JP2010286552A - 粉体搬送スクリュー、現像装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】生産性、作業環境、搬送機能、耐食性に有利な溶接を用いた接合を採用しながらも、溶接による接合を確実に行うことができる粉体搬送スクリューを提供すること。
【解決手段】トナーなどの粉体を搬送する搬送路２２ｃに沿って設けられ、回転軸１０とコイル５０とを備え、回転軸１０を回転させるのに伴ってコイル５０が回転することで、粉体をコイル５０に沿って搬送させる搬送スクリューであって、コイル５０の少なくとも一端部に、コイル５０の一般部の肉厚よりも厚肉に形成した厚肉部５２が設けられ、厚肉部５２と回転軸１０とが溶接により溶融されたコイル溶接部７０を備えていることを特徴とする粉体搬送スクリューとした。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機やプリンタのようなトナー画像を形成する画像形成装置などにおいて、現像装置や廃トナー機構などに用いられるトナーや現像剤などの粉体の搬送や回収および撹拌を行うのに好適な粉体搬送スクリューに関し、特に、その構成部材の接合構造に関するものである。

従来、トナーなどの粉体を搬送するのに、粉体搬送スクリューを用いるものが、例えば、特許文献１などに知られている。
この従来の粉体搬送スクリューは、回転駆動力が入力されて回転する回転軸と、回転軸を中心に螺旋状に巻回されたスパイラル部と、を備え、スパイラル部の端部が、回転軸に溶接あるいは半田付けにより接合されている。

このような粉体搬送スクリューにおいて、本願出願人は、発明の第１段階として、図８に示す粉体搬送スクリュー０Ａ（以下、これを先行の粉体搬送スクリュー０Ａと称する）を考案した。

この先行の粉体搬送スクリュー０Ａは、トナー搬送装置０Ｂに適用されており、このトナー搬送装置０Ｂは、周知のように、筒状の容器０４の内部に、粉体搬送スクリュー０Ａが回転可能に設置されている。なお、容器０４には、一端部に、トナー入口０４ａが開口され、かつ、他端部に、トナー出口０４ｂが開口されている。

先行の粉体搬送スクリュー０Ａは、回転駆動される回転軸０１０と、その回転を利用してトナーや現像剤を搬送するための薄い帯状から螺旋状に成形されたコイル０１と、を備えている。

また、回転軸０１０は、回転駆動力が入力される相対的に大径の駆動軸０２と、この駆動軸０２に一端が支持され、駆動軸０２よりも小径の支持軸０３と、を備えている。そして、支持軸０３がコイル０１の末端部に接合されている。

また、駆動軸０２の一端が、容器０４から突き出されており、その端部に、回転駆動力を入力する歯車０５が取り付けられ、この回転駆動力の入力で、粉体搬送スクリュー０Ａが回転される。

よって、粉体搬送スクリュー０Ａを回転させると、このトナー入口０４ａから流入されたトナーや現像剤が、回転するコイル０１に形成された螺旋状のコイル面０１ａにて押されて移動し、トナー出口０４ｂへと搬送される。

また、支持軸０３がコイル０１の末端部に接合されているため、支持軸０３の回転力がコイル０１の末端にまで伝わり、かつ、コイル０１に大きな回転負荷が生じても剛性を保つことができる。

次に、先行の粉体搬送スクリュー０Ａのコイル０１と駆動軸０２との接合構造を図９により説明する。
特許文献１などには、コイル０１と駆動軸０２とを半田付けや溶接により接合することが記載されている。

図９は、コイル０１と駆動軸０２とを半田付けによって接合した例を示しており、このような半田付けの場合、接合強度を高めるためにコイル０１の螺旋形状に沿って充分な長さに亘って、半田０８を盛り付ける必要がある。

次に、駆動軸０２と支持軸０３との接合構造を説明する。
駆動軸０２と支持軸０３とを接合する場合、図１０に示すように、駆動軸０２の軸心に形成した嵌合穴０２ｂ（図１１参照）に、支持軸０３を嵌合させた状態で半田０９により接合することで、高い接合強度が得られる。

この場合、駆動軸０２には、図１１に示すように、コイル０１が挿入される側の端面０２ａの軸芯に、支持軸０３を嵌合させる嵌合穴０２ｂが穿設されている。そして、この嵌合穴０２ｂに支持軸０３を嵌合させた状態で、図１０に示すように、支持軸０３と駆動軸０２の端面０２ａとが半田０９により接合されている。

このような接合構造では、接合強度を高めるために、支持軸０３の全周に亘って半田０９を盛り付ける必要がある。そして、図１１に示すように、駆動軸０２の嵌合穴０２ｂの入口にはザグリ形状部０２ｃを設け、このザグリ形状部０２ｃに、半田０９が入り込むようにして、アンカー効果を得ることで、さらに接合強度を高めることが可能である。

しかしながら、図９に示したような、先行の粉体搬送スクリュー０Ａでは、半田付けによりコイル０１と駆動軸０２とを接合していたため、半田０８の盛り付け作業に手間がかかり、生産性が低くいとともに、製造時にフラックスが発生するおそれがあり、作業環境上好ましいものではなかった。
また、コイル０１が、図１２に示すように、螺旋ピッチの狭いコイル０１１の場合、盛られた半田０８ｂがトナーや現像剤を搬送する流路となる螺旋の溝を埋めてしまい、搬送機能が損なわれるおそれがあった。

加えて、駆動軸０２にあっては、耐摩耗性や耐食性を高めるために、窒化処理などの熱処理や表面処理が施される場合があるが、このような処理が成された場合、半田０８がはじかれて接合不可能となる。その対策として、半田付けする周辺の表面を削り落としていたが、この場合、耐食性などの必要な特性の低下を招いていた。

このように、半田付けによりコイル０１と駆動軸０２とを接合した構造では、生産性および作業環境の点で改善が望まれ、また、搬送機能や耐摩耗性などの処理を確保した上で、強固に接合することが難しかった。

そこで、上述の問題を解決するために、半田付けの代替として、溶接を用いることが考えられるが、コイル０１と駆動軸０２とを溶接する場合、一般的な溶接条件としては、より厚肉である駆動軸０２を溶融させることができる条件を設定するが、それは薄肉であるコイル０１にとっては、必要以上の高温となるために、コイル０１が溶け落ちてしまうことがあり、実際には、溶接を用いることは難しかった。

さらに、図８などに示すように、駆動軸０２にフランジ０２ｆを設け、このフランジ０２ｆを、容器０４の内周に当接させて位置決めを行なうとともに、回転時には、フランジ０２ｆが容器０４に接触しながら回転させる場合がある。
また、このような構造において、フランジ０２ｆの間際までが、トナーや現像剤の搬送領域であった場合、フランジ０２ｆに、コイル０１の先端を接触させて接合する必要がある。このような構造では、溶接の高熱により薄肉であるフランジ０２ｆに、変形や損傷が生じることがあり、この場合、位置決め精度の低下を招くおそれがあるとともに、粉体搬送スクリュー０Ａが回転した際に、変形したフランジ０２ｆが容器０４と接触して、回転に悪影響を与えるおそれがあり、この点でも、溶接を用いることが難しかった。

また、駆動軸０２と支持軸０３との接合にあっても、半田付けの代替として溶接を用いることも考えられてはいたが、この場合においても、特に、駆動軸０２と支持軸０３との径差が大きいほど、溶接時の高熱により小径な支持軸０３が溶け落ちてしまうことから溶接が困難であった。

本発明は、上述の従来の問題点に着目してなされたもので、少なくともコイルと回転軸との接合に、生産性、作業環境、搬送機能、耐摩耗性、耐食性などに有利な溶接を用いた接合を採用しながらも、溶接による接合を確実に行うことができる粉体搬送スクリューを提供することを目的としている。

上述の目的を達成するために、本願請求項１に記載の発明では、トナーなどの粉体を搬送する搬送路に沿って設けられるとともに、前記搬送路を形成する容器に回転可能に支持され、一端側から回転駆動力が与えられる回転軸と、前記回転軸の外周に沿って前記回転軸を軸心とする螺旋状に設けられ、両端部が、前記回転軸の両端部に接合されたコイルとを備え、前記回転軸の回転に伴って前記コイルが回転することで粉体を前記コイルに沿って搬送させる搬送スクリューであって、前記コイルの少なくとも一端部に、前記コイルの一般部の肉厚よりも厚肉に形成した厚肉部が設けられ、この厚肉部と前記回転軸とが溶融されたコイル溶接部を備えていることを特徴とする粉体搬送スクリューとした。

また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の粉体搬送スクリューにおいて、前記回転軸の外周にフランジが設けられ、このフランジに、前記厚肉部が、溶接時に熱伝達可能な位置に配置され、前記フランジが、前記厚肉部に近い側に配置された第１フランジ部と、前記厚肉部から離れた側に配置された第２フランジ部とに外径差を与えることにより、外周が階段状に形成されていることを特徴とする粉体搬送スクリューとした。

また、請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の粉体搬送スクリューにおいて、前記回転軸が、前記回転駆動力が与えられる駆動軸と、この駆動軸よりも小径の軸状に形成され、前記駆動軸の他端側に同軸に接合されて、前記駆動軸と一体に回転する支持軸とで形成され、前記コイル溶接部が、前記駆動軸の外周に形成されていることを特徴とする粉体搬送スクリューとした。

また、請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の粉体搬送スクリューにおいて、前記駆動軸の前記他端の軸心に、支持軸嵌合穴が形成され、前記支持軸を前記支持軸嵌合穴に嵌合させた状態で、前記支持軸の外周と、前記支持軸嵌合穴の開口部の周囲とが溶接により接合されていることを特徴とする粉体搬送スクリューとした。

また、請求項５に記載の発明では、請求項４に記載の粉体搬送スクリューにおいて、前記駆動軸の他端に、前記駆動軸の一般部よりも小径であり、前記支持軸嵌合穴が開口された小径部が形成され、前記支持軸溶接部が、前記小径部と前記支持軸とを溶接して形成されていることを特徴とする粉体搬送スクリューとした。

請求項６に記載の発明では、トナーを含む現像剤を搬送する搬送路を形成する容器を備え、この容器に、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の粉体搬送スクリューが回転可能に支持されていることを特徴とする現像装置とした。

また、請求項７に記載の発明では、請求項６に記載の現像装置が搭載されていることを特徴とする画像形成装置とした。

請求項１に記載の発明では、コイルの一端の厚肉部を、回転軸に溶接してコイル溶接部を形成する際には、厚肉部をコイルの一般部よりも厚肉に形成しているため、コイルに駆動軸の溶融に必要な高熱が加わった際に、コイルの一般部の肉厚のものを溶接する場合と比較して、コイルが溶け落ちることを抑制でき、溶接による接合が可能となる。
このように、コイルの溶接による接合が可能になることで、半田付けにより接合するのと比較して、溶接強度を向上できるとともに、接合作業が容易となり生産性を向上でき、加えて、フラックスの発生が抑えられて、作業環境が向上し、さらに、半田を盛り付けた場合のように、接合部分がコイルの螺旋の間に形成される溝断面積を狭めることが無く、コイルの螺旋のピッチが狭い場合でも、螺旋の溝断面積を確保して、トナー搬送性を確保することができる。
しかも、溶接の場合には、回転軸表面の窒化処理などの熱処理や表面処理が施されていても、半田付けの場合のように、これを削り落とす必要が無く、このような作業の手間を省くことができるとともに、この削り落とし部分の耐摩耗性や耐食性が悪化し、錆などによりトナー品質を低下させることを抑制できる。

また、請求項２に記載の発明では、厚肉部を回動軸に溶接する際に、コイルが接触するフランジに高熱が伝達される。このフランジは、第１フランジ部と第２フランジ部とを備えていることにより、いずれか一方のフランジ部のみの場合よりも熱容量を大きくすることができ、フランジが熱により変形するのを抑制することができる。
さらに、フランジは、外径寸法の異なる第１フランジ部と第２フランジ部とにより外周が階段状に形成されているため、第１フランジ部からの熱の伝達や機械的な変形の伝達が、階段状部分で第２フランジ部に伝達されるのが抑制される。
したがって、第２フランジ部を、粉体搬送スクリューを回転可能に支持する容器に接触させた場合に、第２フランジ部に熱影響による変形が生じたものと比較して、粉体搬送スクリューの回転性に悪影響を及ぼすことを抑制できる。

また、請求項３に記載の発明では、回動軸を、相対的に大径に形成され、回転駆動力が入力される駆動軸と、この駆動軸に同軸に一体に接合された支持軸と、で構成され、厚肉部を溶接させるコイル溶接部を、駆動軸の外周に設けた。
このように、回転軸を、回転駆動力が入力される相対的に大径の駆動軸と、相対的に小径の支持軸とで構成したため、回動軸の全てを駆動軸と同径に形成したものと比較して、重量を軽減して、回転に伴う消費エネルギを軽減でき、一方、回転軸の全てを支持軸と同径に形成したものと比較して、剛性を確保して、回転駆動力の伝達性を確保できる。
しかも、大径の駆動軸にコイルを溶接する場合でも、コイルに厚肉部を形成したため、溶接が可能となる。

請求項４に記載の発明では、支持軸を駆動軸の支持軸嵌合穴に嵌合させるため、駆動軸と支持軸との軸心を一致させる作業が単純であり、作業性に優れる。
また、支持軸嵌合穴と支持軸とは、全周に亘って隙間なく接触することから、円周上のどこで溶接させても確実に溶着可能である。
しかも、駆動軸と支持軸とを、溶接により接合させるため、半田付けによる接合と比較して、生産性を向上させることが可能である。

請求項５に記載の発明では、溶接して支持軸溶接部を形成するのにあたり、支持軸を駆動軸の小径部に溶接させるため、駆動軸に小径部を形成せずに溶接する場合と比較して、駆動軸を溶融させる温度を低くすることが可能であり、支持軸が高熱になり過ぎて溶け落ちる不具合の発生を抑制可能となる。

請求項６に記載の発明では、請求項１〜請求項５のいずれかの効果を有する粉体搬送スクリューを現像装置に搭載可能である。
また、請求項７に記載の発明では、請求項１〜請求項５のいずれかの効果を有する粉体搬送スクリューを有した現像装置を、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に搭載することを可能とする。

実施例１のトナー搬送スクリューＴＳを適用した現像装置Ａを示す断面図である。 実施例１のトナー搬送スクリューＴＳを示す図であり、（ａ）は駆動軸３０の一部を断面で示す側面図、（ｂ）は支持軸４０を示す側面図、（ｃ）はコイル５０を示す側面図である。 実施例１のトナー搬送スクリューＴＳのコイル５０を駆動軸３０に接合させた部分を示す拡大側面図である。 実施例１のトナー搬送スクリューＴＳを適用した画像形成装置Ｂの構成を示す概略図である。 実施例１のトナー搬送スクリューＴＳを適用した現像装置Ａを示す断面図である。 実施例１のトナー搬送スクリューＴＳを、他の現像装置Ａ２に適用した例を示す断面図である。 実施例３のトナー搬送スクリューＴＳ３を適用した現像装置Ａ３を示す断面図である。 本発明のトナー搬送スクリューに至る前段階で本願発明者が考案した先行技術のトナー搬送スクリュー０Ａを適用したトナー搬送装置０Ｂを示す断面図である。 先行技術のトナー搬送スクリュー０Ａの主要部を示す側面図である。 先行技術のトナー搬送スクリュー０Ａの回転軸０１０を示す側面図である。 先行技術のトナー搬送スクリュー０Ａの回転軸０１０に用いられた駆動軸０２の一部を断面で示す側面図である。 先行技術のトナー搬送スクリュー０Ａの解決すべき問題を示す側面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
本発明の実施の形態の粉体搬送スクリューは、トナーなどの粉体を搬送する搬送路（２２ｃ）に沿って設けられるとともに、前記搬送路（２２ｃ）を形成する容器（２１）に回転可能に支持され、一端側から回転駆動力が与えられる回転軸（１０）と、前記回転軸（１０）の外周に沿って前記回転軸（１０）を軸心とする螺旋状に設けられ、両端部が、前記回転軸（１０）の両端部に接合されたコイル（５０）とを備え、前記回転軸（１０）の回転に伴って前記コイル（５０）が回転することで粉体を前記コイル（５０）に沿って搬送させる搬送スクリューであって、前記コイル（５０）の少なくとも一端部に、前記コイル（５０）の一般部の肉厚よりも厚肉に形成した厚肉部（５２）が設けられ、この厚肉部（５２）と前記回転軸（１０）とが溶融されたコイル溶接部（７０）を備えていることを特徴とする粉体搬送スクリューである。

図１〜図５に基づき、この発明の実施例１のトナー搬送スクリュー（粉体搬送スクリュー）ＴＳについて説明する。

実施例１のトナー搬送スクリューＴＳは、図５に示す現像装置Ａに適用されており、また、この現像装置Ａは、図４に示す画像形成装置Ｂに設けられている。

（画像形成装置Ｂの構成）
そこで、まず、画像形成装置Ｂの構成を簡単に説明する。

画像形成装置Ｂは、図４に示すように、感光体ドラム１１と、帯電ローラ１２と、表面電位計１３と、現像ローラ１４と、転写ローラ１５と、クリーニング装置１６と、定着ユニット１７とを備えている。

なお、感光体ドラム１１、帯電ローラ１２、表面電位計１３、現像ローラ１４およびクリーニング装置１６が、二点鎖線で示す筐体１８に一体的に収容されてプロセスカートリッジとして形成されている。

感光体ドラム１１は、円柱状を呈し、静電潜像が形成される。この感光体ドラム１１は、図示しない駆動機構からの駆動力を得て、図示奥行き方向に延びる軸を中心として矢印Ａ１方向に回転する。この感光体ドラム１１に対向して帯電ローラ１２が設けられている。

帯電ローラ１２は、電力の供給を受けて帯電し、対向する感光体ドラム１１の表面１１ａを所望の電位で一様に帯電させる。このとき、感光体ドラム１１は、矢印Ａ１方向に回転するため、感光体ドラム１１の表面１１ａのうち、帯電ローラ１２に対向している部分よりも回転方向下流側となる表面部分が、回転にしたがって順次一様に帯電する。
したがって、画像情報等を担持したレーザ光Ｌの照射によって、感光体ドラム１１の表面１１ａには、その画像情報等に応じた電位分布の静電潜像が形成される。

表面電位計１３は、感光体ドラム１１の表面１１ａに形成された静電潜像の電位（電位分布）を検出する。

現像ローラ１４は、感光体ドラム１１上の静電潜像にトナーを付着させるもので、感光体ドラム１１の静電潜像が形成された表面１１ａの部分が現像ローラ１４を通過すると、この静電潜像の電位分布に応じた量のトナーが付着し、感光体ドラム１１の表面１１ａには、静電潜像に対応した濃度分布のトナー像が可視的に顕像（現像）される。この現像ローラ１４は、後述するように現像装置Ａ（図５参照）に設けられている。

転写ローラ１５は、感光体ドラム１１の表面１１ａに顕像されたトナー像を記録紙Ｓに転写処理するもので、感光体ドラム１１に向かって所定のタイミングで給送された記録紙Ｓが、感光体ドラム１１と転写ローラ１５とに挟まれつつ通過することにより、記録紙Ｓに圧着されて転写される。

定着ユニット１７は、記録紙Ｓ上にトナー像を定着させるもので、加熱定着ローラ１７ａと加圧ローラ１７ｂとを有している。加熱定着ローラ１７ａは、例えばアルミニウム等の中空円筒体からなる芯金の外周面にトナーの粘着を防止するためのフッ素樹脂層等からなる粘着防止層が設けられて構成されている。また、加熱定着ローラ１７ａは、図示は略すが芯金の中空部に回転中心線に沿ってハロゲンランプ等のヒータが配置され、その輻射熱によって加熱定着ローラ１７ａが内側から加熱するようになっている。この加熱定着ローラ１７ａと平行に、かつこの加熱定着ローラ１７ａに圧接するように加圧ローラ１７ｂが設けられている。

定着ユニット１７に搬送された記録紙Ｓは、加圧ローラ１７ｂと加熱定着ローラ１７ａとの間を通過されることにより、記録紙Ｓ上に付着しているトナーが加熱定着ローラ１７ａの熱により軟化されつつ、加圧ローラ１７ｂと加熱定着ローラ１７ａとの間に挟まれることで加圧されることにより、記録紙Ｓ上にトナー像が定着される。

（現像装置Ａの構成）
次に、現像装置Ａの構成について説明する。
現像装置Ａは、トナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤を用いるもので、図５に示すように、この現像剤を収容する現像槽２１を備えている。また、現像槽２１には、トナーを供給するためのトナー搬送スクリューＴＳを備えたトナー搬送部２２と、トナーに磁性キャリアを混合させて現像剤とするための撹拌スクリュー部２３と、撹拌スクリュー部２３で混合形成された現像剤を現像ローラ１４に供給するための供給スクリュー部２５と、 現像ローラ１４に付着した現像剤の層厚を規制するための現像ドクター２６と、現像ローラ１４からの現像剤を回収するための回収スクリュー部２７と、が設けられている。

（トナー搬送部２２）
次に、実施例１のトナー搬送スクリューＴＳを備えたトナー搬送部２２について説明する。
トナー搬送部２２では、図１に示すように、容器としての現像槽２１に、トナーを搬送する搬送路２２ｃが、図において左右方向に延在されている。この搬送路２２ｃでは、トナーが、軸方向の一端に設けられたトナー入口２２ａから流入され、トナー搬送スクリューＴＳにより、軸方向の他端のトナー出口２２ｂへ送られ、さらに、このトナー出口２２ｂから撹拌スクリュー部２３へ搬送される。

（トナー搬送スクリューＴＳ）
次に、実施例１のトナー搬送スクリューＴＳについて詳細に説明する。
トナー搬送スクリューＴＳは、回転軸１０とコイル５０とを備えている。

回転軸１０は、駆動軸３０と支持軸４０とを備えている。
駆動軸３０は、金属製であり、図２（ａ）に示すように棒状に形成されており、中間のフランジ３１を挟んで、コイル５０の内周に挿入され挿入部３２と、現像槽２１から外部に突出される（図１参照）突出部３３と、を同軸に備えている。

フランジ３１は、切削加工またはヘッダ加工により、大径の大径フランジ部（第２フランジ部）３１ａと小径の小径フランジ部（第１フランジ部）３１ｂとを備えた外径寸法の異なる２段状に形成されている。

挿入部３２には、先端面３２ａに、挿入部３２の外径よりも小径で支持軸４０よりも大径の小径部３４が形成されている。そして、挿入部３２には、小径部３４の先端面３４ａに開口された支持軸嵌合穴３５が、軸心に沿って一定の径で穿設されている。なお、支持軸嵌合穴３５は、支持軸４０を嵌合可能な内径寸法に形成されている。

また、突出部３３の先端には、図１に示すように、図外の駆動源から回転駆動力が入力されるギヤ３６が設けられる。

支持軸４０は、図２（ｂ）に示すように、金属製の丸棒を、所定の長さに切断して形成されている。
この支持軸４０は、支持軸嵌合穴３５の底部３５ａに突き当たるまで差し込まれて支持軸嵌合穴３５に嵌合されているとともに、図３に示すように、支持軸溶接部６０により駆動軸３０の小径部３４に溶接されている。この支持軸溶接部６０の溶接打点数は１点とされている。この溶接には、微小部材の溶接に適していることで知られたＴＩＧ（タングステンイナートガス）溶接機を用いた。
なお、支持軸嵌合穴３５の深さは、支持軸４０の挿入後に、フランジ３１から支持軸４０の先端までの長さがあらかじめ設定された値となるような寸法に設定されている。

コイル５０は、図２（ｃ）に示すように、帯状の金属板を、その表裏面を軸方向に沿う方向に向けて、軸心に沿って螺旋状に成形したものである。
コイル５０の先端部には、支持軸４０と接合するために、表裏面を径方向に向けた状態で軸心部に向けて折り返された折り返し部５１が設けられている。
一方、コイル５０の基端部には、他の一般部よりも肉厚を厚く形成した厚肉部５２が設けられている。

コイル５０は、基端部が駆動軸３０に接合され、先端部が支持軸４０に接合されている。
コイル５０の基端部と駆動軸３０との接合は、図３に示すように、コイル５０の内周に駆動軸３０の挿入部３２が挿入されており、厚肉部５２が、挿入部３２の外周３２ｂと小径フランジ部３１ｂの側面３１ｃとに当接した状態で、挿入部３２に溶接されてコイル溶接部７０が形成されている。すなわち、コイル溶接部７０は、厚肉部５２に図外の溶接機から熱を加えることで、この厚肉部５２と挿入部３２の外周３２ｂとが溶融した後に冷え固まり塊状となることで得られるものであり、この場合、小径フランジ部３１ｂの側面３１ｃも一緒に溶融する場合もある。

一方、コイル５０の先端部と支持軸４０との接合は、コイル５０の先端部の折り返し部５１を、支持軸４０の先端に溶接あるいは半田付けにより接合されている。溶接の場合、支持軸４０は、駆動軸３０よりも相対的に小径であるため、折り返し部５１が、薄肉のコイル５０の一般部と同じ肉厚であっても、溶け落ちることはない。

（実施例１の作用）
次に、実施例１のトナー搬送スクリューＴＳの製造手順を説明する。
イ）駆動軸３０と支持軸４０との接合
支持軸４０を駆動軸３０に接合する際には、まず、支持軸嵌合工程を実行する。
この支持軸嵌合工程では、支持軸４０を、支持軸嵌合穴３５に底付きするまで挿入して嵌合させる。この嵌合により、支持軸４０と駆動軸３０との軸心が一致する。また、支持軸４０が支持軸嵌合穴３５に底付きするまで挿入させることで、支持軸４０の駆動軸３０から出ている寸法が設定寸法となり、寸法調節の手間を省くことができる。

次に、支持軸溶接工程を実行する。
この支持軸溶接工程では、支持軸４０の外周と、駆動軸３０の小径部３４の先端面３４ａとを、ＴＩＧ溶接機により１点溶接して、支持軸溶接部６０を形成する。
なお、ＴＩＧ溶接では、アークによる母材の溶融操作と溶加棒の溶融操作を独立して実行可能であり、溶込みや溶着量の調整が容易、不活性ガスによるシールドを十分行うことで、大気による溶接金属の酸化、窒化防止を図ることが可能、スパッターやヒュームの発生が少ない、などの利点がある。

ここで、小径部３４は、挿入部３２の一般部よりも小径で、支持軸４０との径差が小さく、両者の熱容量の差が小さいため、両者は同様の温度で溶融し、支持軸４０を挿入部３２の先端面３２ａに溶接する場合と比較して、支持軸４０が高熱で溶融過剰となるのを防止できる。
加えて、支持軸溶接部６０を１点としていることでも、支持軸４０が溶融過剰となるのを防止できる。
これにより、支持軸４０を駆動軸３０に溶接により接合させることが可能となった。

このように、本実施例１では、支持軸４０を駆動軸３０に溶接により接合させたため、従来の半田付けによる接合と比較して、接合強度を上げるために必要であった駆動軸３０の穴へのザグリ加工が不要となるとともに、支持軸４０の全周に亘っての肉盛り作業が不要となり、この点でも生産性に優れ、かつ、フラックスの飛散も少なく作業場の環境にも優れる。

ロ）コイル５０と駆動軸３０および支持軸４０との接合
コイル５０と駆動軸３０とを接合する場合、まず、回転軸挿入工程を実行する。
この回転軸挿入工程では、上記ａ）により駆動軸３０と支持軸４０とが一体となった回動軸１０を、コイル５０の基端部側から、その螺旋の軸心部分に挿入させ、さらに、駆動軸３０の小径フランジ部３１ｂの側面３１ｃが、コイル５０の基端部の厚肉部５２に当接するまで、駆動軸３０の挿入部３２を、コイル５０の螺旋の軸心部分に挿入させる。なお、厚肉部５２を、小径フランジ部３１ｂの側面３１ｃに当接させることで、コイル５０と回動軸１０との相対的な位置決めを行うことができる。

次に、厚肉部溶接工程を実行する。
この厚肉部溶接工程では、まず、厚肉部５２を、駆動軸３０の挿入部３２の外周３２ｂに溶接して接合させる。
このとき、厚肉部５２は、フランジ３１に当接されていることから、溶接の高熱がフランジ３１に伝達される。このフランジ３１は、小径フランジ部３１ｂと大径フランジ部３１ａとを備えているため、いずれか一方のフランジ部のみである場合と比較して、フランジ３１の熱容量が高く、フランジ３１に変形が生じにくい。しかも、両フランジ部３１ａ，３１ｂが径差を有しており、フランジ３１の外周に段差が形成されているため、この段差により熱の伝達ならびに機械的な変形の伝達が妨げられ、熱による小径フランジ部３１ｂに生じた変形が、大径フランジ部３１ａまで伝達されるのを抑制できる。

次に、折り返し部接合工程を実行する。
この折り返し部接合工程では、コイル５０の折り返し部５１を支持軸４０の先端部に接合させるが、本実施例１では、溶接により両者を接合させるものとする。本実施例１では、前述のように、支持軸４０は、駆動軸３０よりも相対的に小径であり、支持軸４０を溶融させる温度では、コイル５０の折り返し部５１は、溶け落ちることがない。

（実施例１の効果）
以上説明してきたように、本実施例１のトナー搬送スクリューＴＳにあっては、以下に列挙する効果が得られる。

ａ）コイル５０に厚肉部５２を設け、この厚肉部５２を駆動軸３０に溶接してコイル溶接部７０を形成するようにしたため、溶接時のコイル５０の溶け落ち抑制が可能となり、コイル５０と駆動軸３０との溶接が可能となった。
この溶接が可能となったことで、従来のように半田付けにより接合するのと比較して、容易に接合強度を向上でき、生産性を向上できる。すなわち、従来の半田付けでは接合強度を上げるためには、コイル５０の螺旋に沿って充分な範囲を肉盛りすることが必要であったが、このような作業が不要となる。また、駆動軸に酸化防止加工を行う場合、半田付け後に洗浄工程が必要であったがこれが不要となる。
さらに、溶接の場合、半田付けの際に生じていたフラックスの発生がほとんどなくなることから、作業環境を向上できる。
加えて、半田付けによる接合の場合、コイル５０の螺旋ピッチが狭い場合、盛られた半田がコイル５０の螺旋の溝を埋めてしまうおそれがあったが、このような不具合を防止でき、トナー搬送性を向上できる。
しかも、現像装置Ａに用いられるトナー搬送スクリューＴＳの駆動軸３０には窒化処理等の熱処理や表面処理が施される場合があり、従来では、半田の接着性を増すために駆動軸３０の表面を削り落としていたが、実施例１のように、溶接により接合を行うため、表面の削り落としが不要となったことから、耐食性等の表面特性を損ねることを抑制でき、錆びによるトナー品質劣化のおそれも軽減できる。

ｂ）コイル溶接部７０は、コイル５０の基端部の１点で駆動軸３０に接合されているため、コイル５０の複数箇所を溶接するものと比較して、生産性に優れる。

ｃ）駆動軸３０のフランジ３１に、現像槽２１に当接する大径の大径フランジ部３１ａと、これに隣接する小径の小径フランジ部３１ｂとを設け、外周に段差を形成した。これにより、コイル５０の厚肉部５２の溶接時の高熱がフランジ３１に伝達された際に、大径フランジ部３１ａに変形が生じることを抑制できる。この大径フランジ部３１ａは、トナー搬送スクリューＴＳが回転したときに現像槽２１に接触する部分であり、この大径フランジ部３１ａが変形して、トナー搬送スクリューＴＳの回転性に悪影響を及ぼすことを抑制できた。

ｄ）駆動軸３０と支持軸４０とを接合させるのにあたり、駆動軸３０の挿入部３２の先端面３２ａの小径部３４に支持軸４０を溶接させた支持軸溶接部６０により接合するようにしたため、支持軸４０と溶接対象部分との径差を抑えて、支持軸４０が高温により溶け落ちることなく溶接することが可能となった。このように、駆動軸３０と支持軸４０とを、溶接により接合したため、従来のように半田付けにより接合するのと比較して、生産性を向上できる。
特に、従来の半田付けでは、接合強度を上げるために駆動軸３０に支持軸４０を挿入させる穴の開口の周囲にザグリ加工が必要であったが、これが不要となり、その分、生産性を向上させながら接合強度を確保できる。

ｅ）支持軸溶接部６０は、支持軸４０の周方向の１点で溶接するようにしたため、複数個所や全周で溶接するものと比較して、支持軸４０の溶け落ちを抑制できるとともに、複数点を溶接するものよりも、生産性を向上できる。

ｇ）上記ａ）ｄ）ｅ）のように、トナー搬送スクリューＴＳの生産性向上を図ることが可能であることにより、コスト低減された現像装置Ａ、およびそれを搭載した画像形成装置Ｂを提供することができる。

（他の実施例）
以下に、他の実施例について説明するが、これら他の実施例は、実施例１の変形例であるため、その相違点についてのみ説明し、実施例１あるいは他の実施例と共通する構成については共通する符号を付けることで説明を省略する。

図６は、実施例１のトナー搬送スクリューＴＳを、現像装置Ａ２に適用した例を示しており、この現像装置Ａ２では、トナー搬送部２２において、トナー入口２２２ａが、トナー搬送スクリューＴＳの駆動軸３０側に設けられ、トナー出口２２２ｂが、その反対方向の端部に配置されている。

この現像装置Ａ２では、駆動軸３０にコイル５０を接合するコイル溶接部７０の位置に、トナー入口２２２ａが配置されている。このような配置では、従来の半田付けにより接合した場合、コイル５０の螺旋により形成されるトナーの流路が、半田の盛りつけにより狭められて、トナー搬送性能に悪影響を及ぼすおそれがあったが、本実施例２では、コイル５０を１点のコイル溶接部７０で、フランジ３１の位置で接合しているだけであるため、トナー搬送性能の悪化を抑制できる。

図７は実施例３のトナー搬送スクリューＴＳ３を適用した現像装置Ａ３を示す断面図であり、実施例３のトナー搬送スクリューＴＳ３は、駆動軸３３０が、実施例１のものと異なっており、図７に示すように、駆動軸３３０は、実施例１で示したフランジ３１を備えていない。

そこで、実施例３では、コイル５０の厚肉部５２は、駆動軸３３０の挿入部３２の外周面に溶接されてコイル溶接部３７０が形成されている。
このように、コイル５０には、厚肉部５２を形成しているため、駆動軸３３０の挿入部３２の外周のみに溶接する場合でも、厚肉部を有しない帯状のコイルを溶接する場合と比較して、コイル５０が溶け落ちるのを抑制し、溶接によりコイル溶接部３７０を形成して接合させることが可能となる。

以上、本発明の粉体搬送スクリューを、実施の形態および実施例１〜３に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施の形態および実施例１〜３に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

例えば、実施例１〜３では、粉体として、トナーを示したが、粉体としては、トナーに限定されず、現像剤など他の粉体を用いてもよい。

また、回転軸として、実施例１〜３では、大径の駆動軸と、小径の支持軸とを備えたものを示したが、これに限定されるものではない。例えば、回転軸として、全体で一様な外径のものを用いてもよい。あるいは、回転軸として駆動軸と支持軸とを有したものを用いる場合でも、指示軸は、実施例１〜３で示したものよりもさらに小径のものを使用してもよい。

また、実施例１〜３では、回転軸として、支持軸を駆動軸に接合させるのにあたり、駆動軸の支持軸嵌合穴に嵌合させたものを示したが、これに限定されるものではなく、例えば、支持軸の基端を、駆動軸の軸心に嵌合させない構造、例えば、支持軸の基端部を、駆動軸の外周に溶接し、一般部を駆動軸の軸心に一致させるような、折曲部を備えた構造としてもよい。さらに、実施例１〜３では、駆動軸と支持軸とを接合させるのにあたり、支持軸溶接部６０により接合したものを示したが、請求項１，２に記載の発明では、両者を半田付けなど、他の接合手段により接合させてもよい。

また、実施例１，２では、フランジの第１フランジ部を小径フランジ部３１ｂとし、第２フランジを大径フランジ部３１ａとした例を示したが、この寸法関係は、逆に、第１フランジを大径に、第２フランジを小径に形成してもよい。あるいは、第１フランジ部と第２フランジとを別体に形成してもよい。

また、実施例１，２では、厚肉部５２を、小径フランジ部３１ｂに当接させたものを示したが、請求項２に記載の発明では、厚肉部の熱が第２フランジに伝達される位置であれば、厚肉部は、第２フランジ部から離れた位置に配置してもよい。

１０ 回転軸
２１ 現像槽（容器）
２２ｃ 搬送路
３０ 駆動軸
３１ フランジ
３１ａ 大径フランジ部（第２フランジ部）
３１ｂ 小径フランジ部（第１フランジ部）
３４ 小径部
３４ａ 先端面
３５ 支持軸嵌合穴
４０ 支持軸
５０ コイル
５１ 折り返し部
５２ 厚肉部
６０ 支持軸溶接部
７０ コイル溶接部
３３０ 駆動軸
３７０ コイル溶接部
Ａ 現像装置
Ｂ 画像形成装置
ＴＳ トナー搬送スクリュー（粉体搬送スクリュー）

特開平１１−２２３９８６号公報

Claims (7)

1. トナーなどの粉体を搬送する搬送路に沿って設けられるとともに、前記搬送路を形成する容器に回転可能に支持され、一端側から回転駆動力が与えられる回転軸と、前記回転軸の外周に沿って前記回転軸を軸心とする螺旋状に設けられ、両端部が、前記回転軸の両端部に接合されたコイルとを備え、前記回転軸の回転に伴って前記コイルが回転することで粉体を前記コイルに沿って搬送させる搬送スクリューであって、
   前記コイルの少なくとも一端部に、前記コイルの一般部の肉厚よりも厚肉に形成した厚肉部が設けられ、
   この厚肉部と前記回転軸とが溶融されたコイル溶接部を備えていることを特徴とする粉体搬送スクリュー。
2. 前記回転軸の外周にフランジが設けられ、
   このフランジに、前記厚肉部が、溶接時に熱伝達可能な位置に配置され、
   前記フランジが、前記厚肉部に近い側に配置された第１フランジ部と、前記厚肉部から離れた側に配置された第２フランジ部とに外径差を与えることにより、外周が階段状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の粉体搬送スクリュー。
3. 前記回転軸が、前記回転駆動力が与えられる駆動軸と、この駆動軸よりも小径の軸状に形成され、前記駆動軸の他端側に同軸に接合されて、前記駆動軸と一体に回転する支持軸とで形成され、
   前記コイル溶接部が、前記駆動軸の外周に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の粉体搬送スクリュー。
4. 前記駆動軸の前記他端の軸心に、支持軸嵌合穴が形成され、
   前記支持軸を前記支持軸嵌合穴に嵌合させた状態で、前記支持軸の外周と、前記支持軸嵌合穴の開口部の周囲とが溶接により接合されていることを特徴とする請求項３に記載の粉体搬送スクリュー。
5. 前記駆動軸の他端に、前記駆動軸の一般部よりも小径であり、前記支持軸嵌合穴が開口された小径部が形成され、
   前記支持軸溶接部が、前記小径部と前記支持軸とを溶接して形成されていることを特徴とする請求項４に記載の粉体搬送スクリュー。
6. トナーを含む現像剤を搬送する搬送路を形成する容器を備え、
   この容器に、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の粉体搬送スクリューが回転可能に支持されていることを特徴とする現像装置。
7. 請求項６に記載の現像装置を搭載されていることを特徴とする画像形成装置。

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