JP2010204506A - 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】現像剤を長手方向に搬送して循環経路を形成する２つの搬送部材を現像剤担持体に対向するように設置した場合であって、経時においても副作用が生じることなくトナー飛散を抑止することができる、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】第１搬送部材１３ｂ１による第１搬送経路の下流側に達した現像剤Ｇが第２搬送部材１３ｂ２による第２搬送経路の上流側に流動する第１中継部と、第２搬送経路の下流側に達した現像剤Ｇが第１搬送経路の上流側に流動する第２中継部と、を備える。そして、第１中継部と第２中継部との間に、第２搬送経路から第１搬送経路に通じる通気路１３ｋを設ける。
【選択図】図２

Description

この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置とそこに設置される現像装置及びプロセスカートリッジとに関し、特に、現像剤を長手方向に搬送して循環経路を形成する２つの搬送部材が現像剤担持体に対向するように配設された現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置に関するものである。

従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤（添加剤等を添加する場合も含むものとする。）を収容した現像装置であって、現像剤を長手方向に搬送して循環経路を形成する２つの搬送部材を上下方向に設置する技術が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２等参照。）。

２成分現像剤を用いた現像装置は、現像装置内におけるトナー消費に応じて、現像装置の一部に設けられたトナー補給口から現像装置内に適宜にトナーが補給される。補給されたトナーは、現像装置内の現像剤とともに、搬送スクリュ等の搬送部材（撹拌搬送部材）によって撹拌・混合される。撹拌・混合された現像剤は、その一部が現像ローラ（現像剤担持体）に供給される。現像ローラに担持された現像剤は、ドクターブレード（現像剤規制部材）によって適量に規制された後に、その２成分現像剤中のトナーが感光体ドラムとの対向位置で感光体ドラム上の潜像に付着する。なお、現像ローラの内部にはマグネットが固設されていて、このマグネットによって現像ローラの周囲に複数の磁極が形成されている。

特許文献１等における現像装置には、第１搬送部材（第１撹拌搬送部材）と第２搬送部材（第２撹拌搬送部材）とが上下方向に設置されていて、この２つの搬送部材によって現像剤の循環経路を形成している。上方に設置された第１搬送部材は、現像剤を長手方向に搬送しながら、汲上げ磁極の位置で現像ローラに現像剤を供給する。下方に設置された第２搬送部材は、剤離れ磁極の位置で現像剤ローラから離脱された現像剤を長手方向（第１搬送部材による搬送方向とは逆方向である。）に搬送する。第１搬送部材による搬送経路（第１搬送経路）の下流側と第２搬送部材による搬送経路（第２搬送経路）の上流側とは第１中継部を介して連通している。そして、第１搬送経路の下流側に達した現像剤は、第１中継部を自重落下して第２搬送経路の上流側に達する。ここで、第２搬送経路の上流側には、トナー補給口が設けられていて、新品のトナーが適宜に補給される。また、第１搬送経路の上流側と第２搬送経路の下流側とは第２中継部を介して連通している。そして、第２搬送経路の下流側に達した現像剤（現像ローラから離脱した現像剤と、第１中継部から落下した現像剤と、第２搬送経路の上流側から補給された新品トナーと、が混合されたものである。）は、その位置に留まり押し上げられ、第２中継部を介して第１搬送経路の上流側に移動される。

このように複数の搬送部材が上下方向に並設された現像装置は、複数の搬送部材が水平方向に並設された現像装置（例えば、特許文献１の図８等参照）に比べて、現像装置を水平方向にコンパクト化することができる。そのために、複数の現像装置が水平方向に並設されるタンデム型のカラー画像形成装置においては、多く用いられている。また、複数の搬送部材を上下方向に並設して、現像剤担持体に対する現像剤の供給経路（第１搬送経路）と、現像剤担持体から離脱する現像剤の回収経路（第２搬送経路）と、を分離した現像装置は、複数の搬送部材が水平方向に並設された現像装置（例えば、特許文献１の図８等参照）に比べて、現像ローラ上に担持されて現像工程に供する現像剤中に現像工程後のものが含まれにくいために、像担持体上に形成するトナー像の濃度偏差を小さくすることができる。

上述した特許文献１等の技術は、第２搬送経路において、第２搬送部材の回転にともない現像剤とともに空気も下流側に向けて搬送されて、その空気が第２中継部の近傍に滞留する現像剤によって逃げ場を失い、第２搬送経路内に浮遊するトナーとともに現像装置外に飛散してしまう不具合が発生してしまう場合があった。
このような不具合は、現像装置を小型化する場合には、特に無視できない問題となっていた。これは、現像装置を小型化すると、現像装置内に収容する現像剤の量が少なくなって単位量あたりの現像剤に対する補給トナー量が多くなったり、搬送部材が小径化されて現像剤の搬送能力が低下したりするため、第２搬送経路内で現像剤に混合されずに浮遊する補給トナーが多くなってしまうためである。

このような不具合を解決するために、第２搬送経路から直接的に現像装置の外部に通じる排気口を設けるとともに、その排気口からの現像剤やトナーの漏出を防止するために排気口をトナーフィルタで覆う方策が考えられる。しかし、その場合、経時でトナーフィルタがトナーによって目詰まりして排気口からの空気の排気ができなくなってトナー飛散が発生してしまう不具合や、トナーフィルタが現像剤の衝突によって削れてしまいその削れカスが現像剤中に混入してしまう不具合が生じてしまう可能性があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、現像剤を長手方向に搬送して循環経路を形成する２つの搬送部材を現像剤担持体に対向するように設置した場合であって、経時においても副作用が生じることなくトナー飛散を抑止することができる、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ことにある。

この発明の請求項１記載の発明にかかる現像装置は、キャリアとトナーとを有する現像剤を収容するとともに、像担持体上に形成される潜像を現像する現像装置であって、前記像担持体に対向するとともに、現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に対向するとともに、現像剤を長手方向に搬送しながら前記現像剤担持体に現像剤を供給する第１搬送部材と、前記現像剤担持体に対向するとともに、前記現像剤担持体から離脱された現像剤を長手方向に搬送する第２搬送部材と、前記第１搬送部材による第１搬送経路の下流側に達した現像剤が前記第２搬送部材による第２搬送経路の上流側に流動する第１中継部と、前記第２搬送経路の下流側に達した現像剤が前記第１搬送経路の上流側に流動する第２中継部と、を備え、前記第１中継部と前記第２中継部との間に、前記第２搬送経路から前記第１搬送経路に通じる通気路を設けたものである。

また、請求項２記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項１に記載の発明において、前記第２搬送経路における前記通気路の通気口は、前記第２搬送部材の回転中心軸よりも上方に配設されたものである。

また、請求項３記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記第１搬送経路における前記通気路の通気口は、前記第１搬送経路を流動する現像剤の剤面よりも上方に配設されたものである。

また、請求項４記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項１〜請求項３のいずれかに記載の発明において、前記第２搬送経路における前記通気路の通気口は、前記第２搬送経路の下流側に配設されたものである。

また、請求項５記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項４に記載の発明において、前記第２搬送経路における前記通気路の通気口は、現像領域に対応する長手方向の範囲内に配設されたものである。

また、請求項６記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項１〜請求項５のいずれかに記載の発明において、前記第１搬送経路から装置の外部に連通する排気口をさらに備えたものである。

また、請求項７記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項６に記載の発明において、前記排気口にトナーフィルタが覆設されたものである。

また、請求項８記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項６又は請求項７に記載の発明において、前記排気口は、前記第１搬送経路における前記通気路の通気口に対して下流側に配設されたものである。

また、請求項９記載の発明にかかる現像装置は、前記請求項１〜請求項８のいずれかに記載の発明において、前記通気路は、前記第１搬送部材及び前記第２搬送部材に接触しないように配設されたものである。

また、この発明の請求項１０記載の発明にかかるプロセスカートリッジは、画像形成装置の装置本体に対して着脱自在に設置されるプロセスカートリッジであって、請求項１〜請求項９のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とが一体化されたものである。

また、この発明の請求項１１記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項１〜請求項９のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とを備えたものである。

なお、本願において、「プロセスカートリッジ」とは、像担持体を帯電する帯電部と、像担持体上に形成された潜像を現像する現像部（現像装置）と、像担持体上をクリーニングするクリーニング部とのうち、少なくとも１つと、像担持体とが、一体化されて、画像形成装置本体に対して着脱自在に設置されるユニットと定義する。

本発明は、現像剤を長手方向に搬送して循環経路を形成する２つの搬送部材を現像剤担持体に対向するように設置した場合であって、第１中継部と第２中継部との間に第２搬送経路から第１搬送経路に通じる通気路を設けているために、経時においても副作用が生じることなくトナー飛散が抑止される、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ことができる。

この発明の実施の形態における画像形成装置を示す全体構成図である。 作像部を示す構成図である。 （Ａ）現像装置の上部を長手方向にみた概略断面図と、（Ｂ）現像装置の下部を長手方向にみた概略断面図と、である。 現像装置の循環経路を長手方向にみた概略断面図である。 現像ローラ上に形成される磁極の磁力分布を示す図である。 第２搬送経路の通気口が現像剤で埋没した状態を示す図である。 別の現像装置を長手方向にみた概略断面図である。 さらに別の現像装置を示す構成図である。

実施の形態．
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

まず、図１にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図１において、１は画像形成装置としてのタンデム型カラー複写機の装置本体、２は入力画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部、３は原稿Ｄを原稿読込部４に搬送する原稿搬送部、４は原稿Ｄの画像情報を読み込む原稿読込部、７は転写紙等の記録媒体Ｐが収容される給紙部、９は記録媒体Ｐの搬送タイミングを調整するレジストローラ、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫは各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）のトナー像が形成される像担持体としての感光体ドラム、１２は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上を帯電する帯電部、１３は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に形成される静電潜像を現像する現像装置、１４は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に形成されたトナー像を記録媒体Ｐ上に重ねて転写する転写バイアスローラ（１次転写バイアスローラ）、１５は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上の未転写トナーを回収するクリーニング部、を示す。

また、１６は中間転写ベルト１７を清掃する中間転写ベルトクリーニング部、１７は複数色のトナー像が重ねて転写される中間転写ベルト、１８は中間転写ベルト１７上のカラートナー像を記録媒体Ｐ上に転写するための２次転写バイアスローラ、２０は記録媒体Ｐ上の未定着画像を定着する定着装置、を示す。
なお、図示は省略するが、各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１ＢＫの上方には、各色（イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック）のトナー（トナー粒子）を現像装置１３に供給する各色のトナー容器がそれぞれ設置されている。

以下、画像形成装置における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。なお、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上でおこなわれる作像プロセスについては、図２をも参照することができる。
まず、原稿Ｄは、原稿搬送部３の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部４のコンタクトガラス５上に載置される。そして、原稿読込部４で、コンタクトガラス５上に載置された原稿Ｄの画像情報が光学的に読み取られる。

詳しくは、原稿読込部４は、コンタクトガラス５上の原稿Ｄの画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿Ｄにて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿Ｄのカラー画像情報は、カラーセンサにてＲＧＢ（レッド、グリーン、ブルー）の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、ＲＧＢの色分解画像信号をもとにして画像処理部で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。

そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、書込み部２に送信される。そして、書込み部２からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光Ｌ（図２を参照できる。）が、それぞれ、対応する感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に向けて発せられる。

一方、４つの感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫは、それぞれ、図１の時計方向に回転している。そして、まず、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫの表面は、帯電部１２との対向部で、一様に帯電される（帯電工程である。）。こうして、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上には、帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれのレーザ光の照射位置に達する。
書込み部２において、４つの光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応してそれぞれ射出される。各レーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる（露光工程である。）。

イエロー成分に対応したレーザ光は、紙面左側から１番目の感光体ドラム１１Ｙ表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラーにより、感光体ドラム１１Ｙの回転軸方向（主走査方向）に走査される。こうして、帯電部１２にて帯電された後の感光体ドラム１１Ｙ上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。

同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光は、紙面左から２番目の感光体ドラム１１Ｍ表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光は、紙面左から３番目の感光体ドラム１１Ｃ表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、紙面左から４番目の感光体ドラム１１ＢＫ表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。

その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれ、現像装置１３との対向位置に達する。そして、各現像装置１３から感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上の潜像が現像される（現像工程である。）。
その後、現像工程後の感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれ、中間転写ベルト１７との対向部に達する。ここで、それぞれの対向部には、中間転写ベルト１７の内周面に当接するように転写バイアスローラ１４が設置されている。そして、転写バイアスローラ１４の位置で、中間転写ベルト１７上に、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に形成された各色のトナー像が、順次重ねて転写される（１次転写工程である。）。

そして、転写工程後の感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれ、クリーニング部１５との対向位置に達する。そして、クリーニング部１５で、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に残存する未転写トナーが回収される（クリーニング工程である。）。
その後、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫにおける一連の作像プロセスが終了する。

他方、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上の各色のトナーが重ねて転写（担持）された中間転写ベルト１７は、図中の時計方向に走行して、２次転写バイアスローラ１８との対向位置に達する。そして、２次転写バイアスローラ１８との対向位置で、記録媒体Ｐ上に中間転写ベルト１７上に担持されたカラーのトナー像が転写される（２次転写工程である。）。
その後、中間転写ベルト１７表面は、中間転写ベルトクリーニング部１６の位置に達する。そして、中間転写ベルト１７上に付着した未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部１６に回収されて、中間転写ベルト１７における一連の転写プロセスが終了する。

ここで、中間転写ベルト１７と２次転写バイアスローラ１８との間（２次転写ニップである。）に搬送される記録媒体Ｐは、給紙部７からレジストローラ９等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、記録媒体Ｐを収納する給紙部７から、給紙ローラ８により給送された記録媒体Ｐが、搬送ガイドを通過した後に、レジストローラ９に導かれる。レジストローラ９に達した記録媒体Ｐは、タイミングを合わせて、２次転写ニップに向けて搬送される。

そして、フルカラー画像が転写された記録媒体Ｐは、搬送ベルトによって定着装置２０に導かれる。定着装置２０では、定着ベルトと加圧ローラとのニップにて、カラー画像が記録媒体Ｐ上に定着される。
そして、定着工程後の記録媒体Ｐは、排紙ローラによって、装置本体１外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセスが完了する。

次に、図２〜図６にて、画像形成装置における作像部について詳述する。
図２は、作像部及びトナー容器２８を示す構成図である。図３（Ａ）は現像装置１３の上部（第１搬送部材としての第１搬送スクリュ１３ｂ１の位置である。）を長手方向にみた概略断面図（水平方向の断面図）であって、図３（Ｂ）は現像装置１３の下部（第２搬送部材としての第２搬送スクリュ１３ｂ２の位置である。）を長手方向にみた概略断面図である。図４は、現像装置１３の循環経路を長手方向にみた概略断面図（垂直方向の断面図）である。また、図５は、現像ローラ１３ａ上に形成される磁極Ｈ１〜Ｈ４の法線方向磁束密度の大きさを示す図である。さらに、図６は、第２搬送経路の通気口１３ｋ１が現像剤Ｇで埋没した状態を示す図であって、図４と同様に現像装置１３の循環経路を長手方向にみた概略断面図である。
なお、各作像部はほぼ同一構造であって、各トナー容器もほぼ同一構造であるために、図２〜図６にて作像部及びトナー容器は符号のアルファベット（Ｙ、Ｃ、Ｍ、ＢＫ）を除して図示する。

図２に示すように、作像部は、像担持体としての感光体ドラム１１、帯電部１２、現像装置１３（現像部）、クリーニング部１５、等で構成される。
像担持体としての感光体ドラム１１は、外径が３０ｍｍ程度の負帯電の有機感光体であって、不図示の回転駆動機構によって反時計方向に回転駆動される。

帯電部１２は、芯金上に、ウレタン樹脂、導電性粒子としてのカーボンブラック、硫化剤、発泡剤等を処方した中抵抗の発泡ウレタン層をローラ状に形成した弾性を有する帯電ローラである。帯電部１２の中抵抗層の材質としては、ウレタン、エチレン−プロピレン−ジエンポリエチレン（ＥＰＤＭ）、ブタジエンアクリロニトリルゴム（ＮＢＲ）、シリコーンゴムや、イソプレンゴム等に抵抗調整のためにカーボンブラックや金属酸化物等の導電性物質を分散したゴム材や、またこれらを発泡させたものを用いることもできる。
クリーニング部１５は、感光体ドラム１１に摺接するクリーニングブラシ（又は、クリーニングブレード）が設置されていて、感光体ドラム１１上の未転写トナーを機械的に除去・回収する。

現像装置１３は、現像剤担持体としての現像ローラ１３ａが感光体ドラム１１に近接するように配置されていて、双方の対向部分には感光体ドラム１１と磁気ブラシとが接触する現像領域（現像ニップ部）が形成される。現像装置１３内には、トナーＴとキャリアＣとからなる現像剤Ｇ（２成分現像剤）が収容されている。そして、現像装置１３は、感光体ドラム１１上に形成される静電潜像を現像する（トナー像を形成する。）。なお、現像装置１３の構成・動作については、後で詳しく説明する。

図２を参照して、トナー容器２８は、その内部に現像装置１３内に供給するためのトナーＴを収容している。具体的に、現像装置１３に設置された磁気センサ（不図示である。）によって検知されるトナー濃度（現像剤Ｇ中のトナーの割合である。）の情報に基いて、シャッタ駆動部によってシャッタ機構８０の開閉動作をおこなって、トナー容器２８から現像装置１３内に向けてトナーＴを適宜に供給する。
なお、トナーＴの供給は、トナー濃度の情報に限定されず、感光体ベルトや中間転写ベルト等に形成されたトナー像の反射率等から検知される画像濃度の情報に基づいて実施されてもよい。また、これらの異なる情報を組み合わせて、トナーＴの供給の実施を判断してもよい。
供給管２９は、トナー容器２８から供給されるトナーＴを現像装置１３内に確実に導くためのものである。すなわち、トナー容器２８から排出されたトナーＴは、供給管２９を介して、トナー補給口１３ｅから現像装置１３内に供給される。

以下、画像形成装置における現像装置１３について詳述する。
図２〜図６を参照して、現像装置１３は、現像剤担持体としての現像ローラ１３ａ、搬送部材としての搬送スクリュ１３ｂ１、１３ｂ２（オーガスクリュ）、現像剤規制部材としてのドクターブレード１３ｃ、通気路１３ｋ、排気口１３ｍ、等で構成されている。
現像剤担持体としての現像ローラ１３ａは、外径が１４ｍｍ以下の小径の現像ローラであって、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂等の非磁性体を円筒形に形成してなるスリーブ１３ａ２が不図示の回転駆動機構によって時計方向に回転されるように構成されている。図３及び図５を参照して、現像ローラ１３ａのスリーブ１３ａ２内には、スリーブ１３ａ２の周面に複数の法線方向磁束密度のピーク値を発生させる磁極Ｈ１〜Ｈ４を形成するマグネット１３ａ１が固設されている。現像ローラ１３ａ上に担持された現像剤Ｇは、現像ローラ１３ａの矢印方向の回転にともなって搬送されて、ドクターブレード１３ｃの位置に達する。そして、現像ローラ１３ａ上の現像剤Ｇは、この位置で適量に規制された後に、感光体ドラム１１との対向位置（現像領域である。）まで搬送される。そして、現像領域に形成された電界（現像電界）によって、感光体ドラム１１上に形成された潜像にトナーが吸着される。

図５は、マグネット１３ａ１によって現像ローラ１３ａ（スリーブ１３ａ２）の周囲に形成される複数の磁極Ｈ１〜Ｈ４による法線方向磁束密度の大きさを示している。図５に示すように、複数の磁極は、感光体ドラム１１との対向位置に形成された主磁極Ｈ１、主磁極Ｈ１の下流側であって第２搬送経路の内壁面の一部にかかる位置に形成された搬送磁極Ｈ２、第２搬送経路の上方に形成された剤離れ磁極Ｈ３、第１搬送スクリュ１３ｂ１との対向位置からドクターブレード１３ｃとの対向位置の近傍にかけて形成された汲上げ磁極Ｈ４（ドクタ対向磁極）、等で構成される。
まず、汲上げ磁極Ｈ４が磁性体としてのキャリアに作用して、第１搬送経路に収容された現像剤Ｇが現像ローラ１３ａ上に汲上げられる。現像ローラ１３ａ上に担持された現像剤Ｇは、その一部がドクターブレード１３ｃの位置で掻き取られて、第１搬送経路に戻される。一方、汲上げ磁極Ｈ４による磁力が作用するドクターブレード１３ｃの位置で、ドクターブレード１３ｃと現像ローラ１３ａとのドクターギャップを通過して現像ローラ１３ａ上に担持された現像剤Ｇは、主磁極Ｈ１の位置で穂立ちして現像領域において磁気ブラシとなって感光体ドラム１１に摺接する。こうして、現像ローラ１３ａに担持された現像剤Ｇ中のトナーＴが感光体ドラム１１上の潜像に付着する。その後、主磁極Ｈ１の位置を通過した現像剤Ｇは、搬送磁極Ｈ２によって剤離れ磁極Ｈ３の位置まで搬送される。そして、剤離れ磁極Ｈ３の位置で、反発磁界がキャリアに作用して、現像ローラ１３ａ上に担持されていた現像工程後の現像剤Ｇが現像ローラ１３ａから脱離される。脱離後の現像剤Ｇは、第２搬送経路内に落下して第２搬送スクリュ１３ｂ２によって第２搬送経路の下流に向けて搬送される。

２つの搬送スクリュ１３ｂ１、１３ｂ２（搬送部材）は、現像装置１３内に収容された現像剤Ｇを長手方向（図２の紙面垂直方向である。）に循環しながら撹拌・混合する。
第１搬送部材としての第１搬送スクリュ１３ｂ１は、現像ローラ１３ａに対向する位置に配設されていて、現像剤Ｇを長手方向（回転軸方向）に水平に搬送する（図３（Ａ）の破線矢印に示す右方向の搬送である。）とともに、汲上げ磁極Ｈ４の位置で現像ローラ１３ａ上に現像剤Ｇを供給（図３（Ａ）の白矢印方向の供給である。）する。

第２搬送部材としての第２搬送スクリュ１３ｂ２は、第１搬送スクリュ１３ｂ１の下方であって現像ローラ１３ａに対向する位置に配設されている。そして、現像ローラ１３ａから離脱した現像剤Ｇ（現像工程後に剤離れ磁極Ｈ３によって現像ローラ１３ａ上から強制的に離脱された現像剤Ｇであって、図３（Ｂ）の白矢印方向に離脱するものある。）を長手方向に水平に搬送する（図３（Ｂ）の破線矢印に示す左方向の搬送である。）。なお、本実施の形態では、第２搬送スクリュ１３ｂ２の回転方向が、現像ローラ１３ａの回転方向と同方向（図２の時計方向である。）になるように設定されている。また、第１搬送スクリュ１３ｂ１の回転方向は、現像ローラ１３ａの回転方向と逆方向（図２の反時計方向である。）になるように設定されている。
そして、第２搬送スクリュ１３ｂ２は、第１搬送スクリュ１３ｂ１による搬送経路（第１搬送経路）の下流側から第１中継部１３ｆを介して循環（流動）される現像剤Ｇを、第１搬送部材１３ｂ１による第１搬送経路の上流側に第２中継部１３ｇを介して搬送する（図３（Ｂ）の一点鎖線矢印に示す搬送である。）。
２つの搬送スクリュ１３ｂ１、１３ｂ２は、現像ローラ１３ａや感光体ドラム１１と同様に、回転軸がほぼ水平になるように配設されている。また、２つの搬送スクリュ１３ｂ１、１３ｂ２は、軸部に外径が１６ｍｍ以下のスクリュ部が螺旋状に巻装されたものである。

なお、第１搬送スクリュ１３ｂ１による搬送経路（第１搬送経路）と、第２搬送スクリュ１３ｂ２による搬送経路（第２搬送経路）と、は壁部によって隔絶されている。
図３及び図４を参照して、第２搬送スクリュ１３ｂ２による第２搬送経路の下流側と、第１搬送スクリュ１３ｂ１による第１搬送経路の上流側と、は第２中継部１３ｇを介して連通している。そして、第２搬送スクリュ１３ｂ２による第２搬送経路において第２中継部１３ｇの近傍に留まって盛り上がった現像剤Ｇが、第２中継部１３ｇを介して第１搬送スクリュ１３ｂ１による第１搬送経路の上流側に搬送（流動）されることになる。
また、図３及び図４を参照して、第１搬送スクリュ１３ｂ１による第１搬送経路の下流側と、第２搬送スクリュ１３ｂ２による第２搬送経路の上流側と、は第１中継部１３ｆを介して連通している。そして、第１搬送スクリュ１３ｂ１による第１搬送経路にて現像ローラ１３ａ上に供給されなかった現像剤Ｇが、第１中継部１３ｆにて自重落下（流動）して、第２搬送経路の上流側に達することになる。

このような構成により、２つの搬送スクリュ１３ｂ１、１３ｂ２によって、現像装置１３において現像剤Ｇを長手方向に循環させる循環経路が形成されることになる。すなわち、現像装置１３が稼動されると、装置内に収容された現像剤Ｇは図３及び図４中の破線矢印の方向に流動する。そして、このように、現像ローラ１３ａに対する現像剤Ｇの供給経路（第１搬送スクリュ１３ａ１による第１搬送経路である。）と、現像ローラ１３ａから離脱する現像剤Ｇの回収経路（第２搬送スクリュ１３ａ２による第２搬送経路である。）と、を分離することで、感光体ドラム１１上に形成するトナー像の濃度偏差を小さくすることができる。

なお、図示は省略するが、第２搬送スクリュ１３ｂ２による第２搬送経路中には、装置内を循環する現像剤のトナー濃度を検知する磁気センサが設置されている。そして、磁気センサによって検知されるトナー濃度の情報に基いて、トナー容器２８からトナー補給口１３ｅ（第１中継部１３ｆの近傍に配設されている。）を介して現像装置１３内に向けて新品のトナーＴが供給される。
また、図３、図４を参照して、トナー補給口１３ｅは、第２搬送スクリュ１３ｂ２による第２搬送経路の上流側の上方であって、現像領域から離れた位置（現像ローラ１３ａの長手方向の範囲の外側である。）に配設されている。このようにトナー補給口１３ｅを第１中継部１３ｆの近傍に設置することで、第２搬送経路において、現像ローラ１３ａから離脱した現像剤が比重の小さい補給トナーの上方から降りかかり、第２搬送経路の下流側に向けて比較的長い時間をかけて現像剤に対して補給トナーの分散・混合を充分におこなうことができる。
なお、本実施の形態では、トナー補給口１３ｅを第２搬送経路中に配設したが、トナー補給口１３ｅの位置はこれに限定されることなく、例えば、第１搬送経路の上流側の上方に配置することもできる。

以下、本実施の形態の現像装置１３における、特徴的な構成・動作について説明する。
図２、図４等を参照して、本実施の形態における現像装置１３には、第１中継部１３ｆと第２中継部１３ｇとの間であって、現像装置１３の背面側（感光体ドラム１１から離れた側である。）に、第２搬送経路から第１搬送経路に通じる通気路１３ｋが設けられている。
これにより、第２搬送経路において、第２搬送スクリュ２３ｂ２の回転によって現像剤Ｇとともに空気が下流側（図４の左側である。）に向けて搬送されても、その空気が第２中継部２３ｇの近傍に滞留する現像剤Ｇによって逃げ場を失うことなく、通気口１３ｋ１から通気路１３ｋを介して、第１搬送経路の通気口１３ｋ２から第１搬送経路に空気が送出されるので、第２搬送経路内に浮遊するトナーが第２搬送経路から現像装置１３の外部に空気とともに飛散してしまう不具合が抑止される。

ここで、第２搬送経路における通気路１３ｋの通気口１３ｋ１は、第２搬送スクリュ１３ｂ２の回転中心軸よりも上方に配設されている。そして、通常の状態で、通気口１３ｋ１は、図４に示すように、第２搬送経路内の現像剤Ｇに埋没しない位置にあり、第２搬送経路内の空気が通気路１３ｋを介して第１搬送経路に流れるように構成されている。
また、第１搬送経路における通気路１３ｋの通気口１３ｋ２は、第１搬送経路を流動する現像剤の剤面よりも上方に配設されている。具体的には、図４に示すように、通気口１３ｋ２は、第１搬送スクリュ１３ｂ１の回転中心軸に対してかなり上方に配設されている。これにより、第１搬送経路内の現像剤が通気路１３ｋを介して第２搬送経路に逆流する不具合が抑止される。
なお、図２を参照して、通気口１３ｂ１から通気路１３ｋに現像剤Ｇが進入しても、その現像剤が重力にしたがって第２搬送経路内に戻るように、通気口１３ｂ１の近傍において通気路１３ｋに傾斜面が形成されている。

図４を参照して、第２搬送経路では、現像ローラ１３ａから回収した現像剤Ｇを第２搬送スクリュ１３ｂ２によって下流側（図４の左側である。）に搬送しているため、下流側にいくほど現像剤の量が多くなっている。また、第１搬送経路では、第１搬送スクリュ１３ｂ１によって現像ローラ１３ａに現像剤Ｇを供給しながら下流側（図４の右側である。）に現像剤Ｇを搬送しているため、下流側にいくほど現像剤の量が少なくなっている。
ここで、通気路１３ｋが設けられていない従来の現像装置では、第２搬送経路において第２搬送スクリュ１３ｂ２によって現像剤Ｇとともに空気が下流側（図４の左側である。）に搬送されると、その空気は第２中継部１３ｇの近傍でせき止められた現像剤Ｇによって行き場を失い、現像ローラ１３ａの下方の隙間（現像ケースとの隙間である。）から外部に流れてしまう。このとき問題となるのが第２搬送経路の上流側で補給されたトナーである。第２搬送経路の上流側は現像剤の量が少なくて、補給トナーは瞬時に現像剤中に混ざることができずに、第２搬送経路内で浮遊してしまう。この浮遊したトナーは、第２搬送スクリュ１３ｂ２が形成する気流に乗って第２搬送経路内を流れる。したがって、第２搬送経路の下流側で気流が現像装置の外部に向かって流れていれば、第２搬送経路内で浮遊したトナーも気流に乗って現像装置の外部に流れてトナー飛散が生じてしまう。
これに対して、本実施の形態では、第１中継部１３ｆと第２中継部１３ｇとの間に、第２搬送経路から第１搬送経路に通じる通気路１３ｋを設けているため、第２搬送経路の下流側で行き場を失った気流を第１搬送経路の上流側に流動させることができる。したがって、第２搬送経路から現像装置の外部へのトナー飛散の発生を抑止することができる。

ここで、本実施の形態における現像装置１３は、図２及び図４に示すように、第１搬送経路から現像装置１３の外部に連通する排気口１３ｍがさらに設けられている。排気口１３ｍは、第１搬送経路の通気口１３ｋ２に対して下流側（図４の右側である。）の上方に配設されていて、排気口１３ｍにはトナーフィルタ（トナーの粒径よりも小さなメッシュで形成されている。）が覆設されている。
このような構成により、第２搬送経路から通気路１３ｋを介して第１搬送経路に流入した空気は、第１搬送経路において第１搬送スクリュ１３ｂ１によって現像剤Ｇとともに下流側（図４の右側である。）に搬送されて、排気口１３ｍを介して現像装置１３の外部に排出されることになる。すなわち、図４中の二点鎖線矢印で示す方向に空気が流動することになる。これにより、第１搬送経路の内圧が上昇する不具合が抑止される。また、排気口１３ｍにはトナーフィルタが覆設されているために、排気口１３ｍから外部には空気のみが排出されて、排気口１３ｍからトナーが噴出する不具合が抑止される。なお、排気口１３ｍから排出されなかった空気は、第１中継部１３ｆを介して再び第２搬送経路に流動することになる。

また、図４に示すように、本実施の形態における現像装置１３は、第２搬送経路における通気口１３ｋ１が第２搬送経路の下流側（図４の左側である。）に配設されている。具体的には、第２中継部１３ｇの近傍で現像剤Ｇが滞留している領域に対して僅かに上流側に通気口１３ｋ１が配設されている。これにより、第２搬送スクリュ１３ｂ２によって形成される気流をスムーズに通気路１３ｋに導くことができる。
さらに、第２搬送経路の通気口１３ｋ１は、現像領域に対応する長手方向の範囲（現像ローラ１３ａのマグネット１３ａ１の着磁範囲にほぼ等しい。）内に配設されている。第２搬送経路において、現像領域に対応する長手方向の範囲は、第２中継部１３ｇの位置（最下流）よりも現像剤の剤面が低く設定されているために、通気口１３ｋ１が現像剤で埋没しにくくなる。

本願発明者は、本実施の形態における現像装置１３と、従来の現像装置（本実施の形態における現像装置において通気路１３ｋが設置されていないものである。）と、を用いて、トナー飛散に対する効果を比較する実験をおこなった。
実験は、現像ローラの周り（感光体ドラムに対向する開口である。）をフィルムで覆い、現像装置から飛散したトナーの量（フィルムに付着したトナー量）を測定した。このとき、トナー補給口１３ｅから１．５グラムのトナー（通常のトナー補給量の上限０．５グラム程度に対してかなり多量のトナーである。）を補給した。その結果、本実施の形態における現像装置１３は、従来の現像装置に比べて、現像ローラの周りからのトナー飛散量が１／４に減少した。
さらに、本実施の形態における現像装置１３と、従来の現像装置と、を用いて、実機にて所定枚数の連続通紙をおこない、現像装置からのトナー飛散の程度を目視確認する実験をおこなったところ、後者は現像装置の外壁に薄っすらとトナーが付着しているのが確認されたが、前者は現像装置の周りへのトナー飛散はまったく確認できなかった。

ここで、本実施の形態における現像装置１３において、現像剤のトナー濃度が上昇することにより装置内の現像剤量が増加する場合について説明する。
本実施の形態では、現像剤のトナー濃度が上限値近傍（又は上限を超える範囲）まで上昇して現像剤量が増加したときに、第２搬送経路の通気口１３ｋ１が現像剤に埋没してしまうような位置に、通気口１３ｋ１を配設している。上述したように、現像装置１３内の現像剤のトナー濃度は磁気センサ（トナー濃度センサ）によって検知されていて、トナー濃度がある閾値（本実施の形態では約１０％である。）を超えると現像装置１３へのトナー補給がおこなわれないように制御されている。
そして、図６に示すように、現像剤のトナー濃度が上限値近傍（又は上限を超える範囲）まで上昇すると、通常時の状態を示す図４と比較して、第２搬送経路内の現像剤量が増加する。このように第２搬送経路内の現像剤量が増加した状態は、図４の通常時に比べて、第２搬送経路内で補給トナーが現像剤中に取り込まれやすい状態（浮遊する補給トナーが少なくなりトナー飛散が生じにくい状態）である。本実施の形態では、図６のような状態のとき、通気口１３ｂ１が現像剤Ｇに埋没するため、第２搬送経路の内圧が高まって、第２中継部１３ｇを介して第１搬送経路へ移送される現像剤量が増加する。第２搬送経路の下流側にある程度の現像剤が溜らないと第２中継部１３ｇを通って第１搬送経路に現像剤を移動させることができないが、第２搬送経路の下流側に現像剤が溜まりすぎると、現像ローラ１３ａの近傍まで現像剤が多量に溜まった状態になり、現像ローラ１３ａの下方から現像剤が漏れる場合がある。しかし、本実施の形態では、図６のように下流側に現像剤が溜まりすぎたときに、通気路１３ｋが塞がれて第２搬送経路の内圧上昇により第２中継部１３ｇでの現像剤移送量が増えるために、現像ローラ１３ａの下方から現像剤が漏れる不具合が抑止されることになる。

まとめると、トナー濃度がそれ程高くないときにはキャリアの量は変わらずにトナー量が比較的少なくなるため、図４に示すように、第２搬送経路内の現像剤量が比較的少なくなって、補給トナーを混合するための現像剤の量が少なくなり補給トナーが第２搬送経路内で浮遊しやすくなる。したがって、第２搬送経路から通気路１３ｋを介して第１搬送経路に空気を積極的に流動させることで、第２搬送経路から現像装置１３の外部へのトナー飛散を軽減することができる。
これに対して、トナー濃度が高くなるときにはキャリアの量は変わらずにトナー量が多くなるため、図６に示すように、第２搬送経路内の現像剤量が多くなって、補給トナーを混合するための現像剤の量が多くなり補給トナーが第２搬送経路内で浮遊しにくくなる反面、第２搬送経路の下流側で現像剤量が飽和して現像装置の外部に漏れやすくなる。したがって、このようなときには、増加した現像剤で通気路１３ｋを塞いで第２搬送経路内の内圧を高めることで、第２中継部１３ｇを介して第１搬送経路に移動する現像剤量を増加させて、第２搬送経路の下流側での現像剤量の飽和による現像剤の外部への漏出を防止している。

なお、本実施の形態では、通気路１３ｋを１つのみ形成したが、図７（Ａ）に示すように、第１中継部１３ｆと第２中継部１３ｇとの間に、複数の通気路１３ｋを形成することもできる。この場合，第２搬送経路の上流側の通気路１３ｋは、トナー濃度が上昇しても通気口１３ｋ１が現像剤で埋まることはない。そのため、本実施の形態のものに比べて、第２中継部１３ｇにおける現像剤の移送量は少なくなる。しかし、トナー濃度が上昇しても第２搬送経路から外部への現像剤の漏出が発生しにくい現像装置の場合であって、例えば、トナー濃度が上限のときにトナー補給を停止する制御がおこなわれない場合等には、図７（Ａ）に示すように、第１中継部１３ｆと第２中継部１３ｇとの間に複数の通気路１３ｋを形成する構成が有用になる。
さらに、図７（Ｂ）に示すように、通気路１３ｋの通気口１３ｋ１、１３ｋ２を長手方向に長く形成することもできる。このように長手方向に長く形成された通気路１３ｋは、図７（Ａ）に示す複数の通気路１３ｋとほぼ同等の効果を奏することになる。

さらに、本実施の形態では、図２に示すように、通気路１３ｋを現像装置１３の背面側に突き出すように形成した。これに対して、図８に示すように、通気路１３ｋを、現像装置１３から突き出すように形成することなく、現像装置１３の内部に収容するように形成することもできる。その場合、通気路１３ｋは、第１搬送スクリュ１３ｂ１や第２搬送スクリュ１３ｂ２に接触しないように配設することが必要になる。これにより、本実施の形態における効果を確保しつつ、通気路１３ｋを形成することにより現像装置１３が大型化する不具合を確実に軽減することができる。

以上説明したように、本実施の形態では、現像剤Ｇを長手方向に搬送して循環経路を形成する２つの搬送スクリュ１３ｂ１、１３ｂ２（搬送部材）を現像ローラ１３ａ（現像剤担持体）に対向するように設置した場合であって、第１中継部１３ｆと第２中継部１３ｇとの間に第２搬送経路から第１搬送経路に通じる通気路１３ｋを設けているために、経時においても副作用が生じることなく現像装置１３からのトナー飛散を抑止することができる。

なお、本実施の形態においては、現像装置１３が単体で画像形成装置本体に着脱されるユニットして構成されている画像形成装置に対して、本発明を適用した。しかし、本発明の適用はこれに限定されることなく、作像部の一部又は全部がプロセスカートリッジ化されている画像形成装置に対しても、当然に本発明を適用することができる。

また、本実施の形態では、現像ローラ１３ａの周りに形成される磁極Ｈ１〜Ｈ４の数を４つとしたが、現像ローラ１３ａの周りに形成される磁極の数を３つ以下又は５つ以上とすることもできる。その場合も、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。

なお、本発明が本実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、本実施の形態の中で示唆した以外にも、本実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。

１ 画像形成装置本体（装置本体）、
１１、１１Ｙ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１ＢＫ 感光体ドラム（像担持体）、
１３ 現像装置（現像部）、
１３ａ 現像ローラ（現像剤担持体）、
１３ｂ１ 第１搬送スクリュ（第１搬送部材）、
１３ｂ２ 第２搬送スクリュ（第２搬送部材）、
１３ｃ ドクターブレード（現像剤規制部材）、
１３ｅ トナー補給口、
１３ｆ 第１中継部、 １３ｇ 第２中継部、
１３ｋ 通気路、
１３ｋ１、１３ｋ２ 通気口、
１３ｍ 排気口、
Ｇ 現像剤（２成分現像剤）、 Ｔ トナー、 Ｃ キャリア。

特開２００３−２６３０１２号公報 特開２０００−３０５３５９号公報

Claims (11)

1. キャリアとトナーとを有する現像剤を収容するとともに、像担持体上に形成される潜像を現像する現像装置であって、
   前記像担持体に対向するとともに、現像剤を担持する現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体に対向するとともに、現像剤を長手方向に搬送しながら前記現像剤担持体に現像剤を供給する第１搬送部材と、
   前記現像剤担持体に対向するとともに、前記現像剤担持体から離脱された現像剤を長手方向に搬送する第２搬送部材と、
   前記第１搬送部材による第１搬送経路の下流側に達した現像剤が前記第２搬送部材による第２搬送経路の上流側に流動する第１中継部と、
   前記第２搬送経路の下流側に達した現像剤が前記第１搬送経路の上流側に流動する第２中継部と、
   を備え、
   前記第１中継部と前記第２中継部との間に、前記第２搬送経路から前記第１搬送経路に通じる通気路を設けたことを特徴とする現像装置。
2. 前記第２搬送経路における前記通気路の通気口は、前記第２搬送部材の回転中心軸よりも上方に配設されたことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記第１搬送経路における前記通気路の通気口は、前記第１搬送経路を流動する現像剤の剤面よりも上方に配設された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。
4. 前記第２搬送経路における前記通気路の通気口は、前記第２搬送経路の下流側に配設されたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の現像装置。
5. 前記第２搬送経路における前記通気路の通気口は、現像領域に対応する長手方向の範囲内に配設されたことを特徴とする請求項４に記載の現像装置。
6. 前記第１搬送経路から装置の外部に連通する排気口をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の現像装置。
7. 前記排気口にトナーフィルタが覆設されたことを特徴とする請求項６に記載の現像装置。
8. 前記排気口は、前記第１搬送経路における前記通気路の通気口に対して下流側に配設されたことを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の現像装置。
9. 前記通気路は、前記第１搬送部材及び前記第２搬送部材に接触しないように配設されたことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載の現像装置。
10. 画像形成装置の装置本体に対して着脱自在に設置されるプロセスカートリッジであって、
    請求項１〜請求項９のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とが一体化されたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
11. 請求項１〜請求項９のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とを備えたことを特徴とする画像形成装置。

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