JPH05323788A - 現像装置のトナー残量検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 機構の複雑化、信号処理の複雑化等の不具合
を生じることなく、時々刻々と変化するトナー残量を正
確に検出してオペレータに報知することにより、不意の
機械の停止等を防止することを可能とした現像装置のト
ナー残量検出装置の提供。 【構成】 同軸状かつ相対回転可能に対向配置された同
一形状の第１及び第２のエンコーダ羽根車１６、１８
と、両エンコーダ羽根車間に位置して両エンコーダ羽根
車の各羽根を整合位置関係に保持するコイルスプリング
１７と、検出アーム６ｄがトナー中を通過する時に一方
のエンコーダ羽根車に加わる負荷に起因して両エンコー
ダ羽根車が相対回転したときに該相対回転を検出する光
センサ２１と、光センサから相対回転を検出した信号が
出力されている期間だけ検出アームがトナー内に位置し
ているものと判断し、該判断結果に基づいてトナー量を
判定する制御部とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子写真プロセスを利用
した画像形成装置に用いられる現像装置のトナー残量検
知装置の改良に関し、特に複雑な機構や、複雑な信号処
理を行わずに低コストでトナー残量を時々刻々と正確に
検出できる残量検知装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等
の電子写真プロセスを利用した画像形成装置にあって
は、感光体ドラム上の静電潜像に対して現像装置からト
ナーを付着させることにより可視像化し、この可視像を
記録紙上に転写、定着させることにより画像形成を行っ
ている。ところで、トナーの有無、トナー残量をオペレ
ータが知ることは、コピー操作上必要であるため、従来
から種々の残量検知方法が開発されている。例えば、ホ
ッパー内に検出アームを設けると共に、該検出アームに
トナー残量をトルク差を利用して検出する検出器を設け
ることにより、残量検知を行う装置が実用化されている
が、トナーの残量を検出するポイントが一点に極限され
ており、どの程度の残量があるのかを正確に検知するこ
とができなかった。

【０００３】また実開昭６１−１３２８５８号公報に
は、直流電動機の特性を利用したものであり、現像装置
トナー中の攪拌部材を回転させるときに駆動軸に発生す
る駆動力を、電動機の回転数、電流値、角速度等の変化
を測定して検出することによりトナーの残量を検出する
ものである。この従来例では直流電動機の存在を前提と
している点が特殊であり、該電動機がない場合には検出
が不可能である。しかも、電動機の回転数、電流値、角
速度等の変化を測定するため、信号処理が複雑化し、コ
ストアップ、故障増大の原因となっている。

【０００４】また、特開昭６０−７９３７４号公報に
は、トナーボトル内のトナーを攪拌する攪拌部材の駆動
系にトナーの量に比例した負荷がかかることを利用し
て、該負荷の値がある値を越えた時に作動する検知機構
により検出するようにしているが、この方法は時々刻々
と変化するトナー残量を正確に検出することができなか
った。

【０００５】

【発明の目的】本発明は上記に鑑みてなされたものであ
り、機構の複雑化、信号処理の複雑化等の不具合を生じ
ることなく、時々刻々と変化するトナー残量を正確に検
出してオペレータに報知することにより、不意の機械の
停止等を防止することを可能とした現像装置のトナー残
量検出装置を提供することを目的としている。

【０００６】

【発明の構成】上記目的を達成するため、本発明は、電
子写真プロセスを利用した画像形成装置の現像装置にお
いて、該現像装置は、トナー収容ホッパー内に突出した
軸により基端部を支持されてトナー内を移動する検出ア
ームと、該軸に対して現像装置外部の駆動手段からの駆
動力を伝達する駆動機構と、該駆動機構の駆動力伝達経
路途中に配置したトナー残量検知機構と、制御部とから
成り、該トナー残量検知機構は同軸状かつ相対回転可能
に対向配置された同一形状の第１及び第２のエンコーダ
羽根車と、両エンコーダ羽根車間に位置して両エンコー
ダ羽根車の各羽根を整合位置関係に保持するコイルスプ
リングと、前記検出アームがトナー中を通過する時に一
方のエンコーダ羽根車に加わる負荷に起因して両エンコ
ーダ羽根車が相対回転したときに該相対回転を検出する
光センサとを備え、前記制御部は、前記光センサから前
記相対回転を検出した信号が出力されている期間だけ前
記検出アームが前記トナー内に位置しているものと判断
し、該判断結果に基づいてトナー量を判定することを特
徴とする。

【０００７】以下、本発明を添付図面により詳細に説明
する。図１は本発明を適用した画像形成装置の一例を示
す構成説明図であり、この画像形成装置は記録紙を積載
した給紙カセット１と、給紙ローラ２と、記録紙の手差
し給紙口３と、手差し給紙ユニット３ａと、テンキー、
コピースタートボタン等々を備えた操作部５と、現像装
置６と、感光体ドラム７と、定着ユニット８と、レーザ
光書込ユニット９と、画像形成装置全体の電気制御を司
る制御基板１０とを有する。現像装置６は、図２に示す
ように現像ローラ６ａ，トナー攪拌並びに供給ローラ６
ｂ，トナー収容ホッパー６ｃ及びトナー残量検出アーム
６ｄ等を有する。アーム６ｄは現像装置外部の駆動機構
に連結された軸１１に基端部を支持されて回転するよう
に構成され、ホッパ内のトナー中を回転する際にトナー
からの負荷により作動してトナー残量を検出するもので
ある。

【０００８】図３はトナー残量検出アームに連結された
駆動機構及び検出手段の概略構成説明図であり、図４は
検出手段の構成説明図である。トナー残量検出アーム６
ｄの基端部を支持する軸１１の一端には第１のギヤ１２
の軸心を一体的に固定すると共に、該第１のギヤ１２に
は、第２、第３、第４のギヤ１３、１４、１５が順次噛
合しており、図示しないモータからの駆動力は第４のギ
ヤ１５から順次第１のギヤ１２へと伝達される。

【０００９】第４のギヤ１５回転軸には図示のごとき複
数の羽根１６ａを有した第１のパルス板（第１のエンコ
ーダ羽根車）１６が軸心を一体化されており、該第１の
パルス板１６はコイルバネ１７を介して第２のパルス板
（第２のエンコーダ羽根車）１８と同軸状に連結されて
いる。また、第２のパルス板１８は第６のギヤ１９の軸
心が一体化されており、更に該第６ギヤ１９には図示し
ないモータと連結された駆動ギヤ２０が噛合している。
第１のパルス板１６の羽根１６ａと、第２のパルス板１
８の羽根１８ａの枚数、形状、間隔、寸法は一致してお
り、検出アーム６ｄに対してトナーからの負荷がかかっ
ていない場合には各パルス板１６、１８の各羽根１６
ａ，１８の位置及び角度は完全に重なった状態になるよ
うに、スプリング１７により設定されている。なお、ス
プリング１７はその両端部１７ａを夫々各パルス板１
６、１８に止着することにより、無負荷の時における両
パルス板の位置関係を規定している。

【００１０】符号２１は反射式の光センサであり、第１
のパルス板１６の背面側に配置されており、各パルス板
１６、１８の各羽根或は羽根間の切欠きの位置が一致し
ているか否かを検出している。即ち、回転中の検出アー
ム６ｄがトナー内に位置している時にはコイルバネ１７
がトナーからの負荷によって撓みを起こすため、第１の
パルス板の回転が遅れを起こして、両パルス板１６、１
８間に相対回転が発生する。その結果、両パルス板の切
欠きの位置がずれを起こすため、センサの発光部から出
射した光は第２のパルス板１８の羽根１８ａにて反射し
てセンサ２１の受光部に戻る。センサ２１からの検知信
号は検出アーム６ｄがトナー中に位置している間だけ出
力される。該センサ２１からの検知信号を受けた図示し
ない制御部は検知信号が出力されている時間（パルス
数）に基づいてトナー残量を算出すると共に、操作部上
の表示部にトナー残量を表示する。

【００１１】トナーがない場合には、検出アーム６ｄは
なんらの抵抗も受けずに回転するので、両パルス板間に
相対回転が生じることがなく、センサ２１から出射され
第１のパルス板１６の切欠きを通過した光は第１のパル
ス板１８の切欠きをそのまま通過する。このため、制御
部はトナー無しと判定して機械の停止、トナー無し表
示、トナー補給表示を行わせる。なお、上記検出動作を
可能とするためには、センサに近い側のパルス板１６の
羽根を光を反射しない黒色とすると共に、他方のパルス
板１８の羽根を光を反射する白色とする。

【００１２】図５(a) (b) (c) は第１パルス板１６に対
する第２パルス板１８の回転角度を示す図であり、図５
(a) の回転角度にある第１のパルス板１６に対して第２
のパルス板１８が(b) の状態にある時には、羽根１６ａ
と１８ａの位置が完全に一致しているため、センサによ
る検出波形は(b) の下図のようになり、トナー無しの場
合に相当する。また、図５(a) の回転角度にある第１の
パルス板１６に対して第２のパルス板１８が(c) の状態
（パルス板１６の切欠きをパルス板１８の羽根で完全に
遮蔽した状態）にある時には、両者の羽根の位置関係が
ずれを起こしているので、センサによる検出波形は、
(c) のようになる。換言すれば、検出光の光路は一定
（不動）であるのに対して、２枚のパルス板はずれを起
こした状態で回転するため、光の反射の有無をパルスの
有無として検出することができる。このパルスの数（全
パルスの長さ）は、検出アーム６ｄがトナーから受ける
負荷（トナー中に位置する時間）に応じて変動し、しか
もトナーの残量に比例しているため、制御部は、該パル
ス幅に基づいてトナー残量を正確に算出することが可能
となる。

【００１３】なお、上記実施例では反射型光センサを用
いた例を示したが、透過型の光センサを用いてもよい。
この場合には、両パルス板を挟んで発光素子と受光素子
を対向配置し、発光素子からの出射光が受光素子に受光
可能となる羽根間の間隔をパルス幅として検出すること
ができる。

【００１４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、機構の複
雑化、信号処理の複雑化等の不具合を生じることなく、
時々刻々と変化するトナー残量を正確に検出してオペレ
ータに報知することにより、不意の機械の停止等を防止
することができる。また、機種によってはトナーの残量
の変化に応じて、画像形成に係る他のユニットの動作を
変化させる必要があるが、本実施例によればそのような
機種における各ユニットの制御をトナー残量に応じて適
切に実現することも可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した画像形成装置の概略構成説明
図。

【図２】本発明の現像装置の全体構成説明図。

【図３】本発明の現像装置とトナー残量検知機構の概略
構成説明図。

【図４】トナー残量検知機構の拡大図。

【図５】(a) (b) 及び(c) は第１パルス板に対する第２
パルス板の回転角度を示す図である。

【符号の説明】

１ 給紙カセット、２ 給紙ローラ、５ 操作部、６
現像装置、６ａ 現像ローラ、６ｂ トナー攪拌並びに
供給ローラ、６ｃ トナー収容ホッパー、６ｄトナー残
量検出アーム、７ 感光体ドラム、８ 定着ユニット、
９ レーザ光書込ユニット、１０ 制御基板、１１ ジ
ク、１２〜１５、１９ ギヤ、１６、１８ パルス板、
１６ａ，１８ａ パルス板、１７ コイルバネ、２０
駆動ギヤ、２１ センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子写真プロセスを利用した画像形成装
   置の現像装置において、該現像装置は、トナー収容ホッ
   パー内に突出した軸により基端部を支持されてトナー内
   を移動する検出アームと、該軸に対して現像装置外部の
   駆動手段からの駆動力を伝達する駆動機構と、該駆動機
   構の駆動力伝達経路途中に配置したトナー残量検知機構
   と、制御部とから成り、該トナー残量検知機構は同軸状
   かつ相対回転可能に対向配置された同一形状の第１及び
   第２のエンコーダ羽根車と、両エンコーダ羽根車間に位
   置して両エンコーダ羽根車の各羽根を整合位置関係に保
   持するコイルスプリングと、前記検出アームがトナー中
   を通過する時に一方のエンコーダ羽根車に加わる負荷に
   起因して両エンコーダ羽根車が相対回転したときに該相
   対回転を検出する光センサとを備え、 前記制御部は、前記光センサから前記相対回転を検出し
   た信号が出力されている期間だけ前記検出アームが前記
   トナー内に位置しているものと判断し、該判断結果に基
   づいてトナー量を判定することを特徴とする現像装置の
   トナー残量検出装置。