JPH0451064A - 現像剤残量検知装置を備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 の１ 本発明は複写機、プリンタ等の画像形成装置に関し、詳
しくいうと、現像器内に配置された対をなす検知導体間
の静電容量の変化を検出して現像剤の残量を常時表示で
きるようにした現像剤残量検知装置を備えた画像形成装
置に関するものである。

従」ＬΩ」Ｅ術 例えば、電子写真方式の画像形成装置に使用されている
現像装置においては、現像剤の薄層を担持して搬送する
現像スリーブと静電潜像担持体とを現像領域で対向配置
し、現像スリーブと静電潜像担持体との間に交流成分を
有するバイアス電圧（交流電圧に直流電圧を重畳したも
の）を印加し、このバイアス電圧によって現像領域に形
成される交番電界により両者間で現像剤（トナー）の往
復動を生じさせるいわゆるジャンピング現像法が広く普
及している。このような現像装置の現像剤切れを検知す
る方法として、現像剤容器内に現像スリーブと対向する
棒状或は板状の導体を設け、現像スリーブに印加される
バイアス電圧により現像剤を介してこの導体に発生する
誘導電圧を利用して検知する方法が従来より知られてい
る。

これは現像スリーブと導体間に介在する現像剤の量が変
化することによる両者間の容量変化を電圧として取り出
し、基準となる電圧と比較して検知するものである。

第５図は上記原理を利用した従来の現像剤切れ検知装置
の代表例を示す回路構成図であり、電子写真方式の画像
形成装置の現像器２０と組合されて使用された場合を示
す。現像器２０は本例では１成分磁性体トナー４を用い
て周知のジャンピング現像法で現像する構成のものであ
り、このトナー４を収容するトナー容器２１、交流バイ
アス源２から所定の交流バイアス電圧（通常は交流電圧
に直流電圧を重畳したもの）が印加される現像スリーブ
１、この現像スリーブｌに対向して水平方向に張設され
、トナー切れを検知、警告する検知導体１５とから構成
されている。トナー４は現像スリーブ１上に付着し、交
流バイアス源２から現像スリーブ１に印加される所定の
交流バイアス電圧によって現像スリーブ１からジャンプ
して静電潜像担持体、本例では感光体ドラム２２に付着
し、そこに形成された静ＩＩ潜像を現像する。

上記検知導体１５と現像スリーブ１はそれぞれコンデン
サの極板に相当し、それら間の静電容量がそれら間に存
在するトナー量によって変化することに基づいてトナー
切れ（トナー残量）を検知し、警告するものである。検
知導体１５に発生する電圧出力は整流回路１６及び容量
−電圧変換回路１７を通じて直流電圧Ｖ−に変換され、
静電容量の変化、即ちトナー量の変化が電圧として検出
される。この検出された直流電圧■。Ｃは比較回路１８
の一方の入力に供給される。比較回路１８の他方の入力
には、基準電圧源（基準電圧発生回路）７からの一定の
直流電圧Ｖａが供給されており、この比較回路１８にお
いて両型圧が比較される。ここで、例えば基準電圧源７
からの一定の基準直流電圧Ｖ、を、検知導体１５と現像
スリーブ１との間にトナーが殆どなくなったときに比較
回路１８に入力される直流電圧■。。と同じ値に設定し
ておけば、トナー残量が減少して検知導体１５と現像ス
リーブ１間にトナーが殆どなくなると、基準直流電圧■
８の方が変換回路１７からの直流電圧Ｖｏｃよりも大き
くなるから、比較回路１８からの出力が反転し、トナー
切れ表示回路１９が作動されてトナー切れを外部に報知
することになる。

が　゛　しよ　と　る しかしながら、上記構成の従来の現像剤切れ検知装置で
は、現像剤が有るか無いかの判別はできるけれど、現像
剤の残量がどれくらいであるかという検知はできず、こ
のため突然に現像剤が無くなってしまうという不都合が
生じ、ユーザにとっては非常に不便なものであった。

従って、本発明の目的は、現像剤の残量をほぼリニアに
検出して常に現像剤の残量を表示できるようにした現像
剤残量検知装置を備えた画像形成装置を提供することで
ある。

を　゛するための 上記目的は本発明に係る画像形成装置によって達成され
る。要約すれば、本発明は、少な（とも一対の検知導体
を、それらの長手方向の一端部が現像器内の現像剤の下
部に位置し、それらの他端部が現像剤の上部に位置する
ようにして、前記現像器内に配置し、前記対をなす検知
導体の一方に交流成分を有する電圧を印加し、他方の検
知導体に誘起される信号を検出して現像剤残量を検知す
る現像剤残量検知装置を具備することを特徴とする画像
形成装置である。

支里主 以下、本発明の実施例について添付図面を参照して詳細
に説明する。

第１図は本発明による画像形成装置の第１の実施例の現
像剤残量検知装置を示す回路構成図であり、本実施例の
現像剤残量検知装置も電子写真方式の画像形成装置の現
像器２０と組合されて使用され、また、現像器２０は１
成分磁性体トナー４を用いて周知のジャンピング現像法
で現像する構成のものとする。

本実施例においては、一対のほぼ同じ大きさの第↓及び
第２の板状の検知導体３ａ及び３ｂを用意し、第２図に
示すようにこれら検知導体３ａ、３ｂを、トナー容器２
１内の中央部において所定の間隔をおいて互いに平行に
、かつそれぞれの長手方向の一端部が現像スリーブ１の
近傍（トナー容器２１内に収容されたトナー４の下部に
相当する）に位置し、それぞれの他端部が満杯時のトナ
ー４の上部に位置するようにして、現像スリーブ１の軸
線方向に対してほぼ直角な方向に配置したもので、第１
の検知導体３ａを整流回路５に接続し、交流バイアス源
２からの交流バイアス（通常は交流電圧に直流電圧を重
畳したもの）を第２の検知導体３ｂにも印加し、これに
よって第１の検知導体３ａに発生する電圧出力を整流回
路５並びにこの整流回路５と直列に接続された容量−電
圧変換回路６を通じて直流電圧ｖＤｃに変換し、コンデ
ンサの極板に相当する両検知導体３ａ及び３ｂ間の静電
容量の変化、即ちトナー量の変化を電圧として検出する
ようにしたものである。

検出された直流電圧ＶＭはアナログ−ディジタル変換器
８に入力されてディジタル値に変換された後、マイクロ
コンピュータ９に入力される。このマイクロコンピュー
タ９の内部には入力されたディジタル値に対応した残量
データのテーブルが設けられており、アナログ−ディジ
タル変換器８からディジタル値が入力されると、残量デ
ータのテーブルを参照してこの入力されたディジタル値
（検出レベル）に相当する残量を表わすディジタルの残
量信号９ａを出力し、トナー残量表示回路１０に残量を
ディジタルで表示させる。

このように、本実施例では、一対のほぼ同じ大きさの第
１及び第２の板状の検知導体３ａ及び３ｂを、トナー容
器２１内の中央部において所定の間隔をおいて互いに平
行に、かつそれぞれの長手方向の一端部がトナー４の下
部に位置し、それぞれの他端部が満杯時のトナー４の上
部に位置するようにして、現像スリーブ１の軸線方向に
対してほぼ直角な方向に配置したので、トナーが満杯の
状態から除々に減少して殆ど無くなるまで、両検知導体
３ａ、３ｂ間の静電容量はほぼリニアに減少するように
なり、その結果、第１の検知導体３ａに発生する検知電
圧もほぼリニアに低下する。

かくして、トナー残量をリニアに検出することができる
から、トナー残量を常時表示することができる。

第３図は本発明による画像形成装置の第２の実施例の現
像剤残量検知装置を示す回路構成図であり、本実施例の
現像剤残量検知装置も電子写真方式の画像形成装置の現
像器２０と組合されて使用され、また、現像器２０は１
成分磁性体トナー４を用いて周知のジャンピング現像法
で現像する構成のものとする。

上記第１の実施例では、一対の検知導体３ａ、３ｂをト
ナー容器２１のほぼ中央部に配置し、トナー残量をリニ
アに検出するように構成したが、例えば転写紙の搬送方
向に対して片寄った印字を繰り返し行なうことによりト
ナーが片寄って消費された場合、或は何等かの原因でト
ナーが片寄ってしまったときなどにおいては、残量表示
では現像器内部にトナーがまだある程度残っているにも
かかわらず、このまま印字を続けると画像の白ぬけ等の
欠陥が発生する可能性がある。

本実施例は上記点に着目したもので、一対のほぼ同じ大
きさの第１及び第２の板状の検知導体３ａ及び３ｂを、
トナー容器２１内の中央部より例えば左側において所定
の間隔をおいて互いに平行に、かつそれぞれの長手方向
の一端部がトナー４の下部（現像スリーブ１の近傍）に
位置し、それぞれの他端部が満杯時のトナー４の上部に
位置するようにして、現像スリーブ１の軸線方向に対し
てほぼ直角な方向に配置し、また、他の一対のほぼ同じ
大きさの第３及び第４の板状の検知導体３Ｃ及び３ｄを
、トナー容器２１内の中央部より例えば右側において所
定の間隔をおいて互いに平行に、かつそれぞれの長手方
向の一端部がトナー４の下部に位置し、それぞれの他端
部がトナー４の上部に位置するようにして、現像スリー
ブ１の軸線方向に対してほぼ直角な方向に配置したもの
である。即ち、第４図に示すように、平行電極を形成す
る２対の検知導体３ａ、３ｂ及び３Ｃ５３ｄを用意し、
多対の検知導体を現像スリーブ１に関してその両側に配
置し、第４図に示すようにトナーが片寄って消費された
場合には、これを検知して画像の白ぬけ等の欠陥が現わ
れないようにしたものである。

両射の一方の検知導体、本実施例では第１及び第３の検
知導体３ａ及び３Ｃをそれぞれ対応する第１及び第２の
整流回路５ａ及び５ｂに接続し。

交流バイアス源２からの交流バイアスを両射の他方の検
知導体、本実施例では第２及び第４の検知導体３ｂ及び
３ｄにも印加し、これによって第１及び第３の検知導体
３ａ及び３Ｃにそれぞれ発生する電圧出力を整流回路５
ａ及び５ｂ、並びにこれら整流回路と直列に接続された
第１及び第２の容量−電圧変換回路６ａ及び６ｂを通じ
て直流電圧■。ｅｌ及びＶｏｃｚに変換し、コンデンサ
の極板に相当する多対の検知導体３ａ及び３ｂ、３Ｃ及
び３ｄ間の静電容量の変化、即ち多対の検知導体の位置
におけるトナー量の変化を電圧として検出する。検出さ
れた直流電圧ＶＤｃ１及びＶ　ＤＣ２は対応する第１及
び第２のアナログ−ディジタル変換器８ａ及び８ｂにそ
れぞれ入力されてディジタル値に変換された後、マイク
ロコンピュータ１１に入力される。このマイクロコンピ
ュータ１１の内部には入力されたディジタル値に対応し
た残量データのテーブルが設けられており、各アナログ
−ディジクル変換器８ａ、８ｂからディジタル値が入力
されると、残量データのテーブルを参照してこの入力さ
れたディジタル値（検出レベル）に相当する残量を表わ
すディジタルの残量信号１１ａを出力し、トナー残量表
示回路１０に残量をディジタルで表示させる。このとき
、両度換器８ａ、８ｂからのディジタル値に差があると
、マイクロコンピュータ１１はトナーが片寄っていると
判断し、相当する残量の平均値を算出し、これを表わす
ディジタルの残量信号１１ａを残量表示回路１０に出力
して残量を表示させる。

一方、マイクロコンピュータ１１に入力される両度換器
８ａ、８ｂからのディジタル値の差がある一定のレベル
を越えるときには、マイクロコンピュータ１１は、第４
図に示すように、一方の対の検知導体（図示の例では３
ｃ、３ｄ）の位置においてトナーが極端に消費されたと
判断し、ディジタルのトナー片寄り信号１１ｂをトナー
片寄り表示回路１２に出力し、トナー残量の表示ととも
にトナーの片寄りをユーザに報知する。これによってユ
ーザはトナーを補充するとか、現像器を交換するとかの
処置を取ることができるので、知らずに印字を続けて画
像の白ぬけ等の欠陥が発生するのを未然に防止すること
ができる。また、現像器が例えばカートリッジ式になっ
ており、ユーザが現像器を画像形成装置本体から第３図
に示すように現像器を着脱自在に支持するガイド２３に
沿って取外すことが可能になっている場合には、トナー
の片寄りが報知された時点で現像器を装置本体から取外
して振ることにより、トナーの残量を多対の検知導体に
対して均一化することができるから、この現像器を再度
装置本体に着装したときにトナー片寄りの警報が発生さ
れず、トナーを補充しなくても、或はカートリッジを交
換しな（でも、現像器は再度使用可能となり、トナーが
無駄なく消費できることになる。これは現像器及び感光
体、或は必要に応じてさらに帯電器やクリーナ等の他の
プロセス機器を同一筐体内に取り付けてこれらを一体的
に画像形成装置本体に着脱可能にしたものでも、同様で
ある。

なお、上記実施例では平行電極をなす対の検知導体をト
ナー容器内の中央部に一対、或はトナー容器の両側に一
対づつの２対配置したが、本発明はこれらに限定される
ものではな（、対をなす検知導体の数を増加させれば精
度は上るが、設置個数及び設置位置は任意に変更できる
ものである。

また、検知導体の形状、寸法等も任意に変更できること
は言うまでもない。また、トナー容器内に撹拌手段を設
置し、トナーの片寄りを検出した時点でこの攪拌手段を
駆動してトナーを撹拌するように構成すれば、ユーザが
現像器カートリッジを取り外して振るという作業をする
必要なしに、或は現像器が取り外せない構造のものでも
、常にトナーを均一化することができるので、トナーを
最後まで無駄な（消費できる。また、上記実施例では検
知電圧をディジタル値に変換し、ディジタル表示を行な
ったが、アナログ値をそのままアナログメータ等で表示
するような変更は任意である。

さらに、上記実施例は１成分磁性体現像剤を用いて周知
のジャンピング現像法で現像する構成の電子写真方式の
画像形成装置に本発明を適用したものであるが、本発明
は１成分現像剤に限定されるものではなく、２成分現像
剤を含む他の現像剤を使用する現像装置に対しても同様
に適用できる。

また、現像法もジャンピング現像法に限定されず、種々
の現像法を使用する種々の構成の画像形成装置に等しく
適用できる。勿論、静電記録方式等の画像形成装置にも
本発明は適用できるものである。

及１Ｊと廟釆 以上説明したように、本発明による画像形成装置は、対
をなす検知導体を、現像器内の所定位置において互いに
平行に、かつそれぞれの長手方向の一端部が現像剤の下
部に位置し、それぞれの他端部が満杯時の現像剤の上部
に位置するようにして、配置したので、現像剤が満杯の
状態から除々に減少して殆ど無くなるまで、検知導体間
の静電容量はほぼリニアに減少することになり、現像剤
の残量をリニアに検出することができる。従って、トナ
ー残量を常時表示することができる。また、対をなす検
知導体を現像器内の複数位置に配置し、複数位置で現像
剤の残量を検知することにより、現像剤が片寄って消費
されても正確に残量を検出することができるし、現像剤
の片寄った消費をユーザに報知することもできるので、
現像剤が片寄って消費された場合に起り得る画像の白ぬ
け等の欠陥を未然に防止することができる。さらに、現
像器内に現像剤撹拌手段を設置しておけば、現像剤の片
寄りを検出した時点でこの撹拌手段を駆動して現像剤を
撹拌することにより、常に現像剤を均一化することがで
きるので、現像剤を最後まで無駄な（消費できる等の顕
著な効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による画像形成装置の第１の実施例の現
像剤残量検知装置を示す回路構成図である。 第２図は第１図の画像形成装置に使用された現像器の要
部を示す上面図である。 第３図は本発明による画像形成装置の第２の実施例の現
像剤残量検知装置を示す回路構成図である。 第４図は第３図の画像形成装置に使用された現像器の要
部を示す上面図である。 第５図は従来の画像形成装置の現像剤切れ検知装置の代
表例を示す回路構成図である。 １２：トナー片寄り表示回路 ２０：現像器 １：現像スリーブ ２：交流バイアス源 ３８〜３ｄ：検知導体 ４：　トナー ５．５ａ、５ｂ：整流回路 ６．６ａ、６ｂ：容量−電圧変換回路 ８．８ａ、８ｂ＝アナログ−ディジタル変換器９．１１
：マイクロコンピュータ １０：トナー残量表示回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）少なくとも一対の検知導体を、それらの長手方向の
   一端部が現像器内の現像剤の下部に位置し、それらの他
   端部が現像剤の上部に位置するようにして、前記現像器
   内に配置し、前記対をなす検知導体の一方に交流成分を
   有する電圧を印加し、他方の検知導体に誘起される信号
   を検出して現像剤残量を検知する現像剤残量検知装置を
   具備することを特徴とする画像形成装置。