JP4532986B2 - トナー補給容器及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式や静電記録方式等の画像形成装置、例えば、複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の画像形成装置に着脱自在に設けられたトナー補給容器、並びにこの画像形成装置に関するものである。

従来、電子写真方式の複写機やプリンタ等の画像形成装置には、現像剤としての微粉末のトナーが使用されている。そして、画像形成装置本体のトナーが消費された場合には、トナー補給容器を用いて画像形成装置本体へトナー補給が行われる。

一般的には、トナーは極めて微細な粉末であるため、トナー補給作業時にはトナーが飛散しないように、トナー補給容器を画像形成装置本体内に据え置いて、小さな開口部から少量ずつトナーを排出する方式が知られている。

この場合のトナー補給装置では、何らかの手段でトナー補給容器の蓋を開き、何らかの駆動をトナー補給容器に伝達し、トナー補給容器側のトナー搬送部材を駆動するか、或いは、容器そのものがトナー搬送を行える形状をしていて、容器そのものを回転することで、トナーを排出する構成になっている。

また、トナー補給容器は画像形成装置側でのトナー消費に伴い内部のトナー量が減少し、最終的にはトナー無しとなりトナー補給容器の交換が余儀なくされる。

その際、従来は、図３５に示すような、トナー容器のトナー残検方式が採用されている（特許文献１）。

このトナー容器４６ｋは内装された螺旋状のコイル４６ｂの回転に伴いトナーを搬送排出する構成を採用している。

そして、画像形成装置側に固定配置された光センサ９００は、トナー補給容器に設けられた光ガイド部材９０１に向けて光を照射すると共に、光ガイド部材９０１から折り返されてきた光を受光する仕組みとなっている。

従って、トナー補給容器内のトナーが残っていれば光がトナーにより遮られて光センサ９０１へは戻ってこないので、これをもって「トナー有り」と判定する構成とされている。一方、光センサ９０１に光が戻ってくれば、これをもって「トナー無し」と判定している。

また、特許文献１には、このようなトナー残検方式を図３６に示すような、自らが回転することによりトナーを搬送・排出するトナー容器にも適用することが記載されている。

このトナー補給容器４６ｋには内壁部に奥側から開口４６ａに向けて螺旋状の溝が形成されているので、トナー補給容器が回転すると開口４６ａからトナー補給容器内のトナーが排出され、画像形成装置に設けられたホッパー部へ落下する。このホッパー内のトナーは内装されたスクリュー４９ｋにより現像器に向けて搬送される。
特開平１１−０３８７５５号公報

しかしながら、特許文献１の構成では、以下のような技術的課題がある。

トナーセンサ９００を画像形成装置側に配置してトナー補給容器内のトナー残量を検出する構成としているため、トナーセンサ９００の耐久寿命が長いものを採用せざるを得ず、また、トナー補給容器内のトナー残量が所定量以上存在するか否かの２値的な情報しか得ることができない。

従って、このようなトナー残検方式を採用した場合、画像形成装置のコストアップや構成の複雑化といった課題が生じ、また、トナー補給容器内のトナーが完全になくなって初めてトナーエンドになったことが判明するので、替えのトナー補給容器を用意していないユーザーにとっては不都合この上なかった。

そこで、本発明の目的は、画像形成装置のコストアップや構成の複雑化を防止することができるトナー補給容器を提供することである。

本発明の他の目的は、トナー残量を逐次検出可能なトナー補給容器を提供することである。

本発明の他の目的は、トナー残量を精度良く検出することができるトナー補給容器を提供することである。

本発明の他の目的は、トナー残量を逐次検出可能な画像形成装置を提供することである。

本発明の他の目的は、トナー残量を精度良く検出することができる画像形成装置を提供することである。

本発明の更なる目的は、添付図面を参照しつつ以下の詳細な説明を読むことにより明らかになるであろう。

本発明によれば上記目的を達成することができる。

第１の発明は、画像形成装置に着脱可能なトナー補給容器において、
トナーを収容する回転可能な容器本体と、
前記容器本体の回転軸線方向一端側に設けられたトナー排出口と、
前記容器本体内のトナーを前記トナー排出口から排出すべく前記容器本体の回転に伴い前記トナー排出口に向けて搬送するトナー搬送機構と、
前記容器本体を回転させるための回転力を前記画像形成装置から受ける駆動受け機構と、
前記駆動受け機構が受けた回転力により前記容器本体と一体的に回転するように前記容器本体に固定され、前記容器本体内のトナー残量を検出するセンサと、
前記容器本体の回転に伴い前記トナー排出口からトナーを排出している際に前記センサにより検出されたトナー残量に対応する情報を、前記画像形成装置へ送信する送信部と、
を有することを特徴とするものである。

第２の発明は、トナー補給装置と、前記トナー補給装置に着脱可能に装着されるトナー補給容器と、を有する画像形成装置において、
前記トナー補給容器は、トナーを収容する回転可能な容器本体と、前記容器本体の回転軸線方向一端側に設けられたトナー排出口と、前記容器本体内のトナーを前記トナー排出口から排出すべく前記容器本体の回転に伴い前記トナー排出口に向けて搬送するトナー搬送機構と、前記容器本体を回転させるための回転力を受ける駆動受け機構と、前記駆動受け機構が受けた回転力により前記容器本体と一体的に回転するように前記容器本体に固定され前記容器本体内のトナー残量を検出するセンサと、前記容器本体の回転に伴い前記トナー排出口からトナーを排出している際に前記センサにより検出されたトナー残量に対応する情報を、送信する送信部と、を有し、
前記トナー補給装置は、前記駆動受け機構へ回転力を付与する駆動機構と、前記送信部から送信された情報を受信する受信部と、前記受信部が受信した情報に基づき前記トナー補給容器のトナー残量を報知する報知手段と、
を有することを特徴とするものである。

第３の発明は、トナー残量を検出する光学センサと、前記光学センサを回転可能に保持する保持部材と、を有する画像形成装置に着脱可能なトナー補給容器において、
トナーを収容する回転可能な容器本体と、
前記容器本体の回転軸線方向一端側に設けられたトナー排出口と、
前記容器本体内のトナーを前記トナー排出口から排出すべく前記容器本体の回転に伴い前記トナー排出口に向けて搬送するトナー搬送機構と、
前記容器本体を回転させるための回転力を前記画像形成装置から受ける駆動受け機構と、
前記駆動受け機構が受けた回転力により前記容器本体と一体的に回転するように前記容器本体に固定され、前記光学センサから発せられた光を前記容器本体内へ導くとともに前記光学センサに向けて反射させる光学プリズムと、
前記容器本体の回転に伴い前記トナー排出口からトナーを排出している際に前記容器本体内のトナー残量を検出すべく前記光学センサが前記光学プリズムとの光学的な位置関係を実質的に維持したまま回転するように前記保持部材と係合可能な係合部と、
を有することを特徴とするものである。

本発明によれば、画像形成装置のコストアップや構成の複雑化を防止することができる。

また、トナー補給容器のトナー残量を逐次検出することができる。従って、ユーザーに対しトナー補給容器のトナー残量を逐次通知することが可能となる。さらに、ユーザーに対しトナー補給容器の交換時期を余裕をもって通知することが可能となる。

また、トナー補給容器のトナー残量を精度良く検出することができる。従って、ユーザーに対し適正なトナー残量を通知することができるので、ユーザーに対しトナー補給容器の交換時期を適切に通知することが可能となる。

即ち、本発明によれば、交換用の新トナー補給容器の保管スペースの最小化や、トナー補給容器のトナー無しに伴う画像形成装置のダウンタイムを大幅に低減することが可能となり、ユーザーの使い勝手を大幅に向上させることが可能となる。

以下、本発明に係る実施例を図面に則して更に詳しく説明する。

図１に、本発明にかかるトナー補給容器が用いられる電子写真方式を採用した画像形成装置の一例を示す。

まず、画像形成装置の概略構成を画像形成の流れに沿って説明する。

画像形成装置本体１の上方に配置された原稿台ガラス２上に複写すべき原稿が置かれる。原稿の画像情報に応じた光像が光学部３の複数のミラーＭとレンズＬｎにより、像担持体とされる電子写真感光体ドラム４上に結像する。

画像形成装置本体１の下方には給紙カセット５、６、及び給紙デッキ７、８が配置されている。これらの給紙カセット／デッキ５〜８に積載された紙等の記録媒体（以下、「シート」と呼ぶ）Ｐのうち、図２に示す表示手段としての液晶表示部である操作部３２からユーザーが入力した情報或いは図示しない原稿のシートサイズから最適なシートＰを、給紙カセット／デッキ５〜８の用紙サイズ情報から選択する。

いずれかの給紙・分離装置５ａ、６ａ、７ａ、８ａの作動により搬送された１枚のシートＰは、搬送部９を経て一対のレジストローラ１０まで搬送される。このレジストローラ１０は、シートＰを感光体ドラム４の回転と光学部３のスキャンタイミングと同期させて転写位置へと搬送する。

転写位置に設けられた転写帯電器１１によって感光体ドラム４上に形成されたトナー画像をシートＰに転写し、分離帯電器１２によってトナー画像が転写されたシートＰを感光体ドラム４から分離する。

次いで、分離されたシートＰは、搬送部１３により定着部１４へと搬送され、定着部１４において熱と圧力によりトナー画像を永久固着される。

シートの片面にのみ画像を形成する時は、排紙反転部１５を通過し、排紙ローラ１６により排紙トレイ１７に排出される。

一方、シートの両面に画像を形成する時は、排紙反転部１５の図示しないフラッパなどのシート搬送方向変更部材の切り替えにより、再給紙搬送路１９、２０を経てレジストローラ１０まで搬送された後、片面画像形成時と同様の搬送経路をシートＰが通過し、同様の画像形成動作が行われ、排紙トレイ１７に排出される。

又、シートＰの同一面に複数回画像形成を行う、所謂、多重画像形成時は、シートＰは排紙反転部１５を通り、両面反転部１８でシートＰの反転を行わずに、そのまま再給紙搬送部１９、２０を経てレジストローラ１０まで搬送された後、片面画像形成時と同様の搬送経路をシートＰが通過し、同様の画像形成操作が行われ、排紙トレイ１７に排出される。

ところで、上記構成の画像形成装置１において、感光体ドラム４の周りには光学部３、現像器２１、クリーナ２２、一次帯電器２３などが配置されている。

一次帯電器２３は、感光体ドラム４の表面を所定の電位に一様に帯電させる。

光学部３は原稿の画像情報に基づき一次帯電器２３にて一様に帯電された感光体ドラム４表面を画像露光し静電潜像を形成する。

現像器２１は、感光体ドラム４上に形成された静電潜像に現像剤としてのトナーを付着させて可視像化する。現像器２１は、トナー消費に伴いトナー補給容器（以下、「トナーボトル」と呼ぶ）２４からトナーが補給される構成となっている。

なお、現像剤として非磁性トナーと磁性キャリアを混合した２成分現像剤を用いる現像器に対し、トナー補給容器からトナーのみならずキャリアをも補給するような構成であっても何ら構わない。

本実施例では、画像形成装置１へのトナー補給容器の着脱動作は、ユーザーが行う構成とされている。

また、現像器２１は、現像剤担持体としての現像ローラ２５を備え、更に、図示してはいないが、トナーを撹拌する部材、及び、トナーを現像ローラ２５方向に搬送する手段を備えている。

トナーボトル２４より送られてきた補給トナーは、トナー攪拌部材及びトナー搬送手段により現像ローラ２５まで搬送され、現像ローラ２５から感光体ドラム４へと供給される。

クリーナ２２は、トナー画像をシートＰに転写した後に感光体ドラム４の表面に残留したトナーを除去或いは回収する。

図２（Ａ）、（Ｂ）を用いて画像形成装置１にトナーボトル２４をセットする操作について説明する。

トナーボトル２４のトナー補給部に対するセット操作は、先ず、画像形成装置本体１の正面右上のトナーボトル挿入部である開閉カバー（扉）２６を、本体奥行き方向に開口し、トナーボトル２４をボトル受け２７に載せ、開口カバー２６を閉じれば終了である。

ユーザーは、この操作のみでトナーボトル２４のトナー補給部へのセットが完了する。また、トナーボトル２４の交換時も同様の操作でよい。

次に、トナーボトル２４の構成について図３（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。

トナーボトル２４は、トナーを収容したトナー収容部としてのボトル本体２８、ボトル本体２８に設けられたトナー排出口２４ａを封止する封止部材としてのキャップ（蓋）２９、ボトル本体内のトナーをトナー排出口に向けて搬送するトナー搬送部材（以下、「バッフル」と呼ぶ。）３０とを備えている。

キャップ２９には、トナー補給装置に設けられた駆動伝達部を構成する駆動伝達部材３３（図４）と係合する係合部が一体的に移動自在に設けられている。そして、トナーボトル２４はこの両者の係合を通じて画像形成装置より回転駆動力を受けて、具体的にはバッフル３０と共に自転する構成とされている。

つまり、ボトル本体２８にはその一端面にトナー排出口２４ａが設けてあり、ボトル本体２８と一体に設けられた駆動軸４７がトナー排出口２４ａから突出している。

この駆動軸４７はトナー排出口２４ａのほぼ中心軸線上に位置し、キャップ２９に設けた係合孔２９ａと係合している。さらに、駆動軸４７は、駆動伝達部材３３からキャップ２９を介して回転駆動力をボトル本体２８へ伝達させるためのものであることから、駆動軸４７の断面形状は回転駆動力を伝達可能な四角形状やＨカット形状、Ｄカット形状等の形状になっている。そして、係合孔２９ａは、駆動軸４７の断面に対応した形状とされる。

本実施例では、上述のように、トナーボトル２４を画像形成装置１に装着した状態でバッフル３０のみを回転させることはなく、ボトル本体２８とキャップ２９とバッフル３０は、常に一体で回転するように構成されている。

トナーボトル２４内のトナーは、ボトル本体の回転に伴いバッフルの傾斜板３１によりトナーボトル２４の排出口２４ａへと搬送され、最終的にトナー補給装置に向けて排出される。

次に、図３〜図５を参照して、封止部材としてのキャップ２９、及び、このキャップ２９に駆動を伝達する駆動伝達部材としてのキャップ結合部材３３の構造について説明する。

キャップ２９は、トナーボトル２４の排出口２４ａを開封可能に封止する封止部２９ｂ、キャップ結合部材３３と係合する円筒状の係合部２９ｃとを備えている。

円筒状の係合部２９ｃは円周方向に複数に分割配置されており、本実施例では、６つに分割され、一つ置きの分割片に、キャップ結合部材３３に結合するための結合突起４４と、キャップ結合部材３３との結合を解除するための解除突起４５とが設けられる。

このようなキャップ２９は、弾性変形可能なプラスチックを射出成形して製造するのが好ましい。その材料としては低密度ポリエチレンが最も好ましく、次いでポリプロピレン、直鎖状ポリアミド、例えば商品名ナイロン、高密度ポリエチレン、ポリエステル、ＡＢＳ、ＨＩＰＳ（耐衝撃性ポリスチレン）等が好ましく利用できる。

一方、キャップ結合部材３３は、キャップ２９に形成された結合突起部４４と嵌合する嵌合穴４６ｃ、結合突起４４をＡ方向に引っ掛けるための引っ掛け部４６ａ、係合リブ４６ｂが形成されている。

係合リブ４６ｂはキャップ２９がキャップ結合部材３３に挿入されて嵌合穴４６ｃに嵌合した状態の結合突起４４を回転方向に引っ掛けて回転駆動を伝達するためのものである。

なお、嵌合穴４６ｃの周方向幅は、ボトル挿入時の互いの位相合わせを実質的に不要とするため、結合突起４４の周方向幅よりも十分に幅広な構成とされている。

次に、トナーボトル２４を封止している封止部材としてのキャップ２９の開閉について説明する。

図４は、キャップ２９を開閉し、且つ、トナーボトル２４を自転させるための駆動伝達部結合の概略構成図である。

本実施例にて、トナーボトル２４を載せたボトル受け２７は、ボトル受け２７にアングル２７ａが固定され、このアングル２７ａにジョイント軸４０が回転自在に取り付けられる。ジョイント軸４０の一端にはクランク３８の一端が連結され、クランク３８の他端は、回転円盤３６に設けられた偏芯軸４２に連結されている。

従って、回転円盤３６が回転するとボトル受け２７が、図４にて矢印Ａの方向に往復移動する。この往復移動の際の折り返し地点で、トナーボトル２４のキャップ２９は、画像形成装置本体側のトナー補給装置に設けられた駆動伝達結合部を構成する駆動伝達部材としてのキャップ結合部材３３に係合する。

即ち、キャップ２９とキャップ結合部材３３の係合は、図５をも参照するとよりよく理解されるように、キャップ２９の先端部がキャップ結合部材３３の凹部３３ａに挿入され、キャップ２９の結合突起部４４がキャップ結合部材３３の嵌合穴４６ｃに嵌合し引っ掛け部４６ａに引っ掛かり係合される。

更に、キャップ２９と結合部材３３が結合した後に、ボトル受け２７が往路、即ち、結合部材３３から遠ざかる方向へと移動する際に、トナーボトル２４の排出口２４ａを封止していたキャップ２９が開封され、トナーボトル２４からのトナーの排出が可能となる。

この状態で駆動伝達手段でもある結合部材３３が、回転しトナーボトル２４を自転回転させ、その回転動作によりトナーボトル２４内のバッフル３０と傾斜板３１により、排出口２４ａからトナーが排出される。

なお、キャップ２９とトナーボトル２４が開封状態でも、キャップ２９とトナーボトル２４の２部材は中心軸４７で結合されており、キャップ２９の駆動はトナーボトル２４に伝達される。

キャップ２９とトナーボトル２４の駆動結合は、上述したように、例えば、断面四角形状の駆動軸４７に係合する係合孔２９ａをキャップ２９の中心に形成し、キャップ２９が駆動軸４７に対して軸線方向に摺動自在に係合する構成とすることにより達成される。ただし、このような構成に限定されるものではない。

上記の一連の動作に関して図６を用いて説明する。

ステップ１は、トナーボトル２４をボトル受け２７にセットした状態を示す。

ステップ２ではトナーボトル２４が矢印で示す往路を移動中で、且つ、キャップ２９の先端部が結合部材３３の凹部に挿入し始めている。

ステップ３ではトナーボトル２４が折り返し地点まで到達し、キャップ２９と結合部材３３との係合が完了した状態である。

ステップ４は、トナーボトル２４が矢印で示す復路を移動中で、キャップ２９が結合部材３３と係合した状態でトナーボトル２４が結合部材３３から遠ざかることで、封止されていた排出口２４ａが開封されてトナー排出可能な状態を示している。

ステップ５は、開口操作が終了し、駆動伝達軸３４から駆動が伝達されトナーボトル２４を回転させ、トナーをトナー補給装置内へと排出させる状態を示している。

次に、キャップ２９と結合部材３３との係合解除操作について説明する。

本実施例によると、図４に示すように、キャップ結合部材３３の、上記キャップ２９とは反対側に解除部材３５が配置される。解除部材３５は、円筒状の穴３５ａを備え、穴３５ａを貫通してキャップ結合部材３３とその駆動伝達軸３４が配置される。

本実施例では、図４に示すように、解除部材３５も、上記ボトル受け２７が往復移動を行ったと同じ構成が採用される。即ち、解除部材３５に設けられたジョイント軸４１にクランク３９の一端が連結され、クランク３９の他端は、回転円盤３７に設けられた偏芯軸４３に連結される。従って、回転円盤３７が回転することにより、解除部材３５は往復移動する。

解除部材３５の往復移動の折り返し地点で、解除部材３５の穴３５ａ内に、結合部材３３及び結合部材３３と結合した状態のキャップ２９が挿入した状態とされる。

従って、キャップ２９に設けられた解除突起４５が円筒状の穴３５ａの内面で穴の中心方向へと押し付けられ、それによって、キャップ２９の結合突起部４４と結合部材３３の引っ掛け部４６ａの引っ掛けが開放され、キャップ２９と結合部材３３との係合が解除される。

上記一連の解除動作を図７を用いて説明する。

ステップ６はキャップ２９と結合部材３３が係合した状態を示す。

ステップ７は、解除部材３５の往復移動の矢印で示す往路上にて、キャップ２９と結合部材３３の係合部を解除部材３５の円筒状の穴３５ａに挿入するところである。

ステップ８は、前記挿入が所定の場所で完了した状態で、解除部材３５に設けられた円筒状の穴３５ａの内面でキャップ２９の解除突起４５を穴３５ａの中心方向に押し付け、キャップ２９の結合突起４４と結合部材３３の引っ掛け部４６ａとの引っ掛かりを開放する。

ステップ９は、トナーボトル２４を結合部材３３から矢印方向へと遠ざける動作である。

ステップ１０は、解除部材３５が矢印方向の元の位置へと戻る動作である。このときトナーボトルは画像形成装置から着脱自在な状態となる。

図４に示す、トナーボトル２４及び解除部材３５を往復移動させるための回転円盤３６、３７は、各々独立のモータ等の駆動源で回転させても何ら問題はないが、本実施例の画像形成装置では、図２に示すように、開閉カバー２６の開閉動作である回転運動を駆動源にしており、開閉カバー２６の開閉に連動してトナーボトル２４往復移動させると同時に、解除部材３５を往復移動させる。

なお、上述したトナーボトルのトナー搬送機構、回転駆動受け機構やキャップの開閉機構は一例に過ぎず他の公知の種々の機構を採用可能であることは言うまでもない。

例えば、トナー搬送機構として、トナーボトル内面に螺旋状の溝を設け、トナーボトルの回転に伴ってこの溝によりトナーを排出口に向けて搬送する構成としても構わない。

また、回転駆動受け機構として、トナーボトルの周面に画像形成装置側の駆動機構と係合自在なギヤを設け、このギヤを通じて回転力を受ける構成としても構わない。

また、キャップ開閉機構として、キャップに対し画像形成装置側から係止機構を前進させてキャップを把持固定し、この状態でキャップのみをトナーボトルから離してトナー排出口を開口させる構成としても構わない。

次に、図８〜図１２に本発明の特徴である、トナーボトル２４のトナー残量検知の概略構成を示す。

トナーボトル内のトナー残量を検知する方式として、磁性トナーを使用する場合には、透磁率検知式、マグネット式、圧電振動式、透過光式などを好適に用いることができ、非磁性トナーを使用する場合には、検知に磁気が使えないため圧電振動式、透過光式を好適に用いることができる。また、薄型スイッチや圧力センサによりトナー残量を検知する構成も好適に用いることができる。

なお、このような薄型圧力センサには、メンブレンスイッチが好適である。メンブレンスイッチとは家電製品やＯＡ機器の操作部に使われる薄型スイッチのことで、シートフィルムに導電性インクを印刷して電極とし、それを積層して薄型スイッチを形成している。

またメンブレンスイッチには２値出力のものが多いが、電極の工夫（例えば電極に感圧性インクを使う等）により電極にかかる圧力に応じて電極抵抗が変化するタイプもあり好適に用いることができる。

このようなタイプは本例で用いる薄型圧力センサとして好適である。さらに圧力センサをより高密度に配置したい場合は、ＭＥＭＳ技術を用いた薄型圧力センサを用いるのが好ましい。

なお、ＭＥＭＳとはマイクロ・エレクトロ・メカニクス・センサの略で、半導体製造に用いる露光プロセスを利用して、微小なメカ構造を電気回路と共に基板上に形成する技術である。

このようなＭＥＭＳ技術を用いれば従来不可能であった微小な薄型圧力センサを極めて低コストに、且つ限られた面積の中に高密度に多数配置することができる。

ＭＥＭＳ技術を用いた圧力センサの一例を図３４に示す。この圧力センサＨはセンサガラス基板に圧力センサＡを、半導体露光技術を用いてアレイ状に形成し、その上を弾性膜で覆った構造となっている。

本実施例では、トナーセンサとして微小圧力を検出できる薄型圧力センサ（薄型スイッチ）を用いるが、本実施例はセンサの検知方式に限定されるものではなく、少なくともトナー残量を検知できるものであれば、種々のトナー検知方式に対応できることを前もって断っておく。

図８は本実施例のトナーボトル、トナー補給装置を示す概略斜視図、図９はブロック図、図１０は動作概略を示すフローチャートである。

トナーボトル２４には、トナー残量を検出する検出手段としての上述の薄型圧力センサ１００（以下、トナーセンサと呼ぶ）と、トナーセンサにて検出されたトナー残量に対応する情報を無線信号として送信する送信手段としての送信部１０１と、トナーセンサ１００及び送信部１０１に駆動エネルギー（電力）を供給するため画像形成装置に設けられている後述の給電端子１０４と摺動自在なエネルギー受け部（電気接点部）としてのスリップリング１０５と、が設けられている。

このように、本実施例では、トナーボトルが回転した状態においてもトナーセンサ１００並びに送信部１０１が画像形成装置より駆動エネルギー（電力）を受けることができるように構成されている。即ち、トナーボトルが回転しているときにトナー残量を検出する本例では好ましい構成である。また、駆動エネルギーを画像形成装置から受ける構成としたことにより、トナーボトルが必要以上に複雑化、コストアップ化してしまうのを抑制している。

トナーセンサ１００と送信部１０１は上述したＭＥＭＳ技術を用いて共通の基板上に一体で設けられている。

トナーセンサ１００の取り付け位置としては、トナー搬送方向下流側、即ち、トナーボトル２４の排出口側に設けるのが好ましく、具体的にはスリップリング１０５が取り付けられている面或いはトナーボトル２４の外周面上にあるのが好ましい。

このように、トナーセンサをトナーボトルの長手方向において排出口寄りの位置に設けたことで、トナーボトル内のトナーがバッフルにて排出口側へ偏っている場合であってもトナー残量を良好に検出することができる。即ち、トナーボトル内のトナー残量が少なくなったときでも好適にこれを検出することが可能となる。

本実施例においてはトナーボトル２４の外周面上であって且つ排出口寄りの位置に配置した例について説明する。

また、ボトル受け２７には、スリップリング１０５と摺動自在な給電端子１０４と、送信部１０１より無線信号として送信されたトナー残量情報を受信する受信手段としての受信部１０３と、が設けられている。

さらに、トナーボトル２４を回転駆動する駆動モーター１０６は回転位相を制御できるステッピングモーターとされており、図９に示すように、トナーボトルが装着されているか否かの着脱検知信号とトナーセンサ１００によるトナー残量情報を基に制御装置としてのＣＰＵによりトナー補給に必要なボトル駆動モーター１０６の回転量を演算し、トナーボトル２４の回転制御をおこなう。

なお、駆動モーターとしてステッピングモーター以外にサーボモーターや超音波モータ（ＵＳＭ）などでも構わない。

図１０のトナー残量検知及び補給動作のフローチャートを、図１１（ａ）〜（ｆ）のトナーボトル２４内のトナー残量検知の動作概略図と合せて説明する。以下の説明では、１回のトナー補給動作における定量補給性を良好にすべく、所定のトナー量（後述の補給ステップ数γｎに相当）を最小単位としてこれをｎ倍（ｎ＝１、２・・・（整数））したものを補給する、所謂、ブロック補給方式を例に説明する。

画像形成部よりトナー補給要請が発生するとトナー補給動作がスタートする。

トナーボトル２４が予めセットされている場合には、トナー補給動作一回当たりのモータステップ数であるγｎは、前回のトナー残量検知結果に基づいて決められた演算値が使用される。

一方、トナーボトルが予めセットされていない場合には、トナーボトルがセットされると、補給ステップ数γｎが、記憶装置としてのメモリに記憶されている初期値γ０に設定される（ステップ１）。ただし、初期のトナーセンサ１００の位相はランダムで一定位置ではない。

トナー補給が可能な状態（トナーボトルが画像形成装置内にセットされてトナーボトルが画像形成装置と駆動連結し、トナーボトルの排出口が開封された状態）になると（ステップ２）、現像器へのトナー補給量に応じたボトル駆動モーター１０６の駆動ステップをカウントするための駆動ステップ数γが０にセットされ、駆動ステップ数γのカウント開始と同時に、図１１（ａ）、（ｂ）のようにトナーボトル駆動モーター１０６が起動され、トナーボトル２４が矢印Ａ方向に回転しトナー補給が行われる（ステップ３）。

図１１（ｃ）のように、トナーセンサ１００にてトナー有り状態が検出開始されると（ステップ４）、ボトル駆動モーターのトナー有り状態を示している際にステップ数ｃのカウントが開始される（ステップ６）。

図１１（ｄ）のようにトナーボトル２４は矢印Ａ方向に回転し続け、図１１（ｅ）の位置でトナー無し状態が検出されると（ステップ８）、ステップ数ｃのカウントを停止し、ＣＰＵにて積算されたトナー有り状態のステップ数ｃ、即ち、トナーボトルのトナー残量に基づいて補給ステップ数γｎをＣＰＵにて変更し更新される（ステップ９）。

即ち、本例では、トナーボトル内のトナー残量に応じてトナーボトルが所定角度回動する間に排出されるトナー量が変動してしまうのを防止するため、ＣＰＵによりトナー残量に応じて補給ステップ数γｎを調整制御している。

このように、トナー補給工程においてトナーボトルが１周する間に、トナー有り状態とされた検知ステップ数ｃの積算値に基づいてＣＰＵにてトナーボトル内のトナー残量を判定することができる。

その後、図１１（ｆ）のように、トナーボトル２４は、ボトル駆動モーター１０６の駆動ステップ数γが補給ステップ数γｎになるまで、更に矢印Ａ方向に回転し続け、トナー補給及びトナー残量の検出、補給ステップ数γｎの演算が繰り返し行われる（ステップ５、７）。

そして、駆動ステップ数γが必要なトナー補給量に対応する補給ステップ数γｎのｎ倍となるとボトル駆動モーター１０６は停止する（ステップ１０）。

図１２は、図１１の動作時におけるトナーセンサ１００への電力供給信号とトナーセンサ１００の検出信号及びボトル駆動モーター１０６の制御パルス信号の概略図を示し、図１１の（ｃ）〜（ｅ）までの間におけるトナーセンサ１００によるトナー有無（センサＯＮ／ＯＦＦ）の検出状態を示している。

また、仮に図１１（ｄ）の時のように、トナー有り状態からトナー無し状態の間でモーターが停止しても、ボトル駆動モーターのステップ数によりトナーボトルの位相を検出しているため、トナー残量を正確に検出することが可能である。

トナーセンサ１００への電力供給は、センサの寿命及び消費電力削減のためボトル駆動モーター１０６の作動と連動して行われる。

次に、トナー残量検知（体積Ｖ）及びトナー補給一回当たりの補給ステップ数γｎの具体的な演算方法を説明する。

ここで、トナーボトル駆動モーター１０６によるトナーボトル２４の一回転あたりのステップ数をＣ０、トナーボトル１回転中にトナーセンサ１００がトナー有り状態を出力しているボトル駆動モーターのステップ数をｃ、トナーボトル２４の内径をｒとした場合、図１１に示されるトナーボトル２４内のトナーによる断面積Ｓは下記の近似式で表される。

また、トナーボトル１回転中にトナーセンサ１００がトナー無し状態を出力しているトナーボトル駆動モーターのステップ数ｃ’を用いてもトナーの残量を検出することが可能であり、トナーボトル２４内のトナーによる断面積Ｓ’は下記の近似式で表される。

以下の説明はＳを用いて説明する。トナーボトル２４の長さをＬ、補正係数αとするとトナーボトル２４内のトナー残量体積Ｖは下記の近似式で表せる。
Ｖ＝α ＳＬ
この補正係数αはトナーボトルの長手方向におけるトナー断面形状に依存する係数で、トナーボトルの長さ方向におけるトナーセンサ１０２の位置、トナーセンサ信号の検出レベル、トナーボトル２４に設けられたバッフル３０やバッフルの傾斜板３１の形状等により実験的に決定される。

また、この補正係数αは、トナーボトル２４をセットした初期においては、攪拌時間に依存する変数であるが、十分に攪拌された後であれば、断面積Ｓに対応した定数（変数）で与えられる。
Ｖ＝α（Ｓ） ＳＬ
このように、上記構成及び制御によりトナー残量を精度良く検出することが可能となる。

そこで、あるトナー残量検出タイミング（ｎ−１）からｎにおける一回転当たりの補給量△Ｖｎは下記の近似式で与えられる。

そこで、このときのトナー補給一回当たりのステップ数をγｎとしたとき、常に

となるように補給一回当たりのモータステップ数γｎを制御する。これにより、トナーボトル２４からの補給量をトナーボトル２４内のトナー残量に依存することなく安定させることが可能となる。

また、あるトナー残量検出タイミング（ｎ−ｍ）からｎまでのｍ回の平均値を採用することで、検出誤差によるバラツキを押え、更に補給量を安定させることが可能となる。

本実施例では、トナーセンサ及び送信部への電力供給をスリップリング１０５及び給電ブラシ１０４にて行っているが、図１３〜１５のような構成としても構わない。

図１３のトナーボトル２４は、十分な容量をもつ蓄電部１３０を有し、これによりトナーセンサ１００及び送信部１０１に電力を供給する。

図１４のトナーボトル２４は、発電用のコイル１３２、発電用の磁石１３３を持っており、磁石１３３には重り１３４が取り付けられている。磁石１３３は、ボトル２４に回転可能に取り付けられており、これによりトナーボトル２４が回転しても、重り１３４により磁石１３３は停止したままとなり、コイル１３２のみが回転するため発電される。発電された電力は、一旦蓄電部１３１に蓄えられ、所望のタイミングでトナーセンサ１００及び送信部１０１に供給される。

図１５のトナーボトル２４は、光を受光することで発電する発電部１３５、蓄電部１３１を有し、ボトル受け２７には発光部１３６が設けられている。発光部１３６からの光を受光することで発電部１３５にて発電された電力は、一旦蓄電部１３１に蓄えられ、所望のタイミングでトナーセンサ１００及び送信部１０１に供給される。

その他、光発電のほか熱発電により電力を供給することも可能である。

また、ＭＥＭＳ技術により、図１３の蓄電部１３０、トナーセンサ１００及び送信部１０１を共通の基板上に一体に設けることが小型化を図る上で好ましい。同様に、図１４において、発電部１３２、１３３、１３４や蓄電部１３１、トナーセンサ１００及び送信部１０１を共通の基板上に一体に設けたり、図１５において、発電部１３５や蓄電部１３１、トナーセンサ１００及び送信部１０１を共通の基板上に設ける構成とするのが好ましい。

なお、本実施例では、トナーボトルのトナー残量の検出をトナーボトルのトナー補給工程と並行して行っていたが、トナー補給工程と並行して行わなくても構わない。例えば、トナーボトルが画像形成装置内にセットされてトナーボトルと画像形成装置が駆動連結された状態ではあるが、トナーボトルの排出口がキャップにて閉止された状態において、上述のトナー残量検出工程を単独で行っても構わない。このような構成であれば、排出口をキャップにて閉塞する工程を画像形成装置により自動的に行うことにより、トナー補給が不要なときでもトナー残量検出を行うことができるので好適である。トナー残量検出工程が終了後は、直ちに、排出口を開封する工程を画像形成装置により自動的に行う構成となっているので、現像器でのトナー消費に伴うトナー補給要請がいつきても対応可能な状態とすることができる。

また、本実施例では、図１１（ａ）〜（ｆ）のようにトナーボトル２４を矢印Ａの一方向に回転することでトナーボトル２４内のトナーを供給する構成で説明したが、図１６（ａ）〜（ｈ）のようにトナーボトル２４を一旦矢印Ａ方向に回動した後、逆転してＡ’方向に回動するような反転揺動運動を利用して、トナーボトル２４内のトナーをトナー排出口に向けて搬送する構成でも同様の効果を得ることができる。

このような反転揺動運動を利用する構成の場合、図１６の（ａ）の状態から（ｈ）の状態へ至る間においてトナーセンサ１００がトナー有りを出力していたステップ数ｃの積算値に基づいて、上述の例と同様に、トナーボトルのトナー残量を精度良く逐次検知することができる。

以上の構成を用いることで、画像形成装置の構成が複雑化したりコストアップ化してしまうのを防止することができる。

そして、トナーボトル内のトナー残量を逐次、精度良く検出することができるので、ユーザーに対しトナーボトルの交換を適切な時期に通知することが可能となる。さらに、ユーザーの事情に応じてトナーボトルの発注時期や交換時期などを細かく設定することが可能となるため、交換用トナーボトルの保管スペースの最小化や、トナーボトルのトナー無しに伴う画像形成装置のダウンタイム（画像形成を行うことができない時間）を大幅に低減することができる。即ち、ユーザビリティ性を大幅に向上させることが可能となる。

また、トナーボトルからのトナー補給量を安定化させることが可能となったため、トナーボトルから補給されたトナーを一旦蓄積し、現像器へ安定してトナーを補給するためのホッパー部の機能を簡略化もしくは不要とすることができる。

更には、トナーボトルのトナーエンドを判別し、トナーエンドを検出してからの画像形成可能枚数を十分に確保するための、トナーボトルと現像器間に設置されたトナー蓄積部としてのホッパー部の機能も不要となるため、ホッパー部自身が不要となるため、画像形成装置本体を更に簡素化・小型化することが可能となる。

図１７〜図２０に本実施例での特徴である、トナーボトル２４のトナー残量検知部の概略構成を示す。

本実施例では、特にＭＥＭＳ技術等により小型化されトナーボトル２４の外面に一列に配置されたトナーセンサを用いた場合について説明する。本例では、実施例１と同様に、トナー残量検知方式として、透磁率検知式、マグネット式、圧電振動式、透過光式や、微小圧力を検出できる薄型スイッチや圧力センサを好適に用いることができる。

本実施例においては、現像剤として磁性トナーを用いているので透磁率検知方式を採用すべくトナーセンサとして磁気センサを用いている。

図１７は本実施例のトナーボトルを示す概略斜視図、図１８はブロック図、図１９は動作概略を示すフローチャートである。

ここでは、複数のトナー残量検知素子が一列に配置されたトナーセンサ１０２ａ〜ｃが設けられており、これらトナーセンサ１０２ａ、ｂ、ｃは略等間隔でトナーボトル２４に配置されている。

ボトル受け２７に取り付けられた給電端子１０４及びトナーボトル２４に取り付けられたスリップリング１０５によりトナーセンサ１０２ａ〜ｃに電力が所望のタイミングで供給される。

トナーセンサ１０２ａ〜ｃのそれぞれに配置された複数のトナー残量検知素子の１つ１つは独立でトナーの有無を検知可能で、検出されたトナー有無検知情報は、トナーボトル２４に取り付けられた送信部１０１からボトル受け２７に取り付けられた受信部１０３に無線信号として送信される。

図２０は、トナーボトル２４内のトナー残量検知作の概略を示している。図１９のトナー残量検知及び補給動作のフローチャートを、図２０と合せて説明する。

画像形成部よりトナー補給要請が発生するとトナー補給動作がスタートする。トナーボトル２４が予めセットされている場合には、トナー補給一回当たりのモータステップ数であるγｎは、前回の演算値が使用される。一方、トナーボトルが予めセットされていない場合には、トナーボトルがセットされると、補給ステップ数γｎが、初期値γ０に設定される（ステップ１）。トナーが補給できる状態になると（ステップ２）、トナーボトル駆動モーター１０６の駆動ステップをカウントするためのγが０にセットされ、駆動ステップ数γのカウント開始と同時に、トナーボトル駆動モーター１０６が起動され、トナーボトル２４が図２０の矢印方向に回転しトナー補給が行われる（ステップ３）。

図２０のようにトナーセンサ１０２ａ〜ｃでトナーが検出されると、各トナーセンサ１０２ａ〜ｃでのトナー有のトナー検知部の数ｃａ〜ｃｃを基に補給ステップ数γｎの演算がＣＰＵにより行われ更新される（ステップ５）。トナーボトル２４は、ボトル駆動モーター１０６の駆動ステップ数γが補給ステップ数γｎになるまで、更に図２０の矢印方向に回転し続け、トナー補給及びトナー残量の検出、補給ステップ数γｎの演算が繰り返し行われる（ステップ４）。駆動ステップ数γ＝補給ステップ数γｎとなるとボトル駆動モーター１０６は停止する（ステップ６）。

トナーセンサ１０２の取り付け位置は、実施例１同様にトナー残量検知の制御上、トナーボトル２４の排出口近傍のスリップリング１０５が取り付けられている面或いはトナーボトル２４の外周上にあるのが望ましい。本実施例においては計算を簡単にするために、トナーボトル長さをＬとしたとき、それぞれのトナーセンサ１０２ａ〜ｃの間隔がＬ／３間隔でかつ両端のトナーセンサ１０２ａ、ｃがボトル端部からＬ／６の位置になるトナーボトル２４外周上に配置されている。

各トナーセンサ１０２ａ〜ｃのトナー検知部の総数をＣ０、各トナーセンサ１０２ａ〜ｃによるトナー有のトナー検知部の数をｃａ〜ｃｃ、トナーボトル２４の内径をｒとした場合、図２０に示されるトナーボトル２４内のトナーによる断面積Ｓは下記の近似式で表される。

ただし ｉ＝ａ、ｂ、ｃ
また、トナーボトル２４内のトナー体積は、上記構成によりトナーの有無の検知を行うことで、トナー残量体積Ｖを下記の近似式で表せる。

ただし ｉ＝ａ、ｂ、ｃ
また、同様に、あるトナー残量検出タイミングｎ−１からｎにおける一回転当たりの補給量△Ｖｎ及びトナー残量検出タイミングｎ−ｍからｎまでのｍ回の平均値は下記の近似式で与えられる。
△Ｖｎ＝Ｖ_ｎ−１−Ｖｎ、

そこで、このときのトナー補給一回当たりのモータステップ数をγｎとしたとき、常に

となるように補給一回当たりのモータステップ数γｎを制御する。これにより、トナーボトル２４からの補給量をトナーボトル２４内のトナー残量に依存することなく安定させることが可能となる。

以上のように、ＭＥＭＳ技術等により小型化され複数のトナー検知部が一列に配置されたトナーセンサ１０２ａ〜ｃを用いることで、トナーボトルの回転制御に関わらず、瞬時にトナー残量を検知すると共に、トナーボトルからのトナー補給量を安定させることが可能となる。

本実施例では、３列のトナーセンサを用いたが、使用個数によらず同様の効果が得られる。

また、本実施例では、バッフル３０に連結されるボトル本体２８を含むトナーボトル全体が自転しているが、実質的に回転不可となるように画像形成装置に係止されたボトル本体２８に対し画像形成装置から回転力を受けてバッフル３０が自転する構成でも同様の効果があることは言うまでもない。

図２１〜図２５に本実施例での特徴である、トナーボトル２４のトナー残量検知部の概略構成を示す。

一般的なトナー残量検知方式として、磁性トナーを使用した場合には、透磁率検知式、マグネット式、圧電振動式、透過光式など様々なものがあり、非磁性トナーを使用した場合には、検知に磁気が使えないため圧電振動式、透過光式が用いられている。

本実施例では、トナーセンサとして透過光式のものを用いているが、本発明が透過光式に限定されるものではない。

図２１は本実施例のトナー補給装置を示す概略斜視図、図２２はブロック図、図２３は動作概略を示すフローチャートである。

１０８はボトル受け２７に回転自在に固定された保持部材としての回転ボトル受けであり、図２４に示すようにトナーボトル２４の係合部としてのカップリング爪１１３と回転ボトル受け１０８の駆動伝達爪１１４が噛み合うことで、トナーボトル２４に従動回転する。

なお、係合部としてのカップリング爪１１３、駆動伝達爪１１４の形状等は、図２４のような構成に限らず、後述するように、光学プリズム１０９と光学センサ１１０との位置関係（光学センサと光学プリズムとが光学的に通じている状態）が維持されたままトナーボトル２４が回転する構成とされていれば、形状等は本実施例のようなものには限られない。

トナーボトル２４には、トナー残量を検知するためのトナー残量検知部としての光学プリズム１０９、回転ボトル受け１０８には発光部と受光部を備えた光学センサであるトナーセンサ１１０、トナー有無検知信号を送信するための送信部１２０、トナーセンサ１１０に電力を供給するためのスリップリング１１２と、が備え付けられている。

ボトル受け２７には、スリップリング１１２に接する給電端子１０４と、トナー有無検知信号を受信するための受信部１２１が備えられている。

光学センサ１１０には発光部１１０ａと受光部１１０ｂがあり、発光部１１０ａより発せられた光が、光学プリズム１０９の反射面１０９ａ及び１０９ｃにより反射され受光部１１０ｂに戻るように、本実施例では、光学センサ１１０と光学プリズム１０９とが互いに略対向した状態を維持したまま、トナーボトルが回転する構成とされている。

光学プリズム１０９のトナー有無検知部１０９ｂにトナーがある場合には光が遮断されて受光部へ光が戻ってこないので制御装置であるＣＰＵは「トナー有り」と検出・判定する構成となっている。一方、トナー有無検知部１０９ｂにトナーが無い場合には受光部へ光が戻ってくるのでＣＰＵは「トナー無し」と検出・判定する構成となっている。

ここでも、トナーセンサ１１０の取り付け位置は、トナー残量検知の制御上、トナーボトル２４の排出口近傍の端面或いはトナーボトル２４の外周上にあるのが望ましく、本実施例においては一例として、トナーボトル２４外周上に配置している。

また、１０７は、トナーボトル２４を回転駆動するトナーボトル駆動モーターで、ボトル着脱検知（不図示）信号とトナーセンサ１００のトナー有無検知情報及び位相検知信号を基にＣＰＵによりトナー補給に必要なトナーボトル駆動モーター１０７の回転時間を演算し、トナーボトル２４の回転制御をおこなう。

図２４（ａ）〜（ｆ）は、トナーボトル２４内のトナー残量検知作の概略を示している。図２３のトナー残量検知及び補給動作のフローチャートを、図２４と合せて説明する。

画像形成部よりトナー補給要請が発生するとトナー補給動作がスタートする。トナーボトル２４が予めセットされている場合には、トナー補給一回当たりの補給時間であるτｎは、前回の演算値が使用される。一方、トナーボトルが予めセットされていない場合には、トナーボトルがセットされると、補給時間τｎが、初期値τ０に設定される（ステップ１）。ただし、図２４（ａ）のように、トナーボトル２４がセットされたとき、トナーボトル２４の光学プリズム１０９と回転ボトル受け１０８の光学センサ１１０との回転方向の位相は必ずしも一致していない。

トナーが補給できる状態になると（ステップ２）、トナーボトル駆動モーター１０７の補給時間をカウントするための駆動タイマーτが０にセットされ、駆動タイマーτのカウント開始と同時に、図２４（ａ）のようにトナーボトル駆動モーター１０７が起動され、トナーボトル２４が矢印Ａ方向に回転しトナー補給が行われる。

図２４（ｂ）に示すように、光学プリズム１０９と光学センサ１１０との回転方向の位相が略一致するところで、トナーボトル２４のカップリング爪１１３と回転ボトル受け１０８の駆動伝達爪１１４が噛み合い、回転ボトル受け１０８は矢印Ａ’方向に従動回転を行う（ステップ３）。

そして、図２４（ｃ）のタイミングにて、回転ボトル受け１０８に取り付けられた位相検知フラグ１１５が位相検知センサ１１６に検出される（ステップ６）。即ち、光学プリズム１０９と光学センサ１１０との位置関係がトナー残量を検知可能な状態となったことが検出される。この検出信号を第１の位相検知信号（１）とする。

トナーボトル２４が一周し、再び検知フラグ１１５が位相検知センサ１１６に検出される検出信号を第２の位相信号（２）と設定したとき、第１の位相検知信号（１）から第２の位相検知信号（２）までのボトル一周分の検出時間をカウントするためのタイマーＴが開始する（ステップ７）。

図２４（ｄ）のようにトナーセンサ１１０でトナーが検出されると（ステップ８）、トナー有からトナー無までのトナーボトル駆動モーターの駆動時間をカウントするためのタイマーｔが開始する（ステップ９）。トナーボトル２４は矢印Ａ方向に回転し、図２４（ｅ）の位置でトナー無が検出されると（ステップ１０）、トナー有無知タイマーｔが停止する（ステップ１１）。さらに、トナーボトル２４が回転しトナー補給が続行され、図２４（ｆ）の位置で再び検知フラグ１１５が位相検知センサ１１６に検出されると（ステップ１２）、ボトル一周検知タイマーＴが停止し、トナー有無検知タイマーｔ及びボトル一周検知タイマーＴを基に補給時間τｎの演算がＣＰＵにより行われ更新される（ステップ１３）。

トナーボトル２４は、ボトル駆動モーター１０７の駆動タイマーτが補給時間τｎになるまで、更に矢印Ａ方向に回転し続け、トナー補給及びトナー残量の検出、補給時間τｎの演算が繰り返し行われる（ステップ４）。駆動タイマーτ＝補給時間τｎとなるとボトル駆動モーター１０７は停止する（ステップ５）。

図２５は、図２４の動作時におけるトナーセンサ１１０と位相検知センサ１１６の検出信号の概略図で、第１の位相検知信号（１）の検出後から第２の位相検知信号（２）の検出までの間で、トナーセンサ１１０によるトナー有無を検出している状態を示している。

ここで、第１の位相検知信号（１）から第２の位相検知信号（２）までの検出時間をＴ、トナーセンサ１１０によるトナー有からトナー無までの検出時間をｔとする。

また、トナーボトル２４の内径をｒとした場合、図１４に示されるトナーボトル２４内のトナーによる断面積Ｓは下記の近似式で表される。

また、トナーボトル２４の長さをＬ、トナーボトルの長さ方向におけるトナー断面形状に依存する補正係数α（Ｓ）とするとトナーボトル２４のトナー体積は、上記構成及び制御によりトナーの有無の検知を行うことで、実施例１同様にトナー残量体積Ｖを下記の近似式で正確に表せる。
Ｖ＝α（Ｓ） ＳＬ
また同様に、あるトナー残量検出タイミングｎ―１からｎにおける一回転当たりの補給量△Ｖｎ及びトナー残量検出タイミングｎ―ｍからｎまでのｍ回の平均値は下記の近似式で与えられる。
△Ｖｎ＝α（Ｓ） （Ｓ_ｎ−１−Ｓ_ｎ）Ｌ、

そこで、このときのトナー補給一回当たりの補給時間τｎとしたとき、常に

となるように補給一回当たりの補給時間τｎを制御する。これにより、トナーボトル２４からの補給量をトナーボトル２４内のトナー残量に依存することなく安定させることが可能となる。

本実施例では、トナーボトル２４のカップリング爪１１３と回転ボトル受け１０８の駆動伝達爪１１４が１個ずつの構成について説明したが、図２６〜図２８のように、複数のカップリング爪１１３と駆動伝達爪１１４と、カップリング爪１１３と駆動伝達爪１１４との数に対応した複数の光学プリズム１０９とを用いても構わない。このような構成とすることにより、トナーボトル２４を本体にセットしてからカップリング爪１１３と駆動伝達爪１１４とが噛み合うまでの時間を短縮できる。

また、図２９のように複数の光学センサ１１０を用いても同様に、トナーボトル２４を本体にセットしてからカップリング爪１１３と駆動伝達爪１１４とが噛み合うまでの時間を短縮できる。

また、図３０に示すように、磁性トナーを使用した場合には、透磁率検知方式のトナーセンサ１１８を使用できるため、トナーボトル２４と回転ボトル受け１０８との位相合せが不要となり、カップリング爪１１３と駆動伝達爪１１４とを無数に設定できるため、更に噛み合うまでの時間を短縮できる。

さらには、複数の穴１１９ａを持つ位相検知板１１９により位相検知センサ１１６によりトナーボトル２４の回転位相を検知する方式を採用することにより、実施例１同様にトナーボトルが１回転する前にトナー残量を検出することが可能となる。

図３１では、ボトル本体２８と回転ボトル受け１０８が一体となって回転する構成であるが、ボトル本体２８及び回転ボトル受け１０８それぞれに駆動モータ１０７、２０７により駆動を与える構成とし、ボトル本体２８よりも回転ボトル受け１０８を高速に回転することによりトナー残量を検出するまでの時間を短縮することも可能である。

また、図３１のようにボトル本体２８と回転ボトル受け１０８それぞれに独立した駆動モーター１０７、２０７を配置することでトナー補給時以外でもトナー残量を検出することも可能である。

図３２では、駆動モーター１４０の動力を回転ボトル受け１０８に直接伝達し、トナーボトル２４にはクラッチ１４１を通して伝達している。トナーボトル２４には位相検知フラグ１４２があり、トナーボトルの位相を検知するセンサ１４３によりトナーボトル２４の位相が検出される。トナーボトル２４及び回転ボトル受け１０８のそれぞれの位相検知フラグ１４２、１１５がそれぞれの位相検知センサ１４３、１１６により検出される位置で、光学プリズム１０９と光学センサ１１０との位相が一致するようになっている。

トナーボトル２４が本体にセットされると、クラッチ１４１がＯＮし、駆動モーター１４０が回転し、位相検知センサ１４３が検出されるとクラッチ１４２がＯＦＦしトナーボトル２４が停止する。その後、位相検知センサ１１６が検知されると再びクラッチ１４２がＯＮし、再びトナーボトル２４及び回転ボトル受け１０８が同期して回転し、トナーボトル２４内のトナー残量検出が行われる。

これにより、本体にセットしてから、光学プリズム１０９と光学センサ１１０との位相が一致するまでのトナーボトル２４の回転を最小限に押えることができる。

また、図３３に示すように、トナーボトル２４に駆動伝達するための伝達部１５０を設け、回転ボトル受け１０８に駆動伝達受け部１５１を設けている。トナーボトルを画像形成装置本体に装着、セットする動作に伴って、伝達部１５０と駆動伝達受け部１５１が嵌合するような構成とされている。このような構成により、トナーボトル２４が画像形成装置にセットされた時点で、トナーボトル２４とボトル受け１０８間の回転駆動連結と、光学プリズム１０９と光学センサ１１０との位相合わせが共に行われるので、ユーザー操作性を向上することができる。

以上の構成を用いることで、トナーボトルの残量を常時確実に検出し続けるため、ユーザーに適切にトナーボトル交換時期を通知することが可能となるばかりでなく、ユーザーの事情に応じてトナーボトルの発注時期や交換時期などを細かく設定することも可能となるため、交換用トナーボトルの保管スペースや装置のダウンタイムを大幅に削減することが可能で、ユーザーの使い勝手を大幅に向上させることが可能となった。

また、トナーボトルからのトナー補給性能を常に安定化させることが可能となったため、トナーボトルから補給されたトナーを一旦蓄積し、現像装置に安定してトナーを補給するためのホッパー部の機能が不要となり、更には、トナーエンドを判別し、トナーエンドを検出してからの画像形成可能枚数を十分に確保するためのトナー蓄積部としてのホッパー部の機能も不要となるため、ホッパー部自身が不要となるため、画像形成装置本体を簡素化・小型化することが可能となる。

以上のように、実施例１から３では円筒状のトナーボトル２４を例に説明してきたが、トナーボトル形状は円筒形に限られたものでなく、どのような形状でも構わない。

本発明の画像形成装置を示す概略断面図である。 本発明の画像形成装置を示す概略斜視図である。 （Ａ）は、本発明の画像形成装置に装着されるトナーボトルを示す概略斜視図であり、（Ｂ）は、トナーボトルのトナー排出口とキャップの関係を示す断面図である。 本発明のトナー補給装置を示す概略斜視図である。 トナーボトルのキャップ部とトナー補給装置側の結合部材を示す概略斜視図である。 トナーボトルのキャップを開ける動作を説明する図である。 トナーボトルのキャップを閉じる動作を説明する図である。 本発明の画像形成装置における実施例１のトナー補給装置を示す概略斜視図である。 実施例１のブロック図である。 実施例１の動作概略を示すフローチャートである。 実施例１のトナー補給動作を示す概略図である。 実施例１のトナー補給動作に伴う各センサの動作概略図である。 実施例１のトナー補給装置の類似構成を示す概略斜視図である。 実施例１のトナー補給装置の類似構成を示す概略斜視図である。 実施例１のトナー補給装置の類似構成を示す概略斜視図である。 実施例１のトナー補給動作の類似構成を示す概略図である。 本発明の画像形成装置における実施例２のトナー補給装置を示す概略斜視図である。 実施例２のブロック図である。 実施例２の動作概略を示すフローチャートである。 実施例２の各トナーセンサの検知概略図である。 本発明の画像形成装置における実施例３のトナー補給装置を示す概略斜視図である。 実施例３のブロック図である。 実施例３の動作概略を示すフローチャートである。 実施例３のトナー補給動作を示す概略図である。 実施例３のトナー補給動作に伴う各センサの動作概略図である。 実施例３のトナー補給装置の類似構成を示す概略図である。 実施例３のトナー補給装置の類似構成を示す概略図である。 実施例３のトナー補給装置の類似構成を示す概略図である。 実施例３のトナー補給装置の類似構成を示す概略図である。 実施例３のトナー補給装置の類似構成を示す概略図である。 実施例３のトナー補給装置の類似構成を示す概略図である。 実施例３のトナー補給装置の類似構成を示す概略図である。 実施例３のトナー補給装置の類似構成を示す概略図である。 ＭＥＭＳ技術による圧力センサの概略図である。 従来のトナー補給容器を示す概略図である。 従来のトナー補給容器を示す概略図である。

符号の説明

１ 画像形成装置本体
４ 像担持体（電子写真感光体ドラム）
２１ 現像器
２２ クリーナ
２３ 一次帯電器
２４ トナー補給容器（トナーボトル）
２６ 開閉カバー（扉）
２７ ボトル受け
２８ ボトル本体（容器本体）
２９ 封止部材（キャップ）
３０ トナー搬送部材（バッフル板）
３１ 傾斜板
３２ 操作部
３３ 駆動伝達部材（キャップ結合部材）
３４ 駆動伝達軸
３５ 解除部材
３６、３７ 回転円盤
３８、３９ クランク
４０、４１ ジョイント軸
４２、４３ 偏芯軸
４４ 結合突起部
４５ 解除突起
４６ａ 引っ掛け部
４６ｂ 係合リブ
４７ 駆動軸
１００ トナーセンサ
１０２ トナーセンサ
１１０ トナーセンサ
１１８ トナーセンサ

Claims (14)

1. 画像形成装置に着脱可能なトナー補給容器において、
   トナーを収容する回転可能な容器本体と、
   前記容器本体の回転軸線方向一端側に設けられたトナー排出口と、
   前記容器本体内のトナーを前記トナー排出口から排出すべく前記容器本体の回転に伴い前記トナー排出口に向けて搬送するトナー搬送機構と、
   前記容器本体を回転させるための回転力を前記画像形成装置から受ける駆動受け機構と、
   前記駆動受け機構が受けた回転力により前記容器本体と一体的に回転するように前記容器本体に固定され、前記容器本体内のトナー残量を検出するセンサと、
   前記容器本体の回転に伴い前記トナー排出口からトナーを排出している際に前記センサにより検出されたトナー残量に対応する情報を、前記画像形成装置へ送信する送信部と、
   を有することを特徴とするトナー補給容器。
2. 前記送信部は、前記容器本体が１回転する間に前記センサにより検出されたトナー有り状態及びトナー無し状態を示す情報を、送信することを特徴とする請求項１のトナー補給容器。
3. 前記センサは前記容器本体の周面に固定されていることを特徴とする請求項１又は２のトナー補給容器。
4. 前記センサは圧力センサであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかのトナー補給容器。
5. 前記センサと前記送信部の駆動エネルギーを前記画像形成装置から受けるエネルギー受け部を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかのトナー補給容器。
6. 前記エネルギー受け部は前記画像形成装置から電力を受ける電気接点部を有することを特徴とする請求項５のトナー補給容器。
7. 前記送信部は前記画像形成装置へ無線にて情報を送信することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかのトナー補給容器。
8. トナー補給部に着脱可能に装着されるトナー補給容器を有する画像形成装置において、
   前記トナー補給容器は、トナーを収容する回転可能な容器本体と、前記容器本体の回転軸線方向一端側に設けられたトナー排出口と、前記容器本体内のトナーを前記トナー排出口から排出すべく前記容器本体の回転に伴い前記トナー排出口に向けて搬送するトナー搬送機構と、前記容器本体を回転させるための回転力を受ける駆動受け機構と、前記駆動受け機構が受けた回転力により前記容器本体と一体的に回転するように前記容器本体に固定され前記容器本体内のトナー残量を検出するセンサと、前記容器本体の回転に伴い前記トナー排出口からトナーを排出している際に前記センサにより検出されたトナー残量に対応する情報を、送信する送信部と、を有し、
   前記駆動受け機構へ回転力を付与する駆動機構と、前記送信部から送信された情報を受信する受信部と、前記受信部が受信した情報に基づき前記トナー補給容器のトナー残量を報知する報知手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
9. 前記送信部は、前記容器本体が１回転する間に前記センサにより検出されたトナー有り状態及びトナー無し状態を示す情報を、送信することを特徴とする請求項８の画像形成装置。
10. 前記報知手段は、前記容器本体が１回転する間に前記センサにより検出されたトナー有り状態もしくはトナー無し状態を示す情報を積算した結果に基づき、前記トナー補給容器のトナー残量を報知することを特徴とする請求項９の画像形成装置。
11. 前記センサは前記容器本体の周面に固定されていることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれかの画像形成装置。
12. 前記センサは圧力センサであることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれかの画像形成装置。
13. 前記報知手段は前記トナー補給容器のトナー残量を表示する表示部を有することを特徴とする請求項８乃至１２のいずれかの画像形成装置。
14. トナー残量を検出する光学センサと、前記光学センサを回転可能に保持する保持部材と、を有する画像形成装置に着脱可能なトナー補給容器において、
    トナーを収容する回転可能な容器本体と、
    前記容器本体の回転軸線方向一端側に設けられたトナー排出口と、
    前記容器本体内のトナーを前記トナー排出口から排出すべく前記容器本体の回転に伴い前記トナー排出口に向けて搬送するトナー搬送機構と、
    前記容器本体を回転させるための回転力を前記画像形成装置から受ける駆動受け機構と、
    前記駆動受け機構が受けた回転力により前記容器本体と一体的に回転するように前記容器本体に固定され、前記光学センサから発せられた光を前記容器本体内へ導くとともに前記光学センサに向けて反射させる光学プリズムと、
    前記容器本体の回転に伴い前記トナー排出口からトナーを排出している際に前記容器本体内のトナー残量を検出すべく前記光学センサが前記光学プリズムとの光学的な位置関係を実質的に維持したまま回転するように前記保持部材と係合可能な係合部と、
    を有することを特徴とするトナー補給容器。

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