(57)【要約】【課題】  トナー残量検知機構の低コスト化。【解決手段】  トナー搬送路内に弁を設け、その弁の上にトナーを堆積させる。一定時間ごとに弁のロックを解除することにより、弁の上に規定量以上のトナーが堆積した場合は、トナーの自重により弁が開き、トナーは落下する。弁の上に堆積したトナーが規定量以下の場合は、トナーの自重では弁は開かない。この弁の開閉をフォトインタラプタ等、安価なセンサで検知する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー搬送路内に開閉可能に設けられ、自重ではトナー搬送路を遮蔽し、その上に規定量以上のトナーが蓄積した場合にはトナーの重量によりトナー搬送路を開放可能な弁と、弁のロック機構と、ロック機構を作動、非作動させる制御機構と、弁の動きを検知する検知機構とを有することを特徴とする、トナー残量検知装置。
【請求項２】
前記制御機構は通常前記弁がトナー搬送路を遮蔽した状態でロック機構を作動状態にし、トナー搬送時一定時間ごとに弁のロック機構を非作動状態にすることを特徴とする、請求項１に記載のトナー残量検知装置。
【請求項３】
前記検知機構はフォトインタラプタであることを特徴とする、請求項１もしくは２に記載のトナー残量検知装置。
【請求項４】
トナー搬送路内部にはスクリューが設けられ、駆動源によりスクリューを回転させることによりトナーを搬送し、前記制御機構はスクリューを回転させる駆動源と同一の駆動源により駆動されることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載のトナー残量検知装置。
【請求項５】
前記制御機構はカム機構であることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載のトナー残量検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はトナーを用いて可視像を得る電子写真式の画像形成装置の、トナー量を検知するトナー残量検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来電子写真式の画像形成装置においては、像担持体に対向して現像装置を配置し、画像形成装置内の他の部分に配置されたトナー供給装置との間をトナー搬送路で繋いだものがある。このような装置においては、現像装置内に２成分現像装置の場合はトナー濃度検知手段、１成分現像装置の場合はトナー残量検知手段を配置し、これらの検知手段により現像装置内のトナー残量を検知している。もしくは現像装置内にはトナー残量検知手段を持たず、通常の作像シーケンスとは別に、残量検知シーケンスとして像担持体上にトナーパッチを打ち、その濃度を反射型の光学センサで読み取ることにより、現像装置内のトナー残量を検知している。
【０００３】
このような手段により現像装置内のトナー残量が少なくなったことが検知されると、トナー搬送路内部に配置されたスクリューを回転させる等して、トナー供給装置から現像装置へとトナーを供給する。
【０００４】
また、トナー供給装置にもトナー残量の検知装置を有し、トナー供給部内のトナー残量が少なくなった場合には、ユーザに対しトナーカートリッジの交換を促すものがある。
【０００５】
トナー供給装置のトナー残量検知装置としては、圧電振動センサを用いたものや、光学センサを用いたものが広く用いられている。またトナーが１成分磁性トナーである場合は、透磁率センサ（インダクタンスセンサ）を用いたものが知られている。
【０００６】
又、従来例としては、例えば特許文献１と特許文献２をあげることが出来る。
【特許文献１】特開平５−１６５３３１号公報
【特許文献２】特開２００４−３５４５２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
トナー供給装置のトナー残量検知装置として圧電振動センサや透磁率センサを用いると、センサが高価であるため装置のコストアップとなってしまうという問題がある。
【０００８】
また光学センサを用いたものは、特に流動性の悪いトナーの場合、発光部や受光部の前にトナーが滞留してしまい、トナーが少なくなったにもかかわらずトナーがあると誤検知してしまう場合がある。その対策として発光部、受光部の前面に滞留したトナーを清掃部材で掻き落す構成が知られているが、清掃部材が発光面、受光面に傷をつける可能性があり、この傷によりやはり誤検知をしてしまう場合がある。
【０００９】
本発明はこれらの問題点を解決するためのものであって、フォトインタラプタ等安価なセンサを用いて、トナー供給装置内のトナー残量を精度良く検知することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
トナー搬送路内に開閉可能に設けられ、自重ではトナー搬送路を遮蔽し、その上に規定量以上のトナーが蓄積した場合にはトナーの重量によりトナー搬送路を開放可能な弁と、弁のロック機構と、ロック機構を作動、非作動させる制御機構と、弁の動きを検知する検知機構とを有することを特徴とする、トナー残量検知装置を用いる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、圧電振動センサや透磁率センサ等の高価なセンサを用いることなく、また高い精度をもったトナー残量検知機構を実現させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本発明の一実施例を示す、現像装置およびトナー供給装置の概略構成を示す断面図である。
【００１３】
図１において感光体ドラム等の像担持体１０に対向して現像装置２０が配置されている。現像装置２０内には軸方向に均一な磁場を形成するためのマグネットローラ２１が固定されており、マグネットローラ２１の外周には現像スリーブ２２が回転可能に配置される。またブレード２３が現像装置の容器に固定されており、スリーブ上にコートされるトナーの厚さを一定に規制する。現像装置の容器壁面には、現像装置内のトナー残量を検知するための圧電振動センサ２４が配置されている。
【００１４】
画像形成装置の作像シーケンスにおいて、像担持体１０上に形成された潜像に応じて、現像スリーブ２２から像担持体１０へとトナーが静電的に移動され像担持体１０上の潜像がトナー像として現像される。このシーケンスにより現像装置２０内のトナー残量が一定量以下になったことをセンサ２４が検知すると、制御部を介してトナー供給モータ（不図示）を回転させる。
【００１５】
トナー供給モータは第１搬送路３１内の第１補給スクリュー３２および第２搬送路３３内の第２補給スクリュー３４を回転させることにより、トナー供給装置としてのホッパ３５内のトナーを現像装置２０内へと搬送する。
そして現像装置２０内のトナー残量が所定値以上に回復したことをセンサ２４が検知すると、トナー供給モータを停止させ、トナーの補給動作が終了する。
【００１６】
図２は第１搬送路３１と第２搬送路３３のトナー受け渡し部を図１の矢印Ａ方向から見た断面図である。
【００１７】
第２搬送路３３の下方には弁４１が配置され、弁４１と第２搬送路３３の間にはトナー蓄積部４２が形成されている。第２搬送路３３の、弁４１が当接する面にはシール４３が貼られており、弁４１が閉じた状態ではトナーはトナー蓄積部４２から下方に落ちることはなく、トナー蓄積部に蓄積される。弁４１は軸４４を中心に回転可能に支持されているが、自重では軸４４に対して図２において右周り、すなわち弁４１が閉じられる方向に回転するような重量バランスになっている。また弁４１は弁のロック機構としてのストッパ４５により回転を阻止され、第１搬送路３１と第２搬送路３２を遮蔽している。
【００１８】
ストッパ４５はばね４６により図２において右、すなわち弁４１をロックするように付勢されているが、カム４７が回転することにより図２の矢印Ｂ方向へスライドし、カム１回転につき１回、弁のロックを解除する。
【００１９】
ここでカムは第１搬送スクリュー３２および第２搬送スクリュー３４と不図示のギア列で連結されており、トナー供給モータで駆動される。第１搬送スクリュー３２と第２搬送スクリュー３４は同一回転数で回転し、また２つのスクリューの直径、ねじれ角、ピッチ等の緒元は同一にしてあるため、トナー搬送速度は同一である。カム４７の回転数はギア列により、搬送スクリューの回転数より減速されている。
【００２０】
次にホッパ３５内にトナーが十分にある場合の補給動作を説明する。
【００２１】
一例として、トナー搬送路内にトナーが十分にある場合に、搬送スクリューが１回転した際に送られるトナー量を０．５ｇ、カム４７の回転数は搬送スクリューの回転数の１／１０に減速されているとする。また、ストッパ４５が解除された状態では、弁４１はその上に３ｇのトナーが蓄積すると重量バランスの関係で開くとする。
【００２２】
この場合、カム４７がストッパ４５を解除する間隔の間に、トナー蓄積部４２にはスクリュー１０回転分のトナー、つまり５ｇのトナーが蓄積される。
【００２３】
弁４１の上に５ｇのトナーが蓄積した状態でストッパ４５が解除されると、図３に示すように弁４１はトナーの重量により開き、トナーは第１搬送路３１へと落ちていく。そしてトナーが第１搬送路３１へと落ちた後、弁４１はそれ自体の重量バランスにより再度閉じられる。
【００２４】
ここでカム４７は、１回転に一度ストッパ４５を図２の矢印Ｂ方向に動かし弁のロックを解除するが、弁のロックが解除された後、弁４１の上に蓄積したトナーが第１搬送路３１へ落下し、弁４１が重量バランスにより閉じるまでの時間はストッパ４５を開放するような形状に設計されている。
【００２５】
上に蓄積したトナーが落ち弁が閉じた後、カム４７はばね４６に抗してストッパ４５を図２の矢印Ｂ方向へ移動させているのを止めるため、弁４１はストッパ４５により再度ロックされる。
【００２６】
ところで弁４１にはセンサフラグ部４１ａが形成されており、弁が開くとフォトインタラプタ４８の遮光が解除される。
【００２７】
したがって弁４１のロックが解除された際に弁４１の上に所定量以上のトナーが蓄積していた場合は、弁４１が開くことによりフォトインタラプタ４８の遮光が解除され、図４に示すようにトナー供給モータが回転している間、フォトインタラプタ４８はカム４７の回転数の周期のパルスを出力する。
【００２８】
この出力の周期を検知することにより、第２搬送路３３内、つまりはホッパ３５内に十分にトナーがあることが検知される。
【００２９】
次にホッパ３５内のトナーが少なくなった場合の補給動作を説明する。
【００３０】
ホッパ３５内、つまりは第２搬送路３３内のトナーが少なくなると、スクリューが１回転した際に搬送されるトナーが、トナーが十分ある時の数分の一になる。ここでは一例として１／５の０．１ｇになったとする。するとストッパ４５が解除される間隔の間（搬送スクリューが１０回転する間）に、トナー蓄積部４２には１ｇのトナーしか蓄積されない。この場合図５に示すように、弁４１の重量バランスにより、弁４１の上にトナーが乗っていたとしてもその量が少ないために、ストッパ４５が解除されても弁４１は開かない。この場合は搬送スクリューが３０回転して初めて、トナー蓄積部４２には３ｇのトナーが蓄積される。従ってカム４７が３回転し、ストッパ４５が３回解除されてはじめて弁４１が開き、フォトインタラプタ４８の遮光が解除される。
【００３１】
つまり図６に示すように、トナー供給モータが回転している間の、フォトインタラプタ４８の出力パルスの周期は、カム４７の回転数の周期以上に長くなる。
この出力の周期を検知することにより、第２搬送路３３つまりはホッパ３５内のトナー残量が少なくなっていることを検知可能である。
【００３２】
ここで、本発明の構成要件である、弁のロック機構としてのストッパ４５がない場合を考える。
【００３３】
ストッパ４５がない場合は、トナーは質量が非常に軽いためトナー蓄積部４２に上記数値例では３ｇのトナーが蓄積された状態になると弁が開きトナーが落下する。
【００３４】
ただし、この数値は微小であるためばらつきが生じ易く、少ない場合には１〜２ｇ程度のトナーで弁４１が微小に開いてしまう場合がある。しかしこの場合には弁４１の回転量が少ないため、フォトインタラプタ４８の遮光を解除することはできず、弁４１の動きを検知ができない。
【００３５】
弁４１のロック機構としてのストッパ４５があり、所定時間ごとにストッパ４５を強制的に解除することにより、トナー蓄積部４２にまとまった量のトナーを蓄積させることが可能となり、その結果弁４１の回転量を大きくすることが可能となり、弁４１の動きを安価なフォトインタラプタ４８で確実に検知することが可能となる。
【００３６】
また検知部であるフォトインタラプタ４８部にはトナーが直接介在しないため、検知部にトナーが滞留することでトナー残量を誤検知することもなく、高精度の検知が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施例が適用された、現像装置及びトナー供給装置の断面図。
【図２】本発明の実施例が適用された、トナー搬送部の断面図。
【図３】ホッパ内にトナーが十分にある場合の、弁の動作を説明する図。
【図４】ホッパ内にトナーが十分にある場合の、センサの出力を示す図。
【図５】ホッパ内のトナーが少なくなった場合の、弁の動作を説明する図。
【図６】ホッパ内のトナーが少なくなった場合の、センサの出力を示す図。
【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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