(57)【要約】【課題】現像装置の小型化を達成しつつ、第一開口付近でのトナー滞留を抑制して、排出口から意図しない量の現像剤が排出されにくい現像装置を提供する。【解決手段】現像室の第二領域Ｅ２、第三領域Ｅ３における第一スクリュー２５のスクリュー羽根のピッチをｐ１、ｐ１’、回転速度をω１、排出口４０の下端より低い現像剤の断面積の最大値をＲ”、攪拌室２４の軸垂直断面の断面積の最小値をＲ２、第二スクリュー２６のスクリュー羽根のピッチをｐ２、第二スクリュー２６の回転速度をω２、開口１１の開口面積をＳ’とする。このとき、Ｒ”αｐ１／ｐ１’≦  Ｓ’≦  Ｒ”ｐ１／ｐ１’かつ、Ｒ”αｐ１ω１  ≦  Ｒ２ｐ２ω２  ≦Ｒ”ｐ１ω１  の関係が成立している。【選択図】図７
2015222398.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアを含む現像剤の担持領域を有する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に沿って配置され、第一開口と第二開口とで両端部が連通して現像剤の循環経路を形成する第一搬送路及び第二搬送路と、
スクリュー羽根を有し前記第一搬送路で回転して前記第一開口を通じて前記第二搬送路から受け渡された現像剤を搬送しつつ前記現像剤担持体に供給する第一スクリュー部材と、
スクリュー羽根を有し前記第二搬送路で回転して前記第二開口を通じて前記第一搬送路から受け渡された現像剤と前記担持領域から回収した現像剤とを搬送する第二スクリュー部材と、
前記第一搬送路における前記担持領域と前記第二開口の間の第一領域に設けられた排出口を通じて前記第一搬送路の現像剤の一部をオーバーフローさせて排出可能な排出部と、を備え、
前記第一領域の前記第一スクリュー部材は、前記第一領域の上流側の第二領域及び前記第一領域の下流側の第三領域よりもスクリュー羽根の直径が小さい又はスクリュー羽根を有しない現像装置であって、
前記第二領域の現像剤搬送速度に対する前記第一領域の現像剤搬送速度の比率をαとし、
前記第二領域における前記第一スクリュー部材のスクリュー羽根ピッチをｐ１とし、
前記第三領域における前記第一スクリュー部材のスクリュー羽根ピッチをｐ１’とし、
前記第一スクリュー部材の回転速度をω１とし、
前記第一搬送路の前記排出口を含む軸垂直断面における前記排出口の下端よりも低い現像剤の断面積の最大値をＲ”とし、
前記第二開口よりも現像剤循環方向の下流における前記第二搬送路の軸垂直断面の断面積の最小値をＲ２とし、
前記第二開口よりも現像剤循環方向の下流における前記第二スクリュー部材のスクリュー羽根のピッチをｐ２とし、回転速度をω２とし、
前記第二開口の開口面積をＳ’とするとき、
Ｒ”αｐ１／ｐ１’≦  Ｓ’≦  Ｒ”ｐ１／ｐ１’
Ｒ”αｐ１ω１  ≦  Ｒ２ｐ２ω２  ≦Ｒ”ｐ１ω１
の関係が成立していることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
ｐ１  ≦  ｐ１’
の関係が成立していることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
画像形成に伴って前記第二搬送路の前記第二開口よりも現像剤循環方向上流側にトナーとキャリアを含む補給用現像剤を補給する補給部を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記第一領域の前記第一スクリュー部材は、前記第二領域の前記第一スクリュー部材のスクリュー羽根よりも回転軸線に対する傾き角度が小さい攪拌面の突起を有す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】
前記第三領域の前記第一スクリュー部材は、スクリュー羽根が１ピッチ以上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。
【請求項６】
前記第二搬送路は、前記第一搬送路の下方に配置され、
前記第一開口と前記第二開口とは前記第一搬送路の底面に配置されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項７】
トナーとキャリアを含む現像剤の担持領域を有する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に沿って配置され、第一開口と第二開口とで両端部が連通して現像剤の循環経路を形成する第一搬送路及び第二搬送路と、
スクリュー羽根を有し前記第一搬送路で回転して前記第一開口を通じて前記第二搬送路から受け渡された現像剤を搬送しつつ前記現像剤担持体に供給する第一スクリュー部材と、
スクリュー羽根を有し前記第二搬送路で回転して前記第二開口を通じて前記第一搬送路から受け渡された現像剤と前記担持領域から回収した現像剤とを搬送する第二スクリュー部材と、
前記第一搬送路における前記担持領域と前記第一開口の間の第一領域に設けられた排出口を通じて前記第一搬送路の現像剤の一部をオーバーフローさせて排出可能な排出部と、を備え、
前記第一領域の前記第一スクリュー部材は、前記第一領域の上流側の第二領域及び前記第一領域の下流側の第三領域よりもスクリュー羽根の直径が小さい又はスクリュー羽根を有さない現像装置であって、
前記第一領域の最大現像剤流量をＪ”ｍａｘとし、
前記第二開口を通過する最大現像剤流量をＪ’ｍａｘとし、
前記第二開口よりも現像剤循環方向の下流における前記第二搬送路の最大現像剤流量をＪ２ｍａｘとするとき、
Ｊ”ｍａｘ  ≦  Ｊ’ｍａｘ  ≦  Ｊ２ｍａｘ
の関係が成立していることを特徴とする現像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転する現像剤担持体に第一搬送路から現像剤を供給して担持させ、現像に使用した後に現像剤を第二搬送路へ回収するいわゆる機能分離型の現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転する現像剤担持体に第一搬送路から現像剤を供給して担持させ、現像に使用した後に現像剤を第二搬送路へ回収するいわゆる機能分離型の現像装置が実用化されている。
【０００３】
機能分離型の現像装置の例は、第一搬送路の下方に第二搬送路を配置し、第一搬送路の底面を形成する隔壁に第一開口と第二開口とを設けたいわゆる縦攪拌型の現像装置である。
【０００４】
現像装置は、現像に伴って取り出されたトナーを補給する際にキャリアも併せて補給し、過剰になった現像剤を第一搬送路の排出口からオーバーフローさせて、現像剤の劣化進行を抑制している。いわゆるＡＴＲ（Ａｕｔｏ  Ｔｏｎｎｅｒ  Ｒｅｐｌｅｎｉｓｈｍｅｎｔ）方式である。
【０００５】
しかし、機能分離型の現像装置では、第一搬送路から回転する現像剤担持体を通じて現像剤が取り出されて第二搬送路へバイパスされるため、第一搬送路の下流に行くほど現像剤の流量が少なくなる。そのため、特許文献１に示されるように、第一搬送路における現像剤担持体の担持領域の下流に排出口を配置している場合、排出口から安定して現像剤を排出させることが難しい。
【０００６】
そこで、特許文献１では、第一搬送路に配置された第一スクリュー部材の排出口に沿った領域に、スクリュー羽根を除いてリブを形成している。第一搬送路の排出口に沿った領域を通過する際の現像剤の搬送速度を、当該領域の上流側及び下流側よりも下げることで、排出口下の現像剤面を局所的に高めて、排出口からの排出を安定させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−２３４１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１の現像装置において、第一搬送路と第二搬送路とを循環する現像剤の流量を維持しつつ、第一搬送路と第二搬送路の流路面積を縮小して現像装置を小型化することが検討された。また、第一搬送路から第二搬送路へ現像剤を受け渡す第二開口の開口面積を小さくして、現像剤担持体の担持領域の下流端から第二開口の下流端までの距離を短縮して現像装置を小型化することが検討された。
【０００９】
しかし、第二搬送路の流路面積を小さくした場合も、第二開口の開口面積を小さくした場合も、第二開口で現像剤が停滞して、排出口から一時的に意図しない量の現像剤が排出されることが判明した。意図しない量の現像剤が排出された結果、第一搬送路と第二搬送路とを循環する現像剤が一時的に不足することが判明した。
【００１０】
本発明は、現像装置の小型化を達成しつつ、第二開口付近でのトナー滞留を抑制して、排出口から意図しない量の現像剤が排出されにくい現像装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の現像装置は、トナーとキャリアを含む現像剤の担持領域を有する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に沿って配置され、第一開口と第二開口とで両端部が連通して現像剤の循環経路を形成する第一搬送路及び第二搬送路と、スクリュー羽根を有し前記第一搬送路で回転して前記第一開口を通じて前記第二搬送路から受け渡された現像剤を搬送しつつ前記現像剤担持体に供給する第一スクリュー部材と、スクリュー羽根を有し前記第二搬送路で回転して前記第二開口を通じて前記第一搬送路から受け渡された現像剤と前記担持領域から回収した現像剤とを搬送する第二スクリュー部材と、前記第一搬送路における前記担持領域と前記第二開口の間の第一領域に設けられた排出口を通じて前記第一搬送路の現像剤の一部をオーバーフローさせて排出可能な排出部と、を備え、前記第一領域の前記第一スクリュー部材は、前記第一領域の上流側の第二領域及び前記第一領域の下流側の第三領域よりもスクリュー羽根の直径が小さい又はスクリュー羽根を有しないものである。ここで、前記第二領域の現像剤搬送速度に対する前記第一領域の現像剤搬送速度の比率をαとし、前記第二領域における前記第一スクリュー部材のスクリュー羽根ピッチをｐ１とし、前記第三領域における前記第一スクリュー部材のスクリュー羽根ピッチをｐ１’とし、前記第一スクリュー部材の回転速度をω１とし、前記第一搬送路の前記排出口を含む軸垂直断面における前記排出口の下端よりも低い現像剤の断面積の最大値をＲ”とし、前記第二開口よりも現像剤循環方向の下流における前記第二搬送路の軸垂直断面の断面積の最小値をＲ２とし、前記第二開口よりも現像剤循環方向の下流における前記第二スクリュー部材のスクリュー羽根のピッチをｐ２とし、回転速度をω２とし、前記第二開口の開口面積をＳ’とする。このとき、Ｒ”αｐ１／ｐ１’≦  Ｓ’≦  Ｒ”ｐ１／ｐ１’かつ、Ｒ”αｐ１ω１  ≦  Ｒ２ｐ２ω２  ≦Ｒ”ｐ１ω１  の関係が成立している。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の現像装置では、Ｓ’≦Ｒ”ｐ１／ｐ１’及びＲ２ｐ２ω２  ≦Ｒ”ｐ１ω１の関係が成立しているので現像装置の小型化を妨げない。また、Ｒ”αｐ１／ｐ１’≦Ｓ’及びＲ”αｐ１ω１  ≦  Ｒ２ｐ２ω２Ｒ”の関係が成立しているので、第二搬送路及び第一排出口で現像剤が滞留して排出口に沿った領域の現像剤面を過剰に高めない。
【００１３】
したがって、現像装置の小型化を達成しつつ、第二開口付近でのトナー滞留を抑制して、排出口から意図しない量の現像剤が排出されにくい現像装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】画像形成装置の構成の説明図である。
【図２】現像装置の軸垂直断面の構成の説明図である。
【図３】現像装置の軸平行断面の構成の説明図である。
【図４】現像剤搬送方向におけるリブの配置の説明図である。
【図５】現像剤搬送方向における排出口と下流開口の配置の説明図である。
【図６】リブの軸垂直断面の説明図である。
【図７】現像剤が滞留していない場合の現像室の現像剤面の説明図である。
【図８】現像剤が滞留している場合の現像室の現像剤面の説明図である。
【図９】排出口に沿って流れる現像剤の断面積の説明図である。
【図１０】下流開口の直下の攪拌室の現像剤の流れの説明図である。
【図１１】実施の形態１における現像剤量と排出量の関係の説明図である。
【図１２】比較例における現像剤量と排出量の関係の説明図である。
【図１３】変形例１の現像装置におけるリブ形状の説明図である。
【図１４】変形例２の現像装置におけるリブ形状の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１６】
＜実施の形態１＞
（画像形成装置）
図１は画像形成装置の構成の説明図である。図１に示すように、画像形成装置１０は、中間転写ベルト５に沿ってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄを配置したタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。
【００１７】
画像形成部Ｐａでは、感光ドラム１ａにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト５に一次転写される。画像形成部Ｐｂでは、感光ドラム１ｂにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト５に一次転写される。画像形成部Ｐｃ、Ｐｄでは、感光ドラム１ｃ、１ｄにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて中間転写ベルト５に一次転写される。中間転写ベルト５に担持された四色のトナー像は、二次転写部Ｔ２へ搬送されて記録材Ｓへ二次転写される。
【００１８】
中間転写ベルト５は、テンションローラ６１と駆動ローラ６３と対向ローラ６２に掛け渡して支持され、駆動ローラ６３に駆動されて矢印Ｒ２方向に回転する。二次転写ローラ１００は、対向ローラ６２によって内側面を支持された中間転写ベルト５に当接して二次転写部Ｔ２を形成する。
【００１９】
記録材カセット１０２からピックアップローラ１０３によって引き出された記録材Ｓは、分離ローラ１０４で１枚ずつに分離して、レジストローラ１０５へ送り出される。レジストローラ１０５は、中間転写ベルト５のトナー像にタイミングを合わせて二次転写部Ｔ２へ記録材Ｓを送り出す。トナー像と重ねて記録材Ｓが二次転写部Ｔ２を搬送される過程で、二次転写ローラ１００に直流電圧が印加されることにより、フルカラートナー像が中間転写ベルト５から記録材Ｓへ二次転写される。
【００２０】
四色のトナー像を二次転写された記録材Ｓは、中間転写ベルト５から曲率分離して定着装置１０６へ送り込まれ、加熱加圧を受けて表面にトナー像を定着された後に、排出トレイ１０７へ排出される。
【００２１】
（画像形成部）
画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄで用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は、実質的に同一に構成される。以下では、画像形成部Ｐａについて説明し、画像形成部Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄに関する重複した説明を省略する。
【００２２】
画像形成部Ｐａは、感光ドラム１ａの周囲に、コロナ帯電器２ａ、露光装置３ａ、現像装置４ａ、転写ローラ６ａ、ドラムクリーニング装置１９ａを配置している。感光ドラム１ａは、帯電極性が負極性の感光層をアルミニウムシリンダの基体上に形成して構成され、矢印Ｒ１方向に回転する。コロナ帯電器２ａは、コロナ放電に伴う荷電粒子を照射して感光ドラム１ａの表面を、負極性の暗部電位ＶＤに一様に帯電する。
【００２３】
露光装置３ａは、イエローの分解色画像を展開した走査線画像データをＯＮ−ＯＦＦ変調したレーザービームを回転ミラーで走査して、感光ドラム１ａの表面に画像の静電像を書き込む。暗部電位ＶＤに帯電した感光ドラム１ａの表面電位が露光を受けて明部電位ＶＬに低下することで、負極性に帯電したトナーが付着可能となる。現像装置４ａは、後述するように、感光ドラム１ａに形成された静電像を現像してトナー像を形成する。転写ローラ６ａは、中間転写ベルト５の内側面を押圧して、感光ドラム１ａと中間転写ベルト５の間に一次転写部を形成する。転写ローラ６ａに直流電圧を印加することにより、感光ドラム１ａに担持されたトナー像が中間転写ベルト５へ一次転写される。
【００２４】
ドラムクリーニング装置１９ａは、感光ドラム１ａにクリーニングブレードを摺擦させて、中間転写ベルト５への一次転写を逃れて感光ドラム１ａに残った転写残トナーを回収する。ベルトクリーニング装置１０８は、電圧を印加されたファーブラシを中間転写ベルト５に当接させて、中間転写ベルト５の表面の転写残トナーを回収する。
【００２５】
実施の形態１では、有機感光体である感光ドラムを使用したが、アモルファスシリコン等の無機感光体を使用してもよい。ドラム状の感光体の代わりにベルト状の感光体を使用してもよい。画像形成の帯電方式、転写方式、クリーニング方式、定着方式に関しても、上記方式に限られるものではない。
【００２６】
（現像装置）
図２は現像装置の軸垂直断面の構成の説明図である。図３は現像装置の軸平行断面の構成の説明図である。図２に示すように、現像容器２２は、感光ドラム１ａに対向した現像領域に相当する位置に開口部２８ｈを有する。現像スリーブ２８は、開口部２８ｈから感光ドラム１ａ方向に一部露出するように回転可能に設けられている。現像スリーブ２８は、現像部に搬送した現像剤を磁気穂状態で担持して磁気穂の先端部を感光ドラム１に接触させた状態で、感光ドラム１ａの静電像を現像する。
【００２７】
現像スリーブ２８の回転速度は３００ｒｐｍ、直径は２０ｍｍである。感光ドラム１ａの回転速度は１２０ｒｐｍ、直径は３０ｍｍである。現像部における現像スリーブ２８と感光ドラム１の対向距離（ＳＤギャップ）は約４００μｍである。
【００２８】
現像スリーブ２８は、アルミニウムやステンレスのような非磁性材料で構成され、その内部にはマグネットローラ２８ｍが非回転に設置されている。
【００２９】
現像スリーブ２８は、矢印Ｒ４方向に回転し、規制ブレード２９によって層厚を規制された現像剤を磁気穂状態で担持して感光ドラム１の現像部に搬送し、感光ドラム１に形成された静電像にトナーを付着させてトナー像を現像する。
【００３０】
現像容器２２には、現像スリーブ２８に先端を対向させて板状の規制ブレード２９が取り付けられている。規制ブレード２９は、現像スリーブ２８の回転軸線に沿って周面に対向配置した板状のアルミニウムなどで形成された非磁性部材２９ａと、鉄材のような磁性部材２９ｂとで構成される。
【００３１】
規制ブレード２９と現像スリーブ２８の周面との間隙（ＢＳギャップ）によって、現像スリーブ２８上に担持された現像剤の層厚が規制されて、現像部へ搬送される現像剤量が調整される。ＢＳギャップは、２００〜１０００μｍ、好ましくは３００〜７００μｍに設定される。実施の形態１では４００μｍに設定して、現像スリーブ２８上の単位面積当り現像剤コート量を３０ｍｇ／ｃｍ２に規制している。
【００３２】
図３に示すように、現像容器２２の内部は、隔壁２７によって上側の現像室２３と下側の攪拌室２４とに区画されている。現像室２３と攪拌室２４とは現像室２３の上流側の開口１２と下流側の開口１１とで連通して、トナーとキャリアを含む現像剤（二成分現像剤）の循環経路を構成している。第一スクリュー２５と第二スクリュー２６とが回転することにより、現像剤が開口１２と開口１１とを通じて現像室２３と攪拌室２４との間で循環する。
【００３３】
現像室２３には、第一スクリュー２５が配置されている。第一スクリュー２５は、軸径６ｍｍのスクリュー軸５１の周りに外径９ｍｍのスクリュー羽根５３がピッチ４０ｍｍでらせん状に巻かれている。第一スクリュー２５は、現像室２３の底部に現像スリーブ２８と平行に配置され、矢印Ｒ２５方向に回転して現像室２３の現像剤を現像スリーブ２８へ供給しつつ回転軸線方向に搬送する。
【００３４】
攪拌室２４には、第二スクリュー２６が配置されている。第二スクリュー２６は、軸径６ｍｍのスクリュー軸５２の周りに外径９ｍｍのスクリュー羽根５４がピッチ４０ｍｍでらせん状に巻かれている。第二スクリュー２６は、攪拌室２４の底部に第一スクリュー２５と平行に配置され、第一スクリュー２５と反対の矢印Ｒ２６方向に回転して攪拌室２４内の現像剤を第一スクリュー２５と反対方向に搬送する。
【００３５】
図２に示すように、現像スリーブ２８は、第一駆動モータＭ１に直結されている。第一駆動モータＭ１は、ＤＣブラシレスモータであって、画像形成時の定常状態における回転速度は、３００ｒｐｍである。
【００３６】
第一スクリュー２５は、第二駆動モータＭ２に直結されている。第一スクリュー２５と第二スクリュー２６は、ギア比１：１．０７の歯車機構で連結されている。第二駆動モータＭ２は、ＤＣブラシレスモータであって、画像形成時の定常状態における回転速度は、７００ｒｐｍである。
【００３７】
現像装置４ａは、現像スリーブ２８へ現像剤を供給する部屋と現像スリーブ２８から現像剤を回収する部屋とが分離されている機能分離型である。機能分離型の現像装置４ａは、現像スリーブ２８から回収したトナー濃度の低い現像剤がそのまま再び現像スリーブ２８に担持されて現像に使用されることがないので、トナー濃度の低い現像剤に起因する定着画像の濃度ムラなどの問題が起きにくい。
【００３８】
（二成分現像剤）
図２に示すように、現像装置４ａは、現像剤としてトナーとキャリアを混合した現像剤を使用する二成分現像方式である。現像容器２２内には、現像剤としてトナーとキャリアを含む二成分現像剤が収容されている。
【００３９】
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を含み、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。トナーは、負帯電性のポリエステル系樹脂である。トナーの体積平均粒径は４μｍ以上、１０μｍ以下が好ましく、８μｍ以下であることがより好ましい。
【００４０】
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る。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である。キャリアは、抵抗率が１０７Ωｃｍ以上、好ましくは１０８Ωｃｍ以上である。実施の形態１では１０８Ωｃｍのものを用いた。
【００４１】
現像装置４ａは、現像容器２２内の循環路において、第一スクリュー２５と第二スクリュー２６とを回転させて現像剤を攪拌しつつ搬送することにより、トナーとキャリアを摩擦帯電させている。現像容器２２内の現像剤は、画像形成によって消費されないキャリアが現像容器内で摩擦を受けつつ循環し続けることにより、次第にキャリアの帯電性能が低下してしまう。このため、現像容器２２に新しいキャリアを補給する一方で、現像室２３に設けた排出口４０を通じて、搬送される現像剤の一部をオーバーフローさせて排出することにより、現像剤中のキャリアの平均的な帯電性能を確保している。
【００４２】
（現像剤補給部）
図２に示すように、現像装置４ａの上部には、トナーとキャリアを混合した補給現像剤を収容するホッパー３１が配置される。ホッパー３１から現像装置４ａに補給現像剤が補給されることで、現像装置４ａにおいて画像形成によって消費された分のトナーが補充される。
【００４３】
図３に示すように、ホッパー３１は、下部にスクリュー状の補給スクリュー３２を備え、補給スクリュー３２の一端が現像装置４ａの前端部に設けられた現像剤補給口３０の位置まで延びている。補給現像剤は、補給スクリュー３２の回転力と、補給現像剤の重力によって、ホッパー３１から現像剤補給口３０を通過して、現像容器２２に補給される。補給現像剤の補給量は、搬送部材である補給スクリュー３２の回転数によっておおよそ定められるが、この回転数は図示しないトナー補給量制御部によって定められる。トナー補給量は、二成分現像剤のトナー濃度を光学的或いは磁気的に検知して求められる。トナー補給量は、感光ドラム１上の基準潜像を現像してパッチトナー像を形成し、パッチトナー像の濃度を検知して求めてもよい。
【００４４】
（現像剤排出口）
図３に示すように、ホッパー３１からキャリアを含む補給現像剤が補給されると、現像容器２２内を循環する現像剤が増えて、排出口４０からオーバーフローして現像容器２２から排出される。現像室２３における現像スリーブ２８の担持領域よりも下流に排出口４０が設けられている。補給現像剤の補給により現像装置４ａ内の現像剤が増加すると、増加量に応じて、現像剤は排出口４０より溢れ出るように排出される。
【００４５】
実施の形態１では、排出口４０の現像剤搬送方向中心位置は、現像スリーブ２８の端部よりも７０ｍｍ下流側で、開口１１の現像剤搬送方向上流端よりも１５ｍｍ上流側に設置している。
【００４６】
（リブ）
図４は現像剤搬送方向におけるリブの配置の説明図である。図５は現像剤搬送方向における排出口と開口の配置の説明図である。図６はリブの軸垂直断面の説明図である。
【００４７】
図４に示すように、第一スクリュー２５は、現像剤搬送方向で排出口４０に沿った第一領域Ｅ１においてスクリュー羽根が省略されている。第一スクリュー２５は、第一領域Ｅ１のスクリュー羽根が省略されているため、第一領域Ｅ１における第一スクリュー２５は、第二領域Ｅ２における第一スクリュー２５よりも現像剤に作用する円周方向または外向きの半径方向の力が小さい。第一領域Ｅ１のスクリュー羽根を省略することで、第一領域Ｅ１における第一スクリュー２５による現像剤の跳ね上げを抑え、真に余剰となった現像剤のみを排出口４０から排出させる。
【００４８】
図４に示すように、第一スクリュー２５は、排出口４０に沿った第一領域Ｅ１のスクリュー羽根の省略に加え、第一領域Ｅ１に第一スクリューの回転に伴って現像剤排出口に沿った領域の現像剤を攪拌もしくは加振するリブ４１が局所的に形成されている。第一スクリュー２５の第一領域Ｅ１には、現像剤を加振するためのリブ４１が設けられている。
【００４９】
リブ４１は、排出口４０に沿った第一領域Ｅ１の現像剤を加振するので、排出口４０に対向する領域のスクリュー羽根が省略されている構成においても、加振動により現像剤の流動性によらず安定した排出を行うことが可能となっている。
【００５０】
現像剤搬送方向において第一領域Ｅ１の中心線上に排出口４０の中心線とリブ４１の中心線とが配置されている。現像剤搬送方向において排出口４０の長さは１０ｍｍ、第一領域Ｅ１の長さは排出口４０の上流及び下流に２ｍｍずつ広い１４ｍｍ、リブ４１の長さは８ｍｍである。
【００５１】
図５に示すように、現像装置４ａは、排出口４０に沿った第一領域Ｅ１のスクリュー羽根を省略することで、第一領域Ｅ１において現像剤を滞留させ、排出口４０を通じたすり切り型の安定した排出を実現している。
【００５２】
図６に示すように、スクリュー軸５１は、現像室２３の底面（隔壁２７の上面）から高さＨ＝１０ｍｍの位置に設置されている。リブ４１は、軸垂直断面の断面形状が略楕円形である。リブ４１の軸垂直断面形状は、スクリュー軸５１の接線に沿ってスクリュー軸５１から先端に行くほど細くなっていて、リブ４１の先端部は半径０．５ｍｍの半円形状である。リブ４１の高さｈは、第一スクリュー２５の外径９ｍｍよりも小さい５ｍｍである。
【００５３】
リブ４１は、第一スクリュー２５に固定されている。リブ４１は、スクリュー軸５１を中心にして反対方向に一対が設けられている。リブ４１の輪郭は、軸中心Ｏを通る直線Ｍａ、Ｍｂに対して対称である。
【００５４】
リブ４１は、第一スクリュー２５の回転に伴い、排出口４０の下を通過する現像剤を加振してほぐし、現像剤面を均して、局所的な現像剤面の盛り上がりを解消する。これにより、現像室２３の現像剤がまとまって排出口４０から溢れ出すことが防止され、排出口４０を通じた現像剤の排出を安定させている。
【００５５】
以上説明したように、現像剤担持体の一例である現像スリーブ２８は、トナーとキャリアを含む現像剤の担持領域を有する。第一搬送路及び第二搬送路の一例である現像室２３及び攪拌室２４は、現像スリーブ２８に沿って配置され、第一開口及び第二開口の一例である開口１１、１２で両端部が連通して現像剤の循環経路を形成する。第一スクリュー部材の一例である第一スクリュー２５は、スクリュー羽根を有し現像室２３で回転して開口１２を通じて攪拌室２４から受け渡された現像剤を搬送しつつ現像スリーブ２８に供給する。第二スクリュー部材の一例である第二スクリュー２６は、スクリュー羽根を有し攪拌室２４で回転して開口１１を通じて現像室２３から受け渡された現像剤と前記担持領域から回収した現像剤とを搬送する。排出部の一例である排出部Ｈａは、現像室２３における担持領域と開口１１の間の第一領域Ｅ１に設けられた排出口４０を通じて現像室２３の現像剤の一部をオーバーフローさせて排出可能である。
【００５６】
第一領域Ｅ１の第一スクリュー２５は、第一領域Ｅ１の上流側の第二領域Ｅ２及び第一領域Ｅ１の下流側の第三領域Ｅ３よりもスクリュー羽根の直径が小さい又はスクリュー羽根を有しない。
【００５７】
（開口の断面積の縮小）
図３に示すように、攪拌室２４では、現像装置４ａの運転中、現像スリーブ２８から少しずつ現像剤が合流してくるため、攪拌室２４の下流にいくほど搬送される現像剤が増えてくる。このため、攪拌室２４の下流端（現像室２３の上流端）に設けられた開口１２は、現像装置４ａの現像性能に見合った大きなものとなっている。開口１２は、長手方向に４０ｍｍ、奥行き２０ｍｍ、断面積８００ｍｍ２である。
【００５８】
一方、現像室２３では、現像剤の搬送に伴って現像室２３を搬送される現像剤が少しずつ現像スリーブ２８に担持されて攪拌室２４へ搬送されるため、現像室２３の下流に行くほど搬送される現像剤の量が減ってくる。そのため、現像室２３の下流端に位置する開口１１まで到達して攪拌室２４へ受け渡される現像剤量が少なくなるので、下流開口１１は、開口１２に比較して小さくてよい。
【００５９】
開口１１における現像剤の流量Ｊ（ｘ）は最小となり、開口１２における現像剤の流量Ｊ（ｘ）は最大となるため、開口１１は、開口１２に比べて断面積を小さくすることができる。これは、機能分離型であることの大きな利点であり特徴である。開口１１を小さくすることで、図３に示すように、現像装置４ａの回転軸線方向の長さを小さくして、現像性能を損なうことなく現像装置４ａの小型化を達成することができる。開口１１は、長手方向に１５ｍｍ、奥行き１５ｍｍ、断面積２２５ｍｍ２であって、開口１２の約１／４に過ぎない。
【００６０】
しかし、開口１１を小さくすることは、現像装置４ａの長手方向の小型化を達成する上で重要である一方、開口１１を小さくし過ぎると、開口１１で現像剤が滞留して、その影響が排出口４０における現像剤排出に影響を与えることがある。
【００６１】
特に、排出口４０と開口１１の距離が比較的短く、排出口４０に沿った第一領域Ｅ１でスクリュー羽根が省略されている場合、排出口４０における現像剤排出への影響がより顕著である。一般的に、スクリュー羽根を小径化もしくは省略して第一領域Ｅ１の現像剤を滞留させて排出口４０から排出させている場合、排出口４０が開口１１に近ければ近いほど、開口１１の現像剤圧の影響が第一領域Ｅ１の現像剤面に及び易くなる。
【００６２】
また、図５に示すように、現像剤搬送方向における排出口４０の下流端から開口１１の上流端までの距離Ｄが第一スクリュー２５の１ピッチよりも小さい場合、さらに顕著である。スクリュー羽根は、１ピッチの羽根で現像剤を保持して搬送するため、１ピッチに満たない距離では十分に現像剤を搬送することができず、開口１１からの現像剤圧を受け易くなる。実施の形態１では、Ｄ＝１０ｍｍであるため、第一スクリュー２５のピッチ４０ｍｍよりも小さい。
【００６３】
そのため、実施の形態１では、開口１１における現像剤圧が排出口４０下の現像剤に及び易く、開口１１からの現像剤圧が第一領域Ｅ１の現像剤面を変動させ易くなっている。第一領域Ｅ１の現像剤面が変動すると、排出口４０を通じた現像剤の排出が不安定になり易く、現像装置４ａ内の現像剤量の変動が大きくなる。
【００６４】
排出口４０に沿った第一領域Ｅ１の現像剤面が上昇すると、排出すべきでない場合でも、まとまった現像剤排出が発生してしまう。そして、不必要な現像剤排出が行われてしまうと、現像装置４ａ内の現像剤が安定した循環に必要な現像剤量を割り込んで、現像スリーブ２８への現像剤の十分な供給がなされない問題につながる可能性がある。
【００６５】
そこで、以下の実施例では、開口１１の近傍のパラメータを最適化して第一領域Ｅ１の現像剤面の変動を抑制している。
【００６６】
（開口の近傍のパラメータ）
図７は現像剤が滞留していない場合の現像室の現像剤面の説明図である。図８は現像剤が滞留している場合の現像室の現像剤面の説明図である。図９は排出口に沿って流れる現像剤の断面積の説明図である。図１０は開口の直下の攪拌室の現像剤の流れの説明図である。
【００６７】
図７に示すように、現像室２３の長手方向の位置ｘにおける現像剤の断面積をＳ（ｘ）とし、現像剤の循環速度をｖ（ｘ）とすると、位置ｘにおける現像剤の体積流量Ｊ（ｘ）は次式のように求められる。
Ｊ（ｘ）＝Ｓ（ｘ）ｖ（ｘ）
【００６８】
ここで、現像剤の循環速度ｖ（ｘ）は、排出口４０に沿った第一領域Ｅ１を除くと位置ｘによらず概ね一定であって、第一スクリュー２５のスクリューピッチをｐとし、回転速度をω［ｒｐｓ］とすると、次式のように求められる。
ｖ（ｘ）＝ｐω
【００６９】
したがって、現像室２３の位置ｘにおける現像剤の体積流量Ｊ（ｘ）は、次式のように変形される。
Ｊ（ｘ）＝Ｓ（ｘ）ｐω
【００７０】
現像装置４ａの起動後、現像剤が定常状態になると、位置ｘにおける入ってくる現像剤量と出ていく現像剤量とが等しくなるので、いずれの位置ｘでも位置ｘごとの流量Ｊ（ｘ）が変化しなくなる。
∇・Ｊ（ｘ）＝０
【００７１】
上述したように、現像室２３の位置ｘにおける現像剤の体積流量Ｊ（ｘ）は、位置ｘが下流になるほど少なくなる。そして、現像スリーブ２８の下流端を超えた後、排出口４０から一部排出されてさらに少なくなり、排出口４０の下流端を超えると、一定になってそのまま開口１１から攪拌室２４へ流れ込む。
【００７２】
図８に示すように、開口１１を通過でき得る流量以上の現像剤が供給されると、開口１１を通過できなかった現像剤が滞留して開口１１の上の現像剤面を上昇させる。開口１１で現像剤が滞留するのは、開口１１へ開口１１の開口面積に対して許容量以上の現像剤が供給された時である。
【００７３】
現像室２３の現像剤は、排出口４０に沿った第一領域Ｅ１に差し掛かるまでは、一定の速度ｖ１で搬送される。
ｖ１＝ｐ１ω１
【００７４】
排出口４０に沿った第一領域Ｅ１ではスクリュー羽根が省略されているため、速度ｖ１が減速して現像剤が滞留し、第一領域Ｅ１を通過するとまた一定の速度ｖ１で搬送される。下流開口１１には現像剤を減速させる部材は無いため、現像剤は、開口１１を速度ｖ１で通過する。このとき、開口１１を通過し得る最大の体積流量をＪ’ｍａｘとする。最大流量Ｊ’ｍａｘは、開口１１を現像剤が通過する速度ｖ’と開口１１の断面積Ｓ’を用いて次式のように求められる。
Ｊ’ｍａｘ＝Ｓ’ｖ’＝Ｓ’ｐ１ω１
【００７５】
開口１１における現像剤の断面積は開口１１の断面積Ｓ’以上にはならないため、断面積Ｓ’以上の現像剤は、開口１１を通過できないか、速度ｖ’を無理やり大きくして通過するしかない。これらの場合、その反作用で図８に示すような滞留が発生する可能性がある。開口１１を現像剤が通過するときに、現像剤が滞留しないためには、開口１１へ流入する現像剤の体積流量がＪ’ｍａｘ以下である必要がある。
Ｊ’ｍａｘ＝Ｓ’ｖ’＝Ｓ’ｖ１
【００７６】
一方、現像スリーブ２８の下流端と開口１１との間に排出口４０があり、現像スリーブ２８に供給されなかった現像剤の一部が排出口４０から排出される。図９に示すように、排出口４０の下端は、現像容器２２の底から高さＬ＝１７ｍｍの位置であり、排出口４０の下端を超えた現像剤が排出口４０から排出される。
【００７７】
このため、排出口４０を超えて開口１１へ搬送される現像剤の最大体積流量は、排出口４０を通過後の最大体積流量Ｊ”ｍａｘである。排出口４０を通過し得る最大体積流量Ｊ”ｍａｘは、排出口４０に沿った第一領域Ｅ１の流路断面積Ｒ”と第一領域Ｅ１を通過する現像剤の速度ｖ”の積で表される。
Ｊ”ｍａｘ＝Ｒ”ｖ”
【００７８】
ここで、流路断面積Ｒ”とは、図９に示すように、現像容器２２の排出口４０の下端の高さＬ以下の断面積から第一スクリュー２５の高さＬ以下の断面積を引いたものである。流路断面積Ｒ”とは、現像剤が排出口４０から排出されることなく最も多く搬送されているときの断面積である。
【００７９】
また、図７に示すように、排出口４０に沿った第一領域Ｅ１で現像剤は滞留するため、第一領域Ｅ１を通過するときの現像剤速度ｖ”は、スクリュー羽根が省略されていない第二領域Ｅ２の現像剤速度ｖ１に比べて小さくなる。ここで、第二領域Ｅ２の現像剤速度ｖ１に対する第一領域Ｅ１の現像剤速度ｖ”の比率α（０＜α＜１）を減速率と定義すると、第一領域Ｅ１の現像剤速度ｖ”は次式で表される。
ｖ”＝αｖ１＝αｐ１ω１
【００８０】
また、第一領域Ｅ１を現像剤速度ｖ”にて通過し得る現像剤の最大体積流量Ｊ”ｍａｘは次式で表される。
Ｊ”ｍａｘ＝Ｒ”αｖ１
【００８１】
開口１１で現像剤が滞留することなく、排出口４０から良好な排出が行われるためには、次式の関係が成立している必要がある。
Ｊ”ｍａｘ  ≦  Ｊ’ｍａｘ
【００８２】
この関係が成立していれば、開口１１で現像剤が滞留しないと考えられるので、変形して以下の関係が導かれる。
Ｊ”ｍａｘ＝ Ｒ”αｐ１ω１  ≦  Ｊ’ｍａｘ  ＝  Ｓ’ｐ１ω１
【００８３】
したがって、開口１１で現像剤が滞留することなく、排出口４０から良好な排出が行われるためには、以下の関係が成立している必要がある。
Ｒ”α  ≦Ｓ’
【００８４】
また、全く同様の議論が開口１１の直下の攪拌室２４においても成り立つ。図１０に示すように、排出口４０を通過した現像剤が開口１１で滞留しなくても、開口１１の直下の領域Ｂで現像剤の滞留が起きてしまうと、いずれは開口１１も滞留して最終的に排出口４０を通じた現像剤排出の安定性に影響が及ぶことになる。
【００８５】
開口１１の直下の領域Ｂにおいて、現像剤が滞留しないためには、領域Ｂの現像剤の流量Ｊ２が領域Ｂから攪拌室２４の下流へ搬送される最大体積流量Ｊ２ｍａｘ以下であればよい。図１０に示すように、第二搬送路の一例である攪拌室２４の最大現像剤流量Ｊ２ｍａｘは、第二開口の一例である開口１１よりも現像剤循環方向の下流の一例である領域Ｂにおいて定義される。領域Ｂは、開口１１と対向する第二スクリュー２６の１ピッチ分の領域である。Ｊ２≦Ｊ２ｍａｘの関係は、攪拌室２４における開口１１の下流端位置の流路断面積をＲ２とし、Ｒ２中の現像剤の断面積をＳ２とし、第二スクリュー２６のピッチをｐ２とし、回転速度をω２とすると、次式で表される。
Ｊ２  ＝Ｓ２ｖ２  ＝Ｓ２ｐ２ω２  ≦  Ｊ２ｍａｘ  ＝Ｒ２ｐ２ω２
【００８６】
ここで、第一領域Ｅ１を通過しうる最大体積流量Ｊ”ｍａｘは、Ｊ”ｍａｘ＝Ｒ”αｖ１＝Ｒ”αｐ１ω１であるため、Ｊ”ｍａｘ  ≦  Ｊ２ｍａｘの関係から次式が導かれる。
Ｒ”αｐ１ω１  ≦  Ｒ２ｐ２ω２
Ｒ”αｐ１ω１／ｐ２ω２  ≦  Ｒ２
【００８７】
つまり、開口１１若しくは開口１１の直下の領域Ｂにおける滞留を防ぎ、排出口４０からの安定的な現像剤排出を実現するには、次式の関係が成立していればよい。
Ｒ”α  ≦  Ｓ’                    （以下、条件１’）
Ｒ”αｐ１ω１／ｐ２ω２  ≦  Ｒ２  （以下、条件２’）
【００８８】
ところで、開口１１の断面積Ｓ’や、開口１１の直下の領域Ｂの流路断面積Ｒ２が著しく大きい場合は、条件１’,条件２’共に十分に満たしており、現像剤の滞留は起きないと考えられる。
【００８９】
しかし、領域Ｂの流路断面積Ｒ２を著しく大きくすると、機能分離型現像器の利点であった現像装置の小型化が実現できなくなる。また、現像装置の小型化の観点から、開口１１の断面積Ｓ’は、小さいことが好ましく、最大でもＲ”を超えないことが好ましい。
Ｓ’  ≦  Ｒ”
Ｒ２  ≦  Ｒ”ｐ１ω１／ｐ２ω２
【００９０】
また、ここまでは、図５に示す第一領域Ｅ１と第三領域Ｅ３とで第一スクリュー２５のスクリュー羽根のピッチが等しくｐ１であるとして計算した。しかし、より一般的には、第三領域Ｅ３の第一スクリュー２５のスクリュー羽根のピッチをｐ１’として次式の関係が成立する。
Ｒ”αｐ１／ｐ１’  ≦  Ｓ’
Ｓ’  ≦  Ｒ”ｐ１／ｐ１’（以下、条件１”）
【００９１】
以上より、開口１１若しくは開口１１下の領域Ｂにおける現像剤の滞留を防ぎ、排出口４０からの安定的な現像剤排出を実現しつつ、現像器の小型化を実現するには、次式の関係が成立する必要がある。
Ｒ”αｐ１／ｐ１’  ≦Ｓ’  ≦  Ｒ”ｐ１／ｐ１’                （条件１）
Ｒ”αｐ１ω１／ｐ２ω２  ≦  Ｒ２  ≦  Ｒ”ｐ１ω１／ｐ２ω２  （条件２）
【００９２】
図５に示す第一領域Ｅ１と第三領域Ｅ３とで第一スクリュー２５のスクリュー羽根のピッチが等しくｐ１である場合、ｐ１’を含む条件１は次式のように変形されるが、ｐ１’を含まない条件２は同じである。
Ｒ”α  ≦Ｓ’≦  Ｒ”  （条件１）
Ｒ”αｐ１ω１／ｐ２ω２  ≦  Ｒ２  ≦  Ｒ”ｐ１ω１／ｐ２ω２  （条件２）
【００９３】
（減速率の測定方法）
以下の手順で高速度カメラを用いた実験を行って、第二領域Ｅ２と第一領域Ｅ１とにおける現像剤の移動速度を測定して減速率αを求めた。
（１）現像装置４ａを実機と同様に駆動できる冶具に固定し、排出口４０に対して略垂直の位置に高速度カメラを設置した。
（２）現像装置４ａに現像スリーブ２８が全域コートするだけの現像剤を充填し、実機と同様の設定で運転した。
（３）高速度カメラにより第一領域Ｅ１を現像剤の塊がよく認識できる程度のフレームレートで撮影した。具体的には、フォトロン社製の高速度カメラＦＡＳＴＣＡＭ−ＳＡ４を用いて、１０２４×１０２４の解像度、２０００ｆｐｓのフレームレートで、１ｓｅｃ撮影した。フレームレートを大きくすると映像が暗くなるので、株式会社トキナーのキセノンランプ光源を撮影光源として使用した。
（４）撮影した映像の各フレームに対して現像剤が画像上で何ピクセル現像剤循環方向（本実施例では長手方向）に移動しているかを求めた。画像の比較は１フレーム毎に行う必要はなく、現像剤を追従できれば１００フレームごとでもよい。現像剤の追従については、目視で行ってもよいし画像を濃度変換して濃淡によって追従してもよい。このとき、１ピクセルが実際にはどれくらいの大きさか分かるように、スケールも一緒に撮影した。
（５）上記（４）で求めた移動量を画像間隔枚数とフレームレートから求めた時間の経過で割ることにより、第一領域Ｅ１における現像剤の移動速度ｖ”を求めた。速度ｖ”を第一スクリュー２５のスクリュー羽根の移動速度ｐωで除することにより、その時の現像剤量における減速率αを求めた。
（６）現像装置４ａに充填する現像剤量を変更して、上記（１）〜（５）の手順で実験を繰り返すことにより、色々な現像剤量における減速率αを求めた。
（７）上記（６）で求めた色々な現像剤量における減速率αの中で最も大きいもの(即ち減速度が最も小さいもの）を本発明で定義する減速率αとする。
【００９４】
ここで、全面白地画像（ベタ白）を連続出力した時の現像剤量を上記（７）における現像剤量の振り幅の最小値とした。また、全面最大濃度画像（ベタ黒）を連続出力した時の現像剤量を上記（７）における現像剤量の振り幅の最大値とした。前者は、現像装置４ａがとり得る最小現像剤量であり、後者は、現像装置４ａがとり得る最大現像剤量だからである。つまり、実際の画像形成において現像装置４ａが取り得る現像剤量の範囲で減速率αを求めた。
【００９５】
（条件１と条件２の演算結果）
上記（１）〜（７）の手順により、排出口４０に沿った第一領域Ｅ１を通過する現像剤の減速率αを求めて第一領域Ｅ１の現像剤速度ｖ”の最大値を計算した。現像剤速度ｖ”の最大値からこの値から排出口４０通過後の現像剤の最大体積流量Ｊ”ｍａｘを計算した。
【００９６】
その結果、減速率αは約０．７であった。減速率α＝０．７で、条件１と条件２とを計算した。
条件１：Ｒ”＝２４１［ｍｍ２］、Ｓ’＝１５×１５＝２２５［ｍｍ２］なので、Ｒ”α  ≦  Ｓ’を確かに満たしている。
条件２：Ｒ２＝２７０［ｍｍ２］なので、Ｒ２  ≦  Ｒ”αｐ１ω１／ｐ２ω２も、確かに満たしている。
【００９７】
（比較実験）
図１１は実施の形態１における現像剤量と排出量の関係の説明図である。図１２は比較例における現像剤量と排出量の関係の説明図である。条件１及び条件２を満たす実施の形態１の現像装置と、条件１及び条件２を満たさない比較例の現像装置とで現像剤量と排出口から排出される現像剤量の関係を比較した。比較例の現像装置は、開口１１の長手方向の長さが１０ｍｍであることが当該長さが１５ｍｍである実施の形態１と異なり、その他の構成は実施の形態１と同一である。
【００９８】
図３に示すように、実施の形態１の現像装置４ａと比較例と現像装置とで、現像剤を３００ｇ充填し、その後、現像剤量を１０ｇ刻みで段階的に異ならせて同一条件で運転し、運転開始後３０秒間に排出口４０から排出される現像剤量を測定した。３０秒間の実験中、現像装置に補給用現像剤は補給せず、排出口４０から排出された現像剤は、回収容器に回収して、計量した。
【００９９】
具体的には、次の手順に従った。現像スリーブ、第一スクリュー、第二スクリューを所望の周速で駆動させた状態で、現像スリーブ上に現像剤が均一にコーティングするまで現像容器に現像剤を入れる。現像容器中の現像剤循環が定常状態になるまで現像スリーブ、第一スクリュー、第二スクリューを所望の周速で駆動させる（通常１〜２分）。そして、現像スリーブ上コーティングが均一になったところから、残った現像剤を少しずつ補給口から現像容器に入れていき、そのときの３０秒間の排出量を測定した。１０ｇずつ現像剤を増やした各条件で３０秒間の排出量をそれぞれ測定した。
【０１００】
図１１に示すように、現像装置４ａに充填される現像剤量が増加すると、排出口４０を通じて運転開始後３０秒間に排出される現像剤の排出量が増加する。実施の形態１では、図１２に示す比較例と比べて、現像剤排出開始点が現像剤量の多い方にシフトしているため、現像装置４ａ内には常に十分な量の現像剤が循環し続けている。現像室２３の現像スリーブ２８に沿った領域全体で十分な高さの剤面が確保されて、現像スリーブ２８の担持領域の全域に十分な量の現像剤をコーティングできる。このため、現像装置の小型化を満たしつつも、長時間にわたって画像不良なく安定した画像形成が可能となる。
【０１０１】
図１２に示すように、比較例では、排出口４０を通じた現像剤の排出量が本格的に増加し始める現像剤量が、図１１に示す実施の形態１に比べて現像剤の少ない方にシフトしている。すなわち、本来排出すべきでない現像剤量でも、排出口４０を通じて現像装置から現像剤が排出されてしまうため、長時間の運転を継続すると現像装置内を循環する現像剤が不足してくる。このため、比較例では、現像室２３の剤面が低下して、現像スリーブ２８の担持領域の下流側で十分な現像剤の供給がされなくなって、現像コーティング不良という画像不良が発生し易くなる。
【０１０２】
（実施の形態１の効果）
以上説明したように、実施の形態１では、第二領域Ｅ２の現像剤搬送速度に対する第一領域Ｅ１の現像剤搬送速度の比率をαとする。第二領域Ｅ２における第一スクリュー２５のスクリュー羽根ピッチをｐ１とする。第三領域Ｅ３における第一スクリュー２５のスクリュー羽根ピッチをｐ１’とする。第一スクリュー２５の回転速度をω１とする。現像室２３の排出口４０を含む軸垂直断面における排出口４０の下端よりも低い現像剤の断面積の最大値をＲ”とする。開口１１よりも現像剤循環方向の下流における攪拌室２４の軸垂直断面の断面積の最小値をＲ２とする。開口１１よりも現像剤循環方向の下流における第二スクリュー２６のスクリュー羽根のピッチをｐ２とする。第二スクリュー２６の回転速度をω２とする。開口１１の開口面積をＳ’とする。
【０１０３】
このとき、Ｒ”αｐ１／ｐ１’≦  Ｓ’≦  Ｒ”ｐ１／ｐ１’かつ、Ｒ”αｐ１ω１  ≦  Ｒ２ｐ２ω２  ≦Ｒ”ｐ１ω１  の関係が成立している。このため、開口１１の面積を小さくして現像装置４ａを小型化しつつ、排出口４０を通じた現像剤の排出の過剰を回避して、現像装置４ａを安定して高性能に運転できる。
【０１０４】
実施の形態１では、第一領域Ｅ１の最大トナー流量をＪ”ｍａｘとする。開口１１を通過する最大トナー流量をＪ’ｍａｘとする。開口１１よりも現像剤循環方向の下流における攪拌室２４の最大トナー流量をＪ２ｍａｘとする。現像室２３の排出口４０を含む軸垂直断面における排出口４０の下端よりも低い現像剤の断面積の最大値をＲ”とする。
【０１０５】
このとき、Ｊ”ｍａｘ  ≦  Ｊ’ｍａｘ  ≦  Ｊ２ｍａｘ  かつ  Ｓ’≦Ｒ”  の関係が成立している。このため、開口１１の面積を小さくして現像装置４ａを小型化しつつ、排出口４０を通じた現像剤の排出の過剰を回避して、現像装置４ａを安定して高性能に運転できる。
【０１０６】
実施の形態１では、ｐ１  ≦  ｐ１’  の関係が成立している。このため、開口１１をさらに小さくして現像装置４ａをさらに小型化できる。
【０１０７】
実施の形態１では、画像形成に伴って攪拌室２４の開口１１よりも現像剤循環方向上流側にトナーとキャリアを含む補給用現像剤を補給する補給部の一例である現像剤補給口３０を備える。このため、補給用現像剤と循環する現像剤とを十分に混合して現像装置４ａの高性能を引き出すことができる。
【０１０８】
実施の形態１では、第一領域Ｅ１の第一スクリュー２５は、第二領域Ｅ２の第一スクリュー２５のスクリュー羽根よりも回転軸線に対する傾き角度が小さい攪拌面の突起を有する。このため、排出口４０の下における現像剤に適度な攪拌を加えて、第一領域Ｅ１における現像剤の停滞状態と排出口４０を通じた排出を安定化させることができる。
【０１０９】
実施の形態１では、第三領域Ｅ３の第一スクリュー２５は、スクリュー羽根が１ピッチ以上ある。このため、第一スクリュー２５の１回転にわたって第一領域Ｅ１から現像剤を安定して運び出すことができる。
【０１１０】
実施の形態１では、攪拌室２４から現像室２３へ行く現像剤量に対し、現像スリーブ２８を介さず現像室２３から攪拌室２４へ行く現像剤量が著しく少ない。このため、攪拌室２４から現像室２３へ行く経路の流路に比べて現像室２３から攪拌室２４へ行く経路の流路を小さくすることで、現像装置４ａの小型化を達成できる。
【０１１１】
実施の形態１では、機能分離型の現像装置４ａにおいて現像室２３から攪拌室２４への連通部における現像剤の滞留を防ぎ、現像剤排出の安定性を保ちながら現像装置４ａの小型化を達成することができる。
【０１１２】
＜変形例＞
図１３は変形例１の現像装置におけるリブ形状の説明図である。図１４は変形例２の現像装置におけるリブ形状の説明図である。
【０１１３】
本発明は、実施の形態１の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。実施の形態１では、第一開口と第二開口（開口１１、１２）が第一搬送路（現像室２３）の底面に配置され、第二搬送路（攪拌室２４）が第一搬送路（現像室２３）の下方に配置される縦攪拌型の形態を説明した。
【０１１４】
しかし、現像剤を現像剤担持体へ供給する第一搬送路と、現像剤担持体から現像に供された後の現像剤を回収する第二搬送路とが異なる機能分離型であれば、第二搬送路と第一搬送路とを横または斜めに隣接させた構成であってもよい。現像剤を現像スリーブへ供給する部屋と、現像部を通過し現像に供された後の現像剤を現像スリーブから回収する部屋(攪拌室）とが分離している現像装置であればよい。
【０１１５】
一般に、リブ４１の攪拌面と第一スクリュー２５の回転軸とのなす平均角度が第２領域における第一スクリュー２５の搬送面と回転軸のなす平均角度に対して小さければ、実施の形態１のような現像剤を均す効果が得られる。したがって、図１３に示すように、リブ部材は長方形でもよい。また、図１４に示すように、リブ部材は長方形でかつスクリュー回転軸に対して若干の角度を付けてもよい。
【０１１６】
また、図４に示す第一領域Ｅ１の第一スクリュー２５は、スクリュー羽根を除いてリブ４１も設けず、スクリュー軸のみとしてもよい。また、第一領域Ｅ１の第一スクリュー２５は、スクリュー羽根を除去せず、外径の小さいスクリュー羽根を残しておいてもよい。外径の小さいスクリュー羽根とリブ４１とを組み合わせてもよい。少なくとも第一領域Ｅ１のスクリュー羽根が省略されているか、第一領域Ｅ１のスクリュー羽根の外径が第二領域Ｅ２のスクリュー羽根の外径よりも小さければよい。
【符号の説明】
【０１１７】
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ  感光ドラム
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ  コロナ帯電器
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ  露光装置
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ  現像装置
６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ  転写ローラ
２２  現像容器、２３  現像室、２４  攪拌室、
２５  第一スクリュー、２６  第二スクリュー
２７  隔壁、２８  現像スリーブ、２８ｍ  マグネットローラ
２９  規制ブレード、３０  現像剤補給口、３１  ホッパー
３２  補給スクリュー、４０  排出口、４１  リブ
５１、５２  スクリュー軸、５３、５４  スクリュー羽根
Ｅ１  第一領域、Ｅ２  第二領域、Ｅ３  第三領域、Ｈａ  排出部
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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