(57)【要約】【課題】現像部内に収容されたトナーの少量の変化の検出精度を向上させる。【解決手段】差動トランス式磁気センサー３は、駆動コイル５、基準コイル６及び検出コイル７を備える。これらのコイルは、基板２１の第１の面３１に形成され、基板２１を貫通し、基板２１の第２の面４１に形成され、基板２１を貫通して、第１の面３１に戻る線状パターンを繰り返して形成される。磁気センサー３は、検出面となる側面２３を現像部１１７のキャビネットの外側面に接触させて、現像部１１７に取り付けられる。駆動コイル５の短辺部５１、基準コイル６の短辺部６１、検出コイル７の短辺部７１の方向が、トナーの高さの検出幅Ｗの方向にされている。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面と、前記第１の面と反対側に位置する第２の面とを含む基板と、
前記第１の面に形成され、前記基板を貫通し、前記第２の面に形成され、前記基板を貫通して、前記第１の面に戻る第１の線状パターンを繰り返して形成された基準コイルと、
前記第１の面に形成され、前記基板を貫通し、前記第２の面に形成され、前記基板を貫通して、前記第１の面に戻る第２の線状パターンを繰り返して形成された検出コイルと、
前記第１の面に形成され、前記基板を貫通し、前記第２の面に形成され、前記基板を貫通して、前記第１の面に戻る第３の線状パターンを繰り返して形成された駆動コイルと、を備え、
前記駆動コイルの一方の端部側に前記基準コイルが配置され、他方の端部側に前記検出コイルが配置されており、
前記駆動コイルに駆動電流が流れることにより生じる磁束によって、前記基準コイル、前記検出コイルのそれぞれに誘導電流が流れ、
前記基準コイルを流れる誘導電流の向きと前記検出コイルを流れる誘導電流の向きとが逆になるように、前記基準コイルと前記検出コイルとは電気的に接続されている差動トランス式磁気センサー。
【請求項２】
前記第１の線状パターン、前記第２の線状パターン、前記第３の線状パターンのそれぞれは、前記基準コイル、前記駆動コイル、前記検出コイルが配列されている方向から見て、短辺部と前記短辺部より長い長辺部とを有する矩形の導体パターンである請求項１に記載の差動トランス式磁気センサー。
【請求項３】
前記第１の面及び前記第２の面に形成された前記第１の線状パターンの部分、前記第２の線状パターンの部分及び前記第３の線状パターンの部分が、前記短辺部であり、
前記基板を貫通している前記第１の線状パターンの部分、前記第２の線状パターンの部分及び前記第３の線状パターンの部分が、前記長辺部である請求項２に記載の差動トランス式磁気センサー。
【請求項４】
現像部内に収容されたトナーの高さに応じた出力をする請求項１に記載の差動トランス式磁気センサーを、前記現像部に備える画像形成装置。
【請求項５】
現像部内に収容されたトナーの高さに応じた出力をする請求項２又は３に記載の差動トランス式磁気センサーを備え、
前記基準コイル、前記検出コイル、前記駆動コイルのそれぞれにおいて、前記短辺部の方向を前記現像部内に収容された前記トナーの高さの方向にして、前記差動トランス式磁気センサーが前記現像部に配置されている画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、差動トランス式磁気センサー、及び、これを利用して現像部内に収容されたトナーの残量を検出する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、駆動コイルと、検出コイルとして機能する差動コイルと、基準コイルとして機能する差動コイルと、を同一のコアに配置した構成を有する。
【０００３】
コイルを平面コイルにすることにより、差動トランス式磁気センサーを小型化することができる。平面コイルを用いた差動トランス式磁気センサーとして、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)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１６５９１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
差動トランス式磁気センサーを利用して、検出対象物の少量の変化を検出したい場合がある。検出対象物が磁性の１成分現像剤(以下、トナー)を例に説明する。現像部内に収容されたトナーの残量が少ないと、静電潜像に供給されるトナーの量が不十分となり、画像がかすれる。一方、現像部内に収容されたトナーの残量が多いと、トナーを攪拌してトナーを帯電させる際にトナーの帯電が不十分となる。いずれも画質が低下する原因となる。
【０００６】
そこで、磁気センサーを利用して、現像部内に収容されたトナーの基準量(言い換えれば、現像部内に収容されたトナーの基準高さ)が、予め定められた設定値に制御される。高画質な画像を形成するためには、トナー量の変化の許容範囲が狭いので、現像部内に収容されたトナーの少量の変化を検出する必要がある。
【０００７】
本発明の目的は、検出対象物の少量の変化の検出精度を向上させることができる差動トランス式磁気センサーを提供することである。
【０００８】
本発明の他の目的は、現像部内に収容されたトナーの少量の変化の検出精度を向上させることができる画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成する本発明の一局面に係る差動トランス式磁気センサーは、第１の面と、前記第１の面と反対側に位置する第２の面とを含む基板と、前記第１の面に形成され、前記基板を貫通し、前記第２の面に形成され、前記基板を貫通して、前記第１の面に戻る第１の線状パターンを繰り返して形成された基準コイルと、前記第１の面に形成され、前記基板を貫通し、前記第２の面に形成され、前記基板を貫通して、前記第１の面に戻る第２の線状パターンを繰り返して形成された検出コイルと、前記第１の面に形成され、前記基板を貫通し、前記第２の面に形成され、前記基板を貫通して、前記第１の面に戻る第３の線状パターンを繰り返して形成された駆動コイルと、を備え、前記駆動コイルの一方の端部側に前記基準コイルが配置され、他方の端部側に前記検出コイルが配置されており、前記駆動コイルに駆動電流が流れることにより生じる磁束によって、前記基準コイル、前記検出コイルのそれぞれに誘導電流が流れ、前記基準コイルを流れる誘導電流の向きと前記検出コイルを流れる誘導電流の向きとが逆になるように、前記基準コイルと前記検出コイルとは電気的に接続されている。
【００１０】
検出対象物がトナーを例にして説明する。センサー出力の最大値と最小値との幅が同じであれば、トナーの高さの検出幅が狭いほど、現像部内に収容されたトナーの高さの変化に対して、センサー出力の変化が大きくなる。このため、検出幅が狭いほど、現像部内に収容されたトナーの高さの少しの変化に対するセンサーの感度を高くすることができるので、現像部内に収容されたトナーの高さの少しの変化(すなわち、現像部内に収容されたトナーの少量の変化)の検出精度を向上させることができることになる。
【００１１】
本発明の一局面に係る差動トランス式磁気センサーでは、基準コイル、検出コイル、駆動コイルのそれぞれを、基板に立体的に形成している。このため、センサー出力を確保するために、それらのコイルの巻数を多くしても、平面コイルのように、トナーの高さの検出幅が広くなることはない。従って、本発明の一局面によれば、トナーの高さの検出幅を狭くできるので、現像部内に収容されたトナーの少量の変化の検出精度を向上させることができる。検出対象物がトナーを例に説明したが、本発明の一局面によれば、上記と同様の理由で、検出対象物の少量の変化の検出精度を向上させることができる。
【００１２】
上記構成において、前記第１の線状パターン、前記第２の線状パターン、前記第３の線状パターンのそれぞれは、前記基準コイル、前記駆動コイル、前記検出コイルが配列されている方向から見て、短辺部と前記短辺部より長い長辺部とを有する矩形の導体パターンである。
【００１３】
この構成は、基準コイル、検出コイル、駆動コイルの形状の具体例である。すなわち、これらのコイルは矩形コイルである。
【００１４】
上記構成において、前記第１の面及び前記第２の面に形成された前記第１の線状パターンの部分、前記第２の線状パターンの部分及び前記第３の線状パターンの部分が、前記短辺部であり、前記基板を貫通している前記第１の線状パターンの部分、前記第２の線状パターンの部分及び前記第３の線状パターンの部分が、前記長辺部である。
【００１５】
基板を貫通している第１の線状パターンの部分、第２の線状パターンの部分及び第３の線状パターンの部分を短辺部にすると、言い換えれば、基板の厚みの方向を短辺部の方向にすると、検出幅が基板の厚みに制限され、検出幅の大きさの設定に自由度がなくなる。この構成によれば、第１の面及び第２の面に形成された第１の線状パターンの部分、第２の線状パターンの部分及び第３の線状パターンの部分を、短辺部にするので、検出幅の大きさの設定に自由度が生じる。
【００１６】
本発明の他の局面に係る画像形成装置は、現像部内に収容されたトナーの高さに応じた出力をする請求項１に記載の差動トランス式磁気センサーを、前記現像部に備える。
【００１７】
本発明の他の局面に係る画像形成装置によれば、本発明の一局面に係る差動トランス式磁気センサーで説明したように、現像部内に収容されたトナーの少量の変化の検出精度を向上させることができる。
【００１８】
本発明のさらに他の局面に係る画像形成装置は、現像部内に収容されたトナーの高さに応じた出力をする請求項２又は３に記載の差動トランス式磁気センサーを備え、前記基準コイル、前記検出コイル、前記駆動コイルのそれぞれにおいて、前記短辺部の方向を前記現像部内に収容された前記トナーの高さの方向にして、前記差動トランス式磁気センサーが前記現像部に配置されている。
【００１９】
本発明のさらに他の局面に係る画像形成装置によれば、本発明の一局面に係る差動トランス式磁気センサーで説明したように、現像部内に収容されたトナーの少量の変化の検出精度を向上させることができる。
【００２０】
また、本発明のさらに他の局面に係る画像形成装置によれば、基準コイル、検出コイル、駆動コイルのそれぞれにおいて、長辺部の方向を現像部内に収容されたトナーの高さの方向にして、差動トランス式磁気センサーが現像部に配置されている場合と比較して、センサー出力の最小値と最大値との幅は同じであるが、トナーの高さの検出幅が狭くなる。従って、この構成によれば、上記場合よりも、現像部内に収容されたトナーの高さの変化に対するセンサー出力の変化を大きくできるので、現像部内に収容されたトナーの少量の変化の検出精度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、検出対象物の少量の変化の検出精度を向上させることができる。また、本発明によれば、現像部内に収容されたトナーの少量の変化の検出精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施形態に係る画像形成装置の内部構造の概略を示す図である。
【図２】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。
【図３】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である。
【図４】本実施形態に係る差動トランス式磁気センサーの立体図である。
【図５】基板の第１の面の平面図である。
【図６】基板の第２の面を第１の面側から透視した平面図である。
【図７】図４に示す基板を、Ａ１−Ａ２線に沿って切断した断面図である。
【図８】基板の側面のうち、トナーの高さの検出面となる側面の平面図である。
【図９】現像部に取り付けられた本実施形態に係る差動トランス式磁気センサーを正面から見た図である。
【図１０】現像部に取り付けられた本実施形態に係る差動トランス式磁気センサーを上方から見た図である。
【図１１】本実施形態に係る画像形成装置に備えられた差動トランス式磁気センサーの出力電圧と現像部内に収容されたトナーの高さとの関係を示すグラフである。
【図１２】比較例に係る差動トランス式磁気センサーの出力電圧と現像部内に収容されたトナーの高さとの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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、装置本体１００の上に配置された原稿読取部２００、原稿読取部２００の上に配置された原稿給送部３００及び装置本体１００の上部前面に配置された操作部４００を備える。
【００２４】
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で読み取ることができるように送ることができる。
【００２５】
原稿読取部２００は露光ランプ等を搭載したキャリッジ２０１、ガラス等の透明部材により構成された原稿台２０３、不図示のＣＣＤ(Charge Coupled Device)センサー及び原稿読取スリット２０５を備える。原稿台２０３に載置された原稿を読み取る場合、キャリッジ２０１を原稿台２０３の長手方向に移動させながらＣＣＤセンサーにより原稿を読み取る。これに対して、原稿給送部３００から給送された原稿を読み取る場合、キャリッジ２０１を原稿読取スリット２０５と対向する位置に移動させて、原稿給送部３００から送られてきた原稿を、原稿読取スリット２０５を通してＣＣＤセンサーにより読み取る。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。
【００２６】
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用紙トレイ１０７を備える。用紙トレイ１０７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１０９の駆動により、用紙搬送路１１１へ向けて送出される。用紙は用紙搬送路１１１を通って、画像形成部１０３へ搬送される。
【００２７】
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は感光体ドラム１１３、露光部１１５、現像部１１７及び転写部１１９を備える。露光部１１５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ビームを生成し、一様に帯電された感光体ドラム１１３(像担持体)の周面を走査する。これにより、感光体ドラム１１３の周面には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１１３の周面に現像部１１７からトナーを供給することにより、周面には画像データに対応するトナー像が形成される。このトナー像は転写部１１９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。
【００２８】
トナー像が転写された用紙は定着部１０５に送られる。定着部１０５において、トナー像と用紙に熱と圧力が加えられて、トナー像は用紙に定着される。用紙はスタックトレイ１２１又は排紙トレイ１２３に排紙される。以上のようにして、画像形成装置１はモノクロ画像を印刷する。
【００２９】
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。
【００３０】
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４０５、テンキー４０７、ストップキー４０９、リセットキー４１１、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４１３等が設けられている。
【００３１】
スタートキー４０５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４０７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４０９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４１１は設定された内容を初期設定状態に戻すキーである。
【００３２】
機能切換キー４１３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。
【００３３】
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１２７、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、原稿読取部２００、原稿給送部３００及び操作部４００に関しては既に説明したので、説明を省略する。
【００３４】
トナー用コンテナー１２７にはトナー(磁性の１成分現像剤)が収容されており、トナー用コンテナー１２７から現像部１１７にトナーが補給される。
【００３５】
差動トランス式磁気センサー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であり、現像部１１７内に収容されたトナーの高さに応じた出力をし、これを基にして現像部１１７内に収容されたトナーの残量が計測される。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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
図３は、本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)の回路図である。差動トランス式磁気センサー３は、駆動コイル５、基準コイル６、検出コイル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。
【００４０】
発振回路１１は、駆動コイル５を駆動させる高周波の駆動電流を生成する。
【００４１】
基準コイル６及び検出コイル７は、駆動コイル５と磁気的に結合される。基準コイル６と検出コイル７とは、直列に差動接続されている。言い換えれば、基準コイル６及び検出コイル７を流れる誘導電流の向きが、互いに逆向きになるように、基準コイル６と検出コイル７とが電気的に接続されている。これにより、差動電圧Ｖ０(＝基準コイル６の起電圧Ｖ１−検出コイル７の起電圧Ｖ２)が増幅回路１２に入力される。
【００４２】
基準コイル６の他端は抵抗１３を介して、検出コイル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。
【００４３】
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。
【００４４】
磁気センサー３の動作を簡単に説明する。発振回路１１で生成された駆動電流が、駆動コイル５に流れると、基準コイル６に起電圧Ｖ１、検出コイル７に起電圧Ｖ２が生じる。検出コイル７の付近にトナーが存在すると、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の残量が検出される。
【００４５】
次に、差動トランス式磁気センサー３の構造について説明する。図４は、差動トランス式磁気センサー３の立体図である。磁気センサー３は、基板２１、駆動コイル５、基準コイル６及び検出コイル７を備える。
【００４６】
基板２１は、絶縁性の一層のプリント基板である。基板２１は、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。
【００４７】
図５は、第１の面３１の平面図である。図６は、第２の面４１を第１の面３１側から透視した平面図である。図７は、図４に示す基板２１を、Ａ１−Ａ２線に沿って切断した断面図である。
【００４８】
基準コイル６について説明する。図４〜図７を参照して、基準コイル６は、第１の面３１に形成され、基板２１を貫通し、第２の面４１に形成され、基板２１を貫通して、第１の面３１に戻る第１の線状パターン６０を繰り返して形成された立体的なコイルである。
【００４９】
第１の線状パターン６０は、基準コイル６、駆動コイル５、検出コイル７が配列されている方向から見て、短辺部６１，６３と、これらの短辺部より長い長辺部６２，６４とを有する矩形の導体パターンである。
【００５０】
短辺部６１は第１の面３１上に形成されている。長辺部６２は短辺部６１と接続され、基板２１を貫通する孔部(不図示)に埋め込まれている。短辺部６３は長辺部６２と接続され、第２の面４１上に形成されている。長辺部６４は短辺部６３と接続され、基板２１を貫通する孔部２５に埋め込まれている。これらの孔部及び以下に説明する孔部は、基板２１に形成されたスルーホールである。
【００５１】
検出コイル７について説明する。図４〜図７を参照して、検出コイル７は、第１の面３１に形成され、基板２１を貫通し、第２の面４１に形成され、基板２１を貫通して、第１の面３１に戻る第２の線状パターン７０を繰り返して形成された立体的なコイルである。
【００５２】
第２の線状パターン７０は、基準コイル６、駆動コイル５、検出コイル７が配列されている方向から見て、短辺部７１，７３と、これらの短辺部より長い長辺部７２，７４とを有する矩形の導体パターンである。
【００５３】
短辺部７１は第１の面３１上に形成されている。長辺部７２は短辺部７１と接続され、基板２１を貫通する孔部(不図示)に埋め込まれている。短辺部７３は長辺部７２と接続され、第２の面４１上に形成されている。長辺部７４は短辺部７３と接続され、基板２１を貫通する孔部２７に埋め込まれている。
【００５４】
駆動コイル５について説明する。図４〜図７を参照して、駆動コイル５は、第１の面３１に形成され、基板２１を貫通し、第２の面４１に形成され、基板２１を貫通して、第１の面３１に戻る第３の線状パターン５０を繰り返して形成された立体的なコイルである。
【００５５】
第３の線状パターン５０は、基準コイル６、駆動コイル５、検出コイル７が配列されている方向から見て、短辺部５１，５３と、これらの短辺部より長い長辺部５２，５４とを有する矩形の導体パターンである。
【００５６】
短辺部５１は第１の面３１上に形成されている。長辺部５２は短辺部５１と接続され、基板２１を貫通する孔部(不図示)に埋め込まれている。短辺部５３は長辺部５２と接続され、第２の面４１上に形成されている。長辺部５４は短辺部５３と接続され、基板２１を貫通する孔部２９に埋め込まれている。
【００５７】
駆動コイル５は、基準コイル６と検出コイル７との間に配置されている。詳しくは、駆動コイル５の一方の端部側に基準コイル６が配置され、他方の端部側に検出コイル７が配置されている。基準コイル６の中心部、駆動コイル５の中心部及び検出コイル７の中心部が一直線上に位置するように、基準コイル６、駆動コイル５及び検出コイル７が配列されている。
【００５８】
駆動コイル５に駆動電流が流れることにより生じる磁束によって、基準コイル６、検出コイル７のそれぞれに誘導電流が流れる。
【００５９】
第１の面３１に形成された基準コイル６の一端６ａと第２の面４１に形成された検出コイル７の一端７ａとが、不図示の配線によって電気的に接続されている。これにより、基準コイル６を流れる誘導電流の向きと検出コイル７を流れる誘導電流の向きとが逆になるように、基準コイル６と検出コイル７とは電気的に接続される。
【００６０】
第１の線状パターン６０、第２の線状パターン７０、第３の線状パターン５０のサイズ(矩形のサイズ)は、互いに同じである。従って、基準コイル６、検出コイル７、駆動コイル５のそれぞれは、矩形の寸法を同じにして巻かれ、側面２３と直交する方向に延びる矩形コイルである。
【００６１】
図８は、基板２１の側面のうち、トナーの高さの検出面となる側面２３の平面図である。検出面は、検出コイル７が配置されている側の側面である。図４及び図８を参照して、第１の線状パターン６０の短辺部６１，６３、第２の線状パターン７０の短辺部７１，７３、第３の線状パターン５０の短辺部５１，５３の方向は、トナーの高さの検出幅Ｗの方向である。第１の線状パターン６０の長辺部６２，６４、第２の線状パターン７０の長辺部７２，７４、第３の線状パターン５０の長辺部５２，５４の方向は、基板２１の厚みの方向である。
【００６２】
図９は、現像部１１７に取り付けられた差動トランス式磁気センサー３を正面から見た図である。図９において、差動トランス式磁気センサー３は平面図で示され、現像部１１７は部分断面図で示されている。図１０は、現像部１１７に取り付けられた差動トランス式磁気センサー３を上方から見た図である。図９及び図１０を参照して、磁気センサー３は、検出面となる側面２３を現像部１１７のキャビネットの外側面に接触させて、現像部１１７に取り付けられている。これにより、検出コイル７を現像部１１７側に向けて、かつ基準コイル６を現像部１１７と反対側に向けて、差動トランス式磁気センサー３が現像部１１７に配置される。短辺部７１の方向が現像部１１７に収容されたトナー(１成分現像剤)の高さ方向にされている。
【００６３】
符合Ｈで示す線は、現像部１１７に収容されたトナーの基準高さを示している。基準高さＨの位置に、基準コイル６、駆動コイル５及び検出コイル７のそれぞれの中心部Ｃが位置するように、磁気センサー３は、現像部１１７のキャビネットの外側面に配置されている。
【００６４】
本実施形態に係る画像形成装置１によれば、現像部１１７内に収容されたトナーの少量の変化の検出精度を向上させることができる。これについて図１１及び図１２を用いて説明する。図１１は、本実施形態に係る画像形成装置１に備えられた差動トランス式磁気センサー３の出力電圧と現像部１１７内に収容されたトナーの高さとの関係を示すグラフである。図１２は、比較例に係る差動トランス式磁気センサーの出力電圧と現像部１１７内に収容されたトナーの高さとの関係を示すグラフである。比較例に係る磁気センサーは、図９に示す本実施形態と異なり、長辺部７２，７４の方向を現像部１１７内に収容されたトナーの高さ方向にして、現像部１１７のキャビネットの外側面に取り付けられている。
【００６５】
図１１及び図１２に示すグラフの横軸がセンサーの出力電圧を示し、縦軸がトナーの高さを示している。トナーの高さは、言い換えれば、現像部１１７内に収容されたトナーの残量である。
【００６６】
トナーの基準高さＨ(図９)、制御したいトナーの高さの範囲、磁気センサーの出力電圧幅、及び、磁気センサーの出力電圧のばらつきは、図１１に示す本実施形態、図１２に示す比較例のいずれも同じとする。出力電圧幅とは、出力電圧の最小値と最大値との幅である。出力電圧のばらつきは、磁気センサーが配置されている箇所の温度等の原因で生じる。
【００６７】
センサーの出力電圧幅が同じであれば、トナーの高さの検出幅Ｗが狭いほど、現像部１１７内に収容されたトナーの高さの変化に対して、出力電圧の変化が大きくなる。このため、検出幅Ｗが狭いほど、現像部１１７内に収容されたトナーの高さの少しの変化に対するセンサーの感度を高くすることができるので、現像部１１７内に収容されたトナーの高さの少しの変化(すなわち、現像部１１７内に収容されたトナーの少量の変化)の検出精度を向上させることができることになる。
【００６８】
本実施形態では、基準コイル６、検出コイル７、駆動コイル５のそれぞれを、基板２１に立体的に形成している。センサー出力を確保するために、それらのコイルの巻数を多くしても、平面コイルのように、検出幅Ｗが広くなることはない。従って、本実施形態によれば、検出幅Ｗを狭くできるので、現像部１１７内に収容されたトナーの少量の変化の検出精度を向上させることができる。
【００６９】
また、本実施形態では、図４に示す短辺部７１，７３の方向を、現像部１１７に収容されたトナーの高さの方向にしてトナーの高さを検出し、比較例では、図４に示す長辺部７２，７４の方向を、現像部１１７に収容されたトナーの高さの方向にしてトナーの高さを検出している。このため、トナーの高さの検出幅Ｗは、本実施形態の方が比較例よりも狭くなる。出力電圧幅は本実施形態と比較例とでは同じなので、トナーの高さの変化に対するセンサーの出力電圧の変化は、本実施形態の方が比較例より大きくなる。従って、本実施形態は、比較例と比べて、現像部１１７内に収容されたトナーの少量の変化の検出精度を向上させることができる。
【００７０】
上述したように、比較例において、トナーの高さの変化に対するセンサーの出力電圧の変化が小さい。このため、比較例ではセンサーの出力電圧のばらつきを吸収できず、図１２に示すように、トナーの高さが、制御したいトナーの高さの範囲外となる。一方、本実施形態において、トナーの高さの変化に対するセンサーの出力電圧の変化が大きい。このため、本実施形態ではセンサーの出力電圧のばらつきを吸収でき、図１１に示すように、トナーの高さを、制御したいトナーの高さの範囲に収めることができる。
【００７１】
また、本実施形態によれば、図９に示すように、現像部１１７内に収容されたトナーの基準高さＨの位置に、基準コイル６、駆動コイル５及び検出コイル７のそれぞれの中心部Ｃが位置するように、差動トランス式磁気センサー３は、現像部１１７に配置されている。
【００７２】
このため、現像部１１７内に収容されたトナーの基準高さＨ近傍において、トナーの高さの少しの変化に対して、センサーの出力電圧の変化を大きくすることできる。従って、現像部１１７内に収容されたトナーの残量を基準高さＨに制御しながら、静電潜像をトナー像に現像する場合において、現像部１１７内のトナーの残量を高精度に制御することができる。
【００７３】
さらに、本実施形態によれば、図４に示すように、第１の面３１に形成された第１の線状パターン６０の部分、第２の線状パターン７０の部分、第３の線状パターン５０の部分が、それぞれ、短辺部６１，７１，５１である。第２の面４１に形成された第１の線状パターン６０の部分、第２の線状パターン７０の部分、第３の線状パターン５０の部分が、それぞれ、短辺部６３，７３，５３である。図４及び図７に示すように、基板２１を貫通する第１の線状パターン６０の部分が、長辺部６２，６４である。基板２１を貫通する第２の線状パターン７０の部分が、長辺部７２，７４である。基板２１を貫通する第３の線状パターン５０の部分が、長辺部５２，５４である。
【００７４】
基板２１を貫通する第１の線状パターン６０の部分、第２の線状パターン７０の部分及び第３の線状パターン５０の部分を短辺部にすると、言い換えれば、基板２１の厚みの方向を短辺部の方向にすると、検出幅Ｗが基板２１の厚みに制限され、検出幅Ｗの大きさの設定に自由度がなくなる。本実施形態によれば、第１の面３１及び第２の面４１に形成された第１の線状パターン６０の部分、第２の線状パターン７０の部分及び第３の線状パターン５０の部分を、短辺部にするので、検出幅Ｗの大きさの設定に自由度が生じる。
【００７５】
また、本実施形態では、駆動コイル５、基準コイル６及び検出コイル７を、一枚の基板２１に配置しているので、磁気センサー３の小型化及びコストの低下を図れる。
【００７６】
なお、本実施形態では、画像形成装置１の現像部１１７内に収容されたトナーの残量を検出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、現像部１１７内に収容されたトナーの残量の検出に限定されない。
【００７７】
図１の感光体ドラム１１３及び露光部１１５は、画像データによって示される潜像を形成する潜像形成部として機能する。本実施形態では、画像データによって示される静電潜像を感光体ドラム１１３に形成し、この静電潜像をトナーによって現像する方式で説明した。しかしながら現像の方式は、その方式に限定されない。画像データによって示される静電潜像を用紙に形成し、この静電潜像をトナーによって現像する方式でもよいし、画像データによって示される磁気潜像にトナーを供給して現像する方式でもよい。
【符号の説明】
【００７８】
３  差動トランス式磁気センサー
５  駆動コイル
６  基準コイル
７  検出コイル
２１  基板
３１  第１の面
４１  第２の面
５０  第３の線状パターン
５１  短辺部
５２  長辺部
５３  短辺部
５４  長辺部
６０  第１の線状パターン
６１  短辺部
６２  長辺部
６３  短辺部
６４  長辺部
７０  第２の線状パターン
７１  短辺部
７２  長辺部
７３  短辺部
７４  長辺部
１１３  感光体ドラム(像担持体)
１１７  現像部
Ｃ  コイルの中央部
Ｈ  トナーの基準高さ
Ｗ  トナーの高さの検出幅
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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