(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子と、
少なくとも前記圧電素子の共振周波数又はその近傍の周波数の出力信号を前記圧電素子に印加する発振回路と、
前記圧電素子の端子電圧を矩形波に変換した第１矩形波信号を発生する第１矩形波信号発生回路と、
前記発振回路の出力信号の各周期の一部である検出期間においては前記第１矩形波信号の立ち上がり又は立ち下がりを契機として初期レベルから検出レベルに遷移する一方、前記検出期間外においては前記第１矩形波信号の立ち上がり又は立ち下がりを契機として前記初期レベルから前記検出レベルに遷移しない第２矩形波信号を発生する第２矩形波信号発生回路と、
前記第２矩形波信号の位相を判定する位相判定回路と、
次の周期における前記検出期間の開始前に前記第２矩形波信号を初期レベルとするクリア信号を前記第２矩形波信号発生回路に入力するクリア手段とを備える、粉体センサ。
【請求項２】
前記第２矩形波信号発生回路が前記第１矩形波信号をクロック入力とするエッジトリガタイプのフリップフロップを含む請求項１に記載の粉体センサ。
【請求項３】
前記フリップフロップは、前記検出期間は第１レベルとなり前記検出期間以外の期間は第２レベルとなる検出期間限定信号をＤ入力とする請求項２に記載の粉体センサ。
【請求項４】
前記圧電素子に印加される前記発振回路の出力信号を前記検出期間限定信号としても利用する請求項３に記載の粉体センサ。
【請求項５】
前記位相判定回路での判定結果に基づいて粉体の有無を判定する粉体有無判定回路を備え、
前記粉体有無判定回路は、前記位相判定回路における、前記第２矩形波信号の位相が所定の判定条件を満たすことの検出回数が、連続してｎ回（但し「ｎ」はｎ≧２を満たす任意の整数）以上であることを条件として粉体無しと判定する、請求項１から４のいずれか一項に記載の粉体センサ。
【請求項６】
前記位相判定回路はｎ段のシフトレジスタを含み、前記粉体有無判定回路は各段の出力信号を入力とする論理ゲートを含む、請求項５に記載の粉体センサ。
【請求項７】
前記発振回路は、前記圧電素子の共振周波数を含む周波数範囲で出力信号の周波数を掃引する掃引発振回路である、請求項１から６のいずれか一項に記載の粉体センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機のトナー等の粉体を検出する粉体センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
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を検知する粉体センサが知られている。
【０００３】
下記特許文献１の粉体センサは、粉体センサ素子（２端子の圧電素子）の入力側に抵抗を介して掃引発振回路を接続し、粉体センサ素子の端子電圧と掃引発振回路の駆動パルス信号との位相比較を位相比較部で行い、この比較結果を位相弁別部で弁別して粉体の有無を検知する。具体的には、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９０゜の場合はレベル０に、また０゜乃至１０゜の場合はレベル１にレジスタにラッチし、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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−３７５９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
通常の環境下では、従来の検出方法で問題は発生しない。しかし、特殊な環境下、例えば複写機の組み立て若しくは調整その他の要因で大きな振動や衝撃が印加されたとき、従来の検出方法では粉体センサ素子の端子電圧にノイズが乗って端子電圧の位相に一時的なずれが生じ、ずれ具合次第では粉体が有るにも関わらず粉体無しと誤判定することがある。また、複写機などのＯＡ機器の小型化に伴い、紙送りの際にモーターより発せられる振動の影響を粉体センサ素子が受けやすくなっており、上記の誤判定の原因となっている。
【０００６】
本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、従来と比較して振動や衝撃が印加された際の誤判定を減らす又は無くすことの可能な粉体センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のある態様は、粉体センサである。この粉体センサは、
圧電素子と、
少なくとも前記圧電素子の共振周波数又はその近傍の周波数の出力信号を前記圧電素子に印加する発振回路と、
前記圧電素子の端子電圧を矩形波に変換した第１矩形波信号を発生する第１矩形波信号発生回路と、
前記発振回路の出力信号の各周期の一部である検出期間においては前記第１矩形波信号の立ち上がり又は立ち下がりを契機として初期レベルから検出レベルに遷移する一方、前記検出期間外においては前記第１矩形波信号の立ち上がり又は立ち下がりを契機として前記初期レベルから前記検出レベルに遷移しない第２矩形波信号を発生する第２矩形波信号発生回路と、
前記第２矩形波信号の位相を判定する位相判定回路と、
次の周期における前記検出期間の開始前に前記第２矩形波信号を初期レベルとするクリア信号を前記第２矩形波信号発生回路に入力するクリア手段とを備える。
【０００９】
前記第２矩形波信号発生回路が前記第１矩形波信号をクロック入力とするエッジトリガタイプのフリップフロップを含んでもよい。
【００１０】
前記フリップフロップは、前記検出期間は第１レベルとなり前記検出期間以外の期間は第２レベルとなる検出期間限定信号をＤ入力としてもよい。
【００１１】
前記圧電素子に印加される前記発振回路の出力信号を前記検出期間限定信号としても利用してもよい。
【００１２】
前記位相判定回路での判定結果に基づいて粉体の有無を判定する粉体有無判定回路を備え、
前記粉体有無判定回路は、前記位相判定回路における、前記第２矩形波信号の位相が所定の判定条件を満たすことの検出回数が、連続してｎ回（但し「ｎ」はｎ≧２を満たす任意の整数）以上であることを条件として粉体無しと判定してもよい。
【００１３】
前記位相判定回路はｎ段のシフトレジスタを含み、前記粉体有無判定回路は各段の出力信号を入力とする論理ゲートを含んでもよい。
【００１４】
前記発振回路は、前記圧電素子の共振周波数を含む周波数範囲で出力信号の周波数を掃引する掃引発振回路であってもよい。
【００１５】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ノイズに起因して検出期間外に第１矩形波信号の立ち上がりエッジ又は立ち下がりエッジが現れても第２矩形波信号は初期レベルから検出レベルに遷移しないため、従来と比較して振動や衝撃が印加された際の誤判定を減らす又は無くすことの可能な粉体センサを実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に係る粉体センサとしてのトナーセンサのブロック図。
【図２】図１に示す圧電素子５の入力信号の周波数に対する位相遅れ特性図。
【図３】図１に示す第１矩形波信号発生回路１４、第２矩形波信号発生回路１５、及び位相判定回路２０の具体的構成例を示す回路図。
【図４】図３における各信号の例示的なタイムチャート。
【図５】図３及び図８（比較例）の回路におけるシミュレーション結果を示すタイムチャート。
【図６】本発明のもう一つの実施の形態に係る粉体センサとしてのトナーセンサのブロック図。
【図７】ｎ＝２の場合における、図６に示す第１矩形波信号発生回路１４、第２矩形波信号発生回路１５、位相判定回路２０、及び粉体有無判定回路３０の具体的構成例を示す回路図。
【図８】図３に対する比較例に係る回路図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【００１９】
図１は、本発明の実施の形態に係る粉体センサとしてのトナーセンサのブロック図である。図２は、図１に示す圧電素子５の入力信号の周波数に対する位相遅れ特性図である。図３は、図１に示す第１矩形波信号発生回路１４、第２矩形波信号発生回路１５、及び位相判定回路２０の具体的構成例を示す回路図である。図４は、図３における各信号（発振回路１０の出力信号Ｖdrv、クリア信号ＶCLR、位相判定用信号Ｖjdg、第１矩形波信号Ｖ１、第２矩形波信号Ｖ２、センサ出力信号Ｖout）の例示的なタイムチャートである。
【００２０】
図１に示すように、トナーセンサは、圧電素子５と、発振回路１０と、第１矩形波信号発生回路１４と、第２矩形波信号発生回路１５と、クリア手段としてのクリア信号発生回路１６と、位相判定用信号発生回路１７と、位相判定回路２０とを備える。
【００２１】
トナーボックスに取り付けられた圧電素子５は、入力信号の周波数とトナー残量によって当該入力信号に対する位相の遅れが変化するものであり、入力信号の周波数に対する位相遅れ特性は図２に示すとおりである。
【００２２】
すなわち、圧電素子５は、共振周波数Ｆrの入力信号に対しては、共振周波数Ｆr付近ではＬ分とＣ分のエネルギーのやり取りが効率よく行われ共振状態になる為位相ずれが発生しない一方、入力信号の周波数が共振周波数Ｆrから離れるにつれて静電容量としての性質が大きくなって位相遅れが大きくなる。また、圧電素子５は、トナーボックス内のトナー残量が多いほど振動が阻害され、共振周波数Ｆr又はその近傍の周波数の入力信号に対しても静電容量としての性質が大きくなる。一方、圧電素子５は、トナーボックス内のトナー残量が無くなってくると、共振周波数Ｆr又はその近傍の周波数の入力信号に対して位相遅れが著しく減じてくる。
【００２３】
発振回路１０は、少なくとも圧電素子５の共振周波数Ｆr又はその近傍の周波数の出力信号Ｖdrv（電圧信号）を抵抗Ｒ１（制限抵抗）を介して圧電素子５に印加する。発振回路１０は、好ましくは、出力信号Ｖdrvの周波数を、圧電素子５の共振周波数Ｆrを含む周波数範囲で掃引する。掃引は、トナーボックスに取り付けた状態での圧電素子５の共振周波数が正確に特定できない場合に有効である。
【００２４】
発振回路１０は、可変定電圧源１１と、電圧制御発振器１２（ＶＣＯ：Voltage-Controlled Oscillator）と、分周器１３とを有する。電圧制御発振器１２は、可変定電圧源１１からの制御電圧で動作する。分周器１３は、電圧制御発振器１２の出力信号を所定の分周比で分周する。分周比は例えば２k（ｋは任意の自然数）で表され、ここではｋを４以上（分周比を１６以上）とする。なお、分周比は、２kであると回路が簡素化できて効率がよいが、整数であれば任意の数値で構わない。分周器１３での分周後の出力信号Ｖdrvは、抵抗Ｒ１を介して圧電素子５に印加される。可変定電圧源１１の電圧を変化させることで、出力信号Ｖdrvの周波数を圧電素子５の共振周波数Ｆrを含む周波数範囲で掃引する。
【００２５】
第１矩形波信号発生回路１４は、圧電素子５の端子電圧Ｖpを矩形波信号（２値信号）に変換した第１矩形波信号Ｖ１を発生する。第２矩形波信号発生回路１５は、発振回路１０の出力信号Ｖdrvと、後述のクリア信号ＶCLRと、第１矩形波信号Ｖ１とを受信し、それらの信号に基づいて第２矩形波信号Ｖ２を発生する。第２矩形波信号Ｖ２は、発振回路１０の出力信号Ｖdrvの各周期の一部である検出期間に限って第１矩形波信号Ｖ１の立ち上がりエッジ又は立ち下がりエッジを契機として初期レベルから検出レベルに遷移する矩形波信号である。
【００２６】
図１では分周器１３とクリア信号発生回路１６及び位相判定用信号発生回路１７の各々とを太線１本で結んでいるが、分周器１３からクリア信号発生回路１６及び位相判定用信号発生回路１７に入力される信号は、分周後の出力信号Ｖdrvに加え、周波数が当該出力信号Ｖdrvの例えば２倍、４倍、８倍、１６倍の発振信号を含む。クリア信号発生回路１６及び位相判定用信号発生回路１７は、公知の論理ゲート又はその組合せからなり、分周器１３からの入力信号を用いた論理演算によりクリア信号ＶCLR及び位相判定用信号Ｖjdgを発生する。
【００２７】
位相判定回路２０は、位相判定用信号Ｖjdgの位相と、第２矩形波信号Ｖ２の位相とを比較し、位相判定用信号Ｖjdgの位相に対して第２矩形波信号Ｖ２の位相が遅れているか進んでいるかを判定する。判定は、位相判定用信号Ｖjdgの例えば立ち上がりを契機として行われる。位相判定回路２０の出力信号Ｖoutは、第２矩形波信号Ｖ２が位相判定用信号Ｖjdgに対して位相遅れであるか位相進みであるかによって異なるレベルとなる２値信号であり、判定が行われる都度更新される。第２矩形波信号Ｖ２が位相判定用信号Ｖjdgに対して位相遅れであればトナー有り、位相進みであればトナー無しと判定できる。
【００２８】
図３に示すように、第１矩形波信号発生回路１４は、電源電圧Ｖccを抵抗ＲH,ＲLにより例えば分圧比１：１で分圧した基準電圧をコンパレータ４１の反転入力端子への入力とし、圧電素子５の端子電圧Ｖpを直流カット用コンデンサＣを介してコンパレータ４１の非反転入力端子への入力とし、抵抗ＲH,ＲLの接続点とコンパレータ４１の非反転入力端子との間に抵抗ＲMを設けた構成である。コンパレータ４１の出力端子には圧電素子５の端子電圧Ｖpを矩形波に変換した第１矩形波信号Ｖ１が現れる。なお、圧電素子５の端子電圧Ｖpを直流カット用コンデンサＣに通すことにより若干の位相ずれ（位相進み）が発生するものの、直流カット用コンデンサＣの容量値を十分に大きくすることで位相ずれは無視できる程度に小さくすることができる。
【００２９】
第２矩形波信号発生回路１５は、エッジトリガタイプのフリップフロップとしての例えばＤ型フリップフロップからなり、第１矩形波信号Ｖ１をクロック入力（クロック端子への入力）とし、発振回路１０の出力信号ＶdrvをＤ入力（Ｄ端子への入力）とし、クリア信号ＶCLRをクリア入力（クリア端子への入力）とし、Ｑ端子に第２矩形波信号Ｖ２を出力する。
【００３０】
第２矩形波信号Ｖ２は、発振回路１０の出力信号Ｖdrvが第１レベルとしてのハイレベルである期間（検出期間の例示）に限り、第１矩形波信号Ｖ１の立ち上がりによって初期レベルとしてのローレベルから検出レベルとしてのハイレベルに遷移する（図４の周期Ａ,Ｂ）。発振回路１０の出力信号Ｖdrvが第２レベルとしてのローレベルである期間（すなわち検出期間外）に第１矩形波信号Ｖ１が立ち上がっても、第２矩形波信号Ｖ２のレベル遷移は起こらない（図４の周期Ｃ）。すなわち、発振回路１０の出力信号Ｖdrvは、検出期間限定信号としても機能する。
【００３１】
クリア信号ＶCLRは、次の検出期間の開始前、すなわち次に発振回路１０の出力信号Ｖdrvが立ち上がる前にＱ端子（第２矩形波信号Ｖ２）を強制的にローレベル（初期レベル）にする。クリア信号ＶCLRは、図４に示すように、例えば発振回路１０の出力信号Ｖdrvの各周期の所定角度（例えば約350°）のところで立ち下がり、各周期の終わりに立ち上がるパルス信号とする。なお、クリア信号ＶCLRは、位相判定用信号Ｖjdgの立ち上がり後であれば、各周期において立ち下がるタイミングは特に限定されない。
【００３２】
位相判定回路２０は、エッジトリガタイプのフリップフロップとしての例えばＤ型フリップフロップからなり、第２矩形波信号Ｖ２をＤ入力とし、位相判定用信号Ｖjdgをクロック入力とし、Ｑ端子にセンサ出力信号Ｖoutを出力する。
【００３３】
位相判定用信号Ｖjdgは、図４に示すように、例えば発振回路１０の出力信号Ｖdrvの立ち上がりよりも所定角度（例えば11.25°）だけ遅れて立ち上がるパルス信号とする。なお、位相判定用信号Ｖjdgの立ち下がりタイミングは特に限定されないが、図４では発振回路１０の出力信号Ｖdrvの立ち上がりと同時に立ち下がるものとしている。
【００３４】
センサ出力信号Ｖoutは、位相判定用信号Ｖjdgの立ち上がり時にＤ入力である第２矩形波信号Ｖ２と同レベルになり、次の位相判定用信号Ｖjdgの立ち上がり時まで当該レベルを保持する（図４の周期Ｂ）。前述のように第２矩形波信号Ｖ２は各周期の終わりまでに強制的にローレベルとされるため、センサ出力信号Ｖoutは、各周期において位相判定用信号Ｖjdgの立ち上がり前に第２矩形波信号Ｖ２が立ち上がった場合（すなわち発振回路１０の出力信号Ｖdrvに対する第２矩形波信号Ｖ２の位相遅れが所定角度、例えば11.25°以内の場合）にのみ位相判定用信号Ｖjdgの立ち上がり時にハイレベルとなる（又はハイレベルを維持する）。なお、センサ出力信号Ｖoutのハイレベルはトナー無し、ローレベルはトナー有りに対応する。
【００３５】
本実施の形態では、従来は防ぐことの難しかった長周期ノイズによる誤判定を防止するのに有効である。長周期ノイズは、圧電素子５の端子電圧Ｖpが発振回路１０の出力信号Ｖdrvの周期よりも長い期間大きな値を示すノイズ（すなわち振幅が大きく周波数が発振回路１０の出力信号Ｖdrvよりも低い低周波ノイズ）である。長周期ノイズが印加されると、第１矩形波信号Ｖ１が複数周期に渡ってハイレベルとなる。長周期ノイズによる誤判定について比較例（図８）を参照して説明する。図８に示す比較例は、図３に示す第２矩形波信号発生回路１５を無くし、位相判定回路２０のＤ型フリップフロップのＤ入力を第１矩形波信号Ｖ１に変更したものである。長周期ノイズの印加により第１矩形波信号Ｖ１が複数周期に渡ってハイレベルとなった場合、図８の比較例の回路では、トナーが有っても位相判定用信号Ｖjdgの立ち上がり時にセンサ出力信号Ｖoutがハイレベル（トナー無し）となる。これに対し、図３に示す本実施の形態の回路では、第１矩形波信号Ｖ１の立ち上がりが任意の周期において位相判定用信号Ｖjdgの立ち上がり後であれば、第１矩形波信号Ｖ１が複数周期に渡ってハイレベルであっても第２矩形波信号Ｖ２は各周期において位相判定用信号Ｖjdgの立ち上がり前にハイレベルにならず、それゆえセンサ出力信号Ｖoutもハイレベルとはならない。
【００３６】
図５は、図３及び図８（比較例）の回路におけるシミュレーション結果を示すタイムチャートである。本シミュレーションは、発振回路１０の出力信号Ｖdrv及び圧電素子５の端子電圧Ｖpの波形を仮定し、図３及び図８（比較例）の回路においてどのようなセンサ出力信号Ｖoutが得られるかを確かめるものである。なお、図５において、圧電素子５の端子電圧Ｖpの波形には、トナーが無いときに現れる共振状態と、長周期ノイズとの双方を含めている。
【００３７】
図５から明らかなように、本実施の形態の回路（図３）では、長周期ノイズ印加時もセンサ出力信号Ｖoutはローレベルから変化しておらず、誤判定は生じない。一方、比較例の回路（図８）では、長周期ノイズ印加時にセンサ出力信号Ｖoutがハイレベルに遷移しており、誤判定が発生する。なお、共振状態では、本実施の形態及び比較例の双方でセンサ出力信号Ｖoutがハイレベルに遷移しており、トナーが無いことを検出できる。
【００３８】
本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。
【００３９】
(1) ノイズによる第１矩形波信号Ｖ１の立ち上がりが任意の周期において発振回路１０の出力信号Ｖdrvがローレベルの期間であれば、当該ノイズの影響が第２矩形波信号発生回路１５によってブロックされる（当該ノイズの影響が第２矩形波信号Ｖ２に現れない）ため、ノイズによって第１矩形波信号Ｖ１が複数周期に渡ってハイレベルとされた場合であっても誤判定を防止でき、従来と比較して振動や衝撃が印加された際の誤判定を減らす又は無くすことの可能なトナーセンサを実現可能である。
【００４０】
(2) ノイズによる第１矩形波信号Ｖ１の立ち上がりが任意の周期において発振回路１０の出力信号Ｖdrvがハイレベルの期間であっても位相判定用信号Ｖjdgの立ち上がり後であれば、当該ノイズの影響が位相判定回路２０によってブロックされる（当該ノイズの影響がセンサ出力信号Ｖoutに現れない）ため、誤判定を防止できる。この場合において、ノイズによって第１矩形波信号Ｖ１が複数周期に渡ってハイレベルとされたときは、第２矩形波信号Ｖ２が各周期の終わりまでに強制的にローレベルとされるため、やはり当該ノイズによる誤判定を防止できる（複数周期に跨る長周期ノイズによる影響は第２矩形波信号Ｖ２の最初の一周期にだけ現れるが、その後の周期には現れず、誤判定が防止される）。すなわち、従来は防ぐことが難しかった長周期ノイズによる誤判定の大部分を好適に防止することが可能となる。
【００４１】
(3) 位相比較とトナー有無判定をデジタル的に処理するので、ノイズ（衝撃波）の周波数成分について考察をする必要がなく、圧電素子５の形状の要因で外来ノイズの周波数成分と圧電素子５の共振周波数とが重なって分別が付かない条件下でも誤判定の防止が可能である。
【００４２】
(4) 大部分がデジタル回路で構成され、キャパシタや抵抗等の個別部品が少ないため、ＩＣ化に向いており低コスト化に有利である。
【００４３】
以下、長周期ノイズによる第１矩形波信号Ｖ１の立ち上がりが任意の周期において位相判定用信号Ｖjdgの立ち上がり前である場合にも誤判定を防止することが可能な実施の形態を説明する。
【００４４】
図６は、本発明のもう一つの実施の形態に係る粉体センサとしてのトナーセンサのブロック図である。本図は、図１と比較して、粉体有無判定回路３０を備え且つセンサ出力信号Ｖoutを粉体有無判定回路３０から出力する点で相違し、その他の点は同様である。以下、相違点を中心に説明する。
【００４５】
位相判定回路２０は、直近の連続するｎ回（但し「ｎ」はｎ≧２を満たす任意の整数）の比較結果（位相判定用信号Ｖjdgの位相と第２矩形波信号Ｖ２の位相との比較結果）を位相判定結果信号Ｖd1〜Ｖdnとして保持する。位相判定結果信号Ｖd1〜Ｖdnは位相判定回路２０から粉体有無判定回路３０に入力される。位相判定結果信号Ｖd1〜Ｖdnは、第２矩形波信号Ｖ２が位相判定用信号Ｖjdgに対して位相遅れであるか位相進みであるか（所定の判定条件を満たすか否か）によって異なるレベルとなる２値信号であり、判定が行われると順次更新される。
【００４６】
粉体有無判定回路３０は、入力された位相判定結果信号Ｖd1〜Ｖdnに基づいてトナーボックス内のトナーの有無を判定する。具体的には、位相判定結果信号Ｖd1〜Ｖdnの全てが位相判定用信号Ｖjdgに対する第２矩形波信号Ｖ２の位相進みを示したことを条件としてトナー無しと判定する（条件が満たされないときと異なるレベルのセンサ出力信号Ｖoutを出力する）。換言すれば、粉体有無判定回路３０は、位相判定回路２０での第２矩形波信号Ｖ２の位相進みの検出回数が連続してｎ回以上であることを条件としてトナー無しと判定する。
【００４７】
図７は、ｎ＝２の場合における、図６に示す第１矩形波信号発生回路１４、第２矩形波信号発生回路１５、位相判定回路２０、及び粉体有無判定回路３０の具体的構成例を示す回路図である。以下、図３との相違点を中心に説明する。
【００４８】
位相判定回路２０は、２段シフトレジスタを成すＤ型フリップフロップ２１,２２を有する。粉体有無判定回路３０は、２入力のＡＮＤゲートである。第２矩形波信号Ｖ２は、１段目のＤ型フリップフロップ２１のＤ入力端子に入力される。１段目のＤ型フリップフロップ２１のＱ出力端子は、２段目のＤ型フリップフロップ２２のＤ入力端子に接続される。Ｄ型フリップフロップ２１,２２のＣＬＫ端子には位相判定用信号Ｖjdgがそれぞれ入力され、Ｑ出力端子は粉体有無判定回路３０（２入力ＡＮＤゲート）の入力端子にそれぞれ接続される。
【００４９】
上記の回路構成によれば、Ｄ型フリップフロップ２１,２２は、位相判定用信号Ｖjdgの立ち上がり（ローレベルからハイレベルへのレベル遷移）時の第２矩形波信号Ｖ２のレベルを位相判定用信号Ｖjdgの立ち上がり２回分だけ順次記憶し、Ｑ出力端子から位相判定結果信号Ｖd1,Ｖd2として出力する。すなわち、シフトレジスタの最上段のＤ型フリップフロップ２１が位相比較回路として機能し、位相判定用信号Ｖjdgの立ち上がりごとにＤ型フリップフロップ２１での比較結果を後段のＤ型フリップフロップ２２に順次シフトして記憶、出力する。粉体有無判定回路３０は、Ｄ型フリップフロップ２１,２２のＱ出力端子の電圧が全てハイレベルであるときにセンサ出力信号Ｖoutをハイレベルとし、Ｄ型フリップフロップ２１,２２のＱ出力端子の電圧がいずれかでもローレベルであるときはセンサ出力信号Ｖoutをローレベルとする。
【００５０】
本実施の形態では、長周期ノイズによる第１矩形波信号Ｖ１の立ち上がりが任意の周期において位相判定用信号Ｖjdgの立ち上がり前である場合、Ｄ型フリップフロップ２１,２２の出力する位相判定結果信号Ｖd1,Ｖd2のいずれか一方はハイレベルとなるが、他方はローレベルであり（前述のように第２矩形波信号Ｖ２は各周期の終わりまでに強制的にローレベルとされるため）、センサ出力信号Ｖoutはローレベルのままである。すなわち、本実施の形態では図３の回路と比較してさらに誤判定を減じることが可能となる。
【００５１】
以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。
【００５２】
第２矩形波信号発生回路１５のＤ入力は、発振回路１０の出力信号Ｖdrvの立ち上がってから少なくとも位相判定用信号Ｖjdgが立ち上がるまでの期間にハイレベルとなるパルス信号であれば、発振回路１０の出力信号Ｖdrv以外の検出期間限定信号であってもよい。第２矩形波信号発生回路１５のＤ入力を位相判定用信号Ｖjdgが立ち上がり直後にローレベルとなる検出期間限定信号とすることで、第２矩形波信号発生回路１５によるノイズ影響除去効果を高めることができる。
【００５３】
もう一つの実施の形態における「ｎ」の値は、要求される仕様に応じて適宜設定すればよい。
【００５４】
検出対象の粉体は、実施の形態で例示のトナーに限定されず任意である。
【符号の説明】
【００５５】
５  圧電素子
１０  発振回路
１１  可変定電圧源
１２  電圧制御発振器
１３  分周器
１４  第１矩形波信号発生回路
１５  第２矩形波信号発生回路
１６  クリア信号発生回路
１７  位相判定用信号発生回路
２０  位相判定回路
２１,２２  Ｄ型フリップフロップ
３０  粉体有無判定回路
４１  コンパレータ
【図１】
0005472652.tif 000002
【図２】
0005472652.tif 000003
【図３】
0005472652.tif 000004
【図４】
0005472652.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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