JP5865813B2 - 差動トランス式磁気センサー - Google Patents

Description

本発明は、平面コイルを用いた差動トランス式磁気センサーに関する。

現像剤としてトナーを用いる画像形成装置では、トナーの残量や濃度の検出に磁気センサーが利用される。磁気センサーには各種方式があり、差動トランス方式の磁気センサーは、駆動コイル、検出コイルとして機能する差動コイル、及び、基準コイルとして機能する差動コイルを同一のコアに配置した構成を有する。

差動トランス式磁気センサーの一例として、第１層に第１のコイル(駆動コイル)、第２層に第２のコイル(差動コイル)、第３層に第３のコイル(差動コイル)、第４層に第４のコイル(駆動コイル)を配置し、各層の間に絶縁性の基板を配置したものが提案されている(例えば、特許文献１参照)。

差動トランス式磁気センサーの他の例として、絶縁性の磁性基板の一方の面に、第１のコイル(駆動コイル)と第３のコイル(差動コイル)とを並べて配置し、絶縁性の磁性基板の他方の面に、第２のコイル(駆動コイル)と第４のコイル(差動コイル)とを並べて配置したものが提案されている(例えば、特許文献２参照)。

特開２００１−１６５９１０号公報 特開平１０−１０４９３４号公報

差動トランス式磁気センサーでは、ゼロ調整、すなわち、一方の差動コイル(検知コイル)で生じる起電圧と他方の差動コイル(基準コイル)で生じる起電圧とのバランスをとる調整が必要となる。差動トランスのコアの位置を調整する機構を磁気センサーに設けて、コアの位置を調整することで、ゼロ調整をすることができる。しかし、プリント基板にパターニングされた平面コイルを、駆動コイル及び差動コイルとして用いる差動トランスの場合、プリント基板に上記機構を設けることは困難である。

本発明は、基板に配置された平面コイルを駆動コイル及び差動コイルとする場合に、基板上でゼロ調整することが可能な差動トランス式磁気センサーを提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明の一の局面に係る差動トランス式磁気センサーは、基板と、前記基板に配置された平面状のコイルを含む駆動コイルと、前記基板に配置された平面状のコイルを含み、前記駆動コイルが駆動されると起電圧が生じる第１の差動コイルと、前記基板に配置された平面状のコイルを含み、前記第１の差動コイルと接続されており、前記駆動コイルが駆動されると起電圧が生じる第２の差動コイルと、を備える差動トランス式磁気センサーであって、前記第１の差動コイルは、前記第１の差動コイルの最外周を構成する線材が分岐された複数の第１の分岐線を含み、前記第２の差動コイルは、前記第２の差動コイルの最外周を構成する線材が分岐された複数の第２の分岐線を含み、前記複数の第１の分岐線は、前記駆動コイルが駆動された場合に、前記複数の第１の分岐線のそれぞれを通る磁束量が異なるように配置されており、前記複数の第２の分岐線は、前記駆動コイルが駆動された場合に、前記複数の第２の分岐線のそれぞれを通る磁束量が異なるように配置されており、前記差動トランス式磁気センサーは、前記差動トランスのゼロ調整に用いられ、前記複数の第１の分岐線のいずれか一つを選択でき、前記基板に配置された第１の選択部と、前記差動トランスのゼロ調整に用いられ、前記複数の第２の分岐線のいずれか一つを選択でき、前記基板に配置された第２の選択部と、を備える。

本発明の一の局面に係る差動トランス式磁気センサーでは、複数の第１の分岐線は、駆動コイルが駆動された場合に、複数の第１の分岐線のそれぞれを通る磁束量が異なるように配置されている。このため、第１の選択部によって複数の第１の分岐線のいずれか一つを選択することで、第１の差動コイルに生じる起電圧の大きさを調整することができる。同様に、複数の第２の分岐線は、駆動コイルが駆動された場合に、複数の第２の分岐線のそれぞれを通る磁束量が異なるように配置されている。このため、第２の選択部によって複数の第２の分岐線のいずれか一つを選択することで、第２の差動コイルに生じる起電圧の大きさを調整することができる。以上より、本発明の一の局面に係る差動トランス式磁気センサーによれば、基板に配置された平面コイルを駆動コイル及び差動コイルとする場合に、基板上でゼロ調整することができる。

上記構成において、前記複数の第１の分岐線の長さは、それぞれ異なり、前記複数の第２の分岐線の長さは、それぞれ異なる。

この構成によれば、複数の第１の分岐線の長さをそれぞれ異ならせているので、駆動コイルが駆動された場合に、複数の第１の分岐線のそれぞれを通る磁束量が異なるようにすることができる。同様に、複数の第２の分岐線の長さをそれぞれ異ならせているので、駆動コイルが駆動された場合に、複数の第２の分岐線のそれぞれを通る磁束量が異なるようにすることができる。

上記構成において、隣り合う前記第１の分岐線間の距離は、前記第１の差動コイルを構成する線材が前記複数の第１の分岐線に分岐する前の前記第１の差動コイルの隣り合う線材間より大きくされており、隣り合う前記第２の分岐線間の距離は、前記第２の差動コイルを構成する線材が前記複数の第２の分岐線に分岐する前の前記第２の差動コイルの隣り合う線材間より大きくされている。

この構成によれば、隣り合う第１の分岐線間の距離が、第１の差動コイルを構成する線材が複数の第１の分岐線に分岐する前の第１の差動コイルの隣り合う線材間より大きくされているので、隣り合う第１の分岐線間の距離を比較的大きくすることができる。これにより、駆動コイルが駆動された場合に、複数の第１の分岐線のそれぞれを通る磁束量が異なるようにすることができる。同様に、隣り合う第２の分岐線間の距離が、第２の差動コイルを構成する線材が複数の第２の分岐線に分岐する前の第２の差動コイルの隣り合う線材間より大きくされているので、隣り合う第２の分岐線間の距離を比較的大きくすることができる。これにより、駆動コイルが駆動された場合に、複数の第２の分岐線のそれぞれを通る磁束量が異なるようにすることができる。

上記構成において、前記複数の第１の分岐線と接続可能な第１の配線と、前記複数の第２の分岐線と接続可能な第２の配線と、前記第１の配線と前記第２の配線とが接続された増幅器と、前記第１の差動コイルで生じた起電圧と前記第２の差動コイルで生じた起電圧との差動電圧が、前記増幅器で増幅される増幅率の設定に用いられる抵抗と、前記差動電圧の直流成分をカットするコンデンサーと、を備え、前記第１の選択部では、前記抵抗及び前記コンデンサーの一方を用いて、前記複数の第１の分岐線のいずれか一つと前記第１の配線とを接続することにより、前記複数の第１の分岐線のいずれか一つが選択され、前記第２の選択部では、前記抵抗及び前記コンデンサーの他方を用いて、前記複数の第２の分岐線のいずれか一つと前記第２の配線とを接続することにより、前記複数の第２の分岐線のいずれか一つが選択される。

この構成によれば、差動電圧が増幅器で増幅される増幅率の設定に用いられる抵抗、及び、差動電圧の直流成分をカットするコンデンサーの一方を、複数の第１の分岐線のいずれか一つと第１の配線との接続に用いる接続部材にしている。抵抗及びコンデンサーの他方を、複数の第２の分岐線のいずれか一つと第２の配線との接続に用いる接続部材にしている。従って、これらの接続部材を新たに設ける必要がなくなる。

上記構成において、前記基板は、前記第１の差動コイルが配置される第１の面と、前記第１の面と反対側に位置し、前記第２の差動コイルが配置される第２の面とを含み、前記第１の差動コイルは基準コイルの機能を有し、前記第２の差動コイルは検知コイルの機能を有し、前記第１の選択部と前記第２の選択部とは、前記第１の面に配置されている。

この構成によれば、第１の選択部及び第２の選択部を、基準コイルが配置される第１の面に配置している。よって、検知コイルが配置される第２の面(検知コイル面)には、第１の選択部や第２の選択部のような突起物が配置されていないので、第２の面(検知コイル面)と磁性体との距離を短くできる。従って、高精度な差動トランス式磁気センサーを実現することができる。

本発明の他の局面に係る差動トランス式磁気センサーは、基板と、前記基板に配置された平面状のコイルを含む駆動コイルと、前記基板に配置された平面状のコイルを含み、前記駆動コイルが駆動されると起電圧が生じる第１の差動コイルと、前記基板に配置された平面状のコイルを含み、前記第１の差動コイルと接続されており、前記駆動コイルが駆動されると起電圧が生じる第２の差動コイルと、を備える差動トランス式磁気センサーであって、前記第１の差動コイルは、前記第１の差動コイルの最外周を構成する線材が分岐された複数の第１の分岐線を含み、前記複数の第１の分岐線は、前記駆動コイルが駆動された場合に、前記複数の第１の分岐線のそれぞれを通る磁束量が異なるように配置されており、前記差動トランス式磁気センサーは、前記差動トランスのゼロ調整に用いられ、前記複数の第１の分岐線のいずれか一つを選択でき、前記基板に配置された第１の選択部を備える。

本発明の他の局面に係る差動トランス式磁気センサーでは、複数の第１の分岐線は、駆動コイルが駆動された場合に、複数の第１の分岐線のそれぞれを通る磁束量が異なるように配置されている。このため、第１の選択部によって複数の第１の分岐線のいずれか一つを選択することで、第１の差動コイルに生じる起電圧の大きさを調整することができる。これにより、基板に配置された平面コイルを駆動コイル及び差動コイルとする場合に、基板上でゼロ調整することができる。

本発明のさらに他の局面に係る差動トランス式磁気センサーは、基板と、前記基板に配置された平面状のコイルを含む駆動コイルと、前記基板に配置された平面状のコイルを含み、前記駆動コイルが駆動されると起電圧が生じる第１の差動コイルと、前記基板に配置された平面状のコイルを含み、前記第１の差動コイルと接続されており、前記駆動コイルが駆動されると起電圧が生じる第２の差動コイルと、を備える差動トランス式磁気センサーであって、前記駆動コイルが駆動された場合、前記第１の差動コイルの最外周を構成する線材(複数の第１の分岐線の一つ)を通る磁束量と、前記第２の差動コイルの最外周を構成する線材(複数の第２の分岐線の一つ)を通る磁束量と、が異なるようにされている。

複数の第１の分岐線と複数の第２の分岐線のうち、ゼロ調整に用いる第１の分岐線と第２の分岐線との組み合わせが既に分かっている場合、この局面のように、不要な分岐線を削除した構成にすることができる。

本発明によれば、基板に配置された平面コイルを駆動コイル及び差動コイルとする場合に、基板上でゼロ調整することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る差動トランス式磁気センサーを適用することができる画像形成装置の内部構造の概略を示す図である。 図１に示す画像形成装置の構成を示すブロック図である。 本実施形態に係る差動トランス式磁気センサーの回路図の一例を示す図である。 本実施形態に係る差動トランス式磁気センサーが形成される基板の一例の第１の面を示す平面図である。 本実施形態に係る差動トランス式磁気センサーが形成される基板の一例の第２の面を示す平面図である。 第１の駆動コイル、第１の差動コイル及び接続パターンのレイアウトの一例を示す平面図である。 図６に示す第１の駆動コイル、第１の差動コイル及び接続パターンから第１の駆動コイルを抜き出した状態を示す平面図である。 図６に示す第１の駆動コイル、第１の差動コイル及び接続パターンから第１の差動コイルを抜き出した状態を示す平面図である。 図６に示す第１の駆動コイル、第１の差動コイル及び接続パターンから接続パターンを抜き出した状態を示す平面図である。 第２の駆動コイル及び第２の差動コイルのレイアウトの一例を示す平面図である。 図１０に示す第２の駆動コイル及び第２の差動コイルから第２の駆動コイルを抜き出した状態を示す平面図である。 図１０に示す第２の駆動コイル及び第２の差動コイルから第２の差動コイルを抜き出した状態を示す平面図である。 第１の外側領域と第２の外側領域とに配置されるコイルを示す斜視図である。 第１の内側領域と第２の内側領域とに配置されるコイルを示す斜視図である。 第１の分岐線と磁力線との関係の一例を示す図である。 図４に示す選択部領域の付近の基板を示す斜視図である。 本実施形態の変形例に係る差動トランス式磁気センサーが形成された基板の断面図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る差動トランス式磁気センサーを適用することができる画像形成装置１の内部構造の概略を示す図である。画像形成装置１は例えば、コピー、プリンター、スキャナー及びファクシミリの機能を有するデジタル複合機に適用することができる。画像形成装置１は装置本体１００、原稿読取部２００及び原稿給送部３００を備える。

装置本体１００の上に原稿読取部２００が配置されており、原稿読取部２００の上に原稿給送部３００が配置されている。

原稿給送部３００は自動原稿送り装置として機能し、原稿載置部３０１に置かれた複数枚の原稿を連続的に原稿読取部２００に送ることができる。

原稿読取部２００は露光ランプ等を搭載したキャリッジ、ガラス等の透明部材により構成された原稿台、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)センサー及び原稿読取スリット(いずれも不図示)を備える。ＣＣＤセンサーは読み取った原稿を画像データとして出力する。

装置本体１００は用紙貯留部１０１、画像形成部１０３及び定着部１０５を備える。用紙貯留部１０１は装置本体１００の最下部に配置されており、用紙の束を貯留することができる複数の用紙カセットを備える。図１には、一番上に位置する用紙カセット１０７ａだけが表れている。

用紙カセット１０７ａを含む複数の用紙カセットのうち、選択されたカセットに貯留された用紙の束において、最上位の用紙がピックアップローラー(不図示)の駆動により、装置本体１００の用紙搬送路１０７へ向けて送出される。用紙は用紙搬送路１０７を通って、画像形成部１０３へ搬送される。

用紙搬送路１０７は装置本体１００の一方の側面(図１において右側の側面)に沿って下方から上方に向かって略垂直方向に延設され、上方で他方の側面(図１において左側の側面)に向かうように湾曲して、原稿読取部２００の下方に沿って略水平方向に延びている。そして、その端部に排出トレイ１３１が設けられている。

画像形成部１０３は搬送されてきた用紙にトナー画像を形成する。画像形成部１０３はトナー画像を転写ベルト１１３に転写する順番に従って配置された、イエロー画像形成部１１１Ｙ、マゼンタ画像形成部１１１Ｍ、シアン画像形成部１１１Ｃ、ブラック画像形成部１１１ＢＫを備える。これらのユニットは同様の構成を有しており、イエロー画像形成部１１１Ｙを例にして説明する。

イエロー画像形成部１１１Ｙは感光体ドラム１１５及び露光装置１１７を備える。感光体ドラム１１５の周りには帯電装置１１９、現像装置１２１及びクリーニング装置１２３が配置されている。現像装置１２１内には、イエロートナーとキャリアとが混合された２成分現像剤が収容されている。帯電装置１１９は感光体ドラム１１５の周面を一様に帯電させる。露光装置１１７は画像データ(原稿読取部２００から出力された画像データ、パソコンから送信された画像データ、ファクシミリ受信の画像データ等)に対応して変調された光を生成し、一様に帯電された感光体ドラム１１５の周面に照射する。これにより、感光体ドラム１１５の周面にはイエローの画像データに対応する静電潜像が形成される。この状態で感光体ドラム１１５の周面に現像装置１２１からイエロートナーを供給することにより、周面にはイエローの画像データに対応するトナー画像が形成される。

転写ベルト１１３は感光体ドラム１１５と１次転写ローラー１２５により挟まれた状態で反時計周りに動くことができる。イエローのトナー画像は感光体ドラム１１５から転写ベルト１１３に転写される。感光体ドラム１１５の周面に残っているイエロートナーはクリーニング装置１２３によって除去される。以上がイエロー画像形成部１１１Ｙの説明である。

イエロー画像形成部１１１Ｙ、マゼンタ画像形成部１１１Ｍ、シアン画像形成部１１１Ｃ、ブラック画像形成部１１１ＢＫの上方には、対応する色のトナーを収容したコンテナー、すなわち、イエロートナーコンテナー１２７Ｙ、マゼンタトナーコンテナー１２７Ｍ、シアントナーコンテナー１２７Ｃ、ブラックトナーコンテナー１２７ＢＫが配置されている。各色の現像装置１２１には、対応するコンテナーからトナーが補給される。

上述したように転写ベルト１１３にはイエローのトナー画像が転写され、このトナー画像に重ねてマゼンタのトナー画像が転写され、同様に、シアンのトナー画像、ブラックのトナー画像が重ねて転写される。これにより転写ベルト１１３にカラーのトナー画像が形成される。このように各色のパターンのトナー画像を転写ベルト１１３に重畳して転写することにより、転写ベルト１１３にカラーのトナー画像が形成される。カラーのトナー画像は２次転写ローラー１２９によって、先ほど説明した用紙貯留部１０１から搬送されてきた用紙に転写される。

カラーのトナー画像が転写された用紙は、定着部１０５に送られる。定着部１０５は加熱ローラーと定着ローラーとを備える。これらのローラーによって、カラーのトナー画像が転写された用紙が挟まれる。これにより、カラーのトナー画像と用紙に熱と圧力が加えられて、カラーのトナー画像を用紙に定着させる。用紙は排紙トレイ１３１に排紙される。

図２は、図１に示す画像形成装置１の構成を示すブロック図である。画像形成装置１は装置本体１００、差動トランス式磁気センサー３、トナー用コンテナー１２７Ｙ，１２７Ｍ，１２７Ｃ，１２７ＢＫ、原稿読取部２００、原稿給送部３００、操作部４００、制御部５００及び通信部６００がバスによって相互に接続された構成を有する。装置本体１００、トナー用コンテナー１２７Ｙ，１２７Ｍ，１２７Ｃ，１２７ＢＫ、原稿読取部２００及び原稿給送部３００に関しては既に説明したので、説明を省略する。

差動トランス式磁気センサー３は、現像装置１２１内のトナーとキャリアとの混合比率の計測に利用される。すなわち、２成分現像方式では、現像装置１２１において、トナー(非磁性体)が少なくなると、キャリア(磁性体)の比率が増える。これにより、差動トランス式磁気センサー３の検出面付近では、単位体積中の磁性体量が増える。一方、現像装置１２１において、トナーが多くなると、キャリアの比率が減る。これにより、差動トランス式磁気センサー３の検出面付近では、単位体積中の磁性体量が減る。この磁性体量の変化を、差動トランス式磁気センサー３で検出することにより、現像装置１２１内のトナーとキャリアとの混合比を制御する。差動トランス式磁気センサー３については、後で詳細に説明する。

なお、本実施形態では、２成分現像方式で説明しているが、磁性体を含んだトナーを使用する１成分現像方式においても、差動トランス式磁気センサー３は使用可能である。この場合、現像装置やトナーコンテナに差動トランス式磁気センサー３を取り付けることによって、現像装置内やトナーコンテナ内の磁性トナーの残量を測定する。

操作部４００は操作キー部４０１と表示部４０３を備える。表示部４０３はタッチパネル機能を有しており、ソフトキーを含む画面が表示される。ユーザーは画面を見ながらソフトキーを操作することによって、コピー等の機能の実行に必要な設定等をする。

操作キー部４０１にはハードキーからなる操作キーが設けられている。具体的にはスタートキー、テンキー、ストップキー、リセットキー、コピー、プリンター、スキャナー及びファクシミリを切り換えるための機能切換キー等が設けられている。

スタートキーはコピー、ファクシミリ送信等の動作を開始させるキーである。テンキーはコピー部数、ファクシミリ番号等の数字を入力するキーである。ストップキーはコピー動作等を途中で中止させるキーである。リセットキーは設定された内容を初期設定状態に戻すキーである。

機能切換キーはコピーキー及び送信キー等を備えており、コピー機能、送信機能等を相互に切り替えるキーである。コピーキーを操作すれば、コピーの初期画面が表示部４０３に表示される。送信キーを操作すれば、ファクシミリ送信及びメール送信の初期画面が表示部４０３に表示される。

制御部５００はＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ(Random Access Memory)及び画像メモリ等を備える。ＣＰＵは画像形成装置１を動作させるために必要な制御を、装置本体１００等の画像形成装置１の上記構成要素に対して実行する。ＲＯＭは画像形成装置１の動作の制御に必要なソフトウェアを記憶している。ＲＡＭはソフトウェアの実行時に発生するデータの一時的な記憶及びアプリケーションソフトの記憶等に利用される。画像メモリは画像データ(原稿読取部２００から出力された画像データ、パソコンから送信された画像データ、ファクシミリ受信の画像データ等)を一時的に記憶する。

通信部６００はファクシミリ通信部６０１及びネットワークＩ／Ｆ部６０３を備える。ファクシミリ通信部６０１は相手先ファクシミリとの電話回線の接続を制御するＮＣＵ(Network Control Unit)及びファクシミリ通信用の信号を変復調する変復調回路を備える。ファクシミリ通信部６０１は電話回線６０５に接続される。

ネットワークＩ／Ｆ部６０３はＬＡＮ(Local Area Network)６０７に接続される。ネットワークＩ／Ｆ部６０３はＬＡＮ６０７に接続されたパソコン等の端末装置との間で通信を実行するための通信インターフェイス回路である。

図３は、本発明の一実施形態に係る差動トランス式磁気センサー３(以下、磁気センサー３と記載する場合もある)の回路図の一例を示す図である。差動トランス式磁気センサー３は、第１の駆動コイル４、第２の駆動コイル５、第１の差動コイル６、第２の差動コイル７、発振回路１１、増幅回路１２、抵抗１３及びコンデンサー１４を備える。

発振回路１１は、第１の駆動コイル４及び第２の駆動コイル５を駆動させる高周波電流を生成する。第１の駆動コイル４と第２の駆動コイル５とは、直列に接続されている。第１の駆動コイル４及び第２の駆動コイル５に高周波電流が流れた際に、第１の駆動コイル４で生成される磁束と第２の駆動コイル５で生成される磁束とが同じ向きになるように、第１の駆動コイル４の一端と第２の駆動コイル５の一端とが接続されている。これにより、第１の駆動コイル４で生成される磁束と第２の駆動コイル５で生成される磁束とが打ち消し合わないようにしている。第１の駆動コイル４の他端及び第２の駆動コイル５の他端は、発振回路１１に接続されている。

第１の差動コイル６は第１の駆動コイル４と磁気的に結合されている。第２の差動コイル７は第２の駆動コイル５と磁気的に結合されている。第１の差動コイル６と第２の差動コイル７とは、直列に接続されている。第１の差動コイル６及び第２の差動コイル７に誘導電流が流れた際に、第１の差動コイル６で生成される磁束と第２の差動コイル７で生成される磁束とが逆向きになるように、第１の差動コイル６の一端と第２の差動コイル７の一端とが接続されている。これにより、差動電圧Ｖ０(＝第１の差動コイル６の起電圧Ｖ１−第２の差動コイル７の起電圧Ｖ２)が増幅回路１２に入力される。

第１の差動コイル６の他端は抵抗１３を介して、第２の差動コイル７の他端はコンデンサー１４を介して、増幅回路１２に接続されている。抵抗１３は、増幅回路１２内のバイポーラトランジスタのベースに接続されており、増幅回路１２の増幅率の設定に用いられる。

コンデンサー１４は差動電圧Ｖ０のうち、直流成分をカットする機能を有する。これにより、増幅回路１２には差動電圧Ｖ０の交流成分だけが入力される。

抵抗１３は位置Ｐ１〜位置Ｐ５のいずれかの位置に取り付けられる。コンデンサー１４は位置Ｐ６〜位置Ｐ１０のいずれかの位置に取り付けられる。抵抗１３が取り付けられる位置を調整する箇所を、第１の選択部１５と称する。コンデンサー１４が取り付けられる位置を調整する箇所を、第２の選択部１６と称する。抵抗１３が取り付けられる位置及びコンデンサー１４が取り付けられる位置を調整して、磁気センサー３の差動トランスのゼロ調整をする。これについては、後で説明する。

磁気センサー３の動作を簡単に説明する。発振回路１１で生成された高周波電流が、第１の駆動コイル４及び第２の駆動コイル５に流れると、第１の差動コイル６に起電圧Ｖ１、第２の差動コイル７に起電圧Ｖ２が生じる。第１の差動コイル６は基準コイルの機能を有し、第２の差動コイル７は検知コイルの機能を有する。第２の差動コイル７の付近において、磁性体(キャリア)の比率が増えると、起電圧Ｖ２は起電圧Ｖ１よりも大きくなるので、差動電圧Ｖ０は０Ｖにならない。差動電圧Ｖ０を増幅回路１２で増幅し、増幅回路１２から出力された信号を用いて、トナーとキャリアとの混合比(１成分現像方式ではトナー残量)トナー残量が検出される。

次に、本実施形態に係る差動トランス式磁気センサー３の構成を詳細に説明する。図４は、磁気センサー３が形成される基板２１の一例の第１の面３１を示す平面図である。図５は、磁気センサー３が形成される基板２１の一例の第２の面４１を示す平面図である。図５は、第１の面３１側から見た第２の面４１を示している。基板２１は絶縁性の一層のプリント基板であり、第１の面３１と、第１の面３１と反対側に位置する第２の面４１と、を含む。

基板２１は、長方形の１つの角を含む部分を切り欠いた形状を有する。基板２１は、縦方向の寸法が一定の部分２１ａと、この部分２１ａと連続し、縦方向の寸法が徐々に小さくなる部分２１ｂと、この部分２１ｂと連続し、縦方向の寸法が一定の部分２１ｃと、に分けられる。部分２１ａ，２１ｂには、次に説明するように、磁気センサー３のコイル等が配置される。部分２１ｃには、磁気センサー３の各種回路(発振回路１１、増幅回路１２等)が配置される。

図３及び図４を参照して、第１の面３１は、第１の内側領域３２、第１の外側領域３３及び選択部領域３４を有する。これらの領域は、基板２１の部分２１ａ，２１ｂに位置している。第１の内側領域３２には第１の差動コイル６が配置される。第１の外側領域３３は第１の内側領域３２を囲んでいる。第１の外側領域３３には第１の差動コイル６及び第１の駆動コイル４が配置される。選択部領域３４は第１の外側領域３３の一部と隣接している。選択部領域３４には、磁気センサー３の差動トランスのゼロ点を調整するための第１の選択部１５及び第２の選択部１６が配置される。

図３及び図５を参照して、第２の面４１は、第２の内側領域４２及び第２の外側領域４３を有する。これらの領域は、基板２１の部分２１ａ，２１ｂに位置している。第２の内側領域４２には第２の差動コイル７が配置される。第２の外側領域４３は第２の内側領域４２を囲んでいる。第２の外側領域４３には第２の差動コイル７及び第２の駆動コイル５が配置される。

図６は、第１の駆動コイル４、第１の差動コイル６及び接続パターン１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇのレイアウトの一例を示す平面図である。第１の駆動コイル４、第１の差動コイル６及び接続パターン１０ａ〜１０ｇは、基板２１の第１の面３１に配置されている。第１の差動コイル６は基準コイルとして機能するので、第１の面３１は基準コイル面と称することができる。

まず、第１の駆動コイル４から説明する。図７は、図６に示す第１の駆動コイル４、第１の差動コイル６及び接続パターン１０ａ〜１０ｇから第１の駆動コイル４を抜き出した状態を示す平面図である。図４及び図７を参照して、第１の駆動コイル４は、第１の外側領域３３に配置された平面状のコイルを含む。詳しくは、第１の駆動コイル４は八角形状に巻かれた線材４ａにより構成され、端子４ｂを始点とし、反時計回りの方向において、八角形の寸法が徐々に大きくなるように、線材４ａがパターニングされている。

次に、第１の差動コイル６を説明する。図８は、図６に示す第１の駆動コイル４、第１の差動コイル６及び接続パターン１０ａ〜１０ｇから第１の差動コイル６を抜き出した状態を示す平面図である。図４及び図８を参照して、第１の差動コイル６は、第１の駆動コイル４と同じ向きに巻かれて、第１の内側領域３２及び第１の外側領域３３に配置された平面状のコイルを含む。詳しくは、第１の差動コイル６は八角形状に巻かれた線材６ａにより構成され、端子６ｂを始点とし、反時計回りの方向において、八角形の寸法が徐々に大きくなるように、線材６ａがパターニングされている。

図４及び図６を参照して、第１の外側領域３３において、第１の差動コイル６を構成する線材と第１の駆動コイル４を構成する線材とが交互に配置されている。第１の差動コイル６は、第１の差動コイル６の最外周を構成する線材が分岐された５本(複数の一例)の第１の分岐線６ｃ１，６ｃ２，６ｃ３，６ｃ４，６ｃ５を含む。第１の分岐線６ｃ１〜６ｃ５を区別する必要がなければ、第１の分岐線６ｃと記載する。５本の第１の分岐線６ｃは、第１の駆動コイル４が駆動された場合に、第１の分岐線６ｃのそれぞれを通る磁束量が異なるように配置されている。第１の分岐線６ｃの詳細は後で説明する。

図９は、図６に示す第１の駆動コイル４、第１の差動コイル６及び接続パターン１０ａ〜１０ｇから接続パターン１０ａ〜１０ｇを抜き出した状態を示す平面図である。接続パターン１０ａ〜１０ｇは、第２の差動コイル７を構成する線材との接続に用いられる。接続パターン１０ａ〜１０ｇについては、第２の差動コイル７と一緒に後で説明する。

図１０は、第２の駆動コイル５及び第２の差動コイル７のレイアウトの一例を示す平面図である。この図は第１の面３１側から見た図である。第２の駆動コイル５及び第２の差動コイル７は、基板２１の第２の面４１に配置されている。第２の差動コイル７は検知コイルとして機能するので、第２の面４１は検知コイル面と称することができる。

まず、第２の駆動コイル５から説明する。図１１は、図１０に示す第２の駆動コイル５及び第２の差動コイル７から第２の駆動コイル５を抜き出した状態を示す平面図である。図５及び図１１を参照して、第２の駆動コイル５は、第１の面３１側から見て第１の駆動コイル４と逆向きに巻かれて、第２の外側領域４３に配置された平面状のコイルを含む。詳しくは、第２の駆動コイル５は八角形状に巻かれた線材５ａにより構成され、端子５ｂを始点とし、時計回りの方向において、八角形の寸法が徐々に大きくなるように、線材５ａがパターニングされている。

第２の駆動コイル５は第１の駆動コイル４と接続されている。これを、図１３で説明する。図１３は、第１の外側領域３３と第２の外側領域４３とに配置されるコイルを示す斜視図である。第１の接続部材５１は、導電性を有しており、基板２１に形成されたスルーホール(不図示)に埋め込まれている。第１の駆動コイル４の一端である端子４ｂと第２の駆動コイル５の一端である端子５ｂとは、第１の接続部材５１により接続されている。

次に、第２の差動コイル７を説明する。図１２は、図１０に示す第２の駆動コイル５及び第２の差動コイル７から第２の差動コイル７を抜き出した状態を示す平面図である。図５及び図１２を参照して、第２の差動コイル７は、第２の駆動コイル５と逆向きに巻かれて、第２の内側領域４２及び第２の外側領域４３に配置された平面状のコイルを含む。詳しくは、第２の差動コイル７は八角形状に巻かれた線材７ａにより構成され、端子７ｂを始点とし、反時計回りの方向において、八角形の寸法が徐々に大きくなるように、線材７ａがパターニングされている。

第２の差動コイル７は第１の差動コイル６と接続されている。これを、図１４で説明する。図１４は、第１の内側領域３２と第２の内側領域４２とに配置されるコイルを示す斜視図である。第２の接続部材５２は、導電性を有しており、基板２１に形成されたスルーホール(不図示)に埋め込まれている。第１の差動コイル６の一端である端子６ｂと第２の差動コイル７の一端である端子７ｂとは、第２の接続部材５２により接続されている。

図１２を参照して、第２の差動コイル７は、第２の差動コイル７の最外周を構成する線材が分岐された５本(複数の一例)の第２の分岐線７ｃ１，７ｃ２，７ｃ３，７ｃ４，７ｃ５を含む。第２の分岐線７ｃ１〜７ｃ５を区別する必要がなければ、第２の分岐線７ｃと記載する。５本の第２の分岐線７ｃは、第２の駆動コイル５が駆動された場合に、第２の分岐線７ｃのそれぞれを通る磁束量が異なるように配置されている。第２の分岐線７ｃの詳細は後で説明する。

図６及び図１０を参照して、第１の駆動コイル４の線材の幅、第２の駆動コイル５の線材の幅、第１の差動コイル６の線材の幅、第２の差動コイル７の線材の幅及び各接続パターン１０ａ〜１０ｇの幅は、例えば、０．１５ｍｍである。隣り合う線材の間隔は、例えば、０．１５ｍｍである。第１の差動コイル６及び第２の差動コイル７の外形寸法は、例えば２４．０ｍｍである。第１の駆動コイル４及び第２の駆動コイル５の外形寸法は、例えば２３．４ｍｍである。

磁気センサー３の精度を高めるには、差動電圧Ｖ０の出力範囲(例えば、０．２〜３．３Ｖ)で、差動電圧Ｖ０を大きく変化させる必要がある。このためには、磁気センサー３の付近に磁性体が存在しない状態で、第１の差動コイル６により生じる起電圧Ｖ１と第２の差動コイル７により生じる起電圧Ｖ２とが釣り合っていることが好ましい。起電圧Ｖ１と起電圧Ｖ２とが釣り合うようにするために、次のようにされている。第１の差動コイル６のターン数と第２の差動コイル７のターン数とを同じにし、第１の差動コイル６のパターンと第２の差動コイル７のパターンとが基板２１を介して可能な限り重なるように、第１の差動コイル６が第１の面３１に配置され、第２の差動コイル７が第２の面４１に配置されている。同様に、第１の駆動コイル４のターン数と第２の駆動コイル５のターン数とを同じにし(例えば、ターン数７)、第１の駆動コイル４のパターンと第２の駆動コイル５のパターンとが基板２１を介して可能な限り重なるように、第１の駆動コイル４が第１の面３１に配置され、第２の駆動コイル５が第２の面４１に配置されている。

図５及び図１０を参照して、第２の外側領域４３において、第２の差動コイル７を構成する線材と第２の駆動コイル５を構成する線材とが交互に配置されている。第２の駆動コイル５は、端子５ｂを始点にし、時計回りに巻かれている。第２の差動コイル７は、端子７ｂを始点にし、反時計回りに巻かれている。第２の差動コイル７は第２の駆動コイル５と逆向きに巻かれているので、第２の外側領域４３において、第２の差動コイル７と第２の駆動コイル５とが交差する。第２の差動コイル７と第２の駆動コイル５とが接触するのを防止するために、図９に示す接続パターン１０ａ〜１０ｇを利用して、第２の差動コイル７と第２の駆動コイル５とを立体交差させている。この立体交差について説明する。

図１２を参照して、第２の差動コイル７は、端子７ｂを始点にし、反時計回りに巻かれて、端子７ｄ１に至る。端子７ｄ１から第２の外側領域４３となる。第２の差動コイル７は、第２の外側領域４３において、第２の差動コイル７の各周で線材の一部が欠落したパターンを有する。このパターンは、第２の外側領域４３において、第２の差動コイル７の一周目が端子７ｄ２を始点とし、端子７ｄ３を終点にしており、第２の差動コイル７の二周目が端子７ｄ４を始点とし、端子７ｄ５を終点にしており、第２の差動コイル７の三周目が端子７ｄ６を始点とし、端子７ｄ７を終点にしており、第２の差動コイル７の四周目が端子７ｄ８を始点とし、端子７ｄ９を終点にしており、第２の差動コイル７の五周目が端子７ｄ１０を始点とし、端子７ｄ１１を終点にしており、第２の差動コイル７の六周目が端子７ｄ１２を始点とし、端子７ｄ１３を終点にしており、第２の差動コイル７の七周目が端子７ｄ１４を始点とし、５本の第２の分岐線７ｃに至る。

図９及び図１０を参照して、端子７ｄ１と端子７ｄ２とは、接続パターン１０ａと接続されている。端子７ｄ３と端子７ｄ４とは、接続パターン１０ｂと接続されている。端子７ｄ５と端子７ｄ６とは、接続パターン１０ｃと接続されている。端子７ｄ７と端子７ｄ８とは、接続パターン１０ｄと接続されている。端子７ｄ９と端子７ｄ１０とは、接続パターン１０ｅと接続されている。端子７ｄ１１と端子７ｄ１２とは、接続パターン１０ｆと接続されている。端子７ｄ１３と端子７ｄ１４とは、接続パターン１０ｇと接続されている。接続パターン１０ａ〜１０ｇは、第２の差動コイル７の一部を構成する。接続パターン１０ａ〜１０ｇは、第２の駆動コイル５を構成する線材と立体交差する位置に、第１の外側領域３３に配置されている。

これらの一対の端子(例えば、端子７ｄ１と端子７ｄ２)と接続パターン１０ａ〜１０ｇとの接続には、第３の接続部材が用いられる。図１３を参照して、第３の接続部材５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄは、導電性を有しており、基板２１に形成されたスルーホール(不図示)に埋め込まれている。端子７ｄ１と接続パターン１０ａの一端とは、第３の接続部材５３ａにより接続されている。接続パターン１０ａの他端と端子７ｄ２とは、第３の接続部材５３ｂにより接続されている。端子７ｄ３と接続パターン１０ｂの一端とは、第３の接続部材５３ｃにより接続されている。接続パターン１０ｂの他端と端子７ｄ４とは、第３の接続部材５３ｄにより接続されている。残りの端子７ｄ５〜７ｄ１４及び残りの接続パターン１０ｃ〜１０ｇについては図示していないが、同様の方法で接続されている。以上が、第２の差動コイル７と第２の駆動コイル５との立体交差の説明である。

先ほど述べたように、図８に示す５本の第１の分岐線６ｃは、第１の駆動コイル４が駆動された場合に、第１の分岐線６ｃのそれぞれを通る磁束量が異なるように配置されている。図１２に示す５本の第２の分岐線７ｃは、第２の駆動コイル５が駆動された場合に、第２の分岐線７ｃのそれぞれを通る磁束量が異なるように配置されている。第１の分岐線６ｃと第２の分岐線７ｃとは、その配置の仕方が同様なので、第１の分岐線６ｃを用いて説明する。

図６及び図８を参照して、第１の差動コイル６及び第１の駆動コイル４は、八角形の形状に巻き回されている。第１の駆動コイル４の最外周において、八角形の連続する二辺に沿って、第１の分岐線６ｃ１，６ｃ２，６ｃ３が配置されている。上記二辺のうち最初の辺に沿って、第１の分岐線６ｃ４，６ｃ５が配置されている。第１の分岐線６ｃ１の外側に第１の分岐線６ｃ２が配置され、第１の分岐線６ｃ２の外側に第１の分岐線６ｃ３が配置され、第１の分岐線６ｃ３の外側に第１の分岐線６ｃ４が配置され、第１の分岐線６ｃ４の外側に第１の分岐線６ｃ５が配置されている。５本の第１の分岐線６ｃの長さは、それぞれ異なり、第１の分岐線６ｃ１が一番長く、その次が第１の分岐線６ｃ２であり、その次が第１の分岐線６ｃ３であり、その次が第１の分岐線６ｃ４であり、その次が第１の分岐線６ｃ５である。

上記二辺のうち最初の辺において、隣り合う第１の分岐線６ｃ間の距離は、第１の差動コイル６を構成する線材が５本の第１の分岐線６ｃに分岐する前の第１の差動コイル６の隣り合う線材間の距離より大きくされている。例えば、第１の分岐線６ｃ１と第１の分岐線６ｃ２との間の距離ｄは、第１の差動コイル６の隣り合う線材間の距離Ｄより大きくされている。よって、隣り合う第１の分岐線６ｃ間の距離を比較的大きくすることができる。これにより、第１の駆動コイル４が駆動された場合に、５本の第１の分岐線６ｃのそれぞれを通る磁束量が異なるようにすることができる。

第１の駆動コイル４が駆動された場合、第１の分岐線６ｃを通る磁束量は、第１の駆動コイル４の最外周に沿って延びる第１の分岐線６ｃの部分の長さ、及び、第１の駆動コイル４の最外周と第１の分岐線６ｃとの距離に影響される。第１の駆動コイル４の最外周に沿って延びる第１の分岐線６ｃの部分の長さが小さければ、第１の分岐線６ｃを通る磁束量が少なくなり、上記部分の長さが大きければ、第１の分岐線６ｃを通る磁束量が多くなる。また、第１の駆動コイル４の最外周と第１の分岐線６ｃとの距離が大きければ、第１の分岐線６ｃを通る磁束量が少なくなり、上記距離が小さければ、第１の分岐線６ｃを通る磁束量が多くなる。

例えば、図１５に示すように、第１の駆動コイル４が駆動された場合に、環状の磁力線ＭＬ１，ＭＬ２，ＭＬ３，ＭＬ４が発生したとする。磁力線ＭＬ３と磁力線ＭＬ４とは同心円とする。第１の分岐線６ｃ１は、全ての磁力線ＭＬ１〜ＭＬ４の中を通る。しかし、第１の分岐線６ｃ２は磁力線ＭＬ２，ＭＬ４の中を通るが、磁力線ＭＬ１，ＭＬ３の中を通らない。よって、第１の分岐線６ｃ１を通る磁束量は、第１の分岐線６ｃ２を通る磁束量より多くなる。

従って、第１の駆動コイル４が駆動された場合、第１の分岐線６ｃ１、第１の分岐線６ｃ２、第１の分岐線６ｃ３、第１の分岐線６ｃ４、第１の分岐線６ｃ５の順で、第１の分岐線６ｃを通る磁束量が少なくなる。同様の理由で、第２の駆動コイル５が駆動された場合、第２の分岐線７ｃ１、第２の分岐線７ｃ２、第２の分岐線７ｃ３、第２の分岐線７ｃ４、第２の分岐線７ｃ５の順で、第２の分岐線７ｃを通る磁束量が少なくなる。

第１の分岐線６ｃ１と第２の分岐線７ｃ１とは、ほぼ同じ長さを有し、対向している。同様に、第１の分岐線６ｃ２と第２の分岐線７ｃ２とは、ほぼ同じ長さを有し、対向している。第１の分岐線６ｃ３と第２の分岐線７ｃ３とは、ほぼ同じ長さを有し、対向している。第１の分岐線６ｃ４と第２の分岐線７ｃ４とは、ほぼ同じ長さを有し、対向している。第１の分岐線６ｃ５と第２の分岐線７ｃ５とは、ほぼ同じ長さを有し、対向している。

第１の分岐線６ｃ及び第２の分岐線７ｃは、磁気センサー３の差動トランスのゼロ調整に使用される。これについて、図６及び図１０を参照して説明する。先ほど説明したように、第２の駆動コイル５を構成する線材と第２の差動コイル７を構成する線材とが接触しないように、第２の駆動コイル５と第２の差動コイル７とを立体交差させている。このため、第２の外側領域４３に配置された第２の差動コイル７のパターンを、第１の外側領域３３に配置された第１の差動コイル６とパターンと対称にすることができない。その結果、第１の差動コイル６に生じる起電圧Ｖ１と第２の差動コイル７に生じる起電圧Ｖ２との差が生じる。

第１の分岐線６ｃ１と第２の分岐線７ｃ１とを標準とする。磁気センサー３の近くに磁性体(例えば、磁性トナー)がない状態で、第１の差動コイル６に生じる起電圧Ｖ１＞第２の差動コイル７に生じる起電圧Ｖ２であれば、起電圧Ｖ１を小さくするために、第１の分岐線６ｃ１の換わりに、第１の分岐線６ｃ２〜６ｃ５のいずれかを選択する。起電圧Ｖ１を一番小さくできるのは、第１の分岐線６ｃ５であり、その次が第１の分岐線６ｃ４であり、その次が第１の分岐線６ｃ３であり、その次が第１の分岐線６ｃ２である。

一方、磁気センサー３の近くに磁性体がない状態で、起電圧Ｖ１＜起電圧Ｖ２であれば、起電圧Ｖ２を小さくするために、第２の分岐線７ｃ１の換わりに、第２の分岐線７ｃ２〜７ｃ５のいずれかを選択する。起電圧Ｖ２を一番小さくできるのは、第２の分岐線７ｃ５であり、その次が第２の分岐線７ｃ４であり、その次が第２の分岐線７ｃ３であり、その次が第２の分岐線７ｃ２である。

次に、５本の第１の分岐線６ｃのいずれか一つを選択する第１の選択部１５(図３)について説明する。図６を参照して、第１の分岐線６ｃ１の端部は位置Ｐ１に配置され、端子６ｄ１として機能する。第１の分岐線６ｃ２の端部は位置Ｐ２に配置され、端子６ｄ２として機能する。第１の分岐線６ｃ３の端部は位置Ｐ３に配置され、端子６ｄ３として機能する。第１の分岐線６ｃ４の端部は位置Ｐ４に配置され、端子６ｄ４として機能する。第１の分岐線６ｃ５の端部は位置Ｐ５に配置され、端子６ｄ５として機能する。

第１の面３１には、増幅回路１２(図３)と接続される第１の配線８が配置されている。第１の配線８は、５本の第１の分岐線６ｃと接続可能にされている。第１の配線８は、第１の分岐線６ｃ１との接続に用いられる端子８ａ１、第１の分岐線６ｃ２との接続に用いられる端子８ａ２、第１の分岐線６ｃ３との接続に用いられる端子８ａ３、第１の分岐線６ｃ４との接続に用いられる端子８ａ４、及び、第１の分岐線６ｃ５との接続に用いられる端子８ａ５を有する。

５本の第１の分岐線６ｃのいずれか一つが、図３で説明した抵抗１３を介して第１の配線８と接続される。これについて図６及び図１６を用いて説明する。図１６は、図４に示す選択部領域３４の付近の基板２１を示す斜視図である。例えば、抵抗１３を位置Ｐ１に配置して、端子６ｄ１と端子８ａ１とを接続すると、第１の分岐線６ｃ１が第１の配線８と接続されることになる。すなわち、第１の分岐線６ｃ１を選択することができる。位置Ｐ１の端子６ｄ１，８ａ１、位置Ｐ２の端子６ｄ２，８ａ２、位置Ｐ３の端子６ｄ３，８ａ３、位置Ｐ４の端子６ｄ４，８ａ４及び位置Ｐ５の端子６ｄ５，８ａ５、並びに、抵抗１３によって、第１の選択部１５が構成される。第１の選択部１５は、磁気センサー３の差動トランスのゼロ調整に用いられ、５本の第１の分岐線６ｃのいずれか一つを選択できる。

５本の第２の分岐線７ｃ１のいずれかを選択する第２の選択部１６(図３)について説明する。図１０を参照して、第２の分岐線７ｃ１の端部は端子７ｅ１として機能する。第２の分岐線７ｃ２の端部は端子７ｅ２として機能する。第２の分岐線７ｃ３の端部は端子７ｅ３として機能する。第２の分岐線７ｃ４の端部は端子７ｅ４として機能する。第２の分岐線７ｃ５の端部は端子７ｅ５として機能する。

第２の面４１には、増幅回路１２(図３)と接続される第２の配線９が配置されている。第２の配線９は、５本の第２の分岐線７ｃと接続可能にされている。第２の配線９は、第２の分岐線７ｃ１との接続に用いられる端子９ａ１、第２の分岐線７ｃ２との接続に用いられる端子９ａ２、第２の分岐線７ｃ３との接続に用いられる端子９ａ３、第２の分岐線７ｃ４との接続に用いられる端子９ａ４、及び、第２の分岐線７ｃ５との接続に用いられる端子９ａ５を有する。

図６に示す第１の面３１の位置Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８，Ｐ９，Ｐ１０のいずれかで、第２の分岐線７ｃと第２の配線９とが接続される。図６及び図１６を参照して、位置Ｐ６は位置Ｐ１に隣接しており、端子７ｆ１及び端子９ｂ１が配置されている。端子７ｆ１と第２の分岐線７ｃ１の端子７ｅ１とは、第４の接続部材５４ａにより接続されている。端子９ｂ１と第２の配線９の端子９ａ１とは、第４の接続部材５４ｂにより接続されている。

位置Ｐ７は位置Ｐ２に隣接しており、端子７ｆ２及び端子９ｂ２が配置されている。端子７ｆ２と第２の分岐線７ｃ２の端子７ｅ２とは、第４の接続部材５４ｃにより接続されている。端子９ｂ２と第２の配線９の端子９ａ２とは、第４の接続部材５４ｄにより接続されている。

位置Ｐ８は位置Ｐ３に隣接しており、端子７ｆ３及び端子９ｂ３が配置されている。端子７ｆ３と第２の分岐線７ｃ３の端子７ｅ３とは、第４の接続部材５４ｅにより接続されている。端子９ｂ３と第２の配線９の端子９ａ３とは、第４の接続部材５４ｆにより接続されている。

位置Ｐ９は位置Ｐ４に隣接しており、端子７ｆ４及び端子９ｂ４が配置されている。端子７ｆ４と第２の分岐線７ｃ４の端子７ｅ４とは、第４の接続部材５４ｇにより接続されている。端子９ｂ４と第２の配線９の端子９ａ４とは、第４の接続部材５４ｈにより接続されている。

位置Ｐ１０は位置Ｐ５に隣接しており、端子７ｆ５及び端子９ｂ５が配置されている。端子７ｆ５と第２の分岐線７ｃ５の端子７ｅ５とは、第４の接続部材５４ｉにより接続されている。端子９ｂ５と第２の配線９の端子９ａ５とは、第４の接続部材５４ｊにより接続されている。

第４の接続部材５４ａ〜５４ｊは、基板２１に形成されたスルーホール(不図示)に埋め込まれている。

５本の第２の分岐線７ｃのいずれかが、図３で説明したコンデンサー１４を介して第２の配線９と接続される。図１６を参照して、例えば、コンデンサー１４を位置Ｐ６に配置して、端子７ｆ１と端子９ｂ１とを接続すると、第２の分岐線７ｃ１が第２の配線９と接続されることになる。位置Ｐ６の端子７ｆ１，９ｂ１、位置Ｐ７の端子７ｆ２，９ｂ２、位置Ｐ８の端子７ｆ３，９ｂ３、位置Ｐ９の端子７ｆ４，９ｂ４及び位置Ｐ１０の端子７ｆ５，９ｂ５並びにコンデンサー１４によって、第２の選択部１６が構成される。第２の選択部１６は、磁気センサー３の差動トランスのゼロ調整に用いられ、５本の第２の分岐線７ｃのいずれか一つを選択できる。

本実施形態の主な効果を説明する。

図６、図１０及び図１３を参照して、第１の駆動コイル４、第１の差動コイル６、第２の駆動コイル５及び第２の差動コイル７を備えた差動トランスでは、第１の駆動コイル４と第１の差動コイル６とが同じ向きに巻かれ、第２の駆動コイル５と第２の差動コイル７とが逆向きに巻かれた構成となる。本実施形態では、第１の外側領域３３(図５)において、第１の駆動コイル４を構成する線材と第１の差動コイル６を構成する線材とを交互に配置しているので、これらのコイルの磁気結合を大きくすることができる。また、第２の外側領域４３(図５)において、第２の駆動コイル５を構成する線材と第２の差動コイル７を構成する線材とを交互に配置しているので、これらのコイルの磁気結合を大きくすることができる。

第２の駆動コイル５と第２の差動コイル７とは、逆向きに巻かれているので、第２の駆動コイル５を構成する線材と第２の差動コイル７を構成する線材との交差が不可避となる。第２の駆動コイル５と第２の差動コイル７とが接触すると、これらのコイルの間でショートが発生する。そこで、本実施形態では、第２の駆動コイル５を構成する線材と第２の差動コイル７を構成する線材とを、接続パターン１０ａ〜１０ｇと第３の接続部材５３ａ〜５３ｄを用いて立体交差させている。これにより、第２の駆動コイル５を構成する線材と第２の差動コイル７を構成する線材とを交差させつつ、第２の駆動コイル５と第２の差動コイル７との接触を防いでいる。

そして、本実施形態では、基板２１の第１の面３１に第１の駆動コイル４及び第１の差動コイル６を配置し、第１の面３１の反対側の第２の面４１に第２の駆動コイル５及び第２の差動コイル７を配置している。このように、第１の駆動コイル４、第１の差動コイル６、第２の駆動コイル５及び第２の差動コイル７を、一枚の基板２１に配置しているので、磁気センサー３の小型化を図れる。

以上説明したように、本実施形態によれば、第１の駆動コイル４と第１の差動コイル６との磁気結合及び第２の駆動コイル５と第２の差動コイル７との磁気結合を大きくし、かつ、磁気センサー３を小型化することができる。また、第１の駆動コイル４、第１の差動コイル６、第２の駆動コイル５及び第２の差動コイル７を、複数層の基板でなく、一層の基板２１に配置しているので、磁気センサー３のコストを下げることが可能となる。

なお、本実施形態では、接続パターン１０ａ〜１０ｇを第２の差動コイル７の一部にすることによって立体交差させている。すなわち、図１３に示すように、接続パターン１０ａ〜１０ｇは、第３の接続部材５３ａ〜５３ｄによって第２の差動コイル７を構成する線材と接続されることにより、第２の差動コイル７を構成する線材と第２の駆動コイル５を構成する線材とを立体交差させている。しかしながら、接続パターン１０ａ〜１０ｇを第２の駆動コイル５の一部にすることによって立体交差させてもよい。すなわち、接続パターン１０ａ〜１０ｇは、第３の接続部材５３ａ〜５３ｄによって第２の駆動コイル５を構成する線材と接続されることにより、第２の差動コイル７を構成する線材と第２の駆動コイル５を構成する線材とを立体交差させるのである。

本実施形態では、第１の差動コイル６を基準コイル、第２の差動コイル７を検知コイルとしたが、第１の差動コイル６を検知コイル、第２の差動コイル７を基準コイルとしてもよい。

図８及び図１２を参照して、本実施形態によれば、５本の第１の分岐線６ｃは、第１の駆動コイル４が駆動された場合に、５本の第１の分岐線６ｃのそれぞれを通る磁束量が異なるように配置されている。このため、第１の選択部１５によって５本の第１の分岐線６ｃのいずれか一つを選択することで、第１の差動コイル６に生じる起電圧Ｖ１の大きさを調整することができる。同様に、５本の第２の分岐線７ｃは、第２の駆動コイル５が駆動された場合に、５本の第２の分岐線７ｃのそれぞれを通る磁束量が異なるように配置されている。このため、第２の選択部１６によって５本の第２の分岐線７ｃのいずれか一つを選択することで、第２の差動コイル７に生じる起電圧Ｖ２の大きさを調整することができる。以上より、本実施形態によれば、基板２１に配置された平面コイルを駆動コイル及び差動コイルとする場合に、基板２１上で磁気センサー３の差動トランスのゼロ調整することができる。

本実施形態では、第１の選択部１５及び第２の選択部１６の両方を備える構成で説明したが、第１の選択部１５及び第２の選択部１６のいずれか一方を備える構成でもよい。これを第１の選択部１５を例に説明する。図１０に示す第２の分岐線７ｃ１〜７ｃ５は、第２の分岐線７ｃ３の１本とする。図６に示す第１の分岐線６ｃ３を基準にし、第１の差動コイル６に生じる起電圧Ｖ１＞第２の差動コイル７に生じる起電圧Ｖ２であれば、起電圧Ｖ１を小さくするために、第１の分岐線６ｃ３の換わりに、第１の分岐線６ｃ４，６ｃ５のいずれかを選択する。これに対して、起電圧Ｖ１＜起電圧Ｖ２であれば、起電圧Ｖ１を大きくするために、第１の分岐線６ｃ３の換わりに、第１の分岐線６ｃ１，６ｃ２のいずれかを選択する。

図１６を参照して、本実施形態によれば、差動電圧Ｖ０が増幅回路１２で増幅される増幅率の設定に用いられる抵抗１３を、５本の第１の分岐線６ｃのいずれかと第１の配線８との接続に用いる接続部材にしている。差動電圧Ｖ０の直流成分をカットするコンデンサー１４を、５本の第２の分岐線７ｃのいずれかと第２の配線９との接続に用いる接続部材にしている。従って、これらの接続部材を新たに設ける必要がなくなる。なお、コンデンサー１４を、５本の第１の分岐線６ｃのいずれかと第１の配線８との接続に用いる接続部材にし、抵抗１３を、５本の第２の分岐線７ｃのいずれかと第２の配線９との接続に用いる接続部材にしてもよい。また、抵抗１３やコンデンサー１４の換わりに、基板２１の表面に実装可能なゼロオーム抵抗器を接続部材にすることもできる。また、抵抗１３、コンデンサー１４、ゼロオーム抵抗器の換わりに、機械式又は電子式スイッチを用いることもできる。この場合、第１のスイッチによって、５本の第１の分岐線６ｃのいずれかと第１の配線８とを接続できるようにし、第２のスイッチによって、５本の第２の分岐線７ｃのいずれかと第２の配線９とを接続できるようにする。

図６を参照して、本実施形態によれば、第１の選択部１５及び第２の選択部１６を、第１の差動コイル６(基準コイル)が配置される第１の面３１に配置している。よって、第２の差動コイル７(検知コイル)が配置される第２の面４１(検知コイル面)には、第１の選択部１５や第２の選択部１６のような突起物が配置されていないので、第２の面４１と磁性体との距離を短くできる。従って、高精度な差動トランス式磁気センサーを実現することができる。

なお、５本の第１の分岐線６ｃと５本の第２の分岐線７ｃのうち、ゼロ調整に用いる第１の分岐線６ｃと第２の分岐線７ｃとの組み合わせが既に分かっている場合、不要な分岐線を削除した構成でもよい。例えば、第１の分岐線６ｃ２と第２の分岐線７ｃ５との組み合わせでゼロ調整ができることが既に分かっている場合、第１の分岐線６ｃ１、６ｃ３〜６ｃ５及び第２の分岐線７ｃ１〜７ｃ４を備えない構成でもよい。この構成は、第１の駆動コイル４が駆動された場合に第１の差動コイル６の最外周を構成する線材(第１の分岐線６ｃ２)を通る磁束量と、第２の駆動コイル５が駆動された場合に第２の差動コイル７の最外周を構成する線材(第２の分岐線７ｃ５)を通る磁束量とが異なるようにされている、と表現することができる。

本実施形態では、第１の差動コイル６を第１の内側領域３２及び第１の外側領域３３に配置し、第２の差動コイル７を第２の内側領域４２及び第２の外側領域４３に配置している。しかしながら、第１の差動コイル６の感度に問題がなければ、第１の差動コイル６は第１の内側領域３２に必ずしも配置していなくてもよい。同様に、第２の差動コイル７の感度に問題がなければ、第２の差動コイル７は第２の内側領域４２に必ずしも配置していなくてもよい。

本実施形態では、１層の絶縁層を有する基板２１を例に説明したが、複数の絶縁層を有する基板についても、本発明を適用することができる。これを本実施形態の変形例として説明する。図１７は、本実施形態の変形例に係る差動トランス式磁気センサー６０が形成された基板６１の断面図である。基板６１は、三層の絶縁層、すなわち、絶縁層６２、その上に位置する絶縁層６３、及び、その上に位置する絶縁層６４を備える。

絶縁層６４の上面には、平面コイル状の第１の差動コイル６５が配置されている。第１の差動コイル６５は、図８に示す第１の差動コイル６と同様に、第１の差動コイル６５の最外周を構成する線材が分岐された複数の第１の分岐線を含む。

絶縁層６４の下面と絶縁層６３の上面との間に、平面コイル状の第１の駆動コイル６６が配置されている。絶縁層６３の下面と絶縁層６２の上面との間に、平面コイル状の第２の駆動コイル６７が配置されている。第１の駆動コイル６６及び第２の駆動コイル６７に高周波電流が流れた際に、第１の駆動コイル６６で生成される磁束と第２の駆動コイル６７で生成される磁束とが同じ向きになるように、第１の駆動コイル６６の一端と第２の駆動コイル６７の一端とが、接続部材６８を用いて接続されている。接続部材６８は、絶縁層６３に形成されたスルーホールに埋め込まれている。

絶縁層６２の下面には、平面コイル状の第２の差動コイル６９が配置されている。第２の差動コイル６９は、図１２に示す第２の差動コイル７と同様に、第２の差動コイル６９の最外周を構成する線材が分岐された複数の第２の分岐線を含む。

第１の差動コイル６５及び第２の差動コイル６９に誘導電流が流れた際に、第１の差動コイル６５で生成される磁束と第２の差動コイル６９で生成される磁束とが逆向きになるように、第１の差動コイル６５の一端と第２の差動コイル６９の一端とが、接続部材７０を用いて接続されている。接続部材７０は、絶縁層６２，６３，６４を貫通するスルーホールに埋め込まれている。

絶縁層６４の上面には、差動トランスのゼロ調整に用いられ、複数の第１の分岐線のいずれか一つを選択できる第１の選択部１５(図３)が配置されている。絶縁層６２の下面には、差動トランスのゼロ調整に用いられ、複数の第２の分岐線のいずれか一つを選択できる第２の選択部１６(図３)が配置されている。なお、第２の選択部１６を絶縁層６４の上面に配置してもよい。

本実施形態では、第１の駆動コイル４が第１の差動コイル６と対応し、第２の駆動コイル５が第２の差動コイル７と対応している構成を説明した。しかしながら、駆動コイルと差動コイルとが一対一に対応している構成でなくてもよい。例えば、絶縁層が２つの場合、第１の絶縁層の上面に第１の差動コイルを配置し、第１の絶縁層の下面と第２の絶縁層の上面との間に駆動コイルを配置し、第２の絶縁層の下面に第２の差動コイルを配置した構成でもよい。

本実施形態及びその変形例では、画像形成装置１のキャリアとトナーとの混合比(１成分現像方式ではトナー残量)を検知するセンサーを例にして、差動トランス式磁気センサー３を説明したが、本発明に係る差動トランス式磁気センサーの用途は、画像形成装置１のトナー残量の検知に限定されない。

３ 差動トランス式磁気センサー
４ 第１の駆動コイル
５ 第２の駆動コイル
６ 第１の差動コイル
６ｃ１〜６ｃ５ 第１の分岐線
７ 第２の差動コイル
７ｃ１〜７ｃ５ 第２の分岐線
１０ａ〜１０ｇ 接続パターン
１５ 第１の選択部
１６ 第２の選択部
２１ 基板
３１ 第１の面
３２ 第１の内側領域
３３ 第１の外側領域
４１ 第２の面
４２ 第２の内側領域
４３ 第２の外側領域
５１ 第１の接続部材
５２ 第２の接続部材
５３ａ〜５３ｄ 第３の接続部材
６０ 差動トランス式磁気センサー
６１ 基板

Claims (7)

1. 基板と、
   前記基板に配置された平面状のコイルを含む駆動コイルと、
   前記基板に配置された平面状のコイルを含み、前記駆動コイルが駆動されると起電圧が生じる第１の差動コイルと、
   前記基板に配置された平面状のコイルを含み、前記第１の差動コイルと接続されており、前記駆動コイルが駆動されると起電圧が生じる第２の差動コイルと、を備える差動トランス式磁気センサーであって、
   前記第１の差動コイルは、前記第１の差動コイルの最外周を構成する線材が分岐された複数の第１の分岐線を含み、
   前記第２の差動コイルは、前記第２の差動コイルの最外周を構成する線材が分岐された複数の第２の分岐線を含み、
   前記複数の第１の分岐線は、前記駆動コイルが駆動された場合に、前記複数の第１の分岐線のそれぞれを通る磁束量が異なるように配置されており、
   前記複数の第２の分岐線は、前記駆動コイルが駆動された場合に、前記複数の第２の分岐線のそれぞれを通る磁束量が異なるように配置されており、
   前記差動トランス式磁気センサーは、
   前記差動トランスのゼロ調整に用いられ、前記複数の第１の分岐線のいずれか一つを選択でき、前記基板に配置された第１の選択部と、
   前記差動トランスのゼロ調整に用いられ、前記複数の第２の分岐線のいずれか一つを選択でき、前記基板に配置された第２の選択部と、を備える差動トランス式磁気センサー。
2. 前記複数の第１の分岐線の長さは、それぞれ異なり、
   前記複数の第２の分岐線の長さは、それぞれ異なる請求項１に記載の差動トランス式磁気センサー。
3. 隣り合う前記第１の分岐線間の距離は、前記第１の差動コイルを構成する線材が前記複数の第１の分岐線に分岐する前の前記第１の差動コイルの隣り合う線材間より大きくされており、
   隣り合う前記第２の分岐線間の距離は、前記第２の差動コイルを構成する線材が前記複数の第２の分岐線に分岐する前の前記第２の差動コイルの隣り合う線材間より大きくされている請求項１又は２に記載の差動トランス式磁気センサー。
4. 前記複数の第１の分岐線と接続可能な第１の配線と、
   前記複数の第２の分岐線と接続可能な第２の配線と、
   前記第１の配線と前記第２の配線とが接続された増幅器と、
   前記第１の差動コイルで生じた起電圧と前記第２の差動コイルで生じた起電圧との差動電圧が、前記増幅器で増幅される増幅率の設定に用いられる抵抗と、
   前記差動電圧の直流成分をカットするコンデンサーと、を備え、
   前記第１の選択部では、前記抵抗及び前記コンデンサーの一方を用いて、前記複数の第１の分岐線のいずれか一つと前記第１の配線とを接続することにより、前記複数の第１の分岐線のいずれか一つが選択され、
   前記第２の選択部では、前記抵抗及び前記コンデンサーの他方を用いて、前記複数の第２の分岐線のいずれか一つと前記第２の配線とを接続することにより、前記複数の第２の分岐線のいずれか一つが選択される請求項１〜３のいずれか一項に記載の差動トランス式磁気センサー。
5. 前記基板は、前記第１の差動コイルが配置される第１の面と、前記第１の面と反対側に位置し、前記第２の差動コイルが配置される第２の面とを含み、
   前記第１の差動コイルは基準コイルの機能を有し、
   前記第２の差動コイルは検知コイルの機能を有し、
   前記第１の選択部と前記第２の選択部とは、前記第１の面に配置されている請求項１〜４のいずれか一項に記載の差動トランス式磁気センサー。
6. 基板と、
   前記基板に配置された平面状のコイルを含む駆動コイルと、
   前記基板に配置された平面状のコイルを含み、前記駆動コイルが駆動されると起電圧が生じる第１の差動コイルと、
   前記基板に配置された平面状のコイルを含み、前記第１の差動コイルと接続されており、前記駆動コイルが駆動されると起電圧が生じる第２の差動コイルと、を備える差動トランス式磁気センサーであって、
   前記第１の差動コイルは、前記第１の差動コイルの最外周を構成する線材が分岐された複数の第１の分岐線を含み、
   前記複数の第１の分岐線は、前記駆動コイルが駆動された場合に、前記複数の第１の分岐線のそれぞれを通る磁束量が異なるように配置されており、
   前記差動トランス式磁気センサーは、
   前記差動トランスのゼロ調整に用いられ、前記複数の第１の分岐線のいずれか一つを選択でき、前記基板に配置された第１の選択部を備える差動トランス式磁気センサー。
7. 基板と、
   前記基板に配置された平面状のコイルを含む駆動コイルと、
   前記基板に配置された平面状のコイルを含み、前記駆動コイルが駆動されると起電圧が生じる第１の差動コイルと、
   前記基板に配置された平面状のコイルを含み、前記第１の差動コイルと接続されており、前記駆動コイルが駆動されると起電圧が生じる第２の差動コイルと、を備える差動トランス式磁気センサーであって、
   前記第１の差動コイルで生じる起電圧と前記第２の差動コイルで生じる起電圧とのゼロ調整をするために、前記駆動コイルが駆動された場合、前記第１の差動コイルの最外周を構成する線材を通る磁束量と、前記第２の差動コイルの最外周を構成する線材を通る磁束量とが異なるようにされている差動トランス式磁気センサー。

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