JPH11142219A

JPH11142219A - 圧電式トナーセンサ

Info

Publication number: JPH11142219A
Application number: JP30261697A
Authority: JP
Inventors: Minoru Takahashi; 実高橋; Takehiro Imai; 健裕今井
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1997-11-05
Filing date: 1997-11-05
Publication date: 1999-05-28

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は圧電式トナーセンサに関し、熟練に頼
っていたリード線の半田付け作業を無くし組み立て作業
を容易にすると共に、振動板及びセラミック振動子から
の導体の引き出しを、殆ど振動板の負荷にならずに行え
るようにする。【解決手段】セラミック振動子１５を貼りつけた振動板
１４上の一部に絶縁膜２５を設け、該絶縁膜２５上に、
セラミック振動子１５の一対の電極を、振動が殆どしな
い振動板１４の周辺部まで引き出すための引き出しパタ
ーン２６、２７を形成すると共に、振動板１４の周辺部
にも引き出しパターン２８を形成し、各引き出しパター
ンの端部に、ケース１１の側壁に沿って設けた弾性を有
する弾性金属電極端子３２を弾性接触させることで、セ
ラミック振動子１５及び振動板１４の電極を回路基板１
２に接続した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機やプリンタ
等に利用される圧電式トナーセンサに関し、特に、セラ
ミック振動子を貼り付けた振動板を利用して、トナータ
ンク内のトナーの残量を検出する圧電式トナーセンサに
関する。

【０００２】

【従来の技術】以下、従来例を説明する。 §１：従来例１の説明・・・図３のＡ図参照図３のＡ図は従来例１の説明図である。以下、図３のＡ
図に基づいて従来例１を説明する。この例は、トナータ
ンク内のトナーエンドを振動により検出する振動板を備
え、この振動板表面を掃除するクリーニング部材を前記
トナータンク内に設けたトナーエンド検知装置の例であ
る（実開昭５６−１６７３６２号公報参照）。

【０００３】前記トナーエンド検知装置は、例えば、複
写機に取り付けられて使用されるが、前記複写機には感
光ドラム１と、現像タンク２と、該現像タンク２の一部
に取り付けたトナータンク３を備えている。そして、ト
ナータンク３を構成する筐体の一部には振動板１４を有
する圧電式トナーセンサ５が取り付けられている。

【０００４】また、トナータンク３の内部にはトナー６
を攪拌するための攪拌羽根４が設けてある。更に、前記
攪拌羽根４の先端部にはクリーニング部材７が取り付け
てあり、このクリーニング部材７により圧電式トナーセ
ンサ５を構成する振動板１４の検知面をクリーニングす
るようになっている。

【０００５】§２：従来例２の説明・・・図４、図５参
照図４は従来例２の説明図（その１）、図５は従来例２の
説明図（その２）である。図４において、Ａ図は圧電式
トナーセンサの分解斜視図、Ｂ図はセラミック振動子を
貼り付けた振動板の拡大図、Ｃ図はケースの円筒部の斜
視図、Ｄ図はＣ図の一部断面図である。また、図５にお
いて、Ｅ図はケースに振動板を取り付ける際の作業工程
説明図、Ｆ図は振動板の取り付け位置調整作業工程を示
した図、Ｇ図は完成した圧電式トナーセンサの一部拡大
図である。

【０００６】従来例２は、従来例１で説明したようなト
ナータンクに取り付けられ、トナーの残量を検出（トナ
ーエンド検出）する圧電式トナーセンサの具体例であ
る。図４のＡ図に示したように、この圧電式トナーセン
サはケース１１に設けた円筒部１３の開口端側に、セラ
ミック振動子（圧電振動子）１５を貼り付けた振動板１
４を取り付け、更に、ケース１１には駆動回路の回路部
品を搭載した回路基板１２を取り付けたものである。前
記構成において、ケース１１は亜鉛ダイカスト製の箱状
ケースであり、振動板１４はリン青銅製である。

【０００７】図４のＢ図に示したように、振動板１４上
にはセラミック振動子１５が貼り付けられており、該セ
ラミック振動子１５には電極１６、１７が設けてある。
そして、セラミック振動子１５の電極１６、１７、及び
振動板１４には、それぞれリード線１８の一端部が半田
付けされると共に、該リード線１８の他端部は回路基板
１２の電極に半田付けされている。この場合、振動板１
４から引き出したリード線１８はＧＮＤ（接地）側の配
線である。

【０００８】なお、前記リード線１８は極めて細いワイ
ヤ（例えば、直径３０μｍの被覆導線）を３本撚り合わ
せた撚り線で構成されているが、これは、振動板１４の
振動特性に悪影響を与えないようにするためである。ま
た、ケース１１に設けた円筒部１３の寸法は、例えば、
内径が８ｍｍで、外形が１１ｍｍである。また、ケース
１１の開口端の寸法は、例えば、一辺の長さが２０ｍｍ
である。

【０００９】前記圧電式トナーセンサを組み立てる場
合、ケース１１に設けた円筒部１３の先端部、すなわ
ち、円筒部１３の開口端に振動板１４を取り付け、回路
基板１２を取り付けない状態で、振動板１４及びセラミ
ック振動子１５と回路基板１２との間をリード線１８で
接続し、その後、回路基板１２をケース１１に接着剤で
接着するが、この作業は次のようにして行う。

【００１０】先ず、回路基板１２を取り付けない状態
で、振動板１４及びセラミック振動子１５にリード線１
８の一端部を半田付けし、前記リード線１８の他端部を
回路基板１２に半田付けする。この場合の回路基板への
半田付けは、回路基板１２をケース１１に取り付けた場
合にケース１１の内面側となる面（配線面）で行う。こ
のようにしてリード線１８の半田付けが終了したら、次
に、回路基板１２をケース１１に取り付けるが、この場
合、リード線１８は極めて細くて見にくく、かつ断線し
易いので、断線しないように取り扱いながら該リード線
１８をケース１１内に収納し、回路基板１２をケース１
１に接着剤で接着する。

【００１１】前記のように、振動板１４はケース１１に
設けた円筒部１３の先端部、すなわち、円筒部１３の開
口端に取り付けられるが、この場合、円筒部１３の開口
端の内側には段部２１が設けてあり、この段部２１上に
複数の（この例では３個）の振動板載せ台（小突起）１
９を形成し、この振動板載せ台１９やその周辺部にシリ
コーン樹脂を垂らし、その上に振動板１４を載せて貼り
付ける。このように、前記段部２１と振動板１４の間の
隙間にはシリコーン樹脂を充填する。

【００１２】前記振動板１４の取り付け作業を図５に示
す。先ず、図５のＥ図に示したように、前記円筒部１３
の開口端に設けた段部２１上にシリコーン樹脂２０を垂
らし、その上にセラミック振動子１５を貼り付けた振動
板１４を載せる。その後、スキージ２２によりシリコー
ン樹脂２０をかき寄せて振動板１４の周辺部に均等に充
填し、更に不要なシリコーン樹脂２０を除去するなどし
て、振動板１４上を平らにする作業を行う。

【００１３】前記のようにしてケース１１と振動板１４
との隙間にシリコーン樹脂２０を充填した後、前記シリ
コーン樹脂２０が硬化しない内に、図５のＦ図に示した
ように、振動板１４の位置決めを行う。この作業は人の
指先により振動板１４を動かし、振動板１４とケース１
１の内側との間のギャップｇが均等になるようにする。
このような工程を経て、図５のＧに示したように、ケー
ス１１に振動板１４を固着することができる。

【００１４】§３：従来例３の説明・・・図３のＢ図参
照図３のＢ図は従来例３の説明図である。以下、図３のＢ
図に基づいて従来例３を説明する。この例は従来例２の
圧電式トナーセンサに使用されていたリード線の代わり
に、スプリングで導通をとるようにした例（実開平３−
１７５３０号公報参照）である。

【００１５】従来の圧電式トナーセンサ（例えば、従来
例２）は、リード線としてセラミック振動子（圧電素
子）１５の振動面に外力を与え易い被覆銅線等を使用し
ていたので、リード線（例えば、従来例２のリード線１
８）の影響を受けてインピーダンス等が変動し易くなっ
てセンサ特性がばらつき易い、という問題があった。こ
の問題を解決するための技術として従来例３が開発され
た。

【００１６】従来例３では、圧電式トナーセンサ５はト
ナータンク３の筐体の一部に取り付けられ、該圧電式ト
ナーセンサ５を構成する振動板１４がトナー６と接する
ようにして取り付けられる。なお、この圧電式トナーセ
ンサ５の振動板１４にはセラミック振動子が貼り付けて
ある。この圧電式トナーセンサ５はトナー６により加え
られる圧力の変化を検出し、電気信号に変換してトナー
６の残量を検出するものであり、圧電式トナーセンサ５
と回路基板１２との間をスプリング１０により接続して
いる。

【００１７】すなわち、従来の圧電式トナーセンサで
は、リード線としてセラミック振動子１５の振動面に外
力を与え易い被覆銅線等が使用されていたので、リード
線（例えば、従来例２のリード線１８）の影響を受けて
インピーダンス等が変動し易くなってセンサ特性がばら
つき易い、という問題があった。そこで、従来例３で
は、前記のようにスプリング１０により、回路基板１２
と振動板１４上に貼りつけられたセラミック振動子との
間を電気的に接続することにより、リード線の外力等の
影響を受けないようにしている。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】前記のような従来のも
のにおいては、次のような課題があった。 (1) ：従来例１に示したような装置（例えば、複写機）
に取り付けて、トナータンク内のトナーの残量を検出す
る圧電式トナーセンサとして、従来例２に示した圧電式
トナーセンサが知られていた。この従来例２の圧電式ト
ナーセンサでは、箱状ケースの円筒部開口端に、セラミ
ック振動子（圧電振動子）が貼り付けられた振動板がシ
リコーン樹脂で接着され、該振動板に貼り付けられたセ
ラミック振動子の片面に電極を設け、この電極から引き
出したリード線の他端部を回路基板に半田付けしてい
た。

【００１９】そして、リード線は回路基板に半田付けさ
れた後、ケースに組み込まれるが、リード線が極めて細
いためリード線の存在が見極めにくく、半田付け等の組
み立て作業に手間と時間がかかっていた。また、ケース
にリード線や回路基板を組み込む際、挟み込みによるリ
ード線の断線不良が発生していた。従って、製品の歩留
りが悪く、特性も安定しなかった。

【００２０】(2) ：従来例３の圧電式トナーセンサで
は、従来例２の圧電式トナーセンサに使用されていたリ
ード線の代わりにスプリングで導通をとるようにしてい
るが、電極の振動する部分から弾性接触で導通をとる方
式のため、安定した特性が得られない、という課題があ
った。

【００２１】(3) ：従来の圧電式トナーセンサでは、発
振の停止付近を検知レベルに利用するため、振動体の負
荷をできるだけ少なくするために、圧電振動子の電極に
半田付けする場合、半田量を最小にしたり、リード線を
できるだけ軽いものにする必要があった。このため、作
業者の熟練が必要とされ、作業のばらつきが製品のばら
つきとなり、安定な製造が難しかった。

【００２２】本発明は前記のような従来の課題を解決
し、熟練に頼っていたリード線の半田付け作業を無くす
ことで組み立て作業を容易にすると共に、振動板及びセ
ラミック振動子からの導体の引き出しを、殆ど振動板の
負荷にならずに行えるようにすることを目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明は前記の目的を達
成するため、次のように構成した。 (1) ：両側に開口端を有するケースと、圧電振動子を貼
りつけた振動板と、回路部品を搭載した回路基板とを有
し、前記振動板は振幅最大の中央部をケースに支持せ
ず、振動が殆どしない周辺部をケースの一方側の開口端
に固着し、前記回路基板はケースの他方側の開口端に固
着すると共に、前記圧電振動子及び振動板の電極を導体
により前記回路基板に接続した圧電式トナーセンサにお
いて、前記圧電振動子を貼りつけた振動板上の一部に絶
縁膜を設け、該絶縁膜上に、前記圧電振動子の電極を、
振動が殆どしない前記振動板の周辺部まで引き出すため
の引き出しパターンを形成し、前記各引き出しパターン
の端部に、ケースの側壁に沿って設けた弾性を有する端
子を弾性接触させることで、前記圧電振動子及び振動板
の電極を前記回路基板に接続した。

【００２４】(2) ：両側に開口端を有するケースと、圧
電振動子を貼りつけた振動板と、回路部品を搭載した回
路基板とを有し、前記振動板は振幅最大の中央部をケー
スに支持せず、振動が殆どしない周辺部をケースの一方
側の開口端に固着し、前記回路基板はケースの他方側の
開口端に固着すると共に、前記圧電振動子及び振動板の
電極を導体により前記回路基板に接続した圧電式トナー
センサにおいて、前記圧電振動子を貼りつけた振動板上
の一部に絶縁膜を設け、該絶縁膜上に、前記圧電振動子
の電極を、振動が殆どしない前記振動板の周辺部まで引
き出すための引き出しパターンを形成すると共に、前記
振動板の周辺部にも引き出しパターンを形成し、前記各
引き出しパターンの端部に、ケースの側壁に沿って設け
た弾性を有する端子を弾性接触させることで、前記圧電
振動子及び振動板の電極を前記回路基板に接続した。

【００２５】（作用）前記構成に基づく本発明の作用を
説明する。 (a) ：前記構成(1) の作用圧電式トナーセンサを製作する場合、両側に開口端を有
するケースと、圧電振動子を貼りつけた振動板と、回路
部品を搭載した回路基板等を用意する。そして、振動板
は振幅最大の中央部をケースに支持せず、振動が殆どし
ない周辺部をケースの一方側の開口端に固着し、回路基
板はケースの他方側の開口端に固着すると共に、圧電振
動子及び振動板の電極を導体により回路基板に接続す
る。

【００２６】この場合、圧電振動子を貼りつけた振動板
上の一部に絶縁膜を設け、該絶縁膜上に、圧電振動子の
電極を、振動が殆どしない前記振動板の周辺部まで引き
出すための引き出しパターンを形成する。そして、前記
各引き出しパターンの端部に、ケースの側壁に沿って設
けた弾性を有する端子を弾性接触させることで、圧電振
動子及び振動板の電極を前記回路基板に接続する。ま
た、振動板の端部にはリード線を半田付けして、回路基
板への配線（ＧＮＤ側の配線）を行う。

【００２７】(b) ：前記構成(2) の作用圧電式トナーセンサを製作する場合、両側に開口端を有
するケースと、圧電振動子を貼りつけた振動板と、回路
部品を搭載した回路基板等を用意する。そして、振動板
は振幅最大の中央部をケースに支持せず、振動が殆どし
ない周辺部をケースの一方側の開口端に固着し、回路基
板はケースの他方側の開口端に固着すると共に、圧電振
動子及び振動板の電極を導体により回路基板に接続す
る。

【００２８】この場合、圧電振動子を貼りつけた振動板
上の一部に絶縁膜を設け、該絶縁膜上に、圧電振動子の
電極を、振動が殆どしない前記振動板の周辺部まで引き
出すための引き出しパターンを形成する。更に、振動板
の周辺部にも引き出しパターンを形成し、前記各引き出
しパターンの端部に、ケースの側壁に沿って設けた弾性
を有する端子を弾性接触させることで、圧電振動子及び
振動板の電極を前記回路基板に接続する。

【００２９】前記のようにすれば、次のような特徴があ
る。：従来例２では、極めて細いリード線の半田付け等の
熟練を要する面倒な組み立て作業が必要であったが、本
発明では、前記従来例２のような面倒なリード線の半田
付け作業が無いので、リード線の断線も発生せず、組み
立て作業が短時間で簡単にできる。

【００３０】：従来例２では、ケースにリード線や回
路基板を組み込む際、挟み込みによるリード線の断線不
良が発生していた。従って、製品の歩留りが悪く、特性
も安定しなかった。これに対して本発明では、前記従来
例２のような極めて細いリード線の半田付け作業を必要
としないので、製品の歩留りが向上し、特性も安定す
る。

【００３１】：従来例３では、電極の振動する部分か
ら弾性接触で導通をとる方式のため、安定した特性が得
られなかった。これに対して本発明では、振動が殆どし
ない振動板の端部まで引き出しパターンを引き出し、各
引き出しパターンの端部に、ケースの側壁に沿って設け
た弾性を有する端子を弾性接触させることで、圧電振動
子及び振動板の電極を回路基板に接続している。従っ
て、振動板の振動特性に影響を与えない状態で電極の引
き出しを行うことができる。すなわち、振動板及びセラ
ミック振動子からの導体の引き出しを、殆ど振動板の負
荷にならずに行える。

【００３２】：従来の圧電式トナーセンサでは、振動
体の負荷をできるだけ少なくするために、圧電振動子の
電極に半田付けする場合、半田量を最小にしたり、リー
ド線をできるだけ軽いものにする必要があった。このた
め、作業者の熟練が必要とされ、作業のばらつきが製品
のばらつきとなり、安定な製造が難しかった。

【００３３】これに対して本発明は、前記のような半田
付けをしないので、半田量の調整も不要であり、作業者
の熟練も必要としない。そして、各電極の引き出しを引
き出しパターンにより行うので、圧電素子のインピーダ
ンスの変化は殆どなく、常に安定したインピーダンスが
得られる。このため、製品の特性が安定し、歩留りも向
上する。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態を図面に
基づいて詳細に説明する。 §１：圧電式トナーセンサの説明・・・図１参照図１は圧電式トナーセンサの説明図であり、Ａ図は圧電
振動子部の平面図、Ｂ図は圧電式トナーセンサの断面図
である。この例は、前記従来例２と同じ機能を有する圧
電式トナーセンサの例であるが、リード線の引き出し構
造が異なっている。

【００３５】図１に示した圧電式トナーセンサは、両側
に開口端を有するケース１１と、セラミック振動子（圧
電振動子）１５を貼りつけた振動板１４を有する圧電振
動子部２４と、発振制御回路部３１を含む回路部品を搭
載した回路基板１２とを有する。

【００３６】そして、振動板１４は、振幅最大の中央部
をケース１１に支持せず、振動が殆どしない周辺部をケ
ース１１の一方側の開口端に固着し、回路基板１２はケ
ース１１の他方側の開口端に固着すると共に、セラミッ
ク振動子１５及び振動板１４の電極を導体（後述する）
により回路基板１２に接続した構造となっている。この
場合、ケース１１は亜鉛ダイカスト製の箱状ケースであ
り、振動板１４はリン青銅製である。

【００３７】また、セラミック振動子１５を貼りつけた
振動板１４上の一部に絶縁膜２５を設け、該絶縁膜２５
上に、セラミック振動子１５の一対の電極を振動が殆ど
しない振動板１４の周辺部まで引き出すための引き出し
パターン（第１の引き出しパターン２６、及び第２の引
き出しパターン２７）を形成すると共に、振動板１４の
周辺部にも第３の引き出しパターン２８を形成し、前記
各引き出しパターンの端部に、ケース１１の側壁に沿っ
て設けた弾性を有する弾性金属電極端子３２を弾性接触
させることで、セラミック振動子１５及び振動板１４の
電極を回路基板１２に接続する。以下、更に詳細に説明
する。

【００３８】前記のように、圧電振動子部２４では振動
板１４上にセラミック振動子１５が貼り付けられてお
り、該セラミック振動子１５には一対の電極１６、１７
が設けてある。そして、セラミック振動子１５の一対の
電極１６、１７、及び振動板１４からの引き出し導体を
回路基板１２に接続するが、この接続構造を次のように
する。

【００３９】圧電振動子部２４は、振動板１４にセラミ
ック振動子１５を貼り付けたもので構成されるが、この
場合、振動板１４を金属製（例えば、リン青銅製）の薄
い円板で構成し、その上に円形のセラミック振動子１５
を貼り付ける。この場合、セラミック振動子１５は、振
動板１４と略同心円状に、一方の面は全面に、他方の面
（図示した面）は同心円状に圧電素子駆動用の一対の電
極１６、１７が形成されている。また、振動板１４は振
動を検出するためのＧＮＤ（接地）電極となっている。

【００４０】前記のように構成された圧電振動子部２４
の各電極と回路基板１２上の所定の電極とを導体で接続
するが、この場合、先ず、振動板１４上のセラミック振
動子１５の電極１６、１７が形成された面上において、
その一部に絶縁膜２５を形成する。この絶縁膜２５は、
エポキシ系、ポリイミド系樹脂等をコーティングするこ
とで形成する。なお、前記絶縁膜２５は電極１６、１７
及び振動板１４上に跨がるようにして振動板１４の周辺
部（端部）まで形成する。

【００４１】そして、絶縁膜２５上に電極１６、１７か
ら導体を引き出すための、第１、第２の各引き出しパタ
ーンを振動板１４の周辺部まで延びるように形成する。
更に、振動板１４上にもＧＮＤ側の引き出しパターンを
形成する。すなわち、絶縁膜２５上には電極１７に接続
された第１の引き出しパターン２６と、電極１６に接続
された第２の引き出しパターン２７とを、振動板１４の
周辺部まで延びるように形成すると共に、振動板１４上
にもＧＮＤ側電極を引き出すための第３の引き出しパタ
ーン２８が、該振動板１４の周辺部に形成される。

【００４２】前記第１、第２、第３の各引き出しパター
ン２６、２７、２８は、導電ペースト、或いは導電接着
剤の印刷により厚膜パターンとして形成しても良く、ま
た蒸着により薄膜パターン（蒸着膜）として形成しても
良い。更に、絶縁膜２５も、絶縁性物質により厚膜、或
いは蒸着で形成する。

【００４３】このようにして形成された振動板１４の周
辺部を、ケース１１の一方側の開口端に接着剤により接
着し、ケース１１の他方側の開口端には、回路基板１２
を接着剤により接着し、第１、第２、第３の各引き出し
パターン２６、２７、２８を回路基板１２の所定のパタ
ーンに接続するが、この場合、回路基板には端子ホール
ド部３３と、該端子ホールド部３３にホールドされた弾
性金属電極端子３２をケース１１の側壁に沿って設けて
おき、この弾性金属電極端子３２の先端部を、前記第
１、第２、第３の各パターンと弾性接触させることで、
前記引き出し導体の接続を行う。

【００４４】この場合、前記弾性金属電極端子３２は弾
性のある導体で構成し、端子ホールド部３３は絶縁体で
構成し、前記弾性金属電極端子３２をホールド（保持）
する。また、前記第１、第２、第３の各引き出しパター
ン２６、２７、２８と弾性金属電極端子３２との弾性接
触は、振動板１４の端部において行うようにする。

【００４５】§２：圧電式トナーセンサの動作と特徴点
の説明前記構成の圧電式トナーセンサは、従来例１で説明した
ように、例えば、トナータンクの一部に取り付けられ、
トナーの残量を検知するために使用される。使用時に
は、セラミック振動子１５を貼りつけた振動板１４を共
振させ、その振動を被検知体であるトナーに接触させて
伝え、この時のトナーの残量に従って、セラミック振動
子１５のインピーダンス特性が変化することを利用して
トナーの残量を検知する。

【００４６】この場合、セラミック振動子１５の初期イ
ンピーダンス、初期位相等の変化により、発振の停止や
停止期間の変化を利用し、トナー量の変化に従った電気
出力を出す。なお、振動板１４はその周辺部をケース１
１で支持されており、中央部はケース１１に支持されて
いない。従って、振動板１４の周辺部は殆ど振動せず、
中央部が振幅最大となる。

【００４７】前記のように、振動板１４にセラミック振
動子１５を貼りつけた圧電振動子部２４の一部に絶縁膜
２５を形成し、その上に第１、第２の引き出しパターン
２６、２７を形成すると共に、振動板１４に第３の引き
出しパターン２８を形成することによって、殆ど振動し
ない圧電振動子部２４の端まで電極部分を引き出すこと
ができる。

【００４８】そして、圧電振動子部２４を支持、及び固
着しているケース１１の側壁に沿って組み立てられた弾
性を有する弾性金属電極端子３２を接触させるようにし
ている。このため、セラミック振動子１５のインピーダ
ンスの変化を殆ど発生させないリード引き出し構造とな
る。

【００４９】§３：実験例の説明・・・図２参照図２は実験例の説明図である。前記圧電式トナーセンサ
を評価するため、サンプルを用いて実験を行ったので、
以下、その実験結果について説明する。なお、比較のた
め、従来例のサンプルについても実験を行い、その結果
を図示してある。図２において、Ａ図、Ｃ図は従来例の
圧電式トナーセンサのサンプルに関するデータであり、
Ｂ図、Ｄ図は本発明の圧電式トナーセンサのサンプルに
関するデータである。

【００５０】図２のＡ図、Ｂ図において、縦軸はサンプ
ル数、横軸はセラミック振動子１５の共振インピーダン
スＲ₀（Ω）を示す。また、図２のＣ図、Ｄ図におい
て、縦軸はサンプル数、横軸はトナーレベル（ｍｍ）を
示す。なお、前記トナーレベルは、振動板１４を縦にし
てトナータンクの側壁に圧電式トナーセンサを取り付
け、トナータンク内にトナーを充填していったとき、ト
ナーセンサが「トナー有」を検出した時点の振動板１４
の上側からトナーまでの距離を表す。なお、トナーセン
サは、充填されたトナーが消費され、トナー上面のレベ
ルが所定のレベル迄低下したとき「トナー無」を検出す
る使い方もできる。

【００５１】図２のＡ図に示した実験例１（従来例）で
は、共振インピーダンスＲ_O（Ω）の平均値は２０６．
８Ωであり、標準偏差は７４．６であった。この場合、
共振インピーダンスＲ_Oの規格は２８０Ω以下であり、
不良率は１６．４％であった。

【００５２】これに対して図２のＢ図に示した実験例２
（本発明）では、共振インピーダンスＲ_O（Ω）の平均
値は１７０．２Ωであり、標準偏差は３５．９であっ
た。この場合、共振インピーダンスＲ_Oの規格は２８０
Ω以下であり、不良率は１．１％で小さく、不良率も良
好であった。このように、本発明によれば、従来例に比
べて標準偏差が３５．９と極めて小さく、不良率も１．
１％と小さかった。

【００５３】この実験結果によれば、従来のサンプル
は、Ｒ_Oの値のばらつきが大きく、製品の歩留りが悪い
ことを示している。しかし、図２のＢ図に示した本発明
のサンプルでは、Ｒ_Oの値のばらつきが極めて小さく、
殆どのサンプルが極めて良好な特性であり、特性の安定
した製品が高歩留りで製造できることを示している。

【００５４】また、図２のＣ図に示した実験例３（従来
例）では、トナーレベルのばらつきが大きく、良好な特
性は得られなかった。しかし、図２のＤ図に示した実験
例４（本発明）では、トナーレベルのばらつきが極めて
小さく、トナーレベルの検出精度が極めて高く、良好な
特性が得られることが分かった。このように、本発明に
係る圧電式トナーセンサは、従来のサンプルに比べて、
ばらつきが極めて小さく、特性が安定し、製品の歩留り
が非常に高いことを示している。

【００５５】§４：他の実施の形態の説明前記実施の形態では、セラミック振動子１５を貼りつけ
た振動板１４上の一部に絶縁膜２５を設け、該絶縁膜２
５上に、セラミック振動子１５の一対の電極を振動が殆
どしない振動板１４の周辺部まで引き出すための引き出
しパターン（第１の引き出しパターン２６、及び第２の
引き出しパターン２７）を形成すると共に、振動板１４
の周辺部にも第３の引き出しパターン２８を形成し、前
記各引き出しパターンの端部に、ケース１１の側壁に沿
って設けた弾性を有する弾性金属電極端子３２を弾性接
触させることで、セラミック振動子１５及び振動板１４
の電極を回路基板１２に接続している。

【００５６】しかし、本発明はこのような例に限らず、
次のようにしても実施可能である。すなわち、前記振動
板１４は金属製なので、前記のように第３の引き出しパ
ターン２８を形成することなく、振動板１４の端部に直
接リード線を半田付けし、このリード線の他端を回路基
板上の所定の電極（ＧＮＤ側の電極）に半田付けして接
続することもできる。

【００５７】また、前記圧電振動子部２４は、セラミッ
ク振動子１５の電極が一対（２つ）と、ＧＮＤ電極が１
つの３線式であるが、本発明は、このような例に限ら
ず、２線式のものにも同様に適用可能である。この２線
式のものでは、セラミック振動子１５に１つの電極が有
り、振動板１４に１つのＧＮＤ電極がある。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば次
のような効果がある。 (1) ：従来例２では、極めて細いリード線の半田付け等
の熟練を要する面倒な組み立て作業が必要であったが、
本発明では、前記従来例２のような面倒なリード線の半
田付け作業が無いので、リード線の断線も発生せず、組
み立て作業が短時間で簡単にできる。

【００５９】(2) ：従来例２では、ケースにリード線や
回路基板を組み込む際、挟み込みによるリード線の断線
不良が発生していた。従って、製品の歩留りが悪く、特
性も安定しなかった。これに対して本発明では、前記従
来例２のような極めて細いリード線の半田付け作業を必
要としないので、製品の歩留りが向上し、特性も安定す
る。

【００６０】(3) ：従来例３では、電極の振動する部分
から弾性接触で導通をとる方式のため、安定した特性が
得られなかった。これに対して本発明では、振動が殆ど
しない振動板の端部まで引き出しパターンを引き出し、
各引き出しパターンの端部に、ケースの側壁に沿って設
けた弾性を有する端子を弾性接触させることで、圧電振
動子及び振動板の電極を回路基板に接続している。従っ
て、振動板の振動特性に影響を与えない状態で電極の引
き出しを行うことができる。すなわち、セラミック振動
子からの導体の引き出しを、殆ど振動板の負荷にならず
に行える。

【００６１】(4) ：従来の圧電式トナーセンサでは、振
動体の負荷をできるだけ少なくするために、圧電振動子
の電極に半田付けする場合、半田量を最小にしたり、リ
ード線をできるだけ軽いものにする必要があった。この
ため、作業者の熟練が必要とされ、作業のばらつきが製
品のばらつきとなり、安定な製造が難しかった。

【００６２】これに対して本発明は、前記のような面倒
な半田付けをしないので、半田量の調整も不要であり、
作業者の熟練も必要としない。そして、各電極の引き出
しを引き出しパターンにより行うので、圧電素子のイン
ピーダンスの変化は殆どなく、常に安定したインピーダ
ンスが得られる。このため、製品の特性が安定し、歩留
りも向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における圧電式トナーセン
サの説明図である。

【図２】実施の形態における実験例の説明図である。

【図３】従来例１、３の説明図である。

【図４】従来例２の説明図（その１）である。

【図５】従来例２の説明図（その２）である。

【符号の説明】

１０スプリング１１ケース１２回路基板１３円筒部１４振動板１５セラミック振動子１６、１７電極１８リード線１９振動板載せ台２０シリコーン樹脂２１段部２２スキージ２４圧電振動子部２５絶縁膜２６第１の引き出しパターン２７第２の引き出しパターン２８第３の引き出しパターン３１発振制御回路部３２弾性金属電極端子３３端子ホールド部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】両側に開口端を有するケースと、圧電振動
子を貼りつけた振動板と、回路部品を搭載した回路基板
とを有し、前記振動板は振幅最大の中央部をケースに支
持せず、振動が殆どしない周辺部をケースの一方側の開
口端に固着し、前記回路基板はケースの他方側の開口端
に固着すると共に、前記圧電振動子及び振動板の電極を
導体により前記回路基板に接続した圧電式トナーセンサ
において、前記圧電振動子を貼りつけた振動板上の一部に絶縁膜を
設け、該絶縁膜上に、前記圧電振動子の電極を、振動が
殆どしない前記振動板の周辺部まで引き出すための引き
出しパターンを形成し、前記各引き出しパターンの端部に、ケースの側壁に沿っ
て設けた弾性を有する端子を弾性接触させることで、前
記圧電振動子及び振動板の電極を前記回路基板に接続し
たことを特徴とする圧電式トナーセンサ。
【請求項２】両側に開口端を有するケースと、圧電振動
子を貼りつけた振動板と、回路部品を搭載した回路基板
とを有し、前記振動板は振幅最大の中央部をケースに支
持せず、振動が殆どしない周辺部をケースの一方側の開
口端に固着し、前記回路基板はケースの他方側の開口端
に固着すると共に、前記圧電振動子及び振動板の電極を
導体により前記回路基板に接続した圧電式トナーセンサ
において、前記圧電振動子を貼りつけた振動板上の一部に絶縁膜を
設け、該絶縁膜上に、前記圧電振動子の電極を、振動が
殆どしない前記振動板の周辺部まで引き出すための引き
出しパターンを形成すると共に、前記振動板の周辺部に
も引き出しパターンを形成し、前記各引き出しパターンの端部に、ケースの側壁に沿っ
て設けた弾性を有する端子を弾性接触させることで、前
記圧電振動子及び振動板の電極を前記回路基板に接続し
たことを特徴とする圧電式トナーセンサ。