JPH0125346Y2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0125346Y2 JPH0125346Y2 JP1982002226U JP222682U JPH0125346Y2 JP H0125346 Y2 JPH0125346 Y2 JP H0125346Y2 JP 1982002226 U JP1982002226 U JP 1982002226U JP 222682 U JP222682 U JP 222682U JP H0125346 Y2 JPH0125346 Y2 JP H0125346Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- receiver
- transmitter
- ultrasonic
- wave
- piezoelectric element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
本考案は、複写装置等において紙の通過を検出
するのに適した物体検知装置に係り、とくに超音
波送波器及び受波器の構造の改良に関する。
するのに適した物体検知装置に係り、とくに超音
波送波器及び受波器の構造の改良に関する。
従来、複写装置等においてコピー用紙の進入、
通過を検出するものとしては、光学式や機械リミ
ツトスイツチ式のものがあるが、複写装置内にお
いて光を用いることは必しも好ましいことではな
く、またリミツトスイツチでは高速応答性に欠け
る等の短所がある。このため、紙通路を隔てて超
音波送波器と超音波受波器とを対向させた物体検
知装置が本出願人により先に提案されている。
通過を検出するものとしては、光学式や機械リミ
ツトスイツチ式のものがあるが、複写装置内にお
いて光を用いることは必しも好ましいことではな
く、またリミツトスイツチでは高速応答性に欠け
る等の短所がある。このため、紙通路を隔てて超
音波送波器と超音波受波器とを対向させた物体検
知装置が本出願人により先に提案されている。
ところで、この種の用途に超音波送波器及び受
波器を使用する場合には、トナーダストやペーパ
ーダストの付着妨害や装置内に実装した際の定在
波、空気流及び熱風ゆらぎの存在を考慮しなけれ
ばならない。さもないと、それらが誤動作の原因
となり実用化が困難となつてしまう。
波器を使用する場合には、トナーダストやペーパ
ーダストの付着妨害や装置内に実装した際の定在
波、空気流及び熱風ゆらぎの存在を考慮しなけれ
ばならない。さもないと、それらが誤動作の原因
となり実用化が困難となつてしまう。
本考案は、上記の点に鑑み、超音波送波器及び
受波器の構造を工夫することにより、紙等の物体
の進入や通過を誤動作することなく検出可能な実
用的な物体検知装置を提供しようとするものであ
る。
受波器の構造を工夫することにより、紙等の物体
の進入や通過を誤動作することなく検出可能な実
用的な物体検知装置を提供しようとするものであ
る。
以下、本考案に係る物体検知装置の実施例を図
面に従つて説明する。
面に従つて説明する。
第１図は本考案の全体的構成の実施例を示す。
この図において、物体検知装置の送波系は発振回
路１と超音波送波器２とにより構成され、受波系
は超音波受波器３と増幅回路４と振幅検波回路５
と出力回路６とにより構成されている。そして、
超音波送波器２と受波器３とは紙１０の通路１１
を隔てて対向し、好ましくは同心に配置される。
この図において、物体検知装置の送波系は発振回
路１と超音波送波器２とにより構成され、受波系
は超音波受波器３と増幅回路４と振幅検波回路５
と出力回路６とにより構成されている。そして、
超音波送波器２と受波器３とは紙１０の通路１１
を隔てて対向し、好ましくは同心に配置される。
前記超音波送波器２及び超音波受波器３は、第
２図の如く、導波板２０の裏面に圧電素子２１を
貼付け、その導波板２０をケース２２に対し弾性
筒体２３で支持し、さらに導波板２０の外周縁と
ケース前面開口縁との間隙を弾性体２４で密閉し
た構成を有している。ここで、導波板２０は厚み
0.8mm、直径11mmのアルミ円板であり、必要に応
じてアルミ円板に銅下処理を施しさらに亜鉛メツ
キしたものが用いられる。亜鉛メツキしたものは
リード線の直接はんだ付が可能となる利点があ
る。圧電素子２１は厚み0.8mm、直径9.2mmの円板
で基本周波数が275kHz付近の径方向振動素子で
ある。この圧電素子２１は導波板２０に共晶接着
され、共振周波数が半波長共振で70kHz〜100kHz
となるユニモルフ構造の屈曲共振子が構成され
る。前記ケース２２は前面に開口した有底円筒状
に樹脂成形され、このケース２２の底部には、こ
れを貫通する如くピン端子２５Ａ，２５Ｂが設け
られている。そして、圧電素子２１の片面の電極
はリード線２６Ａを介してピン端子２５Ａに接続
され、圧電素子２１の他方の電極は導波板２０及
びリード線２６Ｂを介してピン端子２５Ｂに接続
される。弾性筒体２３はシリコン樹脂等で円筒状
に成形され、一方の端面はケース２２に接着固定
され、他方の端面は導波板２０の裏面に接着固定
されている。前記弾性体２４はシリコンゴム接着
剤等でよく、導波板２０の外周縁とケース前面開
口縁との間隙を塞ぐ如く充填すればよい。この結
果、ケース前面は完全に密閉された構造となり、
トナーダストやペーパーダストの内部への侵入を
防止している。なお、必要に応じてケース２２の
底部に小径の空気穴２７が設けられる。また、弾
性体２４に弾性筒体２３を兼ねさせる事も可能で
ある。
２図の如く、導波板２０の裏面に圧電素子２１を
貼付け、その導波板２０をケース２２に対し弾性
筒体２３で支持し、さらに導波板２０の外周縁と
ケース前面開口縁との間隙を弾性体２４で密閉し
た構成を有している。ここで、導波板２０は厚み
0.8mm、直径11mmのアルミ円板であり、必要に応
じてアルミ円板に銅下処理を施しさらに亜鉛メツ
キしたものが用いられる。亜鉛メツキしたものは
リード線の直接はんだ付が可能となる利点があ
る。圧電素子２１は厚み0.8mm、直径9.2mmの円板
で基本周波数が275kHz付近の径方向振動素子で
ある。この圧電素子２１は導波板２０に共晶接着
され、共振周波数が半波長共振で70kHz〜100kHz
となるユニモルフ構造の屈曲共振子が構成され
る。前記ケース２２は前面に開口した有底円筒状
に樹脂成形され、このケース２２の底部には、こ
れを貫通する如くピン端子２５Ａ，２５Ｂが設け
られている。そして、圧電素子２１の片面の電極
はリード線２６Ａを介してピン端子２５Ａに接続
され、圧電素子２１の他方の電極は導波板２０及
びリード線２６Ｂを介してピン端子２５Ｂに接続
される。弾性筒体２３はシリコン樹脂等で円筒状
に成形され、一方の端面はケース２２に接着固定
され、他方の端面は導波板２０の裏面に接着固定
されている。前記弾性体２４はシリコンゴム接着
剤等でよく、導波板２０の外周縁とケース前面開
口縁との間隙を塞ぐ如く充填すればよい。この結
果、ケース前面は完全に密閉された構造となり、
トナーダストやペーパーダストの内部への侵入を
防止している。なお、必要に応じてケース２２の
底部に小径の空気穴２７が設けられる。また、弾
性体２４に弾性筒体２３を兼ねさせる事も可能で
ある。
第２図の如き超音波送波器２及び超音波受波器
３において、導波板２０に圧電素子２１を接着し
た屈曲共振子は、導波板２０の直径Ｄと導波板と
圧電素子の全厚さＴとの比Ｄ／Ｔが５〜20の範囲
で第３図のように半波長径方向の振動を安定に行
い、外周部が最大振動する構成である。この結
果、逆円錐型放射（感知）パターンとなり、送波
器２と受波器３とを対向使用する場合、定在波減
衰が少なくなり、紙等の物体の遮ぎり効果の切れ
がよくなる。また、適当な放射、感知ゾーンの重
畳により空気流及び熱風ゆらぎに対しても有利で
ある。
３において、導波板２０に圧電素子２１を接着し
た屈曲共振子は、導波板２０の直径Ｄと導波板と
圧電素子の全厚さＴとの比Ｄ／Ｔが５〜20の範囲
で第３図のように半波長径方向の振動を安定に行
い、外周部が最大振動する構成である。この結
果、逆円錐型放射（感知）パターンとなり、送波
器２と受波器３とを対向使用する場合、定在波減
衰が少なくなり、紙等の物体の遮ぎり効果の切れ
がよくなる。また、適当な放射、感知ゾーンの重
畳により空気流及び熱風ゆらぎに対しても有利で
ある。
通常、超音波送波器２及び超音波受波器３とも
に実質的に同じ構造のものが用いられるが、両者
の共振周波数は第４図のように僅かにずれてい
る。第４図Ａは送波器２のインピーダンスの周波
数特性であり、第４図Ｂは受波器３のインピーダ
ンスの周波数特性であつて、Tr，Tarは送波
器２の共振周波数、反共振周波数を夫々示し、
Rr，Rarは受波器３の共振周波数、反共振周波
数を夫々示す。これは、送波器２は、Trの点で
最大超音波送信が行われ、受波器３の最大感度点
はそれよりも周波数の高いところ、すなわち Rr＋Rar−Rr／２ よりも上にあることを利用するものである。
に実質的に同じ構造のものが用いられるが、両者
の共振周波数は第４図のように僅かにずれてい
る。第４図Ａは送波器２のインピーダンスの周波
数特性であり、第４図Ｂは受波器３のインピーダ
ンスの周波数特性であつて、Tr，Tarは送波
器２の共振周波数、反共振周波数を夫々示し、
Rr，Rarは受波器３の共振周波数、反共振周波
数を夫々示す。これは、送波器２は、Trの点で
最大超音波送信が行われ、受波器３の最大感度点
はそれよりも周波数の高いところ、すなわち Rr＋Rar−Rr／２ よりも上にあることを利用するものである。
第４図の如く送波器２の共振周波数を前記受波
器３の共振周波数と反共振周波数との間に設定す
るには、同一の導波板２０を用い、第５図Ａのよ
うに送波器２の圧電素子２１の厚みD1を同図Ｂ
の受波器３の圧電素子２１の厚みD2よりも厚く
することが量産手段として有効である。同一導波
板で送波器２の圧電素子を厚くすると、周波数は
高くなり、静電容量C0は下る。C0が下れば駆動
電力は低くすみ、厚い方が温度特性が安定で構造
的に強く信頼性が高い。すなわち送波器に適した
特性となる。また、同一導波板で受波器３の圧電
素子を薄くすることにより周波数は低くなり、
C0は大きくなるため受波感度は上り、受信イン
ピーダンスは下がつて妨害に対して有利で、送波
超音波に対しては感度が高く安定である。
器３の共振周波数と反共振周波数との間に設定す
るには、同一の導波板２０を用い、第５図Ａのよ
うに送波器２の圧電素子２１の厚みD1を同図Ｂ
の受波器３の圧電素子２１の厚みD2よりも厚く
することが量産手段として有効である。同一導波
板で送波器２の圧電素子を厚くすると、周波数は
高くなり、静電容量C0は下る。C0が下れば駆動
電力は低くすみ、厚い方が温度特性が安定で構造
的に強く信頼性が高い。すなわち送波器に適した
特性となる。また、同一導波板で受波器３の圧電
素子を薄くすることにより周波数は低くなり、
C0は大きくなるため受波感度は上り、受信イン
ピーダンスは下がつて妨害に対して有利で、送波
超音波に対しては感度が高く安定である。
以上の構成において、紙通路１１に紙１０が存
在していないかあるいは送波器２及び受波器３の
間を遮断していない場合には、発振回路１により
駆動される送波器２より放射された超音波は殆ん
ど減衰することなく受波器３に到達する。このた
め、受波器３で受信され、増幅回路４で増幅さ
れ、さらに検波回路５で検波された受信信号は充
分大きく、出力回路６のスレツシヨルドレベルを
上まわり、出力回路６は紙１０が存在しない旨の
信号を出す。一方、紙通路１１に紙１０が存在し
ているかあるいは送波器２及び受波器３の間を通
過中のときには、発振回路１により駆動される送
波器２より放射された超音波はかなり減衰を受け
て受波器３に到達する。このため、受波器３で受
信され、増幅回路４で増幅され、さらに検波回路
５で検波された受信信号は微弱となり、出力回路
６のスレツシヨルドレベルを下まわり、出力回路
６は紙１０が存在する旨の信号を出す。
在していないかあるいは送波器２及び受波器３の
間を遮断していない場合には、発振回路１により
駆動される送波器２より放射された超音波は殆ん
ど減衰することなく受波器３に到達する。このた
め、受波器３で受信され、増幅回路４で増幅さ
れ、さらに検波回路５で検波された受信信号は充
分大きく、出力回路６のスレツシヨルドレベルを
上まわり、出力回路６は紙１０が存在しない旨の
信号を出す。一方、紙通路１１に紙１０が存在し
ているかあるいは送波器２及び受波器３の間を通
過中のときには、発振回路１により駆動される送
波器２より放射された超音波はかなり減衰を受け
て受波器３に到達する。このため、受波器３で受
信され、増幅回路４で増幅され、さらに検波回路
５で検波された受信信号は微弱となり、出力回路
６のスレツシヨルドレベルを下まわり、出力回路
６は紙１０が存在する旨の信号を出す。
上記実施例によれば、次のような効果を上げる
ことができる。
ことができる。
(1) 紙１０の通路１１を隔てて超音波送波器２と
超音波受波器３とを対向させた構成であり、簡
単な構成で高速応答性に優れている。
超音波受波器３とを対向させた構成であり、簡
単な構成で高速応答性に優れている。
(2) 送波器２及び受波器３の前面の超音波感知面
は完全密閉構造であり、トナーやペーパーダス
トの内部侵入を防止する構造であるから、保守
が不要で信頼度が高い。
は完全密閉構造であり、トナーやペーパーダス
トの内部侵入を防止する構造であるから、保守
が不要で信頼度が高い。
(3) 前記送波器２の共振周波数Tr（最大超音波
送信を行い得る点）を、受波器３の共振周波数
Rrと反共振周波数Rarとの間の最大感度とな
る周波数に設定することができ、この結果、送
波器２及び受波器３のそれぞれの周波数選択特
性により、送波器の共振周波数Trの超音波に
比べ、これより外れた周波数の超音波に対して
は約20dB程度の減衰を与えることができ、妨
害、干渉に対し有利である。また、上述のよう
な、送波器及び受波器における共振周波数の設
定は、導波板２０は同一として、送波器２の圧
電素子厚みを受波器３の圧電素子厚みよりも厚
くすることによつて実施できる。すなわち、圧
電素子厚みを厚くすると、同一導波板であつて
も屈曲共振子としての共振周波数は高くなる。
送信を行い得る点）を、受波器３の共振周波数
Rrと反共振周波数Rarとの間の最大感度とな
る周波数に設定することができ、この結果、送
波器２及び受波器３のそれぞれの周波数選択特
性により、送波器の共振周波数Trの超音波に
比べ、これより外れた周波数の超音波に対して
は約20dB程度の減衰を与えることができ、妨
害、干渉に対し有利である。また、上述のよう
な、送波器及び受波器における共振周波数の設
定は、導波板２０は同一として、送波器２の圧
電素子厚みを受波器３の圧電素子厚みよりも厚
くすることによつて実施できる。すなわち、圧
電素子厚みを厚くすると、同一導波板であつて
も屈曲共振子としての共振周波数は高くなる。
(4) 送波器２、受波器３の共振子は振動モードが
径方向のため、堆積物を外へ飛ばす力があり、
トナー、ペーパーダストや水等の付着を防止す
ることができる。すなわち、送波器２及び受波
器３を防滴、防塵形の密封小型構造とすること
ができる。
径方向のため、堆積物を外へ飛ばす力があり、
トナー、ペーパーダストや水等の付着を防止す
ることができる。すなわち、送波器２及び受波
器３を防滴、防塵形の密封小型構造とすること
ができる。
なお、送波系や受波系の回路構成は適宜変更
することができる。
することができる。
以上説明したように、本考案によれば、超音波
送波器と受波器との間の空間に紙等の物体が存在
することによる超音波の遮断効果を利用すること
により、簡単な構成で高速応答性及び信頼性に優
れた物体検知装置を得ることができ、特に複写装
置のコピー用紙の通過検出あるいは紙詰り検出等
に用いれば効果が大きい。
送波器と受波器との間の空間に紙等の物体が存在
することによる超音波の遮断効果を利用すること
により、簡単な構成で高速応答性及び信頼性に優
れた物体検知装置を得ることができ、特に複写装
置のコピー用紙の通過検出あるいは紙詰り検出等
に用いれば効果が大きい。
第１図は本考案に係る物体検知装置の実施例を
示すブロツク図、第２図は実施例における超音波
送波器及び超音波受波器の具体的構造を示す断面
図、第３図はその場合の振動姿態を示す説明図、
第４図は超音波送波器と受波器の共振周波数の相
互関係を示す説明図、第５図は超音波送波器と受
波器の圧電素子厚みの関係を示す説明図である。 １……発振回路、２……超音波送波器、３……
超音波受波器、４……増幅回路、５……振幅検波
回路、６……出力回路、１０……紙、１１……通
路、２０……導波板、２１……圧電素子、２２…
…ケース、２３……弾性筒体、２４……弾性体。
示すブロツク図、第２図は実施例における超音波
送波器及び超音波受波器の具体的構造を示す断面
図、第３図はその場合の振動姿態を示す説明図、
第４図は超音波送波器と受波器の共振周波数の相
互関係を示す説明図、第５図は超音波送波器と受
波器の圧電素子厚みの関係を示す説明図である。 １……発振回路、２……超音波送波器、３……
超音波受波器、４……増幅回路、５……振幅検波
回路、６……出力回路、１０……紙、１１……通
路、２０……導波板、２１……圧電素子、２２…
…ケース、２３……弾性筒体、２４……弾性体。
Claims (1)
- 物体通路を隔てて対向する超音波送波器と、超
音波受波器とを備えた物体検知装置において、前
記送波器及び受波器が、導波板の内側面に圧電素
子を接着し、該導波板の外周縁とケース前面開口
縁との間隙を弾性体で密閉支持した構成を有する
とともに、前記送波器の共振周波数が前記受波器
の共振周波数と反共振周波数との間に設定される
如く、前記送波器の圧電素子の厚みを前記受波器
の圧電素子の厚みよりも厚く構成したことを特徴
とする物体検知装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP222682U JPS58106774U (ja) | 1982-01-13 | 1982-01-13 | 物体検知装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP222682U JPS58106774U (ja) | 1982-01-13 | 1982-01-13 | 物体検知装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58106774U JPS58106774U (ja) | 1983-07-20 |
| JPH0125346Y2 true JPH0125346Y2 (ja) | 1989-07-28 |
Family
ID=30015210
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP222682U Granted JPS58106774U (ja) | 1982-01-13 | 1982-01-13 | 物体検知装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58106774U (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006129821A1 (ja) | 2005-05-31 | 2006-12-07 | Ngk Insulators, Ltd. | 物体の通過検出装置 |
| JP6939414B2 (ja) | 2017-10-26 | 2021-09-22 | セイコーエプソン株式会社 | 超音波デバイス、及び超音波測定装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6016585Y2 (ja) * | 1979-09-07 | 1985-05-23 | 日本特殊陶業株式会社 | 搬送物品の検出装置 |
-
1982
- 1982-01-13 JP JP222682U patent/JPS58106774U/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58106774U (ja) | 1983-07-20 |
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