JPH09325593A

JPH09325593A - 現像剤量検出装置及び画像形成装置

Info

Publication number: JPH09325593A
Application number: JP8162457A
Authority: JP
Inventors: Ryuichi Yoshizawa; 隆一吉澤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-06-04
Filing date: 1996-06-04
Publication date: 1997-12-16

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、トナーの反射吸収特性に拘らず、
より高い精度でトナー量を検出することのできる現像剤
量検出装置及びこれを備えた画像形成装置を提供するこ
とを目的としている。【解決手段】トナー容器１０７に入射窓６と出射窓７
を設け、赤外線発光器３から放射角αを有して照射さ
れ、該入射窓６を介して入射された赤外線の大部分また
は全てが、上記出射窓７を介して拡散板５に当たるよう
に調節し、また拡散板５の大部分または全てが焦電型赤
外線センサ４の所定の視野角βに入るように調節するこ
とで所定の出力を得た後、整流処理手段（図示せず）に
より該出力を処理して精度の高い現像剤量検出を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば電子写真方
式、静電記録方式等の複写機、プリンタなどの画像形成
装置、特に、像担持体上に順次に形成される複数カラー
可視画像を記録材上に順次重ね転写して、多色画像を得
るカラー画像形成装置に関し、また、該画像形成装置に
適用される現像剤量検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、現像装置として異なる色の現
像剤（トナー）をそれぞれ収納する複数の現像器を備
え、カラー画像の形成可能な電子写真方式を用いたカラ
ー画像形成装置が実用化されており、例えば図８に示す
ような構成となっている。

【０００３】図８は、転写ドラムを備え、複数回の記録
サイクルにより多色画像を形成する電子写真のカラー画
像形成装置の全体構成を示す概略図である。図８に示す
カラー画像形成装置は、現像装置として、イエロー、シ
アン、マゼンタ、ブラックの各色のトナーを備えた現像
器Ｄｙ、Ｄｃ、Ｄｍ、Ｄｋを備えており、これらは、装
置本体に対して着脱自在なカートリッジ（現像カートリ
ッジ）になっている。また、各現像器Ｄｙ、Ｄｃ、Ｄ
ｍ、Ｄｋは、その両端に回転軸１００ｙ、１００ｃ、１
００ｍ、１００ｋを有し、各々が回転軸を中心に回転可
能に現像器選択機構部１０２に保持されている。

【０００４】さらに、回転支持部材たる現像器選択機構
部１０２も、その両端に回転支軸１０３を有し、この回
転支軸１０３を中心として回転し、選択した現像器を像
担持体としての感光体ドラム１０４と対向する現像位置
に移動させ、各現像器はその姿勢を一定に維持した状態
で現像器選択機構部１０２の回転に伴って回転し、移動
する。

【０００５】そして、このように複数の現像器を用いる
カラー画像形成装置では、各色のうち１色でも欠損する
と高品位の印字出力を得ることができないので、各現像
器に対して精度の高いトナー検出を行うために現像剤量
検出装置を備えている。

【０００６】例えば、図８に示す画像形成装置において
は、発光器と受光器が一体構成となったトナー量検出器
１０５を配設し、現像に供されていない現像器のトナー
検出を行うようになっている。

【０００７】図９は、マゼンタ現像器Ｄｍがトナー量検
出処理をする位置にある場合を示す図であり、トナー量
検出器１０５の検出部が、現像容器としてのトナー容器
１０７のトナー収納部１０８の位置に存在するように構
成されている。

【０００８】つまり、トナー容器１０７内のトナーは、
撹拌部材１０９によって撹拌されながら、仕切り板１１
０を介して形成された現像部１１１へと搬送され、塗布
ローラ１１２及び現像スリーブ１１３へと供給されるの
で、良好な現像を行うためにはトナー収納部１０８に一
定量以上のトナーを要し、該トナー収納部１０８におけ
るトナー量検出が必要となるのである。

【０００９】このようなトナー量検出を可能とするた
め、トナー容器１０７には、図９のＡ−Ａ線切断面図で
ある図１０に示すように、二カ所の凹部１１４ａ，１１
４ｂが設けられており、コの字状に形成されたトナー量
検出器１０５の支持体１１５の凸部が通過可能になって
いる。そして、支持体１１５の凸部先端には、ＬＥＤか
らなる発光器１１６とピンフォトダイオードからなる受
光器１１７が配置されており、トナー容器１０７には光
を透過する材料で形成された入射窓１１８と出射窓１１
９が設けられているため、トナー収納部の被検出領域１
２０内のトナー量が検出可能となっている。

【００１０】即ち、発光器１１６から発光された光は、
光路Ｄに従ってこの被検出領域１２０を通過して受光部
１１７に出射されるので、光路Ｄの途中の被検出領域１
２０中のトナー量の変化により、受光器１１７からの出
力信号が変化し、現像器Ｄｍのトナー量が検出される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、発光器１１６としてＬＥＤを用いているため
放射角が非常に広く、また受光器１１７として用いられ
ているピンフォトダイオードの視野角も非常に広いた
め、その中から限られた光を正確に検出するのは困難な
ことがあった。特に、このような方式を用いた場合、ト
ナーの反射吸収特性が非常に重要な要素となるが、複数
色のトナーを用いると、各々のトナーの反射吸収特性が
異なるため、トナー量を正確に検出するのは困難なこと
があった。

【００１２】そこで、本発明は、上記従来技術に鑑みて
なされたもので、トナーの反射吸収特性に拘らず、より
高い精度でトナー量を検出することのできる現像剤量検
出装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することを
目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本出願に係る第１の発明
によれば、上記目的は、現像剤を収容する容器内の現像
剤量の検出を、該容器内への検出光の照射により行う現
像剤量検出装置において、検出光の発光部としての赤外
線発光器と、検出光の受光部としての焦電型赤外線セン
サと、該焦電型赤外線センサの受光面側に設けられた拡
散板と、該焦電型赤外線センサからの出力を整流する整
流処理手段とを備えていることにより達成される。

【００１４】また、本出願に係る第２の発明によれば、
上記目的は、回転支持部材に支持された複数の現像装置
を公転させて、一つの現像装置を選択し、選択した現像
装置によって像担持体上に形成された潜像を現像する画
像形成装置において、上記現像装置の現像容器内の近傍
に、検出光の発光部としての赤外線発光器と、検出光の
受光部としての焦電型赤外線センサと、該焦電型赤外線
センサの受光面側に設けられた拡散板と、該焦電型赤外
線センサからの出力を整流する整流処理手段とを備え、
上記現像容器内の現像剤量検出を行うことにより達成さ
れる。

【００１５】さらに、本出願に係る第３の発明によれ
ば、上記目的は、上記第２の発明の潜像を現像した後の
像担持体上の残留現像剤を除去するクリーニング手段を
備え、該クリーニング手段の廃現像剤容器内の近傍に、
検出光の発光部としての赤外線発光器と、検出光の受光
部としての焦電型赤外線センサと、該焦電型赤外線セン
サの受光面側に設けられた拡散板と、該焦電型赤外線セ
ンサからの出力を整流する整流処理手段とを備え、上記
廃現像剤容器内の現像剤量検出を行うことにより達成さ
れる。

【００１６】つまり、本出願に係る第１の発明において
は、検出光である赤外線は、赤外線発光器から、その波
長の違いによって決まる限られた放射角を有して照射さ
れ、容器内で現像剤により光路を妨げられなかった赤外
線が、拡散板に達する。そして、拡散板に達した赤外線
は、拡散板全体に均一に拡散され、その均一に拡散され
た赤外線が、焦電型赤外線センサの入力となる。このと
き、焦電型赤外線センサは、決まった視野角βを有して
いる。したがって、所定の放射角を有した赤外線の大部
分または全てが拡散板に当たるように調節し、また拡散
板の大部分または全てが焦電型赤外線センサの所定の視
野角に入るように調節することで、焦電型赤外線センサ
により、放射された赤外線の殆ど全てに関して検知が行
われ、その結果、従来の放射角、視野角の大きいＬＥ
Ｄ、ピンフォトダイオードを用いたトナー量検出装置よ
りもさらに高い精度の検出が行われる。

【００１７】また、本出願に係る第２の発明において
は、上記第１の発明と同様の現像剤量検出装置により、
複数の現像器のそれぞれについて現像剤量を高精度に検
出するので、いずれの色の現像剤の欠損も発生させるこ
となく、高品位の印字出力を得る。

【００１８】さらに、本出願に係る第３の発明において
は、上記第１の発明と同様の現像剤量検出装置により、
クリーニング手段の廃現像剤容器内の現像剤量を高精度
に検出するので、廃現像剤容器からの現像剤漏れを防
ぐ。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。

【００２０】（第１の実施形態）まず、本発明の第１の
実施の形態を図１ないし図５に基づいて説明する。な
お、図８ないし図１０に示した従来例との共通箇所には
同一符号を付して説明を省略する。

【００２１】本実施形態の画像形成装置は、図２に示す
ように、転写ドラムを備え、複数回の記録サイクルによ
り多色画像を形成する電子写真のカラー画像形成装置で
ある。そして、従来例と同様に、現像装置として、イエ
ロー、シアン、マゼンタ、ブラックのトナーを備えた現
像器Ｄｙ、Ｄｃ、Ｄｍ、Ｄｋを備えているが、現像剤量
検出装置としてのトナー量検出装置１の構成が以下のよ
うに異なっている。

【００２２】本実施形態のトナー量検出装置１は、図１
に示すように、コの字状に形成された支持体２の凸部先
端に、赤外線発光器３と、焦電型赤外線センサ４が配置
されており、さらに該焦電型赤外線センサ４よりも該赤
外線発光器３側の前方には、拡散板５が配置されてい
る。

【００２３】そして、トナー容器１０７の凹部１１４
ａ，１１４ｂには、それぞれ入射窓６及び出射窓７が設
けられているため、赤外線発光器３から照射された赤外
線は、光路Ｄに従って被検出部１２０を通過し、拡散板
５を通して焦電型赤外線センサ４に出射され、被検出部
１２０内のトナー量を検知する。

【００２４】以下、図３ないし図５を用いて本実施形態
におけるトナー量検出装置についてさらに詳しく説明す
る。まず、このトナー量検出装置における赤外線は、図
３に示すように、赤外線発光器３からパルス（チョッパ
型パルス）点灯されて照射される。これは、焦電型赤外
線センサが、放射エネルギ量と被測定物とのエネルギ差
を捕らえて出力するので、徐々に変化する物体を検知す
ることはできないためである。

【００２５】このように照射された赤外線８は、その波
長の違いによって決まる限られた放射角αを有してい
る。なお、焦電型赤外線センサでは特に遠赤外線領域で
の感度が利用されるので、「波長」とは、ここでは遠赤
外線領域での波長を意味している。

【００２６】そして、入射窓６を介してトナー容器１０
７内に入射された赤外線は、トナー容器１０７内に存在
するトナーにより光路を妨げられるが、光路を妨げられ
なかった赤外線は、出射窓７を通って拡散板５に達す
る。拡散板５に達した赤外線は、拡散板５全体に均一に
拡散され、その均一に拡散された赤外線９が、焦電型赤
外線センサ４の入力となる。このとき、焦電型赤外線セ
ンサ４は、決まった視野角βを有している。

【００２７】したがって、放射角αを有した赤外線の大
部分または全てが拡散板５に当たるように調節し、また
拡散板５の大部分または全てが焦電型赤外線センサ４の
視野角βに入るように調節することで、焦電型赤外線セ
ンサ４により、放射された赤外線の殆ど全てに関して検
知できる。その結果、従来の放射角、視野角の大きいＬ
ＥＤ、ピンフォトダイオードを用いたトナー量検出装置
よりもさらに高い精度が得られる。

【００２８】図４にトナー量と拡散板の相関関係、拡散
板から焦電型赤外線センサへの入力、焦電型赤外線セン
サの出力の関係を示す。

【００２９】図４（Ａ−１）に示すように、トナー容器
１０７の被検出部１２０にトナーが少ない場合には、拡
散板５に到達する赤外線はトナーに遮られる量が少ない
ため、拡散板５は、図４（Ｂ−１）に示すように、赤外
線がより多く拡散されて明るく見え、図４（Ａ−２）及
び（Ａ−３）に示すようにトナー容器１０７内のトナー
量が多くなるにつれて、図４（Ｂ−２）及び（Ｂ−３）
に示すように拡散板５は暗くなる。即ち、拡散板５があ
たかもトナー容器１０７の投影図のような役割をする。

【００３０】また、焦電型赤外線センサ４に放射される
赤外線は、図４（Ｃ−１）ないし（Ｃ−３）に示すよう
に、トナー量、即ち、拡散板５に拡散される赤外線の量
に応じて変化する。図４（Ｃ−１）ないし（Ｃ−３）に
おいてはＡａ＞Ａｂ＞Ａｃの関係がある。

【００３１】さらに、焦電型赤外線センサ４は、赤外線
を感知すると感知素子表面にある熱吸収膜より赤外線を
熱に変換し、焦電効果により発生した表面電荷を電圧に
変換して出力する。したがって、図４（Ｄ−１）ないし
（Ｄ−３）に示すように、Ｂａ＞Ｂｂ＞Ｂｃの関係があ
る。そして、このように焦電型赤外線センサ４で変換さ
れた電圧は、図５に示すように、整流処理手段としての
整流処理回路１０によって平滑化され、ＣＰＵ１１に送
られ、該ＣＰＵ１１にてトナー量の判断が行われる。

【００３２】このように、本実施形態によれば、従来の
トナー量検出よりも高精度に行われ、検出した結果より
トナー量無し予測をすることも可能になる。

【００３３】（第２の実施形態）次に本発明の第２の実
施形態を図６及び図７に基づいて説明する。なお、第１
の実施形態との共通箇所には同一符号を付して説明を省
略する。

【００３４】上記第１の実施形態で説明した図２に示す
画像形成装置においては、感光体ドラム１０４上に形成
された潜像を、各現像器のトナーで現像するが、可視画
像を記録材上に転写した後の感光体ドラム１０４上に
は、転写されずに少量のトナーが残る。そこで、この残
ったトナーをクリーニング手段としてのクリーニング・
ユニット１０９により物理的に除去し、回収している。

【００３５】そこで、本実施形態においては、該クリー
ニング・ユニットに回収されたトナーの量を、本発明の
トナー量検出装置により検出しようとするものである。

【００３６】図６に本実施形態におけるクリーニング・
ユニット１２の概略図を示す。図６に示すように、感光
体ドラム１０４上のトナー１３は、主にゴムで構成され
たクリーナ・ブレード１４のエッジを感光体ドラム１０
４表面に接触させることにより掻き落とされる。そして
掻き落とされたトナー（以下、廃トナーとする）は、ス
クイ・シート１５で捕集され、廃現像剤容器としての廃
トナー容器１６に収容される。

【００３７】そして、この廃トナー容器１６には、図７
に示すように、第１の実施形態と同様な入射窓６’及び
び出射窓７’が設けられており、廃トナー容器１６の外
部には、赤外線発光器３’及び拡散板５’並びに焦電型
赤外線センサ４’が設けられているので、廃トナー容器
１６に溜った廃トナー量を検知することができる。

【００３８】つまり、赤外線発光器３’から発射された
赤外線は廃トナー容器１６内に入射し、廃トナー容器１
６内に存在するトナーによって光路を妨げられなかった
赤外線のみが拡散板５’に到達する。その結果、廃トナ
ー容器１６内のトナー量に応じて図４と同様に焦電型赤
外線センサ４’の入力と出力が決定し、廃トナー容器１
６内の廃トナーの量が検知される。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本出願に係る第１
の発明によれば、赤外線発光器と、焦電型赤外線センサ
と、拡散板と、整流処理手段により容器内の現像剤量を
検出するので、所定の放射角を有した赤外線の大部分ま
たは全てが拡散板に当たるように調節し、また拡散板の
大部分または全てが焦電型赤外線センサの所定の視野角
に入るように調節することで、焦電型赤外線センサによ
り、放射された赤外線の殆ど全てに関して検知を行うこ
とができ、その結果、従来の放射角、視野角の大きいＬ
ＥＤ、ピンフォトダイオードを用いたトナー量検出装置
よりもさらに高い精度の検出を行うことができる。さら
に、現像剤の有無の判断だけではなく、現像剤がどの程
度残っているかを判断することができ、従来以上に現像
剤量検出を高精度に行うことが可能になる。また、現像
剤無しを予想することも可能となる。

【００４０】また、本出願に係る第２の発明によれば、
上記第１の発明と同様の現像剤量検出装置により、複数
の現像器のそれぞれについて現像剤量を高精度に検出す
るので、いずれの色の現像剤の欠損も発生させることな
く、高品位の印字出力を得ることができる。

【００４１】さらに、本出願に係る第３の発明において
は、上記第１の発明と同様の現像剤量検出装置により、
クリーニング手段の廃現像剤容器内の現像剤量を高精度
に検出するので、廃現像剤容器からの現像剤漏れを防ぐ
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態における赤外線発光器
及び焦電型赤外線センサ並びに拡散板と現像容器を示す
図である。

【図２】本発明の第１の実施形態における電子写真方式
のカラー画像形成装置の概略構成図である。

【図３】本発明の第１の実施形態におけるトナー量検出
装置の概略図である。

【図４】本発明の第１の実施形態におけるトナー量、拡
散板、焦電型赤外線センサの入力と出力の表である。

【図５】本発明の第１の実施形態におけるトナー量検出
装置のブロック図である。

【図６】本発明の第２の実施形態におけるクリーニング
・ユニットの概略図である。

【図７】本発明の第２の実施形態におけるトナー量検出
装置のブロック図である。

【図８】従来の画像形成装置の概略構成図である。

【図９】従来のトナー量検出時の現像器の概略側面図で
ある。

【図１０】図９のＡ−Ａ線切断断面図である。

【符号の説明】

１トナー量検出装置（現像剤量検出装置）３，３’ 赤外線発光器４，４’ 焦電型赤外線センサ５，５’ 拡散板１０整流処理回路（整流処理手段）１２クリーニング・ユニット（クリーニング手段）１６廃トナー容器（廃現像剤容器）１０２現像器選択機構部（回転支持部材）１０４感光体ドラム（像担持体）１０７トナー容器（現像容器）Ｄｙ，Ｄｃ，Ｄｍ，Ｄｋ現像器（現像装置）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】現像剤を収容する容器内の現像剤量の検
出を、該容器内への検出光の照射により行う現像剤量検
出装置において、検出光の発光部としての赤外線発光器
と、検出光の受光部としての焦電型赤外線センサと、該
焦電型赤外線センサの受光面側に設けられた拡散板と、
該焦電型赤外線センサからの出力を整流する整流処理手
段とを備えていることを特徴とする現像剤量検出装置。
【請求項２】回転支持部材に支持された複数の現像装
置を公転させて、一つの現像装置を選択し、選択した現
像装置によって像担持体上に形成された潜像を現像する
画像形成装置において、上記現像装置の現像容器内の近
傍に、検出光の発光部としての赤外線発光器と、検出光
の受光部としての焦電型赤外線センサと、該焦電型赤外
線センサの受光面側に設けられた拡散板と、該焦電型赤
外線センサからの出力を整流する整流処理手段とを備
え、上記現像容器内の現像剤量検出を行うことを特徴と
する画像形成装置。
【請求項３】潜像を現像した後の像担持体上の残留現
像剤を除去するクリーニング手段を備え、該クリーニン
グ手段の廃現像剤容器内の近傍に、検出光の発光部とし
ての赤外線発光器と、検出光の受光部としての焦電型赤
外線センサと、該焦電型赤外線センサの受光面側に設け
られた拡散板と、該焦電型赤外線センサからの出力を整
流する整流処理手段とを備え、上記廃現像剤容器内の現
像剤量検出を行うこととする請求項２に記載の画像形成
装置。