(57)【要約】【課題】  画像形成装置本体を簡素化・小型化するために、容器内のトナー残量を常時正確に検出し得るトナー供給容器及びこれを用いる画像形成装置を提供する。【解決手段】  画像形成装置に装着されてトナーを供給するトナーボトルにおいて、画像形成装置にトナーを搬送するトナー搬送部材30と、前記トナー搬送部材30に設けられた１又は２以上の圧センサ30ａとを有することを特徴とする。【選択図】    図９
2006171071.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成装置に装着されてトナーを供給するトナー供給容器において、
画像形成装置にトナーを搬送するトナー搬送手段と、
前記トナー搬送手段に設けられた１又は２以上のトナー検知手段と、
を有することを特徴とするトナー供給容器。
【請求項２】
前記トナー検知手段は、トナー供給容器から画像形成装置へトナーを供給するためのトナー排出口近傍に設けたことを特徴とする請求項１記載のトナー供給容器。
【請求項３】
前記トナー検知手段は、半導体製造工程によりウエハ上に形成された複数のチップを個々に切断して形成された圧センサであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のトナー供給容器。
【請求項４】
前記トナー検知手段は、無線送受信手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のトナー供給容器。
【請求項５】
前記トナー搬送手段はトナー供給時に回転可能であり、
前記トナー検知手段は前記トナー搬送手段の回転軸方向又は該回転軸方向と交差する方向に複数配置したことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のトナー供給容器。
【請求項６】
トナー供給容器を装着して画像を形成する画像形成装置において、
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のトナー供給容器を装着する容器装着部と、
前記トナー供給容器のトナー検知手段からの情報により前記トナー供給容器内のトナー残量を検知するトナー残量検知手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
前記トナー残量検知手段は、前記トナー検知手段が検知するトナーとの接触圧とトナーとの接触時間によりトナー残量を検知することを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記トナー残量検知手段は、前記接触圧が高く前記接触時間が長いほどトナー残量が多いと判断することを特徴とする請求項７記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像形成に用いられるトナーを供給するためのトナー供給容器及びこれを用いる画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の複写機やプリンタ等の画像形成装置には、現像剤としての微粉末のトナーが使用されている。そして、画像形成装置本体のトナーが消費された場合には、トナー供給容器を用いて画像形成装置本体へトナー補給が行われる。
【０００３】
一般的には、トナーは極めて微細な粉末であるため、トナー補給作業時にはトナーが飛散しないように、トナー供給容器を画像形成装置本体内に据え置いて、小さな開口部から少量ずつトナーを排出する方式が知られている。
【０００４】
この場合のトナー補給装置では、何らかの手段でトナー供給容器の蓋を開き、何らかの駆動をトナー供給容器に伝達し、トナー供給容器側のトナー搬送部材を駆動するか、或いは、容器そのものがトナー搬送を行える形状をしていて、容器そのものを回転することで、トナーを排出する構成になっている。
【０００５】
例えば、容器そのものを回転する構成としては特許文献１として示す特開平10−333407号に示されている。図12は、特許文献１において画像形成工程に用いられているトナーの動きを説明したもので、現像装置133の現像タンク301内に磁性キャリアとトナーからなる現像剤302を内包している。感光体131上の静電潜像を現像装置133の現像ローラ307ａ，307ｂで現像してトナー像を形成すると、現像装置内のトナーの割合（トナー濃度）が減少する。現像剤中のトナー濃度は現像装置の下ケースに取り付けられている透磁率センサ304によって測定されるようになっている。画像濃度の低下を抑えるために、現像剤中のトナー濃度が所定以下になると、ホッパー310からトナーを補給して現像剤中のトナー濃度を維持することが行われる。
【０００６】
ホッパー310へは、次に説明するトナーボトル駆動装置500から新規トナーが搬送されてくる。図13(a)に示すトナーボトル駆動装置500は、トナーホッパ310の手前側部分に位置している。トナーボトル駆動装置500には、トナーボトル501を回転させるためのモータ503が設けられている。モータ503は、ホッパー310に付いているトナーセンサ（粉圧センサ）311が”トナー無し”という信号を出したときに駆動され、トナーボトル501全体を回転させる。トナーボトル501は円筒形のプラスチック容器であるが、外側に形成された螺旋状の溝501ａの部分が内側に出っ張って、トナーボトル内面に螺旋状のリブを形成している。係る構成のトナーボトル501は所定の方向に回転させられると、開口509へ向かって内部のトナーを搬送し、トナーを開口509から排出してホッパー310へ落下させる。
【０００７】
ホッパー310中にはオーガ314が設けられていて回転しており、この回転するオーガ314により、トナーは現像装置133のホッパー310内を、現像タンク301へ通じる図示しないトナー通路へ搬送されていく。このホッパー310に一定量のトナーを溜めておくことにより、トナーボトル501の回転に伴って開口509から排出されるトナー量が一定でなくても（トナーボトル501は内部のトナー量によっては同じ回転速度でも排出量が異なることがある）、現像装置133に安定してトナーを供給できるようになっている。
【０００８】
また、ホッパー310では、トナーセンサ（粉圧センサ）311により”トナー無し”信号を連続して複数回検知すると、トナーボトル501のトナーエンドと判定するトナーエンド検出も同時におこなっている。
【０００９】
しかしながら、トナーが完全になくなって初めてトナーエンドになったことが分かったのでは、替えのトナーボトルを用意していない場合などは特に、ユーザにとって不都合この上ない。そこで現像タンク301を十分大きくしてトナーを十分に蓄積し、トナーセンサ311でトナーエンドを検出してからの画像形成可能枚数を十分に確保する必要があった。そのためホッパー310と現像タンク301の総容量は大きなものとなり、装置全体の小型化を阻害していた。
【００１０】
また、特許文献２と示す特開2002−139905号では、ホッパー310を十分大きくする代わりに、図13(b)に示すように、トナーボトル38内に一方向への回転によりトナーをトナー吐出口に向けて搬送する第１の螺旋38ｋと、トナー吐出口の反対側にこの第１の螺旋38ｋと逆巻き方向の第２の螺旋38ｉとを設けている。トナー残量の少ないことが検知されたときに、トナーボトルを通常方向とは逆方向に回転駆動した後、連続してトナーボトルを通常方向に回転駆動することで、第２の螺旋38ｉが保持していたトナーによって画像形成を行うことができる。
【００１１】
【特許文献１】特開平１０−３３３４０７号公報
【特許文献２】特開２００２−１３９９０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記特許文献１の技術では、トナーボトル501の回転により開口509から排出されるトナー量がトナーボトル内に残っているトナー量に依存してしまうため一定でなく、ホッパー310にトナーを一旦蓄積し、現像装置133にトナーを安定して補給しなくてはならず、装置が大型化・複雑化してしまう。また、ホッパー310でトナーエンドを判別する構成で、トナーエンドを検出してからの画像形成可能枚数を十分に確保するために、トナー蓄積部としてのホッパー310を十分大きくしなければならず、更に装置全体が大型化してしまう。
【００１３】
また、特許文献２の技術では、トナーボトルを正逆回転制御しなければならず、駆動構成が複雑になってしまう。また、ニアーエンドを検知してからトナーボトルの吐出口の反対側にある第２の螺旋部に蓄積されたトナーを、トナーボトルの逆回転により第１の螺旋部に一旦移動し、それからトナーボトルの正回転を行ってトナーを排出するため、ニアーエンド検知からの時間がかかり過ぎ、その間に現像装置へのトナー供給が停止してしまい、高濃度な画像形成時には装置を一旦停止しなければならないという問題が発生する。
【００１４】
更には、第２の螺旋部に蓄積されたトナーは、トナーボトルの正逆回転の制御だけでは完全に第１の螺旋部に排出することが困難であった。
【００１５】
そこで、本発明の目的は、画像形成装置本体を簡素化・小型化するために、容器内のトナー残量を常時正確に検出し得るトナー供給容器及びこれを用いる画像形成装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するための本発明における代表的な手段は、画像形成装置に装着されてトナーを供給するトナー供給容器において、画像形成装置にトナーを搬送するトナー搬送手段と、前記トナー搬送手段に設けられた１又は２以上のトナー検知手段と、を有することを特徴とする。
【００１７】
また、他の代表的な手段は、トナー供給容器を装着して画像を形成する画像形成装置において、前記トナー供給容器を装着する容器装着部と、前記トナー供給容器のトナー検知手段からの情報により前記トナー供給容器内のトナー残量を検知するトナー残量検知手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明はトナー供給容器内のトナーをトナー搬送手段に設けられたトナー検知手段によって検知することでトナー残量を常時検出し続けることが可能となり、ユーザに適切にトナー供給容器交換時期を通知することが可能となる。このため、交換用トナー供給容器の保管スペースや装置のダウンタイムを削減することが可能で、ユーザの使い勝手を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に本発明の一実施形態に係るトナー供給容器について、これを用いる画像形成装置とともに説明する。
【００２０】
〔第１実施形態〕
｛画像形成装置の全体構成｝
図１は第１実施形態に係る画像形成装置の断面模式説明図である。本実施形態にて、画像形成装置本体１の上方に配置した原稿台ガラス２の上に原稿が置かれると、原稿の画像情報に応じた光像が光学部３の複数のミラーＭとレンズＬｎにより、像担持体とされる電子写真感光体ドラム４上に結像する。
【００２１】
画像形成装置本体１の下方には給送カセット５，６、及び給送デッキ７，８が配置される。これらの給送カセット／デッキ５〜８に積載された記録媒体（以下、「シート」と呼ぶ。）Ｐのうち、図２に示す操作部32からユーザが入力した情報或いは図示しない原稿のシートサイズから最適なシートＰを、給送カセット／デッキ５〜８のシートサイズ情報から選択する。
【００２２】
いずれかの給送・分離装置５ａ，６ａ，７ａ，８ａの作動により搬送された１枚のシートＰは、搬送部９を経てレジストローラ10まで搬送され、レジストローラ10は、シートＰを感光体ドラム４の回転と光学部３のスキャンタイミングと同期させて転写位置へと搬送する。
【００２３】
転写位置に設けた転写帯電器11によって感光体ドラム４上に形成されたトナー画像をシートＰに転写し、分離放電器12によってトナー画像の転写されたシートＰを感光体ドラム４から分離する。
【００２４】
次いで、分離されたシートＰは、搬送部13により定着部14へと搬送され、定着部14において熱と圧力によりトナー画像を永久定着させる。定着されたシートＰは、排出反転部15を通過し、排出ローラ16により排出トレイ17に排出される。
【００２５】
ところで、上記構成の装置本体１において、感光体ドラム４の周りには現像器21、クリーナ22、一次帯電器23などが配置されている。現像器21は、図示しない原稿の情報を光学部３により感光体ドラム４に形成された静電潜像を、トナーを用いて現像する。
【００２６】
現像器21には、トナー供給容器（以下、「トナーボトル」と呼ぶ。）24からトナーが補給される。本実施形態によると、トナー供給容器の装置本体１に対する着脱は、ユーザが行える構成とされる。
【００２７】
また、現像器21は、現像剤担持体としての現像ローラ25を備え、更に、図示してはいないが、トナーを撹拌する部材、及び、トナーを現像ローラ25方向に搬送する手段を備えている。トナーボトル24より送られてきたトナーは、トナー撹拌部材及びトナー搬送手段により現像ローラ25まで搬送され、現像ローラ25から感光体ドラム４へと供給される。
【００２８】
クリーナ22は、トナー画像をシートＰに転写した後に感光体ドラム４の表面に残留したトナーを除去或いは回収し、一次帯電器23は、感光体ドラム４の表面を帯電させる。
【００２９】
トナーボトル24をトナー補給部に対してセットするには、図２(a)、(b)に示すように、先ず、画像形成装置本体１の正面右上のトナーボトル挿入部である開閉カバー（扉）26を、本体奥行き方向に開口し、トナーボトル24を装着する容器装着部となるボトル受け27に載せ、開口カバー26を閉じれば終了である。ユーザは、この操作のみでトナーボトル24のトナー補給部へのセットが完了する。また、トナーボトル24の交換時も同様の操作でよい。
【００３０】
｛トナーボトル｝
次に上記トナーボトル24の構成について、図３(a)、(b)を用いて説明する。トナーボトル24は、トナーを収容したボトル本体28、トナー排出口24ａの封止部材としてのキャップ（蓋）29、及びトナーを排出口方向へ搬送するトナー搬送手段としてのトナー搬送部材30を備えている。キャップ29部分はトナー補給装置内の駆動伝達部を構成する駆動伝達部材としてのキャップ結合部材33（図４）に係合し、トナーボトル24をトナー搬送部材30ごと回転させる。またトナー搬送部材30には後述するようにトナーを検知する圧センサ30ａが設けられ、トナーボトル24内のトナー残量を検知する役目を果たす。
【００３１】
つまり、ボトル本体28にはその一端面に装置本体へトナーを供給するためのトナー排出口24ａが設けてあり、ボトル本体28と一体に設けられた駆動軸47がトナー排出口24ａから突出している。この駆動軸47はトナー排出口24ａのほぼ中心軸線上に位置し、キャップ29に設けた係合孔と係合する。駆動軸47は、キャップ結合部材33からキャップ29を介して回転駆動力をボトル本体28へ伝達させるためのものであることから、駆動軸47の断面形状は回転駆動力を伝達可能な四角形状になっている。又、キャップ29に設けた係合孔は、駆動軸47の断面に対応した四角形状とされる。
【００３２】
本実施形態では、上述のように、トナーボトル24を装置本体１に装着した状態でトナー搬送部材30のみを回転させることはなく、ボトル本体28とキャップ29とトナー搬送部材30は、常に一体で回転する。トナーボトル24内のトナーは、ボトル回転時にトナー搬送部材の傾斜板31によりトナーボトル24の排出口24ａへと搬送され、トナー補給装置に排出される。
【００３３】
次に、図３〜図５を参照して、封止部材としてのキャップ29、及び、このキャップ29に駆動を伝達する駆動伝達部材としてのキャップ結合部材33の構造について説明する。
【００３４】
キャップ29は、トナーボトル24の排出口24ａを開封可能に封止する封止部、及びキャップ結合部材33と係合する円筒状の係合部を備えている。円筒状の係合部は円周方向に複数に分割されており、本実施形態では、６つに分割され、一つおきの分割片に、キャップ結合部材33に結合するための結合突起44と、キャップ結合部材33との結合を解除するための解除突起45とが設けられる。
【００３５】
このようなキャップ29は、弾性変形可能なプラスチックにより形成される。一方、キャップ結合部材33は、キャップ29に形成された結合突起部44に結合するための引っ掛け部46ａ、及び、係合リブ46ｂが形成されている。係合リブ46ｂはキャップ29がキャップ結合部材33に挿入された後、結合突起44を引っ掛けて回転駆動を伝達するためのものである。
【００３６】
次に、トナーボトル24を封止している封止部材としてのキャップ29の開閉について説明する。
【００３７】
図４は、キャップ29を開閉し、且つ、トナーボトル24を自転させるための駆動伝達部結合の概略構成図である。
【００３８】
本実施形態にて、トナーボトル24を載せたボトル受け27は、ボトル受け27にアングル27ａが固定され、このアングル27ａにジョイント軸40が回転自在に取り付けられる。ジョイント軸40の一端にはクランク38の一端が連結され、クランク38の他端は、回転円盤36に設けられた偏芯軸42に連結されている。
【００３９】
従って、回転円盤36が回転するとボトル受け27が、図４にて矢印Ａの方向に往復移動する。この往復移動の際の折り返し地点で、トナーボトル24のキャップ29は、画像形成装置本体側のトナー補給装置に設けられた駆動伝達結合部を構成する駆動伝達部材としてのキャップ結合部材33に係合する。
【００４０】
即ち、キャップ29とキャップ結合部材33の係合は、図５をも参照するとよりよく理解されるように、キャップ29の先端部がキャップ結合部材33の凹部33ａに挿入され、キャップ29に設けられた結合突起部44がキャップ結合部材33の引っ掛け部46ａに引っ掛かり係合される。
【００４１】
更に、キャップ29と結合部材33が結合した後に、ボトル受け27が往路、即ち、結合部材33から遠ざかる方向へと移動する際に、トナーボトル24の排出口24ａを封止していたキャップ29が開封され、トナーボトル24からのトナーの排出が可能となる。この状態で駆動伝達手段でもある結合部材33が回転し、トナーボトル24を自転回転させ、その回転動作に伴って、トナーボトル24内のトナー搬送部材30と傾斜板31により、排出口24ａからトナーが排出される。なお、キャップ29とトナーボトル24が開封状態でも、キャップ29とトナーボトル24の２部材は駆動軸47で結合されており、キャップ29の駆動はトナーボトル24に伝達される。
【００４２】
上記の一連の動作に関して図６を用いて説明する。図６にて、ステップ１は、トナーボトル24をボトル受け27にセットした状態を示す。ステップ２ではトナーボトル24が矢印で示す往路を移動中で、且つ、キャップ29の先端部が結合部材33の凹部に挿入し始めている。ステップ３ではトナーボトル24が折り返し地点まで到達し、キャップ29と結合部材33との係合が完了した状態である。ステップ４は、トナーボトル24が矢印で示す復路を移動中で、キャップ29が結合部材33と係合した状態でトナーボトル24が結合部材33から遠ざかることで、封止されていた排出口24ａが開封される。最後に、ステップ５は開口操作が終了し、駆動伝達軸34から駆動が伝達されトナーボトル24回転させ、トナーをトナー補給装置内へと排出させる。
【００４３】
次に、キャップ29と結合部材33との係合解除操作について説明する。本実施形態によると、図４に示すように、キャップ結合部材33の、上記キャップ29とは反対側に解除部材35が配置される。解除部材35は、円筒状の穴35ａを備え、穴35ａを貫通してキャップ結合部材33とその駆動伝達軸34が配置される。
【００４４】
本実施形態では、図４に示すように、解除部材35も、上記ボトル受け27が往復移動を行ったと同じ構成が採用される。即ち、解除部材35に設けられたジョイント軸41にクランク39の一端が連結され、クランク39の他端は、回転円盤37に設けられた偏芯軸43に連結される。従って、回転円盤37が回転することにより、解除部材35は矢印Ｂの方向に往復移動する。
【００４５】
解除部材35の往復移動の折り返し地点で、解除部材35の穴35ａ内に、結合部材33及び結合部材33と結合した状態のキャップ29が挿入した状態とされる。従って、キャップ29に設けられた解除突起45が円筒状の穴35ａの内面で穴の中心方向へと押し付けられ、それによって、キャップ29の結合突起部44と結合部材33の引っ掛け部46ａの引っ掛けが開放され、キャップ29と結合部材33との係合が解除される。
【００４６】
上記一連の解除動作を図７を用いて説明する。ステップ６はキャップ29と結合部材33が係合した状態を示す。ステップ７は、解除部材35の往復移動の矢印で示す往路上にて、キャップ29と結合部材33の係合部を解除部材35の円筒状の穴35ａに挿入するところである。ステップ８は前記挿入が所定の場所で完了した状態で、解除部材35に設けられた円筒状の穴35ａの内面でキャップ29の解除突起45を穴35ａの中心方向に押し付け、キャップ29の結合突起44と結合部材33の引っ掛け部46ａとの引っ掛かりを開放する。ステップ９はトナーボトル24を結合部材33から矢印方向へと遠ざける動作で、ステップ10は解除部材35が矢印方向の元の位置へと戻る動作である。
【００４７】
図４に示す、トナーボトル24及び解除部材35を往復移動させるための回転円盤36，37は、各々独立のモータ等の駆動源で回転させても何ら問題はないが、本実施形態の画像形成装置では、図２に示すように、開閉カバー26の開閉動作である回転運動を駆動源にしており、開閉カバー26の開閉に連動してトナーボトル24往復移動させると同時に、解除部材35を往復移動させる。
【００４８】
｛トナー残量検知構成｝
次に本実施形態の特徴であるトナーボトル24のトナー残量検知手段の構成を説明する。前述したようにトナー搬送部材30にはトナー検知手段となる圧センサ30ａが設けられている。この圧センサ30ａによりトナーとの接触圧（トナーの重さと、トナーを搬送する際の搬送抵抗によって生じる圧力）を検知することによってトナーボトル24内のトナー残量を検知する。なお、圧センサ30ａの個数は本実施形態では１個設けた例を示しているが、複数個設けるようにしてもよい。
【００４９】
また、圧センサ30ａには一般的なピエゾタイプを用い、トナーボトル24と装置本体の間にロータリー接点を設けて、圧センサ30ａと装置本体の間でデータ通信、及び電力授受を行う構成にすればよい。また、通信、電力授受の信頼性を増すために圧センサ30ａをワイヤレス化しても良い。
【００５０】
そしてワイヤレス化する場合には、以下に説明するＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を利用すると圧センサ30ａを小型・簡素に仕上げることができる。
【００５１】
「ＭＥＭＳ圧センサについて」
ＭＥＭＳとはマイクロエレクトロメカニクスの略で、半導体製造に用いる露光工程やエッチング工程を利用して、微小構造を電気回路とともに基板上に形成する技術である。係るＭＥＭＳ技術を用いると、従来不可能であったミリ単位の微小なセンサやアクチュエータを極めて低コストに製造することができる。ＭＥＭＳ圧センサは係るＭＥＭＳ技術を用いて製造された圧センサであり、微小な圧センサを限られた面積の中に高密度に多数配置可能という特徴を持つ。このようなＭＥＭＳ技術を用いた圧センサは既に広く実用化されているもので、特開平07-115209号公報、特開平05-215625号公報等に詳細な構成が示されている。これらに基づき、ＭＥＭＳ圧センサについて説明する。
【００５２】
（ＭＥＭＳ圧センサの構成、動作）
図８(a)にその断面図を示すＭＥＭＳ圧センサ96は、ガラス基板91と、その表面に形成された導電性薄膜からなる長方形のプレート90を備える。プレート90は、プレート90を腐食から保護する薄い誘電体93、弾性変形可能なエラストマー95、導電性フィルム94によって被覆され、導電性フィルム94との組合せでコンデンサを構成する。また、基板91の表面には、コンデンサの出力を増幅し、外部に出力する電子回路92（図８(b)参照）が形成される。係る構成において導電性フィルム94に圧力をかけるとコンデンサの容量が変化し、容量変化から圧力を検知することができる。
【００５３】
（ＭＥＭＳ圧センサの製造方法、特徴）
上記構成のＭＥＭＳ圧センサ96は、エッチング工程等の半導体製造工程を利用して、ガラス基板上に高密度に多数形成することが可能である。またガラス基板上に周辺回路を形成する際、それらを結合して図８(b)に示すような複数の圧センサからなるセンサユニットを製造することもできる。
【００５４】
（多数のＭＥＭＳ圧センサを高密度に配置した圧センサユニットの構成）
図８(b)はＭＥＭＳ圧センサ96を複数配置したセンサユニットの回路例を示す。98はＴＦＴ（薄膜トランジスタ）、99は積分コンデンサ、89は積分増幅器であって、共通のガラス基盤上にＭＥＭＳ圧センサのプレート90とともに形成されている。センサユニットはこの回路に前述の誘電体93、エラストマー95、導電性フィルム94を被覆して構成される。
【００５５】
上記ＭＥＭＳ圧センサは、ＴＦＴ98の切り替えを制御することによって、各ＭＥＭＳ圧センサの出力を順次外部に伝達することができる。係る回路構成は、特開平05-215625号公報にてコンピュータのタブレットの回路例として紹介されているものである。
【００５６】
このようにＭＥＭＳ技術を利用すれば多数の圧センサを配置した圧センサユニットを簡易に製造することができる。係る圧センサユニットは薄型圧力センサに好適である。
【００５７】
（ワイヤレス構成）
上記のように、ＭＥＭＳ技術を用いたセンサは、基板上に周辺回路を容易に形成できることから、図８(c)に示すように、無線送受信手段を備えてワイヤレス構成とすることもできる。このようなワイヤレス化技術はＲＦＩＤタグ等で広く実用化され、特開2002-337426号公報等に示されている。
【００５８】
図８(c)の圧センサユニット100は共通の基板上にＭＥＭＳ圧センサ96と無線送受信手段であるワイヤレス回路を形成したものである。圧センサユニット100はＭＥＭＳ圧センサ96に増幅回路100ｅ、整流・平滑回路100ｄ、変調回路100ａ、アンテナ用コイル100ｂを備え、電力送信・信号受信ユニット101とワイヤレスで電力受信・信号送信を行うことができる。電力送信部101ｄと電力供給コイル101ａから発せられた電力用電波信号は、共振コンデンサ100ｃとともに共振回路を構成するアンテナ用コイル100ｂに受信され、整流・平滑回路100ｄで動作用電力に変換された後、圧センサユニット100全体に電力を供給する。一方、ＭＥＭＳ圧センサ96が出力する信号は、増幅回路100ｅで増幅した後に変調回路100ａで変調され、アンテナ用コイル100ｂからデータ受信コイル101ｂに送信される。そしてデータ受信コイル101ｂで受信した信号は信号受信部101ｅを経て制御回路101ｆに伝えられる。
【００５９】
上記構成の圧センサユニット100はワイヤレス化によって外部との通信ケーブルを廃し、センサの設置自由度を飛躍的に向上させることができる。
【００６０】
本実施形態の圧センサ30ａは前述したＭＥＭＳ技術を用いて半導体製造工程によりウエハ上に形成された複数の圧検知部と電極からなる多数のチップを個々に切断して形成された前述した圧センサユニット100と同様な構造を有し、装置本体に設けた信号受信ユニット101を介して装置本体のコントローラ105と無線送受信手段によってワイヤレス通信し、信号受信ユニット101から電力供給を受けている（図３参照）。
【００６１】
また、図３に示すように、前記圧センサ30ａはトナーボトル24のトナー排出口24ａ近傍に設けられている。
【００６２】
｛トナー残量検知方法｝
次にトナー残量検知手段による残量検知動作について説明する。トナーボトル24がトナーを供給する際は前述したようにトナーボトル24全体が回転する。図９(a)（図３のＡ-Ａ断面図）はその時のトナーの状態を示したものである。トナーボトル24の回転によってトナー搬送部材30はトナーをすくい上げ（図９(a)の(A)〜(B)）、傾斜板31によってトナーを排出口24ａに落とし込んでいる（図９(a)の(C)）。この時の圧センサ30ａの出力を図10(a)に示す。
【００６３】
図10の横軸は時間ｔ、縦軸は圧センサ30ａの検知値Ｐを示し、トナーボトル24が一回転する時のＰの変化を表している。以下、Ｐとｔの関係を説明する。
【００６４】
(1) ｔ＝０（図９(a)の(A)の状態）〜ｔ1
【００６５】
トナー搬送部材30の移動に従ってＰは減少し、トナーの溜まっている領域からトナー搬送部材30が完全に離脱(ｔ＝ｔ1)すると、Ｐ＝Ｐ1になる。
【００６６】
(2) ｔ＝ｔ1〜ｔ2
【００６７】
圧センサ30ａはトナー搬送部材30に載ったトナーを検知している（図９(a)の(B)の状態）。ｔ＝ｔ2（図９(a)の(C)の状態）になるとトナー搬送部材はトナーをトナー排出口24ａから排出し、Ｐ＝０となる。
【００６８】
(3) ｔ＝ｔ3〜ｔｃ
【００６９】
トナー搬送部材30がトナーに接触するとＰは増大し、圧センサ30ａが最下点にきた時に最大値(Ｐ＝Ｐ3)を示す。最下点を過ぎると圧センサ30ａにかかる圧力は減少し、ｔ＝０の値に戻る（図９(a)の(A)の状態）。
【００７０】
このとき、圧センサ30ａが検知する最大値Ｐ3はトナー残量に応じて変化する。すなわち、トナー残量が多いときはＰ3の値は大きく（図10(a)参照）、トナー残量が少ないとＰ3の値は小さくなる（図10(b)参照）。
【００７１】
以上のように、圧センサ30ａはトナーボトル24の回転に伴うトナーとの接触圧力Ｐの変化を検知する。そして圧センサ30ａの検知値を受け取る装置本体のコントローラ105は以下式(1)によりトナーボトル24内のトナー残量Ｓを判断する。
【００７２】
Ｓ＝ｆ（Ｐ3，ｔｃ，ｔ1，ｔ2，ｔ3）……(1)
【００７３】
トナー残量Ｓはトナーと圧センサ30ａの接触時間、及び接触圧力Ｐから求められ、一回転あたりの接触時間と接触圧力が大きければトナー残量Ｓが多いと判断され、逆に一回転あたりの接触時間と接触圧力が小さければトナー残量Ｓが少ないと判断されることになる。
【００７４】
なお、上記式(1)に用いる関数ｆの形態はトナーの性質やトナーボトルの回転速度、トナー搬送部材の形状等によって変わるものである。従って理論のみによって関数ｆを決めることは難しく、トナーボトルを作動させた時の実験結果に基づいて決められる。
【００７５】
上記のようにしてトナーボトルのトナー残量を検知することにより、以下のような効果が得られる。
【００７６】
そして、トナーとの接触圧力Ｐと、接触を検知している時間からトナー残量Ｓを求めているため、正確な残量検知が可能である。例えば時間だけからトナー残量Ｓを求めようとすると、図９(b)に示すように、トナーがトナーボトル24内に薄く広がっている場合は正確に検知できなくなる。トナーと圧センサ30ａの接触時間は図９(a)、(b)の何れにおいても変わらないからである。これに対して本実施形態は接触圧力Ｐを加味して判断することにより、正確な残量検知が可能である。
【００７７】
また、圧センサ30ａをトナー搬送部材30に備えることにより、正確な残量検知が可能である。すなわち、圧センサ30ａはトナーの重さと、トナーをトナー搬送部材30ですくい上げる時の抵抗力の合計を検知しているため、圧センサ30ａをトナーボトル内周面に設けた場合（トナーの重さのみ検知）と比べてＰの変化は大きくなり、誤検知を無くすことができる。
【００７８】
また、圧センサ30ａとしてＭＥＭＳ圧センサを用いることにより、小型、且つ薄型に構成し得るため、トナー搬送部材30の搬送機能を妨げない。そして、本実施形態の圧センサ30ａは装置本体でワイヤレスで通信するため、トナーボトル24と装置本体の間にロータリー接点を設ける必要がない。
【００７９】
以上のようにトナー搬送手段としてのトナー搬送部材30に設けられた圧センサ30ａによって検知することで、トナーボトル24内のトナー残量を確実に検出できる。このため、ユーザに適切にトナーボトル交換時期を通知することが可能となるばかりでなく、ユーザの事情に応じてトナーボトルの発注時期や交換時期などを細かく設定することも可能となる。このため、交換用トナーボトルの保管スペースや装置のダウンタイムを大幅に削減することが可能で、ユーザの使い勝手を大幅に向上させることが可能となる。
【００８０】
また、トナーボトルからのトナー補給性能を常に安定化させることが可能となったため、トナーボトルから補給されたトナーを一旦蓄積し、現像装置に安定してトナーを補給するためのホッパー部の機能が不要となり、更には、トナーエンドを判別し、トナーエンドを検出してからの画像形成可能枚数を十分に確保するためのトナー蓄積部としてのホッパー部の機能も不要となる。これにより、ホッパー部自身が不要となるため、画像形成装置本体を簡素化・小型化することが可能となる。
【００８１】
さらに、圧センサ30ａをトナー排出口24ａの近傍に配置したことで、排出口付近のトナー残量を正確に検知することができる。
【００８２】
〔第２実施形態〕
次に第２実施形態に係る装置について図11を参照して説明する。なお、本実施形態の装置の基本構成は前述した実施形態と同一であるため重複する説明は省略し、ここでは本実施形態の特徴となる構成について説明する。また、前述した実施形態と同一機能を有する部材には同一符号を付す。
【００８３】
本実施形態は圧センサ30ａを複数設けている点において第１実施形態と相違する。図11(a)のトナーボトル24は回転軸方向に複数の圧センサ30ａを配置し、図11(b)のトナーボトル24は回転軸と直交する方向に複数の圧センサ30ａを配置している。
【００８４】
上記のように複数の圧センサ30ａを配置することにより、以下の効果を得ることができる。
【００８５】
図11(a)のトナーボトル24は、回転軸方向のトナー残量が均一でない時、例えばトナーが排出口24ａ付近に集まっている時に全体のトナー残量を正確に検知できる。
【００８６】
図11(b)のトナーボトル24は、図９(b)のようにトナーが薄く広がっている時にトナー残量を正確に検知できる。
【００８７】
なお図11(b)の例では圧センサ30ａを用いているが、別のタイプのセンサを用いても同様な効果を得られる。例えば、磁性トナーを使用した場合には、透磁率検知式、マグネット式のセンサを用いることができる。非磁性トナーを使用した場合でも透過光式センサを用いることができる。
【００８８】
〔他の実施形態〕
なお、前述した実施形態はトナーボトル本体28がトナー搬送部材30と一体的に回転する回転トナーボトルについてのものであるが、トナーボトル本体28の中でトナー搬送部材30だけが回転するトナーボトルに対しても同様な効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】トナーボトルを装着した画像形成装置の断面模式説明図である。
【図２】トナーボトル着脱方法の説明図である。
【図３】トナーボトルの構成説明図である。
【図４】トナーボトルの駆動連結構解除構成の説明図である。
【図５】トナーボトルの駆動連結構構成の説明図である。
【図６】トナーボトルの接続動作説明図である。
【図７】トナーボトルの接続解除動作説明図である。
【図８】ＭＥＭＳ圧センサの説明図である。
【図９】トナーボトルの動作説明図である。
【図１０】圧センサの出力説明図である。
【図１１】圧センサを複数配置したトナーボトルの説明図である。
【図１２】従来のトナーボトルを用いる画像形成装置の説明図である。
【図１３】従来のトナーボトルの説明図である。
【符号の説明】
【００９０】
１    …画像形成装置本体
４    …感光体ドラム
９    …搬送部
13    …搬送部
14    …定着部
17    …排出トレイ
21    …現像器
22    …クリーナ
23    …一次帯電器
24    …トナーボトル
24ａ  …トナー排出口
25    …現像ローラ
26    …開口カバー
27    …ボトル受け
28    …ボトル本体
29    …キャップ
30    …トナー搬送部材
30ａ  …圧センサ
31    …傾斜板
34    …駆動伝達軸
35    …解除部材
44    …結合突起
45    …解除突起
47    …駆動軸
96    …ＭＥＭＳ圧センサ
【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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