JPH10301386A

JPH10301386A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH10301386A
Application number: JP9109856A
Authority: JP
Inventors: Akinori Nishizawa; 昭則西澤
Original assignee: Murata Machinery Ltd
Current assignee: Murata Machinery Ltd
Priority date: 1997-04-25
Filing date: 1997-04-25
Publication date: 1998-11-13

Abstract

(57)【要約】【課題】従来は、非磁性トナーを使用する電子写真方
式の画像形成装置においては、現像器内のトナーの有無
のみしか検出することが出来なかったため、ユーザはト
ナーの交換時期が近づいたことを予測して予備のトナー
を用意することが出来なかった。【解決手段】現像器91内のトナーを撹拌するパドル91
1 を備えた画像形成装置において、現像器91内部でのパ
ドル911 によるトナーの撹拌に伴う透過光量の変化を検
出する発光部931 と受光部932 とで構成されるフォトイ
ンタラプタと、その検出結果が所定値より大（又は小）
である場合に所定の信号を出力するコンパレータ103
と、所定の信号の持続時間を計時するカウンタとを備
え、カウンタ102 の計時結果に従って現像器91内のトナ
ー残量を判断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子写真方式を利用
した画像形成装置に関し、特にその現像器内におけるト
ナーの残量を検出し得る画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式の画像形成装置では、感光
体上に形成された静電潜像にトナーを選択的に吸着させ
てトナー顕像として現像し、それを用紙上に転写した後
に加熱・加圧して用紙上に定着させる。感光体へのトナ
ーの選択的な吸着は現像器により行なわれるが、現像器
内にトナーがどの程度残っているかという情報は保守管
理のための重要な情報である。

【０００３】ところで、電子写真方式に用いられるトナ
ーには磁性トナーと非磁性トナーとがあり、磁性トナー
を用いる場合には磁気検知によりトナー残量の検出が可
能である。しかし、非磁性トナーを対象とする場合に
は、従来は光電センサによりトナーの有無のみを検出し
ていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述のような従来の非
磁性トナーを使用する電子写真方式の画像形成装置にお
いては、現像器内のトナーの有無のみしか検出すること
が出来なかったため、ユーザはトナーの交換時期が近づ
いたことを予測して予備のトナーを用意することが出来
なかった。従って、トナー残量には拘らずに常時予備の
トナーを用意しておくか、トナーが無くなってから新た
なトナーを注文するかの対応しか出来なかったという問
題があった。

【０００５】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであり、非磁性トナーは勿論のこと、磁性トナー
であっても、現像器内のトナー残量を容易に検出し得る
電子写真方式の画像形成装置の提供を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る画像形成装
置は、現像器内のトナーを撹拌する撹拌装置と、現像器
内の透過光量を検出する光電センサと、この光電センサ
の検出結果が所定値より大（又は小）である場合に所定
の信号を出力する比較手段と、所定の信号の持続時間を
計時する計時手段とを備え、計時手段の計時結果に従っ
て現像器内のトナー残量を判断すべくなしてあることを
特徴とする。

【０００７】このような本発明の画像形成装置では、光
電センサによる透過光量の検出結果がトナーの撹拌に伴
って、しかもトナー残量に応じて変化するため、ある程
度以上の透過光量の継続時間が計時手段によって計時さ
れ、その結果からトナー残量が判断可能になる。

【０００８】また本発明に係る画像形成装置は、上述の
計時手段が所定の信号の出力開始時点から所定周波数の
クロックに同期してカウントを開始し、第２の信号の出
力によりカウント結果を”０”クリアすべくなしてある
ことを特徴とする。

【０００９】このような本発明の画像形成装置では、比
較手段から所定の信号が出力され始めた場合にのみ計時
手段がカウントを開始するので、光電センサの検出結果
から直接トナー残量を判断する場合に比して正確な判断
が可能になる。

【００１０】更に本発明に係る画像形成装置は、上述の
計時手段のカウント結果が所定値に達した場合に現像器
が装着されていないと判断すべくなしてあることを特徴
とする。

【００１１】このような本発明の画像形成装置では、ト
ナー残量のみならず、現像器そのものの存否、即ち装着
されているか否かも判断可能になる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態を
示す図面に基づいて詳述する。図１は本発明に係る電子
写真方式の画像形成装置の構成例を示すブロック図及び
それをファクシミリ装置の記録部として利用した場合の
ファクシミリ装置の機能ブロック図である。

【００１３】図１において、参照符号１はファクシミリ
装置の制御部として機能するCPU(中央処理装置) を示し
ており、このファクシミリ装置全体の動作を制御するた
めのプログラム等を予め記憶したROM (Read Only Memor
y)２と、CPU １による制御に必要なデータ及び制御動作
時に一時記憶が必要なデータ等を記憶するための記憶手
段として機能するRAM(Random Access Memory) ３とが接
続されている。

【００１４】また、CPU １にはNCU (Network Control U
nit)４, モデム５が接続されている。NCU ４は、CPU １
により制御されて、回線Ｌとこのファクシミリ装置との
接続を制御すると共に、通信相手の電話番号に応じたダ
イヤルパルスを送出する機能及び着信を検出する機能を
有している。なお、回線Ｌは図示されていない一般公衆
電話回線に接続されている。モデム５は、送受信データ
の変復調、具体的には本来はデジタル信号である送信デ
ータをアナログの音声信号に変調してNCU ４を介して回
線Ｌへ送出し、また逆に回線ＬからNCU ４を介して受信
したアナログの音声信号をディジタル信号に復調する。

【００１５】CPU １には更に、読取部６, 画像メモリ
７, コーデック８, 記録部９, 操作部10, 表示部11等が
接続されている。

【００１６】読取部６はたとえば CCDイメージセンサ等
のスキャナにより原稿画像の読み取りを行なう。画像メ
モリ７は、読取部６が読み取った画データを記憶し、ま
た外部から回線Ｌ及びモデム５を介して受信した画デー
タを記憶する。コーデック８は、送信すべき画データを
符号化し、また受信した画データを復号化する。記録部
９は、本発明の画像形成装置であって詳細は後述する
が、受信画データまたは読取部６が読み取った画データ
を記録紙（用紙）上に印字することにより記録してハー
ドコピー出力を行なう手段として機能する。操作部10は
電話番号等の数字を入力するためのテンキー, ワンタッ
チキー, 短縮キー, 種々の動作を指示するための操作キ
ー等で構成されている。表示部11は、操作部10の操作に
より入力された電話番号，記録部９の現像器内のトナー
残量等の種々の情報をソフトコピー出力して表示する C
RTディスプレイまたはLCD(液晶表示装置) 等で構成され
ている。

【００１７】次に、本発明の画像形成装置である記録部
９について、説明する。記録部９はCPU １とは具体的に
はインタフェイス(I/O)901及びコーデック902 で接続さ
れており、I/O 901 は主として記録部９の機械的な動作
に関する制御信号を、コーデック902 は画像形成のため
の画データの送受をそれぞれ分担している。

【００１８】記録部９それ自体は従来の電子写真方式の
画像形成装置と同様に、主要構成要素としての現像器9
1, 感光体ドラム92, 帯電ブラシ93, 転写ローラ94等で
構成されている。なお、本実施の形態では感光体ドラム
92上に静電潜像を形成するための手段として LEDアレイ
95を備えているが、他のたとえば感光体ドラム92上にレ
ーザービームを投射して静電潜像を形成する方式、 LED
シャッタにより光線を投射する方式であってもよい。な
お、感光体ドラム92と転写ローラ94とは圧着した状態で
対向配置されている。

【００１９】参照符号96は用紙が収納されている用紙カ
セットを、97はこの用紙カセット96に収納されている用
紙の最上層の一枚を取り出すピックアップローラを、98
はモータＭの回転駆動力をピックアップローラ97に接断
するソレノイドを、99はピックアップローラ97により用
紙カセット96からピックアップされた一枚の用紙が現像
器91の直前の所定位置まで到達したことを検出する用紙
センサを、100 は定着ローラをそれぞれ示している。

【００２０】なお、参照符号101 にて示されている一点
鎖線は用紙カセット96から定着ローラ100 にまで至る用
紙の搬送経路を示している。

【００２１】ソレノイド98にはI/O 901 を介してCPU １
から、モータＭとピックアップローラ97とを接断するた
めの制御信号S1が与えられる。用紙センサ99からCPU １
へは、I/O 901 を介してそのオン／オフ、換言すれば用
紙の到達を検出したか否かを示す検出信号S2が与えられ
る。

【００２２】現像器91は、その内部に収納されているト
ナーを撹拌するための複数のパドル911 と、詳細は後述
するトナーセンサ910 と、トナーを感光体ドラム92に選
択的に吸着させるために搬送するローラ等で構成されて
いる。なお、詳細は後述するが、トナーセンサ910 はア
ナログの電圧信号である検出信号S3を出力する。

【００２３】図２はトナーセンサ910 及びそれが装着さ
れる部位近辺の現像器91を破断して示す模式図である。
トナーセンサ910 には二つの凸部921, 922が形成されて
おり、一方の凸部921 には光電センサとしてのフォトイ
ンタラプタの発光部931 が、他方の凸部922 にはフォト
インタラプタの受光部932 がそれぞれ内蔵されている。

【００２４】一方、現像器91の底部には、上述のトナー
センサ910 の二つの凸部921, 922が現像器91の外側から
丁度収まるような内側への２ヶ所の凹部941, 942が近接
して形成されている。なお、これらの凹部941, 942は少
なくとも両者の対向部分が透明部材で形成されている。
また、両凹部941, 942の対向間隙940 には複数のパドル
911 の回転に伴ってそれらの内の一つが通過するように
なっている。

【００２５】従って、パドル911 の回転に伴って、両凹
部941, 942の対向間隙940 に存在していたトナーが両凹
部941, 942の対向間隙940 から掻き出されることにな
る。しかし、トナーが少なくとも両凹部941, 942の現像
器91内部への頂部以上に堆積している場合には、両凹部
941, 942の対向間隙940 は直ちにトナーにより埋められ
ることになるが、その間に要する時間は現像器91内部の
トナー残量に影響される。

【００２６】一方、フォトインタラプタの発光部931 か
ら発せられた光は透明部材で形成されている両凹部941,
942の対向間隙940 を介してフォトインタラプタの受光
部932 に受光されるが、その際の両凹部941, 942の対向
間隙940 におけるトナーの存否を検出すことになる。こ
の受光部932 の受光量に比例した電圧の信号がトナーセ
ンサ910 の検出信号S3であり、前述のようにコンパレー
タ103 に与えられている。但し、本実施の形態において
は、フォトインタラプタの受光部932 は、受光量が多い
場合に低い電圧を、受光量が少ない場合に高い電圧を出
力するように、換言すれば受光部932 は受光量に反比例
した電圧の信号を出力するように構成されているとする
ものとする。

【００２７】なお、受光部932 の受光量は現像器91その
ものの存否によっても、より具体的には、トナーが全く
入っていない現像器91が装着されている場合と現像器91
が装着されていない場合とでも異なることは言うまでも
ない。

【００２８】図１の説明に戻って、コンパレータ103 は
上述のトナーセンサ910 から出力されるアナログの検出
信号S3を所定のしきい値電圧Ｖthと比較し、トナーセン
サ910 から出力される検出信号S3の電圧値がしきい値電
圧Ｖthより大である場合に信号”１”を、それ以外の場
合に信号”０”をコンパレータ出力Coutとして出力す
る。

【００２９】参照符号102 はカウンタであり、所定周波
数のクロック信号CLK のタイミングで上述のコンパレー
タ103 の出力Coutをサンプリングし、その結果が”１”
である場合にはカウンタ値CVをインクリメントし、”
０”である場合にはその時点のカウンタ値CVを”０”に
リセットする。従って、このカウンタ102 のカウンタ値
CVはコンパレータ出力Coutが”１”である状態が持続し
ている場合においてのみインクリメントされる。なお、
このカウンタ102 のカウンタ値CV、たとえば16進数で”
00”から”FF”までの値はデジタルデータであり、I/O
901 を介してCPU１に与えられる。

【００３０】このような構成の記録部９では、CPU １か
らI/O 901 を介して制御信号S1が与えられることによ
り、モータＭの回転駆動力がピックアップローラ97に接
続されて用紙カセット96から一枚の用紙がピックアップ
ローラ97によりピックアップされ、用紙センサ99へ向け
て搬送される。用紙センサ99が用紙の到達を検出して検
出信号S2を出力すると、CPU １は所定のタイミングでコ
ーデック902 から画データを LEDアレイ95へ出力させ
る。これにより、感光体ドラム92はその表面に静電潜像
が形成されつつ回転して現像器91によりトナーが選択的
に吸着されてトナー顕像が形成される。

【００３１】一方、用紙は用紙センサ99の位置から更に
感光体ドラム92と転写ローラ94とが対向されている位置
へ搬送されて両者の間に送り込まれ、その表面にトナー
顕像が転写され、更に定着ローラ100 により加熱・加圧
されてトナー像が定着される。そして、カウンタ102 の
カウンタ値CVによりCPU １は現像器91内のトナー残量を
検出する。

【００３２】次に、上述のような構成の本発明装置とし
ての電子写真方式の画像形成装置の動作について、トナ
ーセンサ910 による検出結果を示す図３乃至図７のタイ
ムチャートを参照してに説明する。

【００３３】まず、トナーセンサ910 の受光部932 の受
光量の変化について説明する。但し、現像器91が装着さ
れていない場合を 100％に、パドル911 で遮光されてい
る場合を０％とする。

【００３４】トナーセンサ910 は常時その発光部931 を
発光させている。従って、受光部932 の受光量はパドル
911 が両凹部941, 942の対向間隙940 を通過する間はほ
ぼ”０”にまで減少するが、それ以外においてはトナー
残量に左右される。このトナー残量による受光部932 の
受光量の減少の程度は、以下のような幾つかの状態に分
類できる。

【００３５】トナー残量がほぼ 100％に近い状態では、
パドル911 によるトナーの撹拌によっても受光部932 の
受光量はほとんど変化せず、常時ほぼ”０”に維持され
る。トナー残量が実質的に”０”である場合には、受光
部932 の受光量はパドル911が両凹部941, 942の対向間
隙940 を通過した場合にはほとんど”０”にまで減少す
るが、それ以外においてはほぼ 100％に近い受光量にな
る。また、トナー残量が上記以外の量である場合には、
パドル911 によるトナーの撹拌に伴って、パドル911 が
両凹部941, 942の対向間隙940 を通過してトナーが掻き
出された直後には現像器91の両凹部941, 942の対向間隙
940 間にトナーが存在しない時間が生じる。この時間は
現像器91内のトナー残量にほぼ対応するため、この時間
を検出することにより、現像器91内のトナー残量を検出
することが可能になる。

【００３６】最初に、現像器91が正常に装着されてお
り、しかも現像器91内のトナー残量がほぼ 100％である
場合の状態を図３のタイムチャートに示す。

【００３７】この場合には、受光部932 は常時ほぼ完全
に遮光状態になるため、図３(a) に示されているよう
に、トナーセンサ910 の検出信号S3はほぼ最大値Vmaxに
近い値に維持される。従って、図３(b) に示されている
ように、コンパレータ出力Coutは”０”を維持する。こ
のコンパレータ出力Coutを図３(d) に示されているクロ
ック信号CLK のタイミングでサンプリングすることによ
り、図３(c) に示されているように、カウンタ102 のカ
ウンタ値CVはリセットを反復して”00H (Hは16進数を表
す) ”を維持するので、これがI/O 901 を介してCPU １
に与えられる。この結果、CPU １はトナー残量が十分で
あると判断する。

【００３８】次に、現像器91が正常に装着されており、
しかも現像器91内のトナー残量が 100％ではないが、十
分である場合の状態を図４のタイムチャートに示す。

【００３９】この場合には、受光部932 は基本的にはほ
ぼ完全に遮光状態になるが、パドル911 によるトナーの
撹拌に伴って、パドル911 が凹部941, 942の対向間隙94
0 を通過した直後にわずかに受光量が増加する場合があ
る。このため、図４(a) に示されているように、トナー
センサ910 の検出信号S3はパドル911 の回転周期に同期
して周期的に若干低下する時期以外はほぼ最大値Vmaxに
近い値に維持される。従って、図４(b) に示されている
ように、コンパレータ出力Coutは”０”を維持する。こ
のカウンタ102 の出力信号を図４(d) に示されているク
ロック信号CLKのタイミングでサンプリングすることに
より、図４(c) に示されているように、カウンタ102 の
カウンタ値CVはリセットを反復して”00H ”を維持する
ので、これがI/O 901 を介してCPU １に与えられる。こ
の結果、CPU １はトナー残量が十分であると判断する。

【００４０】次に、現像器91が正常に装着されており、
しかも現像器91内のトナー残量がある程度減少している
場合の状態を図５のタイムチャートに示す。

【００４１】この場合には、受光部932 はパドル911 に
よるトナーの撹拌に伴って、パドル911 が凹部941, 942
の対向間隙940 を通過する時点ではほぼ遮光状態にな
り、その直後にはかなりの時間にわたって受光量が増加
する。この受光量の増加はトナー残量に応じて不定にな
るため、場合によってはトナーが無い状態にまで増加す
ることもあり得る。このため、図５(a) に示されている
ように、トナーセンサ910 の検出信号S3はパドル911 の
回転周期に同期してほぼ最大値Vmaxに近い期間とその直
後からある程度の時間にわたってかなり低下する期間と
が周期的に反復される。従って、図５(b) に示されてい
るように、コンパレータ出力Coutは基本的には”０”を
維持するが、場合によっては”１”になることもあり得
る。このコンパレータ出力Coutを図５(d) に示されてい
るクロック信号CLK のタイミングでサンプリングするこ
とにより、図５(c) に示されているように、カウンタ10
2 のカウンタ値CVは基本的にはリセットを反復して”00
H ”を維持するが、場合によってはある程度( ”##H
”) にまで増加することもあり得る。しかし、コンパ
レータ出力Coutが”０”になる期間は比較的短いため、
カウンタ102 のカウンタ値CVはそれほどには増加しない
内に”00H ”にリセットされてしまう。このような一時
的に”00H ”以外の値”##H ”となるカウンタ102 のカ
ウンタ値CVがI/O 901 を介してCPU １に与えられるた
め、CPU １はトナー残量が十分ではないと判断する。

【００４２】次に、現像器91が正常に装着されており、
しかも現像器91内のトナー残量が実質的に”０”になっ
ている場合の状態を図６のタイムチャートに示す。

【００４３】この場合には、受光部932 はパドル911 に
よるトナーの撹拌に伴って、パドル911 が凹部941, 942
の対向間隙940 を通過する時点ではほぼ遮光状態にな
り、その後においてはほぼ 100％に近い受光量となると
いう状態を周期的に反復する。このため、図６(a) に示
されているように、トナーセンサ910 の検出信号S3はパ
ドル911 の回転周期に同期してパドル911 が現像器91の
凹部941, 942の対向間隙940 を通過する際のほぼ最大値
Vmaxに近い値のごく短い期間と、その後のほぼ最小電圧
V0に近い比較的長い期間とが周期的に反復される。従っ
て、図６(b) に示されているように、コンパレータ出力
Coutも短い”０”の期間とその間の比較的長い”１”の
期間とを周期的に反復する。このコンパレータ出力Cout
を図６(d)に示されているクロック信号CLK のタイミン
グでサンプリングすることにより、図６(c) に示されて
いるように、カウンタ102 のカウンタ値CVは場合によっ
てはかなりの程度( ”##H ”) にまで増加して周期的
に”00H ”リセットされる状態を反復する。このような
周期的にかなりの値度”##H ”にまで増加するカウンタ
102 のカウンタ値CVがI/O 901 を介してCPU １に与えら
れるため、CPU １はトナー残量が実質的に”０”である
と判断する。

【００４４】次に、現像器91が装着されていない場合の
状態を図７のタイムチャートに示す。

【００４５】この場合には、受光部932 はパドル911 の
回転に伴う周期的な遮光状態にはならないため、常時ほ
ぼ 100％の受光量となる。このため、図７(a) に示され
ているように、トナーセンサ910 の検出信号S3は常時最
小電圧V0に近い状態に維持される。従って、図７(b) に
示されているように、コンパレータ出力Coutも常時”
１”を維持する。このコンパレータ出力Coutを図７(d)
に示されているクロック信号CLK のタイミングでサンプ
リングすることにより、図７(c) に示されているよう
に、カウンタ102 のカウンタ値CVはリセットされること
なしに増加し、その最大カウンタ値”FFH ”に達する。
これがI/O 901 を介してCPU １に与えられるため、CPU
１は現像器91が装着されていないと判断する。

【００４６】以上のように、CPU １はカウンタ102 のカ
ウンタ値CV及びその変動の周期性等から現像器91内のト
ナー残量を容易に判断可能になる。

【００４７】なお、上述の実施の形態においては光電セ
ンサ (フォトインタラプタ) の受光量と検出信号出力と
の対応関係は反比例するようにしてあるが、正比例する
タイプを使用することも勿論可能であり、その場合には
コンパレータ103 による大小判定を逆にすればよい。ま
た、本発明の画像形成装置は、トナーが磁性トナーであ
るか非磁性トナーであるかには拘らず適用可能である。

【００４８】

【発明の効果】以上に詳述した用に本発明に係る画像形
成装置によれば、現像器内のトナー残量が単なる存否の
みならず具体的に検出可能になるので、ユーザはトナー
の交換時期が近づいたことを知らされて予備のトナーを
用意することが可能になる。

【００４９】また、光電センサの検出結果から直接トナ
ー残量を判断するのではないため、正確な判断が可能に
なる。

【００５０】更に、トナー残量のみならず、現像器その
ものの存否、即ち装着されているか否かも判断可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電子写真方式の画像形成装置の構
成例を示すブロック図及びそれをファクシミリ装置の記
録部として利用した場合のファクシミリ装置の機能ブロ
ック図である。

【図２】本発明の画像形成装置のトナーセンサ及びそれ
が装着される部位近辺の現像器を破断して示す模式図で
ある。

【図３】本発明の画像形成装置の現像器が正常に装着さ
れており、現像器内のトナー残量がほぼ 100％である場
合の動作状態を示すタイムチャートである。

【図４】本発明の画像形成装置の現像器が正常に装着さ
れており、現像器内のトナー残量が 100％ではないが、
十分である場合の動作状態を示すタイムチャートであ
る。

【図５】本発明の画像形成装置の現像器が正常に装着さ
れており、現像器内のトナー残量がある程度減少してい
る場合の動作状態を示すタイムチャートである。

【図６】本発明の画像形成装置の現像器が正常に装着さ
れており、現像器内のトナー残量が実質的に”０”にな
っている場合の動作状態を示すタイムチャートである。

【図７】本発明の画像形成装置の現像器が装着されてい
ない場合の動作状態を示すタイムチャートである。

【符号の説明】

９記録部、91 現像器、910 トナーセンサ、911 パド
ル、931 発光部、932受光部、102 カウンタ、103 コン
パレータ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】現像器内のトナーを撹拌する撹拌装置
と、前記現像器内の透過光量を検出する光電センサと、
該光電センサの検出結果が所定値より大（又は小）であ
る場合に所定の信号を出力する比較手段と、前記所定の
信号の持続時間を計時する計時手段とを備え、前記計時
手段の計時結果に従って前記現像器内のトナー残量を判
断すべくなしてあることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記計時手段は前記所定の信号の出力開
始時点から所定周波数のクロックに同期してカウントを
開始し、前記第２の信号の出力によりカウント結果を”
０”クリアすべくなしてあることを特徴とする請求項１
に記載の画像形成装置。
【請求項３】前記計時手段のカウント結果が所定値に
達した場合に前記現像器が装着されていないと判断すべ
くなしてあることを特徴とする請求項２に記載の画像形
成装置。