(57)【要約】【課題】トナー検出用の磁気センサのコイルから出力される信号間の位相差を、感度よく検出する。【解決手段】位相比較回路２６を、プロセスカートリッジの底部に配設されたトナーセンサの複数のコイルから出力される信号の位相を比較するＸＯＲゲート２００と、ＸＯＲゲート２００の出力信号を積分する第１および第２の積分回路２０２と、積分回路２０４の抵抗器Ｒｉｎの両端に、その両端が接続されたダイオード２０６とから構成する。ダイオード２０６は、ＸＯＲゲート２００の出力信号がＬの間、コンデンサＣｉｎを放電し、第２の積分回路２０４は、ＸＯＲゲート２００の出力信号の立ち上がりをなまらせる。第１の積分回路２０２は、積分回路２０４の出力信号を積分して、最終的な位相差電圧信号とする。【選択図】          図１１
2004198153.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの信号の位相を比較して、これら２つの信号間の位相差を示す第１の位相差信号を生成する位相差信号生成回路と、
前記生成された位相差信号に対して、第１の時定数を与える時定数回路と、
前記生成された位相差信号の値に応じて、前記第１の時定数が与えられた位相差信号を、前記位相差信号の基準電圧に短絡する短絡回路と、
前記第１の時定数が与えられた位相差信号を積分して、第２の位相差信号を生成する積分回路と
を有する位相比較回路。
【請求項２】
前記積分回路は、第１の時定数が与えられた位相差信号に対して、前記第１の時定数より大きい第２の時定数を与える第２の時定数回路である
請求項１に記載の位相比較回路。
【請求項３】
前記第２の時定数回路は、前記第２の時定数を示す第２のコンデンサと第２の抵抗器とを含み、前記第１の時定数が与えられた第１の位相差信号は、一端がグラウンドに接続された前記第２のコンデンサの他端に、前記第２の抵抗器を介して印加され、前記第２の位相差信号とされる
請求項２に記載の位相比較回路。
【請求項４】
前記第１の時定数回路は、前記第１の時定数を示す第１のコンデンサと第１の抵抗器とを含み、前記生成された第１の位相差信号は、一端がグラウンドに接続された前記第１のコンデンサの他端に、前記第１の抵抗器を介して印加され、
前記短絡回路は、前記生成された位相差信号の値に応じて、前記コンデンサの他端を、前記基準電圧を与えるグラウンドに短絡する
請求項１〜３のいずれかに記載の位相比較回路。
【請求項５】
前記位相差信号生成回路は、第１の電圧または前記基準電圧のいずれかの電圧値を採る前記第１の位相差信号を生成し、
前記生成された第１の位相差信号は、一端がグラウンドに接続された前記第１のコンデンサの他端に、前記第１の抵抗器を介して印加され、
前記短絡回路は、前記第１の位相差信号の電圧値が前記基準電圧を採るときに、前記第１のコンデンサの他端を、前記基準電圧とするように、前記第１の抵抗器の両端に接続されたダイオードである
請求項４に記載の位相比較回路。
【請求項６】
画像形成に用いられるトナーの量を検出するトナー検出装置であって、
前記トナーに対して、所定の位置に配設された第１の検出用コイルと、
前記トナーに対して、前記第１の検出用コイルよりも遠い位置に配設された第２の検出用コイルと、
周期的に変化する磁気的な検出用信号を、前記第１の検出用コイルおよび前記第２の検出用コイルに対して、等しく印加する信号印加用コイルと、
前記磁気的な検出用信号により、前記第１の前記第１の検出用コイルおよび前記第２の検出用コイルそれぞれに発生する電気的な第１の信号および第２の信号の位相を比較する位相比較回路と
を有し、
前記位相比較回路は、
前記第１の信号および第２の信号の位相を比較して、これらの信号間の位相差を示す第１の位相差信号を生成する位相差信号生成回路と、
前記生成された位相差信号に対して、第１の時定数を与える時定数回路と、
前記生成された位相差信号の値に応じて、前記第１の時定数が与えられた位相差信号を、前記位相差信号の基準電圧に短絡する短絡回路と、
前記第１の時定数が与えられた位相差信号を積分して、第２の位相差信号を生成する積分回路と
を有するトナー検出装置。
【請求項７】
前記積分回路は、第１の時定数が与えられた位相差信号に対して、前記第１の時定数より大きい第２の時定数を与える第２の時定数回路である
請求項６に記載のトナー検出装置。
【請求項８】
前記第２の時定数回路は、前記第２の時定数を示す第２のコンデンサと第２の抵抗器とを含み、前記第１の時定数が与えられた第１の位相差信号は、一端がグラウンドに接続された前記第２のコンデンサの他端に、前記第２の抵抗器を介して印加され、前記第２の位相差信号とされる
請求項７に記載のトナー検出装置。
【請求項９】
前記第１の時定数回路は、前記第１の時定数を示す第１のコンデンサと第１の抵抗器とを含み、前記生成された第１の位相差信号は、一端がグラウンドに接続された前記第１のコンデンサの他端に、前記第１の抵抗器を介して印加され、
前記短絡回路は、前記生成された位相差信号の値に応じて、前記コンデンサの他端を、前記基準電圧を与えるグラウンドに短絡する
請求項６〜８のいずれかに記載のトナー検出装置。
【請求項１０】
前記位相差信号生成回路は、第１の電圧または前記基準電圧のいずれかの電圧値を採る前記第１の位相差信号を生成し、
前記生成された第１の位相差信号は、一端がグラウンドに接続された前記第１のコンデンサの他端に、前記第１の抵抗器を介して印加され、
前記短絡回路は、前記第１の位相差信号の電圧値が前記基準電圧を採るときに、前記第１のコンデンサの他端を、前記基準電圧とするように、前記第１の抵抗器の両端に接続されたダイオードである
請求項９に記載のトナー検出装置。
【請求項１１】
画像形成に用いられるトナーの量を検出するトナー検出装置を有する画像形成装置であって、
前記トナー検出装置は、
前記トナーに対して、所定の位置に配設された第１の検出用コイルと、
前記トナーに対して、前記第１の検出用コイルよりも遠い位置に配設された第２の検出用コイルと、
周期的に変化する磁気的な検出用信号を、前記第１の検出用コイルおよび前記第２の検出用コイルに対して、等しく印加する信号印加用コイルと、
前記磁気的な検出用信号により、前記第１の前記第１の検出用コイルおよび前記第２の検出用コイルそれぞれに発生する電気的な第１の信号および第２の信号の位相を比較する位相比較回路と
を有し、
前記位相比較回路は、
前記第１の信号および第２の信号の位相を比較して、これらの信号間の位相差を示す第１の位相差信号を生成する位相差信号生成回路と、
前記生成された位相差信号に対して、第１の時定数を与える時定数回路と、
前記生成された位相差信号の値に応じて、前記第１の時定数が与えられた位相差信号を、前記位相差信号の基準電圧に短絡する短絡回路と、
前記第１の時定数が与えられた位相差信号を積分して、第２の位相差信号を生成する積分回路と
を有する画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成に用いられるトナーの検出などに適した位相比較回路、および、これを用いたトナー検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリンタなどの画像形成装置において用いられるトナーの容器に対して異なる距離に配設された２つのコイルに対して、周期的に変化する磁気信号を、等しい距離および強度で与え、容器内のトナーの残量を検出する磁気センサが用いられている。
この磁気センサにおいて、トナーから近いコイルには、磁気信号が、トナーを通過して印加されるのに対し、トナーから遠いコイルには、磁気信号が、トナーをほとんど通過せずに印加される。
【０００３】
このように、トナーを通過した磁気信号によりコイルに誘起される電気的信号と、トナーを通過しない磁気信号によりコイルに誘起される電気的な信号との間には位相差が生じる。
従って、この位相差を検出することにより、容器内にトナーが残っているか否か、あるいは、容器内に多くのトナーが残っているか、ほとんど残っていないかを知ることができる。
例えば、特許文献１〜３は、このような磁気センサを使った検知装置を開示する。
【０００４】
しかしながら、トナーの透磁率は、鉄などの磁性体と比較して非常に低く、容器内のトナーがほとんど全部なくなるまで、２つのコイルに誘起される電気信号に位相差が生じない。
このため、余裕がある段階でトナーの減少を検出することは難しく、トナー残量の減少が検出されると、プリンタなどは、すぐに印刷ができなくなる状態になってしまうという不具合があった。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１７８７０７号公報
【特許文献２】特開２００１−２２８１１８号公報
【特許文献３】特開２００１−９１６０７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した背景からなされたものであり、磁気センサの複数のコイルから出力される信号間の位相差を、感度よく検出することができる位相比較回路およびこれを用いたトナー検出装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、プリンタなどの画像形成装置において、トナーの減少を感度よく検出することができる位相比較回路およびこれを用いたトナー検出装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
［位相比較回路］
上記目的を達成するために、本発明にかかる位相比較回路は、２つの信号の位相を比較して、これら２つの信号間の位相差を示す第１の位相差信号を生成する位相差信号生成回路と、前記生成された位相差信号に対して、第１の時定数を与える時定数回路と、前記生成された位相差信号の値に応じて、前記第１の時定数が与えられた位相差信号を、前記位相差信号の基準電圧に短絡する短絡回路と、前記第１の時定数が与えられた位相差信号を積分して、第２の位相差信号を生成する積分回路とを有する。
【０００８】
好適には、前記積分回路は、第１の時定数が与えられた位相差信号に対して、前記第１の時定数より大きい第２の時定数を与える第２の時定数回路である。
【０００９】
好適には、前記第２の時定数回路は、前記第２の時定数を示す第２のコンデンサと第２の抵抗器とを含み、前記第１の時定数が与えられた第１の位相差信号は、一端がグラウンドに接続された前記第２のコンデンサの他端に、前記第２の抵抗器を介して印加され、前記第２の位相差信号とされる。
【００１０】
好適には、前記第１の時定数回路は、前記第１の時定数を示す第１のコンデンサと第１の抵抗器とを含み、前記生成された第１の位相差信号は、一端がグラウンドに接続された前記第１のコンデンサの他端に、前記第１の抵抗器を介して印加され、前記短絡回路は、前記生成された位相差信号の値に応じて、前記コンデンサの他端を、前記基準電圧を与えるグラウンドに短絡する。
【００１１】
好適には、前記位相差信号生成回路は、第１の電圧または前記基準電圧のいずれかの電圧値を採る前記第１の位相差信号を生成し、前記生成された第１の位相差信号は、一端がグラウンドに接続された前記第１のコンデンサの他端に、前記第１の抵抗器を介して印加され、前記短絡回路は、前記第１の位相差信号の電圧値が前記基準電圧を採るときに、前記第１のコンデンサの他端を、前記基準電圧とするように、前記第１の抵抗器の両端に接続されたダイオードである。
【００１２】
［トナー検出装置］
また、本発明にかかるトナー検出装置は、画像形成に用いられるトナーの量を検出するトナー検出装置であって、前記トナーに対して、所定の位置に配設された第１の検出用コイルと、前記トナーに対して、前記第１の検出用コイルよりも遠い位置に配設された第２の検出用コイルと、周期的に変化する磁気的な検出用信号を、前記第１の検出用コイルおよび前記第２の検出用コイルに対して、等しく印加する信号印加用コイルと、前記磁気的な検出用信号により、前記第１の前記第１の検出用コイルおよび前記第２の検出用コイルそれぞれに発生する電気的な第１の信号および第２の信号の位相を比較する位相比較回路とを有し、前記位相比較回路は、前記第１の信号および第２の信号の位相を比較して、これらの信号間の位相差を示す第１の位相差信号を生成する位相差信号生成回路と、前記生成された位相差信号に対して、第１の時定数を与える時定数回路と、前記生成された位相差信号の値に応じて、前記第１の時定数が与えられた位相差信号を、前記位相差信号の基準電圧に短絡する短絡回路と、前記第１の時定数が与えられた位相差信号を積分して、第２の位相差信号を生成する積分回路とを有する。
【００１３】
［画像形成装置］
また、本発明にかかる画像形成装置は、画像形成に用いられるトナーの量を検出するトナー検出装置を有する画像形成装置であって、前記トナー検出装置は、前記トナーに対して、所定の位置に配設された第１の検出用コイルと、前記トナーに対して、前記第１の検出用コイルよりも遠い位置に配設された第２の検出用コイルと、周期的に変化する磁気的な検出用信号を、前記第１の検出用コイルおよび前記第２の検出用コイルに対して、等しく印加する信号印加用コイルと、前記磁気的な検出用信号により、前記第１の前記第１の検出用コイルおよび前記第２の検出用コイルそれぞれに発生する電気的な第１の信号および第２の信号の位相を比較する位相比較回路とを有し、前記位相比較回路は、前記第１の信号および第２の信号の位相を比較して、これらの信号間の位相差を示す第１の位相差信号を生成する位相差信号生成回路と、前記生成された位相差信号に対して、第１の時定数を与える時定数回路と、前記生成された位相差信号の値に応じて、前記第１の時定数が与えられた位相差信号を、前記位相差信号の基準電圧に短絡する短絡回路と、前記第１の時定数が与えられた位相差信号を積分して、第２の位相差信号を生成する積分回路とを有する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
［本発明の背景および概要］
本発明の理解を助けるために、その実施形態の説明にさきだって、まず、本発明がなされるに至った背景と、本発明の概要を説明する。
【００１５】
［プリンタ装置１］
図１は、本発明が適応されるプリンタ装置１の構成を例示する図である。
図１に示すように、プリンタ装置１は、筐体１２中に、感光ドラム、定着装置、トナー容器を含むプロセスカートリッジ１４、プロセスカートリッジ１４のトナー容器の底部に配設されたトナーセンサ１６、および、ＣＰＵ・メモリおよびこれらの周辺回路などを含む制御回路１８などが収容された構成を採る。
プリンタ装置１は、これらの構成部分により、ゼログラフィ方式（電子写真方式）により画像形成を行う。
【００１６】
［トナーセンサ１６］
図２は、図１に示したトナーセンサ１６の構成を示す図である。
図３は、図１，図２に示したトナーセンサ１６およびその位相比較回路２０の各部分の信号波形を示す図であって、（Ａ）は、駆動用コイル１６６から検出用コイル１６４−１および比較用コイル１６４−２に印加される検出用信号の波形を示し、（Ｂ）は検出用コイル１６４−１と比較用コイル１６４−２との出力信号ΦＡ，ΦＢの波形を示し、（Ｃ）は、２値化され、高電位Ｈまたは低電位Ｌ（基準電位）のいずれかの電圧値をとる２値化信号ΦＡ，ΦＢ（２値化信号ΦＡ，ΦＢ）を示し、（Ｄ）は、位相比較回路２０が出力する位相差信号の波形を示す。
【００１７】
図２に示すように、トナーセンサ１６は、発振回路１６０が、駆動コイル１６６を介して、検出用コイル１６４−１と比較用コイル１６４−２を駆動する差動トランス１６２を形成しており、この差動トランス１６２の駆動用コイル１６６を駆動する発振回路と、この差動トランス１６２の検出用コイル１６４−１および比較用コイル１６４−２から得られる２つの信号を位相比較回路２０によって、位相差に応じた電圧を出力するように構成されている。
なお、上記差動トランスの原理は、古くから知られたものであり、発振回路１６０は、トナーの検出に用いられる正弦波信号（検出用信号）を発生し、駆動コイル１６６に対して印加する。
また、図７〜図１２を参照して後述するように、トナーセンサ１６において、第１の位相比較回路２０は、第２〜第４の位相比較回路２２〜２６により置換されうる。
【００１８】
差動トランス１６２は、駆動用コイル１６６と、検出用コイル１６４−１と、比較用コイル１６４−２とから構成される。
検出用コイル１６４−１は、プロセスカートリッジ１４のトナー容器の底部に接触する状態で配設される。
比較用コイル１６４−２は、検出用コイル１６４−１よりも底部から離れた位置に、検出用コイル１６４−１との間で駆動用コイル１６６を挟み込む状態で、検出用コイル１６４−１と平行に配設される。
さらに、さらに駆動用コイル１６６、検出用コイル１６４−１および比較用コイル１６４−２は、コイル断面が同軸上となるように巻かれる。
例えば、検出用コイル１６４−１と比較用コイル１６４−２とが、駆動コイル１６６と比較用コイル１６４−２とが同一のボビンに巻かれ、これらと３つのコイルが平行に配設される。
【００１９】
駆動用コイル１６６に印加された検出用信号（図３（Ａ））は、磁気的な信号に変換されて、検出用コイル１６４−１と比較用コイル１６４−２とに印加され、これらの周囲が同じ条件ならば、これらに同じ信号が誘起される。
つまり、駆動用コイル１６６は、検出用コイル１６４−１および比較用コイル１６４−２に対して、等しい検出用信号を磁気的に印加する。
【００２０】
ここで、図２中に点線で示すように、検出用コイル１６４−１は、プロセスカートリッジ１４のごく近傍に配設されるので、検出用コイル１６４−１の周囲を通る磁気信号は、トナーの影響を受けることとなる。
一方、検出用コイル１６４−２の周囲を通る磁気信号は、トナーの影響を受けることはない。
従って、トナーの影響を受けた磁気信号により、検出用コイル１６４−１に誘起される電気的信号と、トナーの影響を受けない磁気信号により、比較用コイル１６４−２に誘起される電気的信号との間には、位相差が生じている。
【００２１】
プロセスカートリッジ１４内にトナーが多く残っていると、検出用コイル１６４−１は、トナーから大きな影響を受けるので、検出用コイル１６４−１および比較用コイル１６４−２の出力信号ΦＡ，ΦＢ（図３（Ｂ））の間には、大きい位相差が生じる。
一方、プロセスカートリッジ１４内のトナー残量が少なくなればなるほど、検出用コイル１６４−１および比較用コイル１６４−２の出力信号ΦＡ，ΦＢの間の位相差は小さくなってゆく。
このように、検出用コイル１６４−１および比較用コイル１６４−２の出力信号ΦＡ，ΦＢの位相差に基づいて、プロセスカートリッジ１４内のトナー残量を検出することができる。
【００２２】
［第１の位相比較回路２０］
図４は、トナーセンサ１６（図１，図２）に適応される第１の位相比較回路２０の構成を示す図である。
図４に示すように、トナーセンサ１６の位相比較回路２０は、標準ＣＭＯＳロジックＩＣ（４０３０Ｇ）などのＸＯＲゲート２００、および、抵抗器ＲｍとコンデンサＣｍとから構成される第１の積分回路（ローパスフィルタ；第２の時定数回路）２０２から構成される。
【００２３】
図３（Ｂ）に示した検出用コイル１６４−１および比較用コイル１６４−２の出力信号ΦＡ，ΦＢは、トナーセンサ１６のＸＯＲゲート２００の内部で閾値Ｖｔｈと比較され、図３（Ｃ）に示すように２値化されて２値化信号ΦＡ，ΦＢとなる。
ＸＯＲゲート２００は、これらの２値信号の排他的論理和（ＸＯＲ）をとり、図３（Ｄ）に示す位相差信号として第１の積分回路２０２に対して出力する。
第１の積分回路２０２は、位相差信号を積分して、位相差を電圧により示す位相差電圧信号として制御回路１８に対して出力する。
差動トランスとしての原理が、検出用コイル側の磁気的状態と、比較用コイル側の磁気的状態が、相等しいときに位相差がゼロとなるように調整されていて、検出コイル側の時期的状態が変化することでの、変化分となるので、回路構成により位相関係を遅らす場合も、反対に進める場合も、どちらも可能、位相比較器の出力は、どちらに位相変化しても、出力される波形の"Ｌ"及び"Ｈ"の比率は同じである。
【００２４】
制御回路１８は、この位相差電圧信号が所定の電圧値以下になった場合に、プロセスカートリッジ１４内のトナーがなくなったことを検知する。
トナーがなくなったことを検知すると、制御回路１８は、プリンタ装置１の筐体１２（図１）に取り付けられた表示装置・ランプ（いずれも図示せず）により、その旨をユーザに表示する。
【００２５】
［出力信号ΦＡ，ΦＢの位相差］
図５は、プロセスカートリッジ１４（図１，図２）内のトナーの残量と、トナーセンサ１６（図１，図２，図４）が出力する位相差電圧信号との関係を例示する図である。
但し、図５においては、２種類の異なるトナーセンサ１６（図中で▲，■により区別）について、プロセスカートリッジ１４の代わりに、所定の底面積を持つ容器を用い、この容器内のトナーの量を変化させて位相差電圧信号の電圧値を測定した場合が示されている。
【００２６】
図６は、第１の位相比較回路２０（図４）に入力される検出用コイル１６４−１および比較用コイル１６４−２の出力信号ΦＡ，ΦＢ（図３（Ｂ））間の位相差と、第１の積分回路２０２から出力される位相差電圧信号の電圧値との間の特性を示す図である。
なお、図６においては、抵抗器Ｒｍの抵抗値を１００ｋΩとし、コンデンサＣｍの容量値を３．６μＦとした場合と、抵抗器Ｒｍの抵抗値を１００ｋΩとし、コンデンサＣｍの容量値を０．０１μＦとした場合とが示されているが、いずれの場合でも同様な特性が得られている。
【００２７】
しかしながら、トナーの透磁率は、鉄などの磁性体に比べて非常に小さいので、トナーが磁気的な検出信号に与える影響は小さい。
従って、図５に示すように、プロセスカートリッジ１４内のトナーの残量がごく少なくなるまで、検出用コイル１６４−１および比較用コイル１６４−２の出力信号ΦＡ，ΦＢ（図３（Ｂ））間には、殆ど位相差が生じない。
一方、第１の位相比較回路２０が出力する位相差電圧信号は、図６に示すように、検出用コイル１６４−１および比較用コイル１６４−２の出力信号ΦＡ，ΦＢ（図３（Ｂ））間の位相差に、ほぼ比例する電圧値の位相差電圧信号を出力することがわかる。
【００２８】
図５に示した例においては、プロセスカートリッジ１４の底面のトナーの厚さが約１ｍｍになって、やっと、検出用コイル１６４−１および比較用コイル１６４−２の出力信号ΦＡ，ΦＢ間の位相差が、有意に変化し、図６に示す位相差電圧信号の電圧値が２．５Ｖ付近（ＣＭＯＳロジックＩＣの電源電圧を５Ｖとした場合の閾値電圧）となる様子が示されている。
つまり、図５，図６を参照すると、トナーセンサ１６（図１，図２）において、第１の位相比較回路２０（図４）が用いられた場合には、プロセスカートリッジ１４内のトナーが、ほとんどなくなって、やっと、トナー切れが検出されることがわかる。
【００２９】
このような不具合を解消する方法の１つとして、検出用コイル１６４−１および比較用コイル１６４−２の出力信号ΦＡ，ΦＢ間の位相差が比較的、大きい範囲において、位相差の変化が、敏感に位相差電圧信号に反映されるように、位相比較回路の定数を変更する方法が考えられる。
出力信号ΦＡ，ΦＢ間の位相差が比較的、大きい範囲において、位相差の変化が、敏感に位相差電圧信号に反映されるようにするには、図６に示した曲線が、位相差が大きい範囲（図６のグラフの右側）で、急に立ち上がり、反対に、位相差が小さい範囲（図６のグラフの左側）で、なだらかに上がるように、位相比較回路の特性を変更すればよいことがわかる。
【００３０】
このように、位相比較回路の特性を変えるためには、出力信号ΦＡ，ΦＢ間の位相差が小さい場合に、位相比較回路が出力する位相差電圧信号の値が小さくなるようにすることが考えられる。
これを実現するためには、ＸＯＲゲート２００（図４）が出力する位相差信号（図３（Ｄ））の立ち上がりをなだらかにして、位相差信号のパルス幅が狭い範囲で、位相差信号の積分値を小さくする方法が好適である。
本発明にかかる位相比較回路およびこれを用いたトナー検出装置は、このような点に着目してなされたものである。
【００３１】
［位相比較回路の構成の検討］
図７は、図２に示した位相比較回路２０のＸＯＲゲート２００の出力と、第１の積分回路２０２の抵抗器Ｒｍとの間にコンデンサＣｉｎを付加した第２の位相比較回路２２の構成を示す図である。
図８は、図７に示した第２の位相比較回路２２に入力される検出用コイル１６４−１および比較用コイル１６４−２の出力信号ΦＡ，ΦＢ（図３（Ｂ））間の位相差と、第１の積分回路２０２から出力される位相差電圧信号の電圧値との間の特性を示す図である。
【００３２】
なお、図８においては、積分回路２０２の抵抗器Ｒｍの抵抗値は１００ｋΩであり、コンデンサＣｍの容量値を０．０１μＦであって、コンデンサＣｉｎを付加しない場合と、コンデンサＣｉｎの容量値を１８００ｐＦとした場合とが示されている。
図７に示すように、第２の位相比較回路２２は、第１の位相比較回路２２（図４）に、ＸＯＲゲート２００が出力する位相差信号の立ち上がりをなだらかにするコンデンサＣｉｎを付加した構成を採り、図２に示したように、トナーセンサ１６において、第１の位相比較回路２０と置換されて用いられる。
第２の位相比較回路２２の特性は、図８に示すように、コンデンサＣｉｎが付加されない場合（○印）と、１８００ｐＦのコンデンサＣｉｎが付加された場合（▲印）とで変化し、１８００ｐＦのコンデンサＣｉｎが付加されると、コンデンサＣｉｎが付加されない場合よりも、その特性は、却って悪化することがわかる。
【００３３】
図９は、図２に示した位相比較回路２０のＸＯＲゲート２００の出力と、第１の積分回路２０２との間に、抵抗器ＲｉｎとコンデンサＣｉｎとで構成される第２の積分回路２０４（第１の時定数回路）を付加した第３の位相比較回路２４の構成を示す図である。
図１０は、図９に示した第３の位相比較回路２４に入力される検出用コイル１６４−１および比較用コイル１６４−２の出力信号ΦＡ，ΦＢ（図３（Ｂ））間の位相差と、第１の積分回路２０２から出力される位相差電圧信号の電圧値との間の特性を示す図である。
【００３４】
なお、図１０においては、積分回路２０２の抵抗器Ｒｍの抵抗値は１００ｋΩであり、コンデンサＣｍの容量値は０．０１μＦであって、第２の積分回路２０４を付加しない場合と、抵抗器Ｒｉｎの抵抗値を２０ｋΩとし、コンデンサＣｉｎの容量値を１８００ｐＦとした場合とが示されている。
また、第２の積分回路２０４を構成する抵抗器Ｒｉｎの抵抗値と、コンデンサＣｉｎの容量値とは、これらを乗算して得られる時定数が、第１の積分回路２０２の時定数よりも小さくなるように選ばれる。
第３の位相比較回路２４の特性は、図１０に示すように、第２の積分回路２０４が付加されない場合（○印）と、第２の積分回路２０４が付加された場合（△印）とでほとんど変化がない。
【００３５】
図１１は、図２に示した位相比較回路２０のＸＯＲゲート２００の出力と、第１の積分回路２０２との間に、抵抗器ＲｉｎとコンデンサＣｉｎとで構成される第２の積分回路２０４（第１の時定数回路）を付加し、さらに、抵抗値Ｒｉｎの両端に、位相差信号（図３（Ｄ））が低電位Ｌを示す期間、コンデンサＣｉｎに溜まった電荷を放電するダイオードの両端が接続された第４の位相比較回路２６の構成を示す図である。
図１２は、図１１に示した第４の位相比較回路２６に入力される検出用コイル１６４−１および比較用コイル１６４−２の出力信号ΦＡ，ΦＢ（図３（Ｂ））間の位相差と、第１の積分回路２０２から出力される位相差電圧信号の電圧値との間の特性を示す図である。
【００３６】
なお、図１２においては、第１の積分回路２０２における抵抗器Ｒｍの抵抗値は１００ｋΩであり、コンデンサＣｍの容量値は０．０１μＦであり、第２の積分回路２０４（抵抗器Ｒｉｎ）の抵抗値は２０ｋΩであり、第２の積分回路２０４のコンデンサＣｉｎを付加しない場合と、コンデンサＣｉｎの容量値を１００ｐＦにした場合と、コンデンサＣｉｎの容量値を１５ｐＦにした場合とが示されている。
また、位相比較回路２６においても、第２の積分回路２０４を構成する抵抗器Ｒｉｎの抵抗値と、コンデンサＣｉｎの容量値とは、これらを乗算して得られる時定数が、第１の積分回路２０２の時定数よりも小さくなるように選ばれる。
【００３７】
第４の位相比較回路２６の特性は、図１０に示す通りであって、第２の積分回路２０４のコンデンサＣｉｎを付加しない場合（■印）には、第１の位相比較回路２０の特性（○印）とほぼ同じである。
しかしながら、第２の積分回路２０４にコンデンサＣｉｎを付加すると、コンデンサＣｉｎの容量値を１００ｐＦにした場合（×印）も、同・容量値を１５ｐＦとした場合（◎印）も、その特性が、大幅に改善されることがわかる。
従って、トナーセンサ１６は、第４の位相比較回路２６を適応すると、最も好適な特性が得られることがわかる。
【００３８】
［実施形態］
以下、本発明の実施形態を説明する。
プリンタ装置１（図１）のトナーセンサ１６（図２）に、例えば、第２の積分回路２０４（抵抗器Ｒｉｎ）の抵抗値を２０ｋΩとし、コンデンサＣｉｎの容量値Ｃｉｎを１００ｐＦとした第４の位相比較回路２６（図１１）を適用する。
プリンタ装置１が画像形成を行うにつれ、プロセスカートリッジ１４内のトナーが減少する。
【００３９】
トナーセンサ１６は、トナーの減少に従って、徐々に電圧が低下する位相差電圧信号（図１２）を、制御回路１８に対して出力する。
位相差電圧信号の電圧値が、例えば２．５Ｖになったときに、制御回路１８は、筐体１２上の表示装置・ランプ（図示せず）などに、トナー切れを表示する。
実際の検出制御では、プロセスカートリッジのトナー保持部分とその近傍に、図示していないトナーを攪拌する回転部材が付加されており、この回転部材の回転位置に応じて、上記、位相差電圧信号の電圧値が周期的に変化しているので、この変化状態の増減の比率を加味して、トナー切れのレベルを判定している。
【００４０】
なお、第４の位相比較回路２６の構成は、必要とされるトナー切れ検出の特性などに応じて適宜、変更可能であり、例えば、ＸＯＲゲート２００を、他の位相比較可能な回路に置換したり、積分回路２０２，２０４に、適宜、抵抗器、コンデンサあるいはオペアンプなどの能動素子を追加したりすることができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかる位相比較回路およびこれを用いたトナー検出装置によれば、磁気センサの複数のコイルから出力される信号間の位相差を、感度よく検出することができる。
また、本発明にかかる位相比較回路およびこれを用いたトナー検出装置によれば、プリンタなどの画像形成装置において、トナーの減少を感度よく検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適応されるプリンタ装置の構成を例示する図である。
【図２】図１に示したトナーセンサの構成を示す図である。
【図３】図１，図２に示したトナーセンサおよびその位相比較回路の各部分の信号波形を示す図であって、（Ａ）は、駆動用コイルから検出用コイルおよび比較用コイルに印加される検出用信号の波形を示し、（Ｂ）は検出用コイルおよび比較用コイルの出力信号ΦＡ，ΦＢの波形を示し、（Ｃ）は、２値化され、高電位Ｈまたは低電位Ｌ（基準電位）のいずれかの電圧値をとる２値化信号ΦＡ，ΦＢ（２値化信号ΦＡ，ΦＢ）を示し、（Ｄ）は、位相比較回路が出力する位相差信号の波形を示す。
【図４】トナーセンサ（図１，図２）に適応される第１の位相比較回路の構成を示す図である。
【図５】プロセスカートリッジ（図１，図２）内のトナーの残量と、トナーセンサ（図１，図２，図４）が出力する位相差電圧信号との関係を例示する図である。
【図６】第１の位相比較回路（図４）に入力される検出用コイルおよび比較用コイルの出力信号ΦＡ，ΦＢ（図３（Ｂ））間の位相差と、第１の積分回路から出力される位相差電圧信号の電圧値との間の特性を示す図である。
【図７】図２に示した第１の位相比較回路のＸＯＲゲートの出力と、第１の積分回路の抵抗器Ｒｍとの間にコンデンサＣｉｎを付加した第２の位相比較回路２２の構成を示す図である。
【図８】図７に示した第２の位相比較回路に入力される検出用コイルおよび比較用コイルの出力信号ΦＡ，ΦＢ（図３（Ｂ））間の位相差と、第１の積分回路から出力される位相差電圧信号の電圧値との間の特性を示す図である。
【図９】図２に示した第１の位相比較回路のＸＯＲゲートの出力と、第１の積分回路との間に、抵抗器ＲｉｎとコンデンサＣｉｎとで構成される第２の積分回路（第１の時定数回路）を付加した第３の位相比較回路の構成を示す図である。
【図１０】図９に示した第３の位相比較回路に入力される検出用コイルおよび比較用コイルの出力信号ΦＡ，ΦＢ（図３（Ｂ））間の位相差と、第１の積分回路から出力される位相差電圧信号の電圧値との間の特性を示す図である。
【図１１】図２に示した第１の位相比較回路のＸＯＲゲートの出力と、第１の積分回路との間に、抵抗器ＲｉｎとコンデンサＣｉｎとで構成される第２の積分回路（第１の時定数回路）を付加し、さらに、抵抗値Ｒｉｎの両端に、位相差信号（図３（Ｄ））が低電位Ｌを示す期間、コンデンサＣｉｎに溜まった電荷を放電するダイオードの両端が接続された第４の位相比較回路の構成を示す図である。
【図１２】図１１に示した第４の位相比較回路に入力される検出用コイルおよび比較用コイルの出力信号ΦＡ，ΦＢ（図３（Ｂ））間の位相差と、第１の積分回路から出力される位相差電圧信号の電圧値との間の特性を示す図である。
【符号の説明】
１・・・プリンタ装置、
１２・・・筐体、
１４・・・プロセスカートリッジ、
１６・・・トナーセンサ、
１６０・・・発振回路、
１６２・・・差動トランス、
１６４−１・・・検出用コイル、
１６４−２・・・比較用コイル、
１６６・・・駆動用コイル、
２０，２２，２４，２６・・・位相比較回路、
２００・・・ＸＯＲゲート、
２０２，２０４・・・積分回路、
２０６・・・ダイオード、
【図１】
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【図２】
2004198153.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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