JPH05265327A

JPH05265327A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH05265327A
Application number: JP4091593A
Authority: JP
Inventors: Shigehiro Sakaki; 栄広榊
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-03-17
Filing date: 1992-03-17
Publication date: 1993-10-15

Abstract

(57)【要約】【目的】静電容量の変化が小さくても現像器内の現像
剤の残量を正確に検出することができる現像剤量検出装
置を備えた画像形成装置を提供する。【構成】信号発生器６０から矩形波信号をイエロー現
像器４１Ｙの現像スリーブ４２に印加する。一方、トナ
ー量検出回路の検出部５５にコイルＬ及びコンデンサＣ
２のＬＣ直列回路を設け、このＬＣ直列回路をアンテナ
導体４７と抵抗Ｒ１との間に直列に接続し、アンテナ導
体４７からのトナー量検知信号をＬＣ直列回路を介して
ダイオードＤに供給して整流し、この整流出力を平滑回
路５６で平滑して直流電圧信号に変換し、比較器５７に
供給する。即ち、等価静電容量Ｃ１、コンデンサＣ２、
コイルＬ、及び抵抗Ｒ１によって直列共振回路を構成
し、この共振回路の共振点を信号発生器６０の発振周波
数の近傍に設定し、大きな利得の変化が生ずるようにす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子写真方式或は静電記
録方式などの複写機、プリンタ等の画像形成装置に関
し、限定するものではないが、レーザビームプリンタ、
ＬＥＤプリンタなど、一般にページプリンタと呼ばれる
光プリンタに関するものであり、特に大量の画像データ
の処理を行なうページプリンタに適用して好適なもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】現在、コンピュータ、ファクシミリ、Ｃ
ＡＤ等の情報機器の端末装置のプリンタとして、電子写
真方式や静電記録方式の画像形成装置が多く採用されて
いる。特に、電子写真方式のプリンタにおいては、情報
信号をレーザビーム、ＬＥＤ、ＬＣＤ等により電子写真
感光体上に静電潜像として書き込み、これを現像装置に
より可視像化し、その後、記録紙などの記録媒体へ転写
し、定着する工程によって画像の記録を行なっている。

【０００３】近年、このようなページプリンタがカラー
化され、ユーザの様々な表現手段として利用されるよう
になってきている。特に、カラーページプリンタはその
静粛性、高品質な印字及び高速印字の特徴を有するため
に注目されている。このようなカラーページプリンタの
１つである多色光ビームプリンタの一例を図１１に示
す。このプリンタは、感光体ドラム上に光ビームを主走
査方向に走査して第１の静電潜像を形成し、これを現像
して可視画像（トナー像）とした後、記録材担持体上に
保持された記録媒体へ転写する工程を第１の工程とし、
引き続き同様の第２、第３及び第４の工程を行なって４
色のトナー像を記録媒体上に順次に重ね転写することに
より、多色画像の記録を行なう点に特徴がある。

【０００４】図１１は上記カラーレーザビームプリンタ
の機構部Ａの全体構成を示す概略断面図であり、静電潜
像担持体としてドラム形状の導電性基体上に光導電層を
被着した感光体ドラム１が使用され、この感光体ドラム
１は図示矢印方向に回転走行する記録材担持体としての
転写ドラム１６と同期して図示矢印方向に回転走行す
る。感光体ドラム１の周囲には、この感光体ドラム１を
所定の極性に帯電させる帯電器４、感光体ドラム１上に
形成された静電潜像を可視画像（トナー像）に現像す
る、例えばイエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラッ
クＢＫのトナーをそれぞれ収納した第１〜第４の現像器
４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１ＢＫ、感光体ドラム１上
の残留トナーを除去するクリーナ１０がそれぞれ配設さ
れている。また、半導体レーザ５、スキャナモータ６に
よって回転駆動されるポリゴンミラー７、レンズ８及び
ミラー９によって露光系が構成されており、画像信号Ｓ
１１０（以下、ＶＤＯ信号という）によりオン・オフ変
調された光ビームＬが半導体レーザ５から出力され、ポ
リゴンミラー７、レンズ８及びミラー９を通じて感光体
ドラム１上を主走査方向に走査することによって静電潜
像が形成される。

【０００５】第１の現像器４１Ｙは第１の工程時の静電
潜像を現像して第１のトナー像であるイエロートナー像
を形成する現像器であり、第２の現像器４１Ｍは第１の
工程時の静電潜像を現像して第１のトナー像であるイエ
ロートナー像を形成する現像器であり、第２の現像器４
１Ｍは第２の工程時の静電潜像を現像して第２のトナー
像であるマゼンタトナー像を形成する現像器であり、第
３の現像器４１Ｃは第３の工程時の静電潜像を現像して
第３のトナー像であるシアントナー像を形成する現像器
であり、第４の現像器４１ＢＫは第４の工程時の静電潜
像を現像して第４のトナー像であるブラックトナー像を
形成する現像器である。

【０００６】転写ドラム１６は給紙カセット１５から送
られてくる記録媒体、本例では記録紙Ｐを保持する誘電
体フィルム１７とこの誘電体フィルム１７を支持する支
持体１８とから構成されており、給紙カセット１５内に
格納された記録紙Ｐは給紙ローラ１４により１枚ずつ転
写ドラム１６に給紙される。

【０００７】次に、上記構成のプリンタの動作を説明す
る。まず、帯電器４によって感光体ドラム１が所定極
性、所定電圧に一様に帯電され、１色目のＶＤＯ信号Ｓ
１１０により変調された光ビームＬにより感光体ドラム
１を走査して第１の静電潜像、本例ではイエローの静電
潜像が感光体ドラム１上に形成される。次に、この第１
の静電潜像は第１の現像器４１Ｙによって現像され、感
光体ドラム１上にイエローＹの第１のトナー像が形成さ
れる。

【０００８】一方、所定のタイミングで転写ドラム１６
に給紙された記録紙Ｐの先端が転写開始位置に達する直
前に、トナーと反対極性の所定の転写用バイアス電圧が
転写ドラム１６に印加され、上記感光体ドラム１上の第
１のトナー像が記録紙Ｐに転写されると同時に記録紙Ｐ
が転写ドラム１６の表面に静電吸着される。その後、感
光体ドラム１はクリーナ１０によって残留するイエロー
トナーが除去され、次の色の潜像形成及び現像工程に備
える。

【０００９】次に、前記感光体ドラム１は再び帯電器４
によって一様に帯電され、２色目のＶＤＯ信号Ｓ１１０
により変調された光ビームＬにより感光体ドラム１を走
査して第２の静電潜像、本例ではマゼンタの静電潜像が
感光体ドラム１上に形成される。次に、この第２の静電
潜像は第２の現像器４１Ｍによって現像され、感光体ド
ラム１上にマゼンタＭの第２のトナー像が形成される。
この第２のトナー像は、先に記録紙Ｐに転写された第１
のトナー像と位置合わせされて転写ドラム１６に保持さ
れた記録紙Ｐに重ね転写される。その後、感光体ドラム
１はクリーナ１０によって残留するマゼンタトナーが除
去され、次の色の潜像形成及び現像工程に備える。

【００１０】同様にして、シアン、ブラックの第３、第
４の各静電潜像が感光体ドラム１上に順次形成され、そ
れぞれが第３及び第４の現像器４１Ｃ及び４１ＢＫによ
って順次現像され、記録紙Ｐに先に転写されたトナー像
と位置合わせされてシアン、ブラックの第３、第４の各
トナー像が順次に重ね転写され、かくして、記録紙Ｐ上
に４色のトナー像が重なった状態で転写される。このよ
うに、この種のカラーページプリンタでは各工程毎に１
頁分のＶＤＯ信号Ｓ１１０が順次半導体レーザ５に供給
される。

【００１１】その後、イエロー、マゼンタ、シアン、ブ
ラックの４色のトナー像が重ね転写された記録紙Ｐの先
端部が分離爪位置に近づくと、帯電器１１及び分離爪１
２が作動され、分離爪１２の先端が転写ドラム１６の表
面に接触し、記録紙Ｐを転写ドラム１６から分離させ
る。分離爪１２の先端は記録紙Ｐの後端が転写ドラム１
６から離れるまで転写ドラム１６の表面に接触してお
り、その後離れて元の位置に戻る。帯電器１１は記録紙
Ｐ上の蓄積電荷を除電し、分離爪１２による記録紙Ｐの
分離を容易にすると同時に分離時の気中放電を減少させ
る作用をなす。

【００１２】分離された記録紙Ｐは定着器１３に搬送さ
れ、ここで記録紙上のトナー像が一括定着されて永久像
にされ、排紙トレイ１９に排出される。かくして、フル
カラーの画像記録が得られる。

【００１３】ところで、上記従来例のように各色毎に現
像器を備えているカラー画像形成装置にあっては、多数
回の画像形成により現像器内のトナーが減少し、これら
現像器のうちのどれか１つでもトナーが無くなると、画
像の形成ができなくなってしまう。そこで、このような
カラー画像形成装置においてはトナーが無くなる前に各
現像器のトナー量が所定値に減少したことをユーザに対
し速やかに警告し、トナーの補給を要求するようにしな
ければならない。そのために、従来は図１２に示すよう
なトナー量検出手段を各現像器内に備えていた。なお、
上記第１〜第４の各現像器４１Ｙ〜４１ＢＫとも同一構
成のトナー量検出手段を備えているので、図１２には代
表例として第１のイエロー現像器４１Ｙを感光体ドラム
１と共に図示する。

【００１４】この第１の現像器４１Ｙは非磁性トナー
（キャリアを有さない１成分現像剤）を有する現像器本
体４１と、感光体ドラム１に非接触状態で対向し、一定
方向に回転して担持するトナーを感光体ドラム１の方へ
供給する現像スリーブ４２と、該現像スリーブ４２にト
ナーを塗布する塗布ローラ４３と、現像器本体４１内の
トナーを塗布ローラ４３の方へ移動させる送り部材４４
と、現像スリーブ４２上のトナーの層厚を規制する弾性
ブレード４５と、現像スリーブ４２と現像器本体４１間
の隙間からトナーが漏れ出すのを防止するシール部材４
６等とから構成されている。そして、この現像器４１Ｙ
による現像動作は、トナーを担持する現像スリーブ４２
が回転することにより、この現像スリーブ４２から感光
体ドラム１に形成された静電潜像にトナーが飛翔して付
着することによってなされる。

【００１５】一方、トナー量検出手段は、現像バイアス
電圧が印加される現像スリーブ４２と所定の間隔を置い
て平行に、現像器本体４１内に対向配設された棒状の導
体４７（以下、アンテナ導体という）であり、これによ
って現像スリーブ４２を一方の電極とし、アンテナ導体
４７を他方の電極とするコンデンサを構成し、このコン
デンサの静電容量が電極間に介在するトナーの量によっ
て変化することに基づいてトナー量を検出するものであ
る。即ち、現像スリーブ４２に現像バイアス電圧が印加
されると、そのうちの交流成分がトナーを介してアンテ
ナ導体４７に誘導されるからこの誘導電圧をトナー量検
知信号として取り出し、この信号を現像器本体４１の外
部に設けられたトナー量検出回路に入力し、このトナー
量検出回路において整流して直流電圧に変換し、基準と
なる電圧と比較して現像器４１Ｙ内のトナーの残量を検
知するように構成されている。

【００１６】このアンテナ導体４７からのトナー量検知
信号を処理するトナー量検出回路は図１３に示すように
構成されている。現像バイアス源５０からは現像時に、
通常、直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイアス電圧
が現像スリーブ４２に印加される。現像スリーブ４２と
アンテナ導体４７間の静電容量Ｃ１を検知するために、
現像スリーブ４２に現像バイアス電圧が印加されたとき
にアンテナ導体４７から得られるトナー量検知信号（電
圧）をトナー量検出回路の検出部５１において整流、増
幅し、直流電圧出力に変換する。この直流電圧出力を制
御部５２において予め定めた基準トナー量レベルに相当
する基準電圧と比較し、アンテナ導体４７からの直流電
圧出力が基準電圧より低くなったときに現像器４１Ｙ内
のトナーの残量が少なくなったと判断し、表示部５３で
ユーザに警告表示するようになっている。

【００１７】図１０は現像スリーブ４２とアンテナ導体
４７間のトナー量の変化に対する静電容量Ｃ１の変化を
示す特性図である。図において点Ｐ₀ はトナーが現像ス
リーブ４２及びアンテナ導体４７間に充填されていると
きのトナー量を示し、このとき現像スリーブ４２とアン
テナ導体４７間の静電容量Ｃ１はＱ₀ であり、アンテナ
導体４７からのトナー量検知信号を整流、増幅した検出
部５１からの直流電圧出力、即ち測定電圧Ｓ３はＶ₀ で
ある。また、点Ｐ₁ はトナーが現像スリーブ４２及びア
ンテナ導体４７間に所定量のときのトナー量を示し、こ
のとき現像スリーブ４２とアンテナ導体４７間の静電容
量Ｃ１はＱ₁ であり、検出部５１からの測定電圧Ｓ３は
Ｖ₁ である。さらに、点Ｐ₂ はトナーが現像スリーブ４
２及びアンテナ導体４７間に無くなったときのトナー量
を示し、このとき現像スリーブ４２とアンテナ導体４７
間の静電容量Ｃ１はＱ₂ であり、検出部５１からの測定
電圧Ｓ３はＶ₂ である。このように、現像器４１Ｙのト
ナーが消費されるに従い静電容量Ｃ１及び測定電圧Ｓ３
は減少していく。

【００１８】図１４は上記図１３に示したトナー量検出
回路のさらに詳細な回路図である。図１４において、Ｃ
１は現像スリーブ４２とアンテナ導体４７間の等価静電
容量であり、上述したようにトナー量の変化に従ってそ
の容量値が変化する。図１３の現像バイアス源５０のう
ちの交流バイアス源５４は図１５にＳ５で示すような矩
形波信号を発生するので、等価静電容量を通過するとき
に微分されると共に、ダイオードＤによって整流されて
図１５にＳ６で示す微分波形信号となる。平滑回路５６
は微分波形信号Ｓ６を平滑して図１５にＳ７で示す直流
電圧信号に変換し、比較器５７の一方の入力に供給す
る。比較器５７は他方の入力に供給される予め設定され
た基準信号（比較信号）Ｖref と比較し、図１５にＳ８
で示すように、直流電圧信号Ｓ７の方が大きければプラ
ス（＋）信号を図１３の表示部５３に出力し、小さけれ
ばマイナス（−）信号を表示部５３に出力する。上述し
たように表示部５３はマイナス信号の入力によってトナ
ー補給の必要をユーザに警告、報知する。

【００１９】図１５の信号波形についてさらに説明する
と、区間Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２は図１０に示した各測定点
（Ｐ₀ 、Ｐ₁ 、Ｐ₂ ）での信号波形を示す。まず、区間
Ｐ０では、交流バイアス源５４からの矩形波信号Ｓ５が
静電容量Ｃ１により微分されてピーク電圧Ｖ′₀ の微分
波形信号Ｓ６となっている。これが平滑回路５６におい
て平滑されて電圧レベルＶ₀ なる直流電圧信号Ｓ７に変
換され、比較器５７の一方の入力に供給される。また、
区間Ｐ１では、静電容量Ｃ１が減少するため、微分波形
信号Ｓ６のピーク電圧はＶ′₁ に減少している。これが
平滑回路５６において平滑されて電圧レベルＶ₁ なる直
流電圧信号Ｓ７に変換され、比較器５７の一方の入力に
供給される。さらに、区間Ｐ２では、静電容量Ｃ１がさ
らに減少するため、微分波形信号Ｓ６のピーク電圧は
Ｖ′₂ にさらに減少している。これが平滑回路５６にお
いて平滑されて電圧レベルＶ₂ なる直流電圧信号Ｓ７に
変換され、比較器５７の一方の入力に供給される。

【００２０】一方、区間Ｐ１において、比較器５７では
入力された直流電圧信号Ｓ７を所定電圧の基準信号Ｖre
f と比較し、上述したように直流電圧信号Ｓ７の方が大
きければプラス信号を出力し、小さければマイナス信号
を出力する。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した等
価静電容量Ｃ１の変化量は数ｐＦのオーダーとかなり小
さく、従って直流電圧信号Ｓ７のレベル変化量も相当に
小さいので、トナー量を正確に検知できず、トナー量が
それ程減少していないのに比較器からマイナス信号が出
力されてトナー補給の警報が発せられたり、或はトナー
が殆ど無くなっていても比較器からマイナス信号が出力
されず、トナー補給の警報が発せられないなどの誤検知
が多かった。これを避けるために現像スリーブとアンテ
ナ導体間の距離を小さくすることも考えられたが、トナ
ーがその間に詰まるなどの弊害を引き起こすために現像
スリーブとアンテナ導体間の距離は余り小さくできず、
結果的には上述したように数ｐＦのオーダーの静電容量
の変化しか得られず、誤検知が防止できないという難点
があった。

【００２２】従って、本発明の目的は、静電容量の変化
が小さくても現像器内の現像剤の残量を正確に検出する
ことができる現像剤量検出装置を備えた画像形成装置を
提供することである。

【００２３】

【課題を解決するための手段】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、その一面においては、無端状に走行する像担持体に
形成される潜像に現像剤を付着させて可視画像に現像す
る現像手段を備えた画像形成装置において、前記現像手
段の現像剤担持体に対向して配設された導体と、該導体
と前記現像剤担持体間に存在する現像剤の量によって変
化するインピーダンス変化を検出するために、前記現像
剤担持体にインピーダンス検出用の信号を印加する信号
印加手段と、前記現像剤担持体と前記対向する導体間の
インピーダンスを示す検知信号を回路処理して前記現像
手段内の現像剤の量を指示する信号を発生する現像剤量
検出回路とを具備し、該現像剤量検出回路が直列又は並
列共振回路を備えていることを特徴とする画像形成装置
である。

【００２４】また、他の面においては、本発明は、無端
状に走行する像担持体に形成される潜像に現像剤を付着
させて可視画像に現像する現像手段を備えた画像形成装
置において、前記現像手段の内部に対向して配設された
少なくとも２つの導体と、該導体間に存在する現像剤の
量によって変化するインピーダンス変化を検出するため
に、前記対向する導体の一方にインピーダンス検出用の
信号を印加する信号印加手段と、前記対向する導体間の
インピーダンスを示す検知信号を回路処理して前記現像
手段内の現像剤の量を指示する信号を発生する現像剤量
検出回路とを具備し、該現像剤量検出回路が直列又は並
列共振回路を備えていることを特徴とする画像形成装置
である。

【００２５】

【実施例】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。図１は本発明による画像形成装
置の第１の実施例の現像剤量検出回路を示すものであ
り、上記図１２に示した第１のイエロー現像器４１Ｙに
本発明を適用したイエロートナー量検出回路の詳細回路
図である。従って、上記図１４と同等の機能をなすもの
には同一符号が付されている。また、現像スリーブ４２
とアンテナ導体４７間のトナー量の変化に対する等価静
電容量Ｃ１の変化は上記図１０と同じであるので図示し
ない。なお、他の現像器のトナー量検出回路も同様の回
路構成であるのでその説明を省略する。

【００２６】本実施例においては、交流信号源として所
定周波数ｆ0 の矩形波（パルス）信号を出力する信号発
生器６０を別個に設け（或は前記図１４の交流現像バイ
アス源５４を利用してもよい）、この信号発生器６０の
周波数ｆ0 の矩形波信号をイエロー現像器４１Ｙの現像
スリーブ４２に印加する。一方、アンテナ導体４７から
のトナー量検知信号を処理するトナー量検出回路の検出
部５５にコイルＬ及びコンデンサＣ２よりなるＬＣ直列
回路を設け、このＬＣ直列回路をアンテナ導体４７と抵
抗Ｒ１との間に直列に接続し、アンテナ導体４７からの
トナー量検知信号をこのＬＣ直列回路を介してダイオー
ドＤに供給して整流し、この整流出力を平滑回路５６に
て平滑して直流電圧信号に変換し、比較器５７の一方の
入力に供給するように構成されている。なお、ダイオー
ドＤの出力側と接地間には第２の抵抗Ｒ２が接続されて
いる。かくして、本実施例では、現像スリーブ４２とア
ンテナ導体４７間の等価静電容量Ｃ１、コンデンサＣ
２、コイルＬ、及び抵抗Ｒ１は直列共振回路を構成し、
後述するようにこの共振回路の共振点で大きな利得を生
ずるようになっている。

【００２７】図２は上記等価静電容量Ｃ１、コイルＬ、
コンデンサＣ２、及び抵抗Ｒ１により構成される直列共
振回路の入力周波数に対する利得を表わす特性図であ
り、図中、利得Ｇ０は共振周波数ｆ0 における利得を表
わし、利得Ｇ１は、例えばトナー残量が警告値となった
ときの利得を表わし、利得Ｇ２はトナーが全く無くなっ
たときの利得を表わす。例えば、トナーが現像器４１Ｙ
内に満杯のときに共振するように共振回路を設定してお
くと、抵抗Ｒ１の両端間の直列共振回路の出力信号Ｓ１
は共振時に最大となるから、この出力信号Ｓ１を整流し
た抵抗Ｒ２の両端間の整流出力信号Ｓ２（出力信号Ｓ１
のプラス側のみの半波整流出力信号）も、平滑回路５６
からの直流電圧信号Ｓ３も共振時に最大となる。そし
て、現像器４１Ｙのトナーを消費するに従い、直流電圧
信号Ｓ３は急速に減少する。

【００２８】かくして、本実施例によれば、トナーの消
費に応じて変化する現像スリーブ４２とアンテナ導体４
７間の等価静電容量Ｃ１の容量変化は従来と変わらない
が、トナーの消費に応じて変化する直流電圧レベルの変
化は相当に大きくなるので、平滑回路５６から比較器５
７の一方の入力に供給される直流電圧信号Ｓ３はその電
圧レベルが大きく変化する。それ故、比較器５７におい
てこの直流電圧信号Ｓ３を予め設定された基準信号（比
較信号）Ｖref と比較する際に、正確な比較が行なえ、
その結果、比較器５７から正しい検知信号（プラス又は
マイナス信号）Ｓ４が表示部５３に出力される。従っ
て、上記本実施例の構成によれば、トナー量がそれ程減
少していないのに比較器５７からマイナス信号が出力さ
れたり、或はトナーが殆ど無くなっているにもかかわら
ず比較器５７からマイナス信号が出力される等の誤検知
はなくなる。

【００２９】なお、上記実施例ではトナーが現像器４１
Ｙ内に満杯のときに共振回路が共振するように設定した
が、トナー量が所定値Ｐ１のときに共振回路が共振する
ように設定しておき、この所定値にトナー量が減少した
ときに最大利得を得るようにしてもよい。この場合に
は、現像器４１Ｙのトナーを消費するに従い、直流電圧
信号Ｓ３は急速に増大する。従って、この場合にも直流
電圧レベルの変化が大きいから、比較器５７での基準信
号Ｖref との比較が正確に行なえる。

【００３０】上記第１の実施例ではトナー量検出のため
の所定周波数ｆ0 の交流電圧信号を現像スリーブ４２に
印加したが、本発明はこれに限定されるものではない。
次に、トナー量検出のための所定周波数ｆ0 の交流電圧
信号を印加する専用の導体を現像スリーブ４２とは別個
に設けた本発明の第２の実施例について説明する。

【００３１】図３は本発明の第２の実施例の現像器を示
すものであり、第１の実施例と同様に第１のイエロー現
像器４１Ｙに本発明を適用した場合を示す。従って、上
記図１２と同等の機能をなすものには同一符号が付され
ている。なお、他の現像器も同様の構成であるのでその
説明を省略する。

【００３２】本実施例では、トナー量検出のための所定
周波数ｆ0 の交流電圧信号が印加される棒状の第１のア
ンテナ導体４８を、現像器本体４１内の底部近傍のトナ
ー量の検出に最適な位置、例えば図示するように送り部
材４４と塗布ローラ４３との間に、現像スリーブ４２と
平行にして水平方向に張設し、この第１のアンテナ導体
４８の上部に所定の間隔を置いて平行に、誘導電圧を取
り出すための棒状の第２のアンテナ導体４９を張設し、
これら第１及び第２のアンテナ導体４８、４９間の等価
静電容量Ｃ１を検知して現像器４１Ｙ内のトナーの残量
を検知するように構成したものである。

【００３３】一方、第２のアンテナ導体４９からのトナ
ー量検知信号を処理するトナー量検出回路は図４に示す
ように構成されている。現像バイアス源５０からは前述
したように直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイアス
電圧が現像スリーブ４２に印加される。また、トナー量
検出のために、所定周波数ｆ0 の信号発生器６０から周
波数ｆ0 の交流電圧信号が第１のアンテナ導体４８に印
加され、第２のアンテナ導体４９から得られるトナー量
検知信号（電圧）をトナー量検出回路の検出部５５にお
いて整流、増幅し、直流電圧出力に変換する。この直流
電圧出力を制御部５２において予め定めた基準トナー量
レベルに相当する基準電圧と比較し、第２のアンテナ導
体４９からの直流電圧出力が基準電圧より低くなったと
きに現像器内のトナーの残量が少なくなったと判断し、
表示部５３でユーザに警告表示するようになっている。

【００３４】図５は上記図４に示したイエロートナー量
検出回路のさらに詳細な回路図である。なお、上記図１
と同等の機能をなすものには同一符号を付して特に必要
のない限りそれらの説明は省略する。

【００３５】本実施例においては、信号発生器６０から
交流電圧信号として所定周波数ｆ0の正弦波信号を出力
し、この信号発生器６０からの周波数ｆ0 の正弦波信号
を第１のアンテナ導体４８に印加し、第１及び第２の両
アンテナ導体４９間の等価静電容量Ｃ１を通じて第２の
アンテナ導体４９に誘導された正弦波信号をトナー量検
知信号として取り出す。この第２のアンテナ導体４９か
らのトナー量検知信号を処理するトナー量検出回路の検
出部５５の回路構成は図示するように上記第１の実施例
と同じであるので、その動作説明は省略する。勿論、直
列共振回路を使用しているので、本実施例においても上
記第１の実施例と同等の作用効果が得られることは明白
である。

【００３６】なお、本実施例では信号発生器６０から周
波数ｆ0 の正弦波信号を発生させたが、これは次の理由
によるものである。即ち、静電容量Ｃ１の変化が非常に
小さい場合、これを検出するためには発振源の周波数を
上げるか、或はコイルＬのインダクタンス値を大きくす
る必要がある。コイルＬのインダクタンス値を大きくす
るのはコスト、機器の大きさの観点から好ましくないの
で、発振源の周波数を上げる方がよく、かつ高調波の発
生が少ない方がよいので矩形波信号ではなくて正弦波信
号としたのである。

【００３７】図６は信号発生器６０が正弦波信号Ｓ１を
出力しているときの主要な信号波形を示すものであり、
図において区間Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２は前記図１０に示した
各測定点での信号波形を示す。以下に各区間における信
号について説明する。

【００３８】まず、区間Ｐ０では、信号発生器６０から
の正弦波信号Ｓ１が整流されてピーク電圧Ｖ′₀ の半波
整流信号Ｓ２となっている。これが平滑回路５６におい
て平滑されて電圧レベルＶ₀ なる直流電圧信号Ｓ３に変
換され、比較器５７の一方の入力に供給される。

【００３９】また、区間Ｐ１では、静電容量Ｃ１が減少
するため、半波整流信号Ｓ２のピーク電圧はＶ′₁ に減
少している。これが平滑回路５６において平滑されて電
圧レベルＶ₁ なる直流電圧信号Ｓ３に変換され、比較器
５７の一方の入力に供給される。

【００４０】さらに、区間Ｐ２では、静電容量Ｃ１がさ
らに減少するため、半波整流信号Ｓ２のピーク電圧は
Ｖ′₂ にさらに減少している。これが平滑回路５６にお
いて平滑されて電圧レベルＶ₂ なる直流電圧信号Ｓ３に
変換され、比較器５７の一方のに供給される。

【００４１】一方、区間Ｐ１において、比較器５７では
入力された直流電圧信号Ｓ３を所定電圧の基準信号Ｖre
f と比較し、上述したように直流電圧信号Ｓ３の方が大
きければプラス信号を出力し、小さければマイナス信号
を出力する。

【００４２】なお、他の色の現像器のトナー量検出回路
も同様の構成であるのでそれらの説明は省略する。

【００４３】上述したように、本実施例では、現像スリ
ーブ４２とは別個にトナー量検出用の交流電圧を印加す
る専用の第１のアンテナ導体４８を設け、この導体４８
に対して平行に第２のアンテナ導体４９を配設し、この
第２のアンテナ導体４９からトナー量に応じて変化する
誘導電圧を取り出すように構成したので、２本のアンテ
ナ導体４８及び４９の配設位置がかなり自由に選択で
き、トナーの流れに大きく影響するような位置を避ける
ことができる。従って、トナーを現像スリーブ４２へ安
定に供給することができ、画像不良を生じたり、トナー
の流れが滞ったりするようなことがないという利点もあ
る。

【００４４】また、別個の専用の信号発生器６０を設け
て現像バイアスとは別個に第１のアンテナ導体４８に交
流電圧信号を印加するように構成すると、各現像器が動
作状態にない非現像時にトナー量検知モードを設定して
各現像器のトナー量を検知することが可能になる。現像
バイアスの交流成分は、通常、矩形波が用いられるた
め、上述したように多くの高調波成分を持つと同時に、
２ＫＶ程度の高圧であるので、ノイズ源となる。しかる
に、非現像時に別個の交流信号発生器６０を作動させて
トナーの残量の検知を行なえば、現像バイアスがオフに
なっているのでノイズ源とはならない。その上、現像ス
リーブや撹拌部材が駆動されておらず、また、給紙モー
タ等も停止しているから、トナー残量検知時のノイズ源
をさらに少なくすることができる。従って、トナー量の
検出精度がさらに向上するという利点もある。また、多
色画像形成装置では各現像器毎に異なった現像バイアス
を使用することがあり、このような場合には現像バイア
スを利用するとトナー量の検出精度が低下するが、本実
施例のように別個の交流信号発生器を使用してトナー残
量の検知を行なえば、安定した一定の交流電圧が印加で
きるので、検出精度が低下しない。

【００４５】上記第１及び第２の実施例ではトナー量検
出回路の検出部５５に、等価静電容量Ｃ１に対してコイ
ルＬ、コンデンサＣ２、及び抵抗Ｒ１を直列に接続した
直列共振回路を使用したが、これらを並列に接続した並
列共振回路を使用しても上記各実施例と同等の作用効果
が得られる。次に、この並列共振回路を使用した本発明
の第３の実施例のトナー量検出回路について図７を参照
して説明する。なお、各色の現像器のトナー量検出回路
も同様の構成であるので図７には代表例としてイエロー
現像器４１Ｙのトナー量検出回路を示す。

【００４６】図示するように、本実施例では第１及び第
２の２本のアンテナ導体４８、４９間の等価静電容量Ｃ
１に対してコイルＬ、コンデンサＣ２及び抵抗Ｒ１をそ
れぞれ並列に接続し、等価静電容量Ｃ１、コイルＬ、コ
ンデンサＣ２、及び抵抗Ｒ１よりなる並列共振回路を構
成したものである。並列共振回路の場合にも、直列共振
回路と同様に、この共振回路の共振点で大きな利得が生
じるから、本実施例においても、トナーの消費に応じて
変化する２本のアンテナ導体４８、４９間の等価静電容
量Ｃ１の変化は微小であっても、平滑回路５６から比較
器５７の一方の入力に供給される直流電圧信号Ｓ３の電
圧レベルは大きく変化する。従って、上記実施例と同等
の作用効果が得られることは極めて明白であるのでその
説明を省略する。なお、図５と同等の機能をなすものに
は同一符号が付されている。

【００４７】上記第２及び第３の各実施例では、各現像
器内に一対のアンテナ導体を配設したが、複数対の導体
を配設するとか、棒状以外の例えば板状のアンテナ導体
を配設する等の変形及び変更は任意である。

【００４８】また、上記各実施例では信号発生器及びト
ナー量検出回路を現像器の個数分設けたが、図８及び図
９に示すように、各現像器４１Ｙ〜４１ＢＫの一方のア
ンテナ導体（或は現像スリーブ）を共通に接続して１つ
の信号発生器６０（或は交流現像バイアス源５４）に共
通に接続し、直列共振回路を使用する場合には図８に示
すように、選択スイッチ５８により対向するアンテナ導
体の１つを選択して等価静電容量Ｃ１を上記第１及び第
２の実施例において示した検出部５５に直列に接続し、
所望の現像器のトナー量を検知するようにすれば、１つ
の信号発生器及び１つのトナー量検出回路を共用するこ
とができる。従って、コストの低減が図れる。同様に、
並列共振回路を使用する場合には図９に示すように、選
択スイッチ５８により交流信号が印加されるアンテナ導
体（或は現像スリーブ）の１つを選択して等価静電容量
Ｃ１を上記第３の実施例に示した検出部５５に並列に接
続し、所望の現像器のトナー量を検知するようにすれ
ば、同じく１つの信号発生器及び１つのトナー量検出回
路を共用することができ、コストの低減が図れる。

【００４９】なお、上記各実施例は本発明の単なる例示
に過ぎず、現像器やトナー量検出回路の構成、使用する
素子、部材等は必要に応じて種々の変形及び変更が可能
であることは言うまでもない。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像形成
装置によれば、現像器内に配設した検知導体から取り出
した現像剤の残量に応じて変化する検知信号を直列又は
並列共振回路を使用して信号処理するようにしたので、
処理された検知信号の電圧レベルが現像剤の変化に応じ
て大きく変化するようになり、従って、現像剤の残量を
高精度に検出することができるから、ユーザに対して正
確に現像剤の残量を報知できる。また、共振回路を使用
するだけであるので小型に構成でき、かつコストも殆ど
上昇しない等の顕著な効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による画像形成装置の第１の実施例にお
けるトナー量検出回路の検出部の詳細を示す回路図であ
る。

【図２】共振回路の利得特性を示す図である。

【図３】本発明による画像形成装置の第２の実施例にお
ける現像器の構成を示す概略断面図である。

【図４】図３の第２の実施例において使用されたトナー
量検出回路を示すブロック図である。

【図５】図４の第２の実施例におけるトナー量検出回路
の検出部の詳細を示す回路図である。

【図６】図５の第２の実施例におけるトナー量検出回路
の検出部の主要な信号波形を示す図である。

【図７】本発明による画像形成装置の第３の実施例にお
けるトナー量検出回路の検出部の詳細を示す回路図であ
る。

【図８】本発明による画像形成装置の第４の実施例を示
す回路構成図である。

【図９】本発明による画像形成装置の第５の実施例を示
す回路構成図である。

【図１０】現像器内の２つの導体間の静電容量の変化を
示す特性図である。

【図１１】従来の電子写真方式のカラープリンタの一例
の全体構成を示す概略断面図である。

【図１２】図１１の従来のカラープリンタのトナー量検
知手段を備えた現像器の構成の一例を示す概略断面図で
ある。

【図１３】図１２の現像器において使用されたトナー量
検出回路を示すブロック図である。

【図１４】図１３のトナー量検出回路の検出部の詳細を
示す回路図である。

【図１５】図１４のトナー量検出回路の検出部の主要な
信号波形を示す図である。

【符号の説明】

１感光体ドラム４１Ｙ〜４１ＢＫ現像器４２現像スリーブ４７〜４９アンテナ導体５０現像バイアス源５２制御部５３表示部５５検出部５６平滑回路５７比較器５８選択スイッチ６０信号発生器Ｃ１等価静電容量Ｃ２コンデンサＬコイルＲ１、Ｒ２抵抗Ｄダイオード

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】無端状に走行する像担持体に形成される
潜像に現像剤を付着させて可視画像に現像する現像手段
を備えた画像形成装置において、前記現像手段の現像剤
担持体に対向して配設された導体と、該導体と前記現像
剤担持体間に存在する現像剤の量によって変化するイン
ピーダンス変化を検出するために、前記現像剤担持体に
インピーダンス検出用の信号を印加する信号印加手段
と、前記現像剤担持体と前記対向する導体間のインピー
ダンスを示す検知信号を回路処理して前記現像手段内の
現像剤の量を指示する信号を発生する現像剤量検出回路
とを具備し、該現像剤量検出回路が直列又は並列共振回
路を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】無端状に走行する像担持体に形成される
潜像に現像剤を付着させて可視画像に現像する現像手段
を備えた画像形成装置において、前記現像手段の内部に
対向して配設された少なくとも２つの導体と、該導体間
に存在する現像剤の量によって変化するインピーダンス
変化を検出するために、前記対向する導体の一方にイン
ピーダンス検出用の信号を印加する信号印加手段と、前
記対向する導体間のインピーダンスを示す検知信号を回
路処理して前記現像手段内の現像剤の量を指示する信号
を発生する現像剤量検出回路とを具備し、該現像剤量検
出回路が直列又は並列共振回路を備えていることを特徴
とする画像形成装置。
【請求項３】前記現像剤量検出回路は、前記インピー
ダンス検出用の信号の周波数近傍に共振点を有する直列
又は並列共振回路と、該共振回路の出力信号を整流する
整流回路と、該整流回路の出力信号を平滑して直流信号
に変換する平滑回路と、該平滑回路の出力信号を所定信
号レベルと比較する比較回路とから構成されていること
を特徴とする請求項１又は２の画像形成装置。
【請求項４】前記インピーダンス検出用の信号は前記
現像手段の現像剤担持体に印加される現像バイアスの交
流成分であることを特徴とする請求項１又は２の画像形
成装置。
【請求項５】前記インピーダンス検出用の信号が、前
記現像手段の現像剤担持体に現像バイアスを印加する現
像バイアス源とは別個に設けられた信号発生手段から発
生されることを特徴とする請求項１又は２の画像形成装
置。