(57)【要約】      （修正有）【課題】ＬＣ発振回路の温度特性を調整することが可能な透磁率センサを提供する。【解決手段】透磁率センサ１００は、コルピッツ型のＬＣ発振回路を基本とする発振回路であり、平面コイルとしての平面パターンコイル１０１、コンデンサとしての第一コンデンサ１０３及び第二コンデンサ１０４、フィードバック抵抗１０５、バッファＩＣ１０６、１０７及び出力端子１０８を含む。平面パターンコイル１０１は、透磁率センサ１００を構成する基板上にプリント配線された導線、即ち信号線によって構成される平面状のコイルである。平面パターンコイル１０１は、コイルが形成された平面に対向する空間の透磁率によってインダクタンスＬの値が変化する。その結果、透磁率センサ１００は、平面パターンコイル１０１のコイル面が対向する空間の透磁率に応じた周波数の信号を発振する。【選択図】図３
2014224805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルとコンデンサとを有するＬＣ発振回路を用いた透磁率検知器であって、
該コイルに対して直列に抵抗を接続したことを特徴とする透磁率検知器。
【請求項２】
請求項１に記載の透磁率検知器において、
前記抵抗は、ＬＣ発振回路の回路抵抗値に対し所定の抵抗値を加算する抵抗であることを特徴とする透磁率検知器。
【請求項３】
請求項１または２に記載の透磁率検知器において、
前記抵抗は、前記コンデンサに対して並列に接続されることを特徴とする透磁率検知器。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載の透磁率検知器において、
前記コイル、前記コンデンサ、及び前記抵抗を具備する基板を有することを特徴とする透磁率検知器。
【請求項５】
請求項４に記載の透磁率検知器において、
前記コイルは、前記基板上に導線をプリント配線した平面コイルであることを特徴とする透磁率検知器。
【請求項６】
請求項４または５に記載の透磁率検知器において、
前記抵抗は、前記基板上に導線をプリント配線した平面抵抗であることを特徴とする透磁率検知器。
【請求項７】
請求項４に記載の透磁率検知器において、
前記コイルは、前記基板上に導線をプリント配線した平面コイルであり、且つ、前記抵抗は、前記基板上に導線をプリント配線した平面抵抗であって、
該平面コイル及び該平面抵抗は、前記基板における同一の基板面に設けられることを特徴とする透磁率検知器。
【請求項８】
請求項７に記載の透磁率検知器において、
前記コンデンサは、前記基板における前記平面コイル及び前記平面抵抗が設けられる基板面とは逆側の基板面に設けられることを特徴とする透磁率検知器。
【請求項９】
請求項７または８に記載の透磁率検知器において、
前記基板における前記平面コイル及び前記平面抵抗が設けられる基板面とは逆側の基板面に、前記平面抵抗と同一の形状にプリント配線した検査用プリント配線部を設けたことを特徴とする透磁率検知器。
【請求項１０】
請求項６〜９の何れかに記載の透磁率検知器において、
前記平面抵抗は、前記基板上で所定の方向に対して複数回往復するように折り曲げられた形状であることを特徴とする透磁率検知器。
【請求項１１】
請求項１０に記載の透磁率検知器において、
前記平面抵抗は、隣接する導線同士が互いに平行になるように折り曲げられた形状であることを特徴とする透磁率検知器。
【請求項１２】
請求項１０または１１に記載の透磁率検知器において、
前記平面抵抗の前記折り曲げられた形状は、対象性を有する形状であることを特徴とする透磁率検知器。
【請求項１３】
請求項１２に記載の透磁率検知器において、
前記平面抵抗は、一端と他端とで前記ＬＣ発振回路に対して接続されており、
前記平面抵抗の折り曲げられた形状は、該一端と該他端とを結んだ線分の中点に対して点対象であることを特徴とする透磁率検知器。
【請求項１４】
請求項１〜１３の何れかに記載の透磁率検知器において、
前記コイルは、当該透磁率検知器に電源電圧を印加することで当該コイルに流れる電流によって所定方向に磁束を生じるように構成され、
該磁束が作用する範囲内の透磁率に応じた周波数の信号を出力する出力端子を備えることを特徴とする透磁率検知器。
【請求項１５】
請求項１４に記載の透磁率検知器において、
前記抵抗は、抵抗値を変更した場合であっても前記コイルのインダクタンスに対して影響しない抵抗調整部であることを特徴とする透磁率検知器。
【請求項１６】
請求項１５に記載の透磁率検知器において、
前記抵抗調整部は、前記出力端子から出力される信号をカウントするためのカウンタを動作させるためのクロックを発振する発振回路の発振周波数の温度特性に対して、当該透磁率検知器の前記ＬＣ発振回路の発振周波数の温度特性が近付くように、当該抵抗調整部の抵抗値を設定したことを特徴とする透磁率検知器。
【請求項１７】
現像剤を収容する現像剤収容部と、
該現像剤収容部における現像剤の濃度を検知する現像剤濃度検知部と、を有し、
現像剤濃度検知部は、
透磁率検知器として、請求項１６に記載の透磁率検知器を備え、
当該透磁率検知器は、前記現像剤収容部に対して前記磁束が作用するように取り付けられることを特徴とする現像装置。
【請求項１８】
感光体上に形成された静電潜像を現像剤で現像することで画像を形成する画像形成装置において、
現像装置として、請求項１７に記載の現像装置を備え、
クロックを発振する前記発振回路を有するコントローラを備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透磁率検知器、現像装置及び画像形成装置に関し、特に、回路から出力される検知信号の周波数の温度特性の調整に関する。
【背景技術】
【０００２】
平面上に形成されたコイルを用いたＬＣ発振回路から出力される信号の周波数に基づき、コイルが形成された平面に対向する空間の透磁率を検知するセンサが用いられることが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１においては、電子写真方式の画像形成装置において、磁性体を含む顕色剤の容器内における濃度を検知するためのセンサとして、上述したようなセンサが用いられている。この様な透磁率センサは、検知対象とする磁性体の透磁率により、コイルのインダクタンスが変化することを原理としている。そして、磁性体の透磁率・導電率などの物性値の変化、及び磁性体との距離の変化をＬＣ発振回路の発振周波数を読み取ることで、透磁率センサの磁束が作用する範囲内の透磁率を検知することができる。また、特許文献１においては、高精度な設計を可能とするため、回路に含まれる各素子の要素に加えて、回路の抵抗成分を考慮することが開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ＬＣ発振回路から出力される信号の周波数は、環境温度に対する応答性を有することが一般的である。これは、回路を構成する各素子の特性が温度に応じて変化するためである。そして、ＬＣ発振回路の場合、温度を横軸、周波数を縦軸とした場合の温度に対する周波数の変動は、負の係数を有する二次関数のような形状となることが知られている。
【０００４】
透磁率の検知精度を向上するためには、透磁率センサの磁束が作用する範囲内、即ち、コイル面に対向する所定の空間領域内の透磁率のみに依存することが好ましい。従って、上述したような温度に対する周波数の変動は極力小さくすることが好ましく、ＬＣ発振回路の温度特性の調整が望まれる。
【０００５】
ＬＣ発振回路による発振周波数の温度特性は、上述したように回路に含まれる各部品の温度特性によって定まるが、ＬＣ発振回路に一般的に含まれるコイル及び容量は出力する周波数に影響するため、任意に調整することは難しい。また、特許文献１に開示された技術によれば、回路抵抗も周波数の温度特性に影響することとなるが、この回路抵抗は回路全体の構成によって定まるため、同じく任意に調整することは難しい。
【０００６】
本発明は、上記実情を考慮してなされたものであり、ＬＣ発振回路の温度特性を調整することが可能な透磁率センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の一態様は、コイルとコンデンサとを有するＬＣ発振回路を用いた透磁率検知器であって、該コイルに対して直列に抵抗を接続したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ＬＣ発振回路の温度特性を調整することが可能な透磁率センサを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る透磁率センサを含む装置の機能構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る透磁率センサの出力信号を処理するインタフェースの構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る透磁率センサの回路構成を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る透磁率センサの出力信号のカウント態様を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る透磁率センサの出力信号のカウント態様を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る水晶発振回路による発振周波数の温度特性を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係るコイルのインダクタンスの温度特性を示す図である。
【図８】本発明の実施形態に係るコンデンサの容量の温度特性を示す図である。
【図９】本発明の実施形態に係る抵抗の温度特性を示す図である。
【図１０】本発明の他の実施形態に係る透磁率センサの概観を示す斜視図である。
【図１１】本発明の実施形態に係るパターン抵抗に生じる磁束について説明する図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る透磁率センサにおいて複数の抵抗値による発振周波数の温度特性の差異を示す図である。
【図１３】本発明の実施形態に係る透磁率センサに含まれるパターン抵抗の形成態様を示す図である。
【図１４】本発明の実施形態に係る透磁率センサが搭載される現像器を含む画像形成装置の機械的構成を示す図である。
【図１５】本発明の実施形態に係る透磁率センサが搭載される現像器を示す斜視図である。
【図１６】本発明の実施形態に係る透磁率センサの概観を示す斜視図である。
【図１７】本発明の実施形態に係る透磁率センサを示す六面図である。
【図１８】本発明の実施形態に係る透磁率センサの現像器への搭載態様を示す図である。
【図１９】本発明の他の実施形態に係るパターン抵抗の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本実施形態に係る透磁率センサ１００を含む装置のコントローラ１の構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係るコントローラ１は、一般的なＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）やサーバなどの情報処理装置と同様の構成を有する。即ち、本実施形態に係るコントローラ１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１０、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）２０、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）３０、ＤＭＡ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｍｅｍｏｒｙ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）４０、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）５０、入出力制御ＡＳＩＣ６０及び水晶発振回路７０を含む。
【００１２】
ＣＰＵ１０は演算手段であり、コントローラ１全体の動作を制御する。ＲＯＭ２０は、読み出し専用の不揮発性記憶媒体であり、ファームウェアなどのプログラムが格納されている。ＲＡＭ３０は、情報の高速な読み書きが可能な揮発性の記憶媒体であり、ＣＰＵ１０が情報を処理する際の作業領域として用いられる。ＤＭＡＣ４０は、ＣＰＵ１０を介しないＲＡＭ３０への直接のアクセスを制御する。
【００１３】
ＡＳＩＣ５０は、ＣＰＵ１０やＲＡＭ３０が接続されたシステムバスと他の機器との接続インタフェースとして機能する。入出力制御ＡＳＩＣ６０は、透磁率センサ１００が出力する検知信号を取得して、コントローラ１内部において処理可能な情報に変換する。即ち、透磁率センサ１００が透磁率検知器として用いられる。水晶発振回路７０は、コントローラ１内部の各デバイスを動作させるための基準クロックを発振する。
【００１４】
図２は、本実施形態に係るコントローラ１において、入出力制御ＡＳＩＣ６０の機能構成を詳細に示すブロック図である。図２に示すように本実施形態に係る入出力制御ＡＳＩＣ６０は、カウンタ６１、リード信号取得部６２及びカウント値出力部６３を含む。本実施形態に係る透磁率センサ１００は、検知対象の空間における透磁率に応じた周波数の矩形波を出力する発振回路である。カウンタ６１は、そのような透磁率センサ１００が出力する矩形波に応じて値を増分、即ちインクリメントするカウンタである。
【００１５】
リード信号取得部６２は、ＣＰＵ１０からのカウンタ６１のカウント値の取得命令であるリード信号を、ＡＳＩＣ５０を介して取得する。リード信号取得部６２は、ＣＰＵ１０からのリード信号を取得すると、カウント値出力部６３にカウント値を出力させるための信号を入力する。カウント値出力部６３は、リード信号取得部６２からの信号に応じて、カウンタ６１のカウント値を出力する。
【００１６】
図２に示すように、コントローラ１はタイマ１１を含む。タイマ１１は、水晶発振回路７０から入力される基準クロックのカウント値が所定の値になる度にＣＰＵ１０に対して割込み信号を出力する。ＣＰＵ１０は、タイマ１１から入力される割込み信号に応じて、上述したリード信号を出力する。
【００１７】
なお、入出力制御ＡＳＩＣ６０へのＣＰＵ１０からのアクセスは、例えばレジスタを介して行われる。そのため、上述したリード信号は、入出力制御ＡＳＩＣ６０に含まれる所定のレジスタにＣＰＵ１０によって値が書き込まれることによって行われる。また、カウント値出力部６３によるカウント値の出力は、入出力制御ＡＳＩＣ６０に含まれる所定のレジスタにカウント値が格納され、その値をＣＰＵ１０が取得することによって行われる。
【００１８】
次に、本実施形態に係る透磁率センサ１００の内部構成について図３を参照して説明する。図３に示すように、本実施形態に係る透磁率センサ１００は、コルピッツ型のＬＣ発振回路を基本とする発振回路であり、平面コイルとしての平面パターンコイル１０１、コンデンサとしての第一コンデンサ１０３及び第二コンデンサ１０４、フィードバック抵抗１０５、アンバッファＩＣ１０６、１０７及び出力端子１０８を含む。
【００１９】
平面パターンコイル１０１は、透磁率センサ１００を構成する基板上にプリント配線された導線、即ち信号線によって構成される平面状のコイルである。図３に示すように、平面パターンコイル１０１は、コイルによって得られるインダクタンスＬを有する。平面パターンコイル１０１は、コイルが形成された平面に対向する空間の透磁率によってインダクタンスＬの値が変化する。その結果、本実施形態に係る透磁率センサ１００は、平面パターンコイル１０１のコイル面が対向する空間の透磁率に応じた周波数の信号を発振する。ここで、コイルが形成された平面に対向する空間の透磁率とは、透磁率センサの磁束が作用する範囲内の透磁率である。
【００２０】
なお、コイルとしては、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、巻きコイル１１０１や積層チップコイル２１０１を用いることもできる。巻きコイル１１０１を用いる場合には、導線を巻き重ねることで、透磁率センサ１０００における巻きコイル１１０１と巻きコイル１１０１以外の部分との厚みの差によってセンサが傾いて取り付けられたりしないように透磁率センサ１０００の取り付け側の面全体を覆うカバー１２００を設けるなどするとよい。積層チップコイル２１０１を用いる場合についても巻きコイル１１０１を用いる場合と同様にカバー２２００を設けるなどするとよい。
【００２１】
第一コンデンサ１０３及び第二コンデンサ１０４は、平面パターンコイル１０１と共にコルピッツ型ＬＣ発振回路を構成するコンデンサである。従って、第一コンデンサ１０３及び第二コンデンサ１０４は互いに直列に接続されており、平面パターンコイル１０１と並列に接続されている。平面パターンコイル１０１、第一コンデンサ１０３及び第二コンデンサ１０４によって構成されるループによって共振電流ループが構成される。
【００２２】
フィードバック抵抗１０５は、バイアス電圧を安定化させるために挿入される。アンバッファＩＣ１０６及びアンバッファＩＣ１０７の機能により、共振電流ループの一部の電位の変動が、共振周波数に応じた矩形波として出力端子１０８から出力される。このような構成により、本実施形態に係る透磁率センサ１００は、インダクタンスＬ、第一コンデンサ１０３及び第二コンデンサ１０４の静電容量Ｃ、後述する回路抵抗ＲＬに応じた周波数で発振する。
【００２３】
なお、上述した第一コンデンサ１０３、第二コンデンサ１０４、フィードバック抵抗１０５、アンバッファＩＣ１０６、１０７及び出力端子１０８を含む電子部品は、基板の平面パターンコイル１０１が形成されている側の面とは逆側の面に設けられることが好ましい。また、平面パターンコイル１０１が形成されている側の面に不要な凸部を形成しないために、電子部品をＳＭＴ（Ｓｕｒｆａｃｅ  ｍｏｕｎｔ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：表面実装）品とすることが好ましい。
【００２４】
アキシャルタイプのようなリード線タイプの電子部品を用いると、基板にスルーホールと呼ばれる貫通穴を形成し、その貫通穴にリード線を通して半田付けすることになる。その結果、平面パターンコイル１０１の形成面にリード線のカット後の先端や半田の盛り上がりが形成され、平面性が失われて凸凹となってしまい、正確に取り付けられないために検知誤差が生じてしまうおそれがあるためである。
【００２５】
そして、インダクタンスＬは、平面コイルとしての平面パターンコイル１０１の近傍における磁性体の存在やその濃度によっても変化する。従って、透磁率センサ１００の発振周波数により、平面パターンコイル１０１近傍の空間における透磁率を検知することが可能となる。また、図３に示すように、透磁率センサ１００の発振周波数を高精度に設計する上では、回路を構成する導線、即ち信号線などによって生じる回路抵抗ＲＬを無視することが出来ない。透磁率センサ１００を構成する各部のパラメータ値に応じた周波数については後に詳述する。
【００２６】
図４は、本実施形態に係る入出力制御ＡＳＩＣ６０の機能によってカウントされる透磁率センサ１００のカウント値の態様を示す図である。透磁率センサ１００周辺に存在する磁性体の濃度に変化がなければ、原則として透磁率センサ１００は同一の周波数で発振を続ける。その結果、図４に示すように、時間経過に応じてカウンタ６１のカウント値は一様に増加する。
【００２７】
また、ＣＰＵ１０に対してタイマ１１から割込み信号が入力されると、ＣＰＵ１０が入出力制御ＡＳＩＣ６０に対してリード信号を出力し、そのタイミングにおけるカウンタ６１のカウント値がＣＰＵ１０によって取得される。図４に示すように、ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５夫々のタイミングにおいて、ａａａａｈ、ｂｂｂｂｈ、ｃｃｃｃｈ、ｄｄｄｄｈ、ＡＡＡＡｈといったカウント値が取得される。
【００２８】
ＣＰＵ１０は、夫々のタイミングにおいてカウント値を取得すると、図４に示すＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４夫々の期間における周波数を計算する。本実施形態に係るタイマ１１は、２（ｍｓｅｃ）に相当する基準クロックをカウントすると割込み信号を出力する。従って、ＣＰＵ１０は、夫々の期間におけるカウンタ６１のカウント値を２（ｍｓｅｃ）で割ることにより、図４に示すＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４夫々の期間における透磁率センサ１００の発振周波数ｆ（Ｈｚ）を算出する。
【００２９】
また、図４に示すように、本実施形態に係るカウンタ６１のカウント値の上限はＦＦＦＦｈである。従って、ＣＰＵ１０は、期間Ｔ４における周波数の算出に際して、ＦＦＦＦｈからｄｄｄｄｈを引いた値と、ＡＡＡＡｈとの値の合計値を２（ｍｓｅｃ）で割ることにより発振周波数ｆ（Ｈｚ）を算出する。
【００３０】
図５は、本実施形態に係る入出力制御ＡＳＩＣ６０の機能によってカウントされる透磁率センサ１００のカウント値の他の態様を示す図である。図５の場合、入出力制御ＡＳＩＣ６０において、カウンタ６１はカウント値出力部６３によってカウント値を読み出された後、カウント値をリセットする。このリセット処理は、カウント値出力部６３がカウント値の読み出し後にカウンタ６１にリセット信号を入力しても良いし、カウンタ６１の仕様として、カウント値が一度読みだされるたびにリセットされるような機能を設けても良い。
【００３１】
図５の態様の場合、夫々のタイミングにおいて取得されるカウント値は、夫々の期間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４内にカウントされた値である。従って、ＣＰＵ１０は、夫々のタイミングにおいて取得したカウント値を２（ｍｓｅｃ）で割ることにより、発振周波数ｆ（Ｈｚ）を算出する。
【００３２】
このように、本実施形態に係るコントローラ１においては、透磁率センサ１００が発振する信号の周波数を取得し、その取得結果に基づいて透磁率センサ１００の発振周波数に対応する事象を判断することができる。そして、本実施形態に係る透磁率センサ１００においては、平面パターンコイル１０１のコイル面が対向する空間に存在する磁性体の濃度に応じてインダクタンスＬが変化し、結果として出力端子１０８から出力される信号の周波数が変化する。その結果、コントローラ１においては、平面パターンコイル１０１のコイル面が対向する空間に存在する磁性体の濃度を検知することが可能となる。
【００３３】
このような透磁率センサ１００は、上述したように所定の空間における磁性体の濃度に応じた周波数で発振する。また、水晶発振回路７０は、予め定められた周波数で発振する。そして、透磁率センサ１００及び水晶発振回路７０は、使用環境の温度に応じて発振周波数が変動する温度特性を有する。図６は、音叉型である水晶発振回路７０の温度特性グラフを示す図である。図６に示す破線は発振周波数の調整範囲の例である。図６において実線及び破線で示すように、水晶発振回路７０は、ある温度をピークとした放物線状の温度特性を有する。
【００３４】
コントローラ１において、透磁率センサ１００が発振する信号の周波数に基づいて所定空間における磁性体の濃度を高精度に検知するためには、温度変動に応じた透磁率センサ１００の発振周波数と水晶発振回路７０の発振周波数の相対的な変化は可能な限り小さいことが好ましい。また、上述したようにコントローラ１における発振周波数の算出は、タイマ１１によってカウントされる２（ｍｓｅｃ）毎にカウント値を取得し、そのカウント値を２（ｍｓｅｃ）で割ることにより行われる。
【００３５】
ここで、タイマ１１は、水晶発振回路７０から入力される基準クロックに基づいて２（ｍｓｅｃ）をカウントするため、図６に示すような温度特性によって水晶発振回路７０の発振周波数が変動すると、２（ｍｓｅｃ）分のカウント値が同一である限り、２（ｍｓｅｃ）分のカウント期間が変動してしまう。その結果、ＣＰＵ１０によって算出される透磁率センサ１００の発振周波数に誤差が生じる。
【００３６】
これに対して、透磁率センサ１００の温度特性が、図６に示すような水晶発振回路７０の温度特性と類似していれば、上述したような発振周波数の算出誤差をキャンセルすることが可能である。即ち、温度変動によって水晶発振回路７０の発振周波数が変動したとしても、透磁率センサ１００の発振周波数も同様に変動していれば、２（ｍｓｅｃ）分のカウント期間においてカウンタ６１によりカウントされるカウント値の変動が少なくなるため、最終的に算出される透磁率センサ１００の発振周波数の誤差を小さくすることができる。
【００３７】
このようにして、透磁率センサ１００が発振する信号の周波数に基づいて所定空間における磁性体の濃度を高精度に検知することが出来る。従って、透磁率センサ１００の発振周波数の温度特性を、水晶発振回路７０の発振周波数の温度特性と類似するように調整可能であることが求められる。
【００３８】
ここで、本実施形態に係る透磁率センサ１００の特徴的な構成について以下に述べる。透磁率センサ１００は、電源電圧を印加することで平面パターンコイル１０１に電流が流れ、この電流によって所定方向に磁束を生じ、この磁束が作用する範囲内の透磁率に応じた周波数の信号を出力端子１０８から出力する構成である。
【００３９】
まず、ＬＣ発振回路の発振周波数について説明する。回路を構成する導線などによって生じる回路抵抗ＲＬを考慮する場合、ＬＣ発振回路の発振周波数ｆ０は、以下の式（１）により表される。
2014224805.tif 000003
【００４０】
従って、透磁率センサ１００の発振周波数は、平面コイルとしての平面パターンコイル１０１によって得られるインダクタンスＬ、コンデンサとしての第一コンデンサ１０３及び第二コンデンサ１０４の静電容量Ｃ、及び回路抵抗ＲＬの関数で表される。そのため、透磁率センサ１００の発振周波数の温度特性を調整するためには、上記式（１）に含まれる夫々のパラメータ“Ｌ”、“Ｃ”、“ＲＬ”の温度特性を考慮してを調整することとなる。図７は、平面パターンコイル１０１のインダクタンスＬの温度特性グラフを示す図である。図７に示すように、平面パターンコイル１０１のインダクタンスＬは、温度上昇に応じてプリント基板が伸長し、それによりコイル寸法が伸びインダクタンスが増大する特性を有する。
【００４１】
図８は、第一コンデンサ１０３、第二コンデンサ１０４の静電容量Ｃの温度特性グラフを示す図である。図８に示すように、第一コンデンサ１０３、第二コンデンサ１０４の静電容量Ｃは、温度上昇に応じて減少する特性を有する。図９は、回路抵抗ＲＬの温度特性グラフを示す図である。図９に示すように、回路抵抗ＲＬは、温度上昇に応じて増大する特性を有する。
【００４２】
このような透磁率センサ１００の各構成要素の温度特性を考慮しつつ、夫々のパラメータを調整することが出来れば、透磁率センサ１００の温度変化に対する発振周波数の変動を少なくするよう調整したり、その温度特性を図６において説明したような水晶発振回路７０の温度特性に合わせるように調整したりすることが可能となる。
【００４３】
しかしながら、上記式（１）に含まれる各パラメータ“Ｌ”、“Ｃ”、“ＲＬ”は、透磁率センサとしての機能を成立させる前提の元では、所定の相関関係を有しており、各々を独立して調整することが困難であった。具体的には、回路抵抗ＲＬは、平面パターンコイル１０１のコイル巻き数に応じて変化する導線の長さに影響され、平面パターンコイル１０１のインダクタンスＬは、コイル巻き数に応じて定まり、コイル巻き数は透磁率センサのセンシング機能、即ち検知機能に影響する、という相関関係を有している。
【００４４】
そこで、本実施形態に係る透磁率センサ１００は、図３に示すように平面パターンコイル１０１のコイルのインダクタンスＬに影響しない抵抗としての調整抵抗部をパターン抵抗１０２によって設け、回路抵抗ＲＬを調整抵抗部の抵抗値ＲＰによって調整可能に構成した。この調整抵抗部を設けたことにより、回路抵抗ＲＬをコイルのインダクタンスＬに影響しないように独立して調整することが出来るため、透磁率センサ１００のセンシング機能、即ち検知機能に影響を与えずに、温度特性を調整することが出来る。
【００４５】
本実施形態に係る調整抵抗部としてのパターン抵抗１０２は、平面パターンコイル１０１、第一コンデンサ１０３、第二コンデンサ１０４とともに、透磁率センサ１００のコルピッツ型ＬＣ発振回路における共振電流ループを構成するよう、平面パターンコイル１０１と直列、且つ、第一コンデンサ１０３、第二コンデンサ１０４と並列に設けられる。なお、本実施形態では、調整抵抗部としてパターン抵抗１０２を用いているが、図１０（ａ）に示すように部品毎の温度特性のバラツキが小さい単独抵抗素子１１０２を用いることも可能である。
【００４６】
本実施形態における透磁率センサ１００の調整抵抗部である平面抵抗としてのパターン抵抗１０２は、平面パターンコイル１０１と同様に基板上に導線をプリント配線した平面状の抵抗である。パターン抵抗１０２は、直線状や曲線状など様々に形成することが可能であるが、抵抗として機能させるためには相応の長さが必要であるため、センサが大型化してしまう。
【００４７】
実情としては、基板上の限られた面積の中で、平面コイルとしての平面パターンコイル１０１を除いた領域に、抵抗として機能する程度の長さの導線を配置することが必要になる。そこで、本実施形態における調整抵抗部としてのパターン抵抗１０２は、基板上で一方から他方へ向かい、他方から一方に向かいといように複数回所定の方向に対して往復させるように折り曲げて形成している。
【００４８】
具体的には、図１１に示すように直線及び直角のみで構成された形状、図１９（ａ）に示すようにサインカーブ状の曲線形状、図１９（ｂ）に示すように直線と鋭角からなる形状、図１９（ｃ）（ｄ）に示すように図１９（ａ）、（ｂ）に示す形状における山・谷の角度を傾けた形状を用いることができる。このように、複数回所定の方向に対して往復させるように折り曲げた形状を、以下ではつづら折り状と呼ぶことがある。
【００４９】
平面パターンコイル１０１及びパターン抵抗１０２は、以下のようなプロセスで形成される。まず、ガラスエポキシ基板であるプリント基板の表裏に銅箔を所定の厚みでメッキする。ガラスエポキシ基盤としては、たとえばＦＲ−４、ＣＥＭ−３などを用いることが出来る。そして、その上に光が当たると硬化する性質を有するドライフィルムをコーティングし、ガラスエポキシ基板に対して２層の異種材料を表裏に張り付ける。そして、このドライフィルムの上から、回路パターンがレイアウトされたマスクパターンフィルムを密着させ、さらに真空吸引で密着度を高めて固定する。
【００５０】
その後、上から所定の波長と光量と露光時間で光を暴露すると、マスクのある部分は光が遮られドライフィルムが硬化せず、一方光の当たった部分のドライフィルムは硬化するため、この状態でエッチング液の中に基板を晒す。すると、マスクの有った部分、すなわちドライフィルムの硬化していない部分がエッチング液で溶解し、同時にその下の部分の銅箔部まで溶解し、無くなってしまう。光の当たったマスクしていない部分は、ドライフィルムの硬化作用でエッチング液に溶解されること無く残存し、同時に銅箔もそのまま残ることになる。
【００５１】
続いてドライフィルムを除去することで１００μｍ幅程度の銅箔パターンの微細パターンのみが基板上に残ることになる。最後に、必要に応じて、一定の厚みのレジストコート液を全面に塗布して熱硬化させ、銅箔の酸化防止や、傷などによるパターン欠損の防止を行う。以上のようにして、平面パターンコイル１０１及びパターン抵抗１０２をプリント基板上に形成することができる。
【００５２】
ところで平面パターンコイル１０１を基板裏面、パターン抵抗１０２を基板表面に配置したとすると、前述したプリント基板製作工程の中で、基板を挟んで表裏異なるエッチング液に晒されることとなる。大きな容器の中でエッチングされるが、部分的に見れば裏と面ではエッチング液の濃度が変わるためである。その結果としてエッチング条件に差が現れてしまう。そのため、残存するドライフィルム幅、即ち銅箔パターン幅が、表裏でわずかに異なってしまうことが考えられ、透磁率センサ１００の発振周波数の温度特性が狙いに対してズレてしまうおそれがある。
【００５３】
このような製造上のバラつき要因を排除するために、本実施形態に係る透磁率センサ１００においては平面パターンコイル１０１及びパターン抵抗１０２を、プリント基板の同一の基板面に設けている。なお、第一コンデンサ１０３、第二コンデンサ１０４などの電子部品は、平面パターンコイル１０１を検知対象に対して正確に取り付けるために、プリント基板における平面パターンコイル１０１及びパターン抵抗１０２が設けられる基板面とは逆側の基板面に設けられる。
【００５４】
また、抵抗部１０２の抵抗値ＲＰを考慮した、本実施形態に係るＬＣ発振回路の発振周波数ｆは、以下の式（２）により表される。
2014224805.tif 000004
【００５５】
上述したように“ＲＬ”、“Ｌ”、“Ｃ”の値の調整は困難であるが、ＲＰは他のパラメータとは独立して調整することが可能である。図９において説明したように、一般的に温度変動に対する抵抗の応答は比例関係にあるため、調整抵抗部の抵抗値ＲＰは、温度の上昇に応じて発振周波数ｆを下げる方向に作用する。
【００５６】
ここで、本実施形態における抵抗としての調整抵抗部である平面抵抗としてのパターン抵抗１０２による抵抗値ＲＰを、平面コイルとしての平面パターンコイル１０１のインダクタンスＬに影響しないように調整する構成について図１１（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。
【００５７】
図１１（ａ）はパターン抵抗１０２の形成態様を示す図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の切断線ＡＡにおける断面図である。図１１（ｂ）に示すように、パターン抵抗１０２に電流が流れることにより、アンペアの右手の法則に則り図中の破線で示すような導線周りの磁束が発生する。そして、隣接するパターン間の磁束は強められるため、図１１（ｂ）に実線で示すように、つづら折状のパターンが形成されている面に対して垂直な方向の磁束が各隣接するパターン間に発生することとなる。
【００５８】
しかしながら、図１１（ｂ）に示すように、最初の隣接する導線間に発生する磁束と、次の隣接する導線間に発生する磁束とは、磁束の発生する向きが逆方向であり、順番に互い違いの方向に生じていくため、互いに逆向きとなる磁束同士が打消し合う。そのため、つづら折状のパターン抵抗１０２の全体としては、つづら折状のパターンが形成されている面に対して垂直な方向の磁束がキャンセルされることになる。
【００５９】
従って、つづら折状のパターン抵抗１０２は、平面パターンコイル１０１の磁束が生じる方向と同じ方向である、つづら折状のパターンが形成されている面に対して垂直な方向の磁束を実質的に発生しないこととなる。そのため、つづら折状のパターン抵抗１０２は、周囲の透磁率に影響を受けず、透磁率に対するセンシング機能のない抵抗値ＲＰとして考えることができる。換言すると、平面パターンコイル１０１のインダクタンスＬに影響しない抵抗値であるといえる。
【００６０】
なお、つづら折状のパターン抵抗１０２に関し、一方から他方へ折り返す回数と、他方から一方へ折り返す回数とが同数となるように、対称性を有するつづら折り状とすることで互いに逆向きとなる磁束同士を一致させることができる。具体的には、図１１（ｃ）に示すように、つづら折状のパターン抵抗１０２は、ＬＣ発振回路に接続されるパターン抵抗１０２の一端及び他端を結んだ線分の中点に対して点対象となっている。
【００６１】
そして、つづら折状のパターン抵抗１０２は、図１６、図１９（ａ）〜（ｄ）に示すように種々考えられるが、図１６に示すように、隣接する導線同士が互いに平行になるように折り返す構成が磁束をキャンセルさせる観点で優れている。
【００６２】
なお、本実施の形態に係る透磁率センサ１００には、パターン抵抗１０２が設けられた基板面とは逆側の基板面に、パターン抵抗１０２と同じ形状を有する検査用プリント配線部１０２´を設けてあり、この検査用プリント配線部１０２´の抵抗値を測定することで、パターン抵抗１０２の抵抗値ＲＰを判断している。パターン抵抗１０２の抵抗値を直接しようとすると微細なプリント配線からなるパターン抵抗１０２を破損させたり、パターン抵抗１０２と同一の基板面上に設けた平面コイルである平面パターンコイル１０１を破損させたりするおそれがあるためである。
【００６３】
ここで、図３に示す回路においてパターン抵抗１０２の抵抗値ＲＰの値を諸々に変化させ、温度変動に対する透磁率センサ１００の発振周波数の変化を測定した結果を図１２（ａ）〜（ｄ）に示す。なお、図１２（ａ）〜（ｄ）において、ＲＰ１＜ＲＰ２＜ＲＰ３＜ＲＰ４である。図１２（ａ）〜（ｄ）に示すように、透磁率センサ１００の発振周波数は温度変動に対して放物線状に変化する。そして、パターン抵抗１０２の抵抗値ＲＰが大きいほど、発振周波数のピーク、即ち極値となる温度が低温側に移動する。従って、パターン抵抗１０２のインダクタンス値ＲＰを調整することにより、透磁率センサ１００の発振周波数の温度特性を調整することが可能であることがわかる。
【００６４】
ここで、パターン抵抗１０２の抵抗値ＲＰの調整方法について説明する。図１３（ａ）〜（ｄ）は、図１２（ａ）〜（ｄ）に示すＲＰ１〜ＲＰ４に対応するパターン抵抗１０２の形成態様を示す図である。図１３（ａ）〜（ｄ）に示すように、つづら折状のパターン抵抗１０２について、つづら折状の折り数、即ち、一方から他方、他方から一方へ往復させる回数を増やすことにより、抵抗値ＲＰを大きくすることができる。
【００６５】
つまり、つづら折の折り数を増やすことにより、回路抵抗ＲＬに対して加える抵抗値ＲＰを大きくすることができる。そして、平面パターンコイル１０１のインダクタンスＬに影響しないように、透磁率センサ１００の発振周波数のピーク、即ち極値となる温度を低温側に移動させることが出来る。
【００６６】
以上のようにして、予め求めておいた水晶発振回路７０の発振周波数の温度特性に対して類似するように、透磁率センサ１００の発振周波数の温度特性を調整して作成することが可能となる。このような透磁率センサ１００を用いれば、温度変動によって水晶発振回路７０の発振周波数が変動したとしても、透磁率センサ１００の発振周波数も同様に変動するため、コントローラ１において算出される透磁率センサ１００の発振周波数の誤差を小さくすることができる。
【００６７】
従って、透磁率センサ１００の磁束が作用する範囲内（平面パターンコイル１０１のコイル面に対向する所定の空間領域内）の透磁率（磁性体の濃度）を高精度に検知することができる。
【００６８】
なお、透磁率センサ１００の使用環境における温度範囲として１０〜５０（℃）の範囲を想定し、水晶発振回路７０の発振周波数の変動を測定したところ、±１０〜４０（ｐｐｍ：ｐａｒｔ  ｐｅｒ  ｍｉｌｌｉｏｎ）という結果であった。そして、図６に示す水晶発振回路７０の温度特性における放物線のピーク温度に対して、透磁率センサ１００の温度特性における放物線のピーク温度が合致するように、パターン抵抗１０２の抵抗値ＲＰを調整したところ０．３（Ω）の時に、両者をほぼ合致させることができた。
【００６９】
このようにして作成した透磁率センサ１００の１０〜５０（℃）の範囲における発振周波数の変動は、±３７（ｐｐｍ）という結果となり、水晶発振回路７０の周波数の変動範囲である±１０〜４０（ｐｐｍ）と概ね合致させることができた。
【００７０】
このように、本実施形態においては、コルピッツ型ＬＣ発振回路における共振電流ループにおいて、検知部としての平面パターンコイル１０１に対して直列に抵抗調整部としてのパターン抵抗１０２を設けたことにより、基準クロックを出力する発振回路の温度特性に対して、発振周波数の温度特性を合わせるように調整することが可能な透磁率センサを提供することができる。
【００７１】
実施の形態２．
本実施形態においては、実施の形態１において説明した透磁率センサ１００を、電子写真方式の画像形成装置において、静電潜像を現像する現像器に充填される顕色剤であるトナーの容器内の濃度を測定するためのセンサとして用いる場合を例として説明する。図１４は、本実施形態に係る画像形成装置２００に含まれる画像形成出力のための機構を示す側面図である。
【００７２】
図１４に示すように、本実施形態に係る画像形成装置２００は、無端状移動手段である搬送ベルト２０５に沿って各色の画像形成部２０６Ｋ〜２０６Ｙが並べられた構成を備えるものであり、所謂タンデムタイプといわれるものである。すなわち、給紙トレイ２０１から給紙ローラ２０２により分離給紙される用紙（記録媒体の一例）２０４に転写するための中間転写画像が形成される中間転写ベルトである搬送ベルト２０５に沿って、この搬送ベルト２０５の搬送方向の上流側から順に、複数の画像形成部（電子写真プロセス部）２０６Ｙ、２０６Ｍ、２０６Ｃ、２０６Ｋ（以降、総じて画像形成部２０６とする）が配列されている。
【００７３】
また、給紙トレイ２０１から給紙された用紙２０４は、レジストローラ２０３によって一度止められ、画像形成部２０６における画像形成のタイミングに応じて搬送ベルト２０５からの画像の転写位置に送り出される。
【００７４】
複数の画像形成部２０６Ｙ、２０６Ｍ、２０６Ｃ、２０６Ｋは、形成するトナー画像の色が異なるだけで内部構成は共通である。画像形成部２０６Ｋはブラックの画像を、画像形成部２０６Ｍはマゼンタの画像を、画像形成部２０６Ｃはシアンの画像を、画像形成部２０６Ｙはイエローの画像をそれぞれ形成する。なお、以下の説明においては、画像形成部２０６Ｙについて具体的に説明するが、他の画像形成部２０６Ｍ、２０６Ｃ、２０６Ｋは画像形成部２０６Ｙと同様であるので、その画像形成部２０６Ｍ、２０６Ｃ、２０６Ｋの各構成要素については、画像形成部２０６Ｙの各構成要素に付したＹに替えて、Ｍ、Ｃ、Ｋによって区別した符号を図に表示するにとどめ、説明を省略する。
【００７５】
搬送ベルト２０５は、回転駆動される駆動ローラ２０７と従動ローラ２０８とに架け渡されたエンドレスのベルト、即ち無端状ベルトである。この駆動ローラ２０７は、不図示の駆動モータにより回転駆動させられ、この駆動モータと、駆動ローラ２０７と、従動ローラ２０８とが、無端状移動手段である搬送ベルト２０５を移動させる駆動手段として機能する。
【００７６】
画像形成に際しては、回転駆動される搬送ベルト２０５に対して、最初の画像形成部２０６Ｙが、ブラックのトナー画像を転写する。画像形成部２０６Ｙは、感光体としての感光体ドラム２０９Ｙ、この感光体ドラム２０９Ｙの周囲に配置された帯電器２１０Ｙ、光書き込み装置２１１、現像器２１２Ｙ、感光体クリーナ２１３Ｙ、除電器（図示せず）などから構成されている。光書き込み装置２１１は、夫々の感光体ドラム２０９Ｙ、２０９Ｍ、２０９Ｃ、２０９Ｋ（以降、総じて「感光体ドラム２０９」という）に対して光を照射するように構成されている。
【００７７】
画像形成に際し、感光体ドラム２０９Ｙの外周面は、暗中にて帯電器２１０Ｙにより一様に帯電された後、光書き込み装置２１１からのイエロー画像に対応した光源からの光により書き込みが行われ、静電潜像が形成される。現像器２１２Ｙは、この静電潜像をイエロートナーにより可視像化し、このことにより感光体ドラム２０９Ｙ上にイエローのトナー画像が形成される。
【００７８】
このトナー画像は、感光体ドラム２０９Ｙと搬送ベルト２０５とが当接若しくは最も接近する位置（転写位置）で、転写器２１５Ｙの働きにより搬送ベルト２０５上に転写される。この転写により、搬送ベルト２０５上にイエローのトナーによる画像が形成される。トナー画像の転写が終了した感光体ドラム２０９Ｙは、外周面に残留した不要なトナーを感光体クリーナ２１３Ｙにより払拭された後、除電器により除電され、次の画像形成のために待機する。
【００７９】
以上のようにして、画像形成部２０６Ｙにより搬送ベルト２０５上に転写されたイエローのトナー画像は、搬送ベルト２０５のローラ駆動により次の画像形成部２０６Ｍに搬送される。画像形成部２０６Ｍでは、画像形成部２０６Ｙでの画像形成プロセスと同様のプロセスにより感光体ドラム２０９Ｍ上にマゼンタのトナー画像が形成され、そのトナー画像が既に形成されたイエローの画像に重畳されて転写される。
【００８０】
搬送ベルト２０５上に転写されたイエロー、マゼンタのトナー画像は、さらに次の画像形成部２０６Ｃ、２０６Ｋに搬送され、同様の動作により、感光体ドラム２０９Ｃ上に形成されたシアンのトナー画像と、感光体ドラム２０９Ｋ上に形成されたブラックのトナー画像とが、既に転写されている画像上に重畳されて転写される。こうして、搬送ベルト２０５上にフルカラーの中間転写画像が形成される。
【００８１】
給紙トレイ２０１に収納された用紙２０４は最も上のものから順に送り出され、その搬送経路が搬送ベルト２０５と接触する位置若しくは最も接近する位置において、搬送ベルト２０５上に形成された中間転写画像がその紙面上に転写される。これにより、用紙２０４の紙面上に画像が形成される。紙面上に画像が形成された用紙２０４は更に搬送され、定着器２１６にて画像を定着された後、画像形成装置の外部に排紙される。
【００８２】
また、搬送ベルト２０５に対してベルトクリーナ２１８が設けられている。ベルトクリーナ２１８は、図１４に示すように、搬送ベルト２０５から用紙２０４への画像の転写位置の下流側であって、感光体ドラム２０９よりも上流側において搬送ベルト２０５に押し当てられたクリーニングブレードであり、搬送ベルト２０５の表面に付着したトナーを掻きとるトナー除去部である。
【００８３】
このような構成の画像形成装置２００は、図１において説明したコントローラ１により制御されて駆動される。そして、図１４に示す構成のうち、現像器２１２に本実施形態に係る透磁率センサ１００が設けられている。
【００８４】
次に、本実施形態にかかる現像装置としての現像器２１２の構成について図１５を参照して説明する。図１５は、現像器２１２の概観を示す斜視図である。尚、図１５は、現像器２１２が画像形成装置２００に搭載された状態、即ち、現像器２１２の使用時における状態とは上下を反転させて示している。図１５に示す現像器２１２の長手方向は、図１４の図面に垂直な方向、即ち、搬送ベルト２０５のベルト面と平行であってベルトの搬送方向と垂直な主走査方向である。
【００８５】
図１５に示すように、現像器２１２には、内部に充填された現像剤を搬送する搬送スクリュー２１２ｂ、２１２ｃが設けられている。この搬送スクリュー２１２ｂ、２１２ｃが夫々反対の方向に回転することにより、内部に充填された現像剤が、現像器２１２の内部において上述した長手方向の全体に行き渡るように構成されている。即ち、現像器２１２内部の全体が現像剤収容部として用いらえる。
【００８６】
現像器２１２内部において搬送スクリュー２１２ｂ、２１２ｃにより搬送される現像剤は、長手方向の端部において搬送スクリュー２１２ｂによる搬送経路から搬送スクリュー２１２ｃによる搬送経路に受け渡される。従って、現像器２１２の主走査方向端部において夫々の搬送経路間を現像剤が移動する空間（以降、「現像剤移動空間」とする）が、最も現像剤が密集する空間となる。本実施形態に係る透磁率センサ１００は、この現像剤移動空間における現像剤の濃度を検知するため、図１５に示すセンサ取り付け位置２１２ａに取り付けられる。ここで、現像剤の濃度とは、現像剤中に含まれる顕色剤としてのトナーの濃度である。これにより、透磁率センサ１００が顕色剤濃度検知器として用いられる。顕色剤濃度検知部は、換言すると、現像剤濃度検知部である。
【００８７】
このように、透磁率センサ１００が現像剤移動空間に対向する位置２１２ａに取り付けられる理由について説明する。透磁率は、現像剤が密集しているほどその変化量が大きくなる。そのため、透磁率センサ１００が、最も現像剤が密集する現像剤移動空間に対向する位置に取り付けられることで現像器２１２内部の空間の透磁率をより好適に検知することが可能となるためである。
【００８８】
尚、透磁率の変化に大小はあるものの、現像剤が充填されている空間であればどの空間でも透磁率は発生するため、透磁率センサ１００は必ずしも位置２１２ａに取り付けられる必要はない。透磁率センサ１００は、電源電圧を印加することで平面パターンコイル１０１に電流が流れ、この電流によって所定方向に磁束を生じ、この磁束が作用する範囲内の透磁率に応じた周波数の信号を出力端子１０８から出力する構成である。そのため、透磁率センサ１００は、現像剤が充填されている空間に平面パターンコイル１０１の磁束が作用するように取り付けられていればどこに取り付けられても透磁率を検知することが可能である。
【００８９】
次に、本実施形態に係る透磁率センサ１００の概観について説明する。図１６は、本実施形態に係る透磁率センサ１００の概観を示す斜視図である。図１６においては、平面コイルとしての平面パターンコイル１０１及び平面抵抗としてのパターン抵抗１０２が形成されている基板面、即ち、透磁率を検知するべき空間に対向させる検知面が上面に向けられている。
【００９０】
図１６に示すように、平面パターンコイル１０１が設けられた検知面においては、平面パターンコイル１０１と直列に接続されるパターン抵抗１０２がプリント配線されている。図３において説明したように、平面パターンコイル１０１は基板上に、螺旋状にプリント配線された信号線としての導線で構成されている。また、パターン抵抗１０２は、基板上に、つづら折状にプリント配線された信号線としての導線で構成されており、これらのパターンによって上述したような透磁率センサ１００の機能が実現されると共に、図１６に示すように視覚的に興味深い模様となる。
【００９１】
この平面パターンコイル１０１が、本実施形態に係る透磁率センサ１００における透磁率の検知部である。透磁率センサ１００を現像器２１２に取り付ける際には、この検知部が上述した現像剤移動空間に対向するように取り付けられる。言い換えると、透磁率センサ１００は、上述した移動空間に向けて透磁率センサ１００が磁束を生じ、この磁束が作用する範囲内に移動空間の少なくとも一部が含まれるように、現像器２１２に対して取り付けられている。
【００９２】
図１７（ａ）〜（ｅ）は、本実施形態に係る透磁率センサ１００を示す６面図である。図１７（ｂ）〜（ｄ）に示すように、図３において説明した第一コンデンサ１０３、第二コンデンサ１０４、フィードバック抵抗１０５、アンバッファＩＣ１０６、１０７及び出力端子１０８は、透磁率センサ１００を構成する基板において、平面パターンコイル１０１及びパターン抵抗１０２が設けられた基板面とは反対側の基板面に形成されている。
【００９３】
これにより、透磁率センサ１００における現像器２１２に取り付ける側の面の凹凸をほぼ無くすことが出来るため、透磁率センサ１００においてセンシング機能を発揮する部分である平面パターンコイル１０１が設けられた基板面が透磁率を検知する上述した現像剤移動空間に対向するように、その基板面を接触させて透磁率センサ１００を設置することが可能となる。
【００９４】
また、平面パターンコイル１０１が設けられた基板面の裏側となる基板面において、平面パターンコイル１０１が設けられている領域と重なる領域には電子部品や信号線が実装されていない。これにより、平面パターンコイル１０１による透磁率の検知に、他の電子部品や導線が影響することを防ぎ、透磁率の検知精度を向上することができる。
【００９５】
次に、本実施形態に係る透磁率センサ１００の現像器２１２への取り付け態様について図１８を参照して説明する。図１８は、現像器２１２への透磁率センサ１００の取り付け態様を示す図である。図１８においては、現像器２１２を側断面図で示している。また、図１８においては、図１５の斜視図とは上下を反転させて示している。従って、図１８には、現像器２１２が画像形成装置２００に搭載された状態、即ち、現像器２１２の使用時における状態が示されている。図１８に示すように、現像器２１２内部には搬送スクリュー２１２ｂ、２１２ｃが配置されており、これにより長手方向に現像剤が搬送される。
【００９６】
センサ取り付け位置２１２ａは、平面状の基板を基礎として構成されている透磁率センサ１００の取り付けが容易なように平面状に形成されており、この平面に対して検知面を対向させて取り付けることにより、透磁率センサ１００が現像器２１２に取り付けられる。図１８に示すように、現像器２１２の筐体は２つの搬送スクリュー２１２ｂ、２１２ｃの形状に応じて形成されており、センサ取り付け位置２１２ａを含む部分は搬送スクリュー２１２ｂの断面形状である円に合わせて断面形状を弧状にしている。
【００９７】
そして、センサ取り付け位置２１２ａは、弧状の筐体の一部に平面を設けた形状としているため、現像器２１２におけるセンサ取り付け位置２１２ａに取り付けた透磁率センサ１００の平面パターンコイル１０１と現像器２１２内部の現像剤移動空間との距離は狭くなり、また、磁束が作用する範囲を現像剤移動空間に向けることができる。これにより、センサ取り付け位置２１２ａに取り付けられた透磁率センサ１００によって、現像器２１２内部の現像剤移動空間における現像剤の濃度をより好適に検知することが可能となる。尚、現像剤移動空間における透磁率は、現像剤の濃度によって定まるため、透磁率センサ１００によって現像剤移動空間の透磁率を検知することが可能となる。
【００９８】
このような構成において、電子写真方式の画像形成装置において用いられる現像剤は、二成分現像方式の場合、トナーとキャリアの混合物である。感光体ドラム２０９上に形成された静電潜像を現像するためには、現像剤のトナー濃度を所定の濃度以上に保つ必要がある。そして、現像剤のトナー濃度は、感光体のドラム２０９上に形成された静電潜像を現像するたびに変動するため、現像器２１２内部のトナー濃度を検知する必要がある。
【００９９】
本実施形態においては、現像器２１２内部における現像剤のトナー濃度が変動すると、透磁率センサ１００の平面パターンコイル１０１の磁束が作用する範囲における透磁率が変化することとなる。その変化を透磁率センサ１００によって検知することにより、現像器２１２内部の現像剤のトナー濃度検知することが可能となる。
【０１００】
以上説明したように、本実施形態によれば、透磁率センサ１００を用いて現像器２１２内部の現像剤のトナー濃度の検知機構を構成することが可能となる。
【０１０１】
その他の実施形態．
尚、上記実施形態においては、平面コイルとしての平面パターンコイル１０１を用いることにより、磁束が作用する範囲の透磁率を検知する透磁率センサ１００について説明した。これに対して、平面パターンコイル１０１の磁束が作用する範囲の透磁率が一定であることを前提とすると、図３に示す回路の発振周波数変動は、図１２（ａ）〜（ｄ）において説明したような温度に対する変動成分のみとなる。
【０１０２】
従って、上記実施形態において説明した透磁率センサ１００は、透磁率センサとしてのみでなく、温度センサとしても用いることが可能である。この場合、図１２（ａ）〜（ｄ）において説明した温度特性としては、検知対象とするべき温度範囲においては、単純上昇または単純下降となるような温度特性を選択することが好ましい。これにより、センサの発振周波数に基づく単純な計算で、センサが設置された部分の温度を検知することが可能となる。このような観点からも、上述したように調整抵抗部である平面抵抗としてのパターン抵抗１０２を調整することによって、回路の発振周波数の温度特性を調整可能であることは有意義である。
【０１０３】
尚、本発明は、以下に記載した態様も含む。
＜態様Ａ＞
所定空間の透磁率に応じた周波数の信号を出力する透磁率検知器であって、
基板上に平面パターンによって形成され、前記所定空間の透磁率によってインダクタン
スが変化するコイルと、
前記コイルと共振電流ループを構成するように接続されたコンデンサと、
前記共振電流ループの一部の電位に応じた信号を出力する出力端子と、
前記共振電流ループに直列に接続され、つづら折状の平面パターンによって形成された
パターン抵抗とを含むことを特徴とする透磁率検知器。
【０１０４】
＜態様Ｂ＞
前記パターン抵抗を形成するためのつづら折の折数を調整することによって前記パター
ン抵抗によって前記共振電流ループに生じるインダクタンス成分が調整されることを特徴
とする態様Ａに記載の透磁率検知器。
【０１０５】
＜態様Ｃ＞
前記コイル及び前記パターン抵抗が基板上の同一面上に形成され、前記コイルを含む他
の部品が前記コイル及び前記パターン抵抗とは異なる面上に形成されていることを特徴と
する態様Ａまたは態様Ｂに記載の透磁率検知器。
【０１０６】
＜態様Ｄ＞
前記コイルを含む他の部品が、前記コイル及び前記パターン抵抗とは異なる面上であっ
て、前記コイル及び前記パターン抵抗が形成された範囲の裏側の範囲とは異なる範囲に形
成されていることを特徴とする態様Ｃに記載の透磁率検知器。
【０１０７】
＜態様Ｅ＞
前記透磁率センサが設置された部分の温度変動に対する前記共振電流ループの共振周波
数の変化における極値の温度が、前記出力端子から出力される信号をカウントするための
カウンタを動作させるためのクロックを発振する発振回路における温度変動に対する発振
周波数の変化の極値の温度に対応した値となるように、前記パターン抵抗を形成するため
のつづら折の折数が調整されていることを特徴とする態様Ａ乃至態様Ｄのいずれかに記載
の透磁率検知器。
【０１０８】
＜態様Ｆ＞
画像形成装置において静電潜像を現像するための顕色剤の濃度を検知する顕色剤濃度検
知器であって、
基板上に平面パターンによって形成され、前記顕色剤が充填された空間の透磁率によっ
てインダクタンスが変化するコイルと、
前記コイルと共振電流ループを構成するように接続されたコンデンサと、
前記共振電流ループの一部の電位に応じた信号を出力する出力端子と、
前記共振電流ループに直列に接続され、つづら折状の平面パターンによって形成された
パターン抵抗とを含み、
前記コイルが形成された平面部が前記顕色剤が充填された空間に対向して配置されてい
ることを特徴とする顕色剤濃度検知器。
【０１０９】
＜態様Ｇ＞
画像形成装置において静電潜像を現像する現像装置であって、
前記静電潜像を現像するための顕色剤を収容する顕色剤収容部と、
前記顕色剤収容部における顕色剤の濃度を検知する顕色剤濃度検知部とを含み、
前記顕色剤濃度検知部は、
基板上に平面パターンによって形成され、前記顕色剤収容部における顕色剤の濃度によ
ってインダクタンスが変化するコイルと、
前記コイルと共振電流ループを構成するように接続されたコンデンサと、
前記共振電流ループの一部の電位に応じた信号を出力する出力端子と、
前記共振電流ループに直列に接続され、つづら折状の平面パターンによって形成された
パターン抵抗とを含み、
前記コイルが形成された平面部が前記顕色剤収容部に対向して配置されていることを特
徴とする現像装置。
【０１１０】
＜態様Ｈ＞
感光体上に形成された静電潜像を現像することにより画像を形成する画像形成装置であ
って、
前記静電潜像を現像するための顕色剤を収容する顕色剤収容部と、
前記顕色剤収容部における顕色剤の濃度を検知する顕色剤濃度検知部とを含み、
前記顕色剤濃度検知部は、
基板上に平面パターンによって形成され、前記顕色剤収容部における顕色剤の濃度によ
ってインダクタンスが変化するコイルと、
前記コイルと共振電流ループを構成するように接続されたコンデンサと、
前記共振電流ループの一部の電位に応じた信号を出力する出力端子と、
前記共振電流ループに直列に接続され、つづら折状の平面パターンによって形成された
パターン抵抗とを含み、
前記コイルが形成された平面部が前記顕色剤収容部に対向して配置されていることを特
徴とする画像形成装置。
【０１１１】
＜態様Ｉ＞
所定空間の透磁率に応じて周波数が変化する信号に基づいて前記所定空間の透磁率を検
知する透磁率検知方法であって、
前記所定空間の透磁率によってインダクタンスが変化するコイルを基板上に平面パター
ンによって形成し、
前記コイルと共振電流ループを構成するようにコンデンサを接続し、
つづら折状の平面パターンによって形成されたパターン抵抗を、前記共振電流ループに
直列に接続し、
前記共振電流ループの一部の電位に応じた信号を出力することを特徴とする透磁率検知
方法。
【０１１２】
＜態様Ｊ＞
画像形成装置において静電潜像を現像するための顕色剤の濃度を検知する顕色剤濃度検
知方法であって、
前記顕色剤が充填された空間の透磁率によってインダクタンスが変化するコイルを、基
板上に平面パターンによって形成し、
前記コイルと共振電流ループを構成するようにコンデンサを接続し、
つづら折状の平面パターンによって形成されたパターン抵抗を、前記共振電流ループに
直列に接続し、
前記共振電流ループの一部の電位に応じた信号を出力することを特徴とする顕色剤濃度
検知方法。
【符号の説明】
【０１１３】
１  コントローラ
１０  ＣＰＵ
１１  タイマ
２０  ＲＯＭ
３０  ＲＡＭ
４０  ＤＭＡＣ
５０  ＡＳＩＣ
６０  入出力ＡＳＩＣ
６１  カウンタ
６２  リード信号取得部
６３  カウント値出力部
７０  水晶発振回路
１００  透磁率センサ
１０１  平面パターンコイル
１０２  パターン抵抗
１０３  第一コンデンサ
１０４  第二コンデンサ
１０５  フィードバック抵抗
１０６、１０７  アンバッファＩＣ
１０８  出力端子
２００  画像形成装置
２０１  給紙トレイ
２０２  給紙ローラ
２０３  レジストローラ
２０４  用紙
２０５  搬送ベルト
２０６Ｋ、２０６Ｃ、２０６Ｍ、２０６Ｙ  画像形成部
２０７  駆動ローラ
２０８  従動ローラ
２０９Ｋ、２０９Ｃ、２０９Ｍ、２０９Ｙ  感光体ドラム
２１０Ｋ、２１０Ｃ、２１０Ｍ、２１０Ｙ  帯電器
２１１光書き込み装置
２１２Ｋ、２１２Ｃ、２１２Ｍ、２１２Ｙ  現像器
２１２ａ  センサ取り付け位置
２１２ｂ、２１２ｃ  搬送スクリュー
２１３Ｋ、２１３Ｃ、２１３Ｍ、２１３Ｙ  感光体クリーナ
２１５Ｋ、２１５Ｃ、２１５Ｍ、２１５Ｙ  転写器
２１６  定着器
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１１４】
【特許文献１】特開平１１−２２３６２０号公報
【図１】
2014224805.tif 000005
【図２】
2014224805.tif 000006
【図３】
2014224805.tif 000007
【図４】
2014224805.tif 000008
【図５】
2014224805.tif 000009
【図６】
2014224805.tif 000010
【図７】
2014224805.tif 000011
【図８】
2014224805.tif 000012
【図９】
2014224805.tif 000013
【図１０】
2014224805.tif 000014
【図１１】
2014224805.tif 000015
【図１２】
2014224805.tif 000016
【図１３】
2014224805.tif 000017
【図１４】
2014224805.tif 000018
【図１５】
2014224805.tif 000019
【図１６】
2014224805.tif 000020
【図１７】
2014224805.tif 000021
【図１８】
2014224805.tif 000022
【図１９】
2014224805.tif 000023