JP2928273B2 - 粉体センサ - Google Patents
粉体センサInfo
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- JP2928273B2 JP2928273B2 JP1173843A JP17384389A JP2928273B2 JP 2928273 B2 JP2928273 B2 JP 2928273B2 JP 1173843 A JP1173843 A JP 1173843A JP 17384389 A JP17384389 A JP 17384389A JP 2928273 B2 JP2928273 B2 JP 2928273B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、例えば複写機のトナー等の粉体の有無を検
知する粉体センサ装置に関する。
知する粉体センサ装置に関する。
（従来の技術） 例えば複写機に用いられているトナーは複写枚数が増
加するほどその量が消費されるので、常にその残量を検
知して適当量に減った場合は新たに補給してやらねばな
らない。このような目的で粉体の有無又は残量を検知す
る粉体センサが知られている。
加するほどその量が消費されるので、常にその残量を検
知して適当量に減った場合は新たに補給してやらねばな
らない。このような目的で粉体の有無又は残量を検知す
る粉体センサが知られている。
第６図は従来の粉体センサの構成例を示すもので、圧
電素子等からなる３端子の粉体センサ素子１が用いら
れ、この粉体センサ素子１は演算増幅器２と組み合わさ
れて自励発振回路３が構成されている。粉体センサ素子
１にはその表面にT1,T2の２つの端子が設けられると共
に、その裏面には１つの端子T3が設けられており、前記
端子T2は自励発振のための帰還回路用端子として使用さ
れる。またこの自励発振回路３にはこの出力を整流する
ための積分回路４が接続され、さらにこの出力を得るた
めのトランジスタＱからなる駆動回路５が接続される。
なおR1乃至R3は抵抗である。
電素子等からなる３端子の粉体センサ素子１が用いら
れ、この粉体センサ素子１は演算増幅器２と組み合わさ
れて自励発振回路３が構成されている。粉体センサ素子
１にはその表面にT1,T2の２つの端子が設けられると共
に、その裏面には１つの端子T3が設けられており、前記
端子T2は自励発振のための帰還回路用端子として使用さ
れる。またこの自励発振回路３にはこの出力を整流する
ための積分回路４が接続され、さらにこの出力を得るた
めのトランジスタＱからなる駆動回路５が接続される。
なおR1乃至R3は抵抗である。
このような構成で、粉体容器に取り付けられた粉体セ
ンサ素子１はその粉体の有無に応じて圧力の変化を検知
してそのインピーダンス特性が第６図のように変化す
る。第６図で縦軸はアドミッタンス（インピーダンスの
逆数），横軸は周波数を示している。即ち、第６図に示
されるように粉体が有る場合は特性Ａのように変化する
ので自励発振回路３が発振を停止し、一方粉体の残量が
少なくなると特性Ｂのように変化するので自励発振回路
３は発振を開始する。これによって粉体の残量が少なく
なると、駆動回路５には積分回路４からそれに応じた出
力が加えられる。この結果駆動回路５は出力端子T0から
ブザー等の警報手段に出力信号を加えて駆動させること
により、周囲に粉体の残量が少なくなったことを知らせ
る。
ンサ素子１はその粉体の有無に応じて圧力の変化を検知
してそのインピーダンス特性が第６図のように変化す
る。第６図で縦軸はアドミッタンス（インピーダンスの
逆数），横軸は周波数を示している。即ち、第６図に示
されるように粉体が有る場合は特性Ａのように変化する
ので自励発振回路３が発振を停止し、一方粉体の残量が
少なくなると特性Ｂのように変化するので自励発振回路
３は発振を開始する。これによって粉体の残量が少なく
なると、駆動回路５には積分回路４からそれに応じた出
力が加えられる。この結果駆動回路５は出力端子T0から
ブザー等の警報手段に出力信号を加えて駆動させること
により、周囲に粉体の残量が少なくなったことを知らせ
る。
（発明が解決しようとする課題） ところで従来の３端子型のセンサ素子を用いた粉体セ
ンサには次のような問題点が存在している。
ンサには次のような問題点が存在している。
1.センサ素子の電極パターンが複雑となるので小型化に
限界がある。
限界がある。
2.基板パターンが小型化できない。
3.自励発振型のため発振するかしないかを検知するので
クリティカルな点で設計されている。
クリティカルな点で設計されている。
本発明は以上のような問題に対処してなされたもの
で、他励発振回路を採用するようにした粉体センサを提
供することを目的とするものである。
で、他励発振回路を採用するようにした粉体センサを提
供することを目的とするものである。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明は、２端子の圧電素
子を用いてなり、粉体負荷量に対応した検出信号を出力
する粉体センサ素子と、前記粉体センサ素子の入力側に
接続され、前記粉体センサ素子の共振周波数を含む範囲
で周波数が掃引された駆動信号を生成し、前記駆動信号
を前記粉体センサ素子に与える発振回路と、前記粉体セ
ンサ素子の出力側に接続され、前記駆動信号の位相と、
前記粉体センサ素子から出力され、前記粉体負荷量及び
前記駆動信号の周波数に応じて変化する前記検出信号の
位相とを共振点において比較する位相比較手段と、前記
位相比較手段による比較結果に基づいて、前記粉体負荷
量の状態を判定する判定手段とを備えたことを特徴とす
るものである。
子を用いてなり、粉体負荷量に対応した検出信号を出力
する粉体センサ素子と、前記粉体センサ素子の入力側に
接続され、前記粉体センサ素子の共振周波数を含む範囲
で周波数が掃引された駆動信号を生成し、前記駆動信号
を前記粉体センサ素子に与える発振回路と、前記粉体セ
ンサ素子の出力側に接続され、前記駆動信号の位相と、
前記粉体センサ素子から出力され、前記粉体負荷量及び
前記駆動信号の周波数に応じて変化する前記検出信号の
位相とを共振点において比較する位相比較手段と、前記
位相比較手段による比較結果に基づいて、前記粉体負荷
量の状態を判定する判定手段とを備えたことを特徴とす
るものである。
（作 用） 発振回路を外部に設けて粉体センサ素子の入力側に接
続するようにした他励発振回路を採用するようにして、
位相比較手段及び判定手段と組み合わせることにより、
位相差によって粉体の有無が検知される。従って帰還回
路は不要となり、そのための端子は不要となるので、２
端子の粉体センサ素子を用いることができる。よってセ
ンサ形状基板形状を縮小できるので粉体センサ装置の小
型化を図ることができる。
続するようにした他励発振回路を採用するようにして、
位相比較手段及び判定手段と組み合わせることにより、
位相差によって粉体の有無が検知される。従って帰還回
路は不要となり、そのための端子は不要となるので、２
端子の粉体センサ素子を用いることができる。よってセ
ンサ形状基板形状を縮小できるので粉体センサ装置の小
型化を図ることができる。
（実施例） 以下図面を参照して本発明実施例を説明する。
第１図は本発明の粉体センサの実施例を示すブロック
図で、６は掃引発振回路で例えば第２図に示すような各
種カウンタの組み合せによって構成され、粉体センサ素
子７の入力側に抵抗Ｒを介して接続されている。この掃
引発振回路６は後述の粉体センサ素子７をその共振周波
数を含む範囲の周波数の駆動パルスで掃引する。
図で、６は掃引発振回路で例えば第２図に示すような各
種カウンタの組み合せによって構成され、粉体センサ素
子７の入力側に抵抗Ｒを介して接続されている。この掃
引発振回路６は後述の粉体センサ素子７をその共振周波
数を含む範囲の周波数の駆動パルスで掃引する。
７は圧電素子等からなる２端子の粉体センサ素子で複
写機等の粉体容器に取り付けられ、表面及び裏面に各々
１つの端子T1及びT2が設けられている。端子T1の入力側
には前記掃引発振回路６から抵抗Ｒを介して駆動パルス
が加えられ、端子T2は接地されている。この粉体センサ
素子７は第３図及び第４図に示すようなインピーダンス
特性及び位相特性を有しており、駆動パルスが加えられ
た場合共振点においてそのインピーダンスが大きく変化
するために駆動パルスに対しセンサ端子電圧の位相も大
きく変化する。第４図から明らかなようにその位相特性
は粉体が有る場合は非共振状態となって特性Ａのように
なり、一方粉体の残量が少なくなると共振状態となって
特性Ｂのようになる。第５図は位相特性に基いて粉体負
荷（横軸）が変化した場合位相（縦軸）がどのように変
化するかの一例を示す特性である。粉体負荷が少ない場
合は位相差が大きくなり、一方粉体負荷が多くなると位
相差は小さくなることを示している。位相ずれが大きく
なった場合は共振状態となってこれに応じた信号を出力
する。
写機等の粉体容器に取り付けられ、表面及び裏面に各々
１つの端子T1及びT2が設けられている。端子T1の入力側
には前記掃引発振回路６から抵抗Ｒを介して駆動パルス
が加えられ、端子T2は接地されている。この粉体センサ
素子７は第３図及び第４図に示すようなインピーダンス
特性及び位相特性を有しており、駆動パルスが加えられ
た場合共振点においてそのインピーダンスが大きく変化
するために駆動パルスに対しセンサ端子電圧の位相も大
きく変化する。第４図から明らかなようにその位相特性
は粉体が有る場合は非共振状態となって特性Ａのように
なり、一方粉体の残量が少なくなると共振状態となって
特性Ｂのようになる。第５図は位相特性に基いて粉体負
荷（横軸）が変化した場合位相（縦軸）がどのように変
化するかの一例を示す特性である。粉体負荷が少ない場
合は位相差が大きくなり、一方粉体負荷が多くなると位
相差は小さくなることを示している。位相ずれが大きく
なった場合は共振状態となってこれに応じた信号を出力
する。
８は位相検出回路で粉体センサ素子７の端子T1の出力
側に接続され、粉体センサ素子７が粉体容器内の粉体の
有無に応じた圧力変化を検知したとき、これに応じた位
相変化を検知して出力する。この位相検知回路８は粉体
センサ素子７の端子電圧を論理回路電圧振幅まで増幅
し、駆動パルス信号と位相比較を行う位相比較部8aとこ
の比較結果の位相を弁別して粉体の有無を検知する位相
弁別部8bとから成っている。粉体センサ素子７は共振点
では純抵抗になるので位相差は０゜に近くなり、また非
共振点では容量分になるので位相差は90゜に近くなる。
また粉体センサ素子７は粉体が有る場合には共振点にお
いても位相の変化は大きくならず非共振状態と変わらな
い。よって、位相弁別部8bのしきい値を45゜近くに設定
することにより、共振又は非共振即ち粉体の有無を検知
することができる。
側に接続され、粉体センサ素子７が粉体容器内の粉体の
有無に応じた圧力変化を検知したとき、これに応じた位
相変化を検知して出力する。この位相検知回路８は粉体
センサ素子７の端子電圧を論理回路電圧振幅まで増幅
し、駆動パルス信号と位相比較を行う位相比較部8aとこ
の比較結果の位相を弁別して粉体の有無を検知する位相
弁別部8bとから成っている。粉体センサ素子７は共振点
では純抵抗になるので位相差は０゜に近くなり、また非
共振点では容量分になるので位相差は90゜に近くなる。
また粉体センサ素子７は粉体が有る場合には共振点にお
いても位相の変化は大きくならず非共振状態と変わらな
い。よって、位相弁別部8bのしきい値を45゜近くに設定
することにより、共振又は非共振即ち粉体の有無を検知
することができる。
従って位相差は前記のように粉体がない場合は小さく
なって０゜近くなり、一方粉体が有る場合は大きくな
る。この結果位相検知回路８によって粉体センサ素子７
の位相差を検知することにより、粉体の有無を知ること
ができる。
なって０゜近くなり、一方粉体が有る場合は大きくな
る。この結果位相検知回路８によって粉体センサ素子７
の位相差を検知することにより、粉体の有無を知ること
ができる。
第２図は掃引発振回路６の具体的構成を示すもので、
プリセットカウンタ6aと、リップルカウンタ6b,6cと、
アップ／ダウンカウンタ6dとによって構成することがで
きる。プリセットカウンタ6aは一巡毎にアップ／ダウン
カウンタ6dの値がロードされる。そしてプリセットカウ
ンタ6aで一旦ホールドされ、リップルカウンタ6bが一巡
する。プリセットカウンタ6aとリップルカウンタ6bは交
互にカウントし、リップルカウンタ6bは一巡毎にリップ
ルカウンタ6cを進める。リップルカウンタ6cが一巡する
とアップ／ダウンカウンタ6dを進める。アップ／ダウン
カウンタ6dはアップ／ダウンカウンタ又はアップカウン
タとエクシブルオア回路で構成され、最上位桁の状態に
より交互にアップ／ダウンを繰り返す。リップルカウン
タ6cの状態をデコードし位相弁別部8bのストローブ信号
を作り出す。
プリセットカウンタ6aと、リップルカウンタ6b,6cと、
アップ／ダウンカウンタ6dとによって構成することがで
きる。プリセットカウンタ6aは一巡毎にアップ／ダウン
カウンタ6dの値がロードされる。そしてプリセットカウ
ンタ6aで一旦ホールドされ、リップルカウンタ6bが一巡
する。プリセットカウンタ6aとリップルカウンタ6bは交
互にカウントし、リップルカウンタ6bは一巡毎にリップ
ルカウンタ6cを進める。リップルカウンタ6cが一巡する
とアップ／ダウンカウンタ6dを進める。アップ／ダウン
カウンタ6dはアップ／ダウンカウンタ又はアップカウン
タとエクシブルオア回路で構成され、最上位桁の状態に
より交互にアップ／ダウンを繰り返す。リップルカウン
タ6cの状態をデコードし位相弁別部8bのストローブ信号
を作り出す。
このような構成により出力される駆動パルスの周期Ｔ
は、A,B,Cをプリセットカウンタ6a,リップルカウンタ6
b,6cの各々のカウント数とし、ΔＴをクロック周期とす
れば、Ｔ＝（Ａ＋Ｂ）・Ｃ・ΔＴとなる。ここでＡの最
小値は１で最大値はAmaxとなるので周期Ｔの可変範囲
は、 Tmin＝（１＋Ｂ）・Ｃ・ΔＴ Tmax＝（Amax＋Ｂ）・Ｃ・ΔＴ となる。
は、A,B,Cをプリセットカウンタ6a,リップルカウンタ6
b,6cの各々のカウント数とし、ΔＴをクロック周期とす
れば、Ｔ＝（Ａ＋Ｂ）・Ｃ・ΔＴとなる。ここでＡの最
小値は１で最大値はAmaxとなるので周期Ｔの可変範囲
は、 Tmin＝（１＋Ｂ）・Ｃ・ΔＴ Tmax＝（Amax＋Ｂ）・Ｃ・ΔＴ となる。
具体的には共振子である粉体センサ素子７の共振周波
数が２乃至7kHzにあるとし、掃引を１乃至8kHz以上とし
て、可変周期のステップを約１％とすれば、プリセット
カウンタ6a及びアップ／ダウンカウンタ6dは７ビット即
ち128カウント，リップルカウンタ6bは４ビット即ち16
カウント，リップルカウンタ6cは３ビット即ち８カウン
ト（π/4位相毎），クロック周期ΔＴは１μｓとなる。
数が２乃至7kHzにあるとし、掃引を１乃至8kHz以上とし
て、可変周期のステップを約１％とすれば、プリセット
カウンタ6a及びアップ／ダウンカウンタ6dは７ビット即
ち128カウント，リップルカウンタ6bは４ビット即ち16
カウント，リップルカウンタ6cは３ビット即ち８カウン
ト（π/4位相毎），クロック周期ΔＴは１μｓとなる。
次に本実施例の作用を説明する。
掃引発振回路６から粉体センサ素子７に駆動パルスを
加えた状態で、駆動パルス信号と粉体センサ素子７の端
子電圧との位相が位相検知回路８の位相比較部8aによっ
て比較され、この比較結果の位相差が位相弁別部8bによ
って弁別される。
加えた状態で、駆動パルス信号と粉体センサ素子７の端
子電圧との位相が位相検知回路８の位相比較部8aによっ
て比較され、この比較結果の位相差が位相弁別部8bによ
って弁別される。
粉体が有る場合は非共振時と変わらないので80゜乃至
90゜程度の位相差が検知される。一方粉体の残量が少な
い場合は共振状態となるので０゜乃至10゜程度の位相差
が検知される。従ってこのように検知した位相差を、予
め設定した45゜のしきい値を基に例えば80゜乃至90゜の
場合はレベル“0"に、また０゜乃至10゜の場合はレベル
“1"にレジスタにラッチすれば、粉体の有無に応じて検
知信号をデジタル信号として出力することができる。
90゜程度の位相差が検知される。一方粉体の残量が少な
い場合は共振状態となるので０゜乃至10゜程度の位相差
が検知される。従ってこのように検知した位相差を、予
め設定した45゜のしきい値を基に例えば80゜乃至90゜の
場合はレベル“0"に、また０゜乃至10゜の場合はレベル
“1"にレジスタにラッチすれば、粉体の有無に応じて検
知信号をデジタル信号として出力することができる。
このように本実施例によれば、粉体センサ素子の共振
点における駆動信号との位相差を検知することにより粉
体の有無を検知するようにしたので、発振回路として他
励発振回路を採用することができるため、２端子の粉体
センサ素子を用いることができる。従って次のような効
果が得られる。
点における駆動信号との位相差を検知することにより粉
体の有無を検知するようにしたので、発振回路として他
励発振回路を採用することができるため、２端子の粉体
センサ素子を用いることができる。従って次のような効
果が得られる。
1.センサ素子の電極パターンが簡単となるので小型変で
きる。
きる。
2.基板パターンが小型化できる。
3.他励発型のため設計をクリティカルにするにする必要
がなくなる。
がなくなる。
［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、他励発振回路と位
相比較手段及び判定手段とを組み合せ位相差を求めて粉
体の有無を検知するようにしたので、２端子の粉体セン
サ素子を用いることができ形状に制約を受けないので装
置の小型化を図ることができる。
相比較手段及び判定手段とを組み合せ位相差を求めて粉
体の有無を検知するようにしたので、２端子の粉体セン
サ素子を用いることができ形状に制約を受けないので装
置の小型化を図ることができる。
第１図は本発明の粉体センサの実施例を示すブロック
図，第２図は第１図の主要部の構成を示すブロック図，
第３図乃至第５図は本実施例の作用を説明する特性図，
第６図及び第７図は従来例のブロック図及び特性図であ
る。 ６……掃引発振回路、７……粉体センサ素子、８……位
相検知回路、8a……位相比較部、8b……位相弁別部。
図，第２図は第１図の主要部の構成を示すブロック図，
第３図乃至第５図は本実施例の作用を説明する特性図，
第６図及び第７図は従来例のブロック図及び特性図であ
る。 ６……掃引発振回路、７……粉体センサ素子、８……位
相検知回路、8a……位相比較部、8b……位相弁別部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−198025（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−235172（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−8582（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−176139（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−170582（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01V 9/00 G03G 15/08 114 G01G 3/16
Claims (1)
- 【請求項１】２端子の圧電素子を用いてなり、粉体負荷
量に対応した検出信号を出力する粉体センサ素子と、 前記粉体センサ素子の入力側に接続され、前記粉体セン
サ素子の共振周波数を含む範囲で周波数が掃引された駆
動信号を生成し、前記駆動信号を前記粉体センサ素子に
与える発振回路と、 前記粉体センサ素子の出力側に接続され、前記駆動信号
の位相と、前記粉体センサ素子から出力され、前記粉体
負荷量及び前記駆動信号の周波数に応じて変化する前記
検出信号の位相とを共振点において比較する位相比較手
段と、 前記位相比較手段による比較結果に基づいて、前記粉体
負荷量の状態を判定する判定手段と を備えたことを特徴とする粉体センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1173843A JP2928273B2 (ja) | 1989-07-04 | 1989-07-04 | 粉体センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1173843A JP2928273B2 (ja) | 1989-07-04 | 1989-07-04 | 粉体センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0337592A JPH0337592A (ja) | 1991-02-18 |
| JP2928273B2 true JP2928273B2 (ja) | 1999-08-03 |
Family
ID=15968191
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1173843A Expired - Fee Related JP2928273B2 (ja) | 1989-07-04 | 1989-07-04 | 粉体センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2928273B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012123202A (ja) * | 2010-12-08 | 2012-06-28 | Tdk Corp | 掃引発振回路及び粉体センサ |
| US20130106445A1 (en) * | 2011-10-26 | 2013-05-02 | Tdk Corporation | Powder sensor |
| US9018964B2 (en) * | 2011-12-19 | 2015-04-28 | Tdk Corporation | Powder sensor |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5438393A (en) * | 1992-11-26 | 1995-08-01 | Konica Corporation | Powder fluidity detecting apparatus which includes a piezoelectric element |
| JP5133597B2 (ja) * | 2007-05-17 | 2013-01-30 | ユーテック株式会社 | 集光手段を備えた散乱光式煙検知器 |
| JP5317670B2 (ja) * | 2008-12-19 | 2013-10-16 | キヤノン株式会社 | 画像形成装置 |
| JP4992943B2 (ja) * | 2009-07-21 | 2012-08-08 | Ｔｄｋ株式会社 | 粉体センサ |
| JP2011112447A (ja) * | 2009-11-25 | 2011-06-09 | Tdk Corp | 掃引発振回路及び粉体センサ |
| JP5561491B2 (ja) * | 2011-10-31 | 2014-07-30 | Ｔｄｋ株式会社 | 粉体センサ |
| JP5578330B2 (ja) * | 2011-12-19 | 2014-08-27 | Ｔｄｋ株式会社 | 粉体センサ |
-
1989
- 1989-07-04 JP JP1173843A patent/JP2928273B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012123202A (ja) * | 2010-12-08 | 2012-06-28 | Tdk Corp | 掃引発振回路及び粉体センサ |
| US20130106445A1 (en) * | 2011-10-26 | 2013-05-02 | Tdk Corporation | Powder sensor |
| US8994384B2 (en) * | 2011-10-26 | 2015-03-31 | Tdk Corporation | Powder sensor |
| US9018964B2 (en) * | 2011-12-19 | 2015-04-28 | Tdk Corporation | Powder sensor |
| EP2607963A3 (en) * | 2011-12-19 | 2016-04-06 | TDK Corporation | Powder Sensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0337592A (ja) | 1991-02-18 |
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