JPH0337592A - 粉体センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的コ （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。

（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。

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↑は演算増幅器２と組み合わされて
自助発振回路３が構成されている。粉体センサ素子１に
はその表面にＴ、。

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Ｒ
３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７図のように変化する。

第７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７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Ｔ。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。

２、　基板パターンが小型化できない。

３、自動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。

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。

［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、圧電素子による粉
体量の変化を位相の変化で検知することを特徴とするも
のである。

また本発明は、２端子の粉体センサ素子と、この粉体セ
ンサ素子の入力側に接続され粉体センサ素子を共振周波
数を含む範囲で掃引する発振回路と、前記センサ素子の
出力側に接続され粉体センサ素子の粉体負荷量に応じた
大きさの位相差を検知する位相検知回路とを備えたこと
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、
位相検知回路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。

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４
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。位相ずれか
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は位相検知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
相ずれ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有る場合は小さくな
って００近くなり、一方粉体の残量が少ない場合は大き
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か一巡するとアップ／ダウンカウンタ６
ｄ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
プリセットカウンタ６ａ、　　リップルカウンタ６ｂ、
６ｃの各々のカウント数とし、△Ｔをクロック周期とす
れは、 Ｔ＝　　（Ａ＋Ｂ）　　・Ｃ・△Ｔ となる。ここでＡの最小値は１で最大値はＡｍａＸとな
るので周期中の可変範囲は、 Ｔｍ１ｎ＝　（１十Ｂ）　・Ｃ’△Ｔ ＴｍａＸ−（Ａｍａｘ＋Ｂ）・Ｃ・△Ｔ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
か２乃至７　］＜　Ｈｚにあるとし、掃引を４乃至８　
ｋ　Ｈｚ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８ａ及びアップ／ダウンカウ
ンタ６ｄは７ビツト即ち王２８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（π７／４位相毎）
、クロック周期△Ｔは１．μＳ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。

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。

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９００の場合はレベル“０″に、ま
た０°乃至１００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。

１、センサ素子の電極パターンが簡単となるので小型化
できる。

２、基板パターンが小型化できる。

３６　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。

［発明の効果コ　ゝ 以上述べたように本発明によれは、他励発振回路と位相
検知回路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
とかでき形状に制約を受けないので装置の小型化を図る
ことかできる。

【図面の簡単な説明】

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１１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。 １１゜ 円三４税

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧電素子による粉体量の変化を位相の変化で検知
   することを特徴とする粉体センサ。
2. （２）前記圧電素子が２端子素子から成る請求項１記載
   の粉体センサ。
3. （３）２端子の粉体センサ素子と、この粉体センサ素子
   の入力側に接続され粉体センサ素子を共振周波数を含む
   範囲で掃引する発振回路と、前記センサ素子の出力側に
   接続され粉体センサ素子の粉体負荷量に応じた大きさの
   位相差を検知する位相検知回路とを備えたことを特徴と
   する粉体センサ。