JP4294464B2

JP4294464B2 - 粉体搬送装置及び画像形成装置

Info

Publication number: JP4294464B2
Application number: JP2003428881A
Authority: JP
Inventors: 清典津田; 浩細川; 智成見; 裕司荒井; 隆太武市; 正則川隅; 和彦梅村
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-12-27
Filing date: 2003-12-25
Publication date: 2009-07-15
Anticipated expiration: 2023-12-25
Also published as: JP2004220012A

Description

本発明は、トナー等の粉体を粉体収容部から搬送管に通して、その粉体収容部よりも下方にある搬送先に向けて搬送する粉体搬送装置及びこれを備える画像形成装置に関するものである。

従来、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置において、トナー搬送装置を用いるものが知られている。このトナー搬送装置は、トナー収容器からトナーを排出するトナー排出手段や、感光体等の潜像担持体に担持された潜像をトナー像に現像する現像器内と上記トナー収容器とを接続する搬送管などを備えている。上記トナー排出手段を必要に応じて作動させ、トナー収容器に収容されているトナーを上記搬送管内に排出し、この搬送管を介して上記現像器内に直接トナーを搬送する。かかるトナー搬送装置を用いる画像形成装置において、トナー収容器を現像器よりも低い位置に配設したとする。そうすると、トナー収容器から搬送管内に通した粉体たるトナーを、現像器に向けて重力に逆らって持ち上げるように搬送する必要が生ずるため、搬送効率が悪くなったり、搬送管内にトナーを詰まらせ易くなったりする。そこで、トナー収容器については、現像器よりも高い位置に配設して、トナーを重力方向に搬送させるようにするのが一般的である。このような重力方向の搬送を行うトナー搬送装置としては、例えば特許文献１に記載のものが知られている。このトナー搬送装置は、トナー排出手段によってトナー収容器たるトナーボックスから搬送管内に排出したトナーを、自重で落下させて現像器内に送り込んでいる。

特開平８−３００９７号公報

ところが、このトナー搬送装置では、トナーボックスから搬送管内に排出されたトナーが管内壁に堆積した後、ある程度まとまった量になった時点で現像器内に一気に流れ込むおそれがあった。このようにトナーを一気に流れ込ませると、例えばトナーと磁性キャリアとを含有する二成分現像剤を用いる二成分現像方式では、二成分現像剤のトナー濃度を正確に制御することが困難になる。また、例えば磁性キャリアを用いずにトナーだけを用いる一成分現像方式では、現像器内で十分に摩擦帯電していないトナーの割合を一気に増やして、潜像担持体の非画像部にトナーを付着させるいわゆる地汚れを引き起こし易くなる。トナーボックスと現像器とを近接配設して搬送管の長さをできるだけ短くしてトナーを堆積させないようにすれば、搬送管内から現像器へのトナーの急激な流れ込みを抑えることはできる。しかし、近接配設という制約によって画像形成装置内のレイアウト自由度を悪化させてしまう。

一方、搬送管に通したトナーを自重によって落下させるのではなく、トナー収容器から排出したトナーを搬送管内に滞留させながら、搬送管内に設けた搬送部材の駆動量によって現像器へのトナー搬送量を調整することも考えられる。しかしながら、かかる構成を採用しても、何らかの衝撃が搬送管に加わると、搬送部材の駆動が停止しているにもかかわらず、管内のトナーが現像器内に一気に流れ込んでしまうといった事態を引き起こすおそれがある。

これまで、粉体としてトナーを搬送するトナー搬送装置にて生ずる問題について説明してきた。しかしながら、トナーとは異なる粉体を搬送する他の粉体搬送装置でも、搬送管内から搬送先への粉体の急激な流れ込みが起こると、何らかの問題を生ずるおそれがある。

本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、次に掲げる事項を実現することができる粉体搬送装置及びこれを備える画像形成装置を提供することである。
（１）粉体を重力に逆らって搬送することによる不具合を解消する。
（２）粉体収容部と搬送先とのレイアウト自由度を悪化させることなく、搬送管内から搬送先に粉体を一気に流れ込ませることによる不具合を抑える。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、粉体を収容する粉体収容部と、粉体を該粉体収容部からこれよりも下方にある搬送先に導くための搬送管と、該搬送管内に配設され自らの回転によって該搬送管内の粉体に対して該粉体収容部側から該搬送先側へ向かう移動力を付与するコイルとを備え、該粉体収容部内の粉体を該搬送管に通して該搬送先まで搬送する粉体搬送装置において、上記搬送管に、上記粉体収容部側から上記搬送先側に向けて下方に延びる部位と、該部位よりも上記搬送先側に位置し、水平からの傾斜角を該部位よりも小さくするように屈曲する屈曲部とを設け、該屈曲部の内径を、上記搬送管の屈曲していない部位である非屈曲部の内径よりも大きくし、且つ、上記コイルとして、湾曲や伸縮をさせずに自然に一直線状の姿勢をとらせた状態で、軸線方向にて螺旋ピッチが比較的短くなる箇所と比較的長くなる箇所とを設けたものであって、後者の箇所を上記搬送管の屈曲部に位置させるようにしたもの、を用いた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の粉体搬送装置において、上記搬送管として、上記屈曲部に対して上記搬送先側で隣設している部位の水平からの傾斜角が３０［°］以内であるものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、粉体たるトナーを用いてトナー像を形成するトナー像形成手段と、トナー収容部から該トナー像形成手段にトナーを搬送するトナー搬送装置とを備える画像形成装置において、上記トナー搬送装置として、請求項１又は２の粉体搬送装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項３の画像形成装置において、上記トナー像形成手段として、少なくとも、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像器とが１つのユニットとして画像形成装置本体に対して着脱可能に構成された画像形成ユニットを有するものを用いるとともに、粉体収容部たる上記トナー収容部を該ユニットとは別に画像形成装置本体に対して着脱可能に構成したことを特徴とするものである。

これらの発明においては、粉体を粉体収容部からこれよりも下方にある搬送先に搬送することで、粉体を重力に逆らって搬送することによる不具合を解消することができる。
また、搬送管内において、たとえ粉体を粉体収容部側から搬送先側に向けて重力方向に勢い良く流しても、搬送先に到達させる前の管屈曲箇所でその進路の勾配を緩やかにするため、粉体の流れの勢いを搬送先の手前で弱めることができる。そして、このことにより、搬送管の長さを比較的大きくしていても、搬送管内から搬送先に粉体を一気に流れ込ませることによる不具合を抑えることができる。
また、搬送管の長さを比較的大きくして粉体収容部と搬送先とを遠く離したレイアウトを採用することが可能になるので、両者のレイアウト自由度を悪化させることがない。
よって、上述した（１）及び（２）の事項を何れも実現することができる。

以下、本発明を適用した画像形成装置として、電子写真方式のプリンタ（以下、単にプリンタという）の一実施形態について説明する。
まず、本プリンタの基本的な構成について説明する。図１は、本プリンタを示す概略構成図である。同図において、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、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋ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。Ｙトナー像を生成するためのプロセスカートリッジ６Ｙを例にすると、図２に示すように、ドラム状の感光体１Ｙ、ドラムクリーニング装置２Ｙ、除電装置（不図示）、帯電装置４Ｙ、現像器５Ｙ等を備えている。画像形成ユニットたるプロセスカートリッジ６Ｙ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。

上記帯電装置４Ｙ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１Ｙ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１Ｙの表面は、レーザ光Ｌによって露光走査されてＹ用の静電潜像を担持する。このＹの静電潜像は、Ｙトナーと磁性キャリアとを含有するＹ現像剤を用いる現像器５ＹによってＹ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２Ｙは、中間転写工程を経た後の感光体１Ｙ表面に残留したトナーを除去する。また、上記除電装置は、クリーニング後の感光体１Ｙの残留電荷を除電する。この除電により、感光体１Ｙ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６Ｍ、６Ｃ、６Ｋにおいても、同様にして感光体１Ｍ、６Ｃ、６Ｋ上にＭ、Ｃ、Ｋトナー像が形成されて、中間転写ベルト８上に中間転写される。

上記現像器５Ｙは、そのケーシングの開口から一部露出させるように配設された現像ロール５１Ｙを有している。また、互いに平行配設された２つの搬送スクリュウ５５Ｙ、ドクターブレード５２Ｙ、トナー濃度センサ（以下、Ｔセンサという）５６Ｙなども有している。

現像器５Ｙのケーシング内には、磁性キャリアとＹトナーとを含むＹ現像剤が収容されている。このＹ現像剤は２つの搬送スクリュウ５５Ｙによって撹拌搬送されながら摩擦帯電せしめられた後、上記現像ロール５１Ｙの表面に担持される。そして、ドクターブレード５２Ｙによってその層厚が規制されてからＹ用の感光体１Ｙに対向する現像領域に搬送され、ここで感光体１Ｙ上の静電潜像にＹトナーを付着させる。この付着により、感光体１Ｙ上にＹトナー像が形成される。現像器５Ｙにおいて、現像によってＹトナーを消費したＹ現像剤は、現像ロール５１Ｙの回転に伴ってケーシング内に戻される。

２つの搬送スクリュウ５５Ｙの間には仕切壁が設けられている。この仕切壁により、現像ロール５１Ｙや図中右側の搬送スクリュウ５５Ｙ等を収容する第１供給部５３Ｙと、図中左側の搬送スクリュウ５５Ｙを収容する第２供給部５４Ｙとがケーシング内で分かれている。図中右側の搬送スクリュウ５５Ｙは、図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられ、第１供給部５３Ｙ内のＹ現像剤を図中手前側から奥側へと搬送しながら現像ロール５１Ｙに供給する。図中右側の搬送スクリュウ５５Ｙによって第１供給部５３Ｙの端部付近まで搬送されたＹ現像剤は、上記仕切壁に設けられた図示しない開口部を通って第２供給部５４Ｙ内に進入する。第２供給部５４Ｙ内において、図中左側の搬送スクリュウ５５Ｙは、図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられ、第１供給部５３Ｙから送られてくるＹ現像剤を図中右側の搬送スクリュウ５５Ｙとは逆方向に搬送する。図中左側の搬送スクリュウ５５Ｙによって第２供給部５４Ｙの端部付近まで搬送されたＹ現像剤は、上記仕切壁に設けられたもう一方の開口部（図示せず）を通って第１供給部５３Ｙ内に戻る。

透磁率センサからなる上述のＴセンサ５６Ｙは、第２供給部５４Ｙの中央付近の底壁に設けられ、その上を通過するＹ現像剤の透磁率に応じた値の電圧を出力する。トナーと磁性キャリアとを含有する二成分現像剤の透磁率は、トナー濃度とある程度の相関を示すため、Ｔセンサ５６ＹはＹトナー濃度に応じた値の電圧を出力することになる。この出力電圧の値は、図示しない制御部に送られる。この制御部は、Ｔセンサ５６Ｙからの出力電圧の目標値であるＹ用Ｖｔｒｅｆを格納したＲＡＭを備えている。このＲＡＭ内には、他の現像器に搭載された図示しないＴセンサからの出力電圧の目標値であるＭ用Ｖｔｒｅｆ、Ｃ用Ｖｔｒｅｆ、Ｋ用Ｖｔｒｅｆのデータも格納されている。Ｙ用Ｖｔｒｅｆは、後述するＹ用のトナー搬送装置の駆動制御に用いられる。具体的には、上記制御部は、Ｔセンサ５６Ｙからの出力電圧の値をＹ用Ｖｔｒｅｆに近づけるように、図示しないＹ用のトナー搬送装置を駆動制御して第２供給部５４Ｙ内にＹトナーを補給させる。この補給により、現像器５Ｙ内のＹ現像剤中のＹトナー濃度が所定の範囲内に維持される。他のプロセスユニットの現像器についても、Ｍ，Ｃ，Ｋ用のトナー搬送装置を用いた同様のトナー補給制御が実施される。

先に示した図１において、プロセスカートリッジ６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋ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、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋ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。露光装置７は、プロセスプロセスカートリッジ６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋなどとともに、潜像担持体たる感光体上にトナー像を形成するトナー像形成手段を構成している。

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を当接させている。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記録体搬送装置が構成されている。この記録体搬送装置は、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。

プロセスカートリッジ６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋ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、クリーニング装置１０などを備えている。また、４つの１次転写バイアスローラ９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ、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７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。

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上に形成された可視像たる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。そして、転写紙Ｐの白色と相まって、フルカラートナー像となる。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。

上記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、熱と圧力と影響を受けて、表面のフルカラー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。プリンタ本体の筺体の上面には、スタック部５０ａが形成されており、上記排紙ローラ対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５０ａに順次スタックされる。

上記中間転写ユニット１５と、これよりも上方にあるスタック部５０ａとの間には、ボトル支持部３１が配設されている。このボトル支持部３１は、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナーを収容するトナー収容部たるトナーボトル３２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを搭載している。トナーボトル３２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、互いに水平よりも少し傾斜した角度で並ぶように配設され、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋという順で配設位置が高くなっている。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の現像器に適宜補給される。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本体に脱着可能である。

上述したように、４つのプロセスカートリッジ６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、それぞれ感光体、ドラムクリーニング装置、除電装置、帯電装置及び現像器を有している。そして、これらを一体としてプリンタ本体に対して着脱させるようになっている。古くは、これら感光体等をそれぞれ別々に脱着可能な消耗部品として有し、必要に応じて交換させるようになっていたが、操作者に対してそれぞれの着脱操作を理解させるのが困難であることに起因して、メンテナンス性を悪くしていた。

そこで、これら感光体を一体で交換させることでメンテナンス性の向上を図ったプロセスカートリッジ方式で、且つ現像器内のトナーが無くなった時点を寿命とする方式のものが登場するに至った。しかしながら、かかる構成では、トナーが無くなった時点でまだ十分に寿命の余裕のある部品まで交換しなければならず、無駄が多くなるという不具合があった。

一方、プロセスカートリッジの現像器に供給するためのトナーを収容するトナー収容器を、プロセスカートリッジに対して着脱可能に構成した画像形成装置も知られている（例えば、特開平１０−２３９９７４号公報に記載のもの）。しかしながら、かかる画像形成装置では、トナー収容器だけを交換する場合であっても、プロセスカートリッジを画像形成装置本体から取り外さなければならず、トナー収容器の交換性が悪いという不具合があった。

本プリンタ１００においては、プロセスカートリッジ６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋと、トナーボトル３２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとを、それぞれプリンタ本体に対して別々に着脱可能に構成することで、これらの不具合を解消している。

図３はＹ用のトナーボトル３２Ｙを示す斜視図である。同図において、Ｙ用のトナーボトル３２Ｙは、ボトル部３３Ｙと、その先端側に固定されたキャップ部３４Ｙとを有している。円柱状に形成されたボトル部３３Ｙには、外側から内側に向けて突出するスクリュー状の突起がその円周面に沿うようにエンボス加工されている。Ｙ用のトナーボトル３２Ｙが後述のＹ用のトナー搬送装置によって回転せしめられると、ボトル部３３Ｙ内のＹトナーがこのスクリュー状の突起に沿ってボトル底側からボトル先端側に向けて移動する。そして、ボトル部３３Ｙ内からキャップ部３４Ｙ内に進入する。かかる構成では、トナーボトル３２Ｙ内にトナー搬送手段を設けなくても、ボトル内でトナーを移動させることができるので、トナー搬送手段の付設によるコストアップを回避することができる。また、ボトルの小型化を図ることもできる。

上記キャップ部３４Ｙは、ボトル部３３Ｙよりも少し径の小さな円柱状に形成され、把手３５Ｙと、シャッタ３６Ｙと、ギヤ部３７Ｙとをその円周面に有している。把手３５Ｙは、円柱軸線方向に延在するようにキャップ円周面に突設せしめられている。また、シャッタ３６Ｙは、円周方向にスライド移動可能になっており、図示した状態ではキャップ円周面に設けられた図示しないトナー排出口を覆い隠している。また、ギヤ部３７Ｙは、キャップ部３４Ｙの軸線方向において、把手３５Ｙやシャッタ３６Ｙが設けられていないボトル部３３Ｙ側の領域に設けられており、円周方向の全域渡って図示しない複数の歯車を有している。このギヤ部３７Ｙの歯車が後述するトナー搬送装置の駆動ギヤと噛み合うことで、Ｙ用のトナーボトル３２Ｙが回転せしめられる。他色のＭ，Ｃ，Ｋ用のトナーボトル３２Ｍ，Ｃ，Ｋも同様の構成になっている。

図４は、ボトル支持部３１と、４つのトナーボトル３２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとを示す斜視図である。ボトル支持部３１は、４つのトナーボトル３２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋをそれぞれ別々に取り付けるための４つのボトル取付部３１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを有している。同図は、４つのトナーボトル３２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋのうち、Ｋ用のトナーボトル３２Ｋが取り付けられる途中の状態を示したものである。操作者は、トナーボトル３２Ｋをボトル支持部３１のＫ用のボトル取付部３１Ｙに載せた後、トナーボトル３２Ｋのキャップ部３４Ｋに設けられた把手３５Ｙを把持して、トナーボトル３２Ｋを回転させる。この回転に伴い、キャップ部３４Ｋに設けられた上述のシャッタ（図示せず）が開くとともに、キャップ部３４Ｋのトナー排出口（図示せず）が露出して鉛直方向下側を向く。また、同時に、キャップ部３４Ｋが、ボトル取付部３１Ｋの図示しない係合部で係合して固定される。他色のトナーボトル３２Ｙ，Ｍ，Ｃも同様の操作によってボトル支持部３１上に固定されるとともに、トナー排出口を露出させる。

図５は、本プリンタ１００におけるＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用のトナー補給装置４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの一部を示す斜視図である。これらトナー補給装置４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、取り扱うトナーの色が互いに異なる点以外が、それぞれほぼ同様の構成となっている。Ｙトナーを取り扱うＹ用のトナー補給装置４０Ｙを例にすると、次のような構成である。即ち、トナー搬送装置４０Ｙは、上述のトナーボトル３２Ｙの他、駆動モータ４１Ｙ、駆動ギヤ４２Ｙ、搬送管４３Ｙなどを有している。また、図示を省略しているが、上述のＹ用のボトル支持部（図４の３１Ｙ）も有している。Ｙ用のボトル支持部に正しくセットされたトナーボトル３２Ｙは、そのキャップ部３４Ｙのギヤ部３７Ｙを、上記駆動ギヤ４２Ｙに噛み合わせる。駆動モータ４１Ｙによって駆動ギヤ４２Ｙが回転せしめられると、その回転駆動力がギヤ部３７Ｙを介してトナーボトル３２Ｙ全体に伝わり、トナーボトル３２Ｙが回転する。そして、キャップ部３４Ｙの鉛直方向下側を向いている図示しないトナー排出口からＹトナーが排出されて、搬送管４３Ｙに落下する。この搬送管４３Ｙ内には、図示しない樹脂製のコイルが内設されており、これも上記駆動モータ４１Ｙによって回転駆動されるようになっている。樹脂製のコイルは、トナー排出口から搬送管４３Ｙ内に受け入れられたＹトナーに対し、管長さ方向への移動力を付与する移動力付与手段として機能している。そして、搬送管４３Ｙ内に受け入れられたＹトナーを移動力の付与によって搬送してＹ用の現像器（５Ｙ）に供給する。なお、上記駆動モータ４１Ｙの駆動のＯＮ／ＯＦＦ、即ち、Ｙ用の現像器（５Ｙ）へのトナー補給のＯＮ／ＯＦＦについては、上述のように、Ｙ用の現像器に設けられたＴセンサ（５６Ｙ）による検知結果に基づいてなされる。
このようなＴセンサによる検知結果に基づくトナー濃度制御に代えて、他の検知結果に基づくトナー濃度制御を実施させてもよい。例えば、各プロセスカートリッジ（６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）について、それぞれ感光体の非画像領域に形成した基準トナー像の画像濃度を光学センサで検知させ、この検知結果をトナー濃度制御に用いるようにしてもよい。

図６は、各色のプロセスカートリッジ（６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）と、各色のトナー搬送装置（４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の一部とを示す斜視図である。同図において、各色のプロセスカートリッジ（６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、それぞれ対向するトナー搬送装置のトナーボトル（３２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）よりも重力方向下側に配設されている。かかる構成では、粉体を粉体収容部たるトナーボトル（３２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）から、これよりも下方にあるプロセスカートリッジ（６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の現像器内に搬送することで、トナーを重力に逆らって搬送することによる不具合を解消することができる。各トナーボトル（３２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）と各プロセスカートリッジ（６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）とは、比較的離れた位置に配設されており、それらの間には中間転写ユニット１５が介在している。

次に、本プリンタの特徴的な構成について説明する。
図７は、Ｙ用のトナー搬送装置４０Ｙの一部を示す拡大構成図である。トナーボトル３２Ｙのキャップ部３４Ｙに設けられた図示しないトナー排出口から排出されたＹトナーは、搬送管４３Ｙ内に受け入れられる。この搬送管４３Ｙは、トナー排出口からのＹトナーを受け入れるための受入部Ａ、ボトル側から搬送先たる図示しない現像器側に向けて真っ直ぐに直線下降部Ｂ、これよりも水平からの傾斜角をより小さくするように屈曲する屈曲部Ｃを有している。また、図示しない現像器に連結する連結部Ｄも有している。屈曲部Ｃが形成されていることで、これよりも下流側で現像器に連結する連結部Ｄにおける水平からの傾斜角度が、直線下降部Ｂよりも大幅に低減されていることがわかる。搬送管４３Ｙ内では、たとえ直線下降部ＢでＹトナーがボトル側から現像器側に向けて重力方向に勢い良く流れても、現像器に到達する前に屈曲部Ｃでその進路の勾配が緩やかになる。このため、Ｙトナーの流れの勢いが現像器の手前で弱められる。かかる構成のトナー搬送装置４０Ｙでは、先に図６に示したようにトナーボトル３２Ｙとプロセスカートリッジ６Ｙとの間に中間転写ユニット１５を介在させるほど搬送管４３Ｙの長さを大きくしていても、現像器の手前でＹトナーの流れを弱めることができる。そして、このことにより、搬送管４３Ｙ内からプロセスカートリッジ６Ｙの現像器にＹトナーを一気に流れ込ませることによる不具合を抑えることができる。また、搬送管４３Ｙの長さを比較的大きくしていることで、トナーボトル３２Ｙとプロセスカートリッジ６Ｙとを遠く離したレイアウトを採用することが可能になっている。このことにより、トナーボトル３２Ｙとプロセスカートリッジ６Ｙとを近接配設することによるレイアウト自由度の悪化を解消することもできる。なお、他色のトナー搬送装置（４０Ｍ，Ｃ，Ｋ）も同様の構成になっている。

本プリンタでは、図８に示すように、搬送管４３Ｙにおける屈曲後の箇所、即ち、連結部Ｄの水平からの傾斜角度θを３０［°］以内に設定している。これは、本発明者らが傾斜角度θを３０［°］以下にすることで、Ｙトナーの現像器への急激な流れ込みを確実に抑え得ることを見出したからである。

図９は、搬送管内に配設されたコイル４４Ｙを示す斜視図である。このコイル４４Ｙが図示しない搬送管内で回転せしめられることにより、管内の図示しないＹトナーに対して現像器側に向かう移動力を付与する。このようなコイル４４Ｙを搬送管内に配設することにより、搬送管内のトナーをより確実に搬送することができる。なお、図中の符号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、それぞれ上述の受入部Ａ、直線下降部Ｂ、屈曲部Ｃ、連結部Ｄを示している。

搬送管内においては、トナーの滞留性や摩耗性などに応じて、少なくとも屈曲部Ｃと直線的な管箇所（Ａ，Ｂ，Ｄ）とで、コイル４４Ｙ等の移動力付与手段の移動力付与能力を異ならせることが望ましい。例えば、屈曲部Ｃ内では直線的な管箇所よりもトナーが滞り易くなるため、トナー塊が形成され易くなる。そこで、屈曲部Ｃ内でのトナー塊の発生が顕著である場合には、屈曲部Ｃ内における移動力付与能力を、直線的な管箇所における移動力付与能力よりも高めるとよい。そうすると、屈曲部Ｃ内でのトナー塊の発生を抑えることができる。また例えば、屈曲部Ｃ内では、管内壁とトナーとの摩擦が他の管箇所よりも大きくなるため、摩耗によるトナー劣化が生じ易くなる。特に、本プリンタのように移動力付与手段としてコイル４４Ｙを用いている場合には、コイル４４Ｙと管内壁との摩擦も大きくなる（特にカーブ内側）ので、摩耗によるトナー劣化が生じ易くなる。そこで、屈曲部Ｃ内での摩耗によるトナー劣化が顕著である場合には、トナー塊の発生が顕著である場合とは逆に、屈曲部Ｃ内における移動力付与能力を、他の管箇所における移動力付与能力よりも低くするとよい。そうすると、屈曲部Ｃ内での摩耗によるトナー劣化を抑えることができる。本プリンタでは、トナー塊の発生よりも摩耗によるトナー劣化が顕著であったため、図９に示したように、コイル４４Ｙの屈曲部Ｃ内でのコイルピッチを他の管箇所よりも大きくしている。そして、このことにより、屈曲部Ｃ内における移動力付与能力を他の管箇所よりも小さくしている。

また、搬送管内については、上記屈曲部Ｃの内径を、直線的な管箇所（Ａ，Ｂ，Ｄ）の内径よりも大きくすることが望ましい。屈曲している屈曲部Ｃの内径を大きくすることで、そこでのトナー詰まりを抑えることができるからである。また、本プリンタのように、移動力付与手段としてコイル４４Ｙを用いている場合には、屈曲部Ｃの内径を大きくすることで、そこでのコイル４４Ｙと管内壁との摩擦も低減して、摩耗によるトナー劣化を抑えることもできる。そこで、本プリンタでは、図１０に示すように、屈曲部Ｃの内径ｄ２を、直線下降部Ｂや連結部Ｄの内径（ｄ１、ｄ３）よりも大きくしている。

次に、本発明に係るプリンタの各部に採用することが可能な具体的構造例について説明する。図１１は、トナー搬送装置４０Ｙのトナー搬送パイプ４３Ｙと、プロセスカートリッジ６Ｙのトナー補給口との係合部の具体的な構造例を示した斜視図である。また、図１２は、図１１の係合部を異なる角度から見た斜視図である。また、図１３は、イエロートナーを搬送するトナー搬送装置４０Ｙを示す斜視図である。また、図１４は、搬送管４３Ｙの先端付近に設けられたスプリングを収縮させた状態の同トナー搬送装置４０Ｙを示す斜視図である。また、図１５は、トナー搬送装置４０Ｙによってイエロートナーが補給されるプロセスカートリッジ６Ｙを補給口６２Ｙの付近で部分的に示す斜視図である。また、図１６は、補給口シャッタ６７を開いた状態のプロセスカートリッジ６Ｙを示す斜視図である。

図１１に示したプロセスカートリッジ６Ｙの端部は、プリンタ本体に装着されるときに奥側となる方の端部である。このプロセスカートリッジ６Ｙの長手方向両端部側面には、図示しない感光体、現像スリーブ、２つのトナー搬送スクリュウ等を長手方向端部で支持するように所定の幅をもって対向する一対の側板６１Ｙが設けられている。側板６１Ｙによって、プロセスカートリッジ６Ｙの構成部品である感光体、現像スリーブ、２つのトナー搬送スクリュウ等の軸が支持されている。そして、上述の現像器における第１供給部（図２の５３Ｙ）の上部に位置するトナー補給口６２Ｙを、一対の側板６１の内側領域に該当する現像器ケーシング箇所に設けている。このように、トナー補給口６２Ｙを側板６１Ｙの内側の所定の幅内に設けることにより、トナー補給口６２Ｙを設けるために側板６１Ｙの対向幅を所定の幅より広げなくても良くなる。また、側板６１Ｙの外に新たはトナー補給領域を設けなくても良くなる。よって、プロセスカートリッジの大型化を防ぐことができる。なお、この具体的構造例においては、一対の側板前面が一定の幅で平行に設けられているが、このような形状に限るものではない。例えば、プロセスカートリッジの各構成部品を端部で支持するために側板が部分的に異なる幅で設けられているものにも、この構造例を適用することができる。プロセスカートリッジの各構成部品を支持するために予め定められた側板間の所定幅を変えることなく、その幅内にトナー補給口を設ければよい。

トナー補給口６２Ｙの高さは、図示しない現像スリーブ（図２の５１Ｙ）の上端よりも下方に位置している。そして、トナー搬送パイプ４３Ｙの先端がトナー補給口６２Ｙの上方に位置しており、トナー搬送パイプ４３Ｙの下側にはトナー補給口６２Ｙに対向する開口部４５Ｙが形成されている。このトナー搬送パイプ４３Ｙの先端が、トナー搬送パイプ４３Ｙのプロセスカートリッジ６Ｙに対するパイプ状の係合部、即ち管状係合部となっている。このトナー搬送パイプ４３Ｙの先端は、プロセスカートリッジ６Ｙをプリンタ本体に対して着脱する際のプロセスカートリッジ６Ｙ移動方向に対して平行な方向へスライド可能に設けられている。プロセスカートリッジ６Ｙがプリンタに装着されるとき矢印ｂ方向にカートリッジが挿入され、トナー搬送パイプ４３Ｙの開口部４５Ｙがトナー補給口６２Ｙに対向する位置でプロセスカートリッジ６Ｙが止まって装着が完了する。

プロセスカートリッジ６Ｙ上部には、トナー搬送パイプ４３Ｙの先端が入る大きさのリング状の支持部である支持リング６３Ｙを設けても良い。トナー搬送パイプ４３Ｙがプロセスカートリッジ６Ｙに装着されているとき、トナー搬送パイプ４３Ｙの先端が支持リング６３Ｙ内部に入り込んでいる。プロセスカートリッジ６Ｙをプリンタから離脱させるとき、矢印ａ方向にカートリッジを引き抜くと、トナー搬送パイプ４３Ｙが支持リング６３Ｙから抜け、プロセスカートリッジ６Ｙから離れる。再びプロセスカートリッジ６Ｙをプリンタに装着するとき、矢印ｂ方向にカートリッジが挿入され、トナー搬送パイプ４３Ｙが支持リング６３Ｙに入ってトナー搬送パイプ４３Ｙがプロセスカートリッジ６Ｙに装着される。

トナー搬送パイプ４３Ｙは、開口部４５Ｙに開口部シャッタ４７Ｙを有している。一方、プロセスカートリッジ６Ｙは、補給口６２Ｙに補給口シャッタ６７Ｙを有している。この２つのシャッタは、プロセスカートリッジ６Ｙのプリンタ本体に対する着脱に連動して開閉するものである。

先ずプロセスカートリッジ６のプリンタ本体に対する着脱方法は、次の通りである。即ち、まず、図１に示したようなセット位置にあるプロセスカートリッジ６Ｙを抜き出すとき、図１７のように装置前面の前カバー１０１を開く。そして、プロセスカートリッジ６を手前に抜き出す。プリンタ本体内部には、プロセスカートリッジをスライドさせて出し入れできるよう、ガイド部材（不図示）を設けてある。プロセスカートリッジ６を抜き出し始めるとこの抜き出し操作に伴って、ガイド部材が感光体軸先端を誘導して感光体を退避位置に位置させる。更に抜き出すと、各感光体軸先端のガイド部材に対する係合が解除される。これによって図１７に示すようにプロセスカートリッジ６が装置前面の開口部４５Ｙから抜き出される。逆に、プロセスカートリッジ６を奥に挿入し、これ以上押し込めることができない位置で停止したら、前カバー１０１を閉じる。

次に、図１１の搬送パイプ４３Ｙとプロセスカートリッジ６Ｙとの係合部における、シャッタの開閉動作の具体例について説明する。
プロセスカートリッジ６Ｙが装着されていない時、トナー搬送装置４３Ｙは図１３に示すような状態になっている。また、プロセスカートリッジ６Ｙは図１５に示すような状態になっている。搬送パイプ４３Ｙは、スプリング４６Ｙで付勢した開口部シャッタ４７Ｙによって、開口部４５Ｙを閉じている。また、プロセスカートリッジ６Ｙは、スプリング６６Ｙで付勢した開口部シャッタ６７Ｙによって、補給口６２Ｙを閉じている。

プロセスカートリッジ６Ｙを装着する時は、プロセスカートリッジ６Ｙをスライドさせて、支持リング６３Ｙにトナー搬送パイプ４３Ｙを差し込む。シャッタ４７Ｙは支持リング６３Ｙの内側を通過できないために支持リングに引っかかり、スプリング６６Ｙを収縮せしめて、図１４に示すようにシャッタ４７Ｙをスライドさせて開口部４５Ｙを出現させる。この動作と同時に、支持リング６３Ｙを通過したトナー搬送パイプ４３Ｙの先端が、プロセスカートリッジの更なるスライドによって補給口シャッタ６７Ｙを押す。そして、これにより、スプリング６６Ｙが収縮して、図１６に示すように補給口シャッタ６７Ｙがスライドして補給口６２Ｙを出現させる。プロセスカートリッジ６Ｙが所定の位置に設置されると、図１１に示したような係合状態になる。この係合状態では、開口部４５Ｙと、補給口６２Ｙとが相対向して連通して、トナーの受け渡しが可能になる。開口部４５Ｙと補給口６２Ｙとが対向する位置には、間からのトナー漏れを抑えるシール材が設けられている。

プリンタ本体からプロセスカートリッジ６Ｙを取り外す時は、プロセスカートリッジ６Ｙを図１１に示した状態から図中矢印ａ方向に引き抜く。この時、プロセスカートリッジ６Ｙ側では次のような変化が生じる。すなわち、トナー搬送パイプ４３Ｙによって収縮していたプロセスカートリッジ６Ｙのスプリング６６Ｙの復元力により、補給口シャッタ６７Ｙがプリンタ本体奥方向に付勢される。これにより、補給口シャッタ６７が矢印ａ方向に移動して補給口６２Ｙを塞ぎ、プロセスカートリッジ６Ｙが図１５の状態に戻る。一方、トナー搬送パイプ４３Ｙ側では次のような変化が生じる。すなわち、プロセスカートリッジ６Ｙの支持リング６３Ｙから、トナー搬送パイプ４３Ｙが抜け、支持リング６３Ｙによって収縮していたトナー搬送パイプ４３Ｙのスプリング４６Ｙの復元力により、開口部シャッタ４７Ｙはトナー搬送パイプ４３Ｙの端部方向に付勢される。これにより、開口部シャッタ４７Ｙは矢印ｂ方向に移動し、開口部４５Ｙを塞ぎ、トナー搬送パイプ４３Ｙは図１３の状態に戻る。

これまで、電子写真方式のプリンタに本発明を適用した例について説明したが、直接記録方式など、他の方式によってトナー像を形成する画像形成装置にも、本発明の適用が可能である。この直接記録方式とは、潜像担持体によらず、トナー飛翔装置からドット状に飛翔させたトナー群を記録体や中間記録体に直接付着させて画素像を形成することで、記録体や中間記録体に対してトナー像を直接形成する方式である。また、粉体としてトナーを搬送するトナー搬送装置を用いるプリンタについて説明したが、トナーとは異なる粉体を用いる粉体搬送装置にも本発明の適用が可能である。

以上、実施形態に係るプリンタにおいては、各トナー搬送装置の搬送管（例えば４３Ｙ）として、屈曲後の傾斜角度θが３０［°］以内であるものを用いているので、搬送管から搬送先たる現像器へのトナーの急激な流れ込みをより確実に抑えることができる。
また、ボトル側から現像器側へ向かう移動力を搬送管内のトナーに付与する移動力付与手段たるコイル（例えば４４Ｙ）を配設しているので、搬送管内のトナーをより確実に搬送することができる。更に、このコイルについて、屈曲部Ｃにおける移動力付与能力と、他の管箇所（Ａ，Ｂ，Ｄ）における移動力付与能力とを異ならせているので、屈曲部Ｃ内におけるトナー塊の発生を抑えたり、摩耗によるトナー劣化を抑えたりすることができる。
また、搬送管の屈曲部Ｃの内径を他の管箇所の内径よりも大きくしているので、このことによっても、屈曲部Ｃ内におけるトナー塊の発生を抑えたり、摩耗によるトナー劣化を抑えたりすることができる。
また、トナー像形成手段として、感光体と現像器とが１つのユニットとしてプリンタ本体に対して着脱可能に構成されたプロセスカートリッジ（６Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）を用いるとともに、トナー収容部たるトナーボトル（３２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）をカートリッジとは別にプリンタ本体に対して着脱可能に構成している。かかる構成では、トナーボトルを交換する際に、わざわざプロセスカートリッジを取り外さなければならないといった手間を解消することができる。

実施形態に係るプリンタを示す概略構成図。同プリンタのＹ用のプロセスカートリッジと、その周囲とを示す拡大構成図。同プリンタのＹ用のトナーボトルを示す斜視図。同プリンタにおけるボトル支持部と４つのトナーボトルとを示す斜視図。同プリンタにおけるＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用のトナー補給装置の一部を示す斜視図。各色のプロセスカートリッジと、各色のトナー搬送装置の一部とを示す斜視図。Ｙ用のトナー搬送装置の一部を示す拡大構成図。同トナー搬送装置の搬送管の一部を示す拡大図。同搬送管内に配設されるコイルを示す斜視図。同搬送管の一部を示す側面図。同トナー搬送装置のトナー搬送パイプと、Ｙ用のプロセスカートリッジのトナー補給口との係合部の具体的な構造例を示した斜視図。同係合部を図１１とは異なる角度から見た斜視図。同トナー搬送装置を示す斜視図。搬送管の先端付近に設けられたスプリングを圧縮させた状態の同トナー搬送装置を示す斜視図。同トナー搬送装置によってイエロートナーが補給される同プロセスカートリッジを補給口の付近で部分的に示す斜視図。補給口シャッタを開いた状態の同プロセスカートリッジを示す部分斜視図。同プリンタを示す部分斜視図。

符号の説明

１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ感光体（潜像担持体）
５Ｙ現像器（搬送先）
６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋプロセスカートリッジ（トナー像形成手段の一部、画像形成ユニット）
７露光装置（トナー像形成手段の一部）
３２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナーボトル（トナー収容部）
４０Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋトナー搬送装置（粉体搬送装置）
４３Ｙ搬送管
４４Ｙコイル（移動力付与手段）
θ 傾斜角

Claims

粉体を収容する粉体収容部と、粉体を該粉体収容部からこれよりも下方にある搬送先に導くための搬送管と、該搬送管内に配設され自らの回転によって該搬送管内の粉体に対して該粉体収容部側から該搬送先側へ向かう移動力を付与するコイルとを備え、該粉体収容部内の粉体を該搬送管に通して該搬送先まで搬送する粉体搬送装置において、
上記搬送管に、上記粉体収容部側から上記搬送先側に向けて下方に延びる部位と、該部位よりも上記搬送先側に位置し、水平からの傾斜角を該部位よりも小さくするように屈曲する屈曲部とを設け、
該屈曲部の内径を、上記搬送管の屈曲していない部位である非屈曲部の内径よりも大きくし、
且つ、上記コイルとして、湾曲や伸縮をさせずに自然に一直線状の姿勢をとらせた状態で、軸線方向にて螺旋ピッチが比較的短くなる箇所と比較的長くなる箇所とを設けたものであって、後者の箇所を上記搬送管の屈曲部に位置させるようにしたもの、を用いたことを特徴とする粉体搬送装置。
請求項１の粉体搬送装置において、
上記搬送管として、上記屈曲部に対して上記搬送先側で隣設している部位の水平からの傾斜角が３０［°］以内であるものを用いたことを特徴とする粉体搬送装置。
粉体たるトナーを用いてトナー像を形成するトナー像形成手段と、トナー収容部から該トナー像形成手段にトナーを搬送するトナー搬送装置とを備える画像形成装置において、
上記トナー搬送装置として、請求項１又は２の粉体搬送装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
請求項３の画像形成装置において、
上記トナー像形成手段として、少なくとも、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像器とが１つのユニットとして画像形成装置本体に対して着脱可能に構成された画像形成ユニットを有するものを用いるとともに、粉体収容部たる上記トナー収容部を該ユニットとは別に画像形成装置本体に対して着脱可能に構成したことを特徴とする画像形成装置。