透磁率センサ
【課題】低電圧で安定動作し、十分な感度でトナーの透磁率変化を検出することができるトナーセンサを提供する。
【解決手段】発振回路１と、発振回路１から出力された交流の信号の位相を、トナー７の透磁率に応じて変化させて出力する検出回路２と、検出回路２から出力された信号を増幅する増幅回路３と、増幅回路３により増幅された信号及び発振回路１から出力された信号の位相を比較し、位相差に応じた矩形波信号を出力する位相比較回路４と、位相比較回路４から出力された矩形波信号を平滑化する平滑回路５とを備える。増幅回路３は、ＥＸ−ＯＲゲート３１を備え、その第１入力端は検出回路２の第１出力端に接続され、第２入力端は直流電源電位に接続されている。第２ＥＸ−ＯＲゲート３１の出力端は、抵抗器ｒｆｄを介して検出回路２の第２出力端に接続されている。また、検出回路２の第２出力端はコンデンサＣ４を介して接地されている。
【解決手段】発振回路１と、発振回路１から出力された交流の信号の位相を、トナー７の透磁率に応じて変化させて出力する検出回路２と、検出回路２から出力された信号を増幅する増幅回路３と、増幅回路３により増幅された信号及び発振回路１から出力された信号の位相を比較し、位相差に応じた矩形波信号を出力する位相比較回路４と、位相比較回路４から出力された矩形波信号を平滑化する平滑回路５とを備える。増幅回路３は、ＥＸ−ＯＲゲート３１を備え、その第１入力端は検出回路２の第１出力端に接続され、第２入力端は直流電源電位に接続されている。第２ＥＸ−ＯＲゲート３１の出力端は、抵抗器ｒｆｄを介して検出回路２の第２出力端に接続されている。また、検出回路２の第２出力端はコンデンサＣ４を介して接地されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検出物の透磁率を検出する磁気ブリッジ方式の透磁率センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の複写機又はプリンタは、感光体上に形成された静電荷像を現像するために使用されるトナーの濃度又は残量を検出するトナーセンサを備える。特許文献１には、トナーの濃度又は残量により変動する見かけの透磁率を検出する磁気ブリッジ方式のトナーセンサが開示されている。
【０００３】
磁気ブリッジ方式のトナーセンサは、交流の信号を発振する発振回路を有し、発振回路には、差動トランスが接続されている。差動トランスは、発振回路から出力された交流の信号が印加される駆動コイル、並びに駆動コイルに結合した基準コイル及び検知コイルから構成されている。基準コイル及び検知コイルは、出力電圧が互いに打ち消し合う方向に接続されているため、基準コイル及び検知コイルの相互インダクタンスが等しい場合、差動トランスから出力される電圧は０になる。ここで、検知コイルがトナー近くに位置するようにトナーセンサを複写機等の現像器に取り付けた場合、検知コイルの相互インダクタンスは、トナーの濃度又は残量による見かけの透磁率の変化に応じて変動する。その結果、トナーの濃度又は残量に応じて振幅及び位相が変化した交流の信号が差動トランスから出力される。差動トランスの後段には増幅回路、位相比較回路、平滑回路が順に接続されている。増幅回路は、例えば一方の入力端子が直流電源電位に接続された排他的論理和ゲートで構成されており、差動トランスから出力された信号を増幅する。位相比較回路は、増幅回路で増幅された信号と、発振回路から出力された信号との位相を比較し、位相差に応じたデューティ比を有する矩形波信号を出力する。平滑回路は、位相比較回路から出力された矩形波信号を平滑化して出力する。平滑回路から出力される信号の電圧は、トナーの濃度又は残量に対応している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３３７９７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年の複写機又はプリンタ等に使用されるロジックＩＣの駆動電圧は３．３Ｖが一般的であり、機器の消費電力を低減させるべく２．２Ｖで駆動するロジックＩＣも設計されている。
一方、従来のトナーセンサに使用されるロジックＩＣの電源電圧は５Ｖであるため、トナーセンサを駆動させるためだけに、５Ｖの駆動電圧を作成する電源回路が必要であった。また、トナーセンサを５Ｖの駆動電圧で駆動すると、例えばトナーセンサの故障のため出力が５Ｖまで達する可能性もあり、故障発生時にはトナーセンサに接続されているマイコン、ロジックＩＣを破損させるおそれがあった。
【０００６】
他方、約２〜３Ｖの低電圧で駆動するロジックＩＣをトナーセンサに使用した場合、トナーの濃度又は残量の変化に伴う十分な出力の変化を得ることができなかった。
【０００７】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、低電圧で安定動作し、十分な感度で被検出物の透磁率変化を検出することができる透磁率センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る透磁率センサは、誘導性素子を有し、被検出物の透磁率に応じた信号を出力する検出回路と、該検出回路から出力された信号を増幅する増幅回路とを備える透磁率センサにおいて、前記増幅回路は、前記検出回路から出力された信号を増幅する増幅器と、一端が前記増幅器の出力側に接続され、他端が前記誘導性素子を介して前記増幅回路の入力側に接続された抵抗器とを備え、更に、前記抵抗器の他端に一端が接続され、他端が電源電位より低電圧の固定電位に接続されるコンデンサを備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る透磁率センサは、交流の信号を発振する発振回路と、該発振回路から出力された信号の位相を、被検出物の透磁率に応じて変化させて出力する検出回路と、該検出回路から出力された信号を増幅する増幅回路と、該増幅回路により増幅された信号及び前記発振回路から出力された信号の位相を比較し、位相差に応じたデューティ比を有する矩形波信号を出力する位相比較回路と、該位相比較回路から出力された矩形波信号を平滑化する平滑回路とを備える透磁率センサにおいて、前記検出回路は、前記発振回路に接続された駆動コイルと、該駆動コイルに磁気的に結合した基準コイルと、前記駆動コイルに磁気的に結合し、被検出物の透磁率に応じてインダクタンスが変化する検知コイルとを含み、被検出物の透磁率に応じた信号を出力する第１出力端及び第２出力端を有する差動トランスを備え、前記増幅回路は、入力端子が前記差動トランスの第１出力端に接続され、該第１出力端から出力された信号を増幅する増幅器と、一端が前記増幅器の出力端子に接続され、他端が前記差動トランスの第２出力端に接続された抵抗器と、更に、前記抵抗器の他端に一端が接続され、他端が電源電位より低電圧の固定電位に接続されるコンデンサを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明にあっては、増幅器に入力される信号の低周波成分に対しては、抵抗器が負帰還抵抗として作用し、高周波成分に対しては、抵抗器は接地抵抗として作用する。抵抗器が接地抵抗として作用する場合、増幅器の増幅率は負帰還抵抗として作用する場合に比べて格段に上昇する。従って、検出回路から出力された信号の増幅率を高め、該検出回路の動作点を線形動作領域の略中心に安定させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、２〜３Ｖの低電圧で安定動作し、十分な感度で被検出物の透磁率変化を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施の形態に係るトナーセンサの一構成例を示した回路図である。
【図２】排他的論理和ゲートの真理値表である。
【図３】位相比較回路の演算動作を示すタイミングチャートである。
【図４】従来のトナーセンサの一構成例を示す回路図である。
【図５】本実施の形態及び従来技術に係る第２ＥＸ−ＯＲゲートの周辺回路の等価回路を示す回路図である。
【図６】第２ＥＸ−ＯＲゲートに入力する信号を示す波形図である。
【図７】直流ないし低周波成分に対する本実施の形態及び従来技術に係る第２ＥＸ−ＯＲゲートの周辺回路の等価回路を示す回路図である。
【図８】高周波成分に対する本実施の形態及び従来技術に係る第２ＥＸ−ＯＲゲートの周辺回路の等価回路を示す回路図である。
【図９】第２ＥＸ−ＯＲゲートから出力された信号を示す波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
＜トナーセンサの構成＞
図１は、本実施の形態に係るトナーセンサの一構成例を示した回路図、図２は、排他的論理和ゲートの真理値表である。本実施の形態に係るトナーセンサ（透磁率センサ）は、交流の信号を発振する発振回路１と、発振回路１から出力された信号の位相を、トナー（被検出物）７の透磁率に応じて変化させて出力する検出回路２と、検出回路２から出力された信号を増幅する増幅回路３と、増幅回路３により増幅された信号及び前記発振回路１から出力された信号の位相を比較し、位相差に応じたデューティ比を有する矩形波信号を出力する位相比較回路４と、位相比較回路４から出力された矩形波信号を平滑化する平滑回路５とを有する。
【００１４】
発振回路１は、排他的論理和ゲートＩＣ（以下、第１ＥＸ−ＯＲゲートという。）１１と、２つのコンデンサＣ１，Ｃ２とを含む。第１ＥＸ−ＯＲゲート１１は、図２の真理値表に示すような排他的論理和演算を行う回路である。第１ＥＸ−ＯＲゲート１１の第１入力端子は、直流電源電位に接続されている。第１ＥＸ−ＯＲゲート１１の第２入力端子は、コンデンサＣ１の一方の端子と、後述する駆動コイルＬ１の一端とが接続され、コンデンサＣ１の他方の端子は接地されている。第１ＥＸ−ＯＲゲート１１の出力端子は、コンデンサＣ２の一方の端子と、駆動コイルＬ１の他端に接続され、コンデンサＣ２の他方の端子は接地されている。
【００１５】
検出回路２は、発振回路１に接続された駆動コイルＬ１と、駆動コイルＬ１に磁気的に結合した基準コイル（誘導性素子）Ｌ３と、トナー７の透磁率に応じてインダクタンスが変化する検知コイル（誘導性素子）Ｌ２とを含む差動トランス２０を有する。上述したように、駆動コイルＬ１の一端は、第１ＥＸ−ＯＲゲート１１の出力端子に接続され、駆動コイルＬ１の他端は、コンデンサＣ１の一方の端子に接続されている。検知コイルＬ２の一端には、コンデンサＣ３の一方の端子が接続され、コンデンサＣ３の他方の端子は接地されている。検知コイルＬ２の他端には、検知コイルＬ２及び基準コイルＬ３の出力電圧が相互に打ち消し合う方向で、基準コイルＬ３の一端が接続されている。また、基準コイルＬ３の一端には抵抗器ｒ１０の一端が接続され、基準コイルＬ３の他端には抵抗器ｒ１０の他端が接続されている。
以下、検知コイルＬ２の一端を、差動トランス２０の第１出力端、基準コイルＬ３の他端を、差動トランス２０の第２出力端という。
【００１６】
増幅回路３は、第２ＥＸ−ＯＲゲート（増幅器）３１と、抵抗器ｒｆｄとを有する。第２ＥＸ−ＯＲゲート３１の第１入力端子は、差動トランス２０の第１出力端に接続され、第２ＥＸ−ＯＲゲート３１の第２入力端子は直流電源電位に接続されている。第２ＥＸ−ＯＲゲート３１の第２入力端子には直流電源電位が接続されているため、第２ＥＸ−ＯＲゲート３１は、実質的にインバータゲート、即ちリニアアンプとして動作する。第２ＥＸ−ＯＲゲート３１の出力端子は、抵抗器ｒｆｄを介して差動トランス２０の第２出力端に接続されている。つまり、抵抗器ｒｆｄの一端は、第２ＥＸ−ＯＲゲート３１の出力端子に接続され、抵抗器ｒｆｄの他端は差動トランス２０の第２出力端に接続されている。
また、トナーセンサは、コンデンサＣ４を有する。抵抗器ｒｆｄの他端及び差動トランス２０の第２出力端にはコンデンサＣ４の一端が接続され、コンデンサＣ４の他端は接地されている。
なお、本実施の形態では、増幅器をＥＸ−ＯＲゲートで構成する場合を説明するが、ＥＸ−ＮＯＲゲート、その他の公知の回路を用いて増幅器を構成することもできる。
【００１７】
位相比較回路４は、例えば、第３ＥＸ−ＯＲゲート４１で構成されている。第３ＥＸ−ＯＲゲート４１の第１入力端子は、第１ＥＸ−ＯＲゲート１１の出力端子に接続され、第３ＥＸ−ＯＲゲート４１の第２入力端子は、第２ＥＸ−ＯＲゲート３１の出力端子に接続されている。
【００１８】
平滑回路５は、抵抗器Ｒ５及びコンデンサＣ６を有する。抵抗器Ｒ５の一端は、第３ＥＸ−ＯＲゲート４１の出力端子に接続されている。抵抗器Ｒ５の他端は、コンデンサＣ６の一方の端子に接続され、コンデンサＣ６の他方の端子は接地されている。また、抵抗器Ｒ５の他端には、トナー７検出に係る信号、つまり、トナー７の見かけの透磁率に応じて電圧レベルが変動する信号を出力する検出信号出力端子６が設けられている。
【００１９】
＜トナーセンサの動作：一般的動作＞
以下、このように構成されたトナーセンサの動作について説明する。本実施の形態に係るトナーセンサは、検知コイルＬ２がトナー７の近くに位置するように複写機等の現像器に取り付けているものとする。発振回路１は交流の信号、例えば４００〜５００ｋＨｚの信号を出力し、該信号の電圧が駆動コイルＬ１に印加される。検知コイルＬ２はトナー７の近くに位置するため、トナー７に含まれる磁性体は、駆動コイルＬ１と、検知コイルＬ２との間に配された鉄心のような役割を果たす。従って、トナー７の濃度又は残量が変化してトナー７の見かけの透磁率が変化した場合、駆動コイルＬ１と検知コイルＬ２間の磁気的結合が変化し、差動トランス２０から出力される信号の振幅及び位相が変化する。差動トランス２０から出力された信号は、増幅回路３で増幅され、位相比較回路４に出力される。
【００２０】
図３は、位相比較回路４の演算動作を示すタイミングチャートである。図３Ａ，Ｂ，Ｃは、位相比較回路４に入力される信号Ａ，Ｂと、位相比較回路４から出力される矩形波信号Ｃの波形を示している。位相比較回路４には、第２ＥＸ−ＯＲゲート３１から出力された信号Ｂと、発振回路１から出力された信号Ａとが入力され、位相比較回路４は、信号Ａ及び信号Ｂの位相を比較し、位相差に応じた矩形波信号Ｃを出力する。この位相比較回路４では、論理ゲートとして図２に示す排他的論理和演算が行われる。具体的には、図３に示すように信号Ａ及び信号Ｂの位相が同相である場合、矩形波信号Ｃは０Ｖ、位相が丁度１８０°異なる場合、矩形波信号Ｃは２．５Ｖの直流となり、位相差がその中間の場合には位相差が大きいほど２．５Ｖの比率が高くなる。つまり、デューティ比が大きくなる。このようにして作成された矩形波信号Ｃは平滑回路５で平滑化されて、矩形波信号のデューティ比に応じて電圧レベルが変動する直流の信号Ｄが得られる。
【００２１】
＜トナーセンサの動作：本実施の形態に係る発明特有の作用効果＞
本実施の形態に係るトナーセンサによれば、第２ＥＸ−ＯＲゲート３１の動作点（直流成分の電圧レベル）が線形動作領域の略中心、つまり直流電源電位と、接地電位（電源電位より低電位の固定電位）との中間値で安定し（図９参照）、差動トランス２０から出力される微小な交流の信号の増幅率を従来技術に比べて向上させることが可能である。
以下、本実施の形態に係るトナーセンサの作用を従来技術のトナーセンサと比較しながら、説明する。
【００２２】
図４は、従来のトナーセンサの一構成例を示す回路図である。従来のトナーセンサは、本実施の形態と同様、発振回路１、検出回路１０２、増幅回路１０３、位相比較回路４、平滑回路５及び検出信号出力端子６を有する。従来技術のトナーセンサは、本実施の形態に係る抵抗器ｒｆｄ及びコンデンサＣ４を備えておらず、一般的な負帰還抵抗ｒｆを備える。以下、これらの相違点について説明する。従来技術においては、増幅回路１０３は、第２ＥＸ−ＯＲゲート３１の不要発振を防止し、第１入力端の直流成分の電位を安定化するために設けられた負帰還抵抗ｒｆを有する。負帰還抵抗ｒｆの一端は、第２ＥＸ−ＯＲゲート３１の出力端子に接続され、負帰還抵抗ｒｆの他端は第２ＥＸ−ＯＲゲート３１の第１入力端子に接続されている。なお、第２ＥＸ−ＯＲゲート３１の第１入力端子は、コンデンサＣ５を介して、差動トランス２０の第１出力端に接続されている。また、コンデンサＣ４を備えていないため、差動トランス２０の第２入力端は直接的に接地されている。
【００２３】
図５Ａは、本実施の形態に係る第２ＥＸ−ＯＲゲート３１の周辺回路の等価回路、図５Ｂは、従来技術に係る第２ＥＸ−ＯＲゲート３１の周辺回路の等価回路を示す回路図である。図５においては、第２ＥＸ−ＯＲゲート３１は、−Ｋ倍の増幅率を有するアンプとして示されている。また、検出回路２の差動トランス２０は、差動コイルＬとして示されている。なおｒｐは差動コイルＬの抵抗成分を等価的に表したものである。
【００２４】
図６は、第２ＥＸ−ＯＲゲート３１に入力する信号を示す波形図である。第２ＥＸ−ＯＲゲート３１に入力される信号は、図６Ａに示すように、一定のバイアスがかかった交流信号である。この信号は、図６Ｂに示す直流成分と、図６Ｃに示す高周波成分とが合成されたものと考えることができる。なお、図６Ｃでは高周波成分の電圧が負の値を取っているが、負電圧で動作する訳では無く、高周波成分を概念的に表現する便宜上のものである。上述の通り、第２ＥＸ−ＯＲゲート３１のトナーセンサにおける役割は、差動トランス２０から出力された微小な交流の信号を差動増幅することにある。そのためには、第２ＥＸ−ＯＲゲート３１に入力される信号の高周波成分に対しては大きな増幅率を得ることが必要であり、該信号の直流成分に対しては、その動作点を第２ＥＸ−ＯＲゲート３１の線形動作領域の略中心に持ってくるように安定化し、第２ＥＸ−ＯＲゲート３１の安定的な動作が実現されなければならない。
次に、直流ないし低周波成分に対する増幅回路３の動作と、高周波成分に対する増幅回路３の動作とを分けて説明する。
【００２５】
図７Ａは、直流ないし低周波成分に対する本実施の形態に係る第２ＥＸ−ＯＲゲート３１の周辺回路の等価回路、図７Ｂは、直流ないし低周波成分に対する従来技術に係る第２ＥＸ−ＯＲゲート３１の周辺回路の等価回路を示す回路図である。直流ないし低周波成分に対しては、差動コイルＬのインピーダンスは低く、コンデンサＣのインピーダンスは高くなる。このため、図５Ａ中、差動コイルＬのインピーダンスは無視することが出来る。
これにより並列接続のＣ３とＣ４をＣＧ１とすれば、図５Ａに示した等価回路は、直流ないし低周波成分に関して、図７Ａに示すような等価回路で表される。同様に、図５Ｂ中、差動コイルＬのインピーダンスが低いためＣ３を無視することができることから、Ｃ５をＣＧ２とする。その結果、図５Ｂに示した等価回路は、直流ないし低周波成分に関して、図７Ｂに示すような等価回路で表される。図７Ａ及び図７Ｂを比較すると分かるように、本実施の形態に係る増幅回路３も、従来技術に係る増幅回路１０３も、同じ等価回路で表される。つまり、本実施の形態に係る増幅回路３が有する抵抗器ｒｆｄは、負帰還抵抗として作用する。従って、第２ＥＸ−ＯＲゲート３１は、負帰還抵抗の作用で直流的に動作点が安定化される。即ち、第２ＥＸ−ＯＲゲート３１の第１入力端子に入力される信号の直流成分は、接地電位と、直流電源電位との中間値で安定化する。
【００２６】
図８Ａは、高周波成分に対する本実施の形態に係る第２ＥＸ−ＯＲゲート３１の周辺回路の等価回路、図８Ｂは、高周波成分に対する従来技術に係る第２ＥＸ−ＯＲゲート３１の周辺回路の等価回路を示す回路図である。高周波成分に対しては、コンデンサＣ４のインピーダンスは低くなる。このため、図５Ａ中のコンデンサＣ４を無視することができ、その結果、図５Ａに示した等価回路は、高周波成分に関して、図８Ａに示すような等価回路で表される。同様に、図５Ｂ中のコンデンサＣ５を無視することができ、その結果、図５Ｂに示した等価回路は、高周波成分に関して、図８Ｂに示すような等価回路で表される。
図８Ａ及び図８Ｂを比較すると分かるように、本実施の形態に係る増幅回路３と、従来技術に係る増幅回路１０３との相異点は、抵抗器ｒｆｄ及び抵抗器ｒｆが負帰還抵抗として作用しているか否かである。従来技術に係る増幅回路１０３では、抵抗器ｒｆが負帰還抵抗として作用している。他方、本実施の形態に係る増幅回路３では、抵抗器ｒｆｄが接地抵抗として作用し、第２ＥＸ−ＯＲゲート３１の負帰還抵抗としては作用していない。
【００２７】
差動コイルＬの抵抗成分ｒｐの抵抗値をｒｐ、負帰還抵抗ｒｆの抵抗値をｒｆ、第２ＥＸ−ＯＲゲート３１のオープンループゲインを−Ｋとした場合、第２ＥＸ−ＯＲゲート３１の増幅率は下記式で表される。
増幅率＝−Ｋ／（１＋Ｋ・β）…（１）
但し、β＝ｒｐ／（ｒｐ＋ｒｆ）…（２）
【００２８】
上記式（１）、（２）から分かるように、ｒｆが小さくなるとβが大きくなり、増幅率が低くなる。増幅率を高くするためにはβを小さくすることが必要である。これはｒｆを大きくすることによって実現できる。
【００２９】
ここで、図８Ａを見ると、第２ＥＸ−ＯＲゲート３１の入出力端子に接続されている負帰還抵抗が無いため、数式（２）上のｒｆは無限大と見なすことができ、βの値は極端に小さくなる。つまり、第２ＥＸ−ＯＲゲート３１の増幅率が約−Ｋになり、第２ＥＸ−ＯＲゲート３１の増幅率は極大になる。以上の説明から分かるように、負帰還抵抗がない本実施の形態に係る増幅回路３の方が、高周波成分に関しては、従来技術に比べて増幅率が高くなる。
【００３０】
図９は、第２ＥＸ−ＯＲゲート３１から出力された信号を示す波形図である。本実施の形態に係るトナーセンサの増幅回路３においては、図９に示すように、第２ＥＸ−ＯＲゲート３１の動作点（直流成分の電圧レベル）が線形動作領域の略中心、つまり直流電源電位（例えば、２．５Ｖ）と、接地電位（例えば、０Ｖ）との中間値で安定し、差動トランス２０から出力される微小な交流の信号の増幅率を従来技術に比べて向上させることが可能である。その結果、従来技術に比べてより広い電源電圧又は動作温度において、また、より大きなＩＣの特性ばらつきが生じた場合においても安定したトナーセンサの回路動作を得ることができる。
以上、本実施の形態に係るトナーセンサによれば、２〜３Ｖの低電圧で安定動作し、十分な感度でトナー７の透磁率変化を検出することができる。
【００３１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものでは無いと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００３２】
１ 発振回路
２ 検出回路
３ 増幅回路
４ 位相比較回路
５ 平滑回路
６ 検出信号出力端子
７ トナー
１１ 第１ＥＸ−ＯＲゲート
２０ 差動トランス
３１ 第２ＥＸ−ＯＲゲート
４１ 第３ＥＸ−ＯＲゲート
Ｌ 差動コイル
Ｌ１ 駆動コイル
Ｌ２ 検知コイル
Ｌ３ 基準コイル
ｒｐ 差動コイルの抵抗成分
ｒ１０ 抵抗器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検出物の透磁率を検出する磁気ブリッジ方式の透磁率センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の複写機又はプリンタは、感光体上に形成された静電荷像を現像するために使用されるトナーの濃度又は残量を検出するトナーセンサを備える。特許文献１には、トナーの濃度又は残量により変動する見かけの透磁率を検出する磁気ブリッジ方式のトナーセンサが開示されている。
【０００３】
磁気ブリッジ方式のトナーセンサは、交流の信号を発振する発振回路を有し、発振回路には、差動トランスが接続されている。差動トランスは、発振回路から出力された交流の信号が印加される駆動コイル、並びに駆動コイルに結合した基準コイル及び検知コイルから構成されている。基準コイル及び検知コイルは、出力電圧が互いに打ち消し合う方向に接続されているため、基準コイル及び検知コイルの相互インダクタンスが等しい場合、差動トランスから出力される電圧は０になる。ここで、検知コイルがトナー近くに位置するようにトナーセンサを複写機等の現像器に取り付けた場合、検知コイルの相互インダクタンスは、トナーの濃度又は残量による見かけの透磁率の変化に応じて変動する。その結果、トナーの濃度又は残量に応じて振幅及び位相が変化した交流の信号が差動トランスから出力される。差動トランスの後段には増幅回路、位相比較回路、平滑回路が順に接続されている。増幅回路は、例えば一方の入力端子が直流電源電位に接続された排他的論理和ゲートで構成されており、差動トランスから出力された信号を増幅する。位相比較回路は、増幅回路で増幅された信号と、発振回路から出力された信号との位相を比較し、位相差に応じたデューティ比を有する矩形波信号を出力する。平滑回路は、位相比較回路から出力された矩形波信号を平滑化して出力する。平滑回路から出力される信号の電圧は、トナーの濃度又は残量に対応している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３３７９７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年の複写機又はプリンタ等に使用されるロジックＩＣの駆動電圧は３．３Ｖが一般的であり、機器の消費電力を低減させるべく２．２Ｖで駆動するロジックＩＣも設計されている。
一方、従来のトナーセンサに使用されるロジックＩＣの電源電圧は５Ｖであるため、トナーセンサを駆動させるためだけに、５Ｖの駆動電圧を作成する電源回路が必要であった。また、トナーセンサを５Ｖの駆動電圧で駆動すると、例えばトナーセンサの故障のため出力が５Ｖまで達する可能性もあり、故障発生時にはトナーセンサに接続されているマイコン、ロジックＩＣを破損させるおそれがあった。
【０００６】
他方、約２〜３Ｖの低電圧で駆動するロジックＩＣをトナーセンサに使用した場合、トナーの濃度又は残量の変化に伴う十分な出力の変化を得ることができなかった。
【０００７】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、低電圧で安定動作し、十分な感度で被検出物の透磁率変化を検出することができる透磁率センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る透磁率センサは、誘導性素子を有し、被検出物の透磁率に応じた信号を出力する検出回路と、該検出回路から出力された信号を増幅する増幅回路とを備える透磁率センサにおいて、前記増幅回路は、前記検出回路から出力された信号を増幅する増幅器と、一端が前記増幅器の出力側に接続され、他端が前記誘導性素子を介して前記増幅回路の入力側に接続された抵抗器とを備え、更に、前記抵抗器の他端に一端が接続され、他端が電源電位より低電圧の固定電位に接続されるコンデンサを備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る透磁率センサは、交流の信号を発振する発振回路と、該発振回路から出力された信号の位相を、被検出物の透磁率に応じて変化させて出力する検出回路と、該検出回路から出力された信号を増幅する増幅回路と、該増幅回路により増幅された信号及び前記発振回路から出力された信号の位相を比較し、位相差に応じたデューティ比を有する矩形波信号を出力する位相比較回路と、該位相比較回路から出力された矩形波信号を平滑化する平滑回路とを備える透磁率センサにおいて、前記検出回路は、前記発振回路に接続された駆動コイルと、該駆動コイルに磁気的に結合した基準コイルと、前記駆動コイルに磁気的に結合し、被検出物の透磁率に応じてインダクタンスが変化する検知コイルとを含み、被検出物の透磁率に応じた信号を出力する第１出力端及び第２出力端を有する差動トランスを備え、前記増幅回路は、入力端子が前記差動トランスの第１出力端に接続され、該第１出力端から出力された信号を増幅する増幅器と、一端が前記増幅器の出力端子に接続され、他端が前記差動トランスの第２出力端に接続された抵抗器と、更に、前記抵抗器の他端に一端が接続され、他端が電源電位より低電圧の固定電位に接続されるコンデンサを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明にあっては、増幅器に入力される信号の低周波成分に対しては、抵抗器が負帰還抵抗として作用し、高周波成分に対しては、抵抗器は接地抵抗として作用する。抵抗器が接地抵抗として作用する場合、増幅器の増幅率は負帰還抵抗として作用する場合に比べて格段に上昇する。従って、検出回路から出力された信号の増幅率を高め、該検出回路の動作点を線形動作領域の略中心に安定させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、２〜３Ｖの低電圧で安定動作し、十分な感度で被検出物の透磁率変化を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施の形態に係るトナーセンサの一構成例を示した回路図である。
【図２】排他的論理和ゲートの真理値表である。
【図３】位相比較回路の演算動作を示すタイミングチャートである。
【図４】従来のトナーセンサの一構成例を示す回路図である。
【図５】本実施の形態及び従来技術に係る第２ＥＸ−ＯＲゲートの周辺回路の等価回路を示す回路図である。
【図６】第２ＥＸ−ＯＲゲートに入力する信号を示す波形図である。
【図７】直流ないし低周波成分に対する本実施の形態及び従来技術に係る第２ＥＸ−ＯＲゲートの周辺回路の等価回路を示す回路図である。
【図８】高周波成分に対する本実施の形態及び従来技術に係る第２ＥＸ−ＯＲゲートの周辺回路の等価回路を示す回路図である。
【図９】第２ＥＸ−ＯＲゲートから出力された信号を示す波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
＜トナーセンサの構成＞
図１は、本実施の形態に係るトナーセンサの一構成例を示した回路図、図２は、排他的論理和ゲートの真理値表である。本実施の形態に係るトナーセンサ（透磁率センサ）は、交流の信号を発振する発振回路１と、発振回路１から出力された信号の位相を、トナー（被検出物）７の透磁率に応じて変化させて出力する検出回路２と、検出回路２から出力された信号を増幅する増幅回路３と、増幅回路３により増幅された信号及び前記発振回路１から出力された信号の位相を比較し、位相差に応じたデューティ比を有する矩形波信号を出力する位相比較回路４と、位相比較回路４から出力された矩形波信号を平滑化する平滑回路５とを有する。
【００１４】
発振回路１は、排他的論理和ゲートＩＣ（以下、第１ＥＸ−ＯＲゲートという。）１１と、２つのコンデンサＣ１，Ｃ２とを含む。第１ＥＸ−ＯＲゲート１１は、図２の真理値表に示すような排他的論理和演算を行う回路である。第１ＥＸ−ＯＲゲート１１の第１入力端子は、直流電源電位に接続されている。第１ＥＸ−ＯＲゲート１１の第２入力端子は、コンデンサＣ１の一方の端子と、後述する駆動コイルＬ１の一端とが接続され、コンデンサＣ１の他方の端子は接地されている。第１ＥＸ−ＯＲゲート１１の出力端子は、コンデンサＣ２の一方の端子と、駆動コイルＬ１の他端に接続され、コンデンサＣ２の他方の端子は接地されている。
【００１５】
検出回路２は、発振回路１に接続された駆動コイルＬ１と、駆動コイルＬ１に磁気的に結合した基準コイル（誘導性素子）Ｌ３と、トナー７の透磁率に応じてインダクタンスが変化する検知コイル（誘導性素子）Ｌ２とを含む差動トランス２０を有する。上述したように、駆動コイルＬ１の一端は、第１ＥＸ−ＯＲゲート１１の出力端子に接続され、駆動コイルＬ１の他端は、コンデンサＣ１の一方の端子に接続されている。検知コイルＬ２の一端には、コンデンサＣ３の一方の端子が接続され、コンデンサＣ３の他方の端子は接地されている。検知コイルＬ２の他端には、検知コイルＬ２及び基準コイルＬ３の出力電圧が相互に打ち消し合う方向で、基準コイルＬ３の一端が接続されている。また、基準コイルＬ３の一端には抵抗器ｒ１０の一端が接続され、基準コイルＬ３の他端には抵抗器ｒ１０の他端が接続されている。
以下、検知コイルＬ２の一端を、差動トランス２０の第１出力端、基準コイルＬ３の他端を、差動トランス２０の第２出力端という。
【００１６】
増幅回路３は、第２ＥＸ−ＯＲゲート（増幅器）３１と、抵抗器ｒｆｄとを有する。第２ＥＸ−ＯＲゲート３１の第１入力端子は、差動トランス２０の第１出力端に接続され、第２ＥＸ−ＯＲゲート３１の第２入力端子は直流電源電位に接続されている。第２ＥＸ−ＯＲゲート３１の第２入力端子には直流電源電位が接続されているため、第２ＥＸ−ＯＲゲート３１は、実質的にインバータゲート、即ちリニアアンプとして動作する。第２ＥＸ−ＯＲゲート３１の出力端子は、抵抗器ｒｆｄを介して差動トランス２０の第２出力端に接続されている。つまり、抵抗器ｒｆｄの一端は、第２ＥＸ−ＯＲゲート３１の出力端子に接続され、抵抗器ｒｆｄの他端は差動トランス２０の第２出力端に接続されている。
また、トナーセンサは、コンデンサＣ４を有する。抵抗器ｒｆｄの他端及び差動トランス２０の第２出力端にはコンデンサＣ４の一端が接続され、コンデンサＣ４の他端は接地されている。
なお、本実施の形態では、増幅器をＥＸ−ＯＲゲートで構成する場合を説明するが、ＥＸ−ＮＯＲゲート、その他の公知の回路を用いて増幅器を構成することもできる。
【００１７】
位相比較回路４は、例えば、第３ＥＸ−ＯＲゲート４１で構成されている。第３ＥＸ−ＯＲゲート４１の第１入力端子は、第１ＥＸ−ＯＲゲート１１の出力端子に接続され、第３ＥＸ−ＯＲゲート４１の第２入力端子は、第２ＥＸ−ＯＲゲート３１の出力端子に接続されている。
【００１８】
平滑回路５は、抵抗器Ｒ５及びコンデンサＣ６を有する。抵抗器Ｒ５の一端は、第３ＥＸ−ＯＲゲート４１の出力端子に接続されている。抵抗器Ｒ５の他端は、コンデンサＣ６の一方の端子に接続され、コンデンサＣ６の他方の端子は接地されている。また、抵抗器Ｒ５の他端には、トナー７検出に係る信号、つまり、トナー７の見かけの透磁率に応じて電圧レベルが変動する信号を出力する検出信号出力端子６が設けられている。
【００１９】
＜トナーセンサの動作：一般的動作＞
以下、このように構成されたトナーセンサの動作について説明する。本実施の形態に係るトナーセンサは、検知コイルＬ２がトナー７の近くに位置するように複写機等の現像器に取り付けているものとする。発振回路１は交流の信号、例えば４００〜５００ｋＨｚの信号を出力し、該信号の電圧が駆動コイルＬ１に印加される。検知コイルＬ２はトナー７の近くに位置するため、トナー７に含まれる磁性体は、駆動コイルＬ１と、検知コイルＬ２との間に配された鉄心のような役割を果たす。従って、トナー７の濃度又は残量が変化してトナー７の見かけの透磁率が変化した場合、駆動コイルＬ１と検知コイルＬ２間の磁気的結合が変化し、差動トランス２０から出力される信号の振幅及び位相が変化する。差動トランス２０から出力された信号は、増幅回路３で増幅され、位相比較回路４に出力される。
【００２０】
図３は、位相比較回路４の演算動作を示すタイミングチャートである。図３Ａ，Ｂ，Ｃは、位相比較回路４に入力される信号Ａ，Ｂと、位相比較回路４から出力される矩形波信号Ｃの波形を示している。位相比較回路４には、第２ＥＸ−ＯＲゲート３１から出力された信号Ｂと、発振回路１から出力された信号Ａとが入力され、位相比較回路４は、信号Ａ及び信号Ｂの位相を比較し、位相差に応じた矩形波信号Ｃを出力する。この位相比較回路４では、論理ゲートとして図２に示す排他的論理和演算が行われる。具体的には、図３に示すように信号Ａ及び信号Ｂの位相が同相である場合、矩形波信号Ｃは０Ｖ、位相が丁度１８０°異なる場合、矩形波信号Ｃは２．５Ｖの直流となり、位相差がその中間の場合には位相差が大きいほど２．５Ｖの比率が高くなる。つまり、デューティ比が大きくなる。このようにして作成された矩形波信号Ｃは平滑回路５で平滑化されて、矩形波信号のデューティ比に応じて電圧レベルが変動する直流の信号Ｄが得られる。
【００２１】
＜トナーセンサの動作：本実施の形態に係る発明特有の作用効果＞
本実施の形態に係るトナーセンサによれば、第２ＥＸ−ＯＲゲート３１の動作点（直流成分の電圧レベル）が線形動作領域の略中心、つまり直流電源電位と、接地電位（電源電位より低電位の固定電位）との中間値で安定し（図９参照）、差動トランス２０から出力される微小な交流の信号の増幅率を従来技術に比べて向上させることが可能である。
以下、本実施の形態に係るトナーセンサの作用を従来技術のトナーセンサと比較しながら、説明する。
【００２２】
図４は、従来のトナーセンサの一構成例を示す回路図である。従来のトナーセンサは、本実施の形態と同様、発振回路１、検出回路１０２、増幅回路１０３、位相比較回路４、平滑回路５及び検出信号出力端子６を有する。従来技術のトナーセンサは、本実施の形態に係る抵抗器ｒｆｄ及びコンデンサＣ４を備えておらず、一般的な負帰還抵抗ｒｆを備える。以下、これらの相違点について説明する。従来技術においては、増幅回路１０３は、第２ＥＸ−ＯＲゲート３１の不要発振を防止し、第１入力端の直流成分の電位を安定化するために設けられた負帰還抵抗ｒｆを有する。負帰還抵抗ｒｆの一端は、第２ＥＸ−ＯＲゲート３１の出力端子に接続され、負帰還抵抗ｒｆの他端は第２ＥＸ−ＯＲゲート３１の第１入力端子に接続されている。なお、第２ＥＸ−ＯＲゲート３１の第１入力端子は、コンデンサＣ５を介して、差動トランス２０の第１出力端に接続されている。また、コンデンサＣ４を備えていないため、差動トランス２０の第２入力端は直接的に接地されている。
【００２３】
図５Ａは、本実施の形態に係る第２ＥＸ−ＯＲゲート３１の周辺回路の等価回路、図５Ｂは、従来技術に係る第２ＥＸ−ＯＲゲート３１の周辺回路の等価回路を示す回路図である。図５においては、第２ＥＸ−ＯＲゲート３１は、−Ｋ倍の増幅率を有するアンプとして示されている。また、検出回路２の差動トランス２０は、差動コイルＬとして示されている。なおｒｐは差動コイルＬの抵抗成分を等価的に表したものである。
【００２４】
図６は、第２ＥＸ−ＯＲゲート３１に入力する信号を示す波形図である。第２ＥＸ−ＯＲゲート３１に入力される信号は、図６Ａに示すように、一定のバイアスがかかった交流信号である。この信号は、図６Ｂに示す直流成分と、図６Ｃに示す高周波成分とが合成されたものと考えることができる。なお、図６Ｃでは高周波成分の電圧が負の値を取っているが、負電圧で動作する訳では無く、高周波成分を概念的に表現する便宜上のものである。上述の通り、第２ＥＸ−ＯＲゲート３１のトナーセンサにおける役割は、差動トランス２０から出力された微小な交流の信号を差動増幅することにある。そのためには、第２ＥＸ−ＯＲゲート３１に入力される信号の高周波成分に対しては大きな増幅率を得ることが必要であり、該信号の直流成分に対しては、その動作点を第２ＥＸ−ＯＲゲート３１の線形動作領域の略中心に持ってくるように安定化し、第２ＥＸ−ＯＲゲート３１の安定的な動作が実現されなければならない。
次に、直流ないし低周波成分に対する増幅回路３の動作と、高周波成分に対する増幅回路３の動作とを分けて説明する。
【００２５】
図７Ａは、直流ないし低周波成分に対する本実施の形態に係る第２ＥＸ−ＯＲゲート３１の周辺回路の等価回路、図７Ｂは、直流ないし低周波成分に対する従来技術に係る第２ＥＸ−ＯＲゲート３１の周辺回路の等価回路を示す回路図である。直流ないし低周波成分に対しては、差動コイルＬのインピーダンスは低く、コンデンサＣのインピーダンスは高くなる。このため、図５Ａ中、差動コイルＬのインピーダンスは無視することが出来る。
これにより並列接続のＣ３とＣ４をＣＧ１とすれば、図５Ａに示した等価回路は、直流ないし低周波成分に関して、図７Ａに示すような等価回路で表される。同様に、図５Ｂ中、差動コイルＬのインピーダンスが低いためＣ３を無視することができることから、Ｃ５をＣＧ２とする。その結果、図５Ｂに示した等価回路は、直流ないし低周波成分に関して、図７Ｂに示すような等価回路で表される。図７Ａ及び図７Ｂを比較すると分かるように、本実施の形態に係る増幅回路３も、従来技術に係る増幅回路１０３も、同じ等価回路で表される。つまり、本実施の形態に係る増幅回路３が有する抵抗器ｒｆｄは、負帰還抵抗として作用する。従って、第２ＥＸ−ＯＲゲート３１は、負帰還抵抗の作用で直流的に動作点が安定化される。即ち、第２ＥＸ−ＯＲゲート３１の第１入力端子に入力される信号の直流成分は、接地電位と、直流電源電位との中間値で安定化する。
【００２６】
図８Ａは、高周波成分に対する本実施の形態に係る第２ＥＸ−ＯＲゲート３１の周辺回路の等価回路、図８Ｂは、高周波成分に対する従来技術に係る第２ＥＸ−ＯＲゲート３１の周辺回路の等価回路を示す回路図である。高周波成分に対しては、コンデンサＣ４のインピーダンスは低くなる。このため、図５Ａ中のコンデンサＣ４を無視することができ、その結果、図５Ａに示した等価回路は、高周波成分に関して、図８Ａに示すような等価回路で表される。同様に、図５Ｂ中のコンデンサＣ５を無視することができ、その結果、図５Ｂに示した等価回路は、高周波成分に関して、図８Ｂに示すような等価回路で表される。
図８Ａ及び図８Ｂを比較すると分かるように、本実施の形態に係る増幅回路３と、従来技術に係る増幅回路１０３との相異点は、抵抗器ｒｆｄ及び抵抗器ｒｆが負帰還抵抗として作用しているか否かである。従来技術に係る増幅回路１０３では、抵抗器ｒｆが負帰還抵抗として作用している。他方、本実施の形態に係る増幅回路３では、抵抗器ｒｆｄが接地抵抗として作用し、第２ＥＸ−ＯＲゲート３１の負帰還抵抗としては作用していない。
【００２７】
差動コイルＬの抵抗成分ｒｐの抵抗値をｒｐ、負帰還抵抗ｒｆの抵抗値をｒｆ、第２ＥＸ−ＯＲゲート３１のオープンループゲインを−Ｋとした場合、第２ＥＸ−ＯＲゲート３１の増幅率は下記式で表される。
増幅率＝−Ｋ／（１＋Ｋ・β）…（１）
但し、β＝ｒｐ／（ｒｐ＋ｒｆ）…（２）
【００２８】
上記式（１）、（２）から分かるように、ｒｆが小さくなるとβが大きくなり、増幅率が低くなる。増幅率を高くするためにはβを小さくすることが必要である。これはｒｆを大きくすることによって実現できる。
【００２９】
ここで、図８Ａを見ると、第２ＥＸ−ＯＲゲート３１の入出力端子に接続されている負帰還抵抗が無いため、数式（２）上のｒｆは無限大と見なすことができ、βの値は極端に小さくなる。つまり、第２ＥＸ−ＯＲゲート３１の増幅率が約−Ｋになり、第２ＥＸ−ＯＲゲート３１の増幅率は極大になる。以上の説明から分かるように、負帰還抵抗がない本実施の形態に係る増幅回路３の方が、高周波成分に関しては、従来技術に比べて増幅率が高くなる。
【００３０】
図９は、第２ＥＸ−ＯＲゲート３１から出力された信号を示す波形図である。本実施の形態に係るトナーセンサの増幅回路３においては、図９に示すように、第２ＥＸ−ＯＲゲート３１の動作点（直流成分の電圧レベル）が線形動作領域の略中心、つまり直流電源電位（例えば、２．５Ｖ）と、接地電位（例えば、０Ｖ）との中間値で安定し、差動トランス２０から出力される微小な交流の信号の増幅率を従来技術に比べて向上させることが可能である。その結果、従来技術に比べてより広い電源電圧又は動作温度において、また、より大きなＩＣの特性ばらつきが生じた場合においても安定したトナーセンサの回路動作を得ることができる。
以上、本実施の形態に係るトナーセンサによれば、２〜３Ｖの低電圧で安定動作し、十分な感度でトナー７の透磁率変化を検出することができる。
【００３１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものでは無いと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００３２】
１ 発振回路
２ 検出回路
３ 増幅回路
４ 位相比較回路
５ 平滑回路
６ 検出信号出力端子
７ トナー
１１ 第１ＥＸ−ＯＲゲート
２０ 差動トランス
３１ 第２ＥＸ−ＯＲゲート
４１ 第３ＥＸ−ＯＲゲート
Ｌ 差動コイル
Ｌ１ 駆動コイル
Ｌ２ 検知コイル
Ｌ３ 基準コイル
ｒｐ 差動コイルの抵抗成分
ｒ１０ 抵抗器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導性素子を有し、被検出物の透磁率に応じた信号を出力する検出回路と、該検出回路から出力された信号を増幅する増幅回路とを備える透磁率センサにおいて、
前記増幅回路は、
前記検出回路から出力された信号を増幅する増幅器と、
一端が前記増幅器の出力側に接続され、他端が前記誘導性素子を介して前記増幅回路の入力側に接続された抵抗器と
を備え、
更に、前記抵抗器の他端に一端が接続され、他端が電源電位より低電圧の固定電位に接続されるコンデンサを備える
ことを特徴とする透磁率センサ。
【請求項２】
交流の信号を発振する発振回路と、該発振回路から出力された信号の位相を、被検出物の透磁率に応じて変化させて出力する検出回路と、該検出回路から出力された信号を増幅する増幅回路と、該増幅回路により増幅された信号及び前記発振回路から出力された信号の位相を比較し、位相差に応じたデューティ比を有する矩形波信号を出力する位相比較回路と、該位相比較回路から出力された矩形波信号を平滑化する平滑回路とを備える透磁率センサにおいて、
前記検出回路は、
前記発振回路に接続された駆動コイルと、該駆動コイルに磁気的に結合した基準コイルと、前記駆動コイルに磁気的に結合し、被検出物の透磁率に応じてインダクタンスが変化する検知コイルとを含み、被検出物の透磁率に応じた信号を出力する第１出力端及び第２出力端を有する差動トランスを備え、
前記増幅回路は、
入力端子が前記差動トランスの第１出力端に接続され、該第１出力端から出力された信号を増幅する増幅器と、
一端が前記増幅器の出力端子に接続され、他端が前記差動トランスの第２出力端に接続された抵抗器と、
更に、前記抵抗器の他端に一端が接続され、他端が電源電位より低電圧の固定電位に接続されるコンデンサを備える
ことを特徴とする透磁率センサ。
【請求項１】
誘導性素子を有し、被検出物の透磁率に応じた信号を出力する検出回路と、該検出回路から出力された信号を増幅する増幅回路とを備える透磁率センサにおいて、
前記増幅回路は、
前記検出回路から出力された信号を増幅する増幅器と、
一端が前記増幅器の出力側に接続され、他端が前記誘導性素子を介して前記増幅回路の入力側に接続された抵抗器と
を備え、
更に、前記抵抗器の他端に一端が接続され、他端が電源電位より低電圧の固定電位に接続されるコンデンサを備える
ことを特徴とする透磁率センサ。
【請求項２】
交流の信号を発振する発振回路と、該発振回路から出力された信号の位相を、被検出物の透磁率に応じて変化させて出力する検出回路と、該検出回路から出力された信号を増幅する増幅回路と、該増幅回路により増幅された信号及び前記発振回路から出力された信号の位相を比較し、位相差に応じたデューティ比を有する矩形波信号を出力する位相比較回路と、該位相比較回路から出力された矩形波信号を平滑化する平滑回路とを備える透磁率センサにおいて、
前記検出回路は、
前記発振回路に接続された駆動コイルと、該駆動コイルに磁気的に結合した基準コイルと、前記駆動コイルに磁気的に結合し、被検出物の透磁率に応じてインダクタンスが変化する検知コイルとを含み、被検出物の透磁率に応じた信号を出力する第１出力端及び第２出力端を有する差動トランスを備え、
前記増幅回路は、
入力端子が前記差動トランスの第１出力端に接続され、該第１出力端から出力された信号を増幅する増幅器と、
一端が前記増幅器の出力端子に接続され、他端が前記差動トランスの第２出力端に接続された抵抗器と、
更に、前記抵抗器の他端に一端が接続され、他端が電源電位より低電圧の固定電位に接続されるコンデンサを備える
ことを特徴とする透磁率センサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−９３２４９（Ｐ２０１２−９３２４９Ａ）
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４１１０４（Ｐ２０１０−２４１１０４）
【出願日】平成２２年１０月２７日（２０１０．１０．２７）
【出願人】（０００００５０８３）日立金属株式会社 (2,051)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２７日（２０１０．１０．２７）
【出願人】（０００００５０８３）日立金属株式会社 (2,051)
【Ｆターム（参考）】
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