JP3851994B2 - 超音波紙枚数測定装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は空中超音波を利用することにより紙の枚数を測定する超音波紙枚数測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
紙の枚数を数える従来の方法は主に機械的手段によるものが多く、物理的定数を元にした議論はほとんどなされてこなかった。従って、正確に瞬時にして紙の枚数を数えることがほとんど不可能であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の方法では、正確に瞬時に紙の枚数を数えることがほとんど不可能であった。
本発明の目的は、小型軽量、低電圧駆動、低消費電力動作で、紙の枚数を迅速、簡単、しかも高感度で測定できる超音波紙枚数測定装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の超音波紙枚数測定装置の第１の構造は、基準用超音波デバイスと、試料用超音波デバイスと、前記基準用超音波デバイスおよび前記試料用超音波デバイスのうち少なくとも前記試料用超音波デバイスに備えられた枚数測定室とを備えて成る超音波紙枚数測定装置であって、前記基準用超音波デバイスは少なくとも１つの空中超音波トランスデューサＴ０と、該空中超音波トランスデューサＴ０に対向する少なくとも１つの空中超音波トランスデューサＲ０とから成り、前記試料用超音波デバイスは少なくとも１つの空中超音波トランスデューサＴＳと、該空中超音波トランスデューサＴＳに対向する少なくとも１つの空中超音波トランスデューサＲＳとから成り、前記空中超音波トランスデューサＴ０およびＴＳは電気信号を入力されることにより、前記空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳそれぞれに向けて空中超音波を発射し、前記空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳは、前記空中超音波トランスデューサＴ０およびＴＳそれぞれから発射された空中超音波を受信し、前記枚数測定室は前記空中超音波トランスデューサＴＳとＲＳとの間の超音波伝搬路に備えられており、前記枚数測定室に挿入された紙の枚数を、前記空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳそれぞれから出力される電気信号のレベル差から検出する。
【０００５】
本発明の超音波紙枚数測定装置の第１の構造は、前記空中超音波トランスデューサＲ０の出力端と、前記空中超音波トランスデューサＴ０およびＴＳそれぞれの入力端を結ぶ接続点との間に増幅器が設けられ、前記増幅器が前記空中超音波トランスデューサＴ０とＲ０との間の超音波伝搬路を遅延素子とする発振器を構成する。
【０００６】
本発明の超音波紙枚数測定装置の第２の構造は、基準用超音波デバイスと、試料用超音波デバイスと、前記基準用超音波デバイスおよび前記試料用超音波デバイスのうち少なくとも前記試料用超音波デバイスに備えられた枚数測定室とを備えて成る超音波紙枚数測定装置であって、前記基準用超音波デバイスは３つの空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３と、１つの空中超音波トランスデューサＲ０で成り、前記３つの空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３は、それらの重心を結ぶ直線が正三角形を形成するように配置され、前記試料用超音波デバイスは３つの空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３と、１つの空中超音波トランスデューサＲＳで成り、前記３つの空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３は、それらの重心を結ぶ直線が正三角形を形成するように配置され、前記空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３は電気信号を入力されることにより、前記空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３の重心が形成する前記正三角形の中心から前記空中超音波トランスデューサＲ０に向けて鋭い指向性を有する空中超音波を発射し、前記空中超音波トランスデューサＲ０は前記空中超音波を受信し、前記空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３は電気信号を入力されることにより、前記空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３の重心が形成する前記正三角形の中心から前記空中超音波トランスデューサＲＳに向けて鋭い指向性を有する空中超音波を発射し、前記空中超音波トランスデューサＲＳは前記空中超音波を受信し、前記枚数測定室は、前記空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３と前記空中超音波トランスデューサＲＳとの間の超音波伝搬路において、前記空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３によって発射された前記空中超音波の指向性が最も鋭く強度が最も強い部分に配置され、前記枚数測定室に挿入された紙の枚数を、前記空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳそれぞれから出力される電気信号のレベル差から検出する。
【０００７】
本発明の超音波紙枚数測定装置の第２の構造は、前記空中超音波トランスデューサＲ０の出力端と、前記空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２，Ｔ０３，ＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３それぞれの入力端を結ぶ接続点との間に増幅器が設けられ、前記増幅器が前記空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３と、前記空中超音波トランスデューサＲ０との間の超音波伝搬路を遅延素子とする発振器を構成する。
【０００８】
本発明の超音波紙枚数測定装置の第１および第２の構造は、前記紙の枚数を、前記空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳそれぞれから出力される前記電気信号の位相差から検出する。
【０００９】
本発明の超音波紙枚数測定装置の第３の構造は、基準用超音波デバイスと、試料用超音波デバイスと、前記基準用超音波デバイスおよび前記試料用超音波デバイスのうち少なくとも前記試料用超音波デバイスに備えられた枚数測定室とを備えて成る超音波紙枚数測定装置であって、前記基準用超音波デバイスは少なくとも２つの空中超音波トランスデューサＴ０１およびＴ０２と、少なくとも２つの空中超音波トランスデューサＲ０１およびＲ０２とで成り、前記２つの空中超音波トランスデューサＴ０１およびＴ０２の重心を結ぶ直線と、前記２つの空中超音波トランスデューサＲ０１およびＲ０２の重心を結ぶ直線とは互いに垂直で、前記試料用超音波デバイスは少なくとも２つの空中超音波トランスデューサＴＳ１およびＴＳ２と、少なくとも２つの空中超音波トランスデューサＲＳ１およびＲＳ２とで成り、前記２つの空中超音波トランスデューサＴＳ１およびＴＳ２の重心を結ぶ直線と、前記２つの空中超音波トランスデューサＲＳ１およびＲＳ２の重心を結ぶ直線とは互いに垂直で、前記空中超音波トランスデューサＴ０１およびＴ０２は電気信号を入力されることにより、前記空中超音波トランスデューサＴ０１およびＴ０２の重心が形成する前記直線の中心から前記空中超音波トランスデューサＲ０１およびＲ０２の重心が形成する前記直線の中心に向けて鋭い指向性を有する空中超音波を発射し、前記空中超音波トランスデューサＲ０１およびＲ０２は前記空中超音波を受信し、前記空中超音波トランスデューサＴＳ１およびＴＳ２は電気信号を入力されることにより、前記空中超音波トランスデューサＴＳ１およびＴＳ２の重心が形成する前記直線の中心から前記空中超音波トランスデューサＲＳ１およびＲＳ２の重心が形成する前記直線の中心に向けて鋭い指向性を有する空中超音波を発射し、前記空中超音波トランスデューサＲＳ１およびＲＳ２は前記空中超音波を受信し、前記枚数測定室は、前記空中超音波トランスデューサＴＳ１およびＴＳ２と、前記空中超音波トランスデューサＲＳ１およびＲＳ２との間の超音波伝搬路において、前記空中超音波トランスデューサＴＳ１およびＴＳ２によって発射された前記空中超音波の指向性が最も鋭く強度が最も強い部分に配置され、前記枚数測定室に挿入された紙の枚数を、前記空中超音波トランスデューサＲ０１およびＲ０２を結ぶ接続点から出力される電気信号と、前記空中超音波トランスデューサＲＳ１およびＲＳ２を結ぶ接続点から出力される電気信号とのレベル差から検出する。
【００１０】
本発明の超音波紙枚数測定装置の第３の構造は、前記空中超音波トランスデューサＲ０１の出力端と、前記空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２，ＴＳ１およびＴＳ２それぞれの入力端を結ぶ接続点との間に増幅器が設けられ、前記増幅器が前記空中超音波トランスデューサＴ０１およびＴ０２と、前記空中超音波トランスデューサＲ０１およびＲ０２との間の超音波伝搬路を遅延素子とする発振器を構成する。
【００１１】
本発明の超音波紙枚数測定装置の第３の構造は、前記紙の枚数を、前記空中超音波トランスデューサＲ０１およびＲ０２を結ぶ前記接続点から出力される前記電気信号と、前記空中超音波トランスデューサＲＳ１およびＲＳ２を結ぶ前記接続点から出力される前記電気信号との位相差から検出する。
【００１２】
本発明の超音波紙枚数測定装置の第１，第２および第３の構造は、前記紙に向けて発射される前記空中超音波が前記紙の面に対して斜め方向から入射する。
【００１３】
本発明の超音波紙枚数測定装置の第４の構造は、基準用超音波デバイスと、試料用超音波デバイスと、前記基準用超音波デバイスに備えられた基準用枚数測定室と、前記試料用超音波デバイスに備えられた試料用枚数測定室とを備えて成る超音波紙枚数測定装置であって、前記基準用超音波デバイスは少なくとも１つの空中超音波トランスデューサＴ０と、該空中超音波トランスデューサＴ０に対向する少なくとも１つの空中超音波トランスデューサＲ０とから成り、前記試料用超音波デバイスは少なくとも１つの空中超音波トランスデューサＴＳと、該空中超音波トランスデューサＴＳに対向する少なくとも１つの空中超音波トランスデューサＲＳとから成り、前記基準用枚数測定室および前記試料用枚数測定室はそれぞれ凹面部分を有する容器で成り、前記空中超音波トランスデューサＴ０およびＴＳは、電気信号を入力されることにより前記基準用枚数測定室の前記凹面部分および前記試料用枚数測定室の前記凹面部分に向けて空中超音波を発射し、前記空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳは、前記空中超音波トランスデューサＴ０およびＴＳそれぞれから発射され、前記基準用枚数測定室の前記凹面部分および前記試料用枚数測定室の前記凹面部分それぞれで反射された空中超音波を受信し、前記枚数測定室に挿入された紙の枚数を、前記空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳそれぞれから出力される電気信号のレベル差から検出する。
【００１４】
本発明の超音波紙枚数測定装置の第４の構造は、前記空中超音波トランスデューサＲ０の出力端と、前記空中超音波トランスデューサＴ０およびＴＳそれぞれの入力端を結ぶ接続点との間に増幅器が設けられ、前記増幅器が前記空中超音波トランスデューサＴ０とＲ０との間の超音波伝搬路を遅延素子とする発振器を構成する。
【００１５】
本発明の超音波紙枚数測定装置の第４の構造は、前記紙の枚数を、前記空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳそれぞれから出力される前記電気信号の位相差から検出する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の超音波紙枚数測定装置の第１の構造は基準用超音波デバイスと、試料用超音波デバイスと、基準用超音波デバイスおよび試料用超音波デバイスのうち少なくとも試料用超音波デバイスに備えられた枚数測定室とを備えて成る。基準用超音波デバイスは少なくとも１つの空中超音波トランスデューサＴ０と、その空中超音波トランスデューサＴ０に対向する少なくとも１つの空中超音波トランスデューサＲ０から成り、試料用超音波デバイスは少なくとも１つの空中超音波トランスデューサＴＳと、その空中超音波トランスデューサＴＳに対向する少なくとも１つの空中超音波トランスデューサＲＳから成る。本発明の超音波紙枚数測定装置では、入力用および出力用の空中超音波トランスデューサの数はそれぞれ１つずつに限られているわけではない。
【００１７】
本発明の超音波紙枚数測定装置の第１の構造の空中超音波トランスデューサＴ０およびＴＳに電気信号を入力することにより、空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳそれぞれに向けて空中超音波を発射することができる。空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳは、空中超音波トランスデューサＴ０およびＴＳそれぞれから発射された空中超音波を受信することができる。このとき、空中超音波トランスデューサＲ０の出力端と、空中超音波トランスデューサＴ０およびＴＳそれぞれの入力端を結ぶ接続点との間に増幅器を設けることにより、空中超音波トランスデューサＴ０とＲ０との間の超音波伝搬路を遅延素子とする発振器を構成することができる。このような発振器が構成されることにより、回路構成が簡略化され、装置の小型軽量化が促進され、しかも低消費電力で低電圧での駆動が可能となる。枚数測定室は空中超音波トランスデューサＴＳとＲＳとの間の超音波伝搬路に備えられている。枚数測定室に挿入された紙の束に空中超音波が発射されると、空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳそれぞれから出力される電気信号にレベル差が現れる。この出力電気信号のレベル差から、紙の枚数を検出することができる。また、出力電気信号のレベル差を位相差として検出することも可能であることから、出力電気信号の位相差から紙の枚数を検出することも可能である。
【００１８】
本発明の超音波紙枚数測定装置の第２の構造は基準用超音波デバイスと、試料用超音波デバイスと、基準用超音波デバイスおよび試料用超音波デバイスのうち少なくとも試料用超音波デバイスに備えられた枚数測定室とを備えて成る。基準用超音波デバイスは３つの空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３と、１つの空中超音波トランスデューサＲ０から成り、試料用超音波デバイスは３つの空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３と、１つの空中超音波トランスデューサＲＳから成る。３つの空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３は、それらの重心を結ぶ直線が正三角形を形成するように配置され、３つの空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３は、それらの重心を結ぶ直線が正三角形を形成するように配置されている。
【００１９】
本発明の超音波紙枚数測定装置の第２の構造の空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３に電気信号を入力することにより、空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３の重心が形成する正三角形の中心から空中超音波トランスデューサＲ０に向かって鋭い指向性を有する空中超音波を発射することができる。空中超音波トランスデューサＲ０はその空中超音波を受信することができる。同様にして、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３に電気信号を入力することにより、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３の重心が形成する正三角形の中心から空中超音波トランスデューサＲＳに向かって鋭い指向性を有する空中超音波を発射し、空中超音波トランスデューサＲＳはその空中超音波を受信する。このとき、空中超音波トランスデューサＲ０の出力端と、空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２，Ｔ０３，ＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３それぞれの入力端を結ぶ接続点との間に増幅器を設けることにより、空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３と、空中超音波トランスデューサＲ０との間の超音波伝搬路を遅延素子とする発振器を構成することができる。枚数測定室は、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３と空中超音波トランスデューサＲＳとの間の超音波伝搬路において、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３によって発射された空中超音波の指向性が最も鋭く強度が最も強い部分に配置される。枚数測定室に挿入された紙の束に空中超音波が発射されると、空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳそれぞれから出力される電気信号にレベル差が現れる。この出力電気信号のレベル差から、紙の枚数を検出することができる。また、出力電気信号の位相差から紙の枚数を検出することも可能である。本発明の超音波紙枚数測定装置の第２の構造では、３つの入力用空中超音波トランスデューサを使用することにより、枚数測定室の中の紙の束に指向性の鋭い空中超音波を発射することができるので、１つの入力用空中超音波トランスデューサを使用する場合に比べ、低電圧で高感度化することができる。
【００２０】
本発明の超音波紙枚数測定装置の第３の構造は基準用超音波デバイスと、試料用超音波デバイスと、基準用超音波デバイスおよび試料用超音波デバイスのうち少なくとも試料用超音波デバイスに備えられた枚数測定室とを備えて成る。基準用超音波デバイスは少なくとも２つの空中超音波トランスデューサＴ０１およびＴ０２と、少なくとも２つの空中超音波トランスデューサＲ０１およびＲ０２とで成り、試料用超音波デバイスは少なくとも２つの空中超音波トランスデューサＴＳ１およびＴＳ２と、少なくとも２つの空中超音波トランスデューサＲＳ１およびＲＳ２とで成る。２つの空中超音波トランスデューサＴ０１およびＴ０２の重心を結ぶ直線と、２つの空中超音波トランスデューサＲ０１およびＲ０２の重心を結ぶ直線とは互いに垂直になるように配置され、２つの空中超音波トランスデューサＴＳ１およびＴＳ２の重心を結ぶ直線と、２つの空中超音波トランスデューサＲＳ１およびＲＳ２の重心を結ぶ直線とは互いに垂直になるように配置されている。
【００２１】
本発明の超音波紙枚数測定装置の第３の構造の空中超音波トランスデューサＴ０１およびＴ０２に電気信号を入力することにより、空中超音波トランスデューサＴ０１およびＴ０２の重心を結ぶ直線の中心から空中超音波トランスデューサＲ０１およびＲ０２の重心を結ぶ直線の中心に向けて鋭い指向性を有する空中超音波を発射することができる。空中超音波トランスデューサＲ０１およびＲ０２はその空中超音波を受信することができる。このとき、空中超音波トランスデューサＴ０１およびＴ０２は、空中超音波トランスデューサＴ０１およびＴ０２それぞれの重心と、空中超音波トランスデューサＲ０１およびＲ０２の重心を結ぶ直線の中心点とによって形成される面に対して鋭い指向性を有する空中超音波を発射する機能を有し、空中超音波トランスデューサＲ０１およびＲ０２は、空中超音波トランスデューサＴ０１およびＴ０２の重心を結ぶ直線の中心点と、空中超音波トランスデューサＲ０１およびＲ０２それぞれの重心とによって形成される面に対して鋭い指向性を有する空中超音波を受信する機能を有する。同様にして、空中超音波トランスデューサＴＳ１およびＴＳ２に電気信号を入力することにより、空中超音波トランスデューサＴＳ１およびＴＳ２の重心を結ぶ直線の中心から空中超音波トランスデューサＲＳ１およびＲＳ２の重心を結ぶ直線の中心に向けて鋭い指向性を有する空中超音波が発射され、空中超音波トランスデューサＲＳ１およびＲＳ２によってその空中超音波が受信される。このとき、空中超音波トランスデューサＴＳ１およびＴＳ２は、空中超音波トランスデューサＴＳ１およびＴＳ２それぞれの重心と、空中超音波トランスデューサＲＳ１およびＲＳ２の重心を結ぶ直線の中心点とによって形成される面に対して鋭い指向性を有する空中超音波を発射する機能を有し、空中超音波トランスデューサＲＳ１およびＲＳ２は、空中超音波トランスデューサＴＳ１およびＴＳ２の重心を結ぶ直線の中心点と、空中超音波トランスデューサＲＳ１およびＲＳ３それぞれの重心とによって形成される面に対して鋭い指向性を有する空中超音波を受信する機能を有する。このとき、空中超音波トランスデューサＲ０１およびＲ０２を結ぶ接続点と、空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２，ＴＳ１およびＴＳ２それぞれの入力端を結ぶ接続点との間に増幅器を設けることにより、空中超音波トランスデューサＴ０１およびＴ０２と、空中超音波トランスデューサＲ０１およびＲ０２との間の超音波伝搬路を遅延素子とする発振器を構成することができる。枚数測定室は、空中超音波トランスデューサＴＳ１およびＴＳ２と、空中超音波トランスデューサＲＳ１およびＲＳ２との間の超音波伝搬路において、空中超音波トランスデューサＴＳ１およびＴＳ２によって発射された空中超音波の指向性が最も鋭く強度が最も強い部分に配置される。枚数測定室に挿入された紙の束に空中超音波が発射されると、空中超音波トランスデューサＲ０１およびＲ０２を結ぶ接続点から出力される電気信号と、空中超音波トランスデューサＲＳ１およびＲＳ２を結ぶ接続点から出力される電気信号との間にレベル差が現れる。この出力電気信号のレベル差から、紙の枚数を検出することができる。また、出力電気信号の位相差から紙の枚数を検出することも可能である。本発明の超音波紙枚数測定装置の第３の構造では、少なくとも２つの入力用空中超音波トランスデューサおよび少なくとも２つの出力用空中超音波トランスデューサを使用することにより、枚数測定室の中の紙の束に指向性の鋭い空中超音波を発射することができるだけでなく、出力用空中超音波トランスデューサにおいて指向性の鋭い空中超音波を受信することができるので、１つの入力用空中超音波トランスデューサおよび１つの出力用空中超音波トランスデューサを使用する場合に比べ、低電圧で高感度化することができる。
【００２２】
本発明の超音波紙枚数測定装置の第１、第２および第３の構造において、枚数測定室に挿入された紙の束に発射される空中超音波の指向軸の方向が紙の面に対しほぼ垂直である場合よりも、紙の面に対して垂直でない場合、つまり、空中超音波が紙の面に対して斜め方向から入射する場合の方が厚い紙や紙の枚数が多い時の測定には有効である。これは、紙の面に対して空中超音波が斜め方向から入射する場合の方が空中超音波の透過率が大きいことに因る。空中超音波の透過率が大きくなれば、出力用空中超音波トランスデューサで出力される電気信号も大きくなることから、測定時における感度が向上する。
【００２３】
本発明の超音波紙枚数測定装置の第４の構造は基準用超音波デバイスと、試料用超音波デバイスと、基準用超音波デバイスに備えられた基準用枚数測定室と、試料用超音波デバイスに備えられた試料用枚数測定室とを備えて成る。基準用超音波デバイスは少なくとも１つの空中超音波トランスデューサＴ０と、その空中超音波トランスデューサＴ０に対向する少なくとも１つの空中超音波トランスデューサＲ０から成り、試料用超音波デバイスは少なくとも１つの空中超音波トランスデューサＴＳと、その空中超音波トランスデューサＴＳに対向する少なくとも１つの空中超音波トランスデューサＲＳから成る。基準用枚数測定室および試料用枚数測定室は同様な構造および同様な材質で成り、それぞれ凹面部分を有する容器で成る。本発明の超音波紙枚数測定装置では、入力用および出力用の空中超音波トランスデューサの数はそれぞれ１つずつに限られているわけではない。
【００２４】
本発明の超音波紙枚数測定装置の第４の構造の空中超音波トランスデューサＴ０およびＴＳに電気信号を入力することにより、基準用枚数測定室の凹面部分および試料用枚数測定室の凹面部分それぞれに向けて空中超音波を発射することができる。空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳは、空中超音波トランスデューサＴ０およびＴＳそれぞれから発射され、基準用枚数測定室の凹面部分および試料用枚数測定室の凹面部分それぞれで反射された空中超音波を受信することができる。このとき、空中超音波トランスデューサＲ０の出力端と、空中超音波トランスデューサＴ０およびＴＳそれぞれの入力端を結ぶ接続点との間に増幅器を設けることにより、空中超音波トランスデューサＴ０とＲ０との間の超音波伝搬路を遅延素子とする発振器を構成することができる。基準用枚数測定室は空中超音波トランスデューサＴ０とＲ０との間の超音波伝搬路に備えられ、試料用枚数測定室は空中超音波トランスデューサＴＳとＲＳとの間の超音波伝搬路に備えられている。試料用枚数測定室に挿入された紙の束に空中超音波が発射されると、空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳそれぞれから出力される電気信号にレベル差が現れる。この出力電気信号のレベル差から、紙の枚数を検出することができる。また、出力電気信号の位相差から紙の枚数を検出することも可能である。
【００２５】
本発明の超音波紙枚数測定装置の第４の構造において、基準用超音波デバイスが３つの空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３と、１つの空中超音波トランスデューサＲ０で成り、試料用超音波デバイスが３つの空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３と、１つの空中超音波トランスデューサＲＳで成る構造が考えられる。３つの空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３は、それらの重心を結ぶ直線が正三角形を形成するように配置され、３つの空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３は、それらの重心を結ぶ直線が正三角形を形成するように配置される。このような構造では、空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３に電気信号を入力することにより、空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３の重心が形成する正三角形の中心から基準用枚数測定室の凹面部分に向けて鋭い指向性を有する空中超音波を発射することができる。空中超音波トランスデューサＲ０は基準用枚数測定室の凹面部分で反射された空中超音波を受信することができる。同様にして、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３に電気信号を入力することにより、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３の重心が形成する正三角形の中心から試料用枚数測定室の凹面部分に向けて鋭い指向性を有する空中超音波を発射することができる。空中超音波トランスデューサＲＳは試料用枚数測定室の凹面部分で反射された空中超音波を受信することができる。基準用枚数測定室は、空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３と空中超音波トランスデューサＲ０との間の超音波伝搬路において、空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３によって発射された空中超音波の指向性が最も鋭く強度が最も強い部分に配置され、試料用枚数測定室は、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３と空中超音波トランスデューサＲＳとの間の超音波伝搬路において、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３によって発射された空中超音波の指向性が最も鋭く強度が最も強い部分に配置される。試料用枚数測定室に挿入された紙の束に空中超音波が発射されると、空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳそれぞれから出力される電気信号にレベル差が現れる。この出力電気信号のレベル差から、紙の枚数を検出することができる。また、出力電気信号の位相差から紙の枚数を検出することも可能である。さらに、３つの入力用空中超音波トランスデューサを使用することにより、基準用および試料用枚数測定室に向けて指向性の鋭い空中超音波を発射することができるので、１つの入力用空中超音波トランスデューサを使用する場合に比べ、低電圧で高感度化することができる。３つの入力用空中超音波トランスデューサを使用するのと同時に、３つの出力用空中超音波トランスデューサを使用し、それらの重心を結ぶ直線が正三角形を形成するように配置することにより、指向性の鋭い空中超音波を受信することが可能となるので、さらに高感度化することができる。
【００２６】
本発明の超音波紙枚数測定装置の第４の構造において、基準用超音波デバイスが少なくとも２つの空中超音波トランスデューサＴ０１およびＴ０２と、少なくとも２つの空中超音波トランスデューサＲ０１およびＲ０２とで成り、試料用超音波デバイスが少なくとも２つの空中超音波トランスデューサＴＳ１およびＴＳ２と、少なくとも２つの空中超音波トランスデューサＲＳ１およびＲＳ２とで成る構造が考えられる。たとえば、基準用超音波デバイスが３つの空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３と、３つの空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３とで成り、試料用超音波デバイスが３つの空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３と、３つの空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３とで成る場合には、３つの空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３は、それらの重心が１つの直線上に並ぶように配置され、３つの空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３は、それらの重心が１つの直線上に並ぶように配置され、３つの空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３は、それらの重心が１つの直線上に並ぶように配置され、３つの空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３は、それらの重心が１つの直線上に並ぶように配置される。３つの空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０ ３の重心を結ぶ直線と、３つの空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３の重心を結ぶ直線とは互いに垂直になるように配置され、３つの空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３の重心を結ぶ直線と、３つの空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３の重心を結ぶ直線とは互いに垂直になるように配置される。このような構造では、空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３に電気信号を入力することにより、空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３の重心が形成する直線の中心から基準用枚数測定室の凹面部分に向けて鋭い指向性を有する空中超音波を発射することができる。空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３は基準用枚数測定室の凹面部分で反射された空中超音波を受信することができる。このとき、空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３は、空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３それぞれの重心と基準用枚数測定室の凹面部分における反射点とによって形成される面に対して鋭い指向性を有する空中超音波を発射する機能を有し、空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３は、基準用枚数測定室の凹面部分における反射点と空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３それぞれの重心とによって形成される面に対して鋭い指向性を有する空中超音波を受信する機能を有する。同様にして、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３に電気信号を入力することにより、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３の重心が形成する直線の中心から試料用枚数測定室の凹面部分に向けて鋭い指向性を有する空中超音波が発射され、空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３は試料用枚数測定室の凹面部分で反射された空中超音波を受信する。このとき、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３は、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３それぞれの重心と試料用枚数測定室の凹面部分における反射点とによって形成される面に対して鋭い指向性を有する空中超音波を発射する機能を有し、空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３は試料用枚数測定室の凹面部分における反射点と空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３それぞれの重心とによって形成される面に対して鋭い指向性を有する空中超音波を受信する機能を有する。基準用枚数測定室は、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３と、空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３との間の超音波伝搬路において、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３によって発射された空中超音波の指向性が最も鋭く強度が最も強い部分に配置され、試料用枚数測定室は、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３と、空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３との間の超音波伝搬路において、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３によって発射された空中超音波の指向性が最も鋭く強度が最も強い部分に配置される。試料用枚数測定室に挿入された紙の束に空中超音波が発射されると、空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３を結ぶ接続点から出力される電気信号と、空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３を結ぶ接続点から出力される電気信号との間にレベル差が現れる。この出力電気信号のレベル差から、紙の枚数を検出することができる。また、出力電気信号の位相差から紙の枚数を検出することも可能である。さらに、３つの入力用空中超音波トランスデューサおよび３つの出力用空中超音波トランスデューサを使用することにより、基準用および試料用枚数測定室に向けて指向性の鋭い空中超音波を発射することができるだけでなく、出力用空中超音波トランスデューサにおいて指向性の鋭い空中超音波を受信することができるので、１つの入力用空中超音波トランスデューサおよび１つの出力用空中超音波トランスデューサを使用する場合に比べ、低電圧で高感度化することができる。
【００２７】
【実施例】
図１は本発明の超音波紙枚数測定装置の第１の実施例を示す部分断面図である。本実施例は空中超音波トランスデューサＴ０，Ｒ０，ＴＳ，ＲＳ、枚数測定室１、増幅器２および差動増幅器３から成る。図１では空中超音波トランスデューサＴＳ，ＲＳおよび枚数測定室１のみが描かれている。空中超音波トランスデューサＴ０，Ｒ０，ＴＳおよびＲＳはすべて同様な材質で成り、同様な碗型構造を成し、その碗の直径は１ｃｍで、中心周波数は３９．２ｋＨｚである。空中超音波トランスデューサＴ０の碗の先端と空中超音波トランスデューサＲ０の碗の先端との距離および空中超音波トランスデューサＴＳの碗の先端と空中超音波トランスデューサＲＳの碗の先端との距離はともに４．９５ｃｍである。図１では、枚数測定室１の下面には超音波が通過するための穴が設けられているが、枚数測定室１の材質として空中超音波を透過しやすいものを用いてもよい。測定時、枚数測定室１には順次紙の束が通過するような構造が採用されており、それぞれの紙の束は空中超音波トランスデューサＴＳとＲＳとの間において、空中超音波トランスデューサＴＳの碗の高さ方向が紙面に対して垂直になるような位置に備えられている。図１では空中超音波トランスデューサＴＳ，ＲＳおよび枚数測定室１の関係が描かれているが、空中超音波トランスデューサＴ０およびＲ０についても同様な位置関係が構成されている。但し、空中超音波トランスデューサＴ０とＲ０との間に枚数測定室１は必ずしも備えられている必要は無い。
【００２８】
図２は図１の空中超音波トランスデューサＴＳ，ＲＳおよび枚数測定室１を示す斜視図である。
【００２９】
図３は図１の超音波紙枚数測定装置の駆動回路を示す構成図である。空中超音波トランスデューサＴ０およびＴＳに電気信号を入力すると、空中超音波トランスデューサＴ０およびＴＳそれぞれの碗の中心部から空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳそれぞれの碗の中心部に向かって空中超音波が発射され、その空中超音波は空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳによって受信され、電気信号として出力される。空中超音波トランスデューサＴＳとＲＳとの間の超音波伝搬路に備えられた枚数測定室１には紙の束が送られて来る。紙の束を超音波が通過すると、その超音波が減衰することから、空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳによって出力される電気信号にレベル差が生じる。この出力電気信号のレベル差から、紙の枚数を検出することができる。また、図３における差動増幅器３の代わりに位相比較器を用いることにより、出力電気信号のレベル差を位相差として検出することも可能であることから、その出力電気信号の位相差から紙の枚数を検出することも可能である。また、空中超音波トランスデューサＲ０の出力端が増幅器２を介して空中超音波トランスデューサＴ０およびＴＳそれぞれの入力端に接続されていることから、空中超音波トランスデューサＴ０とＲ０との間の超音波伝搬路を遅延素子とする発振器が構成される。このような発振器が構成されることにより、回路構成が簡略化され、装置の小型軽量化が促進され、しかも低消費電力で低電圧での駆動が可能となる。
【００３０】
図４は図３の駆動回路において空中超音波トランスデューサＴ０とＲ０との間にも枚数測定室１が設けられた場合の駆動回路を示す構成図である。空中超音波トランスデューサＴＳとＲＳとの間の枚数測定室１に送られて来る紙の束を超音波が通過すると、その超音波が減衰することから、空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳによって出力される電気信号にレベル差が生じる。この出力電気信号のレベル差から、紙の枚数を検出することができる。また、空中超音波トランスデューサＴ０とＲ０との間の枚数測定室１に基準用の紙の束を設置した場合には、空中超音波トランスデューサＴＳとＲＳとの間の枚数測定室１に送られて来る紙の束と基準用の紙の束との枚数の差は、空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳによって出力される電気信号のレベル差または出力電気信号の位相差として検出される。
【００３１】
図５は本発明の超音波紙枚数測定装置の第２の実施例を示す部分断面図である。本実施例は空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２，Ｔ０３，ＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３，Ｒ０，ＲＳ、枚数測定室１、増幅器２および差動増幅器３から成る。図５では空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３，ＲＳおよび枚数測定室１のみが描かれている。空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２，Ｔ０３，ＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３，Ｒ０およびＲＳは図１の空中超音波トランスデューサＴ０と同様な材質で成り、同様な形状を成し、中心周波数は３９．２ｋＨｚである。３つの空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３は、それらの重心を結ぶ直線が正三角形を形成するように配置され、３つの空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３も、それらの重心を結ぶ直線が正三角形を形成するように配置されている。空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３の３つの碗の中心と空中超音波トランスデューサＲ０との距離および空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３の３つの碗の中心と空中超音波トランスデューサＲＳとの距離はともに４．９５ｃｍである。図５では空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３，ＲＳおよび枚数測定室１の関係が描かれているが、空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２，Ｔ０３およびＲ０についても同様な位置関係が構成されている。
【００３２】
図６は枚数測定室１から空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３を見たときの平面図である。
【００３３】
図７は図５の超音波紙枚数測定装置の駆動回路を示す構成図である。空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３に電気信号を入力すると、空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３それぞれの重心を結ぶ直線によって形成される正三角形の中心から空中超音波トランスデューサＲ０の碗の中心部に向かって鋭い指向性を有する空中超音波が発射され、その空中超音波は空中超音波トランスデューサＲ０によって受信され、電気信号として出力される。空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３に電気信号を入力するのと同時に空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３に電気信号を入力すると、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３それぞれの重心を結ぶ直線によって形成される正三角形の中心から空中超音波トランスデューサＲＳの碗の中心部に向かって鋭い指向性を有する空中超音波が発射され、その空中超音波は空中超音波トランスデューサＲＳによって受信され、電気信号として出力される。枚数測定室１は、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３と、空中超音波トランスデューサＲＳとの間の超音波伝搬路において、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３によって発射された空中超音波の指向性が最も鋭く強度が最も強い部分に配置される。枚数測定室１に送られて来る紙の束を超音波が通過すると、その超音波が減衰することから、空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳによって出力される電気信号にレベル差が生じる。この出力電気信号のレベル差から、紙の枚数を検出することができる。また、図７における差動増幅器３の代わりに位相比較器を用いることにより、出力電気信号のレベル差を位相差として検出することも可能であることから、その出力電気信号の位相差から紙の枚数を検出することも可能である。さらに、空中超音波トランスデューサＲ０の出力端が増幅器２を介して空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２，Ｔ０３，ＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３それぞれの入力端に接続されていることから、空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３と、空中超音波トランスデューサＲ０との間の超音波伝搬路を遅延素子とする発振器が構成される。このような発振器が構成されることにより、回路構成が簡略化され、装置の小型軽量化が促進され、しかも低消費電力で低電圧での駆動が可能となる。
【００３４】
図７の駆動回路において空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３と、空中超音波トランスデューサＲ０との間にも枚数測定室１が設けられ、そこに基準用の紙の束が設置された場合には、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３と空中超音波トランスデューサＲＳとの間の枚数測定室１に送られて来る紙の束と基準用の紙の束との枚数の差は、空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳによって出力される電気信号のレベル差または出力電気信号の位相差として検出される。
【００３５】
図８は本発明の超音波紙枚数測定装置の第３の実施例を示す部分斜視図である。本実施例は空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２，Ｔ０３，ＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３，Ｒ０１，Ｒ０２，Ｒ０３，ＲＳ１，ＲＳ２，ＲＳ３、枚数測定室１、増幅器２および差動増幅器３から成る。図８では空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３，ＲＳ１，ＲＳ２，ＲＳ３および枚数測定室１のみが描かれている。空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２，Ｒ０３，ＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３は図１の空中超音波トランスデューサＴ０と同様な材質で成り、同様な形状を成し、中心周波数は３９．２ｋＨｚである。３つの空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３は、それらの重心が１つの直線上に並ぶように配置され、３つの空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３は、それらの重心が１つの直線上に並ぶように配置され、３つの空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３は、それらの重心が１つの直線上に並ぶように配置され、３つの空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３は、それらの重心が１つの直線上に並ぶように配置されている。３つの空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３の重心を結ぶ直線と、３つの空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３の重心を結ぶ直線とは互いに垂直になるように配置され、３つの空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３の重心を結ぶ直線と、３つの空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３の重心を結ぶ直線とは互いに垂直になるように配置されている。空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３と空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３との距離および空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３と空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３との距離はともに４．９５ｃｍである。図８では空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３，ＲＳ１，ＲＳ２，ＲＳ３および枚数測定室１の関係が描かれているが、空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２，Ｔ０３，Ｒ０１，Ｒ０２およびＲ０３についても同様な位置関係が構成されている。
【００３６】
図９は図８の超音波紙枚数測定装置の駆動回路を示す構成図である。空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３に電気信号を入力すると、空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３の重心を結ぶ直線の中心から空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３の重心を結ぶ直線の中心に向けて鋭い指向性を有する空中超音波が発射され、その空中超音波は空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３によって受信され、電気信号として出力される。このとき、空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３は、空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３それぞれの重心と空中超音波トランスデューサＲ０２の重心とによって形成される面に対して鋭い指向性を有する空中超音波を発射し、空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３は、空中超音波トランスデューサＴ０２の重心と空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３それぞれの重心とによって形成される面に対して鋭い指向性を有する空中超音波を受信する。空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３に電気信号を入力するのと同時に空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３に電気信号を入力すると、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３の重心を結ぶ直線の中心から空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３の重心を結ぶ直線の中心に向けて鋭い指向性を有する空中超音波が発射され、その空中超音波は空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３によって受信され、電気信号として出力される。このとき、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３は、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３それぞれの重心と空中超音波トランスデューサＲＳ２の重心とによって形成される面に対して鋭い指向性を有する空中超音波を発射し、空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３は、空中超音波トランスデューサＴＳ２の重心と空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３の重心とによって形成される面に対して鋭い指向性を有する空中超音波を受信する。枚数測定室１は空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３によって発射された空中超音波の指向性が最も鋭く強度が最も強い部分に配置される。枚数測定室１に送られて来る紙の束を超音波が通過すると、その超音波が減衰することから、空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３を結ぶ接続点から出力される電気信号と、空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３を結ぶ接続点から出力される電気信号との間にレベル差が生じる。この出力電気信号のレベル差から、紙の枚数を検出することができる。また、図９における差動増幅器３の代わりに位相比較器を用いることにより、出力電気信号のレベル差を位相差として検出することも可能であることから、その出力電気信号の位相差から紙の枚数を検出することも可能である。さらに、空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３を結ぶ接続点が増幅器を介して空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２，Ｔ０３，ＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３の入力端に接続されていることから、空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３と、空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３との間の超音波伝搬路を遅延素子とする発振器が構成される。このような発振器が構成されることにより、回路構成が簡略化され、装置の小型軽量化が促進され、しかも低消費電力で低電圧での駆動が可能となる。
【００３７】
図９の駆動回路において空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３と、空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３との間にも枚数測定室１が設けられ、そこに基準用の紙の束が設置された場合には、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３と、空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３との間の枚数測定室１に送られて来る紙の束と基準用の紙の束との枚数の差は、空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３を結ぶ接続点から出力される電気信号と、空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３を結ぶ接続点から出力される電気信号との間のレベル差または出力電気信号の位相差として検出される。
【００３８】
図１０は本発明の超音波紙枚数測定装置の第４の実施例を示す部分断面図である。本実施例は空中超音波トランスデューサＴ０，Ｒ０，ＴＳ，ＲＳ、枚数測定室１、増幅器２および差動増幅器３から成る。図１０では空中超音波トランスデューサＴＳ，ＲＳおよび枚数測定室１のみが描かれている。空中超音波トランスデューサＴ０の碗の先端と空中超音波トランスデューサＲ０の碗の先端との距離および空中超音波トランスデューサＴＳの碗の先端と空中超音波トランスデューサＲＳの碗の先端との距離はともに４．９５ｃｍである。測定時、枚数測定室１には順次紙の束が通過するような構造が採用されており、紙の束は空中超音波トランスデューサＴＳとＲＳとの間において、空中超音波トランスデューサＴＳの碗の高さ方向が紙面に対して斜めになるような位置に備えられている。図１０では空中超音波トランスデューサＴＳ，ＲＳおよび枚数測定室１の関係が描かれているが、空中超音波トランスデューサＴ０およびＲ０についても同様な位置関係が構成されている。但し、空中超音波トランスデューサＴ０とＲ０との間に枚数測定室１は必ずしも備えられている必要は無い。
【００３９】
図１０の超音波紙枚数測定装置を駆動する場合、図３の駆動回路が用いられる。空中超音波トランスデューサＴ０およびＴＳに電気信号を入力すると、空中超音波トランスデューサＴ０およびＴＳそれぞれの碗の中心部から空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳそれぞれの碗の中心部に向かって空中超音波が発射され、その空中超音波は空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳによって受信され、電気信号として出力される。空中超音波トランスデューサＴＳとＲＳとの間の超音波伝搬路に備えられた枚数測定室１には紙の束が送られて来る。紙の束を超音波が通過すると、その超音波が減衰することから、空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳによって出力される電気信号にレベル差が生じる。この出力電気信号のレベル差から、紙の枚数を検出することができる。また、出力電気信号の位相差から紙の枚数を検出することも可能である。
【００４０】
図１０および図１の超音波紙枚数測定装置を比べた場合、図１では空中超音波が紙面に対して垂直に入射しているのに対し、図１０では空中超音波が紙面に対して斜め方向から入射している。従って、図１０の方が空中超音波の紙に対する透過率が大きいことから、出力電気信号も大きくなり、測定の精度がより増大する。
【００４１】
図１０の超音波紙枚数測定装置における入力用および出力用空中超音波トランスデューサが図５または図８における入力用および出力用空中超音波トランスデューサに置き換えられた構造も可能である。このような構造では空中超音波が紙面に対して斜め方向から入射することから、出力電気信号も大きくなり、測定の精度がより増大する。
【００４２】
図１１は本発明の超音波紙枚数測定装置の第５の実施例を示す部分断面図である。本実施例は空中超音波トランスデューサＴ０，Ｒ０，ＴＳ，ＲＳ、増幅器２、差動増幅器３、基準用枚数測定室４および試料用枚数測定室５から成る。図１１では空中超音波トランスデューサＴ０，Ｒ０および基準用枚数測定室４のみが描かれている。基準用枚数測定室４および試料用枚数測定室５はともに同様な構造および同等な材質で成る。図１１では空中超音波トランスデューサＴ０，Ｒ０および基準用枚数測定室４の関係が描かれているが、空中超音波トランスデューサＴＳ，ＲＳおよび試料用枚数測定室５についても同様な位置関係が構成されている。
【００４３】
図１２は基準用枚数測定室４を図１１の断面に対して垂直な方向から見たときの断面図である。中央の底部には凹面状の窪みがある。
【００４４】
図１３は図１１の空中超音波トランスデューサＴ０，Ｒ０および基準用枚数測定室４を上から見たときの部分平面図である。
【００４５】
図１１の超音波紙枚数測定装置を駆動する場合、図４の駆動回路における空中超音波トランスデューサＴ０とＲ０との間の枚数測定室１が基準用枚数測定室４に、空中超音波トランスデューサＴＳとＲＳとの間の枚数測定室１が試料用枚数測定室５に置き換えられた回路が用いられる。空中超音波トランスデューサＴ０およびＴＳに電気信号を入力すると、空中超音波トランスデューサＴ０およびＴＳそれぞれの碗の中心部から基準用枚数測定室４および試料用枚数測定室５それぞれの凹面部分に向けて空中超音波が発射される。その空中超音波は基準用枚数測定室４および試料用枚数測定室５それぞれの凹面部分で反射され、空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳによって受信され、電気信号として出力される。試料用枚数測定室５に送られて来る紙の束を超音波が通過すると、その超音波が減衰することから、空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳによって出力される電気信号にレベル差が生じる。この出力電気信号のレベル差から、紙の枚数を検出することができる。また、出力電気信号の位相差から紙の枚数を検出することも可能である。
【００４６】
図１４は本発明の超音波紙枚数測定装置の第６の実施例を示す部分平面図である。本実施例は空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２，Ｔ０３，ＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３，Ｒ０１，Ｒ０２，Ｒ０３，ＲＳ１，ＲＳ２，ＲＳ３、増幅器２、差動増幅器３、基準用枚数測定室４および試料用枚数測定室５から成る。図１４では空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２，Ｔ０３，Ｒ０１，Ｒ０２，Ｒ０３および基準用枚数測定室４のみが描かれている。３つの空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３は、それらの重心を結ぶ直線が正三角形を形成するように配置され、３つの空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３は、それらの重心を結ぶ直線が正三角形を形成するように配置され、３つの空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３は、それらの重心を結ぶ直線が正三角形を形成するように配置され、３つの空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３は、それらの重心を結ぶ直線が正三角形を形成するように配置されている。図１４では空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２，Ｔ０３，Ｒ０１，Ｒ０２，Ｒ０３および基準用枚数測定室４を上から見たときの図が描かれているが、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３，ＲＳ１，ＲＳ２，ＲＳ３および試料用枚数測定室５についても同様な位置関係が構成されている。
【００４７】
図１４の超音波紙枚数測定装置を駆動する場合、図９の駆動回路における空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３と、空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３との間に基準用枚数測定室４が設けられ、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３と、空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３との間の枚数測定室１が試料用枚数測定室５に置き換えられた回路が用いられる。空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３に電気信号を入力すると、空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３それぞれの重心を結ぶ直線によって形成される正三角形の中心から基準用枚数測定室４の凹面部分に向けて鋭い指向性を有する空中超音波が発射される。その空中超音波は基準用枚数測定室４の凹面部分で反射され、空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３によって受信され、電気信号として出力される。このとき、空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３は、鋭い指向性を有する空中超音波を受信する。空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３に電気信号を入力するのと同時に空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３に電気信号を入力すると、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３それぞれの重心を結ぶ直線によって形成される正三角形の中心から試料用枚数測定室５の凹面部分に向けて鋭い指向性を有する空中超音波が発射される。その空中超音波は試料用枚数測定室５の凹面部分で反射され、空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３によって受信され、電気信号として出力される。このとき、空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３は、鋭い指向性を有する空中超音波を受信する。基準用枚数測定室４は、空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３と、空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３との間の超音波伝搬路において、空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３によって発射された空中超音波の指向性が最も鋭く強度が最も強い部分に配置され、試料用枚数測定室５は、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３と、空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３との間の超音波伝搬路において、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３によって発射された空中超音波の指向性が最も鋭く強度が最も強い部分に配置される。試料用枚数測定室５に送られて来る紙の束を超音波が通過すると、その超音波が減衰することから、空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３を結ぶ接続点から出力される電気信号と、空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３を結ぶ接続点から出力される電気信号との間にレベル差が生じる。この出力電気信号のレベル差から、紙の枚数を検出することができる。また、出力電気信号の位相差から紙の枚数を検出することも可能である。
【００４８】
図１５は本発明の超音波紙枚数測定装置の第７の実施例を示す部分平面図である。本実施例は空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２，Ｔ０３，ＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３，Ｒ０１，Ｒ０２，Ｒ０３，ＲＳ１，ＲＳ２，ＲＳ３、増幅器２、差動増幅器３、基準用枚数測定室４および試料用枚数測定室５から成る。図１５では空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２，Ｔ０３，Ｒ０１，Ｒ０２，Ｒ０３および基準用枚数測定室４のみが描かれている。３つの空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３は、それらの重心が１つの直線上に並ぶように配置され、３つの空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３は、それらの重心が１つの直線上に並ぶように配置され、３つの空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３は、それらの重心が１つの直線上に並ぶように配置され、３つの空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３は、それらの重心が１つの直線上に並ぶように配置されている。３つの空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３の重心を結ぶ直線と、３つの空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３の重心を結ぶ直線とは互いに垂直になるように配置され、３つの空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３の重心を結ぶ直線と、３つの空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３の重心を結ぶ直線とは互いに垂直になるように配置されている。図１５では空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２，Ｔ０３，Ｒ０１，Ｒ０２，Ｒ０３および基準用枚数測定室４を上から見たときの図が描かれているが、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３，ＲＳ１，ＲＳ２，ＲＳ３および試料用枚数測定室５についても同様な位置関係が構成されている。
【００４９】
図１５の超音波紙枚数測定装置を駆動する場合、図９の駆動回路における空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３と、空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３との間に基準用枚数測定室４が設けられ、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３と、空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３との間の枚数測定室１が試料用枚数測定室５に置き換えられた回路が用いられる。空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３に電気信号を入力すると、空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３の重心を結ぶ直線の中心から基準用枚数測定室４の凹面部分に向けて鋭い指向性を有する空中超音波が発射される。その空中超音波は基準用枚数測定室４の凹面部分で反射され、空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３によって受信され、電気信号として出力される。このとき、空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３は、空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３それぞれの重心と基準用枚数測定室４の凹面部分における反射点とによって形成される面に対して鋭い指向性を有する空中超音波を発射し、空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３は、基準用枚数測定室４の凹面部分における反射点と空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３それぞれの重心とによって形成される面に対して鋭い指向性を有する空中超音波を受信する。空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３に電気信号を入力するのと同時に空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３に電気信号を入力すると、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３の重心を結ぶ直線の中心から試料用枚数測定室５の凹面部分に向けて鋭い指向性を有する空中超音波が発射される。その空中超音波は試料用枚数測定室５の凹面部分で反射され、空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３によって受信され、電気信号として出力される。このとき、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３は、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３それぞれの重心と試料用枚数測定室５の凹面部分における反射点とによって形成される面に対して鋭い指向性を有する空中超音波を発射し、空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３は、試料用枚数測定室５の凹面部分における反射点と空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３の重心とによって形成される面に対して鋭い指向性を有する空中超音波を受信する。基準用枚数測定室４は、空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３と、空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３との間の超音波伝搬路において、空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３によって発射された空中超音波の指向性が最も鋭く強度が最も強い部分に配置され、試料用枚数測定室５は、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３と、空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３との間の超音波伝搬路において、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３によって発射された空中超音波の指向性が最も鋭く強度が最も強い部分に配置される。試料用枚数測定室５に送られて来る紙の束を超音波が通過すると、その超音波が減衰することから、空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３を結ぶ接続点から出力される電気信号と、空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３を結ぶ接続点から出力される電気信号との間にレベル差が生じる。この出力電気信号のレベル差から、紙の枚数を検出することができる。また、出力電気信号の位相差から紙の枚数を検出することも可能である。
【００５０】
図１６は図１の超音波紙枚数測定装置における空中超音波トランスデューサＲＳをもとの位置から空中超音波の軸方向に対して垂直な方向に移動させた時の距離と、空中超音波トランスデューサＲＳで出力される電気信号との関係を示す特性図である。但し、空中超音波トランスデューサＴＳに１２０ｍＶの電気信号が入力された場合の結果である。空中超音波トランスデューサＴＳおよびＲＳが真正面で対向している時には移動距離は零となる。移動距離がほぼ１４ｍｍ、つまり枚数測定室１の中央部において長さがほぼ２８ｍｍの範囲内で効率よく空中超音波が通過することが分かる。このようにして、枚数測定室１は図１で見られるような穴を有する。
【００５１】
図１７は図５の超音波紙枚数測定装置における空中超音波トランスデューサＲＳをもとの位置から空中超音波の軸方向に対して垂直な方向に移動させた時の距離と、空中超音波トランスデューサＲＳで出力される電気信号との関係を示す特性図である。但し、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３それぞれに４０．８ｍＶの電気信号が入力された場合の結果である。空中超音波トランスデューサＴ１，ＴＳ２およびＴＳ３の３つの碗の中心と空中超音波トランスデューサＲＳとが真正面で対向している時には移動距離は零となる。移動距離がほぼ６ｍｍ、つまり枚数測定室１の中央部において長さがほぼ１２ｍｍの範囲内で効率よく空中超音波が通過することが分かる。図１７は図１６の場合に比べて指向性の鋭い空中超音波が発射されることを示している。
【００５２】
図１８は図１の超音波紙枚数測定装置における紙の枚数と、空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳによって出力される電気信号のレベル差との関係を示す特性図である。たとえば、出力電気信号のレベル差が３Ｖのときには枚数が２つの値を示すが、３Ｖ近傍の出力電気信号のレベル差の変化を求めることにより、枚数が特定される。
【００５３】
図１９は図５の超音波紙枚数測定装置における紙の枚数と、空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳによって出力される電気信号のレベル差との関係を示す特性図である。図１９は図１８の場合に比べて枚数に対する出力電気信号のレベル差の変化率が大きいことから、図１よりも図５の超音波紙枚数測定装置の方が高感度であることが分かる。
【００５４】
図２０は図１の超音波紙枚数測定装置における紙の枚数と、空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳによって出力される電気信号の位相差との関係を示す特性図である。枚数の増加に伴い位相差も増加することが分かる。
【００５５】
図２１は図５の超音波紙枚数測定装置における紙の枚数と、空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳによって出力される電気信号の位相差との関係を示す特性図である。枚数の増加に伴い位相差も増加することが分かる。図２１は図２０の場合に比べて枚数に対する位相差の変化率が大きいことから、図１よりも図５の超音波紙枚数測定装置の方が高感度であることが分かる。
【００５６】
【発明の効果】
本発明の超音波紙枚数測定装置は大きく分けて２つに分類される。第１は、入力用および出力用空中超音波トランスデューサの間に枚数測定室を設置し、入力用空中超音波トランスデューサから発射させた空中超音波を出力用空中超音波トランスデューサで受信する時に、枚数測定室中の紙の束を透過した空中超音波の透過率から紙の枚数を測定する装置である。空中超音波が紙面に対して垂直に入射角する場合よりも斜め方向から入射する場合の方が、紙の厚さが厚いときや紙の枚数が多い場合には有効である。第２は、入力用空中超音波トランスデューサから発射させた空中超音波を枚数測定室の凹面部分で反射させ出力用空中超音波トランスデューサで受信する時に、枚数測定室中の紙の束を透過した空中超音波の透過率から紙の枚数を測定する装置である。第１および第２の装置どちらにおいても入力用および出力用空中超音波トランスデューサはそれぞれ少なくとも１つは必要であるが、空中超音波の指向性を鋭くするために、入力用空中超音波トランスデューサが３つ用いられる場合や、入力用および出力用空中超音波トランスデューサがそれぞれ少なくとも２つずつ用いられる場合がある。
【００５７】
入力用空中超音波トランスデューサが３つで出力用空中超音波トランスデューサが１つ用いられる場合には、３つの入力用空中超音波トランスデューサは、それらの重心を結ぶ直線が正三角形を形成するように配置される。３つの入力用空中超音波トランスデューサに電気信号を入力することにより、その正三角形の中心から鋭い指向性を有する空中超音波を発射することができる。従って、入力用および出力用空中超音波トランスデューサをそれぞれ１つずつ用いた場合に比べて装置の感度を向上させることができる。さらに、このような配置の３つの入力用空中超音波トランスデューサを使用するのと同時に、同様な配置の３つの出力用空中超音波トランスデューサを使用することにより、その３つの出力用空中超音波トランスデューサは、指向性の鋭い空中超音波を受信することができる。従って、さらに感度を向上させることができる。
【００５８】
入力用および出力用空中超音波トランスデューサがそれぞれ少なくとも２つずつ用いられる場合には、入力用空中超音波トランスデューサは、それらの重心が１つの直線上に並ぶように配置され、出力用空中超音波トランスデューサもまたそれらの重心が１つの直線上に並ぶように配置され、入力用空中超音波トランスデューサの重心によって形成される直線と出力用空中超音波トランスデューサの重心によって形成される直線とが互いに垂直になるように配置される。この場合、入力用空中超音波トランスデューサに電気信号を入力することにより、１つの面に対して鋭い指向性を有する空中超音波を発射することができ、出力用空中超音波トランスデューサは、その面と垂直な面に対して鋭い指向性を有する空中超音波を受信することができる。従って、入力用および出力用空中超音波トランスデューサをそれぞれ１つずつ用いた場合に比べて装置の感度を向上させることができる。
【００５９】
本発明の超音波紙枚数測定装置は紙の枚数を測定することを主眼としているが、本発明によれば紙の質の変化、紙の厚さ、植物繊維などの太さ、植物の葉の厚さなどの測定にも有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の超音波紙枚数測定装置の第１の実施例を示す部分断面図。
【図２】 図１の空中超音波トランスデューサＴＳ，ＲＳおよび枚数測定室１を示す斜視図。
【図３】 図１の超音波紙枚数測定装置の駆動回路を示す構成図。
【図４】 図３の駆動回路において空中超音波トランスデューサＴ０とＲ０との間にも枚数測定室１が設けられた場合の駆動回路を示す構成図。
【図５】 本発明の超音波紙枚数測定装置の第２の実施例を示す部分断面図。
【図６】 枚数測定室１から空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３を見たときの平面図。
【図７】 図５の超音波紙枚数測定装置の駆動回路を示す構成図。
【図８】 本発明の超音波紙枚数測定装置の第３の実施例を示す部分斜視図。
【図９】 図８の超音波紙枚数測定装置の駆動回路を示す構成図。
【図１０】 本発明の超音波紙枚数測定装置の第４の実施例を示す部分断面図。
【図１１】 本発明の超音波紙枚数測定装置の第５の実施例を示す部分断面図。
【図１２】 基準用枚数測定室４を図１１の断面に対して垂直な方向から見たときの断面図。
【図１３】 図１１の空中超音波トランスデューサＴ０，Ｒ０および基準用枚数測定室４を上から見たときの部分平面図。
【図１４】 本発明の超音波紙枚数測定装置の第６の実施例を示す部分平面図。
【図１５】 本発明の超音波紙枚数測定装置の第７の実施例を示す部分平面図。
【図１６】 図１の超音波紙枚数測定装置における空中超音波トランスデューサＲＳをもとの位置から空中超音波の軸方向に対して垂直な方向に移動させた時の距離と、空中超音波トランスデューサＲＳで出力される電気信号との関係を示す特性図。
【図１７】 図５の超音波紙枚数測定装置における空中超音波トランスデューサＲＳをもとの位置から空中超音波の軸方向に対して垂直な方向に移動させた時の距離と、空中超音波トランスデューサＲＳで出力される電気信号との関係を示す特性図。
【図１８】 図１の超音波紙枚数測定装置における紙の枚数と、空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳによって出力される電気信号のレベル差との関係を示す特性図。
【図１９】 図５の超音波紙枚数測定装置における紙の枚数と、空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳによって出力される電気信号のレベル差との関係を示す特性図。
【図２０】 図１の超音波紙枚数測定装置における紙の枚数と、空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳによって出力される電気信号の位相差との関係を示す特性図。
【図２１】 図５の超音波紙枚数測定装置における紙の枚数と、空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳによって出力される電気信号の位相差との関係を示す特性図。
【符号の説明】
１ 枚数測定室
２ 増幅器
３ 差動増幅器
４ 基準用枚数測定室
５ 試料用枚数測定室
Ｔ０，Ｔ０１，Ｔ０２，Ｔ０３ 空中超音波トランスデューサ
ＴＳ，ＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３ 空中超音波トランスデューサ
Ｒ０，Ｒ０１，Ｒ０２，Ｒ０３ 空中超音波トランスデューサ
ＲＳ，ＲＳ１，ＲＳ２，ＲＳ３ 空中超音波トランスデューサ
【発明の属する技術分野】
本発明は空中超音波を利用することにより紙の枚数を測定する超音波紙枚数測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
紙の枚数を数える従来の方法は主に機械的手段によるものが多く、物理的定数を元にした議論はほとんどなされてこなかった。従って、正確に瞬時にして紙の枚数を数えることがほとんど不可能であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の方法では、正確に瞬時に紙の枚数を数えることがほとんど不可能であった。
本発明の目的は、小型軽量、低電圧駆動、低消費電力動作で、紙の枚数を迅速、簡単、しかも高感度で測定できる超音波紙枚数測定装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の超音波紙枚数測定装置の第１の構造は、基準用超音波デバイスと、試料用超音波デバイスと、前記基準用超音波デバイスおよび前記試料用超音波デバイスのうち少なくとも前記試料用超音波デバイスに備えられた枚数測定室とを備えて成る超音波紙枚数測定装置であって、前記基準用超音波デバイスは少なくとも１つの空中超音波トランスデューサＴ０と、該空中超音波トランスデューサＴ０に対向する少なくとも１つの空中超音波トランスデューサＲ０とから成り、前記試料用超音波デバイスは少なくとも１つの空中超音波トランスデューサＴＳと、該空中超音波トランスデューサＴＳに対向する少なくとも１つの空中超音波トランスデューサＲＳとから成り、前記空中超音波トランスデューサＴ０およびＴＳは電気信号を入力されることにより、前記空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳそれぞれに向けて空中超音波を発射し、前記空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳは、前記空中超音波トランスデューサＴ０およびＴＳそれぞれから発射された空中超音波を受信し、前記枚数測定室は前記空中超音波トランスデューサＴＳとＲＳとの間の超音波伝搬路に備えられており、前記枚数測定室に挿入された紙の枚数を、前記空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳそれぞれから出力される電気信号のレベル差から検出する。
【０００５】
本発明の超音波紙枚数測定装置の第１の構造は、前記空中超音波トランスデューサＲ０の出力端と、前記空中超音波トランスデューサＴ０およびＴＳそれぞれの入力端を結ぶ接続点との間に増幅器が設けられ、前記増幅器が前記空中超音波トランスデューサＴ０とＲ０との間の超音波伝搬路を遅延素子とする発振器を構成する。
【０００６】
本発明の超音波紙枚数測定装置の第２の構造は、基準用超音波デバイスと、試料用超音波デバイスと、前記基準用超音波デバイスおよび前記試料用超音波デバイスのうち少なくとも前記試料用超音波デバイスに備えられた枚数測定室とを備えて成る超音波紙枚数測定装置であって、前記基準用超音波デバイスは３つの空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３と、１つの空中超音波トランスデューサＲ０で成り、前記３つの空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３は、それらの重心を結ぶ直線が正三角形を形成するように配置され、前記試料用超音波デバイスは３つの空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３と、１つの空中超音波トランスデューサＲＳで成り、前記３つの空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３は、それらの重心を結ぶ直線が正三角形を形成するように配置され、前記空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３は電気信号を入力されることにより、前記空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３の重心が形成する前記正三角形の中心から前記空中超音波トランスデューサＲ０に向けて鋭い指向性を有する空中超音波を発射し、前記空中超音波トランスデューサＲ０は前記空中超音波を受信し、前記空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３は電気信号を入力されることにより、前記空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３の重心が形成する前記正三角形の中心から前記空中超音波トランスデューサＲＳに向けて鋭い指向性を有する空中超音波を発射し、前記空中超音波トランスデューサＲＳは前記空中超音波を受信し、前記枚数測定室は、前記空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３と前記空中超音波トランスデューサＲＳとの間の超音波伝搬路において、前記空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３によって発射された前記空中超音波の指向性が最も鋭く強度が最も強い部分に配置され、前記枚数測定室に挿入された紙の枚数を、前記空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳそれぞれから出力される電気信号のレベル差から検出する。
【０００７】
本発明の超音波紙枚数測定装置の第２の構造は、前記空中超音波トランスデューサＲ０の出力端と、前記空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２，Ｔ０３，ＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３それぞれの入力端を結ぶ接続点との間に増幅器が設けられ、前記増幅器が前記空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３と、前記空中超音波トランスデューサＲ０との間の超音波伝搬路を遅延素子とする発振器を構成する。
【０００８】
本発明の超音波紙枚数測定装置の第１および第２の構造は、前記紙の枚数を、前記空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳそれぞれから出力される前記電気信号の位相差から検出する。
【０００９】
本発明の超音波紙枚数測定装置の第３の構造は、基準用超音波デバイスと、試料用超音波デバイスと、前記基準用超音波デバイスおよび前記試料用超音波デバイスのうち少なくとも前記試料用超音波デバイスに備えられた枚数測定室とを備えて成る超音波紙枚数測定装置であって、前記基準用超音波デバイスは少なくとも２つの空中超音波トランスデューサＴ０１およびＴ０２と、少なくとも２つの空中超音波トランスデューサＲ０１およびＲ０２とで成り、前記２つの空中超音波トランスデューサＴ０１およびＴ０２の重心を結ぶ直線と、前記２つの空中超音波トランスデューサＲ０１およびＲ０２の重心を結ぶ直線とは互いに垂直で、前記試料用超音波デバイスは少なくとも２つの空中超音波トランスデューサＴＳ１およびＴＳ２と、少なくとも２つの空中超音波トランスデューサＲＳ１およびＲＳ２とで成り、前記２つの空中超音波トランスデューサＴＳ１およびＴＳ２の重心を結ぶ直線と、前記２つの空中超音波トランスデューサＲＳ１およびＲＳ２の重心を結ぶ直線とは互いに垂直で、前記空中超音波トランスデューサＴ０１およびＴ０２は電気信号を入力されることにより、前記空中超音波トランスデューサＴ０１およびＴ０２の重心が形成する前記直線の中心から前記空中超音波トランスデューサＲ０１およびＲ０２の重心が形成する前記直線の中心に向けて鋭い指向性を有する空中超音波を発射し、前記空中超音波トランスデューサＲ０１およびＲ０２は前記空中超音波を受信し、前記空中超音波トランスデューサＴＳ１およびＴＳ２は電気信号を入力されることにより、前記空中超音波トランスデューサＴＳ１およびＴＳ２の重心が形成する前記直線の中心から前記空中超音波トランスデューサＲＳ１およびＲＳ２の重心が形成する前記直線の中心に向けて鋭い指向性を有する空中超音波を発射し、前記空中超音波トランスデューサＲＳ１およびＲＳ２は前記空中超音波を受信し、前記枚数測定室は、前記空中超音波トランスデューサＴＳ１およびＴＳ２と、前記空中超音波トランスデューサＲＳ１およびＲＳ２との間の超音波伝搬路において、前記空中超音波トランスデューサＴＳ１およびＴＳ２によって発射された前記空中超音波の指向性が最も鋭く強度が最も強い部分に配置され、前記枚数測定室に挿入された紙の枚数を、前記空中超音波トランスデューサＲ０１およびＲ０２を結ぶ接続点から出力される電気信号と、前記空中超音波トランスデューサＲＳ１およびＲＳ２を結ぶ接続点から出力される電気信号とのレベル差から検出する。
【００１０】
本発明の超音波紙枚数測定装置の第３の構造は、前記空中超音波トランスデューサＲ０１の出力端と、前記空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２，ＴＳ１およびＴＳ２それぞれの入力端を結ぶ接続点との間に増幅器が設けられ、前記増幅器が前記空中超音波トランスデューサＴ０１およびＴ０２と、前記空中超音波トランスデューサＲ０１およびＲ０２との間の超音波伝搬路を遅延素子とする発振器を構成する。
【００１１】
本発明の超音波紙枚数測定装置の第３の構造は、前記紙の枚数を、前記空中超音波トランスデューサＲ０１およびＲ０２を結ぶ前記接続点から出力される前記電気信号と、前記空中超音波トランスデューサＲＳ１およびＲＳ２を結ぶ前記接続点から出力される前記電気信号との位相差から検出する。
【００１２】
本発明の超音波紙枚数測定装置の第１，第２および第３の構造は、前記紙に向けて発射される前記空中超音波が前記紙の面に対して斜め方向から入射する。
【００１３】
本発明の超音波紙枚数測定装置の第４の構造は、基準用超音波デバイスと、試料用超音波デバイスと、前記基準用超音波デバイスに備えられた基準用枚数測定室と、前記試料用超音波デバイスに備えられた試料用枚数測定室とを備えて成る超音波紙枚数測定装置であって、前記基準用超音波デバイスは少なくとも１つの空中超音波トランスデューサＴ０と、該空中超音波トランスデューサＴ０に対向する少なくとも１つの空中超音波トランスデューサＲ０とから成り、前記試料用超音波デバイスは少なくとも１つの空中超音波トランスデューサＴＳと、該空中超音波トランスデューサＴＳに対向する少なくとも１つの空中超音波トランスデューサＲＳとから成り、前記基準用枚数測定室および前記試料用枚数測定室はそれぞれ凹面部分を有する容器で成り、前記空中超音波トランスデューサＴ０およびＴＳは、電気信号を入力されることにより前記基準用枚数測定室の前記凹面部分および前記試料用枚数測定室の前記凹面部分に向けて空中超音波を発射し、前記空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳは、前記空中超音波トランスデューサＴ０およびＴＳそれぞれから発射され、前記基準用枚数測定室の前記凹面部分および前記試料用枚数測定室の前記凹面部分それぞれで反射された空中超音波を受信し、前記枚数測定室に挿入された紙の枚数を、前記空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳそれぞれから出力される電気信号のレベル差から検出する。
【００１４】
本発明の超音波紙枚数測定装置の第４の構造は、前記空中超音波トランスデューサＲ０の出力端と、前記空中超音波トランスデューサＴ０およびＴＳそれぞれの入力端を結ぶ接続点との間に増幅器が設けられ、前記増幅器が前記空中超音波トランスデューサＴ０とＲ０との間の超音波伝搬路を遅延素子とする発振器を構成する。
【００１５】
本発明の超音波紙枚数測定装置の第４の構造は、前記紙の枚数を、前記空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳそれぞれから出力される前記電気信号の位相差から検出する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の超音波紙枚数測定装置の第１の構造は基準用超音波デバイスと、試料用超音波デバイスと、基準用超音波デバイスおよび試料用超音波デバイスのうち少なくとも試料用超音波デバイスに備えられた枚数測定室とを備えて成る。基準用超音波デバイスは少なくとも１つの空中超音波トランスデューサＴ０と、その空中超音波トランスデューサＴ０に対向する少なくとも１つの空中超音波トランスデューサＲ０から成り、試料用超音波デバイスは少なくとも１つの空中超音波トランスデューサＴＳと、その空中超音波トランスデューサＴＳに対向する少なくとも１つの空中超音波トランスデューサＲＳから成る。本発明の超音波紙枚数測定装置では、入力用および出力用の空中超音波トランスデューサの数はそれぞれ１つずつに限られているわけではない。
【００１７】
本発明の超音波紙枚数測定装置の第１の構造の空中超音波トランスデューサＴ０およびＴＳに電気信号を入力することにより、空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳそれぞれに向けて空中超音波を発射することができる。空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳは、空中超音波トランスデューサＴ０およびＴＳそれぞれから発射された空中超音波を受信することができる。このとき、空中超音波トランスデューサＲ０の出力端と、空中超音波トランスデューサＴ０およびＴＳそれぞれの入力端を結ぶ接続点との間に増幅器を設けることにより、空中超音波トランスデューサＴ０とＲ０との間の超音波伝搬路を遅延素子とする発振器を構成することができる。このような発振器が構成されることにより、回路構成が簡略化され、装置の小型軽量化が促進され、しかも低消費電力で低電圧での駆動が可能となる。枚数測定室は空中超音波トランスデューサＴＳとＲＳとの間の超音波伝搬路に備えられている。枚数測定室に挿入された紙の束に空中超音波が発射されると、空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳそれぞれから出力される電気信号にレベル差が現れる。この出力電気信号のレベル差から、紙の枚数を検出することができる。また、出力電気信号のレベル差を位相差として検出することも可能であることから、出力電気信号の位相差から紙の枚数を検出することも可能である。
【００１８】
本発明の超音波紙枚数測定装置の第２の構造は基準用超音波デバイスと、試料用超音波デバイスと、基準用超音波デバイスおよび試料用超音波デバイスのうち少なくとも試料用超音波デバイスに備えられた枚数測定室とを備えて成る。基準用超音波デバイスは３つの空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３と、１つの空中超音波トランスデューサＲ０から成り、試料用超音波デバイスは３つの空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３と、１つの空中超音波トランスデューサＲＳから成る。３つの空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３は、それらの重心を結ぶ直線が正三角形を形成するように配置され、３つの空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３は、それらの重心を結ぶ直線が正三角形を形成するように配置されている。
【００１９】
本発明の超音波紙枚数測定装置の第２の構造の空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３に電気信号を入力することにより、空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３の重心が形成する正三角形の中心から空中超音波トランスデューサＲ０に向かって鋭い指向性を有する空中超音波を発射することができる。空中超音波トランスデューサＲ０はその空中超音波を受信することができる。同様にして、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３に電気信号を入力することにより、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３の重心が形成する正三角形の中心から空中超音波トランスデューサＲＳに向かって鋭い指向性を有する空中超音波を発射し、空中超音波トランスデューサＲＳはその空中超音波を受信する。このとき、空中超音波トランスデューサＲ０の出力端と、空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２，Ｔ０３，ＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３それぞれの入力端を結ぶ接続点との間に増幅器を設けることにより、空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３と、空中超音波トランスデューサＲ０との間の超音波伝搬路を遅延素子とする発振器を構成することができる。枚数測定室は、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３と空中超音波トランスデューサＲＳとの間の超音波伝搬路において、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３によって発射された空中超音波の指向性が最も鋭く強度が最も強い部分に配置される。枚数測定室に挿入された紙の束に空中超音波が発射されると、空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳそれぞれから出力される電気信号にレベル差が現れる。この出力電気信号のレベル差から、紙の枚数を検出することができる。また、出力電気信号の位相差から紙の枚数を検出することも可能である。本発明の超音波紙枚数測定装置の第２の構造では、３つの入力用空中超音波トランスデューサを使用することにより、枚数測定室の中の紙の束に指向性の鋭い空中超音波を発射することができるので、１つの入力用空中超音波トランスデューサを使用する場合に比べ、低電圧で高感度化することができる。
【００２０】
本発明の超音波紙枚数測定装置の第３の構造は基準用超音波デバイスと、試料用超音波デバイスと、基準用超音波デバイスおよび試料用超音波デバイスのうち少なくとも試料用超音波デバイスに備えられた枚数測定室とを備えて成る。基準用超音波デバイスは少なくとも２つの空中超音波トランスデューサＴ０１およびＴ０２と、少なくとも２つの空中超音波トランスデューサＲ０１およびＲ０２とで成り、試料用超音波デバイスは少なくとも２つの空中超音波トランスデューサＴＳ１およびＴＳ２と、少なくとも２つの空中超音波トランスデューサＲＳ１およびＲＳ２とで成る。２つの空中超音波トランスデューサＴ０１およびＴ０２の重心を結ぶ直線と、２つの空中超音波トランスデューサＲ０１およびＲ０２の重心を結ぶ直線とは互いに垂直になるように配置され、２つの空中超音波トランスデューサＴＳ１およびＴＳ２の重心を結ぶ直線と、２つの空中超音波トランスデューサＲＳ１およびＲＳ２の重心を結ぶ直線とは互いに垂直になるように配置されている。
【００２１】
本発明の超音波紙枚数測定装置の第３の構造の空中超音波トランスデューサＴ０１およびＴ０２に電気信号を入力することにより、空中超音波トランスデューサＴ０１およびＴ０２の重心を結ぶ直線の中心から空中超音波トランスデューサＲ０１およびＲ０２の重心を結ぶ直線の中心に向けて鋭い指向性を有する空中超音波を発射することができる。空中超音波トランスデューサＲ０１およびＲ０２はその空中超音波を受信することができる。このとき、空中超音波トランスデューサＴ０１およびＴ０２は、空中超音波トランスデューサＴ０１およびＴ０２それぞれの重心と、空中超音波トランスデューサＲ０１およびＲ０２の重心を結ぶ直線の中心点とによって形成される面に対して鋭い指向性を有する空中超音波を発射する機能を有し、空中超音波トランスデューサＲ０１およびＲ０２は、空中超音波トランスデューサＴ０１およびＴ０２の重心を結ぶ直線の中心点と、空中超音波トランスデューサＲ０１およびＲ０２それぞれの重心とによって形成される面に対して鋭い指向性を有する空中超音波を受信する機能を有する。同様にして、空中超音波トランスデューサＴＳ１およびＴＳ２に電気信号を入力することにより、空中超音波トランスデューサＴＳ１およびＴＳ２の重心を結ぶ直線の中心から空中超音波トランスデューサＲＳ１およびＲＳ２の重心を結ぶ直線の中心に向けて鋭い指向性を有する空中超音波が発射され、空中超音波トランスデューサＲＳ１およびＲＳ２によってその空中超音波が受信される。このとき、空中超音波トランスデューサＴＳ１およびＴＳ２は、空中超音波トランスデューサＴＳ１およびＴＳ２それぞれの重心と、空中超音波トランスデューサＲＳ１およびＲＳ２の重心を結ぶ直線の中心点とによって形成される面に対して鋭い指向性を有する空中超音波を発射する機能を有し、空中超音波トランスデューサＲＳ１およびＲＳ２は、空中超音波トランスデューサＴＳ１およびＴＳ２の重心を結ぶ直線の中心点と、空中超音波トランスデューサＲＳ１およびＲＳ３それぞれの重心とによって形成される面に対して鋭い指向性を有する空中超音波を受信する機能を有する。このとき、空中超音波トランスデューサＲ０１およびＲ０２を結ぶ接続点と、空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２，ＴＳ１およびＴＳ２それぞれの入力端を結ぶ接続点との間に増幅器を設けることにより、空中超音波トランスデューサＴ０１およびＴ０２と、空中超音波トランスデューサＲ０１およびＲ０２との間の超音波伝搬路を遅延素子とする発振器を構成することができる。枚数測定室は、空中超音波トランスデューサＴＳ１およびＴＳ２と、空中超音波トランスデューサＲＳ１およびＲＳ２との間の超音波伝搬路において、空中超音波トランスデューサＴＳ１およびＴＳ２によって発射された空中超音波の指向性が最も鋭く強度が最も強い部分に配置される。枚数測定室に挿入された紙の束に空中超音波が発射されると、空中超音波トランスデューサＲ０１およびＲ０２を結ぶ接続点から出力される電気信号と、空中超音波トランスデューサＲＳ１およびＲＳ２を結ぶ接続点から出力される電気信号との間にレベル差が現れる。この出力電気信号のレベル差から、紙の枚数を検出することができる。また、出力電気信号の位相差から紙の枚数を検出することも可能である。本発明の超音波紙枚数測定装置の第３の構造では、少なくとも２つの入力用空中超音波トランスデューサおよび少なくとも２つの出力用空中超音波トランスデューサを使用することにより、枚数測定室の中の紙の束に指向性の鋭い空中超音波を発射することができるだけでなく、出力用空中超音波トランスデューサにおいて指向性の鋭い空中超音波を受信することができるので、１つの入力用空中超音波トランスデューサおよび１つの出力用空中超音波トランスデューサを使用する場合に比べ、低電圧で高感度化することができる。
【００２２】
本発明の超音波紙枚数測定装置の第１、第２および第３の構造において、枚数測定室に挿入された紙の束に発射される空中超音波の指向軸の方向が紙の面に対しほぼ垂直である場合よりも、紙の面に対して垂直でない場合、つまり、空中超音波が紙の面に対して斜め方向から入射する場合の方が厚い紙や紙の枚数が多い時の測定には有効である。これは、紙の面に対して空中超音波が斜め方向から入射する場合の方が空中超音波の透過率が大きいことに因る。空中超音波の透過率が大きくなれば、出力用空中超音波トランスデューサで出力される電気信号も大きくなることから、測定時における感度が向上する。
【００２３】
本発明の超音波紙枚数測定装置の第４の構造は基準用超音波デバイスと、試料用超音波デバイスと、基準用超音波デバイスに備えられた基準用枚数測定室と、試料用超音波デバイスに備えられた試料用枚数測定室とを備えて成る。基準用超音波デバイスは少なくとも１つの空中超音波トランスデューサＴ０と、その空中超音波トランスデューサＴ０に対向する少なくとも１つの空中超音波トランスデューサＲ０から成り、試料用超音波デバイスは少なくとも１つの空中超音波トランスデューサＴＳと、その空中超音波トランスデューサＴＳに対向する少なくとも１つの空中超音波トランスデューサＲＳから成る。基準用枚数測定室および試料用枚数測定室は同様な構造および同様な材質で成り、それぞれ凹面部分を有する容器で成る。本発明の超音波紙枚数測定装置では、入力用および出力用の空中超音波トランスデューサの数はそれぞれ１つずつに限られているわけではない。
【００２４】
本発明の超音波紙枚数測定装置の第４の構造の空中超音波トランスデューサＴ０およびＴＳに電気信号を入力することにより、基準用枚数測定室の凹面部分および試料用枚数測定室の凹面部分それぞれに向けて空中超音波を発射することができる。空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳは、空中超音波トランスデューサＴ０およびＴＳそれぞれから発射され、基準用枚数測定室の凹面部分および試料用枚数測定室の凹面部分それぞれで反射された空中超音波を受信することができる。このとき、空中超音波トランスデューサＲ０の出力端と、空中超音波トランスデューサＴ０およびＴＳそれぞれの入力端を結ぶ接続点との間に増幅器を設けることにより、空中超音波トランスデューサＴ０とＲ０との間の超音波伝搬路を遅延素子とする発振器を構成することができる。基準用枚数測定室は空中超音波トランスデューサＴ０とＲ０との間の超音波伝搬路に備えられ、試料用枚数測定室は空中超音波トランスデューサＴＳとＲＳとの間の超音波伝搬路に備えられている。試料用枚数測定室に挿入された紙の束に空中超音波が発射されると、空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳそれぞれから出力される電気信号にレベル差が現れる。この出力電気信号のレベル差から、紙の枚数を検出することができる。また、出力電気信号の位相差から紙の枚数を検出することも可能である。
【００２５】
本発明の超音波紙枚数測定装置の第４の構造において、基準用超音波デバイスが３つの空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３と、１つの空中超音波トランスデューサＲ０で成り、試料用超音波デバイスが３つの空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３と、１つの空中超音波トランスデューサＲＳで成る構造が考えられる。３つの空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３は、それらの重心を結ぶ直線が正三角形を形成するように配置され、３つの空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３は、それらの重心を結ぶ直線が正三角形を形成するように配置される。このような構造では、空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３に電気信号を入力することにより、空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３の重心が形成する正三角形の中心から基準用枚数測定室の凹面部分に向けて鋭い指向性を有する空中超音波を発射することができる。空中超音波トランスデューサＲ０は基準用枚数測定室の凹面部分で反射された空中超音波を受信することができる。同様にして、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３に電気信号を入力することにより、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３の重心が形成する正三角形の中心から試料用枚数測定室の凹面部分に向けて鋭い指向性を有する空中超音波を発射することができる。空中超音波トランスデューサＲＳは試料用枚数測定室の凹面部分で反射された空中超音波を受信することができる。基準用枚数測定室は、空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３と空中超音波トランスデューサＲ０との間の超音波伝搬路において、空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３によって発射された空中超音波の指向性が最も鋭く強度が最も強い部分に配置され、試料用枚数測定室は、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３と空中超音波トランスデューサＲＳとの間の超音波伝搬路において、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３によって発射された空中超音波の指向性が最も鋭く強度が最も強い部分に配置される。試料用枚数測定室に挿入された紙の束に空中超音波が発射されると、空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳそれぞれから出力される電気信号にレベル差が現れる。この出力電気信号のレベル差から、紙の枚数を検出することができる。また、出力電気信号の位相差から紙の枚数を検出することも可能である。さらに、３つの入力用空中超音波トランスデューサを使用することにより、基準用および試料用枚数測定室に向けて指向性の鋭い空中超音波を発射することができるので、１つの入力用空中超音波トランスデューサを使用する場合に比べ、低電圧で高感度化することができる。３つの入力用空中超音波トランスデューサを使用するのと同時に、３つの出力用空中超音波トランスデューサを使用し、それらの重心を結ぶ直線が正三角形を形成するように配置することにより、指向性の鋭い空中超音波を受信することが可能となるので、さらに高感度化することができる。
【００２６】
本発明の超音波紙枚数測定装置の第４の構造において、基準用超音波デバイスが少なくとも２つの空中超音波トランスデューサＴ０１およびＴ０２と、少なくとも２つの空中超音波トランスデューサＲ０１およびＲ０２とで成り、試料用超音波デバイスが少なくとも２つの空中超音波トランスデューサＴＳ１およびＴＳ２と、少なくとも２つの空中超音波トランスデューサＲＳ１およびＲＳ２とで成る構造が考えられる。たとえば、基準用超音波デバイスが３つの空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３と、３つの空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３とで成り、試料用超音波デバイスが３つの空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３と、３つの空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３とで成る場合には、３つの空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３は、それらの重心が１つの直線上に並ぶように配置され、３つの空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３は、それらの重心が１つの直線上に並ぶように配置され、３つの空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３は、それらの重心が１つの直線上に並ぶように配置され、３つの空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３は、それらの重心が１つの直線上に並ぶように配置される。３つの空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０ ３の重心を結ぶ直線と、３つの空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３の重心を結ぶ直線とは互いに垂直になるように配置され、３つの空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３の重心を結ぶ直線と、３つの空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３の重心を結ぶ直線とは互いに垂直になるように配置される。このような構造では、空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３に電気信号を入力することにより、空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３の重心が形成する直線の中心から基準用枚数測定室の凹面部分に向けて鋭い指向性を有する空中超音波を発射することができる。空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３は基準用枚数測定室の凹面部分で反射された空中超音波を受信することができる。このとき、空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３は、空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３それぞれの重心と基準用枚数測定室の凹面部分における反射点とによって形成される面に対して鋭い指向性を有する空中超音波を発射する機能を有し、空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３は、基準用枚数測定室の凹面部分における反射点と空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３それぞれの重心とによって形成される面に対して鋭い指向性を有する空中超音波を受信する機能を有する。同様にして、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３に電気信号を入力することにより、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３の重心が形成する直線の中心から試料用枚数測定室の凹面部分に向けて鋭い指向性を有する空中超音波が発射され、空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３は試料用枚数測定室の凹面部分で反射された空中超音波を受信する。このとき、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３は、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３それぞれの重心と試料用枚数測定室の凹面部分における反射点とによって形成される面に対して鋭い指向性を有する空中超音波を発射する機能を有し、空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３は試料用枚数測定室の凹面部分における反射点と空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３それぞれの重心とによって形成される面に対して鋭い指向性を有する空中超音波を受信する機能を有する。基準用枚数測定室は、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３と、空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３との間の超音波伝搬路において、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３によって発射された空中超音波の指向性が最も鋭く強度が最も強い部分に配置され、試料用枚数測定室は、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３と、空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３との間の超音波伝搬路において、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３によって発射された空中超音波の指向性が最も鋭く強度が最も強い部分に配置される。試料用枚数測定室に挿入された紙の束に空中超音波が発射されると、空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３を結ぶ接続点から出力される電気信号と、空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３を結ぶ接続点から出力される電気信号との間にレベル差が現れる。この出力電気信号のレベル差から、紙の枚数を検出することができる。また、出力電気信号の位相差から紙の枚数を検出することも可能である。さらに、３つの入力用空中超音波トランスデューサおよび３つの出力用空中超音波トランスデューサを使用することにより、基準用および試料用枚数測定室に向けて指向性の鋭い空中超音波を発射することができるだけでなく、出力用空中超音波トランスデューサにおいて指向性の鋭い空中超音波を受信することができるので、１つの入力用空中超音波トランスデューサおよび１つの出力用空中超音波トランスデューサを使用する場合に比べ、低電圧で高感度化することができる。
【００２７】
【実施例】
図１は本発明の超音波紙枚数測定装置の第１の実施例を示す部分断面図である。本実施例は空中超音波トランスデューサＴ０，Ｒ０，ＴＳ，ＲＳ、枚数測定室１、増幅器２および差動増幅器３から成る。図１では空中超音波トランスデューサＴＳ，ＲＳおよび枚数測定室１のみが描かれている。空中超音波トランスデューサＴ０，Ｒ０，ＴＳおよびＲＳはすべて同様な材質で成り、同様な碗型構造を成し、その碗の直径は１ｃｍで、中心周波数は３９．２ｋＨｚである。空中超音波トランスデューサＴ０の碗の先端と空中超音波トランスデューサＲ０の碗の先端との距離および空中超音波トランスデューサＴＳの碗の先端と空中超音波トランスデューサＲＳの碗の先端との距離はともに４．９５ｃｍである。図１では、枚数測定室１の下面には超音波が通過するための穴が設けられているが、枚数測定室１の材質として空中超音波を透過しやすいものを用いてもよい。測定時、枚数測定室１には順次紙の束が通過するような構造が採用されており、それぞれの紙の束は空中超音波トランスデューサＴＳとＲＳとの間において、空中超音波トランスデューサＴＳの碗の高さ方向が紙面に対して垂直になるような位置に備えられている。図１では空中超音波トランスデューサＴＳ，ＲＳおよび枚数測定室１の関係が描かれているが、空中超音波トランスデューサＴ０およびＲ０についても同様な位置関係が構成されている。但し、空中超音波トランスデューサＴ０とＲ０との間に枚数測定室１は必ずしも備えられている必要は無い。
【００２８】
図２は図１の空中超音波トランスデューサＴＳ，ＲＳおよび枚数測定室１を示す斜視図である。
【００２９】
図３は図１の超音波紙枚数測定装置の駆動回路を示す構成図である。空中超音波トランスデューサＴ０およびＴＳに電気信号を入力すると、空中超音波トランスデューサＴ０およびＴＳそれぞれの碗の中心部から空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳそれぞれの碗の中心部に向かって空中超音波が発射され、その空中超音波は空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳによって受信され、電気信号として出力される。空中超音波トランスデューサＴＳとＲＳとの間の超音波伝搬路に備えられた枚数測定室１には紙の束が送られて来る。紙の束を超音波が通過すると、その超音波が減衰することから、空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳによって出力される電気信号にレベル差が生じる。この出力電気信号のレベル差から、紙の枚数を検出することができる。また、図３における差動増幅器３の代わりに位相比較器を用いることにより、出力電気信号のレベル差を位相差として検出することも可能であることから、その出力電気信号の位相差から紙の枚数を検出することも可能である。また、空中超音波トランスデューサＲ０の出力端が増幅器２を介して空中超音波トランスデューサＴ０およびＴＳそれぞれの入力端に接続されていることから、空中超音波トランスデューサＴ０とＲ０との間の超音波伝搬路を遅延素子とする発振器が構成される。このような発振器が構成されることにより、回路構成が簡略化され、装置の小型軽量化が促進され、しかも低消費電力で低電圧での駆動が可能となる。
【００３０】
図４は図３の駆動回路において空中超音波トランスデューサＴ０とＲ０との間にも枚数測定室１が設けられた場合の駆動回路を示す構成図である。空中超音波トランスデューサＴＳとＲＳとの間の枚数測定室１に送られて来る紙の束を超音波が通過すると、その超音波が減衰することから、空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳによって出力される電気信号にレベル差が生じる。この出力電気信号のレベル差から、紙の枚数を検出することができる。また、空中超音波トランスデューサＴ０とＲ０との間の枚数測定室１に基準用の紙の束を設置した場合には、空中超音波トランスデューサＴＳとＲＳとの間の枚数測定室１に送られて来る紙の束と基準用の紙の束との枚数の差は、空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳによって出力される電気信号のレベル差または出力電気信号の位相差として検出される。
【００３１】
図５は本発明の超音波紙枚数測定装置の第２の実施例を示す部分断面図である。本実施例は空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２，Ｔ０３，ＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３，Ｒ０，ＲＳ、枚数測定室１、増幅器２および差動増幅器３から成る。図５では空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３，ＲＳおよび枚数測定室１のみが描かれている。空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２，Ｔ０３，ＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３，Ｒ０およびＲＳは図１の空中超音波トランスデューサＴ０と同様な材質で成り、同様な形状を成し、中心周波数は３９．２ｋＨｚである。３つの空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３は、それらの重心を結ぶ直線が正三角形を形成するように配置され、３つの空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３も、それらの重心を結ぶ直線が正三角形を形成するように配置されている。空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３の３つの碗の中心と空中超音波トランスデューサＲ０との距離および空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３の３つの碗の中心と空中超音波トランスデューサＲＳとの距離はともに４．９５ｃｍである。図５では空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３，ＲＳおよび枚数測定室１の関係が描かれているが、空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２，Ｔ０３およびＲ０についても同様な位置関係が構成されている。
【００３２】
図６は枚数測定室１から空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３を見たときの平面図である。
【００３３】
図７は図５の超音波紙枚数測定装置の駆動回路を示す構成図である。空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３に電気信号を入力すると、空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３それぞれの重心を結ぶ直線によって形成される正三角形の中心から空中超音波トランスデューサＲ０の碗の中心部に向かって鋭い指向性を有する空中超音波が発射され、その空中超音波は空中超音波トランスデューサＲ０によって受信され、電気信号として出力される。空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３に電気信号を入力するのと同時に空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３に電気信号を入力すると、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３それぞれの重心を結ぶ直線によって形成される正三角形の中心から空中超音波トランスデューサＲＳの碗の中心部に向かって鋭い指向性を有する空中超音波が発射され、その空中超音波は空中超音波トランスデューサＲＳによって受信され、電気信号として出力される。枚数測定室１は、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３と、空中超音波トランスデューサＲＳとの間の超音波伝搬路において、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３によって発射された空中超音波の指向性が最も鋭く強度が最も強い部分に配置される。枚数測定室１に送られて来る紙の束を超音波が通過すると、その超音波が減衰することから、空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳによって出力される電気信号にレベル差が生じる。この出力電気信号のレベル差から、紙の枚数を検出することができる。また、図７における差動増幅器３の代わりに位相比較器を用いることにより、出力電気信号のレベル差を位相差として検出することも可能であることから、その出力電気信号の位相差から紙の枚数を検出することも可能である。さらに、空中超音波トランスデューサＲ０の出力端が増幅器２を介して空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２，Ｔ０３，ＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３それぞれの入力端に接続されていることから、空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３と、空中超音波トランスデューサＲ０との間の超音波伝搬路を遅延素子とする発振器が構成される。このような発振器が構成されることにより、回路構成が簡略化され、装置の小型軽量化が促進され、しかも低消費電力で低電圧での駆動が可能となる。
【００３４】
図７の駆動回路において空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３と、空中超音波トランスデューサＲ０との間にも枚数測定室１が設けられ、そこに基準用の紙の束が設置された場合には、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３と空中超音波トランスデューサＲＳとの間の枚数測定室１に送られて来る紙の束と基準用の紙の束との枚数の差は、空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳによって出力される電気信号のレベル差または出力電気信号の位相差として検出される。
【００３５】
図８は本発明の超音波紙枚数測定装置の第３の実施例を示す部分斜視図である。本実施例は空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２，Ｔ０３，ＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３，Ｒ０１，Ｒ０２，Ｒ０３，ＲＳ１，ＲＳ２，ＲＳ３、枚数測定室１、増幅器２および差動増幅器３から成る。図８では空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３，ＲＳ１，ＲＳ２，ＲＳ３および枚数測定室１のみが描かれている。空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２，Ｒ０３，ＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３は図１の空中超音波トランスデューサＴ０と同様な材質で成り、同様な形状を成し、中心周波数は３９．２ｋＨｚである。３つの空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３は、それらの重心が１つの直線上に並ぶように配置され、３つの空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３は、それらの重心が１つの直線上に並ぶように配置され、３つの空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３は、それらの重心が１つの直線上に並ぶように配置され、３つの空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３は、それらの重心が１つの直線上に並ぶように配置されている。３つの空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３の重心を結ぶ直線と、３つの空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３の重心を結ぶ直線とは互いに垂直になるように配置され、３つの空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３の重心を結ぶ直線と、３つの空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３の重心を結ぶ直線とは互いに垂直になるように配置されている。空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３と空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３との距離および空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３と空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３との距離はともに４．９５ｃｍである。図８では空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３，ＲＳ１，ＲＳ２，ＲＳ３および枚数測定室１の関係が描かれているが、空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２，Ｔ０３，Ｒ０１，Ｒ０２およびＲ０３についても同様な位置関係が構成されている。
【００３６】
図９は図８の超音波紙枚数測定装置の駆動回路を示す構成図である。空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３に電気信号を入力すると、空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３の重心を結ぶ直線の中心から空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３の重心を結ぶ直線の中心に向けて鋭い指向性を有する空中超音波が発射され、その空中超音波は空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３によって受信され、電気信号として出力される。このとき、空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３は、空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３それぞれの重心と空中超音波トランスデューサＲ０２の重心とによって形成される面に対して鋭い指向性を有する空中超音波を発射し、空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３は、空中超音波トランスデューサＴ０２の重心と空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３それぞれの重心とによって形成される面に対して鋭い指向性を有する空中超音波を受信する。空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３に電気信号を入力するのと同時に空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３に電気信号を入力すると、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３の重心を結ぶ直線の中心から空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３の重心を結ぶ直線の中心に向けて鋭い指向性を有する空中超音波が発射され、その空中超音波は空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３によって受信され、電気信号として出力される。このとき、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３は、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３それぞれの重心と空中超音波トランスデューサＲＳ２の重心とによって形成される面に対して鋭い指向性を有する空中超音波を発射し、空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３は、空中超音波トランスデューサＴＳ２の重心と空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３の重心とによって形成される面に対して鋭い指向性を有する空中超音波を受信する。枚数測定室１は空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３によって発射された空中超音波の指向性が最も鋭く強度が最も強い部分に配置される。枚数測定室１に送られて来る紙の束を超音波が通過すると、その超音波が減衰することから、空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３を結ぶ接続点から出力される電気信号と、空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３を結ぶ接続点から出力される電気信号との間にレベル差が生じる。この出力電気信号のレベル差から、紙の枚数を検出することができる。また、図９における差動増幅器３の代わりに位相比較器を用いることにより、出力電気信号のレベル差を位相差として検出することも可能であることから、その出力電気信号の位相差から紙の枚数を検出することも可能である。さらに、空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３を結ぶ接続点が増幅器を介して空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２，Ｔ０３，ＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３の入力端に接続されていることから、空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３と、空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３との間の超音波伝搬路を遅延素子とする発振器が構成される。このような発振器が構成されることにより、回路構成が簡略化され、装置の小型軽量化が促進され、しかも低消費電力で低電圧での駆動が可能となる。
【００３７】
図９の駆動回路において空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３と、空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３との間にも枚数測定室１が設けられ、そこに基準用の紙の束が設置された場合には、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３と、空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３との間の枚数測定室１に送られて来る紙の束と基準用の紙の束との枚数の差は、空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３を結ぶ接続点から出力される電気信号と、空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３を結ぶ接続点から出力される電気信号との間のレベル差または出力電気信号の位相差として検出される。
【００３８】
図１０は本発明の超音波紙枚数測定装置の第４の実施例を示す部分断面図である。本実施例は空中超音波トランスデューサＴ０，Ｒ０，ＴＳ，ＲＳ、枚数測定室１、増幅器２および差動増幅器３から成る。図１０では空中超音波トランスデューサＴＳ，ＲＳおよび枚数測定室１のみが描かれている。空中超音波トランスデューサＴ０の碗の先端と空中超音波トランスデューサＲ０の碗の先端との距離および空中超音波トランスデューサＴＳの碗の先端と空中超音波トランスデューサＲＳの碗の先端との距離はともに４．９５ｃｍである。測定時、枚数測定室１には順次紙の束が通過するような構造が採用されており、紙の束は空中超音波トランスデューサＴＳとＲＳとの間において、空中超音波トランスデューサＴＳの碗の高さ方向が紙面に対して斜めになるような位置に備えられている。図１０では空中超音波トランスデューサＴＳ，ＲＳおよび枚数測定室１の関係が描かれているが、空中超音波トランスデューサＴ０およびＲ０についても同様な位置関係が構成されている。但し、空中超音波トランスデューサＴ０とＲ０との間に枚数測定室１は必ずしも備えられている必要は無い。
【００３９】
図１０の超音波紙枚数測定装置を駆動する場合、図３の駆動回路が用いられる。空中超音波トランスデューサＴ０およびＴＳに電気信号を入力すると、空中超音波トランスデューサＴ０およびＴＳそれぞれの碗の中心部から空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳそれぞれの碗の中心部に向かって空中超音波が発射され、その空中超音波は空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳによって受信され、電気信号として出力される。空中超音波トランスデューサＴＳとＲＳとの間の超音波伝搬路に備えられた枚数測定室１には紙の束が送られて来る。紙の束を超音波が通過すると、その超音波が減衰することから、空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳによって出力される電気信号にレベル差が生じる。この出力電気信号のレベル差から、紙の枚数を検出することができる。また、出力電気信号の位相差から紙の枚数を検出することも可能である。
【００４０】
図１０および図１の超音波紙枚数測定装置を比べた場合、図１では空中超音波が紙面に対して垂直に入射しているのに対し、図１０では空中超音波が紙面に対して斜め方向から入射している。従って、図１０の方が空中超音波の紙に対する透過率が大きいことから、出力電気信号も大きくなり、測定の精度がより増大する。
【００４１】
図１０の超音波紙枚数測定装置における入力用および出力用空中超音波トランスデューサが図５または図８における入力用および出力用空中超音波トランスデューサに置き換えられた構造も可能である。このような構造では空中超音波が紙面に対して斜め方向から入射することから、出力電気信号も大きくなり、測定の精度がより増大する。
【００４２】
図１１は本発明の超音波紙枚数測定装置の第５の実施例を示す部分断面図である。本実施例は空中超音波トランスデューサＴ０，Ｒ０，ＴＳ，ＲＳ、増幅器２、差動増幅器３、基準用枚数測定室４および試料用枚数測定室５から成る。図１１では空中超音波トランスデューサＴ０，Ｒ０および基準用枚数測定室４のみが描かれている。基準用枚数測定室４および試料用枚数測定室５はともに同様な構造および同等な材質で成る。図１１では空中超音波トランスデューサＴ０，Ｒ０および基準用枚数測定室４の関係が描かれているが、空中超音波トランスデューサＴＳ，ＲＳおよび試料用枚数測定室５についても同様な位置関係が構成されている。
【００４３】
図１２は基準用枚数測定室４を図１１の断面に対して垂直な方向から見たときの断面図である。中央の底部には凹面状の窪みがある。
【００４４】
図１３は図１１の空中超音波トランスデューサＴ０，Ｒ０および基準用枚数測定室４を上から見たときの部分平面図である。
【００４５】
図１１の超音波紙枚数測定装置を駆動する場合、図４の駆動回路における空中超音波トランスデューサＴ０とＲ０との間の枚数測定室１が基準用枚数測定室４に、空中超音波トランスデューサＴＳとＲＳとの間の枚数測定室１が試料用枚数測定室５に置き換えられた回路が用いられる。空中超音波トランスデューサＴ０およびＴＳに電気信号を入力すると、空中超音波トランスデューサＴ０およびＴＳそれぞれの碗の中心部から基準用枚数測定室４および試料用枚数測定室５それぞれの凹面部分に向けて空中超音波が発射される。その空中超音波は基準用枚数測定室４および試料用枚数測定室５それぞれの凹面部分で反射され、空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳによって受信され、電気信号として出力される。試料用枚数測定室５に送られて来る紙の束を超音波が通過すると、その超音波が減衰することから、空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳによって出力される電気信号にレベル差が生じる。この出力電気信号のレベル差から、紙の枚数を検出することができる。また、出力電気信号の位相差から紙の枚数を検出することも可能である。
【００４６】
図１４は本発明の超音波紙枚数測定装置の第６の実施例を示す部分平面図である。本実施例は空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２，Ｔ０３，ＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３，Ｒ０１，Ｒ０２，Ｒ０３，ＲＳ１，ＲＳ２，ＲＳ３、増幅器２、差動増幅器３、基準用枚数測定室４および試料用枚数測定室５から成る。図１４では空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２，Ｔ０３，Ｒ０１，Ｒ０２，Ｒ０３および基準用枚数測定室４のみが描かれている。３つの空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３は、それらの重心を結ぶ直線が正三角形を形成するように配置され、３つの空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３は、それらの重心を結ぶ直線が正三角形を形成するように配置され、３つの空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３は、それらの重心を結ぶ直線が正三角形を形成するように配置され、３つの空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３は、それらの重心を結ぶ直線が正三角形を形成するように配置されている。図１４では空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２，Ｔ０３，Ｒ０１，Ｒ０２，Ｒ０３および基準用枚数測定室４を上から見たときの図が描かれているが、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３，ＲＳ１，ＲＳ２，ＲＳ３および試料用枚数測定室５についても同様な位置関係が構成されている。
【００４７】
図１４の超音波紙枚数測定装置を駆動する場合、図９の駆動回路における空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３と、空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３との間に基準用枚数測定室４が設けられ、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３と、空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３との間の枚数測定室１が試料用枚数測定室５に置き換えられた回路が用いられる。空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３に電気信号を入力すると、空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３それぞれの重心を結ぶ直線によって形成される正三角形の中心から基準用枚数測定室４の凹面部分に向けて鋭い指向性を有する空中超音波が発射される。その空中超音波は基準用枚数測定室４の凹面部分で反射され、空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３によって受信され、電気信号として出力される。このとき、空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３は、鋭い指向性を有する空中超音波を受信する。空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３に電気信号を入力するのと同時に空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３に電気信号を入力すると、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３それぞれの重心を結ぶ直線によって形成される正三角形の中心から試料用枚数測定室５の凹面部分に向けて鋭い指向性を有する空中超音波が発射される。その空中超音波は試料用枚数測定室５の凹面部分で反射され、空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３によって受信され、電気信号として出力される。このとき、空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３は、鋭い指向性を有する空中超音波を受信する。基準用枚数測定室４は、空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３と、空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３との間の超音波伝搬路において、空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３によって発射された空中超音波の指向性が最も鋭く強度が最も強い部分に配置され、試料用枚数測定室５は、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３と、空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３との間の超音波伝搬路において、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３によって発射された空中超音波の指向性が最も鋭く強度が最も強い部分に配置される。試料用枚数測定室５に送られて来る紙の束を超音波が通過すると、その超音波が減衰することから、空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３を結ぶ接続点から出力される電気信号と、空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３を結ぶ接続点から出力される電気信号との間にレベル差が生じる。この出力電気信号のレベル差から、紙の枚数を検出することができる。また、出力電気信号の位相差から紙の枚数を検出することも可能である。
【００４８】
図１５は本発明の超音波紙枚数測定装置の第７の実施例を示す部分平面図である。本実施例は空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２，Ｔ０３，ＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３，Ｒ０１，Ｒ０２，Ｒ０３，ＲＳ１，ＲＳ２，ＲＳ３、増幅器２、差動増幅器３、基準用枚数測定室４および試料用枚数測定室５から成る。図１５では空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２，Ｔ０３，Ｒ０１，Ｒ０２，Ｒ０３および基準用枚数測定室４のみが描かれている。３つの空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３は、それらの重心が１つの直線上に並ぶように配置され、３つの空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３は、それらの重心が１つの直線上に並ぶように配置され、３つの空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３は、それらの重心が１つの直線上に並ぶように配置され、３つの空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３は、それらの重心が１つの直線上に並ぶように配置されている。３つの空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３の重心を結ぶ直線と、３つの空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３の重心を結ぶ直線とは互いに垂直になるように配置され、３つの空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３の重心を結ぶ直線と、３つの空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３の重心を結ぶ直線とは互いに垂直になるように配置されている。図１５では空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２，Ｔ０３，Ｒ０１，Ｒ０２，Ｒ０３および基準用枚数測定室４を上から見たときの図が描かれているが、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３，ＲＳ１，ＲＳ２，ＲＳ３および試料用枚数測定室５についても同様な位置関係が構成されている。
【００４９】
図１５の超音波紙枚数測定装置を駆動する場合、図９の駆動回路における空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３と、空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３との間に基準用枚数測定室４が設けられ、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３と、空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３との間の枚数測定室１が試料用枚数測定室５に置き換えられた回路が用いられる。空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３に電気信号を入力すると、空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３の重心を結ぶ直線の中心から基準用枚数測定室４の凹面部分に向けて鋭い指向性を有する空中超音波が発射される。その空中超音波は基準用枚数測定室４の凹面部分で反射され、空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３によって受信され、電気信号として出力される。このとき、空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３は、空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３それぞれの重心と基準用枚数測定室４の凹面部分における反射点とによって形成される面に対して鋭い指向性を有する空中超音波を発射し、空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３は、基準用枚数測定室４の凹面部分における反射点と空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３それぞれの重心とによって形成される面に対して鋭い指向性を有する空中超音波を受信する。空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３に電気信号を入力するのと同時に空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３に電気信号を入力すると、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３の重心を結ぶ直線の中心から試料用枚数測定室５の凹面部分に向けて鋭い指向性を有する空中超音波が発射される。その空中超音波は試料用枚数測定室５の凹面部分で反射され、空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３によって受信され、電気信号として出力される。このとき、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３は、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３それぞれの重心と試料用枚数測定室５の凹面部分における反射点とによって形成される面に対して鋭い指向性を有する空中超音波を発射し、空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３は、試料用枚数測定室５の凹面部分における反射点と空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３の重心とによって形成される面に対して鋭い指向性を有する空中超音波を受信する。基準用枚数測定室４は、空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３と、空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３との間の超音波伝搬路において、空中超音波トランスデューサＴ０１，Ｔ０２およびＴ０３によって発射された空中超音波の指向性が最も鋭く強度が最も強い部分に配置され、試料用枚数測定室５は、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３と、空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３との間の超音波伝搬路において、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３によって発射された空中超音波の指向性が最も鋭く強度が最も強い部分に配置される。試料用枚数測定室５に送られて来る紙の束を超音波が通過すると、その超音波が減衰することから、空中超音波トランスデューサＲ０１，Ｒ０２およびＲ０３を結ぶ接続点から出力される電気信号と、空中超音波トランスデューサＲＳ１，ＲＳ２およびＲＳ３を結ぶ接続点から出力される電気信号との間にレベル差が生じる。この出力電気信号のレベル差から、紙の枚数を検出することができる。また、出力電気信号の位相差から紙の枚数を検出することも可能である。
【００５０】
図１６は図１の超音波紙枚数測定装置における空中超音波トランスデューサＲＳをもとの位置から空中超音波の軸方向に対して垂直な方向に移動させた時の距離と、空中超音波トランスデューサＲＳで出力される電気信号との関係を示す特性図である。但し、空中超音波トランスデューサＴＳに１２０ｍＶの電気信号が入力された場合の結果である。空中超音波トランスデューサＴＳおよびＲＳが真正面で対向している時には移動距離は零となる。移動距離がほぼ１４ｍｍ、つまり枚数測定室１の中央部において長さがほぼ２８ｍｍの範囲内で効率よく空中超音波が通過することが分かる。このようにして、枚数測定室１は図１で見られるような穴を有する。
【００５１】
図１７は図５の超音波紙枚数測定装置における空中超音波トランスデューサＲＳをもとの位置から空中超音波の軸方向に対して垂直な方向に移動させた時の距離と、空中超音波トランスデューサＲＳで出力される電気信号との関係を示す特性図である。但し、空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３それぞれに４０．８ｍＶの電気信号が入力された場合の結果である。空中超音波トランスデューサＴ１，ＴＳ２およびＴＳ３の３つの碗の中心と空中超音波トランスデューサＲＳとが真正面で対向している時には移動距離は零となる。移動距離がほぼ６ｍｍ、つまり枚数測定室１の中央部において長さがほぼ１２ｍｍの範囲内で効率よく空中超音波が通過することが分かる。図１７は図１６の場合に比べて指向性の鋭い空中超音波が発射されることを示している。
【００５２】
図１８は図１の超音波紙枚数測定装置における紙の枚数と、空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳによって出力される電気信号のレベル差との関係を示す特性図である。たとえば、出力電気信号のレベル差が３Ｖのときには枚数が２つの値を示すが、３Ｖ近傍の出力電気信号のレベル差の変化を求めることにより、枚数が特定される。
【００５３】
図１９は図５の超音波紙枚数測定装置における紙の枚数と、空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳによって出力される電気信号のレベル差との関係を示す特性図である。図１９は図１８の場合に比べて枚数に対する出力電気信号のレベル差の変化率が大きいことから、図１よりも図５の超音波紙枚数測定装置の方が高感度であることが分かる。
【００５４】
図２０は図１の超音波紙枚数測定装置における紙の枚数と、空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳによって出力される電気信号の位相差との関係を示す特性図である。枚数の増加に伴い位相差も増加することが分かる。
【００５５】
図２１は図５の超音波紙枚数測定装置における紙の枚数と、空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳによって出力される電気信号の位相差との関係を示す特性図である。枚数の増加に伴い位相差も増加することが分かる。図２１は図２０の場合に比べて枚数に対する位相差の変化率が大きいことから、図１よりも図５の超音波紙枚数測定装置の方が高感度であることが分かる。
【００５６】
【発明の効果】
本発明の超音波紙枚数測定装置は大きく分けて２つに分類される。第１は、入力用および出力用空中超音波トランスデューサの間に枚数測定室を設置し、入力用空中超音波トランスデューサから発射させた空中超音波を出力用空中超音波トランスデューサで受信する時に、枚数測定室中の紙の束を透過した空中超音波の透過率から紙の枚数を測定する装置である。空中超音波が紙面に対して垂直に入射角する場合よりも斜め方向から入射する場合の方が、紙の厚さが厚いときや紙の枚数が多い場合には有効である。第２は、入力用空中超音波トランスデューサから発射させた空中超音波を枚数測定室の凹面部分で反射させ出力用空中超音波トランスデューサで受信する時に、枚数測定室中の紙の束を透過した空中超音波の透過率から紙の枚数を測定する装置である。第１および第２の装置どちらにおいても入力用および出力用空中超音波トランスデューサはそれぞれ少なくとも１つは必要であるが、空中超音波の指向性を鋭くするために、入力用空中超音波トランスデューサが３つ用いられる場合や、入力用および出力用空中超音波トランスデューサがそれぞれ少なくとも２つずつ用いられる場合がある。
【００５７】
入力用空中超音波トランスデューサが３つで出力用空中超音波トランスデューサが１つ用いられる場合には、３つの入力用空中超音波トランスデューサは、それらの重心を結ぶ直線が正三角形を形成するように配置される。３つの入力用空中超音波トランスデューサに電気信号を入力することにより、その正三角形の中心から鋭い指向性を有する空中超音波を発射することができる。従って、入力用および出力用空中超音波トランスデューサをそれぞれ１つずつ用いた場合に比べて装置の感度を向上させることができる。さらに、このような配置の３つの入力用空中超音波トランスデューサを使用するのと同時に、同様な配置の３つの出力用空中超音波トランスデューサを使用することにより、その３つの出力用空中超音波トランスデューサは、指向性の鋭い空中超音波を受信することができる。従って、さらに感度を向上させることができる。
【００５８】
入力用および出力用空中超音波トランスデューサがそれぞれ少なくとも２つずつ用いられる場合には、入力用空中超音波トランスデューサは、それらの重心が１つの直線上に並ぶように配置され、出力用空中超音波トランスデューサもまたそれらの重心が１つの直線上に並ぶように配置され、入力用空中超音波トランスデューサの重心によって形成される直線と出力用空中超音波トランスデューサの重心によって形成される直線とが互いに垂直になるように配置される。この場合、入力用空中超音波トランスデューサに電気信号を入力することにより、１つの面に対して鋭い指向性を有する空中超音波を発射することができ、出力用空中超音波トランスデューサは、その面と垂直な面に対して鋭い指向性を有する空中超音波を受信することができる。従って、入力用および出力用空中超音波トランスデューサをそれぞれ１つずつ用いた場合に比べて装置の感度を向上させることができる。
【００５９】
本発明の超音波紙枚数測定装置は紙の枚数を測定することを主眼としているが、本発明によれば紙の質の変化、紙の厚さ、植物繊維などの太さ、植物の葉の厚さなどの測定にも有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の超音波紙枚数測定装置の第１の実施例を示す部分断面図。
【図２】 図１の空中超音波トランスデューサＴＳ，ＲＳおよび枚数測定室１を示す斜視図。
【図３】 図１の超音波紙枚数測定装置の駆動回路を示す構成図。
【図４】 図３の駆動回路において空中超音波トランスデューサＴ０とＲ０との間にも枚数測定室１が設けられた場合の駆動回路を示す構成図。
【図５】 本発明の超音波紙枚数測定装置の第２の実施例を示す部分断面図。
【図６】 枚数測定室１から空中超音波トランスデューサＴＳ１，ＴＳ２およびＴＳ３を見たときの平面図。
【図７】 図５の超音波紙枚数測定装置の駆動回路を示す構成図。
【図８】 本発明の超音波紙枚数測定装置の第３の実施例を示す部分斜視図。
【図９】 図８の超音波紙枚数測定装置の駆動回路を示す構成図。
【図１０】 本発明の超音波紙枚数測定装置の第４の実施例を示す部分断面図。
【図１１】 本発明の超音波紙枚数測定装置の第５の実施例を示す部分断面図。
【図１２】 基準用枚数測定室４を図１１の断面に対して垂直な方向から見たときの断面図。
【図１３】 図１１の空中超音波トランスデューサＴ０，Ｒ０および基準用枚数測定室４を上から見たときの部分平面図。
【図１４】 本発明の超音波紙枚数測定装置の第６の実施例を示す部分平面図。
【図１５】 本発明の超音波紙枚数測定装置の第７の実施例を示す部分平面図。
【図１６】 図１の超音波紙枚数測定装置における空中超音波トランスデューサＲＳをもとの位置から空中超音波の軸方向に対して垂直な方向に移動させた時の距離と、空中超音波トランスデューサＲＳで出力される電気信号との関係を示す特性図。
【図１７】 図５の超音波紙枚数測定装置における空中超音波トランスデューサＲＳをもとの位置から空中超音波の軸方向に対して垂直な方向に移動させた時の距離と、空中超音波トランスデューサＲＳで出力される電気信号との関係を示す特性図。
【図１８】 図１の超音波紙枚数測定装置における紙の枚数と、空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳによって出力される電気信号のレベル差との関係を示す特性図。
【図１９】 図５の超音波紙枚数測定装置における紙の枚数と、空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳによって出力される電気信号のレベル差との関係を示す特性図。
【図２０】 図１の超音波紙枚数測定装置における紙の枚数と、空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳによって出力される電気信号の位相差との関係を示す特性図。
【図２１】 図５の超音波紙枚数測定装置における紙の枚数と、空中超音波トランスデューサＲ０およびＲＳによって出力される電気信号の位相差との関係を示す特性図。
【符号の説明】
１ 枚数測定室
２ 増幅器
３ 差動増幅器
４ 基準用枚数測定室
５ 試料用枚数測定室
Ｔ０，Ｔ０１，Ｔ０２，Ｔ０３ 空中超音波トランスデューサ
ＴＳ，ＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３ 空中超音波トランスデューサ
Ｒ０，Ｒ０１，Ｒ０２，Ｒ０３ 空中超音波トランスデューサ
ＲＳ，ＲＳ１，ＲＳ２，ＲＳ３ 空中超音波トランスデューサ
Claims (10)
- 基準用超音波デバイスと、試料用超音波デバイスと、前記基準用超音波デバイスおよび前記試料用超音波デバイスのうち少なくとも前記試料用超音波デバイスに備えられた枚数測定室とを備えて成る超音波紙枚数測定装置であって、前記基準用超音波デバイスは３つの空中超音波トランスデューサＴ ０１ ，Ｔ ０２ およびＴ ０３ と、１つの空中超音波トランスデューサＲ ０ で成り、前記３つの空中超音波トランスデューサＴ ０１ ，Ｔ ０２ およびＴ ０３ は、それらの重心を結ぶ直線が正三角形を形成するように配置され、前記試料用超音波デバイスは３つの空中超音波トランスデューサＴ Ｓ１ ，Ｔ Ｓ２ およびＴ Ｓ３ と、１つの空中超音波トランスデューサＲ Ｓ で成り、前記３つの空中超音波トランスデューサＴ Ｓ１ ，Ｔ Ｓ２ およびＴ Ｓ３ は、それらの重心を結ぶ直線が正三角形を形成するように配置され、前記空中超音波トランスデューサＴ ０１ ，Ｔ ０２ ，Ｔ ０３ ，Ｒ ０ ，Ｔ Ｓ１ ，Ｔ Ｓ２ ，Ｔ Ｓ３ およびＲ Ｓ は、すべて同様な碗型構造を成し、前記空中超音波トランスデューサＴ ０１ ，Ｔ ０２ およびＴ ０３ は電気信号を入力されることにより、前記空中超音波トランスデューサＴ ０１ ，Ｔ ０２ およびＴ ０３ の重心が形成する前記正三角形の中心から前記空中超音波トランスデューサＲ ０ に向けて鋭い指向性を有する空中超音波を発射し、前記空中超音波トランスデューサＲ ０ は前記空中超音波を受信し、前記空中超音波トランスデューサＴ ０１ ，Ｔ ０２ およびＴ ０３ に電気信号が入力されるのと同時に前記空中超音波トランスデューサＴ Ｓ１ ，Ｔ Ｓ２ およびＴ Ｓ３ に電気信号が入力されることにより、前記空中超音波トランスデューサＴ Ｓ１ ，Ｔ Ｓ２ およびＴ Ｓ３ は、前記空中超音波トランスデューサＴ Ｓ１ ，Ｔ Ｓ２ およびＴ Ｓ３ の重心が形成する前記正三角形の中心から前記空中超音波トランスデューサＲ Ｓ に向けて鋭い指向性を有する空中超音波を発射し、前記空中超音波トランスデューサＲ Ｓ は前記空中超音波を受信し、前記枚数測定室は、前記空中超音波トランスデューサＴ Ｓ１ ，Ｔ Ｓ２ およびＴ Ｓ３ と前記空中超音波トランスデューサＲ Ｓ との間の超音波伝搬路において、前記空中超音波トランスデューサＴ Ｓ１ ，Ｔ Ｓ２ およびＴ Ｓ３ によって発射された前記空中超音波の指向性が最も鋭く強度が最も強い部分に配置され、前記枚数測定室に挿入された紙の枚数は、前記空中超音波トランスデューサＲ ０ およびＲ Ｓ それぞれから出力される電気信号の位相差から検出される超音波紙枚数測定装置。
- 前記空中超音波トランスデューサＲ ０ の出力端と、前記空中超音波トランスデューサＴ ０１ ，Ｔ ０２ ，Ｔ ０３ ，Ｔ Ｓ１ ，Ｔ Ｓ２ およびＴ Ｓ３ それぞれの入力端を結ぶ接続点との間に増幅器が設けられ、前記増幅器は前記空中超音波トランスデューサＴ ０１ ，Ｔ ０２ およびＴ ０３ と、前記空中超音波トランスデューサＲ ０ との間の超音波伝搬路を遅延素子とする発振器を構成する請求項１に記載の超音波紙枚数測定装置。
- 前記紙に向けて発射される前記空中超音波は前記紙の面に対して斜め方向から入射する請求項１に記載の超音波紙枚数測定装置。
- 基準用超音波デバイスと、試料用超音波デバイスと、前記基準用超音波デバイスおよび前記試料用超音波デバイスのうち少なくとも前記試料用超音波デバイスに備えられた枚数測定室とを備えて成る超音波紙枚数測定装置であって、前記基準用超音波デバイスは少なくとも２つの空中超音波トランスデューサＴ ０１ およびＴ ０２ と、少なくとも２つの空中超音波トランスデューサＲ ０１ およびＲ ０２ とで成り、前記２つの空中超音波トランスデューサＴ ０１ およびＴ ０２ の重心を結ぶ直線と、前記２つの空中超音波トランスデューサＲ ０１ およびＲ ０２ の重心を結ぶ直線とは互いに垂直で、前記試料用超音波デバイスは少なくとも２つの空中超音波トランスデューサＴ Ｓ１ およびＴ Ｓ２ と、少なくとも２つの空中超音波トランスデューサＲ Ｓ１ およびＲ Ｓ２ とで成り、前記２つの空中超音波トランスデューサＴ Ｓ１ およびＴ Ｓ２ の重心を結ぶ直線と、前記２つの空中超音波トランスデューサＲ Ｓ１ およびＲ Ｓ２ の重心を結ぶ直線とは互いに垂直で、前記空中超音波トランスデューサＴ ０１ ，Ｔ ０２ ，Ｒ ０１ ，Ｒ ０２ ，Ｔ Ｓ１ ，Ｔ Ｓ２ ，Ｒ Ｓ１ およびＲ Ｓ２ は、すべて同様な碗型構造を成し、前記空中超音波トランスデューサＴ ０１ およびＴ ０ ２ は電気信号を入力されることにより、前記空中超音波トランスデューサＴ ０１ およびＴ ０２ の重心が形成する前記直線の中心から前記空中超音波トランスデューサＲ ０１ およびＲ ０２ の重心が形成する前記直線の中心に向けて鋭い指向性を有する空中超音波を発射し、前記空中超音波トランスデューサＲ ０１ およびＲ ０２ は前記空中超音波を受信し、前記空中超音波トランスデューサＴ ０１ およびＴ ０２ に電気信号が入力されるのと同時に前記空中超音波トランスデューサＴ Ｓ１ およびＴ Ｓ２ に電気信号が入力されることにより、前記空中超音波トランスデューサＴ Ｓ１ およびＴ Ｓ２ は、前記空中超音波トランスデューサＴ Ｓ１ およびＴ Ｓ２ の重心が形成する前記直線の中心から前記空中超音波トランスデューサＲ Ｓ１ およびＲ Ｓ２ の重心が形成する前記直線の中心に向けて鋭い指向性を有する空中超音波を発射し、前記空中超音波トランスデューサＲ Ｓ１ およびＲ Ｓ２ は前記空中超音波を受信し、前記枚数測定室は、前記空中超音波トランスデューサＴ Ｓ１ およびＴ Ｓ２ と、前記空中超音波トランスデューサＲ Ｓ１ およびＲ Ｓ２ との間の超音波伝搬路において、前記空中超音波トランスデューサＴ Ｓ１ およびＴ Ｓ２ によって発射された前記空中超音波の指向性が最も鋭く強度が最も強い部分に配置され、前記枚数測定室に挿入された紙の枚数を、前記空中超音波トランスデューサＲ ０１ およびＲ ０２ を結ぶ接続点から出力される電気信号と、前記空中超音波トランスデューサＲ Ｓ１ およびＲ Ｓ２ を結ぶ接続点から出力される電気信号との位相差から検出する超音波紙枚数測定装置。
- 前記空中超音波トランスデューサＲ ０１ の出力端と、前記空中超音波トランスデューサＴ ０１ ，Ｔ ０２ ，Ｔ Ｓ１ およびＴ Ｓ２ それぞれの入力端を結ぶ接続点との間に増幅器が設けられ、前記増幅器は前記空中超音波トランスデューサＴ ０１ およびＴ ０２ と、前記空中超音波トランスデューサＲ ０１ およびＲ ０２ との間の超音波伝搬路を遅延素子とする発振器を構成する請求項４に記載の超音波紙枚数測定装置。
- 前記紙に向けて発射される前記空中超音波は前記紙の面に対して斜め方向から入射する請求項４に記載の超音波紙枚数測定装置。
- 基準用超音波デバイスと、試料用超音波デバイスと、前記基準用超音波デバイスに備えられた基準用枚数測定室と、前記試料用超音波デバイスに備えられた試料用枚数測定室とを備えて成る超音波紙枚数測定装置であって、前記基準用超音波デバイスは３つの空中超音波トランスデューサＴ ０１ ，Ｔ ０２ およびＴ ０３ と、３つの空中超音波トランスデューサＲ ０１ ，Ｒ ０２ およびＲ ０３ で成り、前記３つの空中超音波トランスデューサＴ ０１ ，Ｔ ０２ およびＴ ０３ は、それらの重心を結ぶ直線が正三角形を形成するように配置され、前記３つの空中超音波トランスデューサＲ ０１ ，Ｒ ０２ およびＲ ０３ は、それらの重心を結ぶ直線が正三角形を形成するように配置され、前記試料用超音波デバイスは３つの空中超音波トランスデューサＴ Ｓ１ ，Ｔ Ｓ２ およびＴ Ｓ３ と、３つの空中超音波トランスデューサＲ Ｓ１ ，Ｒ S ２ およびＲ S ３ で成り、前記３つの空中超音波トランスデューサＴ Ｓ１ ，Ｔ Ｓ２ およびＴ Ｓ３ は、それらの重心を結ぶ直線が正三角形を形成するように配置され、前記３つの空中超音波トランスデューサＲ Ｓ１ ，Ｒ S ２ およびＲ S ３ は、それらの重心を結ぶ直線が正三角形を形成するように配置され、前記空中超音波トランスデューサＴ ０１ ，Ｔ ０２ ，Ｔ ０３ ，Ｒ ０１ ，Ｒ ０２ ，Ｒ ０３ ，Ｔ Ｓ１ ，Ｔ Ｓ２ ，Ｔ Ｓ３ ，Ｒ Ｓ１ ，Ｒ Ｓ２ およびＲ Ｓ３ は、すべて同様な碗型構造を成し、前記基準用枚数測定室および前記試料用枚数測定室はそれぞれ凹面部分を有する容器で成り、前記空中超音波トランスデューサＴ ０１ ，Ｔ ０２ およびＴ ０３ は、電気信号を入力されることにより、前記空中超音波トランスデューサＴ ０１ ，Ｔ ０２ およびＴ ０３ の重心が形成する前記正三角形の中心から前記基準用枚数測定室の前記凹面部分に向けて鋭い指向性を有する空中超音波を発射し、前記空中超音波トランスデューサＲ ０１ ，Ｒ ０２ およびＲ ０３ は、前記空中超音波トランスデューサＴ ０１ ，Ｔ ０２ およびＴ ０３ から発射され前記基準用枚数測定室の前記凹面部分で反射された空中超音波を受信し、前記空中超音波トランスデューサＴ ０１ ，Ｔ ０２ およびＴ ０３ に電気信号が入力されるのと同時に前記空中超音波トランスデューサＴ Ｓ１ ，Ｔ Ｓ２ およびＴ Ｓ３ に電気信号が入力されることにより、前記空中超音波トランスデューサＴ Ｓ１ ，Ｔ Ｓ２ およびＴ Ｓ３ は、前記空中超音波トランスデューサＴ Ｓ１ ，Ｔ Ｓ２ およびＴ Ｓ３ の重心が形成する前記正三角形の中心から前記試料用枚数測定室の前記凹面 部分に向けて鋭い指向性を有する空中超音波を発射し、前記空中超音波トランスデューサＲ Ｓ１ ，Ｒ S ２ およびＲ S ３ は、前記空中超音波トランスデューサＴ Ｓ１ ，Ｔ Ｓ２ およびＴ Ｓ３ から発射され前記試料用枚数測定室の前記凹面部分で反射された空中超音波を受信し、前記基準用枚数測定室は、前記空中超音波トランスデューサＴ ０１ ，Ｔ ０２ およびＴ ０３ と前記空中超音波トランスデューサＲ ０１ ，Ｒ ０２ およびＲ ０３ との間の超音波伝搬路において、前記空中超音波トランスデューサＴ ０１ ，Ｔ ０２ およびＴ ０３ によって発射された前記空中超音波の指向性が最も鋭く強度が最も強い部分に配置され、前記試料用枚数測定室は、前記空中超音波トランスデューサＴ Ｓ１ ，Ｔ Ｓ２ およびＴ Ｓ３ と前記空中超音波トランスデューサＲ Ｓ１ ，Ｒ S ２ およびＲ S ３ との間の超音波伝搬路において、前記空中超音波トランスデューサＴ Ｓ１ ，Ｔ Ｓ２ およびＴ Ｓ３ によって発射された前記空中超音波の指向性が最も鋭く強度が最も強い部分に配置され、前記試料用枚数測定室に挿入された紙の枚数は、前記空中超音波トランスデューサＲ ０１ ，Ｒ ０２ およびＲ ０３ を結ぶ接続点から出力される電気信号と、前記空中超音波トランスデューサＲ Ｓ１ ，Ｒ S ２ およびＲ S ３ から出力される電気信号との位相差から検出される超音波紙枚数測定装置。
- 前記空中超音波トランスデューサＲ ０ の出力端と、前記空中超音波トランスデューサＴ ０１ ，Ｔ ０２ ，Ｔ ０３ ，Ｔ Ｓ１ ，Ｔ Ｓ２ およびＴ Ｓ３ それぞれの入力端を結ぶ接続点との間に増幅器が設けられ、前記増幅器は前記空中超音波トランスデューサＴ ０１ ，Ｔ ０２ およびＴ ０３ と、前記空中超音波トランスデューサＲ ０ との間の超音波伝搬路を遅延素子とする発振器を構成する請求項７に記載の超音波紙枚数測定装置。
- 基準用超音波デバイスと、試料用超音波デバイスと、前記基準用超音波デバイスに備えられた基準用枚数測定室と、前記試料用超音波デバイスに備えられた試料用枚数測定室とを備えて成る超音波紙枚数測定装置であって、前記基準用超音波デバイスは少なくとも２つの空中超音波トランスデューサＴ ０１ およびＴ ０２ と、少なくとも２つの空中超音波トランスデューサＲ ０１ およびＲ ０２ とで成り、前記２つの空中超音波トランスデューサＴ ０１ およびＴ ０２ の重心を結ぶ直線と、前記２つの空中超音波トランスデューサＲ ０１ およびＲ ０２ の重心を結ぶ直線とは互いに垂直で、前記試料用超音波デバイスは少なくとも２つの空中超音波トランスデューサＴ Ｓ１ およびＴ Ｓ２ と、少なくとも２つの空中超音波トランスデューサＲ Ｓ１ およびＲ Ｓ２ とで成り、前記２つの空中超音波トランスデューサＴ Ｓ１ およびＴ Ｓ２ の重心を結ぶ直線と、前記２つの空中超音波トランスデューサＲ Ｓ１ およびＲ Ｓ２ の重心を結ぶ直線とは互いに垂直で、前記空中超音波トランスデューサＴ ０１ ，Ｔ ０２ ，Ｒ ０１ ，Ｒ ０２ ，Ｔ Ｓ１ ，Ｔ Ｓ２ ，Ｒ Ｓ１ およびＲ Ｓ２ は、すべて同様な碗型構造を成し、前記基準用枚数測定室および前記試料用枚数測定室はそれぞれ凹面部分を有する容器で成り、前記空中超音波トランスデューサＴ ０１ およびＴ ０２ は、電気信号を入力されることにより、前記空中超音波トランスデューサＴ ０１ およびＴ ０２ の重心が形成する前記直線の中心から前記基準用枚数測定室の前記凹面部分に向けて鋭い指向性を有する空中超音波を発射し、前記空中超音波トランスデューサＲ ０１ およびＲ ０２ は、前記空中超音波トランスデューサＴ ０１ およびＴ ０２ から発射され前記基準用枚数測定室の前記凹面部分で反射された空中超音波を受信し、前記空中超音波トランスデューサＴ ０１ およびＴ ０２ に電気信号が入力されるのと同時に前記空中超音波トランスデューサＴ Ｓ１ およびＴ Ｓ２ に電気信号が入力されることにより、前記空中超音波トランスデューサＴ Ｓ１ およびＴ Ｓ２ は、前記空中超音波トランスデューサＴ Ｓ１ およびＴ Ｓ２ の重心が形成する前記直線の中心から前記試料用枚数測定室の前記凹面部分に向けて鋭い指向性を有する空中超音波を発射し、前記空中超音波トランスデューサＲ Ｓ１ およびＲ Ｓ２ は、前記空中超音波トランスデューサＴ Ｓ１ およびＴ Ｓ２ から発射され前記試料用枚数測定室の前記凹面部分で反射された空中超音波を受信し、前記基準用枚数測定室は、前記空中超音波トランスデューサＴ ０１ およびＴ ０２ と前記空中超音波トランスデューサＲ ０１ およびＲ ０２ との間の超音波伝搬路において、前記空中超音波トランスデューサＴ ０１ およびＴ ０２ によって発射された前記空中超音波の指向性が最も鋭く強度が最も強い部分に配置され、前記試料用枚数測定室は、前記空中超音波トランスデューサＴ Ｓ１ およびＴ Ｓ２ と前記空中超音波トランスデューサＲ Ｓ１ およびＲ Ｓ２ との間の超音波伝搬路において、 前記空中超音波トランスデューサＴ Ｓ１ およびＴ Ｓ２ によって発射された前記空中超音波の指向性が最も鋭く強度が最も強い部分に配置され、前記試料用枚数測定室に挿入された紙の枚数は、前記空中超音波トランスデューサＲ ０１ およびＲ ０２ を結ぶ接続点から出力される電気信号と、前記空中超音波トランスデューサＲ Ｓ１ およびＲ Ｓ２ から出力される電気信号との位相差から検出される超音波紙枚数測定装置。
- 前記空中超音波トランスデューサＲ ０１ の出力端と、前記空中超音波トランスデューサＴ ０１ ，Ｔ ０２ ，Ｔ Ｓ１ およびＴ Ｓ２ それぞれの入力端を結ぶ接続点との間に増幅器が設けられ、前記増幅器は前記空中超音波トランスデューサＴ ０１ およびＴ ０２ と、前記空中超音波トランスデューサＲ ０１ およびＲ ０２ との間の超音波伝搬路を遅延素子とする発振器を構成する請求項９に記載の超音波紙枚数測定装置。
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