JP2016020897A - 解析装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、不溶性粒子を含む液体を解析するための解析装置を提供することを目的とする。
【解決手段】
ハウジングは、入口端部と第１のチャンネル端部との間の入口通路を画定するインレット部分と、第１および第２のチャンネル端部との間の測定チャンネルを画定するチャンネル部分と、第２のチャンネル端部と出口端部との間の出口通路を画定するアウトレット部分とを有し、チャンネル部分が前記測定チャンネルの第１の側部に第１の電極と第２の側部に第２の電極とを有する。測定デバイスは、第１および第２の電極との間に流れる液体の特性を示す電気的測定値を測定するように構成され、長さが厚みの少なくとも５倍以上大きく、入口通路は、入口端部から第１のチャンネル端部に至るまで、その形状が徐々に変化し、出口通路は、第２のチャンネル端部から出口端部に至るまで、その形状が徐々に変化する。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、不溶性粒子を含む液体を解析（特性評価）するための解析装置に関し、とりわけ液体の固形成分含有量および／または導電性を解析するための解析装置に関する。特定の実施形態は、２つの電極の間を流れる液体トナーに流れる電流を示す電気的測定値を測定できるトナー解析装置の分野に関する。同様に、本発明は、上記トナー解析装置を備えたプリンタ装置、および上記トナー解析装置を備えたトナー調製装置に関する。

米国特許第6,613,209号はトナー解析（特性評価）セルを開示し、このトナー解析セルは、第１および第２の電極の間の変動電流と、第１および第２の電極における光学的な密度を測定することにより、液体媒体内の不溶性粒子の特性を特定するように構成されている。

液体トナー等の不溶性粒子を含む数多くの液体は、ニュートン挙動を示す。非ニュートン流体の粘度は、典型的には、せん断率またはせん断率履歴に依存する。チャンネル内に液体を通過させる必要があるとき、この非ニュートン挙動により、しばしば沈殿の問題が生じる。

米国特許第6,613,209号明細書

本発明に係る実施形態は、簡便な手法により、沈殿の問題を回避または実質的に低減し、正確な測定結果を得つつ、不溶性粒子を含む液体を解析するための解析装置を提供することを目的とする。

本発明に係る第１の態様によれば、ハウジングを備えた解析装置が提供され。このハウジングは、入口端部と第１のチャンネル端部との間の入口通路を画定するインレット部分と、第１のチャンネル端部と第２のチャンネル端部との間の測定チャンネルを画定するチャンネル部分と、第２のチャンネル端部と出口端部との間の出口通路を画定するアウトレット部分とを有し、液体が入口通路から前記測定チャンネルを通って出口通路まで循環できる。チャンネル部分が前記測定チャンネルの第１の側部に第１の電極と第２の側部に第２の電極とを有する。この解析装置は測定デバイスを備え、この測定デバイスは、第１の電極と第２の電極との間に流れる液体の特性を示す電気的測定値を測定するように構成される。前記測定チャンネルは、第１のチャンネル端部と第２のチャンネル端部との間のフロー方向に長さと、第１のチャンネル端部と第２のチャンネル端部との間の距離に相当するフロー方向に垂直な方向から見た厚みとを有する。長さが厚みの少なくとも５倍以上大きい。入口通路は、入口端部から第１のチャンネル端部に至るまで、その形状が徐々に変化し、出口通路は、第２のチャンネル端部から出口端部に至るまで、その形状が徐々に変化する。

本発明に係る実施形態は、中でも、第１および第２の間に適当な液体フローを提供することにより、沈殿させることなく、正確な測定値が得られることに依拠するものである。これは、適当な寸法を有する測定チャンネルを設けて、測定値が境界効果により実質的に影響を受けないように、２つの電極間で比較的に長い安定したフローを形成するとともに、液体フローをガイドチャンネルへ「案内」する入口部分および出口部分を設けて、沈殿を回避または実質的に低減することにより実現される。

好適な実施形態では、長さは厚みの少なくとも１０倍、より好適には少なくとも２０倍、さらにより好適には少なくとも３０倍、最も好適には少なくとも５０倍より大きくする。こうして、測定値の精度をさらに改善することができる。

好適な実施形態では、第１の電極は、フロー方向に垂直な断面において第１の距離にわたって前記測定チャンネルに接触し、第２の電極は、フロー方向に垂直な断面において第２の距離にわたって前記測定チャンネルに接触する。好適には、第１の距離および第２の距離は、厚みの少なくとも５倍以上大きい。より好適には、第１の距離および第２の距離は、厚みの少なくとも１０倍以上大きく、さらにより好適には厚みの少なくとも２０倍以上大きく、さらにより好適には厚みの少なくとも３０倍以上大きく、最も好適には厚みの少なくとも５０倍以上大きくする。

好適な実施形態に係る測定デバイスは、第１および第２の電極の間に変動電圧を印加したときに第１および第２の電極の間の液体に流れる電流を示す電気的測定値を測定するように構成された電流測定デバイスである。こうした測定値により、液体の固形成分含有量および／または液体の導電率を特定することができる。

好適な実施形態によれば、入口通路は、入口端部におけるチューブ通路の形状から第１のチャンネル端部における前記測定チャンネルの形状に至るまで、その形状を徐々に変化させる。同様に、好適には、出口通路は、第２のチャンネル端部における前記測定チャンネルの形状から出口端部におけるチューブ通路の形状に至るまで、その形状を徐々に変化させる。

好適な実施形態によれば、入口通路、前記測定チャンネル、および出口通路は、前記測定チャンネル内でフロー方向に流れる液体のフローを形成するように成形され、フローは、フロー方向に垂直な断面の９０％において平均速度ｖａを有し、任意の断面における速度は、（ｖａ−０．１×ｖａ）＜ｖ＜（ｖａ＋０．１×ｖａ）を満たす。換言すると、前記測定チャンネル内のフローは、フロー方向に垂直な断面で見たとき、空間的にほぼ均一であり、正確な測定を実現することができる。さらに改善された実施形態では、入口部分および出口部分は、フロー方向に垂直な断面において（ある実施形態では、これは平坦な断面ではない。）少なくとも９０％の断面における速度ｖが（ｖａ−０．１×ｖａ）＜ｖ＜（ｖａ＋０．１×ｖａ）を満たすように成形されている（ｖａはその断面における平均速度である。）。

好適な実施形態によれば、前記測定チャンネルは、その中の液体の流れる方向に相当するフロー方向に垂直な方向に一定の断面を有する。

さらに改良された実施形態によれば、第１の電極は、中空の内側シリンダであり、第２の電極は、内側シリンダの周りに配置された中空の外側シリンダであり、外側シリンダおよび内側シリンダが前記測定チャンネルを画定する。好適には、外側シリンダおよび内側シリンダは、共通軸を有する。好適には、測定デバイスは、内側シリンダの内側に配置される。こうすると、内側シリンダが電磁干渉から測定デバイスを保護することができる。

別の例示的な実施形態によれば、第１の電極および第２の電極は、互いに一定の距離を隔てて配置されたプレートである。

好適な実施形態によれば、インレット部分は、入口端部においてチューブ通路を有するように成形され、チューブ通路は、リング成形通路に連通し、リング成形通路は、前記測定チャンネルの第１のチャンネル端部に連通する。チューブ通路およびリング成形通路が一体として入口通路を形成する。可能性のある実施形態では、チューブ通路は、前記測定チャンネルのフロー方向からずれており、または前記測定チャンネルのフロー方向に対して所定の角度で傾斜しており、チューブ通路からの距離が増大するにつれて、リング成形通路は徐々に狭くなる。

好適な実施形態では、解析装置は、第１の電極と第２の電極との間に、三角波電圧、矩形波電圧、または正弦波電圧等の周期的に変動する電圧等の変動電圧を供給するように構成された電圧電源を有する。測定デバイスは、異なる値の印加電圧に対して、第１の電極と第２の電極との間にある液体に流れる電流を示す電気的測定値を測定するように構成された電流測定モジュールを有してもよい。電流測定モジュールは、第１の電極と第２の電極との間に流れる電流を増幅するように構成された増幅器を有してもよい。さらに測定デバイスは、（任意的には増幅された）電流を示す測定値を記録する記録手段と、記録された測定値に基づいて求めた値を外部デバイスに送信する送信手段とを有してもよい。本発明の追加的な態様によれば、上記説明した解析装置と、記憶された測定値に基づいて求めた値を受信し、受信した値に基づいて、不溶性粒子を含む液体の導電率および／または固形成分含有量に対する値を計算するように構成された計算デバイスとを備えた解析システムが提供される。

可能性のある実施形態によれば、解析装置は、第１および第２の電極近傍における光学濃度の変化を測定する第１および第２の光学濃度測定装置をさらに備える。一方では電流測定デバイスを設けるとともに、他方では第１および第２の光学濃度測定装置を設けることにより、別の手法を用いて、固形成分含有量と導電率等の液体のパラメータを決定することができる。同様に、背景技術に記載した米国特許第6,613,209号を参照されたい。

可能性のある実施形態によれば、第１の電極および／または第２の電極には、コーティングを設けてもよい。適当なコーティングに耐薬品性を与えることにより、液体トナー（特にその分散剤）と銅との反応に起因する問題を解消することができる。択一的または追加的に、表面エネルギおよび表面粗さを低減して、電極への沈殿のリスクを低減するようにコーティングを選択してもよい。コーティングは、金属コーティング、非金属コーティング、金属材料および非金属材料を含む複合コーティングであってもよい。実際のところ、本発明に係る実施形態では、測定装置は高周波ＡＣ測定装置であってもよいので、導電性コーティングである必要はない。適当な金属製コーティングの具体例として、亜鉛めっき（亜鉛コーティング）、ニッケルめっき、クロムめっき、陽極酸化物、金めっき、銀めっき、リン酸塩めっき（亜鉛またはマグネシウムのリン酸塩めっき）が挙げられる。こうしたコーティングは、コーティングされていない表面と比較して、硬度を増大させ、および／または表面粗さを低減させる。

適当な非金属コーティングの具体例として、（テフロン（登録商標）イジングとして知られている）ポリテトラフルオロエチトレン（ＰＴＦＥ）系コーティング、ニス、ラッカーコーティング、セラミックコーティングが挙げられる。こうしたコーティングは、コーティングされていない表面と比較して、表面粗さを低減させ、および／または表面エネルギを低減させる。

適当な複合的な金属／非金属コーティングの具体例として、ニフロンコーティング等のニッケル−ＰＴＦＥ複合コーティングがある。こうしたコーティングは、コーティングされていない表面と比較して、表面粗さを低減させ、表面エネルギを低減させる。

本発明の別の態様によれば、液体トナーを用いるデジタルプリンタ装置が提供され、これは、液体トナーを貯蔵する容器と、上記説明した実施形態に係る任意の解析装置とを備え、解析装置の入口端部は、容器の出口に流体連通している。

好適な実施形態では、デジタルプリンタ装置は、たとえば液体キャリアを添加するための液体キャリア添加手段および／または分散剤を添加するための分散剤添加手段および／または濃縮トナーを添加するための濃縮トナー添加手段等の液体トナーのトナー成分を添加するためのトナー成分添加手段と、解析装置の測定デバイスで測定された測定値に基づいてトナー成分添加手段を制御するように構成されたコントローラとを備える。

本発明の別の態様によれば、上記説明した実施形態に係る任意の解析装置を備えた、液体トナーを調製するトナー調製装置が提供される。このトナー調製装置は、粉砕手段と、解析装置の測定デバイスにより測定された測定値に応じて粉砕手段を制御するコントローラとを備えたものでもよい。とりわけコントローラは、実施された測定結果に基づいて計算された液体トナーの導電率が所定の範囲内にあるとき、粉砕手段を停止させるように構成してもよい。トナー調製装置は、分散剤添加手段をさらに有し、コントローラは、測定デバイスが得た測定結果に基づいて分散剤添加手段を制御するように構成してもよい。さらに改良された実施形態では、コントローラは、粉砕手段の回転速度を制御し、および／または測定デバイスが得た測定結果に基づいて粉砕手段の冷却モジュールを制御するように構成してもよい。

添付図面を用いて、現在のところ好適で非限定的／具体的な本発明に係る実施形態を説明する。添付図面を参照しながら以下の詳細な説明を読めば、上記した本発明に係る特徴の利点および目的および上記以外の利点および目的は、より明らかとなり、本発明はより十分に理解されるであろう。
液体トナーを解析するのに適した解析装置の第１の実施形態を示す断面図である。 図１Ａの解析装置を示す斜視図である。 ハウジングを外した図１Ａの解析装置を示す断面図である。 ハウジングを外した図１Ａの解析装置を示す斜視図である。 図１Ａの解析装置のインレット部分（またはアウトレット部分）の一部を示す斜視図である。 図２のインレット部分（またはアウトレット部分）の一部を示す断面図である。 図１Ａの解析装置のインレット部分（またはアウトレット部分）の変形例を示す断面図である。 解析装置の第２の実施形態を示す斜視図である。 印刷装置内の解析装置の使用方法を示す概略図である。 １つの実施形態に係る解析装置を用いたトナー調製装置の使用方法を示す概略図である。 第１および第２の電極の間に印加される周期的信号波と、周期的信号波を印加したことにより得られた出力電圧を、時間の関数として示すグラフである。 本発明の１つの実施形態に係る解析システムを概略的に示す。

図１Ａ〜１Ｄ、図２、および図３は、典型的には液体トナーである不溶性粒子を含む液体を解析するための解析ユニットに係る第１の実施形態を図示するものである。解析ユニットは、インレット（入口）部分２０と、チャンネル部分３０と、アウトレット（出口）部分４０とを有するハウジング１０を備える。さらに解析ユニットは、チャンネル部分に流れる液体の変動電流を示す電気的測定値を測定するように構成された測定手段５０を備える。

インレット部分２０には、入口端部２１と第１のチャンネル端部３１との間に入口通路が設けられている。チャンネル部分３０には、第１のチャンネル端部３１と第２のチャンネル端部３２との間に測定チャンネルが設けられている。アウトレット部分４０には、第２のチャンネル端部３２と出口端部４１との間に出口通路が設けられている。液体は、たとえばポンプ（図示せず）を用いて、入口チャンネルから測定チャンネルを通って出口チャンネルまで循環させることができる。チャンネル部分３０は、測定チャンネルの第１および第２の側部（サイド部分）にそれぞれ第１および第２の電極３３，３４を有する。測定デバイス５０は、第１および第２の電極３３，３４の間に流れる電流を示す電気的測定値を測定するように構成され、この電流測定値は、電極３３，３４の間の電位の変動（ふらつき）として現れる。

正確な測定結果が得られるように、測定チャンネルにおける液体フローは、できるだけ均一であることが好ましい。好適には、沈殿を防止し、もしくは最小限に抑えるようなフローであることが好ましい。測定チャンネルは、フロー方向すなわち軸方向Ａ１に、第１のチャンネル端部３１と第２のチャンネル端部３２との間の長さ（ｌ）を有し、フロー方向とは垂直な方向に第１の電極３３と第２の電極３４との間の距離に相当する厚み（ｔ）を有する。フローを均一なものとするために、長さ（ｌ）は厚み（ｔ）の少なくとも５倍、より好適には少なくとも１０倍、最も好適には少なくとも２０倍より大きく、たとえば長さ（ｌ）は厚み（ｔ）の５０倍以上大きくする。例示的な実施形態では、長さ（ｌ）は６０ｍｍ〜３００ｍｍであり、厚み（ｔ）は１ｍｍ〜３ｍｍである。

第１の実施形態では、第１の電極３３は中空の内側シリンダであり、第２の電極３４は内側シリンダの周りに配置された中空の外側シリンダである。外側シリンダ３４は、内側シリンダ３３とは同心軸上に形成され、これらのシリンダは共通軸Ａ１を有する。測定チャンネルは、外側シリンダ３４と内側シリンダ３３との間に画定され、外側シリンダの内径Ｒ２と内側シリンダの外径Ｒ１との差異に等しい一定の厚みを有する。この実施例では、測定デバイス５０は内側シリンダ３３の内側に配置されるが、当業者ならば理解されるように、測定デバイス５０は外側シリンダ３４の外側に配置してもよい。円筒形状の電極（シリンダ電極）３３，３４は、真鍮等の銅合金や銅等の適当な金属材料で構成してもよい。第１および／または第２の電極３３，３４はコーティングにより形成してもよい。電極上に沈殿するリスクを低減するために、コーティング手法は、表面エネルギおよび／または表面凹凸を低減するように選択してもよい。コーティングは、金属コーティング、非金属コーティング、金属材料および非金属材料を含む複合材料コーティングであってもよい。好適なコーティングの具体例について、上述の実施形態を参照されたい。

第１のシリンダ電極３３は、軸方向Ａ１に垂直な断面において、円周２πＲ１に相当する第１の距離にわたってチャンネルに接触し、第２のシリンダ電極３４は、軸方向Ａ１に垂直な断面において、円周２πＲ２に相当する第２の距離にわたってチャンネルに接触している。好適には、第１および第２の距離は、厚み（ｔ）の少なくとも５倍、より好適には少なくとも１０倍、最も好適には少なくとも２０倍より大きい。

入口通路は、入口端部２１から第１のチャンネル端部３１まで、その形状を徐々に変化させ、特に、入口端部２１におけるチューブ通路２２の形状から第１のチャンネル端部３１における測定チャンネルの形状まで変化させる。インレット部分２０は、第１部材２０ａおよび第２部材２０ｂを有する。第１部材２０ａは、入口端部２１においてチューブ通路２２として成形され、チューブ通路２２は、リング状に成形された通路２３に連通し、リング成形通路２３は、部分的には第１部材２０ａにより、また部分的には第２部材２０ｂにより画定される。リング成形通路２３は、測定チャンネルの第１のチャンネル端部３１に連通する。チューブ通路２２およびリング通路２３は一体として入口通路を構成する。図示された実施形態では、チューブ通路２２は、測定チャンネルの軸Ａ１に垂直な軸Ａ２を有する。しかし択一的な実施形態では、軸Ａ２は軸Ａ１に対して異なる角度に傾斜していてもよい。リング通路２３は、測定チャンネルを上方に流れる液体量を補償するために、チューブ通路２２からの距離が増大するほど徐々に狭くなる。図示された実施形態では、チューブ通路２２からの距離が増大するほど、リング成形通路の底部が右から左へ徐々に隆起する。

図示された実施形態では、アウトレット部分４０は、インレット部分２０と同一のものであるが、上下逆さまに取り付けられている。アウトレット部分４０は、第１部材４０ａおよび第２部材４０ｂを有する。出口通路は、第２のチャンネル端部３２における測定チャンネルの形状から出口端部４１におけるチューブ通路の形状まで、その形状を徐々に変化させる。

インレット部分２０の部材２０ａには、外側シリンダ３４の第１端部を受容するための環状凹部２５が設けられ、Ｏリング２６により液密に組み立てることができる。同様に、アウトレット部分４０の部材４０ａには、外側シリンダ３４の第２端部を受容するための環状凹部４５が設けられ、Ｏリング４６により液密に組み立てることができる。また部材２０ａ，４０ａには、部材２０ｂ，４０ｂを収容するための中央貫通開口部２７，４７が設けられている。部材２０ｂ，４０ｂは、内側シリンダ３３の第１および第２の端部をそれぞれ受容するように構成された第１および第２の端部を有する。部材２０ｂ，４０ｂには、軸Ａ１の方向に延び、複数のケーブルを内側シリンダ３３の中に出し入れすることを可能にする貫通孔２９，４９が設けられている。

ハウジング１０は、第１のファラデー箱を構成する第１の部材１０ａと、第２のファラデー箱を構成する第２の部材１０ｂとを有する。こうしてノイズを低減して、測定デバイス５０で得られる測定値の測定精度を改善することができる。

入口通路、測定チャンネル、および出口通路は、測定チャンネル内で液体フローを形成するために成形され、フローは、フロー方向Ａ１に垂直な断面から見たとき平均速度ｖａを有する。好適には、断面の９０％における速度ｖは、（ｖａ−０．１×ｖａ）＜ｖ＜（ｖａ＋０．１×ｖａ）を満たし、すなわち平均速度のプラスマイナス１０％の範囲を超えて変化することはない。

図４は、図１〜図３の変形例に係るインレット部分２０の概略断面図である。この変形例では、入口通路は、入口端部２１において同様にチューブ経路２２として成形されているが、チューブ経路２２は測定チャンネルの軸Ａ１に対応する軸Ａ２を有する。チューブ経路２２は、リング状に成形された経路２３に連通し、これは測定チャンネルの方向に徐々に狭くなっている。チューブ経路は、軸Ａ１に位置合わせされるため、リング成形経路２３は、軸Ａ１に垂直な断面から見て一定の幅ｗを有する。好適な実施形態では、幅ｗはチューブ経路２２から第１のチャンネル端部３１に至るまで徐々に減少しており、リング成形経路の平均半径Ｒは徐々に増大し、ｗ×Ｒ（幅と平均半径Ｒの積）は、軌跡（経路）に沿って、ほぼ一定となっている。

図５は、不溶性粒子を含む液体、特に液体トナーを解析（特性評価）するための第２の実施形態に係る解析ユニットを示す。解析ユニットは、インレット（入口）部分２０と、チャンネル部分３０と、アウトレット（出口）部分４０とを有するハウジング（図示せず）を備え、さらにチャンネル部分に流れる液体の変動電流（変位電流）を示す電気的測定値を測定するように構成された測定デバイス５０を備える。インレット部分２０には、入口端部２１と第１のチャンネル端部３１との間に入口通路が設けられている。インレット部分２０には、入口端部２１と第１のチャンネル端部３１との間に入口通路が設けられている。チャンネル部分３０には、第１のチャンネル端部３１と第２のチャンネル端部３２との間に測定チャンネルが設けられている。アウトレット部分４０には、第２のチャンネル端部３２と出口端部４１との間に出口通路が設けられている。

チャンネル部分３０は、測定チャンネルの第１および第２の側部（サイド部分）にそれぞれ第１および第２のプレート電極３３，３４を有する。測定デバイス５０は、第１および第２の電極３３，３４の間に流れる電流を示す電気的測定値（典型的には、電圧または電流）を測定するように構成される。この測定チャンネルは、フロー方向に第１のチャンネル端部３１と第２のチャンネル端部３２との間の長さ（ｌ）を有し、フロー方向とは垂直な方向に第１の電極３３と第２の電極３４との間の距離に相当する厚み（ｔ）を有する。フローを均一なものとするために、長さ（ｌ）は厚み（ｔ）の少なくとも５倍、より好適には少なくとも１０倍、最も好適には少なくとも２０倍より大きく、たとえば長さ（ｌ）は厚み（ｔ）の５０倍以上大きくする。

第１のプレート電極３３は、フロー方向Ａ１に垂直な断面において、幅ｗに相当する第１の距離にわたってチャンネルに接触し、第２のプレート電極３４は、軸方向Ａ１に垂直な断面において、幅ｗに相当する第２の距離にわたってチャンネルに接触している。好適には、幅ｗは、厚み（ｔ）の少なくとも５倍、より好適には少なくとも１０倍、最も好適には少なくとも２０倍より大きい。

入口通路は、入口端部２１におけるチューブ通路２２から第１のチャンネル端部３１における測定チャンネルまで、その形状を徐々に変化させ、チューブ通路２２は、丸いチューブ経路から長楕円チューブ経路、ほぼ矩形経路２３まで、その形状を徐々に変化させる。図示された実施形態では、アウトレット部分４０は、インレット部分２０と同一のものであるが、上下逆さまに取り付けられている。アウトレット部分４０は、第１部材４０ａおよび第２部材４０ｂを有する。出口通路は、第２のチャンネル端部３２における測定チャンネルの形状から出口端部４１におけるチューブ通路４２の形状まで、その形状を徐々に変化させる。

図６は、例示的な実施形態に係る液体トナーを用いるデジタルプリンタ装置の液体トナー貯蔵・調整手段を概略的に示すものである。液体トナー貯蔵・調整手段は、デジタルプリンタ装置に供給される液体トナーを貯蔵する貯蔵部６０を有する。さらに上記説明した任意の例示的な実施形態に係る解析装置１００と、液体トナーを解析装置１００の入口端部１２１から測定チャンネルを介して解析装置１００の出口端部１４１まで送出するポンプ７０が設けられている。さらに液体トナー貯蔵・調整手段は、液体キャリア（ＣＬ）を貯蔵する容器６１と、分散剤（ＤＡ）を貯蔵する容器６２と、濃縮トナーを貯蔵する容器６３と、解析装置１００の測定デバイス１５０により測定された値に呼応してバルブ８１，８２，８３を制御するように構成されたコントローラ８０とを備える。バルブ８１，８２，８３は、容器６１から液体キャリア（ＣＬ）を、容器６２から分散剤（ＤＡ）を、容器６３から濃縮トナーをそれぞれ添加するように構成されたものである。このように、これらのトナー構成要素は、測定された値に応じて、または測定された値に基づいて計算された液体トナーの固形含有量および導電率に応じて添加される。

図７は、上記説明した任意の例示的な実施形態に係る解析装置２００を備えた、液体トナーを調製するための１つの実施形態に係るトナー調製装置を示すものである。トナー調製装置は、ほぼ水平方向に配置された回転シリンダの形態を有する粉砕手段２２０と、解析装置２００の測定デバイスにより測定された電気的測定値に呼応して粉砕手段２２０を制御するためのコントローラ２１０とを備える。コントローラ２１０は、測定値に基づいて計算された液体トナーの導電率が所定範囲内にあるとき、粉砕手段２２０を停止させるように構成してもよい。さらにトナー調製装置は、分散剤添加手段（図示せず）を備え、コントローラ２１０は、計算された導電率に応じて分散剤添加手段を制御するように構成してもよい。例示的な実施形態では、コントローラ２１０は、計算された導電率に応じて、粉砕手段および／または粉砕手段の冷却モジュールの回転速度を制御するように構成してもよい。

ここで図８および図９を参照して、１つの実施形態に係る解析装置を用いた測定値、および液体トナーの導電率ならびに固形含有量の測定値に基づく推定に関する具体例を詳細に説明する。解析装置の第１および第２の電極に、図８に示すように、たとえば十分に高い周波数を有する２０Ｖｐｐの三角波信号等の可変電圧信号を印加し、液体トナーが第１および第２の電極の間に存在するように、液体トナーを入口通路から出口通路まで送出する。第１および第２の電極は、液体トナーに浸漬させたキャパシタ（コンデンサ）を構成する。キャパシタの誘電体は液体トナーからなる。液体トナー内の第１および第２の電極で構成されたプローブ９１０は、図９に示すように、抵抗値Ｒ_ｃｅｌｌに並列に接続された静電容量Ｃ_ｃｅｌｌとして表すことができる。測定デバイスは、好適には、電流を増幅するための電流増幅器９００を有する。例示的な実施形態では、電流増幅器は、図８に示すような出力波形Ｖ_ｏｕｔを有する。出力電圧波形Ｖ_ｏｕｔから、静電容量Ｃ_ｃｅｌｌに対する測定値が得られ、出力電圧波形Ｖ_ｏｕｔの傾きから、液体トナーの導電率Ｒ_ｃｅｌｌに対する測定値が得られる。正確に測定し、電気泳動を回避するために、好適には、電極の大きさにも依存するが、たとえば５ｋＨｚ〜５０ｋＨｚの十分に高い周波数を有するＡＣ駆動信号Ｖ_ｔｒｉを印加する。導電率測定信号は、通常、極めて小さいため、たとえば−１０Ｖ〜１０Ｖの比較的に大きな電圧を有するＶ_ｔｒｉが好ましい。

導電率は電気信号の導電率から求められる。良好なトナーは、印刷プロセスの現像段階で電荷を保持するように、きわめて低い導電率を有する。トナー製造時、導電率は、当初、たとえば１０００ｐＳ／ｃｍの高い値を有し、１ｐＳ／ｃｍ未満の低い値に低減させてもよい。

固形成分含有量は液体トナーの誘電率から求めることができ、誘電率はプローブの静電容量Ｃ_ｃｅｌｌから求めることができる。

測定信号は外的影響を受けやすく、好適な実施形態では、測定デバイスは、上記説明した実施形態に係る解析装置のように、外部環境から電磁シールドされる。

三角波は、歪みを有することがあるので、好適な実施形態では、Ｖ_ｔｒｉは、静電容量Ｃ_ｃｅｌｌおよび導電率Ｒ_ｃｅｌｌに対する計算結果の安定性および精度を改善するように測定され、計算される。

三角波信号Ｖ_ｔｒｉの一周期のほんの一部に対して出力電圧Ｖ_ｏｕｔを測定してもよい。可能性のある実施例では、数多くのサンプルを測定して、たとえば三角波信号Ｖ_ｔｒｉのゼロクロス値で第１回目のサンプルを測定し、三角波信号Ｖ_ｔｒｉが−１０Ｖに達したときに第２回目のサンプルを測定し、任意的に、数多くの中間的なサンプルを測定する。出力電圧Ｖ_ｏｕｔの測定値を用いて、導電率および／または液体の固形成分含有率を計算する。

好適には、測定デバイスは、１−ワイヤデジタルサーモメータ等の温度センサを有してもよい。通常、導電率は、温度依存性が高く、必要とされる精度に依存するので、温度を考慮に入れてもよい。

ここで静電容量Ｃ_ｃｅｌｌおよび導電率Ｒ_ｃｅｌｌを計算する方法に関する例示的な実施形態について説明する。第１のステップにおいて、三角波信号Ｖ_ｔｒｉの周期を測定する。第２のステップにおいて、セルに印加される三角波信号Ｖ_ｔｒｉを記述するノイズフリーの（ノイズのない）パターンを得るために、ｎ周期を平均化する。ノイズフリーの信号をＶ_triangleと呼ぶ。第３のステップにおいて、セル出力電圧Ｖ_ｏｕｔの正の変動を測定する。

図９に示すように、第１ならびに第２の電極、およびこれらの電極の間に配置される液体トナーにより構成されるキャパシタ、すなわちセルの静電容量および導電率をそれぞれＣ_ｃｅｌｌおよびＲ_ｃｅｌｌとし、電流増幅器に付随する抵抗値および静電容量をＲ_ｔｉおよびＣ_ｔｉとすると、セルの反応は、ＲＣネットワークにより概算計算することができる。

静電容量Ｃ_ｃｅｌｌは、通常、三角波信号Ｖ_ｔｒｉの勾配のゼロクロス点におけるセル出力電圧Ｖ_ｏｕｔの振幅に基づいて数％以内の高い信頼性で推定することができる。導電率Ｒ_ｃｅｌｌは、これに対する値を選択し、増幅特性曲線（ＴＦ＝Ｖ_ｏｕｔ／Ｖ_triangle；ＴＦは測定されたサンプルＶ_triangleに対するＣ_ｃｅｌｌ、Ｒ_ｃｅｌｌ、Ｒ_ｔｉ、およびＣ_ｔｉの関数である。）に適応させることにより、反復して計算することができる。計算結果をＶ_ｏｕｔと比較し、最小二乗平均（ＬＭＳ）関数に適応させることにより、最も正確な導電率Ｒ_ｃｅｌｌを示す値に収束させることができる。

［数１］
ＬＭＳ ＝ Σ（Ｖ_ｏｕｔ[ｚ^ｋ] − Ｖ_triangle[ｚ^ｋ] ＴＦ[z]）^２

ここで、ｋはサンプル数を示す指標である。（三角波信号Ｖ_ｔｒｉが完全なものと仮定して）当初の推定値は出力電圧Ｖ_ｏｕｔの勾配により求めることができる。

さらに改善された実施形態では、測定システムのずれ（オフセット）を排除し、静電容量測定値の精度を改善するために、三角波信号Ｖ_ｔｒｉの負の周期に基づいて静電容量Ｃ_ｃｅｌｌを求め、負の周期に対して得られた値を正の周期に対して得られた値とともに平均化してもよい。

例示的な実施形態では、測定デバイスは、第１および第２の電極の間に流れる電流を増幅するように構成された増幅器９００と、増幅された電流を示す測定値を記録するための記録手段と、記録された測定値に基づいて得られた値を外部デバイスに送信するための送信手段とを備える。図９では、記録手段および送信手段は、単一のブロック９２０として図示されている。さらに記録手段に基づいて得られた値を受信し、導電率の値および不溶性粒子を含む液体の固形成分含有量を、受信した値に基づいて計算するように構成された計算デバイス（図示せず）を設けてもよい。特に、計算デバイスは、導電率Ｒ_ｃｅｌｌおよび静電容量Ｃ_ｃｅｌｌを計算し、Ｒ_ｃｅｌｌおよびＣ_ｃｅｌｌに基づいて、導電率および液体トナーの固形成分含有量を計算するための任意のアルゴリズムを実行するように構成してもよい。

当業者ならば理解されるように、変動電圧を適用し、電極間の電流を示す値を測定する代わりに、電極間の既知の変動電流を送信し、電極間に生じる電圧を示す値を測定することが可能である。

当業者ならば認識されるように、本願で示す任意のブロック図は、本発明の原理を具現化する例示的な回路図の概念図を示すものである。同様に、当業者ならば認識されるように、任意のフローチャート、フロー図、状態遷移図、疑似コード、および同様のものは、コンピュータ可読媒体に実質的に表され、コンピュータまたはプロセッサで実行される（こうしたコンピュータまたはプロセッサが明示的に図示されているか否かに拘わらず）、さまざまなプロセスを表すものである。

特定の実施形態に関連して、本発明の原理を上記説明してきたが、本願明細書は単なる例示として記載されたものであり、添付クレームにより定義される発明の保護範囲を限定するものではない。

１０…ハウジング、２０…インレット（入口）部分、２０ａ…第１部材、２０ｂ…第２部材、２１…入口端部、２２…チューブ通路、２３…リング成形通路、２５，４５…環状凹部、２７，４７…中央貫通開口部、２９，４９…貫通孔、３０…チャンネル部分、３１…第１のチャンネル端部、３２…第２のチャンネル端部、３３，３４…シリンダ電極（プレート電極）、４０…アウトレット（出口）部分、４０ａ…第１部材、４０ｂ…第２部材、４１…出口端部、４２…チューブ通路、４６…Ｏリング、５０…測定手段（測定デバイス）、６０…貯蔵部、６１…容器（ＣＬ）、６２…容器（ＤＡ）、容器６３…（濃縮トナー）、７０…ポンプ、８０…コントローラ、８１，８２，８３…バルブ、１００…解析装置、１２１…入口端部、１４１…出口端部、１５０…測定デバイス、２００…解析装置、２１０…コントローラ、２２０…粉砕手段、９００…増幅器、９１０…プローブ、９２０…記録送信手段。

Claims (17)

1. 不溶性粒子を含む液体を解析するための解析装置であって、
   ハウジング（１０）と測定デバイス（５０）とを備え、
   ハウジング（１０）は、
   入口端部（２１）と第１のチャンネル端部（３１）との間の入口通路を画定するインレット部分（２０）と、
   第１のチャンネル端部（３１）と第２のチャンネル端部（３２）との間の測定チャンネルを画定するチャンネル部分（３０）と、
   第２のチャンネル端部（３２）と出口端部（４１）との間の出口通路を画定するアウトレット部分（４０）とを有し、
   液体が入口通路から前記測定チャンネルを通って出口通路まで循環でき、
   チャンネル部分（３０）が前記測定チャンネルの第１の側部に第１の電極（３３）と第２の側部に第２の電極（３４）とを有し、
   測定デバイス（５０）は、第１の電極（３３）と第２の電極（３４）との間に流れる液体の特性を示す電気的測定値を測定するように構成され、
   前記測定チャンネルは、第１のチャンネル端部（３１）と第２のチャンネル端部（３２）との間のフロー方向に長さ（ｌ）と、第１のチャンネル端部（３１）と第２のチャンネル端部（３２）との間の距離に相当するフロー方向に垂直な方向から見た厚み（ｔ）とを有し、
   長さ（ｌ）が厚み（ｔ）の少なくとも５倍以上大きく、
   入口通路は、入口端部（２１）から第１のチャンネル端部（３１）に至るまで、その形状が徐々に変化し、
   出口通路は、第２のチャンネル端部（３２）から出口端部（４１）に至るまで、その形状が徐々に変化することを特徴とする解析装置。
2. 第１の電極（３３）は、フロー方向に垂直な断面において第１の距離（２πＲ１；ｂ）にわたって前記測定チャンネルに接触し、
   第２の電極（３４）は、フロー方向に垂直な断面において第２の距離（２πＲ２；ｂ）にわたって前記測定チャンネルに接触し、
   第１の距離および第２の距離は、厚み（ｔ）の少なくとも５倍以上大きいことを特徴とする請求項１に記載の解析装置。
3. 第１の電極（３３）と第２の電極（３４）との間に所定の電圧を印加するように構成された電圧電源をさらに備え、
   測定デバイスは、第１の電極（３３）と第２の電極（３４）との間にある液体に流れる電流を示す値を測定するように構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の解析装置。
4. 入口通路は、入口端部（２１）におけるチューブ通路の形状から第１のチャンネル端部（３１）における前記測定チャンネルの形状に至るまで、その形状を徐々に変化させ、および／または
   出口通路は、第２のチャンネル端部（３２）における前記測定チャンネルの形状から出口端部（４１）におけるチューブ通路の形状に至るまで、その形状を徐々に変化させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載の解析装置。
5. 入口通路、前記測定チャンネル、および出口通路は、前記測定チャンネル内でフロー方向に流れる液体のフローを形成するように成形され、
   フローは、フロー方向に垂直な断面の９０％において平均速度ｖａを有し、
   任意の断面における速度は、（ｖａ−０．１×ｖａ）＜ｖ＜（ｖａ＋０．１×ｖａ）を満たすことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載の解析装置。
6. 第１の電極（３３）は、内側シリンダであり、
   第２の電極（３４）は、内側シリンダの周りに配置された外側シリンダであり、
   外側シリンダおよび内側シリンダが前記測定チャンネルを画定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１に記載の解析装置。
7. 測定デバイスは、内側シリンダの内側に配置されることを特徴とする請求項６に記載の解析装置。
8. 第１の電極（３３）および第２の電極（３４）は、互いに一定の距離（ｔ）を隔てて配置されたプレートであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１に記載の解析装置。
9. インレット部分（２０）は、入口端部（２１）においてチューブ通路（２２）を有するように成形され、
   チューブ通路（２２）は、リング成形通路（２３）に連通し、
   リング成形通路（２３）は、前記測定チャンネルの第１のチャンネル端部（３１）に連通し、
   チューブ通路（２２）およびリング成形通路（２３）が一体として入口通路を形成することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１に記載の解析装置。
10. チューブ通路（２２）は、前記測定チャンネルからずれており、
    チューブ通路（２２）からの距離が増大するにつれて、リング成形通路（２３）は徐々に狭くなることを特徴とする請求項９に記載の解析装置。
11. 測定デバイスは、第１の電極（３３）と第２の電極（３４）との間に流れる電流を示す測定値を記録する記録手段と、記録された測定値に基づいて求めた値を外部デバイスに送信する送信手段とを有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１に記載の解析装置。
12. 第１の電極（３３）および第２の電極（３４）のうちの少なくとも一方には、コーティングが設けられていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１に記載の解析装置。
13. コーティングは、金属材料および非金属材料を含む複合コーティング、ニッケル−ＰＴＦＥ複合コーティング、亜鉛コーティング、ニッケルコーティング、クロム処理により得られたコーティング、陽極酸化処理により得られたコーティング、金めっき、銀めっき、リン酸塩処理により得られたコーティング、ポリテトラフルオロエチトレン（ＰＴＦＥ）系コーティング、ニス、ラッカーコーティング、およびセラミックコーティングのうちの任意の１つであることを特徴とする請求項１２に記載の解析装置。
14. 請求項１１に記載の解析装置と、記憶された測定値に基づいて求めた値を受信し、受信された値に基づいて、不溶性粒子を含む液体の導電率および／または固形成分含有量に対する値を計算するように構成された計算デバイスとを備えた解析システム。
15. 液体トナーを用いるデジタルプリンタ装置であって、
    液体トナーを貯蔵する容器と、
    請求項１〜１３のいずれか１に記載の解析装置または請求項１４に記載の解析システムとを備え、
    解析装置の入口端部は、容器の出口に流体連通していることを特徴とするデジタルプリンタ装置。
16. 液体トナーのトナー成分を添加するトナー成分添加手段と、
    解析装置の測定デバイスにより測定された測定値に応じてトナー成分添加手段を制御するように構成された制御手段とをさらに備えたことを特徴とする請求項１５に記載のデジタルプリンタ装置。
17. 液体トナーを調製するトナー調製装置であって、
    請求項１〜１３のいずれか１に記載の解析装置または請求項１４に記載の解析システムと、
    粉砕手段と、
    解析装置の測定デバイスにより測定された測定値に応じて粉砕手段を制御するコントローラとを備えたことを特徴とするトナー調製装置。

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