JPH087494B2 - 検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、電子写真式画像形成装置の現像器等に適
用して好適な検出装置、特に圧電型振動子をセンサとし
て備えた検出回路の出力レベルを、コネクタを介して微
分回路に入力し、その出力を積分回路に入力し、その出
力からトナーの有無を検出する検出装置に関する。

［発明の背景］ 電子写真式カラー複写機等に用いられる現像器として
は、第３図に示すような構成のものが知られている。

同図において、123は現像器、21はハウジングを示
し、このハウジング21内には円筒状の現像スリーブ22が
回転自在に収納される。

現像スリーブ22内にはN,S8極を有する磁気ロール23が
設けられる。現像スリーブ22の外周面には層規制片24が
圧接され、現像スリーブ22に付着した現像剤の層厚が所
定の厚みとなるように規制される。所定の厚みとは、10
〜500μｍのうち、予め規定された値をいう。

ハウジング21内にはさらに第１及び第２の撹拌部材2
5,26が設けられる。現像剤溜り29にある現像剤Ｄは、反
時計方向に回転する第１の撹拌部材25と、第１の撹拌部
材25とは逆方向に、しかも互いに重畳するように回転す
る第２の撹拌部材26とによって十分撹拌混合され、撹拌
混合された現像剤Ｄは、互いに逆方向に回転する現像ス
リーブ22と磁気ロール23との回転搬送力により、現像ス
リーブ22の表面に現像剤が付着搬送される。

像形成体11上に付着した現像剤Ｄによって、この像形
成体11に形成された静電潜像が非接触状態で現像され
る。

なお、現像時には、電源30から供給される現像バイア
ス信号が、現像スリーブ22に印加される。現像バイアス
信号は電源30から供給されるが、この現像バイアス信号
は像形成体11の非露光部の電位とほぼ同電位に選定され
た直流成分と、これに重畳された交流成分とよりなる。

その結果、現像スリーブ22上の現像剤ＤのトナーＴの
みが選択的に潜像化された像形成体11の表面に移行する
ことによってその表面上に付着されて、現像処理が行な
われることになる。

なお、27は補給トナー容器、28はトナー補給ローラで
ある。31は現像領域を示す。

現像剤としては、２成分現像剤が用いられ、現像バイ
アスを印加していない状態では、像形成体11と現像剤Ｄ
とが接触しない状態で、しかも交流バイアス印加による
振動電界の下で、トナーＴを飛翔させ、像形成体11の静
電像に選択的に付着させて現像するようにしている。

このような非接触での現像方法を用いる場合には、像
形成体11上に例えば青トナー像、赤トナー像、黒トナー
像等からなる多色トナー像を順次現像するとき、先のト
ナー像を後の現像で損傷することがなく、しかも薄層現
像を実現できるなどの利点を有する。

ところで、このような現像器においては、容器27に収
納された現像剤（以下トナーという）Ｔの残量を検出す
るため、容器27にはその残量検出センサが取り付けられ
ている。

これは例えば、第４図に示すように容器27の内壁の適
当な位置に形成された窓孔27aに、そのセンサ面35Dが容
器27の内部に露呈するように図示のような形状をなすセ
ンサ35が取り付けられる。

このセンサ35としては例えば圧電型振動子（ただしユ
ニモルフ構成）形式のセンサを使用した場合を示す。

センサ35を備えた検出回路50の出力からトナーの有無
を検出する検出装置は第５図に示すように構成される。

まず、説明の便宜上センサ35を図示するように略記す
る。35A,35Bは一方の分割電極であり、35Cは他方の電極
である。

分割電極35Aは直接電源Vccに接続され、他方の分割電
極35Bは回路36を構成する抵抗器51を介して電源Vccに接
続されると共に、ダーリントン接続された一方のトラン
ジスタＱ1のベースに接続される。

他方のトランジスタＱ2のエミッタは、直列接続され
た一対の抵抗器52,53を介して接地される。その接続中
点ｑがセンサ35の他方の電極35Cに接続される。これに
よって、センサ35は抵抗器52,53を介して正帰還される
ことになる。

さて、第４図に示すようにトナーＴが充分あるときに
はセンサ35のセンサ面35DをトナーＴが圧迫しているの
で、センサ35は自由振動できない。

そのため、トランジスタＱ1,Q2がオン状態のままとな
り、トランジスタＱ2のエミッタ、従って外部回路との
接続部分であるコネクタ54からは一定の検出出力（電
圧）Ｓが得られる（第６図Ｂ）。

しかし、トナーＴが減り、センサ35が自由振動できる
程度の量まで減少した場合には、これが自由振動し、そ
の持続エネルギーはトランジスタＱ1,Q2を介してセンサ
35の他方の電極35Cに正帰還され、このセンサ35によっ
て決まる固有振動数で発振することになる。そのため、
検出出力Ｓとしては第６図Ａに示すような交流電圧が得
られる。

出力端子つまり、コネクタ54に得られたこの検出出力
Ｓは、整流回路55を構成するコンデンサ55aによって、D
C成分がカットされると共に、ダイオード55bによって半
波整流される。

この半波整流出力が積分器56を介してA/D変換器57に
供給されることによって、積分出力はそのレベルに対応
した所定ビット数のディジタル信号に変換される。ディ
ジタル信号はCPU60に取り込まれる。

従って、トナーＴが充分あるときは積分出力は“0"
で、トナーＴが所定量より減少すると、ある所定レベル
の積分出力となるから、CPU60においてはこれに対応し
たディジタル値の相違が検出される。

CPU60の出力は、表示手段61に供給される。この例で
はトナーＴが所定以下となったとき、表示手段61が点灯
するように制御され、オペレータに対しトナー補給の必
要性が視覚を持って知らされることになる。

トナーＴが補給されれば、センサ35の自由振動が抑圧
されるため、再び積分出力が“0"となり、これによって
表示手段61は消灯する。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、トナーＴの交換時あるいは現像器清掃時等
のときには、このように構成された現像器においては、
通常電源とコネクタ54の夫々を外してその作業を行なう
ようにしている。

しかし、この作業が終了したとき最後には電源とコネ
クタ54を所定個所に接続する必要があるが、これを忘れ
ることがしばしばある。

電源の差し込みは、特に注意が払われるので、その接
続忘れはあまりないが、これに比べてコネクタ54は接続
し忘れすることがある。

そうすると、次のような不都合な問題を惹起する。

すなわち、コネクタ54が外れている状態では、整流回
路55の入力である検出出力Ｓは“0"となっている。

しかし、検出出力Ｓは整流回路55によってそのDC成分
がカットされて後段の積分器56に供給されるため、積分
出力だけではトナーＴが充分入っている場合と、コネク
タ54が外れている場合とでは全く区別がつかない。

そのため、トナーＴがいくら消費されてもトナー補給
のための表示が点灯せず、画像濃度が低下するといった
問題が生じていた。

そこで、この発明ではこのような従来の問題点を構成
簡単に解決するものであって、コネクタが接続されてい
るときとどうでないときの検出出力を的確に判別できる
ようにした検出装置を提案するものである。

［問題点を解決するための技術的手段］ 上述の問題点を解決するため、この発明においては、
圧電型振動子をセンサとして備えた検出回路の出力レベ
ルを、コネクタを介して微分回路に入力し、その出力を
積分回路に入力し、その出力からトナーの有無を検出す
る検出装置において、 前記検出回路の出力を前記コネクタを介して前記積分
回路とは別の積分回路に入力し、該積分回路の出力に基
づいて上記コネクタの接続状態の有無を検出することを
特徴とするものである。

［作用］ コネクタ54から得られる検出出力Ｓは従来と同様な経
路を経てCPU60に取り込まれる。検出出力Ｓはさらに次
の回路を経由してCPU60に取り込まれる。

すなわち、装置の電源が投入されると、検出出力Ｓは
まず第２の積分器70に供給され、その積分出力がクラン
プ素子例えばツェナーダイオード71によって所定レベル
にクランプされる。

クランプ出力は第１のゲート回路72を介してA/D変換
器57に供給されることによって、クランプ出力が所定ビ
ット数のディジタル信号に変換される。

他方、整流回路55及び第１の積分器56を経た積分出力
は、第２のゲート回路73によってゲートされた後、A/D
変換される。

第１及び第２のゲート回路72,73は相補的に制御され
るものであって、電源投入時は必ず第１のゲート回路72
がオンするように、CPU60の出力に基づいて制御される
ものとする。

こうすることによって、電源投入時はまず第１の積分
器70の検出出力Ｓが積分される。

コネクタ54が正常に接続され、しかもトナーＴが充分
入っているとき、あるいはトナーの補給が必要なときに
はいずれも所定の積分出力が得られる。

これに対し、コネクタ54が外れているようなときに
は、その検出出力Ｓは“0"であるから、この場合には積
分出力が“0"となる。

従って、コネクタ54が外れているときはディジタル出
力が“0"となり、これによって表示手段61が動作する。

これと同時に別に設けられた警報手段62が動作してコ
ネクタ54が外れているときは、警報音をもってオペレー
タに知らせることができる。これによって、コネクタ忘
れのまま装置を動作させる事故を未然に防ぐことができ
る。

なお、コネクタ54が正常に接続されているときには、
つまり検出出力が０ボルトでないときには、CPU60から
の指令によって、第２のゲート回路73がオンするように
切り換えられる。

［実施例］ 続いて、この発明に係る検出装置の一例を第１図以下
を参照して詳細に説明する。以下の例は上述したように
現像器のトナー残量検出系に適用した場合である。

この発明の説明の都合上、まずこの発明が適用される
上述したような現像器を有するディジタルカラー複写機
の概要を第２図を参照して説明する。

装置のコピー釦をオンすることによって原稿読み取部
Ａが駆動される。

まず、原稿台81の原稿82が光学系により光走査され
る。

この光学系は、ハロゲンランプ（若しくは蛍光灯）86
及び反射ミラー87が設けられたキャリッジ84、Ｖミラー
89及び89′が設けられた可動ミラーユニット88で構成さ
れる。

キャリッジ84及び可動ミラーユニット88はステッピン
グモーター90により、スライドレール83上をそれぞれ所
定の速度及び方向に走行せしめられる。

すなわち、ステッピングモーター90より伝達された回
転力が、ローラ92,93及びプーリ111の間にかけ巡らされ
たベルト95によって伝達され、これによってキャリッジ
84及び可動ミラーユニット88が移動せしめられる。

ハロゲンランプ86により原稿82を照射して得られた光
学情報（画像情報）が反射ミラー87、Ｖミラー89,89′
を介して、光学情報変換ユニット100に導かれる。

光源としてはハロゲンランプを用い、IRカットフィル
タをレンズ手前に入れた系を用いる。

カラー原稿の光走査に際しては、光学に基づく特定の
色の強調や減衰を防ぐため、蛍光灯を使用する場合に
は、市販の温白色系の蛍光灯を使用してもよい。

この場合、ちらつき防止のため、蛍光灯は約40kHzの
高周波電源で点灯、駆動される。

また、管壁の定温保持あるいは、ウオームアップ促進
のため、ポジスタ使用のヒーターで保温されている。

プラテンガラス81の左端部上面側には標準白色板97が
設けられている。これは、標準白色板97を光走査するこ
とにより画像信号を白色信号に正規化するためである。

光学情報変換ユニット100はレンズ101、プリズム10
2、ダイクロイックミラー103及び赤の色分解像が投光さ
れるCCD104と、シアン色の色分解像が投光されるCCD105
とで構成される。

光学系より得られる光信号はレンズ101により集約さ
れ、上述したプリズム102内に設けられたダイクロイッ
クミラー103により赤色光学情報と、シアン色光学情報
に色分解される。

それぞれの色分解像は各CCD104,105の受光面で結像さ
れることにより、電気信号に変換された画像信号が得ら
れる。画像信号は信号処理系で信号処理された後、各色
信号が書き込み部Ｂへと出力される。

信号処理系はA/D変換手段の他、色分離手段、多値化
手段等の各種信号処理回路を含むものとする。

書き込み部Ｂは偏向器935を有する。偏向器935として
は、ガルバノミラーや回転多面鏡などの他、水晶等を使
用した光偏向子からなる偏向器を使用してもよい。色信
号により変調されたレーザビームはこの偏向器935によ
って偏向走査される。

偏向走査が開始されると、レーザビームインデックス
センサ（図示せず）によりビーム走査が検出されて、第
１の色信号（例えば青信号）によるビーム変調が開始さ
れる。変調されたビームは帯電器121によって、一様な
帯電が付与された像形成体（感光体ドラム）11上を走査
するようになされる。

ここで、レーザビームによる主走査と、像形成体11の
回転による副走査とにより、像形成体11上には第１の色
信号に対応する静電像が形成されることになる。

この静電像は、青トナーを収容する現像器123によっ
て現像される。現像器123には高電圧源からの所定のバ
イアス電圧が印加されている。現像により青トナー像が
形成される。

なお、現像器123のトナー補給はシステムコントロー
ル用のCPU（図示せず）からの指令信号に基づいて、ト
ナー補給手段（図示せず）が制御されることにより、必
要時トナーが補給されることになる。

青トナー像はクリーニングブレード127の圧着が解除
された状態で回転され、第１の色信号の場合と同様にし
て第２の色信号（例えば赤信号）に基づき、静電像が形
成され赤トナーを収容する現像器124を使用することに
よって、これが現像されて赤トナー像が形成される。

現像器124には高圧電源から所定のバイアス電圧が印
加されるは言うまでもない。

同様にして、第３の色信号（黒信号）に基づき静電像
が形成され、黒トナーが充填された現像器125により、
前回と同様にして現像される。

従って、像形成体11上には多色トナー像が書き込まれ
たことになる。

なお、ここでは３色の多色トナー像の形成について説
明したが、２色又は単色トナー像を形成することができ
るは言うまでもない。

現像処理としては、上述したように、高圧電源からの
交流及び直流バイアス電圧が印加された状態において、
像形成体11に向けて各トナーを飛翔させて現像するよう
にした、いわゆる非接触２成分ジャンピング現像の例を
示した。

一方、給紙装置141から送り出しロール142及びタイミ
ングロール143を介して送給された記録紙Ｐは、像形成
体11の回転とタイミングをあわせられた状態で、像形成
体11の表面上に搬送される。そして、高圧電源から高圧
電圧が印加された転写極130により、多色トナー像が記
録紙Ｐ上に転写され、かつ分離極131により分離され
る。

分離された記録紙Ｐは定着装置132へと搬送されるこ
とにより定着処理がなされてカラー画像が得られる。

転写終了した像形成体11はクリーニング装置126によ
り清掃され、次の像形成プロセスに備えられる。

クリーニング装置126においては、ブレード127により
清掃されたトナーの回収をしやすくするため、プレード
127に設けられた金属ロール128に所定の直流電圧が印加
される。この金属ロール128が像形成体11の表面に非接
触状態に配置される。

ブレード127はクリーニング終了後、圧着を解除され
るが、解除時、取り残される不要トナーを除去するた
め、更に補助クリーニングローラ129が設けられ、この
ローラ129を像形成体11と反対方向に回転、圧着するこ
とにより、不要トナーが十分に清掃、除去される。

なお、給紙装置141にはセンサ65aが設けられ、その検
出出力がCPUに送出される。

続いて、上述した現像器のトナーＴ残量検出系の一例
を第１図に示す。

第５図と対応する部分には、同一符号を付し、その説
明は省略する。

検出回路50の出力端子であるコネクタ54から得られる
検出出力Ｓは整流回路55及び第１の積分器56を介して第
２のゲート回路73に供給される。

ゲート出力はA/D変換器57によってディジタル変換さ
れて、CPU60に取り込まれる。

検出出力Ｓはさらに第２の積分器70に供給され、その
出力がクランプ素子であるツエナーダイオード71にて所
定の実施レベルにクランプされ、これが第１のゲート回
路72を経てA/D変換される。A/D変換されたディジタル信
号が上述と同じくCPU60に取り込まれる。

第１及び第２のゲート回路72,73はCPU60からの制御信
号によって、相補的に制御されるもので、装置電源の投
入時は必ず第１のゲート回路72がオンするようにその優
先動作が決められているものとする。

CPU60に関連して表示手段61と共に、この例ではブザ
ー等の警報手段62が設けられ、コネクタ54の接続忘れ時
に警報手段62が駆動されるものとする。

さて、装置の電源が投入されると第１のゲート回路72
のみがオンする。この状態で検出回路50からはコネクタ
54の接続の有無、トナーＴの残量に対応した検出出力Ｓ
が得られる。

検出出力Ｓは第２の積分器70で積分でされる。トナー
Ｔが充分あるときには第６図Ｂに示す所定のDCレベルを
有した検出出力Ｓが得られる。トナー補給が必要な場合
には、同図Ａに示す交流信号の検出出力Ｓが得られる。

このような検出出力Ｓの場合には、いずれも所定レベ
ルに積分され、これがツェナーダイオード71でクランプ
されることになるから、コネクタ54が接続されていると
きには、所定のクランプ出力が得られる。

これに対し、コネクタ54が外れているときには検出出
力Ｓが“0"であるため、（同図Ｃ）、積分結果も“0"と
なり、クランプ出力も“0"にならざるを得ない。従っ
て、クランプ出力を判別すれば、コネクタ54の接続状態
の有無を明確に識別することができる。

この判別は、A/D変換出力をCPU60に取り込むことによ
って行なわれ、もし、コネクタ54が接続されていないも
のと判別されたときには、警報手段62が駆動されて警報
が発っせられる。

これによって、オペレータはコネクタ54の接続忘れを
より確実に知ることができる。また、このときはCPU60
からの指令によって、コピーボタンの受付けが禁止され
る。

一方、コネクタ54が接続されているときには、CPU60
からの制御信号が反転されて、今度は第２のゲート回路
73がオン状態に制御される。

そうすると、通常のトナー残量検出モードとなり、上
述したようにトナー補給が必要であるときには表示手段
61上にその旨が表示されることになる。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明によれば圧電型振動子
をセンサとして備えた検出回路の出力レベルを、コネク
タを介して微分回路に入力し、その出力を積分回路に入
力し、その出力からトナーの有無を検出する検出装置に
おいて、前記検出回路の出力を前記コネクタを介して前
記積分回路とは別の積分回路に入力し、該積分回路の出
力に基づいて、上記コネクタの接続状態の有無を検出す
るようにしたので、コネクタが接続されているときとそ
うでないときの検出出力を的確に判別できる。

したがって、コネクタの接続忘れによって生ずる画像
濃度の変動などを確実に防止できる。

また、トナーの有無を検出するための検出回路を、コ
ネクタの接続を検出するための回路としても使用するの
で構成が簡単になる。

このようなことから、この発明は電子写真式画像形成
装置、特に電子写真式カラー画像形成装置の現像器等に
適用して極めて好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る検出装置の一例を示す系統図、
第２図はこの発明が適用される電子写真式カラー複写器
の一例を示す要部の構成図、第３図はこれに使用されて
いる現像器の一例を示す構成図、第４図は検出センサの
配置例の説明図、第５図は従来の検出装置の一例を示す
系統図、第６図はその動作説明に供する波形図である。 27……トナー容器 35……検出センサ 35A〜35C……電極 50……検出回路 54……コネクタ 56,70……積分器 57……A/D変換器 60……CPU 61……表示手段 62……警報手段 72,73……ゲート回路 123,124,125……現像器 Ｓ……検出出力 Ｔ……現像剤

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧電型振動子をセンサとして備えた検出回
   路の出力レベルを、コネクタを介して微分回路に入力
   し、その出力を積分回路に入力し、その出力からトナー
   の有無を検出する検出装置において、 前記検出回路の出力を、前記コネクタを介して、前記積
   分回路とは別の積分回路に入力し、該積分回路の出力に
   基づいて、上記コネクタの接続状態の有無を検出する検
   出装置。