(57)【要約】【課題】現像剤を冷却しつつ撹拌するための部材を金属製としつつ、当該部材からの金属粉の発生を低減または抑止することができる現像装置を提供する。【解決手段】現像装置１３ａ内の現像剤を撹拌する撹拌部材１３２は、スクリュー状の形状を有する撹拌翼１３２１と、中空のシャフト１３２２とからなる。シャフト１３２２は、ケーシング材に取り付けられた軸受け１３５に回転自在に支持されており、図中のＡ点からＢ点へ図示されない送風装置からの空気が流れる。撹拌翼１３２１およびシャフト１３２２は、アルミニウムまたは銅などの熱伝導性に優れた金属からなり、その表面には耐摩耗処理が施されている。そのため、摩擦熱など現像剤に加わる熱が速やかに排出されるとともに、撹拌翼１３２１およびシャフト１３２２から生じる金属粉の発生を低減または抑止することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像を担持する潜像担持体に所定の現像剤を与えることにより、前記潜像を可視化する現像装置であって、
流入する冷媒が通過するための内部空間を有し、前記現像剤を撹拌する撹拌手段と、
前記撹拌手段により撹拌された前記現像剤を前記潜像担持体に与える現像剤付与手段と
を備え、
前記撹拌手段は、金属製であって、前記現像剤と接する面の全部または一部に所定の耐摩耗処理が施されており、前記内部空間を通過する前記冷媒に対して前記現像剤から受け取る熱を与えることにより前記現像剤を冷却可能であることを特徴とする、現像装置。
【請求項２】
前記撹拌手段は、アルミニウム製またはアルミニウム合金製であって、前記現像剤と接する面の一部または全部に硬質アルマイト処理またはフッ素含浸アルマイト処理が施されていることを特徴とする、請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記撹拌手段は、
円管形状であって内部に前記冷媒が通過し、前記円管の中心軸回りに回転自在に支持されているシャフトと、
前記シャフトの周囲に設けられて所定の熱伝導性接着剤により前記シャフトと接合されており、前記シャフトが回転することにより前記現像剤を撹拌可能な撹拌翼と
を備えることを特徴とする、請求項１に記載の現像装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれかに記載の現像装置と、
前記現像装置に可視化される潜像を担持する潜像担持体と、
前記潜像担持体において可視化された像を所定の記録媒体上に形成し出力する出力手段と
を備えることを特徴とする、画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置およびそれに備えられる現像装置に関し、さらに詳しくは、現像剤を撹拌する際に冷却する現像装置およびそれを備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、複写機やプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置には、電子写真方式が広く採用されている。この画像形成装置は、感光体などの潜像担持体上に静電潜像を形成した後、この静電潜像をトナー等の現像剤により可視像化すなわち現像し、さらに所定の用紙に転写し定着させることにより画像形成を行う。なお、この画像形成プロセスではトナーの消費を伴うので、これを装置外部から補給するため、画像形成装置には、例えば現像用装置の上部にいわゆるトナーカートリッジが着脱自在に取り付けられる。
【０００３】
このような従来の現像装置においては、上記潜像担持体にトナーを安定的に供給するため、現像剤の撹拌および搬送を行う必要があり、近年画像形成速度が高速化するにつれて、現像剤の撹拌および搬送は高速で行われる必要がある。特に、現像剤がトナーおよびフェライトなどのキャリアからなる２成分現像剤である場合、現像剤中のトナー濃度を均一に保つ必要があるため、現像剤がトナーのみからなる１成分現像剤である場合に比べて、さらに高速で撹拌が行われなければならない。なお、２成分現像剤は電荷の付与が容易であることから、高速で画像を形成する画像形成装置に広く使用されている。
【０００４】
このように高速で撹拌および搬送が行われる場合、現像剤を撹拌するための構造物（例えばフィンやスクリューなど）やその駆動装置などで大きな発熱を生じる。これは上記構造物と現像剤との摩擦や現像剤同士の摩擦、装置の摺動部分での摩擦などにより生じる。この発熱は、その他の駆動装置や電子装置などの動作を不安定にするとともに、上記潜像担持体にトナーが残留しやすくさせるため転写効率を悪化させる。またこの発熱は、現像装置内でトナーを固着しやすくさせる。そのため、トナー濃度の分布が（トナーが団子状に固まることにより）不均一となって形成されるべき像の画質が悪化し、また上記構造物の回動部分等にトナーが付着することによりその動作が困難となる。
【０００５】
このような発熱による悪影響を低減または解消するため、上記構造物の回転軸となる部材（例えばシャフト）を中空にし、この中に空気を通すことにより冷却を行う現像装置を備える従来の画像形成装置がある（特許文献１を参照）。また、上記構造物自体が中空構造であって、この中に空気を通すことにより冷却を行う現像装置を備える従来の画像形成装置がある（特許文献２を参照）。
【特許文献１】特開平１０−３２６０４５号公報
【特許文献２】特開２０００−３０５３４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、上記従来の画像形成装置における現像剤を冷却しつつ撹拌するためのフィンやスクリューは、熱伝導率の高い金属（例えばアルミニウムなど）が材料とされることが多い。しかし、金属製のフィンやスクリューは、現像剤との摩擦などによりその一部が徐々に削り取られ、金属粉が生じる。この金属粉は、現像剤と混合されるので形成されるべき像の画質を悪化させる。特に２成分現像剤が使用される場合、この現像剤に混入した金属粉は、キャリアの帯電特性に局所的な変化を生じさせることにより、形成されるべき像に黒点や白点を生じさせることがある。
【０００７】
この点、フィンやスクリューに合成樹脂などを使用すれば金属粉は生じないが、一般的に合成樹脂は金属に比べて熱伝導率が低いため、現像剤を十分に冷却することができない。よって、このようなフィンやスクリューに合成樹脂などを使用することは極めて困難である。
【０００８】
そこで本発明の目的は、現像剤を冷却しつつ撹拌するための部材を金属製としつつ、当該部材からの金属粉の発生を低減または抑止することができる現像装置およびそれを備える画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明は、  潜像を担持する潜像担持体に所定の現像剤を与えることにより、前記潜像を可視化する現像装置であって、
流入する冷媒が通過するための内部空間を有し、前記現像剤を撹拌する撹拌手段と、
前記撹拌手段により撹拌された前記現像剤を前記潜像担持体に与える現像剤付与手段と
を備え、
前記撹拌手段は、金属製であって、前記現像剤と接する面の全部または一部に所定の耐摩耗処理が施されており、前記内部空間を通過する前記冷媒に対して前記現像剤から受け取る熱を与えることにより前記現像剤を冷却可能であることを特徴とする。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、
前記撹拌手段は、アルミニウム製またはアルミニウム合金製であって、前記現像剤と接する面の一部または全部に硬質アルマイト処理またはフッ素含浸アルマイト処理が施されていることを特徴とする。
【００１１】
第３の発明は、第１の発明において、
前記撹拌手段は、
円管形状であって内部に前記冷媒が通過し、前記円管の中心軸回りに回転自在に支持されているシャフトと、
前記シャフトの周囲に設けられて所定の熱伝導性接着剤により前記シャフトと接合されており、前記シャフトが回転することにより前記現像剤を撹拌可能な撹拌翼と
を備えることを特徴とする。
【００１２】
第４の発明は、第１の発明から第３の発明までのいずれかに記載の現像装置と、
前記現像装置に可視化される潜像を担持する潜像担持体と、
前記潜像担持体において可視化された像を所定の記録媒体上に形成し出力する出力手段と
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
第１の発明によれば、撹拌手段は熱伝導率が高い金属製であって、現像剤と接する面の全部または一部に耐摩耗処理が施されているので、高い冷却能力を保ちつつ、撹拌手段から生じる金属粉の発生を低減または抑止することができる。したがって、例えば本現像装置を備える画像形成装置により形成されるべき像の画質悪化を低減または抑止することができ、特に２成分現像剤が使用される場合に黒点や白点の発生を低減または抑止することができる。
【００１４】
第２の発明によれば、撹拌手段がアルミニウム製またはアルミニウム合金製であって、硬質アルマイト処理またはフッ素含浸アルマイト処理が施されるので、低いコストで簡単に耐摩耗処理を施すことができる。
【００１５】
第３の発明によれば、撹拌翼とシャフトとが熱伝導性接着剤により接合されているので、撹拌翼に加わる熱がシャフトへ速やかに伝わる。よって、一般的な接着剤が使用される場合よりも撹拌手段の冷却能力を高めることができる。
【００１６】
第４の発明によれば、本現像装置により高い冷却能力を保ちつつ撹拌手段から生じる金属粉の発生を低減または抑止することができるので、形成されるべき像の画質悪化を低減または抑止することができ、特に２成分現像剤が使用される場合に黒点や白点の発生を低減または抑止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１８】
＜１．  画像形成装置全体の構成および動作＞
図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の構造を簡単に示す側面図である。この画像形成装置は、装置外部から与えられる画像データに基づき用紙Ｐａに対して多色（または単色）の画像を形成した用紙Ｐｂを出力する。このため、本画像形成装置は、露光ユニット２０と、感光体ドラム１２ａ〜１２ｄと、現像装置１３ａ〜１３ｄと、トナーカートリッジ２３ａ〜２３ｄと、中間転写ベルト１１と、二次転写ローラ１４と、加熱ローラ（定着ローラとも言う）および加圧ローラからなる定着ユニット２１と、用紙さばきローラ１６と、排紙トレイ１８とを備えている。なお、図１において、用紙の搬送路は一点鎖線で示されている。
【００１９】
この画像形成装置は、ブラック（Ｋ）、並びに減法混色の３原色であるシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、およびイエロー（Ｙ）からなる４色の各色相に対応した画像データに基づき画像形成を行う。例えば、画像形成装置には、ブラックの画像形成を行うため、感光体ドラム１２ａと、現像装置１３ａと、図示されない帯電ローラ、一次転写ローラ、およびクリーニングユニットとが備えられており、他の３色の画像形成を行うため、同様の構成（感光体ドラム１２ｂ〜１２ｄおよび現像装置１３ｂ〜１３ｄ等）が備えられている。これらの構成要素は、中間転写ベルト１１の移動方向に沿って一列に配置されている。
【００２０】
図示されない帯電ローラは、例えば、潜像の担持体である感光体ドラム１２ａ〜１２ｄの表面を所定の電位になるよう均一に帯電させる接触方式の帯電器である。レーザビーム走査装置である露光ユニット２０は、半導体レーザ、ポリゴンミラー１５、および複数の反射ミラー等を含み、ブラック、シアン、マゼンタ、およびイエローの各色相に対応した画像データに基づき変調された４つのレーザビームのそれぞれを、対応する感光体ドラム１２ａ〜１２ｄの表面に照射する。このことにより、感光体ドラム１２ａ〜１２ｄの表面には、ブラック、シアン、マゼンタ、およびイエロー各色相に対応した画像データに基づく静電潜像が形成される。
【００２１】
トナーカートリッジ２３ａ〜２３ｄは、現像装置１３ａ〜１３ｄの上部近傍に着脱自在に取り付けられており、ブラック、シアン、マゼンタ、またはイエローの色相に対応したトナーを含む現像剤を貯留する。なお、この現像剤は、２成分現像剤であり、トナーの他にフェライトからなるキャリアを含んでいる。この現像剤をトナーカートリッジ２３ａ〜２３ｄに新たに補給する場合、これらトナーカートリッジ２３ａ〜２３ｄは一旦本画像形成装置から取り外される。なお、本画像形成装置の筐体には、図示されない開口部を覆うための開閉可能なドアが設けられており、通常このドアは閉じられている。そしてメンテナンス時やトナーカートリッジ２３ａ〜２３ｄを取り外すときには、このドアが開けられる。
【００２２】
現像装置１３ａ〜１３ｄは、静電潜像が形成された感光体ドラム１２ａ〜１２ｄの表面にトナーを含む現像剤を供給し、静電潜像を現像剤像であるトナー像に顕像化する。具体的には現像装置１３ａ〜１３ｄは、上部に取り付けられたトナーカートリッジ２３ａ〜２３ｄの下部に設けられた供給口から上記色相に対応したトナーを含む現像剤受けとり、このトナーにより感光体ドラム１２ａ〜１２ｄに形成された色相に対応した静電潜像をブラック、シアン、マゼンタ、またはイエローの色相に対応したトナー像に顕像化する。また、図示されないクリーニングユニットは、現像および画像転写後における感光体ドラム１２ａ〜１２ｄの表面に残留したトナーを除去し回収する。
【００２３】
図２は、トナーカートリッジが装着された現像装置の外観を簡易に示す斜視図である。なお、図では現像装置１３ａおよびトナーカートリッジ２３ａを例示しているが、その他の現像装置１３ｂ〜１３ｄおよびトナーカートリッジ２３ｂ〜２３ｄと同じ構造であるのでその説明は省略する。
【００２４】
この現像装置１３ａは、感光体ドラム１２ａに現像剤を付与する現像剤付与手段として機能する現像ローラ１３１と、現像剤を撹拌する撹拌手段として機能する撹拌部材１３２と、現像剤を搬送する搬送ローラ１３３とを備えており、これらは図示されない駆動装置より回転駆動される。図２に示されるように、現像装置１３ａには、その上部にトナーカートリッジ２３ａが装着されており、トナーカートリッジ２３ａ内の現像剤は、図示されない供給部材により供給口１３４から現像装置１３ａ内へ落下供給される。供給された現像剤は、搬送ローラ１３３により撹拌部材１３２へ搬送され、撹拌部材１３２により撹拌され、現像ローラ１３１に与えられる。現像ローラ１３１は、感光体ドラム１２ａの表面にトナー層を形成する。なお、その層厚は図示されないブレードにより規制される。ここで、上記撹拌部材１３２には図示されない送風装置から空気が流されており、この空気の流れにより冷却が行われる。この撹拌部材１３２の詳細な構造については後述する。
【００２５】
中間転写ベルト１１は、駆動ローラと従動ローラとの間に張架されて図１に示されるようなループ状の移動経路を形成している。中間転写ベルト１１の外周面は、感光体ドラム１２ｄ、感光体ドラム１２ｃ、感光体ドラム１２ｂ、および感光体ドラム１２ａに対向しており、中間転写ベルト１１はこれらの順番で各感光体ドラム１２ａ〜１２ｄに対向するよう回転する。この中間転写ベルト１１を挟んで各感光体ドラム１２ａ〜１２ｄに対向する位置には、図示されない一次転写ローラが配置されている。この一次転写ローラには、感光体ドラム１２ａ〜１２ｄの表面に担持されたトナー像を中間転写ベルト１１上に転写するために、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧である一次転写バイアスが印加される。これによって、感光体ドラム１２ａ〜１２ｄに形成された各色相に対応するトナー像は中間転写ベルト１１の外周面に順次重ねられるように転写され、中間転写ベルト１１の外周面にフルカラーのトナー像が形成される。
【００２６】
このように中間転写ベルト１１の外周面に転写されたトナー像は、中間転写ベルト１１の回転によって、二次転写ローラ１４と対向する位置に搬送される。二次転写ローラ１４は、画像形成時において、内周面が駆動ローラの周面に接触する中間転写ベルト１１の外周面に所定のニップ圧で圧接されている。
【００２７】
用紙Ｐａを収納する給紙カセットから用紙Ｐａを一枚ずつ引き出す用紙さばきローラ１６により給紙される用紙は、二次転写ローラ１４と中間転写ベルト１１との間を通過する際に、トナーの帯電極性とは逆極性の高電圧を二次転写ローラ１４によって印加される。これにより、中間転写ベルト１１の外周面から用紙の表面にトナー像が転写される。なお、中間転写ベルト１１に付着したトナーのうち用紙上に転写されることなく中間転写ベルト１１上に残存したトナーは、混色を防止するため、従動ローラに摺接するよう設けられるクリーニングユニットによって回収される。
【００２８】
トナー像が転写された用紙は、定着ユニット２１に導かれ、定着ユニット２１を構成する加熱ローラと加圧ローラとの間を通過して加熱および加圧を受ける。この定着ユニット２１の動作によって、トナー像は、用紙の表面に堅牢に定着する。トナー像が定着した用紙Ｐｂは、排紙ローラによって排紙トレイ１７または排紙トレイ１８上に排出される。
【００２９】
なお、以上のような画像形成動作は、図示されない電動モータやギヤなどを含む複数の駆動部と、これらの駆動部を制御する制御部とにより行われ、上記制御部の機能は、図示されないセンサや操作入力部などの情報を受け付けるマイクロコンピュータにより実現される。次に、撹拌部材１３２の詳細な構造について、図３を参照して説明する。
【００３０】
＜２．  撹拌部材の構造＞
図３は、撹拌部材１３２を軸方向に切断したときの簡略な断面図である。図３に示すように、撹拌部材１３２は、スクリュー状の形状を有する撹拌翼１３２１と、中空のシャフト１３２２とからなる。このシャフト１３２２は、図示されない回転駆動装置および送風装置に接続されており、現像装置１３ａのケーシング材に取り付けられた軸受け１３５に回転自在に支持されている。送風装置から与えられる空気は図中のＡ点からシャフト１３２２内に送り込まれ、図中のＢ点へ排出される。また、撹拌翼１３２１およびシャフト１３２２は、アルミニウムや銅（またはこれらの合金）などの熱伝導性に優れた金属からなる。そのため、前述した摩擦熱などにより撹拌される現像剤に加わる熱は、撹拌翼１３２１およびシャフト１３２２を伝わり、さらにシャフト１３２２の内部を流れる空気に伝わることにより、撹拌部材１３２の外部へ排出される。
【００３１】
撹拌翼１３２１およびシャフト１３２２は、一体的に製作されてもよいが、ここでは別個に製作されるものとする。一体成形するよりも容易かつ低コストで製作することができるからである。そして、これら撹拌翼１３２１とシャフト１３２２は、その接合面の一部または全部には、周知の熱伝導性接着剤、例えばアルミナの微粒子が含有されている１液エポキシ系接着剤や、ザイニクス社製接着剤「ＭＥ７６６５−ＤＡ−３」、信越シリコン社製接着剤「ＫＥ３４９３」などが塗布されることにより接合されている。この熱伝導性接着剤により、撹拌翼１３２１に加わる熱がシャフト１３２２へ速やかに伝わるので、一般的な接着剤が使用される場合よりも撹拌部材１３２の冷却能力を高めることができる。
【００３２】
また、撹拌翼１３２１の現像剤と接する表面には、耐摩耗処理が施されている。なお、シャフト１３２２は撹拌翼１３２１の場合ほど現像剤との摩擦による影響を受けないが、その現像剤と接する表面にも同様に耐摩耗処理が施されることが好ましい。この耐摩耗処理が施されることにより、金属である撹拌翼１３２１（およびシャフト１３２２）からの摩耗による金属粉の発生が低減または抑止される。
【００３３】
この耐摩耗処理の典型的な例は、撹拌翼１３２１（およびシャフト１３２２）がアルミニウム製または周知のアルミニウム合金製である場合には、硬質アルマイト処理またはフッ素含浸アルマイト処理である。硬質アルマイト処理とは、アルミニウムに対して低温の電解浴を行うことにより硬度の高い陽極酸化被膜を形成する処理である。また、フッ素含浸アルマイト処理とは、アルミニウムに対して電解浴を行うことにより形成される陽極酸化被膜にフッ素樹脂を含浸させる処理である。これら硬質アルマイト処理またはフッ素含浸アルマイト処理は広く行われているので、低いコストで耐摩耗処理が施された撹拌翼１３２１（およびシャフト１３２２）を製造することができる。その他、この耐摩耗処理として、例えば電気めっきや無電解めっき、窒化、溶射、イオンプレーティング、ＣＶＤ、イオン注入など種々の周知の表面硬化処理などを使用してもよい。
【００３４】
＜３．  効果＞
以上のように、本画像形成装置の現像装置１３ａは、熱伝導率が高い金属からなりその表面に耐摩耗処理が施された撹拌翼１３２１（およびシャフト１３２２）を含む。この構成により、高い冷却能力を保ちつつ、撹拌翼１３２１（およびシャフト１３２２）から生じる金属粉の発生を低減または抑止することができる。したがって、本画像形成装置により形成されるべき像の画質悪化を低減または抑止することができ、特に２成分現像剤が使用される場合に黒点や白点の発生を低減または抑止することができる。
【００３５】
＜４．  変形例＞
本実施形態における撹拌翼１３２１およびシャフト１３２２は、アルミニウムまたは銅などの熱伝導性に優れた金属からなるが、一般的に金属は他の物質に比べて熱伝導性に優れているので、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、または銅合金以外の金属であってもよい。
【００３６】
本実施形態における現像装置１３ａは、シャフト１３２２の内部に空気を流すことにより現像剤を冷却するが、空気に代えて、熱を受け取ることにより冷却が可能な気体や液体である冷媒（例えば水など）が流されてもよい。
【００３７】
本実施形態における撹拌翼１３２１はスクリュー状の形状であるが、回転することにより現像剤を撹拌することができる形状であればよい。また、この撹拌翼１３２１は、例えば中空である場合など、シャフト１３２２の内部を流れる空気を受け取ることができる空間を内部に有していてもよい。さらに、この撹拌翼１３２１に代えて、必ずしも回転しない現像剤を撹拌する手段、例えば直線的または曲線的な軌跡を反復的に描く撹拌手段などであってもよい。
【００３８】
本実施形態の画像形成装置は、複数の現像装置１３ｂ〜１３ｄおよび複数のトナーカートリッジ２３ｂ〜２３ｄを備えており多色の画像を形成可能な構成であるが、これらの個数に限定はなく、例えばこれらを１つずつ備えており単色の画像のみが形成可能な構成であってもよい。また、画像形成装置の画像形成プロセスに関連する各構成要素の構造にも特に限定はなく、例えば中間転写ベルト１１や二次転写ローラ１４に代えて一般的な転写ローラが１つ設けられる構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の構造を簡単に示す側面図である。
【図２】上記実施形態におけるトナーカートリッジが装着された現像装置の外観を簡易に示す斜視図である。
【図３】上記実施形態における撹拌部材を軸方向に切断したときの簡略な断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１１    …中間転写ベルト
１２ａ〜１２ｄ  …感光体ドラム
１３ａ〜１３ｄ  …現像装置
１４    …二次転写ローラ
１５    …ポリゴンミラー
１８    …排紙トレイ
２０    …露光ユニット
２１    …定着ユニット
２３ａ〜２３ｄ  …トナーカートリッジ
１３１  …現像ローラ
１３２  …撹拌部材
１３３  …搬送ローラ
１３４  …供給口
１３５  …軸受け
１３２１…撹拌翼
１３２２…シャフト
Ｐａ，Ｐｂ  …用紙
【図１】
2006337621.tif 000003
【図２】
2006337621.tif 000004
【図３】
2006337621.tif 000005