(57)【要約】  【課題】  部品点数の増大を招くことなく簡単な機構で正確且つ容易に検出できるトナー残量検出装置を提供する。  【解決手段】  補充トナーが充填されたトナーカートリッジ１０と、前記トナーカートリッジ１０からトナーが供給される現像器２０を備えた画像形成装置に装着され、前記トナーカートリッジ１０内のトナーの残量を検出するトナー残量検出装置１であって、前記トナーカートリッジ１０から前記現像器２０にトナーを落下供する垂直供給路２を設け、前記垂直供給路２に対向面３ａ，３ｂが互いに径方向外側に膨出する透光性の膨出部３を形成するとともに、前記膨出部３の上部から前記垂直供給路２へ下方へ傾斜する上部壁面４を形成し、前記対向面３ａ，３ｂの一方に発光素子６、他方に受光素子７を取り付けて、前記垂直供給路２を落下するトナーの有無を検出するように構成される。  【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
補充トナーが充填されたトナーカートリッジと、前記トナーカートリッジからトナーが供給される現像器を備えた画像形成装置に装着され、前記トナーカートリッジ内のトナーの残量を検出するトナー残量検出装置であって、
前記トナーカートリッジから前記現像器にトナーを落下供給する垂直供給路を設け、前記垂直供給路に対向面が互いに径方向外側に膨出する透光性の膨出部を形成するとともに、前記膨出部の上部から前記垂直供給路へ下方へ傾斜する上部壁面を形成し、前記対向面の一方に発光素子、他方に受光素子を取り付けて、前記垂直供給路を落下するトナーの有無を検出するように構成してあるトナー残量検出装置。
【請求項２】
前記膨出部の下部から前記垂直供給路へ下方へ傾斜する下部壁面を形成してある請求項１記載のトナー残量検出装置。
【請求項３】
前記膨出部を挟んで下方側の垂直供給路の断面積が上方側の垂直供給路の断面積よりも大きくなるように構成してある請求項１または２記載のトナー残量検出装置。
【請求項４】
前記トナーカートリッジから前記現像器にトナーを供給するトナー供給機構を供え、前記トナー供給機構の作動時にトナー残量を検出するように構成してある請求項１から３の何れかに記載のトナー残量検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、補充トナーが充填されたトナーカートリッジと、前記トナーカートリッジからトナーが供給される現像器を備えた画像形成装置に装着され、前記トナーカートリッジ内のトナーの残量を検出するトナー残量検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、トナーカートリッジの底面及び上面の所定位置に互いに対向する透明窓を設けて、当該透明窓の一方に発光素子、他方に受光素子を臨ませて配置するとともに、トナーカートリッジ内部で作動するトナー供給機構に連動するクリーニング機構を設けて、前記透明窓がクリーニングされたタイミングでトナー残量を検出するように構成していた。
【０００３】
上述と同様の検出原理を採用し、現像器にトナー残量検出装置を設けたものも提案されている。
【特許文献１】特開１９９４−３０８８３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述した従来のトナー残量検出装置によれば、トナー残量検出用の窓部をクリーニングするための複雑なクリーニング機構が必要で、部品点数の増大によるコスト上昇をもたらすという問題があった。また、クリーニング機構が正常に作動しない場合には正確なトナー残量を検出できるものではないために、煩雑な点検修理作業が必要になるという問題もあった。
【０００５】
本発明は、上述の従来欠点に鑑み、部品点数の増大を招くことなく簡単な機構で正確且つ容易に検出できるトナー残量検出装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を達成するため、本発明によるトナー残量検出装置の第一の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、補充トナーが充填されたトナーカートリッジと、前記トナーカートリッジからトナーが供給される現像器を備えた画像形成装置に装着され、前記トナーカートリッジ内のトナーの残量を検出するトナー残量検出装置であって、前記トナーカートリッジから前記現像器にトナーを落下供給する垂直供給路を設け、前記垂直供給路に対向面が互いに径方向外側に膨出する透光性の膨出部を形成するとともに、前記膨出部の上部から前記垂直供給路へ下方へ傾斜する上部壁面を形成し、前記対向面の一方に発光素子、他方に受光素子を取り付けて、前記垂直供給路を落下するトナーの有無を検出するように構成してある点にある。
【０００７】
上述の構成によれば、垂直供給路に対向面が互いに径方向外側に膨出する透光性の膨出部を形成し、その対向面に一対の発光素子と受光素子を設けて当該垂直供給路をトナーが落下するか否かを検出することにより、トナーカートリッジの残量トナーを容易に検出することができるのである。このとき、前記膨出部が前記垂直供給路に対して前記上部壁面の垂直方向の距離分だけ上方に位置するように構成されるので、垂直供給路に沿って落下するトナーが粉塵をまき上げても、前記垂直供給路の壁面のうち膨出部の上部側の壁面に遮られて膨出部の内面に付着することが回避できるので、別途のクリーニング機構を設ける必要も無くなるのである。
【０００８】
同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、前記垂直供給路に対向面が互いに径方向外側に膨出する透光性の膨出部へ下方へ傾斜する下部壁面を形成してある点にある。
【０００９】
上述の構成によれば、落下時にトナー粉塵がまき上がっても、下部壁面の下方への傾斜面に沿って落下するので、透光性の膨出部にトナーが付着堆積する確率を大きく低減させることができるようになるので、長期に亘りクリーニング作業を行なう必要性も無いのである。
【００１０】
同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第一または第二特徴構成に加えて、前記膨出部を挟んで下方側の垂直供給路の断面積が上方側の垂直供給路の断面積よりも大きくなるように構成してある点にある。
【００１１】
上述の構成によれば、落下時に粉塵がまき上がっても、膨出部を挟んで上方側の垂直供給路の断面積よりも大きく形成されている下方側の垂直供給路に沿って速やかにトナーが落下するようになるので、透光性の膨出部にトナーが付着堆積する確率をさらに大きく低減させることができるようになる。
【００１２】
同第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、上述の第一から第三特徴構成の何れかに加えて、前記トナーカートリッジから前記現像器にトナーを供給するトナー供給機構を供え、前記トナー供給機構の作動時にトナー残量を検出するように構成してある点にある。
【００１３】
上述の構成によれば、トナーを落下供給するときにのみトナー残量を検出すればよいので、発光素子や受光素子に不必要な電力を供給する必要が無くなるのである。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明した通り、本発明によれば、部品点数の増大を招くことなく簡単な機構で正確且つ容易に検出できるトナー残量検出装置を提供することができるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に本発明によるトナー残量検出装置の実施形態を説明する。図１及び図２に示すように、トナー残量検出装置１は、補充トナーが充填されたトナーカートリッジ１０と、前記トナーカートリッジ１０からトナーが供給される現像器２０を備えた画像形成装置に装着され、前記トナーカートリッジ１０から前記現像器２０にトナーを落下供給する垂直供給路２を設け、前記垂直供給路２に対向面３ａ，３ｂが互いに径方向外側に膨出する透光性の膨出部３を形成するとともに、前記膨出部３の上端部から前記垂直供給路２の垂直壁面に向けて下方へ傾斜する上部壁面４を形成し、前記対向面３ａ，３ｂの一方に発光素子６としてのフォトダイオード、他方に受光素子７としてのフォトトランジスタを取り付けてフォトインタラプタを構成し、前記垂直供給路２を落下するトナーの有無を検出するように構成してある。
【００１６】
上述の構成によれば、前記膨出部３が前記垂直供給路２に対して前記上部壁面４の垂直方向の距離分だけ上方に位置するように構成されるので、前記垂直供給路２に沿って落下するトナーが粉塵をまき上げても、前記垂直供給路２の壁面のうち前記膨出部３の上部側の壁面に遮られて前記膨出部３の内面に付着することが回避できる。
【００１７】
また、前記膨出部３の下端部から前記垂直供給路２に向けて下方へ傾斜する下部壁面５を形成してあり、落下供給されるトナーの粉塵が前記下部壁面５に落下したときであっても、当該傾斜面に沿ってトナーが落下するように構成してある。ここで、図２に示すように、前記下部壁面５の傾斜角θをトナーの安息角以上になるように設定することが好ましい。
【００１８】
さらに、前記膨出部３を挟んで下方側の垂直供給路２の断面積Ｓ２が上方側の垂直供給路２の断面積Ｓ１よりも大きくなるように構成してあり、以って、前記垂直供給路２内においてトナーの落下時にトナー粉塵がまき上がっても、速やかに下方に落下させ、透光性の膨出部３にトナーが付着堆積する確率を大きく低減させるように構成してある。
【００１９】
即ち、図３（ｂ）に示すように、前記膨出部３上部側の垂直供給路２と前記膨出部３との距離Ｌ１が、前記膨出部３下部側の垂直供給路２と前記膨出部３との距離Ｌ２よりも大になるように形成してあるので、トナーの落下により生じる粉塵が前記下部壁面５に衝突することなく速やかに落下するのであり、図３（ａ）に示すように、前記膨出部３上部側の垂直供給路２と前記膨出部３との距離Ｌ１と、前記膨出部３下部側の垂直供給路２と前記膨出部３との距離Ｌ２を等しく構成する場合に、落下してくるトナーが前記下部壁面５に衝突して生じる粉塵が前記膨出部３に付着するような虞を回避してある。
【００２０】
前記トナーカートリッジ１０の背面側には、画像形成装置の本体背面側に設けられたトナー供給モータ（図示せず）の駆動ギヤと噛み合って駆動される従動ギヤ機構を設けてあり、当該従動ギヤ機構に連動して軸Ｐ周りに互いに逆方向に回転するスクリューコンベア機構８ａと、前記軸Ｐ２に平行な軸心周りに回転して、前記スクリューコンベア機構８ａに向けて内部のトナーを攪拌しながら供給する攪拌機構８ｂ，８ｃとで前記トナー供給機構８を構成してあり、前記攪拌機構８ａ，８ｂは、ローラの周方向に突出した攪拌羽根８１，８２により内部に充填されたトナーを前記スクリューコンベア機構８ａの搬送羽根に向けて供給するように構成してある。
【００２１】
前記トナーカートリッジ１０のケース底部であって、前記スクリューコンベア機構８ａによるトナー搬送側端部には、前記垂直供給路２の上部開口に臨むように開閉自在なトナー供給口１０ａを形成してあり、前記スクリューコンベア機構８ａにより搬送されたトナーが前記トナー供給口１０ａから前記垂直供給路２を経由して前記現像器２０に落下供給される。
【００２２】
前記トナーカートリッジ１０は、画像形成装置本体側に設けたガイドレール機構１１に摺動して挿脱自在に保持され、前記ガイドレール機構１１に沿って挿入操作するときに、前記ガイドレール１１に設けられた係合部（図示せず）に前記トナー供給口１０ａの蓋体（図示せず）が係合して開放され、離脱操作するときに前記蓋体が閉塞するように構成してあり、これにより前記トナーカートリッジ１０の交換作業または前記トナーカートリッジ１０へのトナーの追加作業時に充填されたトナーの当該トナー供給口１０ａからの零れが防止される。
前記トナー供給モータは、前記画像形成装置による画像形成動作の実行中に現像器２０で消費されたトナーを補充すべく所定時間駆動制御されるが、このトナー供給モータの駆動タイミングに同期して前記フォトインタラプタに電力が供給されるように制御される。このときに前記受光素子７は、前記発光素子６から照射される光線束が前記垂直供給路２を落下するトナーにより遮断されるか否かによりトナーの残量を検出するのである。
【００２３】
例えば、アナログ値で検出するときには所定時間における検出電圧の平均値が所定の閾値に対して上下何れの側にあるのかによりトナーの残量を検出することができ、トナーが残っていると判断される場合にはその平均値がどの程度の値を示すのかによりどの程度の残量かを判別することができる。また、例えば、デジタル値で検出するときには、所定時間におけるオン／オフのデューティー比を求めることにより、どの程度の残量かを判別することができる
上述のトナー残量検出装置によりトナーの残量が僅かとなった旨の検出がなされると、当該検出に基づいて画像形成装置の操作パネルにトナー残量表示を点灯させてトナーの補充を促したり、それ以降の画像形成動作を禁止する等の制御動作が実行される。
【００２４】
上述の実施形態では、垂直供給路の断面が方形のものを説明したが、膨出部の対抗面が互いに平行または略平行であれば、垂直供給路の断面は、円形、楕円形、多角形等何れの形状にも構成することができる。
【００２５】
上述の実施形態では、対向面３ａ，３ｂの一方に発光素子６としてのフォトダイオード、他方に受光素子７としてのフォトトランジスタを取り付けてフォトインタラプタを構成したものを説明したが、光方式を採用するものであれば、発光素子にフォトダイオード以外の素子を使用することも可能であることは言うまでもない。
【００２６】
以上説明したように、本発明により、部品点数の増大を招くことなく簡単な機構で正確且つ容易に検出できるトナー残量検出装置を実現することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】トナー残量検出装置の外観斜視図
【図２】トナー残量検出装置の概略の断面図
【図３】垂直供給路の説明図
【符号の説明】
【００２８】
１：トナー残量検出装置
２：垂直供給部
３：膨出部
４：上部壁面
５：下部壁面
６：発光素子
７：受光素子
８：トナー供給機構
１０：トナーカートリッジ
２０：現像器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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