JP3362094B2

JP3362094B2 - 現像装置

Info

Publication number: JP3362094B2
Application number: JP32969995A
Authority: JP
Inventors: 賢史篠原; 英一佐々木
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1995-11-24
Filing date: 1995-11-24
Publication date: 2003-01-07
Anticipated expiration: 2015-11-24
Also published as: JPH09146359A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、ファクシ
ミリ、プリンター等の画像形成装置に係り、詳しくは、
像担持体上に形成された静電潜像を可視像化する現像器
と、該現像器に補給するトナーを収容するトナー収容部
と、一定周期でパルス発光を行う発光部、該発光部から
発せられ少なくともトナーの存在しうる領域を通過した
光を受光するように配設された受光部、及び該受光部か
らの受光信号を積分する積分手段を有し、該積分手段か
らの出力信号を用いて前記トナー収容部内のトナー残量
の有無を判定するトナー残量検知手段と、を備えた現像
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の現像装置に用いられるト
ナー残量検知手段としては、トナー残量の有無を検知す
るために、一定期間をおいて特定回数パルス状に発光す
る発光部と、その発光部の光を透過させてトナーの有無
を計量する計量部と、透過した光をうける受光部と、受
光信号を積分波形に変換する積分器を有することを特徴
とするものが知られている（例えば、特開平３−１９６
１６７号公報参照）。そして、この公報には、前記積分
器より出力された積分信号をマイコンなどの制御部に入
力する際の信号入力タイミングを、前記発光部の発光タ
イミングに合わせるように設定することにより、ノイズ
などによる信号が誤って取り込まれることを防ぎ、トナ
ー残量の誤検知の確率を低減するものや、該積分信号の
パルスが何回得られたかをカウントすることによってト
ナー残量の誤検知を防止するようにしたものが開示され
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記公報記
載の構成において、例えば、上記積分信号のようなアナ
ログ信号をデジタル信号に置き換えてマイコンなどの制
御部に入力するために、該積分信号の信号レベルが比較
用信号レベル以上であるか否かを比較し、前記積分信号
の信号レベルが比較用信号のレベルよりも大きいとき
に、ある信号を出力するようにした比較手段を備え、該
比較手段からの信号の有無でトナー残量の有無を判定す
るようにした場合には、以下のような不具合が生じてし
まうという問題点があった。すなわち、例えば、前記比
較用信号レベルが変動したり、前記積分信号にノイズが
混在したりした場合、前記積分信号の立ち上がりと立ち
下がり部分のうちの、前記比較用信号レベルの近傍にお
いて、前記比較手段から信号が出力されたりされなかっ
たりすることがあり、上記発光部から発せられる発光に
追従しない不規則な信号が発生してしまうことがある。
このため、前記比較手段から出力された信号を、単に前
記発光部の発光タイミングに合わせてマイコンなどの制
御部に入力するだけでは、このような不規則に発生する
信号の入力タイミングが、たまたま前記比較手段から信
号が出力されなかったタイミングで前記制御部に入力さ
れた場合、トナーが無いにもかかわらずあると誤検知し
てしまうという不具合を生じることがある。また、上記
発光部の発光回数に応じて得られる前記比較手段の出力
された信号の数をカウントし、規定回数カウントされた
ときにトナー残量不足であると判定する場合には、上記
不規則な信号が発生してしまうと、このような信号が重
複してカウントされるため、該信号の数を正確にカウン
トできず、トナー収容部内にトナーがあるにもかかわら
ず無いと誤検知してしまうという不具合を生じることが
ある。

【０００４】本発明は以上の問題点に鑑みなされたもの
であり、その目的とするところは、受光部からの受光信
号を積分器によって積分し、この積分信号の信号レベル
を比較手段で比較用信号と比較し、この出力結果に基づ
いてトナー残量の有無を判定するようにトナー残量検知
手段を構成した場合でも、トナー残量の有無を確実に検
知することができる現像装置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、像担持体上に形成された静電潜
像を可視像化する現像器と、該現像器に補給するトナー
を収容するトナー収容部と、一定周期でパルス発光を行
う発光部、該発光部から発せられ少なくともトナーの存
在しうる領域を通過した光を受光するように配設された
受光部、及び該受光部からの受光信号を積分する積分手
段を有し、該積分手段からの出力信号を用いて前記トナ
ー収容部内のトナー残量の有無を判定するトナー残量検
知手段と、を備えた現像装置において、前記トナー残量
検知手段に、前記積分手段から出力された積分信号を比
較用信号と比較する比較手段と、該比較手段から出力さ
れた信号を、該信号が安定して出力される時期にサンプ
リングする信号サンプリング手段とを設け、前記トナー
収容部内のトナー残量の有無の判定を、該信号サンプリ
ング手段のサンプリング結果に基づいて行うように前記
トナー残量検知手段を構成したことを特徴とするもので
ある。

【０００６】特に、請求項２の発明は、請求項１の現像
装置において、所定の周期でパルス信号を発生させるパ
ルス信号発生手段と、該パルス信号発生手段で発生させ
た信号を分周する分周手段とを設け、上記信号サンプリ
ング手段のサンプリング用信号として前記パルス信号発
生手段で発生させた信号を用いるとともに、上記発光部
から発せられるパルス発光の発光タイミングを制御する
発光タイミング制御信号として前記分周手段で分周され
た信号を用いたことを特徴とするものである。

【０００７】特に、請求項３の発明は、請求項１の現像
装置において、上記トナー残量検知手段に、上記発光部
に一定周期でのパルス発光を所定回数行わせる発光タイ
ミング制御用信号を発生させる発光タイミング信号発生
手段と、上記信号サンプリング手段からの信号出力回数
が前記発光部から発せられた所定の発光回数と等しいと
きにトナー残量が不足したと判定する判定手段とを設け
たことを特徴とするものである。

【０００８】特に、請求項４の発明は、請求項１の現像
装置において、所定の複数回の現像動作にわたり行われ
たトナー残量検知により得られた複数個のトナー残量検
知結果が全てトナー残量不足という結果であるときの
み、確定的にトナー残量不足であると判定する判定手段
を設けたことを特徴とするものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を画像形成装置であ
るカラープリンタ（以下、プリンタという）に適用した
一実施形態について説明する。図１は本実施形態に係る
現像装置を搭載したプリンタの概略構成図である。図１
において、１はベルト状の像担持体としての可撓性の感
光体ベルトで、この感光体ベルト１は回動ローラ２、３
の間に架設されていて回動ローラ２、３の駆動により時
計方向に搬送される。４は帯電手段としての帯電部材、
５は露光手段としてのレーザ書き込み系ユニット、６〜
９はそれぞれ特定色の現像剤を収容した複数の現像ユニ
ットである。レーザ書き込み系ユニット５は上面にスリ
ット状の露光用開口部を設けた保持筐体に納められて装
置本体に組み込まれている。また、上記レーザ書き込み
系ユニット５は、図示のものの他に、発光部と収束性光
伝送体とを一体とした光学系なども使用される。上記帯
電部材４、レーザ書き込み５Ｄ、感光体用クリーニング
装置１５は感光体ベルト１を架設している複数のローラ
の内の１本のローラ２部に設けられている。上記各現像
ユニット６〜９は例えばイエロー、マゼンタ、シアン、
黒の各現像剤をそれぞれ収容するもので、所定の位置で
感光体ベルト１と近接あるいは接触する各現像スリーブ
を備え、感光体ベルト１上の潜像を非接触現像あるいは
接触現像法により顕像化する機能を有している。１０
は、転写像担持体としての中間転写ベルトであり、この
中間転写ベルト１０は回動ローラ１１、１２の間に架設
されていて回動ローラの駆動により反時計回りに搬送さ
れる。また、感光体ベルト１と中間転写ベルト１０は回
動ローラ３部で接触しており、感光体ベルト１上の第一
回目の顕像が中間転写ベルト１０内に設けられたバイア
スローラ１３により中間転写ベルト１０上に転写され
る。そして、同じようなプロセスを反復することによ
り、第二回目、第三回目、第四回目の顕像が中間転写ベ
ルト１０上にそれぞれ重ねられて位置ずれを生じないよ
うに転写される。また、中間転写ベルト１０に対して接
離可能な転写ローラ１４が設けられている。１５は感光
体ベルト１のクリーニング装置、１６は中間転写ベルト
１０のクリーニング装置で、この中間転写ベルトクリー
ニング装置１６のブレード１６Ａは画像形成中には中間
転写ベルト１０の表面より離間した位置に保たれ、画像
転写後のクリーニング時のみ図示のように中間転写ベル
ト１０の表面に圧接される。

【００１０】上記プリンタによるカラー画像形成のプロ
セスは、次のように行われる。まず、本実施形態におけ
る多色像の形成は、次のような像形成システムにしたが
って行われる。すなわち、オリジナル画像を撮像素子が
走査する図示しないカラー画像データ入力部で得られた
データを、画像データ処理部で演算処理して画像データ
を作成し、これは一旦画像メモリに格納される。次い
で、この画像メモリは記録時に取り出されて記録部であ
るプリンタに入力される。すなわち、このプリンタとは
別体の画像読取り装置から出力される色信号が上記レー
ザ書き込み系ユニット５に入力されると、このレーザ書
き込み系ユニット５において、図示しない半導体レーザ
より発生されたレーザビームが駆動モータ５Ａにより回
転されるポリゴンミラー５Ｂにより回転走査され、ｆθ
レンズ５Ｃを経てミラーにより光路を曲げられて、あら
かじめ除電ランプ２１により除電され帯電部材４により
一様帯電された感光体ベルト１の周面上に露光され、静
電潜像が形成される。ここで、露光する画像パターンは
所望のフルカラー画像をイエロー、マゼンタ、シアン、
黒に色分解したときの単色の画像パターンである。形成
された各々の静電潜像は、イエロー、マゼンタ、シア
ン、黒のそれぞれの現像ユニットを備えた回転型現像器
により現像され、顕像化されて単色画像がそれぞれ形成
される。感光体ベルト１上に形成された単色画像は、感
光体ベルト１に接触しながら反時計回りに回転する中間
転写ベルト１０上に転写される。そして、感光体ベルト
１上に形成されるイエロー、マゼンタ、シアン、黒の単
色画像を、中間転写ベルト１０表面に順次重ねあわせ
る。そして、中間転写ベルト１０表面に重ね合わされた
イエロー、マゼンタ、シアン、黒の画像は、給紙台１７
から給紙ローラ１８、レジストローラ１９を経て転写部
に搬送された転写紙に、転写ローラ１４により転写され
る。そして、転写終了後、この転写紙は定着装置２０に
より定着されてフルカラー画像が完成する。なお、中間
転写ベルト１０、及び感光体ベルト１はシームレスであ
る。

【００１１】図２は、本発明に係る現像装置の斜視図で
ある。符号２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋはそれぞれ
イエロー、マゼンタ、シアン、黒のトナーを収納するト
ナーカートリッジであり、また符号２３Ｙ，２３Ｍ，２
３Ｃ，２３Ｋはそれぞれトナーカートリッジから補給さ
れたイエロー、マゼンタ、シアン、黒のトナーを収納し
ておくトナーホッパである。現像時には、各色のトナー
カートリッジ、トナーホッパ、上記各現像ユニットが一
体で回転し、開口部２５の位置において停止し、感光体
ベルト１上の潜像を現像する。

【００１２】また、図３に示すように、上記各トナーカ
ートリッジ２２及び現像ユニット２６は、トナーの消費
及び寿命により交換することができるようになってい
る。特に、カートリッジ２２の着脱は、着脱レバー２４
を操作するだけでよいので、ユーザが容易にカートリッ
ジ２２を交換できる。なお、図中符号２７は現像ローラ
を示している。

【００１３】図４、図５は、本実施形態に係るトナーエ
ンド検知手段の概略構成を示す。このトナーエンド検知
手段は、同一の基板３２上に取り付けられた発光部（赤
外ＬＥＤ）３０と受光部（リモコン用受光素子）３１と
にそれぞれ対向しているトナーホッパ２３の壁部分３５
をトナーホッパ２３内側に突出させて中空の発光部対向
凹部２８ａ及び受光部対向凹部２８ｂを形成したトナー
エンド検知部２８を有し、少なくとも該一対の中空の凹
部の互いに対向する壁面部には、発光部３０からの光に
対して透明な透明部３６ａ，３６ｂを有している。ま
た、発光部対向凹部２８ａには、発光部３０からの光を
発光部対向凹部２８ａにおける透明部３６ａに向けて反
射させる反射部３７ａを形成するとともに、受光部対向
凹部２８ｂには、発光部対向凹部２８ｂにおける透明部
３６ｂを透過してきた光を受光部３１に向けて反射させ
る反射部３７ｂを形成している。

【００１４】そして、上記発光部３０と受光部３１とに
それぞれ対向している上記トナーホッパ２３の壁部分
を、発光部３０から発せられた光の一部が前記壁部分の
うち発光部対向凹部２８ａ及び受光部対向凹部２８ｂ以
外の壁部分３５で反射したとしても、この反射光３４が
受光部３１で受光されない方向に反射されるように構成
している。具体的には、上記図５に示したように、上記
壁部分に符号２９で示す中心線に対して対称となるよう
に発光部対向凹部２８ａ及び受光部対向凹部２８ｂを設
けるとともに、上記基板３２の基板面と平行な面と壁部
分３５とのなす角度θが、反射光３４が受光部３１で受
光されない方向に反射されるような角度であるように上
記トナーホッパ２３の壁部分３５を構成し、該壁部分３
５で反射した反射光３４が受光部３１で受光されないよ
うにしている。

【００１５】また、上記図５では示されていないが、上
記各凹部２８ａ，２８ｂの反射部３７ａ，３７ｂにおけ
るトナーと接している面には、他の部分よりも光反射率
の高い部材として、例えば銀色の反射テープが貼り付け
られている。

【００１６】更に、トナーホッパ２３の壁部分のうち発
光部対向凹部２８ａ及び受光部対向凹部２８ｂ以外の壁
部分３５を、該壁部分３５の肉厚部を光が伝播しない材
料として、黒のＰＣを用いて構成している。

【００１７】なお、本実施形態では、上記各凹部２８
ａ，２８ｂを、例えばポリカーボネート（以下、ＰＣと
いう）のような透明な材質を用いて構成しているが、少
なくとも上記一対の中空の凹部の互いに対向する壁面
部、すなわち上記透明部３６ａ，３６ｂのみを、透明な
材質を用いて構成しておけばよい。また、図４の例で
は、上記各凹部２８ａ，２８ｂが図中手前側のトナーホ
ッパ２３の壁部分３５に設けられているが、奥側の面で
あってもよい。

【００１８】本実施形態のプリンタにおけるトナーエン
ド検知は次のようになされる。図５において、まず、発
光部３０から発せられた光は、該発光部３０に対向する
壁部分に形成された上記発光部対向凹部２８ａの反射部
３７ａで反射して、透明部３６ａを透過する。ここで、
トナーホッパ２３内のトナー量が所定量以上であると、
前記透明部３６ａを透過した光は、トナーで遮られるた
め上記受光部対向凹部２８ｂの透明部３６ｂに入射せ
ず、受光部３１には到達しない。一方、上記トナー量が
所定量以下であると、前記透明部３６ａを透過した光は
トナーで遮られることないので、上記受光部対向凹部２
８ｂの透明部３６ｂに入射した後、更に反射部３７ｂで
反射して受光部３１で受光される。このように、発光部
３０から発せられた光が、トナー量が所定量以下である
ときのみ受光部３１で受光されるため、受光部３１光が
受光されたか否かを検知することで、トナーエンドであ
るか否かを判断することができる。

【００１９】また、上記反射光３４が上記受光部３１で
受光されない方向に反射されるので、反射光３４が受光
部３１で受光されることにより生じるトナーエンドの誤
検知を防止することができる。なお、本実施形態におい
ては、この角度θを２０度としているが、この角度は装
置レイアウト上の制限や、発光部３０の発光強度等によ
って左右されるので、個々の装置に最適な角度に設定す
ることが必要である。（以下、余白）

【００２０】また、トナーエンド検知に不要な光のう
ち、上記壁部分３５の肉厚部を伝播する光をカットし
て、この光が受光部３１に受光されないようにしている
ので、例えば、発光部３０の光源として指向角の広い光
源を採用した場合とは異なり、本来受光部３１で受光さ
れるべき光以外に、発光部３０及び受光部３１が対向し
ているトナーホッパ２３の壁部分３５に入射して肉厚部
を伝播し、結果的に受光部３１で受光されるような伝播
光の発生を防止することができる。したがって、検知出
力中に、このような伝播光を受光部３１で検知してしま
うことによるノイズが生じないので、トナーがあるにも
かかわらず無いと誤検知してしまうことを防止すること
ができる。なお、本実施形態においては上記肉厚部を光
が伝播しない材料として黒のＰＣを用いているが、この
ような材料に限るものではない。

【００２１】更に、上記各凹部２８ａ，２８ｂの反射部
３７ａ，３７ｂにおけるトナーと接している面に貼り付
けた反射テープによって、各反射部３７ａ，３７ｂでの
反射率を向上させているので、反射テープを設けない場
合に比して高い光反射率で光を反射させ、受光部３１で
受光される受光光量を稼ぐことができる。なお、上記反
射テープは、上記凹部の内側壁面に貼るよりも凹部の外
側壁面、すなわちトナーと接している面に貼る方が貼り
やすく、製造工程における作業効率が向上するため、本
実施形態のように上記反射テープを貼り付れば製造コス
トを低く抑えることができる。また、上記反射部３７
ａ，３７ｂでは高い光反射率で光を反射できればよいの
で、上記反射テープに限らず、反射部３７ａ，３７ｂの
みを他の部分よりも光反射率の高い部材を用いて構成し
たり、反射部３７ａ，３７ｂにのみ金を蒸着させたりし
てもよいが、上記反射テープを貼り付ける方が製造コス
トを低く抑えることができる。

【００２２】次に、本実施形態のプリンタにおいてトナ
ーエンド検知を行うための信号処理の一例を図６、図
７、図８を用いて説明する。図６に示した電装部のブロ
ック図では、ＣＰＵ４７とＲＯＭ４８、ＲＡＭ４９及び
Ｉ／Ｏポート５１が図中白抜き矢印で示したアドレスバ
ス及びデータバスを介して接続されている。また、Ｉ／
Ｏポート５１には、カウンタ７５、トナーエンド表示部
５２、及びその他のＩ／Ｏ装置が接続されている。

【００２３】図６の符号５６で示すパルス信号発生手段
としての方形波発振回路からは、ＣＰＵ４７へ所定周期
のクロック信号が供給されており、このパルス信号は更
に、現像器ユニット２６を回転させるための駆動パルス
信号（ＭＤＲＩＶＥ）を発生させる駆動パルス発生回路
５３、分周手段としての分周器１（５７）及び分周器２
（５８）にも供給されている。また、上記方形波発振回
路５６からのパルス信号を分周器１（５７）及び分周器
２（５８）でそれぞれ分周し、３８ｋＨｚのパルス信号
（Ｆ₀）及び６００μｓ周期のパルス信号（ＧＡＴ
Ｅ’）を得ている。また、分周器２（５８）の出力信号
（ＧＡＴＥ’）を更に分周器３（５９）で分周して１．
２msの周期のパルス信号（ＧＡＴＥ）を得ている。そし
て、上記分周器１（５７）及び分周器３（５９）からそ
れぞれ出力された出力信号（Ｆ₀，ＧＡＴＥ）はＡＮＤ
ゲート６０に入力され、ここで得られた信号がＬＥＤド
ライバ６１及びイネーブル信号発生回路５５にそれぞれ
供給される。そして、イネーブル信号発生回路５５から
の出力信号（ＥＮＡＢＬＥ）がＨレベルのときに、ＬＥ
Ｄドライバ６１から発光部３０のＬＥＤ６２にバースト
点滅用信号（ＬＥＤＯＮ）が供給される。なお本実施形
態では、ＥＮＡＢＬＥ信号がＨレベルになっている時間
が一回のトナーエンド検知に際してバースト点滅用信号
（ＬＥＤＯＮ）の２０パルス分の時間となるように、イ
ネーブル信号発生回路５５を構成している。

【００２４】そして、発光部３０のＬＥＤ６２により発
せられた光が発光部対向凹部２８ａの透明部３６ａから
受光部対向凹部２８ｂの透明部３６ｂへ入射し、受光部
対向凹部２８ｂの反射部３７ｂで反射して受光部３１の
フォトダイオード６４に到達すると、このフォトダイオ
ード６４から受光光量に応じた出力信号が出力される。
そして、この出力信号をアンプ６５で増幅し、信号の振
幅を制限するリミッタ６７の前後に設けたコンデンサ６
６，６８でそれぞれ信号成分のみを通過させる。更に、
バンドパスフィルタ６９により３８ｋＨｚのパルス信号
のみを通過させた後に復調器７０で復調し、積分手段と
しての積分器７１で積分する。そして、比較手段として
の比較器７２において、比較用信号としてあらかじめ所
定のレベルに設定されたスレッシュレベル信号と積分器
７１で積分された積分信号とを比較し、このスレッシュ
レベル信号よりも大きなレベルの信号のみを比較器７２
の出力信号（以下、ＳＥＮＯＵＴ信号という）として出
力し、この出力をフリップフロップ回路７３に入力す
る。なお、本実施形態のスレッシュレベル信号のレベル
は、一回のバースト発光で得られる積分信号で得られる
比較器７２のＳＥＮＯＵＴ信号の出力時間が一回のバー
スト発光時間と同じになるように設定されている。また
ここで、このフリップフロップ回路７３には、上記ＧＡ
ＴＥ’信号及びＥＮＡＢＬＥ信号をＡＮＤゲート６３に
入力することによって得られたサンプリング用信号（Ｓ
ＡＭＴＲＩＧ）が供給されており、このサンプリング用
信号（ＳＡＭＴＲＩＧ）の立ち下がりエッジのタイミン
グでＳＥＮＯＵＴ信号のサンプリングが行なわれ、この
ＳＥＮＯＵＴ信号がＬレベルであるときに、Ｌレベルの
カウント信号（ＳＣＯＵＮＴ）を出力し、ＳＥＮＯＵＴ
信号がＨレベルであるときに、Ｈレベルのカウント信号
（ＳＣＯＵＮＴ）を出力し、この出力信号をカウンタ７
５に入力する。そして、イネーブル信号（ＥＮＡＢＬ
Ｅ）がＬレベルになるとともにＲＤＥＮＡがＬレベルに
なり、サンプリング用信号（ＳＡＭＴＲＩＧ）の供給が
終了する。そして、ＣＰＵ４７は、ＲＤＥＮＡがＬレベ
ルとなったことを認識すると、カウンタ７５のカウント
値をＩ／Ｏポート５１を介してＣＰＵ４７内に取り込
み、後述するトナーエンド判定ルーチンによってトナー
エンドの判定を行う。なお、本実施形態では、上記サン
プリング用信号（ＳＡＭＴＲＩＧ）により、ＳＥＮＯＵ
Ｔ信号がＨレベルのときとＬレベルのときとの両方でサ
ンプリングしているので、ＳＥＮＯＵＴ信号がＬＥＤ６
２の発光に追従して得られたものであるか否かが判別さ
れる。

【００２５】図７は、上記各信号の発生タイミングの一
例を示すタイミングチャートである。ＣＰＵ４７は、プ
リント動作における各色のトナーエンド検知前にアクナ
レッジ信号（ＡＣＫ）を上記イネーブル信号発生回路５
５に送り、ＲＤＥＮＡ信号をＨレベルにしてＣＰＵ４７
内にカウント数を読み込み可能な状態にしておく。この
状態で現像ユニット２６がステッピングモータ５４に送
られる駆動パルス信号（ＭＤＲＩＶＥ）によって回転
し、この駆動パルス信号（ＭＤＲＩＶＥ）の最終パルス
の立ち下がり後、すなわち現像位置で停止した後、上記
ＧＡＴＥ信号の最初の立ち上がりエッジに同期してイネ
ーブル信号（ＥＮＡＢＬＥ）がＨレベルとなり、トナー
エンド検知が開始される。そして、イネーブル信号（Ｅ
ＮＡＢＬＥ）がＨレベルになっている間、バースト点滅
用信号（ＬＥＤＯＮ）によりＬＥＤ６２を例えば、２０
回の所定回数でバースト点滅させる。フォトダイオード
６４からの出力信号は種々の信号処理を経て比較器７２
から上記ＳＥＮＯＵＴ信号として出力される。なお、本
実施形態の比較器７２では、フォトダイオード６４に光
が受光されない時には常にＨレベルの信号を出力しつづ
け、光を受光するとＬレベルの信号を出力しつづけるよ
うになっているため、ＳＥＮＯＵＴ信号は、図示のよう
にＬＥＤＯＮとは反転している。

【００２６】そして、ＣＰＵ４７は、カウント信号（Ｓ
ＣＯＵＮＴ）の立ち上がりエッジ、あるいはパルス数が
カウンタ７５により所定回数でバースト点滅に対応して
２０回カウントされたときに、トナーホッパ２３内がト
ナーエンド状態であると判定する。

【００２７】そして、前記イネーブル信号（ＥＮＡＢＬ
Ｅ）が、分周器３（５９）からのＧＡＴＥ信号が２０パ
ルス分出力される時間経過した時点でＬレベルとなると
ともにサンプリング用信号（ＳＡＭＴＲＩＧ）もＬレベ
ルとなり、ＳＥＮＯＵＴ信号のサンプリングを終了す
る。なお、前記イネーブル信号（ＥＮＡＢＬＥ）は、フ
リップフロップ回路７３及びカウンタ７５をリセットす
るリセット信号発生回路７４にも供給されており、その
立ち上がりエッジのタイミングで上記３８ｋＨｚのパル
ス信号（Ｆ₀）の１パルス分のリセット信号（ＲＥＳＥ
Ｔ）を発生させることによって、トナーエンド検知前の
フリップフロップ回路７３及びカウンタ７５をリセット
している。

【００２８】図８は、ＬＥＤ６２のバースト点滅タイミ
ングと、フォトダイオード６４から得られた受光信号を
積分器７１で積分した積分信号の波形、上記ＳＥＮＯＵ
Ｔ信号、及びスレッシュ光量近傍の光に対して出力され
る信号の関係を示している。本実施形態においては、上
記ＳＥＮＯＵＴ信号のパルスを直接カウントして、この
カウント数が所定回数ならばトナーエンドであると判定
するものとは異なり、上記ＧＡＴＥ信号の分周前の信号
であるサンプリング用信号（ＳＡＭＴＲＩＧ）の立ち下
がりエッジによって、ＳＥＮＯＵＴ信号の信号レベルが
安定して出力される状態で該信号をサンプリングしてい
る。これにより、例えば、図８の最下部に示すような、
スレッシュ光量近傍の光に対し、図示のような受光部出
力信号のパルスが複数回不規則に出力されても、このよ
うなパルスをサンプリングしてしまうことがないので、
上記バースト点滅に追従して得られたＳＥＮＯＵＴ信号
のパルス数、あるいはパルスの立ち上がりエッジの数を
確実にカウントしたカウント信号（ＳＣＯＵＮＴ）を得
ることができる。

【００２９】以下、本実施形態に係るＣＰＵ４７が、ト
ナーエンド検知を開始してから上記トナーホッパ内がト
ナーエンドであるか否かを判定するまでの制御を示すフ
ローチャートについて説明する。図９は電源投入後にお
ける初期設定ルーチンであり、図１０はトナーエンド判
定ルーチンである。

【００３０】図９の初期設定ルーチンでは、電源を投入
すると、ステップＳ１でＣＰＵ４７におけるカウンタ７
５のカウント数を示す変数Ｎ、及び変数Ｎが２０をカウ
ントした回数を示す変数Ｍを０に初期化する。次に、上
記図７に示したように、ステップＳ２ではＨレベルにあ
るＡＣＫ信号を一旦Ｌレベルにし、ステップＳ３では再
びＨレベルに戻す。この動作により、ＲＤＥＮＡ信号を
Ｈレベルにして、ＣＰＵ４７内にカウント数を読み込み
可能な状態にする。

【００３１】図１０のトナーエンド判定ルーチンでは、
ステップＳ１１でＲＤＥＮＡ信号がＬレベルであるか否
かを判定し、ｙｅｓの場合のみカウンタ７５の値をＣＰ
Ｕ４７内に読み込み、変数Ｎに格納する（ステップＳ１
２）。次に、ステップＳ１３でＨレベルにあるＡＣＫ信
号を一旦Ｌレベルにし、ステップＳ１４で再びＨレベル
に戻す。この動作により、ＲＤＥＮＡ信号をＨレベルに
する。そして、ＬＥＤ６２は１回のトナーエンド検知に
おいてバースト点滅を２０回繰り返すので、変数Ｎの値
が２０であるか否かを判定する（ステップＳ１５）。こ
こでｙｅｓならば変数Ｍの値をインクリメントし（ステ
ップＳ１８）、ｎｏならば上記変数Ｍが０であるか否か
を判定する（ステップＳ１６）。更にこのステップＳ１
６でｙｅｓならば図示しないメインルーチンに戻り、ｎ
ｏならば変数Ｍを０にリセットしてからメインルーチン
に戻る（ステップＳ１７）。

【００３２】上記ステップＳ１８で変数Ｍの値をインク
リメントすると、次に、変数Ｍが５であるか否かの判定
を行う（ステップＳ１９）。すなわち、このステップＳ
１９では、プリント動作が５回繰り返され、このトナー
エンド判定ルーチンのステップＳ１１からステップＳ１
８までの処理を５回繰り返してもなお上記変数Ｎの値が
２０であるときのみ、トナーホッパ２３内のトナーが実
際に規定量以下であると判定される。よって、このステ
ップＳ１９でｎｏならばメインルーチンに戻り、ｙｅｓ
ならばその色のトナーエンド表示部５２にトナーエンド
となった旨を表示させ、ユーザに対してトナーエンドと
なった色のトナーカートリッジの交換を促す。そして、
ステップＳ２０では、ユーザがトナーエンド表示部５２
の表示に基づいてトナーカートリッジ２２が交換された
か否かを判定し（ステップＳ２１）、ｎｏならばトナー
カートリッジが交換されるまで上記トナーエンド表示部
５２にトナーエンドとなった旨を表示させたままにして
おき、トナーカートリッジが交換され、ｙｅｓとなった
らトナーエンド表示部５２の表示を終了（ステップＳ２
２）させたあと、上記変数Ｍを０にリセットして（ステ
ップＳ２３）メインルーチンに戻る。

【００３３】本実施形態によれば、フォトダイオード６
４の出力信号を積分器７１で積分して得られた積分信号
は、比較器７２において上述したスレッシュ光量レベル
と比較され、デジタル信号であるＳＥＮＯＵＴ信号に変
換されるが、その周期自体は上記ＧＡＴＥ信号と同じで
あり、また、積分波形の信号とＧＡＴＥ信号との時間的
なずれが１／４周期より小さくなるように前記スレッシ
ュ光量レベルが設定されているため、ＳＥＮＯＵＴ信号
は、サンプリング用信号（ＳＡＭＴＲＩＧ）の立ち下が
りエッジにおけるタイミングで確実にサンプリングされ
る。

【００３４】よって、上記スレッシュ光量近傍の積分信
号に対してＳＥＮＯＵＴ信号のパルスが複数回不規則に
出力されたとしても、このような信号をサンプリングす
ることがないので、たまたま信号が発生していないとき
にサンプリングが行われる恐れがなく、トナーが存在し
ないにもかかわらず存在していると判断してしまうトナ
ー残量の誤検知を防止できる。

【００３５】更に、上記ＬＥＤ６２の２０回のバースト
点滅に追従して得られたＳＥＮＯＵＴ信号のパルスを確
実にカウントしたカウント信号（ＳＣＯＵＮＴ）を得る
ことができるので、ＳＥＮＯＵＴ信号を直接カウンタ７
５に入力する場合とは異なり、上記複数回不規則に出力
された信号がカウンタ７５で誤ってカウントされること
がなく、トナーがまだ存在するにもかかわらず存在しな
いと判断してしまうトナー残量の誤検知も防止できる。
したがって、確実にトナーエンド検知を行うことができ
る。

【００３６】ここで、あるトナーエンド検知のときに、
ＬＥＤ６２からフォトダイオード６４への光路上にトナ
ーが存在しないようなトナーホッパ２３内の位置にトナ
ーが偏って存在していた場合には、トナーエンド検知の
検知結果に基づいてトナーエンドであると判定されてし
まう。しかし、１回のトナーエンド検知の検知結果に基
づいて、たまたまトナーエンドであると判定されたとし
ても、実際にはまだトナーがトナーホッパ２３内に存在
しているので、次のプリント動作におけるトナーエンド
検知までにトナーホッパ２３内のトナーが移動し、トナ
ーエンドでないと判定されることがある。

【００３７】この点、本実施形態では、１回のトナーエ
ンド検知による検知結果に基づいてトナーエンドと判断
するのではなく、５回のプリント動作にわたり連続して
トナーエンドと判定されたときのみトナーエンド表示部
５２にその旨を表示させるようにしているので、現像器
ユニットの回転によってトナーホッパ２３内のトナーに
偏りが生じていない状態で、トナーホッパ２３内のトナ
ー残量を検知できる。よって、トナーホッパ２３内のト
ナーが確実にトナーエンドである状態で、トナーエンド
表示部５２にその旨を表示させ、ユーザに対してトナー
カートリッジ２２の交換を促すことができる。

【００３８】なお、上記トナーエンド検知部２８、発光
部３０、及び受光部３１の配設位置は、発光部３０から
発せられた光がトナーの存在する領域を通過し、受光部
３１に到達するような経路を取るように配設されていれ
ばよく、上記図４及び図５に示したように、トナーホッ
パ２３の一方の壁面にトナーエンド検知部２８を設け、
このトナーエンド検知部２８に対向するように発光部３
０及び受光部３１を配設する場合に限らず、例えば、図
１１（ａ），（ｂ）に示すように、トナーホッパ２３の
側壁を挾むように配設してもよい。また、図１１
（ａ），（ｂ）の例では、トナーカートリッジ２２の側
壁を透過してくる光を受光部３１で受光することにより
トナーエンド検知を行っているが、もちろんトナーホッ
パ２３の側壁を透過するように配設してもよい。このよ
うに配設すれば、発光部３０から発せられた光は、トナ
ーカートリッジ２２内のトナーの上面レベル４１が所定
レベル以下になったときに受光部３１に到達するので、
上記同様のトナーエンド検知を行うことができる。な
お、図１１（ｂ）のように発光部３０及び受光部３１を
配設する場合、発光部３０及び受光部３１は、固定部材
３９などによって装置本体に固定する。

【００３９】

【発明の効果】請求項１乃至４の発明によれば、発光部
から発せられた発光が受光部で受光されることにより得
られた受光信号を積分手段により積分し、この積分信号
を比較手段によって比較用信号と比較して、その結果を
信号として出力する。そして、信号サンプリング手段に
より、前記比較手段からの信号が安定して出力される時
期に該信号をサンプリングし、このサンプリング結果に
基づいてトナー収容部内のトナー残量が不足しているか
否かを判定する。よって、前述のように、例えば、前記
比較用信号レベルが変動したり、前記積分信号にノイズ
が混在したりしたときに、前記積分信号の立ち上がりと
立ち下がり部分のうちの前記比較用信号レベルの近傍に
おいて、上記発光部から発せられる発光に追従しない不
規則な信号が前記比較手段から出力されたとしても、こ
のような出力信号に基づいて、トナー残量の有無を判定
することがない。したがって、前記比較手段から得られ
た信号レベルが安定しない時期において出力された信号
に基づいてトナー残量の有無を判定する恐れがある従来
の装置とは異なり、実際にはトナーが無いにもかかわら
ずあると判定したり、逆に、トナーがあるにもかかわら
ず無いと判定したりしてしまうことがなく、トナー収容
部内のトナー残量の有無を確実に検知することができる
という優れた効果がある。

【００４０】特に、請求項２の発明によれば、上記信号
サンプリング手段のサンプリング用信号と上記発光タイ
ミング制御信号とを同じパルス信号発生手段から得るこ
とにより、これらの信号を同期させる。また、前記発光
タイミング制御信号は前記サンプリング用信号を分周し
たものであるので、該サンプリング用信号により、確実
に所定のパルス発光時間に相当するパルス幅内で上記比
較手段からの出力信号がサンプリングされる。よって、
前記サンプリング用信号と発光タイミング制御信号とを
異なるパルス信号発生手段で発生させる場合に比して、
これらの信号を容易に同期させることができるため、異
なるパルス信号発生手段で信号を発生させる場合に生じ
てしまう信号タイミングのずれによりサンプリング用信
号が前記パルス幅から外れることがなく、検知ミスを確
実に防止することができる。

【００４１】特に、請求項３の発明によれば、上記信号
サンプリング手段からの信号出力回数と、発光タイミン
グ信号発生手段の発光タイミング制御用信号に基づいて
上記発光部から発せられた発光回数とが等しいときに、
判定手段によりトナー残量が不足したと判定する。よっ
て、前記発光部の発光回数に追従して得られた前記信号
サンプリング手段からの出力信号のみを、トナー残量が
不足しているか否かの判定に用いることができるので、
より正確なトナー残量検知を行うことができる。

【００４２】特に、請求項４の発明によれば、所定の複
数回の現像動作にわたり行われたトナー残量検知により
得られた複数個のトナー残量検知結果が全てトナー残量
不足という結果であるときのみ、判定手段が確定的にト
ナー残量不足であると判定するので、例えば、あるトナ
ー残量検知のときに、上記発光部から上記受光部への光
路上にトナーが存在しないようなトナー収容部内の位置
にトナーが偏って存在していたために、トナー残量不足
であると判定されたとしても、実際にはまだトナーが前
記トナー収容部内に存在していて、次の現像動作におけ
るトナー残量検知でトナー収容部内のトナーの偏りが解
消していればトナー残量不足でないと判定される。そし
て、このようなときには、トナー残量不足であると確定
されることがない。よって、たまたま１回のトナー残量
検知に基づいてトナー残量不足であるか否かを確定して
しまう場合とは異なり、トナー残量の誤検知を確実に防
止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係るプリンタの概略構成を示す正面
図。

【図２】同現像装置の概略構成を示す斜視図。

【図３】現像ユニットからトナーカートリッジを取外し
た状態を示す説明図。

【図４】トナーホッパの壁部分に設けられたトナーエン
ド検知部を示す説明図。

【図５】本実施形態に係るトナーエンド検知手段の概略
構成図。

【図６】同トナーエンド検知手段の電装部のブロック
図。

【図７】同電装部の制御信号のタイミングチャート。

【図８】比較器から出力された信号のサンプリングタイ
ミングを示す説明図。

【図９】プリンタの電源投入後における初期設定ルーチ
ンを示すフローチャート。

【図１０】トナーエンド判定ルーチンを示すフローチャ
ート。

【図１１】（ａ），（ｂ）は、他の実施形態に係るトナ
ーエンド検知部、受光部、及び発光部の配設例。

【符号の説明】

２２トナーカートリッジ２３トナーホッパ２４カートリッジ着脱レバー２５現像ユニット開口部２６現像器ユニット２８トナーエンド検知部４７ＣＰＵ４８ＲＯＭ４９ＲＡＭ５１Ｉ／Ｏポート５２トナーエンド表示部５３駆動パルス発生回路５４現像器回転用ステッピングモータ５５イネーブル信号発生回路５６方形波発振回路５７分周器１５８分周器２５９分周器３６０ＡＮＤゲート６１ＬＥＤドライバ６２ＬＥＤ６３ＡＮＤゲート６４フォトダイオード６５アンプ６６コンデンサ６７リミッタ６８コンデンサ６９バンドパスフィルタ７０復調器７１積分器７２比較器７３フリップフロップ回路７４リセット信号発生回路７５カウンタ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体上に形成された静電潜像を可視像
化する現像器と、該現像器に補給するトナーを収容するトナー収容部と、一定周期でパルス発光を行う発光部、該発光部から発せ
られ少なくともトナーの存在しうる領域を通過した光を
受光するように配設された受光部、及び該受光部からの
受光信号を積分する積分手段を有し、該積分手段からの
出力信号を用いて前記トナー収容部内のトナー残量の有
無を判定するトナー残量検知手段と、を備えた現像装置
において、前記トナー残量検知手段に、前記積分手段から出力され
た積分信号を比較用信号と比較する比較手段と、該比較
手段から出力された信号を、該信号が安定して出力され
る時期にサンプリングする信号サンプリング手段とを設
け、前記トナー収容部内のトナー残量の有無の判定を、
該信号サンプリング手段のサンプリング結果に基づいて
行うように前記トナー残量検知手段を構成したことを特
徴とする現像装置。
【請求項２】請求項１の現像装置において、所定の周期でパルス信号を発生させるパルス信号発生手
段と、該パルス信号発生手段で発生させた信号を分周する分周
手段とを設け、上記信号サンプリング手段のサンプリング用信号として
前記パルス信号発生手段で発生させた信号を用いるとと
もに、上記発光部から発せられるパルス発光の発光タイ
ミングを制御する発光タイミング制御信号として前記分
周手段で分周された信号を用いたことを特徴とする現像
装置。
【請求項３】請求項１の現像装置において、上記トナー残量検知手段に、上記発光部に一定周期での
パルス発光を所定回数行わせる発光タイミング制御用信
号を発生させる発光タイミング信号発生手段と、上記信
号サンプリング手段からの信号出力回数が前記発光部か
ら発せられた所定の発光回数と等しいときにトナー残量
が不足したと判定する判定手段とを設けたことを特徴と
する現像装置。
【請求項４】請求項１の現像装置において、所定の複数回の現像動作にわたり行われたトナー残量検
知により得られた複数個のトナー残量検知結果が全てト
ナー残量不足という結果であるときのみ、確定的にトナ
ー残量不足であると判定する判定手段を設けたことを特
徴とする現像装置。