(57)【要約】【課題】プロセススピードが高速であっても、現像剤が排出される量を適正化することが可能な構成を提供する。【解決手段】第１のスパイラル部３０１は、現像剤を順方向（矢印β方向）に搬送する。第２のスパイラル部３０２は、第１位置Ｄ１から第２位置Ｄ２までの間に設けられ、現像剤を逆方向（矢印γ方向）に搬送する。第３のスパイラル部３０３は、第２スパイラル部３０２を超えた現像剤を排出口３０６に導く。第１位置Ｄ１から第２位置Ｄ２までの距離をＬ、第１位置Ｄ１から順方向上流側に距離Ｌの位置を第３位置Ｄ３とする。第１位置Ｄ１と第３位置Ｄ３との間において現像剤を順方向に搬送する搬送力の和の絶対値をＦ１、第２スパイラル部３０２で現像剤を逆方向に搬送する搬送力の和の絶対値をＦ２とする。この場合に、Ｆ１≦Ｆ２を満たす。【選択図】図６
2020187260.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を収容する現像容器であって、前記現像容器の内部を第１室と第２室とに区画すると共に、前記第１室と前記第２室とで循環経路を形成すべく、前記第１室と前記第２室とを連通させる第１連通口及び第２連通口が形成された隔壁を有する前記現像容器と、
前記第１室の現像剤を担持して、像担持体と対向する領域に搬送する現像剤担持体と、
前記第１室の現像剤を前記第１連通口から前記第２連通口に向けて搬送する第１搬送部材と、
前記第２室の現像剤を前記第２連通口から前記第１連通口に向けて搬送する第２搬送部材と、
前記循環経路から外れた位置で、前記第１連通口に対し前記第２連通口と反対側に配置され、前記第２搬送部材により搬送される現像剤の一部を排出する排出口が形成された排出部と、を備え、
前記第２搬送部材は、
現像剤を前記第２連通口から前記第１連通口に向かう順方向に搬送する順方向搬送部と、
前記順方向搬送部よりも前記順方向下流側で前記第１連通口と対向する第１位置から、前記排出口よりも前記順方向上流側の第２位置までの間に設けられ、現像剤を前記順方向と逆の方向である逆方向に搬送する逆方向搬送部と、
前記逆方向搬送部よりも前記順方向下流側で、少なくとも現像剤を前記逆方向に搬送せずに前記逆方向搬送部を超えた現像剤を前記排出口に導く導入部と、を有し、
前記第１位置から前記第２位置までの距離をＬ、前記第１位置と、前記第１位置から前記順方向上流側に前記距離Ｌの第３位置との間において現像剤を前記順方向に搬送する搬送力の和の絶対値をＦ１、前記逆方向搬送部で現像剤を前記逆方向に搬送する搬送力の和の絶対値をＦ２とした場合に、
Ｆ１≦Ｆ２
を満たす、
ことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
Ｆ２≦１．５×Ｆ１
を更に満たす、
ことを特徴とする、請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
Ｆ１＜Ｆ２≦１．３×Ｆ１
を更に満たす、
ことを特徴とする、請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記導入部は、前記逆方向搬送部を超えた現像剤を前記排出口に搬送する排出搬送部である、
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。
【請求項５】
前記順方向搬送部は、第１回転軸と、前記第１回転軸上に設けられた螺旋状の第１羽根部と、を有し、
前記逆方向搬送部は、前記第１回転軸と同軸の第２回転軸と、前記第２回転軸上に設けられた螺旋状の第２羽根部と、を有し、
前記第１羽根部の外径をＡ１、前記第１回転軸の外径をＢ１、前記第１羽根部の螺旋ピッチをＰ１、前記第１羽根部の条数をＮ１とし、
前記第２羽根部の外径をＡ２、前記第２回転軸の外径をＢ２、前記第２羽根部の螺旋ピッチをＰ２、前記第１羽根部の条数をＮ２とした場合に、
前記Ｆ１及び前記Ｆ２は、
Ｆ１＝（Ａ１−Ｂ１）×Ｐ１×Ｎ１×Ｌ
Ｆ２＝（Ａ２−Ｂ２）×Ｐ２×Ｎ２×Ｌ
により表される、
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。
【請求項６】
前記順方向搬送部は、第１回転軸と、前記第１回転軸上に設けられた螺旋状の第１羽根部と、前記第１回転軸上に螺旋状の羽根がない羽根無し部と、を有し、
前記逆方向搬送部は、前記第１回転軸と同軸の第２回転軸と、前記第２回転軸上に設けられた螺旋状の第２羽根部と、を有し、
前記第１羽根部の外径をＡ１、前記第１回転軸の外径をＢ１、前記第１羽根部の螺旋ピッチをＰ１、前記第１羽根部の条数をＮ１、前記羽根無し部の前記順方向の長さをＭとし、
前記第２羽根部の外径をＡ２、前記第２回転軸の外径をＢ２、前記第２羽根部の螺旋ピッチをＰ２、前記第１羽根部の条数をＮ２とした場合に、
前記Ｆ１及び前記Ｆ２は、
Ｆ１＝（Ａ１−Ｂ１）×Ｐ１×Ｎ１×（Ｌ−Ｍ）
Ｆ２＝（Ａ２−Ｂ２）×Ｐ２×Ｎ２×Ｌ
により表される、
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像剤により像担持体に形成された静電潜像を現像する現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現像装置として、磁性を有するキャリアと、非磁性のトナーとを含む２成分現像剤を用いた構成が従来から知られている。このような現像装置として、現像容器内で現像剤を搬送する搬送スクリューの搬送方向下流側に排出口を設け、この排出口から余剰現像剤を排出する構成が知られている。
【０００３】
具体的には、搬送スクリューが、現像剤を順方向に搬送する順方向搬送部と、逆方向に搬送する逆方向搬送部（返しスクリュー）とを有し、返しスクリューを超えた現像剤を排出口から排出するようにしている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−７２６８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
現像装置が組み込まれる画像形成装置は、様々なプロセススピードを有するものが存在する。また、１つの画像形成装置においても、複数の段階にプロセススピードを切り換えられるものがある。プロセススピードが変われば、それに伴い搬送スクリューの回転速度も変わるため、プロセススピードを高速とした場合に、返しスクリューを乗り越える現像剤の量が多くなり、現像剤が過剰に排出されてしまう虞がある。
【０００６】
本発明は、プロセススピードが高速であっても、現像剤が排出される量を適正化することが可能な構成を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の現像装置は、現像剤を収容する現像容器であって、前記現像容器の内部を第１室と第２室とに区画すると共に、前記第１室と前記第２室とで循環経路を形成すべく、前記第１室と前記第２室とを連通させる第１連通口及び第２連通口が形成された隔壁を有する前記現像容器と、前記第１室の現像剤を担持して、像担持体と対向する領域に搬送する現像剤担持体と、前記第１室の現像剤を前記第１連通口から前記第２連通口に向けて搬送する第１搬送部材と、前記第２室の現像剤を前記第２連通口から前記第１連通口に向けて搬送する第２搬送部材と、前記循環経路から外れた位置で、前記第１連通口に対し前記第２連通口と反対側に配置され、前記第２搬送部材により搬送される現像剤の一部を排出する排出口が形成された排出部と、を備え、前記第２搬送部材は、現像剤を前記第２連通口から前記第１連通口に向かう順方向に搬送する順方向搬送部と、前記順方向搬送部よりも前記順方向下流側で前記第１連通口と対向する第１位置から、前記排出口よりも前記順方向上流側の第２位置までの間に設けられ、現像剤を前記順方向と逆の方向である逆方向に搬送する逆方向搬送部と、前記逆方向搬送部よりも前記順方向下流側で、少なくとも現像剤を前記逆方向に搬送せずに前記逆方向搬送部を超えた現像剤を前記排出口に導く導入部と、を有し、前記第１位置から前記第２位置までの距離をＬ、前記第１位置と、前記第１位置から前記順方向上流側に前記距離Ｌの第３位置との間において現像剤を前記順方向に搬送する搬送力の和の絶対値をＦ１、前記逆方向搬送部で現像剤を前記逆方向に搬送する搬送力の和の絶対値をＦ２とした場合に、Ｆ１≦Ｆ２を満たすことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、プロセススピードが高速であっても、現像剤が排出される量を適正化することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。
【図２】第１の実施形態に係る画像形成ステーションの概略構成図。
【図３】第１の実施形態に係る画像形成装置のシステム構成を示すブロック図。
【図４】第１の実施形態に係る現像装置及びトナーの補給構成を示す概略構成横断面図。
【図５】第１の実施形態に係る現像装置及びトナーの補給構成を示す概略構成縦断面図。
【図６】第１の実施形態に係る第２の搬送スクリューの模式図。
【図７】第１の実施形態の効果確認するために行った実験結果を示す表。
【図８】第２の実施形態に係る第２の搬送スクリューの模式図。
【図９】第２の実施形態の効果確認するために行った実験結果を示す表。
【図１０】他の実施形態の、（ａ）第１例に係る第２の搬送スクリューの模式図、（ｂ）第２例に係る第２の搬送スクリューの模式図、（ｃ）第３例に係る第２の搬送スクリューの模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜第１の実施形態＞
第１の実施形態について、図１ないし図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ないし図３を用いて説明する。
【００１１】
［画像形成装置］
本実施形態の画像形成装置１００は、図１に示すように、装置本体内にそれぞれ像担持体としての感光ドラム１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｋを備えた４つの画像形成ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを有する。各画像形成ステーションの上方には、中間転写装置１２０が配置されている。中間転写装置１２０は、中間転写体としての中間転写ベルト１２１が、ローラ１２２、１２３、１２４に張設されて、矢印方向に走行（回転）するように構成されている。
【００１２】
ここで、各画像形成ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの構成は、トナーの色が異なるだけで同一の構成を有する。このため、以下、代表して画像形成ステーションＹについて説明し、他の画像形成ステーションについては、その画像形成ステーションの構成であることを示す添え字、Ｍ、Ｃ、Ｋを符号に付して説明を省略する。
【００１３】
感光ドラム１０１Ｙの周囲には、一次帯電装置１０２Ｙ、現像装置１０４Ｙ、クリーナ１０９Ｙなどが配置されている。このような感光ドラム周りの構成及び画像形成動作について、図１及び図２を用いて説明する。感光ドラム１０１Ｙは、矢印方向に回転駆動される。感光ドラム１０１Ｙの表面は、接触式帯電である帯電ローラ方式の一次帯電装置１０２Ｙによって一様に帯電される。帯電された感光ドラム１０１Ｙの表面には、露光装置であるレーザ発光素子１０３Ｙによって露光されることで静電潜像が形成される。このように形成された静電潜像は、現像装置１０４Ｙでトナーにより可視像化され、感光ドラム１０１Ｙ上にトナー像が形成される。各画像形成ステーションでは、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のトナー像が形成される。
【００１４】
画像形成ステーションＹで形成されたトナー像は、一次転写ローラ１０５Ｙによる一次転写バイアスによって、ポリイミド系樹脂からなる中間転写ベルト１２１上に転写される。同様に、その他の画像形成ステーションで形成されたトナー像も中間転写ベルト１２１上に重ね合わせるように転写される。中間転写ベルト１２１上に形成された４色のトナー像は、ローラ１２４と対向して配置された二次転写手段としての二次転写ローラ１２５によって記録材（例えば用紙、ＯＨＰシートなどのシート材）Ｐに転写される。
【００１５】
記録材Ｐに転写されずに中間転写ベルト１２１に残ったトナーは、中間転写ベルトクリーナ１１４ｂによって除去される。トナー像が転写された記録材Ｐは、定着ローラ１３１、１３２を備えた定着装置１３０によって加圧／加熱され、トナー像が定着される。また、一次転写後に感光ドラム１０１Ｙ上に残った一次転写残トナーは、クリーナ１０９Ｙにより除去され、更に前露光ランプ１１０Ｙ（図２）にて感光ドラム１０１Ｙ上の電位が消去され、次の画像形成に備える。
【００１６】
また、画像形成装置１００は、各色の補給用の現像剤（本実施形態ではトナー）を収容した現像剤収容容器としてのトナーボトル１５０Ｙ、１５０Ｍ、１５０Ｃ、１５０Ｋを有する。トナーボトル１５０Ｙ、１５０Ｍ、１５０Ｃ、１５０Ｋは、それぞれ画像形成装置１００の装置本体に対して着脱可能である。そして、装置本体の所定位置に装着された状態で各色の現像装置１０４Ｙ、１０４Ｍ、１０４Ｃ、１０４Ｋにそれぞれトナーを補給可能である。
【００１７】
次に、本実施形態の画像形成装置１００における画像処理ユニットのシステム構成について図３を用いて説明する。画像処理ユニットには、外部入力インタフェース（外部入力Ｉ／Ｆ）２００を介して必要に応じて原稿スキャナ、コンピュータ（情報処理装置）等の不図示の外部装置からＲＧＢ画像データとしてカラー画像データが入力される。
【００１８】
ＬＯＧ変換部２０１は、ＲＯＭ２１０に格納されているデータ等により構成されるルックアップテーブル（ＬＵＴ）に基づいて入力されたＲＧＢ画像データの輝度データをＣＭＹの濃度データ（ＣＭＹ画像データ）に変換する。マスキング・ＵＣＲ部２０２は、ＣＭＹ画像データから黒（Ｋ）成分データを抽出し、記録色材の色濁りを補正すべく、ＣＭＹ画像データにマトリクス演算を施す。
【００１９】
ルックアップテーブル部（ＬＵＴ部）２０３は、画像データをプリンタ部の理想的な階調特性に合わせるためにガンマルックアップテーブル（γルックアップテーブル）を用いて入力されたＣＭＹＫ画像データの各色毎に濃度補正を施す。なお、γルックアップテーブルはＲＡＭ２１１上に展開されたデータに基づいて作成され、そのテーブル内容はＣＰＵ２０６によって設定される。
【００２０】
パルス幅変調部２０４は、ＬＵＴ部２０３から入力された画像データ（画像信号）のレベルに対応するパルス幅のパルス信号を出力する。このパルス信号に基づいてレーザドライバ２０５がレーザ発光素子１０３Ｙ〜１０３Ｋを駆動し、感光ドラム１０１Ｙ〜１０１Ｋ（図１）上を照射することで静電潜像が形成される。
【００２１】
ビデオ信号カウント部２０７はＬＵＴ部２０３に入力された画像データの（本実施形態では６００ｄｐｉにおける）１画素毎のレベル（０〜２５５レベル）を画像１面分積算する。この画像データ積算値を、ビデオカウント値と呼ぶ。このビデオカウント値は出力画像がＡ４片面の全面すべて２５５レベルだった場合に最大値５２９となる。なお、回路の構成上制限があるときは、ビデオ信号カウント部２０７のかわりにレーザ信号カウント部２０８を用いて、レーザドライバ２０５からの画像信号を同様に計算することで、ビデオカウント値を求めることが可能である。
【００２２】
また、画像形成制御部２０９は、前述した各画像形成ステーションの各部の構成を駆動制御する。例えば、レーザドライバ２０５が画像データに基づくパルス信号により画像形成制御部２０９を介してレーザ発光素子１０３Ｙ〜１０３Ｋを駆動する。
【００２３】
ここで、本実施形態の画像形成装置１００は、３５〜７０ｐｐｍ（１分当たりの出力枚数）のワイドレンジの生産性に対応しており、同一のハード構成において、複数のプロセススピードで画像形成を行うことが可能である。例えば、生産性が７０ｐｐｍである７０ｐｐｍ機では、プロセススピード３００ｍｍ／ｓｅｃ、同じく３５ｐｐｍ機では、プロセススピード１５０ｍｍ／ｓｅｃで画像形成を行う。
【００２４】
［現像装置］
次に、本実施形態の現像装置１０４Ｙについて、図４及び図５を用いて詳しく説明する。なお、他の色の現像装置１０４Ｍ、１０４Ｃ、１０４Ｋの構成は、現像装置１０４Ｙと同じであるため、説明を省略する。現像装置１０４Ｙは、現像容器２０を備え、現像容器２０内に現像剤として非磁性のトナーと磁性を有するキャリアを含む２成分現像剤が収容されている。また、現像容器２０内に、現像剤担持体としての現像スリーブ２４と、現像スリーブ２４上に担持された現像剤の穂（磁気ブラシ）を規制する穂切り部材２５とを有している。
【００２５】
現像容器２０の内部は、その略中央部が図４の紙面に垂直方向に延在する隔壁２３によって現像室（第１室）２１ａと攪拌室（第２室）２１ｂに水平方向の左右に区画されており、現像剤は現像室２１ａ及び攪拌室２１ｂに収容されている。現像室２１ａ及び攪拌室２１ｂには、第１搬送部材としての第１の搬送スクリュー２２ａ及び第２搬送部材としての第２の搬送スクリュー２２ｂがそれぞれ配置されている。
【００２６】
図５に示すように、第１の搬送スクリュー２２ａは、現像室２１ａの底部に現像スリーブ２４の軸方向に沿ってほぼ平行に配置されており、回転することで現像室２１ａ内の現像剤を軸線方向に沿って一方向に搬送する。即ち、第１の搬送スクリュー２２ａは、現像室２１ａの現像剤を後述する第１連通口２６から第２連通口２７に向けて図５の矢印α方向に搬送する。また、第２の搬送スクリュー２２ｂは、攪拌室２１ｂ内の底部に第１の搬送スクリュー２２ａとほぼ平行に配置され、攪拌室２１ｂ内の現像剤を第１の搬送スクリュー２２ａとは反対方向に搬送する。即ち、第２の搬送スクリュー２２ｂは、攪拌室２１ｂの現像剤を第２連通口２７から第１連通口２６に向けて図５の矢印β方向に搬送する。
【００２７】
このように、第１、第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂの回転による搬送によって、現像剤が隔壁２３の両端部の第１連通口２６及び第２連通口２７（図５参照）を通じて現像室２１ａと攪拌室２１ｂとの間で循環される。即ち、隔壁２３は、現像室２１ａと攪拌室２１ｂとで循環経路を形成すべく、現像室２１ａと攪拌室２１ｂとを連通させる第１連通口２６及び第２連通口２７が形成されている。そして、トナーとキャリアを含む現像剤は、循環経路を搬送されることで互いに摺擦して摩擦帯電する。
【００２８】
図４に示すように、現像容器２０の感光ドラム１０１Ｙに対向した現像領域Ａに相当する位置には開口部があり、この開口部に現像スリーブ２４が感光ドラム方向に一部露出するように回転可能に配設されている。本実施形態では、現像スリーブ２４の直径は１８ｍｍ、感光ドラム１０１Ｙの直径は３０ｍｍ、この現像スリーブ２４と感光ドラム１０１Ｙとの最近接領域を約３００μｍの距離とする。この構成によって、現像領域Ａに搬送した現像剤を感光ドラム１０１Ｙと接触させた状態で、現像が行なえるように設定されている。なお、この現像スリーブ２４は、アルミニウムやステンレスのような非磁性材料で円筒状に構成され、その内部には磁界手段であるマグネットローラ２４ｍが非回転状態で設置されている。
【００２９】
上記構成にて、現像スリーブ２４は、現像時に現像室２１ａの現像剤を担持して、図示矢印方向（反時計方向）に回転する。現像スリーブ２４に担持された現像剤は、穂切り部材２５による磁気ブラシの穂切りによって層厚を規制される。現像スリーブ２４は、層厚が規制された現像剤を感光ドラム１０１Ｙと対向した現像領域Ａに搬送し、感光ドラム１０１Ｙ上に形成された静電潜像に現像剤を供給して潜像を現像する。この時、現像効率、つまり、潜像へのトナーの付与率を向上させるために、現像スリーブ２４には電源から直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイアス電圧が印加される。本実施形態では、−５５０Ｖの直流電圧と、ピーク・ツウ・ピーク電圧Ｖｐｐが１６００Ｖ、周波数ｆが１１ｋＨｚの交流電圧とした。しかし、直流電圧値、交流電圧波形はこれに限られるものではない。
【００３０】
一般に、２成分磁気ブラシ現像法においては、交流電圧を印加すると現像効率が増して画像は高品位になるが、逆にカブリが発生し易くなる。このため、現像スリーブ２４に印加する直流電圧と感光ドラム１０１Ｙの帯電電位（即ち白地部電位）との間に電位差を設けることにより、カブリを防止することが行なわれる。
【００３１】
穂切り部材（規制ブレード）２５は、現像スリーブ２４の長手方向軸線に沿って延在した板状のアルミニウムなどで形成された非磁性部材で構成される。また、穂切り部材２５は、感光ドラム１０１Ｙよりも現像スリーブ回転方向上流側に配設されている。そして、この穂切り部材２５の先端部と現像スリーブ２４との間を現像剤のトナーとキャリアの両方が通過して現像領域Ａへと送られる。
【００３２】
なお、穂切り部材２５と現像スリーブ２４の表面との間隙を調整することによって、現像スリーブ２４上に担持した現像剤磁気ブラシの穂切り量が規制されて現像領域Ａへ搬送される現像剤量が調整される。本実施形態においては、穂切り部材２５によって、現像スリーブ２４上の単位面積当りの現像剤コート量を３０ｍｇ／ｃｍ２に規制している。また、穂切り部材２５と現像スリーブ２４は、間隙を２００〜１０００μｍ、好ましくは３００〜７００μｍに設定される。本実施形態では４００μｍに設定した。
【００３３】
また、現像領域Ａにおいては、現像装置１０４Ｙの現像スリーブ２４は、共に感光ドラム１０１Ｙの移動方向と順方向で移動し、周速比は、対感光ドラム１．８０倍で移動している。この周速比に関しては、０倍よりも大きく３．６倍以下の間で設定され、好ましくは、０．５倍以上２．０倍以下の間に設定されれば、何倍でも構わない。移動速度比は、大きくなればなるほど現像効率はアップするが、あまり大きすぎると、トナー飛散、現像剤劣化等の問題点が発生するので、上記の範囲内で設定することが好ましい。
【００３４】
［現像剤］
ここで、現像容器２０に収容されているトナーとキャリアからなる２成分現像剤について詳しく説明する。トナーは、結着樹脂、着色剤、そして、必要に応じてその他の添加剤を含む着色樹脂粒子と、コロイダルシリカ微粉末のような外添剤が外添されている着色粒子とを有している。トナーは、負帯電性のポリエステル系樹脂であり、体積平均粒径は４μｍ以上、１０μｍ以下が好ましい。より好ましくは８μｍ以下であることが好ましい。また、近年のトナーにおいては、定着性を良くするために低融点のトナー或いは低ガラス転移点Ｔｇ（例えばＴｇ≦７０℃）のトナーが用いられることが多い。さらに定着後の分離性を良くするためにトナーにワックスを含有させている場合もある。本実施形態の現像剤は、ワックスを含有させた粉砕トナーである。
【００３５】
また、キャリアは、例えば表面酸化或は未酸化の鉄、ニッケル、コバルト、マンガン、クロム、希土類などの金属、及びそれらの合金、或は酸化物フェライトなどが好適に使用可能であり、これらの磁性粒子の製造法は特に制限されない。キャリアは、重量平均粒径が２０〜６０μｍ、好ましくは３０〜５０μｍであり、抵抗率が１０７Ωｃｍ以上、好ましくは１０８Ωｃｍ以上である。本実施例では１０８Ωｃｍのものを用いた。
【００３６】
なお、本実施形態にて用いられるトナーについて、体積平均粒径は、以下に示す装置及び方法にて測定した。測定装置としては、ＳＤ−２０００シースフロー電気抵抗式粒度分布測定装置（シスメックス社製）を使用した。測定方法は以下に示す通りである。即ち、一級塩化ナトリウムを用いて調製した１％ＮａＣｌ水溶液の電解水溶液１００〜１５０ｍｌ中に、分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩を０．１ｍｌ加え、測定試料を０．５〜５０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解水溶液は、超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行なう。そして、上記のＳＤ−２０００シースフロー電気抵抗式粒度分布測定装置により、アパーチャーとして１００μｍアパーチャーを用いて２〜４０μｍの粒子の粒度分布を測定して体積平均分布を求める。こうして求めた体積平均分布より、体積平均粒径を得る。
【００３７】
また、本実施形態にて用いられるキャリアの抵抗率は、測定電極面積４ｃｍ、電極間間隔０．４ｃｍのサンドイッチタイプのセルを用いた。片方の電極に１ｋｇの重量の加圧下で、両電極間の印加電圧Ｅ（Ｖ／ｃｍ）を印加して、回路に流れた電流から、キャリアの抵抗率を得る方法によって測定した。
【００３８】
［現像剤の補給］
次に、本実施形態における現像剤の補給方法について図４及び図５を用いて説明する。現像装置１０４Ｙの上部には、現像剤を現像装置１０４Ｙに補給する補給装置としての補給装置３０が配置される。補給装置３０は、トナーとキャリアを混合した補給用２成分現像剤（補給用の現像剤、通常はトナー／補給用現像剤＝１００％〜８０％）を収容する収容部としてのホッパー３１を備える。
【００３９】
ホッパー３１には、現像剤収容容器としてのトナーボトル１５０Ｙから現像剤が供給される。トナーボトル１５０Ｙは、不図示の駆動機構により収容された補給用２成分現像剤をホッパー３１に供給する。この供給動作は、例えば、ホッパー３１内の現像剤の量を検出するセンサの検出結果により行われる。即ち、このセンサによりホッパー３１内の現像剤の量が所定量よりも少なくなった場合に、上述の駆動機構を駆動して、トナーボトル１５０Ｙからホッパー３１内に現像剤が供給される。
【００４０】
ホッパー３１は、下部にスクリュー状の補給搬送部材、即ち、補給スクリュー３２を備え、補給スクリュー３２の一端が現像装置１０４Ｙの後端部に設けられた現像剤補給口３３の位置まで延びている。現像剤補給口３３は、現像容器２０の攪拌室２１ｂと連通している。また、補給スクリュー３２は、補給駆動手段としての不図示の補給モータにより回転駆動される。したがって、補給スクリュー３２は、補給モータの駆動により回転して、ホッパー３１から現像剤を搬送して攪拌室２１ｂ内に現像剤を補給する。
【００４１】
画像形成によって消費された分のトナーは、補給スクリュー３２の回転力と、現像剤の重力によって、ホッパー３１から現像剤補給口３３を通過して、現像容器２０内に補給される。このようにしてホッパー３１から現像装置１０４Ｙに補給される補給用の現像剤の量は、補給スクリュー３２の回転回数によっておおよそ定められる。この回転回数は、画像データのビデオカウント値や、現像容器２０内に設置された不図示のインダクタンスセンサ（トナー濃度検知センサ）の検出結果などに基づいて、制御手段（制御部）としてのＣＰＵ２０６（図３）によって定められる。
【００４２】
［現像装置内の余剰現像剤の排出］
次に、本実施形態における現像装置１０４Ｙ内の余剰現像剤の排出方法について、図５を用いて説明する。現像装置１０４Ｙは、上述のように現像剤が補給され、この補給により過剰となった現像容器２０内の余剰現像剤を排出口３０６により排出する構成を有する。このような構成をトリクル、或いは、ＡＣＲ（Ａｕｔｏ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｒｅｆｒｅｓｈｍｅｎｔ）構成と呼ぶ。このために現像装置１０４Ｙは、余剰現像剤が排出される排出口３０６が形成された排出部３１０を備える。排出口３０６は、現像室２１ａと攪拌室２１ｂとで形成される循環経路から外れた位置で、第１連通口２６に対し第２連通口２７と反対側に配置され、第２の搬送スクリュー２２ｂにより搬送される現像剤の一部（余剰現像剤）を排出する。
【００４３】
第２の搬送スクリュー２２ｂは、順方向搬送部としての第１のスパイラル部３０１と、逆方向搬送部としての第２のスパイラル部３０２と、導入部及び排出搬送部としての第３のスパイラル部３０３を有する。第１のスパイラル部３０１は、現像剤を第２連通口２７から第１連通口２６に向かう順方向（矢印β方向）に搬送する。
【００４４】
第２のスパイラル部（返しスクリュー）３０２は、第１のスパイラル部３０１よりも順方向下流側で第１連通口２６と対向する第１位置から、排出口３０６よりも順方向上流側の第２位置までの間に設けられている。そして、第２のスパイラル部３０２は、現像剤を順方向と逆の方向である逆方向（矢印γ方向）に搬送する。
【００４５】
第３のスパイラル部３０３は、第２のスパイラル部３０２よりも順方向下流側で、少なくとも現像剤を逆方向に搬送せずに第２のスパイラル部３０２を超えた現像剤を排出口３０６に導く。本実施形態では、第３のスパイラル部３０３は、第２のスパイラル部３０２を超えた現像剤を排出口３０６に搬送する。搬送方向は、第２のスパイラル部３０２と反対方向の順方向である。
【００４６】
以下、具体的に説明する。第１のスパイラル部３０１は、第１回転軸３１１ａと、第１回転軸上に設けられた螺旋状の第１羽根部３１１ｂとを有する。第２のスパイラル部３０２は、第１回転軸３１１ａと同軸の第２回転軸３１２ａと、第２回転軸上に設けられ、第１羽根部３１１ｂと羽根の向きが異なる螺旋状の第２羽根部３１２ｂとを有する。第３のスパイラル部３０３は、第１回転軸３１１ａと同軸の第３回転軸３１３ａと、第３回転軸上に設けられた螺旋状の第３羽根部３１３ｂとを有する。第１のスパイラル部３０１、第２のスパイラル部３０２及び第３のスパイラル部３０３は一体に形成されている。
【００４７】
第１のスパイラル部３０１は、現像容器２０内の現像剤を、連通口２７から連通口２６の方向へ、即ち通常の循環経路の下流側へ現像剤を搬送する。第２のスパイラル部（返しスクリュー）３０２は、第１のスパイラル部３０１による現像剤搬送方向の下流側に接続されている。そして、第２のスパイラル部３０２は、通常の循環経路外から循環経路内に押し戻すように現像剤を搬送する。第１のスパイラル部３０１と第２のスパイラル部３０２との接続部に対向する位置には、第１連通口２６が設けられている。
【００４８】
更に、第２のスパイラル部３０２の搬送方向上流には、循環する現像剤の一部を現像容器２０の外に排出するための排出開口３０５が設けられている。これにより、第２の搬送スクリュー２２ｂの第１のスパイラル部３０１によって排出開口３０５の方向へ搬送される現像剤の大部分は、第２のスパイラル部３０２に押し戻されて排出開口３０５からの排出を逃れる。そして、排出を逃れた現像剤は、第１連通口２６を通過して第１の搬送スクリュー２２ａに受け渡される。
【００４９】
一方で、第２のスパイラル部３０２によって押し戻されなかった現像剤は、排出開口３０５を通過し、第１のスパイラル部３０１と同じ方向に現像剤を搬送する第３のスパイラル部３０３（排出スクリュー）に搬送されて、排出口３０６に到達する。排出口３０６に到達した現像剤は、排出口３０６から自由落下で現像容器２０の外に余剰現像剤として排出される。排出された余剰現像剤は、不図示の回収容器に回収される。第１のスパイラル部３０１、第２のスパイラル部３０２及び第３のスパイラル部３０３の構成については、詳細は後述する。
【００５０】
なお、本実施形態では、第２の搬送スクリュー２２ｂの第２のスパイラル部３０２の順方向の最下流に、排出開口３０５の一部を覆うように、円板形状のつば部３０４を設けている。つば部３０４は、第２の搬送スクリュー２２ｂの第１のスパイラル部３０１と第２のスパイラル部３０２との搬送能力の差によって、排出開口３０５に向かって搬送されてきた現像剤の慣性力の差を低減させる機能を持つ。つば部３０４は、第２のスパイラル部３０２の順方向最下流部の羽根の切れ目から排出開口３０５へ落ち込む現像剤を無くし、現像剤の排出量を安定させる。また、つば部３０４は、第２のスパイラル部３０２の排出開口３０５に対向する末端を覆ってスクリュー羽根の谷部を排出開口３０５に露出させないようにしている。これにより、第２の搬送スクリュー２２ｂの回転速度が変動しても安定した排出量を確保できる。
【００５１】
［現像剤の補給量と排出量のバランスについて］
ここで、上述したような現像装置の構成において、現像剤の補給量と排出量がどのようにバランスするかについて、即ち、ＡＣＲ構成について説明する。補給量については、出力画像及び制御用のパッチ画像で消費されたトナー量に対して、同じ量だけトナーを含むように、トナーとキャリアの混合した補給現像剤を補給する。したがって、補給現像剤のトナーとキャリアの混合比率によって、必要な補給量は異なってくる。
【００５２】
即ち、キャリアの混合比率が高い程、必要な補給量が増えてコストが増大する反面、新しいキャリアが大量に補給されるため、常に安定した帯電量をトナーに付与することができるメリットがある。一方、キャリアの混合比率が低い程、必要な補給量が減ってランニングコストを削減できる反面、現像容器内の現像剤に含まれる劣化キャリアの比率が増える。このため、トナーへの帯電付与が不安定になり、長期に渡る画質の安定が困難になるデメリットがある。
【００５３】
前述したように、補給現像剤におけるトナーとキャリアの混合比率は、キャリアの混合比率が０％〜２０％くらいで使用されるが、本実施形態における、補給現像剤のトナーとキャリアの混合比率は９対１である。
【００５４】
このように補給量が決定したとき、現像容器２０内の現像剤の量は、画像形成に伴って次第に増加する。これは、画像形成によってトナーは消費されるが、キャリアは消費されずに現像容器２０内に残って循環し続けるからである。ここで現像剤量が増加した場合、現像室２１ａと攪拌室２１ｂの現像剤の剤面が上昇する。特に攪拌室２１ｂの剤面が上昇すると、第２の搬送スクリュー２２ｂの第１のスパイラル部３０１によって搬送されてきた現像剤を、第２のスパイラル部３０２で押し戻すことができなくなり、現像剤の一部が第２のスパイラル部３０２を乗り越える。第２のスパイラル部３０２を乗り越えた現像剤は、排出開口３０５を通過し、第３のスパイラル部３０３によって排出口３０６へ排出される。そして、現像剤が排出されると攪拌室２１ｂの剤面が下がり、第２のスパイラル部３０２による押し戻しで現像剤の排出を抑制する能力が高くなり、排出量が低下して、現像剤が過剰に減るのを防止する。このような動きによって現像容器２０内の現像剤量がバランスするようになっている。
【００５５】
［第２の搬送スクリュー］
上述した様に、本実施形態の画像形成装置１００は、３５〜７０ｐｐｍのワイドレンジの生産性に対応しており、同一のハード構成において、複数のプロセススピードで画像形成を行うことが可能である。また、プロセススピードが異なる複数の画像形成装置に同一構成の現像装置を用いる場合もある。この場合、画像形成装置のプロセススピードが速いと現像装置の現像スリーブや各搬送スクリューの回転速度も速くなる。
【００５６】
特に、第２の搬送スクリュー２２ｂの回転速度が速くなると、攪拌室２１ｂの剤面が下がっても現像剤が掻き上げられるなどして第２のスパイラル部３０２を乗り越えて現像剤が過剰に排出される虞がある。例えば、第２の搬送スクリュー２２ｂは、７０ｐｐｍに対応する際には７００ｒｐｍで高速回転し、３５ｐｐｍに対応する際には３５０ｒｐｍで低速回転する。このため、本実施形態では、第２の搬送スクリュー２２ｂの構成を以下のようにしている。
【００５７】
図６により、第２の搬送スクリュー２２ｂの詳細な構成を説明する。第２の搬送スクリュー２２ｂは、前述したように、第１のスパイラル部３０１、第２のスパイラル部３０２及び第３のスパイラル部３０３を備える。本実施形態の場合、上述のように第２の搬送スクリュー２２ｂの回転速度が速くなっても現像剤が過剰に排出されないようにすべく、第２のスパイラル部３０２の搬送力を、この搬送力に対応する第１のスパイラル部３０１の搬送力以上としている。
【００５８】
まず、図６に示すように、第２のスパイラル部３０２が第１位置Ｄ１から第２位置Ｄ２に配置されているとする。上述した様に、第１位置Ｄ１は、第１のスパイラル部３０１よりも順方向（矢印β方向）下流側で第１連通口２６と対向する位置であり、第２スパイラル部３０２の順方向上流端である。一方、第２位置Ｄ２は、排出口３０６よりも順方向上流側の位置であり、第２スパイラル部３０２の順方向下流端である。
【００５９】
次に、第１位置Ｄ１から第２位置Ｄ２までの距離をＬとする。本実施形態では、Ｌは、第２スパイラル部３０２の回転軸線方向の長さに相当し、返し搬送領域の長さを表わす。一方、第１位置Ｄ１から順方向上流側に距離Ｌの位置を第３位置Ｄ３とする。即ち、第１位置Ｄ１を中心として、第２位置Ｄ２と対象となる位置を第３位置Ｄ３とする。本実施形態の場合、第１位置Ｄ１から第３位置Ｄ３までの部分は、第１のスパイラル部３０１の順方向下流側端部から上流側に距離Ｌまでの部分である。
【００６０】
そして、第１位置Ｄ１と第３位置Ｄ３との間において現像剤を順方向に搬送する搬送力の和の絶対値をＦ１とする。即ち、第１のスパイラル部３０１により現像剤を搬送する搬送力のうち、第２のスパイラル部３０２の直前の距離Ｌ部分における搬送力をＦ１とする。また、第２のスパイラル部３０２で現像剤を逆方向（矢印γ方向）に搬送する搬送力の和の絶対値をＦ２とする。この場合に、第２の搬送スクリュー２２ｂは、Ｆ１≦Ｆ２を満たすように構成されている。なお、Ｆ１とＦ２は、互いに逆向きの力であるため、絶対値で比較する。
【００６１】
ここで、第１のスパイラル部３０１側の搬送力Ｆ１を、第２のスパイラル部３０２の長さＬと同じ範囲における搬送力としたのは、次の通りである。即ち、第２のスパイラル部３０２側に押し込む方向の搬送力に寄与するのは、第１のスパイラル部３０１のうち、第２のスパイラル部３０２の直前部分の所定の範囲である。この所定の範囲よりも順方向上流側においては、仮に搬送力が変化したとしてもその搬送力の変化は概ね剤面の高さに現れ、その搬送力の大小が現像剤を第２のスパイラル部３０２側に押し込む搬送力に影響を及ぼすことは殆どない。
【００６２】
このため、本実施形態では、第１のスパイラル部３０１のうち、第２のスパイラル部３０２の直前部分の所定の範囲を、第２のスパイラル部３０２と同じ長さＬの範囲としている。そして、この範囲における搬送力Ｆ１と、第２のスパイラル部３０２の搬送力Ｆ２とを比較して、Ｆ１とＦ２とが同じ、或いは、Ｆ２がＦ１よりも大きくなるようにしている。なお、Ｆ２は、Ｆ１の１倍以上、１．５倍以下とすることが好ましい（Ｆ２≦１．５×Ｆ１）。より好ましくは、Ｆ２は、Ｆ１の１倍よりも大きく、１．３倍以下とする（Ｆ１＜Ｆ２≦１．３×Ｆ１）。
【００６３】
次に、第１のスパイラル部３０１と第２のスパイラル部３０２の関係について、より具体的に説明する。上述した様に、第１のスパイラル部３０１は、第１回転軸３１１ａと、第１回転軸３１１ａ上に設けられた螺旋状の第１羽根部３１１ｂとを有する。本実施形態では、第１羽根部３１１ｂを３条とした。即ち、第１のスパイラル部３０１は３条スクリューである。一方、第２のスパイラル部３０２は、第２回転軸３１２ａと、第２回転軸３１２ａ上に設けられた螺旋状の第２羽根部３１２ｂとを有する。本実施形態では、第２羽根部３１２ｂも３条とした。即ち、第２のスパイラル部３０２も３条スクリューである。
【００６４】
ここで、第１羽根部３１１ｂの外径をＡ１、第１回転軸３１１ａの外径をＢ１、第１羽根部３１１ｂの螺旋ピッチをＰ１、第１羽根部３１１ｂの条数をＮ１とする。また、第２羽根部３１２ｂの外径をＡ２、第２回転軸３１２ａの外径をＢ２、第２羽根部３１２ｂの螺旋ピッチをＰ２、第２羽根部３１２ｂの条数をＮ２とする。図６には、Ａ１、Ｂ１、Ｐ１を図示したが、Ａ２、Ｂ２、Ｐ２も同様である。この場合に、Ｆ１及びＦ２は、次式によりで表される。
Ｆ１＝（Ａ１−Ｂ１）×Ｐ１×Ｎ１×Ｌ
Ｆ２＝（Ａ２−Ｂ２）×Ｐ２×Ｎ２×Ｌ
【００６５】
したがって、本実施形態の場合、Ｆ１、Ｆ２の関係は次のように表せる。
（Ａ１−Ｂ１）×Ｐ１×Ｎ１×Ｌ≦（Ａ２−Ｂ２）×Ｐ２×Ｎ２×Ｌ・・・（１）
【００６６】
なお、第１のスパイラル部３０１と第２のスパイラル部３０２は、それぞれ１条のスクリューでも良いし、３条以外の多条のスクリューであっても良い。また、互いに羽根の条数が同じであっても良いし、異なっていても良い。また、羽根の外径、ピッチ、回転軸の外径についても、互いに同じでも良いし、異なっていても良い。要は、上述のＦ１≦Ｆ２を満たせば良い。
【００６７】
上述の式（１）について説明する。式（１）の左辺は、Ｆ１であり、第１のスパイラル部３０１による順方向の現像剤搬送力が、第１位置Ｄ１（返しポイント）に到達する際にどのくらいの搬送力があるかを表わす。
【００６８】
まず、第１羽根部３１１ｂの外径Ａ１と第１回転軸３１１ａの外径（軸径）Ｂ１の差分は、螺旋羽根の面積に関連する値であり、この値が大きいと搬送力が増す。次に、螺旋ピッチＰ１は第２の搬送スクリュー２２ｂが１回転したときに現像剤が搬送される距離に関わる値であり、この値が大きいと搬送力が増す。更に、螺旋の条数Ｎ１は、螺旋羽根の間に入って搬送される現像剤の流れが、第２の搬送スクリュー２２ｂの１回転に応じて、返しポイントに対してぶつかる回数に比例する値である。この値が大きいと搬送力が増す。最後に、第２のスパイラル部３０２の長さ、即ち、返し搬送領域の長さＬの範囲と比較するため、Ｌの積をとる。
【００６９】
同様に、式（１）の右辺は、Ｆ２であり、第２のスパイラル部３０２による逆方向の現像剤搬送力が、第１位置Ｄ１（返しポイント）に到達する際にどのくらいの搬送力があるかを表わす。
【００７０】
まず、第２羽根部３１２ｂの外径Ａ２と第２回転軸３１２ａの外径（軸径）Ｂ２の差分は、螺旋羽根の面積に関連する値であり、この値が大きいと搬送力が増す。次に、螺旋ピッチＰ２は第２の搬送スクリュー２２ｂが１回転したときに現像剤の搬送される距離に関わる値であり、この値が大きいと搬送力が増す。更に、螺旋の条数Ｎ２は、螺旋羽根の間に入って搬送される現像剤の流れが、第２の搬送スクリュー２２ｂの１回転に応じて、返しポイントに対してぶつかる回数に比例する値である。この値が大きいと搬送力が増す。最後に、返し搬送領域の長さＬの範囲で返し搬送力を考えるために、Ｌの積をとる。
【００７１】
以上のように、式（１）の左辺で表わされる順方向の搬送力Ｆ１よりも、右辺で表わされる逆方向の搬送力Ｆ２が、同等以上に大きくなるような構成にしておけば、プロセススピードを高速化した場合にも現像剤の排出が過剰になることを抑制できる。即ち、プロセススピードが高速であっても、現像剤が排出される量を適正化することができる。
【００７２】
本実施形態の現像装置の構成においては、具体的には以下のようにした。第１羽根部３１１ｂの外径Ａ１は１４ｍｍ、第１回転軸３１１ａの外径Ｂ１は６ｍｍ、螺旋ピッチＰ１は２０ｍｍ、螺旋の条数Ｎ１は３条とした。一方、第２羽根部３１２ｂの外径Ａ２は１４ｍｍ、第２の回転軸３１２ａの外径Ｂ２は６ｍｍ、螺旋ピッチＰ２は２５ｍｍ、螺旋の条数Ｎ２は３条、返し搬送領域の長さＬは１５ｍｍとした。なお、本実施形態を適用可能な構成は当然この数値に限られたものではなく、前記の式（１）を満たせば、適宜数値を変更可能である。
【００７３】
［実施例１］
次に、本実施形態の効果を確認するために、第２の搬送スクリュー２２ｂの回転速度を異ならせた場合に、現像剤の過剰な排出が抑制できるかについて、比較例１〜３と比べて実験を行った。その詳細を以下に示す。
【００７４】
まず、現像剤の排出量の評価方法としては、現像容器内の最低限に必要な現像剤量を１５０ｇとし、この１５０ｇの現像剤量において、現像装置を補給なしで空回転したときに排出口３０６から排出される単位時間１秒あたりの現像剤量を測定した。空回転とは、現像装置による現像を行わずに、現像装置の現像スリーブや各スクリューを回転させる動作である。ここで、最低限必要な現像剤量とは、面内濃度均一性等の画像品質目標を達成するために必要な現像剤量であり、現像装置の構成や目標画像品質等によっても変わってくるのである。
【００７５】
次に、単位時間あたりに、制御パッチ画像等で最低限は消費されるトナー量を算出し、そのトナー量を補給する際に同時に補給されてくるキャリア量を算出した。本実施形態では画像濃度を保つためや、クリーナ１０９Ｙ〜１０９Ｋに潤滑剤としてトナーを供給するために、定期的な枚数間隔で制御パッチ画像を形成している。そして、そのトナー量を補給する際に同時に補給されてくるキャリア量は、単位時間１秒あたりに０．１ｍｇと算出した。こちらの値も画像形成装置の構成や目標画質によって変わってくるものである。
【００７６】
最終的には、画像品質に最低限必要な現像剤量１５０ｇにおける空回転１秒での現像剤の排出量と、単位時間１秒あたりの最少キャリア補給量０．１ｍｇとを比較した。そして、空回転での排出量の方が多い場合は、実際に画像形成装置を使用した場合に現像装置内の現像剤量が１５０ｇを下回る可能性があるので、この場合の評価を「×」で示し、そうでなければ評価を「○」で示した。即ち、現像剤が過剰に排出されていると判断した場合には、評価を「×」で示し、現像剤が過剰に排出されていないと判断した場合には、評価を「○」で示した。
【００７７】
この実験の結果を図７に示す。実験は、式（１）を満たす実施例１と、式（１）を満たさない比較例１〜３とで行った。比較例１〜３は、実施例１に対して、第２のスパイラル部３０２に関わるパラメータだけを変更している。
【００７８】
ここで、本実施形態の現像装置を適用した画像形成装置は３５ｐｐｍ〜７０ｐｐｍのワイドレンジ対応であるため、７０ｐｐｍに対応する際には、第２の搬送スクリュー２２ｂは７００ｒｐｍで高速回転している。また、３５ｐｐｍに対応する際には、第２の搬送スクリュー２２ｂを３５０ｒｐｍで低速回転させている。
【００７９】
図７の表に示すように、実施例１においては、プロセススピードが高速であっても（７０ｐｐｍ）、現像装置内の現像剤量が１５０ｇよりも下回らなかった。このため、実施例１の場合、プロセススピードを高速にしても、現像剤の過剰な排出を抑制できることが分かった。一方、比較例１〜３においては、プロセススピードを高速にした場合（７０ｐｐｍ）、現像装置内の現像剤量が１５０ｇを下回った。このため、比較例１〜３の場合、プロセススピードを高速にした場合、現像剤が過剰に排出されることが分かった。
【００８０】
なお、上述のように、実施例１と比較例１〜３とでは、第２のスパイラル部３０２に関わるパラメータだけを変更した。これは、第１のスパイラル部３０１については、補給されたトナーや現像剤の攪拌搬送を適正に行うことが求められる機能であり、この攪拌搬送機能を達成するためには、ある程度、構成が決定してしまうためである。したがって、現像剤の過剰な排出を抑制し、ＡＣＲ構成を保証する機能は、第２のスパイラル部３０２の構成の変更によって達成するのが好ましい。
【００８１】
以上のように、本実施形態によれば、プロセススピードを高速化した場合においても、現像剤の排出が過剰になることなく、現像剤量変動を抑制することが可能である。
【００８２】
＜第２の実施形態＞
第２の実施形態について、図８を用いて説明する。本実施形態では、第２の搬送スクリュー（第２搬送部材）１０２２ｂの第１のスパイラル部１３０１は、第１の実施形態と異なり、第２のスパイラル部１３０２の直前部分にクリアランス部１３０８を有する。その他の構成及び作用は、上述の第１の実施形態と同様であるため、同一の構成には同一の符号を付し、図示及び説明を省略又は簡略にし、以下、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００８３】
本実施形態では、第１のスパイラル部（順方向搬送部）１３０１と第２のスパイラル部（逆方向搬送部）１３０２との連結部において、螺旋羽根が存在せず搬送スクリューの回転軸だけの領域が存在する。以下では、この領域をクリアランス部１３０８と称す。即ち、第１のスパイラル部１３０１は、第１回転軸３１１ａと、第１回転軸３１１ａ上に設けられた螺旋状の第１羽根部３１１ｂと、第１回転軸３１１ａ上に螺旋状の羽根がない羽根無し部としてのクリアランス部１３０８とを有する。
【００８４】
このようなクリアランス部１３０８を設ける理由は、次の通りである。即ち、第１のスパイラル部１３０１の螺旋羽根と、第２のスパイラル部１３０２の螺旋羽根が繋がっていると、その連結部において現像剤を跳ね上げてしまい、現像剤が過剰に排出される虞があるためである。したがって、クリアランス部１３０８を設けることで、連結部において螺旋羽根が接続されないため、連結部における現像剤の跳ね上げを抑制し、現像剤が過剰に排出されることを抑制できる。
【００８５】
但し、本発明者の実験によれば、プロセススピードを高速化していった場合には、単純にクリアランス部を設けるだけでは現像剤の過剰な排出を抑制できない場合があった。そこで、本実施形態では、以下のような構成をとることで、プロセススピードを高速化していった場合にも、現像剤の過剰な排出を抑制するようにした。
【００８６】
本実施形態でも、第１の実施形態と同様に、第２のスパイラル部１３０２が第１位置Ｄ１から第２位置Ｄ２に配置されているとする。また、第１位置Ｄ１から第２位置Ｄ２までの距離をＬとし、第１位置Ｄ１から順方向（矢印β方向）上流側に距離Ｌの位置を第３位置Ｄ３とする。本実施形態の場合、第１位置Ｄ１から第３位置Ｄ３までの部分は、第１のスパイラル部３０１の順方向下流側端部から上流側に距離Ｌまでの部分で、第１羽根部３１１ｂの順方向下流側の一部とクリアランス部１３０８を含む部分である。
【００８７】
そして、第１位置Ｄ１と第３位置Ｄ３との間において現像剤を順方向に搬送する搬送力の和の絶対値をＦ１とする。即ち、クリアランス部１３０８は、螺旋羽根がなく搬送力が０であるため、この範囲に含まれる第１羽根部３１１ｂにより搬送力がＦ１となる。また、第２のスパイラル部１３０２で現像剤を逆方向（矢印γ方向）に搬送する搬送力の和の絶対値をＦ２とする。この場合において、本実施形態でも第２の搬送スクリュー１０２２ｂは、Ｆ１≦Ｆ２を満たすように構成されている。
【００８８】
次に、第１のスパイラル部１３０１と第２のスパイラル部１３０２の関係について、より具体的に説明する。まず、第１羽根部３１１ｂの外径をＡ１、第１回転軸３１１ａの外径をＢ１、第１羽根部３１１ｂの螺旋ピッチをＰ１、第１羽根部３１１ｂの条数をＮ１、クリアランス部１３０８の回転軸線方向の長さをＭとする。また、第２羽根部３１２ｂの外径をＡ２、第２回転軸３１２ａの外径をＢ２、第２羽根部３１２ｂの螺旋ピッチをＰ２、第２羽根部３１２ｂの条数をＮ２とする。この場合に、Ｆ１及びＦ２は、次式によりで表される。
Ｆ１＝（Ａ１−Ｂ１）×Ｐ１×Ｎ１×（Ｌ−Ｍ）
Ｆ２＝（Ａ２−Ｂ２）×Ｐ２×Ｎ２×Ｌ
【００８９】
したがって、本実施形態の場合、Ｆ１、Ｆ２の関係は次のように表せる。
（Ａ１−Ｂ１）×Ｐ１×Ｎ１×（Ｌ−Ｍ）≦（Ａ２−Ｂ２）×Ｐ２×Ｎ２×Ｌ
・・・（２）
【００９０】
なお、本実施形態でも、第１のスパイラル部１３０１及び第２のスパイラル部１３０２は、３条スクリューとした。但し、第１のスパイラル部１３０１と第２のスパイラル部１３０２は、それぞれ１条のスクリューでも良いし、３条以外の多条のスクリューであっても良い。また、互いに羽根の条数が同じであっても良いし、異なっていても良い。また、羽根の外径、ピッチ、回転軸の外径についても、互いに同じでも良いし、異なっていても良い。要は、上述のＦ１≦Ｆ２を満たせば良い。
【００９１】
上述の式（２）は、第１の実施形態の式（１）と実質的に同じ意味を持つ。但し、本実施形態では、第１の実施形態と異なり、クリアランス部１３０８を有する。このクリアランス部１３０８の領域は、順方向の現像剤搬送力を減少させる領域、或いは、逆方向の返し現像剤搬送力に対抗しない領域と捉えることができる。
【００９２】
その結果、式（２）のように、順方向の現像剤搬送力は、返し搬送領域の長さＬからクリアランス部１３０８の長さＭを引いた値の積をとるようにしている。したがって、順方向の搬送力Ｆ１は、クリアランス部１３０８がある分、第１位置Ｄ１（返しポイント）に対しては弱まっていると考えると良い。
【００９３】
本実施形態の現像装置の構成においては、具体的には以下のようにした。第１羽根部３１１ｂの外径Ａ１は１４ｍｍ、第１回転軸３１１ａの外径Ｂ１は６ｍｍ、螺旋ピッチＰ１は３０ｍｍ、螺旋の条数Ｎ１は３条、クリアランス部１３０８の長さＭは３ｍｍとした。一方、第２羽根部３１２ｂの外径Ａ２は１４ｍｍ、第２の回転軸３１２ａの外径Ｂ２は６ｍｍ、螺旋ピッチＰ２は３０ｍｍ、螺旋の条数Ｎ２は３条、返し搬送領域の長さＬは２５ｍｍとした。なお、本実施形態を適用可能な構成は当然この数値に限られたものではなく、前記の式（２）を満たせば、適宜数値を変更可能である。また、各羽根部は、途中で条数を変更しても良い。例えば、第１羽根部３１１ｂは、第１位置Ｄ１から第３位置Ｄ３までの範囲では２条とし、それよりも順方向上流では３条としても良い。
【００９４】
［実施例２］
次に、本実施形態の効果を確認するために、実施例１で説明した実験と同様に、第２の搬送スクリュー１０２２ｂの回転速度を異ならせた場合に、現像剤の過剰な排出が抑制できるかについて、比較例４〜６と比べて実験を行った。実験方法及び実験における評価方法は、実施例１と共通である。
【００９５】
この実験の結果を図９に示す。実験は、式（２）を満たす実施例２と、式（２）を満たさない比較例４〜６とで行った。ここで、本実施形態の現像装置を適用した画像形成装置は４５ｐｐｍ〜９０ｐｐｍのワイドレンジ対応とした。このため、９０ｐｐｍに対応する際には、第２の搬送スクリュー１０２２ｂは９００ｒｐｍで高速回転している。また、４５ｐｐｍに対応する際には、第２の搬送スクリュー１０２２ｂを４５０ｒｐｍで低速回転させている。
【００９６】
図９の表に示すように、実施例２においては、プロセススピードが高速であっても（９０ｐｐｍ）、現像装置内の現像剤量が１５０ｇよりも下回らなかった。このため、実施例２の場合、プロセススピードを高速にしても、現像剤の過剰な排出を抑制できることが分かった。一方、比較例４〜６においては、プロセススピードを高速にした場合（９０ｐｐｍ）、現像装置内の現像剤量が１５０ｇを下回った。このため、比較例４〜６の場合、プロセススピードを高速にした場合、現像剤が過剰に排出されることが分かった。
【００９７】
以上のように、本実施形態によれば、プロセススピードを高速化した場合においても、現像剤の排出が過剰になることなく、現像剤量変動を抑制することが可能である。
【００９８】
＜他の実施形態＞
上述の各実施形態では、逆方向搬送部としての第２のスパイラル部は、長さＬの全域において同じ方向に向いた螺旋状の羽根を設けた構成について説明したが、第２のスパイラル部はこれに限らない。例えば、図１０（ａ）に示すように、第２の搬送スクリュー（第２搬送部材）２０２２ｂの第２のスパイラル部（逆方向搬送部）２３０２に、第２回転軸２３１２ａ上に羽根がないクリアランス部（羽根無し部）２３０８があっても良い。この場合、第２のスパイラル部２３０２による搬送力Ｆ２は、第２羽根部２３１２ｂによる搬送力となる。
【００９９】
例えば、第２羽根部２３１２ｂの外径をＡ２、第２回転軸２３１２ａの外径をＢ２、第２羽根部２３１２ｂの螺旋ピッチをＰ２、第２羽根部２３１２ｂの条数をＮ２とする。また、クリアランス部２３０８の回転軸線方向の長さをＧとする。この場合に、Ｆ２は、次式によりで表される。
Ｆ２＝｛（Ａ２−Ｂ２）×Ｐ２×Ｎ２×（Ｌ−Ｇ）｝＋｛（Ｂ２−Ｂ２）×Ｐ２×Ｎ２×Ｇ｝
【０１００】
上式の右辺の「（Ａ２−Ｂ２）×Ｐ２×Ｎ２×（Ｌ−Ｇ）」は、第２羽根部２３１２ｂによる搬送力を示す。また、「（Ｂ２−Ｂ２）×Ｐ２×Ｎ２×Ｇ」は、クリアランス部２３０８による搬送力を示す。クリアランス部２３０８は、羽根がないため、「Ｂ２−Ｂ２＝０」となり、搬送力は０になる。したがって、上式を整理すると、Ｆ２は、次式のように、第２羽根部２３１２ｂによる搬送力となる。
Ｆ２＝（Ａ２−Ｂ２）×Ｐ２×Ｎ２×（Ｌ−Ｇ）
【０１０１】
また、図１０（ｂ）に示すように、第２の搬送スクリュー（第２搬送部材）３０２２ｂの第２のスパイラル部（逆方向搬送部）３３０２に、第２羽根部３３１２ｂと反対方向に現像剤を搬送する逆方向羽根部３３０９があっても良い。第２羽根部３３１２ｂは、現像剤を第１のスパイラル部３０１側に向けて搬送する向きであるが、逆方向羽根部３３０９は、これと反対方向、即ち、排出口３０６に向けて現像剤を搬送する向きである。この場合、第２のスパイラル部３３０２による搬送力Ｆ２は、第２羽根部３３１２ｂの搬送力から逆方向羽根部３３０９による搬送力を引いたものとなる。
【０１０２】
例えば、第２羽根部３３１２ｂの外径をＡ２、第２回転軸３３１２ａの外径をＢ２、第２羽根部３３１２ｂの螺旋ピッチをＰ２、第２羽根部３３１２ｂ２の条数をＮ２とする。また、逆方向羽根部３３０９の外径をＡ３、逆方向羽根部３３０９の螺旋ピッチをＰ３、逆方向羽根部３３０９の条数をＮ３、逆方向羽根部３３０９の回転軸線方向の長さをＨとする。この場合に、Ｆ２は、次式によりで表される。
Ｆ２＝｛（Ａ２−Ｂ２）×Ｐ２×Ｎ２×（Ｌ−Ｈ）｝−｛（Ａ３−Ｂ２）×Ｐ３×Ｎ３×Ｇ｝
【０１０３】
更に、図１０（ｃ）に示すように、第２の搬送スクリュー（第２搬送部材）４０２２ｂの第２のスパイラル部（逆方向搬送部）４３０２に、互いに外径が異なる第２羽根部４３１２ｂ１、４３１２ｂ２があっても良い。この場合、それぞれの第２羽根部の搬送力の和がＦ２となる。
【０１０４】
例えば、第２羽根部４３１２ｂ１の外径をＡ２１、第２回転軸４３１２ａの外径をＢ２、第２羽根部４３１２ｂ１の螺旋ピッチをＰ２１、第２羽根部４３１２ｂ１の条数をＮ２１とする。また、第２羽根部４３１２ｂ２の外径をＡ２２、第２羽根部４３１２ｂ２の螺旋ピッチをＰ２２、第２羽根部４３１２ｂ２の条数をＮ２２とする。第２羽根部４３１２ｂ２の回転軸線方向の長さをＩとする。この場合に、Ｆ２は、次式によりで表される。
Ｆ２＝｛（Ａ２１−Ｂ２）×Ｐ２１×Ｎ２１×（Ｌ−Ｉ）｝＋｛（Ａ２２−Ｂ２）×Ｐ２２×Ｎ２２×Ｉ｝
【０１０５】
なお、図１０（ｃ）に示す構成の場合、第２のスパイラル部４３０２の順方向下流側には、第３のスパイラル部の代わりに、第３回転軸４３１３ａに羽根がない導入部４３０３を設けている。即ち、第２のスパイラル部４３０２から排出口３０６までの間は、羽根がない構成であっても良い。要は、現像剤を第２のスパイラル部４３０２と同じ、順方向と反対方向である逆方向に搬送しない構成であれば良い。図１０（ｃ）の構成の場合、第２のスパイラル部４３０２を超えた現像剤が、概ねそのまま（ほぼ搬送されずに）、排出口３０６に落下する。このような導入部４３０３は、第１、第２の実施形態、或いは、図１０（ａ）、（ｂ）の構成に適用しても良い。
【０１０６】
上述のように、本発明における逆方向搬送部とは、途中、順方向に搬送する部分があったり、搬送力がない部分があったりしても良い。言い換えれば、順方向に関して、逆方向の搬送力が発生し始めた始点から、逆方向の搬送力がなくなる終点までの範囲である。したがって、逆方向搬送部の順方向下流端（終点）は、終点よりも下流側で現像剤を逆方向に搬送する搬送力がなくなる位置であり、終点よりも下流側では、順方向の搬送力が発生したり、そもそも搬送力が発生していなくても良い。
【０１０７】
上述したようにＦ２は、第２のスパイラル部による搬送力の総和の絶対値であれば良く、この搬送力の総和は、搬送方向が第２羽根部と反対方向であれば、マイナスの搬送力が足され、羽根がなければ０の搬送力が足されることになる。また、第２羽根部の外径や第２回転軸の外径が変わった場合には、上述の式に準じて、その範囲の搬送力を求め、最終的に第１位置Ｄ１から第２位置Ｄ２の範囲内で全ての搬送力を足せばよい。なお、これは、第１のスパイラル部（順方向搬送部）においても同様であり、第１位置Ｄ１から第３位置Ｄ３の範囲内で全ての搬送力を足すことで、Ｆ１を求めることができる。
【符号の説明】
【０１０８】
２０・・・現像容器／２１ａ・・・現像室（第１室）／２１ｂ・・・攪拌室（第２室）／２２ａ・・・第１の搬送スクリュー（第１搬送部材）／２２ｂ、１０２２ｂ、２０２２ｂ、３０２２ｂ・・・第２の搬送スクリュー（第２搬送部材）／２３・・・隔壁／２４・・・現像スリーブ（現像剤担持体）／２６・・・第１連通口／２７・・・第２連通口／１００・・・画像形成装置／１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｋ・・・感光ドラム（像担持体）／１０４Ｙ、１０４Ｍ、１０４Ｃ、１０４Ｋ・・・現像装置／３０１、１３０１・・・第１のスパイラル部（順方向搬送部）／３０２、１３０２、２３０２、３３０２、４３０２・・・第２のスパイラル部（逆方向搬送部）／３０３・・・第３のスパイラル部（導入部、排出搬送部）／３０６・・・排出口／３１０・・・排出部／３１１ａ・・・第１回転軸／３１１ｂ・・・第１羽根部／３１２ａ、２３１２ａ、３３１２ａ、４３１２ａ・・・第２回転軸／３１２ｂ、２３１２ｂ、３３１２ｂ、４３１２ｂ１、４３１２ｂ２・・・第２羽根部／３１３ａ・・・第３回転軸／３１３ｂ・・・第３羽根部／１３０８・・・クリアランス部（羽根無し部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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