(57)【要約】【課題】電気回路を簡略化し、かつ装置自体の大幅なコストダウンと小型化が可能な磁気的検知装置を提供する。【解決手段】差動結線された出力コイルと駆動コイルを有するトランス１００と、トランスにおける電磁気的な特性を調整する調整手段１０７と、駆動コイルに印加する、所定の電気的特性を有する第一の交流信号を生成する交流信号生成手段と、第一の交流信号により駆動コイルを駆動することにより出力コイルより出力される第二の交流信号と第一の交流信号との位相差を検出する位相差検出手段と、を備え、調整手段は、予め磁性体濃度が所定値、もしくは所定範囲に設定されている磁性体環境において、位相差検出手段により検出される、第一の交流信号と第二の交流信号との位相差が予め設定された所定値、もしくは所定範囲の位相差となるように、トランスの電磁気的な特性を調整する磁気的検知装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性体環境に応じた検出信号を出力する出力コイルと、前記出力コイルに対し差動結線された駆動コイルと、前記出力コイルと前記駆動コイルを有するトランスと、前記トランスにおける電磁気的な特性を調整する調整手段と、前記駆動コイルに印加する、所定の電気的特性を有する第一の交流信号を生成する交流信号生成手段と、前記第一の交流信号により前記駆動コイルを駆動することにより前記出力コイルより出力される第二の交流信号と前記第一の交流信号との位相差を検出する位相差検出手段と、を備え、
前記調整手段は、予め磁性体濃度が所定値、もしくは所定範囲に設定されている前記磁性体環境において、前記位相差検出手段により検出される、前記第一の交流信号と前記第二の交流信号との位相差が予め設定された所定値、もしくは所定範囲の位相差となるように、前記トランスの電磁気的な特性を調整することを特徴とする磁気的検知装置。
【請求項２】
請求項１に記載の磁気的検知装置において、
前記第二の交流信号を増幅する増幅手段を有することを特徴とする磁気的検知装置。
【請求項３】
請求項１に記載の磁気的検知装置において、
前記調整手段は、前記トランスにおけるインダクタンスを変化させる手段であることを特徴とする磁気的検知装置。
【請求項４】
請求項１に記載の磁気的検知装置において、
前記調整手段は、前記第一の交流信号の電気的な特性を変化させる手段であることを特徴とする磁気的検知装置。
【請求項５】
請求項４に記載の磁気的検知装置において、
前記第一の交流信号の電気的な特性は、周波数であることを特徴とする磁気的検知装置。
【請求項６】
磁性体環境に応じた検出信号を出力する出力コイルと、前記出力コイルに対し差動結線された駆動コイルと、前記出力コイルと前記駆動コイルを有するトランスと、前記トランスにおける電磁気的な特性を調整する調整手段と、
前記駆動コイルに印加する、所定の電気的特性を有する第一の交流信号を生成する交流信号生成手段と、前記第一の交流信号により前記駆動コイルを駆動することにより前記出力コイルより出力される第二の交流信号と前記第一の交流信号との位相差を検出する位相差検出手段と、を備え、
前記調整手段は、前記トランスにおけるインダクタンスを変化させる第一の手段と、前記第一の交流信号の電気的な特性を変化させる第二の手段とを有し、予め磁性体濃度が所定値、もしくは所定範囲に設定されている前記磁性体環境において、前記位相差検出手段により検出される、前記第一の交流信号と前記第二の交流信号との位相差が予め設定された所定値、もしくは所定範囲の位相差となるように、前記トランスの電磁気的な特性を調整することを特徴とする磁気的検知装置。
【請求項７】
請求項６に記載の磁気的検知装置において、
予め前記第一の手段で調整し、磁気的検知の際に前記第二の手段で調整することを特徴とする磁気的検知装置。
【請求項８】
請求項６または７に記載の磁気的検知装置において、
前記第一の交流信号の電気的な特性は、周波数であることを特徴とする磁気的検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性体の濃度（嵩密度ともいう）を検出する磁気的検知装置に関し、特にその検知特性の調整に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置における、磁性体成分を含むトナー、もしくは現像剤の残量、濃度を検出するための磁性体検知装置として、差動トランスを用いた装置が知られている。この種の磁気的検知装置は、検知特性が、組立、製造に起因する差動トランス個々の特性の相違によって変動するという問題を有することが特許文献１、特許文献２に開示されている。
【０００３】
前記問題を解決する手法として、装置内部において、出力信号の位相を調整可能な回路機構を設置し、該回路機構に対して装置外部から電圧レベルが変化可能な電気信号を入力することにより、検知特性を調整する手法が知られている（特許文献１、特許文献２）。
【０００４】
図９に、従来の磁気的検知回路の概略構成図を示す。図９において、１０００は、差動結線された差動トランス、９０２は差動トランス１０００を駆動する駆動回路、９０３は位相比較回路、９０４は可変容量ダイオード、９０５は制御回路である。
【０００５】
図９において、差動トランス１０００は、駆動回路９０２によって駆動され、トナー残量に応じた差動出力Ｅｏを生じる。差動トランス１０００は駆動コイル１０６０と２つの出力コイル１０４０、１０５０を有し、出力コイル１０４０、１０５０を差動結線して、トナー残量に応じた差動出力Ｅｏを得る。駆動回路９０２は、駆動コイル１０６０と、コンデンサ２０１、２０２を含むコルピッツタイプの発振回路として構成され、発振周波数の信号によって、差動トランス１００を駆動する。
位相比較回路９０３は、差動トランス１０００の出力コイル１０４０、１０５０から出力される差動出力Ｅｏと、駆動回路９０２から供給される基準信号Ｅｄとを位相比較し、位相差に応じた検知信号Ｖｏが得られる。
検知信号Ｖｏの出力端に該検知信号Ｖｏを平均化する回路を付加した場合には、図１０に示すように、磁性体の濃度に応じて、出力電圧が変化する特性が得られる（縦軸に検知信号電圧Ｖｏ［Ｖ］を、横軸に磁性体濃度［ａ．ｕ．：任意単位］を配置）。これにより前記手法により差動トランスが設置された環境における磁性体密度を検出することができる。
【０００６】
ここで、前述したような差動トランス１０００の特性変化によって、検知特性が変化するという問題に対する解決手法として、該従来例においては、次の手法を提案している。すなわち、差動結線された差動トランス１０００の駆動コイル１０６０と出力コイル１０４０、１０５０との間に、印加電圧値に応じて容量が可変なダイオード９０４を接続する。そして、該ダイオード９０４への印加電圧Ｖｃｎｔを変化させ、駆動コイル１０６０と出力コイル１０４０、１０５０との間の位相差を変化させることにより、図１１に示すように、磁性体濃度に対する検知信号の出力電圧特性を変化させる手法を提案している。
図１０および図１１の同一の部分は、同一の参照符号を付し、従来技術文献（特許文献１）に詳細記載があるためここでの説明を省略する。該手法により、差動出力Ｅｏの調整、および検知信号Ｖｏが調整を行うことを提案している（特許文献１、特許文献２）。
【特許文献１】特許第０３６４０３２１号公報
【特許文献２】特開平０６−２８９７１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記従来例においては、磁気的検知装置にて、差動トランス個々の特性の相違による変動、および構成回路の電気部品のバラツキ等に伴う特性変化を調整するための調整回路を追加している。そのため、装置を構成する電気回路が複雑化し、それに伴うコストアップ、装置の小型化が困難という問題があった。
【０００８】
本発明は、このような状況のもとでなされたもので、電気回路を簡略化し、かつ装置自体の大幅なコストダウンと小型化が可能な磁気的検知装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するため、本発明では，磁気的検知装置を次の（１）ないし（８）のとおりに構成する。
【００１０】
（１）磁性体環境に応じた検出信号を出力する出力コイルと、前記出力コイルに対し差動結線された駆動コイルと、前記出力コイルと前記駆動コイルを有するトランスと、前記トランスにおける電磁気的な特性を調整する調整手段と、前記駆動コイルに印加する、所定の電気的特性を有する第一の交流信号を生成する交流信号生成手段と、前記第一の交流信号により前記駆動コイルを駆動することにより前記出力コイルより出力される第二の交流信号と前記第一の交流信号との位相差を検出する位相差検出手段と、を備え、
前記調整手段は、予め磁性体濃度が所定値、もしくは所定範囲に設定されている前記磁性体環境において、前記位相差検出手段により検出される、前記第一の交流信号と前記第二の交流信号との位相差が予め設定された所定値、もしくは所定範囲の位相差となるように、前記トランスの電磁気的な特性を調整する磁気的検知装置。
【００１１】
（２）前記（１）に記載の磁気的検知装置において、
前記第二の交流信号を増幅する増幅手段を有する磁気的検知装置。
【００１２】
（３）前記（１）に記載の磁気的検知装置において、
前記調整手段は、前記トランスにおけるインダクタンスを変化させる手段である磁気的検知装置。
【００１３】
（４）前記（１）に記載の磁気的検知装置において、
前記調整手段は、前記第一の交流信号の電気的な特性を変化させる手段である磁気的検知装置。
【００１４】
（５）前記（４）に記載の磁気的検知装置において、
前記第一の交流信号の電気的な特性は、周波数である磁気的検知装置。
【００１５】
（６）磁性体環境に応じた検出信号を出力する出力コイルと、前記出力コイルに対し差動結線された駆動コイルと、前記出力コイルと前記駆動コイルを有するトランスと、前記トランスにおける電磁気的な特性を調整する調整手段と、
前記駆動コイルに印加する、所定の電気的特性を有する第一の交流信号を生成する交流信号生成手段と、前記第一の交流信号により前記駆動コイルを駆動することにより前記出力コイルより出力される第二の交流信号と前記第一の交流信号との位相差を検出する位相差検出手段と、を備え、
前記調整手段は、前記トランスにおけるインダクタンスを変化させる第一の手段と、前記第一の交流信号の電気的な特性を変化させる第二の手段とを有し、予め磁性体濃度が所定値、もしくは所定範囲に設定されている前記磁性体環境において、前記位相差検出手段により検出される、前記第一の交流信号と前記第二の交流信号との位相差が予め設定された所定値、もしくは所定範囲の位相差となるように、前記トランスの電磁気的な特性を調整する磁気的検知装置。
【００１６】
（７）前記（６）に記載の磁気的検知装置において、
予め前記第一の手段で調整し、磁気的検知の際に前記第二の手段で調整する磁気的検知装置。
【００１７】
（８）前記（６）または（７）に記載の磁気的検知装置において、
前記第一の交流信号の電気的な特性は、周波数である磁気的検知装置。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、トランスの電磁気的な特性を調整することが可能な調整機構を有することにより、装置を構成する電気回路を簡略化することができ、また、装置自体の大幅なコストダウンと小型化ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための最良の形態を実施例により詳しく説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１に、実施例１である“磁気的検知装置”の概略構成図を示す。
図１において、１００は差動トランスで、駆動コイル１０４と１０５が差動結線され、出力コイル１０６を有する。１０１は、交流信号発生器〈請求項でいう第一の交流信号を生成する交流信号生成手段に相当〉で所定の電気特性を有する交流信号Ｅｉｎを駆動コイル１０４と１０５に対して入力することにより、該駆動コイル１０４、１０５を駆動する。また、抵抗Ｒ１を介して出力コイル１０６と接続することにより、出力コイル１０６にて出力される出力信号Ｅｏｕｔ〈請求項でいう第二の交流信号に相当〉を安定化させる。１０２は増幅器で、出力コイル１０６から出力される出力信号を増幅する。１０３は位相差検出器で、駆動コイル１０４、１０５に入力する入力信号Ｅｉｎと、出力コイル１０６より増幅器１０２を介して出力される出力信号Ｅｏｕｔが入力され、両信号の位相差を検出する。
【００２１】
ここで、本実施例にて示した差動トランス１００の構成は、図９に基づいて前述した差動トランス１０００の構成と異なるが、差動トランス回路は、その可逆性により、出力コイルにて差動結線した場合と同様の回路動作が得られることが従来技術にて開示されている。
【００２２】
図８に、本実施例の磁気的検知装置の電気回路図を示す。該例は、本発明を限定するものではない。また、図１と符号が重複する部分においては、説明を省略する。図８において、Ｊ１〜Ｊ４は、外部構成手段との接続コネクタを示しており、Ｊ１には図１における交流信号発生器１０１からの交流信号Ｅｉｎが入力される。Ｊ２には、電源電圧Ｖｉｎが入力され、抵抗Ｒ３とコンデンサＣ３により形成されるフィルタ回路を介して、図１における増幅器１０２に相当するインバータＩＣ１の電源電圧として使用される。Ｒ２はインバータＩＣ１の増幅帰還抵抗である。出力コイル１０６とコンデンサＣ１により同調回路を構成し、結合コンデンサＣ２とインバータＩＣ１、帰還抵抗Ｒ２により増幅された出力信号ＥｏｕｔがＪ３からは出力される。Ｊ４にはＧＮＤが接続される。
【００２３】
図２は、位相差検出器１０３の検出手法を示すタイミングチャートである。図２の１段目は、位相差検出器１０３が動作する基本クロックＣｋ、２段目は、駆動コイル１０４、１０５に入力しコイルを駆動する信号Ｅｉｎ、３段目は、出力コイル１０６より増幅器１０２を介して出力される出力信号Ｅｏｕｔを示す。出力信号Ｅｏｕｔ（請求項の磁性体環境に応じた検出信号に相当）は、前述したように、入力信号（駆動信号Ｅｉｎ）に対して磁性体の濃度に応じた位相差を有している。４段目に示すように、駆動コイル入力信号Ｅｉｎの立ち上がりエッジが入力されたときに、位相差検出器１０３は、基本クロックＣｋに基づいてカウントアップを開始する。そして、出力コイル出力信号Ｅｏｕｔの立ち上がりエッジが入力されたときに、カウントアップを停止し、５段目に示すように、該カウント値を位相差検出器１０３内部に有する記憶回路に位相差データとして一時保存する。
【００２４】
図１に示す１０８は、前記差動トランス１００の電磁気的特性を調整する調整器で、差動トランス１００における各々のコイル１０４、１０５、１０６の自己インダクタンスまたは各コイル間の相互インダクタンスを調整する。該インダクタンス調整手法の例としては、各々のコイル間に移動可能なフェライトコアＦを設け、該コイル１０４、１０５、１０６とコアＦとの相互関係、該例では近接距離を調整することにより相互インダクタンスを調整する手法が挙げられる。もしくは、各コイルの巻線数を増減させることにより各々のコイルの自己インダクタンスを調整する手法が挙げられる。
しかしながら、該調整手法例は、本発明を限定するものではない。
【００２５】
１０７は調整制御器で、図３に示す制御フローチャートに基づいた動作を行う。差動トランス１００における出力コイル１０６が、所定の磁性体濃度Ｎ０（請求項の磁性体環境に相当）に設置された状態（図４参照）において、調整制御器１０７は、交流信号発生器１０１から所定の電気特性のコイル駆動信号Ｅｉｎを送信する（Ｓ３０１）。そして、位相差検出器１０３にて検出されるコイル駆動信号Ｅｉｎと出力信号Ｅｏｕｔの位相差データＴを取得する（Ｓ３０２）。該取得した位相差データＴ０が、予め設定された所定値Ｔ０かどうかの判断を行い、所定値Ｔ０と異なる場合においては、調整器１０８により差動トランス１００の電磁気的特性を調整する。ここでは、説明を簡略化するために調整基準を位相差データの所定値Ｔ０としたが、実際には予め設定された所定範囲内かどうかで判断を行ってもよい。
【００２６】
図４に、磁性体濃度に対する位相差検出データＴの特性図を示す。該図において、縦軸に位相差検出器１０３にて検出される位相差データＴ［ｓ］、横軸に磁性体濃度［ａ．ｕ．：任意単位］を示す。該図において、特性Ｂは、所定の磁性体濃度Ｎ０における位相差データが予め設定された所定値Ｔ０となる基準特性である。実際の差動トランスは、特性Ａ、特性Ｃに示すようのように各々に特性バラツキが存在する。このような状態において、本実施例により、該特性Ａ、もしくは特性Ｃのような特性を有する差動トランス１００の特性を、基準となる特性Ｂとなるべく、調整を行うことが可能となる。また、所定の磁性体濃度Ｎ０は、磁性体が存在しない環境下も含むことは然るべきである。
【００２７】
本実施例においては、前記調整手法は、電気的に駆動する制御器を用いると説明したが、該装置を製作する際の作業者によって調整することも可能である。
【００２８】
以上説明したように、本実施例によれば、電気回路を簡略化し、かつ装置自体の大幅なコストダウンと小型化が可能な磁気的検知装置を提供することができる。
【実施例２】
【００２９】
図５に、実施例２である“磁気的検知装置”の概略構成図を示す。前述した実施例１の図１と符号が重複する部分については、図１の説明を援用し、ここでの説明を省略する。図５において、調整制御器１０７−１は、図６に示す制御フローチャートに基づいた動作を行う。差動トランス１００における出力コイル１０６が、所定の磁性体濃度Ｎ０に設置された状態（前述する図４の説明参照）において、調整制御器１０７−１は、交流信号発生器１０１から所定の電気特性を有するコイル駆動信号Ｅｉｎを送信する（Ｓ６０１）。そして、位相差検出器１０３にて検出されるコイル駆動信号Ｅｉｎと出力信号Ｅｏｕｔの位相差データＴを取得する（Ｓ６０２）。該取得した位相差データＴ０が、予め設定された所定値Ｔ０かどうかの判断を行う。所定値Ｔ０と異なる場合においては、調整制御器１０７−１は、交流信号発生器１０１から送信される電気信号の特性〈請求項でいう所定の電気的特性に相当〉、例えば、周波数を変化させる（Ｓ６０３）。そして、検出される位相差データがＴ０となったときの電気信号の特性データを、該対象の磁気的検知装置の調整値として、実際に磁気的検知動作を行う際の基準データを得ることができる。
【００３０】
よって、本実施例の調整手法においては、図１に示すような差動トランス１００の電磁気的な特性を調整する調整器は不要であり、構成を簡略化できる。
【実施例３】
【００３１】
実施例３である“磁気的検知装置”に付いて説明する。
本実施例の磁気的検知装置の調整手法は、前述した実施例１および実施例２に記載した調整手法を組み合わせたものである。
【００３２】
実際には、図７に示すように、実施例１にて記載した調整手法（請求項でいう第一の手段に相当）を本実施例の磁気的検知装置を製作する段階にて予め行うことにより、差動トランスの個々の特性を粗調整する（Ｓ７０１）。そして、実施例２にて記載した調整手法（請求項でいう第二の手段に相当）を実際の磁気的検知動作を行う際に実行することにより、該装置の設置環境における特性差を微調整する（Ｓ７０２）。
【００３３】
以上説明したように、本実施例によれば、検知特性の調整をより精緻に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】実施例１の磁気的検知装置の概略構成図
【図２】実施例１の磁気的検知装置における位相差検出器の動作を示すタイミングチャート
【図３】実施例１の磁気的検知装置の調整手法を示すフローチャート
【図４】実施例１の磁気的検知装置の磁性体濃度に対する位相差データを示すグラフ
【図５】実施例２の磁気的検知装置の概略構成図
【図６】実施例２の磁気的検知装置の調整手法を示すフローチャート
【図７】実施例３の磁気的検知装置の調整手法を示すフローチャート
【図８】実施例の磁気的検知装置の具体的な電気回路図
【図９】従来の磁気的検知装置の概略構成図
【図１０】従来の磁気的検知装置の磁性体濃度に対する検知信号電圧特性を示すグラフ
【図１１】従来の磁気的検知装置の磁性体濃度に対する検知信号特性の調整手法を示すグラフ
【符号の説明】
【００３５】
１００        作動トランス
１０１        交流信号発生器
１０３        位相差検出器
１０４、１０５  駆動コイル
１０６        出力コイル
１０７        調整制御器
１０８        調整器
【図１】
2009122240.tif 000003
【図２】
2009122240.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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