(57)【要約】【課題】熱源となる層規制部材に温度センサーを設け、現像剤に加えられる熱を抑制することで現像剤の劣化が促進することを防止することで画像品質を維持する現像装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】、層規制部材（１０４）に少なくとも一つ以上の温度センサー（１１０）を備え、温度センサー（１１０）の情報を基に画像形成装置の稼動状態を制御し層規制部材（１０４）の温度上昇を抑制し、さらに、温度センサー（１１０）が層規制部材（１０４）と現像ローラ（１０３）の当接している位置より１０ｍｍ以内で且つ層規制部材（１０４）の当接位置の裏側に取り付けられている現像装置（４）である。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像担持体に近接または接触して回転可能に設けられた現像剤担持体と、
該現像剤担持体上に粉体である現像剤を供給するために回転可能に設けられた現像剤供給部材を含む現像剤供給室と、
該現像剤供給室の上方に配置され現像剤を収容する現像剤収容室と、
該現像剤担持体に接触して該現像剤担持体上の現像剤を薄層化する層規制部材とを有し、該現像剤担持体に所定の電圧を印加して該潜像担持体上の静電潜像を現像する現像装置において、
該層規制部材に少なくとも一つ以上の温度センサーを備え、該温度センサーの情報を基に画像形成装置の稼動状態を制御し該層規制部材の温度上昇を抑制する
ことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１に記載された現像装置において、
該温度センサーが該層規制部材と該現像ローラの当接している位置より１０ｍｍ以内で且つ該層規制部材の該当接位置の裏側に取り付けられている
ことを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１から２のいずれかに記載された現像装置において、
該温度センサーが該層規制部材の現像剤が収容されている側面に取り付けられている
ことを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載された現像装置において、
該温度センサーの情報を基に画像形成装置を休止または動作速度を遅くするなどの稼動状態を制御することにより該層規制部材の温度を該現像剤のガラス転移点Ｔｇより−１０℃以下に制限する
ことを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項１から３のいずれかに記載された現像装置において、
該層規制部材と該温度センサーの間に高伝熱性素材が挿入している
ことを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項１から３のいずれかに記載された現像装置において、
該層規制部材の表面に該層規制部材と別材質の合金を接合することで該層規制部材に直接温度センサーを形成した
ことを特徴とする現像装置。
【請求項７】
請求項１ないし７のいずれかに記載の現像装置を用いる
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、複写機、ファクシミリ、プリンタやこれら複合機などの画像形成装置に採用される画像形成方法、プロセスカートリッジ及び現像装置に関する。本発明は特に、像担持体に一成分現像剤を供給して像担持体上の静電潜像を現像する現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラー画像形成装置の代表的方法として、複数のプロセスカートリッジユニットに色が異なる現像剤像を形成し、それらを順次中間転写体上に重ねながら転写させ、しかる後に転写紙に一括して転写させるタンデム方式がある。プロセスカートリッジユニットは、静電潜像が形成される感光体ドラムと、感光体表面を帯電させる帯電ローラと、静電潜像パターンに従って粉体である現像剤を感光体表面に現像して現像剤像を形成する現像装置と、転写後に感光体ドラム上に残った現像剤を清掃するクリーニング装置から成る。現像装置は、感光体ドラムに接触対向して配置され現像剤を感光体ドラム上に現像する現像ローラと現像ローラに当接して設けられた供給ローラおよび層規制部材と、現像剤を収容する現像剤収容室から成る。中間転写体はベルトで構成され、各色のプロセスカートリッジユニットは中間転写ベルトに対向させて並べて配置される。
そのためタンデム方式を採用した場合、装置全体の大きさがプロセスカートリッジユニットの並ぶ方向に大きくなってしまうという欠点があった。これを解決する為に、現像装置の現像剤収容部を現像ローラや層規制部材の上方向に配置させることによって、各プロセスカートリッジユニットとの間隔を狭くし、装置の小型化を図るという方策がある。
【０００３】
上記の従来現像装置では、現像装置の現像ローラや供給ローラなどの機能部材を小径化し、また、印刷速度を向上させるためにプロセス速度を早くしているため、現像ローラと規制ブレードとの間で生じる摩擦熱が多くなり現像剤の劣化を促進している。その結果、ベタ追従不良や規制ブレードへのトナー固着による白スジの発生など画像品質の著しい低下を招いている。また、オイルレス定着や低温定着を実現するためにワックスを添加された現像剤が用いられることが多く、そのような現像剤は比較的ガラス転移点Ｔｇが低く設計されており、現像剤周囲の温度上昇により現像剤の劣化を促進しやすくなり、前述の問題を助長している。
このような問題を解決するために、特許文献１に記されるように、現像剤収容部に温湿度センサーを配置して該温湿度センサーの測定結果に基づいて冷却ファンの動作を制御することで現像剤への過熱を防止するという方法が用いられる。ところが現像ローラと層規制部材が常時摩擦している熱源部分から離れた場所で温度を測定しているため、現像剤の温度が上昇するまでに遅延時間が発生する。温度測定の遅延時間が発生するため測定される温度に誤差が生じる可能性が考えられ、温度制御のための冷却ファンの必要以上の動作による過冷却や冷却ファンの動作が遅れることによる冷却不足により現像剤の劣化を促進させ長期に渡り安定した現像特性を得ることが難しいという問題が生じる。また、特許文献２に温度制御のために加熱装置および冷却装置を現像ローラまたは供給ローラの内部に配置する方法が記載されているが、この方法では、加熱装置および冷却装置を配置するために現像器の煩雑さが増したり、コストが高くなるなどの問題がある。さらに温度を制御のために加熱装置および冷却装置を常に稼動させるためにエネルギー消費が多くなるなどの問題が生じる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１０２２１２
【特許文献２】特開２００１−１７５０６２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、現像装置においての熱源となる該層規制部材に温度センサーを設け、現像剤に加えられる熱を抑制することで現像剤の劣化が促進することを防止することで画像品質を維持する現像装置及び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】
【０００６】
上記課題を解決する手段である本発明の特徴を以下に挙げる。
本発明の現像装置は、潜像担持体に近接または接触して回転可能に設けられた現像剤担持体と、該現像剤担持体上に粉体である現像剤を供給するために回転可能に設けられた現像剤供給部材を含む現像剤供給室と、該現像剤供給室の上方に配置され現像剤を収容する現像剤収容室と、該現像剤担持体に接触して該現像剤担持体上の現像剤を薄層化する層規制部材とを有し、該現像剤担持体に所定の電圧を印加して該潜像担持体上の静電潜像を現像する現像装置において、該層規制部材に少なくとも一つ以上の温度センサーを備え、該温度センサーの情報を基に画像形成装置の稼動状態を制御し該層規制部材の温度上昇を抑制することを特徴とする。
本発明の現像装置は、該温度センサーが該層規制部材と該現像ローラの当接している位置より１０ｍｍ以内で且つ該層規制部材の該当接位置の裏側に取り付けられていることを特徴とする。
本発明の現像装置は、該温度センサーが該層規制部材の現像剤が収容されている側面に取り付けられていることを特徴とする。
本発明の現像装置は、該温度センサーの情報を基に画像形成装置を休止または動作速度を遅くするなどの稼動状態を制御することにより該層規制部材の温度を該現像剤のガラス転移点Ｔｇより−１０℃以下に制限することを特徴とする。
本発明の現像装置は、該層規制部材と該温度センサーの間に高伝熱性素材が挿入していることを特徴とする。
本発明の現像装置は、該層規制部材の表面に該層規制部材と別材質の合金を接合することで該層規制部材に直接温度センサーを形成したことを特徴とする。
本発明の画像形成装置は、上述のいずれかに記載の現像装置を用いる。
【発明の効果】
【０００７】
以上説明したように、本発明の現像装置では、層規制部材の温度を計測し現像剤の劣化が促進される温度に達する前に画像形成装置の動作を停止または動作速度を低下させるまたは該層規制部材の冷却装置を作動させるなどで現像剤に加わる熱を制限することで現像剤の劣化を防止することが可能となる。そうすることで、現像剤の寿命を延ばし、現像器を寿命末期に至るまで安定な現像特性が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。
【０００９】
図１は、本発明の実施形態に係る現像装置とプロセスカートリッジユニットを備える画像形成装置の断面図である。
各プロセスカートリッジユニット（１）は、感光体ドラム（２）、帯電部材（３）、現像手段（４）、およびクリーニング装置（５）を一体に結合した構成になっている。各プロセスカートリッジユニット（１）は各々のストッパーを解除することにより交換できる構成になっている。
感光体ドラム（２）は、矢印方向に回転している。帯電部材（３）は、感光体ドラム（２）の表面に圧接されており、感光体ドラム（２）の回転により従動回転している。
帯電部材（３）には図示しない高圧電源により所定のバイアスが印加され、感光体ドラム（２）の表面を帯電している。本実施例においては、帯電部材（３）にローラ状の部材を接触させて帯電させる接触帯電方式を用いているが、帯電部材と感光体ドラムが非接触の状態で帯電させる非接触帯電方式を用いても良い。
露光装置（６）は感光体ドラム（２）に対して画像情報に基づいて露光し、該感光体ドラム（３）の表面に静電潜像を形成する。本実施例においては露光装置（６）にレーザーダイオードを用いたレーザービームスキャナ方式を用いているがLEDアレイなどを用いる構成でも良い。
現像手段である現像装置（４）は一成分接触現像であり、感光体ドラム（２）上の静電潜像をトナー像として顕像化する。現像装置（４）には図示しない高圧電源から所定の現像バイアスが供給される。
感光体クリーニング装置（５）は感光体ドラム（２）表面の転写残トナーのクリーニングを行なう。
【００１０】
イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色ごとのプロセスカートリッジユニット（１）が中間転写ベルト（７）の移動方向に並列に４個配設され、順に該中間転写ベルト（７）上に可視像を形成する。
一次転写ローラ（８）と該感光体ドラム（２）の間では図示しない高圧電源により一次転写バイアスが印加され、感光体ドラム（２）表面の現像剤（１３）の画像を該中間転写ベルト（７）の表面に転写する。該中間転写ベルト（７）は、図示しない駆動モータによって図中の矢印方向に回転駆動されるようになっており、各色の可視像を表面に順次重ねて転写することでフルカラー画像を形成する。
形成されたフルカラー画像は、二次転写ローラ（９）と該中間転写ベルトとの間に所定の電圧を印加することにより転写材である用紙（１０）に転写され、定着装置（１２）にて用紙（１０）の上に転写された現像剤（１３）の画像が熱と圧力により定着され出力される。二次転写ローラ（９）で転写されずに中間転写ベルト（７）上に残留した現像剤（１３）は転写ベルトクリーニング装置（１１）に回収される。
【００１１】
図２は、本発明の実施形態に係る現像装置とプロセスカートリッジの断面図である。
現像装置（４）は、現像剤（１３）を収容する現像剤収容室（１０１）と、該現像剤収容室（１０１）の下方に設けられた現像剤供給室（１０２）から構成されている。現像剤供給室（１０２）の下部には、現像ローラ（１０３）と、現像ローラ（１０３）に当接して設けられた層規制部材（１０４）および供給ローラ（１０５）が設けられる。現像ローラ（１０３）は感光体ドラム（２）に接触して配置され、図示しない高圧電源から所定の現像バイアスが印加される。
現像剤収容室（１０１）内には現像剤搬送部材（１０６）が設けられている。供給ローラ（１０５）の表面には空孔（セル）を有した構造の発泡材料が被覆されており、現像剤供給室（１０２）内に運ばれてきた現像剤（１３）を効率よく付着させて取り込むと共に、現像ローラ（１０３）との当接部での圧力集中による現像剤劣化を防止している。発泡材料は１０３〜１０１４Ωの電気抵抗値に設定される。
供給ローラ（１０５）には、現像ローラの電位に対して現像剤（１３）の帯電極性と同極性にオフセット電圧を供給バイアスとして印加される。この供給バイアスは、現像ローラ（１０３）との当接部で予備帯電された現像剤（１３）を現像ローラ（１０３）に押し付ける方向に作用する。ただし、供給ローラに印加する電圧の極性はこれに限ったものではなく、現像剤（１３）の種類によっては現像ローラと同電位もしくは極性を反転させてもよい。供給ローラ（１０５）は反時計回りの方向に回転し、表面に付着させた現像剤（１３）を現像ローラ（１０３）の表面に塗布供給する。
【００１２】
現像ローラ（１０３）には、弾性ゴム層を被覆したローラが用いられ、さらに表面には現像剤（１３）と逆の極性に帯電し易い材料からなる表面コート層が設けられる。弾性ゴム層は、感光体ドラム（２）との接触状態を均一に保つ為に、ＪＩＳ−Ａで６０度以下の硬度に設定され、さらに現像バイアスを作用させるために１０３〜１０１４Ωの電気抵抗値に設定される。
表面粗さＲａで０.２〜２.０μｍに設定され、必要量の現像剤（１３）が表面に保持される。
現像ローラ（１０３）は反時計回りの方向に回転し、表面に保持した現像剤（１３）を層規制部材（１０４）および感光体ドラム（２）との対向位置へと搬送する。
層規制部材（１０４）は、ＳＵＳ３０４ＣＳＰやＳＵＳ３０１ＣＳＰまたはリン青銅等の金属板バネ材料を用い、自由端側を現像ローラ（１０３）表面に１０〜１００Ｎ／ｍの押圧力で当接させたもので、その押圧力下を通過した現像剤（１３）を薄層化すると共に摩擦帯電によって電荷を付与する。
さらに、層規制部材（１０４）には、摩擦帯電を補助する為に、現像ローラに印加した電位に対して現像剤（１３）の帯電極性と同極性にオフセットさせた電圧を規制バイアスとして印加される。
【００１３】
感光体ドラム（２）は時計回りの方向に回転しており、従って現像ローラ（１０３）表面は感光体ドラム（２）との対向位置において感光体ドラム（２）の進行方向と同方向に移動する。該現像ローラ（１０３）上の薄層化された現像剤（１３）は、現像ローラ（１０３）の回転によって感光体ドラム（２）との対向位置へ搬送され、現像ローラ（１０３）に印加された現像バイアスと感光体ドラム（２）上の静電潜像によって形成される潜像電界に応じて、感光体ドラム（２）表面に移動し現像される。
感光体ドラム（２）上に現像されずに現像ローラ（１０３）上に残された現像剤（１３）が再び現像剤（１３）供給室（１０２）内へと戻る部分には、封止シール（１０９）が現像ローラ（１０３）に当接して設けられ、現像剤（１３）が現像装置外部に漏れ出ないように封止される。
層規制部材（１０４）には温度センサー（１１０）が取り付けられており層規制部材（１０４）の温度を常に測定する。画像形成制御装置（１７）は該温度センサー（１１０）の温度情報を基に層規制部材（１０４）の温度が規定された上限温度を超えないように画像形成装置の稼動・休止・低速稼動などの各動作を制御する。画像を形成する際、層規制部材（１０４）と現像ローラ（１０３）との摩擦により生じる熱が現像剤（１３）に加えられガラス転移点付近に達すると該現像剤（１３）の表面に添加してある帯電制御剤などの外添剤が現像剤（１３）から剥がれまたは現像剤（１３）に埋没することを促進し現像剤劣化が発生する。現像剤（１３）の劣化促進を防止するためには、層規制部材（１０４）の温度上昇を抑制する必要がある。そのため、層規制部材（１０４）の温度を計測し現像剤（１３）の劣化が促進される温度に達する前に画像形成装置の動作を停止または動作速度を低下させるまたは層規制部材（１０４）の冷却装置を作動させるなどで現像剤（１３）に加わる熱を制限することで現像剤（１３）の劣化を防止することが可能となる。そうすることで、現像剤（１３）の寿命を延ばし、寿命末期に至るまで安定な現像特性が得られる現像装置（４）を提供できる。
【００１４】
図３は、本発明の実施形態に係る現像装置の温度センサーの取り付け位置について示した図である。該温度センサー（１１０）は、層規制部材（１０４）と該現像ローラ（１０３）の摩擦により生じる熱を測定するため該現像ローラ（１０３）と層規制部材（１０４）の周辺温度を測定する必要がある。そのため、該現像ローラ（１０３）と層規制部材（１０４）との当接位置から該温度センサー（１１０）の距離ｄが１０ｍｍ以下になるように該温度センサー（１１０）が取り付けている。そうすることにより層規制部材（１０４）と該現像ローラ（１０３）の摩擦熱による温度変化に対する応答性が向上し温度制御の精度を上げることが可能となる。温度センサー（１１０）を層規制部材（１１０）と現像ローラ（１０３）の当接している位置より１０ｍｍ以内に取り付けることにより層規制部材（１０４）の温度変化を正確に且つリアルタイムに測定することが可能となり層規制部材（１０４）の温度制御の精度を向上させることが可能となり現像剤（１３）に与える負荷を低減させ、寿命末期に至るまで安定な現像特性が得られる現像装置（４）を提供できる。
【００１５】
図４は、本発明の実施形態に係る現像装置の該温度センサーの取り付け位置について示した図である。該温度センサー（１１０）は、外気と接触していると被測定物である層規制部材（１０４）の温度を測定する際に外気の温度の影響を受けて測定誤差が生じる。そのため、該温度センサー（１１０）を層規制部材（１０４）に取り付ける際に層規制部材（１０４）が該現像ローラ（１０３）と当接し且つ外気と接していない裏側の現像剤（１３）と常に接している面に取り付けている。そうすることにより温度測定に際し外気の影響を受けず測定誤差を少なくすることが可能となる。温度センサー（１１０）を層規制部材（１０４）の現像剤（１３）が収容されている側面に取り付ることにより、現像装置（４）周囲の大気温度に影響されることなく層規制部材（１０４）の温度変化を正確に且つリアルタイムに測定することが可能となり層規制部材（１０４）の温度制御の精度を向上させることが可能となり、現像剤（１３）に与える負荷を低減させ、寿命末期に至るまで安定な現像特性が得られる現像装置（４）を提供できる。
【００１６】
図５は、本発明の実施形態に係る層規制部材の温度制御の概念を示した図である。図中の実線は、画像形成を行っている際の層規制部材（１０４）の温度推移の一例を示している。一点破線は、現像剤（１３）のガラス転移点Ｔｇよりマイナス１０℃に設定した制御目標を示している。画像形成を行うと図中の実線に示すように該現像ローラ（１０３）と層規制部材（１０４）の摩擦により層規制部材（１０４）の温度が徐々に上昇する。実線では制御目標である一点破線を超える手前で画像形成動作を休止し層規制部材（１０４）の冷却を行っているため現像剤劣化が促進する温度を超えていない。一方、破線は、画像形成の際に温度制御を行わなかったときの想定曲線であり、制御目標の線である一点破線を超えている。このように制御目標温度を越えた場合には現像剤（１３）の表面に添加されている帯電制御などに用いる外添剤の埋没または離脱が促進されトナー劣化が生じる。層規制部材（１０４）の温度を現像剤（１３）のガラス転移点Ｔｇより−１０℃以下に維持することで現像剤（１３）の表面に添加してある帯電制御剤などの外添剤が現像剤（１３）から剥がれまたは現像剤（１３）に埋没することを促進して現像剤（１３）が劣化することを防止し、寿命末期に至るまで安定な現像特性が得られる現像装置（４）を提供できる。
【００１７】
図６は、本発明の実施形態に係る現像装置の該温度センサーの取り付け位置について示した図である。層規制部材（１０４）の温度変化をリアルタイムで測定するために層規制部材（１０４）で生じる熱を効率的に該温度センサー（１１０）に伝達する必要がある。そこで、該温度センサー（１１０）を取り付ける際に層規制部材（１０４）との間に高伝熱性素材（１１１）を挿入し、その上で該温度センサー（１１０）を樹脂などのモールド剤（１１２）などでコーティングしている。高伝熱性素材としては、熱伝導率が高く柔軟性があり該温度センサー（１１０）と層規制部材（１０４）との密着性が良いものが望ましい。また、コーティングに用いる樹脂は、粘着テープなどで代用することも可能であるが、断熱性のあるものが望ましい。層規制部材（１０４）と温度センサー（１１０）の間に高伝熱性素材を挿入することにより層規制部材（１０４）の温度変化を正確に且つリアルタイムに測定することが可能となり層規制部材（１０４）の温度制御の精度を向上させることが可能となり現像剤（１３）に与える負荷を低減させ、寿命末期に至るまで安定な現像特性が得られる現像装置（４）を提供できる。
【００１８】
図７は、本発明の実施形態に係る現像装置の該温度センサーの形成方法について示した図である。本実施例は、該温度センサー（１１０）を層規制部材（１０４）に取り付けるのではなく、層規制部材（１０４）に層規制部材（１０４）とは別材質の金属を接合しゼーベック効果による熱起電力を用いる熱電対を形成するものである。一例として層規制部材（１０４）を銅、合金（１１３）の材質を銅およびニッケルの合金とすることでＴ型熱電対を形成することが可能である。また、この組み合わせは、銅と銅およびニッケルの合金の組み合わせに限らず当該金属間でゼーベック効果による熱起電力が発生する材料の組み合わせであればこの限りではない。このように直接該温度センサー（１１０）を層規制部材（１０４）に形成することで該温度センサー（１１０）を取り付けるための煩雑性を解消し、また、層規制部材（１０４）の温度を直接測定することが可能となるため温度変化に対する応答性が速くなり温度制御をより的確に行うことが可能となる。層規制部材（１０４）の表面に直接温度センサー（１１０）を形成することにより層規制部材（１０４）の温度変化を正確に且つリアルタイムに測定することが可能となり層規制部材（１０４）の温度制御の精度を向上させることが可能となり現像剤（１３）に与える負荷を低減させ、寿命末期に至るまで安定な現像特性が得られる現像装置（４）を提供できる。
なお、この現像装置（４）を備える画像形成装置も同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係る現像装置とプロセスカートリッジユニットを備える画像形成装置の断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る現像装置とプロセスカートリッジの断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る現像装置の温度センサーの取り付け位置について示した図である。
【図４】本発明の実施形態に係る現像装置の該温度センサーの取り付け位置について示した図である。
【図５】本発明の実施形態に係る層規制部材の温度制御の概念を示した図である。
【図６】本発明の実施形態に係る現像装置の該温度センサーの取り付け位置について示した図である。
【図７】本発明の実施形態に係る現像装置の該温度センサーの形成方法について示した図である。
【符号の説明】
【００２０】
１  プロセスカートリッジユニット
２  感光体ドラム
３  帯電部材
４  現像装置
５  クリーニング装置
６  露光装置
１３  現像装置
１０１  現像剤収容室
１０２  現像剤供給室
１０３  現像ローラ
１０４  層規制部材
１０５  供給ローラ
１０６  現像剤搬送部材
１１０  温度センサ
【図１】
2008203600.tif 000003
【図２】
2008203600.tif 000004
【図３】
2008203600.tif 000005
【図４】
2008203600.tif 000006
【図５】
2008203600.tif 000007
【図６】
2008203600.tif 000008
【図７】
2008203600.tif 000009