(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発振器から出力される駆動電圧によって交番磁界を発生する１次コイルと、１次コイルによって生成される交番磁界に応じた２次電圧を各々発生する一対の２次コイルとを備え、外部からの磁気的影響に応じて両２次コイルの２次電圧間に生じる差電圧を出力する差動トランスの検査装置であって、
前記差動トランスの少なくとも一方の２次コイルに検査用の交番磁界を印加する検査用交番磁界発生回路と、前記差動トランスの出力電圧を保持するホールド回路と、前記差動トランスの出力電圧が正のときの基準差電圧を出力する正側基準電圧回路と、前記差動トランスの出力電圧が負のときの基準差電圧を出力する負側基準電圧回路と、前記ホールド回路の出力電圧と前記正側基準電圧回路の出力電圧とを比較する正側比較回路と、前記ホールド回路の出力電圧と前記負側基準電圧回路の出力電圧とを比較する負側比較回路とを備え、
前記正側比較回路及び前記負側比較回路による比較結果に基づいて、前記差動トランスの合否判定を行うことを特徴とする差動トランスの検査装置。
【請求項２】
前記差動トランスの動作開始タイミングに対し、前記検査用交番磁界発生回路の動作開始タイミングを遅らせるように両者の動作タイミングを制御するタイミング制御回路とを備えたことを特徴とする請求項１記載の差動トランスの検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、計測器、金属探知器、トナー濃度計測センサなどに使用される差動トランスの検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、複写機やレーザプリンタなど電子写真方式の画像形成装置には、現像ユニットや感光体ドラムなどへのトナーの供給タイミングを決定するためにトナーセンサが設けられている。
図５にトナーセンサなどに使用される差動トランスの回路構成を示す。この差動トランス１０１は、予め設定されている周波数、例えば数百ＫＨｚの周波数を持つ駆動電圧を生成する発振器１０２と、この発振器１０２から出力される駆動電圧によって駆動されて交番磁界を発生する１次コイル１０３と、この１次コイル１０３によって生成された交番磁界によって磁束が生成されるコア１０４と、このコア１０４内に発生する磁束に応じた２次電圧を生成する一対の２次コイル１０５、１０６とを備えている。これら１次コイル１０３、コア１０４、及び一対の２次コイル１０５、１０６は、プラスチック製の筐体１０７内に納められている。
前記発振器１０２によって１次コイル１０３を駆動して交番磁界を生成させ、コア１０４内に交番磁束を発生させると、コア１０４に巻き付けられた２つの２次コイル１０５、１０６に２次電圧Ｖ２、Ｖ３が発生し、出力端子１０９から、次式に示す如く、これらの２次電圧Ｖ２、Ｖ３の差電圧Ｖ０が出力される。
Ｖ０＝Ｖ２−Ｖ３                …（１）
２つの２次コイル１０５、１０６は、インダクタンス定数が等しく設定され、一方の２次コイル（以下、「基準インダクタ」ともいう。）１０５と１次コイル１０３との磁気結合係数と、他方の２次コイル（以下、「検出インダクタ」ともいう。）１０６と１次コイル１０３との磁気結合係数とが等しくなるように設定されているので、２つの２次コイル１０５、１０６の外部に何も無い状態では、前記差電圧Ｖ０がゼロになる。
そして、図６に示す如く筐体１０７の外部から検出インダクタ１０６の近くに磁気に反応する物体、例えばトナーなどの磁性材１１０を近づけると、この磁性材１１０の磁気特性に応じて検出インダクタ１０６に生じる２次電圧Ｖ３の値が変化して、出力端子１０９から次式に示す如く前記（１）式で示す差電圧Ｖ０と異なる値を持つ差電圧Ｖ０’が出力される。
Ｖ０’＝Ｖ２−Ｖ３’        …（２）
これにより、トナーなどの磁性材１１０の濃度が変化すれば、これに応じて出力端子１０９から出力される差電圧Ｖ４の値が変化する。
【０００３】
ところで、トナーセンサに使用される差動トランス１１０が不良品であると、例えば複写機において、トナー量が十分でないにもかかわらず、現像ユニット内へのトナー供給が停止して画像が薄くなったり、反対に、トナー量が十分であるにも拘わらず、トナーを供給し過ぎて画像汚れ（地汚れ）や複写機内へのトナー溢れなどが発生し、複写機の機能が果たせなくなってしまう。
そこで従来、差動トランス１０１においては、製造工程で、筐体１０７の外部から検出インダクタ１０６に検査用の磁性材１１０を近づけて、この差動トランス１１０が正常に動作するかどうかを検査している。
しかしながら、差動トランス１０１をデジタル複写機の現像ユニットなどに組み込んだ後、差動トランス１０１が正常に動作しているかどうかを検査する際、検出インダクタ１０６側の筐体１０７外部に何らかの器材が配置されていると、上述した製造段階での検査方法のように磁性材１１０を近づけてこの差動トランス１０１が正常に動作しているかどうかを検査することができない。
このため、このような場合には、現像ユニットから差動トランス１０１や周辺機器などを取り外してこれを検査しなければならず、その工数分だけ余分なコストがかかってしまうという問題があった。
また、このような差動トランス１０１は、筐体１０７の検出インダクタ１０６側からしか、磁性材１１０を近づけて差動トランス１０１が正常かどうか検査することができないことから、他方の側に設けられている基準インダクタ１０５の状態が正常かどうかを検査することができないという問題があった。
このような問題を解決するために、図５に示すように、筐体１０７の磁性材近接側面１０８とは反対側の側面１１４近傍に検査用の交番磁界を印加する検査用交番磁界発生回路１１１を設け、検査用交番磁界発生回路１１１の発振器１１２から駆動電圧を出力させて、検査用のコイル１１３に交番磁界を発生させ、２次コイル１０５に生じる２次電圧Ｖ２の値を変化させることにより、磁性材などを近づけることなく差動トランス１０１が正常に動作するかどうかを検査することができる機能検査技術を提案した。
この技術によれば差動トランス１０１を現像ユニットなどに組み込んだ後でも差動トランス１０１や周辺機器などを取り外すことなく、磁性材などを近づけなくとも、差動トランス１０１の機能を容易に検査することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、差動トランス１０１の磁性材近接側面１０８側においては、検出目標に対して差動トランス１０１の磁束中心を合わせるように正確に取り付け位置や角度が調整されているが、磁性材近接側面１０８と反対側の側面１１４側においては、検出目標に面していないことから何ら調整されていないため、検査用交番磁界発生回路１１１に対する磁束中心の位置や傾きが個々の製品毎にばらついている。
そのため、上記の技術を用いても、差動トランス１０１の合否を正しく検査できるとは限らない。差動トランス１０１と検査用交番磁界発生回路１１１はそれぞれ機械的に固定されているため、両者の磁束中心が不規則に傾いたり、偏心したりしていると、検査用の交番磁界を印加したときの差動トランス１０１の差動出力の変動量が製品毎に大きくばらつくからである。差動トランス１０１と検査用交番磁界発生回路１１１の磁束中心が互いに一致していれば、検査用の交番磁界を印加することにより差動トランス１０１の差動出力は正（＋）側に変動するが、両者の磁束中心が互い離れていれば負（−）側に変動することになる。
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、差動トランスの磁束中心と検査用交番磁界発生回路の磁束中心の不一致などにより、検査用の交番磁界を印加したときの差動トランスの差動出力の変動量が製品毎に大きくばらつく場合でも、差動トランスが正常に動作するかどうかを正確且つ容易に検査することができる差動トランスの検査装置を提供することを課題としている。
【０００５】
【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記載の発明は、発振器から出力される駆動電圧によって交番磁界を発生する１次コイルと、１次コイルによって生成される交番磁界に応じた２次電圧を各々発生する一対の２次コイルとを備え、外部からの磁気的影響に応じて両２次コイルの２次電圧間に生じる差電圧を出力する差動トランスの検査装置であって、前記差動トランスの少なくとも一方の２次コイルに検査用の交番磁界を印加する検査用交番磁界発生回路と、前記差動トランスの出力電圧を保持するホールド回路と、前記差動トランスの出力電圧が正のときの基準差電圧を出力する正側基準電圧回路と、前記差動トランスの出力電圧が負のときの基準差電圧を出力する負側基準電圧回路と、前記ホールド回路の出力電圧と前記正側基準電圧回路の出力電圧とを比較する正側比較回路と、前記ホールド回路の出力電圧と前記負側基準電圧回路の出力電圧とを比較する負側比較回路とを備え、前記正側比較回路及び前記負側比較回路による比較結果に基づいて、前記差動トランスの合否判定を行うことを特徴としている。
上記のように構成したことにより、請求項１記載の検査装置によれば、検査対象の差動トランスの電源投入時などの出力電圧をホールド回路で保持し、検査用の交番磁界を印加したときに差動トランスの出力電圧が正側に変動したときは、ホールド回路の出力電圧と前記正側基準電圧回路の出力電圧とを正側比較回路で比較し、差動トランスの出力電圧が負側に変動したときは、ホールド回路の出力電圧と前記負側基準電圧回路の出力電圧とを負側比較回路で比較し、比較回路及び前記負側比較回路による比較結果に基づいて、前記差動トランスの合否判定を行うことにより、検査用の交番磁界を印加していないときと印加したときとでの差動出力の差を差動出力の極性に関係なく検出できる。
【０００６】
しかし、検査時における差動トランスの差動出力の変化量が小さいと、ノイズ成分との区別がつきにくいため、差動出力の変動量を正確に測定することが難しい。たとえば、差動トランスへの供給電圧に対し、差動出力の変化量が２％程度しか得られない場合、差動出力の変化量とノイズ成分との区別がつきにくいため、より正確な測定を実現するためには少なくとも１０％程度の差動出力の変化量が必要である。
そこで、請求項２記載の発明では、請求項１記載の検査装置において、前記差動トランスの動作開始タイミングに対し、前記検査用交番磁界発生回路の動作開始タイミングを遅らせるように両者の動作タイミングを制御するタイミング制御回路を備えた。
上記のように構成したことにより、請求項２記載の検査装置によれば、検査対象の差動トランスを作動させた後、検査用交番磁界発生回路を作動させて差動トランスに検査用の交番磁界を印加することにより、検査時における差動トランスの差動出力の変化量を大きくすることができるので、差動トランスが正常に動作するかどうかをより正確に検査できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示した実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の実施の形態の一例を示す回路図であり、図中、１は差動トランス、２０は検査装置の一構成要素である検査用交番磁界発生回路である。
差動トランス１は、予め設定されている周波数、例えば数百ＫＨｚの周波数を持つ駆動電圧を生成する発振器２と、この発振器２から出力される駆動電圧によって駆動されて交番磁界を発生する１次コイル３と、この１次コイル３によって生成された交番磁界によって磁束が生成されるコア４と、このコア４内に発生する磁束に応じた２次電圧を生成する一対の２次コイル５、６とを備えて構成される。これらの構成要素のうち、１次コイル３、コア４、及び一対の２次コイル５、６は、プラスチック製の筐体１０内に収容されている。
検査用交番磁界発生回路２０は、前記発振器２と同じ周波数を持つ駆動電圧を生成する検査用の発振器７と、この検査用の発振器７から出力される駆動電圧に応じて検査用の交番磁界を発生し、２次コイル５に発生する２次電圧の値を変化させる検査用のコイル８とを備えて構成される。
トナー濃度などを検出する際には、差動トランス１の発振器２のみを動作させ、これによって得られた駆動電圧により、１次コイル３を駆動して、交番磁界を生成する。
これにより、コア４内に交番磁束が発生し、このコア４に巻き付けられた２つの２次コイル５、６に２次電圧Ｖ２、Ｖ３が発生し、出力端子１１から、次式に示す如く、これらの各２次電圧Ｖ２、Ｖ３の差電圧が出力される。
Ｖ０＝Ｖ２−Ｖ３                …（３）
２つの２次コイル５、６は、インダクタンス定数が等しく設定され、一方の２次コイル５と１次コイル３との磁気結合係数と、他方の２次コイル６と１次コイル３との磁気結合係数とが等しく設定されているので、２つの２次コイル５、６の外部に何も無い状態では、前記差電圧Ｖ０がゼロになる。
筐体１０の２次コイル６側の側面の近くに、磁気に反応するもの、例えばトナーなどの磁性材を近づけると、この磁性材の磁気特性に応じて２次コイル６に生じる２次電圧Ｖ３の値が変化し、出力端子１１から次式に示す如く前記（３）式で示す差電圧Ｖ０と異なる値を持つ差電圧Ｖ０’が出力される。
Ｖ０’＝Ｖ２−Ｖ３’            …（４）
これにより、トナーなどの磁性材の濃度が変化すれば、これに応じて出力端子１１から出力される差電圧Ｖ０’の値が変化する。
【０００８】
また、図２に示す如く差動トランス１にトナーなどの磁性材を近づけていない状態で、差動トランス１の発振器２と、検査用交番磁界発生回路２０の発振器７を動作させると、一方の発振器２によって１次コイル３が駆動されてコア４内に磁束が発生し、各２次コイル５、６に２次電圧Ｖ２、Ｖ３が発生して出力端子１１に前記（３）式で示される差電圧Ｖ０が発生するとともに、他方の発振器７によってコイル８が駆動されてこのコイル８が設けられている側の２次コイル５に新たな２次電圧が発生して、この２次コイル５に発生する２次電圧Ｖ２の値が変化して２次電圧Ｖ２’となり、出力端子１１から前記（３）式と異なる値の差電圧Ｖ０’’が出力される。
これにより、出力端子１１から出力される差電圧Ｖ０’’の値が予め設定されている値かどうかをチェックするだけで、この差動トランス１が正常に動作するかどうかを検査することができる。
【０００９】
図３は本発明に係る検査装置の構成例を示す回路図である。図示するように、検査装置は、検査用交番磁界発生回路２０と、差動トランス１の差動出力を増幅する増幅回路２１と、増幅された差動出力をホールド（保持）するホールド回路２２と、差動出力をホールドするタイミング、差動トランス１の発振器１、及び検査用交番磁界発生回路２０の発振器７の電源供給タイミングを決定するタイミング制御回路２３と、差動トランス１の出力電圧が正のときの基準差電圧を出力する正側基準電圧回路２４と、差動トランス１の出力電圧が負のときの基準差電圧を出力する負側基準電圧回路２５と、ホールド回路２２の出力電圧と正側基準電圧回路２４の出力電圧とを比較する正側比較回路２６と、ホールド回路２２の出力電圧と負側基準電圧回路２５の出力電圧とを比較する負側比較回路２７と、正側比較回路２６及び負側比較回路２７による比較結果に基づいて、差動トランス１の合否判定を行う合否判定回路２８とで概ね構成される。
【００１０】
この検査装置の動作を図４に示すフローに従って説明する。
タイミング制御回路２３は、発振回路２９により生成される基準信号（矩形波）に基づいて動作し、所定のシーケンスに従って、差動トランス１、検査用交番磁界発生回路２０の発振器７、及びホールド回路２２を駆動するタイミング信号を発生する。
まず、タイミング制御回路２３からの差動トランス電源供給タイミング信号により、差動トランス１側の発振器２の電源が投入される（Ｓ１）。すると、差動トランス１から差動出力が出力され、これが増幅回路２１で増幅されてホールド回路２２へ入力される。
つぎに、タイミング制御回路２３からのホールド回路駆動タイミング信号により、ホールド回路２２が作動し、増幅回路２１の出力電圧をコンデンサＣによって一定時間保持する（Ｓ２）。
その後、タイミング制御回路２３からの差動トランス電源供給タイミング信号により、検査用交番磁界発生回路２０の発振器７の電源が投入される（Ｓ４）。このとき、差動トランス１と検査用交番磁界発生回路７の磁束中心とが互いに一致していれば、検査用の交番磁界が印加されたことにより差動トランス１の差動出力は正（＋）側に変動するが、両者の磁束中心が互い離れていれば負（−）側に変動することになる。そこで、正側基準電圧回路２４は、差動トランス１の差動出力が正（＋）側に変動した場合における合否判定用の基準電圧を正側比較回路２６へ出力し、負側基準電圧回路２５は、負（−）側に変動した場合における合否判定用の基準電圧を負側比較回路２７へ出力する。
【００１１】
正側比較回路２６は、ホールド回路２２の出力電圧と正側基準電圧回路２４の出力電圧とを比較する。すなわち、正側比較回路２６は、検査用交番磁界発生回路２０の電源を投入したことによって差動トランス１の差動出力が正（＋）側に変動した場合における変動量を求める。負側比較回路２７は、ホールド回路２２の出力電圧と負側基準電圧回路２５の出力電圧とを比較する。すなわち、負側比較回路２７は、検査用交番磁界発生回路２０の電源を投入したことによって差動トランス１の差動出力が負（−）側に変動した場合における変動量を求める。両比較回路２６、２７の比較結果は合否判定回路２８へ送られる。
合否判定回路２８は、正側及び負側比較回路２６、２７による比較結果に基づき、差動トランス１が正常に機能するかどうか合否判断する。
すなわち、合否判定回路２８は、検査用交番磁界発生回路２０の電源を投入したことによって差動トランス１の差動出力が正（＋）側に変動した場合、そのときの差動出力が予め設定した所定値（基準電圧）よりも大であれば差動トランス１が正常に機能すると判断し、小であれば不正常と判断する。また、上記差動出力が負（−）側に変動した場合、そのときの差動出力の絶対値が予め設定した所定値の絶対値よりも大であれば差動トランス１が正常に機能すると判断し、小であれば不正常と判断する（Ｓ５）。
【００１２】
上記のように、この実施の形態では、差動トランス１が正常に動作するかどうかを検査するとき、検査用の発振器７から駆動電圧を出力させて、検査用のコイル８に交番磁界を発生させ、２次コイル５に生じる２次電圧Ｖ２の値を変化させるようにしているので、磁性材などを近づけることなく差動トランス１が正常に動作するかどうかを検査することができ、これによって差動トランス１を現像ユニットなどに組み込んだ後でも差動トランス１や周辺機器などを取り外すことなく、差動トランス１を容易に検査することができ、取り外し作業などの無駄な作業を無くすことができる。
また、この実施の形態では、被検出対象である磁性体が近接する側とは反対側、すなわち、使用時に外部から磁気的に影響を受けにくい側の２次コイル５の状態を変化させて、差動トランス１が正常に動作するかどうかを検査することができるので、動作確認する状態の数だけ、条件を持った磁性材の近接、取り外し作業などを行なうことなく１回の作業で検査を完了することができる。
【００１３】
特に、この実施の形態では、検査対象である差動トランス１の電源投入時の出力電圧をホールド回路２２で保持した状態で、検査用交番磁界発生回路２０の発振器７の電源を投入し、これによって差動トランス１の出力電圧が正（＋）側に変動したときは、ホールド回路２２の出力電圧と正側基準電圧回路２４の出力電圧とを正側比較回路２６で比較し、差動トランス１の出力電圧が負（−）側に変動したときは、、ホールド回路２２の出力電圧と負側基準電圧回路２５の出力電圧とを負側比較回路２７で比較し、正側及び負側比較回路２６、２７による比較結果に基づいて、差動トランス１の合否判定を行うようにしたことにより、検査用の交番磁界を印加する前後における差動トランス１の差動出力の変動量を差動出力の極性に関係なく検出でき、差動トランス１の合否判断を確実に行うことができる。
【００１４】
また、検査対象である差動トランス１の電源を投入した後、検査用交番磁界発生回路７の電源を投入して差動トランス１に検査用の交番磁界を印加するようにタイミング制御することにより、検査時における差動トランス１の差動出力の変化量を大きくすることができるので、差動トランス１が正常に動作するかどうかをより正確に検査できる。
なお、上記の実施の形態においては、１次コイル３を駆動する発振器７と同じ周波数の駆動電圧を発生する発振器７によってコイル８を駆動するようにしているが、このような発振器７に代えて、コイル８と直列に接続されるコンデンサおよびこのコンデンサとコイル８との接続を断続させるスイッチなどを使用した共振器を設けるようにしてもよい。  このようにすることにより、共振器の共振周波数を前記発振器７から出力される駆動電圧の周波数と一致（または、ほぼ一致）させることにより、差動トランス１の検査を行なうとき、共振器のスイッチを接続状態にするだけで、発振器７によって１次コイル３が駆動されて交番磁界が生成されたとき、この交番磁界により共振器を共振させ、２次コイル５に発生する２次電圧の値を変化させ、出力端子１１から出力される差電圧Ｖ０の値を変化させることができる。
また、上記の実施の形態においては、発振器７から出力される駆動電圧の周波数を発振器２から出力される駆動電圧の周波数と等しくしているが、発振器７に代えて、駆動電圧の周波数、電流値を可変自在な可変型発振器を使用し、この可変型発振器から出力される駆動電圧の周波数、電流値を変化させて、任意の多点で、差動トランス１が正常に動作するかどうかを検査するようにしてもよい。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、以下のような優れた効果を発揮できる。請求項１では、検査対象の差動トランスの電源投入時などの出力電圧をホールド回路で保持し、差動トランスの出力電圧が正のときは、ホールド回路の出力電圧と正側基準電圧回路の出力電圧とを正側比較回路で比較し、差動トランスの出力電圧が負のときは、ホールド回路の出力電圧と負側基準電圧回路の出力電圧とを負側比較回路で比較し、正側比較回路及び負側比較回路による比較結果に基づいて、差動トランスの合否判定を行うことにより、検査用の交番磁界を印加していないときと印加したときとでの差動出力の差を差動出力の極性に関係なく検出できるので、差動出力が不安定であっても差動トランスの合否判断を確実に行うことができる。
請求項２では、請求項１において、検査対象である差動トランスの電源を投入した後、検査用交番磁界発生回路の電源を投入して差動トランスに検査用の交番磁界を印加するようにタイミング制御することにより、検査時における差動トランスの差動出力の変化量を大きくすることができるので、差動トランスが正常に動作するかどうかをより正確に検査できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示す差動トランス及び検査用交番磁界発生回路の回路図である。
【図２】図１に示す差動トランスが正常に動作するかどうかを検査する検査方法の一例を示す回路図である。
【図３】本発明に係る検査装置の実施の形態の一例を示す回路図である。
【図４】図３に示す検査装置の動作内容を示すフロー図である。
【図５】差動トランスの従来例を示す回路図である。
【図６】図３に示す差動トランスが正常に動作するかどうかを検査する検査方法の一例を示す回路図である。
【符号の説明】
１…差動トランス、２…発振器、３…１次コイル、４…コア、５…２次コイル、６…２次コイル、７…発振器、８…コイル、９…磁性材近接側面、１０…筐体、１１…出力端子、２０…検査用交番磁界発生回路、２１…増幅回路、２２…ホールド回路、２３…タイミング制御回路、２４…正側基準電圧回路、２５…負側基準電圧回路、２６…正側比較回路、２７…負側比較回路、２８…合否判定回路。
【図１】
0003614677.tif 000002
【図２】
0003614677.tif 000003
【図３】
0003614677.tif 000004
【図４】
0003614677.tif 000005
【図５】
0003614677.tif 000006
【図６】
0003614677.tif 000007