JP2002132036A - トナー量検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】磁性および非磁性トナーに係わらず、各構成部
材の負荷を増大させることなくトナー量検出を簡単かつ
コンパクトな構成で精度良く行うことができるトナー量
検出装置を提供する。 【解決手段】トナー槽２１内において所定回りに回転自
在に支持された回転軸１１と、この回転軸に対しその放
射線方向に延びて回転一体に連結され、トナー槽内のト
ナーの撹拌によって回転方向後側に弾性域内で変形する
可撓性の第１撹拌羽根１２と、この第１撹拌羽根の回転
方向後側において回転軸に対しその放射線方向に延びて
回転一体に連結され、トナー槽内のトナーを撹拌する剛
性のある第２撹拌羽根１３と、トナー槽内においてトナ
ーの抵抗を受けて回転する第１および第２撹拌羽根の回
転動作を磁界の変化に基づいて検出する透磁率センサ１
４とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機などの電子
写真記録装置などの現像装置においてトナー槽内のトナ
ー量を検出するトナー量検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、複写機、プリンタ、ファクシミ
リ装置など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、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、定着させるようにしている。

【０００３】たとえば、図７に示すように、現像装置ａ
１は、ケーシングａ２内に現像ローラａ３などが配置さ
れて構成されている。また、この現像装置ａ１に隣接し
て、アジテータａ４などを備えたトナー補給部ａ５が配
置されている。このトナー補給部ａ５は、現像装置ａ１
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ａ５から現像装置ａ１へ必要量のトナーを補給
するように制御されている。

【０００４】そして、トナーの残量を検出するトナー量
検出装置としては、図８に示すように、圧電センサａ６
をトナー補給部ａ５の側壁に設置したものがある。

【０００５】しかし、このものでは、圧電センサａ６を
使用することにより、装置のコストが高くなるという欠
点がある。また、トナー補給部ａ５の側壁に対して与え
るトナー自体の圧力が小さいため、検出精度が低く、誤
検出しやすいといった欠点もある。さらに、圧電センサ
ａ６表面に付着したトナーを除去するための部材を付設
する必要性も生ずる。

【０００６】また、その他のトナー量検出装置として
は、図９〜図１１に示すように、永久磁石ｂ１と磁性セ
ンサｂ２とを利用したものもある。このものでは、トナ
ー補給部ｂ３の内部に設けられた軸ｂ４に支持部材ｂ５
を固定し、支持部材ｂ５の先端に形成された突起部ｂ６
を揺動部材ｂ７の孔ｂ８に嵌合し、揺動部材ｂ７を揺動
自在に取り付けている。そして、揺動部材ｂ７の先端に
永久磁石ｂ１を固定し、トナー補給部ｂ３の壁面の外側
に磁性センサｂ２を設けている。

【０００７】このものにおいて、軸ｂ４を回転させる
と、揺動部材ｂ７がトナーの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ｂ３の壁面との間にトナ
ー量に応じた隙間（トナーの層）が生じる。このとき、
時期センサｂ２により永久磁石ｂ１からの磁気が検出さ
れると、その隙間に対応した磁気の強さを検出すること
ができ、これに基づいて間接的にトナー量を検出するこ
とが可能となる。この場合には、永久磁石ｂ１と磁気セ
ンサｂ２との間の距離と磁力との関係を予め把握してお
く必要がある。

【０００８】しかし、このようなトナー量検出装置で
は、永久磁石ｂ１の磁力を正確に把握しておく必要があ
るため、その磁力の経時的な変化が問題となり、トナー
量の検出精度が低いという欠点や、使用するにつれて検
出誤差が大きくなるといった欠点がある。

【０００９】これに対し、トナー量検出装置として、特
開平４−３５８１７９号公報に開示されるもののよう
に、磁石の磁力を応用するものの、永久磁石の精度を必
要とせず、安価に精度良くトナー量の検出を行えるよう
にしたものがある。このトナー量検出装置は、図１２に
示すように、軸ｃ１に対し揺動部材ｃ２を揺動自在に支
持する支持部材ｃ３を取り付け、揺動部材ｃ２の先端に
トナーを積載する平板ｃ４と永久磁石ｃ５とを設けてい
る。一方、トナーホッパｃ６の外側に、支持部材ｃ７お
よび永久磁石ｃ８を備えた外部揺動部材ｃ９と、位置検
出センサｃ１０とを設けている。そして、それぞれトナ
ーホッパｃ６の内外にある永久磁石ｃ５，ｃ８の同極同
士を対向させることによって、揺動部材ｃ２の平板ｃ４
にトナーが一定量以上積載された際の永久磁石ｃ５，ｃ
８の斥力による外部揺動部材ｃ９の回転を位置検出セン
サｃ１０で検出するようにしている。

【００１０】また、その他のトナー量検出装置として
は、特開平９−８０８９１号公報に開示されるように、
透磁率センサなどの磁気センサを用いて磁性トナーの残
量検出を行うものようにしたものもある。このトナー量
検出装置では、図７に示すトナー補給部ａ５において、
その側壁の外側に透磁率センサａ７を設けている。そし
て、図１３に示すように、トナー満杯状態とトナー空状
態とにそれぞれ対応する透磁率センサａ７の出力値（出
力電圧値）をメモリに予め記憶させておいた上で、装置
の実使用時に透磁率センサａ７の出力値とメモリの記憶
値とを比較し、トナーの有無を判別するようにしてい
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の如
き、永久磁石ｃ５，ｃ８の斥力による外部揺動部材ｃ９
の回転を位置検出センサｃ１０で検出するようにしたト
ナー量検出装置では、永久磁石の磁力の精度に対する欠
点が解消されてはいるものの、トナーホッパｃ６などの
トナー槽の内部における揺動部材ｃ２の構造や、トナー
槽外部において外部揺動部材ｃ９の回転を検出する位置
検出センサｃ１０などの検出機構の構成が非常に複雑な
ものとなる。また、永久磁石ｃ５，ｃ８の斥力がモーメ
ントに変換して機械的に検出されるため、十分な検出精
度を得る上で必要な各構成部材の位置関係などの設計上
のパラメータの最適化が困難である。さらに、永久磁石
ｃ５および支持部材ｃ３がトナー槽の内壁面に対し直接
摺動するため、トナー槽の内壁面の摩耗が危惧される
上、永久磁石ｃ５および支持部材ｃ３の負荷の増大によ
って駆動力を大きくする必要がある。しかも、揺動部材
ｃ２は、トナー槽の長手方向に沿って少なくとも２箇所
設ける必要があるので、負荷増大の弊害は一層顕著なも
のとなる。

【００１２】一方、上記の如き、透磁率センサなどの磁
気センサを用いて磁性トナーの残量検出を行うものよう
にしたトナー量検出装置では、磁性トナーについては残
量を検出できるものの、非磁性トナーについては残量を
検出することができず、トナー量検出装置の汎用性を図
る上で大きなネックとなる。

【００１３】本発明は、かかる諸点に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、磁性および非磁性
トナーに係わらず、各構成部材の負荷を増大させること
なくトナー量検出を簡単かつコンパクトな構成で精度良
く行うことができるトナー量検出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】上記目的を達成するた
め、本発明では、トナー量検出装置として、トナー槽内
において所定回りに回転自在に支持された回転軸と、こ
の回転軸に対しその放射線方向に延びて回転一体に連結
され、トナー槽内のトナーの撹拌によって回転方向後側
に弾性域内で変形する可撓性の第１撹拌羽根と、この第
１撹拌羽根の回転方向後側において上記回転軸に対しそ
の放射線方向に延びて回転一体に連結され、トナー槽内
のトナーを撹拌する剛性のある第２撹拌羽根と、上記ト
ナー槽内においてトナーの抵抗を受けて回転する第１お
よび第２撹拌羽根の回転動作状態を検出する回転動作状
態検出手段とを備えている。

【００１５】この特定事項により、トナー槽内の回転軸
回りに回転する２つの撹拌羽根と、この各撹拌羽根のト
ナー抵抗を受けた回転動作状態を検出する回転動作状態
検出手段とによってトナー量検出装置（検出機構）が構
成されているので、トナー量検出装置が非常に簡単にか
つコンパクトに構成されることになる。しかも、トナー
槽内部での撹拌による第１撹拌羽根の変形が回転動作状
態検出手段によって検出されるので、トナーの残量また
はトナーの有無を精度良く検出することが可能となる。
また、各撹拌羽根は、トナー槽の内壁面に対し直接摺動
しないので、トナー槽の内壁面の摩耗が防止される上、
負荷の増大による駆動力の増加などの弊害を招くことが
ない。さらに、トナー槽内部において第１撹拌羽根がト
ナーの撹拌時の抵抗を受けて変形した際の第２撹拌羽根
との一体的な回転動作状態が回転動作状態検出手段で検
出されることにより、磁性トナーおよび非磁性トナーに
係わらずトナーの有無が検出されることになり、トナー
量検出装置の汎用性を図ることが可能となる。

【００１６】特に、トナー量の検出を正確に行うものと
して、以下の構成が掲げられる。

【００１７】つまり、トナー槽内のトナーの残量が少な
い場合に第１撹拌羽根をトナーの撹拌によって回転方向
後側に変形させることなく回転動作させる一方、トナー
槽内のトナーの残量が多い場合に第１撹拌羽根をトナー
の撹拌によって回転方向後側に変形させて第２撹拌羽根
と一体的に回転動作させるようにしている。

【００１８】この特定事項により、トナー槽内にトナー
がない場合、あるいは少ない場合には、第１撹拌羽根が
回転方向後側に変形しないので、各撹拌羽根の回転動作
状態が回転軸１回転当たりに２回検出される。これに対
し、トナー槽内にトナーが十分にある場合には、第１撹
拌羽根が回転方向後側に変形し、第１撹拌羽根が第２撹
拌羽根に接触して両撹拌羽根が一体的に回転するので、
各撹拌羽根の回転動作状態が回転軸１回転当たりに１回
しか検出されないことになる。したがって、回転軸の１
回転につき、撹拌羽根の通過時における回転動作状態検
出手段の対向位置での回転動作状態は１回もしくは２回
起こることになり、その回転動作状態の回数によってト
ナーの有無（多少）が検出されることになる。このた
め、回転動作状態の回数を回転動作状態検出手段の出力
信号のＯＮ／ＯＦＦにより判定することが可能となり、
トナー量検出装置に要求される検出精度が緩和されるこ
とになる。加えて、回転動作状態検出手段からの出力信
号の後処理が簡単に行える上、磁界の強度変化の影響な
どを受けることなくトナー量の検出が正確に行えること
になる。

【００１９】特に、回転動作状態検出手段として、トナ
ー槽内においてトナーの抵抗を受けて回転する第１およ
び第２撹拌羽根の回転動作を磁界の変化に基づいて検出
する透磁率センサを適用した場合には、トナー槽内部で
の撹拌による第１撹拌羽根の変形が透磁率センサによっ
て検出されるので、各撹拌羽根の状態変化を機械的に変
換して検出する必要がなく、これに伴う構成部品点数の
増加や、磁界の変化を機械的に変換する際の機械損失な
どの発生が回避され、トナーの残量またはトナーの有無
を精度良く検出することが可能となる。また、トナー槽
内部において第１撹拌羽根がトナーの撹拌時の抵抗を受
けて変形する際の磁界の変化が透磁率センサで検出され
ることにより、磁性トナーの使用時には非磁性の撹拌羽
根を、非磁性トナーの使用時には磁性の撹拌羽根をそれ
ぞれ使用することで、磁性トナーおよび非磁性トナーに
係わらずトナーの有無が検出されることになり、トナー
量検出装置の汎用性が図れることになる。

【００２０】そして、トナー槽内にトナーがない場合、
あるいは少ない場合には、第１撹拌羽根が回転方向後側
に変形しないので、磁界変化は回転軸１回転当たりに２
回発生し、これに対し、トナー槽内にトナーが十分にあ
る場合には、第１撹拌羽根が回転方向後側に変形し、第
１撹拌羽根が第２撹拌羽根に接触して両撹拌羽根が一体
的に回転するので、磁界変化は回転軸１回転当たりに１
回しか発生しないことになる。したがって、回転軸の１
回転につき、撹拌羽根の通過に起因する透磁率センサの
対向位置での磁界変化は１回もしくは２回起こることに
なり、その磁界変化の回数によってトナーの有無（多
少）を検出することが可能となる。

【００２１】しかも、トナー槽の底部外面に透磁率セン
サを設けた場合には、磁界の強度変化による影響を受け
にくい具体的な設置場所が特定され、トナーの残量をよ
り正確に検出することが可能となる。

【００２２】また、第１および第２撹拌羽根の少なくと
も透磁率センサと対向する対向部位に金属材料を適用し
た場合には、磁界の変化が確実に発生し、透磁率センサ
が各撹拌羽根の状態変化を補足しやすく、トナー量の検
出が正確に行えることになる。

【００２３】そして、トナー槽内のトナーとして非磁性
のものを適用し、第１および第２撹拌羽根の少なくとも
透磁率センサと対向する対向部位を磁性材料により構成
した場合には、各撹拌羽根の回転動作を明確に捕えて、
透磁率センサによる各撹拌羽根の状態変化を確実に補足
することが可能となり、非磁性トナーを適用した場合に
その残量を円滑に検出することが可能となる。

【００２４】これに対し、トナー槽内のトナーとして磁
性のものを適用し、第１および第２撹拌羽根の少なくと
も透磁率センサと対向する対向部位を非磁性材料により
構成した場合には、各撹拌羽根の回転動作を明確に捕え
て、透磁率センサによる各撹拌羽根の状態変化を確実に
補足することが可能となり、磁性トナーを適用した場合
にその残量を円滑に検出することが可能となる。

【００２５】特に、第１および第２撹拌羽根を互いに同
一の材料により構成し、第１撹拌羽根の厚さを、トナー
の撹拌によって変形するように第２撹拌羽根の厚さより
も薄く形成した場合には、同一の材料の厚さを変更する
のみで、第１および第２撹拌羽根が構成され、各撹拌羽
根の製造の簡単化を図ることが可能となる。

【００２６】さらに、第１撹拌羽根をトナーの撹拌によ
って変形するような薄い板状に形成する一方、第２撹拌
羽根を内部が素通しとなる枠体状に形成した場合には、
第２撹拌羽根の剛性を容易に確保することが可能となる
上、回転軸の回転時に、素通しとなる第２撹拌羽根の内
部にトナーを抵抗無く流通させてトナーに与えるストレ
スを可及的に解消することが可能となる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００２８】この実施形態では、本発明のトナー量検出
装置をトナー補給装置に適用した場合について説明す
る。

【００２９】図１に示すように、トナー量検出装置１
は、トナー補給装置２の断面略Ｕ字状のトナー槽２１に
設けられている。

【００３０】トナー量検出装置１は、トナー槽２１内を
左右両側壁（図示せず）に向かって長手方向に延びる回
転軸１１と、この回転軸１１に対しその周方向に所定角
度（略３０°）隔てて回転一体にそれぞれ連結され、ト
ナー槽２１内のトナーを撹拌する薄板状の第１および第
２撹拌羽根１２，１３と、トナー槽２１の底部外面に設
けられた回転動作状態検出手段としての透磁率センサ１
４とを備えている。

【００３１】回転軸１１は、トナー槽２１の左右両側壁
に回転自在に支持されている。この回転軸１１の一端部
は、図示しないがモータ等の駆動源に対し歯車列あるい
はプーリおよびベルト等の駆動伝達機構を介して連結さ
れており、駆動源によって回動軸１１を所定回り（図１
に示すＡ方向）に回転させるようになされている。

【００３２】第１撹拌羽根１２は、回転軸１１に対しそ
の放射線方向に延び、バネ鋼等の磁性材料によって構成
されている。この第１撹拌羽根１２は、回転軸１１の回
動時にトナー槽２１内のトナーの撹拌によって回転方向
後側（第２撹拌羽根１３側）に弾性域内で変形するよう
に板厚を薄くした可撓性のあるものが適用されている。
そして、第１撹拌羽根１２は、回転軸１１に対し第２撹
拌羽根１３の回転方向前側に設けられ、図示しない現像
装置に繋がるトナー補給装置２に対しトナーを搬送する
機能を有している。この場合、第１撹拌羽根１２は、ト
ナーを搬送する機能を有していることから、トナー槽２
１の内壁面に対し先端部が摺接する際には、その先端部
に摩擦係数の低い摺動部材（図示せず）を設けること
で、摺動によるトナー槽２１内壁面の摩耗や、回転軸１
１の回転抵抗の増大を防止するようになされている。

【００３３】第２撹拌羽根１３も、第１撹拌羽根１２の
回転方向後側（回転軸１１の周方向に略３０°隔てた位
置）において回転軸１１に対しその放射線方向に延び、
バネ鋼等の磁性材料によって構成されている。この第２
撹拌羽根１３は、トナー槽２１内のトナーの撹拌によっ
て変形しないように第１撹拌羽根１２よりも板厚を厚く
した剛性のあるものが適用されている。この場合、第２
撹拌羽根１３は、主にトナー槽２１内のトナーを撹拌
し、トナー補給装置２に対するトナーの搬送には関与し
ないので、その先端部とトナー槽２１内壁面との間にク
リアランスが確保されている。

【００３４】透磁率センサ１４は、トナー槽２１内にお
いてトナーの抵抗を受けて回転する第１および第２撹拌
羽根１２，１３の回転動作を磁界の変化に基づいて検
出、つまり各撹拌羽根１２，１３の通過を検出するもの
である。この透磁率センサ１４は、回転軸１１の回転中
心の鉛直方向下側に位置付けられ、各撹拌羽根１２，１
３の先端部の対向部位をそれぞれ検出するようになされ
ている。この場合、トナーとしては、非磁性のものが適
用されている。

【００３５】次に、トナー量検出装置１によるトナー量
の検出原理を図２および図３に基づいて説明する。図２
の（ａ）〜（ｃ）および図３の（ａ）〜（ｃ）は、回転
軸１１の軸方向から視たトナー槽の断面図をそれぞれ示
している。

【００３６】まず、図２の（ａ）に示すように、トナー
槽２１内で保有するトナー量が比較的多い場合、第１お
よび第２撹拌羽根１２，１３がトナー界面ｔの上方に位
置している状態では、第１撹拌羽根１２は回転方向後側
（第２撹拌羽根１３側）に変形せず、回転軸１１に対し
放射線状に延びている。

【００３７】そして、図２の（ｂ）に示すように、回転
軸１１の回転に伴い、第１撹拌羽根１２がトナー界面ｔ
に潜り込むと、トナーの抵抗を受けて第１撹拌羽根１２
が回転方向後側に変形し始める。

【００３８】その後、図２の（ｃ）に示すように、さら
に回転軸１１が回転して、第１撹拌羽根１２が第２撹拌
羽根１３と共にトナー界面ｔにさらに深く潜り込むと、
第１撹拌羽根１２のみがトナーの抵抗を受けて回転方向
後側に大きく変形し、その先端が第２撹拌羽根１３に接
触して、両撹拌羽根１２，１３が一体的となって透磁率
センサ１４の対向位置を通過する。

【００３９】このとき、回転軸１１の１回転当たりの透
磁率の変化は、一体的に回転する第１および第２撹拌羽
根１２，１３によって１回しか検出されないことにな
る。これは、トナー槽２１内のトナーが満杯状態の時に
も同様に表れる。

【００４０】一方、図３の（ａ）に示すように、トナー
槽２１内で保有するトナー量が減少したり、保有しない
場合、第１および第２撹拌羽根１２，１３が回転しても
トナーからの抵抗を受難いか、または全く受けないの
で、第１撹拌羽根１２は回転方向後側にほとんど変形せ
ず、第１撹拌羽根１２の先端が第２撹拌羽根１３に接触
することもなくなって、第１および第２撹拌羽根１２，
１３が一体的に回転することがない。

【００４１】このため、回転軸１１が１回転する間に、
図３の（ｂ）に示すように、第１撹拌羽根１２の先端部
が透磁率センサ１４の対向位置を通過する際と、図３の
（ｃ）に示すように、第２撹拌羽根１３の先端部が透磁
率センサ１４の対向位置を通過する際とにそれぞれ透磁
率の変化が検出される。

【００４２】ここで、各撹拌羽根１２，１３の先端部が
対向位置を通過する際の透磁率センサ１４の出力変化、
つまり透磁率センサ１４が検出する磁界の変化を図４に
基づいて説明する。

【００４３】透磁率センサ１４では、第１および第２撹
拌羽根１２，１３の先端部が透磁率センサ１４の対向位
置を通過した際の出力信号が所定値以上か所定値未満で
あるかの様相をＯＮ信号またはＯＦＦ信号に変換し、こ
れを回転軸１１の１回転当たりの磁界の発生回数として
監視するようにしている。

【００４４】これにより、トナー槽２１で保有するトナ
ー量が比較的多い場合、または満杯である場合には、図
２の（ｃ）に示すように、第１撹拌羽根１２および第２
撹拌羽根１３は、第１撹拌羽根１２の先端部が第２撹拌
羽根１３と接触して一体的に回転するので、回転軸１１
の１回転当たりの磁界の変化は１回しか発生しないこと
になる。

【００４５】一方、トナー槽２１内に保有するトナー量
が比較的少ない場合、または全くない場合には、第１撹
拌羽根１２および第２撹拌羽根１３は、第１撹拌羽根１
２の先端部が第２撹拌羽根１３と接触せずに別々に回転
するので、図３の（ｂ）および（ｃ）に示すように、第
１および第２撹拌羽根１２，１３の先端部が透磁率セン
サ１４の対向位置を通過する際にそれぞれ磁界の変化が
発生する。つまり、回転軸１１の１回転当たりの磁界の
変化は２回発生しないことになる。

【００４６】この磁界の変化による透磁率センサ１４の
出力信号は、図４に示すように、第１および第２撹拌羽
根１２，１３の通過時に透磁率が高くなるためにＯＮ信
号（または高側傾向）となる。一方、第１および第２撹
拌羽根１２，１３の通過前および通過後は、透磁率が低
くなるために透磁率センサ１４の出力信号がＯＦＦ信号
（または低側傾向）となる。

【００４７】図５および図６では、回転軸１１の回転に
伴う第１および第２撹拌羽根１２，１３の通過により出
力される透磁率センサ１４の出力信号（ＯＮ信号または
ＯＦＦ信号）による磁界の変化を示している。この場
合、透磁率センサ１４の出力信号の大小関係は全く無関
係であり、所定値をしきい値とするＯＮ信号またはＯＦ
Ｆ信号によって、回転軸１１の１回転当たりに発生する
磁界変化の回数が検出されることになる。

【００４８】次に、透磁率センサ１４の応答速度につい
て説明する。

【００４９】トナー槽２１の寸法や、使用される画像形
成装置の画像形成速度によって、回転軸１１の回転数は
異なるが、回転軸１１の回転数は少なければ毎分１０回
転以下であり、高々毎分１０数回転程度に設定されてい
る。このように、回転軸１１は比較的低速で回転するの
で、各撹拌羽根１２，１３が透磁率センサ１４の対向位
置を通過する際の磁界変化（磁界変化の回数）も補足し
やすいものとなる。

【００５０】たとえば、回転軸１１の回転数を毎分１０
回転に設定すると、透磁率センサ１４による各撹拌羽根
１２，１３通過時の磁界変化の間隔は、トナー槽２１内
でのトナーの保有量が比較的多いか、または満杯である
場合には、回転軸の１回転当たりの磁界変化は１回しか
発生せず、その発生間隔はおよそ６秒となる。また、ト
ナー槽２１内のトナーの保有量が少ないか、全くない場
合には、第１撹拌羽根１２の先端が透磁率センサ１４の
対向位置を通過してからおよそ０．５秒後に第２拌羽根
１３の先端が透磁率センサ１４の対向位置を通過し、２
回の磁界変化が発生する。そして、回転軸１１の２回転
目に第１撹拌羽根１２の先端が透磁率センサ１４の対向
位置を通過して磁界変化を検出するまでにはおよそ５．
５秒の間隔が開く。

【００５１】したがって、本実施形態では、トナー槽２
１内の回転軸１１回りに回転する２つの撹拌羽根１２，
１３と、この各撹拌羽根１２，１３のトナー抵抗を受け
た回転動作を磁界の変化に基づいて検出する透磁率セン
サ１４とによってトナー量検出装置１が構成されている
ので、トナー量検出装置１を非常に簡単にかつコンパク
トに構成することができる。しかも、トナー槽２１内部
での撹拌による第１撹拌羽根１２の変形によって第２撹
拌羽根１３と接触して一体的に回動し、透磁率センサ１
４の対向位置の通過時に発生する１回転当たり１回の磁
界の変化によって検出されるので、各撹拌羽根１２，１
３の状態変化を機械的に変換して検出する必要がなく、
これに伴う構成部品点数の増加や、磁界の変化を機械的
に変換する際の機械損失などの発生が回避され、トナー
の残量またはトナーの有無を精度良く検出することがで
きる。そして、透磁率センサ１４は、その出力信号の大
小関係とは全く無関係で、所定値をしきい値とするＯＮ
信号またはＯＦＦ信号によって回転軸１１の１回転当た
りに発生する磁界変化の回数を検出するものであるの
で、磁界そのものを検出する必要がなく、コストの低廉
化を図る上で非常に有利なものとなる。また、第１撹拌
羽根１２はその先端に摩擦抵抗の低い摺動部材を設けて
トナー槽２１の内壁面に対し摺動し、第２撹拌羽根１３
はトナー槽２１の内壁面に対し直接摺動しないので、ト
ナー槽２１の内壁面の摩耗を防止することができる上、
負荷の増大による駆動源の駆動力の増加などの弊害を防
止することができる。さらに、トナー槽２１内のトナー
として非磁性のものが適用され、第１および第２撹拌羽
根１２，１３が磁性材料により構成されているので、各
撹拌羽根１２，１３の回転動作を明確に捕えて、透磁率
センサ１４による各撹拌羽根１２，１３の状態変化、つ
まりトナー槽２１内部において第１撹拌羽根１２がトナ
ーの撹拌時の抵抗を受けて変形する際の磁界の変化（透
磁率センサ１４によるＯＮ信号）を確実に補足すること
ができ、非磁性トナー使用時のトナーの有無を円滑に検
出することができる。

【００５２】また、トナー槽２１内のトナーの保有量が
少ないか、全くない場合には、第１撹拌羽根１２が回転
方向後側に変形しないので、磁界変化は回転軸１回転当
たりに２回発生する。これに対し、トナー槽２１内での
トナーの保有量が比較的多いか、または満杯である場合
には、第１撹拌羽根１２が回転方向後側に変形し、第１
撹拌羽根１２が第２撹拌羽根１３に接触して両撹拌羽根
１２，１３が一体的に回転するので、磁界変化は回転軸
１回転当たりに１回しか発生しないことになる。これに
より、回転軸１１の１回転につき、撹拌羽根１２，１３
の通過に起因する透磁率センサ１４の対向位置での磁界
変化は１回もしくは２回起こることになり、その磁界変
化の回数によってトナーの有無（多少）が検出されるこ
とになる。このため、磁界変化の回数が透磁率センサ１
４の出力信号のＯＮ／ＯＦＦにより判定され、トナー量
検出装置１に要求される検出精度を緩和することができ
ることになる。加えて、透磁率センサ１４からの出力信
号の後処理が簡単に行える上、磁界の強度変化の影響を
受けにくくトナー量の検出を正確に行うことができる。
そして、トナー槽２１の底部外面に透磁率センサ１４が
設けられているので、トナーの残量をより正確に検出す
ることができる。

【００５３】さらに、第１および第２撹拌羽根１２，１
３が互いに同一のバネ鋼により構成され、第１撹拌羽根
１２の厚さが、トナーの撹拌によって変形するように第
２撹拌羽根１３の厚さよりも薄く形成されているので、
同一の材料の厚さを変更するのみで、第１および第２撹
拌羽根１２，１３が構成され、各撹拌羽根１２，１３の
製造の簡単化を図ることができる。

【００５４】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではなく、その他種々の変形例を包含している。
たとえば、上記実施形態では、トナー槽２１内のトナー
として非磁性のものを適用し、第１および第２撹拌羽根
１２，１３を磁性材料により構成したが、トナー槽内の
トナーとして磁性のものを適用し、第１および第２撹拌
羽根を非磁性材料により構成し手も良い。この場合に
は、各撹拌羽根の回転動作を明確に捕えて、透磁率セン
サによる各撹拌羽根の状態変化、つまりトナー槽内部に
おいて第１撹拌羽根がトナーの撹拌時の抵抗を受けて変
形する際の磁界の変化（透磁率センサ１４によるＯＦＦ
信号）を確実に補足して、磁性トナー使用時のトナーの
有無を円滑に検出することができる。その結果、磁性ト
ナーの使用時には非磁性の撹拌羽根を、非磁性トナーの
使用時には磁性の撹拌羽根をそれぞれ使用することで、
磁性トナーおよび非磁性トナーに係わらずトナーの有無
が検出されることになり、トナー量検出装置の汎用性を
図ることが可能となる。

【００５５】そして、上記実施形態では、各撹拌羽根１
２，１３の全体を磁性材料により構成したが、各撹拌羽
根の少なくとも透磁率センサと対向する対向部位のみを
磁性材料により構成し、回転軸側となる各撹拌羽根の基
端側が樹脂材料などによって構成されていても良く、こ
の場合には、各撹拌羽根の軽量化を図ることができる。

【００５６】また、第１撹拌羽根をトナーの撹拌によっ
て変形するような薄い板状に形成する一方、第２撹拌羽
根を内部が素通しとなる枠体状に形成してもよい。この
場合には、第２撹拌羽根の剛性を容易に確保することが
できる上、回転軸の回転時に、素通しとなる第２撹拌羽
根の内部にトナーを抵抗無く流通させてトナーに与える
ストレスを可及的に解消することができる。

【００５７】さらに、上記実施形態では、各撹拌羽根１
２，１３の回転動作を磁界の変化に基づいて検出する透
磁率センサ１４を用いたトナー量検出装置１を構成した
が、機械的スイッチや電気的容量検知手段などの回転動
作状態検出手段によって各撹拌羽根の回転動作状態を検
出するようにしてもよい。つまり、第１撹拌羽根が所定
値以上のトナーの抵抗力を受けて第２撹拌羽根と接触し
て一体的に回転しているのか、第１撹拌羽根が変形せず
に独立的に回転しているのかが判別できればよい。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のトナー量
検出装置によれば、２つの撹拌羽根のトナー抵抗を受け
た回転動作状態を回転動作状態検出手段によって検出す
ることで、トナー量検出装置を非常に簡単にかつコンパ
クトに構成することができる。しかも、トナー槽内部で
の撹拌による第１撹拌羽根の変形を回転動作状態検出手
段により検出することで、トナーの残量またはトナーの
有無を精度良く検出することができるとともに、磁性ト
ナーおよび非磁性トナーに係わらずトナーの有無を検出
できて、トナー量検出装置の汎用性を図ることができ
る。また、トナー槽の内壁面に対し各撹拌羽根を直接摺
動させないので、トナー槽の内壁面の摩耗を防止するこ
とができる上、負荷の増大による駆動力の増加などの弊
害を防止することができる。

【００５９】特に、トナー槽内のトナーの残量が少ない
場合に第１撹拌羽根をトナーの撹拌によって回転方向後
側に変形させない一方、トナー槽内のトナーの残量が多
い場合に第１撹拌羽根をトナーの撹拌によって回転方向
後側に変形させて第２撹拌羽根と一体的に回転動作させ
ることで、撹拌羽根の通過時における回転軸の１回転当
たりの回転動作状態の回数によってトナーの有無を検出
し、回転動作状態の回数を回転動作状態検出手段の出力
信号のＯＮ／ＯＦＦにより判定でき、トナー量検出装置
の検出精度を緩和させることができる。加えて、回転動
作状態検出手段からの出力信号の後処理を簡単に行うこ
とができる上、磁界の強度変化の影響などを受けること
なくトナー量の検出を正確に行うことができる。

【００６０】特に、第１および第２撹拌羽根の回転動作
を磁界の変化に基づいて検出する透磁率センサを用いる
ことで、各撹拌羽根の状態変化を機械的に変換する際の
構成部品点数の増加や、機械損失などの発生を回避し、
トナーの残量またはトナーの有無を精度良く検出するこ
とができる。また、磁性トナーの使用時に非磁性の撹拌
羽根を、非磁性トナーの使用時に磁性の撹拌羽根をそれ
ぞれ使用すれば、トナーの有無を検出でき、トナー量検
出装置の汎用性を図ることができる。

【００６１】そして、回転軸の１回転につき、撹拌羽根
の通過に起因する透磁率センサの対向位置での磁界変化
は１回もしくは２回起こることになり、その磁界変化の
回数によってトナーの有無を検出することができる。

【００６２】しかも、トナー槽の底部外面に透磁率セン
サを設けることで、磁界の強度変化による影響を受けに
くい設置場所においてトナーの残量をより正確に検出す
ることができる。

【００６３】また、第１および第２撹拌羽根の少なくと
も透磁率センサと対向する対向部位に金属材料を適用す
ることで、各撹拌羽根の状態変化を補足しやすいものと
なり、トナー量の検出を正確に行うことができる。

【００６４】そして、トナー槽内のトナーとして非磁性
のものを適用し、第１および第２撹拌羽根の少なくとも
透磁率センサと対向する対向部位を磁性材料により構成
することで、各撹拌羽根の回転動作を明確に捕えて各撹
拌羽根の状態変化を確実に補足することができ、非磁性
トナーの残量を円滑に検出することができる。

【００６５】これに対し、トナー槽内のトナーとして磁
性のものを適用し、第１および第２撹拌羽根の少なくと
も透磁率センサと対向する対向部位を非磁性材料により
構成することで、各撹拌羽根の回転動作を明確に捕えて
各撹拌羽根の状態変化を確実に補足することができ、磁
性トナーの残量を円滑に検出することができる。

【００６６】特に、第１および第２撹拌羽根を互いに同
一の材料により構成し、第１撹拌羽根の厚さを第２撹拌
羽根の厚さよりも薄く形成することで、同一の材料の厚
さを変更するのみで第１および第２撹拌羽根を構成で
き、各撹拌羽根の製造の簡単化を図ることができる。

【００６７】さらに、第１撹拌羽根を薄い板状に形成す
る一方、第２撹拌羽根を枠体状に形成することで、第２
撹拌羽根の剛性を容易に確保することができる上、第２
撹拌羽根の内部にトナーを抵抗無く流通させてトナーに
与えるストレスを可及的に解消することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係わるトナー量検出装置の
斜視図である。

【図２】（ａ）はトナーを保有する状態で各撹拌羽根が
トナー界面上に位置している状態を示すトナー槽の断面
図である。（ｂ）はトナーを保有する状態で各撹拌羽根
がトナー界面上から潜り始めた状態を示すトナー槽の断
面図である。（ｃ）はトナーを保有する状態で各撹拌羽
根が透磁率センサの対向位置まで潜り込んだ状態を示す
トナー槽の断面図である。

【図３】（ａ）はトナーを保有保有しない状態で第１撹
拌羽根が透磁率センサの対向位置まで回転した状態を示
すトナー槽の断面図である。（ｂ）はトナーを保有しな
い状態で各撹拌羽根間の中央位置が透磁率センサの対向
位置まで回転した状態を示すトナー槽の断面図である。
（ｃ）はトナーを保有しない状態で第２撹拌羽根が透磁
率センサの対向位置まで回転した状態を示すトナー槽の
断面図である。

【図４】しきい値を境にした透磁率センサによる磁界変
化の検出基準を説明する説明図である。

【図５】トナーを保有しない状態で各撹拌羽根の通過に
より出力される透磁率センサの出力信号による磁界の変
化を説明する説明図である。

【図６】トナーを保有する状態で各撹拌羽根の通過によ
り出力される透磁率センサの出力信号による磁界の変化
を説明する説明図である。

【図７】従来例に係わるトナー量検出装置の断面図であ
る。

【図８】その他の従来例に係わるトナー量検出装置の断
面図である。

【図９】その他の従来例に係わるトナー量検出装置の断
面図である。

【図１０】図９に示すトナー量検出装置のトナーホッパ
内における揺動部材および支持部材の分解斜視図であ
る。

【図１１】図１０のＸ−Ｘ線における断面図である。

【図１２】その他の従来例に係わるトナー量検出装置の
断面図である。

【図１３】トナー残量に対する出力電圧の特性を示す特
性図である。

【符号の説明】

１ トナー量検出装置 １１ 回転軸 １２ 第１撹拌羽根 １３ 第２撹拌羽根 １４ 透磁率センサ（回転動作状態検出手段） ２１ トナー槽

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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） 2F014 AB02 AC07 CB02 2H077 AB03 AB14 AB18 BA02 DA15 DA42 DA52 DB14 EA03

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トナー槽内において所定回りに回転自在
   に支持された回転軸と、 この回転軸に対しその放射線方向に延びて回転一体に連
   結され、トナー槽内のトナーの撹拌によって回転方向後
   側に弾性域内で変形する可撓性の第１撹拌羽根と、 この第１撹拌羽根の回転方向後側において上記回転軸に
   対しその放射線方向に延びて回転一体に連結され、トナ
   ー槽内のトナーを撹拌する剛性のある第２撹拌羽根と、 上記トナー槽内においてトナーの抵抗を受けて回転する
   第１および第２撹拌羽根の回転動作状態を検出する回転
   動作状態検出手段とを備えていることを特徴とするトナ
   ー量検出装置。
2. 【請求項２】 上記請求項１に記載のトナー量検出装置
   において、 第１撹拌羽根は、トナー槽内のトナーの残量が少ない場
   合にはトナーの撹拌によって回転方向後側に変形するこ
   となく回転動作する一方、トナー槽内のトナーの残量が
   多い場合にはトナーの撹拌によって回転方向後側に変形
   して第２撹拌羽根と一体的に回転動作するようになされ
   ていることを特徴とするトナー量検出装置。
3. 【請求項３】 上記請求項１または請求項２に記載のト
   ナー量検出装置において、 回転動作状態検出手段としては、トナー槽内においてト
   ナーの抵抗を受けて回転する第１および第２撹拌羽根の
   回転動作を磁界の変化に基づいて検出する透磁率センサ
   が適用されていることを特徴とするトナー量検出装置。
4. 【請求項４】 上記請求項３に記載のトナー量検出装置
   において、 透磁率センサは、トナー槽の底部外面に設けられている
   ことを特徴とするトナー量検出装置。
5. 【請求項５】 上記請求項３または請求項４に記載のト
   ナー量検出装置において、 第１および第２撹拌羽根は、少なくとも透磁率センサと
   対向する対向部位に金属材料が適用されていることを特
   徴とするトナー量検出装置。
6. 【請求項６】 上記請求項５に記載のトナー量検出装置
   において、 トナー槽内のトナーとしては、非磁性のものが適用され
   ており、 第１および第２撹拌羽根の少なくとも透磁率センサと対
   向する対向部位は、磁性材料よりなることを特徴とする
   トナー量検出装置。
7. 【請求項７】 上記請求項５に記載のトナー量検出装置
   において、 トナー槽内のトナーとしては、磁性のものが適用されて
   おり、 第１および第２撹拌羽根の少なくとも透磁率センサと対
   向する対向部位は、非磁性材料よりなることことを特徴
   とするトナー量検出装置。
8. 【請求項８】 上記請求項１〜請求項６のいずれか１つ
   に記載のトナー量検出装置において、 第１および第２撹拌羽根は、互いに同一の材料よりな
   り、 第１撹拌羽根の厚さは、トナーの撹拌によって変形する
   ように第２撹拌羽根の厚さよりも薄く形成されているこ
   とを特徴とするトナー量検出装置。
9. 【請求項９】 上記請求項１〜請求項６のいずれか１つ
   に記載のトナー量検出装置において、 第１撹拌羽根は、トナーの撹拌によって変形するような
   薄い板状に形成され、一方、第２撹拌羽根は、内部が素
   通しとなる枠体状に形成されていることを特徴とするト
   ナー量検出装置。