(57)【要約】【課題】トナーとキャリアを含む現像剤を循環搬送する場合においても、現像剤の温度を低く維持すること。【解決手段】トナーとキャリアを含む現像剤を収容する現像容器と、現像剤を担持する現像剤担持体と現像剤を撹拌搬送する回転可能な第一撹拌部材と、を備えた、前記現像容器に形成される現像室と、前記現像室との間で現像剤を循環させる経路が略水平に構成され現像剤を撹拌搬送する回転可能な第二撹拌部材を備えた、前記現像容器に形成される撹拌室と、少なくともなーを含む現像剤を補給するため、前記現像容器に形成される現像剤補給口と、冷却風の吸気口及び排気口を設け、前記第一撹拌部材及び前記第二撹拌部材の軸方向に延設され、前記現像容器に当接配置される風路と、を有する現像装置において、前記吸気口と、前記現像剤補給口とが、前記現像剤担持体の軸方向において、それぞれ反対側に配置されていることを特徴とする。【選択図】図５
2013054086.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアを含む現像剤を収容する現像容器と、
現像剤を担持する現像剤担持体と現像剤を撹拌搬送する回転可能な第一撹拌部材と、を備えた、前記現像容器に形成される現像室と、
前記現像室との間で現像剤を循環させる経路が略水平に構成され現像剤を撹拌搬送する回転可能な第二撹拌部材を備えた、前記現像容器に形成される撹拌室と、
少なくともトナーを含む現像剤を補給するため、前記現像容器に形成される現像剤補給口と、
冷却風の吸気口及び排気口を設け、前記第一撹拌部材及び前記第二撹拌部材の軸方向に延設され、前記現像容器に当接配置される風路と、
を有する現像装置において、
前記吸気口と、前記現像剤補給口とが、前記現像剤担持体の軸方向において、それぞれ反対側に配置されていることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記撹拌室には、余剰の現像剤を排出するための現像剤排出口が形成され、
前記吸気口と前記現像剤排出口とが、前記現像剤担持体の軸方向において、それぞれ反対側に配置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】
前記風路にヒートシンクを配設することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
像担持体と、
前記像担持体に現像剤を供給する請求項１乃至請求項３のいずれか１項の現像装置とを有す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、レーザービームプリンタや複写機等の電子写真画像形成装置等に使用される現像装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現像装置においては、撹拌等によって現像剤の温度が上昇すると該現像剤の帯電性が劣化し、画像濃度が低下する等の画像不良が発生する。特に、現像剤がその融点以上に昇温すると、現像剤が溶融して現像ローラや現像ブレードに融着し、現像ローラ上の現像剤コート量が不均一となって濃度ムラや画像スジ等の画像不良が発生するとともに、現像ローラ等の回転負荷が増大するという問題が発生する。
【０００３】
そこで、従来から現像装置の近傍に冷却風の流れを形成し、この冷却風によって現像装置全体を冷却する方法が採用されている（特許文献１）。
【０００４】
また、従来の電子写真方式の画像形成装置、その中でも特に有彩色の画像形成を行う多色画像形成装置において、非磁性トナーと磁性キャリアを混合して現像剤として使用する二成分現像方式が広く利用されている。二成分現像方式は現在提案されている他の現像方式と比較して、画質の安定性、装置の耐久性などの長所を備えている一方、長期の耐久による現像剤の劣化、特にキャリアの劣化が不可避であった。このため、多色画像形成装置の長期使用に伴い現像剤交換という作業が必要となり、そのため、サービスコストやランニングコストの増大をもたらしていた。
【０００５】
このような問題を解決する方法が従来より提案されている。例えば、現像装置に付属させて、回動型現像体に交換可能な現像剤補給カートリッジを装填し、トナーとキャリアを含む現像剤の補給と現像剤の排出を行う方法がある（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１２９５６２
【特許文献２】特開平６−３０８８２９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
トナーとキャリアを含む現像剤を現像装置の現像容器内で循環させると、現像剤が摩擦等により自己昇温する。このため、従来の冷却方法では、冷却性能が不足するという問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、トナーとキャリアを含む現像剤を循環搬送する場合においても、現像剤の温度を低く維持することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明の代表的な特徴は、トナーとキャリアを含む現像剤を収容する現像容器と、現像剤を担持する現像剤担持体と現像剤を撹拌搬送する回転可能な第一撹拌部材と、を備えた、前記現像容器に形成される現像室と、前記現像室との間で現像剤を循環させる経路が略水平に構成され現像剤を撹拌搬送する回転可能な第二撹拌部材を備えた、前記現像容器に形成される撹拌室と、少なくともトナーを含む現像剤を補給するため、前記現像容器に形成される現像剤補給口と、冷却風の吸気口及び排気口を設け、前記第一撹拌部材及び前記第二撹拌部材の軸方向に延設され、前記現像容器に当接配置される風路と、を有する現像装置において、前記吸気口と、前記現像剤補給口とが、前記現像剤担持体の軸方向において、それぞれ反対側に配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
上記構成により、トナーとキャリアを含む現像剤を循環搬送する場合においても、現像剤の温度を低く維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】画像形成装置の説明図。
【図２】現像装置の断面図。
【図３】現像装置の水平断面図。
【図４】現像装置の上方右前方からの斜視図。
【図５】現像装置の下方右後方からの斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は画像形成装置の説明図であり、シートの搬送方向に沿った断面図である。本実施形態の画像形成装置は、その一例としてカラー電子写真プリンタとする。本実施形態では、カラー電子写真プリンタを単に「プリンタ」という。
【００１３】
（画像形成装置）
図１に示すプリンタ１には、４つの画像形成ステーションである画像形成部１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）が並設される。各画像ステーションの構成は同一である。このため、以降の説明においては、適宜、図面又は明細書の記載において、ａ〜ｄの添え字を省略して説明する。
【００１４】
また、プリンタ１には、給送ユニット２０、中間転写ユニット３０、定着ユニット４０及び制御ユニット（不図示）から構成される。次に、個々のユニットについて詳しく説明する。
【００１５】
画像形成部１０は、像担持体としての感光体ドラム１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）がその中心で軸支され、回転駆動される。各画像形成部１０には、光学系１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ）により、記録画像信号に応じて変調した光線を、感光体ドラム１１上に露光させる。光線としては、例えば、レーザービームが用いられる。これによって、記録画像信号に応じた静電潜像が感光体ドラム１１上に形成される。
【００１６】
さらに、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックといった４色の現像剤をそれぞれ収納した現像装置１４（１４ａ〜１４ｄ）によって、上記静電潜像を顕像化する。顕像化された可視画像を一次転写領域Ｔ（Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄ）において、中間転写ベルト３１（中間転写体）に転写する。
【００１７】
現像装置１４ａ〜１４ｄに現像剤を与えるため、現像装置１４と連結したトナーカートリッジ１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ）が配設される。図においては、画像形成部１０と独立しているように描かれているが、トナーカートリッジ１６と現像装置１４とは連結されており、不図示の搬送路を通じてトナーカートリッジ１６から現像装置１４へトナーが供給される。
【００１８】
感光体ドラム１１において、画像形成部１０の一次転写領域Ｔよりも下流側には、クリーニング装置１５（１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ）が配設される。クリーニング装置１５によって、転写材に転写されずに感光体ドラム１１上に残されたトナーを掻き落とし、ドラム表面の清掃を行う。
【００１９】
以上に示したプロセスにより、各トナーによる画像形成が順次行われる。
【００２０】
次に、画像形成動作に即して説明を加える。
【００２１】
画像形成動作開始信号が発せられると、まず、記録画像の大きさに適合した転写材Ｐが収納されているカセット２１が選択される。そして、カセット２１に収納される最上面の転写材Ｐに当接するピックアップローラ２２により、カセット２１から転写材Ｐが一枚ずつ送り出される。
【００２２】
給送ローラ対２３によって転写材Ｐが給送ガイド２４の間を案内されてレジストローラ対２５まで搬送される。その時のレジストローラ対２５は停止されており、紙先端はレジストローラ対２５のニップ部Ｎに突き当たる。
【００２３】
その後、画像形成部１０が画像の形成を開始するタイミングに合わせて、レジストローラ対２５は回転を始める。レジストローラ対２５の回転開始時期は、転写材Ｐと、画像形成部１０より中間転写ベルト３１上に一次転写されたトナー画像とが、二次転写領域Ｔｅにおいてちょうど一致するようにそのタイミングが設定されている。
【００２４】
一方、画像形成部１０では、画像形成動作開始信号が発せられると、前述したプロセスにより中間転写ベルト３１の回転方向において一番上流にある感光体ドラム１１（１１ａ）上に形成されたトナー画像が、中間転写ベルト３１に一次転写される。この一次転写される位置を一次転写領域Ｔ（Ｔａ）という。
【００２５】
一次転写されたトナー像は次の一次転写領域Ｔ（Ｔｂ）まで搬送される。そこでは各画像形成部間をトナー像が搬送される時間だけ遅延して画像形成が行われており、前画像の上にレジストを合わせて次のトナー像が転写される事になる。以下も同様の工程が繰り返され、結局４色のトナー像が中間転写ベルト３１上において一次転写される。
【００２６】
その後、転写材Ｐが二次転写領域Ｔｅに進入して中間転写ベルト３１に接触すると、転写材Ｐの通過タイミングに合わせて、二次転写ローラ３６に高電圧を印加させる。そして前述したプロセスにより中間転写ベルト３１上に形成された４色のトナー画像が転写材Ｐの表面に転写される。
【００２７】
その後、転写材Ｐは搬送ガイド４３によって定着ローラ対４１のニップ部まで正確に案内される。そして定着ローラ対４１の熱及びニップの圧力によってトナー画像が転写材Ｐ表面に定着される。その後、排出ローラ４４及び排出ローラ４５により搬送され、転写材Ｐはプリンタ１の機外に排出される。尚、排出搬送ガイド４６を切り替えることで、上方にある排出トレイ４７に転写材Ｐを排出することも可能である。
【００２８】
また単色画像を得る場合は、特定の画像形成部１０（例えば１０ｄ）より中間転写ベルト３１上に単色の可視画像が一次転写され、以下フルカラー画像を形成する場合と同様のプロセスを経て、単色画像を得る。
【００２９】
（現像装置）
次に、現像装置１４について図２乃至図５を用いて説明する。図２は現像装置の断面図である。図３は現像装置の水平断面図である。図４は現像装置の上方右前方からの斜視図である。図５は現像装置の下方右後方からの斜視図である。
【００３０】
図２に示すように、現像装置１４は、内部に現像剤を収容する現像容器１００と、感光体ドラム１１に対向する開口部に現像剤担持体１０１を有する。これにより、現像容器１００に収容された現像剤を、現像剤担持体１０１によって感光体ドラム１１に供給する。
【００３１】
現像容器１００は、その内部が隔壁１０６によって現像室１０３と撹拌室１０５とに隔てられる。現像室１０３と撹拌室１０５とは、互いに略水平に経路が形成される。現像室１０３と撹拌室１０５には１本ずつ、現像剤を搬送するためのスクリューがあり、それらは互いに略水平に配置される。現像室１０３内のスクリューは、現像剤を撹拌搬送する回転可能な現像スクリュー１０２（第一撹拌部材）と、撹拌室１０５内のスクリューを撹拌スクリュー１０４（第二撹拌部材）と呼ぶ。この構成により、現像剤を現像容器１００内で循環させる。
【００３２】
図３に示すように現像容器１００内を隔壁１０６で仕切られた現像室１０３と撹拌室１０５は、現像装置１４の長手方向の奥側にある第一連通部１０８Ａと、現像装置手前側にある第二連通部１０８Ｂとによって連通されている。
【００３３】
現像スクリュー１０２は、現像室１０３内の現像剤を搬送し、現像剤担持体１０１に現像剤を供給・回収する。撹拌スクリュー１０４は、撹拌室１０５内において、図４に示す現像剤補給口１０７から供給される現像剤と、現像室１０３から回収された現像剤とを撹拌しながら搬送する。このような現像スクリュー１０２と撹拌スクリュー１０４の働きにより、現像剤のトナー濃度が均一化され、第一連通部１０８Ａから現像室１０３に現像剤が搬送される。また、現像スクリュー１０２により現像剤担持体１０１に現像剤が供給される。
【００３４】
図４に示すように、現像剤補給口１０７は撹拌スクリュー１０４の上流側に配置される。ここで、現像剤補給口１０７に対して補給される現像剤（補給現像剤）は、トナーとキャリアとを有し、トナーが現像剤に対して５％重量比で含まれる。一方、現像容器１００内の現像剤は、キャリアが現像剤に対して約９２％重量比となっている。尚、現像剤の重量比はこれに限定されるものではない。
【００３５】
現像容器１００内の現像剤量が増加した場合、余剰の現像剤を現像容器１００の外部に少量ずつ排出するため、現像剤排出口１０９が配設される。現像剤排出口１０９は、現像スクリュー１０２の下流側に配置される。現像剤補給口１０７と現像剤排出口１０９とは、図４に示すように、共に現像装置手前側に配置される。
【００３６】
上述の構成によって現像剤自身が現像容器１００内で循環すると、現像剤が自己昇温する。これが現像剤の発熱の主な要因となる。
【００３７】
この発熱を防止するため、図５に示すように、本実施形態では現像容器１００に当接配置され、現像スクリュー１０２及び撹拌スクリュー１０４の軸方向に延設される風路１１０を形成する。そして、矢印で示すように風路１１０に冷却風Ｗを流す。これによって、現像剤の冷却を行う。
【００３８】
具体的には、第一連通部１０８Ａ側に、風路１１０において冷却風Ｗが吸気される吸気口１１２を設ける。吸気口１１２からは、図示しない冷却ファン（送風部材）によって、機外の空気を吸引する。冷却風Ｗの吸気口１１２は、現像剤補給口１０７や現像剤排出口１０９が配設される現像装置手前側とは反対側の現像装置奥側に設けられる。一方、第二連通部１０８Ｂ側に風路１１０の排気口１１３が設けられる。
【００３９】
現像容器１００の冷却風路面には、冷却効果を高めるため、図２に示す、ヒートシンク１１４が備えられる。ヒートシンク１１４は熱伝導率が高くなるほど冷却効果が高くなる。このため、本実施形態では、熱伝導率が高いアルミ材を採用している。
【００４０】
以上のように構成された現像剤の作用効果を詳細に説明する。
【００４１】
前述の通り、現像剤の発熱源は現像剤自身が循環することにより生じる自己昇温が主な要因である。ここで、本実施形態の現像装置１４は、現像容器１００内の現像剤密度がほぼ一定である。このため、冷却風による冷却を行わない場合、現像容器１００内の現像剤温度は、現像容器内のどの位置においてもほぼ一定となる。
【００４２】
一般に、伝熱量は冷やす側と冷やされる側の温度差が大きいほど熱交換量が多くなる。本実施形態では、現像剤の搬送方向（２本のスクリューの軸方向）に冷却風Ｗを流すことで冷却を行う。ここで、上述のように、現像容器１００内のどの位置においても現像剤は同じ温度であるが、冷却風Ｗは熱交換によって徐々に昇温するため、冷却風Ｗと現像剤の温度差は徐々に小さくなる。すると、冷却風Ｗの下流側の熱交換量は、上流側の熱交換量に比べて少なくなる。この結果、冷却風下流側の現像剤温度は、上流側に比べて高くなる。
【００４３】
本実施形態のように、現像剤の補給や排出を行う構成の現像容器である場合、現像容器１００内の現像剤の温度を極力低く保つためには、現像剤の排出に関しては、現像剤排出口１０９から排出するのは、比較的高温の現像剤である方が好ましい。一方、現像剤の補給に関しては、温度が比較的高い現像剤に対して、比較的温度の低い補給現像剤を補給する方が好ましい。上述のように、熱交換量は温度差が多いほど多くなるからである。
【００４４】
よって、本実施形態では、まず、現像容器内の現像剤搬送方向（搬送スクリュー軸方向）に冷却風Ｗを流すことで現像容器及び現像剤を冷却する構成と、現像装置に現像剤の補給や排出する構成とを備える。そして、冷却風Ｗの下流側に、現像剤補給口１０７及び現像剤排出口１０９を設ける。これにより、上述のように効率的に現像剤の熱交換が行われ、現像容器１００内の現像剤の温度を低く保つことができる。
【００４５】
本実施形態では、現像剤排出口を有する現像装置について説明したが、排出口がない現像装置においても、補給口を冷却風Ｗの下流側に設けることで、現像剤の温度を低く保つことができる。但し、この場合、補給される現像剤は１００％トナーの現像剤となる。
【符号の説明】
【００４６】
１    …プリンタ
１０  …画像形成部
１４  …現像装置
１００ …現像容器
１０１ …現像剤担持体
１０２ …現像スクリュー
１０３ …現像室
１０４ …撹拌スクリュー
１０５ …撹拌室
１０６ …隔壁
１０７ …現像剤補給口
１０９ …現像剤排出口
１１０ …風路
１１２ …吸気口
【図１】
2013054086.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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