JP2678356B2 - トナー濃度検出回路 - Google Patents

トナー濃度検出回路

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、静電式複写機の現像装置におけるトナー濃
度検出回路に関する。 (発明の概要) 本発明は、記録体の潜像面へ現像粉を付着させて潜像
を現像する静電式複写機の現像装置で使用するトナー濃
度検出回路であって、トナーボックスにコイルを装着
し、該コイルのトナー濃度に応じたインダクタンス変化
をそのコイルを利用した発振回路の発振周波数変化とし
て取り出してトナー濃度を電気的に確実に検出するのに
適した構成を持ち、トナーの補給時期を正確に検出でき
るものである。 (従来の技術) 従来の静電式複写機の現像装置としては、特公昭51−
14896号に示されるものがある。この特公昭51−14896号
の装置は、現像粉(鉄粉とトナーとを混合したもの)を
収容した箱内にコイルを配置し、トナーが消費されてト
ナー濃度が低下すると、現像粉中の鉄粉の割合が増加し
て前記コイルのインダクタンスが増加することを利用し
て適宜トナーを自動補給するようにしたものである。 (発明が解決しようとする問題点) ところで、コイルのインダクタンスを直接的に計測す
るのでは、実際の回路構成が複雑化してしまう問題点が
あった。 (問題点を解決するための手段) 本発明は、上記の点に鑑み、コイルを利用して発振回
路を構成すれば、コイルのインダクタンスの変化が発振
回路の発振周波数変化として現れることに着目し、簡単
な構成により、静電式複写機の現像装置におけるトナー
濃度を検出可能な高感度かつ高信頼度のトナー濃度検出
回路を提供しようとするものである。 本発明は、トナーボックス中の現像粉のトナー濃度に
応じてインダクタンスが変化する如く当該トナーボック
スに装着されるコイルと、該コイルを発振素子として利
用しトナー濃度が変化すると発振周波数が変化する自励
発振回路と、該自励発振回路の発振周波数を整数分の1
に分周する分周器と、該分周器の出力を用いてCR時定数
回路により該分周器の出力周波数で定まる周期のパルス
列を出力するものであって、当該分周器の出力の周波数
変化に応じて前記パルス列のパルス幅、前記パルス列の
隣合うパルス間隔の少なくともいずれか一方を変化させ
るパルス発生器と、該パルス発生器の出力である前記パ
ルス列を積分する積分器とを備えた構成によって、上記
従来技術の問題点を解消している。 (作用) 本発明のトナー濃度検出回路においては、トナーボッ
クスにコイルを装着し、該コイルのトナー濃度に応じた
インダクタンス変化をそのコイルを利用した自励発振回
路の発振周波数変化として取り出し、さらに発振周波数
を分周したパルス列の変化で表し、該パルス列の変化を
積分した結果からトナー濃度変化を検出するようにして
おり、コイルのインダクタンス自体を直接測定する回路
よりも回路構成が簡単になり、トナー濃度検出動作の信
頼性も高い。 (実施例) 以下、本発明に係るトナー濃度検出回路の基本例及び
実施例を図面に従って説明する。 第1図は本発明の原理説明のための基本例を示す。こ
の図において、鉄粉とトナーとを混合した現像粉1はト
ナーボックス2内に収納されており、トナーボックス2
の側壁には、磁心例えばポットコアに巻線を施したコイ
ル3が配設されている。 トナーボックス2に収納されている現像粉1はトナー
ボックス2の底板6に設けられた孔7により案内体8に
所定量与えられるようになっている。 運搬手段としての磁気ベルト4は無端状であり、プー
リー5A,5B間に張架されている。そして、プーリー5Aを
電動機等の駆動源で矢印P方向に回転させると、磁気ベ
ルト4は矢印Q方向に走行する。 プーリー5Aの右端R点には、磁気ベルト4から現像粉
1を機械的又はその他の方法で離脱させる手段(図示省
略)が配置され、磁気ベルト4から離脱した現像粉1は
再びトナーボックス2内に落下する。 前記コイル3には、当該コイル3を発振素子として利
用する自励発振回路11が接続され、該自励発振回路11に
は分周器12が接続される。該分周器12は発振周波数を1/
Nに(N:整数)に分周するものである。この分周器12に
はパルス発生器13が接続される。該パルス発生器13は分
周器12の出力の周波数が低下すると分周後の周波数で定
まる周期のパルス列のパルス幅を大きくするもの、ある
いは一定パルス幅のパルス列の間隔を短くするもの、さ
らにはパルス列のパルス幅を大きくしかつパルス列の間
隔を短くするもの等である。パルス発生器13には積分器
14が接続され、積分器14の出力(アナログ出力)は増幅
器15で増幅されるようになっている。 以上の構成において、駆動源により前記プーリー5Aが
回転すると、磁気ベルト4は案内体8内の現像粉1を磁
気力で吸引付着し、矢印Q方向に走行し、プーリー5Aの
円弧部分に接している磁気ベルト4に付着した現像粉1
で記録体20の潜像部分を現像し可視像とする。 上記現像動作が繰り返されて現像粉中のトナーが消費
され、トナー濃度が低下すると、トナーボックス2に一
体化されたコイル3のインダクタンスは、現像粉中の鉄
粉の割合の増加に起因して大きくなり、そのコイル3を
利用した自励発振回路11の発振周波数は低下する。 この結果、発振周波数を分周する分周器12の周波数も
下がる。すると、パルス発生器13は、分周後の周波数で
定まるパルス列のパルス幅を大きくするか、あるいは一
定パルス幅のパルス列の間隔を短くするか、さらにはパ
ルス列のパルス幅を大きくしかつパルス列の間隔を短く
したりするので、パルス発生器13の出力を積分する積分
器14の出力は増加し、積分器14の出力(アナログ出力)
は増加し、積分器14の出力を増幅する増幅器15の出力
(アナログ出力)も増加する。従って、増幅器15の出力
端子Outに現れる出力偏差ΔVとトナー濃度との関係は
第2図に示すようになり、トナー濃度が所定値より低下
したことを示す増幅器出力をランプ、LED、ブザー等で
表示することによって、操作者にトナーボックス2への
トナー補給を促すようにする。 第3図は本発明をさらに具体的に説明する第1実施例
である。この図において、自励発振回路11は、2つのイ
ンバータ・ゲート(NOT回路)G1,G2と、インバータ・ゲ
ートG1の入出力端子間に接続されるLC共振回路からなっ
ている。LC共振回路は、前記トナーボックス2に装着さ
れたコイル3を含み、該コイル3に対して直列のコイル
LとコンデンサC1,C2とから成る。 このような発振回路11は例えば数100kHzで発振するも
のであり、a1点の波形、すなわち発振出力波形は第4図
に示す通りである。そして、前述したように、トナーボ
ックス2内のトナー濃度が低下するとコイル3のインダ
クタンスが増加するから、発振回路11の発振周波数は低
下する。 分周器12は前記発振回路11の発振出力を例えば数kHz
程度に分周するものであり、分周出力(第4図に示すb1
点の波形)をパルス発生器13に加える。 パルス発生器13は、コンデンサCXと抵抗RXの時定数を
持つ単安定マルチバイブレータであり、その出力(第4
図に示すc1点の波形)はb1点の波形の立ち下がり又は立
ち上がりでトリガーされ時間Tw(Tw=CX・RX)だけロー
・レベルとなる。この時間TWは発振周波数に拘わらず一
定であり、従って、発振周波数、すなわち分周後の周波
数が低下すれば、c1点におけるパルス列の各パルス幅T1
は大きくなる。 積分器14は、高抵抗Ryと大容量コンデンサCyとの積分
時定数回路と増幅器OP1とからなり、前記パルス発生器1
3より出力されたパルス列を積分し、平均化して後段の
増幅器15に加える。 増幅器15は演算増幅器OP2を用いたものであり、その
出力端子Outには、トナー濃度が所定値以下に低下した
時に正電圧が現れ、この正電圧を利用して表示手段を駆
動することができる。 第5図は本発明をさらに具体的に説明する第2実施例
である。この図において、自励発振回路11、分周器12、
積分器14の構成は、前述の第1実施例と同様の構造でよ
いので、主としてパルス発生器13の部分について説明す
る。このパルス発生器13は3つのインバータ・ゲート
(NOT回路)G3,G4,G5と、第1のCR時定数回路をなすコ
ンデンサC3及び抵抗R1と、第2のCR時定数回路をなすコ
ンデンサC4及び抵抗R2とを有している。 この第5図の第2実施例の場合、分周器12の出力であ
るa2点の波形、第1のCR時定数回路の接続されたインバ
ータ・ゲートG3の入力端のb2点の波形、インバータ・ゲ
ートG3の出力端のc2点の波形、第2のCR時定数回路の接
続されたインバータ・ゲートG4の入力側のd2点の波形、
インバータ・ゲートG4の出力端のe2点の波形、インバー
タ・ゲートG5の出力端のf2点の波形が第6図に示され
る。 第6図のf2点の波形から判るように、得られたパルス
列の周期は分周器出力に一致し、パルス幅T2は前記第2
の時定数回路により定まるので一定である。従って、第
5図の回路では、発振回路11の発振周波数が低下し、分
周後の周波数が低下すると、パルス発生器13の出力であ
る一定パルス幅のパルス列の周期は長くなり(隣合うパ
ルス間隔は長くなり)、積分器14の出力は低下する。こ
の積分器14の出力低下を演算増幅器OP3の反転入力端に
印加して、正電圧の増幅器15の出力を得ている。 第7図は本発明をさらに具体的に説明する第3実施例
である。この図において、自励発振回路11、分周器12、
積分器14及び増幅器15の構成は、前述の第1実施例と同
様の構造でよいので、主としてパルス発生器13の部分に
ついて説明する。このパルス発生器13はアンド・ゲート
(AND回路)G6と3つのインバータ・ゲート(NOT回路)
G7,G8,G9と、第1のCR時定数回路をなすコンデンサC5
び抵抗R3と、第2のCR時定数回路をなすコンデンサC6
び抵抗R4とを有している。 この第7図の第3実施例の場合、分周器12の出力であ
るa3点の波形、アンド・ゲートG6の出力端のb3点の波
形、第1のCR時定数回路の接続されたインバータ・ゲー
トG7の入力端のc3点の波形、第2のCR時定数回路の接続
されたインバータ・ゲートG8の入力側のd3点の波形、イ
ンバータ・ゲートG8の出力端のe3点の波形、インバータ
・ゲートG9の入力端のf3点の波形、インバータ・ゲート
G9の出力端g3点の波形が第8図に示される。 第8図のd3点の波形における時間t1(C6R4の約1.7
倍)、e3点の波形における時間t2(C5R3の約1.7倍)は
それぞれ周波数に関係なく一定であり、g3点のパルス幅
T3は、 T3=T−(t1+t2) (但しTは分周後の周期) となり、発振回路11の発振周波数が低下し、分周後の周
波数が低下すると、パルス発生器13の出力であるパルス
列の隣合う間隔(=t1+t2)は一定、パルス幅は大きく
なる。このため、積分器14の出力は増加し、増幅器15の
出力端子Outに正電圧が得られる。 なお、パルス発生器には、種々の変形を加えることが
でき、分周器の出力の周波数変化に応じてパルス列のパ
ルス幅、パルス列の周期のいずれか一方もしくは両方を
変化させることが可能なものであれば良い。 (発明の効果) 以上説明したように、本発明のトナー濃度検出回路に
よれば、トナーボックス中の現像粉のトナー濃度に応じ
てインダクタンスが変化する如く当該トナーボックスに
装着されるコイルと、該コイルを発振素子として利用し
トナー濃度が変化すると発振周波数が変化する自励発振
回路と、該自励発振回路の発振周波数を整数分の1に分
周する分周器と、該分周器の出力を用いてCR時定数回路
により該分周器の出力周波数で定まる周期のパルス列を
出力するものであって、当該分周器の出力の周波数変化
に応じて前記パルス列のパルス幅、前記パルス列の隣合
うパルス間隔の少なくともいずれか一方を変化させるパ
ルス発生器と、該パルス発生器の出力である前記パルス
列を積分する積分器とを具備しているので、静電式複写
機の現像装置におけるトナー濃度を高感度かつ高信頼度
で検出可能である。また、回路構成も簡単でよく、小形
に構成できる。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明に係るトナー濃度検出回路の原理説明の
ための構成図、第2図は第1図の構成におけるトナー濃
度と出力偏差との関係を示すグラフ、第3図は本発明の
第1実施例を示す回路図、第4図は第1実施例の動作を
説明する波形図、第5図は本発明の第2実施例を示す回
路図、第6図は第2実施例の動作を説明する波形図、第
7図は本発明の第3実施例を示す回路図、第8図は第3
実施例の動作を説明する波形図である。 1……現像粉、2……トナーボックス、3……コイル、
4……磁気ベルト、5A,5B……プーリー、11……自励発
振回路、12……分周器、13……パルス発生器、14……積
分器、15……増幅器。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−26879(JP,A) 特開 昭56−43556(JP,A) 特開 昭56−144464(JP,A) 特開 昭59−7977(JP,A) 特開 昭53−29737(JP,A) 特開 昭58−105261(JP,A)

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.トナーボックス中の現像粉のトナー濃度に応じてイ
    ンダクタンスが変化する如く当該トナーボックスに装着
    されるコイルと、 該コイルを発振素子として利用しトナー濃度が変化する
    と発振周波数が変化する自励発振回路と、 該自励発振回路の発振周波数を整数分の1に分周する分
    周器と、 該分周器の出力を用いてCR時定数回路により該分周器の
    出力周波数で定まる周期のパルス列を出力するものであ
    って、当該分周器の出力の周波数変化に応じて前記パル
    ス列のパルス幅、前記パルス列の隣合うパルス間隔の少
    なくともいずれか一方を変化させるパルス発生器と、 該パルス発生器の出力である前記パルス列を積分する積
    分器とを備えたことを特徴とするトナー濃度検出回路。 2.前記パルス発生器は、前記分周器の出力の周波数が
    低下すると前記パルス列のパルス幅を増加させるもので
    ある特許請求の範囲第1項記載のトナー濃度検出回路。
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