JP2017111051A - Permeability sensor and permeability detection method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a permeability sensor capable of accurately detecting a change of permeability of a detection object even with a small and simple configuration, and provide a permeability detection method using the permeability sensor.SOLUTION: The permeability sensor includes: a first coil 1 formed of a plurality of layers whose operations can be changed validly or in-validly; a second coil 2 formed of a plurality of layers whose operations can be changed validly or in-validly; a first oscillation circuit 6 that includes the first coil 1 and oscillates; a second oscillation circuit 7 that includes the second coil 2 and oscillates; a measurement unit 41 for measuring the oscillation frequency of each of the first oscillation circuit 6 and the second oscillation circuit 7; a calculation unit 42 for calculating the difference between the oscillation frequencies measured by the measurement unit 41; and a conversion unit 43 for converting the difference calculated by the calculation unit 42 into permeability.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、被検出物の透磁率を検出する透磁率センサ、及び、該透磁率センサを用いた透磁率検出方法に関する。   The present invention relates to a magnetic permeability sensor for detecting the magnetic permeability of an object to be detected, and a magnetic permeability detection method using the magnetic permeability sensor.

電子写真方式の複写機またはプリンタは、感光体上に形成された静電画像を現像するために使用される現像ユニット内のトナーの濃度または残量を磁気的に検出するトナーセンサを備えている。このようなトナーセンサの一例が特許文献1に開示されている。特許文献1に開示されたセンサでは、4つのコイルを使用し、差動トランス方式により、トナー濃度を検出している。   An electrophotographic copying machine or printer includes a toner sensor that magnetically detects a toner concentration or remaining amount in a developing unit used to develop an electrostatic image formed on a photoreceptor. . An example of such a toner sensor is disclosed in Patent Document 1. The sensor disclosed in Patent Document 1 uses four coils and detects toner density by a differential transformer method.

また、特許文献2には、第一検出コイルのインダクタンス変化に応じた発振波に位相ズレを生じさせる第一発振回路と、第二検出コイルのインダクタンス変化に応じた発振波に位相ズレを生じさせる第二発振回路とを備えて、両者の位相ズレの差分を求めて、金属の状態を検出する技術が開示されている。   Patent Document 2 discloses a first oscillation circuit that generates a phase shift in an oscillation wave corresponding to an inductance change in the first detection coil, and a phase shift in an oscillation wave that corresponds to an inductance change in the second detection coil. There is disclosed a technique that includes a second oscillation circuit, obtains a difference between the phase shifts of the two, and detects a metal state.

特開2001−165910号公報JP 2001-165910 A 特開2009−31257号公報JP 2009-31257 A

特許文献1のトナーセンサは、差動トランス方式を採用しており、駆動コイルと差動コイルとが近傍に位置している場合、トナーの影響が両方に及ぶので、トナーが駆動コイル及び差動コイルに与える影響を完全になくすことは困難である。また、扁平コイルを含めて発振回路を構成した場合、磁性体が近づいた場合のインダクタンスの結合度合の変化が少なく、このような扁平コイルをアナログ回路で動作させることは困難である。   The toner sensor of Patent Document 1 adopts a differential transformer system, and when the drive coil and the differential coil are located in the vicinity, the influence of the toner affects both. It is difficult to completely eliminate the influence on the coil. Further, when an oscillation circuit is configured including a flat coil, there is little change in the degree of coupling of inductance when a magnetic body approaches, and it is difficult to operate such a flat coil with an analog circuit.

特許文献2では、第一発振回路及び第二発振回路からの発振波を計測し、その計測値が所定値に達した時間を計測し、計測した時間に基づいて、蓄積された発振波の位相ズレを検出しているので、検出するプロセスが複雑であるという問題がある。
特許文献2では、高透磁率材料に巻いたコイルを使用しており発振周波数が低いので、同じ分解能を得るための時間を短くできるため、位相ズレを検出する方式が有利であるが、扁平コイルを用いる場合には不利となる。
また、特許文献2は、回転軸のトルクを磁気的に検出するための技術であり、トナーの濃度を検出するセンサへの適用は開示も示唆もされていない。
In Patent Document 2, the oscillation wave from the first oscillation circuit and the second oscillation circuit is measured, the time when the measured value reaches a predetermined value is measured, and the phase of the accumulated oscillation wave is measured based on the measured time. Since the deviation is detected, there is a problem that the detection process is complicated.
In Patent Document 2, since a coil wound around a high permeability material is used and the oscillation frequency is low, the time for obtaining the same resolution can be shortened. Therefore, a method of detecting a phase shift is advantageous. It is disadvantageous when using.
Patent Document 2 is a technique for magnetically detecting the torque of the rotating shaft, and its application to a sensor for detecting the toner concentration is neither disclosed nor suggested.

2個のコイルを用いて透磁率を検出するセンサでは、一方のコイルで発生する磁束によって他方のコイルが影響を受けることを抑止するために、2個のコイルを水平方向に離隔させて配置する構成が一般的である。具体的には、一方のコイルは被検出物(磁性体)の近傍に配して透磁率の変化の影響を受けやすくし、他方のコイルは被検出物(磁性体)から遠ざけて配して透磁率の変化の影響を受けにくくする。このような水平方向にわたる複数のコイルの配置によれば、センサの小型化を図れないという問題がある。   In a sensor that detects magnetic permeability using two coils, the two coils are spaced apart in the horizontal direction in order to prevent the other coil from being affected by the magnetic flux generated in one coil. The configuration is common. Specifically, one coil is placed near the object to be detected (magnetic material) to be easily affected by the change in permeability, and the other coil is arranged away from the object to be detected (magnetic material). Make it less susceptible to changes in permeability. According to the arrangement of the plurality of coils extending in the horizontal direction, there is a problem that the sensor cannot be reduced in size.

また、複数のコイルのインダクタンスの変化に応じて、透磁率を検出するようにしているが、この検出には多数の回路部品を用いている。回路部品には特性のばらつきが存在し、しかも回路部品は検出環境の影響を受け易いので、高精度の検出を図れないという問題がある。   Further, the magnetic permeability is detected according to the change in the inductance of the plurality of coils, but many circuit components are used for this detection. There is a problem in that circuit components have variations in characteristics and the circuit components are easily affected by the detection environment, so that high-precision detection cannot be achieved.

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、小型かつ簡単な構成であっても、高精度に被検出物の透磁率の変化を検出できる透磁率センサ、及び、透磁率センサを用いた透磁率検出方法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 uses a magnetic permeability sensor and a magnetic permeability sensor that can detect a change in the magnetic permeability of an object to be detected with high accuracy even with a small and simple configuration. An object of the present invention is to provide a magnetic permeability detection method.

本発明に係る透磁率センサは、被検出物の透磁率を検出する透磁率センサにおいて、各層の動作を有効又は無効に変更可能な複数層からなり、前記被検出物から磁気を受ける第1コイルを含んで発振する第1発振回路と、各層の動作を有効又は無効に変更可能な複数層からなり、前記被検出物から磁気を受ける第2コイルを含んで発振する第2発振回路と、前記第1発振回路及び第2発振回路夫々における発振周波数を計測する計測手段と、該計測手段にて計測した発振周波数の差分を算出する算出手段と、該算出手段にて算出した差分を透磁率に変換する変換手段とを備えることを特徴とする。ここで、「磁気を受ける」とは、被検出物と磁気的に結合することを意味する。   The magnetic permeability sensor according to the present invention is a magnetic permeability sensor for detecting the magnetic permeability of an object to be detected. The magnetic field sensor comprises a plurality of layers capable of effectively or invalidally changing the operation of each layer, and receives a magnetism from the object to be detected. A first oscillation circuit that oscillates including a second coil that oscillates including a second coil that receives magnetism from the object to be detected; Measurement means for measuring the oscillation frequency in each of the first oscillation circuit and the second oscillation circuit, calculation means for calculating the difference between the oscillation frequencies measured by the measurement means, and the difference calculated by the calculation means as the permeability Conversion means for converting. Here, “being magnetized” means being magnetically coupled to an object to be detected.

本発明の透磁率センサにあっては、被検出物の近傍に配した第1コイルを含む第1発振回路の発振周波数と、被検出物の近傍に第1コイルとは被検出物への距離を異ならせて配した第2コイルを含む第2発振回路の発振周波数とを、計測手段で計測する。算出手段は、計測手段が計測した両発振周波数の差分を算出し、変換手段は、算出手段が算出した差分を透磁率に変換する。被検出物の透磁率が大きくなるとコイルのインダクタンスが増えて、そのコイルを含む発振回路の発振周波数は低下する。ここで、被検出物に近い方のコイルは透磁率の変化に応じたインダクタンスの変化量が大きくなるので、発振回路での発振周波数の変動も大きくなる。よって、被検出物からの距離を異ならせて配した2つのコイルを用いて、夫々の発振回路による発振周波数の差分から透磁率を検出することができる。この際、2つのコイルとして、基板へのパターニング印刷により形成されたコイルなどの扁平コイルを使用でき、構成は小型化する。
扁平コイル等、インダクタンスの小さいコイルの場合には発振周波数が高い。結果としてコンピュータのクロックが発信周波数より低いので、周波数測定の場合には同じ分解能を得るための測定時間を短くし、さらに測定時間を一定とすることができる。
また、発振周波数の計測、発振周波数の差分の算出、差分から透磁率への変換の一連の処理を、マイクロコンピュータなどを用いてソフトウェアにて行えて部品点数を削減できるとともに、部品における特性のばらつきを受けることが少なく、検出精度は高い。
さらにまた、第1コイル及び第2コイルは複数の層からなり、各層の動作を有効又無効に変更することにより、第1コイル及び第2コイルの間隔を変更可能であるので、透磁率センサの感度を変更可能である。
In the magnetic permeability sensor of the present invention, the oscillation frequency of the first oscillation circuit including the first coil disposed in the vicinity of the detected object, and the first coil in the vicinity of the detected object is the distance to the detected object. The measurement means measures the oscillation frequency of the second oscillation circuit including the second coil arranged differently. The calculating means calculates the difference between the two oscillation frequencies measured by the measuring means, and the converting means converts the difference calculated by the calculating means into magnetic permeability. As the magnetic permeability of the object to be detected increases, the inductance of the coil increases and the oscillation frequency of the oscillation circuit including the coil decreases. Here, in the coil closer to the object to be detected, the amount of change in inductance corresponding to the change in magnetic permeability increases, so the fluctuation of the oscillation frequency in the oscillation circuit also increases. Therefore, the magnetic permeability can be detected from the difference between the oscillation frequencies of the respective oscillation circuits using two coils arranged with different distances from the object to be detected. At this time, a flat coil such as a coil formed by patterning printing on the substrate can be used as the two coils, and the configuration is downsized.
In the case of a coil having a small inductance such as a flat coil, the oscillation frequency is high. As a result, since the clock of the computer is lower than the transmission frequency, in the case of frequency measurement, the measurement time for obtaining the same resolution can be shortened, and the measurement time can be made constant.
In addition, a series of processes for measuring the oscillation frequency, calculating the difference between the oscillation frequencies, and converting the difference to the magnetic permeability can be performed by software using a microcomputer, etc., and the number of parts can be reduced. The detection accuracy is high.
Furthermore, the first coil and the second coil are composed of a plurality of layers, and the interval between the first coil and the second coil can be changed by changing the operation of each layer effectively or invalidally. Sensitivity can be changed.

本発明に係る透磁率センサは、前記第1コイル及び第2コイルは、各層の動作を無効とするための短絡線を接続可能な端子を有することを特徴とする。   The magnetic permeability sensor according to the present invention is characterized in that the first coil and the second coil have a terminal to which a short-circuit wire for invalidating the operation of each layer can be connected.

本発明にあっては、第1コイル及び第2コイルは、各層の動作を無効とする短絡線を接続可能な端子を有するので、第1コイル及び第2コイルを形成後に、各層の動作を有効又は無効に設定可能となる。   In the present invention, since the first coil and the second coil have terminals that can be connected to a short-circuit wire that disables the operation of each layer, the operation of each layer is effective after the first coil and the second coil are formed. Or it can be set to invalid.

本発明に係る透磁率センサは、前記第1コイル及び第2コイルのそれぞれは2層コイルであることを特徴とする。   The magnetic permeability sensor according to the present invention is characterized in that each of the first coil and the second coil is a two-layer coil.

本発明にあっては、第1コイル及び第2コイルで全4層であり、動作を有効とする層の数を2から4まで変化させることにより、感度を3段階に切り替え可能となる。   In the present invention, the first coil and the second coil have a total of four layers, and the sensitivity can be switched in three stages by changing the number of layers for which the operation is effective from 2 to 4.

本発明に係る透磁率センサは、前記計測手段は、前記第1発振回路における発振周波数と、前記第2発振回路における発振周波数とを交互に計測するように構成してあることを特徴とする。   The magnetic permeability sensor according to the present invention is characterized in that the measuring means is configured to alternately measure the oscillation frequency in the first oscillation circuit and the oscillation frequency in the second oscillation circuit.

本発明の透磁率センサにあっては、第1発振回路における発振周波数の計測と、第2発振回路における発振周波数の計測とを、切り替えながら交互に行う。よって、一方の発振回路における発振周波数の計測時に、他方の発振回路は発振していないので、一方の発振回路における発振周波数の計測値は、他方の発振回路の発振の影響を受けない。したがって、両発振回路における正確な発振周波数を計測でき、透磁率の検出精度は高い。   In the magnetic permeability sensor of the present invention, the measurement of the oscillation frequency in the first oscillation circuit and the measurement of the oscillation frequency in the second oscillation circuit are alternately performed while switching. Therefore, when the oscillation frequency of one oscillation circuit is measured, the other oscillation circuit is not oscillating. Therefore, the measurement value of the oscillation frequency of one oscillation circuit is not affected by the oscillation of the other oscillation circuit. Therefore, accurate oscillation frequencies in both oscillation circuits can be measured, and the permeability detection accuracy is high.

本発明に係る透磁率センサは、前記第1コイル及び第2コイルは、同軸状に配されていることを特徴とする。   The magnetic permeability sensor according to the present invention is characterized in that the first coil and the second coil are arranged coaxially.

本発明の透磁率センサにあっては、第1コイル及び第2コイルが同軸状に配されている。よって、コイルの配置に要する面積は小さくて済み、透磁率センサの小型化を図れる。   In the magnetic permeability sensor of the present invention, the first coil and the second coil are arranged coaxially. Therefore, the area required for arranging the coils is small, and the magnetic permeability sensor can be miniaturized.

本発明に係る透磁率センサは、前記第1発振回路及び第2発振回路の構成部材は、前記第1コイル及び第2コイルを除いて共通であることを特徴とする。   In the magnetic permeability sensor according to the present invention, the constituent members of the first oscillation circuit and the second oscillation circuit are common except for the first coil and the second coil.

本発明の透磁率センサにあっては、第1発振回路と第2発振回路とにおいて、第1コイル及び第2コイルを除く他の構成部材は共通としている。よって、第1発振回路及び第2発振回路夫々で計測される発振周波数は、コイル以外の異なる構成部材による特性のばらつきの影響を受けず、正確な値が計測される。よって、透磁率の検出精度は高い。   In the magnetic permeability sensor of the present invention, in the first oscillation circuit and the second oscillation circuit, the other components except the first coil and the second coil are common. Therefore, the oscillation frequency measured by each of the first oscillation circuit and the second oscillation circuit is not affected by variations in characteristics due to different components other than the coil, and an accurate value is measured. Therefore, the magnetic permeability detection accuracy is high.

本発明に係る透磁率検出方法は、被検出物の透磁率を検出する透磁率検出方法において、各層の動作を有効又は無効に変更可能な複数層からなる第1コイル及び各層の動作を有効又は無効に変更可能な複数層からなる第2コイルを、前記検出物からの距離を互いに異ならせて配置し、前記第1コイルを含んで発振する発振回路の発振周波数、及び、前記第2コイルを含んで発振する発振回路の発振周波数を夫々計測し、計測した発振周波数の差分を算出し、算出した差分を透磁率に変換することを特徴とする。   The magnetic permeability detection method according to the present invention is a magnetic permeability detection method for detecting the magnetic permeability of an object to be detected. The first coil composed of a plurality of layers that can change the operation of each layer effectively or invalidally and the operation of each layer are enabled or disabled. A second coil composed of a plurality of layers that can be changed ineffectively is arranged at different distances from the detected object, and an oscillation frequency of an oscillation circuit that oscillates including the first coil, and the second coil The oscillation frequency of the oscillation circuit including the oscillation circuit is measured, a difference between the measured oscillation frequencies is calculated, and the calculated difference is converted into a magnetic permeability.

本発明では、小型かつ簡単な構成であっても、高精度に被検出物の透磁率を検出することができる。   In the present invention, the magnetic permeability of an object to be detected can be detected with high accuracy even with a small and simple configuration.

本発明の透磁率センサの構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the magnetic permeability sensor of this invention. 本発明の透磁率センサの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the magnetic permeability sensor of this invention. 本発明の透磁率センサの現像ユニットへの取り付け例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the example of attachment to the developing unit of the magnetic permeability sensor of this invention. 本発明の透磁率センサの機能構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the function structure of the magnetic permeability sensor of this invention. 本発明の透磁率センサの一構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows one structural example of the magnetic permeability sensor of this invention. 本発明の透磁率センサの動作を説明するためのタイミングチャートである。It is a timing chart for demonstrating operation | movement of the magnetic permeability sensor of this invention. 従来例の透磁率センサの現像ユニットへの取り付け例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the example of attachment to the developing unit of the magnetic permeability sensor of a prior art example. 本発明例と従来例とにおけるトナー濃度の検出感度特性を示すグラフである6 is a graph showing toner density detection sensitivity characteristics in an example of the present invention and a conventional example. 本発明例と従来例とにおけるオフセット制御を行うための制御電圧特性を示すグラフである。It is a graph which shows the control voltage characteristic for performing offset control in an example of the present invention and a conventional example. 第1変形例におけるコイルの構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the coil in a 1st modification. 第2変形例における透磁率センサの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the magnetic permeability sensor in a 2nd modification. 第3変形例における透磁率センサの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the magnetic permeability sensor in a 3rd modification. 第4変形例における透磁率センサの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the magnetic permeability sensor in a 4th modification. 第5変形例における透磁率センサの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the magnetic permeability sensor in a 5th modification. 本発明の透磁率センサの他の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the other structure of the magnetic permeability sensor of this invention. 本発明の透磁率センサの他の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other structure of the magnetic permeability sensor of this invention. 本発明の他の構成におけるコイルの構造を示す説明である。It is description which shows the structure of the coil in the other structure of this invention. 第1コイル及び第2コイルの動作パターンを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the operation | movement pattern of a 1st coil and a 2nd coil. コイルの動作パターンとジャンパ線との関係を示す一覧表である。It is a table | surface which shows the relationship between the operation pattern of a coil, and a jumper wire. 透磁率センサ20における検出透磁率とセンサ出力との関係を示すグラフである。5 is a graph showing the relationship between the detected magnetic permeability and the sensor output in the magnetic permeability sensor 20. 本発明の透磁率センサに適したシールド部材の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the shield member suitable for the magnetic permeability sensor of this invention. 本発明の他の構成による透磁率センサのセンサ部を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the sensor part of the magnetic permeability sensor by the other structure of this invention. センサ部の組立方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the assembly method of a sensor part. センサ部の取付状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the attachment state of a sensor part.

実施の形態1
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。図1及び図2は、本発明の透磁率センサの構成を示す斜視図及び断面図である。
Embodiment 1
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the drawings showing embodiments thereof. 1 and 2 are a perspective view and a cross-sectional view showing the configuration of the magnetic permeability sensor of the present invention.

図1及び図2において、10は扁平矩形状の基板である。基板10の一端部の一面(下面)には第1コイル1が形成されている(図2参照)。また、基板10の一端部の他面(上面)には、第1コイル1と同軸をなして、第2コイル2が形成されている。これらの第1コイル1及び第2コイル2は、例えば、基板10への銅箔パターンの印刷により形成される。   1 and 2, reference numeral 10 denotes a flat rectangular substrate. A first coil 1 is formed on one surface (lower surface) of one end of the substrate 10 (see FIG. 2). A second coil 2 is formed on the other surface (upper surface) of one end of the substrate 10 so as to be coaxial with the first coil 1. The first coil 1 and the second coil 2 are formed, for example, by printing a copper foil pattern on the substrate 10.

基板10の他端部の上面には、他端から一部を突出させてコネクタ3が実装されている。基板10の中央部の上面には、後述する各種の処理を行うマイクロコンピュータからなる電子チップ4が実装されている。さらに、電子チップ4の近傍には、回路部品5が実装されている。回路部品5は、第1コイル1または第2コイル2と発振回路を構成するためのコンデンサなどを含んでいる。本発明の透磁率センサ20は、以上のような構成をなす。   A connector 3 is mounted on the upper surface of the other end portion of the substrate 10 with a part protruding from the other end. On the upper surface of the central portion of the substrate 10, an electronic chip 4 composed of a microcomputer for performing various processes described later is mounted. Further, a circuit component 5 is mounted in the vicinity of the electronic chip 4. The circuit component 5 includes a capacitor for forming an oscillation circuit with the first coil 1 or the second coil 2. The magnetic permeability sensor 20 of the present invention is configured as described above.

図3は、本発明の透磁率センサ20の現像ユニットへの取り付け例を示す断面図である。図3において30は、現像ユニットの内外を仕切る隔壁である。隔壁30には、凹部31が形成されており、この凹部31に嵌め込まれるように、ケース21に収納された状態で透磁率センサ20が現像ユニットに取り付けられる。なお、コネクタ3の先端部はケース21から突出している。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of attaching the magnetic permeability sensor 20 of the present invention to the developing unit. In FIG. 3, reference numeral 30 denotes a partition wall that partitions the inside and outside of the developing unit. A recess 31 is formed in the partition wall 30, and the magnetic permeability sensor 20 is attached to the developing unit while being housed in the case 21 so as to be fitted into the recess 31. The tip of the connector 3 protrudes from the case 21.

この際、図1及び図2に示した基板10の下面側が隔壁30側になるように、透磁率センサ20が現像ユニットの隔壁30に取り付けられる。よって、第1コイル1が第2コイル2よりも、現像ユニット内に近い位置、言い換えると現像ユニット内の現像剤に近い位置に配されることになる。透磁率センサ20が取り付けられた凹部31は、シール32にて封止されている。   At this time, the magnetic permeability sensor 20 is attached to the partition wall 30 of the developing unit so that the lower surface side of the substrate 10 shown in FIGS. Therefore, the first coil 1 is disposed closer to the developing unit than the second coil 2, in other words, closer to the developer in the developing unit. The recess 31 to which the magnetic permeability sensor 20 is attached is sealed with a seal 32.

図4は、本発明の透磁率センサ20の機能構成を示すブロック図である。図4において、図1及び図2と同一または同様な部分には同一の符号を付している。   FIG. 4 is a block diagram showing a functional configuration of the magnetic permeability sensor 20 of the present invention. In FIG. 4, the same or similar parts as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals.

第1コイル1と回路部品5の一部とにより、第1発振回路6が構成されており、第2コイル2と回路部品5の一部とにより、第2発振回路7が構成されている。本発明の透磁率センサ20にあっては、第1発振回路6と第2発振回路7とにおいて、第1コイル1及び第2コイル2を除く他の構成部材は共通としている。よって、第1発振回路6及び第2発振回路7夫々で計測される発振周波数は、異なる構成部材による特性のばらつきの影響を受けず、正確な値が計測される。よって、透磁率の検出精度は高い。   The first coil 1 and a part of the circuit component 5 constitute a first oscillation circuit 6, and the second coil 2 and a part of the circuit component 5 constitute a second oscillation circuit 7. In the magnetic permeability sensor 20 of the present invention, in the first oscillation circuit 6 and the second oscillation circuit 7, the other constituent members except the first coil 1 and the second coil 2 are common. Therefore, the oscillation frequency measured by each of the first oscillation circuit 6 and the second oscillation circuit 7 is not affected by the characteristic variation due to different constituent members, and an accurate value is measured. Therefore, the magnetic permeability detection accuracy is high.

また、電子チップ4は、第1発振回路6及び第2発振回路7夫々における発振周波数を計測する計測部41と、計測部41で計測した発振周波数の差分を算出する算出部42と、算出部42にて算出した差分を透磁率に変換する変換部43とを機能的に有している。   The electronic chip 4 includes a measurement unit 41 that measures the oscillation frequency in each of the first oscillation circuit 6 and the second oscillation circuit 7, a calculation unit 42 that calculates a difference between the oscillation frequencies measured by the measurement unit 41, and a calculation unit. It has functionally the conversion part 43 which converts the difference calculated in 42 into magnetic permeability.

図5は、本発明の透磁率センサ20の一構成例を示す回路図である。図5において、コイルL1及びコイルL2は夫々、前述した第1コイル1及び第2コイル2に該当する。また、マイクロコンピュータU1は、前述した電子チップ4に相当する。   FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration example of the magnetic permeability sensor 20 of the present invention. In FIG. 5, the coil L1 and the coil L2 correspond to the first coil 1 and the second coil 2 described above, respectively. The microcomputer U1 corresponds to the electronic chip 4 described above.

コイルL1の一端は、マイクロコンピュータU1の第6端子に接続され、コイルL2の一端は、マイクロコンピュータU1の第3端子に接続されている。コイルL1の他端及びコイルL2の他端はコンデンサC1を介してトランジスタQ1のベースに接続されている。トランジスタQ1のベース、コレクタ間には抵抗R2が設けられ、トランジスタQ1のベース、エミッタ間にはコンデンサC2が設けられている。トランジスタQ1のコレクタは、マイクロコンピュータU1の第2端子に接続されているとともに、抵抗R3を介して接地されている。   One end of the coil L1 is connected to the sixth terminal of the microcomputer U1, and one end of the coil L2 is connected to the third terminal of the microcomputer U1. The other end of the coil L1 and the other end of the coil L2 are connected to the base of the transistor Q1 via the capacitor C1. A resistor R2 is provided between the base and collector of the transistor Q1, and a capacitor C2 is provided between the base and emitter of the transistor Q1. The collector of the transistor Q1 is connected to the second terminal of the microcomputer U1 and is grounded through the resistor R3.

マイクロコンピュータU1の第1端子には、電源電圧Vddの入力端子が接続されている。電源電圧Vddの入力端子は、抵抗R1を介してトランジスタQ1のエミッタに接続されている。抵抗R1とトランジスタQ1のエミッタとの間にはコンデンサC3の一端が接続され、コンデンサC3の他端は接地されている。電源電圧Vddの入力端子と前記第1端子との間にはコンデンサC6の一端が接続され、コンデンサC6の他端は接地されている。マイクロコンピュータU1の第8端子には、接地用の端子が接続されている。   The first terminal of the microcomputer U1 is connected to the input terminal for the power supply voltage Vdd. The input terminal of the power supply voltage Vdd is connected to the emitter of the transistor Q1 through the resistor R1. One end of a capacitor C3 is connected between the resistor R1 and the emitter of the transistor Q1, and the other end of the capacitor C3 is grounded. One end of a capacitor C6 is connected between the input terminal of the power supply voltage Vdd and the first terminal, and the other end of the capacitor C6 is grounded. A grounding terminal is connected to the eighth terminal of the microcomputer U1.

マイクロコンピュータU1の第7端子には、抵抗R4を介して、透磁率に相当する検出電圧Voutを出力する出力端子が接続されている。該出力端子と抵抗R4との間にはコンデンサC7の一端が接続され、コンデンサC7の他端は接地されている。マイクロコンピュータU1の第5端子には、抵抗R6を介して、オフセット制御を行うための制御電圧Vcontを入力する入力端子が接続されている。マイクロコンピュータU1の第5端子と抵抗R6との間にはコンデンサC4の一端が接続され、コンデンサC4の他端は接地されている。   An output terminal that outputs a detection voltage Vout corresponding to the magnetic permeability is connected to the seventh terminal of the microcomputer U1 via a resistor R4. One end of a capacitor C7 is connected between the output terminal and the resistor R4, and the other end of the capacitor C7 is grounded. An input terminal for inputting a control voltage Vcont for performing offset control is connected to the fifth terminal of the microcomputer U1 via a resistor R6. One end of a capacitor C4 is connected between the fifth terminal of the microcomputer U1 and the resistor R6, and the other end of the capacitor C4 is grounded.

コイルL1、2個のコンデンサC2及びC3並びにトランジスタQ1にて、前述した第1発振回路6(コルピッツ発振回路)が構成され、コイルL2、2個のコンデンサC2及びC3並びにトランジスタQ1にて、前述した第2発振回路7(コルピッツ発振回路)が構成されている。そして、マイクロコンピュータU1の切り替え動作(マイクロコンピュータU1の第3端子及び第6端子で切り替え動作を行っている)により、第1発振回路6と第2発振回路7とが所定時間ずつ交互に発振するようになっている。   The coil L1, the two capacitors C2 and C3, and the transistor Q1 constitute the first oscillation circuit 6 (Colpitts oscillation circuit). The coil L2, the two capacitors C2 and C3, and the transistor Q1 described above. A second oscillation circuit 7 (Colpitts oscillation circuit) is configured. Then, by the switching operation of the microcomputer U1 (the switching operation is performed at the third terminal and the sixth terminal of the microcomputer U1), the first oscillation circuit 6 and the second oscillation circuit 7 oscillate alternately at predetermined time intervals. It is like that.

次に、本発明の透磁率センサ20の動作について説明する。図6は、本発明の透磁率センサ20の動作を説明するためのタイミングチャートである。   Next, the operation of the magnetic permeability sensor 20 of the present invention will be described. FIG. 6 is a timing chart for explaining the operation of the magnetic permeability sensor 20 of the present invention.

第1発振回路6と第2発振回路7とを、交互に所定時間ずつ発振させ、夫々の発振における発振周波数を計測部41にて計測する。所定時間は、例えば2msである。この際、図6に示すように、第1発振回路6を発振させてその発振周波数を計測する期間では第2発振回路7を発振させず、また、第2発振回路7を発振させてその発振周波数を計測する期間では第1発振回路6を発振させない。よって、互いに発振の影響を受けることなく、発振周波数を計測するので、その計測値は精度が高い。   The first oscillating circuit 6 and the second oscillating circuit 7 are alternately oscillated for a predetermined time, and the oscillation frequency in each oscillation is measured by the measuring unit 41. The predetermined time is 2 ms, for example. At this time, as shown in FIG. 6, in the period in which the first oscillation circuit 6 is oscillated and the oscillation frequency is measured, the second oscillation circuit 7 is not oscillated, and the second oscillation circuit 7 is oscillated and the oscillation is performed. The first oscillation circuit 6 is not oscillated during the frequency measurement period. Therefore, since the oscillation frequency is measured without being influenced by oscillation, the measured value is highly accurate.

所定時間(例えば2ms)ずつの発振周波数の計測を終了すると、第1発振回路6における(第1コイル1に由来する)計測された発振周波数と、第2発振回路7における(第2コイル2に由来する)計測された発振周波数との差分を、算出部42にて算出する。そして、変換部43により、算出した差分を透磁率に変換し、透磁率の変化量を求める。現像ユニットに取り付けられた透磁率センサ(トナーセンサ)20では、トナーの濃度を検出する。   When the measurement of the oscillation frequency for each predetermined time (for example, 2 ms) is finished, the oscillation frequency measured in the first oscillation circuit 6 (derived from the first coil 1) and the oscillation frequency in the second oscillation circuit 7 (in the second coil 2) The difference from the measured oscillation frequency is calculated by the calculation unit 42. And the conversion part 43 converts the calculated difference into a magnetic permeability, and calculates | requires the variation | change_quantity of a magnetic permeability. A magnetic permeability sensor (toner sensor) 20 attached to the developing unit detects the toner concentration.

また、第1発振回路6を発振させて、その発振周波数を計測する期間では、それ以前の第1発振回路6と第2発振回路7の計測値(例えばA′とB′)の差分を、算出部42にて算出し、変換部43により、算出した差分を透磁率に変換し、透磁率の変化量を求めるので、各発振回路の発振周波数の計測開始のタイミングで透磁率の変化量の更新が順次行われる。   Further, in the period in which the first oscillation circuit 6 is oscillated and the oscillation frequency is measured, the difference between the previous measurement values (for example, A ′ and B ′) of the first oscillation circuit 6 and the second oscillation circuit 7 is calculated as follows: The calculation unit 42 calculates the difference, and the conversion unit 43 converts the calculated difference into the magnetic permeability to obtain the change amount of the magnetic permeability. Therefore, the change amount of the magnetic permeability is measured at the timing of starting the measurement of the oscillation frequency of each oscillation circuit. Updates are made sequentially.

本発明において下記のような利点があげられる。使用されるトナーの種類によっては、トナー濃度の制御範囲が変わる場合がある。この場合、例えばマイクロコンピュータU1の未使用端子を利用して、この未使用端子の電圧レベルを外部から制御することで、トナー濃度の制御範囲を、使用するトナーに適切な範囲になるように調節するオフセット機能を与えることができる。   The present invention has the following advantages. Depending on the type of toner used, the toner density control range may change. In this case, for example, by using an unused terminal of the microcomputer U1 and controlling the voltage level of the unused terminal from the outside, the toner density control range is adjusted to an appropriate range for the toner to be used. Offset function can be given.

また近年は、電子写真方式によっては高画質を得るためにトナー自体の粒径も小さくなる傾向にある。また、不要なトナーの量を極力減らして低コスト、軽量化の傾向にあり、結果として検出できる透磁率の変化が小さくなる傾向にある。小さくなった透磁率の変化を正確に検知するためには小さい透磁率の変化を大きくするために増幅等の方法で測定感度を大きくする必要がある。この場合、透磁率の変化に直線性がなくなり、正確な透磁率の測定ができないことがある。本発明によれば、線形補正等のソフトウェアを利用した方法を用いることにより、悪くなった直線性を改善することが可能になり、透磁率の変化を正確に把握できることが可能になる。   In recent years, depending on the electrophotographic method, the particle size of the toner itself tends to be small in order to obtain high image quality. Further, the amount of unnecessary toner is reduced as much as possible to reduce the cost and weight, and as a result, the change in magnetic permeability that can be detected tends to be small. In order to accurately detect the change in the reduced permeability, it is necessary to increase the measurement sensitivity by a method such as amplification in order to increase the change in the small permeability. In this case, the change in the magnetic permeability is not linear, and the magnetic permeability cannot be measured accurately. According to the present invention, by using a method using software such as linear correction, it becomes possible to improve the deteriorated linearity, and it is possible to accurately grasp the change in magnetic permeability.

なお、図5には一例として端子を8個有するマイクロコンピュータを記載したが、この構成に限定されるものではない。必要な場合には異なる端子数のマイクロコンピュータを使用し透磁率の変化などの情報をシリアル通信などの手段で、上位の制御側に伝達し、また上位側からの制御信号を受けることも可能である。   Note that although FIG. 5 shows a microcomputer having eight terminals as an example, it is not limited to this configuration. If necessary, it is possible to use a microcomputer with a different number of terminals and transmit information such as permeability change to the upper control side by means of serial communication etc. and receive control signals from the upper side. is there.

以下、上述したような手順により、透磁率を検出できる(トナー濃度を検出できる)原理を説明する。   Hereinafter, the principle that the magnetic permeability can be detected (the toner density can be detected) by the above-described procedure will be described.

被検出物の透磁率が大きくなった場合、被検出物の近傍に配されたコイルのインダクタンスは、この透磁率の変動に応じて増加する。この結果、そのコイルを含む発振回路の発振周波数は低下する。ここで、被検出物からの距離を異ならせて2個のコイルを配置している場合、何れのコイルもインダクタンスが増加して、何れの発振回路も発振周波数は低下する。但し、被検出物に近い方のコイルは、遠い方のコイルに比べて、透磁率の変化の影響を強く受けるので、上記の場合、インダクタンスの増加量が大きくなり、発振周波数の低下量も大きくなる。よって、2個のコイル夫々を含む2つの発振回路における発振周波数には、透磁率の変化の程度に応じた分の差異が生じることになる。このように、両発振周波数の差分と透磁率との間には相関関係が存在するので、本発明では、両発振回路の発振周波数の差分に基づいて被検出物の透磁率を検出することが可能である。   When the magnetic permeability of the object to be detected increases, the inductance of the coil arranged in the vicinity of the object to be detected increases according to the fluctuation of the magnetic permeability. As a result, the oscillation frequency of the oscillation circuit including the coil decreases. Here, when two coils are arranged at different distances from the object to be detected, the inductance of each coil increases, and the oscillation frequency of any oscillation circuit decreases. However, the coil closer to the object to be detected is more affected by the change in permeability than the coil farther away, so in the above case, the amount of increase in inductance is large and the amount of decrease in oscillation frequency is also large. Become. Therefore, a difference corresponding to the degree of change in the magnetic permeability occurs in the oscillation frequency in the two oscillation circuits including the two coils. Thus, since there is a correlation between the difference between both oscillation frequencies and the magnetic permeability, in the present invention, the magnetic permeability of the object to be detected can be detected based on the difference between the oscillation frequencies of both oscillation circuits. Is possible.

前述した実施の形態における透磁率センサ20では、第1コイル1が上記の被検出物に近い方のコイルに該当し、第2コイル2が上記の被検出物に遠い方のコイルに該当する。   In the magnetic permeability sensor 20 in the above-described embodiment, the first coil 1 corresponds to a coil closer to the detected object, and the second coil 2 corresponds to a coil farther from the detected object.

現像ユニット内の現像剤は、トナーと磁性体(鉄粉)とを混合させたものである。複写の際には、用紙にトナーが付着されて磁性体はほとんど付着されない。よって、複写処理が進むにつれて、トナーの量は減少していくが磁性体の量はほとんど変化しないので、現像剤の透磁率は増加する。よって、現像ユニット内の透磁率とトナーの濃度とには、反比例的な相関関係が存在する。本発明では、上述したように被検出物(現像剤)の透磁率を検出できるので、検出した現像ユニット内の現像剤の透磁率に基づきトナーの濃度を検出できる。   The developer in the developing unit is a mixture of toner and magnetic material (iron powder). At the time of copying, the toner adheres to the paper and the magnetic material hardly adheres. Therefore, as the copying process proceeds, the amount of toner decreases but the amount of magnetic material hardly changes, so the magnetic permeability of the developer increases. Therefore, there is an inversely proportional correlation between the magnetic permeability in the developing unit and the toner density. In the present invention, since the magnetic permeability of the detection target (developer) can be detected as described above, the toner concentration can be detected based on the detected magnetic permeability of the developer in the developing unit.

上述した実施の形態では、同軸状に基板10に配した2個のコイル(第1コイル1及び第2コイル2)のインダクタンスの変化を、マイクロコンピュータ(電子チップ4)に内蔵された発振器の正確なクロック信号で駆動される2つの発振回路(第1発振回路6及び第2発振回路7)における発振周波数の差分として検出し、その差分(発振周波数の変化量)をマイクロコンピュータにて演算処理して透磁率の変化を検出している。ここで、2個のコイル夫々を交互に発振回路に接続させて、夫々所定時間にわたって交互にマイクロコンピュータにて発振周波数を計測し、その差分を算出して透磁率の変化を検出している。   In the embodiment described above, the change in inductance of the two coils (the first coil 1 and the second coil 2) coaxially arranged on the substrate 10 is measured with the accuracy of the oscillator built in the microcomputer (electronic chip 4). Is detected as a difference in oscillation frequency between two oscillation circuits (first oscillation circuit 6 and second oscillation circuit 7) driven by a simple clock signal, and the difference (amount of change in oscillation frequency) is processed by a microcomputer. The change in permeability is detected. Here, the two coils are alternately connected to the oscillation circuit, the oscillation frequency is measured alternately by a microcomputer for a predetermined time, and the difference is calculated to detect the change in the magnetic permeability.

本実施の形態では、第1コイル1及び第2コイル2を基板10の上下面に同軸状に配しているので、コイルの配置に必要な面積を低減でき、水平方向での狭小化を図れる。また、基板10に導体パターンを印刷してコイルを形成するようにしたので、高さ方向における低背化を図れる。さらに、マイクロコンピュータを用いて各種の処理を行うようにしたので、部品点数を低減できて、回路部品を実装する面積は少なくて済む。以上のことから、透磁率センサの大幅な小型化を実現できる。
本発明において同軸状とは単にコイルの位置的な同軸を表す(中心軸が一致する)のみならず電気的に同軸と等価であれば良い。
言い換えると中心軸の位置がずれていても、同軸の場合と同様に本発明の効果を奏すれば、同軸とみなす。
In the present embodiment, since the first coil 1 and the second coil 2 are coaxially arranged on the upper and lower surfaces of the substrate 10, the area necessary for the arrangement of the coils can be reduced, and the narrowing in the horizontal direction can be achieved. . Further, since the coil is formed by printing the conductor pattern on the substrate 10, the height in the height direction can be reduced. Furthermore, since various processes are performed using a microcomputer, the number of components can be reduced and the area for mounting circuit components can be reduced. From the above, the magnetic sensor can be greatly downsized.
In the present invention, the term “coaxial” is not limited to simply indicating the positional coaxiality of the coils (the central axes coincide), but may be electrically equivalent to the coaxiality.
In other words, even if the position of the central axis is deviated, it can be regarded as coaxial if the effect of the present invention is obtained as in the case of coaxial.

2つの発振回路における発振周波数の計測を交互に行うようにしているので、一方のコイルを含む発振回路の計測が他方のコイルで発生する磁束(他方のコイルでのインダクタンス変化)の影響を受けないため、正確な発振周波数を計測することができ、この結果、高い精度にて透磁率を検出することが可能である。   Since the measurement of the oscillation frequency in the two oscillation circuits is alternately performed, the measurement of the oscillation circuit including one coil is not affected by the magnetic flux generated in the other coil (inductance change in the other coil). Therefore, an accurate oscillation frequency can be measured, and as a result, the magnetic permeability can be detected with high accuracy.

本実施の形態では、2つの発振回路を構成するトランジスタとコンデンサを共通とし、コイルを発振回路それぞれに配置したので、部品の数を少なくすることができて、コストダウンがはかれる。又部品数が少ないため部品特性のばらつきを低減でき、さらに温度変化、ノイズといった外乱の影響を受け難く、正確な測定が可能となる。   In this embodiment, since the transistors and capacitors constituting the two oscillation circuits are shared, and the coils are arranged in the oscillation circuits, the number of parts can be reduced and the cost can be reduced. In addition, since the number of parts is small, variations in part characteristics can be reduced, and further accurate measurement is possible without being affected by disturbances such as temperature changes and noise.

マイクロコンピュータを用いてソフトウェアにより種々の処理を行うようにしたので、ハードウェアとしての回路部品の点数を減少できて、回路部品における特性のばらつきの影響を受けることが少なくなる。また、ソフトウェアにて処理するので、環境(温度、湿度など)の影響を受けにくくなる。よって、検出される透磁率の精度を高めることができる。   Since various processes are performed by software using a microcomputer, the number of circuit parts as hardware can be reduced and the influence of variations in characteristics of circuit parts is reduced. In addition, since it is processed by software, it is less affected by the environment (temperature, humidity, etc.). Therefore, the accuracy of the detected magnetic permeability can be increased.

また、設定されるトナーの濃度が異なる場合にあっても、ソフトウェアの内容を変更するのみで簡単に対応できる。よって、トナー濃度の異なる設定値ごとの管理が不要であるため、大量生産が容易となって、低コスト化を図ることができる。   Further, even when the set toner density is different, it can be easily dealt with only by changing the contents of the software. Therefore, since management for each set value with different toner density is not required, mass production is facilitated, and cost can be reduced.

次に、本発明例と従来例との特性(トナー濃度の検出)の比較について説明する。本発明例の透磁率センサ(トナーセンサ)は、前述した図1及び図2に示した構成を有し、前述した図3に示すように現像ユニットに取り付けられている。   Next, a comparison of characteristics (toner density detection) between the example of the present invention and the conventional example will be described. The magnetic permeability sensor (toner sensor) of the present invention example has the configuration shown in FIGS. 1 and 2 described above, and is attached to the developing unit as shown in FIG. 3 described above.

図7は、従来例の透磁率センサの現像ユニットへの取り付け例を示す断面図である。図7において、図3と同一または同様な部分には同一番号を付している。   FIG. 7 is a cross-sectional view showing an example of attaching a conventional magnetic permeability sensor to a developing unit. In FIG. 7, the same or similar parts as those in FIG.

基板10の一端部の上面側には差動トランス51が設けられている。差動トランス51は、交流の発振信号が印加される駆動コイル、並びに駆動コイルに結合した差動コイル(基準コイル及び検知コイル)から構成されている。隔壁30には、差動トランス51に対向する位置に孔33が形成されており、孔33から差動トランス51の一部(検知コイル側)が突出し、検知コイルが現像ユニット内の現像剤に直接触れるようになっている。基板10の他端部の下面には、他端から一部を突出させてコネクタ3が形成されており、基板10の中央部の下面には、各種の回路部品5が実装されている。このような構成をなす透磁率センサが、ケース21に収納された状態で隔壁30の凹部31に取り付けられている。   A differential transformer 51 is provided on the upper surface side of one end of the substrate 10. The differential transformer 51 includes a drive coil to which an alternating oscillation signal is applied, and a differential coil (reference coil and detection coil) coupled to the drive coil. A hole 33 is formed in the partition wall 30 at a position facing the differential transformer 51, and a part (detection coil side) of the differential transformer 51 protrudes from the hole 33, and the detection coil serves as a developer in the developing unit. It comes to touch directly. A connector 3 is formed on the lower surface of the other end portion of the substrate 10 with a part protruding from the other end, and various circuit components 5 are mounted on the lower surface of the central portion of the substrate 10. The magnetic permeability sensor having such a configuration is attached to the recess 31 of the partition wall 30 while being accommodated in the case 21.

従来例の透磁率センサでは、差動トランス51が突出しているため、ケース21の形状が複雑になるという不都合があるとともに、本発明例と比べて構成が大型である。また、隔壁30に孔33が形成されているため、現像剤が漏れる虞がある。   In the conventional magnetic permeability sensor, since the differential transformer 51 protrudes, there is a disadvantage that the shape of the case 21 is complicated, and the configuration is larger than that of the present invention example. Moreover, since the hole 33 is formed in the partition wall 30, the developer may leak.

図8は、本発明例と従来例とにおけるトナー濃度の検出感度特性を示すグラフである。図8において、横軸はトナー濃度を表し、縦軸は透磁率の検出結果としての出力電圧を表している。また、図8中の(a)、(b)は夫々、本発明例、従来例の特性を示している。   FIG. 8 is a graph showing detection sensitivity characteristics of toner density in the present invention example and the conventional example. In FIG. 8, the horizontal axis represents the toner concentration, and the vertical axis represents the output voltage as a result of magnetic permeability detection. Further, (a) and (b) in FIG. 8 show the characteristics of the present invention example and the conventional example, respectively.

本発明例と従来例とを比較した場合、本発明例では、トナー濃度の変化に対して出力電圧がリニアに変動していく部分が従来例に比べて広くなっている。よって、本発明例の検出精度は、従来例の検出精度より優れていることが分かる。   When the present invention example and the conventional example are compared, in the present invention example, the portion where the output voltage fluctuates linearly with respect to the change in the toner density is wider than the conventional example. Therefore, it can be seen that the detection accuracy of the example of the present invention is superior to the detection accuracy of the conventional example.

図9は、本発明例と従来例とにおけるオフセット制御を行うための制御電圧特性を示すグラフである。図9において、横軸は印加する制御電圧を表し、縦軸は出力電圧を表している。また、図9中の(a)、(b)は夫々、本発明例、従来例の特性を示している。   FIG. 9 is a graph showing control voltage characteristics for performing offset control in the present invention example and the conventional example. In FIG. 9, the horizontal axis represents the control voltage to be applied, and the vertical axis represents the output voltage. Also, (a) and (b) in FIG. 9 show the characteristics of the inventive example and the conventional example, respectively.

本発明例と従来例とを比較した場合、従来例では制御電圧の変化に対して出力電圧が一部でしかリニアに変動していないのに対して、本発明例では、制御電圧の変化に対して出力電圧が全体にわたってリニアに変動している。よって、本発明例におけるオフセット制御の精度は、従来例の精度より優れていることが分かる。   When the present invention example is compared with the conventional example, the output voltage varies only linearly with respect to the change in the control voltage in the conventional example, whereas in the present invention example, the change in the control voltage occurs. On the other hand, the output voltage varies linearly throughout. Therefore, it can be seen that the accuracy of the offset control in the example of the present invention is superior to the accuracy of the conventional example.

ところで、上述した実施の形態では、ケース21内に収納した状態で透磁率センサ20を現像ユニットに取り付けることとしたが、本発明では現像剤が漏れる虞がないため、ケース21は必ずしも設けなくて良い。このような場合には、基板10の複数箇所に切欠きを形成し、この切欠きに現像ユニットの爪を引っ掛けて透磁率センサ20を現像ユニットに取り付けるか、または、両面テープにより基板10及び隔壁30を接着させて透磁率センサ20を現像ユニットに取り付けるようにすれば良い。   By the way, in the above-described embodiment, the magnetic permeability sensor 20 is attached to the developing unit in a state of being accommodated in the case 21. However, in the present invention, since there is no possibility that the developer leaks, the case 21 is not necessarily provided. good. In such a case, notches are formed in a plurality of locations on the substrate 10, and the magnetic permeability sensor 20 is attached to the developing unit by hooking the notches of the developing unit into the notches, or the substrate 10 and the partition walls are attached by double-sided tape. 30 may be attached to attach the magnetic permeability sensor 20 to the developing unit.

上述した実施の形態では、基板10の上面及び下面に夫々導体パターンを印刷して、第1コイル1及び第2コイル2を同軸状に形成するようにしたが、第1コイル1及び第2コイル2の形成手法は、これに限らず、他の手法であっても良い。以下、これらの他の手法について変形例として説明する。   In the above-described embodiment, the first coil 1 and the second coil 2 are formed coaxially by printing conductor patterns on the upper surface and the lower surface of the substrate 10, respectively. The forming method 2 is not limited to this, and may be another method. Hereinafter, these other methods will be described as modified examples.

(第1変形例)
図10は、第1変形例におけるコイルの構成を示す斜視図である。図10において、図1及び図2と同一または同様な部材には同一番号を付している。なお、図10では、基板10の上下面を図1と逆にして図示している。第1変形例では、基板10の下面に、例えば銅箔のパターン印刷により、第1コイル1と第2コイル2とを同心円状に形成している。基板10の上面には、コイルは形成されておらず、上述した実施の形態と同様な電子チップ4、回路部品5及びコネクタ3が実装されている。
(First modification)
FIG. 10 is a perspective view showing the configuration of the coil in the first modification. 10, the same or similar members as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals. In FIG. 10, the upper and lower surfaces of the substrate 10 are illustrated opposite to FIG. 1. In the first modification, the first coil 1 and the second coil 2 are formed concentrically on the lower surface of the substrate 10 by, for example, pattern printing of copper foil. A coil is not formed on the upper surface of the substrate 10, and the electronic chip 4, the circuit component 5, and the connector 3 similar to those in the above-described embodiment are mounted.

(第2変形例)
図11は、第2変形例における透磁率センサの構成を示す断面図である。図11において、図1及び図2と同一または同様な部材には同一番号を付している。第2変形例では、基板10の下面に、例えば銅箔のパターン印刷により、第1コイル1と第2コイル2とを、絶縁層を挟んで同軸状に積層させて形成している。また、基板10の上面には、コイルは形成されておらず、上述した実施の形態と同様な電子チップ4、回路部品5及びコネクタ3が実装されている。第1コイル1及び第2コイル2は、電子チップ4及び回路部品5の実装位置の直下に形成されている。よって、透磁率センサの構成の更なる小型化を図ることができる。なお、図11に示す構成とは異なり、上記第1変形例に述べたような同心円状の第1コイル1及び第2コイル2を、電子チップ4及び回路部品5の実装位置の直下に形成するようにしても良い。
(Second modification)
FIG. 11 is a cross-sectional view showing the configuration of the magnetic permeability sensor in the second modification. In FIG. 11, the same or similar members as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals. In the second modification, the first coil 1 and the second coil 2 are formed on the lower surface of the substrate 10 in a coaxial manner with an insulating layer interposed therebetween, for example, by pattern printing of copper foil. Further, no coil is formed on the upper surface of the substrate 10, and the electronic chip 4, the circuit component 5, and the connector 3 similar to those of the above-described embodiment are mounted. The first coil 1 and the second coil 2 are formed immediately below the mounting position of the electronic chip 4 and the circuit component 5. Therefore, further downsizing of the configuration of the magnetic permeability sensor can be achieved. Unlike the configuration shown in FIG. 11, the concentric first coil 1 and second coil 2 as described in the first modification are formed immediately below the mounting positions of the electronic chip 4 and the circuit component 5. You may do it.

(第3変形例)
図12は、第3変形例における透磁率センサの構成を示す断面図である。図12において、図1及び図2と同一または同様な部材には同一番号を付している。第3変形例では、基板10の一端部の下面に、別部品の空心コイルを実装して第1コイル1を形成し、基板10の一端部の上面に、第1コイル1と同軸をなして、別部品の空心コイルを実装して第2コイル2を形成している。基板10の上面の残りの領域には、上述した実施の形態と同様な電子チップ4、回路部品5及びコネクタ3が実装されている。
(Third Modification)
FIG. 12 is a cross-sectional view showing the configuration of the magnetic permeability sensor in the third modification. 12, the same or similar members as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals. In the third modification, a first coil 1 is formed by mounting a separate air core coil on the lower surface of one end portion of the substrate 10, and is coaxial with the first coil 1 on the upper surface of one end portion of the substrate 10. The second coil 2 is formed by mounting a separate air core coil. In the remaining area on the upper surface of the substrate 10, the electronic chip 4, the circuit component 5, and the connector 3 similar to those in the above-described embodiment are mounted.

(第4変形例)
図13は、第4変形例における透磁率センサの構成を示す断面図である。図13において、図1及び図2と同一または同様な部材には同一番号を付している。第4変形例では、基板10の一端部の上面に、別部品の2個の空心コイルを積層実装して第1コイル1及び第2コイル2を形成している。基板10の上面の残りの領域には、上述した実施の形態と同様な電子チップ4、回路部品5及びコネクタ3が実装されている。なお、図13に示す構成とは異なり、基板10の下面に、上記のような2個の空心コイルの積層構成をなす第1コイル1及び第2コイル2を形成するようにしても良い。
(Fourth modification)
FIG. 13 is a cross-sectional view showing the configuration of the magnetic permeability sensor in the fourth modification. 13, the same or similar members as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals. In the fourth modification, the first coil 1 and the second coil 2 are formed by stacking and mounting two air core coils of different parts on the upper surface of one end of the substrate 10. In the remaining area on the upper surface of the substrate 10, the electronic chip 4, the circuit component 5, and the connector 3 similar to those in the above-described embodiment are mounted. Note that, unlike the configuration shown in FIG. 13, the first coil 1 and the second coil 2 that form the stacked configuration of the two air-core coils as described above may be formed on the lower surface of the substrate 10.

(第5変形例)
図14は、第5変形例における透磁率センサの構成を示す断面図である。図14において、図1及び図2と同一または同様な部材には同一番号を付している。第5変形例では、基板10の一端部の下面に、複数のチップコイルを実装して第1コイル1を形成し、基板10の一端部の上面に、第1コイル1と同軸をなして、複数のチップコイルを実装して第2コイル2を形成している。基板10の上面の残りの領域には、上述した実施の形態と同様な電子チップ4、回路部品5及びコネクタ3が実装されている。
(5th modification)
FIG. 14 is a cross-sectional view showing the configuration of the magnetic permeability sensor in the fifth modification. 14, the same or similar members as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals. In the fifth modification, a plurality of chip coils are mounted on the lower surface of one end portion of the substrate 10 to form the first coil 1, and the upper surface of one end portion of the substrate 10 is coaxial with the first coil 1, A plurality of chip coils are mounted to form the second coil 2. In the remaining area on the upper surface of the substrate 10, the electronic chip 4, the circuit component 5, and the connector 3 similar to those in the above-described embodiment are mounted.

実施の形態2
上述した透磁率センサ20において、第1コイル1及び第2コイル2は単層のコイルを前提としていたが、一方又は両方のコイルを多層コイルとしてもよい。図15は、本発明の透磁率センサの他の構成を示す斜視図である。図16は本発明の透磁率センサの他の構成を示す断面図である。図15及び図16において、図1及び図2と同一又は同様な部材には同一番号を付している。図16に示すように、基板10は4層のプリント基板である。すなわち、基板10は、4つの配線層と3つの絶縁体層11、12、13とを含む。実施の形態2では、第1コイル1及び第2コイル2は複数層からなる多層コイルとしてある。第1コイル1は第1サブコイル1a及び第2サブコイル1bの2層構造としてある。同様に、第2コイル2は第1サブコイル2a及び第2サブコイル2bの2層構造としてある。第1コイル1の第1サブコイル1aと第2サブコイル1bとは直列接続されている。同様に、第2コイル2の第1サブコイル2aと第2サブコイル2bとは直列接続されている。第1コイル1及び第2コイル2の各サブコイルは、プリント配線パターンで形成してある。すなわち、基板10の各配線層に第1コイル1及び第2コイル2の各サブコイルが形成されている。図16において、基板10の各配線層を、上から順に第1層、第2層、第3層、第4層とすると、第1層に第2コイル2の第1サブコイル2aが形成されている。第2層に第2コイル2の第2サブコイル2bが形成されている。第3層に第1コイル1の第1サブコイル1aが形成されている。第4層に第1コイル1の第2サブコイル1bが形成されている。これら各サブコイルは、例えば、基板10への銅箔パターンの印刷により形成される。第1コイル1及び第2コイル2の各サブコイルの外形は矩形状となっている。それに限らず、実施の形態1と同様に、各サブコイルの外形を楕円形状としてもよい。
Embodiment 2
In the magnetic permeability sensor 20 described above, the first coil 1 and the second coil 2 are premised on single-layer coils, but one or both coils may be multilayer coils. FIG. 15 is a perspective view showing another configuration of the magnetic permeability sensor of the present invention. FIG. 16 is a cross-sectional view showing another configuration of the magnetic permeability sensor of the present invention. 15 and 16, the same or similar members as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals. As shown in FIG. 16, the substrate 10 is a four-layer printed circuit board. That is, the substrate 10 includes four wiring layers and three insulator layers 11, 12, and 13. In the second embodiment, the first coil 1 and the second coil 2 are multilayer coils composed of a plurality of layers. The first coil 1 has a two-layer structure of a first subcoil 1a and a second subcoil 1b. Similarly, the second coil 2 has a two-layer structure of a first subcoil 2a and a second subcoil 2b. The first subcoil 1a and the second subcoil 1b of the first coil 1 are connected in series. Similarly, the first subcoil 2a and the second subcoil 2b of the second coil 2 are connected in series. Each subcoil of the first coil 1 and the second coil 2 is formed of a printed wiring pattern. That is, each subcoil of the first coil 1 and the second coil 2 is formed on each wiring layer of the substrate 10. In FIG. 16, if each wiring layer of the substrate 10 is a first layer, a second layer, a third layer, and a fourth layer in order from the top, the first subcoil 2a of the second coil 2 is formed in the first layer. Yes. The second subcoil 2b of the second coil 2 is formed in the second layer. The first subcoil 1a of the first coil 1 is formed on the third layer. The second subcoil 1b of the first coil 1 is formed on the fourth layer. Each of these subcoils is formed, for example, by printing a copper foil pattern on the substrate 10. The outer shapes of the subcoils of the first coil 1 and the second coil 2 are rectangular. Not only that, but the outer shape of each sub-coil may be elliptical as in the first embodiment.

図17A−Bは、本発明の他の構成におけるコイルの構造を示す説明である。図17Aは、各層に設けられたコイルとスルーホールとの接続関係を示す説明図である。図17Bは、図17Aを回路図で表現した説明図である。図17A及び図17Bに示すA、B、Cが付された矢印は、第1コイル1及び第2コイル2の入出力端を示している。第1コイル1の2つの入出力端はAとCであり、第2コイル2の2つの入出力端はBとCである。第1コイル1及び第2コイル2のそれぞれの入出力端のうち、一方は共通(C)としてある。   17A-B are explanations showing the structure of a coil in another configuration of the present invention. FIG. 17A is an explanatory diagram illustrating a connection relationship between coils and through holes provided in each layer. FIG. 17B is an explanatory diagram representing FIG. 17A with a circuit diagram. The arrows with A, B, and C shown in FIGS. 17A and 17B indicate the input / output ends of the first coil 1 and the second coil 2. The two input / output ends of the first coil 1 are A and C, and the two input / output ends of the second coil 2 are B and C. One of the input / output terminals of the first coil 1 and the second coil 2 is common (C).

図17Aに示すh11、h12、…、h61は、各スルーホールと導通する各層のランドである。例えばh11とh12とは導通している。図17Bにおいても、ランドの符号を付し、図17Aのランドとの対応を示している。図17A及び図17Bには、2つのジャンパ線J1、J2を示している。ジャンパ線J1は、ランドh11とランドh31とを接続している。それにより、ランドh12とランドh32は導通されるので、図17Bに示すように、ジャンパ線J1により第2コイル2の第2サブコイル2bの両端(ランドh12及びランドh32)が短絡されるので、第2サブコイル2bの動作が無効となる。同様に、ジャンパ線は、ランドh21及びh51を接続しており、それにより、ランドh23とランドh53とが短絡される。その結果、第1コイル1の第1サブコイル1aの動作が無効となる。   H11, h12,..., H61 shown in FIG. 17A are lands of respective layers that are electrically connected to the respective through holes. For example, h11 and h12 are conductive. Also in FIG. 17B, a land code is attached to indicate the correspondence with the land of FIG. 17A. 17A and 17B show two jumper lines J1 and J2. The jumper line J1 connects the land h11 and the land h31. Accordingly, since the land h12 and the land h32 are conducted, both ends (land h12 and land h32) of the second subcoil 2b of the second coil 2 are short-circuited by the jumper wire J1, as shown in FIG. 17B. The operation of the two subcoil 2b becomes invalid. Similarly, the jumper line connects the lands h21 and h51, whereby the land h23 and the land h53 are short-circuited. As a result, the operation of the first subcoil 1a of the first coil 1 becomes invalid.

図18A−Dは、第1コイル1及び第2コイル2の動作パターンを示す断面図である。各サブコイルのうち、ハッチを付したものは動作を有効に設定していることを示し、ハッチを付していないものは動作を無効に設定していることを示す。図18Bでは、第2コイル2の第1サブコイル2aは動作有効に設定してあり、第2サブコイル2bは動作無効に設定してある。第1コイル1については、第1サブコイル1a及び第2サブコイル1bが動作有効に設定してある。図18Dは、図17に示した設定であり、2本のジャンパ線により、第1コイル1の第1サブコイル1a及び第2コイル2の第2サブコイル2bの動作が無効と設定されている。   18A to 18D are cross-sectional views showing operation patterns of the first coil 1 and the second coil 2. Among the sub-coils, those with hatches indicate that the operation is set to be valid, and those without hatches indicate that the operation is set to be invalid. In FIG. 18B, the first sub-coil 2a of the second coil 2 is set to be effective, and the second sub-coil 2b is set to be invalid. For the first coil 1, the first subcoil 1a and the second subcoil 1b are set to be effective. FIG. 18D is the setting shown in FIG. 17, and the operation of the first subcoil 1 a of the first coil 1 and the second subcoil 2 b of the second coil 2 is set to be invalid by two jumper wires.

図19は、コイルの動作パターンとジャンパ線との関係を示す一覧表である。図19において、パターン列は動作パターンを示している。動作パターンのA、B、C、Dは、それぞれ、図18A、18B、18C、18Dに対応する。ジャンパ線1列及びジャンパ線2列はそれぞれジャンパ線の設定を示している。動作パターンDが図17に示した設定に対応している。動作パターンDにおいては、ジャンパ線1はランドh11及びランドh31を接続する旨を示している。ジャンパ線2はランドh21及びランドh51を接続する旨を示している。   FIG. 19 is a list showing the relationship between the coil operation pattern and jumper wires. In FIG. 19, a pattern row indicates an operation pattern. The operation patterns A, B, C, and D correspond to FIGS. 18A, 18B, 18C, and 18D, respectively. One jumper line and two jumper lines indicate the setting of the jumper lines. The operation pattern D corresponds to the setting shown in FIG. In the operation pattern D, the jumper line 1 indicates that the land h11 and the land h31 are connected. The jumper line 2 indicates that the land h21 and the land h51 are connected.

次に、コイルの動作パターンと透磁率センサ20の感度との関係について説明する。上述したように透磁率センサ20は、被検出物からの距離が異なるように第1コイル1及び第2コイル2を配置している。これは、被検出物に近い方のコイルは、遠い方のコイルに比べて、透磁率の変化の影響を強く受けるという性質を用いるためである。そして、第1コイル1及び第2コイル2それぞれより求まる透磁率の時間的な変化量を比較し、2つの変化量の大小により、被検出物の透磁率の変化を検出している。それにより、単一のコイルで透磁率を検出得る場合に比べて、高い精度を確保している。このようなことから、透磁率センサ20の検出感度は、被検出物から第1コイル1及び第2コイル2の距離の差異が大きいほど高くなり、小さいほど低くなる。   Next, the relationship between the coil operation pattern and the sensitivity of the magnetic permeability sensor 20 will be described. As described above, in the magnetic permeability sensor 20, the first coil 1 and the second coil 2 are arranged so that the distance from the object to be detected is different. This is because the coil closer to the object to be detected uses the property that it is more affected by the change in magnetic permeability than the coil farther away. Then, the temporal changes in the magnetic permeability obtained from the first coil 1 and the second coil 2 are compared, and the change in the magnetic permeability of the object to be detected is detected based on the magnitude of the two changes. Thereby, high accuracy is ensured as compared with the case where the magnetic permeability can be detected with a single coil. For this reason, the detection sensitivity of the magnetic permeability sensor 20 increases as the difference in distance between the first coil 1 and the second coil 2 from the object to be detected increases and decreases as the distance decreases.

以上のことから、図18に示した動作パターンにおいては、第1コイル1と第2コイル2との距離が最も大きくなる動作パターンD(図18D)が最も感度が高くなる。また、第1コイル1と第2コイル2との距離が最も小さくなる動作パターンAが最も感度が低くなる。そして、以上の中間の状態となる動作パターンB及び動作パターンCが感度も中間となる。なお、第1コイル1と第2コイル2との距離とは、図18の紙面上下方向の距離であり、2つのコイルの中心間の距離である。つまり、2つのサブコイルを動作有効とする場合は、2つのサブコイルの中間が距離計測点の一端となる。   From the above, in the operation pattern shown in FIG. 18, the operation pattern D (FIG. 18D) in which the distance between the first coil 1 and the second coil 2 is the largest has the highest sensitivity. In addition, the operation pattern A in which the distance between the first coil 1 and the second coil 2 is the smallest has the lowest sensitivity. In addition, the sensitivity of the operation pattern B and the operation pattern C that are in the above intermediate state is also intermediate. Note that the distance between the first coil 1 and the second coil 2 is a distance in the vertical direction of FIG. 18 and is a distance between the centers of the two coils. That is, when the operation of the two subcoils is enabled, the middle of the two subcoils is one end of the distance measurement point.

図20は透磁率センサ20における検出透磁率とセンサ出力との関係を示すグラフである。図20に示すグラフの横軸は透磁率であり、単位はH/mである。縦軸はセンサ出力電圧であり、単位はVである。凡例の2層、3層、4層は動作を有効にしてあるサブコイルの数を示している。4層が動作パターンAを、3層が動作パターンB及びCを、2層が動作パターンDを示している。透磁率センサ20の感度はグラフの傾きで表され、傾き急峻なほど、すなわち傾きの絶対値が大きいほど、感度が高いことを示す。図20に示したグラフは、上述の説明に即しており、2層(動作パターンD)の傾きの絶対値が最も大きく、4層(動作パターンA)の傾きの絶対値が最も小さい。3層(動作パターンB及びC)の傾きの絶対値は中間となっている。   FIG. 20 is a graph showing the relationship between the detected magnetic permeability and the sensor output in the magnetic permeability sensor 20. The horizontal axis of the graph shown in FIG. 20 is magnetic permeability, and the unit is H / m. The vertical axis represents the sensor output voltage, and the unit is V. The 2nd, 3rd, and 4th layers in the legend indicate the number of subcoils for which the operation is enabled. The fourth layer shows the operation pattern A, the third layer shows the operation patterns B and C, and the second layer shows the operation pattern D. The sensitivity of the magnetic permeability sensor 20 is represented by the slope of the graph. The steeper slope, that is, the greater the absolute value of the slope, the higher the sensitivity. The graph shown in FIG. 20 is based on the above description, and the absolute value of the inclination of the second layer (operation pattern D) is the largest, and the absolute value of the inclination of the four layers (operation pattern A) is the smallest. The absolute values of the inclinations of the three layers (operation patterns B and C) are intermediate.

実施の形態2は以下の効果を奏する。第1コイル1及び第2コイル2を構成するサブコイルの動作の有効/無効を切り替えることにより、透磁率センサの感度を切り替えることが可能となる。   Embodiment 2 has the following effects. By switching the validity / invalidity of the operation of the subcoils constituting the first coil 1 and the second coil 2, the sensitivity of the magnetic permeability sensor can be switched.

また、第1コイル1は、2つのサブコイル1a、1bにより構成したことにより、2つのサブコイル1a、1bを使用した場合には、第1コイル1のインダクタンス量を増加するので、出力のS/Nが向上する。第2コイル2についても同様である。   Further, since the first coil 1 is composed of the two subcoils 1a and 1b, when the two subcoils 1a and 1b are used, the amount of inductance of the first coil 1 is increased. Will improve. The same applies to the second coil 2.

第1コイル1及び第2コイル2を構成するサブコイルをプリント配線パターンにて形成することで、基板10を構成する回路パターンと同時に形成することが可能となる。それにより、コイルを別体として準備し、基板に取り付ける必要がなくなり、組立工数の低減が図れる。それとともに、コイル自体の厚さを実質的にゼロとすることが可能となる。すなわち、第1コイル1及び第2コイル2を形成することによって、基板10の厚さは増加しない。また、第1コイル1及び第2コイル2の外形を矩形状としたため、扁平矩形状の基板10におけるコイルの設置領域を有効活することが可能となる。なお、第1コイル1及び第2コイル2はそれぞれ2層としたが、それに限らず第1コイル1及び第2コイル2を3層以上としてもよい。また、第1コイル1及び第2コイル2の層の数は同一でなくてもよい。例えば、第1コイル1を3層とし、第2コイル2を2層としてもよい。第1コイル1は単層とし、第2コイル2を3層としてもよい。   By forming the subcoil constituting the first coil 1 and the second coil 2 with a printed wiring pattern, it can be formed simultaneously with the circuit pattern constituting the substrate 10. Thereby, it is not necessary to prepare the coil as a separate body and attach it to the substrate, and the number of assembly steps can be reduced. At the same time, the thickness of the coil itself can be made substantially zero. That is, by forming the first coil 1 and the second coil 2, the thickness of the substrate 10 does not increase. In addition, since the outer shapes of the first coil 1 and the second coil 2 are rectangular, it is possible to effectively utilize the coil installation area on the flat rectangular substrate 10. In addition, although the 1st coil 1 and the 2nd coil 2 were each made into two layers, it is good not only that but the 1st coil 1 and the 2nd coil 2 may be made into three or more layers. The number of layers of the first coil 1 and the second coil 2 may not be the same. For example, the first coil 1 may have three layers and the second coil 2 may have two layers. The first coil 1 may be a single layer and the second coil 2 may be three layers.

本発明においては、第1コイル及び第2コイルを静電シールドで覆ってもよい。本発明に記載のコイルは空芯コイルを使用しており、コイル近傍に誘電率の近いものがあると静電容量の変化により測定値がばらつく場合がある。このような場合にはコイルを銅等からなるシールド部材で覆うことで、外部からの影響を抑えることができる。但し、本発明の透磁率センサの場合には、透磁率の変化、即ち、磁力線の変化によりシールド部材に渦電流が発生し、この渦電流により透磁率センサに測定誤差が生じることが考えられる。よって、渦電流への対策を考慮したシールド部材を設けることが必要である。   In the present invention, the first coil and the second coil may be covered with an electrostatic shield. The coil described in the present invention uses an air-core coil. If there is a coil having a dielectric constant close to the coil, the measured value may vary due to a change in capacitance. In such a case, the influence from the outside can be suppressed by covering the coil with a shield member made of copper or the like. However, in the case of the magnetic permeability sensor of the present invention, it is considered that an eddy current is generated in the shield member due to a change in magnetic permeability, that is, a change in magnetic field lines, and this eddy current may cause a measurement error in the magnetic permeability sensor. Therefore, it is necessary to provide a shield member that takes measures against eddy currents into consideration.

図21A−Cは、本発明の透磁率センサに適したシールド部材の構成を示す平面図である。図21Aに示す例では、複数の櫛歯を同一方向に延設させた形状をなす銅製のシールド部材61を、基板10に形成したコイル60の上方に設けている。シールド部材61は接地している。また、図21Bに示す例では、複数の櫛歯を交互に逆方向きに延設させた形状をなす銅製のシールド部材62を、基板10に形成したコイル60の上方に設けている。シールド部材62は接地している。このような構成のシールド部材を設けることにより、渦電流を低減できる。   21A to 21C are plan views showing a configuration of a shield member suitable for the magnetic permeability sensor of the present invention. In the example shown in FIG. 21A, a copper shield member 61 having a shape in which a plurality of comb teeth are extended in the same direction is provided above the coil 60 formed on the substrate 10. The shield member 61 is grounded. In the example shown in FIG. 21B, a copper shield member 62 having a shape in which a plurality of comb teeth are alternately extended in the opposite direction is provided above the coil 60 formed on the substrate 10. The shield member 62 is grounded. By providing the shield member having such a configuration, eddy current can be reduced.

図21Cは、環状のシールド部材を示している。銅製のリングの一部を欠損してC字状にしたシールド部材63が、基板10に形成したコイル60の外周側に設けられている。シールド部材63は接地している。シールド部材63を設けることにより、渦電流を低減することが可能である。この図21Cの例では、コイル60と同一平面にシールド部材63を設けるため、透磁率センサの薄肉化を図れる、但し、図21A、Bに示すようなコイル60を上から覆う形態に比べて、シールド効果は小さい。   FIG. 21C shows an annular shield member. A shield member 63 having a C-shape with a part of the copper ring missing is provided on the outer peripheral side of the coil 60 formed on the substrate 10. The shield member 63 is grounded. By providing the shield member 63, eddy current can be reduced. In the example of FIG. 21C, since the shield member 63 is provided on the same plane as the coil 60, the magnetic permeability sensor can be made thinner. The shielding effect is small.

なお、上記のようなシールド部材は、基板10の両面側に設けても良く、現像ユニットとは反対側の面にのみ設けても良い、また、上述したようにシールド部材は接地することが好ましいが、接地していなくても効果は得られる。   The shield member as described above may be provided on both sides of the substrate 10 or may be provided only on the surface opposite to the development unit. Further, as described above, the shield member is preferably grounded. However, the effect can be obtained even if it is not grounded.

また、図21A−Cは、実施の形態1の透磁率センサ20においてシールド部材を設ける場合を図示している。実施の形態2においても、同様にシールド部材を設けてもよい。   21A to 21C illustrate a case where a shield member is provided in the magnetic permeability sensor 20 of the first embodiment. In the second embodiment, a shield member may be provided similarly.

実施の形態3
上述の実施の形態1及び2における透磁率センサ20を構成する基板10は、ガラス・コンポジット基板、ガラス・エポキシ基板などある。そのため、透磁率センサ20は平坦な面にしか装着できない。実施の形態3では、センサ部となるコイルをフレキシブルプリント回路基板(FPC:Flexible Printed Circuits)で構成する。それにより、透磁率センサのセンサ部を曲面に取付可能とする。具体的には、現像剤槽の湾曲部へ固定可能とする。
Embodiment 3
The substrate 10 constituting the magnetic permeability sensor 20 in the first and second embodiments is a glass composite substrate, a glass epoxy substrate, or the like. Therefore, the magnetic permeability sensor 20 can be mounted only on a flat surface. In the third embodiment, a coil serving as a sensor unit is formed of a flexible printed circuit board (FPC). Thereby, the sensor part of the magnetic permeability sensor can be attached to the curved surface. Specifically, it can be fixed to the curved portion of the developer tank.

図22は、本発明の他の構成による透磁率センサのセンサ部200を示す分解斜視図である。透磁率センサのセンサ部200は、第1コイル201、基体202、第2コイル203を含む。第1コイル201、第2コイル203はFPCとして構成している。基体202は、第1コイル201と第2コイル203との間に配される。基体202は、第1コイル201及び第2コイル203が、被検出物からの距離が異なるよう配置する役目を担う。基体202はナイロンやポリエステルなどの絶縁体で弾性がある材料で形成する。また、基体202は、成形時にセンサ部200の取付面に沿うように成形可能な材料を用いるのであれば、硬質の材料で形成してもよい。例えば、基体202を硬質プラスチックで形成しても良い。基体202の厚さは、例えば0.5〜1.0mmである。   FIG. 22 is an exploded perspective view showing a sensor unit 200 of a magnetic permeability sensor according to another configuration of the present invention. The sensor unit 200 of the magnetic permeability sensor includes a first coil 201, a base body 202, and a second coil 203. The first coil 201 and the second coil 203 are configured as an FPC. The base body 202 is disposed between the first coil 201 and the second coil 203. The base body 202 plays a role of arranging the first coil 201 and the second coil 203 so that the distance from the object to be detected is different. The base 202 is formed of an elastic material such as nylon or polyester. Further, the base body 202 may be formed of a hard material if a material that can be molded along the mounting surface of the sensor unit 200 at the time of molding is used. For example, the base body 202 may be formed of hard plastic. The thickness of the base body 202 is, for example, 0.5 to 1.0 mm.

図23A−Bは、センサ部200の組立方法を示す説明図である。図23Aは、基体202を弾性材料で形成した場合を示す。この場合、基体202の両面それぞれに第1コイル201、第2コイル203を両面テープや接着剤で貼り付ける。組み立てられたセンサ部200は、現像剤槽の湾曲面に沿うように変形させ取付けられる。   FIGS. 23A and 23B are explanatory diagrams illustrating a method for assembling the sensor unit 200. FIG. FIG. 23A shows a case where the base body 202 is formed of an elastic material. In this case, the 1st coil 201 and the 2nd coil 203 are affixed on both surfaces of the base | substrate 202 with a double-sided tape or an adhesive agent, respectively. The assembled sensor unit 200 is deformed and attached along the curved surface of the developer tank.

図23Bは、基体202を硬質材料で形成した場合を示す。この場合、基体202の両面に、第1コイル201、第2コイル203を基体202の曲面に沿うように変形させながら、両面テープや接着剤で貼り付ける。組み立てられたセンサ部200を現像剤槽の湾曲面に取り付ける。基体202の曲面の曲率は、取付面である現像剤槽の湾曲面に沿った値としてあるので、そのまま変形させることなく取り付け可能である。センサ部200の取り付けは、基体202がいずれの材質の場合においても、両面テープや接着剤等により行う。それに限らず、センサ部200と取付面との間に隙間ができないように取り付け可能であれば、他の取付方法を採用してもよい。   FIG. 23B shows a case where the base body 202 is formed of a hard material. In this case, the first coil 201 and the second coil 203 are attached to both surfaces of the base 202 with a double-sided tape or an adhesive while being deformed along the curved surface of the base 202. The assembled sensor unit 200 is attached to the curved surface of the developer tank. Since the curvature of the curved surface of the substrate 202 is a value along the curved surface of the developer tank, which is the mounting surface, it can be mounted without being deformed as it is. The sensor unit 200 is attached with a double-sided tape, an adhesive, or the like regardless of the material of the base body 202. However, the present invention is not limited to this, and other attachment methods may be adopted as long as attachment is possible so that there is no gap between the sensor unit 200 and the attachment surface.

図24は、センサ部200の取付状態を示す断面図である。センサ部200は現像剤槽のケース81の湾曲した取付面に取り付けられている。センサ部200は取付面に沿うように取り付け可能である。センサ部200は第1コイル201、第2コイル203への配線210もFPCで構成してある。第1発振回路6、第2発振回路7などの回路部220はガラス・エポキシ基板などに形成してある。回路部220は現像剤槽のケース81の一部に平坦な取り付け面を設け、取付面に取り付けられる。   FIG. 24 is a cross-sectional view showing a mounting state of the sensor unit 200. The sensor unit 200 is attached to the curved attachment surface of the developer tank case 81. The sensor unit 200 can be mounted along the mounting surface. In the sensor unit 200, the wiring 210 to the first coil 201 and the second coil 203 is also composed of FPC. The circuit portions 220 such as the first oscillation circuit 6 and the second oscillation circuit 7 are formed on a glass / epoxy substrate or the like. The circuit part 220 is provided on a part of the case 81 of the developer tank with a flat attachment surface, and is attached to the attachment surface.

図24に示す現像剤槽においては、磁気ローラ83の近傍に設けられた攪拌パドル82に設けられた攪拌羽根821により、現像剤が撹拌され、透磁率が計測される。したがって、図24に示すように、センサ部200は攪拌羽根821と対向し、攪拌羽根821との距離がなるべく小さく、一様となるように取り付けられることが望ましい。   In the developer tank shown in FIG. 24, the developer is stirred by the stirring blade 821 provided in the stirring paddle 82 provided in the vicinity of the magnetic roller 83, and the magnetic permeability is measured. Therefore, as shown in FIG. 24, it is desirable that the sensor unit 200 is mounted so as to face the stirring blade 821 and be as uniform as possible with a distance from the stirring blade 821 as small as possible.

実施の形態3は、以下の効果を奏する。透磁率センサのセンサ部200を構成する第1コイル201、第2コイル203をFPCで形成するので、曲面である取付面に隙間なく取り付けることが可能である。それにより、透磁率センサの測定誤差を小さくすることが可能となる。測定誤差が小さくなることにより、現像剤槽における現像剤の濃度をより正確に測定可能となる。   Embodiment 3 has the following effects. Since the first coil 201 and the second coil 203 constituting the sensor unit 200 of the magnetic permeability sensor are formed by FPC, it can be attached to the mounting surface which is a curved surface without a gap. Thereby, the measurement error of the magnetic permeability sensor can be reduced. By reducing the measurement error, the developer concentration in the developer tank can be measured more accurately.

実施の形態3においては、第1コイル1及び第2コイル2を単層コイルとしたが、実施の形態2と同様の構成としてもよい。すなわち、第1コイル1及び第2コイル2を構成するサブコイルそれぞれをFPCで形成する。形成したサブコイルそれぞれの間に基体を設けて積層することにより、多層コイルとして形成可能である。   In the third embodiment, the first coil 1 and the second coil 2 are single-layer coils, but may have the same configuration as that of the second embodiment. That is, each of the subcoils constituting the first coil 1 and the second coil 2 is formed by FPC. A multilayer coil can be formed by providing and laminating a substrate between the formed subcoils.

なお、開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上述の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。   The disclosed embodiments should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

1 第1コイル
1a 第1サブコイル
1b 第2サブコイル
2 第2コイル
2a 第1サブコイル
2b 第2サブコイル
3 コネクタ
4 電子チップ
5 回路部品
6 第1発振回路
7 第2発振回路
10 基板
20 透磁率センサ
41 計測部
42 算出部
43 変換部
200 センサ部
201 第1コイル
202 基体
203 第2コイル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st coil 1a 1st subcoil 1b 2nd subcoil 2 2nd coil 2a 1st subcoil 2b 2nd subcoil 3 Connector 4 Electronic chip 5 Circuit component 6 1st oscillation circuit 7 2nd oscillation circuit 10 Board | substrate 20 Magnetic permeability sensor 41 Measurement Unit 42 calculation unit 43 conversion unit 200 sensor unit 201 first coil 202 base 203 second coil

Claims (7)

被検出物の透磁率を検出する透磁率センサにおいて、
各層の動作を有効又は無効に変更可能な複数層からなり、前記被検出物から磁気を受ける第1コイルを含んで発振する第1発振回路と、
各層の動作を有効又は無効に変更可能な複数層からなり、前記被検出物から磁気を受ける第2コイルを含んで発振する第2発振回路と、
前記第1発振回路及び第2発振回路夫々における発振周波数を計測する計測手段と、
該計測手段にて計測した発振周波数の差分を算出する算出手段と、
該算出手段にて算出した差分を透磁率に変換する変換手段と
を備えることを特徴とする透磁率センサ。
In a magnetic permeability sensor for detecting the magnetic permeability of an object to be detected,
A first oscillating circuit that oscillates including a first coil that receives magnetism from the object to be detected, and includes a plurality of layers that can change the operation of each layer to be effective or invalid;
A second oscillation circuit comprising a plurality of layers capable of changing the operation of each layer to be effective or invalid, and oscillating including a second coil that receives magnetism from the detected object;
Measuring means for measuring an oscillation frequency in each of the first oscillation circuit and the second oscillation circuit;
Calculating means for calculating a difference between oscillation frequencies measured by the measuring means;
A magnetic permeability sensor comprising: conversion means for converting the difference calculated by the calculation means into magnetic permeability.
前記第1コイル及び第2コイルは、各層の動作を無効とするための短絡線を接続可能な端子を有することを特徴とする請求項1に記載の透磁率センサ。   The magnetic permeability sensor according to claim 1, wherein the first coil and the second coil have a terminal to which a short-circuit wire for invalidating the operation of each layer can be connected. 前記第1コイル及び第2コイルのそれぞれは2層コイルであることを特徴とする請求項1又は2に記載の透磁率センサ。   The magnetic permeability sensor according to claim 1, wherein each of the first coil and the second coil is a two-layer coil. 前記計測手段は、前記第1発振回路における発振周波数と、前記第2発振回路における発振周波数とを交互に計測するように構成してあることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の透磁率センサ。   The said measurement means is comprised so that the oscillation frequency in the said 1st oscillation circuit and the oscillation frequency in the said 2nd oscillation circuit may be measured alternately, The any one of Claim 1 to 3 characterized by the above-mentioned. The magnetic permeability sensor described in 1. 前記第1コイル及び第2コイルは、同軸状に配されていることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の透磁率センサ。   5. The magnetic permeability sensor according to claim 1, wherein the first coil and the second coil are arranged coaxially. 6. 前記第1発振回路及び第2発振回路の構成部材は、前記第1コイル及び第2コイルを除いて共通であることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の透磁率センサ。   6. The magnetic permeability sensor according to claim 1, wherein components of the first oscillation circuit and the second oscillation circuit are common except for the first coil and the second coil. . 被検出物の透磁率を検出する透磁率検出方法において、
各層の動作を有効又は無効に変更可能な複数層からなる第1コイル及び各層の動作を有効又は無効に変更可能な複数層からなる第2コイルを、前記検出物からの距離を互いに異ならせて配置し、
前記第1コイルを含んで発振する発振回路の発振周波数、及び、前記第2コイルを含んで発振する発振回路の発振周波数を夫々計測し、
計測した発振周波数の差分を算出し、
算出した差分を透磁率に変換することを特徴とする透磁率検出方法。
In the magnetic permeability detection method for detecting the magnetic permeability of the object to be detected,
A first coil composed of a plurality of layers capable of changing the operation of each layer effectively or invalidally and a second coil composed of a plurality of layers capable of changing the operation of each layer validly or invalidally with different distances from the detected object. Place and
Measure the oscillation frequency of the oscillation circuit that oscillates including the first coil and the oscillation frequency of the oscillation circuit that oscillates including the second coil, respectively.
Calculate the difference between the measured oscillation frequencies,
A magnetic permeability detection method, wherein the calculated difference is converted into a magnetic permeability.
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