(57)【要約】【課題】磁気型測定装置の出力を高精度に調整すること。【解決手段】出力調整装置７０は、板状の調整治具７１と、調整治具７１及びセンサー組立体６２を固定するための固定機構８０と、基板５６に実装された可変抵抗器５５とを備える。調整治具７１は、センサー組立体６２に対して所定の間隔Ｄを隔てた位置に固定されている。調整治具７１は、差動トランス５４に設けられた各コイルの中心軸が通る貫通孔７３を有している。貫通孔７３は、差動トランス５４が備える検知コイル５３の内径と概ね同じ寸法に形成されている。固定機構８０は、各コイル５１〜５３の中心軸が貫通孔７３の中心を通る位置に、調整治具７１及びセンサー組立体６２を固定している。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
差動トランスを用いて測定対象物の変位を測定する磁気型測定装置の出力調整装置であって、
前記磁気型測定装置に対して所定の間隔を隔てた位置に配置され、前記差動トランスに設けられたコイルの中心軸が通る貫通孔を有し、磁性体からなる板状の調整治具を具備する磁気型測定装置の出力調整装置。
【請求項２】
前記調整治具は、前記中心軸が前記貫通孔の中心を通る位置に配置されている請求項１に記載の磁気型測定装置の出力調整装置。
【請求項３】
前記調整治具は円盤状に形成されたものであり、前記貫通孔は前記調整治具の中心に形成された円形状のものである請求項１又は２に記載の磁気型測定装置の出力調整装置。
【請求項４】
前記貫通孔は、前記差動トランスに設けられたコイルの内径と同じ寸法に形成されている請求項１から３のいずれかに記載の磁気型測定装置の出力調整装置。
【請求項５】
前記磁気型測定装置に搭載され、前記磁気型測定装置のインピーダンスを変更する可変抵抗器を更に備える請求項１から４のいずれかに記載の磁気型測定装置の出力調整装置。
【請求項６】
差動トランスを用いて測定対象物の変位を測定する磁気型測定装置の出力を調整する出力調整方法であって、
貫通孔を有する磁性体からなる板状の調整治具を前記差動トランスのコイルの中心軸が前記貫通孔を通り、且つ、前記磁気型測定装置に対して所定の間隔を隔てた位置に配置させた状態で、前記磁気型測定装置の出力が許容範囲内となるように前記磁気型測定装置のインピーダンスを調整する出力調整方法。
【請求項７】
差動トランスを用いて測定対象物の変位を測定する磁気型測定装置の出力調整に用いられる調整治具であって、
前記磁気型測定装置に対して所定の間隔を隔てた位置に配置され、前記差動トランスに設けられたコイルの中心軸が通る貫通孔を有し、板状に形成された磁性体からなる調整治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、差動トランスを用いて測定対象物の変位を測定する磁気型測定装置の出力調整装置及び出力調整方法、並びに前記磁気型測定装置の出力調整に用いられる調整治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置では、主に１成分系と２成分系の現像剤が使用されている。１成分系の現像剤は、印刷用紙の画像形成面に定着させるトナーそのものであり、２成分系の現像剤は、前記トナーにキャリアが混合されたものである。いずれの現像剤を使用する場合であっても、高品質の画像を形成するために、現像剤に含まれるトナーの残量やトナーの有無、２成分系の場合は、現像剤におけるトナーの濃度（トナーの含有率）を正確に検知する必要がある。
【０００３】
現像剤に含まれるトナー量を検知するセンサーとして、磁性体を有する現像剤の見かけの透磁率を利用した透磁率検知方式の磁気センサーが知られている。この透磁率検知方式の磁気センサーは、透磁率センサー又は磁気型センサーとも呼ばれている。前記磁気センサーの一例として、特許文献１には、コイルのインダクタンス成分を利用したものが開示されている。ここで、特許文献１に記載の磁気センサーは、トナー量が変化したことにより現像剤の見かけの透磁率が変化したときに差動トランスから出力される差動電圧を測定し、この差動電圧に基づいてトナー量を検知するものである。この種の磁気センサーは、現像剤のトナー量を検知する用途以外に、測定対象物の変位量を測定する用途や、測定対象物の通過回数（例えばコインの投入枚数）をカウントする用途など、測定対象物の変位を測定する分野において幅広く用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１９６２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図５に示されるように、前記磁気センサーは、差動トランス１０２や、コンデンサ（不図示）、アンプ（不図示）、内部抵抗（不図示）などの複数の電子デバイスが実装されたセンサー基板１０１を備えている。このセンサー基板１０１には、上記各電子デバイスで構成された電気回路のインピーダンスのばらつきを補正するために、可変抵抗器１０３が実装されている。一般に、電子デバイスの抵抗成分は、同じ種類で同じ数値のものであっても許容範囲内のばらつきがある。複数の電子デバイスが実装される前記磁気センサーにおいては、各電子デバイスのばらつきが重なることによって、磁気センサーごとに出力差が生じる場合がある。そのため、各電子デバイスがセンサー基板１０１に実装されると、そのセンサー基板１０１が前記磁気センサーの筐体に組み付けられる前に、センサー基板１０１の電気回路全体のインピーダンスを可変抵抗器１０３によって調整する作業が行われる。具体的には、図５に示されるように、板状に形成された磁性体プレート１０５（例えば鉄で構成されたプレート）をバイスなどの固定治具で予め定められた位置に固定し、差動トランス１０２のコイル軸１０４が磁性体プレート１０５に対して垂直となるように、かつ、磁性体プレート１０５から一定の距離Ｄだけ隔てた位置となるように、センサー基板１０１を前記固定治具で固定する。その後、センサー基板１０１の出力端子から出力される出力電圧が許容範囲内となるように、可変抵抗器１０３の抵抗値を調整する。このような出力調整作業が行われることによって、センサー基板１０１に実装される電子デバイスの抵抗成分のばらつきによる出力誤差が補正される。
【０００６】
しかしながら、磁性体プレート１０５やセンサー基板１０１を固定する固定治具にもある程度の許容範囲が設定されている。そのため、磁性体プレート１０５とセンサー基板１０１との距離を前記距離Ｄに完全に一致させることはできない。したがって、従来、前記出力調整作業が行われたとしても、前記固定治具による固定位置が許容範囲内でずれていた場合に、そのずれによる前記磁気センサーの出力誤差を補正することができないという問題がある。
【０００７】
本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、磁気型測定装置の出力を高精度となるように調整することが可能な磁気型測定装置の出力調整装置及び出力調整方法、並びに前記磁気型測定装置の出力調整に用いられる調整治具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、差動トランスを用いて測定対象物の変位を測定する磁気型測定装置の出力調整装置である。この磁気型測定装置の出力調整装置は、前記磁気型測定装置に対して所定の間隔を隔てた位置に配置され、前記差動トランスに設けられたコイルの中心軸が通る貫通孔を有し、磁性体からなる板状の調整治具を具備する。
【０００９】
また、本発明は、差動トランスを用いて測定対象物の変位を測定する磁気型測定装置の出力を調整する出力調整方法である。この出力調整方法は、貫通孔を有する磁性体からなる板状の調整治具を前記差動トランスのコイルの中心軸が前記貫通孔を通り、且つ、前記磁気型測定装置に対して所定の間隔を隔てた位置に配置させた状態で、前記磁気型測定装置の出力が許容範囲内となるように前記磁気型測定装置のインピーダンスを調整する。
【００１０】
また、本発明は、差動トランスを用いて測定対象物の変位を測定する磁気型測定装置の出力調整に用いられる調整治具である。この調整治具は、前記磁気型測定装置に対して所定の間隔を隔てた位置に配置され、前記差動トランスに設けられたコイルの中心軸が通る貫通孔を有し、板状に形成された磁性体からなるものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、差動トランスから出される磁束の一部が磁性体の貫通孔を通るため、調整治具を通る磁束がその分だけ減少する。これにより、調整治具や磁気型測定装置の固定位置のばらつきによって調整治具と磁気型測定装置との間隔に誤差が生じたとしても、固定位置のばらつきに起因する出力誤差が小さくなる。その結果、磁気型測定装置の出力を高精度に調整することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】磁気型測定装置の一例であるトナーセンサー５０が搭載された画像形成装置１０の概略構成を示す模式図である。
【図２】トナーセンサー５０が取り付けられた現像部３３の概略構成を示す模式図である。
【図３】トナーセンサー５０の構成を示す模式図であり、（Ａ）はトナーセンサー５０の内部構成を示す斜視図であり、（Ｂ）はトナーセンサー５０の差動トランス５４の構成を示す電気回路図である。
【図４】本発明の出力調整装置の一例である出力調整装置７０の構成を示す模式図であり、（Ａ）は出力調整装置７０の概略構成を示す模式図であり、（Ｂ）は差動トランス５４からの磁束の磁力線を示す斜視図である。
【図５】調整治具７１及びセンサー組立体６２の間隔Ｄとセンサー出力との関係を示すグラフ。
【図６】従来の出力調整作業を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、以下に説明される実施形態は本発明を具体化した一例にすぎず、本発明の要旨を変更しない範囲で、本発明の実施形態は適宜変更できる。
【００１４】
図１は、プリンター、複写機、及びファクシミリの各機能を備えた画像形成装置１０の概略構成を示す模式図である。図１に示されるように、画像形成装置１０は、１成分系の現像剤の一例であるトナーを用いて、入力された画像を印刷用紙に印刷する。画像形成装置１０は、画像読取部１２と、画像形成部１４と、画像形成装置１０の全体の動作を制御する制御部（不図示）とを備えている。
【００１５】
図１に示されるように、画像読取部１２は、画像形成装置１０の上部に配置されている。画像読取部１２は、原稿から画像データを読み取る画像読取処理を実行する。画像読取部１２は、原稿カバー２０と、コンタクトガラス１２１と、読取ユニット１２２と、ミラー１２３と、ミラー１２４と、光学レンズ１２５と、ＣＣＤ１２６とを備えている。また、読取ユニット１２２は、ＬＥＤ光源１３１及びミラー１３２を備えており、ステッピングモーター等の駆動モーターを用いた不図示の移動機構によって副走査方向５５（図１における左右方向）へ移動可能に構成されている。なお、画像読取部１２は本発明に関係しないため、ここでの詳細な説明は省略する。
【００１６】
図１に示されるように、画像形成部１４は、画像形成装置１０の下部に配置されている。画像形成部１４は、画像読取部１２で読み取られた画像データ、又は外部接続されたパーソナルコンピュータ等の情報処理装置から入力された印刷ジョブに基づいて、電子写真方式の画像形成処理（印刷処理）を実行する。具体的には、画像形成部１４は、感光体ドラム３１と、帯電部３２と、現像部３３と、転写部３５と、除電部３６と、定着部３７と、３つの給紙トレイ２５と、スタックトレイ１６と、を備えている。
【００１７】
給紙トレイ２５から印刷用紙が給送されると、画像形成部１４では、以下の手順にしたがって印刷用紙に対して画像形成処理が行われる。まず、印刷指示を含む印刷ジョブが入力されると、帯電部３２によって感光体ドラム３１が所定の電位に一様に帯電される。次に、不図示のレーザスキャナユニット（ＬＳＵ）により感光体ドラム３１の表面に前記印刷ジョブに含まれる画像データに基づく光が照射される。これにより、感光体ドラム３１の表面に静電潜像が形成される。そして、感光体ドラム３１上の静電潜像は現像部３３によってトナーで現像（可視像化）される。続いて、感光体ドラム３１に形成されたトナー像が転写部３５によって給紙トレイ２５から搬送路２７を通って給送されてきた印刷用紙に転写される。その後、印刷用紙が定着装置３７に搬送されて、その印刷用紙が定着部３７を通過する際に、トナーが加熱される。これにより、印刷用紙にトナー像が溶融定着する。その後、印刷用紙はスタックトレイ１６に排出されて、スタックトレイ１６の載置面に保持される。なお、感光体ドラム３１の電位は除電部３６で除電される。
【００１８】
このように構成された画像形成装置１０においては、高品質の画像を形成するために、現像部３３に収容されたトナーの残量を正確に検知する必要がある。そのため、図２に示されるように、現像部３３にトナーの残量を検知することが可能な磁気型測定装置の一例であるトナーセンサー５０が設けられている。トナーセンサー５０は、以下、現像部３３及びトナーセンサー５０の構成について説明する。
【００１９】
現像部３３は、ケース４０、現像ローラー４１、撹拌ローラー４２、トナーコンテナ３４、及びトナーセンサー５０を備えている。ケース４０には、現像剤であるトナーが収容されている。トナーとしては、磁性を有するものが用いられている。ケース４０には、現像ローラー４１及び撹拌ローラー４２が回転可能に設けられている。現像ローラー４１は、ケース４０内のトナーを感光体ドラム３１へ供給するものであり、モーターなどの駆動力を受けて図２において反時計回転方向へ回転駆動される。撹拌ローラー４２は、ケース４０内のトナーを撹拌させるとともにトナーを所定の電荷量に帯電させるものである。撹拌ローラー４２は、モーターなどの駆動力を受けて図２において時計回転方向へ回転駆動される。
【００２０】
ケース４０の上部にトナーコンテナ３４が設けられている。トナーコンテナ３４は、ケース４０に補給されるトナーを収容するものである。トナーセンサー５０の検知結果に基づいて、前記制御部によってケース４０内のトナーの残量が基準量未満であると判定されたときに、トナーコンテナ３４からケース４０の上部の開口４４を通じてトナーがケース４０の内部に補給される。トナーコンテナ３４に設けられた補給ローラー４３がモーターなどに駆動力を受けて回転されることによってトナーがトナーコンテナ３４からケース４０へ移動する。
【００２１】
ケース４０の底部にトナーセンサー５０が取り付けられている。トナーセンサー５０は、ケース４０内のトナーの残量を測定するものであり、本発明の磁気型測定装置の一例である。図３（Ａ）に示されるように、トナーセンサー５０は、差動トランス５４と、可変抵抗器５５と、差動トランス５４及び可変抵抗器５５や内部抵抗、コンデンサ、アンプなどの電子デバイスを実装する基板５６と、この基板５６及び実装された電子デバイスを収容する筐体５８と、により構成されている。可変抵抗器５５は、本発明の可変抵抗器の一例である。
【００２２】
筐体５８には、差動トランス５４が収容される円筒形状の検知部５９が設けられている。この検知部５９の内部に差動トランス５４が収容されている。差動トランス５４は、駆動コイル５１と、基準コイル５２と、検知コイル５３とを有する。駆動コイル５１、基準コイル５２、及び検知コイル５３は、それぞれの中心軸が同軸上となるように配置されている（図３（Ａ）参照）。
【００２３】
駆動コイル５１は基準コイル５２と検知コイル５３との間に配置されている。駆動コイル５１の両端は、交流の信号を発信する発信源５７（例えば交流電源）に接続されており、発信源５７から出力された交流の信号が駆動コイル５１に供給される。
【００２４】
駆動コイル５１を挟むようにして、基準コイル５２と検知コイル５３とが配置されている。具体的には、基準コイル５２は、駆動コイル５１よりも基板５６側に配置されている。検知コイル５３は、駆動コイル５１よりも基板５６とは反対側、つまり検知部５９の端部６０側に配置されている。駆動コイル５１が励磁されると、駆動コイル５１と基準コイル５２とが磁気的に結合されて、これにより、駆動コイル５１と基準コイル５２とに相互誘導が生じる。また、駆動コイル５１が励磁されると、駆動コイル５１と検知コイル５３とが磁気的に結合されて、これにより、駆動コイル５１と検知コイル５３とに相互誘導が生じる。
【００２５】
基準コイル５２のインダクタンスＬ２と検知コイル５３のインダクタンスＬ３は等しいものである。つまり、基準コイル５２と検知コイル５３は、同じ外径のワイヤーを同じ巻き数で巻回されたコイルである。基準コイル５２及び検知コイル５３は、出力電圧が互いに打ち消し合う方向に接続されている。そのため、基準コイル５２及び検知コイル５３それぞれのインダクタンスが等しい場合は、差動トランス５４から出力される差動電圧Ｖ１（＝Ｖ２−Ｖ３）は０になる。
【００２６】
図２に示されるように、トナーセンサー５０は、検知部５９がケース４０の底部に設けられた開口に挿入された状態で取り付けられている。つまり、検知部５９の端部６０がケース内のトナーに接するようにトナーセンサー５０が取り付けられている。このようにトナーセンサー５０が取り付けられることにより、検知部５９の端部６０側に配置された検知コイル５３のインダクタンスは、ケース４０内のトナーの残量による見かけの透磁率の変化に応じて変動する。これにより、トナーの残量に応じて振幅及び位相が変化した交流の信号が差動電圧Ｖ１として差動トランス５４から出力される。基板５６には、差動トランス５４からの差動電圧Ｖ１を増幅する増幅回路や、位相比較回路、平滑回路などが設けられている。増幅回路によって増幅された差動電圧Ｖ１は、位相比較回路において発信源の出力電圧との間で位相が比較され、その位相差に応じたデューティ比の矩形波信号が出力される。平滑回路では、前記矩形波信号を平滑化して、直流電圧として出力する。この直流電圧とトナーの残量との間に相関関係があり、したがって、前記直流電圧を測定すれば、ケース４０内のトナーの残量を判定することができる。
【００２７】
可変抵抗器５５は、トナーセンサー５０におけるインピーダンス（抵抗成分）を予め定められた許容範囲内となるように調整するものである。この可変抵抗器５５は、基板５６に全ての電子デバイスが実装された状態のもの（以下「センサー組立体６２」という。）が筐体５８に組み付けられる前に行われる出力調整作業において使用される。前記出力調整作業は、各電子デバイスが持つ抵抗成分の固有のばらつきを原因とするセンサー組立体６２ごとの出力差を補正するために行われる作業である。この出力調整作業は、図４に示される出力調整装置７０を用いて行われる。ここで、出力調整装置７０は、本発明の出力調整装置の一例である。
【００２８】
以下、図４を参照して、出力調整装置７０の構成について説明する。出力調整装置７０は、差動トランスを用いて測定対象物の変位を測定する磁気型想定装置の出力を調整する装置である。具体的には、出力調整装置７０は、差動トランス５４を用いて測定対象物であるケース４０内のトナーの残量を測定するトナーセンサー５０の出力を調整するものである。
【００２９】
図４に示されるように、出力調整装置７０は、板状の調整治具７１と、調整治具７１及びセンサー組立体６２を固定するための固定機構８０と、基板５６に実装された可変抵抗器５５とによって構成されている。なお、調整治具７１は、本発明の調整治具の一例である。
【００３０】
調整治具７１は、固定機構８０によって固定されたセンサー組立体６２に対して所定の間隔Ｄを隔てた位置に配置されている。この調整治具７１は、差動トランス５４に設けられた各コイルの中心軸が通る貫通孔７３を有している。調整治具７１は、磁性を帯びることが可能な磁性材料であればどのような材質で構成されていてもよく、例えば、高磁性体である酸化鉄、酸化クロム、コバルト、フェライトで構成されたものであってもよい。調整治具７１は、円盤状に形成されている。また、貫通孔７３は、調整治具７１の中心に形成されており、その形状は円形状に形成されている。また、貫通孔７３は、差動トランス５４が備える検知コイル５３の内径と概ね同じ寸法に形成されている。本実施形態では、調整治具７１の具体例として、貫通孔７３の直径が２０ｍｍであり、外径が５０ｍｍの磁性体からなる円盤が採用されている。
【００３１】
固定機構８０は、差動トランス５４が備える各コイル５１〜５３の中心軸が貫通孔７３を通り且つ所定の間隔Ｄを隔てた位置に調整治具７１及びセンサー組立体６２を固定するものである。本実施形態では、固定機構８０は、各コイル５１〜５３の中心軸が貫通孔７３の中心を通る位置に、調整治具７１及びセンサー組立体６２を固定している。前記所定の間隔Ｄは、駆動コイル５１、基準コイル５２、及び検知コイル５３それぞれのインダクタンスの大きさや、トナーの磁性の強さなどによって決定される要素である。
【００３２】
固定機構８０としては、例えば、センサー組立体６２の基板５６の両端を挟むようにして保持するバイス８２や、調整治具７１の端部を挟むようにして保持するバイス８３などが該当する。もちろん、固定機構８０は、バイス８２，８３に限られず、基板５６の両端を固定フレームで支持された状態で、基板５６を固定フレーム側へバネなどで押しつけるようにして固定する機構など、様々な固定機構が採用可能である。
【００３３】
上述した出力調整装置７０によってセンサー組立体６２の出力を調整する出力調整方法は、以下の手順で行われる。まず、バイス８２によってセンサー組立体６２を固定し、その後、バイス８３によって調整治具７１の端部を挟むようにして固定する。このとき、調整治具７１は、トナーセンサー５０の差動トランス５４の上端から予め定められた一定の間隔Ｄを隔てた位置に固定される。また、調整治具７１は、差動トランス５４の各コイル５１〜５３の中心軸が貫通孔７３の中心を通る位置に固定される。次に、調整治具７１と差動トランス５４とが前記間隔Ｄを隔てた位置に固定された状態で、センサー組立体６２からの出力が許容範囲内となるように、センサー組立体６２におけるインピーダンスを可変抵抗器５５で調整する。
【００３４】
このように出力調整装置７０が構成されているため、図４（Ｂ）に示されるように、差動トランス５４から調整治具７１へ向けて出された磁束の全てが調整治具７１を貫くのではなく、その一部は貫通孔７３を通り抜ける。そのため、固定機構８０による固定位置に許容範囲内の位置ずれが生じていても、図５の特性カーブ９２に示されるように、調整治具７１がセンサー組立体６２に与える距離感度が従来の特性カーブ９１よりも緩和する。特に、図５に示されるように、前記所定の間隔Ｄが１０ｍｍから３０ｍｍの範囲で上述の出力調整方法に基づく出力調整作業が行われた場合に、距離感度を緩和しつつ安定したセンサー出力を得ることができる（図５の破線囲み部を参照）。その結果、固定機構８０による固定位置のずれに対応する検知コイル５３のインダクタンスの変動幅を小さくすることができ、出力調整作業後のセンサー組立体６２の出力誤差が小さくなる。これにより、センサー組立体６２の出力を高精度に調整することが可能となる。
【００３５】
また、貫通孔７３が、差動トランス５４が備える検知コイル５３の内径と概ね同じ寸法に形成されているため、差動トランス５４からの磁束の多くが貫通孔７３を通過することになり、調整治具７１がセンサー組立体６２に与える距離感度を大きく緩和することができる。
【００３６】
なお、上述の実施形態では、１成分系のトナーの残量を検知するトナーセンサー５０を例示したが、２成分系の現像剤に含まれるトナーの残量やトナーの濃度を検知するトナーセンサーにも、本発明の出力調整装置７０は適用可能である。また、トナーセンサーに限られず、磁気を用いて測定対象物の変位を測定する磁気型測定装置であれば、如何なる用途のものであっても、本発明の出力調整装置７０は適用可能である。
【００３７】
また、上述の実施形態では、差動トランス５４の各コイル５１〜５３の中心軸が貫通孔７３の中心を通る例について説明したが、必ずしもそのような構成である必要はなく、少なくとも、貫通孔が形成された調整治具であれば、調整治具がセンサー組立体６２に与える距離感度を緩和させることができる。
【符号の説明】
【００３８】
１０：画像形成装置
１２：スキャナー
１４：画像形成部
３３：現像部
５０：トナーセンサー
５４：差動トランス
５５：可変抵抗器
７０：出力調整装置
７１：調整治具
７３：貫通孔
８０：固定機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
2014089136.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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