JP6136614B2 - Permeability detector, permeability detector mounting method, developing device - Google Patents
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Description
本発明は、透磁率検知器、透磁率検知器の取り付け方法、現像装置に関し、特に、透磁率検知器の取り付け態様に関する。 The present invention relates to a magnetic permeability detector, a method of attaching a magnetic permeability detector, and a developing device, and more particularly, to an attachment mode of the magnetic permeability detector.
近年、情報の電子化が推進される傾向にあり、電子化された情報の出力に用いられるプリンタやファクシミリ及び書類の電子化に用いるスキャナ等の画像処理装置は欠かせない機器となっている。このような画像処理装置は、撮像機能、画像形成機能及び通信機能等を備えることにより、プリンタ、ファクシミリ、スキャナ、複写機として利用可能なＭＦＰ（Ｍｕｌｔｉ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ：複合機）として構成されることが多い。 In recent years, there has been a tendency to digitize information, and image processing apparatuses such as printers and facsimiles used for outputting digitized information and scanners used for digitizing documents have become indispensable devices. Such an image processing apparatus is configured as an MFP (Multi Function Peripheral) that can be used as a printer, a facsimile, a scanner, and a copier by providing an imaging function, an image forming function, a communication function, and the like. Many.
このような画像処理装置のうち、トナー等の顕色剤を転写紙に付着させることにより作像し、作像された転写紙を加熱・加圧することにより、付着されたトナーを上記転写紙に定着させることで画像を形成する電子写真方式の画像形成装置が知られている。そして、このような電子写真方式の画像形成装置のうち、磁性粒子であるキャリアと非磁性のトナーとが混合された２成分現像剤を使用しているものがある。 In such an image processing apparatus, an image is formed by attaching a developer such as toner to the transfer paper, and the attached toner is applied to the transfer paper by heating and pressurizing the formed transfer paper. There is known an electrophotographic image forming apparatus that forms an image by fixing. Among such electrophotographic image forming apparatuses, there are those that use a two-component developer in which a carrier that is magnetic particles and a non-magnetic toner are mixed.
このような２成分現像剤を使用する画像形成装置においては、画像形成によってトナーのみが消費されるが、安定した品質の画像を形成するために、容器内におけるトナーの濃度を適正な範囲に保つ必要がある。従って、このような２成分現像剤を使用する画像形成装置においては、その容器内における現像剤中のトナーの濃度を測定する必要がある。 In such an image forming apparatus using a two-component developer, only toner is consumed by image formation, but in order to form a stable quality image, the toner concentration in the container is kept within an appropriate range. There is a need. Therefore, in an image forming apparatus using such a two-component developer, it is necessary to measure the concentration of toner in the developer in the container.
そこで、このような２成分現像剤を使用する画像形成装置には、通常、上記容器内における現像剤中のトナーの濃度を測定するためのトナー濃度検知器が備えられている。このトナー濃度検知器としては、基板上に平面パターンによって形成されたコイルを含むＬＣ発振回路を利用したものが提案され既に知られている（例えば、特許文献１参照）。 Therefore, an image forming apparatus using such a two-component developer is usually provided with a toner concentration detector for measuring the concentration of toner in the developer in the container. As this toner concentration detector, one using an LC oscillation circuit including a coil formed by a planar pattern on a substrate has been proposed and already known (see, for example, Patent Document 1).
このようなコイルを含むＬＣ発振回路を利用したトナー濃度検知器は、ＬＣ発振回路から出力される信号の周波数に基づき、上記コイルが形成された平面に対向する容器内の透磁率を検知することで、上記容器内における現像剤中のトナーの濃度を検知するものである。 The toner concentration detector using the LC oscillation circuit including such a coil detects the magnetic permeability in the container facing the plane on which the coil is formed based on the frequency of the signal output from the LC oscillation circuit. Thus, the density of the toner in the developer in the container is detected.
即ち、このようなコイルを含むＬＣ発振回路を利用したトナー濃度検知器は、画像形成によりトナーのみが消費されて容器内における現像剤中のトナーの濃度が変化することで発生する透磁率変化を、上記コイルのインダクタンス変化を介して検知するものである。 That is, a toner concentration detector using an LC oscillation circuit including such a coil exhibits a change in magnetic permeability that occurs when only the toner is consumed by image formation and the concentration of the toner in the developer in the container changes. This is detected through the inductance change of the coil.
ところが、このようなＬＣ発振回路から出力される信号の周波数は、環境温度に対する応答性を有することが一般的である。従って、このようなＬＣ発振回路を利用したトナー濃度検知器は、環境温度の変化により検知濃度に誤差が生じることになる。これは、ＬＣ発振回路を構成する各素子の抵抗値や電気容量といった物理量が環境温度に応じて変化し、その結果として発振周波数が変化するためである。 However, the frequency of a signal output from such an LC oscillation circuit is generally responsive to ambient temperature. Therefore, in the toner concentration detector using such an LC oscillation circuit, an error occurs in the detected concentration due to a change in the environmental temperature. This is because a physical quantity such as a resistance value or electric capacity of each element constituting the LC oscillation circuit changes according to the environmental temperature, and as a result, the oscillation frequency changes.
そこで、回路を構成する各素子の物理量が環境温度に応じて変化しても発振周波数へのその影響を軽減することができるＬＣ発振回路をトナー濃度検知器に用いることで、上記問題を回避することができる。このようなＬＣ発振回路として、上記パターンコイルの形成面と同一の面に平面パターンによって形成されたパターン抵抗をそのパターンコイルに直列に接続したＬＣ発振回路が考えられる。 Therefore, the above problem can be avoided by using an LC oscillation circuit in the toner density detector that can reduce the influence on the oscillation frequency even if the physical quantity of each element constituting the circuit changes according to the environmental temperature. be able to. As such an LC oscillation circuit, an LC oscillation circuit in which a pattern resistor formed by a planar pattern on the same plane as the pattern coil is connected in series to the pattern coil is conceivable.
このように、パターンコイルとパターン抵抗とを直列に接続し、そのパターン抵抗の抵抗値を調整するだけで、回路を構成する各素子の物理量の温度変化による影響を軽減するＬＣ発振回路を容易に設計することが可能となる。そして、このようなＬＣ発振回路を利用したトナー濃度検知器が、パターンコイルの形成面を上記容器に対向するように配置されて固定されることにより、環境温度に依存せず安定して容器内における現像剤中のトナーの濃度を検知することが可能となる。 In this way, by simply connecting the pattern coil and the pattern resistor in series and adjusting the resistance value of the pattern resistor, an LC oscillation circuit that reduces the effects of temperature changes in the physical quantities of the elements that make up the circuit can be easily achieved. It becomes possible to design. The toner concentration detector using such an LC oscillation circuit is disposed and fixed so that the surface on which the pattern coil is formed is opposed to the container. It is possible to detect the concentration of toner in the developer.
ところで、通常、電子写真方式の画像形成装置においては、内部に充填された現像剤を搬送するスクリューが上記容器内に設けられており、この搬送スクリューが回転することにより、内部に充填された現像剤が容器全体に行き渡るように構成されている。そのため、このような電子写真方式の画像形成装置においては、上記搬送スクリューの軸とその軸受けとの摩擦によって熱が発生し、その部分を熱源として容器を構成する筐体に温度勾配が生じる。そして、容器を構成する筐体に温度勾配が生じると、その筐体部分に取り付けられているトナー濃度検知器にも温度勾配が生じることになる。 By the way, in an electrophotographic image forming apparatus, a screw for transporting a developer filled inside is usually provided in the container, and the developer filled inside is rotated by the rotation of the transport screw. The agent is configured to spread throughout the container. For this reason, in such an electrophotographic image forming apparatus, heat is generated by friction between the shaft of the conveying screw and the bearing thereof, and a temperature gradient is generated in the casing constituting the container using that portion as a heat source. When a temperature gradient is generated in the casing constituting the container, a temperature gradient is also generated in the toner concentration detector attached to the casing portion.
ここで、パターンコイル及びパターン抵抗を含むＬＣ発振回路を利用したトナー濃度検知器は、その両者間で温度差がないことを前提として使用されるものである。そのため、上述したようにトナー濃度検知器に温度勾配が生じると、検知濃度に誤差が生じるといった問題がある。 Here, the toner concentration detector using the LC oscillation circuit including the pattern coil and the pattern resistor is used on the assumption that there is no temperature difference between the two. Therefore, as described above, when a temperature gradient occurs in the toner density detector, there is a problem that an error occurs in the detected density.
尚、このような問題は、現像剤が収容された容器に取り付けられてその容器内における現像剤中のトナーの濃度を検知するトナー濃度検知器に限らず、上述したように温度勾配が生じる使用環境において、パターンコイル及びパターン抵抗を含むＬＣ発振回路を利用して、パターンコイルが形成された平面に対向する所定空間の透磁率を検知する透磁率検知器であれば同様に発生し得る問題である。 Such a problem is not limited to a toner concentration detector that is attached to a container containing a developer and detects the concentration of toner in the developer in the container. In the environment, a magnetic permeability detector that detects the magnetic permeability of a predetermined space facing the plane on which the pattern coil is formed by using an LC oscillation circuit including a pattern coil and a pattern resistor may similarly occur. is there.
本発明は、上記実情を考慮してなされたものであり、基板上に平面パターンによって形成され直列に接続されたパターンコイルとパターン抵抗とを含むＬＣ発振回路から所定空間の透磁率に応じて出力される信号の周波数に基づいて上記所定空間の透磁率を検知する透磁率検知器において、その透磁率の検知精度を向上することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above situation, and outputs an LC oscillation circuit including a pattern coil formed in a planar pattern on a substrate and connected in series according to the magnetic permeability of a predetermined space. An object of the present invention is to improve the accuracy of detecting the magnetic permeability in the magnetic permeability detector that detects the magnetic permeability of the predetermined space based on the frequency of the transmitted signal.
上記課題を解決するために、所定空間の透磁率に応じた周波数の信号を出力する透磁率検知器であって、基板上に平面パターンによって形成され、前記所定空間の透磁率によってインダクタンスが変化するコイルと、前記コイルと共振電流ループを構成するように接続されたコンデンサと、前記共振電流ループの一部の電位に応じた信号を出力する出力端子と、前記共振電流ループに直列に接続され、前記基板上に形成された前記コイルと同一面上につづら折状の平面パターンによって形成されたパターン抵抗と、前記コイルの形成面が対向する面よりも熱伝導性が高く、前記基板上において前記コイル及び前記パターン抵抗を含む連続する範囲を覆うように設けられ、前記コイルの形成面が前記所定空間に対向した状態で前記透磁率検知器を固定するための接着層と、を含むことを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, a magnetic permeability detector that outputs a signal having a frequency corresponding to the magnetic permeability of a predetermined space, is formed by a planar pattern on a substrate, and an inductance changes depending on the magnetic permeability of the predetermined space. A coil, a capacitor connected to form a resonance current loop with the coil, an output terminal for outputting a signal corresponding to a potential of a part of the resonance current loop, and connected in series to the resonance current loop; The pattern resistance formed by a folded planar pattern on the same surface as the coil formed on the substrate and the thermal conductivity is higher than the surface on which the formation surface of the coil is opposed, The magnetic permeability detector is provided so as to cover a continuous range including the coil and the pattern resistor, and the formation surface of the coil faces the predetermined space. Characterized in that it comprises a and a bonding layer for securing.
また、本発明の他の態様は、所定空間の透磁率に応じた周波数の信号を出力する透磁率検知器の取り付け方法であって、前記透磁率検知器は、基板上に平面パターンによって形成され、前記所定空間の透磁率によってインダクタンスが変化するコイルと、前記コイルと共振電流ループを構成するように接続されたコンデンサと、前記共振電流ループの一部の電位に応じた信号を出力する出力端子と、前記共振電流ループに直列に接続され、前記基板上に形成された前記コイルと同一面上につづら折状の平面パターンによって形成されたパターン抵抗と、前記コイルの形成面が対向する面よりも熱伝導性が高く、前記基板上において前記コイル及び前記パターン抵抗を含む連続する範囲を覆うように設けられ、前記コイルの形成面が前記所定空間に対向した状態で前記透磁率検知器を固定するための接着層と、を含み、前記接着層により前記コイルの形成面が前記所定空間に対向した状態で取り付けられることを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, there is provided a method of attaching a magnetic permeability detector that outputs a signal having a frequency corresponding to the magnetic permeability of a predetermined space, wherein the magnetic permeability detector is formed in a planar pattern on a substrate. A coil whose inductance varies depending on the magnetic permeability of the predetermined space, a capacitor connected to the coil so as to form a resonance current loop, and an output terminal that outputs a signal corresponding to a potential of a part of the resonance current loop And a pattern resistance formed by a folded planar pattern on the same plane as the coil formed on the substrate and connected in series to the resonance current loop, and a surface on which the formation surface of the coil faces. Is provided so as to cover a continuous area including the coil and the pattern resistor on the substrate, and a surface on which the coil is formed is the predetermined void. Wherein the adhesive layer for securing said permeability detector in the opposing state, the forming surface of the coil by the adhesive layer, characterized in that the mounted while facing the said predetermined space.
また、本発明の更に他の態様は、画像形成装置において静電潜像を現像する現像装置であって、前記静電潜像を現像するためのトナーを含む現像剤を収容する現像剤収容部と、前記現像剤収容部における現像剤中のトナーの濃度を検知するトナー濃度検知器と、を含み、前記トナー濃度検知器は、基板上に平面パターンによって形成され、前記所定空間の透磁率によってインダクタンスが変化するコイルと、前記コイルと共振電流ループを構成するように接続されたコンデンサと、前記共振電流ループの一部の電位に応じた信号を出力する出力端子と、前記共振電流ループに直列に接続され、前記基板上に形成された前記コイルと同一面上につづら折状の平面パターンによって形成されたパターン抵抗と、前記コイルの形成面が対向する面よりも熱伝導性が高く、前記基板上において前記コイル及び前記パターン抵抗を含む連続する範囲を覆うように設けられ、前記コイルの形成面が前記現像剤収容部に対向した状態で前記トナー濃度検知器を固定するための接着層と、を含み、前記トナー濃度検知器が前記接着層により、前記コイルの形成面が前記現像剤収容部に対向した状態で取り付けられていることを特徴とする現像装置。 According to still another aspect of the present invention, there is provided a developing device for developing an electrostatic latent image in an image forming apparatus, the developer containing portion containing a developer containing toner for developing the electrostatic latent image. And a toner concentration detector for detecting the concentration of toner in the developer in the developer accommodating portion, wherein the toner concentration detector is formed in a planar pattern on a substrate, and has a magnetic permeability in the predetermined space. A coil whose inductance varies, a capacitor connected to the coil to form a resonance current loop, an output terminal for outputting a signal corresponding to a potential of a part of the resonance current loop, and a series connection to the resonance current loop A pattern resistor formed by a folded planar pattern on the same surface as the coil formed on the substrate and a surface on which the coil forming surface faces. The toner concentration detector is provided with a high thermal conductivity so as to cover a continuous area including the coil and the pattern resistor on the substrate, and the coil forming surface faces the developer accommodating portion. A developer layer, wherein the toner density detector is attached by the adhesive layer in a state where the surface on which the coil is formed faces the developer accommodating portion. .
本発明によれば、基板上に平面パターンによって形成され直列に接続されたパターンコイルとパターン抵抗とを含むＬＣ発振回路から所定空間の透磁率に応じて出力される信号の周波数に基づいて上記所定空間の透磁率を検知する透磁率検知器において、その透磁率の検知精度を向上することが可能となる。 According to the present invention, the predetermined frequency based on the frequency of a signal output in accordance with the magnetic permeability of a predetermined space from an LC oscillation circuit including a pattern coil and a pattern resistor formed in a planar pattern on a substrate and connected in series. In the magnetic permeability detector that detects the magnetic permeability of the space, it is possible to improve the detection accuracy of the magnetic permeability.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。本実施形態においては、基板上に平面パターンにより形成されたパターンコイル及び同基板上に平面パターンによりつづら折状に形成されたパターン抵抗を含むＬＣ発振回路を用いた透磁率センサにおける検知精度の向上方法について説明する。尚、本実施形態においては、磁性粒子であるキャリアと非磁性の顕色剤であるトナーとが混合された２成分現像剤を使用する電子写真方式の画像形成装置における現像器に取り付けられて、その現像器内部における現像剤中のトナーの濃度を測定するトナー濃度検知器として上記透磁率センサが利用される場合を例としている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In this embodiment, improvement in detection accuracy in a magnetic permeability sensor using an LC oscillation circuit including a pattern coil formed in a planar pattern on a substrate and a pattern resistor formed in a folded shape in a planar pattern on the substrate. A method will be described. In this embodiment, it is attached to a developing device in an electrophotographic image forming apparatus using a two-component developer in which a carrier that is magnetic particles and a toner that is a nonmagnetic developer are mixed, As an example, the magnetic permeability sensor is used as a toner concentration detector for measuring the concentration of toner in the developer inside the developing device.
まず、本実施形態に係る透磁率センサ１００の回路構成について、図１を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る透磁率センサの回路構成を模式的に示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態に係る透磁率センサ１００は、コルピッツ型のＬＣ発振回路を基本とする発振回路であり、パターンコイル１０１、パターン抵抗１０２、第一コンデンサ１０３、第二コンデンサ１０４、フィードバック抵抗１０５、アンバッファＩＣ１０６、１０７及び出力端子１０８を含む。
First, the circuit configuration of the
パターンコイル１０１は、透磁率センサ１００を構成する基板上に平面上にパターニングされた信号線によって構成される平面上のコイルである。図１に示すように、パターンコイル１０１は、コイルによって得られるインダクタンスＬを有する。パターンコイル１０１は、コイルが形成された平面に対抗する空間の透磁率によってインダクタンスＬの値が変化する。その結果、本実施形態に係る透磁率センサ１００は、パターンコイル１０１のコイル面が対向する空間の透磁率に応じた周波数の信号を発振する。
The
パターン抵抗１０２は、パターンコイル１０１と同様に基板上に形成された信号線のパターンによって構成される抵抗である。本実施形態に係るパターン抵抗１０２は、つづら折り状に形成されたパターンであり、これによって直線状のパターンよりも電流の流れにくい状態を作り出している。図１に示すように、このパターン抵抗１０２は、抵抗値ＲＰを有する。また、図１に示すように、パターンコイル１０１とパターン抵抗１０２とは直列に接続されている。このように、パターン抵抗１０２がパターンコイル１０１と直列に接続されることで、本実施形態に係る透磁率センサ１００は、後述するように、自身の発振周波数の温度特性が水晶発振回路７０の発振周波数の温度特性と類似することにより発振周波数の算出誤差をキャンセルしかつ、パターンコイル１０１が形成された平面に対抗する空間の透磁率を温度に依存せずに安定して検知することが可能となる。
The
第一コンデンサ１０３及び第二コンデンサ１０４は、パターンコイル１０１と共にコルピッツ型ＬＣ発振回路を構成する容量である。従って、第一コンデンサ１０３及び第二コンデンサ１０４は、パターンコイル１０１及びパターン抵抗１０２と直列に接続されている。パターンコイル１０１、パターン抵抗１０２、第一コンデンサ１０３及び第二コンデンサ１０４によって構成されるループによって共振電流ループが構成される。
The
フィードバック抵抗１０５は、バイアス電圧を安定化させるために挿入される。アンバッファＩＣ１０６及びアンバッファＩＣ１０７の機能により、共振電流ループの一部の電位の変動が、共振周波数に応じた矩形波として出力端子１０８から出力される。このような構成により、本実施形態に係る透磁率センサ１００は、インダクタンスＬ、抵抗値ＲＰ、第一コンデンサ１０３及び第二コンデンサ１０４の静電容量Ｃに応じた周波数で発振する。
The
そして、インダクタンスＬは、パターンコイル１０１の近傍における磁性体の存在やその濃度によっても変化する。従って、透磁率センサ１００の発振周波数により、パターンコイル１０１近傍の空間における透磁率を判断することが可能となる。また、図３に示すように、透磁率センサ１００の発振周波数を高精度に設計する上では、回路を構成する信号線等によって生じる回路抵抗ＲＬを無視することが出来ない。透磁率センサ１００を構成する各部のパラメータ値に応じた周波数については後に詳述する。
The inductance L also changes depending on the presence of the magnetic substance in the vicinity of the
このように、本実施形態に係る透磁率センサ１００は、パターンコイル１０１とパターン抵抗１０２とが直列に接続されることで、パターンコイル１０１が形成された平面に対抗する空間の透磁率を温度に依存せずに安定して検知することが可能となる。
As described above, the
但し、本実施形態に係る透磁率センサ１００は、パターンコイル１０１とパターン抵抗１０２との間で温度差がないことを前提として使用されるものであり、その両者間で温度差が生じると透磁率を正しく検知することができなくなってしまう。従って、本実施形態に係る透磁率センサ１００は、パターンコイル１０１とパターン抵抗１０２との間で温度差が生じないような環境で使用されることが好適であるが、必ずしもそのような環境で使用されるとは限らない。
However, the
例えば、本実施形態に係る透磁率センサ１００は、上述したように、２成分現像剤を使用する電子写真方式の画像形成装置における現像器に取り付けられて、その現像器内部における現像剤中のトナーの濃度を測定するトナー濃度検知器として利用される。そして、上記現像器は、現像器内で現像剤を搬送するための搬送スクリューを備えており、その搬送スクリューの軸端部は軸受け等により回転可能に支持されている。そして、現像器内で現像剤を搬送するように搬送スクリューが回転すると、その搬送スクリューの軸端部とその軸受けとの間の摩擦により現像器における現像ケーシングの軸受けが設けられた軸方向端部において熱を発生する。つまり、現像ケーシングにおける搬送スクリューの回転軸を軸受け等によって支持している箇所が、熱の発生源（以下、「熱源」とする）となる。従って、透磁率センサ１００がこのような現像器に取り付けられてトナー濃度検知器として利用されると、パターンコイル１０１とパターン抵抗１０２とでは熱源からの距離が異なるため伝わる熱の量も異なり、その両者間で温度差が生じてしまうことになる。
For example, the
このように、透磁率センサ１００は、パターンコイル１０１とパターン抵抗１０２との間で温度差が生じないような環境で使用されることが好適ではあっても、必ずしもそのような環境で使用されるとは限らない。
As described above, the
そこで、本実施形態に係る透磁率センサ１００は、上述したような熱源を持つ装置や機器等に取り付けられた状態であってもパターンコイル１０１とパターン抵抗１０２との間で温度差が生じ難いように、上記装置や機器におけるセンサ取り付け面よりも熱伝導性が高い接着層により取り付けられることを特徴としている。このように、透磁率センサ１００が上記センサ取り付け面よりも熱伝導性が高い接着層により取り付けられると、パターンコイル１０１とパターン抵抗１０２とで熱源からの距離が異なっても、伝わる熱の量の差が小さくなるため、その両者間で温度差が生じ難くなる。尚、このとき、本実施形態に係る接着層は、パターンコイル１０１とパターン抵抗１０２とを連続性をもって覆うようにして接着されて、透磁率センサ１００を上記センサ取り付け面に固定している。
Therefore, the
次に、本実施形態に係る透磁率センサ１００の概観について、図２及び図３（ａ）〜（ｆ）を参照して説明する。図２は、本実施形態に係る透磁率センサ１００の概観を示す斜視図である。図３（ａ）〜（ｆ）は、本実施形態に係る透磁率センサ１００を示す６面図である。尚、図２においては、図１において説明したパターンコイル１０１及びパターン抵抗１０２が形成されている面、即ち、透磁率を検知するべき空間に対向させる検知面が上面に向けられている。
Next, an overview of the
図２及び図３（ａ）に示すように、パターンコイル１０１が形成された検知面においては、パターンコイル１０１と直列に接続されるパターン抵抗１０２がパターニングされている。図１において説明したように、パターンコイル１０１は平面上に螺旋状に形成された信号線のパターンである。また、パターン抵抗１０２は、平面上につづら折状に形成された信号のパターンであり、これらのパターンによって上述したような透磁率センサ１００の機能が実現されると共に、図２及び図３（ａ）に示すように視覚的に興味深い模様となる。
As shown in FIGS. 2 and 3A, the
このパターンコイル１０１及びパターン抵抗１０２によって形成される部分が、本実施形態に係る透磁率センサ１００における透磁率の検知部である。透磁率センサ１００を現像器２１２に取り付ける際には、この検知部が後述するトナー移動空間に対向するように取り付けられる。
A portion formed by the
また、図３（ｂ）〜（ｆ）に示すように、図１において説明した第一コンデンサ１０３、第二コンデンサ１０４、フィードバック抵抗１０５、アンバッファＩＣ１０６、１０７及び出力端子１０８は、透磁率センサ１００を構成する基板において、パターンコイル１０１及びパターン抵抗１０２が形成された面とは反対側の面に形成されている。
Further, as shown in FIGS. 3B to 3F, the
これにより、透磁率センサ１００においてセンシング機能を発揮する部分であるパターンコイル１０１が形成された面が透磁率を検知する対象の空間に対向するように、その面を接触させて透磁率センサ１００を配置することが可能となる。
Thus, the
また、それらの部品が実装されている面において、パターンコイル１０１及びパターン抵抗１０２が裏側に形成されている部分には電子部品や信号線が実装されていない。これにより、他の電子部品や信号線によって生じる磁束がパターンコイル１０１やパターン抵抗１０２に影響することを防ぎ、透磁率の検知精度を向上することができる。
Further, on the surface on which these components are mounted, no electronic component or signal line is mounted on the portion where the
次に、本実施形態に係る画像形成装置２００のコントローラ１の機能構成について、図４を参照して説明する。図４は、本実施形態に係るコントローラ１の機能構成を模式的に示すブロック図である。図４に示すように、本実施形態に係るコントローラ１は、一般的なＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）やサーバ等の情報処理装置と同様の構成を有する。即ち、本実施形態に係るコントローラ１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１０、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）２０、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）３０、ＤＭＡＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｅｍｏｒｙ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）４０、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）５０、入出力制御ＡＳＩＣ６０及び水晶発振回路７０を含む。
Next, a functional configuration of the
ＣＰＵ１０は演算手段であり、コントローラ１全体の動作を制御する。ＲＯＭ２０は、読み出し専用の不揮発性記憶媒体であり、ファームウェア等のプログラムが格納されている。ＲＡＭ３０は、情報の高速な読み書きが可能な揮発性の記憶媒体であり、ＣＰＵ１０が情報を処理する際の作業領域として用いられる。ＤＭＡＣ４０は、ＣＰＵ１０を介しないＲＡＭ３０への直接のアクセスを制御する。
The
ＡＳＩＣ５０は、ＣＰＵ１０やＲＡＭ３０が接続されたシステムバスと他の機器との接続インタフェースとして機能する。入出力制御ＡＳＩＣ６０は、透磁率センサ１００が出力する検知信号を取得して、コントローラ１内部において処理可能な情報に変換する。即ち、透磁率センサ１００が透磁率検知器として用いられる。水晶発振回路７０は、コントローラ１内部の各デバイスを動作させるための基準クロックを発振する。
The
次に、本実施形態に係る画像形成装置２００のコントローラ１において、入出力制御ＡＳＩＣ６０の機能構成について、図５を参照して説明する。図５は、本実施形態に係る入出力制御ＡＳＩＣ６０の機能構成を模式的に示すブロック図である。図５に示すように本実施形態に係る入出力制御ＡＳＩＣ６０は、カウンタ６１、リード信号取得部６２及びカウント値出力部６３を含む。本実施形態に係る透磁率センサ１００は、検知対象の空間における透磁率に応じた周波数の矩形波を出力する発振回路である。カウンタ６１は、そのような透磁率センサ１００が出力する矩形波に応じて値をインクリメントするカウンタである。
Next, the functional configuration of the input /
リード信号取得部６２は、ＣＰＵ１０からのカウンタ６１のカウント値の取得命令であるリード信号を、ＡＳＩＣ５０を介して取得する。リード信号取得部６２は、ＣＰＵ１０からのリード信号を取得すると、カウント値出力部６３にカウント値を出力させるための信号を入力する。カウント値出力部６３は、リード信号取得部６２からの信号に応じて、カウンタ６１のカウント値を出力する。
The read
図５に示すように、コントローラ１はタイマ１１を含む。タイマ１１は、水晶発振回路７０から入力される基準クロックのカウント値が所定の値になる度にＣＰＵ１０に対して割込み信号を出力する。ＣＰＵ１０は、タイマ１１から入力される割込み信号に応じて、上述したリード信号を出力する。
As shown in FIG. 5, the
尚、入出力制御ＡＳＩＣ６０へのＣＰＵ１０からのアクセスは、例えばレジスタを介して行われる。そのため、上述したリード信号は、入出力制御ＡＳＩＣ６０に含まれる所定のレジスタにＣＰＵ１０によって値が書き込まれることによって行われる。また、カウント値出力部６３によるカウント値の出力は、入出力制御ＡＳＩＣ６０に含まれる所定のレジスタにカウント値が格納され、その値をＣＰＵ１０が取得することによって行われる。
Note that the
次に、本実施形態に係る画像形成装置２００に含まれる画像形成出力のための機構について、図６を参照して説明する。図６は、本実施形態に係る画像形成装置２００に含まれる画像形成出力のための機構を示す側面図である。
Next, a mechanism for image formation output included in the
図６に示すように、本実施形態に係る画像形成装置２００は、無端状移動手段である搬送ベルト２０５に沿って各色の画像形成部２０６Ｋ〜２０６Ｙが並べられた構成を備えるものであり、所謂タンデムタイプといわれるものである。すなわち、給紙トレイ２０１から給紙ローラ２０２により分離給紙される用紙（記録媒体の一例）２０４に転写するための中間転写画像が形成される中間転写ベルトである搬送ベルト２０５に沿って、この搬送ベルト２０５の搬送方向の上流側から順に、複数の画像形成部（電子写真プロセス部）２０６Ｙ、２０６Ｍ、２０６Ｃ、２０６Ｋ（以降、総じて画像形成部２０６とする）が配列されている。
As shown in FIG. 6, the
また、給紙トレイ２０１から給紙された用紙２０４は、レジストローラ２０３によって一度止められ、画像形成部２０６における画像形成のタイミングに応じて搬送ベルト２０５からの画像の転写位置に送り出される。
The
複数の画像形成部２０６Ｙ、２０６Ｍ、２０６Ｃ、２０６Ｋは、形成するトナー画像の色が異なるだけで内部構成は共通である。画像形成部２０６Ｋはブラックの画像を、画像形成部２０６Ｍはマゼンタの画像を、画像形成部２０６Ｃはシアンの画像を、画像形成部２０６Ｙはイエローの画像をそれぞれ形成する。尚、以下の説明においては、画像形成部２０６Ｙについて具体的に説明するが、他の画像形成部２０６Ｍ、２０６Ｃ、２０６Ｋは画像形成部２０６Ｙと同様であるので、その画像形成部２０６Ｍ、２０６Ｃ、２０６Ｋの各構成要素については、画像形成部２０６Ｙの各構成要素に付したＹに替えて、Ｍ、Ｃ、Ｋによって区別した符号を図に表示するにとどめ、説明を省略する。
The plurality of
搬送ベルト２０５は、回転駆動される駆動ローラ２０７と従動ローラ２０８とに架け渡されたエンドレスのベルト、即ち無端状ベルトである。この駆動ローラ２０７は、不図示の駆動モータにより回転駆動させられ、この駆動モータと、駆動ローラ２０７と、従動ローラ２０８とが、無端状移動手段である搬送ベルト２０５を移動させる駆動手段として機能する。
The
画像形成に際しては、回転駆動される搬送ベルト２０５に対して、最初の画像形成部２０６Ｙが、イエローのトナー画像を転写する。画像形成部２０６Ｙは、感光体としての感光体ドラム２０９Ｙ、この感光体ドラム２０９Ｙの周囲に配置された帯電器２１０Ｙ、光書き込み装置２１１、現像器２１２Ｙ、感光体クリーナ２１３Ｙ、除電器（図示せず）等から構成されている。光書き込み装置２１１は、夫々の感光体ドラム２０９Ｙ、２０９Ｍ、２０９Ｃ、２０９Ｋ（以降、総じて「感光体ドラム２０９」という）に対して光を照射するように構成されている。
At the time of image formation, the first
画像形成に際し、感光体ドラム２０９Ｙの外周面は、暗中にて帯電器２１０Ｙにより一様に帯電された後、光書き込み装置２１１からのイエロー画像に対応した光源からの光により書き込みが行われ、静電潜像が形成される。現像器２１２Ｙは、この静電潜像をイエロートナーにより可視像化する現像装置であり、これにより感光体ドラム２０９Ｙ上にイエローのトナー画像が形成される。
In the image formation, the outer peripheral surface of the
このトナー画像は、感光体ドラム２０９Ｙと搬送ベルト２０５とが当接若しくは最も接近する位置（転写位置）で、転写器２１５Ｙの働きにより搬送ベルト２０５上に転写される。この転写により、搬送ベルト２０５上にイエローのトナーによる画像が形成される。トナー画像の転写が終了した感光体ドラム２０９Ｙは、外周面に残留した不要なトナーを感光体クリーナ２１３Ｙにより払拭された後、除電器により除電され、次の画像形成のために待機する。
This toner image is transferred onto the
以上のようにして、画像形成部２０６Ｙにより搬送ベルト２０５上に転写されたイエローのトナー画像は、搬送ベルト２０５のローラ駆動により次の画像形成部２０６Ｍに搬送される。画像形成部２０６Ｍでは、画像形成部２０６Ｙでの画像形成プロセスと同様のプロセスにより感光体ドラム２０９Ｍ上にマゼンタのトナー画像が形成され、そのトナー画像が既に形成されたイエローの画像に重畳されて転写される。
As described above, the yellow toner image transferred onto the conveying
搬送ベルト２０５上に転写されたイエロー、マゼンタのトナー画像は、さらに次の画像形成部２０６Ｃ、２０６Ｋに搬送され、同様の動作により、感光体ドラム２０９Ｃ上に形成されたシアンのトナー画像と、感光体ドラム２０９Ｋ上に形成されたブラックのトナー画像とが、既に転写されている画像上に重畳されて転写される。こうして、搬送ベルト２０５上にフルカラーの中間転写画像が形成される。
The yellow and magenta toner images transferred onto the
給紙トレイ２０１に収納された用紙２０４は最も上のものから順に送り出され、その搬送経路が搬送ベルト２０５と接触する位置若しくは最も接近する位置において、搬送ベルト２０５上に形成された中間転写画像がその紙面上に転写される。これにより、用紙２０４の紙面上に画像が形成される。紙面上に画像が形成された用紙２０４は更に搬送され、定着器２１６にて画像を定着された後、画像形成装置の外部に排紙される。
The
また、搬送ベルト２０５に対してベルトクリーナ２１８が設けられている。ベルトクリーナ２１８は、図６に示すように、搬送ベルト２０５から用紙２０４への画像の転写位置の下流側であって、感光体ドラム２０９よりも上流側において搬送ベルト２０５に押し当てられたクリーニングブレードであり、搬送ベルト２０５の表面に付着したトナーを掻きとるトナー除去部である。
Further, a
このような構成の画像形成装置２００は、図４において説明したコントローラ１により制御されて駆動される。そして、図６に示す構成のうち、現像器２１２に本実施形態に係る透磁率センサ１００が設けられている。
The
次に、本実施形態に係る現像器２１２の構成について、図７及び図８を参照して説明する。図７は、本実施形態に係る現像器２１２の概観を示す斜視図である。尚、図７は、現像器２１２が画像形成装置２００に搭載された状態、即ち、現像器２１２の使用時における状態とは上下を反転させて示している。図８は、本実施形態に係る現像器２１２の内部を示す斜視図である。尚、図７と図８とでは上下を反転させて示している。従って、図８には、現像器２１２が画像形成装置２００に搭載された状態、即ち、現像器２１２の使用時における状態が示されている。また、図７及び図８に示す現像器２１２の長手方向は、図６の図面に垂直な方向、即ち、搬送ベルト２０５のベルト面と並行であってベルトの搬送方向と垂直な主走査方向である。
Next, the configuration of the developing
図７及び図８に示すように、現像器２１２には、内部に充填された非磁性の顕色剤であるトナー及び磁性粒子であるキャリア、即ち、現像剤を搬送する搬送スクリュー２１２ｂ、２１２ｃが設けられている。この搬送スクリュー２１２ｂは、軸受け２１２ｄ及び２１２ｅにより支持され、搬送スクリュー２１２ｃは、軸受け２１２ｆ、２１２ｇにより支持されている。そして、この搬送スクリュー２１２ｂ、２１２ｃが夫々反対の方向に回転することにより、内部に充填された現像剤が、現像器２１２の内部において上述した主走査方向の全体に行き渡るように構成されている。即ち、現像器２１２内部の全体が現像剤収容部として用いらえる。
As shown in FIGS. 7 and 8, the developing
図８に示すように、現像器２１２内部において搬送スクリュー２１２ｂ、２１２ｃにより搬送される現像剤は、主走査方向の端部において搬送スクリュー２１２ｂによる搬送経路から搬送スクリュー２１２ｃによる搬送経路に受け渡される。従って、現像器２１２の主走査方向端部において夫々の搬送経路間を現像剤が移動する空間（以降、「トナー移動空間」とする）が、最も現像剤が密集する空間となる。本実施形態に係る透磁率センサ１００は、このトナー移動空間に対向して配置されたセンサ取り付け面２１２ａに取り付けられることでトナー濃度検知器として用いられる。
As shown in FIG. 8, the developer conveyed by the conveying
このように、透磁率センサ１００がトナー移動空間に対向する位置２１２ａに取り付けられる理由について説明する。透磁率は、現像剤が密集しているほどその変化量が大きくなる。そのため、透磁率センサ１００が、最も現像剤が密集するトナー移動空間に対向する位置に取り付けられることで現像器２１２内部の空間の透磁率をより好適に検知することが可能となるためである。
The reason why the
尚、透磁率の変化に大小はあるものの、現像剤が充填されている空間であればどの空間でも透磁率は発生するため、透磁率センサ１００は必ずしも位置２１２ａに取り付けられる必要はない。即ち、透磁率センサ１００は、現像剤が充填されている空間に対向するように取り付けられていればどこに取り付けられても透磁率を検知することが可能である。
Although the change in the magnetic permeability is large or small, the
次に、本実施形態に係る透磁率センサ１００の現像器２１２への取り付け態様について、図９〜図１１を参照して説明する。図９は、本実施形態に係る透磁率センサ１００の現像器２１２への取り付け態様を示す図である。図９においては、現像器２１２を側断面図で示している。また、図９においては、図７の斜視図とは上下を反転させて示している。即ち、図９においては、図８の斜視図と上下を一致させて示している。従って、図９には、現像器２１２が画像形成装置２００に搭載された状態、即ち、現像器２１２の使用時における状態が示されている。
Next, how the
図１０は、本実施形態に係る透磁率センサ１００を、現像器２１２に取り付けられている状態においてその検知面から見た図である。図１１は、本実施形態に係る透磁率センサ１００を、現像器２１２に取り付けられている状態において、その検知面に水平な方向であって、パターンコイル１０１とパターン抵抗１０２との接続方向に垂直な方向から見た図である。即ち、図１１は、本実施形態に係る透磁率センサ１００を、図１０に示す破線の矢印の方向に向かって見た図である。
FIG. 10 is a view of the
図９に示すように、現像器２１２内部には搬送スクリュー２１２ｂ、２１２ｃが配置されており、それぞれ、図示しない軸受け２１２ｄ及び２１２ｅにより支持され、軸受け２１２ｆ、２１２ｇにより支持されている。そして、上述したように、この搬送スクリュー２１２ｂ、２１２ｃが夫々反対の方向に回転することにより、内部に充填された現像剤が、現像器２１２の内部において上述した主走査方向の全体に行き渡るように構成されている。これにより主走査方向に現像剤が搬送される。
As shown in FIG. 9, conveying
センサ取り付け面２１２ａは、平面基板を基礎として構成されている透磁率センサ１００の取り付けが容易なように平面状に形成されており、この平面に対して透磁率センサ１００の検知面を対向させて取り付けることにより、透磁率センサ１００が現像器２１２に取り付けられる。尚、このとき、図１０及び図１１に示すように、本実施形態に係る透磁率センサ１００は、接着層１０９の接着力により、現像器２１２におけるセンサ取り付け面２１２ａに取り付けられる。また、本実施形態に係る接着層１０９は、図１０及び図１１に示すように、パターンコイル１０１とパターン抵抗１０２とを覆うように接着されて、透磁率センサ１００をセンサ取り付け面２１２ａに固定している。また、図９に示すように、現像器２１２の筐体は２つの搬送スクリュー２１２ｂ、２１２ｃの断面形状である円に合わせて弧状に形成されている。そして、センサ取り付け面２１２ａは、上記のように弧状に形成された筐体の一部が平面上に成形されて構成されている。
The
このように、センサ取り付け面２１２ａは、弧状に形成された筐体の一部が平面上に成形されて構成されているため、現像器２１２におけるセンサ取り付け面２１２ａの表面と現像器２１２内部の空間との間隔が狭くなっている。本実施形態においては、このように構成されたセンサ取り付け面２１２ａに透磁率センサ１００が取り付けられることによって、現像器２１２内部の空間の透磁率をより好適に検知することが可能となる。
As described above, since the
このような構成において、電子写真方式の画像形成装置において用いられる現像剤は、感光体ドラム２０９上の静電潜像を現像器２１２により現像するために、発色用の粉末（トナー）と、その粉末を搬送するための粒状の磁性体であるキャリアとが混合されて構成される。従って、感光体ドラム２０９上の静電潜像が現像剤中のトナーにより現像されると、現像器２１２内部における現像剤中のトナーの濃度が変動し、センサ取り付け面２１２ａに対向する空間における透磁率が変化することとなる。その変化を透磁率センサ１００によって検知することにより、現像器２１２内部における現像剤中のトナー濃度を検知することが可能となる。
In such a configuration, the developer used in the electrophotographic image forming apparatus includes a color developing powder (toner) and a developer for developing the electrostatic latent image on the photosensitive drum 209 by the developing
そして、このような現像器２１２の内部に充填された現像剤をその内部において主走査方向の全体に行き渡らせるために、搬送スクリュー２１２ｂ、２１２ｃが回転すると、それぞれ、その軸受け２１２ｄ、２１２ｆとの摩擦により、その摩擦部を熱源として熱が発生して周囲に放射される。そのため、センサ取り付け面２１２ａに取り付けられている透磁率センサ１００は、放射されたその熱により温度が上昇するが、パターンコイル１０１とパターン抵抗１０２とでは上記熱源からの距離が異なるため伝わる熱の量も異なり、その両者間で温度差が生じてしまうことになる。
Then, when the conveying
このときの様子を図１２〜図１４を参照して説明する。図１２は、本実施形態に係る現像器２１２における熱源からの熱の伝導の様子を、透磁率センサ１００が取り付けられている状態においてその検知面から見た図である。図１３は、本実施形態に係る現像器２１２における熱源からの熱の伝導の様子を、透磁率センサ１００が取り付けられている状態においてその検知面に水平な方向であって、パターンコイル１０１とパターン抵抗１０２との接続方向に垂直な方向から見た図である。即ち、図１３は、本実施形態に係る現像器２１２における熱源からの熱の伝導の様子を、図１２に示す破線の矢印の方向に向かって見た図である。図１２及び図１３に示す網掛けの矢印は、熱源からの熱の伝導を示すものである。
The situation at this time will be described with reference to FIGS. FIG. 12 is a view of the state of heat conduction from the heat source in the developing
図１４は、本実施形態に係る現像器２１２における主走査方向に対する温度分布の様子を示す図である。但し、図１４においては、センサ取り付け面２１２ａを構成する素材よりも熱伝導性が低いか若しくは同程度の素材により構成された接着層１０９により透磁率センサ１００が取り付けられていることを前提としている。
FIG. 14 is a diagram illustrating a temperature distribution in the main scanning direction in the developing
図１２及び図１３に示すように、搬送スクリュー２１２ｂとその軸受け２１２ｄとの摩擦部及び搬送スクリュー２１２ｃとその軸受け２１２ｆとの摩擦部において、即ち、熱源において発生した熱は、現像器２１２の筐体を伝って、現像器２１２の長手方向である主走査方向に向かって伝導していく。この際の熱の伝導量は、熱源からの距離が近い位置ほど大きく、遠くなるに従って小さくなる。
As shown in FIGS. 12 and 13, the heat generated in the friction portion between the conveying
従って、本実施形態に係る現像器２１２が運転を開始して搬送スクリュー２１２ｂと軸受け２１２ｄとの摩擦及び搬送スクリュー２１２ｃと軸受け２１２ｆとの摩擦により熱が発生すると、図１４に示すように、その熱源からの距離が近いほど温度が高く、遠くなるに従って低くなる。
Therefore, when the developing
そのため、図１４に示すように、熱源からの距離が異なるパターンコイル１０１とパターン抵抗１０２との間で温度差が生じることになる。ところが、本実施形態に係る透磁率センサ１００は、上述したように、パターンコイル１０１とパターン抵抗１０２との間で温度差がないことを前提として使用されるものであり、その両者間で温度差が生じると透磁率を正しく検知することができなくなってしまう。
Therefore, as shown in FIG. 14, a temperature difference occurs between the
そこで、本実施形態に係る透磁率センサ１００は、現像器２１２におけるセンサ取り付け面２１２ａを構成する素材よりも熱伝導性が高い素材により構成された接着層１０９により取り付けられることを特徴としている。
Therefore, the
例えば、現像器２１２におけるセンサ取り付け面２１２ａは、一般的にはＡＢＳ（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ‐Ｂｕｔａｄｉｅｎｅ‐Ｓｔｙｒｅｎｅ）樹脂やＰＣ（Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）樹脂等の樹脂により構成され、その熱伝導率は０．１５（Ｗ／ｍ・ｋ）〜０．４０（Ｗ／ｍ・ｋ）程度である。これに対して、接着層１０９として、カプトン層を設けることで熱伝導率を高めた両面テープを採用すれば、その熱伝導率は１．０（Ｗ／ｍ・ｋ）程度であり、シリコン系質の接着剤を採用すれば、その熱伝導率は４．５（Ｗ／ｍ・ｋ）程度である。従って、これらを採用した接着層１０９を用いることにより、本実施形態に係る透磁率センサ１００は、現像器２１２におけるセンサ取り付け面２１２ａを構成する素材よりも熱伝導性が高い素材により構成された接着層１０９により取り付けられることが可能となる。
For example, the
このように、本実施形態においては、透磁率センサ１００が上記センサ取り付け面２１２ａを構成する素材よりも熱伝導性が高い素材により構成された接着層１０９により取り付けられることで、パターンコイル１０１とパターン抵抗１０２とで熱源からの距離が異なっても、伝わる熱の量の差が小さくなるため、その両者間で温度差が生じ難くなる。尚、このとき、本実施形態に係る接着層１０９は、パターンコイル１０１とパターン抵抗１０２とを連続性をもって覆うようにして接着されて、透磁率センサ１００をセンサ取り付け面２１２ａに固定している。
Thus, in this embodiment, the
このときの現像器２１２における主走査方向に対する温度分布の様子を図１５に示す。図１５は、本実施形態に係る現像器２１２における主走査方向に対する温度分布の様子を示す図である。本実施形態に係る現像器２１２が運転を開始して搬送スクリュー２１２ｂと軸受け２１２ｄとの摩擦及び搬送スクリュー２１２ｃと軸受け２１２ｆとの摩擦により熱が発生すると、図１５に示すように、その熱源からの距離が近いほど温度が高く、遠くなるに従って低くなる。
The state of the temperature distribution in the main scanning direction in the developing
ところが、図１５においては、透磁率センサ１００は、センサ取り付け面２１２ａを構成する素材よりも熱伝導性が高い素材により構成された接着層１０９により取り付けられているため、図１４と比較してパターンコイル１０１とパターン抵抗１０２との間での温度差が小さくなっている。
However, in FIG. 15, the
このように、本実施形態においては、接着層１０９がセンサ取り付け面２１２ａよりも熱伝導性が高くなるように構成されており、透磁率センサ１００がその接着層１０９により取り付けられることで、パターンコイル１０１とパターン抵抗１０２との間の温度差が生じ難くなるように構成されていることを要旨としている。従って、本実施形態によれば、所定空間の透磁率を精度よく検知することが可能となる。その結果、現像器２１２内部における現像剤中のトナーの濃度をより精度良く測定することが可能となる。
Thus, in the present embodiment, the
尚、透磁率センサ１００における検知面と検知対象となる空間との距離が短ければ短いほど透磁率センサ１００による透磁率の検知精度は向上するため、接着層１０９及びセンサ取り付け面２１２ａの肉厚をできる限り薄くすれば良いが、接着層１０９の接着力の確保や現像剤２１２の耐久性等の制約により、それらの肉厚を薄くするには限度がある。そのため、透磁率センサ１００における検知面と検知対象となる空間との間にはある程度の距離ができてしまう。しかし、その距離が１．０ｍｍ以内となるように透磁率センサ１００が現像器２１２に取り付けられれば十分な精度で以って透磁率を検知することができる。従って、上記制約を犠牲にしてまで接着層１０９及びセンサ取り付け面２１２ａの肉厚を薄くする必要はなく、上記範囲で透磁率センサ１００が現像器２１２に取り付けられるように、接着層１０９及びセンサ取り付け面２１２ａの肉厚を設計すれば十分である。
The shorter the distance between the detection surface of the
例えば、接着層１０９の肉厚が一般的に流通している接着層の肉厚である０．１６ｍｍ、センサ取り付け面２１２ａの肉厚が０．７５ｍｍ程度であれば、接着層１０９の浮きや透磁率センサ１００の基板のうねり等を考慮しても十分に上記範囲に収まる距離で透磁率センサ１００を現像器２１２に取り付けることができる。但し、上述したように、透磁率センサ１００における検知面と検知対象となる空間との距離が短いに越したことはないため、実現可能な範囲を考慮して、その距離が０．７５ｍｍ〜０．８ｍｍ以内となるように透磁率センサ１００が現像器２１２に取り付けられればより検知精度が向上する。このとき、例えば、接着層１０９の肉厚が０．０１ｍｍ、センサ取り付け面２１２ａの肉厚が０．７ｍｍ〜０．８ｍｍであれば良い。
For example, if the thickness of the
尚、接着層１０９が電気伝導性を有すると仮定すると、接着層１０９と現像剤中の磁性粒子であるキャリアとの相互作用により磁場が発生し、発生した磁場がパターンコイル１０１によるインダクタンスに影響を及ぼすため、透磁率を正しく検知することができない。但し、透磁率の検知精度に影響を及ぼすが、その影響が許容範囲内であれば完全な電気伝導性である必要はない。そのため、接着層１０９は電気伝導性を有さない絶縁体により構成されるか、若しくは、電気伝導性が小さい素材により構成されるとより好適である。
Assuming that the
また、本実施形態においては、透磁率センサ１００が現像器２１２におけるセンサ取り付け面２１２ａに取り付けられた状態で説明したが、透磁率センサ１００は、それ単体で供給される可能性があることを考慮すると、予め接着層１０９が接着された状態で供給されることも考えられる。
Further, in the present embodiment, the
そこで、予め接着層１０９が接着された透磁率センサ１００の現像器２１２への取り付け方法について、図１６及び図１７を参照して説明する。図１６は、本実施形態に係る透磁率センサ１００を、その検知面から見た図である。図１７は、本実施形態に係る透磁率センサ１００を、その検知面に水平な方向であって、パターンコイル１０１とパターン抵抗１０２との接続方向に垂直な方向から見た図である。即ち、図１７は、本実施形態に係る透磁率センサ１００を、図１６に示す破線の矢印の方向に向かって見た図である。
Therefore, a method for attaching the
図１６及び図１７に示すように、本実施形態に係る透磁率センサ１００は、その検知面の略全面に渡って両面テープや接着剤等の接着層１０９が接着されている。また、図１６及び図１７に示すように、本実施形態に係る透磁率センサ１００は、接着層１０９の接着面がセロファン等のフィルム１１０により覆われている。
As shown in FIGS. 16 and 17, the
そして、このような透磁率センサ１００を現像器２１２へ取り付ける際には、作業者は、まず、接着層１０９の接着面を覆っているフィルム１１０を剥がす。作業者は、フィルム１１０を剥がすと、図１０及び図１１に示したように、露出した接着層１０９の接着面を現像器２１２におけるセンサ取り付け位置２１２ａに押し当てる。このようにして、本実施形態に係る透磁率センサ１００は、接着層１０９の接着面における接着力により、現像器２１２におけるセンサ取り付け位置２１２ａに取り付けられる。このように、本実施形態によれば、作業者は簡単に透磁率センサ１００を現像器２１２に取り付けることができる。
When attaching such a
尚、本実施形態においては、図１０、図１１、図１６、図１７を参照して説明したように、透磁率センサ１００が、その検知面の略全面に渡って接着されている接着層１０９によりセンサ取り付け位置２１２ａに取り付けられる例について説明した。この他、透磁率センサ１００が、図１８〜図２１に示すように、その検知面の略全面ではなく、その検知面におけるパターンコイル１０１及びパターン抵抗１０２が形成されている部位にのみ接着された接着層１０９によりセンサ取り付け位置２１２ａに取り付けられるように構成されていても良い。
In the present embodiment, as described with reference to FIGS. 10, 11, 16, and 17, the
透磁率センサ１００がこのように構成されると、本実施形態により得られる効果と同様の効果を得ることができるだけでなく、透磁率センサ１００をより安価に製造することが可能となる。このように、パターンコイル１０１及びパターン抵抗１０２が形成されている部位さえ接着層１０９により覆われていれば、本実施形態に係る効果を得るためには、即ち、パターンコイル１０１とパターン抵抗１０２との間の温度差が生じ難くなるようにするためには十分である。
When the
このように構成された透磁率センサ１００の構造を、図１８〜図２１に示す。図１８は、本実施形態に係る透磁率センサ１００を、その検知面から見た図である。図１９は、本実施形態に係る透磁率センサ１００を、その検知面に水平な方向であって、パターンコイル１０１とパターン抵抗１０２との接続方向に垂直な方向から見た図である。即ち、図１９は、本実施形態に係る透磁率センサ１００を、図１８に示す破線の矢印の方向に向かって見た図である。
The structure of the
図２０は、本実施形態に係る透磁率センサ１００を、現像器２１２に取り付けられている状態においてその検知面から見た図である。図２１は、本実施形態に係る透磁率センサ１００を、現像器２１２に取り付けられている状態において、その検知面に水平な方向であって、パターンコイル１０１とパターン抵抗１０２との接続方向に垂直な方向から見た図である。即ち、図２１は、本実施形態に係る透磁率センサ１００を、図２０に示す破線の矢印の方向に向かって見た図である。
FIG. 20 is a view of the
次に、本実施形態に係る透磁率センサ１００の発振周波数のカウント方法について、図２２を参照して説明する。図２２は、本実施形態に係る入出力制御ＡＳＩＣ６０の機能によってカウントされる透磁率センサ１００のカウント値の態様を示す図である。透磁率センサ１００周辺に存在する磁性体の濃度に変化がなければ、原則として透磁率センサ１００は同一の周波数で発振を続ける。その結果、図２２に示すように、時間経過に応じてカウンタ６１のカウント値は一様に増加する。
Next, a method of counting the oscillation frequency of the
また、ＣＰＵ１０に対してタイマ１１から割込み信号が入力されると、ＣＰＵ１０が入出力制御ＡＳＩＣ６０に対してリード信号を出力し、そのタイミングにおけるカウンタ６１のカウント値がＣＰＵ１０によって取得される。図２２に示すように、ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５夫々のタイミングにおいて、ａａａａｈ、ｂｂｂｂｈ、ｃｃｃｃｈ、ｄｄｄｄｈ、ＡＡＡＡｈといったカウント値が取得される。
When an interrupt signal is input from the timer 11 to the
ＣＰＵ１０は、夫々のタイミングにおいてカウント値を取得すると、図２２に示すＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４夫々の期間における周波数を計算する。本実施形態に係るタイマ１１は、２（ｍｓｅｃ）に相当する基準クロックをカウントすると割込み信号を出力する。従って、ＣＰＵ１０は、夫々の期間におけるカウンタ６１のカウント値を２（ｍｓｅｃ）で割ることにより、図２２に示すＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４夫々の期間における透磁率センサ１００の発振周波数ｆ（Ｈｚ）を算出する。
When the
また、図２２に示すように、本実施形態に係るカウンタ６１のカウント値の上限はＦＦＦＦｈである。従って、ＣＰＵ１０は、期間Ｔ４における周波数の算出に際して、ＦＦＦＦｈからｄｄｄｄｈを引いた値と、ＡＡＡＡｈとの値の合計値を２（ｍｓｅｃ）で割ることにより発振周波数ｆ（Ｈｚ）を算出する。
As shown in FIG. 22, the upper limit of the count value of the
次に、本実施形態に係る透磁率センサ１００の発振周波数の他のカウント方法について、図２３を参照して説明する。図２３は、本実施形態に係る入出力制御ＡＳＩＣ６０の機能によってカウントされる透磁率センサ１００のカウント値の他の態様を示す図である。図２３の場合、入出力制御ＡＳＩＣ６０において、カウンタ６１はカウント値出力部６３によってカウント値を読み出された後、カウント値をリセットする。このリセット処理は、カウント値出力部６３がカウント値の読み出し後にカウンタ６１にリセット信号を入力しても良いし、カウンタ６１の仕様として、カウント値が一度読み出される度にリセットされるような機能を設けても良い。
Next, another method of counting the oscillation frequency of the
図２３の態様の場合、夫々のタイミングにおいて取得されるカウント値は、夫々の期間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４内にカウントされた値である。従って、ＣＰＵ１０は、夫々のタイミングにおいて取得したカウント値を２（ｍｓｅｃ）で割ることにより、発振周波数ｆ（Ｈｚ）を算出する。
In the case of the aspect of FIG. 23, the count value acquired at each timing is a value counted in each period T 1 , T 2 , T 3 , T 4 . Therefore, the
このように、本実施形態に係るコントローラ１においては、透磁率センサ１００が発振する信号の周波数を取得し、その取得結果に基づいて透磁率センサ１００の発振周波数に対応する事象を判断することができる。そして、本実施形態に係る透磁率センサ１００においては、パターンコイル１０１のコイル面が対向する空間に存在する磁性体の濃度に応じてインダクタンスＬが変化し、結果として出力端子１０８から出力される信号の周波数が変化する。その結果、コントローラ１においては、パターンコイル１０１のコイル面が対向する空間に存在する磁性体の濃度を検知することが可能となる。
Thus, in the
このような透磁率センサ１００は、上述したように所定の空間における磁性体の濃度に応じた周波数で発振する。また、水晶発振回路７０は、予め定められた周波数で発振する。しかしながら、それらはいずれも、使用環境の温度に応じて発振周波数が変動する温度特性を有する。
Such a
ここで、本実施形態に係る水晶発振回路７０の発振周波数の温度特性について、図２４を参照して説明する。図２４は、水晶発振回路７０の温度特性グラフを示す図である。図２４に示すように、水晶発振回路７０は、ある温度をピークとした放物線状の温度特性を有する。
Here, the temperature characteristics of the oscillation frequency of the
コントローラ１において、透磁率センサ１００が発振する信号の周波数に基づいて所定空間における磁性体の濃度を高精度に検知するためには、温度変動に応じた発振周波数の変化は可能な限り小さいことが好ましい。また、上述したようにコントローラ１における発振周波数の算出は、タイマ１１によってカウントされる２（ｍｓｅｃ）毎にカウント値を取得し、そのカウント値を２（ｍｓｅｃ）で割ることにより行われる。
In the
ここで、タイマ１１は、水晶発振回路７０から入力される基準クロックに基づいて２（ｍｓｅｃ）をカウントするため、図２４に示すような温度特性によって水晶発振回路７０の発振周波数が変動すると、２（ｍｓｅｃ）分のカウント値が同一である限り、２（ｍｓｅｃ）分のカウント期間が変動してしまう。その結果、ＣＰＵ１０によって算出される透磁率センサ１００の発振周波数に誤差が生じる。
Here, since the timer 11 counts 2 (msec) based on the reference clock input from the
これに対して、透磁率センサ１００の温度特性が、図２４に示すような水晶発振回路７０の温度特性と類似していれば、上述したような発振周波数の算出誤差をキャンセルすることが可能である。即ち、温度変動によって水晶発振回路７０の発振周波数が変動したとしても、透磁率センサ１００の発振周波数も同様に変動していれば、２（ｍｓｅｃ）分のカウント期間においてカウンタ６１によりカウントされるカウント値の変動が少なくなるため、最終的に算出される透磁率センサ１００の発振周波数の誤差を小さくすることができる。
On the other hand, if the temperature characteristic of the
このような趣旨により、透磁率センサ１００の発振周波数の温度特性を、任意に調整することが求められる。ここで、ＬＣ発振回路の発振周波数について説明する。図１に示すＬＣ発振回路からパターン抵抗１０２を除いた従来のＬＣ発振回路の発振周波数は、以下の式（１）により表される。
従って、透磁率センサ１００の発振周波数の温度特性を調整するためには、上記式（１）に含まれる夫々のパラメータ“Ｌ”、“Ｃ”、“ＲＬ”を調整することとなる。ここで、本実施形態に係るパターンコイル１０１のインダクタンスＬの温度特性について、図２５を参照して説明し、本実施形態に係る第一コンデンサ１０３、第二コンデンサ１０４の静電容量Ｃの温度特性について、図２６を参照して説明し、本実施形態に係る回路抵抗ＲＬの温度特性について、図２７を参照して説明する。
Therefore, in order to adjust the temperature characteristic of the oscillation frequency of the
図２５は、本実施形態に係るパターンコイル１０１のインダクタンスＬの温度特性グラフを示す図である。図２６は、本実施形態に係る第一コンデンサ１０３、第二コンデンサ１０４の静電容量Ｃの温度特性グラフを示す図である。図２７は、本実施形態に係る回路抵抗ＲＬの温度特性グラフを示す図である。
FIG. 25 is a graph showing a temperature characteristic graph of the inductance L of the
図２５に示すように、パターンコイル１０１のインダクタンスＬは、温度上昇に応じて増大する特性を有する。また、図２６に示すように、第一コンデンサ１０３、第二コンデンサ１０４の静電容量Ｃは、温度上昇に応じて減少する特性を有する。また、図２７に示すように、回路抵抗ＲＬは、温度上昇に応じて増大する特性を有する。
As shown in FIG. 25, the inductance L of the
このような温度特性に基づき、夫々のパラメータを調整することが出来れば、透磁率センサ１００の温度特性を良好に、即ち、温度変化に対する発振周波数の変動を少なくすることが出来ると共に、図２４において説明したような水晶発振回路７０の温度特性に合わせることが可能となる。
If each parameter can be adjusted based on such a temperature characteristic, the temperature characteristic of the
しかしながら、上記式（１）に含まれる各パラメータのうち、“ＲＬ”は独立して調整することが困難なパラメータである。また、“ＲＬ”の値は“Ｌ”の影響を受けるため、“ＲＬ”と“Ｌ”とを独立して調整することも難しい。また、透磁率センサ１００の発振周波数を考慮すると、“Ｃ”の値も他のパラメータと独立して調整することが難しい。
However, among the parameters included in the equation (1), “R L ” is a parameter that is difficult to adjust independently. Further, since the value of “R L ” is affected by “L”, it is difficult to adjust “R L ” and “L” independently. Also, considering the oscillation frequency of the
これに対して、本実施形態に係る透磁率センサ１００においては、共振電流ループにおいて直列にパターン抵抗１０２を挿入し、このパターン抵抗１０２の抵抗値ＲＰを調整することによって透磁率センサ１００の発振周波数の温度特性を調整する。抵抗値ＲＰは上述したような制約を受けることなく独立して調整することが可能なパラメータであるため、このような温度特性の調整が可能となる。
In contrast, in the
まず、パターン抵抗１０２の抵抗値ＲＰを調整することにより透磁率センサ１００の温度特性を調整可能であることの原理について説明する。上記式（１）は、共振電流ループにおける回路のインピーダンスが最少となる条件において、共振電流ループにおける回路のインピーダンスを示す式の一部を角速度ωについて解いた式である。従って、式（１）を共振電流ループにおける回路のインピーダンスが最少となる条件を示す式に変形すると、下記の式（２）のようになる。
上記式（２）は、パターン抵抗１０２が含まれない場合の式であるため、上記式（２）に基づき、パターン抵抗１０２の抵抗値ＲＰを含み、共振電流ループのインピーダンスを示す式は以下の式（３）のようになる。
ここで、本実施形態に係るパターン抵抗１０２のインダクタンスの周波数特性について、図２８を参照して説明する。図２８は、周波数を変化させてパターン抵抗１０２のインダクタンスを測定した結果のグラフを示す図である。図２８に示すように、パターン抵抗１０２はつづら折状のパターンによって発生する磁束によるインダクタンス成分を有し、そのインダクタンスは、例えば３×１０６（Ｈｚ）前後では１３（ｎＨ）程度の値である。従って、上記式（３）のＺＲＰは、パターン抵抗１０２のインダクタンス成分をＬＲＰとして以下の式（４）によってあらわされる。
すると、上記式（３）に基づき、インピーダンスＺが最少になる条件において、以下の式（５）の関係が成り立つ。
上記式（５）に基づいて図１に示す回路の発振周波数ｆ０を求めると、以下の式（６）のようになる。
上記式（６）において、“ＲＬ”、“Ｌ”、“Ｃ”の値の調整は困難であるが、ＬＲＰは他のパラメータとは独立して調整することが可能である。図２５において説明したように、一般的に、温度変動に対するインダクタンスの応答は比例関係にある。結果的に、ＬＲＰの値は、発振周波数に対しては、温度の上昇に対して周波数を下げる方向に作用する。従って、式（６）においてＬＲＰ以外の部分によって決まる温度特性を温度の上昇に対して周波数を上げる方向に作用させることにより、広範な温度領域に対して温度特性を安定化させることが可能となる。 In the above equation (6), it is difficult to adjust the values of “R L ”, “L”, and “C”, but L RP can be adjusted independently of other parameters. As described with reference to FIG. 25, generally, the response of the inductance to the temperature variation is proportional. As a result, the value of LRP acts on the oscillation frequency in the direction of decreasing the frequency as the temperature increases. Therefore, by causing the temperature characteristic determined by the part other than LRP in Equation (6) to act in the direction of increasing the frequency with respect to the temperature rise, the temperature characteristic can be stabilized over a wide temperature range. Become.
ここで、図２８及び上記式（４）に示すように、パターン抵抗１０２はインダクタンス成分を有するため、パターンコイル１０１と同様に、周囲の透磁率の変化によってインダクタンス値ＬＲＰが変化してしまうことが考えられる。その結果、パターンコイル１０１によるセンシング部の範囲がパターン抵抗１０２の実装範囲によって拡大されたことと同義にもなることも考えられる。その点について図２９（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。
Here, as shown in FIG. 28 and the above equation (4), since the
図２９（ａ）はパターン抵抗１０２の形成態様を示す図であり、図２９（ｂ）、（ｃ）は、図２９（ａ）の切断線ＡＡにおける断面図である。図２９（ｂ）に示すように、パターン抵抗１０２に電流が流れることにより、図中の破線で示すような磁束が発生する。その結果、隣接するパターン間の磁束は強められ、結果的に図２９（ｂ）に示すように、つづら折状のパターンにおいて、隣接するパターン間に互い違いの方向に磁束が発生することとなる。この磁束がパターン抵抗１０２のインダクタンス値ＬＲＰを生成することとなる。
FIG. 29A is a diagram showing how the
ここで、図２９（ｂ）に示すように発生する磁束の影響範囲における透磁率に変化が生じると、夫々のパターン間に発生している磁束によるインダクタンス成分にも変化が生じることとなる。しかしながら、図２９（ｃ）に示すように、夫々のパターン間に発生する磁束のうち、一方向の磁束における透磁率変化の成分と、反対方向の磁束における透磁率変化の成分との符号は、磁束の方向が異なるために正負が反対でキャンセルされる。 Here, as shown in FIG. 29B, when a change occurs in the magnetic permeability in the affected range of the generated magnetic flux, the inductance component due to the magnetic flux generated between the patterns also changes. However, as shown in FIG. 29 (c), among the magnetic fluxes generated between the patterns, the signs of the component of permeability change in the magnetic flux in one direction and the component of permeability change in the magnetic flux in the opposite direction are Since the direction of the magnetic flux is different, the positive and negative are reversed and canceled.
結果としてパターン抵抗１０２全体におけるインダクタンス成分は、周囲の透磁率が変化したとしても変化しないこととなる。即ち、パターン抵抗１０２は、周囲の透磁率に影響を受けず、透磁率に対するセンシング機能のないインダクタとして用いることが可能である。尚、本実施形態に係る透磁率センサ１００は、共振電流ループにおいてパターンコイル１０１と直列にパターン抵抗１０２を挿入し、そのパターン抵抗１０２の抵抗値を調整することによって発振周波数の温度特性の調整を容易に行うものであり、仮にパターン抵抗１０２が、周囲の透磁率に対するセンシング機能を有したとしても問題ない。
As a result, the inductance component in the
従って、図１に示すように共振電流ループ中にパターン抵抗１０２を設けることは、パターンコイル１０１によるセンシング部の範囲がパターン抵抗１０２の実装範囲によって拡大されたことにはならない。換言すると、つづら折状のパターン抵抗１０２を設けることにより、透磁率センサとして用いるＬＣ発振回路において、透磁率のセンシング機能とは無関係なインダクタンス成分を設けることが可能となる。
Therefore, providing the
ここで、図１に示す回路においてパターン抵抗１０２のインダクタンス値ＬＲＰの値を諸々に変化させ、温度変動に対する周波数の変化を測定した結果を図３０（ａ）〜（ｄ）に示す。尚、図３０（ａ）〜（ｄ）において、ＬＲＰ１＜ＬＲＰ２＜ＬＲＰ３＜ＬＲＰ４である。図３０（ａ）〜（ｄ）に示すように、パターン抵抗１０２のインダクタンス値が大きいほど、温度変動に対して放物線状に変化する周波数において、ピーク、即ち極値となる温度が下がっていることがわかる。従って、パターン抵抗１０２のインダクタンス値ＬＲＰを調整することにより、透磁率センサ１００の発振周波数の温度特性の調整が可能であることがわかる。
Here, by changing to various values of the inductance value L RP pattern resistor 102 in the circuit shown in FIG. 1 shows the result of measuring the change in frequency with respect to temperature variations in FIG 30 (a) ~ (d) . 30A to 30D , L RP1 <L RP2 <L RP3 <L RP4 . As shown in FIGS. 30A to 30D, as the inductance value of the
ここで、パターン抵抗１０２のインダクタンス成分の調整方法の例について、図３１を参照して説明する。図３１（ａ）〜（ｄ）は、図３０（ａ）〜（ｄ）に示すＬＲＰ１〜ＬＲＰ４に対応するパターン抵抗１０２の形成態様を示す図である。図３１（ａ）〜（ｄ）に示すように、パターン抵抗１０２の形状であるつづら折の折数を増やすことにより、インダクタンス値を大きくすることができる。このように、つづら折状のパターン抵抗１０２を用いることにより、図３０（ａ）〜（ｄ）に示すような温度特性の調整が可能であるという効果に加えて、温度特性を調整するためのインダクタンス値の調整を、つづら折の折数を変更するだけで容易に実現可能であるという効果もある。
Here, an example of a method for adjusting the inductance component of the
また、実験結果においては、図３０（ａ）〜（ｄ）に示すような温度特性において放物線のピークにおける温度が図２４に示す水晶発振回路７０の温度特性における放物線のピークに合致するようにパターン抵抗１０２を形成すると、そのパターン抵抗の抵抗値は０．３（Ω）であった。その場合において、想定される使用環境の温度範囲である１０〜５０（℃）の範囲における周波数の変動は、±３７（ｐｐｍ：ｐａｒｔ ｐｅｒ ｍｉｌｌｉｏｎ）という結果となり、従来技術に対して良好な温度変動が得られると共に、水晶発振回路７０の周波数の変動範囲である±１０〜４０（ｐｐｍ）に概ね合致する結果となった。
Further, in the experimental result, the pattern is such that the temperature at the parabolic peak in the temperature characteristic as shown in FIGS. 30A to 30D matches the parabolic peak in the temperature characteristic of the
このように、本実施形態においては、共振電流ループにおいて直列にパターン抵抗１０２を挿入することにより、発振周波数の温度特性の調整が容易なＬＣ発振回路を用いた透磁率センサを提供することができる。
Thus, in the present embodiment, a magnetic permeability sensor using an LC oscillation circuit that can easily adjust the temperature characteristic of the oscillation frequency can be provided by inserting the
尚、本実施形態においては、パターンコイル１０１及びパターン抵抗１０２を用いることにより、所定空間の透磁率を検知する透磁率センサ１００について説明した。これに対して、図２に示すセンサのパターンコイル１０１のインダクタンスに影響する範囲の透磁率が一定であることを前提とすると、図１に示す回路の発振周波数変動は、図３０（ａ）〜（ｄ）において説明したような温度に対する変動成分のみとなる。
In the present embodiment, the
従って、本実施形態において説明した透磁率センサ１００は、透磁率センサとしてのみでなく、温度センサとしても用いることが可能である。この場合、図３０（ａ）〜（ｄ）において説明した温度特性としては、検知対象とするべき温度範囲においては、単純上昇または単純下降となるような温度特性を選択することが好ましい。これにより、センサの発振周波数に基づく単純な計算で、センサが設置された部分の温度を検知することが可能となる。このような観点からも、上述したようにパターン抵抗１０２を調整することによって、回路の発振周波数の温度特性を調整可能であることは有意義である。
Therefore, the
また、本実施形態においては、図３１（ａ）〜（ｄ）において説明したように、直線及び直角のみで構成されたつづら折のパターンをパターン抵抗１０２として用いる場合を例として説明した。しかしながらこれは一例であり、つづら折のパターンとしてはさまざまなパターンが考えられる。例えば、図３２（ａ）に示すように、曲線で構成されたつづら折のパターンや、図３２（ｂ）に示すように直線と鋭角で構成されたつづら折のパターンを用いることが出来る。また、図３２（ｃ）、（ｄ）に示すように、図３２（ａ）、（ｂ）のつづら折パターンを構成する山の角度が傾いたパターンを用いることが出来る。
Further, in the present embodiment, as described in FIGS. 31A to 31D, the case where a spell pattern composed only of straight lines and right angles is used as the
次に、本実施形態に係る透磁率センサ１００が現像器２１２に取り付けられた状態における各部の配置関係について、図３３（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。図３３（ａ）、（ｂ）は、本実施形態に係る透磁率センサ１００の現像器２１２への取り付け態様の一例を示す図である。図３３（ｃ）は、本実施形態に係る透磁率センサ１００が現像器２１２に取り付けられた状態における各部の配置関係を示す図である。
Next, the positional relationship of each part in a state where the
図３３（ａ）においては、本実施形態に係る透磁率センサ１００を、現像器２１２に取り付けられている状態においてその検知面から見た図で示している。図３３（ｂ）においては、本実施形態に係る透磁率センサ１００を、現像器２１２に取り付けられている状態において、その検知面に水平な方向であって、パターンコイル１０１とパターン抵抗１０２との接続方向に垂直な方向から見た図で示している。即ち、図３３（ｂ）においては、本実施形態に係る透磁率センサ１００を、図３３（ａ）に示す破線の矢印の方向に向かって見た図で示している。図３３（ｃ）においては、透磁率センサ１００が現像器２１２に取り付けられた状態での現像器２１２の長手方向における各部の長さ及び距離を示している。
FIG. 33A shows the
本実施形態においては、図３３（ａ）〜（ｃ）に示すような態様で、透磁率センサ１００にパターンコイル１０１、パターン抵抗１０２、電装部が配置され、その透磁率センサ１００がセンサ取り付け面２１２ａに取り付けられている。
In the present embodiment, the
即ち、図３３（ａ）〜（ｃ）に示すように、本実施形態に係る透磁率センサ１００は、パターンコイル１０１の全長が１２ｍｍ、パターン抵抗１０２の全長が３ｍｍとなるように構成されている。また、図３３（ａ）〜（ｃ）に示すように、本実施形態に係る透磁率センサ１００は、パターンコイル１０１と軸受け２１２ｄの端部との重なりが１．５ｍｍ、電装部端部と軸受け２１２の端部との距離が１５．５ｍｍとなるように、センサ取り付け面２１２ａに取り付けられている。従って、本実施形態に係るパターン抵抗１０２は、透磁率センサ１００の基板上において、パターンコイル１０１の端部と電装部端部との間に含まれるように形成されることになる。即ち、本実施形態に係るパターン抵抗１０２は、透磁率センサ１００の基板上において、軸受け２１２ｄの端部から１０．５ｍｍ〜１５．５ｍｍの範囲に含まれるように形成されることになる。
That is, as shown in FIGS. 33A to 33C, the
尚、本実施形態においては、透磁率センサ１００が、磁性粒子であるキャリアと非磁性の顕色剤であるトナーとが混合された２成分現像剤を使用する電子写真方式の画像形成装置２００における現像器２１２に取り付けられて、その現像器２１２内部における現像剤中のトナーの濃度を測定するトナー濃度検知器として利用される場合を例として説明したが、これに限らず、パターンコイル１０１及びパターン抵抗１０２を含むＬＣ発振回路を用いて、それらが形成された平面に対向する所定空間の透磁率を検知する透磁率検知器であれば同様に適用可能である。
In this embodiment, in the
１ コントローラ
１０ ＣＰＵ
１１ タイマ
２０ ＲＯＭ
３０ ＲＡＭ
４０ ＤＭＡＣ
５０ ＡＳＩＣ
６０ 入出力制御ＡＳＩＣ
６１ カウンタ
６２ リード信号取得部
６３ カウント値出力部
７０ 水晶発振回路
１００ 透磁率センサ
１０１ パターンコイル
１０２ パターン抵抗
１０３ 第一コンデンサ
１０４ 第二コンデンサ
１０５ フィードバック抵抗
１０６、１０７ アンバッファＩＣ
１０８ 出力端子
２００ 画像形成装置
２０１ 給紙トレイ
２０２ 給紙ローラ
２０３ レジストローラ
２０４ 用紙
２０５ 搬送ベルト
２０６Ｋ、２０６Ｃ、２０６Ｍ、２０６Ｙ 画像形成部
２０７ 駆動ローラ
２０８ 従動ローラ
２０９Ｋ、２０９Ｃ、２０９Ｍ、２０９Ｙ 感光体ドラム
２１０Ｋ、２１０Ｃ、２１０Ｍ、２１０Ｙ 帯電器
２１１ 光書き込み装置
２１２Ｋ、２１２Ｃ、２１２Ｍ、２１２Ｙ 現像器
２１２ａ センサ取り付け面
２１２ｂ、２１２ｃ 搬送スクリュー
２１２ｄ、２１２ｅ、２１２ｆ、２１２ｇ 軸受け
２１３Ｋ、２１３Ｃ、２１３Ｍ、２１３Ｙ 感光体クリーナ
２１５Ｋ、２１５Ｃ、２１５Ｍ、２１５Ｙ 転写器
２１６ 定着器
1
11
30 RAM
40 DMAC
50 ASIC
60 I / O control ASIC
61
DESCRIPTION OF
Claims (5)
基板上に平面パターンによって形成され、前記所定空間の透磁率によってインダクタンスが変化するコイルと、
前記コイルと共振電流ループを構成するように接続されたコンデンサと、
前記共振電流ループの一部の電位に応じた信号を出力する出力端子と、
前記共振電流ループに直列に接続され、前記基板上に形成された前記コイルと同一面上につづら折状の平面パターンによって形成されたパターン抵抗と、
前記コイルの形成面が対向する面よりも熱伝導性が高く、前記基板上において前記コイル及び前記パターン抵抗を含む連続する範囲を覆うように設けられ、前記コイルの形成面が前記所定空間に対向した状態で前記透磁率検知器を固定するための接着層と、
を含むことを特徴とする透磁率検知器。 A magnetic permeability detector that outputs a signal having a frequency corresponding to the magnetic permeability of a predetermined space,
A coil formed on a substrate in a planar pattern, the inductance of which varies depending on the magnetic permeability of the predetermined space;
A capacitor connected to form a resonant current loop with the coil;
An output terminal for outputting a signal corresponding to a potential of a part of the resonance current loop;
A pattern resistor connected in series to the resonant current loop and formed by a folded planar pattern on the same plane as the coil formed on the substrate;
The coil formation surface is higher in thermal conductivity than the opposing surface, and is provided so as to cover a continuous range including the coil and the pattern resistance on the substrate, and the coil formation surface faces the predetermined space. An adhesive layer for fixing the magnetic permeability detector in a state where
A magnetic permeability detector comprising:
前記透磁率検知器は、
基板上に平面パターンによって形成され、前記所定空間の透磁率によってインダクタンスが変化するコイルと、
前記コイルと共振電流ループを構成するように接続されたコンデンサと、
前記共振電流ループの一部の電位に応じた信号を出力する出力端子と、
前記共振電流ループに直列に接続され、前記基板上に形成された前記コイルと同一面上につづら折状の平面パターンによって形成されたパターン抵抗と、
前記コイルの形成面が対向する面よりも熱伝導性が高く、前記基板上において前記コイル及び前記パターン抵抗を含む連続する範囲を覆うように設けられ、前記コイルの形成面が前記所定空間に対向した状態で前記透磁率検知器を固定するための接着層と、
を含み、
前記接着層により前記コイルの形成面が前記所定空間に対向した状態で取り付けられることを特徴とする透磁率検知器の取り付け方法。 A method of attaching a magnetic permeability detector that outputs a signal having a frequency corresponding to the magnetic permeability of a predetermined space,
The magnetic permeability detector is
A coil formed on a substrate in a planar pattern, the inductance of which varies depending on the magnetic permeability of the predetermined space;
A capacitor connected to form a resonant current loop with the coil;
An output terminal for outputting a signal corresponding to a potential of a part of the resonance current loop;
A pattern resistor connected in series to the resonant current loop and formed by a folded planar pattern on the same plane as the coil formed on the substrate;
The coil formation surface is higher in thermal conductivity than the opposing surface, and is provided so as to cover a continuous range including the coil and the pattern resistance on the substrate, and the coil formation surface faces the predetermined space. An adhesive layer for fixing the magnetic permeability detector in a state where
Including
A method of attaching a magnetic permeability detector, wherein the adhesive layer is attached in a state where a surface on which the coil is formed faces the predetermined space.
前記静電潜像を現像するためのトナーを含む現像剤を収容する現像剤収容部と、
前記現像剤収容部における現像剤中のトナーの濃度を検知するトナー濃度検知器と、
を含み、
前記トナー濃度検知器は、
基板上に平面パターンによって形成され、前記所定空間の透磁率によってインダクタンスが変化するコイルと、
前記コイルと共振電流ループを構成するように接続されたコンデンサと、
前記共振電流ループの一部の電位に応じた信号を出力する出力端子と、
前記共振電流ループに直列に接続され、前記基板上に形成された前記コイルと同一面上につづら折状の平面パターンによって形成されたパターン抵抗と、
前記コイルの形成面が対向する面よりも熱伝導性が高く、前記基板上において前記コイル及び前記パターン抵抗を含む連続する範囲を覆うように設けられ、前記コイルの形成面が前記現像剤収容部に対向した状態で前記トナー濃度検知器を固定するための接着層と、
を含み、
前記トナー濃度検知器が前記接着層により、前記コイルの形成面が前記現像剤収容部に対向した状態で取り付けられていることを特徴とする現像装置。 A developing device for developing an electrostatic latent image in an image forming apparatus,
A developer containing portion containing a developer containing toner for developing the electrostatic latent image;
A toner concentration detector for detecting the concentration of toner in the developer in the developer container;
Including
The toner concentration detector
A coil formed on a substrate in a planar pattern, the inductance of which varies depending on the magnetic permeability of the predetermined space;
A capacitor connected to form a resonant current loop with the coil;
An output terminal for outputting a signal corresponding to a potential of a part of the resonance current loop;
A pattern resistor connected in series to the resonant current loop and formed by a folded planar pattern on the same plane as the coil formed on the substrate;
The coil formation surface is higher in thermal conductivity than the opposing surface, and is provided so as to cover a continuous range including the coil and the pattern resistance on the substrate, and the coil formation surface is the developer container An adhesive layer for fixing the toner concentration detector in a state opposite to
Including
The developing device according to claim 1, wherein the toner density detector is attached by the adhesive layer in a state where a surface on which the coil is formed faces the developer accommodating portion.
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