(57)【要約】【課題】現像剤を確実に搬送することができ、現像剤搬送装置の耐久性を向上させることができるようにする。【解決手段】第１の現像剤収容部と、第２の現像剤収容部と、第１、第２の現像剤収容部間を接続する搬送パイプ３８とを有する。搬送パイプ３８は、筒状の本体部１２１、本体部１２１内において回転自在に配設された搬送部材を備える。搬送部材の表面に形成される溝は、深さが５〔μｍ〕以下である。搬送部材の表面に形成される溝は、深さが５〔μｍ〕以下であるので、搬送部材の疲労破損が発生するのを防止することができる。したがって、現像剤を確実に搬送することができ、現像剤搬送装置１０５の耐久性を向上させることができる。【選択図】図１
2009080433.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）第１の現像剤収容部と、
（ｂ）第２の現像剤収容部と、
（ｃ）前記第１、第２の現像剤収容部間を接続する搬送パイプとを有するとともに、
（ｄ）該搬送パイプは、筒状の本体部、該本体部内において回転自在に配設された搬送部材を備え、
（ｅ）前記搬送部材の表面に形成される溝は、深さが５〔μｍ〕以下であることを特徴とする現像剤搬送装置。
【請求項２】
前記搬送部材は搬送スパイラルである請求項１に記載の現像剤搬送装置。
【請求項３】
前記搬送スパイラルの線材の線径は０．３〔ｍｍ〕以上、かつ、１．０〔ｍｍ〕以下である請求項２に記載の現像剤搬送装置。
【請求項４】
前記搬送部材はステンレス製である請求項１に記載の現像剤搬送装置。
【請求項５】
前記溝は、搬送部材の湾曲部において、深さが５〔μｍ〕以下である請求項１に記載の現像剤搬送装置。
【請求項６】
（ａ）第１の現像剤収容部と、
（ｂ）第２の現像剤収容部と、
（ｃ）前記第１、第２の現像剤収容部間を接続する搬送パイプとを有するとともに、
（ｄ）該搬送パイプは、筒状の本体部、該本体部内において回転自在に配設された搬送部材を備え、
（ｅ）前記搬送部材の表面に形成される汎用非線形有限要素解析による溝形状係数が１以上、かつ、２．３以下であることを特徴とする現像剤搬送装置。
【請求項７】
前記請求項１〜６のいずれか１項に記載の現像剤搬送装置が搭載された画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像剤搬送装置及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、プリンタ、複写機、ファクシミリ装置、複合機等の画像形成装置、例えば、プリンタにおいては、感光体ドラムの表面が、帯電ローラによって帯電させられ、ＬＥＤヘッドによって露光されて静電潜像が形成され、該静電潜像に現像ローラ上で薄層化された現像剤としてのトナーが静電的に付着させられてトナー像が形成され、該トナー像を転写ローラによって用紙上に転写し、画像を形成するようになっている。また、転写後に前記感光体ドラム上に残留したトナーは、クリーニング装置によって除去され、回収される。
【０００３】
ところで、該クリーニング装置によって回収されたトナーは、現像剤搬送装置によって搬送された後、現像剤収納容器に送られるようになっている。前記現像剤搬送装置は、トナーを搬送するための搬送管を備え、該搬送管は、クリーニング装置と現像剤収納容器との間に延在させられる。ところが、搬送管が配設される箇所と近接してプリンタの各種の部品が、プリンタの本体、すなわち、装置本体に対して着脱自在に配設されている場合、部品を交換する等、部品の保守・管理が困難になってしまう。
【０００４】
そこで、搬送管を湾曲させ、部品を回避して配設するようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平８−３１４３４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来のプリンタにおいては、搬送管を湾曲させて配設すると、それに伴って、搬送管内に配設され、トナーを搬送する搬送スパイラルも湾曲させられる。この場合、トナーを搬送するためには、搬送スパイラルを回転させる必要があるが、搬送スパイラルを繰り返し回転させていると、疲労が発生し、搬送管の曲率半径、搬送スパイラルの材質、線径、外径、巻きピッチ等によっては搬送スパイラルが破損してしまう。その結果、トナーを現像剤収納容器に搬送することができなくなり、現像剤搬送装置の耐久性が低下してしまう。
【０００６】
本発明は、前記従来のプリンタの問題点を解決して、現像剤を確実に搬送することができ、耐久性を向上させることができる現像剤搬送装置及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】
そのために、本発明の現像剤搬送装置においては、第１の現像剤収容部と、第２の現像剤収容部と、前記第１、第２の現像剤収容部間を接続する搬送パイプとを有する。
【０００８】
そして、該搬送パイプは、筒状の本体部、該本体部内において回転自在に配設された搬送部材を備える。
【０００９】
また、前記搬送部材の表面に形成される溝は、深さが５〔ｍμ〕以下である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、現像剤搬送装置においては、第１の現像剤収容部と、第２の現像剤収容部と、前記第１、第２の現像剤収容間を接続する搬送パイプとを有する。
【００１１】
そして、該搬送パイプは、筒状の本体部、該本体部内において回転自在に配設された搬送部材を備える。
【００１２】
また、前記搬送部材の表面に形成される溝は、深さが５〔ｍμ〕以下である。
【００１３】
この場合、前記搬送部材の表面に形成される溝は、深さが５〔ｍμ〕以下であるので、搬送部材の疲労破損が発生するのを防止することができる。したがって、現像剤を確実に搬送することができ、現像剤搬送装置の耐久性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、この場合、画像形成装置としてのタンデム式のカラーのプリンタについて説明する。
【００１５】
図２は本発明の第１の実施の形態におけるプリンタの概念図である。
【００１６】
図に示されるように、装置本体の下部に、媒体としての用紙Ｐを収容する媒体収容部としての給紙カセット１１が配設され、該給紙カセット１１の前端に隣接させて、用紙Ｐを１枚ずつ分離させて給紙する給紙機構が配設される。該給紙機構は、給紙ローラ１２ａ、１２ｂ及び分離ローラ１３を備え、給紙機構によって給紙された用紙Ｐは、上部に配設された搬送ローラ部１４に送られ、更に上部に配設された搬送ローラ部１５に送られ、その後、第１の転写部材としての、かつ、搬送部材としての転写ベルト１７が走行させられるのに伴って、該転写ベルト１７によって搬送され、ブラック、イエロー、マゼンタ及びシアンの各色の現像剤像としてのトナー像を形成する複数の画像形成部としての画像形成ユニット１６Ｂｋ、１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃと、第２の転写部材としての転写ローラ５１Ｂｋ、５１Ｙ、５１Ｍ、５１Ｃとの間を通過する。前記転写ベルト１７は駆動ローラ１０１とアイドル（従動）ローラ１０２との間に張設される。なお、前記転写ベルト１７、駆動ローラ１０１、アイドルローラ１０２、転写ローラ５１Ｂｋ、５１Ｙ、５１Ｍ、５１Ｃ等によって転写ユニットが構成される。
【００１７】
前記各画像形成ユニット１６Ｂｋ、１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃは、像担持体としての感光体ドラム５２Ｂｋ、５２Ｙ、５２Ｍ、５２Ｃ、帯電装置としての図示されない帯電ローラ、現像剤担持体としての図示されない現像ローラ、クリーニング装置等を備え、各感光体ドラム５２Ｂｋ、５２Ｙ、５２Ｍ、５２Ｃの表面を露光して静電潜像を形成するために露光装置としてのＬＥＤヘッド２１Ｂｋ、２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃが、各画像形成ユニット１６Ｂｋ、１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃと対向させて配設される。
【００１８】
したがって、前記感光体ドラム５２Ｂｋ、５２Ｙ、５２Ｍ、５２Ｃは、帯電ローラによって一様に帯電させられ、各ＬＥＤヘッド２１Ｂｋ、２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃによって露光され、前記感光体ドラム５２Ｂｋ、５２Ｙ、５２Ｍ、５２Ｃの表面に潜像としての静電潜像が形成される。続いて、該静電潜像は現像ローラによって現像され、感光体ドラム５２Ｂｋ、５２Ｙ、５２Ｍ、５２Ｃの表面に各色のトナー像が形成される。
【００１９】
次に、前記転写ローラ５１Ｂｋ、５１Ｙ、５１Ｍ、５１Ｃは、各色のトナー像を前記用紙Ｐに順次重ねて転写し、カラーのトナー像を形成する。
【００２０】
続いて、用紙Ｐは、定着装置としての定着器１８に送られ、該定着器１８においてカラーのトナー像が用紙Ｐに定着させられ、カラーの画像が形成される。そして、定着器１８から排出された用紙Ｐは、搬送ローラ部１９によって搬送された後、排出搬送ローラ部２０によって装置本体外に排出される。
【００２１】
該各画像形成ユニット１６Ｂｋ、１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃは、装置本体に対して着脱自在に配設され、そのために、装置本体の上部に本体カバー２３が開閉自在に配設される。なお、前記各ＬＥＤヘッド２１Ｂｋ、２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃは本体カバー２３によって保持される。
【００２２】
また、用紙Ｐの搬送方向における上流側から下流側に向けて用紙Ｐの搬送状態を検出する媒体検出部としての四つの走行系センサ２４〜２７が配設される。そして、該走行系センサ２４は搬送ローラ部１４の近傍に配設され、給紙カセット１１から給紙された用紙Ｐの前端が搬送ローラ部１４に到達したかどうかを検出し、走行系センサ２５は搬送ローラ部１５の近傍に配設され、用紙Ｐの前端が搬送ローラ部１５に到達したかどうかを検出し、走行系センサ２６は搬送ベルト１７の上流側に配設され、用紙Ｐの前端が搬送ベルト１７の上流側に到達したかどうかを検出し、走行系センサ２７は定着器１８の下流に配設され、用紙Ｐの前端が定着器１８を通過したかどうかを検出する。
【００２３】
ところで、転写後に前記感光体ドラム５２Ｂｋ、５２Ｙ、５２Ｍ、５２Ｃ上に残留したトナーは、クリーニング装置に配設されたクリーニング部材としてのクリーニングブレードによって除去され、廃トナーとして回収される。そして、該廃トナーは、現像剤搬送装置１０５によって搬送された後、現像剤収納容器３５に送られる。
【００２４】
次に、前記現像剤搬送装置１０５について説明する。
【００２５】
図１は本発明の第１の実施の形態における現像剤搬送装置を示す斜視図、図３は本発明の第１の実施の形態における現像剤搬送装置の要部を示す第１の図、図４は本発明の第１の実施の形態における現像剤搬送装置の要部を示す第２の図、図５は本発明の第１の実施の形態における現像剤搬送装置の要部を示す第３の図である。
【００２６】
図において、３５は、装置本体に対して着脱自在に配設され、廃トナーを収容するための現像剤収納容器、１０５は該現像剤収納容器３５に接続され、廃トナーを搬送する現像剤搬送装置であり、該現像剤搬送装置１０５は、各画像形成ユニット１６Ｂｋ、１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃの直下において、各クリーニング装置間にわたって延在させて配設された第１の現像剤搬送部としての、かつ、第１の現像剤収容部としての廃トナー搬送部３１、前記現像剤収納容器３５に接続させて配設された第２の現像剤搬送部としての、かつ、第２の現像剤収容部としての廃トナー搬送部３４、前記廃トナー搬送部３１、３４間を接続して配設された第３の現像剤搬送部としての搬送パイプ３８等を備える。
【００２７】
前記廃トナー搬送部３１は、上端が平坦で、下端が「Ｕ」字状の断面を有する筒状体から成る本体部１０８、該本体部１０８内において、本体部１０８における一端、本実施の形態においては、画像形成ユニット１６Ｂｋ側の端部から、本体部１０８における他端、本実施の形態においては、画像形成ユニット１６Ｃ側の端部にかけて、回転自在に延在させて配設され、コイル状の形状を有する搬送部材としての搬送スパイラル３２、及び画像形成ユニット１６Ｃ側の端部を下方に拡大することによって形成された拡大部１１２を有する。前記本体部１０８の端部及び拡大部１１２によって折返し部１１１が形成され、前記拡大部１１２が前記搬送パイプ３８と接続される。
【００２８】
前記本体部１０８における画像形成ユニット１６Ｂｋ側の端部に、回転伝達要素としてのギヤ３３が回転自在に配設され、該ギヤ３３と前記搬送スパイラル３２とが係合させられる。そして、前記本体部１０８に、各画像形成ユニット１６Ｂｋ、１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃから排出された廃トナーを受けるための受け口３１ａ〜３１ｄが形成される。
【００２９】
また、廃トナー搬送部３４は、上端が平坦で、下端が「Ｕ」字状の断面を有する筒状体から成る本体部１１５、該本体部１１５内において、本体部１１５における一端、本実施の形態においては、定着器１８側の端部から、本体部１１５における他端、本実施の形態においては、現像剤収納容器３５側の端部にかけて、回転自在に延在させて配設された搬送部材としての搬送スパイラル３６、及び前記搬送パイプ３８側の端部を上方に拡大することによって形成された拡大部１１６を有する。前記本体部１１５の端部及び拡大部１１６によって連結部１１７が形成され、前記拡大部１１６が前記搬送パイプ３８と接続される。そして、前記本体部１１５における拡大部１１６と隣接する箇所に、上方に向けて開放された開口１１９が形成される。
【００３０】
また、前記本体部１１５における他端、本実施の形態においては、現像剤収納容器３５側の端部は、現像剤収納容器３５内に進入させられ、下部が開口させられる。そして、搬送パイプ３８側の端部に、回転伝達要素としてのギヤ３７が回転自在に配設され、該ギヤ３７と前記搬送スパイラル３６とが係合させられる。
【００３１】
また、前記搬送パイプ３８は、ゴム等の柔軟な弾性材料から成り、拡大部１１２、１１６間を連結して配設され、本体部１０８内と本体部１１５内とを連通させる筒状の本体部１２１、該本体部１２１内に、拡大部１１２内から拡大部１１６内にかけて、回転自在に配設された搬送部材としての搬送スパイラル３９、及び前記拡大部１１６の端部に回転自在に配設された回転伝達要素としてのギヤ４０を備え、該ギヤ４０と前記搬送スパイラル３９とが係合させられる。
【００３２】
前記各ギヤ３３、３７、４０は、廃トナーの搬送用の駆動部としての図示されないモータと所定のギヤ列を介して連結され、前記モータを駆動することによって発生させられた回転が、各ギヤ３３、３７、４０に伝達され、搬送スパイラル３２、３６、３９を回転させ、廃トナーを搬送する。
【００３３】
次に、前記構成の現像剤搬送装置１０５の動作について説明する。
【００３４】
前記各画像形成ユニット１６Ｂｋ、１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃにおいて、各色のトナー像が用紙Ｐに転写された後、感光体ドラム５２Ｂｋ、５２Ｙ、５２Ｍ、５２Ｃに残留したトナーは、クリーニングブレードによって掻き取られ、前記廃トナーとして廃トナー搬送部３１に排出され、本体部１０８中に収容される。該廃トナー搬送部３１において、前記搬送スパイラル３２が回転させられると、廃トナーは、画像形成ユニット１６Ｂｋ側から画像形成ユニット１６Ｃ側に搬送され、画像形成ユニット１６Ｃ側の端部において、拡大部１１２内を下方に落下する。次に、前記搬送パイプ３８において、前記搬送スパイラル３９が回転させられると、廃トナーは、廃トナー搬送部３１側から廃トナー搬送部３４側に搬送され、本体部１１５に収容され、廃トナー搬送部３４側の端部において、拡大部１１６内を下方に落下する。続いて、廃トナー搬送部３４において、前記搬送スパイラル３６が回転させられると、廃トナーは、搬送パイプ３８側から廃トナー搬送部３４側に搬送され、現像剤収納容器３５に送られる。
【００３５】
ところで、前記廃トナー搬送部３１は、各画像形成ユニット１６Ｂｋ、１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃの直下に配設されるのに対して、現像剤収納容器３５は装置本体の前側（図１において手前側）に寄せて配設されるので、廃トナー搬送部３４は廃トナー搬送部３１に対してほぼ直角の方向に延在させられる。したがって、前記搬送パイプ３８における拡大部１１２と拡大部１１６との間のほぼ中央に、湾曲部４２がガイド４１によって一定の曲率半径Ｒを有するように形成される。
【００３６】
次に、前記湾曲部４２について説明する。
【００３７】
図６は本発明の第１の実施の形態における搬送パイプの湾曲部を示す断面図である。
【００３８】
図に示されるように、曲率半径Ｒを有する湾曲部４２において、搬送スパイラル３９は、搬送パイプ３８と同様に湾曲させられ、外周部において伸長し、内周部において収縮する。そして、搬送パイプ３８の直線部分における搬送スパイラル３９の巻きピッチ（リード）をｐとし、搬送パイプ３８の湾曲部４２における搬送スパイラル３９の外周部の巻きピッチをｐ１とし、内周部の巻きピッチをｐ２としたとき、
ｐ２＜ｐ＜ｐ１
になる。
【００３９】
すなわち、湾曲部４２において、搬送スパイラル３９は、回転させられるのに伴って、伸長及び収縮から成る両振りの繰返し状態が形成される。
【００４０】
次に、前記搬送スパイラル３２、３６、３９の製造工程について説明する。なお、この場合、搬送スパイラル３２、３６、３９の製造方法は同じであるので、搬送スパイラル３９についてだけ説明する。
【００４１】
図７は本発明の第１の実施の形態における搬送スパイラルの製造工程を示す第１の図、図８は本発明の第１の実施の形態における搬送スパイラルの製造工程を示す第２の図、図９は本発明の第１の実施の形態における搬送スパイラルに形成される溝の第１の例を示す図、図１０は本発明の第１の実施の形態における搬送スパイラルに形成される溝の第２の例を示す図である。
【００４２】
搬送スパイラル３９を製造する場合、一般的に、マルチフォーミングマシンが使用され、搬送スパイラル３９の母材である線材６１が、口金部６２から押し出され、ツール６３によってコイル状の形状に加工される。前記ツール６３には、「Ｖ」字状の形状を有する溝６３ａが形成され、口金部６２から押し出された線材６１は、ツール６３によって案内され、方向が変えられてコイル状の形状に加工される。ところが、図９及び１０に示されるように、前記線材６１は、ツール６３によって案内され、方向が変えられるときに、溝６３ａの端部６３ｂと擦れるので、搬送スパイラル３９の外周面の円周方向における複数箇所に、複数の細かいすじから成る溝３９ａ、又は「Ｖ」字状の溝３９ａが形成されてしまう。
【００４３】
したがって、湾曲部４２において、搬送スパイラル３９が回転させられるのに伴って、伸長及び収縮から成る両振りの繰返し状態が形成されると、溝３９ａの切欠効果によって、搬送スパイラル３９に疲労が発生し、湾曲部４２の曲率半径Ｒ、搬送スパイラル３９の材質、線径、外径、巻きピッチ等によっては搬送スパイラル３９が破損してしまう。その結果、廃トナーを現像剤収納容器３５に搬送することができなくなり、現像剤搬送装置１０５の耐久性が低下してしまう。
【００４４】
そこで、溝３９ａの外周面からの距離、すなわち、深さを変更し、搬送スパイラル３９を繰り返し回転させて、耐久試験を行い、疲労による破損、すなわち、疲労破損が発生したかどうかを判定した。判定結果を表１に示す。
【００４５】
【表１】
2009080433.tif 000003
【００４６】
表１において、○は疲労破損が発生しなかったことを、×は疲労破損が発生したことを表す。溝３９ａの深さが５〔μｍ〕以下であれば、搬送スパイラル３９の回転数が１０7 回であっても疲労破損は発生しない。これに対して、溝３９ａの深さが５〔μｍ〕より大きいと、搬送スパイラル３９の回転数が１０7 回未満であっても疲労破損は発生してしまう。なお、溝３９ａの深さはレーザ顕微鏡によって測定するものとする。
【００４７】
また、耐久試験においては、湾曲部４２の曲率半径Ｒを７０〔ｍｍ〕とし、搬送スパイラル３９の材料をＳ  Ｓ３０４  Ｐとし、搬送スパイラル３９の線材６１の線径を０．６〔ｍｍ〕とし、搬送スパイラル３９の外径（平均値）を７．４〔ｍｍ〕とし、搬送スパイラル３９の巻きピッチｐを９〔ｍｍ〕として評価を行った。
【００４８】
なお、曲率半径Ｒを３０〔ｍｍ〕以上、かつ、７０〔ｍｍ〕以下としても、表１と同じ評価結果を得ることができた。曲率半径Ｒが３０〔ｍｍ〕未満である場合、搬送スパイラル３９のねじり応力が大きくなり、疲労破損が発生した。そして、曲率半径Ｒが７０〔ｍｍ〕より大きい場合、プリンタが大型化してしまうので、耐久試験を行わなかった。
【００４９】
また、線材６１の線径を０．３〔ｍｍ〕以上、かつ、１．０〔ｍｍ〕以下としても、表１と同じ評価結果を得ることができた。線径が０．３〔ｍｍ〕未満である場合、回転に伴って廃トナーを押すことができず、廃トナーの搬送性が低下してしまい、トナー詰りが発生した。そして、線径６１が１．０〔ｍｍ〕より大きい場合、搬送スパイラル３９のねじり応力が大きくなり、疲労破損が発生した。
【００５０】
そして、搬送スパイラル３９の外径を、７〔ｍｍ〕以上、かつ、８〔ｍｍ〕以下としても、搬送スパイラル３９の巻きピッチを７〔ｍｍ〕以上、かつ、１１〔ｍｍ〕以下としても、表１と同じ評価結果を得ることができた。
【００５１】
このように、本実施の形態においては、溝３９ａの深さを５〔μｍ〕以下とすることによって、搬送スパイラル３９に疲労破損が発生するのを防止することができる。したがって、廃トナーを確実に現像剤収納容器３５に搬送することができ、現像剤搬送装置１０５の耐久性を向上させることができる。
【００５２】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。
【００５３】
本実施の形態においては、湾曲部４２の曲率半径Ｒと、搬送部材としての搬送スパイラル３９を回転させるときに発生するねじり応力τとの関係を調べた。曲率半径をＲ〔ｍｍ〕とし、線材６１の線径をｄ〔ｍｍ〕とし、搬送スパイラル３９の外径をＤ〔ｍｍ〕とし、巻きピッチをｐ〔ｍｍ〕とし、横弾性係数をＧ〔Ｎ／ｍｍ2 〕とし、巻き数をＮとする。
【００５４】
前記搬送スパイラル３９の外周部の巻きピッチｐ１及び内周部の巻きピッチｐ２は、
ｐ１＝（Ｒ＋Ｄ／２）／Ｒ・ｐ
ｐ２＝（Ｒ−Ｄ／２）／Ｒ・ｐ
となる。
【００５５】
また、搬送スパイラル３９の外周部の変位量δ１及び内周部の変位量δ２は、
δ１＝｜ｐ１−ｐ｜＝｜（Ｒ＋Ｄ／２）／Ｒ・ｐ−ｐ｜＝（Ｄ／２）／Ｒ・ｐ
δ２＝｜ｐ２−ｐ｜＝｜（Ｒ−Ｄ／２）／Ｒ・ｐ−ｐ｜＝（Ｄ／２）／Ｒ・ｐ
となる。
【００５６】
さらに、搬送スパイラル３９に加わる荷重Ｆは、一般的に、
Ｆ＝（δ・Ｇ・ｄ4 ）／（８・Ｎ・Ｄ3 ）
で表される。このときの搬送スパイラル３９に発生するねじり応力τは、
τ＝８・ｐ・Ｄ／π・ｄ3 
で表される。したがって、１巻き部分（Ｎ＝１）の搬送スパイラル３９におけるねじり応力τと湾曲部４２の曲率半径Ｒとの関係は、変位量をδとすると、
τ＝δ・Ｇ・ｄ／π・Ｄ2 
となる。
【００５７】
変位量δ
δ＝δ１
＝δ２
＝（Ｄ／２）／Ｒ・ｐ
を代入すると、ねじり応力τは、
τ＝（（Ｄ／２）／Ｒ・ｐ・Ｇ・ｄ）／π・Ｄ2 
となる。
【００５８】
この式に、一般的なワールの修正式を適用すると、ねじり応力τｍａｘは、
τｍａｘ＝（（（Ｄ／２）／Ｒ・ｐ・Ｇ・ｄ）／π・Ｄ2 ）・
（（４ｃ−１）／（４ｃ−４）＋０．６１５／ｃ）  ……（１）
となり、ただし、値ｃは、
ｃ＝Ｄ／ｄ
となる。
【００５９】
前記搬送スパイラル３９の材質と線径ｄとから、ＪＩＳ規格によって引っ張り強さσＢの下限値が決まり、該下限値に対して１０7 回の回転による疲労限界をτｗとすると、
τｗ＝０．１５５σＢ
になる。前記式（１）のねじり応力τｍａｘに、搬送スパイラル３９の製造工程において発生する溝３９ａによって規定される切欠効果係数ｋを掛けた値ｋ・τｍａｘが疲労限界τｗより小さくなり、
τｗ＞ｋ・τｍａｘ
を満たすように湾曲部４２の曲率半径Ｒを選定すると、疲労破損が発生するのを防止することができる。
【００６０】
ここで、搬送スパイラル３９の材料をＳＵＳ３０４−ＷＰＢとし、線材６１の線径ｄを０．７〔ｍｍ〕とし、搬送スパイラル３９の外径Ｄ（平均値）を７．４〔ｍｍ〕とし、搬送スパイラル３９の巻きピッチｐを９〔ｍｍ〕とすると、ＪＩＳ  Ｂ２７０９：２０００から線径に従って、引っ張り強さσＢの下限値は１８５０〔ＭＰａ〕となる。したがって、該下限値に対して１０7 回の回転による疲労限界をτｗとすると、
τｗ＝０．１５５σＢ
＝２８６．８〔ＭＰａ〕
となる。なお、０．１５５は、搬送スパイラル３９が両振りの繰返し状態を形成する場合の係数である。
【００６１】
そして、使用される搬送スパイラル３９の切欠効果係数ｋを、実験及びシミュレーションから、
ｋ＝２．３
と選定する。
【００６２】
これにより、ねじり応力τｍａｘは、
τｗ＞ｋ・τｍａｘ
の関係式を満たすために１２４．７〔ＭＰａ〕未満とする。そして、ねじり応力τｍａｘ
τｍａｘ＝１２４．７〔ＭＰａ〕
を満足する曲率半径Ｒは、計算上、６７．２〔ｍｍ〕になるので、本実施の形態においては曲率半径Ｒを７０〔ｍｍ〕とする。
【００６３】
前記切欠効果係数ｋは、前記溝３９ａの形状を数値化したものであり、搬送スパイラル３９の線材の断面の形状を読み込み、汎用非線形有限要素解析のプログラムであるＡＢＱＵＳ／Ｓｔａｎｄａｒｄ  ｖ６．６−２（ＡＢＡＱＵＡ，Ｉｎｃ）によって算出され、溝形状係数を構成する。次に、溝３９ａの深さと切欠効果係数ｋと疲労破損との関係を表２に表す。
【００６４】
【表２】
2009080433.tif 000004
【００６５】
表２において、○は疲労破損が発生しなかったことを、×は疲労破損が発生したことを表す。溝３９ａの深さが５〔μｍ〕以下であり、切欠効果係数ｋが１以上、かつ、２．３以下である場合、搬送スパイラル３９の回転数が１０7 回であっても疲労破損は発生しない。これに対して、溝３９ａの深さが５〔μｍ〕より大きく、切欠効果係数ｋが２．３より大きい場合、搬送スパイラル３９の回転数が１０7 回未満であっても疲労破損は発生してしまう。
【００６６】
なお、耐久試験においては、搬送パイプ３８の曲率半径Ｒを７０〔ｍｍ〕とし、搬送スパイラル３９の材料をＳ  Ｓ３０４  Ｐとし、線材６１の線径ｄを０．６〔ｍｍ〕とし、搬送スパイラル３９の外径Ｄ（平均値）を７．４〔ｍｍ〕とし、搬送スパイラル３９の巻きピッチｐを９〔ｍｍ〕として評価を行った。
【００６７】
また、搬送パイプ３８の曲率半径Ｒを３０〔ｍｍ〕以上、かつ、７０〔ｍｍ〕以下としても、表２と同じ評価結果を得ることができた。搬送パイプ３８の曲率半径Ｒが３０〔ｍｍ〕未満である場合、搬送スパイラル３９のねじり応力τが大きくなり、疲労破損が発生した。そして、曲率半径Ｒが７０〔ｍｍ〕より大きい場合、プリンタが大型化してしまうので、耐久試験を行わなかった。
【００６８】
また、線材６１の線径ｄを０．３〔ｍｍ〕以上、かつ、１．０〔ｍｍ〕以下としても、表２と同じ評価結果を得ることができた。線径ｄが０．３〔ｍｍ〕未満である場合、回転に伴って廃トナーを押すことができず、廃トナーの搬送性が低下してしまい、トナー詰りが発生した。そして、線径ｄが１．０〔ｍｍ〕より大きい場合、搬送スパイラル３９のねじり応力τが大きくなり、疲労破損が発生した。
【００６９】
また、搬送スパイラル３９の外径Ｄを、７〔ｍｍ〕以上、かつ、８〔ｍｍ〕以下としても、搬送スパイラル３９の巻きピッチｐを７〔ｍｍ〕以上、かつ、１１〔ｍｍ〕以下としても、表２と同じ評価結果を得ることができた。
【００７０】
例えば、溝３９ａの深さが５〔μｍ〕であるとき、切欠効果係数ｋは２．３となるが、この場合、疲労限界τｗよりも、溝３９ａの形状を考慮したねじり応力τｍａｘ′
τｍａｘ′＝ｋ・τｍａｘ
が小さくなるので、疲労破損は発生しない。
【００７１】
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。
【００７２】
図１１は本発明の第３の実施の形態における搬送スパイラルの製造工程を示す第１の図、図１２は本発明の第３の実施の形態における搬送スパイラルの製造工程を示す第２の図である。
【００７３】
この場合、一般的な製造方法と同様に、マルチフォーミングマシンが使用され、搬送部材としての搬送スパイラル３９の母材である線材６１が、口金部６２から押し出され、ツール６４によってコイル状の形状に加工される。
【００７４】
そのために、ツール６４には、図１１及び１２に示されるように、口金部６２から押し出された線材６１は、ツール６４に回転自在に配設されたローラ６５の溝６５ａによって案内され、方向が変えられてコイル状の形状に加工される。この場合、前記ローラ６５が回転するので、線材６１とローラ６５との擦れが抑制される。したがって、搬送スパイラル３９の表面に溝が形成されるのを防止することができる。
【００７５】
前記各実施の形態においては、廃トナーを搬送する現像剤搬送装置について説明したが、画像形成部としての各画像形成ユニット１６Ｂｋ、１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃに供給される現像剤としてのトナーを搬送する現像剤搬送装置に適用することもできる。
【００７６】
また、前記各実施の形態においては、トナーとして１成分トナーが使用されるようになっているが、２成分トナー等の各種のトナーを使用することができる。
【００７７】
さらに、前記各実施の形態においては、画像形成装置としてのプリンタについて説明しているが、本発明を、複写機、ファクシミリ装置、複合機等に適用することができる。
【００７８】
なお、本発明は前記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の第１の実施の形態における現像剤搬送装置を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態におけるプリンタの概念図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における現像剤搬送装置の要部を示す第１の図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における現像剤搬送装置の要部を示す第２の図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態における現像剤搬送装置の要部を示す第３の図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態における搬送パイプの湾曲部を示す断面図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態における搬送スパイラルの製造工程を示す第１の図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態における搬送スパイラルの製造工程を示す第２の図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態における搬送スパイラルに形成される溝の第１の例を示す図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態における搬送スパイラルに形成される溝の第２の例を示す図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態における搬送スパイラルの製造工程を示す第１の図である。
【図１２】本発明の第３の実施の形態における搬送スパイラルの製造工程を示す第２の図である。
【符号の説明】
【００８０】
３１、３４    廃トナー搬送部
３８    搬送パイプ
３９    搬送スパイラル
３９ａ    溝
１０５    現像剤搬送装置
１２１    本体部
【図１】
2009080433.tif 000005
【図２】
2009080433.tif 000006
【図３】
2009080433.tif 000007
【図４】
2009080433.tif 000008
【図５】
2009080433.tif 000009
【図６】
2009080433.tif 000010
【図７】
2009080433.tif 000011
【図８】
2009080433.tif 000012
【図９】
2009080433.tif 000013
【図１０】
2009080433.tif 000014
【図１１】
2009080433.tif 000015
【図１２】
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