(57)【要約】【課題】  画像濃度むらを抑制する現像装置および画像形成装置を提供する。【解決手段】  現像剤を収容する現像槽１１１と、現像剤を搬送する第１搬送部材１１２および第２搬送部材１１３と、現像剤を担持する現像ローラ１１４と、を備えた現像装置２において、第１搬送部材１１２を、第１回転軸１１２ｂと、第１回転軸１１２ｂの外周を取り巻いて所定のリード角θＸで第１回転軸１１２ｂの軸線方向に進む第１仮想螺線に沿って設けられる複数の第１搬送羽根１１２ａとから構成し、各第１搬送羽根１１２ａを、互いに前記軸線方向に離間し、かつ、前記第１仮想螺線の１周期未満の部分に沿うように設ける。【選択図】      図５
2011158848.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を収容する現像槽と、現像剤を搬送する搬送部材と、現像剤を担持する現像ローラと、を備えた現像装置において、
前記搬送部材は、回転軸と、現像剤を前記回転軸の軸線方向に搬送する複数の搬送羽根であって、前記回転軸の外周を取り巻いて所定のリード角で前記軸線方向に進む第１仮想螺線に沿って設けられる複数の搬送羽根と、を含み、
各搬送羽根は、互いに前記軸線方向に離間し、かつ、前記第１仮想螺線の１周期未満の部分に沿って設けられることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記搬送羽根において、隣接する搬送羽根同士の前記軸線方向における間隔は、すべて等しいことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記搬送羽根は、該搬送羽根において前記回転軸から最も離間した部分である外周部が、前記回転軸と軸線が一致する仮想円柱を取り巻いて所定のリード角で前記軸線方向に進む第２仮想螺線であって、前記第１仮想螺線のリード角をθＸとし、前記第２仮想螺線のリード角をθＹとし、前記回転軸の半径をｒとし、前記仮想円柱の半径をＲ（＞ｒ）とするときに、下記式（１）を満たすような第２仮想螺線に沿うように、設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。
０［°］＜θＹ［°］＜ｔａｎ−１（ｒ・ｔａｎθＸ／Ｒ）［°］＜９０［°］
…（１）
【請求項４】
前記搬送羽根は、多段螺旋羽根片であることを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
【請求項５】
前記搬送羽根は、ねじり羽根であることを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
【請求項６】
前記搬送部材は、前記第２仮想螺線のリード角θＹが下記式（２）を満たすように構成されることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１つに記載の現像装置。
０［°］＜ｔａｎ−１（０．３・ｒ・ｔａｎθＸ／Ｒ）［°］＜θＹ［°］
＜ｔａｎ−１（０．７・ｒ・ｔａｎθＸ／Ｒ）／２［°］＜９０［°］…（２）
【請求項７】
前記搬送羽根は、それぞれが、前記第１仮想螺線の１２分の１周期以上４分の１周期以下の部分に沿って設けられることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の現像装置。
【請求項８】
電子写真方式の画像形成装置において、
請求項１〜７のいずれか１つに記載の現像装置を備え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、現像装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電子写真方式の画像形成装置として、複写機、プリンタ、ファクシミリなどが知られている。これらの画像形成装置は、感光体ドラム（トナー像担持体）の表面に静電潜像を形成し、現像装置によって感光体ドラムにトナーを供給することで該静電潜像を現像し、転写部によって感光体ドラム上のトナー像を記録用紙などの記録媒体に転写して、定着装置によって記録用紙に該トナー像を定着させることで、画像を形成する。
【０００３】
従来の現像装置としては、特許文献１に記載の現像装置のような、トナーが循環搬送される２つの現像剤搬送路と、該現像剤搬送路においてトナーを搬送する２つの搬送部材とを備える循環方式の現像装置がある。このような従来の現像装置は、搬送部材によってトナーを帯電させ、該現像装置が備える現像ローラの表面に帯電したトナーを担持させ、静電的吸引力によって現像ローラから静電潜像へトナーを供給する。このようにして、従来の現像装置は、感光体ドラム上にトナー像を形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２４５９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の現像装置では、一続きの搬送羽根である螺旋羽根と、回転軸とから搬送部材が構成されているので、トナーは螺旋羽根に遮られて、回転軸の軸方向に拡散し難い。そのため、局所的にトナーが消費されたり、新規のトナーが供給されたりすると、現像剤搬送路内のトナー濃度にむらが生じるという問題がある。その結果、形成された画像に画像濃度むらが生じるという課題がある。
【０００６】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであって、画像濃度むらを抑制する現像装置および画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、現像剤を収容する現像槽と、現像剤を搬送する搬送部材と、現像剤を担持する現像ローラと、を備えた現像装置において、
前記搬送部材は、回転軸と、現像剤を前記回転軸の軸線方向に搬送する複数の搬送羽根であって、前記回転軸の外周を取り巻いて所定のリード角で前記軸線方向に進む第１仮想螺線に沿って設けられる複数の搬送羽根と、を含み、
各搬送羽根は、互いに前記軸線方向に離間し、かつ、前記第１仮想螺線の１周期未満の部分に沿って設けられることを特徴とする現像装置である。
【０００８】
また本発明は、前記搬送羽根において、隣接する搬送羽根同士の前記軸線方向における間隔が、すべて等しいことを特徴とする。
【０００９】
また本発明は、前記搬送羽根が、該搬送羽根において前記回転軸から最も離間した部分である外周部が、前記回転軸と軸線が一致する仮想円柱を取り巻いて所定のリード角で前記軸線方向に進む第２仮想螺線であって、前記第１仮想螺線のリード角をθＸとし、前記第２仮想螺線のリード角をθＹとし、前記回転軸の半径をｒとし、前記仮想円柱の半径をＲ（＞ｒ）とするときに、下記式（１）を満たすような第２仮想螺線に沿うように、設けられることを特徴とする。
０［°］＜θＹ［°］＜ｔａｎ−１（ｒ・ｔａｎθＸ／Ｒ）［°］＜９０［°］
…（１）
【００１０】
また本発明は前記搬送羽根が、多段螺旋羽根片であることを特徴とする。
また本発明は、前記搬送羽根が、ねじり羽根であることを特徴とする。
【００１１】
また本発明は、前記搬送部材が、前記第２仮想螺線のリード角θＹが下記式（２）を満たすように構成されることを特徴とする。
０［°］＜ｔａｎ−１（０．３・ｒ・ｔａｎθＸ／Ｒ）［°］＜θＹ［°］
＜ｔａｎ−１（０．７・ｒ・ｔａｎθＸ／Ｒ）／２［°］＜９０［°］…（２）
【００１２】
また本発明は、前記搬送羽根のそれぞれが、前記第１仮想螺線の１２分の１周期以上４分の１周期以下の部分に沿って設けられることを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、電子写真方式の画像形成装置において、
前記現像装置を備えることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、回転軸の軸線方向において各搬送羽根が離間するように設けられるので、搬送羽根同士の間に隙間が形成され、トナーはこの隙間を通って、回転軸の軸線方向に拡散し易い。したがって、現像槽中のトナーが局所的に消費されたり、未使用のトナーが供給されたりしても、トナーは速やかに拡散し、現像剤中にトナー濃度のむらが生じ難くなるので、画像濃度むらを抑えることができる。また、複数の搬送羽根のうち１つの搬送羽根が破損したとしても、破損した搬送羽根のみを取り換えることができるので、搬送部材を容易に補修することができる。
【００１５】
また本発明によれば、搬送羽根が等間隔に設けられるので、現像剤の搬送時に現像剤に掛かる負荷を分散させることができる。
【００１６】
また本発明によれば、第２仮想螺旋のリード角θＹが上記式（１）を満たすように搬送部材が構成される。これによって、現像剤の搬送速度は、搬送部材の内周部側では速く、外周部側では遅くなる。したがって、搬送部材と現像槽内壁との隙間にあるトナーに、摩擦や圧力による凝集が生じることが抑えられるので、画像かぶりを抑えることができる。
【００１７】
また本発明によれば、搬送羽根として多段螺旋羽根片が設けられることによって、現像剤の搬送速度を、搬送部材の内周部側では速くなり、外周部側では遅くなるように構成することができる。
【００１８】
また本発明によれば、搬送羽根としてねじり羽根が設けられることによって、現像剤の搬送速度を、搬送部材の内周部側では速くなり、外周部側では遅くなるように構成することができる。
【００１９】
また本発明によれば、第２仮想螺旋のリード角θＹが上記式（２）を満たすように搬送部材が構成される。これによって、搬送部材の外周部における現像剤の搬送速度と、内周部における現像剤の搬送速度との速度比を、好適な速度比にすることができ、トナーへの摩擦をより抑えることができる。
【００２０】
また本発明によれば、各搬送羽根は、第１仮想螺線の１２分の１周期以上４分の１周期以下の部分に沿って設けられるので、現像剤の搬送性と、トナーの拡散性とを両立させることができる。
【００２１】
また本発明によれば、上記現像装置を備えるので、画像濃度むらを抑えて画像を形成する画像形成装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】画像形成装置１００の構成を示す模式図である。
【図２】トナー補給装置２２の構成を示す模式図である。
【図３】図２のＣ−Ｃ’を切断面線とするトナー補給装置２２の断面図である。
【図４】現像装置２の構成を示す模式図である。
【図５】図４のＡ−Ａ’を切断面線とする現像装置２の断面図である。
【図６】図４のＢ−Ｂ’を切断面線とする現像装置２の断面図である。
【図７】２分の１周期の螺旋羽根面について説明するための図である。
【図８】第１搬送部材１２０の斜視図である。
【図９】第１搬送部材１２０の側面図である。
【図１０】第１搬送部材１２０の正面図である。
【図１１】２分の１周期のねじり羽根面について説明するための図である。
【図１２】第１搬送部材１３０の斜視図である。
【図１３】第１搬送部材１３０の側面図である。
【図１４】第１搬送部材１３０の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下では、本発明に係る現像装置の実施形態である現像装置２、および本発明に係る画像形成装置の実施形態である画像形成装置１００について説明する。図１は、画像形成装置１００の構成を示す模式図である。
【００２４】
画像形成装置１００は、外部から伝達される画像データに応じて所定の記録媒体（記録用紙など）に多色または単色の画像を形成する装置である。なお、画像形成装置１００の鉛直方向上方にスキャナなどの画像読取部を設けて、該画像読取部によって得られた画像データに基づいて画像を形成するように、画像形成装置１００を構成してもよい。
【００２５】
画像形成装置１００は、現像装置２が収容されるトナー像形成部１００Ａと、定着装置１２が収容される定着部１００Ｂとを備える。トナー像形成部１００Ａと定着部１００Ｂとの間には、定着装置１２によって生じた熱がトナー像形成部１００Ａに伝わらないように断熱する隔壁３０が設けられる。また、画像形成装置１００は、給紙トレイ１０、手差しトレイ２０、シート搬送路Ｓ、および排紙トレイ１５を備える。
【００２６】
トナー像形成部１００Ａは、感光体ドラム３（３ｃ，３ｍ，３ｙ，３ｋ）と、帯電器５（５ｃ，５ｍ，５ｙ，５ｋ）と、露光ユニット１と、現像装置２（２ｃ，２ｍ，２ｙ，２ｋ）と、トナー補給装置２２（２２ｃ，２２ｍ，２２ｙ，２２ｋ）と、トナー搬送パイプ１０２（１０２ｃ，１０２ｍ，１０２ｙ，１０２ｋ）と、クリーナユニット４（４ｃ，４ｍ，４ｙ，４ｋ）と、中間転写ベルトユニット８と、転写ローラ１１とを収容している。なお、参照符号の末尾のｃ，ｍ，ｙ，ｋの各符号は、ｃがシアン画像形成用の部材であり、ｍがマゼンタ画像形成用の部材であり、ｙがイエロー画像形成用の部材であり、ｋが黒画像形成用の部材であることをそれぞれ示す符号である。
【００２７】
画像形成装置１００に入力されるシアン（ｃ）、マゼンタ（ｍ）、イエロー（ｙ）、および黒（ｋ）の色成分ごとの画像データに基づいて、各感光体ドラム３（３ｃ、３ｍ、３ｙ、３ｋ）の表面に、シアントナー画像、マゼンタトナー画像、イエロートナー画像、黒トナー画像がそれぞれ形成され、形成された各トナー画像が中間転写ベルトユニット８上で重ねられることによって、カラー画像が形成される。
【００２８】
感光体ドラム３は、軸線回りに回転駆動が可能となるように図示しない駆動部によって支持される、円筒状部材である。感光体ドラム３は、図示しない導電性基体と、該導電性基体の表面に形成される感光層とを含む。感光層は、光を照射されることによって導電性を示す部材である。感光体ドラム３の感光層の表面には、帯電器５による帯電、および露光ユニット１による露光により、静電潜像とよばれる電気的な画像が形成される。
【００２９】
帯電器５は、感光体ドラム３の表面を所定の電位に均一に帯電させる装置である。本実施形態では、帯電器５として接触ローラ型の帯電器を用いるけれども、接触ブラシ型の帯電器や、非接触チャージャー型の帯電器などを用いてもよい。
【００３０】
露光ユニット１は、感光体ドラム３の表面に、画像データに応じた光を照射する装置である。露光ユニット１は、入力された画像データに応じて、帯電された感光体ドラム３を露光することによって、感光体ドラム３の表面に画像データに応じた静電潜像を形成する。本実施形態では、露光ユニット１としてレーザ照射部および反射ミラーを備えるレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）を用いるけれども、発光素子をアレイ状に並べたＥＬ（エレクトロルミネッセンス）や、ＬＥＤ書込みヘッドを用いてもよい。
【００３１】
現像装置２は、感光体ドラム３上に形成された静電潜像をトナーによって顕像化することで、感光体ドラム３上にトナー像を形成する装置である。現像装置２の鉛直方向上部には、トナー搬送パイプ１０２が接続される。現像装置２の詳細については後述する。
【００３２】
トナー補給装置２２は、現像装置２よりも鉛直方向上方に配され、未使用のトナーを貯蔵する。トナー補給装置２２の鉛直方向下部にはトナー搬送パイプ１０２が接続される。トナー補給装置２２は、トナー搬送パイプ１０２を介して、現像装置２へトナーを供給する。トナー補給装置２２の詳細については後述する。
【００３３】
クリーナユニット４は、現像およびトナー像の転写後に、感光体ドラム３の表面に残留しているトナーを除去し、回収する装置である。
【００３４】
中間転写ベルトユニット８は、感光体ドラム３の鉛直方向上方に配置される。中間転写ベルトユニット８は、中間転写ローラ６（６ｃ，６ｍ，６ｙ，６ｋ）、中間転写ベルト７、中間転写ベルト駆動ローラ７１、中間転写ベルト従動ローラ７２、および中間転写ベルトクリーニングユニット９を備える。
【００３５】
中間転写ベルト駆動ローラ７１、および中間転写ベルト従動ローラ７２は、中間転写ベルト７を張架し、矢印Ｂ方向に中間転写ベルト７を回転駆動させる部材である。
【００３６】
中間転写ベルト７は、各感光体ドラム３に接触するように設けられる。中間転写ベルト７上には、感光体ドラム３上に形成された各色成分のトナー像が順次重ねて転写されることによって、カラーのトナー像（多色トナー像）が形成される。中間転写ベルト７は、たとえば、厚さ１００μｍ〜１５０μｍ程度のフィルムを用いて無端状に形成される。
【００３７】
中間転写ローラ６は、中間転写ベルト７を挟んで感光体ドラム３と対向する位置に回転可能に支持される。中間転写ローラ６には感光体ドラム３上のトナー像を中間転写ベルト７上に転写するための転写バイアスが印加される。中間転写ローラ６は、たとえば、直径が８ｍｍ〜１０ｍｍの金属（ステンレスなど）からなる軸をベースとして形成され、表面が導電性の弾性材（エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、発泡ウレタンなど）により覆われる。この導電性の弾性材によって、中間転写ローラ６は、中間転写ベルト７に対して均一に高電圧を印加することができる。本実施形態では、ローラ形状の中間転写ローラ６を用いるけれども、ブラシ状のものを用いてもよい。
【００３８】
中間転写ベルトクリーニングユニット９は、中間転写ベルト７から記録媒体へ転写されずに中間転写ベルト７上に残存したトナーを除去し回収するための部材である。中間転写ベルトクリーニングユニット９は、中間転写ベルト７に接触するクリーニングブレードを備える。クリーニングブレードは、中間転写ベルト７を挟んで中間転写ベルト従動ローラ７２に対向する位置に設けられる。
【００３９】
転写ローラ１１は、中間転写ベルト駆動ローラ７１に対向する位置に設けられ、中間転写ベルト駆動ローラ７１とともに転写ニップを形成する。転写ローラ１１には所定の電圧が印加される。この電圧により、転写ニップに搬送された記録媒体には、中間転写ベルト上に積層されたトナー像が転写される。転写ニップを定常的に得るために、転写ローラ１１、および中間転写ベルト駆動ローラ７１のいずれか一方は金属などの硬質材料から形成され、他方は弾性ローラなどの軟質材料（弾性ゴムローラ、発泡性樹脂ローラなど）から形成される。
【００４０】
給紙トレイ１０は、画像形成に使用する記録媒体（記録用紙など）を蓄積しておくためのものであり、露光ユニット１の鉛直方向下方に設けられる。手差しトレイ２０は、画像形成に使用する記録媒体を蓄積しておくためのものである。
【００４１】
排紙トレイ１５は、印刷済みの記録媒体をフェイスダウンで載置するためのものであり、画像形成装置１００の鉛直方向上部に設けられる。
【００４２】
シート搬送路Ｓは、給紙トレイ１０または手差しトレイ２０に蓄積される記録媒体を転写ニップおよび定着装置１２を経由させて排紙トレイ１５に案内するためのものである。シート搬送路Ｓには、ピックアップローラ１６（１６ａ，１６ｂ）、レジストローラ１４、搬送ローラ２５（２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｇ，２５ｈ）が配置される。
【００４３】
ピックアップローラ１６ａは、給紙トレイ１０の端部に備えられ、給紙トレイ１０から記録媒体を１枚ずつシート搬送路Ｓに供給する呼込みローラである。ピックアップローラ１６ｂは、手差しトレイ２０の近傍に備えられ、手差しトレイ２０から記録媒体を１枚ずつシート搬送路Ｓに供給する呼込みローラである。
【００４４】
搬送ローラ２５は、記録媒体を搬送するための小型のローラ対であり、シート搬送路Ｓに沿って複数設けられる。
【００４５】
レジストローラ１４は、搬送された記録媒体を一旦保持し、記録媒体の先端と中間転写ベルト７上の積層されたトナー像の先端とが整合するタイミングで、記録媒体を転写ニップに搬送する部材である。転写ニップにおいてトナー像が転写された記録媒体は、定着装置１２に搬送される。
【００４６】
定着部１００Ｂには、定着装置１２が収容される。定着装置１２は、ヒートローラ８１および加圧ローラ８２を備える。ヒートローラ８１は、所定の定着温度となるように図示しない制御部によって制御される。制御部は、図示しない温度検出器からの検出信号に基づいてヒートローラ８１の温度を制御する。加圧ローラ８２は、ヒートローラ８１に圧接するローラである。
【００４７】
ヒートローラ８１は、加圧ローラ８２とともに記録媒体を加熱しながら挟持することにより、トナー像を溶融させて記録媒体上に定着させる。なお、トナー像が定着された記録媒体は、搬送ローラ２５ｃによってフェイスダウンで排紙トレイ１５上に排出される。
【００４８】
図２は、トナー補給装置２２の構成を示す模式図である。図３は、図２のＣ−Ｃ’を切断面線とするトナー補給装置２２の断面図である。トナー補給装置２２は、トナー収容容器１２１、トナー攪拌部材１２５、トナー排出部材１２２、およびトナー排出口１２３を含む。トナー補給装置２２は、トナー排出部材１２２を回転させることによって、トナー排出口１２３からトナー搬送パイプ１０２を介して、現像装置２へトナーを供給する。
【００４９】
トナー収容容器１２１は、内部空間を有する略半円筒状の容器であり、トナー攪拌部材１２５、およびトナー排出部材１２２を回転自在に支持し、トナーを収容する。トナー排出口１２３は、トナー排出部材１２２の鉛直方向下部、かつ、軸方向中央部付近に設けられる略矩形状の開口部であり、トナー搬送パイプ１０２に臨む位置に配置される。
【００５０】
トナー攪拌部材１２５は、回転基体１２５ａと、回転基体１２５ａに設けられるトナー汲上げ部材１２５ｂとを含む。回転基体１２５ａが軸線を中心に回転することにより、トナー汲上げ部材１２５ｂは、トナー収容容器１２１内に収容されるトナーを攪拌しながら、トナー収容容器１２１内のトナーを汲み上げてトナー排出部材１２２へ搬送する。トナー汲上げ部材１２５ｂは、可撓性を有するポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）シートからなり、回転基体１２５ａの両端に取り付けられる。
【００５１】
トナー排出部材１２２は、トナー収容容器１２１内のトナーをトナー排出口１２３から現像装置２に供給する部材である。トナー排出部材１２２は、トナー排出羽根１２２ａとトナー排出部材回転軸１２２ｂとを含むオーガスクリューと、トナー排出部材回転ギア１２２ｃとによって構成される。トナー排出部材１２２は、図示しないトナー排出部材駆動モータによって回転駆動する。オーガスクリューによって、トナー排出部材１２２の軸方向両端からトナー排出口１２３に向けて、トナーが搬送される。
【００５２】
トナー排出部材１２２とトナー攪拌部材１２５との間には、トナー排出部材隔壁１２４が設けられる。トナー排出部材隔壁１２４によって、トナー排出部材１２２の周辺に適量のトナーを保持できる。
【００５３】
図４は、現像装置２の構成を示す模式図である。図５は、図４におけるＡ−Ａ’を切断面線とする現像装置２の断面図である。図６は、図４におけるＢ−Ｂ’を切断面線とする現像装置２の断面図である。現像装置２は、現像槽１１１と、第１搬送部材１１２と、第２搬送部材１１３と、現像ローラ１１４と、現像槽カバー１１５と、トナー補給口１１５ａと、ドクターブレード１１６と、仕切り板１１７と、トナー濃度検知センサ１１９とを含む。現像装置２は、現像槽１１１内のトナーを、現像ローラ１１４によって感光体ドラム３の表面に供給して、感光体ドラム３の表面に形成された静電潜像を顕像化する装置である。
【００５４】
現像槽１１１は、現像剤を収容する容器状部材である。現像剤としては、トナーのみからなる１成分現像剤であっても、トナーとキャリアとを含む２成分現像剤であってもよい。現像槽１１１には、第１搬送部材１１２、第２搬送部材１１３、現像ローラ１１４、現像槽カバー１１５、ドクターブレード１１６、仕切り板１１７、およびトナー濃度検知センサ１１９が設けられる。
【００５５】
現像ローラ１１４は、図示しない駆動手段によって軸線回りに回転駆動するマグネットローラであり、現像槽１１１の現像剤を表面に汲み上げて担持し、該表面に担持している現像剤に含まれるトナーを感光体ドラム３に供給する。現像ローラ１１４は、感光体ドラム３に対向する位置に設けられる。現像ローラ１１４には、図示しない電源が接続され、現像バイアス電圧が印加される。現像ローラ１１４に担持されたトナーは、感光体ドラム３との最近接部分（現像ニップ部Ｎ）において、現像バイアス電圧によって、感光体ドラム３へ移動する。
【００５６】
ドクターブレード１１６は、現像ローラ１１４の表面に近接する位置に設けられ、現像ローラ１１４に担持される現像剤の量を規制する。ドクターブレード１１６は、現像ローラ１１４の軸線方向に平行に延びる矩形板状部材であり、その幅方向の一端１１６ｂが現像槽カバー１１５によって支持され、かつ他端１１６ａが現像ローラ１１４表面に対して間隙を有して設けられる。ドクターブレード１１６の材料としては、ステンレス鋼や、アルミニウム、合成樹脂などを使用できる。
【００５７】
トナー濃度検知センサ１１９は、現像槽１１１底面において、第２搬送部材１１３の鉛直方向下方かつ現像剤搬送方向略中央部に装着され、センサ面が現像槽１１１の内部空間に露出するように設けられる。トナー濃度検知センサ１１９は、図示しないトナー濃度制御部に電気的に接続される。
【００５８】
トナー濃度制御部は、トナー濃度検知センサ１１９が検知するトナー濃度測定値に応じて、トナー排出部材１２２を回転駆動させ、トナー排出口１２３を介して現像槽１１１内部にトナーを供給するように制御する。トナー濃度制御部は、トナー濃度検知センサ１１９によるトナー濃度測定値がトナー濃度設定値よりも低いと判定すると、トナー排出部材１２２を回転駆動させる駆動部に制御信号を送り、トナー排出部材１２２を回転駆動させる。
【００５９】
トナー濃度検知センサ１１９には一般的なトナー濃度検知センサを使用できる。トナー濃度検知センサ１１９としては、たとえば、透過光検知センサ、反射光検知センサ、透磁率検知センサなどが挙げられる。これらの中でも、透磁率検知センサが好ましい。
【００６０】
本実施形態では、トナー濃度検知センサ１１９として透磁率検知センサが用いられる。トナー濃度検知センサ１１９（透磁率検知センサ）には、図示しない電源が接続される。電源は、トナー濃度検知センサ１１９を駆動させるための駆動電圧、およびトナー濃度の検知結果をトナー濃度制御部に出力するための制御電圧を、トナー濃度検知センサ１１９に印加する。電源によるトナー濃度検知センサ１１９への電圧の印加は、図示しない制御部によって制御される。トナー濃度検知センサ１１９は、制御電圧の印加を受けてトナー濃度の検知結果を出力電圧値として出力する型式のセンサであり、基本的に出力電圧の中央値近傍の感度が良いため、その付近の出力電圧が得られるような制御電圧を印加して用いられる。このような型式の透磁率検知センサは市販されており、たとえば、ＴＳ−Ｌ（商品名、ＴＤＫ株式会社製）、ＴＳ−Ａ（商品名、ＴＤＫ株式会社製）、ＴＳ−Ｋ（商品名、ＴＤＫ株式会社製）などが挙げられる。
【００６１】
現像槽カバー１１５は、現像槽１１１の鉛直方向上側に、取り外し可能に設けられる。現像槽カバー１１５には、現像槽１１１内に未使用のトナーを補給するためのトナー補給口１１５ａが形成される。トナー補給装置２２に収容されているトナーは、トナー搬送パイプ１０２およびトナー補給口１１５ａを介して現像槽１１１内に補給される。
【００６２】
現像槽１１１には、第１搬送部材１１２と、第２搬送部材１１３と、第１搬送部材１１２と第２搬送部材１１３との間の仕切り板１１７とが設けられる。
【００６３】
第１搬送部材１１２および第２搬送部材１１３は、互いの軸線同士が平行になるように、仕切り板１１７を挟んで並列して設けられる。第１搬送部材１１２は、現像槽１１１の長手方向における一方向である、矢印Ｘ方向に現像剤を搬送し、第２搬送部材１１３は、矢印Ｘ方向とは反対方向である矢印Ｙ方向に現像剤を搬送する。
【００６４】
第１搬送部材１１２は、複数の第１搬送羽根１１２ａと第１回転軸１１２ｂと第１搬送ギア１１２ｃとを含む。第１搬送部材１１２は、モータなどの駆動部によって回転駆動することで、現像剤を矢印Ｘ方向へと搬送する。第１搬送部材１１２の詳細については後述する。
【００６５】
第２搬送部材１１３は、複数の第２搬送羽根１１３ａと第２回転軸１１３ｂと第２搬送ギア１１３ｃとを含み、第１搬送部材１１２と同様に構成される。第２搬送部材１１３は、モータなどの駆動部によって回転駆動することにより現像剤を矢印Ｙ方向へと搬送する。なお、第２搬送部材１１３は、後述する第１搬送部材１２０と同様に構成されてもよいし、第１搬送部材１３０と同様に構成されてもよい。また、本実施形態においては、第２搬送部材１１３は第１搬送部材１１２と同様に構成されるけれども、他の実施形態としては、第１搬送部材１１２と第２搬送部材１１３とのうちのいずれか一方が、トナー排出部材１２２のようなオーガスクリューであってもよい。
【００６６】
仕切り板１１７は、第１搬送部材１１２および第２搬送部材１１３の軸線方向に平行に延設される。現像槽１１１の内部空間は、仕切り板１１７によって、第１搬送部材１１２が配置される第１搬送路Ｐと、第２搬送部材１１３が配置される第２搬送路Ｑとに区画される。
【００６７】
仕切り板１１７は、第１搬送部材１１２および第２搬送部材１１３の軸線方向における両端部において、現像槽１１１の内側壁面から離間して配置される。したがって、第１搬送路Ｐと第２搬送路Ｑとは、第１搬送部材１１２および第２搬送部材１１３の軸線方向の両端部付近において連通する。第１搬送部材１１２による現像剤搬送方向（矢印Ｘ方向）の下流において、第１搬送路Ｐと第２搬送路Ｑとを連通する連通路を第１連通路ａと称する。また、第２搬送部材１１３による現像剤搬送方向（矢印Ｙ方向）の下流において、第１搬送路Ｐと第２搬送路Ｑとを連通する連通路を第２連通路ｂと称する。
【００６８】
トナー補給口１１５ａは、第１搬送路Ｐ内の領域において第２連通路ｂ付近に形成される。したがって、第１搬送路Ｐにおいて、現像剤搬送方向（矢印Ｘ方向）上流側にトナーが補給されることになる。
【００６９】
現像剤は、現像槽１１１において、第１搬送路Ｐと第１連通路ａと第２搬送路Ｑと第２連通路ｂとを、第１搬送路Ｐ→第１連通路ａ→第２搬送路Ｑ→第２連通路ｂ、という順序で循環移動する。そして、現像剤は、第２搬送路Ｑにおいて、現像ローラ１１４によって現像ローラ１１４の表面に担持されて汲み上げられ、汲み上げられた現像剤中のトナーが感光体ドラム３へと移動して、順次消費される。トナーが消費されると、未使用のトナーがトナー補給口１１５ａから第１搬送路Ｐへ補給される。補給されたトナーは、第１搬送路Ｐにおいて、補給前から存在する現像剤中に拡散する。
【００７０】
以下では、第１搬送部材１１２について詳細に説明する。第１搬送部材１１２は、上述したように、第１搬送羽根１１２ａと、第１回転軸１１２ｂと、第１搬送ギア１１２ｃとを含む。第１搬送羽根１１２ａ、第１回転軸１１２ｂ、および第１搬送ギア１１２ｃは、たとえば、ポリエチレンや、ポリプロピレン、ハイインパクトポリスチレン、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合合成樹脂）などの材料から形成される。第１回転軸１１２ｂは円柱状部材であり、円柱の半径ｒは２ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内で適宜設定できる。第１回転軸１１２ｂは、図示しない駆動部、および第１搬送ギア１１２ｃによって、２００ｒｐｍ〜５００ｒｐｍで回転する。
【００７１】
第１搬送羽根１１２ａは、第１回転軸１１２ｂの回転に伴って回転することにより、第１搬送路Ｐの現像剤を矢印Ｘ方向に搬送する。第１搬送羽根１１２ａは、第１回転軸１１２ｂの外周を取り巻いて所定のリード角θＸで第１回転軸１１２ｂの軸線方向に進む不図示の第１仮想螺線に沿って、設けられる。螺線において「リード角」とは、該螺線上の任意の点における接線と、該螺線が取り巻く仮想的な円柱の軸線方向に垂直な面へ該接線を射影した直線と、がなす角である。リード角は、０°より大きく９０°より小さい角度である。リード角θＸは、たとえば２０°〜７０°の範囲内で適宜設定できる。
【００７２】
第１仮想螺線は、一続きの螺線であってもよいし、多重螺線であってもよい。各第１搬送羽根１１２ａは、第１仮想螺線の１周期未満の部分に沿って設けられる。本実施形態では、各第１搬送羽根１１２ａは、すべて同一形状の螺旋羽根片からなり、第１仮想螺線の４分の１周期の部分に沿って設けられる。
【００７３】
本発明において、「螺旋羽根片」とは、概略的にはオーガスクリューの羽根部分をオーガスクリューの軸線を含む面で分割したような形状の部材であり、より詳細には螺旋羽根面を主面とする部材である。本発明において、「螺旋羽根面」とは、仮想円柱Ｋ１（半径をｒ１とする）の側面上を取り巻く１つの螺線Ｃ１（リード角をθ１とする）の１周期未満の部分に沿って、１つの線分Ｌ１を、仮想円柱Ｋ１の径方向における該線分Ｌ１の長さｍ１、および取付角度αを保ったまま、仮想円柱Ｋ１の軸線に平行な一方向Ａに移動させたときの、該線分Ｌ１の軌跡がなす面である。「取付角度α」とは、仮想円柱Ｋ１の軸線と線分Ｌ１とを含む面において、該線分Ｌ１と、該線分Ｌ１と仮想円柱Ｋ１との接点から一方向Ａに伸びる半直線と、のなす角度であって、０°より大きく１８０°より小さい角度である。
【００７４】
以下に、螺旋羽根面の一例として、螺線の２分の１周期の部分に沿って線分を移動させたときの螺旋羽根面（「２分の１周期の螺旋羽根面」と表す。他の周期についても同様）を示す。図７は、２分の１周期の螺旋羽根面について説明するための図である。図７（ａ）は、仮想円柱Ｋ１の側面と、仮想円柱Ｋ１の側面上の螺線Ｃ１と、螺線Ｃ１上を一方向Ａに移動する線分Ｌ１の開始位置および終了位置と、を示している。図７（ａ）の紙面において左側に示す線分Ｌ１は移動の際の開始位置を示し、右側に示す線分Ｌ１は終了位置を示している。図７（ａ）に示すように、仮想円柱Ｋ１の径方向における線分Ｌ１の長さｍ１と、取付角度α（図７ではα＝９０°）とを一定に保ちながら、螺線Ｃ１に沿って一方向Ａに、線分Ｌ１を移動させるとき、該線分Ｌ１の軌跡は図７（ｂ）に示す螺旋羽根面ｎ１となる。図７（ｂ）において斜線部で示す面が、螺旋羽根面ｎ１である。
【００７５】
図７（ｂ）に示すように、螺旋羽根面ｎ１の外周部は、仮想円柱Ｋ１と軸線が一致する仮想円柱Ｋ２を取り巻く螺線Ｃ２（リード角をθ２とする）に沿う。仮想円柱Ｋ２の半径Ｒ１は、仮想円柱Ｋ１の半径ｒ１と、仮想円柱Ｋ１の径方向における線分Ｌ１の長さｍ１と、の和に等しい。仮想円柱Ｋ１の側面を展開した矩形ｔ１と、仮想円柱Ｋ２の側面を展開した矩形ｔ２とを図７（ｃ）に示す。図７（ｃ）に示すように、矩形ｔ１，ｔ２において螺線Ｃ１，Ｃ２に対応する線は、各矩形ｔ１，ｔ２中で斜めに延びる線分ｑ１，ｑ２になる。この２つの線分ｑ１，ｑ２はそれぞれ、２分の１周期の螺旋羽根面ｎ１の内周部に沿う螺線Ｃ１および外周部に沿う螺線Ｃ２に対応するので、矩形ｔ１，ｔ２の横方向Ｘ１において、この２つの線分ｑ１，ｑ２の長さは、それぞれ矩形ｔ１，ｔ２の横の辺の長さの半分となる。また、図７（ｃ）に示すように、螺線Ｃ１，Ｃ２の一方向Ａにおける長さは等しいので、矩形ｔ１，ｔ２の縦方向Ｙ１において、この２つの線分ｑ１，ｑ２の長さは等しくなる。これによって、螺旋羽根面を搬送方向下流側に有する搬送部材を軸線回りに回転させた場合、縦方向Ｙ１において２つの線分ｑ１，ｑ２の長さが等しいので、該搬送部材の外周部側での現像剤の搬送速度と、内周部側での現像剤の搬送速度とは略同一になる。
【００７６】
また、この２つの線分ｑ１，ｑ２と矩形ｔ１，ｔ２の横の辺とのなす角度は、それぞれリード角θ１，θ２である。縦方向Ｙ１における２つの線分ｑ１，ｑ２の長さＬＹ１を、θ１やθ２を用いて表わすと、ＬＹ１＝π・ｒ１・ｔａｎθ１＝π・Ｒ１・ｔａｎθ２（式中、πは円周率を表す）となる。また、θ２をθ１で表わすと、θ２＝ｔａｎ−１（ｒ１・ｔａｎθ１／Ｒ１）となる。
【００７７】
第１搬送羽根１１２ａとして用いられる場合、螺旋羽根片は、仮想円柱Ｋ１の半径ｒ１が第１回転軸１１２ｂの半径ｒに等しく、かつ、螺線Ｃ１のリード角θ１が第１仮想螺線のリード角θＸに等しくなるように構成される。さらに、螺旋羽根片は、螺旋羽根面が搬送方向（矢印Ｘ方向）下流側になり、かつ、該螺旋羽根片の内周部に沿う螺線Ｃ１が第１仮想螺線に一致するように設けられる。このように構成されてさえいれば、螺旋羽根片はどのような形状であってもよい。たとえば、取付角度αは９０°でなくともよく、３０°〜１５０°の範囲内で適宜設定できる。また、リード角θ１は、たとえば２０°〜７０°の範囲内で適宜設定できる。また、仮想円柱Ｋ１の径方向における線分Ｌ１の長さｍ１、すなわち、径方向における螺旋羽根片の長さは、たとえば２ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内で適宜設定できる。
【００７８】
本実施形態では、各第１搬送羽根１１２ａは、４分の１周期の螺旋羽根面を有する螺旋羽根片であり、互いに、第１回転軸１１２ｂの軸線方向において離間するように設けられる。このように、各第１搬送羽根１１２ａが互いに離間するように設けられるので、隣接する第１搬送羽根１１２ａ同士の間にトナーが通過できる隙間Ｇが形成され、トナーはこの隙間Ｇを通って、第１回転軸１１２ｂの軸線方向に拡散し易くなっている。したがって、現像槽１１１中のトナーが局所的に消費されたり、未使用のトナーが供給されたりしても、トナーは速やかに拡散し、現像剤中にトナー濃度のむらが生じ難くなるので、画像濃度むらを抑えることができる。
【００７９】
隣接する第１搬送羽根１１２ａの前記軸線方向における間隔は、０．５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内で適宜設定できる。また、各第１搬送羽根１１２ａは、第１回転軸１１２ｂの周方向において離間していてもよい。隣接する第１搬送羽根１１２ａの前記周方向における間隔は、０ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内で適宜設定できる。周方向における間隔が０ｍｍの場合には、隣接する第１搬送羽根１１２ａが、周方向において接する場合だけでなく、周方向において重なる場合も含まれる。本実施形態では、隣接する第１搬送羽根１１２ａ同士の間隔はすべて等しく、前記軸線方向において２ｍｍ離間し、前記周方向において接するように設けられる。このように第１搬送羽根１１２ａを等間隔に設けることで、現像剤の搬送時に現像剤に掛かる負荷を分散させることができる。また、このように隣接する第１搬送羽根１１２ａが前記周方向において接するか、または重なるように設けられる場合、第１搬送部材１１２に対して前記軸線方向に離間した位置から該第１搬送部材１１２を見たときに、図４に示すように、第１搬送羽根１１２ａは第１回転軸１１２ｂの周囲を囲む円環を構成する。このような円環を構成するように第１搬送羽根１１２ａを設けることで、現像剤の搬送時に現像剤に掛かる負荷を、より分散させることができる。
【００８０】
また、第１搬送部材１１２は、複数の第１搬送羽根１１２ａを備えているので、１つの第１搬送羽根１１２ａが破損したとしても、破損した第１搬送羽根１１２ａのみを取り換えることができ、第１搬送部材１１２を容易に補修することができる。
【００８１】
次に、本発明の第２実施形態として、第１搬送部材１１２の代わりに設けられる第１搬送部材１２０について説明する。図８は、第１搬送部材１２０の斜視図である。図９は、第１搬送部材１２０の側面図である。図１０は、第１搬送部材１２０の正面図である。第１搬送部材１２０は、複数の第１搬送羽根１２０ａと、第１回転軸１１２ｂと、図示しない第１搬送ギアとを含む。第１搬送羽根１２０ａ、第１回転軸１１２ｂ、および第１搬送ギアは、たとえば、ポリエチレンや、ポリプロピレン、ハイインパクトポリスチレン、ＡＢＳ樹脂などの材料から形成される。
【００８２】
第１搬送羽根１２０ａは、第１回転軸１１２ｂの回転に伴って回転することにより、第１搬送路Ｐの現像剤を矢印Ｘ方向に搬送する。第１搬送羽根１２０ａは、第１回転軸１１２ｂの外周を取り巻いて所定のリード角θＸで第１回転軸１１２ｂの軸線方向に進む不図示の第１仮想螺線に沿って、設けられる。また、第１搬送羽根１２０ａは、その外周部が不図示の第２仮想螺線に沿うように設けられる。第１搬送羽根１２０ａの外周部とは、該第１搬送羽根１２０ａにおいて第１回転軸１１２ｂから最も離間した部分である。第２仮想螺線とは、第１回転軸１１２ｂと軸線が一致する仮想的な円柱を取り巻いて所定のリード角θＹで第１回転軸１１２ｂの軸線方向に進む螺線であって、第２仮想螺線が取り巻く仮想的な円柱の半径をＲ（＞ｒ）とするときに、下記式（１）を満たすような螺線である。
０［°］＜θＹ［°］＜ｔａｎ−１（ｒ・ｔａｎθＸ／Ｒ）［°］＜９０［°］
…（１）
【００８３】
第１仮想螺線のリード角θＸは、たとえば２０°〜７０°の範囲内で適宜設定でき、第２仮想螺線のリード角θＹは、たとえば０°〜６０°の範囲内で適宜設定できる。第１仮想螺線は、一続きの螺線であってもよいし、多重螺線であってもよい。また、第２仮想螺線は、一続きの螺線であってもよいし、多重螺線であってもよい。各第１搬送羽根１２０ａは、第１仮想螺線の１周期未満の部分に沿って設けられる。本実施形態では、各第１搬送羽根１２０ａは、すべて同一形状のねじり羽根からなり、第１仮想螺線の６分の１周期の部分に沿って設けられる。
【００８４】
本発明において、「ねじり羽根」とは、概略的には螺旋羽根片をねじったような形状の部材であり、より詳細には、ねじり羽根面を主面とする部材である。本発明において、「ねじり羽根面」とは、仮想円柱Ｋ１の側面上を取り巻く１つの螺線Ｃ１（リード角をθ１とする）の１周期未満の部分に沿って、１つの線分Ｌ２を、仮想円柱Ｋ１の径方向における該線分Ｌ２の長さを保ったまま、取付角度βを連続的に一定の割合で大きくなるように変化させながら、仮想円柱Ｋ１の軸線に平行な一方向Ａに移動させたときの、該線分Ｌ２の軌跡がなす面である。「取付角度β」とは、仮想円柱Ｋ１の軸線と線分Ｌ２とを含む面において、該線分Ｌ２と、該線分Ｌ２と仮想円柱Ｋ１との接点から一方向Ａに延びる半直線と、のなす角度であって、０°より大きく１８０°より小さい角度である。
【００８５】
以下に、ねじり羽根面の一例として、螺線の２分の１周期の部分に沿って線分を移動させたときのねじり羽根面（「２分の１周期のねじり羽根面」と表す。他の周期についても同様）を示す。図１１は、２分の１周期のねじり羽根面について説明するための図である。図１１（ａ）は、仮想円柱Ｋ１の側面と、仮想円柱Ｋ１の側面上の螺線Ｃ１と、螺線Ｃ１上を一方向Ａに移動する線分Ｌ２の開始位置および終了位置と、を示している。図１１（ａ）の紙面において左側に示す線分Ｌ２は移動の際の開始位置を示し、右側に示す線分Ｌ２は終了位置を示している。図１１（ａ）に示すように、仮想円柱Ｋ１の径方向における線分Ｌ２の長さｍ１を保ったまま、取付角度βを連続的に一定の割合で大きくなるように変化させながら（図１１では、開始位置においてβ＝６０°、終了位置においてβ＝１２０°）、螺線Ｃ１に沿って一方向Ａに、線分Ｌ２を移動させるとき、該線分Ｌ２の軌跡は図１１（ｂ）に示すねじり羽根面ｎ２となる。図１１（ｂ）において斜線部で示す面が、ねじり羽根面ｎ２である。
【００８６】
図１１（ｂ）に示すように、ねじり羽根面ｎ２の外周部は、仮想円柱Ｋ１と軸線が一致する仮想円柱Ｋ２を取り巻く螺線Ｃ３（リード角をθ３とする）に沿う。仮想円柱Ｋ２の半径Ｒ１は、仮想円柱Ｋ１の半径ｒ１と、仮想円柱Ｋ１の径方向における線分Ｌ２の長さｍ１と、の和に等しい。仮想円柱Ｋ１の側面を展開した矩形ｔ１と、仮想円柱Ｋ２の側面を展開した矩形ｔ３とを図１１（ｃ）に示す。図１１（ｃ）に示すように、矩形ｔ１，ｔ３において螺線Ｃ１，Ｃ３に対応する線は、各矩形ｔ１，ｔ３中で斜めに延びる線分ｑ１，ｑ３となる。この２つの線分ｑ１，ｑ３はそれぞれ、２分の１周期のねじり羽根面ｎ２の内周部に沿う螺線Ｃ１および外周部に沿う螺線Ｃ３に対応するので、矩形ｔ１，ｔ３の横方向Ｘ１において、この２つの線分ｑ１，ｑ３の長さは、それぞれ矩形ｔ１，ｔ３の横の辺の長さの半分になる。また、図１１（ｃ）に示すように、取付角度βが終了位置で大きくなることに起因して、螺線Ｃ１の一方向Ａにおける長さは、螺線Ｃ３の一方向Ａにおける長さよりも大きくなるので、矩形ｔ１，ｔ３の縦方向Ｙ１において、螺線Ｃ１に対応する線分ｑ１の方が、螺線Ｃ３に対応する線分ｑ３よりも長くなる。これによって、ねじり羽根面を搬送方向下流側に有する搬送部材を軸線回りに回転させた場合、縦方向Ｙ１において螺線Ｃ３に対応する線分ｑ３の方が短いので、該搬送部材の内周部側での現像剤の搬送速度よりも、外周部側での現像剤の搬送速度の方が遅くなる。
【００８７】
また、この２つの線分ｑ１，ｑ３と矩形ｔ１，ｔ３の横の辺とのなす角度は、それぞれリード角θ１，θ３である。縦方向Ｙ１における線分ｑ１の長さＬＹ１を、θ１を用いて表わすと、ＬＹ１＝π・ｒ１・ｔａｎθ１（式中、πは円周率を表す）となる。また、縦方向Ｙ１における線分ｑ３の長さＬＹ２を、θ３を用いて表わすと、ＬＹ２＝π・Ｒ１・ｔａｎθ３（式中、πは円周率を表す）となる。上述したように、ＬＹ１＞ＬＹ２であるので、θ３＜ｔａｎ−１（ｒ１・ｔａｎθ１／Ｒ１）となる。このことから、ねじり羽根面を搬送方向下流側に有する搬送部材は、θ３＜ｔａｎ−１（ｒ１・ｔａｎθ１／Ｒ１）であるので、該搬送部材の内周部側での現像剤の搬送速度よりも外周部側での現像剤の搬送速度の方が遅くなることがわかる。
【００８８】
第１搬送羽根１２０ａとして用いられる場合、ねじり羽根は、仮想円柱Ｋ１の半径ｒ１が第１回転軸１１２ｂの半径ｒに等しく、かつ、螺線Ｃ１のリード角θ１が第１仮想螺線のリード角θＸに等しくなるように構成される。また、ねじり羽根は、ねじり羽根面が搬送方向（矢印Ｘ方向）下流側になり、かつ、該ねじり羽根の内周部に沿う螺線Ｃ１が第１仮想螺線に一致するように設けられる。さらに、ねじり羽根は、該ねじり羽根の外周部に沿う螺線Ｃ３のリード角θ３が第２仮想螺線のリード角θＹに等しく、かつ、該螺線Ｃ３が第２仮想螺線に一致するように設けられる。
【００８９】
このように、本実施形態では、第１搬送羽根１２０ａとしてねじり羽根を設けることで、θＹ＜ｔａｎ−１（ｒ・ｔａｎθＸ／Ｒ）を満たすように構成している。これによって、現像剤の搬送速度は、第１搬送部材１２０の内周部側では速く、外周部側では遅くなる。したがって、外周部側のトナー、すなわち、第１搬送部材１２０と現像槽１１１内壁との隙間にあるトナーに、摩擦や圧力による凝集が生じることが抑えられるので、画像かぶりを抑えることができる。
【００９０】
上記のように構成されてさえいれば、ねじり羽根はどのような形状であってもよい。開始位置における取付角度βは６０°である必要はなく、たとえば、２０°〜１５０°の範囲内で適宜設定できる。また、終了位置における取付角度βは１２０°である必要はなく、たとえば、４０°〜１７０°の範囲内で適宜設定できる。また、リード角θ１は、たとえば２０°〜７０°の範囲内で適宜設定でき、リード角θ３は、たとえば０°〜６０°の範囲内で適宜設定できる。また、仮想円柱Ｋ１の径方向における線分Ｌ２の長さｍ１、すなわち、径方向におけるねじり羽根の長さｍ１は、たとえば２ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内で適宜設定できる。
【００９１】
本実施形態では、各第１搬送羽根１２０ａは、６分の１周期のねじり羽根面を有するねじり羽根であり、互いに、第１回転軸１１２ｂの軸線方向において離間するように設けられる。このように、各第１搬送羽根１２０ａが互いに離間するように設けられるので、隣接する第１搬送羽根１２０ａ同士の間にトナーが通過できる隙間Ｇが形成され、トナーはこの隙間Ｇを通って、第１回転軸１１２ｂの軸線方向に拡散し易くなっている。したがって、現像槽１１１中のトナーが局所的に消費されたり、未使用のトナーが供給されたりしても、トナーは速やかに拡散し、現像剤中にトナー濃度のむらが生じ難くなるので、画像濃度むらを抑えることができる。
【００９２】
隣接する第１搬送羽根１２０ａの前記軸線方向における間隔は、０．５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内で適宜設定できる。また、各第１搬送羽根１２０ａは、第１回転軸１１２ｂの周方向において離間していてもよい。隣接する第１搬送羽根１２０ａの前記周方向における間隔は、０ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内で適宜設定できる。周方向における間隔が０ｍｍの場合には、隣接する第１搬送羽根１２０ａが、周方向において接する場合だけでなく、周方向において重なる場合も含まれる。本実施形態では、隣接する第１搬送羽根１２０ａ同士の間隔はすべて等しく、前記軸線方向において２ｍｍ離間し、前記周方向において接するように設けられる。このように第１搬送羽根１２０ａを等間隔に設けることで、現像剤の搬送時に現像剤に掛かる負荷を分散させることができる。また、このように隣接する第１搬送羽根１２０ａが前記周方向において接するか、または重なるように設けられる場合、第１搬送部材１２０に対して前記軸線方向に離間した位置から該第１搬送部材１２０を見たときに、図１０に示すように、第１搬送羽根１２０ａは第１回転軸１１２ｂの周囲を囲む円環を構成する。このような円環を構成するように第１搬送羽根１２０ａを設けることで、現像剤の搬送時に現像剤に掛かる負荷を、より分散させることができる。
【００９３】
また、第１搬送部材１２０は、複数の第１搬送羽根１２０ａを備えているので、１つの第１搬送羽根１２０ａが破損したとしても、破損した第１搬送羽根１２０ａのみを取り換えることができ、第１搬送部材１２０を容易に補修することができる。
【００９４】
また、本実施形態に係る第１搬送羽根１２０ａはねじり羽根からなるので、現像剤に接する面が滑らかであり、段差が無い。したがって、現像剤の搬送速度は、第１搬送羽根１２０ａの内周部から外周部にかけて、連続的に遅くなる。したがって、現像剤間に不連続な搬送速度差が生じないので、現像剤間の摩擦を抑えることができる。また、現像剤に接する面が滑らかであるので、現像剤の滞留を抑えることもできる。
【００９５】
次に、本発明の第３実施形態として、第１搬送部材１１２の代わりに設けられる第１搬送部材１３０について説明する。図１２は、第１搬送部材１３０の斜視図である。図１３は、第１搬送部材１３０の側面図である。図１４は、第１搬送部材１３０の正面図である。第１搬送部材１３０は、複数の第１搬送羽根１３０ａと、第１回転軸１１２ｂと、図示しない第１搬送ギアとを含む。第１搬送羽根１３０ａ、第１回転軸１１２ｂ、および第１搬送ギアは、たとえば、ポリエチレンや、ポリプロピレン、ハイインパクトポリスチレン、ＡＢＳ樹脂などの材料から形成される。
【００９６】
第１搬送羽根１３０ａは、第１回転軸１１２ｂの回転に伴って回転することにより、第１搬送路Ｐの現像剤を矢印Ｘ方向に搬送する。第１搬送羽根１３０ａは、第１回転軸１１２ｂの外周を取り巻いて所定のリード角θＸで第１回転軸１１２ｂの軸線方向に進む不図示の第１仮想螺線に沿って、設けられる。また、第１搬送羽根１３０ａは、その外周部が不図示の第２仮想螺線に沿うように設けられる。第１搬送羽根１３０ａの外周部とは、該第１搬送羽根１３０ａにおいて第１回転軸１１２ｂから最も離間した部分である。第２仮想螺線とは、第１回転軸１１２ｂと軸線が一致する仮想的な円柱を取り巻いて所定のリード角θＹで第１回転軸１１２ｂの軸線方向に進む螺線であって、第２仮想螺線が取り巻く仮想的な円柱の半径をＲ（＞ｒ）とするときに、下記式（１）を満たすような螺線である。
０［°］＜θＹ［°］＜ｔａｎ−１（ｒ・ｔａｎθＸ／Ｒ）［°］＜９０［°］
…（１）
【００９７】
第１仮想螺線のリード角θＸは、たとえば２０°〜７０°の範囲内で適宜設定でき、第２仮想螺線のリード角θＹは、たとえば０°〜６０°の範囲内で適宜設定できる。第１仮想螺線は、一続きの螺線であってもよいし、多重螺線であってもよい。また、第２仮想螺線は、一続きの螺線であってもよいし、多重螺線であってもよい。各第１搬送羽根１３０ａは、第１仮想螺線の１周期未満の部分に沿って設けられる。本実施形態では、各第１搬送羽根１３０ａは、第１仮想螺線の４分の１周期の部分に沿って設けられる。
【００９８】
本実施形態では、各第１搬送羽根１３０ａは、すべて同一形状であり、下段螺旋羽根片１３０ａａと、接続部１３０ａｂと、上段螺旋羽根片１３０ａｃとを含む多段螺旋羽根片（２段螺旋羽根片）からなる。本発明において、「多段螺旋羽根片」とは、一の螺旋羽根片の外周部に他の螺旋羽根片の内周部を接続した構造を含む部材であり、該一の螺旋羽根片の外周部に沿う螺線のリード角よりも、該他の螺旋羽根片の内周部に沿う螺線のリード角の方が小さくなるように設けられる部材である。本実施形態に係る第１搬送羽根１３０ａは、下段螺旋羽根片１３０ａａと上段螺旋羽根片１３０ａｃとの２つの螺旋羽根片が、接続部１３０ａｂを介して接続される構造であるけれども、３つ以上の螺旋羽根片が接続される構造であってもよい。接続部１３０ａｂは、第１搬送羽根１３０ａの強度を向上させるために設けられる。本実施形態では、接続部１３０ａｂは、下段螺旋羽根片１３０ａａと上段螺旋羽根片１３０ａｃとの両方に垂直に設けられるけれども、これに限られない。また、接続部１３０ａｂは、トナーの拡散性向上のために空孔や切欠きが設けられてもよい。
【００９９】
第１搬送羽根１３０ａとして用いられる場合、多段螺旋羽根片の最も内周側の螺旋羽根片の内周部と第１回転軸１１２ｂとが接続される。また、多段螺旋羽根片は、最も内周側の螺旋羽根片の内周部に沿う螺線の取り巻く仮想円柱の半径が、第１回転軸１１２ｂの半径ｒに等しく、かつ、該螺線のリード角が第１仮想螺線のリード角θＸに等しくなるように構成される。また、多段螺旋羽根片は、各螺旋羽根面が搬送方向（矢印Ｘ方向）下流側になり、かつ、最も内周側の螺旋羽根片の内周部に沿う螺線が第１仮想螺線に一致するように設けられる。さらに、多段螺旋羽根片は、最も外周側の螺旋羽根片の外周部に沿う螺線のリード角が第２仮想螺線のリード角θＹに等しく、かつ、該螺線が第２仮想螺線に一致するように設けられる。
【０１００】
上記のように構成されてさえいれば、多段螺旋羽根片はどのような形状であってもよい。たとえば、多段螺旋羽根片に含まれる螺旋羽根片の取付角度は、２０°〜１５０°の範囲内で適宜設定できる。また、多段螺旋羽根片に含まれる最も内周側の螺旋羽根片の内周部に沿う螺線は、たとえば２０°〜７０°の範囲内で適宜設定でき、最も外周側の螺旋羽根片の外周部に沿う螺線は、たとえば０°〜６０°の範囲内で適宜設定でき、第１回転軸１１２ｂの径方向における多段螺旋羽根片の長さは、たとえば２ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内で適宜設定できる。
【０１０１】
たとえば、第１搬送羽根１３０ａのような２段螺旋羽根片において、内周側の螺旋羽根片の内周部のリード角をθＸとし、内周側の螺旋羽根片の外周部のリード角をθｂとし、外周側の螺旋羽根片の内周部のリード角をθｃとし、外周側の螺旋羽根片の外周部のリード角をθＹとすると、θＸ＞θｂ＞θｃ＞θＹである。また、第１仮想螺線が取り巻く仮想円柱の半径をｒとし、内周側の螺旋羽根片の外周部に沿う螺線が取り巻く仮想円柱の半径をｒｂとすると、第１実施形態で説明したように、θｂ＝ｔａｎ−１（ｒ・ｔａｎθＸ／ｒｂ）が成り立つ。また、第２仮想螺線が取り巻く仮想円柱の半径をＲとすると、θｃ＝ｔａｎ−１（Ｒ・ｔａｎθＹ／ｒｂ）が成り立つ。したがって、θｂ＞θｃから、ｔａｎ−１（ｒ・ｔａｎθＸ／ｒｂ）＞ｔａｎ−１（Ｒ・ｔａｎθＹ／ｒｂ）となる。これから、ｒ・ｔａｎθＸ／ｒｂ＞Ｒ・ｔａｎθＹ／ｒｂとなり、θＹ＜ｔａｎ−１（ｒ・ｔａｎθＸ／Ｒ）となる。この式は、３段以上の多段螺旋羽根片においても成り立つ。
【０１０２】
このように、本実施形態では、第１搬送羽根１３０ａとして多段螺旋羽根片を設けることで、θＹ＜ｔａｎ−１（ｒ・ｔａｎθＸ／Ｒ）を満たすように構成している。これによって、現像剤の搬送速度は、第１搬送部材１３０の内周部側では速く、外周部側では遅くなる。したがって、外周部側のトナー、すなわち、第１搬送部材１３０と現像槽１１１内壁との隙間にあるトナーに、摩擦や圧力による凝集が生じることが抑えられるので、画像かぶりを抑えることができる。
【０１０３】
本実施形態では、各第１搬送羽根１３０ａは、４分の１周期の螺旋羽根片を有する下段螺旋羽根片１３０ａａと、４分の１周期の螺旋羽根片を有する上段螺旋羽根片１３０ａｃとが接続された構造である。また、各第１搬送羽根１３０ａは、互いに、第１回転軸１１２ｂの軸線方向において離間するように設けられる。このように、各第１搬送羽根１３０ａが互いに離間するように設けられるので、隣接する第１搬送羽根１３０ａ同士の間にトナーが通過できる隙間Ｇが形成され、トナーはこの隙間Ｇを通って、第１回転軸１１２ｂの軸線方向に拡散し易くなっている。したがって、現像槽１１１中のトナーが局所的に消費されたり、未使用のトナーが供給されたりしても、トナーは速やかに拡散し、現像剤中にトナー濃度のむらが生じ難くなるので、画像濃度むらを抑えることができる。
【０１０４】
隣接する第１搬送羽根１３０ａの前記軸線方向における間隔は、０．５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内で適宜設定できる。また、各第１搬送羽根１３０ａは、第１回転軸１１２ｂの周方向において離間していてもよい。隣接する第１搬送羽根１３０ａの前記周方向における間隔は、０ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内で適宜設定できる。周方向における間隔が０ｍｍの場合には、隣接する第１搬送羽根１３０ａが、周方向において接する場合だけでなく、周方向において重なる場合も含まれる。本実施形態では、隣接する第１搬送羽根１３０ａ同士の間隔はすべて等しく、前記軸線方向において２ｍｍ離間し、前記周方向において接するように設けられる。このように第１搬送羽根１３０ａを等間隔に設けることで、現像剤の搬送時に現像剤に掛かる負荷を分散させることができる。また、このように隣接する第１搬送羽根１３０ａが前記周方向において接するか、または重なるように設けられる場合、第１搬送部材１３０に対して前記軸線方向に離間した位置から該第１搬送部材１３０を見たときに、図１４に示すように、第１搬送羽根１３０ａは第１回転軸１１２ｂの周囲を囲む円環を構成する。このような円環を構成するように第１搬送羽根１３０ａを設けることで、現像剤の搬送時に現像剤に掛かる負荷を、より分散させることができる。
【０１０５】
また、第１搬送部材１３０は、複数の第１搬送羽根１３０ａを備えているので、１つの第１搬送羽根１３０ａが破損したとしても、破損した第１搬送羽根１３０ａのみを取り換えることができ、第１搬送部材１３０を容易に補修することができる。また、本実施形態に係る第１搬送羽根１３０ａは複数の螺旋羽根片を含むので、螺旋羽根片を交換することで容易に補修可能である。
【０１０６】
また、上記第１〜第３実施形態のように、各第１搬送羽根１１２ａは、第１仮想螺線の１２分の１周期以上４分の１周期以下の部分に沿って設けられることが好ましい。このように構成することで、現像剤の搬送性と、トナーの拡散性とを両立させることができる。
【０１０７】
また、上記第２、第３実施形態において、第１搬送部材１２０，１３０は、第２仮想螺線のリード角θＹが下記式（２）を満たすように構成されることが好ましい。
０［°］＜ｔａｎ−１（０．３・ｒ・ｔａｎθＸ／Ｒ）［°］＜θＹ［°］
＜ｔａｎ−１（０．７・ｒ・ｔａｎθＸ／Ｒ）／２［°］＜９０［°］…（２）
【０１０８】
たとえば、第１回転軸１１２ｂの半径ｒを３ｍｍとし、第２仮想螺旋が取り巻く仮想円柱の半径Ｒを１０ｍｍとし、第１仮想螺旋のリード角θＸを５５°とすると、７．３２°＜θＹ＜１６．７°となる。よって、たとえば、第２仮想螺旋のリード角θＹが１５°となるように、第１搬送部材１２０，１３０を構成する。このように構成することで、第１搬送部材１２０，１３０の外周部における現像剤の搬送速度と、内周部における現像剤の搬送速度との速度比を、好適な速度比にすることができ、トナーへの摩擦をより抑えることができる。
【０１０９】
第１搬送部材１１２，１２０，１３０の製造方法としては、第１搬送羽根１１２ａ，１２０ａ，１３０ａの強度向上のために、予め、第１搬送部材１１２，１２０，１３０を軸線方向に所定の間隔で切断した形状の断片を作製し、該断片を順次金属棒に通して固定することによって、第１搬送部材１１２，１２０，１３０を作製することが好ましい。このように製造する場合、各断片において第１回転軸１１２ｂにあたる部分の中心には、前記金属棒が挿通される孔が形成される。このように、断片を複数接続して第１搬送部材１１２，１２０，１３０を製造することによって、各断片の設計が容易となるので、充分な強度を有する各断片を形成でき、これによって、充分な強度を有する第１搬送部材１１２，１２０，１３０を製造することができる。なお、各断片は、各第１搬送羽根１１２ａ，１２０ａ，１３０ａの強度を保つために、各第１搬送羽根１１２ａ，１２０ａ，１３０ａをそのまま含む形状であることが好ましい。すなわち、各断片は、第１搬送部材１１２，２０，１３０を、各第１搬送羽根１１２ａ，１２０ａ，１３０ａを切断しないように、軸線方向に所定の間隔で切断した形状であることが好ましい。
【符号の説明】
【０１１０】
１  露光ユニット
２  現像装置
３，３ｃ，３ｋ，３ｍ，３ｙ  感光体ドラム
４，４ｃ，４ｋ，４ｍ，４ｙ  クリーナユニット
５，５ｃ，５ｋ，５ｍ，５ｙ  帯電器
８  中間転写ベルトユニット
１１  転写ローラ
１２  定着装置
２２  トナー補給装置
１００  画像形成装置
１１１  現像槽
１１２，１２０，１３０  第１搬送部材
１１２ａ，１２０ａ，１３０ａ  第１搬送羽根
１１２ｂ  第１回転軸
１１２ｃ  第１搬送ギア
１１３  第２搬送部材
１１４  現像ローラ
１３０ａａ  下段螺旋羽根片
１３０ａｂ  接続部
１３０ａｃ  上段螺旋羽根片
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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