JP2000131406A - 差動トランス、磁気的センサ及び磁気的検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】小型、薄型で、磁気的センサ及び磁気的検知装
置を構成するのに適した差動トランスを提供する。 【解決手段】 第１、第２のコイル３１、３２は絶縁性
磁性基板１の一面１１側に、平面状に、かつ、渦巻き状
に巻回されている。第３、第４のコイル３３、３４は絶
縁性磁性基板１の他面１２側に、平面状に、かつ、渦巻
き状に巻回されている。第１、第２のコイル３１、３２
から選ばれた１つのコイルと、第３、第４のコイル３
３、３４から選ばれた１つのコイルとは、コイル電流に
よって発生する磁束が、コイル巻回面で見て、互いに逆
方向となるように、直列に接続される。他の２つのコイ
ルは、コイル電流によって発生する磁束が、コイル巻回
面で見て、互いに同方向となるように、直列に接続され
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、差動トランス、磁
気的センサ及び磁気的検知装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、プリンタ等の磁性トナー残量セン
サ等に用いられる磁気的センサとしては、いわゆる差動
トランスが知られている。従来のこの種の差動トランス
は、駆動コイル、検知コイル及び基準コイルの３個のコ
イルを備える。これらの各コイルは、検知コイル近傍に
被検知物である磁性体が存在するとき、駆動コイルと検
知コイルとの間の磁気結合は変化するが、駆動コイルと
基準コイルとの間の磁気結合は、殆ど変化しない関係と
なるように配置する。具体的には、同一の棒状コアの中
間部に駆動コイルを配置し、その両側に基準コイル及び
検知コイルを配置する。このようなコイル配置は、例え
ば、特開昭６２ー２７０９８２号公報等に開示されてい
る。

【０００３】上記構成において、駆動コイルを交流電源
で駆動したとき、検知コイルに発生する誘起電圧を、基
準コイルの誘起電圧と比較することにより、検知コイル
近傍の磁性体の存在を検知することができる。

【０００４】ところで、パソコン等と組み合わされて用
いられる個人用レーザービームプリンタの普及等に見ら
れるように、当該磁気的センサの組み込まれる機器は益
々小型化されつつある。従って、プリンタ等に用いられ
る磁気的センサとしても、小型化、薄型化が強く求めら
れることは当然のことである。

【０００５】ところが、従来、磁気的センサとして用い
られていた差動トランスは、同一の棒状コアの中間部に
駆動コイルを配置し、その両側に基準コイル及び検知コ
イルを配置する構造となっているので、検知コイルと基
準コイルが磁気的に分離されない。このため、小型化、
薄型化された場合、検知コイル近傍に存在する被検知物
である磁性体が、基準コイルと駆動コイルの間の磁気結
合にも影響を与え、検知感度を低下させるという問題を
生じる。

【０００６】この問題は、検知コイル及び基準コイル間
の間隔を大きくしたり、あるいは、検知コイル及び基準
コイルの磁気回路を別々に構成する等の手段をとること
により、回避することが可能であるが、そうすると、小
型化及び薄型化の要請に応えることができなくなる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、小
型、かつ、薄型の差動トランス及び磁気的センサを提供
することである。

【０００８】本発明のもう一つの課題は、小型化、薄型
化を図りつつ、検知磁気回路と基準磁気回路とを確実に
分離でき、感度の高い磁気的センサを提供することであ
る。

【０００９】本発明のもう一つの課題は、外部擾乱によ
る影響を受けにくく、動作の安定した差動トランス及び
磁気的センサを提供することである。

【００１０】本発明の更にもう一つの課題は、上述した
磁気的センサを用いた磁気的検知装置を提供することで
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ため、本発明に係る差動トランスは、 絶縁性磁性基板
と、第１のコイルと、第２のコイルと、第３のコイル
と、第４のコイルとを含む。前記第１のコイル及び前記
第２のコイルは、前記絶縁性磁性基板の一面側に、平面
状に、かつ、渦巻き状に巻回されている。前記第３のコ
イル及び前記第４のコイルは、前記絶縁性磁性基板の他
面側に、平面状に、かつ、渦巻き状に巻回されている。

【００１２】前記第１のコイル及び前記第２のコイルか
ら選ばれた１つのコイルと、前記第３のコイル及び前記
第４のコイルから選ばれた１つのコイルとは、コイル電
流によって発生する磁束が、コイル巻回面で見て、互い
に逆方向となるように、直列に接続されている。他の２
つのコイルは、コイル電流によって発生する磁束が、コ
イル巻回面で見て、互いに同方向となるように、直列に
接続されている。

【００１３】上述したように、本発明に係る差動トラン
スにおいて、第１のコイル及び第２のコイルは、絶縁性
磁性基板の一面上に、平面上に、かつ、うず巻き状に巻
回されれており、第３のコイル及び第４のコイルは、絶
縁性磁性基板の他面上に、平面上に、かつ、うず巻き状
に巻回されている。この構成によれば、小型、かつ、薄
型の差動トランスを得ることができる。

【００１４】しかも、各コイルは同一の絶縁性磁性基板
上にあるため、温度等の外部擾乱による誘起電圧の変化
は検知、基準両出力に同じに現れる。このため、動作が
安定する。

【００１５】第１のコイル及び前記第２のコイルは、絶
縁性磁性基板の一面側に設けられている。第３のコイル
及び第４のコイルは、前記絶縁性磁性基板の他面側に設
けられている。第１のコイル及び第２のコイルから選ば
れた１つのコイルと、第３のコイル及び第４のコイルか
ら選ばれた１つのコイルとは、コイル電流によって発生
する磁束が、コイル巻回面で見て、互いに逆方向となる
ように、直列に接続されている。

【００１６】説明の簡単化のために、第１のコイル及び
第２のコイルから第２のコイルを選び、第３のコイル及
び第４のコイルから第３のコイルを選んだ場合について
説明する。この場合は、第２のコイル、及び、第３のコ
イルは、コイル電流によって発生する磁束が、コイル巻
回面で見て、互いに逆方向となるように、直列に接続さ
れている。従って、第２のコイル及び第３のコイルにコ
イル電流を流した時に発生する磁束が、コイル巻回面で
見て、互いに逆向きになる。

【００１７】第１のコイル及び第２のコイルは、絶縁性
磁性基板の一面側に巻回されており、第３のコイル及び
第４のコイルは絶縁性磁性基板の他面側に巻回されてい
る。即ち、第１のコイル及び第２のコイルと、第３のコ
イル及び第４のコイルとの間には、絶縁性磁性基板が配
置されている。従って、第２のコイルを励磁することに
よって発生し、かつ、絶縁性磁性基板内を、第１のコイ
ルの巻き軸と直交する方向に通った磁束は、第１のコイ
ルと鎖交し、第１のコイルに誘起電圧を生じさせる。

【００１８】同様の磁気回路は、第３のコイルと、第４
のコイルとの間でも形成される。即ち、第３のコイルを
励磁することによって発生した磁束は、絶縁性磁性基板
内を通った後、第２のコイルに発生する磁束とは逆向き
に流れて第４のコイルと鎖交し、第４のコイルに誘起電
圧を生じさせる。

【００１９】選ばれなかった他のコイル、即ち、第１の
コイル及び第４のコイルは、コイル電流によって発生す
る磁束が、コイル巻回面で見て、互いに同方向となるよ
うに、直列に接続されている。しかも、第２のコイルに
発生して第１のコイルと鎖交する磁束と、第３のコイル
に発生して第４のコイルと鎖交する磁束は、互いに逆向
きである。このため、第１のコイルに誘起する誘起電圧
と、第４のコイルに誘起する誘起電圧とが逆位相にな
り、第１のコイル及び第４のコイルを直列に接続した回
路の両端からは、両誘起電圧の差動出力が得られる。即
ち、差動トランスとしての動作が確保される。

【００２０】差動トランスは、可逆性があるから、第１
のコイル及び第４のコイルを励磁した場合も、第２のコ
イル及び第３のコイルを直列に接続した回路の両端か
ら、差動出力が得られる。

【００２１】本発明に係る磁気的センサは、上述した差
動トランスによって構成される。この場合、第１のコイ
ル及び前記第２のコイルから選ばれた１つのコイルと、
第３のコイル及び第４のコイルから選ばれた１つのコイ
ルは、励磁巻線を構成し、他の２つのコイルは、出力巻
線を構成する。説明の簡単化のために、第１のコイル及
び第２のコイルから第２のコイルを選び、第３のコイル
及び第４のコイルから第３のコイルを選び、これらのコ
イルを励磁巻線とした場合について説明する。この場
合、第１のコイル、及び、第４のコイルは出力巻線とな
る。第１のコイル及び第４のコイルのうちの一方は検出
コイルとして用いられ、他方は基準コイルとして用いら
れる。第１のコイル及び第４のコイルのうちの何れを検
出コイルとし、基準コイルとするかは、コイル配置及び
構造による。

【００２２】第１のコイルの誘起電圧及び第４のコイル
の誘起電圧は、これらを含む前述の磁気回路の特性に依
存する。従って、磁気回路の一方に、検知対象物を存在
させることにより、第１のコイルの誘起電圧と、第４の
コイルの誘起電圧とに差を持たせ、その差から、検知対
象物を検知することができる。

【００２３】この場合、検知対象物の存在しない磁気回
路は基準磁気回路となり、検知対象物の存在する磁気回
路は検知磁気回路を構成する。本発明において、第１の
コイルは絶縁性磁性基板の一面側に配置されており、第
４のコイルは絶縁性磁性基板の他面側に配置されてい
る。従って、第１のコイルを含む磁気回路と、第４のコ
イルを含む磁気回路は、絶縁性磁性基板を共用し、その
両面側に分離された独立した回路と見ることができる。
このため、薄型化した場合でも、第１のコイルを巡る磁
気回路と、第４のコイルを巡る磁気回路との間の相互干
渉を小さくし、高感度で磁気的検知を行うことができ
る。

【００２４】しかも、第１のコイル〜第４のコイルが同
一の絶縁性磁性基板上に形成されているため、温度等の
外部擾乱による誘起電圧の変化が、検知、基準両出力に
同じに現れる。このため、擾乱による誘起電圧の変化が
相殺され、検知動作には影響を与えず、非常に安定した
動作を確保することができる。

【００２５】上記とは異なって、第２のコイルと第３の
コイルとによって出力巻線を構成し、第１のコイル及び
第４のコイルによって励磁巻線を構成してもよい。更
に、第２のコイルと第４のコイルによって出力巻線を構
成し、第１のコイル及び第３のコイルによって励磁巻線
を構成してもよいし、第２のコイルと第４のコイルによ
って励磁巻線を構成し、第１のコイル及び第３のコイル
によって出力巻線を構成してもよい。本発明は、これら
の具体的な組み合わせ構造を開示する。本発明は更に上
記磁気的センサを用いた磁気的検知装置を開示する。

【００２６】本発明の更に具体的な特徴及び利点は、図
面を参照して更に具体的に説明する。

【００２７】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る磁気的センサ
の分解斜視図、図２は図１に示した磁気的センサの断面
図、図３は図２に示した磁気的センサの電気回路図であ
る。図示された磁気的センサは、絶縁性磁性基板１と、
第１のコイル３１と、第２のコイル３２と、第３のコイ
ル３３と、第４のコイル３４とを含む。実施例に示す絶
縁性磁性基板１は板状である。絶縁性磁性基板１は、磁
性粉と合成樹脂とを混合した複合磁性組成物で構成する
ことができる。複合磁性組成物に含まれる磁性粉として
は、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト粉、Ｍｎ−ＭｇーＺｎ系フ
ェライト粉等のフェライト粉、及び、他の磁性粉を用い
ることができる。合成樹脂としては、熱硬化性樹脂、例
えばエポキシ樹脂を用いることができる。上記とは異な
って、絶縁性磁性基板１は、例えばＮｉ−Ｚｎ系フェラ
イトまたはＭｎ−ＭｇーＺｎ系フェライト等のフェライ
ト磁性材料によって構成してもよい。

【００２８】第１のコイル３１は、絶縁基板２１の一面
２１１をコイル巻回面として、平面状に、かつ、うず巻
き状に形成されている。第１のコイル３１は、一面２１
１の側から見て、時計方向に巻いてある。第１のコイル
３１は、外側コイル端末３１１が、絶縁基板２１の隅部
に設けられた外部接続用端子４１に接続されており、巻
き半径を次第に縮小するうず巻き状パターンになってい
る。うず巻きパターンの内端は内側コイル端末３１２と
なっている。

【００２９】第２のコイル３２は、絶縁性磁性基板１の
一面１１をコイル巻回面として、平面状に、かつ、うず
巻き状に設けられている。絶縁基板２１は、第１のコイ
ル３１を設けた一面２１１とは反対側の他面２１２の側
が、絶縁性磁性基板１の一面１１に対向するようにし
て、絶縁性磁性基板１の一面１１に重ね合わされ、例え
ば、接着等の手段によって接合されている。

【００３０】第３のコイル３３は、絶縁基板２３の一面
２３１をコイル巻回面として、一面２３１の上に、平面
状に、かつ、うず巻き状に形成され、絶縁基板２３の一
面２３１を、絶縁性磁性基板１の他面１２の側に、例え
ば、接着等の手段によって重ね合わせてある。 第３の
コイル３３は、絶縁基板２３の一面２３１の側から見
て、時計方向に巻かれており、第２のコイル３２と同一
方向に巻いてある。第３のコイル３３は、外側コイル端
末３３１が、絶縁基板２３の隅部に設けられた外部接続
用端子４３に接続され、巻き半径を次第に縮小するうず
巻き状パターンになっている。うず巻きパターンの内端
はコイル端末３３２となっている。

【００３１】第４のコイル３４は、絶縁基板２４の一面
２４１をコイル巻回面として、一面２４１の上に、平面
状に、かつ、うず巻き状に形成されている。第４のコイ
ル３４は、絶縁基板２４の一面２４１の側から見て、反
時計方向に巻かれている。即ち、第４のコイル３４は、
第１のコイル３１とは、コイル巻回面で見た巻き方向が
逆である。第４のコイル３４は、外側コイル端末３４１
が、絶縁基板２４の隅部に設けられた外部接続用端子４
４に接続され、巻き半径を次第に縮小するうず巻き状パ
ターンになっている。うず巻きパターンの内端は、コイ
ル端末３４２となっている。絶縁基板２４は、第４のコ
イル３４を設けた一面２４１の側を、絶縁基板２３の他
面２３２に対向するようにして、他面２３２に重ね合わ
せ、例えば、接着等の手段によって接合してある。

【００３２】図２を参照すると明らかなように、絶縁性
磁性基板１には、厚さ方向に貫通するスルーホール導体
５２が設けられており、スルーホール導体５２によっ
て、第２のコイル３２の内側コイル端末３２２と、第３
のコイル３３の内側コイル端末３３２とを、互いに導通
させてある。

【００３３】上記構成により、第２のコイル３２の外側
コイル端末３２１から流れ込んだ電流は、第２のコイル
３２を時計方向に周り、内側コイル端末３２２に至る。
そして、第２のコイル３２の内側コイル端末３２２か
ら、第３のコイル３３の内側コイル端末３３２に流れ
る。電流は、第３のコイル３３では、反時計方向に周り
ながら流れる。即ち、第２のコイル３２及び第３のコイ
ル３３は差動接続されている。

【００３４】次に、図２を参照すると明らかなように、
絶縁性磁性基板１には、厚さ方向に貫通するスルーホー
ル導体５１が設けられており、スルーホール導体５１に
よって、第１のコイル３１の内側コイル端末３１２と、
第４のコイル３４の内側コイル端末３４２とを、互いに
導通させてある。

【００３５】上記構成により、第１のコイル３１の外側
コイル端末３１１から流れ込んだ電流は、第１のコイル
３１を時計方向に周り、内側コイル端末３１２に至る。
そして、第１のコイル３１の内側コイル端末３１２から
第４のコイル３３の内側コイル端末３４２に流れる。電
流は、第４のコイル３４でも、時計方向に周りながら流
れる。従って、図４に示すように、第１のコイル３１及
び第４のコイル３４では、コイル電流によって発生する
磁束が、コイル巻回面で見て、互いに同方向となる。即
ち、第１のコイル３１及び第４のコイル３４は誘起電圧
が同極性となるように直列に接続されている。

【００３６】実施例において、絶縁基板２１、２３、２
４及び絶縁性磁性基板１は、外形が互いにほぼ同形の四
角形状であり、４つの隅部に設けられた切欠部に外部接
続用端子４１〜４４が設けられている。外部接続用端子
４１〜４４は、絶縁基板２１、２３、２４及び絶縁性磁
性基板１を積層した状態で、連続するように形成され
る。第１のコイル３１の外側コイル端末３１１は外部接
続用端子４１に接続され、第２のコイル３２の外側コイ
ル端末３２１は外部接続用端子４２に接続され、第３の
コイル３３の外側コイル端末３３１は外部接続用端子４
３に接続され、更に、第４のコイル３４の外側コイル端
末３４１は外部接続用端子４４に接続されている。

【００３７】絶縁基板２１〜２４としては、エポキシ樹
脂等用いることができる。第１のコイル３１〜第４のコ
イル３４、及び、スルーホール導体５１、５２は、銅メ
ッキ膜で構成することができる。第１のコイル３１〜第
４のコイル３４の銅メッキ厚は、例えば３０μm程度で
ある。第１のコイル３１〜第４のコイル３４の巻き数
は、用途に応じて選定される。磁気的センサとしての用
途では、例えば１０ターン以下でよい場合が多い。ま
た、第１のコイル３１〜第４のコイル３４の巻き数は、
印加される電圧と、必要される出力電圧等に応じて選定
されるもので、互いに同じであってもよいし、少なくと
も１つのコイルの巻き数が、他のコイルの巻き数と異な
っていてもよい。

【００３８】上述した差動トランスにおいて、第１のコ
イル３１〜第４のコイル３４は絶縁性磁性基板１の両面
上に、平面上に、かつ、うず巻き状に設けられているか
ら、小型、かつ、薄型の差動トランスを得ることができ
る。

【００３９】しかも、第１のコイル３１〜第４のコイル
３４が同一の絶縁性磁性基板１の上にあるため、温度等
の外部擾乱による誘起電圧の変化は、第１のコイル３１
〜第４のコイル３４に同じに現れ、相殺されて検知動作
には影響を与えない。このため、動作が非常に安定であ
る。

【００４０】差動トランスとして動作させる場合、第２
のコイル３２及び第３のコイル３３を励磁巻線として用
い、第１のコイル３１及び第４のコイル３４を出力巻線
として用いてもよいし、第１のコイル３１及び第４のコ
イル３４を励磁巻線として用い、第２のコイル３２及び
第３のコイル３３とを出力巻線として用いてもよい。

【００４１】図３は第２のコイル３２及び第３のコイル
３３を励磁巻線として用い、第１のコイル３１及び第４
のコイル３３を出力巻線として用いる場合を示してい
る。第２のコイル３２の外側コイル端末３２１（または
外部接続用端子４２）と、第３のコイル３３の外側コイ
ル端末３３１（または外部接続用端子４３）との間に
は、交流電圧Ｖｉｎが供給される。第２のコイル３２を
励磁することによって発生した磁束φ２は、第１のコイ
ル３１と鎖交し、誘起電圧Ｖ１を生じさせる磁気回路Ｍ
１を形成する。

【００４２】同様の磁気回路は、第３のコイル３３と第
４のコイル３４との間でも形成される。即ち、第３のコ
イル３３を励磁することによって発生した磁束φ３は、
第４のコイル３４と鎖交し、誘起電圧Ｖ４を生じさせる
磁気回路Ｍ２を形成する。

【００４３】第２のコイル３２及び第３のコイル３３
は、コイル電流の方向が、互いに逆方向となるように、
直列に接続されている（図１参照）ので、第１のコイル
３１の誘起電圧Ｖ１、及び、第４のコイル３４の誘起電
圧Ｖ４は、出力端子となる外側コイル端末３１１、３４
１で見て、極性が逆である。従って、外側コイル端末３
１１と外側コイル端末３４１との間には、第１のコイル
３１の誘起電圧Ｖ１と、第４のコイル３４の誘起電圧Ｖ
４との差電圧Ｖ０＝（Ｖ１−Ｖ４）が現れる。

【００４４】図４は第１のコイル３１及び第４のコイル
３４を励磁巻線として用い、第２のコイル３２及び第３
のコイル３３を出力巻線として用いる場合を示してい
る。第１のコイル３１の外側コイル端末３１１（または
外部接続用端子４１）と、第４のコイル３４の外側コイ
ル端末３４１（または外部接続用端子４４）との間に
は、交流電圧Ｖｉｎが供給される。図４に示すように、
第１のコイル３１及び第４のコイル３４にコイル電流Ｉ
Ｃ１を流した時に発生する磁束φ１、φ４は、コイル巻
回面で見て、互いに同方向になる。第１のコイル３１を
励磁することによって発生した磁束φ１は、第２のコイ
ル３２と鎖交し、誘起電圧Ｖ２を生じさせる。第１のコ
イル３１に生じた磁束φ１は、絶縁性磁性基板１を通
り、更に、第２のコイル３２と鎖交した後、外部空間を
通り、第１のコイル３１に戻る磁気回路Ｍ１を形成す
る。

【００４５】同様の磁気回路は、第４のコイル３４と第
３のコイル３３との間でも形成される。即ち、第４のコ
イル３４を励磁することによって発生した磁束φ４は、
第３のコイル３３と鎖交し、誘起電圧Ｖ３を生じさせ
る。第４のコイル３４に生じた磁束φ４は、絶縁性磁性
基板１を通り、更に、第３のコイル３３と鎖交した後、
外部空間を通り、第４のコイル３４に戻る磁気回路Ｍ２
を形成する。

【００４６】第２のコイル３２及び第３のコイル３３
は、コイル電流の方向が、互いに逆方向となるように、
直列に接続されているので、第２のコイル３２の誘起電
圧Ｖ２、及び、第３のコイル３３の誘起電圧Ｖ３は、外
側コイル端末３２１、３３１で見て、極性が逆である。
従って、外側コイル端末３２１と外側コイル端末３３１
との間には、第２のコイル３２の誘起電圧Ｖ２と第３の
コイル３３の誘起電圧Ｖ３との差電圧Ｖ０＝（Ｖ３−Ｖ
２）が現れる。

【００４７】図５は本発明に係る差動トランスの更に別
の実施例を示す斜視図、図６はその電気的等価回路図で
ある。図５、６において、図１〜図４に示された構成部
分と同一の構成部分については同一の参照符号を付して
ある。図１〜図４の実施例と異なって、 第３のコイル
３３は、絶縁基板２３の一面２３１の側から見て、反時
計方向に巻かれており、第２のコイル３２と逆方向に巻
かれている。第２のコイル３２及び第３のコイル３３
は、コイル電流ＩＣ２によって発生する磁束φ２、φ３
が互いに同方向（図６参照）となるように、直列に接続
されている。

【００４８】第４のコイル３４も、図１〜図４の実施例
と異なって、絶縁基板２４の一面２４１の側から見て、
時計方向に巻かれている。即ち、第４のコイル３４は、
第１のコイル３１と同一の巻き方向を有する。

【００４９】図６の回路図において、図３の回路図と異
なる点は、第４のコイル３４の極性、及び、第３のコイ
ル３３の極性が、図３の場合と逆になっていることであ
る。この場合も、図３、４で説明したような差動特性が
得られることは明らかである。

【００５０】図７は本発明に係る差動トランスの別の例
を示す断面図である。図において、図１〜図６に示され
た構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符
号を付してある。この実施例の特徴は、第３のコイル３
３を絶縁性磁性基板１の他面１２上に形成するととも
に、第４のコイル３４を絶縁基板２３の両面２３１、２
３２のうち、絶縁性磁性基板１と対向する面２３１とは
反対側の面２３２に形成したことである。図１、２、５
に示された絶縁基板２４は省略されている。

【００５１】図８は本発明に係る差動トランスの更に別
の実施例を示す電気回路図である。この実施例の特徴
は、第１のコイル３１及び第３のコイル３３が同極性で
直列に接続され、第２のコイル３２及び第４のコイル３
４が差動接続されていることである。

【００５２】図９は本発明に係る差動トランスの更に別
の実施例を示す電気回路図である。図３、４、６に図示
された実施例と異なる点は、第１のコイル３１及び第３
のコイル３３が差動接続され、第２のコイル３２及び第
４のコイル３４が同極性で直列に接続されていることで
ある。

【００５３】図１０は本発明に係る差動トランスを磁気
的センサとして用いた磁気的検知装置の電気回路図、図
１１は図１０に示された磁気的検知装置の磁気的センサ
部分を抜き出して示す電気回路図である。図示された磁
気的検知装置は、磁性トナー残量を検知するトナー濃度
検知装置として用いるのに好適なものである。

【００５４】磁気的センサを構成する差動トランスは、
図１〜図９に示した何れのタイプのものであってもよ
い。図１０は、図１、２に示した差動トランスを用い、
第２のコイル３２及び第３のコイル３３を励磁巻線と
し、第１のコイル３１及び第４のコイル３４を出力巻線
とした例を示している。第４のコイル３４は、トナー６
と向き合う検知コイルとして用いられている。第１のコ
イル３１は基準コイルとして用いられる。

【００５５】磁性トナー残量検知に適した構成として、
磁気的センサの絶縁性磁性基板１は、Ｎｉ−Ｚｎ系フェ
ライト粉を７０重量％含み、残部をエポキシ系樹脂とし
た複合組成物によって構成した。大きさは６．２６mm×
６．２６mm×１．５mmとした。この絶縁性磁性基板１の
比透磁率は約１０である。

【００５６】絶縁性磁性基板１の両面１１、１２に、巻
数９ターン、大きさ６．２６mm角の第２のコイル３２、
及び、第３のコイル３３を、銅メッキで構成した。その
上に、エポキシ樹脂系絶縁基板２１、２３を、プレス加
圧によって形成した。エポキシ樹脂系絶縁基板２１、２
２の上に、第１のコイル３１及び第４のコイル３４を、
銅メッキによって形成した。

【００５７】第２のコイル３２及び第３のコイル３３
は、発振回路７のインダクタンスとして用いられ、イン
バータ７１及び同調コンデンサ７２、７３とともに、コ
ルピッツ型発振回路を構成している。第１のコイル３１
及び第４のコイル３４は、出力回路８のコンデンサ８１
とともに共振回路を構成し、検知信号の振幅を増大させ
る。

【００５８】共振回路の後段において、ダイオード８
２、コンデンサ８３で整流し、シュミットトリガ８５で
オン、オフ信号に変換して検知面近傍の被検知物６の存
在を出力する。なお、抵抗８４は整流コンデンサ８３の
電荷を放電するためのものである。

【００５９】この場合、第１のコイル３１、及び、第２
のコイル３２を含む磁気回路Ｍ１が、被検知物６の存在
しない基準磁気回路となり、第３のコイル３３及び第４
のコイル３４を含む磁気回路Ｍ２が、被検知物６の存在
する検知磁気回路となる。これらの２つの磁気回路Ｍ
１、Ｍ２は、実質的に、磁気的に独立した回路と見るこ
とができる。従って、本発明によれば、小型化、薄型化
を図りつつ、検知磁気回路Ｍ２と基準磁気回路Ｍ１とを
明確に分離し、検知感度を高めた磁気的センサを実現で
きる。

【００６０】しかも、第１のコイル３１〜第４のコイル
３４が、その磁気回路の一部として、絶縁性磁性基板１
を共用している（図１、２参照）ため、温度等の外部擾
乱による誘起電圧の変化が、検知、基準両出力に同じに
現れる。このため、外部擾乱による誘起電圧の変化が相
殺され、検知動作には影響を与えず、非常に安定した動
作を確保することができる。

【００６１】図１１を参照すると、外部接続用端子４
２、４３は交流電源Ｖｉｎで駆動される。第２のコイル
３２で発生した磁束φ２、及び、第３のコイル３３で発
生した磁束φ３の一部は、それぞれ、第１のコイル３１
及び第４のコイル３４に、位相が逆の電圧Ｖ１、Ｖ４を
発生させる。被検知物６が存在しない場合、誘起電圧Ｖ
１、Ｖ４が互いに打ち消しあい、外部接続用端子４１ー
４４間には電圧は現れない。

【００６２】第４のコイル３４に磁性体を含む被検知物
６を近付けると、磁気回路Ｍ２の磁気効率が上がり、第
３のコイル３３から生じる磁束φ３の多くの部分は、第
４のコイル３４を通過し、大きな電圧Ｖ４を発生させ
る。

【００６３】ここで、基準コイルとなる第１のコイル３
１側と、検知コイルとなる第４のコイル３４とは絶縁性
磁性基板１で磁気的に遮断され、第４のコイル３４の近
傍の被検知物６の存在が、基準コイルとなる第１のコイ
ル３１に影響を与えない。これは本発明の重要な効果の
一つである。これにより、非常に感度の高いセンサを構
成できる。

【００６４】しかも、第１のコイル３１〜第４のコイル
３４が同一の絶縁性磁性基板１上にあるため、温度等の
外部擾乱による誘起電圧の変化が、検知出力及び基準出
力の両者に同じに現れ、相殺される。このため、検知動
作が外部擾乱による影響を受けなくなり、非常に安定し
た動作特性が得られる。また、各コイル２１〜２４はメ
ッキ等のバッチ処理で構成できるため、巻線工程など費
用や時間のかかる工程がなく、非常に安価である。

【００６５】実施例では、第１のコイル３１を基準コイ
ルとし、第４のコイル３４を検知コイルとした例を説明
したが、第１のコイル３１を検知コイルとし、第４のコ
イル３４を基準コイルとしてもよい。また、第１のコイ
ル３１、及び、第４のコイル３４とも、薄い保護膜（図
示しない）で覆ってある。本実施例では、磁性トナーの
有無を厚さ２mmのトナー容器の外側から検知できた。

【００６６】図１２は磁気的センサの駆動方法の別の例
を示している。この実施例では、図１、２に示した差動
トランスを用い、第２のコイル３２及び第３のコイル３
３を出力巻線とし、第１のコイル３１及び第４のコイル
３４を励磁巻線とした例を示している。第３のコイル３
３がトナー６と向き合う検知コイルとして用いられてい
る。第２のコイル３２は基準コイルとして用いられてい
る。

【００６７】図１３は磁気的センサの駆動方法の更に別
の例を示している。この実施例では、図５、６に示した
差動トランスを用い、第２のコイル３２及び第３のコイ
ル３３を励磁巻線とし、第１のコイル３１及び第４のコ
イル３４を出力巻線とした例を示している。第４のコイ
ル３４がトナー６と向き合う検知コイルとして用いら
れ、第１のコイル３１が基準コイルとして用いられてい
る。これとは逆に、第１のコイル３１をトナー６と向き
合う検知コイルとして用い、第４のコイル３４を基準コ
イルとして用いてもよい。

【００６８】図１４は磁気的センサの駆動方法の更に別
の例を示している。この実施例は、図８に示した差動ト
ランスを用いた磁気的センサを示している。第２のコイ
ル３２及び第４のコイル３４が励磁巻線として用いら
れ、第１のコイル３１及び第３のコイル３３が出力巻線
として用いられている。第１のコイル３１及び第３のコ
イル３３のうち、第１のコイル３１が検出コイルとして
用いられ、第３のコイル３３が基準コイルとして用いら
れている。

【００６９】図１５は磁気的センサの駆動方法の更に別
の例を示している。この実施例は、図８に示した差動ト
ランスを用いた磁気的センサを示している。第１のコイ
ル３１及び第３のコイル３３が励磁巻線として用いら
れ、第２のコイル３２及び第４のコイル３４が出力巻線
として用いられている。第２のコイル３２及び第４のコ
イル３４のうち、第４のコイル３４が検出コイルとして
用いられ、第２のコイル３２が基準コイルとして用いら
れている。

【００７０】図１６は磁気的センサの駆動方法の更に別
の例を示している。この実施例は、図９に示した差動ト
ランスを用いた磁気的センサを示している。第２のコイ
ル３２及び第４のコイル３４が励磁巻線として用いら
れ、第１のコイル３１及び第３のコイル３３が出力巻線
として用いられている。第１のコイル３１及び第３のコ
イル３３のうち、第１のコイル３１が検出コイルとして
用いられ、第３のコイル３３が基準コイルとして用いら
れている。

【００７１】図１７は磁気的センサの駆動方法の更に別
の例を示している。この実施例は、図９に示した差動ト
ランスを用いた磁気的センサを示している。第１のコイ
ル３１及び第３のコイル３３が励磁巻線として用いら
れ、第２のコイル３２及び第４のコイル３４が出力巻線
として用いられている。第２のコイル３２及び第４のコ
イル３４のうち、第４のコイル３４が検出コイルとして
用いられ、第２のコイル３２が基準コイルとして用いら
れている。

【００７２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば次の
ような効果を得ることができる。 （ａ）小型、かつ、薄型の差動トランス、及び、磁気的
センサを提供することができる。 （ｂ）小型化、薄型化を図りつつ、検知磁気回路と基準
磁気回路とを確実に分離でき、感度の高い磁気的センサ
及び磁気的検知装置を提供することができる。 （ｃ）外部擾乱による影響を受けにくく、動作の安定し
た差動トランス、磁気的センサ及び磁気的検知装置を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る差動トランスの分解斜視図であ
る。

【図２】図１に示した差動トランスの断面図である。

【図３】図１、２に示した差動トランスの一つの使用状
態における動作を説明する回路図である。

【図４】図１、２に示した差動トランスの他の使用状態
における動作を説明する回路図である。

【図５】本発明に係る差動トランスの別の実施例を示す
分解斜視図である。

【図６】図５に示した差動トランスの電気回路図であ
る。

【図７】本発明に係る差動トランスの更に別の実施例を
示す断面図である。

【図８】本発明に係る差動トランスの更に別の実施例を
示す電気回路図である。

【図９】本発明に係る差動トランスの更に別の実施例を
示す電気回路図である。

【図１０】本発明に係る差動トランスを磁気的センサと
して用いた磁気的検知装置の電気回路図である。

【図１１】図１０に示された磁気的検知装置の磁気的セ
ンサ部分を抜き出して示す電気回路図である。

【図１２】図１０に示された磁気的検知装置における磁
気的センサの別の駆動方法を示す電気回路図である。

【図１３】図１０に示された磁気的検知装置における磁
気的センサの更に別の駆動方法を示す電気回路図であ
る。

【図１４】図１０に示された磁気的検知装置における磁
気的センサの更に別の駆動方法を示す電気回路図であ
る。

【図１５】図１０に示された磁気的検知装置における磁
気的センサの更に別の駆動方法を示す電気回路図であ
る。

【図１６】図１０に示された磁気的検知装置における磁
気的センサの更に別の駆動方法を示す電気回路図であ
る。

【図１７】図１０に示された磁気的検知装置における磁
気的センサの更に別の駆動方法を示す電気回路図であ
る。

【符号の説明】

１ 絶縁磁性基板 ３１ 第１のコイル ３２ 第２のコイル ３３ 第３のコイル ３４ 第４のコイル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川畑 賢一 東京都中央区日本橋１丁目13番１号 ティ ーディーケイ株式会社内 Ｆターム(参考） 2G017 AA08 AB07 AC09 AD04 AD05 BA02 2G053 AA29 AB07 BA05 DB01 2H077 DA52 DA54

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁性磁性基板と、第１のコイルと、第
   ２のコイルと、第３のコイルと、第４のコイルとを含む
   差動トランスであって、 前記第１のコイル及び前記第２のコイルは、前記絶縁性
   磁性基板の一面側に、平面状に、かつ、渦巻き状に巻回
   されており、 前記第３のコイル及び前記第４のコイルは、前記絶縁性
   磁性基板の他面側に、平面状に、かつ、渦巻き状に巻回
   されており、 前記第１のコイル及び前記第２のコイルから選ばれた１
   つのコイルと、前記第３のコイル及び前記第４のコイル
   から選ばれた１つのコイルとは、コイル電流によって発
   生する磁束が、コイル巻回面で見て、互いに逆方向とな
   るように、直列に接続されており、 他の２つのコイルは、コイル電流によって発生する磁束
   が、コイル巻回面で見て、互いに同方向となるように、
   直列に接続されている差動トランス。
2. 【請求項２】 請求項１に記載された差動トランスであ
   って、 前記第１のコイル及び前記第２のコイルから選ばれた１
   つのコイルと、前記第３のコイル及び前記第４のコイル
   から選ばれた１つのコイルは、励磁巻線を構成し、 前記他の２つのコイルは、出力巻線を構成する差動トラ
   ンス。
3. 【請求項３】 請求項１または２の何れかに記載された
   差動トランスであって、 前記第１のコイル及び前記第２のコイルから選ばれた１
   つのコイルと、前記第３のコイル及び前記第４のコイル
   から選ばれた１つのコイルとは、前記絶縁性磁性基板を
   貫通する貫通導体によって互いに接続されており、 前記他の２つのコイルは、前記絶縁性磁性基板を貫通す
   る他の貫通導体によって互いに接続されている差動トラ
   ンス。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３の何れかに記載された差
   動トランスであって、 前記第１のコイル及び前記第２のコイルは、電気絶縁し
   て、巻き軸方向に互いに重ねられており、 前記第３のコイル及び前記第４のコイルは、電気絶縁し
   て、巻き軸方向に重ねられている差動トランス。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４の何れかに記載された差
   動トランスであって、 前記絶縁性磁性基板は、磁性粉と合成樹脂とを混合した
   複合組成物でなる差動トランス。
6. 【請求項６】 請求項１乃至４の何れかに記載された差
   動トランスであって、 前記絶縁性磁性基板は、フェライト磁性材料でなる差動
   トランス。
7. 【請求項７】 請求項１乃至６の何れかに記載された差
   動トランスを含む磁気的センサ。
8. 【請求項８】 磁気的センサと、信号処理回路とを含む
   磁気的検知装置であって、 前記磁気的センサは、請求項７に記載された磁気的セン
   サでなり、 前記信号処理回路は、前記磁気的センサを駆動し、か
   つ、前記磁気的センサから供給される信号を処理する磁
   気的検知装置。