JPH0744965Y2 - 紙厚検出装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、静電センサ装置を用いた紙厚検出装置に関す
るものである。

〔従来の技術〕

複写機や紙幣識別装置等では、紙が２枚送りされると、
様々な支障が生ずる。このことから、これらの装置には
紙厚検出装置が設けられ、紙が２枚送りされたときに
は、これを検出して装置を停止させたり、あるいは、そ
の２枚送りされた紙を排出する等の手段が設けられてい
る。

第４図には前記複写機や紙幣識別装置に使用されている
一般的な紙厚検出装置が示されている。この装置は、紙
１の通過経路２上にポテンショメータ３を配置すること
により構成されている。このポテンショメータ３は回転
軸3aに接触針3bを装着し、この接触針3bの先端を常時紙
１側に付勢して紙１に接触させるようにしておき、紙厚
の変化に伴って接触針3bを矢印方向に回転させ、この接
触針3bの回転角を電圧変化に変換して取り出すものであ
る。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来のポテンショメータを用いた装置で
は、接触針3bを紙１に接触した状態で紙厚を検出してい
るため、紙の走行速度が早くなると、接触針3bの動きが
これに追従できず、紙の走行速度が制限されるという問
題がある。

また、複写用紙や紙幣等の薄紙の変化を接触針3bの回転
角により検出するものであるため、２枚送り時の紙厚の
変化等に対する接触針3bの回転角の変化が極めて小さ
く、紙厚の変化を正確に検出するためにはポテンショメ
ータ３を超高精度なものにしなければならず、装置構成
も複雑になり、装置コストも高価になるという問題があ
る。

本考案は上記従来の課題を解決するためになされたもの
であり、その目的は、紙の走行速度を高速にしても、紙
厚の変化を高精度のもとに検出することができる装置構
成の簡易な厚紙検出装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本考案は上記目的を達成するために、つぎの様に構成さ
れている。すなわち、本考案の紙厚検出装置は、紙の通
過経路の上下位置に紙の通過間隙を介して対向配置され
る接地電極と検出電極とからなる電極検出部と、固定の
発振周波数を発振出力する発振回路と、前記発振回路と
は別個独立の共振器を有し前記電極検出部で検出される
紙厚の変化に対応する静電容量の変化で前記発振回路の
固定発振周波数に対して共振周波数の同調点が変化する
同調回路とを有し、前記発振回路と同調回路との間には
同調回路の共振器のＱの低下を防止する高インピーダン
ス変換回路が介設されていることを特徴として構成され
ている。

〔作用〕

本考案では、紙の通過経路を通って紙が通過すると、電
極検出部の接地電極と検出電極との間の誘電率が変化
し、紙厚の変化が静電容量の微小変化として電極検出部
で検出され、その検出結果は同調回路に加えられる。同
調回路は、この電極検出部で検出される微小静電容量の
変化に対応して共振周波数を偏倚させ、発振回路の固定
発振周波数に対して共振周波数の同調点を変化させ、こ
の同調点の変化に対応した検出信号を出力する。この検
出信号を分析することにより、通過経路を通る紙の２枚
送りの状態が紙厚変化として検出される。

〔実施例〕

以下、本考案の一実施例を図面に基づいて説明する。な
お、本明細書で紙とは、紙幣や複写機の用紙はもちろ
ん、それ以外の紙、プラスチックのフィルムやシート等
を含む広い概念で使用されている。第１図には本考案に
係る紙厚検出装置の一実施例のブロック図が示されてお
り、第２図にはその具体的な回路例が示されている。本
実施例の装置は、高インピーダンス変換回路6aを含む発
振回路６と、同調回路７と、電極検出部８と、検波回路
４と、増幅回路５と、AGC回路（自動利得制御回路）９
と、インピーダンスマッチング回路11とからなる。な
お、第２図の回路中▽の記号の頭部は接地点を示してい
る。

前記発振回路６は周知の回路であり、この回路には1GHz
〜10GHzの範囲内の固定された一定の超高周波の発振周
波数、本実施例では1GHzの発振周波数を発振するセラミ
ック共振器10が用いられている。この発振回路６は前記
高周波の発振周波数信号を発振し、これを高インピーダ
ンス変換回路6aを介して同調回路７に加える。この同調
回路７はセラミック共振器12によって構成され、このセ
ラミック共振器12には電極検出部８が接続さている。電
極検出部８は一対の検出電極14と接地電極15とからな
り、この検出電極14と接地電極15は紙１の通過経路２の
上下位置に、紙１の通過間隙を介して対向配置されてお
り、検出電極14はセラミック共振器12の信号入力側に、
接地電極15はセラミック共振器12のグランド側（接地
側）にそれぞれ接続されている。

セラミック共振器12は第３図に示すような共振周波数特
性を有しており、このセラミック共振器12の共振周波数
f₂に対して発振回路６の固定発振周波数f_oscはわずかに
ずらした位置に設定される。セラミック共振器12の共振
周波数f₂は電極検出部８によって検出される電極14,15
間の静電容量の変化に応じて偏倚し、例えば、静電容量
Ｃが＋ΔＣだけ変化すると共振周波数f₂はf₁に偏倚す
る。発振回路６の発振周波数はf_oscに固定されているか
ら、静電容量変化がないときにはセラミック共振器12か
ら共振周波数f₂と固定発振周波数f_oscとの同調点A₂にお
けるV₂の出力電圧が送出されるが、静電容量変化が＋Δ
Ｃになったときには共振周波数がf₁に偏倚し、同調点が
A₂からA₁に変化してセラミック共振器12からV₁の出力電
圧が送出される。このように、電極14,15間の静電容量
の変化に応じてセラミック共振器12の共振周波数が偏倚
し、これに伴い、セラミック共振器12から静電容量変化
に対応する出力電圧Ｖが送出されるのである。

一般に、セラミックの誘電体はＱが高く（大きく）、回
路の共振器をセラミック共振器10,12によって構成する
ことにより、高い検出感度を期待できるのであるが、セ
ラミック共振器12と発振回路６の発振回路部6bとを直接
接続すると、発振回路部6bのインピーダンスがセラミッ
ク共振器12の動作点でのインピーダンスよりも低いた
め、セラミック共振器12のＱが低下してしまい、共振点
での出力電圧が低くなってセラミック共振器12の本来の
性能（Ｑが高いという性能）を十分に発揮できなくなる
という問題が生じる。このような問題を解消するため
に、本実施例では、発振回路部6bと同調回路７との間に
高インピーダンス変換回路6aを介設している。この高イ
ンピーダンス変換回路6aはトランジスタ13と、抵抗器、
コンデンサ等の回路素子を結合して高インピーダンス回
路として構成されており、トランジスタ13はエミッタホ
ロワ接続でセラミック共振器12に高インピーダンスを付
加するとともに、セラミック共振器10側の発振回路部6b
とセラミック共振器12側の同調回路７との相互干渉を遮
断している。

検波回路４は結合コンデンサ25を介してセラミック共振
器12に接続されており、この検波回路４はインダクタン
ス素子21と、ダイオード22と、コンデンサ23と、抵抗器
24とによって構成されており、前記セラミック共振器12
からの出力信号は結合コンデンサ25を介して検波回路４
に加えられるようになっている。前記ダイオード22と、
コンデンサ23と、抵抗器24は検波回路４の検波部を構成
しており、また、インダクタンス素子21とコンデンサ25
は高インピーダンス化回路として機能している。この検
波回路４はセラミック共振器12から出力される超高周波
の出力信号（画像信号）を包絡検波し、紙厚検出の信号
帯域の信号に変換するものである。

増幅回路５はトランジスタ27と抵抗器等の素子を用いて
構成され、この増幅回路５は検波回路４から加えられる
信号を増幅しインピーダンスマッチング回路11を介して
図示されていない信号処理回路に供給する一方、同時に
AGC回路９に加える。

AGC回路９は、紙１のしわや破れ等の外乱によってトラ
ンジスタ27の利得が紙厚検出の設定利得領域からはずれ
るのを防止し、紙１に破れやしわがあっても紙厚を正確
に検出できるようにするものである。

本考案は以上説明したように構成されており、以下、紙
厚検出動作について説明する。

検出電極14と接地電極15との間に紙１の通過がない状態
で、第３図に示すように、セラミック共振器12の共振周
波数（同調周波数）f₂に対して発振回路６の発振周波数
f_oscはわずかに外れた位置に設定される。このとき、セ
ラミック共振器12からV₂の一定電圧が出力される。この
状態で、紙１の通過経路２から１枚の紙１（Ｎ＝１の
紙,Nは紙の枚数）が電極14,15の間を通過すると、電極1
4,15間の誘電率が変化し、検出電極14と接地電極15間の
静電容量が変化する。この静電容量の微小変化により、
発振回路６の発振周波数f_oscに対してセラミック共振器
12の共振周波数がf₂からf₁に偏倚し、同調点がA₂からA₁
に移行し、セラミック共振器12からV₁の電圧が出力され
る。同様に、通過経路２を通る紙１が２枚重なって電極
14,15間に入り込むと、電極14,15間の誘電率がさらに変
化し、セラミック共振器12の共振周波数はf₀に偏倚し、
同調点がA₁からA₀に移行し、セラミック共振器12からV₀
の電圧が出力される。セラミック共振器12はこれら紙厚
に対応する出力電圧の変化からAM変調波を作り出し、こ
れを検出信号として検波回路４に加える。すなわち、セ
ラミック共振器12は発振周波数f_oscと紙厚の変化に対応
する共振周波数の変化成分Δｆとの掛け算を行い、AM変
調波を得る。本実施例では、発振周波数f_oscは1GHzであ
るので、変調波としての検出信号は1GHzを中心とし、紙
厚の変化に対応した帯域幅を持った超高周波の信号にな
り、この超高周波の信号が検波回路４に加えられるので
ある。

検波回路ではこの超高周波信号を包絡線検波を行って紙
厚検出の信号帯域（本実施例では3MHzの信号）に変換す
る。この帯域変換された信号は次のトランジスタ27の増
幅回路によって増幅され、その出力信号の一部はインピ
ーダンスマッチング回路11を介して図示されていない信
号処理回路に送られ、他の一部の信号はAGC回路９に分
岐供給される。AGC回路９は例えば、紙１のしわや破れ
等の外乱によってトランジスタ27の利得が紙厚検出の設
定利得範囲から外れるのを補正し、直線領域の最適位置
に調整する。

本実施例によれば、通過経路２を通る紙１の紙厚を非接
触状態で検出するものであるから、紙１の走行速度を高
速にしてもこれに確実に追従して紙厚の変化や紙の重な
りを正確に検出することが可能となる。

また、本実施例は、検出電極14と接地電極15との間を紙
が通過することによる静電容量の微小変化を検出し、発
振回路６の固定発振周波数に対する同調回路７の共振周
波数の同調点の変化を利用して紙厚を検出するものであ
るから、装置構成を簡易とするにもかかわらず、高精度
のもとで目的とする紙厚の検出が可能となる。

さらに、本実施例では、発振回路６の共振器と、同調回
路の共振器とを共にセラミック共振器10,12により構成
しているから、Ｑを大きな値にすることが可能となる。
しかも、セラミック共振器12の周囲部の回路、つまり、
インピーダンス変換回路6aと、インダクタンス素子21と
コンデンサ25の共振回路とを高インピーダンス回路によ
り構成しているから、セラミック共振器の動作時にＱダ
ンプを生じさせることがなく、高感度のもとで静電容量
の微小変化を検出することが可能となる。

さらに、共振器をストリップラインを使用せずにセラミ
ック共振器10,12により構成したから、装置の超小型が
可能となる。

なお、本考案は上記実施例に限定されることはなく、様
々な実施の態様を採り得る。例えば、上記実施例では、
発振回路６の共振器と同調回路７の共振器とを共にセラ
ミック共振器10,12により構成したが、これら一方の共
振器または両方の共振器をストリップラインで構成する
ことも可能である。これらの共振器に関し、発振回路６
の共振器と同調回路７の共振器とを温度特性の同じ材料
で構成すれば、温度安定性の良い紙厚検出装置が得られ
ることになる。

〔考案の効果〕

本考案は、紙の通過経路の上下位置に対向配置した検出
電極と接地電極との間を非接触状態で紙が通ることによ
る電極間の誘電率の変化を利用して紙厚（紙の重なりを
含む）を検出するものであるから、紙の走行速度を高速
にしても、これに確実に追従して紙厚を検出することが
できる。

また、本考案は、紙厚の変化に対応する静電容量の変化
を利用して発振回路の固定発振周波数に対して同調回路
の共振周波数の同調点を偏倚させて紙厚の検出信号を得
る方式であるから、装置構成を簡易にすることができ、
装置コストも安価にできる。しかも、装置構成が前記の
ように簡易にするにもかかわらず紙厚および紙厚変化を
高感度、かつ、高精度のもとで検出することができ、技
術的価値は非常に大きい。さらに、本考案では、発振回
路と同調回路間に高インピーダンス変換回路を介設した
ので、同調回路の共振器のＱの低下を防止でき、共振器
としてＱの高いセラミック共振器を用いることにより、
そのセラミック共振器がもつＱの高い高感度の特性を十
分に発揮させることができると共に、発振回路と同調回
路との間の相互干渉を防止でき、より一層の高感度、か
つ、高信頼性のもとで紙厚および紙厚変化の検出が可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る紙厚検出装置の一実施例を示すブ
ロック図、第２図は同実施例装置の具体的な一回路図、
第３図は同実施例における紙厚検出作用の説明図、第４
図は従来の一般的な紙厚検出装置の説明図である。 １……紙、２……通過経路、３……ポテンショメータ、
3a……回転軸、3b……接触針、４……検波回路、５……
増幅回路、６……発振回路、6a……高インピーダンス変
換回路、6b……発振回路部、７……同調回路、８……電
極検出部、９……AGC回路、10……セラミック共振器、1
1……インピーダンスマッチング回路、12……セラミッ
ク共振器、13……トランジスタ、14……検出電極、15…
…接地電極、21……インダクタンス素子、22……ダイオ
ード、23……コンデンサ、24……抵抗器、25……結合コ
ンデンサ、27……トランジスタ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】紙の通過経路の上下位置に紙の通過間隙を
   介して対向配置される接地電極と検出電極とからなる電
   極検出部と、固定の発振周波数を発振出力する発振回路
   と、前記発振回路とは別個独立の共振器を有し前記電極
   検出部で検出される紙厚の変化に対応する静電容量の変
   化で前記発振回路の固定発振周波数に対して共振周波数
   の同調点が変化する同調回路とを有し、前記発振回路と
   同調回路との間には同調回路の共振器のＱの低下を防止
   する高インピーダンス変換回路が介設されている紙厚検
   出装置。