JPH05172781A - 差動増幅型トナーセンサー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 トナーセンサーの高さを低くし、従来のトナ
ーセンサーでは取り付けが出来なかったスペースへも取
付を可能とするととものに、環境変化に対して安定した
検知特性を有するものを得ること。 【構成】 差動結線されたトランスの１次側に交流の駆
動電圧を印加し、前記トランスの差動出力を検出するト
ナーセンサーであって、前記１次コイルまたは２次コイ
ルの全部または１部を密着して形成するとともに、前記
トランスを収納する容器と前記トランスとの間に弾性体
を挿入したことを特徴とする差動増幅型トナーセンサー
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はトナーセンサー、特に、
電子写真現像剤を対象とした差動増幅型トナーセンサー
に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真システムにおいては、非磁性ト
ナーと磁性キャリアの混合物である現像剤を使用してお
り、その現像剤におけるトナーとキャリアの混合比率
（トナー濃度と呼ぶ）を所定の値にコントロールする必
要がある。このコントロール方法として従来広く用いら
れているものに、差動増幅型トナーセンサーを使用する
方法がある。図５は、その差動増幅型トナーセンサーの
原理図で、その動作は概略以下のようになっている。す
なわち、発振器１によって作成された交流電圧が検知ト
ランス７の１次コイル２に印加される。この検知トラン
ス７には、２つの２次コイル（検知コイル３と基準コイ
ル４）が巻線されている。この検知コイル３および基準
コイル４は、互いに逆極性に巻線されており、またその
巻数はほぼ等しい。この１次コイル２と検知コイル３お
よび基準コイル４は磁気的に結合しており、その結合係
数は検知トランス７の内部にあるネジコア６の位置およ
びトナーセンサーが取り付けられている現像器内の現像
剤８の見掛け透磁率により変化する。検知コイル３と基
準コイル４の合成出力（差動出力と呼ぶ）は、１次コイ
ル２と各々のコイルとの結合係数に依存するため、現像
剤８の見掛け透磁率が変化して、各コイル間の結合係数
が変化すると、差動出力はその振幅だけでなく、位相も
変化する。この差動出力の位相変化（１次コイルに印加
された交流電圧との位相差）を位相比較回路によって検
出し、現像剤の見掛け透磁率に対応した出力電圧を出力
する。図６は、現像剤のトナー濃度が変化したときの、
トナー濃度とセンサーの出力電圧の関係を示す図であ
る。図６のように、トナー濃度が低くなると、トナーセ
ンサーの出力電圧は高くなっていく。そして、トナーセ
ンサーの出力電圧が予め定められた電圧（Ｖｒｅｆ）よ
りも高くなると、出力電圧判定回路によりトナー補給信
号が出され、現像槽内にトナーが補給される。以上のよ
うな構成により、トナー濃度を一定の値に制御すること
が出来る。図７は、この差動増幅型トナーセンサーの検
知トランスの構造を示す断面図である。検知トランスに
は３つのコイル（１次コイル２、検知コイル３、および
基準コイル４）が施されているが、これらの各コイル
は、同一のボビン１０の各巻線枠に、中心軸上に積み重
ねるように巻線されている。そして、各コイルはボビン
のツバ１１によって互いに分けられている。このような
構成を有しているため、差動増幅型トナーセンサーの厚
みは、一般に検知トランスの厚みによって決定される。
従来品では、この厚みは約１０ｍｍ程度であった。しか
し、昨今の機器の小型化の要求の中で、複写機も小型化
が進んでおり、それに使用されるトナーセンサーに許さ
れるスペースもだんだんと少なくなってきている。特
に、厚み方向に対する寸法低減の要求は大きく、図７の
ような３層のコイル構造を持った従来の差動増幅型トナ
ーセンサーは実装できない場合があった。このような時
に、トナー濃度の検知方法として、単一コイル方式のト
ナーセンサーを用いる場合があった。単一コイル方式の
トナーセンサーは、例えば図８のような構成を有してお
り、単一の検知コイル３によって発振回路を構成し、そ
の発振周波数を検出するというものである。この発振回
路の発振周波数は、検知コイル３のインダクタンスと共
振用のコンデンサ（図中には示していない）の容量で決
定されるが、検知コイル３のインダクタンスは、現像剤
８の見掛け透磁率によって変化するため、発振周波数は
現像剤８のトナー濃度によって変化する。この発振周波
数の変化により、トナー濃度を検知しようとするもので
ある。このような構成の場合には、トナー濃度の検知部
分には、１ヶのコイルを配置するだけでよく、図５の差
動増幅型トナーセンサーの検知トランスに比べて検知部
分の厚みが大幅に低減できることは明らかである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、単一コ
イル方式を採用すれば、差動増幅型トナーセンサーを採
用したときよりも、トナーセンサーの厚みを薄くするこ
とが出来る。しかし、単一コイル方式のトナーセンサー
の重大な欠点は、環境の変化、特に温度の変化に対して
その出力電圧が大きく変化をするということである。す
なわち、単一コイル方式のトナーセンサーでは、検知コ
イルのインダクタンス変化による発振周波数の変化を検
出しているが、この検知コイルのインダクタンスは周囲
の温度によって大きく変化する。このため、環境変化、
特に周囲温度に対してトナーセンサーの出力電圧が敏感
に変化をしてしまう訳である。このように、単一コイル
方式のトナーセンサーは、環境変化にともなう出力電圧
の変化が大きく、実際にはなかなか使用する事が出来な
いという問題点があった。したがって、本発明の目的
は、上記従来技術の欠点を解消し、検知部の高さの低い
差動増幅型トナーセンサーを提供し、現像剤のトナー濃
度の制御を環境条件の変化に対し安定して行うことを可
能とすることである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、差動結線されたトランスの１次側に交流の
駆動電圧を印加し、前記トランスの差動出力を検出する
トナーセンサーであって、前記１次コイルまたは２次コ
イルの全部または１部を密着して形成するとともに、前
記トランスを収納する容器と前記トランスの間に弾性体
を挿入したことを特徴とするトナーセンサーにより提供
される。

【０００５】

【作用】上述の通り構成すれば、トナーセンサーの検知
トランスの各巻線を密着して形成する事ができるため、
従来のトランスに対し、巻線間のボビンのツバの厚みの
分だけ高さを低くする事ができる。これによって、トナ
ーセンサーの高さを低くする事ができ、従来の差動増幅
型トナーセンサーを取り付けることが出来なかったスペ
ースへも取付が可能となる。また、従来の差動増幅型と
同様の検知原理で動作するため、環境変化に対して安定
した検知特性を有している。

【０００６】

【実施例】以下実施例を用いて本発明の効果を詳細に説
明する。図１に本発明のトナーセンサーの検知コイルの
基本構成を示す。巻線枠１２の中心軸に予め巻線をされ
た３層のコイル（下から順に基準コイル４、１次コイル
２、そして検知コイル３）が挿入されており、各コイル
は互いに密着して重ねられている。コイルの外側には、
プラスチック製のカバー１３が被せられており、このカ
バーはコイルの周辺部において、巻線枠１２と接着固定
されている。そして、最下層のコイル４と巻線枠１２と
の間にウレタン等の弾性体５が挿入されており、この弾
性体５により各コイル２、３及び４の厚みのバラツキを
吸収する構造になっている。巻線枠１２の下側には、基
板１４が取り付けられており、各コイルの電線の端末
は、この基板上に直接半田付けされている。また、トナ
ーセンサーを構成する各種の電子部品１５は、やはりこ
の基板上に実装されている。このように構成することに
よって、基板の厚みも含めた全体の厚みを従来品の約１
／２である４．５ｍｍ以内にすることが出来た。図２
は、本発明の実施例のトナーセンサーの出力電圧の温度
特性を示すものである。０℃から６０℃の範囲内で極め
て安定した特性を有していることが分かる。以上の説明
では、検知トランスの構成として、１次側が１コイル
で、２次側が２つのコイル（検知コイルと基準コイル）
の場合について説明を行ったが、この検知トランスの構
成としては、図３のように、２つの１次コイル（検知コ
イル３と基準コイル４）と１つの２次コイル２’で構成
をしても同じ効果が得られることは明らかである。ま
た、図４のように、検知トランス部とトナーセンサーの
主回路部１５との間をフレキシブル基板１６等を介して
接続しても、本発明の効果には何等影響はない。

【０００７】

【発明の効果】本発明の差動増幅型トナーセンサーで
は、トナーセンサーの検知トランスの各巻線を密着して
形成する事ができるため、従来の差動増幅型トナーセン
サーに比べて、厚みを巻線間のボビンのツバの厚みの分
だけ高さを低くする事ができる。これによって、トナー
センサーの高さを低くする事ができ、従来の差動増幅型
トナーセンサーを取り付けることが出来なかったスペー
スへも取付が可能となる。また、従来の差動増幅型と同
様の検知原理で動作するため、環境変化に対して安定し
た検知特性を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のトナーセンサーの基本構造を示す断面
図である。

【図２】本発明のトナーセンサーの特性を示す図であ
る。

【図３】本発明の他の実施例を示す図である。

【図４】本発明の他の実施例を示す図である。

【図５】差動増幅型トナーセンサーの一般構成を示す図
である。

【図６】差動増幅型トナーセンサーの一般特性を示す図
である。

【図７】従来品の基本構造を示す断面図である。

【図８】従来のトナーセンサーの基本構成図である。

【符号の説明】

１ 発振器 ２ １次コイル ３ 検知コイル ４ 基準コイル ５ 弾性体 ６ ネジコア ７ 検知トランス ８ 現像剤

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 差動結線されたトランスの１次側に交流
   の駆動電圧を印加し、前記トランスの差動出力を検出す
   るトナーセンサーであって、前記１次コイルまたは２次
   コイルの全部または１部を密着して形成するとともに、
   前記トランスを収納する容器と前記トランスとの間に弾
   性体を挿入したことを特徴とする差動増幅型トナーセン
   サー。