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発明の名称 現像装置および画像形成装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−5280(P2001−5280A)
公開日 平成13年1月12日(2001.1.12)
出願番号 特願平11−171115
出願日 平成11年6月17日(1999.6.17)
代理人 【識別番号】100098626
【弁理士】
【氏名又は名称】黒田 壽
【テーマコード(参考)】
2H035
2H077
【Fターム(参考)】
2H035 CA07 CB03 CZ03 
2H077 AA12 AC04 AD06 AD13 AE03 CA00 FA00 FA13 FA16 FA22 GA03
発明者 小山 一
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】現像剤を無端移動可能に担持する現像剤担持体と、該現像剤担持体表面に当接して該現像剤担持体表面の現像剤を一旦脱離させる現像剤脱離手段と、該現像剤担持体表面に当接して該現像剤担持体表面に現像剤を供給する現像剤供給手段と、該現像剤担持体に当接して該現像剤担持体に担持された現像剤の層を薄層化する現像剤薄層化部材と、該現像剤を格納する格納室とを有する現像装置において、上記現像剤脱離手段と現像剤供給手段とが、上記現像剤担持体表面で発生する摩擦熱を奪って冷却する冷却手段を具備することを特徴とする現像装置。
【請求項2】請求項1の現像装置において、上記現像剤脱離手段と現像剤供給手段とが、現像剤供給部材であることを特徴とする現像装置。
【請求項3】現像剤を無端移動可能に担持する現像剤担持体と、該現像剤担持体に当接して現像剤を供給する現像剤供給部材と、該現像剤担持体に当接して該現像剤担持体に担持された現像剤の層を薄層化する現像剤薄層化部材と、該現像剤を格納する格納室とを有する現像装置において、上記現像剤担持体が、該現像剤担持体表面で発生する摩擦熱を奪って冷却する冷却手段を具備することを特徴とする現像装置。
【請求項4】潜像担持体と現像剤を介して当接し、かつ、該現像剤を無端移動可能に担持する現像剤担持体と、該現像剤担持体に当接して現像剤を供給する現像剤供給部材と、該現像剤担持体に当接して該現像剤担持体に担持された現像剤の層を薄層化する現像剤薄層化部材と、該現像剤を格納する格納室とを有する現像装置において、上記潜像担持体が、上記現像剤担持体表面で発生する摩擦熱を奪って冷却する冷却手段を具備することを特徴とする現像装置。
【請求項5】請求項1、2、3又は4の現像装置において、上記冷却手段は熱良導伝体の中空部材からなることを特徴とする現像装置。
【請求項6】請求項1、2、3、4又は5の現像装置において、上記現像剤担持体表面で発生する摩擦熱を奪って冷却する補助冷却手段を具備することを特徴とする現像装置。
【請求項7】請求項1、2、3、4、5又は6の現像装置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
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター等に用いられる現像装置及び画像形成装置に係り、詳しくは、現像剤を無端移動可能に担持する現像剤担持体と、該現像剤担持体表面に当接して該現像剤担持体表面の現像剤を一旦脱離させる現像剤脱離手段と、該現像剤担持体表面に当接して該現像剤担持体表面に現像剤を供給する現像剤供給手段と、該現像剤担持体に当接して該現像剤担持体に担持された現像剤の層を薄層化する現像剤薄層化部材と、該現像剤を格納する格納室とを有する現像装置及び画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来この種の画像形成装置に備えられる現像装置としては、特開平7−248673号公報において、現像ローラ上の現像剤に圧接して現像剤を摩擦帯電する帯電ブレードに放熱部材を備え、該帯電ブレードから伝導された摩擦熱を該放熱部材で放熱するものが開示されている。この現像装置によれば、該現像剤の帯電ブレードへの融着を防止し、かつ消耗品の交換等煩雑なメンテナンスを不要にして、長期間にわたる画像の安定化を図っている。また、特開平9−274364号公報において、外添剤と現像ローラ表面とを非磁性トナーに対し略同等の摩擦帯電特性を示す部材で構成した現像装置が開示されている。この現像装置によれば、該外添剤の現像ローラへの付着を防ぎ、高品質な画像を再現性よく安定して得られる様にしている。
【0003】しかしながら、上記特開平7−248673号公報で開示された現像装置では、現像ローラが熱伝導度の低い弾性樹脂からなり、しかも熱伝導度の低い現像剤を用いた場合には、連続稼動状態で該現像ローラ表面の温度上昇により現像ローラへの現像剤融着が起きてしまう場合がある。現像ローラへの現像剤融着は画像品質を低下させたり、該現像ローラの寿命を短命化させてしまったりする問題があった。また、現像ローラと潜像担持体との回動軸間距離が固定されている構造の場合には、該現像ローラが温度上昇によって膨張し、該潜像担持体との当接圧が高まることがある。この当接圧の高まりは、該現像ローラと潜像担持体との表面削れを促進させ、該現像ローラの寿命の短命化を起こしてしまうという問題があった。
【0004】また、上記特開平9−274364号公報で開示された現像装置では、外添剤が加圧力とトナー母体の温度上昇による軟化との複合効果でトナー母体表面に埋没してしまうと、現像ローラとトナー母体樹脂が直接接触する確率が高くなり現像ローラ表面へのトナー融着が起きてしまう場合がある。現像ローラへのトナー融着は、上記特開平7−248673号公報で開示された現像装置の場合と同様に、画像品質を低下させたり、該現像ローラの寿命を短命化させてしまったりする問題があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、現像剤担持体表面の温度上昇を防止して、現像剤の現像剤担持体表面への融着や、現像剤担持体の膨張による当接部材間圧力の上昇を防ぎ、長期間にわたり画像を高品位、均質、かつ、安定に維持できる現像装置及び画像形成装置を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、請求項1の発明は、現像剤を無端移動可能に担持する現像剤担持体と、該現像剤担持体表面に当接して該現像剤担持体表面の現像剤を一旦脱離させる現像剤脱離手段と、該現像剤担持体表面に当接して該現像剤担持体表面に現像剤を供給する現像剤供給手段と、該現像剤担持体に当接して該現像剤担持体に担持された現像剤の層を薄層化する現像剤薄層化部材と、該現像剤を格納する格納室とを有する現像装置において、上記現像剤脱離手段と現像剤供給手段とが、上記現像剤担持体表面で発生する摩擦熱を奪って冷却する冷却手段を具備することを特徴とするものである。
【0007】この現像装置では、冷却手段を具備した上記現像剤脱離手段が、上記現像剤担持体表面から現像剤を一旦脱離させる部分で該現像剤担持体表面に直接当接し、該現像剤担持体表面で発生した摩擦熱を奪って冷却する。さらに、冷却手段を具備した上記現像剤供給手段が、上記現像剤担持体表面に現像剤を供給する部分で該現像剤を介して現像剤担持体表面に間接的に当接し、該現像剤担持体表面で発生した摩擦熱を奪って冷却する。このように、該現像剤脱離手段と現像剤供給手段とによって該現像剤担持体表面を冷却することで、該現像剤担持体表面の温度上昇を防止する。
【0008】請求項2の発明は、請求項1の現像装置において、上記現像剤脱離手段と現像剤供給手段とが、現像剤供給部材であることを特徴とするものである。
【0009】この現像装置では、上記現像剤脱離手段と現像剤供給手段とを兼ね備えた現像剤供給部材が、上記現像剤担持体表面に直接もしくは間接に当接することで、該現像剤担持体表面で発生した摩擦熱を奪って冷却する。これにより、該現像剤担持体表面の温度上昇を防止する。
【0010】請求項3の発明は、現像剤を無端移動可能に担持する現像剤担持体と、該現像剤担持体に当接して現像剤を供給する現像剤供給部材と、該現像剤担持体に当接して該現像剤担持体に担持された現像剤の層を薄層化する現像剤薄層化部材と、該現像剤を格納する格納室とを有する現像装置において、上記現像剤担持体が、該現像剤担持体表面で発生する摩擦熱を奪って冷却する冷却手段を具備することを特徴とするものである。
【0011】この現像装置では、上記現像剤担持体が冷却手段を具備しているので、上記現像剤を介することなく、しかも、該現像剤担持体表面の全体を同時に冷却して、該現像剤担持体表面で発生した摩擦熱を奪って冷却する。このように、現像剤担持体が冷却手段を具備することで、該現像剤担持体表面の温度上昇を防止する。
【0012】請求項4の発明は、潜像担持体と現像剤を介して当接し、かつ、該現像剤を無端移動可能に担持する現像剤担持体と、該現像剤担持体に当接して現像剤を供給する現像剤供給部材と、該現像剤担持体に当接して該現像剤担持体に担持された現像剤の層を薄層化する現像剤薄層化部材と、該現像剤を格納する格納室とを有する現像装置において、上記潜像担持体が、上記現像剤担持体表面で発生する摩擦熱を奪って冷却する冷却手段を具備することを特徴とするものである。
【0013】この現像装置では、冷却手段を具備した潜像担持体が、上記現像剤を介して上記現像剤担持体表面と間接的に当接する。該潜像担持体と現像剤担持体表面とは現像ニップ部で面で当接し、該潜像担持体が現像剤担持体表面で発生する摩擦熱を奪って冷却する。このように、冷却手段を具備した潜像担持体によって現像剤担持体表面を冷却し、該現像剤担持体表面の温度上昇を防止する。
【0014】請求項5の発明は、請求項1、2、3又は4の現像装置において、上記冷却手段は熱良導伝体の中空部材からなることを特徴とするものである。
【0015】この現像装置では、上記冷却手段は熱良導伝体の中空部材で構成されているため、上記現像剤担持体表面から奪った摩擦熱を該中空部材内部からも放熱することができる。これにより、冷却手段の冷却効率を向上させ、該現像剤担持体表面の温度上昇を防止する。ここで、該中空部材の内部に通風したり、若しくは、冷却媒体を封入することで、冷却効率をさらに高めることができる。
【0016】請求項6の発明は、請求項1、2、3、4又は5の現像装置において、上記現像剤担持体表面で発生する摩擦熱を奪って冷却する補助冷却手段を具備することを特徴とするものである。
【0017】この現像装置では、上記補助冷却手段によって上記現像剤担持体表面で発生した摩擦熱を奪って冷却する。これにより、上記冷却手段に加えて該補助冷却手段によっても該現像剤担持体表面を冷却することになるので、該冷却手段のみの場合よりも、より冷却効率を向上させて該現像剤担持体表面の温度上昇を防止することができる。
【0018】請求項7の発明は、請求項1、2、3、4、5又は6の現像装置を備えることを特徴とするものである。
【0019】この画像形成装置では、上記冷却手段又は該冷却手段に加えて上記補助冷却手段を具備した現像装置によって現像を行うので、上記現像剤担持体表面の温度上昇を防止して画像形成を行うことができる。
【0020】
【発明の実施の形態】〔実施形態1〕以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1は本実施形態に係る現像装置を備えた画像形成装置である複写機の要部概略構成図である。1は感光体ドラム、2は帯電装置、3は現像装置、4は転写装置、5は定着装置、6は感光体ドラムクリーニング装置である。
【0021】図1に基づいて電子写真プロセスによる画像形成を簡略に説明する。帯電装置2は、一定速度で回転する感光体ドラム1を均一に帯電する。そして、図示しないレーザ光学系からの画像情報に基づくレーザ光LBによって感光体ドラム1に静電潜像を形成する。
【0022】現像装置3は、内部に現像剤であるトナーを収納しており、このトナーを帯電して感光体ドラム1に転移させることにより、上記静電潜像をトナー像に現像する。一方、図示しない給紙カセットから分離給紙された記録紙Pは、レジストローラ対によって前記トナー像に同期して搬送開始される。
【0023】転写装置4は、トナー像に同期して搬送されてきた記録紙Pに感光体ドラム1上のトナー像を静電的に転移させる。トナー像が転移した記録紙Pは、定着装置5によって加圧及び加熱されることによりトナー像が定着される。また、転写完了後に感光体ドラム1に残留したトナーは、感光体ドラムクリーニング装置6により回収される。
【0024】図2は本実施形態の現像装置3の一例を示す構成図である。10は現像容器、11はトナーTを担持して感光体ドラム1と対向した現像領域に搬送する現像ローラ、12は現像ローラ11上の現像に供されずに残留したトナーTの剥ぎ取り、および現像ローラ11への新たなトナーTの供給を行なうトナー供給ローラ、13は現像時に現像装置3内部で回転するアジテータ、14は弾性を有する金属板もしくはポリウレタンゴムによって形成されたトナー薄層化ブレード、15はトナーTを格納するトナー格納室、16はトナー供給ローラ12上のトナーTを剥離するトナー剥離ブレード、17は現像装置3内部のエアーを排出するエア抜きフィルタである。
【0025】現像ローラ11は、現像容器10の感光体ドラム1と対向した開口部に、矢印bの方向に回転可能に設置されており、トナーTをローラ面に吸着する。トナー薄層化ブレード14は、現像ローラ11上でトナーTを薄層化するとともに、トナーTに対して摺接することによりトナーTを摩擦帯電する。なお、現像ローラ11上で帯電されたトナーTは、感光体ドラム1に転移して静電潜像の露光部に付着する。
【0026】トナー供給ローラ12は、現像ローラ11のトナー薄層化ブレード14の当接部よりも回転方向上流側に所定の圧力で当接され、矢印cの方向に回転可能に設置されている。なお、本例のトナー供給ローラ12は現像ローラ11表面及びトナーTを冷却する機能を併せ持っている。トナー供給ローラ12は図3に示すように、連通孔を有する多孔性部材からなる中空円筒状支持部材12aの外周面に連泡性弾性層12bを形成した構成となっている。ここで、中空円筒状支持部材12a及び連泡性弾性層12bは、例えば発泡ポリウレタンで構成することができる。
【0027】そして、図示しない送風ファンによって、トナー供給ローラ12の中空部の両端から冷気を供給する。該中空部に供給された冷気は、中空円筒状支持部材12aと連泡性弾性層12bとの連通孔を通って外周表面から送風される。トナー供給ローラ12の外周表面から排出された冷気は、現像ローラ11表面及びトナー供給ローラ12周囲のトナーTを冷却する。そして、現像容器10に設けられたエア抜きフィルタ17から、現像装置3の外部に排出される。
【0028】アジテータ13は図2に示すように、トナーTを撹拌するとともにトナー供給ローラ12に搬送するように、矢印dの方向に回転可能に設置されている。
【0029】上記現像装置3において現像ローラ11は、現像時にトナー供給ローラ12あるいはトナー薄層化ブレード14に対して摺接することにより摩擦熱が発生する。特に現像ローラ11が長時間連続駆動される状態では、摩擦による発生熱量が大きくなる。このため摩擦熱による温度上昇によって現像ローラ11表面へトナーTが融着したり、あるいは現像ローラ11の熱膨張によって対向設置部材である感光体ドラム1との間の圧力が上昇したりする問題が発生することがある。そこで、本実施形態では上述したようにトナー供給ローラ12の外周表面から送風される冷気によって現像ローラ11表面及びトナーTを冷却し、摩擦熱によって現像ローラ11表面及びトナーTが昇温することを防止している。これにより、現像ローラ11上に現像剤層を長期にわたり安定して維持することができる。
【0030】なお、上記冷却は、トナー供給ローラ12の中空部の両端から冷気を供給して外周表面から送風する構成としたが、トナー供給ローラ12の中空部の一端から冷気を供給し他方の端部から排出させる構成としてもよい。この構成では、連泡性弾性層12bと中空円筒状支持部材12aとの連通孔を導伝した摩擦熱を、上記冷気が奪って冷却することができる。
【0031】さらに、現像ローラ11からトナーTを剥離する機能を有する剥離機能ローラをトナー供給ローラ12と別体で設ける構成とすることもできる。この場合には、該剥離機能ローラを現像ローラ11の現像領域下流側で且つトナー供給ローラ12の当接部より上流側の位置に当接させる。そして、該剥離機能ローラ又はトナー供給ローラ12の双方、もしくは、少なくとも一方に冷却機能を持たせても良い。
【0032】〔実施形態2〕上記実施形態1では、トナー供給ローラに冷却機能を持たせた構成としたが、このトナー供給ローラによる冷却に加えて、補助冷却手段を設ける構成とすることもできる。補助冷却手段としては、トナー層を均すとともにトナー帯電の立ち上げを促進させるための均し兼帯電量立上げ促進部材を設け、該均し兼帯電量立上げ促進部材が摩擦熱を奪って冷却する構成とすることができる。図4は本実施形態に係る現像ローラ11近傍の図であり、図2に基づいて説明した部材に対応する部材については同一符号を付して説明を省略する。
【0033】均し兼帯電量立上げ促進部材20を、現像ローラ11のトナー薄層化ブレード14の当接部よりも回転方向下流側で且つ現像領域の上流側に配設した。そして、この均し兼帯電量立上げ促進部材20にヒートシンク21と、トナーTの所望帯電極性と同極性の電圧を印加する電源22とを接続した。均し兼帯電量立上げ促進部材20は、りん青銅もしくはステンレスの薄板で構成された熱良導伝体である。また、ヒートシンク21は、熱伝導率が高い銅もしくはアルミニウムによって形成され、外部に露出する部分に表面積を拡大するための複数のフィンが設けられている。また、電源22はトナー帯電量立上げ促進用の電源であり、少なくとも現像時に、均し兼帯電量立上げ促進部材20にトナーの所望帯電極性と同極性の電圧を印加する。
【0034】均し兼帯電量立上げ促進部材20は、トナー層を介して現像ローラ11表面に圧接するようになっている。これにより、現像ローラ11表面の摩擦熱は、均し兼帯電量立上げ促進部材20に伝わり、その後ヒートシンク21から現像装置3の外部に放熱される。上述したようにヒートシンク21は、熱伝導率が高く表面積が大きいことにより、均し兼帯電量立上げ促進部材20からの熱を効率的に現像装置3の外部に放出することが可能であるので、摩擦熱によって現像ローラ11表面やトナーTが昇温することを防止できる。
【0035】以上説明したように、トナー供給ローラ12による冷却に加えて、補助冷却手段として均し兼帯電量立上げ促進部材20を配設することで、現像ローラ11表面をより効率良く冷却することができる。なお、上記均し兼帯電量立上げ促進部材20を冷却する手段は、上記ヒートシンク21に限らず、ペルチェ素子によって冷却したり、冷却ファンによる強制空冷によって冷却したりする方法を適宜使用することができる。
【0036】〔実施形態3〕上記実施形態1及び2では、現像剤担持体表面をトナー供給ローラや均し兼帯電量立上げ促進部材で冷却する構成について説明したが、現像剤担持体を熱良導伝体で構成し内部から放熱もしくは冷却する構成とすることもできる。図5は本実施形態に係る現像剤担持体の断面図である。
【0037】現像剤担持体としての現像ローラ30は、銅もしくはアルミニウム製の熱良導伝体の金属からなる中空円筒状部材30aの外周面に、熱良導伝体である金属のウィスカーや粒子等を点在させた弾性樹脂層30bを形成した構成となっている。そして、この中空円筒状部材30aの軸方向の一方の開口部から、冷却媒体31として例えば冷却空気を送り込み、軸方向の他方の開口部から排出させる。これにより、現像ローラ30を内側から冷却して、摩擦熱による現像ローラ30表面が昇温することを防止できる。
【0038】なお、現像ローラ30の中空部に冷却媒体31として水やアルコール等を封入して両端部を封止したヒートパイプ構造とすることもできる。ヒートパイプ構造とすることで、現像ローラ30表面で発生した摩擦熱を、現像ローラ30の軸方向の両端面及び図示しない軸受け部から現像装置の外部に放熱することが可能になる。
【0039】なお、本実施形態の構成に加えて、上記実施形態2において説明した補助冷却手段を配設することで、現像ローラ30表面をより効率良く冷却することができる。
【0040】〔実施形態4〕上記実施形態1、2及び3においては、現像装置側に冷却手段を備えた構成について説明したが、潜像担持体を冷却手段として用いる構成とすることもできる。図6は本実施形態に係る潜像担持体の断面図である。
【0041】潜像担持体としての感光体ドラム40は、銅もしくはアルミニウム製の熱良導伝体の金属からなる中空円筒状部材40aの外周面に、感光層40bを形成した構成となっている。そして、この中空円筒状部材40aの軸方向の一方の開口部から、冷却媒体41として、例えば冷却空気を送り込み、他方の開口部から排出させる。これにより感光体ドラム40を内側から冷却することができる。
【0042】上記感光体ドラム40と図示しない現像ローラとは現像領域でトナーを介して接触し、塗布ニップを形成するので、現像ローラ表面の摩擦熱を感光体ドラム40が奪って冷却することができる。感光体ドラム40は上記冷却媒体41によって冷却される。これにより、摩擦熱による現像ローラ表面が昇温することを防止できる。
【0043】なお、感光体ドラム40の中空部に冷却媒体41として水やアルコール等を封入して両端部を封止したヒートパイプ構造とすることもできる。ヒートパイプ構造とすることで、現像ローラ表面から奪った摩擦熱を、感光体ドラム40の軸方向の両端部もしくは図示しない軸受け部から外部に放熱することが可能になる。
【0044】さらに、本実施形態の構成に加えて、上記実施形態2において説明した補助冷却手段を配設することで、現像ローラ表面をより効率良く冷却することができる。
【0045】
【発明の効果】請求項1乃至7の発明によれば、上記冷却手段によって、摩擦熱による現像剤担持体表面の温度上昇を防ぐことができる。これにより、該現像剤担持体表面への現像剤の融着を防止するとともに、該現像剤担持体の膨張による当接部材間圧力の上昇を防止できるので、長期間にわたり画像を高品位、均質、かつ、安定に維持することができるという優れた効果がある。
【0046】特に、請求項1の発明によれば、上記現像剤脱離手段と現像剤供給手段とが上記現像剤担持体表面を冷却することで、該現像剤担持体表面の温度上昇を防止することができるという優れた効果がある。
【0047】特に、請求項2の発明によれば、上記現像剤脱離手段と現像剤供給手段とを兼ね備えた現像剤供給部材によって上記現像剤担持体表面を冷却することで、該現像剤担持体表面の温度上昇を防止することができるという優れた効果がある。
【0048】特に、請求項3の発明によれば、上記現像剤担持体が冷却手段を具備しているので、該現像剤担持体表面の冷却効率を向上させ、該現像剤担持体表面の温度上昇を防止することができるという優れた効果がある。
【0049】特に、請求項4の発明によれば、冷却手段を具備した潜像担持体が、現像部で上記現像剤を介して上記現像剤担持体表面と間接的に当接し、該現像剤担持体表面を冷却することで、該現像剤担持体表面の温度上昇を防止することができるという優れた効果がある。
【0050】特に、請求項5の発明によれば、上記冷却手段は、上記現像剤担持体表面から奪った摩擦熱を上記中空部材内部からも放熱することで冷却効率を向上させ、該現像剤担持体表面の温度上昇を防止することができるという優れた効果がある。
【0051】特に、請求項6の発明によれば、上記冷却手段に加えて上記補助冷却手段によって上記現像剤担持体表面を冷却するので、該冷却手段のみの場合よりも、より冷却効率を向上させて該現像剤担持体表面の温度上昇を防止することができるという優れた効果がある。
【0052】特に、請求項7の発明によれば、上記冷却手段等を具備した現像装置を備えているので、上記現像剤担持体表面の温度上昇を防止して画像形成を行うことができるという優れた効果がある。




 

 


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