JP2001116686A - トナー濃度検知センサ - Google Patents
トナー濃度検知センサInfo
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- JP2001116686A JP2001116686A JP29561599A JP29561599A JP2001116686A JP 2001116686 A JP2001116686 A JP 2001116686A JP 29561599 A JP29561599 A JP 29561599A JP 29561599 A JP29561599 A JP 29561599A JP 2001116686 A JP2001116686 A JP 2001116686A
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- G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
- G03G15/00—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
- G03G15/06—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing
- G03G15/10—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a liquid developer
- G03G15/104—Preparing, mixing, transporting or dispensing developer
- G03G15/105—Detection or control means for the toner concentration
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 トナー濃度検知センサにおける、光学材料表
面へのトナーの付着を、光透過性、及び液体現像剤の性
能を損なうことなく防止する。 【解決手段】 液体現像剤に接し、かつ光路に配置され
た光学材料12表面に、オルガノシラン化合物（最も好適
には長鎖アルキル基またはフッ素を含む有機官能基を有
するシラン化合物）を用いて、ナノメータないしオング
ストローム単位の極薄い、光透過性に優れた化学吸着膜
17をシロキサン結合を介して設けることにより、防汚性
に優れたトナー濃度検知センサを提供する。
面へのトナーの付着を、光透過性、及び液体現像剤の性
能を損なうことなく防止する。 【解決手段】 液体現像剤に接し、かつ光路に配置され
た光学材料12表面に、オルガノシラン化合物（最も好適
には長鎖アルキル基またはフッ素を含む有機官能基を有
するシラン化合物）を用いて、ナノメータないしオング
ストローム単位の極薄い、光透過性に優れた化学吸着膜
17をシロキサン結合を介して設けることにより、防汚性
に優れたトナー濃度検知センサを提供する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液体現像剤を用い
て現像を行なうＰＰＣ複写機、静電プリンタ等のような
湿式現像静電記録装置で使用するトナー濃度検知センサ
に関し、より詳しくは、記録装置の光透過性、及び液体
現像剤の性能を損なうことなく、光学材料表面へのトナ
ーの付着を防止して、現像液中のトナー濃度を正確に検
知するためのトナー濃度検知センサに関する。
て現像を行なうＰＰＣ複写機、静電プリンタ等のような
湿式現像静電記録装置で使用するトナー濃度検知センサ
に関し、より詳しくは、記録装置の光透過性、及び液体
現像剤の性能を損なうことなく、光学材料表面へのトナ
ーの付着を防止して、現像液中のトナー濃度を正確に検
知するためのトナー濃度検知センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、湿式現像静電記録装置において
は、現像剤として、石油系脂肪族炭化水素溶媒からなる
担体液中に、顔料、樹脂を主成分とするトナーを分散さ
せたものが使用されている。石油系脂肪族炭化水素溶媒
としては、例えば、エクソン社製のアイソパーＥ、Ｇ、
Ｈ、Ｌ、Ｋ、Ｍやノーパー12、シェル石油社製のシェル
ゾール71、ソルベッソ150 等が知られている。また、使
用される顔料としては、カーボンブラック、アゾ系顔
料、多環式系顔料等がある。このような液体現像剤を使
用した静電記録装置では、記録動作に伴って、現像剤中
のトナー濃度が変化し、その結果、画像濃度も変動す
る。従って、現像剤を添加してその濃度を一定に保つた
めには現像剤中のトナー濃度を検出することが必要で、
トナー濃度の検出方法は従来より数多く知られている。
トナー濃度を制御する方法としては、光学的な濃度検出
手段を用いたものが一般的である。
は、現像剤として、石油系脂肪族炭化水素溶媒からなる
担体液中に、顔料、樹脂を主成分とするトナーを分散さ
せたものが使用されている。石油系脂肪族炭化水素溶媒
としては、例えば、エクソン社製のアイソパーＥ、Ｇ、
Ｈ、Ｌ、Ｋ、Ｍやノーパー12、シェル石油社製のシェル
ゾール71、ソルベッソ150 等が知られている。また、使
用される顔料としては、カーボンブラック、アゾ系顔
料、多環式系顔料等がある。このような液体現像剤を使
用した静電記録装置では、記録動作に伴って、現像剤中
のトナー濃度が変化し、その結果、画像濃度も変動す
る。従って、現像剤を添加してその濃度を一定に保つた
めには現像剤中のトナー濃度を検出することが必要で、
トナー濃度の検出方法は従来より数多く知られている。
トナー濃度を制御する方法としては、光学的な濃度検出
手段を用いたものが一般的である。
【０００３】例えば図４に示すように、湿式現像静電記
録装置の所要箇所に、液体現像液の流路を形成するため
のハウジング11を設置し、該ハウジング11を貫通するよ
うに１対の光学材料12をその間に間隙が生ずるように配
置し、更に該光学材料12の両端に発光素子13及び受光素
子14を設置してトナー濃度検知センサ15が構成される。
このハウジング11内に液体現像液を流しながら発光素子
13から光を現像液に照射すると、この光が現像剤中及び
光学材料12を透過し、フォトダイオード等の受光素子に
入射する。現像液中のトナー量が減少すると光が透過し
やすくなって光の入射量が増加する。その場合には現像
液中にトナーを溶解して現像液中のトナー量が一定に保
たれるように現像剤濃度を制御する。
録装置の所要箇所に、液体現像液の流路を形成するため
のハウジング11を設置し、該ハウジング11を貫通するよ
うに１対の光学材料12をその間に間隙が生ずるように配
置し、更に該光学材料12の両端に発光素子13及び受光素
子14を設置してトナー濃度検知センサ15が構成される。
このハウジング11内に液体現像液を流しながら発光素子
13から光を現像液に照射すると、この光が現像剤中及び
光学材料12を透過し、フォトダイオード等の受光素子に
入射する。現像液中のトナー量が減少すると光が透過し
やすくなって光の入射量が増加する。その場合には現像
液中にトナーを溶解して現像液中のトナー量が一定に保
たれるように現像剤濃度を制御する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】光学的なトナー濃度検
知センサで使用される、現像剤と接触しかつ光路に配置
される光学材料には、現像剤に対する耐性、及び光の透
過性が高いことが要求され、このような条件を満たす材
料として、ガラス、プラスチック等の材料が一般的に用
いられている。これらの光学材料12表面には、図５に示
す通り、多数の水酸基16が存在するものがあり、極性及
び水素結合に伴う表面エネルギーが極めて大きいため、
現像剤と長時間接触することにより、顔料、樹脂及び電
荷制御剤等の現像剤中に含まれる成分が物理吸着し、光
学材料の表面が汚れる。
知センサで使用される、現像剤と接触しかつ光路に配置
される光学材料には、現像剤に対する耐性、及び光の透
過性が高いことが要求され、このような条件を満たす材
料として、ガラス、プラスチック等の材料が一般的に用
いられている。これらの光学材料12表面には、図５に示
す通り、多数の水酸基16が存在するものがあり、極性及
び水素結合に伴う表面エネルギーが極めて大きいため、
現像剤と長時間接触することにより、顔料、樹脂及び電
荷制御剤等の現像剤中に含まれる成分が物理吸着し、光
学材料の表面が汚れる。
【０００５】また、液体現像剤の担体液としては石油系
脂肪族炭化水素等の無極性担体液が用いられるため、極
性及び水素結合によるトナーと光学材料間に働く相互作
用は極めて大きなものとなる。その結果、光透過率が低
下し、トナー濃度が低い時でも濃度が高い時と同レベル
の信号が検出されるため、トナー濃度が低く制御され、
記録濃度の低下を引き起こす。このような現像剤による
光学材料表面の汚れを防ぐため、実願昭63−040351号明
細書では発光及び受光面を清掃する機構を設けている。
しかし、このようなメカニズムはコスト的に不利であ
り、センサが大型化するという問題点を有している。
脂肪族炭化水素等の無極性担体液が用いられるため、極
性及び水素結合によるトナーと光学材料間に働く相互作
用は極めて大きなものとなる。その結果、光透過率が低
下し、トナー濃度が低い時でも濃度が高い時と同レベル
の信号が検出されるため、トナー濃度が低く制御され、
記録濃度の低下を引き起こす。このような現像剤による
光学材料表面の汚れを防ぐため、実願昭63−040351号明
細書では発光及び受光面を清掃する機構を設けている。
しかし、このようなメカニズムはコスト的に不利であ
り、センサが大型化するという問題点を有している。
【０００６】また、特開昭51−11454 号公報では、分岐
状、環状、多環状又は網目状構造を有するシロキサン重
合体及びSi−Ｎ結合を有する化合物を混合して光学材料
表面を被覆し、トナーの物理吸着を防止しているが、粘
着性の高いトナー、及び主に分散力により物理吸着しや
すい顔料を含んだトナーでは、表面エネルギーが十分に
小さくならないため、防汚効果が小さいという問題点が
ある。本発明は、従来技術の課題を解決するため、その
光学材料に、トナーに対する高い防汚効果を付与して、
正確なトナー濃度を検知できるようにしたセンサを提供
することを目的としている。
状、環状、多環状又は網目状構造を有するシロキサン重
合体及びSi−Ｎ結合を有する化合物を混合して光学材料
表面を被覆し、トナーの物理吸着を防止しているが、粘
着性の高いトナー、及び主に分散力により物理吸着しや
すい顔料を含んだトナーでは、表面エネルギーが十分に
小さくならないため、防汚効果が小さいという問題点が
ある。本発明は、従来技術の課題を解決するため、その
光学材料に、トナーに対する高い防汚効果を付与して、
正確なトナー濃度を検知できるようにしたセンサを提供
することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明のトナー濃度検知センサは、発光素子と受光
素子を有し、発光素子からの光を現像液及び光路内に存
在する光学材料を透過させ、透過光を受光素子で受光し
て、受光データに基づいて前記現像液中のトナー濃度を
検出するトナー濃度検知センサにおいて、前記光学材料
の少なくとも現像液に接触する面に、化１〜化３の構造
を有する化合物から選択される少なくとも１種のオルガ
ノシラン化合物の膜を設けたことを特徴とするトナー濃
度検知センサ（化１〜化３中、Ｒ1 、Ｒ2 及びＲ3 は有
機官能基、Ｘ1 、Ｘ2 及びＸ3 は脱離基）である。
め、本発明のトナー濃度検知センサは、発光素子と受光
素子を有し、発光素子からの光を現像液及び光路内に存
在する光学材料を透過させ、透過光を受光素子で受光し
て、受光データに基づいて前記現像液中のトナー濃度を
検出するトナー濃度検知センサにおいて、前記光学材料
の少なくとも現像液に接触する面に、化１〜化３の構造
を有する化合物から選択される少なくとも１種のオルガ
ノシラン化合物の膜を設けたことを特徴とするトナー濃
度検知センサ（化１〜化３中、Ｒ1 、Ｒ2 及びＲ3 は有
機官能基、Ｘ1 、Ｘ2 及びＸ3 は脱離基）である。
【０００８】
【化１】
【化２】
【化３】
【０００９】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
トナー濃度検知センサでは、光学材料表面にオルガノシ
ラン化合物を用いて、シロキサン結合を介した化学吸着
膜を設けている。上述した光学材料表面の水酸基が、オ
ルガノシラン化合物の脱離基と反応してシロキサン結合
（−Ｏ−Ｓｉ−Ｏ）に変換されて消滅する。この水酸基
の消滅により、前述した顔料、樹脂及び電荷制御剤等の
現像剤中に含まれる成分の光学材料表面への物理吸着が
抑制されて、光学材料の汚れが回避できる。即ち前記化
学吸着膜の表層に、使用する現像剤の特性に見合った有
機官能基を並べることにより、トナーと光学材料の相互
作用を弱め、担体液による洗浄性を高めることで、防汚
性に優れたものとすることができる。また、前記化学吸
着膜の光学材料側の基部は、シロキサン結合を介した共
有結合により形成されているので、耐久性の優れた膜と
することができ、現像剤を循環させても光学材料から容
易に剥離せず、耐現像剤性も優れたものとなる。このた
め、現像剤を汚染することもない。さらに、本発明の化
学吸着膜は、ナノメータないしオングストローム単位の
極薄い膜で十分であるため、光学材料の光透過特性に殆
ど影響を与えることがない。
トナー濃度検知センサでは、光学材料表面にオルガノシ
ラン化合物を用いて、シロキサン結合を介した化学吸着
膜を設けている。上述した光学材料表面の水酸基が、オ
ルガノシラン化合物の脱離基と反応してシロキサン結合
（−Ｏ−Ｓｉ−Ｏ）に変換されて消滅する。この水酸基
の消滅により、前述した顔料、樹脂及び電荷制御剤等の
現像剤中に含まれる成分の光学材料表面への物理吸着が
抑制されて、光学材料の汚れが回避できる。即ち前記化
学吸着膜の表層に、使用する現像剤の特性に見合った有
機官能基を並べることにより、トナーと光学材料の相互
作用を弱め、担体液による洗浄性を高めることで、防汚
性に優れたものとすることができる。また、前記化学吸
着膜の光学材料側の基部は、シロキサン結合を介した共
有結合により形成されているので、耐久性の優れた膜と
することができ、現像剤を循環させても光学材料から容
易に剥離せず、耐現像剤性も優れたものとなる。このた
め、現像剤を汚染することもない。さらに、本発明の化
学吸着膜は、ナノメータないしオングストローム単位の
極薄い膜で十分であるため、光学材料の光透過特性に殆
ど影響を与えることがない。
【００１０】
【発明の実施の形態】光学的なトナー濃度検知センサに
おける、光路に配置される光学材料には、現像剤に対す
る耐性、及び光の透過性が高いことが要求され、このよ
うな条件を満たす材料として、ガラス、またはＩＴＯ
（酸化インジウムスズ）、ＳｎＯ2 、ＴｉＯ2 等の無機
薄膜をコーティングしたガラス、及びプラスチック等が
一般的に用いられる。ガラス、無機薄膜表面には図５に
示した通り、水酸基16が多数存在するため、極性、水素
結合に基づく表面エネルギーは極めて高いものとなって
いる。また、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレ
ート等のプラスチック材料は、本来は表面に水酸基を有
していないはずであるが、事実上は酸化分解等により多
少の水酸基を有しており、酸素プラズマ処理等を行なう
と、多数の水酸基が生成される。
おける、光路に配置される光学材料には、現像剤に対す
る耐性、及び光の透過性が高いことが要求され、このよ
うな条件を満たす材料として、ガラス、またはＩＴＯ
（酸化インジウムスズ）、ＳｎＯ2 、ＴｉＯ2 等の無機
薄膜をコーティングしたガラス、及びプラスチック等が
一般的に用いられる。ガラス、無機薄膜表面には図５に
示した通り、水酸基16が多数存在するため、極性、水素
結合に基づく表面エネルギーは極めて高いものとなって
いる。また、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレ
ート等のプラスチック材料は、本来は表面に水酸基を有
していないはずであるが、事実上は酸化分解等により多
少の水酸基を有しており、酸素プラズマ処理等を行なう
と、多数の水酸基が生成される。
【００１１】液体現像剤に含まれる顔料としては、例え
ばモノアゾ誘導体、ジスアゾ誘導体、ジアリリド誘導
体、アントラキノン誘導体、ベンズイミダゾール誘導
体、ナフトールAS誘導体、β−ナフトール誘導体等から
なるアゾ系顔料；フタロシアニン誘導体、キナクリドン
誘導体、ペリレン誘導体、ジオキサジン誘導体、キノフ
タロン誘導体、トリアリールカルボニウム誘導体等の多
環式系顔料；カーボンブラック等の無機顔料がある。特
にベンズイミダゾール誘導体、トリアリールカルボニウ
ム誘導体、β−ナフトール誘導体等の極性、水素結合性
の大きな顔料は、水酸基が存在する光学材料表面に吸着
しやすく、P.Y.120,P.Y.151, P.R.1, P.R.81等の顔料が
これに該当する。また、大きな異方性を持つフタロシア
ニン系顔料等は極性の他に分散力によっても吸着しやす
く、該顔料にはP.B.15, P.B.15:1, P.B.15:2, P.B.15:
3, P.B.15:4, P.B.16, P.B.75等が含まれる。
ばモノアゾ誘導体、ジスアゾ誘導体、ジアリリド誘導
体、アントラキノン誘導体、ベンズイミダゾール誘導
体、ナフトールAS誘導体、β−ナフトール誘導体等から
なるアゾ系顔料；フタロシアニン誘導体、キナクリドン
誘導体、ペリレン誘導体、ジオキサジン誘導体、キノフ
タロン誘導体、トリアリールカルボニウム誘導体等の多
環式系顔料；カーボンブラック等の無機顔料がある。特
にベンズイミダゾール誘導体、トリアリールカルボニウ
ム誘導体、β−ナフトール誘導体等の極性、水素結合性
の大きな顔料は、水酸基が存在する光学材料表面に吸着
しやすく、P.Y.120,P.Y.151, P.R.1, P.R.81等の顔料が
これに該当する。また、大きな異方性を持つフタロシア
ニン系顔料等は極性の他に分散力によっても吸着しやす
く、該顔料にはP.B.15, P.B.15:1, P.B.15:2, P.B.15:
3, P.B.15:4, P.B.16, P.B.75等が含まれる。
【００１２】液体現像剤に含まれる他の成分としては、
電荷制御剤として用いられるステアリン酸金属塩、パル
ミチル酸金属塩などの脂肪酸金属塩、表面にキレート配
位子を有して金属イオンを結合した樹脂等が挙げられ、
これらの成分も水酸基が存在する光学材料表面に吸着し
やすい。本発明のトナー濃度検知センサにおける光学材
料表面に設けられるオルガノシラン化合物の化学吸着膜
16は図１に示すように、化１〜化３に示すような珪素原
子にａ（a = １、２、３）個の脱離基、及び４−ａ個の
有機官能基が結合したオルガノシラン化合物が、光学材
料12表面の水酸基と反応することにより、シロキサン結
合を介して共有結合したものであり、使用される現像剤
の特性に見合った防汚効果を発揮する有機官能基を有し
ている。つまり図１に示す通り長鎖の有機官能基を使用
すると光学材料12表面の立体的な密度が増加して光学材
料12の汚染はより効率的に防止できる。
電荷制御剤として用いられるステアリン酸金属塩、パル
ミチル酸金属塩などの脂肪酸金属塩、表面にキレート配
位子を有して金属イオンを結合した樹脂等が挙げられ、
これらの成分も水酸基が存在する光学材料表面に吸着し
やすい。本発明のトナー濃度検知センサにおける光学材
料表面に設けられるオルガノシラン化合物の化学吸着膜
16は図１に示すように、化１〜化３に示すような珪素原
子にａ（a = １、２、３）個の脱離基、及び４−ａ個の
有機官能基が結合したオルガノシラン化合物が、光学材
料12表面の水酸基と反応することにより、シロキサン結
合を介して共有結合したものであり、使用される現像剤
の特性に見合った防汚効果を発揮する有機官能基を有し
ている。つまり図１に示す通り長鎖の有機官能基を使用
すると光学材料12表面の立体的な密度が増加して光学材
料12の汚染はより効率的に防止できる。
【００１３】前記脱離基Ｘ1 〜Ｘ3 としては塩素等のハ
ロゲン、及びメトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基
が好適であるが、化合物の安定性、安全性、及び浸漬以
外に、光学材料表面に塗布して加熱乾燥することによっ
ても表面処理できることから、量産においてはアルコキ
シ基が最も好適である。また、オルガノシラン化合物の
構造としては、化１〜化３のうち、化１の構造をもつも
のが、隣り合った分子同士でシロキサン結合を介して結
合することができ、化学吸着膜の強度が向上するため好
適である。極性が大きく、分散力が小さなトナーを含む
液体現像剤による汚れ防止に好適であると思われるオル
ガノシランは、例えば、メチル基、エチル基、フェニル
基、ブチル基等の、極性の小さな有機官能基を少なくと
も１つ有する化合物である。最も好適な有機官能基は、
ドデシル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基等の長鎖
アルキル基である。これらの長鎖アルキル基は、表面の
極性を小さくしてトナーとの相互作用を弱める効果が大
きく、又担体液である石油系脂肪族炭化水素との親和性
が高いために洗浄性が向上し、更に前述の通りの立体的
効果を奏するため高い防汚効果を発揮する。また摩擦帯
電を起こしにくいという利点がある。
ロゲン、及びメトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基
が好適であるが、化合物の安定性、安全性、及び浸漬以
外に、光学材料表面に塗布して加熱乾燥することによっ
ても表面処理できることから、量産においてはアルコキ
シ基が最も好適である。また、オルガノシラン化合物の
構造としては、化１〜化３のうち、化１の構造をもつも
のが、隣り合った分子同士でシロキサン結合を介して結
合することができ、化学吸着膜の強度が向上するため好
適である。極性が大きく、分散力が小さなトナーを含む
液体現像剤による汚れ防止に好適であると思われるオル
ガノシランは、例えば、メチル基、エチル基、フェニル
基、ブチル基等の、極性の小さな有機官能基を少なくと
も１つ有する化合物である。最も好適な有機官能基は、
ドデシル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基等の長鎖
アルキル基である。これらの長鎖アルキル基は、表面の
極性を小さくしてトナーとの相互作用を弱める効果が大
きく、又担体液である石油系脂肪族炭化水素との親和性
が高いために洗浄性が向上し、更に前述の通りの立体的
効果を奏するため高い防汚効果を発揮する。また摩擦帯
電を起こしにくいという利点がある。
【００１４】一方、一般式−ＣＨ2 ＣＨ2 （Ｃ
n Ｆ2n+1），−（ＣＨ2 ）m Ｏ（Ｃn Ｆ2n+1），−（Ｃ
Ｈ2 ）m Ｓｉ（ＣＨ3 ）2 （Ｃn Ｆ2n+1）（ｍ，ｎは整
数) 等のようなフッ化アルキル基を有するオルガノシラ
ンもトナーによる汚れに対して有効であり、分散力が大
きく、付着しやすいフタロシアニン系顔料等を含む液体
現像剤、または粘着性が高いトナーを含む液体現像剤に
ついても効果的である。この中でも特に−ＣＨ2 ＣＨ2
（Ｃn Ｆ2n+1）（ｎは整数) を官能基として有し、ｎが
３〜25のオルガノシランが、溶剤溶解性、化学吸着性と
防汚性等の機能性との釣り合いが取れているため好まし
く、光学材料の表面エネルギーを極めて小さくし、優れ
た防汚効果を発揮する。上記オルガノシラン化合物の化
学吸着膜の膜付け方法としては、特に限定されず、ラビ
ング法、ディッピング法、ゾル−ゲル法、化学気相表面
修飾法（化学蒸着法）等が用いられる。オルガノシラン
化合物からなる被膜の膜厚については特に限定されるも
のではないが、光透過性及び防汚効果との関係から、0.
5 〜50nm程度が好ましい。
n Ｆ2n+1），−（ＣＨ2 ）m Ｏ（Ｃn Ｆ2n+1），−（Ｃ
Ｈ2 ）m Ｓｉ（ＣＨ3 ）2 （Ｃn Ｆ2n+1）（ｍ，ｎは整
数) 等のようなフッ化アルキル基を有するオルガノシラ
ンもトナーによる汚れに対して有効であり、分散力が大
きく、付着しやすいフタロシアニン系顔料等を含む液体
現像剤、または粘着性が高いトナーを含む液体現像剤に
ついても効果的である。この中でも特に−ＣＨ2 ＣＨ2
（Ｃn Ｆ2n+1）（ｎは整数) を官能基として有し、ｎが
３〜25のオルガノシランが、溶剤溶解性、化学吸着性と
防汚性等の機能性との釣り合いが取れているため好まし
く、光学材料の表面エネルギーを極めて小さくし、優れ
た防汚効果を発揮する。上記オルガノシラン化合物の化
学吸着膜の膜付け方法としては、特に限定されず、ラビ
ング法、ディッピング法、ゾル−ゲル法、化学気相表面
修飾法（化学蒸着法）等が用いられる。オルガノシラン
化合物からなる被膜の膜厚については特に限定されるも
のではないが、光透過性及び防汚効果との関係から、0.
5 〜50nm程度が好ましい。
【００１５】本発明のトナー濃度検知センサのオルガノ
シラン化合物膜を作製する場合、オルガノシラン化合物
は通常揮発性溶媒に0.5 〜３重量％の割合で希釈して塗
布乾燥される。溶媒としては特に限定されないが、使用
にあたっては組成物の安定性、被処理物に対する濡れ
性、揮発性等を考慮して決められるべきである。これら
のオルガノシラン化合物で表面処理を行なうにあたって
は、被処理物である光学材料表面は清浄であることが好
ましく、清浄化に際しては、界面活性剤による汚れ除
去、有機溶媒による脱脂、酸、アルカリまたは過酸化水
素水溶液による洗浄等が適用される。
シラン化合物膜を作製する場合、オルガノシラン化合物
は通常揮発性溶媒に0.5 〜３重量％の割合で希釈して塗
布乾燥される。溶媒としては特に限定されないが、使用
にあたっては組成物の安定性、被処理物に対する濡れ
性、揮発性等を考慮して決められるべきである。これら
のオルガノシラン化合物で表面処理を行なうにあたって
は、被処理物である光学材料表面は清浄であることが好
ましく、清浄化に際しては、界面活性剤による汚れ除
去、有機溶媒による脱脂、酸、アルカリまたは過酸化水
素水溶液による洗浄等が適用される。
【００１６】実施例 以下実施例を用いて具体的に本発明を説明するが、該実
施例は本発明を限定するものではない。
施例は本発明を限定するものではない。
【００１７】実施例１ 直径６mmφ、長さ10mmの硼珪酸ガラスロッドをガラス洗
浄用アルカリ洗剤溶液に５時間浸漬後、水道水、純水の
順に洗浄し、エタノール中で５分間超音波処理した。そ
の後、十分に乾燥させ、オクタデシルトリクロロシラン
（ＯＤＳ）を１重量％の濃度で溶解した無水トルエン溶
液に乾燥雰囲気下で30分間浸漬した。これをトルエンで
洗浄し、100 ℃で1 時間加熱、乾燥した。このようにし
て得たセンサ用光学材料表面において、水、エチレング
リコール、テトラブロモエタン、α−ブロモナフタレ
ン、ヘキサン、ドデカンを用いて接触角の測定を行な
い、拡張Fowkes式（「日本接着協会誌」Vol.8, No.3, p
p.131-141 (1972). 参照）により表面エネルギーを求め
た。その結果を表１に示す。なお、表中のγs a は分散
力に基づく表面エネルギー、γs b は極性に基づく表面
エネルギー、γs c は水素結合に基づく表面エネルギー
を表わす。また、γs はこれら全要素の総和であり、光
学材料の表面エネルギーを表わす。
浄用アルカリ洗剤溶液に５時間浸漬後、水道水、純水の
順に洗浄し、エタノール中で５分間超音波処理した。そ
の後、十分に乾燥させ、オクタデシルトリクロロシラン
（ＯＤＳ）を１重量％の濃度で溶解した無水トルエン溶
液に乾燥雰囲気下で30分間浸漬した。これをトルエンで
洗浄し、100 ℃で1 時間加熱、乾燥した。このようにし
て得たセンサ用光学材料表面において、水、エチレング
リコール、テトラブロモエタン、α−ブロモナフタレ
ン、ヘキサン、ドデカンを用いて接触角の測定を行な
い、拡張Fowkes式（「日本接着協会誌」Vol.8, No.3, p
p.131-141 (1972). 参照）により表面エネルギーを求め
た。その結果を表１に示す。なお、表中のγs a は分散
力に基づく表面エネルギー、γs b は極性に基づく表面
エネルギー、γs c は水素結合に基づく表面エネルギー
を表わす。また、γs はこれら全要素の総和であり、光
学材料の表面エネルギーを表わす。
【００１８】実施例２ 実施例１のオクタデシルトリクロロシラン（ＯＤＳ）の
代わりに、ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシラ
ン（ＨＦＳ）を使用し、これを３重量％の濃度で溶解し
たｍ−キシレンヘキサフロライド溶液で表面処理を行っ
たこと以外は同様にしてセンサ用光学材料を得た。この
光学材料を用いて実施例１と同様にして表面エネルギー
を求めた。その結果を表１に示す。
代わりに、ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシラ
ン（ＨＦＳ）を使用し、これを３重量％の濃度で溶解し
たｍ−キシレンヘキサフロライド溶液で表面処理を行っ
たこと以外は同様にしてセンサ用光学材料を得た。この
光学材料を用いて実施例１と同様にして表面エネルギー
を求めた。その結果を表１に示す。
【００１９】比較例 実施例１のオルガノシラン化合物による表面処理を省略
したこと以外は実施例１と同様にしてセンサ用光学材料
を得た。この光学材料を用いて実施例１と同様にして表
面エネルギーを求めた。結果を表１に示す。
したこと以外は実施例１と同様にしてセンサ用光学材料
を得た。この光学材料を用いて実施例１と同様にして表
面エネルギーを求めた。結果を表１に示す。
【００２０】
【表１】
【００２１】表１より、比較例のガラス表面は、分散
力、極性、水素結合性が大きく、表面エネルギーが極め
て大きいことが分かる。実施例１のＯＤＳで表面処理し
たガラスでは、極性、水素結合による表面エネルギーが
比較例のガラスに比べて極めて小さくなっているもの
の、分散力による表面エネルギーは大きく変わっていな
い。実施例２のＨＦＳで表面処理したガラスでは、表面
エネルギーが比較例のガラスに比べて極めて小さくなっ
ている。これは、ポリテトラフルオロエチレンよりも小
さな表面エネルギーである。
力、極性、水素結合性が大きく、表面エネルギーが極め
て大きいことが分かる。実施例１のＯＤＳで表面処理し
たガラスでは、極性、水素結合による表面エネルギーが
比較例のガラスに比べて極めて小さくなっているもの
の、分散力による表面エネルギーは大きく変わっていな
い。実施例２のＨＦＳで表面処理したガラスでは、表面
エネルギーが比較例のガラスに比べて極めて小さくなっ
ている。これは、ポリテトラフルオロエチレンよりも小
さな表面エネルギーである。
【００２２】実施例３ 実施例１のガラスロッドを図４に示すように、1.0 mmの
空隙を有する光学材料12として現像剤の流れ中に配置
し、発光素子13から放射された光が光学材料12及び現像
剤を透過して、受光素子14に入射するようにした。担体
液としてエクソン社製ノーパー12、顔料としてトリアリ
ールカルボニウム系のP.R.81を含んだ固形分濃度3.0 重
量％の液体現像剤を400 ml／分の流量で循環させて、受
光素子14に流れる電流値を測定し、固形分濃度値に換算
することにより、光学材料表面の汚れを評価した。図２
のグラフにその結果を示した。
空隙を有する光学材料12として現像剤の流れ中に配置
し、発光素子13から放射された光が光学材料12及び現像
剤を透過して、受光素子14に入射するようにした。担体
液としてエクソン社製ノーパー12、顔料としてトリアリ
ールカルボニウム系のP.R.81を含んだ固形分濃度3.0 重
量％の液体現像剤を400 ml／分の流量で循環させて、受
光素子14に流れる電流値を測定し、固形分濃度値に換算
することにより、光学材料表面の汚れを評価した。図２
のグラフにその結果を示した。
【００２３】比較例のガラスロッドを使用して同様にし
て光学材料表面の汚れを評価した。図２のグラフにその
結果を示した。比較例のガラスロッドを有するトナー濃
度検知センサでは、ガラスロッドの汚れにより４時間で
約0.5 重量％センサ検知濃度が上昇し、誤検出が確認さ
れたが、実施例１のガラスロッドを有するトナー濃度検
知センサでは、検知濃度はほとんど変化しなかった。同
様の条件で濃度検知を継続したが、100 時間経過後も検
知濃度はほぼ一定であった。
て光学材料表面の汚れを評価した。図２のグラフにその
結果を示した。比較例のガラスロッドを有するトナー濃
度検知センサでは、ガラスロッドの汚れにより４時間で
約0.5 重量％センサ検知濃度が上昇し、誤検出が確認さ
れたが、実施例１のガラスロッドを有するトナー濃度検
知センサでは、検知濃度はほとんど変化しなかった。同
様の条件で濃度検知を継続したが、100 時間経過後も検
知濃度はほぼ一定であった。
【００２４】実施例４ 実施例２及び比較例のガラスロッドを用いて、顔料とし
てフタロシアニン系のP.B.15:4を含んだ液体現像剤を循
環させて実施例３と同様な条件で評価した。その結果を
図３のグラフに示す。図３に示すように、比較例のガラ
スロッドを有するトナー濃度検知センサでは、ガラスロ
ッドの汚れにより15時間で約0.2 重量％センサ検知濃度
が上昇し、誤検出が確認されたが、実施例２のガラスロ
ッドを有するトナー濃度検知センサでは、検知濃度はほ
とんど変化しなかった。同様の条件で濃度検知を継続し
たが、200 時間経過後も検知濃度はほぼ一定であった。
また各評価終了後、ガラスロッドをノーパー12に浸漬し
た後、顕微鏡で観察したところ、比較例のガラスロッド
はいずれも著しくトナーで汚れていたが、実施例１及び
２のガラスロッドでは汚れは全く観察されなかった。
てフタロシアニン系のP.B.15:4を含んだ液体現像剤を循
環させて実施例３と同様な条件で評価した。その結果を
図３のグラフに示す。図３に示すように、比較例のガラ
スロッドを有するトナー濃度検知センサでは、ガラスロ
ッドの汚れにより15時間で約0.2 重量％センサ検知濃度
が上昇し、誤検出が確認されたが、実施例２のガラスロ
ッドを有するトナー濃度検知センサでは、検知濃度はほ
とんど変化しなかった。同様の条件で濃度検知を継続し
たが、200 時間経過後も検知濃度はほぼ一定であった。
また各評価終了後、ガラスロッドをノーパー12に浸漬し
た後、顕微鏡で観察したところ、比較例のガラスロッド
はいずれも著しくトナーで汚れていたが、実施例１及び
２のガラスロッドでは汚れは全く観察されなかった。
【００２５】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、現像剤に
接し、かつ光路に位置する光学材料表面に、オルガノシ
ラン化合物をシロキサン結合を介して共有結合させるこ
とにより、防汚性、耐現像剤性、光透過性の極めて優れ
た光学材料を有するトナー濃度検知センサを提供するこ
とができる。その結果、長時間使用しても、現像剤濃度
制御の異常によるトナー濃度の低下を防止できる。ま
た、機械的な清掃機構を必要としないため、小型で低コ
ストにできる。
接し、かつ光路に位置する光学材料表面に、オルガノシ
ラン化合物をシロキサン結合を介して共有結合させるこ
とにより、防汚性、耐現像剤性、光透過性の極めて優れ
た光学材料を有するトナー濃度検知センサを提供するこ
とができる。その結果、長時間使用しても、現像剤濃度
制御の異常によるトナー濃度の低下を防止できる。ま
た、機械的な清掃機構を必要としないため、小型で低コ
ストにできる。
【図１】従来技術及び本発明におけるトナー濃度検知セ
ンサの断面図。
ンサの断面図。
【図２】トナー濃度検知センサにおいて、表面処理を行
なう前の光学材料表面を分子レベルまで拡大した断面概
念図。
なう前の光学材料表面を分子レベルまで拡大した断面概
念図。
【図３】オルガノシラン化合物で表面処理を行なった後
の光学材料表面を分子レベルまで拡大した断面概念図。
の光学材料表面を分子レベルまで拡大した断面概念図。
【図４】実施例１と比較例の光学材料を有するトナー濃
度検知センサにおける、液体現像剤を循環させた時の、
センサ検知濃度の経時変化を示すグラフ。
度検知センサにおける、液体現像剤を循環させた時の、
センサ検知濃度の経時変化を示すグラフ。
【図５】実施例２と比較例の光学材料を有するトナー濃
度検知センサにおける、液体現像剤を循環させた時の、
センサ検知濃度の経時変化を示すグラフ。
度検知センサにおける、液体現像剤を循環させた時の、
センサ検知濃度の経時変化を示すグラフ。
11 ハウジング 12 光学材料 13 発光素子 14 受光素子 15 トナー濃度検知センサ 16 水酸基 17 化学吸着膜
Claims (4)
- 【請求項１】 発光素子と受光素子を有し、発光素子か
らの光を現像液及び光路内に存在する光学材料を透過さ
せ、透過光を受光素子で受光して、受光データに基づい
て前記現像液中のトナー濃度を検出するトナー濃度検知
センサにおいて、前記光学材料の少なくとも現像液に接
触する面に、化１〜化３の構造を有する化合物から選択
される少なくとも１種のオルガノシラン化合物の膜を設
けたことを特徴とするトナー濃度検知センサ（化１〜化
３中、Ｒ1 、Ｒ2 及びＲ3 は有機官能基、Ｘ1 、Ｘ2 及
びＸ3 は脱離基）。 【化１】 【化２】 【化３】 - 【請求項２】 化１〜化３中のＲ1 〜Ｒ3 の少なくとも
一つがアルキル基である請求項１記載のトナー濃度検知
センサ。 - 【請求項３】 化１〜化３中のＲ1 〜Ｒ3 の少なくとも
一つがフッ素を含有する有機官能基である請求項１に記
載のトナー濃度検知センサ。 - 【請求項４】 化１〜化３中のＸ1 〜Ｘ3 の少なくとも
一つがアルコキシ基である請求項１から５までのいずれ
かに記載のトナー濃度検知センサ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29561599A JP2001116686A (ja) | 1999-10-18 | 1999-10-18 | トナー濃度検知センサ |
| US09/690,082 US6370342B1 (en) | 1999-10-18 | 2000-10-16 | Toner concentration sensor |
| KR1020000061186A KR100350366B1 (ko) | 1999-10-18 | 2000-10-18 | 토너 농도 센서 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29561599A JP2001116686A (ja) | 1999-10-18 | 1999-10-18 | トナー濃度検知センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001116686A true JP2001116686A (ja) | 2001-04-27 |
Family
ID=17822933
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29561599A Pending JP2001116686A (ja) | 1999-10-18 | 1999-10-18 | トナー濃度検知センサ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6370342B1 (ja) |
| JP (1) | JP2001116686A (ja) |
| KR (1) | KR100350366B1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007285847A (ja) * | 2006-04-17 | 2007-11-01 | Hitachi High-Tech Manufacturing & Service Corp | 分光光度計 |
| US7799276B2 (en) | 2003-10-27 | 2010-09-21 | Michigan Molecular Institute | Functionalized particles for composite sensors |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7194216B2 (en) * | 2004-11-18 | 2007-03-20 | Xerox Corporation | Method and apparatus for measuring toner concentration |
| DE102011081113B3 (de) * | 2011-08-17 | 2013-01-03 | OCé PRINTING SYSTEMS GMBH | Funktionselement für ein elektrophoretisches Drucksystem, elektrophoretisches Drucksystem und Verwendung eines sterischen Stabilisators |
| US9789697B1 (en) | 2016-07-27 | 2017-10-17 | Xerox Corporation | Fluid level sensor with combined capacitance and conductance |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5111454A (ja) | 1974-07-19 | 1976-01-29 | Canon Kk | Genzoekinodokenchisochi |
| US4166702A (en) * | 1975-05-12 | 1979-09-04 | Ricoh Company, Ltd. | Device for detecting a toner concentration in a developing solution |
| US4111151A (en) * | 1977-05-19 | 1978-09-05 | Xerox Corporation | Multi-particle developability regulating system |
| DE2927477C2 (de) * | 1978-07-08 | 1982-03-11 | Ricoh Co., Ltd., Tokyo | Vorrichtung und Verfahren zum Messen des Entwicklungsvermögens eines pulverisierten Entwicklers für die Elektrostatographie |
| JPS57172235A (en) * | 1981-04-16 | 1982-10-23 | Olympus Optical Co Ltd | Detector for toner density |
| US4648702A (en) * | 1982-10-27 | 1987-03-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Toner density detector and toner supplier |
| JPS6340351A (ja) | 1986-08-05 | 1988-02-20 | Mitsubishi Electric Corp | リ−ドフレ−ム |
| JP2579206B2 (ja) * | 1988-12-28 | 1997-02-05 | キヤノン株式会社 | 光検知自動トナー濃度制御方法 |
| JPH03120569A (ja) * | 1989-10-04 | 1991-05-22 | Canon Inc | トナー濃度検知装置 |
| JPH05150650A (ja) * | 1991-11-27 | 1993-06-18 | Mita Ind Co Ltd | 現像装置のトナー濃度検出装置 |
| US5570193A (en) * | 1992-07-02 | 1996-10-29 | Indigo N.V. | Concentration detector for colored toner |
| JP3344765B2 (ja) * | 1993-04-26 | 2002-11-18 | 大日本印刷株式会社 | 光センサーおよび情報記録システム |
| JPH10111245A (ja) * | 1996-10-03 | 1998-04-28 | Toray Ind Inc | 流体の光透過特性検出装置、トナー濃度検出装置、トナー濃度制御方法および画像形成装置 |
| JPH10142923A (ja) * | 1996-11-06 | 1998-05-29 | Minolta Co Ltd | 現像剤濃度測定装置 |
| US5960231A (en) * | 1998-11-03 | 1999-09-28 | Xerox Corporation | Variable thickness concentrate sense window |
-
1999
- 1999-10-18 JP JP29561599A patent/JP2001116686A/ja active Pending
-
2000
- 2000-10-16 US US09/690,082 patent/US6370342B1/en not_active Expired - Fee Related
- 2000-10-18 KR KR1020000061186A patent/KR100350366B1/ko active IP Right Grant
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7799276B2 (en) | 2003-10-27 | 2010-09-21 | Michigan Molecular Institute | Functionalized particles for composite sensors |
| US7998415B2 (en) | 2003-10-27 | 2011-08-16 | Michigan Molecular Institute | Functionalized particles for composite sensors |
| US7998416B2 (en) | 2003-10-27 | 2011-08-16 | Michigan Molecular Institute | Functionalized particles for composite sensors |
| JP2007285847A (ja) * | 2006-04-17 | 2007-11-01 | Hitachi High-Tech Manufacturing & Service Corp | 分光光度計 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20010060155A (ko) | 2001-07-06 |
| US6370342B1 (en) | 2002-04-09 |
| KR100350366B1 (ko) | 2002-08-28 |
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