JPH01196086A - トナー検出回路 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明はレーザプリンタ内に着脱自在に組込まれている
現像容器内に収納されたトナーの有無を検出するトナー
検出回路に係わり、特に、トナー有無の他に現像容器の
脱着状態も検出できるトナー検出装置に関する。

［従来の技術］ 一般にレーザプリンタにおいては、一定速度で回転して
いる感光ドラムの外周面に沿って、帯電部、露光部、現
像部、転写部、除電部を配設して、帯電部で帯電された
感光ドラムの外周面に露光部でレーザ光線を走査して潜
像を形成し、この潜像に現像部でトナーを静電付着して
、このトナー像を次の転写部で給紙された用紙に転写す
る。転写部でトナー像が転写された用紙は定着部で熱定
着されて用紙排出口から排出される。

このようなレーザプリンタの現像部にはトナーを収納す
る現像容器が着脱自在に取付けられている。この現像容
器内にはこの現像容器内に収納されている磁性を有した
トナーを感光ドラムの外周面に静電付着させるためのマ
グネットローラが配設されている。そして、この現像容
器内に収納されているトナーが無くなると、この現像容
器を取外してトナーを補給して再びレーザプリンタ内に
装着する。

この現像容器内に収納されたトナーの有無を検出するた
めに、第５図に示すように、現像容器１内に振動型のト
ナーセンサ２が取付けられている。

このトナーセンサ２は例えば第６図に示すように圧電素
子２ａおよびトランジスタ２ｂ、２Ｃを用いた一種の発
振器で構成されており、出力信号は第７図（ａ）に示す
ように、圧電素子２ａの物理定数で定まる周波数を有す
る。そして、出力信号の振幅Ａはトナーの有無に応じて
大きく変化する。

すなわち、トナーが存在すれば、第７図（ｂ）に示すよ
うに圧電素子２ａの振動が抑制され振幅Ａは小さくなる
。逆にトナーが無ければ、第７図（ａ）に示すように振
幅Ａが大きくなる。

このようなトナーセンサ２は現像容器１の容器壁に取付
けられた接続ソケット３の各端子４ａ。

４ｂ、４ｃを介して本体制御部５に電気的に接続される
。すなわち、本体制御部５から端子４ａを介して直流駆
動電圧Ｖｃｃが供給され、端子４ｂを介して出力信号が
取出され、さらに端子４ｃが接地信号として本体制御部
５内で接地されている。

本体制御部５へ入力されたトナーセンサ２の出力信号は
微分回路６でもってトナーセンサ２における零点変動等
に起因して変化する直流成分Ｅが除去され、次の積分回
路７によって平滑されて直流信号に変換されたのち比較
回路８へ入力されて予め設定された基準電圧Ｖｒと比較
される。そして、積分回路７から出力された直流信号が
この基準電圧Ｖｒより高くなるとトナー無し信号ＴＥが
出力される。そして、このトナー無し信号ＴＥで例えば
操作パネルに設けられたトナー有無ランプが点灯する。

第７図（ａ）は現像容器１内にトナーが無い状態におけ
るトナーセンサ２．微分回路６．積分回路７．比較回路
８の各出力信号を示す波形図である。トナーが無い状態
においては、トナーセンサ２の出力信号の振幅Ａは大き
い。したがって、微分回路６で直流成分Ｅが除去された
のちにおいても、その振幅Ａ値はほぼ維持される。その
結果、積分回路７から出力される直流信号の信号レベル
が比較回路８へ入力される基準電圧Ｖｒより高くなる。

よって、この比較回路８からＨ（ハイ）レベルのトナー
無し信号ＴＥが送出される。

一方、現像容器１内にトナーが十分存在していれば、第
７図（ｂ）に示すように、そのトナー存在によりトナー
センサ２の出力信号の振幅Ａは小さくなる。その結果、
微分回路６で直流成分Ｅを除去しした後の信号を積分回
路７で平滑した直流信号の信号レベルは前記基準電圧Ｖ
ｒより小さくなる。しかして、比較回路８の出力信号は
Ｌ（ロー）レベルを維持したままである。

このように、現像容器１内のトナーが無くなるとＨレベ
ルのトナー無し信号ＴＥが出力され、操作者は現像容器
１に対するトナー補給の時期を把握できる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら第５図に示すように構成されたトナー検出
回路においても未だ解消すべき次のような課題があった
。すなわち、前述したように現像容器１をレーザプリン
タから取外して、トナーを補給したのち、再びレーザプ
リンタ内に装着するようにしている。そして、この現像
容器１を取外した状態においては、接続ソケット３位置
でトナーセンサ２と本体制御部５との電気的接続が切離
される。この状態における微分回路６．積分回路７、比
較回路８の各入出力信号の信号波形は第７図（ｃ）に示
すようになる。

すなわち、微分回路６に入力されるトナーセンサ２の出
力信号は直流となり信号レベルはほぼ０レベルになる。

そして、積分回路７から出力される直流信号の信号レベ
ルは当然基準電圧Ｖ「より小さいので、比較回路８から
Ｌレベルの信号が出力される。このＬレベルの出力信号
は第７図（ｂ）に示すトナーフル（有り）状態と同じで
ある。

したがって、誤ってレーザプリンタに現像容器１が装着
されていないのに操作パネルのスタート釦を操作すると
、トナーが無い状態でプリント動作を開始する問題があ
る′。

また、何等かの要因にて接続ソケット３の各端子４ａ、
４ｂ、４ｃに接続不良や断線等が生じた場合においても
第７図（ｃ）状態になり、操作者はその異常を検知でき
ない。

このような不都合を解消するために、第８図に示すよう
に、接続ソケット３に前述した３個の端子４ａ、４ｂ、
４ｃの他に接地信号の端子４Ｃに現像容器１内で直接接
続された補助端子４ｄを設け、本体制御部５からプルア
ップ抵抗９を介して補助端子４ｄに直流電圧を印加し、
プルア・ツブ抵抗９の端子電圧を監視する。そして、現
像容器１が正しく装着されている場合はプルアップ抵抗
９の端子電圧は接地レベルでありＬレベルとなる。

しかし、現像容器１が取外されると、端子電圧は制御電
圧Ｖｃｃとなり、Ｈレベルの接続異常信号ＤＥとなる。

しかし、この場合４個の端子４ａ〜４ｄを有する新たな
接続ソケット３を設ける必要がある。−般に機械的接点
を有する接続ソケット等の部品はＩＣ等で構成される電
子回路に比較して高価であり、また接触不良等の原因に
なりやすいので、第８図の構造は好ましくない。

さらに、第９図に示すように、微分回路６．積分回路７
．比較回路８を含むトナー検出回路を構成する全電子構
成部材を現像容器１内に収納する構成が考えられる。そ
して、現像容器１が装着されておりかつトナー有りの場
合は、比較回路８の出力信号がＬレベルとなるので本体
制御部５側の出力信号は正常状態を示すＬレベルとなる
。また、現像容器１が装管されておりトナー無しの場合
はＨレベルのトナー無し信号ＴＨになる。そして、現像
容器１が取外された状態においては、プルアップ抵抗１
０のためトナー無しと同一のＨレベルとなる。

したがって、Ｈレベル信号が出力されると、トナー無し
又は現像容器１が装着されていない異常状態であると操
作者は判断できる。そして、現像容器１を点検すること
によってその異常状態に対処できる。

しかし、磁性を有するトナーが収納される現像容器１内
に微分回路６．積分回路７．比較回路８を含むトナー検
出回路を構成する全部の電子回路を収納すると、各回路
に対して密封処理を施す必要があり、現偉容器１の構造
が複雑化するとともに、非常に高価なものとなる。特に
、現像容器１はレーザプリンタにおいて最も脱着操作の
実施頻度が高いので、他の部品に比較して耐久寿命が短
い。したがって、製造費を極力低く押える必要がある。

本発明は、従来回路に加えて、トナーセンサの出力信号
を直接平滑して電圧比較する回路を設けることによって
、現像容器側を何等変更することなく、本体制御部側の
みで現像容器の着脱状態も把握でき、簡単な構成でかつ
安価ながら十分な機能を何するトナー検出回路を提供す
ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、レーザプリンタ内に着脱自在に設けられ現像
用のトナーを収納する現像容器内に取付けられ、トナー
の有無に応じて出力信号の振幅が変化する振動型のトナ
ーセンサと、現像容器の容器壁に取付けられた接続ソケ
ットを介して出力されたトナーセンサの出力信号の直流
成分を除去する微分回路と、この微分回路の出力信号を
平滑して直流信号に変換する積分回路と、この積分回路
の出力信号が予め定められた基準電圧より高いときトナ
ー無し信号を出力する比較回路とを有するトナー検出回
路において、 接続ソケットを介して出力されたトナーセンサの出力信
号を平滑して直流信号に変換する第２ａ分回路と、この
第２積分回路の出力信号が予め定められた第２基準電圧
より低いとき接続異常信号を出力する第２比較回路とを
備えたものである。

また、別の発明は、接続ソケットを介して出力されたト
ナーセンサの接地信号の信号レベルを接地電位からバイ
アスするバイアス抵抗を設け、このバイアス抵抗の信号
側端から得られる前記出力信号に対応する信号を前述し
た第２積分回路へ入力するようにしている。

［作用コ このように構成されたトナー検出回路において、現像容
器がレーザプリンタに正しく装着されている状態で、現
像容器内にトナーが存在していると、トナーセンサの出
力信号の振幅Ａは小さいので、従来技術で説明したよう
に、比較回路の出力信号はＬレベルとなる。また、トナ
ーが無くなると前記振幅Ａが大きくなるので、比較回路
からＨレベルのトナー無し信号ＴＥが出力される。

そして、現像容器が装着されている限り、トナーセンサ
から出力される出力信号に含まれる直流成分はトナーの
有無にかかわらず一定レベル以上を維持するので、第２
積分回路から出力される直主信号は予め設定された第２
基準電圧より高い値となる。よって、第２比較回路から
正常を示すＨレベル信号が出力される。

一方、現像容器がレーザプリンタから取外された状態に
おいては、第２積分回路へ入力される信号に含まれる直
流成分は小さく、第２積分回路から出力される直流信号
は予め設定された第２基準電圧より低い値となる。よっ
て、第２比較回路からＬレベルの接続異常信号が出力さ
れる。このようにトナー有無に加えて現像容器の脱着状
態が把握できる。

また、別の発明においては、第２積分回路への入力信号
として、トナーセンサの接地信号をバイアス抵抗を介し
て得ている。このバイアス抵抗の信号側端から得られ信
号はトナーセンサから出力される出力信号に対応した波
形となるので、最終的に第２比較回路から出力される信
号は上述した発明と同一状態になる。

［実施例］ 以下本発明の一実施例を図面を用いて説明する。

第２図は実施例のトナー検出回路を用いたレーザプリン
タの概略構成を示すブロック図である。図中１１はイン
ターフェース１８を介して外部のホストコンピュータか
ら入力された印字すべき文字データや各種指令に基づい
て各電子構成部材を駆動制御するＣＰＵ　（中央処理装
置）である。そして、このＣＰＵＩＩに、感光ドラムや
紙送ローラ等を駆動するメインモータ１２ａやモータ駆
動回路１２ｂからなる搬送部１２、レーザ光線を出力す
るレーザ駆動回路１３ａやレーザ光線を感光ドラム上に
走査させるポリゴンモータ１３ｂ等からなる露光部１３
、帯電部や転写部へ高電圧を供給する高電圧発生回路１
４、現像容器内に配設されたマグネットローラを駆動す
るマグネットモータ１５ａやトナー有無を検出するトナ
ー検出回路１５ｂ等からなる現像部１５、転写部で用紙
に転写されたトナー像を熱定着する定着部１６、および
操作パネル１７等が接続されている。

第１図は前記現像部１５におけるトナー検出回路１５ｂ
を示す回路図である。第５図と同一部分には同一符号を
付して、重複する説明を省略する。

現像容器１内に設けられたトナーセンサ２から接続ソケ
ット３の端子４ｂを介して出力された第７図に示した振
幅Ａを有する出力信号はコンデンサ６ａ、抵抗６ｂおよ
びダイオード６Ｃからなる微分回路６にて直流成分Ｅが
除去される。この微分回路６の出力信号は次の抵抗７ａ
とコンデンサ７ｂからなる積分回路７にて平滑されて直
流信号に変換されて、比較回路８の（＋）個入力端子へ
入力される。この比較回路８の（−）個入力端子には直
流制御電圧Ｖｃｃを一対の分圧抵抗８ａ。

８ｂで分圧して得られた基準電圧Ｖｒが入力される。

また、トナーセンサ２から端子４ｂを介して出力された
前記出力信号は前記微分回路６へ入力さ−れるとともに
抵抗２１ａとコンデンサ２１ｂからなる第２積分回路２
１へ入力される。そして、前記出力信号はこの第２積分
回路２１で平滑されて直流信号に変換される。

第２積分回路２１の出力信号は接地抵抗２２ｃを介して
第２比較回２２の（＋）個入力端子へ入力される。この
第２比較回路２２の（−）個入力端子には直流制御電圧
Ｖｃｃを一対の分圧抵抗２２ａ、２２ｂで分圧して得ら
れた第２基準電圧Ｖｒ２が入力される。

このように構成されたトナー検出回路１５ｂの動作を説
明する。まず、現像容器１がレーザプリンタ内に正しく
装着されている場合およびレーザプリンタから取外した
場合における比較回路８の出力信号の信号レベルは第７
図（ａ）（ｂ）（ｃ）に示した従来検出回路における出
力信号と同一である。

次に第２積分回路２１および第２比較回路２２の動作を
第３図のタイムチャートを用いて説明する。最初に現像
容器１が正しく装着された場合において、現像容器１内
のトナーが無くなると、第３図（ａ）に示すように出力
信号の振幅Ａが大きくなる。そして、第２積分回路２１
で平滑されると、第２積分回路２１から出力される直流
信号には出力信号の直流成分Ｅがそのまま残ることにな
る。よって、この直流信号の信号レベルは第２基準電圧
Ｖｒ２より高くなり、第２比較回路２２から現像容器１
装着を示すＨレベル信号が出力される。

次に現像容器１が正しく装着された状態でトナーが存在
する場合は、第３図（ｂ）に示すように、トナーセンサ
２の出力信号の振幅Ａは小さくなるが、直流成分Ｅは大
きく変化しないので、第２積分回路２１から出力される
直流信号には出力信号の直流成分Ｅがそのまま残ること
になる。よって、この直流信号の信号レベルは第２基準
電圧Ｖｒ２より高くなり、第２比較回路２２から現像容
器１装着を示すＨレベル信号が出力される。

すなわち、現像容器１が装着されている限り、トナーセ
ンサ２から出力される出力信号に含まれる直流成分Ｅは
トナーの有無にかかわらず、一定レベル以上を維持する
ので、第２積分回路２１から出力される直流信号は予め
設定された第２基準電圧Ｖｒ２より高い値となる。よっ
て、第２比較回路２２から正常を示すＨレベル信号が出
力される。

また、現像容器１が取外されると、第２積分回路２１の
入力端は開放されるので、第３図（ｃ）に示すように、
第２積分回路２１へ入力される信号に含まれる直流成分
Ｅは小さく、第２積分回路２１から出力される直流信号
は予め設定された第２基準電圧Ｖｒ２より低い値となる
。よって、第２比較回路２２からＬレベルの接続異常信
号が出力される。

そして、操作パネル１７に、比較回路８の出力信号がＨ
レベルになると点灯するトナー有無ランプと、第２比較
回路２２の出力信号がＬレベルになると点灯する接続異
常ランプとを設ける。そして、接続異常ランプが点灯す
ると現像容器１が取外し状態であり、トナー有無ランプ
が点灯し、かつ接続異常ランプが消灯している状態で、
トナー無し状態と確認できる。

なお、接続ソケット３に接続不良や断線が生じた場合も
接続異常ランプが点灯する。

このように、現像容器１側の構成を何等変更せずに、本
体制御部５側に例えばＩＣ回路素子で簡単に作成きる第
２積分回路と第２比較回路とを設けるのみで、トナーの
有無と現像容器の着脱状態とを分離して検出できる。し
たがって、本願発明のトナー検出回路を低価格で構成で
きるとともに、耐久寿命が短い現像容器１を簡単な構成
とでき製造費を低減できるので、レーザプリンタ全体の
維持費を抑制できる。

第４図は本発明の他の実施例に係わるトナー検出回路を
示す回路図である。第１図と同一部分には同一符号を付
して、重複する説明を省略する。

この実施例においては、トナーセンサ２から出力される
接地信号が印加される接続ソケット３の端子４ｃを本体
制御部５内で直接接地せずに、図示するように端子４Ｃ
と接地間にバイアス抵抗２３を介挿している。そして、
このバイアス抵抗２３の前記端子４Ｃが接続された信号
側端子に第２積分回路２１の入力端子を接続し、この第
２積分回路２１の出力端子に第２比較回路２２の（＋）
個入力端子を接続している。

このような構成のトナー検出回路において、トナーセン
サ２から端子４Ｃを介して出力される接地信号は、バイ
アス抵抗２３が存在するので、振幅は端子３ｂから出力
される出力信号の振幅Ａより小さいが、前記出力信号に
対応した信号波形となる。したがって、第２比較回路２
２の（−）個入力端子２２に人力する第２基準電圧Ｖｒ
２の値を調整することによって、最終的に第２比較回路
２２から出力される信号によって、現像容器１の着脱状
態を監視できる。よって前述した実施例とほぼ同様の効
果が得られる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、従来回路に加えて
、トナーセンサの出力信号を直接平滑して電圧比較する
回路を設けている。よって、現像容器側を同等変更する
ことなく、本体制御部側のみで現像容器の着脱状態も把
握でき、簡単な構成でかつ安価ながら十分な機能を有す
るトナー検出回路が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の一実施例に係わるトナー検
出回路を示すものであり、第１図は回路図、第２図はこ
のトナー検出回路を組込んだレーザプリンタ全体を示す
ブロック図、第３図は動作を示すタイムチャートであり
、第４図は本発明の他の実施例に係わるトナー検出回路
を示す回路図、第５図および第６図は従来のトナー検出
回路を示す回路図、第７図は同従来回路の動作を示すタ
イムチャート、第８図および第９図はそれぞれ他の従来
トナー検出回路を示す回路図である。 １・・・現像容器、２・・・トナーセンサ、３・・・接
続ソケット、４ａ、４ｂ、４ｃ・・・端子、５・・・本
体制御部、６・・・微分回路、７・・・積分回路、８・
・・比較回路、１１・・・ＣＰＵ、１５・・・現像部、
１５ｂ・・・トナー検出回路、２１・・・第２積分回路
、２２・・・第２比較回路、２３・・・バイアス抵抗。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 ］６ 第２　口 （ａ） 第７−

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザプリンタ内に着脱自在に設けられ現像用の
   トナーを収納する現像容器内に取付けられ、トナーの有
   無に応じて出力信号の振幅が変化する振動型のトナーセ
   ンサと、前記現像容器の容器壁に取付けられた接続ソケ
   ットを介して出力された前記トナーセンサの出力信号の
   直流成分を除去する微分回路と、この微分回路の出力信
   号を平滑して直流信号に変換する積分回路と、この積分
   回路の出力信号が予め定められた基準電圧より高いとき
   トナー無し信号を出力する比較回路とを有するトナー検
   出回路において、 前記接続ソケットを介して出力されたトナーセンサの出
   力信号を平滑して直流信号に変換する第２積分回路と、
   この第２積分回路の出力信号が予め定められた第２基準
   電圧より低いとき接続異常信号を出力する第２比較回路
   とを備えたことを特徴とするトナー検出回路。
2. （２）レーザプリンタ内に着脱自在に設けられ現像用の
   トナーを収納する現像容器内に取付けられ、トナーの有
   無に応じて出力信号の振幅が変化する振動型のトナーセ
   ンサと、前記現像容器の容器壁に取付けられた接続ソケ
   ットを介して出力された前記トナーセンサの出力信号の
   直流成分を除去する微分回路と、この微分回路の出力信
   号を平滑して直流信号に変換する積分回路と、この積分
   回路の出力信号が予め定められた基準電圧より高いとき
   トナー無し信号を出力する比較回路とを有するトナー検
   出回路において、 前記接続ソケットを介して出力されたトナーセンサの接
   地信号の信号レベルを接地電位からバイアスするバイア
   ス抵抗と、このバイアス抵抗の信号側端から得られる前
   記出力信号に対応する信号を平滑して直流信号に変換す
   る第２積分回路と、この第２積分回路の出力信号が予め
   定められた第２基準電圧より低いとき接続異常信号を出
   力する第２比較回路とを備えたことを特徴とするトナー
   検出回路。