JPH04242771A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は複写機、レーザビームプ
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
像剤残量検出装置を備えた画像形成装置及び該装置に着
脱可能なカートリッジに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】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
持した現像スリーブと静電潜像担持体とを対向配置し、
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
るバイアス電圧を印加し、このバイアス電圧によって現
像スリーブと静電潜像担持体間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検知導体を設け、
現像スリーブに印加される電圧により現像剤を介してこ
の検知導体に発生する誘導電圧を利用する方法が従来よ
り知られている。これは現像スリーブと検知導体間に介
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（例えば、特開昭６３−２１０８７０
号公報参照）。

【０００３】図６は上記原理を利用した従来の現像剤残
量検出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５０と組み合されて使用さ
れた場合を示す。現像器５０は本例では１成分磁性体ト
ナーを用いて周知のジャンピング現像法で現像する構成
のものとし、このトナー４を収容するトナー容器５１、
交流バイアス源３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、現像スリーブ１に対向して水平方向に張設
され、トナー残量を検知、警告する検知導体２を含む。 トナー４は現像スリーブ１上に付着し、交流バイアス源
３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１６に付着し、そこに形
成された静電潜像を現像する。

【０００４】上記検知導体２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、両者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
てトナー残量（トナー切れ）を検知し、警告するもので
ある。検知導体２で検出された電圧出力は整流回路５及
び電圧変換回路６を通じて直流電圧ＶＤＣ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て検出
される。この検出された直流電圧ＶＤＣは比較回路８の
一方の入力に供給される。比較回路８の他方の入力には
、基準電圧源７からの一定の直流電圧ＶＳ　が供給され
ており、この比較回路８において両電圧が比較され、両
電圧差からトナー残量を表示するようにしたものである
。ここで、例えば基準電圧源７から比較回路８に入力さ
れる一定の基準直流電圧ＶＳ　を、検知導体２と現像ス
リーブ１との間にトナーが殆どなくなったときに比較回
路８に入力される直流電圧ＶＤＣと同じ値に設定してお
けば、トナー残量が減少して検知導体２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ＶＳ　の
方が変換回路６からの直流電圧ＶＤＣよりも大きくなる
から、比較回路８からの出力が反転し、トナー切れ表示
回路９が作動されてトナー切れを外部に報知することに
なる。

【０００５】ところで、直流電圧ＶＤＣは現像スリーブ
１に印加される交流バイアス電圧ＶＰＰの変動により影
響を受ける。交流バイアス源３は性能的に±１０％程度
変動する。このため検知導体２を通じて検出される直流
電圧ＶＤＣは交流バイアスの電圧変動により同じトナー
残量であっても異なる電圧値となるから、上述のように
これを比較回路８において同じ一定の基準電圧ＶＳ　と
比較した場合には、現像器内のトナー残量は同じであっ
ても表示されるトナー残量が異なるという不都合が生じ
る欠点があった。

【０００６】このような欠点を除去するため、交流バイ
アス電圧に変動があってもトナー残量の検出には影響を
及ぼさないように基準容量を持つコンデンサを使用する
現像剤残量検出装置も提案されている。図７にこの検出
装置の一例の回路構成図を示す。図７の検出装置は、図
６の一定の基準直流電圧ＶＳ　を発生する基準電圧源７
の代りに、検出すべきトナー量と同様な静電容量ＣＳ　
を持つコンデンサ１０ａと整流回路１０ｂと電圧変換回
路１０ｃとを縦続接続した基準電圧発生回路１０を設け
、交流バイアス源３からの所定の交流バイアス電圧ＶＰ
Ｐをコンデンサ１０ａにも供給してその静電容量に対応
する電圧出力を発生させ、これを整流して電圧変換回路
１０ｃに供給し、この電圧変換回路１０ｃから基準直流
電圧ＶＳ１を発生させるように構成したものである。

【０００７】このように構成すると、交流バイアス源３
からの交流バイアスが現像スリーブ１とコンデンサ１０
ａの両方に供給されるから、交流バイアスが変動した場
合には検知導体側の電圧変換回路６からの直流電圧ＶＤ
Ｃと基準電圧発生回路１０の電圧変換回路１０ｃからの
基準直流電圧ＶＳ１の両方がほぼ同じに影響を受け、従
って、比較回路８で両直流電圧を比較した際に、交流バ
イアスの変動は無視できることになり、トナー残量の検
出には悪影響を及ぼさなくなる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７に
示す従来の現像剤残量検出装置を備えた画像形成装置は
、図８に示すように、少なくとも感光体ドラム１６と現
像器５０とが一体化されたカートリッジ１１形式となっ
ており、このカートリッジ１１が消耗品として画像形成
装置本体１２に着脱可能に構成されている。このため、
交流バイアス源３及び検知導体２からの電圧出力を上述
のように処理する現像剤残量検出回路は画像形成装置本
体１２内に設置されており、カートリッジ１１を装置本
体１２に装着することにより現像スリーブ１及び検知導
体２がそれぞれ接続部材５２及び５３並びにこれら接続
部材５２、５３と交流バイアス源３及び残量検出回路と
を接続する導線１４及び１３を介して交流バイアス源３
及び残量検出回路にそれぞれ電気的に接続されるように
構成されている。特に、接続部材５３と現像剤残量検出
回路とを接続する導線１３は、ノイズによる誤検知を防
止できるため、シールド線が使用されることが多く、こ
のシールド線の芯線とシールド材との間に発生する浮遊
容量の変化が検知導体２で検出された電圧出力に悪影響
を及ぼすという欠点があった。

【０００９】従って、本発明の目的は、現像剤担持体に
対向、配置された検知導体からの検出信号を現像剤残量
検出回路に搬送するのにシールド線等の導線を使用せず
、検知導体に対する浮遊容量を固定して検出信号に及ぼ
す悪影響を完全に除去した現像剤残量検出装置を備えた
画像形成装置及び該装置に着脱可能なカートリッジを提
供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
現像剤残量検出装置を備えた画像形成装置及び該装置に
着脱可能なカートリッジ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、該現像剤担持体にバイアス手段から交流
成分を有する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、基準信号とを比較手段
により比較して前記現像器内の現像剤の残量を検出する
現像剤残量検出装置を備えた画像形成装置において、少
なくとも前記比較手段と前記バイアス手段とを１つのプ
リント回路基板上に実装し、前記検知導体と前記プリン
ト回路基板とを直接又はばね性を有する機械的部品の接
続部材を用いて電気的に接続したことを特徴とする現像
剤残量検出装置を備えた画像形成装置、及び現像剤担持
体とこれに対向する検知導体とを備えた現像器を少なく
とも有するカートリッジであって、現像剤担持体に印加
する交流成分を有するバイアス電圧を形成するバイアス
手段と、このバイアス電圧の印加によって検知導体から
得られる検知信号と基準信号とを比較する比較手段とが
実装された１つのプリント回路基板を有する画像形成装
置本体に着脱可能であり、かつこの画像形成装置本体に
装着された際、前記検知導体が前記プリント回路基板と
直接、又はばね性を有する機械的接続部材により電気的
に接続されることを特徴とするカートリッジである。

【００１１】

【実施例】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。

【００１２】図１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出装置を示す回路構成図であり、
本実施例の現像剤残量検出装置も電子写真方式の画像形
成装置の現像器５０と組み合されて使用され、また、現
像器５０は１成分磁性体トナー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。

【００１３】カートリッジ１１は現像器５０と感光体ド
ラム１６とを共通の支持枠体（図示せず）に一体的に支
持したものであり、公知の電子写真方式の画像形成装置
本体に着脱可能である。現像器５０内の現像剤残量が規
定値以下となった使用済みのカートリッジが上記装置本
体から取り出され、新品のカートリッジと交換できる。

【００１４】本実施例では１つのプリント回路基板（Ｐ
ＣＢ）２１上に少なくともトナー残量検出回路２０と交
流バイアス源（交流バイアス発生回路）３を形成し、カ
ートリッジ１１内の検知導体２及び感光体ドラム１６と
対向し、現像剤を担持搬送して感光体ドラム１６に供給
する現像スリーブ１は、このプリント回路基板２１上の
導電パターン２４、２５並びに検知導体用接続部材２２
、交流バイアス用接続部材２３を通じてトナー残量検出
回路２０及び交流バイアス源３とそれぞれ電気的に接続
されるように構成されている。プリント回路基板２１は
既存のガラスエポキシや紙フェノールや紙エポキシやコ
ンポジット材等で形成されたフレキシブル性のないタイ
プのものを使用した。勿論、これに限定されるものでは
ない。また、トナー切れ表示回路９はプリント回路基板
２１上に形成してもよいが、本実施例ではプリント回路
基板２１の外部に設置した。

【００１５】次に、図２及び図３を参照して図１に示す
検知導体用接続部材２２及び交流バイアス用接続部材２
３について詳細に説明する。これら接続部材２２、２３
はカートリッジ１１に設けられた接点３１との接点耐久
性を確保するためにばね性を有する接点部材であること
が好ましく、一方、これら接続部材２２、２３のプリン
ト回路基板側の接点部材はこの基板２１に形成された導
電パターンに容易に半田付けできることが好ましい。図
２においては、ばね性を有する接点部材３２により接続
部材２２、２３をそれぞれ一体に構成し、プリント回路
基板２１に半田付け等で直接取り付け、接点部材３２の
先端がカートリッジ１１に設けられた接点３１と接触す
る位置にプリント回路基板２１を固定した構成を示す。

【００１６】しかしながら、図２に示すような一体のば
ね性の接点部材３２において、カートリッジ１１の接点
３１との接点耐久性を確保しつつ、さらにプリント回路
基板２１に半田付けが容易になるように部材３２を表面
処理することはかなり難しく、コストが高くなる難点が
ある。そこで、図３に示すように、接続部材２２、２３
の構成をプリント回路基板２１に直接接続される接点部
材３３とカートリッジ１１の接点３１と接触するばね性
を有する接点部材３４との２つに機能的に分割し、ばね
性接点部材３４にはカートリッジ１１の接点との接点耐
久性を重視したニッケル処理等の表面処理を施し、一方
、接点部材３３はプリント回路基板２１との半田接続が
容易なように半田メッキ等の表面処理を施す。そして、
これら２つの接点部材３３、３４を、例えばビス３５等
で電気的にも機械的にも接続する。このように接続部材
２２、２３を機能的に２つに分割すると、難しい表面処
理を行なう必要がなくなるので、コストダウンが可能に
なり、かつ接点の信頼性も向上する利点がある。なお、
図２及び図３では代表例として検知導体用接続部材２２
のみを図示したが、交流バイアス用接続部材２３も同様
の構成であるのでその説明を省略する。

【００１７】上述のプリント回路基板２１上でのトナー
残量検出回路２０、交流バイアス源３、接続部材２２、
２３の配置状態を図４に概略的に示す。図示するように
、トナー残量検出回路２０はできるだけ検知導体用接続
部材２２の接点部材３３の近くになるようにプリント回
路基板２１上に配置することが好ましい。これは他の高
圧の影響を受けにくくなるからである。なお、図４では
各接続部材２２、２３として上述した図３に示すタイプ
のものを使用したが、他のタイプの接続部材を使用して
もよいことは勿論である。

【００１８】上記実施例ではプリント回路基板２１とし
て既存のガラスエポキシや紙フェノールや紙エポキシや
コンポジット材等で形成されたフレキシブル性のないタ
イプのものを使用したが、図５に示すように、プリント
回路基板２１をポリイミド材等のフレキシブル性を有す
る材料で形成し、このプリント回路基板２１上に実装さ
れたトナー残量検出回路２０（図示せず）及び交流バイ
アス源３（図示せず）からの導電パターン２６を屈曲さ
せて直接カートリッジ１１上の接点３１に接触させ、こ
れらトナー残量検出回路及び交流バイアス源をカートリ
ッジ１１の接点に電気的に接続するようにしてもよい。 このように構成すると、接続部材を使用する必要がなく
なるので、作業性が向上し、また、コストダウンが可能
になる等の利点がある。

【００１９】なお、上記実施例では少なくとも静電潜像
担持体と現像器を一体化したカートリッジを装置本体に
着脱可能に構成した画像形成装置に本発明を適用したが
、現像器のみをカートリッジ化して、感光体ドラムとは
別々に画像形成装置本体に着脱できるようにした画像形
成装置にも本発明は適用できる。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。この場合は
現像剤残量としてトナー濃度が測定できる。また、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。さらに、カートリッジに設けた接
点の構成、接続部材の形状、構成、プリント回路基板上
の配置状態、回路構成等も必要に応じて種々に変更でき
ることは言うまでもない。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による画像
形成装置は、１つのプリント回路基板上に少なくとも現
像剤残量検出回路と交流バイアス源を実装し、現像剤の
残量を検知する現像器内の検知導体と装置本体内の現像
剤残量検出回路とを接続するのに、シールド線等の導線
を使用せずにばね性を有する機械部品よりなる接続部材
を用いて、或は直接プリント回路基板上に形成された導
電パターンにより電気的に接続するようにしたので、シ
ールド線等の導線が不要になると同時に、検知導体に対
する浮遊容量を固定することができる。従って、検知導
体で検出された電圧出力が導線の浮遊容量の変化によっ
て悪影響を受けるという欠点が除去され、誤差のない正
確な現像剤残量或は現像剤切れを指示することができる
。また、プリント回路基板上において検知導体からの検
知信号を搬送する接続導体の近傍に現像剤残量検出回路
を配置することができるので、他の高圧の影響を受けに
くいという効果もある。

【００２１】さらに、本発明によるカートリッジには画
像形成装置本体内の１つのプリント回路基板に取り付け
られたばね性を有する機械的接続部材、又はプリント回
路基板の導電パターンと接触する簡単な構成の電気接点
を設けるだけでよいので、使用済みのカートリッジと新
品のカートリッジの交換作業が容易になり、作業性が向
上するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による現像剤残量検出装置を備えた画像
形成装置及び該装置に着脱可能なカートリッジの一実施
例を示す回路構成図である。

【図２】図１の画像形成装置に使用できる接続部材の一
例を示す側面図である。

【図３】図１の画像形成装置に使用できる接続部材の他
の例を示す側面図である。

【図４】図１の画像形成装置のプリント回路基板上での
部品の配置状態を説明する図である。

【図５】本発明による現像剤残量検出装置を備えた画像
形成装置及び該装置に着脱可能なカートリッジの他の実
施例を説明するための要部断面図である。

【図６】従来の現像剤残量検出装置を備えた画像形成装
置の一例を示す回路構成図である。

【図７】従来の現像剤残量検出装置を備えた画像形成装
置の他の例を示す回路構成図である。

【図８】図７の従来の現像剤残量検出装置を備えた画像
形成装置の電気的接続態様を説明するための図である

【符号の説明】

１　　　　　　　　　　　　　　現像スリーブ２　　　
　　　　　　　　　　　検知導体３　　　　　　　　　
　　　　　交流バイアス源４　　　　　　　　　　　　
　　トナー１１　　　　　　　　　　　　カートリッジ
１２　　　　　　　　　　　　画像形成装置本体１３、
１４　　　　　　導線 １６　　　　　　　　　　　　感光体ドラム２０　　　
　　　　　　　　　トナー残量検出回路２１　　　　　
　　　　　　　プリント回路基板２２　　　　　　　　
　　　　検知導体用接続部材２３　　　　　　　　　　
　　交流バイアス用接続部材２４〜２６　　　　　　導
電パターン ３１　　　　　　　　　　　　カートリッジの接点３２
　　　　　　　　　　　　ばね性を有する接点部材３３
　　　　　　　　　　　　接点部材３４　　　　　　　
　　　　　ばね性を有する接点部材３５　　　　　　　
　　　　　ビス ５０　　　　　　　　　　　　現像器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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、該現像剤担持体にバイアス手段から交
   流成分を有する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、基準信号とを比較手
   段により比較して前記現像器内の現像剤の残量を検出す
   る現像剤残量検出装置を備えた画像形成装置において、
   少なくとも前記比較手段と前記バイアス手段とを１つの
   プリント回路基板上に実装し、前記検知導体と前記プリ
   ント回路基板とを直接又はばね性を有する機械的部品の
   接続部材を用いて電気的に接続したことを特徴とする現
   像剤残量検出装置を備えた画像形成装置。
2. 【請求項２】　　少なくとも前記現像器とこの現像器内
   の前記現像剤担持体と対向配置される像担持体とを一体
   のカートリッジとして画像形成装置本体に対して着脱可
   能に構成し、前記比較手段及び前記バイアス手段は画像
   形成装置本体内に設け、前記カートリッジ内の前記現像
   器内に前記検知導体を有することを特徴とする請求項１
   の画像形成装置。
3. 【請求項３】　　現像剤担持体とこれに対向する検知導
   体とを備えた現像器を少なくとも有するカートリッジで
   あって、現像剤担持体に印加する交流成分を有するバイ
   アス電圧を形成するバイアス手段と、このバイアス電圧
   の印加によって検知導体から得られる検知信号と基準信
   号とを比較する比較手段とが実装された１つのプリント
   回路基板を有する画像形成装置本体に着脱可能であり、
   かつこの画像形成装置本体に装着された際、前記検知導
   体が前記プリント回路基板と直接、又はばね性を有する
   機械的接続部材により電気的に接続されることを特徴と
   するカートリッジ。