JP2003214925A - 静電容量センサ - Google Patents
静電容量センサInfo
- Publication number
- JP2003214925A JP2003214925A JP2002010343A JP2002010343A JP2003214925A JP 2003214925 A JP2003214925 A JP 2003214925A JP 2002010343 A JP2002010343 A JP 2002010343A JP 2002010343 A JP2002010343 A JP 2002010343A JP 2003214925 A JP2003214925 A JP 2003214925A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- capacitance
- logic
- output
- sensor
- circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Dry Development In Electrophotography (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 液体や粉体の圧電方式残量検出センサは、各
圧電素子の物性のバラツキや振動板とケースとの固定状
態が検知感度を大きく左右する。また、振動板が被検知
物に直に接触していなければならないことから、被検知
物を収容する容器に振動板を被検知物に臨ませるための
開口を設ける必要がある。これは密閉性や耐圧性が求め
られる容器においては好ましくない。 【解決手段】 センサ電極とグランド電極とからなる可
変容量コンデンサを設け該可変容量コンデンサに抵抗を
接続して積分回路を形成し、該積分回路にクロックを入
力し、前記積分回路からの出力を第１のロジックＩＣに
入力し、前記可変容量コンデンサの容量の変化と対応し
て第１のロジックＩＣの出力が変化する静電容量セン
サ。
圧電素子の物性のバラツキや振動板とケースとの固定状
態が検知感度を大きく左右する。また、振動板が被検知
物に直に接触していなければならないことから、被検知
物を収容する容器に振動板を被検知物に臨ませるための
開口を設ける必要がある。これは密閉性や耐圧性が求め
られる容器においては好ましくない。 【解決手段】 センサ電極とグランド電極とからなる可
変容量コンデンサを設け該可変容量コンデンサに抵抗を
接続して積分回路を形成し、該積分回路にクロックを入
力し、前記積分回路からの出力を第１のロジックＩＣに
入力し、前記可変容量コンデンサの容量の変化と対応し
て第１のロジックＩＣの出力が変化する静電容量セン
サ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、容器内の液体や粉
粒体といった内容物の残量を検出するセンサに関する。
粒体といった内容物の残量を検出するセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】電子写真装置（複写機やプリンター）あ
るいは静電記録装置（ファクシミリ）などにおいて、ト
ナーを含む乾式現像剤（一成分の磁性トナー又は非磁性
トナー、トナーと磁性キャリアからなる二成分系現像剤
等）を用いて潜像（静電気的、磁気的）を現像すると、
トナーが潜像に付着消費され現像剤のレベルが低下す
る。良質の現像を行うためには、現像剤のレベルを所定
の範囲内に保持することが必要であり、このために現像
剤の残量レベルを正確に検出する必要がある。従来の現
像剤残量レベル検知方式として、磁性トナーとマグネッ
トロールを通じてアース側に流れ込む電荷の移動を計測
する電流検知方式、コイルのインダクタンス検知方式、
圧電素子を用いる圧電方式、コンデンサの原理を用いる
静電容量検知方式などが提案されている。しかし、電流
検知方式などは信頼性および安全性の点で問題があり、
インダクタンス検知方式ではコスト的に不利である。現
用の複写機やプリンターで圧電方式が機構が簡単で且つ
コストが安いといった理由で多用されている。
るいは静電記録装置（ファクシミリ）などにおいて、ト
ナーを含む乾式現像剤（一成分の磁性トナー又は非磁性
トナー、トナーと磁性キャリアからなる二成分系現像剤
等）を用いて潜像（静電気的、磁気的）を現像すると、
トナーが潜像に付着消費され現像剤のレベルが低下す
る。良質の現像を行うためには、現像剤のレベルを所定
の範囲内に保持することが必要であり、このために現像
剤の残量レベルを正確に検出する必要がある。従来の現
像剤残量レベル検知方式として、磁性トナーとマグネッ
トロールを通じてアース側に流れ込む電荷の移動を計測
する電流検知方式、コイルのインダクタンス検知方式、
圧電素子を用いる圧電方式、コンデンサの原理を用いる
静電容量検知方式などが提案されている。しかし、電流
検知方式などは信頼性および安全性の点で問題があり、
インダクタンス検知方式ではコスト的に不利である。現
用の複写機やプリンターで圧電方式が機構が簡単で且つ
コストが安いといった理由で多用されている。
【０００３】この圧電方式を図６および図７に基づいて
説明する。圧電素子を含む発振回路１１とその発振電圧
を整流する整流回路１２により直流電圧信号として出力
端子１３より出力する。図７は圧電方式に係るトナー残
量検知装置であり、ケース４の一端に一方の面がトナー
などの被検知物５と接する振動板６の周縁を固着し、圧
電素子７の一方の面に主電極８ａと副電極８ｂを設け、
他方の面に他の主電極８ｃを設け、主電極８ｃを振動板
６の他方の面に接合し、ケース４の他端にプリント回路
９を有する基板１０を装着したものである。この装置に
よれば振動板６にトナーなどの被検知物５が接触してト
ナーレベルが例えばＯ3〜Ｏ2の間にあると、常時（メイ
ンスイッチがオンの時）駆動状態にある前記圧電素子が
振動しにくくなるため、発振電圧が低下したり発振が停
止したりすることにより、前記トナーの存在を判別でき
る信号を出力できる。一方、トナーレベルがＯ2〜Ｏ1ま
で下がると、振動板にはトナーの拘束力が作用しないの
で、発振動作が開始され、トナーが無い又は少ないこと
を検知できる。
説明する。圧電素子を含む発振回路１１とその発振電圧
を整流する整流回路１２により直流電圧信号として出力
端子１３より出力する。図７は圧電方式に係るトナー残
量検知装置であり、ケース４の一端に一方の面がトナー
などの被検知物５と接する振動板６の周縁を固着し、圧
電素子７の一方の面に主電極８ａと副電極８ｂを設け、
他方の面に他の主電極８ｃを設け、主電極８ｃを振動板
６の他方の面に接合し、ケース４の他端にプリント回路
９を有する基板１０を装着したものである。この装置に
よれば振動板６にトナーなどの被検知物５が接触してト
ナーレベルが例えばＯ3〜Ｏ2の間にあると、常時（メイ
ンスイッチがオンの時）駆動状態にある前記圧電素子が
振動しにくくなるため、発振電圧が低下したり発振が停
止したりすることにより、前記トナーの存在を判別でき
る信号を出力できる。一方、トナーレベルがＯ2〜Ｏ1ま
で下がると、振動板にはトナーの拘束力が作用しないの
で、発振動作が開始され、トナーが無い又は少ないこと
を検知できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記の圧電方式では、
各圧電素子の物性のバラツキが検知感度の差として現れ
るので、そのバラツキの補正が困難になる。また、振動
板とケースとの固定状態が検知感度を大きく左右してお
り、特に小型品を製造する場合に製品間の特性のバラツ
キが大きくなるという問題がある。圧電方式では、検出
原理上、振動板が被検知物に直に接触していなければな
らないことから、被検知物を収容する容器に振動板を被
検知物に臨ませるための開口を設ける必要がある。これ
は密閉性や耐圧性が求められる容器においては好ましく
ない。また、内部を衛生的に保たなければならない容器
では開口部に液体や粉粒体が残留して汚染源となる場合
がある。
各圧電素子の物性のバラツキが検知感度の差として現れ
るので、そのバラツキの補正が困難になる。また、振動
板とケースとの固定状態が検知感度を大きく左右してお
り、特に小型品を製造する場合に製品間の特性のバラツ
キが大きくなるという問題がある。圧電方式では、検出
原理上、振動板が被検知物に直に接触していなければな
らないことから、被検知物を収容する容器に振動板を被
検知物に臨ませるための開口を設ける必要がある。これ
は密閉性や耐圧性が求められる容器においては好ましく
ない。また、内部を衛生的に保たなければならない容器
では開口部に液体や粉粒体が残留して汚染源となる場合
がある。
【０００５】本発明の目的は、上記の問題点を解決し、
検知感度のバラツキの小さい、安定した特性の残量セン
サを提供することである。本発明の目的は、上記の問題
点を解決し、被検知物に臨ませなくても安定した検知感
度の得られる残量センサを提供することである。
検知感度のバラツキの小さい、安定した特性の残量セン
サを提供することである。本発明の目的は、上記の問題
点を解決し、被検知物に臨ませなくても安定した検知感
度の得られる残量センサを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本願の第一の発明は、セ
ンサ電極とグランド電極とからなる可変容量コンデンサ
を設け該可変容量コンデンサに抵抗を接続して積分回路
を形成し、該積分回路にクロックを入力し、前記積分回
路からの出力を第１のロジックＩＣに入力し、前記可変
容量コンデンサの容量の変化と対応して第１のロジック
ＩＣの出力が変化することを特徴とする静電容量センサ
である。
ンサ電極とグランド電極とからなる可変容量コンデンサ
を設け該可変容量コンデンサに抵抗を接続して積分回路
を形成し、該積分回路にクロックを入力し、前記積分回
路からの出力を第１のロジックＩＣに入力し、前記可変
容量コンデンサの容量の変化と対応して第１のロジック
ＩＣの出力が変化することを特徴とする静電容量センサ
である。
【０００７】本願の第二の発明は、センサ電極とグラン
ド電極とからなる可変容量コンデンサを設け該可変容量
コンデンサに抵抗を接続して積分回路を形成し、該積分
回路にクロックを入力し、前記積分回路からの出力を第
１のロジックＩＣに入力し、前記可変容量コンデンサの
容量の変化と対応して変化する第１のロジックＩＣの出
力を平滑回路に入力し、該平滑回路の出力を第２のロジ
ックＩＣに入力し、第２のロジックＩＣから出力を得る
ことを特徴とする静電容量センサである。
ド電極とからなる可変容量コンデンサを設け該可変容量
コンデンサに抵抗を接続して積分回路を形成し、該積分
回路にクロックを入力し、前記積分回路からの出力を第
１のロジックＩＣに入力し、前記可変容量コンデンサの
容量の変化と対応して変化する第１のロジックＩＣの出
力を平滑回路に入力し、該平滑回路の出力を第２のロジ
ックＩＣに入力し、第２のロジックＩＣから出力を得る
ことを特徴とする静電容量センサである。
【０００８】上記の各発明において、第１のロジックＩ
Ｃおよび第２のロジックＩＣをＥＸ−ＯＲロジックＩＣ
とすることができる。
Ｃおよび第２のロジックＩＣをＥＸ−ＯＲロジックＩＣ
とすることができる。
【０００９】本発明の静電容量センサは、センサ基板を
備え、該センサ基板の片面に前記センサ電極とグランド
電極とを設けてもよく、さらに、このセンサ基板を容器
に着脱自在に取り付けてもよい。
備え、該センサ基板の片面に前記センサ電極とグランド
電極とを設けてもよく、さらに、このセンサ基板を容器
に着脱自在に取り付けてもよい。
【００１０】また、センサ基板には、電極が設けられた
面とは反対側の面に積分回路からの出力が与えられる検
出用回路部を配置してもよい。
面とは反対側の面に積分回路からの出力が与えられる検
出用回路部を配置してもよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明のセンサは誘電体の有無を
検出するもので、静電容量型のセンサで金属や水などの
比較的誘電率の高い物質を検出することができる。基本
的な構成は発振回路、比較回路、出力回路のみで部品が
少なく安価なセンサを構成できる。また、樹脂容器（非
金属）の側面などに取り付け、残量を検出しようとする
ものに直接触れることなく残量を検出することが可能で
ある。以下に本発明の実施の形態を図面にしたがって説
明する。先ず、本発明の静電容量センサの外観の一例を
図１に示す。（ａ）は被検知物を収容する容器２の壁面
の凹部に取り付けた静電容量センサ１の断面図である。
液面変動による静電容量の変化量を大きくとるには、電
極面と被検知物との距離すなわち検出距離ｌｓは小さい
方が望ましく、例えば３ｍｍ以下が好適である。容器２
の壁の厚さがセンサの持つ検出距離調整範囲を超える場
合は、検出距離ｌｓが検出距離調整範囲内に収まるよう
に容器２の壁面に凹部を設ける。本発明の静電センサは
被検知物の残量（液面）をそのレベルに応じてアナログ
出力する。又は被検知物の有無をデジタル出力すること
ができる。（ｂ）は（ａ）の右側面である。センサは電
源，出力，グランドの３端子を有する。
検出するもので、静電容量型のセンサで金属や水などの
比較的誘電率の高い物質を検出することができる。基本
的な構成は発振回路、比較回路、出力回路のみで部品が
少なく安価なセンサを構成できる。また、樹脂容器（非
金属）の側面などに取り付け、残量を検出しようとする
ものに直接触れることなく残量を検出することが可能で
ある。以下に本発明の実施の形態を図面にしたがって説
明する。先ず、本発明の静電容量センサの外観の一例を
図１に示す。（ａ）は被検知物を収容する容器２の壁面
の凹部に取り付けた静電容量センサ１の断面図である。
液面変動による静電容量の変化量を大きくとるには、電
極面と被検知物との距離すなわち検出距離ｌｓは小さい
方が望ましく、例えば３ｍｍ以下が好適である。容器２
の壁の厚さがセンサの持つ検出距離調整範囲を超える場
合は、検出距離ｌｓが検出距離調整範囲内に収まるよう
に容器２の壁面に凹部を設ける。本発明の静電センサは
被検知物の残量（液面）をそのレベルに応じてアナログ
出力する。又は被検知物の有無をデジタル出力すること
ができる。（ｂ）は（ａ）の右側面である。センサは電
源，出力，グランドの３端子を有する。
【００１２】図２（ａ）は図１（ｂ）のＡ−Ａ’断面を
拡大した静電容量センサ１の詳細断面図である。プリン
ト基板１ｃの一方の面にセンサ電極１ａとグランド電極
１ｂとを設け、他方の面に電子部品１ｄを実装して検出
用回路部を形成してセンサ基板とする。このセンサ基板
を射出成形により樹脂１ｅで鋳包むことにより静電容量
センサ１となす。センサ基板全体を樹脂で鋳包む効果は
次の通りである。すなわち、センサは使用される環境
により防塵，防爆，防水等の機能が要求されるが、これ
らを容易に満たすことができる。射出成形用金型を用
意すれば低コストで製造できる。センサ電極１ａとグラ
ンド電極１ｂを含めて鋳包んだのは両電極の保護が目的
である。ただし、両電極を保護する樹脂１ｅが厚すぎる
と検知感度が低下するので好ましくない。なお、防塵，
防爆，防水等の機能がさほど要求されない場合は、セン
サ基板は樹脂で鋳包まずにケースに収容してもよい。
（ｂ）は本発明の静電容量センサの電極面Ｂの一例を示
す平面図である。センサ電極１ａおよびそれを囲むグラ
ンド電極１ｂをエッチングで形成する。両電極は可変容
量コンデンサＣｖを形成する。このような電極構成は液
面変動による静電容量の変化量を大きくとれるので液面
の検知に有利である。また、電極面積は大きい方が検知
感度を高めるのに有利である。センサ電極１ａとグラン
ド電極１ｂの構成は他のパターンでもよく、例えば液面
の水平方向に並べることも出来る（ｃ）。
拡大した静電容量センサ１の詳細断面図である。プリン
ト基板１ｃの一方の面にセンサ電極１ａとグランド電極
１ｂとを設け、他方の面に電子部品１ｄを実装して検出
用回路部を形成してセンサ基板とする。このセンサ基板
を射出成形により樹脂１ｅで鋳包むことにより静電容量
センサ１となす。センサ基板全体を樹脂で鋳包む効果は
次の通りである。すなわち、センサは使用される環境
により防塵，防爆，防水等の機能が要求されるが、これ
らを容易に満たすことができる。射出成形用金型を用
意すれば低コストで製造できる。センサ電極１ａとグラ
ンド電極１ｂを含めて鋳包んだのは両電極の保護が目的
である。ただし、両電極を保護する樹脂１ｅが厚すぎる
と検知感度が低下するので好ましくない。なお、防塵，
防爆，防水等の機能がさほど要求されない場合は、セン
サ基板は樹脂で鋳包まずにケースに収容してもよい。
（ｂ）は本発明の静電容量センサの電極面Ｂの一例を示
す平面図である。センサ電極１ａおよびそれを囲むグラ
ンド電極１ｂをエッチングで形成する。両電極は可変容
量コンデンサＣｖを形成する。このような電極構成は液
面変動による静電容量の変化量を大きくとれるので液面
の検知に有利である。また、電極面積は大きい方が検知
感度を高めるのに有利である。センサ電極１ａとグラン
ド電極１ｂの構成は他のパターンでもよく、例えば液面
の水平方向に並べることも出来る（ｃ）。
【００１３】（実施形態１）
（可変容量コンデンサＣｖ）ここで、上記電極1a，1bに
電位差を付与すると可変コンデンサＣV には静電容量が
発生するが、周囲が空気である部分は誘電率がε1 であ
り、液体と接触している部分は誘電率ε2 であることか
ら、液面高さにより電極1a, 1bの周囲に発生する浮遊容
量が異なる。
電位差を付与すると可変コンデンサＣV には静電容量が
発生するが、周囲が空気である部分は誘電率がε1 であ
り、液体と接触している部分は誘電率ε2 であることか
ら、液面高さにより電極1a, 1bの周囲に発生する浮遊容
量が異なる。
【００１４】電極1a, 1b相互間の静電容量：Ｃab0
周囲が空気である部分の浮遊容量：Ｃs1
周囲が液体である部分の浮遊容量：Ｃs2
なお、液体が水の場合は、Ｃs1：Ｃs2＝１：80
とすると、電極1a, 1bにより発生する全容量はＣab0 ＋
Ｃs1＋Ｃs2となる。また、Ｃs1とＣs2は、それぞれ電極
1a, 1bの長さＬ1 ，Ｌ2 に比例する（図２（ｃ）参
照）。したがって、全容量Ｃab＝Ｃab0 ＋Ｃs1＋Ｃs2は
液面高さに応じてほぼ直線的に変化することとなる。
Ｃs1＋Ｃs2となる。また、Ｃs1とＣs2は、それぞれ電極
1a, 1bの長さＬ1 ，Ｌ2 に比例する（図２（ｃ）参
照）。したがって、全容量Ｃab＝Ｃab0 ＋Ｃs1＋Ｃs2は
液面高さに応じてほぼ直線的に変化することとなる。
【００１５】（比較回路）比較回路は、図３に示す如
く、可変抵抗ＶＲ1 と、上記可変コンデンサＣV と、Ｅ
Ｘ−ＯＲロジックＩＣ〔符号IC1 〕とを有しており、可
変抵抗ＶＲ1と可変コンデンサＣV とが積分回路（時定
数：全容量Ｃab×可変抵抗ＶＲ1 の抵抗値ｒ 1 ）を構成
するものとしている。可変抵抗ＶＲ1 は積分回路の時定
数を変更して検出感度を調整する機能を有する。なお、
この比較回路では、抵抗Ｒ1はＥＸ−ＯＲロジックＩＣ
〔IC1 〕の入力容量Ｃin1 の影響を受けるが、Ｃin1は
Ｃabに比べて遥かに小さいので、ここではＣin1 の影響
を無視することにする。
く、可変抵抗ＶＲ1 と、上記可変コンデンサＣV と、Ｅ
Ｘ−ＯＲロジックＩＣ〔符号IC1 〕とを有しており、可
変抵抗ＶＲ1と可変コンデンサＣV とが積分回路（時定
数：全容量Ｃab×可変抵抗ＶＲ1 の抵抗値ｒ 1 ）を構成
するものとしている。可変抵抗ＶＲ1 は積分回路の時定
数を変更して検出感度を調整する機能を有する。なお、
この比較回路では、抵抗Ｒ1はＥＸ−ＯＲロジックＩＣ
〔IC1 〕の入力容量Ｃin1 の影響を受けるが、Ｃin1は
Ｃabに比べて遥かに小さいので、ここではＣin1 の影響
を無視することにする。
【００１６】ここで、容器２の液面が変化したときにお
ける比較回路の動作について図３〜図４を使用して説明
する。 P1にクロックCLK が入力されると、P2， P3 では一定
の時定数Ｃab・ｒ1 及び時定数Ｃin2 ・ｒ2 に従い、図
４に示すような積分波形となっている。 液面が上昇すると、空気の誘電率Ｃs1＜液体の誘電率
Ｃs2であるから全容量Ｃabが増加し、これに伴って時定
数Ｃab・ｒ1 は増加する。したがって、P2の波形は図４
に示す如くP2’のように傾斜が小さなものになり、クロ
ックCLK の変化時間からスレッシホールト電圧Ｖthと一
致するまでの時間Ｔthは長くなる。その結果、ＥＸ−Ｏ
ＲロジックＩＣ〔IC1 〕の出力はP4からP4’のようにデ
ューティが大きくなる。つまり、液体の変化がＥＸ−Ｏ
ＲロジックＩＣ〔IC1 〕の出力のデューティ変化として
現れるのである。 なお、ＥＸ−ＯＲロジックＩＣ〔IC1 〕のP4での出力
はローパスフィルタを通せばアナログ電圧となり、その
大きさはデューティに比例する。すなわち、液面高さの
上昇に対応して出力電圧も上昇することになる。また、
上記した液面高さの変化とＥＸ−ＯＲロジックＩＣ〔IC
1 〕の出力のデューティの変化は正確には比例していな
いが、回路定数を適当にすれば、実用上十分な直線性は
得られる。 他方、図３に示した比較回路にローパスフィルタを付
加したものは直径２５ｍｍ程度の小さなプリント基板に
組み込むことができる。 上記したからも明らかなように、この発明に係る
レベルセンサは、非常にコンパクトであり且つ低コスト
である。また、このレベルセンサは、機械的動作をする
部分は存在していないから信頼性に優れている。
ける比較回路の動作について図３〜図４を使用して説明
する。 P1にクロックCLK が入力されると、P2， P3 では一定
の時定数Ｃab・ｒ1 及び時定数Ｃin2 ・ｒ2 に従い、図
４に示すような積分波形となっている。 液面が上昇すると、空気の誘電率Ｃs1＜液体の誘電率
Ｃs2であるから全容量Ｃabが増加し、これに伴って時定
数Ｃab・ｒ1 は増加する。したがって、P2の波形は図４
に示す如くP2’のように傾斜が小さなものになり、クロ
ックCLK の変化時間からスレッシホールト電圧Ｖthと一
致するまでの時間Ｔthは長くなる。その結果、ＥＸ−Ｏ
ＲロジックＩＣ〔IC1 〕の出力はP4からP4’のようにデ
ューティが大きくなる。つまり、液体の変化がＥＸ−Ｏ
ＲロジックＩＣ〔IC1 〕の出力のデューティ変化として
現れるのである。 なお、ＥＸ−ＯＲロジックＩＣ〔IC1 〕のP4での出力
はローパスフィルタを通せばアナログ電圧となり、その
大きさはデューティに比例する。すなわち、液面高さの
上昇に対応して出力電圧も上昇することになる。また、
上記した液面高さの変化とＥＸ−ＯＲロジックＩＣ〔IC
1 〕の出力のデューティの変化は正確には比例していな
いが、回路定数を適当にすれば、実用上十分な直線性は
得られる。 他方、図３に示した比較回路にローパスフィルタを付
加したものは直径２５ｍｍ程度の小さなプリント基板に
組み込むことができる。 上記したからも明らかなように、この発明に係る
レベルセンサは、非常にコンパクトであり且つ低コスト
である。また、このレベルセンサは、機械的動作をする
部分は存在していないから信頼性に優れている。
【００１７】（実施形態２）金属や水などの比較的誘電
率の高い物質の有無を検出する静電容量センサの回路に
ついて図5を用いて説明する。この回路は比較回路，平
滑回路、出力回路からなり比較回路は実施形態１の比較
回路と同じ構成である。
率の高い物質の有無を検出する静電容量センサの回路に
ついて図5を用いて説明する。この回路は比較回路，平
滑回路、出力回路からなり比較回路は実施形態１の比較
回路と同じ構成である。
【００１８】回路の動作を説明する。比較回路の動作は
実施形態１で説明済みであるので省略する。液面変動に
よって生じる可変容量コンデンサＣｖの容量変化と対応
して変化する第１のロジックＩＣ（ＩＣ１）の出力を平
滑回路に入力し、この平滑回路の出力を第２のロジック
ＩＣ（ＩＣ２）に入力し、第２のロジックＩＣから出力
を得る。第１のロジックＩＣの出力は図４のＰ４，Ｐ
４’のように液面のレベルに対応したデューティを有す
る矩形波である。この矩形波をコンデンサＣ３を有する
平滑回路へ入力して直流化する。この直流出力を第２の
ロジックＩＣ（ＩＣ２）へ入力する（入力Ａ）。図５で
は電源電圧を抵抗Ｒ３，Ｒ４で分割して、その間の電圧
を第２のロジックＩＣへ入力する構成となっているが、
実際にはジャンパスイッチ（図示せず）で切替えて抵抗
Ｒ３，Ｒ４の何れかを短絡させる。Ｒ３を短絡させると
電源電圧（Highレベル）が第２のロジックＩＣへ入力さ
れる（入力Ｂ）。Ｒ４を短絡させると０ボルト（Lowレ
ベル）が第２のロジックＩＣへ入力される（入力Ｂ）。
実施形態１で説明済みであるので省略する。液面変動に
よって生じる可変容量コンデンサＣｖの容量変化と対応
して変化する第１のロジックＩＣ（ＩＣ１）の出力を平
滑回路に入力し、この平滑回路の出力を第２のロジック
ＩＣ（ＩＣ２）に入力し、第２のロジックＩＣから出力
を得る。第１のロジックＩＣの出力は図４のＰ４，Ｐ
４’のように液面のレベルに対応したデューティを有す
る矩形波である。この矩形波をコンデンサＣ３を有する
平滑回路へ入力して直流化する。この直流出力を第２の
ロジックＩＣ（ＩＣ２）へ入力する（入力Ａ）。図５で
は電源電圧を抵抗Ｒ３，Ｒ４で分割して、その間の電圧
を第２のロジックＩＣへ入力する構成となっているが、
実際にはジャンパスイッチ（図示せず）で切替えて抵抗
Ｒ３，Ｒ４の何れかを短絡させる。Ｒ３を短絡させると
電源電圧（Highレベル）が第２のロジックＩＣへ入力さ
れる（入力Ｂ）。Ｒ４を短絡させると０ボルト（Lowレ
ベル）が第２のロジックＩＣへ入力される（入力Ｂ）。
【００１９】ここで、出力回路の第２のロジックＩＣ
（ＩＣ２）はＥＸ−ＯＲロジックＩＣである。この入力
と出力の関係を表１に纏める。
（ＩＣ２）はＥＸ−ＯＲロジックＩＣである。この入力
と出力の関係を表１に纏める。
【００２０】
【表１】
【００２１】出力回路では入力ＢがＨレベルの時は入力
Ａが反転して出力され、入力ＢがＬレベルの時は入力Ａ
がそのまま出力される。出力Ｙは誘電体の有無を表す信
号である。また、ジャンパスイッチを切替えて入力Ｂの
設定を変えることにより、表１のようにノーマルオープ
ン動作またはノーマルクローズ動作の何れかを容易に選
択することが出来る。なお、第２のロジックＩＣ（ＩＣ
２）の出力Ｙと直列にＬＥＤを接続すれば出力状態を視
覚的に確認し易い。
Ａが反転して出力され、入力ＢがＬレベルの時は入力Ａ
がそのまま出力される。出力Ｙは誘電体の有無を表す信
号である。また、ジャンパスイッチを切替えて入力Ｂの
設定を変えることにより、表１のようにノーマルオープ
ン動作またはノーマルクローズ動作の何れかを容易に選
択することが出来る。なお、第２のロジックＩＣ（ＩＣ
２）の出力Ｙと直列にＬＥＤを接続すれば出力状態を視
覚的に確認し易い。
【００２２】
【発明の効果】本発明の静電容量センサは、特性のバラ
ツキの原因となりやすい振動板を有していないため安定
した検知感度を得ることが出来る。本発明の静電容量セ
ンサは、被検知物に直に接触させる必要がないので、密
閉性や耐圧性が求められる容器や内部を衛生的に保たな
ければならない容器に特に好適に使用することが出来
る。本発明の静電容量センサは、基本的な構成が発振回
路、比較回路、平滑回路、出力回路および電源回路のみ
であるため部品点数が少なく安価なセンサを構成でき
る。
ツキの原因となりやすい振動板を有していないため安定
した検知感度を得ることが出来る。本発明の静電容量セ
ンサは、被検知物に直に接触させる必要がないので、密
閉性や耐圧性が求められる容器や内部を衛生的に保たな
ければならない容器に特に好適に使用することが出来
る。本発明の静電容量センサは、基本的な構成が発振回
路、比較回路、平滑回路、出力回路および電源回路のみ
であるため部品点数が少なく安価なセンサを構成でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の静電容量センサの外観の一例。（ａ）
は被検知物を収容する容器２の壁面の凹部に取り付けた
静電容量センサ１の断面図。（ｂ）は（ａ）の右側面。
は被検知物を収容する容器２の壁面の凹部に取り付けた
静電容量センサ１の断面図。（ｂ）は（ａ）の右側面。
【図２】（ａ）は図１（ｂ）のＡ−Ａ’断面図。（ｂ）
は図１（ａ）の電極面Ｂを示す平面図。（ｃ）は（ｂ）
とは別の形態の電極面Ｂを示す平面図。
は図１（ａ）の電極面Ｂを示す平面図。（ｃ）は（ｂ）
とは別の形態の電極面Ｂを示す平面図。
【図３】実施形態１の静電容量センサの比較回路の説明
図。
図。
【図４】実施形態１の静電容量センサの比較回路を使用
した場合の入力側クロックと出力等の関係を示す説明
図。
した場合の入力側クロックと出力等の関係を示す説明
図。
【図５】図３の比較回路を有する静電容量センサの全体
回路の説明図。
回路の説明図。
【図６】圧電方式の回路構成ブロック図。
【図７】圧電方式のトナー残量検知装置の部分断面図。
１ 静電容量センサ
２ 容器
ｌｓ 検出距離
１ａ センサ電極
１ｂ グランド電極
Ｃｖ 可変容量コンデンサ
ＩＣ１ 第１のロジックＩＣ
ＩＣ２ 第２のロジックＩＣ
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2F014 AC07 EA01 GA01
2G028 AA01 AA04 BC03 BC04 CG07
DH06 EJ06 FK05 FK09 GL07
HN09 LR04
2H077 DA15 DA42 DA59
Claims (3)
- 【請求項１】 センサ電極とグランド電極とからなる可
変容量コンデンサを設け該可変容量コンデンサに抵抗を
接続して積分回路を形成し、該積分回路にクロックを入
力し、前記積分回路からの出力を第１のロジックＩＣに
入力し、前記可変容量コンデンサの容量の変化と対応し
て第１のロジックＩＣの出力が変化することを特徴とす
る静電容量センサ。 - 【請求項２】 センサ電極とグランド電極とからなる可
変容量コンデンサを設け該可変容量コンデンサに抵抗を
接続して積分回路を形成し、該積分回路にクロックを入
力し、前記積分回路からの出力を第１のロジックＩＣに
入力し、前記可変容量コンデンサの容量の変化と対応し
て変化する第１のロジックＩＣの出力を平滑回路に入力
し、該平滑回路の出力を第２のロジックＩＣに入力し、
第２のロジックＩＣから出力を得ることを特徴とする静
電容量センサ。 - 【請求項３】 第１のロジックＩＣおよび第２のロジッ
クＩＣがＥＸ−ＯＲロジックＩＣである請求項１または
２に記載の静電容量センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002010343A JP2003214925A (ja) | 2002-01-18 | 2002-01-18 | 静電容量センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002010343A JP2003214925A (ja) | 2002-01-18 | 2002-01-18 | 静電容量センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003214925A true JP2003214925A (ja) | 2003-07-30 |
Family
ID=27648109
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002010343A Pending JP2003214925A (ja) | 2002-01-18 | 2002-01-18 | 静電容量センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003214925A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007220453A (ja) * | 2006-02-16 | 2007-08-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃料電池システム |
| JP2009545053A (ja) * | 2006-07-27 | 2009-12-17 | ウンジンコーウエイ カンパニイ リミテッド | 非接触式水位制御装置 |
-
2002
- 2002-01-18 JP JP2002010343A patent/JP2003214925A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007220453A (ja) * | 2006-02-16 | 2007-08-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃料電池システム |
| JP2009545053A (ja) * | 2006-07-27 | 2009-12-17 | ウンジンコーウエイ カンパニイ リミテッド | 非接触式水位制御装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100374269B1 (ko) | 현상제 용기, 현상제량 검지 시스템, 프로세스 카트리지,현상 장치, 및 화상 형성 장치 | |
| US4314242A (en) | Apparatus for detecting a residual quantity of toner | |
| US20160084924A1 (en) | Magnetic Permeability Sensor and Magnetic Permeability Detecting Method, Dielectric Permittivity Sensor and Dielectric Permittivity Detecting Method, and Magnetic Permeability and Dielectric Permittivity Sensor and Magnetic Permeability and Dielectric Permittivity Detecting Method | |
| CN103907029A (zh) | 表面电位传感器以及复印机 | |
| GB2119090A (en) | Level detecting device for fluent material | |
| JP2003214925A (ja) | 静電容量センサ | |
| JPH0559305U (ja) | 磁気的検知装置 | |
| JP2928273B2 (ja) | 粉体センサ | |
| CN104569137B (zh) | 磁导率传感器和磁导率检测方法 | |
| JP2017111052A (ja) | 透磁率・誘電率センサ及び透磁率・誘電率検出方法 | |
| JPH07306081A (ja) | 粉体検知装置 | |
| JP6613599B2 (ja) | 透磁率・誘電率センサ及び透磁率・誘電率検出方法 | |
| JP3807992B2 (ja) | トナーセンサー | |
| JP2005043214A (ja) | 静電容量センサ | |
| US5438230A (en) | Piezoelectric material detector | |
| JP4079300B2 (ja) | 表面電位センサ及び電子写真現像装置 | |
| JPH06167437A (ja) | 粉体の流動性検出方法及び装置 | |
| TWI259908B (en) | A structure of object proximity and position detector | |
| JPH07248676A (ja) | トナー濃度検出装置 | |
| JPH05188782A (ja) | 画像形成装置 | |
| JP4071585B2 (ja) | トナー濃度検知装置及びこれを用いた画像形成装置 | |
| JP2018155504A (ja) | 誘電率センサ及び誘電率検出方法 | |
| US11815828B2 (en) | Developing device | |
| JP2006105937A (ja) | 電位センサ及び画像形成装置 | |
| JP2001188076A (ja) | 表面電位センサ及び電子写真現像装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20040526 |