JPS6145944A - 荷重検出装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は音叉振動子を使用した荷重検出装置に関し、よ
り詳しくは、粉体や液体等の被検知物の荷重により音叉
振動子の振動片の振動が抑制されることを利用して広範
囲の荷重を検出する荷重検出装置に関する。

（従来技術） 一般に、容器内に収容されている物体が所定の量だけ存
在しているか否かを検知するセンサとしては、検知する
物体が有している特性に応しで、光を利用するもの、磁
気を利用するもの、物体の電気伝導性を利用するもの、
あるいは物体の荷重を利用するもの等が使用されている
。

ところで、複写機のトナー等のように微細な粒子からな
り、他のものに付着しやすい性質を有する粉体の存在を
検出するセンサでは、このような粉体の付着による感度
低下のないものか好ましい。

従来、上記のような粉体の存在を検出する荷重検出装置
としては、たとえば第５図に示すように、ケース１の裏
蓋を兼ねるプリント基板２に音叉振動子３のアース端子
４を取付け、この音叉振動子３の振動片３ａ、３ｂのう
ち、振動片３ａの先端部近傍に取着された荷重伝達部材
５の先端部の荷重検知板５ａを、上記ケース１から外部
へ突出する荷重検知部１ａの開口に張られた弾性シート
６に当接させる一方、音叉振動子３の振動片３ａおよび
３１〕に夫々貼着した入力側圧電トランスデユーサ７ａ
および出力側圧電トランスデユーサ？＋３を、上記プリ
ント基板２上に形成された増巾器８の出力端子および入
力端子に夫々接続するようにしたものが提案されている
。

上記音叉振動子と増巾器８とは音叉振動子３を増１Ｊ器
８の帰還回路とする発振回路を構成しておＩ）、弾性シ
ート６を通して荷重検知板５ａにトナー質量による荷重
が加わったとき（こ、この発振回路の発振が停止したり
、発振出力電圧の振巾が低下することにより、トナーの
存在を検出することができる。

この荷重検出装置は、第３図や第４図の点線で示す特性
のように荷重変化と出力電圧変化、荷重変化と周波数変
化がリニアな関係にあＩ）、リニア圧力センサとして用
いることが考えられるか、従来のものでは、荷重伝達部
材５が振動の振ＩＪの大きな音叉振欣子３の振動片３ａ
の先端部近傍に設けられているため、荷重の検出感度は
非常に高く、荷重の有無を検出するセンサとしてしか使
用することができず、広範囲に変化する荷重に対して出
力がリニヤに変化するセンサとしては使用することは実
用上できなかった。

一方、第５図と同様の荷重検出装置として、第６図に示
すように、ケース１１内のプリント基板１２に音叉振動
子１３のアース端子１４を取付けて、音叉振動子１３の
振動片１３ａ、１３ｂを上記ケース１１の透孔から振動
可能に突出させ、この音叉振動子１３とプリント基板１
２上に構ｅ、された増巾器１５とにより発振回路を構成
し、上記音叉振動子１３の振動片１３ａ、１３ｂの先端
部にて直接、トナー容器１６内のトナー１７の存在を検
出するようにしたものも知られている。

上記第６図の荷重検出装置も音叉振動子１３の振動片１
３ａ、１３ｂの先端部に加えられる荷重を検知するもの
であり、第５図の荷重検出装置と同様、広範囲に変化す
る荷重に対して出力かりニヤに変化するセンサとしては
使用することは実用」二できなかった。

（発明の目的） 本発明は音叉振動子を使用した荷重検出装置における上
記事情に鑑みてなされたものであって、音叉振動子の振
動片の先端部近傍を除く部位にて荷重を検出することに
より、広範囲に変化する荷重に対する出力特性がリニヤ
な荷重検出装置を提供することを目的としている。

（発明の構成） 本発明は、音叉振動子の振動片に荷重が加えられると振
動片の振動が抑制されることにより被検知物の荷重を検
知する荷重検出装置であって、荷重を検出する荷重検知
部を音叉振動子の先端部近傍を除く部位に配置するよう
にしたものである。

すなわち、本発明は、音叉振動子の振動片の振動は加え
られる荷重に対してリニヤに変化することに着目し、荷
重を検出する荷重検知部を振動片の先端部近傍という敏
感な部位以外に配置することにより、広い範囲の荷重に
対してリニヤな出力を得るようにしたものである。

（実施例） 以下、添付図面を参照して本発明の詳細な説明する。

本発明に係る荷重検出装置の一実施例を第１図に示す。

第１図の荷重検出装置は、第５図の従来の荷重検出装置
において、音叉振動子３の荷重検知部としての荷重伝達
部材５゛を音叉振動子３の振動片３ａの先端部近傍を除
く位置、たとえば、振動片３ａの振動の節近辺に配置し
たものでおる。

この第１図において、第５図と対応する部分には同一の
符号を付して示し、重複した部分の説明は省略する。

上記音叉振動子３は、エリンバ等の恒弾性金属板（図示
せず。）をは）′一定中に打ち抜いてＵ字形状に湾曲さ
せたものであるが、荷重伝達部材５゛は、上記恒弾性金
属板の打抜き時に、第２図（ａ）に示すように、音叉振
動子３の振動片３ａと一体に打ち抜き、この振動片３ａ
の一側辺から振動片３ａ、３ｂの外側に向うように折曲
されている。

上記音叉振動子３には、第１図に示すように、アース端
子４がスポット溶接等により取付けられ、荷重伝達部材
５゛の先端面をケース１の荷重検知部１ａの開口に張ら
れた弾性シート６に当接させて、上記アース端子４をプ
リント基板２のアース電極に半田付けしている。

上記のようにすれば、荷重伝達部材５゛が、振動片３ａ
の振動の節近辺に位置しているため、次に説明するよう
に、広範囲の荷重に対する出方電圧変化および周波数変
化かはダリニャな荷重検出装置を得ることができる。

いま、第１図に示すように、音叉振動子３のアース端子
４がら荷重伝達部材５゛までの距離をｄとし、ｄ＝　９
　ｍｍ、　ｄ＝　５　、５　ｍｍ、およびｄ　＝　３　
、　ｆ’ｌ　ｍｌの音叉振動子３のサンプルを作り、荷
重伝達部祠５゛に印加される荷重を変化させて、増１Ｊ
器８の出力端子から出力する発振出力電圧の変化を測定
したところ、第３図において夫々１１１，１１．および
１１３で示す特性を得た。

同様に、上記サンプルにより、増巾器８の出方端子から
出力する発振出力の周波数変化を測定したところ、ｃｌ
＝９ｍｍ、　ｄ＝５．５ｍｍおよびｄ＝３．（ＩＩｌｌ
Ｉｌｌに対して夫々第４図においてｍｌｌ　ｍ２および
ｍ３で示す特性を得た。

」二記第３図および第４図からも明らかなように、荷重
伝達部材５゛か音叉振動子３の振動片３ａの先端部近傍
を除く部位に位置しているときは、荷重に対して第１図
の荷重検出装置の出力電圧変化および発振出力の周波数
がいずれもリニヤに変化していることか分る。したがっ
て荷重変化範囲と、出力電圧および出力周波数の変化範
囲を勘案して振動片３ａの適当な部位に荷重伝達部材５
′を位置させるとよい。

なお、第１図の実施例において、荷重伝達部祠５゛は、
たとえぼ第２図（ｂ）に示すように、荷重を受ける面積
を大ぎくするため、その先端部か音叉振動子３の振動片
３ａと平行に折曲されていてもよく、また、第２図（ｃ
）および第２図（ｄ）に示すように、音叉振動子３の振
動片３ａに、この音叉振動子３とは別に作成した荷重伝
達部材５″をスポット溶接するようにしてもよい。

第２図（ｄ）の荷重伝達部材５゛は、その先端部か、荷
重を受ける面積を大きくするため、第２図（ｃ）の荷重
伝達部材５゛と同様に新曲されている。

第７図は本発明の別の実施例を示す。前述部分と同一部
分には同一番号を付して説明を省略する。

ケース１の開口１０から荷重伝達部材５″が突出してい
る。一方、１１は円形チューブで内部に液体が存在する
。荷重伝達部材５″の先端はチューブ１１の外表面に接
触している。したがって液圧変化を発振周波数変化や出
力電圧変化として忠実にとらえることかできる。

（発明の効果） 以１−１詳述したことからも明らかなように、本発明は
、音叉振動子を使用した荷重検出装置において、荷重検
知部を振動片の先端部近傍を除く部位に配置するように
したか駅伝範囲の荷重に対してリニヤな出力を有する荷
重検出装置を得ることができる。また、本発明によれば
、荷重検知部の荷重の被検知物に直接、接触する弾性シ
ート等に対する接触圧の許容範囲も大きく、量産性に適
した荷重検出装置を得ることかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る荷重検出装置の一実施例の断面図
、第２図（ａ）、第２図（＋］）、第２図（ｃ）および
第２図（ｄ）は異なる荷重伝達部祠を有する音叉振動子
の斜視図、第３図は第１図の荷重検出装置において荷重
伝達部材の位置が異なる３つのサンプルの荷重−出力電
圧変化特性図、第４図は第３図と同様のサンプルの荷重
−出力周波数変化特性図、第５図および第６図は夫々従
来の荷重検出装置の断面図、第７図は本発明に係る荷重
検出装置のいま一つの実施例断面図である。 ３・・・音叉振動子、　　　　３ａ、３ｂ・・・振動片
、５．５’、５″・・・荷重伝達部材、　６・・・弾性
シート、　　７ａ・・・入力側圧電トランスデユーサ、
７１〕・・・出力側圧電トランスデユーサ、８・・・増
巾器。 特　許　出　願　人　　株式会社刊田製作所代　　理　
　人　弁理士　青白　葆はが２名第１！３ 第３図 □荷重（９） □荷　重（９） 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）音叉振動子の振動片が荷重検知部を備えており、
   この荷重検知部に印加される荷重による振動片の振動の
   抑圧状態を検出して被検知物の荷重を検出する荷重検出
   装置において、 上記荷重検知部は音叉振動子の振動片の先端部近傍を除
   く部位に配置されていることを特徴とする荷重検出装置
   。