JPH0714992Y2 - 現像剤検出装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の技術分野〕 本考案は、複写機、各種プリンタ等の電子写真プロセス
を用いた電子写真装置に使用される現像器に係り、特に
現像器内に収納される現像剤の検出装置に関する。

〔従来の技術〕

複写機、各種プリンタ等の電子写真装置では用紙に画像
を形成する為に、１成分トナーやトナーとキャリアの２
成分よりなる現像剤を収納した現像器を使用している。
そして現像器内に収納される上述の現像剤は画像形成に
使用できる一定量以下になると画像濃度低下やキャリア
引き等の問題が発生する為、現像器内の現像剤量は現像
剤検出装置により常に管理されている。

上述の現像剤検出装置としては、光センサや圧電センサ
等の専用センサを現像器に取り付け、現像剤の残量や現
像剤の濃度低下を検出することにより現像剤の補給時期
の検出を行っている。しかし、このような現像剤検出装
置では上述のような専用センサを設けなければならない
ことや、近年使い捨て形式の現像器の使用が増えている
ことから装置全体のコストアップにつながる為、現在以
下のような回路構成を有する現像剤検出装置が提案され
ている。

第５図は従来の現像剤検出装置の回路構成図であり、専
用センサを使用することなく現像器内に設けられた現像
ロールや撹拌ロールを回転させる為のモータのトルク変
化を調べることにより現像剤の残量を検出しようとする
ものである。

モータ１は上述の現像ロールや撹拌ロールに直結するモ
ータであり、交流電源２により抵抗R₁を介して電源が供
給されている。上述の如く、現像器内の現像剤の残量に
よりモータ１のトルクが変化し、このトルクの変化は抵
抗R₁を流れる電流値の違いになって現れる。整流器４は
抵抗R₁に発生する交流電圧を整流し、抵抗R₂、コンデン
サＣにより平滑した後、増幅器５を介して比較器６で基
準電源７から出力される基準値と比較される。この基準
値は現像剤の残量が最低値に達した時抵抗R₁に発生する
電圧値に対応しており、現像剤が欠乏し、モータ１のト
ルクが減少すれば抵抗R₁に発生する電圧値も減少するこ
とから、この電圧値が上述の基準値より下がると比較器
６からドライバ８を介して現像剤補給信号を出力する。
この信号により図示しない補給手段から自動的に現像器
に現像剤が補給され、常に現像器内の現像剤を基準量以
上に保持している。

〔従来技術の問題点〕

しかしながら、上述の従来の現像剤検出装置では第５に
示すような整流器４、抵抗R₂、コンデンサＣ、増幅器
５、比較器６、基準電源７等で構成される複雑な電子回
路が必要となる。

また、モータ１のトルク変化に対する電流変化は一様で
はなく、モータ１内の巻線数、磁性材料の品質のバラツ
キ等により個々のモータによって異なる。この為、これ
を補償する為に個々の装置に対して初期設定を行うこと
が必要であるが、この設定には時間と労力を要する。

〔考案の目的〕

本考案は、上述の従来の欠点に鑑み、複雑な電子回路を
設けることなく、しかも面倒な初期設定作業も行うこと
なく現像剤の検出を行うことを可能とした現像剤検出装
置を提供することを目的とする。

〔考案の要点〕

本考案は上記目的を達成する為、電子写真装置に用いら
れる現像器内の現像剤量を検出する現像剤検出装置にお
いて、少なくとも前記現像器を駆動するモータと、該モ
ータの駆動を制御するPLL制御部と、標準位相を記憶す
る標準位相記憶部と、該標準位相と前記モータから発生
する位相データとの位相差を記憶する位相差記憶部と、
前記位相差と所定値を比較する比較器とを有し、前記位
相差が所定値外のとき現像剤不足信号を出力することを
特徴とする。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例を添付図面に従って詳述する。

第２図は、本実施例の現像剤検出装置により現像剤が検
出される現像器の断面構成を示す図である。同図におい
て、現像器９はトナーとキャリアよりなる現像剤ａを収
納する現像部9aと、トナーｂが収納され現像部9aへトナ
ーｂを補給するトナー補給部9bで構成されている。現像
部9aへのトナーｂの補給は、後述する現像剤検出装置に
より現像剤ａ内のトナー残量の基準値（閾値）以下が検
出されると補給ロール10を回動して行われる。現像部9a
内には現像剤ａを撹拌する為の撹拌ロール11が設けられ
ており、この撹拌ロール11は後述するモータに図示しな
いギヤ等の回転伝達機構を介して接続されている。ま
た、複数の磁極（N₁,N₂,S₁,S₂の各磁極）が形成された
マグネットロール12を覆って現像スリーブ（以下単にス
リーブで示す）13が感光体ドラム14と摺擦する位置に設
けられ、スリーブ13は矢印Ａ方向に回転することにより
撹拌ロール11で充分撹拌された現像剤ａを周面に吸着し
感光体ドラム14周面上の静電潜像を現像する。このスリ
ーブ13の回転駆動も上述の撹拌ロール11と同様にギア等
の伝達機構を介して接続された後述するモータによって
行われる。また、上述の感光体ドラム14の回転駆動も同
じモータによって行われている。さらに図示しないが、
現像器９が設けられた電子写真装置内に使用されている
用紙を装置内に搬入する為の給紙ロールや、用紙に付着
した未定着トナーを定着する為の定着ロール等もこのモ
ータによって駆動される。

第１図は、上述の撹拌ロール11、スリーブ13、感光体ド
ラム14等を回転駆動させる為のモータの回転制御システ
ム（PLL制御システム）を示すブロック図である。同図
においてモータ15はドライバ17を介してCPU（中央処理
部）16から出力される回転制御信号によって回転駆動さ
れる。このモータ15の回転速度はモータ15の回転軸15a
に取り付けられたエンコーダ18により検出される。エン
コーダ18で検出されたモータ15の回転速度のデータはエ
ンコーダ18からの速度検波回路19、位相検波回路20へ出
力される。速度検波回路19には基準同期信号Rfが入力し
ており、速度検波回路19では上述のモータ15の回転速度
データと基準同期信号Rfを比較し、その差のデータを速
度データとしてCPU16へ出力する。また、位相検波回路2
0には基準位相信号が入力しており、位相検波回路20で
は上述のモータ15の回転速度データと基準位相信号を比
較し、その差のデータを位相差データとしてCPU16へ出
力する。CPU16は内部に位相差データをＮ回記憶する記
憶部を有し、上述の速度データ及び位相差データよりモ
ータ15への制御信号を作成しドライバ17へ出力する。例
えば、上述の速度検波回路19からCPU16へ出力される速
度データは主にモータ15の初期回転時等に出力され、CP
U16ではこの速度データより迅速にモータ15の回転速度
をモータ15の設定速度に近づける。また、上述の位相検
波回路20からCPU16へ出力される位相差データはモータ1
5が安定速度で回転中、何らかのトルクの変化によりモ
ータ15の回転速度がみだれた場合出力され、CPU16では
このデータに基づく制御信号をドライバ17へ出力しモー
タ15が一定速度で回転するように制御する。

本実施例の現像剤検出装置はこのCPU16へ入力する上述
の位相差データを後述するように処理することにより構
成されるものであり、極めて単純な回路であるためCPU1
6内に含めて構成している。

第３図は本実施例の現像剤検出装置の動作を説明するた
めのフローチャートである。

前述の如く、モータ15は撹拌ロール11、スリーブ13、感
光体ドラム14、その他図示しない給紙ロール、定着ロー
ル等の各種ロールに回転力を与えるためのモータであ
り、回転初期時は速度検波回路19へ入力する基準同期信
号（Rf）によりモータ15を同期回転速度に近づけるべく
CPU16により回転制御される。この処理によりモータ15
が所定速度に達すると第３図のフローチャートが実際に
実行される。

先ず、CPU16はCPU16へ入力する位相差データ毎にこれを
記憶し、Ｎ回の位相差データが入力すると、Ｎ回の位相
差データの平均値を演算する。そして、この平均値をΔ
φとしてこのΔφの値が予め設定されている閾値より小
さくないかを判断する（ステップ（以下Ｓで示す）1,S
2）。位相検波回路20へ入力するエンコーダ18からの出
力信号は第４図（ｂ）に示す如く、モータ15の回転速度
の変化によりパルスの中心値が同図（ａ）に示す基準信
号に対して移動する信号である。但し、同図（ｂ）に示
す二点鎖線は位相差データが検出される毎のパルスのず
れを示し、変動中心値は上述のＮ回の平均値を示す。現
像器９内のトナー量が所定量存在すれば撹拌ロール11、
スリーブ13は現像剤ａより所定の圧力の負荷を受け、モ
ータ15の回転速度が一定していることから、出力信号に
含まれるパルスの変動中心値は基準信号に対して例えば
同図（ｂ）に示す状態である。

一方、現像器９内のトナーが前述の如く、静電潜像の現
像に使用され現像剤ａに含まれるトナー量が減少する
と、撹拌ロール11、スリーブ13が現像剤ａから受ける回
転負荷は減少する。このため、モータ15の負荷も減少す
る。この間CPU16はＮ回の位相差データの平均値の演算
を繰り返す（S2がNO,S1）。勿論、この間CPU16はこの位
相差データに従ってモータ15の定速回転制御を行ってい
る。

その後、さらにトナーが消費され第４図（ｃ）に示す如
く、現像剤ａに含まれるトナーが所定量以下になり、Ｎ
回の位相差データの平均値Δφが閾値Ａ以下になると
（S2がYES）、CPU16は図示しない補給ロール10の駆動回
路へトナーなし信号を出力し（S3）、補給ロール10を所
定回回動し、現像部9aへトナーｂを補給する。このトナ
ーｂの補給により、モータ15の負荷は増し、エンコーダ
18からの出力信号は再度同図（ｂ）の状態となる。

上記第３図に示す現像剤の検出処理はCPU16に接続され
た図示しないROM（リード・オンリ・メモリ）のプログ
ラムに基づいて行われるが、前述の如くモータ15には撹
拌ロール11、スリーブ13以外に感光体ドラム14、給紙ロ
ール、定着ロール等も回転駆動力を受けており、モータ
15の負荷変動は現像器９内の現像剤量以外の要素によっ
ても生じる。例えば、給紙ロールが用紙を装置に搬入す
る時には給紙ロールの回転によりモータ15の負荷が大き
くなり、この為、モータ15の回転速度は一時的に下が
る。また、定着ロールに用紙が搬送された時にもモータ
15に負荷がかかり、モータ15の回転速度は下がる。この
為、本実施例では第３図の処理の実行は上述の給紙ロー
ルや定着ロールが駆動していない時に行うようにプログ
ラムされている。従って、本実施例の現像剤検出装置は
上述の各ロールが駆動していない時間に第３図の現像剤
検出処理を行い正確に現像剤の残量を検出するものであ
る。

尚、上述の実施例では給紙ロールや定着ロールが駆動さ
れる場合には第３図に示す処理を実行しないように制御
したが、現像器が使用される装置が複写機であれば、原
稿台の駆動機構動作時にも現像剤検出処理を行わないよ
うに制御する。さらに、モータ15の負荷変動に影響を及
ぼす他のロール又は機構が存在すれば、その動作中も現
像剤検出動作を実行しないように制御することは勿論で
ある。

〔考案の効果〕

以上詳細に説明したように本考案によれば、現像器内に
設けられたロールの負荷変動に基づくモータの回転デー
タを用いて現像剤検出を行うため特別なセンサを設ける
必要がなく、しかも回転データを平均し、基準値と比較
するだけで構成でき極めて簡単な電子回路で構成でき
る。

また、個々のモータの回転データに基づいて現像剤の検
出動作を行うため、従来の如く個々のモータ毎の初期設
定処理を行う必要がない。

さらに、１つのモータで現像器内に使用されるロール以
外の複数のロールや機構の駆動を行う装置の場合でも、
現像剤検出処理をモータの負荷変動がないタイミングで
行うことにより正確な現像剤の検出を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例の現像剤検出装置の構成が含まれたモ
ータの回転制御ブロック図、 第２図は本実施例の現像剤検出装置によって現像剤の検
出処理が行われる現像器の断面図、 第３図は本実施例の現像剤検出装置の動作を説明するフ
ローチャート、 第４図は本実施例の現像剤検出装置の動作を説明するタ
イムチャート、 第５図は従来の現像剤検出装置の回路図である。 ９……現像器、10……補給ロール、11……撹拌ロール、
13……スリーブ、15……モータ、16……CPU、18……エ
ンコーダ、19……速度検波回路、20……位相検波回路．

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】電子写真装置に用いられる現像器内の現像
   剤量を検出する現像剤検出装置において、 少なくとも前記現像器を駆動するモータと、該モータの
   駆動を制御するPLL制御部と、標準位相を記憶する標準
   位相記憶部と、該標準位相と前記モータから発生する位
   相データとの位相差を記憶する位相差記憶部と、前記位
   相差と所定値を比較する比較器とを有し、前記位相差が
   所定値外のとき現像剤不足信号を出力することを特徴と
   する現像剤検出装置。