(57)【要約】【課題】湾曲したトナー搬送路を形成する粉体搬送経路部材と粉体搬送部材の間で生じる摩擦力の低減が図られた粉体搬送装置の提供。【解決手段】粉体を搬送する搬送路であって湾曲部を有する粉体搬送経路部材と、粉体搬送経路部材の内部に備えられるフレキシブルな粉体搬送部材１０と、を備えた粉体搬送装置において、粉体搬送部材１０は螺旋状の羽根部１１を有し、当該螺旋状の羽根部１１の１ピッチ内における最大外径を有する領域１１１の割合を５０％以下とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成装置における、粉体を搬送する搬送路であって湾曲部を有する粉体搬送経路部材と、前記粉体搬送経路部材の内部に備えられるフレキシブルな粉体搬送部材と、を備え、
前記粉体搬送部材は螺旋状の羽根部を有し、当該螺旋状の羽根部の１ピッチ内における外周形状のうち、粉体搬送経路部材と接触する最大外径部の割合が５０％以下であることを特徴とする粉体搬送装置。
【請求項２】
前記螺旋状の最大外径部以外の外周形状が、直線状または円弧状であることを特徴とする請求項１に記載の粉体搬送装置。
【請求項３】
前記螺旋状の羽根部の外周形状が、回転軸に対して垂直な断面の断面視において略多角形状であり、当該略多角形状の隣り合う頂点の中心角が４５°以上９０°以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の粉体搬送装置。
【請求項４】
前記粉体搬送経路部材の厚みが２ミリ以下であり、且つ、ＪＩＳ  Ｋ  ６２５３  タイプＡによる硬度が５０度以下であることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の粉体搬送装置。
【請求項５】
前記粉体搬送部材のＪＩＳ  Ｋ  ６２５３  タイプＡによる硬度が５３度以下であることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の粉体搬送装置。
【請求項６】
前記粉体搬送経路部材のＪＩＳ  Ｋ  ６２５３  タイプＡによる硬度をＸ、前記粉体搬送部材のＪＩＳ  Ｋ  ６２５３  タイプＡによる硬度をＹとしたとき、Ｘ／Ｙが、０．８以上１．１以下であることを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の粉体搬送装置。
【請求項７】
前記粉体搬送経路部材は、ＪＩＳ  Ｋ  ７１２５で定められている測定方法によるＳＵＳとの間の動摩擦係数が０．２以下であることを特徴とする請求項１から６の何れかに記載の粉体搬送装置。
【請求項８】
前記粉体搬送部材は、ＪＩＳ  Ｋ  ７１２５で定められている測定方法によるＳＵＳとの間の動摩擦係数が０．４以下であることを特徴とする請求項１から７の何れかに記載の粉体搬送装置。
【請求項９】
前記粉体搬送経路部材の内径寸法に対し、前記粉体搬送部材に形成された螺旋状の羽根部の最大外径寸法が、８０％以上１００％以下であることを特徴とする請求項１から８の何れかに記載の粉体搬送装置。
【請求項１０】
前記粉体搬送部材における、前記螺旋状の羽根部の１ピッチ内における外周形状のうち、粉体搬送経路部材と接触する最大外径部の割合が５０％以下とされる箇所が、前記粉体搬送経路部内に設けられた際に、前記湾曲部に位置する箇所であることを特徴とする請求項１から９の何れかに記載の粉体搬送装置。
【請求項１１】
前記粉体搬送経路部材はゴム部材、前記粉体搬送部材は熱可塑性エラストマーで構成されていることを特徴とする請求項１から１０の何れかに記載の粉体搬送装置。
【請求項１２】
請求項１から１１の何れかに記載の粉体搬送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、粉体を搬送する搬送装置に関し、特に、画像形成装置に用いられる粉体搬送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザープリンタ等の画像形成装置においては、消耗材であるトナーを供給できるように、画像形成装置に対して着脱可能なトナーカートリッジを設けるようにしている。
画像形成装置には、このトナーカートリッジに収容されているトナーを現像ユニットへ搬送するための搬送装置が設けられている。トナーを搬送する搬送装置（粉体搬送装置）は、チューブ状の部材である粉体搬送経路部材の中にスクリュー状の部材（螺旋状の羽根を有する部材）である粉体搬送部材が設けられ、粉体搬送部材が回転することで、粉体搬送経路部材の中でトナーが送られていくものが一般的である。
このような画像形成装置に用いられる粉体搬送装置に関する従来技術が、特許文献１〜３等によって開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２６８４４５
【特許文献２】特開２００８−２４２１８９
【特許文献３】特開２００４−１２９２７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
多くの工業製品において小型化の要請があり、画像形成装置においても小型化が求められている。これにより、装置内の各部品のレイアウトもシビアな状況にあり、トナーカートリッジから現像ユニットまでトナーを搬送させるトナー搬送経路（粉体搬送経路部材）についても、スペースを有効に利用するために、これを湾曲させて設けざるを得ない状況となっている。
このような湾曲した粉体搬送経路部材においては、フレキシブルな粉体搬送部材が用いられている。即ち、基本的にチューブ状の部材である粉体搬送経路部材の中にフレキシブルな粉体搬送部材が設けられ、粉体搬送経路部材の湾曲に沿って粉体搬送部材も湾曲することとなる。
“粉体搬送経路部材の湾曲に沿って粉体搬送部材も湾曲する”ということは、粉体搬送経路部材の湾曲した内面に接触することによって、粉体搬送部材が湾曲しているものであり、トナー搬送時に粉体搬送部材を回転させると、粉体搬送経路部材と粉体搬送部材の間で摩擦力が生じるものである。
この摩擦力が増大すると、粉体搬送部材が変形し、最悪の場合には破損する恐れがある。このような粉体搬送部材の変形や破損によって、トナーの搬送不良が生じるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記の点に鑑み、湾曲したトナー搬送路を形成する粉体搬送経路部材と粉体搬送部材の間で生じる摩擦力の低減が図られた粉体搬送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】
【０００６】
（構成１）
画像形成装置における、粉体を搬送する搬送路であって湾曲部を有する粉体搬送経路部材と、前記粉体搬送経路部材の内部に備えられるフレキシブルな粉体搬送部材と、を備え、前記粉体搬送部材は螺旋状の羽根部を有し、当該螺旋状の羽根部の１ピッチ内における外周形状のうち、粉体搬送経路部材と接触する最大外径部の割合が５０％以下であることを特徴とする粉体搬送装置。
【０００７】
（構成２）
前記螺旋状の最大外径部以外の外周形状が、直線状または円弧状であることを特徴とする構成１に記載の粉体搬送装置。
【０００８】
（構成３）
前記螺旋状の羽根部の外周形状が、回転軸に対して垂直な断面の断面視において略多角形状であり、当該略多角形状の隣り合う頂点の中心角が４５°以上９０°以下であることを特徴とする構成１または２に記載の粉体搬送装置。
【０００９】
（構成４）
前記粉体搬送経路部材の厚みが２ミリ以下であり、且つ、ＪＩＳ  Ｋ  ６２５３  タイプＡによる硬度が５０度以下であることを特徴とする構成１から３の何れかに記載の粉体搬送装置。
【００１０】
（構成５）
前記粉体搬送部材のＪＩＳ  Ｋ  ６２５３  タイプＡによる硬度が５３度以下であることを特徴とする構成１から４の何れかに記載の粉体搬送装置。
【００１１】
（構成６）
前記粉体搬送経路部材のＪＩＳ  Ｋ  ６２５３  タイプＡによる硬度をＸ、前記粉体搬送部材のＪＩＳ  Ｋ  ６２５３  タイプＡによる硬度をＹとしたとき、Ｘ／Ｙが、０．８以上１．１以下であることを特徴とする構成１から５の何れかに記載の粉体搬送装置。
【００１２】
（構成７）
前記粉体搬送経路部材は、ＪＩＳ  Ｋ  ７１２５で定められている測定方法によるＳＵＳと間の動摩擦係数が０．２以下であることを特徴とする構成１から６の何れかに記載の粉体搬送装置。
【００１３】
（構成８）
前記粉体搬送部材は、ＪＩＳ  Ｋ  ７１２５で定められている測定方法によるＳＵＳと間の動摩擦係数が０．４以下であることを特徴とする構成１から７の何れかに記載の粉体搬送装置。
【００１４】
（構成９）
前記粉体搬送経路部材の内径寸法に対し、前記粉体搬送部材に形成された螺旋状の羽根部の最大外径寸法が、８０％以上１００％以下であることを特徴とする構成１から８の何れかに記載の粉体搬送装置。
【００１５】
（構成１０）
前記粉体搬送部材における、前記螺旋状の羽根部の１ピッチ内における外周形状のうち、粉体搬送経路部材と接触する最大外径部の割合が５０％以下とされる箇所が、前記粉体搬送経路部内に設けられた際に、前記湾曲部に位置する箇所であることを特徴とする構成１から９の何れかに記載の粉体搬送装置。
【００１６】
（構成１１）
前記粉体搬送経路部材はゴム部材、前記粉体搬送部材は熱可塑性エラストマーで構成されていることを特徴とする構成１から１０の何れかに記載の粉体搬送装置。
【００１７】
（構成１２）
構成１から１１の何れかに記載の粉体搬送装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の粉体搬送装置及び画像形成装置によれば、粉体搬送部材に形成された螺旋状の羽根部の最大外形部分を制限する事により、湾曲した粉体搬送経路部材内面と粉体搬送部材における羽根部の接触部分を減少させ、両者の間で生じる摩擦力を低減することができる。これにより、粉体搬送部材の変形や破損及びトナーの搬送不良が生じるという問題の発生を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】粉体搬送部材を示す図であり、（ａ）：斜視図、（ｂ）：断面図。
【図２】粉体搬送経路部材と現像ユニットを示す図。
【図３】粉体搬送部材、粉体搬送経路部材、現像ユニットを示す図。
【図４】粉体搬送部材の羽根部の１ピッチ内における最大外径を有する領域の割合と、駆動トルクの関係を示した図。
【図５】粉体搬送部材の別の例を示す図であり、（ａ）：斜視図、（ｂ）：断面図。
【図６】従来の粉体搬送部材（外周：円形）と、本発明に係る粉体搬送部材（外周：８角形）のトナー搬送レートを比較したグラフ。
【図７】粉体搬送部材の別の例を示す図であり、（ａ）：斜視図、（ｂ）：断面図。
【図８】粉体搬送部材の別の例を示す図であり、（ａ）：斜視図、（ｂ）：断面図。
【図９】従来の粉体搬送部材を示す図であり、（ａ）：斜視図、（ｂ）：断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施態様について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下の実施態様は、本発明を具体化する際の一形態であって、本発明をその範囲内に限定するものではない。
【００２１】
図１は、本実施形態の粉体搬送装置が備える粉体搬送部材を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。図２は、本実施形態の粉体搬送装置が備える粉体搬送経路部材が現像ユニットに取り付けられた状態を示す図である。図３は、本実施形態の粉体搬送装置（粉体搬送部材及び粉体搬送経路部材）と、現像ユニットを示す図である。
本実施形態の粉体搬送装置（粉体搬送部材１０及び粉体搬送経路部材２０）は、画像形成装置において、トナーカートリッジ（図示せず）に収容されているトナーを現像ユニット３０へ搬送するための搬送装置である。
【００２２】
粉体搬送経路部材２０は、基本的にチューブ状の部材であり、一端側がトナーカートリッジ側のトナー供給口（図示せず）と接続され、他端側は現像ユニット３０と接続される。
粉体搬送経路部材２０は、ＪＩＳ  Ｋ  ６２５３  タイプＡによる硬度が５０度以下であり且つＪＩＳ  Ｋ  ７１２５で定められている測定方法によるＳＵＳに対する動摩擦係数が０．２以下のＥＰＤＭゴム（エチレンプロピレンジエンゴム）で形成され、その厚みが２ミリ以下である。粉体搬送経路部材２０の硬度を５０度以下としているのは、粉体搬送部材１０との摩擦による変形防止や量産性の観点に基づいて選定したものである。
図２、３に示されるように、本実施形態における粉体搬送経路部材２０は、装置の小型化の要請等により、搬送経路を直線的に設けることができず、湾曲部を持った形状に形成されている。
なお、現像ユニット３０等の画像形成装置内の他の構成については、本発明に直接関係するものではないため、ここでの説明を省略する。
【００２３】
図１（ａ）に示されるように、粉体搬送部材１０は、基本態様が、軸部１２に対して螺旋状の羽根部１１が形成されたスクリュー状の部材である。
粉体搬送部材１０は、ＪＩＳ  Ｋ  ６２５３  タイプＡによる硬度が５３度以下であり且つＪＩＳ  Ｋ  ７１２５で定められている測定方法によるＳＵＳに対する動摩擦係数が０．４以下の熱可塑性エラストマーで形成され、フレキシブルな部材である。粉体搬送部材１０の硬度を５３度以下としているのは、粉体搬送経路部材２０との摩擦による変形防止や量産性の観点に基づいて選定したものである。
図１（ｂ）に示されるように、羽根部１１は、回転軸に対して垂直な断面の断面視においてその外周形状が基本的に四角形であり、その角部において円弧状の最大外径部１１１が形成される。即ち、４つの直線部である短径部１１２を四辺として、最大外径部１１１は回転軸を中心とした円弧となっている。
最大外径部１１１は羽根部１１の最大外径となり、短径部１１２においては羽根部１１の外径が小さくなる。螺旋状の羽根部１１の１ピッチ内における最大外径部１１１（最大外径を有する領域）の割合は５０％以下である。これにより、螺旋状の羽根部１１の１ピッチ内における外周形状のうち、粉体搬送経路部材２０と接触する最大外径部の割合も５０％以下とされる。
【００２４】
粉体搬送装置は、スクリュー状の部材である粉体搬送部材１０が、チューブ状の部材である粉体搬送経路部材２０の内部に設けられ、図示しない回転駆動部に粉体搬送部材１０の接続部１４が接続され、これが回転駆動されることにより、粉体搬送経路部材２０の内部でトナーを搬送するものである。
ここで、図９に従来の粉体搬送部材１００を示した。粉体搬送部材１００は、基本態様が軸部１２０に対して螺旋状の羽根部１１０が形成されたフレキシブルなスクリュー状の部材であり、回転軸に対して垂直な断面の断面視（図９（ｂ））においてその外周形状が円形である。即ち、本実施形態の粉体搬送部材１０と、羽根部の外形形状において異なっている。
このような従来の粉体搬送部材１００を、図２、３で示されるような湾曲した粉体搬送経路部材２０の内部に設ける場合、粉体搬送経路部材２０の内部形状に沿った形で、粉体搬送部材１００も曲がった状態で配置されることとなる。その結果、特に湾曲部付近において、トナー搬送時の粉体搬送部材１００の回転時に、粉体搬送部材１００と粉体搬送経路部材２０の間で強い摩擦力が生じてしまう。搬送能力確保の観点から、粉体搬送部材１００の外径は、粉体搬送経路部材２０の内径に対するクリアランスがあまり大きくならないように形成されており、従って、粉体搬送部材１００のように外周形状が円形である従来品では、粉体搬送部材１００の外周が全体的に粉体搬送経路部材２０の内面と接触し、強い摩擦力を生じさせてしまうものである。この摩擦力によって羽根部が変形してしまうことによるトナーの搬送不良や粉体搬送部材１００の破損、粉体搬送部材１００と粉体搬送経路部材２０の摩擦箇所に挟まれたトナーが凝集してしまい画像形成不良が生じるなどの問題が発生していた。
【００２５】
これに対し、本実施形態の粉体搬送部材１０を用いた場合、粉体搬送経路部材２０の内部形状に沿った形で粉体搬送部材１０も曲がった状態で配置されることに変わりはないが、図１（ｂ）で示したごとく、粉体搬送部材１０の外周の一部（全体の５０％以下）のみで最大外径が形成されており、粉体搬送経路部材２０の内面との接触面積が低減される。これにより、粉体搬送部材１０と粉体搬送経路部材２０との間で生じる摩擦力が低減され、湾曲部の曲率が比較的大きくなったとしても、トナーの搬送不良や粉体搬送部材１０の破損、トナーの凝集による画像形成不良の発生等が抑止されるという優れた効果を奏する。また、粉体搬送部材１０と粉体搬送経路部材２０との間で生じる摩擦力が低減されるということは、粉体搬送部材１０の回転に必要な駆動トルクが小さくてよいということであり、これによる省電力化の効果も得られる。
図４には、粉体搬送部材の外周における最大外径の割合（即ち、粉体搬送経路部材２０の内面との接触領域の割合）と、粉体搬送部材１０の回転時の回転駆動トルクの関係についての実験結果を示した。
同図に示されるように、最大外径の割合が高くなる程大きな摩擦力が発生し、回転駆動トルクが大きくなる。粉体搬送部材の外周における最大外径の割合が５０％を超えると、粉体搬送部材の破損が発生したが、５０％以下である場合には粉体搬送部材の破損は発生しなかった。従って、粉体搬送部材の外周における最大外径の割合を５０％以下とすることによって、粉体搬送部材の破損を抑止することができる。
【００２６】
また、本実施形態の粉体搬送装置では、粉体搬送経路部材２０の動摩擦係数が０．２以下とし、粉体搬送部材１０の動摩擦係数が０．４以下としているため、両者の間で発生する摩擦力をより低減することができる。
表１に、粉体（トナー）搬送経路部材と粉体（トナー）搬送部材のそれぞれの動摩擦係数と、回転駆動トルクやトナー搬送性能との関係を示した。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
表１に示されるように、粉体搬送経路部材２０の動摩擦係数が０．２以下、粉体搬送部材１０の動摩擦係数が０．４以下とすることで、摩擦力の増大によるトナー搬送性能の低下という問題の発生を抑止することができる。
【００２９】
さらに、本実施形態の粉体搬送装置では、粉体搬送経路部材２０の内径寸法に対し、粉体搬送部材１０に形成された螺旋状の羽根部１１の最大外径寸法が８０％以上となるようにしているため、トナーの搬送性能が不足することを抑止できる。
表２に、粉体（トナー）搬送経路部材の内径寸法に対する粉体（トナー）搬送部材の外形の比率と、トナーの供給レートとの関係を示した。
【００３０】
【表２】
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【００３１】
表２に示されるように、粉体搬送経路部材２０の内径寸法に対する粉体搬送部材１０の羽根部１１の最大外径寸法を８０％以上とすることで、トナーの供給レート不足の問題の発生を抑止することができる。
【００３２】
本実施形態の粉体搬送装置では、粉体搬送経路部材２０のＪＩＳ  Ｋ  ６２５３  タイプＡによる硬度をＸ、前記粉体搬送部材１０のＪＩＳ  Ｋ  ６２５３  タイプＡによる硬度をＹとしたとき、Ｘ／Ｙが、０．８以上１．１以下としている。このような粉体搬送経路部材と粉体搬送部材の組合せ相性により、変形防止及びトナー搬送量の両立をする事ができる。
【００３３】
本実施形態では、羽根部１１が、回転軸に対して垂直な断面の断面視においてその外周形状が基本的に四角形であり、その角部において最大外径部１１１が円弧状に形成されているものを例として説明したが、本発明をこれに限るものではなく、螺旋状の羽根部の１ピッチ内における最大外径を有する領域の割合が５０％以下であるものであればよい。
これを満足するものとして、回転軸に対して垂直な断面の断面視において多角形であるものが挙げられる。その一例として、断面視が八角形であるものを図５に示した。図５の粉体搬送部材１０は、回転軸に対して垂直な断面の断面視が正八角形（厳密に正八角形というものではなく、角部は少し丸い）となる羽根部１１を有している。螺旋状の羽根部１１の１ピッチ内において直線状の短径部１１２を８本有し、頂点部分である最大外径部１１１において羽根部１１の最大外径となる。
図６には、図５の粉体搬送部材１０と、図９の従来の粉体搬送部材１００についてトナー搬送レートを比較した結果を示した。両者においてトナー搬送レートは同等と言えるものであった。
“断面視の多角形状”について、必ずしも正多角形である必要はないが、正多角形である方が負荷のかかり方や搬送能力等の観点で均一化されることが期待できる。また、多角形の隣り合う頂点の中心角が４５°以上９０°以下であることがより好ましい。中心角が４５°未満であると、断面視の形状が円に近くなってしまい、本発明における摩擦力の低減効果が得にくくなってしまう。一方、中心角が９０°を超えると、トナー搬送レートが低下してしまうものである。
なお、粉体搬送部材は金型によって形成されるものであり、その金型構造としては断面視で４分割されたものが用いられる。このような４分割金型を用いる場合には、“断面視において多角形状”について５角形や７角形とするとアンダーカットが発生するため採用できない。４分割以上の金型とすれば５角形や７角形にも対応可能であるが、コスト等の効率を考えれば、４分割金型とすることが好ましい。
【００３４】
上記例では、断面視において多角形状であるものを例としているが、多角形状に限られるものではなく、羽根部の１ピッチ内における最大外径を有する領域の割合が５０％以下であり、これにより、螺旋状の羽根部の１ピッチ内における外周形状のうち、粉体搬送経路部材と接触する最大外径部の割合も５０％以下であればよい。
図７と図８に、粉体搬送部材の別の例を示した。
図７は、短径部１１２が基本的に円形形状であり、これに対する凸部として最大外径部１１１が形成されている粉体搬送部材１０である。また図８は、最大外径部１１１は図７と同様であるが、短径部１１２が凹部状に形成されている粉体搬送部材１０である。何れも羽根部の１ピッチ内における最大外径を有する領域の割合が５０％以下である。
これらのように、最大外径部１１１を凸部状に形成した場合、粉体搬送経路部材２０の内面との摩擦力が大きく働いた際において、凸部状の最大外径部１１１部分のみの局所的な変形で押えられることが期待される。即ち、摩擦力による羽根部１１の変形が局所的に押えられることにより、トナー搬送能力の低減を抑制できるものである。
【００３５】
なお、粉体搬送部材について、螺旋状の羽根部の１ピッチ内における最大外径を有する領域の割合が５０％以下とする箇所は、羽根部の全体（粉体搬送部材の長手方向の全長）にわたって形成するものであっても良いし、一部に対して形成するものであってもよい。即ち、粉体搬送経路部材の内面との間で摩擦力が大きくなる箇所にだけ形成するようなものであってよい。
粉体搬送経路部材の内面との摩擦力が大きくなるのは、基本的に搬送経路が湾曲している箇所の近傍であるため、粉体搬送経路部内に粉体搬送部材が設けられた際に、湾曲部に位置する箇所の羽根部について“最大外径を有する領域の割合を５０％以下”とし、それ以外の箇所については、例えば従来通りの羽根部の構成（断面視が円形）としてもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１０．．．粉体搬送部材
１１．．．羽根部
１１１．．．最大外径部
１１２．．．短径部
１２．．．軸部
２０．．．粉体搬送経路部材
３０．．．現像ユニット
【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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