JP6613599B2 - Permeability / dielectric constant sensor and permeability / dielectric constant detection method - Google Patents

Permeability / dielectric constant sensor and permeability / dielectric constant detection method Download PDF

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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、被検出物の誘電率を検出する誘電率センサ、及び、該誘電率センサを用いた誘電率検出方法、ならびに、被検出物の透磁率または誘電率を選択的に検出する透磁率・誘電率センサ、及び、該透磁率・誘電率センサを用いた透磁率・誘電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, a magnetic permeability detection method using the magnetic permeability sensor, a dielectric constant sensor for detecting the dielectric constant of the object to be detected, and the dielectric constant sensor. , A magnetic permeability / dielectric constant sensor for selectively detecting the magnetic permeability or dielectric constant of an object to be detected, and magnetic permeability / dielectric constant detection using the magnetic permeability / dielectric constant sensor Regarding the method.

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.

一方で、特許文献3のように、圧電素子を用いて現像ユニット内のトナーの残量を検出するトナーセンサが知られている。このようなトナーセンサでは、交流電圧の印加によって圧電素子を機械的に振動させておく。そして、圧電素子にトナー(粉体)が多く接触した場合にはその振動が止まり、トナー(粉体)が減少して接触面積が小さくなると圧電素子は機械的に振動する。この圧電素子の振動による起電圧を利用して、トナー(粉体)の量を検出している。   On the other hand, as in Patent Document 3, a toner sensor is known that detects the remaining amount of toner in a developing unit using a piezoelectric element. In such a toner sensor, the piezoelectric element is mechanically vibrated by application of an alternating voltage. When a large amount of toner (powder) comes into contact with the piezoelectric element, the vibration stops. When the toner (powder) decreases and the contact area decreases, the piezoelectric element mechanically vibrates. The amount of toner (powder) is detected using the electromotive force generated by the vibration of the piezoelectric element.

特開2001−165910号公報JP 2001-165910 A 特開2009−31257号公報JP 2009-31257 A 特開平11−142219号公報JP-A-11-142219

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.

圧電素子を用いたセンサでは、トナー(粉体)の接触によって停止する際の閾値、または、トナー(粉体)が徐々に減少していって振動を開始する際の閾値は、圧電素子毎にばらつきが大きく、また、このような閾値は、圧電素子の組み立て状態にも大きく影響されるため、トナー(粉体)の正確な量を検出できないという問題がある。   In a sensor using a piezoelectric element, the threshold value when stopping by contact with toner (powder) or the threshold value when starting to vibrate when the toner (powder) gradually decreases is set for each piezoelectric element. The variation is large, and such a threshold value is greatly affected by the assembled state of the piezoelectric element, so that there is a problem that an accurate amount of toner (powder) cannot be detected.

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.

本発明の他の目的は、小型かつ簡単な構成であっても、高精度に被検出物の誘電率の変化を検出できる誘電率センサ、及び、誘電率センサを用いた誘電率検出方法を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a dielectric constant sensor capable of detecting a change in dielectric constant of an object to be detected with high accuracy even with a small and simple configuration, and a dielectric constant detection method using the dielectric constant sensor. There is to do.

本発明の更に他の目的は、一つのセンサにて、被検出物の透磁率の変化または誘電率の変化を選択的に検出できる透磁率・誘電率センサ、及び、透磁率・誘電率センサを用いた透磁率・誘電率検出方法を提供することにある。   Still another object of the present invention is to provide a magnetic permeability / dielectric constant sensor and a magnetic permeability / dielectric constant sensor capable of selectively detecting a change in magnetic permeability or a change in dielectric constant of an object to be detected by a single sensor. An object of the present invention is to provide a magnetic permeability / dielectric constant detection method used.

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。   A magnetic permeability sensor according to the present invention includes a first oscillation circuit that oscillates including a first coil that receives magnetism from the object to be detected, and a magnetic field sensor that detects the magnetic permeability of the object to be detected; A second oscillation circuit that oscillates including a second coil that receives magnetism, a measurement unit that measures an oscillation frequency in each of the first oscillation circuit and the second oscillation circuit, and a difference between the oscillation frequencies measured by the measurement unit A calculating means for calculating and a converting means for converting the difference calculated by the calculating means into a magnetic permeability are provided. 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。
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.

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センサは、その一面に前記第1コイルが配され、その他面に前記第2コイルが配されている基板を備えることを特徴とする。   The magnetic permeability sensor according to the present invention comprises a substrate on which one surface of the first coil is disposed and the other surface of the second coil is disposed.

本発明の透磁率センサにあっては、基板の一面に第1コイルが形成され、基板の他面に第2コイルが形成されている。よって、簡単な構成にて、第1コイル及び第2コイルの同軸状配置を実現できる。   In the magnetic permeability sensor of the present invention, the first coil is formed on one surface of the substrate, and the second coil is formed on the other surface of the substrate. Therefore, the coaxial arrangement of the first coil and the second coil can be realized with a simple configuration.

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、前記被検出物からの距離を互いに異ならせて第1コイル及び第2コイルを配置し、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 the magnetic permeability detection method for detecting the magnetic permeability of an object to be detected, wherein the first coil and the second coil are arranged at different distances from the object to be detected. The oscillation frequency of the oscillation circuit that oscillates including one coil and the oscillation frequency of the oscillation circuit that oscillates including the second coil are measured, the difference between the measured oscillation frequencies is calculated, and the calculated difference is the magnetic permeability. It is characterized by converting into.

本発明に係る誘電率センサは、被検出物の誘電率を検出する誘電率センサにおいて、前記被検出物が存在する領域に配された第1コンデンサを含んで発振する第1発振回路と、前記被検出物が存在しない領域に配された第2コンデンサ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誘電率に変換する変換手段とを備えることを特徴とする。   A dielectric constant sensor according to the present invention is a dielectric constant sensor for detecting a dielectric constant of an object to be detected, wherein the first oscillation circuit that oscillates includes a first capacitor disposed in a region where the object to be detected exists; A second oscillation circuit that oscillates including a second capacitor arranged in a region where no object to be detected is present; a measurement unit that measures an oscillation frequency in each of the first oscillation circuit and the second oscillation circuit; and And calculating means for calculating the difference between the oscillation frequencies measured in this way, and conversion means for converting the difference calculated by the calculating means into a dielectric constant.

本発明の誘電率センサにあっては、被検出物が存在する領域に配した第1コンデンサを含む第1発振回路の発振周波数と、被検出物が存在しない領域に配した第2コンデンサを含む第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誘電率に変換する。被検出物が多くなると誘電率が大きくなって第1コンデンサの静電容量が増えて、第1発振回路の発振周波数は低下する。よって、夫々の発振回路による発振周波数の差分から誘電率を検出することができる。   The dielectric constant sensor of the present invention includes the oscillation frequency of the first oscillation circuit including the first capacitor disposed in the region where the detected object exists and the second capacitor disposed in the region where the detected object does not exist. The oscillation frequency of the second oscillation circuit is measured by the measuring means. The calculating means calculates a difference between the two oscillation frequencies measured by the measuring means, and the converting means converts the difference calculated by the calculating means into a dielectric constant. As the number of objects to be detected increases, the dielectric constant increases, the capacitance of the first capacitor increases, and the oscillation frequency of the first oscillation circuit decreases. Therefore, the dielectric constant can be detected from the difference between the oscillation frequencies of the respective oscillation circuits.

本発明に係る誘電率センサは、前記第1コンデンサは、前記被検出物が存在する領域に設けられた一対の電極を有し、前記第2コンデンサは、前記被検出物が存在しない領域に設けられた一対の電極を有することを特徴とする。   In the dielectric constant sensor according to the present invention, the first capacitor has a pair of electrodes provided in a region where the detected object exists, and the second capacitor is provided in a region where the detected object does not exist. And a pair of electrodes.

本発明の誘電率センサにあっては、被検出物が存在する領域に設けられた一対の電極にて第1コンデンサを形成し、被検出物が存在しない領域に設けられた一対の電極にて第2コンデンサを形成する。   In the dielectric constant sensor of the present invention, the first capacitor is formed by a pair of electrodes provided in a region where the detection object exists, and the pair of electrodes provided in a region where the detection object does not exist. A second capacitor is formed.

本発明に係る誘電率センサは、前記第1コンデンサは、前記被検出物が存在する領域に設けられた一個の電極を有することを特徴とする。   The dielectric constant sensor according to the present invention is characterized in that the first capacitor has one electrode provided in a region where the detected object exists.

本発明の誘電率センサにあっては、被検出物が存在する領域に設けられた一個の電極と外部の仮想電極とにて第1コンデンサを形成する。   In the dielectric constant sensor of the present invention, the first capacitor is formed by one electrode provided in a region where the object to be detected exists and an external virtual electrode.

本発明に係る誘電率検出方法は、被検出物の誘電率を検出する誘電率検出方法において、前記被検出物が存在する領域に第1コンデンサを配置するとともに、前記被検出物が存在しない領域に第2コンデンサを配置し、前記第1コンデンサを含んで発振する発振回路の発振周波数、及び、前記第2コンデンサ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、算出した差分を誘電率に変換することを特徴とする。   The dielectric constant detection method according to the present invention is a dielectric constant detection method for detecting a dielectric constant of an object to be detected, wherein a first capacitor is disposed in an area where the object to be detected exists, and an area in which the object to be detected does not exist A second capacitor is disposed on the oscillation circuit, and the oscillation frequency of the oscillation circuit that oscillates including the first capacitor and the oscillation frequency of the oscillation circuit that oscillates including the second capacitor are measured, and the difference between the measured oscillation frequencies is measured. And the calculated difference is converted into a dielectric constant.

本発明に係る透磁率・誘電率センサは、被検出物の透磁率または誘電率を選択的に検出する透磁率・誘電率センサであって、コイル及びコンデンサを含んで発振する第1発振回路と、該第1発振回路の前記コイル及びコンデンサとは異なるコイル及びコンデンサ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または誘電率に変換する変換手段とを備えることを特徴とする。   A magnetic permeability / dielectric constant sensor according to the present invention is a magnetic permeability / dielectric constant sensor that selectively detects the magnetic permeability or dielectric constant of an object to be detected, and includes a first oscillation circuit that oscillates including a coil and a capacitor; A second oscillation circuit that oscillates including a coil and a capacitor different from the coil and capacitor of the first oscillation circuit, a measuring unit that measures an oscillation frequency in each of the first oscillation circuit and the second oscillation circuit, It is characterized by comprising calculation means for calculating the difference between the oscillation frequencies measured by the measurement means, and conversion means for converting the difference calculated by the calculation means into a magnetic permeability or a dielectric constant.

本発明の透磁率・誘電率センサにあっては、第1発振回路の発振周波数と第2発振回路の発振周波数とを計測手段で計測し、計測した両発振周波数の差分を算出手段で算出し、算出した差分を変換手段で透磁率または誘電率に変換する。被検出物の透磁率を検出する場合と、被検出物の誘電率を検出する場合とで、計測手段における計測処理、算出手段における算出処理、及び、変換手段における変換処理が同様であるため、一つのセンサにて透磁率または誘電率を選択的に検出することが可能である。   In the magnetic permeability / dielectric constant sensor of the present invention, the oscillation frequency of the first oscillation circuit and the oscillation frequency of the second oscillation circuit are measured by the measurement means, and the difference between the measured oscillation frequencies is calculated by the calculation means. The calculated difference is converted into a magnetic permeability or a dielectric constant by a conversion means. Since the measurement process in the measurement unit, the calculation process in the calculation unit, and the conversion process in the conversion unit are the same in the case of detecting the magnetic permeability of the detection object and the case of detecting the dielectric constant of the detection object, One sensor can selectively detect magnetic permeability or dielectric constant.

本発明に係る透磁率・誘電率検出方法は、被検出物の透磁率または誘電率を選択的に検出する透磁率・誘電率検出方法であって、コイル及びコンデンサを含んで発振する第1発振回路の発振周波数と、該第1発振回路の前記コイル及びコンデンサとは異なるコイル及びコンデンサを含んで発振する第2発振回路の発振周波数とを夫々計測し、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または誘電率に変換することを特徴とする。   The magnetic permeability / dielectric constant detection method according to the present invention is a magnetic permeability / dielectric constant detection method for selectively detecting the magnetic permeability or dielectric constant of an object to be detected, and includes a first oscillation that includes a coil and a capacitor. Measuring the oscillation frequency of the circuit and the oscillation frequency of the second oscillation circuit that oscillates including a coil and a capacitor different from the coil and capacitor of the first oscillation circuit, and calculates the difference between the measured oscillation frequencies; The calculated difference is converted into a magnetic permeability or a dielectric constant.

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誘電率を検出することができる。   In the present invention, the dielectric constant of an object to be detected can be detected with high accuracy even with a small and simple configuration.

本発明では、一つのセンサにあって、被検出物の透磁率の検出と誘電率の検出とを選択的に切り換えて行うことができる。   In the present invention, in one sensor, the detection of the magnetic permeability of the detection object and the detection of the dielectric constant can be selectively switched.

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。It is a graph which shows the detection sensitivity characteristic of the toner density in this invention example and a prior art 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. 本発明の誘電率センサ及び透磁率・誘電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 the example of 1 structure of the dielectric constant sensor of this invention, and a magnetic permeability and a dielectric constant sensor. 本発明の誘電率センサ及び透磁率・誘電率センサの構成の一部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a part of structure of the dielectric constant sensor of this invention, and a magnetic permeability and a dielectric constant sensor. 本発明の誘電率センサ及び透磁率・誘電率センサの構成を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the structure of the dielectric constant sensor of this invention, and a magnetic permeability and a dielectric constant sensor. 本発明の誘電率センサ及び透磁率・誘電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 dielectric constant sensor of this invention, and a magnetic permeability and a dielectric constant sensor. 本発明の誘電率センサ及び透磁率・誘電率センサの適用例を示す側面図である。It is a side view which shows the example of application of the dielectric constant sensor of this invention, and a magnetic permeability and a dielectric constant sensor. 第1コンデンサ,第2コンデンサの電極形状を示す平面図である。It is a top view which shows the electrode shape of a 1st capacitor | condenser and a 2nd capacitor | condenser. 本発明の誘電率検出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 the operation | movement of the dielectric constant detection of this invention. 変形例における誘電率センサ及び透磁率・誘電率センサの構成の一部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a part of structure of the dielectric constant sensor in a modification, and a magnetic permeability and a dielectric constant sensor. プラス電極の形状を示す平面図である。It is a top view which shows the shape of a plus electrode. 変形例における誘電率センサ及び透磁率・誘電率センサの構成を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the structure of the dielectric constant sensor in a modification, and a magnetic permeability and a dielectric constant sensor. 変形例における誘電率センサ及び透磁率・誘電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 dielectric constant sensor in a modification, and a magnetic permeability and a dielectric constant sensor. 変形例における誘電率センサ及び透磁率・誘電率センサの適用例を示す側面図である。It is a side view which shows the example of application of the dielectric constant sensor in a modification, and a magnetic permeability and a dielectric constant sensor. 図25及び図26に示す構成のセンサと筐体との接続関係を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the connection relation of the sensor of a structure shown in FIG.25 and FIG.26, and a housing | casing.

(第1実施形態)
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。
(First embodiment)
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。
なお、本発明においては第1発振回路と第2発振回路との発振周波数の差分を算出しているが、それぞれの発振周波数を演算処理した値を透磁率に変換しても良い。
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.
In the present invention, the difference between the oscillation frequencies of the first oscillation circuit and the second oscillation circuit is calculated. However, a value obtained by calculating each oscillation frequency may be converted into a 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。被検出物に近い方のコイルを検出用、被検出物に遠い方のコイルを参照用とする。   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. The coil closer to the detected object is used for detection, and the coil farther from the detected object is used for reference.

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、トナーとキャリア(磁性体(鉄粉やフェライト粉)を樹脂等で被覆したもの)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(キャリア)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 carrier (a magnetic material (iron powder or ferrite powder) coated with a resin or the like). At the time of copying, the toner adheres to the paper and the magnetic substance (carrier) 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。   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.

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.

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15A−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15A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15B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。   15A to 15C are plan views showing the configuration of a shield member suitable for the magnetic permeability sensor of the present invention. In the example shown in FIG. 15A, 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. Further, in the example shown in FIG. 15B, 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15C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15C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15A,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. 15C 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. 15C, since the shield member 63 is provided in the same plane as the coil 60, the magnetic permeability sensor can be thinned, however, as compared with the form of covering the coil 60 as shown in FIGS. 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.

(第2実施形態)
以下、上述した本発明の透磁率センサを改良してなる本発明の誘電率センサ及び透磁率・誘電率センサについて説明する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the dielectric constant sensor and the magnetic permeability / dielectric constant sensor of the present invention obtained by improving the above-described magnetic permeability sensor of the present invention will be described.

図16は、本発明の誘電率センサ及び透磁率・誘電率センサの一構成例を示す回路図である。図16にあって、図5と同一部分には同一符号を付している。図16に示す回路は、図5に示す回路にコンデンサC11とコンデンサC12とを追加した構成をなしている。   FIG. 16 is a circuit diagram showing a configuration example of a dielectric constant sensor and a magnetic permeability / dielectric constant sensor according to the present invention. In FIG. 16, the same parts as those in FIG. The circuit shown in FIG. 16 has a configuration in which a capacitor C11 and a capacitor C12 are added to the circuit shown in FIG.

コンデンサC11は、コイルL1と並列に設けられており、コンデンサC11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、コンデンサC11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。コンデンサC12は、コイルL2と並列に設けられており、コンデンサC12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、コンデンサC12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。   The capacitor C11 is provided in parallel with the coil L1, one end of the capacitor C11 is connected to the sixth terminal of the microcomputer U1, and the other end of the capacitor C11 is connected to the base of the transistor Q1 through the capacitor C1. . The capacitor C12 is provided in parallel with the coil L2. One end of the capacitor C12 is connected to the third terminal of the microcomputer U1, and the other end of the capacitor C12 is connected to the base of the transistor Q1 through the capacitor C1. .

図17は、本発明の誘電率センサ及び透磁率・誘電率センサの構成の一部を示す断面図である。図17において、10は扁平矩形状の基板であり、この基板10は、前述した図1〜図3に示した基板10に該当する。   FIG. 17 is a cross-sectional view showing a part of the configuration of the dielectric constant sensor and the magnetic permeability / dielectric constant sensor of the present invention. In FIG. 17, 10 is a flat rectangular substrate, and this substrate 10 corresponds to the substrate 10 shown in FIGS.

現像ユニット内に位置する基板10の上面には、一対の電極71a,71bを有する第1コンデンサ71(検出用)が形成されている。また、現像ユニット外に位置する基板10の下面には、一対の電極72a,72bを有する第2コンデンサ72(参照用)が形成されている。第1コンデンサ71及び第2コンデンサ72は夫々、図16のコンデンサC11及びコンデンサC12に該当する。なお、図17にあっては、前述した第1コイル1、第2コイル2、コネクタ3、電子チップ4、回路部品5などの図示を省略している。   A first capacitor 71 (for detection) having a pair of electrodes 71a and 71b is formed on the upper surface of the substrate 10 located in the developing unit. A second capacitor 72 (for reference) having a pair of electrodes 72a and 72b is formed on the lower surface of the substrate 10 located outside the developing unit. The first capacitor 71 and the second capacitor 72 correspond to the capacitor C11 and the capacitor C12 in FIG. 16, respectively. In FIG. 17, the first coil 1, the second coil 2, the connector 3, the electronic chip 4, the circuit component 5, and the like described above are omitted.

図18及び図19は、本発明の誘電率センサ及び透磁率・誘電率センサの構成を示す分解斜視図及び断面図であり、図17の構成に前述した第1コイル1、第2コイル2、コネクタ3、電子チップ4及び回路部品5を加えて図示している。第1コイル1に対応する上部位置に絶縁層81を介して第1コンデンサ71が設けられており、第2コイル2に対応する上部位置に絶縁層82を介して第2コンデンサ72が設けられている。コイル及びコンデンサの積層構成により、センサの小型化を図れる。   18 and 19 are an exploded perspective view and a cross-sectional view showing the configuration of the dielectric constant sensor and the magnetic permeability / dielectric constant sensor according to the present invention, and the first coil 1, the second coil 2, and the like described above in the configuration of FIG. A connector 3, an electronic chip 4 and a circuit component 5 are added and shown. A first capacitor 71 is provided via an insulating layer 81 at an upper position corresponding to the first coil 1, and a second capacitor 72 is provided via an insulating layer 82 at an upper position corresponding to the second coil 2. Yes. The sensor can be miniaturized by the laminated structure of the coil and the capacitor.

図18及び図19に示す例では、第1コンデンサ71及び第2コンデンサ72をそれぞれ対応する第1コイル1及び第2コイル2の上部に設けているが、第1コイル1及び第2コイル2の側部に第1コンデンサ71及び第2コンデンサ72をそれぞれ設けても良い。この場合には、絶縁層81,82の介装は不要である。   In the example shown in FIGS. 18 and 19, the first capacitor 71 and the second capacitor 72 are provided above the corresponding first coil 1 and second coil 2, respectively. You may provide the 1st capacitor | condenser 71 and the 2nd capacitor | condenser 72 in a side part, respectively. In this case, it is not necessary to interpose the insulating layers 81 and 82.

図17にあっては、第1コンデンサ71を現像ユニット内に第2コンデンサ72を現像ユニット外に配置するようにしているが、第1コンデンサ71及び第2コンデンサ72の両方を現像ユニット内に配置しても良い。図20は、この場合のコンデンサの配置例を示しており、本発明の誘電率センサ及び透磁率・誘電率センサの適用例を示す側面図である。   In FIG. 17, the first capacitor 71 is arranged in the developing unit and the second capacitor 72 is arranged outside the developing unit. However, both the first capacitor 71 and the second capacitor 72 are arranged in the developing unit. You may do it. FIG. 20 shows an arrangement example of capacitors in this case, and is a side view showing an application example of the dielectric constant sensor and the magnetic permeability / dielectric constant sensor of the present invention.

図20にあって、83は模式的に示された現像ユニットの樹脂製の筐体を示しており、筐体83内にトナー(粉体)が収容されている。筐体83内にコンデンサを設ける際に、トナーを検出する検出用の第1コンデンサ71をトナー(粉体)に向かう側に配置し、参照用の第2コンデンサ72をトナー(粉体)と反対側である筐体83の内壁面に配置する。なお、第2コンデンサ72にトナーが接触することを防ぐために、樹脂製のカバーを設けることが好ましい。   In FIG. 20, reference numeral 83 denotes a resin casing of the development unit schematically shown, in which toner (powder) is accommodated in the casing 83. When a capacitor is provided in the housing 83, a first capacitor 71 for detecting toner is disposed on the side facing the toner (powder), and the second capacitor 72 for reference is opposite to the toner (powder). It arrange | positions on the inner wall surface of the housing | casing 83 which is a side. In order to prevent the toner from coming into contact with the second capacitor 72, it is preferable to provide a resin cover.

図21は、第1コンデンサ71,第2コンデンサ72の電極形状を示す平面図である。第1コンデンサ71は、櫛歯状をなす一対の電極71a,71bを組み合わせて構成され、第2コンデンサ72も同様に、櫛歯状をなす一対の電極72a,72bを組み合わせて構成される。   FIG. 21 is a plan view showing electrode shapes of the first capacitor 71 and the second capacitor 72. The first capacitor 71 is configured by combining a pair of electrodes 71a and 71b having a comb shape, and the second capacitor 72 is also configured by combining a pair of electrodes 72a and 72b having a comb shape.

次に、誘電率検出の動作について説明する。本実施の形態では、現像剤に含まれるトナー単独の誘電率を検出する。図22は、本発明の誘電率検出の動作を説明するためのタイミングチャートである。本実施の形態では、図16のコイルL1及びコンデンサC11(第1コイル1及び第1コンデンサ71)にて第1発振回路が構成され、図16のコイルL2及びコンデンサC12(第2コイル2及び第2コンデンサ72)にて第2発振回路が構成される。 Next, the operation of dielectric constant detection will be described. In this embodiment, the dielectric constant of the toner alone contained in the developer is detected. FIG. 22 is a timing chart for explaining the operation of dielectric constant detection according to the present invention. In this embodiment, the first oscillator circuit is composed of a coil L1 and the capacitor C11 in FIG. 16 (the first coil 1 and the first capacitor 71), the coil L 2及 beauty capacitor C12 in FIG. 16 (the second coil 2 And the second capacitor 72) constitute a second oscillation circuit.

第1発振回路と第2発振回路とを、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する。所定時間は、例えば2msである。この際、図22に示すように、第1発振回路を発振させてその発振周波数を計測する期間では第2発振回路を発振させず、また、第2発振回路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 oscillation circuit and the second oscillation circuit are alternately oscillated for a predetermined time, and the oscillation frequency in each oscillation is measured. The predetermined time is 2 ms, for example. At this time, as shown in FIG. 22, in the period in which the first oscillation circuit is oscillated and the oscillation frequency is measured, the second oscillation circuit is not oscillated, and the second oscillation circuit is oscillated and the oscillation frequency is measured. During this period, the first oscillation circuit is not oscillated. 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発振回路における(コンデンサC11の静電容量に由来する)計測された発振周波数と、第2発振回路における(コンデンサC12の静電容量に由来する)計測された発振周波数との差分を算出する。そして、算出した差分を誘電率に変換し、誘電率の変化量を求める。現像ユニットに取り付けられたセンサでは、トナーの量を検出する。   When the measurement of the oscillation frequency for each predetermined time (for example, 2 ms) is completed, the measured oscillation frequency (derived from the capacitance of the capacitor C11) in the first oscillation circuit and the electrostatic frequency of the capacitor C12 (from the capacitance of the capacitor C12). The difference from the measured oscillation frequency (derived from the capacitance) is calculated. Then, the calculated difference is converted into a dielectric constant, and a change amount of the dielectric constant is obtained. A sensor attached to the developing unit detects the amount of toner.

また、第1発振回路を発振させて、その発振周波数を計測する期間では、それ以前の第1発振回路と第2発振回路の計測値(例えばA′とB′)の差分を算出し、算出した差分を誘電率に変換し、誘電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誘電率の変化量の更新が順次行われる。   Further, during the period in which the first oscillation circuit is oscillated and the oscillation frequency is measured, the difference between the measurement values (for example, A ′ and B ′) of the first oscillation circuit and the second oscillation circuit before that is calculated and calculated. Since the difference is converted into the dielectric constant and the change amount of the dielectric constant is obtained, the change amount of the dielectric constant is sequentially updated at the timing of starting the measurement of the oscillation frequency of each oscillation circuit.

なお、上述したような各種の処理(計測処理、算出処理、変換処理)は、前述の図4に示した計測部41、算出部42及び変換部43を用いて行える。   Various processes (measurement process, calculation process, and conversion process) as described above can be performed using the measurement unit 41, the calculation unit 42, and the conversion unit 43 illustrated in FIG.

以下、上述したような手順により、誘電率を検出できる(トナーの量を検出できる)原理を説明する。   Hereinafter, the principle by which the dielectric constant can be detected (the amount of toner can be detected) by the procedure as described above will be described.

現像ユニット内に配された第1コンデンサ71(コンデンサC11)は、トナーの量の変動に応じて誘電率(静電容量)が変化する。そして、この誘電率(静電容量)の変化に応じて第1発振回路の発振周波数が変化する。具体的には、誘電率(静電容量)が増えると発振周波数は低減する。なお、トナーは樹脂製であって磁性体ではないので、コイルL1のインダクタンスは変動しない。この第1発振回路の発振周波数と対照用である第2発振回路の発振周波数とには、誘電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誘電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誘電率を検出することが可能である。そして、このようにして被検出物(トナー)の誘電率の変化を検出できるので、検出した誘電率の変化に基づき現像ユニット内のトナーの量を検出できる。   The first capacitor 71 (capacitor C11) arranged in the developing unit has a dielectric constant (capacitance) that changes in accordance with a change in the amount of toner. The oscillation frequency of the first oscillation circuit changes according to the change in the dielectric constant (capacitance). Specifically, the oscillation frequency decreases as the dielectric constant (capacitance) increases. Since the toner is made of resin and not a magnetic material, the inductance of the coil L1 does not vary. There is a difference between the oscillation frequency of the first oscillation circuit and the oscillation frequency of the second oscillation circuit for comparison according to the degree of change in the dielectric constant. Thus, since there is a correlation between the difference between both oscillation frequencies and the dielectric constant, in the present invention, the dielectric constant of the object to be detected can be detected based on the difference between the oscillation frequencies of both oscillation circuits. Is possible. Since the change in the dielectric constant of the object to be detected (toner) can be detected in this way, the amount of toner in the developing unit can be detected based on the detected change in the dielectric constant.

ところで、図16に示すような回路構成を有するセンサでは、図5に示す回路に2個のコンデンサを追加しただけであり、前述した透磁率センサの回路構成をそのまま含んでいる。よって、このセンサでは、被検出物の透磁率を検出することも可能である。即ち、一つのセンサにて、透磁率の検出と誘電率の検出とを選択的に行うことができる。   Incidentally, in the sensor having the circuit configuration as shown in FIG. 16, only two capacitors are added to the circuit shown in FIG. 5, and the circuit configuration of the magnetic permeability sensor described above is included as it is. Therefore, this sensor can also detect the magnetic permeability of the object to be detected. In other words, magnetic permeability detection and dielectric constant detection can be selectively performed with a single sensor.

上述した実施の形態では、基板10の上下面側にそれぞれ一対ずつの電極を設けて2つのコンデンサを形成するようにしたが、基板10の上下面側にそれぞれ一個ずつの電極を設けて周囲の仮想電極を利用して2つのコンデンサを形成するようにしても良い。以下、このようなコンデンサの構成について変形例として説明する。   In the above-described embodiment, a pair of electrodes is provided on each of the upper and lower surfaces of the substrate 10 to form two capacitors. However, one electrode is provided on each of the upper and lower surfaces of the substrate 10 to You may make it form two capacitors using a virtual electrode. Hereinafter, the configuration of such a capacitor will be described as a modification.

(変形例)
図23は、変形例における誘電率センサ及び透磁率・誘電率センサの構成の一部を示す断面図である。図23において、10は扁平矩形状の基板であり、この基板10は、前述した図1〜図3に示した基板10に該当する。現像ユニット内に位置する基板10の上面には、平面視で図24に示すような櫛歯状をなすプラス電極73(検出用)が形成されている。また、現像ユニット外に位置する基板10の下面には、平面視で同じく図24に示すような櫛歯状をなすプラス電極74(参照用)が形成されている。なお、図23にあっては、前述した第1コイル1、第2コイル2、コネクタ3、電子チップ4、回路部品5などの図示を省略している。
(Modification)
FIG. 23 is a cross-sectional view showing a part of the configuration of a dielectric constant sensor and a magnetic permeability / dielectric constant sensor in a modified example. In FIG. 23, reference numeral 10 denotes a flat rectangular substrate, which corresponds to the substrate 10 shown in FIGS. On the upper surface of the substrate 10 located in the developing unit, a plus electrode 73 (for detection) having a comb-teeth shape as shown in FIG. 24 in a plan view is formed. Further, a plus electrode 74 (for reference) having a comb-like shape as shown in FIG. 24 in plan view is formed on the lower surface of the substrate 10 located outside the developing unit. In FIG. 23, the first coil 1, the second coil 2, the connector 3, the electronic chip 4, the circuit component 5, and the like described above are omitted.

図25及び図26は、変形例における誘電率センサ及び透磁率・誘電率センサの構成を示す分解斜視図及び断面図であり、図23の構成に、前述した第1コイル1、第2コイル2、コネクタ3、電子チップ4及び回路部品5を加えて図示している。第1コイル1に対応する上部位置に絶縁層81を介してプラス電極73が設けられており、第2コイル2に対応する上部位置に絶縁層82を介してプラス電極74が設けられている。コイル及び電極の積層構成により、センサの小型化を図れる。参照用のコンデンサを構成するプラス電極74は、コンデンサの容量変動を少なくするために、その表面を例えば樹脂等の誘電体で覆うことが好ましい。   25 and 26 are an exploded perspective view and a cross-sectional view showing the configuration of the dielectric constant sensor and the magnetic permeability / dielectric constant sensor in the modification, and the first coil 1 and the second coil 2 described above are added to the configuration of FIG. In addition, a connector 3, an electronic chip 4 and a circuit component 5 are added. A plus electrode 73 is provided via an insulating layer 81 at an upper position corresponding to the first coil 1, and a plus electrode 74 is provided via an insulating layer 82 at an upper position corresponding to the second coil 2. The sensor can be downsized by the laminated structure of the coil and the electrode. The surface of the plus electrode 74 constituting the reference capacitor is preferably covered with a dielectric material such as resin in order to reduce the capacitance fluctuation of the capacitor.

図25及び図26に示す例では、プラス電極73及びプラス電極74をそれぞれ対応する第1コイル1及び第2コイル2の上部に設けているが、第1コイル1及び第2コイル2の側部にプラス電極73及びプラス電極74をそれぞれ設けても良い。この場合には、絶縁層81,82の介装は不要である。   In the example shown in FIGS. 25 and 26, the plus electrode 73 and the plus electrode 74 are provided on the upper portions of the corresponding first coil 1 and second coil 2, respectively, but the side portions of the first coil 1 and the second coil 2 are provided. A positive electrode 73 and a positive electrode 74 may be provided respectively. In this case, it is not necessary to interpose the insulating layers 81 and 82.

このプラス電極73は、近くのマイナス電極と組み合わさって、図16のコンデンサC11に該当する。また、プラス電極74は、近くのマイナス電極と組み合わさって、図16のコンデンサC12に該当する。なお、近くのマイナス電極として、現像ユニットの筐体、プリンタの金属筐体などを使用できる。   This plus electrode 73 corresponds to the capacitor C11 of FIG. 16 in combination with a nearby minus electrode. Further, the plus electrode 74 corresponds to the capacitor C12 of FIG. 16 in combination with a nearby minus electrode. As a negative electrode nearby, a developing unit casing, a printer metal casing, or the like can be used.

図27は、変形例における誘電率センサ及び透磁率・誘電率センサの適用例を示す側面図である。図27にあって、模式的に示された現像ユニットの樹脂製の筐体83の内壁面に、図25及び図26に示す構成のセンサを、プラス電極73(検出用)がトナー(粉体)に向かう側に位置してプラス電極74(参照用)がトナー(粉体)と反対側に位置するように、配置し、この内壁面と対向する筐体83の内壁面に金属板84を配置している。   FIG. 27 is a side view showing an application example of a dielectric constant sensor and a magnetic permeability / dielectric constant sensor in a modified example. 27, the sensor shown in FIGS. 25 and 26 is provided on the inner wall surface of the resin casing 83 of the developing unit schematically shown, and the plus electrode 73 (for detection) is toner (powder). ) And the positive electrode 74 (for reference) is positioned on the side opposite to the toner (powder), and the metal plate 84 is disposed on the inner wall surface of the housing 83 facing the inner wall surface. It is arranged.

プラス電極73及びプラス電極74にはプラスの電位が印加されるので、対向する金属板84にはマイナスの電位が誘起される。ここで、金属板84は接地されていても良いが、接地されていなくてもマイナスの電位は誘起される。ところで、金属板84が無かった場合でも、プラス電極73及びプラス電極74へのプラス電位の印加により、筐体83の表面にマイナスの誘起電位は発生する。ここで、筐体83は接地されていても接地されていなくても良い。   Since a positive potential is applied to the positive electrode 73 and the positive electrode 74, a negative potential is induced on the opposing metal plate 84. Here, the metal plate 84 may be grounded, but a negative potential is induced even if it is not grounded. By the way, even when there is no metal plate 84, a negative induced potential is generated on the surface of the housing 83 by applying a positive potential to the positive electrode 73 and the positive electrode 74. Here, the housing 83 may or may not be grounded.

マイナスの電位が誘起される金属板84または筐体83表面は、図25及び図26に示す構成のセンサと直接配線にて接続されているわけではないので、仮想電極といえる。そして、検出用のプラス電極73と仮想電極としての金属板84または筐体83表面とにて検出用のコンデンサは形成され、参照用のプラス電極74と仮想電極としての筐体83表面とにて参照用のコンデンサは形成される。   The surface of the metal plate 84 or the casing 83 in which a negative potential is induced is not directly connected to the sensor having the configuration shown in FIGS. A detection capacitor is formed by the positive electrode 73 for detection and the metal plate 84 or the surface of the housing 83 as a virtual electrode, and the positive electrode 74 for reference and the surface of the housing 83 as a virtual electrode. A reference capacitor is formed.

図28は、このような図25及び図26に示す構成のセンサと筐体83との接続関係を模式的に示す図である。図28は、仮想電極を用いて形成されたコンデンサとコンデンサ以外の回路との接続関係を示している。図28にあって、図5及び図16と同一部分には同一符号を付している。図28を回路図で表した場合、図16と同じものとなるが、この場合にコンデンサのマイナス電極は存在しないので、表された回路図は等価回路であるといえる。   FIG. 28 is a diagram schematically illustrating the connection relationship between the sensor having the configuration illustrated in FIGS. 25 and 26 and the housing 83. In FIG. FIG. 28 shows a connection relationship between a capacitor formed using virtual electrodes and a circuit other than the capacitor. In FIG. 28, the same parts as those in FIGS. 5 and 16 are denoted by the same reference numerals. When FIG. 28 is represented by a circuit diagram, it is the same as FIG. 16, but in this case, since the negative electrode of the capacitor does not exist, it can be said that the represented circuit diagram is an equivalent circuit.

なお、筐体83内のトナーが参照用のプラス電極74に接触しないように、プラス電極74の表面を樹脂等の誘電体で覆っても良い。   Note that the surface of the plus electrode 74 may be covered with a dielectric material such as resin so that the toner in the housing 83 does not contact the plus electrode 74 for reference.

このような構成をなす変形例であっても、センサのプラス電極と仮想のマイナス電極との間の誘電率がトナーの量に応じて変動することを利用して、トナーの量を検出できる。なお、誘電率の変化量を求めてトナーの量を検出する手順は、前述した図18及び図19に示す構成例の場合と同様である。このように変形例にあっては、プラス電極のみを有するセンサを用い、このプラス電極と仮想電極との間でコンデンサを形成して誘電率(トナーの量)を検出できる。   Even in the modified example having such a configuration, the amount of toner can be detected by utilizing the fact that the dielectric constant between the plus electrode and the virtual minus electrode of the sensor varies according to the amount of toner. The procedure for obtaining the amount of change in dielectric constant and detecting the amount of toner is the same as in the case of the configuration examples shown in FIGS. Thus, in the modification, a dielectric constant (amount of toner) can be detected by using a sensor having only a positive electrode and forming a capacitor between the positive electrode and the virtual electrode.

なお、上述した例では、プラス電極74と仮想電極とを用いて参照用のコンデンサを形成することとしたが、参照用のコンデンサについては、一対の電極を用いて形成しても良く、この場合には、図21に示したような一対の電極72a,72bを基板10に配置する。
ところで、コイルにあっては、隣り合う線間に静電容量成分が存在している。そこで、この静電容量成分を利用するようにすれば、上述したような電極を設けることなく誘電率センサとして機能することが可能である。即ち、図1及び図2に示したような構成にて誘電率センサを構築することができる。
このような例では、第1コイル1が図16のコイルL1及びコンデンサC11に相当して第1コイル1単体にて発振回路を構成し、第2コイル2が図16のコイルL2及びコンデンサC12に相当して第2コイル2単体にて発振回路を構成する。そして、第1コイル1を有する検出用の第1発振回路における(第1コイル1の線間の静電容量に由来する)計測された発振周波数と、第2コイル2を有する参照用の第2発振回路における(第2コイル2の線間の静電容量に由来する)計測された発振周波数との差分を算出し、算出した差分を誘電率に変換し、誘電率の変化量を求める。
In the above example, the reference capacitor is formed by using the plus electrode 74 and the virtual electrode. However, the reference capacitor may be formed by using a pair of electrodes. For this, a pair of electrodes 72a and 72b as shown in FIG.
By the way, in a coil, an electrostatic capacitance component exists between adjacent lines. Therefore, if this capacitance component is used, it is possible to function as a dielectric constant sensor without providing the electrodes as described above. That is, a dielectric constant sensor can be constructed with the configuration shown in FIGS.
In such an example, the first coil 1 corresponds to the coil L1 and the capacitor C11 of FIG. 16, and the first coil 1 alone constitutes an oscillation circuit, and the second coil 2 corresponds to the coil L2 and the capacitor C12 of FIG. Correspondingly, an oscillation circuit is constituted by the second coil 2 alone. Then, the oscillation frequency measured in the first oscillation circuit for detection having the first coil 1 (derived from the capacitance between the lines of the first coil 1) and the second reference for the second coil 2 are provided. A difference from the measured oscillation frequency (derived from the capacitance between the lines of the second coil 2) in the oscillation circuit is calculated, and the calculated difference is converted into a dielectric constant to obtain a change amount of the dielectric constant.

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
2 第2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
71 第1コンデンサ
72 第2コンデンサ
71a,71b,72a,72b 電極
73,74 プラス電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st coil 2 2nd coil 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 part 42 Calculation part 43 Conversion part 71 1st capacitor 72 2nd capacitor 71a , 71b, 72a, 72b Electrode 73, 74 Plus electrode

Claims (2)

被検出物の透磁率または誘電率を選択的に検出する透磁率・誘電率センサであって、
コイル及びコンデンサを含んで発振する第1発振回路と、
該第1発振回路の前記コイル及びコンデンサとは異なるコイル及びコンデンサ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または誘電率の何れか一方に変換する変換手段と
を備えており、
前記第1発振回路と前記第2発振回路とを交互に所定時間ずつ発振させ、前記第1発振回路を発振させてその発振周波数を計測する期間では前記第2発振回路を発振させず、また、前記第2発振回路を発振させてその発振周波数を計測する期間では前記第1発振回路を発振させないように構成してある
ことを特徴とする透磁率・誘電率センサ。
A magnetic permeability / dielectric constant sensor for selectively detecting the magnetic permeability or dielectric constant of an object to be detected,
A first oscillation circuit that oscillates including a coil and a capacitor;
A second oscillation circuit that oscillates including a coil and a capacitor different from the coil and the capacitor of the first oscillation circuit;
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;
Conversion means for converting the difference calculated by the calculation means into either a magnetic permeability or a dielectric constant;
The first oscillating circuit and the second oscillating circuit are alternately oscillated at predetermined time intervals, the first oscillating circuit is oscillated and the oscillation frequency is measured, and the second oscillating circuit is not oscillated, A magnetic permeability / dielectric constant sensor, wherein the first oscillation circuit is not oscillated during a period in which the second oscillation circuit is oscillated and the oscillation frequency is measured.
被検出物の透磁率または誘電率を選択的に検出する透磁率・誘電率検出方法であって、
コイル及びコンデンサを含んで発振する第1発振回路の発振周波数と、該第1発振回路の前記コイル及びコンデンサとは異なるコイル及びコンデンサを含んで発振する第2発振回路の発振周波数とを夫々計測し、
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または誘電率の何れか一方に変換することとし、
前記第1発振回路と前記第2発振回路とを交互に所定時間ずつ発振させ、前記第1発振回路を発振させてその発振周波数を計測する期間では前記第2発振回路を発振させず、また、前記第2発振回路を発振させてその発振周波数を計測する期間では前記第1発振回路を発振させない
ことを特徴とする透磁率・誘電率検出方法。
A magnetic permeability / dielectric constant detection method for selectively detecting the magnetic permeability or dielectric constant of an object to be detected,
An oscillation frequency of a first oscillation circuit that oscillates including a coil and a capacitor and an oscillation frequency of a second oscillation circuit that oscillates including a coil and a capacitor different from the coil and capacitor of the first oscillation circuit are measured. ,
Calculate the difference between the measured oscillation frequencies,
The calculated difference is converted to either permeability or permittivity,
The first oscillating circuit and the second oscillating circuit are alternately oscillated at predetermined time intervals, the first oscillating circuit is oscillated and the oscillation frequency is measured, and the second oscillating circuit is not oscillated, The magnetic permeability / dielectric constant detection method, wherein the first oscillation circuit is not oscillated during a period in which the second oscillation circuit is oscillated and the oscillation frequency is measured.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US9146207B2 (en) * 2012-01-10 2015-09-29 Hzo, Inc. Methods, apparatuses and systems for sensing exposure of electronic devices to moisture
JP2021042956A (en) * 2017-12-28 2021-03-18 アルプスアルパイン株式会社 Humidity detection device

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4733556A (en) * 1986-12-22 1988-03-29 Ford Motor Company Method and apparatus for sensing the condition of lubricating oil in an internal combustion engine
JP2001121681A (en) * 1999-10-29 2001-05-08 Riso Kagaku Corp Printer and ink container used therefor
US20070069720A1 (en) * 2004-09-17 2007-03-29 Goldfine Neil J Material characterization with model based sensors
JP2006171175A (en) * 2004-12-14 2006-06-29 Samsung Electronics Co Ltd Toner concentration sensor
US20060127111A1 (en) * 2004-12-14 2006-06-15 Samsung Electronics Co., Ltd. Toner concentration sensor
JP2007192769A (en) * 2006-01-23 2007-08-02 Ntn Corp Lubricant deterioration detector, and bearing with detector
US20100157304A1 (en) * 2006-01-23 2010-06-24 Ntn Corporation Lubricant deterioration detecting device and detecting device incorporated bearing assembly
JP2008211762A (en) * 2007-01-02 2008-09-11 Azuma Systems:Kk Detecting device and detecting method
JP2009031257A (en) * 2007-05-10 2009-02-12 Azuma Systems:Kk Apparatus and method for detecting state of metal
GB2514114A (en) * 2013-05-13 2014-11-19 Univ Bath Apparatus and method for measuring electromagnetic properties

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