JPH01280780A - 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】 伎権分■ この発明は、一成分系トナーを使用する画像形成装置に
関する。

従米伎嵐 例えば、レーザプリンタ、ＬＥＤプリンタ。

ＬＣ３Ａ　（液晶）プリンタ等の光プリンタ、あるいは
ハードコピー装置、複写機、ファクシミリ等の電子写真
法により画像を形成する画像形成装置がある。

一般に、これらの画像形成装置に使用される現像剤には
、トナー（例えば着色顔料を含んだ高抵抗性のスチロー
ル樹脂）あるいはＩ・ナーに若干の添加物を加えてなる
一成分系トナーと、キャリア（例えば鉄粉）とトナーと
を一定の比で混合してなる二成分系トナーとがある。

二成分系１−ナーは、使用中しこ１〜ナーだけが消耗し
てその混合比すなわちトナー濃度が低下して画像濃度が
下るために、常に１−ナー濃度を検出してトナー濃度が
一定になるように管理する必要があった。

一成分系ｌ−ナーは構成が簡単であり上記のような問題
がないので、消耗による１〜ナーエンドのみ管理してい
れば良かった。

しかるに、指定トナー以外のその画像形成装置には適合
しない特性をもった市販トナーや、指定トナーであって
も長期間放置されたり湿気を帯びたりして特性が変化し
たＩ−ナー等が使用されると、形成される画像の画質が
低下するだけでなく、異常固着や異常凝固が生じて例え
ばブレードの鋭利な刃を損傷する等の障害を招くことが
あった。

そのために、使用者に迷惑をかけたり、画像形成装置や
メーカーの信頼性を損なう等の問題点があった。

目　　　的 この発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、不適
性トナーの使用による画質の低下や機器の破損を防止す
ることを目的とする。

豊□玖 この発明は、上記の目的を達成するため、一成分系トナ
ーを使用する画像形成装置において、トナーの電気的特
性を検出する特性検出手段と、その特性検出手段により
検出される電気的特性値が正常値の範囲内にあるか否か
を判定する判定手段と、その判定手段によって電気的特
性値が正常値の範囲内にないと判定された場合に１〜ナ
ー異常を表示するか又は本体の作動を停止するように制
御する制御手段とを備えたものである。

以下、この発明の実施例に基づいて具体的に説明する。

第２図は、この発明の一実施例である画像形成装置の現
像に関係する機構の一例を示す概略断面図である。

○ｐｃ（感光体）ベル１−１は予めその表面を帯電され
た後、原稿の複写像あるいは画像データによる変調走査
光等により露光されて静電潜像が形成されており、図示
しないメインモータによって矢示Ａ方向に送られる。

○ＰＣベルト１上の静電潜像にトナーを付着して可視の
トナー像に変換する現像ユニット２は、Ｉ−ナー３を収
容するケース４と、○Ｉ）　Ｃヘルド１と接触する現像
ローラ５と、Ｉ・ナー６を撹拌する撹拌器６と、互に絶
縁された一対の電極７ａ、７１）よりなる検知電極７等
によって構成されている。

ケース４の上方には、Ｉ−ナーを補給するための着脱自
在なｌ−ナーカーｌ〜リッジ１０が装着され、カー１〜
リツジカバー１１で保持されている。

撹拌器６は、画像形成装置本体（以下「装置本体」とい
う）の電源がオンの時は、常に矢示Ｂ方向に回転してト
ナー３を静かに撹拌し、トナー乙の異常凝固を防止する
と共に、撹拌に供う摩擦によってトナー６を帯電させる
。

また、撹拌器６の先端には、撹拌効率を高めるためのコ
イル１２が設けられている。

現像ローラ５は、図示しない現像モータにより駆動され
、常に○ｐｃベルト１と同時に等速で矢示Ｃ方向に回転
する。

撹拌されて帯電したトナー３は、回転する現像ローラ５
に付着し、ドクタプレート１３によって均一な厚みをも
つ層に形成された後、現像ローラ５と共にＯＰＣベルト
１に接し、静電潜像の電荷の有無しこ応じてＯＰＣベル
１へ１に転移してトナー像を形成する。

現像ローラ５上に残留したトナーは再びケース４内に収
容される。

ケース４内に設けられた検知電極７は、１〜ナー３の存
在する範囲内ならば何処に配置してもよいが、なるべく
撹拌器６の近くで、トナー３が再補給を要する程度に減
少した時に露出する位置が望ましい。

また、１〜ナー３は摩擦により帯電した電荷を保持する
ために相当高い抵抗値（たとえば１０１０〜１０１３Ω
・σｌ程度）をもっているから、トナーの電気的特性の
一種である抵抗値を検出するための検知電極７の一対の
電極間の絶縁は、高度の絶縁性を必要とする。

トナー３は上記のように高抵抗値をもち、よくその電荷
を保持しているから、互に同極性のトナー粉末の凝集が
防止される。

もし、ケース４内で長期間使用（撹拌）されずに放置さ
れたり、過度に湿気を帯びたりして凝固した１ヘナー、
又はもともと抵抗値の低いトナー等を使用すると、凝固
あるいは帯電不足により画質低下や機器の破損等の障害
を生ずる。

第１図は、装置本体の制御系の一例を示す回路図である
。

同図においては、この発明に係るトナーの特性検出手段
である抵抗検出回路２１及び増幅回路２２と、判定手段
である比較回路２４及びその基準電圧発生回路２３と、
装置本体の制御手段であるＣＰＵ　（マイクロコンピュ
ータ）３０とを示し、その他の制御系は省略している。

抵抗検出回路２１はＤＣ電源２５と抵抗Ｒ，と検知電極
７とを直列に接続してなり、ＤＣ電流］は抵抗Ｒ１と検
知電極７の一対の電極７ａ、７ｂ間のトナーを通って流
れるから、トナーの抵抗値に応じて抵抗Ｒ１の両端に生
ずる出力電圧が変化する。

すなわち、トナーの抵抗値が低ければ抵抗検出回路２１
の出力電圧が大きくなり、トナーの抵抗値が高ければ出
力電圧が小さくなり、トナーがなくなれば出力電圧は０
になる。

なお、この抵抗検出回路２１の出力電圧を大きくするに
は、ＤＣ電源２５の電圧が高く抵抗Ｒ１の抵抗値も高い
ことが望ましいが、トナーの異常帯電を防ぐために電源
電圧は２０Ｖ以下が望ましく、検知電極７の実効面積及
び間隔により異なるが、抵抗Ｒ１の抵抗値は１０！′〜
１０”Ωのオーダである。

増幅回路２２は、オペアンプ用の工Ｃ２Ｅｉと抵抗Ｒ２
〜Ｒ５とからなり、ＩＣ２Ｂの＋および−の入力端子は
それぞれ抵抗Ｒ３ｒ　Ｒ２を介して抵抗検出回路２１の
＋および−の出力端子に接続する。

また、ＩＣ２６の十入力端子は抵抗Ｒ５を通してアース
に、その−入力端子はフィードバック抵抗Ｒ４を通して
その出力端子にそれぞれ接続している。

従って、増幅回路２２の出力電圧ｖｂはアース電位に対
してＯ又は正であって、トナーの抵抗値が低く抵抗検出
回路２１の出力電圧Ｖａが大きい時にはその出力電圧ｖ
ｂは高く、トナーの抵抗値が高い時には出力電圧ｖｂは
低くなり、トナーがなくなって抵抗検出回路２１の電流
１が流れなくなれば出力電圧ｖｂはＯになる。

基＄電圧発生回路２３は抵抗Ｒ６と可変抵抗ＶＲＩ　、
ＶＨ２とを直列に接続して構成され、抵抗Ｒ６の一端は
正の電源ＶＣＣに、可変抵抗ＶＲ２の一端はアースにそ
れぞれ接続している。

可変抵抗ＶＲ１，，ＶＲ２の摺動端子からはそれぞれ基
準電圧Ｖｒ１　、Ｖｒｚが出力され（Ｖｒｌ＞Ｖｒｚ）
、可変抵抗ＶＲ１、ＶＨ２はそれぞれ基準電圧Ｖｒ１　
、Ｖｒｚの調整用である。

比較回路２４はコンパレータ用のＩＣ２７゜２８とアン
ド回路２９とから構成され、ＩＣ２７の十入力端子には
基準電圧Ｖｒ１が、ＩＣ２７の一入力端子とＩＣ２８の
十入力端子とは互に接続されていて増幅回路２２の出力
電圧ｖｂが、ＩＣ２８の一入力端子には基準電圧Ｖｒｚ
がそれぞれ入力する。

ＩＣ２７，２８の出力はそれぞれアンド回路２日に入力
され、アンド回路２９の出力端子からは判定信号ＲＴが
出力される。

第３図は、これらの各回路の信号レベルの変化の一例を
示す波形図であり、（ａ）は抵抗検出回路２１の電流ｉ
を、（ｂ）、（Ｃ）は比較回路２４のそれぞれ入力電圧
（Ｖｂ、Ｖｒｌ、Ｖｒｚ　）および出力電圧（判定信号
ＲＴ）を示す。

従って、１−ナーの抵抗値が高過ぎて電流ｊが減少し、
矢示Ｐで示すように入力電圧ｖｂが低くなって、Ｖｒｌ
＞Ｖｒ２≧Ｖ　ｂ　テアル場合ｉ、−ハ、ＩＣ２７の出
力はＨ”、ＩＣ２８の出力はｒ、°となるので判定信号
ＲＴはＬ°になる。

トナーの抵抗値が低過ぎて電流ｉが増大し、矢示Ｑて示
すように入力電圧ｖｂが高くなって、Ｖ　ｂ≧Ｖｒ＋、
＞Ｖｒｚである場合には、ＩＣ２７の出力はＬ”、ＩＣ
２８の出力はＨ゛となるので判定信号ＲＴはやはりＬ°
になる。

トナーの抵抗値が正常値の範囲内にあり、入力電圧ｖｂ
が基準電圧Ｖｒ１　、Ｖｒｚの中間にある場合、すナワ
ちＶ　ｒｔ　＞Ｖ　ｂ　＞Ｖ　ｒ　２であれば、ＩＣ２
７，２８の出力は共にＨ”であるから判定信号ＲＴはＨ
°になる。

ＣＰＵ’５０は単独で、又は他のＣＰＵと協同して、装
置本体を構成する各機器のシーケンス制御、センサから
の入力信号を判別しての最適制御、あるいは表示制御等
を実行する。また、例えばプリンタのようにホストマシ
ンと接続されている場合は、各種データの入出力や画像
データの編集等も実行する。

この実施例においては、ｃｐｕ３０は上記の制御に加え
て、比較回路２４による判定信号ＲＴかＬ”のときに表
示装置３１にトナー異常を表示すると共に、装置全体の
作動を停止するように制御する。

第４図は、その制御ルーチンの一例を示すフロー図であ
る。

ＣＰＵろ０は、その内蔵するタイマ等による割込みが発
生すると、メインルーチンからこの制御ルーチンにジャ
ンプして、この制御ルーチンがスタートする。

先ず、前述の判定信号ＲＴがＨ″か否かを判断し、Ｈ”
すなわちトナーの抵抗値が正常値の範囲内にあれば、何
もせずにメインルーチンにリターンする。

判定信号ＲＴがＬ゛すなわちトナーの抵抗値が異常であ
れば、装置本体の各機器をストップし、欣に、表示装置
３１　（第１図）に「トナー異常」を表示してメインル
ーチンにリターンする。

以上説明したように、この実施例では抵抗値が正常値の
範囲外にある１〜ナーが使用された場合に、−一ナー異
常」を表示して装置本体の各機器を停止する・ しかしながら一般に、一成分系１〜ナーて障害が発生ず
るのは抵抗値の低い１〜ナーによる場合が主であって、
抵抗値か高過ぎるトナーで問題が起ることは少ない。

従って、第１図に示した比較回路２４しこおいて、アン
ト回路２９を省略して、１−ナーの抵抗値の下限を判定
するＩＣ２７と、上限製判定するＩＣ２８の出力をそれ
ぞれｃｐｕ３０に入力するようにしてもよい。

その場合の制御ルーチンは、例えば第５図に示すように
なり、割込みか発生してこの制御ルーチンがスターＩ〜
すると、ＩＣ２７の出力を判断して、°Ｌ−すなわちト
ナーの抵抗値が低過ぎれば「トナー異常」を表示し、装
置本体の各機器をス１−ツブしてメインルーチンにリタ
ーンする。

ＩＣ２７の出力がＨ゛であれば、次にＩＣ２８の出力を
判断して、Ｌ°すなわちトナーの抵抗値が高過ぎれば「
トナーエンド」を表示し、装置本体の各機器をス１〜ツ
ブしてメインルーチンにリターンする。

ＩＣ２８の出力がＨ°であれば、そのままメインルーチ
ンにリターンする。

このようにすれば、検知電極７をトナーエンドセンサと
しても兼用出来る。

この発明の他の実施例として、検知電極を撹拌器に設け
たものを第６図に示す。

撹拌器６はその回転軸１４を中心に矢示方向に回転し、
検知電極７を構成する円形をした一対の電極７ａ、７ｂ
は、回転軸１４に偏芯して設けられた絶縁体よりなる撹
拌バー１５にそれぞれ固着され、撹拌バー１５に巻設さ
れたコイル１２を介して第１図に示したＤＣ電源２５．
抵抗Ｒ１に接続されて抵抗検出回路を構成する。

第２図から明らかに推定し得るように、検知型極７は撹
拌器６の回転によってコイル１２．撹拌バー１５と共に
トナー３を撹拌しながら、撹拌器６の回転軸１４の周囲
を公転移動するから、電極７ａ、７ｂ間の１−ナーの流
れがスムースに行なわれる。

従って、前述の実施例のように固定された検知電極の場
合に比べて、常によく撹拌された状態における１−ナー
の抵抗値が検出され、安定して確実な検出信号が得られ
るという長所がある。

一方、現像ユニツ１〜２のケース４内のトナー３の量に
よっては、検出されるトナーの抵抗値が見掛は上液化す
るという問題がある。

第７図は検出されるトナーの抵抗値の変化の一例を示す
曲線図であり、横軸に時間、縦軸に抵抗値をとっている
。

トナーが十分にある場合は検知電極７は常にトナー内に
あるから、ＴＯに示すように安定している。

トナーが減少して検知電極７が上方に来た時にその一部
がトナー外に出るようになると、その程度に従って、Ｔ
１〜Ｔ３に示すように、見掛け」−の抵抗値が増大した
部分が拡がってくる。

更にトナーが減少して検知電極が下方に来た時もその一
部がトナー外に出るようになると、Ｔ４に示すように、
見掛は上の最小抵抗値も、正しい１ヘナーの抵抗値レベ
ルより大きくなる。

従って、例えば撹拌器６の回転軸１４に回転位置センサ
を設け、検知電極７が下方にある時に１ヘナーの抵抗値
の検出を行うようにすると共に、Ｔ４に示した状態にな
らないように、Ｔ１〜Ｔ３に示した状態で見掛は上の最
大抵抗値、あるいは抵抗値がある閾値を超える幅（時間
）等を判定してトナーエンドを検知すればよい。

第８図は、更に安定したトナーの抵抗値を検出する抵抗
検出回路の一例を示す説明図である。

検知電極７′の一対の電極のうち一方の電極７ａは従来
通り一体とし、他方の電極は測定電極７ｂ’　とその周
囲を取囲むように環状の絶縁体７ｈを介して配設された
環状のガード電極７ｇとからなる。

そして、電極７ａはＤＣ電源２５の一極に接続し、測定
電極７ｂ’　は抵抗Ｒ１を、ガート電極７ｇはカート抵
抗Ｒｇを介してそれぞれＤＣ電源２５の電極に接続して
、抵抗検出回路を構成する。

カート抵抗Ｒｇは抵抗Ｒ１と同等か、あるいは測定電極
７ｂ’　とゴー１〜電極７ｇの面積比に反比例した抵抗
値を有することが望ましいが、場合によっては抵抗値Ｏ
すなわちガート電極７ｇを直接ＤＣ電源２５の電極に接
続してもよい。

従って、検知電極７′間に介在するＩ・ナーを介して２
個の閉回路が形成され、抵抗Ｒ１の両端に生ずる電圧Ｖ
ａが次段へ出力される。

一般に、高抵抗媒質（ここではトナー）内に平行に置か
れた一対の板状電極に電位差があると、媒質内の電気力
線は板状電極の内側中央部ではその密度が均一で平行に
揃っているが、電極の端部または外側では電気力線がカ
ーブし密度も大幅に変化する。

測定電極７ｂ’　の周りをガード電極７ｇで囲み、画電
極を合せたものと同程度の面積形状を有する対電極７ａ
を設けたことにより、トナーの抵抗値の検出は電気力線
が互に平行で密度が均一な部分で行なわれるから、安定
した確実な検出信号を得ることが出来る。

以上説明したように、これらの各実施例によれば、画像
形成装置に適合しない指定トナー以外のトナーや、長期
間放置又は湿気により抵抗値が変化した１〜ナーが使用
された時は、「トナー異常」を表示して装置本体が停止
するから、画質低下や機器損傷等の障害を防止すること
が出来る。

しかし、「トナー異常」を表示するが、装置本体を停止
させるかのいずれか一方のみを実施してよい。

また、上述の各実施例はトナーの抵抗値を検出する例に
ついて説明したが、トナーの電気的特性はその抵抗値に
限られるものではなく、誘電率あるいは誘電正接等を測
定してトナーの適・不適を判定することも出来る。また
、トナーの複数の電気的特性を測定して、総合的にトナ
ーの適・不適を判定することも出来る。

処−−−聚 以上説明したように、この発明によれば、不適性Ｉ・ナ
ーの使用による画質の低下や機器の破損を防止すること
が出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例における制御系の一例を示す
回路図、 第２図は同しくその現像機構の一例を示す概略断面図、 第３図は同じくその制御系の各部信号レベルの一例を示
す波形図、 第４図及び第５図は同しくその制御ルーチンの異なる一
例を示すフロー図、 第６図はこの発明の他の実施例の検知電極取付構造の一
例を示す斜視図、 第７図は同しくそのトナーの抵抗値の検出信号の変化の
一例を示す曲線図、 第８図は検知電極とそれを用いた抵抗検出回路の他の例
を示す回路図である。 １０ＰＣ（感光体）ベル１へ２　　現像ユニット３・　
トナー　　　　　　　４・ケース５・現像ローラ　　　
　　６−撹拌器 ７・・検知電極　　　　　　１２　・コイル１３・・・
ドクタブレード　　１４・撹拌器の回転軸１５・撹拌バ
ー ２１　抵抗検出回路（特性検出手段） ２２・増幅回路　　　　２６　基準電圧発生回路２４・
比較回路（判別手段）　　２５−ＤＣ電源２６〜２８・
・ＩＣ２９・アント回路 ３０・ＣＰＵ　（マイクロコンピュータ二制御手段）３
１　表示装置 Ｏ、Ω　　　　　Ｏ工　　」 −情　　　　　　　　　　〉 トー ｒビ 第６図 第７図 第８図 ７′ フａ ７ｂ’ ｐ、　　　　　　　　　ｐ、　　　　ｖ。 一一−ｔ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　一成分系トナーを使用する画像形成装置において、
   前記一成分系トナーの電気的特性を検出する特性検出手
   段と、該特性検出手段により検出される電気的特性値が
   正常値の範囲内にあるか否かを判定する判定手段と、該
   判定手段によつて前記電気的特性値が正常値の範囲内に
   ないと判定された場合にトナー異常を表示するか又は本
   体の作動を停止するように制御する制御手段とを備えた
   ことを特徴とする画像形成装置。