JP2016024233A - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ユニット内圧の上昇を防止するだけでなく、外部から負圧化したユニット内に気体が流入しやすくして、現像剤の噴き出しを防止することにある。
【解決手段】現像剤循環路ｇｒを有する現像ユニットＵと、現像剤Ｇを搬送する攪拌搬送部材５５，５６と、現像剤循環路からの現像剤を外周面上に担持する現像ローラ５１とを備える現像装置５において、現像容器Ｕはその上壁に設けられ、外気に連通する排気口３００を有し、攪拌搬送部材は、現像剤循環路上の開口部が設けられた位置よりも現像剤搬送方向下流側に現像剤滞留部５５Ａを有し、且つ、排気口３００が設けられた位置よりも現像剤搬送方向上流側で、現像容器の上壁と該攪拌搬送部材の外周端とを近接させ、空気を保持するエア取込部３０１を形成し、現像剤循環路に収容された現像剤は、攪拌搬送部材のスクリュー軸５５２よりも嵩を高くしてある。
【選択図】図４

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ、これら複数の機構を備えた複合機やデジタルダイレクト製版機等の画像形成装置等に用いられる現像装置及び画像形成装置に関するものである。

従来の電子写真方式の画像形成装置に用いられる現像装置は、例えば、特許文献１に記載されるように、現像剤循環経路を構成する第１および第２の現像剤収容室内に、それぞれ第１および第２の撹拌搬送手段を並列配置し、更に、像担持体に対向する側の第２の現像剤収容室には、第２の撹拌搬送手段から現像剤を周面上に補給される現像スリーブを備える。この現像スリーブの周面上に補給された現像剤は、ドクターブレードにより適正層厚に規制された後、像担持体との対向領域である現像領域まで搬送され、像担持体上の静電潜像を現像する。
ここで、現像装置は、第１および第２の現像剤収容室を備える現像容器を有しており、現像容器には、現像スリーブが現像領域で像担持体と対向するための現像開口が設けられている。

また、特許文献２には、現像開口とは別に、現像容器内の適当な箇所に排気開口が設けられており、この排気開口が、フィルタを介して現像容器外と連通している現像装置が記載されている。
このように特許文献２では、排気開口よりフィルタを介して容器外に排気することで、現像容器内の圧力が高まることを抑制している。

更に、特許文献２では、現像容器における現像開口側の現像スリーブと対向する箇所では、現像スリーブの回転に伴って該現像スリーブと現像容器とが対向する隙間の外気が吸い込まれ、現像開口長手方向における中央部よりも両端部の方の圧力が高くなる。これに起因して、現像開口の長手方向における両端部から外部に流れる気流が生じ、トナー噴き出しが生じる場合がある。そこで、現像容器における現像開口側の現像スリーブと対向する箇所の内壁に現像スリーブ軸と直交する仮想面に沿う形状のリブを突設し、このリブにより現像スリーブの軸方向への気流を抑え、現像開口の長手方向における両端部から、気流に乗ってトナーが流出することを防止している。

上述のように排気開口を設けて排気する場合、排気開口を設けることによって現像容器内の内圧は低下するものの、現像容器外部より内部の方が圧力が高いことには変わりがない。それは、外気との圧力差が、少なくともフィルタを通過させる際に発生する圧力損失分だけ高くなるからである。また、飛散防止のために像担持体周辺の気体を現像開口から積極的に吸引しているため、現像容器の内圧は上昇しやすい構成となっている。
このような現像装置では、現像容器の内圧が外部（外気圧）よりも高い状態を維持しなければいけないため、フィルタ設置部以外の箇所で僅かな隙間が生じると、その隙間から直ちに気体が噴き出し、気流に乗ってトナーが漏れてしまう。

また例えば、現像剤搬送量の変動や現像容器の部品精度等の影響によって吸引気流を形成できない場合にも、噴き出し気流が生じ、トナー飛散が生じてしまう。
なお、特許文献２には、現像容器における現像開口側の現像スリーブと対向する箇所の内壁に設けたリブにより、現像開口長手方向における中央部から両端部へ向かう気流を抑制し、現像開口の長手方向における両端部からのトナーの噴き出しを防止しているが、現像容器の内圧が高まることを防止することはできない。

本発明では上記のような現像装置の内圧の上昇を防止するだけでなく、現像装置内を負圧化して、外部から気体が流入しやすくすることによって、現像剤（トナー）の噴き出しを防止できる現像装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る現像装置は、現像剤循環路を有する現像容器と、前記現像剤循環路に沿って現像剤を攪拌しながら搬送する攪拌搬送部材と、前記現像容器に配備され、前記現像剤循環路から供給される現像剤を外周面上に担持する現像剤坦持体と、を備える現像装置において、前記現像容器は、前記現像剤循環路と対向する該現像容器の上壁に設けられ、外気に連通する開口部を有し、前記攪拌搬送部材は、前記現像剤循環路上で前記開口部が設けられた位置よりも現像剤搬送方向下流側に、現像剤を滞留させる現像剤滞留部を有し、且つ、前記現像剤循環路上で前記開口部が設けられた位置よりも現像剤搬送方向上流側で、前記現像容器の上壁と該攪拌搬送部材の外周端とを近接させ、空気を保持する空気保持域を形成するよう構成され、前記現像剤循環路に収容された現像剤は、少なくとも前記攪拌搬送部材の回転軸の下端よりも嵩を高くしてあることを特徴としている。

本発明によれば、現像剤循環路に設けた排気構成部により現像容器全体を負圧化するようにして、外部から現像容器内に気体が流入しやすくし、現像剤（トナー）の噴き出しによる、出力画像や装置内への汚れを生じない現像装置を提供することが可能である。

本発明の一実施形態に係る現像装置を備えた画像形成装置の概略構成を示す図。 本発明の一実施形態に係る現像装置を備えたプロセスカートリッジの側面視での構成説明図。 図２に示す現像装置の分解斜視図。 図２に示す現像装置で用いる現像容器の拡大側断面図。 図４に示す現像装置で用いる現像容器のＡ−Ａ線断面図。 図４の現像容器にテープを貼り付けて負圧化試験を行う場合の拡大側断面図。 図４の現像容器にテープを貼り付けて負圧化試験を行う場合の拡大縦断面図。 参考例としての参考現像装置が用いるプロセスカートリッジの側面視での構成説明図。

以下、本発明に係る実施形態について図面を用いて説明する。なお、各図面、各実施形態において、同一部材又は同一機能を有する部材には、基本的には同一の符号を付し、重複説明は適宜省略する。

本実施形態は、電子写真方式の画像形成装置に用いられる現像装置が、以下の特徴を有している。要するに、現像剤循環路に設けた強制的な排気構成部Ｅにより、現像容器内の空気を外気に開放される開口部より排気するので、現像容器全体を負圧化する。これにより外部から現像容器内に気体が流入しやすくでき、現像剤の噴き出しによる、出力画像や装置内への汚れを生じさせない現像装置を提供できるものである。
このような現像装置を装備した画像形成装置としてのカラープリンタ（以下「プリンタ」と称す）の概略構成を図１に示す。
プリンタＭは、装置本体１００、該装置本体の中央に配備の中間転写ユニット１０、該中間転写ユニットの下部に位置する現像装置を有した作像部６（下記の４色分を記載）を備える。更に、装置本体１００内には不図示の書込装置、転写部材としての４つの１次転写バイアスローラ９（下記の４色分を記載）、給紙部２６、定着部２０などを配備し、一般的な電子写真方式の作像プロセスに従って画像を形成する。

中間転写ユニット１０は、中間転写ベルト１１に対向するように、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した作像部６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６ＢＫが並設されている。なお、装置本体１００に設置される４つの作像部６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６ＢＫは、作像プロセスに用いられるトナーの色が異なる以外はほぼ同一構造である。このため、図２において、作像部６と像担持体としての感光体ドラム１と１次転写バイアスローラ９とにおける符号のアルファベット（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）を省略して図示する。

図２を参照して説明すると、作像部６は、像担持体としての感光体ドラム１と、感光体ドラム１の周囲に配設された帯電部４、不図示の書込装置からのレーザー光Ｌを受ける露光位置Ｅを備える。更に、作像部６は、現像部としての現像装置５、クリーニング部２等を備える（図１では現像装置５のみ表示）。作像部６では感光体ドラム１上で、作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程）が行われ、感光体ドラム１上に所望のトナー像が形成される。

次に、作像部６による作像プロセスを説明する。
図２に示すように、感光体ドラム１は不図示の駆動部によって図２中の時計方向に回転駆動される。そして、帯電部４の位置で、帯電ローラ４ａにより感光体ドラム１の表面が一様に帯電される（帯電工程）。
次いで、感光体ドラム１の表面は、不図示の露光部から発せられたレーザー光Ｌの露光位置ｅに達して、この位置での露光走査によって静電潜像が形成される（露光工程）。
その後、感光体ドラム１の表面は、現像装置５の現像ローラ５１との対向位置に達して、この位置で静電潜像が現像されて、所望の現像剤像が形成される（現像工程）。

その後、感光体ドラム１の表面は、中間転写ベルト１１及び１次転写バイアスローラ９との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム１上の現像剤像が中間転写ベルト１１上に転写される（１次転写工程）。このとき、感光体ドラム１上には、僅かながら未転写現像剤が残存する。
次いで、感光体ドラム１の表面は、クリーニング部２との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム１上に残存した未転写現像剤がクリーニングブレード２ａによって回収される（クリーニング工程）。
最後に、感光体ドラム１の表面は、不図示の除電部との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム１上の残留電位が除去される。
こうして、感光体ドラム１上で行われる一連の作像プロセスが終了する。

なお、上述した作像プロセスは、４つの作像部６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６ＢＫで、それぞれ行われる。すなわち、図１に示す読み取り部３２で読み取った画像情報に基づいて、作像部の下方に配設された図示しない露光部から、レーザー光Ｌ（図２参照）が、各作像部６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６ＢＫの感光体ドラム１上に向けて照射される。詳しくは、露光部は、光源からレーザー光Ｌを発して、そのレーザー光Ｌを回転駆動されたポリゴンミラーで走査しながら、複数の光学素子を介して感光体ドラム１上に照射する。その後、現像工程を経て各感光体ドラム１上に形成した各色の現像剤像を、中間転写ベルト１１上に重ねて転写する。こうして、中間転写ベルト１１上にカラー画像が形成される。

４つの１次転写バイアスローラ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９ＢＫは、それぞれ、中間転写ベルト１１を感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１ＢＫとの間に挟み込んで１次転写ニップを形成している。そして、１次転写バイアスローラ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９ＢＫに、現像剤の極性とは逆極性の転写バイアスが印加される。
そして、中間転写ベルト１１は、図の矢印方向に走行して、各１次転写バイアスローラ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９ＢＫの１次転写ニップを順次通過する。こうして、感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１ＢＫ上の各色の現像剤像が、中間転写ベルト１１上に重ねて１次転写される。

その後、各色の現像剤像が重ねて転写された中間転写ベルト１１は、２次転写ローラ１９との対向位置に達する。この位置では、２次転写バックアップローラ１２が、２次転写ローラ１９との間に中間転写ベルト１１を挟み込んで２次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト１１上に形成されたカラー現像剤像は、この２次転写ニップの位置に搬送された転写紙等の被転写材Ｐ上に転写される。このとき、中間転写ベルト１１には、被転写材Ｐに転写されなかった未転写現像剤が残存するが、中間転写ベルト１１上の残存現像剤は図示しないベルトクリーニング装置によって除去される。

こうして、中間転写ベルト１１上で行われる一連の転写プロセスが終了する。
ここで、２次転写ニップの位置に搬送された被転写材Ｐは、装置本体１００の下方に配設された給紙部２６から、給紙ローラ２７やレジストローラ対２８等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、給紙部２６には、転写紙等の被転写材Ｐが複数枚重ねて収納されている。そして、給紙ローラ２７が図１中の反時計方向に回転駆動されると、一番上の被転写材Ｐがレジストローラ対２８のローラ間に向けて給送される。
レジストローラ対２８に搬送された被転写材Ｐは、回転駆動を停止したレジストローラ対２８のローラニップの位置で一旦停止する。そして、中間転写ベルト１１上のカラー画像にタイミングを合わせて、レジストローラ対２８が回転駆動されて、被転写材Ｐが２次転写ニップに向けて搬送される。こうして、被転写材Ｐ上に、所望のカラー画像が転写される。

その後、２次転写ニップの位置でカラー画像が転写された被転写材Ｐは、定着部２０の位置に搬送される。そして、この位置で、定着ローラ及び圧力ローラによる熱と圧力とにより、表面に転写されたカラー画像が被転写材Ｐ上に定着される。
その後、被転写材Ｐは、排紙ローラ対２９のローラ間を経て、装置外へと排出される。排紙ローラ対２９によって装置本体１００外に排出された被転写材Ｐは、出力画像として、スタック部３０上に順次スタックされる。
こうして、画像形成装置における一連の画像形成プロセスが完了する。

作像部６を構成する、感光体ドラム１、帯電部４、現像装置５、クリーニング部２は、それぞれ、装置本体１００に対して着脱自在に設置できるように構成されている。そして、それぞれが寿命に達したときに、新品のものに交換可能となっている。
なお、本実施形態では、図２に示すように、作像部６を成す、感光体ドラム１、帯電部４、現像装置５、クリーニング部２を一体化し、画像形成装置本体である装置本体１００に着脱自在に設置されるプロセスカートリッジＰＵとしている。
言い換えると、少なくとも現像剤担持体（現像ローラ５１）と像担持体（感光体ドラム１）とをハウジングｋ１内に一体的に収容し、画像形成装置の装置本体１００に対して着脱可能であるプロセスカートリッジＰＵを採用している。
これにより作像部６のメンテナンスを行う際の作業性を向上させている。しかし、場合により、それぞれ、単独のユニットとして、それぞれを装置本体１００に着脱自在に設置される構成を採ることもできる。

次に、現像スリーブ側の開口部から吸い込んだ気体を排気開口から排気するという気体の流路が確保された参考例としての参考現像装置２０５について、図８を用い説明を追加する。
図８に示す参考現像装置２０５では、現像ローラ２５１上の現像剤が、ケース２０４の入口ギャップＣＧと接触しながら、現像ローラ２５１の回転とともにケース内に送られることによって、感光体２０１との対向部付近の気体を取り込む。これによりケース２０４内に流入（破線矢印参照）した気体を閉じ込め、参考フィルタ２６１を介して、ケース２０４の内外の圧力差によって排気する。
ケース２０４は内部の搬送路に２本の撹拌スクリュー２５５，２５６を配備しており、ケース２０４内の現像剤の上部の空間が連通しているため、ケース全体の圧力が総じて外気より高くなっており、参考フィルタ２６１の圧損を小さくして、圧力上昇を抑えている。

現像ローラ２５１と対向する入口ギャップＣＧで気流を入口幅方向の全域で均一に発生させるためには、現像ローラ２５１上に搬送される現像剤の量を均一に揃える必要がある。しかし、部品や組付のバラツキや歪み、経時劣化等による現像剤搬送量の変動などの要因によって不均一となり、気流に強弱が発生してしまう。
例えば、入口ギャップＣＧと対向する、現像ローラ上の現像剤搬送量が開口幅の全域で低下してしまうと、隙間が出来てしまい、該当部からはユニット内圧に応じた噴き出し気流に乗ってトナーが現像装置外に飛散してしまう。その結果、ユニット周辺や感光体上の画像を汚していまい、異常画像を発生させる要因になる。
上記以外にも、ユニット内圧が高いとケース２０４のどこか一部でも隙間があれば、気体が噴き出してトナーを飛散させてしまう。
このように参考現像装置２０５ではユニット内圧が高いことに起因する噴き出し気流の発生という問題を生じるが、本実施形態の現像装置５ではこれを解消できる構成を採っている。

次に、本実施形態の現像装置５の構成を図２、図３を用いて説明する。
現像装置５は現像容器である現像ユニットＵを備え、現像ユニットＵは、皿状のケース５０及びその上部の開口を覆うように一体的に重ねて取り付けられる蓋部材５０ｕとで形成される。
現像ユニットＵはその内部に、現像剤を担持する現像剤担持体としての現像ローラ５１を保持する。現像ローラ５１はケース５０に設けられた現像剤循環路ｇｒから供給される現像剤を外周面上に担持し感光体ドラム１との対向領域である現像領域αで静電潜像を現像する。現像ユニットＵには、現像ローラ５１の外周面の周方向の一部を露出する現像側開口部ｍ１が設けられ、露出された現像ローラ５１の外周面が感光体ドラム１と現像領域αで対向している。
更に、現像ユニットＵのケース５０には、現像ローラ５１の下方に設置された現像剤規制部材としてのドクターブレード５２と、現像剤を収容する一対の現像剤収容部５３，５４とを備える。一対の現像剤収容部５３，５４の内部には現像剤Ｇを攪拌しながら搬送する現像剤攪拌搬送部材としての２本の搬送スクリュー５５，５６が軸中心に回転自在に収容される。
現像剤Ｇとしては、キャリアとトナーとからなる２成分現像剤を用いているが、一成分系現像剤を用いた現像装置にも本発明は適用可能である。また、現像装置５には、現像剤Ｇ中のトナー濃度を検知する図示しないトナー濃度センサが設けてある。

ケース５０の一対の現像剤収容部５３，５４は現像剤循環路ｇｒを形成する。現像剤循環路ｇｒ内にはケースの長手方向全域にわたって２本の現像剤Ｇを攪拌しながら搬送する現像剤攪拌搬送部材である２本の搬送スクリュー５５，５６を配備する。
２本の搬送スクリュー５５，５６は長手方向に延びる回転軸であるスクリュー軸５５２，５６２を備え、その周りに螺旋羽根５５１、を設けている。２本の搬送スクリュー５５，５６は、仕切壁７０を隔てて並列配備され、各々矢印方向に現像剤を搬送している。２本の搬送スクリュー５５，５６の軸方向両端部には２本の搬送スクリュー５５，５６間で現像剤を受け渡すための連通部７０１，７０２が仕切壁を避けて設けられている。
言い換えると、現像ユニットＵにはトナーを互いに逆方向に搬送するように螺旋の羽根および回転方向が設定された２本の搬送スクリュー５５，５６を仕切壁７０を隔てて並列配備している。この２本の搬送スクリュー５５，５６の軸方向両端部には両者間で現像剤を受け渡すための連通部７０１，７０２が仕切壁７０を避けて設けられている

ここで、２本の搬送スクリュー５５，５６が各々矢印方向に現像剤を搬送し、端部にたどり着いた現像剤が、連通部７０１，７０２を通過して隣接するスクリューに受け渡される。その結果、２本のスクリューの間で現像剤が循環する循環路ｇｒが形成されている。
また、現像ローラ５１側の現像剤循環路ｇｒを構成する現像ローラ側現像剤収容部５４に配備された現像ローラ側搬送スクリュー５６から現像ローラ５１の外周面上にトナーが供給される。
現像ユニットＵのケース５０の上開口を覆い一体結合される蓋部材５０ｕは２本の搬送スクリュー５５，５６および、現像ローラ側搬送スクリュー５６の斜め上方に配備される現像ローラ５１を連続的に覆うような形状の略板材である。

図５に示すように、現像ユニットＵのケース５０に対して解除可能に一体結合される蓋部材５０ｕは、搬送スクリュー５５と対向する箇所の内壁ｗｕが搬送スクリュー５５の羽根部の外径に沿って円弧状に湾曲している。
そして、蓋部材５０ｕ側の内壁ｗｕには、搬送スクリュー５５の長手方向における所定位置に対向するように、後述する、フィルタ３４０を介して外気に連通する開口部としての排気口３００が設けられている。また、搬送スクリュー５５の長手方向における排気口３００よりも現像剤搬送方向上流側の所定位置に対向するように、現像剤供給口３１０（図３、図４参照）が設けられる。
ここで、蓋部材５０ｕを現像ユニットＵのケース５０に対して一体結合された状態で、これらが、搬送スクリュー５５に対して同心円状となる円筒形状を構成する内壁ｗｕを形成し、その上部が円弧状に湾曲させた天井壁に形成される。
ここではこの天井壁の長手方向における所定位置に排気口３００を設けた構成により、現像装置５（現像ユニットＵ）内から気体を強制的に排気する排気構成部Ｅを構成している。このような排気構成部Ｅは、現像装置５内を負圧化するための機能部であり、この点は後で説明する。

搬送スクリュー５５の長手方向における排気口３００よりも現像剤搬送方向上流側の所定位置に対向するように、蓋部材５０ｕに設けられた現像剤供給口３１０には、不図示のトナーホッパーから適時に適量のトナーが送り込まれる。現像剤供給口３１０から供給され、搬送スクリュー５５における現像剤搬送方向上流側の端部に落下したトナーは、現像剤循環路ｇｒ中の他の現像剤と攪拌され、現像剤循環路ｇｒを移動する間に現像剤中に分散される。そして、現像剤Ｇ中のトナーは、キャリアとの摩擦帯電によりキャリアに吸着されて、現像ローラ側搬送スクリュー５６側の搬送路上で現像ローラ５１上に形成された磁気力によりキャリアとともに現像ローラ５１上に担持され、現像に供される。

次に、図４に基づき、作像部６の現像装置５（現像ユニットＵ）内から気体を強制的に排気する排気構成部Ｅについてさらに詳しく説明する。
現像容器としての現像ユニットＵを構成するケース５０及びケース５０には、現像剤を搬送する搬送スクリュー５５との対向領域で、搬送される現像剤との組み合わせによって、現像ユニットＵ内の気体を強制的に排気する機能が付与されている。
具体的な構成と作用は以下である。

（１）現像剤循環路ｇｒ内において、搬送スクリュー５５が配置された現像剤収容部５３の搬送路の途中に、フィルタ３４０（図３、４参照）を介して外気に連通する開口部としての排気口３００を設けた。図３、４では、現像ユニットＵの上側である蓋部材５０ｕ上に設けてあるが、少なくとも搬送スクリュー５５の中心より上に保持されるように設けることが好ましい。

（２）現像剤収容部５３の、搬送スクリュー５５の長手方向における排気口３００よりも現像剤搬送方向下流側（図４で右側）に現像剤滞留部５５Ａを設ける。具体的には、搬送スクリュー５５の回転軸であるスクリュー軸５５２周りに設けた螺旋羽根５５１を、排気口３００よりも現像剤搬送方向下流側の部分について、螺旋羽根そのものを切り欠いてスクリュー軸５５２だけにしている。これにより、搬送スクリュー５５の長手方向における一部について現像剤搬送力を失わせている。また、螺旋羽根５５１の外径を他の部分に比べて小径化することによっても同様の作用を得ることができる。このような構成とすることで、搬送スクリュー５５の長手方向における一部について現像剤搬送力を失わせることを実現している。
この現像剤滞留部５５Ａを搬送スクリュー５５に設けているため、排気口３００よりも現像剤搬送方向下流側（図４で右側）の搬送路(現像剤循環路ｇｒ)に現像剤を滞留させる。このようにして滞留させた現像剤で現像剤収容部５３の搬送路を塞いだ現像剤シール域を形成することができる。

（３）現像剤収容部５３の、搬送スクリュー５５の長手方向における開口部である排気口３００よりも現像剤搬送方向上流側に、蓋部材５０ｕの内壁ｗｕと螺旋羽根５５１の外周とが最小限の隙間となる領域を形成する。この領域は少なくとも螺旋羽根５５１の一周期以上の範囲に亘って設ける。この領域では、隣接し合う螺旋羽根５５１の間に空気が保持されており、言い換えれば、螺旋羽根５５１により空気を保持する空気保持域であるエア取込部３０１が、隣接し合う螺旋羽根５５１の間の複数箇所に夫々隔離されて形成されている。
このエア取込部３０１に保持された空気は、搬送スクリュー５５の回転に伴って現像剤とともに現像剤収容部５３の搬送路を搬送され、フィルタ３４０を介して外気に連通する排気口３００から排気される。また、排気口３００よりも現像剤搬送方向下流側が上述した現像剤シール域となっているため、エア取込部３０１に保持された空気は現像剤搬送方向下流側への移動を現像剤シール域によって阻まれ、直前の排気口３００に導かれる。

ここで、少なくとも排気口３００よりも現像剤搬送方向上流側（図４で左側）のエア取込部３０１が形成される領域において、現像ユニットＵの蓋部材５０ｕの内壁ｗｕは、現像ユニットＵのケース５０に対して一体結合される。この状態において、ケース５０とともに搬送スクリュー５５に対して同心円状となる円筒形状を構成する円弧状に湾曲した天井壁となっている。搬送スクリュー５５の螺旋羽根５５１は、スクリュー軸方向における螺旋羽根５５１の一周期以上の長さＬ１の領域に形成される。この領域において、搬送スクリュー５５と現像ユニットＵの内壁（蓋部材の内壁ｗｕとケース５０の内壁とで構成される円筒形状の内壁）との隙間を最小限（隙間閉鎖）に保持するよう形成されている。
ここで螺旋羽根５５１が隙間を設けるのは現像ユニットＵの内壁との摩擦により、摩耗や温度上昇、トルク上昇を防止するためであるが、それらが生じても品質上問題がなければ接触させてもよい。
なお、現像剤搬送方向下流側の現像剤滞留部５５Ａに対向する蓋部材５０ｕの内壁ｗｕは、本実施形態では一様に搬送スクリュー５５と同心円状に湾曲した天井壁として形成されているが、現像剤が十分に埋まっていれば他の形状でも構わない。

（４）排気口３００の現像剤搬送方向上流側において、搬送スクリュー５５が搬送する現像剤に着目すると、現像剤の剤面は、螺旋羽根５５１の位置で高く、スクリュー軸５５２の位置で低く、現像剤搬送方向に波打っている。この波のピークＮの位置で、螺旋羽根５５１の外周端と内壁ｗｕとの隙間は現像剤によって封止され、隣接し合う螺旋羽根５５１の間にエア取込部３０１が生じる。即ち、各波のピークＮ間に空気保持域であるエア取込部３０１を密閉している。このとき現像剤の嵩は少なくともスクリュー軸５５２の下端よりも高い位置に設定する必要がある。即ち、
現像剤Ｇは、少なくとも攪拌搬送部材（搬送スクリュー５５）の回転軸（スクリュー軸５５２）の下端よりも嵩を高くしてある。
そうでないと、スクリュー軸５５２の下方域で隣接し合う螺旋羽根５５１の間のエア取込部３０１同士が連通してしまい、空気を密閉することができなくなってしまうためである。

（５）隣接し合う螺旋羽根５５１の間のエア取込部３０１は、少なくとも一つ上流側の隣接し合う螺旋羽根５５１の間で空気の取り込みが完了するまでの間は密閉状態を保ったまま、現像剤とともに現像剤搬送方向下流側に移動する。そして、現像ユニットＵの排気口３００に連通する位置に達する。その際に、各エア取込部３０１に保持される空気は、排気口３００の現像剤搬送方向下流側に現像剤シール域が形成されているためそのシール状態を保持している。そして共に搬送される現像剤によって排気口３００に導かれるように押圧され、排気口３００から現像ユニットＵの外部に排出される。

このような現像装置５では、上述した（１）〜（４）の構成によって、（５）に記載した作用を得ることができる。このようにして、隣接し合う螺旋羽根５５１の間のエア取込部３０１に保持される空気を繰り返して排気口３００に搬送し、排出する。これによって現像ユニットＵ内の空気が、強制的かつ連続的に排気口３００から排出され、強制的な排気構成部（点線枠内）Ｅ以外の現像ユニットＵ内は全体的に負圧になる。
その結果、従来構成に示した入口ギャップＣＧ（図８参照）やその他の箇所に隙間を生じたとしても、外部から現像ユニットＵ内に流入する気流を発生させることができるため、現像開口の長手方向における両端部などから、外部に気流が噴きだすことを抑制できる。
このようにして、現像装置の内部から外部に現像剤が噴きだすことを抑制することができるとともに、部品バラツキ等に対する余裕度を向上させることができるため、現像装置としての信頼性も向上させることができる。

さらに、このような強制的な排気構成部Ｅは新規に部品を追加することなく、実現でき、コンパクトかつ低コストでの機能向上を実現できる。
しかも、図３に示した本実施形態の現像装置では、現像ユニットＵに水平２軸の搬送スクリュー５５、５６を現像剤循環路ｇｒに配備し、一方の搬送スクリュー５５側の搬送路に排気口３００を設けている。これによって、現像ローラ５１への現像剤の受け渡しは現像ローラ側搬送スクリュー５６より行われており、搬送スクリュー５５側に排気口３００を設けても、現像ローラ５１への現像剤の受け渡しに影響を与えない。そして、図８に示す従来の現像装置における既存のスペース内で実現できており、コンパクトで無駄のない構成であるといえる。

次に、現像装置５に装備した強制的な排気構成部Ｅの機能を確認するため、本発明者が行った実験結果を図６，図７を用いて説明する。ここでは図４で説明したのと同様の現像装置５（現像ユニットＵ）を用いた。
ここで現像ユニットＵのケース５０及び蓋部材５０ｕの現像側開口部ｍ１（図７参照）をシール部材（テープ）Ｔで完全に塞いだ。なお、排気口３００（排気部）はフィルタ３４を介して外気と連通させた。そして、蓋部材５０ｕの現像剤供給口３１０を、精密微差圧計３２０（図６参照）をセットする測定孔として用い、精密微差圧計３２０を蓋部材５０ｕの上に取り付けて現像装置内圧を測定した。
測定条件としては、２本の搬送スクリュー５５、５６の回転数を４００ｒｐｍ、７００ｒｐｍの２条件を用いて測定を実施した。
結果は以下の表１に示す。（ここで、静止状態が０Ｐａ、マイナスは負圧を示す。）

表１のデータは、排気口３００（排気部）以外は現像ユニットＵを密閉した状態での測定である。この測定結果から、強制的な排気構成部（点線枠内）Ｅの作用によって、現像ユニットＵ内の内圧が外気よりも低下し、負圧になっていることを確認できた。

また、２本の搬送スクリュー５５、５６のスクリュー回転数（搬送速度に対応する）の増加に応じて圧力差が大きくなることも確認できた。
このように、２本の搬送スクリュー５５、５６のスクリュー回転数（搬送速度）増に応じて排気の能力が増変化（負圧への増変化）している。現像装置５は低速時には、もともと内圧上昇も弱く、現像剤中のトナー飛散は発生しにくい条件であるので、過剰な負荷を部品や現像剤に与えることがなく、非常に効率よく機能を実現できているといえる。
上述のところでは本発明の実施形態として現像装置５について説明した。このような現像装置５を備え、少なくとも現像剤担持体（現像ローラ５１）と像担持体（感光体ドラム１）とをハウジングｋ１内に一体的に収容し、画像形成装置の装置本体１００に対して着脱可能なプロセスカートリッジＰＵを構成してもよい。これにより作像部６のメンテナンスを行う際の作業性を向上させることができる。

以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
例えば、本発明を適用する画像形成装置は、上述のカラープリンタである画像形成装置に限らず、他のタイプの画像形成装置であってもよい。その他、本発明を適用する画像形成装置は、複写機、ファクシミリ、これら複数の機構を備えた複合機であってもよい。その他、本発明を適用する画像形成装置は、電気回路形成に用いられる画像形成装置、バイオテクノロジー分野において、所定の画像を形成するのに用いられる画像形成装置であってもよい。本発明の実施の形態に記載された効果は本発明から生じるもっとも好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されるものに限定されるものではない。

１ 感光体ドラム
５ 現像装置
６ 作像部
５０ ケース
５０ｕ 蓋部材
５１ 現像ローラ（現像剤担持体）
５５，５６ 搬送スクリュー（現像剤攪拌搬送部材）
５５Ａ 現像剤滞留部
５５１ 螺旋羽根
５５２ スクリュー軸（回転軸）
１００ 装置本体
３００ 排気口（開口部）
３０１ エア取込部（空気保持域）
３４０ フィルタ
α 現像領域
ｇｒ 現像剤循環路
ｋ１ ハウジング
ｍ１ 現像側開口部
ｗｕ 内壁
Ｅ 排気構成部
Ｇ 現像剤
Ｍ プリンタ（カラープリンタ）
ＰＵ プロセスカートリッジ
Ｕ 現像ユニット（現像容器）

特開２００４ー１５１３４０号公報 特許第４７９０６７６号公報

Claims (10)

1. 現像剤循環路を有する現像容器と、
   前記現像剤循環路に沿って現像剤を攪拌しながら搬送する攪拌搬送部材と、
   前記現像容器に配備され、前記現像剤循環路から供給される現像剤を外周面上に担持する現像剤坦持体と、を備える現像装置において、
   前記現像容器は、前記現像剤循環路と対向する該現像容器の上壁に設けられ、外気に連通する開口部を有し、
   前記攪拌搬送部材は、前記現像剤循環路上で前記開口部が設けられた位置よりも現像剤搬送方向下流側に、現像剤を滞留させる現像剤滞留部を有し、且つ、
   前記現像剤循環路上で前記開口部が設けられた位置よりも現像剤搬送方向上流側で、前記現像容器の上壁と該攪拌搬送部材の外周端とを近接させ、空気を保持する空気保持域を形成するよう構成され、
   前記現像剤循環路に収容された現像剤は、少なくとも前記攪拌搬送部材の回転軸の下端よりも嵩を高くしてあることを特徴とする現像装置。
2. 請求項１に記載の現像装置において、
   前記攪拌搬送部材は、長手方向に延びる回転軸と、該回転軸の周りに設けた螺旋羽根と、を有し、
   前記現像剤滞留部は、該螺旋羽根を切り欠いた回転軸のみの部分によって構成される
   ことを特徴とする現像装置。
3. 請求項１に記載の現像装置において、
   前記攪拌搬送部材は、長手方向に延びる回転軸と、該回転軸の周りに設けた螺旋羽根と、を有し、
   前記現像剤滞留部は、該螺旋羽根の外径を他の部分に比べて小径化した部分によって構成される
   ことを特徴とする現像装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の現像装置において、
   前記攪拌搬送部材は、長手方向に延びる回転軸と、該回転軸の周りに設けた螺旋羽根と、を有し、
   前記空気保持域は、前記開口部から現像剤搬送方向上流側に向かう方向に、該螺旋羽根の一周期以上の範囲に亘って設けられる
   ことを特徴とする現像装置。
5. 請求項４に記載の現像装置において、
   前記空気保持域は、隣接し合う前記螺旋羽根の間の複数箇所に、夫々隔離されて形成されている
   ことを特徴とする現像装置。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の現像装置において、
   前記現像容器は、
   前記現像剤循環路及び前記攪拌搬送部材を収容するケースと、
   前記上壁及び前記開口部を備え、該ケースに対して結合される蓋部材と、を有し、
   該蓋部材の上壁は、該ケースに対して結合された状態で、該ケースとともに略円筒形状の内周面となる前記現像剤循環路を構成するように、円弧状に湾曲した天井壁となっている
   ことを特徴とする現像装置。
7. 請求項６に記載の現像装置において、
   前記略円筒形状の内周面は、前記攪拌搬送部材の回転軸に対して同心円状である
   ことを特徴とする現像装置。
8. 請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の現像装置において、
   前記開口部は、フィルタを介して外気に連通している
   ことを特徴とする現像装置。
9. 請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の現像装置において、
   前記現像剤循環路には、現像剤を互いに逆方向に搬送する２本の前記攪拌搬送部材が、仕切壁を隔てて並列配備され、
   該仕切壁には、該攪拌搬送部材の長手方向両端部に、一方の攪拌搬送部材から他方の攪拌搬送部材へ現像剤を受け渡すための連通部が設けられ、
   前記開口部は、前記現像剤坦持体に対向する攪拌搬送部材とは別の攪拌搬送部材と対向する位置に設けられる
   ことを特徴とする現像装置。
10. 請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の現像装置を備えた画像形成装置。

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