(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像装置内の磁性粉トナーの有無を検知するトナー有無検知センサを具えてなる画像形成装置において、前記トナー有無検知センサは、一次コイルと二次コイルを同一ボビン上に巻いて差動トランスを形成するとともに、前記一次コイルに三角波または正弦波で駆動させるための駆動回路と、前記二次コイルに電源電圧から分圧された直流電圧を重畳させるための印加回路と、前記分圧された直流電圧と前記二次コイルに発生する交流電圧とを比較するためのヒステリシス幅を持たせた第一比較器と、前記第一比較器の出力側からローパスフィルターを経た電圧を基準電圧と比較するための第二比較器からなることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置、特に現像装置内の現像剤として使用する磁性粉トナーの有無を検知するセンサ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】
従来から現像装置内の現像剤として使用する磁性粉トナーを検知するセンサとして、コイルのインダクタンスを利用した周波数型も使用されていたが、圧電素子を利用する方法が一般的であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の圧電素子の場合は、トナーと圧電素子を直接接触させなければならず、現像装置が画像形成装置本体から着脱可能な場合には現像装置が本体とコネクタを介して電気信号を受ける構成になり、コネクタに現像剤が付着して接触不良を起こしたり、部品点数が増えてコスト高になってしまうという問題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、現像装置内の磁性粉トナーの有無を検知するトナー有無検知センサを具えてなる画像形成装置において、前記トナー有無検知センサは、一次コイルと二次コイルを同一ボビン上に巻いて差動トランスを形成するとともに、前記一次コイルに三角波または正弦波で駆動させるための駆動回路と、前記二次コイルに電源電圧から分圧された直流電圧を重畳させるための印加回路と、前記分圧された直流電圧と前記二次コイルに発生する交流電圧とを比較するためのヒステリシス幅を持たせた第一比較器と、前記第一比較器の出力側からローパスフィルターを経た電圧を基準電圧と比較するための第二比較器からなることを特徴とする画像形成装置としたものである。
【０００５】
なお、本発明の現像装置とは、現像剤を攪拌し感光体側に搬送する現像器本体、あるいは現像器に現像剤を供給するトナーコンテナのいずれか一方である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
図１は、トナー有無検知センサを示す回路図であり、Ｔ１は差動トランス、Ｕ１は比較器、ＯＳＣは差動トランス駆動用発振回路である。
【０００７】
まず、差動トランスＴ１は、お互いに逆位相になるように接続され、ＯＳＣで駆動される一次コイルＬ１，Ｌ２と検出コイルである二次コイルＬ３とで構成され、現像装置内にトナーが無い状態では、Ｌ１，Ｌ２のインダクタンスはバランスのとれた平衡状態となるため、検出コイルに誘起される電圧は零（０）である。
【０００８】
一方、トナーが有る状態、すなわち磁性粉がＬ１またはＬ２のどちらかに接近すればインダクタンスのバランスが崩れ、検出コイルＬ３には一次コイルを駆動したのと同じ周波数の交流電圧が発生する。
【０００９】
なお、差動コイル、すなわちコイルが２つある側を一次側、二次側のどちらにしても動作するが、電圧弁別を行うには、本実施例のようにコイルが１つある側を二次側にする方がＱを高くとるのに好ましい。
【００１０】
差動トランスの磁気ブリッジを利用するセンサとして、機械的変移量を電気信号に変換するアクチュエータとして広く利用されているが、電子写真の分野では2成分トナーの濃度センサにも利用されている。本発明が従来からの濃度センサと異なる大きな違いは、磁気ブリッジ出力信号の処理方法にある。濃度センサは、発振回路、ブリッジ出力増幅回路、波形整形、位相比較、ローパスフィルタ、等の回路で構成される位相弁別方式であるが、本発明によるトナー有無検知センサは、磁気ブリッジ出力信号に基準電圧である直流電圧を重畳させることに特徴がある。すなわち、直流電圧変動分をキャンセルすることができるために、信号処理が簡単になり、発振回路、電圧比較、ローパス回路といった構成でブリッジ出力を増幅する必要もなく、小型化やローコスト化が可能となった。
【００１１】
図２は、差動トランスの動作説明図であり、差動トランスの位相と二次側出力との関係を表している。お互いに逆位相になる方向に接続されたＬ１，Ｌ２のインダクタンスが等しくなるポイントにコアを調整すれば二次コイルＬ３の出力電圧は零（０）となる（図２のＡ点）。もしＬ２に磁性粉（トナー）が接近すればＬ２が変動してバランスが崩れ動作点はＢ点に移動し、Ｌ３に差電圧Ｐが発生し、この電圧がしきい値を越えているかどうかで判断することができる。
【００１２】
また、ＯＳＣは、コルピッツ発振回路をトランジスタ、差動トランス、コンデンサ等で形成したものであり、差動トランスの巻線間位相差をＬ３で差電圧としてピックアップするために、発振周波数の変動による影響は大幅でない限り受けることはない。発振振幅は完全にクランプ状態で動作させているために、振幅変動が少なく、若干波形歪みが存在するが、二次側出力波形への影響は殆どない。
【００１３】
Ｌ３に発生する交流電圧は、供給電圧ＶＣをＲ１，Ｒ２分圧した直流電圧に重畳され、ヒステリシス幅を持たせた比較器Ｕ１で供給電圧ＶＣをＲ１，Ｒ２で分圧した直流電圧と比較され、ある一定レベル以上の交流電圧が発生した場合、比較器Ｕ１の出力端子には、交流電圧が増幅されて出力される。
【００１４】
比較器Ｕ１のヒステリシス幅は、例えば基準電圧±25mVに設定し、Ｌ３出力を50mVp-p以上になるように差動トランスのコアを調整すればトナー有り検知となるようにすればよい。しかし、実際には比較器Ｕ１の出力はスルーレートの関係で位相ズレが発生し、オーバードライブを行う必要があり、入力波形の波高値としては、ヒステリシス幅の倍程度必要となる。入力オフセット電圧がヒステイシス幅の誤差が発生し、オフセット電流及びバイアス電流への影響は入力抵抗が低いので殆ど発生しないが、当然これらの誤差も含めたうえで差動トランスのコアによる調整を行う。なお、被比較入力信号は基準電圧（直流）に交流分が重畳され、その交流電圧振幅を比較するために、基準電圧の変動に対して相対的変動となる、すなわち両方の入力は同じ割合で変動することとなり、検出レベルの変動とならない。
【００１５】
増幅された出力電圧は、Ｒ５，Ｃ１からなるローパスフィルタで交流分は除去され、直流電圧に変換され、比較器Ｕ２に入力され、基準電圧Ｖｒｅｆと比較してノイズ成分を除去して比較器Ｕ２から出力され、その出力値がトナー有無検知のためのセンサー出力値となる。例えば、基準電圧を1.37Vとし、トナー有りがＬ＝０Ｖ、トナー無しがH＝５Vに変換され、画像形成装置エンジンの入力ポートに供給されるようにすればよい。
図１の回路図の波形は、各位置（Ａ〜Ｅ）での出力波形を示す図である。
【００１６】
図３は、図１の回路を組み込んだトナー有無検知センサを示す図であり、差動トランス１、比較器２、発振トランジスタ３、抵抗器やコンデンサ等の素子４、ワイヤ５、コネクタ６とよりなる。
【００１７】
本発明では、このような構成により、演算回路等による増幅を行う必要がなく、位相比較等を行う必要がないため、簡単な構成で高感度でありながら、極めて安定した動作が保証できるために遠隔からの磁性粉トナーのより信頼性の高い検知が可能となる。
【００１８】
これにより、図４に示すように図３に示すトナー有無検知センサ７を現像装置８に接触させる必要がないために、設計の自由度を増すことができる。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る画像形成装置によれば、トナー有無検知センサを一次コイルと二次コイルを同一ボビン上に巻いて差動トランスを形成し、一次コイルに三角波または正弦波で駆動させるための駆動回路と、二次コイルに直流電圧を重畳するための印加回路とを接続することにより、高感度でありながら、極めて安定した動作が保証でき、トナー有無検知センサの設置自由度を増す画像形成装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のトナー有無検知センサを示す回路図である。
【図２】本発明の差動トランスの動作を示す図である。
【図３】図１の回路を組み込んだ本発明のトナー有無検知センサを示す図である。
【図４】本発明の画像形成装置の一部構成図を示す図である。
【符号の説明】
１：差動トランス
２：比較器
３：発振トランジスタ
４：抵抗器・コンデンサ
５：ワイヤ
６：コネクタ
７：トナー有無検知センサー
８：現像装置
【図１】
0003784225.tif 000002
【図２】
0003784225.tif 000003
【図３】
0003784225.tif 000004
【図４】
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