(57)【要約】【課題】現像剤収容部を別途設ける構成において、長時間の装置使用においても良好な冷却機能を得ることができ、高画質化を維持できる画像形成装置を提供する。【解決手段】現像剤収容部４０内の現像剤の熱は、現像剤収容部４０の外周面に接触しながら冷媒搬送経路３７を螺旋状に移動する水により吸熱される。冷媒としての水は冷媒回収路３６から出てポンプ６１に戻り、放熱部６２で冷却された後、冷媒供給路３５から再び冷媒搬送経路３７内に入り循環する。【選択図】図４
2013222038.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に形成されている静電潜像をトナーとキャリアとからなる現像剤により可視像処理する現像部と、
前記現像部から回収した現像剤を収容する現像剤収容部と、
前記現像剤収容部から排出される現像剤を前記現像部に向け移送する現像剤移送手段と、
冷媒を搬送する冷媒搬送経路を備え、前記現像剤収容部の外面側に冷媒を接触させて前記現像剤収容部に収容された現像剤を冷却する冷却手段と、を有する画像形成装置において、
前記現像剤収容部と前記冷媒搬送経路とが異なる材質で構成され、前記現像剤収容部の熱伝導率が前記冷媒搬送経路の熱伝導率より高いことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記冷媒搬送経路の、前記現像剤収容部と反対側となる外側が空間層にて覆われていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項２に記載の画像形成装置において、
前記空間層が真空であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記現像剤収容部が、冷媒との接触面積を大きくするための形状を有していることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項４に記載の画像形成装置において、
前記冷媒との接触面積を大きくするための形状が、前記現像剤収容部を螺旋状に取り巻くように設けられていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つに記載の画像形成装置において、
前記現像剤収容部には、現像剤を混合・攪拌する攪拌手段が設けられていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つに記載の画像形成装置において、
前記冷却手段は、冷媒として液体を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項７に記載の画像形成装置において、
前記冷媒が水であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項８に記載の画像形成装置において、
水に少なくとも防腐剤が添加されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１つに記載の画像形成装置において、
前記現像剤収容部及び前記冷媒搬送経路が現像色別に複数設けられ、これら現像剤収容部の冷媒搬送経路が連結されて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、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ、これらのうち少なくとも１つを備えた複合機等の画像形成装置に関し、詳しくは、像担持体上の静電潜像を可視像化する現像部とは別に、現像剤の攪拌・混合を行う現像剤収容部を設けて現像剤を循環させる方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置において、像担持体上の静電潜像を可視像化する現像部とは別に、現像剤収容部を設けて現像剤を循環させることで、現像部を小型にするとともに、攪拌性の優れる攪拌部材を現像剤収容部に設けることで、現像剤収容部に収容されている現像剤に対する補給トナーの混合・分散性を高め、印刷スピードが高速化した際にも濃度及び帯電量が安定したトナーによる現像を行うことができ、高画質が得られる技術が既に知られている（特許文献１参照）
この技術は現像部が小型であるため、大型化することなく高画質を目的とした多ステーション化（多色化）にも対応することが可能である。
しかしながら、この技術は現像部を小型化できるメリットがある一方で、現像部の表面積が小さくなり放熱効果が低減してしまう。
【０００３】
電子写真方式の画像形成装置では、帯電、露光、現像、転写、定着などの各プロセスにより、記録紙上にトナーからなる画像を形成する。これらプロセスを行う際に、モータでの発熱、光源での発熱、定着器での発熱など種々の発熱要因が存在する。
また、現像部では、感光体と現像ローラの線速差に伴い発生する発熱、現像スリーブが磁石の周囲で高速回転することで発生する渦電流による発熱や、軸受け部での発熱、現像剤を薄層形成する際のドクターブレードとの摩擦による発熱などがあり、現像部での自己発熱も大きい。
これらの要因により、連続プリント動作に伴って画像形成装置内部の温度が上昇し、現像装置内部のトナーの特性が変化し、現像剤の流動性低下やトナー凝集体の発生など問題が生じる。これらは適正な画像形成の妨げとなる。
【０００４】
特許文献１では、現像剤の温度上昇を抑制するため、ファンにより画像形成装置外の空気を取り込み、現像剤収容部から排出される現像剤を温度の低い外部空気を用いてその圧力で現像部へ搬送し、搬送過程で現像剤を冷却する方式（以下「搬送冷却方式」という）が提案されている。
しかしながら、このような搬送冷却方式では十分な冷却時間が得られないため、現像剤の搬送経路を長くするなどの必要性が生じる。搬送経路を長くすると、空気搬送方式の場合、搬送効率の低下を招く。
この問題を解消すべく、特許文献２には、現像剤収容部を別途設ける構成において、現像剤収容部自体を冷却する技術が開示されている。現像剤収容部を冷却することにより、現像部に搬送する現像剤を搬送経路を長くすることなく効率的に冷却することができる。
特許文献２の図５には、現像剤収容部の外周に冷媒搬送経路を形成し、冷媒搬送経路に外部空気を通して空冷する構成が記載されている。現像剤収容部を熱伝導率の高い材料で形成し、内部の現像剤の熱を外側に速やかに移動させ、外周面に接触する空気で熱を受け取って現像剤収容部の外方へ排熱する仕組みとなっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のような空冷方式では、上述した現像装置以外の部位の発熱によって冷媒としての空気が暖められるため、経時的に熱交換率が低下し、良好な冷却機能が得られないという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような現状に鑑みてなされたもので、現像剤収容部を別途設ける構成において、長時間の装置使用においても良好な冷却機能を得ることができ、高画質化を維持できる画像形成装置の提供を、その主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、現像装置以外の部位の発熱による冷媒搬送経路を介した冷媒ヘの熱移動を抑制することとした。
具体的には、本発明は、像担持体に形成されている静電潜像をトナーとキャリアとからなる現像剤により可視像処理する現像部と、前記現像部から回収した現像剤を収容する現像剤収容部と、前記現像剤収容部から排出される現像剤を前記現像部に向け移送する現像剤移送手段と、冷媒を搬送する冷媒搬送経路を備え、前記現像剤収容部の外面側に冷媒を接触させて前記現像剤収容部に収容された現像剤を冷却する冷却手段と、を有する画像形成装置において、前記現像剤収容部と前記冷媒搬送経路とが異なる材質で構成され、前記現像剤収容部の熱伝導率が前記冷媒搬送経路の熱伝導率より高いことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、像担持体上の静電潜像を可視像化する現像部とは別個に現像剤を撹拌・混合する現像剤収容部を設ける方式において、現像剤収容部を効率よく冷却することができ、プリント動作中における現像剤温度の上昇を抑制し、トナー凝集などの問題を起こすことなく、安定した画像形成動作を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置の概要構成図である。
【図２】現像部と現像剤収容部との間の現像剤の循環構成を示す斜視図である。
【図３】現像部の概要断面図である。
【図４】現像収容部周辺の概要断面図である。
【図５】第２の実施形態における現像収容部周辺の概要断面図である。
【図６】第３の実施形態における現像収容部の連結構成を示す概要側面図である。
【図７】第４の実施形態における現像収容部の連結構成を示す概要側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
まず、図１乃至図４に基づいて第１の実施形態を説明する。図１は本実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す図である。
画像形成装置８０は、カラー画像形成が可能な画像形成装置であり、中間転写ベルト８５の下方にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色に対応する作像ユニット８１Ｙ、８１Ｍ、８１Ｃ、８１Ｋが配置されている。各色作像ユニットの構成は同様であり、イエローの作像ユニット８１Ｙを代表して説明すると、図中時計回り方向に回転する像担持体としてのドラム状の感光体１、帯電部８２、現像部２、一次転写部８４、クリーニング部８３などで構成されている。
【００１１】
感光体１は帯電部８２によって一様な帯電を与えられ、次に図示しない光書き込みユニットによって、作成する画像に対応した静電潜像が感光体表面に形成され、現像部２によって潜像が現像されて、トナーの像が感光体上に形成される。
このようにして各作像ユニットで形成された各色のトナー像は一次転写部８４によって中間転写ベルト８５の表面に順に重ね合わせて転写される。これによって中間転写ベルト８５上にはフルカラーのトナー像が形成される。このフルカラートナー像は給紙カセット８７から供給される転写紙に二次転写部８８によって転写され、次に定着部８９を通過することで、熱によってトナーが解けて転写紙にカラー画像が定着される。
図１において、符号９０は定着を終えた転写紙を排出する排紙部を、９１はエア吸引口を、９２は外部空気吸引路を、９３は除湿装置を、９４は空気取入口をそれぞれ示している。
【００１２】
通常は現像に用いられる現像剤（トナーとキャリアの混合体）は現像ユニットの中で撹拌混合されるのみであるが、本発明の構成では、感光体上の静電潜像を可視像化する現像部２と離れた場所に現像剤を撹拌・混合する現像剤収容部（現像剤貯留部）４０が設けられている。
現像剤収容部４０では現像剤の撹拌を確実に行い、従来の非分離構成と比較して、トナー濃度および帯電量の調整をより安定して行うことができる。これによって現像部２を大型化することなく安定した画像形成を行うことができる。
以下、現像部と現像剤収容部とを含む現像機能に関与する全体を「現像システム（現像装置と同義）」という。
【００１３】
図２は、現像システムの全体構成を示す斜視図である。現像システムは、現像部２、現像剤収容部４０、ロータ５２の回転により現像剤収容部４０内の現像剤を定量的に排出するロータリフィーダ５０、排出された現像剤を搬送するエアポンプ６０等を有している。
ロータリフィーダ５０の下部には、継手管路３４が設けられている。エアポンプ６０と継手管路３４は管路３３で接続されている。ロータリフィーダ５０から排出された現像剤は、エアポンプ６０から送られてくるエアと継手管路３４で合流し、循環路５により現像部２へ搬送される。
ロータリフィーダ５０、エアポンプ６０、循環路５等は、現像剤移送手段を構成している。
図２において、符号３２はトナー補給駆動源としてのモータを、５５はロータリフィーダ駆動源としてのモータを示している。
【００１４】
現像部２の内部構成を図３に示す。現像ローラ２０はその内部に磁石を配置されており、現像剤を吸着搬送して感光体１表面の静電潜像にトナーを付着させる働きをする。
現像剤を攪拌・搬送する搬送スクリュ２１は、現像剤を図中手前から奥に搬送するように駆動される。同じく現像剤を攪拌・搬送する搬送スクリュ２２は現像剤が図中奥から手前に向かって搬送されるように回転駆動される。
搬送スクリュ２２の手前側には、現像部２から回収される現像剤を排出流路４に排出する為の現像剤排出部（穴）が設けられている。符号２５は現像ローラ２０に付着する現像剤を一定量に均す為のドクターブレードを、２３は現像部２を覆うケーシングを示している。現像部２で現像に使用された現像剤は、図２に示すように、現像剤排出流路４中を自重により落下し、現像剤収容部４０に送り込まれる。
図２において、符号６は現像剤収容部４０で冷却した現像剤を現像部２に戻すための現像剤供給部としての現像剤投入部を、１１は搬送スクリュ２１の回転軸を、１２は搬送スクリュ２２の回転軸をそれぞれ示している。
【００１５】
図４は、現像剤収容部４０、ロータリフィーダ５０の断面及び詳細を示す図である。
現像剤収容部４０の攪拌容器部は逆円錐型など下方に向かうほど径が細くなる形状を有しており、その上面には現像剤補給部としての現像剤補給口４２が、下面には排出口７が設けられている。
現像剤収容部４０の内部である現像剤攪拌部での補給口４２から排出口７までの搬送は重力を利用していて、現像剤の落下移動中に攪拌部材４３により現像剤および補給トナーは混合・攪拌される。現像剤攪拌部にはバッファとして常に現像剤７０が存在するため、未混合の現像剤がそのまま排出されることはない。
新トナーを補給するためのトナー供給路３１内には螺旋形状のオーガ（図示せず）が設けられ、駆動源であるトナー供給モータ３２にその一端が接続され（図２参照）、回転駆動される。
これにより、図２に示すように、トナーホッパ３０内のトナーが搬送されて現像剤収容部内に補給され、補給されたトナーは現像剤とともに攪拌モータ４５によって駆動する攪拌部材４３により、速やかに混合攪拌される。攪拌部材４３と攪拌モータ４５は攪拌手段を構成している。
【００１６】
図４に示すように、攪拌部材４３は、現像剤収容部４０内の中央部から径方向外側に亘る領域を攪拌する攪拌部材４３ａと、中心部を攪拌する攪拌部材（スクリュ）４３ｂとからなる。
スクリュ４３ｂは攪拌モータ４５と連結されており、攪拌部材４３ａは減速ギア列７３を介して回転する。
攪拌部材４３ａは複数の線状部材により線対称に構成され、回転駆動により現像剤に動きを与え、現像剤と補給トナーの混合・攪拌を行う。
線状部材は現像剤の一部を押し動かし、残りの現像剤は線状部材間の空隙を通過させることで、現像剤の混合・攪拌が促進する。
また、空隙という逃げ場があるために線状部材から現像剤へ過剰なストレスがかかることがないため、攪拌部材４３ａを高速で回転させて、攪拌性を向上させることも可能である。
攪拌部材４３は現像剤をせん断しながら回転しているために、トナーとキャリアの摩擦帯電を促し、均一なトナー帯電量を得ることもできる。
【００１７】
以上のように、線状部材を攪拌部材として用いることで、多量のトナーが補給された際にも、速やかに分散混合、帯電量の立上げを行うことが可能である。
また、低ストレスであるために現像剤を劣化させることなく、経時でトナー帯電量を安定させることから、地汚れ、トナー飛散などの品質問題を起こすことなく、安定した画像品質を保つことが可能である。
【００１８】
次に、現像剤収容部４０内の現像剤７０を冷却する冷却手段について説明する。本実施形態では現像剤収容部４０の外周に冷媒を接触させながら案内する冷媒搬送経路３７が設けられている。
冷媒搬送経路３７内には冷媒として水が収容されている。現像剤収容部４０内の現像剤７０の熱が現像剤収容部４０を介して冷媒搬送経路３７内の水に伝わり、現像剤収容部４０内の現像剤７０から熱が奪われて現像剤７０が冷却される。
冷媒としての水は冷媒としての気体に比べて熱伝導率、熱容量の点で有利であり、熱交換効率を高めることができる。冷媒である水にはＬＬＣ（ロングライフクーラント）などの少なくとも防錆材を含む添加剤が添加されている。添加剤を添加することにより、冷媒搬送経路３７や放熱部６２などにおける錆や腐食の発生を防止することができ、装置の耐久性を向上させることができる。
冷媒として水を使用すれば、取扱いが容易で装置の低価格化にも寄与できる。
【００１９】
放熱部６２は冷媒である水に伝えられた熱を放熱する部分である。冷媒搬送経路３７とポンプ６１とは流路６４で接続され、ポンプ６１と放熱部６２とは流路６５で接続されている。放熱部６２と冷媒搬送経路３７とは流路６６及び冷媒供給路３５で接続されている。図２では放熱部６２は省略している。
ポンプ６１を駆動させることにより、冷媒である水が冷媒搬送経路３７とポンプ６１と放熱部６２との間を循環する。この循環により、冷媒搬送経路３７において現像剤収容部４０内の現像剤７０から水に伝えられた熱が放熱部６２において大気中に放熱される。放熱部６２は、画像形成装置内の定着装置等の熱の影響を受けにくい領域、例えば装置背面の外気に連通した部位に配置される。
冷媒搬送経路３７、ポンプ６１、放熱部６２等は冷却手段を構成している。
ここで、現像剤収容部４０はアルミニウム、銅などの熱伝導率の高い材料を選定することにより、現像剤収容部４０内の現像剤７０から効率よく熱を伝えることができる。また、冷媒搬送経路３７は樹脂などの、現像剤収容部４０よりも熱伝導率の低い材料を選ぶことにより、画像形成装置８０内部からの受熱を抑制することができる。すなわち、冷媒搬送経路３７は、画像形成装置内における現像装置以外、厳密には現像剤収容部４０以外の発熱部位からの熱を遮断しやすい材質で形成されている。
これにより冷媒である水の昇温が抑えられ、冷却の効率化を図ることができる。
【００２０】
また、現像剤収容部４０は外面に径方向に突出するように螺旋状にリブ４０ａが設けられている。このリブ４０ａは冷媒供給路３５から流入した冷媒を現像剤収容部４０の外面を取り巻いて冷媒回収路３６まで案内する。これにより冷媒が不均一に行渡ることがないだけでなく、流路抵抗が小さいため効率の良い流路を得ることができる。さらにリブを形成することにより、接触面積が増し、冷却効率を高めるこができる。
図４において符号ＳＲは、螺旋状の流路における水の流れを示している。本実施形態では、現像剤収容部４０の外面にリブを設けて冷媒を螺旋状に搬送する構成を示したが、冷媒搬送経路３７側にリブを設けて同様の機能を得るようにしてもよい。
【００２１】
本発明の第２の実施形態を図５に基づいて説明する。なお、本実施形態及び以下に説明する他の実施形態において、先行して説明した実施形態において説明した部分と同じ部分は同じ符号で示し、重複説明は適宜省略する。
本実施形態における冷媒搬送経路３７は、２重構造になっており、内層と外層との間の空間が真空層７７になっている。真空の場合、空気の分子が存在しないので熱伝導、対流を高精度に防ぐことができる。
本実施形態では空間層として真空層７７を例示したが、空気層でも断熱効果は得られる。また、魔法瓶のように、２重構造の内面に鏡面加工を施したり、真空層７７に銅箔を挟み込むなどして、熱放射を反射させて熱エネルギーを吸収するようにすることもできる。
【００２２】
本発明の第３の実施形態を図６に基づいて説明する。多色画像を形成可能に複数の感光体が配置され、これに対応して複数の現像部及び現像剤収容部が配置された構成への適用例である。
本実施形態では、複数の現像剤収容部４０（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）が流路６７で連結されている。これにより、ポンプ６１、放熱部６２を共通にすることができ、設置スペース、コストを低減することができる。
【００２３】
本発明の第４の実施形態（第３の実施形態の変形例）を図７に基づいて説明する。
本実施形態では、複数の現像剤収容部４０（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）の冷媒供給路３５と、冷媒回収路３６の上下関係が交互に反転した配置になっており、上方もしくは下方にて流路６７で連結されている。これにより、第３の実施形態のレイアウトに比べて流路６７の経路を短くすることができ、レイアウトの簡素化、さらには循環経路での受熱を抑えることができる。
【符号の説明】
【００２４】
１  像担持体としての感光体
２  現像部
３７  現像剤移送手段
４０  現像剤収容部
７７  空間層としての真空層
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２５】
【特許文献１】特開２００９−１１６１９８号公報
【特許文献２】特開２０１１−１５０２４３号公報
【図１】
2013222038.tif 000003
【図２】
2013222038.tif 000004
【図３】
2013222038.tif 000005
【図４】
2013222038.tif 000006
【図５】
2013222038.tif 000007
【図６】
2013222038.tif 000008
【図７】
2013222038.tif 000009