(57)【要約】【課題】湿度による共振周波数のばらつきを抑えるＬＣ型共振回路を用いた電子部品を提供し、これを用いることにより、湿度によらず正確な検知ができるトナー濃度検知装置及びこのトナー濃度検知装置を用いた画像形成装置を提供することを課題とする。【解決手段】ボビン１３なるコイル支持体に実装された少なくとも１つのコイル１２と少なくとも１つのコンデンサとを含む共振回路を有する基板１４からなる電子部品において、ボビンの材質に吸水率０．３％以下であり、比誘電率が４以下であり、基板１４の材質に吸水率０．３％以下の材質を用いることを特徴とする。【選択図】  図１
2005031119.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボビンなるコイル支持体に実装された少なくとも１つのコイルと少なくとも１つのコンデンサとを含む共振回路を有する基板からなる電子部品において、
前記共振回路近傍の部材に吸湿しない部材を用いる
ことを特徴とする電子部品。
【請求項２】
請求項１に記載の電子部品において、
前記電子部品は、ボビンの材質に吸水率０．３％以下の材質を用いる
ことを特徴とする電子部品。
【請求項３】
請求項１または２のいずれかに記載の電子部品において、
前記電子部品は、ボビンの材質に比誘電率４以下の材質を用いる
ことを特徴とする電子部品。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の電子部品において、
前記電子部品は、基板の材質に吸水率０．３％以下の材質を用いる
ことを特徴とする電子部品。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の電子部品において、
前記電子部品は、基板の部品実装面の裏面におけるグランド線の占める割合を、裏面の面積の４０％以下とすることを特徴とする電子部品。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の電子部品を用いることを特徴とするトナー濃度検知装置。
【請求項７】
請求項６に記載のトナー濃度検知装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、湿度による発振周波数の変動が少ないＬＣ型共振回路を有する電子部品、又は、この電子部品を用いた電子写真方式の複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に備えられるトナー濃度検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機等の画像形成装置は、より高い画像品質を確保するために種々の検知装置を用いて作像プロセスの制御を行っている。
作像時に使用する現像剤の状態を管理する手段の１つとして、例えば、特許文献１、２、３、４に記載されているようなトナー濃度検知装置を用いて現像剤のトナー濃度を検知し、現像剤が常に一定のトナー濃度になるようにトナー濃度を調整するという制御がある。この制御では、現像剤のトナー濃度を正確に検知することが必要となるが、作像時の環境、特に高湿時には、トナー濃度検知装置の検知能力、具体的には検知電圧値が変化してしまい、トナー濃度の変化に対して、正確な制御が反映されない。
【０００３】
また、コイルとコンデンサとを用いたＬＣ型共振回路の電子部品では、これらを実装した基板が吸湿すると基板固有の誘電率が変化してしまい、共振周波数が変化するという問題があった。これを防止するために、特許文献５に記載されているように、基板そのものを薄型化し、面積を小型化して別途チップタイプの同調コンデンサを実装することにより、基板の吸湿による誘電率の変化が共振周波数に影響を及ぼさないようにしたものもあるが、薄型化による基板の強度の問題、同調コンデンサの実装によりコストアップ等が考えられる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２９６８９３号公報
【特許文献２】
特開２００２−２９６８９０号公報
【特許文献３】
特開２００２−２９６２４０号公報
【特許文献４】
特開２００２−２９６２３６号公報
【特許文献５】
特開２０００−４８１５３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記問題点に鑑み、本発明は、湿度による共振周波数のばらつきを抑えるＬＣ型共振回路を用いた電子部品を提供し、これを用いることにより、湿度によらず正確な検知ができるトナー濃度検知装置及びこのトナー濃度検知装置を用いた画像形成装置を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の本発明は、ボビンなるコイル支持体に実装された少なくとも１つのコイルと少なくとも１つのコンデンサとを含む共振回路を有する基板からなる電子部品において、前記共振回路近傍の部材に吸湿しない部材を用いることを特徴とする電子部品である。
【０００７】
請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の電子部品において、前記電子部品は、ボビンの材質に吸水率０．３％以下の材質を用いることを特徴とする電子部品である。
【０００８】
請求項３に記載の本発明は、請求項１または２のいずれかに記載の電子部品において、前記電子部品は、ボビンの材質に比誘電率４以下の材質を用いることを特徴とする電子部品である。
【０００９】
請求項４に記載の本発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の電子部品において、前記電子部品は、基板の材質に吸水率０．３％以下の材質を用いることを特徴とする電子部品である。
【００１０】
請求項５に記載の本発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の電子部品において、前記電子部品は、基板の部品実装面の裏面におけるグランド線の占める割合を、裏面の面積の４０％以下とすることを特徴とする電子部品である。
【００１１】
請求項６に記載の本発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の電子部品を用いることを特徴とするトナー濃度検知装置である。
請求項７に記載の本発明は、請求項６に記載のトナー濃度検知装置を用いることを特徴とする画像形成装置である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例の一つであるトナー濃度検知装置について説明する。
図１は、トナー濃度検知装置を示す斜視図である。
本トナー濃度検知装置は、図１に示すように、センサケース１１、コイル１２、コイルボビン１３、ＰＣＢ基板１４、ハーネス部１５等からなる。
【００１３】
図２は、１次コイル３１及び２次コイル３２とコンデンサ３３、３４、３４及び３５とによる共振回路を示す図である。
本トナー濃度検知装置の開発段階で、低湿（評価条件：３０％ＲＨ）から高湿（評価条件：９０％ＲＨ）へ湿度を変化させる環境試験を行ったところ、検知電圧が約１Ｖ変化するという不具合が確認された。精密なトナー濃度制御を行う為には、検知電圧変動は０．３５Ｖ以下（仕様値）とする必要があり、実力レベルとしては０．２Ｖ以下が望ましい。原因究明を行ったところ、トナー濃度検知装置の構成部材が吸湿し、共振回路の共振条件に寄与する静電容量が変化していたことが確認できた。本トナー濃度検知装置は共振回路のＬ値やＣ値にの変化に敏感に反応する特徴を有することから、湿度による構成部材の静電容量の変化というものを無視することはできない。
【００１４】
まず、コンデンサを実装するＰＣＢ基板１４の吸湿に着目した。実際のＰＣＢ基板１４には配線パタンのはい回しにより、わずかながら基板浮遊容量が形成される。本トナー濃度検知装置は、ＰＣＢ基板１４が吸湿することで、基板浮遊容量が増大して容量変化を起こし、共振条件にばらつきをもたらすことがわかった。
【００１５】
そこで、吸湿性の異なる材質の基板を用いて評価を行ったところ、吸水率の高い紙フェノールＦＲ−１、紙フェノールＦＲ−２、紙フェノールＸＸＰＣは湿度による検知電圧の変動が大きく、ガラスフッ素樹脂やガラスエポキシＦＲ−４、ニューセムスリーＣＥＭ−３、変性ポリイミドＧＰＹ、ポリイミドＧＰＹ等の吸水率の低い材料を用いることで，検知電圧の変動を小さく抑えることができることを確認した。
【００１６】
図３は、基板材料の吸湿率（％）と検知電圧変動（Ｖ）との関係を示す図である。吸水率０．３％である紙エポキシＦＲ−３を用いることで、検知電圧変動は０．２Ｖに収まることも確認できた。よって、吸水率０．３％以下の材質による基板を用いることで、湿度による検知電圧の変動を抑えることができると考える。
本基板は両面基板を用い、実装裏面にグランド配線を施してある。基板浮遊容量は主にパタン端子とグランド間で形成されるため、基板パタンを工夫し、基板浮遊容量そのものを小さくすれば、吸湿による浮遊容量の変化も小さくなると考えた。コイル１２とコンデンサとからなる共振回路近傍のグランド面をできるだけ小さくし、基板裏面全体におけるグランド線の占める割合を４０％以下とすることで、基板浮遊容量の吸湿による静電容量の変化を無視できる程度にまで削減できることが判明した。
【００１７】
本トナー濃度検知装置は、コイルボビン１３を介してコイル１２と基板パタンとの間でコンデンサを形成する構成となっている（コイルと基板パタンが電極、ボビンが誘電体）。ボビン材質が吸湿することで、ボビンの静電容量が変化し、ボビンの静電容量の変化は、インダクタンスの変化に寄与し、共振条件のばらつきを引き起こしたものと考える。
【００１８】
そこで、共振回路のコイル１２を固定するコイルボビン１３の材質を評価した。
図４は、コイルボビン材質の吸水率（％）と検知電圧変動（Ｖ）と関係を示す図である。トナー濃度検知装置の湿度変動が大きいという不具合が確認されたとき、ボビン材質には吸湿性の高いＰＡ（ナイロン）６６を用いていた。そこで、ＰＡ（ナイロン）６６、ＰＰＥ−Ｍ、ＰＩ、ＰＢＴ、ＰＣ、ＰＳ等の吸水率の異なる材質でコイルボビンを作成し、湿度試験を行ったところ、図４に示す結果が得られた。吸水率の高いＰＡ（ナイロン）６６やＰＩでは大きな検知電圧の変動があるのに対して、ＰＰＥ−Ｍ、ＰＢＴ、ＰＣ、ＰＳという吸水率の低い材料では検知電圧の変動は０．０５Ｖ程度とほとんど変動していない。高湿環境化において、コイルボビンの材質が検知特性に寄与していることが判明した。
【００１９】
吸水率が０．３％を超えると湿度変化に対する比誘電率も変化が大きくなる。
そこで、図４の結果を，誘電率を横軸に表したものを図５に表した。
図５は、コイルボビン材質の比誘電率と検知電圧変動（Ｖ）と関係を示す図である。図５に示すように、吸水率と同様の、比誘電率が大きい材料は湿度による検知電圧の変動が大きく、比誘電率の小さい材料は検知電圧の変動が小さいことが確認できる。コイルボビン１３には比誘電率４以下の材質を用いることで、湿度変動を抑制できることが判明した。
【００２０】
トナー濃度検知装置の部材は、図４より、吸水率が０．３％以下、図５より、比誘電率が４以下の材質を用いることで、回路構成部材の静電容量の湿度変動を小さくし、共振周波数のばらつきを小さく抑えることができると考える。即ち、ＰＰＥ−Ｍ、ＰＢＴ、ＰＣ、ＰＳ等、吸水率０．３％以下、あるいは、比誘電率４以下の材質をコイルボビンに用いることで、湿度変動に対して安定した検知が可能なトナー濃度検知装置が実現できる。
尚、本発明の実施例は、トナー濃度検知装置に限らず、ＬＣ共振回路を用いた電子部品に対して有効であると考える。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、湿度による共振周波数のばらつきを抑えるＬＣ型共振回路を用いた電子部品を提供することが可能となり、また、これを用いることにより、湿度によらず正確な検知ができるトナー濃度検知装置及びこのトナー濃度検知装置を用いた画像形成装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係わるトナー濃度検知装置の斜視図である。
【図２】本発明の実施例に係わるコイルとコンデンサとによる共振回路を示す図である。
【図３】本発明の実施例に係わる基板材料の吸湿率と検知電圧変動との関係を示す図である。
【図４】本発明の実施例に係わるコイルボビン材質の吸水率と検知電圧変動との関係を示す図である。
【図５】本発明の実施例に係わるコイルボビン材質の比誘電率と検知電圧変動との関係を示す図である。
【符号の説明】
１１    センサケース
１２    コイル
１３    コイルボビン
１４    ＰＣＢ基板
１５    ハーネス部
３１    一次コイル
３２    二次コイル
３３、３４、３５、３６    コンデンサ
３７    制御電圧入力部
３８    発振子
【図１】
2005031119.tif 000003
【図２】
2005031119.tif 000004
【図３】
2005031119.tif 000005
【図４】
2005031119.tif 000006
【図５】
2005031119.tif 000007