JPS6358381A - 現像剤残量検知方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の利用分野］ この発明は画像形成装置等に使用される現像器の現像剤
状態を検知するための現像剤状態検知方法及び装置に関
するものである。

［発明の背景］ 電子写真装置等の画像形成装置に装備される現像器は多
くの場合、粉体現像剤を使用する乾式現像器である。該
現像器は一般に、感光ドラム等の静電潜像担持体に供給
すべき現像剤（トナー）を収容している箱形の現像器本
体と、該現像器本体内から該現像剤を該静電潜像担持体
へ向けて少量ずつ搬出する回転式現像剤搬出部材と、を
有している。画像形成装置の稼動中は該現像器本体内の
現像剤が該搬出部材によって搬出されていくため、該現
像器本体内の現像剤が減少していく。そして、該現像器
本体内の現像剤の状態レベルがある値以下になると該搬
出部材によって搬出される現像剤の量も減少してくるの
で画像の画質が低下するという状態が発生する。従って
、このような状態の発生を未然に防止するためには該現
像器本体内の現像剤状態が所定のレベル以下にならぬよ
うに現像器本体内の現像剤状態を常に監視するとともに
現像器本体内の現像剤レベルがある値以下になった時に
は直ちに該現像器本体内へ現像剤を補給しなければなら
ない。

従来、現像器内の現像剤状態を検知する装置としてたと
えば第６図に示す構成のものが知られている。

第６図において、３は画像形成装置の感光ドラム、２は
現像剤りを収容している現像器本体、１は該現像器本体
２の側方開口部に配置された現像スリーブ、４は該現像
器本体２内で該現像スリーブ１と平行に配置された導電
性の検知子、５は該検知子４に誘起される信号を整流且
つ増幅する整流兼増幅回路、６は該整流兼増幅回路５の
出力を取込んで画像形成装置の各部を制御する制御回路
、７は現像スリーブ１に現像バイアスを印加する現像バ
イアス電源、である。画像形成装置の運転時において、
感光ドラム３は図示矢印の方向に回転され、一方、現像
スリーブ１は図示矢印の方向に回転される。その際、現
像バイアス電源７から現像スリーブ１に印加される現像
バイアスにより現像剤りは電界の力によって現像スリー
ブ１の外周面に吸引されつつ現像器本体２内から感光ド
ラム１に向かって搬出され、その結果、現像器本体２内
の現像剤りは徐々に減少する。

検知子４及び整流兼増幅回路５並びに制御回路６の一部
で構成される現像剤状態検知装置では、現像スリーブ１
に現像バイアス電源７から現像バイアスが印加された時
に該検知子４に誘起される電圧によって現像器本体２内
の現像剤状態の多少を検知するようになっている。すな
わち、現像器本体１内の現像剤りの状態レベルが要補給
レベルにまで低下しているか否かが現像スリーブ１と検
知子４とを極板とするコイデンサの静電容量の変化によ
って検知される。

前記の如と構成の検知装置は理論的には現像器本体２内
の現像剤状態レベルが要補給レベルにまで低下したこと
を検知できるが、実際の装置では種々の原因により誤検
知を生じやすいことがわかっている。

前記検知装置において誤検知を生じる原因の一つに、現
像スリーブ１のたわみや現像スリーブ１の偏心、がある
。現像スリーブ１は偏心することのないように、また、
たわみを生じないように設計されてはいるが、わずかの
偏心やわずかのたわみを生じることは避けられない。現
像スリーブ１に偏心やたわみがある場合、現像スリーブ
１が回転した時に検知子４と現像スリーブ１との間隔は
回転周期毎に変動するため、検知子４に生ずる出力電圧
には第７図に示すように、現像スリーブ１の回転周期毎
にスパイク状の歪みｄが生じることになる。この歪みｄ
は現像器本体２内に現像剤りが第６図のように多量に蓄
積されている場合には誤検知を招来する原因とはならな
いが、現像器本体２内の現像剤りが空に近付いた時（も
しくもは要補給レベルになった時）には該歪みｄが真の
出力信号であるのか否かが判別しにくくなるため、非常
に誤検知を生じやすくなる。

一方、前記の検知装置においては、現像スリーブ１の偏
心やたわみに基因する前記歪みｄのほかにも、検知子４
の振動や外部から侵入するノイズによって検知子４の出
力信号には第７図に示すようにノイズＮが生ずるが、こ
のノイズ　１Ｎも真の出力信号であると誤検知されるこ
とが多かった。

前記の如き誤検知は画像再生すべき原稿のページ毎に現
像バイアス印加が行われる画像形成装置に特に発生しや
すい。　　゛ 最近の電子写真装置では現像剤消費量の節約と記録用紙
の汚れの防止とを図るために原稿のページ間では現像バ
イアスをｏｆｆするように設計された機種がある。この
ような機種で現像スリーブが一回転する必要のない小サ
イズの原稿を複写した場合、該原稿の１ページの複写毎
に現像スリーブが一回転しない間に現像バイアスがｏｆ
ｆとなる。それ故、この機種に前記検知装置を搭載して
前記の如き小サイズ原稿を複写した場合、該検知子の出
力に生じる前記歪みｄは原稿のページ毎に入ったり入ら
なかったりすることになる。従って、該検知装置の検知
結果は全く信頼性のないものとなり、誤検知を招くこと
になる。

［発明の目的］ この発明の目的は、前記の如き従来の現像剤状態検知装
置において生じやすかった誤検知を生じる恐れりない現
像剤状態検知方法及び装置を提供することである。

［発明の概要］ この発明による方法及び装置では、現像スリーブ（回転
式現像剤搬出部材）の一回転の時間よりも少くとも長い
時間を一回の測定時間とし、該測定時間内に該検知子の
出力信号を多数回に渡ってサンプリングし、サンプリン
グした値の大きさから現像器本体内の現像剤状態レベル
が要補給レベルに達しているか否かを判定する、ことを
特徴としている。この発明による方法では現像スリーブ
に現像バイアスが印加された時から該現像スリーブの一
回転に要する時・間よりも少なくとも長い時間を一測定
時間として該測定時間の間に該検知子の出力信号の瞬時
値を多数回（たとえば８０回以上）サンプリングし、個
々のサンプリング値が所定値を下回る事象が頻発した時
、もしくは全サンプリング値の平均値が所定値を下回っ
た時には該現像器内の現像剤状態レベルが要補給レベル
に達していると判定する。

以下に示す本発明の第一実施例では該測定時間の間にサ
ンプリングした値が所定の値以下であることが所定回数
以上、連続して起きた時に現像剤状態レベルが要補給レ
ベルになったと判定する。

また、以下に示す本発明の第二実施例では、該測定時間
の間にサンプリングされた値の平均値が所定の値よりも
小さくなった時に現像剤状態レベルが要補給レベルにな
ったと判定する。

本発明の方法及び装置では該検知子の出力の瞬時値を多
数回に渡ってサンプリングするので該出力の波形の歪み
を考慮した判定をすることができ、その結果、誤検知を
起す恐れがない。

［発明の実施例］ 第１図及び第２図は本発明方法を説明するためのタイミ
ングチャートである。

第１図及び第２図において、（ａ）は画像形成装置の静
電潜像形成体（すなわち感光ドラム等）における露光タ
イミング信号、（ｂ）は現像スリーブ（すなわち、回転
式現像剤搬出部材）に印加する現像バイアスの印加タイ
ミング信号、（ｃ）は第５図の検知子４の出力信号、（
ｄ）は該出力信号をサンプリングするタイミングを表わ
すサンプリングタイミング信号である。第１図及び第２
図から明らかであるように、検知子４の出力信号には現
像スリーブのわずかな偏心やたわみ等に基因する波形の
歪みｄが現像スリーブの一回転の周期Ｔ毎に現われる。

本発明の方法では現像スリーブの一回転の周期Ｔよりも
長い時間を一測定時間Ｓとしく第１図及び第２図の場合
、Ｔは１秒で、該測定時間ＳはＳ＝１．５Ｔである）、
この−測定時間Ｓの間に多数回（第１図及び第２図の場
合、８０回）に渡って検知子４の出力信号をサンプリン
グする。なお、Ｓ＞Ｔとするためには現像スリーブに印
加する現像バイアスの印加時間を静電潜像形成体に対す
る露光時間に関係なくＳにすることを要する。第２図の
場合は、静電潜像形成体に対する露光時間が短かい場合
（すなわち、小面積の原稿を露光させた場合）であり、
第１図の場合は露光時間が長い場合（すなわち、大面積
の原稿を露光させた場合）であるが、いずれの場合もＳ
＞Ｔである。

以下に説明する本発明の第一実施例では、検知子４の出
力をサンプリングしてそれを所定値と比較し、該所定値
よりも小さいという事象がたとえば５５回（これは現像
スリーブの一回転の時間に相当する回数である）連続し
て生じた時には「現像器本体２内が空である」　（もし
くは現像剤状態レベルが要補給レベルに達した）という
判定がなされ、不図示の表示装置に「空レベル」という
警告表示が行われる。

なお、第１図及び第２図において点線で描いた部分は現
像バイアスを連続的に現像スリーブに印加しておいた場
合を示したものである。

また、第１図及び第２図において、Δｔ１は静電潜像形
成体上に露光が開始された時から現像スリーブに現像バ
イアスを印加するまでの待ち時間を示す。

以下に説明する本発明の方法を実施するための本発明の
現像剤状態検知装置を第３図に示す、第３図から明らか
であるように、本発明の装置では、検知子４の出力信号
を処理する信号処理手段及び現像バイアス電源７を制御
する手段などを含んだ制御装置６Ａにおいて第６図の従
来の現像剤状態検知装置とは大きく異なっている。すな
わち、該制御装置６Ａ内には、現像スリーブ１の一回転
に要する時間よりも長い測定時間（及び現像バイアス印
加時間）を設定する測定時間設定手段、該測定時間中に
検知子４の瞬時出力を所定回数に渡ってサンプリングす
るサンプリング手段、サンプリングされた検知干出力を
所定値と比較する第一の比較手段、サンプリングされた
検知干出力が該所定値よりも小さかった回数が所定回数
よりも小さいか否かを判定する回数比較手段、全サンプ
リング値の平均値を演算する平均値演算手段、該平均値
が所定値よりも小さいか否かを比較する第二の比較手段
、等の機能が形成されており、これらの各手段によって
本発明方法が実行される。

第４図は、本発明の第一実施例の方法を実施するために
制御装置６Ａ内で実行される制御命令のシーケンスフロ
ーチャートである。

第４図のステップ２では静電潜像形成体（感光ドラム）
において画像形成が開始されたか否かを検知した後、ス
テップ３では画像形成開始の時点から現像バイアス電源
をＯＮさせるまでの間に遅延時間Δｔ１を設ける指令が
出される。

ステップ４で現像バイアス電源７をＯＮさせて現像スリ
ーブ１に現像バイアスの印加を開始させるとともにステ
ップ５では現像バイアス印加時間を制御するためのタイ
マーを作動させる。

該タイマーがスタートした後、ステップ６では検知子４
に生ずる電圧を第１図（ｄ）及び第２図（ｄ）の如きサ
ンプリングタイミングでサンプリングさせる。サンブリ
ジグされた電圧を測定し、その測定結果が所定の値以上
であるか否かをステップ７で指示し、所定の値以上であ
る時はステップ８で表示装置に現像剤（トナー）の空表
示をしないように該表示装置を消灯状態に保持させると
ともにステップ９では不図示の回数カウンターにおいて
サンプリング値が所定の値以下であった回数を零とする
。一方、サンプリングされた電圧値（検知子４の出力の
瞬時値）が所定の値以下であった時にはステップ１０で
その回数を累算し、その累算結果（出現回数）が所定の
回数００に達したか否かをステップ１１で調べ、所定の
回数００に達していれば表示装置に“トナー空表示”を
させる。一方、該累算結果が００よりも小さければ表示
装置の表示は消灯のままである。そして、測定時間Ｓ（
サンプリング時間）が現像スリーブ１の一回転に要する
時間Ｔの１．５倍になるまで検知子４の出力のサンプリ
ングと測定及び所定値との比較並びに所定値を下回った
回数の累算等の作業が行われた後、Ｓ＞１．５Ｔになっ
た時に原稿の一ページの複写が終了したことが確認され
る。

第４図に示した制御シーケンスで実行される本発明方法
の第一実施例では、測定値が所定値を下回るという事象
がある回数以上束じなければ「トナーが空である」とい
う判定がなされないので検知子４の出力に前記の如き歪
みｄやノイズＮが含まれていても誤検知が生じることは
なく、正確な検知をすることができる。すなわち、本発
明の方法では該判定に統計的判定基準や実験結果に基く
判定基準が取込まれているので誤った判定をする危険が
ない。

本発明の第二実施例の方法では、検知子４の出力を前記
第一実施例と同じように期間Ｓ内で多数回サンプリング
し、サンプリングされた出力のサンプリング期間全般に
渡る平均値を求め、該平均値が所定の値を下回った時に
「トナーが空レベルである」という判定を行う。

第５図は、上記した本発明の第二実施例の方法を実施す
るために制御装置６Ａ内で行われる制御シーケンスのフ
ローチャートである。なお、第５図は第４図のステップ
５以下のシーケンスを示したものであり、ステップ５ま
では第４図の制御シーケンスと同じであるから説明を省
略する。

第５図において、ステップ２１で現像バイアス印加時間
を制御するタイマーがスタートした後、ステップ２２で
は検知子４の出力信号のサンプリングが開始され、ステ
ップ２２乃至ステップ２５において平均値ＬＭが演算さ
れる。ステップ２６でサンプリング時間Ｓが現像スリー
ブ１の一回転に要する時間Ｔの１．５倍以上になったこ
とが検知されるとサンプリングが終了し、ＬＭが所定値
Ｌｏよりも小さいか否かがステップ２７で検知され、そ
の結果、ＬＭがＬｏよりも小さければ表示装置に“トナ
ー空”の表示がなされる。

サンプリング終了後、ＬＭがり。より大きい時には”ト
ナー空”の表示がなされず、頁終了までその表示が保持
される。

［発明の効果］ 以上に説明したように、本発明の方法及び装置では、現
像スリーブの１回転に要する時間より少なくとも長い測
定時間を設定し、該測定時間内に検知子４の出力信号を
多数回に渡ってサンプリングし、サンプリングした値の
全体に対して判定を行うので現像スリーブに偏心やたわ
みがあっても現像器本体内の現像剤の状態検知において
誤検知を生ずることはなくなり、正確な検知が可能とな
った。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の方法において静電潜像形成
のタイミング及び現像バイアス印加タイミング並びに検
知子４の出力信号とサンプリングタイミングとを示した
図、第３図は本発明方法を実施するための現像剤状態検
知装置の概略図、第４図は本発明方法の第一実施例を実
施するフローチャート、第５図は本発明方法の第二実施
例を実施するフローチャート、第６図は従来の現像剤状
態検知装置の概略図、第７図は第６図の装置において生
じた誤検知の原因を説明するための図である。 １・・・現像スリーブ（回転式現像剤搬出部材）２・・
・現像器本体　　　３・・・感光ドラム４・・・検知子
−５・・・整流兼増幅回路６．６Ａ・・・制御回路　７
・・・現像バイアス電源兜１図 児２図 第４図 第５図 ； 第６図 第７図 吟門ｔ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）粉体の現像剤を収容した現像器内に現像スリーブ
   等の回転式現像剤搬出部材と平行に導電性の検知素子を
   配置し、該回転式現像剤搬出部材に印加される現像バイ
   アスに応じて該検知素子に誘起される信号を測定するこ
   とによって該現像器内の現像剤状態を検知する現像剤状
   態検知方法において、 該回転式現像剤搬出部材の一回転の時間よりも少くとも
   長い時間を一回の測定時間とし、該回転式現像剤搬出部
   材に現像バイアスを印加しつつ一回の測定時間内に該信
   号を多数回に渡つてサンプリングするとともにサンプリ
   ングした信号の大きさによって該現像器内の現像剤状態
   が要補給状態になっているか否かを判定することを特徴
   とする現像剤状態検知方法。
2. （２）特許請求の範囲第１項において、該回転式現像剤
   搬出部材に対する現像バイアスの印加時間は該回転式現
   像剤搬出部材の一回転の時間よりも長い時間であること
   を特徴とする現像剤状態検知方法。
3. （３）粉体の現像剤を収容した現像器内に現像スリーブ
   等の回転式現像剤搬出部材と平行に導電性の検知素子を
   配置し、該回転式現像剤搬出部材に印加される現像バイ
   アスに応じて該検知素子に誘起される信号を測定するこ
   とによって該現像器内の現像剤状態を検知する現像剤状
   態検知方法において、 該回転式現像剤搬出部材の一回転の時間よりも少くとも
   長い時間を一回の測定時間とし、該回転式現像剤搬出部
   材に現像バイアスを印加しつつ一回の測定時間内に該信
   号を多数回に渡ってサンプリングするとともにサンプリ
   ングした信号の各々の大きさを予め定めた所定値と比較
   し、該所定値よりも小さいことが一回の測定時間内に連
   続して所定回数以上起きた時には該現像器内の現像剤状
   態が要補給状態であると判定することを特徴とする現像
   剤状態検知方法。
4. （４）特許請求の範囲第３項記載において、該回転式現
   像剤搬出部材に対する現像バイアスの印加時間は該回転
   式現像剤搬出部材の一回転の時間よりも長い時間である
   ことを特徴とする現像剤状態検知方法。
5. （５）粉体の現像剤を収容した現像器内に現像スリーブ
   等の回転式現像剤搬出部材と平行に導電性の検知素子を
   配置し、該回転式現像剤搬出部材に印加される現像バイ
   アスに応じて該検知素子に誘起される信号を測定するこ
   とによって該現像器内の現像剤状態を検知する現像剤状
   態検知方法において、 該回転式現像剤搬出部材の一回転の時間よりも少くとも
   長い時間を一回の測定時間とし、該回転式現像剤搬出部
   材に現像バイアスを印加しつつ一回の測定時間内に該信
   号を多数回に渡ってサンプリングするとともに平均値を
   求め、該平均値が所定値よりも小さい時には該現像器内
   の現像剤状態が要補給状態であると判定することを特徴
   とする現像剤状態検知方法。
6. （６）特許請求の範囲第５項において、該回転式現像剤
   搬出部材に対する現像バイアスの印加時間は該回転式現
   像剤搬出部材の一回転の時間よりも長い時間であること
   を特徴とする現像剤状態検知方法。
7. （７）粉体の現像剤を収容した現像器内に現像スリーブ
   等の回転式現像剤搬出部材と平行に導電性の検知素子を
   配置し、該回転式現像剤搬出部材に印加される現像バイ
   アスに応じて該検知素子に誘起される信号を測定するこ
   とによって該現像器内の現像剤状態を検知する現像剤状
   態検知方法において、 該回転式現像剤搬出部材の一回転に要する時間よりも長
   い測定時間を設定する測定時間設定手段と、該測定時間
   中に該検知素子の信号を所定回数に渡ってサンプリング
   させるサンプリング手段と、サンプリングされた該信号
   を所定値と比較して該所定値よりも小さいか否かを判別
   する比較手段と、サンプリングされた該信号の値が該所
   定値よりも小さかった回数の積算値が所定回数よりも小
   さい時に該現像器内の現像剤状態が要補給状態になって
   いると判定する判定手段と、を具備していることを特徴
   とする現像剤状態検知装置。