JPH0792802A - 物質レベル検出装置及び電子写真印刷装置並びに容器 - Google Patents

物質レベル検出装置及び電子写真印刷装置並びに容器

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JPH0792802A
JPH0792802A JP6203391A JP20339194A JPH0792802A JP H0792802 A JPH0792802 A JP H0792802A JP 6203391 A JP6203391 A JP 6203391A JP 20339194 A JP20339194 A JP 20339194A JP H0792802 A JPH0792802 A JP H0792802A
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アール．ベネディクト ローレンス
Gaith O Zayed
オー．ゼイェド ガイス
Jr Alan J Werner
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電子写真印刷装置におけるトナーレベルを決
定するための方法及び装置を提供すること。 【構成】 信号電極９４は電源１００に電気的に接続さ
れ、誘導電流１０４は信号電極９４から感知電極９６へ
送られ、且つ感知電極９６と電気的増幅器１０６の間の
コンジット１０８を経て低入力インピーダンスと特定さ
れる増幅器１０６へ送られ、増幅器１０６は感知電極９
６を接地電位に保持する。出力電圧１１０はコンジット
１２４を経て増幅器１０６から整流器１２２へ送られ、
整流器１２２は交流電圧１１０を直流電圧１２６へ変換
する。直流電圧１２６が所定電圧１３４より大きい場
合、ボトルフル信号１３６がコンパレータ１３２へ送ら
れ、所定電圧１３４より小さい場合、ボトルノットフル
信号１４０がコンパレータ１３２へ送られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電子写真印刷装置にお
いてトナーレベルを決定するための方法及び装置に係
り、特に、廃棄トナーレベルを計測するためのセンサに
関する。
【０００２】
【従来の技術】本発明の機能は、印刷技術、特に電子写
真印刷において有用である。電子写真印刷の工程におい
て、光導電性面はほぼ均一な電位へ帯電される。光導電
性面は複写（再生）される原稿の情報エリアに対応する
静電潜像を記録するために像様に露光される。これは、
原稿内に含まれている情報エリアに対応する光導電性面
上に静電潜像を記録する。それから、現像剤物質が現像
ゾーンとして知られている領域内で静電潜像と接触する
ように運ばれる。トナー粒子は現像剤物質のビーズから
潜像へ引きつけられる。次いで、得られたトナーパウダ
（粉体）画像は光導電性面からコピーシートへ転写さ
れ、該コピーシートへ永久的に定着される。上記は代表
的な単色電子写真複写機に関して一般的に述べている。
【０００３】現像剤物質がコピーシートへ転写された
後、紙粉、現像剤、及び他の汚染物質（ごみ）の残留物
が光導電性面上に残り、且つこの残留物は光導電性面の
次の帯電の前に光導電性面から除去されなければならな
い。クリーニングステーションは光導電性面から残留物
を除去するために装置内に設けられる。このクリーニン
グステーションは周期的に廃棄するために残留物を収納
する容器又は入れものを有する。
【０００４】以下の開示は本発明の種々の態様に関連し
ている： １． 1982年１月発行のリサーチ開示会報、第RDB82 21
306 、482 ページ、No.21306 、「トナーレベル検出
器」。 ２． 1967年１月31日発行、Blanchard らに与えられた
米国特許出願番号第 3,301,056号。 ３． 1970年３月３日発行、Hansenらに与えられた米国
特許出願番号第3,498,500 号。 ４． 1970年７月14日発行、Hansenらに与えられた米国
特許出願番号第3,520,445 号。 5 ． 1970年10月13日発行、Westcottらに与えられた米
国特許出願番号第3,533,286 号。 ６． 1972年12月19日発行、Maltbyらに与えられた米国
特許出願番号第3,706,980 号。 ７． 1979年１月９日発行、Ohboraらに与えられた米国
特許出願番号第4,133,453 号。 ８． 1982年２月２日発行、Kobayashi らに与えられた
米国特許出願番号第4,313,343 号。 ９． 1987年12月８日発行、Tsuruokaらに与えられた米
国特許出願番号第4,711,561 号。 10． 1989年９月19日発行、Nikiらに与えられた米国特
許出願番号第4,868,599号。 11． 1993年３月30日発行、Yamanakaらに与えられた米
国特許出願番号第5,198,860 号。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の一つの目的
は、電気的及び機械的ノイズに比較的感応しない容量セ
ンサを提供することである。
【０００６】本発明の他の目的は、静電放電に比較的感
応しない容量センサを提供することである。
【０００７】本発明のまた他の目的は、容量センサが故
障した時の過剰充填を防止する容量センサを提供するこ
とである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の一つの態様によ
れば、容器内の物質のレベルを検出するための装置が提
供されている。前記装置は電源と前記容器に隣接して配
置され且つ前記電源に電気的に接続された第１の電極を
有する。前記装置は第２の電極をさらに有する。前記第
２の電極は前記第１の電極から離間され且つ前記容器に
隣接して配置されている。前記装置は前記第２の電極に
電気的に接続された電気的増幅器をさらに有する。前記
増幅器は前記第２の電極において誘導された電流を増幅
し且つ電圧信号を発生する。前記増幅器は、環境のイン
ピーダンスの影響を最小とするために仮想接地に前記第
２の電極を保持するように用いられる。前記装置は、前
記増幅器に電気的に接続され且つ前記電圧信号を整流す
るための整流器と前記整流器に電気的に接続され且つ前
記電圧信号を物質で一杯になっている容器に対応する所
定の電圧信号と比較するコンパレータをさらに有する。
【０００９】本発明の他の態様によれば、容器内の物質
のレベルを検出するための装置を有するタイプの電子写
真印刷装置が提供されている。前記印刷装置は、電源と
前記容器に隣接して配置され且つ前記電源に電気的に接
続された第１の電極を有する。前記装置は前記第２の電
極をさらに有する。前記第２の電極は前記第１の電極か
ら離間され且つ前記容器に隣接して配置されている。前
記装置は前記第２の電極に電気的に接続された電気的増
幅器をさらに有する。前記増幅器は前記第２の電極にお
いて誘導された電流を増幅し且つ電圧信号を発生する。
前記増幅器は環境のインピーダンスの影響を最小とする
ために仮想接地に前記第２の電極を保持するように用い
られる。前記装置は、前記増幅器に電気的に接続され且
つ前記電圧信号を整流するための整流器と前記整流器に
電気的に接続され且つ前記電圧信号を物質で一杯になっ
ている容器に対応する所定の電圧信号と比較するための
コンパレータをさらに有する。
【００１０】本発明の他の態様によれば、容器内の物質
のレベルを検出するための装置を有し且つ電源と接続さ
れるように用いられるタイプの容器が提供されている。
前記装置は第１の電極と第２の電極を有する。第２の電
極は第１の電極から離間され且つ前記容器に隣接して配
置されている。前記装置は前記第２の電極に電気的に接
続された電気的増幅器をさらに有する。前記増幅器は前
記第２の電極内に誘導された電流を増幅し且つ電圧信号
を発生する。前記増幅器は、環境のインピーダンス影響
を最小とするために仮想接地に前記第２の電極を保持す
るように用いられる。前記装置は、前記増幅器に電気的
に接続され且つ前記電圧信号を整流するための整流器と
前記整流器に電気的に接続され且つ前記電圧信号を物質
で一杯になった容器に対応する所定の電圧信号と比較す
るためにコンパレータをさらに有する。
【００１１】
【実施例】コピー及び／又は印刷装置の速度が高まるに
つれて、クリーニングステーションＦにとって、ますま
す多くなった残留トナー粒子を取り除く仕事が一層困難
となり、その負担は重くなるばかりである。クリーニン
グステーションＦは、好ましくは、クリーナユニットに
よって取り除かれた廃棄トナーを効率的に除去するため
の有効な流れを作成するため、サイクロニック（遠心
式）真空システムを有する。より多くの残留トナーが廃
棄容器へ流れ込めば、廃棄容器内のトナーの高さをモニ
タすることが一層重要となってくる。電気的又は機械的
なセンサが容器のトナー高さをモニタするために一般に
使用される。過剰に充填された容器によって、トナーは
結果的に装置中に破局的に分散されることになり、且つ
この装置はクリーニングのために冗長なサービス呼出し
を要求する。サイクロニック真空システムの乱流性は、
機械的又は電気的なトナー高さセンサの効力を失わせる
恐れのある静電放電（ＥＳＤ）だけでなく、電気的及び
機械的なノイズ（雑音）を生成する。
【００１２】本発明の概念を組み込む容量トナーセンサ
８０が図１に一般に示されている。センサ８０は、廃棄
容器ボトル８４内に集められたトナーのような廃棄現像
剤物質８２の高さ８１を測定するために使用される。ト
ナー８２の誘電率は空気の誘電率よりも大きいので、空
気とトナー８２の誘電率の差はボトル８４内のトナー８
２の高さ８１を決定するために使用され得る。
【００１３】静電複写機（ゼログラフィック）において
は、一般に、廃棄トナーボトルは上部右位置に配置され
る。例えば、ボトル８４はこのボトル８４が吊り下げら
れる上部リップ８６を含んでいてもよい。クリーニング
システムＦのフレーム９０はボトル８４のリップが摺動
的に係合するブラケット９２を含む。リップ８６とブラ
ケット９２はクリーニングシステムＦ内でボトル８４を
配向するために作用する。第１の電極即ち信号電極９４
及び第２の電極即ち感知電極９６は、好ましくは、トナ
ー８４の高さ８１が一杯になったボトル８４と対応する
位置で、ボトル８４の外側に配置される。一般に、電極
９４と９６の中間がほぼ高さ８１になる。
【００１４】信号電極９４は、電気的コンジット１０２
によって、電圧信号ソース、例えば、ＡＣ（交流）正弦
波ジェネレータのような電源１００に電気的に接続され
ている。誘導電流の形態の信号１０４は信号電極９４か
ら感知電極９６へ送られる。トナー８２が信号電極９４
と感知電極９６の間に配置された場合に感知電極９６に
おいて受け取られた誘導電流１０４は、トナー８２が電
極９４と９６の間に全く配置されなかった場合の誘導電
流１０４よりもはるかに大きい。感知電極９６における
誘導電流１０４は、感知電極９６と電気的増幅器１０６
の間に位置する電気的コンジット１０８によって電気的
増幅器１０６へ送られる。この電気的増幅器１０６は特
定的に低入力インピーダンスとされ且つ仮想接地又はほ
ぼ接地電位に感知電極９６を保持するように設計され
る。電気的増幅器１０６からのＡＣ出力電圧１１０は誘
導電流１０４に比例する。
【００１５】好ましくは正弦波の形態の出力電圧１１０
は、電気的コンジット１２４を経て電気的増幅器１０６
から整流器１２２へ送られる。整流器１２２は、全波整
流器のような任意の好適な形態を取ってもよく、ＡＣ出
力電圧１１０をＤＣ（直流）電圧１２６へ変換する。Ｄ
Ｃ電圧１２６は正の電圧である。ＤＣ電圧１２６はコン
ジット１３０を経てコンパレータ１３２へ送られる。コ
ンパレータ１３２においては、ＤＣ電圧１２６がボトル
フルの所定ＤＣ電圧レベル１３４と比較される。電圧１
３４はボトルが一杯であることを示す電圧である。ＤＣ
電圧１２６が所定電圧１３４より大きい場合、ボトルフ
ル信号１３６はコンパレータ１３２へ送られ、且つＤＣ
電圧１２６が所定電圧１３４より小さい場合、ボトルノ
ットフル（ボトルは一杯でない）信号１４０がコンパレ
ータ１３２から送られる。
【００１６】本発明は、信号電極９４と感知電極９６が
それぞれ互いに正反対の向きで位置され、且つボトル８
４が両電極間に位置される、図１のセンサ８０を用いて
実行されてもよいが、電極の他の配置も本発明の範囲を
逸脱するものではない。例えば、電極９４と電極９６は
ボトル８４の内部に位置されてもよいし、又は図２のセ
ンサ１４２に示されているように、互いに隣接して位置
されてもよい。
【００１７】図２に関しては、電源１４４が信号電極１
４６と接続されている。感知電極１４８は隣接して位置
し且つ信号電極１４６から離間されている。誘導電流の
形態の信号１５０は感知電極１４８から電気的増幅器１
５２へ送られる。誘導電流１５０は電気的増幅器１５２
によって増幅ＡＣ信号１５４へ増幅され、この増幅ＡＣ
信号１５４は整流器１５６へ送られる。整流器１５６
は、ＡＣ信号１５４をＤＣ電圧信号１６０へ変換する。
ＤＣ電圧信号１６０は好ましくは正電圧である。ＤＣ電
圧信号１６０はコンパレータ１６４によって基準電圧１
６２と比較される。ＤＣ電圧信号１６０が基準電圧１６
２より大きな場合、ボトルフル信号１６６が送られる。
これに対して基準信号１６２がＤＣ電圧１６０より大き
な場合、ボトルノットフル信号１７０がコンパレータ１
６４から送られる。
【００１８】電子写真印刷装置におけるセンサ８０（図
１）及び１４２（図２）の使用は、センサ８０及びセン
サ１４２を静電放電（ＥＳＤ）にさらされてもよい。こ
れらのＥＳＤは電子写真複写機又はプリンタの動作の固
有の部分であり、だからトナー８２の潜像への転写は静
電帯電によって行われる。従って、静電帯電も装置の固
有の部分であり且つこの装置の内部で時折生じる静電放
電（ＥＳＤ）を避けることはできない。静電放電はサイ
クロニッククリーナが受光体ベルトからトナーを清浄す
るために使用される時になど、帯電した移動トナーが含
まれる特定の事象である。トナーボトルはその外周に沿
ってＥＳＤを蓄積し、このＥＳＤはセンサー８０又は１
４２へ送られてもよい。静電放電は電気的増幅器のよう
な高性能の電子的構成要素（部品）へダメージを与える
こともあり、大部分が静電放電から成る誘導電流を生成
することもあり、同様に、偽のボトルフル信号を送って
しまうこともある。
【００１９】静電放電の影響を最小とするために設計さ
れたセンサ１７６が図３に示されている。センサ１７６
は、このセンサ１７６が電源プロテクタ１８０と増幅器
プロテクタ１９０も含むことを除いて、センサ８０に類
似している。電源プロテクタ１８０又は増幅器プロテク
タ１９０のいづれかを含むことが、本発明のセンサへの
静電放電によって生じる上記の問題を解決するのに充分
であるかもしれないことが理解されよう。
【００２０】電源プロテクタ１８０及び増幅器プロテク
タ１９０は、静電放電がこれらのプロテクタ１８０及び
１９０内で吸収され且つセンサ１７６の他の構成要素へ
向かって放電されることができないように、いかなる適
切な形態をも取り得る。電源プロテクタ１８０及び増幅
器プロテクタ１９０は同様の又は異なる構成を有してい
てもよい。増幅器プロテクタ１９０は電気的増幅器１０
６を保護し且つコンパレータ１３２の有効性へ影響を与
えるスパイク信号を回避するために主に動作する。電源
プロテクタ１８０は電源１００を保護するために主に動
作する。
【００２１】電源プロテクタ１８０のための好適な回路
が記述されている。好適な増幅器プロテクタ１９０は電
源プロテクタ１８０に関して説明された回路と同じ回路
を利用してもよい。電源１００はコンジット１９２によ
り電源プロテクタ１８０に電気的に接続されている。コ
ンジット１９２は抵抗Ｒ２に電気的に接続されている。
抵抗Ｒ２は第１のダイオードＤ１と第２のダイオードＤ
２に電気的に接続されている。ダイオードＤ１及びＤ２
はまた接地接続されている。ダイオードＤ１及びＤ２
は、二つの作動モードを有している。即ち、ダイオード
における電圧が所定レベルの約＋／−１５ボルトより大
きい場合は第１の低インピーダンスモード、及びダイオ
ードにおける電圧が所定レベルの約＋／−１５ボルトよ
り小さい場合は第１の高いインピーダンスモードであ
る。ダイオードＤ１及びＤ２は、電圧が電源プロテクタ
１８０を経て約＋／−１５ボルトなどの低レベルになる
のを制限する。同様にダイオードＤ１及びＤ２は電流の
大部分を吸収する。ダイオードＤ１及びＤ２は第２のレ
ジスタ（抵抗器）Ｒ３にさらに電気的に接続されてい
る。レジスタＲ３は電極９４からの静電放電スパイクと
対応する電流を制限するように作用する。インダクタＩ
１はレジスタＲ３と電気的に接続されている。インダク
タＩ１は、電極９４からの静電放電によって生じる電圧
スパイクからの電流の流れをスパイク妨害するために動
作する。インダクタＩ１はコンジット１９８によって信
号電極９４に電気的に接続されている。先に述べた通
り、増幅器プロテクタ１９０のための例示的回路は電源
プロテクタ１８０の回路と同一であってもよい。
【００２２】電源１００からの電力はコンジット１９２
を介して電源プロテクタ１８０へ入力する。０．６０ボ
ルトのような所定レベルよりも大きな電圧を有する静電
放電はダイオードＤ１及びＤ２によって吸収される。電
力はコンジット１９８を介して信号電極９４へ送られ
る。誘導電流１０４は感知電極９６によって受け取られ
且つコンジット１９９を経て増幅器プロテクタ１９０へ
送られる。増幅器プロテクタ１９０において受け取られ
たあらゆる有効な静電放電電流スパイクは、増幅器ダイ
オードＤ３及びＤ４によって吸収される。感知電極９６
からの誘導電流１０４は、増幅器プロテクタ１９０を介
して送られ且つコンジット２００によって電気的増幅器
１０６へ電気的に送られる。電気的増幅器１０６は電気
的コンジット１２４によって出力信号１１０を整流器１
２２へ送る。整流器１２２は出力信号１１０を整流し、
この信号をその平均ＤＣ電圧１２６へ変換し、この平均
ＤＣ電圧１２６は電気的コンジット１３０によってコン
パレータ１３２へ送られる。コンパレータ１３２が高電
圧信号１３６を発信する時、ボトルフル（一杯である）
状態が表され、且つコンパレータが低電圧信号１４０を
発信する時、ボトルノットフル（一杯でない）状態が表
される。
【００２３】先に述べた通り、過剰充填された容器によ
ってトナーは装置中に破局的に分散されることになり、
従ってこの装置はクリーニングのための面倒なサービス
呼出しを要求する。図１、図２、及び図３に記述されて
いるセンサー８０、１４２、及び１７６は、これらのセ
ンサが適切に機能している時はボトルフル状態をそれぞ
れ信号で知らせるが、これらのセンサ内の電気的構成要
素の故障はボトルが過剰充填される状態につながること
になる。センサが故障した場合にボトルフル状態を表わ
す信号は、結果的に生じる過剰充填された容器（の状
態）とそれに伴う面倒なクリーニングを軽減する。出願
人は、これらのセンサ内で発生する大部分の電気的故障
が、ＤＣ電圧信号１２６を全く生じないか又は生じたと
してもコンパレータ１３２へ到着するＤＣ電圧信号１２
６はより低いと予想する。出願人は、空の廃棄トナーボ
トル８４で適切に作動するセンサが、例えば、少なくと
も１．５ボルトＤＣの最小電圧２０３のコンパレータ１
３２においてのＤＣ電圧１２６を出すことをさらに発見
した。出願人は、ほぼ一杯になったトナーボトルが、例
えば、２．７ボルトＤＣの最大電圧２０１のコンパレー
タ１３２においてＤＣ電圧１２６を生成することをさら
に発見した。要するに、出願人は、ボトル８４が追加の
トナー８２が入る余裕があることを確かめるため、整流
器１２２から送られるＤＣ電圧１２６が、例えば、１．
５から２．７ボルトまでの最小電圧２０３から最大電圧
２０１の範囲に及ぶことを発見した。従って、フェイル
セーフ（信頼性）ロジックは、ボトルの空状態が電圧が
最小電圧２０３から最大電圧２０１の範囲内にある時の
み満たされるようにコンパレータ１３２に対して開発さ
れ得る。
【００２４】このようなフェイルセーフロジックの例が
図４に示されている。ブロック２０２においては、ＤＣ
電圧１２６が最大電圧２０１と比較される。電圧１２６
が最大電圧２０１よりも大きな場合、ルート２０４が取
られ、ボトルフルブロック２０６へ進む。電圧１２６が
最大電圧２０１より低いか又は等しい場合、ルート２０
８が取られ、ブロック２１０へ進む。ブロック２１０に
おいては、電圧１２６は最小電圧２０３と比較される。
電圧１２６が最小電圧２０３より低い場合、ルート２１
２が取られ、ボトルフルブロック２０６へ進む。電圧１
２６が最小電圧２０３よりも大きいか又は等しい場合、
ルート２１４が取られ、ボトルエンプティ（空）ブロッ
ク２１６へ進む。図４に示されているようなフェイルセ
ーフロジックは、例えば、図１０のコンパレータ２８０
に示されている一つのこの種の回路のようなあらゆる好
適な電気回路によって達成されてもよい。
【００２５】図１の誘導電流電気的増幅器１０６、図３
の回路プロテクタ１８０及び１９０、及び図４のフェイ
ルセーフロジックコンパレータが全て図５に示されてい
るセンサ２１８に組み込まれてもよい。発振器（オシレ
ータ）２２０は信号２２２を電気的コンジット２２４を
経てＥＳＤ保護回路２２６へ送る。ＥＳＤ保護回路２２
６は電気的構成要素へのダメージ（損傷）に対する主保
護として作用し、出力に与える静電放電ノイズの影響を
軽減する。ＥＳＤ保護２２６からの信号２２２はコンジ
ット２２８を介して信号電極２３０へ移動する。廃棄
（物質）ボトル２３２は信号電極２３０へ隣接して位置
される。信号２２２は感知電極２３６において受け取ら
れた誘導電流２３４を誘起する。誘導電流２３４は電気
的コンジット２３８を介してＥＳＤ保護回路２４０へ移
動する。ＥＳＤ保護回路２４０は感知電極２３６におい
て静電放電から電気的構成要素を保護し且つ出力へ与え
る静電放電ノイズの影響を軽減する。ＥＳＤ保護回路２
４０からの誘導電流２３４は電気的コンジット２４２を
経て増幅器エリア２４３へ移動する。
【００２６】増幅器エリア２４３は第１の感知増幅器と
低域フィルタ回路２４４を含む。第１の増幅器回路２４
４は、電気的コンジット２４６を介してクリッピング回
路を有する第２段増幅器フィルタ２５０に電気的に接続
されている。感知増幅器及び低域フィルタ回路２４４は
仮想接地に近似する低電圧で感知電極２３６を維持する
ように作用し、これによって電極２３０及び２３６を横
切る電圧が振動電圧となるように定義する。仮想接地は
環境への結合容量の影響又はインピーダンスの影響を最
小とする。感知増幅器回路２４４の低域フィルタ部分
は、一般に、静電放電を含むシステムノイズの結果とし
て発生する高周波信号をフィルタ処理によって除去す
る。
【００２７】クリッピング回路を有する第２段増幅器フ
ィルタ２５０は追加の利得を提供する。第２段増幅器回
路２５０は高周波数及び低周波数のノイズをさらにフィ
ルタ処理によって除去する。第２段回路２５０のクリッ
ピング特性は、第２段回路２５０の出力を約１ボルトへ
さらに限定する。出願人はコンジット２４６における電
圧が通常はおおよそ約３００ミリボルト程度であること
を発見した。クリッピング機能がない場合、第２段増幅
器２５０からの出力は１５ボルトの高さへスパイクする
かもしれない。度々のスパイクは出力を上昇させ得る。
さらに、クリッピング特性は、同様により迅速な回復を
提供する線形領域内で増幅器エリア２４３の出力を維持
する。
【００２８】信号２３４は、電気的コンジット２５２を
経て、そのピーク応答が好ましくは発振器２２０の振動
数であるように設計された帯域フィルタ２５４へ送られ
る。帯域フィルタ２５４からの信号２３４は、電気的コ
ンジット２５６を介して低域フィルタを有する全波整流
器２５８へ送られる。帯域フィルタ２５４はより多くの
フィルタリングをあらゆる所望される利得で提供する。
全波整流器２５８が最も強い周波数の成分の振幅をＤＣ
電圧へ変換する傾向があるので、フィルタ２５４からの
フィルタリングが必要とされる。ノイズソースがコンジ
ット２５６での信号よりも大きな振幅を有している場
合、整流器２５８におけるＤＣ出力はノイズ成分の振幅
を反射する傾向がある。低域フィルタを有する整流器２
５８は入力信号を整流し且つその内の低周波数を通過さ
せる。フィルタを有する整流器２５８の出力は本質的に
ＤＣ電圧信号２６０である。信号２６０は入力の平均値
にほぼ等しい。全波整流器２５８からのＤＣ電圧信号２
６０は、コンジット２６２を介して調整ポテンショメー
タを有するＤＣ増幅器２６４へ送られる。
【００２９】ＤＣ増幅器２６４は、空のボトル出力が公
称の成分値とは無関係な所定のレベル、例えば、２．１
５ボルトヘセットされることができるように、調整可能
なＤＣ利得を提供する。ＤＣ増幅器２６４は増幅された
ＤＣ電圧信号２６６を生成する。基準電圧回路２６８は
ボトル低フェイルセーフ閾値電圧２７０（約１．５ボル
ト）を提供する。増幅されたＤＣ電圧信号２６６はコン
ジット２７２を経てコンパレータ２８０へ送られる。コ
ンパレータ２８０はボトルフル固定閾値電圧２６９（約
２．７ボルト）を提供する。低フェイルセーフ閾値電圧
２７０はコンジット２７６を介してコンパレータ２８０
へ送られる。センサディジタル出力信号２８２はコンパ
レータ２８０によって発生される。コンパレータ２８０
はセンサ出力信号２８２を制御する。信号２８２は、入
力信号がフル閾値電圧２６９より上であるか又は低閾値
電圧２７０より下である場合、ハイにセットされる。ハ
ーネスの断線などのように、回路が非作動である多くの
状態の間、出力は低閾値電圧２７０より下へ下がり、セ
ンサをしてボトルフルを示させ、これによって装置が作
動して且つボトルが過剰充填されるのを回避する。この
回路によってカバーされる故障モードは、＋１５ボルト
のロス、−１５ボルトのロス、信号のロス、ハーネスの
断線、低入力信号によって特徴とされるセンサ回路の故
障、及び入力信号を１．５ボルト以下に下げさせるあら
ゆる故障を含んでいてもよい。開口したコレクタ入力を
有するタイプのコンパレータ２８０を用いることと、信
号２６６が１．５ボルトより下の時に出力信号２８２を
ハイに定義することが、＋１５ボルト信号がロスされた
時、適切な動作を確実とする。
【００３０】電源線ノイズ調節（コンディショニング）
を提供するため、発振器２２０のための電源は図６に示
されているように電源回路２９０を有していてもよい。
回路エレメントへ安定供給電圧を提供するため、増幅器
エリア２４３内で使用される増幅器、帯域フィルタ２５
４、全波整流器２５８、及びＤＣ増幅器２６４は、図６
に示されているような調節回路２９２を利用してもよ
い。基準電圧をコンパレータ２８０に対して提供するた
めに使用される基準電圧回路２６８の実施例が図６に示
されている。
【００３１】基準電圧回路２６８、電源調節回路２９
０、及び電源調節回路２９２に対する例示的な回路の成
分値の表が以下に示されている。
【００３２】
【表１】
【００３３】図７は発振器２２２及びＥＳＤ保護回路２
２６に対する例示的な回路を示す。発振器２２２及びＥ
ＳＤ保護回路２２６に対する例示的な回路成分値の表が
以下のように示されている。
【００３４】
【表２】
【００３５】図９は、ＥＳＤ保護回路２４０、感知増幅
器２４４と第２段増幅器２５０を含む電気的増幅器エリ
ア２４３、及び帯域フィルタ２５４に対する例示的な回
路を示す。ＥＳＤ保護回路２４０、感知増幅器２４４、
第２段増幅器２５０、及び帯域フィルタ２５４に対する
例示的回路成分値の表は以下のように示されている。
【００３６】
【表３】
【００３７】図１０は、全波整流器２５８、ＤＣ増幅器
２６４、及びコンパレータ２８０に対する例示的回路を
示す。全波整流器２５８、ＤＣ増幅器２６４、及びコン
パレータ２８０に対する例示的回路の成分値の表が以下
に示されている。
【００３８】
【表４】
【００３９】廃棄ボトル２３２の回りへのセンサ２２０
の設置が図８に一般に示されている。廃棄ボトル２３２
は一般に、クリーニングユニットＦ内に位置され、好ま
しくはクリーニングユニットフレーム３００内に位置さ
れている。クリーニングユニットフレーム３００はスチ
ールスタンピング（圧縮成形）のような耐久性材料から
作られ、且つ好ましくは接地される。廃棄ボトル２３２
はフレーム３００の左と右のフレーム部材３０２及び３
０４のそれぞれの間に位置される。廃棄ボトル２３２の
上部におけるリップ３０６はフレーム３００に接続され
たブラケット３１０によって支持される。ボトル２３２
のリップ３０６はフレーム３００内でボトルを適切に位
置合わせするためにブラケット３１０内で摺動可能に係
合する。
【００４０】信号電極ブラケット３１２は半田などのあ
らゆる好適な手段によって左のフレーム部材３０２に固
定的に取り付けられている。ブラケット３１２は或いは
左のフレーム部材３０２の一部であってもよい。信号電
極裏当て板３１４は、リベット３１６のようなあらゆる
好適な手段によってセンサブラケット３１２に固定的に
取り付けられている。信号電極裏当て板３１４は、電気
的回路板のようなあらゆる適切な非導電性物質から作ら
れてもよい。信号電極２３０は、裏当て板３１４とブラ
ケット３１２の間で信号電極裏当て板３１４に沿って位
置されている。信号電極２３０はあらゆる好適な形状を
有することができるが、出願人は約２インチ（約５．０
８ｃｍ）の直径を有する円形の電極が本発明の実施に適
切であることを発見した。信号電極３２０は好ましくは
導電性の物質から構成されている。
【００４１】感知電極ブラケット３２０は右フレーム部
材３０４へ固定的に取り付けられている。ブラケット３
２０は右フレーム部材３０４の分離した単体又は一体化
部分であってもよい。感知電極裏当て板３２２はリベッ
ト３１６などのあらゆる適切な手段によって感知電極ブ
ラケット３２０に固定的に取り付けられている。感知電
極２３６は感知電極裏当て板３２２と感知電極ブラケッ
ト３２０の間で感知電極裏当て板３２２に沿って位置さ
れる。感知電極２３６も好ましくは信号電極２３０と同
様であり、約２インチ（約５．０８ｃｍ）の直径を有す
る円形を有している。感知電極２３６は好ましくは導電
性物質から構成されている。フレーム垂直部材３０２と
３０４は、電極２３０及び２３６をこれらの電極の後ろ
にある物体に対して無感応にするためにフレームバック
プレート（背板）として作用する。従って、バックプレ
ート３０２及び３０４は好ましくは導電性である。
【００４２】出願人は、クリーニングユニットフレーム
３００に相対してだけでなく廃棄ボトル２３２に相対す
る電極２３０及び２３６の位置決めが重要であることに
気付いた。出願人は、廃棄トナーボトル２３２の幅Ｍが
重要であり且つ補強リブ３２４をボトル２３２に追加す
ることによってボトル２３２の内部が真空を受けた場合
に面積Ｍを安定させるように作用することに気付いた。
出願人は、一般に寸法Ｋと称される電極２３０及び２３
６とボトル２３２の間の距離が重要であることにさらに
気付いた。寸法Ｋを大きくすると信号が小さくなる。寸
法Ｋは好ましくはゼロであるべきだが、このような寸法
はボトル２３２とフレーム３００の許容差のために不可
能である。出願人は寸法Ｋについては４．４ｍｍが適切
であることに気付いた。
【００４３】出願人は、それぞれ寸法Ｇと称される電極
２３０及び２３６とバックプレート３０２及び３０４の
間の寸法が重要であることにさらに気付いた。出願人
は、寸法Ｇを大きくすると信号も大きくなるが、これに
よって信号がボトル内のトナー高さにあまり感応しなく
なることに気付いた。出願人は、８．４ｍｍの寸法Ｇが
受容できることにさらに気付いた。
【００４４】出願人は、フレームバックブレート３０２
及び３０４を電極２３０及び２３６より下へそれぞれ延
出することによって、センサ２２０が電極２３０及び２
３６の外側の状態にあまり感応しなくなることにさらに
気付いた。出願人は、一般に寸法Ｊと称される電極２３
０及び２３６の下部からプレート３０２及び３０４の下
部までの寸法が好ましくは２５．０ｍｍであることに気
付いた。出願人は、一般に寸法Ｈと称される電極２３０
及び２３６の上部からフレーム３００の上部部材３２５
までの寸法がセンサ２２０の動作にとって重要であるこ
とにさらに気付いた。寸法Ｈを小さくすると信号も小さ
くなる。出願人は２．０インチ（約５．０８ｃｍ）の寸
法Ｈが受容できることに気付いた。
【００４５】図６、図７、及び図９の回路は単一電子板
３２６へ結合されてもよい。回路板３２６は、好ましく
は、不要な信号を最小とするために感知電極ブラケット
３２２に隣接するフレームバックプレート３０４に沿っ
て取り付けられる。回路板３２６は電源回路２９０との
コネクタ（接続器）３３４において電気的コンジット３
３２によって電源３３０と接続される。電源３３０は好
ましくは＋１５ボルト及び／又は−１５ボルトの直流ソ
ースであり、トランス（図示されてない）によって提供
されることができる。感知電極２３６はコネクタ３４０
でコンジット３３６を経て回路保護回路２４０と電気的
に接続されている。信号電極２３０はコンジット３４２
を経てＥＳＤ保護回路２２６とのコネクタ３４４で回路
板３２６と接続されている。バックプレート３０２及び
３０４は好ましくはフレーム３００と接地され、且つ電
気的コンジット３４６を介して互いに接地される。プレ
ート３０２及び３０４を接地するあらゆる他の好適な方
法が使用され得ることが評価されるべきである。
【００４６】図８に示されているように回路板３２６は
トナー廃棄ボトルの廃棄トナーの高さを測定するために
利用されてもよいが、回路板３２６は同様に複写機又は
印刷装置内のあらゆる他の電気的に非伝導性の容器の内
容物の高さを測定するために使用することができる。例
えば、図１１に関しては、図８の回路板３２６の電子回
路に類似している電子回路を有する感知回路４０２はコ
ンジット４０６を介して制御ボックス４０４に電気的に
接続されている。電源４１０は、電気的コンジット４１
２を介してトナー廃棄ボトル４２２、フューザ油ボトル
４２４、現像剤廃棄ボトル４２６、及びキャリア廃棄ボ
トル４３０のそれぞれに対する信号電極４１４、４１
６、４１８、及び４２０に電気的に接続されている。ト
ナー感知電極４３２、フューザ油ボトル感知電極４３
４、現像剤廃棄ボトル感知電極４３６、及びキャリア廃
棄ボトル感知電極４４０は制御ボックス４０４と電気的
に接続されている。感知電極４３２、４３４、４３６、
及び４４０の線間キャパシタンス（静電容量）は約１０
０Ｐｆであり且つコンジット４０６及び４１２は遮蔽さ
れたケーブルである。制御ボックス４０４は、トナー廃
棄ボトル４２２、フューザ油ボトル４２４、現像剤廃棄
ボトル４２６、又はキャリア廃棄ボトル４３０からの信
号を選択的に感知することができる。従って、同一セン
サ４０２が、トナー廃棄ボトル、フューザ油ボトル４２
４、現像剤廃棄ボトル４２６、又はキャリア廃棄ボトル
４３０におけるレベルを測定するために使用されること
ができる。このように、同一センサ４０２はいかなる多
数の容器の内容物のレベルを測定するためにも使用され
得る。この特徴は装置の種々の容器の内容物のレベルを
測定し且つ制御するための非常に手軽な方法を提供する
ことができる。
【００４７】
【発明の効果】本発明は、電気的及び機械的ノイズに比
較的感応しない仮想接地回路測定電圧を有する容量セン
サを提供する。
【００４８】本発明は、容量センサが静電放電に比較的
感応しない静電放電保護回路を提供する。
【００４９】本発明は、容量センサが前記センサが故障
した場合に容器が一杯であることを表わし、これによっ
て過剰充填を防止するフェイルセーフ回路を有する容量
センサを提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】向き合ったセンサを用いた本発明の容量センサ
の実施例を示す部分的略立面図である。
【図２】隣接するセンサを用いた本発明の容量センサの
他の実施例を示す部分的略立面図である。
【図３】回路保護を用いた図１の容量センサを示す部分
的略立面図である。
【図４】本発明の容量センサの実施例に対するフェイル
セーフロジックのフローチャートである。
【図５】向き合うセンサ、回路保護、及びフェイルセー
フロジックを用いた本発明の容量センサの他の実施例を
示す部分的略立面図である。
【図６】図５の容量センサのための主電源供給、増幅器
への電源供給、及び基準電圧への電源供給の回路図であ
る。
【図７】図５の容量センサのための発振器（オシレー
タ）と信号電極のための静電放電（ＥＳＤ）保護の回路
図である。
【図８】図５の容量センサのためのトナーコンテナ、信
号電極、及び感知電極の立面図である。
【図９】図５の容量センサのための感知電極に対するＥ
ＳＤ保護、ＡＣ増幅器、及び帯域パスフィルタの回路図
である。
【図１０】図５の容量センサのための感知電極に対する
整流器、ＤＣ増幅器、及びコンパレータの回路図であ
る。
【図１１】複数のコンテナが図５の容量センサによって
モニタされるのを許容する制御回路の回路図である。
【符号の説明】
８０ 容量トナーセンサ ８４ 廃棄トナーボトル ９４ 信号電極 ９６ 感知電極 １００ 電源 １０２ 電気的コンジット １０４ 誘導電流 １０６ 電気的増幅器 １２２ 整流器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウィリアム エル．デズン アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14526 ペンフィールド キャスケード ドライ ヴ 33 (72)発明者 ローレンス アール．ベネディクト アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14544 ラッシュヴィル イースト レイク ロ ード 198 (72)発明者 ガイス オー．ゼイェド アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14621 ロチェスター ナイ パーク 71 (72)発明者 アラン ジェイ．ワーナー，ジュニア アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14620 ロチェスター ハイランド アヴェニュ ー 810

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 容器内の物質のレベルを検出するための
    装置であって、 電源と、 前記容器に隣接して配置され且つ前記電源に電気的に接
    続されている第１の電極と、 前記第１の電極から離間され且つ前記容器に隣接して配
    置されている第２の電極と、 前記第２の電極に電気的に接続され、前記第２の電極に
    おいて誘導された電流を増幅し且つ電圧信号を発生する
    ための電気的増幅器と、 を有し、 前記電気的増幅器が環境のインピーダンス影響を最小と
    するために仮想接地に前記第２の電極を保持するように
    用いられ、 前記増幅器に電気的に接続され且つ前記電圧信号を整流
    するための整流器と、 前記整流器に電気的に接続され且つ前記電圧信号を物質
    で一杯になった前記容器に対応する所定の電圧信号と比
    較するためのコンパレータと、 をさらに有する物質レベル検出装置。
  2. 【請求項２】 容器内の物質のレベルを検出するための
    装置を有するタイプの電子写真印刷装置であって、 電源と、 前記容器に隣接して配置され且つ前記電源に電気的に接
    続されている第１の電極と、 前記第１の電極から離間され且つ前記容器に隣接して配
    置されている第２の電極と、 前記第２の電極に電気的に接続され、前記第２の電極に
    おいて誘導された電流を増幅し且つ電圧信号を発生する
    ための電気的増幅器と、 を有し、 前記電気的増幅器が環境のインピーダンス影響を最小と
    するために仮想接地に前記第２の電極を保持するように
    用いられ、 前記増幅器に電気的に接続され且つ前記電圧信号を整流
    するための整流器と、 前記整流器に電気的に接続され且つ前記電圧信号を物質
    で一杯になった前記容器に対応する所定の電圧信号と比
    較するためのコンパレータと、 をさらに有する電子写真印刷装置。
  3. 【請求項３】 容器内の物質のレベルを検出するための
    装置を有し且つ電源に接続されるように用いられるタイ
    プの容器であって、 前記容器に隣接して配置され且つ前記電源に電気的に接
    続されている第１の電極と、 前記第１の電極から離間され且つ前記容器に隣接して配
    置されている第２の電極と、 前記第２の電極に電気的に接続され、前記第２の電極に
    おいて誘導された電流を増幅し且つ電圧信号を発生する
    ための電気的増幅器と、 を有し、 前記電気的増幅器が環境的インピーダンス影響を最小と
    するために仮想接地に前記第２の電極を保持するように
    用いられ、 前記増幅器に電気的に接続され且つ前記電圧信号を整流
    するための整流器と、 前記整流器に電気的に接続され且つ前記電圧信号を物質
    で一杯になった前記容器に対応する所定の電圧信号と比
    較するためのコンパレータと、 をさらに有する容器。
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