(57)【要約】【課題】  収容部内トナー攪拌部材とトナー補給搬送部材とが同一のトナー補給動作駆動源であるトナー補給装置で、トナー補給搬送部材の回転数を上げたとしてもトナー収容部内のトナーの有無を正確に検知することができるトナー補給装置、及びこれを備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】  トナー収容部としてのサブホッパ４８Ｍと、補給供給するトナー補給搬送部材としてのトナー搬送コイル７０Ｍと、トナー検知センサ７２Ｍと、収容部内トナー攪拌部材としてのアジテータ７４Ｍを有し、アジテータ７４とトナー搬送コイル７０Ｍとは共通のトナー補給動作駆動源である駆動モータ４１Ｍから駆動が伝達されるトナー補給装置５０Ｍで、トナーホッパ４８Ｍ内のトナーの流動性の上昇を抑制する収容部内トナー流動性抑制手段としてアジテータ７４Ｍにパドル開口部７５Ｍを設けている。【選択図】  図１４
2007108631.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーを一時的に収容するトナー収容部と、
該トナー収容部内の該トナーを回転することにより現像剤収容部に補給するトナー補給搬送部材と、
該トナー収容部内の壁面に設置され、設置された高さにおける該トナーの有無を検知するトナー検知センサと、
該トナー収容部内で回転し該トナーを攪拌するトナー攪拌部材とを有し、
該トナー攪拌部材と該トナー補給搬送部材とは共通のトナー補給動作駆動源から駆動が伝達されるトナー補給装置において、
該トナー収容部内での該トナー攪拌部材の攪拌による該トナーの流動性の上昇を抑制するトナー流動性抑制手段を有することを特徴とするトナー補給装置。
【請求項２】
請求項１のトナー補給装置において、
上記トナー補給動作駆動源にかかる負荷に応じてトナーの補給動作を制御することを特徴とするトナー補給装置。
【請求項３】
請求項２のトナー補給装置において、
上記トナー収容部に供給するトナーを収容するトナー収容器を備え、
該トナー収容器は上記トナー補給動作駆動源から駆動が伝達されることによって回転するものであることを特徴とするトナー補給装置。
【請求項４】
トナーを一時的に収容するトナー収容部と、
該トナー収容部内の該トナーを回転することにより搬送するトナー搬送部材と、
該トナー収容部内の壁面に設置され、設置された高さにおける該トナーの有無を検知するトナー検知センサと、
該トナー収容部内で回転し該トナーを攪拌するトナー攪拌部材とを有し、
該トナー攪拌部材と該トナー搬送部材とは共通のトナー搬送動作駆動源から駆動が伝達されるトナー搬送装置において、
該トナー収容部内での該トナー攪拌部材の攪拌による該トナーの流動性の上昇を抑制するトナー流動性抑制手段を有することを特徴とするトナー搬送装置。
【請求項５】
請求項４に記載のトナー搬送装置を備え、
上記トナー搬送部材は現像剤収容部にトナーを補給するトナー補給搬送部材、上記トナー搬送動作駆動源は補給動作の駆動源であるトナー補給動作駆動源であるトナー補給装置において、
該トナー補給動作駆動源にかかる負荷に応じてトナーの補給動作を制御することを特徴とするトナー補給装置。
【請求項６】
請求項５のトナー補給装置において、
上記トナー収容部に供給するトナーを収容するトナー収容器を備え、
該トナー収容器は上記トナー補給動作駆動源から駆動が伝達されることによって回転するもの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３または６のトナー補給装置において、
上記トナー収容器内のトナー残量に応じてトナーの補給動作を制御することを特徴とするトナー補給装置。
【請求項８】
請求項７のトナー補給装置において、
上記トナー収容器内の上記トナー残量が所定の範囲内であれば、理論補給時間のトナー補給を行い、
該トナー収容器内の該トナー残量が該所定の範囲よりも少ない場合は、理論補給時間よりも短い時間のトナー補給を行い、
該トナー収容器内の該トナー残量が該所定の範囲よりも多い場合は、該理論補給時間よりも長い時間のトナー補給を行うことを特徴とするトナー補給装置。
但し、理論補給時間は、現像により消費される消費トナー量に対して、トナー補給装置が消費トナー量分のトナーを補給するために要する時間であり、製造前の実験結果等を基に算出される。
【請求項９】
請求項７または８のトナー補給装置において、
上記トナー補給動作駆動源はＤＣモータであることを特徴とするトナー補給装置。
【請求項１０】
請求項２、３、５または６のトナー補給装置において、
上記トナー補給動作駆動源はＤＣモータであり、該ＤＣモータに供給される駆動電流の大きさに応じてトナーの補給動作を制御することを特徴とするトナー補給装置。
【請求項１１】
請求項１０のトナー補給装置において、
上記駆動電流の大きさが所定の範囲内であれば、理論補給時間のトナー補給を行い、
該駆動電流の大きさが該所定の範囲よりも小さい場合は、該理論補給時間よりも短い時間のトナー補給を行い、
該駆動電流の大きさが該所定の範囲よりも大きい場合は、該理論補給時間よりも長い時間のトナー補給を行うことを特徴とするトナー補給装置。
但し、理論補給時間は、現像により消費される消費トナー量に対して、トナー補給装置が消費トナー量分のトナーを補給するために要する時間であり、製造前の実験結果等を基に算出される。
【請求項１２】
請求項１１のトナー補給装置において、
上記駆動電流が上記ＤＣモータの定格電流以上となるとトナーの補給動作を停止することを特徴とするトナー補給装置。
【請求項１３】
請求項１、２、３、５、６、７、８、９、１０、１１または１２のトナー補給装置において、
上記トナー攪拌部材が平板状のパドル部材であり、
上記トナー流動性抑制手段は、該パドル部材に設けられたパドル開口部を含むことを特徴とするトナー補給装置。
【請求項１４】
請求項１、２、３、５、６、７、８、９、１０、１１、１２または１３のトナー補給装置において、
上記トナー流動性抑制手段は、上記トナー攪拌部材の回転数に合わせて、駆動と停止を繰り返す間欠駆動で上記トナー補給動作駆動源を駆動する駆動制御手段を含むことを特徴とするトナー補給装置。
【請求項１５】
請求項１４のトナー補給装置において、
上記間欠駆動の駆動と停止とのタイミングの時間比について、駆動と停止の時間を合わせた時間に対しての駆動する時間の比が、７５％以下であることを特徴とするトナー補給装置。
【請求項１６】
請求項１、２、３、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４または１５のトナー補給装置において、
上記トナー攪拌部材は可撓性の材料からなることを特徴とするトナー補給装置。
【請求項１７】
請求項１６のトナー補給装置おいて、
上記トナー攪拌部材は、上記トナー検知センサの検知面を摺擦することを特徴とするトナー補給装置。
【請求項１８】
請求項１７のトナー補給装置において、
該トナー攪拌部材の長さは該トナー攪拌部材の回転軸から該トナー検知センサの上記検知面までの距離よりも長く、
該トナー攪拌部材の幅は該トナー検知センサの該検知面の幅より大きいことを特徴とするトナー補給装置。
【請求項１９】
請求項１７または１８のトナー補給装置において、
上記トナー攪拌部材は、上記トナー検知センサの上記検知面を下方から上方に向けて摺擦することを特徴とするトナー補給装置。
【請求項２０】
請求項１、２、３、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８または１９のトナー補給装置において、
上記トナー攪拌部材の回転軸は、上記トナー収容部内の上記トナーの移動方向に対して垂直な方向となっていることを特徴とするトナー補給装置。
【請求項２１】
請求項１、２、３、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９または２０のトナー補給装置において、
上記トナーの加速凝集度が１５［％］以下であることを特徴とするトナー補給装置。
【請求項２２】
請求項１、２、３、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０または２１のトナー補給装置において、
上記トナー補給搬送部材は回転することにより、トナーを回転軸方向に搬送するトナー搬送コイルであることを特徴とするトナー補給装置。
【請求項２３】
請求項１、２、３、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１または２２のトナー補給装置において、
上記トナー補給搬送部材は上記トナー収容部の下方に設けられ、該トナー収容部には上方より上記トナーの供給がなされることを特徴とするトナー補給装置。
【請求項２４】
請求項１、２、３、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２または２３のトナー補給装置において、
上記トナー補給搬送部材の回転軸である補給回転軸と、トナー攪拌部材の回転軸である攪拌回転軸とは平行でなく、該補給回転軸と該攪拌回転軸とはそれぞれかさ歯車備え、それぞれの該かさ歯車は互いにかみ合い、駆動を伝達することを特徴とするトナー補給装置。
【請求項２５】
請求項２４のトナー補給装置において、
上記かさ歯車は、それぞれ歯数が同じであることを特徴とするトナー補給装置。
【請求項２６】
潜像担持体と、
現像剤収容部を備え、該現像剤収容部内の現像剤を用いて該潜像担持体上の潜像を現像する現像装置と、
該現像剤収容部にトナーを供給するトナー補給手段とを備えた画像形成装置において、
該トナー補給手段として、請求項１、２、３、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４または２５のトナー補給装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２７】
請求項２６の画像形成装置において、
所定の画像面積率以上の画像を連続出力する際に、所定の枚数の画像形成する毎に現像剤収容部内のトナー濃度を検知し、該トナー濃度が所定の値よりも下回っている場合は、画像形成を停止し、上記トナー補給装置によって、通常の補給動作よりも停止時間が長い間欠の補給動作を行う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、トナー補給搬送部材によりトナー収容部内のトナーを現像剤収容部に送り出すトナー補給装置、トナー搬送部材によりトナー収容部内のトナーを搬送するトナー搬送装置、及びこれら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、トナー補給装置としては、特許文献１に記載されたようなものが有る。特許文献１では、トナーボトルから供給されたトナーをトナー収容部内に一時的に収容し、トナー収容部内のトナーを回転することにより搬送するトナー補給搬送部材によって現像を行う現像装置の現像剤収容部に供給するトナー補給装置が示されている。
トナー補給することの最大の目的は、現像装置の現像剤収容部内のトナー濃度を保つために画像出力によって消費されたトナー量を補充供給することにある。しかし、トナー補給装置のトナー収容部内のトナーの量が少なくなり安定した量のトナーを供給できなくなると、現像装置の現像剤収容部内のトナー濃度が低下し、画像濃度低下に伴う画像形成に繋がる。
【０００３】
特許文献１のトナー補給装置では、トナー収容部内のある高さでのトナーの有無を検知するトナー検知センサを備えている。このトナー検知センサの検知結果に基づき、トナー収容部内のトナーの減少を検知でき、トナーボトルのトナーはなくなったが、トナー収容部内にはトナーが残っている状態（以下、ニアエンプティーと呼ぶ）を検知することができる。ニアエンプティーの状態で、トナーボトルの交換を行うことにより、トナー収容部内のトナーが無くなる前にトナーボトルの交換が行えるので、安定したトナーの補給を行うことができる。これにより、上述の現像剤収容部内のトナー濃度が低下することによる画像濃度低下を防止することが出来る。
また、特許文献１に記載のトナー補給装置に、トナーを一時的に収容するトナー収容部内でトナーが凝集しないよう、トナー収容部内で回転しトナーを攪拌するトナー攪拌部材を設けたトナー補給装置を備えた画像形成装置が特許文献２に記載されている。そして、このトナー補給装置のトナー補給搬送部材とトナー攪拌部材とは共通のトナー補給動作駆動源より歯車を介して、駆動力の供給を受けるものである。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１３９０３１号公報
【特許文献２】特開２００４−２２００１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、画像形成速度の高速化により、トナー補給装置からの時間当たりのトナー補給も高速化する必要がある。トナーの補給を高速化するためにトナー補給搬送部材の回転数を上げると、駆動源が共通であるトナー攪拌部材の回転数も上がることになる。
このように、トナー補給搬送部材とトナー攪拌部材との回転数を上げたところ、トナーボトルにもトナー収容部内に十分にトナーがあるにもかかわらず、トナー検知センサがニアエンプティーを検知するという不具合が生じた。
この不具合の原因としては、次のようなものが考えられる。
上述の画像形成装置ではトナーの高速化に対応すべく、流動性の良い（加速凝集度が低い）トナーを用いているため、トナー攪拌部材で過剰に攪拌するとトナーに対して空気が過剰に混ざってしまい、トナーが舞い上がった状態になる。トナーが舞い上がった状態になると、単位体積あたりに含まれるトナーの量が少なくなり、トナー検知センサでトナーがあることを検知できなくなる。特に上記の画像形成装置では、センサの検知面にかかる負荷の大きさにより、トナーの有無を検知するものであるため、上述のトナーが舞い上がった状態になると検知面にかかる負荷が小さくなる。これにより、トナー収容部内にトナーがある状態にもかかわらず、トナー無しという誤検知となる。なお、舞い上がることで、単位体積あたりのトナー量が少なくなった状態に起因する不具合は、センサの検知面にかかる負荷を検知するセンサに限らず、他の種類のトナー検知センサであってもトナーの誤検知は起こりうる。
また、上述の問題は、トナーを現像装置に補給するトナー補給装置に限らず、トナーを一時的に収容するトナー収容部を備え、このトナー収容部内のトナーを他の箇所に搬送するトナー搬送装置であれば起こり得る。
【０００６】
本発明は、以上の問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、トナー攪拌部材とトナー補給搬送部材とが同一のトナー補給動作駆動源であるトナー補給装置で、トナー補給搬送部材の回転数を上げたとしてもトナー収容部内のトナーの有無を正確に検知することができるトナー補給装置、及びこれを備えた画像形成装置を提供することである。
また、本発明の二つ目の目的は、トナー攪拌部材とトナー搬送部材とが同一のトナー搬送動作駆動源であるトナー搬送装置で、トナー搬送部材の回転数を上げたとしてもトナー収容部内のトナーの有無を正確に検知することができるトナー搬送装置、及びこれを備えた画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、トナーを一時的に収容するトナー収容部と、該トナー収容部内の該トナーを回転することにより現像剤収容部に補給するトナー補給搬送部材と、該トナー収容部内の壁面に設置され、設置された高さにおける該トナーの有無を検知するトナー検知センサと、該トナー収容部内で回転し該トナーを攪拌するトナー攪拌部材とを有し、該トナー攪拌部材と該トナー補給搬送部材とは共通のトナー補給動作駆動源から駆動が伝達されるトナー補給装置において、該トナー収容部内での該トナー攪拌部材の攪拌による該トナーの流動性の上昇を抑制するトナー流動性抑制手段を有することを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１のトナー補給装置において、上記トナー補給動作駆動源にかかる負荷に応じてトナーの補給動作を制御することを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項２のトナー補給装置において、上記トナー収容部に供給するトナーを収容するトナー収容器を備え、該トナー収容器は上記トナー補給動作駆動源から駆動が伝達されることによって回転するものであることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、トナーを一時的に収容するトナー収容部と、該トナー収容部内の該トナーを回転することにより搬送するトナー搬送部材と、該トナー収容部内の壁面に設置され、設置された高さにおける該トナーの有無を検知するトナー検知センサと、該トナー収容部内で回転し該トナーを攪拌するトナー攪拌部材とを有し、該トナー攪拌部材と該トナー搬送部材とは共通のトナー搬送動作駆動源から駆動が伝達されるトナー搬送装置において、該トナー収容部内での該トナー攪拌部材の攪拌による該トナーの流動性の上昇を抑制するトナー流動性抑制手段を有することを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項４に記載のトナー搬送装置を備え、上記トナー搬送部材は現像剤収容部にトナーを補給するトナー補給搬送部材、上記トナー搬送動作駆動源は補給動作の駆動源であるトナー補給動作駆動源であるトナー補給装置において、該トナー補給動作駆動源にかかる負荷に応じてトナーの補給動作を制御することを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項５のトナー補給装置において、上記トナー収容部に供給するトナーを収容するトナー収容器を備え、該トナー収容器は上記トナー補給動作駆動源から駆動が伝達されることによって回転するものであることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項３または６のトナー補給装置において、上記トナー収容器内のトナー残量に応じてトナーの補給動作を制御することを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項７のトナー補給装置において、上記トナー収容器内の上記トナー残量が所定の範囲内であれば、理論補給時間のトナー補給を行い、該トナー収容器内の該トナー残量が該所定の範囲よりも少ない場合は、理論補給時間よりも短い時間のトナー補給を行い、該トナー収容器内の該トナー残量が該所定の範囲よりも多い場合は、該理論補給時間よりも長い時間のトナー補給を行うことを特徴とするものである。但し、理論補給時間は、現像により消費される消費トナー量に対して、トナー補給装置が消費トナー量分のトナーを補給するために要する時間であり、製造前の実験結果等を基に算出される。
また、請求項９の発明は、請求項７または８のトナー補給装置において、上記トナー補給動作駆動源はＤＣモータであることを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項２、３、５または６のトナー補給装置において、上記トナー補給動作駆動源はＤＣモータであり、該ＤＣモータに供給される駆動電流の大きさに応じてトナーの補給動作を制御することを特徴とするものである。
また、請求項１１の発明は、請求項１０のトナー補給装置において、上記駆動電流の大きさが所定の範囲内であれば、理論補給時間のトナー補給を行い、該駆動電流の大きさが該所定の範囲よりも小さい場合は、該理論補給時間よりも短い時間のトナー補給を行い、該駆動電流の大きさが該所定の範囲よりも大きい場合は、該理論補給時間よりも長い時間のトナー補給を行うことを特徴とするものである。但し、理論補給時間は、現像により消費される消費トナー量に対して、トナー補給装置が消費トナー量分のトナーを補給するために要する時間であり、製造前の実験結果等を基に算出される。
また、請求項１２の発明は、請求項１１のトナー補給装置において、上記駆動電流が上記ＤＣモータの定格電流以上となるとトナーの補給動作を停止することを特徴とするものである。
また、請求項１３の発明は、請求項１、２、３、５、６、７、８、９、１０、１１または１２のトナー補給装置において、上記トナー攪拌部材が平板状のパドル部材であり、上記トナー流動性抑制手段は、該パドル部材に設けられたパドル開口部を含むことを特徴とするものである。
また、請求項１４の発明は、請求項１、２、３、５、６、７、８、９、１０、１１、１２または１３のトナー補給装置において、上記トナー流動性抑制手段は、上記トナー攪拌部材の回転数に合わせて、駆動と停止を繰り返す間欠駆動で上記トナー補給動作駆動源を駆動する駆動制御手段を含むことを特徴とするものである。
また、請求項１５の発明は、請求項１４のトナー補給装置において、上記間欠駆動の駆動と停止とのタイミングの時間比について、駆動と停止の時間を合わせた時間に対しての駆動する時間の比が、７５％以下であることを特徴とするものである。
また、請求項１６の発明は、請求項１、２、３、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４または１５のトナー補給装置において、上記トナー攪拌部材は可撓性の材料からなることを特徴とするものである。
また、請求項１７の発明は、請求項１６のトナー補給装置おいて、上記トナー攪拌部材は、上記トナー検知センサの検知面を摺擦することを特徴とするものである。
また、請求項１８の発明は、請求項１７のトナー補給装置において、該トナー攪拌部材の長さは該トナー攪拌部材の回転軸から該トナー検知センサの上記検知面までの距離よりも長く、該トナー攪拌部材の幅は該トナー検知センサの該検知面の幅より大きいことを特徴とするものである。
また、請求項１９の発明は、請求項１７または１８のトナー補給装置において、上記トナー攪拌部材は、上記トナー検知センサの上記検知面を下方から上方に向けて摺擦することを特徴とするものである。
また、請求項２０の発明は、請求項１、２、３、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８または１９のトナー補給装置において、上記トナー攪拌部材の回転軸は、上記トナー収容部内の上記トナーの移動方向に対して垂直な方向となっていることを特徴とするものである。
また、請求項２１の発明は、請求項１、２、３、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９または２０のトナー補給装置において、上記トナーの加速凝集度が１５［％］以下であることを特徴とするものである。
また、請求項２２の発明は、請求項１、２、３、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０または２１のトナー補給装置において、上記トナー補給搬送部材は回転することにより、トナーを回転軸方向に搬送するトナー搬送コイルであることを特徴とするものである。
また、請求項２３の発明は、請求項１、２、３、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１または２２のトナー補給装置において、上記トナー補給搬送部材は上記トナー収容部の下方に設けられ、該トナー収容部には上方より上記トナーの供給がなされることを特徴とするものである。
また、請求項２４の発明は、請求項１、２、３、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２または２３のトナー補給装置において、上記トナー補給搬送部材の回転軸である補給回転軸と、トナー攪拌部材の回転軸である攪拌回転軸とは平行でなく、該補給回転軸と該攪拌回転軸とはそれぞれかさ歯車備え、それぞれの該かさ歯車は互いにかみ合い、駆動を伝達することを特徴とするものである。
また、請求項２５の発明は、請求項２４のトナー補給装置において、上記かさ歯車は、それぞれ歯数が同じであることを特徴とするものである。
また、請求項２６の発明は、潜像担持体と、現像剤収容部を備え、該現像剤収容部内の現像剤を用いて該潜像担持体上の潜像を現像する現像装置と、該現像剤収容部にトナーを供給するトナー補給手段とを備えた画像形成装置において、該トナー補給手段として、請求項１、２、３、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４または２５のトナー補給装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項２７の発明は、請求項２６の画像形成装置において、所定の画像面積率以上の画像を連続出力する際に、所定の枚数の画像形成する毎に現像剤収容部内のトナー濃度を検知し、該トナー濃度が所定の値よりも下回っている場合は、画像形成を停止し、上記トナー補給装置によって、通常の補給動作よりも停止時間が長い間欠の補給動作を行うことを特徴とするものである。
【０００８】
上記請求項１に記載の構成を備えるトナー補給装置においては、トナー収容部内の該トナーの流動性を制御するトナー流動性抑制手段を有することにより、トナーの過剰な攪拌を防止し、トナーに対して空気が過剰に混ざり、単位体積あたりのトナーの量が部分的に少なくなる状態となることを防止することができる。
上記請求項４に記載の構成を備えるトナー搬送装置においては、トナー収容部内の該トナーの流動性を制御するトナー流動性抑制手段を有することにより、トナーの過剰な攪拌を防止し、トナーに対して空気が過剰に混ざり、単位体積あたりのトナーの量が部分的に少なくなる状態となることを防止することができる。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明によれば、トナー収容部内の単位体積あたりのトナーの量が部分的に少なくなることを防止できるので、トナー補給搬送部材の回転数を上げたとしてもトナー収容部内のトナー検知位置におけるトナーの有無を正確に検知することができるという優れた効果がある。
請求項４の発明によれば、トナー収容部内の単位体積あたりのトナーの量が部分的に少なくなることを防止できるので、トナー搬送部材の回転数を上げたとしてもトナー収容部内のトナー検知位置におけるトナーの有無を正確に検知することができるという優れた効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を適用した画像形成装置の第一の実施形態として、電子写真方式のプリンタ（以下、単にプリンタ１００という）について説明する。
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は、本プリンタ１００の概略構成図である。図において、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。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。
【００１１】
帯電装置４Ｍは、図示しない駆動手段によって図中時計回りに回転せしめられる感光体１Ｍの表面を一様帯電せしめる。一様帯電せしめられた感光体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。
【００１２】
先に示した図１において、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。潜像形成手段たる露光装置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。
【００１３】
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設されている。紙収容カセット２６は、記録体たる転写紙Ｐが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が図示しない駆動手段によって図中反時計回りに回転せしめられると、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。かかる構成の給紙手段においては、給紙ローラ２７と、タイミングローラ対たるレジストローラ対２８との組合せによって搬送手段が構成されている。この搬送手段は、転写紙Ｐを収容手段たる紙収容カセット２６から後述の２次転写ニップまで搬送するものである。
【００１４】
プロセスカートリッジ６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの図中上方には、中間転写体たる中間転写ベルト８を張架しながら無端移動せしめる中間転写ユニット１５が配設されている。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、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なども備えている。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せしめられる。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せしめられる中間転写ベルト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（ループ内周面）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、その無端移動に伴って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せて１次転写される。これにより、中間転写ベルト８上に４色重ね合わせトナー像（以下、４色トナー像という）が形成される。
【００１５】
上記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いる。これは、クリーニング装置１０によってクリーニングされる。
【００１６】
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、上記レジストローラ対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。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。
【００１７】
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５３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とし、現像剤収容部５４Ｍ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、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に取り込むための不図示のトナー補給口を備えている。
【００１８】
次に、この現像装置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５４内を循環し、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。現像剤収容部５４の現像スリーブ収容部５３Ｍに隣接する側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の回転に伴い矢印方向に搬送される。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の回転に伴い、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から離脱し、現像剤収容部５４に収容される。
【００１９】
先に示した図１において、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が配設されている。このボトル収容器３１は、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナーを内包するトナーボトル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搬送装置により、プロセスカートリッジ６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの現像装置に適宜補給される。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。
【００２０】
図３はトナーボトル３２Ｍの斜視図である。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３３の樹脂ケース３４Ｍ側には、ボトル本体３３と一体で回転するボトル回転ギア３７Ｍが設けられている。
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を回転させる。すると把手３５Ｍと一体に構成された樹脂ケース３４Ｍが回転して、シャッタ３６Ｍが樹脂ケース３４Ｍの周方向に移動して開いてトナー排出口（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３６Ｍが閉じてトナー排出口が閉鎖される。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が形成されているので、樹脂ケース３４Ｍを回転してトナー収容器３１への固定が容易に行える。
なお、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３６Ｍは開かないようになっている。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３６Ｍ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。
【００２１】
次に、トナー搬送手段について説明する。図４はトナーボトル３２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ、トナー補給装置４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ、中間転写ユニット１５、及びプロセスカートリッジ６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの斜視図である。
このトナー補給装置４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、中間転写ユニット１５の図１中奥側であって、プリンタ１００本体に設けられている。このため、プロセスカートリッジ６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋもしくはトナーボトル３２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋにトナー搬送手段を設けなくてよいため、従来に比べてプロセスカートリッジ６Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＫもしくはトナーボトルＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの小型化を図れる。また、従来プロセスカートリッジとトナーボトルとを近接して配置していたので、設計上の制限があったが、プリンタ１００ではプロセスカートリッジとトナーボトルとを離れて配置することができる。よって、設計上の自由度が向上し、プリンタ１００の小型化を図ることができる。
また、トナーボトル３２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの排出口と、トナー補給装置４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋと、現像装置５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの現像剤収容部５４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋのトナー補給口とを中間転写ユニット１５の一端側の側方に配置している。よって、トナー補給装置４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋのトナー搬送経路を最短にすることができ、プリンタ１００の小型化やトナー搬送中の詰まり防止を図ることができる。
【００２２】
トナー補給装置４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの構成は同一なので、Ｍトナー搬送用のトナー補給装置４０Ｍについて説明する。
図５は、トナーボトルベース３１、トナー補給装置４０Ｍ、及びトナーボトル３２Ｍの配置を説明する正面図である。他のトナー補給装置４０Ｙ，Ｃ，Ｋ、及びトナーボトル３２Ｙ，Ｃ，Ｋも同様に配置されるものであるが、図示は省略する。また、図６は、トナーボトルベース３１の図示を省略したトナー補給装置４０Ｍとトナーボトル３２Ｍとの正面図であり、図７は図６の右側面図、図８は図６の左側面図である。
【００２３】
トナー補給装置４０Ｍは、トナー補給動作駆動源としての駆動モータ４１Ｍ、ウォームギア４２Ｍ、駆動伝達ギア４４Ｍ、トナー収容部であるサブホッパ４８Ｍ、及びトナー補給搬送部材を備えたトナー搬送路としてのトナー搬送パイプ４３Ｍから主に構成される。駆動モータ４１Ｍからの駆動は、駆動モータ４１Ｍと同軸で回転をするウォームギア４２Ｍから駆動伝達ギア４４Ｍに伝達される。
駆動伝達ギア４４Ｍと同軸のボトル駆動伝達ギア４９Ｍが設けられており、ボトル駆動伝達ギア４９Ｍは、トナーボトル３２Ｍのボトル回転ギア３７Ｍと噛み合っており、駆動モータ４１Ｍを回転させると、トナーボトル３２Ｍのボトル回転ギア３７Ｍと一体で回転するボトル本体３３Ｍが回転する。
また、サブホッパ４８Ｍ側には、補給駆動伝達ギア４５Ｍが駆動伝達ギア４４Ｍと噛み合うように設置されている。補給駆動伝達ギア４５Ｍはは、詳細は後述するトナー攪拌部材の回転軸に設けられており、この回転軸には攪拌側かさ歯車４６Ｍが設けてある。トナー搬送パイプ４３Ｍの内部には詳細は後述する樹脂製のトナー搬送コイルが内接されており、このトナー搬送コイルの回転軸には搬送側かさ歯車４７Ｍが設けてある。
【００２４】
そして、図２に示す現像装置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４１Ｍが回転する。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。そして、ボトル本体３３Ｍ内のトナーは樹脂ケース３４Ｍの排出口（不図示）からトナー補給装置４０Ｍのサブホッパ４８Ｍ内に落下する。サブホッパ４８Ｍは下方でトナー搬送パイプ４３Ｍにつながっており、駆動モータ４１Ｍを回転させると、ボトル本体３３Ｍが回転すると同時に、サブホッパ４８Ｍ内のトナー攪拌部材及びトナー搬送パイプ４３Ｍ内のトナー搬送コイルが同時に回転する。このトナー搬送コイルの回転により、サブホッパ４８Ｍの下方に到達したトナーは、トナー搬送パイプ４３Ｍ内を搬送されて、現像装置５Ｍの現像剤収容部５４Ｍのトナー補給口（不図示）に補給される。このようにして、現像装置５Ｍ内のトナー濃度を調整する。
【００２５】
なお、トナー搬送パイプ４３Ｍ内の搬送コイル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あった。すると、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。トナー補給装置４０では、樹脂製の搬送コイルを用いているので、搬送コイルの外周面がトナー搬送パイプの内周面と擦れても摩擦が小さいため、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防ぐことができる。
【００２６】
次に、従来のプリンタ１００に用いるサブホッパ４８Ｍの詳細を説明する。
本発明を適用した実施形態は、トナー補給装置にトナー流動性抑制手段を備えたこと点が、従来のプリンタ１００とは異なり、他の構成については共通する。
図９は従来のサブホッパ４８Ｍを側面から透視して内部を見たときの概略側面図であり、図１０は上方から透視して内部を見たときの概略上面図であり、図１１は、正面から透視して見たときの概略正面図である。
これらの図に示すように、トナー補給搬送部材としてのトナー搬送コイル７０Ｍが、トナー搬送パイプ４３Ｍ内に設置されている。なお、トナー搬送パイプ４３Ｍの内壁とトナー搬送コイル７０Ｍの外周との間隙は、０．１〜０．２［ｍｍ］程度とされている。
このように、トナー搬送パイプ４３Ｍ内にトナー搬送コイル７０Ｍを設置し、トナーに搬送方向へ移動する力を付与することにより、トナー搬送パイプ４３Ｍ内にトナーが堆積することを防ぐことができる。よって、プロセスカートリッジ６Ｍの現像装置５Ｍに、トナー搬送パイプ４３Ｍ内に堆積してしまったトナーが、何らかの衝撃などで、一度に流れ込むことによる不具合を防止することができる。
更に、コイル形状は曲げに対する応力が小さいため、トナー搬送パイプ４３Ｍが屈曲していても、トナー搬送コイル７０Ｍは回転することが可能である。よって、トナー搬送パイプ４３Ｍを直線形状にする必要がなくなるためレイアウトの自由度を大きくすることができ、現像装置全体の小型化を図ることができる。
なお、トナー搬送コイル７０Ｍの外径は７［ｍｍ］、内径は５［ｍｍ］、コイルピッチは８［ｍｍ］となっており、トナー搬送コイル７０Ｍの一回転当りのトナー補給量を測定したところ８３．４［ｍｇ］であった。
また、トナー搬送コイル７０Ｍの駆動源である駆動モータ４１Ｍは、現像装置５Ｍの現像剤収容部内のトナー濃度検知量に応じて、モータを駆動する。このトナー濃度検知量は、２４０［ｍｓｅｃ］毎に更新されるものであり、現像開始から遅くとも２４０［ｍｓｅｃ］後から、補給動作が開始される。
【００２７】
このサブホッパ４８Ｍ内において、トナー搬送コイル７０Ｍの内側には搬送回転軸７１Ｍを接着させている。また、サブホッパ４８Ｍの搬送方向下流端から、搬送方向下流側にある搬送回転軸７１Ｍの先端までの領域を領域Ａとし、領域Ａではトナー搬送コイル７０Ｍが１ピッチ以上巻きがあるように設定する。領域Ａにおいて、トナー搬送コイル７０Ｍはトナー搬送パイプ４３Ｍに内接し、搬送回転軸７１Ｍはトナー搬送コイル７０Ｍの内径に近接しており、更にトナー搬送コイル７０Ｍが１ピッチ以上あるため、トナーが自重によって領域Ａを通過できる隙間はほとんどない。よって、どのタイミングでトナーボトル３２Ｍからトナーが排出されても、領域Ａにおいてトナーを塞き止め、トナー搬送コイル７０Ｍの回転によってのみトナーを通過せしめることができる。これにより、領域Ａを通過するトナー量を安定させることができ、領域Ａよりも搬送方向下流側にある現像装置５Ｍへのトナー補給量の安定化を図ることができる。
【００２８】
サブホッパ４８Ｍには、サブホッパ４８Ｍ内で回転しトナーを攪拌するトナー攪拌部材で、平板状のパドル部材であるアジテータ７４Ｍを備えている。駆動伝達ギア４４Ｍから駆動が伝達される補給駆動伝達ギア４５Ｍの回転軸である攪拌回転軸７３Ｍにアジテータ７４Ｍは固定されており、補給駆動伝達ギア４５Ｍが回転することにより、アジテータ７４Ｍが回転する。また、攪拌回転軸７３Ｍには、攪拌側かさ歯車４６Ｍが設けられており、搬送回転軸７１Ｍに設けられた搬送側かさ歯車４７Ｍと噛み合っており、攪拌回転軸７３Ｍの回転を搬送回転軸７１Ｍに伝達するようになっている。また、攪拌側かさ歯車４６Ｍと搬送側かさ歯車４７Ｍとを同じ形状の部材を用いており、その歯数は同一であるので、アジテータ７４Ｍの時間あたりの回転数と、トナー搬送コイル７０Ｍの時間あたりの回転数とは同一となっている。
このように、アジテータ７４Ｍとトナー搬送コイル７０Ｍとは、共通のトナー補給駆動源である駆動モータ４１Ｍから駆動の伝達されることにより、駆動部材の部品点数を少なくすることができ、低コスト化を図ることが出来る。また、攪拌側かさ歯車４６Ｍと搬送側かさ歯車４７Ｍとは、歯数が同一であるので一方の歯車を大きくすることなく、省スペース化を図ることが出来る。さらに、攪拌側かさ歯車４６Ｍと搬送側かさ歯車４７Ｍとを同じ形状の部材を用いることで、部品の共通化により、更なる低コスト化を図ることが出来る。
【００２９】
また、サブホッパ４８Ｍの側面には、サブホッパ４８Ｍ内に設けたのセンサ検知面７２１Ｍの高さでのトナーの有無を検知するトナー検知センサ７２Ｍを設けている。トナーボトル３２Ｍからのトナーの供給がなくなり、センサ検知面７２１Ｍでのトナーがなくなったことを検知することにより、トナーボトル３２Ｍのトナーはなくなったが、サブホッパ４８Ｍ内にはトナーが残っている、ニアエンプティーを検知することができる。なお、トナー検知センサ７２Ｍとしては、（株）ＴＤＫの圧電振動方式トナーレベルセンサを用いた。
【００３０】
アジテータ７４ＭはＰＥＴなどの可撓性の材料からなる。そして、その形状としては、攪拌回転軸７３Ｍからアジテータ７４Ｍの先端までの長さが、攪拌回転軸７３Ｍからセンサ検知面７２１Ｍまでの距離よりも１〜３［ｍｍ］長く、アジテータ７４Ｍの幅はセンサ検知面７２１Ｍよりも幅が広いものを用いる。トナー補給装置４０Ｍでは、アジテータ７４Ｍとして、サブホッパ４８Ｍの内部の広さにもよるが、８〜１９［ｍｍ］の長さのものを用い、特に、実機では長さが１３［ｍｍ］のアジテータ７４Ｍを用いている。
攪拌回転軸７３Ｍからセンサ検知面７２１Ｍまでの距離よりも１〜３［ｍｍ］長いことにより、アジテータ７４Ｍの先端はセンサ検知面７２１Ｍの表面を食い込み量１〜３［ｍｍ］で摺擦する。センサ検知面７２１Ｍを摺擦することにより、センサ検知面７２１Ｍ近傍にトナーが付着することを防止し、センサ検知面７２１Ｍのトナーが付着することに起因する誤検知を防止している。つまり、アジテータ７４Ｍはセンサ検知面７２１Ｍの清掃部材としての役割も備えている。
【００３１】
また、アジテータ７４Ｍは図１１の矢印Ｂ方向に回転するものであり、その先端はセンサ検知面７２１Ｍを下方から上方に向けて摺擦する。アジテータ７４Ｍの材料としてＰＥＴなどの可撓性の材料を用いることにより、金属などの非可撓性の材料をもちいるものに比べて、センサ検知面７２１Ｍの磨耗劣化を防止することが出来る。
なお、トナーボトル３２Ｍから補給されたトナーは、サブホッパ４８Ｍの上方から補給され、下方にあるトナー搬送コイル７０Ｍによって現像装置５Ｍに向けて搬送されるものであり、サブホッパ４８Ｍ内のトナーは上方から下方へと移動する。そして、アジテータ７４Ｍの回転軸である攪拌回転軸７３Ｍは水平方向に設けられている。つまり、攪拌回転軸７３Ｍは、サブホッパ４８Ｍ内のトナーの移動方向に対して垂直な方向に設けられている。
【００３２】
また、プリンタ１００で用いるトナーとしては、高速のトナー搬送に対応できるよう流動性の高いトナーを用いている。具体的には、加速凝集度が１５［％］以下のトナーを用いている。この加速凝集度とは、トナーの流動性を示す指数である。
トナーの加速凝集度の測定方法を以下に示す。
・測定装置
ホソカワミクロン製  パウダテスタ
・測定方法
・測定対象サンプルを恒温槽に放置（３５±２［℃］、２４±１［ｈ］）
・パウダテスタを用いて測定
・目開きの異なる３種の篩を使用（例えば、７５［μｍ］・４４［μｍ］・２２［μｍ］）
・篩ったときのトナー残量から算出、以下の計算により、凝集度を求める。
（（上段の篩に残った粉体重量）／（試料採取量））×１００
（（中段の篩に残った粉体重量）／（試料採取量））×１００×３／５
（（下段の篩に残った粉体重量）／（試料採取量））×１００×１／５
上記３つの計算値の合計をもって加熱凝集度［％］とする。
トナー加熱凝集度は上述のように目開きの異なる３種類のメッシュを目開きの大きい順に積み重ね、最上段の粒子をおき、一定の振動でふるい、各メッシュ上の粉体重量から求める指数である。
【００３３】
次に、用いるトナーの加速凝集度を１５［％］以下に設定した、確認実験について説明する。
実験機を用いて、流動性が異なる複数種類のトナーを用いて補給動作を行った。
一定時間補給動作を行い、そのときのアジテータの回転数と補給されたトナーの量から、各トナーにおけるアジテータの１回転当たりのトナー補給量を算出した。
この実験の実験結果を表１及び、図１２のグラフに示す。
【００３４】
【表１】
2007108631.tif 000003
【００３５】
表１及び図１２より、用いるトナーの加速凝集度が１５［％］を上回ると、トナー補給量が急激に少なくなることが確認された。これにより、加速凝集度が１５［％］以下のトナーを用いるようにする。
また、用いるトナーの加速凝集度の下限値としては、８［％］以上のものを用いるようにする。８［％］未満のトナーでは流れやすく、操作性が悪化するためである。
【００３６】
上述のような従来のトナー補給装置４０Ｍにおいて、近年、更に高速の画像形成に対応すべく、より多くのトナー量を供給できることが求められている。具体的には、１２．０（±２０［％］）［ｇ／ｍｉｎ］のトナー補給量を実現できることが求められている。
トナー搬送コイル７０Ｍの１回転あたりのトナーの補給量は８３．４［ｍｇ］であるので、上記のトナー補給量を実現するためには、トナー搬送コイル７０Ｍは、１４４（±２０［％］）［ｒｐｍ］の回転数が必要である。
トナー補給装置４０Ｍは、トナー搬送コイル７０Ｍとアジテータ７４Ｍとの回転数は同じである。よって、トナー搬送コイル７０Ｍの回転数を１４４（±２０［％］）［ｒｐｍ］とすると、アジテータ７４Ｍの回転数も１４４（±２０［％］）［ｒｐｍ］となる。
【００３７】
トナー搬送コイル７０Ｍの回転数を上昇させたところ、その回転数が１２４［ｒｐｍ］以上となると、サブホッパ４８Ｍ内のトナー量がセンサ検知面７２１Ｍよりも高い位置まで存在するにもかかわらず、ニアエンプティーを検知する不具合が生じた。
このような不具合について、本発明者ら鋭意研究したところ、次のような原因があると考えられる。
トナー補給装置４０Ｍではトナーの高速化に対応すべく、加速凝集度が１５［％］以下の流動性が良いトナーを用いているため、アジテータ７４Ｍの回転数を上げ、過剰に攪拌するとトナーに対して空気が過剰に混ざってしまい、トナーが舞い上がった状態になる。
トナーが舞い上がった状態になると、単位体積あたりに含まれるトナーの量が部分的に少なくなり、トナー検知センサ７２Ｍでトナーがあることを検知できなる。アジテータ７４Ｍは、センサ検知面７２１Ｍを摺擦するものであるため、センサ検知面７２１Ｍ近傍でトナーが舞い上がり、単位体積あたりに含まれるトナーの量が部分的に少なくなることが考えられる。
また、トナー補給装置４０Ｍではトナー検知センサ７２Ｍとして、（株）ＴＤＫのトナーレベルセンサを用いている。これは、センサ検知面７２１Ｍにかかる負荷の大きさにより、トナーの有無を検知するものであるため、上述のトナーが舞い上がった状態になるとセンサ検知面７２１Ｍにかかる負荷が小さくなる。これにより、サブホッパ４８Ｍ内にトナーがある状態にもかかわらず、トナー無しという誤検知となる。
【００３８】
ここで、トナーの有無の検知は以下のようになされる。
すなわち、トナー検知センサ７２Ｍは、２００［ｍｓｅｃ］毎にトナーの有無を検知する。トナー検知センサ７２Ｍの検知信号が送られる制御部５７Ｍでは２００［ｍｓｅｃ］毎に、トナー検知センサ７２Ｍからの信号を入力する。そして、５回の検知を１セットとして、５回の検知のうちトナーが有るという信号が３回以上得られれば、トナー有りと判断する。一方、５回の検知のうちトナーが有るという信号が２回以下だと、トナー無しと判断する。
【００３９】
なお、トナーボトル３２Ｍを回転させるボトル回転ギア３７Ｍも駆動モータ４１Ｍから駆動の伝達を受けているため、トナー搬送コイル７０Ｍの回転数を上げるべく、駆動モータ４１Ｍの回転数を上げると、トナーボトル３２Ｍの回転数も上がる。トナー補給装置４０Ｍでは、その回転数の比は、
トナーボトルの回転数：トナー搬送コイル（アジテータ）の回転数  =  １：２．０６７
となっており、トナー搬送コイル７０Ｍの回転数が、１２４［ｒｐｍ］のときは、トナーボトル３２Ｍの回転数は６０［ｒｐｍ］である。
【００４０】
上述のプリンタ１００では、ニアエンプティーとなると画像形成が停止し、トナーボトル３２Ｍを交換しないと、画像形成を再開できなくなっている。また、交換をしなくても、トナーボトルベース３１からトナーボトル３２Ｍを取り出し、トナーボトル３２Ｍ内のトナー量を確認し、再度トナーボトルベース３１にセットし直す必要がある。このように、ニアエンプティーの誤検知が生じると、不必要な作業が必要となり、作業効率の低下に繋がる。
【００４１】
また、トナー搬送コイル７０Ｍの回転数を上げつつ、サブホッパ４８Ｍ内のトナーの過剰な攪拌を抑制する方法としては、アジテータ７４Ｍの回転数をトナー搬送コイル７０Ｍの回転数よりも遅くすることが考えられる。しかし、アジテータ７４Ｍの回転数と、トナー搬送コイル７０Ｍの回転数とを異ならせようとすると、ギア比を異ならせる必要があり、モジュールの変更が必要となるため、コスト高となる。ギア比を異ならせてトナー搬送コイル７０Ｍの回転数を上げるために、搬送回転軸７１Ｍに駆動を伝達するギアを大きくすると、搬送回転軸７１Ｍと攪拌回転軸７３Ｍとの軸間距離が広がることになり、装置の大型化に繋がる。
そこで、アジテータ７４Ｍの回転数とトナー搬送コイル７０Ｍの回転数とを異ならせることなく、サブホッパ４８Ｍ内のトナーの流動性が上昇することを抑制する構成が望まれる。
【００４２】
［実施例１］
次に本発明を適用したプリンタ１００に用いる実施例１のサブホッパ４８Ｍの詳細を説明する。
実施例１では、トナー補給装置にトナー流動性抑制手段を備えたこと点が、従来のプリンタ１００とは異なり、他の構成については共通する。よって、共通する構成についてのせつめいは省略する。
図１３は実施例１のサブホッパ４８Ｍを側面から透視して内部を見たときの概略側面図であり、図１４は上方から透視して内部を見たときの概略上面図であり、図１５は、正面から透視して見たときの概略正面図である。
これらの図に示すように、実施例１のサブホッパ４８Ｍには、トナー流動性抑制手段として、パドル部材であるアジテータ７４Ｍにパドル開口部７５Ｍを設けている。図１６に、トナー補給装置４０Ｍで用いるアジテータ７４Ｍの一例を示す。
【００４３】
トナー流動性抑制手段であるパドル開口部７５Ｍを設けることにより、アジテータ７４Ｍが回転してもパドル開口部７５Ｍからトナーがすり抜けるため、アジテータ７４Ｍの攪拌能力を抑制することができる。アジテータ７４Ｍの攪拌能力を抑制することができるので、トナーの過剰な攪拌を防止し、トナーに対して空気が過剰に混ざり、単位堆積あたりのトナーの量が部分的に少なくなることを防止することができる。よって、トナー搬送コイル７０Ｍの回転数を上げ、アジテータ７４Ｍの回転数を上げたとしても、サブホッパ４８Ｍ内のセンサ検知面７２１Ｍの位置におけるトナーの有無を正確に検知することができる。
【００４４】
次に、従来のトナー補給装置４０Ｍと本実施形態で用いたトナー補給装置４０Ｍとで、サブホッパ４８Ｍ内にトナーが十分にある状態で、トナー搬送コイル７０Ｍの回転数を１２４［ｒｐｍ］とした時の、トナー検知センサ７２Ｍの検知結果を出力した。
図１７に検知結果を記す。図１７（ａ）は、アジテータ７４Ｍにパドル開口部７５Ｍを設けた場合の出力を示しており、図１７（ｂ）は、アジテータ７４Ｍにパドル開口部７５Ｍを設けていない場合の出力を示している。
図１７（ｂ）より、アジテータ７４Ｍにパドル開口部７５Ｍを設けていないと、サブホッパ４８Ｍ内にトナーが十分にあったとしてもトナーが無いというニアエンプティーの誤検知が発生していることがわかる。一方、図１７（ａ）より、アジテータ７４Ｍにパドル開口部７５Ｍを設けることにより、サブホッパ４８Ｍ内にトナーが十分にあれば、トナーが有ると正しく検知されていることがわかる。
【００４５】
［実施例２］
なお、駆動モータ４１Ｍの回転速度は、アジテータ７４Ｍの回転トルク、トナー搬送コイル７０Ｍの回転トルク、及びトナーボトル３２Ｍの回転トルクによって異なってくる。つまり、駆動モータ４１Ｍに対して、同一の出力を行うような信号が送られたとしても、各回転トルクが大きくなる回転し始めは回転速度が遅く、各回転トルクが軽減されるに従って回転速度が速くなる。これに伴い、トナー搬送コイル７０Ｍやアジテータ７４Ｍの回転速度も次第に上昇する。
トナー搬送コイル７０Ｍとアジテータ７４Ｍの回転数が、１２４［ｒｐｍ］の場合はアジテータ７４Ｍにパドル開口部７５Ｍを設けることにより、トナーの過剰な攪拌を防止でき、ニアエンプティーの誤検知も発生しなかった。しかし、アジテータ７４Ｍの回転数が上昇し、１５５［ｒｐｍ］を超える回転数となるとニアエンプティーの誤検知が発生した。
なお、アジテータ７４Ｍの回転数が１５５［ｒｐｍ］となるときの、トナーボトル３２Ｍの回転数は７５［ｒｐｍ］である。
【００４６】
ここで、アジテータ７４Ｍにパドル開口部７５Ｍを設けた場合でも、さらに回転数を上昇させることにより、ニアエンプティーの誤検知を防止すべく、二つ目のトナー流動性抑制手段について説明する。
実施例２では、実施例１のパドル開口部７５Ｍを設けた構成に加え、アジテータ７４Ｍの回転数が１５５［ｒｐｍ］を超えると、トナー補給動作駆動源である駆動モータ４１Ｍを、駆動と停止を繰り返す間欠駆動で駆動する駆動制御手段を備えている。
【００４７】
図１８は、駆動制御手段を備えたトナー補給装置４０Ｍの概略構成図である。図１８に示すように、実施例２のトナー補給装置４０Ｍは、攪拌回転軸７３Ｍの回転数を測定する攪拌回転数測定部材７６Ｍを設けている。そして、攪拌回転数測定部材７６Ｍと、攪拌回転数測定部材７６Ｍが出力する信号を受信する制御部５７Ｍと、制御部５７Ｍからの信号を元に間欠駆動する駆動モータ４１Ｍとで、駆動制御手段を構成している。
実施例２のトナー補給装置４０Ｍでは、攪拌回転数測定部材７６Ｍによる測定値が、１５５［ｒｐｍ］以上となると、制御部５７により、駆動モータ４１Ｍの駆動が間欠駆動となる。間欠駆動を行うことにより、駆動時に空気を多く含み、舞い上がったトナーから、停止時に空気が抜け、単位体積あたりのトナーの量が低下することを防止することができる。
これにより、トナー搬送コイル７０Ｍの回転数を上げ、アジテータ７４Ｍの回転数を上げたとしても、サブホッパ４８Ｍ内のセンサ検知面７２１Ｍの位置におけるトナーの有無を正確に検知することができる。
間欠駆動としては、駆動と停止とのタイミングの時間比について、駆動と停止の時間を合わせた時間に対しての駆動する時間の比（以下、ｄｕｔｙ比と呼ぶ）が、７５［％］以下となるように制御する。
【００４８】
ここで、アジテータ７４Ｍにパドル開口部７５Ｍを設け、アジテータ７４Ｍの回転数を１５５［ｒｐｍ］とした時の、３つのｄｕｔｙ比の場合におけるトナー検知センサ７２Ｍの検知結果を出力した。
図１９に検知結果を記す。図１９（ａ）はｄｕｔｙ比が７５［％］の時（１．５秒ＯＮ、０．５秒ＯＦＦ）の出力である。そして、図１９（ｂ）はｄｕｔｙ比が９０［％］の時（１．８秒ＯＮ、０．２秒ＯＦＦ）の出力であり、図１９（ｃ）は、ｄｕｔｙ比が１００［％］の時（連続駆動）の出力である。
図１９（ｃ）より、アジテータ７４Ｍの回転数が１５５［ｒｐｍ］の状態で連続駆動を行うと、パドル開口部７５Ｍを設けていたとしても、ニアエンプティーの誤検知が発生していることがわかる。
また、図１９（ｂ）より、アジテータ７４Ｍの回転数が１５５［ｒｐｍ］の状態で、パドル開口部７５Ｍを設け、間欠駆動を行ったとしても、そのｄｕｔｙ比が９０［％］と駆動時間の割合が多いとニアエンプティーの誤検知が発生していることがわかる。
一方、図１９（ａ）より、アジテータ７４Ｍの回転数が１５５［ｒｐｍ］の状態で、パドル開口部７５Ｍを設け、ｄｕｔｙ比７５［％］で間欠駆動を行うことにより、サブホッパ４８Ｍ内にトナーが十分にあれば、トナーが有ると正しく検知されていることがわかる。
【００４９】
［変形例］
なお、アジテータ７４Ｍに設けるパドル開口部７５Ｍとして、実施例１及び実施例２では、アジテータ７４Ｍの外縁のように四角の穴を設けていたが、穴の形状としては四角に限るものではない。
図２０に示すように、丸状のパドル開口部７５Ｍとしてもよい。また、アジテータ７４Ｍの攪拌面積を少なくするものであれば、どのような形状でも採用することができる。
【００５０】
実施例１、実施例２及び変形例で説明したような本実施形態のトナー補給装置４０を備えた画像形成装置では、トナー補給装置４０からのトナーの補給量にバラツキが生じると、現像装置５内の現像剤のトナー濃度にバラツキが生じるおそれがある。現像装置５内の現像剤のトナー濃度にバラツキが生じると、現像スリーブ５１上に担持される現像剤もトナー濃度のバラツキが生じ、カスレ、色ムラなどの画像品質の劣化を招くことになる。よって、トナー補給装置４０には、バラツキのない、安定したトナー補給量となることが要求される。
【００５１】
トナー補給動作駆動源である駆動モータ４１の回転速度は、上述したように、アジテータ７４の回転トルク、トナー搬送コイル７０の回転トルク、及びトナーボトル３２の回転トルクによって異なってくる。これらの各回転トルクの変動の要因としては、上述した回転し始めに限るものではない。具体的には、トナー収容器であるトナーボトル３２内のトナー残量が変化することでトナーボトル３２の質量が変化することによってトナーボトル３２の回転トルクが変動する。また、トナー収容部であるサブホッパ４８内のトナー量の増減することで、アジテータ７４によって攪拌されるトナーの量が変化することによってアジテータ７４の回転トルクが変動する。
【００５２】
また、本実施形態のトナー補給装置４０の駆動モータ４１としてはＤＣモータを使用している。ＤＣモータは回転トルクが変動すると、回転速度が変動し、トナー補給搬送部材であるトナー搬送コイル７０の回転数が変動する。よって、同じ時間の補給動作を行っても、ＤＣモータの回転トルクが変動すると現像装置５に補給されるトナー量にバラツキが生じる。現像装置５に補給されるトナー量にバラツキが生じると上述したように画像品質の劣化を招くことになる。駆動モータ４１としてステッピングモータを使用することにより、回転トルクの変動に起因する回転速度を抑制することができる。しかし、ステッピングモータはＤＣモータに比べて高価であるため、製造コストの上昇に繋がる。駆動モータ４１としてＤＣモータを使用し、安定したトナー補給量とすることができるトナー補給装置４０であれば、画像品質を維持しつつ、製造コストを低く抑えることができる。
【００５３】
図２１は、本実施形態のトナー補給装置４０の補給制御の概要を示すフローチャートである。図に示すように、画像形成を開始（Ｓ１１）すると、ＤＣモータの負荷を判定（Ｓ１２）する。モータの負荷がある大きさＴよりも大きい場合は、補給制御モード（１）とし（Ｓ１３）、モータの負荷がある大きさＴ以下の場合は、補給制御モード（２）とする（Ｓ１３）。
また、本実施形態のトナー補給装置４０の補給制御では、補給モードによって補給動作を行う時間を異ならせる制御を行う。
トナー補給装置４０によりトナーの補給は、静電潜像を形成する際に用いられる画像情報から算出される画素数の潜像を現像するために消費される消費トナー量分のトナーを補給するために要する時間補給動作を行う。しかし、ＤＣモータにかかる負荷が大きくなると、ＤＣモータの回転数は小さくなり、同じ時間補給動作を行ったとしても、そのトナー補給量はＤＣモータにかかる負荷が大きくなる前よりも少なくなる。一方、ＤＣモータにかかる負荷が小さくなると、ＤＣモータの回転数は大きくなり、同じ時間補給動作を行ったとしても、そのトナー補給量はＤＣモータにかかる負荷が小さくなる前よりも多くなる。
よって、図２１のフローチャートの制御では、補給制御モード（１）は、補給制御モード（２）よりも補給動作を長くした補給モードである。
このように、ＤＣモータにかかる負荷に応じてトナー補給動作を適正な補給制御モードに変えることで、ＤＣモータの回転数変動に起因する補給量のばらつきを低減できる。これにより、画像品質を維持しつつ、製造コストを低く抑えることができる。
次に、ＤＣモータにかかる負荷に応じてトナーの補給動作を制御する具体例について説明する。以下の具体例ではＤＣモータにかかる負荷に応じてトナーの補給動作を行う時間を制御するものであり、理論補給時間を基準に補給動作を行う時間を決定する。
ここで、理論補給動作時間とは、形成画像の画素数から求まる消費トナー量に対して、トナー補給装置４０が通常の補給動作で消費トナー量分のトナーを補給するために要する時間であり、製造前の実験結果等を基に算出される。
理論補給時間の具体的な算出方法としては、例えば以下の方法がある。
画像形成時の画像情報より、一枚の画像あたりの画素数が算出され、この画素数を基に一枚の画像を形成する際に消費される消費トナー量が算出される。また、トナー補給装置４０は製造前の実験等によって、通常の補給動作を行う時間とそのときに補給されるトナー量との関係を検出する。この検出結果を基に、一枚の画像を形成する際の消費トナー量分のトナーを補給するために必要なトナー補給時間である理論補給時間が算出される。なお、一枚の画像形成ごとに必要なトナー量から理論補給時間を算出する方法について説明したが、複数枚の画像形成毎に必要なトナー量から理論補給時間を算出してもよい。
【００５４】
図２２は、ＤＣモータにかかる負荷に応じてトナーの補給動作を制御する一つ目の具体例の概要を示すフローチャートである。図２２に示すフローチャートの具体例は、トナー収容器であるトナーボトル３２内のトナー残量に応じてトナーの補給時間を制御するものである。トナーボトル３２内のトナー残量が変化すると、トナーボトル３２の質量が変化し、トナーボトル３２の回転トルクが変動するため、ＤＣモータにかかる負荷も変動する。この具体例では、ＤＣモータにかかる負荷の変動として、トナーボトル３２の回転トルクの変動に応じてトナーの補給時間を制御する。なお、トナーボトル３２内のトナー残量は、トナーボトル３２内に設けられた不図示のトナー残量検知センサによって検知がなされる。
【００５５】
図２２に示すように、画像形成を開始（Ｓ２１）すると、トナーボトル内のトナー残量を検知する（Ｓ２２）。トナー残量がトナーボトル３２の容量の２０［％］以下の場合は、理論補給時間より小モードで補給動作を行う（Ｓ２３）。理論補給時間より小モードとしては、例えば理論補給時間の９０［％］の時間、補給動作を行うようにする。また、トナー残量がトナーボトル３２の容量の２０［％］を越える場合には、再度トナーボトル内のトナー残量を検知する（Ｓ２４）。トナー残量がトナーボトル３２の容量の５０［％］以下の場合は、理論補給時間モードで補給動作を行う（Ｓ２５）。一方、トナー残量がトナーボトル３２の容量の５０［％］を越える場合には、理論補給時間より大モードで補給動作を行う（Ｓ２６）。理論補給時間より大モードとしては、例えば理論補給時間の１１０［％］の時間、補給動作を行うようにする。
【００５６】
図２２のフローチャートで示す具体例では、トナーボトル３２内のトナー残量が所定の範囲である、トナーボトル３２の容量の２０［％］より多く、５０［％］以下の範囲内であれば、理論補給時間のトナー補給を行う。また、トナーボトル３２内のトナー残量が所定の範囲よりも少ない場合、すなわち、トナーボトル３２の容量の２０［％］以下の場合は、理論補給時間よりも短い時間のトナー補給を行う。一方、トナーボトル３２内のトナー残量が所定の範囲よりも多い場合、すなわち、トナーボトル３２の容量の５０［％］よりも多い場合は、理論補給時間よりも長い時間のトナー補給を行う。
なお、図２２では、トナーボトル３２内のトナー残量を２回検知している（Ｓ２２及びＳ２４）が、一回の検知によって、所定の範囲内か、所定の範囲よりも多いか、所定の範囲よりも少ないかを判定してもよい。
【００５７】
トナー残量が少なくなると、トナーボトル３２が軽くなり、トナーボトル３２の回転トルクが低減することで、ＤＣモータの回転数が増加する。ＤＣモータの回転数が増加すると単位時間当りに補給されるトナー量が増加するため、理論補給時間よりも短いトナー補給を行う。
一方、トナー残量が多い状態であると、トナーボトル３２は重く、トナーボトル３２の回転トルクが高い状態であるので、ＤＣモータの回転数は低い状態である。ＤＣモータの回転数が低いと単位時間当りに補給されるトナー量が少ないため、理論補給時間よりも長いトナー補給を行う。
【００５８】
このように、トナーボトル３２内のトナー残量に応じてトナーの補給時間を制御することにより、ＤＣモータにかかる負荷の変動である、トナーボトル３２の回転トルクの変動に応じて、トナーの補給を制御することができる。これにより、トナー残量の変動に起因するＤＣモータの回転数の変動によるトナー補給量のばらつきを低減することができる。
【００５９】
図２３は、ＤＣモータにかかる負荷に応じてトナーの補給動作を制御する二つ目の具体例の概要を示すフローチャートである。図２３に示すフローチャートの具体例は、ＤＣモータである駆動モータ４１に供給される駆動電流の大きさであるモータ電流値に応じてトナーの補給時間を制御するものである。
ＤＣモータにかかる負荷が変動するとＤＣモータの回転トルクが変動し、ＤＣモータに供給される電流の大きさであるモータ電流値も変動する。具体的にはＤＣモータの回転トルクが増加すると、電流値も増加し、このときのＤＣモータの回転数は減少する。一方、ＤＣモータの回転トルクが減少すると、電流値も低下し、このときのＤＣモータの回転数は増加する。
【００６０】
図２３に示すように、画像形成を開始（Ｓ３１）すると、モータ電流値を検知する（Ｓ３２）。モータ電流値が定格電流の６０［％］以下の場合は、理論補給時間より小モードで補給動作を行う（Ｓ３３）。理論補給時間より小モードとしては、例えば理論補給時間の９０［％］の時間、補給動作を行うようにする。また、モータ電流値が定格電流の６０［％］を越える場合には、再度モータ電流値を検知する（Ｓ３４）。モータ電流値が定格電流の７５［％］以下の場合は、理論補給時間モードで補給動作を行う（Ｓ３５）。一方、モータ電流値が定格電流の７５［％］を越える場合には、理論補給時間より大モードで補給動作を行う（Ｓ３６）。理論補給時間より大モードとしては、例えば理論補給時間の１１０［％］の時間、補給動作を行うようにする。
なお、上記の定格電流とは、ＤＣモータに流すことができる電流の上限値であり、ＤＣモータのメーカによって設定されるものである。
【００６１】
図２３のフローチャートで示す具体例では、駆動電流の大きさが所定の範囲である、モータ電流値が定格電流の６０［％］より多く、７５［％］以下の範囲内であれば、理論補給時間のトナー補給を行う。また、モータ電流値が所定の範囲よりも小さい場合、すなわち、モータ電流値が定格電流の６０［％］以下の場合は、理論補給時間よりも短い時間のトナー補給を行う。一方、モータ電流値が所定の範囲よりも大きい場合、すなわち、モータ電流値が定格電流の７５［％］よりも大きい場合は、理論補給時間よりも長い時間のトナー補給を行う。
【００６２】
モータ電流値が小さい状態は、ＤＣモータの回転トルクも小さい状態であるので、ＤＣモータの回転数は大きい状態である。ＤＣモータの回転数が大きいと単位時間当りに補給されるトナー量が多いため、理論補給時間よりも短いトナー補給を行う。
一方、モータ電流値が大きい状態は、ＤＣモータの回転トルクも大きい状態であるので、ＤＣモータの回転数は低い状態である。ＤＣモータの回転数が低いと単位時間当りに補給されるトナー量が少ないため、理論補給時間よりも長いトナー補給を行う。
【００６３】
このように、ＤＣモータである駆動モータ４１に流れるモータ電流値に応じてトナーの補給時間を制御することにより、ＤＣモータにかかる負荷の変動に応じて、トナーの補給を制御することができる。これにより、ＤＣモータにかかる負荷の変動でＤＣモータの回転数が変動することによるトナー補給量のばらつきを低減することができる。
【００６４】
本実施形態のトナー補給装置４０は、アジテータ７４、トナー搬送コイル７０、及びトナーボトル３２を駆動モータ４１という一つのＤＣモータによって駆動している。一つのＤＣモータを複数の部材の駆動源としているため、ＤＣモータにかかるトルクは大きくなりやすく、モータが温度上昇しやすい状態となっている。ＤＣモータが温度上昇すると、モータ電流値に対する回転数が低下し、現像装置５の現像剤収容部５４へのトナーの補給が追いつかなくなるという不具合が生じる。
また、高い画像面積率の画像形成を行うと、一枚の画像を形成する際に消費される消費トナー量が増加するため、トナー補給装置４０のトナー補給動作を行う時間は長くなる。すなわち、一枚の画像を形成する間のトナー補給装置４０が補給動作を停止する時間が短くなる。そして、高い画像面積率の画像を連続して作像すると、ＤＣモータは連続駆動、または連続駆動に近い状態で駆動し続けることになり、ＤＣモータへの負担が増加するため、高い画像面積率の画像の連続出力も、ＤＣモータが温度上昇しやすい状態である。
【００６５】
このような理由により、トナー補給装置４０を用いてトナー補給を行うプリンタ１００で、高い画像面積率の画像を連続して出力した場合に、現像装置５内のトナー濃度が急激に低下した場合は、ＤＣモータの温度が上昇していることが考えられる。
通常、現像装置内の現像剤のトナー濃度が低下した場合は、画像形成動作を停止し、連続してトナー補給動作を行うことで現像装置内の現像剤のトナー濃度を調節する。しかし、トナー補給装置４０のＤＣモータの温度が上昇したことにより、トナー濃度が低下した場合は、連続してトナー補給動作を行うことはＤＣモータの負担を増加させ、更なる温度上昇に繋がる。モータ電流値に対する回転数が低下するほどＤＣモータが温度上昇している状態で、さらにＤＣモータの負担を増加させることは、非効率であり、さらには、ＤＣモータの寿命低下に繋がる。
なお、本実施形態で用いたプリンタ１００を用いて、本発明者らが画像面積率２０［％］の画像を連続して作像し、現像装置内の現像剤のトナー濃度を検出する実験を行った。
この実験結果のグラフを図２４に示す。図２４の横軸は作像枚数を示しており、縦軸は濃度検知センサの出力電圧Ｖｔである。この実験で使用した濃度センサ（リコー計器社製：ＧＷ２３０００２）は透磁率センサであり、現像剤のトナー濃度が低下すると出力電圧Ｖｔは増加する。なお、図中Ｖｔｒｅｆは、現像能力を満たすために必要なトナー濃度を濃度検知センサの出力値で代替した値である。図２４より、８０〜９０枚目あたりから、トナー濃度が急激に低下し始めたことが分かる。
【００６６】
よって、高画像面積率の画像を連続して作像したときに、現像装置５内の現像剤のトナー濃度が低下した場合には、ＤＣモータに対する負担が少ない補給制御を行う必要がある。
図２５は、高画像面積率の画像を連続して作像したときに、現像装置５内の現像剤のトナー濃度が低下した際のＤＣモータに対する負担が少ない補給制御の具体例の概要を示すフローチャートである。図２５での、Ｖｔは、トナー濃度判定時に、トナー濃度センサである濃度検知センサ５６によって現像装置内のトナー濃度を検知した際の濃度検知センサ５６の出力電圧である。また、Ｖｔｒｅｆは、図２４と同様に、現像能力を満たすために必要なトナー濃度を濃度検知センサの出力値で代替した値である。濃度検知センサ５６は透磁率センサであり、濃度検知センサ５６の出力電圧が高いほど、現像剤のトナー濃度は低い状態である。
【００６７】
図２５に示すように、画像形成を開始（Ｓ４１）すると、通常補給制御モード（Ｓ４２）でトナー補給が行われながら、画像形成が行われる。そして、形成される画像の画像面積率の判定（Ｓ４２）が行われる。
画像面積率の判定（Ｓ４２）では、画像面積率が２０［％］未満の場合は、トナー補給装置４０は、通常補給制御モードでトナー補給を続ける（Ｓ４２）。一方、画像面積率の判定で画像面積率が２０［％］以上の場合は、通紙枚数判定（Ｓ４３）が行われる。
通紙枚数判定（Ｓ４３）では、高い画像面積率の画像形成枚数である通紙枚数が１００枚未満の場合は、通常補給制御モードでトナー補給を続ける（Ｓ４２）。一方、通紙枚数が１００枚以上の場合は、トナー濃度判定（Ｓ４５）が行われる。
トナー濃度判定（Ｓ４５）では、Ｖｔ−Ｖｔｒｅｆの値が０．２［Ｖ］以下の場合は、通常補給制御モードでトナー補給を続ける（Ｓ４２）。一方、Ｖｔ−Ｖｔｒｅｆの値が０．２［Ｖ］より大きい場合は、トナー濃度調節補給モード（Ｓ４６）として、転写紙Ｐに対する画像形成を停止して、ＤＣモータに対する負担が少ない補給動作で現像装置５に対するトナー補給を行う。ＤＣモータに対する負担が少ない補給動作としては、通常の補給動作よりも停止時間が長い間欠の補給動作であって、例えば、０．５［ｓ］ＯＮにした後、３．０［ｓ］ＯＦＦにする補給動作を５回繰り返す。トナー濃度調節補給モードで５回の補給動作を行った後は、再度トナー濃度判定（Ｓ４５）を行う。
【００６８】
上述のように、高画像面積（画像面積率２０［％］以上）で画像連続出力時に、通紙１００枚ごとに検知されるトナー濃度のセンサの出力値（Ｖｔ）と、基準値となる初期剤のトナー濃度のセンサ出力値（Ｖｔｒｅｆ）とが、Ｖｔ−Ｖｔｒｅｆ＞０.２［Ｖ］となる場合は、ＤＣモータに対する負担が少ない、トナー濃度調節補給モード（Ｓ４６）でトナー補給を行う。本実施形態の濃度検知センサ５６としてはリコー計器社製：ＧＷ２３０００２を用いており、この濃度検知センサ５６で、出力値が０．２［Ｖ］上昇した状態は、現像剤のトナー濃度が０．５［％］低下した状態である。このように、現像剤のトナー濃度が低下した状態で画像形成を続けるとカスレ、色ムラなどの画像品質の劣化を招くことになる。トナー濃度調節補給モード（Ｓ４６）では、画像形成を停止しているので、品質の劣化した画像が出力されることを防止することができる。
また、高画像面積率の画像を連続して作像したときに、現像装置５内の現像剤のトナー濃度が低下した場合は、ＤＣモータの温度が上昇していることによって、トナー濃度が低下しているおそれがある。トナー濃度調節補給モード（Ｓ４６）では、ＤＣモータに対する負担が少ない補給動作を行っているため、ＤＣモータの更なる温度上昇を回避することができる。これにより、ＤＣモータの負担が軽減され、ＤＣモータの長寿命化を図ることが出来る。さらに、トナー濃度が所定の範囲内に戻った後（Ｖｔ−Ｖｔｒｅｆ≦０.２［Ｖ］となった後）に、通常補給制御モードでトナー補給を行うため、補給量のばらつきを抑えることができ、現像装置５内の現像剤のトナー濃度の変動を抑制することができる。これにより、安定した画像品質に画像形成を行うことができる。
【００６９】
上述の説明では、マゼンタトナーを補給するトナー補給装置４０Ｍについて説明したが、他色のトナーを補給するトナー補給装置４０Ｙ、Ｃ、Ｋについても同様の構成を用いる。また、本実施形態では、現像装置５Ｍにトナーを補給するトナー補給装置４０Ｍについて説明したが、トナー攪拌部材を備えるトナー収容部、トナー搬送部材、及びトナー搬送動作駆動源を備え、トナー収容部内のトナーを他の箇所に搬送するトナー搬送装置であれば、同様の構成を適用することができる。
【００７０】
以上、本実施形態によれば、トナー収容部としてのサブホッパ４８Ｍと、補給するトナー補給搬送部材としてのトナー搬送コイル７０Ｍと、トナー検知センサ７２Ｍと、トナー攪拌部材としてのアジテータ７４Ｍを有し、アジテータ７４Ｍとトナー搬送コイル７０Ｍとは共通のトナー補給動作駆動源である駆動モータ４１Ｍから駆動が伝達されるトナー補給装置４０Ｍで、サブホッパ４８Ｍ内のトナーの流動性の上昇を抑制するトナー流動性抑制手段としてアジテータ７４Ｍにパドル開口部７５Ｍを設けている。これにより、アジテータ７４Ｍが回転してもパドル開口部７５Ｍからトナーがすり抜けるため、アジテータ７４Ｍの攪拌能力を抑制することができる。アジテータ７４Ｍの攪拌能力を抑制することができるので、トナーの過剰な攪拌を防止し、トナーに対して空気が過剰に混ざり、単位堆積あたりのトナーの量が部分的に少なくなることを防止することができる。よって、トナー搬送コイル７０Ｍの回転数を上げ、アジテータ７４Ｍの回転数を上げたとしても、サブホッパ４８Ｍ内のセンサ検知面７２１Ｍの位置におけるトナーの有無を正確に検知することができる。
また、アジテータ７４Ｍがトナー検知センサ７２Ｍのセンサ検知面７２１Ｍを摺擦することにより、センサ検知面７２１Ｍ近傍にトナーが付着することを防止し、センサ検知面７２１Ｍのトナーが付着することに起因する誤検知を防止することができる。
また、アジテータ７４Ｍの材料としてＰＥＴなどの可撓性の材料を用いることにより、金属などの非可撓性の材料をもちいるものに比べて、センサ検知面７２１Ｍの磨耗劣化を防止することが出来る。
また、アジテータ７４Ｍは、攪拌回転軸７３Ｍからアジテータ７４Ｍの先端までの長さが、攪拌回転軸７３Ｍからセンサ検知面７２１Ｍまでの距離よりも長いものを用いている。これにより、アジテータ７４Ｍの先端がセンサ検知面７２１Ｍに対して食い込む状態となり、確実に摺擦することができる。さらに、アジテータ７４Ｍの幅はセンサ検知面７２１Ｍよりも幅が広いものを用いている。これにより、センサ検知面７２１Ｍ全体を確実に摺擦できる。よって、センサ検知面７２１Ｍ近傍にトナーが付着することを確実に防止し、センサ検知面７２１Ｍのトナーが付着することに起因する誤検知をより確実に防止することができる。
また、アジテータ７４Ｍは、センサ検知面７２１Ｍを下方から上方に向けて摺擦するするように回転している。これにより、センサ検知面７２１Ｍでは上方から飛来してくるトナーに対して、アジテータ７４Ｍがカウンター方向でトナーを押しのけるため、摺擦直後のセンサ検知面７２１Ｍがアジテータ７４Ｍの傘に隠れ、清掃された状態を維持することができる。なお、センサ検知面７２１Ｍを上方から下方に向けて摺擦すると、センサ検知面７２１Ｍは摺擦直後から上方から飛来してくるトナーにさらされることになるので、清掃された状態にすぐにトナーが付着してしまい、清掃効果が小さくなる。
また、アジテータ７４Ｍの回転軸である攪拌回転軸７３Ｍは、サブホッパ４８Ｍ内を上方から下方に向かうトナーの移動方向に対して垂直な水平に設けられている。トナー補給装置４０Ｍ内にトナーがない状態（例えば、マシンセットアップ時のトナー充填前）で、流動性の良いトナーがセットされると、トナーの流れ込みが発生する可能性がある。これは、意図していない量のトナーが、重力に従って装置内に一気に流れ込んでくることである。このとき、攪拌回転軸７３Ｍおよびアジテータ７４Ｍがトナー移動方向に対して垂直であることにより、トナー移動方向に対し平行に攪拌軸およびアジテータがある場合と比べて、トナーの移動を遮る力が作用しやすい。これにより、トナーの流れ込みを防ぐことが出来る。
また、トナー流動性抑制手段として、アジテータ７４Ｍの回転数が１５５［ｒｐｍ］を超える時には、トナー補給動作駆動源である駆動モータ４１Ｍを、駆動と停止を繰り返す間欠駆動で駆動する駆動制御手段を備えている。これにより、パドル開口部７５Ｍを設けたとしても、トナーの流動性の上昇を抑制できない程度に、アジテータ７４Ｍの回転数が上昇したとしても、停止時間の間にトナーに含まれた空気が抜けるため、アジテータ７４Ｍの攪拌能力を抑制することができる。よって、トナー搬送コイル７０Ｍの回転数を上げ、アジテータ７４Ｍの回転数を上げたとしても、サブホッパ４８Ｍ内のセンサ検知面７２１Ｍの位置におけるトナーの有無を正確に検知することができる。
また、トナーとして、加速凝集度が１５［％］以下の流動性が高いトナーを用いることにより、安定したトナー補給を行うことができる。
また、トナー補給搬送部材としてトナー搬送コイル７０Ｍを用いており、コイル形状は曲げに対する応力が小さいため、トナー搬送パイプ４３Ｍが屈曲していても、トナー搬送コイル７０Ｍは回転することが可能である。よって、トナー搬送パイプ４３Ｍを直線形状にする必要がなくなるためレイアウトの自由度を大きくすることができ、現像装置全体の小型化を図ることができる。
また、トナー搬送コイル７０Ｍは、サブホッパ４８Ｍの下方に設けられ、サブホッパ４８Ｍには上方からトナーの供給がなされるため、自重によってトナーは移動し、サブホッパ４８Ｍ内にトナー搬送部材を設ける必要がない。
また、搬送回転軸７１Ｍと攪拌回転軸７３Ｍとは平行ではなく、搬送回転軸７１Ｍの方がトナー搬送方向下流側が下方に傾いているので、トナーが搬送方向下流側に移動しやすく、安定したトナー補給を行うことができる。さらに、搬送回転軸７１Ｍは搬送側かさ歯車４７Ｍを備え、攪拌回転軸７３Ｍは攪拌側かさ歯車４６Ｍを備えているので、搬送回転軸７１Ｍと攪拌回転軸７３Ｍとが平行でなくても、駆動の伝達を行うことができる。
また、また、攪拌側かさ歯車４６Ｍと搬送側かさ歯車４７Ｍとは、歯数が同一であるので一方の歯車を大きくすることなく、省スペース化を図ることが出来る。さらに、攪拌側かさ歯車４６Ｍと搬送側かさ歯車４７Ｍとを同じ形状の部材を用いることで、部品の共通化により、更なる低コスト化を図ることが出来る。
また、ＤＣモータにかかる負荷に応じてトナー補給動作を適正な補給制御モードに変えることで、ＤＣモータの回転数変動に起因する補給量のばらつきを低減でき、高精度の補給動作を行うことで画像品質を維持することができる。さらに、駆動源モータ４１としてＤＣモータを使用することで製造コストを低く抑えることができる。
また、トナー収容器であるトナーボトル３２内のトナー残量に応じて、トナーの補給時間を制御することにより、トナーボトル３２の回転トルクの変動に起因する、ＤＣモータにかかる負荷の変動に応じて、トナーの補給を制御することができる。これにより、トナー残量の変動に起因するＤＣモータの回転数の変動によるトナー補給量のばらつきを低減することができ、高精度の補給動作を行うことで画像品質を維持することができる。
また、ＤＣモータである駆動モータ４１に流れるモータ電流値に応じてトナーの補給時間を制御することにより、ＤＣモータにかかる負荷の変動に応じて、トナーの補給を制御することができる。これにより、ＤＣモータにかかる負荷の変動でＤＣモータの回転数が変動することによるトナー補給量のばらつきを低減することができ、高精度の補給動作を行うことで画像品質を維持することができる。
また、高画像面積率の画像を連続して作像したときに、現像装置５内の現像剤のトナー濃度が低下した場合には、ＤＣモータに対する負担が少ない、トナー濃度調節補給モードで補給制御を行うことにより、ＤＣモータの長寿命化を図ることが出来る。さらに、トナー濃度調節補給モードでは、画像形成を停止し、現像装置内の現像剤のトナー濃度を現像に適した状態までトナーを補給した後に、画像形成を再開させるため、現像装置５へのトナーの補給量のばらつきを低減でき、高精度の補給動作を行うことで画像品質を維持することができる。
また、画像形成装置であるプリンタ１００のトナー補給手段としてトナー補給装置４０を備えることにより、安定したトナー補給を行うことができ、画像品質を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【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】トナーボトルの斜視図。
【図４】トナーボトルと、中間転写ユニットと、トナー搬送装置との斜視図。
【図５】トナーボトルベース、トナー補給装置、及びトナーボトルの正面図。
【図６】図５からトナーボトルベースを省略した正面図。
【図７】図６の右側面図。
【図８】図６の左側面図。
【図９】従来のサブホッパを側面から透視して内部を見たときの概略図。
【図１０】従来のサブホッパを上方から透視して内部を見たときの概略図。
【図１１】従来のサブホッパを正面から透視して内部を見たときの概略図。
【図１２】加速凝集度と補給量との関係を示す実験結果のグラフ。
【図１３】実施形態のサブホッパを側面から透視して内部を見たときの概略図。
【図１４】実施形態のサブホッパを上方から透視して内部を見たときの概略図。
【図１５】実施形態のサブホッパを正面から透視して内部を見たときの概略図。
【図１６】実施形態のアジテータの詳細説明図。
【図１７】トナー検知センサの出力値を示すグラフ。（ａ）は、実施例１のトナー補給装置、（ｂ）は従来のトナー補給装置を用いた時の出力値。
【図１８】実施例２のトナー補給装置を上方から見たときの概略図。
【図１９】トナー検知センサの出力値を示すグラフ。（ａ）は、実施例２のトナー補給装置、（ｂ）は、ｄｕｔｙ比９０％のトナー補給装置、（ｃ）は、連続駆動するトナー補給装置用いた時の出力値。
【図２０】変形例のトナー補給装置を上方から見たときの概略図。
【図２１】実施形態に係るトナー補給装置の補給制御の概要を示すフローチャート。
【図２２】ＤＣモータにかかる負荷に応じてトナーの補給動作を制御する一つ目の具体例の概要を示すフローチャート。
【図２３】ＤＣモータにかかる負荷に応じてトナーの補給動作を制御する二つ目の具体例の概要を示すフローチャート。
【図２４】画像面積率が高い画像を連続して作像した際のプリント枚数と濃度センサの出力値との関係を示すグラフ。
【図２５】高画像面積率の画像を連続出力し、現像剤のトナー濃度が低下した際のＤＣモータに対する負担が少ない補給制御の概要を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００７２】
１          感光体
６          プロセスカートリッジ
７          露光装置
３１        ボトル収容器
３２        トナーボトル
３４        樹脂ケース
３５        把手
３６        シャッタ
３７        ボトル回転ギア
３８        現像剤案内溝
４０        トナー補給装置
４１        駆動モータ
４２        ウォームギア
４３        トナー搬送パイプ
４４        駆動伝達ギア
４５        補給駆動伝達ギア
４６        攪拌側かさ歯車
４７        搬送側かさ歯車
４８        サブホッパ
４９        ボトル駆動伝達ギア
５１        現像スリーブ
５４        現像剤収容部
５５        現像剤搬送スクリュ
７０        トナー搬送コイル
７１        搬送回転軸
７２        トナー検知センサ
７３        攪拌回転軸
７４        アジテータ
７５        パドル開口部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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