JP2010262162A - 粉体残量検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】磁性体を含有する粉体の残量を正確に検知できる粉体残量検知装置を提供する。
【解決手段】この粉体残量検知装置では、リードスイッチ２０側のマグネット１７の側面１７ＡのＮ極端とＳ極端との間の略中央に非磁性体からなる非磁性シート１８が貼り付けられている。よって、非磁性のシート１８の箇所には磁性体２７の吸着量が少なくなり、付着した磁性体２７の範囲内で閉ループとなる磁力線が少なくなり、リードスイッチ２０に到達する磁力を増加させることができる。よって、リードスイッチ２０の動作感度の低下が無く、粉体残量を正しく検知可能となる。
【選択図】図５

Description

この発明は、粉体収容容器内の粉体残量を検知する粉体残量検知装置に関し、例えば、粉体であるトナーを用いる複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に用いる粉体収容器内の粉体の残量を検知する粉体残量検知装置に関する。

従来、特許文献１(特開平１１−８４８４９号公報)に示される粉体残量検知装置では、粉体収容容器内の粉体残量に応じて揺動範囲が変わる磁石を備え、リードスイッチで上記磁石の揺動範囲を検出することで、粉体残量を検出している。

ところが、上記従来の粉体残量検知装置では、粉体収容容器内に収容する粉体が磁性体を含んでいる場合、磁石に磁性体が付着して磁石から発生する磁力線の状態が変化し、リードスイッチの動作が不安定になって粉体残量を正確に検出できなくなるという問題がある。

特開平１１−８４８４９号公報

そこで、この発明の課題は、磁性体を含有する粉体の残量を正確に検知できる粉体残量検知装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の粉体残量検知装置は、粉体を収容する粉体収容容器内で揺動できるように軸支された揺動部材と、
上記揺動部材に取り付けられて上記揺動部材と共に揺動されると共に上記粉体収容容器内に収容されている粉体量に応じて上記揺動の範囲内で変位する磁石と、
上記磁石が上記揺動の範囲の内の予め定められた位置にあるときに上記磁石から入射する磁界が、上記磁石が上記予め定められた位置にないときに上記磁石から入射する磁界よりも大きくなるように配置された磁界検出部と、
上記磁石のＮ極端とＳ極端との間に配置されて上記磁石への磁性体の付着を抑制する付着抑制構造とを備えることを特徴としている。

この発明によれば、上記付着抑制構造により上記磁石への磁性体の付着を抑制するので、粉体が磁性体を含有する場合に、上記磁石が発生する磁界を安定させることができる。よって、上記磁界検出部は、上記磁石が上記揺動の範囲の内の予め定められた位置にあるときの上記磁石からの磁界を確実に検出でき、上記粉体収容容器内の粉体残量を正確に検知できる。

また、一実施形態の粉体残量検知装置では、上記磁界検出部は、
上記磁石が上記揺動の範囲の内の予め定められた位置にあるときにオンする一方、上記磁石が上記揺動の範囲の内の予め定められた位置にないときにオフするように上記粉体収容容器外に配置されたリードスイッチである。

この実施形態によれば、上記磁石が上記予め定められた位置にあるか否かを、上記リードスイッチがオンかオフかによって検出できる。

また、一実施形態の粉体残量検知装置では、上記付着抑制構造は、上記磁石のＮ極端とＳ極端との間に取付けた非磁性部材である。

この実施形態によれば、非磁性部材を磁石のＮ極端とＳ極端との間に取付けるという簡単な構造で磁石への磁性体の付着を防ぐことができる。

また、一実施形態の粉体残量検知装置では、上記非磁性部材は、
上記磁石のＮ極端とＳ極端の略中央に配置されていると共に上記磁石のＮ極端とＳ極端との間の長さの３分の１以上かつ２分の１以下の長さであり、かつ、上記磁石の上記磁界検出部側の領域のうちの３分の１以上かつ２分の１以下の領域を覆っている。

この実施形態によれば、上記非磁性部材によって上記磁石の上記磁界検出部側の領域のうちの略中央の１/３以上かつ１/２以下の領域を覆っているので、磁石からの磁力不足を招くことなく磁性体の付着防止効果を充分に発揮できる。上記非磁性部材が上記磁石の上記磁界検出部側の領域のうちの略中央の１/３未満を覆う場合には、磁性体の付着防止効果が不充分になる。一方、上記非磁性部材が上記磁石の上記磁界検出部側の領域のうちの略中央の１/２を越える領域を覆う場合には、上記磁石から磁界検出部へ達する磁力不足を招くことになる。

この発明の粉体残量検知装置によれば、付着抑制構造により磁石への磁性体の付着を抑制するので、粉体が磁性体を含有する場合に、上記磁石が発生する磁界を安定させることができる。よって、上記磁界検出部は、上記磁石が上記揺動の範囲の内の予め定められた位置にあるときの上記磁石からの磁界を確実に検出でき、上記粉体収容容器内の粉体残量を正確に検知できる。

この発明の粉体残量検知装置の実施形態を有する粉体供給装置および現像器ユニットを模式的に示す図である。 上記粉体供給装置の粉体収容容器を上方(補給口側)から下方(供給口側)に見た様子を示す図である。 上記実施形態の粉体残量検知装置において非磁性のシートが側面に貼り付けられたマグネットを示す図である。 粉体収容容器１０内に粉体２が十分に収容されている粉体供給装置を模式的に示す図である。 粉体収容容器１０内に粉体２が少量だけ収容されている粉体供給装置を模式的に示す図である。 上記実施形態の粉体残量検知装置においてリードスイッチの鉄片とマグネットとの間の磁力線を模式的に示す図である。 マグネットに磁性体が付着していない比較例においてリードスイッチの鉄片とマグネットとの間の磁力線を模式的に示す図である。 マグネットに非磁性のシートが貼り付けられていない比較例においてリードスイッチの鉄片とマグネットとの間の磁力線を模式的に示す図である。

以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

図１は、トナーボトル１１と粉体収容容器１０とを有する粉体供給装置と、この粉体供給装置からトナーと現像剤とを混合した粉体２が供給される現像器ユニット８を示す概略図である。

上記トナーボトル１１にはトナーと現像剤とを混合した粉体２が充填されており、補給口１３から粉体収容容器１０に上記粉体２が供給され、粉体収容容器１０には、上記トナーと現像剤とを混合した粉体２が収容される。このトナーボトル１１は、略円筒形状であり、内周面にらせん状の溝(図示せず)が形成されている。よって、このトナーボトル１１は、図示しない回転駆動部により円筒軸を回転中心軸として回転駆動されることで、上記らせん溝により粉体２が軸方向へ押し出されて、補給口１３から粉体収容容器１０内に供給される。

この粉体収容容器１０内には粉体収容容器１０内の上部で軸支された支持軸１４を有する撹拌板１５が設けられ、この揺動部材としての撹拌板１５は支持軸１４を中心に回転運動可能になっている。図２に、この粉体収容容器１０を上方(補給口１３側)から下方(供給口７側)に見た様子を示す。図２に示すように、撹拌板１５には複数の貫通孔１６が形成されており、この撹拌板１５の側面１５Ａの前端部にはマグネット１７が固定されている。

このマグネット１７は棒状であり、側面１７Ａの略中央に非磁性体からなる非磁性シート１８が貼り付けられている。なお、上記非磁性体としては、一例として、ナイロン,ポリビニール,樹脂等の非磁性材料やアルミニウム,真鍮等の非磁性の金属やセラミック等を採用できる。

また、この実施形態では、上記非磁性のシート１８の表面にテフロン（登録商標）コート等の摩擦係数が小さくなる処理が施されているものを使用した。図３に示すように、このシート１８の長さをＬ２(ｍｍ)とし、マグネット１７の略長方形状の側面１７ＡのＮ極端からＳ極端までの長さをＬ１(ｍｍ)とすると、次式(１)を満たすようにＬ２およびＬ１を設定した。
(１/３)×Ｌ１≦ Ｌ２ ≦(１/２)×Ｌ１ … (１)

したがって、上記非磁性体からなるシート１８は、マグネット１７の側面１７Ａの面積の３分の１以上かつ２分の１以下の面積を覆っている。

一方、上記粉体収容容器１０の外側で粉体収容容器１０の側壁１０Ａに対向するように磁界検出部としてのリードスイッチ２０が配置されている。このリードスイッチ２０は、支持軸１４を中心に揺動する撹拌板１５と共に揺動するマグネット１７が予め定められた揺動位置にあるときに、上記マグネット１７に対向するように配置されている。上記マグネット１７と撹拌板１５およびリードスイッチ２０が、本発明の粉体残量検知装置の実施形態を構成している。

また、上記粉体収容容器１０内には支持軸１４よりも下方で粉体収容容器１０に撹拌軸２１が軸支されており、この撹拌軸２１はカム２３を有している。この撹拌軸２１は、図示しない動力源によって回転駆動される。撹拌軸２１の回転により、カム２３が回転し、カム２３の回転に伴って撹拌板１５が支持軸１４を中心に揺動される。この撹拌板１５が揺動することで粉体収容容器１０内の粉体２が撹拌される。

また、上記粉体収容容器１０内には撹拌軸２１よりも下方で粉体収容容器１０内に供給スクリュー２４が回転自在に配置されている。この供給スクリュー２４は、上記撹拌軸２１を回転駆動させる動力源により回転駆動される。この供給スクリュー２４が回転駆動されることで、粉体収容容器１０内の粉体２が供給口７内に移動され、この供給口７から現像器ユニット８内に粉体２が供給されることとなる。なお、図１において、符号１９は、トナー濃度センサである。

図４Ａは、粉体２が、粉体収容容器１０内にリードスイッチ２０のレベルよりも上方まで収容されている場合、すなわち、粉体収容容器１０内に粉体２が十分に収容されている粉体供給装置を模式的に示している。この場合、撹拌軸２１を回転させることでカム２３を回転させて撹拌板１５を支持軸１４を中心に揺動させたときに、撹拌板１５と共に揺動するマグネット１７の揺動範囲は、上記リードスイッチ２０のレベルよりも上方にある。よって、リードスイッチ２０がマグネット１７からの磁界によりオンすることは無く、リードスイッチ２０はオンオフ動作せず、常時オフの状態である。

一方、図４Ｂは、粉体２が、粉体収容容器１０内にリードスイッチ２０のレベルに達していない場合、すなわち、粉体２が粉体収容容器１０内に少量だけ収容されている場合の粉体供給装置を模式的に示している。この場合、撹拌軸２１を回転させることでカム２３を回転させて支持軸１４を中心に撹拌板１５を揺動させたときに、撹拌板１５と共に揺動するマグネット１７の揺動範囲は、上記リードスイッチ２０のレベルに達している。したがって、マグネット１７が揺動して、リードスイッチ２０に対向する近傍位置を通過する毎に、リードスイッチ２０がオン/オフ動作を繰り返すこととなる。このリードスイッチ２０のオン/オフ動作による信号により、粉体収容容器１０内に収容されている粉体２の量が少なくなったことを検知できる。

ここで、図５に、上記粉体収容容器１０の外側のリードスイッチ２０の鉄片２０Ａと、この鉄片２０Ａに対向したマグネット１７との間の磁力線を模式的に示す。ここでは、粉体２の現像剤が磁性体２７を含んでいるため、マグネット１７に磁性体２７が吸着されているが、マグネット１７の側面１７Ａの略中央に貼り付けられた非磁性のシート１８の箇所には磁性体２７の吸着量が少なくなっている。

ところで、図６Ｂの比較例に示すように、マグネット１７に非磁性のシート１８が貼り付けられていない場合には、マグネット１７の略全周囲に磁性体２７が吸着される。この比較例では、マグネット１７の略全周囲を磁性体２７が覆っている。このため、マグネット１７からの磁力線のうち、磁性体２７を経由するがリードスイッチ２０の鉄片２０Ａに至らない磁力線(磁性体２７の外側に出て行かない磁力線)が発生する。その結果、図６Ｂの比較例では、リードスイッチ２０の鉄片２０Ａに到達する磁力(磁力線の本数)が、マグネット１７に磁性体が付着していない図６Ａの比較例に比べて減少してしまう。その結果、リードスイッチ２０を動作させるエネルギーが減少し、リードスイッチ２０の動作感度を低下させることとなる。

これに対し、この実施形態では、図５に示すように、非磁性のシート１８の箇所には磁性体２７の吸着量が少ないことから、図６Ｂの比較例に比べて、磁性体２７の範囲内で閉ループとなる磁力線が少なく、リードスイッチ２０に到達する磁力を増加させることができる。よって、この実施形態では、マグネット１７に磁性体が付着していない図６Ａの比較例の場合と殆ど変わらない磁力をリードスイッチ２０に到達させることができ、磁性体が付着していない状態とほぼ同等の感度を確保できる。よって、この実施形態によれば、マグネット１７に貼り付けた非磁性のシート１８によって、マグネット１７からリードスイッチ２０に到達させる磁力が粉体２に含まれる磁性体２７の影響を受けないようにできる。よって、リードスイッチ２０の動作感度の低下が無く、粉体残量を正しく検知可能となる。

尚、上記実施形態では、マグネット１７への磁性体の付着を抑制する付着抑制構造を非磁性体で構成した非磁性シートとしたが、マグネット１７を撹拌板１５に固定するビスをプラスチック製とし上記ビスの頭部をマグネット１７の側面１７Ａの略中央からＮ極端とＳ極端に延長させたものを付着抑制構造としてもよい。また、上記実施形態では、マグネット１７からの磁界を検出する磁界検出部をリードスイッチとしたが、リードスイッチに替えて、ホール素子,ＭＲ素子等を用いた磁気センサとしてもよい。

２ 粉体
７ 供給口
８ 現像器ユニット
１０ 粉体収容容器
１０Ａ 側壁
１１ トナーボトル
１３ 補給口
１４ 支持軸
１５ 撹拌板
１５Ａ 側面
１７ マグネット
１７Ａ 側面
１８ 非磁性シート
２０ リードスイッチ
２０Ａ 鉄片
２１ 撹拌軸
２３ カム
２４ 供給スクリュー
２７ 磁性体

Claims (4)

1. 粉体を収容する粉体収容容器内で揺動できるように軸支された揺動部材と、
   上記揺動部材に取り付けられて上記揺動部材と共に揺動されると共に上記粉体収容容器内に収容されている粉体量に応じて上記揺動の範囲内で変位する磁石と、
   上記磁石が上記揺動の範囲の内の予め定められた位置にあるときに上記磁石から入射する磁界が、上記磁石が上記予め定められた位置にないときに上記磁石から入射する磁界よりも大きくなるように配置された磁界検出部と、
   上記磁石のＮ極端とＳ極端との間に配置されて上記磁石への磁性体の付着を抑制する付着抑制構造とを備えることを特徴とする粉体残量検知装置。
2. 請求項１に記載の粉体残量検知装置において、
   上記磁界検出部は、
   上記磁石が上記揺動の範囲の内の予め定められた位置にあるときにオンする一方、上記磁石が上記揺動の範囲の内の予め定められた位置にないときにオフするように上記粉体収容容器外に配置されたリードスイッチであることを特徴とする粉体残量検知装置。
3. 請求項１または２に記載の粉体残量検知装置において、
   上記付着抑制構造は、
   上記磁石のＮ極端とＳ極端との間に取付けた非磁性部材であることを特徴とする粉体残量検知装置。
4. 請求項３に記載の粉体残量検知装置において、
   上記非磁性部材は、
   上記磁石のＮ極端とＳ極端の略中央に配置されていると共に上記磁石のＮ極端とＳ極端との間の長さの３分の１以上かつ２分の１以下の長さであり、かつ、上記磁石の上記磁界検出部側の領域のうちの３分の１以上かつ２分の１以下の領域を覆っていることを特徴とする粉体残量検知装置。

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