JP3373139B2 - トナ−残量検知機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トナ−収容部のト
ナ−残量を検知するトナ−残量検知機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真プリンタに設けられた印
字プロセスユニット部には、現像ロ−ラにトナ−を供給
する手段として、現像ロ−ラに圧接され同方向に回転す
るスポンジロ−ラと、スポンジロ−ラとは反対方向に回
転し、トナ−カ−トリッジに内蔵されているトナ−をス
ポンジロ−ラに供給する棒状の攪拌シャフトと攪拌器が
と設けられている。

【０００３】上記攪拌シャフトはトナ−カ−トリッジと
スポンジロ−ラとの間に設けられた湾曲形状のトナ−収
容部の内部に、駆動手段から駆動力を受けて一定速度で
回転するように設けられている。この攪拌シャフトに
は、直線形状で且つトナ−収容部の幅相当の長さを備
え、磁性体の丸材でコの字に形成されている攪拌器の両
端部が回転自在に取り付けられている。攪拌シャフトに
はまた、突起部が設けられており、攪拌シャフトが回転
することにより、突起部が攪拌器の突起部を押圧して攪
拌器が回転するようになっている。

【０００４】それ故、攪拌シャフトに押圧されて攪拌器
が、トナ−収容部の真上である上死点まで回転してくる
と、自重で真下である下死点まで回転することができ
る。

【０００５】そして、攪拌器の役割はトナ−収容部を回
転しながら搬送ロ−ラへトナ−を供給することと、光セ
ンサの出力によりトナ−残量が少ない状態であることを
検知させることである。

【０００６】次にトナ−ロ−検知方法について説明す
る。

【０００７】攪拌器は上死点から下死点へと到達する
と、装置下部に設けられたセンサレバ−（このセンサレ
バ−の一端には永久磁石が埋め込まれている。）を吸引
する。このセンサレバ−の一端が吸引されるにより、光
センサの発光素子と受光素子の間にあり発光素子から出
た光を遮ってきた、センサレバ−の他端が回動する。こ
れにより発光素子から出た光を受光素子が受けることが
でき発光素子はオン状態となる。

【０００８】攪拌器は、攪拌シャフトが攪拌器を押圧す
る位置へと回転してくると、再び攪拌シャフトと一体に
なって回転していくが、センサレバ−はストッパピンに
当接して回転せず、吸引される前の位置に戻り光センサ
をオフとする。

【０００９】この光センサがオフ状態となっている時間
の長さにより、トナ−ロ−か否かを判断している。すな
わち、トナ−残量が少ないとき、トナ−の抵抗は少な
く、攪拌器の回転を妨げるものがないので、攪拌器がト
ナ−収容部の上死点に位置した時に、上部から光センサ
の在る下部までの攪拌器の回転を妨げるものが無い。そ
れ故、光センサがオフ状態の時間が短い。一方、トナ−
残量が多い時、攪拌器がトナ−収容部に在るトナ−の抵
抗を受けるので、回転が遅くなるあるいは途中で停止す
るので、常に一定の速度で回転している攪拌シャフトの
突起により押してもらうことにより攪拌器は光センサと
対向する位置まで回転する。それ故、途中で回転が遅く
なるあるいは止まっている時間分だけ、光センサがオフ
状態となっている時間が長い。この光センサのオフ状態
の時間の長さの違いにより制御部によるトナ−残量の検
知が行われる。

【００１０】制御部は、光センサからの出力を受けて、
トナ−残量が少ないときは、トナ−カ−トリッジを交換
し、トナ−を電子写真プリンタに補給することを示すメ
ッセ−ジを表示する。なお、トナ−を補給するときは印
刷の文字にかすれが発生する程のトナ−残量、すなわち
トナ−残量が少ない方が印刷を良好に行い続けるために
は望ましい。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のトナ−残量
検知機構においては、トナ−をムラなく攪拌するため
に、攪拌器を直線形状で且つトナ−収容部の幅相当の長
さとしているので攪拌器の重さは重い。それ故、トナ−
残量が多い場合、トナ−の抵抗を受けても回転が停止せ
ずに光センサと対向する位置まで回転してしまう場合が
あり、その結果、光センサがオン状態となっている時間
が長くなってしまい、トナ−残量が少ないと制御部が検
知してしまう場合があった。すると、制御部はトナ−を
補給することを示すメッセ−ジを表示する。この時、ト
ナ−を補給した後の印刷枚数が少ないにもかかわらずト
ナ−を追加しなければならなくなるので、ユ−ザに対し
て不満を感じさせてしまうといった問題点があった。

【００１２】また、トナ−残量が多い状態でトナ−が補
給されると、残留トナ−はいつまでも使用されずに劣化
していくので印刷にも悪影響を与えてしまうという問題
点があった。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明で設けた解決手段は、駆動手段の回転方向への
押圧力を受けて回転すると共に、上死点に位置すると自
重で下死点の方向へ回転する攪拌器をトナ−収容部に設
け、上記トナ−収容部内のトナ−を攪拌すると共にトナ
−収容部内のトナ−残量を上記攪拌器の回転により検知
するトナ−残量検知機構において、上記攪拌器を、第１
の凸形状部と第２の凸形状部と回転軸とに分け、上記第
１の凸形状部と上記第２の凸形状部とが上記回転軸を中
心として略１８０度の位相差を持つようなクランク形状
とし、且つ上記第１の凸形状部と上記第２の凸形状部と
に重量差をつけ、上記第１の凸形状部あるいは上記第２
の凸形状部のどちらか一方が下死点近傍に位置する時間
の長さによりトナ−残量を検知するものである。

【００１４】上記構成によれば、トナー残量が多いと、
撹拌器が上死点から下死点へ回転する途中でトナーに突
入し、そこでトナーの抵抗力を受けるが、このときトナ
ーに突入するのが撹拌器全体ではなく一部であるので、
トナーへ突入するときの慣性力が弱い。従ってトナー残
量が多いときは自重で下死点に回転していくことはな
い。その結果、トナー残量が多いにもかかわらず、少な
いと検出してしまうことはない。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。なお、各図面に共通な
要素には同一の符号を付す。図１は実施の形態のトナ−
残量検知機構の構造を示す斜視図、図２は実施の形態の
攪拌シャフトを示す正面図である。

【００１６】図１において、トナ−収容部１のフレ−ム
１ａ内部には、磁性体で形成された攪拌シャフト２が設
けられている。この攪拌シャフト２は回転軸２ａ、２ｂ
がフレ−ム１ａの図示せぬ側面に回転自在に軸支されて
いる。また攪拌器２の一方の回転軸２ａは、一定速度で
回転する駆動手段である図示せぬギアに形成された突起
部の孔の中に、ギアに対して所定角だけ回転自在となる
ように挿入されている。そしてこの攪拌シャフト２は図
示せぬギアの孔の内部に設けられた突起部に押圧される
ことにより下方から上方へと回転することができる。

【００１７】フレ−ム１ａの下部には、電子写真プリン
タのフレ−ム３に回転自在に軸支されて、センサレバ−
４が設けられている。このセンサレバ−４は樹脂材等で
軽量に作られており、センサレバ−４の回動支点となる
中央部４ａは攪拌シャフト２と平行となっている。この
センサレバ−４の一端４ｂは、攪拌シャフト２の後述す
る右部がトナ−収容部１の下死点に位置付けられたとき
に、攪拌シャフト２と対向する位置に設けられており、
永久磁石５が埋め込まれている。一方センサレバ−４の
他端４ｃには遮光板６が設けられている。この遮光板６
はセンサレバ−４の回動により、図示せぬ電子写真プリ
ンタのフレ−ムに設けられた光センサ（発光素子と受光
素子とが設けられている）７をオン・オフさせる。

【００１８】次に攪拌シャフト２の形状について説明す
る。図２において、攪拌シャフト２はフレ−ム１ａの図
示せぬ側面に回転自在に取り付けられている回転軸２
ａ、２ｂと、回転軸２ａ、２ｂよりも一方向に長さｙだ
け突出した第１の凸形状部である右部２ｃと左部２ｄと
から成る両端部（Ａ部）と、該右部２ｃ、左部２ｄと同
じ突出量ｙで且つ反対方向に突出した第２の凸形状部で
ある中央部２ｅ（Ｂ部）とから構成されており、右部２
ｃと左部２ｄとから成るＡ部と、中央部２ｅのＢ部とは
回転軸２ａ、２ｂを中心として略１８０度の位相差を持
つクランク形状となっている。また回転軸２ａ、２ｂ、
右部２ｃ、左部２ｄ、中央部２ｅはそれぞれがお互いに
平行となっている。

【００１９】そして、右部２ｃの長さＬ１と左部２ｄの
長さＬ２は同じであり、右部２ｃと左部２ｄとを足した
長さは中央部２ｅの長さＬ３よりも長くなっている。な
お、この右部２ｃ、左部２ｄ、中央部２ｅの長さのバラ
ンスの違いにより、右部２ｃと左部２ｄとから成るＡ部
と、中央部２ｅのＢ部とで重量差がつけられており、こ
れによりトナ−ロ−検知時のトナ−残量が異なる。本実
施の形態においては、長さのバランスを数式１に示すも
のとしている。

【００２０】Ｌ１＋Ｌ２＝１．３×Ｌ３・・・（１） そしてこの長さのバランスにより本実施の形態において
は右部２ｃと左部２ｄとを足した重量を中央部２ｅの重
量よりも重くしている。すなわち、右部２ｃと左部２ｄ
とを足した重量が、中央部２ｅの重量の約１．３倍にな
っている。

【００２１】また、上記重量差をつけたことにより右部
２ｃ及び左部２ｄがトナ−収容部１の上死点に来たとき
に、自重で下死点へと回転することができる。

【００２２】そして、攪拌シャフト２を上記の形状と
し、また右部２ｃと左部２ｄとから成るＡ部と、中央部
２ｅのＢ部とで重量差がつけられたことにより、残留し
ているトナ−へ攪拌シャフト２が突入するときの慣性力
が、攪拌シャフトを直線形状とするよりも弱まる。その
結果、トナ−残量が多いときにはトナ−の抵抗力を受
け、攪拌シャフト２が自重で下死点まで落下することが
なくなる。

【００２３】なお、上記したように攪拌シャフト２は図
示せぬギヤの突出部に押圧されてトナ−収容部１の下死
点から上死点へと回転するが、右部２ｃ及び左部２ｄが
トナ−収容部１の上死点に来たときに、トナ−残量が少
ないときには自重で下死点へと回転し、そして図示せぬ
ギアの突起部が所定位置まで矢印Ｅ方向に回転してくる
と、図示せぬギアの突起部に押圧されて右部２ｃ及び左
部２ｄが上死点へと回転を始めるように、図示せぬギア
の孔に対して挿入されている。

【００２４】なお、本実施の形態における攪拌シャフト
２は従来の技術における攪拌器の役割を担っており、従
来の技術における攪拌シャフトと攪拌シャフトを押圧す
るギアの役割を図示せぬギアが担っている。

【００２５】また、上記攪拌シャフト２と、センサレバ
−４と、光センサ７と、図示せぬギアとでトナ−残量検
知機構が構成されている。

【００２６】次に攪拌シャフト２とセンサレバ−４との
関係について説明する。図３、図４は実施の形態の攪拌
シャフトとセンサレバ−との関係を示す説明図である。

【００２７】図３に示すように、攪拌シャフト２の右部
２ｃ（及び左部２ｄ）がトナ−収容部１の上部にあると
きには、センサレバ−４は攪拌シャフト２に吸引されな
いので、遮光板６は図示せぬ発光素子と受光素子との間
に在り、光を遮り、光センサ７はオフ状態となってい
る。一方、図４に示すように、攪拌シャフト２の右部２
ｃが永久磁石５に近付き更に矢印Ｅ方向に回転し下死点
Ｆに達するまで、センサバ−４が攪拌シャフト２に吸引
されて矢印Ｄ方向に回動し、それにより遮光板６が光セ
ンサ７から離れるので光センサがオン状態となる。

【００２８】次にトナ−残量が少ないときの攪拌シャフ
ト２の動作について説明する。図５、図６、図７は実施
の形態のトナ−残量が少ないときの攪拌動作を示す説明
図である。

【００２９】図５において、攪拌シャフト２は図示せぬ
ギアの突起部に押圧されて矢印Ｅ方向に回転し、図６に
示すように右部２ｃが上死点Ｇに来ると、下死点Ｆへと
矢印Ｅ方向に回転を始める。このときトナ−１７の残量
が少ないので攪拌シャフト２の回転を妨げるものはな
い。それ故、自重ですぐに図７に示す下死点Ｄ方向へと
回転することができる。しばらくそこで停止し、図示せ
ぬギアの突出部が攪拌シャフト２に当接し押圧を開始す
ると、再び矢印Ｅ方向へと回転を始める。なお、図示せ
ぬフレ−ムにはストッパが設けられており、攪拌シャフ
ト２が自重で回転してきたときに下死点Ｆから大きく矢
印Ｅ方向に回動してしまうことを防止している。

【００３０】次にトナ−残量が多いときの攪拌シャフト
２の動作について説明する。図８、図９、図１０は実施
の形態のトナ−残量が多いときの攪拌動作を示す説明図
である。

【００３１】図８において、攪拌シャフト２は図示せぬ
ギアの突起部に押圧されて矢印Ｅ方向に回転しトナ−１
７を攪拌する。そして図９に示すように右部２ｃが上死
点Ｇに来ると、下死点Ｆへと矢印Ｅ方向に回転を始め
る。このときトナ−残量が多いのでトナ−１７に突入し
て回転途中（２点鎖線で示す位置）で停止し、それ以上
自重で回転することはない。そして、攪拌シャフト２を
上死点Ｇまで押圧してきた図示せぬギアの突起部が攪拌
シャフト２を押圧できる位置まで回転して来ると、図示
せぬギアの突起部に押圧されて、再び攪拌シャフト２は
矢印Ｅ方向への回転を開始し右部２ｃが図１０に示す下
死点Ｆまで回転する。

【００３２】次にトナ−残量を検知するための制御系に
ついて説明する。図１１は実施の形態の制御系を示すブ
ロック図である。中央処理装置（以下ＣＰＵとする）８
はメモリ９、入出力ポ−ト１０とバスライン１１、１２
で接続され、光センサ７、トナ−ロ−表示部１３とライ
ン１４、１５で接続されている。ＣＰＵ８はタイマ１６
を内蔵している。ＣＰＵ８は光センサ７からオフ信号を
受信するとタイマ１６を作動させオン信号に変化するま
での時間をカウントし、タイマカウント値Ｔｃとメモリ
９に記憶してあるトナ−補給時のタイマカウント値に対
応するデ−タＴｓと比較して以下に示す数式２のときト
ナ−ロ−表示部を点灯させる。

【００３３】Ｔｃ≦Ｔｓ・・・（２） 図１２、図１３は実施の形態のタイムチャ−トである。
図１２はトナ−残量が多い状態でのタイムチャ−トを示
し、図１３はトナ−補給直前時のタイムチャ−トを示し
ている。時刻ｔ１から時刻ｔ３までの時間は攪拌シャフ
ト２が１回転する周期Ｔを示し、時刻ｔ１から時刻ｔ２
までのタイマ作動期間Ｔ１は光センサ７がオフ状態とな
っている時間であり、時刻ｔ２から時刻ｔ３までのタイ
マ非作動時間Ｔ２は光センサ７がオン状態となっている
時間である。

【００３４】次にＣＰＵ８がトナ−残量を検知するため
の動作について説明する。

【００３５】図４に示すように、攪拌シャフト２の右部
２ｃ及び左部２ｄが永久磁石５に近付き更に矢印Ｅ方向
に回転し下死点Ｆに達するまで、センサバ−４は攪拌シ
ャフト２に吸引されて矢印Ｄ方向に回動する。このと
き、時刻ｔ２で光センサ７はオン状態となり、時刻ｔ３
までオン状態は続く。図示せぬギアの突起部に押圧され
て攪拌シャフト２がトナ−収容部１の上死点方向に回転
し、図３に示すように遮光板６が光センサ７に戻ると、
時刻ｔ１で光センサ７がオフ状態となる。ＣＰＵ８はオ
フ信号を受信するとタイマ１６を作動させる。そして、
攪拌シャフト２の右部２ｃ及び左部２ｄが再び永久磁石
５に近付きセンサバ−４を吸引し、時刻ｔ２で光センサ
７がオン状態となると、タイマ１６を停止する。そし
て、タイマ１６のカウント値Ｔｃを読み出し、メモリ９
に記憶してあるトナ−補給時のタイマカウント値Ｔｓと
比較する。そして、上記数式２を満足すると、ＣＰＵ８
はトナ−ロ−表示部１３を点灯させる。

【００３６】トナ−１７が図９に示すように多量にある
ときには、攪拌シャフト２の右部２ｃ及び左部２ｄが上
死点Ｇから下死点Ｆへと矢印Ｅ方向に回転を始めると、
トナ−１７に突入してトナ−１７の抵抗力により回転途
中で停止しているので、その時間分タイマ作動時間Ｔ１
が長くなる。従って、この場合のタイムチャ−トは図１
２に示すものとなる。

【００３７】一方トナ−１７が図６に示すように少ない
ときには、攪拌シャフト２の右部２ｃ及び左部２ｄが上
死点Ｇに来ると、下死点Ｆへと矢印Ｅ方向に自重で回転
する。それ故、攪拌シャフト２の右部２ｃ及び左部２ｄ
が下死点Ｆに位置付けられている時間は、トナ−残量が
多いときと比べて長くなる。すなわち、図１３に示すよ
うにタイマ非作動期間Ｔ２が長くなり、その結果、タイ
マ作動期間Ｔ１が短くなる。

【００３８】そして、タイマ作動期間Ｔ１のカウント値
Ｔｃをメモリ９に記憶してあるトナ−補給時のタイマカ
ウント値Ｔｓと比較して、上記数式２を満足すると、Ｃ
ＰＵ８はトナ−ロ−表示部１３を点灯させ、トナ−補給
をオペレ−タに知らせる。

【００３９】以上本実施の形態においては、攪拌シャフ
ト２の形状を図２に示すクランク形状とし、そして、右
部２ｃと左部２ｄとを足した重量を、中央部２ｅの重量
よりも重くして、右部２ｃと左部２ｄとから成るＡ部
と、中央部２ｅのＢ部とで重量差をつけたことにより、
攪拌シャフト２が残留しているトナ−１７へ突入すると
きの慣性力は弱く、トナ−残量が多いときには自重で下
死点まで回転することができなくなる。そして、トナ−
残量が少量となったときに初めてトナ−ロ−検知を行う
ことができる。

【００４０】図１４に示すように、従来ではトナ−残量
が多量（例えば３０グラム）であってもトナ−ロ−表示
をしてしまっていたのが、本実施の形態の形状の攪拌シ
ャフト２を採用することにより、トナ−残量が少量（例
えば１５グラム）となってからトナ−ロ−表示を行うの
で、印字枚数を従来よりも２倍近く増加させることがで
きる。また常に新しいトナ−１７を供給することができ
るようになるので、印字品位も良好に保つことができ
る。なお、図１４は実施の形態のトナ−残量と印字枚数
との関係を示すグラフである。

【００４１】更に、トナ−容量の異なるトナ−収容部に
対しても、攪拌シャフトの重量のバランスを変えること
によりトナ−ロ−表示のタイミングを調整することがで
きるようになる。

【００４２】

【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、以下に記載される効果を奏する。

【００４３】攪拌器を、第１の凸形状部と第２の凸形状
部と回転軸とに分け、上記第１の凸形状部と上記第２の
凸形状部とが上記回転軸を中心として略１８０度の位相
差を持つようなクランク形状とし、且つ上記第１の凸形
状部と上記第２の凸形状部とに重量差をつけ、上記第１
の凸形状部あるいは上記第２の凸形状部のどちらか一方
が下死点近傍に位置する時間の長さによりトナ−残量を
検知することにより、残留しているトナ−へ攪拌器が突
入するときの慣性力が弱くなるので、トナ−が多いとき
には、自重で下死点まで回転することができなくなる。
そして、トナ−残量が少量となったときに初めてトナ−
ロ−検知を行うことができる。その結果、印字枚数を従
来よりも増加させることができるようになり、ユ−ザに
不満を与えることがなくなる。また、常に新しいトナ−
を供給することができるようになるので、印字品位も良
好に保つことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態のトナ−残量検知機構の構造を示す
斜視図である。

【図２】実施の形態の攪拌シャフトを示す正面図であ
る。

【図３】実施の形態の攪拌シャフトとセンサレバ−との
関係を示す説明図である。

【図４】実施の形態の攪拌シャフトとセンサレバ−との
関係を示す説明図である。

【図５】実施の形態のトナ−残量が少ないときの攪拌動
作を示す説明図である。

【図６】実施の形態のトナ−残量が少ないときの攪拌動
作を示す説明図である。

【図７】実施の形態のトナ−残量が少ないときの攪拌動
作を示す説明図である。

【図８】実施の形態のトナ−残量が多いときの攪拌動作
を示す説明図である。

【図９】実施の形態のトナ−残量が多いときの攪拌動作
を示す説明図である。

【図１０】実施の形態のトナ−残量が多いときの攪拌動
作を示す説明図である。

【図１１】実施の形態の制御系を示すブロック図であ
る。

【図１２】実施の形態のタイムチャ−トである。

【図１３】実施の形態のタイムチャ−トである。

【図１４】実施の形態のトナ−残量と印字枚数との関係
を示すグラフである。

【符号の説明】

１ トナ−収容部 ２ 攪拌シャフト ４ センサレバ− ５ 永久磁石 ７ 光センサ １７ トナ−

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動手段の回転方向への押圧力を受けて
   回転すると共に、上死点に位置すると自重で下死点の方
   向へ回転する攪拌器をトナ−収容部に設け、上記トナ−
   収容部内のトナ−を攪拌すると共にトナ−収容部内のト
   ナ−残量を上記攪拌器の回転により検知するトナ−残量
   検知機構において、 上記攪拌器を、第１の凸形状部と第２の凸形状部と回転
   軸とに分け、上記第１の凸形状部と上記第２の凸形状部
   とが上記回転軸を中心として略１８０度の位相差を持つ
   ようなクランク形状とし、且つ上記第１の凸形状部と上
   記第２の凸形状部とに重量差をつけ、上記第１の凸形状
   部あるいは上記第２の凸形状部のどちらか一方が下死点
   近傍に位置する時間の長さによりトナ−残量を検知する
   ことを特徴とするトナ−残量検知機構。
2. 【請求項２】 上記第１の凸形状部あるいは上記第２の
   凸形状部のうち、上記トナ−残量の検知に利用される側
   の重量が、利用されない側の重量よりも重い請求項１記
   載のトナ−残量検知機構。