(57)【要約】【課題】  搬送パイプの内部で現像剤の詰まりが抑制される画像形成装置を提供する。【解決手段】  現像剤Ｔを搬送する搬送スクリュー５ｓ、及び、搬送スクリュー５ｓを内包する搬送パイプ５ｐを有する現像剤搬送経路５を備え、現像剤Ｔを貯蔵する現像剤貯蔵部６から現像器１へ現像剤Ｔを搬送する画像形成装置１０において、搬送パイプ内壁面５ｐ１が有する搬送パイプ５ｐの軸方向Ｐの摩擦係数μ１の方が、搬送パイプ内壁面５ｐ１が有する搬送パイプ５ｐの周方向Ｑの摩擦係数μ２よりも小さく設定される画像形成装置１０を構成する。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を搬送する搬送スクリュー、及び、該搬送スクリューを内包する搬送パイプを有する現像剤搬送経路を備え、現像剤を貯蔵する現像剤貯蔵部から現像器へ現像剤を搬送する画像形成装置において、
前記搬送パイプの内側に形成される搬送パイプ内壁面が有する前記搬送パイプの軸方向の摩擦係数の方が、前記搬送パイプ内壁面が有する前記搬送パイプの周方向の摩擦係数よりも小さく設定されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記搬送パイプ内壁面には、凹部及び凸部が前記搬送パイプの軸方向に延びると共に、前記凹部及び前記凸部が前記搬送パイプの周方向に交互に配列されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
現像剤を搬送する搬送スクリュー、及び、該搬送スクリューを内包する搬送パイプを有する現像剤搬送経路を備え、現像剤を貯蔵する現像剤貯蔵部から現像器へ現像剤を搬送する画像形成装置において、
前記搬送パイプの内側に形成される搬送パイプ内壁面に前記搬送パイプの軸方向に延びるリブ部が設けられていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
前記リブ部及び前記搬送スクリューの間にはギャップが確保されることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
現像剤を搬送する搬送スクリュー、及び、該搬送スクリューを内包する搬送パイプを有する現像剤搬送経路を備え、現像剤を貯蔵する現像剤貯蔵部から現像器へ現像剤を搬送する画像形成装置において、
前記搬送パイプに前記搬送パイプの軸方向に取り付けられるマグネットにより、前記搬送パイプの内側に前記搬送パイプの軸方向と平行に延びるキャリアの穂立ちを形成することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
前記キャリアの穂立ちは、前記搬送スクリューの一部と接触することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記現像剤は、トナー、及び、磁性粉体であるキャリアを含有することを特徴とする請求項５又は６に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複写機やプリンタなどの画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式や静電記録方式の画像形成装置では画像形成によって現像剤が消費されると、その消費分は現像剤貯蔵部から現像剤搬送経路を通じて現像器へ補給されるのが一般的である。また、現像剤搬送経路は、特許文献１に開示されるように、現像剤を搬送する搬送スクリュー、及び、搬送スクリューを内包する搬送パイプから構成されることが主流である。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３０５２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、高温環境下での画像形成装置の連続運転時には画像形成装置内の温度が５０℃近くまで上昇するケースがある。また、現像剤搬送経路の内部では、『現像剤』であるトナーには搬送スクリューの送り圧もかかる。このような熱と圧の両方がかかる条件において、トナーの凝集度は急上昇する。そして、凝集度の上がったトナーは現像剤搬送経路の搬送スクリューに貼り付きやすくなる。従って、現像剤搬送経路における詰りが発生する虞があり、この詰りに対するメンテナンス回数は増大する。
【０００５】
そこで本発明は、上記実情に鑑みてなされたもので、搬送パイプの内部で現像剤の詰まりが抑制される画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を達成するために、本発明の画像形成装置は、現像剤を搬送する搬送スクリュー、及び、該搬送スクリューを内包する搬送パイプを有する現像剤搬送経路を備え、現像剤を貯蔵する現像剤貯蔵部から現像器へ現像剤を搬送する画像形成装置において、前記搬送パイプの内側に形成される搬送パイプ内壁面が有する前記搬送パイプの軸方向の摩擦係数の方が、前記搬送パイプ内壁面が有する前記搬送パイプの周方向の摩擦係数よりも小さく設定されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
以上のように、本発明によれば、搬送パイプの内壁面では、搬送パイプの軸方向の摩擦係数は搬送パイプの周方向の摩擦係数よりも小さく設定される。これによって、搬送パイプ内壁面が有する搬送パイプの軸方向の滑り性が増大され、搬送パイプ内壁面が有する搬送パイプの周方向の滑り性が低減される。したがって、搬送パイプの軸方向では、現像剤の移動の効率は上昇し、搬送パイプの周方向では、現像剤の連れ回りは低減する。その結果、搬送パイプの内部で現像剤の詰まりが抑制される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る画像形成装置１０を示す構成図である。図１に示すように、画像形成装置１０は感光ドラム２８を備える。感光ドラム２８の周りには、回転自在に担持された現像ロータリー８が配設される。また、現像ロータリー８内には６色分の現像器１ＬＭ、１ＬＣ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋが内包されている。現像器には、『現像剤』として、非磁性トナー及び磁性キャリアからなる２成分現像剤が収容されている。磁性キャリアは磁性粉体である。尚、色数、色順はこれに限定されるものではない。また、現像器１ＬＭ、１ＬＣ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを総称する場合には、以下の説明において現像器１と呼ぶ。
【０００９】
帯電器２１によって帯電された感光ドラム２８の表面をレーザー２２によって露光することで感光ドラム２８上に静電潜像を形成し、静電潜像の近傍で現像ロータリー８を矢印方向に回転させ、所定の現像器１ＬＭを感光ドラム２８上の現像部に移動させる。そして、現像器１ＬＭを作動させて、現像器１ＬＭによって現像することで感光ドラム２８上にトナー像を形成する。
【００１０】
その後、感光ドラム２８上に形成されたトナー像は、『一次転写手段』である一次転写ローラ２３による転写バイアスによって、中間転写ベルト２４上に転写され重ね合わせられる。その結果、中間転写ベルト２４上にそれぞれのトナー像が順次重ねられてフルカラートナー像が形成される。
【００１１】
中間転写ベルト２４上に形成された６色のトナー像は二次転写帯電器２３Ｚによってシート２７に転写された後、定着器２５によって加圧及び加熱され、永久画像が得られる。また、転写後に感光ドラム２８上に残った残トナーはクリーナー２６により除去されることになる。
【００１２】
図２（ａ）は画像形成装置１０の現像剤貯蔵部６の近傍を正面から見た模式図である。図２（ｂ）は画像形成装置１０の現像剤貯蔵部６の近傍を裏面から見た模式図である。図２（ａ）、（ｂ）に示すように、現像剤貯蔵部６及び現像剤搬送経路５とは接続され、画像形成によって現像剤が消費されると、現像剤は、現像剤貯蔵部６から現像剤搬送経路５の搬送パイプ５ｐを経て現像器１に補給される。現像剤貯蔵部６から補給される現像剤Ｔは前述のように非磁性トナー及び磁性キャリアを混合したものであり、画像形成により消費した非磁性トナーが補給され、同時に磁性キャリアが補給される。なお、現像器１に新しい磁性キャリアが補給された分、現像器１の内部で現像剤の量が増加するが、そうした増加分は現像器１の壁面に形成される現像剤排出口（不図示）から排出される。
【００１３】
現像剤排出口（不図示）の位置は、現像器１の内部で２成分現像剤が３３０ｇとなって安定するように調整されている。排出された現像剤は現像ロータリー８の中心に設けられた回収スクリュー（不図示）に集められて廃トナーＢＯＸ（不図示）に集められる。本実施形態では、現像剤貯蔵部６に充填した非磁性トナー及び磁性キャリアの重量比（ＣＤ比と称す）を１５％に設定されるが、ＣＤ比はその数値に限定されるものではない。
【００１４】
図３（ａ）は現像剤搬送経路５を示す端面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図３（ａ）、（ｂ）に示すように、現像剤搬送経路５は、現像剤Ｔを搬送する搬送スクリュー５ｓ、及び、搬送スクリュー５ｓを内包する搬送パイプ５ｐを備える。搬送スクリュー５ｓは軸５ｓ１及び翼５ｓ２を備える。
【００１５】
図３（ｃ）は現像剤Ｔの搬送メカニズムを示す説明図であり、図３（ｄ）は図３（ｃ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。図３（ｃ）、（ｄ）に示すように、搬送パイプ５ｐの内部では現像剤Ｔが移動する。この場合に、搬送パイプ５ｐ及び搬送スクリュー５ｓは現像剤Ｔの搬送方向に移動するわけではない。ところが、搬送スクリュー５ｓの軸５ｓ１が回転運動することによって、搬送スクリュー５ｓの翼５ｓ２上の点Ａは点Ａ’に移動している。このときに、現像剤Ｔは、重力を受けて搬送パイプ５ｐの内部で鉛直方向の下方に存在し続ける傾向にある。現像剤Ｔが搬送パイプ５ｐの周方向で一定の位置に留まる一方、搬送スクリュー５ｓの軸５ｓ１の回転で、翼５ｓ２は搬送スクリュー５ｓの軸５ｓ１に沿う軸方向Ｐにせり出してくる。この力に基づいて、現像剤Ｔは搬送スクリュー５ｓの回転に伴って搬送される。
【００１６】
図３（ｅ）は現像剤の搬送メカニズムを力学的に示す説明図である。図３（ｅ）に示すように、搬送スクリュー５ｓの翼５ｓ２の回転により、現像剤Ｔには軸方向Ｐの軸方向第１成分Ｘ１と周方向Ｑの周方向第１成分Ｙ１の力が発生する。そして、周方向第１成分Ｙ１は現像剤Ｔ自体の重力で打ち消されるので軸方向第１成分Ｘ１のみが残り、現像剤Ｔは搬送スクリュー５ｓの回転に伴って搬送される。
【００１７】
しかしながら、温度等の要因で現像剤Ｔの凝集度が増大して搬送スクリュー５ｓに現像剤Ｔが貼り付き始めると、前述の搬送メカニズムは崩れる。そして、現像剤Ｔの搬送性の低下又は現像剤Ｔの詰まりが引き起こされる。この搬送メカニズムの崩れに関しては後述する。
【００１８】
図４は、画像形成装置１０を連続動作させた場合に、現像剤搬送経路５で最も温度が高い場所の温度上昇推移を示すグラフである。ユーザが画像形成装置１０を使用する場合の実使用温度を考慮し、環境温度２５℃、環境温度３０℃、環境温度３５℃の各々の場合について温度及び時間の数値の関係がグラフ化されている。図１に示すように、現像ロータリー８が定着器２５の近傍に配置されることから、現像ロータリー８の内部の現像剤搬送経路５が最も高温の場所となる。
【００１９】
この最も高温の場所の温度上昇は、定着器２５から受ける熱量に基づくものであり、画像形成装置１０の外気温の影響をあまり受けない。よって、現像剤搬送経路５の温度上昇は、外気環境から大きな影響を受けることなく、約４６℃〜４８℃で飽和する。したがって、４８℃付近で現像剤Ｔの搬送能力が保証されることが詰まりを発生させないために重要となる。
【００２０】
図５は、現像剤Ｔ中の非磁性トナーの温度に対する凝集度の変化を示すグラフである。グラフは、複数の圧力の条件下で作成されている。温度及び圧力の上昇に基づいて、凝集度は上昇する傾向にある。特に、温度に関しては４５℃を越えたあたりから凝集度は急激に増大する。また、本実施例での現像剤搬送経路５での凝集度推移は荷重約０．１５ｇ／ｍｍ２のプロットと略同等で、現像剤搬送経路５ではトナーは約０．１５ｇ／ｍｍ２の荷重を受けていることが推測される。
【００２１】
従って、図４及び図５で示すように現像剤Ｔ中のトナーが温度上昇して凝集度が６０％であっても、搬送性に問題がなければ、現像剤搬送経路５では４８℃で現像剤Ｔの搬送能力が保証され得ると考えられる。そうなると、ユーザの連続使用にも十分耐え得る堅牢性を画像形成装置１０に付与することが可能となる。
【００２２】
ところで、現像剤Ｔのなかのトナーの凝集度が増大すると［表１］に示すように、凝集度の上昇に伴って、現像剤搬送経路５での詰まりが発生する。特に、凝集度が６０％の場合には、詰り発生枚数が８０ｋ枚となる。凝集度が６０％より低ければ５００ｋ枚でも詰りが無い。凝集度が６０％より高ければ更に少ない枚数で詰りが発生する。
【００２３】
【表１】
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図６（ａ）は、現像剤の凝集物Ｇが搬送スクリュー５ｓに貼り付いた場合の搬送スクリュー５ｓの動作を示す現像剤搬送経路５の端面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。図６（ｃ）は、現像剤の凝集物Ｇが搬送スクリュー５ｓに貼り付いた後に、後続の現像剤Ｔが凝集物Ｇに接触した場合の搬送スクリュー５ｓの動作を示す現像剤搬送経路５の端面図であり、図６（ｄ）は、図６（ｃ）のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。図６（ｅ）は、搬送スクリュー５ｓに貼り付いた現像剤の凝集物Ｇにかかる力を力学的に示す説明図である。
【００２４】
前述のように現像剤Ｔのトナーの凝集度が増大すると、その一部は凝集物Ｇとして搬送スクリュー５ｓの翼５ｓ２に軽く貼り付く。図６（ａ）（ｂ）に示すように、搬送スクリュー５ｓに貼り付いた凝集物Ｇは、搬送スクリュー５ｓの軸方向Ｐに進まずに搬送パイプ５ｐの周方向Ｑに回転するだけとなる。図６（ｃ）（ｄ）に示すように、貼り付いた凝集物Ｇより下流側の現像剤Ｔは、搬送スクリュー５ｓに貼り付いた凝集物Ｇから反力を受ける。
【００２５】
この凝集物Ｇの反力で、軸方向Ｐの力が打ち消され、現像剤Ｔは軸方向Ｐには移動しなくなる。その代わりに、周方向Ｑの力が大きくなり、現像剤Ｔ自体の重力がこれに打ち勝つことができず、現像剤Ｔは搬送パイプ５ｐの周方向に移動する。以下、これを現像剤Ｔの『つれまわり』と呼ぶ（現像剤Ｔの比重が１ｇ／ｍｍ３近傍で比較的に軽いために特につれまわり易い）。また、現像剤Ｔのつれまわり状態においては、凝集物Ｇは軸方向Ｐの一定位置で回転するだけとなり、後続の現像剤Ｔも軸方向Ｐには移動できなくなり最後には現像剤Ｔの詰まりに至ってしまう。
【００２６】
この現像剤Ｔの詰まりは、温度の要因で凝集度の上がった現像剤Ｔ中のトナーが搬送スクリュー５ｓに軽く貼りつき、軸方向Ｐの力の成分に対する阻害物となり、後続の現像剤Ｔが搬送スクリュー５ｓの回転方向に逃げてつれまわることで始まる。なお、軸方向Ｐは現像剤Ｔの搬送方向でもある。
【００２７】
図７（ａ）は、凝集物Ｇが搬送スクリュー５ｓに貼り付いた場合の対策のアイディアを説明する模式図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）Ｅ−Ｅ線に沿う断面図である。図７（ｃ）、（ｄ）は、凝集物Ｇが搬送スクリュー５ｓに貼り付いた場合の対策のアイディアを力学的に説明する模式図である。
【００２８】
図７（ａ）（ｂ）に示すように、現像剤Ｔが搬送パイプ５ｐの周方向Ｑに逃げてつれまわることを防止するためには、搬送パイプ５ｐの周方向の滑り性を低減して、現像剤Ｔのつれまわりに対する抗力を付けることが効果的である。すなわち、搬送パイプ５ｐから現像剤Ｔに向かってつれまわりを防止するための障害物を形成すると効果的と考えられる。
【００２９】
図７（ｃ）に示すように、現像剤Ｔには搬送スクリュー５ｓからの反力がかかっており、この反力は、搬送パイプ５ｐの軸方向Ｐの＋方向に向かう軸方向第１成分Ｘ１と、搬送パイプ５ｐの周方向Ｑの＋方向に向かう周方向第１成分Ｙ１に分力される。なお、搬送パイプ５ｐの軸方向Ｐの＋方向は、『現像剤Ｔの搬送方向』のことを意味する。また、搬送パイプ５ｐの周方向Ｑの＋方向は、『現像剤Ｔの回転方向』のことを意味する。
【００３０】
また、現像剤Ｔには凝集物Ｇからの反力がかかっており、この反力は、搬送パイプ５ｐの軸方向Ｐの−方向に向かう軸方向第２成分Ｘ２と、搬送パイプ５ｐの周方向Ｑの＋方向に向かう周方向第２成分Ｙ２に分力される。
【００３１】
さらに、現像剤Ｔには、『搬送パイプ５ｐからかかるつれまわりに対する抗力』としての周方向第３成分Ｙ３がかかっている。
【００３２】
現像剤Ｔがつれまわりに対する抗力として周方向第３成分Ｙ３を受けると、現像剤Ｔに対してかかる搬送スクリュー５ｓからの反力は再び打ち消される。したがって、現像剤Ｔがつれまわりに対する抗力として周方向第３成分Ｙ３を受けると、現像剤Ｔにかかる回転方向成分は低減される。
【００３３】
図７（ｄ）に示すように、周方向第３成分Ｙ３に対抗するために、搬送スクリュー５ｓの回転トルクが増大され、搬送スクリュー５ｓからの反力が増大する。この搬送スクリュー５ｓの反力を分解した場合に、軸方向第１成分Ｘ１及び周方向第１成分Ｙ１は共に増大する。特に、現像剤Ｔにかかる軸方向第１成分Ｘ１が増大することから、搬送スクリュー５ｓに貼り付きかけた現像剤Ｔは搬送されるので、現像剤Ｔの詰まりは解消する。
【００３４】
仮に、単純に搬送パイプ５ｐの滑り性を下げると現像剤Ｔのトナーに対するシェアを上昇させることに繋がり、このシェアの増大により現像剤Ｔの凝集度がさらに増大するという課題が生じる。ところが、本実施形態のように、搬送パイプ５ｐの軸方向Ｐ及び周方向Ｑの機能の分離を考慮して、搬送パイプ５ｐの周方向Ｑの滑り性を低減し、搬送パイプ５ｐの軸方向Ｐの滑り性を増大させることで課題は解決する。すなわち、現像剤Ｔのつれまわりに対する抗力が付与されるとともに、現像剤Ｔの凝集度が増すという弊害は回避される。その結果、現像剤Ｔの搬送効率は増大し、現像剤搬送経路５の詰まりは抑制される。
【００３５】
図８（ａ）は現像剤搬送経路５を示す端面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）のＦ−Ｆ線に沿う断面図である。図８（ａ）、（ｂ）に示すように、搬送パイプ５ｐの内側に形成される搬送パイプ内壁面５ｐ１には、微細な凹部５ｐ３及び凸部５ｐ２が形成される。この凹部５ｐ３及び凸部５ｐ２は搬送パイプ５ｐの軸方向Ｐに延びる。また、凹部５ｐ３及び凸部５ｐ２は搬送パイプ５ｐの周方向Ｑに交互に配列される。なお、凹部５ｐ３及び凸部５ｐ２の幅は逆の大きさに形成することも可能である。
【００３６】
ここで、搬送パイプ内壁面５ｐ１を水平方向から傾斜したときに搬送パイプ内壁面５ｐ１の上に載置される０．０１ｇの現像剤Ｔが滑り出す現像剤滑り出し角度、及び、搬送パイプ５ｐに対して現像剤Ｔが滑り出す現像剤滑り性の関係は次式（１）で定義される。
【００３７】
【数１】
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この式によると、滑り性が良好な場合には、現像剤Ｔが載置される搬送パイプ内壁面５ｐ１が水平に近い角度から滑り出すことから、現像剤滑り性は大きくなる。逆に、滑り性が悪い場合には、現像剤Ｔが載置される搬送パイプ内壁面５ｐ１が略垂直に近い角度にならないと現像剤Ｔは滑り出すことができないことから、現像剤滑り性は小さくなる。
【００３８】
この場合に、搬送パイプ内壁面５ｐ１が有する搬送パイプ５ｐの軸方向Ｐの滑り性は、搬送パイプ内壁面５ｐ１が有する搬送パイプ５ｐの周方向Ｑの滑り性よりも大きく設定される。すなわち、次式（２）が成立するように設定される。
【００３９】
【数２】
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この式（２）の成立にあたって、搬送パイプ５ｐの搬送パイプ内壁面５ｐ１の摩擦係数μに関しては、搬送パイプ５ｐの軸方向Ｐの摩擦係数μ１は搬送パイプ５ｐの周方向Ｑの摩擦係数μ２よりも小さく設定されることになる。また、本実施形態では、搬送パイプ５ｐの周方向Ｑを切った断面の凹凸に関する山谷の高低差は１００μｍで形成されるが、これに限定されるものではない。
【００４０】
又、周方向Ｑの摩擦係数μ２は下限としてはμ２＝０．２５以上が好ましい。何故ならば、摩擦係数μ２がこれ以上低下すると、現像剤Ｔの連れ回りを止める抗力がそもそも働きにくくなるためである。よって、周方向Ｑの摩擦係数μ２は高ければ高いほど現像剤Ｔのつれまわりに対する搬送パイプ５ｐ側からの抗力が付与されるので好ましいが、実際上の上限はμ２＝１．３程度である。なぜならば、周方向Ｑの摩擦係数μ２を高めすぎると搬送パイプ５ｐに現像剤Ｔが付着しやすくなり、搬送パイプ５ｐ内の搬送スクリュー５ｓを回す為のモータートルクが足りなくなる為、モーターのコストを考えると実際上の上限はμ２＝１．３程度となる。
【００４１】
一方、軸方向Ｐの摩擦係数μ１は低ければ低いほど好ましいが材料選定や表面加工上（つるつるにする）ためのコストが嵩むので、実際上の下限はμ１＝０．０４程度である。又、上限はμ１＝０．５程度が好ましい。何故ならば、現像剤Ｔと搬送パイプ５ｐの搬送の際に発生する摩擦をできるだけ抑えた方が、現像剤Ｔに対して負荷がかからず現像剤Ｔに含まれるトナーの変質を防げる為である。
【００４２】
更に、前述したように、周方向Ｑと軸方向Ｐの摩擦係数の差分μ２−μ１が搬送性に関して重要であり、差分μ２−μ１は０．０５〜１．５と設定するのが良い。差分μ２−μ１ができるだけ大きく取る方が、搬送性に関わる効果は大きくなるが、下限値０．０５をきると搬送性に関わる優位差が発揮されない。また、前述したモーターの関係や、コストの関係上、差分μ２−μ１の上限値は１．２程度となる。
【００４３】
尚、摩擦係数の測定は新東科学株式会社製、ミューズＴＹＰＥ：９４ｉ−II測定器を用いて測定した。測定は測定器側の接触子（スライダー）とパイプ（被試験体）との静摩擦係数を自動計算しデジタル的に表示するものである。本明細書に記入の摩擦係数μ１、μ２は上記静止摩擦係数値で表現しており、搬送パイプの滑り性を数値化するために使用した。又、搬送パイプ５ｐの内側の測定となるので、搬送パイプ５ｐを接触子での測定が可能適度な小片にカットして測定している。
【００４４】
搬送パイプ５ｐの内部の現像剤Ｔの現像剤滑り性を搬送パイプ５ｐの軸方向Ｐ及び周方向Ｑで測定する。軸方向Ｐでは、現像剤Ｔの現像剤滑り出し角度が４５°の場合には、現像剤滑り性は９０°−４５°＝４５°となる。周方向Ｑでは、現像剤Ｔの現像剤滑り出し角度が１５°の場合には、現像剤滑り性は９０°−７５°＝１５°となる。したがって、搬送パイプ内壁面５ｐ１では、軸方向Ｐの滑り性は周方向Ｑの滑り性よりも大きく設定されることが確認される。
【００４５】
更に、搬送パイプの中の現像剤Ｔの送り圧を測定した結果、従来のような搬送パイプ５ｐに何も施されない場合には０．５８ｇ／ｍｍ２であるのに対して、本実施例の搬送パイプ５ｐでは約１．３倍の０．７６ｇ／ｍｍ２に増大されていることが確認された。この現像剤Ｔの送り圧は、搬送パイプ５ｐの端部に予め力に対する伸びが分かっているゴム幕を貼り付け、ゴム幕の伸び量を圧力に換算して算出する。
【００４６】
これにより、前述の従来例では現像剤Ｔ中のトナーの凝集度が６０％の場合に詰り発生枚数が８０ｋ枚となっていたが、本実施形態では凝集度が６０％の場合には１２０ｋ枚まで現像剤搬送経路５の詰りが発生しないことが確認された。
【００４７】
【表２】
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凝集度６０％は前述したように、環境温度が高く且つ連続使用されるような過酷な使用条件での指標となる現像剤の状態だが、第１実施形態の構成では、約６０ｋ枚分詰りに対するメンテナンス間隔が広げられるということになる。
【００４８】
（第２実施形態）
図９（ａ）は第２実施形態に係る現像剤搬送経路３５を示す端面図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）のＨ−Ｈ線に沿う断面図である。この発明の第２実施形態に係る画像形成装置の基本構成は、この発明の第１実施形態に係る画像形成装置１０の基本構成とほぼ同様である。ただし、第２実施形態に係る画像形成装置の搬送パイプ３５ｐは、第１実施形態に係る画像形成装置１０の搬送パイプ５ｐと異なる。なお、この発明の第１実施形態の構成と同一の構成に関しては、同一符号を付して説明を省略する。
【００４９】
図９（ａ）、（ｂ）に示すように、搬送パイプ内壁面３５ｐ１には複数のリブ部３６が軸方向に延びる。なお、搬送パイプ内壁面３５ｐ１には単数のリブ部３６が軸方向に延びても良い。これによって、搬送パイプ３５ｐの軸方向Ｐの滑り性は、搬送パイプ３５ｐの周方向の滑り性よりも大きく設定される。なお、本実施形態では、例えば、搬送パイプ内壁面３５ｐ１でリブ部３６の頂上及び谷の差分を７５０μｍに設定し、リブ部３６の幅を１ｍｍに設定した。但し、リブ部３６の形状はこれに限定されるものではない。
【００５０】
リブ部３６及び搬送スクリュー５ｓの間にはギャップが設けられる。このリブ部３６の部分で搬送パイプ３５ｐの内径が最小に設定されるようになっており、リブ部３６は搬送スクリュー５ｓに触れないようになっている。現像剤中のトナーは、２物体たとえばリブ部３６及び搬送スクリュー５ｓが摺擦し過度な圧力を受けるような部分に挟まり込むと、そのストレスで凝集物Ｇが生成される。この凝集物Ｇは、現像時に不良画像となって画に現れる。つまり、現像剤搬送経路５の内部の物体はなるべく摺擦しないようにするのが良い。
【００５１】
搬送パイプ３５ｐの内部の現像剤Ｔの現像剤滑り性を搬送パイプ３５ｐの軸方向Ｐ及び周方向Ｑで測定する。軸方向Ｐでは、現像剤Ｔの現像剤滑り出し角度が４５°の場合には、現像剤滑り性は９０°−４５°＝４５°となる。周方向Ｑでは、現像剤滑り出し角度が８３°の場合には、現像剤滑り性は９０°−８３°＝７°となる。したがって、搬送パイプ内壁面３５ｐ１では、軸方向Ｐの滑り性は周方向Ｑの滑り性よりも大きく設定されることが確認される。
【００５２】
更に、搬送パイプ３５ｐ中の現像剤Ｔの送り圧を測定した結果、従来のような搬送パイプに何も施されていない場合は０．５８ｇ／ｍｍ２であるのに対して、本実施形態の搬送パイプ３５ｐでは、約１．５倍の０．８８ｇ／ｍｍ２に増大されていることが確認された。
【００５３】
これにより、前述の従来例では現像剤Ｔ中のトナーの凝集度が６０％の場合に詰り発生枚数が８０ｋ枚となっていたが、本実施形態では凝集度が６０％の場合には１６０ｋ枚まで現像剤搬送経路３５の詰りが発生しないことが確認された。
【００５４】
【表３】
2010026279.tif 000007
凝集度６０％は前述したように、環境温度が高く且つ連続使用されるような過酷な使用条件での指標となる現像剤の状態である。第２実施形態の構成では、現像剤Ｔの凝集物Ｇの発生という弊害なしに、約８０ｋ枚分詰りに対するメンテナンス間隔広げられるということになる。
【００５５】
（第３実施形態）
図１０（ａ）は第３実施形態に係る現像剤搬送経路４５を示す端面図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。この発明の第３実施形態に係る画像形成装置の基本構成は、この発明の第１実施形態に係る画像形成装置１０の基本構成とほぼ同様である。ただし、第３実施形態に係る画像形成装置の搬送パイプ４５ｐは、第１実施形態に係る画像形成装置１０の搬送パイプ５ｐと異なる。なお、この発明の第１実施形態の構成と同一の構成に関しては、同一符号を付して説明を省略する。
【００５６】
図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、搬送パイプ外壁面４５ｐ２には搬送パイプ４５ｐの軸方向にマグネット４６が取り付けられる。こうしたマグネット４６が取り付けられると、現像剤Ｔが搬送パイプ４５ｐの内部を通過するときに、搬送パイプ内壁面４５ｐ１には搬送パイプ４５ｐの軸方向Ｐと平行にキャリアの穂立ち４７が形成される。なお、マグネット４６は搬送パイプ外壁面４５ｐ２ではなくて搬送パイプ内壁面４５ｐ１に取り付けられても良い。
【００５７】
前述のキャリアの穂立ち４７が搬送パイプ内壁面４５ｐ１に形成されると、搬送パイプ４５ｐの軸方向Ｐの現像剤滑り性は、搬送パイプ４５ｐの周方向Ｑの現像剤滑り性よりも大きく設定される。
【００５８】
なお、この実施形態では、搬送パイプ４５ｐの内部で現像剤Ｔの軸方向Ｐと平行に延びるキャリアの穂立ち４７は、搬送スクリュー５ｓの一部と接触するように構成した。キャリアの穂立ち４７は、搬送スクリュー５ｓに当たることから、第２実施形態で懸念した圧ストレスによる現像剤Ｔの凝集物Ｇを発生されない。したがって、キャリアの穂立ち４７を搬送スクリュー５ｓに確実に接触させることから、搬送パイプ４５ｐの周方向Ｑの滑り性を確実に抑制することができる。
【００５９】
特に、この第３実施形態でも第１実施形態と同様に、現像剤Ｔは、トナーとともに、磁性紛体であるキャリアを含有する。これにより、穂立ちを形成するキャリアが現像剤搬送経路４５の搬送パイプ内壁面４５ｐ１から剥がれても、直にキャリアが補われてキャリアの穂立ち４７は一定に保つことが可能となる。
【００６０】
搬送パイプ４５ｐの内部の現像剤Ｔの現像剤滑り性を搬送パイプ４５ｐの軸方向Ｐ及び周方向Ｑで測定する。軸方向Ｐでは、現像剤Ｔの現像剤滑り出し角度が４５°の場合には、現像剤滑り性は９０°−４５°＝４５°となる。周方向Ｑでは、現像剤滑り出し角度が９０°の場合には、現像剤滑り性は９０°−９０°＝０°となる。したがって、搬送パイプ内壁面４５ｐ１では、軸方向Ｐの滑り性は周方向Ｑの滑り性よりも大きく設定されることが確認される。
【００６１】
更に、搬送パイプ中の現像剤Ｔの送り圧を測定した結果、従来のような搬送パイプに何も施されていない場合は０．５８ｇ／ｍｍ２であるのに対して、本実施例の搬送パイプ４５ｐでは、約１．７２倍の１．００ｇ／ｍｍ２に増大されていることが確認された。
【００６２】
これにより、前述の従来例では現像剤Ｔ中のトナーの凝集度が６０％の場合に詰り発生枚数が８０ｋ枚となっていたが、本実施形態では凝集度が６０％の場合には５００ｋ枚まで現像剤搬送経路４５の詰りが発生しないことが確認された。
【００６３】
【表４】
2010026279.tif 000008
凝集度６０％は前述したように、環境温度が高く且つ連続使用されるような過酷な使用条件での指標となる現像剤の状態である。第３実施形態の構成では、現像剤Ｔの凝集物Ｇの発生という弊害なしに、おおよそ本体寿命を超えても詰りに対するメンテナンスが不要になるということになる。
【００６４】
以上のように、本発明の第１乃至第２実施形態によれば、搬送パイプ内壁面５ｐ１、３５ｐ１、４５ｐ１では、搬送パイプ５ｐ、３５ｐ、４５ｐの軸方向Ｐの摩擦係数は搬送パイプ５ｐ、３５ｐ、４５ｐの周方向Ｑの摩擦係数よりも小さく設定される。そのために、搬送パイプ内壁面５ｐ１、３５ｐ１、４５ｐ１が有する搬送パイプ５ｐ、３５ｐ、４５ｐの軸方向Ｐの滑り性は増大される。同時に、搬送パイプ内壁面５ｐ１、３５ｐ１、４５ｐ１が有する搬送パイプ５ｐ、３５ｐ、４５ｐの周方向Ｑの滑り性は低減される。したがって、搬送パイプ５ｐ、３５ｐ、４５ｐの軸方向Ｐでは、現像剤Ｔの移動の効率は上昇する。同時に、搬送パイプ５ｐの周方向Ｑでは、現像剤Ｔの連れ回りは低減される。その結果、搬送パイプ５ｐ、３５ｐ、４５ｐの内部では現像剤Ｔの詰まりは抑制される。
【００６５】
また、搬送パイプ５ｐの軸方向Ｐへのシェアを上げなくても良いので、現像剤Ｔ中のトナーの凝集度を増大させず、搬送効率を増大させて現像剤Ｔを搬送できる。従って、画像形成装置１０の連続使用によって装置内の温度が上昇した場合、現像剤Ｔであるトナーの凝集度が上がって貼りつきかけたトナーも搬送できるため、詰りが発生し難く、トナーの詰りに対するメンテナンス間隔の増大やメンテナンスフリーが期待できる。
【００６６】
搬送パイプ内壁面５ｐ１、３５ｐ１、４５ｐ１が有する搬送パイプ５ｐ、３５ｐ、４５ｐの軸方向Ｐの摩擦係数が小さいと搬送パイプ５ｐ、３５ｐ、４５ｐの軸方向Ｐの滑り性は高い。同時に、搬送パイプ内壁面５ｐ１、３５ｐ１、４５ｐ１が有する搬送パイプ５ｐ、３５ｐ、４５ｐの周方向Ｑの摩擦係数が大きいと搬送パイプ５ｐ、３５ｐ、４５ｐの周方向Ｑの滑り性は低い。
【００６７】
この発明の第１実施形態では、凹部５ｐ３及び凸部５ｐ２が搬送パイプ５ｐの軸方向Ｐに延びることから、搬送パイプ５ｐの軸方向Ｐでは現像剤Ｔには引っ掛かる対象がない。したがって、現像剤Ｔは搬送パイプ５ｐの軸方向Ｐに移動し易い。また、凹部５ｐ３及び凸部５ｐ２が搬送パイプ５ｐの周方向Ｑに交互に配列されると、搬送パイプ５ｐの周方向Ｑでは現像剤Ｔが凹部５ｐ３や凸部５ｐ２に引っ掛かる。したがって、現像剤Ｔは搬送パイプ５ｐの周方向Ｑに移動し難い。
【００６８】
この発明の第２実施形態では、リブ部３６が搬送パイプ３５ｐの軸方向Ｐに延びることから、搬送パイプ３５ｐの軸方向Ｐでは現像剤Ｔには引っ掛かる対象がない。したがって、現像剤Ｔは搬送パイプ３５ｐの軸方向Ｐに移動し易い。また、リブ部３６が搬送パイプ３５ｐの周方向Ｑで現像剤Ｔの移動を抑制する。したがって、現像剤Ｔは搬送パイプ３５ｐの周方向Ｑに移動し難い。
【００６９】
リブ部３６及び搬送スクリュー５ｓの間にギャップが確保されると、リブ部３６及び搬送スクリュー５ｓが摺擦して過度の圧力を受けるような部分に挟まり込むこともなく、又、そのストレスで凝集物Ｇが生成されることもない。その結果、凝集物Ｇに基づく不良画像は形成され難い。
【００７０】
この発明の第３実施形態では、搬送パイプ４５ｐに搬送パイプ４５ｐの軸方向に取り付けられるマグネット４６が、搬送パイプ４５ｐの内側に搬送パイプ４５ｐの軸方向Ｐと平行に延びるキャリアの穂立ち４７を形成する。したがって、現像剤Ｔは搬送パイプ４５ｐの軸方向Ｐに移動し易い。また、キャリアの穂立ち４７が搬送パイプ４５ｐの周方向Ｑで現像剤Ｔの移動を抑制する。したがって、現像剤Ｔは搬送パイプ４５ｐの周方向Ｑに移動し難い。なお、マグネット４６が電磁石で構成される場合には、キャリアの穂立ち４７を着脱できることにもなる。
【００７１】
キャリアの穂立ち４７は、リブ部及び搬送スクリュー５ｓが摺擦して過度の圧力を受けるような部分に挟まり込むこともなく、又、そのストレスで凝集物Ｇが生成されることもない。その結果、凝集物Ｇに基づく不良画像は形成され難い。
【００７２】
キャリアの穂立ち４７を形成するキャリアが現像剤Ｔの搬送流より剥がれても、直にキャリアが補われ、キャリアの穂立ち４７の量が一定に保たれる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る画像形成装置を示す構成図である。
【図２】（ａ）は画像形成装置の現像剤貯蔵部の近傍を正面から見た模式図であり、（ｂ）は画像形成装置の現像剤貯蔵部の近傍を裏面から見た模式図である。
【図３】（ａ）は現像剤搬送経路を示す端面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。（ｃ）は現像剤の搬送メカニズムを示す説明図であり、（ｄ）は（ｃ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。（ｅ）は現像剤の搬送メカニズムを力学的に示す説明図である。
【図４】画像形成装置を連続動作させた場合に、現像剤搬送経路で最も温度が高い場所の温度上昇推移を示すグラフである。
【図５】現像剤中の非磁性トナーの温度に対する凝集度の変化を示すグラフである。
【図６】（ａ）は、現像剤の凝集物が搬送スクリューに貼り付いた場合の搬送スクリューの動作を示す現像剤搬送経路の端面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。（ｃ）は、現像剤の凝集物が搬送スクリューに貼り付いた後に、後続の現像剤Ｔが凝集物Ｇ接触した場合の搬送スクリューの動作を示す現像剤搬送経路の端面図であり、（ｄ）は、（ｃ）のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。（ｅ）は、搬送スクリューに貼り付いた現像剤の凝集物にかかる力を力学的に示す説明図である。
【図７】（ａ）は、凝集物が搬送スクリューに貼り付いた場合の対策のアイディアを説明する模式図であり、（ｂ）は、（ａ）Ｅ−Ｅ線に沿う断面図である。（ｃ）、（ｄ）は、凝集物が搬送スクリューに貼り付いた場合の対策のアイディアを力学的に説明する模式図である。
【図８】（ａ）は現像剤搬送経路を示す端面図であり、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ線に沿う断面図である。
【図９】（ａ）は第２実施形態に係る画像形成装置の現像剤搬送経路を示す端面図であり、（ｂ）は（ａ）のＨ−Ｈ線に沿う断面図である。
【図１０】（ａ）は第３実施形態に係る画像形成装置の現像剤搬送経路を示す端面図であり、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
【００７４】
１ＬＭ、１ＬＣ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ・・現像器
５、３５、４５・・・・現像剤搬送経路
６・・・・・・・・・・現像剤貯蔵部
５ｐ、３５ｐ、４５ｐ・搬送パイプ
５ｓ・・・・・・・・・搬送スクリュー
５ｐ１、３５ｐ１、４５ｐ１・・搬送パイプ内壁面
４５ｐ２・・・・・・・搬送パイプ外壁面
４６・・・・・・・・・マグネット
４７・・・・・・・・・キャリアの穂立ち
Ｔ・・・・・・・・・・現像剤
Ｇ・・・・・・・・・・現像剤の凝集物
【図１】
2010026279.tif 000009
【図２】
2010026279.tif 000010
【図３】
2010026279.tif 000011
【図４】
2010026279.tif 000012
【図５】
2010026279.tif 000013
【図６】
2010026279.tif 000014
【図７】
2010026279.tif 000015
【図８】
2010026279.tif 000016
【図９】
2010026279.tif 000017
【図１０】
2010026279.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成20年7月24日(2008.7.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を搬送する搬送スクリュー、及び、該搬送スクリューを内包する搬送パイプを有する現像剤搬送経路を備え、現像剤を貯蔵する現像剤貯蔵部から現像器へ現像剤を搬送する画像形成装置において、
搬送パイプ内壁面の摩擦係数に関し、前記搬送パイプの軸方向の方が、前記搬送パイプの周方向よりも小さく設定されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記搬送パイプ内壁面には、凹部及び凸部が前記搬送パイプの軸方向に延びると共に、前記凹部及び前記凸部が前記搬送パイプの周方向に交互に配列されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
現像剤を搬送する搬送スクリュー、及び、該搬送スクリューを内包する搬送パイプを有する現像剤搬送経路を備え、現像剤を貯蔵する現像剤貯蔵部から現像器へ現像剤を搬送する画像形成装置において、
搬送パイプ内壁面に前記搬送パイプの軸方向に延びるリブ部が設けられていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
前記リブ部及び前記搬送スクリューの間にはギャップが確保されることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
現像剤を搬送する搬送スクリュー、及び、該搬送スクリューを内包する搬送パイプを有する現像剤搬送経路を備え、現像剤を貯蔵する現像剤貯蔵部から現像器へ現像剤を搬送する画像形成装置において、
搬送パイプ内壁面に前記搬送パイプの軸方向に沿ってキャリアが拘束されるようにマグネットが設けられていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
前記拘束されたキャリアは、前記搬送スクリューの一部と接触することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記現像剤は、トナー、及び、磁性粉体であるキャリアを含有することを特徴とする請求項５又は６に記載の画像形成装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
上記課題を達成するために、本発明の画像形成装置は、現像剤を搬送する搬送スクリュー、及び、該搬送スクリューを内包する搬送パイプを有する現像剤搬送経路を備え、現像剤を貯蔵する現像剤貯蔵部から現像器へ現像剤を搬送する画像形成装置において、搬送パイプ内壁面の摩擦係数に関し、前記搬送パイプの軸方向の方が、前記搬送パイプの周方向よりも小さく設定されることを特徴とする。