(57)【要約】【課題】  着脱可能に設けられた装着部材の装着状態を検知するとともに、装着部材の内部に収容される内容物の量を検知して、装着部材の交換のタイミングを正確に判断し得る画像形成装置を提供する。【解決手段】  現像装置に設けられた２次側磁気誘導回路と、ハードコピー装置本体に設けられた１次側磁気誘導回路との間で発生する磁気誘導における周波数特性に基づいて、現像装置の装着状態を検出する。２次側磁気誘導回路には、現像装置に収容されるトナー量を検知するための１対の電極板が設けられている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
収納部内に所定の内容物を収容し、当該画像形成装置本体に対して着脱可能に装着される装着部材の装着状態を、該装着部材に設けられた部材側磁気誘導回路と、当該画像形成装置に設けられた本体側磁気誘導回路との間で発生する磁気誘導における周波数特性に基づいて検出する画像形成装置において、
上記部材側磁気誘導回路には、上記収納部内にて、上記内容物の内容量を検知する検知部材が設けられていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
上記検知部材は、互いに対向する１対の電極板にて構成されてい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】
上記装着部材は、上記部材側磁気誘導回路と本体側磁気誘導回路とが対向するように装着され、
上記部材側磁気誘導回路の、本体側磁気誘導回路に対向する位置には、磁気コアに巻装された部材側コイルが設けられ、
上記本体側磁気誘導回路の、部材側磁気誘導回路に対向する位置には、本体側コイルが設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】
上記装着部材は、上記磁気コア及び部材側コイルが設けられる凸部を有し、
当該画像形成装置は、上記凸部が挿入されるとともに、上記本体側コイルの巻き枠となる凹部を有していることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項５】
上記装着部材は、上記収納部内に現像剤を収容する現像剤供給部材であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
当該画像形成装置本体に、上記検知部材による検知結果を表示するための表示装置を備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
上記収納部内の内容物の内容量に対して、画像形成動作が可能となる所定条件が設定されており、
上記検知部材による検知された検知結果が、上記所定条件を満たしていない場合には、画像形成動作を停止することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
上記装着部材の装着状態に異常がある場合には、画像形成動作を停止することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に関し、詳細には、該画像形成装置本体に対して着脱可能な装着部材を備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を利用した画像形成装置には、電子写真感光体上に形成される静電潜像を現像するための現像装置が備えられている。この現像装置には、現像に用いられるトナーを補給するためのトナー補給部が設けられ、該トナー補給部には、着脱可能にトナーカートリッジが装着される。
【０００３】
上記トナーカートリッジは、内部にトナーが収容されており、内部のトナーが消費されると、トナーが充填された新しいトナーカートリッジに交換される。一般に、トナーカートリッジの交換は、画像形成装置のユーザによって行われる。そのため、トナーカートリッジの装着状態を検出することによって、トナーカートリッジの装着不良による画像形成装置のトラブルを防止する種々の技術が提案されている（例えば、特許文献１〜５等参照）。
【０００４】
例えば、特許文献１には、ハードコピー装置に設けられた１次側誘導回路と、現像カートリッジに設けられた２次側誘導回路と、の間で発生する相互誘導の周波数特性から、現像カートリッジの装着状態を検出する画像形成装置が記載されている。また、上記特許文献１には、トナーカートリッジに非磁性体のシールを貼り付け、該シールの有無によって、トナーカートリッジが未使用か否かを判断することが開示されている。
【０００５】
さらに、特許文献２には、プロセスカートリッジ側に形成された凸部にインダクタを巻装した磁気コアを設けるとともに、画像形成装置本体側に形成された凹部を巻枠としてインダクタを設けることにより、電磁誘導による無線で、画像形成装置とプロセスカートリッジとの間の通信を行うことが開示されている。
【特許文献１】特開２０００−２０６７５１号公報（２０００年７月２８日公開）
【特許文献２】特開平１１−３０５６３１号公報（１９９９年１１月５日公開）
【特許文献３】特開平４−１６８２号公報（１９９２年１月７日公開）
【特許文献４】特公平７−４３５３９号公報（１９９５年５月１５日公開）
【特許文献５】特開平７−１９９５７４号公報（１９９５年８月４日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記トナーカートリッジは、上記したように、現像装置にトナーを供給するものである。そのため、トナーカートリッジの交換に際しては、装着されたトナーカートリッジ内部のトナーの有無やトナーの充填量を正確に検知して、トナー不足による印字不良を防止することが望まれる。
【０００７】
例えば、上記特許文献１に記載の画像形成装置では、上記したように、シールの有無によってトナーカートリッジが未使用品であるか否かの判断を行っている。そのため、トナーカートリッジ内のトナーの有無を間接的に判断して、トナーが充填されていないトナーカートリッジが装着されることを防止している。しかしながら、上記特許文献１に記載の画像形成装置では、トナーカートリッジが未使用品であるか使用品であるかの判断を行うことは可能であるが、トナーカートリッジ内のトナーの有無やトナーの充填量を直接的に検知するものではない。従って、上記シールの有無から、トナーカートリッジ内のトナーの有無やトナーの充填量を正確に検知することは困難である。
【０００８】
本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、画像形成装置に対して着脱可能に設けられた装着部材の装着状態を検知するとともに、装着部材の内部に収容される内容物の量を検知して、装着部材の交換のタイミングを正確に判断し得る画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る画像形成装置は、上記課題を解決するために、収納部内に所定の内容物を収容し、当該画像形成装置本体に対して着脱可能に装着される装着部材の装着状態を、該装着部材に設けられた部材側磁気誘導回路と、当該画像形成装置に設けられた本体側磁気誘導回路との間で発生する磁気誘導における周波数特性に基づいて検出する画像形成装置において、上記部材側磁気誘導回路には、上記収納部内にて、上記内容物の内容量を検知する検知部材が設けられていることを特徴としている。
【００１０】
上記の構成によれば、検知部材が、装着部材に備えられた収納部内に収容される内容物の内容量を検知することができる。それゆえ、装着部材の装着状態とともに、画像形成装置に装着された装着部材の収納部内の内容物の内容量を検出することができる。これにより、上記収納部内の内容物の内容量に応じて、所定のタイミングで装着部材の交換することができ、該交換に際して、装着部材を正常に装着することができる。
【００１１】
また、本発明に係る画像形成装置は、上記の画像形成装置において、上記検知部材は、互いに対向する１対の電極板にて構成されていることが好ましい。
【００１２】
上記の構成によれば、上記１対の電極板間に形成される静電容量の変化に基づいて、上記収納部内の内容物の内容量を検出することができる。これにより、簡単な回路構成によって、上記検知部材を構成することができるので、画像形成装置の構成を簡略化することができる。
【００１３】
また、本発明に係る画像形成装置は、上記の画像形成装置において、上記装着部材は、上記部材側磁気誘導回路と本体側磁気誘導回路とが対向するように装着され、上記部材側磁気誘導回路の、本体側磁気誘導回路に対向する位置には、磁気コアに巻装された部材側コイルが設けられ、上記本体側磁気誘導回路の、部材側磁気誘導回路に対向する位置には、本体側コイルが設けられていることが好ましい。
【００１４】
上記の構成によれば、上記部材側磁気誘導回路に磁気コアが設けられているので、磁気コアを設けない場合に比べて、部材側磁気誘導回路と本体側磁気誘導回路との間で、強い磁気結合を生じさせることができる。これにより、効率的かつ確実に、装着部材の装着状態を検出するとともに、装着部材の収納部に収容される内容物の内容量を検知することができる。また、本体側磁気誘導回路にはコアが設けられていないので、画像形成装置の軽量化を図ることができる。
【００１５】
また、本発明に係る画像形成装置は、上記の画像形成装置において、上記装着部材は、上記磁気コア及び部材側コイルが設けられる凸部を有し、当該画像形成装置は、上記凸部が挿入されるとともに、上記本体側コイルの巻き枠となる凹部を有していることが好ましい。
【００１６】
上記の構成によれば、画像形成装置に装着部材が正常に装着されると、画像形成装置の上記凹部に、装着部材の上記凸部が挿入される。これにより、本体側コイルと部材側コイルとが対向して配置されるので、該本体側コイルと部材側コイルとは、磁気コアを介して、より強く磁気結合することができる。それゆえ、装着部材の装着状態や、収納部内の内容物の内容量を、効率よく正確に検知することができる画像形成装置を提供することができる。
【００１７】
また、本発明に係る画像形成装置は、上記の画像形成装置において、上記装着部材は、上記収納部内に現像剤を収容する現像剤供給部材であってもよい。
【００１８】
上記画像形成装置では、画像形成動作に伴って、現像剤が消費され、必要に応じて、適宜現像剤を補給するようになっている。そのため、上記現像剤供給部材の収納部内に収容される現像剤の量を検出すれば、現像剤供給部材の交換のタイミングを正確に検知することができる。これにより、現像剤が不足した状態で画像形成動作が行われることを防止することができるので、現像剤不足による画質濃度の低下等の印字不良を防止することができる。
【００１９】
また、本発明に係る画像形成装置は、上記の画像形成装置において、当該画像形成装置本体に、上記検知部材による検知結果を表示するための表示装置を備えていてもよい。
【００２０】
上記の構成によれば、上記検知結果が表示装置に表示されるので、ユーザに対して、上記収納部内の内容物の内容量に応じて、装着部材の交換のタイミングを通知することができる。
【００２１】
また、本発明に係る画像形成装置は、上記の画像形成装置において、上記収納部内の内容物の内容量に対して、画像形成動作が可能となる所定条件が設定されており、上記検知部材によって検知された検知結果が、上記所定条件を満たしていない場合には、画像形成動作を停止するものであってもよい。
【００２２】
上記の構成によれば、収納部内の内容物の内容量が所定量を超えた場合や、内容量が所定量未満である場合には、画像形成動作が行われないように制御することができる。これにより、装着部材の収納部内の内容物による、画像形成装置でのトラブルの発生を防止することができる。
【００２３】
また、本発明に係る画像形成装置は、上記の画像形成装置において、上記装着部材の装着状態に異常がある場合には、画像形成動作を停止するものであってもよい。
【００２４】
上記の構成によれば、装着部材が誤装着あるいは未装着であった場合には、画像形成が行われないように制御されているので、装着部材の装着不良による画像形成装置でのトラブルの発生を防止することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る画像形成装置は、以上のように、部材側磁気誘導回路には、収納部内にて、内容物の内容量を検知する検知部材が設けられているので、画像形成装置に装着された装着部材の収納部内の内容物の内容量を検出することができる。それゆえ、検出された内容物の内容量に応じた装着部材の交換が可能な画像形成装置を提供することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明の実施の一形態について図１ないし図５に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００２７】
本実施の形態の画像形成装置であるハードコピー装置に備えられる装着部材は、ハードコピー装置本体に対して着脱可能に取り付けられており、該装着部材内に収容される内容物の量に応じて、装着部材の交換（着脱）が行われるものである。つまり、ハードコピー装置では、該ハードコピー装置の使用に際して消費される消耗品が用いられ、また、ハードコピー装置の使用に際して排出される廃棄物等が生じる。そのため、上記ハードコピー装置では、上記消耗品の補給や廃棄物の廃棄処理を好適に行うために、消耗品を補給する装着部材や廃棄物を回収する装着部材を設け、該装着部材内部の内容物の量に応じて、装着部材を適宜交換するようになっている。
【００２８】
以下、このような装着部材として、画像形成装置に対して着脱可能に設けられた現像装置（現像剤供給部材）を例に挙げて説明する。図２は、上記現像装置３０の装着位置の様子を示すハードコピー装置２５の概略断面図である。
【００２９】
上記現像装置３０は、図２に示すように、トナー（内容物・現像剤）３１を収容するためのトナーカートリッジ（収納部・現像剤供給部材）３２、及び、図示しない現像ローラ、混合・撹拌ローラ、撹拌スクリュー等を備えた現像カートリッジ（現像剤供給部材）３３を備えている。
【００３０】
上記トナーカートリッジ３２は、内部にトナー３１を収容している。また、該トナーカートリッジ３２には、内部に収容されたトナー３１の充填量を検知するための２次側磁気誘導回路（部材側磁気誘導回路）として、２次側コア（磁気コア）３４及び該２次側コア３４を巻枠とする２次側コイル（部材側コイル）３５と、該２次側コイル３５に取り付けられた１対の電極板（検知部材）３６・３６とを有している。上記２次側コイル３５及び２次側コア３４は、現像装置３０に設けられた凸部３７に設けられている。
【００３１】
なお、凸部３７は、ハードコピー装置２５に装着された場合の垂直方向に対して、トナーカートリッジの下方側に設けられている。この理由は、後述するように、電極板３６・３６間のトナーの有無によって、トナーカートリッジ３２内のトナーの充填量を検出するためである。そのため、トナーカートリッジ３２内に、ハードコピー装置での印字処理（画像形成動作）が良好に行うことができるような量のトナーが充填されている場合には、電極板３６・３６間にトナーが存在する状態となる範囲で、できるだけトナーカートリッジ３２の下方側に電極板３６・３６が配置されるように、上記凸部３７の位置を設定することが好ましい。
【００３２】
上記電極板３６・３６は、所定の間隔を隔てて、互いに対向するように配置される。この１対の電極板３６・３６は、トナーカートリッジ３２内部にて、コンデンサのような働きをなす。そのため、上記電極板３６・３６間の距離、及び、電極板３６の表面積は、特に限定されないが、上記距離及び表面積を適宜変更することによって、所望するオーダーの静電容量を得ることができる。上記電極板３６は、導体で形成されていれば材質は特に限定されず、例えば、銅板等によって形成すればよい。
【００３３】
また、上記２次側コアは、磁性材料で形成されていれば特に限定されず、例えば、フェライト、鉄芯等によって形成すればよい。上記２次側コイル３５は、マグネットワイヤ等によって形成すればよい。
【００３４】
上記現像カートリッジ３３は、トナーカートリッジから供給されるトナーを、混合・撹拌ローラや撹拌スクリュー等によって撹拌し、現像ローラによって、ハードコピー装置２５に備えられた後述する感光体２２（図５）表面の静電潜像にトナーを付着させ、静電潜像を現像する。
【００３５】
一方、ハードコピー装置２５は、上記現像装置３０の装着位置に、上記凸部３７に設けられた２次側磁気誘導回路の２次側コイル３５に対向するように、１次側磁気誘導回路（本体側磁気誘導回路）としての１次側コイル（本体側コイル）２６を有している。該１次側コイル２６は、ハードコピー装置２５に現像装置３０が装着された場合に、該現像装置３０の凸部３７が入り込むように設けられた凹部２７に、該凹部２７を巻枠として設けられる。
【００３６】
従って、上記ハードコピー装置２５の１次側磁気誘導回路に、２次側磁気誘導回路が対向するように、現像装置３０を装着すると、上記１次側コイル２６と、２次側コイル３５及び２次側コア３４との間で磁気誘導（相互誘導）が発生する。これにより、上記１次側コイル２６のインダクタンスの値が変化するので、ハードコピー装置２５の周波数特性から、現像装置３０が装着されているか否かを検出することができる。
【００３７】
また、トナーカートリッジ３２内の２次側コイル３５に設けられた電極板３６・３６によって構成される検知部材には、静電容量が形成される。上記電極板３６・３６間に発生する静電容量の値は、電極板３６・３６間のトナーの有無によって変化する。そのため、上記電極板３６・３６間の静電容量の値の変化によって、後述するように、トナーカートリッジ３２内のトナーの充填量を検出することができる。
【００３８】
上記のように、上記ハードコピー装置２５に現像装置３０を装着すると、上記凹部２７に上記凸部３７が挿入されて、１次側コイル２６と２次側コイル３５とが対向するので、より強い磁気結合が生じる。それゆえ、より効率的に、また正確に、ハードコピー装置２５の周波数特性を検出することができる。
【００３９】
上記ハードコピー装置２５に現像装置３０が装着された状態は、図１の回路図で示される等価回路で表される。図１は、ハードコピー装置２５と現像装置３０との共振周波数検出回路を示す回路図である。以下、図１に示す回路図に基づいて、上記した、ハードコピー装置２５での現像装置３０の装着状態の検出、及び、トナーカートリッジ３２内のトナーの充填量の検出について、詳細に説明する。
【００４０】
図１に示すように、ハードコピー装置２５側では、分周手段４１と、コイルＬ１（１次側コイル２６）と、抵抗Ｒと、コンパレータ４２と、位相検出手段４３とによって、回路が構成されている。コイルＬ１の一端は、分周手段４１に接続され、他端は、抵抗Ｒとコンパレータ４２とに接続されている。コンパレータ４２の出力は、位相検出手段４３に入力され、分周手段４１の出力は、コイルＬ１と位相検出手段４３とに入力される。
【００４１】
上記分周手段４１は、クロック信号ＣＬＯＣＫを分周することができ、例えば、クロック信号ＣＬＯＣＫが１０ＭＨｚで分周比率が１／１０００である場合には、コイルＬ１に１０ｋＨｚが供給される。上記抵抗Ｒは、電圧変換手段であり、コイルＬ１からコンパレータ３４への電流を電圧に変換するために設けられる。ここで、抵抗Ｒに代えて、別の回路電流の検出手段が必要となった場合には、例えば、電磁誘導を用いたカレント・トランスや、ＭＲ（Magnetic Resistance）素子、ホール素子等の電流プローブで実現してもよい。但し、ノイズの影響を受け難く、より安価に電流を電圧に変換するためには、抵抗Ｒを用いることが好ましい。
【００４２】
また、上記コンパレータ４２は、矩形波変換手段であり、抵抗Ｒによって電圧に変換されたアナログ電圧波形を矩形波に整形する。従って、コンパレータ４２から得られる出力信号Ｂは、矩形波となっている（図３（ａ）・（ｂ））。
【００４３】
さらに、上記位相検出手段４３は、分周手段から入力される出力信号Ａと、コンパレータ３４から入力される出力信号Ｂとの位相差を検出する。そして、検出された位相差に基づいて、位相検出信号Ｐを出力する。具体的には、図３（ａ）に示すように、分周手段からの出力信号Ａに対して、コンパレータ３４からの出力信号Ｂが遅れた位相である場合（以下、位相遅れ状態）には、位相検出信号Ｐは、ＬＯＷとなる。一方、図３（ｂ）に示すように、出力信号Ａに対して、出力信号Ｂが進んだ位相である場合（以下、位相進み状態）には、位相検出信号Ｐは、ＨＩＧＨとなる。
【００４４】
それゆえ、現像装置３０の共振周波数を算出する場合には、上記コイルＬ１側の周波数を徐々に高めるために、分周手段３２では、分周比率を徐々に小さくしながら、位相検出手段４３によって、出力信号Ａと出力信号Ｂとの位相差を検出する。そして、位相遅れ状態から位相進み状態へと切り替わる際の周波数を共振周波数として精度よく検出することができる。このようにして、ハードコピー装置２５側にて、相互誘導による周波数特性から、現像装置３０の共振周波数を求めることができる。
【００４５】
また、現像装置３０側では、図１に示すように、コイルＬ２（２次側コイル３５）と、コイルＬ２に接続され、トナーカートリッジ３２のコンデンサ３８とによって、ＬＣ共振回路が構成される。上記コンデンサ３８の静電容量Ｃは、電極板３６・３６間にトナーが存在するか否かによって変化する。
【００４６】
上記構成の共振周波数検出回路では、図１に示すように、コイルＬ１とコイルＬ２との間で、磁気誘導によって相互インダクタンスＭが発生する。相互インダクタンスＭが発生すると、コイルＬ１のインダクタンスの値が変化し、ハードコピー装置２５の周波数特性が変化することになる。従って、ハードコピー装置２５に装着される現像装置３０の装着状態が正常であるか異常であるかは、ハードコピー装置２５の周波数特性を検出することによって判断することができる。
【００４７】
なお、現像装置３０が未装着の場合や、現像装置が正常に装着されていない場合には、現像装置３０の共振周波数の値が大きくずれるので、現像装置３０の未装着や装着不良等の異常を、ハードコピー装置２５にて容易に検知することができる。
【００４８】
また、上記したように、現像装置３０側では、コイルＬ２とコンデンサ３８とによってＬＣ共振回路が形成され、静電容量Ｃは、トナーカートリッジ３２の電極板３６・３６間に存在するトナー３１の量によって変化する（図２）。上記したように、現像装置３０がハードコピー装置２５に装着された状態にて、電極板３６・３６は、トナーカートリッジ３２の下方に設けられている。そのため、例えば、新しいトナーカートリッジ３２を有する現像装置３０がハードコピー装置２５に装着された場合には、トナーカートリッジ３２内に十分にトナー３１が充填されているので、電極板３６・３６間にトナーが存在することになる。これに対し、ハードコピー装置２５での画像形成によってトナーが消費されて、トナーカートリッジ３２内のトナー３１の充填量が少なくなると、電極板３６・３６間にはトナーが存在しなくなる。従って、上記静電容量Ｃの変化から、電極板３６・３６間のトナー３１の存在の有無を検出して、トナーカートリッジ３２内のトナー３１の充填量を検出することができる。
【００４９】
つまり、現像装置３０側では、上記トナーカートリッジ３２内の電極板３６・３６間でのトナーの存在の有無によって、上記コンデンサ３８の静電容量Ｃが変化するため、現像装置３０の共振周波数が変化することになる。それゆえ、上記したように、ハードコピー装置２５側にて、相互誘導による周波数特性から、現像装置３０の共振周波数を求めることによって、静電容量Ｃの変化を検出することができる。
【００５０】
例えば、トナーの比誘電率εｒが約３Ｆ／ｍ（Ｆ；ファラッド）である場合、電極板３６・３６間にトナーが存在するか否かによって、上記静電容量Ｃの値は、次のように算出される。すなわち、静電容量Ｃ（Ｆ）は、一般に、下式（１）
Ｃ＝ε０×εｒ×Ｓ／ｄ          ・・（１）
（式中、ε０は、真空の誘電率であり、Ｓ（ｍ２）は、電極板３６の表面積であり、ｄ（ｍ）は、電極板３６・３６間の距離である）に基づいて算出される。
【００５１】
従って、図２に示すように、電極板３６・３６間にトナー３１が存在する場合のコンデンサ３８の静電容量Ｃ１は、下式（２）
Ｃ１＝ε０×εｒ×Ｓ／ｄ          ・・（２）
で表され、電極板３６・３６間にトナー３１が存在しない場合のコンデンサ３８の静電容量Ｃ０は、下式（３）
Ｃ０＝ε０×Ｓ／ｄ          ・・（３）
で表される。
【００５２】
ここで、電極板３６の表面積Ｓが１０ｍｍ×２００ｍｍ＝２０００ｍｍ２であり、電極板３６・３６間の距離ｄが０．１ｍｍであり、真空の誘電率ε０が８．８５×１０−１２Ｆ／ｍであり、トナーの比誘電率εｒが３Ｆ／ｍである場合、上記静電容量Ｃ１は７３０ｐＦとなり、Ｃ０は１１７０ｐＦとなる。
【００５３】
図１に示す回路図にて、コンデンサ３８の静電容量Ｃが上記静電容量Ｃ０又はＣ１であり、抵抗Ｒが１０Ωであり、コイルＬ１のインダクタンスが９６μＨである場合について、シミュレーションによって共振周波数を算出した結果を、図４（ａ）・（ｂ）に示す。図４（ａ）・（ｂ）の横軸は周波数（Ｈｚ）であり、縦軸は位相（度）を表している。
【００５４】
図４（ａ）に示すように、電極板３６・３６間にトナー３１が存在する場合には、周波数７３０ｋＨｚにて、位相遅れ状態から位相進み状態へと切り替わる。従って、この７３０ｋＨｚが共振周波数となる。一方、図４（ｂ）に示すように、電極板３６・３６間にトナー３１が存在しない場合には、周波数１１７０ｋＨｚにて、位相遅れ状態から位相進み状態へと切り替わる。従って、この１１７０ｋＨｚが共振周波数となる。
【００５５】
このように、図４（ａ）・（ｂ）に示すシミュレーション結果から、電極板３６・３６間でのトナーの存在の有無によって、コンデンサ３８の静電容量Ｃが変化することにより、共振周波数が変化することがわかる。それゆえ、ハードコピー装置２５側にて、相互誘導による周波数特性から、現像装置３０の共振周波数を求めれば、静電容量Ｃの変化を検出して、トナーカートリッジ３２内のトナーの充填量を検知することができる。
【００５６】
なお、通常、現像装置３０の静電容量Ｃが変化した際の共振周波数の変化のオーダーと、ハードコピー装置２５に現像装置３０を装着した際の共振周波数の変化のオーダーとは、大きく異なっているため、両者は容易に区別することができる。また、上記したように、コンデンサ３８の静電容量Ｃは、電極板３６の表面積や電極板３６・３６間の距離に依存する。そのため、上記表面積や距離を適宜設定することによって、現像装置３０の装着状態による共振周波数の変化と、静電容量Ｃの変化による共振周波数の変化とを異ならせることができる。
【００５７】
上記現像装置３０の装着状態の検出や、現像装置３０のトナーカートリッジ３２内のトナーの充填量の検出は、ハードコピー装置２５の図示しないＣＰＵ等の制御装置で行えばよい。すなわち、ハードコピー装置２５に備えられたメモリに、現像装置３０が正常に装着された場合の共振周波数の値（以下、装着時の正常値）、及び、トナーカートリッジ３２内にトナーが充填されている場合の共振周波数の値（以下、充填時の正常値（所定条件））を、あらかじめ記憶しておく。そして、検出された共振周波数の値（以下、検出値）と、上記装着時の正常値又は充填時の正常値とを比較することによって、現像装置３０の装着状態又はトナーの充填量を確認することができる。
【００５８】
上記制御装置は、確認結果に基づいて、種々の制御を行う。例えば、ハードコピー装置２５に図示しない表示装置が設けられていれば、制御装置が、現像装置３０の未装着や誤装着、あるいは、トナーカートリッジ３２内にトナーが充填されていないことを確認した場合には、この確認結果を表示装置に表示すればよい。これにより、ハードコピー装置２５のユーザに対して警告を与えて、現像装置３０を正しく装着させる、又は、新しいトナーカートリッジ３２を装着させることができる。それゆえ、ハードコピー装置２５での現像装置３０の装着不良や、トナー不足による印字不良等のトラブルを未然に防止することができる。
【００５９】
さらに、現像装置３０の装着不良やトナー不足を確認した場合に、上記制御装置によって、ハードコピー装置での印字動作を禁止するように制御を行ってもよい。これにより、例えば、上記表示装置に表示された警告が無視される、あるいは、見逃された場合にも、制御装置によって、ハードコピー装置２５での印字動作が行われないように制御することができる。それゆえ、ハードコピー装置２５での現像装置３０の装着不良や、トナーカートリッジ３２内のトナー不足等が生じた場合に、印字動作が行われて、ハードコピー装置２５の故障等が引き起こされることを防止することができる。
【００６０】
なお、本実施の形態では、図２に示すように、ハードコピー装置２５に対して、トナーカートリッジ３２及び現像カートリッジ３３を含む現像装置３０が着脱可能に設けられる構成を例に挙げて説明したが、これに限定されない。すなわち、現像装置３０を構成するトナーカートリッジ３２が、ハードコピー装置２５に対して着脱可能である構成であってもよい。言い換えれば、現像装置３０のうち、トナーカートリッジ３２を交換することによって、ハードコピー装置２５に供給するトナーを補給するようにしてもよい。
【００６１】
また、本実施の形態では、現像装置３０のトナーカートリッジ３２に、２次側コア及び２次側コイルを設ける構成について説明したが、２次側コイルのみを用いてもよく、上記２次側コア及び２次側コイルに代えて磁性部材を用いてもよい。コンデンサ３８（図１）の静電容量Ｃの変化を効率よくかつ正確に検出するためには、２次側コイルを用いることが好ましく、さらに２次側コアを用いることがより好ましい。さらに、本実施の形態では、ハードコピー装置２５の軽量化を図るために、１次側コイル２６のみを備える構成について説明したが、磁気コアに巻装するように１次側コイル２６を設けてもよい。
【００６２】
次に、図５に基づいて、ハードコピー装置２５の各部の構成について説明する。図５は、ハードコピー装置２５を示す概略断面図である。上記ハードコピー装置２５は、図５に示すように、原稿の画像を読取る画像読取り部と、画像形成を行う画像形成部と、給紙部と、定着部と、を備えている。
【００６３】
上記画像読取り部は、原稿台１と、スキャナ部２とを備えている。上記原稿台１は、透明なガラス等からなり、原稿を載置する。上記スキャナ部２は、原稿台１の下方に配され、光源３、反射鏡４・５・６、結像レンズ７、光電変換素子（以下、ＣＣＤ）８を備えている。光源３は、原稿台１上に載置される光を照射し、例えば、ハロゲンランプ、熱陰極蛍光ランプ、ＵＶ蛍光ランプ等が用いられる。上記反射鏡４・５・６は、図中、鎖線で示すように、原稿からの反射光を、結像レンズ７を介してＣＣＤ８に導く。結像レンズ７は、反射光の光路中に配され、ＣＣＤ８に反射光を導く。ＣＣＤ８は、原稿の画像データを読取って、順次光電変換を施し、電気信号として出力する。
【００６４】
また、上記画像形成部は、ドラム形状の感光体２２を有し、該感光体２２は、図５中、矢印方向に回転駆動される。上記画像形成部は、さらに、上記感光体２２の周囲に、その回転方向に沿って、主帯電器１８、レーザスキャニングユニット（以下、ＬＳＵ）１６、現像装置３０、転写チャージャ１９、クリーニング装置１７が配置されている。
【００６５】
上記主帯電器１８は、感光体２２表面を所定の電位に帯電させる。上記ＬＳＵ１６は、ＣＣＤ８が出力する電気信号に基づいて、表面が帯電された感光体２２のレーザ照射点Ｙにレーザ光を照射し、感光体２２上に静電潜像を形成する。
【００６６】
上記現像装置３０は、感光体２２表面に形成された静電潜像を、トナーによって可視像に現像する。現像装置３０は、上記したように、図示しない現像ローラ、混合・撹拌ローラ、撹拌スクリュー等を有する現像カートリッジ３３を備えている（図２）。さらに、現像装置３０には、ハードコピー装置２５での印字動作によるトナーの消費に伴って、適宜トナーが供給するためのトナー収容部であるトナーカートリッジ３２が着脱可能に組み込まれている。つまり、現像装置３０のトナーが消費されると、トナーカートリッジ３２を交換することによって、新たなトナーを補給することができる。
【００６７】
上記転写チャージャ１９は、感光体２２上に形成された可視像であるトナー像を、記録用紙上に転写する。上記クリーニング装置１７は、トナー像が転写された後に、感光体２２上に残留するトナーを除去する。
【００６８】
さらに、上記給紙部は、上記画像形成部に記録用紙Ｘを供給するものであり、用紙カセット２３、半月状ローラ２１、レジスト前検知スイッチ１２、レジストローラ２０を備えている。上記用紙カセット２３は、記録用紙Ｘを収容する。上記半月状ローラ２１は、用紙カセット２３の先端部に設けられ、記録用紙Ｘを一枚ずつ給紙する。上記レジスト前検知スイッチ１２は、記録用紙Ｘの通過を検知する。上記レジストローラ２０は、レジスト前検知スイッチ１２の信号に基づいて、上記感光体２２上のトナー像と記録用紙Ｘとの位置合わせを行う。
【００６９】
また、上記定着部には、トナー像を熱により記録用紙Ｘ上に定着させる上定着ローラ１３、加圧により定着を促進させる下定着ローラ１４、該上定着ローラ１３と下定着ローラ１４との間を記録用紙Ｘが通過したことを検知する定着紙検知スイッチ１１、排紙ローラ９の手前で記録用紙Ｘが通過したことを検知する排紙検知スイッチ１０、及び、記録用紙Ｘを排紙トレイ２４上に順に排出するための排紙ローラ９が、この順に配置されている。
【００７０】
上記構成のハードコピー装置２５での複写動作は、次のように行われる。すなわち、原稿台１に載置された原稿に対して、光源３から光照射を行い、原稿からの反射光を、反射鏡４・５・６及び結像レンズ７を介して、ＣＣＤ８に導く。続いて、主帯電器１８によって、感光体２２表面を帯電する。その後、ＣＣＤによって読取られた画像情報に基づいて、ＬＳＵ１６から出射されるレーザ光によって、感光体２２表面が露光されると、感光体２２表面には、静電潜像が形成される。感光体２２表面に形成された静電潜像は、感光体２２の回転に伴って、現像装置３０にて現像されてトナー像となる。
【００７１】
一方、上記トナー像の形成と並行して、用紙カセット２３から記録用紙Ｘが給紙される。すなわち、上記半月状ローラ２１によって、用紙カセット２３に収容されている記録用紙Ｘを１枚ずつ分離して、レジストローラ２０まで送り出す。このとき、レジスト前検知スイッチ１２が記録用紙Ｘの通過を確認し、レジストローラ２０に記録用紙Ｘの先端が到達した状態で、記録用紙の搬送を一旦停止する。
【００７２】
次いで、感光体２２上のトナー像の先端と整合するタイミングで、レジストローラ２０から記録用紙Ｘの搬送が開始される。記録用紙Ｘが感光体２２と転写チャージャ１９との間を搬送されることにより、記録用紙Ｘ上には、感光体２２上に形成されたトナー像が転写され、定着ローラにてトナー像が記録用紙Ｘ上に定着された後、排紙ローラ９によって、排紙トレイ２４上に記録用紙Ｘが排出される。
【００７３】
なお、本実施の形態では、ハードコピー装置２５に着脱可能に装着される装着部材として、図２に示す現像装置３０を例に挙げ、現像装置３０に備えられるトナーカートリッジ３２内に充填されるトナーが消費されると、現像装置３０又はトナーカートリッジ３２を交換する場合について説明したが、必ずしもこれに限定されず、本発明の範囲内で種々の変更が可能である。
【００７４】
すなわち、装着部材が、例えば、クリーニング装置１７（図５）に備えられるトナー回収容器である場合にも、本発明を適用することができる。このようなトナー回収容器を、装着部材として用いた場合には、該トナー回収容器が、回収されたトナーで満たされたと判断された時点で、空の新しいトナー回収容器に取り替えるようにすればよい。トナー回収容器内の回収されたトナーの量は、現像装置３０を例に挙げて説明したように、静電容量Ｃの変化を検出することによって行えばよい。
【００７５】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明の画像形成装置は、例えば、電子写真方式を利用したハードコピー装置、プリンタ、ファックスや、これらの機能を備えたデジタル複合機等であり、特に、画像形成装置本体に対して着脱可能に設けられた装着部材を備えた画像形成装置に好適に用いることができる。
【００７７】
画像形成装置に備えられる装着部材は、内部に収容される内容物が、画像形成装置の使用に伴って変化する場合に、特に好適に用いられる。上記装着部材としては、具体的には、現像装置のトナーカートリッジ、クリーニング装置のトナー回収容器等を挙げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の実施形態を示すものであり、ハードコピー装置本体と該ハードコピー装置に備えられる現像装置との共振周波数検出回路を示す回路図である。
【図２】上記ハードコピー装置に現像装置が装着されたときの、現像装置の装着位置での様子を示す概略断面図である。
【図３】（ａ）・（ｂ）は、それぞれ、位相検出回路の位相検出を示すタイミングチャートである。
【図４】上記共振周波数検出回路にて、シミュレーションを行った結果を示すグラフである。
【図５】上記ハードコピー装置の構成を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００７９】
１７    クリーニング装置
２５    ハードコピー装置（画像形成装置）
２６    １次側コイル（本体側コイル）
３０    現像装置（現像剤供給部材）
３１    トナー（内容物・現像剤）
３２    トナーカートリッジ（収納部・現像剤供給部材）
３３    現像カートリッジ（現像剤供給部材）
３４    ２次側コア（磁気コア）
３５    ２次側コイル（部材側コイル）
３６    電極板（検知部材）
３７    凸部
３８    コンデンサ
４１    分周手段
４２    コンパレータ
４３    位相検出手段
Ｃ    静電容量
【図１】
2005215197.tif 000003
【図２】
2005215197.tif 000004
【図３】
2005215197.tif 000005
【図４】
2005215197.tif 000006
【図５】
2005215197.tif 000007