JPH11125554A

JPH11125554A - 圧電式トナーセンサ

Info

Publication number: JPH11125554A
Application number: JP9292139A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Kotani; 勉小谷; Takehiro Imai; 健裕今井
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1997-10-24
Filing date: 1997-10-24
Publication date: 1999-05-11

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は圧電式トナーセンサに関し、ケースに
振動板を取り付ける際の作業性を向上させ、作業工数を
低減できるようにすると共に、特性の安定化を図り、製
品のコストダウンを実現する。【解決手段】ケース１１と、セラミック振動子１５を貼
り付けた振動板１４と、回路基板１２とを有し、ケース
１１の一方側には振動板１４を取り付けるための円筒部
１３を備え、他端側には開口部２９を備えると共に、ケ
ース１１の開口部側に回路基板１２を取り付け、セラミ
ック振動子１５及び振動板１４の電極取り出し線を回路
基板１２に接続した圧電式トナーセンサにおいて、底部
の一部が開口している有底円筒状のキャップ２４を備
え、振動板１４の周囲に弾性を有する樹脂（接着剤２
０）を介在させると共に、キャップ２４により弾性を有
する樹脂を介して振動板１４を円筒部１３の開口端に挟
持した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機やプリンタ
等に利用される圧電式トナーセンサに関し、特に、セラ
ミック振動子を貼り付けた振動板を利用して、トナータ
ンク内のトナーの残量を検出する圧電式トナーセンサに
関する。

【０００２】

【従来の技術】以下、図面に基づいて従来例を説明す
る。 §１：従来例１の説明従来、トナータンク内のトナーエンドを振動板の振動に
より検出するトナーエンド検知装置が知られていた（実
開昭５６−１６７３６２号公報参照）。このトナーエン
ド検知装置は、例えば、複写機に取り付けられて使用さ
れるが、前記複写機には、感光ドラムと、現像タンク
と、該現像タンクの一部に取り付けたトナータンクを備
えている。そして、トナータンクを構成する筐体の一部
には振動板を有するトナーセンサが取り付けられてい
る。

【０００３】また、トナータンクの内部には、トナーを
攪拌するための攪拌羽根が設けてある。更に、前記攪拌
羽根の先端部にはクリーニング部材が取り付けており、
このクリーニング部材によりトナーセンサを構成する振
動板の検知面をクリーニングするようになっている。

【０００４】§２：従来例２の説明・・・図５、図６参
照図５は従来例２の説明図（その１）、図６は従来例２の
説明図（その２）である。図５において、Ａ図は圧電式
トナーセンサの分解斜視図、Ｂ図はセラミック振動子を
貼りつけた振動板の拡大図、Ｃ図はケースの円筒部の斜
視図、Ｄ図はＣ図の断面図である。また、図６におい
て、Ｅ図はケースに振動板を取り付ける際の作業工程説
明図、Ｆ図は振動板の取り付け位置調整作業工程を示し
た図、Ｇ図は完成したトナーセンサの一部拡大図であ
る。

【０００５】従来例２は、従来例１で説明したようなト
ナータンクに取り付けられ、トナーの残量を検出（トナ
ーエンド検出）する圧電式トナーセンサの具体例であ
る。図５のＡ図に示したように、この圧電式トナーセン
サはケース１１に設けた円筒部１３の開口端側に、セラ
ミック振動子（圧電振動子）１５を貼り付けた振動板１
４を取り付け、更に、ケース１１には駆動回路の回路部
品を搭載した回路基板１２を取り付けたものである。前
記構成において、ケース１１は亜鉛ダイカスト製の箱状
ケースであり、振動板１４はリン青銅製である。

【０００６】図５のＢ図に示したように、振動板１４上
にはセラミック振動子１５が貼り付けられており、該セ
ラミック振動子１５には電極１６、１７が設けてある。
そして、セラミック振動子１５の電極１６、１７、及び
振動板１４にはそれぞれリード線１８の一端部が半田付
けされると共に、該リード線１８の他端部は回路基板１
２の電極に半田付けされている。この場合、前記電極１
６、１７は駆動用と帰還用の各電極（電極パターン）で
あり、前記振動板１４から引き出したリード線１８はＧ
ＮＤ（接地）側の配線である。

【０００７】なお、前記リード線１８は極めて細いワイ
ヤ（例えば、直径３０μｍの被覆導線）を３本撚り合わ
せた撚り線で構成されているが、これは、振動板１４の
振動特性に悪影響を与えないようにするためである。ま
た、ケース１１に設けた円筒部１３の寸法は、例えば、
内径が８ｍｍで、外形が１１ｍｍである。また、ケース
１１の開口端の寸法は、例えば、一辺の長さが２０ｍｍ
である。

【０００８】前記圧電式トナーセンサを組み立てる場
合、ケース１１に設けた円筒部１３の先端部、すなわ
ち、円筒部１３の開口端に振動板１４を取り付け、回路
基板１２を取り付けない状態で、振動板１４及びセラミ
ック振動子１５と回路基板１２との間をリード線１８で
接続し、その後、回路基板１２をケース１１に接着剤で
接着するが、この作業は次のようにして行う。

【０００９】先ず、回路基板１２を取り付けない状態
で、振動板１４及びセラミック振動子１５にリード線１
８の一端部を半田付けし、前記リード線１８の他端部を
回路基板１２に半田付けする。この場合の回路基板１２
への半田付けは、回路基板１２をケース１２に取り付け
た場合にケース１１の内面側となる面（配線面）で行
う。このようにしてリード線１８の半田付けが終了した
ら、リード線１８をケース１１内に収納し、回路基板１
２をケース１１に接着剤で接着する。

【００１０】前記のように、振動板１４はケース１１に
設けた円筒部１３の先端部、すなわち、円筒部１３の開
口端に取り付けられるが、この場合、円筒部１３の開口
端の内側には段部２１が設けてあり、この段部２１上に
複数（この例では３個）の振動板載せ台１９（小突起）
を形成し、この振動板載せ台１９やその周辺部にシリコ
ーン樹脂を垂らし、その上に振動板１４を載せて貼り付
ける。このように、前記段部２１と振動板１４の間の隙
間にはシリコーン樹脂を充填する。

【００１１】前記振動板１４の取り付け作業を図６に示
す。先ず、図６のＥ図に示したように、前記円筒部１３
の開口端に設けた段部２１上に接着剤２０としてシリコ
ーン樹脂を垂らし、その上にセラミック振動子１５を貼
り付けた振動板１４を載せる。その後、スキージ２２に
より接着剤２０をかき寄せて振動板１４の周辺部に均等
に充填し、更に余分なシリコーン樹脂を除去するなどし
て、振動板１４上を平らにする作業を行う。

【００１２】前記のようにしてケース１１と振動板１４
との隙間に接着剤２０としてシリコーン樹脂を充填した
後、前記シリコーン樹脂が硬化しない内に、図６のＦ図
に示したように、振動板１４の位置決めを行う。この作
業は人の指先により振動板１４を動かし、振動板１４と
ケース１１の内側との間のギャップｇが均等になるよう
にする。

【００１３】この場合、理想的には振動板１４の全周に
わたり同じギャップｇとなるが、実際にはギャップｇは
均等にならないので、前記のような位置決め作業が必要
である。このような工程を経て、図６のＧに示したよう
にケース１１に振動板１４を固着することができる。な
お、前記のようにケースの円筒部の開口端に段部を形成
し、その上に振動板を取り付けた圧電式トナーセンサの
例として、実開昭６３−１８５５２８号公報に記載され
たものが知られていた。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】前記のような従来のも
のにおいては、次のような課題があった。従来例１に示
したような装置（例えば、複写機）に取り付けて、トナ
ータンク内のトナーの残量を検出するトナーセンサとし
て、従来例２に示したトナーセンサが知られていた。従
来例２のトナーセンサでは、箱状ケースの円筒部の開口
端に、セラミック振動子（圧電振動子）が貼り付けられ
た振動板がシリコーン樹脂で接着され、該振動板に貼り
つけたセラミック振動子の片面に電極を設け、この電
極、及び振動板から引き出したリード線の他端部を回路
基板に半田付けしていた。

【００１５】前記圧電式トナーセンサは、振動板載せ台
と振動板がシリコーン樹脂を介して接触することとな
り、又、シリコーン樹脂で振動板全周を完全に被うこと
は極めて難しい作業であり、特性のばらつく要因となっ
ていた。また、振動板の接着にシリコーン樹脂を用いて
いるが、狭い場所に塗布するため、はみ出した材料をス
キージによりかきとり、表面についたシリコーン樹脂を
拭き取らなければならず、工数がかかる、という課題が
あった。

【００１６】本発明は、このような従来の課題を解決
し、ケースに振動板を取り付ける際の作業性を向上さ
せ、作業工数を低減できるようにすると共に、特性の安
定化を図り、製品のコストダウンを実現することを目的
とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】図１は、本発明に係る圧
電式トナーセンサの原理説明図であり、Ａ図は分解斜視
図、Ｂ図は完成図である。本発明は前記の目的を達成す
るため、ケース１１と、セラミック振動子１５を貼り付
けた振動板１４と、回路部品を搭載した回路基板１２と
を有し、ケース１１の一方側には振動板１４を取り付け
るための円筒部１３を備え、他端側には開口部２９を備
えると共に、ケース１１の開口部側に回路基板１２を取
り付け、セラミック振動子１５及び振動板１４の電極取
り出し線を回路基板１２に接続した圧電式トナーセンサ
において、底部の一部が開口している有底円筒状のキャ
ップ２４を備え、振動板１４の周囲に弾性を有する樹脂
（接着剤２０）を介在させると共に、キャップ２４によ
り、弾性を有する樹脂（接着剤２０）を介して振動板１
４を前記円筒部１３の開口端に挟持した。

【００１８】（作用）前記構成に基づく本発明の作用
を、図１に基づいて説明する。前記圧電式トナーセンサ
を組み立てる場合、ケース１１と、回路基板１２と、セ
ラミック振動子１５を貼りつけた振動板１４と、キャッ
プ２４等を予め製作しておく。そして、ケース１１の円
筒部１３の開口端上に、弾性のある接着剤２０（例え
ば、シリコーン樹脂）を塗布し、キャップ２４の底部２
５の内側にも弾性のある接着剤２０（例えば、シリコー
ン樹脂）を塗布する。

【００１９】次に、円筒部１３の開口端上に塗布した接
着剤２０の上に振動板１４を載せ、その上からキャップ
２４を被せる。この時、キャップ２４の底部２５で振動
板１４を押しつけるようにして、円筒部１３の根元付近
までキャップ２４を押し込む。その後、キャップ２４の
先端部と円筒部１３との隙間に接着剤２０を塗布し、円
筒部１３とキャップ２４との間の隙間に接着剤２０をし
み込ませる。

【００２０】このようにして、底部２５の一部が開口し
ている有底円筒状のキャップ２４を備え、振動板１４の
周囲に弾性を有する樹脂を介在させ、キャップ２４によ
り、弾性を有する樹脂を介して振動板１４を円筒部１３
の開口端に挟持した圧電式トナーセンサが完成する。

【００２１】このようにすれば、キャップ２４を被せる
だけで、振動板１４の位置決めが自動的に行えるので、
従来例のような面倒な作業は不要となる。また、振動板
１４の円周に沿って、該振動板１４の上下を含む周辺部
全てに弾性を有する樹脂を介在させてあるので、振動特
性が安定する。更に、接着剤２０の塗布の仕方に高度な
技術を要しない為、作業が簡単、かつ楽になる。従っ
て、作業の安定化による歩留りの向上や、作業工数の低
減が図れ、製品のコストダウンを実現することが可能に
なる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る圧電式トナー
センサの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。 §１：例１の説明・・・図２参照図２は例１の説明図である。図２において、Ａ図は圧電
式トナーセンサの分解斜視図、Ｂ図〜Ｆ図は圧電式トナ
ーセンサの組み立て工程を示した図である。例１は、前
記従来例２で示した圧電式トナーセンサにおいて、振動
板１４の取り付け構造を改善した例である。以下、詳細
に説明する。

【００２３】(1) ：構造の説明例１は、前記従来例２と同じ機能を有する圧電式トナー
センサに関するものであり、図２のＡ図に示したよう
に、亜鉛ダイカスト製のケース１１と、回路部品を搭載
し、所定の配線パターンを形成した回路基板１２と、セ
ラミック振動子（圧電振動子）１５を貼りつけたリン青
銅製の振動板１４と、金属製のキャップ２４を備えてい
る。そして、前記ケース１１の一方側には円筒部１３が
一体形成されており、他方側は開口部２９となってい
る。

【００２４】前記ケース１１の開口部２９の開口端に
は、シリコーン樹脂からなる接着剤で回路基板１２を接
着し、円筒部１３の先端部、すなわち、円筒部１３の開
口端には振動板１４を取り付けるが、この場合、円筒部
１３の開口端面を平坦面に形成し、その上に接着剤を用
いて振動板１４を接着（仮固定）し、その上から接着剤
付きのキャツプ２４を被せて、振動板１４の位置決めと
固着を行う。

【００２５】前記のようにして円筒部１３上に振動板１
４を載せ、キャップ２４を被せて振動板１４の位置決め
と固着を行うが、前記キャップ２４は底部２５の一部が
開口している有底円筒状のものを用いる。そして、キャ
ップ２４を被せた場合に、この底部２５により、振動板
１４の上側から押さえるようにする。なお、キャップ２
４の内径は、円筒部１３の外径より僅かに大きく形成さ
れ、キャップ２４を円筒部１３に嵌め込む（圧入）する
だけで固定できるように構成されている。

【００２６】前記のように例１は、ケース１１と、セラ
ミック振動子１５を貼り付けた振動板１４と、回路部品
を搭載した回路基板１２とを有し、ケース１１の一方側
には振動板１４を取り付けるための円筒部１３を備え、
他端側には開口部２９を備えると共に、ケース１１の開
口部２９側に回路基板１２を取り付け、セラミック振動
子１５及び振動板１４の電極取り出し線を回路基板１２
に接続した圧電式トナーセンサにおいて、底部の一部が
開口している有底円筒状のキャップ２４を備え、振動板
１４の周囲に弾性を有する樹脂（緩衝材として機能する
接着剤）として、シリコーン樹脂を介在させ、キャップ
２４により、弾性を有する樹脂を介して振動板１４を円
筒部１３の開口端に挟持したものである。

【００２７】なお、前記ケース１１に設けた円筒部１３
の寸法は、例えば、内径が８ｍｍで、外形が１１ｍｍで
ある。また、ケース１１の開口端の寸法は、例えば、一
辺の長さが２０ｍｍである。

【００２８】(2) ：組み立て工程の説明以下、図２のＢ図〜Ｆ図に基づき、前記圧電式トナーセ
ンサの組み立て工程を説明する。圧電式トナーセンサを
組み立てる場合、ケース１１と、回路基板１２と、セラ
ミック振動子１５を貼りつけた振動板１４と、キャップ
２４等を予め製作しておく。この場合、ケース１１に設
けた円筒部１３の先端部、すなわち、開口端上を平坦面
に形成しておく。このように、予め製作した部品を用意
し、次のようにして組み立てを行う。

【００２９】先ず、図２のＢ図に示したように、ケース
１１の円筒部１３の開口端上に、弾性の有る接着剤２０
としてシリコーン樹脂を塗布する。次に、図２のＣ図に
示したように、キャップ２４の底部２５の内側（特に、
角部）に弾性のある接着剤２０としてシリコーン樹脂を
塗布する。前記接着剤２０の塗布は、ディスペンサ２６
を用いて塗布する。このようにして接着剤２０の塗布が
完了すると、図２のＤ図に示した状態となる。

【００３０】次に、図２のＥ図に示したように、前記円
筒部１３の開口端上に塗布した接着剤２０の上に振動板
１４を載せ（仮固定し）、その上からキャップ２４を被
せる。この時、該キャップ２４の底部２５で振動板１４
を押しつけるようにして、円筒部１３の根元付近までキ
ャップ２４を押し込む。

【００３１】その後、図２のＦ図に示したように、キャ
ップ２４の先端部と円筒部１３との隙間に、ディスペン
サ２６により接着剤２０としてシリコーン樹脂を塗布
し、円筒部１３とキャップ２４との間の隙間に接着剤２
０をしみ込ませる（毛細管現象を利用して隙間にしみ込
ませる）。このようにして、底部２５の一部が開口して
いる有底円筒状のキャップ２４を備え、振動板１４の周
囲に弾性を有する樹脂として、シリコーン樹脂を介在さ
せ、キャップ２４により、弾性を有する樹脂を介して振
動板１４を円筒部１３の開口端に挟持した圧電式トナー
センサが完成する。

【００３２】§２：例２の説明・・・図３参照図３は例２の説明図である。図３において、Ａ図は圧電
式トナーセンサの一部拡大図、Ｂ図はキャップ２４の一
部拡大図、Ｃ図はＢ図のＸ−Ｙ線断面図である。例２
は、前記例１の圧電式トナーセンサにおいて、キャップ
２４の取り付け構造を改善した例である。以下、詳細に
説明する。

【００３３】前記例１で説明したように、ケース１１に
設けた円筒部１３の開口端上に、弾性のある接着剤２０
としてシリコーン樹脂を塗布し、その上に振動板１４を
載せ、その上から、底部２５にシリコーン樹脂を塗布し
たキャップ２４を被せるが、この場合、キャップ２４の
側壁に、カートベンド部２７を形成しておき、このカー
トベンド部２７を利用してケース１１の円筒部１３にキ
ャップ２４を固着する。なお、前記カートベンド部２７
は、キャップ２４の側壁の一部をプレス機械等により加
工し、キャップ２４の内側に向けて係合片（切り起こし
片）を形成したものである。

【００３４】すなわち、図３のＢ図に示したように、キ
ャップ２４の側壁に、円筒部の外壁と係合させるための
カートベント部２７を形成しておき、キャップ２４を円
筒部１３に被せた場合、カートベント部２７が円筒部１
３の外壁に押しつけられ、キャップ２４が円筒部１３に
固着される。なお、他の構成は前記例１と同じである。

【００３５】§３：実験例の説明・・・図４参照図４は実験例の説明図である。前記圧電式トナーセンサ
を評価するため、サンプルを用いて実験を行ったので、
以下、その実験結果について説明する。なお、比較のた
め、従来例のサンプルについても実験を行い、その結果
を図示してある。図４において、Ａ図、Ｃ図は従来例２
の圧電式トナーセンサのサンプルに関するデータであ
り、Ｂ図、Ｄ図は本発明の圧電式トナーセンサのサンプ
ルに関するデータである。

【００３６】図４のＡ図、Ｂ図において、縦軸はサンプ
ル数、横軸はセラミック振動子１５の共振インピーダン
スＲ_O（Ω）を示す。また、図４のＣ図、Ｄ図におい
て、縦軸はサンプル数、横軸はトナーレベル（ｍｍ）を
示す。なお、前記トナーレベルは、振動板１４を縦にし
てトナータンクの側壁に圧電式トナーセンサを取り付
け、トナータンク内にトナーを充填していったとき、ト
ナーセンサが「トナー有」を検出した時点の振動板１４
の上側からトナーまでの距離（トナーが振動板１４の上
側より下回った場合）を表す。なお、トナーセンサは充
填されたトナーが消費され、トナー上面のレベルが所定
のレベル迄低下したとき「トナー無」を検出する使い方
もできる。

【００３７】図４のＡ図に示した実験例１（従来例）で
は、共振インピーダンスＲ_O（Ω）の平均値は２０６．
８Ωであり、標準偏差は７４．６であった。この場合、
共振インピーダンスＲ_Oの規格は２８０Ω以下であり、
不良率は１６．４％であった。

【００３８】これに対して図４のＢ図に示した実験例２
（本発明）では、共振インピーダンスＲ_O（Ω）の平均
値は１５６．３Ωであり、標準偏差は１１．７であっ
た。この場合、共振インピーダンスＲ_Oの規格は２８０
Ω以下であり、不良率は０％であった。このように本発
明によれば、従来例に比べて標準偏差が１１．７と極め
て小さく、不良率も良好であった。

【００３９】この実験結果によれば、従来のサンプル
は、Ｒ_Oの値のばらつきが大きく、製品の歩留りが悪い
ことを示している。しかし、図４のＢ図に示した本発明
のサンプルでは、Ｒ_Oの値のばらつきが極めて小さく、
殆どのサンプルが極めて良好な特性であり、特性の安定
した製品が高歩留りで製造できることを示している。

【００４０】また、図４のＣ図に示した実験例３（従来
例）では、トナーレベルのばらつきが大きく、良好な特
性は得られなかった。しかし、図４のＤ図に示した実験
例４（本発明）では、トナーレベルのばらつきが極めて
小さく、トナーレベルの検出精度が極めて高く、良好な
特性が得られることが分かった。このように、本発明に
係る圧電式トナーセンサは、従来のサンプルに比べて、
ばらつきが極めて小さく、特性が安定し、製品の歩留り
が非常に高いことを示している。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば次
のような効果がある。 (1) ：圧電式トナーセンサを組み立てる際、キャップを
被せるだけで、振動板の位置決めが自動的に行えるの
で、従来例のような面倒な作業は不要となる。すなわ
ち、振動板の固定がキャップを用いる固定方式のため、
振動板の取り付け時の固定作業が容易で、取り付けの誤
差も小さく抑えることができる。このため特性のばらつ
きも小さくすることができる。

【００４２】(2) ：振動板の円周に沿って、該振動板の
上下を含む周辺部全てに弾性のある樹脂を介在させてあ
り、前記樹脂が緩衝材として機能するので、振動特性が
安定する。

【００４３】(3) ：圧電式トナーセンサを組み立てる
際、接着剤の塗布の仕方に高度な技術を要しない為、作
業が簡単、かつ楽になる。従って、作業の安定化による
製品の歩留りの向上や、作業工数の低減が図れ、製品の
コストダウンを実現することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理説明図である。

【図２】実施の形態における例１の説明図である。

【図３】実施の形態における例２の説明図である。

【図４】実施の形態における実験例の説明図である。

【図５】従来例２の説明図（その１）である。

【図６】従来例２の説明図（その２）である。

【符号の説明】

１１ケース１２回路基板１３円筒部１４振動板１５セラミック振動子１６、１７電極１８リード線１９振動板載せ台２０接着剤２１段部２２スキージ２４キャップ２５底部２６ディスペンサ２７カートベンド部２９、３０開口部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ケースと、セラミック振動子を貼り付けた
振動板と、回路部品を搭載した回路基板とを有し、前記
ケースの一方側には前記振動板を取り付けるための円筒
部を備え、他端側には開口部を備えると共に、前記ケー
スの開口部側に前記回路基板を取り付け、前記セラミッ
ク振動子及び振動板の電極取り出し線を前記回路基板に
接続した圧電式トナーセンサにおいて、底部の一部が開口している有底円筒状のキャップを備
え、前記振動板の周囲に弾性を有する樹脂を介在させる
と共に、前記キャップにより、前記弾性を有する樹脂を
介して前記振動板を前記円筒部の開口端に挟持したこと
を特徴とする圧電式トナーセンサ。