DE2519417A1

DE2519417A1 - Vorrichtung zur feststellung der an- oder abwesenheit eines gegenstands

Info

Publication number: DE2519417A1
Application number: DE19752519417
Authority: DE
Inventors: Katsushi Furuichi; Tsuneki Inuzuka; Yoshimasa Kimura; Hisashi Sakamaki; Osamu Sawamura
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1974-05-01
Filing date: 1975-04-30
Publication date: 1975-11-13
Also published as: DE2519417C2; US4016529A; JPS50142057A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Feststellung der An- oder Abwesenheit eines Gegenstands oder Körpers (im folgenden vereinfacht als Gegenstandsdetektor bezeichnet), die unter Verwendung eines Senders und eines Empfängers einen Gegenstand oder Körper erfaßt. Genauer gesagt betrifft die Erfindung einen Gegenstandsdetektor der jederzeit ungeachtet irgendwelcher Schwankungen des Empfangssignals, die auf anderen Faktoren als dem Gegenstand beruhen, eine stabile Detektorfunktion ausübt.

Ho/12

Bei Anordnungen, aus Sender una 509846/0830

Empfänger, die eine Signalart wie etwa elektromagnetische Wellen (einschließlich Lichtwellen), Schallwellen oder ähnliches durch den Raum ausbreiten, um den Einfluß zu erfassen, der von einem Gegenstand auf das Empfangssignal ausgeübt wird, und um dadurch die Anwesenheit, den Zustand und die Position des Gegenstands zu erfassen, pflegt das Empfangssignal, insbesondere der Empfangsgewinn infolge der Atmosphärenzustände wie Temperatur, Feuchtigkeit und Mischung spezieller Gase mit der Luft zu schwanken, das Empfangssignal und insbesondere der Empfangsgewinn können außerdem auch bei gleichen atmosphärischen Voraussetzungen infolge instabiler Faktoren wie Verschmutzung des Senders und/oder des Empfängers, Unregelmäßigkeiten ihrer Wirkungsgrade, Unterschieden in der Anordnung oder Installation des Senders und des Empfängers in dem Detektor und zeitlichen Veränderungen des Wirkungsgrads Änderungen bzw. Schwankungen unterworfen sein.

Diese Änderungen bzw. Schwankungen sind völlig unabhängig vom Zustand, von der Anwesenheit oder der Position des Gegenstands und vergrößern daher den Detektorfehler, was einen erheblichen Nachteil einer Vorrichtung dieser Art darstellt.

Um diese Nachteile zu vermeiden, ist es bisher üblich, entweder einen Detektor zu verwenden, der mit einem Sender und einem Empfänger ausgerüstet ist, die gegen die

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Einflüsse der oben beschriebenen variablen Faktoren sehr unempfindlich sind, den Gewinn bzw. die Verstärkung des Senders und des Empfängers jedesmal zu eichen, wenn der Detektor benutzt wird oder den Detektor nur unter eingeschränkten Bedingungen zu verwenden, wobei der Detektor jedoch in diesen Fällen teuer ist, oder die Voraussetzungen für seinen Gebrauch beschränkt sind. In der JA-PS 58 866/ 1973 ist beispielsweise eine Vorrichtung offenbart, die mit einem Sender und einem Empfänger ausgerüstet ist, wobei der Empfangsgewinn auf die Senderseite zurückgeführt wird, um jegliche Schwankung des Empfangsgewinns zu korrigieren. Diese Vorrichtung ist jedoch ungeeignet für die Erfassung eines transparenten Gegenstands oder Körpers, da bei ihr die Helligkeit einer als Sender verwendeten Lichtquelle entsprechend einer besonderen Schwankung der empfangenen Lichtmenge korrigiert wird, so daß dementsprechend die Art der Gegenstände, die mit einer solchen Vorrichtung erfaßt werden können, begrenzt ist und darüber hinaus auch die Anordnung und die Stellen des Senders und des Empfängers eingeschränkt sind, da eine Rückkopplung zwischen dem Sender und dem Empfänger verwendet wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, die oben angegebenen Nachteile zu vermeiden und einen Gegenstandsdetektor zu schaffen, der ungeachtet der auf anderen Faktoren als dem

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zu ermittelnden Gegenstand beruhenden Schwankung des Empfangssignals fehlerfrei arbeitet und eine stabile Detektorfunktion ausübt. Bei diesem Gegenstandsdetektor sollen die Arten des zu ermittelnden Gegenstands nicht beschränkt sein, vielmehr soll der Gegenstandsdetektor auch genauestens transparente Gegenstände erfassen. Außerdem sollen bei dem zu schaffenden Gegenstandsdetektor die Stellungen des Senders und des Empfängers nicht beschränkt sein, er soll nicht bei jeder Verwendung justiert werden müssen und weder in Ort noch Zeit seiner Verwendung eingeschränkt sein. Dabei soll der Gegenstandsdetektor auch bei einem sehr kleinen Pegel des Empfangssignals fehlerfrei arbeiten. Detektorfehler sollen vermieden und die Geschwindigkeit mit der die Anwesenheit des Gegenstands erfaßt wird soll erhöht werden. Der Gegenstandsdetektor soll sich für die Ermittlung des Durchlaufs eines Kopiermediums durch dessen Bewegungsbahn in einem Kopiergerät eignen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Gegenstandsdetektor mit den Merkmalen des Patentsanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beiliegenden Figuren. Es zeigen:

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Fig. 1 ein Blockschaltbild des grundsätzlichen Aufbaus der Erfindung,

Fig. 2 ein Pegelkorrelationsschaubild zur Erläuterung der Pegelschwankungen des Empfangssignals,

Fig. 3 ein schematisches Schaltbild einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gegenstandsdetektors,

Fig. 4 ein Schaltbild eines Beispiels, der bei der vorliegenden Erfindung anwendbaren Anordnung von Sender und Empfänger,

Fig. 5 bis 8 schematische Darstellungen verschiedener Ausfuhrungsformen des Bezugspegelspeichers der vorliegenden Erfindung,

Fig. 9 ein Schaltbild einer Ausführungsform des Empfangssignalumsetzers der vorliegenden Erfindung,

Fig. 10 eine schematische Ansicht eines elektronischen Kopiergerätes, auf das die vorliegende Erfindung anwendbar ist und

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Fig. 11 bis 15 schematische Ansichten eines elektronischen Kopiergerätes der vorliegenden Erfindung, bei dem Ultraschallwellenelemente, in Form von Sender und Empfänger entlang einer Bahn des Kopierpapiers angeordnet sind.

Die Lösung der oben angegebenen Aufgabe der Erfindung liegt darin, daß ein Bezugssignal, das einen Bezug für eine Identifizierung des Empfangssignals bei der Gegenstandsfeststellung darstellt, entsprechend der auf anderen Faktoren als dem Gegenstand beruhenden Schwankung des Empfangssignals umgewandelt wird.

Der grundsätzliche Aufbau des erfindungsgemäßen Detektors wird im folgenden unter Bezug auf das Blockschaltbild von Fig. 1 erläutert. Ein Sender 11 stellt die Einrichtung zur Erzeugung eines Signals 12 der beschriebenen Signalart dar, das sich durch den freien Raum ausbreitet, während ein Empfänger 15 die Einrichtung zum Empfang de« Signals 14 vom Sender und zu seiner Umsetzung in ein elektrisches Signal darstellt. Der Sender und der Empfänger sind so angeordnet, daß der Gewinn, die Phase ect, de» vom Sender auf dem Empfänger ausgegebenen Signals (der Gewinn wird im folgenden als Beispiel genommen) abhängig von der .Anwesenheit, dem Zustand ect. eines Gegenstands 13 beeinflußt werden. Diese Anordnung kann so sein, daß der Sender und der Empfänger einander gegenüberliegen, wobei sich der Körper zwischen

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beiden befindet und den Empfangsgewinn vermindert, oder es kann eine Anordnung sein, bei der das Signal vom Sender mittels des Gegenstands reflektiert und vom Empfänger aufgenommen wird, wobei eine Verstärkung des Empfangsgewinns auftritt. Das empfangene Signal kann mittels eines Verstärkers 17 verstärkt werden. Wenn das Signal nicht bereits vom Empfänger selbst als Gleichsbromsignal abgegeben wird, kann es mittels einer Gleichstromwandlereinrichtung bzw. eines Gleichrichters 19 in einen dem Empfangspegel entsprechenden Gleichstrom- bzw. Gleichspannungswert umgesetzt werden. Der Gleichstrom- oder Gleichspannungswert V₁ wird von einem Anschluß 29 auf einen Komparator 27 und eine Bezugswerteinstelleinrichtung 28 gegeben. Die Bezugswerteinstelleinrichtung 28 dient dazu, die auf der Signalabgabe beruhende Empfangsstärke in dem Fall relativ zu korrigieren,in dem diese Empfangsstärke von irgendeinem anderen Faktor als dem Gegenstand verändert wird. Die Bezugswerteinstelleinrichtung 28 kann einen Bezugswertspeicher 21 und eine Schwellwerteinstelleinrichtung 25 sowie, falls erforderlich, außerdem eine Speicherbefehlseinrichtung 23 aufweisen.

Der Bezugswertspeicher 21 speichert den Ausgangswert V₁ vom Anschluß 29 als Bezugswert, wobei dieser Ausgangswert unter einem Bezugszustand abgegeben wird, welcher der Zustand des Empfangssignals ist, wenn dieses einen Bezugseinfluß des Gegenstands enthält, beispielsweise der Zu-

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stand des Signals, wenn der Gegenstand nicht vorhanden ist oder wenn der Sender und der Empfänger sowie der Gegenstand eine bestimmte Stellung zueinander einnehmen.

Wenn beispielsweise ein Empfangsgewinn durch die Anwesenheit des Gegenstands nur in Form einer Abnahme oder Zunahme geändert wird, speichert der Bezugswertspeicher 21 einen maximalen oder minimalen Wert für die Abwesenheit des Gegenstands und speichert darüber hinaus den Bezugswert erneut, als Antwort auf irgendeine Änderung des Bezugszustands.

Angesichts der Möglichkeit, daß der gespeicherte Bezugswert unabhängig vom Empfangssignal schwanken kann und einen Fehler bei der Feststellung des Gegenstands hervorrufen kann, ist außerdem eine Antiverschiebungs- bzw. eine Antidrifteinrichtung vorgesehen, um jegliche Schwankung des Bezugswerts zu verhindern und diesen aufrechtzuerhalten.

Bei der vorliegenden Erfindung dient die Speicherbefehlseinrichtung 23 dazu, das Empfangssignal V., das nicht immer ein maximaler oder ein minimaler Wert, sondern ein den Forderungen angepaßter Wert ist, als Bezugswert zu speichern und ist mittels eines bestimmten wiederholten Signals oder eines Befehlssignals betätigbar, das entsprechend einer Änderung des Bezugszustands eine erneute Speicherung befiehlt; die Speicherbefehlseinrichtung wirkt auf den.Bezugswertspeicher 21 ein, wie dies in der Zeichnung durch eine ge-

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strichelte Linie dargestellt ist. Die Schwellwerteinstelleinrichtung 25 erzeugt ein Signal, daß einen Bezug für eine vergleichsweise Bestimmung liefert, ob das Empfangssignal den Gegenstand erfaßt hat oder nicht, und empfängt als Eingang den gespeicherten und erneut gespeicherten Bezugswert V_1M und gibt über einen Anschluß 31 an den Komparator 27 einen Schwellwert V~ ab. Der Komparator 27 vergleicht die Signale V₁ und V₂ um zu bestimmen, ob der Gegenstand erfaßt wurde oder nicht, und erzeugt über einen Anschluß 33 ein bestimmtes Signal.

Fig. 2 ist ein Pegelkorrelationsschaubxld, das erläutern soll, wie das Empfangssignal dadurch geändert wird, daß der Gegenstand zwischen den Sender und den Empfänger kommt, und wie es durch irgendeinen anderen Faktor als den Gegenstand beeinflußt wird.

Es sei angenommen, daß der Pegel in der Abwesenheit des Gegenstands V„ ist, während sich dieser Pegel in Anwesenheit des Gegenstands auf V_T reduziert. Der Vergleichspegel oder Schwellwert, der den Bezug für die Feststellung einer solchen Schwankung darstellt, sei V . Die Werte, die von V_IT und V_T entsprechend den anderen Faktoren oder Einflüssen als dem Gegenstand, die sich auf den Empfangsgewinn auswirken, angenommen werden, sind die Werte die verändert werden durch: 1. Den Unterschied im ursprünglichen Gewinn, der von einer Schwankung des Wirkungsgrads des Sen-

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ders und des Empfängers und von Unregelmäßigkeiten ihrer Befestigung herrührt; 2. jene Gewinnschwankungen, die auf der Veränderung der atmosphärischen Zustände oder einer Veränderung des Wirkungsgrads des Senders und des Empfängers mit der Zeit herrühren und die relativ langsam erfolgen; und 3. jene Gewinnveränderungen die plötzlich auftreten.

Die Darstellung in Fig. 2 zeigt einen zeitlichen Durchschnitt der Bereiche der unter den obigen Punkten 2 und 3 erwähnten Schwankung oder Änderungen. Die langsamen Schwankungen unter dem obigen Punkt 2) beziehen sich auf Schwankungen, bei denen sich der Gewinn während einer Periode über die Periode ändert, während welcher der zuvor erwähnte Bezugspegel oder Bezugswert erneut gespeichert wird. Was die Gewinnunregelmäßigkeiten anbelangt, die unter dem obigen Punkt 1) erwähnt wurden, konnte der Detektorfehler bislang dadurch verhindert werden, daß der Schwellwert jedesmal justiert wurde, wenn die Vorrichtung benutzt wurde. Jedoch konnten die relativen Schwankungen oder Änderungen des Schwellwertes in bezug auf V₁, und V₁. , die von den oben erwähnten Punkten 2 und 3 herrühren, beim Betrieb des Detektors nicht verhindert werden. Wenn in Fig. 2 die von den oben unter Punkt 2) erwähnten Faktoren herrührenden Änderungen durch AV₁₁₁ und Λν_τ . mit Δν_η1 als Unterschied zwi-

Π I Jb I JJ I

sehen deren unterer und oberer Grenze dargestellt werden und

wenn die von den oben unter dem Punkt 3) erwähnten Faktoren

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herrührenden Änderungen durch Δ V _, Δν und Δν _ dargestellt werden, dann kann es bei der bekannten Vorrichtung vorkommen, daß der Schwellwert V_Q nicht in Übereinstimmung mit den anderen, nicht auf dem Gegenstand berührenden Einflüssen verändert wird, so daß die untere Grenze des Schwankungsbereichs /^V₁₁ oder die obere Grenze des Schwankungsbereichs Δν_τ. den bestimmten Schwellwert V_n überschreiten,

Jj I L)

was wiederum zu einem völligen Versagen der Detektorfunktion führt.

Der oben unter Punkt 3) erwähnte Schwankungsbereich ist geringer als der unter Punkt 2) erwähnte, und momentane Schwankungen können etwa mittels eines Filters vorher ausgeschaltet werden, so daß die vom Punkt 3) beigesteuerten Fehler unwesentlich sind.

In Anbetracht der oben angegebenen Punkte wird bei der vorliegenden Erfindung beispielsweise der Wert V„ als

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Bezugswert gespeichert und erneut gespeichert, wenn er einer Schwankung unterworfen war oder eine geeignete Zeit vergangen ist, v/ährend der Schwellwert V in Übereinstimmung mit dem Schwankungsbereich AV₁₁₁ korrigiert wird. Daher

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sind die Pegel oder Werte V₁₁ und V_ keinen gegenseitigen

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Schwankungen unterworfen," auch wenn sich der Pegel V ändert. Dies bedeutet das der Schwellwert V innerhalb eines weiten Bereichs Δν _n_, der im wesentlichen ^^V _D3 angenähert

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ist, voreingestellt werden kann.

Wenn daher der Maximalwert V₁VV.... der das auf dem

L· n.

Gegenstand beruhende Dämpfungsverhältnis der Empfangssignals darstellt, bekannt ist, dann kann der Detektor ohne Notwenigkeit einer Justierung und ungeachtet der oben unter Punkt 1) erwähnten Schwankung dadurch verwendet werden, daß V unter Berücksichtigung des Dämpfungsverhältnisses in bezug auf V eingestellt wird.

Bei der vorliegenden Erfindung kann außerdem der Schwellwert V mittels der Schwellwerteinstelleinrichtung 25 auf einen Wert in der Nähe der unteren Grenze von 6V„„

eingestellt v/erden. Im Falle der Feststellung der Anwesenheit des Gegenstands fällt der Schwellwert sofort von V„ auf einen Wert, von dem angenommen werden kann, daß er innerhalb des Bereichs von V_T liegt, so daß die Anwesenheit des

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Gegenstands sehr schnell festgestellt werden kann. Die Instabilität, die auf den oben unter Punkt 2) erwähnten Schwankungen beruht, kann gemäß der vorliegenden Erfindung allein auf der Empfangsseite korrigiert werden, so daß es gefahrlos möglich ist, einen Sender zu verwenden, der allein getrennt von dem anderen Teil oder einem Empfänger angeordnet ist, welcher nicht dafür vorgesehen ist, den Senderausgang zu steuern. Dadurch bietet die Erfindung einen erheblichen Vorteil gegenüber der Methode, bei der der Senderausgang von der Empfangsstärke gesteuert wird.

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Als spezielle Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im folgenden unter Bezug auf Fig. 3 in Einzelheiten ein Papierdetektor beschrieben, der als Signalart eine Ultraschallwelle verwendet. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß die vom Sender ausgestrahlte Ultraschallwelle von einem Empfänger aufgenommen wird, der dem Sender gegenüberliegend angeordnet ist, wobei Papier in den Raum zwischen beiden eintritt und dadurch die Empfangsstärke verringert. In Fig. 3 ist der Senderteil fortgelassen. Das von dem Sender ausgestrahlte Signal von etwa 40 kHz wird vom Empfänger 15 aufgenommen. Der Empfänger besitzt ein piezoelektrisches Wandlerelement PET,, z.B. einen Kristall oder ähnliches, um die einfallende Ultraschallweile in ein Wechselstromsignal derselben Frequenz, das der Empfangsstärke entspricht, umzuwandeln. Als Lastwiderstand für das piezoelektrische Wandlerelement PET₁ ist ein Widerstand R₁ vorgesehen. Das Wechselstromsignal wird mittels eines Verstärkers 17 verstärkt. Der Verstärker 17 ist ein Wechselstromverstärker; das in diesen Verstärker eintretende Signal durchläuft einen Blockkondensator C₁, der als Gleichstromsperre dient, und gelangt auf die Basis eines Transistors Q₁, der mittels Widerständen R„ und R₃ geeignet vorgespannt ist. Der Transistor Q₁, die Widerstände R. bis R_ßund der Nebenschlußkondensator C- bilden zusammen einen üblichen Gegenkopplungswechselstromverstärker, dessen Spannungsverstärkung angenähert R₄/^R ₅ beträgt. Das verstärkte Signal liegt am Eingang eines Gleichstromumsetzers bzw. eines Gleich-

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richters 19. In diesem durchläuft das Signal einen Blockkondensator C-., der als Gleichstromsperre dient, und wird mittels einer Diode D₁ einweg-gleichgerichtet. Der Scheitelwert des gleichgerichteten Signals lädt einen Kondensator C. auf, um auf diese Weise festgenalten zu werden, und gelangt dann als Gleichspannungswert an einen Anschluß 29. Die Widerstände R₇ und R_ft sollen die Durchlaßanlaufspannung der Diode D₁ korrigieren, während der Widerstand R_g einen Entladewiderstand für den Kondensator C. darstellt.

Wenn daher das Ausgangssignal des Verstärkers 17 die Spitze-Spitze-Spannung V₁- ist, dann wird der Gleichspannungswert V am Anschluß 29V= V _/2. Die Spannung vom Anschluß 29 liegt sowohl am Komparator 27 als auch am Bezugswertspeicher 21 an. Im Bezugswertspeicher 21 liegt das Signal vom Anschluß 29 an der Basis eines Transistors Q₂. Der Transistor Q- ist als gewöhnlicher Emitterfolger geschaltet und stellt einen Impedanzwandler mit einer erhöhten Eingangsimpedanz und einer erniedrigten Ausgangsimpedanz dar.

Daß impedanzgewandelte Spannungssignal gelangt durch eine Diode D_ zur Aufladung eines Kondensators C₅. Die Diode D₃ verhindert, daß die im Kondensator C₅ gespeicherte Ladung über den Transistor Q₂ abfließen kann, und korrigiert außerdem die Spannung am Anschluß 29, wenn diese infolge der

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Baäis-Emitter-Spannung V_n„ der Transistors Q_n nach oben verschoben wird. Unter der Annahme, daß die Entladungszeitkonstante des Kondensators C₅ ausreichend groß ist, hält der Kondensator C₁. die Maximalspannung am Anschluß 29. Widerstände R₁₁ und R₁„ beeinflussen in erster Linie die Entladungszeitkonstante C₅ x (R₁-I + R,,)» dienen außerdem dazu, die Spannung am Kondensator C₅ auf den für die Schwellspannung im Komparator geeigneten Wert zu teilen und entsprechen der Schwellwerteinstelleinrichtung 25. Die so geteilte Spannung liegt über einen Anschluß 31 am Komparator 27, der schließlich die Ausgangsspannungen der Anschlüsse 29 und 31 vergleicht. Im Komparator 27 wird dazu ein Operationsverstärker Q- ohne Rückkopplung verwendet, dessen negativer Eingang (-) beziehungsweise dessen positiver Eingang (+) mit den Anschlüssen 29 und 31 verbunden sind. Wenn die Spannung am Eingang (+) höher als die am Eingang (-) ist, dann ergibt sich ein Ausgangssignal von + V , nahezu die

CC

Versorgungssapnnung des Operationsverstärkers Q,, während das Ausgangssignal ungefähr- V ist, wenn die Spannung am Eingang (-) höher als die am Eingang (+) ist. Das Ausgangssignal wird mittels Widerständen R..., und R₁₄ geteilt und liegt an einem Detektoranschluß 33 an, um eine Lampe oder eine ähnliche Einrichtung zu betätigen, die anzeigt, daß das Papier erfaßt wurde. Solange die Eingangsimpedanz an den Eingängen des Operationsverstärkers Q- groß ist, werden die Zeitkonstanten der Kondensatoren C. und C₅ kaum beeinflußt.

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Wenn ein Blatt Kopierpapier, das in einem Kopiergerät verwendet wird, zwischen dem Ultraschallwellensender und dem Empfänger durchläuft, wird der Gewinn verglichen mit dem Fall, daß kein Kopierpapier anwesend ist, um wenigstens 12 dB reduziert. Wenn daher der gegenüber dem positiven Anschluß des Kondensators C₅ mittels des Teilers 25 auf 6 dB reduzierte Spannungswert als Schwellwert betrachtet wird, dann werden<iV₁ und ^ V_x.₁ in Fig. 2 relativ korrigiert, so daß sogar dann eine fehlerfreie Detektorfunktion ausgeführt werden kann, wenn α V„_ und ΔV₇. _ in bezug auf V_T ■ bzw. V₁, um 3 dB schwanken.

Die langsame Schwankung oder Veränderung des Sende- und Empfangsgev;inns der Ultraschallwelle, die auf anderen als vom Gegenstand herrührenden Einflüsse beruht_/ist etwa 26 dB, was verglichen mit der Schwankung von 12 dB infolge des Papiers sehr viel ist, jedoch mit der vorliegenden Erfindung voll korrigiert werden konnte.

Um das Ansteigen bzw. Ansprechen der Detektorwirkung zu verbessern, sollte die Zeitkonstante C₄ χ R„ im allgemeinen vorzugsweise klein sein, sie kann jedoch auf einen geeigneten Wert eingestellt werden, so daß irgendein plötzlich auftretender verändernder Faktor, beispielsweise Rauschen bzw. Störungen, die in einer kurzen Zeit erzeugt werden, absorbiert werden können oder daß die Welligkeit des Gleichstroms verringert werden könnte. Die Entladungszeit

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für den Kondensator C₅ wird im Hinblick auf die Fälle, bei denen das Stehenbleiben von Papier im Kopiergerät erfaßt werden sol}, auf einen Wert eingestellt, der größer als die maximale für den Papierdurchlauf erforderliche Zeit ist. Dies beruht darauf, daß die Erfassung des Papiers während seines Durchlaufs falsch sein könnte, wenn die Spannung über dem Kondensator C₅ abgefallen ist und infolge der Entladung auf einen Wert unterhalb eines bestimmten Wertes abgenommen hat. Wenn diese Zeitkonstante jedoch zu groß wäre, dann könnte die Speicherung dem Anstieg des Bezugswerte in Abwesenheit von Papier nicht folgen, so daß die Detektorwirkung auf Fälle beschränkt wäre, bei denen der Bezugswert scharfen bzwschnellen oder steilen Änderungen unterliegt.

Da die Zeit, während derer die Änderung des Bezugswerts infolge der Anwesenheit von Kopierpapier in einem Kopiergerät auftritt, allgemein weniger als 0,01 Sekunden ist und die für das Durchlaufen des Papiers durch das Gerät erforderliche Zeit in der Größenordnung von 15 Sekunden liegt, konnte bei der vorliegenden Ausführungsform mit C. χ R~= 0,005 Sekunden und C₁-X (R₁₁+ R₁-) =90 Sekunden ein sehr stabiler Detektorbetrieb erreicht werden.

Die Anordnung der Ultraschallwellenelemente, die dazu dienen, die Anwesenheit oder den Durchlauf eines Papiers oder von ähnlichem mit hoher Genauigkeit und hohem Wirkungsgrad zu erfassen, an der Bahn des Kopierpapiers wird unter Bezug

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auf die Fig. 11 bis 15 erläutert.

In Fig. 11 ist ein Schlitz dargestellt, der eine öffnung gleich oder größer als die Wellenlänge der vom Ultraschallsender 101 erzeugten Ultraschallwelle aufweist und der an dem einander gegenüberliegenden Teil des Senders 101 und des Empfängers 103 vorgesehen ist; durch eine solche Einrichtung kann verhindert werden, daß die Ultraschallwelle durch Reflexion oder Brechung am Träger 104 zu einem fehlerhaften Signal führt. Ein Beispiel für einen solchen Schlitz 102 ist in Fig. 12 dargestellt. In Fig. 11 sind 105 ein Papier und 106 eine Rolle für den Transport des Papiers bzw. Kopierpapiers.

Gemäß Fig. 13 sind an den Schlitzteilen von Fig. 11 Konen 107 vorgesehen, um eine Streuung der Ultraschallwelle zu verhindern. Wie sich experimentell gezeigt hat, kann damit auch ohne schlitzartige öffnung eine zufriedenstellende Genauigkeit erreicht werden. Die Genauigkeit nimmt mit kleinerem Winkel <*> zu, wobei jedoch die absolute Stärke der Ultraschallwelle geringer wird. Der optimale Wert von oC sollte daher unter Berücksichtigung der Empfindlichkeit des Empfängers experimentell ermittelt werden. Die Genauigkeit kann auch dann beeinflußt werden, wenn solch ein Konus nur an der Empfängerseite vorgesehen ist.

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In Fig. 14 ist ein von Führungen 108 gebildeter Durchgang dargestellt, der als übertragungsweg für die Ultraschallwelle dient. Der Sender 101 und die Empfänger 109, 110 sind dabei so angeordnet, daß die Stärke des empfangenen Signals gleich wird, wenn sich kein Papier in der Führung 108 befindet. Die Erfassung der Anwesenheit von Papier kann über die Ungleichheit der Stärken der empfangenen Signale erfolgen. Außerdem kann das Papier unter alleiniger Verwendung des Empfängers 109 durch Abnahme des empfangenen Signals erfaßt werden.

Wie oben ausgeführt, kann die Anwesenheit in jenem langen und gekrümmten Durchgang daher durch eine geringste Anzahl von Elementen, beispielsweise 2 bis 3 Elemente, erfaßt werden. Falls der in Fig. 12 gezeigte Schlitz nicht vorgesehen werden kann, kann die Detektorgenauigkeit durch Anordnen eines Paars von Ultraschalloszillatoren 101, 103, verbessert werden, die, wie in Fig. 15 gezeigt einander geneigt, jedoch nicht senkrecht gegenüberliegen.

Die Hauptzusammensetzung der bei der vorliegenden Erfindung verwendeten Ultraschallelemente besteht aus PbTiO,, PbZrO, Pb(MG₁--, Nb-,.,) 0_, während der Aufbau dieser Elemente dem bekannten bimorphen O.szillatortyp entspricht. Die Eigenschaften der als Sender und Empfänger verwendeten Oszillatoren sind: Mittenfrequenz 40+1 kHz, Empfindlichkeit -67dB/ " ^ Ai ßar (bei Mittenfrequenz), Bandbreite 4 kHz (bei -73dB/

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Volt/ ja Bar Empfindlichkeit) Richtwirkung + 30°,

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Ausführungsform von Fig. 3 beschränkt, sondern könnte auch in Form der in Fig. 4 dargestellten Detektoranordnung ausgeführt werden, bei der das Licht zwischen einem Paar aus Lampe und lichtempfindlichem Element als Signalart verwendet wird. In Fig. 4 sind mit 11 eine gewöhnliche Lampenerregerschaltung und dementsprechend mit 12 und 14 sichtbares Licht bezeichnet. Die Empfangsschaltung 15 enthält ein Kadmiumsulfidelement CdS. . und einen Festwiderstand R₄₀₂* ^So lange das Licht 14 nicht von einem Gegenstand 13 unterbrochen wird, nimmt die Spannung am Anschluß 29 einen hohen Wert an, da der Widerstandswert des CdS₄₀₁ niedrig ist. Wenn der Gegenstand 13 im Licht- oder Strahlengang liegt, tritt ein umgekehrter Zustand auf. Nachdem die Detektorwirkung der beschriebenen sehr ähnlich ist, kann sie unter Verwendung der an den Anschluß 29 nachfolgenden Schaltungen in Fig. 3 durchgeführt werden. Da das Ausgangssignal des Empfängers 15 einen Gleichstrom bzw. eine Gleichspannung ist, kann dabei der Gleichrichter 19 entfallen, wohingegen, falls ein amplitudenmoduliertes Licht verwendet werden würde, die Schaltungsanordnung von Fig. 3 zu übernehmen wäre. Durch Vergrößerung des Teilerverhältnisses der Widerstände R.. und R₁₂ in der Schwellwerteinsteileinrichtung 25 von Fig. 3 könnte der Schwellwert in die Nähe des Bezugswerts am Anschluß 29 oder umgekehrt in die Nähe des niedrigen Werts während des Pa-

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pierdurchlaufs eingestellt werden, um dadurch das Ansprechen der Detektorwirkung beim Einlaufen oder Ausgeben von Paier zu beschleunigen. Die Widerstände R₁₁ oder R₁₂ könnten variabel sein, um das Ansprechverhalten zu verändern. Dies gilt ebenfalls für die nachfolgenden Ausführungsformen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann mit den in den Fig. 3 und 4 gezeigten Anordnungen gelöst werden. Im folgenden werden jedoch die Bezugswertspeicher 21 der Fig. 5 und 6 erläutert, mit denen die oben angegebenen Einschränkungen der Detektorfunktion im Zusammenhang mit den Zeitkonstanten-Schaltungen vermieden werden.

Wenn der Wert des Bezugszustands unter dem Einfluß des Gegenstands entweder erniedrigt oder erhöht wird, reicht ein einfacher Bezugswertspeicher 21 unter Verwendung eines Kondensators, wie in Fig. 3 gezeigt, aus. Wenn jedoch der Zustand ohne Papier als Bezugszustand für die Papiererfassung durch Erfassung einer Signalreflexion oder wenn der Zustand in Anwesenheit von Papier als Bezugszustand für die Erfassung des übertragungsgewinns wie in Fig. 3 betrachtet werden, wird der Minimalwert der Empfangsstärke als Bezugswert gespeichert. In diesen Fällen kann das Eingangssignal vom Anschluß 29 zum Bezugswertspexcher 21 invertiert werden, so daß in gleicher Weise wie in Fig. 3, sein Maximalwert gespeichert wird. Alternativ kann, wie in Fig. 8 gezeigt,

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eine Anordnung zur Speicherung des Minimalwertes verwendet werden, bei cerder Stromfluß dem von Fig. 3 völlig entgegengesetzt ist. Beim Bezugswertspeicher von Fig. 3 wird der gespeicherte Wert, jedoch infolge der Entladung mit zunehmender. Zeit verändert oder verringert.

Fig. 5 zeigt eine Anordnung, bei der auf der Eingangsseite eines Speicherkondensators C₁-Q₁ ein Schalterelement Q₅Q₂ vorgesehen ist. Ein Speicherbefehl in Form eines positiven Impulses v/ird über einen Anschluß 35 einer Speicherbefehlseinrichtung 23 aufgebracht, um die Speicherung des gerade am Anschluß anliegenden Wertes vorzunehmen. Dies bedeutet, daß nicht der maximale oder minimale Wert während des Bezugszustands als Bezugswert gespeichert wird, wie bei der vorangegangenen Ausführungsform, sondern es wird das Signal unmittelbar vor der Erfassung des Gegenstands als Bezugswert gespeichert oder der Bezugszustand wird dadurch beurteilt, daß er durch eine getrennte Einrichtung erfaßt oder beobachtet wird, so daß das dann vorhandene Empfangssignal als Bezugswert gespeichert wird und dies verhindert außerdem jegliche Abnahme des gespeicherten Werts. In Fig. 5 bilden das Schalterelement Q₅₀₂ und die Widerstände R₅₀₂ bis R₁-Q₄ zusammen eine Schaltereinrichtung. Die Gatevorspannung des Elements Q₅₀₂ wird mittels des positiven Impulses vom Anschluß 35 von einem negativen Wert auf 0 oder zu einem positiven Wert, verändert, wodurch sich der Drain-Source-Widerstand von seinem hohen zu seinem niedrigen Wert ver-

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ändert. Der zu diesem Zeitpunkt am Anschluß 29 anliegende Wert wird vom Kondensator C₅₀₁ über den als Emitterfolger geschalteten Transistor Q₅₀₁ als Bezugswert gespeichert. , Wenn dabei der zuvor gespeicherte Wert höher als der oben beschriebene gegenwärtige Bezugswert ist, wird die Differenz über den Transistor Q₅₀₁ entladen.

Ein großer Widerstand R₅₀₁ und Transistoren Q₅₀₃ und Qcq4 bilden komplementäre Emitterfolger und sind mit dem Kondensator C^₀₁ verbunden, so daß die Ladung auf dem Kondensator C^₀₁ kaum über die Spannungsteilewiderstände R₅ ο und R₅₀Q abfließen kann. Daher behält der Kondensator ^C501 ^se^-^ne Ladung und speichert damit den Bezugswert, bis ein nachfolgender positiver Impuls als Eingangssignal angelegt wird.

Eine Diode Dc₀₁ dient dazu den Abfall der Basisemitterspannung jedes einzelnen Transistors Q₅₀₁, Q503 ^und Qt- ., die Emitterfolger darstellen, zu korrigieren. Daher wird an den Spannungsteilerwiderstand eine Spannung angelegt, deren Wert im wesentlichen gleich dem Wert ist, der als Bezugswert eingegeben wurde. Der als Befehlssignal dienende Impuls kann intermittierend sein, indem eine Signalquelle verwendet wird, die eine Serie von Impulssignalen vor der Erfassung des Gegenstands erzeugt.

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Ein Beispiel hierfür wird unter Bezug auf Fig. 10 beschrieben, in der ein elektronisches Kopiergerät schematisch dargestellt ist.

Gewöhnlich ist ein Schalter J nahe dem Ende der Bewegungsbahn des Kopierpapiers vorgesehen, um das Kopierpapier P .zu erfassen und die Ausgabe des Kopierpapiers zu bestätigen. Die Zeit, die ein Blatt Kopierpapier P, das normalerweise auf einem Transportriemen N transportiert wird, braucht, um den Schalter J zu erreichen, nachdem es mittels einer Papierzuführrolle V zugeführt wurde, ist im allgemeinen konstant. Mit anderen Worten, der Zeitpunkt, zu dem der Schalter J das Kopierpapier P erfaßt, ist ausreichend vorherbestimmbar.

Wenn daher der erfindungsgemaße Detektor als der oben beschriebene Schalter J verwendet wird, kann die Korrektur des Bezugswerts unmittelbar vor der Erfassung des Kopierpapiers erfolgen. Genauer gesagt, bei Verwendung eines Zeitgebers, der seine (Zeitbegrenzungs-)Arbeitsweise synchron mit der Papierzuführung aufnimmt und beendet, unmittelbar bevor das Kopierpapier erfaßt wird, kann der nach dem Zeitablauf erzeugte Impuls als das zuvor erwähnte Befehlssignal genutzt werden.

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In dem Fall, in dem ein Manuskript OR optisch abgetastet wird, wenn ein Manuskriptwagen R oder eine Lichtquelle hin und herbewegt wird, ist die Papierzufuhrzeitsteuerung synchron mit der Bewegung des Manuskriptwagens oder der Lichtquelle, so daß der oben erwähnte Zeitgeber von einem Nockenschalter E betätigt werden kann, der in Abhängigkeit von der Bewegung betätigbar ist. Wenn jedoch das zugeführte Kopierpapier während der hin- und hergehenden Bewegung ausgegeben wird, kann der als Befehlssignal · dienende Impuls mittels eines Nockenschalters (nicht gezeigt) erzeugt werden, der unmittelbar vor der Ausgabe des Kopierpapiers betätigbar ist.

In ähnlicher Weise kann, wenn die Drehung einer photoempfindlichen Trommel B, auf der ein latentes elektrostatisches Bild erzeugt wird, synchron mit der Papierzuführzeitsteuerung ist, der Impuls von einem Nockenschalter D erzeugt werden. Nockenschalter D, F bzw. G entsprechen der Trommelruhestellung, der Papierzuführzeit und der Papierausgabezeit. In Fig. 10 bezeichnen der Buchstabe X eine Entwicklungseinrichtung, W eine Fixieretnrichtung und V eine Ladungseinrichtung.

Wenn der Bezugswert der maximale oder der minimale Wert des Empfangswerts ist, wie bei der Ausführungsform von

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Fig« 3, dann kann das Abnehmen bzw. Verschwinden des gespeicherten Werts während der Erfassung des Gegenstands mittels einer Schaltungsanordnung, wie sie in den Fig. 6 oder 7 gezeigt ist, verhindert werden. Der Transistor Q₆ ., die Diode Dg₀₁ , der Kondensator C₆₀₁ und die Spannungsteilerwiderstände R-.-..,, ^R/-_O4 im Bezugswertspeicher 21 sowie der Komparator 27 von Fig. 6 sind funktionsmäßig ähnlich den entsprechenden bei der Ausführungsform von Fig. gezeigten Elementen. Die vorliegende Ausführungsform zeichnet sich durch eine Schaltung als Antiverflüchtigungs- bzw. Entladungsverhinderungseinrichtung aus, die ein Schalterelement enthält, um entsprechend dem Empfangswert oder Empfangspegel während der Erfassung des Gegenstands eine Spannung an den Speicherkondensator anzulegen.

Angenommen, daß der Gegenstand zwischen die einandergegenüberliegenden Sender und Empfänger kommt, so daß die Spannung am Eingangsanschluß 29 abfällt, dann steigt das Potential am Ausgangsanschluß 33 eines Operationsverstärkers Q₆Q₄* Dadurch erhöht sich die Basisspannung eines Transistors Q₆₀₂^ die ^so lange durch einen Widerstand Rg₁₀ und eine Diode Dg₀, niedrig gehalten wurde, so daß der Transistor Q_fio„ nicht-leitend wird. So lange der Transistor Qc_n? leitet, sind der positive (+) und der negative (-) Eingang eines

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Operationsverstärkers Q_6O3 ^auf Null-Potential oder im wesentlichen derselben Polarität, so daß der Ausgang des Operationsverstärkers Q₆₀₃ Null-Potential hat und die Diode ϋ_£ΛΟ nicht-leitend ist und der Verstärker Q-,-.-, den Konden-

sator C_c„- in keiner Weise beeinflußt. Der Transistor Q_criO bOl bü2

wird nun jedoch vorübergehend nicht-leitend, so daß eine tarnung von den Widerständen R₆₀₅ und Rg₀₆/ die die Spannung am Anschluß 29 teilen, an den positiven (+) Eingang des Verstärkers Qrr\-> angelegt wird. Das Ausgangssignal nimmt daher zu dieser Zeit ein Potential an, das (^Rg_O6^^R6O5 ^{+ R}6O6^

^R6O8
χ — mal höher als die Spannung am Anschluß 29 ist; die-

^R6O9
se Spannung gelangt über die Diode D_{602 und einen widerstand}

R.-~_ an den Kondensator C-,-.,, Es sei jedoch darauf hinge-

bU/ DU I

wiesen, daß die Diode Dg₀₄ und der Widerstand Rg₁₁ eingefügt sind, um jeglichen Abfall der Anoden-Kathodenspannung der Diode D₆₀- zu korrigieren, und daß die Diode Dg₀₃ außerdem das Anlegen irgendeiner übermäßigen inversen Spannung von der Basis-Emitter-Strecke des Transistors Q^_n verhindert.

Das Potential am Anschluß 29 fällt auf diese Weise, bis der Kondensator C₆₀₁ anfängt, sich über die Spannungsteilerwiderstände R_cr>-, und R,--.. zu entladen. Darauf hin

DUj bU4

wird eine bestimmte Spannung, die der Spannung am Anschluß 29 proportional ist, über die Diode D₆₀₂ an den Kondensator C_fin1 angelegt, so daß die Spannung am positiven (+) Anschluß des Kondensators C_cn~ nicht unter diesen Wert fällt. Durch

bUl

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geeignete Einstellung dieses Wertes kann daher eine fehlerfreie Detektorfunktion ausgeübt werden, auch wenn der Gegenstand lange Zeit zwischen den Detektoreinrichtungen verbleibt. Wenn der Gegenstand durchgelaufen ist und das Empfangssignal den Bezugszustand wieder erneuert, steigt die Ausgangs spannung des Verstärkers Q/-_n-» vorübergehend mit einem Spannungsanstieg am Anschluß 29 an, wobei jedoch ein plötzlicher Spannungsanstieg am positiven (+) Anschluß des Kondensators C^₀₁ auf einen Wert oberhalb der Spannung am Anschluß 29 dadurch verhindert werden kann, daß die Entladungszeitkonstante Rc_n-) x Cfioi ^au^ ^ei-^nen geeigneten Wert eingestellt wird. Während dieser Dauer fällt das Ausgangssignal des Operationsverstärkers Q₆₀/ natürlich auf einen niedrigen Wert, so daß der Transistor Q₆₀₂ leitend wird und der Ausgang des Operationsverstärkers Q_fin-, erneut auf Null-Potential fällt, wodurch die Spannung über dem Kondensator

C_Cr.~ in keiner Weise beeinflußt wird, bo ι

Die in Fig. 6 gezeigte Methode zur Erhaltung der Ladung kann durch die in Fig. 7 gezeigte Methode ersetzt werden, bei der der Verstärker Q,--.., vermieden wird. Im Fall von Fig. 7 wird das Potential am Anschluß 29 von Widerständen R . und R_nr.~ geteilt und durch aus Auswahl des Tei-

701 ' ^7O2 ρ ρ R

, ...,. . 702 606 608

lerverhaltnisses zu = ,

^R701 ^{+ R}7O2 ^R6O5 ^{+ R}6O6 ^R5O9 kann das Beispiel von Fig. 7 in vollkommen gleicher Weise wie das Beispiel von Fig. 6 betrachtet werden. In diesem Fall

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muß jedoch der Ausgang des Anschluß 29' mit dem negativen (-) Anschluß des Komparators verbunden werden.

Durch die bisher beschriebene Schaltung der vorliegenden Erfindung können anfängliche Gewinnunregelmäßigkeiten oder langsame Gewinnveränderungen der Einrichtung dieser Art ohne Justierung korrigiert werden, jedoch ist der Korrekturbereich natürlich nicht endlos. Die Faktoren, die den Korrekturbereich einschränken, werden im folgenden betrachtet. Zunächst tritt bei jedem aktiven Element eine Sättigung bezogen auf die Versorgungsspannung +V oder

CC

-V auf, wenn der Empfängereingangspegel groß wird; diese Sättigung verhindert einen linearen Zusammenhang zwischen dem Eingang und dem Ausgang. Für dieses Problem gibt es nur eine einfache Lösung der Wahl einer hohen Versorgungsspannung und von Elementen hoher Spannungsfestigkeit oder einer geeigneten Dämpfung des Eingangssignals in der Eingangsstufe. Im Gegensatz dazu ist der Faktor, der die Korrektur bei niedrigem Eingangspegel beschränkt, der Fehler der von der Spannungswertverschiebung in jedem einzelnen aktiven Element herrührt, also beispielsweise dem Basis-Emitter-Spannungabfall V-,ρ im Emitterfolger oder der Durchlaßanlaufspannung V_A der Diode. Wenn bei der Schaltung von Fig. beispielsweise das Eingangssignal sehr klein wird, sind die Ausgangsspannung des Verstärkers 17 und der Ausgang des Gleichrichters 19, d.h., die Spannung am Anschluß 29 infolge des auf der Durchlaßanlaufspannung der Diode D₁ beruhenden Fehlers nicht völlig proportional zueinander; außer-

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dem tritt eine Spannungsdifferenz zwischen der maximalen Spannung am Anschluß 29 und der Spannung am positiven (+) Anschluß des Kondensators C₁- im Bezugswertspeicher 21 auf, die vom Transistor Q₂ herrührt, der ein Emitterfolgerverstärker ist. Einfachere Möglichkeiten der Korrektur dieser Fehler wurden bereits in Verbindung mit den einzelnen bisher erwähnten Schaltungsbeispielen angegeben. Bei den vorangegangenen beiden Beispielen sind dies die'Spannungskorrektur mittels der Vorspannungsschaltung der Kiderstände R- und Rg bzw. die Spannungskorrektur mittels der Diode D₃. Nichtsdestotrotz ist keine dieser Methoden oder Möglichkeiten vollständig. Zur weiteren Korrektur des von der Gleichrichterdiode D₁ im Gleichrichter 19 von Fig. 3 herrührenden Fehlers kann ein in Fig. 9 dargestelltes Beispiel in Betracht gezogen werden. In einer Schaltung 17, die einem Verstärker entspricht, ist der Ausgang des Empfängers über einen Gleichstromblockkondensator C_qni an den positiven (+) Anschluß eines Operationsverstärkers angeschlossen. Dieser Operationsverstärker muß eine niedrige Eingangs Offset-Spannung besitzen. Die Anodenspannung einer Diode D_qnl wird über einen Widerstand Rg₀₂ ^zur Gleichvorspannung am positiven (+) Anschluß gemacht. Der Wert des Widerstands Rg₀₂ ^{ist so} groß, daß er das Eingangssignal vom Anschluß 16 in keiner Weise beeinflußt. Die Anodenspannung der Diode D-. dient über einen Widerstand R₉₀₃ außerdem als Vorspannung am negativen (-) Anschluß des Verstärkers, so daß der Gleichstrom bzw. Gleichspannungswert am Ausgang gleich dem am Eingang, d.h. der

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Anodenspannung der Diode D_go1 wird. Der Verstärker verstärkt das Wechselspannungseingangssignal vom Anschluß 16 um einen Faktor ^Rgo4/^R9O3 ⁱⁿf^Ql9^{e des} Gegenkopplungswiderstand Rg_O4· Das so verstärkte Wechselstromsignal kann, wie bereits beschrieben, am Ausgangsanschluß um einen der Anodenspannung der Diode Dg₀₁ t d.h. der Durchlaßanlaufspannung der Diode entsprechenden Wert vorgespannt werden. Unter der Annahme,daß die Durchlaßanlaufspannung der Gleichrichterdiode Dg - im Gleichstromwandler bzw. Gleichrichter 19 gleich der der Diode Dg_Oi ist, wird die Gleichspannung

^R9O4
V₁ am Anschluß 29 V₁ = V. χ - 2, wobei V. der

I I 111 -τ-, ΧΓ*

^R9O3
Spitze-Spitze-Wert der Eingangsspannung vom Eingangsanschluß 16 ist. Auf diese Weise kann V. völlig proportional V. gemacht werden. Die Gleichheit der Anlaufspannungen der Dioden kann durch Verwendung von Dioden Dg₀₁ und Dg₀₂ ¹¹¹^t gleichen Temperatur- und Durchlaßeigenschaften und außerdem dadurch erreicht werden, daß der Durchlaßvorstrom der Diode Dg₀₁ mit Hilfe des Widerstands Rg₀₁ entsprechend dem gleichgerichteten Strom der Diode D_go2, der vom Kondensator C_gQ2 und vom Widerstand R₉₀₅ herrührt, eingestellt wird.

Der richtige Bereich des Bezugswerts, der unter Verwendung des Verstärkers 17 und des Gleichrichters 19 von Fig. 9 und außerdem unter Verwendung des Bezugswertsspeichers 21 von Fig. 3 gespeichert wird, d.h. der Bereich, in dem Änderungen, die von anderen Einflüssen als den Gegen-

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stand herrühren, korrigiert werden, ist ungefähr 54 dB, entsprechend ungefähr 3 mV zu ungefähr 1,5 V für die Spitze-Spitze-Eingangsspannung V, am Eingangsanschluß 16, was einen sehr großen Erfassungsbereich bzw. Detektorbereich bedeutet.

. Während die vorangegangenen Ausführungsformen in bezug auf die Erfassung der Anwesenheit von Papier oder ähnlicher Gegenstände beschrieben wurde, ist die Erfindung auch für die Erfassung des Zustands der Anwesenheit des Gegenstands oder der räumlichen Anordnung des Gegenstands in bezug auf Sender und Empfänger wirksam.

Außerdem ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Erfassung fester Gegenstände beschränkt, sondern eignet sich auch für die Erfassung der Anwesenheit, der Menge oder Dichte von Gasen und Flüssigkeiten. Beispielsweise können der in Fig. 4 gezeigte Sender und Empfänger für die Erfassung der Dichte des Entwicklers in einem Kopiergerät verwendet werden, wobei jedoch der Entwickler dazu neigt, sich bei einem langen Gebrauch des Kopiergerätes am Sender und Empfänger festzusetzen und dadurch Detektorfehler zu Ursachen. Die Erfindung verhindert solche Fehler.

Zusammengefaßt enthält der Gegenstandsdetektor einen Sender, einen Empfänger zum Empfang der Signale vom Sender, und eine Einrichtung zur Einstellung des Werts eines

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Bezugssignals mittels des Empfangssignals vom Empfänger, wenn sich der Gegenstand in einem Bezugszustand befindet, um das Bezugssignal zu korrigieren. Dabei liefert das Bezugssignal einen Bezug zur Identifizierung des Empfangssignals. Ein Komparator dient dazu, daß Empfangssignal entsprechend dem Bezugswert von der Bezugswerteinstelleinrichtung zu identifizieren. Das Ergebnis der Funktion des Gegenstandsdetektors wird am Ausgang des Komparators abgegeben.

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Claims

Patentansprüche

1. Gegenstandsdetektor, gekennzeichnet durch einen Sender (11),

einen Empfänger (15) zum Empfang des Signals vom Sender, eine Einrichtung (28) zur Einstellung des Werts eines Bezugssignals mittels des Empfangssignals vom Empfänger, das geliefert wird, wenn der Gegenstand (13) in einem Bezugszustand ist, um das Bezugssignal zu korrigieren, das einen Bezug für die Identifizierung des Empfangssignals darstellt und

einen Komparator (27) der mit der Bezugswerteinstelleinrichtung verbunden is^ um das Empfangssignal in Abhängigkeit vom Bezugswert zu identifizieren, wobei das Ausaangssignal des Komperators das Detektorsignal bildet.

2. Gegenstandsdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugswerteinstelleinrichtung (28) einen Bezugswertspeicher (21) enthält, der als Bezugswert den Wert des Empfangssignals bei einem Bezugszustand des Gegenstands speichert und den Wert entsprechend irgendeiner Schwankung des Bezugszustands neu speichert, und daß die Bezugswerteinstelleinrichtung außerdem eine Schwellwerteinstelleinrichtung (25) zur Ausgabe eines dem Bezugswert entsprechenden Schwellwerts _an den Komparator (27) enthält.

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3. Gegenstandsdetektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der im Bezugswertspeicher (21) gespeicherte Bezugswert ein Spannungswert ist, der durch elektrische Gleichstromwandlung aus dem Empfangssignal abgeleitet ist.

4. Gegenstandsdetektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (11) und der Empfänger (15) ein Schallwellenoszillator bzw. ein elektroakustischer Wandler sind und daß der Detektor außerdem eine Einrichtung (19) zur Umwandlung des in ein elektrisches Signal umgewandelten Empfangssignals in einen Gleichspannungswert enthält, wobei der Ausgang dieser Umwandlungseinrichtung (19) mit dem Eingang des Bezugswertspeichers (21) und mit dem Eingang des Kcrparators (27) verbunden ist, um die Erfassung eines transparenten Gegenstandes zu ermöglichen.

5. Gegenstandsdetektor nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Umwandlung des Empfangssignals in einen Gleichspannungswert, wobei die Umwandlungseinrichtung einen Verstärker (17) und eine Diode (D₁, D_go„) zur Gleichrichtung des Ausgangs signals des Verstärkers, und ein Gleichspannungswerteinstellelement (Dg₀₁, ^Rgo2' ^R9O4^ enthält, das am Eingang des Verstärkers vorgesehen ist, um die Durchlaßcharakteristik der Diode zu kompensieren.

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6. Gegenstandsdetektor nach einem der Ansprüche 2 bis 5, gekennzeichnet durch eine Speicherbefehlseinrichtung (23), durch die der Empfangspegel für den Bezugszustand mittels eines externen Signals speicherbar und erneut speicherbar ist, wobei der gemäß einem Befehl gespeicherte Wert wenigstens während der Dauer des Ausbleibens des externen Signals gehalten wird.

7. Gegenstandsdetektor nach Anspruch 6, daruch gekennzeichnet, daß der Empfangspegel ein Gleichspannungswert ist, daß der Bezugswertspeicher (21) seinen Speicherbetrieb durch Zuführen und Abführen elektrischer Ladungen mittels des Spannungswerts vornimmt, und daß die Speicherbefehlseinrichtung (23) eine Schaltereinrichtung (Qc₀')) zur Steuerung der Ladung-Entladung mittels des externen Signals enthält.

8. Gegenstandsdetektor nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Entladungsverhinderungseinrichtung, die den vom Bezugswertspeicher (21) gespeicherten Bezugswert während der Gegenstandserfassung entsprechend dem Empfangspegel während der Gegenstanderfassung auf einem bestimmten Wert festhält.

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9. Gegenstandsdetektor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfangspegel ein Gleichspannungswert ist, daß der Bezugswertspeicher (21) einen Kondensator (C_fin1, C_ ₁) enthält, der von dem Spannungswert aufladbar ist, daß die Entladungsverhinderungseinrichtung ein Schalterelement (Q_6O2^ aufweist, um an den Kondensator eine Spannung anzulegen, die dem dann vorhandenen Empfangspegel entspricht, um zu verhindern, daß die elektrischen Ladungen während der Gegenstandserfassung abfließen, und daß eine Rückstromsperrdiode (D₆₀₃) vorgesehen ist.

10. Gegenstanddetektor nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellwerteinstelleinrichtung (25)eine Einrichtung zur Teilung des Bezugswerts und zur Einstellung des Schwellwerts in die Nähe des Bezugswerts oder des Empfangswerts während der Gegenstandserfassung ist, um dadurch die Erfassung beim Eintritt oder Austritt des Gegenstands zu beschleunigen.

11. Gege nstandsdetektor unter Verwendung einer akustischen Welle, gekennzeichnet durch ein erstes akustisches Oszillatorelement (101),

ein zweites akustisches Oszillatorelement (103), das die akustische Welle vom ersten akustischen Oszillatorelement empfängt,

eine Schutzeinrichtung (102, 107) zur Verhinderung, daß die veränderliche akustische Welle, die vom ersten Oszillator

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erzeugt und vom zu erfassenden Gegenstand beeinflußt wird, von einer akustischen Welle beeinflußt wird, die an etwas anderem als dem zu erfassenden Gegenstand reflektiert oder gebrochen wird,

eine Ümwandlungsschaltung zur Umwandlung eines vom zweiten akustischen Oszillator empfangenen akustischen Signals in ein elektrisches Signal, wobei das Ausgangssignal der Schaltung mit einem Bezugssignal verglichen und ein Signal erzeugt wird, das eine Anwesenheit oder ein Passieren eines Gegenstands anzeigt.

12.Gegenstandsdetektor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verhinderungseinrichtung ein Schlitz (102) oder ein konisches Glied (107) ist,der oder das andern einander gegenüberliegenden Teil des ersten und des zweiten Oszillators angeordnet ist.

13. Gegenstandsdetektor nach Anspruch 3 2, dadurch gekennzeichnet, daß Führungsglieder (1o8) zur Durchführung eines Gegenstands vorgesehen sind, und daß der erste Oszillator so angeordnet ist, daß die akustische Welle in die Führungen geleitet wird, während der zweite Oszillator so angeordnet ist, daß die akustische Welle von ihm empfangen werden kann.

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