JPH028299Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は複写機等の現像器内のトナー量を検知
するトナー残量検知装置に関する。

従来のトナー残量検知装置は現像器内の所定箇
所に設けられ、検知素子でトナーの有無を検知し
ていたが、トナー補給の際、現像器内に片寄つて
トナーが補給されることがある。このような場
合、検知素子の所にトナーが存在しないと、トナ
ー量は充分にも拘らずトナー無しとなり、装置を
停止させたり、オペレータにトナー補給をランプ
により指令していた。また、オペレータはトナー
を補給したにも拘らずトナー無しランプが点灯す
るので、装置が故障したものと判断してしまう。

また、特開昭55−153970号公報に記載されてい
るように、検知用の電極に誘起する交流電圧の変
化でトナーの残量を検知することで、電極にトナ
ーが付着しても誤検知を生じない装置が考えられ
ている。

しかし、このように誘起電圧の変化を検知する
装置では検知用の電極に直接流れ込む電流によ
り、誘起電圧の変化の検知能力が低下するという
問題が発生した。

本考案は上記従来技術の欠点に鑑み、現像器内
のトナー残量を総量として正確に検出することが
可能なトナー残量検知装置の提供を目的としてい
る。

上記問題を解決する本考案は、振幅と周波数を
有する電圧が印加される導体と、この導体に印加
される電圧により交流電圧が誘起される検知導体
を有し、この検知導体に誘起される誘起電圧の変
化によりトナーの残量を検知するトナー残量検知
装置において、上記検知導体表面は絶縁処理が施
されていることを特徴とするものである。

以下、本考案の実施例を図面に従い説明する。

第１図は電子写真複写装置の現像器の断面図、
第２図は第１図を矢印Ａの方向から見た図であ
る。

図において、１０は中心に鉄等の磁性材料が含
有されている一成分トナー、１１は電子写真感光
ドラム、１２は磁気スリーブ現像ローラ、１３は
トナー収容筐体、１４は上蓋、１５はトナー検知
導体である。

本現像器は例えば特開昭55−18656号に記載の
一成分トナージヤンピング現像方式を採用してい
る。かかる現像方式においてはローラ１２に交流
バイアス電圧を印加し、高コントラスト、高階調
の現像像を得ている。

第３図に本実施例のトナー検出回路図を示す。
交流バイアス電源ACSからの交流電圧は現像ロ
ーラ１２に印加され、検知導体１５は現像ローラ
１２に対向して配置され、検知導体１５に誘起電
圧が発生する。トナー１０には鉄等の磁性材料が
含有されているので、現像ローラ１２と検知体１
５間のトナー１０の量に応じて透磁率が変化し
て、導体に発生する誘起電圧が変化する。

第３図の如き等価回路で考えると、現像スリー
ブ１２と検知導体１５を電波発生源とアンテナに
たとえれば、その中に鉄のフエライトが入る形で
検知導体１５に発生する誘起電圧が変化する。

第４図にトナー分布の一例を示す。

図に於て１７は従来の検知器である。従来の検
知器１７では一点に於けるトナーの有無しか判別
できなかつた為、トナー分布ｂではトナー有りと
判断し、トナー分布ａではまだトナーが残つてい
るにも拘らず、トナー無しと判断してしまう。し
かし本実施例に依れば現像スリーブ１２と検知導
体間に存在するトナー量が同じであれば、トナー
残量は同一の値で検出することが可能である。従
つて比較回路により、適切な参照電圧と比較すれ
ば正確にトナー無しを判別できる。

又、現像スリーブ１２に印加するバイアス電圧
は、その振幅及び周波数が変化すると検知導体１
５に誘起される電圧が変化するので、バイアス電
圧の振幅及び周波数は一定に制御される。又、検
知導体１５と現像スリーブ間の距離は近ければ近
い程、検知精度は上がるが、トナーが固まる可能
性があるので、ある程度離隔せしめることが望ま
しい。

第５図、第６図は本考案の他の実施例である。
検知導体とAC電源を備えたトナー残量の検知に
於ては、その検知能力は検知導体の形状に依つて
異なる。第５図に於ては検知導体としてコイル状
金属１８を使用し、第６図に於ては検知導体とし
て金属板１９を用いている。ここでトナー無しの
場合の検出電圧をV₀とし、トナー有の場合の検
出電圧をV₁とすると、検知能力は（V₁−V₀）／
V₀で表わすことができる。この値は金属棒１５
で約0.1、金属板１９で約0.2、コイル状金属で約
0.5となる。これはコイル状金属１８は他の棒状
導体或は金属板よりも、相互インダクタンスが大
きい為である。

又、コイルの巻数とコイルの直径に比例して検
知能力は改善されるが、スペース上の制限を受け
るので適当な値がとられる。又、検知導体はドラ
ムの軸方向に渡されている為に、上部からのトナ
ー供給の障害となり、先に述べた様にトナーは固
まる可能性がある。しかし検知導体としてコイル
を用いることにより、トナーは円滑に現像スリー
ブに供給され、又コイルはその形状によりトナー
が固まるのを防ぐ様に作用する。しかしながら、
検知導体を現像ロールと大略平行に配置して検知
する方法はインダクタンス変化と同時に漏れ電流
も同時に検知している。通常常温常湿においては
漏れ電流分の電圧変化は20％程度であるが高温高
湿（35℃80％以上）になると、それがほとんど
100％になり現像器中にトナーがあつても無くて
も電圧の差が取れない状態となる。これは高湿に
なると現像器内の空気の水分値が多くなりそれを
媒体として多量の漏れ電流が検知コイル側に流れ
る為である。

そこで本実施例では検知導体１５，１８，１９
及びその取付部に絶縁処理を施している。

絶縁処理の方法としてはナイロン、ポリプロピ
レン等の樹脂コーテイング或は検知導体を絶縁チ
ユーブで覆えばよい。このようにして検知導体を
絶縁材料で覆うことにより検知導体への流れ込み
電流は遮断される。

つまり本検知方法に依れば漏れ電流の要素が完
全に無くなりインダクタンス変化のみを検知す
る。

インダクタンス変化は空気中の湿度に影響され
ず一定であり、トナーの変化量にのみ１：１で対
応するので正確なトナー残量検知が得られる。

又、第７図に本考案の更に他の実施例を示す。
上述した実施例では現像スリーブ１２に交流電圧
を印加したが第７図ｂに示す如く、交流電圧源２
０からのAC電圧を現像スリーブ１２′付近に設け
られたコイル２１に印加してもよい。この場合に
は、コイル２１と検知コイル１８′共に絶縁処理
を施こす。

第８図に本考案の更に他の実施例を示す。第８
図において２４はコイル状金属１８−１，１８−
２の取り付け部で、取り付け用の穴２３−１，２
３−２を有している。コイル状金属１８−１，１
８−２は常時２つ取り付けておいてもよいし、付
け換えてもよい。コイル状金属１８−１，１８−
２を選択的に検知回路に接続することにより、ト
ナー検知量の変更が可能である。トナー検知量の
変更は検知部の比較回路の参照電圧を変更するこ
とによつても可能である。

尚、以上の実施例に於て、検知導体を現像スリ
ーブと平行に全長に渡してあるが、必ずしも全長
に渡す必要はなく、一部が欠落してもよい。

第９図にトナー残量検知の詳細回路図を示す。
図においてXTALは水晶発振器、AMPは増幅回
路、INVはインバータ、DIVは分周器、Ｒ１，
Ｒ２，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６は抵抗、VR１，VR２
は可変抵抗、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３はコンデンサ、
Tr１はトランジスタ、Ｌ１は検知導体、OP１は
演算増幅器（以下オペアンプ）、LEDは発光ダイ
オードである。水晶発振器XTALより発振クロ
ツクは増幅回路AMPで増幅され、更に分周器
DIVで分周されて共振コンデンサＣ２に印加され
る。共振コンデンサＣ２と検知導体Ｌ１は共振回
路を構成し、トナー残量がある値をとつた時、共
振をおこし、出力値がピークに達する。出力値は
ダイオードＤ１及びコンデンサＣ３で整流平滑さ
れたのち、抵抗Ｒ４，VR１で分圧されオペアン
プの反転入力端子に印加される。反転入力端子電
圧をV_Aとする。非反転入力端子には基準電圧V_DD
を抵抗Ｒ５，VR２で分圧した電圧V_Bに印加され
て電圧V_AがV_Bより大きい時発光ダイオードLED
が点灯してトナー無しを使用者に報知する。

第１０図にトナー残量若しくは検知導体Ｌ１の
自己インダクタンスＬと、出力電圧V_Aの関係を
示す。

自己インダクタンスがL_Aのとき共振する様に
コンデンサＣ２の値を選ぶと出力電圧V_Aはイの
如く変化する。このように設定するとトナー残量
が多いか少いかの判断は難しい。そこでインダク
タンスがL_Bつまりトナー残量がかなり少くなつ
た所で共振する如くコンデンサＣ２の値を選べば
出力電圧V_Bはロの如く変化するので、正確にト
ナー残量を検知することが可能となる。尚、第９
図の回路の検知導体Ｌ１も前の実施例と同様その
表面に絶縁処理が施されている。第９図の実施例
に依れば内部に発振回路を有し、コイルの自己イ
ンダクタンスの変化によりトナー残量を検出して
いるので、第９図の回路だけで他の交流電源を必
要としない為、現像ローラに交流電圧を印加する
ジヤンピング現像方式以外の現像装置にも適用可
能である。

第１１図、第１２図にトナー残量検知の他の回
路例を示す。第１１図において２９はコントロー
ル信号入力端子、３０は交流電源、３１は現像バ
イアス電圧発生器、３２は現像スリーブ、３３は
トナー、３４は検知導体、３５は整流回路、３６
は基準電圧発生器、３７は比較回路、３８はゲー
ト回路、３９は保持回路、４０は表示器である。

入力端子２９にコントロール信号が入力される
と、現像スリーブ３２に現像バイアスが印加さ
れ、検知導体３４にトナー３３の残量に応じた交
流電圧が誘起される。

誘起電圧は整流回路３５で直流化され、比較回
路３７に入力される。比較回路３７は基準電圧発
生器３６の出力電圧と整流回路３５の出力電圧を
比較し、大小の判別結果をゲート回路３８に入力
する。ゲート回路３８のもう一方の端子にはコン
トロール信号が入力され、トナー残量が少なく、
コントロール信号が出力されている時、信号を保
持回路３９に出力し、表示器４０を点灯し、トナ
ー残量が少ないことを表示する。保持回路３９は
コントロール信号が出ていない時にもトナー残量
が少ないことを表示しておく為に設けられてい
る。

第１２図の詳細回路で更に詳しく説明する。第
１２図において第１１図と同様の機能を有するも
のについては同一の番号を付す。

端子２９に入力されたコントロール信号により
現像スリーブ３２に交流高電圧が印加され、トナ
ー３３の残量に応じた交流電圧が検知導体３４に
誘起される。検知導体に誘起された電圧は可変抵
抗VR１１、抵抗Ｒ１１で分圧したのち、ダイオ
ードＤ１１で整流し、コンデンサＣ１１で平滑し
直流電圧V_Sを得る。直流電圧V_SはオペアンプOP
２の非反転入力端子に入力される。オペアンプ
OP２の反転入力端子には電源４０の出力電圧
V_DDが抵抗Ｒ１２、可変抵抗VR１２で分圧され
て印加されている。可変抵抗VR１２により基準
電圧を可変し、検知量を変えることができる。オ
ペアンプOP２はトナー残量が多いとき、出力端
子に（＋）電圧を出力しトランジスタTR１１が
オンする。一方、コントロール信号がインバータ
INV２に入力されているのでTR１２はオフとな
つている。従つて電圧V_DDはダイオードＤ１２、
トランジスタTR１２を介して接地され整流スイ
ツチング素子SCR１はオフとなり、発光ダイオ
ードLED２は点灯しない。

トナー残量が少くなると、TR１１はオフし、
コントロール信号が出ている状態ではTR１２も
オフで電圧V_DDはダイオードＤ１４、抵抗Ｒ１７
を介して接地されて、SCR１をオンし、LED２
を点灯する。LED２はSCR１の働きによりコン
トロール信号が出力されなくなつても点灯をつづ
ける。

ここでトナー補給ロ（不図示）を開けるとスイ
ツチSWが開となりSCR１はオフする。そしてト
ナーを補給すれば、次にコントロール信号が出力
された時にはトランジスタTR１１がオンとなつ
て発光ダイオードLED２はオフのままとなる。

ここで出力電圧V_Sとトナー量との関係を第１
３図に示す。トナー量Moに達すると、出力電圧
は飽和し、この時の電圧V_Sとする。またトナー
量が０のときの電圧V_SをVbとすると、Ｒ１１の
抵抗値が150KΩでVR１１の抵抗値1MΩのとき
Va＝9.68V，Vb＝6.4Vであつた。

以上の如く、本実施例では現像バイアスを印加
しない時、即ち現像中以外の時でもトナー無しを
表示できるので、使用者にとつて有利である。更
にジヤンピング現像の為に現像スリーブに印加さ
れる交流電圧を使用しているので、トナー検出の
為の新たな交流電源が必要でない為、構成が簡略
化されると共に安価となる。更に現像ロール（ス
リーブ）と平行に検知導体を配置しているのでト
ナー残量を総量として検出することが可能であ
る。

第１４図にマイクロコンピユータを使用したト
ナー残量検知回路の一例を示す。第１２図の回路
と同一の機能を有するものには同一の符号を付し
た。図においてマイクロコンピユータMCは現像
バイアスコントロール信号を端子Ｐ１より出力
し、オペアンプOP２の出力は端子Ｐ２より入力
される。マイコンMCはＰ１の出力信号と、端子
Ｐ２の入力信号とを論理演算して、トナー残量が
少くなる端子Ｐ３をハイレベルとして、TR１３
をオンさせ、LED３を点灯する。又、マイコン
は複写機のシーケンス制御を実行する。LED３
はスイツチSWを切ることにより解除される。
尚、第１２図、第１４図の実施例においても検知
導体３４の表面は絶縁材料で覆われている。

以上の如く、本考案は交流電圧が誘起される検
知導体表面を絶縁処理しているため、漏れ電流の
流れ込みを防止し、実質的に誘起電圧のみ検知で
きるため、検知能力が向上する。更には、現像ロ
ーラと大略平行に検知導体を設け検知導体に誘起
される電圧によりトナー残量を検出し、検知導体
の表面を絶縁材料で覆つている。従つて、従来の
一点でトナーの有無を検出する装置に比べて、総
量としてトナー残量を検出できると共に、湿度に
影響されない正確なトナー残量検知が容易とな
り、しかも簡単な構成で実現可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例の現像器の断面図、第２図は
第１図を矢印Ａの方向から見た図、第３図はトナ
ー検出回路図、第４図はトナー量の分布を示す
図、第５図は第２の実施例を示す図、第６図は第
３の実施例を示す図、第７図ａ，ｂは本考案の第
４の実施例を示す図、第８図ａ，ｂは本考案の第
５の実施例を示す図、第９図はトナー残量検出回
路図、第１０図はトナー残量と出力電圧V_Aの関
係を示す図、第１１図は他のトナー残量検出回路
のブロツク図、第１２図は第１１図の詳細回路
図、第１３図はトナー量と出力電圧V_Sの関係を
示す図、第１４図はマイクロコンピユータを用い
たトナー残量検出回路図である。 図において、１０はトナー、１１は電子写真感
光ドラム、１２は磁気スリーブ現像ローラ、１３
は収容筐体、１５はトナー検知導体、１８はコイ
ル状金属性検知導体を夫々示す。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 振幅と周波数を有する電圧が印加される導体
   と、この導体に印加される電圧により交流電圧
   が誘起される検知導体を有し、この検知導体に
   誘起される誘起電圧の変化によりトナーの残量
   を検知するトナー残量検知装置において、 上記検知導体表面は絶縁処理が施されている
   ことを特徴とするトナー残量検知装置。 (2) 上記振幅と周波数を有する電圧が印加される
   部材は記録体上の静電潜像を現像するための現
   像ローラである実用新案登録請求の範囲第１項
   記載のトナー残量検知装置。