JP6827868B2

JP6827868B2 - 現像装置及び画像形成装置

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Description

本発明は、現像剤を担持して回転する現像剤担持体を備えた現像装置、及び、このような現像装置を備えた、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複数の機能を備えた複合機などの画像形成装置に関する。

電子写真方式や静電記録方式を用いた画像形成装置は、トナーなどの現像剤により像担持体としての感光ドラム上に形成された静電潜像を現像する現像装置を有する。現像装置は、現像剤を担持して回転する現像剤担持体としての現像スリーブを有し、現像スリーブに担持された現像剤を感光ドラムに供給するようにしている。

現像装置としては、現像剤として非磁性トナー粒子（トナー）と磁性キャリア粒子（キャリア）とを含む二成分現像剤を使用するものがある。特に、カラーの画像形成装置においては、二成分現像剤であればトナーに磁性体を含ませなくても良いため、色味が良好であるなどの理由から広く用いられている。近年では、二成分現像剤を用いる現像装置において長寿命化が進み、画像形成装置本体の寿命に対して交換回数が２〜３回となっている。また、これによって現像装置内に内包されている現像剤の寿命も長くなり、一定の劣化状態で現像剤が使用され続ける状況が長期間継続される。

そのため、補給トナーに対するキャリアの帯電付与性も初期と比較して低下し、且つ現像剤の帯電量分布が比較的低い分布の状態の期間が長くなる。このとき、帯電量が低いトナーは、キャリア粒子との静電的付着力が低下して遊離し易い状態になるため、現像装置内の攪拌や搬送挙動、磁気穂形成などによって空気中に飛散する確率が高くなる。これにより、現像装置外へトナーが飛散して、レーザスキャナの光路に付着して潜像形成を遮ってしまうことで、画像に白スジを発生するなどの画像不良の原因となる虞がある。

従来、機内飛散を抑止する技術が開発されている（特許文献１参照）。特許文献１では、フィルタを用いて現像装置内の内圧を低減し、現像容器と現像スリーブとの隙間などからのトナー飛散を防止する構成が開示されている。

特開２０１４−１７８３４７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の構成の場合、フィルタを用いてトナー飛散を低減するので、フィルタの圧力損失があるため短期間の圧力変動に対応することができず、ゆっくりとした圧静定になる。また、短期間の圧力変動に対応したフィルタとして、圧力損失が小さい目の粗いフィルタを用いると、飛散トナーを十分に捕集することができず、飛散トナーが現像装置外へ漏れてしまう虞がある。

ところで、トナー飛散の課題として、通常の現像剤攪拌とは別に、補給トナーが要因となっているものがある。補給トナーの飛散に関しては、定常的に発生する現象ではなく補給動作のタイミングでのみ発生し、且つ飛散量が多いため、現象の発生とともに気流制御を行う必要がある。具体的には、補給用現像剤収容器から排出された補給用現像剤は、現像装置の補給部に到達する。この過程で、気中を落下するときに飛散し、また現像装置内に着地するときの衝撃でトナーが舞いあがって飛散する。そして、現像装置に備えられている攪拌スクリュによってトナーのみ、またはトナー比率が高い現像剤が攪拌されることで気中にトナーが飛散してしまう虞がある。

しかしながら、特許文献１に記載の構成の場合、フィルタを用いた圧静定でトナー飛散を低減するので、トナーが補給された時にだけ大きい飛散が発生する場合には飛散トナーを十分に捕集することができず、飛散トナーが現像装置外へ漏れてしまう虞がある。

本発明は、現像剤の補給のような単発的な要因に対しても、現像剤の飛散を十分に抑制できる現像装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の現像装置は、像担持体に形成された静電像を現像するためにトナーとキャリアを含む現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に前記現像剤を供給する第一室と、前記第一室との間で前記現像剤が循環するように前記第一室に連通する第二室と、前記第一室と前記第二室とを仕切る隔壁と、前記第一室から前記第二室へ前記現像剤が連通することを許容する第一連通部と、前記第二室から前記第一室へ前記現像剤が連通することを許容する第二連通部と、前記第一室に配置され、前記第一室の現像剤を、前記第二連通部から前記第一連通部に向かう第一方向に搬送する第一搬送スクリュと、前記第二室に配置され、前記第二室の現像剤を、前記第一連通部から前記第二連通部に向かう第二方向に搬送する第二搬送スクリュと、前記第二方向に関して前記第一連通部の最下流部よりも上流側に設けられ、前記第二室に現像剤を補給する補給部と、を備え、前記第二室から前記第一室へエアフローが通過するための開口部が、前記第二方向に関して前記第一連通部よりも下流側且つ前記第二連通部よりも上流側であって、且つ、前記第二搬送スクリュの最上部よりも鉛直方向上方における前記隔壁に設けられ、前記開口部は、前記第二搬送スクリュの複数ピッチ以上の長さで連続して形成され、前記第二方向に関して前記第一連通部よりも下流側且つ前記第二連通部よりも上流側に在る第一位置における前記開口部の鉛直方向の長さよりも、前記第二方向に関して前記第一位置よりも下流側且つ前記第二連通部よりも上流側に在る第二位置における前記開口部の鉛直方向の長さの方が長いことを特徴とする。

本発明によれば、循環経路における第１室の上流位置と下流位置との間で、循環経路を循環する現像剤の剤面よりも上側において第１室及び第２室を連通する連通孔を有している。あるいは、本発明によれば、循環経路を循環する現像剤の剤面よりも上側において、第２の連通口の面積は、第１の連通口の面積より大きい。これにより、第１室の上流位置から下流位置に向けた気流を発生することができるので、例えば、現像剤の補給のような単発的な要因に対しても、現像剤の飛散を十分に抑制できる。

第１の実施形態に係る画像形成装置の概略構成断面図。第１の実施形態に係る画像形成部の概略構成断面図。第１の実施形態に係る現像装置を水平面で切断した概略構成断面図。第１の実施形態に係る補給装置及び現像装置の概略構成断面図。第１の実施形態に係る現像装置の概略構成縦断面図。第１の実施形態に係る現像装置の概略構成横断面図。第１の実施形態に係る現像装置の変形例の概略構成縦断面図。第２の実施形態に係る現像装置の変形例の概略構成縦断面図。現像装置を水平面で切断した概略構成断面図であり、（ａ）は第２の実施形態に係る現像装置、（ｂ）は従来の現像装置。第３の実施形態に係る現像装置を水平面で切断した概略構成断面図。図１０において、（ａ）はＡ−Ａ線、（ｂ）はＢ−Ｂ線、（ｃ）はＣ−Ｃ線でそれぞれ切断した概略構成横断面図。第４の実施形態に係る現像装置の概略構成縦断面図。第４の実施形態に係る現像装置の概略構成横断面図。比較実験の結果を示すグラフ。

＜第１の実施形態＞
第１の実施形態について、図１乃至図７を用いて説明する。まず、本実施形態の画像形成装置の概略構成について、図１及び図２を用いて説明する。

［画像形成装置］
本実施形態の画像形成装置１００は、それぞれ像担持体としての感光ドラム１を有する４つの画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫを備えた電子写真方式のタンデム型のフルカラープリンタである。画像形成装置１００は、装置本体１００Ａに接続された原稿読み取り装置（図示せず）又は装置本体１００Ａに対し通信可能に接続されたパーソナルコンピュータなどのホスト機器からの画像信号に応じてトナー像（画像）を記録材に形成する。記録材としては、用紙、プラスチックフィルム、布などのシート材が挙げられる。また、画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を形成する。

なお、画像形成装置１００が備える４つの画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫは、現像色が異なることを除いて実質的に同一の構成を有する。したがって、代表して画像形成部ＰＹについて説明し、その他の画像形成部については説明を省略する。

図２に示すように、画像形成部ＰＹには、像担持体として円筒型の感光体、即ち、感光ドラム１が配設されている。感光ドラム１は、図中矢印方向に回転駆動される。感光ドラム１の周囲には帯電手段としての帯電ローラ２と、現像装置４、転写手段としての一次転写ローラ５２、クリーニング手段としてのクリーニング装置７が配置されている。感光ドラム１の図中下方には、露光手段としての露光装置（本実施形態ではレーザースキャナ）３が配置されている。

各画像形成部の図１の上方には、転写装置５が配置されている。転写装置５は、中間転写体としての無端状の中間転写ベルト５１が複数のローラに張設されて、矢印方向に周回移動（回転）するように構成されている。そして、中間転写ベルト５１は、後述するように中間転写ベルト５１に一次転写されたトナー像を担持して搬送する。中間転写ベルト５１を張架するローラのうちの二次転写内ローラ５３と中間転写ベルト５１を挟んで対向する位置には、二次転写手段としての二次転写外ローラ５４が配置され、中間転写ベルト５１上のトナー像を記録材に転写する二次転写部Ｔ２を構成している。二次転写部Ｔ２の記録材搬送方向下流には定着装置６が配置される。

画像形成装置１００の下部には、記録材Ｓが収容されたカセット９が配置されている。カセット９から給送された記録材Ｓは、搬送ローラ９１によりレジストレーションローラ９２に向けて搬送される。そして、停止状態のレジストレーションローラ９２に記録材Ｓの先端が突き当たり、ループを形成することで記録材Ｓの斜行を補正する。その後、中間転写ベルト５１上のトナー像と同期してレジストレーションローラ９２を回転開始させ、記録材Ｓを二次転写部Ｔ２に搬送する。

上述のように構成される画像形成装置１００により、例えば４色フルカラーの画像を形成するプロセスについて説明する。まず、画像形成動作が開始すると、回転する感光ドラム１の表面が帯電ローラ２によって一様に帯電される。次いで、感光ドラム１は、露光装置３から発せられる画像信号に対応したレーザ光により露光される。これにより、感光ドラム１上に画像信号に応じた静電潜像が形成される。感光ドラム１上の静電潜像は、現像装置４内に収容された現像剤としてのトナーによって顕像化され、可視像となる。

感光ドラム１上に形成されたトナー像は、中間転写ベルト５１を挟んで配置される一次転写ローラ５２との間で構成される一次転写部Ｔ１（図２）にて、中間転写ベルト５１に一次転写される。この際、一次転写ローラ５２には一次転写バイアスが印加される。一次転写後に感光ドラム１の表面に残ったトナー（転写残トナー）は、クリーニング装置７によって除去される。

このような動作をイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各画像形成部で順次行い、中間転写ベルト５１上で４色のトナー像を重ね合わせる。その後、トナー像の形成タイミングに合わせてカセット９に収容された記録材Ｓが二次転写部Ｔ２に搬送される。そして、二次転写外ローラ５４に二次転写バイアスを印加することにより、中間転写ベルト５１上の４色のトナー像を、記録材Ｓ上に一括で二次転写する。二次転写部Ｔ２で転写しきれずに中間転写ベルト５１に残留したトナーは、中間転写ベルトクリーナ５５により除去される。

次いで、記録材Ｓは定着手段としての定着装置６に搬送される。定着装置６は、内部にハロゲンヒータなどの熱源を有する定着ローラ６１及び加圧ローラ６２を備え、定着ローラ６１と加圧ローラ６２とで定着ニップ部を形成する。この定着装置６の定着ニップ部にトナー像が転写された記録材Ｓを通過させることで、記録材Ｓが加熱、加圧される。そして、記録材Ｓ上のトナーは溶融、混合されて、フルカラーの画像として記録材Ｓに定着される。その後、記録材Ｓは排出ローラ１０１により排出トレイ１０２に排出される。これにより、一連の画像形成プロセスが終了する。

なお、本実施形態の画像形成装置１００は、例えばブラック単色の画像など、所望の単色または４色のうちいくつかの色用の画像形成部を用いて、単色またはマルチカラーの画像を形成することも可能である。

［現像装置］
次に、現像装置４の詳しい構成について、図２及び図３を用いて説明する。現像装置４は、非磁性トナーと磁性キャリアを含む現像剤を収容する現像容器４１と、現像容器に収容された現像剤を担持して回転する現像剤担持体としての現像スリーブ４４とを有する。現像容器４１内には、現像容器内の現像剤を攪拌及び搬送しつつ現像容器内を循環させる現像剤搬送部材としての搬送スクリュ４３ａ、４３ｂが配置されている。現像スリーブ４４は、感光ドラム１と対向する対向領域Ａに現像剤を搬送可能である。また、現像スリーブ４４の内部には、周方向に複数の磁極を有する磁束発生手段としてのマグネット４４ａが、回転不能に配置されている。更に、現像スリーブ４４の表面に、現像剤の薄層を形成する規制部材としての現像ブレード４２が配置されている。尚、図３中等において、現像スリーブ４４の長手方向、即ち回転軸線方向（軸方向）を幅方向Ｗとして示す。

現像容器４１の内部は、その略中央部が紙面に垂直方向に延在する隔壁４１ｃによって現像室（第２室）４１ａと攪拌室（第１室）４１ｂとに水平方向の左右に区画されており、現像剤は現像室４１ａ及び攪拌室４１ｂに収容されている。即ち、現像室４１ａ及び攪拌室４１ｂは、現像剤を収容して現像剤の循環経路ＣＰ（図５参照）を形成する。現像室４１ａ及び攪拌室４１ｂには、搬送スクリュ（搬送手段）４３ａ、４３ｂがそれぞれ配置されている。即ち、搬送スクリュ４３ａ、４３ｂは、現像室４１ａ及び攪拌室４１ｂで現像剤を循環して搬送する。隔壁４１ｃの長手方向両端部（現像スリーブ４４の回転軸線方向両端部、図３中の幅方向Ｗの両端部）には、現像室４１ａと攪拌室４１ｂとの間での現像剤の通過を許す第１の受渡し部４１ｄ及び第２の受渡し部４１ｅが設けられている。

搬送スクリュ４３ａ、４３ｂは、それぞれ、磁性体の軸（回転軸）の周りに、搬送部としての螺旋状の羽根を設けて形成されている。また、搬送スクリュ４３ｂには、螺旋状の羽根に加えて、軸からその半径方向に突出し、現像剤の搬送方向に所定の幅を有する攪拌リブ４３ｂ１が設けられている。攪拌リブ４３ｂ１は、軸の回転に伴って現像剤を攪拌する。

搬送スクリュ４３ａは、現像室４１ａの底部に現像スリーブ４４の回転軸線方向に沿って配置されており、不図示のモータによって回転軸を回すことで現像室４１ａ内の現像剤を軸線方向に沿って搬送しつつ、現像スリーブ４４に現像剤を供給する。現像スリーブ４４に担持され、現像工程でトナーが消費された現像剤は、現像室４１ａに回収される。

また、搬送スクリュ４３ｂは、攪拌室４１ｂ内の底部に現像スリーブ４４の回転軸線方向に沿って配置され、攪拌室４１ｂ内の現像剤を搬送スクリュ４３ａとは反対に軸線方向に沿って搬送する。現像剤は、このようにして、搬送スクリュ４３ａ、４３ｂによって搬送され、第１の受渡し部４１ｄ及び第２の受渡し部４１ｅを介して現像容器４１内を循環する。

攪拌室４１ｂの搬送スクリュ４３ｂの搬送方向上流端部には、現像容器４１内にトナーを含む現像剤を補給するための現像剤補給口４６が設けられている。現像剤補給口４６は、後述する図４に示す現像剤補給装置８０の補給搬送部８３に接続されている。したがって、補給用の現像剤は、現像剤補給装置８０から補給搬送部８３及び現像剤補給口４６を介して攪拌室４１ｂ内に供給される。搬送スクリュ４３ｂは、現像剤補給口４６から補給された現像剤と、既に攪拌室４１ｂ内にある現像剤とを攪拌しつつ搬送し、トナー濃度を均一化する。

したがって、搬送スクリュ４３ａ、４３ｂの搬送力により、現像工程でトナーが消費されてトナー濃度が低下した現像室４１ａ内の現像剤が、第１の受渡し部（第１の連通口）４１ｄ（図３の左側Ｗ１）を介して攪拌室４１ｂ内へ移動する。そして、攪拌室４１ｂ内に移動した現像剤は、補給された現像剤と攪拌されつつ搬送され、第２の受渡し部（第２の連通口）４１ｅ（図３の右側Ｗ２）を介して現像室４１ａへ移動する。即ち、第１の受渡し部４１ｄは、現像室４１ａから攪拌室４１ｂへ循環中の現像剤が受け渡される連通部であって、循環経路ＣＰにおける攪拌室４１ｂの上流位置で現像室４１ａに連通する。また、第２の受渡し部４１ｅは、攪拌室４１ｂの下流位置で現像室４１ａに連通する。

図２に示すように、現像容器４１の現像室４１ａには、感光ドラム１に対向した対向領域（現像領域）Ａに相当する位置に開口部４１ｈがあり、この開口部４１ｈにおいて現像スリーブ４４が感光ドラム１方向に一部露出するように回転自在に配設されている。一方、現像スリーブ４４に内包されたマグネット４４ａは非回転に固定されている。このような現像スリーブ４４は、不図示のモータにより回転させられて、現像剤を対向領域Ａに搬送可能で、対向領域Ａにおいて現像剤を感光ドラム１に供給する。本実施形態では、現像スリーブ４４は、非磁性材料として例えばアルミニウムやステンレスにより円筒状に形成されている。また、現像スリーブ４４は、対向領域Ａにおいて重力方向下方から上方に向かって、即ち、図２の反時計回り方向に回転する。

開口部４１ｈの現像スリーブ４４の回転方向上流側には、現像スリーブ４４に担持された現像剤量の量を規制する規制部材としての現像ブレード４２が現像容器４１に固定されている。本実施形態では、現像スリーブ４４が対向領域Ａにおいて重力方向下方から上方に向かって回転するため、現像ブレード４２は、対向領域Ａの重力方向下方に位置する。

マグネット４４ａは、周方向に複数の磁極Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｎ１、Ｎ２極の合計５極を有して、ローラ状に形成されている。現像室４１ａ内の現像剤は、搬送スクリュ４３ａにより現像スリーブ４４に供給され、現像スリーブ４４に供給された現像剤は、マグネット４４ａの吸着用磁極Ｓ２が発生する磁界により、現像スリーブ４４上に所定の量が担持され、現像剤溜まりを形成する。

現像スリーブ４４上の現像剤は、現像スリーブ４４が回転することによって、現像剤溜まりを通過し、規制用磁極Ｎ１にて穂立ちして、規制用磁極Ｎ１と対向する現像ブレード４２によって層厚が規制される。そして、層厚が規制された現像剤は、感光ドラム１と対向する対向領域Ａへと搬送され、現像用磁極Ｓ１にて穂立ちして磁気穂を形成する。この磁気穂が、対向領域Ａにおいて現像スリーブ４４と同方向に回転する感光ドラム１に接触し、帯電したトナーによって静電潜像をトナー像として現像する。

その後、現像スリーブ４４上の現像剤は、搬送用磁極Ｎ２により、現像スリーブ４４の表面に対する現像剤の吸着を維持されつつ、現像スリーブ４４の回転により現像容器４１内へと搬送される。そして、現像スリーブ４４に担持された現像剤は、剥離用磁極Ｓ３により、現像スリーブ４４の表面から剥離され、現像容器４１の現像室４１ａに回収される。

なお、現像容器４１には、図３に示すように、現像容器４１内のトナー濃度を検知するトナー濃度センサとしてのインダクタンスセンサ４５が設けられている。本実施形態では、インダクタンスセンサ４５は、攪拌室４１ｂの現像剤搬送方向下流側に設けられている。

［現像剤補給装置］
次に、現像剤補給装置（補給部）８０について、図４を用いて説明する。現像剤補給装置８０は、補給用の現像剤を収容する収容容器（補給用現像剤容器）８と、補給機構８１と、補給搬送部８３とを有し、循環経路ＣＰにおける攪拌室４１ｂの上流部に現像剤を補給する。収容容器８は、円筒状の容器の内壁に螺旋状の溝を掘った構成となっており、収容容器８自体が回転することで長手方向（回転軸線方向）へと現像剤の搬送力を発生させる。収容容器８の現像剤搬送方向下流端部には、補給機構８１に接続されている。補給機構８１は、収容容器８から現像剤が搬送される排出口８２から排出するポンプ部８１ａを有する。ポンプ部８１ａは、蛇腹状に形成され、回転駆動されることで容積が変化して空気圧を発生し、収容容器８から搬送された現像剤を排出口８２から排出する。

排出口８２には、補給搬送部８３の上端部が接続されており、補給搬送部８３の下端部は、現像装置４の現像剤補給口４６に接続されている。即ち、補給搬送部８３は、排出口８２と現像剤補給口４６とを連通させている。したがって、ポンプ部８１ａにより排出口８２から排出された現像剤は、補給搬送部８３を通って現像装置４の現像容器４１内に補給される。即ち、ポンプ部８１ａは、エアフローを発生可能であり、エアフローによって収容容器８から攪拌室４１ｂまで現像剤を搬送する。

なお、上述の現像装置４において、現像剤補給口４６は、攪拌室４１ｂの現像剤搬送方向上流端部で、且つ、現像室４１ａ（図３参照）と攪拌室４１ｂとで形成される現像剤の循環経路ＣＰの外側に備えられている。具体的には、現像剤補給口４６は、一方の受渡し部４１ｄよりも攪拌室４１ｂの現像剤搬送方向上流側に設けられている。したがって、現像剤補給口４６の近傍は、現像剤の循環経路ＣＰの現像剤は殆ど存在せず、補給用の現像剤が通過するのみである。

このような現像剤補給装置８０による補給は、自動トナー補給制御（以下、ＡＴＲ（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＴｏｎｅｒＲｅｐｌｅｎｉｓｈｅｒ）制御という）により行われる。このＡＴＲ制御は、画像形成時の画像比率、インダクタンスセンサ４５、トナー像の濃度を検知する濃度センサ１０３（図１参照）によるパッチ画像の濃度検知結果に応じて、現像剤補給装置８０の動作を制御して、現像剤を現像装置４に補給するものである。

濃度センサ１０３は、図１に示すように、中間転写ベルト５１の回転方向に関し、最下流の画像形成部ＰＫの下流で、二次転写部Ｔ２の上流に、中間転写ベルト５１の表面と対向して配置されている。濃度センサ１０３を用いる制御では、例えば、画像形成ジョブの開始時や所定枚数の画像形成毎などのタイミングで、制御用のトナー像（パッチ画像）を中間転写ベルト５１上に転写し、濃度センサ１０３によりパッチ画像の濃度を検知する。そして、この検知結果に基づいて、現像剤補給装置８０による現像剤の補給制御を行う。

なお、現像装置４に現像剤を補給する構成は、このような構成に限らず、従来から知られている構成を用いても良い。

［現像剤の飛散］
ここで、現像装置から発生する現像剤の飛散について説明する。まず、画像形成装置では、出力画像の高速化や高画質化を求められると共にメンテナンスの簡略化が求められている。このメンテナンス簡略化の中の一つとして画像形成装置内部の現像剤による汚染の低減が挙げられる。画像形成装置内部が現像剤で汚染されると、出力画像の汚れなどの画像不良が発生したり、現像装置や感光ドラムユニットなどの交換時などに清掃作業が発生したりする。また、現像剤がギアなどの各駆動系に付着した場合、駆動系に滑りなどが発生する虞がある。

このような画像形成装置内部の現像剤による汚染の原因の１つとして、現像装置４内から外部へのエアフローが発生し、現像装置４に収容された現像剤がエアフローによって現像装置４の外部に飛散してしまうことが挙げられる。例えば、現像装置４において、駆動される部材は、現像スリーブ４４、搬送スクリュ４３ａ、搬送スクリュ４３ｂであり、これらが回転することで現像装置４内でのエアフローが発生する。これらの駆動部材の中で最も現像装置４内でのエアフローに支配的なのは、現像スリーブ４４である。現像スリーブ４４が回転することで、現像装置４の外部から空気を呼び込んで、現像室４１ａで空気が循環して隔壁４１ｃ及び現像容器４１に沿って現像装置４の外部へ排出する、という流れが作られる。

また、現像装置４内に空気の流れを作る要因として、補給によるものがある。この補給動作によりトナー飛散が発生する条件として、現像装置４の現像剤補給装置８０の収容容器８と現像剤補給口４６との間に高さ方向の距離（高低差）がある場合がある。この場合、補給用現像剤が現像装置４の現像剤補給口４６に落下した衝撃で、気流が発生してトナーが飛散してしまう虞がある。また、補給構成としてトナー飛散が発生する条件として、ポンプ部８１ａのように気流や圧力を使って補給用現像剤を搬送する構成が採られている場合がある。ここで、ポンプ部８１ａのような構成そのものが要因の場合であっても、高低差のある落下による衝撃によるトナー飛散現象は発生してしまう。そのため、ポンプ部８１ａの構成を有する際のトナー飛散量は、ポンプ部８１ａを有さない場合よりも多量になってしまうので、解決すべき重要な課題となる。

また、従来構成の場合、現像装置４の現像剤補給口４６から気流と共に補給された補給用現像剤は、通常は現像剤補給口４６から最も近い第１の受渡し部４１ｄから現像スリーブ４４側へと気中を漂っていく。そして、漂った現像剤は、現像スリーブ４４の発生させる気流に乗って現像装置４の外へと、最短経路を経て搬送される。そのため、多くのトナーが現像装置４の外へと飛散してしまう。そこで、本実施形態では、上述のような補給用現像剤の補給によって発生したトナー飛散に対する構成について説明し、特に現像室４１ａと攪拌室４１ｂとを隔てる隔壁４１ｃの形状によって補給トナーに起因するトナー飛散を低減する構成を開示する。

［本実施形態の現像容器の構成］
以下、本実施形態の現像装置４の構成について、図５及び図６を用いて説明する。本実施形態では、隔壁４１ｃに現像室４１ａと攪拌室４１ｂとを連通するスリット（連通孔）４１ｓを設ける。即ち、図５に示すように、スリット４１ｓは、循環経路ＣＰにおける現像室４１ａ（図６参照）の上流位置と下流位置との間で、循環経路ＣＰを循環する現像剤の剤面Ｓｄよりも上側において現像室４１ａ及び攪拌室４１ｂを連通する。スリット４１ｓは単数であり、攪拌室４１ｂの上流位置から下流位置まで連続的に設けられている。スリット４１ｓは、循環経路ＣＰを循環する現像剤の剤面Ｓｄよりも上側、即ち攪拌室４１ｂの搬送スクリュ４３ｂの上端部よりも上側に設けられている。これにより、攪拌室４１ｂ及び現像室４１ａの間で現像剤がスリット４１ｓを介して移動してしまうことを抑制でき、現像剤の適正な攪拌及び搬送を実現することができる。

本実施形態では、スリット４１ｓの形状は、現像剤補給口４６に近い第１の受渡し部４１ｄ側ほど狭く低く、現像剤補給口４６から遠い第２の受渡し部４１ｅ側ほど広く高くなる構成である。即ち、攪拌室４１ｂの循環経路ＣＰにおけるスリット４１ｓの下流部は、スリット４１ｓの上流部よりも、隔壁４１ｃに沿った高さ方向に関して高い。高さ方向とは、例えば幅方向Ｗに直交し隔壁４１ｃに沿った方向としているが、本実施形態では略重力方向としている。更に、スリット４１ｓは、攪拌室４１ｂの上流側から下流側になるに従って開口幅が徐々に広くなるようにする。

開口幅が狭いほどスリット４１ｓを通過するときに壁面との間に生じる圧力損失が大きくなるため、開口が大きいほど気流の通過流量は大きくなる。このため、隔壁４１ｃにスリット４１ｓという空気の流れる経路を設けることによって、従来の構成のように第１の受渡し部４１ｄに気流が集中することを低減し、攪拌室４１ｂの下流側にも空気の流れが発生する。

ここで、第１の受渡し部４１ｄに近い攪拌室４１ｂの最上流部から広いスリット４１ｓを設けてしまうと、トナー補給によって発生する気流が第１の受渡し部４１ｄの近傍から現像室４１ａ側に流れてしまう。このため、補給によるトナー飛散を低減することにはならないが、攪拌室４１ｂの上流側にスリット４１ｓが無いと、第１の受渡し部４１ｄから攪拌室４１ｂの下流側に気流を引っ張る動きが発生しなくなる。このことから、攪拌室４１ｂの上流側は狭く、下流側ほど広いスリット４１ｓを設ける必要がある。スリット４１ｓをこのような構成にすることにより、攪拌室４１ｂの下流まで空気の流れが発生し、補給トナーが現像容器４１内の気中に飛散した場合に攪拌室４１ｂの下流方向に分散できる。そして、攪拌室４１ｂ内を流れる過程で気中に分散しているトナーが沈殿して循環経路ＣＰを循環する現像剤に取り込まれることで、現像装置４の外部へ飛散するトナーが減少する。

上述したように本実施形態の現像装置４によれば、循環経路ＣＰにおける攪拌室４１ｂの上流位置と下流位置との間で、循環経路ＣＰを循環する現像剤の剤面Ｓｄよりも上側において攪拌室４１ｂ及び現像室４１ａを連通するスリット４１ｓを有している。これにより、攪拌室４１ｂの上流位置から下流位置に向けた気流を発生することができるので、例えば、現像剤の補給のような単発的な要因に対しても、現像剤の飛散を十分に抑制できる。また、仮に現像剤が飛散しても飛散量が少ないため、現像剤が画像上に付着したとしても視認できない程度の付着量であり、画像品位を低下させることを抑制できる。

また、本実施形態の現像装置４によれば、スリット４１ｓは単数であり、攪拌室４１ｂの上流位置から下流位置まで連続的に設けられている。このため、攪拌室４１ｂにおけるスリット４１ｓの圧力損失を循環方向に沿って緩やかに変化するようにできるので、攪拌室４１ｂの途中で止まることなく、攪拌室４１ｂの下流まで空気の流れを発生することができる。

また、本実施形態の現像装置４によれば、攪拌室４１ｂの循環経路ＣＰにおけるスリット４１ｓの下流部は、スリット４１ｓの上流部よりも、隔壁４１ｃに沿った高さ方向に関して高い。これにより、トナー補給によって発生する気流が第１の受渡し部４１ｄの近傍から現像室４１ａ側に流れてしまうことを抑制し、攪拌室４１ｂの下流まで空気の流れを発生することができる。

また、本実施形態の現像装置４によれば、エアフローを発生可能であり、エアフローによって収容容器８から攪拌室４１ｂまで現像剤を搬送するポンプ部８１ａを有している。このため、本実施形態の現像装置４は、ポンプ部８１ａを有する現像剤補給装置８０に対しても適用することができる。これにより、現像装置４内のエアフローはより安定的になり、トナー飛散をより低減することができる高品質な現像装置４を提供することができる。

尚、上述の実施形態では、スリット４１ｓは攪拌室４１ｂの上流側から下流側になるに従って開口幅が徐々に広くなる形状である場合について説明しているが、これには限られない。例えば、スリット４１ｓは攪拌室４１ｂの上流側から下流側になるに従って開口幅が段階的に広くなる形状であってもよい。

また、上述の実施形態では、スリット４１ｓは単数であり攪拌室４１ｂの上流位置から下流位置まで連続的に設けられた場合について説明したが、これには限られない。例えば、スリット４１ｓは複数であり、循環経路ＣＰに沿って攪拌室４１ｂの上流位置から下流位置まで断続的に設けられるようにしてもよい。この場合、各スリット４１ｓは、それぞれ開口幅が徐々に広くなる形状であってもよく、あるいは隔壁４１ｃに沿った高さ方向に関して一定の高さを有するようにしてもよい。

例えば、図７に示すように、複数、ここでは一例として４か所に設けられたスリット４１ｓが、循環経路ＣＰに沿って断続的に設けられるようにできる。ここでは、各スリット４１ｓは、隔壁４１ｃに沿った高さ方向に関して各々一定の高さを有しており、下流位置側に位置するスリット４１ｓの高さは、上流位置側に位置するスリット４１ｓの高さより高くなるようにしている。この場合も、トナー補給によって発生する気流が第１の受渡し部４１ｄの近傍から現像室４１ａ側に流れてしまうことを抑制し、攪拌室４１ｂの下流まで空気の流れを発生することができる。尚、ここではスリット４１ｓを４か所に設けた場合について説明したが、４か所には限られないのは勿論である。

［比較実験］
次に、本実施形態の効果を確認するために、比較例の構成と本実施形態の構成とでトナーの飛散量を比較した実験について説明する。各現像装置に対してトナー補給動作した時、現像容器の開口部の近傍からのトナー飛散量の測定と現像装置周辺のトナー汚染の確認を実施した。まず、この実験で採用したトナー飛散量の計測方法の概略について、図６を参照して説明する。尚、実験で使用した装置は、現像装置、感光ドラム及び感光ドラム周りの露光装置を除く構成を取り出して、組み付けたものである。そして、実験では、通常の画像形成時と同様に、感光ドラムの回転、帯電、現像の各駆動やバイアス印加も行った状態で、以下のようにトナーの飛散量を計測した。

現像装置４の幅方向Ｗの両端を除く領域では、現像室４１ａの内部で飛散したトナーは、気流ａ１により現像スリーブ４４と現像容器４１との間隙を通過して、感光ドラム１に沿って上方に向かう気流ａ２により現像装置４の外部に飛散する。そこで、感光ドラム１と現像容器４１の上側端部との間の隙間Ｆ１に垂直になるように、現像スリーブ４４及び感光ドラム１の隙間の幅方向Ｗの上流側及び下流側にラインレーザを選択的に照射する。ラインレーザとは、一定の線幅を持つライン状に照射され扇形の２次元平面の光路を形成するレーザであり、通常、ドットレーザをシリンドリカルレンズやロッドレンズによって一定方向に散乱させることによって作成する。ラインレーザの光路上を飛翔している飛散トナーは、レーザ光を散乱させる。そのため、ラインレーザの照射方向と略垂直な方向からハイスピードカメラなどで観察することにより、レーザを照射した範囲に存在する飛散トナーの個数や軌跡を計測することが可能である。

ラインレーザは、光源として株式会社日本レーザー製のＹＡＧレーザ（ＤＰＧＬ−５Ｗ）を使用した。そして、シリンドリカルレンズ（製品に付属）を用いた光学系を、隙間Ｆ１でライン幅が０．５ｍｍとなるように調整し、レーザを照射した。観察は、株式会社フォトロン製のハイスピードカメラＳＡ−３を使用した。また、ラインレーザ上の飛散トナーが観察できるように、ハイスピードカメラの撮影条件（フレームレートや露光時間）や光学系（レンズなど）を選定した。

以上の方法で得られた隙間Ｆ１の幅方向Ｗの上流部及び下流部のそれぞれを通過する飛散トナー数を、ライン幅と観察時間からＡ４用紙（２１０ｍｍ×２９７ｍｍ）１枚当たりに相当する飛散トナー数に換算した。尚、隙間Ｆ１の幅方向Ｗの上流部は第１の受渡し部４１ｄに相当する部分とし、隙間Ｆ１の幅方向Ｗの下流部は第２の受渡し部４１ｅに相当する部分とした。

（実施例１）
上述した第１の実施形態の現像装置４を利用した。スリット４１ｓは、第１の受渡し部４１ｄから第２の受渡し部４１ｅまで幅方向Ｗに関して３０５ｍｍに亘って設けられ、上流から下流へ徐々に間隙が直線的に広くなる構成とした。また、上流端のスリット幅は１ｍｍとし、下流端のスリット幅を５ｍｍとした。ここで、スリット幅は、広くし過ぎた場合に現像スリーブ４４から剥ぎ取った現像剤が現像室４１ａから隔壁４１ｃを飛び越えて攪拌室４１ｂへ回収されてしまう虞がある。それによって、現像剤循環のバランスが崩れてしまう虞があるため、スリット幅は最大でも５ｍｍまでが望ましい。

（比較例）
隔壁４１ｃにスリットを有さない現像装置を利用した。それ以外の構成は、実施例１と同様とした。

上述の条件でそれぞれ実験を行って比較した。この実験結果を、図１４に示す。実施例１の飛散トナー個数は、下流部においては比較例と同等であったものの、上流部においては比較例よりも大幅に低減することができ、飛散抑制能力は大きく向上した。従って、実施例１の構成は、比較例と比較して、トナー飛散の低減に効果的であることが確認された。

＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態を、図８及び図９（ａ）を参照しながら詳細に説明する。本実施形態では、隔壁４１ｃが各スリット４１ｓの上流側の端部に突出部４１ｐを有する点で、第１の実施形態と構成を異にしている。但し、それ以外の構成については、第１の実施形態と同様であるので、符号を同じくして詳細な説明を省略する。

本実施形態では、隔壁４１ｃは、攪拌室４１ｂの循環経路ＣＰにおけるスリット４１ｓの上流側の縁部に、攪拌室４１ｂの内側に突出する突出部４１ｐを有している。各突出部４１ｐは、各スリット４１ｓの上流側の端部において、スリット４１ｓの縁部の高さ方向に沿って設けられている。ここでは、各突出部４１ｐを断面形状が１．５ｍｍ四方の正方形の角柱形状とし、長手方向を上下方向にして設けられている。

各突出部４１ｐは、各スリット４１ｓに対してエアフローの上流側、つまり現像剤補給口４６に近い側に設置されている。ここで、突出部４１ｐにエアフローが衝突することで、図９（ａ）の矢印で示すように、突出部４１ｐの周りで渦が発生し、隔壁４１ｃから気流が剥離して攪拌室４１ｂから現像室４１ａ側へ流れる方向に対し抵抗となり、圧力損失が発生する。これにより、スリット４１ｓを通して現像室４１ａへのエアフローが流れ難くなると共に、攪拌室４１ｂの下流側へ流れ易くなり、且つ流速が減少する。よって、現像装置４内で飛散したトナーは、攪拌室４１ｂを通過する間に現像剤中に沈殿し、現像装置４の外部への飛散を低減することができる。尚、図９（ｂ）に示すように、突出部４１ｐを有さない場合は、スリット４１ｓの上流側で渦が発生しないので、隔壁４１ｃに沿った気流は隔壁４１ｃから剥離せず、スリット４１ｓから現像室４１ａに流れやすくなる。

この実施形態の現像装置４によっても、循環経路ＣＰにおける攪拌室４１ｂの上流位置と下流位置との間で、循環経路ＣＰを循環する現像剤の剤面Ｓｄよりも上側において攪拌室４１ｂ及び現像室４１ａを連通するスリット４１ｓを有している。これにより、攪拌室４１ｂの上流位置から下流位置に向けた気流を発生することができるので、例えば、現像剤の補給のような単発的な要因に対しても、現像剤の飛散を十分に抑制できる。また、仮に現像剤が飛散しても飛散量が少ないため、現像剤が画像上に付着したとしても視認できない程度の付着量であり、画像品位を低下させることを抑制できる。

また、本実施形態の現像装置４によれば、隔壁４１ｃが各スリット４１ｓの上流側の端部に突出部４１ｐを有している。このため、現像装置４内で飛散したトナーは、攪拌室４１ｂを通過する間に現像剤中に沈殿し、現像装置４の外部への飛散を低減することができる。

（実施例２）
上述した第２の実施形態の現像装置４を利用して、上述した実施例１と同様の実験を行った。ここでは、スリット４１ｓは長手に４ヶ所設置し、スリット４１ｓ及び第１の受渡し部４１ｄの上流側に１.５ｍｍ四方の角柱からなる突出部４１ｐを、上下方向を長手方向として設置した。尚、最下流のスリット４１ｓ及び第２の受渡し部４１ｅには、圧力損失を発生させたくないため突出部４１ｐを設置しない構成とした。その他の構成は実施例１と同様とした。この実験結果を、図１４に示す。実施例２の飛散トナー個数は、下流部においては比較例と同等であったものの、上流部においては比較例よりも大幅に低減でき、実施例１よりも僅かに低減でき、総じて飛散抑制能力は大きく向上した。従って、実施例２の構成は、比較例と比較して、トナー飛散の低減に効果的であることが確認された。

＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態を、図１０及び図１１を参照しながら詳細に説明する。本実施形態では、現像容器４１はスリット４１ｓの連通方向に関して、少なくとも一部がスリット４１ｓに重なるように配置された重なり部４１ｔを備える点で、第１の実施形態と構成を異にしている。但し、それ以外の構成については、第１の実施形態と同様であるので、符号を同じくして詳細な説明を省略する。

本実施形態では、第１の実施形態と同様のスリット４１ｓを用いると共に、重なり部４１ｔを設けている。重なり部４１ｔにより、攪拌室４１ｂの上流側ほどスリット４１ｓから隙間Ｆ１までの気流ａ１の流路の距離を長くして圧力損失を大きくし、攪拌室４１ｂの下流側ほどスリット４１ｓから隙間Ｆ１の圧力損失を小さくする。これにより、攪拌室４１ｂの下流側へ気流が流れ易くなる。例えば、気流ａ１の流路の距離が長いと、後述する数式３に表わされるように壁面の摩擦に因る圧力損失が大きくなり、また折り返し経路が有ることで壁面との衝突などでエアフローの有するエネルギは大きく低減される。これにより、攪拌室４１ｂにおける圧損の小さい下流側へエアフローが流れ易くなる。

攪拌室４１ｂの上流部（図１０中、Ａ−Ａ線）では、重なり部４１ｔは、図１１（ａ）に示すように、スリット４１ｓの下縁部から現像室４１ａ側で上方に向けてスリット４１ｓのほぼ全高に重なって配置されている。更に、重なり部４１ｔの現像室４１ａの内側には、現像容器４１の天板から下方に向けて上側重なり部４１ｕが、重なり部４１ｔと間隔を空けて設けられている。このように、スリット４１ｓの現像室４１ａ側に重なり部４１ｔ及び上側重なり部４１ｕが設けられていることから、ラビリンス構造となり、重なり部４１ｔ及び上側重なり部４１ｕが邪魔板となって、流路長が長くなる。これにより、スリット４１ｓを通過する気流の圧力損失が大きくなる。

また、攪拌室４１ｂの中央部（図１０中、Ｂ−Ｂ線）では、重なり部４１ｔは、図１１（ｂ）に示すように、スリット４１ｓの下縁部から現像室４１ａ側で現像スリーブ４４側に斜め上方に向けてスリット４１ｓのほぼ全高に重なって配置されている。更に、重なり部４１ｔの現像室４１ａの内側には、現像容器４１の天板から下方の重なり部４１ｔに向けて上側重なり部４１ｕが、重なり部４１ｔと間隔を空けて設けられている。ここでは、攪拌室４１ｂの上流部に比べて、気流ａ１の流路長は短くなっている。

また、攪拌室４１ｂの下流部（図１０中、Ｃ−Ｃ線）では、重なり部４１ｔは、図１１（ｃ）に示すように、スリット４１ｓの下縁部から現像室４１ａ側で現像スリーブ４４側に斜め上方に向けてスリット４１ｓの全高より低い程度に重なって配置されている。ここでは上側重なり部４１ｕは殆ど形成されず、気流ａ１はスリット４１ｓから略直線状に隙間Ｆ１まで連通している。

具体的には、攪拌室４１ｂの上流部では、例えば、スリット４１ｓの幅を５ｍｍとし、スリット４１ｓの下縁が現像スリーブ４４に向けて曲折して斜め上方に延びた形状とする。更に、その先端から、重なり部４１ｔがスリット４１ｓより水平方向に２ｍｍ離れた位置で曲折して上方に向けて延び、その上端がスリット４１ｓの上縁より１ｍｍ上方に位置するように形成する。そして、攪拌室４１ｂの中央部では、下流側になるに連れて、重なり部４１ｔが徐々に現像スリーブ４４側に傾斜するように形成する。更に、攪拌室４１ｂの下流部では、重なり部４１ｔが現像スリーブ４４の接線方向を向くように形成する。ここで、重なり部４１ｔの向きは、長手方向で連続的に変化させても良いし、段階的に変化させても良い。本実施形態では連続的に変化させた構成とした。

このように、攪拌室４１ｂの下流側になるに連れて、重なり部４１ｔによるラビリンス構造から直線構造へ移行するような形状とする。これにより、スリット４１ｓを通じて攪拌室４１ｂから現像室４１ａまで流通する空気の圧力損失は、攪拌室４１ｂの循環経路ＣＰにおけるスリット４４ｓの上流側が下流側より大きくなる。そうすることで、攪拌室４１ｂの圧力損失の小さい下流側に、エアフローを流れ易くする。そして、現像剤補給口４６で飛散して空気中に含まれたトナーがエアフローによって運ばれて下流端に到達するまでに、攪拌室４１ｂ中の循環経路ＣＰで沈殿し取り込まれるなどして飛散量が低減する。このラビリンス構造の構成では、流量を大きく低減することができるため、気流ａ１を通過する途中でも飛散トナーを沈降させることができる。そのため、現像スリーブ４４と現像容器４１との間隙に到達する飛散トナー量も低減することができる。

また、本実施形態の現像装置４によれば、現像容器４１はスリット４１ｓの連通方向に関して、少なくとも一部がスリット４１ｓに重なるように配置された重なり部４１ｔを備えている。このため、攪拌室４１ｂから現像室４１ａへの気流ａ１の流路の長さを長くすることができ、攪拌室４１ｂの上流側で気流ａ１の流路を長くして圧力損失を大きくすることができる。これにより、トナー補給によって発生する気流が第１の受渡し部４１ｄの近傍から現像室４１ａ側に流れてしまうことを抑制し、攪拌室４１ｂの下流まで空気の流れを発生することができる。

（実施例３）
上述した第３の実施形態の現像装置４を利用して、上述した実施例１と同様の実験を行った。ここでは、スリット４１ｓは長手に４ヶ所設置し、スリット４１ｓ、重なり部４１ｔ、上重なり部４１ｕを上述の寸法で形成した。その他の構成は実施例１と同様とした。この実験結果を、図１４に示す。実施例３の飛散トナー個数は、下流部においては比較例に比べて僅かな低減であったの、上流部においては比較例よりも大幅に低減でき、実施例１よりも低減でき、総じて飛散抑制能力は大きく向上した。従って、実施例３の構成は、比較例と比較して、トナー飛散の低減に効果的であることが確認された。

＜第４の実施形態＞
次に、本発明の第４の実施形態を、図１２及び図１３を参照しながら詳細に説明する。本実施形態では、現像室４１ａと攪拌室４１ｂとの連通部である第１の受渡し部４１ｄ及び第２の受渡し部４１ｅの開口形状及び大きさを最適化する点で、第１の実施形態と構成を異にしている。但し、それ以外の構成については、第１の実施形態と同様であるので、符号を同じくして詳細な説明を省略する。

本実施形態では、攪拌室４１ｂでの下流方向へのエアフローを発生させるために、隔壁４１ｃのスリット４１ｓでは無く第１の受渡し部４１ｄ及び第２の受渡し部４１ｅの開口形状及び大きさを最適化する。第１の受渡し部４１ｄ及び第２の受渡し部４１ｅにおいて、現像室４１ａと攪拌室４１ｂの現像剤が受け渡される領域は鉛直方向下方であって、第１の受渡し部４１ｄ及び第２の受渡し部４１ｅの下方の空間は現像剤で埋まっている。これに対し、第１の受渡し部４１ｄ及び第２の受渡し部４１ｅの上方の空間では、エアフローが流通可能になっている。補給トナーの飛散を低減するためには、第１の実施形態と同様に、現像剤補給口４６から気流に乗って供給されるトナーを分散しつつ、長い時間をかけて気中を搬送することで循環中の現像剤に沈殿させる必要がある。そのため、攪拌室４１ｂにおけるエアフローは、第１の受渡し部４１ｄにおいて現像室４１ａ側へ移動する空気の量を少なく、第２の受渡し部４１ｅにおいて現像室４１ａ側へ移動する空気の量を多くする必要がある。

攪拌室４１ｂの上流側の飛散トナーを攪拌室４１ｂの下流側である第２の受渡し部４１ｅへ移動させるためには、第１の受渡し部４１ｄの圧力損失よりも、第２の受渡し部４１ｅ側の攪拌室４１ｂから現像室４１ａへの流れの圧力損失を小さくする必要がある。攪拌室４１ｂから現像室４１ａへ第１の受渡し部４１ｄ及び第２の受渡し部４１ｅを気流が流れるときに隔壁近傍で渦が発生することで、圧力損失が発生し、エアフローが通り難くなる。

第１の受渡し部４１ｄ及び第２の受渡し部４１ｅは、開口面積が小さくなると凡そ線形で圧力損失が大きくなる傾向にある。トナー補給から発生するエアフローは、第１の受渡し部４１ｄの位置において、開口面積が大きいほど上述の圧力損失に応じて現像室４１ａ側に流れるが、開口面積が小さいと攪拌室４１ｂ下流側に流れる。但し、攪拌室４１ｂの下流側の第２の受渡し部４１ｅの開口面積が小さい場合には、攪拌室４１ｂの下流側への流量は小さくなってしまう。そのため、第１の受渡し部４１ｄの開口面積より、第２の受渡し部４１ｅの開口面積の方が大きくなるようにする必要がある。これによって、圧力損失の高い第１の受渡し部４１ｄより圧力損失の低い第２の受渡し部４１ｅ側へ気流が流れ易くなる。よって、飛散トナーを含んだエアフローが攪拌室４１ｂの下流側へと流れ、攪拌室４１ｂを流れる間に沈殿して現像剤中へ取りこまれるトナー量が増加して、現像装置４の外部へ飛散するトナー量は減少する。

ここで、第１の受渡し部４１ｄは、循環経路ＣＰを循環する現像剤の剤面Ｓｄよりも下側の部分では現像剤が流通し、剤面Ｓｄよりも上側の開口である第１の上部開口４１１では空気が流通する。この第１の上部開口４１１の開口面積を面積Ｓａとする。また、第２の受渡し部４１ｅは、循環経路ＣＰを循環する現像剤の剤面Ｓｄよりも下側の部分では現像剤が流通し、剤面Ｓｄよりも上側の開口である第２の上部開口４１２では空気が流通する。この第２の上部開口４１２の開口面積を面積Ｓｂとする。このように、本実施形態では、循環経路ＣＰを循環する現像剤の剤面Ｓｄよりも上側において、第２の受渡し部４１ｅの第２の上部開口４１２の面積Ｓｂは、第１の受渡し部４１ｄの第１の上部開口４１１の面積Ｓａより大きい。

上述の構成で従来構成に対してトナー飛散を抑制する効果が得られるが、十分に効果の得られる第１の受渡し部４１ｄ及び第２の受渡し部４１ｅの条件について説明する。圧力損失が大きい経路には気流は流れ難く、圧力損失が小さい経路には流れ易い。このことから、第１の受渡し部４１ｄの圧力損失が攪拌室４１ｂを通過するための圧力損失に対して大きいほど、攪拌室４１ｂの下流側に気流が流れる。また、攪拌室４１ｂの下流側から第２の受渡し部４１ｅに流れる場合の圧力損失が小さいほど、攪拌室４１ｂの上流から下流へ気流が流れ易くなる。

そこで、
Ａ＜Ｂ＋Ｃ …（１）
とする。但し、Ａは第２の受渡し部４１ｅ（攪拌室下流）の圧力損失、Ｂは攪拌室４１ｂの上流から下流へ流れる圧力損失、Ｃは第１の受渡し部４１ｄ（攪拌室上流）の圧力損失である。この数式（１）が、第２の受渡し部４１ｅに気流が流れ易くなる条件となる。

ここで、攪拌室４１ｂから第１の受渡し部４１ｄ又は第２の受渡し部４１ｅを通過する際の縮小損失△Ｐ_ｓｉは、

により表される。但し、ζは断面積比で決定する係数、ｖは流速、ρは密度である。

また、攪拌室４１ｂを、簡便のために円管だと仮定した場合、攪拌室４１ｂの第１の受渡し部４１ｄから第２の受渡し部４１ｅまでの間を通過する際の圧力損失は、

により表される。但し、λは管摩擦係数、Ｌは隔壁間距離、ｄは流路径である。

また、第１の受渡し部４１ｄの第１の上部開口４１１の面積をＳａ、第２の受渡し部４１ｅの第２の上部開口４１２の面積をＳｂ、Ｓｂ−Ｓａを△Ｓ、攪拌室４１ｂの剤面Ｓｄよりも上側の経路上部開口４１０の面積をＳｍとする。この場合、上記数式（１）〜（３）より、以下の数式（４）が導かれる。

そして、第１の受渡し部４１ｄと第２の受渡し部４１ｅとの間の距離をＬ＝２７０ｍｍ、攪拌室４１ｂの経路上部開口４１０の面積Ｓｍを４００ｍｍ^２、攪拌室４１ｂの気流を乱流と仮定した場合のレイノルズ数Ｒｅを最低４０００とする。この場合、λ＝０．０４であり、△Ｓ＞１８０．６ｍｍ^２となる。そのため、攪拌室４１ｂの上流の第１の受渡し部４１ｄの第１の上部開口４１１より下流の第２の受渡し部４１ｅの第２の上部開口４１２の開口面積を約１３.５ｍｍ角の正方形相当大きくすると、トナー飛散を抑えるために望ましい構成となる。

したがって、本実施形態では、攪拌室４１ｂの循環経路ＣＰにおける上流位置と下流位置との間において、循環経路ＣＰに直交する断面の剤面Ｓｄよりも上側の経路上部開口４１０の面積をＳｍとする。そして、経路上部開口４１０の面積Ｓｍは、第１の受渡し部４１ｄの剤面Ｓｄよりも上側の第１の上部開口４１１の面積Ｓａより大きく、かつ第２の受渡し部４１ｅの剤面Ｓｄよりも上側の第２の上部開口４１２の面積Ｓｂより小さい。これにより、飛散トナーを含んだエアフローが攪拌室４１ｂの下流側へと流れやすくなり、攪拌室４１ｂを流れる間に沈殿して現像剤中へ取りこまれるトナー量が効果的に増加して、現像装置４の外部へ飛散するトナー量は十分に減少する。

この実施形態の現像装置４によれば、循環経路ＣＰを循環する現像剤の剤面Ｓｄよりも上側において、第２の受渡し部４１ｅの面積Ｓｂは、第１の受渡し部４１ｄの面積Ｓａより大きい。これにより、攪拌室４１ｂの上流位置から下流位置に向けた気流を発生することができるので、例えば、現像剤の補給のような単発的な要因に対しても、現像剤の飛散を十分に抑制できる。また、仮に現像剤が飛散しても飛散量が少ないため、現像剤が画像上に付着したとしても視認できない程度の付着量であり、画像品位を低下させることを抑制できる。

また、本実施形態の現像装置４によれば、経路上部開口４１０の面積Ｓｍは、第１の上部開口４１１の面積Ｓａより大きく、かつ第２の上部開口４１２の面積Ｓｂより小さい。これにより、飛散トナーを含んだエアフローが攪拌室４１ｂの下流側へと流れやすくなり、攪拌室４１ｂを流れる間に沈殿して現像剤中へ取りこまれるトナー量が効果的に増加して、現像装置４の外部へ飛散するトナー量は十分に減少する。

（実施例４）
上述した第４の実施形態の現像装置４を利用して、上述した実施例１と同様の実験を行った。ここでは、第１の受渡し部４１ｄの第１の上部開口４１１の面積Ｓａ＝１００ｍｍ^２、第２の受渡し部４１ｅの第２の上部開口４１２の面積Ｓｂ＝３００ｍｍ^２、Ｓｂ−Ｓａ＝△Ｓ＝２００ｍｍ^２とした。スリット４１ｓは設けず、その他の構成は実施例１と同様とした。この実験結果を、図１４に示す。実施例４の飛散トナー個数は、実施例１と同等であり、比較例に比べて飛散抑制能力は大きく向上した。従って、実施例４の構成は、比較例と比較して、トナー飛散の低減に効果的であることが確認された。

＜他の実施形態＞
上述の各実施形態では、現像装置４として、トナーとキャリアを含む二成分現像剤を用いた構成について説明した。但し、本発明は、磁性を有するトナーを含む一成分現像剤を用いたものであっても、上述した剥離用磁極Ｓ３を有する構成であれば適用可能である。また、上述の各実施形態の構成は、適宜組み合わせて実施可能である。例えば、第１の実施形態の構成と第４の実施形態の構成を組み合わせても良い。

また、本発明は、上述のように現像室４１ａで現像スリーブ４４への現像剤の供給及び現像スリーブ４４からの現像剤の回収を行う構成以外に、現像剤の供給と回収の機能を分けた、所謂、機能分離型の現像装置にも適用可能である。例えば、図３を参照して説明すると、現像室４１ａから現像スリーブ４４に現像剤を供給し、現像スリーブ４４から剥離された現像剤を攪拌室４１ｂにより回収するような構成であっても、本発明を適用可能である。

１…感光ドラム（像担持体）、４…現像装置、８…収容容器（補給用現像剤容器）、４１…現像容器、４１ａ…現像室（第２室）、４１ｂ…攪拌室（第１室）、４１ｃ…隔壁、４１ｄ…第１の受渡し部（第１の連通口）、４１ｅ…第２の受渡し部（第２の連通口）、４１ｐ…突出部、４１ｓ…連通孔、４１ｔ…重なり部、４３ａ、４３ｂ…搬送スクリュ（搬送手段）、４４…現像スリーブ（現像剤担持体）、８０…現像剤補給装置（補給部）、８１ａ…ポンプ部、１００…画像形成装置、ＣＰ…循環経路、Ｓｄ…剤面、Ｗ…幅方向（回転軸線方向）。

Claims

像担持体に形成された静電像を現像するためにトナーとキャリアを含む現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に前記現像剤を供給する第一室と、
前記第一室との間で前記現像剤が循環するように前記第一室に連通する第二室と、
前記第一室と前記第二室とを仕切る隔壁と、
前記第一室から前記第二室へ前記現像剤が連通することを許容する第一連通部と、
前記第二室から前記第一室へ前記現像剤が連通することを許容する第二連通部と、
前記第一室に配置され、前記第一室の現像剤を、前記第二連通部から前記第一連通部に向かう第一方向に搬送する第一搬送スクリュと、
前記第二室に配置され、前記第二室の現像剤を、前記第一連通部から前記第二連通部に向かう第二方向に搬送する第二搬送スクリュと、
前記第二方向に関して前記第一連通部の最下流部よりも上流側に設けられ、前記第二室に現像剤を補給する補給部と、を備え、
前記第二室から前記第一室へエアフローが通過するための開口部が、前記第二方向に関して前記第一連通部よりも下流側且つ前記第二連通部よりも上流側であって、且つ、前記第二搬送スクリュの最上部よりも鉛直方向上方における前記隔壁に設けられ、
前記開口部は、前記第二搬送スクリュの複数ピッチ以上の長さで連続して形成され、
前記第二方向に関して前記第一連通部よりも下流側且つ前記第二連通部よりも上流側に在る第一位置における前記開口部の鉛直方向の長さよりも、前記第二方向に関して前記第一位置よりも下流側且つ前記第二連通部よりも上流側に在る第二位置における前記開口部の鉛直方向の長さの方が長い、
ことを特徴とする現像装置。
前記開口部の鉛直方向の長さは、前記第二方向に関して前記開口部の上流側から下流側に向かうに従って徐々に長くなっている、
ことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
前記開口部の鉛直方向の長さは、前記第二方向に関して前記開口部の上流側から下流側に向かうに従って段階的に長くなっている、
ことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
前記開口部は、前記第二方向に関して前記第一連通部よりも下流側且つ前記第二連通部よりも上流側における領域の全域に亘って形成されている、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の現像装置。
前記開口部の鉛直方向の長さは、最大でも５ｍｍ以下である、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の現像装置。