JP2002205816A - 粉体ポンプ及びその粉体ポンプを有する画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 弾性体より成るステータと、そのステータの
貫通孔に回転自在に配置された剛体より成るロータとを
有する粉体ポンプのトナー移送効率を高める。 【解決手段】 ロータ１８の横断面径をＲＡ、ロータ１
８の外径をＲＢ、ステータ貫通孔１７の最小内径をＳ
Ｎ、その貫通孔１７の最大内径をＳＸとしたとき、ＲＡ
−ＳＮ≧０．４５、ＲＢ−（ＳＮ＋ＳＸ）／２≧０．４
５を満たすようにその各値を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ステータと、該ス
テータに形成された貫通孔に回転可能に配置されたロー
タとを具備し、前記ステータの貫通孔は、螺旋状に延び
る２条の溝によって形成され、かつ前記ロータは、該ロ
ータの外周面と前記ステータの貫通孔内周面との間に粉
体移送用の空隙が形成されるように螺旋状に延びてい
て、該ロータを回転駆動することにより、前記空隙を移
動させて該空隙内の粉体を移送する粉体ポンプ、及びそ
の粉体ポンプを有する画像形成装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】各種の粉体を移送する目的で上記形式の
粉体ポンプを用いることは従来より周知である。例え
ば、複写機、ファクシミリ、プリンタ或いはこれらの少
なくとも２つの機能を備えた複合機などとして構成され
る画像形成装置においては、粉体状のトナー、或いはト
ナーとキャリアを有する粉体状の二成分系現像剤などを
移送する目的で上述の粉体ポンプが採用されている（例
えば、特開平１１−８４８７３号公報参照）。かかる粉
体ポンプは、一軸偏心スクリューポンプ又は一般にモー
ノポンプとも称せられている。

【０００３】上述の粉体ポンプは、ロータが回転するこ
とにより、該ロータの外周面とステータの貫通孔内周面
との間に区画された空隙が移動し、その空隙に封入され
た粉体が移送されるように構成されている。一般に、ロ
ータは金属又は樹脂などの剛体により構成され、ステー
タは例えばゴムや軟質樹脂などの弾性材料によって構成
されている。

【０００４】このような粉体ポンプが単位時間当りに粉
体を移送できる量を増大させるには、粉体ポンプの粉体
吸い込み側の吸引圧力を大きくできるように、上述の空
隙の密閉性を高めればよい。剛体より成るロータの外周
面が弾性体より成るステータの貫通孔内周面に圧接して
その内周面を弾性変形させて該内周面を圧縮させる量を
食い込み量と称することにすると、上述のように空隙の
密閉性を高めるには、くい込み量を大きくして、空隙の
まわりのロータの外周面部分とステータの貫通孔内周面
部分との圧接力をできるだけ高めるようにするのであ
る。

【０００５】ところが、ステータの食い込み量をやみく
もに大きくすると、ロータのトルクが上昇し、ステータ
の摩耗量が促進されると共に、ステータとロータの摩擦
による粉体ポンプの温度上昇が著しくなる。従って、粉
体ポンプにより移送される粉体が熱の影響を受けやすい
ものであるときは、粉体ポンプの温度上昇により、その
粉体に悪影響を及ぼすおそれがある。例えば、その粉体
がトナー又はトナーとキャリアを有する二成分系現像剤
である場合、粉体ポンプの温度上昇によってそのトナー
が凝集しやすくなる欠点を免れない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の新規
な認識に基づきなされたものであり、その第１の目的
は、上記の不具合を最小限に抑えつつ、粉体の移送効率
を高めることの可能な冒頭に記載した形式の粉体ポンプ
を提供することにある。

【０００７】本発明の第２の目的は、上述の粉体ポンプ
を有する画像形成装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記第１の目
的を達成するため、冒頭に記載した形式の粉体ポンプに
おいて、前記ロータの横断面径をＲＡmm、該ロータの外
径をＲＢmm、前記ステータの貫通孔の最小内径をＳＮm
m、該貫通孔の最大内径をＳＸmmとしたとき、ＲＡ−Ｓ
Ｎ≧０．４５で、かつＲＢ−（ＳＮ＋ＳＸ）／２≧０．
４５を満たすように、ＲＡ、ＲＢ、ＳＮ及びＳＸを設定
したことを特徴とする粉体ポンプを提案する（請求項
１）。

【０００９】また、本発明は、上記第１の目的を達成す
るため、冒頭に記載した形式の粉体ポンプにおいて、前
記ロータの横断面径をＲＡmm、該ロータの外径をＲＢm
m、前記ステータの貫通孔の最小内径をＳＮmm、該貫通
孔の最大内径をＳＸmmとしたとき、−０．１８≦ＲＢ−
（ＳＮ＋ＳＸ）／２−（ＲＡ−ＳＮ）≦０．１６を満た
すように、ＲＡ、ＲＢ、ＳＮ及びＳＸを設定したことを
特徴とする粉体ポンプを提案する（請求項２）。

【００１０】さらに、本発明は、上記第１の目的を達成
するため、冒頭に記載した形式の粉体ポンプにおいて、
前記ロータの横断面径をＲＡmm、該ロータの外径をＲＢ
mm、前記ステータの貫通孔の最小内径をＳＮmm、該貫通
孔の最大内径をＳＸmmとしたとき、ＲＡ−ＳＮ≧０．４
で、かつＲＢ−（ＳＮ＋ＳＸ）／２≧０．４を満たすと
共に、−０．１８≦ＲＢ−（ＳＮ＋ＳＸ）／２−（ＲＡ
−ＳＮ）≦０．１２を満たすように、ＲＡ、ＲＢ、ＳＮ
及びＳＸを設定したことを特徴とする粉体ポンプを提案
する（請求項３）。

【００１１】また、本発明は、上記第１の目的を達成す
るため、冒頭に記載した形式の粉体ポンプにおいて、前
記ロータの横断面径をＲＡmm、該ロータの外径をＲＢm
m、前記ステータの貫通孔の最小内径をＳＮmm、該貫通
孔の最大内径をＳＸmmとしたとき、ＲＡ−ＳＮ≧０．５
で、かつＲＢ−（ＳＮ＋ＳＸ）／２≧０．５を満たすと
共に、−０．１８≦ＲＢ−（ＳＮ＋ＳＸ）／２−（ＲＡ
−ＳＮ）≦０．１２を満たすように、ＲＡ、ＲＢ、ＳＮ
及びＳＸを設定したことを特徴とする粉体ポンプを提案
する（請求項４）。

【００１２】さらに、上記請求項１乃至４のいずれかに
記載の粉体ポンプにおいて、ＲＡ−ＳＮ≦０．９で、か
つＲＢ−（ＳＮ＋ＳＸ）／２≦０．９を満たすように、
ＲＡ、ＲＢ、ＳＮ及びＳＸを設定すると有利である（請
求項５）。

【００１３】また、上記請求項１乃至５のいずれかに記
載の粉体ポンプにおいて、前記ステータの貫通孔を形成
する各溝のステータ横断面における半径をＳＲmmとした
とき、０．９≦ＳＮ／２ＳＲ≦０．９５を満たすよう
に、ＳＮとＳＲを設定すると有利である（請求項６）。

【００１４】さらに、本発明は、上記第１の目的を達成
するため、冒頭に記載した形式の粉体ポンプにおいて、
前記ステータの貫通孔の最小内径をＳＮmm、該貫通孔を
形成する各溝のステータ横断面における半径をＳＲmmと
したとき、０．９≦ＳＮ／２ＳＲ≦０．９５を満たすよ
うに、ＳＮとＳＲを設定したことを特徴とする画像形成
装置を提案する（請求項７）。

【００１５】また、上記請求項１乃至７のいずれかに記
載の粉体ポンプにおいて、アルミニウム、ポリカーボネ
イト、又はポリアセタール樹脂より成るロータ、或いは
これらのうちの１つの材料を主材料とするロータを用い
ると有利である（請求項８）。

【００１６】さらに、上記請求項１乃至８のいずれかに
記載の粉体ポンプにおいて、ＪＩＳＡ硬度５０度以下の
エチレンプロピレンゴム、又はクロロプレンゴムより成
るステータ、或いはこれらのいずれか一方のゴムを主材
料とするステータを用いると有利である（請求項９）。

【００１７】また、上記請求項１乃至９のいずれかに記
載の粉体ポンプにおいて、ロータの回転数が１００rpm
乃至４００rpmで使用されると有利である（請求項１
０）。

【００１８】さらに、上記請求項１乃至１０のいずれか
に記載の粉体ポンプにおいて、移送される粉体がトナー
であると有利である（請求項１１）。

【００１９】また、上記請求項１乃至１１のいずれかに
記載の粉体ポンプにおいて、移送される粉体がトナーと
キャリアを有する二成分系現像剤であると有利である
（請求項１２）。

【００２０】さらに、本発明は、上記第２の目的を達成
するため、上記請求項１１又は１２に記載の粉体ポンプ
を有することを特徴とする画像形成装置を提案する（請
求項１３）。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態例を図面
に従って詳細に説明する。

【００２２】図１は、複写機、プリンタ、ファクシミリ
或いはこれらの少なくとも２つの機能を備えた複合機な
どとして構成される画像形成装置の本体内に配置された
粉体ポンプ１と、その粉体ポンプ１により移送される粉
体の一例であるトナーＴを収納するトナー収納装置２
と、現像装置３とを示す概略説明図である。それ自体周
知のように、現像装置３の現像容器４内には、例えばト
ナーとキャリアを有する粉体状の二成分系現像剤（図１
には示さず）が収容され、その現像剤中のトナーによっ
て、同じく図１には示していない像担持体の表面にトナ
ー像が形成される。現像容器内の現像剤のトナー濃度低
下が図示していないトナー濃度センサにより検知される
と、トナー収納装置２のトナーＴが粉体ポンプ１により
移送されて現像容器４内に供給される。図１に示したト
ナー収納装置２は次のように構成されている。

【００２３】先ず、このトナー収納装置２は、下部が開
口した袋状のトナー収納容器５を有し、このトナー収納
容器５内に粉体状のトナーＴが収納されている。かかる
トナー収納容器５は、その開口６の側の下部が保持部材
７に固定保持され、かつ保護ケース８内に収容されてい
る。保護ケース８の下部は、保持部材７に固定され、そ
の保持部材７には、スポンジなどの弾性体より成るシー
ル部材９が固定保持されている。トナー収納容器５と、
保護ケース８と、保持部材７と、シール部材９によって
一体的なトナーカートリッジ１０が構成され、このトナ
ーカートリッジ１０は、画像形成装置本体に固定された
ホルダ１１に着脱自在に装着されている。

【００２４】袋状のトナー収納容器５は、例えば、ポリ
エチレンやナイロン等の樹脂又は紙などから成る厚さ８
０乃至２００μｍ程度の可撓性シートを、単層又は複層
構造にした気密性材料により袋容器状に形成されてい
る。気密性材料を、図２に示すように、折り紙製作の如
く組み立て、トナー収納容器５を構成するのである。ま
た、保護ケース８は、例えば、剛性を有する紙、段ボー
ル又はプラスチック等の材料で構成され、さらに保持部
材７も、樹脂又は紙などによって構成されている。

【００２５】トナー収納装置２は、さらに、トナー排出
管１２を有し、トナーカートリッジ１０を、ホルダ１１
の内部にその上方から下降させてセットすると、トナー
排出管１２の上部がシール部材９に形成されたスリット
を通して、そのシール部材９に挿入され、トナー排出管
１２の一端側に形成されたトナー排出口１３がトナー収
納容器５の内部に入り込む。このとき、シール部材９が
その弾性によってトナー排出管１２の外周面に密着し、
トナー収納容器５内のトナーＴが外部に漏れることが阻
止される。

【００２６】また、トナー排出管１２には、エア供給管
１３Ａが接続され、エアポンプ１４により圧送された空
気が、エア供給管１３Ａとトナー排出管１２を通して、
そのトナー排出口１３からトナー収納容器５内に供給さ
れる。これにより、トナー収納容器５内の粉体状のトナ
ーＴが撹拌されて流動化され、当該トナーが架橋してト
ナーＴの排出効率が低下する不具合が阻止される。図２
にも示すように、トナー収納容器５の上部には、トナー
を通さないが空気を通すフィルタ１５が設けられ、トナ
ー収納容器５に上述の如く空気が供給されたとき、その
空気をフィルタ１５を通して外部に排出させ、トナー収
納容器５内の圧力が過度に上昇することを防止すること
ができる。

【００２７】一方、粉体ポンプ１は、図３にも示すよう
に、ステータ１６と、そのステータ１６に形成された貫
通孔１７に回転可能に配置されたロータ１８とを有し、
ステータ１６はロータ１８よりも弾性率の小なる材料に
より構成されている。すなわち、ステータ１６は、例え
ばゴムなどの弾性体より成り、ロータ１８は、例えば金
属又は樹脂などの剛体により構成されている。

【００２８】図４は、ステータ１６の貫通孔１７にロー
タ１８が挿入されていない状態でのステータ１６の横断
面図、図５は同じ状態でのステータ１６の縦断面図であ
り、図６はロータ単体の横断面図である。また、図７及
び図８は、ステータ１６の貫通孔１７内にロータ１８が
配置された状態での横断面図である。軸線に対して直交
する向きに切断した断面図が横断面図であり、その軸線
に沿った方向に切断した断面図が縦断面図である。

【００２９】ステータ１６の貫通孔１７は、図４及び図
５に示すように、当該貫通孔１７の中心軸線Ｃ１のまわ
りに螺旋状に延びる円弧状断面の２条の溝１９，２０に
より形成されている。図示した例の貫通孔１７の横断面
形状は、同一半径の２つの円弧状断面の溝１９，２０が
連なっており、両溝１９，２０の境界部がくびれた状態
となっている。その際、当該境界部を区画するステータ
部分２１は、丸みを持った形状に形成されていることが
好ましい。但し、貫通孔１７の形態は、上記形態に限定
されるものではなく、例えば、両溝１９，２０の境界部
がくびれておらず、貫通孔１７の横断面形状が長円形と
なっていてもよい（図１８参照）。

【００３０】またロータ１８は、図１、図３及び図６に
示すように、そのロータ１８の外周面とステータ１６の
貫通孔内周面との間に粉体移送用の空隙Ｇが形成される
ように、その中心軸線Ｃ２のまわりに螺旋状に延びてい
る。ロータ１８は、そのいずれの横断面も円形をなし、
その円形横断面の中心Ｃ３が、ロータ１８の中心軸線Ｃ
２に対して偏心してその中心軸線Ｃ２のまわりに螺旋状
に延びているのである。ステータ１６は、図１及び図３
に示すように螺旋構造のロータ１８を包み含むようにし
て、該ロータ１８と接触係合し、ケース２２に保持され
ている。かかるロータ１８とステータ１６を有する粉体
ポンプが、一軸偏心スクリューポンプ或いはモーノポン
プとも称せられているポンプであって、従来より公知の
ものである。

【００３１】後述するように、トナーは図１に示した貫
通孔１７の入口開口２３の側から出口開口２４の側に移
送されるが、出口開口２４の側のロータ１８の端部を出
口側端部と称することにすると、この出口側端部には、
ピン継手２７より成るユニバーサルジョイントを介して
連結軸２８が連結され、この連結軸２８は、さらに他の
ピン継手２９より成るユニバーサルジョイントを介して
駆動軸３０に連結され、該駆動軸３０は、軸受３１を介
して、下部が開放されたケーシング３２に回転自在に支
持されている。ケーシング３２の外部に突出した駆動軸
部分には、ギア３３が固定され、このギア３３には図示
していない相手ギアが噛み合い、同じく図示していない
駆動モータの回転が、これらのギアを介して駆動軸３０
及び連結軸２８に伝えられ、これによってロータ１８が
回転駆動されるように構成されている。ケーシング３２
は前述のケース２２に連結されている。

【００３２】本例の粉体ポンプ１は以上のように構成さ
れており、連結軸２８が位置する側と反対側のケース２
２の端部の粉体入口管３４には、例えば可撓性のチュー
ブより成るトナー移送管３５の一端が接続され、そのト
ナー移送管３５の他端は、前述のトナー排出管１２の他
端側に接続されている。トナー移送管３５は、例えば、
内径が４乃至７mm程度の可撓性チューブより成り、耐ト
ナー性に優れたポリウレタン、ニトリル、ＥＰＤＭ、シ
リコーンなどのゴム材料や、ポリエチレン或いはナイロ
ンなどのプラスチック材料などから構成されている。

【００３３】ケーシング３２はその下部が現像装置３の
現像容器４に接続され、ケーシング３２の内部と現像容
器４の内部が連通している。先に説明したように、現像
装置３のトナー濃度センサによって、現像容器４内の二
成分系現像剤のトナー濃度低下が検知されると、前述の
駆動モータによって駆動軸３０及び連結軸２８が回転駆
動され、これによってロータ１８が、その円形横断面の
中心Ｃ３（図６及び図７）のまわりを回転すると共に、
該ロータ１８の中心軸線Ｃ２がステータ１６の貫通孔中
心軸線Ｃ１のまわりに円状の軌跡を描きながら回転す
る。このようにして、ロータ１８は、その各円形断面が
回転しながら、図７及び図８に示すようにステータ１６
の貫通孔１７を区画する２条の溝１９，２０の間を往復
運動する。かかるロータ１８の回転により、ステータ１
６の貫通孔内周面とロータ１８の外周面との間に形成さ
れた空隙Ｇが図１における左方へ移動し、これにより、
貫通孔１７の入口開口２３の側、すなわち粉体ポンプ１
のトナー吸い込み側に吸引圧力が発生する。

【００３４】粉体ポンプ１のロータ１８が上述のように
回転して発生した吸引圧力は、トナー移送管３５及びト
ナー排出管１２を介して、トナー収納容器５内のトナー
Ｔに伝えられる。このようにして、トナー移送管３５内
のトナーが、貫通孔１７の入口開口２３から空隙Ｇに送
り込まれて図１における左方へ移送され、次いでこのト
ナーは貫通孔１７の出口開口２４から、ケーシング３２
内に排出される。このように、ロータ１８を回転駆動す
ることにより、空隙Ｇを移動させてその空隙内の粉体、
この例ではトナーＴを、貫通孔１７の入口開口２３の側
から出口開口２４の側に移送することができる。

【００３５】ステータ１６の貫通孔１７から排出された
トナーＴは、ケーシング３２を通して現像容器４内の二
成分系現像剤中に供給されて混合撹拌される。所定時間
を経過すると、ロータ１８の回転が停止する。このよう
なトナー供給が行われることにより、現像容器４内の現
像剤のトナー濃度が所定の範囲内に保たれ、所定濃度の
トナー像を像担持体上に形成することができる。

【００３６】上述のようにしてトナー収納容器５内のト
ナーＴが現像装置３に移送されて補給されるが、この移
送時に、トナー収納容器５内のトナーＴは、エアポンプ
１４から空気を供給されて流動性が高められているの
で、トナーの架橋現象によりトナーの補給量が不安定に
なることを防止でき、トナー収納容器５内に移送されず
に残されるトナーの量を極めて少なくすることができ
る。

【００３７】以上のように、粉体ポンプ１は、ステータ
１６よりも剛性の高い剛体より成るロータ１８が、弾性
体より成るステータ１６の貫通孔内周面に圧接し、その
内周面部分を弾性（圧縮）変形させ、これにより各空隙
Ｇを密閉し、ここに封入された粉体状のトナーＴを移送
するように構成されている。その際、先にも説明したよ
うに、粉体ポンプ１が単位時間当りに移送できるトナー
の量を増大させるには、空隙Ｇの密閉性を高め、粉体ポ
ンプ１のトナー吸い込み側の吸引圧力を高めることがで
きるように構成する必要がある。

【００３８】図９は粉体ポンプ１のトナー吸い込み側の
最大吸引圧力ＰＭと、単位時間当りのトナー移送量との
関係を示す実験結果である。最大吸引圧力とは、図１０
に示すように粉体ポンプ１のトナー吸い込み側、すなわ
ちケース２２の粉体入口管３４に、図１に示したトナー
移送管３５の代りに、管７０を介して圧力計７１を接続
し、この状態で前述のようにロータ１８を回転駆動し、
密閉状態にある管７０の内部の圧力を圧力計７１で測定
したときのそのゲージ圧である。このように最大吸引圧
力は、粉体ポンプの最大負荷時の吸引圧力である。

【００３９】粉体ポンプ１の空隙Ｇの密閉性を変えて、
各種の最大吸引圧力ＰＭの得られる多数の粉体ポンプ１
を製作し、その各粉体ポンプ１を図１に示したようにト
ナー移送管３５を介してトナー収納装置２に接続し、そ
の各粉体ポンプ１を作動させて、後述する各条件で、単
位時間当りのトナー移送量を測定した結果が図９であ
る。図９の横軸が各粉体ポンプ１の最大吸引圧力ＰＭを
示し、縦軸が単位時間当りのトナー移送量を示してい
る。実際には、最大吸引圧力は負圧であるが、図９では
その最大吸引圧力ＰＭを絶対値で示してある。これは、
後述する説明においても同様とする。

【００４０】図９のＡ，Ｂ，Ｃは、移送されるトナーＴ
の種類と、トナー移送管３５内を移送されるトナーが上
方に持ち上げられる距離、すなわちその揚程Ｈ（図１）
がそれぞれ異なったときの実験結果を示している。トナ
ーの流動性は、これに外添されるシリカゲルやチタンな
どの外添剤の量や、トナー粒子を構成する樹脂の種類な
どによって異なり、また粉体ポンプ１の使用環境温度や
湿度によっても異なる。図９において、最大吸引圧力Ｐ
Ｍが低いときに、トナー移送量が最大とならずに、少な
くなっているのは、最大吸引圧力ＰＭが不充分であるた
め、粉体ポンプ１がトナーを移送したり、しなかったり
してその移送状態が不安定となり、その結果、トナーの
平均移送量が減少していることを示している。

【００４１】図９中のＡは、画像形成装置に用いられる
トナーのうちの比較的流動性の良好なトナー、すなわち
その凝集度が５乃至２０％のトナーを用い、揚程Ｈが２
００mmであるときの結果である。この条件は、比較的容
易にトナーを安定状態で移送できる条件である。図９か
ら判るように、かかるトナーを用いた場合、最大吸引圧
力ＰＭが約３ＫＰaの粉体ポンプ１の場合に初めて当該
トナーの移送が可能となり、ＰＭ≧４ＫＰaとなると、
トナーの移送量が最大となって安定する。このときのＰ
Ｍ≧４ＫＰaを第１の条件とする。

【００４２】また、図９中のＢは、Ａの場合と同じトナ
ーを用い、揚程Ｈが５００mmという条件下での実験結果
を示している。この場合には、Ａの場合よりも揚程が大
きい分、トナー移送時の負荷が大きくなり、粉体ポンプ
１の吸引圧力がトナー収納容器５内のトナーＴに伝わる
までの圧力損失が大きくなるため、４ＫＰa≦ＰＭ＜１
０ＫＰaの粉体ポンプ１の場合にトナーの移送が可能で
あるが、この条件ではトナー移送量が不安定であり、Ｐ
Ｍ≧１０ＫＰaにてトナーの移送量がほぼ最大となって
安定する。このときのＰＭ≧１０ＫＰaを第２の条件と
する。

【００４３】図１に示したトナーカートリッジ１０は、
そのトナー収納容器５内のトナーＴがなくなり、或いは
その残量が極く少量となったとき、新たなトナーカート
リッジと交換されるが、このときのトナーカートリッジ
１０の交換作業性を良好にするために、そのトナーカー
トリッジ１０がセットされる高さ位置を、現像装置３が
装着された高さ位置よりも大きく下方に設定することは
好ましくない。従って、多くの画像形成装置の場合、揚
程Ｈは５００mm以下となるので、通常は、上述の第２の
条件を満たせば、トナーを安定した状態で移送して当該
トナーを現像装置３に補給することができる。

【００４４】さらに、図９におけるＣは、凝集度が２０
乃至６０％の流動性の悪いトナーを用い、揚程Ｈが５０
０mmという条件下での実験結果である。かかる条件は、
現像装置３にトナーを補給する上で、Ａ，Ｂ，Ｃのうち
最も厳しい条件であり、トナー移送時の圧力損失が最も
大きくなる。従って、ＰＭ≧２０ＫＰaの粉体ポンプ１
を用いたときにトナー移送量は最大値に収束して安定す
る。ＰＭ≧２０ＫＰaの条件を第３の条件と称すること
にすると、この第３の条件を満たすように粉体ポンプ１
を構成することにより、トナーを移送する上で最も厳し
い条件下でも、トナーを安定した状態で移送して当該ト
ナーを現像装置３に補給することが可能となる。

【００４５】なお、前述のトナーの凝集度は、篩い目の
大きさがそれぞれ１５０μm、７５μm、４５μmの第１
乃至第３の篩を用い、その第１の篩を最上方に、第２の
篩をその下に、第３の篩を最下方に配置し、第１の篩に
２ｇのトナーを載せ、これらの篩を２０秒間に亘って振
動させ、このとき第１の篩に残ったトナーの量をｘ
（ｇ）、第２の篩に残ったトナーの量をｙ（ｇ）、第３
の篩に残ったトナーの量をｚ（ｇ）としたとき、（５ｘ
＋３ｙ＋ｚ）×１０（％）によって表わされる値であ
る。

【００４６】使用するトナー及び揚程Ｈの大きさによっ
て、前述の第１乃至第３のいずれかの条件を満たすよう
に粉体ポンプ１を構成すれば、いずれの種類のトナーも
安定した状態で移送でき、現像装置に必要量のトナーを
補給することができる。ここで、これらの条件を満たす
ように粉体ポンプ１を構成するには、先にも説明したよ
うに、空隙Ｇの密閉性（シール性）が高められるよう
に、当該空隙Ｇの周囲のロータ部分とステータ部分の圧
接力を強くすればよい。このようにすれば、そのステー
タ部分が大きく圧縮変形し、その食い込み量が大きくな
るので、空隙Ｇの密閉性が高められ、第１乃至第３の条
件を満足させることが可能である。ところが、ステータ
１６の食い込み量をやみくもに大きくすると、前述のよ
うに、ロータのトルクの上昇、ステータの摩耗促進によ
る寿命低下、或いは粉体ポンプの温度上昇などの不具合
が発生する。

【００４７】そこで、本発明者は、空隙Ｇの密閉性に最
も大きな影響を与える要因につき検討したところ次の事
実を明らかにすることができた。

【００４８】図１１は粉体ポンプ１のステータ１６とロ
ータ１８を拡大して示す断面図であるが、この図と図７
及び図８に示した一点鎖線は、ロータ１８によってステ
ータ１６が圧縮変形する前の状態を示している。図４乃
至図８及び図１１に示すように、ロータ１８の円形横断
面の直径をＲＡ（mm）、螺旋状に延びるロータ１８の外
周面の最大外径をＲＢ（mm）とする。また、ステータ１
６に形成された貫通孔１７の最小内径、すなわち両溝１
９，２０の境界部における内径をＳＮ（mm）、該貫通孔
１７の最大内径、すなわち両溝１９，２０の両底部間の
間隔をＳＸ（mm）とする。この最小内径ＳＮと最大内径
ＳＸは、ステータ１６が圧縮変形しないとき、すなわち
貫通孔１７にロータ１８が挿入されていない状態での各
径の値である。

【００４９】ここで、図８はロータ１８が両溝１９，２
０の中間の位置を占めたときの様子を示しており、この
とき両溝１９，２０の境界部を区画する各ステータ部分
２１は、ロータ１８により加圧されて圧縮変形するが、
その変形量、すなわちその食い込み量はそれぞれｄ１，
ｄ２となり、その合計の値は、（ＲＡ−ＳＮ）mmとな
る。これをＤ１で表わし、そのＤ１を便宜上、断面食い
込み量と称することにする。

【００５０】一方、図７及び図１１に示すように、ロー
タ１８の半径方向最外方部の山部と、ステータ１６の貫
通孔１７を区画する溝１９，２０の底部、すなわち貫通
孔１７の谷部とが最も強く圧接して、その貫通孔１７の
谷部が圧縮変形したときの食い込み量をｄ３とする。ま
た貫通孔１７の両溝１９，２０の境界部を区画するステ
ータ部分２１、すなわち貫通孔１７の山部と、ロータ１
８の山部とが最も強く圧接して、その貫通孔１７の山部
が圧縮変形したときの食い込み量をｄ４とする。両食い
込み量ｄ３，ｄ４の合計の値は、ＲＢmm−（ＳＮmm＋Ｓ
Ｘmm）／２となるが、これをＤ２で表わし、便宜上、こ
のＤ２を外径食い込み量と称することにする。

【００５１】各空隙Ｇの密閉性は、その各空隙Ｇを取り
囲むステータ部分の食い込み量、すなわち上述の断面食
い込み量Ｄ１と、外径食い込み量Ｄ２と、これら以外の
ステータ１６の食い込み量とによって定まるが、本発明
者による多くの実験の結果、上述の２つの食い込み量、
すなわち断面食い込み量Ｄ１と外径食い込み量Ｄ２が、
空隙Ｇの密閉性を決定する最大の要因となっていること
が判明した。

【００５２】図１２は、断面食い込み量Ｄ１及び外径食
い込み量Ｄ２と、粉体ポンプ１の吸い込み側の最大吸引
圧力ＰＭとの関係を示す実験結果である（図１３乃至図
１６も同じ実験結果を示す）。この実験では、アルミニ
ウム製のロータ１８と、ＪＩＳ Ａ硬度５０度のエチレ
ンプロピレン（ＥＰＤＭ）ゴム製のステータ１６を用
い、断面食い込み量Ｄ１と、外径食い込み量Ｄ２を変え
て粉体ポンプ１を製作し、その最大吸引圧力ＰＭを測定
したものである。ロータ１８の回転数は２００rpm、ロ
ータ１８の軸線方向に沿って数えたロータ山部の数（以
下、ロータのピッチ数という）は４個であった。また、
図４に示したように貫通孔１７にロータ１８が挿入され
ておらず、従ってステータ１６が弾性変形していない状
態での各溝１９，２０の半径をＳＲとしたとき、同じ状
態での貫通孔１７の最小内径ＳＮと、上記半径ＳＲの２
倍の値の比ＳＮ／２ＳＲを０．９４に設定した。

【００５３】図１２乃至図１６中の○印はＰＭ≧３０Ｋ
Ｐa、■印は２０ＫＰa≦ＰＭ＜３０ＫＰa、◎印は１０
ＫＰa≦ＰＭ＜２０ＫＰa、△印は４ＰＫa≦ＰＭ＜１０
ＫＰa、×印はＰＭ＜４ＫＰaであることを示している。
これらの各数値も最大吸引圧力ＰＭの絶対値である。

【００５４】ここで、前述の第１の条件であるＰＭ≧４
ＫＰaを満足させるには、断面食い込み量Ｄ１と外径食
い込み量Ｄ２を、×印以外の範囲、すなわち図１２の破
線で囲んだ範囲に設定すればよい。Ｄ１＝ＲＡ−ＳＮ≧
０．４５で、かつＤ２＝ＲＢ−（ＳＮ＋ＳＸ）／２≧
０．４５を満たすように、ＲＡ，ＲＢ，ＳＮ及びＳＸを
設定するのである。粉体ポンプ１をこのように構成する
ことにより、図９のＡで示された場合のトナーを安定し
て移送するのに必要とされる４ＫＰa以上の最大吸引圧
力ＰＭを得ることができ、トナー移送量の安定性を向上
させることができる。これを本例の第１の構成とする。

【００５５】また、前述の第２の条件であるＰＭ≧１０
ＫＰaを満足させるには、断面食い込み量Ｄ１と外径食
い込み量Ｄ２を、×印と△印以外の範囲、すなわち図１
３に一点鎖線と二点鎖線で囲まれた範囲に設定すればよ
い。−０．１８≦ＲＢ−（ＳＮ＋ＳＸ）／２−（ＲＡ−
ＳＮ）≦０．１６を満たすように、ＲＡ，ＲＢ，ＳＮ及
びＳＸを設定するのである。これは、断面食い込み量Ｄ
１と外径食い込み量Ｄ２をほぼ等しく設定することを意
味している。粉体ポンプ１をこのように構成することに
より、図９のＢで示された場合のトナーを安定して移送
するのに必要とされるＰＭ≧１０ＫＰaの最大吸引圧力
を得ることができる。これを本例の第２の構成とする。

【００５６】さらに、前述の第３の条件であるＰＭ≧２
０ＫＰaを満足させるには、断面食い込み量Ｄ１と外径
食い込み量Ｄ２を、最大吸引圧力が○印と■印となる範
囲、すなわち図１４に一点鎖線、二点鎖線及び破線で囲
んだ範囲に設定すればよい。ＲＡ−ＳＮ≧０．４で、か
つＲＢ−（ＳＮ＋ＳＸ）／２≧０．４を満たすと共に、
−０．１８≦ＲＢ−（ＳＮ＋ＳＸ）／２−（ＲＡ−Ｓ
Ｎ）≦０．１２を満たすように、ＲＡ，ＲＢ，ＳＮ及び
ＳＸを設定するのである。粉体ポンプ１をこのように構
成することによって、図９にＣで示した場合のトナーを
安定して移送するのに必要とされるＰＭ≧２０ＫＰaの
最大吸引圧力を得ることができ、トナー移送量の安定性
を一層高めることができる。これを本例の第３の構成と
する。

【００５７】さらに、断面食い込み量Ｄ１と外径食い込
み量Ｄ２を、最大吸引圧力が○印となる範囲、すなわち
図１５において一点鎖線、二点鎖線及び破線で囲まれた
範囲に設定することもできる。ＲＡ−ＳＮ≧０．５で、
かつＲＢ−（ＳＮ＋ＳＸ）／２≧０．５を満たすと共
に、−０．１８≦ＲＢ−（ＳＮ＋ＳＸ）／２−（ＲＡ−
ＳＮ）≦０．１２を満たすように、ＲＡ，ＲＢ，ＳＮ及
びＳＸを設定するのである。粉体ポンプ１をこのように
構成することにより、３０ＫＰa以上の最大吸引圧力Ｐ
Ｍを得ることができ、流動性が特に劣悪なトナーをも安
定状態で移送することが可能となる。これを本例の第４
の構成とする。

【００５８】図１２乃至図１６は、粉体ポンプ１の使用
開始時、すなわち粉体ポンプ１が新品であるときの初期
の断面食い込み量Ｄ１及び外径食い込み量Ｄ２と、最大
吸引圧力の関係を示しているが、断面食い込み量Ｄ１と
外径食い込み量Ｄ２を上述の如く共に大きく設定する
と、空隙Ｇの密閉度を高めることができ、大きな最大吸
引圧力ＰＭが得られる。ところが、最大吸引圧力ＰＭを
大きくしすぎると、粉体ポンプ１の作動時にステータ１
６の貫通孔内周面がロータ１８から大きな摩擦力を受け
るので、ステータ１６の摩耗が促進され、その寿命が縮
られるおそれがある。

【００５９】図１７は、縦軸に最大吸引圧力ＰＭをと
り、横軸に粉体ポンプ１の稼動時間ｔをとって上述の不
具合を説明する図である。図１７中の実線Ｘは使用開始
時の断面食い込み量Ｄ１と外径食い込み量Ｄ２が共に１
mmである粉体ポンプ１を使用し、稼動時間ｔの経過に伴
う最大吸引圧力ＰＭの変化を示しており、一点鎖線Ｙは
使用開始時の食い込み量Ｄ１，Ｄ２が共に０．７mmであ
る場合の最大吸引圧力ＰＭの変化を示している。粉体ポ
ンプ１の使用開始時には、一点鎖線Ｙの場合よりも実線
Ｘの方が最大吸引圧力ＰＭは高いが、ｔ１の時点でこれ
が逆転している。このように実線Ｘの場合には短時間で
急激に最大吸引圧力ＰＭが低下し、ステータの寿命が短
かくなることが判る。

【００６０】そこで、前述の第１乃至第４の構成におい
て、ＲＡ−ＳＮ≦０．９で、かつＲＢ−（ＳＮ＋ＳＸ）
／２≦０．９を満たすように、ＲＡ，ＲＢ，ＳＮ及びＳ
Ｘを設定することが好ましい。これを本例の第５の構成
とする。

【００６１】上記第５の構成を前述の第４の構成に適用
するには、断面食い込み量Ｄ１と外径食い込み量Ｄ２
を、図１６に一点鎖線、二点鎖線及び破線で囲んだ範囲
の値に設定すればよい。すなわち、０．５≦ＲＡ−ＳＮ
≦０．９で、かつ０．５≦ＲＢ−（ＳＮ＋ＳＸ）／２≦
０．９を満たすと共に、−０．１８≦ＲＢ−（ＳＮ＋Ｓ
Ｘ）／２−（ＲＡ−ＳＮ）≦０．１２を満たすように、
ＲＡ，ＲＢ，ＳＮ及びＳＸを設定するのである。

【００６２】上述の第５の構成によれば、トナーを安定
した状態で移送できると共に、粉体ポンプ１の寿命をよ
り一層伸ばすことが可能となる。

【００６３】以上説明した第１乃至第５の構成では、ロ
ータ１８により加圧されるステータ１６の圧縮変形量、
すなわちその食い込み量をやみくもに増加させるのでは
なく、空隙Ｇの密閉性に大きな影響を与える断面食い込
み量Ｄ１と外径食い込み量Ｄ２に着目し、これらの食い
込み量の値を適正に設定することにより、粉体ポンプ１
の寿命低下を防止しつつ、安定した状態で単位時間当り
に最大量のトナーを移送することが可能となる。

【００６４】外径食い込み量Ｄ２、断面食い込み量Ｄ
１、及びこれらの差Ｄ２−Ｄ１の値を実際に設定する際
には、移送する粉体の性質、揚程Ｈ、粉体の移送距離
（図１の例ではトナー収納容器５から粉体ポンプ１まで
の距離）、必要とされる粉体ポンプ１の稼動時間、及び
粉体ポンプ１の使用環境（例えば画像形成装置内の温
度）等の条件を考慮し、その条件に応じて最も適切な食
い込み量Ｄ２，Ｄ１の値と、その差Ｄ２−Ｄ１の値を設
定することが望ましい。

【００６５】ところで、粉体ポンプ１が作動し、剛体よ
り成るロータ１８が回転することによって、弾性体より
成るステータ１６の貫通孔内周面が摩耗することは先に
説明したが、その内周面の全ての個所で均一に摩耗が進
むものではない。図４に示したステータ貫通孔１７の溝
１９，２０の底部１９Ａ，２０Ａよりも、両溝１９，２
０の境界部を区画するステータ部分２１の方が、ロータ
１８から大きな摩擦力を受け、この部分２１の摩耗が促
進されるのである。従ってこのステータ部分２１が摩耗
しても、依然として空隙Ｇの密閉性が高く維持されるよ
うにステータ１６を形成すれば、粉体ポンプ１を長時間
使用しても、最大吸引圧力ＰＭを高く保つことができ、
粉体ポンプ１の寿命を伸ばすことができる。

【００６６】貫通孔２１の形態は、図４に示したように
両溝１９，２０の境界部を区画するステータ部分２１が
互いに接近する向きに突出し、その境界部がくびれた状
態となっていても、また図１８に示したように長円形と
なっていてもよいことは先に説明したが、上述した作用
が得られるようにするには、両溝１９，２０の境界部が
くびれた状態に貫通孔１７を形成することが有利であ
る。図４に示したステータ部分２１は互いに接近する向
きに突出しているので、粉体ポンプ１の使用時間の経過
に伴ってこのステータ部分２１が多少、摩耗しても、空
隙Ｇの密閉性を高く保つことができるのである。

【００６７】図４及び図１８に示し、かつ先にも簡単に
説明したように、ステータ１６が弾性変形していない状
態での各溝１９，２０の半径、すなわちステータ１６の
貫通孔１７を形成する各溝１９，２０のステータ横断面
における半径をＳＲ（mm）とし、同じくステータ１６が
弾性変形しない状態での貫通孔１７の最小内径を前述の
如くＳＮ（mm）としたとき、図１８に示した長円形の貫
通孔１７の場合には、ＳＮ＝２ＳＲとなる。また図４に
示した貫通孔１７の場合には、ＳＮ＜２ＳＲとなる。使
用前のステータ１６の貫通孔の形態を、ＳＮ＜２ＳＲを
満たすように設定することによって、このステータ１６
を組み込んだ粉体ポンプ１を長時間使用したときも、高
い最大吸引圧力ＰＭを確保できるのである。

【００６８】上述した知見に基づき、ＳＮ／２ＳＲの値
を表１に示すようにそれぞれ設定した各ステータＡ乃至
Ｆを有する粉体ポンプ１を、図１に示したように画像形
成装置に組み込んで作動させ、トナーを移送させる実験
を行った。表１中のゴム硬度は、各ステータＡ乃至Ｆの
硬度（ＪＩＳ Ａ硬度）を示している。表１には作動開
始前の粉体ポンプ１の最大吸引圧力ＰＭと、５０時間作
動後の粉体ポンプ１の最大吸引圧力ＰＭを示してある。
ここでは、吸引圧力を用いているが、粉体ポンプの吐き
出し側の圧力で評価してもよい。

【００６９】この実験の条件は、断面食い込み量ＲＡ−
ＳＮ＝０．６とし、外径食い込み量ＲＢ−（ＳＮ＋Ｓ
Ｘ）／２＝０．６とし、ロータ回転数を２００rpm、そ
のピッチ数を４とし、ローラ１８の横断面径ＲＡを７mm
とした。ロータ１８の材質は亜鉛合金、ステータ１６の
材質はＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）である。

【００７０】

【表１】

【００７１】表１の判定欄の○は粉体ポンプの最大吸引
圧力ＰＭが１０ＫＰa以上、すなわち前述の第２の条件
を満たしていることを示し、△は最大吸引圧力が４乃至
１０ＫＰaであること、すなわち前述の第１の条件を満
たしていることを示し、×は最大吸引圧力が４ＫＰa未
満であって、いずれの条件も満たしていないことを示し
ている。

【００７２】表１の判定結果から判るように、初期のス
テータの貫通孔１７の形態が、ＳＮ／２ＳＲ＝１より
も、ＳＮ／２ＳＲ＜１となっている方が、長時間に亘っ
て最大吸引圧力ＰＭを高く維持し、空隙Ｇの密閉性を高
く保って、単位時間当りのトナー移送量を増大させるこ
とができる。すなわちステータ横断面における貫通孔１
７の形状が、図１８に示した長円形よりも、図４に示し
た長円形の中央にくびれた部分２１がある方が、粉体ポ
ンプの寿命を伸ばすことができるのである。

【００７３】さらに重要なことは、表１のステータＦの
例から判るように、ＳＮ／２ＳＲの値を小さくしすぎて
も、粉体ポンプの使用時間の経過に伴って、その最大吸
引圧力ＰＭが大きく低下する点である。結局、０．９≦
ＳＮ／２ＳＲ≦０．９５を満たすように、ＳＮとＳＲを
設定することによって、粉体ポンプを長時間使用して
も、最大吸引圧力ＰＭの低下を抑え、粉体ポンプの寿命
を効果的に伸ばすことができる。

【００７４】上述した構成と、前述の第１乃至第５の構
成とを共に採用して粉体ポンプ１を構成することが最も
望ましい。

【００７５】また、本発明者による実験の結果、粉体ポ
ンプの最大吸引圧力ＰＭは、前述の各条件のほかに、ロ
ータ及びステータの材質、ステータの硬度、ロータの回
転数及びロータのピッチ数によっても変ることが明らか
となっており、従ってこれらの条件をも考慮に入れて食
い込み量Ｄ１，Ｄ２及びＤ２−Ｄ１の値を設定すること
が好ましい。

【００７６】表２乃至表４はその実験結果を示すもので
あり、これらの実験では、粉体ポンプ１の初期の断面食
い込み量Ｄ１と外径食い込み量Ｄ２を共に０．６mmに設
定し、ピッチ数が４で、横断面径ＲＡが７mmのロータ１
８を用いた。また、ＳＮ／２ＳＲ＝０．９４とした。

【００７７】次の表２は、ロータ１８の材質によって、
新品の粉体ポンプ１を使用し始めたとき、すなわち粉体
ポンプ１の初期の最大吸引圧力ＰＭと、粉体ポンプ１を
３０時間稼動した後の最大吸引圧力ＰＭがいかに変化し
たかを調べた実験結果を示す。この実験では、ロータ１
８の回転数を２００rpmに設定し、エチレンポリプロピ
レン（ＥＰＤＭ）ゴム製のステータ１６を用いた。表１
に示した実験では、ポリカーボネートテフロン（登録商
標）コートしたロータも用いた。

【００７８】

【表２】

【００７９】表３はステータ１６の材質とその硬度によ
って、粉体ポンプ１の初期の最大吸引圧力ＰＭと、粉体
ポンプ１を３０時間稼動した後の最大吸引圧力ＰＭがい
かに変化したかを調べた実験結果を示している。このと
きも、ロータ１８の回転数は２００rpmであり、ポリカ
ーボネートより成るロータ１８を用いた。表３中の硬度
は、全てＪＩＳ Ａ硬度である。

【００８０】

【表３】

【００８１】表２及び表３の判定の欄には、初期時と３
０時間稼動後の両方において粉体ポンプ１の最大吸引圧
力ＰＭが１０ＫＰa以上であったときに○印を付し、４
ＫＰa以上で１０ＫＰa未満であったときには△印を付
し、４ＫＰa未満であったときには×印を付してある。
すなわち○印は、前述の第２の条件を満たしていること
を示し、△印は第１の条件を満たしていることを示し、
×印はいずれの条件をも満たしていないことを示してい
る。

【００８２】表２から明らかなように、ロータ材質がＡ
ＢＳ樹脂とＡＢＳ樹脂Ｎｉメッキ以外のときに良好な結
果を示している。従って、前述の第１乃至第５の構成及
び表１に関連して説明した前述の構成の粉体ポンプにお
いて、アルミニウム、ポリカーボネート、又はポリアセ
タール樹脂より成るロータ１８、或いはこれらの材料の
うちの１つの材料を主材料とするロータ１８を用いるこ
とにより、初期時においても、また３０時間の稼動後に
おいても、大きな最大吸引圧力が得られ、安定した状態
で多量のトナーを移送することができる。

【００８３】また、表３から判るように、硬度４０度と
５０度のＥＰＤＭゴム製又はクロロプレンゴム製のステ
ータを用いたとき良好な結果が得られている。従って、
以上説明した各構成の粉体ポンプ１において、ＪＩＳ
Ａ硬度５０度以下のエチレンプロピレンゴム、又はクロ
ロプレンゴムより成るステータ１６、或いはこれらの材
料のうちのいずれか一方のゴムを主材料とするステータ
１６を用いることにより、初期時においても、また３０
時間の稼動後においても、大きな最大吸引圧力が得ら
れ、安定した状態で多量のトナーを移送することができ
る。

【００８４】上述のＥＰＤＭゴムとクロロプレンゴム
は、その耐摩耗性に優れていると共に、そのＪＩＳ Ａ
硬度が５０度以下であるため、ロータ１８により加圧さ
れて圧縮変形したステータ１６の反発力が小さくなり、
これによりステータ１６の貫通孔内周面の摩耗が抑えら
れ、粉体ポンプを長時間稼動させた後も、大きな最大吸
引圧力が得られる。但し、ステータ１６を天然ゴムで製
作したときは、そのＪＩＳ Ａ硬度が４０度であっても
耐摩耗性が劣るため、粉体ポンプを３０時間稼動させた
とき、その最大吸引圧力は０ＫＰaとなり、使用に耐え
得ないものとなった。

【００８５】また、次の表４はロータ回転開始時点から
１秒後と、５秒後の最大吸引圧力ＰＭがロータ１８の回
転数によっていかに変化するかを確認した実験結果を示
している。この実験でも、ポリカーボネート製のロータ
１８と、ＥＰＤＭゴム製のステータ１６を用いた。

【００８６】

【表４】

【００８７】表４から判るように、前述の各構成の粉体
ポンプにおいて、ロータの回転数が１００rpm乃至４０
０rpmで使用されるように構成されていると、粉体ポン
プ１の作動開始後、極めて短時間で、粉体ポンプの吸引
圧力を上昇させることができ、粉体ポンプ１を極く短時
間稼動させるだけで、多量のトナーを現像装置３に補給
することが可能となる。

【００８８】図１９及び図２０は、クリーニング装置に
より回収されたトナーを現像装置において再利用する目
的で、トナーを移送する回収トナー移送装置に粉体ポン
プを用いた例を示す。図１９に示した画像形成装置は、
像担持体の一例であるドラム状の感光体３６を有し、こ
の感光体３６は図１９における時計方向に回転駆動され
る。このとき、帯電ローラ３７によって感光体表面が帯
電され、その帯電面に原稿からの反射光又は光変調され
たレーザ光などの光Ｌが照射されて感光体表面に静電潜
像が形成され、この静電潜像は現像装置１０３によりト
ナー像として可視像化される。

【００８９】ここに示した現像装置１０３は、トナーと
キャリアを有する粉体状の二成分系現像剤Ｄを収容した
現像容器１０４と、その現像容器１０４内の現像剤Ｄを
撹拌する撹拌ローラ３８と、その現像剤を担持して搬送
する現像ローラ３９と、現像容器１０４に補給されるト
ナーＴを収容したトナー容器４０とを有し、現像ローラ
３９に担持されて、その現像ローラ３９と感光体３６と
の間の現像領域に搬送された現像剤によって、静電潜像
がトナー像として可視像化される。現像容器１０４内の
現像剤Ｄのトナー濃度の低下が図示していないセンサに
より検知されると、トナー補給ローラ４１が回転してト
ナー容器４０内のトナーＴが現像容器１０４内の現像剤
Ｄ中に補給される。

【００９０】一方、図１９には示していない給紙装置か
ら給送されてレジストローラ対４２により所定のタイミ
ングで送り出された転写紙Ｐは、転写ベルト４３に担持
されて搬送され、転写ローラ４４に印加された転写電圧
の作用により、感光体上のトナー像が転写紙Ｐに転写さ
れる。

【００９１】上述のように構成された作像手段５５の転
写ベルト４３を離れた転写紙Ｐは、図示していない定着
装置を通り、このとき転写紙Ｐ上のトナー像が熱と圧力
の作用により転写紙上に定着される。

【００９２】感光体３６上に付着した転写残トナーは、
クリーニング装置４５のクリーニングブレード４６によ
り掻き取り除去され、クリーニング装置４５のクリーニ
ングケース４７に回収された転写残トナーは、コイルス
クリュー４８によって図１９の紙面奥側へ搬送され、図
２０にも示すように、回収トナー移送装置４９のダクト
状のケーシング１３２内を下方に落下する。

【００９３】また転写ベルト４３にもクリーニングブレ
ード５１が圧接し、このブレード５１によって、転写ベ
ルト４３上に付着したトナーが掻き取り除去され、この
トナーもコイルスクリュー５２によってケーシング１３
２内に搬送される。

【００９４】回収トナー移送装置４９は、図２０に示す
ように、上述のケーシング１３２のほかに、図２１にも
示した粉体ポンプ１０１と、例えば可撓性のチューブよ
り成るトナー移送管１３５を有している。ここに示した
粉体ポンプ１０１は、図１、図３乃至図８及び図１１を
参照して先に説明した粉体ポンプ１と全く同様に構成さ
れたステータ１１６とロータ１１８を有し、ステータ１
１６はケース１２２に保持されている。また、このロー
タ１１８も、ピン継手１２７を介して連結軸１２８に連
結され、この連結軸１２８は他のピン継手１２９を介し
て駆動軸１３０に連結されている。この駆動軸１３０は
軸受１３１を介してケーシング１３２に回転自在に支持
され、ギア１３３を介して回転駆動される。

【００９５】図２０及び図２１に示した粉体ポンプ１０
１が図１に示した粉体ポンプ１と相違するところは、こ
の粉体ポンプ１０１のロータ１１８は図１に示したロー
タ１８と逆向きに回転駆動される点であり、従って連結
軸１２８の位置する側がステータ１１６の貫通孔１１７
の入口開口１２３となり、その反対側が出口開口１２４
となると共に、ケース１２２のトナー出口側に粉体出口
管１３４が、そのケース１２２に一体に接続されてい
る。また、図２０及び図２１に示した連結軸１２８には
スクリュー羽根５０が一体に形成され、この連結軸１２
８がスクリューコンベアとして構成され、しかもステー
タ１１６とケース１２２との間の隙間に、エア供給チュ
ーブ５３を介して、エアポンプ５４から圧送された空気
が供給される点も、図１に示した粉体ポンプ１と相違す
る。トナー移送管１３５は、その一端側が粉体出口管１
３４に接続され、その他端側が図１６に示したトナー容
器４０に接続されている。

【００９６】連結軸１２８とロータ１１８が回転駆動さ
れると、ケーシング１３２の底部に落下したトナーが、
連結軸１２８のスクリュー羽根５０によってステータ１
１６の貫通孔１１７に向けて搬送され、貫通孔１１７の
出口開口１２４の側の粉体出口管１３４内に吐出圧力が
発生する。このようにして空隙Ｇに取り込まれたトナー
は出口開口１２４から貫通孔外に排出される。このと
き、粉体出口管１３４にエアポンプ５４から空気が供給
されるので、ここに吐き出されたトナーの流動化が促進
され、そのトナーは粉体ポンプ１０１の吐出圧力によっ
て、粉体移送管１３５を通して、スムーズに現像装置１
０３のトナー容器４０に送られ、その現像装置１０３に
おいて再利用される。

【００９７】一般に、感光体や転写ベルトから回収され
たトナーは流動性が悪いが、かかるトナーに対応させて
前述の粉体ポンプの構成を採用することにより、このト
ナーも効率よく移送することができる。

【００９８】図２２は、画像形成装置本体の外部に配置
された大容量トナー補給装置５６を有する画像形成装置
の概略断面図であり、図２３はその大容量トナー補給装
置５６の断面図である。図２２に示した画像形成装置
は、それ自体周知の原稿読取装置５７と、その下方に配
置された作像手段５５と、さらにその下方に配置された
給紙装置６０と、作像手段５５により転写紙上に形成さ
れたトナー像を定着する定着装置５８とを有している。
ここに示した作像手段５５の現像装置１０３には、大容
量トナー補給装置５６のトナー収納タンク５９に収容さ
れた粉体状のトナーＴが供給される。感光体３６と転写
ベルト４３から回収されたトナーは、図２２には示して
いない回収トナー移送装置（図１９及び図２０参照）に
よって、図２３に示した回収トナー収納容器６１に搬送
される。作像手段５５の他の構成は、図１９に示した作
像手段と実質的に相違するところはないので、その説明
は省略する。

【００９９】図２１及び図２３に示したように、トナー
収納タンク５９内のトナーＴは、その下部に配置された
アジテータ６２により撹拌され、粉体ポンプ１０１によ
ってトナー収納タンク５９から搬出され、トナー移送管
１３５を通して矢印Ｅで示すように現像装置１０３に移
送される。ここに示した粉体ポンプ１０１は、図２０及
び図２１に示した粉体ポンプと実質的に同一に構成さ
れ、その連結軸１２８のスクリュー羽根５０により、ト
ナー収納タンク５９内のトナーＴが粉体ポンプ１０２の
ステータとロータとの間の空隙に向けて送り込まれる。
粉体ポンプ１０１により圧送され、その空隙から排出さ
れたトナーは、エアポンプ５４から供給される空気によ
って、その流動化が促進される。

【０１００】トナー収納タンク５９内のトナーＴがなく
なったとき、そのタンク上部の補給口６３からトナーを
補充することができる。このとき、トナー収納タンク５
９内の空気は、空気抜きフィルタ６４を通して外部に排
出される。

【０１０１】回収トナー収納容器６１は、上述のように
トナー収納タンク５９にトナーを補充するときに用いた
容器であり、その補充後に空となった容器を図２３に示
すようにセットして、これを回収トナー収納容器６１と
して使用する。図２２に示したクリーニング装置４５と
転写ベルト４３から回収されたトナーは、図示していな
いトナー移送管を通して、図２３に矢印Ｆで示すように
回収トナー収納容器６１に移送されて収納される。

【０１０２】大容量トナー補給装置５６は、一般に、ユ
ーザの要望により装着されるオプション形式の装置であ
ることが多いが、このようなユーザは、当該トナー補給
装置５６を使用する頻度が高いため、前述の各構成を備
えた長寿命の粉体ポンプを有する大容量トナー補給装置
は特に有利である。勿論、大容量トナー補給装置５６を
画像形成装置本体内に配置して、これを標準装備とする
こともできる。

【０１０３】粉体ポンプのいくつかの画像形成装置への
搭載例を説明したが、画像形成装置本体内に粉体ポンプ
を設置する場合、画像形成装置全体を小型化するため、
粉体ポンプ自身も小型であることが望ましく、前述の半
径ＳＲを例えば１５mm以下に設定すると、粉体ポンプの
小型化を達成できるが、このような小型の粉体ポンプに
よって、必要量の粉体、例えばトナーを移送できるよう
にするには、粉体ポンプのロータの回転数を高める必要
がある。従って、粉体ポンプには高い耐久性が要求され
るが、前述の各構成を採用することによって、この要求
を満足させることができる。

【０１０４】以上、移送される粉体がトナーＴである粉
体ポンプ１，１０１の例を説明したが、本発明は移送さ
れる粉体がトナーとキャリアを有する二成分系現像剤、
キャリアのみ、又はその他の粉体である粉体ポンプにも
広く適用できるものである。また、画像形成装置以外に
採用される粉体ポンプへの適用も可能である。

【０１０５】

【発明の効果】請求項１乃至５に係る発明によれば、粉
体ポンプのステータの摩耗を抑え、かつ当該粉体ポンプ
の温度上昇を抑えつつ、単位時間当りの粉体の移送量を
増大させることができる。

【０１０６】請求項６乃至９に係る発明によれば、粉体
ポンプを長時間使用したときも、単位時間当りの粉体移
送量の低下を効果的に抑制でき、粉体ポンプの耐久性を
向上させることができる。

【０１０７】請求項１０に係る発明によれば、粉体ポン
プの稼動開始後、短時間で粉体ポンプのトナー移送圧力
を高めることができる。

【０１０８】請求項１１に係る発明によれば、トナーが
凝集する不具合を抑えつつ、これを効率よく移送するこ
とができる。

【０１０９】請求項１２に係る発明によれば、トナーと
キャリアを有する二成分系現像剤を効率よく移送するこ
とができる。

【０１１０】請求項１３に係る発明によれば、上述した
各効果を奏する粉体ポンプを備えた画像形成装置を供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】トナー移送装置と、そのトナー収納容器から現
像装置へトナーを移送する粉体ポンプを示す断面図であ
る。

【図２】トナー収納容器の概略斜視図である。

【図３】図１に示した粉体ポンプの断面斜視図である。

【図４】ステータの横断面図である。

【図５】ステータの縦断面図である。

【図６】ロータの横断面図である。

【図７】ステータの貫通孔にロータが配置された状態の
横断面図である。

【図８】ステータの貫通孔にロータが配置された状態の
横断面図である。

【図９】粉体ポンプの最大吸引圧力とトナーの移送量と
の関係を示す図である。

【図１０】最大吸引圧力を説明するための図である。

【図１１】ロータとステータの縦断面図である。

【図１２】断面食い込み量及び外径食い込み量と、最大
吸引圧力との関係を示す図である。

【図１３】断面食い込み量及び外径食い込み量と、最大
吸引圧力との関係を示す図である。

【図１４】断面食い込み量及び外径食い込み量と、最大
吸引圧力との関係を示す図である。

【図１５】断面食い込み量及び外径食い込み量と、最大
吸引圧力との関係を示す図である。

【図１６】断面食い込み量及び外径食い込み量と、最大
吸引圧力との関係を示す図である。

【図１７】最大吸引圧力と粉体ポンプの稼動時間との関
係を示す図である。

【図１８】図４とは異なる形態のステータ貫通孔を示す
横断面図である。

【図１９】画像形成装置の作像手段と、回収トナー移送
装置を示す部分断面図である。

【図２０】回収トナー移送装置の断面図である。

【図２１】図１７に示した粉体ポンプの断面斜視図であ
る。

【図２２】大容量トナー補給装置を有する画像形成装置
の概略断面図である。

【図２３】大容量トナー補給装置の断面図である。

【符号の説明】

１ 粉体ポンプ １６ ステータ １７ 貫通孔 １８ ロータ １９ 溝 ２０ 溝 １０１ 粉体ポンプ １１６ ステータ １１７ 貫通孔 １１８ ロータ Ｇ 空隙 Ｔ トナー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 笠原 伸夫 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 松本 純一 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 市川 智之 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 Ｆターム(参考） 2H077 AA02 AA25 AC01 AC11 EA01 FA22 3F047 AA00 BA00

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステータと、該ステータに形成された貫
   通孔に回転可能に配置されたロータとを具備し、前記ス
   テータの貫通孔は、螺旋状に延びる２条の溝によって形
   成され、かつ前記ロータは、該ロータの外周面と前記ス
   テータの貫通孔内周面との間に粉体移送用の空隙が形成
   されるように螺旋状に延びていて、該ロータを回転駆動
   することにより、前記空隙を移動させて該空隙内の粉体
   を移送する粉体ポンプにおいて、 前記ロータの横断面径をＲＡmm、該ロータの外径をＲＢ
   mm、前記ステータの貫通孔の最小内径をＳＮmm、該貫通
   孔の最大内径をＳＸmmとしたとき、ＲＡ−ＳＮ≧０．４
   ５で、かつＲＢ−（ＳＮ＋ＳＸ）／２≧０．４５を満た
   すように、ＲＡ、ＲＢ、ＳＮ及びＳＸを設定したことを
   特徴とする粉体ポンプ。
2. 【請求項２】 ステータと、該ステータに形成された貫
   通孔に回転可能に配置されたロータとを具備し、前記ス
   テータの貫通孔は、螺旋状に延びる２条の溝によって形
   成され、かつ前記ロータは、該ロータの外周面と前記ス
   テータの貫通孔内周面との間に粉体移送用の空隙が形成
   されるように螺旋状に延びていて、該ロータを回転駆動
   することにより、前記空隙を移動させて該空隙内の粉体
   を移送する粉体ポンプにおいて、 前記ロータの横断面径をＲＡmm、該ロータの外径をＲＢ
   mm、前記ステータの貫通孔の最小内径をＳＮmm、該貫通
   孔の最大内径をＳＸmmとしたとき、−０．１８≦ＲＢ−
   （ＳＮ＋ＳＸ）／２−（ＲＡ−ＳＮ）≦０．１６を満た
   すように、ＲＡ、ＲＢ、ＳＮ及びＳＸを設定したことを
   特徴とする粉体ポンプ。
3. 【請求項３】 ステータと、該ステータに形成された貫
   通孔に回転可能に配置されたロータとを具備し、前記ス
   テータの貫通孔は、螺旋状に延びる２条の溝によって形
   成され、かつ前記ロータは、該ロータの外周面と前記ス
   テータの貫通孔内周面との間に粉体移送用の空隙が形成
   されるように螺旋状に延びていて、該ロータを回転駆動
   することにより、前記空隙を移動させて該空隙内の粉体
   を移送する粉体ポンプにおいて、 前記ロータの横断面径をＲＡmm、該ロータの外径をＲＢ
   mm、前記ステータの貫通孔の最小内径をＳＮmm、該貫通
   孔の最大内径をＳＸmmとしたとき、ＲＡ−ＳＮ≧０．４
   で、かつＲＢ−（ＳＮ＋ＳＸ）／２≧０．４を満たすと
   共に、−０．１８≦ＲＢ−（ＳＮ＋ＳＸ）／２−（ＲＡ
   −ＳＮ）≦０．１２を満たすように、ＲＡ、ＲＢ、ＳＮ
   及びＳＸを設定したことを特徴とする粉体ポンプ。
4. 【請求項４】 ステータと、該ステータに形成された貫
   通孔に回転自在に配置されたロータとを具備し、前記ス
   テータの貫通孔は、螺旋状に延びる２条の溝によって形
   成され、かつ前記ロータは、該ロータの外周面と前記ス
   テータの貫通孔内周面との間に粉体移送用の空隙が形成
   されるように螺旋状に延びていて、該ロータを回転駆動
   することにより、前記空隙を移動させて該空隙内の粉体
   を移送する粉体ポンプにおいて、 前記ロータの横断面径をＲＡmm、該ロータの外径をＲＢ
   mm、前記ステータの貫通孔の最小内径をＳＮmm、該貫通
   孔の最大内径をＳＸmmとしたとき、ＲＡ−ＳＮ≧０．５
   で、かつＲＢ−（ＳＮ＋ＳＸ）／２≧０．５を満たすと
   共に、−０．１８≦ＲＢ−（ＳＮ＋ＳＸ）／２−（ＲＡ
   −ＳＮ）≦０．１２を満たすように、ＲＡ、ＲＢ、ＳＮ
   及びＳＸを設定したことを特徴とする粉体ポンプ。
5. 【請求項５】 ＲＡ−ＳＮ≦０．９で、かつＲＢ−（Ｓ
   Ｎ＋ＳＸ）／２≦０．９を満たすように、ＲＡ、ＲＢ、
   ＳＮ及びＳＸを設定した請求項１乃至４のいずれかに記
   載の粉体ポンプ。
6. 【請求項６】 前記ステータの貫通孔を形成する各溝の
   ステータ横断面における半径をＳＲmmとしたとき、０．
   ９≦ＳＮ／２ＳＲ≦０．９５を満たすように、ＳＮとＳ
   Ｒを設定した請求項１乃至５のいずれかに記載の粉体ポ
   ンプ。
7. 【請求項７】 ステータと、該ステータに形成された貫
   通孔に回転可能に配置されたロータとを具備し、前記ス
   テータの貫通孔は、螺旋状に延びる２条の溝によって形
   成され、かつ前記ロータは、該ロータの外周面と前記ス
   テータの貫通孔内周面との間に粉体移送用の空隙が形成
   されるように螺旋状に延びていて、該ロータを回転駆動
   することにより、前記空隙を移動させて該空隙内の粉体
   を移送する粉体ポンプにおいて、 前記ステータの貫通孔の最小内径をＳＮmm、該貫通孔を
   形成する各溝のステータ横断面における半径をＳＲmmと
   したとき、０．９≦ＳＮ／２ＳＲ≦０．９５を満たすよ
   うに、ＳＮとＳＲを設定したことを特徴とする画像形成
   装置。
8. 【請求項８】 アルミニウム、ポリカーボネイト、又は
   ポリアセタール樹脂より成るロータ、或いはこれらのう
   ちの１つの材料を主材料とするロータを用いた請求項１
   乃至７のいずれかに記載の粉体ポンプ。
9. 【請求項９】 ＪＩＳ Ａ硬度５０度以下のエチレンプ
   ロピレンゴム、又はクロロプレンゴムより成るステー
   タ、或いはこれらのいずれか一方のゴムを主材料とする
   ステータを用いた請求項１乃至８のいずれかに記載の粉
   体ポンプ。
10. 【請求項１０】 ロータの回転数が１００rpm乃至４０
    ０rpmで使用される請求項１乃至９のいずれかに記載の
    粉体ポンプ。
11. 【請求項１１】 移送される粉体がトナーである請求項
    １乃至１０のいずれかに記載の粉体ポンプ。
12. 【請求項１２】 移送される粉体がトナーとキャリアを
    有する二成分系現像剤である請求項１乃至１１のいずれ
    かに記載の粉体ポンプ。
13. 【請求項１３】 請求項１１又は１２に記載の粉体ポン
    プを有することを特徴とする画像形成装置。