(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置本体に着脱可能なカートリッジを有する画像形成装置において、
前記装置本体側に配設された磁性体のＥ型コアにコイルを巻いた第１の磁気誘導手段と、
前記装置本体側に前記カートリッジが装着されたとき前記第１の磁気誘導手段に近接対面するように前記カートリッジ側に配置された磁性体のＩ型コアからなる第２の磁気誘導手段と、
前記カートリッジの装置本体に対する装着状態に応じて変化する前記第１の磁気誘導手段のインダクタンスの値により、カートリッジ側の情報を検出する検出手段と、
を具備することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記カートリッジの装着時に前記Ｅ型コアと前記Ｉ型コアとの間に配置されるように、インダクタンスの値を管理するための非磁性体から成るギャップ部材を設けることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記ギャップ部材の厚みＧｓは、前記Ｅ型コアにおける実効断面積をＳｅ、実効磁路長をＬｅとする時、
Ｇｓ≦０．５−０．１×Ｌｅ／Ｓｅ
の関係式を満足することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記ギャップ部材の複数の厚みを、カートリッジ側の情報を持たせるために使い分けることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項５】
装置本体に着脱可能なカートリッジを有する画像形成装置において、
前記装置本体側に配設された空隙部が空芯部分となる空芯コイルからなる第１の磁気誘導手段と、
前記カートリッジ側に配設され、前記装置本体側に前記カートリッジが装着されたとき前記第１の磁気誘導手段の前記空隙部に挿入される磁性体の突出部を有する第２の磁気誘導手段と、
前記カートリッジの装置本体に対する装着状態に応じて変化する前記第１の磁気誘導手段のインダクタンスの値により、カートリッジ側の情報を検出する検出手段と、
を具備し、
前記第２の磁気誘導手段は、コイルを有し、該第２の磁気誘導手段のコイルは、前記第１の磁気誘導手段のコイルと鎖交するように配設され、さらにカートリッジ側の情報を付加する情報付加手段に接続し、
前記情報付加手段は、前記第２の磁気誘導手段のコイルと並列に接続され、前記カートリッジ側の情報に応じた周波数を設定するコンデンサであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
前記検出手段は、
前記磁気誘導手段のインダクタンスの変化により共振周波数が変化する共振回路と、
前記共振回路の共振周波数近傍に設定された信号を発生させ、前記共振回路に入力させる信号発生回路と、
前記信号発生回路から出力される信号を整流する整流回路と、
前記整流回路からの出力信号を平滑にし直流電圧に変換する平滑回路と、
前記平滑回路からの出力信号と所望の信号レベルと比較する比較器と、
前記比較器からの出力結果から前記カートリッジ側の情報を判別する判別手段と、
を具備することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記信号発生回路は、複数の周波数を順次切り替えて出力するスイープ手段を有することを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記スイープ手段は、基準となるクロックを分周する分周回路と、前記分周回路の分周比を制御する制御回路とから成り、前記信号発生回路から、周期の異なる矩形波が順次出力されることを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記共振回路は、直列共振あるいは並列共振から成るバンドパスフィルター回路であることを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記検出手段により検出された信号により、前記カートリッジと前記装置本体側との装着状態の良否を検知する、あるいは前記検知された装着状態の良否を表示する表示装置を具備することを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記検出手段により検出された信号により、前記カートリッジと前記装置本体側との装着状態の良否を検知し、未装着あるいは装着不良状態を検出した時に通常のコピー動作を禁止することを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記検出手段が、カートリッジの固有情報を検出すると、該固有情報に応じた初期化処理を行うことを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置に関し、特に装置本体に着脱自在で、サプライ消耗品を少なくとも一つ収納するカートリッジを有する画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置における現像装置のトナー補給部には、現像剤補給容器としてのトナーカートリッジを装着する。このトナーカートリッジ装着する際の誤装着防止機構としては、トナー補給部に情報読み取り手段としてのバーコード・リーダーを備え、このバーコード・リーダーによりトナーカートリッジに表示されたバーコード情報を読み取り、その読み取り結果により誤装着を判別するものがある。そして、誤挿入防止シャッタを動作させてトナーカートリッジの誤装着を防止する（特開平４−１６８２号公報参照）。
【０００３】
また、他の誤装着防止機構としては、カラー画像形成装置のように複数の現像ユニットを有する場合のものがある。すなわち、互いに異なる色の現像剤を有する複数の現像ユニットと、前記現像ユニットが装着されるカラー画像形成装置本体とに、互いに大きさの異なる抵抗をそれぞれ設け、前記現像ユニットが画像形成装置に装着された時に、対応する抵抗が並列となるよう構成する。そして、合成抵抗値の変化によって複数の現像ユニットの誤装着を防止する（特開平８−３１４２７６号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のいずれの誤装着防止機構でも、現像ユニットの装着の有無を電気的に検出するため、複雑なメカ機構を必要としない。しかし、バーコード情報やバーコード・リーダーの光学的読み取り手段は、トナー等の汚染の影響を受け易く、正しい情報が読み取れ無くなる場合がある。また、電極を有し抵抗値の変化を読み取る構成においても、同じくトナー等の汚染や摩耗等により接触不良となり易く、正確な抵抗値の変化を読み取る事が出来なくなるという問題点を有している。
【０００５】
本発明の目的は、磁気結合による非接触方式により、カートリッジ側の装着や固有の情報をトナー等の汚染や摩耗等により接触不良の影響を受けないで検出することができる画像形成装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、装置本体に着脱可能なカートリッジを有する画像形成装置において、前記装置本体側に配設された磁性体のＥ型コアにコイルを巻いた第１の磁気誘導手段と、前記装置本体側に前記カートリッジが装着されたとき前記第１の磁気誘導手段に近接対面するように前記カートリッジ側に配置された磁性体のＩ型コアからなる第２の磁気誘導手段と、前記カートリッジの装置本体に対する装着状態に応じて変化する前記第１の磁気誘導手段のインダクタンスの値により、カートリッジ側の情報を検出する検出手段と、を具備することを特徴とする。
【０００８】
第２の発明は、前記カートリッジの装着時に前記Ｅ型コアと前記Ｉ型コアとの間に配置されるように、インダクタンスの値を管理するための非磁性体から成るギャップ部材を設けることを特徴とする。
【０００９】
第３の発明は、前記ギャップ部材の厚みＧｓ（ｍｍ）が、前記Ｅ型コアにおける実効断面積をＳｅ（ｍｍ2）、実効磁路長をＬｅ（ｍｍ）とする時、
Ｇｓ≦０．５−０．１×Ｌｅ／Ｓｅ
の関係式を満足することを特徴とする。
第４の発明は、前記ギャップ部材の複数の厚みを、カートリッジ側の情報を持たせるために使い分けることを特徴とする。
【００１０】
第５の発明は、装置本体に着脱可能なカートリッジを有する画像形成装置において、
前記装置本体側に配設された空隙部が空芯部分となる空芯コイルからなる第１の磁気誘導手段と、前記カートリッジ側に配設され、前記装置本体側に前記カートリッジが装着されたとき前記第１の磁気誘導手段の前記空隙部に挿入される磁性体の突出部を有する第２の磁気誘導手段と、前記カートリッジの装置本体に対する装着状態に応じて変化する前記第１の磁気誘導手段のインダクタンスの値により、カートリッジ側の情報を検出する検出手段と、を具備し、前記第２の磁気誘導手段は、コイルを有し、該第２の磁気誘導手段のコイルは、前記第１の磁気誘導手段のコイルと鎖交するように配設され、さらにカートリッジ側の情報を付加する情報付加手段に接続し、前記情報付加手段は、前記第２の磁気誘導手段のコイルと並列に接続され、前記カートリッジ側の情報に応じた周波数を設定するコンデンサであることを特徴とする。
【００２０】
第６の発明は、前記検出手段は、前記磁気誘導手段のインダクタンスの変化により共振周波数が変化する共振回路と、前記共振回路の共振周波数近傍に設定された信号を発生させ、前記共振回路に入力させる信号発生回路と、前記信号発生回路から出力される信号を整流する整流回路と、前記整流回路お出力信号を平滑にし直流電圧に変換する平滑回路と、前記平滑回路からの出力信号と所望の信号レベルと比較する比較器と、 前記比較器からの出力結果から前記カートリッジ側の情報を判別する判別手段とを具備することを特徴とする。
【００２１】
第７の発明は、前記信号発生回路は、複数の周波数を順次切り替えて出力するスイープ手段を有することを特徴とする。
【００２２】
第８の発明は、前記スイープ手段は、基準となるクロックを分周する分周回路と、前記分周回路の分周比を制御する制御回路とから成り、前記信号発生回路から、周期の異なる矩形波が順次出力されることを特徴とする。
【００２３】
第９の発明は、前記共振回路は、直列共振あるいは並列共振から成るバンドパスフィルター回路であることを特徴とする。
【００２４】
第１０の発明は、前記検出手段により検出された信号により、前記カートリッジと前記装置本体側との装着状態の良否を検知する、あるいは前記検知された装着状態の良否を表示する表示装置を具備することを特徴とする。
【００２５】
第１１の発明は、前記検出手段により検出された信号により、前記カートリッジと前記装置本体側との装着状態の良否を検知し、未装着あるいは装着不良状態を検出した時に通常のコピー動作を禁止することを特徴とする。
【００２６】
第１２の発明は、前記検出手段が、カートリッジの固有情報を検出すると、該固有情報に応じた初期化処理を行うことを特徴とする。
【００２７】
本発明において、着脱可能なカートリッジの情報を、装置本体側に配設した第１の磁気誘導手段とカートリッジ側に配設した第２の磁気誘導手段との電磁誘導により生じる第１の磁気誘導手段のインダクタンスを検出している。したがって、カートリッジ情報を検出するために装置本体とカートリッジが直接接触する必要がなく、例えばトナー等でカートリッジが汚染していても、インダクタンス検出にはその汚染による影響がない。そのため、信頼性の高い情報の検出が容易に実現できる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、現像剤として非磁性一成分トナーを使用したモノクロレーザープリンターを例に取り、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００２９】
＜第１実施形態＞
本発明に係る画像形成装置の第１実施形態について説明する。
図１は、第１実施形態における画像形成装置本体側の構成を示す概略構成図、図２は装置本体側に着脱可能な現像カートリッジの構成を示す概略構成図、図３は現像カートリッジを装置本体に装着した時の構成を示す概略構成図である。
【００３０】
図１に示すように、ＯＰＣ感光層を表面に塗布した感光体ドラム１１は、一方向（図では時計回り方向）に一定速度で駆動回転され、帯電器１２で周面に対して一様に帯電される。そして、図示しないレーザースキャンニングユニットにより、画像処理を施した映像信号に基づいて、レーザー光を感光体ドラム１１の表面に照射し、静電潜像を形成する。この装置本体１０側には、Ｅ型のフェライトコア（磁性体部材）に巻線を巻いた第１の磁気誘導手段である磁気誘導回路１７を設ける。
【００３１】
図２に示すように、前記現像カートリッジ２１とは、レーザープリンターにおいて現像剤収容器と現像手段とが一体化したものである。供給ローラ２４は一方向（図では反時計回り方向）に回転駆動して、現像カートリッジ２１内の非磁性一成分トナー２８を同じく一方向（図では反時計回り方向）に回転駆動する現像ローラ２２に供給する。次に、現像ローラ２２上の非磁性一成分トナー２８は、ブレード２３により充分帯電されつつトナー２８の薄層が形成され、静電潜像が形成された感光体ドラム１１表面にトナー２８を供給し、顕像化される。現像カートリッジ２１には、現像カートリッジ２１が装置本体１０に装着時において、磁気誘導回路１７に対面して磁路を形成するように配設された磁性体部材、すなわちＩ型のフェライトコア２６を設けている（図２及び図３参照）。このＩ型のフェライトコア２６は、前記磁気誘導回路１７に磁気誘導を生じさせる第２の磁気誘導手段である。すなわち、フェライトコア２６は、装置本体側にカートリッジが装着されたとき第１の磁気誘導手段に近接して配置され、磁気誘導を生じさせる。
【００３２】
前記顕像化されたトナー像は、図１の転写チャージャー１３により用紙１６に転写され、さらに上定着ローラ１４と下定着ローラ１５の熱と圧力により、用紙１６に転写されたトナー像が用紙１６に定着されて、画像形成装置の外部に排出される。
【００３３】
また、磁気誘導回路１７とＩ型のフェライトコア２６との間には、非磁性体から成るギャップ材２７を挟んで密着させている。これは磁路を形成する事によって、磁気誘導回路１７のインダクタンス（以下Ｌ値と略称す）を２〜３倍以上変化させるためであり、ギャップ材２７の厚みは、例えば０．１〜０．２ｍｍとする。磁気誘導回路１７は、現像カートリッジ２１の樹脂の厚み（約１ｍｍ）を逃げる形で取り付け位置を設けてあり、さらに、バネ等の押圧部材２５により、磁気誘導回路１７とＩ型のフェライトコア２６との密着性を高めている。
【００３４】
次に、現像カートリッジ２１と装置本体１０側との装着の良否を検出する検出手段の具体的な構成について説明する。
図４は、検出手段の具体的な構成の一例を示すブロック図である。この検出回路は、発振回路３１、計測回路３２、判別回路３３からなる構成である。
まず、現像カートリッジ２１と装置本体１０側との着脱によるＬ値の変化によって、発振回路３１の発振周波数が変化する。この発振回路３１の出力信号が、発振周波数もしくは発振周期を計測する計測回路３２に入力され、計測回路３２の出力が判別回路３３に入力される。判別回路３３は、発振周波数もしくは発振周期を所定の基準値と比較してカートリッジの装着状態を判別する。
ここで計測回路３２は、例えば発振回路３１からの発振信号を一定の期間計測する周波数カウンター、もしくは、発振回路３１からの発振信号の立ち上がりから次の立ち上がりまで、或いは立ち下がりから次の立ち下がりまでの期間を、図示しない基準となる一定のクロック信号でカウントする周期カウンターにより容易に実現できる。
【００３５】
次に、発振回路３１の具体的な構成を説明する。発振回路３１は、その回路内に磁気誘導回路１７を含むものであり、まずはこの磁気誘導回路１７について説明する。
図５は、発振回路に用いる磁気誘導回路１７の詳しい構成を示す回路図である。本実施形態における磁気誘導回路１７は、磁性体部材として、比透磁率μｒが約２３００、実効断面積Ｓｅが約１９ｍｍ2、実効磁路長Ｌｅが約３５ｍｍのＥ型のフェライトコア１７ａを使用する。そして、このＥ型フェライトコア１７ａに、巻線を１５ターンずつ巻いたセンタータップを有する構成としている。すなわち、磁気誘導回路１７は、端子１７ｓと端子１７ｃとを有する巻線により構成される第１磁気誘導部Ｌｓと、端子１７ｃと端子１７ｅとを有する巻線により構成される第２磁気誘導部Ｌｃとからなる。そして、第１磁気誘導部ＬｓのＬ値と、第２磁気誘導部ＬｃのＬ値が略等しくなるように設定されている。したがって、ここでは、ＬｓとＬｃのＬ値をＬ１とする。
【００３６】
また、ギャップ材２７の厚みＧｓ（ｍｍ）としては、種々の大きさを有するフェライトコアを用いて実験した所、
Ｇｓ≦０．５−０．１×Ｌｅ÷Ｓｅ  …    ▲１▼
を満足する必要がある事が分かった。さらに望ましくは、
Ｇｓ≦０．４−０．１×Ｌｅ÷Ｓｅ  …    ▲２▼
を満足する必要がある事が分かった。
【００３７】
図６は、フェライトコア１７ａの大きさＬｅ／Ｓｅとギャップ長Ｇｓ（ｍｍ）との関係を示す特性図である。
図中の黒三角印は、約２倍のＬ値の変化を得る条件での測定結果である。上記▲２▼式の不等式をほば満足すれば良い事が分かる。
【００３８】
本実施形態では、前記フェライトコア１７ａのコアサイズを、上記▲２▼式に代入すると、
Ｇｓ≦０．４−０．１×３５÷１９≒０．２２（ｍｍ）
となり、ギャップ材２７の厚みＧｓとして、０．２ｍｍ以下とするのが良い。本実施形態では、Ｌ値の変化をより大きく取るため、Ｇｓを約０．１ｍｍとした。
【００３９】
図１に示すように、現像カートリッジ２１が装置本体１０に装着されていない場合は、第１磁気誘導部Ｌｓ及び第２磁気誘導部ＬｃのＬ値（Ｌ１）は約８μＨとなる。一方、図３に示すように、現像カートリッジ２１が装置本体１０に装着されている時は、現像カートリッジ２１側内のＩ型のフェライトコア２６によってギャップ材２７を挟んで磁路が形成されるため、装置本体１０側の第１磁気誘導部Ｌｓ及び第２磁気誘導部ＬｃのＬ値（Ｌ１）は増加し、約２４μＨとなる。
【００４０】
図７は、この磁気誘導回路を用いた発振回路の一例を示す回路図である。この発振回路３１ａはコルピッツ発振回路であり、磁気誘導回路１７を構成するコイルである第１及び第２磁気誘導部Ｌｓ，Ｌｃと、コンデンサＣ１，Ｃ２と、ＮＰＮトランジスタＴｒ１と、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒｅとからなる。第１磁気誘導部Ｌｓと第２磁気誘導部Ｌｃが直列に接続されている。そして、第２磁気誘導部Ｌｃに並列に、直列接続されたコンデンサＣ１，Ｃ２が接続されている。第２磁気誘導部Ｌｃ側と反対側の第１磁気誘導部Ｌｓの一端と、トランジスタＴｒ１のコレクタには電源Ｖｃｃが印加されている。直列接続された分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２のＲ１には電源Ｖｃｃが印加され、Ｒ２は接地され、Ｒ１とＲ２の間にトランジスタＴｒ１のベースが接続されている。こうして抵抗Ｒ１，Ｒ２により電源Ｖｃｃを分圧してトランジスタＴｒ１のベースに印加している。トランジスタＴｒ１のエミッタには一端を接地したエミッタ抵抗Ｒｅが接続されている。分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２による分圧を、第１磁気誘導部Ｌｓ側ではない第２磁気誘導部Ｌｃの一端に印加し、トランジスタＴｒ１のエミッタとコンデンサＣ１，Ｃ２の間を接続している。そして、この発振回路３１ａの出力端子１８をトランジスタＴｒ１のエミッタに設けている。
【００４１】
この発振回路３１ａにおいて、コンデンサＣ１，Ｃ２の容量は共にＣｓとする。この発振回路３１ａの発振周波数ｆｒは、以下に示す式から求める事ができる。
ｆｒ＝１÷［２π｛Ｌ１×Ｃ１×Ｃ２÷（Ｃ１＋Ｃ２）｝1/2］
＝１÷｛２π×（Ｌ１×Ｃｓ／２）1/2｝    …    ▲３▼
【００４２】
すなわち、Ｌ1/2値の変化に反比例した発振周波数を、ＮＰＮトランジスタＴｒ１のエミッタフォロー出力端子１８から得る事ができる。本実施形態では、現像カートリッジ２１が装置本体１０に装着されていない時のＬ値が約８μＨ、装着された時のＬ値が約２４μＨに設定しているため、前記発振周波数は３1/2倍だけ変化する。
【００４３】
図８は、コルピッツ発振回路の実際の動作波形を示す。図８（ａ）は、現像カートリッジ２１が装置本体１０に装着されていない状態での発振回路３１ａの出力端子１８の信号波形を示し、図８（ｂ）は、現像カートリッジ２１が装置本体１０に装着された状態での発振回路３１ａの出力端子１１の信号波形を示す。図８（ａ）では、約４８０ＫＨｚで発振していた信号が、Ｌ値３倍の変化に伴って図８（ｂ）で示すように、約２９０ＫＨｚと１／３1/2倍に変化している事が分かる。
【００４４】
尚、安定化用の第１磁気誘導部Ｌｓと、コルピッツ発振回路の発振周波数を決める第２磁気誘導部ＬｃのＬ値は、必ずしも等しくする必要はない。第１磁気誘導部Ｌｓは、コンデンサＣ１，Ｃ２及び第２磁気誘導部Ｌｃとの間に以下の関係式を満足するように設定すれば良い（各磁気誘導部のＬ値及び各コンデンサの容量は、対応する符号を用いることとする）。
Ｌｓ＝Ｌｃ×Ｃ２÷Ｃ１    …    ▲４▼
【００４５】
発振回路３１からの出力信号を計測回路３２に入力し、発振周波数をカウンター等によりカウントし、その計測結果を判別回路３３に入力する。判別回路３３は、計測回路３２において計測した値（ｆｃ）が、ある所望の値（ｆｄ）以下であれば、現像カートリッジ２１が装置本体１０側に装着されたと判断する。また、前記所望の値（ｆｄ）以上であれば、現像カートリッジ２１は装置本体１０側に未装着と判断する。所望の値ｆｄは、例えば図８における実験結果からでは、およそ３８０ＫＨｚと定めると良い。
以上の検出手段での処理により、容易に現像カートリッジ２１の装置本体１０への装着の有無あるいは装着の良否を判断できる。
【００４６】
次に、本発明に係わる発振回路の他の実施形態について説明する。図９は、この発振回路の他の例を示す回路図である。この発振回路３１ｂにおいては、コイルは一つで良く、磁気誘導回路１７はセンタータップを設ける必要がない。すなわち、発振回路３１ｂは、マルチバイブレータ型発振回路であり、磁気誘導回路１７に相当するコイルＬ１１と、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒｅと、ＮＰＮトランジスタＴｒ１１と、比較器３５とからなる。
【００４７】
電源Ｖｃｃは、コイルＬ１１を介してトランジスタＴｒ１１のコレクタに印加され、エミッタにはエミッタ抵抗Ｒｅが接続される。比較器３５の出力は、トランジスタＴｒ１１のベースに入力され、また比較器３５の出力は分圧抵抗Ｒ１１，Ｒ１２により分圧されて、比較器３５の一方の入力端子に入力される。トランジスタＴｒ１１のエミッタからの出力が比較器３５の他方の入力端子に入力される。
【００４８】
ＮＰＮトランジスタＴｒ１１は、ＯＮ、ＯＦＦのみ行うスイッチング素子として機能する。トランジスタＴｒ１１がＯＮの時は、電流が電源ＶｃｃからコイルＬ１１、ＮＰＮトランジスタＴｒ１１及びエミッタ抵抗Ｒｅとグランドを通って流れる。この時エミッタ抵抗Ｒｅに生じる電位上昇Ｖｅは、前記トランジスタＴｒ１の飽和電圧をＶｃｅとおいて、時間ｔの関数で表すと、以下に示す式で表される。
Ｖｅ＝（Ｖｃ−Ｖｃｅ）×｛１−Ｅｘｐ（−Ｒｅ／Ｌ１×ｔ）｝  …  ▲５▼
【００４９】
すなわち、エミッタ抵抗Ｒｅに生じる電圧は、Ｌ１／Ｒｅの時定数できまる速さで立ち上がり、比較器３５においてＶｃｃ×Ｒ２÷（Ｒ１＋Ｒ２）のしきい値よりも大きくなると、比較器３５は０Ｖに変化する。
比較器３５が０Ｖに変化すると、トランジスタＴｒ１１はＯＦＦとなるが、トランジスタＴｒ１１のキャリア蓄積時間の期間だけ、コイルＬ１１に蓄積された電流が僅かながら流れ続けるため、エミッタ抵抗Ｒｅに生じる電位は瞬時に下がらず、徐々に下降し０Ｖとなる。そのため、エミッタ抵抗Ｒｅに生じる電位が０Ｖとなった時点で、比較器３５の出力は、０ＶからＶｃｃに反転し、ＮＰＮトランジスタＴｒ１１は再びＯＮとなる。以上の動作を繰り返す事により、マルチバイブレータ型発振回路は安定して動作し、しかも、発振周波数はＬ値にほば比例した値となる。したがって、上記と同様に発振周波数に基づいてカートリッジの装着状態を判別回路３３にて判別できる。
【００５０】
つぎに、検出手段の他の例について説明する。
図１０は第１実施形態の他の検出手段を示す構成図を示す。この検出手段は、フィルター回路４２と、位相差検出回路４３と、判別回路４４とからなる。フィルター回路４２の入力端子４１に矩形波信号を入力し、前記矩形波信号とフィルター回路４２の出力信号が位相差検出回路４３に入力され、位相差検出回路４３の出力信号が判別回路４４に入力される。位相差検出回路４３は、例えば排他的論理和等の論理回路で位相差に応じたパルス幅を容易に作成できる。前記パルス幅は基準となるクロックを前記パルス幅に相当する期間のみカウントするカウンターにより時間を正確に計測できる。
【００５１】
図１１は、フィルター回路の具体的な構成を示す回路図である。磁気誘導回路１７（コイルＬ２１）の一端を入力端子４５とし、他端４６がコンデンサＣ２１の一端と接続され、前記コンデンサＣ２１の他端が抵抗Ｒ２１の一端と接続され、前記抵抗Ｒ２１の他端がグランドに接続されている。すなわち、端子４５を入力端子とし、端子４６を出力端子とするフィルター回路４２を構成している。
【００５２】
ここで、フィルター回路４２のコンデンサＣ２１の容量は０．１μＦ、抵抗Ｒ２１の抵抗値は１００Ωに設定している。現像カートリッジ２１が装置本体１０に装着されていない時は、コイルＬ２１のＬ値が約８μＨとなり、現像カートリッジ２１が装置本体１０に装着された時は、コイルＬ２１のＬ値が約２４μＨとなる。
【００５３】
図１２は、フィルター回路４２の入力端子４５と出力端子４６との間の伝達特性を示し、図中のＧａｉｎ１は現像カートリッジ２１が未装着の時（Ｌ値が８μＨの時）の周波数に対する振幅の関係を、Ｐｈａｓｅ１は周波数に対する位相の関係を示し、図中のＧａｉｎ２は現像カートリッジ２１が装着時（Ｌ値が２４μＨの時）の周波数に対する振幅の関係を、Ｐｈａｓｅ２は周波数に対する位相の関係を示す。
【００５４】
図１３は、図１２の周波数特性で振幅がほとんど変化せずに位相が大きく変化する周波数、例えば５００ＫＨｚの矩形波信号をフィルター回路４２の入力端子４５に入力した時の出力信号波形のシミュレーション結果を示す。図中のＶｏｕｔ１は現像カートリッジ２１が装置本体１０に未装着状態時のフィルター回路４２の出力信号を示し、Ｖｏｕｔ２は現像カートリッジ２１が装置本体１０に装着状態時のフィルター回路４２の出力信号を示す。
【００５５】
図１４は、フィルター回路４２の入力端子４５に入力される前記矩形波信号からフィルター回路４２の入出力間の位相遅れ量に応じた時間幅を有するパルス信号Ｓ４を作成するまでの時間関係を示すタイミングチャートである。図中信号Ｓ１はフィルター回路４２に入力する矩形波信号を示し、信号Ｓ２とＳ３は、フィルター回路４２の出力信号（Ｖｏｕｔ１，Ｖｏｕｔ２）を図示しない比較器でしきい値Ｔｈと比較する事によって矩形波に波形整形した信号を示す。
【００５６】
ここで、時間ｔ１は信号Ｓ１の立ち上がり時間を示し、時間ｔ２は信号Ｓ２の立ち上がり時間を示し、時間ｔ３は信号Ｓ３の立ち上がり時間を示す。ｔ１−ｔ２のパルス幅を有するパルス信号Ｓ４は、信号Ｓ１と信号Ｓ２との排他的論理和をとり、さらに前記排他的論理和の出力信号と信号Ｓ１との論理積をとる事により実現している。
同様に、ｔ１−ｔ３のパルス幅を有するパルス信号Ｓ４は、信号Ｓ１と信号Ｓ３との排他時論理和をとり、さらに前記排他的論理和の出力信号と信号Ｓ１との論理積をとる事により実現している。
【００５７】
位相差検出回路４３において、前記パルス信号Ｓ４のパルス幅をカウンターにより計測し、その計測結果を判別回路４４に入力する。判別回路４４において、前記パルス信号Ｓ４のパルス幅を計測した値がある所望の値（ｔｒ）以上であれば、現像カートリッジ２１が装置本体１０側に装着されたと判断する。また、所望の値（ｔｒ）以下であれば、現像カートリッジ７１は装置本体１０側に未装着と判断する。但し、所望の値（ｔｒ）は以下の関係式を満足する。
ｔ２≦ｔｒ≦ｔ３
【００５８】
以上の検出手段での処理により、前記パルス信号（Ｓ４）のパルス幅を計測する事によって現像カートリッジ２１の装着の有無あるいは装着の良否を判断できる。
【００５９】
尚、フィルター回路を、図示しないＬ、Ｃから成る２次のローパスフィルターで構成すると、位相が共振周波数近傍で１８０°変化する急峻な位相特性を有するため、前述の位相差による検出が困難となる。この場合、抵抗Ｒを前記ＬＣフィルターと直列接続して、前記２次のローパスフィルターにダンピング効果を持たせる事により、位相変化をより緩やかにする事ができる。その場合においても、現像カートリッジ２１の装置本体１０との着脱操作に伴う高々３倍程度のＬ値の変化では、前記ダンピング効果によって共振周波数の変化が抑制され、前述の位相差による正確な検出が困難となる。このフィルター回路を使用する場合は、フィルター回路に入力する信号の周波数をスイープさせて、Ｌ値の変化に伴って変化するフィルター回路の共振周波数の変化等を検知する手法が適している。
【００６０】
また、フィルター回路を図示しないＬ，Ｒから成る１次のローパスフィルターで構成しても、周波数に対する位相の変化が緩やかであるため、前述の位相差による検出が可能となる。しかし、前記Ｌ、Ｒから成る１次のローパスフィルターでの構成では、原理的にコイルに流れる電流を抵抗Ｒで検出する方式であるため、コイルに電流を流し込むためのコイル駆動回路が必要となり、コストアップの要因となる。
【００６１】
従って、このフィルター回路は、入力信号の周波数をスイープさせる必要もなく、前述のような特別なコイル駆動回路も必要としない最も簡単でかつ安価に、ユニット装着の有無を正確に検出できるものである。
【００６２】
＜第２実施形態＞
次に、本発明に係る画像形成装置の第２実施形態について説明する。
図１５は、第２実施形態における現像カートリッジが装置本体に装着された時の構成を示す断面図である。図１５の基本構成は、図３とほぼ同じであるので、対応する部分には、同一符号を付し、説明は省略する。図３と異なる点は、装置本体５０は画像Ｅ型フェライトコアを有する磁気誘導回路１７を備えず、現像カートリッジ５１はＩ型フェライトコア２６を備えていない点である。そのかわりに、後述するように、装置本体５０には空芯コイル５２が、現像カートリッジ５１には突き出し部５３が設けられている。
【００６３】
図１６は、第２実施形態における装置本体と現像カートリッジが装着されるところを示す拡大側面図である。装置本体５０側には、第１の磁気誘導手段に相当する空芯コイル５２を設け、一方、着脱可能な現像カートリッジ５１には、磁性体から成る第２の磁気誘導手段である突き出し部５３が設けられている。装置本体５０への装着時において、突き出し部５３が空芯コイル５２の略中心部分に挿入されるように構成されている。空芯コイル５２は、例えば、２０ターンから成る巻線を、直径約８ｍｍ、厚み約４ｍｍの大きさで構成し、また、前記磁性体から成る突き出し部５３は、実効断面積が約７ｍｍ2、長さが約１２ｍｍのものを使用する。
【００６４】
図１６（ａ）に示すように、現像カートリッジ５１が装置本体５０に装着されていない場合は、空芯コイル５２のインダクタンス値（以下、Ｌ値と略称する）は約２．５μＨとなる。一方、図１６（ｂ）に示すように、現像カートリッジ５１を矢印Ａの方向に移動させて本体５０側に装着した時、突き出し部５３が空芯コイル５２の略中心を通るように画像形成装置が構成されている。このため、空芯コイル５２のＬ値は増加し、本実施形態では約７．５μＨとなる。このＬ値の変化により、現像カートリッジ５１の装着の有無を検出できる。
【００６５】
次に、前記現像カートリッジ５１と装置本体側５０との装着の良否を検出する検出手段の具体的な構成について詳細に説明する。
図１７は、検出手段の具体的な構成の一例示すブロック図である。この検出手段は、発振回路６１と、計測回路６２と、判別回路６３とからなる構成であり、図４と同じである。また、その動作も同じなので、説明は省略する。
【００６６】
次に、発振回路６１の例について説明する。この発振回路６１ａの一部は、装置本体に備えられた空芯コイル５２により構成されている。図１８は、空芯コイル１１を示す構成図である。空芯コイル５２は、端子５２ｓとセンター端子５２ｃを備えた第１磁気誘導部Ｌｓ2、センター端子５２ｃと端子５２ｅを備えた第２磁気誘導コイルＬｃ2とからなる。
【００６７】
図１９は、発振回路６１ａを示す回路図であり、図７と同一部分には同一符号を付す。この発振回路は、図７と同様にコルピッツ発振回路であり、ＬｓとＬｃのＬ値をＬ１、Ｃ１とＣ２の容量をＣｓとすれば、発振周波数ｆｒは▲３▼から求める事ができる。
【００６８】
すなわち、Ｌ1/2値の変化に反比例した発振周波数を、ＮＰＮトランジスタＴｒｌのエミッタフォロー出力端子１８から得る事ができる。本実施形態では、現像カートリッジ５１が装置本体５０に装着されていない時のＬ値が約２．５μＨ、装着された時のＬ値が約７．５μＨに設定しているため、前記発振周波数は３1/2倍変化し、容易に装着の有無を判別できる。
【００６９】
図２０は、発振回路の他の例を示す具体的な回路図であり、図９と同一部分には同一符号を付す。この発振回路６１ｂは、マルチバイブレータ型発振回路を構成し、この場合、空芯コイル５２にはセンタータップを設ける必要がない。この発振回路６１ｂの動作も図９と同じなので、説明は省略する。
【００７０】
次に、他の検出手段について説明する。
図２１は、検出手段の他の構成の一例を示すブロック図である。この検出手段は、フィルター回路７２と、位相差検出回路７３と、判別回路７４とからなる構成であり、図１０と同じ構成である。その動作も図１０と同じであるので、説明は省略する。
【００７１】
図２２は、フィルター回路の具体的な構成図を示す。このフィルター回路７２は、図１１とほぼ同じであり、磁気誘導回路に相当するコイルＬ３１が接続されている点が異なる。このフィルター回路７２の各定数の値は、例えばコンデンサが０．１μＦ、抵抗が１００Ωと決め、コイルのＬ値はカートリッジ５１の装着の有無に応じて変化するように構成されているため、Ｌ値の変化によってフィルター７２の周波数特性が変化する。
【００７２】
図２３は、前記Ｌ値の変化によるフィルター回路７２の入力端子４５と出力端子４６間の伝達の周波数特性を示すシミュレーション結果である。図２３（ａ）は、装置本体５０にカートリッジ５１がまだ装着されていない時（条件１：Ｌｌ＝２．５μＨ）での周波数（Ｂｚ）に対する振幅（ｄＢ）の関係を示し、図２３（ｂ）は、同じ条件１での周波数に対する位相（ｄｅｇ）の関係を示す。同様に、図２３（ｃ）は、装置本体５０にカートリッジ５１が装着された時（条件２：Ｌｌ＝７．５μＨ）での周波数に対する振幅の関係を示し、図２３（ｄ）は、同じ条件２での周波数に対する位相の関係を示す。
【００７３】
図２４は、前記周波数特性から、振幅はほとんど変化せず、位相が大きく変化する周波数、例えば、２ＭＨｚの矩形波信号を、図２１に示した検出手段に入力した時の、位相差検出回路７３から出力されるパルス信号のシミュレーション結果である。図２４（ａ）は、カートリッジ５１が装置本体５０に装着されていない時、すなわちＬ３１＝２．５μＨの時でのパルス信号を示し、図２４（ｂ）は、カートリッジ５１が装置本体５０に装着された時、すなわちＬ３１＝７．５μＨの時でのパルス信号を示す。前記シミュレーション結果から、図２４（ａ）におけるパルス信号の幅は約０．０１５μｓｅｃであるのに対し、図２４（ｂ）におけるパルス信号の幅は約０．０５μｓｅｃと約３倍異なる。
【００７４】
すなわち、このパルス信号の幅をカウンター等によって計測し、計測した値が所望の値（ｔｒ）以上であれば、前記カートリッジが画像形成装置本体に装着されたと判断できる。前記所望の値（ｔｒ）は、この場合、例えば約０．０３３μｓｅｃ前後とすると良い。
【００７５】
以上の検出手段での処理により、パルス信号の幅を計測し、そのパルス幅の大小関係によりカートリッジの装着の有無あるいは装着の良否を判別できる。
【００７６】
＜第３実施形態＞
次に、本発明に係る画像形成装置の第３実施形態について説明する。
図２５は、第３実施形態における現像カートリッジが装置本体に装着された時の構成を示す断面図である。図２５の基本構成は、図３とほぼ同じであるので、対応する部分には、同一符号を付し、説明は省略する。図３と異なるのは、磁気誘導回路７７を備えた点である。この磁気誘導回路７７を図２６に示す。図２６（ａ）は磁気誘導回路の構成図、（ｂ）は磁気誘導回路と磁性体の磁路を形成する組み合わせ図である。
【００７７】
この第１の磁気誘導手段である磁気誘導回路７７は、磁性体部材として、比透磁率μｒが約２３００、実効断面積Ｓｅが約１９ｍｍ2、実効磁路長Ｌｅが約３５ｍｍのＥ型のフェライトコア７７ａを使用する。そして、このＥ型フェライトコア７７ａに、巻線を１５ターン巻いたコイル７７ｂを有する構成としている。現像カートリッジ２１には、現像カートリッジ２１が装置本体１０に装着時において、磁気誘導回路７７に対面して磁路を形成するように配設された第２の磁気誘導手段であるＩ型のフェライトコア２６を設けている。
【００７８】
磁気誘導回路７７とＩ型のフェライトコア２６との間には、非磁性体から成るギャップ材２７を配置し、カートリッジの装着時には磁気誘導回路７７とＩ型のフェライトコア２６との間に挟んで密着させている。これは磁路を形成する事によって、磁気誘導回路７７のインダクタンス（以下Ｌ値と略称す）を２〜３倍以上変化させるためであり、ギャップ材２７の厚みは、例えば０．１〜０．２ｍｍとする。磁気誘導回路７７は、現像カートリッジの樹脂の厚み（約１ｍｍ）を逃げる形で取り付け位置を設けてあり、さらに、バネ等の押圧部材２５により、磁気誘導回路７７とＩ型のフェライトコア２６との密着性を高めている。
【００７９】
図２７は、検出手段の一例を示すブロック図であり、検出手段は、信号発生回路８０と、磁気誘導回路７７を有する共振回路８１と、共振回路８１からの出力信号を整流する整流回路８２と、整流回路８２からの出力信号を直流信号に変換する平滑回路８３と、平滑回路８３からの出力信号をある所定の基準値と比較する比較器８４と、比較器８４の出力結果から着脱可能なカートリッジの装着の良否等を判断する判別回路８５とから構成されている。
【００８０】
次に、検出手段の各部の具体的な構成について詳細に説明する。
図２８は、信号発生回路の一例を示すブロック図である。信号発生回路８０は、基準となる周波数のクロック信号を発生する基準クロック発生回路８６と、基準クロック信号を分周する分周回路８７と、分周回路８７の分周比を制御する制御回路８８とから構成される。分周回路８７と制御回路８８は、複数の周波数を順次切り替えて出力するスイープ手段であり、制御回路８８の指示する分周比に従って、分周回路８７が基準クロック信号を分周する。
【００８１】
図２９は、共振回路の具体的な構成を示す回路図である。この共振回路８１は、磁気誘導コイル７７の一端を入力端子８９とし、他端はコンデンサＣ３１の一端と接続されて、コンデンサＣ３１の他端は、抵抗Ｒ３１の一端と出力端子９１に接続され、さらに抵抗Ｒ３１の他端がグランドに接続され、バンドパスフィルターを構成する。
【００８２】
図３０は、前記検出手段の中の整流回路と平滑回路の具体的な一回路構成を示す。整流回路８２は、ダイオード９２と、抵抗Ｒ３２とからなり、平滑回路８３はコンデンサＣ３２からなる。共振回路８１をダイオード９２のアノード側に接続し、カソード側に一端を接地した抵抗Ｒ３２を接続している。コンデンサＣ３２を抵抗Ｒ３２と並列に接続している。共振回路８１の出力はダイオード９２と抵抗Ｒ３２で整流され、コンデンサＣ３２で平滑される。
【００８３】
図３１は、抵抗Ｒ３１を２Ω、コンデンサＣ３１を０．１μＦとした時の入力周波数に対する利得の特性を示す。図３１（ａ）は、現像カートリッジ２１が画像形成装置本体１０に装着されていない時、すなわちＬ値が約８μＨの時の利得特性であり、図３１（ｂ）は、現像カートリッジ２１が画像形成装置本体１０に装着された時、すなわちＬ値が約２４μＨに変化した時の利得特性である。周波数に対して利得にピークを持つ共振周波数は、カートリッジ２１の装着に伴い、約１８０ＫＨｚ（図３１（ａ））から約１０５ＫＨｚ（図３１（ｂ））に変化する事が分かる。この共振周波数における利得の違いを利用するために、前記信号発生回路から出力される信号を、周波数が１８０ＫＨｚか１０５ＫＨｚのどちらか近傍に設定された矩形波信号とすれば良い。ここでは、１０５ＫＨｚ近傍の矩形波信号とし、その時の検出方法について以下に説明する。
【００８４】
図３２（ａ）は、前記カートリッジ２１が画像形成装置本体１０に装着されていない状態における、バンドパスフィルターである共振回路８１からの出力波形を示し、図３２（ｂ）は、前記出力波形が平滑回路８３を通過し、平滑化された時の波形を示すシミュレーション結果である。この時のバンドバスフィルター（共振回路８１）の共振周波数は、前述のように約１８０ＫＨｚであるため、利得が小さく、これを平滑化した時の直流レベルは０Ｖ近辺である。
一方、図３２（ｃ）は、前記カートリッジが画像形成装置本体に装着された状態における、前記バンドパスフィルターから出力される信号波形で、図３２（ｄ）は、前記出力波形が前記平滑回路を通過し、平滑化された時の波形を示すシミュレーション結果である。この時のバンドパスフィルター（共振回路８１）の共振周波数は、前述のように、約１０５Ｈｚと変化しているため、利得が大きく、これを平滑化した時の直流レベルは２．５Ｖ近辺まで上昇している事が分かる。
【００８５】
前記直流レベルを後段の信号処理である比較器８４で、所望の基準レベル（本実施例によれば、０Ｖから２．５Ｖの範囲の適切な値、例えば１．２Ｖ）とレベル比較して、前記直流レベルが基準レベルよりも大きければ、カートリッジ２１が本体１０に装着されたと判断する事ができる。
【００８６】
尚、共振回路８１を、所定の共振周波数で利得が大きく下がるノッチフィルターで構成しても、カートリッジの着脱に伴い変化する利得の低下を検出すれば、カートリッジ側の情報を検出できる。しかし、ノッチフィルターによる構成では、図３３の周波数に対する利得特性から分かるように、共振周波数以外の周波数成分は全て通過するため、前記信号発生回路から複数の高調波成分を有する矩形波信号を入力すると、特定の周波数成分のみが除去されるだけであり、振幅値の変化からは正確な検出が困難となる。従って、この場合、前記信号発生回路から出力される信号は、単一周波数から成る正弦波信号とする必要がある。
【００８７】
＜第４実施形態＞
次に、本発明に係る画像形成装置の第４実施形態について説明する。
現像カートリッジが装置本体に装着される場合の装置本体側の磁気誘導回路と現像カートリッジ側の磁性体の構造は、図１６と同じである。すなわち、磁気誘導回路として空芯コイル５２が設けられ、磁性体からなる突き出し部５３が設けられている。
【００８８】
装置本体に対しての現像カートリッジの装着検出のための検出手段を以下に説明する。この検出手段の構成を示すブロック図は、図２７と同様であり、またその具体的な構成についても図２８〜図３０と同様である。ただし、共振回路８１において、図２９のコイル９０が空芯コイルとするものである。
【００８９】
図３４は、抵抗Ｒ３１を２Ω、コンデンサＣ３１を０．２μＦとした時の入力周波数に対する利得の特性を示す。図３４（ａ）は、現像カートリッジ５１が画像形成装置本体５０に装着されていない時、すなわちＬ値が約２．５μＨの時の利得特性であり、図３４（ｂ）は、現像カートリッジ５１が画像形成装置本体５０に装着された時、すなわちＬ値が約７．５μＨに変化した時の利得特性である。周波数に対して利得にピークを持つ共振周波数は、カートリッジ５１の装着に伴い、約２２５ＫＨｚ（図３４（ａ））から約１３０ＫＨｚ（図３４（ｂ））に変化する事が分かる。この共振周波数における利得の違いを利用するために、前記信号発生回路から出力される信号を、周波数が２２５ＫＨｚか１３０ＫＨｚのどちらか近傍に設定された矩形波信号とすれば良い。ここでは、２２５ＫＨｚ近傍の矩形波信号とし、その時の検出方法について以下に説明する。
【００９０】
図３５（ａ）は、前記カートリッジが画像形成装置本体に装着されていない状態における、前記バンドパスフィルター（共振回路）８１からの出力波形を示し、図３５（ｂ）は、出力波形が平滑回路８３を通過し、平滑化された時の波形を示すシミュレーション結果である。この時のバンドパスフィルター８１の共振周波数は、前述のように約２２５ＫＨｚであるため、利得が大きく、これを平滑化した時の直流レベルは約２．５Ｖ近辺である。
【００９１】
一方、図３６（ａ）は、前記カートリッジが画像形成装置本体に装着された状態における、前記バンドバスフィルターから出力される信号波形で、図３６（ｂ）は、前記出力波形が前記平滑回路を通過し、平滑化された時の波形を示すシミュレーション結果である。この時のバンドパスフィルター８１の共振周波数は、前述のように、約１３０ＫＨｚと変化しているため、前記信号発生回路の周波数２２５ＫＨｚでの利得が小さくなり、これを平滑化した時の直流レベルは約０Ｖ近辺まで低下している事が分かる。
【００９２】
前記直流レベルを後段の信号処理である比較器８４で、所望の基準レベル（本実施例によれば、０Ｖから２．５Ｖの範囲の適切な値、例えば１．２Ｖ）とレベル比較して、前記直流レベルが基準レベルよりも小さければ、カートリッジ５１が本体５０に装着されたと判断する事ができる。
逆に、前記信号発生回路の周波数を１３０ＫＨｚに設定すると、前記カートリッジ５１が画像形成装置本体５０に装着された時に、前記バンドパスフィルター８１の利得が大きくなるため、前記直流レベルが基準レベルよりも大きくなれば、カートリッジ５１が本体５０に装着されたと判断する事ができる。
【００９３】
尚、前記共振回路８１を、所定の共振周波数で利得が大きく下がるノッチフィルターで構成しても、前記カートリッジの着脱に伴い変化する利得の低下を検出すれば、同様に、カートリッジ側の情報を検出できる。しかし、ノッチフィルターによる構成では、図３３の周波数に対する利得特性から分かるように、共振周波数以外の周波数成分は全て通過するため、前記信号発生回路から複数の高調波成分を有する矩形波信号を入力すると、特定の周波数成分のみが除去されるだけであり、振幅値の変化からは正確な検出が困難となる。従って、この場合、前記信号発生回路から出力される信号は、単一周波数から成る正弦波信号とする必要がある。
【００９４】
＜第５実施形態＞
次に、本発明に係る画像形成装置の第５実施形態について説明する。
図３７は、本発明に係わる画像形成装置の本体側１００と現像カートリッジ１０１が装着される所の概略を示す側面図である。画像形成装置本体１００側には、第１の磁気誘導手段に相当する空芯コイル１０２を設け、一方、着脱可能な現像カートリッジ１０１には、第２の磁気誘導手段に相当する空芯コイル１０３と情報付加装置としてのコンデンサ１０４が並列に接続された構成の突き出し部１０５が設けられている。現像カートリッジ１０１を、図３７（ａ）に示す矢印Ａの方向にスライドされる事によって、図３７（ｂ）に示すように画像形成装置本体１００に装着される。この装着操作に連動して、前記突き出し部１０５が画像形成装置本体１００側に設けられた空芯コイル１０２の略中心部分に挿入されるよう構成されている。
【００９５】
第５実施形態では、空芯コイル１０２は、例えば、１０ターンから成る巻線を、内径約１６ｍｍ、厚み約４ｍｍの大きさで構成している。また、突き出し部１０５に内蔵される空芯コイル１０３は、２０ターンから成る巻線を、内径約８ｍｍ、厚み約４ｍｍの大きさの物を使用している。また、この時の空芯コイル１０２と、空芯コイル１０３のインダクタンス値（以下、Ｌ値と略称する）はともに約２．５μＨとなる。
【００９６】
一方、図３７（ｂ）に示すように、現像カートリッジ１０１が画像形成装置本体１００側に装着されると、空芯コイル１０２と空芯コイル１０３が磁気結合される事によって、空芯コイル１０２の周波数特性が変化する。
すなわち、情報付加装置としてのコンデンサ１０４とインダクタンスとの並列共振の状態を検出する事により、現象カートリッジ１０１の装着の良否が検出できる。並列共振状態を検出するために、本実施形態では、抵抗と空芯コイル１０２から成るコイルとの直列フィルター回路を構成し、現像カートリッジ１０１の装着に伴って、フィルター回路がハイパスフィルターからバンドパスフィルターに変化する事から実現している。
【００９７】
図３８は、検出手段の具体的な構成の一例を示すブロック図である。共振回路の共振周波数近傍に設定された信号を発生する信号発生回路１１０と、信号発生回路１１０からの出力信号が入力されたフィルター回路１１１と、フィルター回路からの出力信号を整流する整流回路１１２と、整流回路１１２からの出力信号を直流信号に変換する平滑回路１１３と、平滑回路１１３からの出力信号を、ある所定の基準値と比較する比較器１１４と、比較器１１４の出力結果から着脱可能なカートリッジの装着の良否等を判断する判別回路１１５から構成されている。
【００９８】
次に、前記検出手段の具体的な構成について詳細に説明する。
図３９は、上記検出手段の具体的な回路図を示す。抵抗Ｒ４１の一端を入力端子１１４とし、他端は空芯コイルＬ４１（１０２）の一端と接続され、他端がグランドに接続されたフィルター回路１１１の出力端子が、整流回路１１２に入力され、整流回路１１２の出力信号はさらに平滑回路１１３に入力されている。
【００９９】
整流回路１１２は、ダイオードＤ４２と抵抗Ｒ４３が直列に接続された半波整流回路であり、平滑回路１１３は、コンデンサＣ４４が前記抵抗Ｒ４３と並列に接続された簡単な構成をとっている。
【０１００】
図４０は、例えば、抵抗Ｒ４１を５０Ω、抵抗Ｒ４３を２ＫΩ、整流用コンデンサＣ４４を０．１μＦ、情報付加手段としてのコンデンサ１０４を０．１μＦとし、フィルター回路１１１に３００ＫＨｚの矩形波信号を入力した時の、フィルター回路１１１から出力される信号を示すシミュレーション結果である。図４０（ａ）は、信号発生回路から出力される３００ＫＨｚの矩形波信号を示し、図４０（ｂ）は、現像カートリッジ１０１が画像形成装置本体１００に装着されていない時のフィルター回路１１１から出力される信号波形を示す。この場合、フィルター回路１１１は抵抗Ｒ４１と空芯コイル１０２（Ｌ４１）から成るハイパスフィルターとなるため、図４０（ａ）に示す矩形波信号を微分した波形となっている。一方、図４０（ｃ）は現像カートリッジ１０１が画像形成装置本体１００に装着された時のフィルター回路１１１から出力される信号波形を示す。この場合、空芯コイル１０２は空芯コイル１０３と磁気結合され、空芯コイル１０３と並列に接続されたコンデンサ１０４とにより共振現象を起こし、フィルター回路１１１はハイパスフィルターからバンドパスフィルターに変化する。従って、図４０（ｃ）は前記矩形波信号から３００ＫＨｚの基本波である正弦波が出力される。
【０１０１】
図４１は、上記の出力波形を整流し平滑化した時のシミュレーション波形を示す。図４１（ａ）は図４０（ｂ）の信号を平滑化した時、すなわち現像カートリッジが未装着状態である場合の平滑回路１１３からの出力波形を示し、直流レベルは約０．５Ｖ近辺となっている。
一方、図４１（ｂ）は図４０（ｃ）の信号を平滑化した時、すなわち現像カートリッジが装着状態である場合の平滑回路１１３からの出力波形を示し、直流レベルは約１．５Ｖ近辺まで上昇している事が分かる。
【０１０２】
前記直流レベルを後段の信号処理である比較器１１４で、所望の基準レベル（本実施形態例によれば、０．５Ｖから１．５Ｖの範囲の適切な値、例えば１．ＯＶ）とレベル比較して、前記直流レベルが基準レベルよりも大きければ、カートリッジ１０１が本体１００に装着されたと判断する事ができる。
【０１０３】
尚、フィルター回路１１１を、所定の共振周波数で利得が大きく下がるノッチフィルターで構成しても、カートリッジ１０１の着脱に伴い変化する利得の低下を検出すれば  同様に、カートリッジ１０１側の情報を検出できる。しかし、ノッチフィルターによる構成では、図３３の周波数に対する利得特性から分かるように、共振周波数以外の周波数成分は全て通過するため、信号発生回路１１０から複数の高調波成分を有する矩形波信号を入力すると、特定の周波数成分のみが除去されるだけであり、振幅値の変化からは正確な検出が困難となる。従って、この場合、信号発生回路１１０から出力される信号は、単一周波数から成る正弦波信号とする必要がある。
【０１０４】
また、第１の磁気誘導手段と第２の磁気誘導手段がともに空芯コイルで構成した場合について説明した。しかし、コアを含む磁気誘導コイルで構成しても良く、その他の具体的な実施形態について図４２と図４３に示した。
図４２は、第１の磁気誘導コイルにＥＩ型コアのうちＥ型のコア１２２に巻線を巻き、ギャップ１２４を隔ててＩ型のコア１２５が磁路を形成するように配設されている。一方、第２の磁気誘導コイルには空芯コイル１２６が使用され、現像カートリッジ１２１が装着される事により、前記第１の磁気誘導コイルが発生する磁束と鎖交するように、突き出し部１２８の中に内蔵されている。
【０１０５】
図４３の画像形成装置本体１００と現像カートリッジ１０１は、基本構造が図３７のものと同じなので、同一部分に同一符号を付す。画像形成装置本体１００側の第１の磁気誘導コイルに空芯コイル１０１を使用し、現像カートリッジ１０１側の第２の磁気誘導コイルには、巻線１０３と巻線１０３の厚みよりも長いコア１３２とを用いる。すなわち、第２の磁気誘導コイルは、コア１３２の一端を突き出し部１０５に挿入し、現像カートリッジ１３１に内側に突出したコア１３２の他端に巻線１０３を巻き付けた構成である。現像カートリッジ１３１が装着される事により、空芯コイル１０２の内部にコア１３２が挿入され、磁路が形成される。
【０１０６】
以上、第１の磁気誘導コイルと、第２の磁気誘導コイルのどちらか一方を、コアを有するコイルとした例について示したが、両方ともコアを有するコイルとしても良い。また、ここでは、共振回路について説明したが、第２実施形態のように検出手段に発振回路やフィルター回路を適用できる。
【０１０７】
＜その他＞
上記第１〜第５の実施形態の画像形成装置では、特に図示しない表示装置を装置本体に設け、カートリッジの装着の有無や装着の良否を表示する事によって、画像形成装置の使用者に対して警告を与える事が可能となる。
さらに、使用者によっては表示装置の表示する警告を無視したりあるいは見逃したりして、カートリッジが未装着あるいは装着不良であるにも係わらず、コピー動作を行う事も考えられる。この場合、カートリッジの誤装着に伴う画像形成装置の故障を招きかねない。そこで、カートリッジが未装着あるいは装着不良である場合には通常のコピー動作を禁止させる事により、画像形成装置の故障を防止する事ができる。
【０１０８】
また、電子写真装置では、現像カートリッジやトナーカートリッジを交換する際、新旧現像剤において帯電量に差異があると、記録画像の濃度が前記カートリッジ２１の交換前後で著しく異なったり、記録画像にカブリやカスレ等が発生し、記録画像の品質が大きく劣化する事が知られている。そこで、前記ギャップ材２７の厚みを、例えば０．１ｍｍのものと、０．２ｍｍのものとを使い分ける事によって、磁気誘導回路１７とＩ型フェライトコア２６の１セットで２種類の情報を持たせる事ができる。前記セット数を増やす事によって、情報量を増やす事が可能であるので、例えば、１セット目に、カートリッジに封入した現像剤の帯電極性の情報を持たせ、２セット目以降に現像剤の帯電量の情報を持たせる等の事ができる。そして、装置本体側において、カートリッジ側の情報を検出し、読み取った現像剤固有の情報に基づいて、現像バイアスのレベルを最適な値にする等の初期化処理を行う事により、前述の記録画像のカブリやカスレ等の諸問題を防止する事ができる。
【０１０９】
次に、カートリッジの装着に伴う装置本体側の処理内容について説明する。図４４は、カートリッジの装着からコピー許可あるいは装置の停止に至るまでの処理の流れの一例を表すフローチャートである。
まず、カートリッジが装置本体に装着される（ＳＴＥＰ１）と、装置本体側で、Ｌ値の変化によりカートリッジ側の情報を読み取り（ＳＴＥＰ２）、前記発振周波数あるいは共振周波数が所望の値以下であれば装着が良好と判断し、そうでなければ装着不良と判断する（ＳＴＥＰ３）。もし、装着不良と判断されると、カートリッジが未装着あるいは誤装着である旨を表示装置に警告表示し（ＳＴＥＰ４）、画像形成装置の動作を禁止し、コピー処理等を一切受け付けないようにする（ＳＴＥＰ５）。また、装着良好と判断されると、帯電量などの現像剤固有の情報を読み取り（ＳＴＥＰ６）、現像バイアスのレベルを最適な値にする等の初期化処理を行い（ＳＴＥＰ７）、コピー動作を許可する（ＳＴＥＰ８）。しかし、ＳＴＥＰ６で現像剤固有の情報がなければ、ＳＴＥＰ７の処理を行わずに、ＳＴＥＰ８に移行しコピー動作を可能にする。
【０１１０】
以上、モノクロレーザープリンターを例に取り説明してきたが、カラーレーザープリンターでも良い。その場合、イエロー、マゼンダ、シアン及びブラックの現像剤を収容した現像カートリッジやトナーカートリッジ等を備えているのが一般的であるので、これらカートリッジを交換する場合に、カートリッジ側に現像剤固有の情報として色の情報を持たせる事により、カートリッジの誤装着に伴う色の混色を未然に防止する事もできる。
【０１１１】
また、上記現像カートリッジやトナーカートリッジ以外にも、トナーボトルあるいは、感光体や帯電手段やクリーナ等主要なプロセス部品と一体化したプロセスカートリッジ、さらにはインクを収納する容器等においても、適用可能である。
さらに、現像剤として非磁性一成分に限定されるものでもなく、磁性一成分でも、キャリアとトナーから成る二成分現像剤にも同様に適用可能である。
【０１１２】
【発明の効果】
第１の発明によれば、着脱可能なカートリッジの情報を、装置本体側に配設した第１の磁気誘導手段とカートリッジ側に配設した第２の磁気誘導手段との電磁誘導により生じる第１の磁気誘導手段のインダクタンスを検出しているため、装置本体側と直接接触する個所がなく、例えばトナー等でカートリッジが汚染していても、インダクタンス検出にはその汚染による影響がなく、信頼性の高い情報の検出が容易に実現できる。
【０１１３】
また、第１の磁気誘導手段のコアと第２の磁気誘導手段の磁性体部材との磁気結合による第１の磁気誘導手段のインダクタンスを検出してカートリッジ情報を検出するので、信頼性の高い情報の検出が簡単な構造で実現できる。
【０１１４】
第２の発明によれば、非磁性体から成るギャップ部材を設ける事により、電磁誘導によるインダクタンスの変化量を調整でき、多くのカートリッジ側の情報を持たせる事ができる。また、ギャップ材を設ける事により、磁性部材の公差の影響を受けない安定したインダクタンスの値を得る事ができ、検出手段の誤動作を防止する事もできる。
【０１１５】
第３の発明によれば、ギャップ材の厚みを、使用する磁性体の実効断面積と実効磁路長から決まる長さ以下に設定する事により、安定したインダクタンスの変化を得る事が可能となる。
【０１１６】
第５の発明によれば、カートリッジ装着時に、第１の磁気誘導手段の空隙部に第２の磁気誘導手段の突出部が挿入されるので、第１の磁気誘導手段のインダクタンス検出がより確実となり、検出手段の誤動作を防止する事もできる。
【０１１７】
また、磁気誘導コイルとして空芯コイルを使用しているため、安価かつ低コストで、正確なカートリッジ側の情報を検知する事ができる。
【０１１８】
また、第２の磁気誘導手段のコイルは第１の磁気誘導手段のコイルと鎖交するように配設されているので、第１の磁気誘導手段のインダクタンス検出がより確実となり、検出手段の誤動作を防止する事もできる。
【０１１９】
また、情報付加手段として、コンデンサを使用しているため、共振周波数を任意に設定でき、簡単かつ低コストで、カートリッジ側の多くの情報を検出する事ができる。
【０１２６】
第６の発明によれば、第１の磁気誘導手段の磁気結合によるインダクタンス値の変化を、共振回路の共振周波数の変化となるように構成して、共振回路から出力される信号の振幅値から、着脱可能カートリッジの情報を判別しているため、容易に、安価かつ低コストに、正確なカートリッジ側の情報を検知する事ができる。
【０１２７】
第７の発明によれば、共振回路に信号を入力する信号発生回路は、複数の周波数を順次切り替えて出力するスイープ手段を有しているため、インダクタンスの変化に伴う共振周波数の幅広い変化に対しても、正確な検出が可能となる。
【０１２８】
第８の発明によれば、スイープ手段は、基準となるクロックを分周する分周回路と、該分周回路の分周比を制御する制御回路とから構成されでいるため、特別な回路が必要でなく、安価で確実な検知が可能となる。
【０１２９】
第９の発明によれば、共振回路は、直列共振あるいは並列共振から成るバンドパスフィルター回路を使用しているため、信号発生回路としては矩形波信号で良く、カートリッジ側の情報を、安価に精度良く検知する事ができる。
【０１３０】
第１０の発明によれば、着脱可能な部材の装着状態の良否を表示する表示装置を具備する事により、前記部材の着脱による問題を、初心者にも容易に知る事ができ、画像形成装置における着脱可能な部材のメンテナンスを、確実に行う事が可能となる。
【０１３１】
第１１の発明によれば、着脱可能な部材が未装着か装着不良である場合、あるいは誤装着である場合に、通常のコピー動作を禁止する事により、誤装着等に伴う画像形成装置の故障を未然に防止する事ができる。
【０１３２】
第１２の発明によれば、現像剤や感光体あるいはインク等のサプライ消耗品等であるカートリッジの固有の情報を、着脱可能な部材に持たせ、装置本体側で前記カートリッジの固有情報を検出し、その特性に応じた初期化手段を行う事によって、高品位な画像を形成する事が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の第１実施形態における装置本体側の構成を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係る画像形成装置の第１実施形態における装置本体側に着脱可能な現像カートリッジの構成を示す概略構成図である。
【図３】本発明に係る画像形成装置の第１実施形態における現像カートリッジを装置本体に装着した時の構成を示す概略構成図である。
【図４】第１実施形態の検出手段の一例を示すブロック図である。
【図５】第１実施形態の磁気誘導回路の構成を示す回路図である。
【図６】フェライトコアの大きさＬｅ／Ｓｅとギャップ長Ｇｓとの関係を示す特性図である。
【図７】第１実施形態の発振回路の一例を示す回路図である。
【図８】第１実施形態のコルピッツ発振回路の動作波形を示す特性図である。
【図９】第１実施形態の発振回路の他の例を示す回路図である。
【図１０】第１実施形態の検出手段の他の例を示す構成図を示す。
【図１１】第１実施形態のフィルター回路の一例を示す回路図である。
【図１２】フィルター回路の入力端子と出力端子との間の伝達特性を示す特性図である。
【図１３】５００ＫＨｚの矩形波信号をフィルター回路の入力端子に入力した時の出力信号波形のシミュレーション結果を示す特性図である。
【図１４】フィルター回路の入力端子に入力される前記矩形波信号からパルス信号を作成するまでの時間関係を示すタイミングチャートである。
【図１５】本発明に係る画像形成装置の第２実施形態における現像カートリッジを装置本体に装着した時の構成を示す概略構成図である。
【図１６】本発明に係る第２実施形態における装置本体に現像カートリッジが装着される部分を示す拡大断面図である。
【図１７】第２実施形態の検出手段の一例を示すブロック図である。
【図１８】第２実施形態の空芯コイルの一例を示す構成図である。
【図１９】第２実施形態の発振回路の一例を示す回路図である。
【図２０】第２実施形態の発振回路の他の例を示す具体的な回路図である。
【図２１】第２実施形態の検出手段の他の例を示すブロック図である。
【図２２】第２実施形態のフィルター回路の一例を示す回路図である。
【図２３】Ｌ値の変化によるフィルター回路の入力端子と出力端子問の伝達の周波数特性を示すシミュレーション結果の説明図である。
【図２４】２ＭＨｚの矩形波信号を、検出手段に入力した時の、位相差検出回路から出力されるパルス信号のシミュレーション結果を示す説明図である。
【図２５】本発明に係る画像形成装置の第３実施形態における現像カートリッジを装置本体に装着した時の構成を示す概略構成図である。
【図２６】本発明に係る第３実施形態における装置本体に現像カートリッジが装着される部分を示す拡大断面図である。
【図２７】第３実施形態の検出手段の一例を示すブロック図である。
【図２８】第３実施形態の信号発生回路の一例を示すブロック図である。
【図２９】第３実施形態の共振回路の一例を示す回路図である。
【図３０】第３実施形態の検出手段の中の整流回路と平滑回路の一例を示す回路図である。
【図３１】第３実施形態の共振回路の入力周波数に対する利得の特性を示す特性図である。
【図３２】第３実施形態の共振回路と平滑回路を出力する信号の波形図である。
【図３３】ノッチフィルターにおける周波数に対する利得特性を示す特性図である。
【図３４】第４実施形態の共振回路の入力周波数に対する利得の特性を示す特性図である。
【図３５】第４実施形態のカートリッジ未装着状態の共振回路と平滑回路を出力する信号の波形図である。
【図３６】第４実施形態のカートリッジ装着状態の共振回路と平滑回路を出力する信号の波形図である。
【図３７】本発明に係わる画像形成装置の第５実施形態における現像カートリッジが装置本体に装着された時の構成を示す断面図である。
【図３８】第５実施形態の検出手段の一例を示すブロック図である。
【図３９】第５実施形態の検出手段の一例を示す回路図である。
【図４０】第５実施形態のフィルター回路に入力される矩形波信号と、前記フィルター回路から出力される信号の波形図である。
【図４１】第５実施形態の平滑回路を出力する信号の波形図である。
【図４２】本発明に係わる画像形成装置の第５実施形態における現像カートリッジが装置本体に装着された時の他の構成を示す断面図である。
【図４３】本発明に係わる画像形成装置の第５実施形態における現像カートリッジが装置本体に装着される部分の更に他の構成を示す断面図である。
【図４４】カートリッジの装着からコピー許可あるいは装置の停止に至るまでの処理の流れの一例を表すフローチャートである。
【符号の説明】
１０  装置本体
１１  感光体ドラム
１２  帯電器
１３  転写チャージャー
１４，１５定着ローラ
１６  用紙
１７  磁気誘導回路
２１  現像カートリッジ
２２  現像ローラ
２４  供給ローラ
２５  バネ
２６  Ｉ型フェライトコア
２７  ギャップ
【図１】
0003540970.tif 000002
【図２】
0003540970.tif 000003
【図３】
0003540970.tif 000004
【図４】
0003540970.tif 000005
【図５】
0003540970.tif 000006
【図６】
0003540970.tif 000007
【図７】
0003540970.tif 000008
【図８】
0003540970.tif 000009
【図９】
0003540970.tif 000010
【図１０】
0003540970.tif 000011
【図１１】
0003540970.tif 000012
【図１２】
0003540970.tif 000013
【図１３】
0003540970.tif 000014
【図１４】
0003540970.tif 000015
【図１５】
0003540970.tif 000016
【図１６】
0003540970.tif 000017
【図１７】
0003540970.tif 000018
【図１８】
0003540970.tif 000019
【図１９】
0003540970.tif 000020
【図２０】
0003540970.tif 000021
【図２１】
0003540970.tif 000022
【図２２】
0003540970.tif 000023
【図２３】
0003540970.tif 000024
【図２４】
0003540970.tif 000025
【図２５】
0003540970.tif 000026
【図２６】
0003540970.tif 000027
【図２７】
0003540970.tif 000028
【図２８】
0003540970.tif 000029
【図２９】
0003540970.tif 000030
【図３０】
0003540970.tif 000031
【図３１】
0003540970.tif 000032
【図３２】
0003540970.tif 000033
【図３３】
0003540970.tif 000034
【図３４】
0003540970.tif 000035
【図３５】
0003540970.tif 000036
【図３６】
0003540970.tif 000037
【図３７】
0003540970.tif 000038
【図３８】
0003540970.tif 000039
【図３９】
0003540970.tif 000040
【図４０】
0003540970.tif 000041
【図４１】
0003540970.tif 000042
【図４２】
0003540970.tif 000043
【図４３】
0003540970.tif 000044
【図４４】
0003540970.tif 000045