JPH06289717A

JPH06289717A - 磁気的検知装置

Info

Publication number: JPH06289717A
Application number: JP10347593A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Kawashima; 正治川島
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1993-04-06
Filing date: 1993-04-06
Publication date: 1994-10-18

Abstract

(57)【要約】【目的】装置自体を小型化できるのみならず、感度特
性も自由に制御することができる磁気的検知装置を提供
する。【構成】磁気的検知装置において、検知コイル３０と
基準コイル３２の直列接続に交流駆動源２６を接続し、
この２つのコイルの少なくとも一方に感度設定用抵抗Ｒ
１を並列に接続させる。そして、両コイルの接続点から
の差動出力電圧と交流駆動源の電圧との位相差に基づい
て磁気的変動を検知する。この場合、上記感度設定用抵
抗の作用により、例えばトナー濃度の変化に対する位相
差の変化は少なくなり、感度特性を最適に制御すること
が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁性体等の存在、濃度
等を磁気的に検知する磁気的検知装置に係り、特に、磁
性キャリアとトナーよりなる二成分系現像剤を対象とす
るトナー濃度検知装置に適する磁気的検知装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電子写真複写装置などでは、感
光体ドラムを表面にコロナ帯電器により一様帯電し、こ
れを露光することにより静電の潜像を形成し、この静電
潜像にトナーを選択的に付着させて現像し、得られたト
ナー像を普通紙に転写した後定着して最終画像を得るよ
うになっている。

【０００３】図１７は電子写真複写装置に用いる現像装
置の一例を示す断面図であり、この現像装置２は、感光
体ドラム４に接して配置され、現像装置２内に表面に複
数個の磁極を有するマグネットロール６が保持される。
このマグネットロール６の周囲には回転自在に支持され
た非磁性体からなるスリーブ８が設けられており、この
スリーブ８はマグネットロール６の磁力でスリーブ８の
表面に磁性キャリアと結着樹脂と着色剤を主体とする非
磁性体トナーよりなる二成分現像剤１０を吸着保持しつ
つ回転する。また、現像剤槽１５の内部には、スリーブ
８からスクレーパ１３により掻落とされた現像剤１０と
補充トナーの混合状態を均一にするための攪拌ローラ１
２が設けられている。現像が行われるに従って磁性キャ
リアはほとんど減少しないがトナーは減少するので、こ
れを補充するために現像装置２の上方には、補充用のト
ナー１４を収容したトナーホッパー１６が設けられてお
り、この下端部に設けたトナー補給ローラ１８を、マイ
クロコンピュータ等を有する制御部２０からの指令によ
り駆動するようになっている。

【０００４】ところで、磁性キャリアに対するトナーの
混合比率が低下すると、現像画像の濃度が薄くなり、反
対に混合比率が高くなり過ぎると画像濃度が濃くなり過
ぎていわゆるカブリも増加する。従って、適正な品質の
画像を得るためには、現像装置２内に収容されている磁
性キャリアに対するトナーの濃度を検出し、この濃度を
常に適正な一定レベルの範囲内に保つ必要がある。その
ために、現像装置２には現像剤中のトナー濃度を検知す
るためのトナー濃度検知装置２２が取り付けられてお
り、これからの検出値に基づいて制御部２０は、トナー
補給ローラ１８を駆動制御することになる。

【０００５】トナー濃度の検知装置としては、従来より
種々の検知装置が提案されているが、その内の１つに差
動トランスを用いてその中の駆動コイルを交流電圧で駆
動し、現像剤１０に近接する検知コイルと現像剤の影響
を受けない基準コイルとの差動出力に基づいてトナーの
濃度を検知する差動トランス型の磁気的検知装置が、例
えば特公平３−７１０６８号公報、特公平４−８７９３
号公報、特公平４−７２２９号公報等に開示されてい
る。この方式は、トナー濃度の変動は、現像剤１０の透
磁率μの変化となって現われ、更に、この透磁率の変化
は、現像剤１０に近接するコイル、すなわち検知コイル
のインダクタンスの変化となって現われる点に着目した
ものであり、適正なトナー濃度を超えたときにこれらの
２つのコイルの差動出力が変動するようになっている。

【０００６】図１８は差動トランス型のトナー濃度検知
装置として用いられていた従来の磁気的検知装置の概略
構成図である。図示するようにこの検知装置２２は、差
動トランス２４を有し、この差動トランス２４は交流駆
動源２６によって駆動される駆動コイル２８と、この駆
動コイル２８に磁気的に結合されて現像剤１０側に設け
られる検知コイル３０と、上記駆動コイル２８と磁気的
に結合されると共に検知コイル３０と差動的に接続され
て出力電圧がトナー濃度の影響を受けない基準コイル３
２とにより主に構成されている。尚、各コイル中の黒点
は、コイルの極性を示す。

【０００７】そして、検知コイル３０の出力電圧Ｅ１と
基準コイル３２の出力電圧Ｅ２の差動出力Ｅ０を増幅器
３４にて増幅し、位相比較器３６へ入力してここで交流
駆動電源２６の駆動信号との間で位相を比較する。図示
するような巻線状態にあっては、検知コイル３０の出力
電圧Ｅ１は交流駆動源２６の駆動信号と略同相となり、
トナー濃度に応じた値を示し、一方、基準コイル３２の
出力電圧Ｅ２は駆動信号と略逆相となり、従って、上記
出力電圧Ｅ１に対して電気角１８０°の位相差を持つこ
とになる。

【０００８】ここで現像剤１０中のトナーの濃度が適正
値を示しているときには駆動コイル２８と検知コイル３
０の相互インダクタンスＭ１を駆動コイル２８と基準コ
イル３２の相互インダクタンスＭ２よりも小さく、すな
わちＭ１＜Ｍ２となるように設定しておく。すると、検
知コイル３０の出力電圧Ｅ１よりも基準コイル３２の出
力電圧Ｅ２の方が大きくなり、従って差動電圧Ｅ０の位
相は交流駆動源２６の駆動信号の位相と逆相となる。そ
して、現像によりトナーが消費されてトナー濃度が減少
してくると、磁性キャリアの濃度が相対的に高くなって
検知コイル３０における透磁率μが大きくなる。これに
伴って相互インダクタンスＭ１が相互インダクタンスＭ
２よりも大きくなって（Ｍ１＞Ｍ２）、検知コイル３０
の出力電圧Ｅ１が基準コイル３２の出力電圧Ｅ２よりも
大きくなり、結果的に差動電圧Ｅ０の位相は交流駆動源
２６の駆動信号の位相と同相となる。

【０００９】このように位相の逆転が生ずるところをト
ナー濃度の閾値に設定しておけばトナー濃度を適正値に
維持することができる。この閾値の設定等は、例えば基
準コイル３２に対して接近離間可能になされた例えばソ
フトフェライトからなるネジコア３７により行う。この
位相比較器３６の出力は平滑回路３８にて平滑された後
に電圧比較器３９にて基準電圧と比較され、その結果が
出力される。この出力に基づいて制御部２０はトナー供
給ローラ１８を駆動制御することになる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した従
来の磁気的検知装置にあっては、交流駆動源２６に接続
された駆動コイル２８の他に２つのコイル、すなわち、
検知コイル３０と基準コイル３２を設ける構造であるた
めに、少なくとも３種類のコイルが必要とされ、しかも
これを上下方向に積層された多層構造にしなければなら
ない。このために、装置の小型化が要請されているこの
種の電子写真複写装置等の分野において十分に対応でき
ないという問題点があった。また、必ずトランスを用い
なければならず、しかも少なくとも３つのコイルを必要
とすることから全体のコスト上昇も余儀なくされてい
た。

【００１１】そこで、本出願人は先の出願（特願平４−
１８７５７９号）において、差動トランスを設けること
なく２つのコイル間のインダクタンスの変化を出力電圧
の位相の変化として捕らえ、トナー濃度を検出するよう
にした検知装置を提案した。この装置は２つのコイル、
すなわち差動接続された検知コイルと基準コイルのそれ
ぞれの出力電圧の位相が完全に１８０°ずれているので
はなく、実際には僅かな角度だけ１８０°からずれてい
る点を利用したものであり、トナー濃度変化に起因する
検知コイル側のインダクタンス変化に応じて２つのコイ
ルの差動出力電圧はその振幅が小さくなりつつ位相が一
方の出力電圧側から他方の出力電圧側へ推移することか
ら、この位相差を捕らえてトナー濃度を検出するように
なっている。この装置例にあっては、検知装置の厚さに
影響を及ぼすコイルは２つ、すなわち検知コイルと基準
コイルを使用するだけで済み、従来装置と比較してその
厚さを薄くすることが可能となる。

【００１２】しかしながら、この装置例における差動出
力電圧の位相は、検知コイル側のインダクタンスの変化
に対して敏感に変化することから、安定したトナー濃度
制御を行うことができないばかりか、交流駆動源である
発振回路の構成等に依存して差動出力波形に歪みが生じ
てしまい、適正なトナー濃度制御ができないという新た
な問題点があった。本発明は、以上のような問題点に着
目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。
本発明の目的は装置自体を小型化できるのみならず、感
度特性も自由に制御することができる磁気的検知装置を
提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、上記問題
点を解決するために、検知コイルと、これに差動的に接
続される基準コイルと、前記検知コイルと前記基準コイ
ルに接続された交流駆動源と、前記２つのコイルの内の
少なくとも一方に並行に接続された感度設定用抵抗とを
備え、前記検知コイルと前記基準コイルとの接続点の差
動出力電圧と前記交流駆動源の電圧との位相差に基づい
て磁気的変動を検知するものである。

【００１４】第２の発明は、上記問題点を解決するため
に、検知コイルと、これに差動的に接続される基準コイ
ルと、前記検知コイルと前記基準コイルに接続された交
流駆動源と、前記２つのコイルの内の少なくとも一方に
並行に接続された差動出力調整用の可変容量素子とを備
え、前記検知コイルと前記基準コイルとの接続点の差動
出力電圧と前記交流駆動源の電圧との位相差に基づいて
磁気的変動を検知するものである。

【００１５】

【作用】第１の発明によれば、差動的に接続された検知
コイルと基準コイルのいずれか一方に並列に接続した感
度設定用抵抗を変化させることにより作動出力電圧の位
相は検知コイル側のインダクタンス変化に対して急激に
変化することなく徐々に変化することになり、従って、
トナーの濃度制御を安定して行うことが可能となる。ま
た、第２の発明によれば、差動的に接続された検知コイ
ルと基準コイルのいずれか一方に並列に接続した差動出
力調整用の可変容量素子の容量を変化させることにより
いずれか一方のコイルのインダクタンスを変化させ、中
性点を調整することが可能となる。

【００１６】

【実施例】以下に、本発明に係る磁気的検知装置の一実
施例を添付図面に基づいて詳述する。図１は本発明に係
る磁気的検知装置の一例を示す構成図、図２は第１の発
明装置のコイル部分を示す概略構成図、図３は図２に示
すコイル部分の組立図、図４は図２に示すコイル部分の
変形例を示す概略構成図、図５は図２に示すコイル部分
の他の変形例を示す概略構成図、図６は図２に示す回路
において差動出力電圧の位相の変化を示すグラフ、図７
は図６に示す変化をベクトルにより表したグラフ、図８
は図２に示す２つのコイルの差動出力電圧の感度設定用
抵抗の変化に対する位相変化を説明するためのグラフ、
図９は図２に示す回路の直流出力電圧とトナー濃度との
関係を示すグラフ、図１０は図２に示す回路の差動出力
とノイズとの関係を示すグラフ、図１１は従来の装置に
おいてノイズが入った時の悪影響を説明するためのグラ
フ、図１２は第２の発明装置のコイル部分を示す概略構
成図、図１３は図１２に示すコイル部分の変形例を示す
概略構成図、図１４は図１２に示すコイル部分の他の変
形例を示す概略構成図、図１５は図１４に示す回路に用
いられるバリキャップダイオードの容量特性を示すグラ
フ、図１６は図１４に示すバリキャップダイオードの容
量を変化させた時の特性を示すグラフである。

【００１７】本実施例においては、磁気的検知装置が適
用されたトナー濃度検知装置を例にとって説明する。図
２は第１の発明の主要部の概略構成図を示し、例えば磁
性キャリアと非磁性トナーを混合してなる現像剤１０の
近傍に配置された検知コイル３０には基準コイル３２が
差動的に接続されており、検知コイル３０はトナー濃度
（直接的には磁性キャリア）の増減による透磁率変化に
対してインダクタンスが変動し、これに対して基準コイ
ル３２のインダクタンスはトナー濃度の変化に対して影
響を受けないようになっている。そして、上記２つのコ
イル３０、３２の直列回路には、例えば５００ＫＨｚに
て発振駆動する交流駆動源２６が接続されており、上記
両コイル３０、３２を駆動するようになっている。これ
ら両コイル３０、３２の接続点からは差動出力が取り出
されてその出力は位相比較器３６へ接続されると共に、
この位相比較器３６には上記交流駆動源２６の一方の出
力が別途接続されており、これら駆動源２６からの電圧
と差動出力電圧との位相を比較するように構成される。

【００１８】そして、上記２つのコイル、すなわち検知
コイル３０と基準コイル３２の少なくともいずれか一
方、図示例にあっては検知コイル３０に本発明の特長と
する感度設定用抵抗Ｒ１が並列に接続されており、後述
するようにトナー濃度の変化に対する感度を鈍化させて
感度特性を制御し得るように構成されている。この時の
両コイルの組立図は図３に示されており、両コイル３
０、３２は、筒状のコイル支持体４０に図中上下方向に
隣り合って巻回されており、現像剤１０に近い側には透
誘率の変化を検知するために検知コイル３０が位置さ
れ、遠い側はトナー濃度が変化しても透磁率が変化しな
いように基準コイル３２が配置されている。

【００１９】図２に示す構成例にあっては、感度設定用
抵抗Ｒ１を検知コイル３０に対して並列接続したが、こ
れに代えて図４に示すように感度設定用抵抗Ｒ２を基準
コイル３２に対して並列的に接続するようにしてもよい
し、更には図５に示すように各コイル３０、３２にそれ
ぞれ感度設定用抵抗Ｒ１、Ｒ２を並列的に接続するよう
にしてもよい。これら抵抗Ｒ１、Ｒ２の値はそれぞれ例
えば１００ＫΩ程に設定され、図５に示すように２つの
抵抗Ｒ１、Ｒ２を設けた場合には、どちらの抵抗の値を
設定してもよいので、自由度が増して設定がし易くな
る。

【００２０】ここで上記構成により両コイル３０、３２
の接続点からの差動出力電圧の位相がトナー濃度の変化
（インダクタンスの変化）により推移する状況を説明す
ると、図６において例えば２つのコイルのインダクタン
スを交互に増減した場合には差動出力電圧の位相（電圧
のピーク値）は、曲線Ｘに示すように一方のコイルのイ
ンダクタンスを徐々に増加すると最初は他方のコイルの
出力電圧に支配されるが少しずつ増加するに従ってその
電圧ピーク値（振幅）も小さくなり、最小点Ｐ１に達す
る。ここで他方のコイルのインダクタンスを少しずつ減
少させると差動出力電圧の位相は最小点Ｐ１を通過した
後に一方のコイルの出力電圧に支配される。すなわち、
差動出力電圧は振幅が小さくなるに従って位相が少しず
つ推移して連続的に変化することになる。このように差
動出力電圧が完全にはゼロにならない理由は、前述した
ように製作上等の誤差により両コイルのインピーダンス
特性が完全には一致していないためであり、このズレを
利用してトナー濃度を測定する。

【００２１】例えば、図７に示すような回路を例にとる
と、この時の差動出力電圧の位相角αは次式で与えられ
る。 α＝ｔａｎ^-1（ω（Ｌ_D −Ｌ_R ）Ｒ₁ ）／（ω² ・Ｌ_D ・Ｌ_R ）＋ｔａｎ^-1（ω（Ｌ_D ＋Ｌ_R ）Ｒ₁ ）／（ω² ・Ｌ_D ・Ｌ_R ）…（１）（１）式において、感度設定用抵抗Ｒ₁ の値が∞（Ｒ₁
を接続していない状態）ではαの値はインダクタンスＬ
_D とＬ_R の大小により０と１８０°の２つの値しかとら
ず、Ｌ_D の変化に対する感度特性は∞となる。この時の
状態は、図８中の曲線Ａに示される。

【００２２】但し、実際にはＬ_D とＬ_R の構造上のバラ
ツキ等により、かなり大きな値ではあるが、等価的にＲ
₁ が存在するので、αの値は曲線Ｂのような連続曲線に
なる。そして、Ｒ₁ の値が小さくなると、αの変化は徐
々に小さくなり、曲線Ｃのようになる。すなわち、感度
設定用抵抗Ｒ１を入れてこの値を小さくすることによ
り、得られる直流出力電圧の変動幅に対してトナー濃度
の変動幅を大きく取ることができる。この時の状況は図
９において示される。図９において曲線ＢＯは感度設定
用抵抗Ｒ１を設けていない場合、すなわち先の特願平４
−１８７５７９号に開示した装置の特性を示し、曲線Ｂ
１、Ｂ２はそれぞれ抵抗Ｒ１を接続した場合の特性を示
し、曲線Ｂ２は曲線Ｂ１よりも小さな抵抗値を接続して
いる。このように感度設定用抵抗Ｒ１をコイルに並列接
続することによりトナー濃度の感度設定が容易となり、
しかも感度が敏感すぎないので安定して動作させること
が可能となる。

【００２３】また、上記のように感度設定用抵抗Ｒ１を
並列接続すると、ノイズに対する影響を阻止することが
可能となる。この時のＶ_D の振幅の最小値は（２）式で
与えられる。Ｖ_D _MIN ＝ω・Ｌ_D ・Ｌ_R ／（ω² ・Ｌ_D ²・Ｌ_R ²＋Ｒ₁ ²（Ｌ_D ＋Ｌ_R ）² ）^1/2 …………（２）すなわち、Ｒ₁ が小さくなると、Ｖ_D _MIN は大きくな
り、このために差動出力電圧Ｖ０の振幅が極小になる時
（図６における最小点Ｐ１）の振幅が大きくなって、ノ
イズに対抗することができる。この時の状態は図１０に
示され、図１０（Ａ）は装置の発振回路等に起因して生
ずるノイズ波形Ｓ１を示し、図１０（Ｂ）は抵抗Ｒ１を
接続していない時の差動出力電圧の最小振幅出力波形Ｓ
２とノイズ波形Ｓ１とを示し、この場合両波形Ｓ１、Ｓ
２の振幅が非常に接近しており、結果的に図１１に示す
ように直流出力電圧の波形に歪が発生する場合が生ず
る。これに対して、抵抗Ｒ１を接続すると図１０（Ｃ）
に示すように差動出力電圧の最小振幅出力波形Ｓ３の振
幅は図１０（Ｂ）に示す場合よりも大きくなり、従っ
て、ノイズＳ１が差動出力電圧に畳重してもこれに伴う
振幅の変動は無視でき、直流出力電圧の波形に歪が生ず
ることがなく、図９に示すような滑らかに変位する特性
曲線を得ることができる。

【００２４】次に、図１２に基づいて第２の発明の主要
部分について説明する。先の第１の発明においては、検
知コイル３０と基準コイル３２の内の、少なくとも１つ
のコイルに感度設定用抵抗を設けて感度特性がなだらか
になるように改善したが、この発明においては、検知コ
イル３０と基準コイル３２の内の、少なくとも一方のコ
イル、図示例にあっては基準コイル３に差動出力調整用
の可変容量素子Ｃ１を並列に接続しており、この容量を
変化することにより両コイル側のインピーダンス比を変
えて所望のトナー濃度の時に差動出力電圧のバランスを
取るようになっている。この点に関して、従来装置にあ
っては両コイル側のインピーダンス比を変化させるため
に一方のコイルに例えばソフトフェライトよりなるネジ
コアを可動的に取り付けてこのネジコアを調整していた
が、本発明においてはこの可変容量素子Ｃ１の容量を変
化させることによりインピーダンス比を変化させること
ができる。

【００２５】これを具体的に説明すると可変容量素子Ｃ
１を接続すると変化後の新しいインピーダンスｊω・Ｌ
０は以下に示す式のように表される。ｊω・Ｌ０＝１／（ｊω・Ｃ＋１／ｊω・Ｌ２）＝ｊω・Ｌ２／（１−ω² ・Ｌ２・Ｃ）＜ｊω・Ｌ２ここでＬ２は基準コイル３２のインダクタンス、ωは角
速度、Ｃは可変容量素子の容量をそれぞれ示す。尚、容
量Ｃは、回路の共振点を外すように十分に小さい値、例
えば４〜３０ｐＦ程度に設定する。

【００２６】このように可変容量素子Ｃ１を並列接続す
ることによりインピーダンス比を変えて直流出力電圧の
特性をシフトさせ、所望のトナー濃度の時に所定の直流
出力電圧を得ることが可能となる。この時の状態は図１
６に示されており、容量Ｃを変えることにより特性曲性
を平行状態でシフトさせることができ、例えば所望のト
ナー濃度の値に特性曲線のリニア部分の中点Ｐ２が位置
するように調整する。図１２に示す図示例にあっては基
準コイル３２に可変容量素子Ｃ１を並列接続したが、こ
れに限定されず図１３に示すように検知コイル３０に可
変容量素子Ｃ２を並列接続してもよく、また、図１４に
示すように図１２に示す可変容量素子Ｃ１に代えてバリ
キャップダイオード４４と直流カットコンデンサＣ５と
の直列接続回路を基準コイル３２に並列接続してもよ
い。この場合、バリキャップダイオード４４と直流カッ
トコンデンサＣ５との接続点に電流制限抵抗Ｒ５を介し
て外部制御電圧発生器４６を接続し、上記バリキャップ
ダイオード４４に外部制御電圧を印加する。ここで、上
記バリキャップダイオード４４の印加電圧と容量との特
性曲線は図１５に示すように表されるので印加電圧を変
化することにより容量を例えば４〜３０ｐＦの間で変化
させることが可能となる。この場合、他方の直流カット
コンデンサＣ５の容量は１００００ｐＦ程度の比較的大
きい値に設定しておき、バリキャップダイオード４４の
容量が基準コイル３２側のインピーダンスを支配するよ
うに構成する。この場合には、外部制御電圧を電気的に
変化させることにより、機械的ではなく電気的に図１６
に示す特性曲線をシフトして中点Ｐ１の位置を制御する
ことが可能となる。

【００２７】次に、以上の第１の発明及び第２の発明を
具体的に適用した磁気的検知装置の一例を図１に基づい
て説明する。この検知装置は、図２に示す第１の発明と
図１４に示す第２の発明を組み合わせたものである。す
なわち、この検知装置は直列に差動接続された検知コイ
ル３０と基準コイル３２を有し、検知コイル３０は現像
剤１０に接近させて配置されている。この検知コイル３
０の他端に排他的論理和素子ＥＸ１の出力を接続すると
共に基準コイル３２の他端に上記排他的論理和素子ＥＸ
１の一方の入力を接続し、この排他的論理和素子ＥＸ１
の他方の入力には例えば＋５Ｖ程度の直流源が接続され
て、全体として発振回路、すなわち交流駆動源２６を構
成している。尚、この実施例においては両コイル３０、
３２が発振回路の一部として構成される。また、排他的
論理和素子ＥＸ１の出力はコンデンサＣ１０を介して接
地されている。

【００２８】検知コイル３０には、図２において示した
と同様な感度設定用抵抗Ｒ１が並列接続されると共に基
準コイル３２には図１４において示したと同様なバリキ
ャップダイオード４４と直流カットコンデンサＣ５の直
列回路が並列に接続されている。このダイオード４４と
コンデンサＣ５の接続点は、電流制限用抵抗Ｒ５を介し
て例えばマイクロコンピュータ等よりなる外部制御電圧
発生器４６へ接続されている。

【００２９】上記２つのコイル３０、３２の接続点から
は、検知コイル３０と基準コイル３２との差動出力が取
り出され、この出力は直流カット用のコンデンサＣ１１
を介して排他的論理和素子ＥＸ２よりなる増幅器４８の
一方の入力端子へ接続される。この素子ＥＸ２の他方の
入力端子へは、例えば＋５Ｖの直流源が接続されると共
にその出力端子と先の入力端子との間には動作の安定化
を図るために負帰還用の抵抗５０が接続されており、従
って、増幅器の機能を有するこの素子ＥＸ２は、その特
性の線形領域を使ってアナログ的に使用される。

【００３０】この増幅器としての素子ＥＸ２の出力は、
排他的論理和素子ＥＸ３よりなる位相比較器３６の一方
の入力端子へ接続されると共に他方の入力端子へは前記
交流駆動源２６の素子ＥＸ１の出力が入力されており、
交流駆動源２６の出力電圧を両コイル３０、３２の差動
出力電圧との位相差を比較するように構成される。そし
て、この位相比較器３６の出力は抵抗５２とコンデンサ
５４よりなる平滑回路５６へ接続されて、ここで平滑さ
れる。この平滑された出力は、例えば図１７に示す制御
部２０へ入力されてトナー補給弁１８の開閉を行うよう
になる。

【００３１】次に、以上のように構成された本実施例の
動作について説明する。まず、交流駆動源２６の一部を
構成する排他的論理和素子ＥＸ１の一方の入力端子に例
えば５Ｖの定電圧を印加すると、両コイル３０、３２や
コンデンサＣ１０によって決定される所定の周波数、例
えば５００ＫＨｚ程度で共振が生ずる。この時、両コイ
ルは差動接続されていることから、両コイル３０、３２
の接続点からは差動出力が取り出され、この差動出力は
増幅器４８により増幅された後、位相比較器３６へ入力
され、ここで交流駆動源２６の出力電圧の位相と比較さ
れる。そして、この位相比較器３６の出力は平滑回路５
６にて平滑されて直流出力電圧としてトナー濃度の制御
に使用される。

【００３２】ここで、検知コイル３０には感度設定用抵
抗Ｒ１が並列に接続されていることから図９において先
に示したようにトナー濃度の変化に対する直流出力電圧
の変化は少なくなり、特性曲線Ｂ１及びＢ２にて示され
る特性を示す。従って、感度設定用抵抗Ｒ１を設けない
従来の特性曲線Ｂ０と比較して曲線Ｂ１、Ｂ２は緩やか
に変化するのでトナー濃度の感度設定が容易となり、し
かも感度が敏感すぎないので安定して動作させることが
できる。この場合、トナー濃度の特性感度を変化させる
には、感度設定用抵抗Ｒ１の値を適宜選択的に変化させ
ればよい。

【００３３】また、このように感度設定用抵抗Ｒ１を設
けることにより図１０にて説明したように差動出力電圧
の最小振幅値が大きくなり、従って、交流駆動源２６か
ら発生するノイズＳ１（図１０（Ａ）参照）により大き
な影響を受けなくなり、結果的に直流出力電圧の波形の
歪を大幅に抑制することができ、トナー濃度の安定制御
が可能となる。また、本実施例においては使用するコイ
ルは２つで済むので、図３に示すように実際の組立時に
おける装置の高さＨ１は約８ｍｍで済み、従来トランス
を使用した場合の高さ１０ｍｍよりも２ｍｍすなわち２
０％程高さを低くすることができ、例えばフルカラー複
写機のようにこの装置を複数個搭載するような場合には
その省スペース化に大きく寄与することができる。

【００３４】更には、基準コイル３２には可変容量素子
例えばバリキャップダイオード４４を並列接続してある
ので、図１４及び図１５において説明したようにこれに
加わる外部制御電圧を調整することにより図１６に示し
たように直流出力電圧の特性を平行にシフトさせて所望
のトナー濃度の値を直流出力電圧の所望の値に対応させ
ることができ、例えば直流出力電圧のリニア変化部分の
中点Ｐ２を適正なトナー濃度に対応させてバランスを取
ることができる。また、この装置を取り付ける複写機や
トナーのロットが異なって特性が変化しても、印加する
外部制御電圧を適正に制御することにより上述のように
リニア変化部分の中点Ｐ２を適正なトナー濃度に容易に
対応させることができる。このような操作は、電気的な
操作だけで行うことができ、従来装置のようにネジコア
を調整するなどの機械的操作を行わなくて済ませること
が可能となる。尚、このネジコアを併用して用いるよう
にしてもよい。

【００３５】尚、上記実施例にあっては本発明装置をト
ナーの濃度検知装置に適用した場合について説明した
が、これに限定されず、例えばキャリアとトナーの両方
の機能を有している１つの成分を用いた、いわゆる１成
分系のトナーレベルセンサとして用いることができるの
は勿論である。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の磁気的検
知装置によれば次のように優れた作用効果を発揮するこ
とができる。第１の発明によれば、２つのコイルを用い
て少なくとも一方に感度設定用抵抗を並列接続するよう
にしたので、装置の高さ全体を小さくすることができる
のみならず、感度特性の変化をなだらかにすることがで
き、トナー濃度を安定して制御することができる。ま
た、感度設定用抵抗を設けることにより差動出力電圧の
最小振幅値を大きくすることができ、これによりノイズ
の影響を受けることを抑制することができるので誤動作
も防止することができる。また、コイル数を減少できる
ので安価に提供することができる。また、第２の発明に
よれば、２つのコイルの少なくとも一方に可変容量素子
を並列接続したのでインピーダンスの調整を行って直流
出力電圧の特性を平行にシフトすることができ、従来必
要とされたネジコアと併用して或いはこれを用いないで
直流出力電圧の所望の値にトナー濃度の所望の値を対応
させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る磁気的検知装置の一例を示す構成
図である。

【図２】第１の発明装置のコイル部分を示す概略構成図
である。

【図３】図２に示すコイル部分の組立図である。

【図４】図２に示すコイル部分の変形例を示す概略構成
図である。

【図５】図２に示すコイル部分の他の変形例を示す概略
構成図である。

【図６】図２に示す回路において差動出力の電圧の位相
の変化を示すグラフである。

【図７】差動出力電圧の位相角の変化を説明するための
回路である。

【図８】差動出力電圧の位相角の変化を説明するための
グラフである。

【図９】図２に示す回路の直流出力電圧とトナー濃度と
の関係を示すグラフである。

【図１０】図２に示す回路の差動出力とノイズとの関係
を示すグラフである。

【図１１】従来の装置においてノイズが入った時の悪影
響を説明するためのグラフである。

【図１２】第２の発明装置のコイル部分を示す概略構成
図である。

【図１３】図１２に示すコイル部分の変形例を示す概略
構成図である。

【図１４】図１２に示すコイル部分の他の変形例を示す
概略構成図である。

【図１５】図１４に示す回路に用いられるバリキャップ
ダイオードの容量特性を示すグラフである。

【図１６】図１４に示すバリキャップダイオードの容量
を変化させる時の特性を示すグラフである。

【図１７】一般的な現像装置を示す断面図である。

【図１８】従来の磁気的検知装置を示す回路構成図であ
る。

【符号の説明】

１０現像剤（トナー）２６交流駆動源３０検知コイル３２基準コイル３６位相比較器４４バリキャップダイオード４６外部制御電圧発生器４８増幅器５６平滑回路ＥＸ１〜ＥＸ３排他的論理和素子Ｒ１，Ｒ２感度設定用抵抗Ｃ１，Ｃ２可変容量素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】検知コイルと、これに差動的に接続され
る基準コイルと、前記検知コイルと前記基準コイルに接
続された交流駆動源と、前記２つのコイルの内の少なく
とも一方に並行に接続された感度設定用抵抗とを備え、
前記検知コイルと前記基準コイルとの接続点の差動出力
電圧と前記交流駆動源の電圧との位相差に基づいて磁気
的変動を検知することを特徴とする磁気的検知装置。
【請求項２】検知コイルと、これに差動的に接続され
る基準コイルと、前記検知コイルと前記基準コイルに接
続された交流駆動源と、前記２つのコイルの内の少なく
とも一方に並行に接続された差動出力調整用の可変容量
素子とを備え、前記検知コイルと前記基準コイルとの接
続点の差動出力電圧と前記交流駆動源の電圧との位相差
に基づいて磁気的変動を検知することを特徴とする磁気
的検知装置。