JP2020101412A - Permeability sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被検出物の透磁率を検出する透磁率センサに関する。 The present invention relates to a magnetic permeability sensor that detects magnetic permeability of an object to be detected.
電子写真方式の複写機又はプリンタは、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又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 is equipped with a toner sensor for magnetically detecting the density or the remaining amount of toner in a developing unit used for developing an electrostatic image formed on a photoconductor. .. An example of such a toner sensor is disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2004-242242. The sensor disclosed in
また、特許文献2には、第1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1発振回路と、第2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2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。
Further, in
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、磁性体が近づいたときに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
特許文献3にはボビンに巻きまわした駆動コイル及び差動コイルを有し、それぞれを基準コイル及び検知コイルとして用い、当該検知コイルと基準コイルとの差動出力からトナー濃度を検出する技術が開示されている。特許文献3のトナーセンサについても特許文献1同様にトナーの影響が両方のコイルに及ぶので、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。また一方のコイルで発生する磁束が他方のコイルに影響を及ぼすおそれがある。さらにボビンにワイヤを巻きまわしてコイルを形成する場合、コイルを大量に生産する際に工数が掛かりコストアップとなる恐れがある。
特許文献1あるいは特許文献3に記載の技術は複数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、しかも回路部品は例えば温度等の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。
The technique described in
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有利である。しかし、特許文献2では、第1発振回路及び第2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。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
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亘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 arranged in a horizontal direction in order to prevent the other coil from being affected by the magnetic flux generated in one coil. The configuration is general. Specifically, one coil is placed near the object to be detected (magnetic material) to make it more susceptible to changes in magnetic permeability, and the other coil is placed away from the object to be detected (magnetic material). Makes it less susceptible to changes in permeability. According to such arrangement of the plurality of coils in the horizontal direction, there is a problem that the sensor cannot be downsized.
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、温度変動の影響を抑制して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 even with a small and simple structure, it is possible to suppress the influence of temperature fluctuations and detect the change in the magnetic permeability of the object to be detected with high accuracy. The purpose is to provide.
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、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、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パルス数を計測する計測部と、前記計測部による前記第1発振回路における発振パルス数の計測時間、及び、前記計測部による前記第2発振回路における発振パルス数の計測時間の少なくとも一方を調整する調整部と、前記計測部にて計測した発振パルスの差分を算出する算出部と、前記算出部にて算出した差分を透磁率に変換する変換部とを備え、前記第1コイルを除く第1発振回路、前記第2コイルを除く第2発振回路、前記計測部、前記調整部、前記算出部及び前記変換部を含む第1基板と前記第1コイル及び前記第2コイルをその表裏面に有する第2基板を有し、前記第1基板及び前記第2基板は異なる平面上に配されてい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。 A magnetic permeability sensor according to the present invention is a magnetic permeability sensor for detecting magnetic permeability of an object to be detected, comprising: a first oscillating circuit that oscillates including a first coil that receives magnetism from the object to be detected; A second oscillation circuit that oscillates including a second coil that receives magnetism, a measurement unit that measures the number of oscillation pulses in each of the first oscillation circuit and the second oscillation circuit, and oscillation in the first oscillation circuit by the measurement unit. An adjustment unit that adjusts at least one of a pulse number measurement time and an oscillation pulse number measurement time in the second oscillation circuit by the measurement unit, and a calculation unit that calculates a difference between the oscillation pulses measured by the measurement unit. And a conversion unit that converts the difference calculated by the calculation unit into magnetic permeability, the first oscillation circuit excluding the first coil, the second oscillation circuit excluding the second coil, the measurement unit, and the adjustment unit. Section, the calculation section and the conversion section, and a second substrate having the first coil and the second coil on its front and back surfaces, and the first substrate and the second substrate are on different planes. It is arranged in. Here, "to receive magnetism" means to be magnetically coupled to the object to be detected.
本発明において発振パルス数とは、夫々の発振回路において発振したそれぞれ発振周波数における定められた計測時間内のパルス数をいう。よって計測時間が同じであれば発振パルス数の差は発振周波数の差と同義ととらえることができる。 In the present invention, the number of oscillation pulses means the number of pulses oscillated in each oscillation circuit within a predetermined measurement time at each oscillation frequency. Therefore, if the measurement times are the same, the difference in the number of oscillation pulses can be regarded as the same as the difference in the oscillation frequency.
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2コイルを含む第2発振回路の発振パルス数と、被検出物の近傍の第2コイルとは被検出物への距離を異ならせて配した第1コイルを含む第1発振回路の発振パルス数とを、計測部で計測する。算出部は、計測部が計測した両発振パルス数の差分を算出し、変換部は、算出部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パルス数は減少する。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、発振回路での発振パルス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パルス数の差分から透磁率を検出することができる。 In the magnetic permeability sensor of the present invention, the number of oscillation pulses of the second oscillating circuit including the second coil arranged near the object to be detected and the second coil near the object to be detected are The number of oscillation pulses of the first oscillation circuit including the first coil arranged at different distances is measured by the measurement unit. The calculation unit calculates the difference between the two oscillation pulse numbers measured by the measurement unit, and the conversion unit converts the difference calculated by the calculation unit into magnetic permeability. When the magnetic permeability of the object to be detected increases, the inductance of the coil increases, and the number of oscillation pulses of the oscillation circuit including the coil decreases. Here, since the amount of change in the inductance of the coil closer to the object to be detected increases according to the change in magnetic permeability, the number of oscillation pulses in the oscillation circuit also increases. Therefore, the magnetic permeability can be detected from the difference in the number of oscillation pulses by the respective oscillation circuits by using the two coils arranged at different distances from the object to be detected.
ここで、第1発振回路の発振パルス数を計測した第1計測時間と第2発振回路の発振パルス数を計測した第2計測時間との少なくとも一方を、調整部により調整しておく。具体的には、被検出物からの距離が第1コイルより第2コイルの方が短い場合、第2コイルのインダクタンスは第1コイルのインダクタンスより大きくなって、第2発振回路の発振パルス数が第1発振回路の発振パルス数より小さくなるため、第2計測時間が第1計測時間より相対的に長くなるように調整し発振パルス数が同じになるように調整しておく。このような調整を行っておくことにより、実際の検出時における温度変動の影響が少なくなる。 Here, at least one of the first measurement time when the number of oscillation pulses of the first oscillation circuit is measured and the second measurement time when the number of oscillation pulses of the second oscillation circuit is measured is adjusted by the adjustment unit. Specifically, when the distance from the object to be detected is shorter in the second coil than in the first coil, the inductance of the second coil is larger than the inductance of the first coil, and the number of oscillation pulses of the second oscillation circuit is increased. Since the number of oscillation pulses is smaller than that of the first oscillation circuit, the second measurement time is adjusted to be relatively longer than the first measurement time and the number of oscillation pulses is adjusted to be the same. By performing such adjustment, the influence of temperature fluctuation during actual detection is reduced.
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る。非磁性ボビン等にワイヤを巻きまわしてコイルを構成する場合と比較して、コイル部分を大量に生産する場合にはコストを抑えることが可能となる。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(一定時間内のパルス数が多い)。結果としてコンピュータの一定時間内のクロック周波数が発振パルス数より少ないので、発振パルス数測定の場合には同じ分解能を得るための計測時間を短くすることができる。また、発振パルス数の計測、発振パルス数の差分の算出、差分から透磁率への返還の一連の処理を、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、検出精度は高くなる。 At this time, flat coils such as coils formed by patterning printing on the substrate can be used as the two coils. Compared to the case where a coil is formed by winding a wire around a non-magnetic bobbin or the like, it is possible to reduce the cost when a large number of coil parts are produced. In the case of a coil having a small inductance such as a flat coil, the oscillation frequency is high (the number of pulses within a fixed time is large). As a result, the clock frequency of the computer within a fixed time is smaller than the number of oscillation pulses, so that the measurement time for obtaining the same resolution can be shortened when measuring the number of oscillation pulses. In addition, the series of processes of measuring the number of oscillation pulses, calculating the difference in the number of oscillation pulses, and returning the difference to the magnetic permeability can be performed by software using a microcomputer, etc., and the number of parts can be reduced. Is less likely to be affected and the detection accuracy is improved.
本発明に係る透磁率センサにおいて、前記計測部は、前記第1発振回路における発振パルス数と、前記第2発振回路における発振パルス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。 In the magnetic permeability sensor according to the present invention, the measuring unit is configured to alternately measure the number of oscillation pulses in the first oscillation circuit and the number of oscillation pulses in the second oscillation circuit. To do.
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パルス数の計測と、第2発振回路における発振パルス数の計測とを、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パルス数の計測時に、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パルス数の計測値は、他方の発振回路における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パルス数を計測でき、透磁率の検出精度は高くなる。 In the magnetic permeability sensor of the present invention, the measurement of the number of oscillation pulses in the first oscillation circuit and the measurement of the number of oscillation pulses in the second oscillation circuit are alternately performed while switching. Therefore, since the other oscillation circuit does not oscillate when the number of oscillation pulses in one oscillation circuit is measured, the measured value of the number of oscillation pulses in one oscillation circuit is not affected by the oscillation in the other oscillation circuit. Therefore, the number of oscillation pulses can be accurately measured in both oscillation circuits, and the magnetic permeability detection accuracy is improved.
本発明に係る透磁率センサにおいて、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。 In the magnetic permeability sensor according to the present invention, the first coil and the second coil are coaxially arranged.
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 coaxially arranged. Therefore, the area required for disposing the coil is small, and the magnetic permeability sensor can be downsized.
本発明に係る透磁率センサにおいて、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, 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パルス数は、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くなる。 In the magnetic permeability sensor of the present invention, the first oscillator circuit and the second oscillator circuit have the same components other than the first coil and the second coil. Therefore, the number of oscillation pulses measured by each of the first oscillation circuit and the second oscillation circuit is not affected by the characteristic variation due to different constituent members other than the coil, and an accurate value is measured. Therefore, the accuracy of detecting the magnetic permeability is increased.
本発明に係る透磁率センサは、複数の感度夫々に対する初期計測時間を記憶する記憶部と、複数の感度から1つを選択する選択信号を取得し、取得した選択信号により選択された感度に対応する初期計測時間を前記記憶部から読み出し、読み出した初期計測時間を、前記第1発振回路の発振パルス数を計測する第1計測時間、及び前記第2発振回路の発振パルス数を計測する第2計測時間に設定する初期設定部とを備え、前記算出部は、前記第1計測時間で、前記計測部が前記第1発振回路の計測を行って得た発振パルス数、及び、前記第2計測時間で、前記計測部が前記第2発振回路の計測を行って得た発振パルス数の差分を算出することを特徴とする。 The magnetic permeability sensor according to the present invention acquires a storage unit that stores an initial measurement time for each of a plurality of sensitivities and a selection signal that selects one from the plurality of sensitivities, and supports the sensitivities selected by the acquired selection signals. A first measurement time for measuring the number of oscillation pulses of the first oscillation circuit, and a second measurement for measuring the number of oscillation pulses of the second oscillation circuit. An initial setting unit for setting a measurement time, and the calculation unit obtains the number of oscillation pulses obtained by the measurement unit measuring the first oscillation circuit at the first measurement time, and the second measurement. It is characterized in that the measuring unit calculates the difference in the number of oscillation pulses obtained by measuring the second oscillation circuit with respect to time.
本発明の透磁率センサは、選択信号により感度を調整可能である。ハードウェアの構成を変更することなく、複数の感度に対応可能となる。 The magnetic permeability sensor of the present invention can adjust the sensitivity by a selection signal. It is possible to support multiple sensitivities without changing the hardware configuration.
本発明に係る透磁率センサにおいて、前記調整部は、前記初期設定部が設定した前記第1計測時間、及び、前記第2計測時間の少なくとも一方を調整し、前記計測部は、前記調整部の調整結果に基づく、前記第1計測時間、及び、前記第2計測時間にて、前記発振パルス数の計測を行うことを特徴とする。 In the magnetic permeability sensor according to the present invention, the adjustment unit adjusts at least one of the first measurement time set by the initial setting unit and the second measurement time, and the measurement unit is the adjustment unit. The number of oscillation pulses is measured during the first measurement time and the second measurement time based on the adjustment result.
本発明の透磁率センサにあっては、第1発振回路の発振パルス数を計測した第1計測時間と第2発振回路の発振パルス数を計測した第2計測時間との少なくとも一方を、調整部により調整しておく。具体的には、被検出物からの距離が第2コイルより第1コイルの方が短い場合、第1コイルのインダクタンスは第2コイルのインダクタンスより大きくなって、第1発振回路の発振パルス数が第2発振回路の発振パルス数より小さくなるため、第1計測時間が第2計測時間より相対的に長くなるように調整し発振パルス数が同じになるように調整しておく。このような調整を行っておくことにより、実際の検出時における温度変動の影響が少なくなる。 In the magnetic permeability sensor of the present invention, at least one of the first measurement time when the number of oscillation pulses of the first oscillation circuit is measured and the second measurement time when the number of oscillation pulses of the second oscillation circuit is measured is adjusted by the adjusting unit. Adjust according to. Specifically, when the distance from the object to be detected is shorter in the first coil than in the second coil, the inductance of the first coil is larger than the inductance of the second coil, and the number of oscillation pulses of the first oscillation circuit is Since the number of oscillation pulses is smaller than the number of oscillation pulses of the second oscillation circuit, the first measurement time is adjusted to be relatively longer than the second measurement time and the number of oscillation pulses is adjusted to be the same. By performing such adjustment, the influence of temperature fluctuation during actual detection is reduced.
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る。非磁性ボビン等にワイヤを巻きまわしてコイルを構成する場合に比較して、コイル部分を大量に生産する場合にはコストを抑えることが可能となる。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(一定時間内のパルス数が多い)。結果としてコンピュータの一定時間内のクロック周波数が発振パルス数より少ないので、発振パルス数測定の場合には同じ分解能を得るための計測時間を短くすることができる。また、発振パルス数の計測、発振パルス数の差分の算出、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、検出精度は高くなる。 At this time, flat coils such as coils formed by patterning printing on the substrate can be used as the two coils. Compared to the case where a coil is formed by winding a wire around a non-magnetic bobbin or the like, it is possible to reduce the cost when a large number of coil parts are produced. In the case of a coil having a small inductance such as a flat coil, the oscillation frequency is high (the number of pulses within a fixed time is large). As a result, the clock frequency of the computer within a fixed time is smaller than the number of oscillation pulses, so that the measurement time for obtaining the same resolution can be shortened when measuring the number of oscillation pulses. In addition, the series of processes of measuring the number of oscillating pulses, calculating the difference in the number of oscillating pulses, and converting the difference into magnetic permeability can be performed by software using a microcomputer, etc., and the number of parts can be reduced. Is less likely to be affected and the detection accuracy is improved.
本発明に係る透磁率センサにおいて、前記調整部は前記第2計測時間を調整することを特徴とする。 In the magnetic permeability sensor according to the present invention, the adjusting unit adjusts the second measurement time.
本発明にあっては、第1発振回路を基準として動作させることが可能となる。 In the present invention, it is possible to operate with the first oscillation circuit as a reference.
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、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、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パルス数を計測する計測部と、前記計測部による前記第1発振回路における発振パルス数が所定値となるように計測時間を調整する第1調整部と、前記第1調整部で調整した前記第1発振回路における発振パルス数の計測時間、及び、前記第2発振回路における発振パルス数の計測時間の少なくとも一方を、所定の環境下にて計測したそれぞれの発振パルス数に基づいて調整する第2調整部と、前記第1調整部及び前記第2調整部による調整後の計測時間で、前記計測部にて計測した発振パルス数の差分を算出する算出部と、前記算出部にて算出した差分を透磁率に変換する変換部とを備え、前記第1コイルを除く第1発振回路、前記第2コイルを除く第2発振回路、前記計測部、前記調整部、前記算出部及び前記変換部を含む第1基板と前記第1コイル及び前記第2コイルをその表裏面に有する第2基板を有し、前記第1基板及び前記第2基板は異なる平面上に配されていることを特徴とする。
A magnetic permeability sensor according to the present invention is a magnetic permeability sensor for detecting magnetic permeability of an object to be detected, comprising: a first oscillating circuit that oscillates including a first coil that receives magnetism from the object to be detected; A second oscillation circuit that oscillates including a second coil that receives magnetism, a measurement unit that measures the number of oscillation pulses in each of the first oscillation circuit and the second oscillation circuit, and oscillation in the first oscillation circuit by the measurement unit. A first adjustment unit that adjusts the measurement time so that the number of pulses becomes a predetermined value, a measurement time of the oscillation pulse number in the first oscillation circuit that is adjusted by the first adjustment unit, and an oscillation in the second oscillation circuit. A second adjustment unit that adjusts at least one of the pulse number measurement times based on each oscillation pulse number measured under a predetermined environment, and measurement after adjustment by the first adjustment unit and the second adjustment unit. A first calculation unit that includes a calculation unit that calculates a difference in the number of oscillation pulses measured by the measurement unit and a conversion unit that converts the difference calculated by the calculation unit into magnetic permeability in terms of time; An oscillation circuit, a second oscillation circuit excluding the second coil, a first substrate including the measurement unit, the adjustment unit, the calculation unit, and the conversion unit, and the first coil and the second coil on the front and back surfaces thereof. A second substrate is provided, and the first substrate and the second substrate are arranged on different planes.
本発明にあっては、2つのコイル(第1コイルと第2コイルと)を用いて、夫々の発振回路による発振パルス数の差分から透磁率を検出することができる。 In the present invention, the magnetic permeability can be detected by using the two coils (the first coil and the second coil) based on the difference between the numbers of oscillation pulses generated by the respective oscillation circuits.
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 permeability sensor according to the present invention is characterized in that the first coil and the second coil are coaxially arranged.
本発明にあっては、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。 According to the present invention, the area required for arranging the coils can be small, and the magnetic permeability sensor can be downsized.
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 The magnetic permeability sensor according to the present invention is characterized in that constituent members of the first oscillation circuit and the second oscillation circuit are common except for the first coil and the second coil.
本発明にあっては、第1発振回路及び第2発振回路夫々で計測される発振パルス数は、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くなる。 According to the present invention, the number of oscillation pulses measured by each of the first oscillation circuit and the second oscillation circuit is not affected by the characteristic variation due to different constituent members other than the coil, and an accurate value is measured. Therefore, the accuracy of detecting the magnetic permeability is increased.
本発明に係る透磁率センサは、第2発振回路における発振パルス数の計測時間を調整することを特徴とする。 The magnetic permeability sensor according to the present invention is characterized by adjusting the measurement time of the number of oscillation pulses in the second oscillation circuit.
本発明にあっては、第1発振回路を基準として動作させることが可能となる。 In the present invention, it is possible to operate with the first oscillation circuit as a reference.
本発明に係る透磁率センサは、前記算出部は、前記第1調整部及び前記第2調整部による計測時間の調整後、所定の環境下で、前記計測部にて、前記第1調整部及び前記第2調整部による調整後の計測時間で計測した発振パルス数の差分を算出し、算出した差分により、前記第1発振回路における発振パルス数、及び、前記第2発振回路における発振パルス数の少なくとも一方を調整する第3調整部をさらに備えることを特徴とする。 In the magnetic permeability sensor according to the present invention, the calculating unit may adjust the measurement time by the first adjusting unit and the second adjusting unit, and then, in a predetermined environment, the measuring unit may adjust the first adjusting unit and the second adjusting unit. The difference in the number of oscillation pulses measured in the measurement time after adjustment by the second adjusting unit is calculated, and the calculated difference is used to determine the number of oscillation pulses in the first oscillation circuit and the number of oscillation pulses in the second oscillation circuit. It is characterized in that it further comprises a third adjusting unit for adjusting at least one of them.
本発明にあっては、第1調整部及び第2調整部による調整後の計測時間で計測した発振パルス数の差分を算出し、算出した差分により、第1発振回路における発振パルス数、及び、第2発振回路における発振パルス数の少なくとも一方を調整するので、測定中心とすべき所定の環境下で透磁率の差分を0とすることが可能となる。
In the present invention, the difference between the oscillation pulse numbers measured in the measurement time after the adjustment by the first adjusting unit and the second adjusting unit is calculated, and the calculated difference is the oscillation pulse number in the first oscillation circuit, and Since at least one of the number of oscillation pulses in the second oscillation circuit is adjusted, it is possible to make the difference in
本発明に係る透磁率センサにおいて、前記第3調整部は前記第2発振回路における発振パルス数を調整することを特徴とする。 In the magnetic permeability sensor according to the present invention, the third adjusting unit adjusts the number of oscillation pulses in the second oscillating circuit.
本発明にあっては、第1発振回路を基準として動作させることが可能となる。 In the present invention, it is possible to operate with the first oscillation circuit as a reference.
本発明に係る透磁率センサにおいて、所定の環境下は基準磁性板を用いて、実現することを特徴とする。 The magnetic permeability sensor according to the present invention is characterized in that it is realized by using a reference magnetic plate under a predetermined environment.
本発明にあっては、基準磁性板を用いることにより、所定の透磁率を測定範囲の中心とすることが可能となる。 In the present invention, by using the reference magnetic plate, it is possible to set a predetermined magnetic permeability at the center of the measurement range.
本発明に係る透磁率センサは、複数の感度夫々に対する初期計測時間を記憶する記憶部と、複数の感度から1つを選択する選択信号を取得し、取得した選択信号により選択された感度に対応する初期計測時間を前記記憶部から読み出し、読み出した初期計測時間を、前記第1発振回路の発振パルス数を計測する第1計測時間、及び前記第2発振回路の発振パルス数を計測する第2計測時間に設定する初期設定部とを備え、前記算出部は、前記第1計測時間で、前記計測部が前記第1発振回路の計測を行って得た発振パルス数、及び、前記第2計測時間で、前記計測部が前記第2発振回路の計測を行って得た発振パルス数の差分を算出することを特徴とする。 The magnetic permeability sensor according to the present invention acquires a storage unit that stores an initial measurement time for each of a plurality of sensitivities and a selection signal that selects one from the plurality of sensitivities, and supports the sensitivities selected by the acquired selection signals. A first measurement time for measuring the number of oscillation pulses of the first oscillation circuit, and a second measurement for measuring the number of oscillation pulses of the second oscillation circuit. An initial setting unit for setting a measurement time, and the calculation unit obtains the number of oscillation pulses obtained by the measurement unit measuring the first oscillation circuit at the first measurement time, and the second measurement. It is characterized in that the measuring unit calculates the difference in the number of oscillation pulses obtained by measuring the second oscillation circuit with respect to time.
本発明の透磁率センサにあっては、選択信号により感度を調整可能である。 In the magnetic permeability sensor of the present invention, the sensitivity can be adjusted by the selection signal.
本発明に係る透磁率センサにおいては、前記計測部は、前記第1発振回路における発振パルス数と、前記第2発振回路における発振パルス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。 In the magnetic permeability sensor according to the present invention, the measuring unit is configured to alternately measure the number of oscillation pulses in the first oscillation circuit and the number of oscillation pulses in the second oscillation circuit. And
本発明にあっては、一方の発振回路における発振パルス数の計測時に、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パルス数の計測値は、他方の発振回路における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パルス数を計測でき、透磁率の検出精度は高くなる。 In the present invention, since the other oscillation circuit does not oscillate when measuring the number of oscillation pulses in one oscillation circuit, the measured value of the number of oscillation pulses in one oscillation circuit is Not affected. Therefore, the number of oscillation pulses can be accurately measured in both oscillation circuits, and the magnetic permeability detection accuracy is improved.
本発明では、小型かつ簡単な構成であっても、温度変動の影響を抑制して高精度に被検出物の透磁率を検出することができる。 According to the present invention, it is possible to detect the magnetic permeability of an object to be detected with high accuracy by suppressing the influence of temperature fluctuations even with a small and simple structure.
(実施の形態1)
以下、実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。図1は透磁率センサの例を示す斜視図である。図2は透磁率センサの構成例を示す分解斜視図である。
(Embodiment 1)
Hereinafter, a specific description will be given based on the drawings illustrating the embodiments. FIG. 1 is a perspective view showing an example of a magnetic permeability sensor. FIG. 2 is an exploded perspective view showing a configuration example of the magnetic permeability sensor.
透磁率センサ10は直方体状をなす。透磁率センサ10はカバー11、ケース12及びコネクタ15を含む。透磁率センサ10には位置決め孔16、123が設けられている。カバー11は一面が開口された箱状をなす。カバー11は貫通孔111及び貫通孔112を含む。カバー11は樹脂で構成する。
The
ケース12は一面が開口された箱状をなす。ケース12はカバー11よりも長手方向に長い。ケース12は収容部121、貫通孔122、位置決め孔123、複数の凹部124を含む。収容部121は円筒状をなす。収容部121はケース12の広面から略垂直に突出している。貫通孔122の円周部には円環部1221が設けてある。凹部124は矩形状をなす。ケース12の内部には、組コイル14を固定した制御基板13(第1基板)が収容してある。
The
制御基板13は矩形状をなす。制御基板13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。制御基板13には貫通孔131が設けてある。制御基板13の長手方向の一端部にコネクタ15を配してある。コネクタ15は、ピンの一端が例えば半田付けにより、制御基板13に固定してある。制御基板13の他端部には組コイル14が配してある。組コイル14は3本のリード線17を介して、制御基板13と電気的に接続してある。
The
図3は組コイルの構成例を示す斜視図である。図4はコイルの形成例を示す平面図である。組コイル14は基板141(第2基板)、台座142、3つの端子143を含む。基板141は円板状をなす、基板141はプリント基板(PCB:Printed Circuit Board)である。基板141の表裏面にはコイルが形成されている。基板141の一面に第1コイル1が、他面に第2コイル2がパターニング印刷により形成してある。基板141には、第1コイル1の巻き始め11及び第2コイル2の巻き始め21を導通するスルーホールが設けてある。基板141には、第1コイル1の巻き終わり12及び第2コイル2の巻き終わり22と導通するランドが設けてある。
FIG. 3 is a perspective view showing a configuration example of the assembled coil. FIG. 4 is a plan view showing an example of forming a coil. The assembled
第1コイル1が形成された面には、台座142が載置してある。台座142は角材状をなす。台座142は樹脂等の絶縁性の材質で形成する。台座142の長手方向側部には3個の端子143が所定間隔で、一部が台座142から突出するように設けてある。端子143は例えば半田付けによりコイルと接続される。端子143のうち、台座の長手方向中央の端子143は基板141中央部のランドと接続してある。当該ランドは、第1コイル1の巻き始め11及び第2コイル2の巻き始め21を導通するスルーホールのランドである。台座の長手方向一端部の端子143は第1コイル1の巻き終わり12と導通するランドと接続してある。台座の長手方向他端部の端子143は第2コイル2の巻き終わり22と導通するランドと接続してある。各端子143とそれに対応するランドとの接続は、例えば半田付けにより行う。3つの端子143は制御基板13から伸びる3本のリード線17とそれぞれ接続してある。端子143とリード線17との接続は、例えば半田付けにより行う。
A
図5は透磁率センサの構成例を部分断面図である。図5は長手方向に平行な断面線で切った場合の断面である。台座142はリード線17や端子143を基板141に載置するために用いられ、端子143、リード線17は台座142内を貫通(点線部)している。言い換えると、台座142はリード線17や端子143を抱持するように形成されている。リード線17は例えば銅の単線を屈曲させたものを使用する。図5に示す例では、一端が制御基板13に接続されたリード線17が台座142を貫通したのち屈曲している。リード線17の他端は、コイル上面に載置された端子143と接続している。
FIG. 5 is a partial cross-sectional view of a configuration example of the magnetic permeability sensor. FIG. 5 is a cross section taken along a cross sectional line parallel to the longitudinal direction. The
以上のように構成する透磁率センサ10は、例えば、次のように組み立てる。台座142、端子143及び当該端子に一端が接続されたリード線17の一体物の部品として用意する。第1コイル1及び第2コイル2を形成した基板141、電子チップ4、回路部品5及びコネクタ15を搭載した制御基板13、ケース12並びにカバー11を用意する。一体物の部品の端子を基板141のランドと半田付けする。リード線17が接続された組コイル14が完成する。当該組コイル14をケース12の収容部121に固定する。制御基板13をケースに納め、リード線17の他端を制御基板13に半田付けする。ケース12にカバー11を取り付ける。カバー11の内側には、凹部124に対応して、図示しない凸部が設けてある。ケース12の凹部124とカバー11の凸部とが嵌合することにより、カバー11はケース12に固定される。透磁率センサ10は、以上のような構成で組み上がる。
The
図6は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6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12に収納された状態で透磁率センサ10が現像ユニットに取り付けられる。
隔壁30には、収容部121に対向する位置に孔33が形成されており、孔33から収容部121の一部が突出している。
なお、コネクタ15の先端部はカバー11から突出している。
FIG. 6 is a sectional view showing an example of attachment of the magnetic permeability sensor to the developing unit. In FIG. 6,
A
The tip of the
この際、図1及び図2に示した透磁率センサ10の下面側が隔壁30側になるように、透磁率センサ10が現像ユニットの隔壁30に取り付けられる。よって、第2コイル2が第1コイル1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10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
図7は、本発明の透磁率センサ10の機能構成を示すブロック図である。図7において、図1から図5と同一又は同様な部分には同一の符号を付している。
FIG. 7 is a block diagram showing a functional configuration of the
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10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パルス数は、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くなる。
The
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夫々における発振パルス数を計測する計測部41と、計測部41での第1発振回路6における発振パルス数の計測時間(第1計測時間)及び第2発振回路7における発振パルス数の計測時間(第2計測時間)の少なくとも一方を調整する調整部(第1調整部、第2調整部、第3調整部)42と、計測部41で計測した発振パルス数の差分を算出する算出部43と、算出部43にて算出した差分を透磁率に変換する変換部44とを機能的に有している。
Also, the
ここで第1調整部は第1発振回路における発振パルス数が所定値となるように計測時間を調整する。第2調整部は第1発振回路における発振パルス数の計測時間、及び第2発振回路における発振パルス数の計測時間の少なくとも一方を、所定の環境下にて計測したそれぞれの発振パルス数に基づいて調整する。第3調整部は、第1調整部及び第2調整部による計測時間の調整後、所定の環境下で、調整後の発振パルス数の差分を計測したのち,その差分から第1発振回路における発振パルス数、及び、第2発振回路における発振パルス数の少なくとも一方を調整する。 Here, the first adjustment unit adjusts the measurement time so that the number of oscillation pulses in the first oscillation circuit becomes a predetermined value. The second adjustment unit determines at least one of the measurement time of the oscillation pulse number in the first oscillation circuit and the measurement time of the oscillation pulse number in the second oscillation circuit based on each oscillation pulse number measured under a predetermined environment. adjust. After adjusting the measurement time by the first adjusting unit and the second adjusting unit, the third adjusting unit measures the difference in the number of oscillated pulses after adjustment under a predetermined environment, and then oscillates in the first oscillating circuit from the difference. At least one of the number of pulses and the number of oscillation pulses in the second oscillator circuit is adjusted.
図8は、本発明の透磁率センサ10の一構成例を示す回路図である。図8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. 8 is a circuit diagram showing a configuration example of the
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 also grounded via 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 input terminal of the power supply voltage Vdd is connected to the first terminal of the microcomputer U1. The input terminal of the power supply voltage Vdd is connected to the emitter of the transistor Q1 via 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 terminal for grounding 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 for outputting the detection voltage Vout corresponding to the magnetic permeability is connected to the seventh terminal of the microcomputer U1 via the 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とが調整部42にて調整された夫々の計測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 above-described first oscillation circuit 6 (Colpitts oscillation circuit), and the coil L2, the two capacitors C2 and C3, and the transistor Q1 are described above. The second oscillation circuit 7 (Colpitts oscillation circuit) is configured. Then, the
次に、本発明の透磁率センサ10の動作について説明する。図9は、本発明の透磁率センサ10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
調整部42にて調整された第1計測時間に亘って、第1発振回路6を発振させてその発振パルス数を計測部41にて計測する処理と、調整部42にて調整された第2計測時間に亘って、第2発振回路7を発振させてその発振パルス数を計測部41にて計測する処理とを交互に行う。この際、図9に示すように、第1発振回路6を発振させてその発振パルス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パルス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、発振パルス数を計測するので、その計測値は精度が高くなる。
The process of oscillating the
所定時間(第1計測時間及び第2計測時間)ずつの発振パルス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)計測された発振パルス数と、第2発振回路7における(第2コイル2に由来する)計測された発振パルス数との差分を、算出部43にて算出する。そして、変換部44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。具体的には、所望する透磁率の検出範囲の中央値を0に設定し、この中央値に対応する差分と比べた算出差分の多少に基づいて中央値からの変化量を求める。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)10では、トナーの濃度を検出する。
When the measurement of the number of oscillation pulses for each predetermined time (first measurement time and second measurement time) is completed, the measured number of oscillation pulses (from the first coil 1) in the
また、第1発振回路6を発振させて、その発振パルス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43にて算出し、変換部44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、各発振回路における発振パルス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。
In the period in which the
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 concentration can be detected) by the procedure as described above 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パルス数は減少する。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パルス数は減少する。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、発振パルス数の減少量も大きくなる。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パルス数には、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、両発振パルス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、両発振回路の発振パルス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 becomes large, the inductance of the coil arranged near the object to be detected increases in accordance with the change in the magnetic permeability. As a result, the number of oscillation pulses of the oscillation circuit including the coil is reduced. Here, when two coils are arranged at different distances from the object to be detected, the inductance of each coil increases and the number of oscillation pulses of each oscillation circuit decreases. However, since the coil closer to the object to be detected is more affected by the change in magnetic permeability than the coil farther away, in the above case, the amount of increase in inductance increases and the amount of decrease in the number of oscillation pulses also increases. growing. Therefore, the number of oscillating pulses in the two oscillating circuits including the two coils respectively will be different depending on the degree of change in magnetic permeability. As described above, since there is a correlation between the difference between the two oscillation pulses and the magnetic permeability, the present invention detects the magnetic permeability of the object to be detected based on the difference between the oscillation pulse numbers of the two oscillation circuits. It is possible.
前述した実施の形態における透磁率センサ10では、第1コイル1が上記の被検出物に遠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近い方のコイルに該当する。本発明においては被検出物に近い方のコイルを検知コイル、遠い方のコイルを基準コイルとする。
In the
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 is attached to the paper and the magnetic substance is hardly attached. Therefore, as the copying process progresses, the amount of toner decreases but the amount of magnetic material hardly changes, so that 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 concentration. In the present invention, since the magnetic permeability of the object to be detected (developer) can be detected as described above, the toner density can be detected based on the detected magnetic permeability of the developer in the developing unit.
ここで、調整部42における第1計測時間及び第2計測時間の少なくとも一方の調整処理について説明する。
Here, the adjustment process of at least one of the first measurement time and the second measurement time in the
被検出物から遠い第1コイル1と被検出物に近い第2コイル2とでは使用環境が異なるため、透磁率センサの検出特性は、温度変動の影響を受け易い。また、第1コイル1及び第2コイル2は、前述したように、基板141にパターニング印刷にて形成するため、印刷具合の違いに起因する第1コイル1及び第2コイル2の特性の差異が発生しうる。
Since the
本発明の透磁率センサ10は、このような課題を解決するために、第1計測時間及び第2計測時間の少なくとも一方の調整を行う。この調整処理は、透磁率センサ10の出荷時、又は透磁率センサ10を備えた複写機による複写時など、実際の透磁率検出処理が実行される前に行われる。所望の検出範囲における中央値の状況にあって、第1コイル1及び第2コイル2での1回の計測期間内のパルス数に差がないように、これらの計測時間の調整を行う。なお、この検出範囲の中央値の状況を作り出すためにトナーを準備するのは面倒であるため、同じ透磁率(上記中央値)を有する金属を使用する。このときの環境温度については常温とする。
In order to solve such a problem, the
現像剤に近い位置に配される第2コイル2は、磁性体(現像剤)の影響を大きく受けてインダクタンスは大きくなる。一方、現像剤から遠い位置に配される第1コイル1は、磁性体(現像剤)の影響をほとんど受けずにインダクタンスもあまり大きくならない。発振周波数はインダクタンスに略反比例するため、第2発振回路7の発振パルス数は第1発振回路6の発振パルス数より少なくなる。そこで、このような磁性体(現像剤)の影響の大小による差を補償する分だけ、第2計測時間が第1計測時間より相対的に長くなるような調整を行っている。具体的には第1発振回路6の発振パルス数と、第2発振回路7の発振パルス数が同じになるように計測時間を調整する。
The
このような第2計測時間が第1計測時間より相対的に長くなる調整を行う場合、第2計測時間は変更せずに第1計測時間を短くする調整、第1計測時間は変更せずに第2計測時間を長くする調整、第1計測時間を短くして第2計測時間を長くする調整の何れであっても良い。 When the second measurement time is adjusted to be relatively longer than the first measurement time, the second measurement time is not changed and the first measurement time is shortened. The first measurement time is not changed. Either adjustment for lengthening the second measurement time or adjustment for shortening the first measurement time and lengthening the second measurement time may be performed.
計測時間の調整は、計測にあたってはまず、夫々の計測時間は同じとし、第1発振回路6による発振パルス数の計測と第2発振回路7による発振パルス数の計測を行った後、その差分を測定し差分が無くなるようにどちらか一方の計測時間を調整する。この場合、1回の計測時間の調整で同じ発振パルス数にならない場合がありその場合には以下のように調整する。具体的には、調整された計測時間で再度第1発振回路6による発振パルス数と、第2発振回路7による発振パルス数を計測し、発振パルス数の差分を計算し、差分が無くなるようにどちらか一方の計測時間を調整する。最終的には、第1発振回路6による発振パルス数と第2発振回路7による発振パルス数の差が最も小さい状態を初期値と設定し(検出範囲の中央値と設定し)、実際の測定を行っても良い。この補正は後述のステップ2(補正処理)に該当している。
For the adjustment of the measurement time, first, the respective measurement times are set to be the same, the number of oscillation pulses is measured by the
以上に述べた計測時間の調整の全体について、フローチャートを用いて、説明する。図10は計測時間調整処理の処理手順例を示すフローチャートである。計測時間調整処理は電子チップ4の調整部42が主体となって行う処理である。調整部42は初期補正処理を行う(ステップS1)。初期補正処理は主として電子チップ4のクロックの誤差を補正することを目的とする処理である。調整部42は補正処理を行う(ステップS2)。補正処理は主として測定範囲の中央値と想定する環境で第1発振回路6と第2発振回路7との計測パルス数の差分を最小値(0を含む)にすることを目的とする処理である。調整部42は強制補正処理を行う(ステップS3)。強制補正処理は主として測定範囲の中央値と想定する環境で第1発振回路6と第2発振回路7との計測パルス数の差分を強制的に0にする処理である。強制補正処理は補正処理にて得られた差分の最小値を強制的に0とする処理であり、補正処理にて差分が最小値となったことを確認する意味を含む処理である。調整部42は計測時間調整処理を終了する。
その後、図10に示す手順にて透磁率の測定を繰り返し行う(ステップS4)。
The entire measurement time adjustment described above will be described using a flowchart. FIG. 10 is a flowchart showing a processing procedure example of the measurement time adjustment processing. The measurement time adjustment process is a process performed mainly by the
Then, the magnetic permeability is repeatedly measured by the procedure shown in FIG. 10 (step S4).
図11は初期補正処理の処理手順例を示すフローチャートである。第1発振回路6を構成するコイルを基準コイル、第2発振回路7を構成するコイルを検知コイルとし、また第1発振回路6を基準発振回路、第2発振回路7を検知発振回路とする。調整部42は初期計測時間(t0)で第1発振回路6の発振パルス数を、計測部41で計測する(ステップS11)。調整部42は算出部43により計測したパルス数と所定値との差分を算出する(ステップS12)。所定値に基づき、第1発振回路6の発振パルス数が所定値となるように、第1発振回路6の計測時間を補正する(ステップS13)。調整部42は初期補正処理を終了し、処理を呼び出し元に戻す。補正後の計測時間は例えば、t0+αとする。ステップS13で初期補正は完了する。なお、ステップS13の後に、計測時間t0+αで、計測部41により第1発振回路6の発振パルス数を計測し、計測した発振パルス数が所定値となる否かを確認する処理を行う。計測時間t0+αで、第1発振回路6の発振パルス数を計測する(ステップS14)。調整部42は発振パルス数が所定値となったか否かを判定する(ステップS15)。調整部42は発振パルス数が所定値となっていないと判定した場合(ステップS15でNO)、処理をステップS12に戻す。調整部42は発振パルス数が所定値となっていると判定した場合(ステップS15でYES)、処理を終了し呼び出し元に戻す。なお、発振パルス数が所定値とならない場合やαが収束しない場合は、発振パルス数と所定値の差分が最も小さくなる値をαに設定する。なお、処理を簡略化するため、ステップS14、S15の処理を省略してもよい。
FIG. 11 is a flowchart showing a processing procedure example of the initial correction processing. The coil forming the
例えば、第1発振回路6が10MHzで発振する設計とする。そして、発振パルス数を3万回、計測するものとする。この場合、初期計測時間t0を3msとする。計測部41で3ms間、第1発振回路6の発振パルス数を計測する。計測した発振パルス数が3万を下回る場合は下回るパルス数の分、計測時間を長くする。すなわち、αを正の値とする。計測した発振パルス数が3万を上回る場合は上回るパルス数の分、計測時間を短くする。すなわち、αを負の値とする。計測した発振パルス数が3万となった場合は、αを0とする。初期補正処理における調整部42の動作は、上述の第1調整部としての動作例である。
For example, the
図12は補正処理の処理手順例を示すフローチャートである。補正処理は測定範囲の中心と透磁率を測定されるような環境で行う。例えば、そのような環境を作り出す磁性板(基準磁性板)を用いる。調整部42は初期補正処理で求めた計測時間t0+αで、計測部41により第1発振回路6の発振パルス数を計測する(ステップS21)。調整部42は計測した第1発振回路6の発振パルス数を記憶する(ステップS22)。調整部42は初期補正処理で求めた計測時間t0+αで、計測部41により第2発振回路7の発振パルス数を計測する(ステップS23)。調整部42は算出部43により計測した第2発振回路7の発振パルス数と記憶した第1発振回路6の発振パルス数との差分を算出する(ステップS24)。調整部42は補正処理を終了し、処理を呼び出し元に戻す。差分が0となるように、第2発振回路7の計測時間を補正する(ステップS25)。調整部42は補正後の計測時間は例えば、t0+α+βとする。第2発振回路7のパルス数が第1発振回路6の発振パルス数よりも小さい場合は、βを正の値とする。第2発振回路7のパルス数が第1発振回路6の発振パルス数よりも大きい場合は、βを負の値とする。第2発振回路7のパルス数が第1発振回路6の発振パルス数と等しい場合は、βは0とする。ステップS25の後に、計測時間t0+αで第1発振回路6の発振パルス数を計測し、計測時間t0+α+βで第2発振回路7のパルス数を計測し、両パルス数が等しいか否かを確認する処理を行ってもよい。等しくない場合には、再度、βを設定し直す。βが収束しない場合は、発振パルス数と所定値の差分が最も小さくなる値とする。具体的にはステップS25の後に、調整部42は計測した第1発振回路6の発振パルス数と第2発振回路7のパルス数とが一致するかを判定する。調整部42は両パルス数が一致すると判定した場合、補正処理を終了する。調整部42は両パルス数が一致しないと判定した場合、S21へ戻り、ステップS21以降を繰り返す工程となる。この際の計測時間は第1発振回路6ではt0+αであり(ステップS21)、第2発振回路7ではt0+α+βとする(ステップS25)。同様の要領で第2発振回路7の時間を補正しながら発振パルス数が同じになるように補正する。また、第2発振回路7の計測時間を補正するのではなく、第1発振回路6の計測時間を補正してもよい。補正処理における調整部42の動作は、上述の第2調整部としての動作例である。
FIG. 12 is a flowchart showing a processing procedure example of the correction processing. The correction process is performed in an environment where the center of the measurement range and the magnetic permeability are measured. For example, a magnetic plate (reference magnetic plate) that creates such an environment is used. The
図13は強制補正処理の処理手順例を示すフローチャートである。強制補正処理は補正処理にて設定した計測時間での発振パルス数も差分を最終確認し差分を強制的に0とする処理である。強制補正処理も補正処理と同様に基準磁性板を用い測定範囲の中心となる透磁率が測定されるような環境で行う。調整部42はt0+αで、計測部41により第1発振回路6の発振パルス数を計測する(ステップS31)。調整部42は計測した第1発振回路6の発振パルス数を記憶する(ステップS32)。調整部42はt0+α+βで、計測部41により第2発振回路7の発振パルス数を計測する(ステップS33)。調整部42は計測した第2発振回路7の発振パルス数を記憶する(ステップS34)。調整部42は算出部43により、第1発振回路6の発振パルス数と第2発振回路7の発振パルス数との差分を算出する(ステップS35)。その後差分を強制的に0とする。この処理により基準磁性板で測定した値を透磁率の中央値と設定することとなる(ステップS36)。この工程は後述のS52からS57を示している。強制補正処理における調整部42の動作は、上述の第3調整部としての動作例である。
FIG. 13 is a flowchart showing a processing procedure example of the forced correction processing. The forcible correction process is a process for finally confirming the difference in the number of oscillation pulses in the measurement time set in the correction process and forcibly setting the difference to zero. Like the correction process, the forced correction process is performed in an environment in which the magnetic permeability, which is the center of the measurement range, is measured using the reference magnetic plate. The adjusting
透磁率の補正処理における一連の流れ(補正後から強制補正)について、フローチャートを用いて、説明する。図14は透磁率補正処理の補正後から強制補正の処理手順例を示すフローチャートである。調整部42は第1発振回路6の計測時間(第1計測時間t1)をt0+αとする。調整部42は第2発振回路7の計測時間(第2計測時間t2)をt0+α+βとする(ステップS51)。計測部41は第1計測時間t1で第1発振回路6の発振パルス数を計測する(ステップS52)。計測部41は計測した第1発振回路6の発振パルス数を記憶する(ステップS53)。計測部41は第2計測時間t2で第2発振回路7の発振パルス数を計測する(ステップS54)。計測部41は計測した第2発振回路7の発振パルス数を記憶する(ステップS55)。調整部42は強制補正処理で求めた差分(強制差分)で、第1発振回路6の発振パルス数又は第2発振回路7の発振パルス数を補正する。強制補正処理で、第1発振回路6の発振パルス数が第2発振回路7の発振パルス数より大きかった場合、第2発振回路7の発振パルス数の値に強制差分を足す。第1発振回路6の発振パルス数が第2発振回路7の発振パルス数より小さかった場合、第2発振回路7の発振パルス数の値に強制差分を引く(差分を強制的に0とする)ことで補正は完了する(ステップS56、S57)。この処理により、基準磁性板での測定値が透磁率の中央値として設定される。
A series of steps in the magnetic permeability correction processing (after correction and forcible correction) will be described using a flowchart. FIG. 14 is a flowchart showing an example of the procedure of the forced correction process after the magnetic permeability correction process. The
上述したような調整を行っておくことにより、温度変動による検出出力の変動を抑えることができる。また、上述したような形成時における第1コイル1及び第2コイル2の特性についての差異分などの補償も結果的に行えていることになる。したがって、本発明の透磁率センサ10では、温度変動の影響を抑制して高精度に現像剤の透磁率を検出することができ、トナーの正確な濃度を得ることが可能である。
By performing the adjustment as described above, it is possible to suppress the fluctuation of the detection output due to the temperature fluctuation. Further, as a result, compensation for the difference in the characteristics of the
なおステップS1の初期補正、ステップS3の強制補正は必須ではなく、要求される仕様に応じて適宜組み合わせても良い。 Note that the initial correction in step S1 and the forced correction in step S3 are not essential, and may be appropriately combined depending on the required specifications.
初期補正を行ったのちに補正及び強制補正を行う場合には、基準コイル(本明細書では第1コイル1)の計測時間を一定とし検知コイル(本明細書では第2コイル2)の計測時間を調整するのが望ましい。
When performing the correction and the forced correction after performing the initial correction, the measurement time of the reference coil (the
本発明において下記のような利点もあげられる。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. The control range of the toner density may change depending on the type of toner used. In this case, for example, the unused terminal of the microcomputer U1 is used to externally control the voltage level of the unused terminal, whereby the control range of the toner density is adjusted to be an appropriate range for the toner used. Offset function can be provided.
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。 Further, in recent years, the particle size of the toner itself tends to be small in order to obtain high image quality depending on the electrophotographic method. In addition, the amount of unnecessary toner is reduced as much as possible to reduce cost and weight, and as a result, change in detectable magnetic permeability tends to be small. In order to accurately detect the decreased change in permeability, it is necessary to increase the measurement sensitivity by a method such as amplification in order to increase the small change in permeability. In this case, the change in the magnetic permeability loses linearity, and the magnetic permeability may not be accurately measured. According to the present invention, by using a method using software such as linear correction, it is possible to improve the deteriorated linearity, and it is possible to accurately grasp the change in magnetic permeability.
なお、図8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。 Although a microcomputer having eight terminals is shown in FIG. 8 as an example, the present invention is not limited to this configuration. If necessary, a microcomputer with a different number of terminals can be used to transmit information such as changes in magnetic permeability to the upper control side by means such as serial communication, and to receive control signals from the upper side. is there.
上述した実施の形態では、同軸状に配した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)における発振パルス数の差分として検出し、その差分(発振パルス数の変化量)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、夫々所定時間に亘って交互にマイクロコンピュータにて発振パルス数を計測し、その差分を算出して透磁率の変化を検出している。
In the above-described embodiment, the change in the inductance of the two coils (the
本実施の形態においては、第1コイル1及び第2コイル2を基板へのパターニング印刷により形成している。従来の非磁性ボビン等にワイヤを巻きまわしてコイルを構成する場合と比較して、コイル部分を大量に生産する場合にはコストを抑えることが可能となる。本実施の形態では、第1コイル1及び第2コイル2を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。
In the present embodiment, the
2つの発振回路における発振パルス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、正確な発振パルス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 number of oscillation pulses is measured alternately in the two oscillation circuits, the measurement of the oscillation circuit including one coil is affected by the magnetic flux generated in the other coil (inductance change in the other coil). Since it does not exist, the number of oscillation pulses can be accurately 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、コストダウンが図れる。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 the present embodiment, the transistors and capacitors forming the two oscillation circuits are shared, and the coils are arranged in each oscillation circuit. Therefore, the number of parts can be reduced and the cost can be reduced. Further, since the number of parts is small, it is possible to reduce variations in parts characteristics, and further, it is difficult to be affected by disturbances such as temperature change and noise, and accurate measurement is possible.
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 components as hardware can be reduced and the influence of variations in characteristics of the circuit components can be reduced. In addition, since it is processed by software, it is less likely to be affected by the environment (temperature, humidity, etc.). Therefore, the accuracy of the detected magnetic permeability can be improved.
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毎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 toner density to be set is different, it can be easily dealt with by only changing the contents of the software. Therefore, since it is not necessary to manage each set value of different toner density, mass production is facilitated and cost reduction can be achieved.
図15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15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15中の(a)、(b)は夫々、本発明例、従来例の特性を示している。 FIG. 15 is a graph showing toner density detection sensitivity characteristics in the present invention example and the conventional example. In FIG. 15, the horizontal axis represents the toner concentration, and the vertical axis represents the output voltage as the magnetic permeability detection result. Further, (a) and (b) in FIG. 15 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行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 example of the present invention and the example of the related art are compared, in the example of the present invention, the portion where the output voltage changes linearly with respect to the change of the toner density is wider than that of the example of the related art. 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16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16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16中の(a)、(b)は夫々、本発明例、従来例の特性を示している。 FIG. 16 is a graph showing control voltage characteristics for performing offset control in the example of the present invention and the conventional example. In FIG. 16, the horizontal axis represents the applied control voltage and the vertical axis represents the output voltage. Further, (a) and (b) in FIG. 16 respectively show the characteristics of the present invention example and the conventional example.
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亘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 and the conventional example are compared, in the conventional example, the output voltage changes linearly only partially with respect to the change in the control voltage, whereas in the present invention example, the output voltage changes linearly. On the other hand, the output voltage varies linearly throughout. Therefore, it is understood that the accuracy of the offset control in the example of the present invention is superior to the accuracy of the conventional example.
(実施の形態2)
本実施の形態の透磁率センサ10は感度の設定を可能とする。本実施の形態の透磁率センサ10の構成は一部を除き、実施の形態1と同様である。以下の説明においては、実施の形態1と異なる点を主に説明する。
(Embodiment 2)
The
図17は透磁率センサの機能構成の他例を示すブロック図である。実施の形態1と異なる点は電子チップ4の機能構成である。電子チップ4は実施の形態1と同様に計測部41、調整部42、算出部43及び変換部44を機能的に有している。加えて、本実施の形態における電子チップ4は記憶部45及び初期設定部46を機能的に有している。計測部41から変換部44の機能は実施の形態1と同様である。記憶部45は感度に応じた発振パルス数の初期値を記憶する。初期設定部46は外部から入力される選択信号に基づいて感度を選択し、選択した感度に対応する初期値を記憶部45から読み出し、発振パルス数の計測時間の初期値(初期計測時間)として設定する。
FIG. 17 is a block diagram showing another example of the functional configuration of the magnetic permeability sensor. The difference from the first embodiment is the functional configuration of the
本実施の形態において、図8に示した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、感度選択を行うための制御電圧Vrefを出力する出力端子が接続されている。制御電圧Vrefを第5端子に入力し、感度の設定を行う。 In the present embodiment, the output terminal for outputting the control voltage Vref for selecting the sensitivity is connected to the fifth terminal of the microcomputer U1 shown in FIG. 8 via the resistor R6. The control voltage Vref is input to the fifth terminal to set the sensitivity.
本実施の形態では、3つの動作モード(以下、単にモードと記す。)を用意し、モード毎に異なる感度を対応させる。計測を開始する前にモードを選択する。3つのモードは感度が高い順に、高感度モード、中感度モード、低感度モードという。以降、高感度モードを単に高感度、中感度モードを単に中感度、低感度モードを単に低感度ともいう。 In this embodiment, three operation modes (hereinafter, simply referred to as modes) are prepared, and different sensitivities are associated with the respective modes. Select the mode before starting measurement. The three modes are called high sensitivity mode, medium sensitivity mode, and low sensitivity mode in order of increasing sensitivity. Hereinafter, the high sensitivity mode is simply referred to as high sensitivity, the medium sensitivity mode is simply referred to as medium sensitivity, and the low sensitivity mode is simply referred to as low sensitivity.
図18はモード毎の検出トナー濃度と出力電圧との関係例を示すグラフである。図18において、横軸はトナー濃度で、単位は重量%(wt%)である。縦軸は出力電圧で、単位はボルト(V)である。グラフ71は高感度のグラフ例を示す。グラフ72は中感度のグラフ例を示す。グラフ73は低感度のグラフ例を示す。各モードにおいて、検出範囲の中央値において、出力電圧を2.5Vとする。中央値の前後で、それぞれ出力電圧を2V、3Vとする濃度を定めることで、検出濃度に対する出力電圧の変化量が決まるので、感度が設定できる。検出濃度の変化に対する出力電圧の変化量をあげるためには、発振パルス数を計測する時間を長くする。
FIG. 18 is a graph showing an example of the relationship between the detected toner density and the output voltage for each mode. In FIG. 18, the horizontal axis represents the toner concentration, and the unit is weight% (wt %). The vertical axis represents the output voltage, and the unit is volt (V). A
図18に示す感度の設定では、高感度モード、中感度モード、低感度モードの各モードにおける中央値は異なるようにしているが、それに限らない。全てのモードにおいて、中央値を一致させてもよい。任意の2つのモードで中央値を一致させてもよい。さらにまた、複数のモード間で検出範囲に重なりがあってもよいし、重なりがなくてもよい。 In the sensitivity settings shown in FIG. 18, the median values in the high-sensitivity mode, the medium-sensitivity mode, and the low-sensitivity mode are different, but the present invention is not limited thereto. The medians may be the same in all modes. The medians may be matched in any two modes. Furthermore, the detection ranges may or may not overlap between the plurality of modes.
感度の設定にあたっては、トナー濃度に対応する透磁率を有する磁性板(基準磁性板)を用意する。図18に示す値を用いて説明すると、高感度の設定用として、濃度の低い方から、濃度Hb、濃度Hc、濃度Htに対応する透磁率を持った磁性板をそれぞれ計3枚用意する。中感度用として、濃度Mb、濃度Mc、濃度Mtに対応する透磁率を持った磁性板を用意する。低感度用として、濃度Lb、濃度Lc、濃度Ltに対応する透磁率を持った磁性板を用意する。計9枚用意した磁性板を透磁率センサ10で計測し、計測時間を決定する。決定した感度毎の計測時間は、電子チップ4に記憶する。
In setting the sensitivity, a magnetic plate (reference magnetic plate) having a magnetic permeability corresponding to the toner concentration is prepared. Explaining using the values shown in FIG. 18, a total of three magnetic plates each having a magnetic permeability corresponding to the density Hb, the density Hc, and the density Ht are prepared for setting the high sensitivity. For medium sensitivity, a magnetic plate having magnetic permeability corresponding to the concentrations Mb, Mc, and Mt is prepared. For low sensitivity, a magnetic plate having magnetic permeability corresponding to the concentrations Lb, Lc, and Lt is prepared. A total of nine prepared magnetic plates are measured by the
続いて、動作時の感度選択方法について説明する。感度の選択は、外部の機器から、マイクロコンピュータU1の第5端子に入力されるVref(選択信号)を用いて行う。図19は感度選択方法を示すチャート図である。図19の上から、低感度を選択する場合、中感度を選択する場合、高感度を選択する場合を示している。図19はVrefの波形を示している。縦軸はVrefに与える電圧を示している。横軸は経過時間を示している。Vrefを1秒間、Hレベル(5V)にすると、マイクロコンピュータU1は初期設定モードに移行する。その次の1秒間で、Vrefの電圧により、感度の指定を行う。Vrefを0Vに保つと、低感度で動作する。Vrefを2.5Vに保つと、中感度で動作する。Vrefをオープン状態(ハイインピーダンス)に保つと、中感度で動作するようにしてもよい。Vrefを5Vに保つと、高感度で動作する。図19に示す例では、感度選択後の1秒間で、中央値を設定する。Vrefに入力した電圧が、検出範囲の中央値の出力電圧となる。感度は3段階としたが、それに限らない。感度を指定するためのVrefの値を増やすことにより、4段階以上としてもよい。また、感度指定をマイクロコンピュータU1の1つの端子ではなく、2つ以上の端子で行えるようにしてもよい。 Next, a method of selecting sensitivity during operation will be described. The sensitivity is selected using Vref (selection signal) input to the fifth terminal of the microcomputer U1 from an external device. FIG. 19 is a chart showing the sensitivity selection method. From the top of FIG. 19, the case where low sensitivity is selected, the case where medium sensitivity is selected, and the case where high sensitivity is selected are shown. FIG. 19 shows the waveform of Vref. The vertical axis represents the voltage applied to Vref. The horizontal axis indicates the elapsed time. When Vref is set to the H level (5V) for 1 second, the microcomputer U1 shifts to the initial setting mode. In the next 1 second, the sensitivity is designated by the voltage Vref. If Vref is kept at 0V, it operates with low sensitivity. If Vref is kept at 2.5V, it operates at medium sensitivity. If Vref is kept in an open state (high impedance), it may operate with medium sensitivity. If Vref is kept at 5V, it operates with high sensitivity. In the example shown in FIG. 19, the median value is set within 1 second after the sensitivity is selected. The voltage input to Vref becomes the output voltage at the median of the detection range. Although the sensitivity is set to three levels, the sensitivity is not limited to this. There may be four or more steps by increasing the value of Vref for designating the sensitivity. Further, the sensitivity may be specified not by one terminal of the microcomputer U1 but by two or more terminals.
調整部42における第1計測時間及び第2計測時間の少なくとも一方の調整処理は、実施の形態1と同様である。計測時間調整の全体は次の点を除き、図10に示した実施の形態1と同様である。本実施の形態において、電子チップ4は、まず感度の設定を行う。初期設定部46は制御電圧Vrefの値から対応する感度を決定し、決定した感度に対する初期計測時間を記憶部45から読み出す。電子チップ4は図10に示したステップS1以降を実行する。
The adjustment process of at least one of the first measurement time and the second measurement time in the
初期補正処理の処理手順は図11に示した実施の形態1の手順と同様である。補正処理の処理手順は図12に示した実施の形態2の手順と同様である。但し、本実施の形態において、補正処理は検出範囲の中心と透磁率を計測されるような環境で行う。すなわち、感度に応じた磁性板(基準磁性板)を用いる。強制補正処理の処理手順は図13に示した実施の形態1の手順と同様である。透磁率の補正処理における一連の流れ(補正後から強制補正)についても、図14に示した実施の形態1の流れと同様である。 The processing procedure of the initial correction processing is the same as the procedure of the first embodiment shown in FIG. The processing procedure of the correction processing is the same as the procedure of the second embodiment shown in FIG. However, in the present embodiment, the correction process is performed in an environment in which the center of the detection range and the magnetic permeability are measured. That is, a magnetic plate (reference magnetic plate) according to the sensitivity is used. The processing procedure of the forced correction processing is the same as the procedure of the first embodiment shown in FIG. A series of steps in the magnetic permeability correction processing (after correction and forcible correction) are the same as those in the first embodiment shown in FIG.
本実施の形態においては、実施の形態1が奏する効果に加えて、次の効果を奏する。予め複数の感度を用意し動作時に選択可能とした。それにより、使用されるトナーの種類によって、トナー濃度の制御範囲が変わる場合であっても、感度を変更することにより対応可能となる。なお、感度は3つとしたが、それに限らない。2つでもよいし、4つ以上でもよい。 The present embodiment has the following effects in addition to the effects of the first embodiment. Multiple sensitivities were prepared in advance so that they could be selected during operation. Therefore, even if the control range of the toner density changes depending on the type of toner used, it is possible to deal with the problem by changing the sensitivity. Note that the sensitivity is set to three, but the sensitivity is not limited to this. The number may be two or four or more.
(変形例1)
以下、組コイル14の変形例について、説明する。図20は透磁率センサの構成例の部分断面図である。断面線は図5と同様である。図20に示す透磁率センサ10においては、端子143が側面視L字状をなす。端子143は土台部1431と垂直部1432とを含む。土台部1431と垂直部1432との一部が、台座142に埋め込まれている。土台部1431は直方体状をなす。土台部1431は基板141の表面と平行な面が、基板141のランドと半田付けにより接続される。垂直部1432の上面において、リード線17の一端が半田付けにより接続されている。リード線17はより線などの剛性の低い線を用いる。リード線17の剛性が低い場合、組コイル14は収容部121でガタつくおそれがある。そのため、ケース12の収容部121の内面には円環状の突起1211が形成してある。当該突起1211により、基板141が収容部121の内部で固定される。
(Modification 1)
Hereinafter, modified examples of the assembled
(変形例2)
図21は透磁率センサの構成例の部分断面図である。断面線は図5と同様である。図21に示す形態では、端子143を台座142の下部に配している。リード線17は台座142を貫通し、端子143の上面に接続される。端子143の下面と基板141のランドとは、リフロー半田により半田付けされる。
(Modification 2)
FIG. 21 is a partial cross-sectional view of a configuration example of the magnetic permeability sensor. The cross section line is the same as in FIG. In the form shown in FIG. 21, the terminal 143 is arranged below the
当該変形例では、端子143をリフロー半田により、基板141に半田付けするため、組立時の手作業工程が減り、製造コストを抑制することが可能となる。リフロー半田で端子143と基板141のランドとを接続するので、手半田に比べ半田付けの品質が向上し、歩留まりがよくなる。
In this modified example, the
(変形例3)
図22は透磁率センサの構成例の部分断面図である。断面線は図5と同様である。図22に示す形態では、台座142及び端子143を省いた構成である。制御基板113と基板141とをリード線17のみで接続する。リード線17の一端を基板141のランドと半田付けする。リード線17の他端を制御基板13のランド等と半田付けする。リード線17は半田付けをしやすいように、剛性の低いより線で構成する。
(Modification 3)
FIG. 22 is a partial cross-sectional view of a configuration example of the magnetic permeability sensor. The cross section line is the same as in FIG. In the form shown in FIG. 22, the
当該変形例では、台座142及び端子143を省いたことにより、部品コストを削減することが可能となる。また、部品点数が減るため、部品の調達、在庫確保等の管理作業が軽減される。
In the modified example, by omitting the
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。 It should be understood that the disclosed embodiments are illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description but by the claims, and is intended to include meanings equivalent to the claims and all modifications within the scope.
10 透磁率センサ
11 カバー
12 ケース
121 収容部
1211 突起
13 制御基板
14 組コイル
141 基板
142 台座
143 端子
15 コネクタ
1 第1コイル
2 第2コイル
4 電子チップ
41 計測部
42 調整部
43 算出部
44 変換部
45 記憶部
46 初期設定部
5 回路部品
6 第1発振回路
7 第2発振回路
10
Claims (16)
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、
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パルス数を計測する計測部と、
前記計測部による前記第1発振回路における発振パルス数の計測時間、及び、前記計測部による前記第2発振回路における発振パルス数の計測時間の少なくとも一方を調整する調整部と、
前記計測部にて計測した発振パルス数の差分を算出する算出部と、
前記算出部にて算出した差分を透磁率に変換する変換部と
を備え、
前記第1コイルを除く第1発振回路、前記第2コイルを除く第2発振回路、前記計測部、前記調整部、前記算出部及び前記変換部を含む第1基板と前記第1コイル及び前記第2コイルをその表裏面に有する第2基板を有し、前記第1基板及び前記第2基板は異なる平面上に配されている
ことを特徴とする透磁率センサ。 In a magnetic permeability sensor that detects 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;
A second oscillating circuit that oscillates including a second coil that receives magnetism from the object to be detected;
A measuring unit for measuring the number of oscillation pulses in each of the first oscillation circuit and the second oscillation circuit;
An adjustment unit that adjusts at least one of a measurement time of the number of oscillation pulses in the first oscillation circuit by the measurement unit and a measurement time of the number of oscillation pulses in the second oscillation circuit by the measurement unit;
A calculation unit that calculates a difference in the number of oscillation pulses measured by the measurement unit,
A conversion unit that converts the difference calculated by the calculation unit into magnetic permeability,
A first oscillator circuit excluding the first coil, a second oscillator circuit excluding the second coil, a first substrate including the measuring unit, the adjusting unit, the calculating unit, and the converting unit, the first coil, and the first substrate. A magnetic permeability sensor comprising: a second substrate having two coils on its front and back surfaces, wherein the first substrate and the second substrate are arranged on different planes.
複数の感度から1つを選択する選択信号を取得し、取得した選択信号により選択された感度に対応する初期計測時間を前記記憶部から読み出し、読み出した初期計測時間を、前記第1発振回路の発振パルス数を計測する第1計測時間、及び前記第2発振回路の発振パルス数を計測する第2計測時間に設定する初期設定部と
を備え、
前記算出部は、前記第1計測時間で、前記計測部が前記第1発振回路の計測を行って得た発振パルス数、及び、前記第2計測時間で、前記計測部が前記第2発振回路の計測を行って得た発振パルス数の差分を算出する
ことを特徴とする請求項1から4の何れか一項に記載の透磁率センサ。 A storage unit that stores the initial measurement time for each of the plurality of sensitivities,
A selection signal for selecting one from a plurality of sensitivities is acquired, an initial measurement time corresponding to the sensitivity selected by the acquired selection signal is read from the storage unit, and the read initial measurement time is stored in the first oscillation circuit. A first measurement time for measuring the number of oscillation pulses, and an initial setting unit for setting a second measurement time for measuring the number of oscillation pulses of the second oscillation circuit,
The calculation unit includes the number of oscillation pulses obtained by the measurement unit measuring the first oscillation circuit during the first measurement time, and the second measurement time when the measurement unit includes the second oscillation circuit. The magnetic permeability sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein the difference in the number of oscillation pulses obtained by performing the measurement is calculated.
前記計測部は、前記調整部の調整結果に基づく、前記第1計測時間、及び、前記第2計測時間にて、前記発振パルス数の計測を行う
ことを特徴とする請求項5に記載の透磁率センサ。 The adjustment unit adjusts at least one of the first measurement time set by the initialization unit and the second measurement time,
The transparent unit according to claim 5, wherein the measuring unit measures the number of oscillation pulses at the first measurement time and the second measurement time based on the adjustment result of the adjusting unit. Magnetic susceptibility sensor.
ことを特徴とする請求項6に記載の透磁率センサ。 The magnetic permeability sensor according to claim 6, wherein the adjustment unit adjusts the second measurement time.
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、
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パルス数を計測する計測部と、
前記計測部による前記第1発振回路における発振パルス数が所定値となるように計測時間を調整する第1調整部と、
前記第1調整部で調整した前記第1発振回路における発振パルス数の計測時間、及び、前記第2発振回路における発振パルス数の計測時間の少なくとも一方を、所定の環境下にて計測したそれぞれの発振パルス数に基づいて調整する第2調整部と、
前記第1調整部及び前記第2調整部による調整後の計測時間で、前記計測部にて計測した発振パルス数の差分を算出する算出部と、
前記算出部にて算出した差分を透磁率に変換する変換部と
を備え、
前記第1コイルを除く第1発振回路、前記第2コイルを除く第2発振回路、前記計測部、前記第1調整部、前記第2調整部、前記算出部及び前記変換部を含む第1基板と前記第1コイル及び前記第2コイルをその表裏面に有する第2基板を有し、前記第1基板及び前記第2基板は異なる平面上に配されている
ことを特徴とする透磁率センサ。 In a magnetic permeability sensor that detects 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;
A second oscillating circuit that oscillates including a second coil that receives magnetism from the object to be detected;
A measuring unit for measuring the number of oscillation pulses in each of the first oscillation circuit and the second oscillation circuit;
A first adjustment unit that adjusts the measurement time so that the number of oscillation pulses in the first oscillation circuit by the measurement unit becomes a predetermined value;
At least one of the measurement time of the oscillation pulse number in the first oscillation circuit adjusted by the first adjustment unit and the measurement time of the oscillation pulse number in the second oscillation circuit is measured under a predetermined environment. A second adjusting unit for adjusting based on the number of oscillation pulses,
A calculation unit that calculates a difference in the number of oscillation pulses measured by the measurement unit in the measurement time after the adjustment by the first adjustment unit and the second adjustment unit;
A conversion unit that converts the difference calculated by the calculation unit into magnetic permeability,
A first substrate including a first oscillator circuit excluding the first coil, a second oscillator circuit excluding the second coil, the measuring unit, the first adjusting unit, the second adjusting unit, the calculating unit, and the converting unit. And a second substrate having the first coil and the second coil on the front and back surfaces thereof, and the first substrate and the second substrate are arranged on different planes.
前記算出部が算出した差分により、前記第1発振回路における発振パルス数、及び、前記第2発振回路における発振パルス数の少なくとも一方を調整する第3調整部
をさらに備えることを特徴とする請求項8から請求項11の何れか一項に記載の透磁率センサ。 The calculation unit adjusts the measurement time by the first adjustment unit and the second adjustment unit, and then performs adjustment by the first adjustment unit and the second adjustment unit in the measurement unit under a predetermined environment. Calculate the difference in the number of oscillation pulses measured in the measurement time,
The third adjustment unit that adjusts at least one of the number of oscillation pulses in the first oscillation circuit and the number of oscillation pulses in the second oscillation circuit according to the difference calculated by the calculation unit. The magnetic permeability sensor according to any one of claims 8 to 11.
を特徴とする請求項8から請求項13の何れか一項に記載の透磁率センサ。 The magnetic permeability sensor according to any one of claims 8 to 13, which is realized by using a reference magnetic plate under the predetermined environment.
複数の感度から1つを選択する選択信号を取得し、取得した選択信号により選択された感度に対応する初期計測時間を前記記憶部から読み出し、読み出した初期計測時間を、前記第1発振回路の発振パルス数を計測する第1計測時間、及び前記第2発振回路の発振パルス数を計測する第2計測時間に設定する初期設定部と
を備え、
前記算出部は、前記第1計測時間で、前記計測部が前記第1発振回路の計測を行って得た発振パルス数、及び、前記第2計測時間で、前記計測部が前記第2発振回路の計測を行って得た発振パルス数の差分を算出する
ことを特徴とする請求項8から請求項14の何れか一項に記載の透磁率センサ。 A storage unit that stores the initial measurement time for each of the plurality of sensitivities,
A selection signal for selecting one from a plurality of sensitivities is acquired, an initial measurement time corresponding to the sensitivity selected by the acquired selection signal is read from the storage unit, and the read initial measurement time is stored in the first oscillation circuit. A first measurement time for measuring the number of oscillation pulses, and an initial setting unit for setting a second measurement time for measuring the number of oscillation pulses of the second oscillation circuit,
The calculation unit includes the number of oscillation pulses obtained by the measurement unit measuring the first oscillation circuit during the first measurement time, and the second measurement time when the measurement unit includes the second oscillation circuit. The magnetic permeability sensor according to any one of claims 8 to 14, wherein the difference in the number of oscillating pulses obtained by performing the measurement is calculated.
16. The measuring unit according to claim 8, wherein the measuring unit is configured to alternately measure the number of oscillation pulses in the first oscillation circuit and the number of oscillation pulses in the second oscillation circuit. The magnetic permeability sensor according to any one of claims.
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