(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性キャリアとトナーとからなるニ成分現像剤を表面上に担持して回転し、潜像担持体と対向する箇所で該潜像担持体の表面の潜像にトナーを供給して現像する現像剤担持体と、
該現像剤担持体の軸線方向に沿って現像剤を搬送し、該現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給搬送部材を備えた現像剤供給搬送路と、
該潜像担持体と対向する箇所を通過後の該現像剤担持体上から回収された該現像剤を該現像剤担持体の軸線方向に沿って、且つ、該現像剤供給搬送部材と同方向に搬送する現像剤回収搬送部材を備えた現像剤回収搬送路と、
現像に用いられずに該現像剤供給搬送路の搬送方向の最下流側まで搬送された余剰現像剤と、該現像剤担持体から回収され該現像剤回収搬送路の搬送方向の最下流側まで搬送された回収現像剤との供給を受け、該現像剤担持体の軸線方向に沿って、且つ、該余剰現像剤と該回収現像剤とを攪拌しながら該現像剤供給搬送部材とは逆方向に搬送する現像剤攪拌搬送部材を備え、該現像剤を該現像剤供給搬送路に供給する現像剤攪拌搬送路とを有し、
該現像剤回収搬送路、該現像剤供給搬送路及び該現像剤攪拌搬送路からなる３つの現像剤搬送路はそれぞれ仕切り部材により仕切られ、該現像剤搬送路にトナーの補給がなされる現像装置において、
該現像剤攪拌搬送路内を移動する該現像剤の搬送速度をＵ１［ｍ／ｓ］、該現像剤攪拌搬送路の長さをＬ［ｍ］、トナーの補給がなされる周期をＴ［ｓ］、攪拌搬送部材が攪拌を行うことによる拡散性能を示す値をＤ［ｍ２／ｓ］とし、
次の（１）式が成り立つことを特徴とする現像装置。
【数１】
0004832838.tif 000005
【請求項２】
請求項１の現像装置において、
上記現像剤供給搬送路内を移動する上記現像剤の搬送速度をＵ２［ｍ／ｓ］、及び上記現像剤回収搬送路内を移動する該現像剤の搬送速度をＵ３［ｍ／ｓ］とし、
Ｕ２＞Ｕ１、及びＵ３＞Ｕ１
の関係が成り立つことを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１または２の現像装置において、
上記現像剤供給搬送部材、上記現像剤回収搬送部材及び上記現像剤攪拌搬送部材の３つの現像剤搬送部材は、回転軸部に螺旋状の羽部を備え、回転することにより現像剤を搬送する現像剤搬送スクリュであり、該３つの現像剤搬送部材はそれぞれ現像剤供給スクリュ、現像剤回収スクリュ及び現像剤攪拌スクリュであることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項３の現像装置において、
上記現像剤攪拌スクリュのピッチ幅は、上記供給スクリュ及び上記回収スクリュのピッチ幅よりも狭いことを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項１の現像装置において、
上記現像剤攪拌搬送路の少なくとも一部の領域での現像剤の搬送速度が、上記現像剤供給搬送路及び上記現像剤回収搬送路の現像剤の搬送速度よりも遅いことを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項５の現像装置において、
上記現像剤供給搬送部材、上記現像剤回収搬送部材及び上記現像剤攪拌搬送部材の３つの現像剤搬送部材は、回転軸部に螺旋状の羽部を備え、回転することにより現像剤を搬送する現像剤搬送スクリュであり、該３つの現像剤搬送部材はそれぞれ現像剤供給スクリュ、現像剤回収スクリュ及び現像剤攪拌スクリュであることを特徴とする現像装置。
【請求項７】
請求項６の現像装置において、
上記現像剤攪拌スクリュのピッチ幅の一部は、上記供給スクリュ及び上記回収スクリュのピッチ幅よりも狭いことを特徴とする現像装置。
【請求項８】
請求項５、６または７の現像装置において、
上記現像装置にトナーを補給するトナー補給位置を上記現像剤攪拌搬送路のうち、上記供給搬送路及び上記回収搬送路よりも現像剤の搬送速度が遅くなる部分、もしくはその部分よりも現像剤搬送方向上流側とに設けたことを特徴とする現像装置。
【請求項９】
請求項１、２、３、４、５、６または７の現像装置において、
上記現像装置にトナーを補給するトナー補給位置を上記現像剤回収搬送路に設けたことを特徴とする現像装置。
【請求項１０】
請求項１、２、３、４、５、６または７の現像装置において、
上記現像装置にトナーを補給するトナー補給位置を上記現像剤回収搬送路の最下流部から上記現像剤攪拌搬送路の最上流部までの現像剤受渡し部分に設けたことを特徴とする現像装置。
【請求項１１】
請求項３、４、６、７、８、９または１１の現像装置において、
上記現像剤攪拌スクリュの回転数は、上記供給スクリュ及び上記回収スクリュの回転数よりも小さいことを特徴とする現像装置。
【請求項１２】
請求項３、４、６、７、８、９、１０または１１の現像装置において、
上記現像剤攪拌スクリュに上記羽部の半径方向と該攪拌スクリュの軸方向との辺から成る平面を持ったフィンが取り付けられていることを特徴とする現像装置。
【請求項１３】
請求項３、４、６、７、８、９、１０、１１または１２の現像装置において、
上記攪拌搬送スクリュの羽部の条数を複数にすることを特徴とする現像装置。
【請求項１４】
請求項３、４、６、７、８、９、１０、１１、１２または１３の現像装置において、
上記攪拌搬送スクリュの羽部の径を上記供給スクリュの羽部の径よりも大きくすることを特徴とする現像装置。
【請求項１５】
請求項３、４、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３または１４の現像装置において、
上記攪拌搬送スクリュの回転数が変更可能であることを特徴とする現像装置。
【請求項１６】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４または１５の現像装置において、
上記現像剤攪拌搬送路に磁界が形成されるように磁界発生手段を取り付けたことを特徴とする現像装置。
【請求項１７】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５または１６の現像装置において、
上記現像剤攪拌搬送路内の現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段を備え、該トナー濃度検知手段の検知結果に基づいて該現像剤攪拌搬送路内の現像剤の搬送速度を制御することを特徴とする現像装置。
【請求項１８】
請求項１７の現像装置において、
上記トナー濃度検知手段でトナー濃度の低下が検知されると、上記現像剤攪拌搬送路の現像剤の搬送速度を速めることを特徴とする現像装置。
【請求項１９】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７または１８の現像装置において、
上記現像装置における現像剤の攪拌時間の積算値をカウントする現像剤攪拌時間計測手段を備え、該現像剤攪拌時間計測手段の計測値に基づいて該現像剤攪拌搬送路内の現像剤の搬送速度を制御することを特徴とする現像装置。
【請求項２０】
請求項１９の現像装置において、
上記積算値の増化に応じて、上記現像剤攪拌搬送路の現像剤の搬送速度を遅くすることを特徴とする現像装置。
【請求項２１】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９または２０の画像形成装置において、
上記現像剤回収搬送路を上記現像剤担持体の下方に設け、上記３つの現像剤搬送路をほぼ同じ高さに設けることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２２】
請求項２１の画像形成装置において、
上記現像剤供給搬送部材の最上部は上記現像剤担持体の回転中心軸より下方にあり、該現像剤担持体の回転中心軸と該現像剤供給搬送部材の最上部とを通る平面と、該現像剤担持体の回転中心軸を通る水平面とがなす角が１０［°］〜４０［°］の範囲内となることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２３】
少なくとも潜像担持体と、
該潜像担持体表面を帯電させるための帯電手段と、
該潜像担持体上に静電潜像を形成するための潜像形成手段と、
該静電潜像を現像してトナー像化するための現像手段とを有する画像形成装置において、
該現像手段として、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１または２２に記載の現像装置を用い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、複写機、ファクシミリ、プリンタ等に用いられる現像装置に係り、詳しくは、トナーと磁性キャリアからなる２成分現像剤を用いる現像装置並びにこれを用いた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、トナーと磁性キャリアからなる２成分現像剤を用いる現像装置として、図２６に示す構造ものが知られている。図２６に示す現像装置４は不図示の潜像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体である現像ローラ５と、現像剤を搬送しながら現像ローラ５に供給し、現像ローラ５からの現像剤を回収する供給回収スクリュ４０１とを備えている。さらに、供給回収スクリュ４０１の下流端まで搬送された現像剤と必要に応じて供給されたトナーとを攪拌しながら供給回収スクリュ４０１とは逆方向に搬送する攪拌搬送部材としての攪拌スクリュ１１を備えている。供給回収スクリュ４０１と攪拌スクリュ１１とは水平方向に配置され、供給回収スクリュ４０１を備える供給回収搬送路４０２と攪拌スクリュ１１を備える攪拌搬送路１０とは仕切り部材である隔壁４０３で仕切られている。そして、２つの搬送路は隔壁４０３の軸方向両端部の開口部で連通しており、攪拌搬送路１０と供給回収搬送路４０２とでは現像剤を逆方向に搬送することにより循環搬送されている。
【０００３】
図２６に示す従来の現像装置４では、現像ローラ５への現像剤の供給と現像済みの現像剤の回収とを供給回収スクリュ４０１及び供給回収搬送路４０２で行っている。現像済みの現像剤は現像によりトナーが消費されトナー濃度が現像前よりも低い状態である。現像剤の供給用のスクリュと回収用のスクリュとが同一であり、供給用の搬送路と回収用の搬送路とも同一のため、現像済の回収現像剤と現像前の現像剤とが攪拌される。これにより、現像ローラ５に供給される現像剤のトナー濃度は供給回収スクリュ４０１の現像剤搬送方向の下流側ほど低下していく。特に、高印字率の画像では現像前に対して現像後のトナー濃度の低下が大きくなり、現像剤搬送方向下流側のトナー濃度低下が大きく、画像品質が維持できなくなる問題を生じる。このようなトナー濃度低下を低減するためには、搬送する現像剤の量を増加する方法で対処可能ではあるが、搬送する現像剤の量を増加すると、現像剤へのストレス増加となり、現像剤寿命低下の一因となる。
【０００４】
このような問題は、特許文献１に記載された現像装置のように現像ローラへの現像剤の供給用スクリュと現像済みの現像剤の回収用スクリュとを異なる現像剤搬送路に設けることで解消することができる。以下、特許文献１に記載された現像装置の構成について説明する。
【０００５】
特許文献１に記載の現像装置を図２７に示す。
図２７に示す現像装置４は現像ローラ５と現像剤を搬送しながら現像ローラ５に供給する供給スクリュ８とを備えている。さらに、現像ローラ５上で現像箇所を通過し、回収された回収現像剤を攪拌しながら供給スクリュ８とは逆方向に搬送する回収攪拌スクリュ１１０を備えている。
供給スクリュ８は回収攪拌スクリュ１１０の上方に配置されており、供給スクリュ８を備える供給搬送路９と回収攪拌スクリュ１１０を備える回収攪拌搬送路２１０とは仕切り部材である隔壁４０３で仕切られている。そして、２つの搬送路は隔壁４０３の軸方向両端部の開口部で連通しており、現像に用いられず供給搬送路９の下流端まで搬送された余剰現像剤は、供給搬送路９の下流端側の開口部で落下して回収攪拌搬送路２１０に供給される。
回収攪拌搬送路２１０では余剰現像剤と回収現像剤とを攪拌しながら搬送し、下流端で回収攪拌スクリュ１１０の搬送力によって現像剤を押し込み、盛り上がることで開口部から供給搬送路９に現像剤を供給する。なお、回収攪拌搬送路２１０には下流端での過剰な現像剤が堆積することを防止するために過剰な現像剤を上流側に搬送する過剰堆積防止スクリュ２０９が設けられている。
図２７に示す現像装置４では、現像済みの現像剤の回収を回収攪拌搬送路２１０内で行い、供給搬送路９に現像済みの現像剤が混入することがない。これにより、供給搬送路９内の現像剤のトナー濃度が変化することなく、現像ローラ５に供給される現像剤のトナー濃度も一定となる。
【０００６】
しかし、特許文献１の現像装置は、回収攪拌搬送路２１０で回収と攪拌とを行い、現像箇所を通過した回収現像剤が攪拌の途中にも落ちるため、十分に攪拌がなされていない状態の現像剤が供給搬送路９に向かうおそれがある。攪拌が不十分な現像剤が供給搬送路９に供給されると、供給搬送路９内の現像剤全体のトナー濃度が低下するという問題が生じる。このような問題は、回収現像剤のトナー濃度が低下する高印字率の画像ほど顕著となる。
【０００７】
【特許文献１】特許３１２７５９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図２７に示した現像装置４ような問題は、本出願人が特願２００５−０６８６５９にて提案した現像装置にて解消することができる。特願２００５−０６８６５９に記載の現像装置では現像ローラへの現像剤の供給用スクリュと現像済みの現像剤の回収用スクリュと現像剤を攪拌する攪拌用スクリュとを異なる現像剤搬送路に設けている。
【０００９】
特願２００５−０６８６５９に記載の現像装置を図４に示す。
図４に示す現像装置４は現像ローラ５と供給スクリュ８と、現像ローラ５上で現像箇所を通過し、回収された回収現像剤を供給スクリュ８と同方向に搬送する回収スクリュ６とを備えている。さらに、供給スクリュ８の最下流側まで搬送された余剰現像剤と、回収スクリュ６の最下流部まで搬送された回収現像剤とを攪拌しながら供給スクリュ８とは逆方向に搬送する攪拌スクリュ１１を備えている。
供給スクリュ８を備える供給搬送路９と攪拌スクリュ１１を備える攪拌搬送路１０とは略水平方向に配置され、仕切り部材である仕切り壁１３３で仕切られている。そして、２つの搬送路は仕切り壁１３３の軸方向両端部の開口部で連通しており、現像に用いられず供給搬送路９の下流端まで搬送された余剰現像剤は、供給搬送路９の下流端側の開口部から攪拌搬送路１０に供給される。
また、回収スクリュ６を備える回収搬送路７は供給搬送路９の水平方向に並べて設けており、回収搬送路７と供給搬送路９とは仕切り部材である仕切り板１３４で仕切られている。そして、この２つの搬送路は回収スクリュ６の下流端側で仕切り板１３４に設けられた開口部で連通している。回収搬送路７の下流端まで搬送された回収現像剤は水平方向に移送され、供給搬送路９を介して攪拌搬送路１０に供給される。
攪拌搬送路１０に供給された余剰現像剤と回収現像剤とは攪拌搬送路１０で攪拌され、仕切り壁１３３の開口部から供給搬送路９に供給される。
図４に示す現像装置４では、現像済みの現像剤の回収を回収搬送路７内で行い、供給搬送路９に現像済みの現像剤が混入することがない。よって、供給搬送路９内の現像剤のトナー濃度が変化することなく、現像ローラ５に供給される現像剤のトナー濃度も一定となる。
また、回収搬送路７と攪拌搬送路１０とを設け、現像剤の回収と攪拌とを回収搬送路７と攪拌搬送路１０とに分けて行っている。これにより、攪拌が不十分な現像剤が供給搬送路９に供給されることに起因する、供給搬送路９内の現像剤全体のトナー濃度が低下するという問題を防止することができる。
【００１０】
しかしながら、図４の現像装置であっても、トナーの補給位置では、トナーが補給されるタイミングとトナーが補給されないタイミングとで、トナー濃度に差が出ることになる。そのため、トナー補給位置では時間的なトナー濃度の差は大きいが、現像剤搬送路で攪拌され、トナー補給位置から搬送方向下流側ほど現像剤の時間的なトナー濃度の差は小さくなる。しかし、攪拌搬送路１０の最下流側に達するまでに十分に攪拌がなされず、時間的なトナー濃度差が十分に縮小されていないと、現像剤が攪拌搬送路１０から供給搬送路９に供給された際に、供給搬送路９内の搬送方向におけるトナー濃度ムラとなってしまう。供給搬送路９内で搬送方向にトナー濃度ムラがあると、現像ローラ５上の現像剤にも現像ローラ５の回転軸方向のトナー濃度ムラとして現れてしまう。さらに、供給搬送路９に供給されるまでに時間的なトナー濃度差が十分に縮小されていないと、供給搬送路９の任意の箇所においては時間的なトナー濃度差が生じることになる。供給搬送路９の任意の箇所における時間的なトナー濃度差は、現像ローラ５上の現像剤に現像ローラ５の表面移動方向のトナー濃度ムラとして現れてしまう。
このように、現像ローラ５上の回転軸方向及び表面移動方向にトナー濃度ムラが生じると、画像濃度が不均一になるという問題が生じる。
【００１１】
本発明は、以上の問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、給搬送路、攪拌搬送路及び回収搬送路とを備えた現像装置を有し、安定した画像濃度の画像形成を行うことができる現像装置とこれを備えた画像形成装置を提供することである。
を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、磁性キャリアとトナーとからなるニ成分現像剤を表面上に担持して回転し、潜像担持体と対向する箇所で該潜像担持体の表面の潜像にトナーを供給して現像する現像剤担持体と、該現像剤担持体の軸線方向に沿って現像剤を搬送し、該現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給搬送部材を備えた現像剤供給搬送路と、該潜像担持体と対向する箇所を通過後の該現像剤担持体上から回収された該現像剤を該現像剤担持体の軸線方向に沿って、且つ、該現像剤供給搬送部材と同方向に搬送する現像剤回収搬送部材を備えた現像剤回収搬送路と、現像に用いられずに該現像剤供給搬送路の搬送方向の最下流側まで搬送された余剰現像剤と、該現像剤担持体から回収され該現像剤回収搬送路の搬送方向の最下流側まで搬送された回収現像剤との供給を受け、該現像剤担持体の軸線方向に沿って、且つ、該余剰現像剤と該回収現像剤とを攪拌しながら該現像剤供給搬送部材とは逆方向に搬送する現像剤攪拌搬送部材を備え、該現像剤を該現像剤供給搬送路に供給する現像剤攪拌搬送路とを有し、該現像剤回収搬送路、該現像剤供給搬送路及び該現像剤攪拌搬送路からなる３つの現像剤搬送路はそれぞれ仕切り部材により仕切られ、該現像剤搬送路にトナーの補給がなされる現像装置において、該現像剤攪拌搬送路内を移動する該現像剤の搬送速度をＵ１［ｍ／ｓ］、該現像剤攪拌搬送路の長さをＬ［ｍ］、トナーの補給がなされる周期をＴ［ｓ］、攪拌搬送部材が攪拌を行うことによる拡散性能を示す値をＤ［ｍ２／ｓ］とし、次の（１）式が成り立つことを特徴とするものである。（Ｌ・Ｄ）／（Ｔ２・Ｕ１３）≧０．０７５・・・（１）
また、請求項２の発明は、請求項１の現像装置において、上記現像剤供給搬送路内を移動する上記現像剤の搬送速度をＵ２［ｍ／ｓ］、及び上記現像剤回収搬送路内を移動する該現像剤の搬送速度をＵ３［ｍ／ｓ］とし、Ｕ２＞Ｕ１、及びＵ３＞Ｕ１の関係が成り立つことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１または２の現像装置において、上記現像剤供給搬送部材、上記現像剤回収搬送部材及び上記現像剤攪拌搬送部材の３つの現像剤搬送部材は、回転軸部に螺旋状の羽部を備え、回転することにより現像剤を搬送する現像剤搬送スクリュであり、該３つの現像剤搬送部材はそれぞれ現像剤供給スクリュ、現像剤回収スクリュ及び現像剤攪拌スクリュであることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項３の現像装置において、上記現像剤攪拌スクリュのピッチ幅は、上記供給スクリュ及び上記回収スクリュのピッチ幅よりも狭いことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１の現像装置において、上記現像剤攪拌搬送路の少なくとも一部の領域での現像剤の搬送速度が、上記現像剤供給搬送路及び上記現像剤回収搬送路の現像剤の搬送速度よりも遅いことを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項５の現像装置において、上記現像剤供給搬送部材、上記現像剤回収搬送部材及び上記現像剤攪拌搬送部材の３つの現像剤搬送部材は、回転軸部に螺旋状の羽部を備え、回転することにより現像剤を搬送する現像剤搬送スクリュであり、該３つの現像剤搬送部材はそれぞれ現像剤供給スクリュ、現像剤回収スクリュ及び現像剤攪拌スクリュであることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項６の現像装置において、上記現像剤攪拌スクリュのピッチ幅の一部は、上記供給スクリュ及び上記回収スクリュのピッチ幅よりも狭いことを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項５、６または７の現像装置において、上記現像装置にトナーを補給するトナー補給位置を上記現像剤攪拌搬送路のうち、上記供給搬送路及び上記回収搬送路よりも現像剤の搬送速度が遅くなる部分、もしくはその部分よりも現像剤搬送方向上流側とに設けたことを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項１、２、３、４、５、６または７の現像装置において、上記現像装置にトナーを補給するトナー補給位置を上記現像剤回収搬送路に設けたことを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項１、２、３、４、５、６または７の現像装置において、上記現像装置にトナーを補給するトナー補給位置を上記現像剤回収搬送路の最下流部から上記現像剤攪拌搬送路の最上流部までの現像剤受渡し部分に設けたことを特徴とするものである。
また、請求項１１の発明は、請求項３、４、６、７、８、９または１１の現像装置において、上記現像剤攪拌スクリュの回転数は、上記供給スクリュ及び上記回収スクリュの回転数よりも小さいことを特徴とするものである。
また、請求項１２の発明は、請求項３、４、６、７、８、９、１０または１１の現像装置において、上記現像剤攪拌スクリュに上記羽部の半径方向と該攪拌スクリュの軸方向との辺から成る平面を持ったフィンが取り付けられていることを特徴とするものである。
また、請求項１３の発明は、請求項３、４、６、７、８、９、１０、１１または１２の現像装置において、上記攪拌搬送スクリュの羽部の条数を複数にすることを特徴とするものである。
また、請求項１４の発明は、請求項３、４、６、７、８、９、１０、１１、１２または１３の現像装置において、上記攪拌搬送スクリュの羽部の径を上記供給スクリュの羽部の径よりも大きくすることを特徴とするものである。
また、請求項１５の発明は、請求項３、４、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３または１４の現像装置において、上記攪拌搬送スクリュの回転数が変更可能であることを特徴とするものである。
また、請求項１６の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４または１５の現像装置において、上記現像剤攪拌搬送路に磁界が形成されるように磁界発生手段を取り付けたことを特徴とするものである。
また、請求項１７の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５または１６の現像装置において、上記現像剤攪拌搬送路内の現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段を備え、該トナー濃度検知手段の検知結果に基づいて該現像剤攪拌搬送路内の現像剤の搬送速度を制御することを特徴とするものである。
また、請求項１８の発明は、請求項１７の現像装置において、上記トナー濃度検知手段でトナー濃度の低下が検知されると、上記現像剤攪拌搬送路の現像剤の搬送速度を速めることを特徴とするものである。
また、請求項１９の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７または１８の現像装置において、上記現像装置における現像剤の攪拌時間の積算値をカウントする現像剤攪拌時間計測手段を備え、該現像剤攪拌搬送時間計測手段の計測値に基づいて該現像剤攪拌搬送路内の現像剤の搬送速度を制御することを特徴とするものである。
また、請求項２０の発明は、請求項１９の現像装置において、上記積算値の増化に応じて、上記現像剤攪拌搬送路の現像剤の搬送速度を遅くすることを特徴とするものである。
また、請求項２１の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９または２０の画像形成装置において、上記現像剤回収搬送路を上記現像剤担持体の下方に設け、上記３つの現像剤搬送路をほぼ同じ高さに設けることを特徴とするものである。
また、請求項２２の発明は、請求項２１の画像形成装置において、上記現像剤供給搬送部材の最上部は上記現像剤担持体の回転中心軸より下方にあり、該現像剤担持体の回転中心軸と該現像剤供給搬送部材の最上部とを通る平面と、該現像剤担持体の回転中心軸を通る水平面とがなす角が１０［°］〜４０［°］の範囲内となることを特徴とするものである。
また、請求項２３の発明は、少なくとも潜像担持体と、該潜像担持体表面を帯電させるための帯電手段と、該潜像担持体上に静電潜像を形成するための潜像形成手段と、該静電潜像を現像してトナー像化するための現像手段とを有する画像形成装置において、該現像手段として、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１または２２に記載の現像装置を用いることを特徴とするものである。
【００１３】
上記請求項１乃至２３の現像装置においては攪拌搬送路内の現像剤の搬送速度をＵ１［ｍ／ｓ］、攪拌搬送路の長さをＬ［ｍ］、トナーの補給がなされる周期をＴ［ｓ］、攪拌搬送部剤が攪拌を行うことによる拡散性能を示す値をＤ［ｍ２／ｓ］とすると、以下の（１）式の関係が成り立っている。
（Ｌ・Ｄ）／（Ｔ２・Ｕ１３）≧０．０７５・・・（１）
これにより、現像剤攪拌搬送路の最上流部の最もトナー濃度が高いタイミングと、最もトナー濃度が低いタイミングとの時間的なトナー濃度の差に対して、現像剤攪拌搬送路の最下流部の最もトナー濃度が高いタイミングと、最もトナー濃度が低いタイミングとの時間的なトナー濃度の差を１／２０以下とするまで縮小することができる。なお、現像剤攪拌搬送路の最上流部でのトナー濃度は極端な値を考慮しても、その最大値は実用的な範囲では、トナー濃度２０［％］を超えることはない。また、トナー濃度の最小値はキャリアのみの状態、つまりトナー濃度０［％］の状態である。このような状態では、現像剤攪拌搬送路の最上流部の最もトナー濃度が高いタイミングと、最もトナー濃度が低いタイミングとの時間的なトナー濃度の差は、２０［％］となる。このようにトナー濃度の最大値と最小値との差が極端広い場合であっても、現像剤攪拌搬送部において（１）式を満たすことにより、現像剤攪拌搬送路の最下流部での最もトナー濃度が高いタイミングと、最もトナー濃度が低いタイミングとの時間的なトナー濃度の差を１．０［％］以下とすることができ、現像剤担持体上のトナー濃度ムラを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１乃至２３の発明によれば、現像剤担持体上のトナー濃度ムラを抑制することにより、安定した画像濃度の画像形成を行うことができるという優れた効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
［実施形態１］
以下、本発明を画像形成装置である電子写真方式のカラー複写機（以下、単に複写機という）に適用した実施形態（以下、実施形態１とよぶ）について説明する。
図１は、実施形態１に係る複写機を示す概略構成図である。同図において、本複写機は、プリンタ部１００、操作・表示ユニット９０、給紙装置４０、自動画像読取装置２００、紙補給装置３００等を有している。
【００１６】
プリンタ部１００は、紙搬送路４３Ａを境にして、その上方に配設された第一画像形成部と、下方に配設された第二画像形成部とを有している。第一画像形成部は、図中矢印方向に無端移動する第一中間転写ベルトとしての第一中間転写ベルト２１を有する第一転写ユニット２０を備えている。また、第二画像形成部は図中矢印方向に無端移動する第一中間転写ベルトとしての第二中間転写ベルト３１を有する第二転写ユニット３０を備えている。第一中間転写ベルト２１の上部張架面の上方には、４個の第一プロセスユニット８０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）が配置されている。一方、第二中間転写ベルト３１の側部の傾斜した張架面の側方には、４個の第二プロセスユニット８１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）が配置されている。これら第一、第二プロセスユニットの番号に付したＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋという添字は、扱うトナーの入りと対応させているもので、Ｙはイエロー、Ｃはシアン、Ｍはマゼンタ、Ｋはブラックを意味している。プロセスユニット内の各機器にも同様の添字を付している。
【００１７】
各プロセスユニット（８０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）、８１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ））は、それぞれ潜像担持体たる感光体（１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ））を有している。第一プロセスユニット８０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は等間隔に配設され、少なくとも画像形成時にはそれぞれ第一中間転写ベルト２１の上部張架面に接触する。以下、このように接触するベルト面を第一受像面という。
【００１８】
一方、第二プロセスユニット８１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）も等間隔に配設され、少なくとも画像形成時にはそれぞれ第二中間転写ベルト３１の側部張架面に接触する。以下、このように接触するベルト面を第二受像面という言う。
【００１９】
第一中間転写ベルト２１は、複数のローラにより、鉛直方向よりも水平方向にスペースをとる横長の姿勢であり、且つその第一受像面をほぼ水平に延在させる姿勢で張架されている。第一プロセスユニット８０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、このようなほぼ水平の第一受像面に接するように、互いにほぼ水平な状態で並列配設されている。
【００２０】
一方、第二中間転写ベルト３１は、複数のローラにより、水平方向よりも鉛直方向にスペースをとる縦長の姿勢であり、且つその第二受像面を図中左上から右下にかけて傾斜させる姿勢で張架されている。第二プロセスユニット８１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、このように傾斜している第二受像面に接するように、第二中間転写ベルト３１の図中左側方にて、図中左上から右下にかけての斜めの配列になるように配設されている。
【００２１】
図２は、４つの第一プロセスユニット８０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）のうちの１つを示す拡大構成図である。４つの第一プロセスユニット８０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、それぞれ扱うトナーの色が異なる点の他がほぼ同様の構成になっているので、同図では「８０」に付すＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋという添字を省略している。同図において、感光体１は、プリンタ部１００の動作時に、図示しない駆動手段によって図中反時計回りに回転駆動される。かかる感光体１の周囲には、帯電手段であるスコロトロンチャージャ３、現像装置４、感光体クリーニング装置２、光除電装置Ｑ等の作像部材や、電位センサＳ１、画像センサＳ２等が配設されている。また、感光体１は、潜像形成手段たる不図示の露光装置より照射されたレーザ光Ｌによりその表面に静電潜像を形成される。
【００２２】
ドラム状の感光体１は、例えば直径３０〜１２０［ｍｍ］程度のアルミニウム円筒表面に光導電性物質である有機感光層（ＯＰＣ）が被覆されたものである。アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）層を被覆したものであってもよい。また、ドラム状ではなく、ベルト状のものであってもよい。
【００２３】
感光体クリーニング装置２は、クリーニングブラシ２ａ、クリーニングブレード２ｂ、回収部材２ｃ等を有し、後述の一次転写ニップを通過した後の感光体１表面に残留する転写残トナーなどの異物を除去、回収する。
【００２４】
スコロトロンチャージャ３は、回転駆動される感光体１の表面を例えばマイナス極性に一様帯電せしめるものである。かかる一様帯電を行う帯電手段として、スコロトロンチャージャの代わりに、帯電ローラを用いても良い。また、帯電バイアスが印加される帯電バイアス部材を感光体１の表面に接触させる方式のものでもよい。
不図示の露光装置は、各色毎の画像データに対応した光を、帯電手段で一様に帯電済みの各感光体１の表面に走査し、潜像を形成するものである。露光装置としては、発光素子としてＬＥＤ（発光ダイオード）アレイと結晶素子からなるものや、レーザ光源、ポリゴンミラー等を用い、形成すべき画像データに応じて変調したレーザ光によるレーザスキャン方式のものを採用することができる。
【００２５】
プリンタ部１００の現像は、トナーとキャリアからなるニ成分現像剤を採用している現像方式である。負荷電の感光体１に対しレーザビームにより各感光体１の表面に形成された色毎の静電潜像は、感光体の帯電極性と同極性（マイナス極性）の所定の色のトナーで現像され顕像となる、いわゆる反転現像が行われる。現像装置４の構成の詳細説明については後述する。
また、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色トナーは、各色を扱う現像装置４で消費されると、透磁式のトナー濃度センサ１２７により検知され、プリンタ部１００内部のボトル収容部８５に備えるトナーボトル８６から、不図示のトナー補給制御装置により、各色のトナーが各現像装置４に供給される。
【００２６】
図３は、４つの第二プロセスユニット８１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）のうちの１つを示す拡大構成図である。４つの第二プロセスユニット８１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）も、それぞれ扱うトナーの色が異なる点の他がほぼ同様の構成になっているので、第二プロセスユニット８１は、第一プロセスユニット８０と構成部材が同じであるが、感光体１の回転方向が異なっている。しかし互いに、感光体１の回転軸１aを通るｙ軸に対し対象の形をしている。この形状は、感光体１の周囲に設ける部材の配置にも関係するが、重要な事項である。具体的には、プリンタ部１００本体との結合部、たとえば駆動手段との結合部、電気的接続部、トナー供給部、トナー排出部の結合方法を配慮している。これにより、第一プロセスユニット８０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）と、第二プロセスユニット８１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）とに互換性をモータせることができる。従って第一プロセスユニットと第二プロセスユニット用に個別に現像装置、クリーニング装置、部品を製造する必要がなく、部品製造、部品の管理上での効率が高く、全体のコスト低減化を図ることができる。
【００２７】
先に示した図１において、第一画像形成部は、複数の第一プロセスユニット８０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）と、第一転写ユニット２０とから構成されている。また、第二画像形成部は、複数の第二プロセスユニット８１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）と、第二転写ユニット３０とから構成されている。また、プリンタ部１００においては、第一転写ユニット２０と第二転写ユニット３０とにより、両面転写装置が構成されている。
【００２８】
第一転写ユニット２０は、第一中間転写ベルト２１を複数のローラ２３，２４，２５，２６（２個），２７，２８，２９によって張架して、第一プロセスユニット８０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）に接触させている。そして、第一中間転写ベルト２１の内周部の各感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）に対向する位置には一次転写ローラ２２が設けられている。この接触により、第一転写ユニット２０では、感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）上のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー像（以下、単色第一トナー像とも言う）を、第一中間転写ベルト２１上に重ね合わせて転写するＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の一次転写ニップが形成される。第一中間転写ベルト２１は、これら４つの一次転写ニップを形成しながら、図中時計回りに無端移動せしめる。各一次転写ニップでは、図示しない電源によって一次転写バイアスが印加される４つの一次転写ローラ２２の何れかが、感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）との間に第一中間転写ベルト２１を挟み込んでいる。この一次転写バイアスやニップ圧の影響により、各一次転写ニップで単色の単色第一トナー像が第一中間転写ベルト２１に重ね合わせて一次転写される。この重ね合わせにより、像担持体たる第一中間転写ベルト２１上に、多色第一トナー像が形成される。
【００２９】
第一中間転写ベルト２１の外周部には、ローラ２３に対向する位置にベルトクリーニング装置２０Ａが設けられている。このベルトクリーニング装置２０Ａは、各一次転写ニップを通過した後の第一中間転写ベルト２１の表面に残留する転写残トナーや、紙粉などの異物を拭い去る。第一中間転写ベルト２１に関連する部材は、第一転写ユニット２０として一体的に構成してあり、プリンタ部１００に対し着脱が可能となっている。
【００３０】
一方、第二転写ユニット３０は、第二中間転写ベルト３１を複数のローラ３２（４つ），３３，３４，３５，３６（２つ）によって張架して感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）に接触させている。この接触により、第二転写ユニット３０では、感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）上のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ第二トナー像（以下、単色第二トナー像ともいう）を、第二中間転写ベルト３１上に重ね合わせて転写するＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の一次転写ニップが形成される。第二中間転写ベルト３１は、これら４つの一次転写ニップを形成しながら、図中反時計回りに無端移動せしめる。各一次転写ニップでは、図示しない電源によって一次転写バイアスが印加される４つの一次転写ローラ３２の何れかが、感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）との間に第二中間転写ベルト３１を挟み込んでいる。この一次転写バイアスやニップ圧の影響により、各一次転写ニップでＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ第二トナー像が第二中間転写ベルト３１に重ね合わせて一次転写される。この重ね合わせにより、像担持体たる第二中間転写ベルト３１に、多色第二トナー像が形成される。
【００３１】
第二中間転写ベルト３１の外周部には、ローラ３３に対向する位置にベルトクリーニング装置３０Ａが設けられている。このベルトクリーニング装置３０Ａは、各一次転写ニップを通過した後の第二中間転写ベルト３１の表面に残留する不要なトナーや、紙粉などの異物を拭い去る。第二中間転写ベルト３１に関連する部材も、第二転写ユニット３０として一体的に構成してあり、プリンタ部１００に対し着脱が可能となっている。
【００３２】
２つの中間転写ベルト（２１，３１）は、それぞれ例えば、基体の厚さが５０〜６００［μｍ］の樹脂フィルム或いはゴムを基体とするベルトである。そして、感光体１が担持する可視像たるトナー像を、一次転写ローラ（２２，３２）に印加される一次転写バイアスによって静電的にベルト表面に転写を可能とする電気抵抗値を発揮する。かかる中間転写ベルトの一例として、ポリアミドにカーボンを分散し、その体積抵抗値は、１０６〜１０１２［Ωｃｍ］程度に抵抗が調整されたものを挙げることができる。ベルトの走行を安定させるためのベルト寄り止めリブが、ベルト片側あるいは両側端部に設けられている。ベルトの周長は約１５００［ｍｍ］である。
【００３３】
第一転写ユニット２０の一次転写手段たる４つの一次転写ローラ２２や、第二転写ユニット３０の一次転写手段たる４つの一次転写ローラ３２としては、例えば次のような構成のものを用いることができる。即ち、芯金たる金属ローラの表面に、導電性ゴム材料を被覆したもので、芯金部に、不図示の電源からバイアスが印加されるものである。実施形態１では、導電性ゴム材料として、ウレタンゴムにカーボンを分散したものを用い、体積抵抗を１０５［Ωｃｍ］程度に調整している。
【００３４】
プリンタ部１００は、Ｋトナーだけによるモノクロ画像の出力も可能である。モノクロ画像を出力する場合には、第一転写ユニット２０におけるＹ，Ｍ，Ｃ用のプロセスユニット８０Ｙ，Ｍ，Ｃを使用しない。そして、プロセスユニット８０Ｙ，Ｍ，Ｃを稼動させないだけでなく、これらと第一中間転写ベルト２１とを非接触に保つための機構を備えている。ローラ２６と一次転写ローラ２２を支持する内部フレーム（不図示）を設けておき、ある点を中心に回動可能に支持している。そして、感光体から遠ざかる方向に回動させることにより、感光体１Ｋだけを第一中間転写ベルト２１と接触させて、作像工程を実行することにより、ブラックトナーによるモノクロ画像を作成する。かかる構成では、感光体の寿命向上の点で有利である。なお、第二転写ユニット３０も同様に、モノクロ画像出力時にプロセスユニット８１Ｙ，Ｍ，Ｃを第二中間転写ベルト３１から待避させるようになっている。
【００３５】
第一中間転写ベルト２１の外周には、二次転写ローラ４６が、第一中間転写ベルト２１を裏面で支えながら張架している支持ローラ２８との間に第一中間転写ベルト２１を挟み込むように配設されている。これにより、第一転写ユニット２０においては、第一中間転写ベルト２１と二次転写ローラ４６とが当接する二次転写ニップが形成されている。支持ローラ２８からこの二次転写ニップを経て二次転写ローラ４６に至るまでの領域が、両面転写装置における第一転写部になっている。
【００３６】
二次転写ローラ４６は芯金たる金属ローラの表面に、導電性ゴムを被覆したもので、芯金部に対して、図示しない二次転写バイアス電源から二次転写バイアスが印加される。導電性ゴムはカーボンの分散によって体積抵抗が１０７［Ωｃｍ］程度に調整されたものである。
【００３７】
上述の二次転写ニップの図中右側方には、レジストローラ対４５が配設されている。このレジストローラ対４５は、プリンタ部１００の図中右側方に配設された給紙装置４０から送られて来る転写紙Ｐをローラ間に挟み込んだ後、両ローラの回転を一時中断する。そして、第一中間転写ベルト２１上の重ね合わせトナー像である４色トナー像に同期させ得るタイミングで、転写紙Ｐを二次転写ニップに向けて送り出す。送り出された転写紙Ｐは、二次転写ニップでその一方の面である第一面（図中上側を向く面）に４色トナー像が密着せしめられる。そして、二次転写バイアスやニップ圧の影響により、第一中間転写ベルト２１上の４色トナー像がその第一面に一括二次転写される。二次転写ニップを通過した転写紙Ｐは、第一中間転写ベルト２１や二次転写ローラ４６から離れて、第二中間転写ベルト３１に受け渡される。
【００３８】
第二転写ユニット３０においては、第二中間転写ベルト３１を張架している上部張架ローラ３４によるベルト掛け回し箇所が、第二中間転写ベルト３１の上部張架面になっている。この上部張架面の上方には、電荷付与手段たる転写チャージャ４７が上部張架面と所定の間隙を介して対向するように配設されている。転写チャージャ４７からこの所定の間隙を経由して、上部張架ローラ３４に至るまでの領域が、第二転写ユニット３０の第二転写部となっている。
【００３９】
転写チャージャ４７は公知のタイプで、タングステンや金の細い線を放電電極とし、ケーシングで保持し、放電電極に不図示の電源から転写電流が印加される。第二中間転写ベルト３１と転写チャージャ４７の間に転写紙Ｐを通過させながら、その第一面に転写チャージャ４７から発せられる電荷を付与することで、第二中間転写ベルト３１上の４色トナー像を転写紙Ｐの第二面に一括二次転写する。上述の二次転写バイアスや、転写チャージャ４７による付与電荷は、何れもトナーの極性と逆のプラス極性である。
【００４０】
プリンタ部１００の図中右側方には転写紙Ｐを供給可能に収納した給紙装置４０が配備されている。この給紙装置は、複数の紙収容手段を備えている。具体的には、最も上段に配設された給紙トレイ４０ａ、これの下方に配設された第一給紙カセット４０ｂ、これの下方に配設された第二給紙カセット４０ｃ、これの下方に配設された第３給紙カセット４０ｄを備えている。これら紙収容手段は、それぞれ紙面に対し直角手前側（操作面側）に引出し可能に配設されている。また、それぞれサイズの異なる転写紙Ｐを収容している。各紙収容手段において、最上位置の転写紙Ｐは、対応する給紙・分離手段４１Ａ〜４１Ｄにより選択的に給紙、分離され、確実に一枚だけが複数の搬送ローラ対４２Ｂにより紙搬送路４３Ｂや４３Ａに送られる。
【００４１】
紙搬送路４３Ａには、転写紙Ｐを両面転写装置の第一転写部や第二転写部へ送り出す給送タイミングをとるための、一対のレジストローラ対４５が設けられている。さらに転写紙Ｐの搬送方向に対し直角方向の位置を正規の位置にするための横レジ補正機構４４が、紙搬送路４３Ａに設けられている。横レジ補正機構４４としては、次のものを例示することができる。即ち、図示しない横方向の基準ガイドと斜行コロ対から構成され、転写紙の横方向端部を該基準ガイドに押付けるように転写紙Ｐをスライド搬送する。そして、転写紙を所定の位置に整合させる。この基準ガイドは転写紙Ｐのサイズにより、所定の位置に移動、配置される。なお、横レジ補正機構４４は転写紙Ｐの搬送方向に対し転写紙Ｐの両方の横方向から、転写紙Ｐの両辺を短時間及び複数回押し、転写紙Ｐを所定の位置に整合させる規制部材から構成されるジョガー方式でもよい。
【００４２】
転写紙Ｐは、レジストローラ対４５から、第一中間転写ベルト２１と二次転写ローラ４６の当接によって二次転写ニップが形成されている第一転写部に向けて搬送される。その後、第二中間転写ベルト３１と転写チャージャ４７とが対向している第二転写部に向けて送られる。
【００４３】
給紙装置４０においては、複数の給紙トレイのうち、最も上に配設されている給紙トレイ４０ａから排出される転写紙Ｐが、プリンタ部１００の紙搬送路４３Ａに対して、曲げられることなくほぼ水平に真直ぐ搬送されるようになっている。このため厚い転写紙Ｐや剛性の高い板紙でも、給紙トレイ４０ａ内に収容すれば、プリンタ部１００の紙搬送路４３Ａに確実に給紙することができる。なお、給紙トレイ４０ａには、多様な特性の転写紙が収納されても確実に給紙できるよう、バキューム機構からなるエアー給紙を採用すると好都合である。図示を省略しているが、紙搬送路４３Ａの要所には転写紙Ｐを検知するためのセンサを設けており、転写紙Ｐの存在を基準とする各種信号のトリガーとしている。
【００４４】
最も上側に配設されている給紙トレイ４０ａの上方には、第二給紙路４３Ｃが設けられている。この第二給紙路４３Ｃに対しては、給紙装置４０の図中右側方に設置されている紙補給装置３００から、転写紙Ｐを供給することができる。
【００４５】
第二転写ユニット３０の図中左側方には、第二転写部を通過した転写紙Ｐを、転写紙搬送方向下流側の定着装置６０における定着ニップまで、平面状態保って搬送するための紙搬送ユニット５０が配置されている。紙搬送ユニット５０は、複数の張架ローラ５２，５３，５４，５５，５６によって紙搬送ベルト５１を張架しながら図中反時計回りに無端移動させるものである。紙搬送ベルト５１の外側には張架ローラ５５に対向させて搬送クリーニング装置５０Ａ、ローラ５６に対向させて転写紙Ｐを吸着させるための吸着用チャージャ５７、分離ローラ５４に対向し対向させて転写紙Ｐを分離させるための分離用チャージャ５８を備えている。
紙搬送ユニット５０は、第二転写ユニット３０の第二転写部から排出される転写紙Ｐを、複数の張架ローラの１つである受入ローラ５２によるベルト掛け回し箇所にて、紙搬送ベルト５１上に受け取る。この受け取りよりも早いタイミングで、紙搬送ベルト５１のおもて面には、静電吸着用チャージャ５７によってトナーの極性と同極性のマイナスの電荷が付与される。この電荷の付与により、紙搬送ユニット５０は、第二転写部から排出されてくる転写紙Ｐを紙搬送ベルト５１のおもて面に静電吸着させることができる。
【００４６】
転写紙Ｐをおもて面に静電吸着させた紙搬送ベルト５１は、その無端移動に伴って転写紙Ｐを図中右側から左側へと搬送する。そして、紙搬送ユニット５０の図中左側方に配設されている定着手段たる定着装置６０に向けて、転写紙Ｐを受け渡す。この受け渡しよりも早いタイミングで、紙搬送ベルト５１のおもて面に静電吸着せしめられている転写紙Ｐに対して、分離用チャージャ５８によって電荷が付与される。この電荷の付与により、それまで紙搬送ベルト５１のおもて面に静電吸着していた転写紙Ｐがベルトから容易に分離されるようになる。そして、複数の張架ローラのうち、定着装置６０の最も近くに配設されている分離ローラ５４によるベルト掛け回し箇所で、分離ローラ５４の曲率にならって急激に移動方向を変えようとするベルトから転写紙Ｐが分離して、定着装置６０に受け渡される。
紙搬送ベルト５１として、金属ベルト、ポリイミドベルト、ポリアミドベルトなどを採用することができる。そして、紙搬送ベルト５１は、その表面にトナーとの離型性を与えるとともに、帯電可能の抵抗値を備える。なお、紙搬送ベルト５１の移動速度は、定着装置６０における転写紙Ｐの移動速度にあわせる。
【００４７】
紙搬送ユニット５０の記録紙搬送方向下流側には、加熱手段を有する定着装置６０が設けられている。
定着装置６０としては、定着ローラ内部にヒータを備える方式のもの、加熱されるベルトを走行させる方式のもの、誘導加熱を採用した方式のものなどを採用することができる。同図においては、２つの定着ローラを当接して形成した定着ニップで、転写紙Ｐを両面側からそれぞれ加熱して多色第一トナー像及び多色第二トナー像を定着させる方式のものを採用している。転写紙Ｐ両面の画像の色合い、光沢度を同じにするため、２つの定着ローラについては、ベルト材質、硬度、表面性などを上下同等にしてある。また、フルカラーとモノクロ画像、あるいは片面か両面かにより、それぞれの面に対して最適な定着条件をつくりだすように、定着装置６０の各種パラメータが制御されるようになっている。
【００４８】
定着装置６０による定着処理が終了した転写紙Ｐは、排出路に向けて送り出される。この排出路には、定着処理後の転写紙Ｐを冷却して、不安定なトナーの状態を早期に安定させる目的で、冷却機能を有した冷却ローラ対７０が配設されている。この冷却ローラ対７０としては、放熱部を有するヒートパイプ構造のローラを採用することができる。
冷却ローラ対７０によって冷却された転写紙Ｐは、排紙ローラ対７１により、プリンタ部１００の左側に設けられた排紙スタック部７５に排紙、スタックされる。この排紙スタック部は、大量の転写紙をスタック可能にすべく、不図示のエレベータ機構により、スタックレベルに応じて、受け部材が上下する機構を採用している。なお排紙スタック部７５を通過させ、別の後処理装置に向けて転写紙を搬送させることもできる。別の後処理装置として、穴あけ、断裁、折、綴じなど製本のための装置などを設けることもできる。
【００４９】
プリンタ部１００の上面には、未使用のトナーが収納された各色のトナーボトル８６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋが、着脱可能にボトル収容部８５に収納されている。不図示の供給手段により、各現像装置に必要に応じトナーを供給するようになっている。上下に配設した第一画像形成部と第二画像形成部とで、互いに同色のトナーを扱う現像装置に対しては、共通のトナーボトルからトナーを供給するようになっているが、別々にすることもできる。消耗の多いブラックトナー用のトナーボトル８６Ｋは、特に大容量としておくことも可能である。ボトル収容部８５は、プリンタ部１００上面で操作方向から見て奥側にあって、プリンタ部１００上面の手前側は平面部分が確保されているため、作業台として利用することができる。
【００５０】
プリンタ部１００の上面に設けられた操作・表示ユニット９０には、キーボード等からなる図示しない入力操作部が設けられており、これにより画像形成のための条件などがインプットされる。また、ディスプレイ等からなる図示しない表示部に各種の情報を表示することもでき、操作者とプリンタ部１００との情報交換を容易なものとする。
【００５１】
プリンタ部１００内部に設けられた廃トナー収納部８７は、感光体クリーニング装置２や、中間転写ベルトのベルトクリーニング装置２０Ａ，３０Ａなどと連結されている。そして、これらから送られる廃トナーや紙粉等の異物を一括して回収して収納する。これらのクリーニング装置（２，２０Ａ，３０Ａ，５０Ａ）に大容量の廃トナー収納部を備えないため、クリーニング装置が小型にでき、さらに廃トナーの廃棄の操作性も良好となっている。満杯センサ（不図示）を使って廃トナー収納部８７内のトナー廃棄、あるいは容器交換などの警告を発する。
【００５２】
プリンタ部１００内部に設けられた制御部９５には、各種電源や制御基板などが板金フレームに保護され収納されている。定着装置６０による熱や電装装置からの発熱により、画像形成装置内部は高温になるが、その対策としてファン９６を設けて、内部部材の熱による機能低下を防止している。またこのファン９６は冷却ローラ対７０の放熱部と結合してあり、冷却ローラ対７０の冷却効果を確実にしている。
【００５３】
給紙装置４０の上部には、周知の技術によって原稿を自動搬送しながらその原稿の画像を読み取る自動画像読取装置（ＡＤＦ）２００が設けられており、これによる読取情報が制御部９５に送られる。送られた読取情報に基づいて、プリンタ部１００が駆動制御されて、原稿と同じ画像が出力される仕組みである。また、プリンタ部１００に対しては、図示しないパーソナルコンピュータ等からの画像情報を送って、その画像情報に対応する画像を出力させることもできる。更に、図示しない電話回線から送られてくる画像情報を送って、その画像情報に対応する画像を出力させることもできる。給紙装置４０の図中右側方には、上述のように、給紙装置４０に転写紙Ｐを補給する紙補給装置３００が配設されている。
【００５４】
次にプリンタ部１００において、転写紙の片面にフルカラー画像を形成する片面記録時の動作について説明する。
片面記録の方法は基本的に２種類あって、選択が可能となっている。２種類のうちの１つは、第一中間転写ベルト２１に転写した４色トナー像を転写紙Ｐの第一面に一括二次転写する方法である。また、もう１つの方法は、第二中間転写ベルト３１に転写した４色トナー像を転写紙Ｐの第二面に一括二次転写する方法である。プリンタ部１００の構成から、第一中間転写ベルト２１に担持させた画像を用紙の片面に直接転写する場合には、画像が用紙の上面に、第二中間転写ベルト３１に担持させた画像を用紙の片面に直接転写する場合には、画像が用紙の下面に形成される。記録するべきデータが複数の頁になるケースでは、排紙スタック部７５上で頁が揃うように作像順序を制御するのが好都合である。
以下、最後の頁の画像データから順に記録して頁順を揃わせるよう、第一中間転写ベルト２１に画像を担持させた後、用紙に転写させる方法について説明する。
【００５５】
プリンタ部１００を稼動させると、第一中間転写ベルト２１と第一プロセスユニット８０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）における感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）が回転する。同時に第二中間転写ベルト３１が無端移動するが、第二プロセスユニット８１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）における感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は第二中間転写ベルト３１と離間されるとともに不回転状態にされる。そして、第一プロセスユニット８０Ｙによる画像形成が開始される。ＬＥＤ（発光ダイオード）アレイと結像素子からなる不図示の露光装置の作動により、ＬＥＤから出射されたイエロー用の画像データ対応の光が、スコロトロンチャージャ３によって一様帯電された感光体１Ｙの表面に照射されて静電潜像が形成される。
【００５６】
この静電潜像は、Ｙ用の第一プロセスユニット８１Ｙの現像装置によってＹトナー像に現像され、Ｙ用の一次転写ニップで第一中間転写ベルト２１上に静電的に一次転写される。このような潜像形成、現像、一次転写動作が感光体１Ｍ，Ｃ，Ｋ側でもタイミングをとって順次同様に行われる。そして、第一中間転写ベルト２１上のＹトナー像に対して、Ｍ，Ｃ，Ｋ用の一次転写ニップでＭ，Ｃ，Ｋトナー像が順次重ね合わせて一次転写される。この重ね合わせの一次転写により、第一中間転写ベルト２１上にイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの各色トナー画像が重なり合ったフルカラートナー画像として担持される。そして、このフルカラートナー画像は第一中間転写ベルト２１とともに図中矢印の方向に移動される。
【００５７】
一方、給紙装置４０は、内部の給紙トレイ４０ａあるいは給紙カセット４０ｂ，ｃ，ｄから、画像データに対応する転写紙を給紙・分離手段４１Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの何れか１つのよって送り出す。そして、搬送ローラ対４２Ｂ，４２Ｃによってプリンタ部１００の紙搬送路４３Ｃに向けて搬送する。そして、横レジ補正機構４４に送られる。
【００５８】
横レジ補正機構４４は、記録体供給手段たる給紙装置４０から両面転写装置（第一、第二転写ユニット）に向けて搬送されている途中の転写紙Ｐにおける搬送方向からの姿勢の傾きを補正する傾き補正手段である。レジストローラ対４５よりも搬送方向上流側で、搬送方向に直交する紙面方向に並べられたガイド板対を、転写紙Ｐの搬送方向に直交する両端に突き当てることで、転写紙Ｐの姿勢の傾きを補正する。ガイド板対の２つのガイド板は、搬送方向に直交する紙面方向に移動可能になっており、給紙された転写紙Ｐの幅に合わせて移動することで、板間距離を転写紙Ｐの幅に合わせることができる。
【００５９】
横レジ補正機構４４によって姿勢の傾きが補正された転写紙Ｐは、レジストローラ対４５のローラ間に至る。レジストローラ対４５は静止しており、転写紙Ｐの先端はレジストローラ対４５のニップに入り込んだ状態で静止する。そして、第一中間転写ベルト２１上の画像との位置が正規なものとなるよう、タイミングをとってレジストローラ対４５が回転し、用紙を転写領域に搬送する。
第一中間転写ベルト２１上のこのフルカラートナー画像は、第一中間転写ベルト２１と同期して搬送される用紙Ｐの第一面に、二次転写ローラ４６による転写作用を受けて一括二次転写される。二次転写ローラ４６に与えられるバイアスは、トナーの帯電極性と逆のプラス極性である。二次転写ニップを通過した第一中間転写ベルト２１の表面は、ベルトクリーニング装置２０Ａによって転写残トナーがクリーニングされる。
【００６０】
また、各第一プロセスユニット８０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）では、それぞれ、一次転写ニップを通過した後の感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）上に残留する転写残トナーが、感光体クリーニング装置２によってクリーニングされる。この感光体クリーニング装置２は、先に図２に示したように、クリーニングブラシ２ａやクリーニングブレード２ｂによって感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）表面から転写残トナーを除去するものである。除去したトナー等の異物については、回収手段２ｃによって回収部８７に送る。なおセンサＳ１、Ｓ２は、感光体表面の露光後の表面電位と、現像工程後の感光体表面に付着しているトナーの濃度が適切なものであるかを検知し、適宜作像条件の設定、制御のために不図示の制御手段に情報を出す。また、クリーニング後の感光体１の表面は除電装置Ｑによって残留電荷が除電されて初期化せしめられる。
【００６１】
第一転写部の二次転写ニップで第一面に４色トナー像が二次転写された転写紙Ｐは、第二転写ユニット３０の第二中間転写ベルト３１に受け渡された後、紙搬送ユニット５０に送られる。そして、紙搬送ユニット５０から定着装置６０に受け渡されるが、この受け渡しに先立って、転写紙Ｐに対して分離用チャージャ５８による電荷が付与される。この付与により、第二中間転写ベルト３１に静電吸着していた転写紙がベルトから容易に分離されるようになる。
【００６２】
定着装置６０内では、転写紙Ｐの第一面に担持されているフルカラー画像中の各色トナーが、加熱によって溶融、混色されて完全なカラー画像となる。なお、転写紙Ｐはその第一面だけにトナーを有しているので、両面にトナーを有している両面記録時に比べ、定着に要する熱エネルギーが少なくて済む。制御部９５が画像に応じて定着装置６０の使用する電力を最適に制御する。定着処理が施された後であっても、転写紙Ｐ上で完全に固着するまでは、トナー像は搬送路のガイド部材等にこすられ、画像が欠落したり、乱れたりする。この不具合を防止するべく、定着装置６０を通過した転写紙は、冷却手段である冷却ローラ対７０が設けられているのである。
【００６３】
冷却ローラ対７０を通過した転写紙Ｐは、排紙ローラ対７１により排紙スタック部７５に画像面が上向きとなって排紙される。本複写機は排紙スタック部７５で若い頁の転写紙が順次上に重ねられるように、作像順序がプログラムされているので、排紙スタック部７５で頁順が揃う。
排紙スタック部７５は、排紙される転写紙Ｐの増加に従って、下降するので、転写紙は整然と確実にスタックでき、頁順が乱れることがない。記録済みの転写紙を排紙スタック部７５に直接スタックする代わりに、穴あけ加工処理を実施したり、ソータ、コレータや綴じ装置や折り装置など後処理装置に搬送することもできる。
【００６４】
転写紙Ｐの片面に画像を形成する他の方法では、第一プロセスユニット８０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）での画像の形成をおこなわないようにするのと、頁揃えのために若い頁の画像データから順に像形成をさせる点が異なる。しかし、基本的には上述の片面記録の工程と同じなので、説明を省略する。
【００６５】
次に転写紙の両面に画像を形成する両面記録時の動作について説明する。
プリンタ部１００に画像信号が入力されると、片面記録の動作で説明した第一プロセスユニット８０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）に、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー像が形成される。そして、これらは、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の一次転写ニップで第一中間転写ベルト２１に順次重ね合わせて一次転写される。この工程とほぼ並行して、第二プロセスユニット８１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）に、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー像が形成される。そして、これらは、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の一次転写ニップで第二中間転写ベルト３１に順次重ね合わせて一次転写される。このようにして、第一中間転写ベルト２１、第二中間転写ベルト３１上に、それぞれ４色トナー像が形成される。
【００６６】
図１に示すように、第二プロセスユニット８１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）のユニット間隔は、第一プロセスユニット８０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）のユニット間隔よりも小さくなっている。これにより、第二転写ユニット３０では、第一転写ユニット２０よりも速く重ね合わせ一次転写が終了する。また、上記第一の画像と第二の画像が、転写紙Ｐの搬送方向先端で位置的に合致するためには、第一の画像の形成開始より遅れて第二の画像の形成が開始される。
また用紙はレジストローラ対４５で静止と再送がおこなわれるので、その時間も見込んで給紙され、横レジ補正機構４４で整合される。
レジストローラ対４５は、タイミングをとって用紙を第一の二次転写手段である二次転写ローラ４６と第一中間転写ベルト２１で構成された第一転写部の二次転写ニップに搬送する。
【００６７】
タイミングが計られてレジストローラ対４５から第一転写部の二次転写ニップに送られた転写紙Ｐは、二次転写ローラ４６にプラス極性の転写電流が印加され、その第一面に第一中間転写ベルト２１からにフルカラー画像が転写される。このようにして片面に画像を有した用紙Ｐは、二次転写ローラ４６の搬送作用により、引き続き第二の二次転写手段たる転写チャージャ４７のある第二転写部に送られる。そして転写チャージャ４７にプラス極性の転写電流が印加されることにより、第二中間転写ベルト３１にあらかじめ担持されているフルカラーの第二の画像が、一括して転写紙Ｐの第二面に二次転写される。
【００６８】
このようにして両面にフルカラー画像が形成された転写紙Ｐは、紙搬送ユニット５０の紙搬送ベルト５１によって、定着装置６０へと移送される。吸着用チャージャ５７により紙搬送ベルト５１の表面はトナーの極性と同じマイナス極性で帯電される。これにより、転写紙Ｐの第二面の未定着のトナーが紙搬送ベルト５１に移らないようにしている。除電・分離用チャージャ５８には、交流が印加され、用紙は紙搬送ベルト５１から分離され、定着装置６０に受け渡される。
そして、定着装置６０内で加熱や加圧による定着処理が行われて、両面のトナー画像がそれぞれ溶融、混合される。更に、冷却ローラ対７０と排紙ローラ対７１とを経た後、排紙スタック部７５上に排紙される。
【００６９】
複数の頁の転写紙に両面記録する場合、若い頁の画像が下面となって排紙スタック部７５にスタックされるように作像順序を制御する。これにより排紙スタック部７５から取り出し、上下面を逆にしたとき記録物は上から順に１頁、その裏に２頁、２枚目が３頁、その裏が４頁となり頁順が揃う。このような作像順序の制御や、定着装置６０に入力する電力を片面記録時より増やすなどの制御は、制御部９５によって実行される。
【００７０】
片面記録動作、両面記録動作に関して、フルカラー記録を実行させる例で説明したが、ブラックトナーだけによるモノクロ記録も可能である。
また、メンテナンスや部品交換等の必要性が生じた場合には、不図示の外装カバー等を開放し、メンテナンスをおこなう。
【００７１】
以上の構成のプリンタ部１００では、上述した第一画像形成部と制御部９５との組合せにより、第一トナー像担持体たる第一中間転写ベルト２１の表面に第一トナー像たる多色第一トナー像を形成する第一トナー像形成部が構成されている。また、第二画像形成部と制御部９５との組合せにより、第二トナー像担持体たる第二中間転写ベルト３１の表面に第二トナー像たる多色第二トナー像を形成する第二トナー像形成部が構成されている。また、第一画像形成部と第二画像形成部と制御部９５との組合せにより、トナー像形成手段が構成されている。なお、第一トナー像とは、複数の単色第一トナー像の重ね合わせによる多色第一トナー像と、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ何れかの単色第一トナー像だけからなるトナー像との総称である。また、第二トナー像とは、複数の単色第二トナー像の重ね合わせによる多色第二トナー像と、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ何れかの単色第二トナー像だけからなるトナー像との総称である。
【００７２】
次に、現像装置４について説明する。
図４に示すように感光体１は図中矢印Ｇ方向に回転しながら、その表面をスコロトロンチャージャ３により帯電される。帯電された感光体１の表面は不図示の露光装置より照射されたレーザ光Ｌにより静電潜像を形成された潜像に現像装置４からトナーを供給され、トナー像を形成する。
【００７３】
現像装置４は、図中矢印Ｉ方向に表面移動しながら感光体１の表面の潜像にトナーを供給し、現像する現像剤担持体としての現像ローラ５を有している。また、現像ローラ５に現像剤を供給しながら図４の奥方向に現像剤を搬送する現像剤供給搬送部材としての供給スクリュ８を有している。
現像ローラ５の供給スクリュ８との対向部から表面移動方向下流側には、現像ローラ５に供給された現像剤を現像に適した厚さに規制する現像剤規制部材としての現像ドクタ１６を備えている。
現像ローラ５の感光体１との対向部である現像部から表面移動方向下流側には、現像部を通過した現像済みの現像剤を回収し、回収した回収現像剤を供給スクリュ８と同方向に搬送する現像剤回収搬送部材としての回収スクリュ６を備えている。供給スクリュ８を備えた現像剤供給搬送路である供給搬送路９と回収スクリュ６を備えた現像剤回収搬送路としての回収搬送路７とは現像ローラ５の下方に並設されている。供給搬送路９と回収搬送路７との２つの搬送路は仕切り部材としての仕切り板１３４によって仕切られている。
【００７４】
現像装置４は、供給搬送路９の回収搬送路７の反対側に並列して、現像剤攪拌搬送路である攪拌搬送路１０を設けている。攪拌搬送路１０は、現像剤を攪拌しながら供給スクリュ８とは逆方向である図中手前側に搬送する現像剤攪拌搬送部材としての攪拌スクリュ１１を備えている。供給搬送路９と攪拌搬送路１０とは仕切り部材としての仕切り壁１３３によって仕切られている。仕切り壁１３３の図中手前側と奥側との両端は開口部となっており、供給搬送路９と攪拌搬送路１０とが連通している。供給搬送路９内に供給され現像に用いられず供給搬送路９の搬送方向下流端まで搬送された余剰現像剤と、回収スクリュ６によって回収搬送路７の搬送方向下流端まで搬送された回収現像剤とは攪拌搬送路１０に供給される。攪拌搬送路１０は、供給された余剰現像剤と回収現像剤とを攪拌し、攪拌スクリュ１１の搬送方向下流側であり、供給スクリュ８の搬送方向上流側に搬送する。
【００７５】
仕切り板１３４には回収スクリュ６の搬送方向最下流側である図中奥方向の端が開口部となっており、供給搬送路９と回収搬送路７とが連通している。回収スクリュ６の搬送方向下流端と、供給スクリュ８の搬送方向下流端と、攪拌スクリュ１１の搬送方向上流端とで３つの搬送路が連通している。
そして、回収搬送路７の搬送方向下流端まで搬送された回収現像剤は供給搬送路９に移送される。また、回収現像剤と供給スクリュ８で搬送される現像ローラ５に供給されなかった現像剤は、連通している攪拌搬送路１０に移送される。
攪拌搬送路１０では攪拌スクリュ１１によって、回収現像剤、余剰現像剤及び移送部で必要に応じて補給されるトナーを、回収搬送路７及び供給搬送路９の現像剤と逆方向に攪拌搬送する。そして、搬送方向下流側で連通している供給搬送路９の搬送方向上流側に攪拌された現像剤を移送する。なお、攪拌搬送路１０の下方には、トナー濃度センサ１２７が設けられ、センサ出力によりトナー補給制御装置（図示せず）を作動し、トナーボトル８６から移送部へのトナー補給を行っている。
現像装置４のケーシングは３つの搬送スクリュの軸部で上下に分かれる一体成型された下ケーシング１２及び上ケーシング１３からなる。仕切り壁１３３は下ケーシング１２の一部であり、仕切り板１３４は、上ケーシング１３に保持され、下ケーシング１２と勘合する。
なお、上述のトナー補給制御装置として、公知のモーノポンプを用いる方式のものが採用できる。この方式によればトナーカートリッジの設置場所の制約が少ないため、画像形成装置内部のスペース配分に対し有利である。またトナーを適時補給できるため、現像装置４に大きなトナー貯留スペースを設けなくてすみ、現像装置４の小型化がはかれる。
【００７６】
図４に示すように、現像剤供給部材の最上部である供給スクリュ８のスクリュ頂点１４が現像ローラ５の回転中心１５よりも下方になるように配置されている。現像装置４では現像ローラ５の回転中心１５とスクリュ頂点１４とを結んだ直線と、回転中心１５を通る水平な直線との角度θ１を３０［°］に設定した。この角度θ１は供給スクリュ８の直径にも左右されるが、現像装置４の小型化からレイアウト上１０［°］〜４０［°］が望ましい。
現像ローラ５への現像剤の供給は現像ローラ５内に設けられた磁極が現像剤中の磁性キャリアをひきつけることによって行われる。上述のように、スクリュ頂点１４が現像ローラ５の回転中心１５よりも下方となるように配置することにより、現像剤の自重が現像ローラ５への現像剤の供給量に影響せず、磁力の大きさが現像剤の供給量に寄与する。これにより、供給搬送路９で搬送される現像剤の上部から確実に供給されるため、供給スクリュ８の搬送方向で供給搬送路９内の現像剤の嵩が均一でなくても、現像ローラ５に適正な量の現像剤を供給することができる。
【００７７】
次に、現像ローラ５の磁極配置について説明する。
図５は現像ローラ５の磁極配置の概略説明図である。感光体１と対向する現像領域で現像ローラ５の表面移動方向の最も下流側の位置には現像下流端側Ｓ極２１８、供給スクリュ８と対向する位置には現像剤汲み上げ用Ｓ極２１９を配置している。そして、現像下流端側Ｓ極２１８と現像剤汲み上げ用Ｓ極２１９との間の領域は磁極がない磁極配置となっている。
この磁極がない範囲が現像済みの現像剤を回収する現像剤回収領域となり、現像剤回収領域と対向する現像ローラ５の真下の位置に回収搬送路７を設けている。現像領域を通過した現像済みの現像剤は現像剤回収領域まで搬送されると磁力の影響を受けなくなり、現像ローラ５の回転による遠心力と現像剤の自重とにより、回収搬送路７に落下し、回収され、回収現像剤として搬送される。
現像ローラ５の上方で現像済みの現像剤を回収しようとすると、現像剤が磁力の影響を受けない位置でも、自重により現像ローラ表面に乗ったままの状態になり、表面移動と共に下流側に搬送される現像剤の連れ回りが生じることがある。現像済みの現像剤で連れ回りが生じると、トナー濃度が変化した現像剤が供給位置まで搬送され、再び現像に用いられることになり、現像ローラ上のトナー濃度が低下したり、不均一となったりするおそれがある。
現像装置４では、現像ローラ５の下方の表面を現像剤回収領域とし、その下方に回収搬送路７を設けている。これにより、現像剤の自重は回収に寄与するため、より確実に現像剤を回収することができ、現像済み現像剤の連れ回りを防止することができ、トナー濃度を確実に一定にすることができる。
【００７８】
また、現像装置４は回収搬送路７及び回収スクリュ６を現像ローラ５のほぼ真下に設け、供給搬送路９及び供給スクリュ８を横斜め下方に設けた構成である。このような構成により、現像下流端側Ｓ極２１８と汲み上げ用Ｓ極２１９との間隔を広く設定することができる。
従来機の３軸の現像装置では、現像済みの現像剤が汲み上げ側の磁極の影響で現像スリーブから分離せず、そのまま連れ回りとなって、現像ローラ５に担持されたままの状態となることがあった。現像済みの現像剤が現像ローラ５に担持されたままの状態となると、低トナー濃度の現像剤もしくは不均一濃度の現像剤により安定な画像が得られないという問題が生じる。
現像装置４は、現像下流端側Ｓ極２１８と汲み上げ用Ｓ極２１９との間隔を広く設定し、現像済みの現像剤が汲み上げ用Ｓ極２１９の影響を受けにくいため、上述の問題を防止する効果が大きい。
供給と回収とを上下で配置している方式では、現像後の現像剤を横方向まで持ってくるため、搬送用磁極が必要となり、汲み上げ用磁極とその上流側の磁極の間隔が狭い構成となるため、連れ回りによる不具合が発生し易くなっている。プリンタ部１００の現像装置４の現像ローラ５では汲み上げ用磁極である汲み上げ用Ｓ極２１９とその上流側の磁極である現像下流端側Ｓ極２１８との角度θ２は１１３［°］となっている。
【００７９】
従来の３軸の現像装置では現像ローラの汲み上げ用磁極とその上流側の磁極との間の角度は角度が大きいものでも、９０［°］ぐらいであり、従来の現像ローラに対し２０［°］以上広い間隔となる角度（約２５［％］増）となっている。汲み上げ用磁極とその上流側の磁極との間隔を広くすると上流側の磁極を通過した現像剤が汲み上げ磁極からの磁力の影響を受けにくく、つれまわり現象が起きにくい。現像装置４では汲み上げ用Ｓ極２１９と現像下流端側Ｓ極２１８との角度θ２を１１３［°］としている。θ２の値としてはこれに限るものではなく、従来の現像装置よりも大きい、例えば角度θ２は１００［°］以上あれば、連れ回りに起因するトナー濃度の不具合をより確実に防止することができる。
また、現像装置４では、現像用磁極が３極のため、最下流の現像用磁極が搬送用磁極もかねるため、専用の搬送用磁極が不必要となっていると考えられる。
【００８０】
現像ローラ５の表面に供給された現像剤はその層厚を現像ドクタ１６によって規制されることによって現像に最適な層厚となる。現像に最適な層厚とするには現像ドクタ１６で規制される必要があるため、現像ローラ５に供給される現像剤の量は、現像ドクタ１６を通過する現像剤の量よりも多い状態である。現像ローラ５に供給された現像剤は現像ドクタ１６を通過する現像剤よりも多く、現像ドクタ１６では常に現像剤が規制されている状態である。これにより、稼動していくうちに現像ドクタ１６の上流側のドクタ領域１７で規制された被規制現像剤が溜まっていく。
被規制現像剤は、後から現像ローラ５に供給され、ドクタ領域１７に到達する現像剤により、持ち上げられ、現像ローラ５に落下し、またドクタ領域１７に供給される。このように、ドクタ領域１７で対流するような挙動を示す。
現像装置４では、ドクタ領域１７で被規制現像剤が滞留し、循環対流を起こさないように、ある程度の量以上になった場合、迂回して供給搬送路９に還流させる被規制現像剤回収部材１８が設置されている。また、現像ローラ５の磁力が影響し、還流する現像剤が滞留しないように被規制現像剤回収部材１８の位置が設定されている。
【００８１】
現像ドクタ１６は上ケーシング１３に固定された放熱用部材１９に密着固定される。現像ドクタ１６は現像剤からの熱を放熱用部材１９に伝達し、放熱用部材の内側にはフィン１２０が形成され稼働中の空気流により放熱を行い、現像剤の温度上昇の低減を図っている。また、放熱用部材１９は現像装置或いは作像ユニット１１１のプリンタ部１００に対する着脱時に案内ガイドとして使用されるガイド部１２１を備えている。
また、下ケーシング１２には、放熱フィン１２８が設けられ、プリンタ部１００前部から後部へ送られる冷却風により、現像装置４全体の温度上昇を低減、冷却できるようになっている。
【００８２】
現像ローラ５の下流側には、現像剤捕捉ローラ１２２が設置され、感光体１に付着した現像剤及び現像ローラ５から落下した現像剤を捕捉する。そして、現像ローラ５と逆回転させ、現像ローラ５に戻すか、スクレーパ１２３により回収搬送路７に回収させるようになっている。
攪拌スクリュ１１及び攪拌搬送路１０の上部の上ケーシング１３には開口部１２４が設けられ、現像剤カートリッジ１２５が保持されるように構成されている。製品納入時または現像剤交換時現像剤を抜き取った後に、現像剤カートリッジ１２５をセットし、現像剤カートリッジシール部１２６を剥離することにより、現像剤が開口部１２４から現像装置４内に充填補給される。現像剤補給もカートリッジとして行えることで、簡単に交換が可能となっている。
【００８３】
次に、３つの現像剤搬送路内での現像剤の循環について説明する。
図６は、現像装置４の上ケーシング１３を外した状態を示すものであり、下ケーシング１２で構成される各搬送路及び各スクリュの感光体１側から見た斜視図である。
下ケーシング１２には、図中手前側より回収スクリュ６、供給スクリュ８、及び攪拌スクリュ１１が設置され、それぞれのスクリュによる搬送領域を分けるように、各搬送路が形成されている。但し、供給搬送路９と回収搬送路７とは、上ケーシング１３に保持され、下ケーシング１２と勘合する仕切り板１３４により隔離されている。現像剤は、回収スクリュ６及び供給スクリュ８では矢印１３５、１３６の方向に、攪拌スクリュ１１では逆方向の矢印１３７の方向に搬送されている。このとき回収スクリュ６及び供給スクリュ８の矢印１３５及び１３６は図４中手前から奥側への搬送方向であり、一方、攪拌スクリュ１１の矢印１３７は奥側から手前側への搬送方向である。
【００８４】
ここで、スクリュの構成について攪拌スクリュ１１を例として説明する。攪拌スクリュ１１は、攪拌回転軸１７０に現像剤搬送方向に向かって現像剤を攪拌搬送する羽部である攪拌搬送羽部１３８と、現像剤を隣接する供給スクリュ８側に移送する攪拌横移送用パドル１３９とを取り付けている。さらに、現像剤搬送方向下流端側の軸受部に現像剤を送り込まないように、攪拌搬送路１０の搬送方向下流端部の現像剤に搬送方向とは逆方向の搬送力を与える攪拌搬送羽部１３８とは逆の巻方向の攪拌逆送羽部１４０が取り付けられている。なお、回収スクリュ６、及び供給スクリュ８も攪拌スクリュ１１と同様な構成となっている。
【００８５】
攪拌搬送路１０での現像剤搬送方向下流側では、仕切り壁１３３に開口部を設けてあり、攪拌搬送路１０の現像剤搬送方向下流側端部と供給搬送路９の現像剤搬送方向上流側端部とが連通している。攪拌搬送路１０の搬送方向下流側端部まで搬送された現像剤は攪拌スクリュ１１の攪拌横移送用パドル１３９により、供給スクリュ８側の供給搬送路９の搬送方向上流側端部に移送される。
一方、逆側では、仕切り壁１３３及び仕切り板１３４に開口部が設けてあり、回収搬送路７及び供給搬送路９の現像剤搬送方向下流側端部と攪拌搬送路１０の現像剤搬送方向上流側端部とが連通し、連通部１５０を形成している。回収搬送路７に回収された回収現像剤は回収スクリュ６の回収横移送用パドル１４１により、供給スクリュ８側の供給搬送路９に移送される。現像に用いられず供給搬送路９の搬送方向下流側端部まで搬送された余剰現像剤と回収搬送路７から移送された回収現像剤とは、供給搬送路９内で混合される。余剰現像剤と回収現像剤とは、供給スクリュ８の供給横移送用パドル１４２により、攪拌スクリュ１１側の攪拌搬送路１０に移送される。
【００８６】
ここで、回収搬送路７及び供給搬送路９の現像剤搬送方向下流側端部と攪拌搬送路１０の現像剤搬送方向上流側端部との３つの現像剤搬送路が連通する位置での現像剤の横方向の移送について説明する。
図７は、３つの現像剤搬送路が連通している横移送部の概略断面図である。
現像剤の受け渡し部の仕切り壁１３３及び仕切り板１３４にはそれぞれ開口部が設けられている。回収搬送路７、供給搬送路９、及び攪拌搬送路１０の回転するパドルのよって横移送されるため、単純に底部をつなげた平面とした場合、回転するパドルに対してデットポイントが生ずるため、うまく引き渡せない場合がある。そのため、各搬送路間にはそれぞれ回収・供給凸部１３１及び供給・攪拌凸部１３２が設けられ、それぞれの凸部を乗り越えた現像剤が逆流しないように構成されている。
また、比較的上方に引き渡す必要がある回収横移送用パドル１４１は、現像剤を押し出す現像剤押し出し面１４４に角度をモータせ、より外側に押し出すように構成されている。さらに、パドルの数は２枚に限らず、点線１４１ｂで示すように、搬送量に応じて羽根の枚数を増やしてもよい。
３つの現像剤搬送路の中間に位置する供給搬送路９の供給横移送用パドル１４２は、送り込まれた回収現像剤を引き込み、攪拌搬送路に押し出すため、回収横移送用パドル１４１のような角度を持たせず、ほぼフラットな状態に構成されている。
【００８７】
また、攪拌スクリュ１１の下側の下ケーシング１２にはトナー濃度センサ１２７を備えている。トナー濃度センサ１２７からの出力信号により、制御系を含むトナー補給手段（図示せず）によって、供給スクリュ８と攪拌スクリュ１１との間の移送部位置１４３に、上部からトナー補給が行われる。移送部位置１４３は現像剤を横移送するための供給横移送用パドル１４２が現像剤を掻き揚げる位置であるので攪拌作用が大きい。このように、攪拌作用が大きい箇所にトナー補給を行うことで、補給されたトナーが短時間で現像剤と攪拌、混合される。トナーを補給する箇所としては、供給スクリュ８と攪拌スクリュ１１の間と限らず、回収スクリュ６と供給スクリュ８との間の移送部であってもよい。
【００８８】
上述のように現像装置４では、回収スクリュ６、供給スクリュ８及び攪拌スクリュ１１と回収搬送路７、供給搬送路９及び攪拌搬送路１０とを現像ローラ５の下方に横方向に配置し、現像剤を循環させている。現像剤搬送路間の現像剤の移送が横方向に行われており、現像剤の循環において現像剤を上方向に押し上げる必要がない。これにより、装置内で現像剤を循環搬送する際に現像剤へのストレスを軽減することができ、現像剤の長寿命化を図ることができる。
また、回収スクリュ６及び供給スクリュ８の搬送方向下流端と、攪拌スクリュ１１の搬送方向上流端とで３つの搬送路が連通させている。これにより、回収現像剤と余剰現像剤とを簡易な構成で攪拌搬送路１０まで移送することができる。
【００８９】
また、従来、隣り合う現像剤搬送路に現像剤を移送する構成として、搬送方向下流端部付近でも軸方向に平行な方向の搬送力のみを現像剤に加えて、押出すように開口部から隣の搬送路に移送するものがある。このように軸方向のみの搬送力を現像剤に加える構成では、開口部から押出すために現像剤に圧力を加える状態となり、現像剤に過剰なストレスがかかることになり、現像剤の寿命を低下させるおそれがある。一方、現像装置４では現像剤搬送路の搬送方向下流端部に横方向の搬送力を加えるパドル形状の部材を設けており、押出す構成のように現像剤に圧力を加えることなく移送できるため、現像剤にかかるストレスの軽減を図ることができる。
【００９０】
図８は現像装置４の現像ローラ５を取り付けた状態の上ケーシング１３の斜視図である。
図に示すように、現像領域よりも軸方向外側にトナー補給手段（図示せず）からのトナーを補給するトナー補給口１３０を設けている。トナー補給手段（図示せず）からのトナーは、トナー補給口１３０を通じて図６に示す移送部位置１４３に補給がなされる。
図８に示すように、回収搬送路７と供給搬送路９との間の移送部の上方には現像ローラ５のローラ回転軸５ａが延びている。そして、このローラ回転軸５ａの駆動部を設けるため、現像装置４では回収搬送路７と供給搬送路９との間の移送部の上方にトナー補給口１３０を設けることはできない。この点について、現像ローラ５の駆動部による制約がなければ、回収搬送路７と供給搬送路９との間の移送部の上方にトナー補給口１３０を設けてもよい。回収搬送路７と供給搬送路９との間でトナーを補給することにより、トナー濃度が低下している回収現像剤にトナーを供給することができるので、攪拌をより効率的に行うことができる。
【００９１】
先に述べた図４について、攪拌搬送路１０と供給搬送路９とを仕切り、下ケーシング１２に形成された仕切り壁１３３には、供給スクリュ８の現像範囲の中央部以降の現像剤搬送方向下流側には現像剤嵩調節開口部１４５が設けられている。
現像ローラ５が停止させた場合、もしくは、現像ドクタ１６の設定により、現像に用いられる現像剤が減少し、現像剤が滞留して、供給搬送路９内の現像剤の嵩が所望の高さよりも高くなることがある。現像剤の嵩が所望の高さよりも高くなると、供給スクリュ８による搬送状況が異なり、極端に搬送効率が低下や、正常な現像剤循環が保てず、部分的な現像剤劣化などを引き起こすおそれがある。
現像範囲の中央部以降で現像剤の嵩が所望の高さ以上になると、現像剤嵩調節開口部１４５から攪拌搬送路１０へ現像剤をオーバーフローさせ、供給搬送路９内での現像剤高さを制御している。
【００９２】
供給搬送路９内の現像剤は現像に用いられていない現像剤であり、そのトナー濃度は現像に適した状態であるので、攪拌搬送路１０の途中に供給してもトナー濃度の低下や、濃度の不均一が生じることはない。
なお、現像剤嵩調節開口部１４５としては、図４に示すように複数箇所に分けて設けたものでも、現像範囲中央部以降全体を一つの開口部として設けたものでもよい。
所定の高さよりも高い位置の仕切り部材に開口部を設けることにより、供給搬送路内の過剰な現像剤をオーバーフローさせ、攪拌搬送路に供給する構成は、供給搬送路と攪拌搬送路とがほぼ同じ高さに並設されているからこそ可能な構成である。例えば、供給搬送路と攪拌搬送路とが上下に並設されている場合、攪拌搬送路が上方にあっては供給搬送路内の現像剤をオーバーフローさせても攪拌搬送路に供給することはできない。供給搬送路が上方にある場合は、一度オーバーフローさせた現像剤を下方の攪拌搬送路に落下させる落下用の経路が必要となり、現像装置の構成が複雑になってしまう。本件のように、供給搬送路と攪拌搬送路とをほぼ同じ高さに並設すると、仕切り部材のある高さに開口部を設けるという簡易な構成で、供給搬送路内の過剰な現像剤を攪拌搬送路へ供給することができる。
【００９３】
次に、各現像剤搬送路間の現像剤の搬送量の関係について説明する。図９は各現像剤搬送路での現像剤搬送量（単位時間当たり）及びフローを説明する概略図である。図の横方向はプリンタ部１００の奥行き方向、つまり現像装置４内での現像剤搬送路内の現像剤の搬送方向を表わしている。
攪拌搬送路１０での現像剤搬送状態を１４６（以下、攪拌搬送量１４６と呼ぶ）、供給搬送路９の現像剤搬送状態を１４７（以下、供給搬送量１４７と呼ぶ）、回収搬送路７現像剤搬送状態１４８（以下、回収搬送量１４８と呼ぶ）と表わす。この時の各奥行き方向位置での搬送量は図中の幅の大きさで示される。また、現像剤の搬送方向は矢印１３５、１３６及び１３７で示される。
【００９４】
攪拌搬送路１０の現像剤は、搬送方向下流側で供給搬送路９に受け渡される（矢印１５２）。供給搬送路９の現像剤は現像範囲では、回収搬送路７に現像ローラ５を介し順次移送されることとなる（矢印１５３）。従って、現像範囲では、供給搬送路９の現像剤は順次減少して、回収搬送路７の現像剤は逆に同じ量増加していくことになる。また、回収搬送路７の現像剤は、搬送方向下流で供給搬送路９に受け渡され（矢印１５４）、さらに、供給搬送路９の現像剤と共に攪拌搬送路１０に受け渡される（矢印１５５）ことになる。また、図６で説明したように、回収搬送路７の搬送方向下流端から攪拌搬送路１０の搬送方向上流端までの連通部１５０で横方向に移送する過程で行われ、図９では領域Ｋの範囲で行われる。
【００９５】
現像剤が円滑に循環するためには、各搬送路及び各スクリュの搬送能力は、回収スクリュ６の出力搬送量：ｆ、供給スクリュ８の出力搬送量：ｅとすると、攪拌スクリュ１１の入力搬送量：Ｅとすると、Ｅ＝ｅ＋ｆを満足する必要がある。
また、攪拌搬送スクリュの出力搬送量＝供給搬送スクリュの入力搬送量＝攪拌搬送スクリュの入力搬送量＝Ｅとなる。
そして、現像剤の安定供給を考える場合、供給スクリュ８で搬送する供給搬送路９内の現像剤は、ある程度余裕を持たせる必要がある。このとき、供給搬送路９内での現像剤の充填度（高さ）、及び供給スクリュ８の搬送効率が重要である。現像剤の高さは一定ではなく、攪拌方向により傾きを生じ、また、搬送効率も羽根のリード、材質、厚さ、条数により大きく変わって来るため、ある程度余裕をもった量として設定する必要がある。その誤差を±１０［％］とし、確実なオーバーフロー量１０［％］と設定して、攪拌搬送路１０から受け渡される現像剤の量Ｅの２０［％］以上となるように、ｅ＞（Ｅ／５）が望ましい。
【００９６】
また、ｅ→Ｅとなる（ｅがＥに近づく）ことは、無駄に現像剤を送っていることになり、現像剤に余分なストレスを加えることになる。これは、現像ドクタ１６により現像ローラ５の現像領域への供給量は決まり回収量も決まる。つまり、ｆは現像ドクタ１６の通過量によって決定される。よって、ｅ→Ｅとなるとなることは、供給量に対して余剰現像剤が単に多くなることになり、無駄に攪拌、搬送を行い、現像剤に余分なストレスを与えているだけとなる。また、余剰現像剤が多いと現像済みの回収現像剤の比率が落ちるため、トナー濃度変化に対してトナー濃度センサ１２７の感度が鈍感になり、トナー濃度制御が難しくなる。
【００９７】
実施例としての現像装置４では、以下の（２）式となるように設計を行った。
（Ｅ／３）＞ｅ＞（Ｅ／４）・・・・（２）
これは現像剤搬送効率から、余剰現像剤のｅ→０が理想であるが、確実に現像ローラ上に一定量の現像剤を供給するため、ある程度余剰分が必要である。一方余剰現像剤と回収現像剤の比率により、一般的に攪拌搬送路上流側に位置するトナー濃度センサの感度が大きく影響される。つまり、回収現像剤の比率が大きいと感度が大きく、一方ばらつきも大きい、比率が小さいと感度が小さくなる。また、回収現像剤の比率が大きい場合、トナー補給を受け、トナー濃度均一にするため、攪拌性能に依存される。そのため、余剰現像剤の比率を上げることにより、回収現像剤は補給されたトナー及び余剰現像剤からのトナーも加えられ、大きなトナー濃度ムラを押さえることが可能になる。
以上の点から、現像剤搬送効率確保（現像剤低ストレス化）及びトナー濃度制御（トナー濃度センサの感度及びトナー濃度均一化）の面から、搬送量を（２）式の範囲に設定した。
【００９８】
上述のような現像装置では、現像領域を通過し、トナーを消費した現像剤が供給搬送路に戻ってこないため、図１９に示すような２軸の現像装置と比べて、現像ローラの軸方向のトナー濃度ムラは生じにくい。しかし、このような現像装置であっても、トナー消費・補給によって現像器内の任意の箇所について、最下流部の最もトナー濃度が高いタイミングと、最もトナー濃度が低いタイミングとの時間的なトナー濃度の差（以下、トナー濃度偏差と呼ぶ）が生じる。そして、トナー濃度偏差が現像ローラに到達するまでに十分に収縮されていないと、現像ローラ上にわずかながらトナー濃度変動が現れてしまう。とくに高プロセス線速の装置の場合、時間あたりのトナー補給量及び、トナー消費量が増加することからその濃度変動の振幅は大きくなってしまう。
【００９９】
次に、現像剤攪拌搬送路である攪拌搬送路１０について、攪拌搬送路１０内を移動する現像剤の搬送速度である攪拌部剤速度Ｕ１［ｍ／ｓ］、攪拌搬送路１０の長さである攪拌長さＬ［ｍ］、トナーの補給がなされる周期である補給周期Ｔ［ｓ］、及び攪拌スクリュ１１が攪拌を行うことによる拡散性能を示す値である拡散係数Ｄ［ｍ２／ｓ］の関係について説明する。
図１０は、攪拌部剤速度Ｕ１［ｍ／ｓ］と拡散効果との関係の説明図である。
トナー補給（または消費）の補給周期Ｔ［ｓ］、攪拌長さＬ［ｍ］が共通の場合、攪拌部剤速度Ｕ１が速い場合と遅い場合とでは、上流から下流までの移動時間ｔ’、とスクリュ上にできるトナー濃度偏差の波長λとが異なる。
攪拌部剤速度Ｕ１が速い場合をＵ１＝ＵＨ［ｍ／ｓ］とした時に、移動時間ｔ’＝ｔＨ＝Ｌ／ＵＨとなり、トナー濃度偏差の波長λ＝λＨ＝ＵＨ・Ｔとなる。一方、攪拌部剤速度Ｕ１が遅い場合をＵ１＝ＵＬ［ｍ／ｓ］（ＵＬ＜ＵＨ）とした時に、移動時間ｔ’＝ｔＬ＝Ｌ／ＵＬとなり、トナー濃度偏差の波長λ＝λＬ＝ＵＬ・Ｔとなる。
【０１００】
このスクリュ上のトナー濃度偏差の波をｓｉｎ波として、
Ｗｔ（ｘ）＝Ａ（ｔ）ｓｉｎ（２π・ｘ／λ）・・・（３）
で近似し、
拡散方程式∂Ｗ／∂ｔ＝Ｄ（∂２Ｗ／∂ｘ２） ・・・（４）
（ここでＤは拡散係数と呼ばれ、スクリュの拡散能力をあらわす。）
に代入すると、振幅Ａの時間変化は、
Ａ（ｔ）＝Ａ０ｅｘｐ｛−（２π／λ）２Ｄ・ｔ} ・・・（５）
と計算することができる。
よって攪拌搬送路１０の最上流部から最下流部まで移動した後のトナー濃度偏差の振幅Ａ（ｔ’）は、
Ａ（ｔ’）＝Ａ０ｅｘｐ（−（２π／λ）２・Ｄ・ｔ’)
＝Ａ０ｅｘｐ｛−（２π／Ｔ）２・Ｄ・Ｌ・１／Ｕ３｝］・・・（６）
と計算することができる。
つまり、トナー濃度偏差の振幅の減衰は、攪拌スクリュ１１による攪拌部剤速度Ｕ１に大きく影響することが分かる。この式より、攪拌スクリュの移流速度は遅い方Ｕ＝ＵＬ［ｍ／ｓ］の方が、攪拌搬送路１０の最上流側のトナー濃度の振幅Ａ０から最下流側のトナー濃度の振幅Ａ（ｔ’）を引いた減衰幅を大きくすることができる。よって、搬送速度が遅い方が拡散効果を上げるのに非常に有利であることが分かる。
現像ローラ５上でのトナー濃度ムラを抑えるために、トナー補給や消費で生じた現像器内のトナー濃度偏差に対し、十分な拡散を行なう必要がある。攪拌部での剤速度を遅くすることは、以下の２つの効果につながる。
・攪拌スクリュ上流から下流までの移動時間（拡散時間）が長くなる。
・攪拌スクリュ上でのトナー濃度偏差の波長が小さくなる。
この２つの効果により、攪拌スクリュ上での拡散効果（攪拌スクリュ上流から攪拌スクリュ下流まで移動する間のトナー濃度偏差の減衰幅）を大きくすることができる。
【０１０１】
なお、供給搬送路９及び回収搬送路７における現像剤の搬送速度である供給部剤速度Ｕ２及び回収部剤速度Ｕ３も遅くした方が拡散効果を上げることができると考えられる。しかし、供給部剤速度Ｕ２及び回収部剤速度Ｕ３を遅くすることは以下のような不具合につながる。
供給部剤速度Ｕ２を遅くすると、供給搬送路９の最上流部から最下流部まで現像剤が搬送される時間が長くなる。単位時間あたりに現像ローラ５に供給すべき現像剤の量は一定なので、供給搬送路９の最上流部から最下流部までの時間が長くなると、それだけ現像ローラ５に現像剤を多く取られることになり、最下流部に行くころには現像剤があまり残らない状態となってしまう。最下流部に行くころには現像剤があまり残らない状態、つまり現像剤が枯渇した状態となると、現像ローラ５上の現像剤不足となり、画像濃度不足となる。
また、回収部剤速度Ｕ３を遅くすると、回収搬送路７の最上流部から最下流部まで現像剤が搬送される時間が長くなる。単位時間あたりに現像ローラ５から回収される現像剤の量はトナーの消費量によって多少上下するが略一定であるので、回収搬送路７の最上流部から最下流部までの時間が長くなると、それだけ現像ローラ５から回収され、回収搬送路７内にある現像剤の量が多くなる。回収搬送路７内の現像剤の量が多くなりすぎると、回収搬送路７の容量を越えて、回収搬送路７の下流部で現像剤があふれる原因となる。
よって、攪拌部搬送速度Ｕ１のみを遅くすることが好ましい。
図１１に、攪拌部搬送速度Ｕ１と供給部剤速度Ｕ２とについて、Ｕ１＝Ｕ２の場合と、Ｕ１＜Ｕ２の場合とにおける現像ローラ中央部でのトナー濃度の時間変動のグラフを示す。図１１にしめすように、Ｕ１＜Ｕ２の場合の方がトナー濃度の時間変動の幅が小さいことがわかる。
【０１０２】
次に攪拌搬送路１０内の現像剤の搬送速度の測定方法について説明する。
図１２は、透磁率センサを用いた現像剤速度検知手段の模式図である。攪拌搬送路１０内の攪拌スクリュ１１の下のＡ点及びＢ点に２つの透磁率センサを取り付けているとする。Ａ点がトナー補給位置で現像剤は図中矢印β方向に搬送される。Ａ点上方とＢ点下方とに示す、Ｘ−ＴＣのグラフはそれぞれの点におけるトナー濃度の変化を示す。このグラフよりＡ点にてトナー補給されＢ点にてそれが拡散していく様子がわかる。
補給トナーの移動に伴いピークが見られるが、ＡおよびＢにおけるピークの時間差を測定することにより、Ａ〜Ｂの距離を時間差で除することで攪拌搬送路１０内での現像剤の移動速度を測定することができる。
同様の構成で供給搬送路９内での現像剤の移動速度を測定することができる。
透磁率センサとしては、トナー補給の制御に用いるトナー濃度センサ１２７を共有してもよいが、トナー濃度センサ１２７とは別に、トナー濃度の分布を検知するための透磁率センサを別途設けても良い。
また、図１２では、Ａ点はトナー補給位置と述べたが、補給直後のニュートナーは現像剤の上部にあり、攪拌がなされていない状態であると、攪拌搬送路１０の下部に設けた透磁率センサではトナー濃度の変化を検知することを困難である。よって、答辞率センサを設置する位置としては、Ａ点を攪拌搬送路１０の中央部とし、Ｂ点を攪拌搬送路１０の下流部とすることで、Ａ点、Ｂ点ともにトナー濃度の変化を検知することが可能となる。
【０１０３】
また、攪拌搬送路１０の拡散係数Ｄの値も同様の測定にて求められる。撹拌スクリュ上流部のトナー濃度分布は図１２（ａ）に示すＸ−ＴＣのグラフのようになる。また、下流にくると図１２（ｂ）に示すＸ−ＴＣのグラフのように正規分布的に広がる。これらのトナー濃度分布を測定し、この測定結果と上記（４）式で表される１次元の拡散方程式による計算結果との比較することで拡散係数Ｄを求める。
測定による濃度分布プロファイルと（４）式の計算による濃度分布プロファイルとの比較においては、濃度ピーク値の一致条件及び濃度ピーク値に対する半値全幅の一致条件の両条件を測定結果と計算結果との一致条件とし、これらをエラーバーとして拡散係数を求める。
【０１０４】
［実験１］
次に、同一のスクリュを用いて、現像剤の搬送速度を異ならせ、拡散性の比較を行った、実験１について説明する。
図１３は、拡散性の比較を行った実験１の説明図である。図１３（ａ）は、搬送速度を速めに設定したスクリュの説明図であり、図１３（ｂ）は搬送速度を遅めに設定したスクリュの説明図である。
なお、図１３におけるスクリュの各値は、スクリュ長：３３７［ｍｍ］、スクリュ径：２３．５［ｍｍ］、軸径：１０［ｍｍ］、ピッチ長：２０［ｍｍ］となっている。
図１３（ａ）に示す搬送速度を早めとした実験の条件は、スクリュＢにキャリア２５０［ｇ］、スクリュＡにトナー濃度５［％］の現像剤を２５０［ｇ］を入れ、平らにする。スクリュ３２４を［ｒｐｍ］で回転させ、図中の矢印の方向に現像剤を流し始めると同時に、Ｔセンサの出力電圧を計測する。二分間計測後、測定を終了し、スクリュの回転を止める。
また、この時の拡散係数を求めたところ、Ｄ＝０．０００７［ｍ２／ｓ］であった。
【０１０５】
搬送速度を遅めにした実験の条件としては、次の点を考慮に入れた。すなわち、現像装置の攪拌部の現像剤搬送速度を遅くするとトナー濃度分布の波長が短くなる。よって、この実験では、事前に波長の短い分布をつくっておき、周期的なトナー補給を行っている状況を擬似的に作った。
そして、図１３（ｂ）に示すように、スクリュＢのＴセンサ側にキャリア１２５［ｇ］、反対側にトナー濃度５［％］の現像剤を入れ、同様にスクリュＡ側にもキャリアと現像剤を１２５［ｇ］ずつ入れ、平らにする。スクリュを１６２［ｒｐｍ］で回転させ、図中の矢印の方向に現像剤を流し始めると同時に、Ｔセンサの出力電圧を計測する。二分間計測後、測定を終了し、スクリュの回転を止める。
また、この時の拡散係数を求めたところ、Ｄ＝０．０００１５［ｍ２／ｓ］であった。
図１４は実験１の結果を示すグラフである。
図１４より、同一のスクリュを用いた場合、スクリュの回転数が遅い、すなわち現像剤の搬送速度が遅い方が同じ距離で攪拌した際の拡散性が良いことがわかる。なお、回転数を遅くすることにより、攪拌係数が小さくなるが、（６）式に示すように、Ｄは、一乗であるのに対して、Ｕは３乗で効いてくるので、遅くしたほうが拡散性は向上する。
【０１０６】
次に、安定した画像形成を行うことができる、攪拌部剤速度Ｕ１［ｍ／ｓ］、攪拌長さＬ［ｍ］、補給周期Ｔ［ｓ］、及び拡散係数Ｄ［ｍ２／ｓ］の条件について説明する。
攪拌搬送路１０の最上流部でのトナー濃度偏差は極端な値を考慮しても２０［％］以下である。そして、攪拌搬送路１０で攪拌し、搬送する間に、そのトナー濃度偏差を１／２０とすることにより、現像剤攪拌搬送路の最下流部でのトナー濃度偏差を１．０［％］以下とすることができる。
ここで、（５）式について、攪拌搬送路１０の最下流まで達する時間ｔ’におけるＡ（ｔ’）がＡ０の１／２０以下となればよいので、
（５）式より、
Ａ（ｔ’）＝Ａ０ｅｘｐ｛−（２π／λ）２Ｄ・ｔ}
Ａ（ｔ’）＝Ａ０ｅｘｐ（−（２π／Ｔ）２Ｄ・Ｌ・１／Ｕ１３）
ここで、Ａ（ｔ’）／Ａ０≦２０より、
ｅｘｐ（−（２π／Ｔ）２Ｄ・Ｌ・１／Ｕ３）≦１／２０
（２π／Ｔ）２Ｄ・Ｌ・１／Ｕ３≧ｌｎ２０
Ｌ・Ｄ／（Ｔ２・Ｕ３）≧ｌｎ２０／（４π２）
ｌｎ２０／（４π２）≒０.０７５より
Ｌ・Ｄ／（Ｔ２・Ｕ３）≧０.０７５・・・・（１）
攪拌部剤速度Ｕ１［ｍ／ｓ］、攪拌長さＬ［ｍ］、補給周期Ｔ［ｓ］、及び拡散係数Ｄ［ｍ２／ｓ］が（１）式を満たすように設定することにより、攪拌搬送路１０の最上流部から最下流部までいくまでに、トナー濃度変動の振幅を１／２０以上減衰させることができる。従って、攪拌搬送路１０の最上流部で極端な例で２０［％・ｗｔ］程度のトナー濃度変動の振幅があったとしても、攪拌搬送路１０の最下流部では１［％・ｗｔ］となる。さらに、供給スクリュ・スリーブで拡散されるため、現像ローラ５上でのトナー濃度変動を目標０.５［％・ｗｔ］をクリアできると考えられる。
現像剤担持体である現像ローラ５上のトナー濃度変動を抑制することにより、安定した画像濃度の画像形成を行うことができる。
【０１０７】
［実施例１］
次に、実施例１として、上述の（１）式の関係を満たす、攪拌搬送路１０の条件を挙げる。
まず、（１）式を、Ｕ１について変形すると、次の（７）式のようになる。
【数２】
0004832838.tif 000002
撹拌スクリュ長：Ｌ＝３２０［ｍｍ］、補給間隔：Ｔ＝１．０［s］、拡散係数：Ｄ＝０.０００１［ｍ２／ｓ］のスクリュを用いる場合、（７）式を満たす撹拌部剤速度は、Ｕ１＝７５［ｍｍ／ｓ］である。
そして、攪拌部剤速度Ｕ１を７５［ｍｍ/ｓ］にするには、例えば撹拌スクリュ長：３２０［ｍｍ］、スクリュ径：２５［ｍｍ］、軸径：５［ｍｍ］、ピッチ長：３０［ｍｍ］、回転数３００［ｒｐｍ］と設計すればよい。
なお、スクリュによる現像剤速度Ｕ［ｍｍ／ｓ］≒１／２・１／６０・（ピッチ長［ｍｍ］）・（回転数［ｒｐｍ］）で近似することができる。
【０１０８】
［実験２］
次に、（７）式を満たす条件のスクリュと、満たさないスクリュとで、トナー濃度の変化を比較するシミュレーションを行った。
シミュレーションを行った条件は、スクリュの拡散係数：Ｄ＝０．０００２５［ｍ２／ｓ］、スクリュ長：Ｌ＝０．３５［ｍ］、トナー補給周期Ｔ＝２［ｓ］である。
この条件で、上記（７）式を満たすために攪拌搬送速度Ｕ１は、次の（８）式の範囲に無ければならない。
Ｕ１≦０．０６６３［ｍ／ｓ］・・・・（８）
ここで、Ｕ１以外の条件は変えずに、攪拌搬送速度Ｕ１を、（８）式の範囲内の６０［ｍｍ／ｓ］と、（８）式の範囲外の１２０［ｍｍ／ｓ］とに変化させた。
このときの、実験結果を図１５に示す。図１５から、（８）式の範囲内である攪拌搬送速度Ｕ１＝６０［ｍｍ／ｓ］とすることにより、攪拌搬送速度Ｕ１＝１２０［ｍｍ／ｓ］に比べて現像ローラ上のトナー濃度の偏差を大幅に抑えることができることがわかる。
【０１０９】
［実施例２］
次に、実施例２として、攪拌部剤速度Ｕ１、供給部剤速度Ｕ２、回収部剤速度Ｕ３について、Ｕ２＞Ｕ１、及びＵ３＞Ｕ１の関係が成り立つように、攪拌スクリュ１１のピッチ幅を供給スクリュ８及び回収スクリュ６のピッチ幅よりも短くした。
・攪拌スクリュ
スクリュ長さ：３２０［ｍｍ］、スクリュ径：３０［ｍｍ］、軸径：５［ｍｍ］、ピッチ幅：２０［ｍｍ］、回転数：３００［ｒｐｍ］
・供給スクリュ
スクリュ長さ：３２０［ｍｍ］、スクリュ径：２５［ｍｍ］、軸径：５［ｍｍ］、ピッチ幅：３０［ｍｍ］、回転数：３００［ｒｐｍ］
・回収スクリュ
スクリュ長さ：３２０［ｍｍ］、スクリュ径：２５［ｍｍ］、軸径：５［ｍｍ］、ピッチ幅：３０［ｍｍ］、回転数：３００［ｒｐｍ］
【０１１０】
攪拌搬送路１０で十分な拡散を行なうためには、攪拌部剤速度Ｕ１を遅くする必要がある。
そこで、上述のスクリュのように、攪拌スクリュ１１のピッチ幅を供給スクリュ８のピッチ幅より短くすることにより、攪拌スクリュ１１の回転数の回転数を落とさずに（場合によっては回転数をあげても）、供給部剤速度Ｕ２よりも攪拌部剤速度Ｕ１を遅くすることができる。これにより、スクリュ回転数に依存する拡散能力を減らさずに（場合によっては拡散能力を増加させ）、拡散時間の増加及びトナー濃度偏差の波長が小さくするという作用をプラスすることができ、拡散効果の飛躍的な向上が期待される。
【０１１１】
［実施例３］
実施例２では、攪拌スクリュ全体のピッチ幅を短く設定している。以下、実施例３として、攪拌スクリュ１１の中央部の領域のピッチ幅を供給スクリュ８及び回収スクリュ６のピッチ幅よりも短くしたスクリュについて説明する。
・攪拌スクリュ
スクリュ長さ：３２０［ｍｍ］、スクリュ径：３０［ｍｍ］、軸径：５［ｍｍ］、ピッチ幅（中央部２００［ｍｍ］内）：２０［ｍｍ］、ピッチ幅（中央部２００［ｍｍ］以外）：回転数：３００［ｒｐｍ］
・供給スクリュ
スクリュ長さ：３２０［ｍｍ］、スクリュ径：２５［ｍｍ］、軸径：５［ｍｍ］、ピッチ幅：３０［ｍｍ］、回転数：３００［ｒｐｍ］
・回収スクリュ
スクリュ長さ：３２０［ｍｍ］、スクリュ径：２５［ｍｍ］、軸径：５［ｍｍ］、ピッチ幅：３０［ｍｍ］、回転数：３００［ｒｐｍ］
【０１１２】
攪拌搬送路１０の一部の領域で現像剤の速度を一部のみでも遅くすることにより、その場所での拡散時間が大きく、またトナー濃度偏差波長が小さくなり拡散効果が大きくなる。また、現像剤の速度を部分的に変えることにより、現像剤の速度が遅いところでは現像剤面の高さが、現像剤の速度が速いところに比べて高くなっている。剤面の高さの変化によって、搬送方向に対して、下流側が持ち上がることにより、剤の高さの差により、剤の高さが低い上流側に現像剤が崩れるように落ちる。そして、また下流側に向かうため、部分的な対流が生じる。部分的な対流が起こることで、拡散能力も大きくなる。
【０１１３】
［実施例４］
次に、実施例４として、攪拌部剤速度Ｕ１、供給部剤速度Ｕ２、回収部剤速度Ｕ３について、Ｕ２＞Ｕ１、及びＵ３＞Ｕ１の関係が成り立つように、攪拌スクリュの回転数を供給スクリュ及び回収スクリュの回転数よりも小さく設定した。
・攪拌スクリュ
スクリュ長さ：３２０［ｍｍ］、スクリュ径：３０［ｍｍ］、軸径：５［ｍｍ］、ピッチ幅：２５［ｍｍ］、回転数：２００［ｒｐｍ］
・供給スクリュ
スクリュ長さ：３２０［ｍｍ］、スクリュ径：２５［ｍｍ］、軸径：５［ｍｍ］、ピッチ幅：２５［ｍｍ］、回転数：３００［ｒｐｍ］
・回収スクリュ
スクリュ長さ：３２０［ｍｍ］、スクリュ径：２５［ｍｍ］、軸径：５［ｍｍ］、ピッチ幅：２５［ｍｍ］、回転数：３００［ｒｐｍ］
【０１１４】
攪拌スクリュ１１の回転数を供給スクリュ８及び回収スクリュ６の回転数よりも小さくすることにより、供給部剤速度Ｕ２及び回収部剤速度Ｕ３よりも、攪拌部剤速度Ｕ１を小さくすることができる。また、スクリュの設計を供給スクリュ８と攪拌スクリュ１１とで統一することができ、生産コストを下げることができる。また、回転数を下げることにより、攪拌スクリュ１１の軸受や剤へのストレスを減少させることができ、軸受・剤の長寿命化が達成できる。
【０１１５】
なお、剤速度はピッチ長と回転数にほぼ比例するため、実施例２、実施例３及び実施例４の条件では、供給部剤速度：攪拌部剤速度＝３：２となる。そして、各現像剤搬送路における現像剤重量は速度に反比例するため、供給部上流剤重量：攪拌部剤重量＝１／３：１／２となる。このように、攪拌スクリュの剤速度を遅くすることにより、拡散効果は向上するが、攪拌部に多くの剤がたまってしまうという問題が生じる。従って、供給部上流、攪拌部で剤のスクリュ埋設率を等しくするためには、次の（９）式に示すように攪拌スクリュ径を供給スクリュ径よりも大きくすると良い。
【数３】
0004832838.tif 000003
攪拌スクリュ１１の径を大きくすることにより、攪拌搬送路１０での現像剤のスクリュ埋設率を許容範囲（０.９未満程度）に抑えることができる。よって拡散効果が向上する。また、供給スクリュ８の径と差をつけることにより、現像剤の少ない供給搬送路９に無駄なスペースを作ることがなく効率のよいスペースの使い方ができる。
【０１１６】
［実施例５］
次に、攪拌スクリュ１１に羽部の半径方向と攪拌スクリュ１１の軸方向との辺から成る平面を持った攪拌フィンを取り付けた、実施例５について説明する。
図１６（ａ）は実施例５にかかる攪拌スクリュ１１の説明図である。図１６（ａ）に示すように、攪拌スクリュ１１の軸部に攪拌フィン１１３を設けている。なお、その他の攪拌スクリュ１１の寸法と供給スクリュ８及び回収スクリュ６の寸法とは以下のとおりである。
スクリュ長さ：３２０［ｍｍ］、軸径：５［ｍｍ］、ピッチ幅：２５［ｍｍ］、回転数：２００［ｒｐｍ］
図１６（ａ）に示すように、攪拌フィン１１３を取り付けることにより現像剤の流れが阻害され、攪拌部剤速度Ｕ１が遅くなる。また、このフィンの取り付けにより、トナー濃度偏差に対する拡散能力も取り付け以前よりあがり、また補給トナーの上滑りも防ぐことができる。
また、図１６（ｂ）のように部分的にフィンを取り付けても、十分効果が得られた。
【０１１７】
なお、攪拌部で十分な拡散を行うためには、実施例２、３及び４のように、攪拌部で剤速度を遅くする必要がある。しかし、攪拌スクリュ１１の回転数を小さくして剤速度を遅くすることは、拡散能力を下げてしまうので、拡散効果の向上を打ち消してしまう恐れがある。
そこで、攪拌スクリュ１１に攪拌フィン１１３を取り付けることにより、拡散能力が向上する。また同時に、フィンの取り付けは攪拌部剤速度Ｕ１を低減させる効果につながる。拡散能力を減らさずに（場合によっては拡散能力を増加させ）、拡散時間の増加及びトナー濃度偏差の波長が小さくするという作用をプラスすることができ、拡散効果の飛躍的な向上が期待される。
【０１１８】
［実施例６］
実施例５では、攪拌搬送路１０での拡散性を上げるべく、攪拌フィン１１３を設けていた。次に、拡散性を上げる他の構成として、攪拌搬送路１０のケースの側面に磁界発生手段として磁石１１２取り付けた実施例６について説明する。
図１７は、実施例６にかかる現像装置４の説明図である。図１７に示しように、攪拌搬送路１０のケースの側面に磁石１１２を設けている。なお、攪拌スクリュ１１、供給スクリュ８及び回収スクリュ６の寸法は以下のとおりである。
スクリュ長さ：３２０［ｍｍ］、軸径：５［ｍｍ］、ピッチ幅：２５［ｍｍ］、回転数：２００［ｒｐｍ］
図１７に示すように、磁石１１２の取り付けにより現像剤の流れが阻害され、攪拌部剤速度Ｕ１を遅くすることができる。また、この磁石１１２の取り付けにより、トナー濃度偏差に対する拡散能力も取り付け以前よりあがり、また補給トナーの上滑りも防ぐことができる。
【０１１９】
なお、攪拌部で十分な拡散を行うためには、実施例２、３及び４のように、攪拌部で剤速度を遅くする必要がある。しかし、攪拌スクリュ１１の回転数を小さくして剤速度を遅くすることは、拡散能力を下げてしまうので、拡散効果の向上を打ち消してしまう恐れがある。
そこで、攪拌搬送路１０に磁石１１２を取り付けることにより、拡散能力が向上する。また同時に、磁石１１２の取り付けは攪拌部剤速度Ｕ１を低減させる効果につながる。拡散能力を減らさずに（場合によっては拡散能力を増加させ）、拡散時間の増加及びトナー濃度偏差の波長が小さくするという作用をプラスすることができ、拡散効果の飛躍的な向上が期待される。
【０１２０】
［実施例７］
次に、攪拌スクリュ１１の羽部である攪拌搬送羽部１３８を二枚設けた、実施例７について説明する。
図１８は実施例７にかかる攪拌スクリュ１１の説明図である。図１８に示すように、攪拌スクリュ１１の軸部である攪拌回転軸１７０に対して複数条の羽部としての攪拌搬送羽部１３８を二枚設けている。なお、攪拌スクリュ１１、供給スクリュ８及び回収スクリュ６の寸法は以下のとおりである。
スクリュ長さ：３２０［ｍｍ］、軸径：５［ｍｍ］、ピッチ幅：２５［ｍｍ］、回転数：２００［ｒｐｍ］
図１８に示すように、攪拌搬送羽部１３８を二枚設けることにより、攪拌搬送羽部１３８を一枚のみ設けたものよりトナー濃度偏差に対する拡散能力があがり、また補給トナーの上滑りも防ぐことができる。
【０１２１】
なお、攪拌部で十分な拡散を行うためには、実施例２、３及び４のように、攪拌部で剤速度を遅くする必要がある。しかし、攪拌スクリュ１１の回転数を小さくして剤速度を遅くすることは、拡散能力を下げてしまうので、拡散効果の向上を打ち消してしまう恐れがある。
そこで、攪拌搬送羽部１３８を二枚設けることにより拡散能力が向上する。また同時に、磁石１１２の取り付けは攪拌部剤速度Ｕ１を低減させる効果につながる。また場合によっては、ピッチを小さくしてスクリュ回転数をあげたり、実施例５の攪拌フィン１１３や実施例６の磁石１１２と組み合わせたりすることにより、拡散能力を大きく増加させ、拡散効果の飛躍的な向上が期待される。
【０１２２】
トナー濃度の偏差には、攪拌スクリュ１１による拡散性も重要であるが、現像装置４におけるトナー補給位置も重要である。
次にトナーの補給位置について説明する。図１９は、トナー補給位置を説明する模式図である。
図１９（ａ）は、上述の説明で用いた現像装置４のように攪拌、供給、回収が略水平な現像装置の回収部から攪拌部への剤の受け渡し部分で補給する場合を説明する模式図である。
図１９（ａ）のように、受渡し部分に補給することにより、受け渡し部分ではパドルがつけられているため、補給トナーが上滑りせず十分に現像剤と混ざる。そして、現像剤が大きく上下に移動する剤の受渡し部に補給することでより拡散しやすい。また、現像器の端部であるので、トナー補給位置を作る上でレイアウトの自由度が高い。さらに攪拌部からみて上流側にトナー補給位置を設けることにより、攪拌スクリュでの高い拡散効果を上流から下流まで十分に生かすことができる。
【０１２３】
図１９（ｂ）は、回収搬送路７にトナーの補給位置を設けた場合を説明する模式図である。
回収搬送路７の最上流側から中央部付近まででは、スクリュ剤埋設率が小さいため、補給トナーが上滑りせず、十分に現像剤と混ざることができる。そして、回収搬送路７内のトナー濃度が低い現像剤に対してトナーを補給するため、より拡散しやすい。また現像ローラ５への補給位置から最も遠い位置にあるため拡散しやすい。さらに、攪拌搬送路１０からみて上流側にトナー補給位置を設けることにより、攪拌スクリュ１１での高い拡散効果を上流から下流まで十分に生かすことができる。
しかし、図４のように横並び構成の現像装置４の場合、上にスペースがないので難しい。従って、回収部ケースの下から補給する機構をとりつけるなどの工夫が必要である。また、スリーブ回転方向が図４と逆であり、回収部が供給部の上にあるような構成では、通常の上部からトナー補給を行なえるためこの補給方法が適しているといえる。
【０１２４】
図１９（ｃ）は、攪拌搬送路１０の現像剤の搬送速度が遅い部分の上流側にトナーの補給位置を設けた場合を説明する模式図である。
図１９（ｃ）に示すように、攪拌部剤速度の遅い部分と速い部分とでは、攪拌搬送速度が遅い搬送方向下流側の方が剤面が高くなるように、剤面の高さに差が生じるため、補給されたトナーが現像剤に対して上滑りして、下流側に滑ってしまうことがない。また、攪拌部の剤速度が遅い部分より上流側でトナー補給をすることにより、剤の遅い部分での高い拡散効果を生かすことができる。
【０１２５】
次に、攪拌搬送路１０内の現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段であるトナー濃度センサ１２７の検知結果に基づいて攪拌部剤速度Ｕ１を制御する構成について説明する。
図２０は、トナー濃度センサ１２７の検知結果に基づいて攪拌部剤速度Ｕ１を制御する構成の説明図であり、図２０（ａ）はブロック図、図２０（ｂ）はフローチャートである。トナー濃度センサ１２７の出力値より、ある時間範囲中のトナー濃度の平均値を求め、トナー濃度の平均値より現像器内の剤の体積を算出する。
体積が分かれば供給スクリュ下流部での剤の重量Ｖも算出できる。きちんと供給スクリュからスリーブへ汲み上げに必要最低限の剤重量Ｖｍｉｎ＋α（余裕）≧Ｖとなったときは、攪拌スクリュの剤速度を上げ、供給部の剤を増やすよう制御する。このように、攪拌部を剤の濃度変動に対応するためのバッファーとして使用することができる。
現像剤のトナー濃度の減少により、現像器内の現像剤体積が減少してしまい、供給部下流部で剤の枯渇が起こりやすくなってしまう。そこで、トナー濃度が下がったと検知した場合は、拡散効果が損なわない程度に攪拌スクリュ回転数を上げることにより、供給搬送路９の現像剤を増やすことができ供給搬送路での剤の枯渇を防ぐことができる。
【０１２６】
なお、体積の算出は以下の方法による。
各値を以下のように設定する。
ｍ１：攪拌搬送路の単位長さ当たりの現像剤の平均重量
ｍ２：供給搬送路の最上流側の単位長さ当たりの現像剤重量
ｍ：供給搬送路の最下流側での単位長さ当たりの現像剤重量
Ｕ１：攪拌部剤速度
Ｕ２：供給部剤速度
攪拌搬送路と供給搬送路とでの単位長さ当たりに移動する現像剤重量（ｍ１・Ｕ１、ｍ２・Ｕ２）を比較すると、次の（１０）式が成り立つ。
ｍ１・Ｕ１＝ｍ２・Ｕ２（＝Ｅ（図９参照））・・・・（１０）
また、回収搬送路内の現像剤の重量を一定とすると、攪拌搬送路と供給搬送路とに入っている現像剤の総重量は保存されるので、次の（１１）式が成り立つ。
ｍ２−Ｇ／Ｕ２＋ｍ１＝Ｍ                ・・・・・（１１）
なお、Ｍは、トナー濃度センサでトナー濃度を測定することにより見積もることができる。
ここで、
Ｇ＝ρｖＬ／２とおいた。このとき、ρ＝汲み上げ量、ｖ：スリーブ線速、Ｌ：スクリュ長である。また、Ｍは、供給搬送路と攪拌搬送路とに入っている現像剤の総量をＬで割ったものである。
（１０）、（１１）しきより、
ｍ１＝（Ｍ・Ｕ２＋Ｇ）／（Ｕ１＋Ｕ２）
ｍ２＝（Ｍ・Ｕ１＋Ｇ・Ｕ２／Ｕ１）／（Ｕ１＋Ｕ２）
したがって、現像剤の剤面がもっとも低くなる供給搬送路最下流部での単位長さ当たりの現像剤重量は、次の（１２）式ように求められる。
【数４】
0004832838.tif 000004
このｍを嵩密度［ｇ／ｃｃ］（この嵩密度もトナー濃度センサで濃度を測ることにより求められる）で割ることにより、供給部下流での体積Ｖが求められる。
また、Ｖｍｉｎは、磁力の大きさやスクリュー・スリーブ間の距離などによって決まる値（定数）である。
【０１２７】
次に、現像装置４内の現像剤の攪拌時間の積算値をカウントする現像剤攪拌時間計測手段を備え、この現像剤攪拌搬送時間計測手段の計測値に基づいて攪拌部剤速度Ｕ１を制御する構成について説明する。
図２１は、現像剤攪拌搬送時間計測手段の計測値に基づいて攪拌部剤速度Ｕ１を制御する構成の説明図であり、図２１（ａ）はブロック図、図２１（ｂ）はフローチャートである。
図２１より、攪拌時間が長いと、攪拌部剤速度Ｕ１を小さくしている。これにより、経時で現像剤の劣化が起こり、現像剤の拡散性が下がることに対しても、攪拌スクリュ１１の回転速度を遅くする制御を行うことに対応することができる。
また、攪拌スクリュ回転数を少しずつ遅くしていくことにより、常に一定の攪拌能力を保ち現像器、現像剤の寿命を上げることができる。
現像剤の拡散性は径時で変化する。キャリア劣化により拡散能力が落ちてきた場合、現像装置側でその能力をカバーする必要がある。キャリア劣化による径時での拡散能力の低下に応じて、攪拌搬送路での剤速度を遅くし攪拌スクリュ上での拡散効果を上げることにより、現像剤の拡散性を十分に保つことができる。
【０１２８】
次に本発明に用いられる現像剤の特性について説明する。
現像剤中の磁性キャリアについては、体積平均粒径が２０〜６０［μｍ］の範囲が好ましい。平均粒径が６０［μｍ］以下の小粒径のキャリアを用いることで、現像能力を低下させることなく、汲み上げ量の低減をすることができる。
図４に示す現像装置４では、環境および経時変化より、供給搬送路９の下流での剤の不足により十分な剤を現像ローラ５に供給できず、画像濃度が不安定になってしまう恐れがある。
小粒径のキャリアを用いることで、キャリア間の間隙が小さくなり現像領域における磁気ブラシがより緻密になり、少ない汲み上げ量で十分な現像が行えることになるからである。よって循環する現像剤量を低減することができるため、供給部では現像剤が枯渇することなく安定して汲み上げ可能になるような現像剤量を供給することができ、また回収部では現像剤がオーバーフローすることなく安定に剤搬送することが可能となる。
またキャリアの小粒径化に伴い現像領域における磁気ブラシがより緻密化され、現像においては潜像ドットへのトナーの供給効率が増し、ドット再現性に優れた画像を得ることが出来る。ゆえに長期間において画質の安定性も向上する。
なおキャリアの平均粒径が６０［μｍ］より大きいと回収部でオーバーフローがおきやすくなり、安定な剤循環が行えない。また２０［μｍ］より小さいと感光体にキャリアが付着したり、現像器からキャリアが飛散したり、しやすくなるという不具合が発生する。
キャリアの平均粒径測定については、マイクロトラック粒度分析計（日機装株式会社）のＳＲＡタイプを使用し、０．７［μｍ］以上、１２５［μｍ］以下のレンジ設定で行うことができる。
【０１２９】
次にトナーの特性について説明する。
まず、粒径について、トナーの体積平均粒径は３〜８［μｍ］の範囲が好ましい。平均粒径が８［μｍ］以下の小粒径トナーを用いる。
高速なプロセス線速の場合、トナー消費・補給速度が大きくなり、攪拌スクリュ上、現像ローラ上のトナー濃度変動も大きくなりやすい。
小粒径のトナーを用いることにより、大粒径トナーと小粒径トナーの場合を比較すると、同じ感光体Ｍ／Ａを得るために必要なトナー量は小粒径トナーの方が少なくなる。従って、消費・補給速度ともに減少させることができ、トナー濃度変動が小さくなる。
また、現像剤の流動性が変化した場合においても供給部では現像剤が枯渇することなく、安定して汲み上げ可能になるような現像剤量を供給することができ、また回収部では現像剤がオーバーフローすることなく安定に剤搬送することが可能となる。また粒径分布がシャープであることから、現像剤の流動性が良く、長期的に安定した剤循環を行うことが可能となる。
一方、トナー同士の間隙が小さくなり画像中のトナーのうまりが良くなるので必要なトナー付着量およびトナー像の高さ（パイルハイト）の低減を図ることができる。また６００［ｄｐｉ］以上の微少ドットの再現性について、この範囲では、微小な潜像ドットに対して、十分に小さい粒径のトナー粒子を有していることから、ドット再現性に優れ、画像の安定性が高くなる。ゆえに長期間において画質の安定性も向上する。
一方、体積平均粒径（Ｄ１）が３［μｍ］未満では、転写効率の低下、ブレードクリーニング性の低下といった現象が発生しやすい。さらに、体積平均粒径（Ｄ１）が８［μｍ］を超えると、画像のパイルハイトが大きくなり、現像剤の流動性が悪化するとともに、文字やラインの飛び散りを抑えることが難しく長期間画質を安定に維持することが困難となる。
また、同時に体積平均粒径（Ｄ１）と個数平均粒径（Ｄ２）との比（Ｄ１／Ｄ２）は１．００〜１．４０の範囲にあることが好ましい。
（Ｄ１／Ｄ２）が１．００に近いほど粒径分布がシャープであることを示す。このような小粒径で粒径分布の狭いトナーでは、トナーの帯電量分布が均一になり、地肌かぶりの少ない高品位な画像を得ることができ、また、静電転写方式では転写率を高くすることができる。
【０１３０】
次に、トナー粒子の粒度分布の測定方法について説明する。
コールターカウンター法によるトナー粒子の粒度分布の測定装置としては、コールターカウンターＴＡ−ＩＩやコールターマルチサイザーＩＩ（いずれもコールター社製）があげられる。
以下に測定方法について述べる。
まず、電解水溶液１００〜１５０［ｍｌ］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フォン酸塩）を０．１〜５［ｍｌ］加える。ここで、電解液とは１級塩化ナトリウムを用いて約１［％］ＮａＣｌ水溶液を調製したもので、例えばＩＳＯＴＯＮ−ＩＩ（コールター社製）が使用できる。ここで、更に測定試料を２〜２０［ｍｇ］加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行い、前記測定装置により、アパーチャーとして１００［μｍ］アパーチャーを用いて、トナー粒子又はトナーの体積、個数を測定して、体積分布と個数分布を算出する。
得られた分布から、トナーの重量平均粒径（Ｄ１）、個数平均粒径（Ｄ２）を求めることができる。
チャンネルとしては、２．００〜２．５２［μｍ］未満；２．５２〜３．１７［μｍ］未満；３．１７〜４．００［μｍ］未満；４．００〜５．０４［μｍ］未満；５．０４〜６．３５［μｍ］未満；６．３５〜８．００［μｍ］未満；８．００〜１０．０８［μｍ］未満；１０．０８〜１２．７０［μｍ］未満；１２．７０〜１６．００［μｍ］未満；１６．００〜２０．２０［μｍ］未満；２０．２０〜２５．４０［μｍ］未満；２５．４０〜３２．００［μｍ］未満；３２．００〜４０．３０［μｍ］未満の１３チャンネルを使用し、粒径２．００［μｍ］以上乃至４０．３０［μｍ］未満の粒子を対象とする。
【０１３１】
トナーの形状係数ＳＦ−１は１００〜１８０、形状係数ＳＦ−２は１００〜１８０の範囲にあることが好ましい。図２１、図２２は、形状係数ＳＦ−１、形状係数ＳＦ−２を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図である。形状係数ＳＦ−１は、トナー形状の丸さの割合を示すものであり、以下に示す（１３）式で表される。トナーを２次元平面に投影してできる形状の最大長ＭＸＬＮＧの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して、１００p／４を乗じた値である。
ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）２／ＡＲＥＡ｝×（１００p／４） ・・・（１３）
ＳＦ−１の値が１００の場合トナーの形状は真球となり、ＳＦ−１の値が大きくなるほど不定形になる。
また、形状係数ＳＦ−２は、トナーの形状の凹凸の割合を示すものであり、以下に示す（１４）式で表される。トナーを２次元平面に投影してできる図形の周長ＰＥＲＩの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して、１００／４pを乗じた値である。
ＳＦ−２＝｛（ＰＥＲＩ）２／ＡＲＥＡ｝×（１００／４p） ・・・（１４）
ＳＦ−２の値が１００の場合トナー表面に凹凸が存在しなくなり、ＳＦ−２の値が大きくなるほどトナー表面の凹凸が顕著になる。
【０１３２】
形状係数の測定は、具体的には、走査型電子顕微鏡（Ｓ−８００：日立製作所製）でトナーの写真を撮り、これを画像解析装置（ＬＵＳＥＸ３：ニレコ社製）に導入して解析して計算した。
トナーの形状が球形に近くなると、トナー間の接触状態が点接触となるためにトナー同士の吸着力は弱まりしたがって流動性が高くなる。ゆえに剤の循環性が向上し長期的に安定した一方向循環を行うことが可能となる。また、トナーと感光体との接触状態が点接触になるために、トナーと感光体との吸着力も弱くなって、転写率は高くなり高画質化に寄与する。
また、トナーが球形に近くなることにより現像剤の嵩密度を低減することが出来、流動性が変化した場合においても搬送される現像剤の体積の増減が小さくなる。よって供給部では現像剤が枯渇することなく安定して汲み上げ可能になるような現像剤量を供給することができ、また回収部では現像剤がオーバーフローすることなく安定に剤搬送することが可能となる。よって環境および経時変化に際して変動が少なくなるため、長期間において安定した現像剤循環が行え、画像濃度の安定性に優れた画像を得ることが可能となる。
一方、形状係数ＳＦ−１、ＳＦ−２のいずれかが１８０を超えると、流動性が悪化し、剤循環性が悪いために好ましくない。また転写率が低下するため好ましくない。
また、トナーと感光体との接触がより点接触に近くなって転写効率の向上が図れるためドット再現性が向上し、長期間において画質の安定性も向上する。
【０１３３】
本複写機で用いるトナーは、トナーの粒子表面に平均一次粒径が５０〜５００［ｎｍ］で、嵩密度が０．３［ｍｇ／ｃｍ３］以上の微粒子（以下、単に微粒子という）を付着させたものである。なお、通常の流動性向上剤にシリカ等がよく用いられるが、例えば、このシリカの平均一次粒径は通常１０〜３０［ｎｍ］、嵩密度が０．１〜０．２［ｍｇ／ｃｍ３］である。
このようなトナーを用いることにより、外添剤の埋没が少なく、経時にて現像剤の流動性の変化が小さくなる。よって供給部では現像剤が枯渇することなく安定して汲み上げ可能になるような現像剤量を供給することができ、また回収部では現像剤がオーバーフローすることなく安定に剤搬送することが可能となる。よって環境および経時変化に際して変動が少なくなるため、長期間において安定した現像剤循環が行え、画像濃度の安定性に優れた画像を得ることが可能となる。
本複写機で用いる現像剤では、トナーの表面に適切な特性の微粒子が存在することで、トナー粒子と対象体との間に適度な空隙が形成される。また、微粒子は、トナー粒子、感光体、搬送ベルト等との接触面積が非常に小さく、均等に接触するので付着力低減効果が大きく、搬送ベルトに面した未定着像のトナーが搬送ベルトに付着しづらいために画像の乱れが少ない。また現像・転写効率が向上し、ドットの再現性が向上するため画像が安定して搬送時の乱れに対して余裕度が高くなる。さらに、トナーがコロの役割を果たすため、感光体を摩耗または損傷させることがない。そして、クリーニングブレードと感光体との高ストレス（高荷重、高速度等）下でのクリーニングの際も、トナー粒子に埋没し難く、あるいは少々埋没しても離脱、復帰が可能であるので、長期間にわたって安定した特性を得ることができる。さらに、トナーの表面から適度に脱離し、クリーニングブレードの先端部に蓄積し、いわゆるダム効果によって、ブレードからトナーが通過する現象を防止する効果がある。
【０１３４】
これらの特性は、トナー粒子の受けるシェアを低減させる作用を示すので、高速定着（低エネルギー定着）のためトナーに含有されている低レオロジー成分によるトナー自身のフィルミングの低減効果を発揮する。しかも、微粒子として、平均一次粒径が５０〜５００［μｍ］の範囲のものを用いると、十分にその優れたクリーニング性能を活かすことができる上、極めて小粒径であるため、トナーの粉体流動性を低下させることがない。さらに、詳細は明らかでないが、表面処理された微粒子はトナーに外部添加されても、仮にキャリアを汚染した場合においても現像剤劣化の度合が少ない。よって経時的にトナーの流動性および帯電性の変化が少ないため、長期的に現像剤の循環を安定に行うことができる。また画質の安定性も高くなる。
微粒子の平均一次粒径（以下、平均粒径という）は、５０〜５００［ｎｍ］のものが用いられ、特に１００〜４００［ｎｍ］のものが好ましい。５０［ｎｍ］未満であると、微粒子がトナー表面の凹凸の凹部分に埋没してコロの役割を低下する場合が生じる。一方、５００［ｎｍ］よりも大きいと、微粒子がブレードと感光体表面の間に位置した場合、トナー自身の接触面積と同レベルのオーダーとなり、クリーニングされるべきトナー粒子を通過させる、即ちクリーニング不良を発生させやすくなる。
【０１３５】
嵩密度が０．３［ｍｇ／ｃｍ３］未満では、流動性向上への寄与はあるものの、トナー及び微粒子の飛散性および付着性が高くなるために、トナーとコロとしての効果や、クリーニング部で蓄積して、トナーのクリーニング不良を防止するいわゆるダム効果といった働きが低下してしまう。
【０１３６】
本複写機で用いる現像剤の微粒子において、無機化合物としては、
ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＣｕＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、ＣｅＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、ＢａＯ、ＣａＯ、Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、ＺｒＯ２、ＣａＯ・ＳｉＯ２、Ｋ２Ｏ（ＴｉＯ２）ｎ、Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２、ＣａＣＯ３、ＭｇＣＯ３、ＢａＳＯ４、ＭｇＳＯ４、ＳｒＴｉＯ３などを例示することができる。
また、好ましくは、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３があげられる。特にこれら無機化合物は各種のカップリング剤、ヘキサメチルジシラザン、ジメチルジクロロシラン、オクチルトリメトキシシラン等で疎水化処理が施されていてもよい。
【０１３７】
また，有機化合物の微粒子としては、熱可塑性樹脂でも熱硬化性樹脂でもよく、例えばビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ケイ素系樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。樹脂微粒子としては、上記の樹脂を２ 種以上併用しても差し支えない。
このうち好ましいのは、微細球状樹脂粒子の水性分散体が得られやすい点から、ビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂及びそれらの併用が好ましい。
ビニル系樹脂の具体的な例としては、ビニル系モノマーを単独重合また共重合したポリマーで、例えば、スチレン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、（メタ）アクリル酸−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−（メタ）アクリル酸共重合体等が挙げられる。
なお、微粒子の嵩密度は下記の方法により測定した。１００［ｍｌ］のメスシリンダーを用いて、微粒子を徐々に加え１００［ｍｌ］にした。
その際、振動は与えなかった。このメスシリンダーの微粒子を入れる前後の重量差により嵩密度を測定した。
嵩密度［ｇ／ｃｍ３］＝微粒子量［ｇ／１００ｍｌ］÷１００
【０１３８】
本複写機の現像剤の微粒子を、トナー表面に外添加し付着させる方法としては、トナー母体粒子と微粒子を各種の公知の混合装置を用いて、機械的に混合して付着させる方法や、液相中でトナー母体粒子と微粒子を界面活性剤などで均一に分散させ、付着処理後、乾燥させる方法などがある。
【０１３９】
以上、実施形態１によれば、回収搬送路７、供給搬送路９及び攪拌搬送路１０からなる３つの現像剤搬送路はそれぞれ仕切り部材である仕切り板１３４、仕切り壁１３３により仕切られ、現像剤搬送路にトナーの補給がなされる現像装置４で、攪拌搬送路１０内を移動する現像剤の搬送速度をＵ１［ｍ／ｓ］、攪拌搬送路１０の長さをＬ［ｍ］、トナーの補給がなされる周期をＴ［ｓ］、攪拌搬送部材である攪拌スクリュ１１が攪拌を行うことによる拡散性能を示す値をＤ［ｍ２／ｓ］とし、上記（１）式が成り立つことようにしている。これにより、攪拌搬送路１０の最上流部のトナー濃度偏差に対する、攪拌搬送路１０の最下流部のトナー濃度偏差を１／２０以下とするまで拡散することができる。よって、現像剤担持体である現像ローラ５上のトナー濃度変動を抑制することにより、安定した画像濃度の画像形成を行うことができる。
また、供給搬送路９内の現像剤の搬送速度をＵ２［ｍ／ｓ］、及び回収搬送路７内を移動する該現像剤の搬送速度をＵ３［ｍ／ｓ］とし、Ｕ２＞Ｕ１、及びＵ３＞Ｕ１の関係が成り立つようにしている。よって、攪拌搬送路１０での撹拌性を高めても、回収搬送路７における現像剤あふれや、供給搬送路９における現像剤の枯渇が発生することを防止することができる。
また、攪拌スクリュ１１のピッチ幅を供給スクリュ８及び回収スクリュ６のピッチ幅よりも短くすることにより、攪拌スクリュ１１の回転数の回転数を落とさずに（場合によっては回転数をあげても）、供給部剤速度Ｕ２よりも攪拌部剤速度Ｕ１を遅くすることができる。これにより、スクリュ回転数に依存する拡散能力を減らさずに（場合によっては拡散能力を増加させ）、拡散時間の増加及びトナー濃度偏差の波長が小さくするという作用をプラスすることができる。
また、攪拌スクリュ１１の中央部の領域のピッチ幅を供給スクリュ８及び回収スクリュ６のピッチ幅よりも短くし、攪拌搬送路１０の一部の領域で現像剤の速度を一部のみでも遅くすることにより、その場所での拡散時間が大きく、またトナー濃度偏差波長が小さくなり拡散効果が大きくなる。さらに、攪拌搬送路１０の現像剤の搬送速度が遅い部分の上流側にトナーの補給位置を設けたることにより、攪拌部剤速度の遅い部分と速い部分とでは、攪拌搬送速度が遅い搬送方向下流側の方が剤面が高くなるように、剤面の高さに差が生じるため、補給されたトナーが現像剤に対して上滑りして、下流側に滑ってしまうことがない。そして、攪拌部の剤速度が遅い部分より上流側でトナー補給をすることにより、剤の遅い部分での高い拡散効果を生かすことができる。
また、トナー補給位置を現像装置４の回収搬送路７の最下流部から現像剤攪拌搬送路１０の最上流部までの現像剤受渡し部分に設けることのより、現像剤が大きく上下に移動する剤の受渡し部に補給することでより拡散しやすい。
また、トナー補給位置を現像装置４の回収搬送路７に設けることにより、回収搬送路７内のトナー濃度が低い現像剤に対してトナーを補給するため、より拡散しやすく、現像ローラ５への補給位置から最も遠い位置にあるため拡散しやすい。さらに、攪拌搬送路１０からみて上流側にトナー補給位置を設けることにより、攪拌スクリュ１１での高い拡散効果を上流から下流まで十分に生かすことができる。
また、攪拌スクリュ１１の回転数を供給スクリュ８及び回収スクリュ６の回転数よりも小さくすることにより、供給部剤速度Ｕ２及び回収部剤速度Ｕ３よりも、攪拌部剤速度Ｕ１を小さくすることができる。さらに、回転数を下げることにより、攪拌スクリュ１１の軸受や剤へのストレスを減少させることができ、軸受・剤の長寿命化が達成できる。
また、攪拌スクリュ１１に攪拌フィン１１３を取り付けることにより現像剤の流れが阻害され、攪拌部剤速度Ｕ１が遅くなる。さらに、攪拌フィン１１３の取り付けにより、トナー濃度偏差に対する拡散能力も取り付け以前よりあがり、また補給トナーの上滑りも防ぐことができる。
また、攪拌搬送路１０に磁石１１２の取り付けにより現像剤の流れが阻害され、攪拌部剤速度Ｕ１が遅くすることができる。また、さらに、磁石１１２の取り付けにより、トナー濃度偏差に対する拡散能力も取り付け以前よりあがり、また補給トナーの上滑りも防ぐことができる。
また、攪拌搬送羽部１３８を二枚設けることにより、攪拌搬送羽部１３８を一枚のみ設けたものよりトナー濃度偏差に対する拡散能力があがり、さらに補給トナーの上滑りも防ぐことができる。
また、攪拌スクリュ１１の径を大きくすることにより、攪拌搬送路１０での現像剤のスクリュ埋設率を許容範囲（０.９未満程度）に抑えることができ、拡散効果が向上する。
また、トナー濃度センサ１２７の検知結果に基づいて攪拌部剤速度Ｕ１を制御し、トナー濃度が下がったと検知した場合は、拡散効果が損なわない程度に攪拌スクリュ回転数を上げることにより、供給搬送路９の現像剤を増やすことができ供給搬送路での剤の枯渇を防ぐことができる。
また、像剤攪拌搬送時間計測手段の計測値に基づいて攪拌部剤速度Ｕ１を制御し、攪拌時間が長い場合攪拌部剤速度Ｕ１を小さくすることにより、経時で現像剤の劣化が起こり、現像剤の拡散性が下がることに対しても、攪拌スクリュ１１の回転速度を遅くする制御を行うことに対応することができる。
【０１４０】
［変形例１］
実施形態１では、図４に示した３つの現像剤搬送路をほぼ同じ高さとした現像装置４で、攪拌部速度Ｕ１と供給部剤速度Ｕ２とを、Ｕ１＜Ｕ２を満たすように設定したものである。Ｕ１＜Ｕ２を満たすことを好ましい構成としては、図４に示した３つの現像剤搬送路をほぼ同じ高さとした現像装置に限らない。回収搬送路と供給搬送路とが別に設けられた構成であれば、供給搬送路の下流側では現像剤量の減少が生じるため、攪拌部速度Ｕ１と供給部剤速度Ｕ２とを、Ｕ１＜Ｕ２を満たすことが好ましい。
以下、図２４で示す現像装置４でＵ１＜Ｕ２を満たすように設定した変形例１について説明する。
【０１４１】
図２４の現像装置４では、供給搬送路９に配置された供給スクリュ８に隣接する現像ローラ５に現像剤が供給され、現像済の現像剤は現像ローラ５の下方に配置された回収搬送路７へ移動される。回収搬送路７に配置された回収スクリュ６は、供給スクリュ８と同方向に現像剤を搬送し、さらに回収搬送路７の搬送方向下流側でほぼ同じ高さに併設された攪拌搬送路１０に現像剤を移送している。また、供給搬送路９で現像ローラ５に供給されなかった現像剤は、供給搬送路９の搬送方向の下流側で下方の攪拌搬送路１０に移動（落下）する。攪拌搬送路１０に配置された攪拌スクリュ１１は回収搬送路７から現像済の現像剤、供給搬送路９からの未現像の現像剤、及び補給トナーを攪拌し、供給搬送路９の上流側へと斜め上方に移送する。この攪拌搬送路１０における斜め上方への現像剤の持ち上げの際、攪拌部速度Ｕ１を供給部剤速度Ｕ２より小さくした。
【０１４２】
なお、図２４に示すように、供給搬送路９が攪拌搬送路１０の上方にある場合は、供給搬送路９から攪拌搬送路１０に現像剤が落下する落下部分にトナー補給位置を設けても良い。図２５は、変形例１の現像装置４のトナー補給位置を説明する模式図である。
なお、供給搬送路９が攪拌搬送路１０の上方にあるものに限らず、回収部・供給部のいずれかが他のスクリュ部の上方にある現像剤搬送路が２段構成の場合、上方から下方への落下部分にトナー補給部を置くと特に効果的な補給ができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４３】
【図１】実施形態１に係る複写機の該略構成図。
【図２】同複写機のプリンタ部における４つの第一プロセスユニットの１つを示す拡大構成図。
【図３】同複写機のプリンタ部における４つの第二プロセスユニットの１つを示す拡大構成図。
【図４】同複写機の現像装置の概略構成図。
【図５】現像ローラの磁極配置の概略構成図。
【図６】現像装置の下ケーシングの斜視図。
【図７】現像剤搬送路の連通部の概略断面図。
【図８】現像装置の上ケーシングの斜視図。
【図９】各現像剤搬送路での現像剤搬送量及びフローを説明する概略図。
【図１０】攪拌部剤速度と拡散効果との関係の説明図。
【図１１】攪拌部速度が供給部速度と同じ場合と、供給部速度よりも遅い場合のトナー濃度の時間変動を示すグラフ。
【図１２】透磁率センサを用いた現像剤速度検知手段の模式図。
【図１３】拡散性の比較を行った実験１の説明図、（ａ）は搬送速度を速めに設定したスクリュの説明図、（ｂ）は搬送速度を遅めに設定したスクリュの説明図。
【図１４】実験１の結果を示すグラフ
【図１５】実験２の結果を示すグラフ。
【図１６】実施例５にかかる攪拌スクリュの説明図、（ａ）はスクリュ全体にフィンを設けた図、（ｂ）はスクリュの一部にフィンを設けた図。
【図１７】実施例６にかかる現像装置の説明図。
【図１８】実施例７にかかる攪拌スクリュの説明図。
【図１９】トナー補給位置を説明する模式図、（ａ）は剤の受け渡し部分にトナー補給位置を設けた場合、（ｂ）は回収搬送路にトナーの補給位置を設けた場合、（ｃ）は攪拌搬送路の現像剤の搬送速度が遅い部分の上流側にトナーの補給位置を設けた場合。
【図２０】トナー濃度センサ１２７の検知結果に基づいて攪拌部剤速度を制御する構成の説明図、（ａ）はブロック図、（ｂ）はフローチャート。
【図２１】現像剤攪拌搬送時間計測手段の計測値に基づいて攪拌部剤速度を制御する構成の説明図であり、（ａ）はブロック図、（ｂ）はフローチャート。
【図２２】形状係数ＳＦ−１を説明するための模式図。
【図２３】形状係数ＳＦ−２を説明するための模式図。
【図２４】変形例１にかかる現像装置の概略構成図。
【図２５】変形例１のトナー補給位置を説明する模式図。
【図２６】従来から広く使用されている現像装置の概略構成図。
【図２７】特許文献２に記載の現像装置の概略構成図。
【符号の説明】
【０１４４】
１      感光体
２      感光体クリーニング装置
３      スコロトロンチャージャ
４      現像装置
５      現像ローラ
６      回収スクリュ
７      回収搬送路
８      供給スクリュ
９      供給搬送路
１０    攪拌搬送路
１１    攪拌スクリュ
１２    下ケーシング
１３    上ケーシング
１４    スクリュ頂点
１５    回転中心
１６    現像ドクタ
１７    ドクタ領域
１８    被規制現像剤回収部材
１９    放熱用部材
２０    第一転写ユニット
２１    第一中間転写ベルト
３０    第二転写ユニット
３１    第二中間転写ベルト
４０    給紙装置
４４    横レジ補正機構
４５    レジストローラ対
４６    二次転写ローラ
４７    転写チャージャ
５０    紙搬送ユニット
５０Ａ  搬送クリーニング装置
５１    紙搬送ベルト
５４    分離ローラ
５７    吸着用チャージャ
５８    分離用チャージャ
６０    定着装置
７０    冷却ローラ対
７１    排紙ローラ対
７５    排紙スタック部
８０    第一プロセスユニット
８１    第二プロセスユニット
８５    ボトル収容部
９０    操作・表示ユニット
９５    制御部
１００  プリンタ部
１１０  回収攪拌スクリュ
１１１  作像ユニット
１１２  磁石
１１３  攪拌フィン
１２０  フィン
１２１  ガイド部
１２２  現像剤捕捉ローラ
１２３  スクレーパ
１２７  トナー濃度センサ
１２８  放熱フィン
１３０  トナー補給口
１３１  回収・供給凸部
１３２  供給・攪拌凸部
１３３  仕切り壁
１３４  仕切り板
１３８  攪拌搬送羽部
１３９  攪拌横移送用パドル
１４０  攪拌逆送羽部
１４１  回収横移送用パドル
１４２  供給横移送用パドル
１４３  移送部位置
１４４  現像剤押し出し面
１４５  像剤嵩調節開口部
２００  自動画像読取装置
２１０  回収攪拌搬送路
３００  紙補給装置
４０１  供給回収スクリュ
４０２  供給回収搬送路
４０３  隔壁
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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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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【図１５】
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【図１６】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図５】
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【図１０】
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【図１７】
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【図２６】
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【図２７】
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