JPH05188782A

JPH05188782A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH05188782A
Application number: JP4022083A
Authority: JP
Inventors: Takeya Endou; 壮哉遠藤; Satohiko Inuyama; 聡彦犬山; Masanori Ishizu; 雅則石津; Toshiyuki Ito; 俊之伊藤; Hiroshi Hashimoto; 宏橋本; Hiromichi Yamanaka; 弘通山中; Takeji Yoshima; 猛二儀間; Hitoshi Machino; 斉町野
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-01-10
Filing date: 1992-01-10
Publication date: 1993-07-30

Abstract

(57)【要約】【目的】温度、湿度等により現像器内の現像剤の誘電
率が変化しても正確な現像剤の残量を検知することがで
きるようにする。【構成】基準の直流電圧Ｖ_S を発生する基準電圧発生
回路１０の基準のコンデンサ１４を、箱形の容器内に対
向配置された一対の板状の導体２１、２２と、これら導
体間に満たされた、現像器内のトナー４と同じトナー２
３とで構成し、これら導体２１、２２間の静電容量は、
検知導体２と現像スリーブ１間のトナー量がトナー切れ
を指示する検出点のトナー残量にまで減少したときの検
知導体２と現像スリーブ１間の静電容量と同じ値に設定
する。そして、一方の導体２１を交流バイアス源３に接
続し、他方の導体２２を基準電圧発生回路１０の整流回
路１２に接続し、電圧変換回路１３で直流の基準電圧Ｖ
_S に変換して比較回路８の他方の入力に供給し、検知導
体２を通じて得られた直流電圧Ｖ_DCと比較する。

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が形成される像担持体と
を対向配置し、現像スリーブと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
静電容量の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５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と組み合わされて使用
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５
１、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（アン
テナ導体）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Ｖ_DC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Ｖ_DC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Ｖ_S 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Ｖ_S を、検知導体２と現像スリーブ
１間に残存するトナー量が形成される画像の画質を劣化
させない程度に減少したときに電圧変換回路６から得ら
れる直流電圧Ｖ_DCと同じ値になるように、設定しておけ
ば、トナー残量が減少して基準直流電圧Ｖ_S の方が変換
回路６からの直流電圧Ｖ_DCよりも大きくなると、比較回
路８からの出力が反転してトナー切れ表示回路９が作動
され、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Ｖ_DCは現像スリーブ１
に印加される交流バイアス電圧Ｖ_PP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
Ｖ_DC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Ｖ_S 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６にこの検出
装置の一例の回路構成図を示す。図６の検出装置は、図
５の一定の基準直流電圧Ｖ_S を発生する基準電圧源７の
代りに、検出すべきトナー残量により得られる静電容量
と同じ静電容量Ｃ_S を持つコンデンサ１１と整流回路１
２と電圧変換回路１３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Ｖ_PPをコンデンサ１１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１３に供給し、この電圧変換回路１３から基準
直流電圧Ｖ_S 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１１
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Ｖ_DCと
基準電圧発生回路１０の電圧変換回路１３からの基準直
流電圧Ｖ_S 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、トナー
の誘電率は温度、湿度等の周囲環境条件の変化によって
変化し、同じトナー残量であっても環境条件によって現
像スリーブと検知導体間の静電容量は異なってくる。従
って、上記図６に示す従来例のように、基準電圧発生回
路１０に、検出すべきトナー残量により得られる静電容
量と同じ静電容量Ｃ_S を持つ基準のコンデンサ１１を使
用しても、環境条件による現像スリーブと検知導体間の
容量の変化は補正できないから、依然として正確なトナ
ー残量（トナー切れ）の検知を行なうことができないと
いう欠点があった。

【０００９】従って、本発明の目的は、温度、湿度等の
周囲環境条件が変化してもこれを補正して正確な現像剤
の残量を検知することができる現像剤残量検出装置を備
えた画像形成装置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電圧信号を、予め設定された基準電
位信号と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、
対向する２つの導体を収納した容器内に前記現像器内の
現像剤と同じ現像剤を収容したものを基準コンデンサと
し、前記導体の一方に前記現像剤担持体に印加するのと
同じ交流成分を有するバイアス電圧を印加することによ
り前記導体の他方から得られる電圧信号を前記基準電位
信号として前記検知導体から得られる電圧信号と比較
し、現像剤残量を検出する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】本実施例の現像剤残量検出装置の構成及び
動作は基本的には図６を参照して前述した従来例と同じ
であるので、対応する部分に同一符号を付して必要のな
い限りその説明を省略するが、本実施例の特徴とすると
ころは、トナー切れを検出するための基準の直流電圧Ｖ
_S を発生する基準電圧発生回路１０の基準のコンデンサ
として、その静電容量が温度、湿度等の周囲環境条件の
変化によって現像器５０内の現像スリーブ１と検知導体
２間の静電容量が受けるのと同等の影響を受けるコンデ
ンサ１４を使用した点にある。即ち、本実施例で使用さ
れる基準のコンデンサ１４は、箱形の容器内に一対の板
状の導体２１、２２を所定の間隔をもって対向配置し、
容器内に現像器５０内のトナー４と同じトナー２３を満
たした構成を有し、容器には通気孔が形成され、基準コ
ンデンサ１４内のトナーの誘電率が温度、湿度等の周囲
環境条件の変化によって現像器５０内のトナー４の誘電
率の変化と同等の変化をするように構成したものであ
る。

【００１４】次に、図２を参照して本実施例に使用され
た上記基準のコンデンサ１４についてさらに詳しく説明
する。

【００１５】図示するように、この基準のコンデンサ１
４は、その電極として機能する一対の板状の導体２１、
２２を箱形の容器２５内に所定の間隔をもって対向配置
し、この容器２５内に、図１のトナー容器５１内に収容
されたトナー４と同じトナー２３を満たした構成を有
し、一対の導体２１、２２はそれらの一部分が容器２５
の外部へ導出されて接続端子２１ａ、２２ａを構成し、
また、容器２５の上部壁２５ａには複数の通気孔２４が
設けられ、容器内部が容器外部の温度、湿度等の周囲環
境条件と同じ状態になるように構成されている。

【００１６】さらに、一対の導体２１、２２間の静電容
量は、所定量のトナー２３がこれら導体２１、２２間に
満たされているときに、図１の検知導体２と現像スリー
ブ１間のトナー量が予め設定されたトナー切れを指示す
る検出点のトナー残量にまで減少したときの検知導体２
と現像スリーブ１間の静電容量と同じ値になるように、
設定されている。また、一方の導体２１の接続端子２１
ａは図１の交流バイアス源３に接続され、他方の導体２
２の接続端子２２ａは基準電圧発生回路１０の整流回路
１２に接続され、この整流回路１２の出力は従来例と同
じく基準電圧発生回路１０の電圧変換回路１３で直流の
基準電圧Ｖ_S に変換されて比較回路８の他方の入力に供
給される。

【００１７】図３は図１のトナー容器５１内のトナー残
量に応じて変化する電圧変換回路６からの直流電圧Ｖ_DC
の電圧特性、及び温度、湿度等の周囲環境条件の変化に
応じて変化する電圧変換回路１３からの直流基準電圧Ｖ
_S の電圧特性、即ち、比較回路８の両入力に供給される
直流電圧Ｖ_DCと直流基準電圧Ｖ_S の特性をそれぞれ示し
たものである。

【００１８】上記構成において、今、ある温度、湿度
（周囲環境条件）での直流電圧Ｖ_DCの電圧特性が曲線３
２で示され、直流基準電圧Ｖ_S の電圧特性が直線３５で
示されるものとし、さらに、トナー容器５１内のトナー
４のトナー切れ検出点のトナー残量をＡとすると、トナ
ー容器５１内のトナー４が減少し、検出点の残量Ａより
少なくなると、比較回路８の出力は、基準直流電圧Ｖ_S
の方が変換回路６からの直流電圧Ｖ_DCよりも大きくなる
から、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。この状態で湿度が
高くなると、現像スリーブ１と検知導体２間の容量はト
ナーの誘電率が上がるために増加し、電圧変換回路６か
らの直流電圧Ｖ_DCの電圧特性は曲線３３で示すように変
化する。このとき、上記従来例のように固定の静電容量
の基準コンデンサを使用した場合には基準直流電圧Ｖ_S
の電圧特性は図３の直線３５のままとなるから、トナー
残量がＢになるまでトナー切れは報知されない。即ち、
検知トナー残量が湿度の変化によって変化してしまい、
この場合にはトナー容器内にトナーが殆どなくなるまで
トナー切れが報知されず、極めて画質の劣化した画像が
多数枚も形成されてしまうことになる。

【００１９】しかるに、本実施例では、基準コンデンサ
１４もその容器２５内のトナー２３が誘電体となるか
ら、湿度が変化するとトナー容器５１内のトナー４と同
じ影響を受け、トナー２３の誘電率が同等に上昇し、現
像スリーブ１と検知導体２間の容量と同等の容量に変化
する。従って、基準電圧発生回路１０から得られる基準
直流電圧Ｖｓは電圧変換回路６からの直流電圧Ｖ_DCと同
等に電圧が高くなり、図３に直線３４で示すような特性
となる。かくして、本実施例によれば、周囲環境条件が
変化しても、トナー容器５１内のトナー４が減少し、予
め設定した検出点の残量Ａより少なくなると、比較回路
８の出力は、基準直流電圧Ｖ_S の方が変換回路６からの
直流電圧Ｖ_DCよりも大きくなるから、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
ことができる。即ち、周囲環境条件が変化しても、ま
た、交流バイアス電圧に変動があっても、同じトナー残
量の検出点Ａでトナー切れを検出することが可能とな
る。

【００２０】上記実施例においては基準コンデンサ１４
は一対の板状の導体２１、２２を箱形の容器２５内に所
定の間隔をもって対向配置し、この容器２５内に、トナ
ー２３を満たした構成としたが、図示の構造、形状に限
定されるものではなく、必要に応じて種々に変形及び変
更がなし得るものである。

【００２１】例えば、図４は本発明で使用できる基準コ
ンデンサの他の例を示し、基準コンデンサ１４をそのま
まプリント基板上に実装できる構成にしたものである。
即ち、円筒形の容器６０内に一対の円板形状の導体６
１、６２を所定の間隔をもって対向配置し、この容器６
０の内部にトナー６３を満たし、容器６０の上部に複数
個の通気孔６４を形成し、両導体６１、６２にそれぞれ
リード線６５、６６を接続した構成とし、これらリード
線６５、６６によって基準コンデンサ１４をプリント基
板上に容易に実装できるようにしたものである。

【００２２】このように構成すると、リード線６５、６
６によってプリント基板上の殆ど任意の位置に基準コン
デンサ１４を実装することができるので、上記箱形容器
の基準コンデンサの場合のように容器２５を支持する別
個の支持部材を必要としないという利点がある。なお、
一対の対向する板状、円板形状等の導体間に満たされる
現像剤は必ずしも容器内に一杯に満たす必要はなく、所
定の静電容量が得られる量だけ満たせば良いことは言う
までもない。

【００２３】上記実施例では、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ものである。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、基準コンデンサの構造
や形状、或は現像剤残量検出回路の構成等について必要
に応じて種々の変形及び変更がなし得ることは言うまで
もない。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
トナー切れを検出するための基準電位を発生するために
使用される基準コンデンサとして、相対する一対の導体
間に現像装置内の現像剤と同一の現像剤を満たしたもの
を使用したので、この基準コンデンサもその誘電体が同
じ現像剤となる。従って、温度、湿度等の環境条件の変
化により現像剤の誘電率が変化し、現像装置内の現像ス
リーブと検知導体間の静電容量が変化すると、基準コン
デンサもこれと同等の変化をなすから、環境条件の変化
に関係なく正確なトナー残量を指示することができる。
その上、同じ交流バイアス電圧が印加されるから、交流
バイアス電圧に変動があっても同等の影響を受け、従っ
て、常に予め設定された一定のトナー残量で正確にトナ
ー切れを指示することができるという顕著な効果があ
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
形成装置の一実施例を示す回路構成図である。

【図２】図１の現像剤残量検出装置に使用された基準コ
ンデンサの一例を説明する概略斜視図である。

【図３】図１の現像剤残量検出装置の比較回路に入力す
る検知電圧及び基準電圧が湿度によって影響を受ける態
様を説明するための特性図である。

【図４】図１の現像剤残量検出装置に使用できる基準コ
ンデンサの他の例を説明する概略斜視図である。

【図５】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６】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。

【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、２３、６３トナー５、１２整流回路６、１３電圧変換回路８比較回路９トナー切れ表示回路１０基準電圧発生回路１４基準コンデンサ２１、２２板状導体２４、６４通気孔５０現像器６１、６２円板形状導体６５、６６リード線

フロントページの続き (72)発明者伊藤俊之東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者橋本宏東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者山中弘通東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者儀間猛二東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者町野斉東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【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
る電圧信号を、予め設定された基準電位信号と比較して
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、対向する２つの導
体を収納した容器内に前記現像器内の現像剤と同じ現像
剤を収容したものを基準コンデンサとし、前記導体の一
方に前記現像剤担持体に印加するのと同じ交流成分を有
するバイアス電圧を印加することにより前記導体の他方
から得られる電圧信号を前記基準電位信号として前記検
知導体から得られる電圧信号と比較し、現像剤残量を検
出する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。
【請求項２】前記基準コンデンサは、箱形の容器と、
該容器内に所定の間隔をもって対向配置された一対の板
状の導体と、前記容器内に満たされた前記現像器内の現
像剤と同じ現像剤と、前記容器の上部壁に形成された複
数の通気孔とから構成されていることを特徴とする請求
項１の画像形成装置。
【請求項３】前記基準コンデンサは、円筒形の容器
と、該容器内に所定の間隔をもって対向配置された一対
の円板形状の導体と、前記容器内に満たされた前記現像
器内の現像剤と同じ現像剤と、前記容器の上部に形成さ
れた複数の通気孔と、前記一対の導体にそれぞれ接続さ
れたリード線とから構成されていることを特徴とする請
求項１の画像形成装置。