特許 6885680 粉体搬送装置、粉体搬送方法及び画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6885680

(24)【登録日】2021年5月17日

(45)【発行日】2021年6月16日

(54)【発明の名称】粉体搬送装置、粉体搬送方法及び画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 15/08 20060101AFI20210603BHJP

【ＦＩ】

   G03G15/08 300

   G03G15/08 347

【請求項の数】15

【全頁数】25

(21)【出願番号】特願2016-112261(P2016-112261)

(22)【出願日】2016年6月3日

(65)【公開番号】特開2017-219594(P2017-219594A)

(43)【公開日】2017年12月14日

【審査請求日】2019年5月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006747

【氏名又は名称】株式会社リコー

(73)【特許権者】

【識別番号】599011687

【氏名又は名称】学校法人 中央大学

(74)【代理人】

【識別番号】100098626

【弁理士】

【氏名又は名称】黒田 壽

(72)【発明者】

【氏名】加藤 弘一

(72)【発明者】

【氏名】松本 純一

(72)【発明者】

【氏名】中村 太郎

(72)【発明者】

【氏名】山田 泰之

(72)【発明者】

【氏名】吉浜 舜

【審査官】 飯野 修司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−１９６６８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２４２６３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１７４１３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１７００５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−００５８０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５２７３４０６（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開昭４９−０００８０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−３２１８４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２０３４００（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｇ １５／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

粉体を搬送する粉体搬送装置であって、
粉体流路を形成する弾性体からなる内壁部と、前記内壁部を囲むように前記内壁部の前記粉体流路とは反対側に設けられた外壁部とを有するポンプ部材が複数並べて設けられ、
前記複数のポンプ部材それぞれの前記内壁部と前記外壁部との間の空間に流体を供給して、前記複数のポンプ部材それぞれの内壁部を前記粉体流路の中心軸側に変形させる駆動手段と、
前記複数のポンプ部材の内壁部の前記中心軸側への変形を、前記粉体流路における粉体の搬送方向の上流側から下流側に向けて順次行うように、前記駆動手段を制御する制御手段と、を備え、
前記内壁部を変形させる際に、前記粉体流路に空隙が残るように前記内壁部を変形させ、
前記複数のポンプ部材それぞれの前記内壁部が変形していないときの前記搬送方向と直交する方向における前記粉体流路の断面積をＳとし、前記内壁部が変形したときの前記搬送方向と直交する方向における前記空隙の断面積をｓとしたとき、
０．７５＜（１−ｓ／Ｓ）＜０．９９
を満たすことを特徴とする粉体搬送装置。

【請求項2】

請求項１の粉体搬送装置において、
前記複数のポンプ部材それぞれの前記内壁部が変形していないときに前記粉体流路に充填されている粉体の該粉体流路の単位体積あたりの充填率は、７０［％］以下及び３０［％］以上であることを特徴とする粉体搬送装置。

【請求項3】

請求項１又は２の粉体搬送装置において、
前記制御手段は、前記粉体の搬送時に前記複数のポンプ部材のうち互いに隣り合った二つのポンプ部材の内壁部が連動して前記粉体流路の中心軸側へ変形するように、前記駆動手段を制御することを特徴とする粉体搬送装置。

【請求項4】

請求項１乃至３のいずれかの粉体搬送装置において、
前記外壁部は弾性体からなり、前記搬送方向における前記内壁部及び前記外壁部の両端部が固定された接続部材を備え、
前記駆動手段は、前記流体の供給を停止して前記内壁部を復元させるように構成され、
前記制御手段は、前記駆動手段による前記流体の供給を制御するように構成されていることを特徴とする粉体搬送装置。

【請求項5】

請求項４の粉体搬送装置において、
前記駆動手段によって前記流体を供給するときの圧力は２０［ｋＰａ］以上であることを特徴とする粉体搬送装置。

【請求項6】

請求項４又は５の粉体搬送装置において、
前記内壁部を変形させる際に前記駆動手段によって前記流体を供給する時間は、０．２［秒］以上及び１．５［秒］以下であることを特徴とする粉体搬送装置。

【請求項7】

請求項１乃至６のいずれかの粉体搬送装置において、
前記粉体は現像剤であることを特徴とする粉体搬送装置。

【請求項8】

請求項１乃至６のいずれかの粉体搬送装置を備える画像形成装置。

【請求項9】

粉体を搬送する粉体搬送方法であって、
粉体流路を形成するように弾性体からなる内壁部と、前記内壁部を囲むように前記内壁部の前記粉体流路とは反対側に設けられた外壁部とを有するポンプ部材が複数並べて設けられ、
前記複数のポンプ部材それぞれの前記内壁部と前記外壁部との間の空間に流体を供給して、前記複数のポンプ部材の内壁部の前記粉体流路の中心軸側への変形を、前記粉体流路における粉体の搬送方向の上流側から下流側に向けて順次行い、
前記内壁部を変形させる際に、前記粉体流路に空隙が残るように前記内壁部を変形させ、
前記複数のポンプ部材それぞれの前記内壁部が変形していないときの前記搬送方向と直交する方向における前記粉体流路の断面積をＳとし、前記内壁部が変形したときの前記搬送方向と直交する方向における前記空隙の断面積をｓとしたとき、
０．７５＜（１−ｓ／Ｓ）＜０．９９
を満たすことを特徴とする粉体搬送方法。

【請求項10】

請求項９の粉体搬送方法において、
前記複数のポンプ部材それぞれの前記内壁部が変形していないときに前記粉体流路に充填されている粉体の該粉体流路の単位体積あたりの充填率は、７０％以下及び３０％以上であることを特徴とする粉体搬送方法。

【請求項11】

請求項９又は１０の粉体搬送方法において、
前記粉体の搬送時に前記複数のポンプ部材のうち互いに隣り合った二つのポンプ部材の内壁部を連動させて前記粉体流路の中心軸側へ変形させることを特徴とする粉体搬送方法。

【請求項12】

請求項９乃至１１のいずれかの粉体搬送方法において、
前記複数のポンプ部材はそれぞれ、前記外壁部が弾性体からなり、前記搬送方向における前記内壁部及び前記外壁部の両端部が固定された接続部材を備え、
前記複数のポンプ部材それぞれの前記内壁部と前記外壁部との間の空間への流体の供給を停止して前記内壁部を復元させることを特徴とする粉体搬送方法。

【請求項13】

請求項１２の粉体搬送方法において、
前記流体を供給するときの圧力は２０［ｋＰａ］以上であることを特徴とする粉体搬送方法。

【請求項14】

請求項１２又は１３の粉体搬送方法において、
前記内壁部を変形させる際に前記流体を供給する時間は、０．２［秒］以上及び１．５［秒］以下であることを特徴とする粉体搬送方法。

【請求項15】

請求項９乃至１４のいずれかの粉体搬送方法において、
前記粉体は現像剤であることを特徴とする粉体搬送方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、粉体搬送装置、粉体搬送方法及び画像形成装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、画像形成装置の現像剤などの粉体を搬送する粉体搬送装置が知られている。

【0003】

特許文献１には、かかる粉体搬送装置であって、モータで回転駆動されたスクリュを用いて、補給容器から現像装置に現像剤を搬送するものが開示されている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記回転駆動されたスクリュを用いる粉体搬送装置では、回転駆動されるスクリュによるせん断力が粉体に作用したり、スクリュを回転駆動するモータに発生した熱が粉体に伝わって粉体が温度上昇したりすることにより、粉体の凝集が発生しやすい。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決するために、本発明は、粉体を搬送する粉体搬送装置であって、粉体流路を形成する弾性体からなる内壁部と、前記内壁部を囲むように前記内壁部の前記粉体流路とは反対側に設けられた外壁部とを有するポンプ部材が複数並べて設けられ、前記複数のポンプ部材それぞれの前記内壁部と前記外壁部との間の空間に流体を供給して、前記複数のポンプ部材それぞれの内壁部を前記粉体流路の中心軸側に変形させる駆動手段と、前記複数のポンプ部材の内壁部の前記中心軸側への変形を、前記粉体流路における粉体の搬送方向の上流側から下流側に向けて順次行うように、前記駆動手段を制御する制御手段と、を備え、前記内壁部を変形させる際に、前記粉体流路に空隙が残るように前記内壁部を変形させ、前記複数のポンプ部材それぞれの前記内壁部が変形していないときの前記搬送方向と直交する方向における前記粉体流路の断面積をＳとし、前記内壁部が変形したときの前記搬送方向と直交する方向における前記空隙の断面積をｓとしたとき、０．７５＜（１−ｓ／Ｓ）＜０．９９を満たすことを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0006】

本発明によれば、粉体の凝集を抑制しつつ粉体を搬送することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明の実施形態に係る粉体搬送装置の一例を示す概略構成図。

【図2】ポンプユニットの斜視断面図。

【図3】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれポンプユニットの正面図及び側面図。

【図4】ポンプユニットの内筒及び外筒の膨張時の変形の様子を示す断面図。

【図5】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、ポンプユニットの内筒及び外筒の膨張時の変形の様子を示す正面図及び側面図。

【図6】（ａ）〜（ｆ）は、６個のポンプユニットを有するコンベアの全体における蠕動運動による粉体搬送動作の動作パターンの一例を示す説明図。

【図7】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ粉体流路内の充填率の説明図。

【図8】ポンプユニットの軸方向（搬送方向）における収縮の様子を示す説明図。

【図9】ポンプユニットの収縮率の測定に用いた測定システムの概要を示す説明図。

【図10】ポンプユニットの印加圧力ごとの収縮率を示すグラフ。

【図11】ポンプユニットの印加圧力ごとの閉口率を示すグラフ。

【図12】ポンプユニットの押出体積の測定に用いた測定システムの概要を示す説明図。

【図13】ポンプユニットについて測定した押出体積の一例を示すグラフ。

【図14】図１３の押出体積を単位時間当たりの推定キャリア搬送量に置き換えたグラフ。

【図15】粉体搬送装置の粉体搬送動作例の実施に用いたシステムの概略構成図。

【図16】粉体搬送動作例におけるポンプユニットの加圧オン・オフ制御（電磁弁のオン・オフ制御）の一例を示すタイムチャート。

【図17】（ａ）〜（ｄ）は、図１５の粉体搬送装置において搬送動作を行ったときにコンベアの出口からキャリアが排出される様子を撮影した写真を示す図。

【図18】キャリアの搬送量（累積量）の測定結果を示すグラフ。

【図19】図１８の結果から算出した、複数の加圧時間ｔ_Ａそれぞれに対する単位時間当たりの搬送量を示すグラフ。

【図20】ポンプユニットの閉口率とコンベアで搬送されるキャリアの単位時間当たりの搬送量との関係を測定した結果を示すグラフ。

【図21】図１５の粉体搬送装置において搬送動作を行った直後のコンベアの粉体流路の内部を撮影した写真を示す図。

【図22】ポンプユニットにおけるキャリアの充填率とコンベアで搬送されるキャリアの単位時間当たりの搬送量との関係を測定した結果を示すグラフ。

【図23】（ａ）〜（ｄ）は、図１５の粉体搬送装置において搬送動作を行ったときにコンベアの出口からトナー（現像剤）が排出される様子を撮影した写真を示す図。

【図24】図１５の粉体搬送装置について測定した現像剤（トナー）の搬送量（累積量）の測定結果を示すグラフ。

【図25】図１５の粉体搬送装置について測定した現像剤（トナー）の単位時間当たりの搬送量の測定結果を示すグラフ。

【図26】本実施形態に係る粉体搬送装置を適用可能な画像形成装置５００の一例を示す概略構成図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
なお、以下の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでなく、また、実施の形態の中で説明される特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

【0009】

〔搬送対象〕
以下に示す実施形態の装置及び方法における搬送対象の粉体は、例えば、電子写真方式の画像形成装置の現像剤に用いられるキャリア、トナー、キャリア及びトナーの混合体、キャリア及びトナーの製造に用いられる材料などである。また、本実施形態の装置及び方法は、小麦粉等の食糧、粉状の薬、セメント等の土木・建築材料、磁性粉末、金属粉末、樹脂粉末等の様々な粉体の搬送にも適用できる。搬送対象の粉体の粒径は特に限定されないが、例えば数百ｎｍ〜数百μｍである。例えば、キャリアの粒径は数μｍ〜数百μｍ（例えば１０μｍ〜１００μｍ）であり、トナーの粒径は数μｍ〜数十μｍ（典型的には例えば３μｍ〜２０μｍ）である。また、搬送対象は、数ｍｍ以上の粒状物であってもよい。また、搬送対象の形状は特に限定されないが、例えば球状であってもよいし、不定形であってもよい。

【0010】

〔粉体搬送装置の全体構成〕
図１は、本発明の実施形態に係る粉体搬送装置１０の一例を示す概略構成図である。図１において、粉体搬送装置１０は、粉体搬送ポンプ本体である蠕動運動型のコンベア１００と、コンベア１００を駆動する駆動手段としての圧縮空気供給部２００と、圧縮空気供給部２００を制御する制御手段としての制御部３００とを備える。

【0011】

コンベア１００は、粉体流路を形成する弾性体からなる内壁部を有するポンプ部材としてのポンプユニット１１０が搬送方向Ａに複数並べて設けられている。なお、図１の例では、４個のポンプユニット１１０が中心軸Ｃの方向に直列に連結された例を示しているが、ポンプユニット１１０の数は２個、３個、又は５個以上であってもよい。

【0012】

圧縮空気供給部２００は、圧縮空気発生装置（エアーコンプレッサ）２１０と、圧力調整装置（エアーレギュレータ）２２０と、圧縮空気供給切換装置２３０と、気体供給経路形成部材としてのエアーチューブ２１５，２２５，２３５とを備える。圧縮空気発生装置２１０で発生した圧縮空気は図中Ｂ方向に排出され、エアーチューブ２１５を介して圧力調整装置２２０に供給され、圧力調整装置２２０で所定の圧力が調整された後、エアーチューブ２２５を介して圧縮空気供給切換装置２３０に供給される。圧縮空気供給切換装置２３０は、複数のポンプユニット１１０それぞれに個別に対応付けて設けられた複数の電磁弁２３１を有する。

【0013】

複数の電磁弁２３１はそれぞれ、例えば、２つの接続ポート（第１接続ポート、第２接続ポート）と排気ポートとを有する通常オフの３方向電磁弁（３ポート電磁弁）を用いて構成することができる。電磁弁２３１の第１接続ポートは圧力調整装置２２０側に接続され、第２接続ポートはポンプユニット１１０側に接続される。例えば、電磁弁２３１は通常オフであり、第１接続ポートから第２接続ポートへの経路が閉じた状態になっているため、ポンプユニット１１０から第２接続ポートへの経路は排気ポートを介して大気に連通され大気圧になっている。電磁弁２３１がオン制御されると、第２接続ポートから排気ポートへの経路が閉じられ、第１接続ポートから第２接続ポートへの経路が開かれて圧力調整装置２２０からの所定の圧力の圧縮空気がポンプユニット１１０に供給される。これらの複数の電磁弁２３１は、制御部３００により所定の動作パターンに基づいて互いに独立にオン／オフ制御することができる。

【0014】

また、圧力調整装置２２０は例えば比例電磁弁を用いて構成することができる。圧力調整装置２２０における圧力の調整は制御部３００で制御できるようにしてもよい。

【0015】

なお、圧縮空気供給部２００において、圧力調整装置２２０を設けずに、電磁弁２３１として、出力側の圧力を制御可能な比例電磁弁を用いてもよい。更に、圧縮空気供給部２００において電磁弁２３１がオフのとき、ポンプユニット１１０内の圧縮空気を強制的に吸い出して速やかに大気圧又は所定圧力に減圧する強制減圧機構を設けてもよい。この強制的な吸気機構は、例えば、電磁弁２３１の排気ポートに圧力調整装置（エアーレギュレータ）を介して接続されたエアータンクと、そのエアータンクに接続された真空ポンプとを用いて構成することができる。また、加圧用の流体としては圧縮空気以外の流体を用いてもよい。

【0016】

制御部３００は、例えば、ＣＰＵ、メモリ、外部インターフェース等を有するマイクロコンピュータなどのコンピュータ装置で構成することでき、所定の制御プログラムを実行することにより、上記電磁弁２３１や圧力調整装置２２０を制御することができる。制御部３００は、上記所定の制御を行うように設計されたシステムＬＳＩ等の電子回路素子で構成してもよい。

【0017】

〔ポンプユニットの構成〕
図２はポンプユニット１１０の斜視断面図であり、図３（ａ）及び（ｂ）はそれぞれポンプユニット１１０の正面図及び側面図である。ポンプユニット１１０は、粉体流路Ｐを形成する弾性体からなる内壁部としてのチューブである内筒１２０と、内筒１２０を囲むように内筒１２０の粉体流路Ｐとは反対側（外側）に設けられた弾性体からなる外壁部としての外筒１３０とを備えている。更に、ポンプユニット１１０は、搬送方向Ａにおける内筒１２０及び外筒１３０の両端部が固定された１対の接続部材としての上流側フランジ１４０及び下流側フランジ１４５を備えている。

【0018】

本実施形態のポンプユニット１１０を有するコンベア１００は、人体の蠕動運動を行う腸管を複数のポンプユニット１１０でモデル化したものであり、腸管の筋層を構成する環状筋及び縦走筋をそれぞれ内筒１２０及び外筒１３０で模倣している。外筒１３０は、軸方向繊維強化型の人工筋肉として機能する。これら複数のポンプユニット１１０を直列に連結し、搬送方向下流側に向かって、各ポンプユニット１１０が環状の収縮・弛緩動作と軸方向の収縮動作とを順次行うことにより、腸管の蠕動運動を再現している。

【0019】

内筒１２０は、例えば、天然ラテックスゴム（例えば、低アンモニア天然ラテックスゴム）やシリコーンゴムなどのゴム部材から構成された円筒状の部材である。内筒１２０の軸方向両端部はそれぞれ、上流側フランジ１４０及び下流側フランジ１４５の内周面１４０ａ，１４５ａに固定されている。例えば、内筒１２０は、上流側フランジ１４０の流入側に設けられた凹部１４０ｂと下流側フランジ１４５の排出側に設けられた凹部１４５ｂとに内側固定リング１４１、１４６により固定される。

【0020】

内筒１２０は、内筒１２０の軸線方向に平行な方向に沿って延在して、導入された圧力により折れ目を誘発するゴム異形部としてのガイド溝１２０ａを備える。ガイド溝１２０ａは、内筒１２０の周方向に間隔を隔てて複数本（図示の例では４本）設けられ、内筒１２０を構成する弾性体（ゴム部材）の変形を拘束し、弾性体を周方向に複数個（図示の例では４個）の膨張域に区画する。本例におけるゴム異形部は、内筒１２０を構成する弾性体を内筒１２０の径方向外側に突出する形状とすることで内筒１２０の内周面にガイド溝１２０ａを形成している。

【0021】

また、内筒１２０は、周方向に間隔を隔てて、内筒１２０の軸方向に沿って延在する中心軸側に突出した複数の山形状の内側突出部１２０ｂを備える。山形状の内側突出部１２０ｂは、周方向に等角度に形成された４本のガイド溝１２０ａのうちの互いに隣接するガイド溝１２０ａの中間にそれぞれ設けられる。内側突出部１２０ｂは内筒１２０の内壁側に設けられているので、内筒１２０と外筒１３０との間の空気室（チャンバー）Ｄ内に圧縮空気を導入すると、内側突出部１２０ｂがある部分に対しても面に垂直な方向の圧力が作用する。なお、内筒１２０には、内側突出部１２０ｂを設けずにガイド溝１２０ａのみ設けてもよい。

【0022】

外筒１３０は、例えば、低アンモニア天然ラテックスゴムから成る２つの円筒状のゴム部材の間に、軸方向に延長する高弾性繊維を周方向に多数本埋設して成る繊維層を設けたもので構成される。高弾性繊維としては、例えば、炭素繊維やガラス繊維、アラミド繊維などが用いられる。外筒１３０の軸方向両端部はそれぞれ、上流側及び下流側フランジ１４０，１４５の外周面１４０ｂ，１４５ｂに外側固定リング１４２、１４７で固定されている。

【0023】

上流側フランジ１４０は、空気孔Ｅと複数の貫通孔１４０ｄとを備え、粉体の流入側に配置される。下流側フランジ１４５は、複数の貫通孔１４５ｄを備え、粉体の排出側に配置される。内筒１２０の外周側と外筒１３０の内周側と上流側フランジ１４０及び下流側フランジ１４５とにより、加圧用媒体（流体）である圧縮空気が供給される空気室Ｄが形成される。また、内筒１２０の内周側の表面により、粉体を搬送するための粉体流路Ｐが形成される。

【0024】

上流側フランジ１４０の空気孔Ｅは、前述の圧縮空気供給部２００から送られてきた圧縮空気を空気室Ｄに導入するための孔であり、貫通孔１４０ｄ，１４５ｄはポンプユニット１１０を軸方向に複数接続するときに位置決めして固定するための孔である。

【0025】

図３において、記号ｄはポンプユニット１１０の管路径である粉体流路（搬送経路という。）Ｐの直径（変形前の内筒１２０の内径）である。また、記号ｄ_ｅはポンプユニット１１０の変形前の外筒１３０の外径であり、記号ｄ_ｆは上流側フランジ１４０及び下流側フランジ１４５の外径である。また、図３において、記号ｌ_Ｄはポンプユニット１１０の搬送方向における長さであり、記号ｌ_Ｄ’は搬送方向における上流側フランジ１４０と下流側フランジ１４５との間のフランジ間距離の長さ（外筒１３０の露出部分の長さ）である。

【0026】

図４は、内筒１２０及び外筒１３０の膨張時の変形の様子を示す断面図である。空気室Ｄに圧縮空気を導入すると、内筒１２０の空気室Ｄ側の面（外周面）に垂直な方向に空気圧が作用し、内筒１２０は内側矢印方向に膨張するように変形する。このとき、内筒１２０の円筒面から鋭角に突き出たガイド溝１２０ａを構成する壁面に垂直な方向の空気圧が作用する。この空気圧により、ガイド溝１２０ａは、溝が潰れる方向（壁面同士が近づく方向）に変形し、その結果、図中の一点鎖線で示すように、内筒１２０にはガイド溝１２０ａの溝底を起点に折り目が発生する。そして、空気室Ｄ内の圧力を更に上昇させると、内筒１２０は、この折り目によって複数個の膨張域に区画されて膨張するような膨張変形を起こす。一方、外筒１３０は、高弾性繊維により軸方向に対しては非伸長性であるので、径方向に膨張しながら軸方向に収縮する。

【0027】

図５（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、ポンプユニット１１０の内筒１２０及び外筒１３０の膨張時の変形の様子を示す正面図及び側面図である。図５（ａ）に示すように、外筒１３０はポンプユニット１１０の径方向外側へ膨張する。その際、内筒１２０のガイド溝１２０ａにより分割された複数の膨張域１２０（１）〜１２０（４）が径方向内側に均等に膨張するとともに、図５（ｂ）に示すように、ポンプユニット１１０は軸方向へ収縮する。

【0028】

本実施形態のポンプユニット１１０では、粉体を確実に搬送するために、ガイド溝１２０ａが設けられた内筒１２０を、図５（ｂ）に示すように最大変形時において最大変形箇所（中央部）で空隙Ｇが残るように変形（膨張）させている。すなわち、内筒１２０を変形させる際に、粉体流路Ｐ内の内筒１２０の最大変形箇所において粉体流路Ｐに空隙Ｇが残るように内筒１２０を変形させる。更に言い換えると、内筒１２０を変形させる際に、粉体流路Ｐを中心軸に沿った軸方向から見たとき空隙（開口部）が残るように内筒１２０を変形させる。

【0029】

また、ポンプユニット１１０全体は、空気室Ｄへの加圧により外筒１３０が変形することで軸方向に収縮するため、粉体を効率よくポンプユニット１１０の一方の端部側から他方の端部側に搬送することができる。

【0030】

〔蠕動運動による粉体搬送動作〕
次に、本実施形態の複数のポンプユニット１１０を有するコンベア１００の粉体搬送動作について説明する。

【0031】

図６（ａ）〜（ｆ）は、６個のポンプユニット１１１〜１１６を有するコンベア１００の全体における蠕動運動による粉体搬送動作の動作パターンの一例を示す説明図である。なお、図６（ａ）〜（ｆ）は、コンベア１００の蠕動運動による粉体搬送動作の１サイクル分を示している。また、本実施形態において、コンベア１００が図６（ａ）の状態から粉体搬送動作を開始した時点から次の図６（ａ）の状態になる時点までの１サイクル分の時間を、粉体搬送動作の動作間隔ｔ_ｓと定義する。この動作間隔ｔ_ｓは、粉体搬送動作の動作周期や、粉体搬送動作の１サイクル分の動作時間ともいう。

【0032】

まず、図６（ａ）に示すように、第１〜第６ポンプユニット１１１〜１１６の連結方向が横方向になるようにコンベア１００をセットする。そして、最上流の第１ポンプユニット１１１を粉体収容部に連結して第１ポンプユニット１１１内へ粉体を導入する。次に、エアーチューブ２３５を介して第１ポンプユニット１１１に連結されている電磁弁２３１を開放して第１ポンプユニット１１１の空気室Ｄ内に圧縮空気を所定の加圧時間ｔ_Ａだけ供給する。この圧縮空気の供給により、第１ポンプユニット１１１の内筒１２０を内側に所定の変形量だけ変形させるように膨張させ、第１ポンプユニット１１１内の粉体を第２ポンプユニット１１２内に押し出す。

【0033】

次に、第１ポンプユニット１１１の内筒１２０を膨張させたまま、エアーチューブ２３５を介して第２ポンプユニット１１２に連結されている電磁弁２３１を開放し、第２ポンプユニット１１２の空気室Ｄに圧縮空気を所定の加圧時間ｔ_Ａだけ供給する。この圧縮空気の供給により、第２ポンプユニット１１２の内筒１２０を内側に所定の変形量だけ変形させるように膨張させ、第２ポンプユニット１１２内の粉体を第３ポンプユニット１１３内に押し出す。以下、この図６（ａ）の状態を初期状態として説明する。

【0034】

次に、図６（ｂ）に示すように、第２ポンプユニット１１２の内筒１２０を膨張させたまま、エアーチューブ２３５を介して第３ポンプユニット１１３に連結されている電磁弁２３１を所定時間だけ開放する。これにより、第３ポンプユニット１１３の空気室Ｄ内に圧縮空気を所定時間だけ供給する。この圧縮空気の供給により、第３ポンプユニット１１３の内筒１２０を内側に所定の変形量だけ変形させるように膨張させ、第３ポンプユニット１１３内の粉体を第４ポンプユニット１１４内に押し出す。このとき、エアーチューブ２３５を介して第１ポンプユニット１１１に連結されている電磁弁２３１を閉鎖する。この電磁弁２３１の閉鎖により、第１ポンプユニット１１１の空気室Ｄ内の圧縮空気は電磁弁２３１を介して排気されて大気圧まで減圧されるので、第１ポンプユニット１１１の内筒１２０は外筒１３０とともに膨張前の元の形状に復元する。これにより、第１ポンプユニット１１１内の粉体経路Ｐの体積が元の体積まで大きくなるので、第１ポンプユニット１１１内に新たな粉体を導入することができる。

【0035】

なお、前述の強制減圧機構を設けた場合は、第１ポンプユニット１１１の空気室Ｄ内の圧縮空気を強制的に吸い出して速やかに大気圧又は所定圧力に戻すことができるので、第１ポンプユニット１１１内に新たな粉体をより速やかに導入することができる。

【0036】

次に、図６（ｃ）に示すように、第３ポンプユニット１１３の内筒１２０を膨張させたまま、第４ポンプユニット１１４の内筒１２０を膨張させて、第４ポンプユニット１１４の内の粉体を第５ポンプユニット１１５内に押し出す。それとともに、第２ポンプユニット１１２の内筒１２０を収縮させる。

【0037】

次に、図６（ｄ）に示すように、第４ポンプユニット１１４の内筒１２０を膨張させたまま、第５ポンプユニット１０５の内筒１２０を膨張させて、第５ポンプユニット１１５内の粉体を第６ポンプユニット１１６内に押し出す。それとともに、第３ポンプユニット１１３の内筒１２０を収縮させる。

【0038】

次に、図６（ｅ）に示すように、第５ポンプユニット１１５の内筒１２０を膨張させたまま、第６ポンプユニット１０６の内筒１２０を膨張させて、第６ポンプユニット１１６内の粉体をコンベア１００の外部へ押し出す。それとともに、第４ポンプユニット１１４の内筒１２０を収縮させる。

【0039】

次に、図６（ｆ）に示すように、第６ポンプユニット１１６の内筒１２０を膨張させたまま、第１ポンプユニット１１１を膨張させて、第１ポンプユニット１１１内の粉体を第２ポンプユニット１１２内に押し出す。それとともに、第５ポンプユニット１１５の内筒１２０を収縮させる。その後、第６ポンプユニット１１６の内筒１２０を収縮させるとともに、第１ポンプユニット１１１を膨張させたまま第２ポンプユニット１１２の内筒１２０を膨張させると、図６（ａ）の状態になる。

【0040】

以下、図６（ａ）〜図６（ｆ）の動作を繰り返すことにより、第１ポンプユニット１１１内へ注入された粉体を第６ポンプユニット１１６からコンベア１００の外部へ排出することができる。

【0041】

上記図６（ａ）〜（ｆ）に例示したようなコンベア１００の粉体搬送動作における蠕動運動には、「波長」、「送り」及び「波数」の３つの要素がある。ここで、波長ｌ_ｗは蠕動運動時に互いに隣接して膨張するポンプユニット１１０の数である（図６（ａ）参照）。また、送りｐ_ｗは蠕動運動の波を伝播させる際に伸縮させるポンプユニット１１０の数である（図６（ｂ）参照）。波数ｎ_ｗは、コンベア１００全体で同時に伝播させる蠕動運動の波の数である（図６（ｃ）参照）。上記図６（ａ）〜（ｆ）の例は、波長ｌ_ｗが２、送りｐ_ｗが１、波数ｎ_ｗが１の場合の蠕動運動による粉体搬送動作の動作パターンの例である。

【0042】

〔理論幾何最大搬送量〕
次に、上記構成のコンベア１００の蠕動運動による粉体搬送動作における理論幾何最大搬送量について説明する。

【0043】

ここで、前述の図３に示すように、ポンプユニット１１０の管路径である粉体流路Ｐの直径をｄ［ｍｍ］とし、ポンプユニット１１０の搬送方向における長さをｌ_Ｄ［ｍｍ］とする。１個のポンプユニット１１０の内部空間理論体積（変形前の粉体流路Ｐの体積）Ｖ_０［ｍｍ^３］は次式（１）で表される。

【数1】

【0044】

また、ポンプユニット１１０の１個あたりの粉体の押出し体積率（体積排除率）Ｆ_ｐ［％］を次式（２）で定義する。ここで、Ｖ_ｐはポンプユニット１１０の加圧時（膨張変形時）における粉体流路Ｐの内部体積［ｍｍ^３］である。

【数2】

【0045】

例えば、前述の図１に示すようにコンベア１００を水平に配置し、そのコンベア１００の最上流側のポンプユニット１１０への粉体４００の供給をエルボ管からの流れ込みを用いる場合を考える。この場合、ポンプユニット１１０粉体流路Ｐの初期内部体積Ｖ_０に対する粉体流路Ｐに充填される粉体４００の体積Ｖ_ｆの割合である次式（３）の充填率Ｒ_ｆは、最大でも５０［％］と見積もられる（図７参照）。

【数3】

【0046】

更に、前述の図４、５に示すように本実施形態のポンプユニット１１０の内筒１２０は半円状に膨張変形するため、ポンプユニット１１０から軸方向に沿った任意の方向への粉体の搬送量は、押出し体積率Ｆ_ｐで２５［％］と推定される。

【0047】

上記押出し体積率Ｆ_ｐを用いて、コンベア１００で搬送される粉体の単位時間当たりの理論幾何最大搬送量（体積）Ｑ_ｓ［ｍｍ^３／ｓ］は次式（４）で表される。ここで、式中のｌ_ｗ、ｎ_ｗ及びｔ_ｓ［ｓ］はそれぞれ、前述の動作パターンの波長、波数及び動作間隔である。また、式中のＮ_ｓはコンベア１００を構成するポンプユニット１１０の個数である。

【数4】

【0048】

更に、粉体の密度をρ［ｇ／ｍｍ^３］とすると、コンベア１００で搬送される粉体の単位時間当たりの理論幾何最大搬送量（質量）Ｑ_ｐ［ｇ／ｓ］は次式（５）で表される。

【数5】

【0049】

〔コンベアの基本性能〕
次に、上記構成のコンベア１００の基本性能について説明する。
（１）収縮率
図８は、ポンプユニット１１０の軸方向（搬送方向）における収縮の様子を示す説明図である。ポンプユニット１１０の収縮率とはポンプユニット１１０が軸方向へ収縮する割合を示したものである。ポンプユニット１１０が軸方向へ収縮することで管内の内容物の搬送効率を上げ、同時に内筒１２０の閉塞を補助する。ポンプユニット１１０の軸方向長さをｌ_Ｄ［ｍｍ］とし、ポンプユニット１１０の収縮量をＸ［ｍｍ］とすると、収縮率Ｒ_Ｃ［％］は次式（６）で定義される。

【数6】

【0050】

図９は、ポンプユニット１１０の収縮率の測定に用いた測定システムの概要を示す説明図である。なお、図９の構成のうち図１と共通する部分については同じ符号を付し、説明を省略する。

【0051】

図９において、圧縮空気発生装置（エアーコンプレッサ）２１０からの圧縮空気の圧力を、圧力調整装置（エアーレギュレータ）としての減圧弁（ＣＫＤ株式会社製のＲＪＢ５００−ＬＬＣ６−Ｌ）２２０’にて所定圧力に減圧した。この減圧弁で減圧した圧縮空気をポンプユニット１１０に印加した。印加圧力は０［ｋＰａ］から４０［ｋＰａ］の範囲で１０［ｋＰａ］ごとに変化させた。また、圧力印加のオン／オフ動作には、圧縮空気供給切換装置としてのＯＮ／ＯＦＦ弁（ＳＭＣ株式会社製のＶＯ３０１−００５ＧＳ ｓｏｌｅｎｏｉｄ ｖａｌｖｅ、有効断面積：１．８［ｍｍ^２］）２３１’を用いた。減圧弁２２０’とＯＮ／ＯＦＦ弁２３１’との間には長さ５００［ｍｍ］のエアーチューブ２２５を用い、ＯＮ／ＯＦＦ弁２３１’とポンプユニット１１０との間には長さ１５００［ｍｍ］のエアーチューブ２３５を用いた。本測定システム及び後述の粉体搬送動作例のシステムで用いるエアーチューブは全て内径が４［ｍｍ］である。

【0052】

表１は、以下の測定等に用いた３種類のポンプユニット（Ａ，Ｂ，Ｃ）の寸法である。

【表1】

【0053】

図１０は、上記測定システムで測定した表１のタイプＡのポンプユニット１１０の印加圧力ごとの収縮率を示すグラフである。図１０に示すように、ポンプユニット１１０への印加圧力の上昇に伴って、ポンプユニット１１０の収縮率も上昇することが分かる。４０［ｋＰａ］の圧力印加時には約７．３［％］の収縮率となった。

【0054】

（２）閉口率（開口率）
ポンプユニット１１０の閉口率（閉塞率ともいう。）Ｒ_Ｌは次式（７）で定義され、開口率Ｒ_Ｏは次式（８）で定義される。ここで、式中のＳ［ｍｍ^２］はポンプユニット１１０を軸方向から見たときの加圧していない粉体流路Ｐの初期開口面積であり、ｓ［ｍｍ^２］は圧縮空気を供給した加圧時の粉体流路Ｐの開口面積（空隙Ｇの面積）である。

【数7】

【数8】

【0055】

図１１は、上記図９の測定システムで測定した表１のタイプＡ及びタイプＢのポンプユニット１１０の印加圧力ごとの閉口率を示すグラフである。図中の記号「◆」がタイプＡのポンプユニット１１０の閉口率の測定データであり、図中の記号「△」がタイプＢのポンプユニット１１０の閉口率の測定データである。図１１に示すように、タイプＡ及びタイプＢのいずれのポンプユニット１１０についても、印加圧力の上昇に伴って閉口率も上昇することが分かる。また、４０［ｋＰａ］以上の圧力印加で閉口率はほぼ１００［％］となった。

【0056】

（３）押出体積
押出体積とは、ポンプユニット１１０の内筒１２０が内側に膨らむように膨張変形したときに粉体流路Ｐから押し出される体積、すなわち、内筒１２０の内側の粉体流路Ｐｓの初期体積が内筒１２０の膨張変形によって減少する体積減少量である。この押出体積に前述の動作間隔ｔ_ｓと搬送対象の粉体の密度ρを考慮すると、前述のように単位時間あたりの搬送量（質量）を算出することができる。

【0057】

図１２は、ポンプユニット１１０の押出体積の測定に用いた測定システムの概要を示す説明図である。なお、図中のＧは重力を表している。
図１２において、ポンプユニット１１０の上部に透明なアクリル管４０５を配置し、ポンプユニット１１０とアクリル管４０５に水４１０を入れた。各印加圧力ごとの水４１０の上面Ｈ１，Ｈ２の変化量ΔＨを計測することで押出体積を算出した。印加圧力を４０［ｋＰａ］として、ポンプユニット１１０に圧縮空気を供給する加圧時間ｔ_Ａを０．１［ｓ］、０．３［ｓ］、０．５［ｓ］、１．０［ｓ］、１．５［ｓ］の場合の押出体積と復元時の押出体積を計測した。本測定で得られる押出体積と復元時の押出体積の差は、後述の粉体搬送動作例におけるポンプユニット１１０内の粉体流路Ｐの空間差分に対応する。

【0058】

図１３は、上記図１２の測定システムで前述のタイプＡのポンプユニット１１０について測定した各加圧時間の押出体積の一例を示すグラフである。図１３により、ポンプユニット１１０の加圧時間ｔ_Ａを長くしていくと、ポンプユニット１１０の空気室Ｄの膨張体積は増加し、加圧時間ｔ_Ａが０．５［ｓ］のときに押出体積は収束する。また、ポンプユニット１１０の加圧時間ｔ_Ａを長くしていくと、復元時の押出体積は減少し、加圧時間１．０［ｓ］で０［ｃｍ^３］となる。つまり、ポンプユニット１１０の膨張時と復元時との体積差は、粉体搬送動作時におけるポンプユニット１１０の粉体流路Ｐの変動体積を示す。粉体搬送動作時におけるポンプユニット１１０の粉体流路Ｐの単位時間当たりの変動体積が大きいほど、搬送体積が大きくなり、粉体の搬送量が増加する。

【0059】

図１４は、図１３の押出体積を単位時間当たりの推定キャリア搬送量に置き換えたグラフである。粉体搬送動作の動作パターンの波長−送り−波数は２−１−１とし、搬送対象のキャリアの密度は１．７［ｇ／ｃｍ^３］とした。図１４により、ポンプユニット１１０の加圧時間ｔ_Ａが０．５［ｓ］の場合の単位時間当たりの推定搬送量が最も大きいことがわかる。つまり、印加圧力が４０［ｋＰａ］のときに最大搬送量が得られるポンプユニット１１０の加圧時間ｔ_Ａは０．５［ｓ］と想定される。

【0060】

〔粉体搬送動作例：キャリア〕
次に、上記構成の粉体搬送装置１０での粉体の搬送動作例について説明する。ここでは、前述のタイプＡの４個のポンプユニット１１０を直列に接続したコンベア１００の蠕動運動によって供給側から搬送対象の粉体が搬送されるかを確認した。また、コンベア１００の一方の端部から供給された粉末が反対側の端部へ搬送されるのかを確認し、単位時間あたりの搬送量（搬送速度）を測定した。搬送対象の粉体４００としては電子写真式の画像形成装置における現像剤を構成するキャリアを用いた。

【0061】

図１５は、粉体搬送装置１０の粉体搬送動作例の実施に用いたシステムの概略構成図である。なお、図１５において前述の図１と共通する部分については同じ符号を付し、それらの説明は省略する。図中のＬ０はコンベア１００の搬送方向における長さである。

【0062】

図１５において、コンベア１００の搬送方向上流側の端部にアクリル製のエルボ管４１６を接続し、エルボ管４１６の上部にアクリル製の直管４１７を配置した。コンベア１００の各ポンプユニット１１０（１１１〜１１４）は空の状態で設置し、直管４１７の上部より粉体（キャリア）４００を供給し、エルボ管４１６及び直管４１７を粉体４００で満たした。なお、粉体４００は十分な量が常にエルボ管４１６及び直管４１７内に満たされているようにした。

【0063】

各ポンプユニット１１０（１１１〜１１４）を駆動するときに印加する圧縮空気の印加圧力は、ポンプユニット１１０内の粉体４００を十分に押し出せる圧力である４０［ｋＰａ］とした。コンベア１００を制御する制御部３００としては、Ｈ８マイコン（ルネサス エレクトロニクス株式会社製）からなるたＭＵＣ（Micro Controller Unit）を用いた。ポンプユニット１１０の加圧時間ｔ_Ａは０．１［ｓ］、０．３［ｓ］、０．５［ｓ］、１．０［ｓ］、１．５［ｓ］の５種類とした。また、粉体搬送動作例の動作パターンの波長−送り−波数は２−１−１とした。

【0064】

図１６は、粉体搬送動作例におけるポンプユニット１００（１１１〜１１４）の加圧オン・オフ制御（電磁弁のオン・オフ制御）の一例を示すタイムチャートである。図１６は蠕動運動による粉体搬送動作の１サイクル分の加圧オン・オフ制御の例である。図中のｔ_Ａが第１〜第４ポンプユニット１１０（１１１〜１１４）に対する加圧時間であり、ｔ_ｓが粉体搬送動作の動作間隔である。

【0065】

粉体搬送量の測定方法としては、コンベア１００のキャリア供給側とは反対側の端部からより排出された粉体４００の質量を測定することで単位時間当たりの搬送量［ｇ／ｓ］を求める方法を用いた。コンベア１００から排出された粉体４００の質量測定には、質量測定手段としての電子はかり（株式会社島津製作所製のＵＷ６２００Ｈ）４２０を使用した。また、粉体４００の質量測定は、コンベア１００の定常状態を確認した後に開始し、０．５秒ごとに１０秒間測定した。

【0066】

図１７（ａ）〜（ｄ）は、図１５の粉体搬送装置１０においてポンプユニット１１０の加圧時間ｔ_Ａを０．５［ｓ］に設定して搬送動作を行ったときにコンベア１００の出口からキャリア４０１が排出される様子を撮影した写真を示す図である。撮影時間間隔は０．１［ｓ］であり、搬送開始から０．４［ｓ］後までを撮影した。図１７に示すように、コンベア１００の蠕動運動によりキャリア４０１を搬送できることを確認した。また、コンベア１００を自由にレイアウトして配置し、キャリア４０１を任意の方向（例えば水平方向、垂直方向、傾斜方向）に搬送することができることを確認した。

【0067】

図１８は、図１５の粉体搬送装置１０のポンプユニット１１０の各加圧時間ｔ_Ａについて測定したキャリアの搬送量（累積量）の測定結果を示すグラフである。図１８の結果により、ポンプユニット１１０の加圧時間ｔ_Ａを１．５［ｓ］から短くしていくにつれて単位時間当たりの搬送量が増加していき、加圧時間０．５［ｓ］で単位時間当たりの搬送量が最大となる。これは、ポンプユニット１１０の一回の加圧時間が短くなると単位時間あたりに行うポンプユニット１１０の駆動回数が多くなるため、搬送量が増加したと考えられる。更に、ポンプユニット１１０の加圧時間ｔ_Ａを短くすることで、押し出されたキャリアに流動性が増し、搬送量が増加したと考えられる。

【0068】

また、図１８により、更にポンプユニット１１０の加圧時間ｔ_Ａを０．５［ｓ］から短くした場合の単位時間当たりの搬送量は減少することがわかる。この加圧時間０．５［ｓ］以降では搬送量が減少している原因としては、内筒１２０の膨張変動幅が小さくなるからであると考える。これは、前述の図１３の押出体積の結果からも確認できる。

【0069】

図１９は、図１８の結果から最小二乗法によって算出した、複数の加圧時間ｔ_Ａ［ｓ］それぞれに対する単位時間当たりの搬送量［ｇ／ｓ］を示すグラフである。この結果から、加圧時間ｔ_Ａが１．５［ｓ］のときには１．５［ｇ／ｓ］の搬送量、加圧時間ｔ_Ａが１．０［ｓ］のときには１．９［ｇ／ｓ］の搬送量となることがわかった。また、加圧時間ｔ_Ａが０．５［ｓ］のときには４．４［ｇ／ｓ］の搬送量、加圧時間ｔ_Ａが０．３［ｓ］のときには１．７［ｇ／ｓ］の搬送量、加圧時間ｔ_Ａが０．１［ｓ］のときには０．０［ｇ／ｓ］の搬送量となった。本結果は、前述の図１４で示した推定キャリア搬送量と近い結果である。

【0070】

図２０は、前述の式（７）で定義したポンプユニット１１０の閉口率Ｒ_Ｌとコンベア１００で搬送されるキャリアの単位時間当たりの搬送量［ｇ／ｓ］との関係を測定した結果を示すグラフである。図２０に示すように、閉口率Ｒ_Ｌが７５［％］以上及び９９［％］以下の範囲で２「ｇ／ｓ」以上の良好な搬送量が得られた。

【0071】

図２１は、図１５の粉体搬送装置１０において加圧時間ｔ_Ａを１．０［ｓ］に設定してキャリア４０１の搬送動作を行った直後のコンベア１００の粉体流路Ｐの内部を撮影した写真を示す図である。図１５の粉体搬送装置１０では自然落下によってコンベア１００内にキャリアを供給しているため、図２１に示すように、コンベア１００の内部のキャリア量は少量である。コンベア１００の内部における搬送対象の粉体の充填率を増加させることで搬送量を向上させることができる。

【0072】

図２２は、ポンプユニット１１０におけるキャリアの充填率（図７参照）とコンベア１００で搬送されるキャリアの単位時間当たりの搬送量［ｇ／ｓ］との関係を測定した結果を示すグラフである。この測定では閉口率Ｒ_Ｌを９０［％］に設定した。図２２に示すように、充填率が３０［％］以上及び７０［％］以下の範囲で１０「ｇ／ｓ」以上の良好な搬送量が得られた。

【0073】

なお、図１５の粉体搬送装置１０において前述のタイプＢ及びＣのポンプユニット１１０のそれぞれを用いたコンベア１００についてキャリアの搬送動作を行ったところ、タイプＡのポンプユニット１１０の場合と同様に搬送できることを確認できた。また、図１７〜図２１と同様な結果が得られた。

【0074】

表２は、前述のタイプＡ、Ｂ及びＣの３種類のポンプユニット１１０のそれぞれを用いたコンベア１００についてキャリアの充填率とコンベア１００で搬送されるキャリアの単位時間当たりの搬送量［ｇ／ｓ］との関係を測定した結果を示す。表２に示すように、３種類のポンプユニット１１０のいずれにおいても充填率５０［％］で最大の搬送量が得られ、充填率が３０［％］以上及び７０［％］以下の範囲で良好な搬送量が得られた。

【表2】

【0075】

〔粉体搬送動作例：現像剤（トナー）〕
図１８及び図１９の結果から、ポンプユニット１１０に対する４０［ｋＰａ］印加時では、ポンプユニット１１０の加圧時間を０．５［ｓ］とした場合に最も搬送量が大きいことがわかった。この結果を参考に画像形成装置で使用されている現像剤としてのトナーを搬送し、その搬送量を測定した。粉体搬送装置１０は図１５に示したものを使用した。搬送対象の現像剤はシアントナー（株式会社リコー製）を使用した（密度：２．０［ｇ／ｃｍ^３］）。

【0076】

図２３（ａ）〜（ｄ）は、図１５の粉体搬送装置１０においてポンプユニット１１０の加圧時間ｔ_Ａを０．５［ｓ］に設定して搬送動作を行ったときにコンベア１００の出口からトナー（現像剤）４０２が排出される様子を撮影した写真である。撮影時間間隔は０．１［ｓ］であり、搬送開始から０．４［ｓ］後までを撮影した。図２３に示すように、コンベア１００の蠕動運動によりトナー４０２を搬送できることを確認した。また、コンベア１００を自由にレイアウトして配置し、トナー４０２を任意の方向（例えば水平方向、垂直方向、傾斜方向）に搬送することができることを確認した。

【0077】

図２４及び図２５はそれぞれ、図１５の粉体搬送装置１０のポンプユニット１１０の加圧時間ｔ_Ａに０．５［ｓ］に設定して測定した現像剤（トナー）の搬送量（累積量）及び単位時間当たりの搬送量［ｇ／ｓ］の測定結果を示すグラフである。図２４及び図２５には比較のためキャリアの搬送量の測定結果も示した。図２４及び図２５に示すように、現像剤の搬送量はキャリア搬送時に比べて減少している。現像剤の単位時間当たりの搬送量は２．０［ｇ／ｓ］となり、キャリアの場合の５．６［ｇ／ｓ］を下回り、キャリア搬送時に比べて現像剤の搬送量は小さい。これは、粉末の特性の違いでキャリアよりも現像剤の方が付着・凝集性が大きく、アクリル製のエルボ管４１６及び直管４１７管からの現像剤の供給が少なかったからであると考えられる。

【0078】

図２６は、本実施形態に係る粉体搬送装置を適用可能な画像形成装置５００の一例を示す概略構成図である。図２６の画像形成装置５００は、電子写真方式の画像形成装置であり、像担持体としての回転駆動可能な感光体ドラム５１０を備えている。感光体ドラム５１０の周りには、帯電手段としての帯電ローラ５２０と、現像手段としての現像装置５３０と、転写手段としての転写チャージャ５４０と、像担持体クリーニング手段としてのクリーニング装置５５０とを備えている。更に、画像形成装置５００は、露光手段としての光書き込み装置５６０と、定着手段としての定着装置５７０とを備えている。

【0079】

画像形成装置５００で画像形成動作が開始されると、帯電ローラ５２０で所定電位に帯電された感光体ドラム５１０の表面に光書き込み装置５６０で光が走査されながら照射されることにより、感光体ドラム５１０の表面に静電潜像が形成される。感光体ドラム５１０上の静電潜像は現像装置で現像されてトナー像となる。感光体ドラム５１０上のトナー像は、転写チャージャ５４０と感光体ドラム５１０との間に所定のタイミングで搬送されてくる記録媒体としての用紙６００に転写され、定着装置５７０で用紙６００上に定着される。トナー像が転写された感光体ドラム５１０の表面はクリーニング装置５５０でクリーニングされる。

【0080】

本実施形態における現像装置５３０は、トナーとキャリアとを含む二成分の現像剤を用いて潜像を現像する現像装置である。現像装置５３０は、感光体ドラム５１０に対向するように配置された現像剤担持体としての現像ローラと、装置内の現像剤は攪拌しながら搬送する現像剤攪拌搬送手段と、装置内の現像剤のトナー濃度を検知するセンサ５３５とを備える。現像剤攪拌搬送手段は、互いに逆向き（図中の奥側に向かう方向及び手前側に向かう方向）に現像剤を攪拌しながら搬送する１対の現像剤搬送部５３３、５３４で構成される。また、現像装置内の現像剤のトナー濃度が所定の濃度よりも低下した場合は、センサ５３５の検知結果に基づいて、トナー収容部５８０内のトナーがトナー搬送部５８１で搬送されて現像装置５３０に補給される。

【0081】

図２６の画像形成装置５００において、前述の実施形態に係る粉体搬送装置１０は、現像装置５３０の現像剤搬送部５３３、５３４における現像剤の搬送と、トナー搬送部５８１におけるトナーの搬送とに適用することができる。この場合、粉体搬送装置１０のコンベア１００が現像剤搬送部５３３、５３４及びトナー搬送部５８１に配置され、従来の回転駆動されるスクリュを用いた場合に比して、トナー及び現像剤の凝集を抑制しつつトナー及び現像剤を高速搬送することができる。特に、従来の従来の回転駆動されるスクリュを用いた場合とは異なり、トナーなどの搬送部に近い位置に配置されたモータなどの発熱がないため、冷却装置を設ける必要がなく、非クーラント化による省スペースにつながる。

【0082】

なお、前述の実施形態に係る粉体搬送装置１０は、現像装置５３０の現像剤搬送部５３３、５３４及びトナー搬送部５８１のいずれか一方に適用してもよい。また、図２６の画像形成装置の例では、二成分現像方式の現像装置を用いる場合について説明したが、前述の実施形態に係る粉体搬送装置１０は、一成分現像方式の現像装置を用いる画像形成装置にも適用できる。また、前述の実施形態に係る粉体搬送装置１０は、複数色（例えば、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック）のトナーを用いたカラー画像形成装置におけるトナーの搬送や、トナー及びキャリアを含む現像剤の搬送にも適用できる。更に、前述の実施形態に係る粉体搬送装置１０は、キャリアやトナーの製造時におけるキャリア、トナー、それらの製造に用いる材料（粉体）等の搬送にも適用することができる。

【0083】

なお、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に記載の範囲には限定されない。前記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者にも明らかである。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得る。

【0084】

以上に説明したものは一例であり、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
キャリアや現像剤（トナー）等の粉体４００を搬送する粉体搬送装置１０であって、粉体流路Ｐを形成する弾性体からなる内筒１２０等の内壁部を有するポンプユニット１１０等のポンプ部材が複数並べて設けられ、複数のポンプ部材それぞれの内壁部を粉体流路の中心軸側に変形させる圧縮空気供給部２００等の駆動手段と、複数のポンプ部材の内壁部の中心軸側への変形を、粉体流路における粉体の搬送方向の上流側から下流側に向けて順次行うように、駆動手段を制御する制御部３００等の制御手段と、を備え、内壁部を変形させる際に、粉体流路Ｐに空隙Ｇが残るように内壁部を変形させる。
これによれば、ポンプ部材の内壁部の中心軸側への変形を、粉体流路における搬送方向の上流側から下流側に向けて順次行うことにより、各ポンプ部材の内壁部で形成される粉体流路に、粉体を搬送方向下流側に押し出す動きを発生させることができる。この粉体を押し出す動きによる搬送実験を本願発明者らが行ったところ、搬送対象が粉体の場合、粉体流路に空隙が残るように内壁部を変形させることで粉体を搬送できることが判明した。
本態様では、搬送方向の上流側から下流側に向けて複数のポンプ部材の内壁部を順次変形させる際に、粉体流路に空隙が残るように内壁部を変形させることにより、搬送方向に粉体を搬送できる。しかも、その粉体の搬送に用いられる弾性体からなる内壁部の中心軸側への変形時には、粉体に接触しながら回転する従来のスクリュを用いる場合に比して搬送対象の粉体に作用するせん断力が小さい。更に、粉体の搬送に用いられる内壁部の変形は、従来のモータで発生した熱が駆動系を介して伝わりやすいスクリュで粉体を搬送する場合に比して、熱が伝わりにくい比較的長いチューブを介した圧縮空気の供給で発生させることができる。よって、従来のモータで回転駆動されるスクリュを用いる場合に比して粉体に対するせん断力及び温度上昇が発生しにくく、粉体の凝集を抑制することができる。以上のように、粉体の凝集を抑制しつつ粉体を搬送することができる。
（態様Ｂ）
上記態様Ａにおいて、複数のポンプ部材それぞれの内壁部が変形していないときの搬送方向と直交する方向における粉体流路の断面積をＳとし、内壁部が変形したときの搬送方向と直交する方向における空隙の断面積をｓとしたとき、０．７５＜（１−ｓ／Ｓ）＜０．９９を満たす。これによれば、上記実施形態について説明したように、２［ｇ／ｓ］以上の単位時間当たりの搬送量が得られる。
（態様Ｃ）
上記態様Ａ又は態様Ｂにおいて、複数のポンプ部材それぞれの内壁部が変形していないときに粉体流路に充填されている粉体の粉体流路の単位体積あたりの充填率は、７０［％］以下及び３０［％］以上である。これによれば、上記実施形態について説明したように、１０［ｇ／ｓ］以上の単位時間当たりの搬送量が得られる。
（態様Ｄ）
上記態様Ａ乃至Ｃのいずれかにおいて、前記制御手段は、粉体の搬送時に複数のポンプ部材のうち互いに隣り合った二つのポンプ部材の内壁部が連動して粉体流路の中心軸側へ変形するように、駆動手段を制御する。これによれば、上記実施形態について説明したように、単位時間当たりの搬送量を更に高めることができる。
（態様Ｅ）
上記態様Ａ乃至Ｄのいずれかにおいて、複数のポンプ部材はそれぞれ、内壁部を囲むように内壁部の粉体流路とは反対側に設けられた弾性体からなる外筒１３０等の外壁部と、搬送方向における内壁部及び外壁部の両端部が固定された上流側フランジ１４０及び下流側フランジ１４５等の接続部材と、を備え、前記駆動手段は、複数のポンプ部材それぞれの内壁部と外壁部との間の空間に圧縮空気等の流体を供給して内壁部を変形させ、その流体の供給を停止して内壁部を復元させるように構成され、前記制御手段は、駆動手段による流体の供給を制御するように構成されている。これによれば、上記実施形態について説明したように、粉体流路の中心軸側への内壁部の変形を安定して発生させることができるとともに、任意の数のポンプ部材を容易に連結して所望の長さの粉体流路を形成できる。
（態様Ｆ）
上記態様Ｅにおいて、駆動手段によって流体を供給するときの圧力は２０［ｋＰａ］以上である。これによれば、上記実施形態について説明したように、粉体流路の中心軸側への内壁部の変形をより確実に発生させることができる。
（態様Ｇ）
上記態様Ｅ又はＦにおいて、内壁部を変形させる際に駆動手段によって流体を供給する時間は、０．２［秒］以上及び１．５［秒］以下である。これによれば、上記実施形態について説明したように、前記空隙が残るような粉体流路の中心軸側への内壁部の変形を確実に発生させることができる。
（態様Ｈ）
上記態様Ａ乃至Ｇのいずれかにおいて、粉体は現像剤である。これによれば、上記実施形態について説明したように、現像剤の凝集を抑制しつつ現像剤を搬送することができる。
（態様Ｉ）
上記態様Ａ乃至Ｈのいずれかの粉体搬送装置１０を備える画像形成装置５００である。これによれば、上記実施形態について説明したように、画像形成装置で用いられる現像剤等の粉体の凝集を抑制しつつ搬送することができる。
（態様Ｊ）
粉体を搬送する粉体搬送方法であって、粉体流路を形成するように弾性体からなる内壁部を有するポンプ部材が複数並べて設けられ、前記複数のポンプ部材の内壁部の前記粉体流路の中心軸側への変形を、前記粉体流路における粉体の搬送方向の上流側から下流側に向けて順次行い、前記内壁部を変形させる際に、前記粉体流路に空隙が残るように前記内壁部を変形させる。
これによれば、上記実施形態について説明したように、搬送方向の上流側から下流側に向けて複数のポンプ部材の内壁部を順次変形させる際に、粉体流路に空隙が残るように内壁部を変形させることにより、搬送方向に粉体を搬送できる。しかも、その粉体の搬送に用いられる弾性体からなる内壁部の中心軸側への変形時には、粉体に接触しながら回転する従来のスクリュを用いる場合に比して搬送対象の粉体に作用するせん断力が小さい。更に、粉体の搬送に用いられる内壁部の変形は、従来のモータで発生した熱が駆動系を介して伝わりやすいスクリュで粉体を搬送する場合に比して、熱が伝わりにくい比較的長いチューブを介した圧縮空気の供給で発生させることができる。よって、従来のモータで回転駆動されるスクリュを用いる場合に比して粉体に対するせん断力及び温度上昇が発生しにくく、粉体の凝集を抑制することができる。以上のように、粉体の凝集を抑制しつつ粉体を搬送することができる。
（態様Ｋ）
上記態様Ｊにおいて、複数のポンプ部材それぞれの前記内壁部が変形していないときの前記搬送方向と直交する方向における前記粉体流路の断面積をＳとし、前記内壁部が変形したときの前記搬送方向と直交する方向における前記空隙の断面積をｓとしたとき、０．７５＜（１−ｓ／Ｓ）＜０．９９を満たす。これによれば、上記実施形態について説明したように、２［ｇ／ｓ］以上の単位時間当たりの搬送量が得られる。
（態様Ｌ）
上記態様Ｊ又はＫにおいて、複数のポンプ部材それぞれの内壁部が変形していないときに粉体流路に充填されている粉体の粉体流路の単位体積あたりの充填率は、７０％以下及び３０％以上である。これによれば、上記実施形態について説明したように、１０［ｇ／ｓ］以上の単位時間当たりの搬送量が得られる。
（態様Ｍ）
上記態様Ｊ乃至Ｌのいずれかにおいて、粉体の搬送時に複数のポンプ部材のうち互いに隣り合った二つのポンプ部材の内壁部を連動させて粉体流路の中心軸側へ変形させる。これによれば、上記実施形態について説明したように、単位時間当たりの搬送量を更に高めることができる。
（態様Ｎ）
上記態様Ｊ乃至Ｍのいずれかにおいて、複数のポンプ部材はそれぞれ、内壁部を囲むように内壁部の前記粉体流路とは反対側に設けられた弾性体からなる外壁部と、搬送方向における内壁部及び外壁部の両端部が固定された接続部材と、を備え、複数のポンプ部材それぞれの内壁部と外壁部との間の空間に流体を供給して内壁部を変形させ、その流体の供給を停止して内壁部を復元させる。これによれば、上記実施形態について説明したように、粉体流路の中心軸側への内壁部の変形を安定して発生させることができるとともに、任意の数のポンプ部材を容易に連結して所望の長さの粉体流路を形成できる。
（態様Ｏ）
上記態様Ｎにおいて、流体を供給するときの圧力は２０［ｋＰａ］以上である。これによれば、上記実施形態について説明したように、粉体流路の中心軸側への内壁部の変形をより確実に発生させることができる。
（態様Ｐ）
上記態様Ｎ又はＯにおいて、内壁部を変形させる際に流体を供給する時間は、０．２［秒］以上及び１．５［秒］以下である。これによれば、上記実施形態について説明したように、前記空隙が残るような粉体流路の中心軸側への内壁部の変形を確実に発生させることができる。
（態様Ｑ）
上記態様Ｊ乃至Ｐのいずれかにおいて、粉体は現像剤である。これによれば、上記実施形態について説明したように、現像剤の凝集を抑制しつつ現像剤を搬送することができる。

【符号の説明】

【0085】

１０ 粉体搬送装置
１００ コンベア
１１０ ポンプユニット
１１１〜１１６ ポンプユニット
１２０ 内筒
１３０ 外筒
１４０ 上流側フランジ
１４５ 下流側フランジ
２００ 圧縮空気供給部
２１０ 圧縮空気
２１５ エアーチューブ
２２０ 圧力調整装置
２２５ エアーチューブ
２３０ 圧縮空気供給切換装置
２３１ 電磁弁
２３５ エアーチューブ
３００ 制御部
４００ 粉体
４０１ キャリア
４０２ 現像剤（トナー）
５００ 画像形成装置
Ａ 搬送方向
Ｂ 圧縮空気の供給方向
Ｃ 粉体流路の中心軸
Ｄ 空気室
Ｅ 空気孔
Ｇ 重力

【先行技術文献】

【特許文献】

【0086】

【特許文献1】特開２０１６−８０９１３号公報

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】