JPS63208885A - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はトナー残量検知手段を具備した画像形成装置に
関する。

（従来の技術） 電子写真装置等の画像形成装置にあっては、動作中に現
像剤であるトナーが不足すると、画像濃度低下や画像消
失等の不良が生じるので、通常。

現像器内のトナー残量を常時検知し、トナー切れが生じ
たとき、それを表示し、警告する手段が装備されていて
、画像濃度低下等の不良が発生する前にトナー補給が行
なえるようになっている。

トナー残量を検知する手段として、例えばアンテナ式の
ものが知られている。このアンテナ式のトナー残量検知
手段は、現像器内に装備された現像スリーブの近傍にそ
れと平行にアンテナ（導体）を配置し、現像スリーブと
アンテナとの間におけるトナー量の変化を静電容量の変
化としてとらえてトナー残量を検知するもので、構成が
簡単で、比較的安価であることから、感光体ドラム、現
像器、クリーナ、帯電器などをユニット化してカートリ
ッジとして交換可能に構成した小型の画像形成装置に多
く用いられている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このアンテナ式のトナー残量検知手段で
は、現像スリーブに現像バイアスを印加したとき、すな
わち記録（現像）動作時にのみトナー残量を検知し、電
源投入時やカートリッジ交換時にはトナー残量を検知し
ない、このため、トナー切れのカートリッジを装着した
まま記録（現像）動作を行なってしまい、最初の画像形
成（ファーストコピー）が無駄となる問題があった。特
に、多数枚の記録を指定して連続動作させた場合には、
ファーストコピーの無駄が大きい問題があった。

そこで、本発明は、上記従来技術の問題点を解決するた
めになされたもので、その目的とするところは、ファー
ストコピーが行なわれる前の時点でトナー残量を検知し
て、トナー切れによるファーストコピーの画像不良の発
生を未然に防止することができる画像形成装置を提供す
ることである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記目的を達成するため、像担持体上に形成
した静電潜像にトナーを付着させて顕像化する現像手段
に現像バイアスを印加したとき、該現像手段内のトナー
残量を検知するトナー残量検知手段を装備してなる画像
形成装置において、最初の画像形成がされる前の時点で
トナー残量検知のために前記現像手段に現像バイアスを
印加する制御手段を具備してなることを特徴としている
。

（作　　　用） 上記構成を有する本発明では、最初の画像形成がされる
前の時点で、制御手段により現像手段に現像バイアスが
印加されて、トナー残量検知手段でトナー残量が検知さ
れる。

（実　施　例） 以下に本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第１ｒｇＪ及び第２図は本発明を適用した画像形成装は
で１画像形成手段をカートリッジにした実施例を示して
いる。同図において、ｌは画像形成手段のカートリッジ
で、像担持体としての感光体ドラム２と一次帯電器３と
現像器４及びクリーナ５とが一体的に組み込まれていて
、装置本体６に着脱可能に装備されている。

現像器４には、第１図に示すように、トナー７が収容さ
れ、また該トナー７を感光体ドラム２に付着させる現像
スリーブ８と該現像スリーブ８の周面にコーティングす
るトナー７の量を調整するドクターブレード９が装備さ
れている。

なお、ｌＯは転写帯電器、１１は転写紙、１２は前露光
ランプである。

一次帯電器３により帯電された感光体ドラム２上に画像
光が露光されると、該感光体ドラム２上に静電潜像が形
成され１次いで現像スリーブ８により該静電潜像にトナ
ー７が付着されて顕像化し、この顕像化されたトナー像
は転写帯電器ｌＯにより感光体ドラム２から転写紙１１
に転写され、この後、転写紙１１は定着器（図示−せず
）により定着処理されて装置外に送り出される。また、
転写時に、感光体ドラム２上に残ったトナー７はクリー
ナ５により除去され、次いで前露光ランプ１２の照射を
受けて感光体ドラム２は除電される。

上記のように構成された画像形成装置には、現像器４内
のトナー残量を検知するアンテナ式のトナー残量検知手
段１３が装備されている。このアンテナ式のトナー残量
検知手段１３は、第１図及び第３図に示すように、現像
スリーブ８と、該現像スリーブ８の近傍にそれと平行に
配置したアンテナ（導体）１４と、該アンテナ１４とア
ースとの間に設けた抵抗Ｒとから構成されている。現像
スリーブ８には、現像時に、バイアス電源１５からＡＣ
バイアスとＤＣバイアスとを重畳させた現像バイアスか
、あるいはＡＣバイアス、ＤＣバイアスのいずれか一方
が現像バイアスとして印加されるが、このとき現像スリ
ーブ８とアンテナ１４間の負荷は主に静電容量であり、
コンデンサとして考えることができる。この静電容量は
現像スリーブ８とアンテナ１４との間のトナー７の量に
よって決まるもので、現像器４内のトナー残量の減少に
ともなって現像スリーブ８とアンテナ１４間のトナー７
が減ると、静電容量が変化する。この静電容量の変化は
抵抗Ｈの両端の出力電圧（微分波形）の変化として取り
出すことができる。

第４図は上記トナー残量検知手段１３を制御する部分（
本発明の特徴部分）と、トナー切れを警告表示する部分
のブロック図を示している。同図では、現像スリーブ８
とアンテナ１４を等価回路的にコンデンサＣとして表わ
している。図中１６は抵抗Ｒの両端の出力電圧を検知す
る検知部、１７はトナー不足（トナー切れ）を警告表示
する表示部、１８はバイアス電源１５を制御し、また検
知部１６の検知信号に基づいて表示部１７を制御する制
御手段である。

制御手段１８は、例えばマイクロコンピュータから構成
され、第５図に示すような制御内容がプログラムされて
いる。すなわち、最初の画像形成（ファーストコピー）
がされる前の時点である電源投入時に、バイアス電源１
５に制御信号を出力して、現像スリーブ８に現像バイア
スを印加させる。これにより、抵抗Ｈの両端にトナー残
量に対応した出力電圧ＶＡが生じ、この出力電圧ＶＡが
検知部１６で検知される（トナー残量検知手段１３が動
作して空検知動作が行われる）、検知部１６の検知信号
（出力電圧Ｖ＾）は制御手段１８の比較部（図示せず）
で設定値（トナー切れのとき抵抗Ｒの両端に生じる出力
電圧ｖｏと対応する値）と比較され、ＶＯ＜ＶＡのとき
は、トナー切れ警告信号（空警告）が表示部１７に出力
されず、操作者の指示に従い記録動作が行なわれる。Ｖ
ｏ≧ＶＡのときは、制御手段１８から表示部１８に空警
告が出力され、表示部１８はトナー切れを警告表示する
。また、制御手段１８の空警告により画像形成装置自体
はスタンバイ状態となる。これにより、操作者はカート
リッジ１を交換するが、このときにも制御手段１８から
バイアス電源１５に制御信号が出力され、空検知動作が
行なわれる。このようにするのは、トナー切れのカート
リッジ１を誤まって装着してしまうのを防止するためで
ある。なお、カートリッジｌの交換は、トナー切れ以外
に、例えば他の色のトナーを使って記録するとき等に頻
繁に行なわれるので、このようにカートリッジｌの交換
時に空検知動作を行なうことは、ファーストコピーの無
駄をなくす上で有用である。

記録動作中（プリント残量検知のプログラム実行中）は
、従来通りトナー残量検知手段１３が動作し、Ｖｏ≧Ｖ
＾になると、表示部１８にトナー切れが表示される。

電源投入時やカートリッジ交換時に空検知動作が行なわ
れると、感光体ドラム２にトナー７が付着されるが、こ
のトナー７は転写紙１１に転写されずに感光体ドラム２
に残留し、転写帯電器ｌＯ及び装置本体６内を汚ごし、
画像不良の原因となる。そこで本実施例では、電源投入
時やカートリッジ交換時の空検知動作後に、少なくとも
転写帯電器１０をＯＦＦにするか、あるいは転写帯電器
１０及び−成帯電器３の全ての帯電器をＯＦＦにした状
態で感光体ドラム２を回転させるように、ル制御手段１
８から感光体ドラム２の駆動９置１９に制御信号を出力
している。これにより、感光体ドラム２が回転してクリ
ーナ５により空検知動作時に付着したトナー７が除去さ
れる。

カートリッジ交換時の空検知動作後に感光体ドラム２を
回転させる場合は、汚れ防止以外にカートリッジｌ内に
あるドラムギヤ（図示せず）と装置本体６側のドラム駆
動ギヤ（図示せず）とを。

カートリッジ交換後のファーストコピー前に、正しく噛
合わせることとなり、ギヤの噛合不良によるファースト
コピーの画像ゆがみ等の不良を防止する効果もあるゆな
お、クリーニングのための感光体ドラム２の回転動作は
、空検知動作直後でもよいが、トナー切れの判定を行な
うプログラムの実行後、スタンバイ状態となるまでの間
で行なうようにしてもよい。

上記実施例では、空検知動作時に付着したトナー７をク
リーナ５で除去するようにしたが、空検知動作時に印加
する現像バイアスを工夫することによりトナー７の付着
を可及的に少なくするか、あるいは防止してクリーニン
グ動作を省略してもよい。すなわち、記録動作時にあっ
ては、静電潜像を現像するため、現像バイアスは暗電位
と明電位との間の電位を有するＤＣバイアスをＡＣバイ
アスと重畳させているが、空検知動作ではこの必要はな
く、現像スリーブ８とアンテナ１４とがコンデンサＣと
して機能しさえすればよい、そこで、電源投入時やカー
トリッジ交換時に、感光体ドラム２の表面電位が略零電
位になる点に着目し、バイアス電源１５内に、感光体ド
ラム２の表面電位と同電位の直流成分を作る回路、例え
ば電源投入時やカートリッジ交換時に制御手段１８がら
空検知動作のための制御信号が出力されると、ＤＣバイ
アス電源部分をＧＮＤに接続する回路を設けて、該回路
を介して現像スリーブ８に現像バイアスを印加するよう
にしてもよい。

あるいは、積極的にトナー７の付着を防止するため、空
検知動作のために制御手段１８から制御信号が出力され
たとき、ＤＣバイアス電源部分をトナー７の電位と逆極
性の電位にする極性反転回路を設けてもよい、このよう
にすると、空検知動作後のクリーニング動作を省略でき
るだけでなく。

トナー７の無駄な消費をなくすことができる。

また、以下に本発明の特徴部分を第６図及び第７図に基
づいてさらに具体的に説明する。

第６図は本発明の他の実施例を示す概略構成図であり、
前記実施例（第１図乃至第４図）と同一の部分には同一
の符号を付して説明すると、この実施例では検知部１６
はアンテナ１４によって検知された誘起電圧を整流する
整流回路１６ａと、該整流回路１６ａの出力信号をその
ピーク値付近で保持するピークホールド回路１６ｂから
成っている。ｉた、制御手段１８としては後述するコン
トローラが用いられており、このコントローラ１８にプ
ログラムされた制御内容に基づき装置は動作する。尚、
図中、１９は装置自体の電源、２０は交換可能なカート
リッジ式現像器４の有無を検知するリミットスイッチで
ある。

上記コントローラ１８は第７図に示すようにメモリ２１
とタイマ２２を内蔵したＣＰＵ２３、基準電圧ＶＲＥＦ
　とトナー検知信号ＴＳを比較するコンパレータ２４、
そして装置への電源投入時にＣＰＵ２３をリセットする
リセット回路２５を備えており、以下のように動作する
。即ち、先ず装置への電源投入後ＣＰＵ２３内のメモリ
２１をイニシャライズする０次に、リミットスイッチ２
０により現像器４の有無を検知して、現像器４が有れば
ＣＰＵ２３に信号Ｄｓを出力する。

ＣＰＵ２３は信号Ｄｓ大入力起動するタイマ２２の動作
中のごく短い期間だけ信号Ｄ８八〇を出力し、現像スリ
ーブ８へ交流バイアスを印加することによってトナーの
検知を行う、ここで、トナー検知信号ＴＳが基準電圧Ｖ
ｌ＋εＦより小さいときにはＣＰＵ２３にトナー不足信
号が入力されて、メモリ２１にトナー不足が記憶され、
さらに表示部１７をオンしてトナー不足を表示する。

尚、このメモリ２１の内容は電源１９のオフにより消え
、上述したように電源投入によってリセットされる。

また、現像器４が有であってもメモリ２１がトナー不足
を記憶しているときにはコントローラ１８は動作しない
。

一方、装置への電源投入時に現像器４が無い場合には、
所定時間経過後に再度現像器４の有無を検知し、無しの
ままであれば、トナー不足表示をオフすると共に、メモ
リ２１をリセットする。

上記のような構成にあっては、電源投入時やカートリッ
ジ交換時に現像器のトナー量検知（空検知動作）を行い
、トナー不足のときには表示を行うのでファーストコピ
ー前にトナー切れを知ることができ、ファーストコピー
を無駄にすることがない、また、ファーストコピー前に
行なわれる上記トナー量検知に際しては現像スリーブ８
へのバイアスの印加はタイマ２２によって極めて短い時
間に設定されているのでトナーの不要な消費を抑え、装
置内のトナー飛散を防ぐことができる。

さらに、一度トナー不足を検知すると、トナー不足をメ
モリ２１で記憶して装置の電源切断時り九は現像器４交
換時までメモリは消去されないので現像器４内における
トナーの部分的移動等によってトナー不足信号が入力さ
れなくなってもその都度繰り返し、トナー検知（現像バ
イアスの印加）動作を行うことはなく、よってトナーの
不要な消費が防止できる。

尚、以上の実施例においては、感光体ドラム。

クリーナ、−成帯電器及び現像器をカートリッジとした
ものと、現像器のみをカートリッジとしたものについて
述べたが、これに限定されるものではなく、これら以外
の構成よりなるカートリッジを有する画像形成装置にも
適用できる。

（発明の効果） 本発明に係る画像形成装置は、上記構成及び作用からな
るもので、アンテナ式のトナー残量検知手段を用いても
、ファーストコピーがされる前の時点でトナー残量を検
知することができ、このためトナー切れによるファース
トコピーの画像不良の発生を未然に防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は本発明の一実施例を示すもので、第
１図はカートリッジ部分の概略構成図、第２図はカート
リッジを一部外した状態の斜視図、第３図はトナー残量
検知手段の概略図、第４図はトナー残量検知手段を制御
する部分と警告表示を行なう部分のブロック図、第５図
は制御手段の制御内容を示すフローチャート、第６図は
他の実施例を示す概略構成図、第７図は第６図に示すコ
ントローラの構成を示す回路図である。 符号の説明 ｌ・・・カートリッジ ２・・・感光体ドラム（像担持体） ４・・・現像器（現像手段） ５・・・クリーナ　　　　　　７・・・トナー８・・・
現像スリーブ １３・・・トナー残量検知手段 １４・・・アンテナ　　　　１５・・・バイアス電源１
６・・・検知部　　　　　１８・・・制御手段ぐど 代理人　弁理“　　奥　　１　　規　　之、３（゛第１
図 Ｉ′□゛＼ 、イ・（ ・ζ−′ 一部 ２“・＼ 第３図 第５図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）像担持体上に形成した静電潜像にトナーを付着さ
   せて顕像化する現像手段に現像バイアスを印加したとき
   、該現像手段内のトナー残量を検知するトナー残量検知
   手段を装備してなる画像形成装置において、最初の画像
   形成がされる前の時点でトナー残量検知のために前記現
   像手段に現像バイアスを印加する制御手段を具備してな
   ることを特徴とする画像形成装置。
2. （２）少なくとも前記現像手段は、ユニット化されてカ
   ートリッジとして交換可能に構成さ れ、かつ前記現像バイアスを印加する時点 は、最初の画像形成がされる前の時点であって、電源投
   入時または該カートリッジの交換時であることを特徴と
   する特許請求の範囲 第１項記載の画像形成装置。
3. （３）前記制御手段は、最初の画像形成がされる前の時
   点でトナー残量検知のために前記現像手段に現像バイア
   スを印加した後、該現像バイアスの印加によって前記像
   担持体に付着したトナーをクリーニングするため、該像
   担持体を動作させるように構成されてなることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項または 第２項記載の画像形成装置。
4. （４）前記現像バイアスは、現像動作時とは異なる電位
   の直流成分を有するものであって、前記像担持体上にト
   ナーをほとんど付着させないものであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項または第２項記載の画像形成装
   置。
5. （５）前記制御手段が前記トナー残量検知手段のトナー
   不足信号を電源切断時または前記カートリッジ交換時ま
   で記憶することを特徴とする特許請求の範囲第１項また
   は第２項記載の画像形成装置。