JP2002108086A

JP2002108086A - トナー補給装置

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Publication number: JP2002108086A
Application number: JP2000303867A
Authority: JP
Inventors: Takahiko Kimura; 登彦木村; Naotaka Funayama; 尚孝船山; Yoshiki Ichikawa; 善樹市川; Toshio Nishino; 俊夫西野; Yasuyuki Ishiguro; 康之石黒; Hiroshi Kubota; 宏久保田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2000-10-03
Filing date: 2000-10-03
Publication date: 2002-04-10
Anticipated expiration: 2020-10-03
Also published as: JP3685705B2

Abstract

(57)【要約】【課題】トナーホッパー容器内で保有するトナー量が
減少して抵抗力が小さくなった場合においても、安定し
たトナー量検知動作を簡単かつ小型の構成で、然も、正
確に行うことができるようにする。【解決手段】攪拌シャフト４の一方の攪拌翼４ａに検
知体６を所定の力で吸着する永久磁石８を設け、攪拌シ
ャフト４の回転に伴って、トナーホッパー内のトナー残
量が少ない場合に、検知体６が永久磁石８により吸着さ
れて一方の攪拌翼４ａと一体となって回転する第１の動
作状態と、トナーホッパー内のトナー残量が多い場合
に、検知体６がトナーの抵抗により永久磁石８から分離
され、永久磁石８が設けられていない他方の攪拌翼４ｂ
によって最上点まで押し上げられ、自重により降下する
第２の動作状態とをとり得るように構成し、検知体６の
第１及び第２の動作状態において発生する磁界変化の回
数を透磁率センサ１０により検知する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、電子写真
記録装置等に用いて好適なトナー補給装置に関し、特に
トナー残量検知機構に係わるものである。

【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おいて
は、予め一様に帯電された感光体上に像露光を行って静
電潜像を形成し、この静電潜像を現像装置から供給され
るトナーによって現像してから、トナー像を転写紙上
に、転写、定着するように構成されている。

【０００３】図８は、従来の現像装置の一例としての構
成を示す断面図である。現像装置１００は、図８に示す
ように、ケーシング１０２内に現像ローラ１０４等が配
設されている。また、この現像装置１００に隣接して、
アジテータ１０６等を備えたトナーホッパーがトナー補
給部１０８として配設されている。トナー補給部１０８
は、現像装置１００内に収容されているトナーの量が低
下した場合に、トナー補給部１０８から現像装置１００
へ必要量のトナーを補給するように制御される。

【０００４】トナー残量検知手段としては、例えば、図
９に示すように、圧電センサ１１０をトナー補給部１０
８の側壁に設置しているものがある。しかしながら、こ
のように圧電センサ１１０を使用する場合には、装置コ
ストが高くなる問題点があり、また、トナー自体がトナ
ー補給部１０８の側壁に与える圧力が小さいため、検知
精度が低く、誤検知し易い問題点がある。さらに、セン
サ表面に付着したトナーを除去するための部材を追加す
る必要もある。

【０００５】また、他のトナー残量検知手段としては、
永久磁石と磁気センサとを利用したものも知られてい
る。図１０は、永久磁石と磁気センサとを利用したトナ
ー残量検知手段の一例としての構成を説明するための図
である。図１０（ａ）、（ｂ）に示すようにトナー補給
部１１８の内部に設けられた軸部１１２に支持部材１１
４が固定され、支持部材１１４の先端から延設された突
起部１１４ａが揺動部材１１６の穴１１６ａに嵌合され
る。このため、揺動部材１１６が支持部材１１４の先端
から延設された突起部１１４ａを中心に揺動するように
構成されている。そして、揺動部材１１６の先端には、
永久磁石１２０が固定されている。永久磁石１２０は、
図１０（ｃ）に示すように、上面側の所定部分１２０ａ
がＳ極とされ、下面側の所定部分１２０ｂがＮ極とされ
ている。また、トナー補給部１１８の壁面の外側には、
磁気センサ１２２が配設されている。

【０００６】上述したように構成されるトナー残量検知
手段の軸部１１２を回転させると、揺動部材１１６がト
ナー残量に応じてトナーの上に乗り上げるため、トナー
補給部１１８の壁面と揺動部材１１６との間にトナー残
量に応じた間隙が生じる。この時、磁気センサ１２２に
より永久磁石１２０からの磁気を検知すると、この間隙
に対応した磁気の強さを検知することができる。そこ
で、永久磁石１２０と、磁気センサ１２２との間の距離
と磁力との関係を予め把握しておけば、磁気センサ１２
２により検知した磁気の強さに基づいて間接的にトナー
残量を検出することが可能となる。

【０００７】しかし、このようなトナー残量検知手段で
は、永久磁石１２０の磁力を精度良く把握する必要があ
るため、その経時的変化が問題となる。つまり、上述し
たトナー残量検知手段では、トナー残量の検知精度が低
いという問題点や、装置を使用していく過程で検知誤差
が大きくなっていく問題点がある。

【０００８】これに対し、永久磁石の磁力を応用するも
のであるが、永久磁石に対して精度を必要とせず、安価
に精度良くトナーの残量を検知するものがある。このト
ナー残量検知手段として特開平４−３５８１７９号公報
に開示されているものがある。

【０００９】図１１は、特開平４−３５８１７９号公報
に開示されているトナー補給装置に用いられているトナ
ー残量検知手段の構成を説明するための断面図である。
図１１に示すように、このトナー残量検知手段において
は、軸部１３２に揺動部材１３４が揺動自在に支持され
た支持部材１３６が取り付けられ、揺動部材１３４に
は、トナーを積載する平板と永久磁石１３０とが設けら
れている。一方、トナーホッパー１３８の外側には、支
持部材１４０、永久磁石１４２とを備えた外部揺動部材
１４４及び位置検知センサ１４６が配設されている。そ
して、トナーホッパー１３８の内外にある永久磁石１３
０・１４２のそれぞれの同極同士を対向させることによ
って、揺動部材１３４の平板にトナーが一定量以上積載
された際の永久磁石１３０・１４２の斥力による外部揺
動部材１４４の回転を、位置検知センサ１４６で検知す
る。

【００１０】また、透磁率センサ等の磁気センサを用い
て磁性トナーの残量検知を行うトナー残量検知手段が特
開平９−８０８９１号公報により開示されている。この
トナー残量検知手段としては、図８に示すように、トナ
ー補給部１０８の側壁の外側に透磁率センサ１５０が配
設される。図１２は、透磁率センサ１５０の出力特性を
示す。図１２に示すように、トナー満杯状態と、トナー
空状態にそれぞれ対応する透磁率センサ１５０の出力電
圧値をメモリに予め記憶させておき、装置の実使用時に
透磁率センサ１５０の出力電圧値と、メモリの記憶され
ている値とを比較することでトナー空状態を判定する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の技術においては、以下に掲げる問題点があっ
た。先ず、特開平４−３５８１７９号公報に開示されて
いる技術では、永久磁石の磁力の精度に対する問題点こ
そ解消されるものの、トナーホッパー内部へ設けるトナ
ー量検出用の揺動部材１３４の構造や、トナーホッパー
外部の検知機構の構成が複雑化するという新たな問題が
生じる。また、永久磁石１３０・１４２の斥力をモーメ
ントに変換して検知するため、十分な検知精度を得るた
めには、各構成部材の位置関係など、設計上のパラメー
タの最適化が困難である。さらに、永久磁石１３０及び
永久磁石１３０の支持部材がトナーホッパーの内壁面に
対して直接摺動するため、内壁面の磨耗が発生する問題
や、トナー補給装置の駆動力を増大させる必要が生じる
という問題点がある。なお、この揺動部材１３４は、ト
ナーホッパーの長手方向に沿って少なくとも二個所設け
る必要があるので、上述したような負荷の増大の弊害が
より一層顕著となる。

【００１２】また、特開平９−８０８９１号公報に開示
されている技術では、磁性トナーの残量検知に対して利
用できるものであり、非磁性トナーの残量検知に対して
は、このままでは適用することができない。

【００１３】従って、本発明は、上記各問題点に鑑みな
されたものであって、その目的は、トナーホッパー容器
内で保有するトナー量が減少して抵抗力が小さくなった
場合においても、安定したトナー量検知動作を簡単かつ
小型の構成で、然も、正確に行うことができるトナー補
給装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】以上の問題を解決するた
めに、本発明のトナー補給装置は、トナーを収容するト
ナーホッパーと、前記トナーホッパー内のトナーを攪拌
する互いに対抗配置された第１及び第２の攪拌翼と、前
記第１及び第２の攪拌翼が固定されており、前記第１及
び第２の攪拌翼を伴って回転する攪拌シャフトと、前記
攪拌シャフトの軸に対して回転自在に設けられ、前記第
１あるいは第２の攪拌翼に押されて回転する磁性体材料
を含む検知体と、前記検知体の動作を磁界の変化により
検知する透磁率センサとを備え、トナー量に応じて付与
される抵抗による前記検地体の回転動作の変化を、前記
透磁率センサが磁界変化によって検出し、ホッパー内の
トナー量を判定することを特徴とする。

【００１５】この構成によれば、トナー補給装置を大型
化することなく、検知体をトナー補給装置に内蔵させる
ことができる。また、トナー補給装置内部の検知体の下
降動作を透磁率センサにより検知できるため、検知体に
よる磁界の変化を機械的に変換して検知する必要がな
い。従って、検知体による磁界の変化を機械的に変換し
て検知する場合に伴う構成部品の増加、機構の複雑化
や、機械的損失などの発生を回避することができ、正確
にトナー保有量の検知またはトナーの有無の検知が可能
となる。さらに、トナー残量を検知するための機構がト
ナーによる汚染の影響を受けにくいため、検知を確実に
行うことができる。

【００１６】また、本発明のトナー補給装置は、前記第
1の攪拌翼に前記検知体を所定の力で吸着する永久磁石
を設け、第２の攪拌翼、検知体、第１の攪拌翼が、前記
攪拌シャフトの回転方向に、この順に配置され、前記ト
ナーホッパー内のトナー残量が少ない場合に、前記検知
体が永久磁石により吸着されて第１の攪拌翼と一体とな
って回転する動作を行い、前記トナーホッパー内のトナ
ー残量が多い場合に、前記検知体がトナーの抵抗により
永久磁石から分離され、前記第２の攪拌翼によって最上
点まで押し上げられ、自重により降下する動作を行い、
これら動作の違いを透磁率センサにより検出することを
特徴とする。

【００１７】この構成によれば、トナーホッパー内にト
ナーが無い、あるいは少ない状態では、検知体が一方の
攪拌翼に設けられている永久磁石に吸着されて一体とな
るので、攪拌シャフトの１回転につき、磁界変化が１回
発生する。逆に、トナーホッパー内のトナー量が十分で
ある状態では、検知体がトナーの抵抗を受けるので、検
知体が一旦永久磁石に吸着されても、トナーの抵抗によ
り分離される。その後、検知体は、他方の攪拌翼によっ
て回転され、上昇、自重による降下を繰り返す。従っ
て、攪拌シャフトの１回転につき、永久磁石の通過と検
知体の通過とに起因して透磁率センサの対向位置の磁界
変化が２回発生する。この磁界変化の回数を検知するこ
とによりトナーの有無を検知する。この場合では、透磁
率センサの出力信号の２値化出力に基づいて磁界変化を
判定するので、後の信号処理が容易であると共に、磁界
の強度変化の影響を受けにくいため、正確なトナー残量
の検知を行うことができる。

【００１８】また、本発明のトナー補給装置は、前記透
磁率センサをトナーホッパーの底面外部に設けることを
特徴とする。

【００１９】この構成によれば、透磁率センサが最適な
位置に配設されるため、トナー量の影響を受けずに正確
なトナー残量の検知を行うことができる。

【００２０】また、本発明のトナー補給装置は、上記検
知体は、両端部を前記攪拌シャフトの同軸上に回転自在
に設けた枠体であることを特徴とする。

【００２１】この構成によれば、検知体を最上点まで上
昇させるための機構が簡略化される。また、検知体が枠
体構造をとるので、検知体を攪拌シャフトの同軸上に設
けても、検知体を上昇させる際に攪拌シャフトの大幅な
回転負荷の増大につながらない。従って、トナー補給装
置の性能低下を回避することができる。

【００２２】また、本発明のトナー補給装置は、前記検
知体を構成する枠体の水平部材が磁性材料で形成され、
枠体の垂直部材が水平部材をなす磁性材料より軽量な非
磁性体材料で形成されていることを特徴とする。

【００２３】この構成によれば、検知体の一部を樹脂材
料等の非磁性材料で構成することにより、検知体を軽量
化することができるため、トナー量の影響を受けずに正
確な残量検知を行うことができ、かつ、検知体を上昇さ
せる際の攪拌シャフトの大幅な回転負荷の増大を回避す
ることができる。つまり、検知体の重量がかさむと、検
知体が降下する方向に作用する力がトナーの抵抗力を上
回り、トナー量が少ない場合に正確な残量検知を行い難
くなる。従って、検知体としての枠体は、でき得る限り
軽量にすることが望ましい。ところが、磁性材料は、金
属材料であり重量がかさむ傾向にあるため、枠体の水平
部材のみ磁性体とし、他の部分は、軽量な非磁性材料の
最適なものを選定して用いる。

【００２４】また、本発明のトナー補給装置は、前記検
知体が、検知体本体と検知体本体に取り付けられた吸着
片とからなり、前記吸着片が磁性材料で形成され、前記
検知体本体が前記吸着片をなす磁性材料より軽量な非磁
性材料で形成されていることを特徴とする。

【００２５】この構成によれば、磁性材料を必要最小限
に抑えて重量増大を抑制することができるため、より検
知体を軽量化することができ、より正確なトナー残量の
検知を行うことができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て図面を参照して説明する。

【００２７】＜装置構成＞図１は、本発明の一実施形態
の要部の構成を示す斜視図である。図１に示すように、
トナーホッパー容器２の内部には、トナーホッパー容器
２の長手方向に沿って攪拌シャフト４が配設されてい
る。この攪拌シャフト４の両端部は、図示されていない
がトナーホッパー容器２の側壁から外部に突出してお
り、外部に設けられた軸受部材を介して回転自在に支持
されている。また、攪拌シャフト４の一端部には、図示
されていないがモータ等の駆動源から歯車列あるいはプ
ーリとベルト等の駆動力伝達機構を介して駆動力が伝達
され、攪拌シャフト４が駆動源により回転するように構
成されている。

【００２８】攪拌シャフト４には、攪拌シャフト４を中
心に互いに１８０°の位置関係に配され、トナーホッパ
ー容器２のトナーを攪拌するための格子状または梯子状
の枠体である攪拌翼４ａ，４ｂが攪拌シャフト４に一体
に取り付けられている。この攪拌翼４ａ，４ｂは、樹脂
等の非磁性体により形成されており、現像装置へトナー
を搬送するトナー搬送部材としても機能する。

【００２９】攪拌翼４ａ，４ｂのうち攪拌翼４ａのトナ
ーホッパー容器２の内周面と対向する側面には、図１に
示すように、永久磁石８が取り付けられている。この永
久磁石８は、攪拌翼４ａの最外周付近に取り付けられて
おり、後述する検知体６を吸着できるように配されてい
る。また、攪拌シャフト４には、軸の延設方向に垂下し
た状態で二本釣り振り子状の枠体がトナーホッパー容器
２内のトナー量の検知体６として、攪拌シャフト４に対
して回転自在に取り付けられている。検知体６は、永久
磁石８に吸着されるように、磁性体からなる細線（例え
ば、φ０．５〜１．０mmの線材、ピアノ線等）で構成さ
れている。なお、この場合においては、検知体６の回転
半径（攪拌シャフト４の回転中心から検知体６の最外周
の距離）は、攪拌翼４ａ・４ｂの回転半径（攪拌シャフ
ト４の回転中心から攪拌翼４ａまたは攪拌翼４ｂの最外
周部までの距離）と略々同等、若しくは、若干小さく設
定されている。

【００３０】従って、検知体６は、攪拌翼４ａと攪拌翼
４ｂとの間の一方側にのみ位置し、他方側に移動するこ
とがない。また、検知体６は、攪拌シャフト４の回転方
向（図１中矢印Ｘで示す方向）において、攪拌翼４ｂ，
検知体６，攪拌翼４ａの順となるように配されている。
このような配置関係とすることにより、検知体６は、攪
拌翼４ａに取り付けられた永久磁石８、または、攪拌翼
４ｂ自体によって、攪拌シャフト４の駆動力が伝達され
ることになり、攪拌シャフト４の回転に伴って検知体６
が回転することになる。

【００３１】なお、上述した説明においては、検知体６
及び攪拌翼４ａ，４ｂの回転半径を上述したように設定
することにより検知体６の動作を規制しているが、この
構成に限定されるものではない。例えば、検知体６と攪
拌翼４ｂとの関係においては、攪拌翼４ｂに突出部を設
けることにより検知体６に攪拌シャフト４の駆動力を伝
達するようにしても良い。

【００３２】また、トナーホッパー容器２の外側には、
トナーホッパー容器２内に設けられた磁性体である永久
磁石８及び検知体６の通過を検知する透磁率センサ１０
が所定位置に配設されている。具体的には、この透磁率
センサ１０は、攪拌シャフト４の回転中心の鉛直方向下
側のトナーホッパー容器２の外周面に近接して配設され
ている。つまり、攪拌シャフト４が回転した際には、攪
拌翼４ａに取り付けられている永久磁石８と、検知体６
とが攪拌シャフト４の回転中心の鉛直方向に向いた時に
透磁率センサ１０と最も近接した状態となる。これら上
述した攪拌シャフト４、攪拌翼４ａ，４ｂ、永久磁石
８、検知体６、及び透磁率センサ１０によって、トナー
残量検知機構が構成されている。

【００３３】＜トナー残量検知動作＞次に、上述したよ
うに構成されるトナー補給装置のトナー検出動作につい
て説明する。図２〜図４の各図は、本発明の一実施形態
のトナー残量の検知原理を説明するための説明図であ
る。

【００３４】初期状態において、検知体６は、自重によ
り最下点に位相に位置して静止している（図２
（ａ））。攪拌シャフト４が回転すると、その回転に伴
って攪拌翼４ｂと検知体６とが当接して係合し、攪拌翼
４ｂによって検知体６が上方へ押し上げられる（図２
（ｂ））。そして、検知体６は、最上点の位相に送達す
る。さらに攪拌シャフト４が回転すると、攪拌翼４ｂと
検知体６との係合が解かれ、検知体６は自重によって降
下を始める（図２（ｃ））。

【００３５】一方、攪拌翼４ｂは、検知体６の後を追っ
て、攪拌シャフト４は駆動装置に連結されているため、
攪拌翼４ｂは、検知体６の後を追って、攪拌シャフト４
の回転に拘束され徐々に降下することになる。

【００３６】ここで、検知体６が最上点まで押し上げら
れた以後では、トナーホッパー容器２内のトナー量によ
って検知体６の動作が異なることになる。

【００３７】先ず、トナーが無い場合の動作について具
体的に説明する。図３に示すように、最上点から降下を
始めた検知体６は、途中にトナーがほとんどないため、
自重により最下点の位相に位置し、攪拌翼４ａに取り付
けられた永久磁石８に吸着される（図３（ａ））。トナ
ーが無い状態では、検知体６がトナーからの抵抗を受け
ないため、検知体６が永久磁石８に一旦吸着されると両
者は分離し難い。従って、この場合では、検知体６と攪
拌翼４ａとが一体となった状態で回転し続ける（図３
（ｂ）（ｃ））。

【００３８】次に、トナーが比較的多い場合の動作につ
いて具体的に説明する。図３（ａ）に示すように、検知
体６はトナーの抵抗を受けるため、一気には最下点まで
降下せずに、トナー界面上で受け止められ、その個所で
静止している。そして、攪拌シャフト４の回転が進み
（図３（ｂ））、攪拌翼４ｂが検知体６に追いついて係
合すると、その後再び攪拌翼４ｂと一体となって回転す
る（図３（ｃ））。

【００３９】また、攪拌翼４ａと検知体６が磁力により
一体となっている場合、攪拌シャフト４が回転し始める
と、検知体６の回転に対してトナーの所定の抵抗が加わ
り、攪拌翼４ａと検知体６とが分離される。そして、そ
の回転に伴って攪拌翼４ｂと検知体６とが係合し、検知
体６が上方に押し上げられ、検知体６は、最上点の位相
に到達する。さらに、攪拌シャフト４が回転すると、攪
拌翼４ｂと検知体６との係合が解かれ、検知体６が攪拌
翼４ｂの移動に先立って自重により降下し、図４（ａ）
に示すように、トナー界面上で浮いたような状態で静止
する。

【００４０】一方、攪拌翼４ｂは、攪拌シャフト４と一
体であり、攪拌シャフトが駆動装置に連結されているた
め、攪拌翼４ｂは、検知体６の後を追って、攪拌シャフ
ト４の回転に拘束されつつ、図４（ｃ）に示すように徐
々に降下することになる。

【００４１】こうして、検知体６が最上点まで押し上げ
られた以降では、トナーホッパー容器２内のトナー保有
量によって検知体６の動作が異なることになる。つま
り、トナーホッパー用器２内に比較的多くのトナーを保
有している場合には、検知体６は、トナーの抵抗を受け
るため、一気には最下点まで降下せずにトナー界面上で
受け止められ、トナー界面上で浮いたような状態で静止
する。そして、攪拌シャフト４の回転が進み、攪拌翼４
ｂが検知体６に追いついて係合すると、その後再び攪拌
翼４ｂと一体となって回転する。

【００４２】従って、トナーホッパー容器２内に比較的
多くのトナーを保有している場合には、検知体６が攪拌
翼４ａに取り付けられた永久磁石８に吸着されることな
く、基本的に攪拌翼４ｂとの係合によって回転される。
なお、例え検知体６が攪拌翼４ａに取り付けられた永久
磁石８に一旦吸着された場合でも、トナーの抵抗によっ
て容易に分離されることになる。そして、分離された後
は、上述した動作を繰り返すことになる。

【００４３】即ち、トナーホッパー容器２内で保有する
トナーの有無や多少によって、最下点付近で検知体６が
攪拌翼４ｂを介して駆動力を与えられて回転している
か、攪拌翼４ａの永久磁石８に吸着されて一体となって
回転しているかの差異が発生する。この動作の差異を磁
界変化（透磁率変化）として透磁率センサ１０で検出す
ることでトナー残量を検知することが可能となる。

【００４４】図５は、透磁率センサ１０の出力と透磁率
との関係を示す特性図である。なお、図５においては、
横軸が透磁率を示し、縦軸が透磁率センサ１０の出力レ
ベルを示す。透磁率センサ１０の出力特性は、図５に示
すように、透磁率が高側（検知体が有り又は接近する状
態）の場合に、Ｈｉ（ＯＮ）側傾向となり、透磁率が低
側（検知体が無し又は離間する状態）の場合に、Ｌｏ
（ＯＦＦ）側傾向となる。

【００４５】この透磁率センサ１０の出力特性を踏まえ
て、以下にトナー残量検出について図６を参照しながら
説明する。図６は、トナー残量に応じた透磁率センサの
出力変化を示す特性図である。（ａ）はトナーが無いあ
るいは少ない場合、（ｂ）はトナーが所定量より多くあ
る場合を示す。横軸は攪拌シャフトの回転位相、縦軸は
センサ出力を示す。横軸に示されている最上点、及び最
下点とは、攪拌翼４ａが最上点、及び最下点にあるとき
の位相を示す。

【００４６】トナーホッパー容器２内にトナーが無い
か、もしくは、少ない場合には、図３に示すように、検
知体６と攪拌翼４ａとが一体となった状態で回転し続け
るため、検知体６と攪拌翼４ａとが最下点に達した時、
透磁率センサ１０の出力は、Ｈｉレベルとなり、通過後
Ｌｏレベルとなる。すなわち攪拌シャフト４の１回転当
たりに１回、所定レベル以上となる区間が発生する（図
６（ａ））。また、検知体６と攪拌翼４ａとが分離状態
にあっても、上述したように、攪拌シャフト４が１回転
する間に検知体６と攪拌翼４ａとが一体となるので、透
磁率センサ１０の出力は図６（ａ）のようになる。

【００４７】一方、トナーホッパー容器２内に十分な量
のトナーが有る場合には、検知体６は、図４に示したよ
うに、最上点まで持ち上げられた後、落下しても、瞬間
的に最下点まで復帰することはなく、ある程度の時間
は、図４（ａ）に示すようにトナーの界面に浮いたよう
な状態で静止している。そして、図４（ｃ）に示すよう
に、やがて攪拌シャフト４ｂの位相と一致して最下点に
戻され、再び上昇に移行する。従って、図６（ｂ）に示
すように、攪拌翼４ａが最上点（攪拌翼４ｂが最下点）
を通過するタイミングで検知体が最下点を攪拌翼４ｂと
ともに通過するので、透磁率センサ１０の出力がＨｉレ
ベルとなり、通過後Ｌｏレベルとなる。また、攪拌翼４
ａが永久磁石８とともに最下点（攪拌翼４ｂが最上点）
を通過するタイミングで透磁率センサ１０の出力がＨｉ
レベルとなり通過後Ｌｏレベルとなる。こうして、攪拌
シャフト４の１回転当たりに２回、所定レベル以上とな
る区間が発生する。

【００４８】ここで、磁界変化そのものを検出しようと
すると、攪拌翼４ａに取り付けられている永久磁石８の
精度や、トナーホッパー容器２の底部外側に設ける透磁
率センサ１０の精度が要求されることになり、コスト増
大につながるため、本発明の一実施形態では、透磁率セ
ンサ１０の出力信号を所定しきい値により２値化し、そ
の２値化出力により攪拌シャフト４の１回転当たりの磁
界変化の発生回数として監視する。このようにすること
で、透磁率センサ１０の出力レベルの大小関係に無関係
とする。従って、透磁率センサ１０の検出精度や感度等
の検出特性を殆ど無視することができ、透磁率センサ１
０として特殊なものを用いる必要がない。

【００４９】また、透磁率センサ１０の応答速度につい
ては、次の通りである。トナーホッパー容器２の大きさ
や、使用される画像形成装置によって攪拌シャフト４の
回転数仕様が異なるが、この種の攪拌シャフト４の回転
数は、少なければ毎分１０回転以下であり、高々毎分１
０数回転程度に設定されている。このように攪拌シャフ
ト４は、比較的低速で回転するため、最下点位置での磁
界変化（磁界変化の回数）も補足し易い。例えば、攪拌
シャフト４の回転数設定を毎分１０回転と仮定すると、
最下点での磁界変化の間隔は、トナーホッパー容器２内
のトナー量が比較的多く、攪拌シャフト４の１回転当た
りの磁界変化が２回発生する場合で、３秒間隔程度とな
る。つまり、先ず、１回目の磁界変化は、吸着用の永久
磁石８が固定された攪拌翼４ａが透磁率センサ１０の対
向面を通過する時に発生し、２回目の磁界変化は、検知
体６が永久磁石８が設けられていない攪拌翼４ｂに押さ
れる状態で一体的になって通過する時に発生する。一
方、トナーホッパー容器２内の保有トナー量が少ない
か、全く無い場合では、攪拌シャフト４の１回転当たり
の磁界変化は、１回しか発生せず、６秒間隔程度とな
る。従って、透磁率センサ１０の応答速度等の検出特性
を殆ど無視することができ、透磁率センサ１０として特
殊なものを用いる必要がない。

【００５０】上述したように構成される一実施形態の各
構成要素の好ましい形態についてさらに説明する。一実
施形態においては、透磁率センサ１０を用いて磁界変化
を検出するため、検知体６は、金属材料が適し、さら
に、攪拌シャフト４の攪拌翼４ａに取り付けた永久磁石
８へ吸着させるために磁性金属材料が適している。ま
た、金属材料で検知体６を形成すると、トナーの抵抗を
受けても検知体６が変形しにくく、検知体６の強度を確
保して正確なトナー残量の検知を行うことができる。但
し、金属材料で検知体６を形成すると、検知体６の自重
が増大することになり、トナー残量が十分多い場合で、
検知体６がトナーに沈み込んでしまう。この時、検知体
６が攪拌翼４ａの永久磁石８に近接または接触して吸着
され、正確に磁界変化の回数を検出することができない
といった不具合が生じる可能性がある。従って、なるべ
く検知体６を軽量にすることが好ましい。

【００５１】図７（ａ）は、上述した一実施形態におい
て用いられる検知体６の外観を示す斜視図である。図４
Ａに示すように軽量化を達成するため、検知体６を太さ
０．５〜１．０mm程度の金属細線状のもので形成するこ
とが好ましい。また、図７（ｂ）及び図７（ｃ）は、検
知体６の他の例の外観を示す斜視図である。図７（ｂ）
に示すように検知体６を三つの部材からなる構造とし、
検知体の水平部材６ｃのみ金属材料で形成し、両端部の
垂直部材６ａ，６ｂを樹脂材料で形成して一体化しても
良い。また、図４Ｃに示すように検知体６の本体部材６
ｄを樹脂材料で形成し、磁性材料からなる検出片６ｅと
しての小片を本体部材６ｄの水平部材の所定個所に取り
付けるようにしても良い。

【００５２】次に本発明の他の実施形態について説明す
る。上述した本発明の一実施形態の説明においては、透
磁列センサ１０を用いて磁界変化を検出することにより
検知体６の動作を検知する場合について説明したが、本
発明は、これ以外の方法、例えば、機械的スイッチや電
気的容量検知により検知体６の動作を検知するようにし
ても良い。つまり、本発明では、検知体６が複数設けら
れた攪拌翼の内の特定のものと所定の力で一体化されて
回転運動するか、それ以外の攪拌翼によって強制的に押
されることにより回転運動するかを判別できれば良く、
その方法に限定されない。

【００５３】また、上述した本発明の一実施形態の説明
においては、永久磁石８を用いて検知体６を攪拌翼４ａ
に所定の吸着力で一体化させて回転運動させる場合につ
いて説明したが、本発明は、これ以外の方法、例えば、
静電気的吸引力等により検知体６と攪拌翼４ａとを所定
の力で一体化させるものであっても良い。

【００５４】なお、本発明が上記各実施形態に限定され
ず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施形態は
適宜変更され得ることは明らかである。また、上記構成
部材の数、位置、形状等は、上記各実施形態に限定され
ず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状にする
ことができる。

【００５５】

【発明の効果】本発明では、複数の攪拌翼を有する攪拌
シャフトと、検知体と、透磁率センサとが所定の関係と
なるように配設されている。このため、トナー補給装置
を大型化することなく、検知体をトナー補給装置に内蔵
させることができる。また、トナー補給装置内部の検知
体の下降動作を透磁率センサにより検知できるため、検
知体による磁界の変化を機械的に変換して検知する必要
がない。従って、検知体による磁界の変化を機械的に変
換して検知する場合に伴う構成部品の増加、機構の複雑
化や、機械的損失などの発生を回避することができ、正
確にトナー保有量の検知またはトナーの有無の検知が可
能となる。さらに、トナー残量を検知するための機構が
トナーによる汚染の影響を受けにくいため、検知を確実
に行うことができる。

【００５６】また、本発明では、攪拌シャフトの複数の
攪拌翼の内の一方の攪拌翼に検知体を所定の力で吸着す
る永久磁石が設けられ、攪拌シャフトの回転に伴って、
トナーホッパー内のトナー残量が少ない場合に、上記検
知体が永久磁石により吸着されて一方の攪拌翼と一体と
なって回転する第１の動作状態と、トナーホッパー内の
トナー残量が多い場合に、上記検知体がトナーの抵抗に
より永久磁石から分離され、永久磁石が設けられていな
い他方の攪拌翼によって最上点まで押し上げられ、自重
により降下する第２の動作状態とをとり得るように構成
されている。このため、検知体の第１及び第２の動作状
態における差異を透磁率センサにより検出することによ
り容易に、かつ、正確にトナーの有無を判別することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のトナー補給装置の一実施形態を示す要
部斜視図である。

【図２】本発明のトナー補給装置の初期動作を説明する
図である。

【図３】本発明のトナー補給装置のトナー無しの場合の
動作を説明する図である。

【図４】本発明のトナー補給装置のトナー有りの場合の
動作を説明する図である。

【図５】透磁率センサの出力と透磁率との関係を示す特
性図である。

【図６】トナー残量に応じた透磁率センサの出力変化を
示す特性図である。

【図７】検知体の構成例を示す斜視図である。

【図８】従来のトナー補給装置の構成を示す断面図であ
る。

【図９】トナー残量検知手段の例を示す断面図である。

【図１０】従来のトナー補給装置のトナー残量検知手段
の他の例を示す構成図である。

【図１１】従来のトナー補給装置の他の構成を示す断面
図である。

【図１２】従来のトナー残量検知手段に用いる透磁率セ
ンサの出力特性を示す特性図である。

【符号の説明】

２トナーホッパー容器４攪拌シャフト４ａ，４ｂ攪拌翼６検知体６ａ，６ｂ検知体６の両端部の垂直部材６ｃ検知体６の水平部材６ｄ検知体６の本体部材６ｅ検知体６の検出片８永久磁石１０透磁率センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者市川善樹大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者西野俊夫大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者石黒康之大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者久保田宏大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内Ｆターム(参考） 2H077 AA12 AB03 AB04 AB13 AB18 DA15 DA34 DA54 FA19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トナーを収容するトナーホッパーと、前記トナーホッパー内のトナーを攪拌する互いに対抗配
置された第１及び第２の攪拌翼と、前記第１及び第２の攪拌翼が固定されており、前記第１
及び第２の攪拌翼を伴って回転する攪拌シャフトと、前記攪拌シャフトの軸に対して回転自在に設けられ、前
記第１あるいは第２の攪拌翼に押されて回転する磁性体
材料を含む検知体と、前記検知体の動作を磁界の変化により検知する透磁率セ
ンサとを備え、トナー量に応じて付与される抵抗による前記検地体の回
転動作の変化を、前記透磁率センサが磁界変化によって
検出し、トナーホッパー内のトナー量を判定することを
特徴とするトナー補給装置。
【請求項２】前記第1の攪拌翼に前記検知体を所定の
力で吸着する永久磁石を設け、第２の攪拌翼、検知体、第１の攪拌翼が、前記攪拌シャ
フトの回転方向に、この順に配置され、前記トナーホッパー内のトナー残量が少ない場合に、前
記検知体が永久磁石により吸着されて第１の攪拌翼と一
体となって回転する動作を行い、前記トナーホッパー内のトナー残量が多い場合に、前記
検知体がトナーの抵抗により永久磁石から分離され、前
記第２の攪拌翼によって最上点まで押し上げられ、自重
により降下する動作を行い、これら動作の違いを透磁率センサにより検出することを
特徴とする請求項１記載のトナー補給装置。
【請求項３】前記透磁率センサをトナーホッパーの底
面外部に設けることを特徴とする請求項１または２記載
のトナー補給装置。
【請求項４】前記検知体は、両端部を前記攪拌シャフ
トの同軸上に回転自在に設けた枠体であることを特徴と
する請求項１〜３記載のトナー補給装置。
【請求項５】前記検知体を構成する枠体の水平部材が
磁性材料で形成され、枠体の垂直部材が水平部材をなす
磁性材料より軽量な非磁性体材料で形成されていること
を特徴とする請求項４記載のトナー補給装置。
【請求項６】前記検知体が、検知体本体と検知体本体
に取り付けられた吸着片とからなり、前記吸着片が磁性材料で形成され、前記検知体本体が前
記吸着片をなす磁性材料より軽量な非磁性材料で形成さ
れていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記
載のトナー補給装置。