JP3112891B2 - トナー濃度測定装置およびそれを使用する画像形成装置 - Google Patents
トナー濃度測定装置およびそれを使用する画像形成装置Info
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- JP3112891B2 JP3112891B2 JP10305724A JP30572498A JP3112891B2 JP 3112891 B2 JP3112891 B2 JP 3112891B2 JP 10305724 A JP10305724 A JP 10305724A JP 30572498 A JP30572498 A JP 30572498A JP 3112891 B2 JP3112891 B2 JP 3112891B2
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- G03G15/06—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing
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- G03G15/104—Preparing, mixing, transporting or dispensing developer
- G03G15/105—Detection or control means for the toner concentration
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はトナー濃度測定装置
およびそれを使用する画像形成装置に関し、特に溶媒中
のトナー濃度を簡単な構成で正確に検知するトナー濃度
測定装置およびそれを使用する画像形成装置に関する。
およびそれを使用する画像形成装置に関し、特に溶媒中
のトナー濃度を簡単な構成で正確に検知するトナー濃度
測定装置およびそれを使用する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、液体現像におけるインク残量検知
装置は、インク有無を検出する２値のみでよかった。そ
のため、電極対に電圧を印加し電極間の静電容量を測定
するもの（例えば特開平２−１６９２５９号公報）や、
発光ダイオードと受光部とを用いて透過光の光量を測定
する方法（例えば特開平６−２４１９９６号公報）だけ
で良かった。
装置は、インク有無を検出する２値のみでよかった。そ
のため、電極対に電圧を印加し電極間の静電容量を測定
するもの（例えば特開平２−１６９２５９号公報）や、
発光ダイオードと受光部とを用いて透過光の光量を測定
する方法（例えば特開平６−２４１９９６号公報）だけ
で良かった。
【０００３】しかし溶媒中にあるトナーの濃度を測定す
るにはこれらの方法では不可能である。従来技術にはこ
の濃度を測定するため、例えば発光ダイオードを用いて
透過光の光量のアナログ的変化を読み取り、また、溶媒
中にある電極対に交流を印加し電極間の静電容量の変化
値を見て濃度を測定するというものがある。
るにはこれらの方法では不可能である。従来技術にはこ
の濃度を測定するため、例えば発光ダイオードを用いて
透過光の光量のアナログ的変化を読み取り、また、溶媒
中にある電極対に交流を印加し電極間の静電容量の変化
値を見て濃度を測定するというものがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この従来技術におけ
る、第１の問題点は、測定精度の問題である。光を用い
た濃度測定方式では溶媒中を通過する光の減衰が非常に
大きいため、発光部には高い光量を必要とし、またそれ
でも受光部で感知できる光量はわずかであるため光量に
よる濃度の測定は、その精度が悪い。さらに発光部や受
光部が溶媒に浸るならば、光の照射面や受光面を、また
発光部や受光部が溶媒を保持する部材の外に有るなら
ば、部材の光透過面を常に綺麗に保つ必要があり、透過
部がよごれるとさらに測定精度の悪化につながる。
る、第１の問題点は、測定精度の問題である。光を用い
た濃度測定方式では溶媒中を通過する光の減衰が非常に
大きいため、発光部には高い光量を必要とし、またそれ
でも受光部で感知できる光量はわずかであるため光量に
よる濃度の測定は、その精度が悪い。さらに発光部や受
光部が溶媒に浸るならば、光の照射面や受光面を、また
発光部や受光部が溶媒を保持する部材の外に有るなら
ば、部材の光透過面を常に綺麗に保つ必要があり、透過
部がよごれるとさらに測定精度の悪化につながる。
【０００５】第２の問題点は、従来の電気的な測定手法
では、そのままでは原理的に不可能な点である。なぜな
ら溶媒の導電度や静電容量は測定できてもトナーの濃度
だけをそこから抽出することができないためである。
では、そのままでは原理的に不可能な点である。なぜな
ら溶媒の導電度や静電容量は測定できてもトナーの濃度
だけをそこから抽出することができないためである。
【０００６】本発明の目的は、絶縁性溶媒中にある帯電
したトナー粒子を静電力により選択的に感光ベルト上に
吸着させ、転写部を介して記録紙に転写する画像形成装
置において、溶媒中にあるトナーの濃度を溶媒中のイオ
ン量の変化による導電度の変化の影響を受けることなく
正確に簡単な構成で検知するトナー濃度測定装置および
それを使用する画像形成装置を提供することにある。
したトナー粒子を静電力により選択的に感光ベルト上に
吸着させ、転写部を介して記録紙に転写する画像形成装
置において、溶媒中にあるトナーの濃度を溶媒中のイオ
ン量の変化による導電度の変化の影響を受けることなく
正確に簡単な構成で検知するトナー濃度測定装置および
それを使用する画像形成装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明のトナー濃度測定
装置は、溶媒中にあるトナーの濃度を測定するトナー濃
度測定装置において、溶媒中の電極対間にステップ状に
直流電圧を印加したときに前記電極対を構成する回路内
に流れる微小電流を測定し、前記電極対間の前記溶媒を
等価回路に置き換えて、前記等価回路内のキャパシタン
スを回路方程式により求めることで前記溶媒のイオン量
を見積もり、またこれと前記等価回路内のインピーダン
スとにより関数式を設けることで、前記溶媒のイオン量
の変化の影響を除去した純粋なトナーの濃度を見積もる
ことを可能にする。
装置は、溶媒中にあるトナーの濃度を測定するトナー濃
度測定装置において、溶媒中の電極対間にステップ状に
直流電圧を印加したときに前記電極対を構成する回路内
に流れる微小電流を測定し、前記電極対間の前記溶媒を
等価回路に置き換えて、前記等価回路内のキャパシタン
スを回路方程式により求めることで前記溶媒のイオン量
を見積もり、またこれと前記等価回路内のインピーダン
スとにより関数式を設けることで、前記溶媒のイオン量
の変化の影響を除去した純粋なトナーの濃度を見積もる
ことを可能にする。
【０００８】また、本発明の画像形成装置は、溶媒中に
あるトナーの濃度を測定するトナー濃度測定装置におい
て、溶媒中の電極対間にステップ状に直流電圧を印加し
たときに前記電極対を構成する回路内に流れる微小電流
を測定し、前記電極対間の前記溶媒を等価回路に置き換
えて、前記等価回路内のキャパシタンスを回路方程式に
より求めることで前記溶媒のイオン量を見積もり、また
これと前記等価回路内のインピーダンスとにより関数式
を設けることで、前記溶媒のイオン量の変化の影響を除
去した純粋なトナーの濃度を見積もることを可能にする
トナー濃度測定装置を備えることを特徴とする。
あるトナーの濃度を測定するトナー濃度測定装置におい
て、溶媒中の電極対間にステップ状に直流電圧を印加し
たときに前記電極対を構成する回路内に流れる微小電流
を測定し、前記電極対間の前記溶媒を等価回路に置き換
えて、前記等価回路内のキャパシタンスを回路方程式に
より求めることで前記溶媒のイオン量を見積もり、また
これと前記等価回路内のインピーダンスとにより関数式
を設けることで、前記溶媒のイオン量の変化の影響を除
去した純粋なトナーの濃度を見積もることを可能にする
トナー濃度測定装置を備えることを特徴とする。
【０００９】さらに、本発明のトナー濃度測定装置は、
円周方向で対向する円筒状の電極であり、互いの円周の
稜線部が近接していて、外部からの動力により回転し、
濃度測定の前後には自身の回転動作と装置内に固定され
た清掃部により、その表面を清掃されることを特徴とす
る前記電極対を備える。
円周方向で対向する円筒状の電極であり、互いの円周の
稜線部が近接していて、外部からの動力により回転し、
濃度測定の前後には自身の回転動作と装置内に固定され
た清掃部により、その表面を清掃されることを特徴とす
る前記電極対を備える。
【００１０】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
て図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】図１は本発明の一実施の形態を示す概略構
成図である。図１を参照すると、この実施の形態は、電
極対１と、電極対１の清掃部２と、直流高圧発生部３
と、電流測定部４と、測定データを処理するデータ処理
部５とから構成される。電極対１は、円周方向で対向す
る円筒状の電極で、互いの円周の稜線部が近接してい
る。また、電極対１は、外部からの動力により回転し、
濃度測定の前後には自身の回転動作と装置内に固定され
た清掃部２により、その表面を清掃される。直流高圧発
生部３は、電極間に2MV/m〜4MV/m程度の電界をステップ
状に発生させる機能を持ち、電流測定部４は、1kHz以上
のサンプリング周波数と8ビット以上の分解能を有す
る。
成図である。図１を参照すると、この実施の形態は、電
極対１と、電極対１の清掃部２と、直流高圧発生部３
と、電流測定部４と、測定データを処理するデータ処理
部５とから構成される。電極対１は、円周方向で対向す
る円筒状の電極で、互いの円周の稜線部が近接してい
る。また、電極対１は、外部からの動力により回転し、
濃度測定の前後には自身の回転動作と装置内に固定され
た清掃部２により、その表面を清掃される。直流高圧発
生部３は、電極間に2MV/m〜4MV/m程度の電界をステップ
状に発生させる機能を持ち、電流測定部４は、1kHz以上
のサンプリング周波数と8ビット以上の分解能を有す
る。
【００１２】図２は電流測定部４における測定波形例で
ある。図１および図２を参照してこの実施の形態の動作
について詳細に説明する。
ある。図１および図２を参照してこの実施の形態の動作
について詳細に説明する。
【００１３】ステップ状の直流高電圧を印加された電極
対１同士の近接部では、瞬間的に2MV/m〜4MV/m程度の強
電界が発生するため、これにより溶媒中の帯電したトナ
ーは自身の極性と逆の極性方向に電気泳動を始める。ま
た溶媒中の正負のイオンも同じく自身の極性と逆極性の
方向に移動をする。これらが電極対１表面に到達する
と、イオンはその電荷を失い、またトナーは分極して電
極表面に付着するため、回路内には微小な電流が流れ
る。また電極表面に付着したトナーは電極表面の電位の
絶対値を下げるため、高電圧を印加してしばらくする
と、電流値は最初ピークを示した後徐々に減少し、つい
には０になる。
対１同士の近接部では、瞬間的に2MV/m〜4MV/m程度の強
電界が発生するため、これにより溶媒中の帯電したトナ
ーは自身の極性と逆の極性方向に電気泳動を始める。ま
た溶媒中の正負のイオンも同じく自身の極性と逆極性の
方向に移動をする。これらが電極対１表面に到達する
と、イオンはその電荷を失い、またトナーは分極して電
極表面に付着するため、回路内には微小な電流が流れ
る。また電極表面に付着したトナーは電極表面の電位の
絶対値を下げるため、高電圧を印加してしばらくする
と、電流値は最初ピークを示した後徐々に減少し、つい
には０になる。
【００１４】このとき測定される電流値は溶媒のイオン
量とトナーの濃度によって変化するため、イオン量にほ
とんど変化がないなら、この測定電流値の大きさがトナ
ー濃度の情報となる。しかし現像プロセスにおいてイオ
ンの出入りがある環境では、これは不可能であり測定値
からトナー濃度のみによる出力値を抽出しなければなら
ない。
量とトナーの濃度によって変化するため、イオン量にほ
とんど変化がないなら、この測定電流値の大きさがトナ
ー濃度の情報となる。しかし現像プロセスにおいてイオ
ンの出入りがある環境では、これは不可能であり測定値
からトナー濃度のみによる出力値を抽出しなければなら
ない。
【００１５】そこで上記で述べた現象を電気の等価回路
にモデリングして、その出力電流を数式で定義する。溶
媒６にステップ状の電圧を印加すると測定される出力電
流は図２のように振動しながら減衰していく。これは溶
媒中のトナーが自身の質量のために、その慣性力による
電気泳動の遅れを生じて起こる振動と予想できる。そこ
で合計値として測定される出力電流Itotalを、 質量を
もつトナーによる出力Itoner(トナーのBackPlatingによ
る出力)と、ほとんど質量を持たないイオンによる出力I
ion(正負のイオンのBackPlatingによる出力)とに分解す
る。 Itotal = Itoner ＋Iion （式１） このうち、正負のイオンによる出力値IionはRC回路と考
えることができ、(式2)のような減衰関数で表せる。 Iion=(V/R1)exp(-t/(C1R1)) (式2) 次にトナーによる出力Itonerは先程と同じくRCを有する
回路で、さらにトナーの慣性により起こる出力の振動を
２次遅れ系の挙動と考え、これをRCL回路でモデリング
すると、(式3)のような減衰関数Iattと減衰振動関数I
oscの和で表せる。 Itoner = Iatt＋Iosc (式3) Itoner-att=(V/R2)exp(-t/(C2R2)) (式4) Itoner-osc=((α2＋ω2)/ω)C3exp(-αt)cos(ωt) (式5) ここに、α=R3/(2L3) ω=(1/(L3C3)-α2)1/2よって
この等価回路内に流れる出力電流値Itotalは(式6)で表
せる。 Itotal = Iion＋Itoner-att＋Itoner-osc =(V/R1)exp(-t/(C1R1))＋(V/R2)exp(-t/(C2R2)) ＋（(α2＋ω2)/ω）C3exp(-αt)cos(ωt) (式6) これを回路図で表すと図３のようになる。ここで実際の
インク中においては流体中のトナーやイオンの偏り等に
よりＣ成分には分布があると思われるが、等価回路にお
いてこれを簡単化するためＣ成分は全て等しいと仮定す
る。また実際にトナーやイオンが電極に付着し、飽和す
るタイミングは等しいため、Ｃ成分は１つとする。 C1≡C2≡C3≡C (式7) また、回路構成の簡略化のため、R1とR2を合成、その他
の変数を整理して Ratt=1/(1/R1+1/R2) (式8) Iatt= Iion＋Itoner-att Rosc=R3 Iosc= Itoner-osc Losc=L3 と置くと、合成後の回路は図４のようになる。この回路
のスイッチを閉じたときの流れる電流量Itotalは(式9)
で表される。 Itotal=（(α2＋ω2)/ω）CVexp(-αt)cos(ωt)+(V/Ratt) exp(-t/CRatt) (式9 ) ここに、α=Rosc/(2Losc) ω=(1/(LoscC)-α2)1/2以
上のことから、本発明では絶縁性溶媒中のトナー、イオ
ンの挙動を(式10)のように定義する。 I=P1exp(-P2t)cos(P3t)+P4exp(-P5t) (式10) ここに、P1=1/(Losc/C-(Rosc/2)2)1/2 P2=(Rosc/(2 Losc)) P3=(1/(LoscC)+(Rosc/(2Losc))2)1/2 P4=V/Rosc P5=1/(RattC) また(式10)から、この等価回路のRCL成分は以下のよう
に求めることができる。 C= P4/(P5V) (式11) Losc=1/(C(P2 2+P3 2)) (式12) Rosc=2 LoscP2 (式13) Ratt=V/P4 (式14) ここでこのうち(式11)のC成分は等価回路のキャパシタ
ンス成分を示し、これは溶媒の静電容量を示す情報で、
トナー濃度値にはあまり影響を受けない。また同じく
(式14)のRattはトナーとイオン全体の導電度を示す情報
である。よってこれらの情報を基に以下のような関数式
を立てることで、溶媒中のイオンの影響を取り去った、
トナー濃度情報を求めることができる。 F1()= RattCK (式15) ここで式中のKは温度や使用する溶媒の粘度、またはト
ナーのもつ電荷量により決まる係数である。
にモデリングして、その出力電流を数式で定義する。溶
媒６にステップ状の電圧を印加すると測定される出力電
流は図２のように振動しながら減衰していく。これは溶
媒中のトナーが自身の質量のために、その慣性力による
電気泳動の遅れを生じて起こる振動と予想できる。そこ
で合計値として測定される出力電流Itotalを、 質量を
もつトナーによる出力Itoner(トナーのBackPlatingによ
る出力)と、ほとんど質量を持たないイオンによる出力I
ion(正負のイオンのBackPlatingによる出力)とに分解す
る。 Itotal = Itoner ＋Iion （式１） このうち、正負のイオンによる出力値IionはRC回路と考
えることができ、(式2)のような減衰関数で表せる。 Iion=(V/R1)exp(-t/(C1R1)) (式2) 次にトナーによる出力Itonerは先程と同じくRCを有する
回路で、さらにトナーの慣性により起こる出力の振動を
２次遅れ系の挙動と考え、これをRCL回路でモデリング
すると、(式3)のような減衰関数Iattと減衰振動関数I
oscの和で表せる。 Itoner = Iatt＋Iosc (式3) Itoner-att=(V/R2)exp(-t/(C2R2)) (式4) Itoner-osc=((α2＋ω2)/ω)C3exp(-αt)cos(ωt) (式5) ここに、α=R3/(2L3) ω=(1/(L3C3)-α2)1/2よって
この等価回路内に流れる出力電流値Itotalは(式6)で表
せる。 Itotal = Iion＋Itoner-att＋Itoner-osc =(V/R1)exp(-t/(C1R1))＋(V/R2)exp(-t/(C2R2)) ＋（(α2＋ω2)/ω）C3exp(-αt)cos(ωt) (式6) これを回路図で表すと図３のようになる。ここで実際の
インク中においては流体中のトナーやイオンの偏り等に
よりＣ成分には分布があると思われるが、等価回路にお
いてこれを簡単化するためＣ成分は全て等しいと仮定す
る。また実際にトナーやイオンが電極に付着し、飽和す
るタイミングは等しいため、Ｃ成分は１つとする。 C1≡C2≡C3≡C (式7) また、回路構成の簡略化のため、R1とR2を合成、その他
の変数を整理して Ratt=1/(1/R1+1/R2) (式8) Iatt= Iion＋Itoner-att Rosc=R3 Iosc= Itoner-osc Losc=L3 と置くと、合成後の回路は図４のようになる。この回路
のスイッチを閉じたときの流れる電流量Itotalは(式9)
で表される。 Itotal=（(α2＋ω2)/ω）CVexp(-αt)cos(ωt)+(V/Ratt) exp(-t/CRatt) (式9 ) ここに、α=Rosc/(2Losc) ω=(1/(LoscC)-α2)1/2以
上のことから、本発明では絶縁性溶媒中のトナー、イオ
ンの挙動を(式10)のように定義する。 I=P1exp(-P2t)cos(P3t)+P4exp(-P5t) (式10) ここに、P1=1/(Losc/C-(Rosc/2)2)1/2 P2=(Rosc/(2 Losc)) P3=(1/(LoscC)+(Rosc/(2Losc))2)1/2 P4=V/Rosc P5=1/(RattC) また(式10)から、この等価回路のRCL成分は以下のよう
に求めることができる。 C= P4/(P5V) (式11) Losc=1/(C(P2 2+P3 2)) (式12) Rosc=2 LoscP2 (式13) Ratt=V/P4 (式14) ここでこのうち(式11)のC成分は等価回路のキャパシタ
ンス成分を示し、これは溶媒の静電容量を示す情報で、
トナー濃度値にはあまり影響を受けない。また同じく
(式14)のRattはトナーとイオン全体の導電度を示す情報
である。よってこれらの情報を基に以下のような関数式
を立てることで、溶媒中のイオンの影響を取り去った、
トナー濃度情報を求めることができる。 F1()= RattCK (式15) ここで式中のKは温度や使用する溶媒の粘度、またはト
ナーのもつ電荷量により決まる係数である。
【００１６】以下に一例を示す。イオン量の異なる４種
類の溶媒について上記の電極対構造により測定、計算し
たところ、単純に波形の最大値を示すPeak値の情報で
は、同一溶媒の中でのみ濃度と測定、計算値の間で相関
が取れるものの、イオン量の異なる溶媒間ではそれらは
全く相関がない(図5)。図５は、測定された電流-時間デ
ータの最大電流値(Peak値)を各濃度のインクごとにPeak
値-濃度値でグラフ化したものである。同一濃度、同一
インクでもインクの使用前と使用後でPeak値が異なるの
がわかる一方、本発明の手法により、モデリングした等
価回路のRattとCの関数式である(式15)の計算値では、
イオン量の変化に関らず、全てにおいて測定計算値は濃
度情報を正確に表している(図6)。図６は、測定された
電流-時間データのF1()値を各濃度のインクごとにF1()
値-濃度値でグラフ化したものである。図５と異なり、
同一濃度、同一インクであれば、インクの使用前と使用
後でF1()値が等しいのがわかる。
類の溶媒について上記の電極対構造により測定、計算し
たところ、単純に波形の最大値を示すPeak値の情報で
は、同一溶媒の中でのみ濃度と測定、計算値の間で相関
が取れるものの、イオン量の異なる溶媒間ではそれらは
全く相関がない(図5)。図５は、測定された電流-時間デ
ータの最大電流値(Peak値)を各濃度のインクごとにPeak
値-濃度値でグラフ化したものである。同一濃度、同一
インクでもインクの使用前と使用後でPeak値が異なるの
がわかる一方、本発明の手法により、モデリングした等
価回路のRattとCの関数式である(式15)の計算値では、
イオン量の変化に関らず、全てにおいて測定計算値は濃
度情報を正確に表している(図6)。図６は、測定された
電流-時間データのF1()値を各濃度のインクごとにF1()
値-濃度値でグラフ化したものである。図５と異なり、
同一濃度、同一インクであれば、インクの使用前と使用
後でF1()値が等しいのがわかる。
【００１７】本発明では、測定された電流波形を(式10)
で近似するよう式中のパラメータを求めるが、これには
非線形の最適化手法が必要である。これは装置内の演算
部に大きな負荷を与え、また最悪の場合計算が発散し、
最適値が探索不能になることもある。そこで(式15)の関
数式に着目し、(式10)と見比べると、式中で使われるパ
ラメータは(式10)の右辺第２項のみ、つまり減衰項の値
のみであることがわかる。これより、測定波形の振動が
十分に収まった時間では(式10)の右辺第１項はほぼ０で
あると見ると、 I≒P4exp(-P5t) と表せる。
で近似するよう式中のパラメータを求めるが、これには
非線形の最適化手法が必要である。これは装置内の演算
部に大きな負荷を与え、また最悪の場合計算が発散し、
最適値が探索不能になることもある。そこで(式15)の関
数式に着目し、(式10)と見比べると、式中で使われるパ
ラメータは(式10)の右辺第２項のみ、つまり減衰項の値
のみであることがわかる。これより、測定波形の振動が
十分に収まった時間では(式10)の右辺第１項はほぼ０で
あると見ると、 I≒P4exp(-P5t) と表せる。
【００１８】これは変数値Iとtの関数式のため、測定さ
れた電流-時間データより十分に時間が経過し、振動が
収まった測定点の２点のデータ(t1,I1)、(t2,I2)を与え
ることで以下の連立方程式で求めることが可能となる。 I1= P4exp(-P5t1) I2 = P4exp(-P5t2) (式15) これを解いて、 F1()= RattCK =(V/P4)(P4/(P5V))K = P4 K-1P5 -KV1-K =(I1/ exp(-λt1))K-1λ-K V1-K (式16) ここに、λ=(loge(I1/I2))/(t2-t1) このことより、測定波形を基にした複雑な最適化手法を
用いることなく、２点の測定値より関数式を使って、 F
1()値を求めることが可能となる。 F1()値は溶媒のイオ
ン量の影響をうけず、濃度値を正確に検出し、濃度値に
１対１に対応した値を出力する。この出力値は使用する
溶媒、トナーの種類、気温、測定用回路の構成によって
固有の値となるため、事前評価により濃度値とF1()値の
対応をテーブル化することで、実際の装置においても測
定されたF1()値を装置内に用意されたテーブルデータと
比較することで、ダイレクトに濃度値に換算することが
できる。
れた電流-時間データより十分に時間が経過し、振動が
収まった測定点の２点のデータ(t1,I1)、(t2,I2)を与え
ることで以下の連立方程式で求めることが可能となる。 I1= P4exp(-P5t1) I2 = P4exp(-P5t2) (式15) これを解いて、 F1()= RattCK =(V/P4)(P4/(P5V))K = P4 K-1P5 -KV1-K =(I1/ exp(-λt1))K-1λ-K V1-K (式16) ここに、λ=(loge(I1/I2))/(t2-t1) このことより、測定波形を基にした複雑な最適化手法を
用いることなく、２点の測定値より関数式を使って、 F
1()値を求めることが可能となる。 F1()値は溶媒のイオ
ン量の影響をうけず、濃度値を正確に検出し、濃度値に
１対１に対応した値を出力する。この出力値は使用する
溶媒、トナーの種類、気温、測定用回路の構成によって
固有の値となるため、事前評価により濃度値とF1()値の
対応をテーブル化することで、実際の装置においても測
定されたF1()値を装置内に用意されたテーブルデータと
比較することで、ダイレクトに濃度値に換算することが
できる。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の第１の効
果は、常にトナー濃度を正確に測定できることである。
その理由は、電気式の濃度センサーは常に溶媒中のイオ
ンの影響を受けるため、電子写真プリンタのような電荷
のやり取りが頻繁に起こるプロセスにおいては、正確な
濃度測定は通常ほぼ不可能なためである。
果は、常にトナー濃度を正確に測定できることである。
その理由は、電気式の濃度センサーは常に溶媒中のイオ
ンの影響を受けるため、電子写真プリンタのような電荷
のやり取りが頻繁に起こるプロセスにおいては、正確な
濃度測定は通常ほぼ不可能なためである。
【００２０】第２の効果は、簡単な構造で濃度測定が実
現できることである。その理由は、前述したように電気
式の濃度センサーでは常に溶媒中のイオンの影響を受け
るため、イオン量を測定するために別途導電度センサー
を用いてこれらを補正する必要があったからである。
現できることである。その理由は、前述したように電気
式の濃度センサーでは常に溶媒中のイオンの影響を受け
るため、イオン量を測定するために別途導電度センサー
を用いてこれらを補正する必要があったからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す概略構成図であ
る。
る。
【図２】この実施の形態の電流測定部における測定波形
例である。
例である。
【図３】この実施の形態の等価回路図である。
【図４】この実施の形態の等価回路図の簡略図である。
【図５】この実施の形態において測定された電流-時間
データの最大電流値(Peak値)を各濃度のインクごとにPe
ak値-濃度値でグラフ化したものである。
データの最大電流値(Peak値)を各濃度のインクごとにPe
ak値-濃度値でグラフ化したものである。
【図６】この実施の形態において測定された電流-時間
データのF1()値を各濃度のインクごとにF1()値-濃度値
でグラフ化したものである。
データのF1()値を各濃度のインクごとにF1()値-濃度値
でグラフ化したものである。
１ 電極対 ２ 清掃部 ３ 直流高圧発生部 ４ 電流測定部 ５ データ処理部 ６ 溶媒
Claims (6)
- 【請求項１】 溶媒中にあるトナーの濃度を測定するト
ナー濃度測定装置において、溶媒中の電極対間にステッ
プ状に直流電圧を印加したときに前記電極対を構成する
回路内に流れる微小電流を測定し、前記電極対間の前記
溶媒を等価回路に置き換えて、前記等価回路内のキャパ
シタンスを回路方程式により求めることで前記溶媒のイ
オン量を見積もり、またこれと前記等価回路内のインピ
ーダンスとにより関数式を設けることで、前記溶媒のイ
オン量の変化の影響を除去した純粋なトナーの濃度を見
積もることを可能にするトナー濃度測定装置。 - 【請求項２】 溶媒中にあるトナーの濃度を測定するト
ナー濃度測定装置において、溶媒中の電極対間にステッ
プ状に直流電圧を印加したときに前記電極対を構成する
回路内に流れる微小電流を測定し、前記電極対間の前記
溶媒を等価回路に置き換えて、前記等価回路内のキャパ
シタンスを回路方程式により求めることで前記溶媒のイ
オン量を見積もり、またこれと前記等価回路内のインピ
ーダンスとにより関数式を設けることで、前記溶媒のイ
オン量の変化の影響を除去した純粋なトナーの濃度を見
積もることを可能にするトナー濃度測定装置を備えるこ
とを特徴とする画像形成装置。 - 【請求項３】 円周方向で対向する円筒状の電極であ
り、互いの円周の稜線部が近接していて、外部からの動
力により回転し、濃度測定の前後には自身の回転動作と
装置内に固定された清掃部により、その表面を清掃され
ることを特徴とする前記電極対を備えることを特徴とす
る請求項１または２記載のトナー濃度測定装置。 - 【請求項４】 溶媒にステップ状の電圧を印加すると測
定される出力電流Itotalを、質量をもつトナーによる出
力Itoner(トナーのBackPlatingによる出力)と、ほとん
ど質量を持たないイオンによる出力Iion(正負のイオン
のBackPlatingによる出力)とに分解（Itotal = Itoner
＋Iion）し、このうち、正負のイオンによる出力値Iion
はR1C1回路と考えることができ、Ｖを電圧、ｔを時間と
してIion=(V/R1)exp(-t/(C1R1))のような減衰関数で表
せ、次にトナーによる出力ItonerもまたR2C2を有する回
路で、さらにトナーの慣性により起こる出力の振動を２
次遅れ系の挙動と考え、これをR3C3L3回路でモデリング
すると、 Itoner = Iatt＋Iosc Itoner-att=(V/R2)exp(-t/(C2R2)) Itoner-osc=((α2＋ω2)/ω)C3exp(-αt)cos(ωt) ここに、α=R3/(2L3)，ω=(1/(L3C3)-α2)1/2のような
減衰関数Iattと減衰振動関数Ioscの和で表せ、よってこ
の等価回路内に流れる出力電流値Itotalは、Itotal = I
ion＋Itoner-att＋Itoner-osc=(V/R1)exp(-t/(C1R1))＋
(V/R2)exp(-t/(C2R2))＋（(α2＋ω2)/ω）C3exp(-αt)
cos(ωt) であらわせ、これをR1C1直列回路とR2C2
直列回路とR3C3Ｌ3直列回路とを並列接続した前記等価
回路を備えることを特徴とする請求項１または２記載の
トナー濃度測定装置。 - 【請求項５】 実際のインク中においては流体中のトナ
ーやイオンの偏り等によりＣ成分には分布があると思わ
れるが、回路を簡単化するためＣ成分は全て等しいと仮
定し、また実際にトナーやイオンが電極に付着し、飽和
するタイミングは等しいため、Ｃ成分は１つとし（C1≡
C2≡C3≡C）、また、回路構成の簡略化のため、R1とR2
を合成、その他の変数を整理して Ratt=1/(1/R1+1/R2) Iatt= Iion＋Itoner-att Rosc=R3 Iosc= Itoner-osc Losc=L3 と置き、これをRoscLosc直列回路とRattとを並列接続し
た前記等価回路を備えることを特徴とする請求項４記載
のトナー濃度測定装置。 - 【請求項６】 請求項５における前記等価回路のスイッ
チを閉じたときに流れる電流量Itotalは、 Itotal=（(α2＋ω2)/ω）CVexp(-αt)cos(ωt)+(V/ R
att) exp(-t/CRatt） ここに、α=Rosc/(2Losc)，ω=(1/(LoscC)-α2)1/2 で
表され、以上のことから、絶縁性溶媒中のトナー、イオ
ンの挙動を I=P1exp(-P2t)cos(P3t)+P4exp(-P5t) ここに、P1=1/(Losc/C-(Rosc/2)2)1/2 P2=(Rosc/(2 Losc)) P3=(1/(LoscC)+(Rosc/(2Losc))2)1/2 P4=V/Rosc， P5=1/(RattC) のように定義し、この式から、この等価
回路のRCL成分は、 C=P4/(P5V) Losc=1/(C(P2 2+P3 2)) Rosc=2 LoscP2 Ratt=V/P4 のように求めることができ、ここでこのうちのC成分は
この等価回路のキャパシタンス成分を示し、前記溶媒の
静電容量を示す情報で、トナー濃度値にはあまり影響を
受けず、Rattはトナーとイオン全体の導電度を示す情報
であり、よってこれらの情報を基に、溶媒中のイオンの
影響を取り去った、トナー濃度情報を、Kは温度や使用
する溶媒の粘度、またはトナーのもつ電荷量により決ま
る係数として、F1()= RattCK で表す関数式を設けるこ
とを特徴とする請求項５記載のトナー濃度測定装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10305724A JP3112891B2 (ja) | 1998-10-27 | 1998-10-27 | トナー濃度測定装置およびそれを使用する画像形成装置 |
| US09/426,344 US6154620A (en) | 1998-10-27 | 1999-10-25 | Toner concentration measuring method, toner concentration measuring apparatus and image forming apparatus employing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10305724A JP3112891B2 (ja) | 1998-10-27 | 1998-10-27 | トナー濃度測定装置およびそれを使用する画像形成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000131955A JP2000131955A (ja) | 2000-05-12 |
| JP3112891B2 true JP3112891B2 (ja) | 2000-11-27 |
Family
ID=17948593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10305724A Expired - Lifetime JP3112891B2 (ja) | 1998-10-27 | 1998-10-27 | トナー濃度測定装置およびそれを使用する画像形成装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6154620A (ja) |
| JP (1) | JP3112891B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| US7088932B2 (en) * | 2003-12-31 | 2006-08-08 | Samsung Electronics Co., Ltd | System and method for measuring charge/mass and liquid toner conductivty contemporaneously |
| JP4678173B2 (ja) * | 2004-11-24 | 2011-04-27 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | トナー電流検出装置及びトナー電流検出方法 |
| US7812067B2 (en) * | 2006-10-20 | 2010-10-12 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Binders for pigmented ink formulations |
| US7838574B2 (en) * | 2006-10-20 | 2010-11-23 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Dispersed pigments |
| US7675298B2 (en) * | 2007-06-15 | 2010-03-09 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Determining fluid characteristics |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2836837A1 (de) * | 1978-08-23 | 1980-03-06 | Agfa Gevaert Ag | Verfahren zur elektrofotografischen entwicklung von elektronenradiografischen folien, und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens |
| JPH02169259A (ja) * | 1988-12-23 | 1990-06-29 | Canon Inc | インク残量検知装置 |
| JPH06241996A (ja) * | 1993-02-22 | 1994-09-02 | Mitsubishi Paper Mills Ltd | 液体現像剤の濃度検出方法及び現像装置 |
| JP2990117B2 (ja) * | 1997-08-08 | 1999-12-13 | 新潟日本電気株式会社 | 濃度検出装置及び濃度検出方法 |
| US5848322A (en) * | 1998-01-08 | 1998-12-08 | Xerox Corporation | Series capacitor ink sensor for monitoring liquid developer material |
-
1998
- 1998-10-27 JP JP10305724A patent/JP3112891B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1999
- 1999-10-25 US US09/426,344 patent/US6154620A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6154620A (en) | 2000-11-28 |
| JP2000131955A (ja) | 2000-05-12 |
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