(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交換可能なトナー容器から供給されたトナーを一旦貯蔵するトナー貯蔵部を備え、潜像担持体上に形成された潜像をトナー像として可視像化する現像装置に、該トナー貯蔵部に貯蔵したトナーを補給するトナー補給装置において、
前記トナー貯蔵部の排出口から前記現像装置までの管状の搬送経路内に、該搬送経路内径の中心が水平面上で所定の曲率半径をもって曲がる水平Ｒ部を、少なくとも１箇所以上設け、
前記搬送経路の内径の半径をｒとし、
前記水平Ｒ部の曲率半径をＲとした場合に、
前記水平Ｒ部の曲率半径が、ｒ＋６＜Ｒ≦２５［ｍｍ］であることを特徴とするトナー補給装置。
【請求項２】
請求項１に記載のトナー補給装置において、
前記水平Ｒ部は、前記トナー貯蔵部の排出口の近傍、少なくとも５［ｍｍ］以下の位置に存在し、かつ、前記排出口と前記水平Ｒ部との間の搬送経路が水平であることを特徴とするトナー補給装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のトナー補給装置において、
２箇所以上の水平Ｒ部を有し、各水平Ｒ部間の経路に登り傾斜を有することを特徴とするトナー補給装置。
【請求項４】
交換可能なトナー容器から供給されたトナーを一旦貯蔵するトナー貯蔵部を備え、潜像担持体上に形成された潜像をトナー像として可視像化する現像装置に、該トナー貯蔵部に貯蔵したトナーを補給するトナー補給装置において、
前記トナー貯蔵部の排出口から前記現像装置までの管状の搬送経路内に、該搬送経路内径の中心が水平面上で所定の曲率半径をもって曲がる水平Ｒ部を、少なくとも１箇所以上設け、
前記水平Ｒ部は、前記トナー貯蔵部の排出口の近傍、少なくとも５［ｍｍ］以下の位置に存在し、かつ、前記排出口と前記水平Ｒ部との間の搬送経路が水平であることを特徴とするトナー補給装置。
【請求項５】
交換可能なトナー容器から供給されたトナーを一旦貯蔵するトナー貯蔵部を備え、潜像担持体上に形成された潜像をトナー像として可視像化する現像装置に、該トナー貯蔵部に貯蔵したトナーを補給するトナー補給装置において、
前記トナー貯蔵部の排出口から前記現像装置までの管状の搬送経路内に、該搬送経路内径の中心が水平面上で所定の曲率半径をもって曲がる水平Ｒ部を、少なくとも２箇所以上設け、
各水平Ｒ部間の経路に登り傾斜を有することを特徴とするトナー補給装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一に記載のトナー補給装置において、
前記水平Ｒ部の中心角の合計が、前記搬送経路内の全体で９０度以上であることを特徴とするトナー補給装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一に記載のトナー補給装置において、
前記トナー貯蔵部のトナー搬送方向上流側の側壁に圧電式のセンサを配置し、トナー貯蔵部内のトナーの有無を判定することを特徴とするトナー補給装置。
【請求項８】
潜像担持体上に形成された潜像をトナー像として可視像化する現像装置に、トナーを補給するトナー補給装置として、請求項１乃至７のいずれか一に記載のトナー補給装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、複合機等の画像形成装置で用いられるトナー補給装置、及びこのトナー補給装置を備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、潜像担持体である感光体ドラム等の表面上に形成された潜像をトナ像として可視像化する現像装置に、交換可能なトナー収納容器に収納されたトナーを補給するトナー補給装置を用いた画像形成装置が知られている。例えば、トナーとキャリアとからなる現像剤を用いる２成分現像装置においては、現像装置のトナーの消費に応じて、現像装置へトナー補給を行うトナー補給装置を用いた画像形成装置が知られている。
【０００３】
また、交換可能なトナーの収納容器としても、様々な形状のトナーカートリッジが用いられている。例えば、円筒形のトナーボトルを備えたトナーカートリッジ等が知られている。そして、交換可能なトナーの収納容器を備えた画像形成装置の構成の多くは、トナーカートリッジに設けた搬送スクリュや、重力による自由落下によって現像装置へトナーを補給していた。
【０００４】
近年、一部の画像形成装置では、画像形成装置の本体内部にトナー貯蔵部（以下、サブホッパという）を備え、トナーカートリッジからサブホッパにトナーを供給し、サブホッパから現像装置にトナー補給を行う方式が実用化されている。例えば、特許文献１には、トナーカートリッジ（トナー容器）から粉体ポンプを用いてサブホッパにトナーを供給し、サブホッパを介して現像装置にトナー補給を行う構成が記載されている。
【０００５】
この特許文献１に記載されたサブホッパは、上部と下部とから構成されている。サブホッパの上部には、並行した２つのトナー収容部が、両端部に開口が形成された仕切り板で仕切られて設けられている。仕切られた２つのトナー収容部にはそれぞれ、トナー搬送方向が互いに異なる搬送スクリュを有している。また、サブホッパの下部には、搬送スクリュを有した１つのトナー収容部（以下、下部トナー収容部という）が設けられている。上部２つのトナー収容部は、粉体ポンプによりトナーが、その一端側に供給されるトナー収容部（以下、上流側トナー収容部という）と、上流側トナー収容部のトナー搬送方向下流側に形成された仕切り板の開口部からトナーが受け渡されるトナー収容部（以下、下流側トナー収容部という）である。ここで、上流側トナー収容部には、粉体ポンプによって搬送されてくるトナーを受入れる導入口が、上流側トナー収容部におけるトナー搬送方向上流側の上部に設けられている。また、下流側トナー収容部には、下部トナー収容部の一端部へトナーを落下させる連通口が、下流側トナー収容部におけるトナー搬送方向下流側の下部に設けられている。そして、下部トナー収容部には、下流側トナー収容部の連通口から一端側に落下したトナーを、現像装置に補給する排出口が、下部トナー収容部におけるトナー搬送方向下流側に設けられている。
【０００６】
そして、トナーカートリッジから粉体ポンプにより上流側トナー収容部のトナー搬送方向上流側に供給されたトナーは、上流側トナー収容部の搬送スクリュで仕切り板の開口部まで搬送されて、下流側トナー収容部に受け渡される。下流側トナー収容部に受け渡されたトナーは、下流側トナー収容部の搬送スクリュで下流側トナー収容部の連通口まで搬送されて、下部トナー収容部に落下する。下部トナー収容部に落下したトナーは、下部トナー収容部の搬送スクリュで、排出口まで搬送されて現像装置に補給されることとなる。ここで、下流側トナー収容部から下部トナー収容部に落下しなかったトナーは、それぞれのスクリュの回転により、上流側トナー収容部と下流側トナー収容部とを循環する。
【０００７】
このように画像形成装置の本体内部にサブホッパを持つことで、使用者が交換を行うトナーカートリッジ内のトナーが無くなっても、一定時間はサブホッパ内のトナーを使用することによって印刷が可能である。このことで、トナーカートリッジ内にトナーが無くなり、トナーカートリッジの交換が必要な場合でも、すぐに交換せずに、画像形成装置を利用していない時に交換することができ、画像形成装置のダウンタイムの低減に大きな効果をもたらす。
【０００８】
また、サブホッパを備えていない構成のように、トナーカートリッジと現像装置との配置に制約が生じて、装置内での省スペースなレイアウトが行えず、画像形成装置の小型化が困難になるといった問題も回避可能である。さらに、画像形成装置の本体内部にサブホッパを設けてトナーを現像装置に補給する構成では、トナーカートリッジから直接現像装置に補給する構成よりも、高精度なトナーの補給を実現することも容易である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載された構成のようにサブホッパから現像装置にトナー補給を行う方式では、トナーが空気を大量に含み流動性が高くなると、粉体であるトナーが液体と同様な性質を持ってしまう。このような性質をトナーが持ってしまうと、サブホッパ内の各搬送部材が停止しても、搬送経路でもある各トナー収容部内をトナーが流れる。その結果、流動性が高くなった多量のトナーが現像装置に流れ込むことで、現像装置内のトナー濃度が過度に上昇してしまい、トナー濃度上昇やトナー飛散といった問題を引き起こしてしまうという現象が生じてしまう。
【００１０】
このような現象は、特にトナーカートリッジを新たにセットした際に、流動化したトナーがサブホッパから搬送経路を通過して、意図せずに現像装置へ流入してしまう（以下、初期流れ込みという）場合や、高画像面積率の画像形成を連続して行って、サブホッパから現像装置へのトナー供給が頻繁に行われている場合（以下、ベタ流れ込みという）に発生し易い。また、サブホッパから現像装置への搬送経路を設け、その搬送経路内に下方へ傾斜した部分を有する場合にも発生し易い。
【００１１】
搬送経路内に下方へ傾斜した部分を有する場合の、上述した現象の発生を抑制するために、従来から様々な方法が提案されてきた。例えば、特許文献２には、サブホッパから現像装置へトナーを搬送する、搬送手段であるコイルを設けた管状の搬送経路内の下方へ傾斜した直線部分（区間）に、トナーが通過する管内空間を規制する空間規制部材を設けた構成が記載されている。搬送経路内の管状空間の一部を空間規制部材することで、搬送経路内の管状空間を規制しない場合に比べて、管内の空気量を低減させて搬送経路内で空気とトナーとが混ざり合って、過度に流動性が高まることを抑制する。そして、搬送経路内でのトナーの過度な流動性上昇を抑制することで、搬送経路内をトナーが一気に流れ、現像装置に補給されることを防ぐというものである。
【００１２】
しかし、特許文献２に記載された構成では、管状の搬送経路に到達する前に、トナーの流動性が過度に高くなってしまっていた場合には、その効果は薄れてしまうものと考えられる。また、管状の搬送経路内に空間規制部材を設けることで、部品点数の増加によるコストアップ、及びサブホッパから現像装置へのトナーの単位時間当たりの搬送量の低下といった影響が出てしまう。
【００１３】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、簡単な構成で、初期流れ込みやベタ流れ込みの発生を抑制して、現像装置内のトナー濃度を安定化できるとともに、トナー飛散による装置内汚染を抑制できるトナー補給装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、交換可能なトナー容器から供給されたトナーを一旦貯蔵するトナー貯蔵部を備え、潜像担持体上に形成された潜像をトナー像として可視像化する現像装置に、該トナー貯蔵部に貯蔵したトナーを補給するトナー補給装置において、前記トナー貯蔵部の排出口から前記現像装置までの管状の搬送経路内に、該搬送経路内径の中心が水平面上で所定の曲率半径をもって曲がる水平Ｒ部を、少なくとも１箇所以上設け、前記搬送経路の内径の半径をｒとし、前記水平Ｒ部の曲率半径をＲとした場合に、前記水平Ｒ部の曲率半径が、ｒ＋６＜Ｒ≦２５［ｍｍ］であることを特徴とするものである。
本発明は、搬送経路内に少なくとも１箇所以上の水平Ｒ部を設けているので、この水平Ｒ部で流動化したトナーの速度が落ちて止まり易くなる。したがって、初期流れ込みやベタ流れ込みの発生を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、搬送経路内に、少なくとも１箇所以上、水平Ｒ部を設けることで、初期流れ込みやベタ流れ込みの発生を抑制することができる。
よって、簡単な構成で、初期流れ込みやベタ流れ込みの発生を抑制して、現像装置内のトナー濃度を安定化できるとともに、トナー飛散による装置内汚染を抑制できるトナー補給装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態に係るプリンタの概略構成図。
【図２】プロセスカートリッジ近傍の拡大図。
【図３】トナーボトル付近の側面図。
【図４】各トナー補給装置の図３中右側からの斜視説明図。
【図５】サブホッパの斜視説明図。
【図６】サブホッパの説明図。
【図７】実施例１のトナー補給装置の斜視説明図。
【図８】実施例１のトナー補給装置の平面説明図。
【図９】実験１におけるトナー搬送パイプの説明図。
【図１０】実験２におけるトナー搬送パイプの平面説明図。
【図１１】実験２から求めた曲率半径と流れ込みトナー量の関係を示すグラフ。
【図１２】曲率半径とトナー搬送パイプの内径の半径との関係の説明図。
【図１３】実験３におけるトナー搬送パイプの平面説明図。
【図１４】実験３から求めた中心角と流れ込みトナー量の関係を示すグラフ。
【図１５】実施例２のトナー搬送パイプの説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を適用した画像形成装置として、複数の感光体が並行配設されたタンデム型のカラーレーザープリンタ（以下、プリンタ１００という）の一実施形態について、複数の実施例を挙げて説明する。まず、各実施例に共通する本実施形態の画像形成装置の概要から図を用いて説明する。図１は、本実施形態に係るプリンタ１００の概略構成図、図２は、プロセスカートリッジ６Ｍ近傍の拡大図、図３は、トナーボトル３２Ｍ付近の側面図である。また、図４は、各トナー補給装置４０の図３中右側からの斜視説明図、図５は、サブホッパ４８Ｍの斜視説明図、図６は、サブホッパ４８Ｍの説明図であり、（ａ）が平面説明図、（ｂ）が断面説明図である。
【００１８】
まず、本プリンタ１００の基本的な構成について説明する。図１に示すように、このプリンタ１００は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック（以下、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋと記す。）のトナー像を生成するための４つのプロセスカートリッジ６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを備えている。これらは、画像形成物質として、互いに異なる色のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっており、寿命到達時に交換される。
【００１９】
Ｍトナー像を生成するためのプロセスカートリッジ６Ｍを例にすると、図２に示すように、ドラム状の感光体１Ｍ、ドラムクリーニング装置２Ｍ、除電装置（不図示）、帯電装置４Ｍ、現像装置５Ｍ等を備えている。このプロセスカートリッジ６Ｍは、プリンタ１００本体に脱着可能であり、一度に消耗部品を交換できるようになっている。
【００２０】
帯電装置４Ｍは、駆動手段（不図示）によって図中時計回りに回転する感光体１Ｍの表面を一様帯電する。一様帯電した感光体１Ｍの表面は、レーザ光Ｌによって露光走査されてＭ用の静電潜像を担持する。このＭの静電潜像は、Ｍトナーを用いる現像装置５ＭによってＭトナー像に現像される。そして、中間転写ベルト８上に中間転写される。ドラムクリーニング装置２Ｍは、中間転写工程を経た後の感光体１Ｍ表面に残留したトナーを除去する。また、除電装置は、クリーニング後の感光体１Ｍの残留電荷を除電する。この除電により、感光体１Ｍの表面が初期化されて次の画像形成に備えられる。他のプロセスカートリッジ６Ｙ，Ｃ，Ｋにおいても、同様にして感光体１Ｙ，Ｃ，Ｋ上にＹ，Ｃ，Ｋトナー像が形成され、中間転写ベルト８上に中間転写される。
【００２１】
図１に示すように、プロセスカートリッジ６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの図中下方には、露光装置７が配設されている。潜像形成手段である露光装置７は、画像情報に基づいて発したレーザ光Ｌを、プロセスカートリッジ６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋにおけるそれぞれの感光体に照射して露光する。この露光により、感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上にＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の静電潜像が形成される。なお、露光装置７は、光源から発したレーザ光（Ｌ）を、モータによって回転駆動したポリゴンミラーで走査しながら、複数の光学レンズやミラーを介して感光体に照射するものである。
【００２２】
露光装置７の図中下側には、紙収容カセット２６、これらに組み込まれた給紙ローラ２７、レジストローラ対２８など有する給紙手段が配置している。紙収容カセット２６は、記録体である転写紙Ｐを複数枚重ねて収納しており、それぞれの一番上の転写紙Ｐには給紙ローラ２７が当接している。給紙ローラ２７が駆動手段（不図示）によって図中反時計回りに回転すると、一番上の転写紙Ｐがレジストローラ対２８のローラ間に向けて給紙される。レジストローラ対２８は、転写紙Ｐを挟み込むべく両ローラを回転駆動するが、挟み込んですぐに回転を一旦停止させる。そして、転写紙Ｐを適切なタイミングで後述の２次転写ニップに向けて送り出す。この構成の給紙手段では、給紙ローラ２７と、タイミングローラ対であるレジストローラ対２８との組合せによって搬送手段を構成している。この搬送手段は、転写紙Ｐを収容手段である紙収容カセット２６から後述の２次転写ニップまで搬送する。
【００２３】
プロセスカートリッジ６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの図中上方には、中間転写体である中間転写ベルト８を張架しながら無端移動させる中間転写ユニット１５を配置している。この中間転写ユニット１５は、中間転写ベルト８の他、４つの１次転写バイアスローラ９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ、ベルトクリーニング装置１０などを備えている。また、２次転写バックアップローラ１２、クリーニングバックアップローラ１３、テンションローラ１４等も備えている。中間転写ベルト８は、これら３つのローラに張架されながら、少なくとも何れか１つのローラの回転駆動によって図中反時計回りに無端移動される。１次転写バイアスローラ９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、このように無端移動する中間転写ベルト８を感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとの間に挟み込んでそれぞれ１次転写ニップを形成している。これらは中間転写ベルト８の裏面（内周面）にトナーとは逆極性（例えばプラス）の転写バイアスを印加する方式のものである。１次転写バイアスローラ９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを除くローラは、全て電気的に接地されている。中間転写ベルト８は、その無端移動にともなってＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の１次転写ニップを順次通過していく過程で、感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー像が重ね合わされて１次転写される。これにより、中間転写ベルト８上に、４色重ね合わされたトナー像（以下、４色トナー像という）が形成される。
【００２４】
上述した２次転写バックアップローラ１２は、２次転写ローラ１９との間に中間転写ベルト８を挟み込んで２次転写ニップを形成している。中間転写ベルト８上に形成された４色トナー像は、この２次転写ニップで転写紙Ｐに転写される。２次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト８には、転写紙Ｐに転写されなかった転写残トナーが付着しており、ベルトクリーニング装置１０によってクリーニングされることとなる。
【００２５】
２次転写ニップにおいては、転写紙Ｐが互いに順方向に表面移動する中間転写ベルト８と２次転写ローラ１９との間に挟まれて、レジストローラ対２８側とは反対方向に搬送される。２次転写ニップから送り出された転写紙Ｐは、定着装置２０のローラ間を通過する際に熱と圧力とにより、表面に転写された４色トナー像が定着される。その後、転写紙Ｐは、排紙ローラ対２９のローラ間を経て機外へと排出される。そして、プリンタ１００本体の上面には、スタック部３０が形成されており、排紙ローラ対２９によって機外に排出された転写紙Ｐは、このスタック部３０に順次スタックされることとなる。
【００２６】
各プロセスカートリッジの構成は、用いるトナーが異なるだけで、基本的構成は同様であるので、プロセスカートリッジ６Ｍ内の現像装置５Ｍの構成について説明する。現像装置５Ｍは、内部に磁界発生手段を備え、磁性粒子とトナーを含む二成分系現像剤を表面に担持して搬送する現像剤担持体としての現像スリーブ５１Ｍと、現像スリーブ５１Ｍ上に担持されて搬送される現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材としてのドクター５２Ｍとを備えている。ここで現像スリーブ５１を収容する場所を現像スリーブ収容部５３Ｍとする。また、現像スリーブ収容部５３Ｍに隣接し、現像剤を収容する場所を現像剤収容部５４Ｍとする。現像スリーブ５１と現像剤収容部５４Ｍとには、現像剤を撹拌搬送するための現像剤搬送スクリュ５５Ｍをそれぞれ備えている。また、現像装置５Ｍは、現像剤収容部５４Ｍ内の現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度センサとしての濃度検知センサ５６Ｍをそなえている。そして、濃度検知センサ５６Ｍの検知結果に基づいて補給されるトナーを現像剤収容部５４Ｍに取り込むためのトナー補給口（不図示）を備えている。
【００２７】
次に、この現像装置５Ｍの動作について説明する。現像剤は、現像剤搬送スクリュ５５Ｍが回転することにより攪拌搬送され現像剤収容部５４Ｍ内と現像スリーブ収容部５３Ｍ内とを循環し、攪拌搬送されることにより現像剤中のトナーは、キャリアとの摩擦帯電により帯電する。現像スリーブ収容部５３Ｍ内の帯電したトナーを含む現像剤は、内部に磁極を有する現像スリーブ５１Ｍの表面に供給され、磁力により担持される。現像スリーブ５１Ｍに担持された現像剤層は、現像スリーブ５１Ｍの回転にともない図中矢印方向に搬送される。現像スリーブ５１Ｍに担持された現像剤層は、搬送される途中、ドクター５２Ｍで現像剤層の層厚を規制されたのち、感光体１Ｍと対向する現像領域まで搬送される。現像領域では、感光体１Ｍ上に形成された潜像に基づく現像が行われる。現像領域を通過し、現像スリーブ５１Ｍ上に残った現像剤層は現像スリーブ５１Ｍの回転にともない、搬送され、現像スリーブ５１Ｍの内部の磁極配置による反発磁力によって現像スリーブ５１Ｍから離脱する。そして、現像スリーブ収容部５３Ｍの下部である現像剤搬送スクリュ５５Ｍが設けられている部分で撹拌搬送されている現像剤とともに収容されることとなる。
【００２８】
図１に示すように、中間転写ユニット１５と、これよりも上方にあるスタック部３０との間には、トナーボトルベース３１を設けている。このトナーボトルベース３１は、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナーを内包するトナー容器として機能するトナーカートリッジであるトナーボトル３２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを収容している。トナーボトル３２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、トナーボトルベース３１上にトナー各色毎に上から置くようにして設置する。トナーボトル３２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ内のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナーは、それぞれ後述するトナー補給装置により、プロセスカートリッジ６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの現像装置５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに適宜補給される。これらのトナーボトル３２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、プロセスカートリッジ６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとは独立してプリンタ１００本体に着脱可能である。
【００２９】
図３に示すように、トナーボトル３２Ｍは、ボトル本体３３Ｍの先端部に樹脂ケース３４Ｍが設けられている。また、この樹脂ケース３４Ｍには把手３５Ｍが一体で形成されている。また、ボトル本体３３Ｍの樹脂ケース３４Ｍ側には、ボトル本体３３Ｍと一体で回転するボトル回転ギア（不図示）が設けられている。
【００３０】
トナーボトル３２Ｍをプリンタ１００本体に取り付ける場合は、先ずスタック部３０を上方に開放してトナーボトルベース３１を露出させる。そして、トナーボトル３２Ｍをトナーボトルベース３１上に載置した後、把手３５Ｍを図中奥側へ回転させる。すると把手３５Ｍとの回転と連動して、樹脂ケース３４Ｍの下端部に設けられたシャッタ（不図示）が開いてトナー落下口（不図示）が開放されると同時に、樹脂ケース３４Ｍとトナーボトルベース３１とが連結し固定される。一方、トナーボトル３２Ｍをプリンタ１００本体から取り外すには、把手３５Ｍを逆方向に回転させることで、樹脂ケース３４Ｍとトナーボトルベース３１との連結が解除され、同時にシャッタが閉じてトナー落下口が閉鎖される。そして、そのまま把手３５Ｍを掴んだ状態でトナーボトル３２Ｍをプリンタ１００本体から取り出すことができる。このように、トナーボトル３２Ｍをプリンタ１００本体の上側から載置して脱着できるので、トナーボトル３２Ｍの交換作業が判り易く、しかも簡単に行うことができる。また、樹脂ケース３４Ｍには把手３５Ｍが形成しているので、トナーボトルベース３１への固定が容易に行える。ここで、トナーボトル３２Ｍをプリンタ１００本体から取り外した状態では、樹脂ケース３４Ｍの把手３５Ｍを回転させても、シャッタは開かないように構成している。これにより、トナーボトル３２Ｍの交換作業の際に誤ってシャッタが開いてしまい、内部のトナーがこぼれるのを防止することができる。
【００３１】
次に、トナー搬送手段について説明する。図３に示すように、ボトル本体３３Ｍの図中上部が手前側下方へ移動するような回転によりトナー補給装置４０Ｍのサブホッパ４８Ｍへのトナー搬送を行い、サブホッパ４８Ｍからトナー搬送パイプ４３Ｍを経て矢印の方向に進んだトナーが現像装置５Ｍに移動する。詳しくは後述するが、本実施形態のトナー搬送パイプ４３Ｍの搬送経路内には、搬送経路内径の中心が、水平面上で所定の曲率半径をもって曲がる水平Ｒ部と、鉛直面上で所定の曲率半径をもって曲がる鉛直Ｒ部とを設けている。ただし、トナーカートリッジの形状や位置関係、トナー搬送の手段等についてはこの図に限定されない。
【００３２】
トナー補給装置４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの構成も、プロセスカートリッジ６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋと同様に、基本的な構成は同一なので、Ｍトナー搬送用のトナー補給装置４０Ｍを、図４、５、６を用いて説明する。トナー補給装置４０Ｍは、図４、５に示すように、トナー貯蔵部であるサブホッパ４８Ｍ、その内部にトナー補給搬送部材を有したトナー搬送経路であるトナー搬送パイプ４３Ｍ、及び駆動モータＭ（不図示）から主に構成されている。なお、トナーボトル３２Ｍ側にもボトル本体３３Ｍを回転させる複数の駆動伝達ギア等を有した樹脂ケース３４Ｍを設けており、トナーボトル３２Ｍからサブホッパ４８Ｍ内にトナーを供給する構成でもある。
【００３３】
図６（ａ）、（ｂ）に示すように、サブホッパ４８Ｍ内には、トナーを受入れる第１トナー収容部８１と、トナーを排出するトナー排出口７９Ｍを有する第２トナー収容部８２とを、それぞれの底部の円弧状内壁面から立ち上がり上方が連通している仕切り部８０を設けて形成している。第１トナー収容部８１Ｍには、板状弾性部材であるパドル７４Ｍを設けた第１回転軸７３Ｍからなる第１回転部材７１Ｍが設けられており、この第１回転部材７１Ｍには、サブホッパ４８のケース外で、第１歯車４６Ｍが設けられている。また、第２トナー収容部８２Ｍには、第２回転軸７６Ｍの回りに螺旋状のスクリュ７７Ｍが形成された第２回転部材７２Ｍが設けられており、この第２回転部材７２Ｍには、サブホッパ４８のケース外で、第２歯車４７Ｍが設けられている。そして、駆動モータＭには、図５中破線で記載した補給駆動伝達ギア４５Ｍが接続されている。また、図６（ｂ）に示すように、第２トナー収容部８２に設けた第２回転部材７２の回転中心の高さを、仕切り部８０の上端部の高さとほぼ同じ高さにするとともに、第１トナー収容部８１に設けた第１回転部材７１の回転中心の高さよりも高くした。
【００３４】
駆動モータＭが回転駆動されると、補給駆動伝達ギア４５Ｍは時計回りに回転し、これに噛み合う第２回転部材７２Ｍに設けられた第２歯車４７Ｍが反時計回りに回転し、スクリュ７７Ｍが回転する。また、第２歯車４７Ｍは２段に構成されており、ケース外壁に近い側の歯車部分に噛み合う攪拌側の第１歯車４６Ｍが時計回りに回転し、第１トナー収容部８１Ｍ内の第１回転部材７１Ｍに設けられたパドル７４Ｍが回動する。このパドル７４Ｍが回動することで、第１トナー収容部８１Ｍ内にトナーボトル３２Ｍから供給されたトナーは撹拌されるとともに、仕切り部８０Ｍの上端部を乗り越えて、第２トナー収容部８２Ｍ側にも搬送される。そして、第２トナー収容部８２Ｍ内のスクリュ７７Ｍが反時計回りに回転することで、第２トナー収容部８２Ｍのトナー排出口７９Ｍに接続されたトナー搬送パイプ４３Ｍ内に向けトナーを搬送する。ここで、スクリュ７７Ｍの最外周部には溝が形成されており、図６（ａ）に示すように、トナー搬送パイプ４３Ｍ内に設けられるトナー搬送コイル７８Ｍがスクリュ７７Ｍの溝に嵌め込まれ接着されて、スクリュ７７Ｍとともに回転駆動される。このようにトナー搬送パイプ４３Ｍ内のトナーの搬送を行うことで、図３に示すようにトナー搬送パイプ４３Ｍが装置のレイアウトの制約により直線状にできない場合でも容易にトナーを搬送することが可能になる。
【００３５】
トナー搬送パイプ４３Ｍは、上述したようにサブホッパ４８Ｍ内の第２トナー収容部８２Ｍのトナー排出口７９Ｍに接続され、その内部には搬送部材である樹脂製のトナー搬送コイル７８Ｍが設けられている。そして、第２回転部材７２Ｍに形成されたスクリュ７７Ｍの回転とともに、回転してトナーを現像装置５Ｍのトナー補給口に搬送する。ここで、トナー排出口７９Ｍを、スクリュ７７Ｍやトナー搬送コイル７８Ｍの外径よりも僅かに大きい円形にするとともに、その中心が第２回転部材７２Ｍの回転中心と同軸となるように設けている。
【００３６】
また、トナーボトル３２Ｍ側には、樹脂ケース３４Ｍに設けられている補給駆動伝達ギア４５Ｍと同軸の駆動伝達ギア（不図示）と、複数の駆動伝達ギア（不図示）と、ボトル本体３３Ｍに一体に取り付けられた回転ギア（不図示）とを備えている。そして、駆動モータＭが回転すると、駆動モータＭに接続された図５中破線で図示した補給駆動伝達ギア４５Ｍが時計回りに回転駆動されると、補給駆動伝達ギア４５Ｍと同軸の駆動伝達ギアも時計回りに回転する。そして、補給駆動伝達ギア４５Ｍと同軸の駆動伝達ギアの回転駆動が、複数の駆動ギアを介してトナーボトル３２Ｍのボトル回転ギアＭ（不図示）と一体で回転するボトル本体３３Ｍを反時計周りに回転させる。ボトル本体３３Ｍの内壁内面には螺旋状の現像剤案内溝３８Ｍが形成されているため、回転により内部のトナーがボトル本体３３Ｍ奥側から先端の樹脂ケース３４Ｍ側に搬送される。樹脂ケース３４Ｍ側に搬送されたトナーは、樹脂ケース３４Ｍ内のトナー搬送路（不図示）を通って、トナー落下口からサブホッパ４８Ｍ内の第１トナー収容部８１Ｍ内に落下することとなる。
【００３７】
また、サブホッパ４８Ｍの第１トナー収容部８１Ｍの第２トナー収容部８２Ｍから離れた側の側壁、つまりトナー搬送方向上流側の側壁には、図６（ｂ）に示すように、圧電式のトナー検知センサ６０Ｍを設けている。そして、このトナー検知センサ６０Ｍでトナーボトル３２Ｍのトナーニアエンドやトナーエンドを検知する。このトナー検知センサ６０Ｍは、センサ検知面６１でのトナーの有無を検知するもので、パドル７４Ｍが回動しトナーが撹拌されている状態で、センサ検知面６１の中心高さ近傍までトナーで覆われている場合に、トナー有りと判断するように制御している。
【００３８】
このように、現像装置５Ｍに補給されるトナーは、トナー搬送方向上流側から、ボトル本体３３Ｍ、樹脂ケース３４Ｍ、第１トナー収容部８１Ｍ、第２トナー収容部８２Ｍ、及びトナー搬送パイプ４３Ｍを搬送されることとなる。そして、各回転体の回転駆動は、図２で図示した現像装置５Ｍの濃度検知センサ５６Ｍが現像剤収容部５４Ｍでトナー濃度の不足を検知すると、制御部５７Ｍからの補給信号により、駆動モータＭが回転することにより、同時に行われる。このようにして、現像装置５Ｍ内のトナー濃度が調整されるとともに、トナーボトル３２Ｍ内のトナーが枯渇しない限り、通常はサブホッパ４８内のトナーも所定量以上満たされた状態が維持される。
【００３９】
なお、トナー搬送パイプ４３Ｍ内のトナー搬送コイル７８Ｍを金属で構成すると、金属製搬送コイルの外周面とトナー搬送パイプの内周面とが擦れた際に、トナーの凝集核を発生させてしまうことがる。そして、このトナーの凝集核の影響で白抜け等の異常画像が発生する場合があった。そこで、本実施形態のトナー補給装置４０Ｍでは、樹脂製の搬送コイルを用い、搬送コイルの外周面がトナー搬送パイプの内周面と擦た場合の摩擦を小さくし、トナーの凝集核の発生がなく、白抜け等の異常画像の発生を抑制するようにした。ここで、本実施形態では、トナー搬送パイプ４３Ｍ内のトナーの搬送のために、トナー搬送コイル７８Ｍを用いているが、コイル状のものに限定されるものではなく、例えば、軸が柔らかく柔軟性が高い樹脂製のスクリュを用いても良い。
【００４０】
以下、本発明の特徴部であるトナー補給装置４０の構成について、実施例を挙げ、さらに詳しく説明する。ここで、サブホッパ４８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ、及びトナー搬送パイプ４３Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ、の構成は、いずれも基本的に同一なので、以下の実施例の説明では、符号Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは適宜省略して説明する。また、同一の部材や、同様な箇所間の寸法を表す符号については、適宜、同一の符号を用いて説明する。また、本実施形態の画像形成装置の概要で説明した、各実施例に共通するトナー補給装置４０に係る構成及びその動作については、適宜省略して説明する。
【００４１】
（実施例１）
まず、本実施形態に係るトナー補給装置４０の第１の実施例である実施例１について、図を用いて説明する。図７は、本実施例のトナー補給装置４０の斜視説明図、図８は、本実施例のトナー補給装置４０の平面説明図である。図９は、実験１におけるトナー搬送パイプ４３の説明図であり、（ａ）が、水平Ｒ部のみ設けた場合の平面図、（ｂ）が鉛直Ｒ部のみ設けた場合の側面図である。図１０は、実験２におけるトナー搬送パイプ４３の平面説明図であり、（ａ）が、水平Ｒ部を設けた場合、（ｂ）が水平Ｒ部を設けなかった場合の説明図である。図１１は、実験１から求めた曲率半径と流れ込みトナー量の関係を示すグラフ、図１２は、曲率半径とトナー搬送パイプ４３の内径の半径との関係の説明図である。図１３は、実験３におけるトナー搬送パイプ４３の平面説明図、図１４は、実験３から求めた中心角と流れ込みトナー量の関係を示すグラフである。
【００４２】
通常、図３の側面図に示すように、装置のレイアウトの制約により直線状にできない場合には、トナー搬送パイプ４３のトナー搬送経路内に鉛直Ｒ部や下方へ傾斜した部分を設けざるを得ない。例えば、図７に示すように、トナー搬送パイプ４３のトナー搬送経路内に、トナー搬送方向下流側の鉛直な直線部４３６にトナーを搬送する鉛直Ｒ部４３５を設ける必要がある。また、鉛直な直線部４３６から搬送されたトナーを、現像装置５のトナー補給口へ供給するジョイント部４３８へ搬送する鉛直Ｒ部４３５を設ける必要がある。そして、各鉛直Ｒ部及び鉛直な直線部４３６では、トナーが加速し、初期流れ込みやベタ流れ込みといったトナーの流れ込みを引き起こしやすい。
【００４３】
そこで、本実施例では、図７に示すように、トナー搬送パイプ４３の鉛直Ｒ部や下方へ傾斜した部分のトナー搬送方向上流側に、水平Ｒ部を２箇所設けた。具体的には、鉛直Ｒ部４３５に達するトナー搬送方向上流側に、水平Ｒ部４３１及び水平Ｒ部４３３を設けた。このトナー搬送パイプ４３の水平なトナー搬送経路は、図８の平面説明図に示すように構成されている。サブホッパ４８のトナー排出口７９から、水平な直線部４３０、図中左側へ曲がる水平Ｒ部４３１、水平な直線部４３２、図中右側へ曲がる水平Ｒ部４３３、及び水平な直線部４３４である。水平な直線部４３０は、トナー排出口７９が設けられたサブホッパ４８の第２トナー収容部８２の壁面から長さ：Ｌ１で形成され、水平Ｒ部４３１はこの直線部４３０から、その内径の中心が曲率半径：Ｒ１で、中心角θ１だけ水平面上を図中左側へ曲がっている。直線部４３２は長さＬ２に形成され、水平Ｒ部４３１とトナー搬送方向下流側の水平Ｒ部４３３とを接続し、水平Ｒ部４３３は、直線部４３２から、その内径の中心が曲率半径：Ｒ２で、中心角θ２だけ水平面上を図中右側へ曲がっている。そして、水平Ｒ部４３３のトナー搬送方向下流側端部には、長さＬ３の直線部４３４が形成され、鉛直Ｒ部４３５に接続される。
【００４４】
このようにトナー搬送パイプ４３のトナー搬送経路内に、トナー搬送パイプ４３内径の中心が水平面上で所定の曲率半径をもって曲がる水平Ｒ部を、少なくとも１箇所以上設けることで、この水平Ｒ部で流動化したトナーの速度が落ちて止まり易くなる。したがって、トナー補給装置４０を停止した状態で、鉛直Ｒ部４３５に到達するトナー量を少なくでき、初期流れ込みやベタ流れ込みの発生を抑制することができる。つまり、トナーは水平Ｒ部において止まりやすくなるため、流れ込み防止に大きな効果を果たす。よって、簡単な構成で、初期流れ込みやベタ流れ込みの発生を抑制して、現像装置５内のトナー濃度を安定化できるとともに、トナー飛散による装置内汚染を抑制できるトナー補給装置を提供することができる。また、この効果を検証するため、発明者は、初期流れ込み量を水平Ｒ部のみを設けた構成と鉛直Ｒ部のみを設けた構成とで比較する実験１を行った。
【００４５】
（実験１）
本実験では、図９（ａ）の平面図に示すように水平Ｒ部４３１及び水平Ｒ部４３３の水平Ｒ部を設けた初期流れ込み量と、図９（ｂ）の側面図に示すように鉛直Ｒ部４３５及び鉛直Ｒ部４３７の鉛直Ｒ部を設けた初期流れ込み量とを計測して比較した。また、ベタ流れ込みについての評価も行った。まず、本検証実験における実験条件を説明する。
（水平Ｒ部のみ）
図９（ａ）に示すように、水平Ｒ部のみを設けたトナー搬送パイプ４３では、水平な直線部４３０は、サブホッパ４８の第２トナー収容部８２の壁面からの長さ：Ｌ１を６．９［ｍｍ］とした。図中トナー搬送方向へ向かって左側へ曲がる水平Ｒ部４３１、及び図中右側へ曲がる水平Ｒ部４３３の中心角：θ１、θ２をいずれも７２°、曲率半径：Ｒ１、Ｒ２も、いずれも２０［ｍｍ］とした。各水平Ｒ部を接続する直線部４３２の長さ：Ｌ２は７．９［ｍｍ］とした。また、水平Ｒ部４３３のトナー搬送方向下流側に水平な直線部４３４を形成してジョイント部４３８を接続し、水平Ｒ部４３３の下流端からジョイント部４３８のトナー補給口と連通する開口上流端までの距離：Ｌ３を３６．４［ｍｍ］とした。このように構成したトナー搬送パイプ４３の経路全長（中心線長）は、１０１．５［ｍｍ］である。また、各トナー搬送経路部の内径：φは７．３［ｍｍ］である。
【００４６】
（鉛直Ｒ部のみ）
図９（ｂ）に示すように、鉛直Ｒ部のみを設けたトナー搬送パイプ４３では、水平な直線部４３０は、サブホッパ４８の第２トナー収容部８２の壁面から長さ：Ｌ１を６．９［ｍｍ］とした。図中トナー搬送方向へ向かって下方へ曲がる鉛直Ｒ部４３５、及び図中鉛直方向から水平方向へ曲がる鉛直Ｒ部４３７の中心角：θ３、θ４はいずれも９０°、曲率半径：Ｒ３、Ｒ４も、いずれも２０［ｍｍ］とした。各鉛直Ｒ部を接続する直線部４３６の長さ：Ｌ４は４０．２［ｍｍ］とした。また、鉛直Ｒ部４３７のトナー搬送方向下流側に水平なジョイント部４３８を接続し、鉛直Ｒ部４３７の下流端からジョイント部４３８のトナー補給口と連通する開口上流端までの距離：Ｌ５を２５．２［ｍｍ］とした。このように構成したトナー搬送パイプ４３の経路全長（中心線長）は、１３５．１［ｍｍ］である。また、各トナー搬送経路部の内径：φは７．３［ｍｍ］である。
【００４７】
（初期流れ込み計測）
上記実験条件下で、まず、サブホッパ４８内及びトナー搬送経路内のトナーを除去する。トナー除去した後に、トナーがフル充填されたトナーボトル３２を良く振ってトナーを充分に流動化させた後、サブホッパ４８の各スクリュやトナー搬送コイル７８等を停止した状態で取り付ける。このように取り付けを行うと、サブホッパ４８内は、第１トナー収容部８１ばかりではなく、第２トナー収容部８２も流動化したトナーでほぼ満たれた状態となり、ジョイント部４３８の開口からトナーが流れ出す。この流れ出すトナー重量を計測を１０回行った。
【００４８】
（評価）
発明者の評価では、図９（ｂ）の構成のトナー搬送パイプ４３では初期流れ込みが、１０回の測定で１〜４［ｇ］程度（平均２．１２［ｇ］）発生した。それに対し、ほぼ同様の経路全長である図９（ａ）の構成のトナー搬送パイプ４３では、１０回の測定で初期流れ込みは０．２［ｇ］以下（平均０．０８［ｇ］、最大０．１８［ｇ］）であった。また、ベタ流れ込みに対しても、図９（ｂ）の構成では補給時間の割合が５０％を越えると発生し、単位時間当たりの補給量が最大２．５倍に達するのに対して、図９（ａ）の構成では補給時間の割合が８０％でも発生することはなかった。このように、本実施例の構成により流れ込み現象に対して大きな効果があることが確認できた。
【００４９】
次に、水平Ｒ部の形状、つまり、曲率半径：Ｒについて比較検討するために、次の実験２を行った。
【００５０】
（実験２）
本実験では、図１０（ａ）に示すように、トナー搬送パイプ４３に水平Ｒ部４３１を１箇所設け、この水平Ｒ部４３１の曲率半径：Ｒ１と、初期流れ込みトナー量、つまりトナー搬送パイプ４３からのトナーの流出量との関係を計測した。また、比較対称として、図１０（ｂ）に示すように、ほぼ同様な経路全長を有し、水平Ｒ部４３１を有さない直線状のトナー搬送パイプ４３についても計測を行った。
【００５１】
以下に、本実験における実験条件を説明する。
（水平Ｒ部１箇所）
図１０（ａ）に示すように、水平な直線部４３０は、サブホッパ４８の第２トナー収容部８２の壁面からの長さ：Ｌ１を２０［ｍｍ］とし、図中右側へ曲がる水平Ｒ部４３１の中心角：θ１を７２°、曲率半径：Ｒ１を２０［ｍｍ］とした。また、水平Ｒ部４３１のトナー搬送方向下流側に水平な直線部４３２を形成してジョイント部４３８を接続し、水平Ｒ部４３１の下流端からジョイント部４３８のトナー補給口と連通する開口上流端までの距離：Ｌ３を４０［ｍｍ］とした。また、各トナー搬送経路部の内径：φは７．３［ｍｍ］である。そして、曲率半径：Ｒ１を１６．０〜４０．０［ｍｍ］の範囲で変化させて計測を行った。このように構成したトナー搬送パイプ４３の経路全長（中心線長）は、８０．１〜１１０．３［ｍｍ］である。
【００５２】
（水平Ｒ部なし）
図１０（ｂ）に示すように、水平な直線部４３０は、そのトナー搬送方向下流側に水平なジョイント部４３８を接続し、サブホッパ４８の第２トナー収容部８２の壁面からジョイント部４３８のトナー補給口と連通する開口上流端までの距離、つまり、トナー搬送パイプ４３の経路全長（中心線長）を１２０．０［ｍｍ］としている。また、各トナー搬送経路部の内径：φは７．３［ｍｍ］である。
【００５３】
上記実験条件下で、まず、サブホッパ４８内及びトナー搬送経路内のトナーを除去する。トナー除去した後に、トナーがフル充填されたトナーボトル３２を良く振ってトナーを充分に流動化させた後、サブホッパ４８の各スクリュやトナー搬送コイル７８等を停止した状態で取り付ける。このように取り付けを行うと、サブホッパ４８内は、第１トナー収容部８１ばかりではなく、第２トナー収容部８２も流動化したトナーでほぼ満たれた状態となり、ジョイント部４３８の開口からトナーが流れ出す。この流れ出すトナー重量を計測を、水平Ｒ部を設けた図１０（ａ）の構成では、各曲率半径：Ｒ１毎に１０回行った。そして、計測した値の平均値をプロットした結果が図１１に示すグラフである。
【００５４】
この結果から水平Ｒ部の形状は曲率半径が小さくなるほど流れ込みに対して有利になるが、特に２５［ｍｍ］以下となった場合に、初期流れ込み量が許容値である０．５［ｇ］未満になることが確認できた。この許容値は、次の理由により本実施例のトナー補給装置４０では規定している。トナー補給装置４０のジョイント部４３８の開口から出た補給トナーは現像装置５に流入し、次回の現像装置５の駆動時に攪拌される。通常のトナー補給動作では１回当たりのトナー補給は０．１〜０．２［ｇ］程度であり、この程度であれば攪拌可能となるよう現像装置５は設計されている。このため、流れ込み量が０．５ｇ以上になると攪拌不良によるトナー飛散や地汚れ等の不具合が発生する可能性が高まるためである。ここで、この現象はトナーを補給する現像装置が小さいほど影響が大きくなる。
【００５５】
また、水平Ｒ部を設けていない図１０（ｂ）の構成でも、流れ出すトナー重量を計測を１０回行い、その平均値を求めたところ、平均値２．２０［ｇ］を得た。また、本実験では、曲率半径：Ｒ１を４０．０［ｍｍ］までしか計測していない。しかし、図１０（ｂ）の構成の結果から曲率半径をさらに大きくすると図１１のグラフに破線で示したように、図１１のグラフに実線で記載した中上記水平Ｒ部を設けていない場合の平均値２．２０［ｇ］に近い値に収束するものと考えられる。
【００５６】
ここで、上述したように、トナー搬送経路の内径はいずれもφ７．３［ｍｍ］（半径３．６５、以下ｒという）ですべて評価を行っている。水平Ｒ部の曲率半径：Ｒ（Ｒ１）を大きくする上での制約ないが、図１２に示すようにトナー搬送経路の内側の曲率半径はＲ−ｒとなり、この値が０の場合、トナー搬送経路は直角まがることになる。このため曲率半径はＲとｒとの関係は、Ｒ＞ｒを満たす必要がある。また、実際のトナー補給時の搬送においてＲが小さすぎると、水平Ｒ部で、トナーが詰まったり、トナー搬送経路内に設けたトナー搬送コイル７８が回転不能になったりする可能性が高まる。また、曲率半径：Ｒが小さすぎると、水平Ｒ部の内側でトナーが過剰なストレスを受け、トナー凝縮等の悪影響をうける可能性も高まる。このように曲率半径：Ｒが小さすぎると、トナー補給装置４０の性能に影響するため、少なくともｒ＝３．６５では、Ｒ＞１０［ｍｍ］程度は現実的に必要となる（Ｒ＜１０では搬送に支障が出る）。これらのことから、Ｒ＞ｒ＋６［ｍｍ］程度の条件が必要になる。したがって、曲率半径：Ｒは、以下の式に示す範囲が好適であり、初期流れ込みの発生を抑制する効果を最大限に発揮できることが確認できた。また、ベタ流れ込みについても、初期流れ込みの発生を抑制する構成であれば抑制できることが過去に行った実験等から分かっている。
ｒ＋６＜Ｒ≦２５［ｍｍ］
つまり、曲率半径：Ｒの範囲を、上記式の範囲内に設定することで、初期流れ込みやベタ流れ込みの発生を抑制する効果を最大限に発揮できる。
【００５７】
次に、水平Ｒ部の中心角度、つまり、複数の水平Ｒ部を設けたトナー搬送パイプ４３にあっては、その中心角の合計と初期流れ込み量について比較検討するために、次の実験３を行った。
（実験３）
本実験では、図１３に示すようにトナー搬送パイプ４３に水平Ｒ部を水平Ｒ部４３１及び水平Ｒ部４３３の２箇所設け、水平Ｒ部４３１の中心角：θ１と水平Ｒ部４３３の中心角：θ２との合計中心角度を変化させた。そして、初期流れ込みトナー量、つまり、トナー搬送パイプ４３からのトナーの流出量との関係を計測した。
【００５８】
まず、本実験における実験条件を説明する。
図１３に示すように、水平な直線部４３０は、サブホッパ４８の第２トナー収容部８２の壁面から長さ：Ｌ１を３．５［ｍｍ］としている。図中トナー搬送方向へ向かって左側へ曲がる水平Ｒ部４３１、及び図中右側へ曲がる水平Ｒ部４３３の中心角：θ１、θ２をいずれも同じ角度、曲率半径：Ｒ１、Ｒ２も、いずれも２０［ｍｍ］とした。つまり、水平Ｒ部４３１の中心角：θ１及び曲率半径：Ｒ１と、水平Ｒ部４３３の中心角：θ２及び曲率半径：Ｒ２とを、θ１＝θ２、Ｒ１＝Ｒ２＝２０［ｍｍ］としている。各水平Ｒ部を接続する直線部４３２の長さ：Ｌ２は７．８［ｍｍ］とした。また、水平Ｒ部４３３のトナー搬送方向下流側に水平な直線部４３４を形成してジョイント部４３８を接続し、水平Ｒ部４３３の下流端からジョイント部４３８のトナー補給口と連通する開口上流端までの距離：Ｌ３を３６．４［ｍｍ］とした。また、各トナー搬送経路部の内径：φは７．３［ｍｍ］である。そして、合計中心角度：θ１＋θ２を６０°〜１８０°の範囲で変化させて計測を行った。このように構成したトナー搬送パイプ４３の経路全長（中心線長）は、６８．６〜１１０．５［ｍｍ］である。
【００５９】
（初期流れ込み計測）
上記実験条件下で、まず、サブホッパ４８内及びトナー搬送経路内のトナーを除去する。トナー除去した後に、トナーがフル充填されたトナーボトル３２を良く振ってトナーを充分に流動化させた後、サブホッパ４８の各スクリュやトナー搬送コイル７８等を停止した状態で取り付ける。このように取り付けを行うと、サブホッパ４８内は、第１トナー収容部８１ばかりではなく、第２トナー収容部８２も流動化したトナーでほぼ満たれた状態となり、ジョイント部４３８の開口からトナーが流れ出す。この流れ出すトナー重量を各合計中心角度：θ１＋θ２毎に計測を１０回行った。そして、計測した値の平均値をプロットした結果が図１４に示すグラフである。
【００６０】
この結果から水平Ｒ部の合計中心角度：θ１＋θ２が大きくなるほど流れ込みに対して有利になるが、特に９０度以上となった場合に、初期流れ込み量が許容値である０．５［ｇ］未満になることが確認できた。この許容値は、上述した実験２で説明した理由と同様な理由により、本実施例のトナー補給装置４０では規定している。したがって、水平Ｒ部の合計中心角度：θ１＋θ２の範囲は、９０度以上が好適であり、初期流れ込みの発生を抑制する効果を最大限に発揮できることが確認できた。また、ベタ流れ込みについても、初期流れ込みの発生を抑制する構成であれば抑制できることが過去に行った実験等から分かっている。
つまり、水平Ｒ部の合計中心角度：θ１＋θ２の範囲を、９０度以上とすることで、初期流れ込みやベタ流れ込みの発生を抑制する効果を最大限に発揮できる。
【００６１】
さらに、トナー流れ込みを抑制する箇所が水平Ｒ部であるため、サブホッパ４８から水平Ｒ部４３１の距離が近いほど、流れ込みやすい流動化したトナーが少なくなる。また、トナー搬送経路の下流側にトナーが存在しにくくなるため、画像形成装置であるプリンタ１００の動作開始時にトナー供給が安定化し、使用開始直後の現像装置５内のトナー濃度制御を高精度に行うことが可能となる。そこで、本実施例では、図１３のトナー補給装置４０のように、水平Ｒ部４３１に繋がる水平な直線部４３０の、サブホッパ４８の第２トナー収容部８２の壁面から長さ：Ｌ１を３．５［ｍｍ］、つまり５．０［ｍｍ］以下とすることとした。このようにトナー搬送パイプ４３を構成することで、トナー搬送パイプ４３の下流側にトナーのない領域を作ることで、プリンタ１００の動作開始直後のトナー濃度制御を高精度に行うことが可能となる。
【００６２】
また、先に図６（ｂ）を用いて説明したように本実施例のトナー補給装置４０では、サブホッパ４８の第１トナー収容部８１の第２トナー収容部８２から離れた側の側壁、つまりトナー搬送方向上流側の側壁にトナー検知センサ６０を設けている。そして、このトナー検知センサ６０により、トナーの有無を判定することができるようになっている。通常、トナー検知センサの出力により、トナーボトルのトナーエンドやニアエンドの判定に利用するが、通常のトナー検知センサの位置では、センサ検知面にトナーが接触しないため充填完了のタイミングを適切に判定できなかった。しかし、本実施例のサブホッパ４８では、上述したようにサブホッパ４８のトナー搬送方向上流側の側壁に圧電式のトナー検知センサ６０を設けているので、適切にサブホッパ４８へのトナー充填完了を判定することが可能となった。よって、サブホッパ４８の第１トナー収容部８１へのトナーの初期充填の完了をより高精度に行うことが可能となる。
【００６３】
（実施例２）
次に、本実施形態に係るトナー補給装置４０の第２の実施例である実施例２について、図を用いて説明する。図１５は、本実施例のトナー搬送パイプ４３の説明図であり、（ａ）は斜視説明図、（ｂ）はトナー搬送パイプ４３におけるトナー搬送方向下流側からの正面図、（ｃ）はサブホッパ４８の第２トナー収容部８２側からの側面図でる。ここで、上述した実施例１と本実施例とでは、２箇所設けた水平Ｒ部間の経路である直線部４３２に登り傾斜を有する点のみが異なる。その他の構成・動作に関わる点は上述した実施例１のトナー補給装置４０と同様であるので、同様な点は適宜省略して説明する。
【００６４】
本実施例では、図１５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すようにトナー搬送パイプ４３に、水平Ｒ部４３１及び水平Ｒ部４３３の２箇所の水平Ｒ部を設けている。そして、水平Ｒ部４３１と水平Ｒ部４３３との間の直線部４３２に、トナー搬送方向下流側へ向かって上り傾斜を有している。ここで、合計中心角度が同じであっても、水平Ｒ部の箇所が１箇所よりも本実施例の構成のように２箇所、さらに２箇所よりも３箇所というように、水平Ｒ部の箇所が増加するほど流れ込み防止の機能は向上する。このように複数箇所の水平Ｒ部を設ける場合、各水平Ｒ部間の直線部の形状を登り傾斜とすることで、この直線部においても流動化したトナーの速度を抑制でき、容易な成型による流れ込み防止の効果が高い搬送経路が可能になる。すなわち、水平Ｒ部間の直線部に登り傾斜を与えることで、型形状の作成が容易でありながら流れ込みに対する効果を、登り傾斜を与えていない実施例１の構成よりも、さらに効果的に高めることが可能となる。
【００６５】
以上、本実施形態では、トナー補給装置４０のサブホッパ４８のトナー貯蔵部が、第１トナー収容部８１と第２トナー収容部８２の２箇所に分かれた構成について説明したが、本発明はこのような構成に限定されるものではない。例えば、サブホッパ４８のトナー貯蔵部が、３箇所以上に分けられた構成にも適用可能である。また、本実施形態では、図７に示すように、２箇所の水平Ｒ部と２箇所の鉛直Ｒ部とが設けられたトナー搬送パイプ４３を備えたトナー補給装置４０について説明したが、本発明は、このような構成に限定されるものではない。例えば、実験１で用いた図９（ａ）に示した、２箇所の水平Ｒ部と２箇所の水平な直線部、及びジョイント部を設けた構成にも適用できる。また、実施例２で説明した構成を除き、実験２で用いた図１０（ａ）に示した、１箇所の水平Ｒ部と２箇所の水平な直線部、及びジョイント部を設けた構成にも適用できる。
【００６６】
以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
交換可能なトナーボトル３２などのトナー容器から供給されたトナーを一旦貯蔵するサブホッパ４８などのトナー貯蔵部を備え、感光体１などの潜像担持体上に形成された潜像をトナー像として可視像化する現像装置５などの現像装置に、該トナー貯蔵部に貯蔵したトナーを補給するトナー補給装置において、前記トナー貯蔵部のトナー排出口７９などの排出口から前記現像装置までのトナー搬送パイプ４３などの搬送経路内に、トナー搬送パイプ４３内径の中心が水平面上で所定の曲率半径をもって曲がる水平Ｒ部４３１や水平Ｒ部４３３などの水平Ｒ部を、少なくとも１箇所以上設けたことを特徴とするものである。
これによれば、上記実施例１について説明したように、初期流れ込みやベタ流れ込みの発生を抑制して、現像装置５などの現像装置内のトナー濃度を安定化できるとともに、トナー飛散によるプリンタ１００などの装置内汚染を抑制できるトナー補給装置４０などのトナー補給装置を提供できる。
（態様Ｂ）
（態様Ａ）において、トナー搬送パイプ４３などの前記搬送経路の内径の半径をｒとし、水平Ｒ部４３１や水平Ｒ部４３３などの前記水平Ｒ部の曲率半径をＲとした場合に、前記水平Ｒ部の曲率半径が、ｒ＋６＜Ｒ≦２５［ｍｍ］であることを特徴とするものである。
これによれば、上記実施例１について説明したように、水平方向の水平Ｒ部４３１や水平Ｒ部４３３などの水平Ｒ部を有することでの初期流れ込みやベタ流れ込みの発生を抑制する効果を最大限に発揮できる。
（態様Ｃ）
（態様Ａ）又は（態様Ｂ）において、水平Ｒ部４３１や水平Ｒ部４３３などの前記水平Ｒ部の中心角の合計が、前記搬送経路内の全体で９０度以上であることを特徴とするものである。
これによれば、上記実施例１について説明したように、水平方向の水平Ｒ部４３１や水平Ｒ部４３３などの水平Ｒ部の合計中心角度を９０度以上とすることでの初期流れ込みやベタ流れ込みの発生を抑制する効果を最大限に発揮できる。
（態様Ｄ）
（態様Ａ）乃至（態様Ｃ）のいずれか一において、水平Ｒ部４３１などの前記水平Ｒ部は、サブホッパ４８などの前記トナー貯蔵部のトナー排出口７９などの排出口の近傍、少なくとも５［ｍｍ］以下の位置に存在し、かつ、前記排出口と前記水平Ｒ部との間の直線部４３０などの搬送経路が水平であることを特徴とするものである。
これによれば、上記実施例１について説明したように、トナー搬送パイプ４３などの搬送経路の下流側にトナーのない領域を作ることでプリンタ１００などの画像形成装置の動作開始直後のトナー濃度制御を高精度に行うことが可能となる。
（態様Ｅ）
（態様Ａ）乃至（態様Ｄ）のいずれか一において、２箇所以上の水平Ｒ部４３１や水平Ｒ部４３３などの水平Ｒ部を有し、各水平Ｒ部間の直線部４３２などの経路が登り傾斜を有することを特徴とするものである。
これによれば、上記実施例２について説明したように、トナー搬送パイプ４３などのトナー搬送経路の成型用の型形状の作成が容易でありながら流れ込みに対する効果を（態様Ａ）乃至（態様Ｄ）よりも、さらに効果的に高めることが可能となる。
（態様Ｆ）
（態様Ａ）乃至（態様Ｅ）のいずれか一において、サブホッパ４８などの前記トナー貯蔵部のトナー搬送方向上流側の側壁にトナー検知センサ６０などの圧電式のセンサを配置し、トナー貯蔵部内のトナーの有無を判定することを特徴とするものである。
これによれば、上記実施形態について説明したように、サブホッパ４８などのトナー貯蔵部へのトナーの初期充填の完了をより高精度に行うことが可能となる。
（態様Ｇ）
感光体１などの潜像担持体上に形成された潜像をトナー像として可視像化する現像装置５などの現像装置に、トナーを補給するトナー補給装置４０などのトナー補給装置として、（態様Ａ）乃至（態様Ｆ）のいずれか一のトナー補給装置を備えたことを特徴とするものである。
これによれば、（態様Ａ）乃至（態様Ｆ）のいずれか一のトナー補給装置４０などのトナー補給装置の効果を得ることができるプリンタ１００などの画像形成装置を提供できる。つまり、トナーボトル３２などのトナー容器からトナーがなくなってもしばらく印刷可能で、現像装置５などの現像装置内のトナー濃度を安定化できるとともに、トナー飛散によるプリンタ１００などの装置内汚染を抑制できるプリンタ１００などの画像形成装置を提供できる。
【符号の説明】
【００６７】
１    感光体
２    ドラムクリーニング装置
４    帯電装置
５    現像装置
６    プロセスカートリッジ
７    露光装置
８    中間転写ベルト
９    １次転写バイアスローラ
１０    ベルトクリーニング装置
１２    ２次転写バックアップローラ
１３    クリーニングバックアップローラ
１４    テンションローラ
１５    中間転写ユニット
１９    ２次転写ローラ
２０    定着装置
２６    紙収容カセット
２７    給紙ローラ
２８    レジストローラ対
２９    排紙ローラ対
３０    スタック部
３１    トナーボトルベース
３２    トナーボトル
３３    ボトル本体
３４    樹脂ケース
３５    把手
３８    現像剤案内溝
４０    トナー補給装置
４３    トナー搬送パイプ
４５    補給駆動伝達ギア
４６    第１歯車
４７    第２歯車
４８    サブホッパ
５１    現像スリーブ
５２    ドクター
５３    現像スリーブ収容部
５４    現像剤収容部
５５    現像剤搬送スクリュ
５６    濃度検知センサ
５７    制御部
６０    トナー検知センサ
６１    センサ検知面
７１    第１回転部材
７２    第２回転部材
７３    第１回転軸
７４    パドル
７６    第２回転軸
７７    スクリュ
７８    トナー搬送コイル
７９    トナー排出口
８０    仕切り部
８１    第１トナー収容部
８２    第２トナー収容部
１００    プリンタ
４３０、４３２、４３４、４３６    直線部
４３１、４３３    水平Ｒ部
４３５、４３７    鉛直Ｒ部
４３８    ジョイント部
Ｌ    レーザ光
Ｐ    転写紙
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６８】
【特許文献１】特許第４００６２１５号公報
【特許文献２】特開２０１０−０３２９８８号公報
【図１】
0005858328.tif 000002
【図２】
0005858328.tif 000003
【図３】
0005858328.tif 000004
【図４】
0005858328.tif 000005
【図５】
0005858328.tif 000006
【図６】
0005858328.tif 000007
【図７】
0005858328.tif 000008
【図８】
0005858328.tif 000009
【図９】
0005858328.tif 000010
【図１０】
0005858328.tif 000011
【図１１】
0005858328.tif 000012
【図１２】
0005858328.tif 000013
【図１３】
0005858328.tif 000014
【図１４】
0005858328.tif 000015
【図１５】
0005858328.tif 000016