JP3455134B2

JP3455134B2 - 磁気検知装置、厚み検知装置および磁性体のレベル検知装置

Info

Publication number: JP3455134B2
Application number: JP13364499A
Authority: JP
Inventors: 俊二村岡
Original assignee: Hosiden Corp
Current assignee: Hosiden Corp
Priority date: 1999-05-14
Filing date: 1999-05-14
Publication date: 2003-10-14
Anticipated expiration: 2019-05-14
Also published as: JP2000321011A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は例えばＬＢＰ（Lase
r Beam Printer) 、ＰＰＣ（Plain Paper Copier) 等の
画像記録装置等に利用される磁気検知装置に関する。よ
り具体的には、例えば、被対象物としての用紙等の厚み
を検知する厚み検知装置やトナー等の磁性体の有無又は
その量を非接触で検知する磁性体のレベル検知装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真プロセス方式のプリンタにおい
ては、用紙の厚みとは無関係にトナー定着温度を定値制
御すると、トナーの定着性が低下し、画質の品位が低下
する要因になることから、用紙の厚みを検知し、この検
知結果に応じてトナー定着温度を変化させる機能を有す
るものがある。用紙の厚みを検知するためにこの種のプ
リンタには厚み検知装置が備えられている。

【０００３】従来の厚み検知装置は、半導体レーザ発光
素子により生成されたレーザ光を用紙に照射し、このと
き反射したレーザ光を半導体レーザ受光素子で受光し、
当該レーザ光の波長変化により用紙の厚みを検知する基
本構成となっている（厚み検知装置の第１の従来例とす
る）。また、ポテンションメータを用いて用紙の厚みを
検知する構成となっているものもある（厚み検知装置の
第２の従来例とする）。

【０００４】このような厚み検知装置が備えられていな
いプリンタにおいては、用紙の種類やその厚みのデータ
が入力されると、この入力データに応じてトナー定着温
度を変化させるようにしていた。

【０００５】なお、インクジェット方式のプリンタにお
いては、ノズルヘッドと用紙との間隔が常に一定である
状態で記録が行われないと、画素が広がったり狭くなっ
たりして画素の形が変形し、画質の品位が低下する大き
な要因となることから、ノズルヘッドと用紙との間隔を
調整するための調整レバーが備えられている。用紙の種
類が変更されると、その厚みが変わってノズルヘッドと
用紙との間隔も微妙に変わることから、この場合も用紙
の厚みを確かめて調整レバーを微調整することが必要に
なる。

【０００６】一方、トナー等の磁性体の有無又はその量
を非接触で検知する磁性体のレベル検知装置の従来例と
しては、実開平6-76961 号公報及び実開昭64-43365号公
報に開示されたトナー濃度検出装置がある。そこでは、
トナーボックスの近傍に配置されたセンサコイルとコン
デンサにより発振回路が構成されており、トナーボック
ス内のトナーの量が変化すると、センサコイルのインダ
クタンスが変化して発振周波数が変化し、これによりト
ナーの有無又はその量を非接触で検知する基本回路構成
となっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、厚み検
知装置の第１の従来例による場合、半導体レーザ発光素
子及び半導体レーザ受光素子の周辺回路の構成が複雑で
あり、低コスト化を図ることが困難という欠点がある。
また、厚み検知装置の第２の従来例による場合、ポテン
ションメータ等の機構的な部品を用いることが必要であ
る以上、検知精度が低いという欠点がある。

【０００８】もっとも、このような厚み検知装置が備え
られていないプリンタにおいては、同装置の省略した分
だけ低コスト化を図ることができるものの、用紙の種類
やその厚みのデータを入力することが必要になったり又
は調整レバーを用いてノズルヘッドと用紙との間隔を微
調整することが必要になり、この点で使い勝手が悪いと
いう問題が指摘されている。

【０００９】一方、トナー等の磁性体の有無又はその量
を非接触で検知する磁性体のレベル検知装置の従来例に
よる場合、トナーが微弱な磁性体であることから、トナ
ーの量が変化しても、このとき生ずる発振周波数の変化
が極めて小さいという本質的な欠点がある。３０μＨ程
度のセンサコイルをトナー内に埋没させ、センサコイル
のインダクタンスを測定してみたところ、数ｎＨ程度し
か変化しない。このようにインダクタンスの変化が極め
て小さいことから、発振周波数の変化も非常に小さく、
高精度な周波数変化検知回路を用いない以上、実際問題
として、トナーの有無又はその量を検知することは困難
である。このような高精度な周波数変化検知回路は非常
に回路が複雑であり、高価格であることから、全体の低
コスト化を図る上で大きな問題となっている。

【００１０】また、実開昭63-187160 号公報及び実開平
5-94857 号公報に開示されているように、センサ感度を
高めるために、３又は４個のコイルを組み合わせてトナ
ーの有無等を検知する提案もなされているが、必ずしも
抜本的な改善方法ではなく、高精度な位相検波回路等が
必要になる以上、上記従来例による場合と同様の問題が
指摘されている。

【００１１】もっとも、トナーボックスの外側に圧電素
子を配置し、トナーの有無を圧電素子の振動状態の変化
として検出する方法もあるが、特殊な電極構造となるた
めにコスト高となるだけでなく、トナーが無い状態では
可聴帯域で発信音が発生するという欠点がある。特にト
ナーの有無は検知できても、そのアナログ量を検知する
ことは極めて困難である。

【００１２】本発明の主たる目的は、非常に簡単な構成
でありながら、微弱な磁性体の磁界の大きさを検知する
磁気検知装置を提供することにある。また、この磁気検
知装置を利用して、非常に簡単な構成でありながら高精
度化を図ることができる厚み検知装置や非常に簡単な構
成でありながら微弱な磁性体の有無又はその量を検知す
ることができるようにした磁性体のレベル検知装置を提
供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明の請求項１に係る磁気検知装置は、磁界の大
きさを検知する磁気検知装置において、互いが磁気的に
結合しており且つ磁界の大きさに応じてインダクタンス
が変化するように配置された第１、第２のコイルと、一
定の発振周波数で発振しその信号を第１のコイルに出力
する発振回路と、第１のコイルとの間で第１の共振回路
を構成する第１のコンデンサと、第２のコイルとの間で
第２の共振回路を構成する第２のコンデンサと、第２の
共振回路から出力された信号を検波する検波回路とを具
備しており、第１の共振回路と第２の共振回路とで同調
回路が構成され、第１の共振回路の共振周波数は発振回
路の発振周波数よりも小さく設定され、第２の共振回路
の共振周波数は発振回路の発振周波数よりも大きく設定
される構成である。

【００１４】本発明の請求項２に係る磁気検知装置は、
前記第２の共振回路または／および第１の共振回路の共
振周波数を微調整可能に設けられた微調整回路を備えて
いる。

【００１５】本発明の請求項３に係る磁気検知装置は、
請求項１または２記載の磁気検知装置において、前記第
１のコイルと第２のコイルとは、その各一端を共通の端
子に接続している。

【００１６】本発明の請求項４に係る厚み検知装置は、
被対象物の厚みに対応して変位する可動磁性体と、この
可動磁性体が作る磁界の大きさを被対象物の厚みとして
検知する磁気検知装置とを備えた厚み検知装置であっ
て、前記磁気検知装置は、互いが磁気的に結合しており
且つ可動磁性体の位置変位に応じてインダクタンスが変
化するように配置された第１、第２のコイルと、一定の
発振周波数で発振しその信号を第１のコイルに出力する
発振回路と、第１のコイルとの間で第１の共振回路を構
成する第１のコンデンサと、第２のコイルとの間で第２
の共振回路を構成する第２のコンデンサと、第２の共振
回路から出力された信号を検波する検波回路とを備えて
おり、第１の共振回路と第２の共振回路とで同調回路が
構成され、第１の共振回路の共振周波数は発振回路の発
振周波数よりも小さく設定され、第２の共振回路の共振
周波数は発振回路の発振周波数よりも大きく設定される
構成である。

【００１７】本発明の請求項５に係る磁性体のレベル検
知装置は、トナー等の磁性体の有無又はその量を非接触
で検知する磁性体のレベル検知装置であって、互いが磁
気的に結合しており且つ磁性体の量に応じてインダクタ
ンスが変化するように配置された第１、第２のコイル
と、一定の発振周波数で発振しその信号を第１のコイル
に出力する発振回路と、第１のコイルとの間で第１の共
振回路を構成する第１のコンデンサと、第２のコイルと
の間で第２の共振回路を構成する第２のコンデンサと、
第２の共振回路から出力された信号を検波する検波回路
とを備えており、第１の共振回路と第２の共振回路とで
同調回路が構成され、第１の共振回路の共振周波数は発
振回路の発振周波数よりも小さく設定され、第２の共振
回路の共振周波数は発振回路の発振周波数よりも大きく
設定される構成である。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の磁気検知装置を利
用した本発明の実施の形態に係る厚み検知装置を電子写
真プロセス方式のレーザプリンタに備えた場合につい
て、図１〜図５を参照しつつ説明する。図１は本発明の
実施の形態に係る厚み検知装置に用いられる磁気検知装
置の回路図、図２はレーザプリンタにおける本発明の実
施の形態に係る厚み検知装置およびその周辺機構を示す
概略的説明図、図３は本発明の実施の形態に係る厚み検
知装置に用いられるコイル体を示す概略的説明図であっ
て、同図（Ａ）はその一実施例、同図（Ｂ）はその他の
実施例、同図（Ｃ）は更にその他の実施例、同図（Ｄ）
は同図（Ａ）〜（Ｃ）の回路図、図４は本発明の実施の
形態に係る厚み検知装置の同調回路のインピーダンス特
性図、図５は本発明の実施の形態に係る厚み検知装置に
おける用紙の厚みと検波出力電圧との特性図である。

【００１９】レーザプリンタ（図２参照）は、図中左側
に配置された用紙供給カセット（図示省略）内の用紙Ａ
をフィードローラ４０により取り出すとともに、図中右
側に配置された記録ヘッド部（図示省略）にベース板Ｂ
上に沿わしめて送り出し、記録ヘッド部により用紙Ａに
対して画像記録を行う基本構成となっている。このレー
ザプリンタには、用紙Ａの厚みに応じてトナー定着温度
等を制御するために厚み検知装置が備えられている。

【００２０】この厚み検知装置はべース板Ｂの表面上に
ある被対象物としての用紙Ａの厚みを検知する装置であ
る。かかる厚み検知装置は、上記した用紙供給カセット
と記録ヘッド部との間に備えられていて、用紙Ａの面上
に当接する位置に配置されており且つ当該当接により位
置変位するように移動自在に設けられた可動コア１０
（可動磁性体に相当する）と、可動コア１０の周辺に固
定されており且つ可動コア１０が作る磁界の大きさを用
紙Ａの厚みとして検知する磁気検知装置２０とを備えた
基本構成となっている。

【００２１】可動コア１０はニッケル亜鉛系フェライト
の材質のものであり、レーザプリンタのフレームＣにス
プリング１１を介して取り付けられている。このスプリ
ング１１により可動コア１０がベース板Ｂを加重Ｆでも
って押し付けられている。用紙Ａがないときには可動コ
ア１０の下面はベース板Ｂに直接に接触している。加重
Ｆの大きさは、用紙Ａが可動コア１０とベース板Ｂとの
間に入り込み、用紙Ａの厚みに応じて可動コア１０が無
理なく上方向に位置変位するような値に設定されてい
る。用紙Ａが可動コア１０とベース板Ｂとの間にスムー
ズに入り込むようにするために、可動コア１０の下面の
両端には図示のような湾曲面１０１が各々形成されてい
る。

【００２２】磁気検知装置２０は可動コア１０の対向し
た位置に配置されており、ベース板Ｂの裏面側に固定さ
れている。磁気検知装置２０の出力信号は、レーザプリ
ンタの制御回路（図示省略）に入力されている。なお、
前記制御回路は、レーザプリンタの全体を制御するため
の制御プログラムが処理されるＣＰＵと、前記ＣＰＵの
入力側に接続されたＡ／Ｄコンバータと、前記ＣＰＵの
出力側に接続された定着温度調整回路とを有したもので
ある。ＣＰＵは磁気検知装置２０の後述する出力信号に
基づいて可動コア１０の位置変位量を算出し、これを信
号として定着温度調整回路に出力するようになってい
る。定着温度調整回路は、トナー定着温度を調節するヒ
ータ通電制御回路であって、ＣＰＵから出力された信号
を目標値としてトナー定着温度を負帰還制御する構成と
なっている。

【００２３】磁気検知装置２０は、互いが磁気的に結合
しており且つ可動コア１０の位置変位に応じてインダク
タンスが変化するように配置されたコイルＬ１、Ｌ２
（第１、第２のコイルに相当する）と、一定の発振周波
数で発振しその信号をコイルＬ１に出力する発振回路１
００と、コイルＬ１との間で第１の共振回路１２１を構
成するコンデンサＣ１（第１のコンデンサに相当する）
と、コイルＬ２との間で第２の共振回路１２２を構成す
るコンデンサＣ２（第２のコンデンサに相当する）およ
び前記コンデンサＣ２に並列に接続したトリマコンデン
サＶＣ１（微調整回路に相当する）と、第２の共振回路
１２２から出力された信号を検波する検波回路１３０と
を備えており、第１の共振回路１２１と第２の共振回路
１２２とで同調回路１２０が構成されている。検波回路
１３０から可動コア１０が作る磁界の大きさを電圧とし
て出力するようになっている。

【００２４】磁気検知装置２０の詳しい回路構成を図１
を参照して説明する。なお、Ｖｃｃは磁気検知装置２０
に供給された電源電圧を示している。

【００２５】発振回路１００はセラミック発振子ＣＯ、
抵抗Ｒ２、Ｒ３、コンデンサＣ３、Ｃ４、トランジスタ
Ｑ１から構成されており、一定の発振周波数ｆｒで発振
しその信号をカップリング用コンデンサＣ５を介して同
調回路１２０に出力するようになっている。この発振回
路１００は大きく分けると、負性抵抗回路（抵抗Ｒ２、
Ｒ３、コンデンサＣ３、Ｃ４及びトランジスタＱ１）と
共振器（セラミック発振子ＣＯ）から構成されている。

【００２６】発振周波数ｆｒは専ら経済的な理由により
数ＭＨｚから数十ＭＨｚに選定されている。即ち、周波
数を低くすると、同調回路１２０のコイルＬ１、Ｌ２の
インダクタンス及びコンデンサＣ１、Ｃ２のキャパシタ
ンスが大きくなり寸法的に大きいものを用いることが必
要になる一方、周波数を高くすると、回路設計上の取り
扱いが難しくなりコストアップを招来するからである。
また、共振器としてセラミック発振子ＣＯを用いたの
は、水晶発振子等に比べて安価であり、容易に発振周波
数の安定化を図ることができるという理由からである。

【００２７】同調回路１２０は、コイルＬ１とコンデン
サＣ１とを並列して接続した第１の共振回路１２１と、
コイルＬ２とコンデンサＣ２とトリマコンデンサＶＣ１
とを並列して接続した第２の共振回路１２２から構成さ
れている。

【００２８】周囲温度の変化に対する安定性を向上させ
るために、ここではコイルＬ２とコンデンサＣ２につい
て互いの温度特性が逆になるものを用いることにより、
温度補償を行うようにしている。第１および第２の共振
回路１２１、１２２として並列共振回路を用いたのは、
回路構成を簡単にするためである。即ち、電圧出力方式
であるので、並列共振回路を用いた方が電流／電圧変換
回路等の付加的な回路が不要になるからである。

【００２９】前記トリマコンデンサＶＣ１は、第２の共
振回路１２２の共振周波数ｆｄ２を微調整可能とするよ
うに設けているが、このトリマコンデンサＶＣ１を設け
たのは次の理由による。

【００３０】コイルＬ１、Ｌ２は製造上必ずしも均一な
巻線とならないがために、そのインダクタンスにはバラ
ツキがある。したがって、コイルＬ１のバラツキによ
り、第１の共振回路１２１の共振周波数ｆｄ１にバラツ
キが生じる。また、コイルＬ２のバラツキにより、第２
の共振回路１２２の共振周波数ｆｄ２にバラツキが生じ
る。その結果、第１の共振回路１２１、第２の共振回路
１２２、同調回路１２０の相互インダクタンスにバラツ
キが生じ、同調回路１２０の出力にバラツキが生じる。
また、同調回路１２０の感度にバラツキが生じることに
もなる。即ち、コイルＬ１、Ｌ２のインダクタンスのバ
ラツキは、磁気検知装置２０の出力・感度のバラツキと
なる。そこで、上述のようにトリマコンデンサＶＣ１を
設け、トリマコンデンサＶＣ１を調整することによっ
て、同調回路１２０の共振周波数ｆｄ２を調整して、磁
気検知装置２０の出力・感度のバラツキを無くすことが
できるようにしたのである。

【００３１】ところで、第１の共振回路１２１の共振周
波数ｆｄ１は発振回路１００の発振周波数ｆｒよりも小
さく設定され、第２の共振回路１２２の共振周波数ｆｄ
２は発振回路１００の発振周波数ｆｒよりも大きく設定
されている。このように設定されているのは次の理由に
よる。

【００３２】発振回路１００と同調回路１２０との間に
は、増幅回路を設けるのが一般的であるが、磁気検知装
置２０では敢えてこの増幅回路を設けていない。仮に、
増幅回路を設けると、発振回路１００と同調回路１２０
との間のアイソレーションがよく、可動コア１０の有無
に関係なく、第１の共振回路１２１の信号レベルは一定
である。この場合、信号の安定度は良好であるが、同調
回路１２０の相互インダクタンスの変化分のみが信号の
変化量となる。この増幅回路を、磁気検知装置２０で
は、回路の簡単化と低コスト化等のために省いた。単純
に増幅回路を設けずに、カップリング用コンデンサＣ５
のみを介して発振回路１００と同調回路１２０とを接続
すると、発振回路１００と同調回路１２０とのアイソレ
ーションが悪いために、発振回路１００が不安定になる
という問題が生じる。この問題を解決する方法として、
上述のような共振周波数ｆｄ１、ｆｄ２と発振周波数ｆ
ｒとの関係としている。以下に詳述する。

【００３３】先ず、第１の共振回路１２１の共振周波数
ｆｄ１は発振回路１００の発振周波数ｆｒよりも小さく
設定する理由は以下の通りである。共振周波数ｆｄ１＝
発振周波数ｆｒとした場合には、Ｑが最大となるが、コ
イルのインダクタンスのわずかな定数変化によって、イ
ンピーダンスが大きく変化する。このことが原因で、発
振回路１００が不安定になるのである。発振回路１００
にとっては、負荷のインピーダンスは一定である方がよ
い。そこで、共振周波数ｆｄ１を発振周波数ｆｒよりも
小さく設定することによって、発振回路１００が安定に
動作するのである。

【００３４】また、可動コア１０がない状態から、可動
コア１０が同調回路１２０に影響があるレベルまで近接
した場合、コイルＬ１およびコイルＬ２のインダクタン
スが上がる。その結果、第１の共振回路１２１の共振周
波数ｆｄ１も下がる。これは発振周波数ｆｒにおいて、
発振回路１００に対する負荷インピーダンスが下がるこ
とを意味する。したがって、第１の共振回路１２１の電
圧は下がるが、第１の共振回路１２１に流れ込む電流は
大きくなる。第２の共振回路１２２のコイルＬ２に励起
する電圧も上昇することから、検波回路１３０の出力電
圧も上昇し、磁気検知装置２０の感度は前記増幅回路が
設けられているときよりも向上する。なお、発振周波数
ｆｒにおける第１の共振回路１２１のインピーダンス
は、概ね数１００Ωが望ましい。

【００３５】次に、上述と同様の理由により、図４に示
されるように、第２の共振回路１２２の共振周波数ｆｄ
２は発振回路１００の発振周波数ｆｒよりも大きく設定
するが、この際、発振周波数ｆｒにおいてＱが低くなら
ないように共振周波数ｆｄ２を設定するのが望ましい。
これは、磁気検知装置２０の感度をよくするためであ
る。なお、発振周波数ｆｒにおける第２の共振回路１２
２のインピーダンスは概ね数ｋΩが望ましい。

【００３６】また、磁気検知装置２０においては、前記
増幅回路を設けていないので、第１の共振回路１２１は
グランドに直接接続することが可能となっている。仮に
前記増幅回路を設けていると、第１の共振回路１２１を
流れる高周波電流は、発振回路１００のコレクタに接続
されているカップリングコンデンサを通してグランドに
流れる構成となるが、前記カップリングコンデンサは容
量が大きい。そのため、環境温度が変化した場合にイン
ピーダンスの変化量も大きい。したがって、前記増幅回
路の電流をある程度（数ｍＡ）流さないと、磁気検知装
置２０の検知出力電圧に影響を及ぼす結果となる。磁気
検知装置２０の場合には、前記増幅回路は設けていない
ので、第１の共振回路１２１を流れる高周波電流は、前
記カップリングコンデンサを経由せず、直接グランドに
流れる構成となるので、上述のように磁気検知装置２０
の検知出力電圧に影響を及ぼすことにはならない。

【００３７】よって、ここでは第１の共振回路１２１は
グランドに直接接続するが、これにより、もともとグラ
ンドに直接接続することが可能な第２の共振回路１２２
と、前記第１の共振回路１２１とは、その各一端を共通
の端子（即ちグランド）に接続可能となる。したがっ
て、第１のコイルＬ１と第２のコイルＬ２とは、その各
一端を共通の端子（即ちグランド）に接続可能である。
これにより、第１のコイルＬ１と第２のコイルＬ２と
は、いわゆるセンタータップのコイルとすることができ
る〔図３（Ｄ）参照〕。

【００３８】なお、図３（Ａ）〜（Ｃ）には、第１のコ
イルＬ１と第２のコイルＬ２とを、いわゆるセンタータ
ップのコイルとし、ボビン８１０に巻き回して、そのコ
イルの端部（リード線）を基板８２０に接続し、これら
と前記ボビン８１０の中心に設けたコア（例えばニッケ
ル亜鉛系フェライトコア）８３０とをハウジング８５０
に納めたコイル体８００を示している。第１のコイルＬ
１は図中、ボビン８１０の下側に巻き回され、第２のコ
イルＬ２はボビン８１０の上側に巻き回されている。こ
れにより設置の際には、第２のコイルＬ２側が、第１の
コイルＬ１よりも可動コア１０に近くなり、検出感度の
向上に貢献している。

【００３９】図３（Ａ）のコイル体８００は、ボビン８
１０からコア８３０を突出させ、ハウジング８５０から
も露出させたタイプであり、感度を図３（Ｂ）および図
３（Ｃ）のコイル体８００よりも高めとすることが可能
なものである。図３（Ｂ）のコイル体８００は、ボビン
８１０からコア８３０を突出させず、ハウジング８５０
内に納めたタイプであり、図３（Ａ）のコイル体８００
よりも製造が容易であり、低コスト化タイプである。図
３（Ｃ）のコイル体８００は、ボビン８１０に巻き回し
た第１のコイルＬ１と第２のコイルＬ２とを基板８２０
に面実装したタイプであり、第１のコイルＬ１と第２の
コイルＬ２との端部は、ボビン８１０の横方向に引き出
されたボビン８１０のリードに半田付けされ、前記リー
ドが基板８２０に半田付けで接続されている。なお、図
３（Ａ）および図３（Ｂ）のコイル体８００では、第１
のコイルＬ１と第２のコイルＬ２との端部は、ボビン８
１０のリードに半田付けされ、前記リードが基板８２０
に設けられたパターンランドに挿入されて半田付けされ
ている。

【００４０】このようなコイル体８００は、従来のコイ
ル体（例えば、コアに直接コイルを巻き回したものであ
って、第１のコイルＬ１と第２のコイルＬ２とはそれぞ
れ２つの端子を有したものである。）よりも次のような
利点がある。

【００４１】従来のコイル体は、コアに直接コイルを巻
き回したものなので、コイルの端部（リード線）を基板
に半田付けする際に、１本ずつピンセットで前記端部を
パターンランドに固定しながらする必要があった。ま
た、第１のコイルＬ１と第２のコイルＬ２とでそれぞれ
２カ所、合計４カ所の半田付けが必要であった。更に、
手作業のため、ショートなどの半田不良の可能性があっ
た。

【００４２】これに対してコイル体８００は、コイルの
製造においては巻線が一工程のみである。また、コイル
の端部（リード線）はボビン８１０のリードに巻かれて
半田付けされている。センタータップを利用することか
ら、基板８２０との接続は３カ所で済む。また、ボビン
８１０のリードは、φ０．４ｍｍ程度の径があり、基板
８２０に前記リードを通すことも、半田付けも容易であ
る。更に、図３（Ｃ）のコイル体８００のように面実装
するタイプは基板８２０に前記リードを通す必要がない
ため、製造が更に容易である。

【００４３】一方、検波回路１３０はダイオードＤ２、
抵抗Ｒ６、コンデンサＣ７、バッファアンプＯＰ１から
構成されており、同調回路１２０から出力された信号を
検波し、検波した信号をバッファアンプＯＰ１を介して
ＯＵＴＰＵＴ端子に電圧で出力するようになっている。

【００４４】抵抗Ｒ６及びコンデンサＣ７の時定数は、
バッファアンプＯＰ１の入力レベルがリップルにより変
動しないように高くすることが望ましい。ただ、この時
定数が高くなるに従って、コンデンサＣ７の外形が大き
くなるだけでなく、コストアップを招来するので、ここ
では抵抗Ｒ６の定数値を数百ｋΩ〜数ＭΩ程度、コンデ
ンサＣ７のキャパシタンスを０．０１μＦ〜数μＦ程度
に選定している。

【００４５】なお、検波回路１３０では、ダイオードは
１個だけとし、この１個のダイオードＤ２はカップリン
グコンデンサを介することなく同調回路１２０と直接接
続させている。これに対し、ダイオードＤ２のアノード
と同調回路１２０との間にカップリングコンデンサを設
け、ダイオードＤ２のアノードと前記カップリングコン
デンサとの接続点とグランドとの間に別のダイオードを
設けることも可能である。しかしながら、この場合に
は、環境温度の変化によって、２つのダイオードのＶｆ
が変化する影響を受けることになる。これに対し、検波
回路１３０の場合には、ダイオードは１個だけなので、
環境温度の変化によってＶｆが変化する影響は前記２つ
のダイオードの場合の半分である。

【００４６】また、検波回路１３０では、ダイオードＤ
２はカップリングコンデンサを介することなく同調回路
１２０と直接接続させているので、ダイオードＤ２のア
ノードはグランドにバイアスされる。これにより、ダイ
オードＤ２は、静電気のサージによって破壊されること
がなく、しかも交流電圧のバイアスポイントが安定する
ため、検波出力も安定する。更に、検波回路１３０で
は、上述のように部品点数を削減できるので、磁気検知
装置２０の低コスト化および小型化が可能である。

【００４７】なお、磁気検知装置２０のコイル体８００
を除いた上記回路部品は、図示しない基板に実装され、
ハウジング２１内にコイル体８００と共に組み込まれて
いる。この際、コイル体８００は、ベース板Ｂ側に、第
２のコイルＬ２側が、第１のコイルＬ１よりも近くとな
るように配置され、コイル体８００の上面はベース板Ｂ
の下面に当接されるようにハウジング２１から露出され
ている。

【００４８】また、図示されていないが、ハウジング２
１の外面にはコネクタが設けられており、このコネクタ
を介して電源電圧Ｖｃｃが入力される一方、検波回路１
３０の出力信号が出力されるようになっている。

【００４９】以上のように構成された本発明の実施の形
態に係る厚み検知装置は、用紙Ａの厚みに応じて位置変
位する可動コア１０が作る磁界の大きさによって、同調
回路１２０でのインダクタンスが変化する。これによ
り、用紙Ａの厚みに応じて検波回路１３０の出力電圧
が、図５に示されるように変化するのである。用紙Ａの
厚みと検波回路１３０の出力電圧との特性は略リニアな
特性部分とこれに続く飽和していく特性部分とからなる
が、用紙Ａの厚み検知としては、前記略リニアな特性部
分を基本的に使用する。なお、以上の構成によって、数
１０μｍという極めて薄い用紙の検知が可能であること
が確かめられている。

【００５０】このように本発明の実施の形態に係る厚み
検知装置は、可動コア１０の位置変位量、即ち、用紙Ａ
の厚みを高精度で安定して検知することが可能になる。
また、発振回路１００が１つで良い点も含めて、従来の
磁性体を検知する同種の磁界センサに比べると、回路構
成は非常にシンプルとなり、高価な回路部品を用いる必
要もないことから、低コスト化を図ることも可能にな
る。

【００５１】なお、本発明の実施の形態に係る厚み検知
装置においては、トリマコンデンサＶＣ１を第２の共振
回路１２２に設けたが、その代わりにトリマコンデンサ
ＶＣ１と同様のものを第１の共振回路１２１に設けても
よい。ただし、トリマコンデンサＶＣ１はＱが大きい第
２の共振回路１２２に設けた方が調整しやすい。もちろ
ん第１の共振回路１２１と第２の共振回路１２２との両
方にそれぞれトリマコンデンサを設けてもよい。また、
トリマコンデンサは並列接続するのではなく、直列接続
してもよい。また、微調整回路として、トリマコンデン
サを用いる代わりに、インダクタンスを変更可能なコイ
ルを用いてもよい。

【００５２】本発明の実施の形態に係る厚み検知装置に
おいては、コイルＬ１を用紙Ａから離した位置に、コイ
ルＬ２を用紙Ａに近づけた位置にそれぞれ配置する一
方、第１の共振回路１２１のインピーダンスが低く、第
２の共振回路１２２のインピーダンスが高くなるような
回路構成となっており、この点も、検知精度が非常に高
くなる要因の一つとなる。なぜなら、コイルＬ１は周辺
のノイズ磁界の影響を受け難くなる一方、コイルＬ２に
よりこの近傍だけの磁界の変化が感度良く検知されるか
らである。

【００５３】なお、シールド効果のあるものをコイルＬ
１、Ｌ２の周りに配置すれば、より効果的である。この
シールド効果のあるものを配置したコイル体８００′を
図６を参照しつつ説明する。図６は本発明の実施の形態
に係る厚み検知装置に用いられるコイル体の更にその他
の実施例を示す概略的説明図である。

【００５４】コイル体８００′においては、コイルＬ
１、Ｌ２は直接、コア８１５に巻き回しされている。コ
イルＬ１、Ｌ２が巻き回しされたコア８１５の周りに間
隔を開けて外部コア８７０が設けられ、更にその周りに
金属製等のシールド８８０が設けられている。このよう
に構成されたものがベース８５５に固定されている。な
お、図中８６０はリードである。またコア８１５と外部
コア８７０とには例えばフェライトコアが用いられる。
よって、このように構成されたコイル体８００′は、シ
ールド８８０と外部コア８７０とでシールド効果が発揮
され、側面方向からのノイズ磁界の影響を受けず、コイ
ルＬ２側のコア８１５の一端面のみが検知面８９０とな
る指向性を有する。なお、外部コア８７０またはシール
ド８８０を設けただけでもシールド効果は発揮される。

【００５５】また、コイルＬ１、Ｌ２については、上述
の配置等が好ましいものの、互いが磁気的に結合してお
り、可動コア１０の位置変位に応じてインダクタンスが
変化するように配置されている限り、両者の配置、位置
関係、結線等は問われない。

【００５６】本発明の実施の形態に係る厚み検知装置に
おいて、発振回路１００については、一定の周波数の信
号を生成して出力できる限り、どのような構成のものを
用いて良く、インバータＩＣやＯＰアンプ等を用いたも
のであってもかまわない。

【００５７】本発明の実施の形態に係る厚み検知装置に
おいて、可動磁性体（可動コア１０）は直接、送られて
くる用紙Ａに当接させているが、可動磁性体は用紙Ａ等
の被対象物の厚みに対応して変位すればどのように配置
してもよい。つまり、可動磁性体は、レーザプリンタ等
の装置内で送られてくる用紙Ａに当接する部材（例え
ば、既存のローラ）に取り付けてもよい。

【００５８】また、例えば送られてくる用紙Ａに当接さ
せる新たな部材（検知部材）を設けてもよい。この新た
な部材は、例えば長尺状のものとしてもよい。この場
合、前記新たな部材は回動軸で軸支し、前記新たな部材
の一端は送られてくる用紙Ａに当接させ、前記新たな部
材の他端には可動磁性体を設けることになる。そして、
前記回動軸と前記一端との距離よりも、前記回動軸と前
記他端との距離を長くすれば、用紙Ａの厚みに応じて変
位する可動磁性体の変位量は、可動磁性体を直接、送ら
れてくる用紙Ａに当接させたときよりも大きくなる。即
ち、厚み検知装置の検出感度が高くなる。なお、上述の
場合（可動コア１０以外の場合）、もちろん、前記可動
磁性体と近接する位置に磁気検知装置２０を設けること
になる。また、前記他端の方が前記一端よりも重い場合
には、送られてくる用紙Ａに前記一端が当接するよう
に、前記他端に例えばバネを設けることは言うまでもな
い。

【００５９】上述の実施の形態では、電子写真プロセス
方式のレーザプリンタについて説明したが、インクジェ
ット方式のプリンタであっても同様に適用可能である。
この場合、ＣＰＵから出力された信号により定着温度調
整回路を動作させるのではなく、同信号により記録ヘッ
ド駆動時間調整回路又はヘッド間隔調整機構を動作させ
るようにする。

【００６０】記録ヘッド駆動時間調整回路は、１画素当
たりのノズルヘッドのインク吐出量を記録ヘッドの駆動
時間として調整する回路であって、ＣＰＵから出力され
た信号に応じて１画素当たりの記録ヘッドの駆動時間を
変化させる基本構成となっている。この場合、用紙Ａの
厚みに応じて１画素当たりの記録ヘッドの駆動時間が自
動的に調整されることになる。

【００６１】一方、ヘッド間隔調整機構は、ノズルヘッ
ドと用紙との間隔を調整レバーではなく、ステッピング
モータ等により調整する機構であって、ＣＰＵから出力
された信号に応じてステッピングモータ等の回転量を変
化させる基本構成となっている。この場合、用紙Ａの厚
みに関係なく、ノズルヘッドと用紙Ａとの間隔が自動的
に常に一定に維持されることになる。

【００６２】このようなインクジェット方式のプリンタ
による場合、電子写真プロセス方式のレーザプリンタの
場合と同様のメリットがある。また、従来とは異なり、
調整レバーを用いてノズルヘッドと用紙との間隔を微調
整することも不要であるので、この点でも使い勝手が良
好になる。

【００６３】本発明に係る厚み検知装置を用いた画像記
録装置はレーザプリンタ等のプリンタだけの適用に止ま
らず、ＰＰＣ等についても当然に適用可能である。

【００６４】本発明に係る厚み検知装置は画像記録装置
の用紙の厚みを検知するだけに止まらず、非磁性体であ
る限り、どのような被対象物でもその厚みを検知するこ
とが可能である。また、可動磁性体の形状や材質等につ
いても上記実施形態に限定されることはない。

【００６５】次に、本発明の実施の形態に係る磁性体の
レベル検知装置を図７を参照しつつ説明する。図７は本
発明の実施の形態に係る磁性体のレベル検知装置の回路
図である。

【００６６】本発明の実施の形態に係る磁性体のレベル
検知装置は、前記本発明の実施の形態に係る厚み検知装
置の磁気検知装置２０に対して、検波回路１３０の出力
側に比較回路１４０を付加したものに相当する。よっ
て、可動磁性体としての可動コア１０は設けられていな
い。また、本発明の実施の形態に係る磁性体のレベル検
知装置では、可動コア１０の磁界の大きさを検知するの
ではなく、レーザプリンタに設けられたトナータンク内
のトナーの有無を検知する。

【００６７】そのため、磁性体のレベル検知装置は、前
記トナータンク（図示省略）の底面または側面の下方位
置に設けた取り付け用開口に取り付けられる。この際、
磁性体のレベル検知装置は、コイル体８００の部分が、
コイルＬ２側をトナータンク内に向けて取り付けられ
る。

【００６８】ここに挙げる磁性体のレベル検知装置は、
トナータンク内のトナーの量が予め設定された基準量を
超えているか否かを検知し、超えているとき（トナーが
有ると判定する状態）にはＬレベルの電圧を、超えてい
ないとき（トナーが無いと判定する状態）にはＨレベル
の電圧を信号としてレーザプリンタの全体を制御するた
めの図外の制御回路に出力する基本構成となっている。

【００６９】トナータンク内のトナーの量が基準量を超
えていれば何ら支障なくプリンタ動作を行っても良い
が、基準量より下であるときにはトナーの残量が僅かで
あるということをユーザに前もって警告したりプリンタ
動作を強制的に停止させることが必要になるので、この
ような磁性体のレベル検知装置をレーザプリンタに備え
ることが必要になる。

【００７０】磁性体のレベル検知装置の回路構成は図７
に示す通りであり、上述したように前記本発明の実施の
形態に係る厚み検知装置の磁気検知装置２０に対して、
検波回路１３０の出力側に比較回路１４０を付加したも
のに相当する。よって、磁気検知装置２０と同様の回路
部分の構成と動作は同様となるので、比較回路１４０に
ついてのみ以下追加説明する。

【００７１】比較回路１４０は、抵抗Ｒ７、Ｒ８、コン
パレータＯＰ２から構成されており、検波回路１３０の
出力電圧とトナーの基準量に対応した基準電圧とを比較
し、この比較結果をトナーが基準量を超えたか否かを示
す信号としてＯＵＴＰＵＴ端子に出力するようになって
いる。

【００７２】基準電圧は電源電圧Ｖｃｃを抵抗Ｒ７と抵
抗Ｒ８とで分圧することにより生成されている。なお、
抵抗Ｒ７と抵抗Ｒ８とで分圧する代わりに可変抵抗器で
基準電圧を分圧して生成してもよい。可変抵抗器で基準
電圧を生成すると、基準電圧を調整可能となる。ただ
し、磁性体のレベル検知装置においてもトリマコンデン
サＶＣ１は設けられているので、前記可変抵抗器で基準
電圧を調整しなくても、基準電圧は抵抗Ｒ７と抵抗Ｒ８
とで分圧して固定的に生成したので通常、十分である。
よって、基準電圧については調整不要となっている。

【００７３】このように、本発明の実施の形態に係る磁
性体のレベル検知装置は、非常に簡単な構成でありなが
ら微弱な磁性体であるトナーの有無を検知できる。ま
た、非常に簡単な構成で且つ高価な回路部品を用いる必
要もないので、磁性体のレベル検知装置の低コスト化を
図ることもできる。

【００７４】なお、本発明の実施の形態に係る磁性体の
レベル検知装置では、トナーの有無を検知するために比
較回路１４０を設けたが、トナーの量を検知する場合に
は、比較回路１４０を省けばよい。即ち、この場合に
は、磁性体のレベル検知装置は磁気検知装置２０と同様
になる。よって、この場合の磁性体のレベル検知装置の
トナーの量と検波出力電圧との特性図は前記図５と同様
であって、ただ、前記図５の横軸の「用紙の厚み」を、
「トナーの量」に変更したものになるだけである。

【００７５】本発明の実施の形態に係る磁性体のレベル
検知装置は、レーザプリンタ等のプリンタだけの適用に
止まらず、ＰＰＣ等についても当然に適用可能である。
また、トナー以外の磁性体ももちろん検知可能である。

【００７６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
に係る磁気検知装置は、磁界の大きさを検知する磁気検
知装置において、互いが磁気的に結合しており且つ磁界
の大きさに応じてインダクタンスが変化するように配置
された第１、第２のコイルと、一定の発振周波数で発振
しその信号を第１のコイルに出力する発振回路と、第１
のコイルとの間で第１の共振回路を構成する第１のコン
デンサと、第２のコイルとの間で第２の共振回路を構成
する第２のコンデンサと、第２の共振回路から出力され
た信号を検波する検波回路とを具備しており、第１の共
振回路と第２の共振回路とで同調回路が構成され、第１
の共振回路の共振周波数は発振回路の発振周波数よりも
小さく設定され、第２の共振回路の共振周波数は発振回
路の発振周波数よりも大きく設定される構成である。

【００７７】よって、本発明の請求項１に係る磁気検知
装置の場合には、微弱な磁性体の磁界の大きさを高精度
に検知することができる。しかも、全体構成が非常に簡
単であり、低コスト化を図ることができる。

【００７８】本発明の請求項２に係る磁気検知装置は、
前記第２の共振回路または／および第１の共振回路の共
振周波数を微調整可能に設けられた微調整回路を備えて
いる。

【００７９】よって、本発明の請求項２に係る磁気検知
装置の場合には、微調整回路を調整することによって、
磁気検知装置の出力・感度のバラツキを無くすことがで
きる。

【００８０】本発明の請求項３に係る磁気検知装置は、
請求項１または２記載の磁気検知装置において、前記第
１のコイルと第２のコイルとは、その各一端を共通の端
子に接続している。

【００８１】よって、本発明の請求項３に係る磁気検知
装置の場合には、第１のコイルと第２のコイルとからな
る同調コイルをいわゆるセンタータップのものとするこ
とができるので、同調コイルの生産・組み立てが容易で
あり、同調コイルの低コスト化による磁気検知装置の低
コスト化が図られる。

【００８２】本発明の請求項４に係る厚み検知装置は、
被対象物の厚みに対応して変位する可動磁性体と、この
可動磁性体が作る磁界の大きさを被対象物の厚みとして
検知する磁気検知装置とを備えた厚み検知装置であっ
て、前記磁気検知装置は、互いが磁気的に結合しており
且つ可動磁性体の位置変位に応じてインダクタンスが変
化するように配置された第１、第２のコイルと、一定の
発振周波数で発振しその信号を第１のコイルに出力する
発振回路と、第１のコイルとの間で第１の共振回路を構
成する第１のコンデンサと、第２のコイルとの間で第２
の共振回路を構成する第２のコンデンサと、第２の共振
回路から出力された信号を検波する検波回路とを備えて
おり、第１の共振回路と第２の共振回路とで同調回路が
構成され、第１の共振回路の共振周波数は発振回路の発
振周波数よりも小さく設定され、第２の共振回路の共振
周波数は発振回路の発振周波数よりも大きく設定される
構成である。

【００８３】よって、本発明の請求項４に係る厚み検知
装置の場合には、前記可動磁性体が作る磁界の大きさを
被対象物の厚みとして前記磁気検知装置によって検知す
るが、前記磁気検知装置に、基本的に本発明の請求項１
に係る磁気検知装置を利用している。したがって、本発
明の請求項４に係る厚み検知装置は、非常に簡単な構成
でありながら高精度化を図ることができる厚み検知装置
となっている。また、低コスト化を図ることもできる。

【００８４】本発明の請求項５に係る磁性体のレベル検
知装置は、トナー等の磁性体の有無又はその量を非接触
で検知する磁性体のレベル検知装置であって、互いが磁
気的に結合しており且つ磁性体の量に応じてインダクタ
ンスが変化するように配置された第１、第２のコイル
と、一定の発振周波数で発振しその信号を第１のコイル
に出力する発振回路と、第１のコイルとの間で第１の共
振回路を構成する第１のコンデンサと、第２のコイルと
の間で第２の共振回路を構成する第２のコンデンサと、
第２の共振回路から出力された信号を検波する検波回路
とを備えており、第１の共振回路と第２の共振回路とで
同調回路が構成され、第１の共振回路の共振周波数は発
振回路の発振周波数よりも小さく設定され、第２の共振
回路の共振周波数は発振回路の発振周波数よりも大きく
設定される構成である。

【００８５】本発明の請求項５に係る磁性体のレベル検
知装置の場合には、トナー等の磁性体の有無又はその量
を非接触で検知する磁性体のレベル検知装置に、基本的
に本発明の請求項１に係る磁気検知装置を利用してい
る。したがって、本発明の請求項５に係る磁性体のレベ
ル検知装置は、非常に簡単な構成でありながら微弱な磁
性体の有無又はその量を検知することができる。また、
低コスト化を図ることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る厚み検知装置に用い
られる磁気検知装置の回路図である。

【図２】レーザプリンタにおける本発明の実施の形態に
係る厚み検知装置およびその周辺機構を示す概略的説明
図である。

【図３】本発明の実施の形態に係る厚み検知装置に用い
られるコイル体を示す概略的説明図であって、同図
（Ａ）はその一実施例、同図（Ｂ）はその他の実施例、
同図（Ｃ）は更にその他の実施例、同図（Ｄ）は同図
（Ａ）〜（Ｃ）の回路図である。

【図４】本発明の実施の形態に係る厚み検知装置の同調
回路のインピーダンス特性図である。

【図５】本発明の実施の形態に係る厚み検知装置におけ
る用紙の厚みと検波出力電圧との特性図である。

【図６】本発明の実施の形態に係る厚み検知装置に用い
られるコイル体の更にその他の実施例を示す概略的説明
図である。

【図７】本発明の実施の形態に係る磁性体のレベル検知
装置の回路図である。

【符号の説明】

１００発振回路１２０同調回路１２１第１の共振回路１２２第２の共振回路１３０検波回路Ｃ１コンデンサ（第１のコンデンサ）Ｃ２コンデンサ（第２のコンデンサ）Ｌ１コイル（第１のコイル）Ｌ２コイル（第２のコイル）ＶＣ１トリマコンデンサ（微調整回路）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 7/06 G01F 23/26 G01V 3/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】磁界の大きさを検知する磁気検知装置に
おいて、互いが磁気的に結合しており且つ磁界の大きさ
に応じてインダクタンスが変化するように配置された第
１、第２のコイルと、一定の発振周波数で発振しその信
号を第１のコイルに出力する発振回路と、第１のコイル
との間で第１の共振回路を構成する第１のコンデンサ
と、第２のコイルとの間で第２の共振回路を構成する第
２のコンデンサと、第２の共振回路から出力された信号
を検波する検波回路とを具備しており、第１の共振回路
と第２の共振回路とで同調回路が構成され、第１の共振
回路の共振周波数は発振回路の発振周波数よりも小さく
設定され、第２の共振回路の共振周波数は発振回路の発
振周波数よりも大きく設定される構成であることを特徴
とする磁気検知装置。
【請求項２】前記第２の共振回路または／および第１
の共振回路の共振周波数を微調整可能に設けられた微調
整回路を備えていることを特徴とする請求項１記載の磁
気検知装置。
【請求項３】前記第１のコイルと第２のコイルとは、
その各一端を共通の端子に接続していることを特徴とす
る請求項１または２記載の磁気検知装置。
【請求項４】被対象物の厚みに対応して変位する可動
磁性体と、この可動磁性体が作る磁界の大きさを被対象
物の厚みとして検知する磁気検知装置とを具備した厚み
検知装置であって、前記磁気検知装置は、互いが磁気的
に結合しており且つ可動磁性体の位置変位に応じてイン
ダクタンスが変化するように配置された第１、第２のコ
イルと、一定の発振周波数で発振しその信号を第１のコ
イルに出力する発振回路と、第１のコイルとの間で第１
の共振回路を構成する第１のコンデンサと、第２のコイ
ルとの間で第２の共振回路を構成する第２のコンデンサ
と、第２の共振回路から出力された信号を検波する検波
回路とを備えており、第１の共振回路と第２の共振回路
とで同調回路が構成され、第１の共振回路の共振周波数
は発振回路の発振周波数よりも小さく設定され、第２の
共振回路の共振周波数は発振回路の発振周波数よりも大
きく設定される構成であることを特徴とする厚み検知装
置。
【請求項５】トナー等の磁性体の有無又はその量を非
接触で検知する磁性体のレベル検知装置であって、互い
が磁気的に結合しており且つ磁性体の量に応じてインダ
クタンスが変化するように配置された第１、第２のコイ
ルと、一定の発振周波数で発振しその信号を第１のコイ
ルに出力する発振回路と、第１のコイルとの間で第１の
共振回路を構成する第１のコンデンサと、第２のコイル
との間で第２の共振回路を構成する第２のコンデンサ
と、第２の共振回路から出力された信号を検波する検波
回路とを具備しており、第１の共振回路と第２の共振回
路とで同調回路が構成され、第１の共振回路の共振周波
数は発振回路の発振周波数よりも小さく設定され、第２
の共振回路の共振周波数は発振回路の発振周波数よりも
大きく設定される構成であることを特徴とする磁性体の
レベル検知装置。