JP3701510B2 - トナー濃度センサ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はトナー濃度センサ、特に、電子写真現像剤を対象とした差動増幅型トナー濃度センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電子写真現像剤用のトナー濃度センサ（以下、トナーセンサと略す）として、現像剤がコイル上を通過することによりコイルに生じるインダクタンスの変化を利用したものが知られている。特開平３―１８１９７５号公報や特開昭６０―２５４１７０号公報にはこのようなタイプのセンサが示されており、例えば前者に図４のようなトナーセンサが記載されている。
【０００３】
図４に示したトナーセンサでは、駆動コイル５１と基準コイル５２および検知コイル５３を備えた差動トランス５４が用いられており、トナー通過による基準コイル５２と検知コイル５３との間の差動出力からトナー濃度を検知するようになっている。この場合、駆動コイル５１は発振器５５と接続されており、その発振出力が駆動コイル５１に印加されると、基準コイル５２および検知コイル５３にはそれぞれＥ1 およびＥ2 の電圧が発生する。また、基準コイル５２と検知コイル５３は、差動出力が得られるように極性を反対にして直列に接続されており、その結果、差動出力端５６には差動出力電圧としてＥ0 ＝Ｅ2 −Ｅ1 が生じる。
【０００４】
さらに、この差動出力電圧Ｅ0 は、差動出力端５６から信号処理回路５７に入力される。この場合、信号処理回路５７の他の入力端には、駆動コイル５１の印加電圧が入力されており、信号処理回路５７からは、差動出力と駆動電圧の位相差に応じた直流電圧が出力される。一方、基準コイル５２と検知コイル５３の中点は、コンデンサ５８および可変容量ダイオード５９を介して接地端６０と接続されている。この際、可変容量ダイオード５９の接合容量（端子間容量）は、抵抗６１を介して別の制御電源により制御される。
【０００５】
このように構成されたトナーセンサでは、トナー濃度に変化が生じると磁性体であるトナーの量が変動し、それに伴い検知コイル５３にて発生する電圧Ｅ2 が変化し差動出力電圧Ｅ0 が変化する。このため、信号処理回路５７からの出力電圧も変動し、これによりトナー濃度の変化を検出できるようになっている。なお、図４のトナーセンサでは、可変容量ダイオード５９の容量を外部電圧により制御することにより、差動出力の位相制御を容易に行うことができるようにもなっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４のトナーセンサでは、差動トランス５４の検知コイル５３側にのみコンデンサ５８と可変容量ダイオード５９が配設されている。すなわち、ここでは、差動トランス５４の二次側巻線の片側のみに容量素子が入れられていることになる。従って、トナーセンサの置かれた環境温度が変化した場合、それらの素子の温度特性の影響により差動出力が変動し、正確な検出値が得られないという問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、トナーセンサの温度特性を改善して検出値の精度を向上し、品質の高いセンサを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は差動結線した二次側の２つのコイルのそれぞれに、温度に対する容量変化の特性が同等である素子を並列接続することで環境温度変化に伴う容量変化の影響を相殺できると考え本発明をするに至った。
【０００９】
本発明のトナーセンサは、発振源に接続された駆動コイルと、前記駆動コイルに電磁的に結合した基準コイルおよび検知コイルとを備え、前記基準コイルおよび検知コイルの間の差動出力に基づきトナー濃度を検出するトナー濃度センサであって、前記基準コイル側と前記検知コイル側のそれぞれに同等の容量−温度特性を有するコンデンサ又は素子群が並列接続されており、かつ前記素子群は直列接続したコンデンサと可変容量ダイオード若しくは可変容量コンデンサとを有することを特徴とする。
【００１０】
前記可変容量ダイオード若しくは可変容量コンデンサは、動作の安定化のため接地されていることが好ましい。
【００１１】
更に前記基準コイル側と前記検知コイル側のそれぞれに並列接続するコンデンサ又は素子群は同等の容量であることが好ましい。
【００１２】
なお、ここで言う同等とは、必ずしも完全同一を意味するものではなく、実質的に同一である状態をも含む概念である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態であるトナーセンサの構成を示す説明図である。本実施の形態のトナーセンサは、着色トナーと磁性体キャリアとからなる二成分系現像剤のトナー濃度を検出するためのセンサである。
【００１４】
図１のトナーセンサは、駆動コイル１と基準コイル２および検知コイル３を備えた差動トランス４を用いており、トナー通過の際に生じる基準コイル２と検知コイル３との間の差動出力からトナー濃度を検知している。
【００１５】
また、駆動コイル１は発振器５と接続されており、基準コイル２と検知コイル３は、差動出力が得られるように極性を反対にして直列に接続されている。そして、発振器５の発振出力が駆動コイル１に印加されると、基準コイル２および検知コイル３にはそれぞれＥ1 およびＥ2 の電圧が発生し、その結果、差動出力端６には差動出力電圧としてＥ0 ＝Ｅ2 −Ｅ1 が発生する。
【００１６】
差動出力電圧は、差動出力端６から信号処理回路７に入力される。この信号処理回路７の他の入力端には、駆動コイル１の印加電圧が入力されており、信号処理回路７からは、差動出力と駆動電圧の位相差に応じた直流電圧が出力される。
【００１７】
一方、基準コイル２と検知コイル３の中間点には中間端子１３が設けられており、この中間端子１３は、素子群を形成するコンデンサ８および可変容量ダイオード９を介して接地端１０と接続されている。そして、このように構成されたトナーセンサでは、前述同様、トナー濃度に変化が生じると差動出力電圧Ｅ0 が変化し、これにより信号処理回路７からの出力電圧が変動してトナー濃度の変化を検出できるようになっている。なお、可変容量ダイオード９の接合容量は図４の場合と同様、抵抗１１を介して別の制御電源により制御され、差動出力の位相制御を外部電圧によって容易に行うことができるようになっている。
【００１８】
ここで、本発明によるトナーセンサではさらに、基準コイル２と並列に補償コンデンサ１２が配設されている。この補償コンデンサ１２としては、検知コイル３側に配設されたコンデンサ８や可変容量ダイオード９の温度特性による影響をキャンセルし得る容量素子が使用される。当該実施の形態では、コンデンサ８は可変容量ダイオード９に比べて十分に大きい容量であるので両者を直列接続した合成容量は可変容量ダイオード９の容量と同等である。従って、補償コンデンサ１２には可変容量ダイオード９と同等の容量−温度特性を有する素子を用いている。このため当該トナーセンサにあっては、基準コイル２側と検知コイル３側とで、両者の温度特性がほぼ等しくなるように回路が形成され、これにより差動トランス４の二次巻線側の温度特性のバランスが図られる。従って、図１のトナーセンサでは、環境温度の変動があっても検知コイル３側における温度特性の影響がキャンセルされ、素子の温度特性による差動出力への影響が抑えられることになる。図３は２５℃における容量を基準としたときの、可変容量ダイオード９と補償コンデンサ１２の容量の温度特性の一例を示すもので、この様に温度変化に対し同じ容量変化の傾向を示す素子を組み合わせることで上記の効果が得られる。
【００１９】
図２は、補償コンデンサ１２による効果を示すグラフであり、横軸は温度、縦軸は信号処理回路７からの出力電圧を示している。図２右上に記載の数値は補償コンデンサ１２の容量であり可変容量ダイオード９の容量と実質的に同一とした。可変容量ダイオード９の容量は印加電圧により０〜４７ｐＦの範囲で可変である。コンデンサ８の容量は１００００ｐＦとした。図２からわかるように、補償コンデンサ１２を用いない場合には、温度の変化によって信号処理回路７からの出力電圧が大きく変動している。これに対し、補償コンデンサ１２を挿入した場合には変動がきわめて小さく抑えられていることが分かる。従って、温度変化による出力信号の変動をこの補償コンデンサ１２により効果的に抑制することができ、環境温度に関わらず正確な検出値を得ることが可能となる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によるトナー濃度センサは、基準コイルと検知コイルの中間と接地端との間に接続された容量素子（コンデンサ及び可変容量ダイオード若しくは可変容量コンデンサ）と同等の温度特性を有する容量素子（コンデンサ）を基準コイルと並列に配設したことにより、基準コイル側と検知コイル側を同等の温度特性に形成することができ、検知コイル側に配設された容量素子の温度特性による影響をキャンセルすることができる。従って、差動トランスの二次巻線側の温度特性のバランスを取ることができ、素子の温度特性による差動出力への影響が抑えられ、環境温度に関わらず正確な検出値を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態であるトナー濃度センサの構成を示す説明図である。
【図２】本発明に係る補償コンデンサを用いた場合における効果を示すグラフである。
【図３】本発明に係る補償コンデンサを用いた場合における容量変化の影響を相殺する考え方を示す説明図である。
【図４】従来のトナー濃度センサの構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 駆動コイル
２ 基準コイル（第１二次コイル）
３ 検知コイル（第２二次コイル）
４ 差動トランス
５ 発振器
６ 差動出力端
７ 信号処理回路
８ コンデンサ
９ 可変容量ダイオード
１０ 接地端
１１ 抵抗
１２ 補償コンデンサ
１３ 中間端子
５１ 駆動コイル
５２ 基準コイル
５３ 検知コイル
５４ 差動トランス
５５ 発振器
５６ 差動出力端
５７ 信号処理回路
５８ コンデンサ
５９ 可変容量ダイオード
６０ 接地端
６１ 抵抗
Claims (3)
- 発振源に接続された駆動コイルと、前記駆動コイルに電磁的に結合した基準コイルおよび検知コイルとを備え、前記基準コイルおよび検知コイルの間の差動出力に基づきトナー濃度を検出するトナー濃度センサであって、
前記基準コイル側と前記検知コイル側のそれぞれに同等の容量−温度特性を有するコンデンサ又は素子群が並列接続されており、かつ前記素子群は直列接続したコンデンサと可変容量ダイオード若しくは可変容量コンデンサとを有することを特徴とするトナー濃度センサ。 - 前記可変容量ダイオード若しくは可変容量コンデンサは接地されていることを特徴とする請求項１記載のトナー濃度センサ。
- 前記基準コイル側と前記検知コイル側のそれぞれに並列接続する前記コンデンサ又は前記素子群は実質的に等しい容量であることを特徴とする請求項１又は２記載のトナー濃度センサ。
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