JP2001091607A - 磁気的検知装置及び電子写真現像装置 - Google Patents

磁気的検知装置及び電子写真現像装置

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JP2001091607A
JP2001091607A JP27123299A JP27123299A JP2001091607A JP 2001091607 A JP2001091607 A JP 2001091607A JP 27123299 A JP27123299 A JP 27123299A JP 27123299 A JP27123299 A JP 27123299A JP 2001091607 A JP2001091607 A JP 2001091607A
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Takehiro Imai
健裕 今井
Kimiko Taikai
きみ子 大開
Izumi Suzuki
泉 鈴木
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Abstract

(57)【要約】 【課題】非常に安価な手段によって、感度特性の変化に
対応し得るようにした磁気的検知装置を提供する。 【解決手段】差動トランス1は、トナーPに応答して、
検知信号を出力する。駆動回路2は差動トランス1を駆
動する。信号処理回路3は、差動出力E0が入力され、
周期性電圧信号V01を出力する。平滑回路4は、第1
の抵抗41と、コンデンサ42とを含み、信号処理回路
3から出力される信号V01を平滑する。出力電圧制御
回路5は、第2の抵抗51を含む。第2の抵抗51は、
一端が第1の抵抗41の一端に接続され、他端に、予め
定められた電圧Vbが供給される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気的検知装置及
びこの磁気的検知装置を組み込んだ電子写真現像装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】磁性体を含む対象物を検出する手段とし
て、従来より、種々の磁気的検知装置が提案され、実用
に供されている。そのうちの一つに、複写機やパソコン
用プリンタ等に用いられる電子写真現像装置において、
トナー濃度または残量を検出する手段として、差動トラ
ンスを用いた磁気的検知装置が知られている。差動トラ
ンスはコアにコイルを施した比較的簡単で堅牢な構造と
なっていて、取扱いが容易で、信頼性が高く、コストが
安価である等の利点がある。差動トランスを用いた磁気
的検知装置に係る先行技術文献としては、実公平6ー3348
4号公報、特公平7ー38091号公報、特開平6ー130816号公報
等が知られている。
【0003】この種の磁気的検知装置は、検知特性が、
組立、製造に起因する差動トランス個々の特性の相違に
よって変動する。また、磁性粉を収納する容器、例え
ば、カートリッジの厚みが変動した場合も、磁性粉と磁
気的検知装置との間の距離が変動し、感度特性が変化す
る。
【0004】感度特性の変動を抑制する手段として、前
述した実公平6ー33484号は、差動トランスの駆動側コイ
ルと出力側コイルとの間に可変容量ダイオードを接続
し、可変容量ダイオードに印加される電圧を可変調整す
ることにより、駆動側コイルと出力側コイルとの間の位
相差を変化させる技術を開示している。
【0005】この公知文献に記載された技術は、その技
術的価値が極めて高く、現在、各種の電子写真現像装置
に広く用いられている。しかしながら、可変容量ダイオ
ードのコストが高いために、コストダウンに限界を生じ
ている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、組
立、製造に起因する差動トランス個々の特性の相違、ま
たは、被検知対象物と磁気的検知装置との間の距離の変
動等に起因する感度特性の変化に対応し得る磁気的検知
装置を提供することである。
【0007】本発明のもう一つの課題は、非常に安価な
手段によって、感度特性の変化に対応し得る磁気的検知
装置を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ため、本発明に係る磁気的検知装置は、差動トランス
と、駆動回路と、信号処理回路と、平滑回路とを含む。
【0009】前記差動トランスは、被検知対象物に応答
して、検知信号を出力する。
【0010】前記駆動回路は、前記差動トランスを励振
する。前記信号処理回路は、前記差動トランスから供給
される前記検知信号を処理して、周期性電圧信号を出力
する。前記平滑回路は、第1の抵抗と、コンデンサとを
含み、前記信号処理回路から出力される前記周期性電圧
信号を平滑する。前記平滑回路において、前記第1の抵
抗は一端が前記信号処理回路の出力端に接続され、他端
が前記コンデンサの一端に接続されている。
【0011】上記構成において、差動トランスは、駆動
回路によって励振され、被検知対象物を検知して、検知
信号(差動出力)を出力する。信号処理回路は、差動ト
ランスから供給される検知信号を処理して、周期性電圧
信号、具体的にはパルス列信号を出力する。この周期性
電圧信号は平滑回路によって平滑される。平滑された直
流電圧信号が検出信号として外部に出力される。平滑回
路において、第1の抵抗は、一端が信号処理回路の出力
端に接続され、他端がコンデンサの一端に接続されてい
るので、平滑された直流電圧信号が、第1の抵抗の他端
から出力される。
【0012】上記構成及び作用は、従来の技術に属す
る。本発明の特徴は、出力電圧制御回路を含むことであ
る。前記出力電圧制御回路は、第2の抵抗を含む。前記
第2の抵抗は、一端が前記第1の抵抗の前記一端に接続
され、他端に予め定められた電圧が供給される。
【0013】上述した出力電圧制御回路によれば、直流
電圧信号の出力端となる第1の抵抗及びコンデンサの接
続点に、第2の抵抗を通して、予め定められた電圧を供
給し、出力電圧信号を制御することができる。これによ
り、組立、製造に起因する差動トランス個々の特性の相
違、または、被検知対象物と磁気的検知装置との間の距
離の変動等に起因する感度特性の変化を補償し、感度特
性を揃えることができる。
【0014】第2の抵抗を通して加えられる電圧の値
は、制御後の出力電圧信号が、基準の被検知対象物の状
態、例えば基準のトナー濃度に対して、予め定められた
値となるように選定する。
【0015】本発明は、更に、第1の抵抗の抵抗値R1
と、第2の抵抗の抵抗値R2との好ましい関係、信号処
理回路の具体的な構成、及び、磁気的検知装置の具体的
適用についても開示する。
【0016】本発明の他の目的、構成及び利点について
は、添付図面を参照して、更に詳しく説明する。図面
は、単なる例示に過ぎない。
【0017】
【発明の実施の形態】図1は本発明に係る磁気的検知装
置の電気回路図である。この実施例では、電子写真現像
装置において、現像剤中のトナー濃度を検知する場合に
ついて説明する。図示された磁気的検知装置は、差動ト
ランス1と、駆動回路2と、信号処理回路3と、平滑回
路4と、出力電圧制御回路5とを含む。
【0018】差動トランス1は、トナー(被検知対象
物)Pに応答して、検知信号を出力する。図示された差
動トランス1は駆動側コイル101と2つの出力側コイ
ル102、103を有し、出力側コイル102、103
を差動結線して、被検知対象物Pの状態に応じた差動出
力E0を得るようになっている。差動トランス1は、そ
の巻線構造に関して、可逆性があるので、駆動側コイル
を、2つのコイル102、103の差動結線とし、出力
側コイルを1つのコイル101によって構成してもよ
い。
【0019】駆動回路2は駆動側コイル101、コンデ
ンサ201、202を含む発振回路として構成され、駆
動周波数の信号によって、差動トランス1を駆動する。
駆動周波数は例えば500kHz程度である。
【0020】信号処理回路3は、差動出力E0が入力さ
れ、差動出力E0に基づいた信号V01を出力する。こ
の信号V01はパルス列信号等の周期性電圧信号であ
る。信号処理回路3は一般には位相比較器として構成さ
れる。信号処理回路3が位相比較器によって構成されて
いる場合、位相比較器は差動トランス1の出力側コイル
102、103から出力される差動出力E0と、駆動回
路2から供給される基準信号Edとを位相比較し、位相
差に応じたパルス幅を持つ検知信号V01を出力する。
【0021】平滑回路4は、第1の抵抗41と、コンデ
ンサ42とを含み、信号処理回路3から出力される信号
V01を平滑する回路である。第1の抵抗41は一端が
信号処理回路3の出力端に接続され、他端がコンデンサ
42の一端に接続されている。
【0022】上記構成において、差動トランス1は、駆
動回路によって励振され、被検知対象物を検知して、検
知信号(差動出力)を出力する。信号処理回路3は、差
動トランス1から供給される検知信号を処理して、周期
性電圧信号であるパルス列信号V01を出力する。この
パルス列信号V01は平滑回路4によって平滑され、直
流電圧信号V02に変換される。
【0023】出力電圧制御回路5は、第2の抵抗51を
含む。第2の抵抗51は、一端が第1の抵抗41の一端
に接続され、他端に、予め定められた電圧Vbが供給さ
れる。第2の抵抗51の他端に供給される電圧Vbは、
可変電源52によって調整される。可変電源52は、直
流電源電圧VBより、電圧Vbを生成する。
【0024】上記構成により、第2の抵抗51を通し
て、第1の抵抗41及びコンデンサ42の接続点に、電
圧Vaが加算される。加算電圧Vaは、第1の抵抗41
の抵抗値をR1とし、第2の抵抗51の抵抗値をR2と
したとき、 Va=Vb・R1/(R1+R2) となる。従って、制御後の出力電圧信号V03は、 V03=V02+Va となる。
【0025】加算電圧Vaは、当該磁気的検知装置を組
み込む電子写真現像装置等の実使用前に設定(初期設
定)する。初期設定に当たっては、制御後の出力電圧信
号V03が、基準のトナー濃度Dsに対して、予め定め
られた値となるように、加算電圧Vaの値を設定する。
加算電圧Vaは設定後、固定値として用いる。従って、
トナー濃度検出動作は、平滑回路4の出力である直流電
圧信号V02に加算電圧Vaを加算した出力電圧信号V
03を基準にして、行われることになる。
【0026】第2の抵抗51は、制御後の出力電圧信号
V03が、基準のトナー濃度Dsに対して、予め定めら
れた値となるように選定する。基準のトナー濃度Dsに
対する制御後の出力電圧信号V03の基準値は、出力電
圧信号V03を受ける後段の回路、例えば、コンピュー
タによって異なるので、可変電源52によって、第2の
抵抗51の他端に加えられる電圧値Vbを調整し、加算
電圧Vaを所定の値に設定する。
【0027】これにより、組立、製造に起因する差動ト
ランス個々の特性の相違、または、被検知対象物と磁気
的検知装置との間の距離の変動等に起因する感度特性の
変化を補償し、感度特性を揃えることができる。
【0028】図2は本発明に係る磁気的検知装置の更に
具体的な電気回路図を示している。図1に図示された構
成部分と同一の構成部分には、同一の参照符号を付して
ある。この実施例では、差動トランス1の駆動側コイル
を、駆動側コイル104、105の2つに分割して差動
結線し、出力側コイルを1つの出力側コイル106とし
てある。この場合も、差動回路の可逆性により、出力側
コイル側で差動結線した場合と同様の回路動作が得られ
る。
【0029】駆動回路2は排他的論理和ゲート200、
コンデンサ201、202及び抵抗203等を含む発振
回路によって構成されている。この駆動回路2の発振出
力は、駆動波として差動トランス1の駆動側コイル10
4、105に供給すると共に、この駆動波に同期する基
準波Edとして、信号処理回路3を構成する位相比較器
30に供給する。
【0030】信号処理回路3は、位相比較器30の前段
に差動出力E0を充分に増幅する増幅器31を備える。
増幅器31は排他的論理和ゲート素子に帰還抵抗32を
付加した構成となっている。増幅器31は出力側コイル
106のインダクタンスと共に、同調回路を構成するコ
ンデンサ33及び結合コンデンサ34を通して、出力側
コイル106に接続されている。
【0031】位相比較器30は排他的論理和回路で構成
してあり、その入力端子に増幅器31によって増幅され
た差動出力E0の増幅信号及び駆動回路2の発振出力E
dが入力されている。位相比較器30は両入力信号を位
相比較し、位相弁別出力を生じさせる。差動出力信号E
0の位相はトナー濃度に応じて変化するので、この位相
変化を位相比較器30で弁別することにより、トナー濃
度を検知することができる。
【0032】図3は排他的論理和回路で構成された信号
処理回路3の位相弁別動作を説明する波形図である。図
に示すように、排他的論理和回路で構成された位相比較
器30は、駆動回路2から供給された発振出力Ed(図
3(a)参照)と、増幅器31から供給された差動出力
信号E0(図3(b)参照)との排他的論理和をとる。
この論理演算により、図3(c)に示すような位相弁別
出力V01を生じさせる。差動出力信号E0の位相はト
ナー濃度に応じて変化するので、この位相変化を位相比
較器30で弁別することにより、トナー濃度を検知する
ことができる。
【0033】位相比較器30の出力端には、第1の抵抗
41及びコンデンサ42より構成された平滑回路4が付
加されており、この回路により位相弁別出力V01が平
滑化され、直流電圧信号V02が得られる。
【0034】出力電圧制御回路5の第2の抵抗51は、
一端が第1の抵抗41の一端に接続され、他端に、予め
定められた電圧Vbが供給される。この出力電圧制御回
路5の動作は、既に説明した通りである。
【0035】図2において、増幅器31及び駆動回路2
の排他的論理和ゲート200には安定化された動作電圧
Vccが供給されている。出力電圧制御回路5の可変電
源52に供給される電圧VBは、動作電圧Vccから得
ることができる。
【0036】電子写真現像装置の現像剤に含まれるトナ
ーを検知する磁気的検知装置として用いる実施例の場合
は、第1の抵抗41の抵抗値R1と、第2の抵抗51の
抵抗値R2とがR1<R2の関係を満たすようにする。
R1<R2の関係を満たすことにより、透磁率の変化に
対する出力電圧信号V03の変化分が大きくなり、高い
感度特性が得られる。
【0037】図4は抵抗値R1=270KΩ、R2=6
80KΩとし、R1<R2の関係を満たすようにした場
合の透磁率と出力電圧信号V03との関係(感度特性)
を示す図である。特性L11、L12及びL13は、電
圧Vbを、1.0V、2.0V、及び、3.0Vに設定
した場合の感度特性曲線を示している。
【0038】図5は抵抗値R1=270KΩ、R2=1
50KΩとし、R1>R2の関係を満たすようにした場
合の透磁率と出力電圧信号V03との関係(感度特性)
を示す図である。特性L21、L22及びL23は、加
算電圧Vbを、1.0V、2.0V、及び、3.0Vに
設定した場合の感度特性曲線を示している。
【0039】図4及び図5の比較から、第1の抵抗41
の抵抗値R1と、第2の抵抗51の抵抗値R2とがR1
<R2の関係を満たすようにすることにより、透磁率の
変化に対する出力電圧信号V03の変化分が大きくな
り、高い感度特性が得られることが解る。
【0040】また、図4、5に示すように、第1の抵抗
51に供給される電圧Vbを調整することによって、感
度特性を調整できる。
【0041】図1、2に示した磁気的検知装置は、トナ
ー残量検出センサとして用いることもできるし、他の磁
性体、または、導電体の検出センサとしても用いること
ができる。
【0042】図6は本発明に係る磁気的検知装置をトナ
ー濃度センサとして用いた二成分系電子写真現像装置の
構成を示す図である。トナーは、トナータンク110か
ら、撹拌機113のある容器111の内部に供給され
る。本発明に係る磁気的検知装置116は容器111の
壁部に取り付けられている。磁気的検知装置116はト
ナー濃度を検出する。トナー112は、撹拌機113に
よって撹拌され、搬送ローラ114によって、感光ドラ
ム115の方向に搬送され、現像剤として用いられる。
【0043】図7は本発明に係る磁気的検知装置をトナ
ー残量センサとして用いた一成分系電子写真現像装置の
構成を示す図である。トナー122は、容器121の内
部に収納されている。本発明に係る磁気的検知装置12
6は容器121に取り付けられている。磁気的検知装置
126はトナー残量を検出する。トナー122は、撹拌
機123によって撹拌され、搬送ローラ124によっ
て、感光ドラム125の方向に搬送され、現像剤として
用いられる。
【0044】以上、好ましい実施例を参照して本発明の
内容を詳細に説明したが、本発明はこれらに限定される
ものではなく、当業者であれば、その基本的技術思想及
び教示に基づき、種々の変形例を想到できることは自明
である。
【0045】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、次
のような効果を得ることができる。 (a)組立、製造に起因する差動トランス個々の特性の
相違、または、被検知対象物と磁気的検知装置との間の
距離の変動等に起因する感度特性の変化に対応し得る磁
気的検知装置を提供することができる。 (b)非常に安価な手段によって、感度特性の変化に対
応し得るようにした磁気的検知装置を提供することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る磁気的検知装置の電気回路図であ
る。
【図2】本発明に係る磁気的検知装置の更に具体的な実
施例における電気回路図である。
【図3】図2に示した磁気的検知装置の位相弁別動作を
示す波形図である。
【図4】図1、2に示した磁気的検知装置において、第
1の抵抗の抵抗値R1、及び、第2の抵抗の抵抗値R2
がR1<R2の関係を満たす場合の透磁率と出力電圧信
号との関係(感度特性)を示す図である。
【図5】図1、2に示した磁気的検知装置において、第
1の抵抗の抵抗値R1、及び、第2の抵抗の抵抗値R2
がR1>R2の関係を満たす場合の透磁率と出力電圧信
号との関係(感度特性)を示す図である。
【図6】本発明に係る磁気的検知装置をトナー濃度セン
サとして用いた二成分系電子写真現像装置の構成を示す
図である。
【図7】本発明に係る磁気的検知装置をトナー残量セン
サとして用いた一成分系電子写真現像装置の構成を示す
図である。
【符号の説明】
1 トランス 101、104、105 駆動側コイル 102、103、106 出力側コイル 2 駆動回路 3 信号処理回路 4 平滑回路 41 第1の抵抗 42 コンデンサ 5 出力電圧制御回路 51 第2の抵抗 52 比較回路
フロントページの続き (72)発明者 鈴木 泉 東京都中央区日本橋1丁目13番1号 ティ ーディーケイ株式会社内 Fターム(参考) 2G017 AD69 BA03 2G053 AA29 AB07 BA05 BC02 CA03 CB25 2H077 DA10 DA15 DA55 EA01 EA11

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 差動トランスと、駆動回路と、信号処理
    回路と、平滑回路と、出力電圧制御回路とを含む磁気的
    検知装置であって、 前記差動トランスは、被検知対象物を検知して、検知信
    号を出力し、 前記駆動回路は、前記差動トランスを励振し、 前記信号処理回路は、前記差動トランスから供給される
    前記検知信号を処理して、周期性電圧信号を出力し、 前記平滑回路は、第1の抵抗と、コンデンサとを含み、
    前記信号処理回路から出力される前記周期性電圧信号を
    平滑する回路であって、前記第1の抵抗は一端が前記信
    号処理回路の出力端に接続され、他端が前記コンデンサ
    の一端に接続されており、 前記出力電圧制御回路は、第2の抵抗を含み、前記第2
    の抵抗は一端が前記第1の抵抗の前記一端に接続され、
    他端に予め定められた電圧が供給される磁気的検知装
    置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載された磁気的検知装置で
    あって、 前記第1の抵抗の抵抗値R1と、前記第2の抵抗の抵抗
    値R2とは、 R1<R2 の関係を満たす磁気的検知装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または2の何れかに記載された
    磁気的検知装置であって、 前記信号処理回路は、位相比較回路を含む磁気的検知装
    置。
  4. 【請求項4】 請求項1乃至3の何れかに記載された磁
    気的検知装置であって、 前記被検知対象物は、電子写真現像装置の現像剤である
    磁気的検知装置。
  5. 【請求項5】 磁気的検知装置を含む電子写真現像装置
    であって、、 前記磁気的検知装置は、請求項4に記載されたものでな
    る電子写真現像装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP1262732A1 (en) 2001-05-21 2002-12-04 Mitutoyo Corporation Method and apparatus for detecting failure of differential transformer and signal processing
JP2012093249A (ja) * 2010-10-27 2012-05-17 Hitachi Metals Ltd 透磁率センサ

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