JP4086270B2

JP4086270B2 - Powder pump and image forming apparatus having the powder pump

Info

Publication number: JP4086270B2
Application number: JP2001036231A
Authority: JP
Inventors: 智村松; 信夫岩田; 伸夫笠原; 純一松本; 智之市川
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-11-13
Filing date: 2001-02-13
Publication date: 2008-05-14
Anticipated expiration: 2021-02-13
Also published as: JP2002205816A

Description

【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状のトナー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、粉体状のトナー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、前記ステータの貫通孔の最小内径をＳＮmmとしたとき、ＲＡ−ＳＮ≧０．４５とし、かつ前記ロータの半径方向最外方部の山部と前記ステータの貫通孔の谷部とが圧接して前記貫通孔の谷部が圧縮変形したときの食い込み量をｄ３とし、前記貫通孔の山部と前記ロータの山部とが圧接して貫通孔の山部が圧縮変形したときの食い込み量をｄ４としたときのｄ３とｄ４の合計の値が０．４５mm以上となるように、横断面径ＲＡｍｍ、該ロータの外径ＲＢｍｍ、前記ステータ貫通孔の最小内径ＳＮｍｍ、該貫通孔の最大内径ＳＸｍｍを設定し、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、かつ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共に、ロータの回転数が１００rpm乃至４００rpmで使用される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、前記ロータの半径方向最外方部の山部と前記ステータの貫通孔の谷部とが圧接して前記貫通孔の谷部が圧縮変形したときの食い込み量をｄ３とし、前記貫通孔の山部と前記ロータの山部とが圧接して貫通孔の山部が圧縮変形したときの食い込み量をｄ４としたときのｄ３とｄ４の合計の値が０．４５mm以上となるように設定され、かつ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、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、かつ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共に、ロータの回転数が１００rpm乃至４００rpmで使用される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、前記ロータの半径方向最外方部の山部と前記ステータの貫通孔の谷部とが圧接して前記貫通孔の谷部が圧縮変形したときの食い込み量をｄ３とし、前記貫通孔の山部と前記ロータの山部とが圧接して貫通孔の山部が圧縮変形したときの食い込み量をｄ４としたときのｄ３とｄ４の合計の値が０．４５ｍｍ以上となるように設定され、かつ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、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、かつ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共に、ロータの回転数が１００rpm乃至４００rpmで使用される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、前記ロータの半径方向最外方部の山部と前記ステータの貫通孔の谷部とが圧接して前記貫通孔の谷部が圧縮変形したときの食い込み量をｄ３とし、前記貫通孔の山部と前記ロータの山部とが圧接して貫通孔の山部が圧縮変形したときの食い込み量をｄ４としたときのｄ３とｄ４の合計の値が０．４５ｍｍ以上となるように設定され、かつ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、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、かつ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共に、ロータの回転数が１００rpm乃至４００rpmで使用される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）。
【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１乃至６のいずれか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７）。
【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８０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Ｃ２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２２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１６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ＰＭ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２００mm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ＰＭ≧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＜１０ＫＰa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、ＰＭ≧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５００mm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１６に形成された貫通孔１７の最小内径、すなわち両溝１９，２０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１９，２０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１８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＋ＳＸmm）／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、ＪＩＳＡ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≧３０ＫＰa、■印は２０ＫＰa≦ＰＭ＜３０ＫＰa、◎印は１０ＫＰa≦ＰＭ＜２０ＫＰa、△印は４ＰＫa≦ＰＭ＜１０ＫＰa、×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≧４ＫＰa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≧１０ＫＰa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１３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Ｄ１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≧２０ＫＰa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−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ＰＭ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１６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１mm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ＳＸ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＋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。
【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Ｄ１、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１９，２０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１７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（ＪＩＳＡ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＋ＳＸ）／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１７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１８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１８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ＪＩＳＡ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３０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、４ＫＰa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ＡＢＳ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、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ＪＩＳＡ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ＪＩＳＡ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４００rpm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１３２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１１６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１０１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１２８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１３４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１１６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１０３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５９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。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を可能としたのである。
【０１０６】
請求項６乃至８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。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を可能としたのである。
【０１０７】
請求項９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。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を可能としたのである。
【０１１０】
請求項１０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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention includes a stator and a rotor rotatably disposed in a through hole formed in the stator, the through hole of the stator being formed by two grooves extending in a spiral shape, and the rotor Is extended spirally so that a powder transfer gap is formed between the outer peripheral surface of the rotor and the inner peripheral surface of the through hole of the stator, and the gap is formed by rotating the rotor. The present invention relates to a powder pump that moves the toner and transfers the powdery toner in the gap, and an image forming apparatus having the powder pump.
[0002]
[Prior art]
The use of a powder pump of the above type for the purpose of transferring various powders is well known. For example, in an image forming apparatus configured as a copying machine, a facsimile, a printer, or a multifunction machine having at least two of these functions, a powdery toner or a powdery two-component system having a toner and a carrier The above-described powder pump is employed for the purpose of transferring a developer or the like (see, for example, JP-A-11-84873). Such powder pumps are also referred to as uniaxial eccentric screw pumps or generally mono pumps.
[0003]
In the above-described powder pump, when the rotor rotates, the gap defined between the outer peripheral surface of the rotor and the inner peripheral surface of the through hole of the stator moves, and the powder enclosed in the gap is transferred. It is comprised so that. Generally, the rotor is made of a rigid body such as metal or resin, and the stator is made of an elastic material such as rubber or soft resin.
[0004]
In order to increase the amount of powder that can be transferred by such a powder pump per unit time, the airtightness of the above-mentioned gap should be increased so that the suction pressure on the powder suction side of the powder pump can be increased. . The amount by which the outer peripheral surface of the rotor made of a rigid body is brought into pressure contact with the inner peripheral surface of the through hole of the stator made of an elastic body and the inner peripheral surface is elastically deformed to compress the inner peripheral surface is referred to as the biting amount. In order to improve the airtightness of the air gap as described above, the amount of biting is increased so that the pressure contact force between the outer peripheral surface portion of the rotor and the inner peripheral surface portion of the through hole of the stator is increased as much as possible.
[0005]
However, if the amount of biting of the stator is increased too much, the torque of the rotor is increased, the amount of wear of the stator is promoted, and the temperature of the powder pump is significantly increased due to friction between the stator and the rotor. Therefore, when the powder transferred by the powder pump is susceptible to heat, the temperature of the powder pump may cause an adverse effect on the powder. For example, when the powder is a toner or a two-component developer having a toner and a carrier, the disadvantage that the toner easily aggregates due to the temperature rise of the powder pump is inevitable.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made on the basis of the above-mentioned novel recognition. The first object of the present invention is the beginning that can improve the transfer efficiency of the powdery toner while minimizing the above-mentioned problems. The object is to provide a powder pump of the type described.
[0007]
A second object of the present invention is to provide an image forming apparatus having the above-described powder pump.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the first object, in the powder pump of the type described at the beginning, when the rotor has a transverse cross-sectional diameter of RA mm and the stator has a minimum inner diameter of SN mm, RA- The bite amount when SN ≧ 0.45 and the peak portion of the outermost radial portion of the rotor is in pressure contact with the valley portion of the through hole of the stator and the valley portion of the through hole is compressively deformed is d3. And the sum of d3 and d4 is 0.45 mm or more when the amount of biting when the crest of the through hole and the crest of the rotor are pressed against each other and the crest of the through hole is compressively deformed is d4. The rotor is made of aluminum, polycarbonate, or polyacetal resin with a transverse sectional diameter RAmm, an outer diameter RBmm of the rotor, a minimum inner diameter SNmm of the stator through-hole, and a maximum inner diameter SXmm of the through-hole. A stator using a rotor mainly made of one of these materials and made of ethylene propylene rubber or chloroprene rubber having a JIS A hardness of 50 degrees or less, or a stator mainly made of any one of these rubbers In addition, the present invention proposes a powder pump characterized in that the rotor is used at a rotational speed of 100 rpm to 400 rpm (claim 1).
[0009]
In order to achieve the first object, the present invention provides a powder pump of the type described at the beginning, wherein a peak portion of the outermost radial direction of the rotor and a trough portion of the through hole of the stator are provided. The amount of biting when the trough of the through hole is compressively deformed by pressure contact is d3, and the bite when the peak of the through hole and the peak of the rotor are pressed and the peak of the through hole is compressively deformed is d3. When the amount is d4, the total value of d3 and d4 is set to be 0.45 mm or more, the transverse cross-sectional diameter of the rotor is RAmm, the outer diameter of the rotor is RBmm, and the through hole of the stator is RA, RB, SN, and so that −0.18 ≦ RB− (SN + SX) / 2− (RA−SN) ≦ 0.16 is satisfied, where SNmm is the minimum inner diameter and SXmm is the maximum inner diameter of the through hole. Set SX, aluminum, polycarbonate, or poly A rotor made of acetal resin, or a rotor mainly made of one of these materials, and a stator made of ethylene propylene rubber or chloroprene rubber having a JIS A hardness of 50 degrees or less, or one of these rubbers A powder pump is proposed, in which a stator whose main material is used is used and the rotational speed of the rotor is 100 to 400 rpm.
[0010]
Furthermore, in order to achieve the first object, the present invention provides a powder pump of the type described at the beginning, wherein a ridge portion at the radially outermost portion of the rotor and a trough portion of the through hole of the stator are provided. The amount of biting when the trough of the through hole is compressively deformed by pressure contact is d3, and the bite when the peak of the through hole and the peak of the rotor are pressed and the peak of the through hole is compressively deformed is d3. When the amount is d4, the total value of d3 and d4 is set to be 0.45 mm or more, the transverse cross-sectional diameter of the rotor is RAmm, the outer diameter of the rotor is RBmm, and the through hole of the stator is When the minimum inner diameter is SNmm and the maximum inner diameter of the through hole is SXmm, RA−SN ≧ 0.4 and RB− (SN + SX) /2≧0.4 are satisfied, and −0.18 ≦ RB− ( SN + SX) / 2− (RA−SN) ≦ 0.12 In addition, RA, RB, SN and SX are set, and a rotor made of aluminum, polycarbonate, or polyacetal resin, or a rotor mainly made of one of these materials is used, and ethylene having a JIS A hardness of 50 degrees or less is used. Proposal of a powder pump characterized in that a stator made of propylene rubber or chloroprene rubber, or a stator mainly made of any one of these rubbers is used, and the rotational speed of the rotor is 100 to 400 rpm. (Claim 3).
[0011]
In order to achieve the first object, the present invention provides a powder pump of the type described at the beginning, wherein a peak portion of the outermost radial direction of the rotor and a trough portion of the through hole of the stator are provided. The amount of biting when the trough of the through hole is compressively deformed by pressure contact is d3, and the bite when the peak of the through hole and the peak of the rotor are pressed and the peak of the through hole is compressively deformed is d3. When the amount is d4, the total value of d3 and d4 is set to be 0.45 mm or more, the transverse cross-sectional diameter of the rotor is RAmm, the outer diameter of the rotor is RBmm, and the through hole of the stator is When the minimum inner diameter is SNmm and the maximum inner diameter of the through hole is SXmm, RA−SN ≧ 0.5 and RB− (SN + SX) /2≧0.5 are satisfied, and −0.18 ≦ RB− ( SN + SX) / 2− (RA−SN) ≦ 0.12 , RA, RB, SN and SX, ethylene propylene using a rotor made of aluminum, polycarbonate, or polyacetal resin, or a rotor mainly made of one of these materials and having a JIS A hardness of 50 degrees or less A powder pump characterized by using a stator made of rubber or chloroprene rubber, or a stator mainly made of any one of these rubbers and having a rotor speed of 100 to 400 rpm is proposed. (Claim 4).
[0012]
Furthermore, RA, RB, SN so that RA-SN ≦ 0.9 and RB− (SN + SX) /2≦0.9 may be satisfied in the powder pump according to claim 1. And SX are advantageous (claim 5).
[0013]
Further, in the powder pump according to any one of claims 1 to 5, when the radius in the stator cross section of each groove forming the through hole of the stator is SR mm, 0.9 ≦ SN / 2SR ≦ 0. It is advantageous to set SN and SR so that .95 is satisfied.
[0020]
Furthermore, the present invention proposes an image forming apparatus having the powder pump according to any one of claims 1 to 6 to achieve the second object (claim 7).
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
[0022]
FIG. 1 shows a powder pump 1 disposed in a main body of an image forming apparatus configured as a copying machine, a printer, a facsimile machine, or a multifunction machine having at least two of these functions, and the powder pump 1 transfers the powder pump 1. FIG. 2 is a schematic explanatory view showing a toner storage device 2 that stores toner T, which is an example of the powder that is produced, and a developing device 3; As known per se, in the developing container 4 of the developing device 3, for example, a powdery two-component developer (not shown in FIG. 1) having a toner and a carrier is accommodated. The toner forms a toner image on the surface of the image carrier that is not shown in FIG. When a decrease in the toner concentration of the developer in the developing container is detected by a toner concentration sensor (not shown), the toner T in the toner storage device 2 is transferred by the powder pump 1 and supplied into the developing container 4. The toner storage device 2 shown in FIG. 1 is configured as follows.
[0023]
First, the toner storage device 2 includes a bag-shaped toner storage container 5 having an opening at the bottom, and a powdery toner T is stored in the toner storage container 5. The toner storage container 5 has a lower portion on the opening 6 side fixed and held by a holding member 7 and is housed in a protective case 8. The lower part of the protective case 8 is fixed to a holding member 7, and a sealing member 9 made of an elastic body such as sponge is fixed and held on the holding member 7. The toner storage container 5, the protective case 8, the holding member 7, and the seal member 9 constitute an integral toner cartridge 10, and this toner cartridge 10 is detachable from a holder 11 fixed to the image forming apparatus main body. It is installed.
[0024]
The bag-shaped toner storage container 5 is formed in a bag container shape by an airtight material in which a flexible sheet made of a resin such as polyethylene or nylon or paper having a thickness of about 80 to 200 μm is formed into a single layer or a multilayer structure. Is formed. As shown in FIG. 2, the airtight material is assembled as in origami production to constitute the toner storage container 5. The protective case 8 is made of, for example, a material such as rigid paper, cardboard or plastic, and the holding member 7 is also made of resin or paper.
[0025]
The toner storage device 2 further includes a toner discharge pipe 12. When the toner cartridge 10 is set in the holder 11 while being lowered from above, a slit formed in the seal member 9 at the upper part of the toner discharge pipe 12. Then, the toner discharge port 13 that is inserted into the seal member 9 and formed on one end side of the toner discharge pipe 12 enters the toner storage container 5. At this time, the seal member 9 comes into close contact with the outer peripheral surface of the toner discharge pipe 12 due to its elasticity, and the toner T in the toner container 5 is prevented from leaking to the outside.
[0026]
In addition, an air supply pipe 13A is connected to the toner discharge pipe 12, and the air pumped by the air pump 14 is supplied from the toner discharge port 13 into the toner storage container 5 through the air supply pipe 13A and the toner discharge pipe 12. Is done. As a result, the powdery toner T in the toner container 5 is agitated and fluidized, and the trouble that the toner T is cross-linked and the discharge efficiency of the toner T is reduced is prevented. As shown in FIG. 2, a filter 15 that does not allow toner to pass but allows air to pass therethrough is provided on the upper portion of the toner storage container 5. When air is supplied to the toner storage container 5 as described above, the air is filtered. The pressure in the toner storage container 5 can be prevented from rising excessively.
[0027]
On the other hand, as shown in FIG. 3, the powder pump 1 includes a stator 16 and a rotor 18 that is rotatably disposed in a through hole 17 formed in the stator 16. Is also made of a material having a low elastic modulus. That is, the stator 16 is made of an elastic body such as rubber, and the rotor 18 is made of a rigid body such as metal or resin.
[0028]
4 is a transverse sectional view of the stator 16 in a state where the rotor 18 is not inserted into the through hole 17 of the stator 16, FIG. 5 is a longitudinal sectional view of the stator 16 in the same state, and FIG. It is a cross-sectional view. 7 and 8 are cross-sectional views in a state in which the rotor 18 is disposed in the through hole 17 of the stator 16. A cross-sectional view cut in a direction perpendicular to the axis is a cross-sectional view, and a cross-sectional view cut in a direction along the axis is a vertical cross-sectional view.
[0029]
As shown in FIGS. 4 and 5, the through hole 17 of the stator 16 is formed by two

grooves

19 and 20 having an arcuate cross section extending spirally around the central axis C <b> 1 of the through hole 17. The cross-sectional shape of the through-hole 17 in the illustrated example is such that two arc-shaped

cross-section grooves

19 and 20 having the same radius are connected, and the boundary between both

grooves

19 and 20 is constricted. In that case, it is preferable that the stator part 21 which divides the said boundary part is formed in the shape with roundness. However, the form of the through hole 17 is not limited to the above form. For example, the boundary between the

grooves

19 and 20 is not constricted, and the cross sectional shape of the through hole 17 is oval. Good (see FIG. 18).
[0030]
In addition, as shown in FIGS. 1, 3, and 6, the rotor 18 has a powder transfer gap G formed between the outer peripheral surface of the rotor 18 and the inner peripheral surface of the through hole of the stator 16. , And extends in a spiral around its central axis C2. The rotor 18 has a circular cross section, and the center C3 of the circular cross section is eccentric with respect to the central axis C2 of the rotor 18 and extends spirally around the central axis C2. As shown in FIGS. 1 and 3, the stator 16 wraps and includes a rotor 18 having a spiral structure, is in contact with the rotor 18, and is held by the case 22. The powder pump having the rotor 18 and the stator 16 is a pump that is also referred to as a uniaxial eccentric screw pump or a Mono pump, and is conventionally known.
[0031]
As will be described later, the toner is transferred from the inlet opening 23 side of the through hole 17 shown in FIG. 1 to the outlet opening 24 side, and the end of the rotor 18 on the outlet opening 24 side is connected to the outlet side end. In other words, a connecting shaft 28 is connected to the outlet side end portion via a universal joint made of a pin joint 27, and the connecting shaft 28 is driven via a universal joint made of another pin joint 29. The drive shaft 30 is coupled to a shaft 30 and is rotatably supported by a casing 32 having an open lower portion via a bearing 31. A gear 33 is fixed to the drive shaft portion protruding to the outside of the casing 32, and a mating gear (not shown) is engaged with the gear 33, and the rotation of the drive motor (not shown) is also transmitted through these gears. It is transmitted to the drive shaft 30 and the connecting shaft 28, and thereby the rotor 18 is driven to rotate. The casing 32 is connected to the case 22 described above.
[0032]
The powder pump 1 of this example is configured as described above, and the powder inlet pipe 34 at the end of the case 22 on the side opposite to the side where the connecting shaft 28 is located is made of, for example, a flexible tube. One end of the toner transfer pipe 35 is connected, and the other end of the toner transfer pipe 35 is connected to the other end side of the toner discharge pipe 12 described above. The toner transfer tube 35 is made of, for example, a flexible tube having an inner diameter of about 4 to 7 mm, and is made of a rubber material such as polyurethane, nitrile, EPDM, or silicone excellent in toner resistance, or a plastic material such as polyethylene or nylon. It is configured.
[0033]
The lower part of the casing 32 is connected to the developing container 4 of the developing device 3, and the inside of the casing 32 and the inside of the developing container 4 communicate with each other. As described above, when the toner concentration sensor of the developing device 3 detects a decrease in the toner concentration of the two-component developer in the developing container 4, the drive shaft 30 and the connecting shaft 28 are rotated by the drive motor described above. When driven, the rotor 18 rotates about the center C3 (FIGS. 6 and 7) of the circular cross section, and the center axis C2 of the rotor 18 is a circle around the center axis C1 of the through hole of the stator 16. Rotate while drawing a trajectory. In this way, the rotor 18 reciprocates between the two

grooves

19 and 20 that define the through holes 17 of the stator 16 as shown in FIGS. Due to the rotation of the rotor 18, the gap G formed between the inner peripheral surface of the through hole of the stator 16 and the outer peripheral surface of the rotor 18 moves to the left in FIG. 1, whereby the inlet opening 23 of the through hole 17. On the other hand, that is, the suction pressure is generated on the toner suction side of the powder pump 1.
[0034]
The suction pressure generated by the rotation of the rotor 18 of the powder pump 1 as described above is transmitted to the toner T in the toner storage container 5 through the toner transfer pipe 35 and the toner discharge pipe 12. In this way, the toner in the toner transfer pipe 35 is fed into the gap G from the inlet opening 23 of the through hole 17 and transferred to the left in FIG. 1, and then this toner is discharged from the outlet opening 24 of the through hole 17. It is discharged into the casing 32. In this way, by rotating the rotor 18, the gap G is moved to transfer the powder in the gap, in this example, the toner T, from the inlet opening 23 side of the through hole 17 to the outlet opening 24 side. can do.
[0035]
The toner T discharged from the through hole 17 of the stator 16 is supplied to the two-component developer in the developing container 4 through the casing 32 and mixed and stirred. When the predetermined time has elapsed, the rotation of the rotor 18 stops. By such toner supply, the toner concentration of the developer in the developing container 4 is maintained within a predetermined range, and a toner image having a predetermined concentration can be formed on the image carrier.
[0036]
As described above, the toner T in the toner container 5 is transferred to the developing device 3 and replenished. At this time, the toner T in the toner container 5 is supplied with air from the air pump 14 and is fluid. Therefore, the toner replenishment amount can be prevented from becoming unstable due to a toner cross-linking phenomenon, and the amount of toner remaining without being transferred into the toner storage container 5 can be extremely reduced.
[0037]
As described above, in the powder pump 1, the rotor 18 made of a rigid body having higher rigidity than the stator 16 is pressed against the inner peripheral surface of the through hole of the stator 16 made of an elastic body, and the inner peripheral surface portion thereof is elastically (compressed). ) By deforming, the gaps G are sealed, and the powdery toner T enclosed therein is transferred. At this time, as described above, in order to increase the amount of toner that the powder pump 1 can transfer per unit time, the airtightness of the gap G is increased and the suction pressure on the toner suction side of the powder pump 1 is increased. It is necessary to configure so that it can be increased.
[0038]
FIG. 9 shows the experimental results showing the relationship between the maximum suction pressure PM on the toner suction side of the powder pump 1 and the toner transfer amount per unit time. As shown in FIG. 10, the maximum suction pressure refers to the toner suction side of the powder pump 1, that is, the powder inlet pipe 34 of the case 22, instead of the toner transfer pipe 35 shown in FIG. This is the gauge pressure when the pressure gauge 71 is connected and the rotor 18 is rotationally driven as described above in this state and the pressure inside the tube 70 in a sealed state is measured by the pressure gauge 71. Thus, the maximum suction pressure is the suction pressure at the maximum load of the powder pump.
[0039]
A large number of powder pumps 1 capable of obtaining various maximum suction pressures PM are manufactured by changing the airtightness of the gap G of the powder pump 1, and each of the powder pumps 1 is a toner transfer tube as shown in FIG. FIG. 9 shows the result of measuring the amount of toner transferred per unit time under each condition described later by connecting the toner storage device 2 via 35 and operating each powder pump 1. The horizontal axis in FIG. 9 indicates the maximum suction pressure PM of each powder pump 1, and the vertical axis indicates the toner transfer amount per unit time. Actually, the maximum suction pressure is a negative pressure, but FIG. 9 shows the maximum suction pressure PM as an absolute value. The same applies to the description to be described later.
[0040]
9A, 9B, and 9C show the types of toner T to be transferred and the distance that the toner transferred in the toner transfer pipe 35 is lifted upward, that is, the lift H (FIG. 1). Experimental results are shown. The fluidity of the toner varies depending on the amount of external additives such as silica gel and titanium to be externally added thereto, the kind of resin constituting the toner particles, and the like, and also varies depending on the use environment temperature and humidity of the powder pump 1. . In FIG. 9, when the maximum suction pressure PM is low, the toner transfer amount does not become the maximum but decreases because the maximum suction pressure PM is insufficient, so that the powder pump 1 transfers the toner. This indicates that the transfer state becomes unstable due to or does not, and as a result, the average transfer amount of toner decreases.
[0041]
A in FIG. 9 is a result when a toner having a relatively good fluidity among the toners used in the image forming apparatus, that is, a toner having a cohesion degree of 5 to 20% and a lift H of 200 mm. is there. This condition is a condition in which the toner can be transported in a stable state relatively easily. As can be seen from FIG. 9, when such toner is used, the toner can be transferred only when the maximum suction pressure PM is about 3 KPa, and when PM ≧ 4 KPa, the toner transfer amount is maximum. And become stable. At this time, PM ≧ 4 KPa is set as the first condition.
[0042]
Further, B in FIG. 9 shows the experimental result under the condition that the same toner as in A is used and the head H is 500 mm. In this case, since the lift is larger than in the case of A, the load at the time of toner transfer is increased, and the pressure loss until the suction pressure of the powder pump 1 is transmitted to the toner T in the toner storage container 5 is increased. In the case of the powder pump 1 with 4 KPa ≦ PM <10 KPa, the toner can be transferred. However, the toner transfer amount is unstable under these conditions, and the toner transfer amount becomes almost maximum when PM ≧ 10 KPa. Stabilize. At this time, PM ≧ 10 KPa is set as the second condition.
[0043]
The toner cartridge 10 shown in FIG. 1 is replaced with a new toner cartridge when the toner T in the toner storage container 5 runs out or the remaining amount becomes extremely small. In order to improve the replacement workability of the toner cartridge 10, it is not preferable to set the height position where the toner cartridge 10 is set to be lower than the height position where the developing device 3 is mounted. Therefore, in many image forming apparatuses, the head H is 500 mm or less. Normally, if the second condition described above is satisfied, the toner is transported in a stable state and the toner is supplied to the developing device 3. be able to.
[0044]
Further, C in FIG. 9 is an experimental result under the condition that a toner having a cohesion degree of 20 to 60% and poor fluidity is used and the lift H is 500 mm. Such conditions are the strictest conditions among A, B, and C in supplying toner to the developing device 3, and the pressure loss during toner transfer is the largest. Therefore, when the powder pump 1 with PM ≧ 20 KPa is used, the toner transfer amount converges to the maximum value and becomes stable. When the condition of PM ≧ 20 KPa is referred to as the third condition, the toner is stabilized even under the most severe conditions for transferring the toner by configuring the powder pump 1 to satisfy the third condition. In this state, the developing device 3 can be replenished by transferring the toner.
[0045]
The agglomeration degree of the toner is such that the first to third sieves having a sieve size of 150 μm, 75 μm, and 45 μm are used, with the first sieve at the top and the second sieve below it. Then, the third sieve is placed at the lowest position, 2 g of toner is placed on the first sieve, and these sieves are vibrated for 20 seconds. At this time, the amount of toner remaining on the first sieve is set to x (G) When y (g) is the amount of toner remaining on the second sieve and z (g) is the amount of toner remaining on the third sieve, it is represented by (5x + 3y + z) × 10 (%). Value.
[0046]
If the powder pump 1 is configured so as to satisfy any of the first to third conditions according to the toner to be used and the size of the head H, any type of toner can be transported stably and developed. A necessary amount of toner can be supplied to the apparatus. Here, in order to configure the powder pump 1 so as to satisfy these conditions, as described above, the rotor around the gap G is improved so that the hermeticity (sealability) of the gap G is enhanced. The pressure contact force between the portion and the stator portion may be increased. By doing so, the stator portion is greatly compressed and deformed, and the amount of biting is increased, so that the sealing performance of the gap G is improved and the first to third conditions can be satisfied. However, if the amount of biting of the stator 16 is increased too much, problems such as an increase in rotor torque, a decrease in life due to accelerated wear of the stator, or an increase in temperature of the powder pump occur as described above.
[0047]
Then, when this inventor examined about the factor which has the largest influence on the sealing performance of the space | gap G, the following fact could be clarified.
[0048]
FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view showing the stator 16 and the rotor 18 of the powder pump 1, and the alternate long and short dash line shown in FIG. 7 and FIG. 8 shows the state before the stator 16 is compressed and deformed by the rotor 18. Indicates the state. As shown in FIGS. 4 to 8 and 11, the diameter of the circular cross section of the rotor 18 is RA (mm), and the maximum outer diameter of the outer peripheral surface of the spirally extending rotor 18 is RB (mm). Further, the minimum inner diameter of the through hole 17 formed in the stator 16, that is, the inner diameter at the boundary between both

grooves

19 and 20 is SN (mm), and the maximum inner diameter of the through hole 17, that is, between the bottoms of both

grooves

19 and 20. Is set to SX (mm). The minimum inner diameter SN and the maximum inner diameter SX are values of each diameter when the stator 16 is not compressed and deformed, that is, when the rotor 18 is not inserted into the through hole 17.
[0049]
Here, FIG. 8 shows a state in which the rotor 18 occupies an intermediate position between the two

grooves

19 and 20, and at this time, each stator portion 21 that defines the boundary between both the

grooves

19 and 20 corresponds to the rotor 18. , The amount of deformation, that is, the amount of biting is d1 and d2, respectively, and the total value is (RA-SN) mm. This is represented by D1, and this D1 will be referred to as a cross-sectional bite amount for convenience.
[0050]
On the other hand, as shown in FIG. 7 and FIG. 11, the crest of the radially outermost portion of the rotor 18 and the bottom of the

grooves

19 and 20 that define the through hole 17 of the stator 16, that is, the trough of the through hole 17 Is the strongest pressure contact, and the amount of biting when the valley portion of the through hole 17 is compressed and deformed is defined as d3. In addition, the stator portion 21 that defines the boundary between both

grooves

19 and 20 of the through-hole 17, that is, the peak of the through-hole 17 and the peak of the rotor 18 are most strongly pressed, and the peak of the through-hole 17 is The amount of biting when compressed and deformed is d4. The total value of both biting amounts d3 and d4 is RBmm− (SNmm + SXmm) / 2, which is represented by D2, and for convenience, this D2 will be referred to as the outer diameter biting amount.
[0051]
The airtightness of each air gap G is determined by the amount of biting of the stator portion surrounding each air gap G, that is, the above-mentioned cross-sectional biting amount D1, the outer diameter biting amount D2, and the biting amount of the stator 16 other than these. As a result of many experiments by the inventor, it was found that the above-mentioned two biting amounts, that is, the cross-sectional biting amount D1 and the outer diameter biting amount D2, are the largest factors determining the sealing property of the gap G.
[0052]
FIG. 12 is an experimental result showing a relationship between the cross-sectional biting amount D1 and the outer diameter biting amount D2 and the maximum suction pressure PM on the suction side of the powder pump 1 (FIGS. 13 to 16 also show the same experimental result). . In this experiment, a powder pump 1 is manufactured by using an aluminum rotor 18 and a stator 16 made of ethylene propylene (EPDM) rubber having a JIS A hardness of 50 degrees, and changing the cross-section bite amount D1 and the outer diameter bite amount D2. The maximum suction pressure PM is measured. The number of rotations of the rotor 18 was 200 rpm, and the number of the rotor crests counted along the axial direction of the rotor 18 (hereinafter referred to as the rotor pitch number) was four. Further, as shown in FIG. 4, when the rotor 18 is not inserted into the through hole 17 and therefore the radius of each of the

grooves

19 and 20 is SR when the stator 16 is not elastically deformed, the same state is obtained. The ratio SN / 2SR of the minimum inner diameter SN of the through hole 17 and the value twice the radius SR was set to 0.94.
[0053]
12 to 16, PM indicates that PM ≧ 30 KPa, ■ indicates that 20 KPa ≦ PM <30 KPa, ◎ indicates that 10 KPa ≦ PM <20 KPa, Δ indicates that 4 PKa ≦ PM <10 KPa, and × indicates that PM <4 KPa Is shown. Each of these numerical values is also an absolute value of the maximum suction pressure PM.
[0054]
Here, in order to satisfy the above-mentioned first condition, PM ≧ 4 KPa, the cross-section biting amount D1 and the outer-diameter biting amount D2 are set to a range other than the x mark, that is, a range surrounded by a broken line in FIG. That's fine. RA, RB, SN and SX are set so that D1 = RA−SN ≧ 0.45 and D2 = RB− (SN + SX) /2≧0.45. By constructing the powder pump 1 in this way, it is possible to obtain a maximum suction pressure PM of 4 KPa or more required for stably transferring the toner shown in FIG. The stability of the transfer amount can be improved. This is the first configuration of this example.
[0055]
Further, in order to satisfy the above-mentioned second condition, PM ≧ 10 KPa, the cross-section biting amount D1 and the outer diameter biting amount D2 are set in a range other than the x mark and the Δ mark, that is, the one-dot chain line and the two-dot chain line in FIG. It is sufficient to set the range surrounded by. RA, RB, SN and SX are set so as to satisfy −0.18 ≦ RB− (SN + SX) / 2− (RA−SN) ≦ 0.16. This means that the cross-sectional bite amount D1 and the outer diameter bite amount D2 are set substantially equal. By configuring the powder pump 1 in this way, it is possible to obtain a maximum suction pressure of PM ≧ 10 KPa required for stably transferring the toner in the case shown in FIG. 9B. This is the second configuration of this example.
[0056]
Further, in order to satisfy the above-mentioned third condition, PM ≧ 20 KPa, the cross-section biting amount D1 and the outer diameter biting amount D2 are set within the range where the maximum suction pressure is marked with ◯ and ■, that is, with a one-dot chain line in FIG. It may be set in a range surrounded by a two-dot chain line and a broken line. RA−SN ≧ 0.4 and RB− (SN + SX) /2≧0.4 and −0.18 ≦ RB− (SN + SX) / 2− (RA−SN) ≦ 0.12 RA, RB, SN and SX are set. By configuring the powder pump 1 in this way, it is possible to obtain the maximum suction pressure of PM ≧ 20 KPa required for stably transferring toner in the case indicated by C in FIG. The quantity stability can be further increased. This is the third configuration of this example.
[0057]
Furthermore, the cross-section biting amount D1 and the outer diameter biting amount D2 can be set in a range where the maximum suction pressure is indicated by a circle, that is, a range surrounded by a one-dot chain line, a two-dot chain line and a broken line in FIG. RA−SN ≧ 0.5 and RB− (SN + SX) /2≧0.5 and −0.18 ≦ RB− (SN + SX) / 2− (RA−SN) ≦ 0.12 RA, RB, SN and SX are set. By configuring the powder pump 1 in this way, a maximum suction pressure PM of 30 KPa or more can be obtained, and toner with particularly poor fluidity can be transported in a stable state. This is the fourth configuration of this example.
[0058]
FIGS. 12 to 16 show the relationship between the maximum suction pressure and the initial sectional bite amount D1 and outer diameter bite amount D2 when the powder pump 1 is used, that is, when the powder pump 1 is new. However, when the cross-section biting amount D1 and the outer diameter biting amount D2 are both set large as described above, the sealing degree of the gap G can be increased, and a large maximum suction pressure PM can be obtained. However, if the maximum suction pressure PM is excessively increased, the inner peripheral surface of the through hole of the stator 16 receives a large frictional force from the rotor 18 when the powder pump 1 is operated, so that the wear of the stator 16 is promoted and its life is shortened. There is a risk of being.
[0059]
FIG. 17 is a diagram for explaining the above-described problem, with the maximum suction pressure PM on the vertical axis and the operating time t of the powder pump 1 on the horizontal axis. The solid line X in FIG. 17 shows the change in the maximum suction pressure PM with the passage of the operating time t using the powder pump 1 in which both the cross-sectional bite amount D1 and the outer diameter bite amount D2 at the start of use are 1 mm. The alternate long and short dash line Y indicates the change in the maximum suction pressure PM when the biting amounts D1 and D2 at the start of use are both 0.7 mm. At the start of use of the powder pump 1, the maximum suction pressure PM is higher on the solid line X than on the one-dot chain line Y, but this is reversed at the time t1. Thus, in the case of the solid line X, it can be seen that the maximum suction pressure PM rapidly decreases in a short time and the life of the stator is shortened.
[0060]
Therefore, in the above-described first to fourth configurations, RA, RB, SN, and SX are set so that RA-SN ≦ 0.9 and RB− (SN + SX) /2≦0.9 is satisfied. Is preferred. This is the fifth configuration of this example.
[0061]
In order to apply the fifth configuration to the above-described fourth configuration, the cross-section biting amount D1 and the outer diameter biting amount D2 are set to values in a range surrounded by a one-dot chain line, a two-dot chain line, and a broken line in FIG. That's fine. That is, 0.5 ≦ RA−SN ≦ 0.9 and 0.5 ≦ RB− (SN + SX) /2≦0.9 and −0.18 ≦ RB− (SN + SX) / 2− (RA RA, RB, SN and SX are set so as to satisfy −SN) ≦ 0.12.
[0062]
According to the fifth configuration described above, the toner can be transported in a stable state, and the life of the powder pump 1 can be further extended.
[0063]
In the first to fifth configurations described above, the amount of compressive deformation of the stator 16 pressed by the rotor 18, that is, the amount of biting is not increased suddenly, but the cross section that greatly affects the sealing performance of the gap G. Focusing on the bite amount D1 and the outer diameter bite amount D2, and setting the values of these bite amounts appropriately, while preventing the life of the powder pump 1 from being reduced, the maximum amount per unit time is maintained in a stable state. The toner can be transferred.
[0064]
When actually setting the outer diameter bite amount D2, the cross-sectional bite amount D1, and the difference D2-D1, the properties of the powder to be transferred, the head H, the transfer distance of the powder (in the example of FIG. 1) Considering conditions such as the distance from the toner container 5 to the powder pump 1), the required operating time of the powder pump 1, and the usage environment of the powder pump 1 (for example, the temperature in the image forming apparatus), It is desirable to set the most appropriate biting amounts D2 and D1 and the difference D2-D1 according to the conditions.
[0065]
By the way, it has been described above that the inner peripheral surface of the through-hole of the stator 16 made of an elastic body is worn by the operation of the powder pump 1 and the rotation of the rotor 18 made of a rigid body. The wear does not progress evenly at this point. The stator portion 21 that defines the boundary between the

grooves

19 and 20 receives a larger frictional force from the rotor 18 than the

bottom portions

19A and 20A of the

grooves

19 and 20 of the stator through-hole 17 shown in FIG. The wear of the portion 21 is promoted. Therefore, even if the stator portion 21 is worn, if the stator 16 is formed so that the hermeticity of the gap G is still maintained high, the maximum suction pressure PM is kept high even when the powder pump 1 is used for a long time. The life of the powder pump 1 can be extended.
[0066]
As shown in FIG. 4, the shape of the through hole 17 is such that the stator portion 21 that defines the boundary between the

grooves

19 and 20 protrudes in a direction approaching each other, and the boundary is constricted. As described above, it may be oval as shown in FIG. 18, but in order to obtain the above-described action, the through hole is in a state in which the boundary between the

grooves

19 and 20 is constricted. It is advantageous to form 17. Since the stator parts 21 shown in FIG. 4 protrude in directions approaching each other, even if the stator part 21 is worn to some extent with the passage of the usage time of the powder pump 1, the sealing performance of the gap G is increased. You can keep it.
[0067]
As shown in FIGS. 4 and 18 and briefly described above, the radii of the

grooves

19 and 20 in a state where the stator 16 is not elastically deformed, that is, the grooves forming the through holes 17 of the stator 16. When the radius in the stator cross section of 19 and 20 is SR (mm), and the minimum inner diameter of the through-hole 17 when the stator 16 is not elastically deformed is SN (mm) as described above, the length shown in FIG. In the case of the circular through-hole 17, SN = 2SR. In the case of the through hole 17 shown in FIG. 4, SN <2SR. By setting the shape of the through hole of the stator 16 before use so as to satisfy SN <2SR, a high maximum suction pressure PM can be secured even when the powder pump 1 incorporating this stator 16 is used for a long time. It is.
[0068]
Based on the above-described knowledge, the powder pump 1 having the respective stators A to F having the SN / 2SR values set as shown in Table 1 is incorporated into the image forming apparatus and operated as shown in FIG. An experiment for transferring toner was conducted. The rubber hardness in Table 1 indicates the hardness of each stator A to F (JIS A hardness). Table 1 shows the maximum suction pressure PM of the powder pump 1 before starting operation and the maximum suction pressure PM of the powder pump 1 after operating for 50 hours. Although the suction pressure is used here, the pressure on the discharge side of the powder pump may be evaluated.
[0069]
The conditions of this experiment are that the cross-section bite amount RA-SN = 0.6, the outer diameter bite amount RB- (SN + SX) /2=0.6, the rotor rotation speed is 200 rpm, the pitch number is 4, and the roller 18 The cross sectional diameter RA was set to 7 mm. The material of the rotor 18 is a zinc alloy, and the material of the stator 16 is EPDM (ethylene propylene rubber).
[0070]
[Table 1]

[0071]
○ in the judgment column of Table 1 indicates that the maximum suction pressure PM of the powder pump is 10 KPa or more, that is, satisfies the second condition described above, and Δ indicates that the maximum suction pressure is 4 to 10 KPa, that is, as described above. This indicates that the first condition is satisfied, and x indicates that the maximum suction pressure is less than 4 KPa and none of the conditions is satisfied.
[0072]
As can be seen from the determination results in Table 1, the maximum suction pressure PM over a long period of time when the shape of the through-hole 17 of the initial stator is SN / 2SR <1 rather than SN / 2SR = 1. Can be kept high, the airtightness of the gap G can be kept high, and the toner transfer amount per unit time can be increased. That is, the shape of the through-hole 17 in the stator cross section has a constricted portion 21 at the center of the oval shown in FIG. 4 rather than the oval shown in FIG. It can be done.
[0073]
More importantly, as can be seen from the example of the stator F in Table 1, even if the SN / 2SR value is made too small, the maximum suction pressure PM greatly decreases with the passage of time of use of the powder pump. It is a point to do. After all, by setting SN and SR so that 0.9 ≦ SN / 2SR ≦ 0.95 is satisfied, even if the powder pump is used for a long time, the decrease in the maximum suction pressure PM is suppressed, and the powder pump Can effectively extend the life of the battery.
[0074]
It is most desirable to configure the powder pump 1 by employing both the above-described configuration and the first to fifth configurations described above.
[0075]
As a result of experiments by the present inventors, the maximum suction pressure PM of the powder pump varies depending on the material of the rotor and the stator, the hardness of the stator, the number of rotations of the rotor, and the number of pitches of the rotor in addition to the above-described conditions. Therefore, it is preferable to set the values of the bite amounts D1, D2 and D2-D1 in consideration of these conditions.
[0076]
Tables 2 to 4 show the experimental results. In these experiments, the initial sectional bite amount D1 and the outer diameter bite amount D2 of the powder pump 1 are both set to 0.6 mm, and the number of pitches is four. Then, a rotor 18 having a cross-sectional diameter RA of 7 mm was used. Further, SN / 2SR = 0.94.
[0077]
The following Table 2 shows that when a new powder pump 1 is used depending on the material of the rotor 18, that is, the initial maximum suction pressure PM of the powder pump 1 and after the powder pump 1 has been operated for 30 hours. The experimental result which investigated how maximum suction pressure PM changed is shown. In this experiment, the rotational speed of the rotor 18 was set to 200 rpm, and a stator 16 made of ethylene polypropylene (EPDM) rubber was used. In the experiments shown in Table 1, a polycarbonate Teflon (registered trademark) coated rotor was also used.
[0078]
[Table 2]

[0079]
Table 3 shows the results of an experiment in which the initial maximum suction pressure PM of the powder pump 1 and the maximum suction pressure PM after the powder pump 1 has been operated for 30 hours have changed according to the material of the stator 16 and its hardness. Is shown. Also at this time, the rotation speed of the rotor 18 was 200 rpm, and the rotor 18 made of polycarbonate was used. The hardness in Table 3 is all JIS A hardness.
[0080]
[Table 3]

[0081]
The judgment column in Table 2 and Table 3 is marked when the maximum suction pressure PM of the powder pump 1 is 10 KPa or more both at the initial time and after operating for 30 hours, and is 4 KPa or more and less than 10 KPa. Is marked with Δ, and when it is less than 4 KPa, it is marked with ×. That is, a circle indicates that the second condition is satisfied, a triangle indicates that the first condition is satisfied, and a cross indicates that none of the conditions is satisfied. .
[0082]
As is clear from Table 2, good results are shown when the rotor material is other than ABS resin and ABS resin Ni plating. Therefore, in the powder pump having the above-described configuration described with reference to the first to fifth configurations and Table 1, the rotor 18 made of aluminum, polycarbonate, or polyacetal resin, or one of these materials is used. By using the rotor 18 whose main material is the material, a large maximum suction pressure can be obtained at the initial time and after operation for 30 hours, and a large amount of toner can be transferred in a stable state.
[0083]
As can be seen from Table 3, good results were obtained when a stator made of EPDM rubber or chloroprene rubber having a hardness of 40 degrees and 50 degrees was used. Therefore, in the powder pump 1 having each configuration described above, the main material is the stator 16 made of ethylene propylene rubber or chloroprene rubber having a JIS A hardness of 50 degrees or less, or any one of these materials. By using the stator 16, a large maximum suction pressure can be obtained at the initial time and after operation for 30 hours, and a large amount of toner can be transferred in a stable state.
[0084]
The EPDM rubber and chloroprene rubber described above are excellent in wear resistance and have a JIS A hardness of 50 degrees or less, so that the repulsive force of the stator 16 that is compressed and deformed by being pressurized by the rotor 18 is reduced. As a result, the wear of the inner peripheral surface of the through hole of the stator 16 is suppressed, and a large maximum suction pressure can be obtained even after the powder pump has been operated for a long time. However, when the stator 16 is made of natural rubber, the wear resistance is inferior even if the JIS A hardness is 40 degrees. Therefore, when the powder pump is operated for 30 hours, the maximum suction pressure becomes 0 KPa, It became unbearable for use.
[0085]
Table 4 below shows experimental results for confirming how the maximum suction pressure PM after 1 second and 5 seconds after the rotor rotation start time changes depending on the rotational speed of the rotor 18. Also in this experiment, a polycarbonate rotor 18 and an EPDM rubber stator 16 were used.
[0086]
[Table 4]

[0087]
As can be seen from Table 4, in the powder pump of each of the above-described configurations, when the rotational speed of the rotor is used at 100 rpm to 400 rpm, the powder pump 1 can be operated in a very short time after the operation starts. The suction pressure of the powder pump can be increased, and a large amount of toner can be supplied to the developing device 3 only by operating the powder pump 1 for a very short time.
[0088]
19 and 20 show an example in which a powder pump is used as a collected toner transfer device for transferring toner for the purpose of reusing the toner collected by the cleaning device in the developing device. The image forming apparatus shown in FIG. 19 has a drum-shaped photoconductor 36 that is an example of an image carrier, and this photoconductor 36 is driven to rotate clockwise in FIG. At this time, the surface of the photosensitive member is charged by the charging roller 37, and the charged surface is irradiated with light L such as reflected light from the document or light-modulated laser light, thereby forming an electrostatic latent image on the surface of the photosensitive member. This electrostatic latent image is visualized as a toner image by the developing device 103.
[0089]
The developing device 103 shown here includes a developing container 104 containing a powdery two-component developer D having toner and carrier, a stirring roller 38 for stirring the developer D in the developing container 104, A developing roller 39 that carries and conveys the developer and a toner container 40 that contains toner T to be replenished to the developing container 104 are carried by the developing roller 39, and the developing roller 39, the photosensitive member 36, and the like. The electrostatic latent image is visualized as a toner image by the developer conveyed to the developing area between the two. When a decrease in toner density of the developer D in the developer container 104 is detected by a sensor (not shown), the toner supply roller 41 rotates and the toner T in the toner container 40 is in the developer D in the developer container 104. Will be replenished.
[0090]
On the other hand, the transfer paper P fed from a paper feeding device (not shown in FIG. 19) and fed at a predetermined timing by the registration roller pair 42 is carried on the transfer belt 43 and conveyed, and applied to the transfer roller 44. The toner image on the photoconductor is transferred onto the transfer paper P by the action of the transfer voltage.
[0091]
The transfer paper P that has left the transfer belt 43 of the image forming means 55 configured as described above passes through a fixing device (not shown). At this time, the toner image on the transfer paper P is transferred onto the transfer paper by the action of heat and pressure. To be established.
[0092]
The transfer residual toner adhering to the photosensitive member 36 is scraped and removed by the cleaning blade 46 of the cleaning device 45, and the transfer residual toner collected in the cleaning case 47 of the cleaning device 45 is backed by the coil screw 48 in FIG. As shown in FIG. 20, the toner falls downward in the duct-like casing 132 of the collected toner transfer device 49.
[0093]
The cleaning blade 51 also comes into pressure contact with the transfer belt 43, and the toner attached on the transfer belt 43 is scraped and removed by the blade 51, and this toner is also conveyed into the casing 132 by the coil screw 52.
[0094]
As shown in FIG. 20, the recovered toner transfer device 49 includes the powder pump 101 shown in FIG. 21 and a toner transfer pipe 135 made of, for example, a flexible tube, in addition to the casing 132 described above. Yes. The powder pump 101 shown here includes a stator 116 and a rotor 118 that are configured in exactly the same manner as the powder pump 1 described above with reference to FIGS. 1, 3 to 8, and 11. 116 is held in the case 122. The rotor 118 is also connected to the connecting shaft 128 via a pin joint 127, and the connecting shaft 128 is connected to the drive shaft 130 via another pin joint 129. The drive shaft 130 is rotatably supported by the casing 132 via a bearing 131 and is driven to rotate via a gear 133.
[0095]
The powder pump 101 shown in FIGS. 20 and 21 is different from the powder pump 1 shown in FIG. 1 in that the rotor 118 of the powder pump 101 is driven to rotate in the opposite direction to the rotor 18 shown in FIG. Therefore, the side where the connecting shaft 128 is located becomes the inlet opening 123 of the through-hole 117 of the stator 116, the opposite side becomes the outlet opening 124, and the powder outlet pipe 134 is formed on the toner outlet side of the case 122. The case 122 is integrally connected. 20 and FIG. 21, screw blades 50 are integrally formed on the connecting shaft 128. The connecting shaft 128 is configured as a screw conveyor, and air is supplied to the gap between the stator 116 and the case 122. The point that the air pumped from the air pump 54 is supplied via the tube 53 is also different from the powder pump 1 shown in FIG. The toner transfer pipe 135 has one end connected to the powder outlet pipe 134 and the other end connected to the toner container 40 shown in FIG.
[0096]
When the connecting shaft 128 and the rotor 118 are rotationally driven, the toner that has dropped to the bottom of the casing 132 is conveyed toward the through hole 117 of the stator 116 by the screw blades 50 of the connecting shaft 128, and the outlet opening 124 of the through hole 117. A discharge pressure is generated in the powder outlet pipe 134 on the side of the nozzle. The toner thus taken into the gap G is discharged from the outlet opening 124 to the outside of the through hole. At this time, since air is supplied from the air pump 54 to the powder outlet pipe 134, fluidization of the toner discharged here is promoted, and the toner passes through the powder transfer pipe 135 by the discharge pressure of the powder pump 101. The toner is smoothly sent to the toner container 40 of the developing device 103 and reused in the developing device 103.
[0097]
In general, toner collected from a photoreceptor or a transfer belt has poor fluidity, but this toner can also be efficiently transferred by adopting the above-described powder pump configuration corresponding to such toner.
[0098]
FIG. 22 is a schematic cross-sectional view of an image forming apparatus having a large-capacity toner replenishing device 56 disposed outside the image forming apparatus main body, and FIG. 23 is a cross-sectional view of the large-capacity toner replenishing device 56. The image forming apparatus shown in FIG. 22 includes a document reading device 57 known per se, an image forming means 55 disposed below the document reading device 57, a paper feeding device 60 disposed further below, and an image forming means 55. And a fixing device 58 for fixing the toner image formed on the transfer paper. The developing device 103 of the image forming means 55 shown here is supplied with the powdery toner T stored in the toner storage tank 59 of the large-capacity toner replenishing device 56. The toner collected from the photoreceptor 36 and the transfer belt 43 is conveyed to a collected toner storage container 61 shown in FIG. 23 by a collected toner transfer device (see FIGS. 19 and 20) not shown in FIG. The other configuration of the image forming means 55 is not substantially different from the image forming means shown in FIG.
[0099]
As shown in FIGS. 21 and 23, the toner T in the toner storage tank 59 is agitated by the agitator 62 disposed below the toner T, and is carried out of the toner storage tank 59 by the powder pump 101, and the toner transfer pipe 135. And is transferred to the developing device 103 as indicated by an arrow E. The powder pump 101 shown here is configured substantially the same as the powder pump shown in FIGS. 20 and 21, and the toner T in the toner storage tank 59 is powdered by the screw blades 50 of the connecting shaft 128. It is sent toward the gap between the stator of the body pump 102 and the rotor. The toner pumped by the powder pump 101 and discharged from the gap is promoted to fluidize by the air supplied from the air pump 54.
[0100]
When the toner T in the toner storage tank 59 runs out, the toner can be replenished from the replenishing port 63 at the top of the tank. At this time, the air in the toner storage tank 59 is discharged to the outside through the air vent filter 64.
[0101]
The collected toner storage container 61 is a container used when the toner storage tank 59 is replenished with toner as described above. The container that has become empty after the replenishment is set as shown in FIG. Used as a toner storage container 61. The toner recovered from the cleaning device 45 and the transfer belt 43 shown in FIG. 22 is transferred to and stored in a recovered toner storage container 61 as indicated by an arrow F in FIG.
[0102]
In general, the large-capacity toner replenishing device 56 is often an option type device that is mounted according to the user's request. A large capacity toner replenishing device having a long-life powder pump with a configuration is particularly advantageous. Of course, the large-capacity toner replenishing device 56 can be arranged in the main body of the image forming apparatus and can be provided as standard equipment.
[0103]
The example of mounting the powder pump on several image forming apparatuses has been described. However, when the powder pump is installed in the main body of the image forming apparatus, the powder pump itself is also small in order to reduce the size of the entire image forming apparatus. Desirably, when the above-mentioned radius SR is set to 15 mm or less, for example, the powder pump can be reduced in size, but such a small powder pump can transfer a necessary amount of powder, for example, toner. In order to achieve this, it is necessary to increase the rotational speed of the rotor of the powder pump. Therefore, although high durability is requested | required of a powder pump, this request | requirement can be satisfied by employ | adopting each above-mentioned structure.
[0104]
The example of the powder pump 1,101 in which the powder to be transferred is the toner T has been described above, but the present invention is a two-component developer in which the powder to be transferred has a toner and a carrier, only the carrier, or others. The present invention can also be widely applied to powder pumps that are powders. Further, the present invention can be applied to a powder pump employed other than the image forming apparatus.
[0105]
【The invention's effect】
According to the first to fifth aspects of the present invention, it is possible to increase the amount of powder transferred per unit time while suppressing the wear of the stator of the powder pump and suppressing the temperature rise of the powder pump. This makes it possible to efficiently transfer toner while suppressing the problem of toner aggregation.
[0106]
According to the inventions according to claims 6 to 8, even when the powder pump is used for a long time, it is possible to effectively suppress a decrease in the amount of powder transferred per unit time and to improve the durability of the powder pump. Can do. This makes it possible to efficiently transfer toner while suppressing the problem of toner aggregation.
[0107]
According to the ninth aspect of the present invention, the toner transfer pressure of the powder pump can be increased in a short time after the operation of the powder pump is started. This makes it possible to efficiently transfer toner while suppressing the problem of toner aggregation.
[0110]
According to the invention which concerns on Claim 10, the image forming apparatus provided with the powder pump which has each effect mentioned above can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a toner transfer device and a powder pump for transferring toner from the toner storage container to a developing device.
FIG. 2 is a schematic perspective view of a toner storage container.
3 is a cross-sectional perspective view of the powder pump shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 4 is a transverse sectional view of a stator.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a stator.
FIG. 6 is a cross-sectional view of a rotor.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a state in which a rotor is disposed in a through hole of a stator.
FIG. 8 is a transverse sectional view showing a state in which a rotor is disposed in a through hole of a stator.
FIG. 9 is a diagram illustrating a relationship between a maximum suction pressure of the powder pump and a toner transfer amount.
FIG. 10 is a diagram for explaining a maximum suction pressure.
FIG. 11 is a longitudinal sectional view of a rotor and a stator.
FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the amount of cross-sectional biting and outer diameter biting, and the maximum suction pressure.
FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the amount of cross-sectional biting and outer diameter biting, and the maximum suction pressure.
FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the amount of cross-sectional biting and outer diameter biting, and the maximum suction pressure.
FIG. 15 is a diagram showing the relationship between the amount of cross-sectional biting and outer diameter biting, and the maximum suction pressure.
FIG. 16 is a diagram showing the relationship between the amount of cross-sectional biting and outer diameter biting, and the maximum suction pressure.
FIG. 17 is a diagram showing the relationship between the maximum suction pressure and the operating time of the powder pump.
FIG. 18 is a cross-sectional view showing a stator through hole having a different form from that of FIG. 4;
FIG. 19 is a partial cross-sectional view illustrating an image forming unit and a collected toner transfer device of the image forming apparatus.
FIG. 20 is a cross-sectional view of a collected toner transfer device.
21 is a cross-sectional perspective view of the powder pump shown in FIG.
FIG. 22 is a schematic cross-sectional view of an image forming apparatus having a large-capacity toner supply device.
FIG. 23 is a cross-sectional view of a large-capacity toner supply device.
[Explanation of symbols]
1 Powder pump
16 Stator
17 Through hole
18 Rotor
19 Groove
20 grooves
101 powder pump
116 Stator
117 Through-hole
118 rotor
G gap
T Toner

Claims

A stator and a rotor rotatably disposed in a through hole formed in the stator, wherein the through hole of the stator is formed by two spirally extending grooves, and the rotor includes the rotor Is extended spirally so that a gap for transferring powder is formed between the outer peripheral surface of the stator and the inner peripheral surface of the through hole of the stator, and the rotor is moved by rotating the rotor. In a powder pump for transferring powdery toner in the gap,
When the transverse sectional diameter of the rotor is RAmm and the minimum inner diameter of the through hole of the stator is SNmm, RA−SN ≧ 0.45, and the peak portion of the outermost radial direction of the rotor and the penetration of the stator The amount of biting when the trough portion of the hole is in pressure contact and the trough portion of the through hole is compressively deformed is d3, and the crest portion of the through hole and the crest portion of the rotor are in pressure contact to form a crest portion of the through hole. The cross sectional diameter RAmm, the outer diameter RBmm of the rotor, and the minimum inner diameter SNmm of the stator through-hole so that the total value of d3 and d4 when the amount of bite when compressed and deformed is d4 is 0.45 mm or more. The maximum inner diameter SXmm of the through hole is set, a rotor made of aluminum, polycarbonate, or polyacetal resin, or a rotor mainly made of one of these materials is used, and a JIS A hardness of 50 degrees or less A powder pump characterized by using a stator made of ethylene propylene rubber or chloroprene rubber, or a stator mainly composed of any one of these rubbers, and having a rotor rotating at 100 to 400 rpm. .

A stator and a rotor rotatably disposed in a through hole formed in the stator, wherein the through hole of the stator is formed by two spirally extending grooves, and the rotor includes the rotor Is extended spirally so that a gap for transferring powder is formed between the outer peripheral surface of the stator and the inner peripheral surface of the through hole of the stator, and the rotor is moved by rotating the rotor. In a powder pump for transferring powdery toner in the gap,
The amount of biting when the crest of the outermost radial portion of the rotor and the trough of the through hole of the stator are pressed against each other and the trough of the through hole is compressively deformed is d3, and the crest of the through hole The sum of d3 and d4 is set to 0.45 mm or more when the amount of biting when the crest of the rotor is pressed against the crest of the rotor and the crest of the through hole is compressed and deformed is d4, and Assuming that the transverse diameter of the rotor is RAmm, the outer diameter of the rotor is RBmm, the minimum inner diameter of the stator through hole is SNmm, and the maximum inner diameter of the through hole is SXmm, -0.18 ≦ RB- (SN + SX) /2-(RA-SN)≦0.16 is set so that RA, RB, SN, and SX are set, and the rotor made of aluminum, polycarbonate, or polyacetal resin, or one of these materials is the main material. Using a rotor In addition, a stator made of ethylene propylene rubber or chloroprene rubber having a JIS A hardness of 50 degrees or less, or a stator mainly made of any one of these rubbers is used, and the rotational speed of the rotor is 100 to 400 rpm. A powder pump characterized by that.

A stator and a rotor rotatably disposed in a through hole formed in the stator, wherein the through hole of the stator is formed by two spirally extending grooves, and the rotor includes the rotor Is extended spirally so that a gap for transferring powder is formed between the outer peripheral surface of the stator and the inner peripheral surface of the through hole of the stator, and the rotor is moved by rotating the rotor. In a powder pump for transferring powdery toner in the gap,
The amount of biting when the crest of the outermost radial portion of the rotor and the trough of the through hole of the stator are pressed against each other and the trough of the through hole is compressively deformed is d3, and the crest of the through hole The sum of d3 and d4 is set to be 0.45 mm or more, where d4 is the amount of biting when the crest of the rotor is compressed and the crest of the through hole is compressed and deformed, and RA−SN ≧ 0.4 when the transverse cross-sectional diameter of the rotor is RA mm, the outer diameter of the rotor is RB mm, the minimum inner diameter of the through hole of the stator is SN mm, and the maximum inner diameter of the through hole is SX mm, and RA, RB, SN, and SX are satisfied so that RB− (SN + SX) /2≧0.4 is satisfied and −0.18 ≦ RB− (SN + SX) / 2− (RA−SN) ≦ 0.12 is satisfied. Set, aluminum, polycarbonate, or polyaceter A rotor made of resin, or a rotor mainly made of one of these materials, and a stator made of ethylene propylene rubber or chloroprene rubber having a JIS A hardness of 50 degrees or less, or one of these rubbers is used. A powder pump characterized in that a stator as a main material is used and the rotational speed of a rotor is 100 to 400 rpm.

A stator, and a rotor rotatably disposed in a through hole formed in the stator, wherein the through hole of the stator is formed by two spirally extending grooves, and the rotor is formed of the rotor Is extended spirally so that a gap for transferring powder is formed between the outer peripheral surface of the stator and the inner peripheral surface of the through hole of the stator, and the rotor is moved by rotating the rotor. In a powder pump for transferring powdery toner in the gap,
The amount of biting when the crest of the outermost radial portion of the rotor and the trough of the through hole of the stator are pressed against each other and the trough of the through hole is compressively deformed is d3, and the crest of the through hole The sum of d3 and d4 is set to be 0.45 mm or more, where d4 is the amount of biting when the crest of the rotor is compressed and the crest of the through hole is compressed and deformed, and RA−SN ≧ 0.5, where RA is the cross sectional diameter of the rotor, RB mm is the outer diameter of the rotor, SN mm is the minimum inner diameter of the through hole of the stator, and SX mm is the maximum inner diameter of the through hole. RA, RB, SN, and SX are satisfied so that RB− (SN + SX) /2≧0.5 and −0.18 ≦ RB− (SN + SX) / 2− (RA−SN) ≦ 0.12 is satisfied. Set, aluminum, polycarbonate, or polyaceter A rotor made of resin, or a rotor mainly made of one of these materials, and a stator made of ethylene propylene rubber or chloroprene rubber having a JIS A hardness of 50 degrees or less, or one of these rubbers is used. A powder pump characterized in that a stator as a main material is used and the rotational speed of a rotor is 100 to 400 rpm.

The powder pump according to any one of claims 1 to 4, wherein RA, RB, SN, and SX are set so that RA-SN≤0.9 and RB- (SN + SX) /2≤0.9 is satisfied. .

6. The SN and SR are set so that 0.9 ≦ SN / 2SR ≦ 0.95 is satisfied, where SRmm is a radius in the stator cross section of each groove forming the stator through-hole. The powder pump according to any one of the above.

An image forming apparatus comprising the powder pump according to claim 1.