JPH0623892B2

JPH0623892B2 - 現像剤量検出装置

Info

Publication number: JPH0623892B2
Application number: JP59087600A
Authority: JP
Inventors: 優今泉; 健三田中
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1984-04-28
Filing date: 1984-04-28
Publication date: 1994-03-30
Anticipated expiration: 2009-03-30
Also published as: JPS60230677A; US4592642A

Description

【発明の詳細な説明】技術分野本発明は電子写真複写機等における現像剤量検出装置に
関するものである。

従来技術一般に、粉像転写型の電子写真複写機において、現像
剤、特にトナーは複写ごとに消費されていくため、消費
量に見合ったトナーを現像槽内に補給する必要、あるい
はトナー補給槽内のトナーの残量が少なくなったときに
は新たなトナーを補給槽内に補充する必要がある。その
ためには、現像槽，補給槽内に収納されている現像剤の
量を検出しなければならない。

従来、この種の現像剤量の検出は、現像槽，補給槽の側
壁に感圧素子や磁気検出素子を取付けて行っていた。し
かし、感圧素子や磁気検出素子は高価であるし、検出安
定性を欠き信頼性が低いという欠点を有している。

そこで、本出願人は、実願昭５３−１８０１９０号（実
開昭５５−９９５４７号公報参照）として、タンク内に
移動自在に設けられた現像剤攪拌部材をその付勢手段に
抗して反付勢方向に間欠的に移動せしめ、この移動力が
解除されている際における攪拌部材の戻り位置に応じて
補給用粉体現像剤の収納量の減少を示す信号を出す様に
した現像剤の残量検出装置を提案した。

この残量検出装置は、攪拌部材の付勢手段による戻りが
タンク内の現像剤による抵抗が規制され、これが現像剤
量と相関関係にあることに注目して考案されたもので、
攪拌部材の戻り位置の検出には前記感圧素子や磁気検出
素子よりも安価で、オン，オフ動作の安定しているマイ
クロスイッチ等を使用できる利点を有する。しかし、現
像剤量は単に攪拌部材の戻り位置の検出によるため、必
ずしも検出精度の向上が期待できるものではなく、検出
値の微調整も攪拌部材の大きさ，形状，付勢力（ばね
力）をトライアルアンドエラーで行う必要があり、極め
て煩雑である欠点を有している。

発明の目的本発明は、前述の残量検出装置の改良としてなされたも
ので、その目的は、現像剤量の検出精度の向上を図るこ
とができると共に、検出値の微調整の容易な現像剤量検
出装置を提供することにある。

発明の要旨以上の目的を達成するため、本発明に係る現像剤量検出
装置は、現像剤収納容器内において第１位置と第２位置
との間を往復移動可能に設けられた検出部材と、この検
出部材を第１位置へと付勢する手段と、この検出部材を
一定周期で第１位置から第２位置へと強制移動させる手
段と、この強制移動手段が作動されている際に、前記検
出部材が第１位置に位置している時間を実質的に計測
し、この計測値が基準時間より長い場合トナーエンプテ
ィ表示を行なう手段とを備えたことを特徴とする。

実施例以下に説明する実施例では、本発明に係る現像剤量検出
装置をトナー補給槽内のトナーエンプティの検出装置と
して適用したもので、まず、現像装置について説明す
る。

この現像装置は、第１図に示す様に、現像スリーブ(２)
の外周面上にのみ磁性粒子を存在させる様にしたことを
特徴とする。具体的には、導電性非磁性材から円筒状に
形成した現像スリーブ(２)内に、外周部にＳ，Ｎ極を順
次着磁した磁気ローラ(３)を同軸に収納し、穂高規制板
(４)を設けたもので、磁性現像剤は磁気ローラ(３)の矢
印(b) 方向の回転又は／及び現像スリーブ(２)の矢印
(a) 方向の回転に基づいて、現像スリーブ(２)の外周面
上を矢印(a) 方向に循環搬送される。さらに、穂高規制
板(４)の上流側には磁性現像剤の前規制板(５)が設置さ
れている。この前規制板(５)は絶縁性磁性トナーを収納
するためのトナー補給槽(６)のハウジング部材に取付け
られ、下端はトナー補給槽(６)の底部に対向し、その間
隙はトナー補給部(８)とされている。また、穂高規制板
(４)を前規制板(５)との間には磁性粒子を収納するため
の空室(７)が形成されており、この空室(７)は現像スリ
ーブ(２)の外周面に向ってのみ開口している。

さらに、トナー補給槽(６)の底部には矢印(d) 方向に回
転駆動されるトナー搬送羽根(９)と以下に詳述するトナ
ーエンプティ検出装置(１０)とが設置されている。

以上の構成からなる現像装置により、磁性現像剤を用い
て感光体ドラム(１)の表面に担持されている静電潜像を
現像する場合、まず、最初に空室(７)内に磁性粒子が装
填され、現像装置が予備作動された後に、トナー補給槽
(６)内に絶縁性磁性トナーが装填される。この際、空室
(７)内に装填される磁性粒子中に若干量の絶縁性磁性ト
ナーが混入されていても良い。そして、この状態で本現
像装置によって静電潜像の現像が可能となる。

ここで、絶縁性磁性トナーは磁気ローラ(３)の矢印(b)
方向への回転及び現像スリーブ(２)の矢印(a) への回転
に基づいて現像スリーブ(２)の外周面上を矢印(a) 方向
に搬送され、空室(７)を通過する際に磁性粒子と混合攪
拌され、トナーと磁性粒子とは各々摩擦帯電される。そ
して、この混合攪拌の結果、磁性現像剤の各成分である
絶縁性磁性トナーと磁性粒子とは、この時点で絶えず一
定の混合比で一体化され、現像領域(Ａ)においては磁性
現像剤からなる磁性刷子が確実に形成される。ここで形
成される磁性刷子は矢印(c) 方向に回転する感光体ドラ
ム(１)の表面を摺擦し、その表面上の静電潜像を現像し
て顕像化する。現像に供された後、現像スリーブ(２)の
外周面に残留する磁性現像剤は、トナー補給部(８)へと
至り、トナー搬送羽根(９)の矢印(d) 方向への回転にて
送られた絶縁性磁性トナーを補給された後、再度現像に
使用される。

次に、トナーエンプティ検出装置(１０)について第２
図，第３図を参照して説明する。

この検出装置(１０)はトナー補給槽(６)の底部に設けた
もので、エンプティ検出板(１１)はトナー補給槽(６)の
側壁に回転自在に取付けた支軸(１２)に固定したレバー
(１３)の先端に装着され、図示しないストッパにて下方
への回動を規制され、常態では第２図中実線で示す位置
（以下、第１位置と称す）にある。エンプティ検出板
(１１)は前記トナー搬送羽根(９)が矢印(d) 方向に回転
し、第２図中一点鎖線位置(Ａ_１)に至って下方から当接
すると、トナー搬送羽根(９)に押上げられて支軸(１２)
を支点として上動する。しかし、エンプティ検出板(１
１)の回転半径の方が軸(９ａ)を支点とするトナー搬送
羽根(９)の回転半径よりも大きく、支点位置もエンプテ
ィ検出板(１１)の方が上部に設置されているため、トナ
ー搬送羽根(９)が第２図中一点鎖線位置(Ａ_２)まで回転
すると、エンプティ検出板(１１)から外れ、エンプティ
検出板(１１)は第２図中点線で示す位置（以下、第２位
置と称す）から自重で前記第１位置まで下動する。即
ち、エンプティ検出板(１１)はトナー搬送羽根(９)の矢
印(d) 方向の１回転ごとに第１位置から第２位置まで押
上げられ、かつ第２位置から第１位置まで自重で下動す
ることとなる。この下動時において、トナー補給槽(６)
内のトナーが少なければ、検出板(１１)はトナーによる
抵抗を全く受けないか、受けても小さいので、スムーズ
に下動することとなる。これに対して、トナーが多く収
納されていれば、それだけ抵抗も大きく下動速度は遅く
なり、場合によっては第１位置まで戻り切らないうちに
再び１回転してきたトナー搬送羽根(９)にて押上げられ
ることとなる。

一方、検出板(１１)の支軸(１２)の端部は、第３図に示
す様に、トナー補給槽(６)の外側に突出し、この突出端
部にレバー(１４)を介してマグネット(１５)が固定され
ている。即ち、マグネット(１５)は支軸(１２)を介して
検出板(１１)と一体に回動可能であり、第３図中実線位
置が前記第１位置に対応し、点線位置が前記第２位置に
対応する。また、マグネット(１５)の第１位置に近接し
てリードスイッチ(１６)が配設されている。このリード
スイッチ(１６)はマグネット(１５)が第１位置又はその
極く近傍に復帰しているときのみオン状態を保持し、離
れるとオフする。

即ち、検出板(１１)の上下動に連動してマグネット(１
５)が左右に往複移動し、第４図に示す波形でオン，オ
フを繰り返す。第４図中(Ｔ_１)は搬送羽根(９)が(Ａ_１)
位置にあることを示し、検出板(１１)は第１位置から上
動を始め、リードスイッチ(16)は上動を開始すると直ち
にオフする。(Ｔ_２)は搬送羽根(９)が(Ａ_２)位置にある
ことを示し、検出板(１１)は第２位置に到達して下動に
切換わり、自重にて(Ｔ_３)で第１位置に復帰する。リー
ドスイッチ(１６)はこの直前にオンする。この場合、検
出板(１１)が第１位置に復帰するタイミング(Ｔ_３)はト
ナー補給槽(６)内のトナー量に起因することは前述のと
おりであり、これにてリードスイッチ(１６)がオンする
タイミングも異なる。

具体的には、トナー量が少なければ、第５ａ図に示す様
にオン時間が長くなり、トナー量が多ければ、第５ｂ図
に示す様にオン時間が短かくなる。なお、周期(Ｔ)は搬
送羽根(９)の１回転に相当し、一定である。搬送羽根
(９)が２枚であれば1／2回転、３枚であれば1／3回転に
相当する。

従って、リードスイッチ(１６)のオン，オフ時間を計測
すれば、この計測値に応じてトナー量を検出することが
可能である。そこで、トナーがエンプティであると判断
すべき残量を決めておき、この基準量でのオン，オフ時
間を基準値とし、前記計測値と基準値とを比較したうえ
でトナーエンプティと外部に表示すればよい。

第６図は本実施例装置を使用し、トナー補給槽(６)内の
トナー量を変化させたときのリードスイッチ(１６)のオ
ン，オフ時間の変化を示すグラフである。搬送羽根(９)
の回転数は６０rpm であり、検出板(１１)，マグネット
(１５)の１往復周期(Ｔ)は１sec である。このグラフか
ら明らかな様に、オン，オフ時間はトナー量が８０ｇ前
後で急激に変化し、９０ｇ以上ではオフ状態が継続し、
７０ｇ以下ではほとんど変化しなくなる。従って、前記
基準量として８６ｇを選択すれば、オン，オフ時間の基
準値５００msecとすれば良い。なお、第６図に示される
リードスイッチ(１６)のオン，オフ時間の変化の態様
は、検出板(１１)の大きさ、設置位置等々の条件を変化
させることによって変更でき、所望の基準量近傍におい
て急激な変化が生じる様に条件設定することが望まし
い。

次に、本実施例におけるトナーチエックの処理手順につ
いて、第７図のフローチャートを参照して説明する。

このトナーチエック処理ルーチンはマイクロコンピュー
タによる複写制御の一部として１０msecのサイクルで実
行される。

まず、ステップ(Ｓ10)でメインモータが回転中か否かを
判定する。これはトナー搬送羽根(９)を含めて現像装置
がメインモータの駆動力を受けて作動するため、メイン
モータが回転中でないとトナーエンプティ検出装置(１
０)も作動しないからである。メインモータが回転中で
あれば、ステップ(Ｓ11)でトナーエンプティ表示が点灯
中か否かを判定する。これは今までの検出結果を判断す
ることを意味する。点灯中であれば、今までがトナーエ
ンプティであり、ステップ(Ｓ12)でスイッチ(１６)がオ
フか否かを判断する。オフであればステップ(Ｓ13)でオ
フタイマの減算を始める。このオフタイマはスイッチ
(１６)の連続オフを計時するもので、本実施例では５０
msecに設定されている。

次に、ステップ(Ｓ14)でオフタイマが終了したか否かを
判定し、終了したならスイッチ(１６)のオフ状態でオフ
タイマ時間(５００msec)が経過したこと、即ち今までト
ナーエンプティ状態であったのが、新たなトナーの補充
などが生じたのであり、トナーのエンプティでない状態
が検出されたのであるから、ステップ(Ｓ15)でトナーエ
ンプティ表示を消灯してエンプティの解消を外部に表示
し、ステップ(Ｓ16)でオンタイマをセットする。このオ
ンタイマはスイッチ(１６)の連続オンを計時するもの
で、本実施例では５００msecに設定されている。ここ
で、オンタイマをセットするのは、以下の処理でオンタ
イマをカウントする可能性があり、それに備えるためで
ある。

前記ステップ(Ｓ14)でオフタイマが未了と判定されれ
ば、トナーが基準量以下（エンプティ状態）であること
を意味するため、ステップ(Ｓ15)，(Ｓ16)の処理を行う
ことなく、次のルーチンでステップ(Ｓ10)に戻り、ステ
ップ(Ｓ12)でスイッチ(１６)がオンしていると判定され
ると、今までの検出結果がトナーエンプテイ状態であ
り、今回もスイッチ(１６)がオンしているのであるか
ら、スイッチ(１６)が次回オフしたときに備えてステッ
プ(Ｓ21)でオフタイマをセットする。そして、トナーの
補充が確認されると、即ちステップ(Ｓ14)でオフタイマ
の終了が確認されると、前述のごとくステップ(Ｓ15)で
トナーエンプティ表示を消灯するのである。

一方、ステップ(Ｓ11)でトナーエンプティ表示が消灯し
ていると判定されると、今までの検出結果がエンプティ
でない状態であることを意味し、この場合にはステップ
(Ｓ17)でスイッチ(１６)がオンしているか否かを判定す
る。オンであればステップ(Ｓ18)でオンタイマの減算を
始め、ステップ(Ｓ19)でこのオンタイマが終了したか否
かを判定する。このオンタイマ前述のごとくスイッチ
(１６)の連続オンを計時するもので、５００msecに設定
されており、終了と判定されるとトナーが基準量以下で
あることを意味するため、ステップ(Ｓ20)でトナーエン
プティ表示を点灯して外部にエンプティであることを警
告し、ステップ(Ｓ21)で次の処理に備えてオフタイマを
セットする。

前記ステップ(Ｓ19)でオンタイマが未了と判定されれ
ば、トナーが基準量以上であることを意味するため、ス
テップ(Ｓ20)，(Ｓ21)の処理を行うことなく、次のルー
チンでステップ(Ｓ10)に戻る。この場合、ステップ(Ｓ1
7)でスイッチ(１６)がオフしていると判定されると、今
までの検出結果がエンプティでない状態であり、今回も
スイッチ(１６)がオフしているのであるから、スイッチ
(１６)が次回オンしたきに備えてステップ(Ｓ16)でオン
タイマをセットする。

ここで、前記処理手順の変形例を第８図のフローチャー
トを参照して説明する。

この変形例は、前記処理手順においてオンタイマ，オフ
タイマ共に５００msecに設定されていることに着目し、
両タイマを共通に使用したもので、このタイマを以下検
出タイマと称し、設置値は５００msecである。

ステップ(Ｓ30)，(Ｓ31)，(Ｓ32)は前記ステップ(Ｓ1
0)，(Ｓ11)，(Ｓ12)と同じであり、今までの検出結果が
トナーエンプティであり、かつスイッチ(１６)がオフで
あれば、ステップ(Ｓ33)で検出タイマの減算を始める。

ステップ(Ｓ34)で検出タイマの終了が判定されると、基
準量以上のトナーが存在していることを意味するので、
ステップ(Ｓ35)でトナーエンプティ表示が点灯中か否か
を判定し、この場合は点灯中であるからステップ(Ｓ36)
で消灯してエンプティの解消を外部に表示する。

前記ステップ(Ｓ34)で検出タイマが未了と判定されれ
ば、トナーが基準量以下であることを意味し、ステップ
(Ｓ35)，(Ｓ36)を処理することなく、ステップ(Ｓ32)で
スイッチ(１６)がオンしていると判定されると、ステッ
プ(Ｓ39)でスイッチ(１６)が次回オフしたときに備えて
検出タイマをセットする。

一方、ステップ(Ｓ31)でトナーエンプティ表示が消灯し
ていると判定されると、今までの検出結果がエンプティ
でない状態であることを意味するため、ステップ(Ｓ38)
でスイッチ(１６)がオンしているか否かを判定する。オ
ンであればステップ(Ｓ33)で検出タイマの減算を減算を
始め、ステップ(Ｓ34)で検出タイマが終了と判定される
とトナーが基準量以下即ちエンプティであることを意味
するため、ステップ(Ｓ35)からステップ(Ｓ37)に移行
し、トナーエンプティ表示を点灯して外部にエンプティ
であることを警告する。ステップ(Ｓ34)で検出タイマが
未了と判定されれば、トナーが基準量以上であることを
意味するため、ステップ(Ｓ35)，(Ｓ37)の処理を行うこ
となく、再度ステップ(Ｓ30)に戻る。この場合、ステッ
プ(Ｓ38)でスイッチ(１６)がオフしていると判定される
と、今までの検出結果がエンプティでない状態であり、
スイッチ(１６)が次回オンしたときに備えてステップ
(Ｓ39)で検出タイマをセットする。

以上の実施例及びその変形例では、１サイクルごとにエ
ンプティの検出結果を外部に表示する様に構成されてい
る。従って、何らかの原因で誤検出すれば直ちに外部に
表示されるが、以降のサイクルで直ちに補正され、実用
上何ら問題はない。実際上、トナーがエンプティに近づ
くとエンプティ表示は点滅を始め、完全にエンプティ状
態となって点灯が安定することとなる。勿論、１サイク
ルごとの計測を積分してエンプティ表示を行う様にして
も良い。

以上説明した実施例では次の作用効果を奏する。

エンプティ検出板(１１)が第１位置に位置しているか否
かの時間をリードスイッチ(１６)のオン，オフに基づい
て計測し、この計測値に応じてトナー量を検出するた
め、第６図に示した様に、極めて精度よく検出すること
ができ、計測すべきオン，オフ時間を変えるのみで容易
に検出値を微調整可能である。あるいは、リードスイッ
チ(１６)の固定位置を変えること等によっても検出値を
微調整することが可能である。また、エンプティ検出板
(１１)をトナー補給槽(６)内に設置し、これを上下動さ
せるためにトナーの架橋現像を防止でき、現像スリーブ
(２)に対するトナーの安定補給が確保され、トナー量の
検出精度も向上する。しかも、エンプティ検出板(１１)
の強制移動手段としてトナー搬送羽根(９)を利用したた
め、別途強制移動手段を設置する必要はなく、安価につ
くし装置のコンパクト化も達成できる。一方、処理手順
の特徴はメインモータの回転中のみ、即ち現像装置の作
動中のみトナーの有無をチエックすること、及び検出時
において今までトナーエンプティの場合はスイッチ(１
６)のオフ状態が、今までトナーエンプティでない場合
はスイッチ(１６)のオン状態がそれぞれ所定時間以上継
続したときに、今までの検出結果を反転させ、そのこと
をトナーエンプティ表示として外部に表示することにあ
る。ここで、所定時間は前記実施例ではトナー搬送羽根
(９)の回転数が６０rpmで検出周期(Ｔ)が１secに設定さ
れている関係から(Ｔ／２＝５００msec)と設定されてい
る。しかし、所定期間(Ｔ／２)に設定することは必ずし
も必要ではなく、例えば、スイッチオンの継続時間を４
００msec、スイッチオフ継続時間を６００msecに設定し
てもよい。ただし、この場合には、第７図に示した様
に、オンタイマ，オフタイマを別個に使用するフローチ
ャートに従って処理する必要がある。

ここで、タイマの設定値について検討すると、第６図に
示すようにオン，オフの時間の変動を生ずる範囲で種々
の値を設定可能であるが、少なくとも次の各条件を満足
する必要がある。

即ち、トナーエンプティ時に確実にエンプティを検出す
るための条件として、第８図に示した処理手順では、検
出タイマの設定値(Ｔ_０)はトナーがまったく存在しない
とき検出板(１１)が第１位置から押上げられてスイッチ
(１６)をオフさせている時間(Ｔ_１)よりも長いことと、
逆に検出板(１１)が第１位置にあってスイッチ(１６)を
オンさせている時間(Ｔ−Ｔ_１)よりも短いこと、即ち、Ｔ_１＜Ｔ_０＜Ｔ−Ｔ_１ ……(１) なる条件を満足することが必要である。

第８図の変形例はＴ_１＝１８０msec、Ｔ_０＝５００mse
c、Ｔ＝１０００msec、Ｔ−Ｔ_１＝８２０msecであり、
この条件を満足している。

一方、第７図に示した処理手順では、オフタイマの設定
値(Ｔ_０′)は前記オフ時間(Ｔ_１)よりも長いこと、オン
タイマの設定値(Ｔ_０″)は前記オン時間(Ｔ−Ｔ_１)より
も短いこと、即ち、Ｔ_１＜Ｔ_０′ ……(２) Ｔ_０″＜Ｔ−Ｔ_１ ……(３) なる条件を満足することが必要である。

そして、式(２)，(３)における差が小さい程、トナー補
給槽(６)内のトナーがエンプティ（基準量）に近い状態
でトナーエンプティの表示がなされる。特に、Ｔ＝
Ｔ_０′＋Ｔ_０″の様に設定すると、トナーの増加時，減
少時のいずれにおいても一定レベルを基準としてトナー
エンプティ表示のオン，オフ制御が可能である。

なお、前記実施例ではエンプティ検出板(１１)が第１位
置へと復帰する付勢力は検出板(１１)自体の自重による
こととしたが、コイルばねなどの付勢手段を用いても良
い。また、検出板(１１)を第２位置へと強制移動させる
手段は前記トナー搬送羽根(９)に限ることなく、種々の
手段を用いることができる。同様に、検出スイッチング
手段として前記リードスイッチ(１６)以外にマイクロス
イッチなどを用いることもできる。

発明の効果以上の説明で明らかな様に、本発明は、現像剤収納容器
内において第１位置と第２位置との間を往復移動可能に
設けられた検出部材と、この検出部材を第１位置へと付
勢する手段と、この検出部材を一定周期で第１位置から
第２位置へと強制移動させる手段と、この強制移動手段
が作動されている際に、前記検出部材が第１位置に位置
している時間を実質的に計測し、この計測値が基準時間
より長い場合トナーエンプティ表示を行なう手段とを備
えたため、検出部材の検出スイッチング手段としてリー
ドスイッチなどを使用することができ、かつ前記計測値
に応じて現像剤の量を検出するのであから検出値の微調
整が容易であると共に、検出精度の向上を図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る現像剤量検出装置の一実施例を示
し、第１図はこの一実施例を備えた現像装置の断面図、
第２図はその一部の拡大図、第３図は第２図の外観図、
第４図，第５ａ図，第５ｂ図はリードスイッチの出力波
形図、第６図はトナー量に対するスイッチオン，オフ時
間のＺ−３変化を示すグラフ、第７図はフローチャート
図、第８図は変形例のフローチャート図である。 (１)……感光体ドラム、(２)……現像スリーブ、 (６)……トナー補給槽、(９)……トナー搬送羽根、 (１０)……トナーエンプティ検出装置、(１１)……エン
プティ検出板、(１５)……マグネット、(１６)……リー
ドスイッチ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】容器内に収納されている粉体現像剤の量を
検出するための現像剤量検出装置であって、前記容器内において第１位置と第２位置との間を往復移
動可能に設けられた検出部材と、前記検出部材を第１位置へと付勢する手段と、前記検出部材を一定周期で第１位置から第２位置へと強
制移動させる手段と、前記強制移動手段が作動されている際に、前記検出部材
が第１位置に位置している時間を実質的に計測し、この
計測値が基準時間より長い場合トナーエンプティ表示を
行なう手段と、を備えたことを特徴とする現像剤量検出装置。