１の内壁に沿って摺動して変形しつつ回転し、トナーをトナー排出部材１２２側に供給する。そして、トナー排出部材１２２が回転することにより、供給されたトナーをトナー排出口１２３へと導くようになっている。
なお、トナー補給装置２２ｂ〜２２ｄもトナー補給装置２２ａと同等の構成と機能を有す。

次に、この実施形態の現像装置２ａについて図４〜図６を参照して説明する。
図４はこの実施形態に係る現像装置の構成を示す断面図、図５は図４のＡ−Ａ矢視断面図、図６は図４のＢ−Ｂ矢視断面図である。

現像装置２ａは、図４に示すように、現像槽１１１ａ内に、感光体ドラム３ａと対向するように配置された現像ローラ１１４を有し、現像ローラ１１４によって感光体ドラム３ａの表面にトナーを供給して、感光体ドラム３ａの表面に形成された静電潜像を顕像化する（現像する）装置である。

現像装置２ａは、現像ローラ１１４の他に、現像槽１１１ａ、現像槽カバー１１５、トナー補給口１１５ａ、ドクターブレード１１６、第１攪拌搬送部材１１２、第２攪拌搬送部材１１３、仕切り板（仕切り壁）１１７、トナー濃度検知センサ（透磁率センサ）１１９（図５）を備えている。

現像槽１１１ａは、トナーとキャリアとを含む２成分現像剤（以下、単に「現像剤」と称する）を収容する槽である。また、現像槽１１１ａには、前述のように現像ローラ１１４、第１攪拌搬送部材１１２、第２攪拌搬送部材１１３等が配設されている。なお、この実施形態のキャリアは、磁性を有する磁性キャリアである。

この実施形態においては、現像槽１１１ａには底部に冷却槽１３６が内蔵されており、吸熱材料１３１が冷却槽１３６内に充填されている。また、冷却槽１３６の内部には、吸熱材料１３１の温度を検知する温度センサ１３３が設けられている。現像槽１１１ａおよび冷却槽１３６の材質としては、銅またはアルミニウムなどの熱伝導性の高い金属材料が好ましい。

現像槽１１１ａの底面には、吸熱材料１３１の冷却手段として、電気冷却素子であるペルチェ素子１３２が配設されており、図示しない電源によりペルチェ素子１３２に電力を供給することにより吸熱材料１３１が冷却されるようになっている。現像槽１１１ａの底面には、冷却風ダクト１３４が設けられ、ファン１３５（図６）により送られてくる冷却風によりペルチェ素子１３２の発熱面を冷却するようになっている。

また、温度センサ１３３により検知される温度が、吸熱材料１３１の融点を超えた際に、ペルチェ素子１３２への電力供給を行うことで、吸熱材料１３１を凝固させ、吸熱材料１３１の温度が融点を超えて大きく上昇することを防止することができる。

また、非画像形成時に、ペルチェ素子１３２への電力供給を行うことによって、融点より低い温度（例えば２〜５℃）によって、全て吸熱材料１３１を凝固させ、画像形成再開時に備えることができる。

なお、吸熱材料１３１の溶融時と凝固時の体積の変化を吸収するために、現像槽カバー１１５と仕切り板１１７を縦に貫通して冷却槽１３６と外気とを連通する貫通孔１１７ａが、図４に示すように形成されている。また、貫通孔１１７ａは冷却槽１３６に吸熱材料１３１を注入して充填する場合にも用いられる。

吸熱材料１３１は、融解エネルギーを吸収することによって現像剤の過熱を防止するものであり、室温付近で固体状態、トナーのガラス転移点付近で液体状態となる有機材料や無機材料が使用できる。融点が低すぎると室温付近で固体状態となりにくく、融点が高すぎると冷却効率が低くなるので、融点が３０℃以上４５℃以下の有機材料や無機材料が好ましい。

吸熱材料１３１としては、具体的には、パルミチン酸メチル（融点３０℃）、マルガリン酸メチル（融点３０℃）、ステアリン酸アミル（融点３０℃）、１，１３−トリデカンジカルボン酸ジエチル（融点３０℃）、塩化カルシウム６水塩（融点３０℃）、硝酸リチウム３水塩（融点３０℃）、ステアリン酸プロピル（融点３１℃）、ｎ−ノナデカン（融点３２℃）、ミリスチン酸テトラデシル（融点３２℃）、ステアリン酸オクチル（融点３２℃）、ステアリルメチルポリシロキサン（融点３２℃）、硫酸ナトリウム１０水塩（融点３２℃）、ラウリン酸テトラデシル（融点３３℃）、炭酸ナトリウム１０水塩（融点３３℃）、ミリスチン酸ドデシル（融点３５℃）、α-テルピネオール （融点３６℃）、燐酸水素2ナトリウム12水和物（融点３６℃）、ラウリン酸オクタデシル（融点３７℃）、ｎ−エイコサン（融点３７℃）、ステアリン酸メチル（融点３８℃）、１−テトラデカノール（融点３８℃）、ミリスチルアルコール（融点３８℃）、ミリスチン酸テトラデシル（融点３９℃）、フェノール（融点４１℃）、パルミチン酸ドデシル（融点４１℃）、ドコサン（融点４４℃）、Ｎ−オクチル−４−メチルピリジニウム（融点４４℃）、アラキジン酸メチル（融点４５℃）、Ｎ−ヘキシルピリジニウム（融点４５℃）、 ヘキサフルオロホスフェート（融点４５℃）などが使用できる。

現像ローラ１１４は、図示しない駆動手段によって軸心回りに回転駆動するマグネットローラであり、現像槽１１１ａの現像剤を表面に汲み上げて担持し、表面に担持している現像剤に含まれるトナーを感光体ドラム３ａに供給するものである。

また、現像ローラ１１４は、感光体ドラム３ａに対向し、感光体ドラム３ａに対して間隙を有して離隔するように設けられる。現像ローラ１１４で搬送される現像剤は最近接部分で感光体ドラム３ａと接触する。この接触領域が現像ニップ部Ｎであり、現像ニップ部Ｎでは、現像ローラ１１４に接続される図示しない電源から現像ローラ１１４に対して現像バイアス電圧が印加され、現像ローラ１１４表面の現像剤から感光体ドラム３ａの表面の静電潜像へトナーが供給される。

現像ローラ１１４の表面に近接する位置にあるドクターブレード１１６は、現像ローラ１１４の軸線方向に平行に延びる長方形の板状部材であり、その短手方向の一端が現像槽１１１ａによって支持され、かつ先端が現像ローラ１１４の表面に対して間隙を有して設けられる。ドクターブレード１１６の材料としては、ステンレス鋼が使用できるが、アルミニウムや合成樹脂なども使用できる。

第１攪拌搬送部材１１２は、図５に示すように、螺旋状の第１搬送羽根（螺旋羽根）１１２ａと第１回転軸１１２ｂからなる螺旋状のオーガスクリューと、第１搬送ギア１１２ｃにより構成されている。第１攪拌搬送部材１１２は、モータ等の駆動手段（図示せず）によって回転駆動することにより現像剤を攪拌すると共に搬送するようになっている。
第１搬送羽根１１２ａは、第１Ａ螺旋羽根１１２ａａと、第１Ｂ螺旋羽根１１２ａｂからなる２重螺旋構造の２重螺旋羽根である。

第１Ａ螺旋羽根１１２ａａと第１Ｂ螺旋羽根１１２ａｂは、ともに同じ螺旋ピッチで形成されている。また、第１Ａ螺旋羽根１１２ａａと第１Ｂ螺旋羽根１１２ａｂとの位相差は１８０度となっている。ここで、位相差とは、第１攪拌搬送部材１１２を現像剤搬送方向上流側から第１回転軸１１２ｂの軸線方向を見て、第１Ａ螺旋羽根１１２ａａを時計回りに回転させる時、第１Ｂ螺旋羽根１１２ａｂに重なる時の角度をいう。

第２攪拌搬送部材１１３は、図５に示すように、螺旋状の第２搬送羽根（螺旋羽根）１１３ａと第２回転軸１１３ｂからなる螺旋状のオーガスクリューと、第２搬送ギア１１３ｃにより構成されている。第２攪拌搬送部材１１３は、モータ等の駆動手段（図示せず）によって回転駆動することにより現像剤を攪拌すると共に搬送するようになっている。
第２搬送羽根１１３ａは、第２Ａ螺旋羽根１１３ａａと、第２Ｂ螺旋羽根１１３ａｂからなる２重螺旋構造の２重螺旋羽根である。

第２Ａ螺旋羽根１１３ａａと第２Ｂ螺旋羽根１１３ａｂは、ともに同じ螺旋ピッチで形成されている。また、第２Ａ螺旋羽根１１３ａａと第２Ｂ螺旋羽根１１３ａｂとの位相差は１８０度となっている。

トナー濃度検知センサ１１９は、第２攪拌搬送部材１１３の鉛直方向下方の現像槽１１１ａの底面の現像剤搬送方向の略中央部に装着され、センサ面が現像槽１１１ａ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１１９は図示しないトナー濃度制御手段に電気的に接続される。トナー濃度制御手段は、トナー濃度検知センサ１１９が検知するトナー濃度測定値に応じて、図３に示すように、トナー排出部材１２２を回転駆動させ、トナー排出口１２３を介して現像槽１１１ａ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１１９によるトナー濃度測定値がトナー濃度設定値よりも低いと判定すると、トナー排出部材１２２を回転駆動させる駆動手段に制御信号を送り、トナー排出部材１２２を回転駆動させる。トナー濃度検知センサ１１９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。

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およびトナー濃度の検知結果を制御手段に出力するための制御電圧を透磁率検知センサに印加する。電源による透磁率検知センサへの電圧の印加は、制御手段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。このような型式の透磁率検知センサは市販されており、たとえば、ＴＳ−Ｌ、ＴＳ−Ａ、ＴＳ−Ｋ（いずれも商品名、ＴＤＫ株式会社製）などが挙げられる。

また、現像槽１１１ａの上側には、図４に示すように、取り外し可能な現像槽カバー１１５が設けられている。さらに、現像槽カバー１１５には、現像槽１１１ａ内に未使用のトナーを補給するためのトナー補給口１１５ａが形成されている。

そして、図１に示すように、トナー補給装置２２ａに収容されているトナーは、トナー移送機構１０２及びトナー補給口１１５ａを介して現像槽１１１ａ内に移送され、これにより現像槽１１１ａにトナーが補給されるようになっている。

現像槽１１１ａには、第１攪拌搬送部材１１２と第２攪拌搬送部材１１３との間に仕切り板１１７が配設されている。仕切り板１１７は、第１攪拌搬送部材１１２及び第２攪拌搬送部材１１３の各軸方向（各回転軸方向）に平行に延設されている。現像槽１１１ａの内部は図５に示すように、仕切り板１１７によって、第１攪拌搬送部材１１２が配されている第１搬送路Ｐと、第２攪拌搬送部材１１３が配されている第２搬送路Ｑとに区画される。

仕切り板１１７は、第１攪拌搬送部材１１２及び第２攪拌搬送部材１１３の各軸方向の両端部において、現像槽１１１ａの内側の壁面から離間して配置されている。これにより、現像槽１１１ａには、第１攪拌搬送部材１１２及び第２攪拌搬送部材１１３の各軸方向の両端部付近において、第１搬送路Ｐと第２搬送路Ｑとを連通する連通路が形成される。

以下では、図５に示されるように、矢印Ｘ方向の端部付近に形成されている連通路を第１連通路ａ、矢印Ｙ方向の端部付近に形成されている連通路を第２連通路ｂと称する。
第１攪拌搬送部材１１２及び第２攪拌搬送部材１１３は、互いの周面が仕切り板１１７を介して対向するように且つ互いの軸が平行になるように並列され、互いに逆方向に回転するように設定されている。

そして、第１攪拌搬送部材１１２は、図５に示すように、矢印Ｘ方向に現像剤を搬送し、第２攪拌搬送部材１１３は、矢印Ｘ方向とは逆の矢印Ｙ方向に現像剤を搬送するように設定されている。

トナー補給口１１５ａは第１搬送路Ｐ内の領域であり且つ第２連通路ｂよりも矢印Ｘ方向側の位置に形成されている。つまり、第１搬送路Ｐにおいて、第２連通路ｂの下流側にトナーが補給されることになる。

現像槽１１１ａにおいて、第１攪拌搬送部材１１２及び第２攪拌搬送部材１１３は、モータ等の駆動手段（図示せず）によって回転駆動し、現像剤を搬送する。
具体的には、第１搬送路Ｐにおいて、現像剤は、第１攪拌搬送部材１１２によって攪拌されながら矢印Ｘ方向へ搬送され、第１連通路ａに到達する。第１連通路ａに到達した現像剤は、第１連通路ａを通過して第２搬送路Ｑへ搬送される。

一方、第２搬送路Ｑにおいて、現像剤は、第２攪拌搬送部材１１３によって、攪拌されながら矢印Ｙ方向へ搬送され、第２連通路ｂに到達する。そして、第２連通路ｂに到達した現像剤は、第２連通路ｂを通過して第１搬送路Ｐへ搬送される。
つまり、第１攪拌搬送部材１１２と第２攪拌搬送部材１１３とは、互いに逆方向に現像剤を攪拌しながら搬送している。

このようにして、現像剤は、現像槽１１１ａにおいて、第１搬送路Ｐと第１連通路ａと第２搬送路Ｑと第２連通路ｂとを、第１搬送路Ｐ→第１連通路ａ→第２搬送路Ｑ→第２連通路ｂ、という順序にて循環移動していることになる。そして、現像剤は、第２搬送路Ｑにて搬送されている間に、現像ローラ１１４の回転にてその表面に担持されて汲み上げられ、汲み上げられた現像剤中のトナーが感光体ドラム３ａへと移動して、順次消費されていく。

このように消費されるトナーを補うべく、未使用のトナーがトナー補給口１１５ａから第１搬送路Ｐへ補給される。補給されたトナーは第１搬送路Ｐにおいて従前より存在する現像剤と混合攪拌される。
なお、現像装置２ｂ〜２ｄも現像装置２ａと同等の構成と機能を有する。

１ 露光ユニット
２ａ〜２ｄ 現像装置
３ａ〜３ｄ 感光体ドラム
５ａ〜５ｄ 帯電器
８ 中間転写ベルトユニット
１２ 定着ユニット
２２ａ〜２２ｄ トナー補給装置
１００ 画像形成装置
１１１ａ〜１１１ｄ 現像槽
１１２ 第１攪拌搬送部材
１１３ 第２攪拌搬送部材
Ｄ 現像剤
Ｐ 第１搬送路
Ｑ 第２搬送路
１３１ 吸熱材料
１３２ ペルチェ素子
１３３ 温度センサ
１３４ 冷却風ダクト
１３５ ファン
１３６ 冷却槽

Claims (8)

1. 粉体の現像剤を収容する現像槽と、前記現像槽内に設けられ現像剤を攪拌する第１および第２攪拌部材と、前記現像槽内に立設し第１攪拌部材と第２攪拌部材とを仕切る仕切り板と、前記現像槽に付設され吸熱材料を収容する冷却槽とを備え、前記仕切り板に縦に貫通して前記冷却槽と外気とを連通する貫通孔が形成され、前記貫通孔が吸熱材料の体積変化を吸収することを特徴とする現像装置。
2. 前記吸熱材料は、融点が３０℃以上４５℃以下の有機材料もしくは無機材料であることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記冷却槽が、銅またはアルミニウムで形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。
4. 前記冷却槽が、現像槽に内蔵されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の現像装置。
5. 前記冷却槽は吸熱材料を冷却する電気冷却素子を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の現像装置。
6. 前記電気冷却素子を冷却する冷却ダクトをさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の現像装置。
7. 表面に静電潜像が形成される感光体ドラムと、感光体ドラム表面を帯電させる帯電装置と、感光体ドラム表面に静電潜像を形成する露光装置と、感光体ドラム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現像装置と、感光体ドラム表面のトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、前記転写されたトナー像を記録媒体に定着させる定着装置とを備え、前記現像装置が、請求項１から６のいずれか１項に記載の現像装置であることを特徴とする画像形成装置。
8. 前記冷却槽は吸熱材料を冷却する電気冷却素子を備え、非画像形成時に電気冷却素子は電力を受けて吸熱材料を凝固させる請求項７記載の画像形成装置。

Images