JP3196046B2 - Powder fluidity detector - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、粉体の流動性を検出す
る装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for detecting powder fluidity.
【０００２】[0002]
【従来の技術】複写機やプリンタ等においては、感光体
に形成された潜像に、粉体からなるトナーを供給して現
像を行うため、現像器内に充填されたトナーを感光体に
向けて搬送し、また、磁性体からなるキャリアと混合し
て用いるものでは、現像器内でトナーをキャリアと攪拌
している。2. Description of the Related Art In a copying machine, a printer or the like, toner is supplied from a powder to a latent image formed on a photoreceptor for development. In the case where the toner is mixed with a carrier made of a magnetic material and used, the toner is agitated with the carrier in the developing device.
【０００３】その場合、トナー若しくはトナーとキャリ
アの混合物 (現像剤) の流動性が悪いと感光体への供給
量が低下したり、キャリアとの混合性が低下したりし
て、現像，転写能力が低下して画質が低下 (画像濃度の
ムラ等) することがある。そのようなときには、現像剤
の流動性を高めたり、現像，転写機能を高める等の補正
を行うことが望ましい。In such a case, if the fluidity of the toner or a mixture of the toner and the carrier (developer) is poor, the supply amount to the photoreceptor is reduced, or the mixing property with the carrier is reduced, so that the developing and transferring ability is reduced. And the image quality may deteriorate (image density unevenness, etc.). In such a case, it is desirable to make corrections such as enhancing the fluidity of the developer and enhancing the development and transfer functions.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来現
像剤の流動性を検出するものは存在しておらず、かかる
問題に対処できるものではなかった。また、一般的な粉
体の流動性の測定は、安息角の測定等の方法があるが、
かかる測定は時間が掛り、また、粉体を容器にいれたま
ま測定できるものではなかった。However, there has been no device for detecting the fluidity of the developer, and it has not been possible to cope with such a problem. In addition, the measurement of the fluidity of general powder, there is a method such as measurement of the angle of repose,
Such a measurement is time-consuming and cannot be performed while the powder is in a container.
【０００５】尚、トナーの残量を例えば縦波超音波を発
振させて検出するようなものは存在するが、あくまで、
残量の有無を検出するものに過ぎず、粉体の流動性を超
音波を利用して検出するようなものはなかった。そこ
で、本願出願人は、厚みずり振動を発生する圧電振動子
を用いることにより、粉体の流動性を検出できることを
発見した。There is a type of detecting the remaining amount of toner by oscillating longitudinal ultrasonic waves, for example.
It merely detects the presence or absence of the remaining amount, and there is no such device that detects the fluidity of the powder using ultrasonic waves. Thus, the present applicant has discovered that the fluidity of the powder can be detected by using a piezoelectric vibrator that generates thickness shear vibration.
【０００６】即ち、厚みずり振動を発生する圧電振動子
を、振動方向が粉体と平行になるようにして配設し、圧
電振動子を共振させると、粉体の流動性が低下している
ときは粘性抵抗の増大により共振周波数やインピーダン
スが変化してくるため、これらの変化を検出することに
より、粉体の流動性を検出しようとするものである。し
かしながら、共振周波数の変化により検出する方式にお
いては、例えばネットワークアナライザーにより圧電振
動子に交流信号を与えて共振させて、共振周波数の変化
を求めるような構成では、周波数を走査しながら圧電振
動子の共振周波数を測定することが面倒であるし、周波
数変化そのものも１％以下と非常に小さいため、精度が
要求される。また、ネットワークアナライザーは高価で
あり、装置も大掛かりとなって複写機やプリンタのトナ
ー等の流動性を検出するような場合、内蔵することが困
難で実用的でない。In other words, when a piezoelectric vibrator that generates thickness shear vibration is disposed so that the vibration direction is parallel to the powder, and the piezoelectric vibrator resonates, the fluidity of the powder decreases. At times, the resonance frequency and the impedance change due to the increase in the viscous resistance. Therefore, it is intended to detect the fluidity of the powder by detecting these changes. However, in the method of detecting the change in the resonance frequency, for example, in a configuration in which an AC signal is applied to the piezoelectric vibrator by a network analyzer to cause resonance, and the change in the resonance frequency is obtained, the piezoelectric vibrator is scanned while scanning the frequency. Measuring the resonance frequency is troublesome, and the frequency change itself is very small at 1% or less, so that accuracy is required. Also, the network analyzer is expensive and the device is too large to detect the fluidity of toner or the like in a copying machine or a printer.
【０００７】また、インピーダンスの変化により検出す
る方式においても、同様にネットワークアナライザーに
より圧電振動子に交流信号を与えて共振させて、入出力
振幅比を検出することで検出可能であるが、前記同様の
問題がある。圧電振動子と正確に同一の周波数の発振源
を用いれば、走査は必要なくなるが、精度を要求される
ため、やはりコスト高につく。[0007] In the method of detecting the impedance by a change in impedance, the network analyzer may similarly apply an AC signal to the piezoelectric vibrator to resonate the piezoelectric vibrator and detect the input / output amplitude ratio. There is a problem. If an oscillation source having exactly the same frequency as that of the piezoelectric vibrator is used, scanning is not necessary, but accuracy is required, which also increases the cost.
【０００８】更に、いずれの検出方式においても温度等
の外部要因の影響で圧電振動子の共振周波数そのものが
変化するような場合に粉体の流動性による変化と区別が
つかないという難点もある。本発明は、このような実状
に鑑みなされたもので、厚みずり振動を発生する圧電振
動子を用いて、より簡易、かつコンパクトな構成で粉体
の流動性を直接、かつ、容易に測定することができ、し
かも温度等の外部要因の影響を受けることなく安定した
検出性能が得られるようにした粉体の流動性検出装置を
提供することを目的とする。Further, in any of the detection methods, when the resonance frequency itself of the piezoelectric vibrator changes under the influence of an external factor such as temperature, it is difficult to distinguish from the change due to the fluidity of the powder. The present invention has been made in view of such a situation, and uses a piezoelectric vibrator that generates thickness shear vibration, directly and easily measures the fluidity of powder with a simpler and more compact configuration. It is another object of the present invention to provide a powder fluidity detection device capable of obtaining stable detection performance without being affected by external factors such as temperature.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】このため本発明にかかる
第１の粉体流動性の検出装置は、厚みずり振動を発生し
該振動方向と平行な面に粉体を接触させて配設された圧
電振動子を発振子とする第１の自励発振回路と、前記圧
電振動子と同一の機能，形態を有し、前記粉体と非接触
状態に配設された圧電振動子を発振子とする第２の自励
発振回路と、前記第１及び第２の自励発振回路の発振周
波数の差分を出力する差分検出回路と、を備え、前記第
１及び第２の自励発振回路の圧電振動子の共振状態にお
ける発振周波数の差分に基づいて前記粉体の流動性を検
出する構成とした。For this reason, a first powder fluidity detecting device according to the present invention is arranged such that a powder is brought into contact with a surface which generates thickness shear vibration and is parallel to the vibration direction. A first self-excited oscillation circuit using the piezoelectric vibrator as an oscillator, and a piezoelectric vibrator having the same function and form as the piezoelectric vibrator, and provided in a non-contact state with the powder. A second self-excited oscillation circuit, and a difference detection circuit that outputs a difference between the oscillation frequencies of the first and second self-excited oscillation circuits. The flowability of the powder is detected based on the difference between the oscillation frequencies in the resonance state of the piezoelectric vibrator.
【００１０】また、本発明にかかる第２の粉体流動性の
検出装置は、厚みずり振動を発生し該振動方向と平行な
面に粉体を接触させて配設された圧電振動子と、該圧電
振動子と同一の機能，形態を有する圧電振動子を発振子
とする自励発振回路と、該自励発振回路からの出力と該
出力を前記圧電振動子を介して吸収させた出力とを入力
し、前記粉体と接触する圧電振動子の共振状態での前記
両出力のレベルの比を検出するレベル比検出回路と、を
備え、前記両出力のレベルの比に基づいて前記粉体の流
動性を検出する構成とした。A second powder fluidity detection device according to the present invention comprises a piezoelectric vibrator which generates thickness shear vibration and contacts the powder on a surface parallel to the vibration direction, A self-excited oscillation circuit using a piezoelectric oscillator having the same function and form as the piezoelectric oscillator as an oscillator, an output from the self-excited oscillation circuit, and an output obtained by absorbing the output through the piezoelectric oscillator. And a level ratio detection circuit that detects a ratio of the levels of the two outputs in a resonance state of the piezoelectric vibrator that is in contact with the powder, and the level of the powder based on the ratio of the levels of the two outputs. It was configured to detect the fluidity of the material.
【００１１】[0011]
【作用】圧みずり振動を発生する圧電振動子の共振周波
数を圧電振動子に粉体が接触する場合と接触しない場合
とで比較すると、粉体の接触時は粉体の粘性抵抗により
直流抵抗が増大する分インピーダンスが増大するため、
粉体の非接触時より共振周波数が減少する。[Function] Comparing the resonance frequency of a piezoelectric vibrator that generates pressure vibration between the case where powder is in contact with the piezoelectric vibrator and the case where powder is not in contact, the direct current resistance due to the viscous resistance of the powder during powder contact Because the impedance increases as the
The resonance frequency is lower than when the powder is not in contact.
【００１２】また、粉体の流動性が低下するほど粘性抵
抗が増大するため、粉体に接触する圧電振動子の共振周
波数は減少する。そして、前記第１の粉体流動性検出装
置において、前記第１の自励発振回路は、前記粉体に接
触する圧電振動子の共振周波数を有し、第２の自励発振
回路の共振周波数は同一の圧電振動子が粉体に接触しな
いときの基準となる共振周波数に一致するため、差分検
出回路で検出される第１及び第２の自励発振回路の共振
状態での周波数の差分に基づいて粉体の流動性を求める
ことができる。Further, as the fluidity of the powder decreases, the viscous resistance increases, so that the resonance frequency of the piezoelectric vibrator in contact with the powder decreases. In the first powder fluidity detection device, the first self-excited oscillation circuit has a resonance frequency of a piezoelectric vibrator in contact with the powder, and a resonance frequency of a second self-excited oscillation circuit. Is equal to the resonance frequency that is the reference when the same piezoelectric vibrator does not come into contact with the powder, so that the difference between the frequencies of the first and second self-excited oscillation circuits in the resonance state detected by the difference detection circuit is The fluidity of the powder can be determined on the basis of this.
【００１３】また、２つの圧電振動子が同一の機能，形
態を有したものが使用されるため、温度変化等の外部要
因により共振周波数が変化したような場合でも、粉体流
動性の検出精度への影響を回避できる。一方、共振状態
にある圧電振動子が入力された振動出力を吸収するレベ
ルは、圧電振動子が粉体と接触しているときは、粉体と
接触していないとき (空気と接触) に比較して、粉体の
粘性抵抗によって小さく、また、粉体の流動性が低下し
て粘性抵抗が増大するに従って吸収レベルは減少する。Further, since two piezoelectric vibrators having the same function and form are used, even if the resonance frequency changes due to an external factor such as a temperature change, the detection accuracy of the powder fluidity can be improved. Can be avoided. On the other hand, the level at which the piezoelectric vibrator in resonance absorbs the input vibration output is higher when the piezoelectric vibrator is in contact with the powder than when it is not in contact with the powder (contact with air). Then, the absorption level is reduced by the viscosity resistance of the powder, and decreases as the fluidity of the powder decreases and the viscosity resistance increases.
【００１４】そして、第２の粉体流動性検出装置におい
て、前記自励発振回路からの出力のレベルは、粉体と接
触する圧電振動子が粉体と接触していない場合の共振状
態での出力レベル (基準レベル) に等しく、また、粉体
に接触する圧電振動子を介して取り出される出力のレベ
ル (被検出レベル) は、前記第１の出力レベルから該圧
電振動子によって吸収された分減少したレベルであり、
粉体の流動性が低下するほど吸収による減少が大きくな
る。In the second powder fluidity detecting device, the level of the output from the self-excited oscillation circuit is determined in a resonance state when the piezoelectric vibrator in contact with the powder is not in contact with the powder. The output level (detected level) equal to the output level (reference level) and taken out through the piezoelectric vibrator in contact with the powder is the amount of power absorbed by the piezoelectric vibrator from the first output level. Reduced level,
As the fluidity of the powder decreases, the decrease due to absorption increases.
【００１５】したがって、レベル比検出回路で検出され
た基準レベルに対する被検出レベルの比 (インピーダン
ス変化に相当する) に基づいて粉体の流動性を求めるこ
とができる。このものにおいても、２つの圧電振動子が
同一の機能，形態を有したものが使用されるため、温度
変化等の外部要因により共振周波数が変化したような場
合でも、粉体流動性の検出精度への影響を回避できる。Therefore, the fluidity of the powder can be obtained based on the ratio of the detected level to the reference level detected by the level ratio detecting circuit (corresponding to a change in impedance). Also in this case, since two piezoelectric vibrators having the same function and form are used, even when the resonance frequency changes due to an external factor such as a temperature change, the detection accuracy of the powder fluidity can be improved. Can be avoided.
【００１６】[0016]
【実施例】以下に本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。図１は、圧電振動子の振動方向を示したものであ
り、該振動の方向は電界印加する方向と結晶の方向によ
って幾つか選択が可能であり、従来の前記トナー残量セ
ンサの場合は、ホッパー内のトナーの圧力を検出するも
のであり、振動方向は(Ｂ) に示すようにトナーと圧電
振動子の境界面に対して垂直である。つまり、厚み振動
(縦波振動) を発生するものであった。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows the direction of vibration of the piezoelectric vibrator. The direction of the vibration can be selected in several ways depending on the direction in which the electric field is applied and the direction of the crystal. In the case of the conventional toner remaining amount sensor, The pressure of the toner in the hopper is detected, and the vibration direction is perpendicular to the boundary between the toner and the piezoelectric vibrator as shown in FIG. In other words, thickness vibration
(Longitudinal wave vibration).
【００１７】これに対し、本発明で使用する圧電振動子
は、トナー等粉体の流動性を検出するものであり、振動
方向は、同図 (Ａ) に示すように、粉体との接触面つま
り境界面に対して平行である。つまり厚みずり振動 (横
波振動) を発生する。図２は、前記厚みずり振動を発生
する圧電振動子の電気的なインピーダンスを等価的に示
した図である。圧電振動子１は、厚さや素材の性質によ
って決まる固有周波数に対して機械的な振動を発生し、
そのときの素子の電気的なインピーダンスが図示のよう
に近似される。On the other hand, the piezoelectric vibrator used in the present invention detects the fluidity of powder such as toner, and the vibration direction is determined by contact with the powder as shown in FIG. Parallel to the plane or interface. In other words, shear shear vibration (shear wave vibration) is generated. FIG. 2 is a diagram equivalently showing the electrical impedance of the piezoelectric vibrator that generates the thickness shear vibration. The piezoelectric vibrator 1 generates mechanical vibration at a natural frequency determined by the thickness and the properties of the material,
The electrical impedance of the element at that time is approximated as shown.
【００１８】前記電気的なインピーダンスは、圧電振動
子表面の媒質の影響を受ける。振動方向が縦の場合は、
媒質の圧力によってインピーダンスが変化する。前記従
来のトナー残量センサや液面センサ等は、この原理を利
用したものである。一方、前記圧電振動子１のように、
発生する厚みずり振動の振動方向を境界面に対して平行
とした場合のインピーダンスは該境界面に接触する媒質
の粘性によって変化する。従来は、粉体の性質に対する
これらインピーダンスの変化は調べられていなかった
が、本願出願人は厚みずり振動を発生する圧電振動子の
インピーダンスが振動方向と平行な境界面に接触する粉
体の流動性によっても変化することを発見し、そのこと
を利用して、前記境界面に粉体が接触していない時の電
気的特性と、粉体が接触した時の電気的特性の変化に基
づいて粉体の流動性を定量的に表す方法を見出した。The electric impedance is affected by the medium on the surface of the piezoelectric vibrator. If the vibration direction is vertical,
The impedance changes depending on the pressure of the medium. The above-mentioned conventional toner remaining amount sensor, liquid level sensor and the like use this principle. On the other hand, like the piezoelectric vibrator 1,
When the direction of the generated thickness shear vibration is parallel to the boundary surface, the impedance changes depending on the viscosity of the medium in contact with the boundary surface. Heretofore, the change of these impedances with respect to the properties of the powder has not been investigated, but the applicant of the present invention has found that the impedance of the piezoelectric vibrator that generates the thickness shear vibration is caused by the flow of the powder that contacts the interface parallel to the vibration direction. It is also found that it changes depending on the property, and by utilizing that fact, based on the electrical characteristics when the powder is not in contact with the boundary surface, based on the change in the electrical characteristics when the powder contacts A method for quantitatively expressing the fluidity of powder has been found.
【００１９】具体的に圧電振動子１の粉体接触前後にお
ける電気的特性の変化を測定する方法として、以下のよ
うな方法が挙げられる。 共振周波数の変化を測定する。 インピーダンスの絶対値そのものの変化を測定す
る。 上記の方法を用いた装置の実施例を、図に基づいて説
明する。Specifically, the following method can be used as a method for measuring a change in electrical characteristics of the piezoelectric vibrator 1 before and after powder contact. Measure the change in resonance frequency. The change in the absolute value of the impedance itself is measured. An embodiment of an apparatus using the above method will be described with reference to the drawings.
【００２０】図３において、厚みずり振動を発生する圧
電振動子１は、水晶振動子１ａの表裏両面にクロム等を
蒸着して電極１ｂを形成した構造を有しており、一方の
電極面をトナー等の粉体に接触させるようにトナーホッ
パーの外壁等に装着されている。図４に示すように圧電
振動子１が粉体に接触していないときの共振周波数ｆ
0(基準周波数) に対して粉体に接触したときの共振周波
数ｆ0 ’は僅かに変化する。また、粉体の流動性が低下
するに従って粘性抵抗が増大するため、図５に示すよう
に前記共振周波数ｆ0 ’の基準周波数ｆ0 からのズレΔ
ｆ0 (＝ｆ0 −ｆ 0 ’) は増大する。このズレΔｆ0 は
前記ネットワークアナライザー等の高級な計測器を用い
ることにより測定できるが、圧電振動子１の共振周波数
を測定する必要があり、周波数変化そのものも１％以下
と非常に小さいため精度が要求される。ネットワークア
ナライザーは、精度を満たすものではあるが、操作が面
倒であること、コスト高につくこと、装置が大掛かりで
複写機やプリンタ等にコンパクトに内蔵できず、更に温
度等の外部要因の影響を受ける等の難点がある。In FIG. 3, the pressure at which the thickness shear vibration occurs is shown.
The electric vibrator 1 has chrome or the like on both sides of the crystal vibrator 1a.
The electrode 1b is formed by vapor deposition.
Touch the toner hopper so that the electrode surface contacts powder such as toner.
It is mounted on the outer wall of the par. As shown in FIG.
Resonant frequency f when vibrator 1 is not in contact with powder
0Resonance frequency when contacting powder with respect to (reference frequency)
Number f0'Changes slightly. Also, the fluidity of the powder decreases
As the viscosity increases, the viscous drag increases as shown in FIG.
The resonance frequency f0’Reference frequency f0Deviation from Δ
f0 (= F0−f 0') Increases. This deviation Δf0Is
Using a high-end measuring instrument such as the network analyzer
The resonance frequency of the piezoelectric vibrator 1 can be measured by
Must be measured, and the frequency change itself is 1% or less.
Accuracy is required because it is very small. Network
Nalizers satisfy accuracy, but are difficult to operate.
Costly, expensive, and expensive equipment
It cannot be built compactly into copiers and printers.
There are difficulties such as being affected by external factors such as degree.
【００２１】図６に示す本実施例装置は、上記種々の難
点を解決したものである。図において、粉体流動体セン
サとしての圧電振動子１を用いて自励発振回路11を形成
すると共に、該圧電振動子１と同一の材料，形状で形成
されて同一の機能，形態を有する圧電振動子21を用いて
同一の自励発振回路22を並列に接続し、これら２組の自
励発振回路11，22からの信号出力を位相分別回路23に入
力する。自励発振回路は図４の共振点 (図で谷にあたる
部分) で発振を起こす。前記自励発振回路22における圧
電振動子21には粉体を接触させないため、該圧電振動子
21の発振周波数は粉体が接触しないときの圧電振動子１
の発振周波数ｆ0 と一致し、また、圧電振動子１は粉体
接触時の周波数ｆ0 を発振する。そして、これら２つの
発振周波数ｆ0 ，ｆ0 ’を入力した位相分別回路34から
は、これら発振周波数ｆ0 ，ｆ0 ’の差分Δｆ0 (＝ｆ
0 −ｆ0 ’) の周波数を持つ信号が出力されるので、該
周波数Δｆ0 の測定によって粉体の流動性を検出するこ
とができる。本実施例では、位相分別回路23が差分検出
回路に相当する。The apparatus of this embodiment shown in FIG. 6 solves the above-mentioned various difficulties. In the figure, a self-excited oscillation circuit 11 is formed using a piezoelectric vibrator 1 as a powder fluid sensor, and a piezoelectric vibrator formed of the same material and shape as the piezoelectric vibrator 1 and having the same function and form. The same self-excited oscillation circuit 22 is connected in parallel using the vibrator 21, and the signal outputs from these two sets of self-excited oscillation circuits 11 and 22 are input to the phase classification circuit 23. The self-excited oscillation circuit oscillates at the resonance point in FIG. 4 (the part corresponding to the valley in the figure). Since the powder is not brought into contact with the piezoelectric vibrator 21 in the self-excited oscillation circuit 22, the piezoelectric vibrator
The oscillation frequency of 21 is the piezoelectric vibrator 1 when the powder does not contact.
The match the oscillation frequency f 0, the piezoelectric vibrator 1 oscillates a frequency f 0 during the powder contact. Then, from the phase classification circuit 34 to which these two oscillation frequencies f 0 , f 0 ′ are input, the difference Δf 0 (= f 0) between these oscillation frequencies f 0 , f 0 ′ is obtained.
Since a signal having a frequency of 0− f 0 ′) is output, the fluidity of the powder can be detected by measuring the frequency Δf 0 . In the present embodiment, the phase classification circuit 23 corresponds to a difference detection circuit.
【００２２】かかる構成とすれば、走査によって共振さ
せる必要もなく、自動的に共振状態が得られ、回路構成
も簡易でコンパクトかつ低コストに製造できる。したが
って、複写機やプリンタ等に内蔵して装着するようなこ
とも容易に行える。また、２つの圧電振動子１，21は同
一の機能，形態を有するため、温度等の外部要因が変化
しても同一の動作を行うため、粉体の流動性の検出精度
が影響を受けることがなく、また、振動子の個体差も自
動的に補償され、常に安定した精度を確保できる。With this configuration, it is not necessary to resonate by scanning, a resonance state is automatically obtained, and the circuit configuration can be manufactured simply, compactly and at low cost. Therefore, it can be easily mounted in a copier, a printer, or the like. Also, since the two piezoelectric vibrators 1 and 21 have the same function and form, they perform the same operation even when external factors such as temperature change, so that the accuracy of detecting the fluidity of the powder is affected. In addition, individual differences of the oscillators are automatically compensated, and stable accuracy can always be ensured.
【００２３】尚、粉体流動性センサとしての圧電振動子
を用いた自励発振回路を１個のみ設け、該自励発振回路
から発振された信号の周波数を周波数カウント回路によ
ってカウントするような構成としても、粉体流動性の検
出は可能ではあるが、かかる構成では、外部要因の変化
による影響を受け、また振動子の個体差を補償するため
に予め基準となる周波数を記憶しておく必要がある等の
問題がある。A configuration in which only one self-excited oscillation circuit using a piezoelectric vibrator as a powder fluidity sensor is provided, and the frequency of a signal oscillated from the self-excited oscillation circuit is counted by a frequency counting circuit. Although it is possible to detect the powder fluidity, in such a configuration, it is necessary to store a reference frequency in advance in order to compensate for the individual difference of the vibrator, which is affected by changes in external factors. Problem.
【００２４】次に、前記方法を使用した実施例につい
て図に基づいて説明する。ネットワークアナライザーか
ら粉体に接触する圧電振動子に交流信号を出力し、該交
流信号の周波数を走査していき、圧電振動子が共振して
交流信号を吸収する点を測定すると、粉体の流動性と共
振周波数における入出力振幅比 (ネットワークアナライ
ザーへの入力振幅／ネットワークアナライザーからの出
力振幅) の関係は図４に示したようになる。Next, an embodiment using the above method will be described with reference to the drawings. An AC signal is output from the network analyzer to the piezoelectric vibrator in contact with the powder, the frequency of the AC signal is scanned, and the point at which the piezoelectric vibrator resonates and absorbs the AC signal is measured. FIG. 4 shows the relationship between the input / output amplitude ratio (input amplitude to the network analyzer / output amplitude from the network analyzer) at the resonance frequency and the resonance frequency.
【００２５】即ち、粉体 (媒質) との接触がないときの
吸収点 (共振点) における入出力振幅比がＡ、粉体が接
触しているときの吸収点における入出力振幅比がＢとな
って求められる。ここで、粉体が接触している場合は、
粉体の粘性抵抗が粉体が接触していない場合、つまり空
気と接触しているので空気の粘性抵抗と比較して極めて
大きいため、インピーダンスが大きく吸収率が低下する
ため入出力振幅比Ｂは、Ａに比較して充分小さい値 (絶
対値) となる。That is, the input / output amplitude ratio at the absorption point (resonance point) when there is no contact with the powder (medium) is A, and the input / output amplitude ratio at the absorption point when the powder is in contact is B. Is required. Here, if the powder is in contact,
When the viscous resistance of the powder is not in contact with the powder, that is, because it is in contact with air, it is extremely large compared to the viscous resistance of air. , A, a sufficiently small value (absolute value).
【００２６】また、粉体の流動性が低下すると粘性抵抗
が増大するため、図７に示すように圧電振動子での吸収
率が増大して入出力振幅比Ｂは更に減少する。このこと
を利用して、粉体非接触時の入出力振幅比Ａに対する粉
体接触時の入出力振幅比Ｂの比 (＝Ｂ／Ａ) を検出する
ことによって粉体の流動性を数量的に求めることができ
る。When the fluidity of the powder decreases, the viscous resistance increases. Therefore, as shown in FIG. 7, the absorption rate of the piezoelectric vibrator increases, and the input / output amplitude ratio B further decreases. By utilizing this fact, the ratio of the input / output amplitude ratio B at the time of powder contact to the input / output amplitude ratio A at the time of non-contact of the powder (= B / A) is detected to quantitatively determine the fluidity of the powder. Can be sought.
【００２７】この場合も、前記ネットワークアナライザ
ーを用いて得られた入出力振幅比から粉体の流動性を検
出することが可能であるが、周波数の差分から検出する
場合と同様操作が面倒であること、コスト高につくこ
と、装置が大掛かりになること外部要因の影響を受ける
等の問題がある。図８は、前記問題を解決した本実施例
装置の回路を示したもので、圧電振動子31及びトランジ
スタ等からなる増幅回路を含んで構成される自励発振回
路32から発振された交流信号を、バッファ33を介してそ
のまま割算回路34に入力すると共に、バッファ35を介し
た信号を圧電振動子１で吸収された後割算回路34に入力
する。割算回路34は、前記各信号を夫々積分した値を割
算して入出力振幅比の信号として出力する。また、発振
回路の圧電振動子31と流動性センサとして機能する圧電
振動子１とを同一材料，同一形状のものを使用する。In this case as well, the fluidity of the powder can be detected from the input / output amplitude ratio obtained using the network analyzer, but the operation is troublesome as in the case of detecting from the difference in frequency. There are problems such as high cost, large size of the apparatus, and the influence of external factors. FIG. 8 shows a circuit of the device according to the present embodiment in which the above-mentioned problem is solved. An AC signal oscillated from a self-excited oscillation circuit 32 including an amplifying circuit including a piezoelectric vibrator 31 and a transistor is used. , Is input to the dividing circuit 34 as it is via the buffer 33, and the signal passed through the buffer 35 is absorbed by the piezoelectric vibrator 1 and then input to the dividing circuit 34. The dividing circuit 34 divides a value obtained by integrating each of the signals, and outputs the result as a signal having an input / output amplitude ratio. Further, the piezoelectric vibrator 31 of the oscillation circuit and the piezoelectric vibrator 1 functioning as a fluidity sensor have the same material and the same shape.
【００２８】かかる回路においても、前記実施例同様走
査が不要で自動的に共振状態が得られ、回路構成が簡易
でコンパクトかつ低コストに製造でき、複写機やプリン
タ等への内蔵も容易である。また、自励発振回路32の圧
電振動子31と流動性センサとして機能する圧電振動子１
とが同一機能，形態を有しているので同様に温度等の外
部要因の変動や固体差を補償することができる。本実施
例においては、割算回路34がレベル比検出回路に相当す
る。In such a circuit, as in the above-described embodiment, scanning is not required and a resonance state is automatically obtained, the circuit configuration is simple, the circuit can be manufactured at a low cost, and it can be easily incorporated in a copying machine, a printer, or the like. . Further, the piezoelectric vibrator 31 of the self-excited oscillation circuit 32 and the piezoelectric vibrator 1 functioning as a fluidity sensor
Since they have the same function and form, fluctuations in external factors such as temperature and individual differences can be similarly compensated. In the present embodiment, the division circuit 34 corresponds to a level ratio detection circuit.
【００２９】[0029]
【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、圧電振動子の共振周波数の変化又はインピーダンス
の変化を検出することにより、ネットワークアナライザ
ー等の高価な装置を用いることなく、粉体の流動性を容
易に検出でき、コンパクトに形成できるため、複写機や
プリンタのトナー等の流動性検出を行う場合でも、容易
に装着できる。As described above, according to the present invention, by detecting a change in the resonance frequency or a change in the impedance of the piezoelectric vibrator, it is possible to use a powder analyzer without using an expensive apparatus such as a network analyzer. Since the fluidity can be easily detected and the device can be formed compactly, it can be easily mounted even when the fluidity of a toner of a copying machine or a printer is detected.
【００３０】また、圧電振動子の共振周波数の変化によ
って粉体流動性を検出する発明においては、２つの振動
子を同一の機能を有するものを用いる構成としたことに
より温度等の影響で共振周波数そのものが変化したよう
な場合でも、粉体流動性の検出精度への影響を回避でき
る。In the invention for detecting powder fluidity by a change in the resonance frequency of a piezoelectric vibrator, the two vibrators have the same function, so that the resonance frequency is affected by the temperature and the like. Even if it changes, it is possible to avoid the influence on the detection accuracy of the powder fluidity.
【図１】本発明に使用する厚みずり振動を発生する圧電
振動子と厚み振動を発生する圧電振動子との振動方向の
相違を説明するための斜視図FIG. 1 is a perspective view for explaining a difference in a vibration direction between a piezoelectric vibrator generating thickness shear vibration and a piezoelectric vibrator generating thickness vibration used in the present invention.
【図２】本発明に使用する圧電振動子の等価回路を示す
回路図FIG. 2 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of a piezoelectric vibrator used in the present invention.
【図３】本発明の第１の方法を用いた実施例に使用する
圧電振動子の装着状態を示す断面図FIG. 3 is a cross-sectional view showing a mounted state of a piezoelectric vibrator used in an example using the first method of the present invention.
【図４】同上実施例における圧電振動子の発振周波数と
入出力振幅比との関係を示す図FIG. 4 is a diagram showing a relationship between an oscillation frequency and an input / output amplitude ratio of the piezoelectric vibrator in the embodiment.
【図５】同上実施例の粉体の流動性と圧電振動子の信号
吸収レベルとの関係を示す図FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the fluidity of the powder and the signal absorption level of the piezoelectric vibrator of the embodiment.
【図６】本発明の第１の実施例の回路図FIG. 6 is a circuit diagram of a first embodiment of the present invention.
【図７】粉体の流動性と圧電振動子の共振周波数との関
係を示す図FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the fluidity of powder and the resonance frequency of a piezoelectric vibrator.
【図８】本発明の第２の実施例の回路図FIG. 8 is a circuit diagram of a second embodiment of the present invention.
１ 圧電振動子 21，31 圧電振動子 22，32 自励発振回路 23 位相分離回路 34 割算回路 1 Piezoelectric vibrators 21, 31 Piezoelectric vibrators 22, 32 Self-excited oscillation circuit 23 Phase separation circuit 34 Division circuit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−114981（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−121072（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−37592（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−158353（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−71871（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−176567（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 11/00 - 11/16 G03G 15/08 G01N 3/00 - 3/62 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-55-114981 (JP, A) JP-A-58-121072 (JP, A) JP-A-3-37592 (JP, A) JP-A 61-61 158353 (JP, A) JP-A-63-71871 (JP, A) JP-A-61-176567 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01N 11 / 00-11 / 16 G03G 15/08 G01N 3/00-3/62 JICST file (JOIS)
Claims (2)
面に粉体を接触させて配設された圧電振動子を発振子と
する第１の自励発振回路と、前記圧電振動子と同一の機
能，形態を有し、前記粉体と非接触状態に配設された圧
電振動子を発振子とする第２の自励発振回路と、前記第
１及び第２の自励発振回路の発振周波数の差分を検出す
る差分検出回路と、を備え、前記第１及び第２の自励発
振回路の圧電振動子の共振状態における発振周波数の差
分に基づいて前記粉体の流動性を検出する構成としたこ
とを特徴とする粉体の流動性検出装置。1. A first self-excited oscillating circuit comprising a piezoelectric vibrator, which is a piezoelectric vibrator, which is arranged by causing powder to contact a surface parallel to the vibration direction and generating a shear vibration, and said piezoelectric vibrator. A second self-excited oscillating circuit having the same function and configuration as the above, and using a piezoelectric vibrator disposed in a non-contact state with the powder as an oscillator; and the first and second self-excited oscillating circuits. A difference detection circuit for detecting a difference between the oscillation frequencies of the first and second self-excited oscillation circuits, and detects the fluidity of the powder based on a difference between the oscillation frequencies of the piezoelectric vibrators in the resonance state of the first and second self-excited oscillation circuits. A fluidity detection device for a powder, characterized in that the device is configured to perform the following.
面に粉体を接触させて配設された圧電振動子と、該圧電
振動子と同一の機能，形態を有する圧電振動子を発振子
とする自励発振回路と、該自励発振回路からの出力と該
出力を前記圧電振動子を介して吸収させた出力とを入力
し、前記粉体と接触する圧電振動子の共振状態での前記
両出力のレベル比を検出するレベル比検出回路と、を備
え、前記両振動出力のレベル比に基づいて前記粉体の流
動性を検出する構成としたことを特徴とする粉体の流動
性検出装置。2. A piezoelectric vibrator having thickness shear vibration generated by contacting powder on a surface parallel to the vibration direction, and a piezoelectric vibrator having the same function and form as the piezoelectric vibrator. A self-excited oscillation circuit serving as an oscillator, and an output from the self-excited oscillation circuit and an output obtained by absorbing the output through the piezoelectric vibrator, and a resonance state of the piezoelectric vibrator in contact with the powder. A level ratio detection circuit that detects a level ratio between the two outputs, and a configuration that detects the fluidity of the powder based on the level ratio between the two vibration outputs. Fluidity detector.
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|---|---|---|---|
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