JP2008039986A - 現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】受け渡し部で現像剤が滞ることがなく、現像剤搬送部材全体の回転数を下げることができ、現像剤のストレスを減少させることができる構成の現像装置を実現する。
【解決手段】第１の現像剤搬送部材（スクリュＩ又はII）の軸方向の一端から他端へ現像剤を搬送し、その他端より仕切り板404の開口を通して第２の現像剤搬送部材（スクリュII又はＩ）へ回転軸と直角方向に現像剤を受け渡し、その受け渡し領域外では仕切り板404により現像剤搬送部材間での現像剤の移動を防ぐような構成を有する現像装置において、現像剤の受け渡し部での仕切り板の開口幅Ｌと、受け渡し部に設けられた部材の回転数が、α・Ｒ・ｌ≦α’・Ｒ’・Ｌの関係を満たす構成とした（α：現像剤搬送部材の搬送効率、Ｒ：現像剤搬送部材の回転数、ｌ：現像剤搬送部材のピッチ長、α’：受け渡し部の搬送効率、Ｒ’：受け渡し部の部材の回転数、Ｌ：受け渡し部の開口幅）。
【選択図】図１７

Description

本発明は、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いて潜像担持体上の潜像を現像する現像装置と、その現像装置を備えたプロセスカートリッジと、前記現像装置または前記プロセスカートリッジを備え、電子写真方式を利用した画像形成を行う複写機、プリンタ、プロッタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の画像形成装置に関する。さらに本発明は、前記現像装置または前記プロセスカートリッジを複数備え、カラー作像が可能な画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式の画像形成装置に装備され、二成分現像剤を用いて現像を行う現像装置としては種々のものが提案されている。
図４はその一例を示す２軸搬送タイプの現像装置であり、この現像装置４００は、不図示の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（スリーブ）４０１（回転する円筒状のスリーブと、スリーブ内に固定配置された磁石又はマグネットロールから構成されるが、図ではスリーブのみ図示している）と、スリーブ上の現像剤量を規制する現像剤規制部材（ドクタ）４０５と、現像剤を搬送しながら現像ローラ４０１に供給し、現像ローラ４０１からの現像剤を回収する現像剤搬送部材である供給回収用スクリュ４０２とを備えている。さらに、供給回収用スクリュ４０２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用スクリュ４０２とは逆方向に搬送する現像剤搬送部材である攪拌搬送用スクリュ４０３を備えている。供給回収用スクリュ４０２と攪拌搬送用スクリュ４０３とは水平方向に配置され、供給回収用スクリュ４０２を備える供給回収搬送路４０６と攪拌搬送用スクリュ４０３を備える攪拌搬送路４０７とは仕切り板４０４で仕切られている。そして、２つの搬送路は仕切り板４０４の軸方向両端の受け渡し部に設けた開口で連通しており、攪拌搬送路４０７と供給回収搬送路４０６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。

図４に示す２軸搬送タイプの現像装置４００では、現像ローラ４０１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用スクリュ４０２及び供給回収搬送路４０６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４０１に供給される現像剤のトナー濃度は供給回収用スクリュ４０２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、あるいは現像剤の搬送速度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や速度を増加すると、現像剤へのストレス増加となり、現像剤寿命の低下の一因となる。

そこで、このような問題を解消するため、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３軸搬送タイプの現像装置が提案されている。
図５はその一例を示すものであり、特許文献１に開示されている３軸搬送タイプの現像装置である。この現像装置４１０は、静電潜像を担持する潜像担持体１に対向して配置され、回転可能に支持された現像剤担持体（スリーブ）４１１と、現像剤担持体４１１の内部に配置された複数個の磁極を有する磁界発生手段（磁石体）と、現像剤担持体上の現像剤を剥ぎ取る剥ぎ取り手段と、現像剤担持体４１１に現像剤を供給する回転可能な供給搬送部材（供給用スクリュ）４１４と、供給搬送部材４１４の上方に平行配置され現像剤担持体４１１から剥ぎ取られた現像剤を回収して搬送する回転可能な回収搬送部材（回収用スクリュ）４１５と、供給搬送部材４１４に隣接して配置され供給搬送部材４１４に現像剤を攪拌して搬送する攪拌搬送部材（拡販用スクリュ）４１６と、供給搬送部材４１４を収容する現像剤供給室４２１と、回収搬送部材４１５を収容する現像剤回収室４２２と、攪拌搬送部材４１６を収容する現像剤攪拌室４２３と、現像剤供給室４２１と現像剤回収室４２２とを仕切る第１隔壁４１７と、現像剤供給室４２１と現像剤攪拌室４２３とを仕切る第２隔壁４１８と、現像剤回収室４２２の現像剤搬送下流側と現像剤供給室４２１の現像剤搬送下流側とを連通させるため第１隔壁４１７に穿設された第１開口部（図示せず）と、現像剤供給室４２１の現像剤搬送下流側と現像剤攪拌室４２３の現像剤搬送上流側とを連通させるため第２隔壁４１８に穿設された第２開口部（図示せず）と、現像剤攪拌室４２３の現像剤搬送下流側と現像剤供給室４２１の現像剤搬送上流側とを連通させるため第２隔壁４１８に穿設された第３開口部（図示せず）と、を備え、前記剥ぎ取り手段により現像剤担持体４１１から剥ぎ取られた現像剤を現像剤回収室内に回収し、回収搬送部材４１５により回収現像剤を攪拌しつつ現像剤搬送下流側に搬送し、第１隔壁４１７に穿設された第１開口部から現像剤供給室４２１内に還流するとともに記供給搬送部材４１４により回収現像剤と未使用現像剤とを混合攪拌しつつ搬送して、現像剤供給室内の現像剤を、供給搬送部材４１４により第２隔壁４１８に穿設された第２開口部から現像剤攪拌室４２３内に搬送し、攪拌搬送部材４１６により第２隔壁４１８に穿設された第３開口部から排出し、現像剤供給室４２１内に還流し、供給搬送部材４１４により現像剤を混合、攪拌しつつ放出して現像剤担持体４１１に供給する。
この現像装置では、現像に使用された後、回収された回収現像剤と未使用現像剤を混合した後に、トナー濃度センサによりトナー濃度を検知し、検知結果に基づいて、トナー濃度を検知した現像剤に対してトナー補給を行うことにより、現像装置内のトナー濃度が均一に保たれ、画像濃度も均一に得られるようになる。

ところで、画像形成装置の高プロセス線速化に伴い、上記のような２軸搬送タイプの現像装置や、３軸搬送タイプの現像装置においては、現像装置内の剤循環も高速化が求められている。
しかし、現像剤搬送部材としてのスクリュ上の現像剤速度は、スクリュピッチを大きくすることにより早くすることができると考えられるが、実際にはそれに伴い、そのスクリュ端部の現像剤の受け渡し部の現像剤速度を上げなければ、そこが律速となってしまい、現像剤の流れが滞ってしまう。この受け渡し部での現像剤の滞りを防ぐためには、結局スクリュ全体の回転数を上昇させねばならず、現像剤に過剰な負担を与えてしまうため、現像剤が短寿命化してしまうという課題がある。

そこで、現像剤の循環が円滑に行える現像装置を提供することを目的として、特許文献２には、現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部と、前記現像剤供給部と隔壁により隔てられ、この現像剤供給部に現像剤を供給する現像剤攪拌部と、前記現像剤供給部と前記現像剤攪拌部のそれぞれに設けられ、らせん状の羽根を有し、回転することでその軸方向に現像剤を搬送する搬送手段と、前記現像剤供給部と前記現像剤攪拌部との間を、それぞれの両端部で連通させてなる受渡し部と、前記搬送手段の回転に起因して前記受渡し部で現像剤の逆流が生じる部位に設けられた逆流防止部とを備えた現像装置が提案されている。

より具体的には、この現像装置では、図６（ａ），（ｂ）に示すように、現像担持体（図示せず）に現像剤を供給する現像剤供給部６１５には、正ねじ方向のらせん状の羽根を有し、回転することでその軸方向に現像剤を搬送する搬送スクリュ６０７が設けられている。現像剤供給部６１５と第１隔壁（図示せず）により隔てられ、該現像剤供給部６１５に現像剤を供給する現像剤攪拌部６１４には、逆ねじ方向のらせん状の羽根を有し、搬送スクリュ６０７と同方向に回転することでその軸方向に現像剤を搬送する攪拌スクリュ６０８が設けられている。現像剤攪拌部６１４と現像剤供給部６１５との間で現像剤を受け渡す第１の受渡し部６１８ａと第２の受渡し部６１８ｂには、搬送スクリュ６０７および攪拌スクリュ６０８の回転に起因して逆流が発生する部位に、第１の逆流防止部６１９ａおよび第２の逆流防止部６１９ｂを設けている。
このように、並列配列される現像剤供給部６１５と現像剤撹拌部６１４の間を両端部でそれぞれ連通させてなる現像剤の受渡し部に、現像剤供給部６１５と現像剤撹拌部６１４で現像剤を搬送する搬送手段（スクリュ）６０７，６０８の回転により生じる逆流を阻止する逆流防止部６１９ａ、６１９ｂを設けることにより、受渡し部における現像剤の逆流の発生を防ぐことができる。また、現像剤の逆流を防ぐことで、逆流が発生することによる現像剤の滞留や現像剤のパッキングの発生を防止することができる。

さらに別の例として、現像剤やトナーの循環が円滑に行える現像装置を提供することを課題として、受け渡し部での開口幅を調節することにより、現像剤の循環性を高めているものが知られている。
例えば特許文献３には、第１撹拌軸及び第２撹拌軸を、両端部まで多条スクリュウで形成することにより、現像剤の循環を良好に行わせ、現像剤汲み上げ不良によるムラや濃度不足等を防止し、良質な画像を得ることができる２成分現像装置を提供することを目的として、感光体上の潜像を現像する現像スリーブと、２成分現像剤を搬送すると共に上記現像スリーブに供給する搬送装置とを有している２成分現像装置において、上記搬送装置は、上記現像スリーブと軸方向に平行に配置され、上記２成分現像剤の循環通路を形成する第１搬送路および第２搬送路と、上記第１搬送路と上記第２搬送路とにそれぞれ配設され、上記２成分現像剤を混合撹拌しながら搬送する第１撹拌軸および第２撹拌軸と、上記第１搬送路と上記第２搬送路との間に配設されると共に、第１搬送路から第２搬送路へ２成分現像剤の受け渡しをする第１開口部と、第２搬送路から第１搬送路へ２成分現像剤の受け渡しをする第２開口部とを形成する仕切板とを備え、上記第１開口部と第２開口部のうち、上記第１撹拌軸と第２撹拌軸との間で２成分現像剤が下部から流れ込む側の開口部の広さが他方の開口部の広さよりも広くなっており、第１撹拌軸および第２撹拌軸は、両端部まで多条スクリュウで形成されている構成の現像装置が提案されている。

この現像装置では、第１開口部と第２開口部のうち、第１撹拌軸と第２撹拌軸との間で２成分現像剤が下部から流れ込む側の開口部の広さが他方の開口部の広さよりも広くなっているため、第１撹拌軸から第２撹拌軸、及び第２撹拌軸から第１撹拌軸への現像剤の受け渡しを円滑に行うことができ、従って、画像面上に濃度不足やムラが発生することを防止し、良質な画像を得ることができ、しかも現像剤の漏出を防止することができる。また、第１撹拌軸および第２撹拌軸は、両端部まで多条スクリュウで形成されているため、現像剤の循環を良好に行わせ、現像剤の汲み上げ不良によるムラや濃度不足等を防止し、良質な画像を得ることができる。

また、特許文献４には、往路の搬送軸から復路の搬送軸への粉体の受け渡しを円滑に行うことができる粉体搬送装置を提供することを目的として、粉体を一端から他端へ搬送し、該他端で折返して前記一端に戻す循環搬送路が形成され、該循環搬送路の途中で前記粉体の一部を自由落下させるように構成された粉体搬送装置において、前記循環搬送路の往路および復路を形成するため、該循環搬送路の搬送方向に沿って配置された仕切り板と、前記仕切り板によって仕切られた往路および復路にそれぞれ配置された螺旋状粉体搬送手段とを具備し、前記循環搬送路の折返し部の範囲では、少なくとも往路に配置された前記螺旋状搬送手段による搬送力を小さくするとともに、前記往路および復路を連通するための前記仕切り板の開放部が、前記搬送力の小さい範囲を超えて復路の搬送方向に一部拡張されていることを特徴とする粉体搬送装置が提案されている。
この粉体搬送装置では、往路を経て搬送されてきた粉体は、折返し点の仕切り板開放部から復路へ受け渡されて循環するが、このとき、折り返し部の搬送力の小さい範囲で粉体は圧縮力を受け、この圧縮力によって往路から復路側に押出されるようにして移行する。ここで、折り返し部の搬送力の小さい範囲で圧縮力を受けた粉体は、搬送力の小さい範囲を超えて復路の搬送方向つまり戻り方向に一部拡張している開放部から復路に押出され、円滑に循環が行われる。

特開２００１−２９０３６９公報 特開２００２−２７８２７１公報 特許３３７９６７８号公報 特開平８−９５３８１号公報

前述したように、画像形成装置の高プロセス線速化に伴い、現像装置内の現像剤循環も高速化が求められている。スクリュ上の現像剤速度はスクリュピッチを大きくすることにより早くすることができると考えられるが、実際にはそれに伴いそのスクリュ端部の受け渡し部の現像剤速度を上げなければ、そこが律速となってしまい、現像剤の流れが滞ってしまう。この受け渡し部での現像剤の滞りを防ぐためには結局スクリュ全体の回転数を上昇させねばならず、現像剤に過剰な負担を与えてしまうため、現像剤が短寿命化してしまうという課題がある。
この課題を解決するためには、スクリュ上の現像剤速度と受け渡し部の現像剤速度の関係において、
「スクリュ上の現像剤速度［ｋｇ/ｓ］≦受け渡し部の現像剤速度［ｋｇ/ｓ］」
が成り立っていないとならない。

そこで本発明は、上記の関係を満たすことができ、受け渡し部で現像剤が滞ることがなくなり、結果として、現像剤搬送部材（スクリュ）全体の回転数を下げることができ、現像剤のストレスを減少させることができる構成の現像装置を提供することを課題としている。

ここで、前述の特許文献２〜３に記載の従来技術の課題は、本発明の課題と類似している。例えば特許文献２に記載の従来技術は、ケースの形状に凹凸をつけることにより、受け渡し部の搬送を円滑にしようとしている。しかし、受け渡し部のケースに凹凸があると、現像剤の逆流は防止されるが、受け渡し部での現像剤の搬送が妨げられ、現像剤の流れが滞ってしまう原因となる。したがって、現像剤が滞る原因となる受け渡し部の凹凸はなくすべきであるという本発明とは考え方が逆である。
また、特許文献３，４に記載の従来技術は、受け渡し部の開口幅を大きくすることにより搬送速度を上げようというもので、本発明と類似した考えである。しかし、本発明では、スクリュ上の搬送速度と比較して受け渡し部の開口幅を定義しているのに対し、これらの従来技術では開口幅の大きさは定義されていない。

本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、受け渡し部の開口幅・回転数を設定することにより、受け渡し部で現像剤搬送部材上と同等以上の搬送速度を持たせることができ、受け渡し部で現像剤が滞ることがなくなり、現像剤搬送部材全体の回転数を下げることができ、現像剤のストレスを減少させることができる構成の現像装置を提供することを目的とし、さらには、その現像装置を備えたプロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では以下のような技術的手段を採っている。
本発明の第１の手段は、現像剤を担持して回転し潜像担持体上の潜像を現像する現像剤担持体と、該現像剤担持体と平行に配置され互いに異なる方向に現像剤を搬送する少なくとも２つの現像剤搬送部材（以下、第１、第２の現像剤搬送部材と言う）と、該第１、第２の現像剤搬送部材間に配置された仕切り板とを少なくとも有し、前記第１、第２の現像剤搬送部材は回転軸部に螺旋状の羽を備え回転することにより現像剤を軸方向に搬送するスクリュ状の部材からなり、第１の現像剤搬送部材の軸方向の一端から他端へ現像剤を搬送し、その他端より前記仕切り板の開口を通して第２の現像剤搬送部材へ回転軸と直角方向に現像剤を受け渡し、その受け渡し領域外では前記仕切り板により、前記第１、第２の現像剤搬送部材間での現像剤の移動を防ぐような構成を有する現像装置において、前記現像剤の受け渡し部での前記仕切り板の開口幅と、前記受け渡し部に設けられた部材の回転数が、以下の式（１）の条件を満たすことを特徴とする。
α・Ｒ・ｌ≦α’・Ｒ’・Ｌ ・・・式（１）
ここで、
α：現像剤搬送部材の搬送効率
Ｒ：現像剤搬送部材の回転数［rpm］
ｌ：現像剤搬送部材のピッチ長［ｍ］
α’：受け渡し部の搬送効率
Ｒ’：受け渡し部の部材の回転数［rpm］
Ｌ：受け渡し部の開口幅［ｍ］
とする。

なお、前記現像剤搬送部材の搬送効率αは、該現像剤搬送部材が１回転したとき、螺旋状の羽（スクリュ）が通過した空間の何パーセントの剤が前に進んだかを表しており、その定義は次の通りである。
α＝ｕ／（Ｖ・ｄ）
また、受け渡し部の搬送効率α’は、受け渡し部の部材（例えばパドル）が１回転したとき、そのパドルが通った空間内の何パーセントの現像剤が受け渡されたかを表しており、その定義は次の通りである。
α’＝ｕ’／（Ｖ’・ｄ）
ここで、
現像剤搬送部材（スクリュ）上の現像剤速度（実測）：ｕ［ｋｇ／ｓ］
スクリュ通過体積：Ｖ＝Ｒ/６０・π((ｒ₁/２)²−(ｒ₂/２)²)・ｌ［ｍ³/ｓ］
受け渡し部の現像剤速度（実測）：ｕ’［ｋｇ/ｓ］
パドル通過体積：Ｖ’＝Ｒ’/６０・ｄπ((ｒ₁/２)²−(ｒ₂/２)²)・Ｌ［ｍ³/ｓ］
スクリュの外形：ｒ₁［ｍ］
スクリュの軸径：ｒ₂［ｍ］
現像剤の嵩密度：ｄ［ｋｇ/ｍ³］
である。

上記の式（１）のように、受け渡し部の開口幅・回転数を設定することにより、受け渡し部で現像剤搬送部材（スクリュ）上と同等以上の搬送速度を持たせることができ、受け渡し部で現像剤が滞ることがなくなる。

上記のように受け渡し部と現像剤搬送部材の回転数を独立にすることにより、容易に現像剤搬送部材上と受け渡し部の現像剤速度を合わせることができ、受け渡し部で現像剤が滞ることがなくなるが、受け渡し部と現像剤搬送部材を別の部品にすることによりコストが上がってしまう。
しかし、受け渡し部と現像剤搬送部材の一体化により起こる受け渡し部での現像剤の滞りを防ぐためには結局現像剤搬送部材全体の回転数を上昇させねばならず、現像剤に過剰な負担を与えてしまうため、現像剤が短寿命化してしまう恐れがある。

そこで本発明の第２の手段は、第１の手段の現像装置において、前記受け渡し部に設けられた部材と前記第１の現像剤搬送部材とが一体に構成され、前記仕切り板の開口幅が次の条件：
α・ｌ≦α’・Ｌ ・・・式（２）
を満たすことを特徴とする。

このように、受け渡し部の部材と現像剤搬送部材（スクリュ）を一体化することにより、生産コストを下げることができる。また、式（２）の条件を満たすことにより、受け渡し部に現像剤搬送部材上と同等以上の搬送速度を持たせることができ、受け渡し部で現像剤が滞ることがなくなる。結果として、現像剤搬送部材全体の回転数を下げることができ、現像剤のストレスが減少する。

第２の手段の条件で開口幅を設定することにより、受け渡し部でも円滑に現像剤を搬送できるが、受け渡し部での搬送効率を上げないと開口幅が大きくなってしまう。その場合、受け渡し部を現像剤担持体の画像領域内に入れてしまうと、画像濃度むらが生じてしまう恐れがあり、また受け渡し部を画像領域外に出しても、現像装置の大型化につながってしまう。

そこで本発明の第３の手段は、第１または第２の手段の現像装置において、前記２つの現像剤搬送部材を軸方向から見たとき、前記第１の現像剤搬送部材が左側、前記第２の現像剤搬送部材が右側に配置され、前記第１、第２の現像剤搬送部材が略水平に並んでいる場合には、前記第１の現像剤搬送部材の回転方向は、反時計回りであることを特徴とする。
上記のような回転方向（下送り）で現像剤の受け渡しを行なうことにより、受け渡し部の搬送効率が上がる。これは、現像剤搬送部材の下方の方が部材間の空間への現像剤充填率が高く、下送りではその充填率が高い状態の現像剤を搬送できるためであると考えられる。従って、第２の手段の条件を満たすのに必要な開口幅が小さくなる。

上記のように受け渡し部の開口幅を小さくするためには、受け渡し部の搬送効率を上げる必要がある。
そこで本発明の第４の手段は、第１〜第３のいずれか１つの手段に記載の現像装置において、前記受け渡し部には、回転軸に対して垂直で前記現像剤搬送部材の羽と同等の長さの線を連続的につないでできる平面から成るパドルが取り付けられており、そのパドルの枚数は２枚であることを特徴とする。
このように、パドルを２枚にすることが搬送効率を最も高めることが実験により分かった。パドル２枚のときが受け渡し部のパドル間に現像剤が詰まっていない無駄な空間が最も少ないためであると考えられる。従って、第２の手段の条件を満たすのに必要な開口幅が小さくなる。

上記のように受け渡し部の開口幅を小さくするためには、受け渡し部の搬送効率を上げる必要がある。
そこで本発明の第５の手段は、第４の手段の現像装置において、前記受け渡し部のパドルと前記現像剤搬送部材の羽は連続的につながっていることを特徴とする。
このように現像剤搬送部材（スクリュ）とパドルが連続的につながっていると、スクリュから運ばれてきた現像剤がスムーズにパドル間の空間に入っていく。そのため、搬送効率を上げることができる。

本発明の第６の手段は、第４または第５の手段の現像装置において、前記受け渡し部のパドルはリード角５０°≦θ≦８０°の範囲内の平面であることを特徴とする。
パドルの角度を上記のように設定することが搬送効率をより高めることが実験により分かった。これは、パドルの奥の方まで現像剤を圧縮しながら送ることにより、パドル全面を有効活用しているためであると考えられる。従って、第２の手段の条件を満たすのに必要な開口幅が小さくなる。

ところで、第１の現像財搬送部材が第２の現像剤搬送部材より下方にある場合、現像財搬送部材の回転方向によっては搬送効率が下がってしまう。
そこで本発明の第７の手段は、第１または第２の手段の現像装置において、前記２つの現像剤搬送部材を軸方向から見たとき、前記第１の現像剤搬送部材が左側、前記第２の現像剤搬送部材が右側に配置され、前記第１の現像剤搬送部材が前記第２の現像剤搬送部材よりも下方に位置する場合には、前記第１の現像剤搬送部材の回転方向は、時計回りであることを特徴とする。
第１の現像剤搬送部材が第２の現像剤搬送部材よりもある程度以上下方にある場合、第３の手段の回転方向（下送り）よりも上記第７の手段の回転方向（上送り）の方が受け渡し部での搬送効率が良くなる。

本発明の第８の手段は、第１、第２または第７の手段の現像装置において、前記受け渡し部にはパドルがなく、前記現像剤搬送部材のスクリュの形状がそのまま受け渡し部まで延長されていることを特徴とする。
第７の手段の回転方向（上送り）の場合、上記第８の手段のようにパドルがないほうが受け渡し部での搬送効率を最も高めることができることが実験により分かった。

本発明の第９の手段は、第１〜第８のいずれか１つの手段の現像装置において、前記第１の現像剤搬送部材（スクリュＡとする）と前記第２の現像剤搬送部材（スクリュＢとする）の両方を通る２本の接線（図１６参照）の内側には、ケースの凹凸がないことを特徴とする。
受け渡し部の開口幅を小さくするためには、受け渡し部の搬送効率を上げる必要があるが、上記のような接線の範囲内に凹凸がない条件で、最も搬送効率が上がることが実験により分かった。これは凹凸をつけることにより、スクリュＢからスクリュＡへの現像剤の戻りを防止することができるが、それ以上にスクリュＡからスクリュＢへの搬送を阻害してしまうためであると考えられる。

本発明の第１０の手段は、第１〜第９のいずれかの１つの手段の現像装置において、前記第１、第２の現像剤搬送部材が前記現像剤担持体の下方に略水平方向に配置されている２軸搬送タイプであり、前記第１、第２の現像剤搬送部材のうち、一方は前記現像剤担持体への現像剤供給及び回収用の現像剤搬送部材であり、他方はトナー補給後の搬送攪拌用の現像剤搬送部材であり、前記現像剤搬送部材間の受け渡し箇所の少なくとも１つが前記の条件を満たしていることを特徴とする。
２軸搬送タイプの現像装置では現像剤担持体上の軸方向でトナー濃度偏差を生じてしまう。この偏差を小さくするためには、現像剤の循環を早くする必要があるが、第１〜第９のいずれか１つの手段に記載の条件を満たすことにより、現像剤搬送部材上の現像剤速度が速くなっても受け渡し部で現像剤を滞らせることなく円滑に循環させることができ、その結果として現像剤担持体上の軸方向でのトナー濃度偏差を小さくすることができる。

本発明の第１１の手段は、第１〜第９のいずれか１つの手段の現像装置において、前記第１、第２の現像剤搬送部材に加えて第３の現像剤搬送部材を有する３軸搬送タイプであり、前記第１〜第３の現像剤搬送部材のうち、一つは前記現像剤担持体へ現像剤を供給する供給用現像剤搬送部材（例えば供給搬送用スクリュ）であり、他の一つは、前記現像剤担持体から現像終了後の現像剤を回収するとともに回収した現像剤を供給用現像剤搬送部材と平行でかつ同方向に搬送する回収用現像剤搬送部材（例えば回収搬送用スクリュ）であり、さらに他の一つは、前記供給用現像剤搬送部材から前記現像剤担持体に供給されなかった余剰現像剤と前記回収用現像剤搬送部材から運ばれてきた現像剤とを供給用現像剤搬送部材と逆方向に撹拌搬送する攪拌用現像剤搬送部材（たとえば攪拌搬送用スクリュ）であり、前記３つの現像剤搬送部材間の受け渡し箇所の少なくとも１つが前記の条件を満たしていることを特徴とする。
３軸搬送タイプの現像装置では、供給搬送用スクリュ下流部での現像剤の枯渇や、回収搬送用スクリュ上流での現像剤の溢れ等の課題があり、現像剤バランスをうまくとるためには、各スクリュでの現像剤速度を上げる必要があるが、第１〜第９のいずれか１つの手段に記載の条件を満たすことにより、スクリュ上の現像剤速度が速くなっても受け渡し部で現像剤を滞らせることなく円滑に循環させることができ、その結果として現像剤バランスをうまくとることができる。

本発明の第１２の手段は、第１１の手段の現像装置において、前記第１の現像剤搬送部材を前記回収用現像剤搬送部材（例えば回収搬送用スクリュ）とし、該回収用現像剤搬送部材から他の現像剤搬送部材への受け渡し部が、前記の条件を満たしていることを特徴とする。
回収搬送用スクリュ下流部での現像剤の溢れが、３軸搬送タイプの現像装置の特に大きな課題であり、回収搬送用スクリュの回転数を高くすることによってこれをカバーしているが、軸受けや現像剤に大きなストレスを与えてしまっている。そこで第１２の手段のように、回収搬送用スクリュからの受け渡し部の搬送速度を回収搬送用スクリュ上と同等以上にすることにより、特に高回転数になりやすい回収搬送用スクリュの回転数を下げることができる。

本発明の第１３の手段は、第１１の手段の現像装置において、３つの現像剤搬送部材は、略水平方向に並んでいることを特徴とする。
また、本発明の第１４の手段は、第１３の手段の現像装置において、前記供給用現像剤搬送部材の受け渡し部にはパドルが設けられており、該パドルの枚数は３〜５枚であることを特徴とする。
３軸が水平方向に並んだ３軸搬送タイプの現像装置では、回収搬送用スクリュから供給搬送用スクリュへ、また供給搬送用スクリュから撹拌搬送用スクリュへと、受け渡しが２段階連続してしまう場所ができる。このような場所では搬送効率の高いパドル形状が受け渡し１段階の場合とは異なる。そこで第１４の手段のように、供給搬送用スクリュのパドル枚数を決めると、搬送効率が最も高くなることが実験（実験結果：図１９参照）により確かめられている。例えば供給搬送用スクリュのパドル枚数が３枚以上で搬送効率は飽和する。また、６枚以上にしてしまうと、羽の体積分の現像剤が搬送できないことになり、搬送効率は下がる。

本発明の第１５の手段は、少なくとも、表面に静電潜像が形成される潜像担持体と、前記潜像担持体上の静電潜像を現像し顕像化する現像装置とを一体に備えたプロセスカートリッジにおいて、前記現像装置として、第１〜第１４のいずれか１つの手段の現像装置を備えたことを特徴とする。
第１５の手段では、第１〜第１４のいずれか１つの手段の現像装置を用いることで、高プロセス線速が実現し、さらに現像剤に対する負荷も小さくなるため、長期間にわたって常に安定したトナー付着量を得ることができるので、画像濃度の安定性が高いプロセスカートリッジを提供することが可能になる。

本発明の第１６の手段は、少なくとも、表面に静電潜像が形成される潜像担持体と、前記潜像担持体上の静電潜像を現像し顕像化する現像装置とを備えた画像形成装置において、第１〜第１４のいずれか１つの手段の現像装置、あるいは第１５の手段のプロセスカーリッジを備えたことを特徴とする。
第１６の手段では、第１〜第１４のいずれか１つの手段の現像装置、あるいは第１５の手段のプロセスカーリッジを用いることで、高プロセス線速が実現し、さらに現像剤に対する負荷も小さくなるため、長期間にわたって常に安定したトナー付着量を得ることができるので、画像濃度の安定性が高い画像形成装置を提供することが可能になる。

本発明の第１７の手段は、第１６の手段の画像形成装置において、現像色の異なる複数の現像装置またはプロセスカートリッジを備え、記録材にカラー画像を形成することを特徴とする。
第１７の手段では、現像色の異なる複数の現像装置またはプロセスカートリッジに、第１〜第１４のいずれか１つの手段の現像装置、あるいは第１５の手段のプロセスカーリッジを用いることで、高プロセス線速が実現し、さらに現像剤に対する負荷も小さくなるため、長期間にわたって常に安定したトナー付着量を得ることができるので、画像濃度の安定性が高く、色再現性やカラーバランスの優れた高画質カラー画像を得ることの出来る画像形成装置を提供することが可能になる。

本発明の第１８の手段は、第１６の手段の画像形成装置において、少なくとも潜像担持体と該潜像担持体に形成された静電潜像を現像する現像装置とを有する画像形成ユニットまたはプロセスカーリッジを複数備え、各画像形成ユニットまたはプロセスカーリッジで現像色の異なる画像を形成して記録材に直接、または中間転写体を介して転写し、記録材にカラー画像を形成することを特徴とする。
第１８の手段では、各画像形成ユニットまたはプロセスカートリッジの現像装置に第１〜第１４のいずれか１つの手段の現像装置を用いることで、高プロセス線速が実現し、さらに現像剤に対する負荷も小さくなるため、長期間にわたって常に安定したトナー付着量を得ることができるので、画像濃度の安定性が高く、色再現性やカラーバランスの優れた高画質カラー画像を得ることの出来る画像形成装置を提供することが可能になる。

本発明の第１９の手段は、第１６の手段の画像形成装置において、「少なくとも像担持体と該像担持体に形成された静電潜像を現像する現像装置とを有する画像形成ユニットを複数並設した第１画像形成ユニット群と、該第１画像形成ユニット群にて形成された第１トナー像が転写され担持される第１中間転写体とからなる第１画像形成ステーション」と、「少なくとも像担持体と該像担持体に形成された静電潜像を現像する現像装置とを有する画像形成ユニットを複数並設した第２画像形成ユニット群と、該第２画像形成ユニット群にて形成された第２トナー像が転写され担持される第２中間転写体とからなる第２画像形成ステーション」と、を備え、記録材の第１面に転写される第１トナー像は、前記第１画像形成ステーションにより形成され、記録材の第２面に転写される第２トナー像は、第２画像形成ステーションにより形成され、定着前において第１のトナー像と第２のトナー像が同時もしくは順次に記録材に転写されることを特徴とする。
第１９の手段では、各画像形成ユニットの現像装置に第１〜第１４のいずれか１つの手段の現像装置を用いることで、高プロセス線速が実現し、さらに現像剤に対する負荷も小さくなるため、長期間にわたって常に安定したトナー付着量を得ることができるので、画像濃度の安定性が高く、色再現性やカラーバランスの優れた高画質カラー画像を得ることの出来る画像形成装置を提供することが可能になる。また、本発明の現像装置を１パス両面転写方式の画像形成装置に用いることにより、長期的に濃度安定性に優れたカラー画像を非常に生産性高く得ることが可能となる。それにより表裏での画質差がなく、常に画質の安定したカラー両面画像を得ることが可能となる。

以上のように、本発明によれば、受け渡し部の開口幅・回転数を設定することにより、受け渡し部で現像剤搬送部材上と同等以上の搬送速度を持たせることができ、受け渡し部で現像剤が滞ることがなくなり、現像剤搬送部材全体の回転数を下げることができ、現像剤のストレスを減少させることができる構成の現像装置を実現することができる。
また、本発明の現像装置を用いることで、高プロセス線速が実現し、さらに現像剤に対する負荷も小さくなるため、長期間にわたって常に安定したトナー付着量を得ることができるので、画像濃度の安定性が高いプロセスカートリッジを実現することができる。
さらに、本発明の現像装置あるいはプロセスカートリッジを用いることで、画像濃度の安定性が高い画像形成装置を実現でき、さらには、画像濃度の安定性が高く、色再現性やカラーバランスの優れた高画質カラー画像を得ることの出来る画像形成装置を実現することができる。

以下、本発明の具体的な構成、動作及び作用効果を、図面を参照して詳細に説明する。

［画像形成装置全体の構成の詳細説明］
まず本発明の現像装置が用いられる画像形成装置の構成例について詳細に説明する。
図１は本発明に係る画像形成装置全体の内部構成を示した概略中央断面図である。図１に示す画像形成装置本体１００の内部において、記録体搬送路４３Ａを境にして、上下に画像形成ステーションが設けられており、上部の第１画像形成ステーションには、矢印方向に無端移動する第１中間転写体である第１像担持ベルト２１を備えた第１像担持体ユニット２０を、下部の第２画像形成ステーションには、矢印方向に無端移動する第２中間転写体である第２像担持ベルト３１を備えた第２像担持体ユニット３０が配備されている。第１像担持ベルト２１の上部張架面には、第１画像形成ユニット群（４個の第１画像形成ユニット８０Ｙ、８０Ｃ、８０Ｍ、８０Ｋ）が、第２像担持ベルト３１の傾斜した張架面には、第２画像形成ユニット群（４個の第２画像形成ユニット８１Ｙ、８１Ｃ、８１Ｍ、８１Ｋ）が配備されている。これら第１、第２画像形成ユニットの番号に添えたＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋは、扱うトナーの色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。第１、第２画像形成ユニットに備えられ、第１像担持ベルト２１と第２像担持ベルト３１と共に回転する各感光体（潜像担持体）１に対しても同じ意味あいでＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋを添えている。なお感光体１Ｙから１Ｋは同間隔で配置され、少なくとも画像形成時にはそれぞれ第１、第２像担持ベルト２１、３１との張架部の一部と接触する。

４個ずつの第１画像形成ユニット８０Ｙ、８０Ｃ、８０Ｍ、８０Ｋと第２画像形成ユニット８１Ｙ、８１Ｃ、８１Ｍ、８１Ｋの構成は同じであり、図２は一つの画像形成ユニットの構成例を示している。図２において、画像形成装置１００の動作時に、不図示の駆動源により、矢印方向に回転するよう回転可能に支持された円筒状の感光体１の周囲に、静電写真プロセスに従い帯電装置３であるスコロトロンチャージャ、露光装置４、現像装置５、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が配設されている。

潜像担持体である感光体１は、例えば直径３０〜１２０ｍｍ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）を形成したものである。また、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）層を形成した感光体も採用可能である。また、円筒状の他に、ベルト状の感光体も採用できる。
帯電装置３としては、非接触式のチャージャの他に、感光体１の表面に接触させるタイプの例えば帯電ローラや帯電ブラシ等も採用できる。
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を備え、感光体１の表面に残留するトナー等の異物を除去、回収する。

露光装置４は、各色毎の画像データ対応の光を、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、静電潜像を形成する。図示例の露光装置４は、発光素子としてＬＥＤ（発光ダイオード）アレイを用い、結像素子アレイと組み合わせたライン状の露光装置であるが、レーザ光源とポリゴンミラー、走査結像光学系等を用い、形成すべき画像データに応じて変調したレーザビーム光を感光体に照射するレーザスキャン方式の露光装置も採用できる。

現像装置５は、トナーとキャリヤからなる二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に対し露光により各感光体１の表面に形成された色毎の静電潜像は、感光体１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なわれる。
現像装置５の構成は、図示の例では、現像剤担持体である現像ローラ５ａ（図ではスリーブのみを図示してあるが、スリーブの内部には複数の磁石、あるいは複数の磁極が着磁されたマグネットローラ等が配設されている）と、現像剤規制部材であるドクタ５ｂと、現像剤供給搬送部材としての供給搬送用スクリュ５ｃと、現像剤攪拌搬送部材としての攪拌搬送用スクリュ５ｄと、回収搬送用スクリュ５ｅと、仕切り板５ｆ、５ｇを備えた３軸搬送タイプの構成であるが、これに限るものではない。すなわち、現像装置の詳細説明については後述するが、例えば図４に示すような２軸搬送タイプの現像装置や、図７に示すような３軸搬送タイプの現像装置に本発明を適用したもの等を用いることができる。

複数のローラ２３，２４，２５，２６（２個），２７，２８，２９により支持されて矢印方向に走行する、第１中間転写体としての第１像担持ベルト２１が、第１の画像形成ユニット８０Ｙ〜８０Ｋにおける各感光体１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋの下部に設けられている。この第１像担持ベルト２１は無端状で、各感光体の現像工程後の一部が接触するように張架、配置されている。また、第１像担持ベルト２１の内周部には各感光体１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋに対向させて１次転写ローラ２２が設けられている。

第１像担持ベルト２１の外周部には、ローラ２３に対向する位置にクリーニング装置２０Ａが設けられている。このクリーニング装置２０Ａは、第１像担持ベルト２１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。
上記の第１像担持ベルト２１に関連する部材は、第１像担持体ユニット２０として一体的に構成してあり、画像形成装置１００に対し着脱が可能となっている。

複数のローラ３３，３４，３５，３６（２個），３７，３８により支持されて矢印方向に走行する、第２中間転写体としての第２像担持ベルト３１が、第２の画像形成ユニット８１Ｙ〜８１Ｋにおける各感光体１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋに接触して設けられている。この第２像担持ベルト３１は無端状で、各感光体の現像工程後の一部が接触するように張架、配置されている。第２像担持ベルト３１の内周部には各感光体１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋに対向させて１次転写ローラ３２が設けられている。

第２像担持ベルト３１の外周部には、ローラ３３に対向する位置にクリーニング装置３０Ａが設けられている。このクリーニング装置３０Ａは、第２像担持ベルト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。
上記の第２像担持ベルト３１に関連する部材は、第２像担持体ユニット３０として一体的に構成してあり、画像形成装置１００に対し着脱が可能となっている。

さらに上記第１像担持ベルト２１の外周で、支持ローラ２８の近傍には、第１の２次転写ローラ４６が設けてある。第１像担持ベルト２１と２次転写ローラ４６の間に記録材（以下用紙Ｐ）を通過させながら、第１の２次転写ローラ４６にバイアスを印加することで第１像担持ベルト２１が担持するトナーによる画像が用紙Ｐに転写される。

上記第２像担持ベルト３１の外周で、支持ローラ３４の近傍には、第２の２次転写手段である転写チャージャ４７が設けてある。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。像担持ベルト３１と転写チャージャ４７の間に用紙Ｐを通過させながら、転写電流を印加することで第２像担持ベルト３１が担持するトナーによる画像が用紙Ｐに転写される。上記転写ローラ４６と転写チャージャ４７に印加される転写電流の極性は、ともにトナーの極性と逆のプラス極性である。

画像形成装置１００の右側には各種サイズの用紙を供給可能に収納した給紙装置４０が配備されており、この給紙装置４０内には、大容量の給紙トレイ４０ａと複数の給紙カセット４０ｂ〜４０ｄが装着されている。そして、給紙トレイ４０ａと複数の給紙カセット４０ｂ〜４０ｄのうちの選択された１つから給紙・分離手段４１Ａ〜４１Ｄにより確実に一枚の用紙Ｐだけが給紙され、複数の搬送ローラ対４２Ｂにより記録材搬送経路４３Ｂや記録材搬送路４３Ａに送られる。

記録材搬送路４３Ａの延長上には、前記第２の画像形成ステーションを通過した用紙を、記録材の搬送方向下流に備えた定着装置６０における定着ニップまで、平面状態を保って搬送させるための、記録材移送手段５０を備えている。記録材移送手段５０は、矢印方向に無端移動する搬送ベルト５１を支持するローラ５２，５３，５４，５５，５６を有し、搬送ベルト５１の外側には、ローラ５５に対向させてクリーニング装置５０Ａ，ローラ５６に対向させて記録材Ｐを吸着させるための吸着用チャージャ５７、ローラ５４に対向させて除電・分離チャージャ５８を備えている。

未定着のトナー画像と接触しながら記録材Ｐとともに移動する搬送ベルト５１は、前記吸着用チャージャ５７により、トナーの極性と同極性のマイナス帯電が施される。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が採用できる。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。このベルト搬送５１の走行速度は、定着装置６０における記録材の走行速度と合わせてある。

記録材搬送手段５０の用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。この定着装置６０としては、ローラ内部にヒータを備えるタイプのローラ定着装置、加熱されるベルトを走行させるベルト定着装置、また、加熱の方式に電磁誘導加熱を採用した定着装置などが採用できる。用紙両面の画像の色合い、光沢度を同じにするため、定着ローラ、定着ベルトの材質、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定着条件を制御したり、用紙の種類に応じて最適な定着条件となるよう、不図示の制御手段により制御される。定着の終了した用紙を冷却し、不安定なトナーの状態を早期に安定させるため、冷却機能を有した冷却ローラ対７０を定着後の搬送路に備えている。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が採用できる。冷却された用紙は、排紙ローラ対７１により、画像形成装置１００の左側に設けた排紙スタック部７５に排紙、スタックさせる。この排紙スタック部は、大量の用紙をスタック可能にするため、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用紙を搬送させることもできる。別の後処理装置としては、穴あけ、断裁、折、綴じなど製本のための装置である。

未使用のキャリアを含む現像剤が収納された各色のカートリッジ８６Ｙ，８６Ｃ，８６Ｍ、８６Ｋが、着脱可能に収納空間８５に収納されている。そして、不図示の現像剤搬送手段により、各画像形成ユニットの現像装置に必要に応じて現像剤を供給するようになっている。本実施例の構成は、上下に配された４個ずつの画像形成ユニット８０Ｙ〜８０Ｋ、８１Ｙ〜８１Ｋに対し、各色のカートリッジ８６Ｙ，８６Ｃ，８６Ｍ、８６Ｋは共通にしているが、別々にすることもできる。また、消耗の多いブラックトナー用のカートリッジ８６Ｋを、特に大容量としておくことも可能である。この収納空間８５は、画像形成装置上面で操作方向から見て奥側にあって、画像形成装置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。

以下に図１に示す画像形成装置の動作を説明する。
［片面記録の動作］
上記の構成において、記録材（用紙）Ｐ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種類のうちの一つは、第１の像担持ベルト２１に担持させた画像を用紙Ｐの片面に直接転写する方法であり、別の方法は、第２の像担持ベルト３１に担持させた画像を用紙の片面に直接転写する方法である。本実施例では画像形成装置１００の構成から、第１の像担持ベルト２１に担持させた画像を用紙Ｐの片面に直接転写する場合には、画像が用紙のＰ上面に形成され、第２の像担持ベルト３１に担持させた画像を用紙Ｐの片面に直接転写する場合には、画像が用紙Ｐの下面に形成される。また、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。そこで、ここでは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１の像担持ベルト２１に画像を担持させた後、用紙Ｐに転写させる方法について説明する。

画像形成装置１００を稼動させると、第１の像担持ベルト２１と第１の画像形成ユニット８０Ｙ〜８０Ｋにおける感光体１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋが回動する。同時に第２の像担持ベルト３１が回動するが、第２の画像形成ユニット８１Ｙ〜８１Ｋにおける感光体１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋは第２の像担持ベルト３１と離間されるとともに不回転状態にされる。まず、イエローの画像形成ユニット８０Ｙによる画像形成から開始される。帯電装置３により感光体１Ｙが一様に帯電され、ＬＥＤ（発光ダイオード）アレイと結像素子からなる露光装置４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、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。

静電潜像は現像装置５の現像ローラ５ａによりイエロートナーで現像され、可視像となり、１次転写ローラ２２の転写作用により感光体１Ｙと同期して移動する第１像担持ベルト２１上に静電的に１次転写される。このような潜像形成、現像、１次転写動作がシアン、マゼンタ、ブラックの各画像形成ユニット８０Ｃ，８０Ｍ，８０Ｋの感光体１Ｃ，１Ｍ，１Ｋ側でもタイミングをとって順次同様に行われる。
この結果、第１像担持ベルト２１上には、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、順次重なり合ったフルカラートナー画像として担持され、第１像担持ベルト２１とともに矢印の方向に移動される。

上記の画像形成動作と同時に給紙装置４０のなかの給紙トレイ４０ａあるいは給紙カセット４０ｂ〜４０ｄから、記録に使われる用紙Ｐがその供給のための給紙・分離手段４１Ａ〜４１Ｄの一つにより繰り出され、搬送ローラ対４２Ｂ，４２Ｃにより記録材搬送路４３Ｃに搬送される。用紙Ｐの先端がレジストローラ対４５に咥えられない前に、ジョガー４４は、用紙Ｐの搬送方向に対し両方の横方向から、用紙Ｐの両辺を押すように作動し、用紙横方向の位置整合が図られる。レジストローラ対４５は静止しており、用紙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が、第１像担持ベルト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Ｐを転写領域に搬送する。

第１像担持ベルト２１上のこのフルカラートナー画像は、第１像担持ベルト２１と同期して搬送される用紙Ｐの上面に、二次転写ローラ４６による転写作用を受けて転写される。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。

その後、第１像担持ベルト２１の表面が、ベルトクリーニング装置２０Ａによりクリーニングされる。また、１次転写を終了した第１の画像形成ユニット８０Ｙ〜８０Ｋにおける感光体１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋの表面に残留するトナー等の異物はクリーニング装置２のクリーニングブラシ２ａとクリーニングブレード２ｂにより、各感光体の表面から除去される。各感光体の表面は除電装置Ｑによる残留電位の除電作用が行なわれて次の作像・転写工程に備える。除去されたトナー等の異物は、回収手段２ｃにより、回収部８７に送られる。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力する。

第１像担持ベルト２１に重ねられて担持されていたトナー画像が二次転写された用紙Ｐは、搬送装置５０の搬送ベルト５１により定着装置６０に向け移送される。用紙Ｐを確実に搬送ベルト５１とともに移送できるよう、あらかじめ移送ベルト５１の表面を、用紙の吸着用チャージャ５７により帯電する。用紙Ｐが搬送ベルト５１から分離され、確実に定着装置６０に送られるよう、除電・分離チャージャ５８が作動する。

用紙Ｐ上に重ねられていた各色のトナーが定着装置６０の熱による定着作用を受け、溶融、混色されて完全にカラー画像となる。片面記録の場合、用紙Ｐの片面（上面）だけにトナー像を有しているので、両面にトナー像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は少なくて済む。したがって、不図示の制御手段が画像に応じて定着装置の使用する電力を最適に制御する。定着されたトナー像も用紙上で完全に固着するまでは、搬送路のガイド部材等に擦られ、画像が欠落したり、乱れたりする。この不具合を防止するため、冷却手段である冷却ローラ対７０が作動し、トナーと用紙Ｐを冷却する。その後、排紙ローラ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。排紙スタック部７５では若い頁の記録物が順次上に重ねられるようにスタックされるよう、作像順序がプログラムされているので、頁順が揃う。また、排紙スタック部７５は、排紙される用紙の増加に従って下降するようになっているので、用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。また、記録済みの用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するとか、ソータ、コレータや綴じ装置や折り装置などの後処理装置に搬送することもできる。

なお、用紙Ｐの片面に画像を形成させる他の方法（下面側に記録）では、第２の画像形成ユニット８１Ｙ〜８１Ｋで画像を形成して第２像担持ベルト３１に重ねて１次転写する工程を行ない、第１の画像形成ユニット８０Ｙ〜８０Ｋにおける画像の形成を行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が、基本的には上記の片面記録の工程と同じなので、詳細な説明は省略する。

［両面記録時の動作］
次に用紙Ｐ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。画像形成装置に開始信号が入力されると、上記、片面記録の動作で説明した第１の画像形成ユニット８０Ｙ、８０Ｃ、８０Ｍ、８０Ｋで順次形成する各色ごとの画像を第１像担持ベルト２１に順次１次転写させ、第１の画像として担持させる工程とほぼ平行して、第２の画像形成ユニット８１Ｙ、８１Ｃ、８１Ｍ、８１Ｋで順次形成する各色ごとの画像を第２像担持ベルト３１に順次１次転写させ、第２の画像として担持させる工程が行なわれる。第１、第２の画像形成ステーションの配置は、図１に示す構成なので、上記第１の画像と第２の画像が、用紙Ｐの搬送方向先端で位置的に合致するためには、第１の画像の形成開始より遅れて第２の画像の形成が開始される。また、用紙Ｐはレジストローラ対４５で静止と再送が行なわれるので、その時間も見込んで給紙され、ジョガー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Ｐを第１の２次転写手段である転写ローラ４６と第１像担持ベルト２１で構成された第１転写ステーションに搬送する。転写ローラ４６にプラス極性の転写電流が印加され、第１像担持ベルト２１から用紙Ｐの片面（図では上面）に画像が転写される。

このようにして片面に画像を有した用紙Ｐは、転写ローラ４６の搬送作用により、引き続き第２の二次転写手段たる転写チャージャ４７のある第２転写ステーションに送られる。そしてチャージャにプラス極性の転写電流が印加されることにより、第２像担持ベルト３１に予め担持されているフルカラーの第２の画像が、一括して用紙Ｐの下面に転写される。

このようにして両面にフルカラートナー像が転写された用紙Ｐは、搬送装置５０の搬送ベルト５１により定着装置６０へと移送される。このとき、吸着用チャージャ５７により、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ており、用紙下面の未定着のトナーが搬送ベルト５１に移らないようにしている。除電・分離チャージャ５８には、交流が印加され、用紙Ｐは搬送ベルト５１から分離され、定着装置６０へと移送される。そして、定着装置６０の熱による定着処理を受け、用紙Ｐの両面のトナー画像が溶融、混合される。用紙Ｐは引き続いて冷却ローラ対７０を通過し、排紙ローラ７１により排紙スタック部７５上に排紙される。

複数の頁の用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と、そこから取り出し、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、制御手段（不図示）により実行される。

以上の片面記録動作、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、図１に示す画像形成装置では、ブラックトナーだけによるモノクロ記録や、二色、三色等の多色記録も可能である。

［画像形成装置の別の構成説明］
次に本発明に係る画像形成装置の別の構成例を図３に示す。
この画像形成装置は、前述の図１に対して通常の片面のみを一度に作像するカラー方式である、いわゆるタンデム構成の画像形成装置である。概略構成を以下に示す。
図３のカラー画像形成装置は、いわゆるタンデム方式といわれ、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色毎のプロセスカートリッジ１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋが中間転写体である中間転写ベルト１２に沿って直列に配置された構成になっている。各色毎のプロセスカートリッジ１０Ｙ〜１０Ｋは同じ構成であり、潜像担持体である感光体１Ｙ〜１Ｋを中心に帯電装置３、現像装置５、クリーニング装置２等から構成される。また、各プロセスカートリッジ１０Ｙ〜１０Ｋの感光体１Ｙ〜１Ｋに対し、露光装置４、中間転写装置１１が配置されており、その他に、図示しない給紙装置と用紙搬送部、レジストローラ１５、紙転写装置１６、搬送装置１７、定着装置１８などを備えている。

帯電装置３としては、例えば接触式の帯電ローラや帯電ブラシが用いられるが、この他、非接触式のチャージャを用いることもできる。
クリーニング装置２は、クリーニングブレードやクリーニングブラシ等を備え、感光体１の表面に残留するトナー等の異物を除去、回収する。
露光装置４は、各色毎の画像データ対応の光を、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、静電潜像を形成する。図示例の露光装置４は、４つのレーザ光源、ポリゴンミラー、４系統の走査結像光学系等を用い、形成すべき画像データに応じて変調したレーザビーム光を各感光体に照射するレーザスキャン方式の露光装置であるが、ＬＥＤ（発光ダイオード）アレイと結像素子アレイからなる露光装置を採用することもできる。

本実施例においては、上述の感光体１、帯電装置３、現像装置５及びクリーニング装置２等の構成要素のうち、複数のものをプロセスカートリッジとして一体に結合して構成し、このプロセスカートリッジ１０Ｙ〜１０Ｋを画像形成装置本体に対して着脱可能に構成している。
また、各プロセスカートリッジ１０Ｙ〜１０Ｋに用いる現像装置５の構成及び詳細説明については後述するが、例えば図４に示すような２軸搬送タイプの現像装置や、図２または図７に示すような３軸搬送タイプの現像装置に本発明を適用したもの等を用いることができる。

中間転写装置１１は、複数のローラ１３ａ，１３ｂ，１３ｃに張架されて図中の矢印方向に回転する中間転写ベルト１２と、１次転写手段である１次転写ローラ１４と、図示しないベルトクリーニング装置等で構成され、各プロセスカートリッジ１０Ｙ〜１０Ｋの感光体１Ｙ〜１Ｋに形成された各色のトナー画像が順次重ねて１次転写される。そして中間転写ベルト１２上に転写されたトナー画像は、紙転写装置１６で記録材（用紙）Ｐに二次転写される。転写後の用紙Ｐは搬送装置１７で定着装置１８に搬送され、トナー画像が用紙Ｐに定着される。
なお、図３に示す画像形成装置の作像動作は、前述の図１に示した画像形成装置において、裏面（第二面）の作像を行なわない片面記録動作と同様であるので、ここでは動作の詳細な説明は省略する。

［現像装置の構成説明］
次に、以上に説明したような本発明に係る画像形成装置に用いる現像装置の構成について説明する。
本発明に係る画像形成装置に用いる現像装置は、例えば前述の図２に示したような３軸搬送タイプの現像装置や、図４に示したような構成の２軸搬送タイプの現像装置、あるいは図７に示すような構成の３軸搬送タイプの現像装置がある。

図４に一例を示した２軸搬送タイプの現像装置４００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（スリーブ）４０１（回転する円筒状のスリーブと、スリーブ内に固定配置された磁石又はマグネットロールから構成されるが、図ではスリーブのみ図示している）と、スリーブ上の現像剤量を規制する現像剤規制部材（ドクタ）４０５と、現像剤を搬送しながら現像ローラ４０１に供給し、現像ローラ４０１からの現像剤を回収する現像剤搬送部材である供給回収用スクリュ４０２とを備えている。さらに、供給回収用スクリュ４０２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用スクリュ４０２とは逆方向に搬送する現像剤搬送部材である攪拌搬送用スクリュ４０３を備えている。供給回収用スクリュ４０２と攪拌搬送用スクリュ４０３とは水平方向に配置され、供給回収用スクリュ４０２を備える供給回収搬送路４０６と攪拌搬送用スクリュ４０３を備える攪拌搬送路４０７とは仕切り板４０４で仕切られている。そして、２つの搬送路は仕切り板４０４の軸方向両端の受け渡し部に設けた開口で連通しており、攪拌搬送路４０７と供給回収搬送路４０６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。

次に図７（ａ）は３軸搬送タイプの現像装置の概略断面図であり、（ｂ）は現像剤の流れを平面に展開して模式的に示す概略平面図である。
図７（ａ）に示す構成の現像装置５０４は、反時計回りに表面移動しながら潜像担持体である感光体ドラム５０１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（回転する円筒状のスリーブと、スリーブ内に固定配置された磁石又はマグネットロールから構成される）５０５を有している。また、現像ローラ５０５に現像剤を供給しながら図７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搬送用スクリュ５０８を有している。
現像ローラ５０５の供給搬送用スクリュ５０８との対向部から表面移動方向下流側には、現像ローラ５０５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ドクタ５１６を備えている。

現像ローラ５０５の感光体ドラム５０１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搬送用スクリュ５０８と同方向に搬送する回収搬送用スクリュ５０６を備えている。供給搬送用スクリュ５０８を備えた現像剤供給搬送路である供給搬送路５０９と回収搬送用スクリュ５０６を備えた現像剤回収搬送路としての回収搬送路５０７とは現像ローラ５０５の下方に並設されている。供給搬送路５０９と回収搬送路５０７との２つの搬送路は仕切り部材としての仕切り板５３４によって仕切られている。

現像装置５０４は、供給搬送路５０９の回収搬送路５０７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５１０を設けている。攪拌搬送路５１０は、現像剤を攪拌しながら供給搬送用スクリュ５０８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搬送用スクリュ５１１を備えている。供給搬送路５０９と攪拌搬送路５１０とは仕切り部材としての仕切り板５３３によって仕切られている。仕切り板５３３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５０９と攪拌搬送路５１０とが連通している。供給搬送路５０９内に供給され現像に用いられず供給搬送路５０９の搬送方向下流端まで搬送された余剰現像剤と、回収搬送用スクリュ５０６によって回収搬送路５０７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５１０に供給される。攪拌搬送路５１０は、供給された余剰現像剤と回収現像剤とを攪拌し、攪拌搬送用スクリュ５１１の搬送方向下流側であり、供給搬送用スクリュ５０８の搬送方向上流側に搬送する。

仕切り板５３４には回収搬送用スクリュ５０６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５０９と回収搬送路５０７とが連通している。回収搬送用スクリュ５０６の搬送方向下流端と、供給搬送用スクリュ５０８の搬送方向下流端と、攪拌搬送用スクリュ５１１の搬送方向上流端とで３つの搬送経路が連通している。
そして、回収搬送路５０７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５０９に移送される。また、回収現像剤と供給搬送用スクリュ５０８で搬送される現像ローラ５０５に供給されなかった現像剤は、連通している攪拌搬送路５１０に移送される。

攪拌搬送路５１０では攪拌搬送用スクリュ５１１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５０７及び供給搬送路５０９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５０９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５１０の下方には、トナー濃度センサ５２７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）により移送部へのトナー補給を行っている。

現像装置５０４のケーシングは３つの搬送用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５１２及び上ケーシング５１３からなる。仕切り板５３３は下ケーシング５１２の一部であり、仕切り板５３４は、上ケーシング５１３に保持され、下ケーシング５１２と勘合する。

図７（ａ）に示すように、現像剤供給部材の最上部である供給搬送用スクリュ５０８の頂点１４が現像ローラ５０５の回転中心５１５よりも下方になるように配置されている。図７（ａ）に示す現像装置５０４では現像ローラ５０５の回転中心５１５とスクリュ頂点５１４とを結んだ直線と、回転中心５１５を通る水平な直線との角度θ_１を３０°に設定している。この角度θ_１は供給搬送用スクリュ５０８の直径にも左右されるが、現像装置５０４の小型化からレイアウト上１０°〜４０°が望ましい。
現像ローラ５０５のスリーブへの現像剤の供給は、現像ローラ５０５内に設けられた磁石又はマグネットロールの磁極が現像剤中の磁性キャリアを引き付けることによって行われる。上述のように、スクリュ頂点５１４が現像ローラ５０５の回転中心５１５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５０５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５０９で搬送される現像剤の上部から確実に供給されるため、供給搬送用スクリュ５０８の搬送方向で供給搬送路５０９内の現像剤の嵩が均一でなくても、現像ローラ５０５に適正な量の現像剤を供給することができる。

以上、本発明に係る画像形成装置や現像装置、プロセスカートリッジの構成例について述べたが、本発明では、図４に示すような構成の２軸搬送タイプの現像装置や、図２または図７に示すような構成の３軸搬送タイプの現像装置に、前述の解決手段で記述した条件を適用するものである。以下、具体的な実施例について説明する。

本発明は、現像剤を担持して回転し潜像担持体上の潜像を現像する現像剤担持体と、該現像剤担持体と平行に配置され互いに異なる方向に現像剤を搬送する少なくとも２つの現像剤搬送部材（第１、第２の現像剤搬送部材）と、該第１、第２の現像剤搬送部材間に配置された仕切り板とを少なくとも有し、前記第１、第２の現像剤搬送部材は回転軸部に螺旋状の羽を備え回転することにより現像剤を軸方向に搬送するスクリュ状の部材からなり、第１の現像剤搬送部材の軸方向の一端から他端へ現像剤を搬送し、その他端より前記仕切り板の開口を通して第２の現像剤搬送部材へ回転軸と直角方向に現像剤を受け渡し、その受け渡し領域外では前記仕切り板により、前記第１、第２の現像剤搬送部材間での現像剤の移動を防ぐような構成を有する現像装置において、前記現像剤の受け渡し部での前記仕切り板の開口幅と、前記受け渡し部に設けられた部材の回転数が、以下の式（１）の条件を満たすように構成している。
α・Ｒ・ｌ≦α’・Ｒ’・Ｌ ・・・式（１）
ここで、
α：現像剤搬送部材（スクリュ）の搬送効率
Ｒ：現像剤搬送部材（スクリュ）の回転数［rpm］
ｌ：現像剤搬送部材（スクリュ）のピッチ長［ｍ］
α’：受け渡し部の搬送効率
Ｒ’：受け渡し部の部材（例えばパドル）の回転数［rpm］
Ｌ：受け渡し部の開口幅［ｍ］
とする。

なお、前記現像剤搬送部材の搬送効率αは、該現像剤搬送部材が１回転したとき、螺旋状の羽（スクリュ羽）が通過した空間の何パーセントの剤が前に進んだかを表しており、その定義は次の通りである。
α＝ｕ／（Ｖ・ｄ）
また、受け渡し部の搬送効率α’は、受け渡し部の部材（例えばパドル）が１回転したとき、そのパドルが通った空間内の何パーセントの現像剤が受け渡されたかを表しており、その定義は次の通りである。
α’＝ｕ’／（Ｖ’・ｄ）
ここで、
現像剤搬送部材（スクリュ）上の現像剤速度（実測）：ｕ［ｋｇ／ｓ］
スクリュ通過体積：Ｖ＝Ｒ/６０・π((ｒ₁/２)²−(ｒ₂/２) ²)・ｌ［ｍ³/ｓ］
受け渡し部の現像剤速度（実測）：ｕ’［ｋｇ/ｓ］
パドル通過体積：Ｖ’＝Ｒ’/６０・ｄπ((ｒ₁/２)²−(ｒ₂/２) ²)・Ｌ［ｍ³/ｓ］
スクリュの外形：ｒ₁ ［ｍ］
スクリュの軸径：ｒ₂ ［ｍ］
現像剤の嵩密度：ｄ［ｋｇ/ｍ³］
である。

さらに本発明では、上記の条件に加えて、受け渡し部に設けられた部材と第１の現像剤搬送部材とが一体に構成され、仕切り板の開口幅が次の条件：
α・ｌ≦α’・Ｌ ・・・式（２）
を満たすように構成している。

なお、本発明では、仕切り板を挟んで平行に配設された２つの現像剤搬送部材のうち、現像剤の受け渡し部において現像剤搬送方向上流側（受け渡す側）の現像剤搬送部材を第１の現像剤搬送部材、現像剤搬送方向下流側（受け取る側）の現像剤搬送部材を第２の現像剤搬送部材としている。したがって、現像装置の両端に受け渡し部が有り、現像剤が循環している構成では、一方の受け渡し部では現像剤搬送方向上流側（受け渡す側）に位置し、第１の現像剤搬送部材としたものが、他方の受け渡し部では現像剤搬送方向下流側（受け取る側）に位置するので、第２の現像剤搬送部材となる。すなわち、第１、第２の現像剤搬送部材とは、１つの受け渡し部において便宜的に定義したものである。

（現像剤速度の実測方法）
ここで、第１の現像剤搬送部材をスクリュＡ、第２の現像剤搬送部材をスクリュＢとして、現像剤の搬送効率を求めるのに必要な現像剤速度の実測方法を以下に説明する。

（１）スクリュ上の現像剤速度の実測方法
図８に示すように、スクリュが配置されたスクリュケーシングの上部に現像剤補給ボトルを設け、スクリュケーシングの下部に開口部と、現像剤回収ボトルを設ける。現像剤速度に対しては影響を与えないように、スクリュケーシングのボトル口に対面する回収口は十分に大きくとる。また、現像剤補給ボトルの補給口も十分に大きくとり、常に一定の現像剤面を確保できるようにしておく。
このようにセットした後、モーターをある回転数Ｒで回し、現像剤面が定常状態になるまで待つ。
その後、再びモーターを回転させ、Δｔ秒間にボトル内に落下する（すなわちスクリュによって搬送される）現像剤の重量Δｗ［ｋｇ］を計測することにより現像剤速度、
ｕ［ｍ／ｓ］（＝Δｗ／Δｔ）
を求める。

（２）受け渡し部の現像剤速度の実測方法
図９（現像装置を上から見た図）に示すように、受け渡し部の搬送速度のみを図るために、現像剤補給ボトルと現像剤回収ボトルは受け渡し領域より１０ｍｍの場所に近接させる。
そして、（１）と同様の手順で、Δｔ秒間にボトル内に落下する（すなわちスクリュによって搬送される）現像剤の重量Δｗ［ｋｇ］を計測することにより現像剤速度、
ｕ［ｍ／ｓ］（＝Δｗ／Δｔ）
を求める。
この際、モーターの回転数は、スクリュ上の現像剤速度を求めたときと同様の回転数にしておく。

（式（１）、式（２）の導出）
スクリュの搬送効率αは、スクリュが１回転したとき、羽が通過した空間に入っている現像剤のうち何パーセントの現像剤が前に進んだかを表しており、受け渡し部の搬送効率α’は、パドルが１回転したとき、そのパドルが通った空間内に入っている現像剤のうち何パーセントの現像剤が受け渡されたかを表している。
α、α’はスクリュとパドルの回転数や受け渡し部の開口幅によらず、ほぼ一定の値である。
従ってこの搬送効率α、α’を用いて、スクリュとパドルが１秒間に搬送する現像剤重量Ｗ、Ｗ’を求めることができる。すなわち、現像剤重量Ｗ、Ｗ’は、
Ｗ＝α・（１秒間でスクリュ羽が通過した空間体積）・ｄ
＝α・（Ｒ/６０・π((ｒ₁/２)²−(ｒ₂/２) ²)・ｌ）・ｄ
Ｗ’＝α’・（１秒間でパドルが通過した空間体積）・ｄ
＝α’・（Ｒ’/６０・π((ｒ₁/２)²−(ｒ₂/２) ²)・Ｌ）・ｄ
と計算できる。

受け渡し部で現像剤が滞らないためには、Ｗ≦Ｗ’が成り立っている必要があるため、これより式（１）、
α・Ｒ・ｌ≦α’・Ｒ’・Ｌ ・・・式（１）
が導ける。
また、通常スクリュとパドル部分は一体となっているため、Ｒ＝Ｒ’である。これより式（２）、
α・ｌ≦α’・Ｌ ・・・式（２）
が導ける。
つまり、搬送効率α、α’を１度実験で求めてしまえば、受け渡し部において現像剤が滞らないために必要な受け渡し部の幅（開口幅）Ｌが計算により求められる。

［各手段に対応した実施例］
（実施例１：第１の手段の実施例）
スクリュと受け渡し部分が独立に駆動する構成を図１０に示す。
図１０において、第１の現像剤搬送部材であるスクリュ（スクリュＡ）と、受け渡し部の部材（パドルとスクリュ）とは、それぞれ独立に回転駆動されるようになっており、スクリュの回転軸に対して軸受け（例えばベアリング）を介して受け渡し部の部材が軸支されている。スクリュの回転軸に取り付けられたギアと、受け渡し部の部材に取り付けられたギアは、ギア比を調節することにより、駆動ギアを介して同一のモーター（図示せず）で駆動することができ、かつそれぞれの回転数を独立に調節することができるので、前述の式（１）を満たすことができる。

（実施例２：第２の手段の実施例）
図７に示した構成の３軸搬送タイプの現像装置では、スクリュＡを回収搬送用スクリュ５０６とした場合、回収搬送用スクリュ５０６上の搬送効率αが０．５、回収搬送用スクリュ５０６のピッチ長ｌが３４．５ｍｍ、受け渡し部での搬送効率α’が０．３であった。
そこで式（２）より、
０．５×３４．５≦０．３×Ｌ
→Ｌ≧５７．５ｍｍ
と必要な受け渡し部の開口幅Ｌが求められた。
そこで、受け渡し部の開口幅を現状の４５ｍｍから６０ｍｍへと大きくしたところ、受け渡し部で現像剤が滞ってしまうという問題が解消された。

（実施例３：第３、第７の手段の実施例）
スクリュＡの回転方向と、スクリュＡとスクリュＢの配置角度を変えてみたときの受け渡し部の搬送効率の変化を測定した結果を図１１に示す。図１１（ｄ）の結果を見て分かるとおり、図１１（ａ）、（ｂ）のようにスクリュＡとスクリュＢが略水平に並んでいる場合には、図１１（ａ）の下送り（第３の手段で記述したようにスクリュＡの回転方向が反時計回り）が搬送効率を上げるのに有利であることが分かるが、図１１（ｃ）のように、スクリュＡがスクリュＢより下方にあり、スクリュＡの現像剤の埋設率が上がるような場合には、上送り（第７の手段で記述したようにスクリュＡの回転方向が時計回り）の方が有利であることが分かる。そこで、これら２つの回転方向はスクリュＡとスクリュＢの位置関係によって使い分ける必要がある。

（実施例４：第４の手段の実施例）
スクリュＡのパドル枚数を変えてみたときの受け渡し部の搬送効率の変化を測定した結果を図１２に示す。図１２（ａ）の（１）〜（４）はパドル枚数を１〜４にした例を図示している。図１２（ｂ）の結果を見て分かるとおり、パドル枚数が２枚のときが、受け渡し部の搬送効率α’が一番効率よいことが分かる。

（実施例５：第５の手段の実施例）
スクリュＡの受け渡し部のパドルをスクリュ羽の端部と連続にした場合と、不連続にした場合とで搬送効率の変化を測定した結果を図１３に示す。スクリュＡの受け渡し部のパドルをスクリュ羽の端部と連続的にした方が、受け渡し部の搬送効率α’が高いことが分かる。

（実施例６：第６の手段の実施例）
スクリュＡの受け渡し部のパドルのリード角θを変えてみたときの、受け渡し部の搬送効率の変化を測定した結果を図１４に示す。
リード角θが、
５０°≦θ≦８０°
の範囲で受け渡し部の搬送効率が上がっていることが分かる。

以上の図１２、図１３、図１４の結果より、下送りの場合の最も適したパドル形状は、スクリュＡの受け渡し部のパドルをスクリュ羽の端部と連続的にし、スクリュ羽に連続したパドルが２枚で、そのリード角は３３°である、と言える。

（実施例７：第８の手段の実施例）
図１１（ｂ）、（ｃ）に示すような上送りのときに、スクリュＡのパドル枚数を変えたときの受け渡し部の搬送効率の変化を測定した結果を図１５に示す。図１５（ａ）の（０）〜（４）はパドル枚数を０〜４にした例を図示している。上送りの場合、枚数が０枚、つまり、パドルがなくスクリュが受け渡し部の端まで続いている場合が最も搬送効率が高いことが分かる。

（実施例８：第９の手段の実施例）
スクリュＡが上送りか下送りかによって、受け渡し部でのパドル枚数の条件は変わるが、スクリュＡが上送りか下送りかに関わらず、図１６（ａ）に示すように、斜線を付けた領域ａには、図１６（ｂ）、（ｃ）に示すようなケースの凹凸ｂを付けない方が、受け渡し部での搬送効率がよいことが実験で確かめられた。

（実施例９：第１０の手段の実施例）
一例として、各スクリュの回転方向が図１７に示すような２軸搬送タイプの現像装置の場合について述べる。スクリュＩ（４０２）からスクリュII（４０３）への受け渡しは上送り、スクリュII（４０３）からスクリュＩ（４０２）への受け渡しは下送りとなっている。
したがって、受け渡しが上送りのスクリュＩからスクリュIIへの受け渡し部にはパドルをつけないでスクリュ羽をそのまま受け渡し部まで延長させる、また、受け渡しが下送りのスクリュIIからスクリュＩへの受け渡しはパドルを２枚とする工夫をしている。ただし、スクリュＩとスクリュIIは水平に設置されているため、このように工夫をしてもなお、両受け渡し部の搬送効率には差が残っている（例えばα₁’＝０．７、α₂’＝０．７４）。そこで、最低限必要な受け渡し部の開口幅Ｌ₁、Ｌ₂も両側で異なることになる。
ここで、スクリュピッチ長：ｌ＝２０ｍｍ、スクリュ搬送効率：α＝０．５の場合、前述の式（２）より、
Ｌ₁≧２０×０．５/０．７＝１４．３
Ｌ₂≧２０×０．５/０．７４＝１３．５
となる。
よって、両側の開口幅Ｌ₁、Ｌ₂を１５ｍｍと揃えることもできるが、Ｌ₁＝１４．５ｍｍ、Ｌ₂＝１３．５ｍｍとぎりぎりの条件でとれば、現像装置の小型化を図ることができる。

（実施例１０：第１１〜１４の手段の実施例）
図２や図７に示した構成の３軸搬送タイプの現像装置においては、回収から供給・撹拌への受け渡し部分が一番の課題であった。例えば回収搬送用スクリュ５ｅ（５０６）では十分現像剤の搬送を行うことができても、受け渡し部分で現像剤が滞って現像後のトナー濃度の低下した現像剤が再び現像ローラ（スリーブ）５ａ（５０５）に連れまわってしまっていたため、回収搬送用スクリュ５ｅ（５０６）の回転数を必要以上に上げないといけなかった。

そこで回収搬送用スクリュ５ｅ（５０６）を第１の現像剤搬送部材として、その受け渡し部を第２の手段の条件を満たす形状に変えることにより、回収搬送用スクリュの回転数を下げることができ、高プロセス線速にも対応できる現像装置となる。図１８に改善前と改善後の実験結果を示す。
このとき供給搬送用スクリュ５ｃ（５０８）の下流部のパドル枚数は４枚（リード角９０°）にしてある。これは、供給搬送用スクリュ５ｃ（５０８）の下流部のパドル枚数が４枚のときが最も搬送効率が高くなることが実験より確かめられていたためである（図１９の実験結果参照）。このように、供給搬送用スクリュ５ｃ（５０８）だけ、適したパドル枚数が異なるのは、このパドルが３軸横並び搬送タイプ特有の働きを持っているため（供給搬送用スクリュ５ｃ（５０８）から運ばれてきた現像剤だけでなく、回収搬送用スクリュ５ｅ（５０６）のパドルから運ばれてきた現像剤も運ばなければいけないため）である。

（実施例１１：第１５の手段の実施例）
図３に示した構成の画像形成装置のプロセスカートリッジ１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋの現像装置５に、実施例１〜１０で説明した条件を満たす現像装置を用いることで、高プロセス線速が実現し、さらに現像剤に対する負荷も小さくなるため、長期間にわたって常に安定したトナー付着量を得ることができるので、画像濃度の安定性が高いプロセスカートリッジを実現することができる。

（実施例１２：第１６〜第１９の手段の実施例）
図１示した構成の画像形成装置、あるいは図３に示した構成の画像形成装置の現像装置（またはプロセスカートリッジ）に、実施例１〜１０で説明した条件を満たす現像装置を用いることで、高プロセス線速が実現し、さらに現像剤に対する負荷も小さくなるため、長期間にわたって常に安定したトナー付着量を得ることができるので、画像濃度の安定性が高く、色再現性やカラーバランスの優れた高画質カラー画像を得ることの出来る画像形成装置を実現することができる。また、本発明の現像装置を図１に示す１パス両面転写方式の画像形成装置に用いることにより、長期的に濃度安定性に優れたカラー画像を非常に生産性高く得ることができる。それにより表裏での画質差がなく、常に画質の安定したカラー両面画像を得ることが可能となる。

本発明が適用される画像形成装置の一構成例を示す図であって、画像形成装置全体の内部構成を示した概略中央断面図である。 図１に示す画像形成装置に用いられる画像形成ユニットの構成例を示す概略構成図である。 本発明が適用される画像形成装置の別の構成例を示す図であって、画像形成装置の内部構成を示した概略中央断面図である。 ２軸搬送タイプの現像装置の構成例を示す概略断面図である。 特許文献１に記載の従来の３軸搬送タイプの現像装置の構成例を示す概略断面図である。 特許文献２に記載の従来の現像装置の動作の説明図である。 本発明が適用される３軸搬送タイプの現像装置の一構成例を示す図であって、（ａ）は現像装置の概略断面図、（ｂ）は現像剤の流れを平面に展開して模式的に示す概略平面図である。 スクリュ上の現像剤速度の実測方法の説明図である。 受け渡し部の現像剤速度の実測方法の説明図である。 スクリュと受け渡し部分が独立に駆動する構成の一例を示す図である。 スクリュＡの回転方向と、スクリュＡとスクリュＢの配置角度を変えてみたときの受け渡し部の搬送効率の変化を測定した結果を示す説明図である。 スクリュＡのパドル枚数を変えてみたときの受け渡し部の搬送効率の変化を測定した結果を示す説明図である。 スクリュＡの受け渡し部のパドルをスクリュ羽の端部と連続にした場合と、不連続にした場合とで搬送効率の変化を測定した結果を示す説明図である。 スクリュＡの受け渡し部のパドルのリード角θを変えてみたときの、受け渡し部の搬送効率の変化を測定した結果を示す説明図である。 図１１（ｂ）、（ｃ）に示すような上送りのときに、スクリュＡのパドル枚数を変えたときの受け渡し部の搬送効率の変化を測定した結果を示す説明図である。 ケースに凹凸を付けた場合に搬送効率が減少する例を示す説明図である。 ２軸搬送タイプの現像装置の現像剤受け渡し部における開口幅と搬送効率の関係の説明図である。 図７に示す現像装置の回収搬送用スクリュの受け渡し部を第２の手段の条件を満たす形状に改善した場合の、改善前と改善後のスリーブ線速に対するスクリュ回転数の実験結果を示す図である。 図７に示す現像装置の供給搬送用スクリュと回収搬送用スクリュの受け渡し部のパドル枚数と搬送効率の関係の実験結果を示す図である。

符号の説明

１（１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋ）、５０１：感光体（潜像担持体）
２：クリーニング装置
３：帯電装置
４：露光装置
５、４００、５０４：現像装置
５ａ、４０１、５０５：現像剤担持体（現像ローラまたはスリーブ）
５ｃ、５ｄ、５ｅ、４０２、４０３、５０６、５０８、５１１：現像剤搬送部材（スクリュ）
１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋ：プロセスカートリッジ
１１：中間転写装置
１２：中間転写ベルト（中間転写体）
１６：紙転写装置（２次転写手段）
１７：搬送装置
１８：定着装置
２０：第１像担持体ユニット
２１：第１像担持ベルト（第１中間転写体）
２２、３２：１次転写ローラ（１次転写手段）
４０：給紙装置
４６：２次転写ローラ（２次転写手段）
４７：転写チャージャ（２次転写手段）
５０：記録材搬送装置（記録材搬送手段）
６０：定着装置
８０Ｙ，８０Ｃ，８０Ｍ，８０Ｋ：第１画像形成ユニット
８１Ｙ，８１Ｃ，８１Ｍ，８１Ｋ：第２画像形成ユニット

Claims (19)

1. 現像剤を担持して回転し潜像担持体上の潜像を現像する現像剤担持体と、該現像剤担持体と平行に配置され互いに異なる方向に現像剤を搬送する少なくとも２つの現像剤搬送部材（以下、第１、第２の現像剤搬送部材と言う）と、該第１、第２の現像剤搬送部材間に配置された仕切り板とを少なくとも有し、前記第１、第２の現像剤搬送部材は回転軸部に螺旋状の羽を備え回転することにより現像剤を軸方向に搬送するスクリュ状の部材からなり、第１の現像剤搬送部材の軸方向の一端から他端へ現像剤を搬送し、その他端より前記仕切り板の開口を通して第２の現像剤搬送部材へ回転軸と直角方向に現像剤を受け渡し、その受け渡し領域外では前記仕切り板により、前記第１、第２の現像剤搬送部材間での現像剤の移動を防ぐような構成を有する現像装置において、
   前記現像剤の受け渡し部での前記仕切り板の開口幅と、前記受け渡し部に設けられた部材の回転数が、以下の式（１）の条件を満たすことを特徴とする現像装置。
   α・Ｒ・ｌ≦α'・Ｒ'・Ｌ ・・・式（１）
   ここで、
   α：現像剤搬送部材の搬送効率
   Ｒ：現像剤搬送部材の回転数［rpm］
   ｌ：現像剤搬送部材のピッチ長［ｍ］
   α'：受け渡し部の搬送効率
   Ｒ'：受け渡し部の部材の回転数［rpm］
   Ｌ：受け渡し部の開口幅［ｍ］
   とする。
2. 請求項１記載の現像装置において、
   前記受け渡し部に設けられた部材と前記第１の現像剤搬送部材とが一体に構成され、前記仕切り板の開口幅が次の条件：
   α・ｌ≦α'・Ｌ ・・・式（２）
   を満たすことを特徴とする現像装置。
3. 請求項１または２記載の現像装置において、
   前記２つの現像剤搬送部材を軸方向から見たとき、前記第１の現像剤搬送部材が左側、前記第２の現像剤搬送部材が右側に配置され、前記第１、第２の現像剤搬送部材が略水平に並んでいる場合には、前記第１の現像剤搬送部材の回転方向は、反時計回りであることを特徴とする現像装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の現像装置において、
   前記受け渡し部には、回転軸に対して垂直で前記現像剤搬送部材の羽と同等の長さの線を連続的につないでできる平面から成るパドルが取り付けられており、そのパドルの枚数は２枚であることを特徴とする現像装置。
5. 請求項４記載の現像装置において、
   前記受け渡し部のパドルと前記現像剤搬送部材の羽は連続的につながっていることを特徴とする現像装置。
6. 請求項４または５記載の現像装置において、
   前記受け渡し部のパドルはリード角５０°≦θ≦８０°の範囲内の平面であることを特徴とする現像装置。
7. 請求項１または２記載の現像装置において、
   前記２つの現像剤搬送部材を軸方向から見たとき、前記第１の現像剤搬送部材が左側、前記第２の現像剤搬送部材が右側に配置され、前記第１の現像剤搬送部材が前記第２の現像剤搬送部材よりも下方に位置する場合には、前記第１の現像剤搬送部材の回転方向は、時計回りであることを特徴とする現像装置。
8. 請求項１、２または７記載の現像装置において、
   前記受け渡し部にはパドルがなく、前記現像剤搬送部材のスクリュの形状がそのまま受け渡し部まで延長されていることを特徴とする現像装置。
9. 請求項１〜８のいずれかの１項に記載の現像装置において、
   前記第１の現像剤搬送部材と前記第２の現像剤搬送部材の両方を通る２本の接線の内側には、ケースの凹凸がないことを特徴とする現像装置。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の現像装置において、
    前記第１、第２の現像剤搬送部材が前記現像剤担持体の下方に略水平方向に配置されている２軸搬送タイプであり、前記第１、第２の現像剤搬送部材のうち、一方は前記現像剤担持体への現像剤供給及び回収用の現像剤搬送部材であり、他方はトナー補給後の搬送攪拌用の現像剤搬送部材であり、前記現像剤搬送部材間の受け渡し箇所の少なくとも１つが前記の条件を満たしていることを特徴とする現像装置。
11. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の現像装置において、
    前記第１、第２の現像剤搬送部材に加えて第３の現像剤搬送部材を有する３軸搬送タイプであり、前記第１〜第３の現像剤搬送部材のうち、一つは前記現像剤担持体へ現像剤を供給する供給用現像剤搬送部材であり、他の一つは、前記現像剤担持体から現像終了後の現像剤を回収するとともに回収した現像剤を供給用現像剤搬送部材と平行でかつ同方向に搬送する回収用現像剤搬送部材であり、さらに他の一つは、前記供給用現像剤搬送部材から前記現像剤担持体に供給されなかった余剰現像剤と前記回収用現像剤搬送部材から運ばれてきた現像剤とを供給用現像剤搬送部材と逆方向に撹拌搬送する攪拌用現像剤搬送部材であり、前記３つの現像剤搬送部材間の受け渡し箇所の少なくとも１つが前記の条件を満たしていることを特徴とする現像装置。
12. 請求項１１記載の現像装置において、
    前記第１の現像剤搬送部材を前記回収用現像剤搬送部材とし、該回収用現像剤搬送部材から他の現像剤搬送部材への受け渡し部が、前記の条件を満たしていることを特徴とする現像装置。
13. 請求項１１記載の現像装置において、
    ３つの現像剤搬送部材は、略水平方向に並んでいることを特徴とする現像装置。
14. 請求項１３記載の現像装置において、
    前記供給用現像剤搬送部材の受け渡し部にはパドルが設けられており、該パドルの枚数は３〜５枚であることを特徴とする現像装置。
15. 少なくとも、表面に静電潜像が形成される潜像担持体と、前記潜像担持体上の静電潜像を現像し顕像化する現像装置とを一体に備えたプロセスカートリッジにおいて、
    前記現像装置として、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の現像装置を備えたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
16. 少なくとも、表面に静電潜像が形成される潜像担持体と、前記潜像担持体上の静電潜像を現像し顕像化する現像装置とを備えた画像形成装置において、
    請求項１〜１４のいずれか１項に記載の現像装置、あるいは請求項１５に記載のプロセスカーリッジを備えたことを特徴とする画像形成装置。
17. 請求項１６記載の画像形成装置において、
    現像色の異なる複数の現像装置またはプロセスカートリッジを備え、記録材にカラー画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
18. 請求項１６記載の画像形成装置において、
    少なくとも潜像担持体と該潜像担持体に形成された静電潜像を現像する現像装置とを有する画像形成ユニットまたはプロセスカーリッジを複数備え、各画像形成ユニットまたはプロセスカーリッジで現像色の異なる画像を形成して記録材に直接、または中間転写体を介して転写し、記録材にカラー画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
19. 請求項１６記載の画像形成装置において、
    少なくとも像担持体と該像担持体に形成された静電潜像を現像する現像装置とを有する画像形成ユニットを複数並設した第１画像形成ユニット群と、該第１画像形成ユニット群にて形成された第１トナー像が転写され担持される第１中間転写体とからなる第１画像形成ステーションと、
    少なくとも像担持体と該像担持体に形成された静電潜像を現像する現像装置とを有する画像形成ユニットを複数並設した第２画像形成ユニット群と、該第２画像形成ユニット群にて形成された第２トナー像が転写され担持される第２中間転写体とからなる第２画像形成ステーションと、を備え、
    記録材の第１面に転写される第１トナー像は、前記第１画像形成ステーションにより形成され、記録材の第２面に転写される第２トナー像は、第２画像形成ステーションにより形成され、定着前において第１のトナー像と第２のトナー像が同時もしくは順次に記録材に転写されることを特徴とする画像形成装置。

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