JPH06337579A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 現像担持体の耐久性を損なうことなく、その
温度分布の均一化を図って、温度分布のムラによる現像
剤担持体の変形を防止し、濃度ムラのない高品質な現像
画像を得ることである。 【構成】 現像スリーブ２０を円筒体の内層２１と外層
２２の２層構造とし、その内層２１を銅パイプで形成し
て高熱伝導層とし、外層２２をＳＵＳ材で内層２１に密
着して形成した。 【効果】 現像スリーブ２０の近くにヒーターを内蔵し
た感光ドラムや定着装置など画像形成装置側の熱源があ
っても、スリーブ２０に加わる熱を内層２１による伝熱
で分散して、スリーブ２０の温度分布を一様に均一化で
きるので、スリーブ２０の熱変形を防いで現像画像の濃
度ムラを防止でき、又外層２２によりスリーブ２０の耐
久性を損なうこともない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真方式を利用し
た画像形成装置に使用する現像装置に関し、特に現像剤
担持体の温度分布の均一化を図った現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複写機やプリンタ等の電子写真を
利用した画像形成装置において、その像担持体である感
光ドラム上の静電潜像を現像して可視化するのに用いら
れる現像装置として、感光ドラムと１００〜４００μｍ
程度の微小間隙を開けて対向された現像スリーブ上にト
ナーを担持し、そのトナーを電界によって感光ドラムに
飛翔させて潜像を現像するジャンピング現像方式を採用
したものが知られている。

【０００３】このようなジャンピング現像装置では、上
記のように感光ドラムと現像スリーブのギャップが小さ
いために、現像スリーブに高い寸法精度が要求される。

【０００４】現像スリーブの円筒形状の寸法精度に大き
な振れがあると、その現像スリーブ形状の変動部分によ
る現像濃度のムラが現像スリーブの回転ピッチの間隔で
発生する。この現像ムラは、特にハーフトーン濃度部に
おいて影響が著しい。

【０００５】このようなことから現像スリーブに高い寸
法精度が要求されているが、しかしながら、現像スリー
ブの寸法精度自体を達成したとしても、現像スリーブの
近傍に画像形成装置側の熱源、例えば定着装置やヒータ
ーを有した感光ドラム等があると、現像スリーブの熱源
側とその反対側とで温度差が生じて現像スリーブに熱変
形が起こり、感光ドラムとのギャップが現像スリーブの
回転位置により変化して、同様に現像濃度にムラが発生
してしまう。従って極力、現像スリーブの温度分布を均
一にするような手段が取られなければならない。

【０００６】従来、この対策として、例えば画像形成装
置の待機中時に、ある時間間隔毎に現像スリーブを少し
ずつ回転させたり、或いはユーザーによるコピーボタン
のＯＮと同時に、現像スリーブをある時間だけ回転させ
たりして、現像スリーブの温度分布の変動をなくしてか
ら、コピーをスタートさせる方法が採られている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
うちの前者の方法は、現像スリーブの駆動系の寿命を短
くしたり、現像剤の飛散を生じたりする等の問題があ
り、後者の方法は、ファーストコピータイムが長くなる
という問題があった。

【０００８】又現像スリーブには耐久性の点からＳＵＳ
材が使用されることが多いが、ＳＵＳ材は熱伝導性が悪
い欠点がある。このためアルミニウムや銅のような熱伝
導性の高い材料を使用することも行われているが、これ
らの材料によれば前述の問題を解決できるものの、耐久
性の点で満足することができない。

【０００９】本発明の目的は、現像担持体の耐久性を損
なうことなく、現像剤担持体の温度分布の均一化を図
り、温度分布のムラによる現像剤担持体の変形を防止し
て、良好な現像により濃度ムラのない高品質な画像を得
ることを可能とした現像装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
現像装置にて達成される。要約すれば本発明は、現像剤
担持体が画像形成装置の像担持体と微小間隙を開けて位
置するように、前記像担持体に対して配置された現像装
置において、前記現像剤担持体は複数層からなってお
り、そのうちの少なくとも一層は、前記画像形成装置側
の熱源からの熱を均一化して、前記現像剤担持体の温度
分布を一様にするための熱伝導率の高い材質からなる高
熱伝導層に形成されていることを特徴とする現像装置で
ある。

【００１１】

【実施例】図１は、本発明の一実施例に係る現像装置を
備えた画像形成装置を示す概略構成図である。本画像形
成装置はヒーター１ａを内蔵した感光ドラム１を備え、
感光ドラム１はヒーター１ａにより約４５℃に保たれて
いる。この感光ドラム１はその周囲の一所に配置された
主帯電器２により一様な電位に帯電され、次いで露光光
学系７により像露光を受けて静電潜像が形成され、感光
ドラム１上に形成された潜像は、現像装置３により現像
されてトナー像として可視化される。

【００１２】給紙カセット８内に収容された転写用の用
紙Ｐが感光ドラム１に送給され、転写帯電器９を作動さ
せることにより用紙Ｐ上に感光ドラム１上のトナー像が
転写される。トナー像を転写された用紙Ｐは、搬送ベル
ト１０により定着装置６に搬送され、そこでヒーター６
ｃを内蔵した定着ローラ６ａ及び加圧ローラ６ｂにより
加熱及び加圧されてトナーが用紙Ｐへ定着され、かくし
て複写画像が得られる。

【００１３】定着が終了した用紙Ｐは複写機の機外に排
出される。一方、トナー像の転写が終了した感光ドラム
１は、クリーニング装置４により清掃され、前露光ラン
プ５により残留電位が除去されて、次の画像形成装置に
備えられる。以上は、周知の画像形成工程なので、これ
以上の説明は省略する。

【００１４】図２に、本実施例の現像装置の現像部を拡
大して示す。現像装置３は現像容器１４の感光ドラム１
と対向した開口部内に、厚さが１ｍｍ、外径が３０ｍｍ
の現像スリーブ２０を有し、現像スリーブ２０内にその
回転に対し非回転に配設されたマグネットローラ１７の
磁力によって、容器１４内に収容された現像剤が現像ス
リーブ２０上に担持される。現像容器１４の奥側には、
容器１４内の現像剤を現像スリーブ２０方向に送る送り
部材１５が設置され、又現像スリーブ２０の上方には、
現像スリーブ２０上に担持された現像剤の層厚を規制す
る規制部材１６が設置されている。

【００１５】図３に示すように、現像スリーブ２０の両
端の軸部１８にはこれと同軸に突き当てコロ１９が配置
され、このコロ１９を感光ドラム１の両端の非画像部に
突き当てることにより、現像スリーブ２０が感光ドラム
１と２５０μｍの微小なギャップを開けて対向配置され
ている。

【００１６】上述したように、感光ドラム１はその内部
のヒーター１ａにより約４５℃に保持されている。現像
スリーブ２０がＳＵＳ材からなる場合、室温２２℃下で
は現像スリーブ２０の温度は、感光ドラム１と対向した
位置、即ち図２の位置Ａ（以下、必要に応じて「現像部
位置Ａ」という）で約４３℃であり、上記現像部位置Ａ
とは反対側の位置Ｂ（以下、必要に応じて「現像部の反
対側位置Ｂ」という）で約３２℃であって、現像スリー
ブ２０の位置ＡとＢとで１１℃の温度差があった。

【００１７】これに対し現像スリーブ２０に銅材を用い
ると、現像スリーブ２０の現像部の反対側位置Ｂの温度
は約４０℃で、現像部位置Ａとは３℃の温度差であり、
又アルミニウム材を用いると、位置Ｂの温度は約３８℃
で位置Ａとは約５℃の温度差であった。

【００１８】この現像スリーブ２０の位置ＡとＢの温度
差の材料による違いは、現像スリーブ２０を放熱ファン
と考えると良く説明できる。

【００１９】今、図４において、円筒状の現像スリーブ
２０の現像部位置Ａが温度Ｔ_A ＝４５℃に保たれた場
合、反対側位置Ｂの温度Ｔ_B は次のようになる。但し、
周囲の空気の温度Ｔair は２２℃とした。

【００２０】（Ｔ_B −Ｔair ）／（Ｔ_A −Ｔair ）＝ｅ
^-mx ，ｍ² ＝ｈ・Ｐ／ｋ・Ａ 但し、 Ｔair ：周囲の空気温度、２２℃ Ｔ_A ：位置Ａの温度 ｈ ：対流熱伝達率（自然対流）、１０Ｗ／ｍ² ・Ｋ ｋ ：スリーブ材の熱伝導率。 ＳＵＳ １６Ｗ／ｍ²
・Ｋ、アルミ ２００Ｗ／ｍ² ・Ｋ、 銅 ４００Ｗ／
ｍ² ・Ｋ Ｐ ：図４（ａ）の現像スリーブ肉厚断面２０ａの周囲
長、０．６ｍ Ａ ：肉厚断面２０ａの面積、３×１０^-4ｍ²

【００２１】上式に従うと、Ｔ_B は、Ｔ_B （ＳＵＳ）＝
２６℃、Ｔ_B （アルミ）＝３５℃、Ｔ_B （銅）＝３７℃
となる。

【００２２】上記の計算値と実測値との差の大部分は、
感光ドラム１の径が１００ｍｍと大きく、現像スリーブ
２０近くの周囲の空気も感光ドラム１の熱により温度分
布を持って、周囲の空気温度２２℃よりも高くなること
に起因している。

【００２３】以上のように、熱伝導率の良い材料で現像
スリーブ２０を作ると、現像スリーブの温度ムラが改善
されることが理論的にも分る。しかし、アルミや銅は耐
摩耗性に劣り耐久性に問題が出て来る。

【００２４】そこで本発明では、現像スリーブ２０を複
数層構造とし、そのうちの少なくとも一層を熱伝導率の
高い材質からなる高熱伝導層に形成して、画像形成装置
側の熱源から来る熱を高熱伝導層による伝熱で分散して
均一化し、現像スリーブ２０の温度分布を一様にするよ
うにした。

【００２５】図５は、本発明の現像装置における現像ス
リーブ構成の諸態様を示す断面図である。図５（ａ）
は、本発明の第１の実施例における現像スリーブを示す
断面図で、本例では、現像スリーブ２０を円筒体の内層
２１と外層２２とからなる２層構造とし、その内層２１
を銅パイプで形成して高熱伝導層として、現像スリーブ
２０の温度分布の均一化を図り、一方、外層２２をＳＵ
Ｓ材で内層２１に密着して形成し、外層２２により現像
スリーブ２０の耐摩耗性を持たせた。これら材料の厚さ
は、ＳＵＳ材が０．３ｍｍ、銅パイプが１ｍｍとした。

【００２６】本実施例において、図４を参照して説明し
た前述の条件と同じ条件で、現像スリーブ２０の現像部
の反対側位置Ｂの温度Ｔ_B を実測した結果は、Ｔ_B ＝３
８．５℃となり、現像部位置Ａとの温度差（現像部位置
Ａの温度Ｔ_A ＝４５℃一定）は銅単体のときよりも僅か
に１．５℃多くなっただけであり、現像により得られた
画像は良好な画質であった。

【００２７】尚、実験的には、現像スリーブ２０の現像
位置Ａ、反対側位置Ｂの温度Ｔ_A とＴ_B の差が８℃程度
からハーフトーンの濃度ムラが出始め、１０℃以上にな
るとかなり顕著になる。

【００２８】本実施例において、内層２１をアルミニウ
ムとした場合には、Ｔ_B ＝３６℃となり、僅かな濃度ム
ラがみられたが、ＳＵＳ材に比較すれば大きな改善がで
きた。

【００２９】図５（ｂ）は、第２の実施例における現像
スリーブを示す断面図で、本実施例では、内層２１と外
層２２との間の密着性を高めるために、図では誇張して
図示しているが、熱伝導性の良いプライマー２３（例え
ば東レ製ＳＥ４４５０（品番））を塗布したことが特徴
である。

【００３０】本実施例によれば、プライマー２３により
内層２１、外層２２の両層間に空気層が介在するのを防
げるので、この間の熱伝導性が良くなり、外層２２に加
わった熱を高熱伝導層としての内層２１に良好に伝熱で
きるので、現像スリーブ２０の温度分布の均一化がより
確実になる。

【００３１】図６は、本発明の現像装置における現像ス
リーブ構成の更に他の態様を示す図で、第３の実施例に
おける現像スリーブである。図５（ａ）、（ｂ）で説明
した第１、第２の実施例では、現像スリーブ２０の内層
２１は切欠きのない円筒にしたが、本実施例では、現像
スリーブ２０の断面図及び斜視図を示す図６（ａ）及び
（ｂ）のように、内層２１を外層２２の内径よりも大き
く、且つその長手方向にスリット２１ａを有する切欠き
円筒体にした。そして内層２１を外層２２内に押し込ん
で、内層２１自身の弾性で外層２２の内面に密着させた
ことが特徴である。

【００３２】本実施例によれば、図５（ｂ）の実施例２
のときと同様、内層２１、外層２２の両層間の空気層の
介在を防止して、現像スリーブ２０の温度分布の均一化
をより確実にすることができる。

【００３３】尚、本実施例においても、内層２１と外層
２２との間の密着性を更に向上することを目的として、
実施例２のようにプライマーを塗布することを、併用す
ることを妨げるものではない。

【００３４】図７は、本発明の現像装置における現像ス
リーブ構成の更に他の諸態様を示す図である。図７
（ａ）は、本発明の第４の実施例における現像スリーブ
を示す断面図で、本実施例では、現像スリーブ２０の外
層２２をＳＵＳ材で形成し、その内側に銅材２４を周方
向に分割して張り合せ、この銅材２４を内層としたこと
が特徴である。

【００３５】本実施例によっても、銅材２４による内層
の伝熱で、現像スリーブ２０に加わる熱を分散して均一
化し、現像スリーブ２０の温度分布を一様にすることが
できた。

【００３６】図７（ｂ）は、第５の実施例における現像
スリーブを示す断面図である。本実施例では、現像スリ
ーブ２０の強度的に弱い内層２１にＳＵＳ材を使用し、
外層２２には熱伝導性の良いアルミニウム材又は銅材を
使用したことが特徴である。

【００３７】図７（ｃ）は、第６の実施例における現像
スリーブを示す断面図である。本実例では、実施例５の
現像スリーブ２０において、その外層２２の表面にセラ
ミック処理を施して、現像スリーブ２０をセラミック層
２５を形成した３層構造とし、その最外層のセラミック
層２５により現像スリーブ２０の耐摩耗性を向上させた
ことが特徴である。

【００３８】セラミック層２５の材料としては、ＳｎＯ
₂ 、ＳｉＣ、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、Ｂ₄ Ｃ、ＴｉＣ、ＴｉＮ等の
周知のセラミックが適宜使用可能である。

【００３９】図７（ｄ）は、第７の実施例における現像
スリーブを一部破断して示す斜視図である。本実施例で
は、現像スリーブ２０の外層２２はＳＵＳ材からなり、
その外層２２の内側に銅製のコイル材２６を密着させ
て、コイル材２６を内層としたことが特徴である。密着
性の向上を目的として、コイル材２６による内層とＳＵ
Ｓ材による外層２２との間に、実施例２のときのような
熱伝導性の良いプライマーを塗布することができる。

【００４０】図７（ｅ）は、第８の実施例における現像
スリーブを一部破断して示す斜視図である。本実施例で
は、現像スリーブ２０を３層構造とし、その内層として
剛性の高いパイプ２７を使用し、これに銅製のコイル２
８を巻き付けて外層を形成し、銅製コイル２８上にＳＵ
Ｓ製のスリーブ２９を被嵌して耐摩耗性の最外層を形成
した。

【００４１】図７（ｆ）は、第９の実施例における現像
スリーブを一部破断して示す斜視図である。本実施例で
は、実施例８おいて、銅製コイル２８の外層上にスリー
ブを被嵌する代わりにセラミック処理を施して、銅製コ
イル２８上にセラミック層３０の最外層を形成したこと
が特徴である。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の現像装置
では、現像剤担持体を複数層構造とし、そのうちの少な
くとも一層を熱伝導率の高い材質からなる高熱伝導層に
形成したので、現像剤担持体の近くにヒーターを内蔵し
た像担持体や定着装置等、画像形成装置側の熱源があっ
ても、その熱源からの熱を高熱伝導層による伝熱で分散
して均一化し、現像剤担持体の温度分布を一様にするこ
とができる。従って現像剤担持体の熱変形を防いで、熱
変形から生じる現像画像の濃度ムラを防止でき、濃度ム
ラのない高品質な画像を得ることができる。又現像剤担
持体の高熱伝導層以外の層を耐摩耗性付与層とすること
により、現像担持体の耐久性を損なうこともない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る現像装置を備えた画像
形成装置を示す概略構成図である。

【図２】図１の画像形成装置に備えられた現像装置の現
像部を拡大して示す説明図である。

【図３】図２の現像装置に設置された現像スリーブを示
す正面図である。

【図４】図３の現像スリーブの現像部位置Ａとその反対
側位置Ｂの温度差が材料により相違することの原理を示
す説明図である。

【図５】本発明の現像装置における現像スリーブ構成の
諸態様を示す断面図である。

【図６】本発明の現像装置における現像スリーブ構成の
更に他の態様を示す図である。

【図７】本発明の現像装置における現像スリーブ構成の
更に他の諸態様を示す図である。

【符号の説明】 １ 感光ドラム １ａ、６ａ ヒーター ３ 現像装置 ６ 定着装置 ２０ 現像スリーブ ２１ 内層 ２２ 外層 ２３ プライマー ２４ 銅材 ２５、３０ セラミック層 ２６、２８ 銅製コイル ２７ 剛性の高いパイプ ２９ ＳＵＳ製スリーブ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 現像剤担持体が画像形成装置の像担持体
   と微小間隙を開けて位置するように、前記像担持体に対
   して配置された現像装置において、前記現像剤担持体は
   複数層からなっており、そのうちの少なくとも一層は、
   前記画像形成装置側の熱源からの熱を均一化して、前記
   現像剤担持体の温度分布を一様にするための熱伝導率の
   高い材質からなる高熱伝導層に形成されていることを特
   徴とする現像装置。