磁気的検知装置
【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。
【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。
【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
【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
【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。
【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。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【公開番号】特開2009−122240(P2009−122240A)
【公開日】平成21年6月4日(2009.6.4)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−294205(P2007−294205)
【出願日】平成19年11月13日(2007.11.13)
【出願人】(000001007)キヤノン株式会社 (59,756)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成21年6月4日(2009.6.4)
【国際特許分類】
【出願日】平成19年11月13日(2007.11.13)
【出願人】(000001007)キヤノン株式会社 (59,756)
【Fターム(参考)】
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