JP2016035545A - 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】圧抜き開口部に設けられたフィルタ部材に目詰りが生じることを抑制できる現像装置、並びにこの現像装置を備えた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】二成分の現像剤Ｇを表面上に担持し、表面移動して現像領域で感光体の表面上の潜像にトナーを供給する現像ローラ５１と、現像ローラ５１に供給する現像剤Ｇを収容する現像剤収容部を形成し、貫通孔６１が形成されたハウジング５９と、貫通孔６０から現像剤Ｇが排出されることを防止するフィルタ６０と、を備える現像装置５で、貫通孔６０は、現像ローラ５１の表面上における剤離れ前滞留位置の上流側、且つ、気流発生部５１１の下流側、となる位置に対向して形成され、現像ローラ５１を現像動作時とは逆方向に表面移動させる逆転制御を行い、逆転制御を行う前に剤離れ前滞留位置に担持されていた現像剤Ｇをフィルタ６０に接触させる。【選択図】図１

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に用いられる現像装置並びに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ものである。

従来から、トナーと磁性キャリアとを含む二成分の現像剤を用いた現像装置が広く用いられている（例えば、特許文献１及び２）。この種の現像装置では、内部に複数の磁極を備え、回転することで表面が無端移動する現像剤担持体を備えている。この現像剤担持体の表面上に現像剤を担持し、現像剤担持体が潜像担持体と対向する現像領域で潜像担持体の表面上に形成された潜像に現像剤中のトナーを供給することで潜像担持体上の潜像を現像する。

現像剤を収容する現像剤収容部を形成する現像容器内に現像剤担持体が配置され、現像容器には、現像領域で現像剤担持体の表面の一部が露出するように開口部が設けられている。また、現像剤収容部内には、現像剤を循環させる現像剤搬送部材が配置されており、現像剤搬送部材を配置した現像剤収容部内で現像剤を循環させつつ、循環する現像剤の一部を現像剤担持体の表面に供給する。現像剤収容部内から現像剤担持体の表面に供給した現像剤を、現像剤規制部材と現像剤担持体とが対向する規制位置で現像領域に向かう量を規制し、現像領域へと搬送する。その後、現像領域を通過してトナーを消費した現像剤を、現像剤担持体の表面から離脱して現像剤収容部内に回収し、他の現像剤とともに循環させる。

特許文献１及び２には、現像剤収容部内の空気を装置外部に排出する圧抜き開口部と、トナーの通過を抑制することで、開口部からトナーが排出されることを抑制するフィルタ部材とを備えた構成が記載されている。

現像装置で高速出力に対応するには、現像剤担持体の表面移動速度を速くする必要があるが、現像剤担持体の表面移動速度を速くすると、現像剤収容部内の気圧が上昇することがある。これは、以下の理由によるものと考えられる。

すなわち、現像容器の開口部となる現像領域で露出した現像剤担持体の表面が現像容器内に戻るときに、高速で表面移動する現像剤担持体に連れまわるようにして発生した気流が現像剤担持体の表面とともに現像容器内に流入する。
一方、現像容器内から現像領域に向かう現像剤担持体の表面については、規制位置で現像剤規制部材と現像剤担持体の表面との間を現像剤が塞いでいるため、現像剤担持体の表面とともに開口部へと流出する気流が生じ難い。
現像容器が現像領域の開口部以外では略密閉状態となっている場合、この開口部から気流が流入するにも関わらず、開口部から流出する気流が生じ難いと、現像容器の内部である現像剤収容部内の気圧が上昇する。

現像剤収容部内の気圧が上昇すると、現像領域へ向かう現像剤担持体と現像容器との僅かな隙間や、現像容器を形成する部材同士の繋ぎ目等の隙間から空気と共にトナーが漏れ出し、トナー飛散に繋がるおそれがある。トナー飛散は、出力画像の汚れや、画像形成装置内の汚染による故障などの不具合の原因となるので、抑える必要がある。

特許文献１及び２に記載のように、圧抜き開口部とフィルタ部材とを備える構成であれば、現像剤収容部内の気圧が上昇したときに、空気が圧抜き開口部から装置外部に排出されるため、現像剤収容部内の気圧が上昇することを抑制できる。これにより、現像剤収容部内の気圧が上昇することに起因するトナー飛散の発生を抑制できる。

しかしながら、従来の現像装置では、フィルタ部材によって圧抜き開口部での通過を抑制したトナーがフィルタ部材の現像剤収容部内側の表面に付着したままとなり、付着したトナーが堆積してフィルタ部材に目詰りが生じることがあった。

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、圧抜き開口部に設けられたフィルタ部材に目詰りが生じることを抑制できる現像装置、並びにこの現像装置を備え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である。

本発明によれば、トナーとキャリアとからなる二成分の現像剤を表面上に担持し、表面移動して潜像担持体と対向する現像領域で該潜像担持体の表面上の潜像にトナーを供給する現像剤担持体と、該現像剤担持体に供給する現像剤を収容する現像剤収容部を形成し、該現像剤収容部内の気体を装置外部に排出し、該現像剤収容部内の気圧が上昇することを抑制する圧抜き開口部が形成された現像容器と、該圧抜き開口部に設けられ、該圧抜き開口部から現像剤が排出されることを防止するフィルタ部材と、を備える現像装置において、上記現像剤担持体は、現像動作時の表面移動方向とは逆方向にも表面移動可能であり、該現像剤担持体を現像動作時の表面移動方向とは逆方向に表面移動させる逆転動作制御手段を備え、上記圧抜き開口部は、上記現像剤担持体の表面上における剤離れ部の表面移動方向上流側で該現像剤担持体の表面上に現像剤が滞留する剤離れ前滞留位置に対して表面移動方向上流側、且つ、該現像領域を通過した該現像剤担持体の表面が上記現像容器内に進入する現像剤担持体進入部に対して表面移動方向下流側、となる位置と対向するように形成され、上記逆転動作制御手段が、該現像剤担持体を現像動作時とは逆方向に表面移動させる逆転制御を行い、該逆転制御を行う前に上記剤離れ前滞留位置に担持されていた現像剤を上記フィルタ部材に接触させることを特徴とする。

本発明によれば、圧抜き開口部に設けられたフィルタ部材に目詰りが生じることを抑制できるという優れた効果がある。

フィルタを備える位置での現像装置の概略断面図。 実施形態に係るプリンタの全体を示す概略構成図。 作像部の一つを示す拡大構成図。 現像スリーブの正逆転制御を行う制御系の要部構成の一例を示すブロック図。 ２０枚通紙後の内圧上昇を逆転制御の有無で比較した結果を示すグラフ。

以下、本発明を適用した画像形成装置として、複数の感光体が並行配設されたタンデム型のカラープリンタ（以下、単に「プリンタ１００」という）の一実施形態について説明する。
図２は、本実施形態に係るプリンタ１００の全体を示す概略構成図である。
図２に示すように、プリンタ１００本体の上方にあるトナー容器収容部３１には、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した四つのトナー容器３２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）がプリンタ１００に対して着脱自在（交換自在）に設置されている。

トナー容器収容部３１の下方には中間転写ユニット１５が配設されている。この中間転写ユニット１５の中間転写ベルト８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６（Ｙ，Ｍ、Ｃ，Ｋ）が並設されている。

図３は、プリンタ１００が備える四つの作像部６（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）のうちの一つ示す拡大構成図である。四つの作像部６（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、それぞれ扱うトナーの色が異なる点の他がほぼ同様の構成になっているので、以下、使用するトナーの色を示す「Ｙ」、「Ｍ」、「Ｃ」、「Ｋ」という添字は適宜省略する。
図３に示すように、作像部６は、潜像担持体である感光体１、感光体１の周囲に配設された帯電手段としての帯電ローラ４、現像手段である現像装置５、クリーニング手段であるクリーニング装置２等を備える。さらに、不図示の除電手段を備える。そして、感光体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）が行われることで、感光体１上に各色のトナー像が形成されることになる。

作像部６は、感光体１、現像装置５、帯電ローラ４、クリーニング装置２及び不図示の除電手段を一体的に支持するプロセスカートリッジを構成し、プリンタ１００本体に対して着脱自在となっている。プロセスカートリッジとすることで、作像部６が備える現像装置５の交換性が向上する。

図３に示す感光体１は、不図示の駆動モータによって図３中の時計周り方向に回転駆動される。そして、帯電ローラ４との対向位置で、感光体１の表面が一様に帯電される（帯電工程）。

帯電ローラ４との対向位置で一様帯電された感光体１の表面は、図２に示す露光装置７から発せられたレーザ光Ｌの照射位置に達して、この位置での露光走査によって各色に対応した静電潜像が形成される（露光工程）。露光工程では、作像部６（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の下方に配設された露光装置７が、画像情報に基づいたレーザ光Ｌを、各作像部６（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の表面上に向けて照射する。詳しくは、露光装置７は、光源からレーザ光Ｌを発して、そのレーザ光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それぞれの感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の表面上に照射する。

静電潜像が形成された感光体１の表面は、現像装置５が備える現像ローラ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、各色のトナー像が形成される（現像工程）。

トナー像が形成された感光体１の表面は、中間転写ベルト８を挟んで一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１上のトナー像が中間転写ベルト８上に転写される（一次転写工程）。このとき、感光体１上には、僅かながら未転写トナーが残存する。
一次転写バイアスローラ９との対向位置を通過した感光体１の表面は、クリーニング装置２との対向位置に達して、この位置で感光体１上に残存した未転写トナーがクリーニングブレード２ａによって機械的に回収される（クリーニング工程）。
クリーニング装置２との対向位置を通過した感光体１の表面は、最後に不図示の除電装置との対向位置に達して、この位置で感光体１上の残留電位が除去される。

このようにして、四つの作像部６のそれぞれの感光体１上で行われる一連の作像プロセスが終了する。

図２に示すように、中間転写ユニット１５は、中間転写ベルト８、四つの一次転写バイアスローラ９、二次転写バックアップローラ１２、クリーニングバックアップローラ１３、テンションローラ１４、中間転写クリーニング装置１０、等で構成される。中間転写ベルト８は、三つの張架ローラ（１２〜１４）によって張架・支持されるとともに、張架する三つのローラのうちの一つのローラの回転駆動によって図２中の矢印で示す反時計回り方向に無端移動される。本実施形態のプリンタ１００では二次転写バックアップローラ１２を駆動ローラとして回転駆動させる。

四つの一次転写バイアスローラ９（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、それぞれ、中間転写ベルト８を感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）との間に挟み込んで一次転写ニップを形成している。そして、一次転写バイアスローラ９（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）に、トナーの極性とは逆の転写バイアスが印加される。
中間転写ベルト８は、矢印方向に走行して、各一次転写バイアスローラ９（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の一次転写ニップを順次通過する。このようにして、それぞれの一次転写ニップではそれぞれの感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）上の各色のトナー像が、中間転写ベルト８上に重ねて一次転写され、中間転写ベルト８上にカラー画像が形成される。

各色のトナー像が重ねて転写されてカラー画像が形成された中間転写ベルト８は、二次転写ローラ１９との対向位置に達する。この位置では、二次転写バックアップローラ１２が、二次転写ローラ１９との間に中間転写ベルト８を挟み込んで二次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト８上に形成されたカラー画像は、この二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８の表面上には、被転写材Ｐに転写されなかった未転写トナーが残存する。
二次転写ニップを通過した中間転写ベルト８は、中間転写クリーニング装置１０との対向位置に達する。そして、この位置で、中間転写ベルト８上の未転写トナーが回収される。
このようにして、中間転写ベルト８上で行われる一連の転写プロセスが終了する。

上述した二次転写ニップの位置に搬送された被転写材Ｐは、プリンタ１００本体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、転写紙等のシート状の被転写材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２中の反時計方向に回転駆動されると、給紙部２６内の一番上の被転写材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８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、被転写材Ｐが二次転写ニップに向けて搬送される。このようにして、被転写材Ｐ上に所望のカラー画像が転写される。

二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、定着装置２０に搬送される。そして、定着装置２０が備える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。
定着装置２０でカラー画像が定着された被転写材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。
このようにして、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。

次に、図３を用いて作像部６が備える現像装置５について説明する。
現像装置５は、感光体１に対向する現像剤担持体としての現像ローラ５１を備え、現像ローラ５１に供給する現像剤を収容する現像剤収容部として第一現像剤収容部５３と第二現像剤収容部５４とを形成している。また、現像装置５は、現像ローラ５１に対向する層厚規制部材であるドクタブレード５２を備え、第一現像剤収容部５３及び第二現像剤収容部５４内に配設された二つの搬送スクリュとして第一搬送スクリュ５５及び第二搬送スクリュ５７を備える。さらに、第二現像剤収容部５４内の現像剤中のトナー濃度を検知する濃度検知センサ５６等を備える。これらの各部材は、現像容器であるハウジング５９に設置される。

現像ローラ５１は、内部に固設された磁石や、磁石の周囲を回転する現像スリーブ等で構成される。また、第一現像剤収容部５３及び第二現像剤収容部５４には、キャリアとトナーとからなる二成分の現像剤Ｇが収容されている。
第一現像剤収容部５３と第二現像剤収容部５４とは仕切り壁５８によって仕切られており、仕切り壁５８は第一現像剤収容部５３の搬送スクリュの軸方向（図３中の紙面に直交する方向）の両端部に不図示の開口部を備えている。そして、この開口部によって第一現像剤収容部５３と第二現像剤収容部５４とが連通し、第一搬送スクリュ５５及び第二搬送スクリュ５７が回転することによって、現像剤Ｇが第一現像剤収容部５３と第二現像剤収容部５４とを循環する。
また、第二現像剤収容部５４は、その上方に形成された開口を介してトナー搬送経路４０に連通している。

作像を行うときには、現像ローラ５１を構成する現像スリーブは、図３中の矢印方向（反時計回り方向）に回転する。そして、現像スリーブ内に配置されたマグネットにより形成された磁界によって現像ローラ５１上に担持された現像剤Ｇは、現像スリーブの回転にともない現像ローラ５１上を移動する。
現像装置５内の現像剤Ｇは、現像剤中のトナーの割合（トナー濃度）が所定の範囲内になるように調整される。詳しくは、現像装置５内のトナー消費に応じて、トナー容器３２に収容されているトナーが、不図示のトナー補給装置によって第二現像剤収容部５４内に補給される。
第二現像剤収容部５４内に補給されたトナーは、第二搬送スクリュ５７及び第一搬送スクリュ５５によって、現像剤Ｇとともに混合・撹拌されながら、第一現像剤収容部５３と第二現像剤収容部５４とを循環する。この循環では、現像剤Ｇは、第一現像剤収容部５３及び第二現像剤収容部５４内を図３中の紙面に直交する方向に移動する。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とは逆極性に帯電し、キャリアに吸着して、現像ローラ５１上に形成された磁界によりキャリアとともに現像ローラ５１上に担持される。

このように構成された現像装置５は、次のように動作する。
現像ローラ５１の現像スリーブは、感光体１の表面上に形成された潜像にトナーを供給して現像を行う現像動作時には、図３中の矢印方向（反時計回り方向）に回転する。そして、現像スリーブ内部の磁石により形成された磁界によって現像ローラ５１上に担持された現像剤Ｇは、現像スリーブの回転にともない現像ローラ５１上を移動する。

現像ローラ５１上に担持された現像剤Ｇは、図３中の矢印方向に搬送されて、現像ローラ５１とドクタブレード５２との対向位置に達する。そして、現像ローラ５１上の現像剤Ｇは、この位置で現像剤量が適量化された後に、現像ローラ５１と感光体１との対向位置である現像領域まで搬送される。そして、現像領域で現像ローラ５１と感光体１との間に形成された現像電界によって、感光体１上に形成された静電潜像にトナーが吸着される。現像領域を通過した後の現像ローラ５１上に残った現像剤Ｇは現像スリーブの回転にともない第一現像剤収容部５３の上方の剤離れ部５１２に達して、この位置で現像ローラ５１から離脱し、第一現像剤収容部５３内で攪拌されながら搬送される。

次に本発明に係る現像装置５の特徴部について説明する。
図１は、現像ローラ５１の回転軸の軸方向におけるフィルタ６０を備える位置での現像装置５の概略断面図である。

現像ローラ５１に供給する現像剤Ｇを収容する二つの現像剤収容部（５３、５４）を形成するハウジング５９には、現像剤収容部内の気体を装置外部に排出し、現像剤収容部内の気圧が上昇することを抑制する圧抜き開口部である貫通孔６１が形成されている。この貫通孔６１には、気体と共にトナーが装置外部に排出されることを防止するフィルタ部材であるフィルタ６０が配置されている。

現像ローラ５１周りには現像剤Ｇが磁気的な力で吸着している。現像ローラ５１の周りの筒である現像スリーブが回転することにより現像剤Ｇが搬送される。現像ローラ５１と感光体１とが対向している現像領域では現像剤Ｇ中のトナーが現像に用いられ、現像領域を通過した後の現像剤Ｇはハウジング５９内に再度収容される。
現像領域を通過した現像ローラ５１の表面がハウジング５９内に進入する現像剤担持体進入部では、ハウジング５９と現像ローラ５１との隙間を狭くして気流発生部５１１を形成している。本実施形態の現像装置５では、気流発生部５１１における隙間は１．４［ｍｍ］としている。

気流発生部５１１ではハウジング５９における現像ローラ５１と対向する面に現像剤Ｇが接触し、現像剤Ｇの搬送によって周りの空気もハウジング５９内に吸引する。この吸引する力によって気流発生部５１１では外部の空気がハウジング５９内に向かう気流(以下、「吸い込み気流」と呼ぶ)が発生する。現像ローラ５１がハウジング５９から露出する部分における現像スリーブの表面移動方向下流側端部で吸い込み気流を発生させることで、現像領域近傍でキャリアから遊離した飛散トナーを空気と共にハウジング５９内に吸引して回収することができる。これにより、現像装置５では、現像領域からのトナー飛散の発生を抑制することができる。

吸い込み気流はハウジング５９内の気圧(内圧)を上昇させる。ハウジング５９の内圧が上昇すると、現像領域へ向かう現像スリーブとハウジング５９との僅かな隙間や、ハウジング５９を形成する部材同士の繋ぎ目等の隙間から空気と共にトナーが漏れ出し、トナー飛散に繋がるおそれがある。ハウジング５９の内圧が上昇することを抑制する構成として、現像装置５は、ハウジング５９内の空気を外に逃がす貫通孔６１を備え、この貫通孔６１をフィルタ６０で覆っている。

現像スリーブ内に配置された磁石は、現像スリーブの回転方向に複数の磁極を備え、現像領域を通過した現像ローラ５１の表面から現像剤Ｇが分離する剤離れ部５１２以外の箇所では隣り合う磁極同士の極性が互いに異なる磁極となっている。一方、剤離れ部５１２では、隣り合う磁極同士が同極性となっている。剤離れ部５１２では、現像スリーブの表面移動方向上流側の磁極の磁力によって担持されていた現像剤Ｇが、表面移動する現像スリーブの表面と共に下流側の同極性の磁極に向かおうとしても同極性の反発によって下流側の磁極には担持されない。このとき、現像スリーブ表面上の現像剤Ｇは反発磁界によって弾き飛ばされて図１中の破線矢印βで示すように現像スリーブの表面から離間したり、上流側の磁極に担持されたまま現像スリーブに対して滑り続けて、現像スリーブの表面上に滞留したりする。

ドクタブレード５２との対向位置を通過して担持する現像剤Ｇの量が規制された後の現像ローラ５１の表面上では、表面移動によって作用する磁力が変化することによって現像剤Ｇの高さは変化するが、単位面積当たりの現像剤Ｇの担持量はあまり変化しない。しかし、剤離れ部５１２の上流側では現像剤Ｇが滞留することで、この滞留する位置（剤離れ前滞留位置）に対して上流側の現像ローラＧの表面よりも単位面積当たりの現像剤Ｇの担持量が多くなる。
なお、剤離れ前滞留位置では、ある程度の量の現像剤Ｇが滞留すると、後から搬送されてくる現像剤Ｇに押されることで滞留していた現像剤Ｇの一部が現像スリーブ内に配置された磁石の磁力によって担持される範囲から押し出される。磁力によって担持される範囲から押し出された現像剤Ｇは図１中の破線矢印βで示すように、落下して現像スリーブの表面から離間する。

本発明を適用した現像装置５では、少なくとも一つのフィルタ６０を備えた貫通孔６１を現像ローラ５１に対向して配置している。また、図１に示すように、貫通孔６１は、現像スリーブの表面移動方向について気流発生部５１１よりも下流側で、且つ、剤離れ部５１２の上流側の現像剤が滞留する位置よりも上流側の現像ローラ５１の表面と対向するように形成されている。

図１中の矢印αは吸い込み気流の経路の概略を示している。現像装置５は、図１に示すように、現像スリーブの回転によって気流発生部５１１で発生した吸み込み気流が、剤離れ部５１２の上流側の現像剤Ｇが滞留する位置（剤離れ前滞留位置）よりも上流側でハウジング５９の外に排出される構成となっている。また、剤離れ部５１２の上流側に現像剤Ｇが滞留することで、ハウジング５９内に進入した気流が第一現像剤収容部５３や第二現像剤収容部５４に流れ込みにくく、吸い込み気流が貫通孔６１からハウジング５９の外に排出され易い機構となっている。

上述したように、吸い込み気流は現像領域近傍で発生したトナーを空気と共にハウジング５９内に運んでくる。そして、吸い込み気流が貫通孔６１を通過する際に、吸い込み気流によって運ばれて来たトナーの大部分はフィルタ６０に捕集されるためハウジング５９の外にはほとんど排出されない。

しかし、フィルタ６０に捕集されて付着したトナーはどんどん溜まってしまうため、溜まり過ぎると吸い込み気流を形成する空気そのものがフィルタ６０のある貫通孔６１からハウジング５９の外に排出されなくなってしまう。この場合、ハウジング５９内の気圧がハウジング５９の外の気圧に比べて高くなるため、上述した隙間などから空気と一緒にトナーが排出されてしまい、トナー飛散となる。したがってフィルタ６０に付着したトナーを定期的に取り除くことによって、フィルタ６０の通気性を保ち、貫通孔６１での排気機能を長持ちさせることが可能となる。

本発明を適用した現像装置５では、付着したトナーを定期的に取り除く手段として、現像ローラ５１を構成する現像スリーブの逆転駆動を用いている。すなわち、現像動作を行う通常の回転（正転）方向（図１中の反時計回り方向）とは逆方向（図１中の時計回り方向）に現像スリーブを回転（逆転）させる逆転制御を実行する。これにより、剤離れ部５１２の上流側の剤離れ前滞留位置に滞留していた現像剤Ｇはそのまま逆方向（現像動作時における現像スリーブの表面移動方向上流側）に移動する。

図４は、現像スリーブの正逆転制御を行う制御系の要部構成の一例を示すブロック図である。制御手段としての制御部３００は、四つの現像装置５のそれぞれに対応して設けられているが、その基本的構成はいずれも同様であるので、色分け符号（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）を省略して説明する。図４に示すように、制御部３００は、Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ（ＣＰＵ３０１）、Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ（ＲＯＭ３０２）及びＲａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ（ＲＡＭ３０３）等を備える。なお、本実施形態では、それぞれの現像装置５の制御部３００の一部（ＣＰＵ３０１、ＲＯＭ３０２、ＲＡＭ３０３等）は複数の現像装置５の間で共用されている。
図４において、プリンタ１００の制御部３００は、ＣＰＵ３０１、ＲＯＭ３０２、ＲＡＭ３０３等から構成されている。

制御部３００が、現像スリーブの回転動作の駆動源である現像駆動モータ５５０の駆動を制御し、駆動動作時には現像ローラ５１を構成する現像スリーブを通常回転として図１中の反時計回り方向に回転駆動させる。一方、逆転制御を行うときには、現像スリーブを図１中の時計回り方向に回転駆動させる。
本実施形態の現像装置５では、現像ローラ５１の表面からフィルタ６０の表面までの高さ（距離）を１［ｍｍ］〜２［ｍｍ］に設定しているが、この範囲に限らず現像ローラ５１に担持される現像剤Ｇの高さによって適宜設定するものである。

現像装置５では、現像スリーブの正転時には、現像ローラ５１の表面上の現像剤Ｇをフィルタ６０に接触させず、現像スリーブの逆転時にのみ現像ローラ５１の表面上の現像剤Ｇをフィルタ６０に接触させる構成となっている。具体的には、次のような構成である。すなわち、貫通孔６１と対向する位置の現像ローラ５１の表面からフィルタ６０までの距離を、現像動作時にこの位置を通過する現像剤Ｇの法線方向の高さよりも大きくなるように設定している。さらに、この距離を、現像動作時に剤離れ前滞留位置で滞留していた現像剤Ｇが、逆転制御によって現像ローラ５１の表面上における貫通孔６１と対向する位置を通過するときの現像剤Ｇの法線方向の高さよりも小さくなるように設定している。

現像ローラ５１の表面における現像剤Ｇの法線方向の高さは、現像ローラ５１の内部の磁石によって形成される磁界の法線方向の磁束密度や、単位面積当たりに担持される現像剤Ｇの量の値によって変化する。具体的には、磁束密度の値が大きいほど高くなり、単位面積当たりに担持される現像剤Ｇの量が多いほど高くなる。よって、貫通孔６１と対向する位置における磁束密度が変化しない構成であれば、単位面積当たりに担持される現像剤Ｇの量が多いほど現像剤Ｇの法線方向の高さが高くなる。
また、剤離れ前滞留部では現像動作時に現像剤Ｇが滞留するため、正転時は、貫通孔６１と対向する位置の現像ローラ５１表面よりも単位面積当たりに担持する現像剤Ｇの量が多くなっている。このため、現像ローラ５１の貫通孔６１と対向する位置では、正転時にドクタブレード５２で層厚を規制された現像剤Ｇが通過するときよりも、剤離れ前滞留位置で滞留していた現像剤Ｇが逆転時にこの位置を通過するときの方が、現像剤Ｇが高くなる。

正転時に剤離れ前滞留位置で滞留していた現像剤Ｇは、逆転時にのみ現像スリーブと一緒に移動することができる。このため、貫通孔６１と対向する位置の現像ローラ５１の表面からフィルタ６０までの距離を、上述した距離に設定することで、逆転時にのみ現像ローラ５１の表面上の現像剤Ｇをフィルタ６０に接触させる構成を実現できる。

現像装置５では、逆転時にのみ現像ローラ５１の表面上の現像剤Ｇがフィルタ６０に接触するため、現像スリーブが正転する現像動作時に現像ローラ５１の表面に担持された現像剤Ｇはフィルタ６０に接触しない。これにより、現像動作時に現像ローラ５１に担持された現像剤Ｇによってフィルタ６０が覆われることを防止し、現像動作時に貫通孔６１から空気を排出することができる。

また、現像装置５では、現像剤動作時以外のときに、逆転動作制御手段である制御部３００が現像ローラ５１を現像剤動作時とは逆方向に表面移動させる、すなわち、現像スリーブを逆転させる逆転制御を実行する。これにより、現像動作時に剤離れ前滞留位置で滞留していた現像剤Ｇが、貫通孔６１と対向する位置を通過するときに、現像ローラ５１の表面上の現像剤Ｇがフィルタ６０に接触する。現像ローラ５１上に担持された現像剤Ｇをフィルタ６０に接触させることで、フィルタ６０に付着したトナーを現像剤Ｇによって取り除くことができ、貫通孔６１に設けられたフィルタ６０に目詰りが生じることを抑制できる。

また、本実施形態の現像装置５では、現像スリーブの正転時と逆転時とで、貫通孔６１と対向する位置における現像ローラ５１の表面上の法線方向の磁束密度が変化しない構成であるが、逆転時に法線方向の磁束密度の値を大きくする構成としてもよい。逆転時に正転時よりも法線方向の磁束密度の値を大きくすると、正転時に貫通孔６１と対向する位置を通過する現像剤Ｇの高さと、剤離れ前滞留位置で滞留していた現像剤Ｇが逆転時に貫通孔６１と対向する位置を通過するときの現像剤Ｇの高さとの差が大きくなる。これにより、正転時にはフィルタ６０に現像剤Ｇが接触せず、逆転時にのみフィルタ６０に現像剤Ｇが接触する構成を実現し易くなる。逆転時に貫通孔６１と対向する位置における磁束密度の値を大きくする構成としては、現像ローラ５１の内部の磁石の角度を正転時と逆転時とで変化させることで実現可能である。

フィルタ６０が捕集したトナーの大半はフィルタ６０の表面に付着しているため、逆転制御によって剤離れ部５１２の上流側で滞留していた現像剤Ｇが接触することで、フィルタ６０表面のトナーが除去され、フィルタ６０の通気性を保つことが出来る。
なお、本実施形態の現像装置５のように、通常回転時にはフィルタ６０に現像剤Ｇが接触しない方が望ましい。現像剤Ｇに含まれるキャリアが継続的にフィルタ６０に当たり続けるとフィルタ６０に引っかかったキャリアがフィルタ６０を通過してハウジング５９の外に排出されるおそれがある。当然キャリアはハウジング５９の外に出すべきものではないため、キャリアの排出は防止すべきである。一方、逆転制御時に当たる程度であれば頻度が少ないため問題とはならない。

逆転制御を実行する頻度はフィルタ６０にトナーが堆積しきる前に実行することが望ましい。トナーがどの程度飛散するかは仕様条件によって異なるが、トナー飛散が多い条件でもトナーがフィルタ６０に堆積し始めるのは１００枚から２００枚通紙してからである。
したがって現像ローラ５１の逆転制御は１００枚通紙毎に一度程度の頻度で実行すればよい。本実施形態の現像装置５では、現像ローラ５１の表面移動距離によって逆転有り無しを制御しており、一回五枚の出力を四回行うと一度の逆転制御を実行するような制御としている。

キャリアがフィルタ６０を通過してハウジング５９の外に排出されない条件であれば一枚の出力毎に逆転を行ってもよいし、トナー飛散が少ない条件の場合は１０００枚以上に一回の頻度で逆転制御を実行しても良い。逆転制御の頻度はフィルタ６０の種類やトナーの種類によって、どの程度の出力でフィルタ６０にトナーが堆積し始めるかを予め確認し、確認結果に応じてフィルタ６０にトナーが堆積し始める前に逆転制御を実行するように適宜設定すればよい。

逆転制御時の現像スリーブの逆転方向への回転角度としては、剤離れ部５１２の上流側に滞留していた現像剤Ｇがフィルタ６０に触れる程度は回転させる必要がある。本実施形態の現像装置５では、現像スリーブの逆転角度をバラツキ含めて３０［°］〜４０［°］程度回転するように設定している。この逆転制御時の回転角度は、現像ローラ５１の表面上におけるフィルタ６０と対向する位置と、剤離れ部５１２との距離（現像ローラ５１の中心角の角度）で決まる値である。

図５は、図１に示す現像装置５で、２０枚通紙後の内圧上昇を逆転制御の有無で比較した結果を示すグラフである。
図５に示すように、初期はフィルタ６０の通気性がよいため内圧上昇が小さいが、通紙枚数が多くなるに連れてフィルタ６０の目詰まりが発生し、経時で内圧が上昇する。しかし、図５中の「逆転あり」のグラフに示すように、逆転制御を実行し逆転によってフィルタ６０の目詰まり防止を行なっている場合はフィルタ６０の通気性が保たれ、経時での内圧上昇を抑えることが出来る。

フィルタ部材に付着したトナーを除去する構成としては、定期的にフィルタ部材を振動させてトナーを取り除く構成が考えられる。しかし、このような構成の場合、フィルタ部材を振動させる機構が新たに必要となり、コスト高につながる。これに対して、本実施形態の現像装置５では、フィルタ６０と現像ローラ５１との距離を適宜設定して、逆転制御を実行する構成であるため、新たな機構を必要とせず、コスト高となることも抑制できる。

本実施形態の現像装置５では、現像ローラ５１が保持する現像剤Ｇの回転移動によって発生した吸込み気流を効率よく排出できる位置に貫通孔６１を設け、フィルタ６０で覆っている。また、逆転制御を実行することで、剤離れ部５１２の上流側に溜まった現像剤Ｇをフィルタ６０に接触させ、フィルタ６０に付着したトナーを除去することが出来る。さらに、フィルタ６０の目詰まり防止用に新たな機構を必要とせず低コストでフィルタ６０の長寿命化を図ることができる。

以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
現像剤Ｇ等のトナーとキャリアとからなる二成分の現像剤を表面上に担持し、表面移動して感光体１等の潜像担持体と対向する現像領域で潜像担持体の表面上の潜像にトナーを供給する現像ローラ５１等の現像剤担持体と、現像剤担持体に供給する現像剤を収容する第一現像剤収容部５３及び第二現像剤収容部５４等の現像剤収容部を形成し、現像剤収容部内の空気等の気体を装置外部に排出し、現像剤収容部内の気圧が上昇することを抑制する貫通孔６１等の圧抜き開口部が形成されたハウジング５９等の現像容器と、圧抜き開口部に設けられ、圧抜き開口部から現像剤が排出されることを防止するフィルタ６０等のフィルタ部材と、を備える現像装置５等の現像装置において、現像剤担持体は、現像動作時の表面移動方向とは逆方向にも表面移動可能であり、現像剤担持体を現像動作時の表面移動方向とは逆方向に表面移動させる制御手段３００等の逆転動作制御手段を備え、圧抜き開口部は、現像剤担持体の表面上における剤離れ部５１２等の剤離れ部の表面移動方向上流側で現像剤担持体の表面上に現像剤が滞留する剤離れ前滞留位置に対して表面移動方向上流側、且つ、現像領域を通過した現像剤担持体の表面が現像容器内に進入する気流発生部５１１等の現像剤担持体進入部に対して表面移動方向下流側、となる位置に対向するように形成され、逆転動作制御手段が、現像剤担持体を現像動作時とは逆方向に表面移動させる逆転制御を行い、逆転制御を行う前に剤離れ前滞留位置に担持されていた現像剤をフィルタ部材に接触させる。
これによれば、上記実施形態について説明したように、剤離れ前滞留位置では現像動作時に現像剤が滞留し、この位置によりも上流側の圧抜き開口部と対向する位置の現像剤担持体の表面よりも単位面積当たりに担持する現像剤の量が多くなっている。そして、剤離れ前滞留位置で滞留していた現像剤を、逆転制御によって開口部と対向する位置まで移動させることで、圧抜き開口部と対向する位置の現像剤担持体の表面の法線方向の現像剤に高さは現像動作時よりも高くなる。現像動作時よりも高さが高くなった現像剤をフィルタ部材に接触させることで、フィルタ部材に付着したトナーを現像剤によって取り除くことができ、圧抜き開口部に設けられたフィルタ部材に目詰りが生じることを抑制できる。

（態様Ｂ）
態様Ａにおいて、逆転制御のときの現像ローラ５１等の現像剤担持体の表面移動距離は、逆転制御を実行する前に剤離れ部５１２の上流側等の剤離れ前滞留位置にあった現像剤担持体の表面がフィルタ６０等のフィルタ部材に対向する位置に到達する表面移動距離以上である。
これによれば、上記実施形態について説明したように、現像動作時に剤離れ部の上流側の位置で単位面積当たりに担持される量が多くなった現像剤を用いてフィルタ部材に付着したトナーを取り除く構成を実現することができる。

（態様Ｃ）
態様ＡまたはＢの何れかの態様において、逆転制御を、前回の逆転制御から現像ローラ５１等の現像剤担持体が現像動作時の表面移動方向に１００枚通紙分等の所定の距離表面移動した後に実行する。
これによれば、上記実施形態について説明したように、フィルタ６０等のフィルタ部材にトナーが堆積し始める前に現像剤担持体を逆方向に表面移動させる制御を実行し、フィルタ部材にトナーが堆積して目詰りとなることを防止できる。

（態様Ｄ）
態様ＡまたはＢの何れかの態様において、逆転制御を、前回の逆転制御から出力枚数が１００枚等の閾値を超えた後に実行する。
これによれば、上記実施形態について説明したように、フィルタ６０等のフィルタ部材にトナーが堆積し始める前に現像剤担持体を逆方向に表面移動させる制御を実行し、フィルタ部材にトナーが堆積して目詰りとなることを防止できる。

（態様Ｅ）
潜像を担持する感光体１等の潜像担持体と、潜像担持体上の潜像を現像する現像手段とを備えるプリンタ１００等の画像形成装置における少なくとも潜像担持体と現像手段とを一つのユニットとして共通の保持体に保持させて画像形成装置本体に対して着脱可能にした作像部６等のプロセスカートリッジにおいて、現像手段として、態様Ａ乃至Ｄの何れかの態様に係る現像装置５等の現像装置を備える。
これによれば、上記実施形態について説明したように、圧抜き開口部に設けられたフィルタ部材に目詰りが生じることを抑制できる現像装置の交換性の向上を図ることができる。

（態様Ｆ）
少なくとも感光体１等の潜像担持体と、潜像担持体表面を帯電させる帯電ローラ４等の帯電手段と、潜像担持体上に静電潜像を形成する露光装置７等の潜像形成手段と、静電潜像を現像する現像手段とを有するプリンタ１００等の画像形成装置において、現像手段として、態様Ａ乃至Ｄの何れかの態様に係る現像装置５等の現像装置を備える。
これによれば、上記実施形態について説明したように、圧抜き開口部に設けられたフィルタ部材に目詰りが生じることを抑制できることにより、現像装置からのトナー飛散が防止でき、飛散したトナーによる装置内汚れや画質の低下を防止できる。

１ 感光体
２ａ クリーニングブレード
２ クリーニング装置
４ 帯電ローラ
５ 現像装置
６ 作像部
７ 露光装置
８ 中間転写ベルト
９ 一次転写バイアスローラ
１０ 中間転写クリーニング装置
１２ 二次転写バックアップローラ
１３ クリーニングバックアップローラ
１４ テンションローラ
１５ 中間転写ユニット
１９ 二次転写ローラ
２０ 定着装置
２６ 給紙部
２７ 給紙ローラ
２８ レジストローラ対
２９ 排紙ローラ対
３０ スタック部
３１ トナー容器収容部
３２ トナー容器
４０ トナー搬送経路
５１ 現像ローラ
５２ ドクタブレード
５３ 第一現像剤収容部
５４ 第二現像剤収容部
５５ 第一搬送スクリュ
５６ 濃度検知センサ
５７ 第二搬送スクリュ
５８ 仕切り壁
５９ ハウジング
６０ フィルタ
６１ 貫通孔
１００ プリンタ
３００ 制御部
３０１ ＣＰＵ
３０２ ＲＯＭ
３０３ ＲＡＭ
５１１ 気流発生部
５１２ 剤離れ部
５５０ 現像駆動モータ
Ｇ 現像剤
Ｌ レーザ光
Ｐ 被転写材

特開２０１２−１８９７８７号公報 特開２００７−２４８６２９号公報 特開２０１２−０５８６０９号公報

Claims (6)

1. トナーとキャリアとからなる二成分の現像剤を表面上に担持し、表面移動して潜像担持体と対向する現像領域で該潜像担持体の表面上の潜像にトナーを供給する現像剤担持体と、
   該現像剤担持体に供給する現像剤を収容する現像剤収容部を形成し、該現像剤収容部内の気体を装置外部に排出し、該現像剤収容部内の気圧が上昇することを抑制する圧抜き開口部が形成された現像容器と、
   該圧抜き開口部に設けられ、該圧抜き開口部から現像剤が排出されることを防止するフィルタ部材と、を備える現像装置において、
   上記現像剤担持体は、現像動作時の表面移動方向とは逆方向にも表面移動可能であり、
   該現像剤担持体を現像動作時の表面移動方向とは逆方向に表面移動させる逆転動作制御手段を備え、
   上記圧抜き開口部は、上記現像剤担持体の表面上における剤離れ部の表面移動方向上流側で該現像剤担持体の表面上に現像剤が滞留する剤離れ前滞留位置に対して表面移動方向上流側、且つ、該現像領域を通過した該現像剤担持体の表面が上記現像容器内に進入する現像剤担持体進入部に対して表面移動方向下流側、となる位置に対向するように形成され、
   上記逆転動作制御手段が、該現像剤担持体を現像動作時とは逆方向に表面移動させる逆転制御を行い、該逆転制御を行う前に上記剤離れ前滞留位置に担持されていた現像剤を上記フィルタ部材に接触させ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、
   上記逆転制御のときの上記現像剤担持体の表面移動距離は、該逆転制御を実行する前に上記剤離れ前滞留位置にあった該現像剤担持体の表面が上記フィルタ部材に対向する位置に到達する表面移動距離以上であることを特徴とする現像装置。
3. 請求項１または２の何れかに記載の現像装置において、
   上記逆転制御を、前回の該逆転制御から上記現像剤担持体が現像動作時の表面移動方向に所定の距離表面移動した後に実行することを特徴とする現像装置。
4. 請求項１または２の何れかに記載の現像装置において、
   上記逆転制御を、前回の該逆転制御から出力枚数が閾値を超えた後に実行することを特徴とする現像装置。
5. 潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段とを備える画像形成装置における少なくとも該潜像担持体と該現像手段とを一つのユニットとして共通の保持体に保持させて画像形成装置本体に対して着脱可能にしたプロセスカートリッジにおいて、
   上記現像手段として、請求項１乃至４の何れかに記載の現像装置を備えることを特徴とするプロセスカートリッジ。
6. 少なくとも潜像担持体と、
   該潜像担持体表面を帯電させる帯電手段と、
   該潜像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
   該静電潜像を現像する現像手段とを有する画像形成装置において、
   該現像手段として、請求項１乃至４の何れかに記載の現像装置を備えることを特徴とする画像形成装置。

Images