JP4316969B2 - 現像装置およびプロセスカートリッジならびに画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、現像装置およびプロセスカートリッジならびに画像形成装置に関し、さらに詳しくは、現像剤の帯電特性に影響する環境雰囲気の調整に関する。

複写機やプリンタあるいはファクシミリ装置や印刷機などの画像形成装置においては、潜像担持体やこれに対する画像形成処理に用いられる装置のうちで帯電装置、現像装置およびまたはクリーニング装置を纏めて収納したプロセスカートリッジを用いて潜像担持体である感光体に形成された可視像がプロセスカートリッジに近接して配置されている転写装置を可視像が記録紙などの用紙に転写されて複写物を得る構成がある。

潜像担持体である感光体上に形成された静電潜像の可視像処理を行う際には、供給される現像剤の帯電特性が画像濃度や階調性の再現性に影響を及ぼすことが知られており、帯電特性は環境雰囲気、特に湿度に影響を受けやすいことが知られている。さらに、潜像担持体は、帯電行程において実施される方法の一つである放電によりＮＯｘなどの放電生成物が表面に堆積すると帯電特性および感光特性が悪化し、潜像担持他の劣化を招きやすい。

そこで、このような不具合を解消するために、湿度を調整管理された空気を現像装置内に供給する構成が提案されている（例えば、特許文献１）。

また、現像装置では、潜像担持体である感光体との対向部が大気に連通する状態で開放されて現像装置内の現像スリーブに担持されている現像剤を感光体に接触させるようになっているが、感光体や現像スリーブの移動に伴いその表面近傍に存在する空気は粘性により連れ動いて連れ動き気流を生起する。このため、現像装置内を移動する現像剤は大気開放部において連れ動き気流が放散されることで圧力低下をきたしてトナーを飛散させる場合がある。

従来、トナー飛散を防止するための構成として、現像スリーブに対して感光体への現像剤供給位置を通過した位置に弾性シールなどの接触させて現像装置内部を遮蔽する構成（例えば特許文献２）や、現像位置を通過した現像スリーブの周面近傍において現像スリーブに残存するトナーおよび開口部から飛散しようとするトナーを静電吸着できる導電性ローラを設けた構成がある（例えば、特許文献２）。

一方、感光体や現像スリーブの移動に伴い生起される連れ動き気流によって現像装置内の圧力が高まることでトナーの吹き出しを生じることが原因するトナー飛散を防止するための構成としては、現像スリーブから離脱した現像剤が流れる流路の途中に排気部を設ける構成がある（例えば、特許文献４）。

特開平６−１９２９３号公報（段落「００１１」欄） 特開平５−６６６６３号公報、（段落「０００８」欄、「００１５」欄） 特開２００２−２４４４３２号公報（段落「０００６」欄）

しかし、感光体周辺での環境雰囲気、特に湿度を調整御した空気を導入する構成においては、比較的帯電状態が低いトナーなどが浮遊している空間内を短時間で強制的な排気手段などを用いることなく空気の置換を行うことは難しい。このため、ポンプなどの強制的な気流発生手段を用いることが考えられるが、この構成では現像装置内の圧力が高まることとなり、結果的にトナー飛散を招くことになる。

一方、トナー飛散を防止するために排気構造を設ける場合、現像装置内で気流の発生部材となるパドルなどを用いた攪拌手段が単一で設けられているような場合のように気流の動きが単純である場合には比較的効果があるものの、近年要望されてきている小型化に対処するために複数のスクリューオーガで構成された攪拌手段を用いた場合には、現像剤の移動方向が現像スリーブの移動方向と直交する方向であることから攪拌手段で生起される気流が単純ではなくなり、例えば、飛散しようとするトナーを吸い込む方向に攪拌手段での気流を生起させることが難しくなり、吸い込みのための圧力が弱いために十分な吸い込みができず、結果手的にトナー飛散を完全に抑制することができない。

このような攪拌手段で生起される気流とは別に現像装置内での圧力上昇を招く原因としては、現像剤に粘着している空気の存在がある。現像剤の周辺には粘性による空気が存在しており、一部を除いて閉空間を構成している現像装置内では現像剤の移動に伴い空気量が増加する部分が発生し、このことが内圧上昇の原因となる。
図１３は、現像装置を備えたプロセスカートリッジの構成を示す模式図であり、同図において上述した内圧上昇現象について説明すると次の通りである。
図１３においてプロセスカートリッジＡ内に装備されている現像装置Ｂでは、現像スリーブＢ１が図示矢印方向に回転した場合、感光体Ｃと対向して磁気ブラシを接触させる現像領域を通過した現像スリーブＢ１の周面に残留するトナーＴ０が現像スリーブＢ１の回転に伴い移動する。残存しているトナーＴ０は、現像スリーブＢ１の内部に設けられている同極性の磁石Ｄ１，Ｄ２による反撥磁界によって現像スリーブＢ１から落下する。
一方、現像スリーブＢ１の近傍には攪拌した現像剤を現像スリーブＢ１に向けて汲み上げるためのスクリュー部材Ｅが配置されており、スクリュー部材Ｅの回転に連れ動く表層空気は現像スリーブＢ１からトナーが反撥して落下する位置に集約する。このため、符号Ｐ０で示すように、現像スリーブＢ１とスクリュー部材Ｅとが対向する位置では両者の表層空気が集約することで空気の密度が高まることにより圧力が上昇することになり、現像スリーブＢ１の回転方向における現像領域を通過した範囲での圧力が上昇する。これにより、現像スリーブＢ１に残存する磁気ブラシの移動方向下流側空間に生起される負圧によるトナー吸引作用が良好に行われなくなる。この結果、上述した負圧によるトナー飛散の防止作用を効果的に得ることができなくなる。

本発明の目的は、上記従来の現像装置における問題に鑑み、現像装置内で発生する内圧上昇を効果的に抑制できる気流制御を行えることでトナー飛散を確実に防止できる構成を備えた現像装置およびープロセスカートリッジならびに画像形成装置を提供することにある。

請求項１記載の発明は、潜像担持体上に形成された静電潜像を可視像処理するために、該潜像担持体との対向位置を除いてほぼ密閉空間を構成するハウジング内で該潜像担持体に対向して配置される現像スリーブと、該現像スリーブに向けて現像剤を攪拌しながら搬送するスクリュー部材と、該現像スリーブ上の現像剤の移動方向における該潜像担持体と該現像スリーブとの対向位置より上流側に配置される膜厚規制部材を備えた現像装置において、上記スクリュー部材により上記現像スリーブに向けて汲み上げられる現像剤の汲み上げ開始側現像剤移動路中に始端開口を設け、終端開口が上記現像剤の移動方向における上記層厚規制部材の下流であって上記潜像担持体と上記現像スリーブとの対向位置の上流に設けられた連通路を有し、上記始端開口および上記終端開口は、上記現像スリーブの軸方向に沿ってそれぞれ複数設けられ、上記現像スリーブの軸方向外側に位置する始端開口と上記現像スリーブの軸方向中央側に位置する終端開口とが連通路により接続され、上記現像スリーブの軸方向中央側に位置する始端開口と上記現像スリーブの軸方向外側に位置する終端開口とが連通路により接続されていることを特徴としている。

請求項２記載の発明は、請求項２記載の発明に加えて、上記始端開口は、上記現像スリーブに向けて汲み上げられた現像剤が落下する方向で上部から下部に向かうに従い拡開する形状を有し、拡開部に開口を形成した構成とされていることを特徴としている。

請求項３記載の発明は、潜像担持体上に形成された静電潜像を可視像処理するために、該潜像担持体との対向位置を除いてほぼ密閉空間を構成するハウジング内で該潜像担持体に対向して配置される現像スリーブと、該現像スリーブに向けて現像剤を攪拌しながら搬送するスクリュー部材と、該現像スリーブ上の現像剤の移動方向における該潜像担持体と該現像スリーブとの対向位置より上流側に配置される膜厚規制部材を備えた現像装置において、上記現像スリーブに設けられている現像剤落下用反撥磁界形成領域近傍に始端開口部を設け、該始端開口部に連通する終端開口部を上記現像スリーブの移動方向における上記層厚規制部材の下流であって上記潜像担持体と上記現像スリーブとの対向位置の上流に設けた連通路を複数有し、上記連通路は、上記スクリュー部材による現像剤搬送方向の上流側および下流側に上記始端開口部が、上記現像スリーブの軸方向における中央側に終端開口部が形成されるように接続されていることを特徴としている。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明に加えて、上記現像スリーブに設けられている現像剤落下用反発磁界形成領域近傍と外気とを連通させる流路を備え、該流路が開閉可能に構成されていることを特徴としている。

請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のうちの一つに記載の発明に加えて、上記ハウジングにおける上記現像スリーブの移動方向で上記現像位置を通過した位置は、上記潜像担持体との間の間隙が上記現像位置でのそれよりも小さくされていることを特徴としている。

請求項６記載の発明は、請求項１または５記載の発明に加えて、上記ハウジングにおける上記現像スリーブの移動方向における現像位置通過後の位置には空気の循環を許容する循環チャンバが設けられていることを特徴としている。

請求項７記載の発明は、請求項６記載の発明に加えて、上記循環チャンバには、上記現像スリーブに設けられている現像剤落下用反発磁界形成領域近傍と外気とを連通させる流路が開閉可能に連通させてあることを特徴としている。

請求項８記載の発明は、請求項１乃至７のうちの一つに記載の現像装置がプロセスカートリッジに用いられることを特徴としている。

請求項９記載の発明は、請求項８記載の発明に加えて、上記現像装置に設けられている現像剤落下用反発磁界形成領域と外気との連通流路は、該プロセスカートリッジの着脱時に閉じられる構成であることを特徴としている。

請求項１０記載の発明は、請求項９記載の発明に加えて、上記現像装置に設けられている現像剤落下用反発磁界形成領域と外気との連通流路は、現像処理待機時に閉じられる構成であることを特徴としている。

請求項１１記載の発明は、請求項１乃至７のうちの一つに記載の現像装置または請求項８乃至１０のうちの一つに記載のプロセスカートリッジを画像形成装置に用いることを特徴としている。

請求項１記載の発明によれば、始端開口が現像スリーブの軸方向に沿って複数設けられた際にそれら始端開口同士が現像スリーブの軸方向で均等な圧力分布となる接続とされているので、現像スリーブの軸方向端部での大気連通による減圧現象の影響を抑えて始端開口への負圧化傾向による空気の取り込みを効率よく行うことが可能となる。

請求項２記載の発明によれば、現像剤の落下方向に沿って上部から下部に亘り拡開するとともにその拡開部に開口を設けているので、現像スリーブに向けて汲み上げられた現像剤が開口を塞ぐようなことがなく、しかも、空気の取り込み開口を現像剤が汲み上げられ始める側で大きくされていることにより昇圧の原因となる空気を効率よく排出することができる。

請求項３記載の発明によれば、現像装置内で特に圧力上昇が顕著となる現像スリーブに設けられている現像剤落下用反撥磁界形成領域に始端開口を配置して空気の取り込みを行う一方、終端部を現像スリーブにおける現像剤の層厚規制部後方に位置させることにより圧力差を大きくすることができるので、空気の取り込みを効率よく行えることにより現像装置内での昇圧を抑えてトナー飛散を防止することが可能となる。しかも、開口同士を連絡する連通路が、スクリュー部材による現像剤搬送方向の上流側および下流側に上記始端開口部が、上記現像スリーブの軸方向における中央側に終端開口部が形成されるように接続されているので、現像スリーブの軸方向での圧力分布を均等させることができる。

請求項４記載の発明によれば、現像スリーブに設けられている現像剤落下用反撥磁界形成領域近傍と外気とを流路を介して連通させるとともにその流路を開閉できるようにしているので、現像装置内の内圧変化に応じて外気との連通状態により得られる排気状態を調整することができ、これにより現像装置内の圧力上昇を確実に防止することが可能となる。特に、現像装置内での圧力上昇を防止するための構成として吸引ポンプなどを用いることがないので、トナー飛散防止のための構成を簡略化することができる。

請求項５記載の発明によれば、現像スリーブの移動方向で現像位置を通過した位置のハウジングと潜像担持体との間の対向間隔が現像位置でのそれよりも小さくされているので、トナーが飛散しようとする空間部を小さくして飛散しにくくできるとともに、現像位置を通過した現像スリーブに担持されている磁気ブラシの後方部に生起される負圧を利用して対向間隔から引き込まれる空気の流速を高めてトナーの吸引作用を強化することができる。これにより、現像装置内からのトナー飛散を効率よく抑えることが可能となる。

請求項６記載の発明によれば、現像スリーブの移動方向における現像位置通過後の位置には空気の循環を許容する循環チャンバが設けられているので、現像装置内から排出された空気を再循環させて用いることができる。これにより、現像装置外へ排出される空気の量を低減することができるので、装置外に排出する際に必要とされるフィルタなどの部材を不要にすることができ、しかもフィルタを用いた場合のような圧力損失をなくすことができるので、正圧と負圧との差圧を利用して現像装置内の空気を排出する場合の圧力低下を防止することができる。

請求項７記載の発明によれば、循環チャンバには現像剤落下用反撥磁界形成領域、つまり圧力が高くなる位置と外気とを連通させる流路が開閉可能であるので、現像装置内での昇圧状態に応じて排気状態を設定することが可能となる。特に、連通状態と非連通状態とを選択できるようにすれば、現像装置内での圧力降下を顕著にすることができるので、現像装置内の圧力上昇を効率よく抑制することでトナーの飛散を防止することが可能となる。

請求項８乃至１１記載の発明によれば、現像剤落下用反撥磁界形成領域と外気とを連通する流路がプロセスカートリッジの着脱時あるいは現像処理待機時に閉じられるようになっているので、現像装置内から不用意に現像剤が流れ出したり漏洩するような事態を防止することができる。これにより現像剤の一部による排気通路の閉鎖を防止して連通状態が妨げられてしまうのを未然に防止して連通状態を確保することによる現像装置内での昇圧防止を確実に行えるようにすることが可能となる。

請求項１５記載の発明によれば、現像装置内での異常な昇厚を防止してトナー飛散による汚損を確実且つ簡単に防止することが可能となる。

以下、実施例に基づき、本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１には、本発明実施例による現像装置が組み込まれたプロセスカートリッジを適用される画像形成装置が示されている。
図１に示す画像形成装置１は、色分解に対応した色の画像を形成可能な潜像担持体としての感光体を複数並置したタンデム方式の構成を備え、各感光体上で形成されたトナー像を中間転写体に重畳転写したうえでその重畳画像を記録用紙などのシートに対して一括転写することで多色画像を形成可能なカラープリンタである。本発明では、画像形成装置として、カラープリンタに限らず、カラー複写機、ファクシミリ装置および印刷機なども含まれること勿論である。

図１において、カラープリンタ１は、画像形成部１Ａが縦方向の中央部に位置し、その下方には給紙部１Ｂが、さらに画像形成部１Ａの上方には原稿載置台１Ｃ１を備えた原稿走査部１Ｃがそれぞれ配置されている。
画像形成部１Ａには、水平方向に展張面を有する中間転写ベルト２で構成された転写手段が配置されており、中間転写ベルト２の上位には、色分解色と補色関係にある色の画像を形成するための構成が設けられている。

画像形成部１Ａには、補色関係にある色のトナー（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）による画像を担持可能な感光体３Ｂ、３Ｙ、３Ｃ、３Ｍが中間転写体２の展張面に沿って並置されている。なお、以下の説明において、全ての感光体に共通する内容の場合には感光体を符号３により示す。
各感光体３Ｂ、３Ｙ、３Ｃ、３Ｍは、それぞれ同じ方向（図１では、反時計方向）に回転可能なドラムで構成されており、その周辺には、回転過程において画像形成処理を実行する帯電装置４，書き込み装置５，現像装置６，転写バイアス印加手段の一つである１次転写装置７，およびクリーニング装置８が配置されている（便宜上、感光体３Ｂを対象として、各装置の符号にＢを付して示してある）。

中間転写ベルト２は、各感光体を備えた作像ユニットからの可視像を順次転写される１次転写部に相当しており、複数のローラ２Ａ〜２Ｃに掛け回されて感光体との対峙位置において同方向に移動可能な構成を備え、展張面を構成するローラ２Ａ、２Ｂとは別のローラ２Ｃは、中間転写ベルト２を挟んで２次転写装置９に対峙している。なお、図１中、符号１０は、中間転写ベルト２のクリーニング装置を示している。

２次転写装置９は、帯電駆動ローラ９Ａおよび従動ローラ９Ｂに掛け回されて２次転写装置９が位置する２次転写位置において中間転写ベルト２と同方向に移動可能な転写ベルト９Ｃを備えており、転写ベルト９Ｃを帯電駆動ローラ９Ａにより帯電させることで記録シートを静電吸着しながら搬送する過程で中間転写ベルト２に重畳された多色画像を一括転写によってあるいは担持されている単一色の画像をそれぞれ記録シートに転写することができる。

２次転写位置には給紙部１Ｂから記録シートが給送されるようになっている。
給紙部１Ｂは、複数の給紙カセット１Ｂ１と、給紙カセット１Ｂ１から繰り出される記録シートの搬送路に配置された複数の搬送ローラ１Ｂ２と、２次転写位置前方に位置するレジストローラ１Ｂ３とを備えている。本実施例では、給紙部１Ｂには、給紙トレイ１Ｂ１から繰り出される記録シートの搬送路に加えて給紙カセット１Ｂ１内に収容されていない種類の記録シートを２次転写位置に向け給送できる構成が備えられており、この構成は、画像形成部１Ａの壁面の一部を起倒可能に設けた手差しトレイ１Ａ１と繰り出しコロ１Ａ２とを備えている。
給紙カセット１Ｂ１からレジストローラ１Ｂ３に向けた記録シートの搬送路途中には、手差しトレイ１Ａ１から繰り出された記録シートの搬送路が合流し、いずれの搬送路から給送される記録シートもレジストローラ１Ｂ３によってレジストタイミングが設定されるようになっている。

書き込み装置５（図１では、便宜上、符号５Ｂで示してある）は、原稿走査部１Ｃに有する原稿載置台１Ｃ１上の原稿を走査することにより得られる画像情報あるいは図示しないコンピュータから出力される画像情報により書き込み光が制御されて感光体３Ｂ、３Ｙ、３Ｃ、３Ｍに対して画像情報に応じた静電潜像を形成するようになっている。

原稿走査部１Ｃには、原稿載置台１Ｃ１上の原稿を露光走査するスキャナ１Ｃ２が備えられており、さらに原稿載置台１Ｃ１の上面には、自動原稿給送装置１Ｃ３が配置されている。自動原稿給送装置１Ｃ３は、原稿載置台１Ｃ１上に繰り出される原稿を反転可能な構成を備え、原稿の表裏各面での走査が行えるようになっている。

書き込み装置５により形成された感光体３（図１において符号３Ｂ、３Ｙ、３Ｃ、３Ｍで示す部材）上の静電潜像は、現像装置６（図１では、便宜上、符号６Ｂで示してある）によって可視像処理され、中間転写ベルト２に１次転写される。中間転写ベルト２に対して各色毎のトナー像が重畳転写されると、２次転写装置９により記録シートに対して一括して２次転写される。

２次転写された記録シートは、表面に担持している未定着画像を定着装置１１によって定着される。定着装置１１は、詳細を図示しないが加熱ローラにより加熱される定着ベルトと定着ベルトに対向当接する加圧ローラとを備えたベルト定着構造を備えており、定着ベルトと加圧ローラとの当接領域、つまりニップ領域を設けることにより別ローラ方式の定着構造に比べて記録シートへの加熱領域を広げることができるようになっている。
定着装置１１を通過した記録シートは、定着装置１１の後方に配置されている搬送路切り換え爪１２によって搬送方向が切り換えられるようになっており、排紙トレイ１３に向けた搬送路と、反転搬送路ＲＰとに搬送方向が選択される。

以上のような構成を備えたカラープリンタ１では、原稿載置台１Ｃ１上に載置された原稿を露光走査することによりあるいはコンピュータからの画像情報により、一様帯電された感光体３に対して静電潜像が形成され、静電潜像が現像装置６によって可視像処理された後、トナー像が中間転写ベルト２に１次転写される。

中間転写ベルト２に転写されたトナー像は、単一色画像の場合にはそのまま給紙部１Ｂから繰り出された記録シートに対して転写され、多色画像の場合には１次転写が繰り返されることで重畳された上で記録シートに対して一括して２次転写される。２次転写後の記録シートは定着装置１１により未定着画像を定着された後、排紙トレイ１３あるいは、反転されて再度レジストローラ１Ｂ３に向けて給送される。

図１において、中間転写ベルト２は、詳細を図示しないが、伸びの少ないフッ素系樹脂や伸びの大きいゴム材料に帆布等の伸びにくい材料で構成された基部からなるベース層と、このベース層の上面に設けられたフッ素系ゴムやアクリロニトリル−ブタジェン共重合ゴムなどが用いられる弾性体層とを備えている。弾性体層の表面にはフッ素系樹脂が被覆されて平滑性を向上させたコート層が設けられている。

中間転写ベルト２は、少なくとも一対のローラである支持ローラ２Ａ、２Ｂおよびバックアップ機能を有するローラ２Ｃにそれぞれ掛け回されて駆動ローラ２Ａの反時計方向の回転によって駆動されるようになっている。
支持ローラ２Ａおよび２Ｂ間で展張される面、つまり曲率のない平面が各作像ユニットの感光体３Ｂ、３Ｙ、３Ｃ、３Ｍに対向している。中間転写ベルト２を挟んで各感光体と対向する位置には、感光体上の可視像を静電転写するための転写ローラ２Ｄがそれぞれ配置されている。

図１に示した画像形成装置１において、画像形成部１Ａに位置する感光体は図２に示すプロセスカートリッジに収容されている。
図２には、図１に示した画像形成部１Ａにおける符号３Ｂで示した感光体を対象とするプロセスカートリッジ（便宜上、符号ＰＣＢで示す）が示されており、同図において、プロセスカートリッジＰＣＢを構成するハウジングは、感光体３Ｂと対向する現像スリーブ６Ｂ１が露呈する部分を除いてほぼ内部を密閉できる構成とされ、内部には、感光体３Ｂを始めとしてこれに対する画像形成処理を実行する帯電装置４Ｂ，現像装置６Ｂ、クリーニング装置８Ｂが収容されている。 プロセスカートリッジＰＣＢ内の現像装置６Ｂは、トナーと磁性キャリアとを混合した二成分系現像剤を用いて磁気ブラシを形成することができるようになっており、このための構成として、内部に固定磁極を配置してその外側で回転する現像スリーブ６Ｂ１と、相対的に現像剤の攪拌搬送方向が逆方向となるようなオーガを備えた一対のスクリュー部材６Ｂ２，６Ｂ３を備えている。
現像スリーブ６Ｂ１は、ハウジングに形成された露出開口から露呈することで感光体３Ｂに磁気ブラシを接触させることができ、感光体３Ｂに接触する前の現像剤がスクリュー部材６Ｂ２により汲み上げられることにより周面に担持されるようになっている。
現像スリーブ６Ｂ１の周面に担持された磁気ブラシは、感光体３Ｂの静電潜像と接触する現像領域（現像ニップ）ＤＰに至る前の段階でドクターブレード６Ｂ４によって層厚を規制されるようになっている。

現像スリーブ６Ｂ１の周面に磁気ブラシを形成するために用いられる固定磁極は、汲み上げられた現像剤を搬送するための異極同士を隣り合わせた搬送領域ＤＴと、層厚規制された現像剤が穂立ち状態を維持される現像領域ＤＰを通過した後に対向する位置で同極同士を隣り合わせた現像剤落下用反撥磁界形成領域ＤＤとが構成されている。

スクリュー部材６Ｂ２により汲み上げられて現像スリーブ６Ｂ１の周面に担持された現像剤は、ブレード６Ｂ４によって層厚規制されたうえで感光体３Ｂ上の静電潜像に接触することにより可視像処理に供される。
現像領域ＤＰを通過した後、現像スリーブ６Ｂ１に残存する現像剤は、現像剤落下用反撥磁界形成領域ＤＤに達すると反撥磁界によって現像スリーブ６Ｂ１から剥離されて落下する。現像スリーブ６Ｂ１は、再度、スクリュー部材６Ｂ２からの汲み上げにより現像剤を周面に担持し、以下、層厚規制および現像領域ＤＰの通過さらには現像剤落下用反撥磁界形成領域ＤＤの通過を繰り返す。

図２に示されている実施例の特徴は、現像装置６Ｂのハウジング壁部を伝って移動する磁気ブラシを境にして現像材の移動方向上流側と下流側とに生起される正圧部および負圧部を連通させる点にある。つまり、磁気ブラシは、ハウジングの内壁に接触しながら移動することにより、シリンダ内でのピストンと同じようにポンピング作用を発生させ、移動方向上流側が正圧状態となり移動方向下流側が負圧状態となる。
一方、現像装置内では、上述した正圧状態が得られることで空気の密度が高まる箇所が発生し、その空気密度の高い箇所での圧力が上昇する。

そこで本実施例では、正圧部および負圧部に始端開口および終端開口を有する連通路を設けて圧力上昇部分での空気を負圧部に逃がすようにしている。
図２において連通路１００は、正圧部に位置する始端開口部１００Ａが、スクリュー部材６Ｂ２によって現像剤が汲み上げ開始される側の現像剤移動路中に、そして、負圧部に位置する終端開口１００Ｂが、現像剤の移動方向において層厚規制部材であるドクターブレード６Ｂ４の後方にそれそれ位置決めされた排気通路で構成されている。
終端開口１００Ｂが位置決めされているドクターブレード６Ｂ４の後方位置では、ドクタブレード６Ｂ４によって空気が堰き止められることによるポンピング作用により負圧化傾向となる。このため、正圧状態の始端開口１００Ａに連通することで差圧が生じることで空気を流通させることができる。

始端開口１００Ａは、図３および図４にその詳細が示されているように、現像スリーブ６Ｂ１に汲み上げられた現像剤が落下する方向（図示矢印方向）に沿って上部から下部に向かうに従って拡開する形状、正面視形状でいえば三角形状であり、拡開部に開口を形成して構成されている。

三角形状の屋根部を構成する始端開口１００Ａは、図４に示すように、現像スリーブ６Ｂ１の軸方向に沿って複数設けられており、その屋根の軒先に相当する部分が、図２に示すように、スクリュー部材６Ｂ２による現像剤の汲み上げ開始側の現像剤移動路中に張り出している。
現像剤移動路中に張り出す位置は、スクリュー部材６Ｂ２により汲み上げられた現像剤の移動方向が現像スリーブ６Ｂ１の回転方向により変化する位置とされている。これにより、現像剤が移動方向を切り換えられる時点でそれまでの移動力の影響を受けないで、いわゆる、浮遊した状態になると現像剤の移動に連れ動いていた空気が慣性により現像剤から剥がれて始端開口１００Ａに向けて取り込まれやすくなる。特に始端開口１００Ａには、終端開口１００Ｂ側からの負圧が作用していることも相俟って、現像剤に比べて質量の小さい空気は容易に取り込まれやすくなる。

始端開口１００Ａは現像スリーブ６Ｂ１の軸方向で複数設けられているが、終端開口１００Ｂとの接続構造として、現像スリーブ６Ｂ１の軸方向での圧力分布が均等する構成が用いられている。この理由は次の通りである。
図５は、スクリュー部材６Ｂ２，６Ｂ３の配置構成を示す図であり、同図に示すように、スクリュー部材６Ｂ２，６Ｂ３は、軸方向中央部に配置された仕切り部材６Ｂ５によって現像剤の攪拌搬送路を区切られており、相対方向（矢印Ｈ１，Ｈ２で示す方向）に現像剤を搬送するようになっている。図５において示す部分拡大図において軸方向一方側を搬送上流側とし、軸方向他方側を搬送方向下流側とした場合、図６に示すように、現像剤の搬送方向上流側、中央および下流側の各位置における圧力分布が均等ではない。
一方、終端開口１００Ｂが位置決めされているドクターブレード６Ｂ４の後方位置において現像スリーブ６Ｂ１の軸方向での負圧の状態は、図７に示すように均等分布ではない。これは軸方向両端部において大気の巻き込みによる減圧が原因する。

従って、現像スリーブ６Ｂ１の軸方向で外側に位置する始端開口１００Ａを現像スリーブ６Ｂ１の軸方向中央に位置する終端開口１００Ｂと接続すれば、圧力分布を均等させることができる。

本実施例では、以上のような理由に基づき、現像スリーブ６Ｂ１の軸方向で複数設けられている始端開口１００Ａと終端開口１００Ｂとを、図８に示すように、始端開口での圧力が強い位置を終端開口の圧力が弱い位置に、そして、始端開口の圧力が弱い位置を終端開口の圧力が強い位置にそれぞれ接続するようになっている。図８では、各開口同士の接続状態を矢印により示してある。

本実施例は以上のような構成であるから、現像剤が汲み上げ開始されることで内圧上昇が顕著な位置に始端開口１００Ａを、そしてポンピングによる負圧化傾向が生じている位置に終端開口１００Ｂをそれぞれ位置決めした流路１００を設けることにより、空気の流通経路を現像装置６Ｂの内部において構成することができる。これにより、負圧生成手段を要することなく現像装置６Ｂの内部を減圧することができ、昇圧によるトナー飛散を防止することができる。

次に、本発明の別の実施例について説明する。
本実施例は正圧部と負圧部とで空気を流通させる構成として、現像剤落下用反撥磁界形成領域に始端開口を、そしてドクターブレードの後方位置に終端開口をそれぞれ位置決めしたことを特徴としている。

図９は、本実施例の構成を示す図であり、以下に説明する特徴部分を除いて他の部分は図２に示した構成に用いられる部材と同様であるので、その詳細な説明を省いて符号のみを付す。

図９において、正圧部と負圧部とを連通する流路１００’は、始端開口１００Ａ’が現像スリーブ６Ｂ１における現像剤落下用反撥試合形成領域ＤＤに位置決めされ、終端開口１００Ｂがドクターブレード６Ｂ４の後方位置に位置決めされている。

本実施例においては、図１３において説明したように、現像装置６Ｂの内部で圧力上昇が顕著な位置である現像剤落下用反撥磁界形成領域ＤＤと負圧化傾向とされているドクターブレード６Ｂ４の後方位置とを連通することにより始端開口１００Ａ’の排気通路が構成される。これにより、現像剤落下用反撥磁界形成領域の圧力上昇は終端開口１００Ｂにより生起される負圧との差圧による空気の流動によって解消される。

本実施例においては、現像スリーブ６Ｂ１およびスクリュー部材６Ｂ２とが対向する位置で各部材の表層空気が合流することで空気の密度が高まり、圧力上昇を招く位置を減圧できる。これにより、現像位置ＤＰを通過した現像スリーブ６Ｂ１上に残存する現像剤が現像剤落下用反撥磁界形成領域の手前で堰き止められることがなくなるので、現像剤落下用反撥磁界形成領域ＤＤに達する現像スリーブ６Ｂ１の周面とハウジングの対向面との間隙（便宜上、図９において符号Ｓで示す）がトナーの吸い込み空間として利用できることになる。この結果、トナーの吸い込みが阻害されなくなることによりトナー飛散を確実に防止することができる。

本実施例においても、現像スリーブ６Ｂ１の軸方向端部において現像剤落下用反撥磁界形成領域に接続される始端開口１００Ａ’は、上記軸方向での圧力分布を均等化するために、図８に示した場合と同様に、図１０に示すように、出案開口１００Ｂとの間の流路が接続されている。

次に本発明の他の実施例について説明する。

本実施例は、現像装置のハウジングにおける現像スリーブの移動方向で現像位置を通過した位置が、感光体との対向間隙を現像位置での対向間隙よりも小さくしてあることを特徴としている。
図２において、現像スリーブ６Ｂ１が現像位置ＤＰを通過した位置に相当する現像装置６Ｂのハウジング（便宜上、符号６０Ｂで示す）は、感光体３Ｂとの間の対向間隙Ｇが現像位置での現像スリーブ６Ｂ１と感光体３Ｂとの対向間隙よりも小さく設定されている。これにより、現像位置ＤＰを通過した現像スリーブ６Ｂ１に残存するトナーが零れ出るのを防止されるとともに、空気の流路が絞られた状態であることにより空気の流通時での空気の流速を早めてトナーの吸い込みを強大化することができる。なお、トナーの吸い込みに関しては、図９に示したような圧力上昇が顕著な箇所である現像剤落下用反撥磁界形成領域ＤＤに始端開口１００Ａ’を設けた場合に流速の増加率が極めて高められることになり、これによりトナーの吸い込み効率も高めされる。

次に本実施例の一部変形例について説明する。
図１１は、図９に示した構成における現像剤落下用反撥磁界形成領域ＤＤを外気と連通させて大気開放ができる流路１０１を設け、該流路１０１を開閉可能に構成した例が示されている。

図１１において、現像剤落下用反撥磁界形成領域ＤＤと外気との連通部である流路１０１には、回転自在に支持された開閉弁１０２が設けられており、該開閉弁１０２には、直径方向に貫通させて構成した通路１０２Ａが設けられている。
開閉弁１０２は、現像剤落下用反撥磁界形成領域ＤＤに存在する現像剤が不用意に流路１０１内に進入して流路１０１を塞いでしまうのを防止するために設けられている。つまり、現像剤落下用反撥磁界形成領域ＤＤでは同極性の磁極による反発力によって現像剤が氷柱状をなし、含まれる現像剤の密度も小さい。このため、現像剤の密度が小さいために現像剤が流路１０１における現像剤落下用反撥磁界形成領域ＤＤ側の開口近傍に位置していると、衝撃によっては氷柱状が崩れて流路１０１内に進入することがある。そこで、本構成においては、このような衝撃が作用するような場合に予め開閉弁１０２により流路１０１を閉じるようになっている。なお、符号１０３は大気側の開口に設けられて現像剤の吹き出しを阻止するためのフィルタを示している。

本構成においては、プロセスカートリッジＰＣＢが着脱されるとき、あるいは画像形成待機時に開閉弁１０２が回転されて通路１０２Ａと流路１０１とが遮断することができる。これにより、現像装置６Ｂ内に存在する現像剤が不用意に外部へ漏出することがない。また、画像形成装置１の内部にプロセスカートリッジが装着されているときあるいは画像形成時には、開閉弁１０２の通路１０２Ａと流路１０１とが連通される。これにより、現像剤落下用反撥磁界形成領域ＤＤ内の空気は流路１０１および通路１０２Ａを介して大気に放出されることになり、現像剤落下用反撥磁界形成領域ＤＤが大気開放されて減圧される。これにより、図９に示した構成を用いた場合と同様に、圧力上昇が顕著な箇所から空気を見ガスことによりその箇所を降圧させて現像装置６Ｂの内圧上昇によるトナー飛散を防止することができる。しかも、図９に示した場合と違って、ドクターブレード６Ｂ４の後方位置に対して迂回経路を設ける必要がなく、現像剤落下用反撥磁界形成領域に対面するハウジングの壁部を利用した流路を構成するだけでよいので、流路長を最短距離とすることができるので、流路を空気が流れる際の管路抵抗による圧力損失を最小限とすることができる。

ところで、現像装置による静電潜像の可視像処理に際しては、現像剤中のトナーの帯電特性の変化が画像品質に影響を及ぼす、特に湿度の変化によってはトナーが過剰に付着するトナーかぶりなどの現象が発生して異常画像が得られてしまうことになる。
そこで、本実施例では、現像装置の内部に向けて調湿空気を供給できるようになっている。以下、この構成について説明する。
図１２は、プロセスカートリッジＰＣＢの内部に設けてある現像装置６Ｂにおいて、現像位置ＤＰを通過した現像スリーブ６Ｂ１と対向するハウジング側には、大気開放された空間を有する循環チャンバ１１０が設けられている。
循環チャンバ１１０では、現像位置ＤＰを通過した現像スリーブ６Ｂ１に担持されている磁気ブラシの移動方向下流側に生起される負圧を利用して吸い込まれる空気として調湿空気が循環するようになっている。
一方、循環チャンバ１１０には、現像装置６Ｂにおける現像剤落下用反撥磁界形成領域ＤＤに一端を開口させる流路１１１の他端が開口して連通している。
流路１１１は、その途中に配置されている開閉弁１１２を介して循環チャンバ１１０と現像剤落下用反撥磁界形成領域ＤＤとの連通状態が設定されるようになっている。つまり、プロセスカートリッジＰＣＢの着脱時や画像形成待機時には図１１に示した構成と同様に、開閉弁１１２が流路１１１を閉じるようになってる。

一方、流路１１１における循環チャンバ１１０側の開口部にはフィルタ１１３が設けられて現像剤の噴出を防止している。

この構成においては、循環チャンバ１１０内に現像装置６Ｂ内の空気を循環させることができる一方、調湿空気を供給することにより、現像位置を通過した現像スリーブ６Ｂ１に担持されている磁気ブラシが移動することにより生起されるポンピングによる負圧を利用して吸い込まれる空気が調湿空気であるので、現像装置６Ｂ内での湿度を適正化した状態に維持することができる。

一方、現像装置６Ｂの内部において圧力上昇が顕著な箇所である現像剤落下用反撥磁界形成領域ＤＤと循環チャンバ１１０を介した大気開放が可能な構成を用いることで現像剤落下用反撥磁界形成領域ＤＤでの圧力を大気開放により減圧することができるので、現像装置６Ｂ内での昇圧が原因するトナーの吸い込みが行えなくなるのを防止することが可能となり、トナー飛散を防止することができる。

本発明の実施例による現像装置およびこれを組み込んだプロセスカートリッジが適用される画像形成装置の模式図である。 本発明の実施例による現像装置を備えたプロセスカートリッジを説明するための模式図である。 図２に示した現像装置に用いられる正圧部に設けられた始端開口の構成を示す部分的な斜視図である。 図３において符号（４）に示す方向の矢視図である。 現像装置に用いられるスクリュー部材の配置構成を示す部分的な斜視図である。 図５に示したスクリュー部材における軸方向での端部および中央部での圧力分布を説明するための線図である。 負圧化傾向が生じる箇所における現像スリーブの軸方向端部および中央部に対応する位置での圧力分布を説明するための線図である。 図５および図６に示す圧力分布を均等化するための構成を説明する斜視図である。 本発明の別実施例による現像装置の要部構成を示す模式図である。 図１０に示した構成における圧力分布を均等化するための構成を説明する斜視図である。 図９に示した現像装置における要部構成の一部変形例を示す模式図である。 図９に示した現像装置における要部に関するさらに別の変形例を示す模式図である。 従来の現像装置の構成を示す模式図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
３Ｂ 感光体
６Ｂ 現像装置
６Ｂ１ 現像スリーブ
６Ｂ２，６Ｂ３ スクリュー部材
１００ 連通路
１００Ａ 始端開口
１００Ｂ 終端開口
ＤＰ 現像位置
ＤＤ 現像剤落下用反撥磁界形成領域

Claims (11)

1. 潜像担持体上に形成された静電潜像を可視像処理するために、該潜像担持体との対向位置を除いてほぼ密閉空間を構成するハウジング内で該潜像担持体に対向して配置される現像スリーブと、該現像スリーブに向けて現像剤を攪拌しながら搬送するスクリュー部材と、該現像スリーブ上の現像剤の移動方向における該潜像担持体と該現像スリーブとの対向位置より上流側に配置される膜厚規制部材を備えた現像装置において、
   上記スクリュー部材により上記現像スリーブに向けて汲み上げられる現像剤の汲み上げ開始側現像剤移動路中に始端開口を設け、終端開口が上記現像剤の移動方向における上記層厚規制部材の下流であって上記潜像担持体と上記現像スリーブとの対向位置の上流に設けられた連通路を有し、
   上記始端開口および上記終端開口は、上記現像スリーブの軸方向に沿ってそれぞれ複数設けられ、上記現像スリーブの軸方向外側に位置する始端開口と上記現像スリーブの軸方向中央側に位置する終端開口とが連通路により接続され、
   上記現像スリーブの軸方向中央側に位置する始端開口と上記現像スリーブの軸方向外側に位置する終端開口とが連通路により接続されている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、
   上記始端開口は、上記現像スリーブに向けて汲み上げられた現像剤が落下する方向で上部から下部に向かうに従い拡開する形状を有し、拡開部に開口を形成した構成とされていることを特徴とする現像装置。
3. 潜像担持体上に形成された静電潜像を可視像処理するために、該潜像担持体との対向位置を除いてほぼ密閉空間を構成するハウジング内で該潜像担持体に対向して配置される現像スリーブと、該現像スリーブに向けて現像剤を攪拌しながら搬送するスクリュー部材と、該現像スリーブ上の現像剤の移動方向における該潜像担持体と該現像スリーブとの対向位置より上流側に配置される膜厚規制部材を備えた現像装置において、
   上記現像スリーブに設けられている現像剤落下用反撥磁界形成領域近傍に始端開口部を設け、該始端開口部に連通する終端開口部を上記現像スリーブの移動方向における上記層厚規制部材の下流であって上記潜像担持体と上記現像スリーブとの対向位置の上流に設けた連通路を複数有し、
   上記連通路は、上記スクリュー部材による現像剤搬送方向の上流側および下流側に上記始端開口部が、上記現像スリーブの軸方向における中央側に終端開口部が形成されるように接続されていることを特徴とする現像装置。
4. 請求項３記載の現像装置において、
   上記現像スリーブに設けられている現像剤落下用反発磁界形成領域近傍と外気とを連通させる流路を備え、該流路が開閉可能に構成されていることを特徴とする現像装置。
5. 請求項１乃至４のうちの一つに記載の現像装置において、
   上記ハウジングにおける上記現像スリーブの移動方向で上記現像位置を通過した位置は、上記潜像担持体との間の間隙が上記現像位置でのそれよりも小さくされていることを特徴とする現像装置。
6. 請求項１または５記載の現像装置において、
   上記ハウジングにおける上記現像スリーブの移動方向における現像位置通過後の位置には空気の循環を許容する循環チャンバが設けられていることを特徴とする現像装置。
7. 請求項６記載の現像装置において、
   上記循環チャンバには、上記現像スリーブに設けられている現像剤落下用反発磁界形成領域近傍と外気とを連通させる流路が開閉可能に連通させてあることを特徴とする現像装置。
8. 請求項１乃至７のうちの一つに記載の現像装置が用いられることを特徴とするプロセスカートリッジ。
9. 請求項８記載のプロセスカートリッジにおいて、
   上記現像装置に設けられている現像剤落下用反発磁界形成領域と外気との連通流路は、該プロセスカートリッジの着脱時に閉じられる構成であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
10. 請求項９記載のプロセスカートリッジにおいて、
    上記現像装置に設けられている現像剤落下用反発磁界形成領域と外気との連通流路は、現像処理待機時に閉じられる構成であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
11. 請求項１乃至７のうちの一つに記載の現像装置または請求項８乃至１０のうちの一つに記載のプロセスカートリッジを用いることを特徴とする画像形成装置。

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