JPH04308875A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、現像器ユニット内のト
ナーの残量を検出するトナー残量検出装置を有する画像
形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、画像形成装置においては、現像
剤であるトナーを収納する現像器ユニットが装置本体に
着脱自在に設けられている。そして、トナー残量が少な
くなると、トナー残量検出装置によりそのことが検出さ
れ、トナー補給が必要であることをユーザーに知らせる
。これによってユーザーや保守要員が現像器ユニットを
装置本体から取り外してトナー補給を行い、再び現像器
ユニットを装置本体に取り付けるような、トナー補給方
法が多く採用されている。

【０００３】近年、上記のトナー残量検出装置において
圧電式トナーセンサを使用する場合が多くみられる。

【０００４】以下、従来の画像形成装置に用いられてい
るトナー残量検出装置について、図４〜図８を参照しな
がら説明する。図４は従来の第１の例のトナー残量検出
装置のブロック図である。図５は圧電式トナーセンサの
一例を示した回路図である。図６は圧電式トナーセンサ
を取り付けた現像器ユニットの断面図である。

【０００５】図７は圧電式トナーセンサの出力波形の一
例を示した特性図である。図８は従来の第２の例のトナ
ー残量検出装置のブロック図である。

【０００６】図４において、１は現像ユニットで、現像
剤であるトナーを図６のように収納し、装置本体７に着
脱自在に設けられている。

【０００７】２は圧電式トナーセンサで、現像器ユニッ
ト１に取り付けられている。３ａ〜３ｃは圧電式トナー
センサ２の端子で、端子３ａは動作電圧が加えられ、端
子３ｃは接地されている。

【０００８】端子３ｂからセンサ出力Ｖｓが出力される
。４は圧電式トナーセンサ２の端子３ａ〜３ｃと、電子
写真装置本体７との電気的接続のための現像器ユニット
側の接続端子６ａ〜６ｃとの接続部であり、例えば電線
や基板であり、以下接続基板４と呼ぶ。

【０００９】５は圧電式トナーセンサ２の端子３ａ〜３
ｃと、装置本体７との電気的接続のための接続手段で、
現像器ユニット１が装置本体７に装着されると、接続基
板４に取り付けられた接続端子６ａ〜６ｃと、装置本体
７側に設けられた接続端子６ｘ〜６ｚとが各々接続され
、圧電式トナーセンサ２と装置本体７内の回路部が電気
的に接続され、トナー残量検出装置が構成される。

【００１０】装置本体７内にあるトナー残量検出回路部
は直流成分除去及びレベルシフト回路８、積分回路９及
び比較回路１０により構成されている。

【００１１】図７（ａ），（ｂ）に示すようなセンサ出
力が直流成分除去及びレベルシフト回路８に入力される
と、直流成分Ｖｄｃが除され、所定の電位にレベルシフ
トされた出力が、積分回路９に送出される。積分回路９
では、直流成分除去及びレベルシフト回路８の出力を平
滑し、直流信号に変換して比較回路１０に送出する。

【００１２】比較回路１０で、この変換された直流信号
の電圧と予め設定された基準電圧とを比較し、その大小
関係によりハイレベルかローレベルかの信号を出力する
ことによってトナー有無検出信号を装置制御部１１へ送
出し、トナー有無の判定を行う。装置制御部１１は、印
字動作等の装置全体の制御を行う。

【００１３】図５に示すように圧電式トナーセンサ２は
、圧電素子２ａ，トランジスタ２ｂ及び抵抗２ｃ〜２ｅ
により一種の発振器が構成されており、端子３ａ，３ｃ
間に動作電圧を与えると、センサ検知面の前にあるトナ
ー量に応じて端子３ｂの出力電圧の振幅が変化する。

【００１４】図６に示すように圧電式トナーセンサ２は
現像機ユニット１に取り付けられ、センサ検知面の前に
あるトナーの残量に応じて、図７に示すようにセンサ出
力波形が変化する。尚、図６においては説明の都合上、
現像器ユニット１と圧電式トナーセンサ２のみ記載して
いるが、実際には図４に示した接続基板４と接続端子３
ａ〜３ｃが設けられる。

【００１５】センサ検知面の前にトナーがある場合、図
７（ａ）のようにセンサ出力の振幅Ｖｐｐは小さい。状
態によっては、圧電式トナーセンサ２の発振は停止し、
センサ出力は直流電圧Ｖｄｃとなる。

【００１６】センサ検知面の前にトナーがない場合や少
ない場合は、図７（ｂ）のようにセンサ出力の振幅Ｖｐ
ｐは大きくなる。このようなセンサ出力のちがいにより
、前述したようにトナー残量検出回路部でトナー有無の
検出を行い、トナーがない場合にはランプやブザー等を
用いてユーザーにトナー補給が必要であることを知らせ
る。これによってユーザーが現像器ユニット１を装置本
体７から取り外し、トナー補給した後、再び装置本体７
に装着することで、装置本体７が正常な動作に復帰する
ような仕組みがとられている。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図４に
示すようなトナー残量検出装置を用いた画像形成装置に
おいても、解決すべき次のような課題があった。

【００１８】すなわち、現像器ユニット１が装置本体７
より取り外された状態においては、圧電式トナーセンサ
２とトナー残量検知回路部との電気的接続は遮断され、
直流成分除去及びレベルシフト回路８への入力信号はな
くなるので、結果的に直流成分除去及びレベルシフト回
路８の出力は、トナーが十分ある状態でセンサ出力が直
流電圧となる場合の出力となんら変わらなくなり、トナ
ー残量検出回路部ではトナーありと判定する。

【００１９】よって現像器ユニット１が装置本体７に未
装着の状態であっても、トナーの十分入っている現像器
ユニット１が装着されていると判定され、装置本体７が
印字動作に入ってしまう等の問題が生じる。

【００２０】このような課題を解決するための手段とし
て、１つはマイクロスイッチにより、現像器ユニットの
有無を検出する手段がある。つまり、マイクロスイッチ
を使用する１つの手段として、装置本体側にマイクロス
イッチを取付け、現像器ユニットが装置本体に装着され
ているか否かにより、機械的手段によりマイクロスイッ
チが開閉動作を行い、現像器ユニットの有無を検出する
。

【００２１】しかしながら、このようなマイクロスイッ
チを使用する手段においては、マイクロスイッチ自体の
コストが集積回路（以下ＩＣと書く）等の電気回路部品
に比べて高く、コストアップとなる問題が生じる。

【００２２】さらに、課題を解決するための別の手段と
して、図８に示すような構成が考えられる。この構成で
は、接続基板４において、接続端子６ｃに直結される接
続端子６ｄを設け、装置本体７側に接続端子６ｄとの接
続端子６ｅを設け、接続端子６ｅを抵抗１２により電源
電圧にプルアップして現像器ユニット有無検出信号を形
成している。

【００２３】すなわち、現像器ユニット１が装置本体７
に装着されていると、現像器ユニット有無検出信号は接
地（以下ＧＮＤと書く）に接続され、一方、現像器ユニ
ット１が装置本体７から取り外された状態では、現像器
ユニット有無検出信号は電源電圧レベルになる。

【００２４】この現像器ユニット有無検出信号により装
置制御部１１において現像器の有無を検出することがで
きる。しかしながら、この解決手段においても、接続手
段５に新たに接続端子６ｄ，６ｅを設けなければならな
いので、機械的スペースの増大及びコストアップとなる
問題が生じてしまう。

【００２５】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
で、トナー残量の検出に加えて現像器ユニットの有無も
検出することができる、簡易な構成且つ安価なトナー残
量検出装置を有する画像形成装置を提供することを目的
としている。

【００２６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため、現像器ユニットに取り付けられたトナーセン
サと、現像器ユニット側に設けられ、トナーセンサの動
作電圧を供給するための定電圧手段と、装置本体と現像
器ユニットを電気的に接続するための接続手段と、接続
手段を介して装置本体からトナーセンサの動作電圧を供
給する電源と、接続手段の電圧と所定の基準電圧とを比
較する比較回路とを構成している。

【００２７】

【作用】本発明は上記した手段により、装置本体に現像
器ユニットが未装着の場合、装置本体側からトナーセン
サの動作電圧を供給する端子の電圧が定電圧手段の電圧
よりも高くなり、比較回路により「現像器ユニットなし
」であることを検出し、逆に装置本体に現像器ユニット
が装着されると、装置本体側からトナーセンサの動作電
圧を供給する端子の電圧が、現像器ユニット側の定電圧
手段により所定の電圧よりも低い電圧に保持され、これ
によって比較回路により「現像器ユニットあり」である
ことが検出される。

【００２８】

【実施例】以下、本発明の一実施例のトナー残量検出装
置を図１〜図３を参照しながら説明する。

【００２９】図１は、本発明のトナー残量検出装置の一
実施例を示すブロックである。図２は、本実施例におけ
るトナー残量検出部の主要な波形を示した特性図である
。図３は、同じく現像器ユニット有無検出部の波形を示
した特性図である。

【００３０】図１に示したトナー残量検出装置において
、図４、図８に示した従来例と同様な部分については、
図４、図８の説明を転用して同一符号を付し、説明を省
略する。

【００３１】１３は接続基板４上に配置された定電圧手
段で、本実施例ではツェナーダイオードを用いている。 装置本体７内にあるトナー残量検出回路部は直流成分除
去及びレベルシフト回路８、積分回路９及び比較回路１
０により構成されている。

【００３２】直流成分除去及びレベルシフト回路８は、
圧電式トナーセンサ２の出力Ｖｓの直流成分除去のため
のコンデンサ８ａと、レベルシフトのためのダイオード
８ｂにより構成されている。積分回路９は、抵抗９ａ，
９ｂと、コンデンサ９ｃにより構成されている。

【００３３】比較回路１０は、コンパレータ１０ａと基
準電圧Ｖｒ１　設定のための抵抗１０ｂ，１０ｃにより
構成されている。１４は圧電式トナーセンサ２及びツェ
ナーダイオード１３への入力電流設定のための抵抗であ
る。１５は第２の比較回路で、コンパレータ１５ａ及び
基準電圧Ｖｒ２　設定のための抵抗１５ｂ，１５ｃによ
り構成されている。

【００３４】まずトナー残量有無検出について、図２に
示した波形図を参照しながら説明を行う。現像器ユニッ
ト１にトナーがある場合、図２（ａ）のようにセンサ出
力Ｖｓの振幅Ｖｐｐは小さく、状態によってはセンサ出
力Ｖｓは直流電圧Ｖｄｃとなる。直流成分除去及びレベ
ルシフト回路８の出力Ｖ１　は、その下限値がダイオー
ド８ｂの順方向降下電圧Ｖｆ分だけＧＮＤより−電位と
なるところまでレベルシフトされる。

【００３５】この出力Ｖ１　を積分回路９で平滑すると
、図２（ａ）に示す例ではセンサ出力Ｖｓの振幅Ｖｐｐ
が２Ｖｆなので、出力Ｖ１　はＧＮＤレベルとなる。よ
って基準電圧Ｖｒ１　よりもＶ２　の電位が低いため、
トナー有無検出信号Ｖａはローレベルとなり、装置制御
部１１においてトナーありと判定する。

【００３６】このように、センサ出力Ｖｓの振幅Ｖｐｐ
が小さく、積分回路９の出力Ｖ２　が基準電圧Ｖｒ１　
よりも低い状態では、トナーありの状態と判定する。

【００３７】一方、現像器ユニット１にトナーがない場
合、図２（ｂ）に示すようにセンサ出力Ｖｓの振幅Ｖｐ
ｐが大きくなる。直流成分除去及びレベルシフト回路８
の出力Ｖ１　は、その下限値が−Ｖｆとなる電位にレベ
ルシフトされ、Ｖ１　を積分回路９により平滑すると、
積分回路９の出力Ｖ２　は基準電圧Ｖｒ１　よりも高い
電位となり、トナー有無検出信号Ｖａはハイレベルとな
り、装置制御部１１においてトナーなしと判定する。

【００３８】このように、トナーがなくなるにつれセン
サ出力Ｖｓの振幅が大きくなり、積分回路９の出力Ｖ２
　が基準電圧Ｖｒ１　よりも高くなった状態からトナー
なしの状態と判定する。

【００３９】以上述べたことは、現像器ユニット１が装
置本体７に装着されている場合に関してであり、現像器
ユニット１が装置本体７に未装着の場合、接続端子６ｙ
はオープン状態であり、Ｖ１，Ｖ２　はＧＮＤレベルと
なり、結果的にトナーがある状態と同様にトナー有無検
出信号Ｖａはローレベルとなる。

【００４０】次に、現像器ユニットの有無検出について
、図３に示した波形図を参照しながら説明を行う。

【００４１】現像器ユニット１が装置本体７に装着され
ている場合、ツェナーダイオード１３のツェナー電圧Ｖ
ｚが、圧電式トナーセンサ２の動作電圧として供給され
、前述したようにトナー残量の検出が行われる。よって
、第２の比較回路１５のコンパレータ１５ａの＋極入力
端子電圧Ｖ３　＝Ｖｚとなり、基準電圧Ｖｒ２　＞Ｖｚ
になるようにＶｒ２　を設定すれば、現像器ユニット有
無検出信号Ｖｂはローレベルとなる。

【００４２】逆に、現像器ユニット１が装置本体７に未
装着の場合、接続端子６ｙはオープン状態であり、コン
パレータ１５ａの＋極入力端子は抵抗１４を介して、電
源電圧Ｖｃｃにプルアップされた状態になるので、Ｖ３
　＝Ｖｃｃとなる。

【００４３】ここで、基準電圧Ｖｒ２　＜Ｖｃｃになる
ようにＶｒ２　を設定すれば、現像器ユニット有無検出
信号Ｖｂはハイレベルとなる。

【００４４】このように、基準電圧Ｖｒ２　をＶｚ＜Ｖ
ｒ２　＜Ｖｃｃとなるように設定すれば、現像器ユニッ
ト有無検出信号Ｖｂのレベルにより、装置制御部１１に
おいて現像器ユニット有無の判定ができる。

【００４５】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、現像
器ユニット側に設けられたトナーセンサの動作電圧形成
のための定電圧手段と、装置本体からトナーセンサの動
作電圧を供給する端子の電圧と予め設定された基準電圧
とを比較する比較回路を備えることで、トナー残量の有
無と現像器ユニットの有無を同時に検出することができ
るため、現像器ユニットが装置本体に未装着の状態で誤
ってトナーありと判定し、印字動作に入ってしまう等の
問題を解決することができる。

【００４６】また、本実施例のトナー残量検知装置にお
いては、前述の課題を解決するために、新たに定電圧ダ
イオードを付加した程度なので、簡単な構成で、しかも
従来のものよりもコスト的にかなり安く実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置に用いられるトナー残量
検出装置の一実施例を示すブロック図

【図２】（ａ）は同トナー残量検出部の主要な波形を示
した波形図 （ｂ）は同トナー残量検出部の主要な波形を示した波形
図

【図３】（ａ）は同現像器ユニット有無検出部の波形を
示した波形図 （ｂ）は同現像器ユニット有無検出部の波形を示した波
形図

【図４】従来の第一の例のトナー残量検出装置のブロッ
ク図

【図５】同圧電式トナーセンサの一例を示したブロック
図

【図６】同圧電式トナーセンサを取り付けた現像器ユニ
ットの断面図

【図７】（ａ）は圧電式トナーセンサの出力波形の一例
を示した図 （ｂ）は圧電式トナーセンサの出力波形の一例を示した
図

【図８】従来の第２の例のトナー残量検出装置のブロッ
ク図

【符号の説明】

１　　現像器ユニット ２　　圧電式トナーセンサ ４　　接続基板 ５　　接続手段 ７　　装置本体 ８　　直流成分除去及びレベルシフト回路９　　積分回
路 １０　　比較回路 １１　　装置制御部 １３　　定電圧手段（ツェナーダイオード）１５　　第
２の比較回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】本体に着脱自在に設けられ現像剤であるト
   ナーを収納する現像器ユニットと、前記現像器ユニット
   に取り付けられるトナーセンサと、前記現像器ユニット
   に設けられ前記トナーセンサの動作電圧を所定値に保持
   する定電圧手段と、前記本体と前記現像器ユニットを電
   気的に接続する接続手段と、前記本体から前記トナーセ
   ンサの動作電圧を前記接続手段を介して供給する電源装
   置と、前記接続手段の電圧と所定の基準電圧とを比較す
   る比較回路とを有することを特徴とする画像形成装置