JPH05204247A - トナー残量検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 トナーに物理的負荷及び光による影響を与え
ないトナー残量検出装置を提供する。 【構成】 トナーを貯留するトナータンク２１と、該ト
ナータンク２１の、トナー上面より上方に設けられた赤
外光発光素子２６と、該トナータンク２１の内部の底部
に設けられ、赤外光発光素子２６からの赤外線を検出す
る赤外光受光素子とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はトナー残量検出装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、トナーの残量検知方式には様々な
ものがある。

【０００３】例えば、トナーが与える負荷の変化からト
ナーの残量を検知する方法がある。そのような方法に
は、図４に示すようなトナー残量検出装置がある。その
トナー残量検出装置のトナー７０を収納するトナータン
ク７２内には、そのトナー７０をトナー供給部に送るた
めのトナー送りねじ７４が設けられている。トナータン
ク７２から突出したトナー送りねじ７４の軸にはトナー
送りねじ７４と連動するようにスイッチ７８が設けられ
ており、そのスイッチ７８はスイッチレバー７６に取り
付けられている。

【０００４】そのスイッチ７８はトナータンク７２内の
トナー７０の量によってトナー送りねじ７４が受けるス
ラスト負荷により移動可能である。つまり、図４に示す
ように、トナー７０がトナータンク７２内に充填されて
いるときには、送りねじ７４のスラスト負荷はスイッチ
レバー７６が持つばね圧に打ち勝って、スイッチレバー
７６は押されて、スイッチはＯＦＦの状態である。一
方、トナータンク７２内のトナー７０が減少してくる
と、送りねじ７４のスラスト負荷は減少し、スイッチレ
バー７６のばね圧でスイッチレバー７６は矢印Ｂ方向に
移動して、スイッチ７８を開放する。そのため、スイッ
チはＯＮとなり、トナーエンド信号を発生する。

【０００５】また圧電振動子を用いる方法においては、
トナータンクの底部にトナー残量センサとして圧電振動
子を設けている。そして圧電振動子に電圧を印可し、振
動させた直後に印可電圧を切る。その後、その圧電振動
子の振幅によって出力される出力電圧を検知することに
よって、トナータンク内のトナー残量を検出する。つま
り、トナータンク内のトナー残量の減少にともなう振幅
の変化を出力電圧の変化としてとらえ、トナー残量を検
知する。すなわち、トナータンク内にトナーが充填され
ているときは、圧電振動子の振幅は小さく、その振幅に
よって圧電振動子から出力される電圧は低いので、トナ
ーエンド信号は発生しない。一方、トナータンク内にト
ナーが無いときは、圧電振動子の振幅は大きく、その振
幅によって圧電振動子から出力される電圧は高いので、
トナーエンド信号が発生する。

【０００６】そして超音波を用いた方法においては、ト
ナー残量検出装置はトナータンク内に設けられた超音波
発信器と、トナータンク内のトナーが減少すると露出す
る受信器とからなっている。トナータンク内にトナーが
充分入っているときには、トナーによって超音波発信器
からの超音波は遮られて、受信器によって受信されな
い。一方、トナータンク内のトナーが無くなると、超音
波発信器からの超音波は受信器によって受信されるの
で、トナーエンド信号が発生する。

【０００７】更に、トナータンクの側面下部に窓を設
け、その内側に反射盤を設けて、光学的にトナー残量を
検知する方法もある。そのトナー残量検出装置において
は、窓に対応したトナータンクの外側の位置に反射盤か
らの光を検出する検出器が設けられている。そして、ト
ナーがトナータンクに充填されているときは、検出器は
反射盤からの光を検出しない。一方、トナータンク内に
トナーが無くなると、窓から入った光が反射盤に反射し
て、検出器によって検出されるので、トナーエンド信号
が発生する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の方法では感光性トナーに用いることがで
きないという問題がある。感光性トナーは光が当たると
反応してしまうので、上述したような通常の光学的方法
は使用できない。又、振動子や超音波などを利用した方
法を用いると、トナーに物理的負荷がかかり、特に感光
性マイクロカプセルトナーを用いる場合にはトナータン
ク内のカプセルが破壊されてしまうという問題がある。
更に、前述したトナーが与える負荷の変化によってトナ
ー残量を検出する方法においては、トナータンク７２内
のトナー７０がトナー送りねじ７４に与えるスラスト負
荷によってスイッチ７８を押しているため、トナー７０
にも負荷がかかる。そのため、感光性マイクロカプセル
トナーを用いた場合には、その負荷によって感光性マイ
クロカプセルトナーが破壊されてしまうという問題もあ
る。

【０００９】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、トナーに物理的負荷及び光によ
る影響を与えないトナー残量検出装置を提供することを
目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のトナー残量検出装置は、トナーを貯留するト
ナータンクと、該トナータンクの、トナー上面より上方
に設けられたトナーを感光しない領域の光や音波、電波
等の信号を照射する信号照射手段と、該トナータンクの
内部の底部に設けられ、前記信号照射手段からのトナー
を感光しない領域の光や音波、電波等の信号を検出する
信号検出手段とを備える。

【００１１】

【作用】上記の構成を有する本発明のトナー残量検出装
置において、トナータンク内にトナーが存在する状態で
は信号照射手段からのトナーを感光しない領域の光や音
波、電波等は信号検出手段により検出されない。しか
し、トナーの減少と共に信号検出手段によって受信され
る信号の強さが強くなる。こうして、トナーの残量が検
出され、トナーの残量を知ることができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を具体化した実施例を図面を参
照して説明する。

【００１３】図１は本実施例のトナー残量検出装置を登
載した感光性マイクロカプセルトナーを使用する画像形
成装置の概略構成図である。

【００１４】まずその構成を説明する。

【００１５】表面に感光性マイクロカプセルトナー（以
下、単にトナー）２２を支持する支持体４１が画像形成
装置内に回転可能に設けられている。この支持体４１は
アルミニウム等から形成されており、電源４２が接続さ
れている。

【００１６】トナー２２を支持体４１に塗布する手段と
して、支持体４１に近接してトナー２２を貯蔵するトナ
ータンク２１と、トナー２２を攪拌する攪拌機２３と、
トナー２２を担持するトナー担持体２５と、トナー担持
体２５にトナー２２を供給するための供給体２４とから
なるトナー塗布部が設けられている。そして支持体４１
には電源４２が接続されているので、支持体４１とトナ
ー担持体２５の間の領域には電界が形成されている。

【００１７】また、トナータンク２１内にはトナー残量
検出装置が設けられている。そのトナー残量検出装置
は、トナータンク２１の側面のトナー２２に接触しない
位置に設けられた、赤外発光ダイオードを用いた赤外光
発光素子２６と、トナータンク２１の底部に設置してあ
る赤外光受光素子２７とから成る。

【００１８】そのトナー残量検出装置の構成及び作用に
ついて図３を参照して説明する。

【００１９】赤外光発光素子２７は電源８０に接続され
ており、比較器３３に接続されている。そして、その比
較器３３はＡ／Ｄ変換器３４に接続され、Ａ／Ｄ変換器
３４はコントローラ４０を介して表示器３５に接続され
ている。比較器３３には所定の基準電圧が送られてい
る。

【００２０】赤外光発光素子２６から発光された赤外光
が、赤外光受光素子２７によって受光されると、その赤
外光の受光量にしたがって、赤外光受光素子２７はリニ
アに変化する電流を流す。そして、所定の抵抗値によっ
て、その赤外光受光素子２７からの電流は電圧に変換さ
れる。その変換された電圧は比較器３３に送られ、基準
電圧と比較される。ここで、その電圧が基準電圧を越え
た場合にのみ、その電圧はＡ／Ｄ変換器３４に送られ、
アナログ信号からデジタル信号に変換される。変換され
たデジタル信号に対応する表示内容がコントローラ４０
によって選択され、表示される。例えば、３／４、１／
２、１／４、０等の表示が表示器３５になされる。

【００２１】本実施例で使用されるトナー２２は、少な
くとも色素体と光硬化性物質を内包し、光に反応して機
械的強度が変化するマイクロカプセルトナーである。光
硬化性物質は、重合性化合物と光開始剤が混合されたも
のである。この内包物を、水中に乳化させ界面重合法、
ｉｎ ｓｉｔｕ法、粉霧造粒法など公知のマイクロカプ
セル化法によって、樹脂の外壁の内側に封入し、マイク
ロカプセルを得る。これを、スプレードライ法、真空乾
燥法などによって乾燥させ、粉体状のマイクロカプセル
トナーを得る。ここで、流動性や帯電性が要求される場
合には、マイクロカプセルの周囲に無機有機の微粉末あ
るいは、荷電制御剤の粉末などを外添すればよい。これ
らは、公知のトナーの表面改質に関する技術が使用でき
る。

【００２２】次に図２のグラフを参照して、感光性マイ
クロカプセルトナーの波長及び赤外光発光素子２６から
発光される赤外光の波長について説明する。

【００２３】本実施例において使用されるトナーはイエ
ロー、マゼンタ、シアンの３種類のトナーが均一に混ざ
りあっており、その３色の増感色素により特定の波長で
硬化する。すなわち、６５０ｎｍ付近（レッド）の波長
６０の露光によって、シアンの増感色素を内包したマイ
クロカプセルが固まる。５５０ｎｍ付近（グリーン）の
波長６２の露光によって、マゼンタの増感色素を内包し
たマイクロカプセルが固まる。４５０ｎｍ付近（ブル
ー）の波長６４の露光によって、イエローの増感色素を
内包したマイクロカプセルが固まる。

【００２４】また、赤外光発光素子２６から発光される
赤外光は、波線６６で示されるように９５０ｎｍ付近の
波長である。従って、この赤外光はトナー２２の感度と
は無関係の波長であるので、トナー２２には影響を与え
ない。。

【００２５】支持体４１の矢印Ａで示す回転方向には露
光ランプ１１と、原稿台ガラス１５と、原稿カバー１３
と、画像の色調を調整するためのフィルタ１４とからな
る露光部が設置されている。

【００２６】更に、支持体４１と密着するように転写ロ
ーラ５３が設けられ、更に支持体４１の回転方向には、
支持体４１と密着するクリーニングブレード３１を備え
たクリーニングボックス３２が設置されている。

【００２７】また、支持体４１と転写ローラ５３の密着
部より転写ローラ５３の矢印Ｂで示す回転方向に、被転
写紙５２を貯蔵しておく給紙カセット５１が備えつけら
れている。又、給紙カセット５１から転写ローラ５３の
下方に供給された被転写紙５２と転写ローラ５３を密着
させるために、被転写紙５２をはさんで転写ローラ５３
の対向側に加圧ローラ５４が設置されている。

【００２８】次に作用を説明する。

【００２９】図示しない起動スイッチをＯＮにすると、
支持体４１が矢印Ａ方向に回転し、トナー塗布部におい
て、攪拌機２３と供給体２４の回転によってトナー担持
体２５にトナー２２が帯電されて担持される。担持され
たトナー２２は、支持体４１とトナー担持体２５の間に
形成された電界によって、支持体４１の方向に静電引力
を受けて支持体４１に向けて飛しょうする。従って、ト
ナー２２は支持体４１の表面に保持される。

【００３０】トナー２２を保持した支持体４１は回転を
続け、トナー２２の保持面が支持体４１の回転によって
露光部にさらされる。ここで露光ランプ１１が点灯し、
原稿１２を支持している原稿台ガラス１５が露光カバー
１３と共に移動する。これによって原稿１２に従って露
光操作が行なわれ、原稿１２から反射した光は、画像の
色調を調整するためフィルタ１４を通って、支持体４１
に塗布されたトナー２２の面に結像される。露光された
トナー２２は、内包物が重合反応するため、硬化する。

【００３１】支持体４１は更に回転し、支持体４１上の
露光されたトナー２２は転写ローラ５３の近傍に搬送さ
れ、支持体４１と転写ローラ５３にはさまれると、トナ
ー２２は加圧される。従って、露光されず完全硬化しな
かった、強度が弱いトナー２２の外壁は破壊され内包物
が流出し、内包物が転写ローラ５３に付着する。

【００３２】次に、給紙カセット５１から被転写紙５２
が取り出され、転写ローラ５３と加圧ローラ５４の間に
送られる。そして転写ローラ５３に付着している内包物
は加圧ローラ５４の圧力によって、被転写紙５２に転写
される。このようにして、被転写紙５２に画像が形成さ
れる。

【００３３】転写ローラ５３でトナー２２が加圧され、
被転写紙５２上に画像が形成された後、支持体４１は回
転によって、クリーニングブレード３１に接触し、硬化
して転写されなかったトナー２２と、破壊された感光性
マイクロカプセルの外壁が支持体４１から剥される。

【００３４】次にトナー残量検出装置の作用を説明す
る。

【００３５】トナータンク２１内にトナー２２が充分収
納されている際には、赤外光発光素子２６から発光され
る赤外光は、トナータンク２１内に収納されているトナ
ー２２によって遮られて、赤外光受光素子２７内によっ
てわずかの赤外光しか受光されない。そのため、赤外光
受光素子２７内の電流量は少なくなり、所定の抵抗値に
よって変換される電圧は低くなり、その電圧は比較器３
３によって基準電圧より低いと判断され、Ａ／Ｄ変換器
３４には送られないので、表示器３５には何も表示され
ない。

【００３６】一方、トナータンク２１内のトナー２２の
残量が僅かになると、通常はトナー２２中に埋没してい
る赤外光受光素子２７が外部に露出してきて、赤外光発
光素子２６から発光される赤外光は赤外光受光素子２７
によって完全に受光される。そして赤外光受光素子２７
内の電流量は多くなり、所定の抵抗値によって変換され
る電圧は高くなる。その電圧は比較器３３によって基準
電圧よりも高いと判断されるので、Ａ／Ｄ変換器３４に
送られ、アナログ信号からデジタル信号に変換され、コ
ントローラ４０を通して、表示器３５によってトナー残
量が少ないことが表示される。

【００３７】また、コントローラ４０を設けずに、トナ
ーがあるかないかの表示のみを行なうことも可能であ
る。その際には、比較器３３に供給される基準電圧を変
化させることにより、トナー残量を使用者に報知する際
のトナータンク２１内のトナー量を調整することができ
る。例えば、基準電圧を高く設定すると、トナー残量が
少ないと表示されるのは、トナータンク２１内にトナー
２２がほとんどなくなったときにすることができる。一
方、基準電圧を低く設定すると、トナー残量が少ないと
表示されるのは、まだかなりトナータンク２１内にトナ
ーが残っているときにすることができる。

【００３８】以上、説明したことから明かなように、本
実施例のトナー残量検出装置によれば、トナー２２に物
理的負荷及び光の影響を与えることなく、トナータンク
２１内のトナー２２の残量を知ることができる。また本
実施例のトナー残量検出装置はトナータンク２１内に設
けられており、また大きなスペースを必要としないの
で、トナータンク２１の小型化及び画像形成装置の小型
化も可能となる。

【００３９】尚、本発明は上述した実施例に限定される
ものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々
の変更は可能である。

【００４０】例えば、トナーの残量を検出するために、
赤外光を発光する代わりに音波や電波を用いても良い。

【００４１】

【発明の効果】以上、説明したことから明かなように、
本発明のトナー残量検出装置によれば、トナーに物理的
負荷及び光の影響を与えることなく、トナーの残量を知
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】トナー残量検出装置を登載した画像形成装置の
概略構成図である。

【図２】感光性マイクロカプセルトナーの感度と赤外光
発光素子からの赤外光の相対放射強度の波長に対するグ
ラフである。

【図３】トナー残量検出装置のブロック図である。

【図４】従来のトナー残量検出装置の断面図である。

【符号の説明】

２１ トナータンク ２２ 感光性マイクロカプセルトナー ２６ 赤外光発光素子 ２７ 赤外光受光素子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トナーを貯留するトナータンクと、 該トナータンクの、トナー上面より上方に設けられたト
   ナーを感光しない領域の光や音波、電波等の信号を照射
   する信号照射手段と、 該トナータンクの内部の底部に設けられ、前記信号照射
   手段からのトナーを感光しない領域の光や音波、電波等
   の信号を検出する信号検出手段とを備えることを特徴と
   するトナー残量検出装置。