JP2006243252A - 粉体の有無検知手段 - Google Patents

Abstract

【課題】 発光素子と受光素子の位置決め部材を側板にビス等を用いて取り付けるために、発光素子と受光素子間に存在する部品点数が多く位置の精度保証が落ちると同時に、組立て性も低下し、作業時間が長時間となり、結果的に高コストとなる問題があった。
【解決手段】 粉体容器内部の粉体有無検知にて対向する一対の光学式センサを用いる検知手段において、光学式センサ外径とセンサ位置決め兼導光部材の内径、センサ位置決め兼導光部材の外径と遮光部材の内径がそれぞれはめあいとなる構成。
【選択図】 図１

Description

本発明は複写機、レーザプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。

従来の画像形成装置では、トナーが一定量充填されたプロセスカートリッジ１を画像形成装置本体の所定の位置に設置し、露光、現像、転写といった画像形成プロセスを行う。

プロセスカートリッジ１に充填されたトナーが無くなった場合には、トナー無しを検知してユーザーに対してトナー無しを表示してプロセスカートリッジ１交換を行い、交換後に画像形成を継続して行うものである。

プロセスカートリッジ１内部のトナー無し検出方法としては、インダクセンサといった現像材中の透磁率を検知することにより現像材中のトナー濃度を検出し、トナー濃度が下がり、濃度が回復しない場合にはトナー無しを検出する方法がある。

インダクセンサと比較して低コストでトナー有無検知をする方法としては、例えばＬＥＤとフォトトランジスタといった発光素子４と受光素子６の組み合わせである光学式センサを用いて、発光素子４の発光量に対して受光素子６がどの程度受光しているかを検出して、ある所定レベルの光量を検出できなければ、トナー有り、所定レベルを越えればトナー無しとする方法がある。

図４に上記の光学式センサによるトナー有無検知手段の断面図を示す。

プロセスカートリッジ１は画像形成装置の左右側板１２間の所定位置に設置される。プロセスカートリッジ１には対向する所定位置に光透過可能なプロセスカートリッジ導光部材８が一対配置されている。プロセスカートリッジ導光部材８と対向する位置で、且つ左右側板１２外側にそれぞれ発光素子４を実装された発光側基板５と受光素子６を実装された受光側基板７が設置されている。発光素子４と受光素子６は精度良く対向して設置されないとトナー有無検知精度が落ちてしまう。そこで側板に対してそれぞれの素子が精度良く設置するために発光素子４と受光素子６それぞれに位置決め部材１３を設けて、位置決め部材１３を左右側板１２に、例えばエンボスと公差穴により精度良く取り付ける事により位置精度を保証している。さらに位置決め部材１３の内径と各素子外径のクリアランスを例えば０．５ｍｍといった小さい値とすることにより、各素子の基板上での倒れも矯正している。各素子の位置の精度保証と倒れの矯正により、決められた位置に固定する様に発光側基板５と受光側基板７をビスなどにより画像形成装置に取り付けている。上記のように発光素子４と受光素子６を精度良く対向させて、トナー有無検知の精度を保証している。

この様な光学式センサでは、発光素子４が発する光以外の外乱光を受光素子６が検出する事を防止するために、各素子の周囲を遮光する必要がある。一般には位置決め部材１３を黒に着色し、各素子表面を囲い込む事により位置決め部材１３にて遮光部材を兼用している。

発光素子４、受光素子６表面に飛散したトナー等の汚れが付着することを防止するために、左右側板に発光素子の光透過可能な導光部材１４を設置している。

上記の有無検知手段により、比較的安価で高精度なトナー有無の検出が可能となる。

又、従来例としては、例えば特許文献１と特許文献２をあげることが出来る。
特開平７−５６４３号公報 特開２００４−３５４５２４号公報

以上の様な光学式センサを用いる構成では、発光素子と受光素子の位置決め部材を側板にビス等を用いて取り付けるために、発光素子と受光素子間に存在する部品点数が多く位置の精度保証が落ちると同時に、組立て性も低下し、作業時間が長時間となり、結果的に高コストとなる問題があった。

上記課題を解決するために、それぞれの素子の遮光部材を左右側板と一体化して、導光部材と素子の位置決め部材を一体化することにより、部品点数の削減でき、発光素子と受光素子間の対向位置精度を向上させると共に、ビス止めが不必要となり組立て性も向上する。部品削減と組立て性向上によりコスト低下と、各素子の位置精度向上によるトナー有無検知精度向上が可能となる。

本発明の実施例１により、トナー有無検知を光学式センサで行う画像形成装置にて発光素子と受光素子の対向位置精度を向上させ、且つ部品点数を低減することにより低コストで組立て易いトナー有無検知手段を提供することができる。

本発明の実施例２により、トナー有無検知を光学式センサで行う画像形成装置にて発光素子と受光素子の対向位置精度を向上させ、且つ部品点数を低減することにより低コストで組立て易く、トナー有無検知の部品を全て本体に持たせることによりランニングコストを低減することが可能なるトナー有無検知手段を提供することができる。

（実施例１）
図１は本発明の画像形成装置のトナー有無検知手段を示す断面図である。

本発明では、トナーが充填されているプロセスカートリッジ１を左右側板２間の所定の位置に取り付け、画像形成を行う画像形成装置において、プロセスカートリッジ１には対向する所定位置に光透過可能なプロセスカートリッジ導光部材３が一対配置されている。左右のプロセスカートリッジ導光部材３と対向する位置で、且つ左右側板２外側にそれぞれ発光素子４が実装された発光側基板５と受光素子６が実装された受光側基板７が設置されている。

左右側板２の対向面の所定位置に、発光素子４と受光素子６の光を透過させるための開口部が設けられる。本実施例では開口部は穴２ａで構成されている。各穴２ａの対向位置寸法公差は、±０．１ｍｍといった公差で加工され発光素子４と受光素子６との対向位置精度を保証している。外乱光を遮る遮光部材２ｂは左右側板２と一体構成されており、遮光部２ｂは外乱光の進入を防止するために黒などに着色されている。遮光部２ｂは円筒形状であり、内径はＨ１０といったはめあい公差で加工されている。

導光部材８の一部は円筒状であり、導光部材８の円筒部外径はｆ９やｇ９といったはめあい公差で加工してある。導光部材８の円筒部８ａの内径は各素子の外径とのクリアランスは最大で０．５ｍｍ程度に加工されており各素子の倒れ防止の機能を兼ねている。発光素子４と受光素子６の倒れにより、受光側基板７が検出する出力値が下がり誤検知を防止するためである。

図３に本発明の画像形成装置のトナー有無検知手段の詳細を示す説明図を示す。

上記の様に遮光部２ｂの位置精度、遮光部２ｂ内径と導光部材円筒部８ａの外径がはめあい公差であること、導光部材円筒部８ａの内径による各素子の倒れ防止により、発光素４子と受光素子６の対向位置が精度良く保証される。その保証された位置にて各素子が実装されている発光側基板５、受光側基板７をビスなどにより画像形成装置に固定される。

尚、導光兼位置決め部材８の導光面８ｂの大きさは発光素子４の外径と概略一致する。外径よりも小さければ、発光素子４の光量をロスすることなり、逆に外径よりも大きすぎると装置が大型化してしまう不具合が生じる。

導光兼位置決め部材８は左右側板２の外側から取り付けられ、遮光部２ｂには突き当て面２ｃが設けられ導光兼位置決め部材８は突き当て面２ｃに突き当てる事により位置が決められる。上記位置決めを用い、且つ導光兼位置決め部材８と遮光部２ｂを接着することにより組立て性が向上される。

尚、本実施例では、トナーが充填されプロセスカートリッジ１を交換するものであったが、プロセスカートリッジ１上流にトナーを充填したトナーカートリッジ９を設けて、トナーが無くなるとトナーカートリッジ９を交換する画像形成装置に対しても同様に有効な手段である。

本実施例の光学式センサを用いたトナーカートリッジ９またはプロセスカートリッジ１のトナー有無検知手段により、部品点数を低減し、組立て性向上、発光素子４と受光素子６の位置精度向上、コスト低減が可能となる。

（実施例２）
図２は本発明の画像形成装置のトナー有無検知手段の実施例２を示す断面図である。

トナーカートリッジ９にトナーが一定量充填されており、トナーカートリッジ９を画像形成装置の所定の位置に設置し、トナーカートリッジ９から画像形成装置本体のバッファ部１０にトナーを送り出し、バッファ部１０にトナーを一旦充填し、バッファ部１０からスクリュウなどにてトナーを必要に応じて搬送し、プロセスカートリッジ１に供給して露光、現像、転写といった画像形成プロセスを行う。トナーカートリッジ９内部のトナーが無くなるとユーザーに対してトナー無しを表示してトナーカートリッジ９交換を行い、交換後に画像形成を継続して行うものである。

トナーカートリッジ９内部のトナー無し検出手段は、バッファ部１０に配置されバッファ内部のトナーが空であると検出されれば、その上流側であるトナーカートリッジ９内部のトナーは空であると判断して、トナーカートリッジ９交換を行うものである。

バッファ部１０の対向面の所定位置に、発光素子４と受光素子６の光を透過させるための開口部が設けられる。本実施例では開口部は穴１０ａで構成されている。各穴１０ａの対向位置寸法公差は、±０．１ｍｍといった公差で加工され発光素子４と受光素子６との対向位置精度を保証している。外乱光を遮る遮光部１０ｂはバッファと一体構成されており、遮光部１０ｂを含めバッファは外乱光の進入を防止するために黒などに着色されている。遮光部１０ｂは円筒形状であり、内径はＨ１０といったはめあい公差で加工されている。

導光部材８の一部は円筒状であり、円筒部８ａの外径はｆ９やｇ９といったはめあい公差で加工してある。導光部材８の円筒部８ａの内径は各素子の外径とのクリアランスは最大で０．５ｍｍ程度に加工されており各素子の倒れ防止の機能を兼ねている。発光素子４と受光素子６の倒れにより、受光側基板７が検出する出力値が下がり誤検知を防止するためである。

図３に、本発明の画像形成装置のトナー有無検知手段の詳細を示す断面図を示す。

上記の様に遮光部１０ｂの位置精度、遮光部１０ｂ内径と導光部材円筒部８ａの外径がはめあい公差であること、導光部材円筒部８ａの内径による各素子の倒れ防止により、発光素子４と受光素子６の対向位置が精度良く保証される。その保証された位置にて各素子が実装されている発光側基板５、受光側基板７をビスなどにより画像形成装置に固定される。

尚、導光兼位置決め部材８の導光面８ｂの大きさは発光素子４、受光素子６の外径と概略一致する。外径よりも小さければ、発光素子４の光量をロスすることなり、逆に外径よりも大きすぎると装置が大型化してしまう不具合が生じる。

導光兼位置決め部材８はバッファ１０の外側から取り付けられ、遮光部１０ａには突き当て面１０ｃが設けられ導光兼位置決め部材８は突き当て面１０ｃに突き当てる事により位置が決められる。上記位置決めを用い、且つ導光兼位置決め部材８と遮光部１０ａを接着することにより組立て性が向上される。また、導光部材８の導光面８ｂとバッファ内壁１０ｄには段差が生じない様な寸法で設計されている。導光面８ｂが凸であっても凹であっても段差により内部でのトナー流れが悪くなりトナー補給精度が悪化するといった不具合を防止するためである。

バッファ内部の導光部材８の導光面８ｂは、トナー付着を防止するために例えばマイラーシートの様な柔らかい部材にて構成された清掃部材１１にて適時清掃されて導光面８ｂのトナー付着によるトナー有無の誤検知を防止している。

本実施例の光学式センサを用いたトナーカートリッジ９のトナー有無検知手段により、部品点数を低減し、組立て性向上、発光素子４と受光素子６の位置精度向上、コスト低減が可能となる。トナー有無検知手段に関する部品を全て画像形成装置本体に設置することが可能であるため、ランニングコスト低減も可能である。

本発明の画像形成装置のトナー有無検知手段を示す断面図。 本発明の画像形成装置のトナー有無検知手段を示す断面図。 本発明の画像形成装置のトナー有無検知手段の詳細を示す断面図。 従来の画像形成装置のトナー有無検知手段を示す断面図。

符号の説明

１ プロセスカートリッジ
２ 遮光部材付き側板
２ａ 穴
２ｂ 遮光部
２ｃ 突き当て面
３ プロセスカートリッジ導光部材
４ 発光素子
５ 発光側基板
６ 受光素子
７ 受光側基板
８ 導光兼位置決め部材
８ａ 円筒部
８ｂ 導光面
９ トナーカートリッジ
１０ 遮光部付きバッファ
１０ａ 穴
１０ｂ 遮光部
１０ｃ 突き当て面
１１ 清掃部材
１２ 側板
１３ 遮光部材
１４ 導光部材

Claims (8)

1. 粉体容器内の有無検出を光学式にて検知する有無検知手段を持つ粉体容器において、有無検知手段として発光素子と受光素子、粉体容器の一部で構成される遮光部材、発光素子と受光素子に対向して設置される導光部材を持ち、且つ導光部材の一部は上記発光素子と受光素子の位置決め部材を兼ねている事を特徴とする粉体の有無検知手段。
2. 上記導光部材は、上記遮光部材の内側に設置され、且つ導光部材の位置は遮光部材にて拘束され、上記発光素子と受光素子は導光部材の内側に設置され、且つ発光素子と受光素子の位置は導光部材にて拘束される事を特徴とする請求項１記載の粉体の有無検知手段。
3. 上記遮光部材の内面と導光部材の外面がはめあいとなっており、導光部材の内面と発光素子、及び導光部材の内面と受光素子の外面もクリアランスが最大で０．５ｍｍである事を特徴とする請求項１、２記載の粉体の有無検知手段。
4. 請求項１、２、３記載の粉体の有無検知手段を有するトナー容器を持つ画像形成装置。
5. 粉体容器内の有無検出を光学式にて検知する有無検知手段を持つ粉体容器において、有無検知手段として発光素子と受光素子、脱着自在の粉体容器、粉体容器を支持する支持部材の一部で構成される遮光部材、発光素子と受光素子に対向して設置される導光部材を持ち、且つ導光部材の一部は上記発光素子と受光素子の位置決め部材を兼ねている事を特徴とする粉体の有無検知手段。
6. 上記遮光部材の内面と導光部材の外面がはめあいとなっており、導光部材の内面と発光素子、及び導光部材の内面と受光素子の外面もクリアランスが最大で０．５ｍｍである事を特徴とする請求項５記載の粉体の有無検知手段。
7. 上記遮光部材の内面と導光部材の外面がはめあいとなっており、導光部材の内面と発光素子、及び導光部材の内面と受光素子の外面もクリアランスが最大で０．５ｍｍである事を特徴とする請求項５，６記載の粉体の有無検知手段。
8. 請求項５、６、７記載の粉体の有無検知手段を有し、脱着自在のトナー容器を持つ画像形成装置。

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