WO2013128844A1 - 粉体搬送装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

　粉体搬送装置は、第１搬送部、第２搬送部、搬送部材、粉体解し部材及び保護部材を備える。前記第１搬送部は、上端と下端とを有し、前記下端に連絡開口を備える。前記第２搬送部は、一端から他端に向けて延在し、前記連絡開口が前記一端側に接続される。前記搬送部材は、前記第２搬送部内に配置され、該第２搬送部の延在方向に延びる軸部材と、該軸部材の周囲に突設された突起部とを備え、前記軸部材の軸回りに回転されることで前記粉体を前記一端から前記他端に向けて搬送する。粉体解し部材は、前記第１搬送部内に揺動可能に配置される。前記保護部材は、前記粉体解し部材の下端部に取り付けられ、前記搬送部材の少なくとも前記突起部と接触する。前記搬送部材の回転角によって前記保護部材と前記突起部との接触状態が変化し、該接触状態の変化によって前記保護部材及び前記粉体解し部材が揺動する。

Description

粉体搬送装置及び画像形成装置

　本発明は、トナー等の粉体を第１方向に搬送する搬送部と前記第１方向とは異なる第２方向に搬送する搬送部とを経由して搬送する粉体搬送装置、及びこれが適用された画像形成装置に関する。

　電子写真方式が採用されたプリンターや複写機等の画像形成装置は、静電潜像を担持する感光体ドラムと、該感光体ドラムにトナー（粉体の一例）を供給して前記静電潜像をトナー像として顕在化させる現像装置と、該現像装置にトナーを補給するトナーコンテナとを含む。感光体ドラム上のトナー像は、シートに転写される。フルカラー画像を形成する画像形成装置においては、中間転写ベルト上に各色のトナー像が一次転写された後に、シートに二次転写される。このような画像形成装置においては、各種機器のレイアウトの関係で、機内にトナーの搬送経路を設ける必要が生じる場合がある。

　例えば、前記トナーコンテナと前記現像装置との間が離間している場合は、両者間に新品のトナーを搬送する搬送路が設けられる。或いは、前記感光体ドラム又は前記中間転写ベルトの周面から回収された残留トナーを、前記回収の位置から離間した位置に配置された回収ボトルまで移送させる場合にも、当該残留トナーのための搬送路が必要となる。このようなトナー搬送路は、垂直搬送部と、この垂直搬送部の下端に連結される水平搬送部を含む場合がある。この場合、トナーは、前記垂直搬送部を自然落下して前記水平搬送部に至る。通常、水平搬送部内には搬送スクリューが配置され、落下したトナーは前記搬送スクリューによって所定箇所まで水平方向に搬送される。

　垂直搬送部の後段に水平搬送部が配置されたトナー搬送部では、垂直搬送部の下端の連絡開口（水平搬送路との合流部）付近でトナーが凝集してしまい、トナーの円滑な補給が妨げられる問題が生じることがある。これは、搬送スクリューの回転駆動が前記連絡開口付近のトナーを押し戻す結果、トナーを塊状化させて搬送路を閉塞させることに起因する。この問題を解決するために、特許文献１は、搬送スクリューの回転に伴って振動する捻りコイルばねを搬送スクリューに取り付ける技術を開示している。

　特許文献１の構成によれば、捻りコイルばねの振動範囲においてトナーの塊状化を防止することができる。しかしながら、捻りコイルばねの振動範囲よりも上方においてトナーが凝集した場合にこれを解すことができない。

　そこで、コイル部材を垂直搬送部内に単純に挿入し、搬送スクリューに自重で接触させ、搬送スクリューの回転に伴ってコイル部材を垂直方向に揺動させる方法も考えられる。しかし、コイル部材を直接的に搬送スクリューと接触させると、コイル部材の下端のコイル片とスクリュー羽根部とが接触して前記コイル片が弾かれ、異音が発生する場合がある。また、搬送スクリューに前記コイル片が巻き込まれてしまう場合もあり、良好なトナー搬送が行えない場合があった。

特開２００８－２１６３６０号公報

　本発明は、粉体を重力で落下させて第１方向に搬送する搬送部の後段に、前記第１方向とは異なる第２方向に粉体を搬送する搬送部が配置された粉体搬送装置において、異音を発生させることなく確実に粉体を搬送することができる粉体搬送装置、及びこれが適用された画像形成装置を提供することを目的とする。

　本発明の一局面に係る粉体搬送装置は、第１搬送部、第２搬送部、搬送部材、粉体解し部材及び保護部材を備える。前記第１搬送部は、第１方向に延在し粉体を重力で落下させて搬送する搬送通路であって、上端と下端とを有し、前記下端に連絡開口を備える。前記第２搬送部は、一端から他端に向けて前記第１方向とは異なる第２方向に延在する粉体の搬送通路であって、前記連絡開口が前記一端側に接続されることで前記第１搬送部と連通されている。前記搬送部材は、前記第２搬送部内に配置され、該第２搬送部の延在方向に延びる軸部材と、該軸部材の周囲に突設された突起部とを備え、前記軸部材の軸回りに回転されることで前記粉体を前記一端から前記他端に向けて搬送する。前記粉体解し部材は、前記第１搬送部内に前記第１方向に揺動可能に配置される。前記保護部材は、前記粉体解し部材の下端部に取り付けられ、前記搬送部材の少なくとも前記突起部と接触する。前記搬送部材の前記軸回りの回転における回転角によって前記保護部材と前記突起部との接触状態が変化し、該接触状態の変化によって前記保護部材及び前記粉体解し部材が前記第１方向に揺動する。

　本発明の他の局面に係る画像形成装置は、前記粉体がトナーであり、上記の粉体搬送装置を備える。

　本発明の目的、特徴及び利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の内部構造を示す断面図である。 トナー搬送装置（粉体搬送装置）の一実施形態を示す断面図である。 図２の要部拡大断面図である。 コイル部材及びキャップ（保護部材）の斜視図である。 コイル部材及びキャップの、アングルを変えた斜視図である。 キャップ単体の斜視図である。 キャップ単体のアングルを変えた斜視図である。 垂直搬送部の上面視の図である。 （Ａ）および（Ｂ）は、キャップの垂直方向の揺動を説明するための模式図である。 トナー搬送装置の比較例を示す断面図である。

　以下、図面に基づいて、本発明の実施形態に係る画像形成装置１０について、図面に基づき詳細に説明する。本実施形態では、画像形成装置の一例として、タンデム方式のカラープリンタを例示する。画像形成装置は、例えば、複写機、ファクシミリ装置、及びこれらの複合機等であってもよい。また、本実施形態では、本発明に係る粉体搬送装置として、廃トナーを搬送するトナー搬送装置を例示する。

　図１は、画像形成装置１０の内部構造を示す断面図である。この画像形成装置１０は、箱形の筐体構造を備える装置本体１１を備える。この装置本体１１内には、シートＰを給紙する給紙部１２、給紙部１２から給紙されたシートＰに転写するトナー像を形成する画像形成部１３、前記トナー像が一次転写される中間転写ユニット１４、画像形成部１３にトナーを補給するトナー補給部１５、及び、シートＰ上に形成された未定着トナー像をシートＰに定着する処理を施す定着部１６が内装されている。さらに、装置本体１１の上部には、定着部１６で定着処理の施されたシートＰが排紙される排紙部１７が備えられている。

　装置本体１１の上面の適所には、シートＰに対する出力条件等を入力操作するための図略の操作パネルが設けられている。この操作パネルには、電源キーや出力条件を入力するためのタッチパネルや各種の操作キーが設けられている。

　装置本体１１内には、画像形成部１３より右側位置に、上下方向に延びるシート搬送路１１１が形成されている。シート搬送路１１１の適所には、シートを搬送する搬送ローラー対１１２が設けられている。また、シートのスキュー矯正を行うと共に、後述する二次転写のニップ部に所定のタイミングでシートを送り込むレジストレーションローラー対１１３が、シート搬送路１１１における前記ニップ部の上流側に設けられている。シート搬送路１１１は、シートＰを給紙部１２から排紙部１７まで、画像形成部１３及び定着部１６を経由して搬送させる搬送路である。

　給紙部１２は、給紙トレイ１２１、ピックアップローラー１２２、及び給紙ローラー対１２３を備える。給紙トレイ１２１は、装置本体１１の下方位置に挿脱可能に装着され、複数枚のシートＰが積層されたシート束Ｐ１を貯留する。ピックアップローラー１２２は、給紙トレイ１２１に貯留されたシート束Ｐ１の最上面のシートＰを１枚ずつ繰り出す。給紙ローラー対１２３は、ピックアップローラー１２２によって繰り出されたシートＰをシート搬送路１１１に送り出す。

　給紙部１２は、装置本体１１の、図１に示す左側側面に取り付けられる手差し給紙部を備える。手差し給紙部は、手差しトレイ１２４、ピックアップローラー１２５、及び給紙ローラー対１２６を備える。手差しトレイ１２４は、手差しされるシートＰが載置されるトレイである。ユーザーは、手差しでシートＰを給紙する際、図１に示すように、装置本体１１の側面から手差しトレイ１２４を開放する。ピックアップローラー１２５は、手差しトレイ１２４に載置されたシートＰを繰り出す。給紙ローラー対１２６は、ピックアップローラー１２５によって繰り出されたシートＰをシート搬送路１１１に送り出す。

　画像形成部１３は、シートＰに転写するトナー像を形成するものであって、異なる色のトナー像を形成する複数の画像形成ユニットを備える。この画像形成ユニットとして、本実施形態では、後述する中間転写ベルト１４１の回転方向上流側から下流側へ（図１に示す左側から右側へ）向けて順次配設された、マゼンタ（Ｍ）色の現像剤を用いるマゼンタ用ユニット１３Ｍ、シアン（Ｃ）色の現像剤を用いるシアン用ユニット１３Ｃ、イエロー（Ｙ）色の現像剤を用いるイエロー用ユニット１３Ｙ、及びブラック（Ｂｋ）色の現像剤を用いるブラック用ユニット１３Ｂｋが備えられている。各ユニット１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｙ、１３Ｂｋは、それぞれ感光体ドラム２０と、感光体ドラム２０の周囲に配置された帯電装置２１、現像装置２３、一次転写ローラー２４及びクリーニング装置２５とを備える。また、各ユニット１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｙ、１３Ｂｋ共通の露光装置２２が、画像形成ユニットの下方に配置されている。

　感光体ドラム２０は、その軸回りに回転駆動され、その周面に静電潜像及びトナー像が形成される。この感光体ドラム２０としては、アモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ）系材料を用いた感光体ドラムを用いることができる。帯電装置２１は、感光体ドラム２０の表面を均一に帯電する。帯電装置２１としては、帯電ローラーと、前記帯電ローラーに付着したトナーを除去するための帯電クリーニングブラシとを備える、接触帯電方式による帯電装置を採用することができる。露光装置２２は、光源やポリゴンミラー、反射ミラー、偏向ミラーなどの各種の光学系機器を有し、均一に帯電された感光体ドラム２０の周面に、画像データに基づき変調された光を照射して、静電潜像を形成する。

　現像装置２３は、感光体ドラム２０上に形成された静電潜像を現像するために、感光体ドラム２０の周面にトナーを供給する。現像装置２３は、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤用のものであり、攪拌ローラー、磁気ローラー、及び現像ローラーを含む。攪拌ローラーは、２成分現像剤を攪拌しながら循環搬送することで、トナーを帯電させる。磁気ローラーの周面には２成分現像剤層が担持され、現像ローラーの周面には、磁気ローラーと現像ローラーとの間の電位差によってトナーが受け渡されることにより形成されたトナー層が担持される。現像ローラー上のトナーは、感光体ドラム２０の周面に供給され、前記静電潜像が現像される。

　一次転写ローラー２４は、中間転写ユニット１４に備えられている中間転写ベルト１４１を挟んで感光体ドラム２０とニップ部を形成し、感光体ドラム２０上のトナー像を中間転写ベルト１４１上に一次転写する。クリーニング装置２５は、トナー像転写後の感光体ドラム２０の周面を清掃する。

　中間転写ユニット１４は、画像形成部１３とトナー補給部１５との間に設けられた空間に配置され、中間転写ベルト１４１と、図略のユニットフレームにて回転可能に支持された駆動ローラー１４２及び従動ローラー１４３とを備える。中間転写ベルト１４１は、無端状のベルト状回転体であって、その周面側が各感光体ドラム２０の周面にそれぞれ当接するように、駆動ローラー１４２及び従動ローラー１４３に架け渡されている。駆動ローラー１４２には回転駆動力が与えられ、中間転写ベルト１４１は駆動ローラー１４２の回転により周回駆動される。

　従動ローラー１４３の近傍には、中間転写ベルト１４１の周面上に残存したトナーを除去するベルトクリーニング装置１４４（第１コンテナ）が配置されている。ベルトクリーニング装置１４４は、従動ローラー１４３との対向箇所が開口したケーシング１４４Ｈと、このケーシング１４４Ｈ内に配置されたブラシローラー１４５、回収ローラー１４６及び回収トナー搬送スクリュー１４７とを含む。

　ブラシローラー１４５は、回転軸上に多数のブラシ毛が植毛されたローラーであり、その周面が中間転写ベルト１４１の表面に当接される。回収ローラー１４６は、その周面がブラシローラー１４５の周面と接触するように配置され、ブラシローラー１４５が中間転写ベルト１４１から掻き取った廃トナーを静電気的に吸引除去する。なお、回収ローラー１４６の周面に付着した廃トナーは、ブレードによって掻き取られ、ケーシング１４４Ｈの底部に落下する。回収トナー搬送スクリュー１４７は、回収ローラー１４６の周面から掻き取られた廃トナーを、後述のトナー搬送装置３０へ向けて搬送する。

　駆動ローラー１４２に対向して、二次転写ローラー１４５が配置されている。二次転写ローラー１４５は、中間転写ベルト１４１の周面に圧接されて二次転写ニップ部を形成している。中間転写ベルト１４１上に一次転写されたトナー像は、給紙部１２から供給されるシートＰに、前記二次転写ニップ部において二次転写される。

　トナー補給部１５は、画像形成に用いられるトナーを貯留するものであり、本実施形態ではマゼンタ用トナーコンテナ１５Ｍ、シアン用トナーコンテナ１５Ｃ、イエロー用トナーコンテナ１５Ｙ及びブラック用トナーコンテナ１５Ｂｋを備える。これらトナーコンテナ１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｙ、１５Ｂｋは、それぞれＭＣＹＢｋ各色の補給用トナーを貯留するものであり、コンテナ底面に形成されたトナー排出口１５Ｈから、ＭＣＹＢｋ各色に対応する画像形成ユニット１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｙ、１３Ｂｋの現像装置２３に、図略のトナー搬送部を通して各色のトナーを補給する。

　定着部１６は、内部に加熱源を備えた加熱ローラー１６１と、加熱ローラー１６１と配向配置された定着ローラー１６２と、定着ローラー１６２と加熱ローラー１６１とに張架された定着ベルト１６３と、定着ベルト１６３を介して定着ローラー１６２と対向配置され定着ニップ部を形成する加圧ローラー１６４とを備えている。定着部１６へ供給されたシートＰは、前記定着ニップ部を通過することで、加熱加圧される。これにより、前記二次転写ニップ部でシートＰに転写されたトナー像は、シートＰに定着される。

　排紙部１７は、装置本体１１の頂部が凹没されることによって形成され、この凹部の底部に排紙されたシートＰを受ける排紙トレイ１７１が形成されている。定着処理が施されたシートＰは、定着部１６の上部から延設されたシート搬送路１１１を経由して、排紙トレイ１７１へ向けて排紙される。

　図２は、本発明の一実施形態に係るトナー搬送装置３０（粉体搬送装置）を示す断面図、図３は、図２の要部拡大断面図である。トナー搬送装置３０は、上述のベルトクリーニング装置１４４によって中間転写ベルト１４１の表面から回収された廃トナーを、廃トナーコンテナ７０（第２コンテナ；図１では図示せず）まで搬送する。すなわち、ベルトクリーニング装置１４４（ケーシング１４４Ｈ）は、廃トナーを送り出すための廃トナー排出口１４４Ｅ（粉体排出口）を備え、廃トナーコンテナ７０は、前記廃トナーを受け入れる廃トナー受入口７０Ｅ（粉体受入口）を備える。トナー搬送装置３０は、図２中の矢印Ａ１で示すように、廃トナー排出口１４４Ｅから送り出された廃トナーを受け入れ、矢印Ａ２に示す方向に搬送し、矢印Ａ３に示すように廃トナー受入口７０Ｅを通して廃トナーコンテナ７０へ供給する。

　トナー搬送装置３０は、垂直搬送部３１（第１搬送部）と、該垂直搬送部３１の下端に連接された水平搬送部３２（第２搬送部）と、垂直搬送部３１内に収容されたコイル部材４０（粉体解し部材）と、該コイル部材４０の下端部に取り付けられたキャップ５０（保護部材）と、水平搬送部３２内に配置された搬送スクリュー６０（搬送部材）とを備えている。

　垂直搬送部３１は、上端から下端に向けて垂直方向（第１方向）に延在し、廃トナーを重力で落下させて搬送する搬送通路である。垂直搬送部３１は、その上端３１Ｔに受入開口３１１を、下端３１Ｂに連絡開口３１２をそれぞれ備えている。上端３１Ｔはベルトクリーニング装置１４４の底面と対向し、受入開口３１１はベルトクリーニング装置１４４の廃トナー排出口１４４Ｅに接続される。受入開口３１１を通して、廃トナーは垂直搬送部３１の搬送空間３１Ｈ内に自然落下する。なお、垂直搬送部３１の廃トナー搬送方向（図中の矢印Ａ１）と直交する方向の断面形状は、四角形である（図８参照）。

　水平搬送部３２は、右端（一端）から左端（他端）に向けて水平方向（第２方向）に延在する粉体の搬送通路である。水平搬送部３２は、比較的内径が大きい右端側搬送空間３２Ｈ１を備える右側領域３２Ｒと、該右端側搬送空間３２Ｈ１に連通する比較的内径が小さい左端側搬送空間３２Ｈ２を備える左側領域３２Ｌとを含む。右側領域３２Ｒの上面に垂直搬送部３１が配置され、垂直搬送部３１の連絡開口３１２は、右端側搬送空間３２Ｈ１の上面部分に接続されている。これにより、垂直搬送部３１の搬送空間３１Ｈと右端側搬送空間３２Ｈ１及び左端側搬送空間３２Ｈ２とが連通（合流）する状態となっている。左側領域３２Ｌの左端部付近の下面には、廃トナーの排出開口３２１が設けられている。なお、右側領域３２Ｒと左側領域３２Ｌとの境界付近には、当該トナー搬送装置３０を装置本体１１が備えるフレームに固定するためのフランジ部３２４が備えられている。

　搬送スクリュー６０は、水平搬送部３２の延在方向に延びるスクリュー軸６１（軸部材）と、該スクリュー軸６１の周囲に螺旋状に突設された羽根部６２（突起部）とを備える。搬送スクリュー６０は、スクリュー軸６１の軸回りに回転されることで、図２において矢印Ａ２で示すように、廃トナーを右端から他端に向けて搬送する。つまり、連絡開口３１２から右端側搬送空間３２Ｈ１に自然落下する廃トナーを、左端側搬送空間３２Ｈ２に向けて搬送し、排出開口３２１から排出させる。

　スクリュー軸６１の右端側には、図略のモーターから回転駆動力の入力を受ける駆動入力部６１１が取り付けられている。この駆動入力部６１１は、水平搬送部３２の右端の保持部３２２に取り付けられる軸受け部材（図略）にて、回転自在に保持される。つまり、水平搬送部３２の右端の開口は、図略の軸受け部材によって閉塞される。スクリュー軸６１の左端部６１２は、水平搬送部３２の左端に設けられた軸支部３２３によって回転自在に支持されている。

　羽根部６２は、右側領域３２Ｒ内に位置する上流羽根部６２１と、左側領域３２Ｌ内に位置する下流羽根部６２２とを含む。上流羽根部６２１及び下流羽根部６２２は、羽根外径は同じであるが、羽根間のピッチが異なる。上流羽根部６２１は、比較的羽根間のピッチが短く、概ね断面視における垂直搬送部３１の連絡開口３１２の幅員内に２ピッチ分の羽根が収まっている。これに対し、下流羽根部６２２の羽根間のピッチは、上流羽根部６２１の約２倍程度である。上流羽根部６２１は、廃トナーの搬送速度は遅いが搬送パワーは大きい。一方、下流羽根部６２２は、上流羽根部６２１に比べて廃トナーを高速に搬送することができる。

　連絡開口３１２から重力の作用で自然落下する廃トナーは、右端側搬送空間３２Ｈ１に降り積もることになるが、上流羽根部６２１は強い搬送パワーで当該廃トナーを確実に左端側搬送空間３２Ｈ２へ送り出す。下流羽根部６２２は、廃トナーを高速で搬送することができるので、廃トナーを両搬送空間３２Ｈ１、３２Ｈ２の境界部付近で滞留させない。従って、廃トナーは、垂直搬送部３１の下端に水平搬送部３２が連接されるというＬ字型の搬送路でありながら、滞留無く安定的に搬送される。

　コイル部材４０は、垂直搬送部３１の搬送空間３１Ｈ内に垂直方向に揺動可能に配置されるコイルスプリング状の部材であって、垂直搬送部３１の内壁面３１３に付着する廃トナーを掻き落とすために配置される部材である。廃トナーは、上述の自然落下の際に飛散して内壁面３１３に付着することがある。特に廃トナーは流動性が悪く、一旦内壁面３１３に付着すると、そこに滞留しがちである。このような付着廃トナーは、コイル部材４０の垂直揺動によって掻き落とされる。コイル部材４０は、そのコイルターンの一方側の端部である第１端部４０Ｔが垂直搬送部３１の上端３１Ｔに、他方側の端部である第２端部４０Ｂが下端３１Ｂに位置するよう、搬送空間３１Ｈ内に収容されている。

　コイル部材４０のコイル長さは、垂直搬送部３１の上下方向の長さよりもやや短い。これは、コイル部材４０が垂直搬送部３１内で垂直方向に揺動することを想定しているからである。またコイル外径は、搬送空間３１Ｈの幅よりもやや小さく、コイル外周と内壁面３１３との間にはギャップが存在する。このようなギャップが無いと、コイル部材４０が垂直方向に自在に揺動することが困難となる。コイル部材４０は、金型等を用いずに成型可能であると共に、廃トナーの通路となる中空部をコイル内部に有している点、コイルターン間に隙間を有する形状が垂直搬送部３１の内壁面３１３に付着する廃トナーの掻き落としに適している点などにおいて、廃トナー解し部材として適した部材である。

　キャップ５０は、コイル部材４０の第２端部４０Ｂ（下端部）に取り付けられ、搬送スクリュー６０の羽根部６２と接触する部材である。これにより、コイル部材４０と搬送スクリュー６０とが直接的に接触しないようにすることができる。キャップ５０は、羽根部６２に対して摺動性が良好な樹脂又は金属にて形成される。

　図１０を参照して、キャップ５０をコイル部材４０に取り付ける意義について説明する。図１０は、比較例に係るトナー搬送装置３０Ａを示す断面図である。トナー搬送装置３０Ａは、コイル部材４０Ａを垂直搬送部３１内に単純に挿入し、コイル部材４０Ａの下端部４３０を搬送スクリュー６０に自重で接触させている。下端部４３０は、搬送スクリュー６０の羽根部６２（外周面６２１Ｔ）との接触性が良好となるように加工が施されている。搬送スクリュー６０がスクリュー軸６１の軸回りに回転すると、その回転角によって羽根部６２と下端部との接触状態が変化し、コイル部材４０Ａは垂直方向に揺動する。

　しかし、長期的に下端部４３０が安定的に羽根部６２と接触するように加工することは困難である。例えば、下端部４３０の平面度が充分でないと、例えば下端部４３０のコイル片の一部が下方に反っていると、その反った部分が羽根部６２によって弾かれるようになり、異音が発生する場合がある。また、搬送スクリュー６０に前記コイル片が巻き込まったり、羽根部６２の外周面６２１Ｔと水平搬送部３２との隙間に前記コイル片が挟み込まれたりして、良好なトナー搬送が行えない場合が起こり得る。

　本実施形態では、上記の問題の解消のために、コイル部材４０の第２端部４０Ｂにキャップ５０を取り付け、コイル部材４０がキャップ５０を通して搬送スクリュー６０に対して安定的に接触する状態を確保できるようにしている。搬送スクリュー６０のスクリュー軸６１回りの回転における回転角によって、キャップ５０と羽根部６２の外周面６２１Ｔとの接触状態が変化する。該接触状態の変化によって、キャップ５０及びコイル部材４０が垂直方向に一体的に揺動する。

　以下、図３に加えて図４～図９を参照して、コイル部材４０及びキャップ５０の詳細構造について説明する。図４及び図５は、コイル部材４０及びキャップ５０の斜視図であって各々斜視アングルを反転させた図、図６及び図７は、キャップ５０を単体で示す斜視図であって各々斜視アングルを反転させた図である。図８は、垂直搬送部３１の上面視の図である。図９は、キャップ５０の垂直方向の揺動を説明するための模式図である。

　コイル部材４０は、円形のコイル部材であり、第１端部４０Ｔの位置する上端コイル片４１と、上端コイル片４１から下方に螺旋状に延伸するコイル本体部４２と、第２端部４０Ｂに位置する下端コイル片４３とを含む。上端コイル片４１及び下端コイル片４３は、水平面に対して平行な平面となるような平面加工が施されている。キャップ５０は、下端コイル片４３に係止される態様で、コイル部材４０に取り付けられている。

　キャップ５０は、キャップ本体５００を備え、該キャップ本体５００は、コイル部材４０の第２端部４０Ｂと対向する上面５０Ｕ（第１面）と、搬送スクリュー６０の羽根部６２と対向する下面５０Ｄ（第２面）とを備える。キャップ５０はさらに、上面５０Ｕの側に２つの係合部材５１（係合部）及び４つのガイド部材５２を、下面５０Ｄの側に接触面５３をそれぞれ備えている。キャップ５０は、垂直搬送部３１と水平搬送部３２との合流部（連絡開口３１２）付近に位置している。

　キャップ本体５００は、その中央領域に円筒状の内壁面５４１を有し、これによって円形の貫通孔５４（中央開口部）を有する環状の部材である。なお、本実施形態では貫通孔５４を例示しているが、必ずしも貫通した孔をキャップ本体５００に設ける必要はなく、接触面５３の中央領域を開口させるものであれば、凹みであっても良い。内壁面５４１の下端縁部には、下方に向けて拡径するテーパ部５４２が形成されている。貫通孔５４の開口面積は、搬送スクリュー６０の羽根部６２の一部が嵌り込むことができる大きさを有している。この点については、図９（Ａ）、（Ｂ）に基づき、後記で詳述する。なお、キャップ本体５００は、垂直方向の揺動時においても、常に連絡開口３１２よりも下方に位置する。

　係合部材５１は、コイル部材４０の下端コイル片４３と係合する部材である。２つの係合部材５１は、キャップ本体５００の上面５０Ｕに、周方向に１８０度間隔を置いて突設されている。各係合部材５１は、立設部５１１と、該立設部５１１の突出端側に設けられた爪部５１２とを備える。立設部５１１は、上面５０Ｕにおける内壁面５４１に近い側から垂直上方に延出された板状部材である。爪部５１２は、立設部５１１の外周側の面からさらに径方向外方に延出する部材である。下端コイル片４３は、図４及び図５に示すように、上面５０Ｕと爪部５１２の下面との間に挟み込まれる態様で係止される。

　なお、キャップ本体５００には、爪部５１２の金型抜きのために、当該爪部５１２に対応する箇所に切り欠き部５０１が各々設けられている。この切り欠き部５０１の開口エッジ部に、径方向外方に突出した干渉部５０２が設けられている。図８に示すように、前方の干渉部５０２と後方の干渉部５０２との間の長さは、垂直搬送部３１の連絡開口３１２の前後方向の長さＬとほぼ同じである。垂直搬送部３１の内壁面３１３は、僅かに上方に向けて拡開する金型抜き勾配が備えられている。工場での製造時においては、コイル部材４０及びキャップ５０の組立体は、受入開口３１１側から挿入され、干渉部５０２を有するキャップ本体５００は連絡開口３１２を通過することができる。しかし、その後は、ほとんどの場合において干渉部５０２が連絡開口３１２の周縁に存在する水平搬送部３２の内壁面（連絡開口を形成する壁面の端縁）と干渉することになるので、コイル部材４０及びキャップ５０の組立体が受入開口３１１側から抜けることを防止できる。

　ガイド部材５２は、キャップ５０（キャップ本体５００）の移動方向を、実質的に垂直方向のみに規制する部材である。本実施形態では、環状のキャップ本体５００の周方向に等間隔で、上面５０Ｕから上方に４つのガイド部材５２が突設されている例を示している。各ガイド部材５２は、キャップ本体５００の外周縁からさらに径方向外側に突出した基部５２１を含み、この基部５２１から垂直上方に延びた突出体である。ガイド部材５２は、さらに、前記突出体の先端である先端部５２２と、ガイド部材５２の内周側に先端部５２２から基部５２１に向けて設けられた傾斜面５２３とを備えている（図６参照）。

　図３に示すように、キャップ本体５００は連絡開口３１２よりも下方に位置している。一方、ガイド部材５２は、垂直搬送部３１内に入り込むように上方に突出している。ガイド部材５２の上面５０Ｕからの突出高さＨ（図６参照）は、コイル部材４０の垂直方向の揺動範囲において、常に垂直搬送部３１の内壁面３１３の下端部分と干渉可能な高さに設定されている。すなわち、キャップ５０が最下位置まで下降した場合においても、少なくともガイド部材５２の先端部５２２の付近が内壁面３１３の下端部分が接触し得る突出高さＨを、ガイド部材５２は有している。このようなガイド部材５２によって、キャップ５０及びコイル部材４０の組立体の水平方向の移動が、コイル部材４０の垂直方向の全揺動範囲において規制されるようになる。従って、前記組立体を実質的に垂直方向にのみ揺動させることができる。

　図８を参照して、垂直搬送部３１の搬送空間３１Ｈの、トナー搬送方向（粉体搬送方向）と直交する方向の断面形状は略正四角形である。一方、コイル部材４０は、円形のコイル部材である。このため、搬送空間３１Ｈの四つの角部３１Ｒ１、３１Ｒ２、３１Ｒ３、３１Ｒ４の各々と、コイル部材４０の外周面との間には、上面視で略三角形の隙間が発生することになる。従って、この略三角形の隙間領域における内壁面３１３に、コイル部材４０の外周面は接することができず、該内壁面３１３に付着する廃トナーを掻き落とすことができない。

　このため、本実施形態では、各ガイド部材５２は、四つの角部３１Ｒ１、３１Ｒ２、３１Ｒ３、３１Ｒ４の各々と、コイル部材４０の外周面との間に突出するように配置されている。これにより、前記略三角形の隙間領域を、ガイド部材５２によって埋めることができ、四つの角部３１Ｒ１～３１Ｒ４の付近に廃トナーが滞留することを抑止できる。すなわち、キャップ５０の垂直方向への揺動によってガイド部材５２も垂直揺動し、四つの角部３１Ｒ１～３１Ｒ４の付近に廃トナーが滞留した場合には、これを掻き落とすことができる。

　上述の通り、ガイド部材５２の基部５２１は、キャップ本体５００の外周縁からさらに径方向外側に突出している。その突出長さは、干渉部５０２よりも長い。一方、連絡開口３１２の前後方向（左右方向）の長さＬは、干渉部５０２が存在する部分のキャップ本体５００の長さと同等程度である。このため、キャップ５０に、コイル部材４０の中心軸の軸回りに回転する力が作用した場合、四つの角部３１Ｒ１～３１Ｒ４の周辺の内壁面３１３とガイド部材５２とが干渉する。従って、キャップ５０及びコイル部材４０の組立体が、コイル部材４０の中心軸回りに回転することを防止できる。このことは、干渉部５０２によるキャップ５０の上方向への抜け止めを確実にさせる機能をもたらす。

　すなわち、水平搬送部３２の右端側搬送空間３２Ｈ１の、スクリュー軸６１と直交する断面の形状は円形である。このため、連絡開口３１２の前後方向の辺は直線状の辺であるが、左右方向の辺は上方に凸の湾曲した辺である。湾曲した辺に干渉部５０２が位置するようにキャップ５０を配置すると、上記凸の湾曲分だけキャップ５０が大きく傾くことができてしまうので、キャップ５０が連絡開口３１２を通過して上方に抜ける懸念がある。この点を考慮して、前後方向の前記直線状の辺に干渉部５０２が位置するようにキャップ５０が配置されている。このようなキャップ５０の配置状態が、ガイド部材５２が回り止めとして作用することによって維持されるものである。

　接触面５３は、搬送スクリュー６０の羽根部６２の、専ら外周面６２１Ｔ付近と接触する部位である。接触面５３は、キャップ本体５００の下面５０Ｄに形成され、キャップ本体５００の形状と同様に環状の形状を有している。接触面５３は、平面ではなく、全体で見て下方に向けて凸曲面となる方向に傾斜した傾斜面である。貫通孔５４によって接触面５３の中央領域が存在しない結果、接触面５３は、下端に向けて先細りとなる円弧テーパ面となっている。羽根部６２の外周面６２１Ｔは、螺旋状に湾曲した曲面である。このような曲面に接触面５３は円滑に摺接できる。従って、キャップ５０と搬送スクリュー６０とが接触することに伴う異音の発生を抑制することができる。また、搬送スクリュー６０の回転負荷の増大も抑止することができる。

　貫通孔５４は、搬送スクリュー６０の羽根部６２の一部を嵌り込ませ、これによってキャップ５０に垂直方向の揺動運動を生じさせる役目を果たす。キャップ５０は、上述のガイド部材５２によって水平方向の移動が規制されているので、羽根部６２と、搬送スクリュー６０の軸方向の定点において接触する。このため、搬送スクリュー６０がスクリュー軸６１の軸回りに回転すると、キャップ５０と螺旋状の湾曲板である羽根部６２との接触状態は、羽根部６２の位相変化によって自ずと変化する。つまり、前述の接触面５３と羽根部６２の外周面６２１Ｔとの接触点が、搬送スクリュー６０の回転によって変化する。さらに、羽根部６２の貫通孔５４への嵌り込み状態も変化する。つまり、搬送スクリュー６０の軸回りの回転による羽根部６２の位相変化によって、搬送スクリュー６０の軸方向の定点位置に対向することとなる貫通孔５４への羽根部６２の嵌り込み深さが変化することになる。これにより、キャップ５０及びコイル部材４０の組立体を、垂直方向にスムースに揺動させることができる。

　図９（Ａ）及び図９（Ｂ）は、キャップ５０の垂直方向の揺動を説明するための模式図である。図９（Ａ）は、羽根部６２が貫通孔５４へ実質的に受け入れられていない状態を示している。この状態は、搬送スクリュー６０の軸回りの回転角が、羽根部６２の隣接するピッチ間（羽根間の谷部）と、貫通孔５４とが対向する状態となる角度である場合を示している。つまり、上流羽根部６２１の羽根ピッチと、貫通孔５４の外径とは略同一である。当該状態では、羽根部６２の隣接する単位ピッチの羽根の外周面６２１Ｔが、図３の断面方向で見てキャップ５０の接触面５３の左右部分とそれぞれ接触する。このため、羽根部６２は貫通孔５４に嵌り込むことができず、結果としてキャップ５０は上方に持ち上げられた状態となる。

　図９（Ａ）の状態から搬送スクリュー６０が軸回りに半回転すると、図９（Ｂ）に示すように、羽根部６２の一の単位ピッチの羽根の一部が貫通孔５４に入り込めるようになる。つまり、搬送スクリュー６０の回転に伴い羽根部６２の位相が変化し、徐々に外周面６２１Ｔが貫通孔５４に受け入れられて行く。この際、貫通孔５４を画定する内壁面５４１にはテーパ部５４２（図５、図７参照）が施与されているので、摺動性は良好であり、異音も発生しない。このような、貫通孔５４と羽根部６２との作用によって、搬送スクリュー６０の回転に伴いキャップ５０は高さΔｈだけ垂直方向に揺動する。ガイド部材５２の突出高さＨは、少なくともΔｈよりも大きければ良いことになる。

　さらに、貫通孔５４は、垂直搬送部３１内を落下する廃トナーを通過させることにも貢献する。貫通孔５４を備えないキャップ５０であると、廃トナーの通過経路が大きく制限されてしまうことになる。しかし、本実施形態では、キャップ５０の中央部に貫通孔５４が設けられているので、廃トナーはこの貫通孔５４を通して水平搬送部３２内に落下することができる。特に、貫通孔５４は搬送スクリュー６０の直上に位置するので、廃トナーは搬送スクリュー６０による搬送力を受け易い領域に落下する。このため、廃トナーの搬送性が良好となる。

　また、搬送空間３１Ｈの四つの角部３１Ｒ１～３１Ｒ４によって掻き落とされる廃トナーも、ガイド部材５２の傾斜面５２３によって、貫通孔５４に向けて誘導される。傾斜面５２３は、先端部５２２から基部５２１に向けて、貫通孔５４の中心へ徐々に近づくように傾斜する面である。このため、ガイド部材５２の揺動によって内壁面３１３から剥された廃トナーは、傾斜面５２３に沿って滑り落ち、貫通孔５４を通して水平搬送部３２内に落下する。これにより、廃トナーの搬送性を一層良好にすることができる。

　キャップ５０は、金型成形によって容易に製造するという観点からは、樹脂材料で作成することが望ましい。例えば、耐トナー性に優れたポリアセタールを成形樹脂材料として用いることができる。搬送スクリュー６０も樹脂材料で作成することが望ましいが、キャップ５０とは異なる樹脂材料を用いることが望ましい。例えば、ポリブチレンテレフタレートは、搬送スクリュー６０の成形樹脂材料として好適である。互いに接触するキャップ５０と搬送スクリュー６０とを同種の材料で形成した場合、擦れに伴う鳴動音や削れ等が発生し易くなるが、異種材料を用いることで、このような不具合を緩和できる。

　以上説明したトナー搬送装置３０によれば、廃トナーを垂直搬送部３１の内壁面３１３から掻き落とすコイル部材４０は、キャップ５０を介して搬送スクリュー６０に接触する。そして、搬送スクリュー６０が軸回りに回転すると、コイル部材４０が垂直方向に揺動するので、垂直搬送部３１内に廃トナーが滞留することが防止される。また、コイル部材４０を直接的に搬送スクリュー６０に接触させず、キャップ５０と羽根部６２とを接触させているので、安定的に、且つ異音が発生しにくい接触状態を形成できる。

　以上、本発明の一実施形態につき詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、例えば以下のような変形実施形態を取ることができる。

　（１）上記実施形態では、粉体搬送装置の一例として、ベルトクリーニング装置１４４から廃トナーコンテナ７０へ廃トナーを搬送するトナー搬送装置３０を例示した。これは、本発明を画像形成装置に適用する場合の一例であり、例えば粉体搬送装置は、トナー補給部１５から現像装置２３へ新品のトナーを搬送するトナー搬送装置であっても良い。

　（２）上記実施形態では、粉体解し部材として、円形のコイル部材４０を例示した。これは一例であり、例えば、三角形や矩形のコイル部材や、或いは垂直方向に延びる芯材から放射状に突片又は突条が延出された形態の粉体解し部材を用いても良い。

　（３）上記実施形態では、１の垂直搬送部３１の下端に１の水平搬送部３２が連接されているトナー搬送装置３０を例示した。垂直搬送部３１の下端に水平搬送部３２が連接されている部分に加えて、これら搬送部の上流側若しくは下流側に他の搬送部が連接されていても良い。

　（４）上記実施形態では、第１搬送部として垂直方向に延在する垂直搬送部３１を、第２搬送部として水平方向に延在する水平搬送部３２を例示した。このような搬送部の形態は一例であり、第１搬送部及び第２搬送部の搬送方向を、垂直方向及び水平方向に限定する趣旨ではない。垂直搬送部３１は、重力の作用を利用して粉体を落下させることによって粉体を搬送することができる搬送路であればよく、垂直方向から所定角度だけ傾いた搬送部であってもよい。また、水平搬送部３２も、水平方向に対して所定角度だけ先上がり又は先下がりに傾斜した搬送部であっても良い。また、第１搬送部及び第２搬送部は、直線状の搬送路に限られず、若干湾曲した搬送路であっても良い。

　（５）上記実施形態では、搬送対象となる粉体としてトナーを例示した。これは一例であり、粉体全般に本発明を適用することができる。例えば、工業用、食用の粉体、微小細粒物などを搬送対象とすることができる。

　以上説明した通りの本発明によれば、粉体を重力で落下させて第１方向に搬送する搬送部の後段に、前記第１方向とは異なる第２方向に粉体を搬送し且つ搬送部材が配置された第２搬送部が連結された粉体搬送装置において、異音の発生を防止し、且つ、粉体をスムースに搬送させることができる。

Claims (13)

1. 　第１方向に延在し粉体を重力で落下させて搬送する搬送通路であって、上端と下端とを有し、前記下端に連絡開口を備える第１搬送部と、
   　一端から他端に向けて前記第１方向とは異なる第２方向に延在する粉体の搬送通路であって、前記連絡開口が前記一端側に接続されることで前記第１搬送部と連通された第２搬送部と、
   　前記第２搬送部内に配置され、該第２搬送部の延在方向に延びる軸部材と、該軸部材の周囲に突設された突起部とを備え、前記軸部材の軸回りに回転されることで前記粉体を前記一端から前記他端に向けて搬送する搬送部材と、
   　前記第１搬送部内に前記第１方向に揺動可能に配置される粉体解し部材と、
   　前記粉体解し部材の下端部に取り付けられ、前記搬送部材の少なくとも前記突起部と接触する保護部材と、を備え、
   　前記搬送部材の前記軸回りの回転における回転角によって前記保護部材と前記突起部との接触状態が変化し、該接触状態の変化によって前記保護部材及び前記粉体解し部材が前記第１方向に揺動する、粉体搬送装置。
2. 　請求項１に記載の粉体搬送装置において、
   　前記粉体解し部材がコイル部材であり、
   　前記コイル部材は、その第１端部が前記上端に、前記第１端部と反対側の第２端部が前記下端に位置するよう、前記第１搬送部内に収容され、
   　前記第２端部に、前記保護部材が取り付けられている、粉体搬送装置。
3. 　請求項２に記載の粉体搬送装置において、
   　前記搬送部材が、前記軸部材と、該軸部材の周囲に螺旋状に形成された前記突起部としての羽根部とを備える搬送スクリューである、粉体搬送装置。
4. 　請求項３に記載の粉体搬送装置において、
   　前記保護部材は、前記コイル部材の前記第２端部と対向する第１面と、前記羽根部と対向する第２面とを備え、
   　前記第１面の側には、前記第２端部におけるコイル片と係合する係合部が設けられ、
   　前記第２面の側には、前記羽根部と接触する接触面が設けられ、
   　前記接触面は、下方に向けて凸となる方向の傾斜面を含む、粉体搬送装置。
5. 　請求項４に記載の粉体搬送装置において、
   　前記保護部材は、前記接触面の中央領域に開口する中央開口部をさらに備え、
   　前記中央開口部は、前記羽根部の一部が嵌り込むことが可能な開口面積を備える、粉体搬送装置。
6. 　請求項４又は５に記載の粉体搬送装置において、
   　前記保護部材は、前記第１面から上方に突出するガイド部材をさらに備え、
   　前記ガイド部材は、前記コイル部材の前記第１方向の揺動範囲において前記第１搬送部の内壁の一部と干渉可能な突出高さを有する、粉体搬送装置。
7. 　請求項６に記載の粉体搬送装置において、
   　前記第１搬送部の、粉体搬送方向と直交する方向の断面形状が四角形であり、前記コイル部材が円形のコイル部材であって、
   　前記ガイド部材は、前記第１搬送部の四つの角部の各々と、前記コイル部材の周面との間に突出するように配置されている、粉体搬送装置。
8. 　請求項７に記載の粉体搬送装置において、
   　前記ガイド部材は、粉体を前記中央開口部に向けて誘導する傾斜面を備えている、粉体搬送装置。
9. 　請求項４～８のいずれか１項に記載の粉体搬送装置において、
   　前記保護部材は、前記第１搬送部の前記連絡開口を形成する壁面の端縁と干渉する干渉部をさらに備える、粉体搬送装置。
10. 　請求項１～９のいずれか１項に記載の粉体搬送装置において、
    　粉体排出口を有し、粉体を送り出す第１コンテナと、
    　粉体受入口を有し、前記粉体を受け取る第２コンテナと、さらに備え、
    　前記第１搬送部は、前記上端に前記粉体の受入開口を備え、該受入開口と前記第１コンテナの粉体排出口とが接続され、
    　前記第２搬送部は、前記他端に前記粉体の排出開口を備え、該排出開口と前記第２コンテナの粉体受入口とが接続されている、粉体搬送装置。
11. 　請求項１～１０のいずれか１項に記載の粉体搬送装置において、
    　前記第１搬送部が、垂直方向に延在する垂直搬送路であり、
    　前記第２搬送部が、水平方向に延在する水平搬送路である、粉体搬送装置。
12. 　請求項１０又は１１に記載の粉体搬送装置において、
    　前記粉体がトナーである、粉体搬送装置。
13. 　請求項１２に記載の粉体搬送装置と、
    　シート上にトナー画像を形成する画像形成部と、を含む画像形成装置。

Images