JPH089653Y2 - Toner detection sensor circuit - Google Patents
Toner detection sensor circuitInfo
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- JPH089653Y2 JPH089653Y2 JP1989042560U JP4256089U JPH089653Y2 JP H089653 Y2 JPH089653 Y2 JP H089653Y2 JP 1989042560 U JP1989042560 U JP 1989042560U JP 4256089 U JP4256089 U JP 4256089U JP H089653 Y2 JPH089653 Y2 JP H089653Y2
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Description
【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、トナー検知用センサ回路に関し、更に詳し
くいえば、複写機、レーザプリンタ等において、トナー
の有無を検知するエンプティセンサとして利用されるも
のであり、特に、感度を高めて作動距離を長くできるよ
うにしたトナー検知用センサ回路に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention relates to a toner detection sensor circuit, and more specifically, it is used as an empty sensor for detecting the presence or absence of toner in a copying machine, a laser printer or the like. In particular, the present invention relates to a toner detection sensor circuit which has a high sensitivity and a long working distance.
従来、複写機やレーザプリンタ等において、各種のト
ナー検知用のセンサを用いたものが知られていた（例え
ば、特開昭62-14038号公報、特開昭61-196257号公報、
特開昭61-109080号公報、特開昭61-112175号公報、特開
昭60-176070号公報参照）。Conventionally, in a copying machine, a laser printer, or the like, those using various toner detection sensors have been known (for example, JP-A-62-14038 and JP-A-61-196257,
See JP-A-61-109080, JP-A-61-112175, and JP-A-60-176070).
上記トナー検知用のセンサとしては、トナー濃度を検
知するセンサと、トナーの有無を検知するセンサ（エン
プティセンサ）とがある。As the toner detection sensor, there are a sensor that detects the toner density and a sensor (empty sensor) that detects the presence or absence of toner.
また、トナー（現像剤）には、鉄粉のよな磁性体の周
囲にトナーを付着させた一成分系トナー（又は1.5成分
系トナー）と、磁性体とトナーとが混在した二成分系ト
ナーとがある。The toner (developer) is a one-component toner (or 1.5-component toner) in which toner is attached around a magnetic substance such as iron powder, and a two-component toner in which a magnetic substance and toner are mixed. There is.
上記トナーの有無を検知するセンサ（エンプティセン
サ）は、通常の場合、一成分系トナーの検知に用い、ト
ナーの濃度を検知するセンサは、二成分系トナーの検知
に用いる。The sensor (empty sensor) for detecting the presence or absence of toner is usually used for detecting one-component toner, and the sensor for detecting the toner concentration is used for detecting two-component toner.
本考案の対象とするのは、一成分系トナーを用いたも
のであり、トナーの有無を非接触で検知するためのセン
サ（エンプティセンサ）である。The object of the present invention is a sensor using a one-component toner, and a sensor (empty sensor) for detecting the presence or absence of toner in a non-contact manner.
このようなトナー検知用センサとしては、従来次のよ
うなものが知られていた。As such a toner detecting sensor, the following one has been conventionally known.
第５図は、従来例におけるトナー検知用センサ回路の
説明図であり、（Ａ）はセンサ回路の原理説明図、
（Ｂ）はコイルの配置説明図である。FIG. 5 is an explanatory view of a toner detection sensor circuit in a conventional example, (A) is an explanatory view of the principle of the sensor circuit,
(B) is an explanatory view of the arrangement of the coils.
図において、L1は第１のコイル、L2は第２のコイル、
L3は第３のコイル、eiは交流電源を示す。In the figure, L 1 is the first coil, L 2 is the second coil,
L 3 is a third coil, and ei is an AC power supply.
第１のコイルL1と第２のコイルL2とは、差動トランス
を構成するようになっており、前記コイルに発生する電
圧V1、V2は図示のように逆向きとなっている。The first coil L 1 and the second coil L 2 form a differential transformer, and the voltages V 1 and V 2 generated in the coils are in opposite directions as shown in the figure. .
第３のコイルL3は出力コイルであり、前記電圧V1とV2
との差に（V1−V2）が出力される。The third coil L 3 is an output coil, and the voltages V 1 and V 2
(V 1 −V 2 ) is output as the difference between and.
この出力電圧（V1−V2）を検出することにより、トナ
ーの検知を行うものである（実際には、基準値との位相
差を検出）。By detecting the output voltage (V 1 -V 2), and performs detection of a toner (in fact, detects the phase difference between the reference value).
また、上記のコイルL1、L2、L3は、例えば（Ｂ）のよ
うに配置されている。The coils L 1 , L 2 , and L 3 are arranged as shown in (B), for example.
即ち、第２のコイルL2を外側に配置し、その上に第３
のコイル（出力コイル）を置き、更にその上に第１のコ
イルL1を積層配置する。That is, the second coil L 2 is placed on the outside, and the third coil L 2 is placed on the outside.
The coil (output coil) is placed, and the first coil L 1 is further stacked and arranged thereon.
そして、第２のコイルを配置した面を、一成分系トナ
ーの磁性体（磁性粉）に近接させて配置する。Then, the surface on which the second coil is arranged is arranged close to the magnetic substance (magnetic powder) of the one-component toner.
このようにすると、上記磁性体の有無により、透磁率
μが変化する。透磁率μが変化すると、第３のコイルL3
から出力される電圧V1−V2が変化するから、この変化に
よりトナーの有無が検知可能となる。By doing so, the magnetic permeability μ changes depending on the presence or absence of the magnetic body. When the permeability μ changes, the third coil L 3
Since the voltage V 1 -V 2 output from changes, the presence or absence of toner can be detected by this change.
上記のようなトナー検知用センサを用いて、一成分系
トナーの有無を検知する場合、トナー等を入れたカート
リッジに取り付けて使用するのが一般的である。When the presence or absence of the one-component toner is detected using the toner detection sensor as described above, it is generally used by attaching it to a cartridge containing toner or the like.
ところで、最近、トナーだけでなく、各種の現像用装
置等の一式を１つのカートリッジ内に収納し、トナーが
無くなったらカートリッジを使い捨てにするものが開発
されている。By the way, recently, not only the toner but also a set of various developing devices and the like are housed in one cartridge, and when the toner is used up, the cartridge is made disposable.
このような使い捨て型のカートリッジは、なるべく低
コストにする要請がある。したがって、再利用可能な部
品は、なるべく再利用することによりカートリッジのコ
ストを低減する必要がある。Such a disposable cartridge is required to be as low cost as possible. Therefore, reusable parts need to be reused as much as possible to reduce the cost of the cartridge.
そこで、上記トナー検知用センサをカートリッジの内
部ではなく、外側部に取りはずし自在に設け、カートリ
ッジを捨てる時に上記センサのみを取りはずして再利用
することが考えられる。Therefore, it is conceivable that the toner detecting sensor is detachably provided not on the inside of the cartridge but on the outside, and only the sensor is detached and reused when the cartridge is discarded.
しかし、カートリッジは樹脂で作られており、機械的
強度を保つ必要があるため、所定の厚さを確保しなけれ
ばならない。However, since the cartridge is made of resin and it is necessary to keep the mechanical strength, it is necessary to secure a predetermined thickness.
このため、カートリッジに外付けしたトナー検知用セ
ンサは、一成分系トナーを構成する磁性体との距離が大
きくなり、非接触で遠距離からのトナー検知をしなけれ
ばならない。For this reason, the toner detection sensor externally attached to the cartridge has a large distance from the magnetic material forming the one-component toner, and must detect toner from a long distance without contact.
そして、従来のセンサでは、センサと磁性体との距離
が大きくなると、感度が低くなり、実質的にトナーの検
知ができなかった。In the conventional sensor, when the distance between the sensor and the magnetic material increases, the sensitivity decreases, and toner cannot be substantially detected.
第６図は、従来例におけるトナー検知用センサの出力
特性を示した図である。FIG. 6 is a diagram showing the output characteristic of the toner detection sensor in the conventional example.
図の横軸はセンサと一成分系トナーを構成する磁性体
との距離（μｍ）を示し、縦軸はセンサの出力電圧
（Ｖ）を示す。The horizontal axis of the figure shows the distance (μm) between the sensor and the magnetic substance forming the one-component toner, and the vertical axis shows the output voltage (V) of the sensor.
この曲線における傾斜は感度を示し、傾斜が急な程、
感度が高いことを示す。The slope in this curve indicates sensitivity, the steeper the slope,
Shows high sensitivity.
曲線ア〜オは、センサと磁性体との距離が約1000（μ
ｍ）までの間で実験したものであり、曲線アが最も感度
が高く、オが最も悪い曲線である。The curves a to o show that the distance between the sensor and the magnetic substance is approximately 1000 (μ
It was the experiment up to m), and curve a is the most sensitive and o is the worst.
即ち、従来のトナー検知用センサの実験例では、ほぼ
600（μｍ）前後で感度が非常に悪くなり、それ以上離
れた状態では、トナーの検知ができないことが明らかで
ある。That is, in the experimental example of the conventional toner detection sensor,
It is clear that the sensitivity becomes very poor around 600 (μm), and the toner cannot be detected when the distance is further away.
上記のような従来のものにおいては、次のような欠点
があった。The conventional device as described above has the following drawbacks.
（１） 一成分系トナーを用い、現像装置等の一式を１
つのカートリッジに収納し、使い捨て型としたカートリ
ッジに、トナー検知用のセンサを外付けし、非接触でト
ナーの有無を検知する場合には、センサとトナーとの距
離が大きく、前記センサの感度が不足しているため、ト
ナーの検知をすることとは困難であった。(1) Use a one-component toner,
One toner cartridge is housed in one cartridge, and a toner detection sensor is externally attached to the cartridge, and when the presence or absence of toner is detected in a non-contact manner, the distance between the sensor and toner is large and the sensitivity of the sensor is high. Due to the shortage, it was difficult to detect the toner.
（２） トナー検知用のセンサを高感度にするため、コ
アを入れたり、コイル径を大きくすることも考えられる
が、このようにすると、周囲の磁界からの影響があり、
誤動作の原因ともなって実現不可能であった。(2) In order to increase the sensitivity of the toner detection sensor, it may be possible to insert a core or increase the coil diameter. However, in this case, there is an influence from the surrounding magnetic field,
It was impossible to realize due to malfunction.
また、センサが大型化し、高価となる欠点があった。 Further, there is a drawback that the sensor becomes large and expensive.
本考案は、上記のような従来の欠点を解消し、トナー
検知用センサの感度を向上させて作動距離を長くし、ト
ナー検知用センサをカートリッジに外付けしても、非接
触で十分にトナーの有無が検知できるようにし、かつト
ナー検知用センサを小型で低コストにすることを目的と
する。The present invention eliminates the above-mentioned conventional drawbacks, improves the sensitivity of the toner detection sensor to increase the working distance, and even if the toner detection sensor is externally attached to the cartridge, the toner is sufficiently contactless. The purpose is to make it possible to detect the presence or absence of toner, and to make the toner detection sensor small and low cost.
上記の目的を達成するため、本考案は次のようにした
ものである。In order to achieve the above object, the present invention is as follows.
第１図は、本考案のブロック図である。図において、
30は発振器、31はインピーダンス変換回路、32は増幅器
（アンプ）、33は位相比較器、34はフィルタ、OUTは出
力端子、C1はコンデンサ、L1は第１のコイル、L2は第２
のコイル、L3は第３のコイルを示す。FIG. 1 is a block diagram of the present invention. In the figure,
30 is an oscillator, the impedance conversion circuit 31, 32 is an amplifier, 33 is a phase comparator, 34 is a filter, OUT is an output terminal, the capacitor C1, L 1 is a first coil, L 2 is the second
Coil, L 3 indicates a third coil.
第１のコイルL1と第２のコイルL2とは、図示のように
差動トランスを構成するように差動的に結合されてお
り、第３のコイルL3を出力コイルとしたものである。The first coil L 1 and the second coil L 2 are differentially coupled to form a differential transformer as shown, and the third coil L 3 is used as an output coil. is there.
第３のコイルL3には、第１及び第２のコイルL1及びL2
による誘電電圧が発生し、出力信号を出す。The third coil L 3 includes first and second coils L 1 and L 2.
A dielectric voltage is generated due to, and an output signal is output.
第３のコイルL3とコンデンサC1とは、並列共振回路を
構成し、前記並列共振回路の共振周波数ｆ0は、励振回
路を構成する発振器30の発振周波数の近傍に設定してお
く。The third coil L 3 and the capacitor C 1 form a parallel resonance circuit, and the resonance frequency f 0 of the parallel resonance circuit is set near the oscillation frequency of the oscillator 30 forming the excitation circuit.
そして、例えば第２のコイルL2をトナーに最も近い位
置に設けると、この第２のコイルL2の磁路の透磁率μが
変化するため、電圧V2が変化する。Then, for example, when the second coil L 2 is provided at the position closest to the toner, the magnetic permeability μ of the magnetic path of the second coil L 2 changes, so that the voltage V 2 changes.
この電圧V2の変化が第３のコイルL3に影響し、上記並
列共振回路の出力（位相）が変化する。This change in voltage V 2 affects the third coil L 3 , and the output (phase) of the parallel resonant circuit changes.
なお、電圧V2が変化すると、並列共振回路の出力（位
相）が変化する理由は次の通りである。以下の説明で
は、V1、V2、V3、Vd、VRは全てベクトルで示してある。The reason why the output (phase) of the parallel resonant circuit changes when the voltage V 2 changes is as follows. In the following description, V 1 , V 2 , V 3 , V d and V R are all shown as vectors.
図１において、電磁結合による損失を考慮しなけれ
ば、第３のコイルL3には、第１のコイルL1による誘起電
圧V1と、第２のコイルL2による誘起電圧V2が発生する。
このため、第３のコイルL3に誘起する電圧をV1、V2と図
示したが、実際には前記コイル間の電磁結合による損失
が存在するため、第３のコイルL3に誘起する電圧は、第
１のコイルL1による誘起電圧V1と、第２のコイルL2によ
る誘起電圧V1と、前記損失による抵抗成分、すなわち、
等価的な損失抵抗成分（以下「抵抗Ｒ」と記す）に発生
する電圧（以下「VR」と記す）とのベクトル和の電圧で
ある。In FIG. 1, if the loss due to electromagnetic coupling is not considered, the induced voltage V 1 due to the first coil L 1 and the induced voltage V 2 due to the second coil L 2 are generated in the third coil L 3. .
Therefore, the voltages induced in the third coil L 3 are shown as V 1 and V 2 , but in reality there is a loss due to electromagnetic coupling between the coils, and therefore the voltage induced in the third coil L 3 is is the induced voltages V 1 of the first coil L 1, and the induced voltages V 1 of the second coil L 2, the resistance component due to the loss, i.e.,
The voltage of the vector sum of the voltage (hereinafter referred to as "V R") generated equivalent loss resistance component (hereinafter referred to as "the resistance R").
また、第３のコイルL3とコンデンサC1で並列共振回路
を構成しており、その出力電圧をV3とすると、前記出力
電圧V3は前記ベクトル和（V3＝V1＋V2＋VR）の電圧とな
る。但し、この場合、V1とV2は180°の位相差（逆位
相）であるため、V1＋V2はV1とV2の差の電圧（以下
「Vd」と記す）に等しい。Further, when a parallel resonance circuit is configured by the third coil L 3 and the capacitor C 1, and its output voltage is V 3 , the output voltage V 3 is the vector sum (V 3 = V 1 + V 2 + V R ) It becomes the voltage of. However, in this case, since V 1 and V 2 have a 180 ° phase difference (opposite phase), V 1 + V 2 is equal to the difference voltage between V 1 and V 2 (hereinafter referred to as “V d ”).
先ず、前記並列共振回路が純粋なLC回路と考えると、
第３のコイルL3には第１のコイルL1により誘起した電圧
V1と、第２のコイルL2により誘起した電圧V2とのベクト
ル和の電圧Vd（Vd＝V1＋V2）が誘起する（｜Vd｜＝｜V1
｜−｜V2｜）。この場合、V1とV2は180°の位相差があ
るので、その絶対値の間に｜V1｜＞｜V2｜の関係であれ
ば、電圧Vd＝V1＋V2は電圧V1と同相の電圧となる。First, considering that the parallel resonant circuit is a pure LC circuit,
The voltage induced by the first coil L 1 is applied to the third coil L 3.
And V 1, the voltage V d of the vector sum of the voltage V 2 which is induced by the second coil L 2 (V d = V 1 + V 2) is induced (| V d | = | V 1
| - | V 2 |). In this case, since V 1 and V 2 have a phase difference of 180 °, if the relationship of | V 1 |> | V 2 | is between the absolute values, voltage V d = V 1 + V 2 is The voltage is in phase with 1 .
次に、前記コイル間の電磁結合による損失を考慮する
と、前記抵抗Ｒによる電圧VRが存在する。この場合、前
記電圧VRは電圧V1、V2に対して90°の位相差があり、略
一定の電圧値（｜VR｜）である。従って、実際の並列共
振回路では、出力電圧V3は、電圧Vdと電圧VRとのベクト
ル和（V3＝Vd＋VR）となる。この場合、電圧V1に対する
電圧V3の位相角をθ１とすると、θ１はθ１＜π/2の関
係となる（V1に対してθ１の位相差がある）。Then, considering the loss due to electromagnetic coupling between the coils, the voltage V R is present due to the resistor R. In this case, the voltage V R has a phase difference of 90 ° with respect to the voltages V 1 and V 2 and has a substantially constant voltage value (| V R |). Therefore, in the actual parallel resonant circuit, the output voltage V 3 is the vector sum of the voltage V d and the voltage V R (V 3 = V d + V R ). In this case, when .theta.1 the phase angle of the voltage V 3 for the voltage V 1, .theta.1 is .theta.1 <(a phase difference of V 1 with respect to θ1) π / 2 for a relationship.
例えば、電圧V2が小さい状態（｜V1｜＞｜V2｜）か
ら、大きくなった（｜V2｜＞｜V1｜）とする。この場
合、電圧VR、及びV1が一定で電圧V2のみが大きくなり、
その絶対値が｜V2｜＞｜V1｜の関係になったとする。こ
のような状態では、電圧Vd（｜Vd｜＝｜V2｜−｜V1｜）
は電圧V2と同相になる。For example, assume that the voltage V 2 is small (| V 1 |> | V 2 |) and becomes large (| V 2 |> | V 1 |). In this case, the voltages V R and V 1 are constant and only the voltage V 2 becomes large,
Assume that the absolute value has a relationship of | V 2 |> | V 1 |. In this state, the voltage V d (| V d | = | V 2 | - | V 1 |)
Becomes in phase with voltage V 2 .
そして、出力電圧V3は、電圧Vdと、電圧VRとのベクト
ル和（V3＝Vd＋VR）となる。この場合、電圧V1に対する
電圧V3の位相角をθ２とすると、θ２は、θ２＞π/2の
関係となる（V1に対してθ２の位相差がある）。従っ
て、位相角θ１、θ２の間にはθ１＜θ２の関係が成り
立つ。すなわち、電圧V2が変化すると、並列共振回路の
出力（位相）が変化する。The output voltage V 3 is the vector sum of the voltage V d and the voltage V R (V 3 = V d + V R ). In this case, if the phase angle of the voltage V 3 with respect to the voltage V 1 is θ2, θ2 has a relationship of θ2> π / 2 (there is a phase difference of θ2 with respect to V 1 ). Therefore, the relationship of θ1 <θ2 is established between the phase angles θ1 and θ2. That is, when the voltage V2 changes, the output (phase) of the parallel resonant circuit changes.
上記共振回路の出力は、インピーダンス変換回路31を
通り、増幅器32で増幅され、位相比較器33に入力する。The output of the resonance circuit passes through the impedance conversion circuit 31, is amplified by the amplifier 32, and is input to the phase comparator 33.
この位相比較器33では、前記増幅器32からの出力信号
を、発振器30からの信号と位相比較し、フィルタ34を通
して出力端子OUTに出力する。In the phase comparator 33, the output signal from the amplifier 32 is phase-compared with the signal from the oscillator 30, and is output to the output terminal OUT through the filter 34.
この時の位相比較出力により、トナーの有無を判断で
きる。The presence or absence of toner can be determined from the phase comparison output at this time.
本考案では、上記のように、出力コイルを構成する第
３のコイルL3と、コンデンサC1との並列共振回路の出力
に、インピーダンス変換回路を接続することにより、前
記並列共振回路の選択度Ｑを大にし、位相変化を大きく
する。According to the present invention, as described above, the impedance conversion circuit is connected to the output of the parallel resonance circuit of the third coil L 3 forming the output coil and the capacitor C1, so that the selectivity Q of the parallel resonance circuit is increased. To increase the phase change.
なお、並列共振回路の選択度Ｑを大にすると、並列共
振回路の出力の位相変化が大きくなる理由は次の通りで
ある。先ず、インピーダンス変換回路を設けることによ
り、選択度Ｑが大きくなる理由を説明する。The reason why the phase change of the output of the parallel resonant circuit becomes large when the selectivity Q of the parallel resonant circuit becomes large is as follows. First, the reason why the selectivity Q is increased by providing the impedance conversion circuit will be described.
本願考案のインピーダンス変換回路31がない場合の回
路では、第３のコイルL3とコンデンサC1の並列共振回路
の出力側に後段回路（例えば、アンプ）が接続されてい
る。この場合、前記後段回路の入力インピーダンスの抵
抗成分を抵抗ｒとすると、前記抵抗が前記並列共振回路
に並列接続された回路となる。In the circuit without the impedance conversion circuit 31 of the present invention, a second-stage circuit (for example, an amplifier) is connected to the output side of the parallel resonance circuit of the third coil L 3 and the capacitor C 1. In this case, assuming that the resistance component of the input impedance of the latter-stage circuit is the resistance r, the circuit is such that the resistance is connected in parallel to the parallel resonance circuit.
また、本願考案の回路では並列共振回路の出力側にイ
ンピーダンス変換回路31が接続され、更にインピーダン
ス変換回路31の出力側に前記後段回路が接続された回路
構成である。この場合、インピーダンス変換回路31の入
力インピーダンスの抵抗成分を抵抗Riとすれば、前記抵
抗Ri（Ri＞ｒの関係がある）が前記並列共振回路に並列
接続された回路となる。Further, the circuit of the present invention has a circuit configuration in which the impedance conversion circuit 31 is connected to the output side of the parallel resonant circuit, and the latter stage circuit is further connected to the output side of the impedance conversion circuit 31. In this case, if the resistance component of the input impedance of the impedance conversion circuit 31 is the resistance R i , the resistance R i (the relationship of R i > r) is connected in parallel to the parallel resonant circuit.
ところで並列共振回路では、選択度Ｑは抵抗成分
（Ri、或いはｒを含む抵抗成分）に比例する。このた
め、前記抵抗Ri、ｒの間にRi＞ｒの関係を持たせれば、
本願考案の回路のＱを大きくすることができる。すなわ
ち、本願考案ではインピーダンス変換回路31を設けるこ
とにより、前記抵抗Riを大きくすることができるので、
前記インピーダンス変換回路無しの回路よりも選択度Ｑ
を大きくすることができる。By the way, in the parallel resonance circuit, the selectivity Q is proportional to the resistance component (R i or the resistance component including r). Therefore, if a relationship of R i > r is given between the resistors R i and r,
The Q of the circuit of the present invention can be increased. That is, in the present invention, the resistance R i can be increased by providing the impedance conversion circuit 31,
The selectivity Q is higher than that of the circuit without the impedance conversion circuit.
Can be increased.
次に、並列共振回路の選択度Ｑを大にすると、並列共
振回路の出力の位相変化が大きくなる理由を説明する。
一般的に並列共振回路では、選択度Ｑに比例した電圧
（元の電圧のＱ倍の電圧）が発生することは周知のこと
である。前記のように電圧Vdは電圧V1と電圧V2のベクト
ル和の電圧（Vd＝V1＋V2）であり、出力電圧V3は、前記
電圧Vdと、電圧VRとのベクトル和（V3＝Vd＋VR＝V1＋V2
＋VR）となる。Next, the reason why the phase change of the output of the parallel resonant circuit increases when the selectivity Q of the parallel resonant circuit is increased will be described.
It is well known that a voltage that is proportional to the selectivity Q (a voltage that is Q times the original voltage) is generally generated in the parallel resonance circuit. As described above, the voltage V d is the vector sum voltage of the voltage V 1 and the voltage V 2 (V d = V 1 + V 2 ), and the output voltage V 3 is the vector of the voltage V d and the voltage V R. Sum (V 3 = V d + V R = V 1 + V 2
+ V R ).
この場合、電圧VRは一定であり、電圧V1、V2が選択度
Ｑに比例して変化する。選択度Ｑが小さい場合は電圧
V1、V2も小さい。この場合電圧V3は前記の関係があるの
で、その変化範囲を求めると次のようになる。In this case, the voltage V R is constant, and the voltages V 1 and V 2 change in proportion to the selectivity Q. Voltage when the selectivity Q is small
V 1 and V 2 are also small. In this case, the voltage V 3 has the above relationship, and the range of change is as follows.
すなわち、V3＝Vd＋VR＝V1＋V2＋VRの関係があるの
で、この関係式において、V2＝０とすればV3＝V1＋VRと
なる。この場合、電圧V1に対する電圧V3の位相角をΦ１
とすれば、Φ１＜π/2の関係となる。また、V1＝０とす
ればV3＝V2＋VRとなる。この場合、前記電圧V1に対する
電圧V3の位相角をΦ２とすれば、Φ２＞π/2の関係とな
る。従って、電圧V3は前記Φ１〜Φ２の範囲で変化する
ことになり、その変化する位相角の範囲はφ１となる
（φ１＝Φ２−Φ１）。That is, since there is a relation of V 3 = V d + V R = V 1 + V 2 + V R, in this relation, a V 3 = V 1 + V R if V 2 = 0. In this case, the phase angle of voltage V 3 with respect to voltage V 1 is Φ 1
Then, the relationship of Φ1 <π / 2 is established. Further, if V 1 = 0, then V 3 = V 2 + V R. In this case, if the phase angle of the voltage V 3 with respect to the voltage V 1 is Φ2, Φ2> π / 2. Therefore, the voltage V 3 changes within the range of Φ1 to Φ2, and the range of the changing phase angle is Φ1 (Φ1 = Φ2-Φ1).
また、選択度Ｑが大きくなるとそれに比例して前記電
圧V1、V2も大きくなる（｜V1｜、｜V2｜が大になる）。
このため、電圧V1、V2は大きくなるが、電圧VRは一定の
ままである。Further, as the selectivity Q increases, the voltages V 1 and V 2 also increase in proportion thereto (| V 1 | and | V 2 | increase).
Therefore, the voltages V 1 and V 2 increase, but the voltage V R remains constant.
この場合にも、V3＝Vd＋VR＝V1＋V2＋VRの関係がある
ので、この関係式において、V2＝０とすればV3＝V1＋VR
となる。この場合、電圧V1に対する電圧V3の位相角をΦ
３とすれば、Φ３＜π/2の関係となる。また、V1＝０と
すればV3＝V2＋VRとなる。この場合、前記電圧V1に対す
る出V3の位相角をΦ４とすれば、Φ４＞π/2の関係とな
る。従って、電圧V3は前記Φ３〜Φ４の範囲で変化する
ことになり、その変化する位相角の範囲はφ２となる
（φ２＝Φ４−Φ３）。Also in this case, there is a relation of V 3 = V d + V R = V 1 + V 2 + V R. Therefore, if V 2 = 0 in this relational expression, V 3 = V 1 + V R
Becomes In this case, the phase angle of voltage V 3 with respect to voltage V 1 is Φ
If 3, the relationship is Φ3 <π / 2. Further, if V 1 = 0, then V 3 = V 2 + V R. In this case, if the phase angle of the output V 3 with respect to the voltage V 1 is Φ4, Φ4> π / 2. Therefore, the voltage V 3 changes within the range of Φ3 to Φ4, and the range of the changing phase angle is Φ2 (Φ2 = Φ4-Φ3).
なお、選択度Ｑが大きくなった場合、電圧V1、V2が大
きくなっているので、前記Φ１とΦ３との間には、Φ１
＞Φ３の関係があり、前記Φ２とΦ４との間には、Φ２
＜Φ４の関係がある。When the selectivity Q becomes large, the voltages V 1 and V 2 become large.
> Φ3, and between Φ2 and Φ4, Φ2
<There is a relationship of Φ4.
従って、VRを一定として電圧V1、V2が大きくなれば、
位相角の変化範囲であるφ１、φ２の間にはφ１＜φ２
の関係が成り立つ。すなわち、並列共振回路の選択度Ｑ
を大にすると、前記選択度Ｑに比例して電圧V1、V2が大
きくなり、その結果、並列共振回路の出力の位相変化が
大きくなる（φ１＜φ２）。Therefore, the larger the voltage V 1, V 2 and V R is constant,
Φ1 <φ2 between φ1 and φ2 which is the phase angle change range
The relationship is established. That is, the selectivity Q of the parallel resonant circuit
Is increased, the voltages V 1 and V 2 are increased in proportion to the selectivity Q, and as a result, the phase change of the output of the parallel resonant circuit is increased (φ1 <φ2).
これにより、トナー検知用センサの感度を高くするこ
とができるものである。As a result, the sensitivity of the toner detection sensor can be increased.
上記のように構成したので、次のような作用がある。 The configuration described above has the following effects.
今、例えば第２のコイルL2をトナーに最も近い位置に
配置したとする。第１、第２、第３のコイルL1、L2、L3
は３層に積層されて使用されるから、第２のコイルL2の
みがトナーを構成する磁性体の影響を受ける。Now, for example, it is assumed that the second coil L 2 is arranged at the position closest to the toner. First, second and third coils L 1 , L 2 , L 3
Is used by being laminated in three layers, only the second coil L 2 is affected by the magnetic substance forming the toner.
したがって、トナーの量が変化すると、第２のコイル
L2の近くにある磁性体が変化したことになり、透磁率μ
を変化させる。この変化により、第３のコイルL3とコン
デンサC1から成る並列共振回路の出力位相はそれに応じ
て変化する。Therefore, when the amount of toner changes, the second coil
It means that the magnetic substance near L 2 has changed, and the magnetic permeability μ
Change. Due to this change, the output phase of the parallel resonant circuit composed of the third coil L 3 and the capacitor C 1 changes accordingly.
この位相の変化は位相比較器33で検出され、これによ
り、トナーの有無が検知できる。This change in phase is detected by the phase comparator 33, and the presence or absence of toner can be detected by this.
この場合、インピーダンス変換回路31により、上記共
振回路の選択度Ｑを大にできるから高感度となり、セン
サの作動距離を大にできる。In this case, since the impedance conversion circuit 31 can increase the selectivity Q of the resonance circuit, the sensitivity becomes high and the working distance of the sensor can be increased.
したがって、トナー検知用センサをカートリッジの外
側に取り付けても、十分にトナーの有無を検知できる。Therefore, even if the toner detection sensor is attached to the outside of the cartridge, the presence or absence of toner can be sufficiently detected.
以上本考案の実施例を図面に基づいて説明する。 The embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
第２図は、本考案の１実施例を示す回路図であり、第
１図と同符号は同一のものを示す。FIG. 2 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention, and the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same parts.
図において、INは電源入力端子、Ｅは電源、GNDはグ
ランド端子、CNTは動作点変化用制御信号端子、AOUTは
アナログ出力端子、DOUTはデジタル出力端子、Ex-ORは
排他的論理和回路、ZDはゼナーダイオードを示す。In the figure, IN is a power input terminal, E is a power supply, GND is a ground terminal, CNT is an operating point change control signal terminal, AOUT is an analog output terminal, DOUT is a digital output terminal, Ex-OR is an exclusive OR circuit, ZD indicates a Zener diode.
また、C1〜C9はコンデンサ、R1〜R9は抵抗、L1は第１
のコイル、L2は第２のコイル、L3は第３のコイル、Ｄは
ダイオード、Tr1〜Tr2はトランジスタを示す。Also, C1 to C9 capacitor, R1 to R9 are resistors, L 1 is first
, L 2 is a second coil, L 3 is a third coil, D is a diode, and Tr 1 to Tr 2 are transistors.
インピーダンス変換回路31は、トランジスタTr2、抵
抗R8、R9、コンデンサC2で構成する。The impedance conversion circuit 31 is composed of a transistor Tr 2 , resistors R8 and R9, and a capacitor C2.
第３のコイルL3とコンデンサC1とは並列共振回路を構
成し、この並列共振回路の選択度Ｑをインピーダンス変
換回路31により大にする。The third coil L 3 and the capacitor C 1 form a parallel resonance circuit, and the impedance conversion circuit 31 increases the selectivity Q of the parallel resonance circuit.
なお、発振器としては、コルピッツ型発振回路で構成
した例である。The oscillator is an example of a Colpitts oscillator circuit.
第３図は、トナー検知用センサの出力特性の比較例を
示した図（実験データ）である。FIG. 3 is a diagram (experimental data) showing a comparative example of the output characteristics of the toner detection sensor.
図において、イは従来例、ロ〜ニは本考案の上記実施
例における特性曲線を示す。In the figure, a is a conventional example, and ro-ni are characteristic curves in the above embodiment of the present invention.
本考案の上記実施例では、端子CNTより入力する動作
点変化用制御信号を変化させ、従来例と同じスケールで
実験した例である。The above embodiment of the present invention is an example in which the control signal for changing the operating point input from the terminal CNT is changed and the experiment is conducted on the same scale as the conventional example.
図の横軸はトナー検出用センサと磁性体（一成分系ト
ナーを構成する磁性体）との距離（μｍ）を示し、縦軸
はセンサの出力電圧を示す。The horizontal axis of the figure shows the distance (μm) between the toner detection sensor and the magnetic substance (the magnetic substance forming the one-component toner), and the vertical axis shows the output voltage of the sensor.
図示のように、曲線イでは傾斜がゆるやかな曲線とな
っており、ロ〜ニでは急傾斜である。As shown in the figure, the curved line a has a gentle slope, and the curved lines have a steep slope.
この曲線の傾斜はセンサの感度で表わすもので、傾斜
が急になる程、感度が高い。The slope of this curve is represented by the sensitivity of the sensor. The steeper the slope, the higher the sensitivity.
したがって、イのような従来の曲線では、感度が低い
が、ロ、ハ、ニのような本考案の曲線は高感度となるこ
とが明らかである。Therefore, it is clear that the conventional curve such as a has low sensitivity, but the curves of the present invention such as b, c, and d have high sensitivity.
結局、従来例では、ほぼ動作距離が600（μｍ）程度
になると、感度が非常に悪くなり、トナーの検出が困難
となる。After all, in the conventional example, when the operating distance is about 600 (μm), the sensitivity becomes very poor, and it becomes difficult to detect the toner.
しかし、本考案の場合には、十分高感度であることが
明らかである。However, it is clear that the present invention has sufficiently high sensitivity.
第４図は、上記実施例において、センサと磁性体との
距離を十分大きくした場合の出力特性を示す曲線（実験
データ）を示す。FIG. 4 shows a curve (experimental data) showing the output characteristics when the distance between the sensor and the magnetic body is sufficiently large in the above embodiment.
図示曲線のように、センサと磁性体との距離を10000
〔μｍ〕まで延長した場合でも、十分な感度を有するこ
とが明らかである。Set the distance between the sensor and the magnetic material to 10,000
It is apparent that even when the length is extended to [μm], the sensitivity is sufficient.
上記第３図では、動作距離は1000〔μｍ〕までの特性
であるが、本考案では、センサとトナーとの距離が1000
0〔μｍ〕、すなわち１〔cm〕になっても十分に使用で
きる感度を有することが実験によって証明された。In FIG. 3, the operating distance is a characteristic up to 1000 [μm], but in the present invention, the distance between the sensor and the toner is 1000
It has been proved by experiments that it has a sensitivity enough to be used even when it becomes 0 [μm], that is, 1 [cm].
以上説明したように、本考案によれば次のような効果
がある。As described above, the present invention has the following effects.
（１） トナー検出用センサにおける並列共振回路の出
力に、インピーダンス変換回路を接続することにより、
前記並列共振回路のＱを高くすることができ、その結
果、前記センサの感度を高くでき（従来例と比較して約
10倍）、作動距離を大きくできる（従来例の約10倍）。(1) By connecting an impedance conversion circuit to the output of the parallel resonance circuit in the toner detection sensor,
The Q of the parallel resonant circuit can be increased, and as a result, the sensitivity of the sensor can be increased (compared with the conventional example,
10 times) and working distance can be increased (about 10 times that of the conventional example).
したがって、現像装置等の使い捨て型カートリッジの
外側面等にトナー検出用センサを設け、非接触によるト
ナーの検出をすることが可能となる。Therefore, it is possible to provide a toner detection sensor on the outer surface of a disposable cartridge such as a developing device to detect the toner in a non-contact manner.
即ち、前記カートリッジの厚みだけセンサと磁性体と
が離れていても、十分にトナーの有無を検知することが
可能である。That is, even if the sensor is separated from the magnetic body by the thickness of the cartridge, it is possible to sufficiently detect the presence or absence of toner.
このため、前記使い捨て型カートリッジの外側面等
へ、本考案のトナー検出用センサを取りはずし自在に固
定し、カートリッジの交換時にセンサのみを取りはずし
て再利用することも可能となる。For this reason, the toner detection sensor of the present invention can be detachably fixed to the outer surface of the disposable cartridge, and when the cartridge is replaced, only the sensor can be detached and reused.
（２） センサの感度を高めるために、コイルにコア
（鉄心）を挿入したり、コイル径を大きくしたりするこ
となく、センサ回路の改良だけで実現できるため、トナ
ー検出用センサが大型化せず、磁気回路が複雑とならな
い。(2) In order to increase the sensitivity of the sensor, it can be realized by simply improving the sensor circuit without inserting a core (iron core) into the coil or increasing the coil diameter, so that the toner detection sensor becomes large. The magnetic circuit does not become complicated.
したがって、小型で低価格のトナー検出用センサが得
られる。Therefore, a small-sized and low-priced toner detection sensor can be obtained.
第１図は、本考案に係るトナー検知用センサ回路のブロ
ック図、 第２図は本考案の１実施例の回路図、 第３図はトナー検知用センサの出力特性の比較例を示し
た図、 第４図は上記実施例におけるセンサの出力特性を示した
図、 第５図は従来例におけるトナー検知用センサ回路の説明
図、 第６図は従来例のセンサ出力特性を示した図である。 30……発振器 31……インピーダンス変換回路 32……増幅器 33……位相比較器 34……フィルタ L1……第１のコイル L2……第２のコイル L3……第３のコイル（出力用コンデンサ） C1……コンデンサ（共振用コンデンサ）FIG. 1 is a block diagram of a toner detection sensor circuit according to the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram of an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a diagram showing a comparative example of output characteristics of the toner detection sensor. FIG. 4 is a diagram showing the output characteristics of the sensor in the above embodiment, FIG. 5 is an explanatory diagram of the toner detection sensor circuit in the conventional example, and FIG. 6 is a diagram showing the sensor output characteristics in the conventional example. . 30 …… Oscillator 31 …… Impedance conversion circuit 32 …… Amplifier 33 …… Phase comparator 34 …… Filter L 1 …… First coil L 2 …… Second coil L 3 …… Third coil (output Capacitor) C1 …… Capacitor (resonant capacitor)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 土田 敦子 東京都中央区日本橋１丁目13番１号 ティ ーディーケイ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−215863（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−86647（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−152280（ＪＰ，Ｕ) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Atsuko Tsuchida 1-13-1 Nihonbashi, Chuo-ku, Tokyo TDC Corporation (56) References JP-A-62-215863 (JP, A) JP-A-61 -86647 (JP, A) Actually opened 62-152280 (JP, U)
Claims (1)
知用センサ回路において、 第１のコイル（L1）と、 前記第１のコイル（L1）と差動的に結合され、前記トナ
ーに最も近い位置に配置される第２のコイル（L2）と、 前記第１のコイル（L1）と第２のコイル（L2）の励振用
の発振器（30）と、 前記第１のコイル（L1）と第２のコイル（L2）の出力用
コイルを構成する第３のコイル（L3）と、 前記第３のコイル（L3）と並列共振回路を構成するコン
デンサ（C1）と、 前記並列共振回路の出力に接続されたインピーダンス変
換回路（31）と、 前記インピーダンス変換回路（31）の出力を、前記発振
器（30）からの基準となる出力と位相比較する位相比較
器（33）とを設け、 前記インピーダンス変換回路（31）により、前記並列共
振回路の選択度Ｑを大きくし、感度を高めたことを特徴
とするトナー検知用センサ回路。1. A toner detection sensor circuit for detecting the presence or absence of one-component toner, the first coil (L 1), said first coil (L 1) and the difference is dynamically coupled, the toner A second coil (L 2 ) arranged at a position closest to the first coil (L 2 ); an oscillator (30) for exciting the first coil (L 1 ) and the second coil (L 2 ); A third coil (L 3 ) forming an output coil of the coil (L 1 ) and the second coil (L 2 ), and a capacitor (C 1 forming a parallel resonance circuit with the third coil (L 3 ). ), An impedance conversion circuit (31) connected to the output of the parallel resonant circuit, and a phase comparator for phase-comparing the output of the impedance conversion circuit (31) with the reference output from the oscillator (30). (33) is provided, and by the impedance conversion circuit (31), A toner detection sensor circuit having a high selectivity Q and high sensitivity.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1989042560U JPH089653Y2 (en) | 1989-04-12 | 1989-04-12 | Toner detection sensor circuit |
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| JP1989042560U JPH089653Y2 (en) | 1989-04-12 | 1989-04-12 | Toner detection sensor circuit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02133689U JPH02133689U (en) | 1990-11-06 |
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Family
ID=31554210
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1989042560U Expired - Lifetime JPH089653Y2 (en) | 1989-04-12 | 1989-04-12 | Toner detection sensor circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH089653Y2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007138746A1 (en) * | 2006-05-30 | 2007-12-06 | Diesel United, Ltd. | Magnetic substance concentration measuring device and magnetic substance concentration measuring method |
Families Citing this family (1)
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| JP5155588B2 (en) * | 2007-04-09 | 2013-03-06 | 株式会社ディーゼルユナイテッド | Conductor concentration measuring apparatus and conductor concentration measuring method |
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| JPS6078378A (en) * | 1983-10-05 | 1985-05-04 | Anritsu Corp | Metal detector |
| JPH0355895Y2 (en) * | 1986-03-18 | 1991-12-13 | ||
| JPH0781989B2 (en) * | 1986-03-18 | 1995-09-06 | ティーディーケイ株式会社 | Magnetic detection device |
-
1989
- 1989-04-12 JP JP1989042560U patent/JPH089653Y2/en not_active Expired - Lifetime
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| WO2007138746A1 (en) * | 2006-05-30 | 2007-12-06 | Diesel United, Ltd. | Magnetic substance concentration measuring device and magnetic substance concentration measuring method |
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| JPH02133689U (en) | 1990-11-06 |
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