JPH0451065A - 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、現像剤担持体とこの現像剤担持体に対向配
置された検知導体間の静電容量の変化を利用して現像剤
の残量を検出する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。

従迷Ｊ口１死 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６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１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電潜像を現像する。

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６及び容量−
電圧変換回路７を通じて直流電圧Ｖ＋＋ｃ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で検出
される。この検出された直流電圧■。、は比較回路９の
一方の入力に供給される。比較回路９の他方の入力には
、基準電圧源（基準電圧発生回路）８から一定の基準直
流電圧Ｖ、が供給されており、この比較回路９において
両電圧が比較される。ここで、例えば基準電圧源８から
比較回路９に供給される基準直流電圧Ｖ、を、検知導体
１５と現像スリーブｌとの間にトナー４が殆どなくなっ
たときに比較回路９に供給される直流電圧ＶＤＣと等し
い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Ｖ、の方が変換回路７からの直流電圧ＶＩ、
ｃよりも大きくなるから、比較回路９からの出力が反転
し、トナー切れ表示回路１６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　　　　　　　　と　　る しかしながら、現像器内のトナー４は必ずしも均一に消
費されるわけではなく、例えば印字する紙の搬送方向に
対して片寄った位置のみに繰り返し印字を行なうと、第
６図に示すように、トナー４が片方（図では左側）だけ
減少する。この状態のまま印字を続行していると、トナ
ー残量がトナー切れを報知するほど減少していないため
に、上記構成の従来の現像剤切れ検知装置では容量−電
圧変換回路７からの直流出力電圧Ｖ０゜がトナー切れを
検出するレベルにまで低下しておらず、このため外部に
トナー切れが報知されないのに、画像の白ぬけ等が発生
するという欠点があった。

従って、本発明の目的は、現像剤が片寄って消費された
場合に、これを検出して外部に現像剤切れを報知できる
ようにし、現像剤切れを外部に報知する前に画像の白ぬ
け等の欠陥が発生することを防止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。

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、現像器内の現像剤担持体に
対向させて検知導体を設け、該現像剤担持体に交流バイ
アス電圧を印加することにより前記検知導体から得られ
る検知信号と基準信号とを比較して前記現像器内の現像
剤の残量を検出する現像剤残量検知装置を備えた画像形
成装置においで、前記現像剤担持体と対向させて配置さ
れた第１及び第２の検知導体と、該第１の検知導体から
得られる検知信号を第１の基準信号と比較する第１の比
較手段と、前記第２の検知導体から得られる検知信号を
第２の基準信号と比較する第２の比較手段と、該第１及
び第２の比較手段の比較結果に応じて現像剤残量を指示
する手段とを備えた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。

本発明の好ましい１つの態様においては、前記第１及び
第２の比較手段の入力側にそれぞれ信号調整手段が設け
られている。

Ｋ呈３ 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第２図に拡大して示す電子写真方
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、現像スリーブｌと対向させて第１
及び第２の２つの検知導体３ａ及び３ｂをそれぞれ現像
スリーブ１に対して平行にかつ一列に配置し、各検知導
体３ａ、３ｂをそれぞれ対応する第１及び第２の整流回
路６ａ及び６ｂに接続し、現像スリーブ１に交流バイア
ス源２から交流バイアス（通常は交流電圧に直流電圧を
重畳したもの）が印加されることにより各検知導体に発
生する電圧出力をこれら整流回路６ａ、６ｂ並びにこれ
ら整流回路とそれぞれ直列に接続された第１及び第２の
容量−電圧変換回路７ａ及び７ｂを通じて第１及び第２
の直流電圧Ｖｏｃ＋及びＶｏｅｔにそれぞれ変換し、コ
ンデンサを形成する各検知導体３ａ、３ｂと現像スリー
ブ１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。

通常のように、検出された各直流電圧Ｖ　ｏｃ＋及びＶ
ｏｃｉは対応する第１及び第２の比較回路９ａ及び９ｂ
の一方の入力にそれぞれ供給される。これら比較回路９
ａ及び９ｂの他方の入力には基準電圧源８ａ及び８ｂか
らそれぞれ第１及び第２の一定の直流電圧Ｖｌｌ及びＶ
□が供給されており、これら比較回路９ａ及び９ｂにお
いて両型圧が比較され、各比較結果はそれぞれＯＲ回路
１０及びＡＮＤ回路１２に入力される。ＯＲ回路１０か
らの出力はトナー片寄り表示回路１１に供給され、また
、ＡＮＤ回路１２からの出力はトナー切れ表示回路１３
に供給され、トナーの片寄り（局部的なトナー切れ）と
トナー切れの両方が表示できるように構成されている。

ここで、例えば基準電圧源７から各比較回路９ａ及び９
ｂに入力される第１及び第２の基準直流電圧Ｖｌｌ及び
Ｖ、を、各検知導体３ａ及び３ｂと現像スリーブ１間に
トナー４が殆ど存在しないときに各変換回路７ａ、７ｂ
から各比較回路９ａ。

９ｂに入力される直流出力電圧Ｖｏｅ＋及びＶ。ｅ２に
それぞれ等しくなるように設定しておけば、例えば第２
図に示すようにトナーが片寄って消費されると、第１の
検知導体３ａと現像スリーブ１間には十分にトナー４が
存在するが、第２の検知導体３ｂと現像スリーブ１間に
はトナー４が殆ど存在しな（なるので、この第２の検知
導体３ｂに発生される電圧出力が小さくなり、第２の容
量−電圧変換回路６ｂからの直流出力電圧ｖ　ｏａｔが
第２の基準直流電圧Ｖ、、よりも小さくなる。この結果
、第１の比較回路９ａからの出力は依然として反転しな
いが、第２の比較回路９ｂからの出力が反転するので、
ＯＲ回路１０を通じてトナー片寄り表示回路１１が作動
され、トナーの片寄りが外部に報知される。即ち、局部
的にトナー切れ（トナー不足）になっていることが外部
に報知される。同様に、第１の検知導体３ａ側のトナー
が片寄って消費された場合にもトナー片寄り表示回路１
１が作動され、トナーの片寄りが外部に報知される。

一方、トナー４がほぼ均等に消費され、両検知導体３ａ
、３ｂと現像スリーブ１間にトナー４が殆ど存在しなく
なると、第１及び第２の両比較回路９ａ、９ｂの出力が
反転するので、ＡＮＤ回路１２から出力信号が発生され
てトナー切れ表示回路１３が作動し、外部にトナー切れ
（トナー不足）を報知することになる。

か（して、本実施例によれば、トナーが片寄って消費さ
れた場合でも、或は何等かの原因でトナーが片寄ってし
まった場合でも、画像の白ぬけ等が生じる前にこれを検
知し、外部に局部的なトナー切れを報知することができ
るので、例えば現像器がカートリッジ式になっており、
第１図に示すように現像器を着脱自在に支持するガイド
２３に沿ってユーザが画像形成装置本体から現像器を取
外すことが可能になっている場合には、トナー片寄り表
示回路１１から局部的なトナー切れが報知された場合に
ユーザが現像器を装置本体から取外して振ることにより
、トナーの残量を各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
に局部的なトナー切れ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くても、現
像器は再度使用可能になる。従って、トナー切れ力５報
知される前に画像の白ぬけ等が発生するとし）う欠点は
除去できる。また、本実施例によれば、トナーを最後ま
で使うことができるという利点もある。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。

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、前記カートリッ
ジタイプの現像器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
。

上記実施例においては、２つの検知導体３ａ、３ｂと現
像スリーブ１間の距離は一定で互いに等しいものとして
検知回路を構成したが、機械的な取付は誤差により、２
つの検知導体３ａ、３ｂと現像スリーブ１間の距離が等
しくない場合も起こり得る。両検知導体の現像スリーブ
１に対する距離が等しくない場合には、両検知導体を通
じて検出される直流電圧Ｖゎｅｌ及びＶ　、、ｃ＊の大
きさが異なってしまうので、実際には両検知導体と現像
スリーブ間に均一にトナーが残存していても、電圧値の
低い一方の検出電圧はトナー切れを外部に報知してしま
うという問題が生じる。

本実施例は上記点に着目したもので、第１及び第２の基
準電圧源（基準電圧発生回路）１４ａ及び１４ｂを電圧
調整が可能な構成にし、現像スリーブ１と各検知導体３
ａ、３ｂが同一状態にあるときに、即ち、両検知導体３
ａ、３ｂと現像スリーブ１間に均一にトナー４が介在し
ている状態のときに、検出された直流電圧Ｖ。Ｃ３とＶ
　Ｄｅｌ間の電位差を測定し、その電位差に見合った分
だけ、一方の基準電圧源にオフセット電圧を与えるよう
にしたものである。

第３図及び第４図に示すように、機械的取付は誤差によ
って第１の検知導体３ａと現像スリーブ１間の距離より
も第２の検知導体３ｂと現像スリーブ１間の距離の方が
大きい場合には、各検知導体３ａ、３ｂを通じて検出さ
れる直流電圧Ｖ。０とトナー量との関係は第５図に示す
ようになる。図から明瞭なように、任意の同一のトナー
量（ｇ）において第１の検知導体３ａによって検出され
た直流電圧Ｖ　Ｄｅｌは第２の検知導体３ｂによって検
出された直流電圧Ｖｏｃ＊よりも大きく、従って、トナ
ー切れを検知するトナー量の位置での直流電圧もＶＤＣ
Ｉの方がＶゎ。、よりも大きい。それ故、本実施例にお
いては、トナー切れ（トナー不足）を判別する基準直流
電圧■、及びＶｅｘを発生する第１及び第２の基準電圧
源１４ａ及び１４ｂを電圧の調整ができるように構成し
、両検知導体３ａ、３ｂと現像スリーブ１間に均一にト
ナー４が介在している状態にあるときに検出した直流電
圧Ｖ。ｅｌ　と■。ｃ２間の電位差に見合った分だけ、
側基準電圧源のいずれか一方を調整してＶ　ＩＩ又はｖ
■にオフセット電圧を与え、トナー切れを検知するトナ
ー量の位置での検出直流電圧Ｖ　ＤＣＩＶｏｃｚによっ
て第１及び第２の比較回路９ａ、９ｂの出力がほぼ同時
に反転するようにしたのである。なお、本実施例の他の
構成は第１図に示された第１の実施例と同じであるので
、対応する素子、部材に同じ符号を付してそれらの説明
を省略する。

このように構成すると、上記第１の実施例と同様に、ト
ナーが片寄って消費された場合でも、或は何等かの原因
でトナーが片寄ってしまった場合でも、画像の白ぬけ等
が生じる前にこれを検知して外部に局部的なトナー切れ
を報知することができることは勿論のこと、検知導体の
機械的な取付は誤差も吸収することができるので、上記
第１の実施例によって得られた効果に加えるに、検知導
体の取付は作業が容易となり、しかも、検出精度が向上
するという利点もある。

なお、上記実施例では基準電圧源を電圧調整が可能な構
成としたが、基準電圧は共通の一定直流電圧とし、比較
回Ｑ　９　ａ、９ｂに入力される検出直流電圧Ｖｏｃ＋
、Ｖゎ。、をそれぞれ調整できるように構成してもよい
。また、上記実施例では現像剤担持体である現像スリー
ブに対して平行に対向配置した検知導体を棒状体とした
が、検知導体の形状、寸法、設置位置等は任意に変更で
きるものである。また、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場合について説明し
たが、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。さらに、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ど伽呈 以上説明したように、本発明による画像形成装置は、現
像剤担持体に対向させて２つの検知導体を配置したので
、局部的に現像剤が消費されてもこれを確実に検知する
ことができ、従って、現像剤切れが報知される前に画像
の白ぬけ等の欠陥が発生することを未然に防止すること
ができる。また、現像器が装置本体から取外し可能に構
成されたものである場合には、現像剤片寄り表示によっ
てユーザが現像剤の局部的な消費等による片寄りを直す
ことができ、現像剤を最後まで使用することができる。

また、２つの検知導体を対称的に配置することにより、
各検知導体から端子を左右対称に引出せるので、同一条
件で検出することができ、常に安定した検出結果が得ら
れる。さらに、基準電圧或は検出直流電圧を可調整に構
成することにより、検知導体の機械的取付は誤差を補正
することができる等の多（の優れた効果がある。

【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２０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図は本発明による画像形成装置の構成において起り
得るトナー量と検出直流電圧との関係を示す線図である
。 第６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。 １：現像スリーブ ２：交流バイアス源 ３ａ、３ｂ：検知導体 ４：トナー ６ａ、６ｂ：整流回路 ７ａ、７ｂ＝容量−電圧変換回路 ８ａ、８ｂ、１４ａ、１４ｂ：基準電圧源９ａ、９ｂ＝
比較回路 １０：ＯＲ回路 １１：トナー片寄り表示回路 １２：ＡＮＤ回路 １３：トナー切れ表示回路 ２０：現像器 区 味 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）現像器内の現像剤担持体に対向させて検知導体を設
   け、該現像剤担持体に交流バイアス電圧を印加すること
   により前記検知導体から得られる検知信号と基準信号と
   を比較して前記現像器内の現像剤の残量を検出する現像
   剤残量検知装置を備えた画像形成装置において、前記現
   像剤担持体と対向させて配置された第１及び第２の検知
   導体と、該第１の検知導体から得られる検知信号を第１
   の基準信号と比較する第１の比較手段と、前記第２の検
   知導体から得られる検知信号を第２の基準信号と比較す
   る第２の比較手段と、該第１及び第２の比較手段の比較
   結果に応じて現像剤残量を指示する手段とを備えた現像
   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。 ２）前記第１及び第２の比較手段がそれらの入力側にそ
   れぞれ信号調整手段を備えていることを特徴とする請求
   項１に記載の画像形成装置。