(57)【要約】【課題】内周に螺旋状リブを有する中空円筒部材を現像剤の混合、撹拌、搬送のための現像剤搬送手段に用い、十分にその性能を発揮させるための諸元を設定する条件を明確にすることで、高画質化のための小粒径トナーおよび小粒径キャリアを使用して、高印字率の画像形成を連続的におこなった場合でも、かぶり、トナー飛散、濃度むら等の問題の発生しない画像形成装置に適用される、現像装置を提供すること。【解決手段】第２の現像剤搬送手段は中空円筒の内周に螺旋状のリブを固定した中空円筒部材からなり、中空円筒部材の内径をＤ（ｍｍ）、回転数をＲ１（ｒｐｍ）としたとき、７３１≦√Ｄ１×Ｒ１≦１４４５であることを特徴とする現像装置。【選択図】　　　　図１
2004054096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアからなる現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、
該現像剤担持体に供給される現像剤及び前記現像剤担持体から回収された現像剤を、混合撹拌しながら、前記現像剤担持体の回転軸と略平行な方向に搬送する第１の現像剤搬送手段と、
該第１の現像剤搬送手段によって搬送された現像剤と補給されたトナーとを混合撹拌しながら、前記第１の現像剤搬送手段による現像剤搬送方向と、略平行で且つ逆方向に搬送し、前記第１の現像剤搬送手段へと供給する第２の現像剤搬送手段とを有する現像装置において、
前記第２の現像剤搬送手段は中空円筒の内周に螺旋状のリブを固定した中空円筒部材からなり、
該中空円筒部材の内径をＤ１（ｍｍ）、回転数をＲ１（ｒｐｍ）としたとき、
７３１≦√Ｄ１×Ｒ１≦１４４５
であることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
トナーとキャリアからなる現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、
該現像剤担持体に供給される現像剤及び前記現像剤担持体から回収された現像剤を、混合撹拌しながら、前記現像剤担持体の回転軸と略平行な方向に搬送する第１の現像剤搬送手段と、
該第１の現像剤搬送手段によって搬送された現像剤と補給されたトナーとを混合撹拌しながら、前記第１の現像剤搬送手段による現像剤搬送方向と、略平行で且つ逆方向に搬送し、前記第１の現像剤搬送手段へと供給する第２の現像剤搬送手段とを有する現像装置において、
前記第２の現像剤搬送手段は中空円筒の内周に螺旋状のリブを固定した中空円筒部材からなり、
該中空円筒部材の内径をＤ１（ｍｍ）、長さをＬ（ｍｍ）、中空円筒内に充填する現像剤の質量をＭ（ｇ）、嵩密度をＡＤ（ｇ／ｃｍ３）としたとき、
２．４×１０−４≦Ｍ／（Ｄ１２×Ｌ×ＡＤ）≦５．５×１０−４
であることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
トナーとキャリアからなる現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、
該現像剤担持体に供給される現像剤及び前記現像剤担持体から回収された現像剤を、混合撹拌しながら、前記現像剤担持体の回転軸と略平行な方向に搬送する第１の現像剤搬送手段と、
該第１の現像剤搬送手段によって搬送された現像剤と補給されたトナーとを混合撹拌しながら、前記第１の現像剤搬送手段による現像剤搬送方向と、略平行で且つ逆方向に搬送し、前記第１の現像剤搬送手段へと供給する第２の現像剤搬送手段とを有する現像装置において、
前記第２の現像剤搬送手段は中空円筒の内周に螺旋状のリブを固定した中空円筒部材からなり、
該中空円筒部材の内径をＤ１（ｍｍ）、前記螺旋状のリブの高さをＨ（ｍｍ）としたとき、
０．１２≦Ｈ／Ｄ１≦０．４５
であることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
トナーとキャリアからなる現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、
該現像剤担持体に供給される現像剤及び前記現像剤担持体から回収された現像剤を、混合撹拌しながら、前記現像剤担持体の回転軸と略平行な方向に搬送する第１の現像剤搬送手段と、
該第１の現像剤搬送手段によって搬送された現像剤と補給されたトナーとを混合撹拌しながら、前記第１の現像剤搬送手段による現像剤搬送方向と、略平行で且つ逆方向に搬送し、前記第１の現像剤搬送手段へと供給する第２の現像剤搬送手段とを有する現像装置において、
前記第２の現像剤搬送手段は中空円筒の内周に螺旋状のリブを固定した中空円筒部材からなり、
前記螺旋状のリブは多重螺旋構造であることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
トナーとキャリアからなる現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、
該現像剤担持体に供給される現像剤及び前記現像剤担持体から回収された現像剤を、混合撹拌しながら、前記現像剤担持体の回転軸と略平行な方向に搬送する第１の現像剤搬送手段と、
該第１の現像剤搬送手段によって搬送された現像剤と補給されたトナーとを混合撹拌しながら、前記第１の現像剤搬送手段による現像剤搬送方向と、略平行で且つ逆方向に搬送し、前記第１の現像剤搬送手段へと供給する第２の現像剤搬送手段とを有する現像装置において、
前記第２の現像剤搬送手段は中空円筒の内周に螺旋状のリブを固定した中空円筒部材からなり、
前記螺旋状のリブは前記第２の現像剤搬送手段による現像剤の搬送方向に対して下流側に傾いていることを特徴とする現像装置。
【請求項６】
前記第１の現像剤搬送手段は回転軸の外周に螺旋状のリブを有するスクリュウオーガからなることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の現像装置。
【請求項７】
トナーとキャリアからなる現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、
該現像剤担持体に供給される現像剤を、混合撹拌しながら、前記現像剤担持体の回転軸と略平行な方向に搬送する第１の現像剤搬送手段と、
前記現像剤担持体から回収された現像剤を混合撹拌しながら、前記第１の現像剤搬送手段による現像剤搬送方向と、略平行で且つ同方向に搬送する第３の現像剤搬送手段と、
前記第１および第３の現像剤搬送手段により搬送された現像剤と補給されたトナーとを、混合撹拌しながら、前記第１および第３の現像剤搬送手段による現像剤の搬送方向と、略平行で且つ逆方向に搬送し、前記第１の現像剤搬送手段へと供給する第２の現像剤搬送手段とを有する現像装置において、
前記第２の現像剤搬送手段は中空円筒の内周に螺旋状のリブを固定した中空円筒部材からなり、
該中空円筒部材の内径をＤ１（ｍｍ）、回転数をＲ１（ｒｐｍ）としたとき、
７３１≦√Ｄ１×Ｒ１≦１４４５
であることを特徴とする現像装置。
【請求項８】
トナーとキャリアからなる現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、
該現像剤担持体に供給される現像剤を、混合撹拌しながら、前記現像剤担持体の回転軸と略平行な方向に搬送する第１の現像剤搬送手段と、
前記現像剤担持体から回収された現像剤を混合撹拌しながら、前記第１の現像剤搬送手段による現像剤搬送方向と、略平行で且つ同方向に搬送する第３の現像剤搬送手段と、
前記第１および第３の現像剤搬送手段により搬送された現像剤と補給されたトナーとを、混合撹拌しながら、前記第１および第３の現像剤搬送手段による現像剤の搬送方向と、略平行で且つ逆方向に搬送し、前記第１の現像剤搬送手段へと供給する第２の現像剤搬送手段とを有する現像装置において、
前記第２の現像剤搬送手段は中空円筒の内周に螺旋状のリブを固定した中空円筒部材からなり、
該中空円筒部材の内径をＤ１（ｍｍ）、長さをＬ（ｍｍ）、中空円筒内に充填する現像剤の質量をＭ（ｇ）、嵩密度をＡＤ（ｇ／ｃｍ３）としたとき、
２．４×１０−４≦Ｍ／（Ｄ１２×Ｌ×ＡＤ）≦５．５×１０−４
であることを特徴とする現像装置。
【請求項９】
トナーとキャリアからなる現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、
該現像剤担持体に供給される現像剤を、混合撹拌しながら、前記現像剤担持体の回転軸と略平行な方向に搬送する第１の現像剤搬送手段と、
前記現像剤担持体から回収された現像剤を混合撹拌しながら、前記第１の現像剤搬送手段による現像剤搬送方向と、略平行で且つ同方向に搬送する第３の現像剤搬送手段と、
前記第１および第３の現像剤搬送手段により搬送された現像剤と補給されたトナーとを、混合撹拌しながら、前記第１および第３の現像剤搬送手段による現像剤の搬送方向と、略平行で且つ逆方向に搬送し、前記第１の現像剤搬送手段へと供給する第２の現像剤搬送手段とを有する現像装置において、
前記第２の現像剤搬送手段は中空円筒の内周に螺旋状のリブを固定した中空円筒部材からなり、
該中空円筒部材の内径をＤ１（ｍｍ）、前記螺旋状のリブの高さをＨ（ｍｍ）としたとき、
０．１２≦Ｈ／Ｄ１≦０．４５
であることを特徴とする現像装置。
【請求項１０】
トナーとキャリアからなる現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、
該現像剤担持体に供給される現像剤を、混合撹拌しながら、前記現像剤担持体の回転軸と略平行な方向に搬送する第１の現像剤搬送手段と、
前記現像剤担持体から回収された現像剤を混合撹拌しながら、前記第１の現像剤搬送手段による現像剤搬送方向と、略平行で且つ同方向に搬送する第３の現像剤搬送手段と、
前記第１および第３の現像剤搬送手段により搬送された現像剤と補給されたトナーとを、混合撹拌しながら、前記第１および第３の現像剤搬送手段による現像剤の搬送方向と、略平行で且つ逆方向に搬送し、前記第１の現像剤搬送手段へと供給する第２の現像剤搬送手段とを有する現像装置において、
前記第２の現像剤搬送手段は中空円筒の内周に螺旋状のリブを固定した中空円筒部材からなり、
前記螺旋状のリブは多重螺旋構造であることを特徴とする現像装置。
【請求項１１】
トナーとキャリアからなる現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、
該現像剤担持体に供給される現像剤を、混合撹拌しながら、前記現像剤担持体の回転軸と略平行な方向に搬送する第１の現像剤搬送手段と、
前記現像剤担持体から回収された現像剤を混合撹拌しながら、前記第１の現像剤搬送手段による現像剤搬送方向と、略平行で且つ同方向に搬送する第３の現像剤搬送手段と、
前記第１および第３の現像剤搬送手段により搬送された現像剤と補給されたトナーとを、混合撹拌しながら、前記第１および第３の現像剤搬送手段による現像剤の搬送方向と、略平行で且つ逆方向に搬送し、前記第１の現像剤搬送手段へと供給する第２の現像剤搬送手段とを有する現像装置において、
前記第２の現像剤搬送手段は中空円筒の内周に螺旋状のリブを固定した中空円筒部材からなり、
前記螺旋状のリブは前記第２の現像剤搬送手段による現像剤の搬送方向に対して下流側に傾いていることを特徴とする現像装置。
【請求項１２】
前記第１および第３の現像剤搬送手段は回転軸の外周に螺旋状のリブを有するスクリュウオーガからなることを特徴とする請求項７〜１１の何れか１項に記載の現像装置。
【請求項１３】
前記第２の現像剤搬送手段の回転方向は、前記第１の現像剤搬送手段と前記第２の現像剤搬送手段の回転軸方向から見た時、前記回転軸に挟まれた側では、下方から上方へ向かって回転する方向であることを特徴とする請求項１〜１２の何れか１項に記載の現像装置。
【請求項１４】
前記第１の現像剤搬送手段の回転方向は、回転軸方向から見た時、前記現像剤担持体が、右回りの時は右回りであり、前記現像剤担持体が、左回りの時は左回りであることを特徴とする請求項１〜１３の何れか１項に記載の現像装置。
【請求項１５】
前記第１の現像剤搬送手段は、回転軸の外周に該回転軸と平行に前記螺旋状のリブを横切るようにして設けられたパドルを有することを特徴とする請求項１〜１４の何れか１項に記載の現像装置。
【請求項１６】
前記第１の現像剤搬送手段と前記現像剤担持体との間に、前記第１の現像剤搬送手段により搬送される現像剤を前記現像剤担持体へと供給するパドル状の撹拌羽根からなる現像剤供給手段を設けることを特徴とする請求項１〜１５の何れか１項に記載の現像装置。
【請求項１７】
前記第３の現像剤搬送手段と前記現像剤担持体との間に、前記現像剤担持体に担持されて搬送される現像剤を前記第３の現像剤搬送手段へと回収する現像剤回収手段を設けることを特徴とする請求項７〜１６の何れか１項に記載の現像装置。
【請求項１８】
前記トナーの体積平均粒径をＤｔ（μｍ）としたとき、
３≦Ｄｔ≦５
であるトナーを用いることを特徴とする請求項１〜１７の何れか１項に記載の現像装置。
【請求項１９】
前記キャリアの体積平均粒径をＤｃ（μｍ）としたとき、
５≦Ｄｃ／Ｄｔ≦１０
であるキャリアを用いることを特徴とする請求項１８に記載の現像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファックス等の画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、トナーとキャリアからなる２成分現像剤（以下、現像剤と称す）を用いる現像装置としては、現像剤担持体の回転軸方向に平行に、互いに逆方向に現像剤を搬送する複数の現像剤搬送手段により、現像剤を混合撹拌しつつ循環搬送しているのが一般的である。
【０００３】
近年、画像形成装置のカラー化に伴い、高印字率の画像を形成する機会が増加しつつある。これは、１枚あたりのトナー使用量が増加し、それに伴いトナー補給量も増加するということである。
【０００４】
また、高画質化のために、現像剤を構成するトナーとして体積平均粒径が３〜５μｍ程度の小粒径トナーが用いられるようになってきた。さらに、このトナー小粒径化に伴いキャリアも５〜１０μｍ程度に小粒径化されてきている。
【０００５】
具体的には、従来の２成分現像剤を用いる現像装置としては、現像剤搬送手段としてスクリュウオーガを用い、スクリュウオーガ近傍に起こる局所的剪断と容器内での粉体の循環流（移動流）により現像剤を混合しながら撹拌する方式が、一般に用いられている。この方式では、上記の高印字率化によるトナー補給量の増加に対応するため、現像剤の混合、撹拌を速くし補給されたトナーの帯電立ち上がりを速くするために、スクリュウオーガの形状を工夫したり、回転数を高く設定したりする等の工夫がおこなわれている。
【０００６】
一方、内周に螺旋状のリブを有する中空円筒部材を、現像剤搬送手段として用いるものが特開昭５６−７０５７６号に開示されている。この公報には、内側に螺旋状のリブを固設した円筒を回転させ、現像剤が上方へ持ち上げられ、落下することを繰り返すことで、十分な撹拌混合を受けつつ他端へ搬送することで現像剤の劣化を防止する提案が記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
近年増加しつつある、高印字率の画像形成には、上述のようにトナーを多く必要とし、このトナー消費に対応して、補給するトナーも増加することになる。従来の２成分現像剤を用いる現像装置を用いて高印字率の画像を連続して形成した場合、現像装置内を循環搬送される現像剤と大量に補給されたトナーとが十分に混合撹拌されず、トナーは帯電が不十分な状態（未帯電や弱帯電）のまま、現像に供され（現像剤担持体に供給され）、かぶりやトナー飛散（機内汚れ）等の問題を発生させていた。この問題は、画像形成装置が高速になればなるほど、現像装置内の現像剤の循環速度が速くなる（トナーが補給されてから現像に供されるまでの時間が短くなる）ので、特に顕著になる。
【０００８】
加えて、高画質化のための上述の小粒径化されたトナーおよびキャリアを用いる場合には、従来の大粒径のトナーやキャリアの場合よりも混合撹拌性が悪く、上記の問題は、さらに深刻となる。
【０００９】
これらの問題に対し、従来から行われているスクリュウオーガの形状の工夫や回転数を高く設定し、現像剤にかかる剪断力を大きくして混合、撹拌性能を向上させようとする対策は、現像剤にかかる負担を大きくし、現像剤を長期にわたり繰り返し使用する場合には、現像剤の耐久性がなくなるという問題を新たに引き起こしている。
【００１０】
一方、特開昭５６−７０５７６号に記載されている方法は、中空円筒部材の内径や回転数、充填する現像剤の量（充填率）、螺旋状リブの高さや構造等の条件が適切でないと、混合撹拌や搬送（現像剤担持体の回転軸方向の移動）が十分おこなわれず、上記と同様のかぶりやトナー飛散、濃度むら等を発生させてしまうことになる。
【００１１】
本発明は、上記の問題点を鑑み、内周に螺旋状リブを有する中空円筒部材を現像剤の混合、撹拌、搬送のための現像剤搬送手段に用い、十分にその性能を発揮させるための諸元を設定する条件を明確にすることで、高画質化のための小粒径トナーおよび小粒径キャリアを使用して、高印字率の画像形成を連続的におこなった場合でも、かぶり、トナー飛散、濃度むら等の問題の発生しない画像形成装置に適用される、現像装置を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、トナーとキャリアからなる現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体に供給される現像剤及び前記現像剤担持体から回収された現像剤を、混合撹拌しながら、前記現像剤担持体の回転軸と略平行な方向に搬送する第１の現像剤搬送手段と、該第１の現像剤搬送手段によって搬送された現像剤と補給されたトナーとを混合撹拌しながら、前記第１の現像剤搬送手段による現像剤搬送方向と、略平行で且つ逆方向に搬送し、前記第１の現像剤搬送手段へと供給する第２の現像剤搬送手段とを有する現像装置において、前記第２の現像剤搬送手段は中空円筒の内周に螺旋状のリブを固定した中空円筒部材からなり、該中空円筒部材の内径をＤ１（ｍｍ）、回転数をＲ１（ｒｐｍ）としたとき、７３１≦√Ｄ１×Ｒ１≦１４４５であることを特徴とする現像装置（第１の発明）によって達成される。
【００１３】
また、上記目的は、トナーとキャリアからなる現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体に供給される現像剤及び前記現像剤担持体から回収された現像剤を、混合撹拌しながら、前記現像剤担持体の回転軸と略平行な方向に搬送する第１の現像剤搬送手段と、該第１の現像剤搬送手段によって搬送された現像剤と補給されたトナーとを混合撹拌しながら、前記第１の現像剤搬送手段による現像剤搬送方向と、略平行で且つ逆方向に搬送し、前記第１の現像剤搬送手段へと供給する第２の現像剤搬送手段とを有する現像装置において、前記第２の現像剤搬送手段は中空円筒の内周に螺旋状のリブを固定した中空円筒部材からなり、該中空円筒部材の内径をＤ１（ｍｍ）、長さをＬ（ｍｍ）、中空円筒内に充填する現像剤の質量をＭ（ｇ）、嵩密度をＡＤ（ｇ／ｃｍ３）としたとき、２．４×１０−４≦Ｍ／（Ｄ１２×Ｌ×ＡＤ）≦５．５×１０−４であることを特徴とする現像装置（第２の発明）によって達成される。
【００１４】
また、上記目的は、トナーとキャリアからなる現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体に供給される現像剤及び前記現像剤担持体から回収された現像剤を、混合撹拌しながら、前記現像剤担持体の回転軸と略平行な方向に搬送する第１の現像剤搬送手段と、該第１の現像剤搬送手段によって搬送された現像剤と補給されたトナーとを混合撹拌しながら、前記第１の現像剤搬送手段による現像剤搬送方向と、略平行で且つ逆方向に搬送し、前記第１の現像剤搬送手段へと供給する第２の現像剤搬送手段とを有する現像装置において、前記第２の現像剤搬送手段は中空円筒の内周に螺旋状のリブを固定した中空円筒部材からなり、該中空円筒部材の内径をＤ１（ｍｍ）、前記螺旋状のリブの高さをＨ（ｍｍ）としたとき、０．１２≦Ｈ／Ｄ１≦０．４５であることを特徴とする現像装置（第３の発明）によって達成される。
【００１５】
また、上記目的は、トナーとキャリアからなる現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体に供給される現像剤及び前記現像剤担持体から回収された現像剤を、混合撹拌しながら、前記現像剤担持体の回転軸と略平行な方向に搬送する第１の現像剤搬送手段と、該第１の現像剤搬送手段によって搬送された現像剤と補給されたトナーとを混合撹拌しながら、前記第１の現像剤搬送手段による現像剤搬送方向と、略平行で且つ逆方向に搬送し、前記第１の現像剤搬送手段へと供給する第２の現像剤搬送手段とを有する現像装置において、前記第２の現像剤搬送手段は中空円筒の内周に螺旋状のリブを固定した中空円筒部材からなり、前記螺旋状のリブは多重螺旋構造であることを特徴とする現像装置（第４の発明）によって達成される。
【００１６】
また、上記目的は、トナーとキャリアからなる現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体に供給される現像剤及び前記現像剤担持体から回収された現像剤を、混合撹拌しながら、前記現像剤担持体の回転軸と略平行な方向に搬送する第１の現像剤搬送手段と、該第１の現像剤搬送手段によって搬送された現像剤と補給されたトナーとを混合撹拌しながら、前記第１の現像剤搬送手段による現像剤搬送方向と、略平行で且つ逆方向に搬送し、前記第１の現像剤搬送手段へと供給する第２の現像剤搬送手段とを有する現像装置において、前記第２の現像剤搬送手段は中空円筒の内周に螺旋状のリブを固定した中空円筒部材からなり、前記螺旋状のリブは前記第２の現像剤搬送手段による現像剤の搬送方向に対して下流側に傾いていることを特徴とする現像装置（第５の発明）によって達成される。
【００１７】
また、上記目的は、トナーとキャリアからなる現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体に供給される現像剤を、混合撹拌しながら、前記現像剤担持体の回転軸と略平行な方向に搬送する第１の現像剤搬送手段と、前記現像剤担持体から回収された現像剤を混合撹拌しながら、前記第１の現像剤搬送手段による現像剤搬送方向と、略平行で且つ同方向に搬送する第３の現像剤搬送手段と、前記第１および第３の現像剤搬送手段により搬送された現像剤と補給されたトナーとを、混合撹拌しながら、前記第１および第３の現像剤搬送手段による現像剤の搬送方向と、略平行で且つ逆方向に搬送し、前記第１の現像剤搬送手段へと供給する第２の現像剤搬送手段とを有する現像装置において、前記第２の現像剤搬送手段は中空円筒の内周に螺旋状のリブを固定した中空円筒部材からなり、該中空円筒部材の内径をＤ１（ｍｍ）、回転数をＲ１（ｒｐｍ）としたとき、７３１≦√Ｄ１×Ｒ１≦１４４５であることを特徴とする現像装置（第６の発明）によって達成される。
【００１８】
また、上記目的は、トナーとキャリアからなる現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体に供給される現像剤を、混合撹拌しながら、前記現像剤担持体の回転軸と略平行な方向に搬送する第１の現像剤搬送手段と、前記現像剤担持体から回収された現像剤を混合撹拌しながら、前記第１の現像剤搬送手段による現像剤搬送方向と、略平行で且つ同方向に搬送する第３の現像剤搬送手段と、前記第１および第３の現像剤搬送手段により搬送された現像剤と補給されたトナーとを、混合撹拌しながら、前記第１および第３の現像剤搬送手段による現像剤の搬送方向と、略平行で且つ逆方向に搬送し、前記第１の現像剤搬送手段へと供給する第２の現像剤搬送手段とを有する現像装置において、前記第２の現像剤搬送手段は中空円筒の内周に螺旋状のリブを固定した中空円筒部材からなり、該中空円筒部材の内径をＤ１（ｍｍ）、長さをＬ（ｍｍ）、中空円筒内に充填する現像剤の質量をＭ（ｇ）、嵩密度をＡＤ（ｇ／ｃｍ３）としたとき、２．４×１０−４≦Ｍ／（Ｄ１２×Ｌ×ＡＤ）≦５．５×１０−４であることを特徴とする現像装置（第７の発明）によって達成される。
【００１９】
また、上記目的は、トナーとキャリアからなる現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体に供給される現像剤を、混合撹拌しながら、前記現像剤担持体の回転軸と略平行な方向に搬送する第１の現像剤搬送手段と、前記現像剤担持体から回収された現像剤を混合撹拌しながら、前記第１の現像剤搬送手段による現像剤搬送方向と、略平行で且つ同方向に搬送する第３の現像剤搬送手段と、前記第１および第３の現像剤搬送手段により搬送された現像剤と補給されたトナーとを、混合撹拌しながら、前記第１および第３の現像剤搬送手段による現像剤の搬送方向と、略平行で且つ逆方向に搬送し、前記第１の現像剤搬送手段へと供給する第２の現像剤搬送手段とを有する現像装置において、前記第２の現像剤搬送手段は中空円筒の内周に螺旋状のリブを固定した中空円筒部材からなり、該中空円筒部材の内径をＤ１（ｍｍ）、前記螺旋状のリブの高さをＨ（ｍｍ）としたとき、０．１２≦Ｈ／Ｄ１≦０．４５であることを特徴とする現像装置（第８の発明）によって達成される。
【００２０】
また、上記目的は、トナーとキャリアからなる現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体に供給される現像剤を、混合撹拌しながら、前記現像剤担持体の回転軸と略平行な方向に搬送する第１の現像剤搬送手段と、前記現像剤担持体から回収された現像剤を混合撹拌しながら、前記第１の現像剤搬送手段による現像剤搬送方向と、略平行で且つ同方向に搬送する第３の現像剤搬送手段と、前記第１および第３の現像剤搬送手段により搬送された現像剤と補給されたトナーとを、混合撹拌しながら、前記第１および第３の現像剤搬送手段による現像剤の搬送方向と、略平行で且つ逆方向に搬送し、前記第１の現像剤搬送手段へと供給する第２の現像剤搬送手段とを有する現像装置において、前記第２の現像剤搬送手段は中空円筒の内周に螺旋状のリブを固定した中空円筒部材からなり、前記螺旋状のリブは多重螺旋構造であることを特徴とする現像装置（第９の発明）によって達成される。
【００２１】
また、上記目的は、トナーとキャリアからなる現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体に供給される現像剤を、混合撹拌しながら、前記現像剤担持体の回転軸と略平行な方向に搬送する第１の現像剤搬送手段と、前記現像剤担持体から回収された現像剤を混合撹拌しながら、前記第１の現像剤搬送手段による現像剤搬送方向と、略平行で且つ同方向に搬送する第３の現像剤搬送手段と、前記第１および第３の現像剤搬送手段により搬送された現像剤と補給されたトナーとを、混合撹拌しながら、前記第１および第３の現像剤搬送手段による現像剤の搬送方向と、略平行で且つ逆方向に搬送し、前記第１の現像剤搬送手段へと供給する第２の現像剤搬送手段とを有する現像装置において、前記第２の現像剤搬送手段は中空円筒の内周に螺旋状のリブを固定した中空円筒部材からなり、前記螺旋状のリブは前記第２の現像剤搬送手段による現像剤の搬送方向に対して下流側に傾いていることを特徴とする現像装置（第１０の発明）によって達成される。
【００２２】
【発明の実施の形態】
１．（１）本発明に使用する現像装置の撹拌構造について
本発明では、第２の現像剤搬送手段として内周に固着された螺旋状のリブを有する中空円筒部材を用い、この中空円筒内に２成分現像剤を入れて回転させ、容器内壁と粉体との摩擦力により、粉体を持ち上げ、重力の作用で自由落下させながら混合する方式により、現像に供されてトナー濃度が低下した現像剤と補給トナーとを混合撹拌している。この方式を、本件では容器回転型と称す。
【００２３】
これに対し従来の現像装置に用いられる撹拌スクリュウを回転させ、スクリュウ近傍に起こる局所的な剪断と容器内での粉体の循環流（移動流）により２成分現像剤を混合しながら撹拌する容器固定型の構造がある。
【００２４】
剪断力で混合する容器固定型にくらべ容器回転型は、自由落下で混合するため、混合も良好でありかつ現像剤に対する負担も少ない利点がある。
【００２５】
さらにその他の諸元を決めるための条件について以下に述べる
１．（２）中空円筒部材の回転数と内径の関係についての条件式の導出（請求項１，７）
中空円筒の内径をＤ１（ｍｍ）、中空円筒の回転数をＲ１（ｒｐｍ）、中空円筒内の現像剤充填率をφ（％）とし、現像剤が内壁に張り付いた状態を仮定し、そのときの現像剤層の内径をＤ１′（ｍｍ）とすると、
π×（Ｄ１′／２）２＝π×（Ｄ１／２）２×（１−φ／１００）
であるから
Ｄ１′＝Ｄ１×√（１−φ／１００）
次に中空円筒の内壁に現像剤が、張り付く条件を考える。現像剤が内壁に張り付くのは、遠心力（Ｆ＝ｍｒω２）が重力（Ｆ＝ｍｇ）より大きいときであり、次式の関係が成立する。
【００２６】
ｍｒω２≧ｍｇ
ここでｒ（ｍｍ）は回転半径であり、ｒ＝Ｄ１′／２であり、ω（１／秒）は角速度であり、中空円筒部材の回転数をＲ１（ｒｐｍ）としたとき、ω＝２×π×Ｒ１／６０で表され、ｇは重力加速度であり、ｇ＝９．８（ｍ／（秒）２）である。これらを上式に代入して整理すると以下の条件が得られる。
【００２７】
Ｒ１≧（１７６４００００／（π２×Ｄ１′））
従って、現像剤が内壁に張り付くときの最低回転数（限界回転数）Ｒ１（ｒｐｍ）は、
Ｒ１＝√（１７６４００００／（π２×Ｄ１×√（１−φ／１００）））
となる。容器回転型の撹拌構造である中空円筒部材の最適回転数は、この限界回転数の５０〜８０％であり、また、充填率φは３０〜７０％程度が好ましいため、下限はφ＝３０％と上記の５０％、上限はφ＝７０％と上記の８０％から算出され以下となる。
【００２８】
７３１÷√Ｄ１≦Ｒ１≦１４４５÷√Ｄ１
このＲ１（中空円筒部材の回転数）、Ｄ１（中空円筒の内径）の上限と下限との関係をグラフにし、図１に示す。曲線（ａ）は上限の関係を示すものであり、曲線（ｂ）は下限の関係を示すものである。中空円筒部材の内径と回転数は、図１のグラフの上下限間の値をとるように設定すればよいことがわかる。回転数が下限を下回った場合は、現像剤が十分に混合撹拌されず、かぶりやトナー飛散等の問題が発生する。また回転数が上限を上回った場合は、現像剤が中空円筒の内壁に張り付いてしまい、この場合も現像剤の混合撹拌が不十分となり、また中空円筒内を現像剤が搬送されなくなるため、現像ローラ上に現像剤が供給されなくなり、画像形成を行うことができなくなる。
１．（３）中空円筒部材への現像剤の充填率について（請求項２，８）
容器回転型の混合では、粉体の充填率は、上述の３０〜７０％が好ましい。これを本発明の現像装置に置き換えると以下となる。
【００２９】
Ｌ：中空円筒の長さ（ｍｍ）
Ｍ：中空円筒内に充填する現像剤の質量（ｇ）
ΑＤ：現像剤の嵩密度（ｇ／（ｃｍ３））
とおくと充填率は、
Ｍ×１０００÷（π×（Ｄ１／２）２×Ｌ×ΑＤ）＝０．３〜０．７
故に
０．０００２４≦Ｍ／（Ｄ１２×Ｌ×ΑＤ）≦０．０００５５
となる。この式を用いて、Ｌ＝３９０（ｍｍ）、嵩密度２．３（ｇ／（ｃｍ３））としたときの現像剤充填量Ｍと中空円筒内径Ｄ１の関係（上限、下限）を示したものが図２である。曲線（ａ）は上限の関係を示すものであり、曲線（ｂ）は下限の関係を示すものである。
上式の４つの変数のうち、２つをあらかじめ設定すれば、残りの２つの変数の取り得る範囲が求められ、これらの諸元の設定ができるようになる。
【００３０】
現像剤の充填量が下限を下回った場合には、現像剤の搬送量が不足することにより、高印字率の画像を連続して形成する場合には濃度むらや濃度低下が発生する。一方現像剤の充填量が上限を上回った場合には、現像剤の撹拌が不十分となり、かぶりやトナー飛散が発生する。
１．（４）円筒内螺旋リブの高さについて（請求項３，９）
中空円筒の内周に現像剤が張り付いたときの現像剤層の内径Ｄ１′（ｍｍ）は、（２）で求めたように、
Ｄ１′＝Ｄ１×√（１−φ／１００）
である。螺旋状リブにより、現像剤を搬送するには螺旋状リブの高さは現像剤層よりも高く設定しなくてはならない。しかし、高くしすぎると現像剤の自由落下時にじゃまな存在となり、中空円筒内径と張り付く現像剤と螺旋状リブの間にも条件が存在する。検討の結果、この螺旋状リブの高さは、現像剤が中空円筒内壁に張り付いたと仮定したときの現像剤層の厚みの１．５〜２倍程度とした。即ち、螺旋状リブの高さをＨ（ｍｍ）とすると、
Ｈ＝（Ｄ１−Ｄ１′）÷２×１．５〜２
＝Ｄ１×（１−√（１−φ／１００））÷２×１．５〜２
となり、φは前述の３０〜７０％が好ましく、Ｈの下限はφ＝３０％と１．５から、上限はφ＝７０％と２から算出でき、
０．１２×Ｄ１≦Ｈ≦０．４５×Ｄ１
の関係となる。この中空円筒内径Ｄ１と、螺旋状リブの高さＨとの関係（上限、下限）をグラフ化して図３に示す。曲線（ａ）は上限の関係を示すものであり、曲線（ｂ）は下限の関係を示すものである。この上限と下限の間の値で諸元を設定すれば良い。
【００３１】
螺旋リブの高さが下限を下回った場合には、回転軸方向の現像剤の搬送が不十分となり、高印字率の画像を連続して形成すると、濃度むらや濃度低下が発生する。一方螺旋リブの高さが上限を上回った場合は、中空円筒内で現像剤の撹拌が不十分となり、かぶりやトナー飛散が発生する。
１．（５）螺旋リブの本数について（請求項４，１０）
中空円筒内の螺旋リブは１本（１条螺旋リブ構造）とすることも可能であるが、回転軸方向の現像剤の搬送性の観点から、図８（Ｃ）に示すように複数本とした多重構造の螺旋リブを有する中空円筒部材とすることが好ましい。多重構造とすることにより、現像剤の搬送性が格段に向上し、また現像剤の撹拌性も向上する傾向にある。
１．（６）螺旋リブの傾斜について（請求項５，１１）
螺旋リブは円筒軸に垂直な形状とすることも可能であるが、回転軸方向の現像剤の搬送性の観点から、図１１に示すように傾斜（傾き）を有する形状とすることが好ましい。螺旋リブを現像剤の搬送方向に対して下流側に傾けることにより、中空円筒の軸方向の現像剤搬送速度が格段に速くなり、また回収現像剤と補給トナーとの混合撹拌効率が向上する傾向も認められる。
２．次に本発明を適用する現像装置について、説明する。
【００３２】
図４は、請求項１，２，３，４，５に該当する現像剤非ー循環構成の現像装置の概略の断面レイアウト３種を示したものである。
【００３３】
なお、現像剤担持体に供給する現像剤を搬送する手段と、現像剤担持体から回収した現像剤を搬送する手段を別々に設け、現像剤担持体から回収した現像剤は、トナー補給部（トナー補給手段）を通過してからでないと、現像剤担持体に供給されないようにした構成を、現像剤ー循環構成と称し、そうでない構成（現像剤担持体から回収した現像剤がトナー補給される前に再び現像剤担持体へ供給される構成）を現像剤非ー循環構成と称すものである。
【００３４】
図４において、４１は現像剤担持体（現像ローラ）、４５は第１の現像剤搬送手段であるスクリュウオーガであり、４６は第２の現像剤搬送手段である内周に螺旋状リブを有する中空円筒部材であり、４４は現像剤担持体へ現像剤を供給するための現像剤供給手段であるパドル状の撹拌羽根である。図４（Ａ）及び（Ｂ）は、現像剤下剥ぎタイプであり、（Ｃ）は現像剤上剥ぎタイプである。
【００３５】
図５は、図４（Ａ）をより詳しくしたもので、現像剤の搬送と動作の概略を説明する。図５において、４１、４４、４５、４６は、図４と同じである。５０は現像装置枠体、１は感光体ドラムであり、４３は現像剤層厚規制板、５３は隔壁で構成されており、５３の隔壁は切り欠き部を有している。５４はトナー補給手段である。
【００３６】
現像ローラ４１は、静電潜像を担持する感光体ドラム１に対向して配置され、回転可能に支持されており、それぞれ図５の矢印方向に回転する。現像ローラ４１は、その内部にマグネット（不図示）があり、パドル状の撹拌羽根４４により供給される現像剤を吸着し、現像ローラ４１上に付着させ感光体ドラムへトナーを供給する。その後、図示しない現像ローラ内部のマグネットの反発磁界領域でパドル状の撹拌羽根４４へ受け渡す。この受け渡された現像剤は、パドル状の撹拌羽根によりスクリュウオーガ４５へ移動され、スクリュウオーガ４５の回転により、混合撹拌されながら回転軸方向へ搬送され、隔壁５３の一方の端部に設けられた切り欠き部を通して中空円筒部材４６へ搬送される。
【００３７】
切り欠き部近傍には、図示しないトナー濃度検知手段が設けられ、この検知手段により検知されたトナー濃度がトナー補給を必要と判断される場合は、トナー補給手段５４からトナー補給される。中空円筒部材４６は、前述のように円筒と螺旋状リブが一体で回転し円筒内壁と現像剤との摩擦力により現像剤を持ち上げ、自由落下させながら、現像剤と補給されたトナーを混合撹拌する。中空円筒部材４６の現像剤搬送方向は、スクリュウオーガ４５の搬送方向と逆方向であり、混合撹拌された現像剤は隔壁５３のもう一方の切り欠き部からスクリュウオーガ４５へ移動される。スクリュウオーガ４５は、この中空円筒部材４６からの現像剤と前述のパドル状の撹拌羽根４４から受け渡された現像剤を混合撹拌しつつ回転軸方向に搬送しながら、現像に供される現像剤をパドル状撹拌羽根４４へ供給する。これが図５に示す現像剤非ー循環タイプの現像装置の動作の概略である。
【００３８】
図６は、請求項７，８，９，１０，１１に該当する現像剤ー循環構成の現像装置の概略の断面レイアウト３種を示したものである。図６において、図４と、機能と名称の同じものは同番号としてある。ここで、４９は第３の現像剤搬送手段であるスクリュウオーガで、４７は現像剤回収手段であるマグロールである。図６（Ａ）は、現像剤下剥ぎタイプであり、（Ｂ）、（Ｃ）は現像剤上剥ぎタイプである。
【００３９】
図７は、図６（Ａ）をより詳しくしたもので、現像剤の搬送と動作の概略について、説明する。
【００４０】
現像ローラ４１は、静電潜像を担持する感光体ドラム１に対向して配置され、回転可能に支持されており、図７の矢印方向に回転する。現像ローラ４１は、その内部にマグネットがあり、パドル状の撹拌羽根４４により供給される現像剤を吸着し、現像ローラ４１上に付着させ感光体ドラム１へトナーを供給する。その後、現像ローラ内部のマグネットの反発磁界領域で、現像剤回収手段であるマグロール４７へ受け渡す。この回収された現像剤は、第３の現像剤搬送手段であるスクリュウオーガ４９へ移動され、スクリュウオーガ４９の回転により回転軸方向へ搬送され、スクリュウオーガ４９の回転軸方向の下流側端部において、スクリュウオーガ４５へ移動され、スクリュウオーガ４５により搬送される現像剤と、スクリュウオーガ４９により搬送された現像剤とが混合撹拌されながらスクリュウオーガ４５の回転軸方向へ搬送され、隔壁５３の一方の端部に設けられた切り欠き部を通して中空円筒部材４６へ搬送される。
【００４１】
切り欠き部近傍には、図示しないトナー濃度検知手段が設けられ、この検知手段により検知されたトナー濃度がトナー補給を必要と判断される場合は、トナー補給手段５４からトナー補給される。中空円筒部材４６は、前述のように円筒と螺旋状リブが一体で回転し円筒内壁と現像剤との摩擦力により現像剤を持ち上げ、自由落下させながら、現像剤と補給されたトナーを混合撹拌する。中空円筒部材４６の現像剤搬送方向は、スクリュウオーガ４５の搬送方向と逆方向であり、混合撹拌された現像剤は隔壁５３のもう一方の切り欠き部からスクリュウオーガ４５へ移動される。スクリュウオーガ４５は、この中空円筒部材４６からの現像剤と前述のパドル状の撹拌羽根４４から受け渡された現像剤を混合撹拌しつつ回転軸方向に搬送しながら、現像に供される現像剤をパドル状撹拌羽根４４へ供給する。これが図７に示す現像剤ー循環タイプの現像装置の動作の概略である。
【００４２】
以上の図４〜７に示す、現像非ー循環タイプ及び現像剤ー循環タイプのそれぞれについて、スクリュウオーガ４５の回転方向は、現像ローラ４１に対向または近接する位置の移動方向が、現像ローラ４１の移動方向と逆方向に回転するようになっている。
【００４３】
またスクリュウオーガ４５の外周には回転軸と平行に螺旋状リブを横切るようにパドルを設けた構造でもよい。
【００４４】
また現像剤ー循環タイプについて、中空円筒部材４６の回転方向は、スクリュウオーガ４５に対向または近接する位置における移動方向が、下方から上方に向かう方向となっている。
【００４５】
またスクリュウオーガ４５の外周には回転軸と平行に螺旋状リブを横切るようにパドルを設けた構造でもよい。
【００４６】
また回転軸方向の関係としては、現像ローラ４１の軸方向の幅をＷ１とし、スクリュウオーガ４５の螺旋状リブ部の軸方向の幅をＷ２、中空円筒部材４６の中空円筒部の軸方向の幅をＷ３、スクリュウオーガ４９の螺旋状リブ部の軸方向の幅をＷ４としたとき、
Ｗ１＜Ｗ４＜Ｗ３＜Ｗ２
と設定することが、望ましい。
【００４７】
さらに、中空円筒部材４６とスクリュウオーガ４５とは、中空円筒部材４６の両端部の支持軸部に螺旋状リブ及びまたはパドル状撹拌羽根を設け、両者の回転軸方向の長さをそろえることが望ましい。
３．中空円筒部材の構造、組立方法および現像剤の搬送方法の概要
各現像装置に設けられる螺旋リブを有する中空円筒部材の構造の概要と中空円筒部材の組み立て方法とを図８に示す。
【００４８】
中空円筒部材としては、図８（Ａ）にその代表例を示すように、中空円筒部材４６は、中空円筒４６ａと１重構造の螺旋リブ４６ｂと該螺旋リブ４６ｂの両端部の軸４６ｃとにより構成される。その詳細を図９に示すように、中空円筒４６ａに中心部が中空となる螺旋リブ４６ｂを取り付け、１重構造の螺旋リブ４６ｂの両端部に軸４６ｃを取り付けたものである。
【００４９】
具体的な中空円筒部材４６の製造方法の一例としては、以下の如く行われる。
▲１▼　板状部材を螺旋状に巻き、内部を中空とし、螺旋リブ４６ｂの部分を作る。このとき螺旋リブ４６ｂの軸方向の長さは中空円筒４６ａよりも長目にする。
【００５０】
▲２▼　中空円筒４６ａの中に螺旋リブ４６ｂを挿入し、両側部分を接着（溶接）する。螺旋リブ４６ｂの中央部分も接着（溶接）したい場合は、中空円筒４６ａに穴を空けて接着（溶接）後に穴をふさぐようにする。
【００５１】
▲３▼　螺旋リブ４６ｂの両端部に軸４６ｃを通し、接着（溶接）する。
上記構造の場合は、両端の軸４６ｃ軸で中空円筒４６ａ全体を支えることになるので、軸４６ｃの取付精度が重要である。
【００５２】
両端部の軸４６ｃの取付によっては中空円筒部材４６の振れが大きくなるので、図８（Ｂ）に示すように、螺旋リブ４６ｂの両端部の軸４６ｃの中央部に軸４６ｄを取り付けた一体的な軸を用いるようにしてもよい。この際、端部の軸４６ｃの軸径は螺旋リブ４６ｂの内径と同じで、中央部の軸４６ｄの軸径は端部の軸４６ｃの軸径より細いものを用いる。中央部の軸４６ｄの軸径を細くすることにより、中空円筒部材４６を回転させる際に、現像剤が自由落下する空間を確保している。また両端部の軸４６ｃと中央部の軸４６ｄとを一体で形成しているので、回転時の中空円筒部材４６の振れが大きくなることを防止している。
【００５３】
また、図４、図５にて述べた非一循環構成の現像装置における、第１の現像剤搬送手段であるスクリュウオーガ４５は回転軸の外周に螺旋状のリブを有するスクリュウオーガからなる。
【００５４】
また、図６、図７にて述べた一循環構成の現像装置における、第１の現像剤搬送手段であるスクリュウオーガ４５および第３の現像剤搬送手段であるスクリュウオーガ４９は回転軸の外周に螺旋状のリブを有するスクリュウオーガからなる。
【００５５】
また螺旋リブの構造は、図８（Ａ）にて説明した１重の螺旋よりも、例えば図８（Ｃ）に示すように、１条目の螺旋リブ４６ｂ１と２条目の螺旋リブ４６ｂ２とからなる２重構造（多重構造）の螺旋を有する中空円筒部材４６Ａの方が現像剤の搬送性が良好である。
【００５６】
図８において、中空円筒部材４６（或いは中空円筒部材４６Ａ）の中空円筒４６ａの内径に対する最適回転数の範囲は、図１の曲線（ａ）に示す上限と曲線（ｂ）に示す下限との間の範囲の値となり、中空円筒部材４６（或いは中空円筒部材４６Ａ）の中空円筒４６ａの回転数が下限を下回ると、現像剤は中空円筒４６ａの内壁に押し付けられながら持ち上げられるという動きをしないため、比重の大きい現像剤層の上に比重の小さい補給トナーが乗っかったまま、混合不十分のまま搬送され、かぶりやトナー飛散（による機内汚れ）が発生したり、また高印字率の画像形成を連続して行った場合、ページ内やページ間の濃度むらの発生が起こったりし、高画質の画像を得ることが出来ない。また、中空円筒部材４６（或いは中空円筒部材４６Ａ）の中空円筒４６ａの回転数が上限を上回ると、現像剤は中空円筒４６ａの内壁に張り付いたままとなるため、中空円筒４６ａの上部からの自由落下が起こらなかったり、起こりにくくなる。このため、中空円筒内を現像剤が搬送されなくなって画像形成を行うことができなくなったり、或いは比重差のある現像剤と補給トナーは混合不十分のまま搬送され、かぶりやトナー飛散（による機内汚れ）が発生したり、また高印字率の画像形成を連続して行った場合、ページ内やページ間の濃度むらの発生が起こったりし、高画質の画像を得ることが出来ない。
【００５７】
また、中空円筒部材４６（或いは中空円筒部材４６Ａ）の中空円筒４６ａの内径に対する現像剤充填量の最適範囲は、図２の曲線（ａ）に示す上限と、曲線（ｂ）に示す下限との間の範囲の値となり、中空円筒部材４６（或いは中空円筒部材４６Ａ）の中空円筒４６ａの現像剤充填量が下限を下回った場合、自由落下する現像剤の絶対量が少なくなりすぎて現像剤と補給トナーとの混合が悪くなる。また、中空円筒部材４６（或いは中空円筒部材４６Ａ）の中空円筒４６ａの現像剤充填量が上限を上回った場合、中空円筒４６ａ内の空間（自由落下する空間）が狭くなりすぎて現像剤と補給トナーとの混合が悪くなる。何れの場合においても、比重差のある現像剤と補給トナーは混合不十分のまま搬送され、かぶりやトナー飛散（による機内汚れ）が発生したり、また高印字率の画像形成を連続して行った場合、ページ内やページ間の濃度むらの発生が起こったりし、高画質の画像を得ることが出来ない。
【００５８】
また、中空円筒部材４６（或いは中空円筒部材４６Ａ）の中空円筒４６ａの内径に対する螺旋リブ４６ｂの高さの最適範囲は、図３の曲線（ａ）に示す上限と、曲線（ｂ）に示す下限との間の範囲の値となり、中空円筒部材４６（或いは中空円筒部材４６Ａ）の中空円筒４６ａの螺旋リブ４６ｂの高さが下限を下回ると、現像剤の搬送性が悪くなる。また、中空円筒部材４６（或いは中空円筒部材４６Ａ）の中空円筒４６ａの螺旋リブ４６ｂの高さが上限を上回ると、撹拌性が悪くなる。何れの場合においても、比重差のある現像剤と補給トナーは混合不十分のまま搬送され、かぶりやトナー飛散（による機内汚れ）が発生したり、また高印字率の画像形成を連続して行った場合、ページ内やページ間の濃度むらの発生が起こったりし、高画質の画像を得ることが出来ない。
【００５９】
次に、図８（Ａ）および図９にて述べた１重構造の螺旋リブに代えて、以下の図１０および図１１により多重構造の螺旋リブについて考える。図１０は、１重構造および２重構造の螺旋リブによる現像剤搬送の概要の説明図であり、図１１は、１重構造および２重構造の螺旋リブに傾斜を設ける場合の概要を示す図である。
【００６０】
先ず、１重構造の螺旋の場合の現像剤の搬送を考えると、
前記図８（Ａ）および図９にて述べたように、図１０（Ａ）の（ａ）に示す中空円筒部材４６は、中空円筒４６ａと１重構造の螺旋リブ４６ｂとの一体構造として構成され、中空円筒部材４６の回転により図に矢印で示す方向に現像剤が搬送される。
【００６１】
▲１▼　図１０（Ａ）の（ｂ）に示す中空円筒４６ａの螺旋リブ４６ｂの下部断面４６ｂｓ１と下部断面４６ｂｓ２との間にある現像剤は中空円筒４６ａの回転（１８０度）によって中空円筒４６ａの内壁に遠心力で押し付けられながら、螺旋リブ４６ｂの回転によって、現像剤は螺旋リブ４６ｂの右方向に移動し、中空円筒４６ａの軸方向に螺旋リブ４６ｂの螺旋ピッチの１／２の距離搬送され、図１０（Ａ）の（ｃ）に示す中空円筒４６ａの螺旋リブ４６ｂの上部断面４６ｂｕ１と上部断面４６ｂｕ２との間まで持ち上げられる。
【００６２】
▲２▼　中空円筒４６ａの螺旋リブ４６ｂの上部断面４６ｂｕ１と上部断面４６ｂｕ２との間に持ち上げられた現像剤は自由落下によって中空円筒４６ａの下部に落ちるが、１重螺旋構造の場合、図１０（Ａ）の（ｄ）に示すように、螺旋リブ４６ｂの下部断面４６ｂｓ１の隣の下部断面４６ｂｓ２（１つ上流側の螺旋リブ）の上流側と下流側に二分される。螺旋リブ４６ｂの下部断面４６ｂｓ１の隣の下部断面４６ｂｓ２の下流側に落ちた現像剤は下流側に螺旋リブが隣接していないので、中空円筒４６ａの軸方向の搬送速度は下流側に螺旋リブが隣接しているときよりも低下する。
【００６３】
次に２重構造の螺旋の場合の現像剤の搬送を考えると、
前記図８（Ｃ）にて述べたように、多重構造の螺旋、例えば図１０（Ｂ）の（ａ）に示すように、中空円筒部材４６Ａは、中空円筒４６ａと１条目の螺旋リブ４６ｂ１と２条目の螺旋リブ４６ｂ２とからなる２重構造の螺旋を有する一体構造として構成され、中空円筒部材４６Ａの回転により図に矢印で示す方向に現像剤が搬送される。２重構造の螺旋の場合、１条目の螺旋リブ４６ｂ１と２条目の螺旋リブ４６ｂ２との隣接する螺旋間の距離を等しく設定する。
【００６４】
▲１▼　２重構造の螺旋の場合、上記１重螺旋構造の場合と同様に、図１０（Ｂ）の（ｂ）に示す中空円筒４６ａの１条目の螺旋リブ４６ｂ１の螺旋リブ４６ｂ１の下部断面４６ｂ１ｓ１と２条目の螺旋リブ４６ｂ２の下部断面４６ｂ２ｓ１との間にある現像剤と、下部断面４６ｂ２ｓ１とその隣の１条目の螺旋リブ４６ｂ１の下部断面４６ｂ１ｓ２とに間にある現像剤とは中空円筒４６ａの回転（１８０度）によって、図１０（Ｂ）の（ｃ）に示すように、中空円筒４６ａ上部の１条目の螺旋リブ４６ｂ１の螺旋リブ４６ｂ１の上部断面４６ｂ１ｕ１と２条目の螺旋リブ４６ｂ２の上部断面４６ｂ２ｕ２との間と、上部断面４６ｂ２ｕ２とその隣の１条目の螺旋リブ４６ｂ１の上部断面４６ｂ１ｕ２との間まで持ち上げられる。このときの中空円筒４６ａの軸方向の現像剤移動距離は螺旋ピッチ（１条目の螺旋リブ４６ｂ１と２条目の螺旋リブ４６ｂ２との間の距離）の１／２となる。
【００６５】
▲２▼　中空円筒４６ａ上部の１条目の螺旋リブ４６ｂ１の螺旋リブ４６ｂ１の上部断面４６ｂ１ｕ１と２条目の螺旋リブ４６ｂ２の上部断面４６ｂ２ｕ２との間と、上部断面４６ｂ２ｕ２とその隣の１条目の螺旋リブ４６ｂ１の上部断面４６ｂ１ｕ２との間まで持ち上げられた現像剤は自由落下によって中空円筒４６ａの下部に落ちるが、２重螺旋構造の場合、図１０（Ｂ）の（ｄ）に示すように、中空円筒４６ａの２条目の螺旋リブ４６ｂ２の下部断面４６ｂ２ｓ１のとその上流側の１条目の螺旋リブ４６ｂ１の下部断面４６ｂ１ｓ２との間と、中空円筒４６ａの１条目の螺旋リブ４６ｂ１の下部断面４６ｂ１ｓ２とその下流側の２条目の螺旋リブ４６ｂ２の下部断面４６ｂ２ｓ２のと間に二分され、両者の現像剤とも下流側に螺旋リブが隣接することになる。このため、多重螺旋構造、例えば上述した２重螺旋構造の方が１重螺旋構造よりも、中空円筒４６ａの軸方向の現像剤搬送速度が良好となる。
【００６６】
前述したように、中空円筒部材に設けられる１重螺旋構造や２重螺旋構造の螺旋状のリブが第２の現像剤搬送手段による現像剤の搬送方向に対して下流側に傾いた構造とすることにより、現像剤との混合、撹拌が十分に行われ、かぶりやトナー飛散のない高画質の画像を得ることが出来る。
【００６７】
即ち、中空円筒４６ａに１重構造の螺旋リブ４６ｂを設ける場合、図１１（Ａ）に示すように、螺旋リブ４６ｂを現像剤の移動方向に対して傾けることにより、中空円筒４６ａの上部から自由落下する現像剤の一部が傾いた螺旋リブ４６ｂにぶつかって落下地点よりも上流側に落ちることになる。これによって、中空円筒４６ａの軸方向の現像剤搬送速度が幾分速くなる。また螺旋リブ４６ｂにぶつかって滑り落ちることによって回収現像剤と補給トナーとの混合撹拌効率も上がることになる。
【００６８】
多重螺旋構造の場合には、多重螺旋の少なくとも１つを傾けるようにすることが、中空円筒４６ａの軸方向の現像剤搬送速度を速し、また回収現像剤と補給トナーとの混合撹拌効率を上げることとなる。例えば図１１（Ｂ）に示すように、１条目の螺旋リブ４６ｂ１に傾斜を設けるようにする。これにより、中空円筒４６ａの軸方向の現像剤搬送速度が速くなり、また回収現像剤と補給トナーとの混合撹拌効率が向上される。
４．画像形成装置の概略および現像剤
図１２は、本発明の現像装置を適用した画像形成装置の一実施形態である、カラー画像形成装置の概略断面構成図である。図１２において、画像形成装置ＧＳは、画像形成装置本体ＧＨと画像読取装置ＹＳとから構成される。
【００６９】
画像読取装置ＹＳは、自動原稿送り装置２０１と原稿画像走査露光装置２０２からなり画像形成装置本体ＧＨの上部に画像読取装置ＹＳが設置されている。自動原稿送り装置２０１の原稿台上に載置された原稿ｄは、搬送手段により搬送され、原稿画像走査露光装置２０２の光学系により、原稿の片面または両面の画像が走査露光され、ラインイメージセンサ（例えばＣＣＤ）にて読み込まれる。
【００７０】
ラインイメージセンサにより光電変換されたアナログ信号は、画像処理部において、アナログ処理、Α／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等を行った後、画像書き込み部（露光手段）３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋに信号として送られる。
【００７１】
自動原稿送り装置２０１は、自動両面原稿搬送手段を備え、原稿載置台上から給送される多数枚の原稿ｄの内容を、連続して一挙に読み取り、図示しない記憶手段に蓄積が可能であり（電子ＲＤＨ機能）、複写機能により多数枚の原稿内容を複写する場合、或いはファクシミリ機能により多数枚の原稿ｄを送信する場合に使用される。
【００７２】
画像形成装置本体ＧＨは、タンデム型カラー画像形成装置と称されるもので、複数組の画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋとベルト状の中間転写体６と給紙搬送手段２０〜２３、２５、２６及び定着装置２４とからなる。
【００７３】
イエロー（Ｙ）の画像を形成する画像形成部１０Ｙは、潜像担持体としての感光体ドラム１Ｙの周囲に配置された帯電手段２Ｙ、露光手段３Ｙ、現像装置４Ｙ及びクリーニング手段８Ｙが配置されている。マゼンタ（Ｍ）の画像を形成する画像形成部１０Ｍは、像担持体としての感光体ドラム１Ｍの周囲に配置された帯電手段２Ｍ、露光手段３Ｍ、現像装置４Ｍ及びクリーニング手段８Ｍが配置されている。シアン（Ｃ）の画像を形成する画像形成部１０Ｃは、像担持体としての感光体ドラム１Ｃの周囲に配置された帯電手段２Ｃ、露光手段３Ｃ、現像装置４Ｃ及びクリーニング手段８Ｃが配置されている。黒（Ｋ）の画像を形成する画像形成部１０Ｋは、像担持体としての感光体ドラム１Ｋの周囲に配置された帯電手段２Ｋ、露光手段３Ｋ、現像装置４Ｋ及びクリーニング手段８Ｋが配置されている。帯電手段２Ｙと露光手段３Ｙ、帯電手段２Ｍと露光手段３Ｍ、帯電手段２Ｃと露光手段３Ｃ、帯電手段２Ｋと露光手段３Ｋ、はそれぞれ潜像形成手段を構成している。
【００７４】
中間転写体６は、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持されている。
画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ及び１０Ｋで形成された各色の画像は、回動する中間転写体６上に転写手段７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ及び７Ｋにより逐次転写され（１次転写）、合成されたカラー画像が形成される。給紙カセット２０内に収容された記録紙Ｐは、給紙手段２１により給紙され、給紙ローラ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、レジストローラ２３等を経て転写手段７Ａに搬送された後、中間転写体６上にて合成されたカラー画像が記録紙Ｐ上に転写される（２次転写）。転写された記録紙Ｐ上のカラー画像は定着装置２４により、定着処理され、排紙ローラ２５に挟持されて機外の排紙トレイ２６上に載置される。
【００７５】
４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋはイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、及び黒（Ｋ）の、小粒径のトナーとキャリアからなる２成分現像剤を内包する現像装置であり、５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋにそれぞれ新規のトナーを補給するトナー補給手段である。
【００７６】
なお、ここで用いられる２成分現像剤の、トナーとキャリアについて説明する。トナーとしては、の体積平均粒径をＤｔ（μｍ）としたとき、
３≦Ｄｔ≦５
である重合トナー（体積平均粒径が３〜５μｍの重合トナー）が好ましく用いられる。小粒径の重合トナーを用いることにより、高解像力であり、濃度の安定した、かぶりの発生が極めて少ない画像形成が可能となる。
【００７７】
重合トナーは以下のような製造方法により製造される。
例えば、懸濁重合または乳化重合等の重合反応と、その後に行われる粒子同士の融着工程を経て得られ、原料モノマーまたはプレポリマーを水系で均一に分散した後に重合させることにより粒度分布及び形状の均一なトナーが得られる。
【００７８】
上記の体積平均粒径は、コールカウンターＴΑ−ＩＩ、コールターマルチサイザー、ＳＬΑＤ１１００（島津製作所製レーザー回折式粒径測定装置）等を用いて測定できる。
【００７９】
体積平均粒径が、３μｍを下回ると、かぶりやトナー飛散が起こりやすくなる。一方、５μｍを越えると、高解像力の画像を形成できなくなる場合がある。
【００８０】
体積平均粒径が３〜５μｍのトナーと共に用いるキャリアとしては、キャリアの体積平均粒径をＤｃ（μｍ）としたとき、
５≦Ｄｃ／Ｄｔ≦１０
であるキャリア（体積平均粒径がトナーの体積平均粒径の５〜１０倍のキャリア）を用いることが好ましい。また、磁化量が２．５〜８．８×１０−５ｗｂ・ｍ／ｋｇの磁性粒子からなるキャリアが好ましい。このような粒径、磁化量のキャリアを用いることにより、かぶりやトナー飛散を起こさず、キャリア付着も生ぜず、均一な濃度の画像を安定して形成できる。キャリア粒径がトナー粒径の５倍より小さなキャリアや、磁化量が２．５〜８．８×１０−５ｗｂ・ｍ／ｋｇを下回るキャリアでは、キャリア付着が生じやすくなることがある。またキャリア粒径が、トナー粒径の１０倍を越える大きなキャリアでは、均一な濃度の画像が形成されない場合があり、磁化量が２．５〜８．８×１０−５ｗｂ・ｍ／ｋｇを上回るキャリアでは、荒れたハーフトーン画像とる場合がある。
【００８１】
【実施例】
前述の中空円筒の内径と回転数の関係、中空円筒の内径と現像剤充填量の関係、中空円筒の内径と螺旋状リブの高さの関係等と螺旋リブの構造とを本発明の条件範囲内の場合と、範囲外の場合とで比較実験を行った。
【００８２】
なお本実験では、すべて図１２に示す画像形成装置を使用した。また、（実施例１）〜（実施例８）については、図５の現像装置を使用し、（実施例９）〜（実施例１６）については、図７の現像装置を使用したものである。
【００８３】
（実施例１）
設定条件は、以下の通りである。
【００８４】
プロセス速度：２２０ｍｍ／ｓｅｃ
印字速度：５０枚／分（Ａ４横送り）
現像ローラ　外径：３０ｍｍ
現像ローラ　軸方向の幅（Ｗ１）：３３０ｍｍ
現像ローラ　周速：４４０ｍｍ／ｓｅｃ
パドル状撹拌羽根　外径：２４ｍｍ
パドル状撹拌羽根　軸径：６ｍｍ
パドル状撹拌羽根　撹拌羽根部の軸方向の幅：３２５ｍｍ
パドル状撹拌羽根　回転数：３００ｒｐｍ（Ｒ２と同じ）
スクリュウオーガ　外径（Ｄ２）：２０ｍｍ
スクリュウオーガ　軸径（Ｄ２２）：６ｍｍ
スクリュウオーガ　ピッチ（Ｐ２）：２０ｍｍ
スクリュウオーガ　螺旋リブ部の軸方向の幅（Ｗ２）：４５０ｍｍ
スクリュウオーガ　回転数（Ｒ２）：３００ｒｐｍ
中空円筒部材　円筒部内径（Ｄ１）：３０ｍｍ
中空円筒部材　円筒長さ（Ｌ）：３９０ｍｍ
中空円筒部材　円筒内螺旋リブ高さ（Ｈ）：１０ｍｍ
中空円筒部材　円筒内螺旋リブピッチ（Ｐ１）：３０ｍｍ
中空円筒部材　円筒内螺旋リブ構造：１重螺旋
中空円筒部材　円筒部軸方向の幅（Ｗ３）：３９０ｍｍ
中空円筒部材　回転数（Ｒ１）：２００ｒｐｍ
この場合、√Ｄ１×Ｒ１≒１０９５
現像剤
トナー平均粒径：４．５μｍ
キャリア平均粒径：２５μｍ
トナー濃度（画像出し開始時）：８質量％
現像剤の嵩密度（ΑＤ）：２．３ｇ／（ｃｍ３）
中空円筒内の現像剤充填量（Ｍ）：７００ｇ
現像ローラ上の現像剤搬送量：２０ｍｇ／（ｃｍ２）
上記設定条件にて現像装置の撹拌部のみを１分間単体駆動し、中空円筒部材内に充填されている現像剤質量を測定したところ、３２０ｇであった。
【００８５】
引き続き上記設定条件にて、印字率５０％の画像パターン（Ａ４横）を連続２００枚出力した。
【００８６】
（実施例１の結果）
スタートから連続２００枚出力後に至るまで、かぶりや濃度むらの発生がなく高濃度の画像が安定して得られた。また連続印字終了後に現像装置を画像形成装置外に取り出してトナー飛散状況を観察したが、トナー飛散の発生は全く見られなかった。
【００８７】
（実施例２）
（実施例１）の設定条件のうち、以下の条件のみ変更した。
【００８８】
スクリュウオーガ　回転数（Ｒ２）：１５０ｒｐｍ
パドル状撹拌羽根　回転数：１５０ｒｐｍ（Ｒ２と同じ）
中空円筒部材　回転数（Ｒ１）：１００ｒｐｍ
この場合、√Ｄ１×Ｒ１≒５４８
（実施例２の結果）
１０枚出力時点からかぶりが発生し始め、連続印字に従って濃度むらが目立ち、またかぶりのレベルも極端に悪化した。１００枚出力以降はトナー飛散によると思われる画像汚れが見られるようになった。１５０枚印字終了時点で現像装置を画像形成装置外に取り出して確認したところ、現像ローラ周辺のトナー飛散状況が激しく、現像装置の下顎には大量のトナーが堆積していた。
【００８９】
（実施例３）
（実施例１）の設定条件のうち、以下の条件のみ変更した。
【００９０】
スクリュウオーガ　回転数（Ｒ２）：４５０ｒｐｍ
パドル状撹拌羽根　回転数：４５０ｒｐｍ（Ｒ２と同じ）
中空円筒部材　回転数（Ｒ１）：３００ｒｐｍ
この場合、√Ｄ１×Ｒ≒１６４３
（実施例３の結果）
連続印字に従って画像形成装置の奥側の画像濃度が徐々に低下し、７０枚出力時点で奥側の画像が出なくなった。現像装置を画像形成装置外に取り出して確認したところ、現像装置の手前側の連通部（＝スクリュウオーガ４５に搬送された現像剤が中空円筒部材４６に移動する切り欠き部）周辺では現像剤がパッキング状態となり、その上に補給されたトナーが浮いていた。一方奥側の連通部（＝中空円筒部材４６に搬送された現像剤がスクリュウオーガ４５に移動する切り欠き部）周辺には現像剤が殆どなく、現像ローラの奥側部分では磁気ブラシが形成されていなかった。
【００９１】
（実施例４）
（実施例１）の設定条件のうち、以下の条件のみ変更した。
【００９２】
中空円筒内の現像剤充填量（Ｍ）：３５０ｇ
この場合、Ｍ／（（Ｄ１）２×Ｌ×ＡＤ）≒０．０００４
上記設定条件にて現像装置の撹拌部のみを１分間単体駆動し、中空円筒部材内に充填されている現像剤質量を測定したところ、１４０ｇであった。
【００９３】
引き続き上記設定条件にて、印字率５０％の画像パターン（Ａ４横）を連続２００枚出力した。
【００９４】
（実施例４の結果）
スタートから３０枚出力時点まではかぶりや濃度むらの発生がなく高濃度の画像が得られていたが、それ以降は、連続印字に従って画像形成装置の奥側の画像濃度が徐々に低下し、９０枚出力時点で奥側の画像が出なくなった。現像装置を画像形成装置外に取り出して確認したところ、現像装置の手前側の連通部（＝スクリュウオーガ４５に搬送された現像剤が中空円筒部材４６に移動する切り欠き部）周辺では現像剤がパッキング状態となり、その上に補給されたトナーが浮いていた。一方奥側の連通部（＝中空円筒部材４６に搬送された現像剤がスクリュウオーガ４５に移動する切り欠き部）周辺には現像剤が殆どなく、現像ローラの奥側部分では磁気ブラシが形成されていなかった。
【００９５】
（実施例５）
（実施例１）の設定条件のうち、以下の条件のみ変更した。
【００９６】
中空円筒内の現像剤充填量（Ｍ）：１２００ｇ
この場合、Ｍ／（（Ｄ１）２×Ｌ×ＡＤ）≒０．００１５
上記設定条件にて現像装置の撹拌部のみを１分間単体駆動し、中空円筒部材内に充填されている現像剤質量を測定したところ、６１０ｇであった。
【００９７】
引き続き上記設定条件にて、印字率５０％の画像パターン（Ａ４横）を連続２００枚出力した。
【００９８】
（実施例５の結果）
５０枚出力以降かぶりが発生するようになり、連続印字に伴ってかぶりのレベルは徐々に悪化した。また濃度むらも目立つようになった。連続印字終了後に現像装置を画像形成装置外に取り出して確認したところ、トナー飛散が発生しており、現像装置の下顎にはトナーが堆積し始めていた。
【００９９】
（実施例６）
（実施例１）の設定条件のうち、以下の条件のみ変更した。
【０１００】
中空円筒部材　円筒部内径（Ｄ１）：３０ｍｍ
中空円筒部材　円筒長さ（Ｌ）：３９０ｍｍ
中空円筒部材　円筒内螺旋リブ高さ（Ｈ）：２ｍｍ
中空円筒部材　円筒内螺旋リブピッチ（Ｐ１）：３０ｍｍ
中空円筒部材　円筒内螺旋リブ構造：１重螺旋
中空円筒部材　円筒部軸方向の幅（Ｗ３）：３９０ｍｍ
この場合、Ｈ／Ｄ１≒０．０６７
上記設定条件にて印字率５０％の画像パターン（Ａ４横）を連続２００枚出力した。
【０１０１】
（実施例６の結果）
連続印字に従って画像形成装置の奥側の画像濃度が極端に低下し、２０枚出力時点で奥側の画像が出なくなった。現像装置を画像形成装置外に取り出して確認したところ、現像装置の手前側の連通部（＝スクリュウオーガ４５に搬送された現像剤が中空円筒部材４６に移動する切り欠き部）周辺では現像剤がパッキング状態となり、その上に補給されたトナーが浮いていた。一方奥側の連通部（＝中空円筒部材４６に搬送された現像剤がスクリュウオーガ４５に移動する切り欠き部）周辺には現像剤が殆どなく、現像ローラの奥側部分では磁気ブラシが形成されていなかった。
【０１０２】
（実施例７）
（実施例１）の設定条件のうち、以下の条件のみ変更した。
【０１０３】
中空円筒部材　円筒部内径（Ｄ１）：３０ｍｍ
中空円筒部材　円筒長さ（Ｌ）：３９０ｍｍ
中空円筒部材　円筒内螺旋リブ高さ（Ｈ）：１０ｍｍ
中空円筒部材　円筒内螺旋リブピッチ（Ｐ１）：３０ｍｍ（２重螺旋の各螺旋のピッチ）
中空円筒部材　円筒内螺旋リブ構造：２重螺旋
上記設定条件にて印字率５０％の画像パターン（Ａ４横）を連続２００枚出力した。
【０１０４】
（実施例７の結果）
スタートから連続２００枚出力後に至るまで、かぶりや濃度むらの発生がなく高濃度の画像が安定して得られた。また連続印字終了後に現像装置を画像形成装置外に取り出してトナー飛散状況を観察したが、トナー飛散の発生は全く見られなかった。
【０１０５】
（実施例８）
（実施例１）の設定条件のうち、以下の条件のみ変更した。
【０１０６】
中空円筒部材　円筒部内径（Ｄ１）：３０ｍｍ
中空円筒部材　円筒長さ（Ｌ）：３９０ｍｍ
中空円筒部材　円筒内螺旋リブ高さ（Ｈ）：１０ｍｍ
中空円筒部材　円筒内螺旋リブ傾き：高さ１０ｍｍに対し先端部が２ｍｍ下流側に傾斜
中空円筒部材　円筒内螺旋リブピッチ（Ｐ１）：３０ｍｍ
中空円筒部材　円筒内螺旋リブ構造：１重螺旋
上記設定条件にて印字率５０％の画像パターン（Ａ４横）を連続２００枚出力した。
【０１０７】
（実施例８の結果）
スタートから連続２００枚出力後に至るまで、かぶりや濃度むらの発生がなく高濃度の画像が安定して得られた。また連続印字終了後に現像装置を画像形成装置外に取り出してトナー飛散状況を観察したが、トナー飛散の発生は全く見られなかった。
【０１０８】
（実施例９）
設定条件は、以下の通りである。
【０１０９】
プロセス速度：１１０ｍｍ／ｓｅｃ
印字速度：２５枚／分（Ａ４横送り）
これは、通常線速の１／２であり、厚紙モードである。
【０１１０】
現像ローラ　外径：２５ｍｍ
現像ローラ　軸方向の幅（Ｗ１）：３３０ｍｍ
現像ローラ　周速：２２０ｍｍ／ｓｅｃ
パドル状撹拌羽根　外径：２４ｍｍ
パドル状撹拌羽根　軸径：６ｍｍ
パドル状撹拌羽根　撹拌羽根部の軸方向の幅：３２５ｍｍ
パドル状撹拌羽根　回転数：２００ｒｐｍ（Ｒ２と同じ）
スクリュウオーガ（供給用）　外径（Ｄ２）：２４ｍｍ
スクリュウオーガ（供給用）　軸径（Ｄ２２）：６ｍｍ
スクリュウオーガ（供給用）　ピッチ（Ｐ２）：２８ｍｍ
スクリュウオーガ（供給用）　螺旋リブ部の軸方向の幅（Ｗ２）：４５０ｍｍ
スクリュウオーガ（供給用）　回転数（Ｒ２）：２００ｒｐｍ
中空円筒部材　円筒部内径（Ｄ１）：３０ｍｍ
中空円筒部材　円筒長さ（Ｌ）：３９０ｍｍ
中空円筒部材　円筒内螺旋リブ高さ（Ｈ）：１０ｍｍ
中空円筒部材　円筒内螺旋リブピッチ（Ｐ１）：３５ｍｍ
中空円筒部材　円筒部軸方向の幅（Ｗ３）：３９０ｍｍ
中空円筒部材　回転数（Ｒ１）：２００ｒｐｍ
スクリュウオーガ（回収用）　外径：２４ｍｍ
スクリュウオーガ（回収用）　軸径：６ｍｍ
スクリュウオーガ（回収用）　ピッチ：２８ｍｍ
スクリュウオーガ（回収用）　螺旋リブ部の軸方向の幅（Ｗ３）：３７０ｍｍ
スクリュウオーガ（回収用）　回転数：２００ｒｐｍ　（Ｒ２と同じ）
この場合、√Ｄ１×Ｒ１≒１０９４
現像剤
トナー平均粒径：４．５μｍ
キャリア平均粒径：２５μｍ
トナー濃度（画像出し開始時）：８質量％
現像剤の嵩密度（ΑＤ）：２．３ｇ／（ｃｍ３）
中空円筒内の現像剤充填量（Ｍ）：８５０ｇ
現像ローラ上の現像剤搬送量：２０ｍｇ／（ｃｍ２）
上記設定条件にて現像装置を１分間単体駆動し、中空円筒部材内に充填されている現像剤質量を測定したところ、３９０ｇであった。
【０１１１】
引き続き上記設定条件にて、印字率５０％の画像パターン（Ａ４横送り）を連続２００枚出力した。
【０１１２】
（実施例９の結果）
スタートから連続２００枚出力後に至るまで、かぶりや濃度むらの発生がなく高濃度の画像が安定して得られた。また連続印字終了後に現像装置を画像形成装置外に取り出してトナー飛散状況を観察したが、トナー飛散の発生は全く見られなかった。
【０１１３】
（実施例１０）
（実施例９）の設定条件のうち、以下の条件のみ変更した。
【０１１４】
スクリュウオーガ（供給用）回転数（Ｒ２）：１００ｒｐｍ
スクリュウオーガ（回収用）回転数：１００ｒｐｍ（Ｒ２と同じ）
パドル状撹拌羽根回転数：１００ｒｐｍ（Ｒ２と同じ）
中空円筒部材　回転数（Ｒ１）：２８０ｒｐｍ
この場合、√Ｄ１×Ｒ１≒１５３４
（実施例１０の結果）
２０枚出力時点からかぶりが発生し始め、連続印字に従って濃度むらが目立ち、またかぶりのレベルも極端に悪化した。１５０枚出力以降はトナー飛散によると思われる画像汚れが見られるようになった。連続印字終了後に現像装置を画像形成装置外に取り出して確認したところ、現像ローラ周辺のトナー飛散状況が激しく、現像装置の下顎にはトナーが堆積していた。
【０１１５】
（実施例１１）
（実施例９）の設定条件のうち、以下の条件のみ変更した。
【０１１６】
スクリュウオーガ（供給用）回転数（Ｒ２）：４００ｒｐｍ
スクリュウオーガ（回収用）回転数：４００ｒｐｍ（Ｒ２と同じ）
パドル状撹拌羽根回転数：４００ｒｐｍ（Ｒ２と同じ）
中空円筒部材　回転数（Ｒ１）：４００ｒｐｍ
この場合、√Ｄ１×Ｒ１≒２１９１
（実施例１１の結果）
連続印字に従って画像形成装置の奥側の画像濃度が徐々に低下し、３０枚出力時点で奥側の画像が出なくなった。現像装置を画像形成装置外に取り出して確認したところ、現像装置の手前側の連通部（＝スクリュウオーガ４５に搬送された現像剤が中空円筒部材４６に移動する切り欠き部）周辺では現像剤がパッキング状態となり、その上に補給されたトナーが浮いていた。一方奥側の連通部（＝中空円筒部材４６に搬送された現像剤がスクリュウオーガ４５に移動する切り欠き部）周辺には現像剤が殆どなく、現像ローラの奥側部分では磁気ブラシが形成されていなかった。
【０１１７】
（実施例１２）
（実施例９）の設定条件のうち、以下の条件のみ変更した。
【０１１８】
中空円筒内の現像剤充填量（Ｍ）：４００ｇ
この場合、Ｍ／（（Ｄ１）２×Ｌ×ＡＤ）≒０．０００５
上記設定条件にて現像装置の撹拌部のみを１分間単体駆動し、中空円筒部材内に充填されている現像剤質量を測定したところ、１４０ｇであった。
【０１１９】
引き続き上記設定条件にて、印字率５０％の画像パターン（Ａ４横）を連続２００枚出力した。
【０１２０】
（実施例１２の結果）
スタート時点から画像濃度が極端に低く、画像形成を中断。現像装置を画像形成装置外に取り出して確認したところ、現像装置の手前側の連通部（＝スクリュウオーガ４５に搬送された現像剤が中空円筒部材４６に移動する切り欠き部）周辺に現像剤が滞留し、奥側の連通部（＝中空円筒部材４６に搬送された現像剤がスクリュウオーガ４５に移動する切り欠き部）からスクリュウオーガ４５に至る現像剤搬送路には現像剤が殆どなく、現像ローラ上の磁気ブラシもまばらな状態であった。
【０１２１】
（実施例１３）
（実施例９）の設定条件のうち、以下の条件のみ変更した。
【０１２２】
中空円筒内の現像剤充填量（Ｍ）：１４００ｇ
この場合、Ｍ／（（Ｄ１）２×Ｌ×ＡＤ）≒０．００１７
上記設定条件にて現像装置の撹拌部のみを１分間単体駆動し、中空円筒部材内に充填されている現像剤質量を測定したところ、６９０ｇであった。
【０１２３】
引き続き上記設定条件にて、印字率５０％の画像パターン（Ａ４横）を連続２００枚出力した。
【０１２４】
（実施例１３の結果）
３０枚出力以降かぶりが発生するようになり、連続印字に伴ってかぶりのレベルは徐々に悪化し、濃度むらも目立つようになった。連続印字終了後に現像装置を画像形成装置外に取り出して確認したところ、トナー飛散が発生しており、現像装置の下顎にはトナーが堆積していた。
【０１２５】
（実施例１４）
（実施例９）の設定条件のうち、以下の条件のみ変更した。
【０１２６】
中空円筒部材　円筒部内径（Ｄ１）：３０ｍｍ
中空円筒部材　円筒長さ（Ｌ）：３９０ｍｍ
中空円筒部材　円筒内螺旋リブ高さ（Ｈ）：２ｍｍ
中空円筒部材　円筒内螺旋リブピッチ（Ｐ１）：３０ｍｍ
中空円筒部材　円筒内螺旋リブ構造：２重螺旋
中空円筒部材　円筒部軸方向の幅（Ｗ３）：３９０ｍｍ
この場合、Ｈ／Ｄ１≒０．０６７
上記設定条件にて印字率５０％の画像パターン（Ａ４横）を連続２００枚出力した。
【０１２７】
（実施例１４の結果）
連続印字に従って画像形成装置の奥側の画像濃度が極端に低下し、１５枚出力時点で奥側の画像が出なくなった。現像装置を画像形成装置外に取り出して確認したところ、現像装置の手前側の連通部（＝スクリュウオーガ４５に搬送された現像剤が中空円筒部材４６に移動する切り欠き部）周辺では現像剤がパッキング状態となり、その上に補給されたトナーが浮いていた。一方奥側の連通部（＝中空円筒部材４６に搬送された現像剤がスクリュウオーガ４５に移動する切り欠き部）周辺には現像剤が殆どなく、現像ローラの奥側部分では磁気ブラシが形成されていなかった。
【０１２８】
（実施例１５）
（実施例９）の設定条件のうち、以下の条件のみ変更した。
【０１２９】
中空円筒部材　円筒部内径（Ｄ１）：３０ｍｍ
中空円筒部材　円筒長さ（Ｌ）：３９０ｍｍ
中空円筒部材　円筒内螺旋リブ高さ（Ｈ）：１０ｍｍ
中空円筒部材　円筒内螺旋リブピッチ（Ｐ１）：３０ｍｍ（２重螺旋の各螺旋のピッチ）
中空円筒部材　円筒内螺旋リブ構造：２重螺旋
上記設定条件にて印字率５０％の画像パターン（Ａ４横）を連続２００枚出力した。
【０１３０】
（実施例１５の結果）
スタートから連続２００枚出力後に至るまで、かぶりや濃度むらの発生がなく高濃度の画像が安定して得られた。また連続印字終了後に現像装置を画像形成装置外に取り出してトナー飛散状況を観察したが、トナー飛散の発生は全く見られなかった。
【０１３１】
（実施例１６）
（実施例９）の設定条件のうち、以下の条件のみ変更した。
【０１３２】
中空円筒部材　円筒部内径（Ｄ１）：３０ｍｍ
中空円筒部材　円筒長さ（Ｌ）：３９０ｍｍ
中空円筒部材　円筒内螺旋リブ高さ（Ｈ）：１０ｍｍ
中空円筒部材　円筒内螺旋リブ傾き：高さ１０ｍｍに対し先端部が２ｍｍ下流側に傾斜
中空円筒部材　円筒内螺旋リブピッチ（Ｐ１）：３０ｍｍ
中空円筒部材　円筒内螺旋リブ構造：１重螺旋
上記設定条件にて印字率５０％の画像パターン（Ａ４横）を連続２００枚出力した。
【０１３３】
（実施例１６の結果）
スタートから連続２００枚出力後に至るまで、かぶりや濃度むらの発生がなく高濃度の画像が安定して得られた。また連続印字終了後に現像装置を画像形成装置外に取り出してトナー飛散状況を観察したが、トナー飛散の発生は全く見られなかった。
【０１３４】
【発明の効果】
本発明によれば、現像装置に設けられる中空円筒部材の内径や回転数、充填する現像剤の量（充填率）等の関係や、螺旋状リブの高さや構造の適正な条件等を規定することにより、現像装置に補給されたトナーと現像装置内を循環搬送される現像剤との混合、撹拌が十分に行われ、かぶりやトナー飛散による機内汚れが発生しない現像装置の提供が可能となり、また高印字率の画像形成を連続して行った場合でも、ページ内やページ間の濃度むらが発生せず、高画質な画像が得られる現像装置の提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】中空円筒部材の内径と回転数との関係を規定するグラフである。
【図２】中空円筒部材の内径と中空円筒部材への現像剤の充填率との関係を規定するグラフである。
【図３】中空円筒部材の内径と中空円筒部材に設けられる螺旋状リブの高さとの関係を規定するグラフである。
【図４】本発明に係わる現像剤非ー循環構成の現像装置の概略基本構成である。
【図５】図４の現像装置における代表例を示し、現像剤の流れを説明するための概略断面図である。
【図６】本発明に係わる現像剤ー循環構成の現像装置の概略基本構成である。
【図７】図６の現像装置における代表例を示し、現像剤の流れを説明するための概略断面図である。
【図８】各現像装置に設けられる螺旋リブを有する中空円筒部材の構造の概要と中空円筒部材の組み立て方法とを示す図である。
【図９】図８の中空円筒部材の詳細を示す断面図である。
【図１０】１重構造および２重構造の螺旋リブによる現像剤搬送の概要の説明図である。
【図１１】１重構造および２重構造の螺旋リブに傾斜を設ける場合の概要を示す図である。
【図１２】本発明の現像装置を用いた画像形成装置の一実施形態を示す、カラー画像形成装置の概要断面構成図である。
【符号の説明】
１　感光体ドラム
４１　現像ローラ
４４　パドル状の撹拌羽根
４５　スクリュウオーガ（第１の現像剤搬送手段）
４６，４６Ａ　中空円筒部材（第２の現像剤搬送手段）
４６ａ　中空円筒
４６ｂ　螺旋リブ
４６ｂ１　１条目の螺旋リブ
４６ｂ２　２条目の螺旋リブ
４７　マグロール（現像剤回収手段）
４９　スクリュウオーガ（第３の現像剤搬送手段）
５０　現像装置枠体
５４　トナー補給手段
【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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