JP3540970B2

JP3540970B2 - Image forming device

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Publication number: JP3540970B2
Application number: JP30444799A
Authority: JP
Inventors: 洋巽; 隆幸山中; 淳志井上
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1999-04-14
Filing date: 1999-10-26
Publication date: 2004-07-07
Anticipated expiration: 2019-10-26
Also published as: JP2000356907A

Description

【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、Ｌ^1/2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３^1/2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１／３^1/2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、Ｌ^1/2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３^1/2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
２６Ｉ型フェライトコア
２７ギャップ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile, and a printer, and more particularly to an image forming apparatus having a cartridge that is detachably attached to an apparatus main body and stores at least one supply consumable.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a toner cartridge as a developer supply container is mounted on a toner supply unit of a developing device in an image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile, a printer, or the like. As a mechanism for preventing erroneous mounting when mounting the toner cartridge, a bar code reader as information reading means is provided in the toner replenishing section.KoSome readers read barcode information displayed on a toner cartridge by a reader, and determine erroneous mounting based on the read result. Then, the erroneous insertion prevention shutter is operated to prevent erroneous mounting of the toner cartridge (see JP-A-4-1682).
[0003]
As another erroneous mounting prevention mechanism, there is a mechanism having a plurality of developing units like a color image forming apparatus. That is, a plurality of developing units having developers of different colors from each other and a color image forming apparatus main body to which the developing unit is mounted are provided with resistors having different sizes from each other, and the developing unit is mounted on the image forming apparatus. Then, the corresponding resistors are arranged in parallel when they are performed. Then, erroneous mounting of a plurality of developing units is prevented by a change in the combined resistance value (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-314276).
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In any of the erroneous mounting prevention mechanisms described above, since the presence or absence of the mounting of the developing unit is electrically detected, a complicated mechanical mechanism is not required. However, bar code information and optical reading means of a bar code reader are easily affected by contamination of toner and the like, so that correct information may not be read. Further, even in a configuration having electrodes and reading a change in resistance value, there is also a problem that a contact failure easily occurs due to contamination or wear of toner or the like, and it is impossible to read a change in resistance value accurately. .
[0005]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of detecting mounting and unique information on a cartridge side without being affected by poor contact due to contamination or wear of toner or the like by a non-contact method by magnetic coupling. That is.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect, in an image forming apparatus having a cartridge detachable from an apparatus main body, the image forming apparatus is disposed on the apparatus main body side.Magnetic E-shaped coreCoilFirst woundA magnetic guiding unit, which is close to the first magnetic guiding unit when the cartridge is mounted on the apparatus main body side;Consists of a magnetic I-shaped core disposed on the cartridge side to faceA second magnetic guiding means, and a detecting means for detecting information on the cartridge side based on an inductance value of the first magnetic guiding means which changes according to a mounting state of the cartridge to the apparatus main body. Features.
[0008]
No.2The invention of the above, when mounting the cartridge,E typeCore and saidI type coreAnd a gap member made of a non-magnetic material for controlling the inductance value.
[0009]
No.3In the invention, the thickness Gs (mm) of the gap member isIn the E-shaped coreWhen the effective area is Se (mm2) and the effective magnetic path length is Le (mm),
Gs ≦ 0.5-0.1 × Le / Se
Is satisfied.
A fourth aspect of the present invention is characterized in that a plurality of thicknesses of the gap member are selectively used to have information on a cartridge side.
[0010]
According to a fifth aspect of the present invention, in an image forming apparatus having a cartridge detachable from an apparatus main body,
Disposed on the device body sideThe void becomes the coreA first magnetic guiding means including an air-core coil, and a magnetic body disposed on the cartridge side and inserted into the gap of the first magnetic guiding means when the cartridge is mounted on the apparatus main body side. Second magnetic guiding means having a protrusion, and detecting means for detecting information on the cartridge side based on an inductance value of the first magnetic guiding means which changes according to a mounting state of the cartridge to the apparatus main body. Wherein the second magnetic induction means has a coil, and the coil of the second magnetic induction means is disposed so as to interlink with the coil of the first magnetic induction means, and further includes a cartridge. Connected to the information adding means for adding the information on the side, the information adding means is connected in parallel with the coil of the second magnetic induction means, and sets a frequency according to the information on the cartridge side Characterized in that it is a capacitor that.
[0020]
No.6In the invention, the detection means generates a signal set near the resonance frequency of the resonance circuit, the resonance circuit having a resonance frequency changed by a change in inductance of the magnetic induction means, and a signal input to the resonance circuit. A rectifying circuit for rectifying a signal output from the signal generating circuit; a smoothing circuit for smoothing the output signal and converting the output signal into a DC voltage; an output signal from the smoothing circuit and a desired signal level And a discriminating means for discriminating information on the cartridge side from an output result from the comparator.
[0021]
No.7According to the invention, the signal generation circuit has a sweep unit for sequentially switching and outputting a plurality of frequencies.
[0022]
No.8In the invention, the sweep means includes a frequency dividing circuit for dividing a reference clock, and a control circuit for controlling a frequency dividing ratio of the frequency dividing circuit. Are sequentially output.
[0023]
No.9The invention is characterized in that the resonance circuit is a band-pass filter circuit composed of series resonance or parallel resonance.
[0024]
No.10The invention according to the present invention includes a display device that detects whether the cartridge and the apparatus main body are in a good or bad mounting state based on a signal detected by the detection unit, or that displays the detected good or bad mounting state. Features.
[0025]
No.11According to the invention, it is preferable that, based on a signal detected by the detection unit, whether the cartridge and the apparatus main body are mounted properly or not, a normal copy operation is prohibited when an unmounted or improperly mounted state is detected. Features.
[0026]
No.12The invention is characterized in that, when the detecting means detects the unique information of the cartridge, it performs an initialization process according to the unique information.
[0027]
In the present invention, the first magnetic guiding means which generates information of a detachable cartridge by electromagnetic induction between the first magnetic guiding means provided on the apparatus main body side and the second magnetic guiding means provided on the cartridge side. Is detected. Therefore, there is no need for the cartridge to directly contact the apparatus main body in order to detect the cartridge information. Even if the cartridge is contaminated with, for example, toner, the inductance detection is not affected by the contamination. Therefore, highly reliable information can be easily detected.
[0028]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings, taking a monochrome laser printer using a non-magnetic one-component toner as a developer as an example.
[0029]
<First embodiment>
A first embodiment of the image forming apparatus according to the present invention will be described.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a configuration of an image forming apparatus main body side according to the first embodiment, FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a configuration of a developing cartridge detachable from the apparatus main body side, and FIG. FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a configuration when the device is mounted on a device.
[0030]
As shown in FIG. 1, the photosensitive drum 11 having the surface coated with the OPC photosensitive layer is driven and rotated at a constant speed in one direction (clockwise direction in the figure), and is uniformly charged on the peripheral surface by the charger 12. Be charged. Then, a laser scanning unit (not shown) irradiates the surface of the photosensitive drum 11 with a laser beam based on the image signal subjected to the image processing to form an electrostatic latent image. A magnetic induction circuit 17 as first magnetic induction means in which a winding is wound around an E-type ferrite core (magnetic member) is provided on the device body 10 side.
[0031]
As shown in FIG. 2, the developing cartridge 21 is a laser printer in which a developer container and a developing unit are integrated. The supply roller 24 is driven to rotate in one direction (counterclockwise direction in the figure), and the non-magnetic one-component toner 28 in the developing cartridge 21 is also driven to rotate in one direction (counterclockwise direction in the figure). To supply. Next, the non-magnetic one-component toner 28 on the developing roller 22 is sufficiently charged by the blade 23 to form a thin layer of the toner 28, and supplies the toner 28 to the surface of the photosensitive drum 11 on which the electrostatic latent image is formed. And is visualized. The developing cartridge 21 is provided with a magnetic member, that is, an I-type ferrite core 26 disposed so as to form a magnetic path facing the magnetic induction circuit 17 when the developing cartridge 21 is mounted on the apparatus main body 10. (See FIGS. 2 and 3). The I-type ferrite core 26 is a second magnetic induction means for causing the magnetic induction circuit 17 to perform magnetic induction. That is, when the cartridge is mounted on the apparatus main body side, the ferrite core 26 is arranged close to the first magnetic induction means, and generates magnetic induction.
[0032]
The visualized toner image is transferred to the sheet 16 by the transfer charger 13 shown in FIG. 1, and the toner image transferred to the sheet 16 is further transferred by the heat and pressure of the upper fixing roller 14 and the lower fixing roller 15. And is discharged outside the image forming apparatus.
[0033]
Further, a gap member 27 made of a non-magnetic material is closely attached between the magnetic induction circuit 17 and the I-type ferrite core 26. This is to change the inductance (hereinafter abbreviated as L value) of the magnetic induction circuit 17 by two to three times or more by forming a magnetic path. 2 mm. The magnetic induction circuit 17 is provided with an attachment position so as to escape the thickness (about 1 mm) of the resin of the developing cartridge 21. Further, the magnetic induction circuit 17 and the I-type ferrite core 26 are pressed by a pressing member 25 such as a spring. To improve the adhesion.
[0034]
Next, a specific configuration of a detection unit that detects whether or not the developing cartridge 21 and the apparatus main body 10 are properly mounted will be described.
FIG. 4 is a block diagram illustrating an example of a specific configuration of the detection unit. This detection circuit has a configuration including an oscillation circuit 31, a measurement circuit 32, and a determination circuit 33.
First, the oscillation frequency of the oscillation circuit 31 changes due to a change in the L value due to the attachment / detachment of the developing cartridge 21 to / from the apparatus body 10. An output signal of the oscillation circuit 31 is input to a measurement circuit 32 that measures an oscillation frequency or an oscillation cycle, and an output of the measurement circuit 32 is input to a determination circuit 33. The determination circuit 33 determines the mounting state of the cartridge by comparing the oscillation frequency or the oscillation cycle with a predetermined reference value.
Here, the measurement circuit 32 is, for example, a frequency counter that measures the oscillation signal from the oscillation circuit 31 for a certain period, or from the rise to the next rise of the oscillation signal from the oscillation circuit 31, or from the fall to the next fall. Can be easily realized by a cycle counter that counts the period with a constant clock signal that is a reference (not shown).
[0035]
Next, a specific configuration of the oscillation circuit 31 will be described. The oscillation circuit 31 includes a magnetic induction circuit 17 in the circuit. First, the magnetic induction circuit 17 will be described.
FIG. 5 is a circuit diagram showing a detailed configuration of the magnetic induction circuit 17 used for the oscillation circuit. The magnetic induction circuit 17 in the present embodiment has a relative permeability μr of about 2300 and an effective area Se of about 19 mm as a magnetic member.^TwoAn E-type ferrite core 17a having an effective magnetic path length Le of about 35 mm is used. The E-type ferrite core 17a has a center tap in which a winding is wound by 15 turns. That is, the magnetic induction circuit 17 includes a first magnetic induction portion Ls configured by a winding having a terminal 17s and a terminal 17c, and a second magnetic induction portion Lc configured by a winding having a terminal 17c and a terminal 17e. Consists of The L value of the first magnetic induction section Ls and the L value of the second magnetic induction section Lc are set to be substantially equal. Therefore, here, the L value of Ls and Lc is L1.
[0036]
Further, as the thickness Gs (mm) of the gap material 27, when experiments were performed using ferrite cores having various sizes,
Gs ≦ 0.5−0.1 × Le ÷ Se… ▲ 1 ▼
It turns out that it is necessary to satisfy. More preferably,
Gs ≦ 0.4−0.1 × Le ÷ Se… ▲ 2 ▼
It turns out that it is necessary to satisfy.
[0037]
FIG. 6 is a characteristic diagram showing a relationship between the size Le / Se of the ferrite core 17a and the gap length Gs (mm).
The black triangles in the figure indicate the measurement results under the condition that the L value changes about twice. It can be seen that it suffices to satisfy the inequality expression (2).
[0038]
In the present embodiment, when the core size of the ferrite core 17a is substituted into the above equation (2),
Gs ≦ 0.4−0.1 × 35 ÷ 19 ≒ 0.22 (mm)
It is preferable that the thickness Gs of the gap material 27 be 0.2 mm or less. In the present embodiment, Gs is set to about 0.1 mm in order to make the change in the L value larger.
[0039]
As shown in FIG. 1, when the developing cartridge 21 is not mounted on the apparatus main body 10, the L value (L1) of the first magnetic guiding portion Ls and the second magnetic guiding portion Lc is about 8 μH. On the other hand, as shown in FIG. 3, when the developing cartridge 21 is mounted on the apparatus main body 10, a magnetic path is formed with the gap material 27 interposed between the I-type ferrite cores 26 in the developing cartridge 21. The L value (L1) of the first magnetic induction part Ls and the second magnetic induction part Lc on the device body 10 side increases to about 24 μH.
[0040]
FIG. 7 is a circuit diagram showing an example of an oscillation circuit using the magnetic induction circuit. The oscillating circuit 31a is a Colpitts oscillating circuit, and includes first and second magnetic induction portions Ls and Lc, which constitute coils of the magnetic induction circuit 17, capacitors C1 and C2, an NPN transistor Tr1, and resistors R1, R2, Re. The first magnetic induction section Ls and the second magnetic induction section Lc are connected in series. The capacitors C1 and C2 connected in series are connected in parallel with the second magnetic induction section Lc. The power supply Vcc is applied to one end of the first magnetic induction section Ls opposite to the second magnetic induction section Lc and to the collector of the transistor Tr1. The power supply Vcc is applied to R1 of the voltage dividing resistors R1 and R2 connected in series, R2 is grounded, and the base of the transistor Tr1 is connected between R1 and R2. Thus, the power supply Vcc is divided by the resistors R1 and R2 and applied to the base of the transistor Tr1. An emitter resistor Re having one end grounded is connected to the emitter of the transistor Tr1. The voltage division by the voltage dividing resistors R1 and R2 is not performed by the first magnetic induction section Ls.First2 is applied to one end of the magnetic induction part Lc to connect between the emitter of the transistor Tr1 and the capacitors C1 and C2. The output terminal 18 of the oscillation circuit 31a is provided at the emitter of the transistor Tr1.
[0041]
In this oscillation circuit 31a, the capacitances of the capacitors C1 and C2 are both Cs. The oscillation frequency fr of the oscillation circuit 31a can be obtained from the following equation.
fr = 1 {[2π {L1 × C1 × C2} (C1 + C2)}^1/2]
= 1 ÷ ｛2π × (L1 × Cs / 2)^1/2…… ▲ 3 ▼
[0042]
That is, L^1/2An oscillation frequency inversely proportional to the change in the value can be obtained from the emitter follow output terminal 18 of the NPN transistor Tr1. In the present embodiment, the L value when the developing cartridge 21 is not mounted on the apparatus main body 10 is set to about 8 μH, and the L value when the developing cartridge 21 is mounted is set to about 24 μH.^1/2It changes by a factor of two.
[0043]
FIG. 8 shows actual operation waveforms of the Colpitts oscillation circuit. FIG. 8A shows a signal waveform of the output terminal 18 of the oscillation circuit 31a in a state where the developing cartridge 21 is not mounted on the apparatus main body 10, and FIG. 4 shows a signal waveform of an output terminal 11 of the oscillation circuit 31a in a state where the oscillator circuit 31a is mounted. In FIG. 8A, the signal oscillating at about 480 KHz changes to about 290 KHz, which is one-third as shown in FIG.^1/2You can see that it has changed twice.
[0044]
The L value of the first magnetic induction section Ls for stabilization and the L value of the second magnetic induction section Lc that determines the oscillation frequency of the Colpitts oscillation circuit need not necessarily be equal. The first magnetic induction section Ls may be set so as to satisfy the following relational expression between the capacitors C1 and C2 and the second magnetic induction section Lc (the L value of each magnetic induction section and the capacitance of each capacitor are: , The corresponding code is used).
Ls = Lc × C2 ÷ C1 (4)
[0045]
The output signal from the oscillation circuit 31 is input to the measurement circuit 32, the oscillation frequency is counted by a counter or the like, and the measurement result is input to the determination circuit 33. If the value (fc) measured by the measurement circuit 32 is equal to or smaller than a certain desired value (fd), the determination circuit 33 determines that the developing cartridge 21 has been mounted on the apparatus main body 10. If the value is equal to or larger than the desired value (fd), it is determined that the developing cartridge 21 is not mounted on the apparatus main body 10 side. The desired value fd may be determined to be approximately 380 KHz, for example, from the experimental results in FIG.
Through the processing by the above-described detection means, it is possible to easily determine whether or not the developing cartridge 21 is mounted on the apparatus main body 10 or whether or not the mounting is proper.
[0046]
Next, another embodiment of the oscillation circuit according to the present invention will be described. FIG. 9 is a circuit diagram showing another example of the oscillation circuit. In this oscillation circuit 31b, only one coil is required, and the magnetic induction circuit 17 does not need to have a center tap. That is, the oscillation circuit 31b is a multivibrator type oscillation circuit, and includes a coil L11 corresponding to the magnetic induction circuit 17, resistors R11, R12, Re, an NPN transistor Tr11, and a comparator 35.
[0047]
The power Vcc is applied to the collector of the transistor Tr11 via the coil L11, and the emitter is connected to the emitter resistor Re. The output of the comparator 35 is input to the base of the transistor Tr11. The output of the comparator 35 is divided by the voltage dividing resistors R11 and R12, and is input to one input terminal of the comparator 35. The output from the emitter of the transistor Tr11 is input to the other input terminal of the comparator 35.
[0048]
The NPN transistor Tr11 functions as a switching element that performs only ON and OFF. When the transistor Tr11 is ON, a current flows from the power supply Vcc through the coil L11, the NPN transistor Tr11, the emitter resistor Re, and the ground. At this time, the potential rise Ve generated in the emitter resistance Re is expressed by the following equation, when the saturation voltage of the transistor Tr1 is set to Vce and expressed as a function of time t.
Ve = (Vc−Vce) × {1−Exp (−Re / L1 × t)} (5)
[0049]
That is, the voltage generated at the emitter resistor Re rises at a speed determined by the time constant of L1 / Re, and when the voltage exceeds the threshold value of Vcc × R2 ÷ (R1 + R2) in the comparator 35, the comparator 35 changes to 0V. I do.
When the comparator 35 changes to 0 V, the transistor Tr11 is turned off, but the current accumulated in the coil L11 continues to flow only slightly during the carrier accumulation time of the transistor Tr11. It does not decrease but gradually decreases to 0V. Therefore, when the potential generated at the emitter resistor Re becomes 0 V, the output of the comparator 35 is inverted from 0 V to Vcc, and the NPN transistor Tr11 is turned on again. By repeating the above operation, the multivibrator-type oscillation circuit operates stably, and the oscillation frequency becomes a value almost proportional to the L value. Therefore, the mounting state of the cartridge can be determined by the determination circuit 33 based on the oscillation frequency in the same manner as described above.
[0050]
Next, another example of the detecting means will be described.
FIG. 10 is a block diagram showing another detecting means of the first embodiment. This detection means includes a filter circuit 42, a phase difference detection circuit 43, and a determination circuit 44. A rectangular wave signal is input to an input terminal 41 of the filter circuit 42, and the rectangular wave signal and an output signal of the filter circuit 42 are input to a phase difference detection circuit 43, and an output signal of the phase difference detection circuit 43 is input to a discrimination circuit 44. Is done. The phase difference detection circuit 43 can easily create a pulse width according to the phase difference with a logic circuit such as an exclusive OR. The pulse width can be accurately measured by a counter that counts a reference clock only during a period corresponding to the pulse width.
[0051]
FIG. 11 is a circuit diagram showing a specific configuration of the filter circuit. One end of the magnetic induction circuit 17 (coil L21) is used as an input terminal 45, the other end 46 is connected to one end of a capacitor C21, the other end of the capacitor C21 is connected to one end of a resistor R21, and the other end of the resistor R21 is connected to Connected to ground. That is, the filter circuit 42 includes the terminal 45 as an input terminal and the terminal 46 as an output terminal.
[0052]
Here, the capacitance of the capacitor C21 of the filter circuit 42 is set to 0.1 μF, and the resistance value of the resistor R21 is set to 100Ω. When the developing cartridge 21 is not mounted on the apparatus main body 10, the L value of the coil L21 is about 8 μH, and when the developing cartridge 21 is mounted on the apparatus main body 10, the L value of the coil L21 is about 24 μH.
[0053]
FIG. 12 shows a transfer characteristic between the input terminal 45 and the output terminal 46 of the filter circuit 42. In FIG. 12, Gain 1 indicates the amplitude of the frequency with respect to the frequency when the developing cartridge 21 is not mounted (when the L value is 8 μH). In the relationship, Phase 1 shows the relationship of the phase to the frequency, Gain 2 in the figure shows the relationship of the amplitude to the frequency when the developing cartridge 21 is mounted (when the L value is 24 μH), and Phase 2 shows the relationship of the phase to the frequency.
[0054]
FIG. 13 shows a simulation result of an output signal waveform when a rectangular wave signal having a frequency of which the amplitude is hardly changed and the phase is largely changed, for example, a 500 KHz signal is input to the input terminal 45 of the filter circuit 42 in the frequency characteristic of FIG. Show. In the drawing, Vout1 indicates an output signal of the filter circuit 42 when the developing cartridge 21 is not mounted on the apparatus main body 10, and Vout2 indicates an output signal of the filter circuit 42 when the developing cartridge 21 is mounted on the apparatus main body 10.
[0055]
FIG. 14 shows a time relationship from the rectangular wave signal input to the input terminal 45 of the filter circuit 42 to the generation of the pulse signal S4 having a time width corresponding to the amount of phase delay between the input and output of the filter circuit 42. It is a timing chart. In the figure, a signal S1 represents a rectangular wave signal input to the filter circuit 42, and signals S2 and S3 are rectangular by comparing output signals (Vout1, Vout2) of the filter circuit 42 with a threshold value Th by a comparator (not shown). This shows a signal that has been shaped into a wave.
[0056]
Here, time t1 indicates the rise time of signal S1, time t2 indicates the rise time of signal S2, and time t3 indicates the rise time of signal S3. The pulse signal S4 having a pulse width of t1-t2 is realized by performing an exclusive OR operation of the signal S1 and the signal S2, and further performing an AND operation of the output signal of the exclusive OR operation and the signal S1. I have.
Similarly, the pulse signal S4 having a pulse width of t1-t3 is obtained by taking the exclusive OR of the signal S1 and the signal S3, and further taking the logical product of the output signal of the exclusive OR and the signal S1. Has been realized.
[0057]
In the phase difference detection circuit 43, the pulse width of the pulse signal S4 is measured by a counter, and the measurement result is input to the determination circuit 44. If the value obtained by measuring the pulse width of the pulse signal S4 is equal to or more than a desired value (tr) in the determination circuit 44, it is determined that the developing cartridge 21 is mounted on the apparatus main body 10 side. If the value is equal to or less than the desired value (tr), it is determined that the developing cartridge 71 is not mounted on the apparatus main body 10 side. However, the desired value (tr) satisfies the following relational expression.
t2 ≦ tr ≦ t3
[0058]
By the above-described processing by the detection means, the presence or absence of the mounting of the developing cartridge 21 or the quality of the mounting can be determined by measuring the pulse width of the pulse signal (S4).
[0059]
If the filter circuit is constituted by a second-order low-pass filter composed of L and C (not shown), since the phase has a steep phase characteristic of changing by 180 ° near the resonance frequency, it is difficult to detect the above-described phase difference. . In this case, the phase change can be made more gradual by connecting a resistor R in series with the LC filter and giving the secondary low-pass filter a damping effect. Even in such a case, when the change of the L value is at most about three times due to the operation of attaching and detaching the developing cartridge 21 to and from the apparatus main body 10, the change in the resonance frequency is suppressed by the damping effect, and the accurate detection based on the above-described phase difference can be performed. It will be difficult. When this filter circuit is used, a method of sweeping the frequency of a signal input to the filter circuit and detecting a change in the resonance frequency of the filter circuit that changes with a change in the L value is suitable.
[0060]
Further, even if the filter circuit is constituted by a first-order low-pass filter composed of L and R (not shown), since the phase change with respect to the frequency is gradual, it is possible to perform detection by the above-described phase difference. However, in the configuration using the first-order low-pass filter including the L and R, the current flowing in the coil is detected by the resistor R in principle, so that a coil driving circuit for flowing the current into the coil is required. This will increase costs.
[0061]
Therefore, this filter circuit does not need to sweep the frequency of the input signal, and does not need the special coil drive circuit as described above. .
[0062]
<Second embodiment>
Next, a second embodiment of the image forming apparatus according to the present invention will be described.
FIG. 15 is a cross-sectional view illustrating a configuration when the developing cartridge according to the second embodiment is mounted on the apparatus main body. Since the basic configuration of FIG. 15 is almost the same as that of FIG. 3, corresponding portions are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted. The difference from FIG. 3 is that the apparatus main body 50 does not include the magnetic induction circuit 17 having the image E-type ferrite core, and the developing cartridge 51 does not include the I-type ferrite core 26. Instead, as will be described later, the apparatus main body 50 is provided with an air-core coil 52, and the developing cartridge 51 is provided with a protrusion 53.
[0063]
FIG. 16 is an enlarged side view showing where the apparatus main body and the developing cartridge in the second embodiment are mounted. An air core coil 52 corresponding to the first magnetic guiding means is provided on the apparatus main body 50 side, while a projecting portion 53 as a second magnetic guiding means made of a magnetic material is provided on the detachable developing cartridge 51. Is provided. The projection 53 is inserted into a substantially central portion of the air-core coil 52 at the time of attachment to the apparatus main body 50. The air-core coil 52 is formed, for example, of a winding consisting of 20 turns with a diameter of about 8 mm and a thickness of about 4 mm, and the protrusion 53 made of the magnetic material has an effective sectional area of about 7 mm.^Two, Having a length of about 12 mm.
[0064]
As shown in FIG. 16A, when the developing cartridge 51 is not mounted on the apparatus main body 50, the inductance value (hereinafter abbreviated as L value) of the air-core coil 52 is about 2.5 μH. On the other hand, as shown in FIG. 16B, when the developing cartridge 51 is moved in the direction of arrow A and mounted on the main body 50, the image forming apparatus is configured such that the protrusion 53 passes through substantially the center of the air-core coil 52. Is configured. For this reason, the L value of the air-core coil 52 increases to about 7.5 μH in the present embodiment. From the change in the L value, it is possible to detect whether or not the developing cartridge 51 is mounted.
[0065]
Next, a specific configuration of the detecting means for detecting whether or not the developing cartridge 51 and the apparatus main body 50 are properly mounted will be described in detail.
FIG. 17 is a block diagram illustrating an example of a specific configuration of the detection unit. This detection means has a configuration including an oscillation circuit 61, a measurement circuit 62, and a determination circuit 63, and is the same as that in FIG. Since the operation is the same, the description is omitted.
[0066]
Next, an example of the oscillation circuit 61 will be described. A part of the oscillation circuit 61a is constituted by an air core coil 52 provided in the apparatus main body. FIG. 18 is a configuration diagram showing the air core coil 11. The air-core coil 52 includes a first magnetic induction section Ls having a terminal 52s and a center terminal 52c._TwoMagnetic induction coil Lc having a center terminal 52c and a terminal 52e_TwoConsists of
[0067]
FIG. 19 is a circuit diagram showing the oscillation circuit 61a, and the same parts as those in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals. This oscillating circuit is a Colpitts oscillating circuit as in FIG. 7, and if the L values of Ls and Lc are L1 and the capacitances of C1 and C2 are Cs, the oscillating frequency fr can be obtained from (3).
[0068]
That is, L^1/2An oscillation frequency inversely proportional to the change in the value can be obtained from the emitter follow output terminal 18 of the NPN transistor Trl. In the present embodiment, the L value when the developing cartridge 51 is not mounted on the apparatus main body 50 is set to about 2.5 μH, and the L value when the developing cartridge 51 is mounted is set to about 7.5 μH. 3^1/2It changes twice so that the presence or absence of the attachment can be easily determined.
[0069]
FIG. 20 is a specific circuit diagram showing another example of the oscillation circuit, and the same parts as those in FIG. 9 are denoted by the same reference numerals. The oscillation circuit 61b forms a multivibrator type oscillation circuit. In this case, it is not necessary to provide a center tap in the air-core coil 52. The operation of the oscillation circuit 61b is the same as that of FIG.
[0070]
Next, other detecting means will be described.
FIG. 21 is a block diagram illustrating an example of another configuration of the detection unit. This detection means has a configuration including a filter circuit 72, a phase difference detection circuit 73, and a determination circuit 74, and has the same configuration as that of FIG. The operation is also the same as that of FIG.
[0071]
FIG. 22 shows a specific configuration diagram of the filter circuit. This filter circuit 72 is almost the same as that of FIG. 11 except that a coil L31 corresponding to a magnetic induction circuit is connected. The value of each constant of the filter circuit 72 is determined, for example, as 0.1 μF for the capacitor and 100 Ω for the resistance, and the L value of the coil is configured to change depending on whether or not the cartridge 51 is mounted. Changes the frequency characteristic of the filter 72.
[0072]
FIG. 23 is a simulation result showing a frequency characteristic of transmission between the input terminal 45 and the output terminal 46 of the filter circuit 72 due to the change in the L value. FIG. 23A shows the relationship between the frequency (Bz) and the amplitude (dB) when the cartridge 51 is not yet mounted on the apparatus main body 50 (condition 1: L1 = 2.5 μH). ) Shows the relationship between the phase (deg) and the frequency under the same condition 1. Similarly, FIG. 23C shows the relationship between the frequency and the amplitude when the cartridge 51 is mounted on the apparatus main body 50 (condition 2: L1 = 7.5 μH), and FIG. 2 shows the relationship of the phase to the frequency at 2.
[0073]
FIG. 24 shows a phase difference detection circuit 73 when a frequency at which the amplitude hardly changes and the phase largely changes, for example, a 2 MHz rectangular wave signal is input to the detecting means shown in FIG. 7 shows simulation results of pulse signals output from the oscilloscope. FIG. 24A shows a pulse signal when the cartridge 51 is not mounted on the apparatus main body 50, that is, when L31 = 2.5 μH. FIG. 24B shows a pulse signal when the cartridge 51 is mounted on the apparatus main body 50. 7 shows a pulse signal when L31 = 7.5 μH. From the simulation results, the width of the pulse signal in FIG. 24A is about 0.015 μsec, whereas the width of the pulse signal in FIG. 24B is about 0.05 μsec, which is about three times different.
[0074]
That is, the width of the pulse signal is measured by a counter or the like, and if the measured value is equal to or more than a desired value (tr), it can be determined that the cartridge is mounted on the image forming apparatus main body. In this case, the desired value (tr) may be, for example, about 0.033 μsec.
[0075]
The width of the pulse signal is measured by the above-described processing by the detection means, and it is possible to determine whether or not the cartridge is mounted or whether the cartridge is mounted properly based on the magnitude of the pulse width.
[0076]
<Third embodiment>
Next, a third embodiment of the image forming apparatus according to the present invention will be described.
FIG. 25 is a cross-sectional view illustrating a configuration when the developing cartridge according to the third embodiment is mounted on the apparatus main body. Since the basic configuration of FIG. 25 is almost the same as that of FIG. 3, the corresponding portions are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted. 3 in that a magnetic induction circuit 77 is provided. This magnetic induction circuit 77 is shown in FIG. FIG. 26A is a configuration diagram of a magnetic induction circuit, and FIG. 26B is a combination diagram of forming a magnetic path between a magnetic induction circuit and a magnetic body.
[0077]
The magnetic induction circuit 77 serving as the first magnetic induction means has a relative permeability μr of about 2300 and an effective area Se of about 19 mm as a magnetic member.^TwoAn E-type ferrite core 77a having an effective magnetic path length Le of about 35 mm is used. The E-type ferrite core 77a is provided with a coil 77b having 15 turns. The developing cartridge 21 has an I-type ferrite core, which is a second magnetic induction means, disposed so as to form a magnetic path facing the magnetic induction circuit 77 when the developing cartridge 21 is mounted on the apparatus main body 10. 26 are provided.
[0078]
A gap material 27 made of a non-magnetic material is arranged between the magnetic induction circuit 77 and the I-type ferrite core 26, and is sandwiched between the magnetic induction circuit 77 and the I-type ferrite core 26 when the cartridge is mounted. We adhere. This is to change the inductance (hereinafter abbreviated as L value) of the magnetic induction circuit 77 by two to three times or more by forming a magnetic path. 2 mm. The magnetic induction circuit 77 is provided with an attachment position so as to escape the thickness (about 1 mm) of the resin of the developing cartridge, and is further connected between the magnetic induction circuit 77 and the I-type ferrite core 26 by a pressing member 25 such as a spring. Increases adhesion.
[0079]
FIG. 27 is a block diagram illustrating an example of the detection unit. The detection unit includes a signal generation circuit 80, a resonance circuit 81 having a magnetic induction circuit 77, and a rectification circuit 82 that rectifies an output signal from the resonance circuit 81. A smoothing circuit 83 for converting an output signal from the rectifier circuit 82 into a DC signal, a comparator 84 for comparing the output signal from the smoothing circuit 83 with a predetermined reference value, and a detachable output signal from the comparator 84. And a determination circuit 85 for determining whether or not the cartridge is mounted properly.
[0080]
Next, a specific configuration of each unit of the detection unit will be described in detail.
FIG. 28 is a block diagram illustrating an example of the signal generation circuit. The signal generating circuit 80 includes a reference clock generating circuit 86 that generates a clock signal having a reference frequency, a frequency dividing circuit 87 that divides the frequency of the reference clock signal, and a control circuit 88 that controls a frequency dividing ratio of the frequency dividing circuit 87. It is composed of The frequency dividing circuit 87 and the control circuit 88 are sweep means for sequentially switching and outputting a plurality of frequencies, and the frequency dividing circuit 87 divides the frequency of the reference clock signal according to the frequency dividing ratio specified by the control circuit 88.
[0081]
FIG. 29 is a circuit diagram showing a specific configuration of the resonance circuit. In the resonance circuit 81, one end of the magnetic induction coil 77 is used as an input terminal 89, the other end is connected to one end of a capacitor C31, and the other end of the capacitor C31 is connected to one end of a resistor R31 and an output terminal 91. The other end of the resistor R31 is connected to the ground, forming a band-pass filter.
[0082]
FIG. 30 shows a specific circuit configuration of a rectifier circuit and a smoothing circuit in the detection means. The rectifier circuit 82 includes a diode 92 and a resistor R32, and the smoothing circuit 83 includes a capacitor C32. The resonance circuit 81 is connected to the anode side of the diode 92, and the resistor R32 whose one end is grounded is connected to the cathode side. The capacitor C32 is connected in parallel with the resistor R32. The output of the resonance circuit 81 is rectified by the diode 92 and the resistor R32, and is smoothed by the capacitor C32.
[0083]
FIG. 31 shows the gain characteristics with respect to the input frequency when the resistance R31 is 2Ω and the capacitor C31 is 0.1 μF. FIG. 31A shows a gain characteristic when the developing cartridge 21 is not mounted on the image forming apparatus main body 10, that is, when the L value is about 8 μH. FIG. This is a gain characteristic when mounted on the apparatus body 10, that is, when the L value changes to about 24 μH. It can be seen that the resonance frequency having a peak in gain with respect to the frequency changes from about 180 KHz (FIG. 31A) to about 105 KHz (FIG. 31B) with the mounting of the cartridge 21. In order to use the difference in gain at the resonance frequency, the signal output from the signal generation circuit may be a rectangular wave signal whose frequency is set to be close to either 180 KHz or 105 KHz. Here, a rectangular wave signal near 105 KHz is used, and a detection method at that time will be described below.
[0084]
FIG. 32A shows an output waveform from a resonance circuit 81 which is a band-pass filter in a state where the cartridge 21 is not mounted on the image forming apparatus main body 10, and FIG. 32B shows the output waveform. 9 is a simulation result showing a waveform that has passed through a smoothing circuit 83 and has been smoothed. Since the resonance frequency of the band-pass filter (resonance circuit 81) at this time is about 180 KHz as described above, the gain is small, and the DC level when this is smoothed is around 0V.
On the other hand, FIG. 32C shows a signal waveform output from the band-pass filter in a state where the cartridge is mounted on the image forming apparatus main body, and FIG. 32D shows that the output waveform passes through the smoothing circuit. It is a simulation result which shows the waveform at the time of passing and smoothing. Since the resonance frequency of the band-pass filter (resonance circuit 81) at this time has changed to about 105 Hz as described above, the gain is large, and the DC level when smoothing this is increased to around 2.5V. You can see that it is doing.
[0085]
The level of the DC level is compared with a desired reference level (an appropriate value in a range of 0 V to 2.5 V, for example, 1.2 V according to the present embodiment) by a comparator 84 which is a signal processing in a subsequent stage. If the DC level is higher than the reference level, it can be determined that the cartridge 21 is mounted on the main body 10.
[0086]
Note that even if the resonance circuit 81 is configured by a notch filter whose gain greatly decreases at a predetermined resonance frequency, information on the cartridge side can be detected by detecting a decrease in gain that changes as the cartridge is attached or detached. However, in the configuration using the notch filter, as can be seen from the gain characteristic with respect to the frequency in FIG. 33, all the frequency components other than the resonance frequency pass, so that a rectangular wave signal having a plurality of harmonic components is input from the signal generation circuit. Only a specific frequency component is removed, and it is difficult to accurately detect the change from the amplitude value. Therefore, in this case, the signal output from the signal generation circuit needs to be a sinusoidal signal having a single frequency.
[0087]
<Fourth embodiment>
Next, a fourth embodiment of the image forming apparatus according to the present invention will be described.
The structure of the magnetic induction circuit on the apparatus main body side and the structure of the magnetic material on the developing cartridge side when the developing cartridge is mounted on the apparatus main body are the same as in FIG. That is, the air-core coil 52 is provided as a magnetic induction circuit, and the protrusion 53 made of a magnetic material is provided.
[0088]
The detection means for detecting the attachment of the developing cartridge to the apparatus main body will be described below. The block diagram showing the configuration of this detecting means is the same as FIG. 27, and the specific configuration is also the same as FIGS. 28 to 30. However, in the resonance circuit 81, the coil 90 in FIG. 29 is an air-core coil.
[0089]
FIG. 34 shows the gain characteristics with respect to the input frequency when the resistance R31 is 2Ω and the capacitor C31 is 0.2 μF. FIG. 34A shows a gain characteristic when the developing cartridge 51 is not attached to the image forming apparatus main body 50, that is, when the L value is about 2.5 μH. FIG. This is a gain characteristic when mounted on the image forming apparatus main body 50, that is, when the L value changes to about 7.5 μH. It can be seen that the resonance frequency having a peak in gain with respect to the frequency changes from about 225 KHz (FIG. 34A) to about 130 KHz (FIG. 34B) with the mounting of the cartridge 51. In order to make use of the difference in gain at the resonance frequency, the signal output from the signal generation circuit may be a rectangular wave signal whose frequency is set at around 225 KHz or 130 KHz. Here, a rectangular wave signal near 225 KHz is used, and a detection method at that time will be described below.
[0090]
FIG. 35A shows an output waveform from the band-pass filter (resonance circuit) 81 in a state where the cartridge is not attached to the image forming apparatus main body. FIG. 35B shows an output waveform of the smoothing circuit. It is a simulation result showing the waveform when it passed through 83 and was smoothed. Since the resonance frequency of the band-pass filter 81 at this time is about 225 KHz as described above, the gain is large, and the DC level when this is smoothed is about 2.5 V.
[0091]
On the other hand, FIG. 36A shows a signal waveform output from the band pass filter in a state where the cartridge is mounted on the main body of the image forming apparatus. FIG. It is a simulation result which shows the waveform at the time of passing and smoothing. Since the resonance frequency of the band-pass filter 81 at this time has changed to about 130 KHz as described above, the gain of the signal generation circuit at the frequency of 225 KHz becomes small, and the DC level when this is smoothed becomes It turns out that it has fallen to about 0V vicinity.
[0092]
The level of the DC level is compared with a desired reference level (an appropriate value in a range of 0 V to 2.5 V, for example, 1.2 V according to the present embodiment) by a comparator 84 which is a signal processing in a subsequent stage. If the DC level is lower than the reference level, it can be determined that the cartridge 51 is mounted on the main body 50.
Conversely, if the frequency of the signal generation circuit is set to 130 KHz, the gain of the band-pass filter 81 increases when the cartridge 51 is mounted on the image forming apparatus main body 50, so that the DC level is lower than the reference level. If it becomes larger, it can be determined that the cartridge 51 has been mounted on the main body 50.
[0093]
Even if the resonance circuit 81 is constituted by a notch filter whose gain is greatly reduced at a predetermined resonance frequency, the information on the cartridge side can be similarly detected by detecting a decrease in gain that changes with the attachment and detachment of the cartridge. it can. However, in the configuration using the notch filter, as can be seen from the gain characteristic with respect to the frequency shown in FIG. 33, since all frequency components other than the resonance frequency pass, when a rectangular wave signal having a plurality of harmonic components is input from the signal generation circuit. Only a specific frequency component is removed, and it is difficult to accurately detect the change from the amplitude value. Therefore, in this case, the signal output from the signal generation circuit needs to be a sine wave signal having a single frequency.
[0094]
<Fifth embodiment>
Next, a fifth embodiment of the image forming apparatus according to the present invention will be described.
FIG. 37 is a side view schematically showing a place where the main assembly side 100 and the developing cartridge 101 of the image forming apparatus according to the present invention are mounted. An air core coil 102 corresponding to the first magnetic induction means is provided on the image forming apparatus main body 100 side, while an air core coil 103 corresponding to the second magnetic induction means is provided on the detachable developing cartridge 101. A protrusion 105 having a configuration in which a capacitor 104 as an information adding device is connected in parallel is provided. The developing cartridge 101 is slid in the direction of the arrow A shown in FIG. 37A to be mounted on the image forming apparatus main body 100 as shown in FIG. 37B. In conjunction with this mounting operation, the projecting portion 105 is configured to be inserted into a substantially central portion of the air core coil 102 provided on the image forming apparatus main body 100 side.
[0095]
In the fifth embodiment, the air-core coil 102 has, for example, a winding having 10 turns and an inner diameter of about 16 mm and a thickness of about 4 mm. The air-core coil 103 built in the protruding portion 105 uses a winding having 20 turns and an inner diameter of about 8 mm and a thickness of about 4 mm. At this time, the inductance values (hereinafter abbreviated as L values) of the air core coil 102 and the air core coil 103 are both about 2.5 μH.
[0096]
On the other hand, as shown in FIG. 37B, when the developing cartridge 101 is mounted on the image forming apparatus main body 100 side, the air-core coil 102 and the air-core coil 103 are magnetically coupled, so that the air-core coil 102 Frequency characteristics change.
That is, by detecting the state of parallel resonance between the capacitor 104 and the inductance as the information adding device, it is possible to detect whether the phenomenon cartridge 101 is properly mounted. In order to detect the parallel resonance state, in the present embodiment, a series filter circuit including a resistor and a coil including an air-core coil 102 is formed, and the filter circuit is changed from a high-pass filter to a band-pass filter with the mounting of the developing cartridge 101. It is realized from changing to.
[0097]
FIG. 38 is a block diagram illustrating an example of a specific configuration of the detection unit. A signal generation circuit 110 for generating a signal set near the resonance frequency of the resonance circuit, a filter circuit 111 to which an output signal from the signal generation circuit 110 is input, and a rectification circuit 112 for rectifying an output signal from the filter circuit. A smoothing circuit 113 for converting an output signal from the rectifier circuit 112 into a DC signal, a comparator 114 for comparing the output signal from the smoothing circuit 113 with a predetermined reference value, and a detachable output signal from the comparator 114 The determination circuit 115 determines whether or not the cartridge is properly mounted.
[0098]
Next, a specific configuration of the detection means will be described in detail.
FIG. 39 shows a specific circuit diagram of the detection means. One end of the resistor R41 is used as an input terminal 114, the other end is connected to one end of the air-core coil L41 (102), and the other end is connected to the ground. The output signal of the circuit 112 is further input to the smoothing circuit 113.
[0099]
The rectifier circuit 112 is a half-wave rectifier circuit in which a diode D42 and a resistor R43 are connected in series, and the smoothing circuit 113 has a simple configuration in which a capacitor C44 is connected in parallel with the resistor R43.
[0100]
In FIG. 40, for example, a resistor R41 is set to 50Ω, a resistor R43 is set to 2 KΩ, a rectifying capacitor C44 is set to 0.1 μF, a capacitor 104 as information adding means is set to 0.1 μF, and a 300 KHz rectangular wave signal is input to the filter circuit 111. 6 is a simulation result showing a signal output from the filter circuit 111 at the time. FIG. 40A shows a 300 KHz rectangular wave signal output from the signal generating circuit, and FIG. 40B shows an output from the filter circuit 111 when the developing cartridge 101 is not mounted on the image forming apparatus main body 100. FIG. In this case, since the filter circuit 111 is a high-pass filter including the resistor R41 and the air-core coil 102 (L41), the filter circuit 111 has a waveform obtained by differentiating the rectangular wave signal shown in FIG. On the other hand, FIG. 40C shows a signal waveform output from the filter circuit 111 when the developing cartridge 101 is mounted on the image forming apparatus main body 100. In this case, the air-core coil 102 is magnetically coupled to the air-core coil 103, causing a resonance phenomenon by the capacitor 104 connected in parallel with the air-core coil 103, and the filter circuit 111 changes from a high-pass filter to a band-pass filter. Accordingly, in FIG. 40C, a sine wave which is a fundamental wave of 300 KHz is output from the rectangular wave signal.
[0101]
FIG. 41 shows a simulation waveform when the output waveform is rectified and smoothed. FIG. 41A shows an output waveform from the smoothing circuit 113 when the signal of FIG. 40B is smoothed, that is, when the developing cartridge is not mounted, and the DC level is about 0.5 V. ing.
On the other hand, FIG. 41B shows an output waveform from the smoothing circuit 113 when the signal of FIG. 40C is smoothed, that is, when the developing cartridge is in the mounted state. You can see that it is rising.
[0102]
The DC level is compared with a desired reference level (an appropriate value in the range of 0.5 V to 1.5 V, for example, 1.OV according to the present embodiment) by a comparator 114 which is a signal processing in a subsequent stage. If the DC level is higher than the reference level, it can be determined that the cartridge 101 is mounted on the main body 100.
[0103]
Even if the filter circuit 111 is configured by a notch filter whose gain is greatly reduced at a predetermined resonance frequency, information on the cartridge 101 can be detected in the same manner by detecting a decrease in gain that changes as the cartridge 101 is attached and detached. . However, in the configuration using the notch filter, as can be seen from the gain characteristic with respect to the frequency in FIG. 33, all the frequency components other than the resonance frequency pass, so that a rectangular wave signal having a plurality of harmonic components is input from the signal generation circuit 110. Only a specific frequency component is removed, and it is difficult to accurately detect the change from the amplitude value. Therefore, in this case, the signal output from the signal generation circuit 110 needs to be a sine wave signal having a single frequency.
[0104]
Also, the case has been described where both the first magnetic induction means and the second magnetic induction means are formed by air-core coils. However, a magnetic induction coil including a core may be used, and other specific embodiments are shown in FIGS. 42 and 43.
In FIG. 42, a winding is wound around an E-shaped core 122 of the EI-shaped core around the first magnetic induction coil, and an I-shaped core 125 is disposed with a gap 124 therebetween to form a magnetic path. . On the other hand, an air-core coil 126 is used for the second magnetic induction coil, and when the developing cartridge 121 is mounted, the projecting portion 128 is linked to the magnetic flux generated by the first magnetic induction coil. Built inside.
[0105]
Since the basic structure of the image forming apparatus main body 100 and the developing cartridge 101 in FIG. 43 is the same as that in FIG. 37, the same parts are denoted by the same reference numerals. An air-core coil 101 is used as a first magnetic induction coil on the image forming apparatus main body 100 side, and a winding 132 and a core 132 longer than the thickness of the winding 103 are provided on a second magnetic induction coil on the developing cartridge 101 side. Is used. That is, the second magnetic induction coil has a configuration in which one end of the core 132 is inserted into the protruding portion 105, and the winding 103 is wound around the other end of the core 132 projecting inward from the developing cartridge 131. By mounting the developing cartridge 131, the core 132 is inserted into the air core coil 102, and a magnetic path is formed.
[0106]
Although an example has been described above in which one of the first magnetic induction coil and the second magnetic induction coil is a coil having a core, both may be coils having a core. Although the resonance circuit has been described here, an oscillation circuit or a filter circuit can be applied to the detection unit as in the second embodiment.
[0107]
<Others>
In the image forming apparatuses according to the first to fifth embodiments, a display device (not shown) is provided in the apparatus main body to display whether or not the cartridge is mounted and whether or not the cartridge is mounted. A warning can be given.
Furthermore, depending on the user, it is conceivable that the warning displayed on the display device is ignored or overlooked, and the copying operation is performed even though the cartridge is not mounted or is improperly mounted. In this case, a failure of the image forming apparatus due to erroneous mounting of the cartridge may occur. Therefore, when the cartridge is not mounted or is improperly mounted, the normal copying operation is prohibited, so that the failure of the image forming apparatus can be prevented.
[0108]
Further, in the electrophotographic apparatus, when the developing cartridge or the toner cartridge is replaced, if there is a difference in the charge amount between the new and old developers, the density of the recorded image is significantly different before and after the replacement of the cartridge 21, or fogging is caused on the recorded image. It is known that a fray or the like occurs, and the quality of a recorded image is largely deteriorated. Therefore, by using the thickness of the gap material 27, for example, between 0.1 mm and 0.2 mm, two types of information are provided in one set of the magnetic induction circuit 17 and the I-type ferrite core 26. Can do things. By increasing the number of sets, it is possible to increase the amount of information. For example, the first set has information on the charging polarity of the developer sealed in the cartridge, and the second and subsequent sets have the charging polarity of the developer. For example, it is possible to have information on the amount. The information on the cartridge side is detected on the apparatus main body side, and initialization processing such as adjusting the level of the developing bias to an optimum value is performed based on the read information unique to the developer, thereby obtaining the above-described recorded image. Various problems such as fogging and blurring can be prevented.
[0109]
Next, a description will be given of processing contents on the apparatus main body side when mounting the cartridge. FIG. 44 is a flowchart illustrating an example of the flow of processing from cartridge installation to copy permission or device stoppage.
First, when the cartridge is mounted on the apparatus main body (STEP 1), the information on the cartridge side is read by the change of the L value on the apparatus main body side (STEP 2), and when the oscillation frequency or the resonance frequency is lower than a desired value, the mounting is performed. Is judged to be good, and if not, it is judged to be mounting failure (STEP 3). If it is determined that the cartridge is improperly mounted, a warning is displayed on the display device indicating that the cartridge is not mounted or is erroneously mounted (STEP 4), the operation of the image forming apparatus is prohibited, and no copy processing or the like is accepted. (STEP 5). If it is determined that the mounting is good, the information specific to the developer such as the charge amount is read (STEP 6), the initialization process such as setting the level of the developing bias to an optimum value is performed (STEP 7), and the copying operation is permitted. (Step 8). However, if there is no information peculiar to the developer in STEP 6, the process proceeds to STEP 8 without performing the processing in STEP 7, and the copy operation is enabled.
[0110]
The monochrome laser printer has been described above as an example, but a color laser printer may be used. In such a case, a developer cartridge or a toner cartridge containing yellow, magenta, cyan, and black developers is generally provided. Therefore, when these cartridges are replaced, information specific to the developer is stored in the cartridge. By providing color information as described above, it is possible to prevent color mixing due to erroneous mounting of the cartridge.
[0111]
In addition to the above-described developing cartridge and toner cartridge, the present invention is also applicable to a toner bottle, a process cartridge integrated with main process components such as a photoconductor, a charging unit, and a cleaner, and a container that stores ink. .
Further, the developer is not limited to a non-magnetic one-component developer, but can be similarly applied to a two-component developer composed of a carrier and a toner, even with a magnetic one-component developer.
[0112]
【The invention's effect】
According to the first invention, the information of the detachable cartridge is generated by the first magnetic induction means provided by the first magnetic induction means provided on the apparatus main body side and the second magnetic induction means provided by the cartridge side. Since the inductance of the magnetic induction means is detected, there is no place in direct contact with the apparatus main body side. Even if the cartridge is contaminated with toner, for example, the detection of inductance is not affected by the contamination, and the reliability is low. Detection of high information can be easily realized.
[0113]
AlsoSince the cartridge information is detected by detecting the inductance of the first magnetic induction means due to the magnetic coupling between the core of the first magnetic induction means and the magnetic member of the second magnetic induction means, highly reliable information can be obtained. Detection can be realized with a simple structure.
[0114]
No.2According to the invention, by providing the gap member made of a non-magnetic material, the amount of change in inductance due to electromagnetic induction can be adjusted, and a large amount of information on the cartridge side can be provided. Further, by providing the gap material, a stable inductance value which is not affected by the tolerance of the magnetic member can be obtained, and malfunction of the detecting means can be prevented.
[0115]
No.3According to the invention, by setting the thickness of the gap material to be equal to or less than the length determined by the effective sectional area and the effective magnetic path length of the magnetic material to be used, it is possible to obtain a stable inductance change.
[0116]
According to the fifth aspect, when the cartridge is mounted, the protrusion of the second magnetic induction means is inserted into the gap of the first magnetic induction means, so that the inductance detection of the first magnetic induction means becomes more reliable. Also, it is possible to prevent malfunction of the detecting means.
[0117]
AlsoSince an air-core coil is used as the magnetic induction coil, accurate information on the cartridge side can be detected at low cost and at low cost.
[0118]
AlsoSince the coil of the second magnetic induction means is provided so as to link with the coil of the first magnetic induction means, the detection of the inductance of the first magnetic induction means becomes more reliable, and the malfunction of the detection means is reduced. It can also be prevented.
[0119]
AlsoSince a capacitor is used as the information adding means, the resonance frequency can be arbitrarily set, and much information on the cartridge side can be detected easily and at low cost.
[0126]
No.6According to the invention, the change in the inductance value due to the magnetic coupling of the first magnetic induction means is configured to be the change in the resonance frequency of the resonance circuit, and the change in the inductance value is determined based on the amplitude value of the signal output from the resonance circuit. Since the information on the possible cartridges is determined, accurate information on the cartridge side can be easily detected at low cost at low cost.
[0127]
No.7According to the invention, the signal generation circuit for inputting a signal to the resonance circuit has sweep means for sequentially switching and outputting a plurality of frequencies, so that the signal generation circuit can respond to a wide change in resonance frequency due to a change in inductance. , Accurate detection becomes possible.
[0128]
No.8According to the invention, since the sweep means is composed of the frequency dividing circuit for dividing the reference clock and the control circuit for controlling the frequency dividing ratio of the frequency dividing circuit, a special circuit is required. Inexpensive and reliable detection is possible.
[0129]
No.9According to the invention, since the resonance circuit uses a band-pass filter circuit composed of series resonance or parallel resonance, the signal generation circuit may be a rectangular wave signal, and the information on the cartridge side can be accurately detected at low cost. You can do it.
[0130]
TenthAccording to the invention, by providing the display device for displaying the quality of the mounting state of the detachable member, the problem caused by the attachment and detachment of the member can be easily known even to a novice, and the detachable member in the image forming apparatus can be attached. It is possible to reliably perform maintenance of various members.
[0131]
EleventhAccording to the invention, when the detachable member is not mounted or is improperly mounted, or when it is erroneously mounted, a normal copy operation is prohibited to prevent a failure of the image forming apparatus due to erroneous mounting or the like. Can be prevented.
[0132]
TwelfthAccording to the invention, the information unique to the cartridge, such as a supply consumable such as a developer or a photoreceptor or ink, is provided in a detachable member, and the unique information of the cartridge is detected on the apparatus main body side. By performing the initialization means according to the characteristics, it is possible to form a high-quality image.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a configuration of an image forming apparatus according to a first embodiment of the present invention on an apparatus main body side.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating a configuration of a developing cartridge that can be attached to and detached from the apparatus main body in the first embodiment of the image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram illustrating a configuration when a developing cartridge in the first embodiment of the image forming apparatus according to the present invention is mounted on the apparatus main body.
FIG. 4 is a block diagram illustrating an example of a detection unit according to the first embodiment.
FIG. 5 is a circuit diagram illustrating a configuration of a magnetic induction circuit according to the first embodiment.
FIG. 6 is a characteristic diagram showing a relationship between a size Le / Se of a ferrite core and a gap length Gs.
FIG. 7 is a circuit diagram illustrating an example of an oscillation circuit according to the first embodiment.
FIG. 8 is a characteristic diagram illustrating operation waveforms of the Colpitts oscillation circuit according to the first embodiment.
FIG. 9 is a circuit diagram showing another example of the oscillation circuit of the first embodiment.
FIG. 10 is a configuration diagram illustrating another example of the detection unit of the first embodiment.
FIG. 11 is a circuit diagram illustrating an example of a filter circuit according to the first embodiment.
FIG. 12 is a characteristic diagram showing a transfer characteristic between an input terminal and an output terminal of the filter circuit.
FIG. 13 is a characteristic diagram illustrating a simulation result of an output signal waveform when a rectangular wave signal of 500 KHz is input to an input terminal of a filter circuit.
FIG. 14 is a timing chart showing a time relationship until a pulse signal is created from the rectangular wave signal input to the input terminal of the filter circuit.
FIG. 15 is a schematic configuration diagram illustrating a configuration of a second embodiment of an image forming apparatus according to the present invention when a developing cartridge is mounted on an apparatus main body.
FIG. 16 is an enlarged cross-sectional view showing a portion where a developing cartridge is mounted on an apparatus main body according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a block diagram illustrating an example of a detection unit according to the second embodiment.
FIG. 18 is a configuration diagram illustrating an example of an air-core coil according to the second embodiment.
FIG. 19 is a circuit diagram illustrating an example of an oscillation circuit according to a second embodiment.
FIG. 20 is a specific circuit diagram illustrating another example of the oscillation circuit of the second embodiment.
FIG. 21 is a block diagram illustrating another example of the detection unit of the second embodiment.
FIG. 22 is a circuit diagram illustrating an example of a filter circuit according to the second embodiment.
FIG. 23 is an explanatory diagram of a simulation result showing a frequency characteristic of transmission between an input terminal and an output terminal of a filter circuit due to a change in an L value.
FIG. 24 is an explanatory diagram showing a simulation result of a pulse signal output from a phase difference detection circuit when a rectangular wave signal of 2 MHz is input to the detection means.
FIG. 25 is a schematic configuration diagram illustrating a configuration of a third embodiment of an image forming apparatus according to the present invention when a developing cartridge is mounted on an apparatus main body.
FIG. 26 is an enlarged cross-sectional view showing a portion where a developing cartridge is mounted on an apparatus main body according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 27 is a block diagram illustrating an example of a detection unit according to the third embodiment.
FIG. 28 is a block diagram illustrating an example of a signal generation circuit according to a third embodiment.
FIG. 29 is a circuit diagram illustrating an example of a resonance circuit according to the third embodiment.
FIG. 30 is a circuit diagram showing an example of a rectifying circuit and a smoothing circuit in the detecting means of the third embodiment.
FIG. 31 is a characteristic diagram illustrating a gain characteristic with respect to an input frequency of the resonance circuit according to the third embodiment.
FIG. 32 is a waveform diagram of signals output from the resonance circuit and the smoothing circuit according to the third embodiment.
FIG. 33 is a characteristic diagram showing gain characteristics with respect to frequency in a notch filter.
FIG. 34 is a characteristic diagram illustrating a gain characteristic with respect to an input frequency of the resonance circuit according to the fourth embodiment.
FIG. 35 is a waveform diagram of signals output from the resonance circuit and the smoothing circuit of the fourth embodiment when a cartridge is not mounted.
FIG. 36 is a waveform diagram of signals output from the resonance circuit and the smoothing circuit in the cartridge mounted state according to the fourth embodiment.
FIG. 37 is a cross-sectional view illustrating a configuration of the image forming apparatus according to the fifth embodiment of the present invention when a developing cartridge is attached to the apparatus main body.
FIG. 38 is a block diagram illustrating an example of a detection unit according to the fifth embodiment.
FIG. 39 is a circuit diagram illustrating an example of a detection unit according to the fifth embodiment.
FIG. 40 is a waveform diagram of a rectangular wave signal input to the filter circuit of the fifth embodiment and a signal output from the filter circuit.
FIG. 41 is a waveform diagram of a signal output from the smoothing circuit according to the fifth embodiment.
FIG. 42 is a sectional view showing another configuration of the image forming apparatus according to the fifth embodiment of the present invention when the developing cartridge is mounted on the apparatus main body.
FIG. 43 is a cross-sectional view showing still another configuration of a portion where the developing cartridge is mounted on the apparatus main body in the fifth embodiment of the image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 44 is a flowchart illustrating an example of the flow of processing from cartridge installation to copy permission or device stoppage.
[Explanation of symbols]
10 Device body
11 Photoconductor drum
12 Charger
13 Transfer Charger
14,15 fixing roller
16 paper
17 Magnetic induction circuit
21 Developing cartridge
22 Developing roller
24 Supply roller
25 spring
26 I-type ferrite core
27 gap

Claims

In an image forming apparatus having a cartridge detachable from an apparatus main body,
First magnetic induction means in which a coil is wound around a magnetic E-shaped core provided on the apparatus main body side;
A second magnetic induction means comprising an I-shaped core of a magnetic material disposed on the cartridge side so as to face the first magnetic induction means when the cartridge is mounted on the apparatus main body side;
Detecting means for detecting information on the cartridge side based on an inductance value of the first magnetic induction means which changes according to a mounting state of the cartridge to the apparatus main body;
An image forming apparatus comprising:

2. A gap member made of a non-magnetic material for controlling an inductance value so as to be disposed between the E-shaped core and the I-shaped core when the cartridge is mounted. Image forming apparatus.

The thickness Gs of the gap member is such that when the effective cross-sectional area in the E-shaped core is Se and the effective magnetic path length is Le,
Gs ≦ 0.5-0.1 × Le / Se
The image forming apparatus according to claim 2 , wherein the following relational expression is satisfied .

2. The image forming apparatus according to claim 1, wherein a plurality of thicknesses of the gap member are selectively used to have information on a cartridge side .

In an image forming apparatus having a cartridge detachable from an apparatus main body,
A first magnetic induction means including an air-core coil in which an air gap disposed on the device main body side is an air-core portion ;
A second magnetic guiding means disposed on the cartridge side and having a protrusion of a magnetic material inserted into the gap of the first magnetic guiding means when the cartridge is mounted on the apparatus main body side;
Detecting means for detecting information on the cartridge side based on an inductance value of the first magnetic induction means which changes according to a mounting state of the cartridge to the apparatus main body;
With
The second magnetic induction means has a coil, and the coil of the second magnetic induction means is disposed so as to interlink with the coil of the first magnetic induction means. Connect to the information adding means to be added,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the information adding unit is a capacitor that is connected in parallel with the coil of the second magnetic induction unit and sets a frequency according to the information on the cartridge side.

The detecting means,
A resonance circuit whose resonance frequency changes due to a change in inductance of the magnetic induction means;
A signal generation circuit that generates a signal set near the resonance frequency of the resonance circuit and inputs the signal to the resonance circuit,
A rectifier circuit for rectifying a signal output from the signal generation circuit;
A smoothing circuit that smoothes the output signal from the rectifier circuit and converts it to a DC voltage;
A comparator for comparing the output signal from the smoothing circuit with a desired signal level;
Determining means for determining information on the cartridge side from an output result from the comparator;
The image forming apparatus according to claim 5, further comprising:

7. The image forming apparatus according to claim 6 , wherein the signal generation circuit includes a sweep unit for sequentially switching and outputting a plurality of frequencies .

The sweep means includes a frequency dividing circuit for dividing a reference clock, and a control circuit for controlling a frequency dividing ratio of the frequency dividing circuit. the image forming apparatus according to claim 6, wherein the that.

7. The image forming apparatus according to claim 6 , wherein the resonance circuit is a band-pass filter circuit including a series resonance or a parallel resonance .

A display device for detecting whether or not the cartridge is mounted on the apparatus main body side based on a signal detected by the detection unit, or displaying the detected quality of the mounted state. 5. Symbol placing the image forming apparatus.

A signal detected by the detection means detects whether the cartridge and the apparatus main body are properly mounted, and prohibits a normal copying operation when a non-mounted state or a poorly mounted state is detected. Item 6. The image forming apparatus according to Item 5 .

6. The image forming apparatus according to claim 5 , wherein when the detection unit detects the unique information of the cartridge, the detection unit performs an initialization process according to the unique information .