KR100785556B1

KR100785556B1 - 두께 검출 센서

Info

Publication number: KR100785556B1
Application number: KR1020040028177A
Authority: KR
Inventors: 후지와라토시미츠; 빈고히데유키; 키노시타마사히로
Original assignee: 오므론 가부시키가이샤
Priority date: 2003-05-15
Filing date: 2004-04-23
Publication date: 2007-12-13
Also published as: JP4029770B2; CN1550749A; EP1480003B1; US7019539B2; JP2004340710A; TWI235820B; US20040227526A1; CN100416217C; EP1480003A1; TW200500592A; KR20040098525A

Abstract

본 발명의 목적은 매체의 두께를 검출하기 위한 다이내믹 레인지를 넓게 설정함과 함께, 이와 같이 다이내믹 레인지를 넓게 설정한 경우라도, 정확하게 매체의 두께를 검출할 수 있도록 하는 것으로서, 상기 목적을 달성하기 위한 구성에 있어서, 서로 대향하여 마련된 고정 전극 및 가동 전극과, 매체에 접촉함에 의해 전극 사이의 갭을 변화시키는 플런저와, 전극 사이에 축적되는 정전 용량을 매체의 두께 검출을 위한 전기 신호로 변환하는 CR 발진 회로, FV 변환 회로를 구비하고, 플런저의 후단부를 가동 전극의 갭 측의 전극면에 접촉시키고, 매체의 두께에 대응하여 가동 전극을 고정 전극으로부터 떨어지는 방향으로 변위시킨다.

검출 센서

Description

두께 검출 센서{THICKNESS DETECTING SENSOR}

도 1은 본 발명의 한 실시예에 있어서의 두께 검출 센서의 분해 사시도.

도 2는 상기 실시예에 있어서의 두께 검출 센서를 조립한 상태의 도 1의 A-A 단면도.

도 3은 상기 실시예에 있어서의 플런저 부근의 확대도.

도 4는 상기 실시예에 있어서의 고정 전극판의 외관 사시도.

도 5는 상기 실시예에 있어서의 가동 전극판 및 전극 누름판의 외관 사시도.

도 6은 상기 실시예에 있어서의 회로 기판에 마련되는 변환 회로를 도시한 도면.

도 7은 본 발명의 제 2의 실시예에 있어서의 고정 전극 및 가동 전극의 동작 원리를 도시한 도면.

도 8은 본 발명의 제 2의 실시예에 사용되는 회로 구성도.

도 9는 본 발명의 제３의 실시예에 있어서의 케이스 및 플런저의 구성을 도시한 원리도.

도 1O은 전극 사이의 갭과 주파수와의 관계를 도시한 도면.

도 11은 본 발명의 두께 검출 센서의 사용 상태를 도시한 도면.

<부호의 설명>

2 : 플런저

6 : 회로 기판

20 : 플런저의 선단부

21 : 플런저의 후단부

22 : 플런저의 헤드부

30 : 고정 전극판

34 : 레지스트

40 : 가동 전극판

41 : 스프링부

100 : 두께 검출 센서

기술분야

본 발명은 카피용 용지나 OHP 필름, 지폐 등과 같은 얇은 지엽(thin paper sheet) 형상의 매체의 두께를 검출하는 두께 검출 센서에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 매체의 두께에 대응하여 전극 사이의 갭을 변화시키고, 그 전극 사이에 축적되는 정전 용량에 대응하여 매체의 두께를 검출할 수 있도록 한 두께 검출 센서에 관한 것이다.

종래기술

근래에 복사기 등에는 매체의 두께를 검출하는 두께 검출 센서가 마련되어 있다. 상기 두께 검출 센서는 일반적으로 카트리지 등으로부터 순차적으로 계속 보내어저 온 용지가 겹쳐 이송되지 않는지의 여부를 검출하고, 소정 이상의 두께를 검출한 경우는 겹친 이송이라고 판단하고 반송의 정지 등을 행하도록 한 것이다. 그런데, 매체와 접촉함에 의해 그 접촉 상태를 검출하는 센서에 관해서는 특허 문헌 1에 개시되어 있는 바와 같은 것이 알려져 있다.

[특허 문헌 1] JP-A-5-288619호 공보

이 센서는 베이스 필름에 마련한 고정 전극과, 상기 고정 전극에 대향하여 마련된 가동 전극을 마련하여 이루어지는 것으로, 매체가 가동 전극측에 마련한 부재에 접촉함에 의해 가동 전극을 고정 전극측으로 변위시키고, 상기 전극 사이의 갭의 변화에 수반하는 정전 용량의 변화에 의거하여 매체와의 접촉 상태를 검출하도록 한 것이다.

그런데, 전극 사이에 축적되는 정전 용량을 검출할 때, CR 발진 회로 등에 의해 그 정전 용량을 주파수로 변환하고, 그 주파수를 검출하도록 하고 있지만, 이의 전극 사이의 갭과 상기 주파수와의 관계에 관해서는 도 10에 도시한 바와 같은 관계를 갖는 것이 알려져 있다. 즉, 전극 사이의 갭이 작은 영역에서는 갭의 증대에 대응하여 주파수는 리니어하게 변화하고, 또한, 전극 사이의 갭이 큰 영역에서는 갭이 증대하여도 주파수는 서서히 밖에 변화하지 않는다. 상기 때문에, 미리 갭을 넓게 설정하고 있는 경우는 갭이 변화하여도 주파수가 리니어하게 변화하지 않을 가능성이 있고, 정확한 주파수 변화의 검출이 곤란해진다. 한편, 미리 갭을 좁 게 설정한 경우는 갭의 변화에 대응하여 주파수는 리니어하게 변화하기 때문에, 정확한 주파수 변화의 검출이 가능해진다. 그런데, 이와 같이 갭을 좁게 설정한 경우는 가동 전극은 갭의 범위 내에서 밖에는 고정 전극측으로 변위할 수 없다. 상기 때문에, 상기 갭의 범위를 초과하는 두께를 갖는 매체가 센서에 접촉한 경우는 센서가 파괴되게 된다. 또한, 센서의 다이내믹 레인지는 전극 사이의 갭의 범위로 한정되어 버리기 때문에, 다이내믹 레인지도 작아저 버린다.

그래서, 본 발명은 이러한 과제에 착안하여 이루어진 것으로, 다이내믹 레인지를 크게 설정할 수 있도록 함과 함께, 이와 같이 다이내믹 레인지를 크게 설정한 경우라도, 정확하게 매체의 두께를 검출할 수 있는 두께 검출 센서를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

즉, 본 발명의 두께 검출 센서는 상기 과제를 해결하기 위해, 서로 대향하여 마련된 한 쌍의 전극과, 매체에 접촉함에 의해 전극 사이의 갭을 변화시키는 플런저와, 전극 사이에 축적되는 정전 용량을 전기 신호로 변환하는 변환 회로를 구비하여 이루어지는 것에 있어서, 매체의 두께의 증가에 대응하는 플런저의 변위에 의해, 전극 사이의 갭을 확대시키도록 구성한 것이다.

이와 같이 구성하면, 초기 상태(매체가 플런저에 접촉하지 않는 상태)에 있어서 대향하여 마련된 전극을 거의 밀착시킬 수 있고, 매체와의 접촉에 의해 전극 사이의 갭이 확대하여도, 리니어하게 변화하는 영역 내에서 그 주파수를 검지할 수 있다. 또한, 갭이 벌어지는 방향으로 전극이 변위하기 때문에, 종래와 같이 초기 상태에서 설정된 갭에 의해 다이내믹 레인지가 결정되어 버린다는 일이 없어지고, 다이내믹 레인지를 가능 한 넓게 확보할 수 있다.

또한, 다른 실시 양태에서는 전극의 어느 한쪽을 고정 전극으로 하고, 상기 고정 전극에 대향하는 측의 전극에, 매체와의 접촉에 의해 갭을 변화시키는 가변 전극과 갭을 유지하는 고정 전극을 마련한다.

통상, 전극 사이에 축적되는 정전 용량은 외기의 온도나 수분 함유량 등에 의해 변화한다. 상기 때문에, 외기의 온도나 수분 함유량 등의 영향에 의해 정전 용량이 변화하고, 잘못된 검출 결과를 출력하여 버릴 가능성이 있다. 상기 때문에, 고정 전극과, 이에 대향하는 측에 가동 전극과 고정 전극을 마련하고, 상기 가동 전극측에 축적되는 정전 용량, 및 양 고정 전극 사이에 축적되는 정전 용량에 의거하여 주파수를 구하고, 이들의 차를 취함에 의해 온도 등의 영향을 캔슬한다.

또한, 이와 같은 발명 중, 바람직한 실시 양태로서는 매체 반송로와의 상대 위치가 고정하도록 마련되는 고정 전극과, 상기 고정 전극에 대향하여 마련되는 가동 전극과, 상기 고정 전극과의 갭을 변화시키도록 가동 전극을 변위시키는 스프링부와, 고정 전극 및 가동 전극 사이에 축적된 정전 용량을 전기 신호로 변환하는 변환 회로와, 매체에 접촉함에 의해 축방향으로 진퇴하는 플런저를 군비하여 이루어지고, 고정 전극에 플런저 삽입 구멍을 마련하여 플런저를 진퇴 가능하게 부착하고, 상기 플런저에 의해 가동 전극에 있어서의 갭 측의 전극면을 가압하여 갭을 확대시키도록 구성한다.

이와 같이 구성하면, 갭의 내측으로부터 가동 전극을 가압하기 때문에 간단 한 구성으로 확실하게 갭을 확대시킬 수 있다.

또한, 다른 실시 양태에서는 한 쌍의 전극을 구성하는 한쪽의 고정 전극을 프린트 기판에 의해 구성한다.

이와 같이 구성하면, 고정 전극이나 선로, 단자 등을 동시에 프린트할 수 있어서, 간단하게 고정 전극 등을 작성할 수 있게 된다.

더하여, 상기 프린트 기판에 의해 생성된 고정 전극상에 레지스트를 마련하고, 상기 레지스트에 의해 대향하는 전극과의 갭을 형성한다.

이와 같이 구성하면, 별개로 새롭게 전극 사이의 유전체를 마련할 필요가 없어지고, 레지스트 본래의 기능에 더하여 그 레지스트를 유전체로서도 사용할 수 있다.

또한, 플런저의 후단부에 그 플런저의 선단부보다도 지름이 큰 헤드부를 마련한다.

이와 같이 구성하면, 케이스 등에 관통 구멍을 마련하고 그 플런저를 지지시키는 경우, 그 헤드부에 의해 관통 구멍을 막을 수 있고, 외부로부터의 먼지의 침입을 방지할 수 있다.

또한, 플런저의 선단부 및 후단부를 구면형상으로 구성한다.

이와 같이 구성하면, 매체 등에 접촉하여 플런저가 경사하여 버린 경우라도, 그 양단 부분을 구면형상에 하고 있기 때문에, 플런저의 선단부와 후단부의 세로길이 방향의 거리는 변하지 않는다. 상기 때문에, 플런저의 후단부를 가동 전극의 갭 측의 전극면에 접촉시켜서 가동 전극을 변위시키는 경우라도, 플런저의 경사에 의 하다 가동 전극의 변위량에 영향을 주는 일이 없어진다.

이하, 본 발명의 제 1의 실시예에 있어서의 두께 검출 센서(100)의 구성에 관해 도면을 참조하여 설명한다. 상기 실시예에 있어서, 도 1은 두께 검출 센서(100)의 분해 사시도를 도시하고, 도 2는 두께 검출 센서(100)를 조립한 상태에 있어서의 도 1의 A-A 단면도, 도 3은 케이스(1)에 장착된 플런저(2) 부근의 확대도, 도 4는 고정 전극판(3)의 확대 사시도, 도 5는 가동 전극판(4) 및 전극 누름판(5)의 확대 사시도를 도시한 것이다. 또한, 도 6은 회로 기판(6)에 마련되는 변환 회로의 구성을 도시한 것이다.

도 11에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 있어서의 두께 검출 센서(100)는 카피기 등과 같은 지엽류 처리 장치(9)의 매체 반송로(90) 부근에 마련되는 것으로, 가이드판(91) 등에 대향하여 마련된다. 상기 두께 검출 센서(100)는 도 1에 도시한 바와 같이, 케이스(1) 및 실드 판(8)에 의해 구성되는 케이스 본체 내에, 매체 반송로(90)와의 상대 위치가 고정하도록 마련되는 고정 전극(30)과, 상기 고정 전극(30)과의 갭이 변화하도록 마련되는 가동 전극(40)과, 고정 전극(30) 및 가동 전극(40) 사이에 축적된 정전 용량을 전기 신호로 변환하는 변환 회로를 갖는 회로 기판(6)을 마련하고, 또한, 매체에 접촉함에 의해 축방향으로 진퇴하는 플런저(2)를 마련한다. 그리고, 고정 전극(30)의 중앙에 플런저 삽입 구멍(31)을 마련하여 플런저(2)를 진퇴 가능하게 부착하고, 플런저(2)의 후단부(21)를 가동 전극(40)에 있어서의 갭 측의 전극면에 접촉시킨다. 이로써, 매체가 플런저(2)에 접촉한 때, 가동 전극(40)과 고정 전극(30)과의 갭을 확대시키도록 한 것이다. 이하, 상기 두께 검출 센서(100)의 구성에 관해 상세히 설명한다.

케이스(1)에는 플런저(2)의 선단부(20)를 돌출시키기 위한 반구형상의 돌출부(12)(도 2, 도 3 참조)를 마련함과 함께, 그 돌출부(12)의 중심부분에 케이스(1)의 내측으로 관통하는 관통 구멍(12a)을 마련하여 플런저(2)를 진퇴 가능하게 지지한다.

도 3에 상기 플런저(2) 및 그 부근의 케이스(1)의 확대 단면도를 도시한다. 상기 플런저(2)는 수지에 의해 원주형상으로 형성된 것으로, 매체와의 접촉부분을 선단부(20)로 하고, 가동 전극(40)과의 접촉부분을 후단부(21)로 한 경우에, 후단부(21)측에 선단부(20)측 및 케이스(1)의 관통 구멍(12a)보다도 지름이 큰 헤드부(22)를 마련하고, 상기 헤드부(22)를 케이스(1) 내측의 저면부(11)에 맞닿게 한다. 그리고, 이로써, 플런저(2)가 관통 구멍(12a)으로부터 빠지는 것을 방지함과 함께, 헤드부(22)에 의해 관통 구멍(12a)의 간극을 덮고, 외부로부터 먼지 등을 침입시키지 않도록 하고 있다. 또한, 상기 플런저(2)의 선단부(20) 및 후단부(21)는 플런저(2)의 세로길이 방향의 중앙을 중심점 O으로 한 동일 원의 구면을 이루도록 형성된다. 통상, 상기 플런저(2)가 매체에 접촉한 경우, 도 3의 파선으로 도시한 바와 같이, 관통 구멍(12a)과 플런저(2)와의 간극에 의해 플런저(2)가 경사한다. 그런데, 이와 같이 선단부(20) 및 후단부(21)를 동일 원의 구면으로 형성한 경우는 플런저(2)가 경사한 경우라도, 플런저(2)의 선단부(20)와 후단부(21)의 상하 방향의 거리 B는 그다지 변화하지 않기 때문에, 플런저(2)의 경사에 의거한 가동 전극(40)의 변위를 가능한 한 방지할 수 있다.

한편, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 케이스(1)의 내측에는 고정 전극판(3)이나 회로 기판(6)의 부착을 안내하기 위한 가이드(13)와, 고정 전극(30)을 갖는 고정 전극판(3)이나 가동 전극(40)을 갖는 가동 전극판(4), 전극 누름판(5)을 고정하기 위한 핀(14)을 마련한다.

가이드(13)는 케이스(1)의 내측 벽면을 내측을 향하여 세로가 긴 형상으로 돌출시켜서 구성한 것으로, 케이스(1)의 저면부(11)측에 두께 치수가 큰 제 1의 가이드(13d)를 마련하고, 또한, 그 상부에 단차부(13m)를 마련하고, 또한 그 단차부(13m)보다도 개구부(10)측에 제 1의 가이드(13d)보다도 두께 치수가 작은 제 2의 가이드(13u)를 마련한다. 그리고, 고정 전극판(3)에 상기 제 1의 가이드(13d)에 대응한 오목부(32)를 마련하고, 그 고정 전극판(3)을 그 제 1의 가이드(13d)에 따라 부착한다. 또한, 회로 기판(6)에도, 제 2의 가이드(13u)에 대응한 오목부(60)를 마련하고, 그 회로 기판(6)을 그 제 2의 가이드(13u)에 따라 단차부(13m)상에 재치하여 부착한다. 또한, 핀(14)은 케이스(1)의 저면부(11)로부터 세워서 마련된다. 또한, 이에 대응하여, 고정 전극판(3), 가동 전극판(4), 전극 누름판(5)에는 상기 핀(14)에 대응하는 구멍부(33, 43, 53)를 마련하고, 이들 고정 전극판(3), 가동 전극판(4), 전극 누름판(5)을 핀(14)에 통과시키고, 그 핀(14)의 상단부분을 열 등에 의해 변형시켜 고정한다.

다음에, 고정 전극판(3)의 구성을 도 4 등에 도시한다. 고정 전극판(3)은 프린트 기판에 의해 구성된 것으로, 중앙에 마련된 원형의 고정 전극(30)과, 절연체 인 레지스트(34)와, 도체를 표면에 노출시킨 접합부(35)를 마련한다. 상기 고정 전극(30)은 레지스트(34)에 의해 덮히고, 가동 전극(40)과의 사이의 유전체로서 기능한다. 한편, 접합부(35)는 고정 전극(30)의 외주부분이고 레지스트(34)의 상면에 마련된다. 그리고, 상기 고정 전극판(3)에 밀착하여 부착되는 가동 전극판(4)과 전기적으로 결합한다. 이들의는 고정 전극(30) 및 접합부(35)는 선로(36)를 통하여 단자(37a, 37b, 37c)에 접속되고, 도시하지 않은 도선 등을 통하여 회로 기판(6)의 단자(67a, 67b, 67c)(도 1)에 접속된다. 또한, 도 4에서 파선으로 도시한 것은 레지스트(34)의 하측에 위치하는 것을 나타내고, 레지스트(34)의 상면에는 접합부(34) 및 단자(37a, 37b, 37c)만이 노출하고 있게 된다. 또한, 상기 고정 전극판(3)의 중앙 부분에는 플런저(2)를 삽입하기 위한 플런저 삽입 구멍(31)을 마련한다. 상기 플런저 삽입 구멍(31)은 플런저(2)의 헤드부(22)보다도 약간 큰 지름을 갖고 이루어지는 것으로, 케이스(1)에 마련된 관통 구멍(12a)과 상기 플런저 삽입 구멍(31)에 의해 플런저(2)를 진퇴 가능하게 지지한다.

도 5는 가동 전극판(4)의 구성을 도시한다. 가동 전극판(4)은 정사각형 형상의 얇은 금속판에 의해 구성되는 것으로, 선형상의 스프링부(41)의 중심측에 원형의 가동 전극(40)을 마련한다. 상기 스프링부(41)는 가동 전극판(4)에 마련된 복수의 슬릿(42)의 사이에 남는 부재에 의해 구성되는 것으로, 상기 실시예에서는 동심원상에 크랭크형상의 슬릿(42)을 복수 마련하고, 그 슬릿(42) 사이에 남는 부재에 의해 스프링부(41)를 구성하고 있다. 그리고, 상기 스프링부(41)의 휨에 의해, 가동 전극(40)은 평면 상태를 유지하면서 뒤틀려서 변위한다. 상기 가동 전극(40)은 가동 전극판(4)을 부착한 상태에 있어서 고정 전극(30)과 대향하는 위치에 마련되고, 또한, 상기 가동 전극(40)의 외측에는 전극 누름판(5)에 의해 가압되기 위한 외주부분(44)을 마련한다.

상기 전극 누름판(5)은 가동 전극판(4)과 같은 외형 치수를 갖는 정사각형 형상의 금속판에 의해 구성되고, 가동 전극(40)의 변위를 허용하기 위한 원형의 창부(50)를 갖는다. 그리고, 상기 전극 누름판(5)도 마찬가지로, 케이스(1)의 저면부(11)로부터 세워진 핀(14)에 부착되고, 창부(50) 내에서 가동 전극(40)의 변위를 허용하면서, 가동 전극판(4)의 외주부분(44)을 가압하고, 고정 전극판(3)의 접합부(35)와 가동 전극판(4)의 외주부분(44)을 도체 접촉시킨다.

도 1에 도시한 바와 같이, 회로 기판(6)은 고정 전극판(3)의 단자(37a, 37b, 37c)에 도선(도시 생략)으로 접속되는 단자(67a, 67b, 67c)와, 고정 전극(30)과 가동 전극(40)과의 사이에 축적된 정전 용량을 전기 신호로 변환하는 변환 회로를 마련한다. 상기 변환 회로의 구성을 도 6에 도시한다.

도 6에 있어서, 61은 고정 전극(30) 및 가동 전극(40)에 의해 구성된 가변 컨덴서를 나타내고, 62는 저항 소자, 63은 CR 발진 회로를 나타낸다. 또한, 64는 정전 용량을 전기 신호로 변환하는 FV 변환 회로를 나타낸다. 그리고, 상기 도 6에 있어서 파선으로 도시한 회로가 회로 기판(6)에 마련된다. 상기 회로에 의해, 고정 전극(30)과 가동 전극(40)과의 사이에 축적된 정전 용량은 CR 발진 회로(63)에 의해 주파수 신호로 변환되고, 또는 또한 FV 변환 회로(64)에 의해 전압으로 변환된다. 이들의 주파수 신호나 전압은 어플리케이션에 응하여 적절히 선택하여 출력된 다.

커넥터(7)(도 1)는 이들의 주파수 신호나 전압 등의 전기 신호를 출력하는 것으로, 회로 기판(6)에 고정하여 부착된다. 그리고, 카피기 등과 같은 지엽류 처리 장치(9)에서 그 전기 신호에 의거한 매체의 반송 제어 등을 행할 수 있게 한다.

다음에, 이과 같이 구성된 두께 검출 센서(100)의 동작 원리에 관해 설명한다.

우선, 매체가 존재하지 않는 상태에서는 가동 전극(40)은 그 외주부에 마련된 스프링부(41)의 탄성력에 의해 고정 전극판(3)의 레지스트(34)에 밀착한다. 이의 레지스트(34)는 수㎚(약 20㎛) 정도의 얇은 것이기 때문에, 상기 상태에서는 도 10의 P1점으로 나타낸 바와 같이, CR 발진 회로(63)에 의해 출력되는 주파수는 최소치를 나타낸다. 그리고, 반송되어 온 매체가 플런저(2)에 접촉하여 그 증가한 두께만큼 플런저(2)를 밀어올린 경우, 그 플런저(2)의 후단부(21)에 의해 가동 전극(40)의 중앙 부분이 밀어올려지고, 고정 전극(30)과의 갭이 확대하도록 변화한다. 상기 때, CR 발진 회로(63)에 의해 출력되는 주파수는 도 10의 화살표 P2로 나타낸 바와 같이 서서히 커지다. 그런데 상기 실시예에서는 초기 상태에 있어서 고정 전극(30)과 가동 전극(40)을 레지스트(34)를 사이에 두고 밀착되어 있기 때문에, 거서 부터 갭을 확대하여도 주파수는 리니어하게 변화하고, 상기 주파수의 검출에 의해 매체의 두께 변화를 정확하게 검출할 수 있게 된다.

이와 같이, 상기 실시예에서는 서로 대향하여 마련된 고정 전극(30) 및 가동 전극(40)과, 매체에 접촉함에 의해 전극 사이의 갭을 변화시키는 플런저(2)와, 전 극 사이에 축적되는 정전 용량을 매체의 두께 검출을 위한 전기 신호로 변환하는 CR 발진 회로(63)나 FV 변환 회로(64)를 구비하여 이루어지는 것에 있어서, 플런저(2)의 후단부(21)를 가동 전극(40)의 갭 측의 전극면에 접촉시키고, 매체의 두께의 증가에 대응하여 가동 전극(40)을 고정 전극(30)으로부터 떨어지는 방향으로 변위시키도록 구성하였기 때문에, 주파수가 리니어하게 변화하는 영역 내에서 그 주파수를 검출할 수 있고, 정확하게 매체의 두께를 검출할 수 있게 된다. 또한, 가동 전극(40)이 고정 전극(30)으로부터 떨어지는 방향으로 변위하기 때문에, 초기 상태에서 설정된 갭에 의해 다이내믹 레인지가 한정되는 일이 없고, 다이내믹 레인지를 넓게 확보할 수 있게 된다.

또한, 상기 실시예에서는 고정 전극판(3)을 프린트 기판에 의해 형성하였기 때문에, 고정 전극(30)과 동시에 단자(37a, 37b, 37c)나 선로(36)를 형성할 수 있고, 간단하게 고정 전극 등을 작성할 수 있다.

또한, 고정 전극(30)상에, 레지스트(34)를 마련하고, 상기 레지스트(34)의 상면에 가동 전극(40)을 밀착시키도록 하였기 때문에, 상기 레지스트(34)를 본래의 절연 보호재로서 사용할 뿐만 아니라, 유전체로서도 사용할 수 있고, 별도로 새롭게 전극 사이에 유전체를 마련할 필요가 없어진다.

또한, 플런저(2)의 선단부(20) 및 후단부(21)의 형상을 구면형상으로 구성하였기 때문에, 매체와의 접촉에 의해 플런저(2)가 경사한 경우라도, 그 플런저(2)의 선단부(20)와 후단부(21)의 상하 방향의 거리는 그다지 변화하지 않고, 가동 전극(40)에 상기 경사에 의한 변위 오차를 주는 일이 적어진다.

또한, 본 발명은 상기 실시예로 한정되는 일 없이 여러가지의 상태로 실시할 수 있다.

예를 들면, 온도 특성 등에 의한 정전 용량의 오차를 없애는 경우는 상기 실시예에 더하여, 전극 사이의 갭이 불변으로 되는 한 쌍의 전극을 마련하도록 하여도 좋다.

제 2의 실시예의 구성을 도 7에 도시한다. 상기 도 7은 고정 전극판(3a)이나 가동 전극판(4a) 등의 개요를 도시한 것이다. 3Oa, 30b는 그 프린트기판상에 각각 독립하여 마련된 2개의 고정 전극, 34는 이들의 고정 전극(30a, 30b)상에 마련된 레지스트, 40a는 가동 전극판(4a)의 가동 전극, 40b는 가동 전극판(4a)의 고정 전극, 41a는 가동 전극(40a) 외주부분에 마련된 스프링부이다. 그리고, 고정 전극판(3a)측의 고정 전극(30a)과 가동 전극판(4a)측의 가동 전극(40a)을 대향하여 마련하고, 플런저(2)의 가압에 의해 갭을 확대시킨다. 또한, 이것과 독립하여, 고정 전극판(3a)측의 고정 전극(30b)과 가동 전극판(4a)측의 고정 전극(40b)을 대향하여 마련하고, 각각 도시하지 않은 단자를 통하여, 도 8의 파선으로 도시한 변환 회로에 접속한다.

도 8에 있어서, 61a는 고정 전극판(3a)측의 고정 전극(30a) 및 가동 전극판(4a)측의 가동 전극(40a)에 의해 구성된 가변 컨덴서, 61b는 고정 전극판(3a)측의 고정 전극(30b) 및 가동 전극판(4a)측의 고정 전극(40b)에 의해 구성된 컨덴서를 나타낸다. 컨덴서(61a)측에 축적된 정전 용량은 매체의 두께에 기변 플런저(2)의 가압과 환경 변화에 의해 변동하고, 또한, 컨덴서(61b)측에 축적된 정 전 용량은 환경 변화만에 따라서 변동한다. 그리고, 이들의 정전 용량을 CR 발진 회로(63a, 63b)에 의해 주파수 신호로 변환하고, 카운터(65a, 65b)에 출력하고 CPU(66)에서 각각의 출력치를 차분(差分)한다.

이와 같이 구성하면, 온도 변화 등에 의한 정전 용량의 변화를 캔슬할 수 있고, 온도 변화 등에 의존하지 않는 정확한 두께 검출이 가능해진다.

또한, 온도 변화에 의거한 부재의 팽창을 캔슬하기 위해서는 다음에 나타낸 바와 같이 구성하여도 좋다.

제３의 실시예의 구성을 도 9에 도시한다. 도 9는 온도 변화에 의거하여 부재가 팽창한 경우라도, 이에 의거하여 갭에 변화를 발생시키지 않도록 구성한 것의 원리도를 도시한 것이다. 도 9에 있어서, 1a는 케이스, 2a는 플런저이고, 그 밖의 구성에 관해서는 제 1의 실시예 또는 제 2의 실시예와 같이 구성된다. 상기 실시예에 있어서는 플런저(2a)와 케이스(1a)는 동일한 선팽창 계수를 갖는 부재에 의해 구성된다. 그리고, 플런저(2a)에 있어서의 헤드부(22a)의 하면(22d)으로부터 케이스(1a)의 하단면(15)까지의 거리를 A로 하고, 또한, 플런저(2a)의 후단부(21a)로부터 선단부(20a)까지의 거리를 B로 한 경우, "A = B"로 되도록 구성한다. 이와 같이 구성하면, 각각 같은 길이를 가지며, 또한, 같은 선팽창 계수를 갖고 있기 때문에, 온도 변화가 생겨도 케이스(1)의 하단면(15)과 플런저(2)의 선단부(20a)와의 거리는 변하지 않는다. 이로써, 온도 변화에 의거한 부재의 팽창을 캔슬할 수 있다.

또한, 제 1의 실시예에서는 고정 전극(30)의 중앙 부분에 플런저 삽입 구멍(31)을 마련하고, 플런저(2)의 후단부(22)에 의해, 가동 전극(40)을 갭 측의 전극면으로부터 가압하도록 하고 있지만, 이와 같이 플런저 삽입 구멍(31)을 마련하는 일 없이, 플런저를 고정 전극판의 외측을 통하여 가동 전극의 외주부분에 연결하고, 가동 전극을 상측으로부터 들어올리도록 구성하는 것도 가능하다.

또한, 상기 실시예에서는 한쪽의 전극을 고정 전극으로 하고, 다른쪽의 전극을 가동 전극으로 하고 있지만, 매체와의 접촉에 의해 갭이 확대하는 구성이라면, 어느 전극도 가동시키도록 구성하는 것도 가능하다.

본 발명의 두께 검출 센서는 서로 대향하여 마련된 한 쌍의 전극과, 매체에 접촉함에 의해 전극 사이의 갭을 변화시키는 플런저와, 전극 사이에 축적되는 정전 용량을 전기 신호로 변환하는 변환 회로를 구비하여 이루어지는 것에 있어서, 매체의 두께의 증가에 대응하는 플런저의 변위에 의해, 상기 전극 사이의 갭을 확대시키도록 하였기 때문에, 초기 상태에 있어서 대향하는 전극을 거의 밀착하여 마련할 수 있어서, 매체의 두께의 증가에 대응하여 전극 사이의 갭이 확대하여도 주파수가 리니어하게 변화하는 영역 내에서 그 주파수를 정확하게 검지할 수 있다. 또한, 초기 상태에 있어서의 갭에 의해 다이내믹 레인지가 결정되지 않고, 다이내믹 레인지를 넓게 확보할 수 있다.

Claims

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매체 반송로와의 상대 위치가 고정하도록 마련되는 고정 전극과, 상기 고정 전극에 대향하여 마련되는 가동 전극과, 상기 고정 전극과의 갭을 변화시키도록 가동 전극을 변위시키는 스프링부와,

상기 고정 전극 및 가동 전극 사이에 축적된 정전 용량을 전기 신호로 변환하는 변환 회로와, 매체에 접촉함에 의해 축방향으로 진퇴하는 플런저를 포함하고,

상기 고정 전극에 플런저 삽입 구멍을 마련하여 플런저를 진퇴 가능하게 부착하고, 플런저에 의해 가동 전극에 있어서의 갭 측의 전극면을 가압하여 갭을 확대시키도록 구성하고, 상기 플런저의 선단부 및 후단부를 동일 원의 구면을 이루도록 형성하며,

상기 한 쌍의 전극을 구성하는 한쪽의 고정 전극을 프린트 기판에 의해 생성하고,

상기 프린트 기판에 의해 생성된 고정 전극상에 레지스트를 마련하고, 상기 레지스트에 의해 대향하는 전극과의 갭을 형성한 것을 특징으로 하는 두께 검출 센서.
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