JP2009163221A - Image forming device - Google Patents

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達也 補伽
Shinpei Matsuo
信平 松尾
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To detect a toner residual amount, using an existence electric power source, by generating an alternating current bias supplied to electrostatic capacitance detecting use, from a before-rectification alternating current high voltage for a direct current high voltage used in an image forming device. <P>SOLUTION: An inverter 301 input with a direct current power source outputs an alternating current by switching. An output voltage is input into a transformer 302 to be voltage-transformed, an output thereof is branched to be input into a voltage regulation reshaping means 308, and a signal having a waveform of substantially sine wave is generated therein. The signal is applied to an electrode 104 via a change-over means 306 turned on in timing other than timing when an image is formed. The electrode 104 constitutes an electrode pair together with a photoreceptor drum 101 used as an electrode in the other side, and an output from the electrode in the other side is connected to a toner residual amount detecting circuit 305. The toner residual amount detecting circuit 305 detects a capacitance varied in response to the toner residual amount, and detects the toner residual amount. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、トナー残量検知の技術を搭載した画像形成装置に関する。   The present invention relates to an image forming apparatus equipped with a toner remaining amount detection technique.

電子写真方式の画像形成装置におけるトナー残量検知機構として、特許文献1等に記載されるような静電容量検知方式や特許文献2等に記載されるような光透過方式が用いられている。静電容量検知方式によるトナー残量検知は、主にモノクロ画像形成装置など、非接触現像用に交流バイアス電源を備えた画像形成装置に好適な技術として用いられている。また、光透過方式によるトナー残量検知は、主にカラー画像形成装置など、非磁性トナーを直流バイアスにより接触現像を行い、現像用の交流バイアス電源を備えない画像形成装置に好適な技術として用いられている。   As a toner remaining amount detection mechanism in an electrophotographic image forming apparatus, an electrostatic capacity detection system as described in Patent Document 1 or a light transmission system as described in Patent Document 2 or the like is used. The toner remaining amount detection by the electrostatic capacity detection method is mainly used as a technique suitable for an image forming apparatus provided with an AC bias power source for non-contact development such as a monochrome image forming apparatus. In addition, detection of the remaining amount of toner by the light transmission method is used as a technique suitable for an image forming apparatus that mainly performs non-magnetic toner contact development with a DC bias and does not have an AC bias power supply for development, such as a color image forming apparatus. It has been.

電子写真方式の画像形成装置の一例として、図16に画像形成装置の概略構成を示す。図16に示した画像形成装置において、帯電手段である帯電ローラ2が、像担持体である感光ドラム1の表面を一様に帯電し、その後、露光装置3が感光ドラム1の表面に対して、画像情報に基づいた露光走査を行い、静電潜像を形成する。次に、この静電潜像を現像装置4が収容するトナー(現像剤)により可視化して感光ドラム1上にトナー像すなわち現像剤像を形成する。そして、給紙カセット8に収容された記録紙16が、給紙ローラ9により画像形成装置内に送出され、感光ドラム1上のトナー像が、転写手段である転写ローラ11により記録紙16上に転写される。その後、定着装置12が、熱及び圧力により記録紙16上の未定着トナー像が記録材16に定着される。   As an example of an electrophotographic image forming apparatus, FIG. 16 shows a schematic configuration of the image forming apparatus. In the image forming apparatus shown in FIG. 16, the charging roller 2 as a charging unit uniformly charges the surface of the photosensitive drum 1 as an image carrier, and then the exposure device 3 applies to the surface of the photosensitive drum 1. Then, exposure scanning based on the image information is performed to form an electrostatic latent image. Next, the electrostatic latent image is visualized with toner (developer) stored in the developing device 4 to form a toner image, that is, a developer image on the photosensitive drum 1. Then, the recording paper 16 accommodated in the paper feeding cassette 8 is sent into the image forming apparatus by the paper feeding roller 9, and the toner image on the photosensitive drum 1 is transferred onto the recording paper 16 by the transfer roller 11 as a transfer unit. Transcribed. Thereafter, the fixing device 12 fixes the unfixed toner image on the recording paper 16 to the recording material 16 by heat and pressure.

次に、画像形成装置において用いられる現像装置4の一例として、図17に現像装置の概略構成を示す。図17に示した現像装置4は、トナー20を、トナー収容部であるトナー容器100内に収容しており、攪拌棒103を回転させることにより、トナー20を現像装置4と感光ドラム1とが対向する現像位置であるトナー容器100の開口部に向けて搬送する。このトナー容器100の開口部には、トナー20を感光ドラム1上に形成した静電潜像に供給するための現像剤担持体である現像ローラ101が、備えられている。また、この現像ローラ101上にトナー20を供給し、さらに感光ドラム1上に形成した静電潜像の現像には寄与せずに再び現像装置4に戻ったトナー20を、現像ローラ101から剥ぎ取るためのRSローラ102が、現像ローラ101に当接配置されている。この現像装置4は、画像形成装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジとして構成されており、広く用いられている。ここで、上記画像形成は、トナー20を用いて行われるため、トナー20が少なくなった際には、ユーザに対してトナー20の補給を促す必要が生じる。従って、画像形成装置は、プロセスカートリッジ内、すなわち、現像装置4内に残存するトナー20の量を検知するためのトナー残量検知機構を備えている。以下、静電容量検知方式と光透過方式の2つの方式によるトナー残量検知機構、および方法について説明する。   Next, as an example of the developing device 4 used in the image forming apparatus, FIG. 17 shows a schematic configuration of the developing device. In the developing device 4 shown in FIG. 17, the toner 20 is accommodated in a toner container 100 that is a toner accommodating portion, and the toner 20 is separated between the developing device 4 and the photosensitive drum 1 by rotating the stirring rod 103. The toner is transported toward the opening of the toner container 100 which is the developing position facing each other. The opening of the toner container 100 is provided with a developing roller 101 that is a developer carrier for supplying the toner 20 to the electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 1. Further, the toner 20 is supplied onto the developing roller 101, and the toner 20 that has returned to the developing device 4 without contributing to the development of the electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 1 is peeled off from the developing roller 101. An RS roller 102 is provided in contact with the developing roller 101. The developing device 4 is configured as a process cartridge that can be attached to and detached from the image forming apparatus main body, and is widely used. Here, since the image formation is performed using the toner 20, it is necessary to prompt the user to replenish the toner 20 when the toner 20 is low. Accordingly, the image forming apparatus includes a toner remaining amount detecting mechanism for detecting the amount of toner 20 remaining in the process cartridge, that is, in the developing device 4. Hereinafter, a toner remaining amount detection mechanism and method based on two methods of a capacitance detection method and a light transmission method will be described.

図18に静電容量検知方式によるトナー残量検知機構の概略構成を示す。図18において、アンテナ104は、現像ローラ101と所定間隔を隔てて並行に配設されたトナー残量検知電極であり、現像ローラ101との間に静電容量を持つ。トナー容器100内のトナー20が消費されるにつれて、現像ローラ101とアンテナ104間のトナーが減少することにより、現像ローラ101とアンテナ104間の誘電率が減少し、その静電容量が小さくなる。この静電容量の変化を検知することにより、トナー容器100内のトナー20の残量を検知することができる。つまり、交流現像高圧電源105により所定の交流電圧が現像ローラ101に印加されると、現像ローラ101とアンテナ104間に形成される等価コンデンサ106の静電容量に応じた交流電流値I1が得られる。この交流電流値I1は、交流現像高圧電源105の周波数、およびその振幅値、等価コンデンサ106の静電容量の積に比例する。そして、この交流電流値I1を、ダイオード201、202、抵抗203、コンデンサ204で構成される整流回路により整流して、電圧値V1に変換してコンパレータ108の反転入力端子に入力する。同様に、交流現像高圧電源105により所定の交流電圧が基準コンデンサ107に印加されると、基準コンデンサ107の静電容量に応じた交流電流値I2が得られる。そして、この交流電流値I2を、ダイオード205、206、抵抗207、コンデンサ208で構成される整流回路により整流して、トナー残量を検知する上での基準電圧値V2に変換してコンパレータ108の非反転入力端子に入力する。このコンパレータ108の比較結果、すなわち、トナー残量に応じた検知結果110が、図示しない画像形成装置内のコントローラに送出される。この検知結果110により、トナー容器100内のトナー20の残量が、所定のトナー量より少なくなったか否かを検知することができる。   FIG. 18 shows a schematic configuration of a toner remaining amount detection mechanism based on a capacitance detection method. In FIG. 18, an antenna 104 is a toner remaining amount detection electrode arranged in parallel with the developing roller 101 at a predetermined interval, and has a capacitance between the antenna 104 and the developing roller 101. As the toner 20 in the toner container 100 is consumed, the toner between the developing roller 101 and the antenna 104 decreases, so that the dielectric constant between the developing roller 101 and the antenna 104 decreases, and the electrostatic capacity decreases. By detecting this change in capacitance, the remaining amount of toner 20 in the toner container 100 can be detected. That is, when a predetermined AC voltage is applied to the developing roller 101 by the AC developing high voltage power source 105, an AC current value I1 corresponding to the capacitance of the equivalent capacitor 106 formed between the developing roller 101 and the antenna 104 is obtained. . This AC current value I1 is proportional to the product of the frequency of the AC development high-voltage power supply 105, its amplitude value, and the capacitance of the equivalent capacitor 106. The AC current value I1 is rectified by a rectifier circuit including diodes 201 and 202, a resistor 203, and a capacitor 204, converted into a voltage value V1, and input to the inverting input terminal of the comparator 108. Similarly, when a predetermined AC voltage is applied to the reference capacitor 107 by the AC developing high voltage power source 105, an AC current value I2 corresponding to the capacitance of the reference capacitor 107 is obtained. The AC current value I2 is rectified by a rectifier circuit including diodes 205 and 206, a resistor 207, and a capacitor 208, and converted into a reference voltage value V2 for detecting the remaining amount of toner. Input to the non-inverting input terminal. The comparison result of the comparator 108, that is, the detection result 110 corresponding to the remaining amount of toner is sent to a controller in the image forming apparatus (not shown). Based on the detection result 110, it is possible to detect whether or not the remaining amount of the toner 20 in the toner container 100 is smaller than a predetermined toner amount.

また、図19に、図18におけるコンパレータ108による比較回路を、オペアンプ109、抵抗209、210、コンデンサ211で構成される積分回路で置き換えた機構の概略構成を示す。図19において、オペアンプ109の反転入力端子、非反転入力端子に入力される電圧V1、V2が誤差増幅されて検知結果110として検知される。すなわち、トナー容器100内のトナー20の残量をアナログ量として逐次検知することができる(特許文献1等参照)。   FIG. 19 shows a schematic configuration of a mechanism in which the comparator circuit of the comparator 108 in FIG. 18 is replaced with an integrating circuit composed of an operational amplifier 109, resistors 209 and 210, and a capacitor 211. In FIG. 19, voltages V <b> 1 and V <b> 2 input to the inverting input terminal and the non-inverting input terminal of the operational amplifier 109 are error amplified and detected as a detection result 110. That is, the remaining amount of the toner 20 in the toner container 100 can be sequentially detected as an analog amount (see Patent Document 1).

次に、図20に光透過方式によるトナー残量検知機構の概略構成を示す。図20において、トナー容器100には、光を透過する透明な窓401、402が設けられ、発光部材であるフォトダイオード403が配置されている。また、フォトダイオード403から発光される光が窓401、402をそれぞれ透過する位置において、受光部材であるフォトトランジスタ404が配置されている。すなわち、フォトダイオード403から発光される光が、トナー容器100内部を経て、フォトダイオード403と対向配置されたフォトトランジスタ404に至って受光されるように光回路が形成される。トナー容器100内のトナー20が消費されるにつれて、攪拌棒103が回転してトナー容器100内のトナー20を攪拌する際に光回路が形成される時間、いわゆる、光透過時間が長くなる。この光透過時間の変化を検知することにより、トナー容器100内のトナー20の残量を検知することができる。つまり、フォトダイオード403から発光される光を検知した際に、フォトトランジスタ404から出力されるパルス状の電圧波形が、予め設定された値を上回って経過した時間を検知する。この検知時間を、不図示のコントローラに送出することにより、トナー容器100内のトナー20の残量が、所定量より少なくなったか否かを、あるいはトナー容器100内のトナー20の残量を、アナログ量として逐次検知することができる(例えば特許文献2等参照)。   Next, FIG. 20 shows a schematic configuration of a toner remaining amount detection mechanism using a light transmission method. In FIG. 20, the toner container 100 is provided with transparent windows 401 and 402 that transmit light, and a photodiode 403 that is a light emitting member is disposed. A phototransistor 404, which is a light receiving member, is disposed at a position where light emitted from the photodiode 403 passes through the windows 401 and 402, respectively. That is, an optical circuit is formed so that light emitted from the photodiode 403 passes through the toner container 100 and reaches the phototransistor 404 disposed opposite to the photodiode 403. As the toner 20 in the toner container 100 is consumed, the time during which an optical circuit is formed when the stirring rod 103 rotates to stir the toner 20 in the toner container 100, so-called light transmission time, becomes longer. By detecting the change in the light transmission time, the remaining amount of the toner 20 in the toner container 100 can be detected. That is, when the light emitted from the photodiode 403 is detected, the time when the pulse voltage waveform output from the phototransistor 404 exceeds a preset value is detected. By sending this detection time to a controller (not shown), whether or not the remaining amount of the toner 20 in the toner container 100 is less than a predetermined amount, or the remaining amount of the toner 20 in the toner container 100 is determined. It can be sequentially detected as an analog quantity (see, for example, Patent Document 2).

以上のように、現像用の交流バイアス電源を備えたモノクロ画像形成装置に好適な技術として、静電容量検知方式によるトナー残量検知が用いられている。また、現像用の交流バイアスを用いないカラー画像形成装置に好適な技術として、光透過方式によるトナー残量検知が用いられている。
特開平8−44184号公報 特開2000−131936号公報
As described above, the remaining toner amount detection by the capacitance detection method is used as a technique suitable for a monochrome image forming apparatus provided with an AC bias power source for development. Further, as a technique suitable for a color image forming apparatus that does not use an AC bias for development, toner remaining amount detection by a light transmission method is used.
JP-A-8-44184 JP 2000-131936 A

近年、図21に示すように、現像装置4の小型軽量化、低コスト化を目的として、トナー容器100内の攪拌棒103を省いた現像装置4が提案されている。しかしながら、この現像装置4においては、トナー容器100内のトナー20を攪拌する手段が無いために、トナー残量検知のために光透過方式を採用することが困難である。そこで、この現像装置4においては、現像ローラ101とRSローラ102間に形成される等価コンデンサ106の静電容量の変化を検知する静電容量検知方式によるトナー残量検知を選択することになる。なお、RSローラ102は、現像ローラ101に対するトナーの剥ぎ取り(remove)および供給(supply)を行なう部材である。この場合、カラー画像形成装置においては、静電容量検知方式によるトナー残量検知を行うために、トナー残量検知時のみに現像ローラ101、あるいはRSローラ102のいずれか一方に交流電圧を印加する専用の交流電源111を新たに設ける必要がある。この交流電源111を設けることは、画像形成装置本体のコストアップとなり、現像装置4のコストダウン効果を妨げる要因となっていた。   In recent years, as shown in FIG. 21, for the purpose of reducing the size and weight of the developing device 4 and reducing the cost, a developing device 4 in which the stirring rod 103 in the toner container 100 is omitted has been proposed. However, in this developing device 4, since there is no means for stirring the toner 20 in the toner container 100, it is difficult to adopt the light transmission method for detecting the remaining amount of toner. Therefore, in the developing device 4, the toner remaining amount detection by the electrostatic capacitance detection method for detecting the change in the electrostatic capacitance of the equivalent capacitor 106 formed between the developing roller 101 and the RS roller 102 is selected. The RS roller 102 is a member that removes and supplies toner to the developing roller 101. In this case, in the color image forming apparatus, an AC voltage is applied to either the developing roller 101 or the RS roller 102 only when the remaining amount of toner is detected in order to detect the remaining amount of toner by the capacitance detection method. It is necessary to newly provide a dedicated AC power supply 111. Providing the AC power source 111 increases the cost of the image forming apparatus main body, which is a factor that hinders the cost reduction effect of the developing device 4.

本発明は、上記従来例に鑑みて成されたもので、トナー残量の検出用に専用の交流電源を設けること無く、なおかつ静電容量検知方式を用いてトナー残量を検出できる画像形成装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above conventional example, and is capable of detecting the remaining amount of toner using a capacitance detection method without providing a dedicated AC power source for detecting the remaining amount of toner. The purpose is to provide.

上記目的を達成するために本発明は以下の構成を備える。   In order to achieve the above object, the present invention comprises the following arrangement.

画像形成装置であって、
像担持体に形成された静電潜像を現像するための現像剤を収容する現像剤容器と、
前記現像剤容器内の現像剤を前記像担持体に供給して前記静電潜像を現像する現像剤担持体と、
前記現像剤容器内で、前記現像剤担持体に対向して配置される電極部材と、直流電圧をスイッチングして交流電圧を生成するインバータと、前記インバータからの交流電圧を変圧器を介して出力し、出力される交流電圧を整流して画像形成のための直流電圧を生成する整流手段と、前記変圧器から出力される交流電圧を、前記電極部材に印加する交流電圧印加部とを有する高圧電源と、
前記現像剤担持体と前記電極部材との間の静電容量に基づいて前記現像剤容器内の現像剤残量を検知する現像剤残量検知部と
を備えることを特徴とする。
An image forming apparatus,
A developer container containing a developer for developing the electrostatic latent image formed on the image carrier;
A developer carrier for developing the electrostatic latent image by supplying the developer in the developer container to the image carrier;
In the developer container, an electrode member disposed opposite to the developer carrier, an inverter that switches a DC voltage to generate an AC voltage, and outputs an AC voltage from the inverter via a transformer. A rectifier that rectifies the output AC voltage to generate a DC voltage for image formation, and an AC voltage application unit that applies the AC voltage output from the transformer to the electrode member. Power supply,
And a developer remaining amount detecting unit configured to detect a developer remaining amount in the developer container based on a capacitance between the developer carrying member and the electrode member.

本発明によれば、トナー残量の検出用に専用の交流電源を設けること無く、なおかつ静電容量検知方式を用いてトナー残量を検出できる画像形成装置を提供できる。そのため、現像装置の小型軽量化、低コスト化を実現できる。   According to the present invention, it is possible to provide an image forming apparatus capable of detecting the remaining amount of toner without using a dedicated AC power source for detecting the remaining amount of toner and using a capacitance detection method. Therefore, it is possible to reduce the size and weight of the developing device and reduce the cost.

以下、本発明を実施するための最良の形態を画像形成装置の実施形態により詳細に説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to an embodiment of an image forming apparatus.

[実施形態1]
本発明の第1の実施形態の電子写真方式の画像形成装置を説明する。図1から図4は説明図である。なお、これらの図において、上記従来例説明図と同一構成機能を説明する部分については同一符号を付し説明を省略する。また、図1と図4では、直流バイアス電圧が印加される対象が、図4ではRSローラ102であるのに対して、図1ではアンテナ104であるという点で相違している。しかし、これは図1のアンテナ104として図4のRSローラ102を用いたということであって、本質的な差異ではない。また、直流バイアスを印加する電極を、RSローラで102やアンテナ104はなく、現像ローラ101としてもよい。この場合にはトナー残量検知回路305がRSローラで102やアンテナ104に接続される。RSローラ102や感光ドラム1、現像ローラ101は、金属等の導体のローラに誘電体シートを巻き付けて構成される。
[Embodiment 1]
An electrophotographic image forming apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described. 1 to 4 are explanatory diagrams. In these drawings, the same reference numerals are given to the portions that explain the same functions as those in the above-described conventional example, and the description thereof will be omitted. Further, FIG. 1 and FIG. 4 are different in that the object to which the DC bias voltage is applied is the RS roller 102 in FIG. 4 and the antenna 104 in FIG. However, this means that the RS roller 102 of FIG. 4 is used as the antenna 104 of FIG. 1, and is not an essential difference. Further, the electrode to which the DC bias is applied may be the developing roller 101 instead of the RS roller 102 and the antenna 104. In this case, the toner remaining amount detection circuit 305 is connected to the antenna 102 or the antenna 104 with an RS roller. The RS roller 102, the photosensitive drum 1, and the developing roller 101 are configured by winding a dielectric sheet around a roller made of a metal or the like.

本実施形態は、本発明の基本的特長を具現化した構成例である。そのために、所定の直流電圧をスイッチングして交流電圧を変圧器に供給するインバータ(交流電圧生成回路部として機能する)と、前記変圧器の出力交流電圧を整流する整流手段(整流回路部として機能する)とを有し、画像形成における帯電工程のための直流バイアスを生成する直流高圧電源とを備えている。そして、その変圧器の出力を所定の印加タイミングに合わせてオンにした交流バイアスを生成し、トナー容器内の電極対の一方の電極部材に印加する構成(交流電圧印加部)を有する。電極対は、所定間隔を隔てて並行に配設されている。それによって電極対の他方の電極部材で検出した電位と、交流バイアスを印加した基準容量の電極で検出した電位と差分に基づいて電極対間の静電容量を検知することで前記現像剤容器内の現像剤残量を検知する。なお直流高圧電源は、画像形成における感光ドラムを帯電する帯電工程、感光ドラムにトナ像を形成する現像工程、感光ドラム上のトナー像を転写する転写工程、感光ドラム上の残留トナーを除去するクリーニング工程等で用いられる。以下にその詳細構成を図1から図4を用いて説明する。   This embodiment is a configuration example that embodies the basic features of the present invention. Therefore, an inverter that switches a predetermined DC voltage and supplies an AC voltage to the transformer (functions as an AC voltage generation circuit unit), and a rectifier that rectifies the output AC voltage of the transformer (functions as a rectification circuit unit) And a DC high-voltage power supply that generates a DC bias for a charging process in image formation. And it has the structure (AC voltage application part) which produces | generates the alternating current bias which turned ON the output of the transformer according to predetermined application timing, and applies it to one electrode member of the electrode pair in a toner container. The electrode pairs are arranged in parallel at a predetermined interval. Accordingly, the electrostatic capacitance between the electrode pair is detected based on the difference between the potential detected by the other electrode member of the electrode pair and the potential detected by the electrode of the reference capacitance to which the AC bias is applied. The remaining amount of developer is detected. The DC high-voltage power supply is a charging process for charging the photosensitive drum in image formation, a developing process for forming a toner image on the photosensitive drum, a transfer process for transferring a toner image on the photosensitive drum, and a cleaning for removing residual toner on the photosensitive drum. Used in processes and the like. The detailed configuration will be described below with reference to FIGS.

図1は、本実施形態の特徴を表現する、静電容量検知方式によるトナー残量検知機構のブロック図である。図1において、交流電圧を生成する回路部としてのインバータ回路部301および変圧器302により、所定の直流電圧が交流電圧に変換される。この交流電圧を整流手段303により整流して、画像形成の各工程で用いられる直流バイアス304が生成される。一方、インバータ動作により生成された交流電圧はトナー残量検知用交流電圧94として分岐され、調圧整形手段308により電圧調整及び整形される。この電圧調整及び整形については後述する。トナー容器100内には、トナーを収容する空間を経て対向する位置にアンテナ104が設けられ、このアンテナ104に、切り換えスイッチ306を介して所定のタイミング(印加タイミング)においてトナー残量検知用交流電圧94が印加される。すなわち本実施形態では切り換えスイッチ306が交流バイアス生成手段に相当する。印加タイミングは、たとえば感光ドラム上への画像形成やトナー像すなわち現像剤像の記録媒体等への転写など、高圧直流電源が画像形成のために使用されている期間以外の期間であることが望ましい。   FIG. 1 is a block diagram of a toner remaining amount detection mechanism using a capacitance detection method, which expresses the characteristics of the present embodiment. In FIG. 1, a predetermined DC voltage is converted into an AC voltage by an inverter circuit unit 301 and a transformer 302 as a circuit unit that generates an AC voltage. This AC voltage is rectified by the rectifying means 303 to generate a DC bias 304 used in each step of image formation. On the other hand, the AC voltage generated by the inverter operation is branched as an AC voltage 94 for detecting the remaining amount of toner, and the voltage is adjusted and shaped by the pressure regulation shaping means 308. This voltage adjustment and shaping will be described later. In the toner container 100, an antenna 104 is provided at a position facing through a space for storing toner, and an AC voltage for toner remaining amount detection is connected to the antenna 104 at a predetermined timing (application timing) via a changeover switch 306. 94 is applied. That is, in the present embodiment, the changeover switch 306 corresponds to an AC bias generating unit. The application timing is desirably a period other than the period in which the high-voltage DC power source is used for image formation, such as image formation on a photosensitive drum or transfer of a toner image, that is, a developer image to a recording medium. .

現像ローラ101には、トナー残量検知回路305(現像剤残量検知部として機能する)が接続されている。そのためこのトナー残量検知用交流電圧94を用いることにより、静電容量検知方式によるトナー残量検知を行うことができる。ここで、アンテナ104と現像ローラ101とが、現像剤容器内で電極対を形成する電極部材に相当する。トナー残量検知回路305は、等価コンデンサ106の静電容量の変化に応じた電圧レベルと所定の基準電圧レベルとを比較して、トナー容器100内のトナー20の残量を検知する機能を有している。   A toner remaining amount detection circuit 305 (which functions as a developer remaining amount detection unit) is connected to the developing roller 101. Therefore, by using this toner remaining amount detecting AC voltage 94, the remaining toner amount can be detected by the electrostatic capacity detecting method. Here, the antenna 104 and the developing roller 101 correspond to an electrode member that forms an electrode pair in the developer container. The toner remaining amount detection circuit 305 has a function of detecting the remaining amount of the toner 20 in the toner container 100 by comparing a voltage level corresponding to a change in the capacitance of the equivalent capacitor 106 with a predetermined reference voltage level. is doing.

なお、トナー残量検知用交流電圧94が印加される電極は現像ローラ101でもアンテナ104でもよく、トナー残量検知回路305は、トナー残量検知用交流電圧94が印加されない電極に接続される。すなわち、トナー残量検知回路305は、電極対の一方に交流バイアスが印加されている場合に、他方の電極部材で電位を検出し、電出された電位と前記交流バイアスから得た電位との差分に基づいて前記電極対間の静電容量を検知する。さらに、この静電容量から、前記現像剤容器内の現像剤残量を検知する。トナー残量検知回路305は現像剤残量検知手段に相当する。以下、実施形態を詳細に説明する。   The electrode to which the toner remaining amount detection AC voltage 94 is applied may be the developing roller 101 or the antenna 104, and the toner remaining amount detection circuit 305 is connected to an electrode to which the toner remaining amount detection AC voltage 94 is not applied. That is, when the AC bias is applied to one of the electrode pairs, the remaining toner amount detection circuit 305 detects the potential with the other electrode member, and calculates the potential obtained from the AC bias and the potential obtained from the AC bias. Based on the difference, the capacitance between the electrode pairs is detected. Further, the remaining amount of developer in the developer container is detected from this capacitance. The toner remaining amount detecting circuit 305 corresponds to a developer remaining amount detecting means. Hereinafter, embodiments will be described in detail.

図2に本実施形態の電子写真方式の画像形成装置の概略構成を示す。画像形成装置は、その概略中心部に像担持体である感光ドラム1を備えている。画像形成動作が開始すると、帯電高圧電源41が、帯電手段としての帯電ローラ2に直流負バイアスを与えることにより、感光ドラム1の表面を一様に帯電させる。次に、中間転写体である中間転写ベルト5上に、感光ドラム1上のトナー像を転写する際の転写位置を考慮して決定される画像書き出し位置を、TOPセンサ6が検知する。このTOPセンサ6からの基準信号であるTOP信号に同期して、露光装置3が、感光ドラム1の表面に対して、画像信号に基づいて変調されたレーザ光により露光走査を行い、第1色目の画像信号に対応する静電潜像を感光ドラム1上に形成する。   FIG. 2 shows a schematic configuration of the electrophotographic image forming apparatus of the present embodiment. The image forming apparatus includes a photosensitive drum 1 that is an image carrier at a substantially central portion thereof. When the image forming operation is started, the charging high-voltage power supply 41 uniformly charges the surface of the photosensitive drum 1 by applying a DC negative bias to the charging roller 2 as a charging unit. Next, the TOP sensor 6 detects the image writing position determined in consideration of the transfer position when the toner image on the photosensitive drum 1 is transferred onto the intermediate transfer belt 5 as an intermediate transfer body. In synchronism with the TOP signal, which is a reference signal from the TOP sensor 6, the exposure device 3 performs exposure scanning on the surface of the photosensitive drum 1 with a laser beam modulated based on the image signal, and the first color An electrostatic latent image corresponding to the image signal is formed on the photosensitive drum 1.

一方、現像装置4には、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックそれぞれのトナーを有する現像装置4Y、4M、4C、4BKが備えられており、所定のタイミングにて現像装置4が回転する。これにより、それぞれの現像装置4Y、4M、4C、4BKが感光ドラム1と対向する現像位置に配置される。このようにして、まず第1色目の静電潜像を現像するために、イエロー現像装置4Yが感光ドラム1と対向する現像位置に配置され、現像高圧電源42が、現像ローラ101に直流負バイアスを印加する。ここで、現像ローラ101は、像担持体である感光ドラム1に対向するように配設され、トナー容器すなわち現像剤容器内に収容された現像剤を担持搬送する現像剤担持体に相当する。こうすることにより、第1色目のイエロートナー像を可視化して感光ドラム1上に形成する。その後、一次転写高圧電源43が、中間転写ベルト5と対向する位置に設けられたベルト転写部材7に、トナーと逆極性の直流正バイアスを印加することにより、感光ドラム1上のイエロートナー像を、中間転写ベルト5上に一次転写する。上記同様の工程を、第2色目、第3色目、第4色目であるそれぞれマゼンタ現像装置4M、シアン現像装置4C、ブラック現像装置4BKについて繰り返すことにより、中間転写ベルト5上に例えばフルカラートナー像が形成される。これが一次転写であり、現像装置4により感光ドラム1上に形成されたトナー像を中間転写ベルト5に転写する機構を一次転写部と呼ぶ。ベルト転写部材7を特に一次転写部という場合もある。   On the other hand, the developing device 4 includes developing devices 4Y, 4M, 4C, and 4BK having toners of yellow, magenta, cyan, and black, respectively, and the developing device 4 rotates at a predetermined timing. As a result, the developing devices 4Y, 4M, 4C, and 4BK are disposed at the developing positions facing the photosensitive drum 1. In this way, in order to develop the electrostatic latent image of the first color first, the yellow developing device 4Y is disposed at the developing position facing the photosensitive drum 1, and the developing high-voltage power source 42 applies a DC negative bias to the developing roller 101. Apply. Here, the developing roller 101 is disposed so as to face the photosensitive drum 1 that is an image carrier, and corresponds to a developer carrier that carries and conveys the developer contained in the toner container, that is, the developer container. In this way, the yellow toner image of the first color is visualized and formed on the photosensitive drum 1. Thereafter, the primary transfer high-voltage power source 43 applies a DC positive bias having a polarity opposite to that of the toner to the belt transfer member 7 provided at a position facing the intermediate transfer belt 5, thereby generating a yellow toner image on the photosensitive drum 1. Then, primary transfer is performed on the intermediate transfer belt 5. By repeating the same process as described above for the second color, the third color, and the fourth color for the magenta developing device 4M, the cyan developing device 4C, and the black developing device 4BK, for example, a full-color toner image is formed on the intermediate transfer belt 5. It is formed. This is primary transfer, and a mechanism for transferring the toner image formed on the photosensitive drum 1 to the intermediate transfer belt 5 by the developing device 4 is called a primary transfer portion. In particular, the belt transfer member 7 may be referred to as a primary transfer portion.

次に、給紙カセット8に収容された記録紙16が、TOP信号に基づいた所定のタイミングで、給紙ローラ9によりレジストレーションローラ対10まで送出され、そこで一旦停止される。そして、記録紙16は、所定の転写タイミングに同期してレジストレーションローラ対10から再給紙される。次に、二次転写高圧電源44が、転写手段である転写ローラ11に直流正バイアスを印加することにより、中間転写ベルト5上のフルカラートナー像が、記録紙16上に一括転写(二次転写とも呼ぶ)される。二次転写を行う機構を二次転写部と呼ぶが、そのうち特に転写ローラ11を二次転写部と呼ぶこともある。その後、定着装置12が、熱および圧力により記録紙16上の未定着フルカラートナー像が記録材に定着される。そして、記録紙16は、搬送ローラ対13により、画像形成装置外に排紙される。ここで、中間転写ベルト5上への各色毎の一次転写が終了した後に感光ドラム1に残留する一次転写残トナーなどは、ブレード状のクリーニング部材から成る残トナー回収装置14へ回収除去される。同様に、中間転写ベルト5上には、二次転写が終了した後に記録紙16上に転写されないで残留する二次転写残トナーがある。この二次転写残トナーは、感光ドラム1に到達する前に、ベルトクリーニング高圧電源45が、ベルトクリーニング装置15に直流正バイアス(クリーニングバイアスとも呼ぶ)を印加することにより、正極性に帯電される。この際、二次転写残トナーのうち、負極性に帯電しているトナーは、ベルトクリーニング装置15により回収される。一方、正極性に帯電された二次転写残トナーは、一次転写高圧電源43が、二次転写残トナーと同極性の正バイアスを印加することにより、感光ドラム1上に静電的に転写され、残トナー回収装置14へ回収除去される。このようなベルトクリーニングが、二次転写後、直ちに行われることにより、画像形成を繰り返し行うことができる。上記一連の画像形成動作を、以後、画像形成シーケンスと表記する。   Next, the recording paper 16 accommodated in the paper feed cassette 8 is sent to the registration roller pair 10 by the paper feed roller 9 at a predetermined timing based on the TOP signal, and is temporarily stopped there. The recording paper 16 is fed again from the registration roller pair 10 in synchronization with a predetermined transfer timing. Next, the secondary transfer high-voltage power supply 44 applies a positive DC bias to the transfer roller 11 serving as a transfer unit, whereby the full-color toner image on the intermediate transfer belt 5 is batch-transferred onto the recording paper 16 (secondary transfer). Also called). A mechanism for performing secondary transfer is referred to as a secondary transfer unit, and in particular, the transfer roller 11 may be referred to as a secondary transfer unit. Thereafter, the fixing device 12 fixes the unfixed full-color toner image on the recording paper 16 to the recording material by heat and pressure. Then, the recording paper 16 is discharged out of the image forming apparatus by the conveying roller pair 13. Here, the primary transfer residual toner remaining on the photosensitive drum 1 after the primary transfer for each color on the intermediate transfer belt 5 is collected and removed to the residual toner collecting device 14 formed of a blade-like cleaning member. Similarly, there is secondary transfer residual toner remaining on the intermediate transfer belt 5 without being transferred onto the recording paper 16 after the secondary transfer is completed. Before the secondary transfer residual toner reaches the photosensitive drum 1, the belt cleaning high-voltage power supply 45 applies a DC positive bias (also referred to as a cleaning bias) to the belt cleaning device 15 to be positively charged. . At this time, the negatively charged toner among the secondary transfer residual toner is collected by the belt cleaning device 15. On the other hand, the secondary transfer residual toner charged to the positive polarity is electrostatically transferred onto the photosensitive drum 1 by the primary transfer high-voltage power supply 43 applying a positive bias having the same polarity as the secondary transfer residual toner. Then, it is collected and removed by the residual toner collecting device 14. By performing such belt cleaning immediately after the secondary transfer, image formation can be repeated. The series of image forming operations will be hereinafter referred to as an image forming sequence.

また、電源起動時、所定枚数プリント後、ジャム検知後などの所定のタイミングにおいて、二次転写逆高圧電源47、ベルトクリーニング逆高圧電源48がそれぞれ、転写ローラ11、ベルトクリーニング装置15に直流負バイアスを印加する。そして、転写ローラ11、あるいはベルトクリーニング装置15に滞留していた二次転写残トナーなどが、負極性に帯電されて中間転写ベルト5へ一旦戻される。この負極性に帯電された二次転写残トナーは、一次転写逆高圧電源46が、二次転写残トナーと同極性の負バイアスを印加することにより、感光ドラム1上に静電的に転写され、残トナー回収装置14へ回収除去される。上記二次転写残トナーを中間転写ベルト5、および感光ドラム1を介して、残トナー回収装置14へ回収除去する動作を、以後、クリーニングシーケンスと表記する。   Further, when the power is turned on, at a predetermined timing such as after printing a predetermined number of sheets and after detecting a jam, the secondary transfer reverse high voltage power supply 47 and the belt cleaning reverse high voltage power supply 48 respectively apply a DC negative bias to the transfer roller 11 and the belt cleaning device 15. Is applied. Then, the secondary transfer residual toner or the like staying in the transfer roller 11 or the belt cleaning device 15 is charged negatively and temporarily returned to the intermediate transfer belt 5. The secondary transfer residual toner charged to the negative polarity is electrostatically transferred onto the photosensitive drum 1 by the primary transfer reverse high-voltage power supply 46 applying a negative bias having the same polarity as the secondary transfer residual toner. Then, it is collected and removed by the residual toner collecting device 14. The operation of collecting and removing the secondary transfer residual toner to the residual toner collecting device 14 via the intermediate transfer belt 5 and the photosensitive drum 1 is hereinafter referred to as a cleaning sequence.

以上のように、電子写真方式の画像形成装置では、直流バイアスを生成する高圧電源を設け、一連の電子写真プロセスの各工程で用いている。   As described above, in an electrophotographic image forming apparatus, a high-voltage power source that generates a DC bias is provided and used in each step of a series of electrophotographic processes.

図3に、画像形成装置の高圧電源の回路構成を示す。図3に示す高圧電源は、直流正バイアスを生成する直流正バイアス電源の例である。図3において、コンパレータ51は、非反転入力端子に入力されるアナログ電圧V+と、反転入力端子に入力されるアナログ電圧V−とを比較する。V+>V−であればコンパレータ出力端子をオープンコレクタとし、V+<V−であればコンパレータ出力端子を接地とする特性を持つ。FET52のドレイン端子は、高圧トランス53の一次巻線に接続され、ソース端子は接地されている。高圧トランス53の一次巻線の他一方は、ダイオード54を介して接地され、スナバ回路を形成している。高圧トランス53のもう一方の一次巻線は、抵抗55を介して直流電源電圧Vddへ接続されている。電解コンデンサ56は、高圧トランス53の一次巻線印加電圧を一定とするためのデカップリングコンデンサである。FET52のゲート端子は、コンパレータ51のコンパレータ出力端子に接続されており、後述するゲート信号がゲート端子に入力され、高圧トランス53の一次巻線をスイッチング駆動する。FET52のゲート端子とGND間に接続されている抵抗57は、FET52のゲート端子に対する静電気対策抵抗である。このように高圧トランス53の一次巻線をスイッチング駆動することにより、高圧トランス53の二次巻線には交流高電圧が発生する。   FIG. 3 shows a circuit configuration of a high voltage power source of the image forming apparatus. The high-voltage power supply shown in FIG. 3 is an example of a DC positive bias power supply that generates a DC positive bias. In FIG. 3, the comparator 51 compares the analog voltage V + input to the non-inverting input terminal with the analog voltage V− input to the inverting input terminal. If V +> V−, the comparator output terminal is an open collector, and if V + <V−, the comparator output terminal is grounded. The drain terminal of the FET 52 is connected to the primary winding of the high-voltage transformer 53, and the source terminal is grounded. The other primary winding of the high-voltage transformer 53 is grounded via a diode 54 to form a snubber circuit. The other primary winding of the high-voltage transformer 53 is connected to the DC power supply voltage Vdd via the resistor 55. The electrolytic capacitor 56 is a decoupling capacitor for making the voltage applied to the primary winding of the high-voltage transformer 53 constant. The gate terminal of the FET 52 is connected to the comparator output terminal of the comparator 51, and a gate signal described later is input to the gate terminal to drive the primary winding of the high-voltage transformer 53 by switching. A resistor 57 connected between the gate terminal of the FET 52 and GND is an anti-static resistance for the gate terminal of the FET 52. By switching the primary winding of the high voltage transformer 53 in this way, an alternating high voltage is generated in the secondary winding of the high voltage transformer 53.

この交流高電圧をダイオード58、59、コンデンサ60、61で構成される整流回路により倍電圧整流して、直流高電圧、すなわち、直流正バイアス31が生成される。この直流正バイアス31は、出力抵抗62を介して、信号HVOUTとして直流高電圧出力端子63に出力される。直流正バイアス31は、出力電圧検出抵抗64、65、コンデンサ66により構成されるフィードバック回路を介してコンパレータ51の非反転入力端子に入力される。非反転入力端子は、抵抗67を介して直流電源電圧Vccへプルアップ接続されており、直流正バイアス31の絶対値の大きさに応じてアナログ信号V+が可変される構成となっている。また、抵抗68、コンデンサ69で構成されるRCフィルタは、図示しない画像形成装置内のコントローラから送出される直流正バイアス出力調整信号(PCONT)70に応じたアナログ電圧V−を生成する。そして、アナログ電圧V−は、コンパレータ51の反転入力端子に入力される。コンパレータ51は、各々の入力端子に入力されたアナログ電圧V+とアナログ電圧V−の大小関係を比較し、コンパレータ出力端子の状態を制御する。   This AC high voltage is double voltage rectified by a rectifier circuit including diodes 58 and 59 and capacitors 60 and 61 to generate a DC high voltage, that is, a DC positive bias 31. The DC positive bias 31 is output to the DC high voltage output terminal 63 as the signal HVOUT via the output resistor 62. The DC positive bias 31 is input to the non-inverting input terminal of the comparator 51 through a feedback circuit including output voltage detection resistors 64 and 65 and a capacitor 66. The non-inverting input terminal is pulled up to the DC power supply voltage Vcc via a resistor 67, and the analog signal V + is variable according to the absolute value of the DC positive bias 31. An RC filter including a resistor 68 and a capacitor 69 generates an analog voltage V− corresponding to a DC positive bias output adjustment signal (PCONT) 70 sent from a controller in the image forming apparatus (not shown). The analog voltage V− is input to the inverting input terminal of the comparator 51. The comparator 51 compares the magnitude relationship between the analog voltage V + and the analog voltage V− input to each input terminal, and controls the state of the comparator output terminal.

また、図示しない画像形成装置内のコントローラから送出されるクロック信号(PCLK)71を出力する端子が、コンパレータ51のコンパレータ出力端子およびFET52のゲート端子に、抵抗72を介して接続されている。コンパレータ51の比較結果に応じて、クロック信号71が抵抗72の下流側でマスクされ、FET52をスイッチング動作するゲート信号となる。すなわち、コンパレータ出力端子がオープンコレクタとなっている場合は、クロック信号71がFET52のゲート端子へ伝達されてFET52が駆動される。一方、コンパレータ出力端子が接地となっている場合は、クロック信号71がFET52のゲート端子へ伝達されずFET52のオフ状態を維持する。以上のように、コンパレータ51を用いて、高圧トランス53を駆動するクロック信号71の伝達を制御することにより、直流出力電圧を定電圧制御する回路が構成されている。   A terminal that outputs a clock signal (PCLK) 71 sent from a controller (not shown) in the image forming apparatus is connected to the comparator output terminal of the comparator 51 and the gate terminal of the FET 52 via a resistor 72. According to the comparison result of the comparator 51, the clock signal 71 is masked on the downstream side of the resistor 72, and becomes a gate signal for switching the FET 52. That is, when the comparator output terminal is an open collector, the clock signal 71 is transmitted to the gate terminal of the FET 52 and the FET 52 is driven. On the other hand, when the comparator output terminal is grounded, the clock signal 71 is not transmitted to the gate terminal of the FET 52, and the FET 52 is kept off. As described above, by using the comparator 51 to control the transmission of the clock signal 71 that drives the high-voltage transformer 53, a circuit that controls the DC output voltage at a constant voltage is configured.

次に、本実施形態の画像形成装置における静電容量検知方式によるトナー残量検知方法について説明する。静電容量検知方式によるトナー残量検知方法は、交流バイアスが必要である。それに対し、本実施形態の画像形成装置は、直流バイアスを生成する高圧電源を備えてはいるものの、交流バイアスを生成する高圧電源を備えていない。しかしながら、この直流バイアスは、高圧トランス53の二次巻線に発生した交流高電圧を整流回路により整流して生成するものである。そこで、この整流回路による整流前交流電圧成分から、トナー残量検知用の交流バイアスを生成して、現像装置4内の現像ローラ101、あるいはRSローラ102に印加することにより静電容量検知方式によるトナー残量検知を行う。なお本実施形態ではRSローラ102に交流バイアスは印加される。   Next, a toner remaining amount detection method using a capacitance detection method in the image forming apparatus of the present embodiment will be described. The method for detecting the remaining amount of toner by the capacitance detection method requires an AC bias. On the other hand, the image forming apparatus of the present embodiment includes a high voltage power source that generates a DC bias, but does not include a high voltage power source that generates an AC bias. However, this DC bias is generated by rectifying an AC high voltage generated in the secondary winding of the high-voltage transformer 53 by a rectifier circuit. Therefore, an AC bias for detecting the remaining amount of toner is generated from the AC voltage component before rectification by this rectifier circuit, and applied to the developing roller 101 or the RS roller 102 in the developing device 4, thereby using the electrostatic capacitance detection method. Perform toner level detection. In this embodiment, an AC bias is applied to the RS roller 102.

このトナー残量検知用の交流バイアスを生成する高圧電源として、画像形成シーケンス時に用いられる高圧電源を利用することができる。すなわち、帯電高圧電源41、現像高圧電源42、一次転写高圧電源43、二次転写高圧電源44、ベルトクリーニング高圧電源45が高圧電源として利用できる。これらの電源からトナー残量検知用の交流バイアスを生成した場合、画像形成の現像工程で現像ローラ101、あるいはRSローラ102に交流電圧が印加され、現像不良を起こすことが懸念される。従って、これらの電源における高圧トランスの二次巻線に発生した交流高電圧から、トナー残量検知用の交流バイアスを生成する場合、画像形成の現像工程で現像ローラ101、あるいはRSローラ102に交流電圧が印加されないような機構を設ければ良い。   As a high voltage power source for generating the AC bias for detecting the remaining amount of toner, a high voltage power source used in an image forming sequence can be used. That is, the charging high voltage power source 41, the development high voltage power source 42, the primary transfer high voltage power source 43, the secondary transfer high voltage power source 44, and the belt cleaning high voltage power source 45 can be used as the high voltage power source. When an AC bias for detecting the remaining amount of toner is generated from these power sources, there is a concern that an AC voltage is applied to the developing roller 101 or the RS roller 102 in the image forming development process, causing development failure. Therefore, when an AC bias for detecting the remaining amount of toner is generated from the AC high voltage generated in the secondary winding of the high-voltage transformer in these power supplies, the developing roller 101 or the RS roller 102 is AC connected in the image forming development process. A mechanism that prevents voltage from being applied may be provided.

図4に本実施形態の静電容量検知方式によるトナー残量検知機構を示す。図4において、高圧トランス53の一次巻線をスイッチング駆動することにより、高圧トランス53の二次巻線に発生する交流高電圧を、トナー残量検知用交流電圧94として分岐する。ここで、切り換えスイッチ306は、画像形成シーケンス時にはOFF、画像形成シーケンス時以外(すなわち画像形成を実行していない期間)のトナー残量検知時はONされる。従って、この切り換えスイッチ306がONされた際に、トナー残量検知用交流電圧94が、カップリングコンデンサ95を介してRSローラ102に印加される。ここで、カップリングコンデンサ95は、調圧整形手段(図1の符号308)としてトナー残量検知用交流電圧94の直流電圧成分を除去するために用いられる。そして、RSローラ102と現像ローラ101で構成される電極対間に形成される等価コンデンサ106の静電容量の変化を検知することにより、トナー容器100内のトナー20の残量を検知する。また、カップリングコンデンサ112は、現像高圧電源42により現像ローラ101に印加される直流負バイアスが、トナー残量検知回路側へ印加されないように、直流電圧成分を除去するために用いられる。   FIG. 4 shows a toner remaining amount detection mechanism based on the capacitance detection method of the present embodiment. In FIG. 4, the AC high voltage generated in the secondary winding of the high-voltage transformer 53 is branched as the toner remaining amount detection AC voltage 94 by switching the primary winding of the high-voltage transformer 53. Here, the changeover switch 306 is turned off during the image forming sequence, and is turned on when the remaining amount of toner is detected other than during the image forming sequence (that is, during a period in which image formation is not performed). Therefore, when the changeover switch 306 is turned on, the toner remaining amount detection AC voltage 94 is applied to the RS roller 102 via the coupling capacitor 95. Here, the coupling capacitor 95 is used as pressure regulation shaping means (reference numeral 308 in FIG. 1) to remove a DC voltage component of the toner remaining amount detection AC voltage 94. The remaining amount of the toner 20 in the toner container 100 is detected by detecting a change in the capacitance of the equivalent capacitor 106 formed between the electrode pair formed by the RS roller 102 and the developing roller 101. The coupling capacitor 112 is used to remove a DC voltage component so that a DC negative bias applied to the developing roller 101 by the developing high-voltage power supply 42 is not applied to the toner remaining amount detection circuit side.

図4における高圧電源は、直流正バイアスを生成する直流正バイアス電源であるけれども、この高圧電源の代わりに直流負バイアス電源を用いても良い。すなわち、帯電高圧電源41、現像高圧電源42、一次転写高圧電源43、二次転写高圧電源44、ベルトクリーニング高圧電源45のうち、どの高圧電源を用いても良い。要するに、トナー残量検知用の交流バイアスを生成する高圧電源としては、画像形成シーケンス時に用いられる高圧電源を用いることができる。   The high voltage power supply in FIG. 4 is a DC positive bias power supply that generates a DC positive bias, but a DC negative bias power supply may be used instead of this high voltage power supply. That is, any of the charging high voltage power source 41, the development high voltage power source 42, the primary transfer high voltage power source 43, the secondary transfer high voltage power source 44, and the belt cleaning high voltage power source 45 may be used. In short, as the high-voltage power source for generating the AC bias for detecting the remaining amount of toner, the high-voltage power source used in the image forming sequence can be used.

以上のように、画像形成で用いる直流高圧電源をインバータと整流部により構成した。また、インバータの出力交流電圧すなわち整流前のスイッチング電圧を分岐し、かつ所定精度の略正弦波を形成する調圧整形手段と、前記出力を所定タイミングで現像部に印加する切り換え手段を画像形成装置に設けた。これにより、静電容量検知方式によるトナー残量検知用の交流バイアス手段を生成する。上記構成を用いることにより、新たに専用の交流電源を設けること無く、安価な構成にて静電容量検知方式によるトナー残量検知を行うことができる。   As described above, the DC high-voltage power source used for image formation is configured by the inverter and the rectifier. An image forming apparatus includes: a pressure adjusting and shaping unit that branches an output AC voltage of an inverter, that is, a switching voltage before rectification, and forms a substantially sine wave with a predetermined accuracy; and a switching unit that applies the output to a developing unit at a predetermined timing. Provided. As a result, AC bias means for detecting the remaining amount of toner by the capacitance detection method is generated. By using the above configuration, it is possible to detect the remaining amount of toner by the electrostatic capacitance detection method with an inexpensive configuration without newly providing a dedicated AC power supply.

なお、本実施形態で説明した構成は、等価な構成であれば適宜変更が可能であり、発明の範囲は図示された構成のみに限定されるものではない。   Note that the configuration described in the present embodiment can be appropriately changed as long as it is an equivalent configuration, and the scope of the invention is not limited to the illustrated configuration.

[実施形態2]
本発明の第2の実施形態を説明する。図5から図7はその説明図である。なお、これらの図において、従来例および実施形態1と同一構成機能を説明する部分については同一符号を付し説明を省略する。本実施形態の特徴は、非画像形成時に用いられる直流高電圧の整流前スイッチング電圧を分岐し且つ所定精度の略正弦波を形成する調圧整形手段を設けることにより、静電容量検知方式によるトナー残量検知用の交流バイアス手段を生成したことにある。ここで、非画像形成時に用いられる高圧電源として、特にクリーニングシーケンス時に用いられる高圧電源を例に説明する。以下にその詳細構成を図5から図7を用いて説明する。
[Embodiment 2]
A second embodiment of the present invention will be described. 5 to 7 are explanatory diagrams thereof. In these drawings, the same reference numerals are given to the portions that explain the same functions as those of the conventional example and the first embodiment, and the description thereof will be omitted. A feature of the present embodiment is that toner by a capacitance detection method is provided by branching a DC high-voltage pre-rectification switching voltage used at the time of non-image formation and forming a substantially sine wave with a predetermined accuracy. The AC bias means for detecting the remaining amount is generated. Here, as a high voltage power source used at the time of non-image formation, a high voltage power source used particularly at the time of the cleaning sequence will be described as an example. The detailed configuration will be described below with reference to FIGS.

図5に本実施形態の静電容量検知方式によるトナー残量検知機構のブロック図を示す。図5において、トナー残量検知用交流電圧94を生成する高圧電源として、クリーニングシーケンス時に用いられる高圧電源を用いれば、図1における切り換えスイッチ306を設けること無く、静電容量検知方式によるトナー残量を行うことができる。以下、実施形態を詳細に説明する。   FIG. 5 shows a block diagram of a toner remaining amount detection mechanism based on the capacitance detection method of the present embodiment. In FIG. 5, if the high voltage power source used in the cleaning sequence is used as the high voltage power source for generating the toner remaining amount detection AC voltage 94, the toner remaining amount by the capacitance detection method is provided without providing the changeover switch 306 in FIG. It can be performed. Hereinafter, embodiments will be described in detail.

本実施形態は実施形態1におけるトナー残量検知用交流電圧94を生成する高圧電源として、画像形成シーケンス時に用いられる高圧電源の代わりに、クリーニングシーケンス時に用いられる高圧電源を用いる。すなわち、一次転写逆高圧電源46、二次転写逆高圧電源47、ベルトクリーニング逆高圧電源48を用いる。これらの電源は、クリーニングシーケンス時に動作する高圧電源であるために、画像形成シーケンス時に現像ローラ101、あるいはRSローラ102にトナー残量検知用交流電圧が印加されることが無い。従って、これらの電源における高圧トランスの二次巻線に発生した交流高電圧を、実施形態1における切り換えスイッチ306を設けること無く、トナー残量検知用交流電圧94として用いることができる。すなわち、切り換えスイッチ306は交流バイアス生成手段に該当せず、交流電圧の発生自体を制御する不図示のコントローラが交流バイアス生成手段に相当する。   In the present embodiment, as the high voltage power source for generating the toner remaining amount detection AC voltage 94 in the first embodiment, a high voltage power source used in the cleaning sequence is used instead of the high voltage power source used in the image forming sequence. That is, a primary transfer reverse high voltage power supply 46, a secondary transfer reverse high voltage power supply 47, and a belt cleaning reverse high voltage power supply 48 are used. Since these power supplies are high-voltage power supplies that operate during the cleaning sequence, an AC voltage for detecting the remaining amount of toner is not applied to the developing roller 101 or the RS roller 102 during the image forming sequence. Therefore, the AC high voltage generated in the secondary winding of the high-voltage transformer in these power supplies can be used as the toner remaining amount detection AC voltage 94 without providing the changeover switch 306 in the first embodiment. That is, the changeover switch 306 does not correspond to the AC bias generation means, and a controller (not shown) that controls the generation of the AC voltage itself corresponds to the AC bias generation means.

図6に、ベルトクリーニング高圧電源45、およびベルトクリーニング逆高圧電源48を例とした、画像形成装置の高圧電源の回路構成を示す。図6において、ベルトクリーニング高圧電源45、およびベルトクリーニング逆高圧電源48は、直流正バイアス電源30、および直流負バイアス電源32が、ブリーダ抵抗50、93を介して直列接続された回路から構成されている。直流正バイアス電源30は実施形態1で説明した回路動作と同様である。一方、直流負バイアス電源32について直流正バイアス電源30と相違する点は、直流負バイアス調整信号(NCONT)90、クロック信号(NCLK)91、およびダイオード80、81、コンデンサ82、83で構成される整流回路の極性のみである。   FIG. 6 shows a circuit configuration of the high voltage power supply of the image forming apparatus, taking the belt cleaning high voltage power supply 45 and the belt cleaning reverse high voltage power supply 48 as an example. In FIG. 6, the belt cleaning high voltage power supply 45 and the belt cleaning reverse high voltage power supply 48 are configured by a circuit in which a DC positive bias power supply 30 and a DC negative bias power supply 32 are connected in series via bleeder resistors 50 and 93. Yes. The DC positive bias power supply 30 is similar to the circuit operation described in the first embodiment. On the other hand, the DC negative bias power supply 32 is different from the DC positive bias power supply 30 in that it includes a DC negative bias adjustment signal (NCONT) 90, a clock signal (NCLK) 91, diodes 80 and 81, and capacitors 82 and 83. Only the polarity of the rectifier circuit.

次に、図7に本実施形態の静電容量検知方式によるトナー残量検知機構を示す。図7において、高圧トランス75の一次巻線をスイッチング駆動することにより、高圧トランス75の二次巻線に発生する交流高電圧を、トナー残量検知用交流電圧(図中、信号TONERで示す)94として検出する。そして、トナー残量検知用交流電圧94が、カップリングコンデンサ95を介してRSローラ102に印加され、RSローラ102と現像ローラ101間に形成される等価コンデンサ106の静電容量の変化が検知される。なお、実施形態1と同様、カップリングコンデンサ95は、調圧整形手段(図5の308)としてトナー残量検知用交流電圧94の直流電圧成分を除去するために用いられる。こうすることにより、トナー容器100内のトナー20の残量を検知する。すなわち、図6のトナー残量検知用交流電圧94は、図4のトナー残量検知用交流電圧94に相当する。ただし、図4においては切り替えスイッチ306を介してRSローラ102に接続されているが、本実施形態では切り替えスイッチ306は省かれている。   Next, FIG. 7 shows a toner remaining amount detection mechanism based on the capacitance detection method of the present embodiment. In FIG. 7, the AC high voltage generated in the secondary winding of the high voltage transformer 75 by switching driving the primary coil of the high voltage transformer 75 is the AC voltage for toner remaining amount detection (indicated by a signal TONER in the figure). 94 is detected. An AC voltage 94 for detecting the remaining amount of toner is applied to the RS roller 102 via the coupling capacitor 95, and a change in the capacitance of the equivalent capacitor 106 formed between the RS roller 102 and the developing roller 101 is detected. The As in the first embodiment, the coupling capacitor 95 is used as a pressure adjustment shaping unit (308 in FIG. 5) to remove the DC voltage component of the toner remaining amount detection AC voltage 94. In this way, the remaining amount of toner 20 in the toner container 100 is detected. That is, the toner remaining amount detecting AC voltage 94 in FIG. 6 corresponds to the toner remaining amount detecting AC voltage 94 in FIG. However, although it is connected to the RS roller 102 via the changeover switch 306 in FIG. 4, the changeover switch 306 is omitted in this embodiment.

ここで、図7における高圧電源は、ベルトクリーニング逆高圧電源48を例に挙げたけれども、このベルトクリーニング逆高圧電源48の代わりに一次転写逆高圧電源46、二次転写逆高圧電源47を用いても良い。要するに、トナー残量検知用の交流バイアスを生成する高圧電源としては、クリーニングシーケンス時に用いられる高圧電源であれば良い。   Here, although the belt cleaning reverse high voltage power supply 48 is taken as an example of the high voltage power supply in FIG. 7, a primary transfer reverse high voltage power supply 46 and a secondary transfer reverse high voltage power supply 47 are used instead of the belt cleaning reverse high voltage power supply 48. Also good. In short, the high-voltage power source that generates the AC bias for detecting the remaining amount of toner may be any high-voltage power source that is used during the cleaning sequence.

以上のように、非画像形成時に用いられる直流高電圧の整流前スイッチング電圧を分岐し且つ所定精度の略正弦波を形成する調圧整形手段を設けることにより、静電容量検知方式によるトナー残量検知用の交流バイアスを生成する。ここで、非画像形成時に用いられる高圧電源としては、特にクリーニングシーケンス時に用いられる高圧電源とする。上記構成を用いることにより、実施形態1に比べて、切り換えスイッチ306を設ける必要が無いために、さらに安価な構成にて静電容量検知方式によるトナー残量検知を行うことができる。   As described above, the toner remaining amount by the electrostatic capacity detection method is provided by branching the DC high voltage pre-rectification switching voltage used at the time of non-image formation and forming a substantially sine wave with a predetermined accuracy. An AC bias for detection is generated. Here, the high-voltage power supply used during non-image formation is a high-voltage power supply used particularly during the cleaning sequence. By using the above configuration, it is not necessary to provide the changeover switch 306 as compared with the first embodiment, so that the remaining amount of toner can be detected by a capacitance detection method with a more inexpensive configuration.

なお、本実施形態で説明した構成は、等価な構成であれば適宜変更が可能であり、発明の範囲は図示された構成のみに限定されるものではない。   Note that the configuration described in the present embodiment can be appropriately changed as long as it is an equivalent configuration, and the scope of the invention is not limited to the illustrated configuration.

[実施形態3]
本発明の第3の実施形態を説明する。なお、上記従来例および実施形態と同一構成機能を説明する部分については説明を省略する。本実施形態の特徴は、トナー残量検知用の交流バイアスを印加する対象をRSローラ102だけでなく、現像ローラ101あるいは、アンテナ104に拡張することであり、この点においてのみ上記実施形態と異なる。
[Embodiment 3]
A third embodiment of the present invention will be described. In addition, description is abbreviate | omitted about the part which demonstrates the same structure function as the said prior art example and embodiment. The feature of this embodiment is that the object to which the AC bias for detecting the remaining amount of toner is applied is not limited to the RS roller 102 but also the developing roller 101 or the antenna 104. .

図8に本実施形態の現像装置の概略構成を示す。トナー残量検知用交流電圧94を印加する対象は、トナー容器100内で電極対を構成し、トナー容器100内のトナー20の残量変化に応じて、その等価コンデンサ106の静電容量106が減少するものであれば良い。すなわち、トナー残量検知用交流電圧94を印加する対象は、現像ローラ101、RSローラ102、アンテナ104のいずれかでも良い。そして、現像ローラ101とRSローラ102間の等価コンデンサ121、RSローラ102とアンテナ104間の等価コンデンサ122、現像ローラ101とアンテナ104間の等価コンデンサ123、いずれかの静電容量の変化を検知すれば良い。特に、トナー残量検知用交流電圧94を印加する対象をRSローラ102或いはアンテナ104とし、それと現像ローラ101間の等価コンデンサ121或いは等価コンデンサ123の静電容量の変化を検知すれば、トナー残量を精度良く検知できる。また、トナー容器100内の攪拌棒103を削除した現像装置のみならず、攪拌棒103を備えた現像装置についても本実施形態を適用することができる。   FIG. 8 shows a schematic configuration of the developing device of the present embodiment. The target to which the toner remaining amount detection AC voltage 94 is applied constitutes an electrode pair in the toner container 100, and the capacitance 106 of the equivalent capacitor 106 changes depending on the remaining amount of the toner 20 in the toner container 100. Anything that decreases is acceptable. That is, the target to which the toner remaining amount detection AC voltage 94 is applied may be any of the developing roller 101, the RS roller 102, and the antenna 104. Then, a change in the electrostatic capacitance of any one of the equivalent capacitor 121 between the developing roller 101 and the RS roller 102, the equivalent capacitor 122 between the RS roller 102 and the antenna 104, and the equivalent capacitor 123 between the developing roller 101 and the antenna 104 can be detected. It ’s fine. In particular, if the target to which the toner remaining amount detection AC voltage 94 is applied is the RS roller 102 or the antenna 104 and a change in the capacitance of the equivalent capacitor 121 or the equivalent capacitor 123 between it and the developing roller 101 is detected, the remaining toner amount Can be detected accurately. In addition, the present embodiment can be applied not only to a developing device in which the stirring rod 103 in the toner container 100 is deleted, but also to a developing device including the stirring rod 103.

以上の構成により、静電容量検知方式によるトナー残量検知機構を確立する方法の自由度を高めることができる。   With the above configuration, it is possible to increase the degree of freedom of a method for establishing a toner remaining amount detection mechanism by a capacitance detection method.

なお、本実施形態で説明した構成は、等価な構成であれば適宜変更が可能であり、発明の範囲は図示された構成のみに限定されるものではない。   Note that the configuration described in the present embodiment can be appropriately changed as long as it is an equivalent configuration, and the scope of the invention is not limited to the illustrated configuration.

[実施形態4]
本発明の第4の実施形態を説明する。図9から図10は説明図である。なお、前図において、上記従来例および実施形態と同一構成機能を説明する部分については同一符号を付し説明を省略する。本実施形態の特徴は、実施形態2と同様に、クリーニングシーケンス時にトナー残量検知用の交流バイアスを印加することにより、トナー残量検知を行う時間を短縮することである。トナー残量検知用の交流バイアスを生成する高圧電源として、クリーニングシーケンス時に動作する高圧電源を用いた場合、本構成が可能となる。以下、実施形態を詳細に説明する。
[Embodiment 4]
A fourth embodiment of the present invention will be described. 9 to 10 are explanatory diagrams. In addition, in the previous figure, the part which demonstrates the same structure function as the said prior art example and embodiment is attached | subjected the same code | symbol, and description is abbreviate | omitted. As in the second embodiment, the feature of the present embodiment is that the time for detecting the remaining amount of toner is shortened by applying an AC bias for detecting the remaining amount of toner during the cleaning sequence. This configuration is possible when a high-voltage power source that operates during the cleaning sequence is used as a high-voltage power source that generates an AC bias for detecting the remaining amount of toner. Hereinafter, embodiments will be described in detail.

図9に従来の画像形成装置の動作シーケンスを示す。図9に示すように、所定回数の画像形成を行った後、クリーニングが行われ、さらにこの画像形成およびクリーニングから成るシーケンスを所定回数行った後、トナー残量検知が行われる。このようにトナー残量検知を行うシーケンスを独立に設けた場合、その時間を浪費することになる。   FIG. 9 shows an operation sequence of the conventional image forming apparatus. As shown in FIG. 9, after a predetermined number of image formations, cleaning is performed, and after a sequence of image formation and cleaning is performed a predetermined number of times, toner remaining amount detection is performed. Thus, when the sequence for detecting the remaining amount of toner is provided independently, the time is wasted.

次に、図10に本実施形態の画像形成装置の動作シーケンスを示す。図10に示すように、トナー残量検知用交流電圧94を生成する高圧電源として、クリーニングシーケンス時に動作する高圧電源を用いた場合、クリーニングとトナー残量検知を同時に行うことができる。従って、トナー残量検知を行うシーケンスを独立に設けること無く、その時間を短縮することができる。   Next, FIG. 10 shows an operation sequence of the image forming apparatus of this embodiment. As shown in FIG. 10, when a high voltage power source that operates during the cleaning sequence is used as the high voltage power source for generating the toner remaining amount detection AC voltage 94, cleaning and toner remaining amount detection can be performed simultaneously. Therefore, the time can be shortened without providing a sequence for detecting the remaining amount of toner independently.

以上のように、クリーニングシーケンスのタイミングでトナー残量検知用の交流バイアスを印加することにより、トナー残量検知を行う時間を短縮することができる。   As described above, by applying the AC bias for detecting the remaining amount of toner at the timing of the cleaning sequence, the time for detecting the remaining amount of toner can be shortened.

なお、本実施形態で説明した構成は、等価な構成であれば適宜変更が可能であり、発明の範囲は図示された構成のみに限定されるものではない。   Note that the configuration described in the present embodiment can be appropriately changed as long as it is an equivalent configuration, and the scope of the invention is not limited to the illustrated configuration.

[実施形態5]
本発明の第5の実施形態を説明する。図11から図15は説明図である。なお、前図において、従来例および上述したいずれかの実施形態と同一構成機能を説明する部分については同一符号を付し説明を省略する。本実施形態の特徴は、実施形態2の構成を前提とするが、クリーニングシーケンスと異なるタイミングでトナー残量検知用の交流バイアスを印加して、インバータの駆動周波数あるいはデューティ比を所定の駆動周波数あるいはデューティ比に切り換えること(或いは異なるように設定する)ことである。さらに、前記調圧整形手段(調整回路部とも呼ぶ)を分圧器、あるいはローパスフィルタの機能を有する手段として構成することにより、トナー残量検知用の交流バイアスを略正弦波として、トナー残量検知精度向上を図ることである。以下にその詳細構成を図11から図15を用いて説明する。
[Embodiment 5]
A fifth embodiment of the present invention will be described. 11 to 15 are explanatory diagrams. In addition, in the previous figure, the same code | symbol is attached | subjected about the part which demonstrates the same structure function as a prior art example and any one of the above-mentioned embodiment, and abbreviate | omits description. The feature of the present embodiment is based on the configuration of the second embodiment, but an AC bias for detecting the remaining amount of toner is applied at a timing different from the cleaning sequence, and the drive frequency or duty ratio of the inverter is set to a predetermined drive frequency or Switching to a duty ratio (or setting differently). Further, by configuring the pressure adjusting / shaping means (also referred to as an adjustment circuit unit) as a voltage divider or a means having a function of a low-pass filter, the remaining amount of toner is detected with the AC bias for detecting the remaining amount of toner as a substantially sine wave It is to improve accuracy. The detailed configuration will be described below with reference to FIGS.

図11に本実施形態の静電容量検知方式によるトナー残量検知機構のブロック図を示す。図11において、インバータ手段301の駆動周波数あるいはデューティ比を、トナー残量検知時において、所定の条件に切り換える。また、ローパスフィルタ307が、トナー残量検知用交流電圧94の高調波成分を低減して単一周波数成分を有する略正弦波とする。この構成を用いてトナー残量検知精度向上を図る。以下、実施形態を詳細に説明する。   FIG. 11 is a block diagram of a toner remaining amount detection mechanism based on the capacitance detection method of the present embodiment. In FIG. 11, the drive frequency or duty ratio of the inverter means 301 is switched to a predetermined condition when the remaining amount of toner is detected. The low-pass filter 307 reduces the harmonic component of the toner remaining amount detection AC voltage 94 to a substantially sine wave having a single frequency component. This configuration is used to improve the remaining toner detection accuracy. Hereinafter, embodiments will be described in detail.

図7において、RSローラ102と現像ローラ101間に形成される等価コンデンサ106の静電容量に応じた交流電流値I1は、トナー残量検知用交流電圧94の周波数をf、振幅値をVpp、等価コンデンサの静電容量をCtとすると、次式1で表現される。
I1=2πf・Vpp・Ct...(式1)
同様に、基準コンデンサ107の静電容量に応じた交流電流値I2は、基準コンデンサの静電容量をCrefとすると、次式2で表現される。
I2=2πf・Vpp・Cref...(式2)
一般に、等価コンデンサの静電容量Ctと、基準コンデンサの静電容量Crefは、異なる周波数特性を有している。従って、I1、I2を比較することにより、静電容量の比較を良好に行うためには、式1、式2におけるトナー残量検知用交流電圧94の周波数f、振幅値Vppを一定値に保つ必要がある。
In FIG. 7, an alternating current value I1 corresponding to the capacitance of the equivalent capacitor 106 formed between the RS roller 102 and the developing roller 101 has a frequency f of the AC voltage 94 for detecting the remaining amount of toner and an amplitude value Vpp. When the capacitance of the equivalent capacitor is Ct, it is expressed by the following formula 1.
I1 = 2πf · Vpp · Ct ... (Formula 1)
Similarly, the alternating current value I2 corresponding to the capacitance of the reference capacitor 107 is expressed by the following equation 2 where the capacitance of the reference capacitor is Cref.
I2 = 2πf · Vpp · Cref ... (Formula 2)
In general, the capacitance Ct of the equivalent capacitor and the capacitance Cref of the reference capacitor have different frequency characteristics. Therefore, in order to compare the capacitances satisfactorily by comparing I1 and I2, the frequency f and the amplitude value Vpp of the toner remaining amount detection AC voltage 94 in Equations 1 and 2 are kept constant. There is a need.

次に、トナー残量検知用交流電圧94の波形について考える。図7において、例えば、高圧トランス75の一次巻線が、周波数50kHz、デューティ比10%のクロック信号91によりスイッチング駆動され、直流負バイアス33を得る回路構成になっているものとする。デューティ比を10%に選定している根拠は、高圧トランス75を高効率に駆動させ、所望の高圧バイアス33の出力特性を得るためである。この場合のトナー残量検知用交流電圧94の概略波形を図12に示す。図12に示したトナー残量検知用交流電圧94は、高次の高調波成分を多数含む非対称な矩形波である。このトナー残量検知用交流電圧94をトナー残量検知に用いた場合、上記式1、式2における周波数fの値が多数存在することになり、検知される電流値の比較精度が悪化することが懸念される。   Next, consider the waveform of the toner remaining amount detection AC voltage 94. In FIG. 7, for example, it is assumed that the primary winding of the high-voltage transformer 75 is switched and driven by a clock signal 91 having a frequency of 50 kHz and a duty ratio of 10% to obtain a DC negative bias 33. The reason for selecting the duty ratio to be 10% is to drive the high-voltage transformer 75 with high efficiency and obtain the desired output characteristics of the high-voltage bias 33. FIG. 12 shows a schematic waveform of the toner remaining amount detection AC voltage 94 in this case. The residual toner amount detection AC voltage 94 shown in FIG. 12 is an asymmetric rectangular wave containing many high-order harmonic components. When the toner remaining amount detection AC voltage 94 is used for toner remaining amount detection, there are a large number of values of the frequency f in the above formulas 1 and 2, and the comparison accuracy of the detected current value is deteriorated. Is concerned.

そこで、本実施形態では、トナー残量検知用交流電圧94を生成する高圧電源として、クリーニングシーケンス時に動作する高圧電源を用い、クリーニングシーケンスと異なるタイミングでトナー残量検知を行う。つまり、トナー残量検知時には、高圧トランス75の一次巻線を駆動するクロック信号91の周波数やデューティ比を適宜変更することにより、トナー残量検知用交流電圧94の高調波成分を低減させる。   Therefore, in the present embodiment, a high voltage power source that operates during the cleaning sequence is used as the high voltage power source for generating the toner remaining amount detection AC voltage 94, and the remaining toner amount is detected at a timing different from the cleaning sequence. That is, at the time of toner remaining amount detection, the harmonic component of the toner remaining amount detection AC voltage 94 is reduced by appropriately changing the frequency and duty ratio of the clock signal 91 that drives the primary winding of the high-voltage transformer 75.

例えば、クリーニングシーケンス時におけるクロック信号91が、周波数50kHz、デューティ比10%である場合、トナー残量検知時においては、クロック信号91のデューティ比を50%に切り換える。この場合のトナー残量検知用交流電圧94の概略波形を図13に示す。図13に示したトナー残量検知用交流電圧94は、対称な矩形波であり、図12に示した交流電圧波形に比べて高調波成分が低減されており、トナー残量検知用途として好適である。また、図15に示すように、例えば、トナー残量検知用交流電圧94を、分圧抵抗96、97、および抵抗98、コンデンサ99で構成されるローパスフィルタを介してRSローラ102に印加する。この場合の、ローパスフィルタを介した後のトナー残量検知用交流電圧94の概略波形を図14に示す。図14に示した交流電圧は、単一周波数成分を有する略正弦波であり、図13に示した交流電圧波形に比べて、さらに高調波成分が低減されており、トナー残量検知用として好適である。また、本実施形態の構成は、上記実施形態1における静電容量検知方式によるトナー残量検知においてもインバータ手段の駆動周波数あるいはデューティ比を所定の条件に切り換えることによりトナー残量検知用の交流バイアスを略正弦波とすることができる。このように、ローパスフィルタは、変圧器の出力を分岐した交流電圧を調圧整形して略正弦波電圧を生成する調圧整形手段に相当する。   For example, when the clock signal 91 in the cleaning sequence has a frequency of 50 kHz and a duty ratio of 10%, the duty ratio of the clock signal 91 is switched to 50% when the remaining toner amount is detected. FIG. 13 shows a schematic waveform of the toner remaining amount detection AC voltage 94 in this case. The AC voltage 94 for toner remaining amount detection shown in FIG. 13 is a symmetric rectangular wave, and has a harmonic component reduced as compared with the AC voltage waveform shown in FIG. is there. Further, as shown in FIG. 15, for example, an AC voltage 94 for detecting the remaining amount of toner is applied to the RS roller 102 via a low-pass filter including voltage dividing resistors 96 and 97, a resistor 98, and a capacitor 99. FIG. 14 shows a schematic waveform of the toner remaining amount detection AC voltage 94 after passing through the low-pass filter in this case. The AC voltage shown in FIG. 14 is a substantially sine wave having a single frequency component, and the harmonic component is further reduced as compared with the AC voltage waveform shown in FIG. It is. In addition, the configuration of the present embodiment is also configured to detect the remaining amount of toner by switching the drive frequency or duty ratio of the inverter means to a predetermined condition in the remaining toner amount detection by the capacitance detection method in the first embodiment. Can be a substantially sine wave. As described above, the low-pass filter corresponds to a pressure regulation shaping unit that regulates and shapes the AC voltage branched from the output of the transformer to generate a substantially sinusoidal voltage.

以上のように、クリーニングシーケンスと異なるタイミングでトナー残量検知用の交流バイアスを印加して、インバータ手段の駆動周波数あるいはデューティ比を所定の条件に切り換える。さらに、前記調圧整形手段を分圧器、あるいはローパスフィルタの機能を有する手段として構成することにより、トナー残量検知用の交流バイアスを略正弦波として、トナー残量検知精度向上を図ることができる。また、上記実施形態1における静電容量検知方式によるトナー残量検知においても、トナー残量検知精度向上を図ることができる。それは、インバータ手段の駆動周波数あるいはデューティ比を所定の条件に切り換えることによりトナー残量検知用の交流バイアスを略正弦波するためである。   As described above, an AC bias for detecting the remaining amount of toner is applied at a timing different from the cleaning sequence, and the drive frequency or duty ratio of the inverter means is switched to a predetermined condition. Further, by configuring the pressure adjusting and shaping means as a voltage divider or a means having a function of a low-pass filter, it is possible to improve the accuracy of toner remaining amount detection by setting the AC bias for toner remaining amount detection as a substantially sine wave. . In addition, the remaining toner detection accuracy can be improved also in the remaining toner detection by the capacitance detection method in the first embodiment. This is because the AC bias for detecting the remaining amount of toner is made substantially sinusoidal by switching the drive frequency or duty ratio of the inverter means to a predetermined condition.

なお、本実施形態で説明した構成は、等価な構成であれば適宜変更が可能であり、発明の範囲は図示された構成のみに限定されるものではない。   Note that the configuration described in the present embodiment can be appropriately changed as long as it is an equivalent configuration, and the scope of the invention is not limited to the illustrated configuration.

本発明の実施形態1におけるトナー残量検知機構を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating a toner remaining amount detection mechanism according to the first exemplary embodiment of the present invention. 本発明の実施形態1における画像形成装置の概略構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an image forming apparatus according to a first embodiment of the present invention. 本発明の実施形態1における画像形成装置の高圧電源の回路構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a circuit configuration of a high-voltage power supply of an image forming apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施形態1におけるトナー残量検知機構を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a toner remaining amount detection mechanism according to the first exemplary embodiment of the present invention. 本発明の実施形態2におけるトナー残量検知機構を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram illustrating a toner remaining amount detection mechanism in Embodiment 2 of the present invention. 本発明の実施形態2における画像形成装置の高圧電源の回路構成を示す図である。It is a figure which shows the circuit structure of the high voltage power supply of the image forming apparatus in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施形態2におけるトナー残量検知機構を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a toner remaining amount detection mechanism in Embodiment 2 of the present invention. 本発明の実施形態3における現像装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the image development apparatus in Embodiment 3 of this invention. 従来の画像形成装置の動作シーケンスを示す図である。It is a figure which shows the operation | movement sequence of the conventional image forming apparatus. 本発明の実施形態4における画像形成装置の動作シーケンスを示す図である。It is a figure which shows the operation | movement sequence of the image forming apparatus in Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施形態5におけるトナー残量検知機構を示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram illustrating a toner remaining amount detection mechanism in Embodiment 5 of the present invention. 本発明の実施形態5におけるトナー残量検知用交流電圧の概略波形を示す図である。It is a figure which shows the schematic waveform of the alternating voltage for toner remaining amount detection in Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施形態5におけるトナー残量検知用交流電圧の概略波形を示す図である。It is a figure which shows the schematic waveform of the alternating voltage for toner remaining amount detection in Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施形態5におけるトナー残量検知用交流電圧の概略波形を示す図である。It is a figure which shows the schematic waveform of the alternating voltage for toner remaining amount detection in Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施形態5におけるトナー残量検知機構を示す図である。It is a figure which shows the toner remaining amount detection mechanism in Embodiment 5 of this invention. 従来の画像形成装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the conventional image forming apparatus. 従来の画像形成装置において用いられる現像装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the image development apparatus used in the conventional image forming apparatus. 従来の静電容量検知方式によるトナー残量検知機構の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the toner remaining amount detection mechanism by the conventional electrostatic capacitance detection system. 従来の静電容量検知方式によるトナー残量検知機構の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the toner remaining amount detection mechanism by the conventional electrostatic capacitance detection system. 従来の光透過方式によるトナー残量検知機構の概略構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a schematic configuration of a conventional toner remaining amount detection mechanism using a light transmission method. 従来の画像形成装置において用いられる現像装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the image development apparatus used in the conventional image forming apparatus.

Claims (7)

像担持体に形成された静電潜像を現像するための現像剤を収容する現像剤容器と、
前記現像剤容器内の現像剤を前記像担持体に供給して前記静電潜像を現像する現像剤担持体と、
前記現像剤容器内で、前記現像剤担持体に対向して配置される電極部材と、直流電圧をスイッチングして交流電圧を生成する交流電圧生成回路部と、前記インバータからの交流電圧を変圧器を介して出力し、出力される交流電圧を整流して画像形成のための直流電圧を生成する整流回路部と、前記変圧器から出力される交流電圧を、前記電極部材に印加する交流電圧印加部とを有する高圧電源と、
前記現像剤担持体と前記電極部材との間の静電容量に基づいて前記現像剤容器内の現像剤残量を検知する現像剤残量検知部と
を備えることを特徴とする画像形成装置。
A developer container containing a developer for developing the electrostatic latent image formed on the image carrier;
A developer carrier for developing the electrostatic latent image by supplying the developer in the developer container to the image carrier;
In the developer container, an electrode member disposed to face the developer carrier, an AC voltage generation circuit unit that generates an AC voltage by switching a DC voltage, and a transformer that converts the AC voltage from the inverter A rectifier circuit unit that rectifies the output AC voltage to generate a DC voltage for image formation, and applies an AC voltage output from the transformer to the electrode member. A high-voltage power supply having a section;
An image forming apparatus comprising: a developer remaining amount detecting unit configured to detect a remaining amount of developer in the developer container based on a capacitance between the developer carrying member and the electrode member.
前記電極部材は、前記現像剤担持体に接して現像剤を供給する誘電体を備えた導体または前記現像剤担持体と所定間隔を隔てて配設された導体であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。   The electrode member is a conductor provided with a dielectric that contacts the developer carrying member and supplies the developer, or a conductor disposed at a predetermined interval from the developer carrying member. The image forming apparatus according to 1. 前記交流電圧印加部から前記電極部材に前記交流電圧を印加するか否かを切り換える切り替え部を更に有し、
前記切り換え部は、画像形成を実行していない期間に、前記交流電圧印加部から前記電極部材に前記交流電圧が印加されるように動作することを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。
A switching unit that switches whether to apply the AC voltage to the electrode member from the AC voltage application unit;
3. The image according to claim 1, wherein the switching unit operates so that the AC voltage is applied from the AC voltage application unit to the electrode member during a period in which image formation is not performed. Forming equipment.
前記像担持体に形成した現像剤像を中間転写体に転写する一次転写部と、
前記中間転写体に転写された現像剤像を記録媒体に転写する二次転写部とを更に備え、
前記高圧電源の前記整流回路部によって生成される直流電圧は、前記現像剤担持体に印加される直流電圧、または、前記一次転写部に印加される直流電圧、または、前記二次転写部に印加される直流電圧であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の画像形成装置。
A primary transfer portion for transferring the developer image formed on the image carrier to an intermediate transfer member;
A secondary transfer portion that transfers the developer image transferred to the intermediate transfer member to a recording medium;
The DC voltage generated by the rectifier circuit unit of the high-voltage power supply is applied to the developer carrier, the DC voltage applied to the primary transfer unit, or applied to the secondary transfer unit. 4. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the image forming apparatus is a direct current voltage.
更に、前記二次転写部によって前記記録媒体に現像剤像を転写した後、前記中間転写体に残留した現像剤を回収するクリーニング部を備え、
前記高圧電源の前記整流回路部によって生成される直流電圧は、前記クリーニング部に印加される直流電圧であることを特徴とする請求項4に記載の画像形成装置。
And a cleaning unit that collects the developer remaining on the intermediate transfer body after the developer image is transferred to the recording medium by the secondary transfer unit.
The image forming apparatus according to claim 4, wherein the DC voltage generated by the rectifier circuit unit of the high-voltage power supply is a DC voltage applied to the cleaning unit.
前記直流電圧の前記クリーニング部への印加タイミングは、前記クリーニング部が残留した現像剤を回収するタイミングであることを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 5, wherein the application timing of the DC voltage to the cleaning unit is a timing at which the cleaning unit collects the remaining developer. 前記交流電圧印加部から前記電極部材に前記交流電圧が出力される前に、前記交流電圧を分圧器またはフィルタによって調整する調整回路部を更に備え、
前記インバータは、前記電極部材に前記交流電圧が印加されるタイミングにおいて、スイッチングの周波数あるいはデューティ比を切り換える可能であって
前記インバータは、前記クリーニング部に残留した現像剤を回収するタイミングと、前記電極部材に前記交流電圧を印加するタイミングとで前記スイッチングの周波数またはデューティ比を異なるように設定することを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。
Before the AC voltage is output from the AC voltage application unit to the electrode member, the circuit further includes an adjustment circuit unit that adjusts the AC voltage using a voltage divider or a filter,
The inverter can switch a switching frequency or a duty ratio at a timing when the AC voltage is applied to the electrode member. The inverter collects the developer remaining in the cleaning unit, and the electrode The image forming apparatus according to claim 3, wherein the switching frequency or the duty ratio is set to be different depending on a timing at which the AC voltage is applied to the member.
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