JP2001023833A - Coil block and toner sensor - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent fluctuation in output from being caused even if a fine wire is used or the coils are subjected to vibration, shock or the like by using a self-fusing wire and winding it around a coil bobbin in a space restricted by two flanges and fusing the wire. SOLUTION: A self-fusing wire is used as wire 7 for forming coils, and the wire 7 is wound around the perimeter of a bobbin 5 between flanges 6 with a specified space. A detecting coil L1, a primary coil L2 and a reference coil L3 are formed. Leads 8 of the coils L1-L3 are fixed by binding them with terminal pins 9 in such a way that there is some slack. The coils are set on a printed board and are soldered to the printed board by a flow together with signal processing circuits. In this case, the coil winding wire 7 of the coil block is also self fused. By using a differential transformer using the coil block, a toner density sensor is formed. In this way, a small-sized toner sensor is manufactured and influence of vibration, shock or the like is reduced.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機やレーザプ
リンタなどにおいて使用するトナーの濃度、残量若しく
はトナーの有無を検知するトナーセンサ、およびそれに
使用できるコイルブロックに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a toner sensor for detecting the density and remaining amount of toner or the presence or absence of toner used in a copying machine, a laser printer, and the like, and a coil block usable for the same.

【０００２】[0002]

【従来の技術】複写機やレーザプリンタなどにおいて使
用するトナー濃度などを検知するトナーセンサとしては
差動トランス型のトナーセンサが知られている。図２
（ａ）は、差動トランス型トナーセンサのセンサ回路の
原理図であり、（ｂ）図は（ａ）図で示すセンサ回路に
おける各部での出力波形を示す。2. Description of the Related Art A differential transformer type toner sensor is known as a toner sensor for detecting a toner concentration used in a copying machine, a laser printer, or the like. FIG.
(A) is a principle diagram of a sensor circuit of a differential transformer type toner sensor, and (b) is a diagram showing output waveforms at various parts in the sensor circuit shown in (a).

【０００３】図２においてコイルブロック１は検知コイ
ルＬ１、一次コイルＬ２、基準コイルＬ３を有し、一次
コイルＬ２の励磁信号ａは一次コイルＬ２を励磁すると
同時に位相比較回路Ａへ出力される。検知コイルＬ１と
基準コイルＬ３は差動接続されて二次コイルを形成し差
動信号ｂを位相比較回路Ａへ出力する。励磁信号ａと差
動信号ｂは位相比較回路Ａとそれに続く平滑回路Ｂで処
理され位相差に応じた電圧が出力される。In FIG. 2, a coil block 1 has a detection coil L1, a primary coil L2, and a reference coil L3, and an excitation signal a of the primary coil L2 is output to a phase comparison circuit A at the same time as exciting the primary coil L2. The detection coil L1 and the reference coil L3 are differentially connected to form a secondary coil, and output a differential signal b to the phase comparison circuit A. The excitation signal a and the differential signal b are processed by the phase comparison circuit A and the subsequent smoothing circuit B, and a voltage corresponding to the phase difference is output.

【０００４】図２（ａ）に示すように、検知対象の現像
剤２の濃度等の変化による見かけ上の透磁率の変化がト
ナーセンサに設けられた差動トランスの磁束の変化とな
り、それが差動信号ｂとして検出される。さらに、上記
の信号処理により現像剤２の濃度等に応じた出力に変換
されるのである。As shown in FIG. 2A, an apparent change in the magnetic permeability due to a change in the concentration of the developer 2 to be detected is a change in the magnetic flux of the differential transformer provided in the toner sensor. Detected as a differential signal b. Further, the output is converted into an output corresponding to the density of the developer 2 by the above signal processing.

【０００５】出力調整は、磁性材料で形成されたネジコ
ア３で行う。また上記差動トランスは１次巻線と２次巻
線とを入れ替えても同様に作動する。すなわち検知コイ
ルＬ１と基準コイルＬ３を１次コイルとして、その両端
の端子に励磁信号を入力し、Ｌ２を２次コイルとして差
動信号を出力させてもよい。[0005] Output adjustment is performed with a screw core 3 formed of a magnetic material. The above-described differential transformer operates in the same manner even if the primary winding and the secondary winding are exchanged. That is, the detection coil L1 and the reference coil L3 may be used as primary coils, an excitation signal may be input to terminals at both ends thereof, and a differential signal may be output using L2 as a secondary coil.

【０００６】図２で説明した原理に基づいて作成した差
動トランスの一例を図１に示す。図１（ａ）は正面図、
（ｂ）は底面図である。図１に示すように差動トランス
４のボビン５の外周面には鍔６が所定間隔で設けられ、
各鍔６間に巻線７を巻回して上記検知コイルＬ１、一次
コイルＬ２、および基準コイルＬ３を形成する。FIG. 1 shows an example of a differential transformer made on the basis of the principle described with reference to FIG. FIG. 1A is a front view,
(B) is a bottom view. As shown in FIG. 1, flanges 6 are provided at predetermined intervals on the outer peripheral surface of the bobbin 5 of the differential transformer 4,
The detection coil L1, the primary coil L2, and the reference coil L3 are formed by winding the winding 7 between the respective flanges 6.

【０００７】検知コイルＬ１、一次コイルＬ２、基準コ
イルＬ３の各コイルの引出し線８は端子ピン９に絡げて
固定する。また、ボビン５は、その底部が樹脂成形され
た台座部１０に一体に設けられている。The lead wires 8 of the detection coil L1, the primary coil L2, and the reference coil L3 are fixed to the terminal pins 9 by being entangled. In addition, the bobbin 5 is provided integrally with a pedestal portion 10 whose bottom is formed by resin.

【０００８】図３、４に差動トランス４を用いて構成し
たトナーセンサ１１を示す。図３は縦断面図、図４は図
３に示すトナーセンサ１１のセンサカバー１２を外した
状態の平面図を示している。差動トランス４は、その台
座部１０がセンサーケース１３内にネジ止めなどにより
取り付けられ、さらに端子ピン９がセンサーケース１３
内のプリント基板１４に接続されてトナーセンサ１１が
構成される。センサーケース１３には凹部１５が設けら
れ、検知コイルＬ１が凹部１５の底面と対向するように
差動トランス４が収容される。FIGS. 3 and 4 show a toner sensor 11 constructed using the differential transformer 4. 3 is a longitudinal sectional view, and FIG. 4 is a plan view of the toner sensor 11 shown in FIG. 3 with the sensor cover 12 removed. The pedestal portion 10 of the differential transformer 4 is attached to the sensor case 13 by screws or the like.
The toner sensor 11 is configured by being connected to the printed circuit board 14 in the inside. A recess 15 is provided in the sensor case 13, and the differential transformer 4 is housed so that the detection coil L <b> 1 faces the bottom surface of the recess 15.

【０００９】このように構成したトナーセンサ１１は、
図５に示すように、トナー濃度の検出が行えるように検
出面１１ａ（凹部１５）を複写機やプリンタのトナー槽
１６内に臨ませて設けられる。トナー槽１６内には現像
剤が収容され、それを攪拌するための攪拌パドル１７が
設けられている。攪拌パドル１７には攪拌バネ１８が設
けられこれを回転することにより十分に攪拌された現像
剤を検知することができる。The toner sensor 11 configured as described above is
As shown in FIG. 5, a detection surface 11a (recess 15) is provided facing a toner tank 16 of a copying machine or a printer so that toner concentration can be detected. A developer is contained in the toner tank 16, and a stirring paddle 17 for stirring the developer is provided. A stirring spring 18 is provided on the stirring paddle 17, and by rotating the stirring spring 18, the sufficiently stirred developer can be detected.

【００１０】[0010]

【発明が解決しようとする課題】前述したように差動ト
ランス型のトナーセンサは磁気的に現像剤の濃度などを
検出するものである。現像剤の濃度などが一定であれ
ば、出力は一定でなければならない。しかし、トナーセ
ンサが激しい振動や強い衝撃を受けると極稀に出力が変
動する場合がある。これは次のような理由によると考え
られる。As described above, the differential transformer type toner sensor magnetically detects the concentration of the developer and the like. If the developer concentration is constant, the output must be constant. However, if the toner sensor is subjected to severe vibration or strong impact, the output may change very rarely. This is considered for the following reasons.

【００１１】すなわち差動トランス型の検知コイルＬ
１、一次コイルＬ２および基準コイルＬ３は機械巻きに
よりボビンに巻装される。コイル巻線は線材に一定の張
力をかけた状態で行い最後は引出し線を端子ピンに絡げ
る。この絡げの際に張力が緩むと引出し線が弛んでしま
い、これが激しい振動や強い衝撃を受けると極稀にコイ
ルの緩み、巻崩れを引き起こす。その結果差動トランス
の磁気的結合に変化が生じ出力電圧の変動を招く。That is, a differential transformer type detection coil L
1. The primary coil L2 and the reference coil L3 are wound around a bobbin by mechanical winding. The coil winding is performed with a constant tension applied to the wire, and finally the lead wire is tied to the terminal pin. If the tension is loosened during the entanglement, the lead wire will be slackened, and if this is subjected to severe vibration or strong shock, the coil will rarely loosen or collapse. As a result, a change occurs in the magnetic coupling of the differential transformer, causing a change in the output voltage.

【００１２】図６（ａ）に示すように巻崩れていないと
きは検知コイルＬ１には、図に示すような磁束が交差す
るが、振動等により巻崩れが生じて巻線（例えば引出し
線部分Ｘ）が動くと図６（ｂ）に示すように磁束密度が
異なってしまうのである。このため検知コイルＬ１と基
準コイルＬ３とのバランスが崩れ合成電圧に位相差が生
じることになる。When the winding is not broken as shown in FIG. 6A, the magnetic flux as shown in the drawing crosses the detection coil L1, but the winding is broken due to vibration or the like (for example, a lead wire portion). When X) moves, the magnetic flux density differs as shown in FIG. 6B. Therefore, the balance between the detection coil L1 and the reference coil L3 is lost, and a phase difference occurs in the combined voltage.

【００１３】近年は複写機やレーザプリンタなどの小型
化が求められ、それに伴いトナーセンサも小型化する必
要がある。トナーセンサの小型化に欠かせないのがその
主要部品である差動トランスの小型化であり、さらには
差動トランスの各コイルを形成する線材の細線化が必要
になる。In recent years, miniaturization of copiers, laser printers, and the like has been required, and accordingly, the size of the toner sensor must be reduced. Indispensable for the downsizing of the toner sensor is the downsizing of the differential transformer, which is a main component thereof, and further, it is necessary to make the wires forming each coil of the differential transformer thinner.

【００１４】細い線材を用いて巻装する際には断線を防
ぐため過大な張力はかけられない。しかし、張力が小さ
すぎると特に端子部への絡げの際に引出し線に弛みを生
じやすく出力が変動するという問題がある。When winding using a thin wire, excessive tension is not applied in order to prevent disconnection. However, if the tension is too small, there is a problem that the lead wire is apt to be loosened particularly when the wire is tied to the terminal portion, and the output fluctuates.

【００１５】本発明の目的は、上記問題点を解決し、細
い線材を用いて差動トランスを形成し、振動や衝撃を受
けても出力変動を生じないトナー濃度センサを提供する
ことにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a toner density sensor that solves the above-mentioned problems and forms a differential transformer using a thin wire, and does not cause output fluctuation even when subjected to vibration or impact.

【００１６】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明者は、差動トラン
スを形成する各コイルの引出し線に弛みを生じていても
それがコイル本体の緩みを引き起こさなければよいこと
に着目し、コイルを形成する線材に自己融着線を用い、
巻回した線材同士を融着すれば引出し線に弛みがあって
もコイル本体は緩まないことを見出した。SUMMARY OF THE INVENTION The present inventor has focused on the fact that even if the lead wire of each coil forming the differential transformer is slackened, it is sufficient that the slack does not cause the coil body to loosen. Using a self-fusing wire for the wire to be formed,
It has been found that if the wound wires are fused together, the coil body does not loosen even if the lead wire becomes loose.

【００１７】すなわち上記課題を解決するために本発明
者は第１の発明では、線材をコイルボビンに巻装してコ
イルを形成してなるコイルブロックにおいて、前記線材
を自己融着線とし、それを２つの鍔で規制した空間にて
コイルボビンに巻装し、融着させるという技術的手段を
採用した。That is, in order to solve the above-mentioned problems, in the first invention, in a coil block formed by winding a wire around a coil bobbin to form a coil, the wire is a self-fusing wire, and Technical means of winding around a coil bobbin and fusing it in a space regulated by two flanges was adopted.

【００１８】融着手段には加熱融解、温風融着、溶剤融
着、通電融着などがあるが、恒温槽中で加熱する加熱融
着が温度ムラがなく接着強度のバラツキが小さいので最
も好ましい。The fusion means includes heat fusion, hot air fusion, solvent fusion, and electric current fusion. Heat fusion in a constant-temperature bath is most preferable because there is no temperature non-uniformity and variation in adhesive strength is small.

【００１９】第２の発明では、コイルでトナーを磁気的
に検知するトナーセンサにおいて、コイルは第１の発明
のコイルブロックに形成したコイルを用いるという技術
的手段を採用した。コイルの融着は巻線後速やかに行う
ことが好ましい。According to a second aspect of the present invention, in a toner sensor for magnetically detecting toner with a coil, a technical means is employed in which a coil formed in the coil block according to the first aspect of the invention is used. It is preferable to perform the fusion of the coil immediately after winding.

【００２０】プリント基板に表面実装部品をハンダ付け
する場合にはリフローによる方法を好適に用いることが
できる。この際に、本発明のコイルブロックも基板にセ
ットしておくことで基板にハンダ付されると共に、コイ
ル巻き線も自己融着されるので、従来のトナーセンサと
比べて製造工数が増えることはない。また、予めコイル
ブロック単体で自己融着処理をしておいてもよいことは
勿論である。When soldering a surface mount component to a printed circuit board, a reflow method can be preferably used. At this time, since the coil block of the present invention is also set on the substrate and soldered to the substrate, and the coil windings are also self-fused, the number of manufacturing steps is increased compared to the conventional toner sensor. Absent. In addition, it is a matter of course that the self-fusion process may be performed on the coil block alone.

【００２１】[0021]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を実施
例に基づいて説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below based on examples.

【００２２】（実施例１）本発明のコイルブロックを図
１、２に倣って、差動トランスとして作製した。自己融
着線の線径は０．０６ｍｍとし、引出し線は少し弛ませ
た。これをプリント基板上にセットし、信号処理回路と
ともにリフローによりプリント基板にハンダ付けし、同
時にコイルブロックのコイル巻線も自己融着させた。図
７には、リフローボビンの例を示した。(Example 1) A coil block according to the present invention was manufactured as a differential transformer according to FIGS. The wire diameter of the self-fusing wire was 0.06 mm, and the lead wire was slightly loosened. This was set on a printed circuit board and soldered to the printed circuit board by reflow together with a signal processing circuit, and at the same time, the coil winding of the coil block was also self-fused. FIG. 7 shows an example of a reflow bobbin.

【００２３】このようにして、自己融着線を巻回してな
る本発明のコイルブロックを使用した差動トランスを用
いて、図３、４に倣って、本発明のトナー濃度センサを
作製した。評価はこれらのトナー濃度センサに振動を与
える前後で出力電圧値の変動幅を測定して行った。As described above, the toner density sensor of the present invention was manufactured using the differential transformer using the coil block of the present invention formed by winding the self-fusing wire, following FIGS. The evaluation was performed by measuring the fluctuation range of the output voltage value before and after applying vibration to these toner density sensors.

【００２４】その結果、変動幅の平均値は評価サンプル
数ｎ＝３０個にて０．０１Ｖ、最大値０．０４Ｖ、標準
偏差０．０２Ｖであり、振動による出力変動は僅かであ
ることが確かめられた。コイルブロックは直径５ｍｍと
なり従来のコイルブロック（直径９ｍｍ）に比べて十分
な小型化が達成できた。As a result, the average value of the fluctuation range was 0.01 V, the maximum value was 0.04 V, and the standard deviation was 0.02 V when the number of evaluation samples was n = 30. It was confirmed that the output fluctuation due to vibration was slight. Was done. The coil block had a diameter of 5 mm, which was sufficiently smaller than a conventional coil block (9 mm in diameter).

【００２５】本実施例では、振動は次の方法で与えた。
周波数５〜５．５Ｈｚ、最大加速度１Ｇ、掃引時間６０
ｓｅｃ．のサイクルで０．５時間、ＸＹＺの各方向に振
動を与えた。In this embodiment, the vibration is given by the following method.
Frequency 5-5.5Hz, maximum acceleration 1G, sweep time 60
sec. In each cycle, vibration was applied in each of XYZ directions for 0.5 hour.

【００２６】（比較例１）自己融着線でない線径０．０
６ｍｍの線材を使用したことを除いては、実施例１と同
様にしてトナー濃度センサを作製した。変動幅の平均値
は評価サンプル数ｎ＝３０個にて０．０５Ｖ、最大値
０．１９Ｖ、標準偏差値０．０６Ｖであり、振動による
出力変動が認められた。(Comparative Example 1) Non-self-bonding wire diameter 0.0
A toner concentration sensor was manufactured in the same manner as in Example 1, except that a 6 mm wire was used. The average value of the fluctuation range was 0.05 V, the maximum value was 0.19 V, and the standard deviation value was 0.06 V in the case of n = 30 evaluation samples, and the output fluctuation due to vibration was recognized.

【００２７】従来のコイルブロック（直径９ｍｍ）、自
己融着線ではない線径０．１ｍｍの線材を使用し巻線張
力を実施例１の２倍とした従来品では、変動幅の平均値
は評価サンプル数ｎ＝３０個にて０．０１Ｖ、最大値
０．０５Ｖ、標準偏差０．０２Ｖであった。In a conventional coil block (diameter: 9 mm), a wire material having a wire diameter of 0.1 mm, which is not a self-bonding wire, and having a winding tension twice that of the first embodiment, the average value of the fluctuation width is as follows. It was 0.01 V, the maximum value was 0.05 V, and the standard deviation was 0.02 V for n = 30 evaluation samples.

【００２８】従来品では線径が大きいため十分かつ余裕
のある張力がかけられたので引出し線に弛みは生じなか
った。このため自己融着線でないにもかかわらず出力変
動は僅かであり実施例１と同等であった。しかし、従来
構造では線径が大きいためコイルブロックの小型化には
限界がある。In the conventional product, since the wire diameter was large, sufficient and sufficient tension was applied, so that the lead wire did not loosen. Therefore, although the output was not a self-bonding wire, the output fluctuated slightly and was equivalent to that of Example 1. However, in the conventional structure, since the wire diameter is large, there is a limit in reducing the size of the coil block.

【００２９】[0029]

【発明の効果】本発明によれば、以上記述のような構成
および作用であるから、従来に比べ小型のトナーセンサ
を提供することができる。また、振動や衝撃による影響
が小さく信頼性の高いとなーセンサを提供することがで
きる。According to the present invention, since the configuration and operation are as described above, it is possible to provide a toner sensor that is smaller than conventional ones. Further, it is possible to provide a highly reliable sensor which is less affected by vibration and impact.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】（ａ）は、差動トランスを示す正面図である。
（ｂ）は、その底面図である。FIG. 1A is a front view showing a differential transformer.
(B) is a bottom view thereof.

【図２】差動トランス型トナーセンサの原理図である。FIG. 2 is a principle diagram of a differential transformer type toner sensor.

【図３】センサカバーを外した状態の平面図である。FIG. 3 is a plan view showing a state where a sensor cover is removed.

【図４】トナーセンサの縦断面図である。FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the toner sensor.

【図５】トナーセンサをトナーケース槽内に臨ませて設
けた状態を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a state in which a toner sensor is provided facing a toner case tank.

【図６】（ａ）は、コイルが巻崩れていないときのコイ
ルと磁束の関係を示す図である。（ｂ）はコイルが巻崩
れたときのコイルと磁束の関係を示す図である。FIG. 6A is a diagram illustrating a relationship between a coil and a magnetic flux when the coil is not broken; (B) is a figure which shows the relationship between a coil and a magnetic flux when a coil collapses.

【図７】（ａ）はリフロー用のコイルボビンの平面図で
あり、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ側面図、正面図であ
る。FIG. 7A is a plan view of a coil bobbin for reflow, and FIGS. 7B and 7C are a side view and a front view, respectively.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ コイルブロック ２ 現像剤 ３ ネジコア ４ 差動トランス ５ ボビン ６ 鍔 ７ 巻線 ８ 引出し線 ９ 端子ピン １０ 台座部 １１ トナーセンサ １１ａ 検出面 １２ センサカバー １３ センサケース １４ プリント基板 １５ 凹部 １６ トナー槽 １７ 攪拌パドル １８ 攪拌バネ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Coil block 2 Developer 3 Screw core 4 Differential transformer 5 Bobbin 6 Flange 7 Winding 8 Lead wire 9 Terminal pin 10 Pedestal part 11 Toner sensor 11a Detection surface 12 Sensor cover 13 Sensor case 14 Printed circuit board 15 Depression 16 Toner tank 17 Stirring Paddle 18 stirring spring

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｆ 31/00 Ｌ Ｆターム(参考） 2G053 AA29 AB07 BA05 CA03 DA02 DB01 2H077 DA10 DA16 DA54 5E043 AA02 AB01 FA06 5E044 AA08 AB01 BB02 CA01 Continued on the front page (51) Int.Cl. ⁷ Identification code FI Theme coat II (reference) H01F 31/00 LF term (reference) 2G053 AA29 AB07 BA05 CA03 DA02 DB01 2H077 DA10 DA16 DA54 5E043 AA02 AB01 FA06 5E044 AA08 AB01 BB02 CA01

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 線材をコイルボビンに巻装してコイルを
形成してなるコイルブロックにおいて、前記線材は自己
融着線であり、それを２つの鍔で規制した空間にてコイ
ルボビンに巻装し、融着させたことを特徴とするコイル
ブロック。In a coil block formed by winding a wire around a coil bobbin to form a coil, the wire is a self-bonding wire, and the wire is wound around the coil bobbin in a space defined by two flanges. A coil block characterized by being fused. 【請求項２】 請求項１記載のコイルブロックにおい
て、 融着に際しては、恒温槽中で加熱して融着することを特
徴とするコイルブロック。2. The coil block according to claim 1, wherein the fusion is performed by heating in a constant temperature bath. 【請求項３】 コイルでトナーを磁気的に検知するトナ
ーセンサにおいて、前記コイルは、請求項１または２記
載のコイルブロックに形成したコイルであることを特徴
とするトナーセンサ。3. A toner sensor for magnetically detecting toner with a coil, wherein the coil is a coil formed on the coil block according to claim 1.