JP2017076096A - Toner amount detection device and image forming apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable compensation of variation in inductance value of a coil.SOLUTION: A toner amount detection device detects the amount of a magnetic toner stored in a developing part included in an image forming apparatus. The toner amount detection device comprises: an oscillation circuit that generates a source electric signal with a certain frequency; a resonance circuit that includes a coil that is arranged to have inductance vary according to the amount of the magnetic toner and a variable capacitor, includes a capacitor circuit that can adjust the capacitance according to the potential to be applied to the variable capacitor, and resonates with the source electric signal to generate a resonance signal; a phase comparison part that detects a phase difference between the source electric signal and the resonance signal and generates a phase difference signal according to the detected phase difference; an integration circuit part that integrates the phase difference signal and generates an output signal; and a control part that adjusts the capacitance so that the frequency of the source electric signal and the frequency of the resonance signal match with each other.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、画像形成装置に使用されるトナー量検出装置、特に磁性トナーを用いた画像形成装置に使用されるトナー量検出装置に関する。   The present invention relates to a toner amount detecting device used in an image forming apparatus, and more particularly to a toner amount detecting device used in an image forming apparatus using magnetic toner.

磁性トナーを用いた画像形成装置(たとえばプリンター、多機能プリンター、又は複合機(Multifunction Peripheral)は、現像器内の粉体トナー量を検出するトナー量検出装置を備えている。トナー量検出装置は、一般に一定の周波数のクロックを発振する発振回路とその周波数に共振する共振回路を有している。トナー量検出装置は、元の発振周波数と共振した周波数の2つの位相を比較してその位相差を利用してトナー量を検出する。共振回路では、発振する源周波数に合わせてコイルインダクタンスやコンデンサ容量が設定されている。ところが、コイルのインダクタンス値は、コイル部品自体のばらつきによって変動する。このような問題に対して、特許文献1は、掃引発振回路が確実に動作することを容易に検査する掃引発振回路を提案している。   An image forming apparatus using magnetic toner (for example, a printer, a multifunction printer, or a multifunction peripheral) includes a toner amount detection device that detects the amount of powder toner in a developing device. In general, the toner amount detection device has an oscillation circuit that oscillates a clock having a constant frequency and a resonance circuit that resonates with the frequency, and compares two phases of the original oscillation frequency and the resonated frequency. The amount of toner is detected by using the phase difference, and in the resonance circuit, the coil inductance and the capacitor capacity are set in accordance with the oscillating source frequency, but the inductance value of the coil varies depending on the variation of the coil component itself. With respect to such problems, Patent Document 1 discloses that the sweep oscillation circuit operates reliably. It has proposed a sweeping oscillation circuit to test the easy.

特開2012−123202号公報JP 2012-123202 A

しかし、コイル部品自体のばらつきによってコイルのインダクタンス値が変動し、共振回路が予め設定される仕様の範囲内とならなかった場合に、共振回路を仕様の範囲内とするための方法については十分に検討されていなかった。   However, when the inductance value of the coil fluctuates due to variations in the coil components and the resonance circuit does not fall within the preset specification range, there is a sufficient method for bringing the resonance circuit within the specification range. It was not examined.

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、コイルのインダクタンス値の変動を補償する技術を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a technique for compensating for fluctuations in the inductance value of a coil.

本発明のトナー量検出装置は、画像形成装置が有する現像部に格納されている磁性トナーの量を検出する。トナー量検出装置は、一定の周波数の源電気信号を生成する発振回路と、前記磁性トナーの量に応じてインダクタンスが変動するように配置されているコイルと、バリキャップを有し、前記バリキャップに印加される電位に応じて静電容量を調整可能に構成されているコンデンサ回路とを有し、前記源電気信号に共振して共振信号を生成する共振回路と、前記源電気信号と前記共振信号の位相差を検出し、前記検出された位相差に応じて位相差信号を生成する位相比較部と、前記位相差信号を積分して出力信号を生成する積分回路部と、前記源電気信号の周波数と前記共振信号の周波数とが一致するように前記静電容量を調整する制御部とを備える。   The toner amount detection device of the present invention detects the amount of magnetic toner stored in the developing unit of the image forming apparatus. The toner amount detection device includes an oscillation circuit that generates a source electric signal having a constant frequency, a coil that is arranged so that an inductance varies according to the amount of the magnetic toner, and a varicap. A capacitor circuit configured to be capable of adjusting an electrostatic capacity according to a potential applied to the resonance circuit, a resonance circuit that resonates with the source electric signal to generate a resonance signal, and the source electric signal and the resonance A phase comparator that detects a phase difference of the signal and generates a phase difference signal according to the detected phase difference; an integration circuit that integrates the phase difference signal to generate an output signal; and the source electrical signal And a controller that adjusts the capacitance so that the frequency of the resonance signal matches the frequency of the resonance signal.

上記のトナー量検出装置において、前記制御部は、予め設定されている条件に基づいて前記源電気信号の周波数と前記共振信号の周波数とを比較し、前記源電気信号の周波数と前記共振信号の周波数とが相違する場合に、前記源電気信号の周波数と前記共振信号の周波数とが一致するように前記静電容量を調整するようにしてもよい。   In the toner amount detection device, the control unit compares the frequency of the source electrical signal with the frequency of the resonance signal based on a preset condition, and compares the frequency of the source electrical signal with the frequency of the resonance signal. When the frequency is different, the capacitance may be adjusted so that the frequency of the source electrical signal matches the frequency of the resonance signal.

本発明の画像形成装置は、上記のトナー量検出装置を有する。   The image forming apparatus of the present invention includes the above-described toner amount detection device.

本発明によれば、コイルのインダクタンス値の変動を補償することができる。   According to the present invention, fluctuations in the inductance value of the coil can be compensated.

本発明の第1実施形態に係るトナー量検出装置の機能構成を示すブロックダイアグラムである。3 is a block diagram illustrating a functional configuration of a toner amount detection device according to the first exemplary embodiment of the present invention. 第1実施形態に係るトナー量検出装置の回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram of a toner amount detection device according to the first embodiment. 比較例と第1実施形態に係るトナー量検出装置の出力特性を示すグラフである。6 is a graph showing output characteristics of a toner amount detection device according to a comparative example and the first embodiment. 第1実施形態に係るトナー量検出装置の調整手順を示すフローチャート。6 is a flowchart illustrating an adjustment procedure of the toner amount detection device according to the first embodiment. 本発明の第2実施形態に係るトナー量検出装置の機能構成を示すブロックダイアグラムである。6 is a block diagram illustrating a functional configuration of a toner amount detection device according to a second embodiment of the present invention. 第2実施形態に係るトナー量検出装置の回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram of a toner amount detection device according to a second embodiment. 第2実施形態に係るトナー量検出装置の処理内容を示すフローチャート。9 is a flowchart illustrating processing contents of a toner amount detection device according to a second embodiment.

以下、本発明を実施するための形態(以下、「実施形態」という)を、図面を参照して以下の順序で説明する。
A.第1実施形態:
B.第2実施形態:
C.変形例:
Hereinafter, modes for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “embodiments”) will be described in the following order with reference to the drawings.
A. First embodiment:
B. Second embodiment:
C. Variations:

A.第1実施形態:
図1は、本発明の第1実施形態に係るトナー量検出装置1の機能構成を示すブロックダイアグラムである。トナー量検出装置1は、画像形成装置が有する現像部に格納されている磁性トナーの量を検出する。トナー量検出装置1は、源発振回路部10と、共振回路部20と、位相比較部30と、積分回路部40と、増幅部50と、周波数調整回路60と、制御部90とを備えている。源発振回路部10は、予め設定されている周波数と振幅の源矩形波Psを発振する。共振回路部20は、源矩形波Psに対して位相差Pdを有する共振矩形波Prを生成する。位相差Pdは、磁性トナーMTの量に応じて変化するが、その詳細については後述する。
A. First embodiment:
FIG. 1 is a block diagram showing a functional configuration of a toner amount detection apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention. The toner amount detection device 1 detects the amount of magnetic toner stored in the developing unit of the image forming apparatus. The toner amount detection device 1 includes a source oscillation circuit unit 10, a resonance circuit unit 20, a phase comparison unit 30, an integration circuit unit 40, an amplification unit 50, a frequency adjustment circuit 60, and a control unit 90. Yes. The source oscillation circuit unit 10 oscillates a source rectangular wave Ps having a preset frequency and amplitude. The resonant circuit unit 20 generates a resonant rectangular wave Pr having a phase difference Pd with respect to the source rectangular wave Ps. The phase difference Pd changes according to the amount of the magnetic toner MT, and details thereof will be described later.

位相比較部30は、源矩形波Psと共振矩形波Prの真偽値(ここでは、高電位を真、低電位を偽とする値)の論理的排他和としての位相差パルスPcを出力する。具体的には、位相差パルスPcは、源矩形波Psと共振矩形波Prのいずれか一方のみが真の場合(相互に真偽が相違する場合)に真(高電位)となり、源矩形波Psと共振矩形波Prの双方が真あるいは偽の場合(相互に真偽が一致する場合)に偽(低電位)となる。源矩形波Psは、源電気信号とも呼ばれる。位相差パルスPcは、位相差信号とも呼ばれる。共振矩形波Prは、共振信号のとも呼ばれる。   The phase comparison unit 30 outputs a phase difference pulse Pc as a logical exclusive sum of the true and false values of the source rectangular wave Ps and the resonant rectangular wave Pr (here, a value in which the high potential is true and the low potential is false). . Specifically, the phase difference pulse Pc becomes true (high potential) when only one of the source rectangular wave Ps and the resonance rectangular wave Pr is true (when the true and false are different from each other), and the source rectangular wave It is false (low potential) when both Ps and the resonant rectangular wave Pr are true or false (when true and false coincide with each other). The source rectangular wave Ps is also called a source electric signal. The phase difference pulse Pc is also called a phase difference signal. The resonance rectangular wave Pr is also called a resonance signal.

積分回路部40は、位相差パルスPcの高電位の時間を積算(積分)して検出可能な信号にする。増幅部50は、トナー量の検出における後段の処理に適した電圧レベルに変換する。周波数調整回路60は、共振回路部20の特性を調整する。   The integration circuit unit 40 integrates (integrates) the high-potential time of the phase difference pulse Pc into a detectable signal. The amplifying unit 50 converts the voltage level to a voltage level suitable for subsequent processing in toner amount detection. The frequency adjustment circuit 60 adjusts the characteristics of the resonance circuit unit 20.

制御部90は、RAMやROM等の主記憶手段、及びMPU(Micro Processing Unit)やCPU(Central Processing Unit)等の制御手段を備えている。また、制御部90は、各種I/O、USB(ユニバーサル・シリアル・バス)、バス、その他バードウェア等のインターフェイスに関連するコントローラ機能を備え、トナー量検出装置1全体を制御する。制御部90は、非一時的な記録媒体であるハードディスクドライブやフラッシュメモリー等からなる記憶装置で、制御部90が実行する処理の制御プログラムやデータを記憶する記憶部(図示せず)を備えている。   The control unit 90 includes main storage means such as RAM and ROM, and control means such as MPU (Micro Processing Unit) and CPU (Central Processing Unit). The control unit 90 also has controller functions related to various I / O, USB (Universal Serial Bus), bus, and other hardware interfaces, and controls the entire toner amount detection apparatus 1. The control unit 90 is a storage device including a hard disk drive or flash memory which is a non-temporary recording medium, and includes a storage unit (not shown) that stores a control program for processing executed by the control unit 90 and data. Yes.

図2は、第1実施形態に係るトナー量検出装置1の回路図である。図2は、特に共振回路部20と周波数調整回路60の回路構成を詳細に図示している。共振回路部20は、インバータVと、2個のコンデンサC1,C2と、磁気的に結合された2個のコイルL1,L2とを備えている。2個のコイルL1,L2は、磁性トナーMTの量に応じて、その近傍の透磁率が変化してインダクタンスが変動するように配置されている。   FIG. 2 is a circuit diagram of the toner amount detection device 1 according to the first embodiment. FIG. 2 particularly illustrates in detail the circuit configurations of the resonance circuit unit 20 and the frequency adjustment circuit 60. The resonance circuit unit 20 includes an inverter V, two capacitors C1 and C2, and two coils L1 and L2 that are magnetically coupled. The two coils L1 and L2 are arranged so that the magnetic permeability in the vicinity thereof changes and the inductance changes according to the amount of the magnetic toner MT.

インバータVは、源矩形波Psの位相を反転(180度シフト)する。2個のコンデンサC1,C2は、それぞれ電圧の位相を90度進めて逆位相とする。インバータVは、源矩形波Psの位相を反転(180度シフト)するので、2個のコンデンサC1,C2による位相の変化を相殺することができる。   The inverter V inverts (shifts 180 degrees) the phase of the source rectangular wave Ps. The two capacitors C1 and C2 advance the phase of the voltage by 90 degrees so as to have opposite phases. The inverter V inverts the phase of the source rectangular wave Ps (shifts by 180 degrees), so that the phase change caused by the two capacitors C1 and C2 can be canceled.

コイルL1は、インバータVとコンデンサC1と第1共振回路(LC回路)を構成している。第1共振回路では、源発振回路部10がインバータVの入力に接続され、インバータVの出力がコンデンサC1の一方の電極に接続され、コンデンサC1の他方の電極にコイルL1の一方の電極に接続され、コイルL1の他方の電極が接地されている。すなわち、インバータVと、コンデンサC1と、コイルL1とで直列回路が構成されている。   The coil L1 constitutes an inverter V, a capacitor C1, and a first resonance circuit (LC circuit). In the first resonance circuit, the source oscillation circuit unit 10 is connected to the input of the inverter V, the output of the inverter V is connected to one electrode of the capacitor C1, and the other electrode of the capacitor C1 is connected to one electrode of the coil L1. The other electrode of the coil L1 is grounded. That is, the inverter V, the capacitor C1, and the coil L1 constitute a series circuit.

コイルL2は、コイルL1と磁気的に結合され、コンデンサC2と周波数調整回路60とで第2共振回路(LC回路)を構成している。コイルL2の一方の電極は接地され、コイルL2の他方の電極はコンデンサC2の一方の電極と周波数調整回路60の一方の電極とに接続されている。コンデンサC2の他方の電極は、位相比較部30の入力に接続されている。周波数調整回路60の他方の電極は、接地されている。コイルL2は、周波数調整回路60の静電容量とコンデンサC2の静電容量の和に相当する合成容量とLC回路を構成していることになる。なお、周波数調整回路60の静電容量とコンデンサC2の並列回路は、コンデンサ回路とも呼ばれる。   The coil L2 is magnetically coupled to the coil L1, and the capacitor C2 and the frequency adjustment circuit 60 constitute a second resonance circuit (LC circuit). One electrode of the coil L2 is grounded, and the other electrode of the coil L2 is connected to one electrode of the capacitor C2 and one electrode of the frequency adjustment circuit 60. The other electrode of the capacitor C2 is connected to the input of the phase comparison unit 30. The other electrode of the frequency adjustment circuit 60 is grounded. The coil L2 constitutes an LC circuit with a combined capacitance corresponding to the sum of the capacitance of the frequency adjustment circuit 60 and the capacitance of the capacitor C2. The parallel circuit of the capacitance of the frequency adjustment circuit 60 and the capacitor C2 is also referred to as a capacitor circuit.

周波数調整回路60は、バリキャップ61と、第1コンデンサ62と、第2コンデンサ63とを備えている。バリキャップ61の一方の電極と第1コンデンサ62の一方の電極は、いずれも接地されている。バリキャップ61の他方の電極と第1コンデンサ62の他方の電極は、いずれも第2コンデンサ63の一方の電極に接続されている。第2コンデンサ63の他方の電極は、コンデンサC2とともにコイルL2に接続されている。すなわち、バリキャップ61は、第1コンデンサ62と並列に接続されている。バリキャップ61と第1コンデンサ62とで構成される並列回路は、第2コンデンサ63と直列回路を構成している。   The frequency adjustment circuit 60 includes a varicap 61, a first capacitor 62, and a second capacitor 63. One electrode of the varicap 61 and one electrode of the first capacitor 62 are both grounded. The other electrode of the varicap 61 and the other electrode of the first capacitor 62 are both connected to one electrode of the second capacitor 63. The other electrode of the second capacitor 63 is connected to the coil L2 together with the capacitor C2. That is, the varicap 61 is connected in parallel with the first capacitor 62. A parallel circuit composed of the varicap 61 and the first capacitor 62 constitutes a series circuit with the second capacitor 63.

バリキャップ61と第2コンデンサ63との接続点Jには、制御部90の出力端子が接続されている。バリキャップ61は、制御部90が接続点Jに印加する制御電圧によって静電容量が変化する。具体的には、バリキャップ61の静電容量は、制御電圧の平方根に反比例する。このように、周波数調整回路60は、制御部90から制御電圧によって操作可能な可変の静電容量を有している。これにより、第2共振回路(LC回路)は、制御部90によって特性を調整できることになる。   An output terminal of the control unit 90 is connected to a connection point J between the varicap 61 and the second capacitor 63. The capacitance of the varicap 61 varies depending on the control voltage applied to the connection point J by the control unit 90. Specifically, the capacitance of the varicap 61 is inversely proportional to the square root of the control voltage. Thus, the frequency adjustment circuit 60 has a variable capacitance that can be operated by the control voltage from the control unit 90. Thereby, the characteristics of the second resonance circuit (LC circuit) can be adjusted by the control unit 90.

2個のコイルL1,L2は、近傍に配置されている磁性トナーMTの量に応じて源矩形波Psと共振矩形波Prとの間に位相差Pdを生じさせる。位相差Pdは、積分回路部40で積算され、さらに、増幅部50において、トナー量の検出における後段の処理に適した電圧レベルに増幅される。このようにして、トナー量検出装置1は、位相差Pdに応じて変動する電圧を出力する(出力電圧)。出力電圧は、出力信号とも呼ばれる。   The two coils L1 and L2 generate a phase difference Pd between the source rectangular wave Ps and the resonant rectangular wave Pr in accordance with the amount of magnetic toner MT disposed in the vicinity. The phase difference Pd is integrated by the integration circuit unit 40, and further amplified by the amplification unit 50 to a voltage level suitable for subsequent processing in toner amount detection. In this way, the toner amount detection device 1 outputs a voltage that varies according to the phase difference Pd (output voltage). The output voltage is also called an output signal.

図3は、比較例と第1実施形態に係るトナー量検出装置1の出力特性を示すグラフである。図3(a)は、比較例は基準値電圧の調整を行わなかった場合の出力特性を示すグラフである。図3(b)は、第1実施形態は基準値電圧の調整を行った場合の出力特性を示すグラフである。横軸は、バリキャップ61の静電容量Cvを示し、縦軸は、トナー量検出装置1の出力電圧を示している。本実施形態では、バリキャップ61の静電容量を変化させることによって、曲線CH及び曲線CLの特性カーブにおいて横軸の任意の点が利用できることになる。   FIG. 3 is a graph showing output characteristics of the toner amount detection apparatus 1 according to the comparative example and the first embodiment. FIG. 3A is a graph showing the output characteristics when the reference value voltage is not adjusted in the comparative example. FIG. 3B is a graph showing output characteristics when the reference voltage is adjusted in the first embodiment. The horizontal axis represents the capacitance Cv of the varicap 61, and the vertical axis represents the output voltage of the toner amount detection device 1. In the present embodiment, by changing the capacitance of the varicap 61, any point on the horizontal axis can be used in the characteristic curves of the curve CH and the curve CL.

曲線CHは、コイルL2のインダクタンスLとコンデンサC2の静電容量Cの積が個体ばらつきで過大な場合の特性を示している。曲線CLは、コイルL2のインダクタンスLとコンデンサC2の静電容量Cの積が個体ばらつきで過小な場合の特性を示している。   A curve CH indicates characteristics when the product of the inductance L of the coil L2 and the capacitance C of the capacitor C2 is excessive due to individual variation. A curve CL indicates characteristics when the product of the inductance L of the coil L2 and the capacitance C of the capacitor C2 is too small due to individual variation.

図3(a)において、曲線CHの領域R1に着目する。領域R1では、調整のための基準電圧Vrefの近傍において調整感度S1(接線S1の傾斜)が過度に大きいことが分かる。すなわち、バリキャップ61の静電容量Cv1近傍における静電容量Cvの微少な変化によって出力電圧が基準電圧Vrefの近傍において過度に大きく変化するため調整が困難である。   In FIG. 3A, attention is focused on a region R1 of the curve CH. In the region R1, it can be seen that the adjustment sensitivity S1 (inclination of the tangent S1) is excessively large in the vicinity of the reference voltage Vref for adjustment. That is, adjustment is difficult because the output voltage changes excessively in the vicinity of the reference voltage Vref due to a slight change in the capacitance Cv in the vicinity of the capacitance Cv1 of the varicap 61.

図3(a)において、曲線CLの領域R2に着目する。領域R2では、バリキャップ61の静電容量Cvの調整によって出力電圧を基準電圧Vrefに到達させることができない。すなわち、曲線CLは、基準電圧Vrefに調整できないことを意味している。   In FIG. 3A, attention is focused on a region R2 of the curve CL. In the region R2, the output voltage cannot reach the reference voltage Vref by adjusting the capacitance Cv of the varicap 61. That is, the curve CL means that the reference voltage Vref cannot be adjusted.

図3(b)において、曲線CHの領域R1Aに着目する。領域R1Aでは、調整のための基準電圧VrefAが基準電圧Vrefよりも高く設定されているので、基準電圧VrefAの近傍において調整感度S1A(接線S1Aの傾斜)が適切であることが分かる。すなわち、バリキャップ61の静電容量Cvの変化によって出力電圧が基準電圧VrefAの近傍において適切に変化するので、調整が容易である。   In FIG. 3B, attention is paid to a region R1A of the curve CH. In the region R1A, since the reference voltage VrefA for adjustment is set higher than the reference voltage Vref, it can be seen that the adjustment sensitivity S1A (the slope of the tangent S1A) is appropriate in the vicinity of the reference voltage VrefA. That is, since the output voltage appropriately changes in the vicinity of the reference voltage VrefA due to the change in the capacitance Cv of the varicap 61, adjustment is easy.

図3(b)において、曲線CLの領域R2Bに着目する。領域R2Bでは、調整のための基準電圧VrefBが基準電圧Vrefよりも低く設定されているので、バリキャップ61の静電容量Cvの調整によって出力電圧を基準電圧VrefBに到達させることがでる。すなわち、曲線CLは、基準電圧VrefBに調整可能となっていることを意味している。さらに、基準電圧VrefBの近傍において調整感度S1B(接線S1Aの傾斜)が適切であることも分かる。すなわち、バリキャップ61の静電容量Cvの変化によって出力電圧が基準電圧VrefBの近傍において適切に変化するので、調整が容易である。   In FIG. 3B, attention is paid to a region R2B of the curve CL. In the region R2B, since the reference voltage VrefB for adjustment is set lower than the reference voltage Vref, the output voltage can reach the reference voltage VrefB by adjusting the capacitance Cv of the varicap 61. That is, the curve CL means that the reference voltage VrefB can be adjusted. It can also be seen that the adjustment sensitivity S1B (inclination of the tangent S1A) is appropriate in the vicinity of the reference voltage VrefB. That is, since the output voltage changes appropriately in the vicinity of the reference voltage VrefB due to the change in the capacitance Cv of the varicap 61, the adjustment is easy.

図4は、第1実施形態に係るトナー量検出装置1の調整手順を示すフローチャートである。ステップS11では、トナー量検出装置1の出力電圧を最大とする。トナー量検出装置1の最大出力電圧は、バリキャップ61の静電容量Cvを最小(制御電圧=0V)とすることによって、あるいは掃引で探索することによって得られる。ステップS12では、最大出力電圧を取得する。ステップS13では、最大出力電圧の所定の係数(たとえば80%)を乗じる。所定の係数は、図3に示される出力特性のグラフの形状によって予め設定することができる。ステップS14では、絶対値補正が行われる。絶対値補正は、所定の係数を乗じて得られた電圧に基づいて行われる。   FIG. 4 is a flowchart showing an adjustment procedure of the toner amount detection apparatus 1 according to the first embodiment. In step S11, the output voltage of the toner amount detection device 1 is maximized. The maximum output voltage of the toner amount detection device 1 is obtained by setting the electrostatic capacity Cv of the varicap 61 to the minimum (control voltage = 0 V) or by searching by sweeping. In step S12, the maximum output voltage is acquired. In step S13, a predetermined coefficient (for example, 80%) of the maximum output voltage is multiplied. The predetermined coefficient can be set in advance according to the shape of the output characteristic graph shown in FIG. In step S14, absolute value correction is performed. The absolute value correction is performed based on a voltage obtained by multiplying a predetermined coefficient.

このように、第1実施形態では、バリキャップ61の静電容量Cvを変化と、基準電圧の設定によってトナー量検出装置1の出力特性の任意の点を利用することができる。これにより、2個のコイルL1,L2のインダクタンスの個体ばらつきを吸収するとともに、調整作業を行いやすい傾斜を有する部分を有効利用して調整作業の負担を軽減し、2個のコイルL1,L2のインダクタンスの個体ばらつきに起因する不良を低減して歩留まりを向上させることもできる。   Thus, in the first embodiment, any point of the output characteristics of the toner amount detection device 1 can be used by changing the capacitance Cv of the varicap 61 and setting the reference voltage. This absorbs individual variations in the inductance of the two coils L1 and L2, and reduces the burden of the adjustment work by effectively using the portion having a slope that facilitates the adjustment work. It is also possible to improve the yield by reducing defects due to individual variations in inductance.

B.第2実施形態:
図5は、本発明の第2実施形態に係るトナー量検出装置1aの機能構成を示すブロックダイアグラムである。図6は、第2実施形態に係るトナー量検出装置1aの回路図である。第2実施形態に係るトナー量検出装置1aは、切替スイッチ70を有する点で第1実施形態に係るトナー量検出装置1と相違し、他の構成で共通する。切替スイッチ70は、共振矩形波Prの出力先を位相比較部30と制御部90とのいずれかに切り替えることができる。
B. Second embodiment:
FIG. 5 is a block diagram showing a functional configuration of the toner amount detection device 1a according to the second embodiment of the present invention. FIG. 6 is a circuit diagram of the toner amount detection device 1a according to the second embodiment. The toner amount detection device 1a according to the second embodiment is different from the toner amount detection device 1 according to the first embodiment in that it includes a changeover switch 70, and is common in other configurations. The changeover switch 70 can switch the output destination of the resonant rectangular wave Pr to either the phase comparison unit 30 or the control unit 90.

図7は、第2実施形態に係るトナー量検出装置1aの処理内容を示すフローチャートである。ステップS21では、トナー量検出装置1aを備える画像形成装置の電源が投入される。ステップS22では、制御部90は、切替スイッチ70を操作して共振回路部20を制御部90に接続する。これにより、制御部90は、共振回路部20の共振矩形波Prと源矩形波Psとを入力可能な状態となる。   FIG. 7 is a flowchart showing the processing contents of the toner amount detection apparatus 1a according to the second embodiment. In step S21, the image forming apparatus including the toner amount detection device 1a is turned on. In step S <b> 22, the control unit 90 operates the changeover switch 70 to connect the resonance circuit unit 20 to the control unit 90. Thereby, the control unit 90 is in a state where the resonance rectangular wave Pr and the source rectangular wave Ps of the resonance circuit unit 20 can be input.

ステップS23では、制御部90は、共振矩形波Prの周波数である共振周波数(f)を測定する。共振周波数(f)の測定は、たとえば予め設定された時間内のパルス数をカウントすることによって行うことができる。源矩形波Psの周波数である源発振周波数(F)についても同様に計測される。   In step S23, the control unit 90 measures the resonance frequency (f) that is the frequency of the resonance rectangular wave Pr. The resonance frequency (f) can be measured, for example, by counting the number of pulses within a preset time. The source oscillation frequency (F) that is the frequency of the source rectangular wave Ps is also measured in the same manner.

ステップS24では、制御部90は、源矩形波Psの周波数である源発振周波数(F)と共振矩形波Prの周波数である共振周波数(f)とを比較する。源発振周波数(F)と共振周波数(f)とが一致しない場合には、処理がステップS25に進められる。ここで、「一致」とは、必ずしも厳密に一致することを意味せず、予め想定されている誤差(公差)の範囲内であることを意味する。   In step S24, the control unit 90 compares the source oscillation frequency (F) that is the frequency of the source rectangular wave Ps with the resonance frequency (f) that is the frequency of the resonant rectangular wave Pr. If the source oscillation frequency (F) does not match the resonance frequency (f), the process proceeds to step S25. Here, “matching” does not necessarily mean that matching is strictly necessary, but means that it is within a presumed error (tolerance) range.

ステップS25では、制御部90は、バリキャップ61の静電容量Cvを調整し、処理をステップS23に戻す。この処理を繰り返すことにより、共振周波数(f)と源発振周波数(F)とを一致させることができる。共振周波数(f)と源発振周波数(F)とが一致すると、処理がステップS26に進められる。   In step S25, the control unit 90 adjusts the electrostatic capacitance Cv of the varicap 61, and returns the process to step S23. By repeating this process, the resonance frequency (f) and the source oscillation frequency (F) can be matched. When the resonance frequency (f) matches the source oscillation frequency (F), the process proceeds to step S26.

ステップS26では、制御部90は、切替スイッチ70を操作して共振回路部20を位相比較部30に接続する。これにより、トナー量検出装置1aは、第1実施例と同様にトナー量に応じた出力電圧を出力して、トナー量の計測を可能とすることができる。ステップS27では、制御部90は、一定の環境変化(たとえば温度変化)を検出したとき、及び経時的な変化に基づいて処理をステップS23に戻す。このように、ステップS23は、予め設定されている条件に基づいて処理をステップS23に戻す。   In step S <b> 26, the control unit 90 operates the changeover switch 70 to connect the resonance circuit unit 20 to the phase comparison unit 30. Thereby, the toner amount detection device 1a can output the output voltage corresponding to the toner amount and measure the toner amount as in the first embodiment. In step S27, the control unit 90 returns the process to step S23 when detecting a certain environmental change (for example, temperature change) and based on the change over time. Thus, step S23 returns the process to step S23 based on the preset condition.

このように、第2実施形態では、共振矩形波Prの周波数である共振周波数(f)を源矩形波Psの周波数である源発振周波数(F)に自動的に一致させることができるので、出力電圧を調整する場合よりも部品や回路の特性ばらつきを排除してトナー量検出の精度をさらに向上させることができる。さらに、CPUで構成可能な制御部90によって、バリキャップ61の静電容量Cvを調整して共振周波数(f)を制御することができるので、簡易な構成で実現可能である。   As described above, in the second embodiment, the resonance frequency (f) that is the frequency of the resonance rectangular wave Pr can be automatically matched with the source oscillation frequency (F) that is the frequency of the source rectangular wave Ps. It is possible to further improve the accuracy of toner amount detection by eliminating variations in the characteristics of components and circuits than when adjusting the voltage. Furthermore, since the resonance frequency (f) can be controlled by adjusting the electrostatic capacity Cv of the varicap 61 by the control unit 90 that can be configured by the CPU, it can be realized with a simple configuration.

本発明は、上記各実施形態だけでなく、以下のような変形例でも実施することができる。   The present invention can be implemented not only in the above embodiments but also in the following modifications.

C.変形例:
変形例1:上記各実施形態では、第1実施例と第2実施例は、単独で構成されているが、組み合わせることも可能である。第1実施例及び第2実施例は、それぞれ単独でも組み合わせても構成可能である。
C. Variations:
Modification 1: In each of the above-described embodiments, the first and second examples are configured independently, but may be combined. The first and second embodiments can be configured independently or in combination.

変形例2:上記各実施形態では、増幅部50で増幅したアナログ電圧値を使用して磁性トナーの量を検出しているが、たとえば増幅部50を使用することなく、デジタル処理のみで磁性トナーの量を検出するようにしてもよい。   Modification 2: In each of the above embodiments, the amount of magnetic toner is detected using the analog voltage value amplified by the amplification unit 50. For example, without using the amplification unit 50, the magnetic toner is obtained only by digital processing. May be detected.

変形例3:上記各実施形態では、電気信号として矩形波を使用しているが、他の波形、たとえば正弦波を使用してもよい。ただし、矩形波を使用すれば、位相差の検知等を簡易に実装することができるという利点がある。   Modification 3: In each of the above embodiments, a rectangular wave is used as the electrical signal, but other waveforms such as a sine wave may be used. However, if a rectangular wave is used, there is an advantage that phase difference detection and the like can be easily implemented.

1、1a トナー量検出装置
10 源発振回路部
20 共振回路部
30 位相比較部
40 積分回路部
50 増幅部
60 周波数調整回路
61 バリキャップ
62 第1コンデンサ
63 第2コンデンサ
70 切替スイッチ
90 制御部

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1a Toner amount detection apparatus 10 Source oscillation circuit part 20 Resonance circuit part 30 Phase comparison part 40 Integration circuit part 50 Amplification part 60 Frequency adjustment circuit 61 Varicap 62 First capacitor 63 Second capacitor 70 Changeover switch 90 Control part

Claims (3)

画像形成装置が有する現像部に格納されている磁性トナーの量を検出するトナー量検出装置であって、
一定の周波数の源電気信号を生成する発振回路と、
前記磁性トナーの量に応じてインダクタンスが変動するように配置されているコイルと、バリキャップを有し、前記バリキャップに印加される電位に応じて静電容量を調整可能に構成されているコンデンサ回路とを有し、前記源電気信号に共振して共振信号を生成する共振回路と、
前記源電気信号と前記共振信号の位相差を検出し、前記検出された位相差に応じて位相差信号を生成する位相比較部と、
前記位相差信号を積分して前記検出に使用される出力信号を生成する積分回路部と、
前記源電気信号の周波数と前記共振信号の周波数とが一致するように前記静電容量を調整する制御部と、
を備えるトナー量検出装置。
A toner amount detection device for detecting the amount of magnetic toner stored in a developing unit of an image forming apparatus,
An oscillation circuit for generating a source electric signal having a constant frequency;
A capacitor having a coil and a varicap arranged so that the inductance varies according to the amount of the magnetic toner, and a capacitance that can be adjusted according to the potential applied to the varicap. A resonant circuit that resonates with the source electrical signal to generate a resonant signal;
Detecting a phase difference between the source electric signal and the resonance signal, and generating a phase difference signal according to the detected phase difference;
An integrating circuit unit that integrates the phase difference signal to generate an output signal used for the detection;
A controller that adjusts the capacitance so that the frequency of the source electrical signal and the frequency of the resonance signal match;
A toner amount detection device comprising:
請求項1に記載のトナー量検出装置であって、
前記制御部は、予め設定されている条件に基づいて前記源電気信号の周波数と前記共振信号の周波数とを比較し、前記源電気信号の周波数と前記共振信号の周波数とが相違する場合に、前記源電気信号の周波数と前記共振信号の周波数とが一致するように前記静電容量を調整するトナー量検出装置。
The toner amount detection device according to claim 1,
The control unit compares the frequency of the source electrical signal and the frequency of the resonance signal based on a preset condition, and when the frequency of the source electrical signal and the frequency of the resonance signal are different, A toner amount detection device that adjusts the electrostatic capacitance so that the frequency of the source electrical signal and the frequency of the resonance signal match.
画像形成装置であって、
請求項1又は2に記載のトナー量検出装置を有する画像形成装置。

An image forming apparatus,
An image forming apparatus comprising the toner amount detection device according to claim 1.

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