JP2008268283A - 現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像槽内の内圧の上昇を抑制して現像槽内の内圧を所定の内圧に維持することの可能な現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】現像槽１４の排気口１０の周囲には、段部１４ｅが形成されており、この段部１４ｅ上に網目の蜜な第１のフィルタ層１１ａと、第１フィルタ層１１ａの上面に下面が固着された層厚によって圧力損失が変動する網目の粗い第２のフィルタ層１１ｂからなるフィルタ１１が載置され、このフィルタ１１上には、第２のフィルタ層１１ｂの上面が固着された縁枠４０が上下動自在に載置されており、縁枠４０の左右端部には、支持部４２に一端が係止された引張ばね４２によって第２のフィルタ層１１ｂが上方に引張されるように、また、縁枠４０の中央部には、フィルタ圧力損失変動手段１０４によって上下方向に駆動される作動板４３が取り付けられている。
【選択図】図５

Description

本発明は、現像装置、これを備えたプロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する。

従来、プリンター、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置においては、静電潜像を担持する感光体の近傍に、当該静電潜像にトナーを供給する現像装置を配設し、現像装置内に組み込まれた回転現像ローラからトナーを感光体に供給して、感光体に形成された静電潜像をトナー像化して現像するようになっている。
近年、画像形成の高速化に伴い、現像装置内に組み込まれる現像ローラは、約４００ＲＰＭ程度の高速回転で使用されており、現像ローラの高速回転によって生じる気流がトナーを収納している現像槽内に流入し、ほぼ密閉状態にある現像槽の内圧が上昇する状態を招く。この現像槽内の内圧の上昇に伴い、現像槽の間隙からトナーが現像槽外に漏れ出し、感光体に付着して、画像を汚染したり、画像形成装置を汚染する事故を招くことになる。特に、近年、画像の精細化に伴い使用される１０μｍ以下の微小粒子トナーを使用する場合には、画像汚染や画像形成装置の汚染の事故が発生する割合が高まっている。
このような事故の対策として、現像槽の上部に排気口を設け、この排気口上にトナーの流出を防止するフィルタを取り付け、排気口から現像ローラの高速回転によって生じる気流を排出して現像槽内の内圧の上昇を抑えることが提案されている。（例えば特許文献１参照）
特公平６−１９６３７号公報

しかしながら、特許文献１記載のものでは、単に排気口上に所定の圧力損失を有するフィルタを取り付けるものであるため、使用中に、フィルタにトナーが捕捉されてフィルタの圧力損失が増加して、現像槽内の内圧が上昇してしまうという問題がある。このようなフィルタの圧力損失の増加は、トナーの帯電が低い、初期の立ち上がり時や現像剤の寿命が低下してトナーの帯電性が落ちてきたときに起こり易い。
本発明は、上記実情を考慮してなされたものであり、現像槽内の内圧の上昇を抑制して現像槽内の内圧を所定の内圧に維持することの可能な現像装置、これを用いたプロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、トナーとキャリアを含む現像剤を収容する現像槽内に、該現像剤を担持する回転現像ロールを配設し、前記現像槽に前記現像ローラの回転によって生じる気流を排出する排気口上に現像槽内のトナー流出防止用フィルタを備えた現像装置において、前記トナー流出防止用フィルタに設けられ、圧力損失を変化させるフィルタ圧力損失変動手段と、前記現像槽内の内圧を検出する内圧検出手段と、該内圧検出手段によって検出された内圧に応じて前記フィルタ圧力損失変動手段によるフィルタの圧力損失を制御するフィルタ圧力損失制御手段と、を備えたことを特徴とする。
また、請求項２の発明は、請求項１記載の現像装置において、前記フィルタ圧力損失変動手段は、前記トナー流出防止用フィルタを圧縮または伸長させて前記トナー流出防止用フィルタの圧力損失を変動させることを特徴とする。
また、請求項３の発明は、請求項１または２記載の現像装置において、前記トナー流出防止用フィルタは、複数個に分割されており、分割されたトナー流出防止用フィルタ毎に前記フィルタ圧力損失制御手段を備えたことを特徴とする。
また、請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れか一項記載の現像装置において、前記内圧検出手段は、前記現像槽内に配設された現像槽の内圧を検出する気圧計であることを特徴とする。
また、請求項５の発明は、請求項１乃至３の何れか一項記載の現像装置において、前記内圧検出手段は、前記排気口から排出される気流の流量を検出する流量計であることを特徴とする。
また、請求項６の発明は、静電潜像を担持する感光体と、少なくとも前記静電潜像にトナーを供給する現像装置を一体に形成して画像形成装置に着脱自在に取り付けられるプロセスカートリッジにおいて、前記現像装置は、請求項１乃至５の何れか一項記載の現像装置であることを特徴とする。
また、請求項７の発明は、静電潜像を担持する感光体と、前記静電潜像にトナーを供給する現像装置を備えた画像形成装置において、前記現像装置は、請求項１乃至５の何れか一項記載の現像装置であることを特徴とする。

本発明によれば、上記構成を採用することによって現像槽内の内圧の上昇を抑制して現 像槽内の内圧を所定の内圧に維持することの可能な現像装置、これを用いたプロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１は、本発明による一実施形態の画像形成装置であるカラープリンターの概略構成を示す図である。本実施形態に係る画像形成装置は、画像形成装置本体の下部に転写紙等の転写材Ｓを収納する給紙カセットを配した給紙部２０と、その上方に画像形成部３０とを配置した構成となっている。画像形成部３０は、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、黒（Ｋ）の各色に対応するドラム状の感光体３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋを備えた複数の画像形成手段としての４個のプロセスカートリッジ（画像形成ユニット）３３Ｙ、３３Ｃ、３３Ｍ、３３Ｋと、各感光体３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋに静電潜像を形成する光書込みユニット４とを備えている。さらに、画像形成装置は、画像形成部３０でＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋの色で形成されたトナー像が転写される複数のローラ２６、２７、２８に巻き掛けられた可撓性を有する無端ベルトにより構成した中間転写体としての中間転写ベルト２５と、転写材Ｓにトナー像を定着させる定着装置２３等を備えている。給紙部２０から定着装置２３までの間には、転写材Ｓを搬送する搬送経路が形成してある。なお、図中符号２１は呼び出しローラ、符号２２はレジストローラである。
各感光体３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋの周りには、各感光体３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋの表面を一様に帯電する帯電装置５、感光体３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋの静電潜像をトナーによって現像する各色の現像装置９Ｙ、９Ｃ、９Ｍ、９Ｋ、感光体３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋの残留トナーをクリーニングするクリーニング装置６等がそれぞれ配置してある。各感光体３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋが中間転写ベルト２５に接する位置における中間転写ベルト２５の内側には、１次転写を行う１次転写ローラ２９Ｙ、２９Ｃ、２９Ｍ、２９Ｋがそれぞれ設けてある。

中間転写ベルト２５には、ローラ２８と対向する部位に２次転写ローラ１６を搬送経路に臨ませて配設し（ローラ２８と２次転写ローラ１６を合わせて２次転写装置１７という）、ローラ２６と対向する部位にベルト表面を清掃するベルトクリーニング装置１５が配設されている。画像形成装置の上部には、補給用のトナーが収納されているトナーボトル３１Ｙ、３１Ｃ、３１Ｍ、３１Ｋ（トナーボトル３１）を有している。これらのトナーボトル３１と現像装置９Ｙ、９Ｃ、９Ｍ、９Ｋの補給口部とをパイプ等の配給手段で連結して必要に応じてトナーボトル３１Ｙ、３１Ｃ、３１Ｍ、３１Ｋから現像装置９Ｙ、９Ｃ、９Ｍ、９Ｋに補給トナーを供給するようになっている。この場合、通常はトナーボトル３１のみの交換でトナーを補給する。
上記の構成において画像形成のプロセスを説明する。給紙部２０の給紙カセットから呼び出しローラ２１により転写材Ｓがフィードされ、フィードされた転写材Ｓがレジストローラ２２まで到達すると、像形成のタイミングを合わせるために転写材Ｓは一旦待機して停止する。帯電装置５によって一様に帯電された感光体３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋは、光書込みユニット４によりレーザ光にて露光走査され、感光体３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋ上に静電潜像が作られる。各静電潜像には、それぞれ各色の現像装置９Ｙ、９Ｃ、９Ｍ、９Ｋによりトナーが供給されて感光体３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋ表面にそれぞれイエロー、シアン、マゼンタ、黒のトナー像が形成される。

次いで、１次転写ローラ２９Ｙ、２９Ｃ、２９Ｍ、２９Ｋに電圧が印加され、感光体３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋ上のトナー像が、中間転写ベルト２５上に順次転写されていく。この時、各色の画像形成動作は、そのトナー像が中間転写ベルト２５の同じ位置に重ねて転写される様に、上流側から下流側に向けてタイミングをずらして実行される。中間転写ベルト２５上に形成された画像は、２次転写ローラ１６の位置まで搬送され、このタイミングに合わせて、レジストローラ２２に待機した転写材Ｓが転写装置１７である２次転写ローラ１６の位置まで送られ、転写材Ｓにトナー像が転写される。その後、トナー像が転写された転写材Ｓは、定着装置２３に搬送されて熱定着され、定着終了後の転写材Ｓは排紙ローラ２４から機外に排紙される。
本実施形態の画像形成装置としては、図１に示すようなタンデム型カラープリンターを例示したが、このカラープリンターは、単なる例であり、本発明の画像形成装置は、白黒の画像を形成する画像形成装置でもよく、好ましくはトナーとキャリアの２成分現像剤を使用する電子写真方式の画像形成装置であれば、十分に適用可能である。

次に、本実施形態に係るプロセスカートリッジについて説明する。本実施形態に係るプロセスカートリッジ３３Ｙ、３３Ｃ、３３Ｍ、３３Ｋは、現像装置９Ｙ、９Ｃ、９Ｍ、９Ｋ内に収納されるトナーの色が異なるだけで基本構造は同一である。従って、プロセスカートリッジ３３Ｙを代表して図２に基づいて説明する。
図２は、本実施形態に係るプロセスカートリッジ３３Ｙの概略構成を示す図である。このプロセスカートリッジ３３Ｙは、静電潜像を担持させる感光体３Ｙを中心として、感光体３Ｙの周囲に感光体３Ｙの回転方向（矢印Ｂ方向）に沿って順に、現像後のトナー像を転写材Ｓに転写した後に感光体３Ｙ上に残留する転写残トナーを除去するクリーニング装置６と、感光体３Ｙを帯電させる帯電装置５と、現像装置９Ｙとが感光体３Ｙと一体に取り付けられている。そして、このプロセスカートリッジ３３Ｙは、画像形成装置の画像形成部３０の所定位置（図１参照）から感光体３Ｙと共に着脱自在に取り付けられるようになっており、プロセスカートリッジ３３Ｙの修理、交換を容易に行うことができるようになっている。なお、図２中のクリーニング装置６としては、転写残トナーを除去するクリーニング手段６ａと感光体３Ｙの表面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段６ｂも図示されているが、潤滑剤塗布手段６ｂは必ずしも必要でなく、転写残トナーを除去するクリーニング手段６ａだけでも十分である。また、本発明に係るプロセスカートリッジとしては、感光体３Ｙ、現像装置９Ｙ、帯電装置５、クリーニング装置６の全てを一体に備える必要はなく、少なくとも、感光体３Ｙと現像装置９Ｙとが一体に形成されて折れば十分である。なお、１０は後述する排気口、１１はトナーの現像槽１４から流出を防止するフィルタ、１２は、トナー補給口部である。
本実施形態の画像形成装置においては、画像形成部３０としてプロセスカートリッジ３３Ｙ、３３Ｃ、３３Ｍ、３３Ｋを使用しているが、このプロセスカートリッジ３３Ｙ、３３Ｃ、３３Ｍ、３３Ｋの使用は必須ではない。勿論、クリーニング装置６、帯電装置５、現像装置９Ｙを感光体３Ｙからそれぞれ独立した装置として組み込むことも可能である。しかしながら、プロセスカートリッジとして使用する場合には、上記各装置６、５、９Ｙの修理、交換の際の取り付け調整が容易となるので好適である。

［第１の実施形態］
次に、本発明の特徴である現像装置９Ｙについて図３に基づいて説明する。
図３は、本発明による一実施形態の現像装置の概略構成を示す図である。
第１の実施形態に係る現像装置９Ｙは、粒径が１０μｍ以下のトナーと粒径が２０〜１００μｍの磁性キャリアを含む粒状の現像剤を収容する現像槽１４内に、感光体３Ｙに形成された静電潜像をトナー像化するためのトナーを供給する現像剤担持体である現像ローラ７と、現像ローラ７に現像剤を供給する回転搬送体である第２のスクリュー２と、第２のスクリュー２に現像剤を供給する回転搬送体である第１のスクリュー１とが回転自在に収容されている。
現像ローラ７は、その中心部に磁界を所定方向に放射状に放射するマグネット７ａが固定して取り付けられ、このマグネットの周囲に駆動モータ等によって回転駆動される円筒状の現像スリーブ７ｂがその中心軸を中心として回転自在に取り付けられている。現像スリーブは、４３０ＲＰＭ（回転／分）で回転しながら、その表面にドクターブレード８によって所定量に規制された現像剤を前記マグネットによって磁気的に吸引、保持し、感光体３Ｙの近傍で磁気ブラシを形成して磁性キャリアの表面に付着しているトナーを感光体３Ｙの静電潜像に電界的に供給するようになっている。

第２のスクリュー２は、現像ローラ７でトナーを感光体３Ｙに供給した後に前記マグネットの磁力を開放することによって第２の収容部１４ａ内に回収される現像剤と第１のスクリュー１から供給される現像剤とを攪拌混合しながら搬送して現像ローラ７に、現像剤を前述の現像ローラ７のマグネット７ａの磁力作用で供給している。
第１のスクリュー１は、後述するように、補給口部１２から第１の収容部１４ｂ内に補給される補給トナーまたは磁性キャリアと第１収容部１４ｂと第２収容部１４ａとを仕切る仕切り壁１４ｃに形成された開口１４ｄを通じて供給される現像剤とを攪拌、混合しながら現像剤を第２のスクリュー２に供給している。
現像装置９Ｙの現像槽１４の感光体３Ｙの近傍には、トナーの飛散を防止するシール材１８、１９が取り付けられ、現像槽１４はほぼ密閉状態になっている。従って、現像ローラ７の現像スリーブ７ｂが矢印Ｃ方向に４３０ＲＰＭで回転すると現像スリーブ７ｂの回転方向に沿って矢印Ｄ方向に気流が生じ、この気流が現像槽１４内に流入して、現像槽１４内の内圧を高めることになる。この現像槽１４内の内圧の上昇は、現像槽１４内に収容されている現像剤１３の微小トナーが感光体３Ｙとシール材１８、１９との間隙等から流出して、感光体３Ｙや画像形成装置本体内部を汚染することになる。このような現像槽１４の内圧上昇を抑制するために、現像槽１４の上部に気流を放出するため、幅１ｃｍ、長さ１５ｃｍの排気口１０が形成されており、また、気流と共に飛散しているトナーが気流の放出と共に現像槽１４外に流出しないように、排気口１０を閉塞する大きさの不織布等からなるフィルタ１１が取り付けられている。

第１の実施形態においては、このフィルタ１１の圧力損失を現像槽１４内の内圧に応じて変動させ、常時、現像槽１４の内圧が所定の内圧となるように調整するようにしたものである。第１の実施形態においては、図４及び図５に示すように、現像槽１４の排気口１０の周囲には、段部１４ｅが形成されており、この段部１４ｅ上に初期の圧力損失が３０Ｐａ以下の７ｍｍ厚みの網目の蜜な第１のフィルタ層１１ａと、第１フィルタ層１１ａの上面に下面が固着された層厚によって圧力損失が変動する網目の粗い第２のフィルタ層１１ｂ（層厚みが１ｍｍから９ｍｍまで変動）からなるフィルタ１１が収納、載置されている。さらに、このフィルタ１１上には、第２のフィルタ層１１ｂの上面が固着された縁枠４０が上下動自在に載置されており、縁枠４０の左右端部には、現像槽１４に形成された支持部４２に一端が係止された引張ばね４１の他端が係止され、引張ばね４２によって第２のフィルタ層１１ｂが上方に引張されるように取り付けられている。また、縁枠４０の中央部には、縁枠４０の上面に当接し、後述するフィルタ圧力損失変動手段１０４によって上下方向に駆動される作動板４３が取り付けられている。従って、作動板４３が最上方に位置するときには、第２のフィルタ１１ｂの網目が最も粗い状態になり、圧力損失を３０Ｐａ以下を保つことで、気流の放出を容易に行い、現像槽１４内の内圧を低下させる。また、作動板４３を引張ばね４１の引張力に抗して下方に移動させると第２のフィルタ１１ｂの網目が蜜になり、圧力損失が減少して気流の放出を抑制する。このように、作動板４３を上下動させることによってフィルタ１１の圧力損失を変動させ、現像槽１４内の内圧を所定の内圧に調整することが可能となる。

また、現像槽１４の排気口１０の近傍には、図３に示すように、現像槽１４の内圧を検出する気圧計４４が取り付けられており、この気圧計４４で検出された現像槽１４内の内圧と予め設定されている基準の内圧とを比較し、その差異に応じて、前記作動板４３を上下動させて現像槽１４内の内圧を調整するようにしている。図６は、作動板４３の上下動の移動量を調整、制御するブロック図で、気圧計４４による現像槽１４の内圧を検出する手段１００からの内圧と予め設定されている基準の内圧を記憶する手段１０２とを比較手段１０１で比較し、その差異に応じて制御手段１０３でフィルタ圧力損失変動手段１０４を作動させ、第２フィルタ層１１ｂの厚みを変動させ、現像槽１４内の内圧を調整するようにしている。なお、フィルタ圧力損失変動手段１０４としては、印加電圧等を適当に制御することによって、前記作動板４３を圧電素子やモータ等を使用して上下動させるものが使用される。

また、本発明でいうフィルタの圧力損失とは、フィルタの入口（現像槽１４の内側）の圧力からフィルタの出口（現像槽１４の外側）の圧力を差し引いた値であり、この圧力損失は、圧力損失計（長野計器社製）を使用することによって測定することが可能である。
また、第１の実施形態においては、フィルタ１１として前述のように、トナーの現像槽１４外への流出を抑制するために、薄手の網目の密な第１フィルタ層１１ａを使用し、その上に、圧力損失を変動させる厚手の第２フィルタ層１１ｂを積層状態で使用しているが、必ずしも複数層からなる積層構造とする必要はなく、第２の層単層であっても良い。
以上のように、第１の実施形態においては、フィルタ１１を厚み方向に圧縮、伸長させることによって圧力損失を変動させるようにし、現像槽１４内の内圧を検出して、検出された内圧と基準内圧とを比較し、その差異に応じて、フィルタの圧力損失を変動制御するようにしたので、常に、所定の内圧を維持して、現像槽からのトナーの飛散を抑制することが可能となる。
さらに、フィルタ１１の特性が現像装置毎に相違したとしても、現像槽１４の内圧を検出し、検出された内圧に応じてフィルタ１１の圧力損失を調整するようにしているので、均質な特性の現像装置とすることが可能となるので、適切に現像装置の性能のばらつきを抑制することができる。

［第２の実施形態］
図７は、本発明の第２の実施形態の現像装置のフィルタ圧力損失変動機構を示す図である。第２の実施形態においては、前述の第１の実施形態の場合のフィルタ層の厚み方向への変動によってフィルタ１１の圧力損失を変動させるのに対し、フィルタ１１を前後方向（幅方向）に移動させて、フィルタ１１の圧力損失を変動させるようにしたものである。図７に示すように、フィルタ１１の前部側面１１ｃと後部側面１１ｄには、フィルタ１１の保持部４５ａ、４５ｂが固着されており、保持部４５ａ、４５ｂは、ガイド４６ａ、４６ｂによって矢印のように、前後動可能に取り付けられている。また、前部保持部４５ａと現像槽１４の段部１４ｅとの間には、引張ばね部材４１が配設され、前部保持部４５ａを前方に引張している。また、ガイド４６ａには、図示しないストッパー部が取り付けられており、前部保持部４５ａは、所定位置以上に前方に移動しないように規制されている。一方、後部保持部４５ｂの中央部には、作動部材４７が取り付けられ、前述のフィルタ圧力損失変動手段１０４の作動によって後部保持部４５ｂを前後方向（矢印方向）に移動させて、引張ばね部材４１によるフィルタ１１に対する引張力と協働してフィルタ１１を幅方向に伸張または圧縮してフィルタ１１の圧力損失を変動可能なようになっている。
従って、第２の実施形態においても、現像槽１４内の内圧を気圧計４４の出力に応じてフィルタ圧力損失変動手段１０４を作動させ、フィルタ１１の幅Ｃを変動させることによってフィルタ１１の圧力損失を変動させ、現像槽１４内の内圧を調整することが可能となる。この場合、使用されるフィルタ１１は、第１の実施形態における第２のフィルタ層単層のものである。なお、図７においては、フィルタ１１を一部省略した形で示している。

第２の実施形態においては、前述のように現像槽１４内の内圧の調整、制御が可能となるだけでなく、フィルタ１１を前後に伸縮させるので、この伸縮運動によって、フィルタ１１に付着しているトナーを現像槽１４内に震い落として、フィルタ１１をクリーニングすることも可能となる。
また、第２の実施形態においては、図８に示すように、現像槽１４内の内圧を検出する気圧計４４ａ、４４ｂ、４４ｃがフィルタ１１の右端部、中央部、左端部の３個所で検出するようにして、これらの気圧計４４ａ、４４ｂ、４４ｃで検出された内圧の内、基準内圧との差が大きい気圧差に基づいてフィルタ圧力損失変動手段１０４を作動させるようにしている。従って、フィルタ１１の右端部、中央部、左端部の何れかでフィルタ１１にトナーによる目詰まりが発生して現像槽１４の内圧が上昇した際にも適切に対応して現像槽１４の内圧の上昇を抑制することが可能となる。また、このような、右端部、中央部、左端部で検出された内圧間に大きな気圧差が検出されたときには、フィルタ１１の部分的な目詰まりが発生したとして、フィルタ１１に部分的な目詰まりが生じたとしてフィルタ１１を前後方向に伸縮させ、クリーニングを行うことも可能である。

また、図８においては、気圧計４４ａ、４４ｂ、４４ｃとそれぞれ隣接させて流量計４８ａ、４８ｂ、４８Ｃを取り付けている。これらの流量計４８ａ、４８ｂ、４８ｃは、フィルタ１１の上方に取り付けられ、フィルタ１１上の気流の方向、即ち、フィルタ１１から気流が現像槽１４外に流出されているのか、逆に現像槽１４内に気流が流れているのかを確認するようになっている。これらの流量計４８ａ、４８ｂ、４８ｃと気圧計４４ａ、４４ｂ、４４ｃを併用することによって、現像槽１４内の内圧をより精度よく検出可能となる。
この場合に、現像槽１４内の内圧は、気圧計４４ａ、４４ｂ、４４ｃの代わりに、流量計４８ａ、４８ｂ、４８ｃを使用して測定することも可能である。このように流量計４８ａ、４８ｂ、４８ｃによって現像槽１４内の内圧を検出する場合には、気流の方向も検出可能となる利点を有する。
さらに、本実施形態の変形例として、図９に示すように、フィルタ１１を長さ方向で３分割し、これらの分割されたフィルタ１１１、１１２、１１３毎に、ガイド４６１ａ、４６１ｂ、４６２ａ、４６２ｂ、４６３ａ、４６３ｂ、引張ばね部材４１１、４１２、４１３、作動部材４７１、４７２、４７３をそれぞれ独立して設け、各フィルタ１１１、１１２、１１３が独立して伸縮動作可能なように構成されている。このように、各フィルタ１１１、１１２、１１３を独立して伸縮動作可能とした場合には、前述のように、フィルタ１１の右端部、中央部、左端部のそれぞれに気圧計４４ａ、４４ｂ、４４ｃを配設し、フィルタ１１の右端部、中央部、左端部で検出された現像槽１４の内圧に応じて独立してフィルタの各部で伸縮可能となるので、よりきめ細かい制御が可能となる。なお、この場合、排気口部１０も３分割され図に示すような１０ａ、１０ｂ、１０ｃの形状を有している。なお、図９においては、フィルタ１１１、１１２、１１３を一部省略した形で示している。

［第３の実施形態］
次に、本発明による現像装置は、前述の第１の実施形態で説明したように、現像ローラ９Ｙの高速回転に伴う気流による現像槽１４の内圧上昇を低減するために、フィルタ圧力損失変動手段によって現像槽１４内の内圧を調整するようにしたものであるが、現像槽１４内の内圧は、現像ローラ９Ｙの高速回転による内圧上昇以外に、現像槽１４内に新規トナーを補充する際にも、現像槽１４の内圧上昇が生じる。第３の実施形態においては、この新規トナー補充の際の内圧上昇に対しても、現像槽内の内圧上昇を抑制することの可能な現像装置について説明する。
第３の実施形態においては、第１の実施形態で示した現像装置９Ｙが使用され、この現像装置９Ｙの補給口部１２（図３参照）に、後述する新規トナーを収容しているトナー収容容器５０から一軸偏心スクリューポンプ（モーノポンプ）５１を介して空気と平均粒径が６〜１０μｍの微小粒子状の新規トナーが混合された流動性トナーが供給されるようになっている。

図１０は、トナー補給機構の主要部を示す断面説明図であって、符号３１は画像形成装置本体に設けられたトナー収納容器５０がセットされるセット部である（図１でトナーボトルとして表示）。このセット部３１には、ほぼ真上方向に延在するトナー収納容器５０内に入り込む挿入部材としてのノズル５２が一体または脱着可能であるが位置固定に設けられている。ノズル５２は、円筒状に形成されているとともに、上部に設けられた尖端部５３に続いてエアー供給路５４とトナー排出路５５とが設けられている。ノズル５２の内部は、２重管構造になっており、トナー排出路５５はノズル５２の下端において図１０の左方へ曲げられてその先端にトナー移送チューブ５６が接続されている。また、エアー供給路５４は、トナー排出路５５よりも上方で図１０の右方へ曲げられている。
エアー供給路５４の先端には、エアー供給手段としてのエアーポンプ５７にエアー移送パイプ５８を介して接続されている。このエアーポンプ５７が作動すると、該ポンプからエアー移送パイプ５８、エアー供給路５４を介してトナー収納容器５０内にエアーが噴出される。そして、トナー収納容器５０内に噴出されたエアーは、トナー層を通過することによりトナーを拡散しながら流動化させる。

トナー収納容器５０は、保護ケースとしての外箱５９と、その外箱５９内に着脱可能に収容されたフレキシブルで変形可能な袋状体としてのトナー袋６０とを有するバックインボックスタイプに構成されている。この外箱５９は、剛性を有する紙、段ボール、樹脂等の材料から作られ、トナー袋６０が殆ど隙間なく収まる程度の内部空間を有している。
また、トナー袋６０は下部中央にポリエステルフィルム等の固定部材６１に固定されている。本例のトナー袋６０は、ポリエステルフィルム、ポリエチレンフィルム等のフレキシブルなシート材を単層または複層構成にして袋状容器形状のものである。
上記固定部材６１には、発泡スポンジ等の弾性体で作られたシール部材（図示せず）が設けられ、シール部材の中央には十字の貫通したスリット（図示せず）が形成され、このスリットにノズル５２が差し込まれると押し広げられてその挿入を許容する。また、トナー収納容器５０のセット部３１から離脱によりノズル５２が抜けると、押し広げられたスリットは元の状態に復元し、トナー袋６０を密閉する自閉弁の役割をはたしている。

エアーポンプ５７によるエアー供給によりトナー袋６０の内圧が上昇するが、トナー袋６０の内圧が３０００Ｐａより高い圧力の領域では、それ以下と比べて、容器内のトナー残量がかなり多くなっていることが確認された。したがって、トナー袋６０内のトナー残量の低減、およびトナー補給性の安定性確保のためには、トナー袋６０内の容器内圧を３０００Ｐａ以下になるようにエアーポンプ５７の作動を制御する必要がある。すなわち、容器内圧には安定な補給を行うことのできる上限値があり、それ以上容器内圧力が上昇すると、トナー袋６０内のトナー残量が多くなる傾向がある。これは容器内圧力の上昇により、トナー袋６０内に流入するエアー流量が低下し、エアーによる容器内のトナー攪拌が不充分になるため、トナーが架橋しやすくなってノズル５２まで運ばれにくくなり、トナーが補給されなくなることによるものである。このように、エアーポンプ５７のエアー供給を制御してトナー袋６０内の内圧を３０００Ｐａ以下にすれば、安定してトナーを補給することができ、その結果として確実に容器内のトナー残量を低減することができる。但し、トナー袋２２内の内圧を３０００Ｐａ以下であっても極端に小さすぎると問題があるので、トナー補給の安定性を確保するには、トナー袋６０の容器内圧を１００Ｐａ以上にする必要がある。
この現像装置で使用されるスクリューポンプ５１の構成は、金属などの剛性をもつ材料で偏芯したスクリュー形状に作られたロータ６２と、ゴム等の弾性体で内側に２条スクリュー形状に作られ固定されて設置されるステータ６３と、これらを包みかつ粉体の搬送路を形成する樹脂材料等から作られたホルダ６４とを有している。そして、第３の実施形態では、現像装置の第２の攪拌スクリュー１（図３参照）と一体連結され、図示していない駆動装置に駆動連結された第１の歯車と、上記ロータ６２とピン継ぎ手により連結された駆動軸６５に一体連結された第２の歯車６７とが噛み合っているとともに、第２の歯車６７には第１の歯車による回転駆動を断続する断続手段としての電磁クラッチ６６を介在させている。この電磁クラッチ６６によりスクリューポンプ５１のオン・オフが切り換えられ、現像装置９Ｙ内の現像剤濃度を一定に保つように制御する方式の現像装置に適用させることができる。

このスクリューポンプ５１は、ロータ６２の回転により強い自吸力が生じ、トナー収納袋６０からトナーを吸い込むことができる。吸い込まれたトナーは、スクリューポンプ５１と現像装置９Ｙの第１攪拌スクリュー１との間に形成された補給口部１２により現像装置９Ｙ内に移送される。なお、現像装置には、第１の実施形態で示したように、排気口１０とその排気口１０を覆うフィルタ１１が設けられ、エアーのみを現像装置９Ｙから脱気し、現像時に発生する現像槽１４内の昇圧を抑え、トナー補給の安定化と現像装置からのトナー飛散を防止するように構成している。
因みに、本実施形態で使用される流動性トナーの嵩密度は、０．０２〜０．７ｇ／ｃｃ、好ましくは０．０２〜０．５ｇ／ｃｃである。このような流動性トナーを新規トナーとして現像槽１４内に補給した際に、流動性トナーに含まれる気体が現像槽１４内に供給されることになるので、現像ローラ７の回転によって生じる気流と共に現像槽１４内の内圧を上昇させることになる。このような現像槽１４内の内圧の上昇を第１の実施形態で説明したように、第２のフィルタ層１１ｂの層厚を制御して圧力損失を調整して現像槽１４内の内圧の上昇を抑制するようにしている。従って、新規流動性トナーの補給時の現像槽１４内の内圧が適切に調整され、現像槽１４からのトナーの流出を抑制することが可能となる。

本発明による一実施形態の画像形成装置の概略構成を示す断面図である。 本発明による一実施形態のプロセスカートリッジの概略構成を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態の現像装置の概略構成を示す断面図である。 本発明に第１の実施形態の現像装置の排気口部の分解斜視図である。 図４のＡ−Ａ線上で切断した断面図である。 本発明の第１の実施形態のフィルタ圧力損失変動機構の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態の現像装置の排気口部の上面図である。 本発明の第２の実施形態の現像装置のフィルタ圧力損失変動機構の概略構成を示す模式図である。 本発明の第２の実施形態の変形例を示す現像装置の排気口部の上面図である。 本発明の第３の実施形態の現像装置の新規トナー補給機構の概略構成を示す断面図である。

符号の説明

３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋ…感光体、４…書込みユニット、５…帯電装置、６…クリーニング装置、７…現像ローラ、９Ｙ、９Ｃ、９Ｍ、９Ｋ…現像装置、１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ…排気口部、１１、１１１、１１２、１１３…フィルタ、１１ａ…第１のフィルタ層、１１ｂ…第２のフィルタ層、１２…補給口部、１３…現像剤、１４…現像槽、１４ｅ…段部、２３…定着装置、２５…中間転写ベルト、３３Ｙ、３３Ｃ、３３Ｍ、３３Ｋ…プロセスカートリッジ、４０…縁枠、４１…引張ばね、４２…支持部、４３…作動板、４４、４４ａ、４４ｂ、４４ｃ…気圧計、４５ａ、４５ｂ、４５１ａ、４５１ｂ、４５２ａ、４５２ｂ、４５３ａ、４５３ｂ…保持部、４６ａ、４６ｂ、４６１ａ、４６１ｂ、４６２ａ、４６２ｂ、４６３ａ、４６３ｂ…ガイド、４７、４７１、４７２、４７３…作動部材、４８ａ、４８ｂ、４８ｃ…流量計、１００…内圧検出手段、１０１…比較手段、１０２…基準内圧記憶手段、１０３…制御手段、１０４…フィルタ圧力損失変動手段

Claims (7)

1. トナーとキャリアを含む現像剤を収容する現像槽内に、該現像剤を担持する回転現像ロールを配設し、前記現像槽に前記現像ローラの回転によって生じる気流を排出する排気口上に現像槽内のトナー流出防止用フィルタを備えた現像装置において、
   前記トナー流出防止用フィルタに設けられ、圧力損失を変化させるフィルタ圧力損失変動手段と、前記現像槽内の内圧を検出する内圧検出手段と、該内圧検出手段によって検出された内圧に応じて前記フィルタ圧力損失変動手段によるフィルタの圧力損失を制御するフィルタ圧力損失制御手段と、を備えたことを特徴とする現像装置。
2. 請求項１記載の現像装置において、
   前記フィルタ圧力損失変動手段は、前記トナー流出防止用フィルタを圧縮または伸長させて前記トナー流出防止用フィルタの圧力損失を変動させることを特徴とする現像装置。
3. 請求項１または２記載の現像装置において、
   前記トナー流出防止用フィルタは、複数個に分割されており、分割されたトナー流出防止用フィルタ毎に前記フィルタ圧力損失制御手段を備えたことを特徴とする現像装置。
4. 請求項１乃至３の何れか一項記載の現像装置において、
   前記内圧検出手段は、前記現像槽内に配設された現像槽の内圧を検出する気圧計であることを特徴とする現像装置。
5. 請求項１乃至３の何れか一項記載の現像装置において、
   前記内圧検出手段は、前記排気口から排出される気流の流量を検出する流量計であることを特徴とする現像装置。
6. 静電潜像を担持する感光体と、少なくとも前記静電潜像にトナーを供給する現像装置を一体に形成して画像形成装置に着脱自在に取り付けられるプロセスカートリッジにおいて、
   前記現像装置は、請求項１乃至５の何れか一項記載の現像装置であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
7. 静電潜像を担持する感光体と、前記静電潜像にトナーを供給する現像装置を備えた画像形成装置において、
   前記現像装置は、請求項１乃至５の何れか一項記載の現像装置であることを特徴とする画像形成装置。

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