JPH0428058Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本考案は、磁性体の存在、分量、濃度または距
離等を検知する磁気的検知装置に関する。この種
の磁気的検知装置としては、磁性キヤリアと絶縁
性トナーとを含む電子写真現像材の、トナー／磁
性キヤリア濃度検知装置が良く知られている。

＜従来の技術＞ 電子写真現像材は、電子写真もしくは静電記録
等の現像に用いられるものであるが、磁性キヤリ
アに対するトナーの混合比率が低下すると、現像
画像の濃度が薄くなり、反対に混合比率が高くな
ると、画像の濃度が濃くなりすぎると共に、カブ
リが増える不都合を生じる。従つて、適正な色調
の画像を連続して得るためには、現像材中のトナ
ー／磁性キヤリア濃度を検出し、その濃度を適正
な一定のレベルに保つ必要がある。その手段とし
て、従来より種々の磁気的検知装置が提案されて
いるが、その内の一つに、差動トランスを使用
し、その一次コイルを交流駆動源で駆動すると共
に、一次コイルに結合された検知コイル及び基準
コイルの差動出力よりトナー／磁性キヤリア濃度
を検知する差動トランス型の磁気的検知装置が知
られている（例えば特開昭59−10814号）。

第５図は従来の磁気的検知装置の電気回路図で
ある。図において、１は発振回路等によつて構成
される交流駆動源、２は差動トランスである。差
動トランス２は交流駆動源１によつて駆動される
一次コイルN₁と、この一次コイルN₁に結合され
トナー／磁性キヤリア濃度に応じて誘起電圧E₁
が変化する検知コイルN₂₁と、一次コイルN₁に結
合されているが、誘起電圧E₂がトナー／磁性キ
ヤリア濃度の影響を受けない基準コイルN₂₂とを
具備する。

そして検知コイルN₂₁の誘起電圧E₁と基準コイ
ルN₂₂の誘起電圧E₂の差動出力E₀（＝E₁〜E₂）を
位相弁別回路３に入力し、差動出力E₀の位相逆
転をこの位相弁別回路３によつて検知し、位相逆
転よりトナー／磁性キヤリア濃度を検知する。

即ち、トナー／磁性キヤリア濃度が正常値を示
すとき、検知コイルN₂₁の誘起電圧E₁が基準コイ
ルN₂₂の誘起電圧E₂より小さくなるように設定さ
れているものとすると、差動出力E₀は、 E₀＝E₂−E₁＞０ となる。

次にトナーが不足してくると、磁性キヤリアの
濃度がその分だけ高くなるので、検知コイルN₂₁
に誘起する電圧E₁が基準コイルN₂₂に生じる誘起
電圧E₂より大きくなる。従つて差動出力E₀は、 E₀＝E₂−E₁＜０ となり、交流駆動源１の駆動信号に対する位相
が、濃度正常のときとは逆転する。従つて、ある
定められたトナー／磁性キヤリア濃度の時に位相
逆転が起きるように、検知コイルN₂₁及び基準コ
イルN₂₂を設計しておき、位相弁別回路３によつ
て位相逆転を検知することによりトナー／磁性キ
ヤリア濃度を検知することができる。

＜考案が解決しようとする課題＞ しかしながら、上述の磁気的検知装置は、トナ
ー／磁性キヤリア濃度の検知に当つて、差動出力
E₀の位相逆転を位相弁別回路３で検知する方式
となつているため、次のような問題があつた。

(イ) 差動出力E₀の位相は、検知コイルN₂₁の誘起
電圧E₁と基準コイルN₂₂の誘起電圧E₂とが略等
しくなる付近、即ち差動出力E₀が略零になる
付近で急激に変化するから、定められたトナ
ー／磁性キヤリア濃度に対して、位相弁別出力
がオンまたはオフ出力となる。このため、従来
の位相弁別方式の磁気的検知装置はトナー／磁
性キヤリア濃度を連続的に検知する必要のある
用途には、本質的に不向きである。

(ロ) 位相弁別方式は位相差の増幅や減衰等を行な
わせるための回路手段が複雑となるため、検出
特性が主として差動トランスの構造、特性によ
つて定まつてしまう。このため、多様な検出特
性要求に対応できず、融通性に欠ける。

そこで、本考案は、上述する従来からの問題点
を解決し、磁性体の存在、分量、濃度または距離
等を連続的に検知することが可能で、しかも検知
信号の増幅、減衰等の信号処理が簡単で、多様な
検出特性要求にも回路的手法により容易に対応で
きる磁気的検知装置を提供することである。

＜課題を解決するための手段＞ 上記課題を解決するため、本考案は、交流駆動
源と、差動トランスと、同期検波回路とを有する
磁気的検知装置であつて、 前記差動トランスは、一次コイルと、検知コイ
ルと、基準コイルとを有し、前記一次コイルが前
記交流駆動源により駆動され、前記検知コイルが
その近傍に位置する磁性体の存在、分量、濃度ま
たは距離等に応じた誘起電圧を発生し、前記基準
コイルが一定の誘起電圧を発生し、前記基準コイ
ルと前記検知コイルとが差動結線され前記基準コ
イルの前記誘起電圧と前記検知コイルの前記誘起
電圧との差動出力を生じ、 前記同期検波回路は、前記差動トランスから入
力される前記差動出力を前記交流駆動源から供給
される駆動周波数で同期検波して検知信号を出力
すること を特徴とする。

＜作用＞ 差動トランスは、一次コイルと、検知コイル
と、基準コイルとを有し、一次コイルが交流駆動
源により駆動され、検知コイルがその近傍に位置
する磁性体の存在、分量、濃度または距離等に応
じた誘起電圧を発生し、基準コイルが一定の誘起
電圧を発生し、基準コイルと検知コイルとが差動
結線され基準コイルの誘起電圧と検知コイルの誘
起電圧との差動出力を生じるから、差動出力は、
交流駆動源と同一周波数で、しかも、磁性体の存
在、分量、濃度または距離等に応じた検知コイル
の誘起電圧に従い、振幅が連続的に変化する信号
となる。

同期検波回路は、入力される差動出力を交流駆
動源から供給される駆動周波数で同期検波して検
知信号を出力するようになつているから、差動出
力の振幅に対応した電圧信号を検知信号として得
ることができる。これにより、磁性体の存在、分
量、濃度または距離等を、アナログ量として連続
的に検知できる。

また、同期検波により検知信号が電圧として直
接的に得られるので、検知信号の増幅、減衰等の
信号処理が簡単で、多様な検出特性要求にも回路
的手法により容易に対応できる。

更に、差動トランスから同期検波回路に入力さ
れる差動出力の周波数が、交流駆動源の駆動周波
数と必ず一致するから、入力される差動出力の周
波数を検出することなく、同期検波でき、回路構
成を簡単化できる。

＜実施例＞ 第１図は本考案に係る磁気的検知装置のブロツ
ク図である。この実施例では、トナー／磁性キヤ
リア濃度検知装置としての磁気的検知装置を示し
ている。図において、第５図と同一の参照符号は
同一性ある構成部分を示している。４は同期検波
回路、５は増幅器、６はレベル検知器、７はデジ
タル信号出力端子、８はアナログ信号出力端子で
ある。

同期検波回路４は、基準コイルN₂₂の誘起電圧
E₂と検知コイルN₂₁の誘起電圧E₁との差動出力E₀
を、一次コイルN₁を駆動する交流駆動源１の駆
動周波数f₁で同期検波を行なう回路である。第２
図はこの同期検波回路４による同期検波作用を説
明するための波形図である。まず、第２図(a)に示
すように、交流駆動源１から同期検波回路４に対
して周波数f₁の矩形波信号が与えられている場合
において、差動トランス２から同期検波回路４に
差動出力E₀が入力されたとすると、差動出力E₀
は交流駆動源１から与えられる周波数f₁の信号に
同期して、第２図(c)に示すように検波される。即
ち交流駆動源１と同一周波数で、差動出力E₀の
振幅を持つ電圧信号を検知信号として得ることが
できる。

ここで、トナー／磁性キヤリア濃度が正常値を
示すとき、検知コイルN₂₁の誘起電圧E₁が基準コ
イルN₂₂の誘起電圧E₂より小さくなるように設定
されているものとする。この状態で、トナー濃度
が低下してくると、磁性キヤリアの濃度がその分
だけ高くなるので、検知コイルN₂₁に誘起する電
圧E₁が次第に高くなり、差動出力E₀が、第２図
(b)に示すように、E₀₁，E₀₂，E₀₃，…のように低
下して行き、遂には位相逆転を生じる。従つて、
同期検波出力も、第２図ｃに示す如く、トナー濃
度の低下即ち磁性キヤリア濃度の上昇につれて電
圧値が低下する方向となるので、この電圧値の低
下を検知することにより、トナー／磁性キヤリア
濃度を連続して検知することができる。この実施
例では、増幅器５の出力側に出力端子８を接続
し、この出力端子８を通して濃度検知出力をアナ
ログ量として連続的に取出す構成となつている。

更に、差動トランス２から同期検波回路４に入
力される差動出力E₀の周波数が、交流駆動源１
の駆動周波数f₁と必ず一致するから、入力される
差動出力E₀の周波数を検出することなく、同期
検波でき、回路構成を簡単化できる。

この濃度検知出力はデジタル量として取出すこ
とも可能である。その手段として、この実施例で
は、増幅器５の後段にレベル検知器６を挿入し、
このレベル検知器６によつてトナー／磁性キャリ
ア濃度が或るレベルになつたことをオンまたはオ
フ信号として検知し、出力端子７を通して取出す
ようになつている。

上述のように、本考案において、トナー／磁性
キヤリア濃度の変化を差動出力E₀の電圧値の変
化として検知するものであるから、増幅器５、レ
ベル検知器６等による信号処理が可能であり、多
様な検出特性要求に対応し得る融通性の高い濃度
検知器を実現することができる。

第３図は本考案に係る磁気的検知装置の更に具
体的な電気回路図である。図において、第１図と
同一の参照符号は同一性ある構成部分を示してい
る。この実施例では、同期検波回路４は電界効果
トランジスタFETによつて構成し、差動変圧器
２の差動出力E₀を電界効果トランジスタFETの
ドレインＤに入力すると共に、交流駆動源１から
の周波数信号f₁をダイオードD₁を通して電界効果
トランジスタFETのゲートＧに入力し、同期検
波を行なうようになつている。交流駆動源１は増
幅器AMP₁とコンデンサC₁，C₂による帰還回路と
より成る帰還発振器によつて構成されている。
AMP₂はインバータ、R₁〜R₇は抵抗、C₃はコン
デンサ、Q₁はトランジスタである。

第４図は本考案に係る磁気的検知装置を構成す
る差動トランスの具体例を示す断面図である。こ
の実施例では、例えば壺形コア等のように、磁路
の一方が開いている一対のコア９，１０を背中合
せに組合せ、コア９，１０の中脚部９１，１０１
に一次コイルN₁を連続して巻装すると共に、中
脚部９１には検知コイルN₂₁を、また中脚部１０
１には基準コイルN₂₂をそれぞれ巻装してある。
コア９の開磁路側の前面に位置する非磁性ケース
１１の面板１１１の表面側は、トナー／磁性キヤ
リア１２の接触する検知面として利用される。

１３は基準コイルN₂₂の開磁路の一部に移動調
整可能に設けた導電体である。この実施例では、
非磁性ケース１１の側面板１１２に、黄銅、アル
ミニユウム等の導電性材料で成るネジ状の導電体
１３をネジ結合させ、この導電体１３を、基準コ
イルN₂₂を構成するコア５の端面前方に形成され
る開磁路側において、矢印(イ)の如く、コア５の端
面に対して平行に進退調整できるように取付けて
ある。

上述のような導電体１３を設けると、一次コイ
ルN₁を駆動した場合、基準コイルN₂₂に生じる磁
束によつて導電体１３に渦電流が発生し、この渦
電流効果によって基準コイルN₂₂に生じる誘起電
圧E₂が変化する。従つて、導電体１３の移動調
整によつて基準コイルN₂₂に生じる誘起電圧E₂を
可変調整し、それにより、この誘起電圧E₂と検
知コイルN₂₁に生じる誘起電圧E₁との差動出力E₀
を調整し、検知レベルを調整することが可能とな
る。

しかも、実施例に示したように、導電体１３を
基準コイルN₂₂の開磁路側で進退させるだけの簡
単な構成で、検知レベルの調整を簡単かつ確実に
調整でき、コスト的に安価で安定に動作する磁気
的検知装置を提供できる。

なお、前記導電体１３はその移動調整によつて
基準コイルN₂₂の誘起電圧E₂を可変調整できれば
良いのであつて、図示するようなネジ結合に限ら
ず、種々の構造を取ることができる。

また、導電体１３を、フエライト等の磁性体に
よつて置換することもできる。導電体１３の代り
に磁性体を用いた場合には、基準コイルN₂₂の磁
路の磁気的効率及びその誘起電圧E₂が、この磁
性体の進退調整によつて調整されるので、導電体
を用いた場合と同様に、検知レベルを調整するこ
とができる。

本考案に係る磁気的検知装置の主なる用途は、
上記実施例で説明したように、トナー／磁性キヤ
リア濃度検知器であるが、磁性を帯るもの（磁性
体）の存在、分量、濃度または距離の検知装置と
しても適用でき、その用途は広範囲である。

＜本考案の効果＞ 以上述べたように、本考案によれば、以下のよ
うな効果が得られる。

(a) 差動トランスは、一次コイルと、検知コイル
と、基準コイルとを有し、一次コイルが交流駆
動源により駆動され、検知コイルがその近傍に
位置する磁性体の存在、分量、濃度または距離
等に応じた誘起電圧を発生し、基準コイルが一
定の誘起電圧を発生し、基準コイルと検知コイ
ルとが差動結線され基準コイルの誘起電圧と検
知コイルの誘起電圧との差動出力を生じ、同期
検波回路は、差動トランスから入力される差動
出力を交流駆動源から供給される駆動周波数で
同期検波して検知信号を出力するようになつて
いるから、磁性体の存在、分量、濃度または距
離等を連続的に検知することが可能で、しかも
検知信号の増幅、減衰等の信号処理が簡単で、
多様な検出特性要求にも回路的手法により容易
に対応し得る磁気的検知装置を提供できる。

(b) 差動トランスから同期検波回路に入力される
差動出力の周波数が、交流駆動源の駆動周波数
と必ず一致するから、入力される差動出力の周
波数を検出することなく同期検波でき、回路構
成を簡単化し得る磁気的検知装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る磁気的検知装置の電気回
路図、第２図は本考案に係る磁気的検知装置の同
期検波作用を説明するための波形図、第３図は本
考案に係る磁気的検知装置の更に具体的な電気回
路図、第４図は本考案に係る磁気的検知装置を構
成する差動トランスの断面図、第５図は従来の磁
気的検知装置の電気回路図である。 １……交流駆動源、２……差動トランス、４…
…同期検波回路、N₁……一次コイル、N₂₁……検
知コイル、N₂₂……基準コイル。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 交流駆動源と、差動トランスと、同期検波回
   路とを有する磁気的検知装置であつて、 前記差動トランスは、一次コイルと、検知コ
   イルと、基準コイルとを有し、前記一次コイル
   が前記交流駆動源により駆動され、前記検知コ
   イルがその近傍に位置する磁性体の存在、分
   量、濃度または距離等に応じた誘起電圧を発生
   し、前記基準コイルが一定の誘起電圧を発生
   し、前記基準コイルと前記検知コイルとが差動
   結線され前記基準コイルの前記誘起電圧と前記
   検知コイルの前記誘起電圧との差動出力を生
   じ、 前記同期検波回路は、前記差動トランスから
   入力される前記差動出力を前記交流駆動源から
   供給される駆動周波数で同期検波して検知信号
   を出力すること を特徴とする磁気的検知装置。 (2) 前記磁性体は、磁性キヤリアと絶縁性トナー
   とを含むこと を特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項に
   記載の磁気的検知装置。 (3) 前記基準コイルは、その磁路の一部に磁気効
   率を可変調整する導電体または磁性体を含むこ
   と を特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項ま
   たは第２項に記載の磁気的検知装置。