(57)【要約】【課題】  本発明は、簡単な構成で、水平方向に延びた粉体収容容器内の粉体を余分なデッドスペースを必要とせずに所望の方向に確実に搬送することができる粉体搬送機構、現像剤容器、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び粉体搬送方法を提供する。【解決手段】  トナー搬送部材10ｂは弾性変形可能な板状の誘電部材10ｂ4と、誘電部材10ｂ4の両面に設けられる一対の弾性変形可能な電極部材10ｂ5，10ｂ6と、を有し、トナー搬送部材10ｂはトナー搬送方向Ｊ１の少なくとも一端が固定され、電極部材10ｂ5，10ｂ6に交流電圧Ｖａｃを印加することで電極部材10ｂ5，10ｂ6間に設けられた誘電部材10ｂ4が圧縮と復元とを繰り返すことにより振動し、その振動によりトナーを搬送することを特徴とする。【選択図】      図２
2015069203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体の重力方向下側に配置して粉体を搬送する板状の粉体搬送機構であって、
弾性変形可能な板状の誘電部材と、
前記誘電部材の両面に設けられる一対の弾性変形可能な電極部材と、
を有する粉体搬送部材を有し、
前記粉体搬送部材は、粉体搬送方向の少なくとも一端が固定され、
前記電極部材に交流電圧を印加することで前記電極部材間に設けられた前記誘電部材が圧縮と復元とを繰り返すことにより振動し、その振動により前記粉体を搬送することを特徴とする粉体搬送機構。
【請求項２】
前記粉体搬送部材の重力方向上方から見た粉体搬送方向の長さは、該粉体搬送方向と直交する方向の長さよりも長いことを特徴とする請求項１に記載の粉体搬送機構。
【請求項３】
前記粉体搬送機構の固定部を粉体搬送方向の上流側に配置し、
前記交流電圧の波形において電圧がピークに向かう方向に変化するタイミングでの前記誘電部材が圧縮する方向の変形加速度が、前記誘電部材の圧縮が復元する方向の変形加速度よりも小さくなるように設定した交流電圧を前記電極部材に印加することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の粉体搬送機構。
【請求項４】
前記交流電圧の波形は、正弦波であることを特徴とする請求項３に記載の粉体搬送機構。
【請求項５】
前記交流電圧の波形は、電圧がピークに向かう方向に緩やかに上昇し、電圧がピークから遠ざかる方向に急激に下降する波であることを特徴とする請求項３に記載の粉体搬送機構。
【請求項６】
前記交流電圧の波形において電圧がピークに向かう方向に変化するタイミングでの前記誘電部材が圧縮する方向の変形加速度が、前記誘電部材の圧縮が復元する方向の変形加速度よりも大きくなるように設定した交流電圧を前記電極部材に印加することで粉体搬送方向を逆転することを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の粉体搬送機構。
【請求項７】
前記交流電圧の波形は、正弦波であることを特徴とする請求項６に記載の粉体搬送機構。
【請求項８】
前記交流電圧の波形は、電圧がピークに向かう方向に急激に上昇し、電圧がピークから遠ざかる方向に緩やかに下降する、のこぎり波であることを特徴とする請求項６に記載の粉体搬送機構。
【請求項９】
前記粉体搬送機構の固定部を粉体搬送方向の下流側に配置し、
前記交流電圧の波形において電圧がピークに向かう方向に変化するタイミングでの前記誘電部材が圧縮する方向の変形加速度が、前記誘電部材の圧縮が復元する方向の変形加速度よりも大きくなるように設定した交流電圧を前記電極部材に印加することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の粉体搬送機構。
【請求項１０】
前記交流電圧の波形は、正弦波であることを特徴とする請求項９に記載の粉体搬送機構。
【請求項１１】
前記交流電圧の波形は、電圧がピークに向かう方向に急激に上昇し、電圧がピークから遠ざかる方向に緩やかに下降する、のこぎり波であることを特徴とする請求項９に記載の粉体搬送機構。
【請求項１２】
前記交流電圧の波形において電圧がピークに向かう方向に変化するタイミングでの前記誘電部材が圧縮する方向の変形加速度が、前記誘電部材の圧縮が復元する方向の変形加速度よりも小さくなるように設定した交流電圧を前記電極部材に印加することで粉体搬送方向を逆転することを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項に記載の粉体搬送機構。
【請求項１３】
前記交流電圧の波形は、正弦波であることを特徴とする請求項１２に記載の粉体搬送機構。
【請求項１４】
前記交流電圧の波形は、電圧がピークに向かう方向に緩やかに上昇し、電圧がピークから遠ざかる方向に急激に下降する、のこぎり波であることを特徴とする請求項１２に記載の粉体搬送機構。
【請求項１５】
前記交流電圧の周波数を変化させることで、前記粉体搬送方向と逆方向に粉体を搬送することを特徴とする請求項３〜５、または請求項９〜１１のいずれか１項に記載の粉体搬送機構。
【請求項１６】
前記粉体は、電子写真で用いる現像剤であることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の粉体搬送機構。
【請求項１７】
前記誘電部材は、エラストマーにより構成されることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の粉体搬送機構。
【請求項１８】
前記交流電圧の周波数を３０Ｈｚ以上、且つ１００Ｈｚ以下に設定したことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の粉体搬送機構。
【請求項１９】
請求項１〜１８のいずれか１項に記載の粉体搬送機構を有することを特徴とする現像剤容器。
【請求項２０】
請求項１〜１８のいずれか１項に記載の粉体搬送機構を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項２１】
請求項１〜１８のいずれか１項に記載の粉体搬送機構を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２２】
粉体を搬送する粉体搬送方法であって、
弾性変形可能な板状の誘電部材の両面に一対の電極部材が設けられた粉体搬送機構が粉体の重力方向下側に配置されると共に、前記粉体搬送機構の粉体搬送方向の少なくとも一端が固定され、
前記電極部材に交流電圧を印加することで前記電極部材間に設けられた前記誘電部材が圧縮と復元とを繰り返すことにより振動し、その振動により前記粉体を搬送することを特徴とする粉体搬送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体の重力方向下側に配置して粉体を搬送する粉体搬送機構、現像剤容器、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び粉体搬送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真画像形成プロセスを用いた現像剤収容ユニットにおいて、現像剤収容ユニット内の現像剤を現像ローラに向けて搬送するための撹拌搬送部材が設けられている。
【０００３】
このような撹拌搬送部材は、現像剤収容ユニット内で回転することで現像剤を現像ローラに向けて搬送している。
【０００４】
例えば、特許文献１では、水平方向に延びた現像剤収容ユニット内の現像剤を現像ローラに向けて搬送するために複数の回転するトナー搬送部材が用いられている。
【０００５】
一方、特許文献２では、粉体を長手方向へ搬送する粉体搬送部材の一端部に振動発生手段によって搬送方向と直交する方向への振動を与え、該振動によって長手方向に進行波を発生させ、他端部に向けて該進行波を減衰させる。これにより粉体を所定方向に搬送し得ることが記載されている。
【０００６】
また、特許文献３では、揺動可能に支持された担持部材に振動を与えて、該担持部材に担持された粉粒体を搬送することが記載されている。
【０００７】
また、特許文献４には、弾性変形可能な誘電膜の両面に伸縮可能な柔軟電極を設けたアクチュエータが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−１９６５８５号公報
【特許文献２】特許第２８２９９３８号公報
【特許文献３】特開昭５９−２２７６１８号公報
【特許文献４】特許第５１８６１６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１のトナー搬送部材は回転半径内の現像剤のみを搬送するものである。このため現像剤収容ユニットの内部に複数のトナー搬送部材が並設される場合、各トナー搬送部材のそれぞれの回転軌跡の間に隙間空間が発生し、底面にデッドスペースが生まれるという問題があった。
【００１０】
また、特許文献２では、中空パイプによる粉体搬送部材であったため現像剤収容ユニット内の現像剤を現像ローラに向けて搬送するための具体的な構成までは示唆されていなかった。
【００１１】
また、特許文献３では、担持部材が揺動するためのスペースを確保しなければならないという問題があった。
【００１２】
また、特許文献４のアクチュエータは、その具体的な用途に特化した構造は示唆されていなかった。
【００１３】
本発明は前記課題を解決するものであり、その目的とするところは、簡単な構成で水平方向に延びた粉体収容容器内の粉体を余分なデッドスペースを必要とせずに所望の方向に確実に搬送することができる粉体搬送機構及び粉体搬送方法等を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記目的を達成するための本発明に係る粉体搬送機構の代表的な構成は、粉体の重力方向下側に配置して粉体を搬送する板状の粉体搬送機構であって、弾性変形可能な板状の誘電部材と、前記誘電部材の両面に設けられる一対の弾性変形可能な電極部材と、を有する粉体搬送部材を有し、前記粉体搬送部材は、粉体搬送方向の少なくとも一端が固定され、前記電極部材に交流電圧を印加することで前記電極部材間に設けられた前記誘電部材が圧縮と復元とを繰り返すことにより振動し、その振動により前記粉体を搬送することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
上記構成によれば、水平方向に延びた粉体収容容器内の粉体を余分なデッドスペースを必要とせずに所望の方向に確実に搬送することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る粉体搬送機構を備えた画像形成装置の構成を示すを説明する図である。
【図２】本発明に係る粉体搬送機構を備えたプロセスカートリッジの第１実施形態の構成を示す断面説明図である。
【図３】（ａ）は誘電部材の両面に一対の電極部材が設けられた電歪アクチュエータの構成を示す模式断面図である。（ｂ）は（ａ）の電極部材に交流電圧を印加することにより誘電部材が電極部材間方向に圧縮と、電極部材間方向と直交する方向に伸長する様子を示す模式断面図である。
【図４】誘電部材と電極部材が交互に積層された電歪アクチュエータの構成を示す模式断面図である。
【図５】本発明に係る粉体搬送機構を備えた現像剤容器の第１実施形態の構成を示す平面説明図である。
【図６】本発明に係る粉体搬送機構を備えた現像剤容器の他の構成を示す平面説明図である。
【図７】本発明に係る粉体搬送機構を備えた現像剤容器の更に他の構成を示す平面説明図である。
【図８】本発明に係る粉体搬送機構を備えた現像剤容器の第１実施形態において粉体が搬送される原理を説明する図である。
【図９】本発明に係る粉体搬送機構を備えた現像剤容器の第１実施形態において粉体が搬送される原理を説明する図である。
【図１０】（ａ）〜（ｄ）は本発明に係る粉体搬送機構の電極部材に印加する種々の交流電圧の波形を示す図である。
【図１１】（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る粉体搬送機構の電極部材に印加する種々の交流電圧の波形を示す図である。
【図１２】（ａ），（ｂ）は本発明に係る粉体搬送機構の電極部材に印加する種々の交流電圧の波形を示す図である。
【図１３】本発明に係る粉体搬送機構を備えたプロセスカートリッジの第４実施形態の構成を示す断面説明図である。
【図１４】本発明に係る粉体搬送機構を備えた現像剤容器の第５実施形態の構成を示す平面説明図である。
【図１５】本発明に係る粉体搬送部材の振動に伴って発生する進行波による粉体搬送メカニズムを説明する図である。
【図１６】本発明に係る粉体搬送部材の振動に伴って粉体搬送方向に発生する加速度差による粉体搬送メカニズムを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図により本発明に係る粉体搬送機構、及びこれを備えた現像剤容器、プロセスカートリッジ及び画像形成装置、並びに粉体搬送方法の一実施形態を具体的に説明する。ここで、画像形成装置とは、例えば、電子写真画像形成方式を用いて記録材にトナー画像を形成する電子写真複写機がある。更に、例えば、レーザービームプリンタ、ＬＥＤ（Light Emitting Diode；発光ダイオード）プリンタ等の電子写真プリンタ、或いは、ファクシミリ装置等で構成される。
【実施例１】
【００１８】
先ず、図１〜図12を用いて本発明に係る粉体搬送機構、及びこれを備えた現像剤容器、プロセスカートリッジ及び画像形成装置、並びに粉体搬送方法の第１実施形態の構成について説明する。尚、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。また、以下の説明で一度説明した部材についての材質、形状等は、特に改めて記載しない限り初めの説明と同様のものである。
【００１９】
また、以下の説明において、画像形成装置Ａに対して着脱可能に装着されるプロセスカートリッジＢの長手方向とは、表面にトナー画像が担持される像担持体となる感光ドラム７の回転軸線方向である。また、左右とは感光ドラム７の表面に担持されたトナー画像が転写される紙等の記録材２の搬送方向に向かって記録材２を上から見て左または右をいう。また、プロセスカートリッジＢの上面とは、該プロセスカートリッジＢを画像形成装置Ａ本体へ装着した状態で上方に位置する面をいう。同様に、プロセスカートリッジＢの下面とは、該プロセスカートリッジＢを画像形成装置Ａ本体へ装着した状態で下方に位置する面をいう。
【００２０】
＜画像形成装置＞
先ず、図１及び図２を用いて本発明に係る粉体搬送機構を備えた現像剤容器を有するプロセスカートリッジＢが脱着可能に装着された画像形成装置Ａの構成について説明する。図１は本発明に係るプロセスカートリッジＢを装着した電子写真方式のレーザービームプリンタからなる画像形成装置Ａの構成を示す断面説明図である。図２は本発明に係る粉体搬送機構を備えたプロセスカートリッジＢの構成を示す断面説明図である。
【００２１】
図１に示すように、本実施形態のレーザービームプリンタからなる画像形成装置Ａは表面にトナー画像が担持される像担持体となる感光ドラム７を有する。画像形成装置Ａは、露光手段となるレーザスキャナ１から画像情報に基づいたレーザ光１ａを予め帯電手段となる帯電ローラ８により一様に帯電されたドラム形状の感光ドラム７の表面に照射し、感光ドラム７の表面上に静電潜像を形成する。
【００２２】
感光ドラム７の表面上に形成された静電潜像は、現像手段となる現像装置10により供給される現像剤（以下、「トナー」という）により現像されてトナー像が形成される。そして、トナー像の形成と同期して、カセット３ａに収容された記録材２が給送手段となるピックアップローラ３ｂにより繰り出され、分離手段となる圧接部材３ｃにより一枚ずつ分離給送される。圧接部材３ｃは図示しない付勢手段によりピックアップローラ３ｂに圧接されている。記録材２は、紙や合成樹脂や布等の記録シート、或いは、ＯＨＰ（OverHead Projector）に使用される透明なシートからなるＯＨＴ（OverHead Transparency）シート等が適用出来る。
【００２３】
更に、搬送手段となる搬送ローラ12，13により搬送された記録材２はレジストローラ16において斜行が補正される。その後、感光ドラム７の表面上に形成されたトナー像とタイミングを合わせて搬送ガイド３ｆ１に沿ってプロセスカートリッジＢの感光ドラム７と、転写手段となる転写ローラ４とが対向するニップ部からなる転写部Ｔに搬送される。
【００２４】
転写部Ｔに搬送された記録材２は、図示しない転写バイアス電源から転写バイアス電圧が印加された転写ローラ４により感光ドラム７の表面上に形成されたトナー像が転写された後、搬送ガイド３ｆ２に沿って定着手段となる定着装置５へと搬送される。
【００２５】
定着装置５は、駆動ローラ５ａと、ヒータ５ｂを内蔵する支持体５ｃによって回転可能に支持された筒状シートからなる定着回転体５ｄとを有して構成される。そして、駆動ローラ５ａと、定着回転体５ｄとのニップ部を通過する記録材２に熱及び圧力を印加して記録材２の表面に転写されたトナー像を定着する。
【００２６】
定着装置５を通過したトナー像が定着された記録材２は搬送ローラ17により搬送されて反転搬送経路を通過し、更に排出ローラ３ｄにより排出部６へ排出される。尚、本実施形態では、ピックアップローラ３ｂ、圧接部材３ｃ、搬送ローラ12，13、レジストローラ16、搬送ローラ17及び排出ローラ３ｄ等により記録材搬送装置３を構成している。
【００２７】
＜プロセスカートリッジ＞
次に図２を用いてプロセスカートリッジＢの構成について説明する。図２に示すように、プロセスカートリッジＢは、感光ドラム７と、少なくとも１つの画像形成プロセス手段を備えたものである。ここで、画像形成プロセス手段としては、例えば、感光ドラム７の表面を帯電させる帯電ローラ８、感光ドラム７の表面に形成された静電潜像に現像剤となるトナーを供給してトナー像として現像する現像装置10を有する。更に、トナー像が記録材２に転写された後の感光ドラム７の表面に残留するトナーをクリーニングするためのクリーニング手段となるクリーニングブレード11ａ等がある。
【００２８】
本実施形態のプロセスカートリッジＢは、表面に感光層を有する感光ドラム７を回転し、図示しない帯電バイアス電源により帯電ローラ８へ帯電バイアス電圧を印加して感光ドラム７の表面を一様に帯電する。一様に帯電した感光ドラム７の表面に対してレーザスキャナ１から画像情報に基づいたレーザ光１ａを図１に示すプロセスカートリッジＢに設けられた露光開口９ｂを通して露光して感光ドラム７の表面に静電潜像を形成する。そして、感光ドラム７の表面に形成された静電潜像に現像装置10からトナーを供給することでトナー像として現像するように構成されている。
【００２９】
本実施形態の現像装置10は、図２に示すように、トナー枠体14に設けられたトナー収容部となるトナー室10ａ内に図示しないトナーを収容する。現像装置10は、トナー搬送部材10ｂの振動により粉体としてのトナーを現像室10ｉに送り出す。トナー搬送部材10ｂはトナー室10ａ内に収容される粉体となる電子写真で用いる現像剤としてのトナーの重力方向下側に配置される。トナー搬送部材10ｂは、トナーを搬送する板状の粉体搬送部材となる現像剤搬送部材として構成される。
【００３０】
そして、現像装置10は、現像剤担持体となる現像ローラ10ｄを回転させる。現像ローラ10ｄの回転と共に現像剤層厚規制部材となる現像ブレード10ｅによって摩擦帯電による電荷を付与したトナー層を現像ローラ10ｄの表面に形成する。そのトナーを感光ドラム７の表面に形成された静電潜像に応じて転移させる。これによって感光ドラム７の表面にトナー像を形成して可視像化する。
【００３１】
そして、図１に示す転写ローラ４に感光ドラム７の表面に形成されたトナー像と逆極性の電圧を印加してトナー像を記録材２に転写した後は、クリーニングブレード11ａによって感光ドラム７の表面に残留したトナーを掻き落とす。これと同時にクリーニング手段となる掬（すく）いシート11ｂによって感光ドラム７の表面に残留したトナーを掬い取り、回収トナー収容部11ｃに集めて回収する。クリーニングブレード11ａ及び掬（すく）いシート11ｂによって感光ドラム７の表面上に残留したトナーを除去する。
【００３２】
本実施形態のプロセスカートリッジＢは、感光ドラム７を回転可能に支持し、クリーニングブレード11ａ、帯電ローラ８が一体的に組み込まれたドラム枠体11ｄにより構成されるドラムユニット11を有する。また、プロセスカートリッジＢは、現像ローラ10ｄ及びトナー室10ａを構成するトナー収容容器が一体的に組み込まれた現像枠体10ｆ1により構成される現像ユニットとしての現像装置10を有する。本実施形態のプロセスカートリッジＢは、ドラムユニット11と、現像ユニットとしての現像装置10とを有して構成される。
【００３３】
＜粉体搬送機構＞
次に図２〜図12を用いて本発明に係る粉体搬送機構を構成するトナー搬送部材10ｂの構成及びその作用について説明する。先ず、本実施形態のトナー搬送部材10ｂとして用いる電歪アクチュエータの基本的な構成と作用について説明する。図３に示すように、トナー搬送部材10ｂとして用いる電歪アクチュエータは、弾性を有して弾性変形可能な板状の誘電部材10ｂ4を有する。
【００３４】
更に、該誘電部材10ｂ4の両面に設けられ、誘電部材10ｂ4の弾性変形に追従して弾性変形可能な弾性を有する一対の電極部材10ｂ5，10ｂ6とを有して構成される。そして、トナー搬送部材10ｂの粉体搬送方向の少なくとも一端を固定する固定部10ｂ1を含めて粉体搬送機構（または、トナー搬送機構という。）を構成する。
【００３５】
本実施形態の誘電部材10ｂ4は、アクリルゴムから成り、該誘電部材10ｂ4の表裏面には、アクリルゴムにカーボンブラックを分散配置した電極部材10ｂ5，10ｂ6が固定されている。本実施形態の誘電部材10ｂ4の平面部の外形形状と、電極部材10ｂ5，10ｂ6の外形形状とは略同一形状で構成されている。図３に示すように、電極部材10ｂ5，10ｂ6は導線18により交流電源21に接続されている。交流電源21から一対の電極部材10ｂ5，10ｂ6の間に図10〜図12に示す各種波形の交流電圧Ｖａｃを目的に応じて適宜印加する。
【００３６】
これにより電極部材10ｂ5，10ｂ6の間（電極部材間）に設けられた誘電部材10ｂ4が圧縮と復元とを繰り返すことにより振動する。
【００３７】
本実施形態では、誘電部材10ｂ4と電極部材10ｂ5，10ｂ6とはアクリルゴムを用いた。しかし、この材料に限定する必要はなく、誘電部材10ｂ4としては、エラストマー（ゴムを含む熱可塑性エラストマーを含む）の中から適宜選択すれば良い。また、電極部材10ｂ5，10ｂ6の母材としてのアクリルゴムは、誘電部材10ｂ4と同一材質である必要はないが、弾性を有する電極部材10ｂ5，10ｂ6と誘電部材10ｂ4との接着性という観点では同じ材質が好適である。
【００３８】
電極部材10ｂ5，10ｂ6の母材としては、アクリルゴムの他に、天然ゴム、シリコーンゴム、ブチルゴム等から適宜選択すれば良い。電極部材10ｂ5，10ｂ6の導電材料もカーボンブラックに限定する必要はない。他に、カーボンナノチューブ等の炭素材料や銀、銅、ニッケル等の金属粒子、酸化スズ、酸化チタン等の金属酸化物粒子、ポリチオフェン、ポリアニリン等の導電性ポリマー粒子等から適宜選択すれば良い。トナー搬送部材10ｂとして用いる電歪アクチュエータは、例えば、特許文献４（特許第５１８６１６０号公報）に開示されたアクチュエータが好適に適用できる。
【００３９】
次に図３を用いて本実施形態のトナー搬送機構として用いる電歪アクチュエータの基本的な動作について説明する。図３（ａ）に示すように、一対の電極部材10ｂ5，10ｂ6の間に交流電源21から交流電圧Ｖａｃを印加すると、電極部材10ｂ5，10ｂ6間で発生した静電吸着力が誘電部材10ｂ4に加わる。このため図３（ｂ）に示すように、誘電部材10ｂ4は厚み方向（図３（ｂ）の上下方向）に圧縮変形し、電極部材10ｂ5，10ｂ6の面方向（図３（ｂ）の左右方向）に伸長変形する。このとき、誘電部材10ｂ4の伸長変形に追従して一対の電極部材10ｂ5，10ｂ6も変形する。
【００４０】
制御手段となる制御部20により交流電源21を制御して電極部材10ｂ5，10ｂ6の間に印加される電圧を下げていくと、誘電部材10ｂ4に加えられた静電吸着力が減少する。そして、誘電部材10ｂ4に加えられた静電吸着力に対して誘電部材10ｂ4が有する弾性力が勝ると、誘電部材10ｂ4は図３（ａ）に示すように、元の形状へと復元する。誘電部材10ｂ4が図３（ａ），（ｂ）に示す圧縮と復元とを繰り返すことで、電歪アクチュエータを振動させることができる。
【００４１】
このように交流電源21から電極部材10ｂ5，10ｂ6へ印加する交流電圧Ｖａｃを制御手段となる制御部20により制御する。これによりトナー搬送部材10ｂ自体を図３（ａ），（ｂ）に示すように、誘電部材20ｂ4の厚み方向（図３（ｂ）の上下方向）に変形する。更に、電極部材10ｂ5，10ｂ6の面方向（図３（ｂ）の左右方向）に変形する。この双方向の変形と復元とを繰り返して振動させることができる。
【００４２】
また、トナー搬送部材10ｂの振動は、図４に示すように、複数の誘電部材10ｂ4と、複数の電極部材10ｂ5，10ｂ6，10ｂ7，10ｂ8が交互に積層された電歪アクチュエータを複層構造とすることで、より大きな振動を発生することが出来る。
【００４３】
次に、図３及び図４に示す電歪アクチュエータを現像装置10のトナー搬送機構に用いた構成と作用とについて説明する。
【００４４】
＜粉体搬送機構＞
本実施形態の粉体搬送機構となるトナー搬送部材10ｂは、図２及び図５に示すように、トナー枠体14の容器枠体14ａの底面14ａ1に対して、その粉体搬送方向の少なくとも一端が固定される。
【００４５】
そして、図２に示すように、本実施形態のトナー搬送部材10ｂは、トナー枠体14に設けられた開口19側に自由端である先端部10ｂ2を配置し、トナー枠体14の開口19とは反対側にトナー枠体14に固定される固定部10ｂ1を設けている。
【００４６】
また、図２を上から見た平面図である図５に示すように、トナー搬送部材10ｂの固定部10ｂ1の固定領域はトナー搬送部材10ｂの短手方向（図５の上下方向）全域に亘って固定してる。また、図５に示すように、トナー搬送部材10ｂの外形は、粉体搬送方向となるトナー搬送方向Ｊ１（図５の左右方向）の長さＬ１を、該トナー搬送方向Ｊ１と直交する方向（図５の上下方向）の長さＬ２よりも大きく設定している。
【００４７】
ここで、トナー搬送部材10ｂの面方向となるトナー搬送方向Ｊ１に伸長変形する度合いは、ポアソン比（Poisson's ratio）で決定される。このときトナー搬送部材10ｂは、図５に示すように幅が広い方向に伸長変形が大きくなる。従って、本実施形態においてトナー搬送部材10ｂは、トナー搬送方向Ｊ１に長いのでトナー搬送方向Ｊ１の伸長変形が大きくなる。
【００４８】
また、トナー搬送部材10ｂの振動によるトナー搬送性能はトナー搬送部材10ｂの面方向における伸長変形量と比例関係にある。トナー搬送部材10ｂの面方向における伸長変形が大きい程、トナー搬送性能が高い。従って、本実施形態のように、トナー搬送部材10ｂを上方から見た形状がトナー搬送方向Ｊ１の長さＬ１が、トナー搬送方向Ｊ１と直交する方向の長さＬ２よりも長い程、より効率的にトナー搬送方向Ｊ１にトナーを搬送することが可能になる。
【００４９】
図２に示すように、トナー搬送部材10ｂは、固定部10ｂ1から現像ローラ10ｄが対向する開口19側の先端部10ｂ2に向かって固定部10ｂ1以外は自由に振動可能としている。本実施形態のトナー搬送部材10ｂの固定領域は、図５に示すように、トナー枠体14の開口19とは反対側のトナー枠体14に短手方向の全域に亘って固定される。他に、例えば、図６に示すように、トナー枠体14の開口19とは反対側のトナー枠体14に短手方向中央部の１箇所に設けた固定部10ｂ1により固定しても良い。
【００５０】
ここで、トナー搬送部材10ｂからなる電歪アクチュエータの作用から、トナー搬送部材10ｂの振動の起点は、固定部10ｂ1となることが分かる。また、これにより固定部10ｂ1の面積と振動起点の面積とは比例関係にあることが分かる。
【００５１】
また、図７に示すように、トナー枠体14の開口19とは反対側のトナー枠体14に短手方向両端部の２箇所に設けた固定部10ｂ1により固定し、更に、トナー枠体14の開口19側に短手方向中央部の１箇所に設けた固定部10ｂ1により固定しても良い。そして、トナー枠体14の開口19とは反対側のトナー枠体14に固定した固定部10ｂ1の固定面積よりもトナー枠体14の開口19側に固定した固定部10ｂ1の固定面積を狭くする。
【００５２】
トナー搬送部材10ｂの振動起点の面積を比較したときに、トナー枠体14の開口19とは反対側となる固定側よりもトナー枠体14の開口19側となる自由端側の振動起点の面積が小さくなる。このことより振動起点の面積が大きい固定側の振動が、振動起点の面積が小さい自由端側の振動よりも大きくなることが分かる。これによりトナー搬送部材10ｂのトナー搬送作用を有する振動は、固定側を起点とした振動が支配的になりトナー搬送方向Ｊ１が固定側基準に定まる。
【００５３】
以上のことから、トナー搬送部材10ｂの自由端側にも固定が必要な場合は、トナー搬送部材10ｂの固定側の固定面積が自由端側の固定面積よりも狭いことが必要である。ここで、トナー搬送部材10ｂの固定側とは、実質的にトナー搬送部材10ｂのトナー搬送作用を有する振動の振動起点となる側をいう。
【００５４】
次に、図２に示すように、現像装置10には、画像形成装置Ａに設けられた制御手段となる制御部20により制御される交流電源21から交流電圧Ｖａｃを受ける電気接点15ａ，15ｂが設けられている。そして、図２に示すように、トナー搬送部材10ｂの電極部材10ｂ5，10ｂ6と電気接点15ａ，15ｂとはそれぞれ電気的に接続されている。電気接点15ａ，15ｂと、電極部材10ｂ5，10ｂ6との電気的な接続材料としては、導線、板金、導電樹脂等から適宜選択すれば良い。
【００５５】
ここで、トナー搬送部材10ｂの電極部材10ｂ5，10ｂ6にそれぞれ設けられる接続端子15ａ1，15ｂ1をトナー搬送部材10ｂをトナー枠体14に固定する固定部10ｂ1の近傍に配置する。これによりトナー搬送部材10ｂの振動が接続端子15ａ1，15ｂ1に伝わり難くなり、トナー搬送部材10ｂの電極部材10ｂ5，10ｂ6に対してより安定した交流電圧Ｖａｃの供給が可能になっている。
【００５６】
また、本実施形態のトナー搬送部材10ｂとしての電歪アクチュエーターは、各層の誘電部材10ｂ4の厚さが１００μｍ程度で複層のものを採用した。他に、トナー搬送部材10ｂの厚さや層数については適宜選択可能であり、トナー搬送部材10ｂの振動の力が弱くてもトナーが搬送できる場合は誘電部材10ｂ4が単層であっても選択可能である。
【００５７】
＜トナー搬送作用＞
次に、トナー搬送部材10ｂの振動によるトナー搬送作用について説明する。本実施形態のトナー搬送部材10ｂの電極部材10ｂ5，10ｂ6には、電気接点15ａ，15ｂを介して周波数が４０Ｈｚ、ピークトウピーク電圧で７００Ｖｐｐの交流電圧Ｖａｃが印加される。交流電圧Ｖａｃには３５０Ｖの直流電圧Ｖｄｃが重畳される。
【００５８】
＜トナー搬送部材10ｂに発生する加速度差＞
図３（ａ），（ｂ）に示すように、交流電源21から電極部材10ｂ5，10ｂ6へ交流電圧Ｖａｃを印加する。すると、図10（ａ）に示すように、交流電圧Ｖａｃが波形のピークＰに向かう方向（正負の絶対値が大きくなる方向）に変化する。すると、電極部材10ｂ5，10ｂ6間に静電吸着力が作用してトナー搬送部材10ｂは誘電部材20ｂ4の弾性力に抗して誘電部材20ｂ4の厚み方向（図３（ｂ）の上下方向）に圧縮されて変形する。これに伴って誘電部材20ｂ4の面方向（図３（ｂ）の左右方向）に伸長されて変形する。
【００５９】
一方、交流電圧Ｖａｃが波形のピークＰから遠ざかる方向（正負の絶対値が小さくなる方向）に変化する。すると、電極部材10ｂ5，10ｂ6間に作用する静電吸着力に対して誘電部材10ｂ4が有する弾性力が勝って誘電部材20ｂ4の厚み方向（図３（ａ）の上下方向）に復元する。これに伴って誘電部材20ｂ4の面方向（図３（ａ）の左右方向）にも復元する。
【００６０】
このとき、誘電部材20ｂ4が図３（ｂ）に示す圧縮方向及び伸長方向に変形する際の変形加速度ａｄと、図３（ａ）に示す状態に復元する際の復元加速度ａｒとを比較する。すると、復元加速度ａｒには誘電部材10ｂ4が有する弾性力による加速度ａｅが加わっているため以下の数１式の通りとなる。
【００６１】
［数１］
復元加速度ａｒ＞変形加速度ａｄ
【００６２】
前記数１式の関係は、誘電部材20ｂ4の面方向（図３（ｂ）の左右方向）にも成り立つ。よって、図３（ａ）に示す復元状態から図３（ｂ）に示す変形状態に変形する。その際にトナー搬送部材10ｂ上に載置されているトナーは比較的遅い変形加速度ａｄによりトナー搬送部材10ｂの伸長に従って該トナー搬送部材10ｂの中央部から外側に向かって搬送される。
【００６３】
一方、図３（ｂ）に示す変形状態から図３（ａ）に示す復元状態に復元する。その際にトナー搬送部材10ｂ上に載置されているトナーは比較的速い復元加速度ａｒでトナー搬送部材10ｂが移動するため自身の慣性によりその場に留まる。これによりトナー搬送部材10ｂ上を摺動するか浮遊して動かない。このような振動動作を繰り返すことでトナー搬送部材10ｂ上のトナーはトナー搬送部材10ｂの中央部から外側に向かって次第に搬送されてゆく。
【００６４】
本実施形態では、図２及び図５に示すように、トナー搬送部材10ｂは、開口19と反対側の容器枠体14ａの底面14ａ1に固定部10ｂ1により固定されている。固定部10ｂ1により一端側が固定された誘電部材20ｂ4は伸長方向が図５のトナー搬送方向Ｊ１に集約される。これによりトナー搬送部材10ｂ上に載置されたトナーは図５に示すトナー搬送方向Ｊ１に搬送されて図２に示す開口19から現像室10ｉに運ばれて、現像ローラ10ｄに供給される。
【００６５】
＜トナー搬送部材10ｂに発生する進行波＞
前記数１式の関係は、誘電部材20ｂ4の厚さ方向（図３（ｂ）の上下方向）にも成り立つ。固定部10ｂ1により一端側が固定された誘電部材20ｂ4は固定部10ｂ1における伸長分が行き場を失う。そして、固定部10ｂ1近傍の誘電部材20ｂ4に厚さ方向（図３（ｂ）の上下方向）の振幅を有する図８（ｂ）に示す進行波ｗが発生する。固定部10ｂ1近傍に発生した進行波ｗはトナー搬送部材10ｂの先端部10ｂ2に向かって進行しつつ次第に振幅が減衰する。
【００６６】
トナー搬送部材10ｂ上に載置されているトナーはトナー搬送部材10ｂの固定部10ｂ1近傍に発生する進行波ｗの壁面に乗って波乗り状態で固定部10ｂ1近傍から先端部10ｂ2に向かって図５に示すトナー搬送方向Ｊ１に搬送される。そして、図２に示す開口19から現像室10ｉに運ばれて、現像ローラ10ｄに供給される。
【００６７】
本実施形態のトナー搬送部材10ｂの電歪アクチュエータにおけるトナー搬送メカニズムは以下のように推測される。
【００６８】
＜進行波によるトナー搬送メカニズム＞
図５に示すように、トナー搬送部材10ｂの固定部10ｂ1近傍では、トナー搬送部材10ｂの長手方向（図５の上下方向）の伸長変形が固定部10ｂ1で制限される。これによりトナー搬送部材10ｂの平面を保てずに図２に示すように、トナー搬送部材10ｂの平面と直交する方向となる図２の矢印Ｚ方向（図２の上下方向）に変形する。
【００６９】
この変形を繰り返すことで、図８に示すように、固定部10ｂ1近傍を振動源とした振動が発生する。ここで、図８に示すように、トナー搬送部材10ｂがゴムで振動減衰が大きいこと、及び固定部10ｂ1の他端部である先端部10ｂ2は固定されていない開放端からなることにより、振動は減衰する。
【００７０】
これにより、トナー搬送部材10ｂの固定部10ｂ1側から先端部10ｂ2側にトナー搬送部材10ｂの山谷が移動する進行波ｗが発生する。ここで、振動する板の上に粉体を乗せると、前記進行波ｗの壁面に乗って波乗り状態で固定部10ｂ1近傍から先端部10ｂ2に向かって図５に示すトナー搬送方向Ｊ１に搬送される。
【００７１】
従って、トナー搬送部材10ｂ上に載置されたトナーは以下のように搬送される。即ち、図８に示す固定部10ｂ1から先端部10ｂ2に向かって振幅が次第に減衰する進行波ｗの壁面に乗って開口19側に向かう方向となる進行波ｗの進行方向である図８に示すトナー搬送方向Ｊ１に搬送される。
【００７２】
図８に示すように、トナー搬送部材10ｂが振動することにより図８のトナー搬送方向Ｊ１に進行波ｗを発生させる。そして、トナー搬送部材10ｂの固定部10ｂ1側から先端部10ｂ2側（図８の右側から左側）に向けて進行波ｗを減衰させる。これによりトナー室10ａ内のトナー搬送部材10ｂ上に存在するトナーを固定部10ｂ1側から先端部10ｂ2側（図８の右側から左側）に向かうトナー搬送方向Ｊ１に搬送することが出来る。
【００７３】
＜トナー搬送方向の伸縮加速度差によるトナー搬送メカニズム＞
図９（ａ）に示すように、交流電源21により交流電圧Ｖａｃを電極部材10ｂ5，10ｂ6に印加する。これによりトナー搬送部材10ｂは電極部材10ｂ5，10ｂ6の面方向となる水平方向（図９の左右方向）に図３（ｂ）に示す伸長変形と、図３（ａ）に示す復元変形とを繰り返して振動する。
【００７４】
このとき、図９（ｂ）に示すように、トナー搬送部材10ｂには固定部10ｂ1から先端部10ｂ2に向かう方向であるトナー搬送方向Ｊ１の加速度ａ１と、先端部10ｂ2から固定部10ｂ1に向かう方向であるトナー搬送方向Ｊ２の加速度ａ２が発生する。
【００７５】
このとき、トナー搬送部材10ｂに発生する加速度ａは、トナー搬送方向Ｊ１の加速度ａ１の最大値ａ１ｍが、トナー搬送方向Ｊ２の加速度ａ２の最大値ａ２ｍよりも小さくなるように設定される。
【００７６】
これにより振動するトナー搬送部材10ｂ上に載置されたトナーがトナー搬送部材10ｂに対して滑らずに静止できる時間は、トナー搬送方向Ｊ２に比べてトナー搬送方向Ｊ１の方が長くなる。つまり、振動を繰り返すトナー搬送部材10ｂ上のトナーは徐々にトナー搬送方向Ｊ１へと搬送される。
【００７７】
ここで、トナー搬送方向Ｊ１の加速度ａ１の最大値ａ１ｍを、トナー搬送方向Ｊ２の加速度ａ２の最大値ａ２ｍよりも小さく設定する構成について以下に説明する。例えば、図10（ａ）に示すように、交流電源21から周波数が４０Ｈｚの正弦波形で所定の直流電圧Ｖｄｃを重畳した交流電圧Ｖａｃをトナー搬送部材10ｂの電極部材10ｂ5，10ｂ6に印加する。
【００７８】
そして、電極部材10ｂ5，10ｂ6間に発生する静電吸着力により誘電部材10ｂ4の弾性力に抗して誘電部材10ｂ4は厚み方向（図３（ｂ）の上下方向）に圧縮されて弾性変形する。これに伴って誘電部材10ｂ4は面方向（図３（ｂ）の左右方向）に伸長される。
【００７９】
図３（ｂ）に示すように、トナー搬送部材10ｂが面方向（図３（ｂ）の左右方向）に伸長される際の図９（ｂ）に示すトナー搬送方向Ｊ１の加速度ａ１の最大値ａ１ｍは、誘電部材10ｂ4の弾性力に抗して伸長するため小さい。一方、トナー搬送部材10ｂが面方向（図３（ｂ）の左右方向）に復元する際の図９（ｂ）に示すトナー搬送方向Ｊ２の加速度ａ２の最大値ａ２ｍは以下の通りである。即ち、誘電部材10ｂ4の復元力が加勢されて復元するためトナー搬送方向Ｊ１の加速度ａ１の最大値ａ１ｍよりも大きい。
【００８０】
即ち、トナー搬送部材10ｂの誘電部材10ｂ4の厚さ方向への圧縮変形は、交流電圧Ｖａｃによる電極部材10ｂ5，10ｂ6間に発生する静電吸着力を利用する。そして、誘電部材10ｂ4の面方向への伸長変形は、誘電部材10ｂ4の弾性力を主に利用する。これにより図10（ａ）に示す通常の正弦波の交流電圧Ｖａｃであってもトナー搬送部材10ｂの面方向において伸縮方向となるトナー搬送方向Ｊ１，Ｊ２の加速度ａ１，ａ２に差をつけることが出来る。これによりトナー搬送部材10ｂ上のトナーをトナー搬送方向Ｊ１に搬送することが出来る。
【００８１】
図10（ａ）に示すように、周波数が４０Ｈｚの正弦波からなる交流電圧Ｖａｃを電極部材10ｂ5，10ｂ6に印加する。その際、交流電圧Ｖａｃの波形がピークＰに向かう方向に変化するタイミングでの誘電部材10ｂ4が圧縮する方向の変形加速度ａｄの最大加速度は以下の通りである。即ち、誘電部材10ｂ4の弾性力により圧縮が復元する方向の変形加速度となる復元加速度ａｒの最大加速度よりも小さくなるように設定される。本実施形態では、トナー搬送部材10ｂの固定部10ｂ1がトナー搬送方向Ｊ１の上流側（図２の右側）に配置される。
【００８２】
トナー搬送部材10ｂは電歪アクチュエータの作用により振動する。そして、トナー室10ａ内に収容されてトナー搬送部材10ｂ上に存在するトナーは固定部10ｂ1側から先端部10ｂ2側（図２の右側から左側）に向かう図５に示すトナー搬送方向Ｊ１に搬送される。そして、図２に示す開口19から現像室10ｉ内に搬送されて現像ローラ10ｄに供される。
【００８３】
トナー搬送部材10ｂが振動することによるトナーの搬送原理は以下の通りである。トナー搬送部材10ｂに発生する進行波による搬送メカニズムが作用する。更に、トナー搬送部材10ｂの面方向において伸縮するトナー搬送方向Ｊ１，Ｊ２の加速度変化による搬送メカニズムとの何れか１つ、或いはその両方が組み合わされて作用しているものと考えられる。
【００８４】
これにより、特許文献１のトナー搬送部材のように回転半径内の現像剤のみを搬送する構成と比較すると以下の通りである。即ち、本実施形態のトナー搬送部材10ｂの振動によりトナーを搬送する構成では、現像剤収容ユニットの撹拌搬送部材間の回転軌跡の間に生じるデッドスペースを無くすことが出来る。更に、現像剤収容ユニット内のトナーを確実に搬送することが可能となり画質が安定した現像剤収容ユニットを提供することができる。
【００８５】
誘電部材10ｂ4はエラストマーにより構成することが出来る。また、交流電圧Ｖａｃの周波数は３０Ｈｚ以上、且つ１００Ｈｚ以下に設定することが出来る。
【００８６】
図15（ａ）は、トナー搬送部材10ｂに発生する進行波ｗによるトナー搬送メカニズムにおける交流電圧Ｖａｃの波形を示す図である。図15（ａ）に示すように、本実施形態では、トナー搬送部材10ｂにおいて、トナー搬送方向Ｊ１の上流側に固定部10ｂ1が設けてある。
【００８７】
本実施形態では、トナー搬送部材10ｂの電極部材10ｂ5，10ｂ6に印加する交流電圧Ｖａｃの周波数を４０Ｈｚとしているので、固定部10ｂ1を振動起点としたトナー搬送方向Ｊ１に向かう進行波ｗと同じ方向にトナーが搬送される。
【００８８】
一方、図16（ａ）に示すように、トナー搬送部材10ｂの圧縮と復元との変形加速度差によるトナー搬送メカニズムにおいて、トナー搬送部材10ｂのトナー搬送方向Ｊ１の上流側に固定部10ｂ1が設けてある。ここで、トナー搬送部材10ｂの電極部材10ｂ5，10ｂ6に印加する交流電圧Ｖａｃの周波数を４０Ｈｚとしているので、固定部10ｂ1を振動起点としたトナー搬送方向Ｊ１に向かう方向にトナーが搬送される。
【実施例２】
【００８９】
次に、本発明に係る粉体搬送機構、及びこれを備えた現像剤容器、プロセスカートリッジ及び画像形成装置、並びに粉体搬送方法の第２実施形態の構成について説明する。尚、前記第１実施形態と同様に構成したものは同一の符号、或いは符号が異なっても同一の部材名を付して説明を省略する。
【００９０】
＜トナー搬送方向の逆転動作＞
前記第１実施形態では、トナー搬送部材10ｂの電極部材10ｂ5，10ｂ6に印加する交流電圧Ｖａｃの周波数を４０Ｈｚの低周波を用いた。これによりトナー室10ａ内のトナー搬送部材10ｂ上に存在するトナーを固定部10ｂ1側から先端部10ｂ2側（図８の右側から左側）に向かうトナー搬送方向Ｊ１に搬送した。
【００９１】
本実施形態では、周波数が１２０Ｈｚでピークトウピーク電圧が７００Ｖｐｐの交流電圧Ｖａｃに３５０Ｖの直流電圧Ｖｄｃを重畳した振動バイアス電圧をトナー搬送部材10ｂの電極部材10ｂ5，10ｂ6に印加した。これにより図９（ｂ）に示すように、トナー室10ａ内に収容され、トナー搬送部材10ｂ上に存在するトナーを先端部10ｂ2側から固定部10ｂ1側（図９の左側から右側）に向かうトナー搬送方向Ｊ２に搬送した。
【００９２】
本実施形態では、交流電圧Ｖａｃの波形がピークＰに向かう方向に変化するタイミングでの誘電部材10ｂ4が圧縮する方向の変形加速度ａｄを以下の通りとした。即ち、誘電部材10ｂ4の圧縮が復元する方向の変形加速度となる復元加速度ａｒよりも大きくなるように設定した交流電圧Ｖａｃをトナー搬送部材10ｂの電極部材10ｂ5，10ｂ6に印加する。
【００９３】
これにより図９に示す前記第１実施形態のトナー搬送方向Ｊ１をトナー搬送方向Ｊ２に逆転することが出来る。誘電部材10ｂ4はエラストマーにより構成することが出来る。また、交流電圧Ｖａｃの波形は図11（ａ）に示すように、正弦波で構成することが出来る。交流電圧Ｖａｃの周波数は１２０Ｈｚ以上の低周波帯域から適宜選択できる。
【００９４】
即ち、トナー搬送部材10ｂの電極部材10ｂ5，10ｂ6に印加する交流電圧Ｖａｃの周波数を図11（ａ）の破線で示す前記第１実施形態の４０Ｈｚから図11（ａ）の実線で示すように周波数を上げてゆき１２０Ｈｚに変更する。これにより前記第１実施形態のトナー搬送方向Ｊ１と反対方向となるトナー搬送方向Ｊ２に逆転させることができる。
【００９５】
＜交流電圧Ｖａｃの周波数を高い方向に変化させることによるトナー搬送方向の逆転メカニズム＞
本実施形態のように、トナー搬送部材10ｂの電極部材10ｂ5，10ｂ6へ印加する交流電圧Ｖａｃの周波数を高い方向に変化させることで、図９に示すトナー搬送方向Ｊ１をトナー搬送方向Ｊ２に逆転できたメカニズムについて考察する。
【００９６】
図11（ａ）に示すように、トナー搬送部材10ｂの電極部材10ｂ5，10ｂ6に印加する交流電圧Ｖａｃの周波数を破線で示す交流電圧ＶａｃＬから実線で示す交流電圧ＶａｃＨに上げていく。これにより図９に示すトナー搬送方向Ｊ１の加速度ａ１が交流電圧Ｖａｃの周波数の上昇に伴って大きくなる。
【００９７】
そして、更に交流電圧Ｖａｃの周波数を上げていくと、トナー搬送部材10ｂが面方向（図３（ｂ）の左右方向）に伸長される際の図９（ｂ）に示すトナー搬送方向Ｊ１の加速度ａ１の最大値ａ１ｍは以下の通りである。即ち、トナー搬送部材10ｂが面方向（図３（ｂ）の左右方向）に復元する際の図９（ｂ）に示すトナー搬送方向Ｊ２の加速度ａ２の最大値ａ２ｍよりも大きくなる。
【００９８】
これにより振動するトナー搬送部材10ｂに対してトナーが滑らずに静止できる時間は、トナー搬送方向Ｊ２に比べてトナー搬送方向Ｊ１の方が短くなる。これにより、トナー搬送部材10ｂ上のトナーは交流電圧Ｖａｃの周波数が４０Ｈｚのときにトナー搬送方向Ｊ１に搬送されていた。これが、交流電圧Ｖａｃの周波数を１２０Ｈｚまで上昇させると、トナー搬送方向Ｊ１に対して逆方向となるトナー搬送方向Ｊ２に搬送される。
【００９９】
トナー搬送方向Ｊ１をトナー搬送方向Ｊ２に逆転する際の交流電圧Ｖａｃの周波数は、１２０Ｈｚ以上の低周波帯域から適宜選択できるが、誘電部材10ｂ4の弾性率に対応して実験的に適宜選択すれば良い。
【０１００】
ここで、特許文献２（特許２８２９９３８号公報）に記載されたように、周波数が５０ｋＨｚ等の高周波を使用した場合、進行波と逆方向にトナーが進むことが公知である。本実施形態においてもトナー搬送部材10ｂに発生する進行波ｗによるトナー搬送部材10ｂ上のトナーのトナー搬送方向Ｊ１からトナー搬送方向Ｊ２への逆転メカニズムは以下の通りである。
【０１０１】
即ち、特許文献２（特許２８２９９３８号公報）に記載されたように、トナー搬送部材10ｂに発生する進行波ｗの進行方向とは逆方向にトナーが進むメカニズムが開示されている。このメカニズムを利用してトナー搬送部材10ｂの電極部材10ｂ5，10ｂ6に印加する交流電圧Ｖａｃの周波数が１２０Ｈｚでも適用できたと考えられる。
【０１０２】
従って、本実施形態のようにトナー搬送部材10ｂの電極部材10ｂ5，10ｂ6へ印加する交流電圧Ｖａｃの周波数が１２０Ｈｚのような低周波帯域であっても前述したトナー搬送メカニズムで進行波ｗの進行方向とは逆方向にトナーが進むと考えられる。
【０１０３】
ここで、トナー搬送部材10ｂに発生する進行波ｗを利用したトナー搬送メカニズムは以下の通りである。トナー搬送部材10ｂに発生する進行波ｗの進行方向と、トナー搬送部材10ｂの重力方向上方から見た形状である図５に示すトナー搬送方向Ｊ１の長さＬ１と、トナー搬送方向Ｊ１と直交する方向の長さＬ２との比率とに因果関係は無い。即ち、トナー搬送部材10ｂの固定部10ｂ1からなる振動源とは反対方向に進行波ｗが進むことが分かる。
【０１０４】
従って、進行波ｗによりトナーを搬送させるメカニズムにおいてはトナー搬送方向Ｊ１，Ｊ２と、トナー搬送部材10ｂのトナー搬送方向Ｊ１の長さＬ１、及びトナー搬送方向Ｊ１と直交する方向の長さＬ２との比率に因果関係はない。これにより本実施形態では、図５に示したようにトナー搬送部材10ｂの外形はトナー搬送方向Ｊ１の長さＬ１を、トナー搬送方向Ｊ１と直交する方向の長さＬ２に対して長く設定する必要はない。
【０１０５】
本実施形態では、トナー搬送部材10ｂに発生する進行波ｗによるトナー搬送メカニズムは以下の通りである。図15（ｂ）に示すように、トナー搬送部材10ｂの電極部材10ｂ5，10ｂ6に印加する交流電圧Ｖａｃの周波数を前記第１実施形態の４０Ｈｚから１２０Ｈｚに変化させた。このことで前記第１実施形態のトナー搬送方向Ｊ１とは逆方向となるトナー搬送方向Ｊ２へとトナー搬送方向が逆転する。
【０１０６】
一方、本実施形態では、トナー搬送部材10ｂの圧縮と復元との変形加速度差によるトナー搬送メカニズムは以下の通りである。図16（ｂ）に示すように、トナー搬送部材10ｂの電極部材10ｂ5，10ｂ6へ印加する交流電圧Ｖａｃの周波数を４０Ｈｚから１２０Ｈｚに変化させた。これによりトナー搬送部材10ｂ上のトナーはトナー搬送方向Ｊ１と逆方向となるトナー搬送方向Ｊ２へ逆転して搬送される。他の構成は前記第１実施形態と同様に構成され、同様の効果を得ることが出来る。
【実施例３】
【０１０７】
次に、本発明に係る粉体搬送機構、及びこれを備えた現像剤容器、プロセスカートリッジ及び画像形成装置、並びに粉体搬送方法の第３実施形態の構成について説明する。尚、前記各実施形態と同様に構成したものは同一の符号、或いは符号が異なっても同一の部材名を付して説明を省略する。
【０１０８】
前記第１、２実施形態では、トナー搬送部材10ｂが同一の構成で、電極部材10ｂ5，10ｂ6に印加する交流電圧Ｖａｃの周波数を変化させることでトナー搬送方向Ｊ１，Ｊ２を逆転させる構成について説明した。
【０１０９】
＜トナー搬送方向の往復動作＞
本実施形態では、トナー搬送部材10ｂの電極部材10ｂ5，10ｂ6に印加する交流電圧Ｖａｃの周波数を図11（ａ）の破線で示す前記第１実施形態の４０Ｈｚと、図11（ａ）の実線で示す第２実施形態の１２０Ｈｚとに交互に変更する。このような制御を制御部20により周期的に繰り返す。
【０１１０】
これにより、トナー室10ａ内に収容され、トナー搬送部材10ｂ上に存在するトナーを図９に示す第１実施形態のトナー搬送方向Ｊ１と、第２実施形態のトナー搬送方向Ｊ２とに往復運動させることが出来る。これによりトナー室10ａ内のトナー搬送部材10ｂ上に存在するトナーの撹拌が可能になった。交流電圧Ｖａｃは、連続的に周波数を変化させても同様であった。
【０１１１】
本実施形態では、交流電圧Ｖａｃの波形がピークＰに向かう方向に変化するタイミングでの誘電部材10ｂ4が圧縮する方向の変形加速度ａｄは以下の通りである。即ち、誘電部材10ｂ4の圧縮が復元する方向の変形加速度となる復元加速度ａｒよりも小さくなる周波数に設定した正弦波からなる交流電圧Ｖａｃをトナー搬送部材10ｂの電極部材10ｂ5，10ｂ6に印加する。
【０１１２】
これにより図９に示す前記第２実施形態のトナー搬送方向Ｊ２を前記第１実施形態のトナー搬送方向Ｊ１に逆転することが出来る。誘電部材10ｂ4はエラストマーにより構成することが出来る。
【０１１３】
本実施形態では、トナー搬送部材10ｂに発生する進行波ｗによるトナー搬送メカニズムは以下の通りである。図15（ａ），（ｂ）に示すように、トナー搬送部材10ｂの電極部材10ｂ5，10ｂ6に印加する交流電圧Ｖａｃの周波数を前記第１実施形態の４０Ｈｚと、前記第２実施形態の１２０Ｈｚとを交互に変化させた。これによりトナー搬送部材10ｂ上のトナーがトナー搬送方向Ｊ１と、その反対方向となるトナー搬送方向Ｊ２との往復移動を繰り返すことでトナーの撹拌が行なわれる。
【０１１４】
一方、本実施形態では、トナー搬送部材10ｂの圧縮と復元との変形加速度差によるトナー搬送メカニズムは以下の通りである。図16（ａ），（ｂ）に示すように、トナー搬送部材10ｂの電極部材10ｂ5，10ｂ6に印加する交流電圧Ｖａｃの周波数を前記第１実施形態の４０Ｈｚと、前記第２実施形態の１２０Ｈｚとを交互に変化させた。これによりトナー搬送部材10ｂ上のトナーがトナー搬送方向Ｊ１と、その反対方向となるトナー搬送方向Ｊ２との往復移動を繰り返すことでトナーの撹拌が行なわれる。他の構成は前記各実施形態と同様に構成され、同様の効果を得ることが出来る。
【実施例４】
【０１１５】
次に、図13を用いて本発明に係る粉体搬送機構、及びこれを備えた現像剤容器、プロセスカートリッジ及び画像形成装置、並びに粉体搬送方法の第４実施形態の構成について説明する。尚、前記各実施形態と同様に構成したものは同一の符号、或いは符号が異なっても同一の部材名を付して説明を省略する。
【０１１６】
＜トナー搬送部材の固定部を開口側に配置＞
本実施形態では、図13に示すように、トナー搬送部材10ｂの固定部10ｂ1を粉体搬送方向となるトナー搬送方向Ｊ１の下流側（図13の左側）となる開口19側に配置し、固定部10ｂ1の他端側である先端部10ｂ2は固定せず、自由端としている。
【０１１７】
この構成において、トナー搬送部材10ｂの電極部材10ｂ5，10ｂ6には以下の振動バイアス電圧を印加した。即ち、図13に示す容器枠体14ａの下面に設けられた電気接点15ａ，15ｂを介して周波数が１２０Ｈｚでピークトウピーク電圧が７００Ｖｐｐの交流電圧Ｖａｃに３５０Ｖの直流電圧Ｖｄｃを重畳した振動バイアス電圧を印加した。その結果、トナー搬送部材10ｂは振動して先端部10ｂ2から固定部10ｂ1に向かうトナー搬送方向Ｊ１にトナーが搬送された。
【０１１８】
また、トナー搬送部材10ｂの電極部材10ｂ5，10ｂ6に印加する交流電圧Ｖａｃの周波数を４０Ｈｚとする。これにより図13に示すように、トナー搬送部材10ｂの固定部10ｂ1から先端部10ｂ2へに向かってトナー搬送方向Ｊ１とは逆方向のトナー搬送方向Ｊ２にトナーが搬送された。
【０１１９】
更に、トナー搬送部材10ｂの電極部材10ｂ5，10ｂ6に印加する交流電圧Ｖａｃの周波数を４０Ｈｚと１２０Ｈｚとに交互に変化させることでトナー搬送部材10ｂ上のトナーを撹拌することができた。交流電圧Ｖａｃの周波数は連続的に変化させても同様にトナー搬送部材10ｂ上のトナー搬送方向を逆転させてトナーを撹拌することができた。
【０１２０】
本実施形態では、トナー搬送部材10ｂに発生する進行波ｗによるトナー搬送メカニズムにおいて、図15（ｃ）に示すように、トナー搬送部材10ｂにおいて、トナー搬送方向Ｊ１の下流側に固定部10ｂ1を設けてある。ここで、トナー搬送部材10ｂの電極部材10ｂ5，10ｂ6に印加する交流電圧Ｖａｃの周波数を１２０Ｈｚとした場合、固定部10ｂ1を振動起点としたトナー搬送方向Ｊ２に向かう進行波ｗとは逆方向となるトナー搬送方向Ｊ１にトナーが搬送される。
【０１２１】
また、図15（ｄ）に示すように、トナー搬送部材10ｂの電極部材10ｂ5，10ｂ6に印加する交流電圧Ｖａｃの周波数を１２０Ｈｚから４０Ｈｚに変化させた。これにより前記第２実施形態と同様にトナー搬送部材10ｂ上のトナーはトナー搬送方向Ｊ１とは逆方向となるトナー搬送方向Ｊ２へと逆転する。
【０１２２】
また、図15（ｃ），（ｄ）に示すように、トナー搬送部材10ｂの電極部材10ｂ5，10ｂ6に印加する交流電圧Ｖａｃの周波数を１２０Ｈｚと４０Ｈｚとに交互に変化させた。これにより前記第３実施形態と同様にトナー搬送部材10ｂ上のトナーはトナー搬送方向Ｊ１と、その反対方向となるトナー搬送方向Ｊ２との往復移動を繰り返すことでトナーの撹拌が行なわれる。
【０１２３】
一方、本実施形態では、トナー搬送部材10ｂの圧縮と復元との変形加速度差によるトナー搬送メカニズムにおいて、図16（ｃ）に示すように、トナー搬送部材10ｂにおいて、トナー搬送方向Ｊ１の下流側に固定部10ｂ1を設けてある。ここで、トナー搬送部材10ｂの電極部材10ｂ5，10ｂ6に印加する交流電圧Ｖａｃの周波数を１２０Ｈｚとした場合は、固定部10ｂ1を振動起点としたトナー搬送方向Ｊ２に向かう進行波ｗとは逆方向となるトナー搬送方向Ｊ１にトナーが搬送される。
【０１２４】
また、図16（ｄ）に示すように、トナー搬送部材10ｂの電極部材10ｂ5，10ｂ6に印加する交流電圧Ｖａｃの周波数を１２０Ｈｚから４０Ｈｚに変化させた。これによりトナー搬送方向Ｊ１とは逆方向となるトナー搬送方向Ｊ２へとトナー搬送部材10ｂ上のトナーが逆転して搬送される。
【０１２５】
また、図16（ｃ），（ｄ）に示すように、トナー搬送部材10ｂの電極部材10ｂ5，10ｂ6に印加する交流電圧Ｖａｃの周波数を１２０Ｈｚと４０Ｈｚとに交互に変化させた。これによりトナー搬送部材10ｂ上のトナーがトナー搬送方向Ｊ１と、その反対方向となるトナー搬送方向Ｊ２との往復移動を繰り返すことで、トナーの撹拌が行なわれる。他の構成は前記各実施形態と同様に構成され、同様の効果を得ることが出来る。
【０１２６】
前述したように、本発明におけるトナー搬送メカニズムは、トナー搬送部材10ｂに発生する進行波ｗによるトナー搬送メカニズムがある。更に、トナー搬送部材10ｂの圧縮と復元との変形加速度差によるトナー搬送メカニズムがある。これらを利用してトナー搬送方向Ｊ１，Ｊ２を逆転させることが出来る。前記各実施形態では上記２つの主要メカニズムの何れか１つ、或いはその両方が組み合わされて作用しているものと考えられる。
【０１２７】
前述した各実施形態におけるトナー搬送メカニズムの適用例について整理すると、第１〜第４実施形態においてトナー搬送方向Ｊ１，Ｊ２におけるトナー搬送部材10ｂの固定部10ｂ1の位置がトナー搬送方向Ｊ１，Ｊ２の上流または下流に配置される。そして、トナー搬送方向Ｊ１，Ｊ２は、固定部10ｂ1が設けられる固定側に向かう場合と、固定側とは反対側に向かう場合の４通りがある。また、前記第３、第４実施形態では、トナー搬送方向Ｊ１，Ｊ２を交互に繰り返すことでトナー搬送部材10ｂ上のトナーを撹拌する構成としている。
【実施例５】
【０１２８】
次に、図14を用いて本発明に係る粉体搬送機構、及びこれを備えた現像剤容器、プロセスカートリッジ及び画像形成装置、並びに粉体搬送方法の第５実施形態の構成について説明する。尚、前記各実施形態と同様に構成したものは同一の符号、或いは符号が異なっても同一の部材名を付して説明を省略する。
【０１２９】
図14に示すトナー搬送部材10ｂは、トナー搬送方向Ｊ１の長さＬ１に対して、トナー搬送方向Ｊ１と直交する方向の長さＬ２が長い構成を有する場合の一例を示す。この場合、トナー搬送部材10ｂはトナー搬送方向Ｊ１と直交する方向において複数に分割する。これにより分割後の各トナー搬送部材10ｂのトナー搬送方向Ｊ１の長さＬ１は、トナー搬送方向Ｊ１と直交する方向の長さＬ21，Ｌ22，Ｌ23，Ｌ24よりも長く設定されている。
【０１３０】
ここで、トナー搬送部材10ｂの面方向となるトナー搬送方向Ｊ１に伸長変形する度合いは、ポアソン比（Poisson's ratio）で決定される。このときトナー搬送部材10ｂのトナー搬送方向Ｊ１における伸長変形は、図14に示すように幅が広い方向に伸長変形が大きくなる。従って、本実施形態においてトナー搬送部材10ｂは、トナー搬送方向Ｊ１に長いのでトナー搬送方向Ｊ１の伸長変形が大きくなる。
【０１３１】
また、トナー搬送部材10ｂの振動によるトナー搬送性能はトナー搬送部材10ｂの面方向における伸長変形量と比例関係にある。トナー搬送部材10ｂの面方向における伸長変形が大きい程、トナー搬送性能が高い。従って、本実施形態のように、トナー搬送部材10ｂを上方から見た形状がトナー搬送方向Ｊ１の長さＬ１が、トナー搬送方向Ｊ１と直交する方向の長さＬ21，Ｌ22，Ｌ23，Ｌ24よりも長い。この場合、より効率的にトナー搬送方向Ｊ１にトナーを搬送することが可能になる。
【０１３２】
尚、トナー搬送部材10ｂの電極部材10ｂ5，10ｂ6への交流電圧Ｖａｃの印加条件は、前記各実施形態と同条件においてトナー搬送作用はそれぞれの作用効果が得られた。
【０１３３】
また、図13に示すように、トナー搬送部材10ｂの固定部10ｂ1を容器枠体14ａの開口19側に配置した。そして、トナー搬送部材10ｂの電極部材10ｂ5，10ｂ6への交流電圧Ｖａｃの印加条件を前記第４実施形態と同様に設定した。すると、トナーの搬送作用は前記第４実施形態と同等の作用効果が得られた。
【実施例６】
【０１３４】
次に、図10〜図12を用いて本発明に係る粉体搬送機構、及びこれを備えた現像剤容器、プロセスカートリッジ及び画像形成装置、並びに粉体搬送方法の第６実施形態の構成について説明する。尚、前記各実施形態と同様に構成したものは同一の符号、或いは符号が異なっても同一の部材名を付して説明を省略する。
【０１３５】
前記各実施形態において、図９に示すトナー搬送部材10ｂの誘電部材10ｂ4の弾性力に起因してトナー搬送方向Ｊ１，Ｊ２への加速度ａ１，ａ２間に差が生じる。従って、誘電部材10ｂ4が復元する際の弾性力による加速度ａｅよりも低い加速度になるように交流電圧Ｖａｃの波形が波形のピークＰに向かう方向に変化するタイミングでの波形を調整することで同様な作用効果を得ることが出来る。
【０１３６】
本実施形態では、トナー搬送部材10ｂの電極部材10ｂ5，10ｂ6へ印加する交流電圧Ｖａｃの波形を図10（ｂ）〜（ｄ）、図11（ｂ），（ｃ）に示すように所望の波形に成形する。図10（ｃ），（ｄ）に示す交流電圧Ｖａｃの波形は、ピークＰに向かう方向に緩やかに上昇し、ピークＰから遠ざかる方向に急激に下降する、のこぎり波である。即ち、電圧の立ち上がり傾斜角度が、立下り傾斜角度よりも小さい。このような波形の交流電圧Ｖａｃをトナー搬送部材10ｂの電極部材10ｂ5，10ｂ6へ印加することにより前記第２実施形態と同様に図９に示す前記第１実施形態のトナー搬送方向Ｊ１をトナー搬送方向Ｊ２に逆転することが出来る。
【０１３７】
また、図11（ｂ），（ｃ）に示す交流電圧Ｖａｃの波形は、ピークＰに向かう方向に急激に上昇し、ピークＰから遠ざかる方向に緩やかに下降する、のこぎり波である。即ち、電圧の立ち上がり傾斜角度が、立下り傾斜角度よりも大きい。
【０１３８】
図10（ｂ）に示す三角波は、電圧の立ち上がり傾斜角度と、立下り傾斜角度とが等しい。図10（ｃ）に示す、のこぎり波は、電圧波形のピークＰに向かう方向が、電圧波形のピークＰから遠ざかる方向と比較して穏やかに変化する。また、図10（ｄ）に示す、のこぎり波は、電圧が変化しない時間を設けた変形のこぎり波である。また、図12（ａ），（ｂ）に示すように、直流電圧Ｖｄｃを重畳しない交流電圧Ｖａｃの波形でも良い。
【０１３９】
図９に示すトナー搬送方向Ｊ１をトナー搬送方向Ｊ２に逆転させる交流電圧Ｖａｃの印加条件は、周波数の高い正弦波に限定されるものではない。例えば、図11（ｂ）に示す、のこぎり波のように、交流電圧Ｖａｃの波形がピークＰに向かう方向が、ピークＰから遠ざかる方向と比較して急激に変化する交流波形が適用出来る。更に、図11（ｃ）に示すように、電圧が変化しない時間を設けた、変形のこぎり波等が適用出来る。他の構成は前記第１実施形態と同様に構成され、同様の効果を得ることが出来る。
【０１４０】
尚、前記各実施形態では、トナー枠体14の容器枠体14ａは画像形成装置Ａに装着されたときに水平となる底面14ａ１を有している構成について例示した。しかし、本発明はこれに限定される必要はなく、例えば、トナー枠体14の容器枠体14ａの底面14ａ１が水平に対して所定の角度傾斜している場合にも適用することができる。例えば、容器枠体14ａの開口19側が上方向に水平面に対して１０度程度傾斜していても良い。また、容器枠体14ａの開口19側が下方向に粉体であるトナーが自然に崩れ落ちる角度である安息角（約６０度）程度に傾いていても良い。
【０１４１】
また、トナー搬送部材10ｂ上のトナーの搬送を可能にするための電極部材10ｂ5，10ｂ6へ印加する交流電圧Ｖａｃの条件は以下の通りである。即ち、上記条件に限定されるものではなく、トナー搬送部材10ｂからなる電歪アクチュエータの構成やトナー等の各種条件の違いに合わせて適宜選択されるものである。
【０１４２】
また、前記各実施形態では、現像ユニットにおけるトナー搬送の実施形態について説明したが、本発明は、転写残トナーを回収したクリーナユニット内のトナー搬送や、トナーカートリッジ内のトナー搬送等にも適用可能である。
【０１４３】
更に、搬送対象となる粉体は、トナーに限定されるものではなく、粉状の薬、小麦粉、塩等の粉体にも適宜適用可能である。
【符号の説明】
【０１４４】
Ｖａｃ …交流電圧
10ｂ  …トナー搬送部材(粉体搬送部材)
10ｂ4 …誘電部材
10ｂ5，10ｂ6，10ｂ7，10ｂ8 …電極部材
【図１】
2015069203.tif 000003
【図２】
2015069203.tif 000004
【図３】
2015069203.tif 000005
【図４】
2015069203.tif 000006
【図５】
2015069203.tif 000007
【図６】
2015069203.tif 000008
【図７】
2015069203.tif 000009
【図８】
2015069203.tif 000010
【図９】
2015069203.tif 000011
【図１０】
2015069203.tif 000012
【図１１】
2015069203.tif 000013
【図１２】
2015069203.tif 000014
【図１３】
2015069203.tif 000015
【図１４】
2015069203.tif 000016
【図１５】
2015069203.tif 000017
【図１６】
2015069203.tif 000018