(57)【要約】【課題】  本発明は、現像剤の排出口に対向する領域に配置された突起部による現像剤の跳ね上げ排出を抑制する現像装置を提供する。【解決手段】  排出口40との対向部を含む第一領域の最上流側の境界線Ｌｃを基準としたスクリュー軸51の軸線方向の距離ｘ、該境界線Ｌｃと、リブ部材41の上下流端部41ｈ，41ｉとの間のスクリュー軸51の軸線方向の距離Ｌ１，Ｌ２、該境界線Ｌｃでの現像剤の回転方向の移動速度を、スクリュー羽根51ａの外周面51ｄの回転方向の移動速度で割った値γ、螺旋ピッチｐ、境界線Ｌｃでのスクリュー羽根51ａの断面において外周面51ｄと、スクリュー軸51の回転中心ｏとを通る第一の直線Ｎと、距離ｘの点でリブ部材41の搬送面41ｇ上にある点と、スクリュー軸51の回転中心ｏとを通る第二の直線Ｋとがなす角度α（ｘ）、とすると、Ｌ１≦ｘ≦Ｌ２の全てのｘにおいて、（γ−１）×３６０×（ｘ／ｐ）−α（ｘ）≠０を満たす。【選択図】      図１６
2015222366.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーと磁性粒子とを有する現像剤が担持される現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に供給される現像剤が撹拌を受けつつ循環する循環路と、
前記循環路に少なくとも磁性粒子を補給する補給手段と、
前記循環路上に設けられ、循環する現像剤の一部がオーバーフローして排出される排出口と、
前記排出口と対向する循環路に回転可能に設けられた回転軸と、前記回転軸の周りに形成された突起部と羽根部とを備えた搬送部材と、
を有し、
前記搬送部材は、前記回転軸の軸線方向に関して、少なくとも前記排出口との対向部を含む第一領域と、前記第一領域に隣接する第二領域と、
を有し、
前記第一領域に形成された前記突起部は、前記第二領域に形成された前記羽根部よりも外径が小さく、
前記第一領域に形成された前記突起部は、
前記第一領域の前記循環路の最上流側の端点を基準とした前記回転軸の軸線方向の距離をｘとし、
前記第一領域の前記循環路の最上流側の端点と、前記第一領域に形成された前記突起部の現像剤の循環方向の上流側の端点との間の前記回転軸の軸線方向の距離をＬ１、
前記第一領域の前記循環路の最上流側の端点と、前記第一領域に形成された前記突起部の現像剤の循環方向の下流側の端点との間の前記回転軸の軸線方向の距離をＬ２、
前記第二領域から前記第一領域へと入る境界部において、前記搬送部材によって搬送された現像剤の前記搬送部材の回転方向の移動速度を、前記搬送部材における外周面の前記搬送部材の回転方向の移動速度で割った値をγ、
前記搬送部材の螺旋ピッチをｐ、
前記搬送部材の回転方向を正としたときに、前記第二領域から前記第一領域へと入る境界部の前記搬送部材の前記羽根部の断面において前記羽根部の外周点と、前記搬送部材の回転軸の回転中心とを通る第一の直線と、前記第一領域に形成された前記突起部における距離ｘの点の断面において前記突起部の現像剤の搬送面上で所定の高さ位置にある点と、前記回転軸の回転中心とを通る第二の直線とがなす角度をα（ｘ）、
とすると、
Ｌ１≦ｘ≦Ｌ２の全てのｘにおいて、
（γ−１）×３６０×（ｘ／ｐ）−α（ｘ）≠０
を満たすことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記所定の高さ位置にある点は、前記突起部の回転軸外周面を基準として最も高い点の８／１０の高さ位置にある点であ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】
前記第一領域に形成された前記突起部の現像剤の搬送面と前記回転軸とがなす角度の平均角度は、前記第二領域に形成された前記羽根部の現像剤の搬送面と前記回転軸とがなす角度の平均角度よりも小さくなるように設定されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の現像装置と、
静電潜像を担持する像担持体と、
を有し、
前記現像装置により前記像担持体に担持された静電潜像に現像剤を供給して画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式、静電記録方式等によって像担持体上に形成された静電潜像を現像して可視画像を形成する現像装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
像担持体に形成された静電潜像を、現像装置がトナーと、磁性粒子からなるキャリアとを含む現像剤によってトナー像に現像し、トナー像を記録材に転写した後に加熱及び加圧してトナー画像を記録材に定着させる画像形成装置が広く用いられている。
【０００３】
現像装置は、現像容器内の循環路において、スクリュー部材を回転させて現像剤を撹拌しつつ搬送することにより、トナーとキャリアとを摩擦帯電させている。トナーとキャリアとを含む現像剤は、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、特許文献１では、現像容器内に新しいキャリアを補給する一方で循環路に設けた排出口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。これ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。
【０００４】
また、特許文献２では、現像剤排出口に対向している領域のスクリュー部材の回転により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他の領域よりも小さくなるように構成された現像装置が提案されている。実施の形態として現像剤排出口に対向した領域ではスクリュー部材の羽根を小さくした構成や羽根を省略した構成が示されている。これにより現像剤排出口に対向している現像容器内のスクリュー部材の羽根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させることが可能となっている。
【０００５】
また、特許文献３では、現像剤排出口に対向している領域のスクリュー羽根が省略されており、更に、その領域にスクリュー羽根の回転に伴って現像剤排出口に沿った領域の現像剤を撹拌もしくは加振するリブが局所的に形成されている。リブはスクリュー羽根よりも小径であり、このような構成を取ることにより、現像剤排出口に対向する領域の現像剤が加振される。これにより現像剤排出口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や、特許文献２のようにスクリュー部材による現像剤の跳ね上げを抑える構成においても、上記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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５９−１００４７１号公報
【特許文献２】特開２０００−１１２２３８号公報
【特許文献３】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】
【０００７】
しかしながら、現像剤排出口に対向している部分にスクリュー軸の周囲に小径スクリュー羽根を設置したり、加振のための小径リブを設置する。現像剤が小径スクリュー羽根や小径リブ自体で跳ね上げられない。しかし、現像剤排出口に対向する領域のスクリュー羽根が省略されている部分の上流側のスクリュー羽根の終端部によって現像剤が巻き上げられる。その現像剤が小径スクリュー羽根や小径リブの設置位相によっては、これら小径スクリュー羽根や小径リブと衝突する。これにより、現像剤が更に跳ね上げられて現像剤排出口から溢れ出てしまうという問題があった（図５参照）。
【０００８】
小径スクリュー羽根や小径リブの大きさを工夫してリブ自体による現像剤の跳ね上げを抑制する。しかし、スクリュー羽根が省略されている部分の上流側のスクリュー羽根の終端部により跳ね上げられた現像剤を、更に小径スクリュー羽根や小径リブにより跳ね上げる。これにより跳ね上げによる現像剤の漏れが発生する。このように小径スクリュー羽根や小径リブによる跳ね上げにより現像剤排出口から本来排出される必要のない現像剤が溢れ出てしまう。すると、次第に現像容器内の現像剤量は少なくなり、現像スリーブの表面に現像剤を十分にコーティングすることができなくなることによる濃度ムラが生じる可能性がある。
【０００９】
本発明は前記課題を解決するものであり、その目的とするところは、現像剤の排出口に対向する領域に配置された突起部による現像剤の跳ね上げ排出を抑制する現像装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するための本発明に係る現像装置の代表的な構成は、トナーと磁性粒子とを有する現像剤が担持される現像剤担持体と、前記現像剤担持体に供給される現像剤が撹拌を受けつつ循環する循環路と、前記循環路に少なくとも磁性粒子を補給する補給手段と、前記循環路上に設けられ、循環する現像剤の一部がオーバーフローして排出される排出口と、前記排出口と対向する循環路に回転可能に設けられた回転軸と、前記回転軸の周りに形成された突起部と羽根部とを備えた搬送部材と、を有し、前記搬送部材は、前記回転軸の軸線方向に関して、少なくとも前記排出口との対向部を含む第一領域と、前記第一領域に隣接する第二領域と、を有し、前記第一領域に形成された前記突起部は、前記第二領域に形成された前記羽根部よりも外径が小さく前記第一領域に形成された前記突起部は、前記第一領域の前記循環路の最上流側の端点を基準とした前記回転軸の軸線方向の距離をｘとし、前記第一領域の前記循環路の最上流側の端点と、前記第一領域に形成された前記突起部の現像剤の循環方向の上流側の端点との間の前記回転軸の軸線方向の距離をＬ１、前記第一領域の前記循環路の最上流側の端点と、前記第一領域に形成された前記突起部の現像剤の循環方向の下流側の端点との間の前記回転軸の軸線方向の距離をＬ２、前記第二領域から前記第一領域へと入る境界部において、前記搬送部材によって搬送された現像剤の前記搬送部材の回転方向の移動速度を、前記搬送部材における外周面の前記搬送部材の回転方向の移動速度で割った値をγ、前記搬送部材の螺旋ピッチをｐ、前記搬送部材の回転方向を正としたときに、前記第二領域から前記第一領域へと入る境界部の前記搬送部材の前記羽根部の断面において前記羽根部の外周点と、前記搬送部材の回転軸の回転中心とを通る第一の直線と、前記第一領域に形成された前記突起部における距離ｘの点の断面において前記突起部の現像剤の搬送面上で所定の高さ位置にある点と、前記回転軸の回転中心とを通る第二の直線とがなす角度をα（ｘ）、とすると、Ｌ１≦ｘ≦Ｌ２の全てのｘにおいて、（γ−１）×３６０×（ｘ／ｐ）−α（ｘ）≠０を満たすことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
上記構成によれば、現像剤の排出口に対向する領域に配置された突起部による現像剤の跳ね上げ排出を抑制することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る現像装置を備えた画像形成装置の構成を示す断面説明図である。
【図２】本発明に係る現像装置の構成を示す縦断面説明図である。
【図３】本発明に係る現像装置の構成を示す横断面説明図である。
【図４】本発明に係る現像装置の構成を示す断面説明図である。
【図５】比較例の現像装置の課題を説明する断面説明図である。
【図６】本発明に係る現像装置の排出口近傍の構成を説明する断面説明図である。
【図７】本発明に係る現像装置の排出口近傍の構成を説明する断面説明図である。
【図８】本発明に係る現像装置の他の構成を説明する断面説明図である。
【図９】本発明に係る現像装置の更に他の構成を説明する断面説明図である。
【図１０】本発明に係る現像装置の更に他の構成を説明する断面説明図である。
【図１１】本発明に係る現像装置の排出口付近における現像剤の挙動を説明する断面説明図である。
【図１２】本発明に係る現像装置の排出口付近における現像剤の挙動を説明する断面説明図である。
【図１３】突起部によって現像剤が跳ね上げられる条件を説明する図である。
【図１４】突起部によって現像剤が跳ね上げられる条件を説明する図である。
【図１５】突起部によって現像剤が跳ね上げられる条件を説明する図である。
【図１６】突起部によって現像剤が跳ね上げられる条件を説明する図である。
【図１７】突起部によって現像剤が跳ね上げられる条件を説明する図である。
【図１８】本発明に係る現像装置の構成を示す断面説明図である。
【図１９】本発明に係る現像装置の構成を説明する図である。
【図２０】比較例の現像装置の構成を説明する断面説明図である。
【図２１】比較例の現像装置の構成を説明する図である。
【図２２】（ａ）は本発明に係る現像装置の効果を説明する図である。（ｂ）は比較例の現像装置の効果を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図により本発明に係る現像装置を備えた画像形成装置の一実施形態を具体的に説明する。図１は本発明に係る現像装置を備えた画像形成装置の一実施形態である、電子写真方式を採用したフルカラー画像形成装置の断面説明図である。尚、画像形成装置としては、複写機、プリンタ、記録画像表示装置、ファクシミリ装置等に適用出来る。
【００１４】
＜画像形成装置＞
図１において、本実施形態の画像形成装置36は、画像形成手段となるイエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの四つの画像形成部Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄを備える。尚、説明の都合上、画像形成部Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄを代表して単に画像形成部Ｐを用いて説明する場合もある。他の画像形成プロセス手段についても同様である。各画像形成部Ｐは、静電潜像を担持する像担持体となる図１の矢印方向（反時計回り方向）に回転するドラム状の電子写真感光体からなる感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを備える。
【００１５】
各感光ドラム１の周囲には、帯電手段となる帯電器２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ、感光ドラム１の図１の上方に配置された像露光手段となるレーザビームスキャナ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄが設けられる。更に、各感光ドラム１の表面に担持された静電潜像に現像剤を供給してトナー画像を形成する現像手段となる現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが設けられる。更に、一次転写手段となる一次転写ローラ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ、クリーニング手段となるクリーニング装置19ａ，19ｂ，19ｃ，19ｄ等からなる画像形成手段を有する。
【００１６】
各画像形成部Ｐは同様の構成とされ、各画像形成部Ｐに配置された感光ドラム１は同じ構成とされる。従って、感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを代表させて単に感光ドラム１として説明する。同様に、各画像形成部Ｐに配置された帯電器２、レーザビームスキャナ３、現像装置４、一次転写ローラ６、クリーニング装置19もまた各画像形成部Ｐにおいて、それぞれ同じ構成のものである。よって、それぞれ帯電器２、レーザビームスキャナ３、現像装置４、一次転写ローラ６、クリーニング装置19を用いて説明する。
【００１７】
＜画像形成シーケンス＞
次に、画像形成装置36全体の画像形成シーケンスについて説明する。先ず、感光ドラム１の表面が、帯電器２によって一様に帯電される。表面が一様に帯電された感光ドラム１は、次に、レーザビームスキャナ３により画像信号により変調されたレーザ光37により走査露光が行われる。
【００１８】
レーザビームスキャナ３は、半導体レーザを内蔵している。この半導体レーザは、ＣＣＤ（Charge Coupled Device；電荷結合デバイス）等の光電変換素子を有する原稿読み取り装置が出力する原稿画像情報信号に対応して制御され、レーザ光37を射出する。
【００１９】
これによって、帯電器２によって帯電された感光ドラム１の表面電位が画像部において変化して、感光ドラム１の表面上に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置４によって反転現像され、可視画像、即ち、トナー像とされる。本実施形態では、現像装置４は、現像剤として，トナーと磁性粒子（キャリア）とを混合した二成分現像剤を使用する二成分接触現像方式を用いる。また、上記画像形成工程を各画像形成部Ｐ毎に行うことによって、各感光ドラム１の表面上に、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの四色のトナー像が形成される。
【００２０】
本実施形態では、各画像形成部Ｐの図１の下方位置には、中間転写体となる中間転写ベルト５が配置される。中間転写ベルト５は、ローラ61，62，63により懸架され、図１の矢印方向に移動可能とされる。
【００２１】
感光ドラム１の表面上のトナー像は、一次転写手段となる一次転写ローラ６によって中間転写体となる中間転写ベルト５の外周面上に一次転写される。これによって、中間転写ベルト５の外周面上にてイエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの四色のトナー像が重ね合わされ、フルカラー画像が形成される。また、感光ドラム１の表面上に転写されずに残ったトナーはクリーニング装置19により掻き取って回収される。
【００２２】
中間転写ベルト５の外周面上に一次転写されたフルカラー画像は、給送カセット12から給送ローラ13により給送され、給送ガイド11を経由して搬送された紙等の記録材33に二次転写手段となる二次転写ローラ10の作用により二次転写される。転写されずに中間転写ベルト５の外周面に残ったトナーはクリーニング手段となるクリーニング装置18により掻き取って回収される。
【００２３】
一方、中間転写ベルト５の外周面上のトナー像が二次転写された記録材33は、定着手段となる熱ローラ定着装置からなる定着装置16に送られ、該定着装置16により加熱及び加圧されてトナー像が記録材33に定着される。その後、排出トレイ17上に排出される。
【００２４】
尚、本実施形態では、像担持体として、通常使用されるドラム状の有機感光体となる感光ドラム１を使用した。他に、アモルファスシリコン感光体等の無機感光体を使用することもできる。また、ベルト状の感光体を用いることも可能である。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本実施形態に限定される必要はない。
【００２５】
＜現像装置＞
次に、図２及び図３を用いて現像装置４の構成及び動作について説明する。図２及び図３は本実施形態に係る現像装置４の縦横断面説明図である。図２及び図３に示すように、本実施形態の現像装置４は、トナーと磁性粒子（キャリア）とを有する二成分現像剤を収容する現像容器22を備える。現像容器22内には現像剤として、トナーと磁性粒子（キャリア）とを含む二成分現像剤が収容されている。加えて現像容器22内には、現像容器22の開口部43に対向して回転可能に配置された現像剤担持体となる現像スリーブ28を有する。更に、現像スリーブ28の表面上に担持された現像剤の穂を規制する穂切り部材となる規制ブレード29を有している。
【００２６】
図３に示すように、現像容器22の内部は、その略中央部が図３の紙面に垂直方向に延在する隔壁27が設けられる。隔壁27によって現像室23と撹拌室24とに図２及び図３の上下に区画されている。隔壁27の両端部には開口からなる連通部14，15が設けられている。現像室23と撹拌室24とは連通部14，15を介して現像スリーブ28に供給される現像剤が撹拌を受けつつ循環する循環路として構成される。現像剤は、現像室23及び撹拌室24内に収容されている。
【００２７】
現像室23及び撹拌室24には、現像剤を搬送する搬送部材となる第一、第二の搬送スクリュー25，26がそれぞれ配置されている。第一の搬送スクリュー25は、現像室23の底部に現像スリーブ28の軸方向に沿ってほぼ平行に配置されている。第一の搬送スクリュー25は、図２の矢印方向（時計回り方向）に回転して現像室23内の現像剤を現像スリーブ28へと供給すると共に現像剤を回転軸となるスクリュー軸51の軸線方向に沿って一方向に搬送する。
【００２８】
現像剤の循環路を構成する現像室23の循環路上には循環する現像剤の一部がオーバーフローして循環路外に排出される排出口40が設けられている。スクリュー軸51は現像室23に設けられた排出口40と対向する循環路に回転可能に設けられている。
【００２９】
第二の搬送スクリュー26は、撹拌室24内の底部に第一の搬送スクリュー25とほぼ平行に配置される。そして、第一の搬送スクリュー25と反対方向（反時計回り方向）に回転して現像に供された後の現像剤を回収する。更に、撹拌室24内の現像剤を第一の搬送スクリュー25と反対方向に搬送する。
【００３０】
このように、第一、第二の搬送スクリュー25，26の回転による搬送によって、現像剤が隔壁27の両端部の開口となる連通部14，15を通じて現像室23と撹拌室24との間で循環される。
【００３１】
第一、第二の搬送スクリュー25，26はどちらも外径直径が６ｍｍのスクリュー軸51，52の回りに外径が１８ｍｍのスクリュー羽根51ａ，52ａが螺旋状に巻かれている。図４に示すように、各スクリュー羽根51ａ，52ａのスクリュー軸51，52方向の螺旋ピッチｐは共に４０ｍｍである。
【００３２】
＜駆動制御系の構成＞
次に図２を用いて現像装置４の駆動制御系の構成について説明する。現像スリーブ28は駆動手段となるモータ７により回転駆動される。第一、第二の搬送スクリュー25，26は駆動手段となるモータ８により回転駆動されている。本実施形態では、モータ７，８は共に直流（ＤＣ）モータを用いている。本実施形態では、モータ７，８は、制御手段となる制御部20により駆動制御される。
【００３３】
画像形成時における定常状態のモータ７の回転速度は３００ｒｐｍ（rotation per minute）で、モータ８の回転速度は７００ｒｐｍに設定している。また、本実施形態においては、モータ７，８はそれぞれ現像スリーブ28と第一の搬送スクリュー25に直結される。更に、第一の搬送スクリュー25と第二の搬送スクリュー26とは、１：１．０７のギア比を有する図示しないギア列により連結されて回転駆動される。
【００３４】
本実施形態においては、現像容器22の感光ドラム１に対向した現像領域に相当する位置には開口部43があり、この開口部43に現像スリーブ28が感光ドラム１の方向に一部露出するように回転可能に配設されている。現像スリーブ28の外径直径は２０ｍｍで、回転速度は３００ｒｐｍで回転駆動される。感光ドラム１の外径直径は３０ｍｍで、回転速度は１２０ｒｐｍである。
【００３５】
また、現像スリーブ28と、感光ドラム１との最近接領域は、約４００μｍの離間距離に設定される。これにより現像スリーブ28と、感光ドラム１とが対向する現像部に搬送した現像剤を感光ドラム１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。
【００３６】
本実施形態の現像スリーブ28は、アルミニウムやステンレス等のような非磁性材料で構成され、その内部には磁界発生手段となるマグネットローラ28ｍが非回転状態で設置されている。現像スリーブ28は、現像時に図２の矢印方向（反時計回り方向）に回転する。そして、規制ブレード29による磁気ブラシの穂切りによって層厚を規制された二成分現像剤を担持する。これを感光ドラム１と対向した現像領域に搬送し、感光ドラム１の表面上に形成された静電潜像に現像剤を供給して静電潜像をトナー像として現像する。
【００３７】
規制ブレード29は、現像スリーブ28の長手方向軸線に沿って延在した板状のアルミニウム製等で形成された非磁性部材29ａと、鉄材等の磁性部材29ｂとを有して構成されている。また、規制ブレード29の現像スリーブ28の表面との間隙を調整することによって、現像領域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、規制ブレード29によって、現像スリーブ28の表面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。尚、規制ブレード29と現像スリーブ28との間隙は、２００μｍ〜１０００μｍ、好ましくは３００μｍ〜７００μｍの範囲に適宜設定される。本実施形態では、規制ブレード29と現像スリーブ28との間隙を４００μｍに設定した。
【００３８】
＜二成分現像剤＞
次に本実施形態にて用いられる、トナーと磁性粒子（キャリア）とを含む二成分現像剤について説明する。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。
【００３９】
また、磁性粒子（キャリア）は、例えば、表面酸化、或いは、未酸化の鉄、ニッケル、コバルト、マンガン、クロム、希土類等の金属、及びそれらの合金、或いは、酸化物フェライト等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。磁性粒子（キャリア）の平均粒径は２０μｍ〜６０μｍ、好ましくは３０μｍ〜５０μｍであり、磁性粒子（キャリア）の抵抗率は１×１０７Ωｃｍ以上、好ましくは、１×１０８Ωｃｍ以上である。本実施形態では、抵抗率が１×１０８Ωｃｍの磁性粒子（キャリア）を用いた。
【００４０】
＜現像剤の補給方法＞
次に、図２及び図３を用いて本実施形態における現像剤の補給方法について説明する。図２及び図３に示すように、現像装置４の上部には、トナーと磁性粒子（キャリア）とを混合した補給用の二成分現像剤を収容する補給手段となるホッパー31が配置される。補給手段となるホッパー31は、循環路となる現像室23に少なくとも磁性粒子（キャリア）を補給する。
【００４１】
ホッパー31は、下部に搬送部材となるスクリュー状の補給スクリュー32を備え、該補給スクリュー32の一端が現像装置４の図３の右側端部に設けられた補給口30の位置まで延びている。
【００４２】
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から補給口30を通過して、現像容器22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４に補給現像剤が補給される。補給現像剤の補給量は、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。補給スクリュー32の回転数は、該補給スクリュー32を回転駆動する駆動源となるモータ９を制御するトナー補給量制御手段を兼ねる制御部20によって定められる。
【００４３】
トナー補給量制御の方法としては、二成分現像剤のトナー濃度を光学的、或いは、磁気的に検知するものや、感光ドラム１の表面上の基準潜像を現像してそのトナー像の濃度を検知する方法等、種々の方法が適用可能である。
【００４４】
＜現像剤の排出方法＞
次に、図３を用いて本実施形態における現像剤の排出方法について説明する。現像室23の現像剤循環方向下流側における現像スリーブ28の設置領域外には現像剤排出手段を構成する排出口40が設けられている。この排出口40より現像剤が排出される。
【００４５】
現像剤の補給工程により現像装置４内の現像剤が増加すると、増加量に応じて、現像剤はこの排出口40から溢れ出るように排出される。尚、排出口40の位置は現像剤の補給口30の位置よりも現像剤搬送方向上流側に形成されている。これは、補給口30から補給された新しい現像剤が排出口40からすぐに排出されないようにするためである。
【００４６】
また、図６は本実施形態における第一の搬送スクリュー25の排出口40に対向する部分を説明する図である。本実施形態では、第一の搬送スクリュー25のスクリュー軸51の周りに突起部となる小径のリブ部材41と、羽根部となるスクリュー羽根51ａとが設けられている。第一の搬送スクリュー25は、図６に示すように、スクリュー軸51の軸線方向に関して、少なくとも排出口40との対向部を含む第一領域と、該第一領域に隣接する第二領域とを有する。
【００４７】
本実施形態では、排出口40に対向する部分となる第一領域のスクリュー羽根51ａを省略している。更に、その部分にスクリュー軸51の軸線方向と平行になるように現像剤を加振する小径のリブ部材41を設けている。図６に示す第一領域に形成されたリブ部材41は、第二領域に形成されたスクリュー羽根51ａよりも外径が小さく形成されている。
【００４８】
本実施形態では、図６に示すように、第一の搬送スクリュー25のスクリュー羽根51ａを省略した第一領域のスクリュー軸51の軸線方向の長さは１４ｍｍである。また、排出口40のスクリュー軸51の軸線方向の長さは１０ｍｍである。また、突起部となるリブ部材41のスクリュー軸51の軸線方向の長さは８ｍｍである。
【００４９】
スクリュー羽根51ａを省略した第一領域のスクリュー軸51の軸線方向における中心と、排出口40のスクリュー軸51の軸線方向における中心と、リブ部材41のスクリュー軸51の軸線方向にける中心とは以下の通りである。スクリュー軸51の軸線方向において全て一致する位置に配置されている。
【００５０】
また、図７に示すように、本実施形態のリブ部材41の断面形状は略楕円形状で構成されている。リブ部材41はスクリュー軸51の根元から先端に行くに従って断面が徐々に細くなっている。図７に示すように、第一の搬送スクリュー25のスクリュー軸51の外径半径Ｒは３ｍｍである。リブ部材41のスクリュー軸51の回転中心ｏからの高さｈは５ｍｍである。リブ部材41のスクリュー軸51の回転中心ｏからの高さｈ（＝５ｍｍ）は、図６に示すスクリュー羽根51ａのスクリュー軸51の回転中心ｏからの高さＡ（＝１８ｍｍ）よりも小さい。
【００５１】
図７に示すように、第一の搬送スクリュー25のスクリュー軸51の回転中心ｏの現像容器22の底面からの設置高さＨは１０ｍｍである。
【００５２】
図７に示すように、リブ部材41はスクリュー軸51から互いに反対方向に突出した二つの長軸部41ａ，41ｂを有する。リブ部材41の先端部は、半径ｒが０．５ｍｍの半円部41ｃ，41ｄを有して構成される。また、リブ部材41は、スクリュー軸51の外周面51ｃと、先端部の半円部41ｃ，41ｄとに接する接線部41ｅ，41ｆを有して構成される。また、リブ部材41の長軸部41ａ，41ｂは、それぞれスクリュー軸51の回転中心ｏと、先端部の半円部41ｃ，41ｄの頂点とを通る直線Ｍａ，Ｍｂに対して線対称であり、直線Ｍａと直線Ｍｂとのなす角は１８０°である。
【００５３】
リブ部材41は、第一の搬送スクリュー25に対する設置位相についてスクリュー軸51の軸線方向に対して不変で同一であるとする。このような構成とすることで、リブ部材41は第一の搬送スクリュー25の回転に伴い、排出口40に対向する部分の現像剤を加振し、現像剤を解（ほぐ）して均（なら）し、局所的な現像剤面の盛り上がりを解消する。これにより現像剤が一度に排出口40から溢れ出すのを防止して安定した現像剤排出を実現している。
【００５４】
一般に、第一領域に形成されたリブ部材41の現像剤を搬送する搬送面41ｇと、第一の搬送スクリュー25のスクリュー軸51の軸線方向とがなす角度の平均角度が以下の通りであれば現像剤を均す効果が得られる。該第一領域に隣接する第二領域に形成されたスクリュー羽根51ａの現像剤を搬送する搬送面51ｂと、スクリュー軸51の軸線方向とがなす角度の平均角度よりも小さくなるように設定されていれば現像剤を均す効果が得られる。
【００５５】
そこで、本実施形態では、図７に示すように、リブ部材41の現像剤を搬送する搬送面41ｇと、第一の搬送スクリュー25のスクリュー軸51の軸線方向とは平行に設定されているため、それらがなす角度の平均角度は０°である。また、図８に示すように、スクリュー羽根51ａの現像剤を搬送する搬送面51ｂと、スクリュー軸51の軸線方向とがなす角度の平均角度は略６０°である。
【００５６】
例えば、図８に示すように、リブ部材41がスクリュー軸51の軸線方向に沿った断面長方形であったり、図９に示すように、リブ部材41が断面長方形で、且つスクリュー軸51の軸線方向に対して若干の角度を設けたものでも良い。
【００５７】
このとき、リブ部材41のスクリュー軸51の軸線方向に対する傾斜角度を大きくし過ぎる。すると、図６に示す第一領域に形成されたリブ部材41の現像剤を搬送する搬送面41ｇと、第一の搬送スクリュー25のスクリュー軸51の軸線方向とがなす角度の平均角度が以下の通りである。該第一領域に隣接する第二領域に形成されたスクリュー羽根51ａの現像剤を搬送する搬送面51ｂと、スクリュー軸51の軸線方向とがなす角度の平均角度よりも大きくなってしまい、現像剤を均す効果が得られなくなる場合がある。
【００５８】
尚、現像剤の均し効果を前提としない場合は、図６に示すように、リブ部材41は、少なくとも該リブ部材41が設けられる第一領域に隣接する第二領域のスクリュー羽根51ａの外径よりも単に小径で構成される。図10に示すリブ部材41は、該リブ部材41が設けられる第一領域に隣接する第二領域のスクリュー羽根51ａの外径よりも小径の螺旋状の羽根部の一部で構成されたものである。
【００５９】
しかしながら、このようなリブ部材41を設置すると、図５に示すように、第一の搬送スクリュー25の回転方向における設置位相によっては以下の問題が発生する。現像剤がリブ部材41自体で跳ね上げられなくても、排出口40に対向する第一領域の上流側に隣接する第二領域のスクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕによって巻き上げられた現像剤がリブ部材41と衝突する。これにより現像剤が跳ね上げられ、排出口40から溢れ出てしまう。
【００６０】
図11は排出口40近傍を上方から見た図である。図11に示すように、現像剤はスクリュー羽根51ａの搬送面51ｂ上に乗って現像剤循環方向下流側（図11の右側）へと搬送されていく。現像剤がスクリュー羽根51ａが設けられた第二領域からスクリュー羽根51ａが省略された第１領域へと入る境界部となる境界線Ｌｃに差し掛かる。すると、この境界線Ｌｃ部のスクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕによって現像剤は第一の搬送スクリュー25の回転方向に力を受け、図12に示すように進路が若干変えられる。
【００６１】
ここで、図11及び図12に示す距離Ｌ１，Ｌ２は以下の通りである。それぞれ第一領域の循環路の最上流側の端点となる境界線Ｌｃと、リブ部材41の上流端部41ｈ、或いは、下流端部41ｉとの間のスクリュー軸51の軸線方向（図11及び図12の左右方向）の距離である。上流端部41ｈは該第一領域に形成されたリブ部材41の現像剤の循環方向の上流側（図11及び図12の左側）の端点である。下流端部41ｉは、該リブ部材41の現像剤循環方向下流側（図11及び図12の右側）の端点である。
【００６２】
即ち、距離Ｌ１，Ｌ２は、排出口40に対向する第一領域の上流側に隣接する第二領域のスクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕを通る境界線Ｌｃからリブ部材41の上流端部41ｈと下流端部41ｉのスクリュー軸51の軸線方向の距離である。
【００６３】
スクリュー羽根51ａのスクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕによって、該スクリュー羽根51ａの回転方向成分へ与えられる速度成分は、場合によって異なる。最大でスクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕのスクリュー羽根51ａの回転方向への速度と同速度である。また、最小でゼロである。即ち、スクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕでスクリュー羽根51ａの回転方向へ全く力を受けずに、そのままスクリュー軸51の軸線方向へと素通りする場合である。
【００６４】
つまり、第一の搬送スクリュー25の回転速度をωｒ[ｒｐｓ（rotations per second）]とし、現像剤がスクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕにより与えられる回転速度をωｄとすると以下の数１式に示す関係となる。
【００６５】
［数１］
０≦ωｄ≦ωｒ
【００６６】
一方、現像剤がスクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕから力を受けてスクリュー羽根51ａの省略部へと突入する。その際の現像剤のスクリュー軸51の軸線方向への移動速度は、スクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕによってスクリュー羽根51ａの回転方向成分へ与えられる速度成分に関わらず、スクリュー羽根51ａの移動速度と略同等である。
【００６７】
よって、現像剤がスクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕによって跳ね上げられてから境界線Ｌｃを基準としたスクリュー軸51の軸線方向の距離ｘに到達するまでにかかる時間ｔ（ｘ）は、以下の通りである。境界線Ｌｃは、第一領域の循環路の最上流側の端点となるスクリュー羽根51ａの省略部との境界線である。第一の搬送スクリュー25のスクリュー羽根51ａの螺旋ピッチをｐとし、第一の搬送スクリュー25の回転速度ωｒを用いて以下の数２式で示される。
【００６８】
［数２］
ｔ（ｘ）＝ｘ／（ｐ×ωｒ）
【００６９】
よって、このときの第一の搬送スクリュー25の回転角度θｓ、スクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕによって跳ね上げられた現像剤が回転する角度θｄは、以下の通りである。前記数２式と、現像剤がスクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕにより与えられる回転速度ωｄを用いて、それぞれ以下の数３式により求められる。
【００７０】
［数３］
θｓ＝３６０×ｔ（ｘ）×ωｒ＝３６０×（ｘ／ｐ）
θｄ＝３６０×ｔ（ｘ）×ωｄ＝３６０×（ｘωｄ／ｐωｒ）＝（ωｄ／ωｒ）×θｓ
【００７１】
図13の横軸には、スクリュー羽根51ａの省略部との境界線Ｌｃからのスクリュー軸51の軸線方向の距離ｘを示す。また、図13の縦軸には、スクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕによって現像剤が跳ね上げられてから距離ｘに対応する位置に到達するまでの回転角度θを示す。スクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕによって跳ね上げられた現像剤が境界線Ｌｃからのスクリュー軸51の軸線方向の距離ｘに相当する位置に到達する。そのときの第一の搬送スクリュー25の回転角度θｓと、スクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕによって跳ね上げられた現像剤が回転する角度θｄとは、それぞれ図13に示すようなグラフになる。
【００７２】
図13に示す直線ａ，ｂ，ｃは、それぞれスクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕによって跳ね上げられた現像剤が回転する角度θｄの一例を示す。直線ａ，ｂ，ｃは、現像剤がスクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕから受ける第一の搬送スクリュー25の回転方向成分の値が異なる場合の一例である。
【００７３】
前記数１式の関係から前記数３式の最終項に示した（ωｄ／ωｒ）は１以下である。このためスクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕによって跳ね上げられた現像剤が回転する角度θｄは、第一の搬送スクリュー25の回転角度θｓ以下となる。従って、スクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕによって跳ね上げられた現像剤が回転する角度θｄは、図13に示す第一の搬送スクリュー25の回転角度θｓの直線と、図13に示すｘの値が０以上となる横軸とで囲まれる領域内に存在する。
【００７４】
図13に示すグラフは、スクリュー羽根51ａのスクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕにより現像剤が跳ね上げられた点を原点Ｏとしている。更に、図14に示すように、例えば、第一領域の上流側に隣接する第二領域のスクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕにおけるスクリュー羽根51ａの外周点Ｕ１と、スクリュー軸51の回転中心ｏとを結ぶ直線Ｎが設定される。そして、該スクリュー軸51の回転中心ｏを中心として該第一の直線Ｎから第一の搬送スクリュー25の回転方向を正として位相角度α（ｘ）にリブ部材41が設置されている。
【００７５】
すると、スクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕによって現像剤が跳ね上げられてからリブ部材41が回転し、現像剤が境界線Ｌｃからのスクリュー軸51の軸線方向の距離ｘに相当する位置に到達する。そのときのリブ部材41の到達角度θｒは、図13の一点鎖線で示すように以下の数４式で表わされる。
【００７６】
尚、到達角度θｒは、スクリュー羽根51ａのスクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕにより現像剤が跳ね上げられた点を原点Ｏとした角度である。一方、図15及び図16に示す回転角度θｓ、θｄはスクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕにより現像剤が跳ね上げられてからの該スクリュー羽根51ａの回転角度である。
【００７７】
図13に示すようにスクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕにより現像剤が跳ね上げられた点、原点Ｏを基準として考えると、現像剤が距離ｘに対応する位置にいるときの第一の搬送スクリュー25と現像剤の到達角度と回転角度θｓ、θｄとが一致する。図14に示すように、第一の搬送スクリュー25の回転方向を正として、リブ部材41が設置されている位相角度α（ｘ）は原点Ｏから負の回転方向の角度である。
【００７８】
ここで、以下の数４式において、第一の搬送スクリュー25の回転方向を正としてリブ部材41が設置されている位相角度をｘの関数としてα（ｘ）で表わす。その理由は、一般的に、リブ部材41が設置されている位相角度は、スクリュー軸51の軸線方向の位置（境界線Ｌｃからのスクリュー軸51の軸線方向の距離ｘに相当する位置）によっている場合も考えられるからである。
【００７９】
［数４］
θｒ＝θｓ＋α（ｘ）
【００８０】
このことを第一の搬送スクリュー25の断面図を用いて表した図が図14〜図16である。図14〜図16は、図13の直線ｂで示すスクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕによって跳ね上げられた現像剤が回転する角度θｄの場合における現像剤と第一の搬送スクリュー25との関係を示す。
【００８１】
図14はスクリュー羽根51ａの省略部の境界線Ｌｃにおいて現像剤がスクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕから力を受けた瞬間（ｘ＝０）の断面図である。図15及び図16は、それぞれスクリュー羽根51ａの省略部の境界線Ｌｃを基準としてスクリュー軸51の軸線方向の距離ｘ（＝ｘ１，ｘ２）に相当する位置での断面図である。尚、図14〜図16では、便宜上、第一領域の上流側に隣接する第二領域のスクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕ（以下、単に「スクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕ」という）によって現像剤が力を受けた点（位相）を上向きとして記載している。また、「原点Ｏ」と記載しているのは図13の原点Ｏに相当する。
【００８２】
現像剤が図13の横軸で示すｘ方向へ進む速さは、前記数２式で表わされる。スクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕによって現像剤が跳ね上げられてから該現像剤がスクリュー軸51の軸線方向へと進む。更に、第一の搬送スクリュー25と一緒に現像剤が回転する。図14〜図16は、このような現像剤の移動の様子を時間の経過とともに表現したものである。
【００８３】
図14に示すように、スクリュー羽根51ａの省略部の境界線Ｌｃ部において現像剤がスクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕから力を受けた瞬間では以下の通りである。現像剤のいる位置は該境界線Ｌｃからの現像剤のスクリュー軸51の軸線方向の距離ｘ＝０で、前記数２式からｔ（ｘ）＝０となる。そのときの現像剤と、第一の搬送スクリュー25の回転角度は図14に示した通り、０°であり、リブ部材41の位相角度α（ｘ）は図14に示す通りである。
【００８４】
図15では、スクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕによって跳ね上げられた現像剤は、前記数２式から時間ｔ（ｘ１）において該境界線Ｌｃからの現像剤のスクリュー軸51の軸線方向の距離ｘはｘ１の位置にある。そのとき（距離ｘ１の位置）における現像剤と、第一の搬送スクリュー25と、リブ部材41の角度は、それぞれ図15に示すようになる。
【００８５】
更に、時間が経過して、前記数２式から時間ｔ（ｘ２）において該境界線Ｌｃからの現像剤のスクリュー軸51の軸線方向の距離ｘはｘ２の位置になる。そのとき（距離ｘ２の位置）における現像剤と、第一の搬送スクリュー25と、リブ部材41の角度は、それぞれ図16に示すようになる。
【００８６】
図13〜図16から分かる通り、スクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕで跳ね上げて巻き上げられた現像剤がリブ部材41によって更に跳ね上げられないようにする。そのためにはスクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕによって跳ね上げられた現像剤がリブ部材41がある領域を通過する間に該リブ部材41によって追い付かれなければ良い。
【００８７】
即ち、図12に示すリブ部材41の上流端部41ｈと下流端部41ｉの境界線Ｌｃからのスクリュー軸51の軸線方向の距離Ｌ１，Ｌ２を用いて図13に示すＬ１≦ｘ≦Ｌ２の全てのｘにおいて、以下の数５式で示す関係となれば良い。
【００８８】
［数５］
θｄ−θｒ＝（ωｄ／ωｒ−１）×３６０×（ｘ／ｐ）−α（ｘ）≠０
【００８９】
具体的には、図13に示す直線ａ，ｂは、図13の横軸で示すｘ軸上のＬ１≦ｘ≦Ｌ２の全てのｘにおいて、直線θｒとは交差しないことから前記数５式に示す条件を満たしている。しかし、図13に示す直線ｃは、図13の横軸で示すｘ軸上のＬ１≦ｘ≦Ｌ２の全てのｘにおいて、直線θｒと交差することから前記数５式に示す条件を満たしていない。
【００９０】
従って、図13に示す直線ｃで示される場合は、スクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕによって跳ね上げられた現像剤が回転する角度θｄは、以下の通りである。スクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕによって跳ね上げられた現像剤がリブ部材41がある領域を通過する。その間に該リブ部材41によって追い付かれてスクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕで跳ね上げて巻き上げられた現像剤がリブ部材41によって更に跳ね上げられて排出口40から溢れ出る可能性が高くなる。
【００９１】
また、リブ部材41は、実際には、図14〜図16に模式的に示したような長細い断面形状ではなく、図17に示すように、所定の厚みを有する。現像剤は、図17に示すリブ部材41の回転方向上流側の搬送面41ｇから力を受ける。このためリブ部材41の搬送面41ｇのみを考慮すれば良い。現像剤は、リブ部材41の搬送面41ｇと衝突して力を受けるが、リブ部材41の根元に近い点に現像剤が衝突してもスクリュー軸51の回転中心ｏからの距離が近いため現像剤が排出口40から漏れ出る程の力を受けない。
【００９２】
本発明者の検討によると、リブ部材41の先端側であればあるほど現像剤が衝突して受ける力により跳ね上げられるたときの速度が大きい。概ね、図17に示すリブ部材41の回転軸となるスクリュー軸51の外周面51ｃ（回転軸外周面）を基準として以下を考慮する。
【００９３】
図17に示すように、スクリュー軸51の回転中心ｏから該リブ部材41の最も高い点となる半円部41ｃ，41ｄの外周面41ｊの頂点の高さｈから該スクリュー軸51の外径半径Ｒを引いた距離Ｂ（＝ｈ−Ｒ）を考慮する。そして、該距離Ｂ（＝ｈ−Ｒ）の約８／１０（約８割）以上の高さ位置にあるリブ部材41の搬送面41ｇのみを考慮すれば良い。
【００９４】
スクリュー軸51の外周面51ｃを基準としてリブ部材41の最も高い点となる半円部41ｃ，41ｄの外周面41ｊの頂点の高さｈから該スクリュー軸51の外径半径Ｒを引いた距離Ｂ（＝ｈ−Ｒ）を考慮する。そして、該距離Ｂ（＝ｈ−Ｒ）の約８／１０（約８割）よりも低い高さ位置にあるリブ部材41の搬送面41ｇに現像剤が衝突する。その場合のエネルギーは小さく、加えて、衝突した現像剤の外周には多くの現像剤が取り囲んでいる。このため現像剤が排出口40から漏れ出る程のエネルギーを受けることはなく、現像剤の排出口40からの排出が抑止される。
【００９５】
現像剤がリブ部材41に衝突した後、排出口40から漏れ出ない。そのためには、図17に示すリブ部材41の回転方向上流側の搬送面41ｇ上でスクリュー軸51の外周面51ｃを基準として以下とする。該リブ部材41の最も高い点となる半円部41ｃ，41ｄの外周面41ｊの頂点の高さｈから該スクリュー軸51の外径半径Ｒを引いた距離Ｂ（＝ｈ−Ｒ）を考慮する。そして、該距離Ｂ（＝ｈ−Ｒ）の約８／１０（約８割）の高さｈ１の点Ｑよりもリブ部材41の半円部41ｃ，41ｄ側の搬送面41ｇに現像剤が衝突することを防ぐ必要がある。
【００９６】
つまり、少なくとも第一領域に形成されたリブ部材41における距離ｘの点の断面において、第二の直線Ｋが該リブ部材41の現像剤の搬送面41ｇ上（搬送面上）で所定の高さ位置にある図17に示す点Ｑを通る。更に、第一の搬送スクリュー25のスクリュー軸51の回転中心ｏとを通る。この第二の直線Ｋがスクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕによって跳ね上げられた現像剤に対して追いつかなければ良い。
【００９７】
このため第一の搬送スクリュー25の回転方向を正としたときに第二領域から第一領域へと入る境界部となる境界線Ｌｃでの第一の搬送スクリュー25のスクリュー羽根51ａの断面において以下の通りである。該スクリュー羽根51ａの外周点Ｕ１と、スクリュー軸51の回転中心ｏとを通る第一の直線Ｎと、前記第二の直線Ｋとがなす角度をリブ部材41が設置されている位相角度α（ｘ）とする。
【００９８】
尚、前述したように、現像容器22内の現像剤量が増えて現像剤面が上昇する。そして、図17に示すリブ部材41の回転方向上流側の搬送面41ｇ上でリブ部材41の頂点の高さｈから該スクリュー軸51の外径半径Ｒを引いた距離Ｂ（＝ｈ−Ｒ）を考慮する。そして、該距離Ｂ（＝ｈ−Ｒ）の約８／１０（約８割）の高さｈ１の点Ｑよりもリブ部材41の半円部41ｃ，41ｄ側の搬送面41ｇに現像剤が衝突する。その場合でも現像剤面が十分に高く、リブ部材41の搬送面41ｇに衝突した現像剤の周りに現像剤が潤沢にある。その場合はスクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕで跳ね上げられた現像剤がリブ部材41によって更に跳ね上げられて排出口40から溢れ出る可能性は少ない。
【００９９】
また、現像剤がスクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕにより与えられる回転速度ωｄは、前述した数１式に示す通りである。図示しない公知の高速度カメラを用いることによって実際にスクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕにより現像剤が与えられる回転速度ωｄを求めることができる。
【０１００】
＜羽根部の下流側終端部により現像剤が与えられる回転速度の測定＞
先ず、現像容器22を図１に示す画像形成装置36と同様に駆動できる図示しない治具に固定し、排出口40からリブ部材41と、スクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕが見えるように排出口40に対して略垂直の位置に図示しない高速度カメラを設置する。もし、排出口40から全体が見えないときは必要に応じて排出口40の回りを適宜切削して除去する。本実施形態では、排出口40の回りをコの字型に１０ｍｍ切削して除去した。
【０１０１】
次に、現像容器22内に所望の現像剤量を入れて図１に示す画像形成装置36と同様の設定で駆動する。その後、現像剤の塊が良く認識できる程度のフレームレート（動画において単位時間当たりに、いくつのフレーム（映像）が処理されるかという値）で撮影する。
【０１０２】
本実施形態では、高速度カメラとして、１０２４×１０２４の解像度を用いて２０００ｆｐｓ（frames per second）で１秒間撮影した。また、フレームレートを大きくすると映像が暗くなるので必要に応じて光源を利用する。本実施形態では株式会社トキナー製のキセノンランプ光源を使用した。
【０１０３】
次に、撮影した映像の各フレームに対して現像剤が画像上で回転方向に何ピクセル移動しているかを求める。１フレーム毎に比較する必要はなく、現像剤を追従できれば１００フレーム毎に比較を行なっても良い。これによりスクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕで跳ね上げられた瞬間の現像剤の移動量について求める。現像剤の追従については、目視で行っても良いし、画像を濃度変換した濃淡によって追従しても良い。
【０１０４】
次に、スクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕをはじめとする第一の搬送スクリュー25の回転方向の移動量も求める。そして、第一の搬送スクリュー25の移動量と、前述した高速度カメラで撮影した映像の各フレームに対して現像剤が画像上で回転方向に何ピクセル移動しているかを求めた現像剤の移動量との比率γを求める。このとき、高速度カメラで撮影した現像剤と、第一の搬送スクリュー25とは同時に撮影されていることが望ましい。
【０１０５】
γは、第二領域から第一領域へと入る境界部となる境界線Ｌｃにおいて以下の通りである。第一の搬送スクリュー25のスクリュー羽根51ａによって搬送された現像剤の該スクリュー羽根51ａの回転方向の移動速度を、該スクリュー羽根51ａにおける外周面51ｄの該スクリュー羽根51ａの回転方向の移動速度で割った値である。
【０１０６】
尚、現像剤と、第一の搬送スクリュー25との回転方向の移動量を求めるときは、高速度カメラのレンズと、スクリュー軸51の回転中心ｏとを結ぶ直線を略横切る点における移動量を求める。高速度カメラのレンズと、スクリュー軸51の回転中心ｏとを結ぶ直線を略横切る点から明らかに外れる点においては、現像剤と、第一の搬送スクリュー25との回転方向の移動量とを正しく求めることができない場合がある。
【０１０７】
スクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕで跳ね上げられる現像剤の回転方向の移動量に分布があり、ばらついているときは、その平均値をスクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕにおける現像剤の回転方向の移動量とする。
【０１０８】
本実施形態では、高速度カメラとして、フォトロン社製のＦＡＳＴＣＡＭ ＳＡ４を用いて撮影した。高速度カメラで撮影した映像の各フレームに対して現像剤が画像上で回転方向に何ピクセル移動しているかを求めた現像剤の回転方向の移動量を、第一の搬送スクリュー25の回転方向の移動量で除した比率γは約０．５７であった。この比率γと、現像剤が排出口40に対向する第一領域のスクリュー羽根が省略されている部分のスクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕにより与えられる回転速度ωｄと、第一の搬送スクリューの回転速度ωｒとを用いれば、以下の数６式の関係で表わされる。
【０１０９】
［数６］
γ＝ωｄ／ωｒ
【０１１０】
これにより、上記数５式と数６式とを用いて以下の数７式で表わされる。
【０１１１】
［数７］
θｄ−θｒ＝（ωｄ／ωｒ−１）×３６０×（ｘ／ｐ）−α（ｘ）＝（γ−１）×３６０×（ｘ／ｐ）−α（ｘ）
【０１１２】
本実施形態では、図11に示すリブ部材41の上流端部41ｈと下流端部41ｉの境界線Ｌｃからのスクリュー軸51の軸線方向の距離Ｌ１，Ｌ２は、距離Ｌ１が４ｍｍで、距離Ｌ２が１２ｍｍである。リブ部材41の二つの長軸部41ａ，41ｂが設置されている位相角度αａ（ｘ），αｂ（ｘ）は、図18に示すように、境界線Ｌｃを基準としたときのスクリュー軸51の軸線方向の距離ｘによらない。
【０１１３】
常に、スクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕに対してαａ（ｘ）＝＋９．８６°と、αｂ（ｘ）＝−１７０．１４°の位相角度をもって二つの長軸部41ａ，41ｂが設置されている。図18に示す断面図におけるリブ部材41の中心線と、スクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕの中心線とは第一の直線Ｎ上で重なる。
【０１１４】
これにより、第一の搬送スクリュー25の回転角度をθｓとする。スクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕによって跳ね上げられた現像剤が回転する角度をθｄとする。スクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕによって現像剤が跳ね上げられてからリブ部材41が回転する。そして、現像剤が境界線Ｌｃからのスクリュー軸51の軸線方向の距離ｘに相当する位置に到達したときのリブ部材41の二つの長軸部41ａ，41ｂのそれぞれの到達角度をθｒａ，θｒｂとする。すると、θｒａ，θｒｂは、それぞれ図19に示す通りである。そして、以下の数８式に示される範囲の全てのｘに対して、以下の数９式に示す関係を満たしている。
【０１１５】
［数８］
Ｌ１＝４≦ｘ≦Ｌ２＝１２
【０１１６】
［数９］
θｄ−θｒａ＝（γ−１）×３６０×（ｘ／ｐ）−αａ（ｘ）＝０．４３×３６０×（ｘ／４０）−９．８６≠０
且つ
θｄ−θｒｂ＝（γ−１）×３６０×（ｘ／ｐ）−αｂ（ｘ）＝０．４３×３６０×（ｘ／４０）＋１７．０１４≠０
【０１１７】
リブ部材41の長軸部41ａ，41ｂは、図19に示すように、現像剤が境界線Ｌｃからのスクリュー軸51の軸線方向の距離ｘに相当する位置に到達する。そのときのリブ部材41の二つの長軸部41ａ，41ｂのそれぞれの到達角度θｒａ，θｒｂを示す直線が以下の通りである。前記数８式に示す範囲内において、スクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕによって跳ね上げられた現像剤が回転する角度θｄの直線と交差しない。
【０１１８】
これによりスクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕによって跳ね上げられた現像剤がリブ部材41の長軸部41ａ，41ｂがある領域を通過する間に該リブ部材41の長軸部41ａ，41ｂによって追い付かれることがない。従って、スクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕで跳ね上げて巻き上げられた現像剤がリブ部材41の長軸部41ａ，41ｂによって更に跳ね上げられることがない。これにより排出口40から現像剤が漏れ出ることもない。
【０１１９】
一方、図20は比較例を示す。図20に示す比較例では、リブ部材41の上流端部41ｈと下流端部41ｉの境界線Ｌｃからのスクリュー軸51の軸線方向の距離Ｌ１，Ｌ２は、距離Ｌ１が４ｍｍで、距離Ｌ２が１２ｍｍである。
【０１２０】
リブ部材41の二つの長軸部41ａ，41ｂが設置されている位相角度αａ（ｘ），αｂ（ｘ）は以下の通りである。スクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕに対して位相角度αａ（ｘ）＝＋１４０．８６°、位相角度αｂ（ｘ）＝−３０．１４°の位相をもって二つの長軸部41ａ，41ｂが設置されている。
【０１２１】
このときの第一の搬送スクリュー25の回転角度θｓ、スクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕによって跳ね上げられた現像剤が回転する角度をθｄとする。スクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕによって現像剤が跳ね上げられてからリブ部材41が回転する。そして、現像剤が境界線Ｌｃからのスクリュー軸51の軸線方向の距離ｘに相当する位置に到達したときのリブ部材41の二つの長軸部41ａ，41ｂのそれぞれの到達角度をθｒａ，θｒｂとする。到達角度θｒａ，θｒｂは、それぞれ図21に示す通りである。そして、前記数８式に示される範囲の全てのｘに対して、以下の数１０式に示す関係を満たしている。
【０１２２】
［数１０］
θｄ−θｒａ＝（γ−１）×３６０×（ｘ／ｐ）−αａ（ｘ）＝０．４３×３６０×（ｘ／４０）−１４９．８６≠０
且つ
θｄ−θｒｂ＝（γ−１）×３６０×（ｘ／ｐ）−αｂ（ｘ）＝０．４３×３６０×（ｘ／４０）＋３０．１４≠０
【０１２３】
リブ部材41の長軸部41ａは、図21に示すように、現像剤が境界線Ｌｃからのスクリュー軸51の軸線方向の距離ｘに相当する位置に到達する。そのときのリブ部材41の一方の長軸部41ａの到達角度θｒａを示す直線が、前記数８式に示す範囲内において、スクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕによって跳ね上げられた現像剤が回転する角度θｄを示す直線と交差しない。
【０１２４】
これによりスクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕによって跳ね上げられた現像剤がリブ部材41の長軸部41ａがある領域を通過する間に該リブ部材41の長軸部41ａによって追い付かれることはない。これによりスクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕで跳ね上げて巻き上げられた現像剤がリブ部材41の長軸部41ａによって更に跳ね上げられることはない。これにより排出口40から現像剤が漏れ出ることもない。
【０１２５】
しかし、リブ部材41の他方の長軸部41ｂは、図21に示すように、現像剤が境界線Ｌｃからのスクリュー軸51の軸線方向の距離ｘに相当する位置に到達する。そのときのリブ部材41の他方の長軸部41ｂの到達角度θｒｂを示す直線が、前記数８式に示す範囲内において、スクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕによって跳ね上げられた現像剤が回転する角度θｄを示す直線と交差する。
【０１２６】
これによりスクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕで跳ね上げられた現像剤がリブ部材41の長軸部41ｂがある領域を通過する間に該リブ部材41の長軸部41ｂによって追い付かれる。これによりスクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕで跳ね上げて巻き上げられた現像剤がリブ部材41の長軸部41ｂによって更に跳ね上げられる。これにより現像剤が排出口40の外に溢れ出てしまう可能性が高い。
【０１２７】
＜排出口から漏れ出る現像剤量の測定＞
図22（ａ）は、図18に示す本実施形態の排出口40から漏れ出る現像剤量を測定したものである。図22（ｂ）は、図20に示す比較例の排出口40から漏れ出る現像剤量を測定したものである。排出口40から漏れ出る現像剤量は、以下のようにして測定できる。
【０１２８】
先ず、現像スリーブ28と、第一、第二の搬送スクリュー25，26とを所定の周速度で回転駆動させた状態で、現像スリーブ28の表面上に現像剤が均一にコーティングするまで現像容器22内に現像剤を入れる。次に、現像容器22内の現像剤の循環が定常状態になるまで現像スリーブ28及び第一、第二の搬送スクリュー25，26を所定の周速度で回転駆動させる。通常は、１分〜２分間程度回転駆動させる。
【０１２９】
次に、現像スリーブ28の表面上に現像剤のコーティングが均一になったところから、少しずつ現像剤を図３に示す補給口30から現像容器22内に入れていき、そのときの排出口40から排出される現像剤の単位時間当たりの排出量を測定する。
【０１３０】
本実施形態では、図３に示す補給口30から現像容器22内に１０ｇずつ現像剤を入れていき、排出口40から排出される現像剤の排出量を３０秒間測定する。これにより排出口40から排出される現像剤の単位時間当たりの排出量を測定した。
【０１３１】
図22（ａ）に示す本実施形態と、図22（ｂ）に示す比較例とでは、共に現像剤量の増加に従い現像剤排出量も増加している。しかし、図22（ｂ）に示す比較例では、現像剤排出量が本格的に増加する前に現像剤排出量がピークを迎える点ｅが存在する。これは、現像剤量が少ないときに現像剤がスクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕにおいて跳ね上げられて、その後、リブ部材41によって衝突して排出口40から溢れ出ていしまっているからである。
【０１３２】
一方、図22（ａ）に示す本実施形態の場合は、スクリュー羽根51ａの下流側終端部Ｕによって跳ね上げられた現像剤を逃げるような位相角度α（ｘ）でリブ部材41が設置されている。このため図22（ｂ）に示す比較例のような現像剤排出量がピークを迎える点ｅは存在しない。
【０１３３】
これにより図22（ａ）に示す本実施形態の場合は、真に余剰となった現像剤のみを排出口40から排出する。これにより長期に亘って現像スリーブ28の表面に現像剤を安定的にコーティングし、画像の濃度ムラ等の画像弊害を抑制することが可能となる。
【０１３４】
本実施形態では、スクリュー軸51に小径スクリューや現像剤加振のための部材等の突起部が設置されている。その場合においても、現像剤の跳ね上げ排出を抑制し、真に余剰となった現像剤のみを排出する。これにより長期に亘って現像スリーブ28の表面に現像剤を安定的にコーティングし、画像の濃度ムラ等の画像弊害を抑制する。
【符号の説明】
【０１３５】
Ｋ    …第二の直線
Ｌ１，Ｌ２ …リブ部材の上流端部と下流端部の境界線からのスクリュー軸の軸線方向の距離
Ｌｃ  …境界線
Ｎ    …第一の直線
ｏ    …スクリュー軸の回転中心
ｐ…スクリュー羽根の螺旋ピッチ
ｘ…境界線を基準としたときのスクリュー軸の軸線方向の距離
40    …排出口
41    …リブ部材（突起部）
41ｇ  …搬送面
41ｈ  …上流端部
41ｉ  …下流端部
51，52 …スクリュー軸（回転軸）
51ａ，52ａ …スクリュー羽根（羽根部）
51ｂ  …搬送面
51ｄ  …スクリュー羽根の外周面
【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】
2015222366.tif 000016
【図１５】
2015222366.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
2015222366.tif 000019
【図１８】
2015222366.tif 000020
【図１９】
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【図２０】
2015222366.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
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