JP3890324B2 - カラートナー用濃度検出器 - Google Patents

Description

この発明は、濃度検出の分野に関し、更に詳しくは、特に汚染が存在する場合の、カラー液体現像器の中のトナー濃度検出の分野に関する。

液体現像器システムにおいて、液体現像剤は、一般に、一定の比率のキャリヤ液体とトナー粒子から成る。画像形成作業中、トナー粒子濃度は下がり、それでこの濃度をその所望値に戻すために、濃いトナーを添加する。
一定のコピー品質を実現するためには、この粒子濃度を与えられた範囲内に保つべきであるということは、重要である。この要求は、画像の品質が特にカラーバランスとその安定性に依存する、カラープリンタまたは複写機で特に重要である。
一般に、液体現像剤の中のトナー粒子濃度は、液体現像剤で満たされた、与えられた通路を通過する光の減衰を測定することによって決められる。これらの粒子が光を吸収し且つ散乱するので、この光の減衰はこれらの粒子の濃度に関係する。

特許文献１は、光ビームを二つの成分に分割し、その一つだけを液体現像剤で減衰するシステムを記述している。この減衰したビームと減衰しないビームの比から濃度を決定する。
そのようなシステムは、単色カラーシステム、または、カラー間に相互汚染がない多色カラーシステムにおいては、かなりよく働く。一般に、最も厄介な相互汚染は、黄色のような比較的減衰の低いカラーの中の黒トナー粒子である。黒の減衰は黄色のそれの数倍あるので、視覚的に無視できる黒汚染が、このシステムのカラーバランスを深刻に乱すような程度に、カラー濃度の決定に影響することがある。

特許文献２は、二つの異なる色の光ビームの減衰を逐次測定するシステムを記述している。これらの減衰値を使って、この公報は、黒とカラーの両方の粒子の濃度を決定する方法を記述している。
一般的に言って、トナー粒子によって生ずる減衰の測定は、大きな断面を見るとき、最も有効である。それは、これが光源の輝度に対する信号レベルを増すからである。この好ましい作業は、広い視界の検出器を要する。

米国特許第４，５７９，２５３号明細書

特開平１−１４８９４３号公報

この発明は、キャリヤ液体の中に分散したトナー粒子による光の減衰に影響を及ぼす異なる要因の分析に基づく。
二つの主な要因は、粒子による光の吸収と光の散乱である。一般に、黒トナー粒子に対しては、散乱の影響は、吸収の影響に比べて非常に小さい。他方、カラートナー粒子、特に黄色に対しては、散乱の影響は、吸収のそれよりはるかに大きい。

この発明の好ましい実施例においては、このトナーの分散中を通過する光を検出する検出器の画角（視野角）を狭めることによって、散乱を測定するための相対感度を改善する。
広い視野角を使うと、この検出器に到達する光の多くは、多重散乱に起因する恐れがある。黒またはその他の主として吸収するトナーを測定するとき、この影響は重要でないが、カラートナーが存在するとき、この多重散乱がシステムの感度を大きく減少させる。
最大感度にするためには、カラートナー粒子によって散乱される光をこのシステムから除去すべきで、検出器に到達させるべきでない。しかし、検出器の画角が大きいとき、散乱された光は、一般にさらに再散乱された後、この再散乱された光の一部が検出器に達する。この画角が大きければ大きいほど、問題が大きい。
この発明の好ましい実施例においては、検出器の画角が±１０°未満、好ましくは±５°未満に制限される。これらの角度で、黒に対するカラーの相対感度が増す。検出器によって受けられる全信号は、角度減少とともに減少するので、角度の唯一の下方の制限は光源の輝度である。

従って、この発明の好ましい実施例では、黒またはその他の吸収性トナー粒子が存在する中でカラートナー粒子の濃度を検出するための装置であって、
光源、
約±１０°未満、好ましくは約±５°未満の視界をもつ光検出器、
黒トナー粒子による不適当な汚染を任意に含むカラートナー粒子の分散をこの光源と検出器の間に供給するための手段、および
この光検出器からの出力を使ってこのカラートナー粒子の濃度を決定するために作用する計算回路構成要素を含む装置が提供される。

この発明の好ましい実施例において、この光源が、ランプとコリメータレンズを含む。この光検出器は、集束レンズを含むのが好ましい。
この発明の好ましい実施例において、この視界は、検出器の大きさ、集束レンズおよび／または絞りの大きさによって制限される。
このランプは、レーザダイオードまたはその他のレーザ光源であるのが好ましい。あるいは好ましい光源は、ＬＥＤまたは高輝度ランプである。
この発明の好ましい実施例では、黒汚染の量を決定することができる。この実施例では、更に、大きな視界をもつ第２光検出器、およびこの第２光検出器からの出力を使ってこの黒トナー粒子の濃度を決定するために作用する計算回路構成要素が提供される。

更に、この発明の好ましい実施例によれば、黒トナー粒子によって汚染された分散の中のカラートナー粒子の濃度を検出するための方法であって、
黒トナー粒子で汚染されたカラートナー粒子の分散を用意する工程、この分散を照明する工程、
±１０°未満の視野角でこの分散を通過する光の量を検出する工程、およびこの検出した光の量を使ってカラートナー粒子の濃度を決定する工程を含む方法が提供される。
この発明は、添付の図面に関連する、この発明の好ましい実施例の、以下の詳細な説明からより良く理解されるだろう。

さて、この発明の実施例によって構成され、動作する濃度検出器を示す第１図を参照する。
この濃度検出器は、典型的には、ランプまたはレーザダイオードなどの光源１０、およびランプからの光を視準し、それをキャリヤ液体中のトナー理解の分散１４に通すコリメータレンズ１２を含む。この視準を改善するため、即ち、この光の角度の大きさを減らすために、絞り１１を含むのが好ましい。分散１４がレンズ１２と集束レンズ１６の間のチャンネルを流れるのが好ましい。集束レンズ１６は、分散１４を通った光を検出器素子１８、例えばフォトダイオードまたはフォトレジスタ上に集束する。このシステムは、検出器素子１８の視界を制限するために、この光の焦点に絞り２０を任意に含む。あるいはまたはこれに加えてレンズ１６および検出器素子１８からの距離を増すことによって、検出器素子１８の活用領域の大きさが、視界を所望の角度に制限するだろう。

この発明の好ましい実施例において、光源１０は、高輝度のレーザダイオードまたはＬＥＤであり、事実上点光源を構成する光源を使い、絞り１１は除いてもよい。明るい点光源は、視角をかなり減少し、この発明を最適に適用できるようにする。
この発明の好ましい実施例において、検出器素子１８は、感光面積が非常に小さいフォトダイオードであり、絞り２０は必要ないかも知れない。
この発明の好ましい実施例において、検出器１８の画角は、約±１０°未満に、更に好ましくは、約±５°未満に制限される。以下で分かるように、この角度が小さければ小さいほど、黒トナー汚染に比較してカラートナー濃度の変化に対するこのシステムの選択性は大きくなる。角度についての実用上の制限は、光源の強度と検出器の感度だけである。

この発明の、別の、特に好ましい実施例では、レンズ１２と１６が平面の透明素子で置き換えられ、分散１４の比較的限定された領域だけを照らすように、このレーザ光源１０の後ろにコリメータが置かれている。この実施例で、視角は、前述のように制限されるが、二重散乱光の排除は非常に改善される。本質的に、光が分散の小さな領域から来て、小さな入射角で到達するという要求が黄色の感度を非常に高める。光源１０の照射角を更に減らし、また検出器１８が受ける散乱光を更に減らすために、絞り２０を含めるのが好ましい。

本発明者は、検出器１８の視野角を減少すると、カラートナー濃度の与えられた変化に対する信号を称呼信号で割った割合変化として定義されるカラートナーに対する感度が増加することを発見した。黒に対する感度は、ほとんど少ししか視野角に依存しない。
このようにして、角度が減少すると、カラートナー濃度の測定は、広い視界の場合よりもはるかに少ししか黒粒子による汚染に対して感じないようになる。

特に、黄トナー粒子濃度を測定する典型的な広い角度のシステムにおいては、黒汚染に対する感度は、黄色に対するそれの約５０倍である。このため、非常にわずかで、視覚的に重要でない量の黒トナー汚染でも、黄色濃度の測定値に大きな誤差を生ずる。この角度が約±５°乃至±１０°に制限された場合、相対感度は、画角に依存して、それぞれ約３および１０に減少される。マゼンタトナー粒子の測定値に対して、相対感度は、角度に依存して、約３０から、約２〜５に減少される。

較正時、カラートナー粒子の一つ以上の分散をテストして、その結果の検出器出力を測定する。これらの測定値を基に、このシステムの感度曲線および／またはこのシステムに追加の濃いトナーを加えるべき信号レベルを決める。この値および較正曲線上の他の点を、マイクロプロセッサまたは専用アナログおよび／またはディジタル回路要素のようなコンピュータを有する計算回路構成要素２４に記憶する。作動中、この発明の好ましい実施例では、計算回路構成要素２４が検出器１８の出力を記憶した値と比較し、信号が閾値以上になったとき、濃いトナーをこのシステムに加える。
この好ましい実施例の逆、即ち、液体の流れに近接して広い角度の検出器を使うと、カラー粒子に対する感度は減り、黒に対するそれは増えることが分かるだろう。この検出器を流れの近くに配置することによって、黒に対する感度を黄色に対するそれより数倍高くすることができる。

この発明の一つの実施例においては、二つの測定がなされる。第１段階においては、前節で述べたように黒濃度を決定する。第２段階で、狭い角度の測定をして、黒汚染に対してこれらの結果の補正をする。そのような補正は、先の、狭い角度の測定による種々の黒汚染レベルの影響の測定値に基づくだろう。
この広い角度での測定は、別の光源で行うことができ、または図２に示すこの発明の好ましい実施例では、この分散を観察する第２検出器２６がレンズ１６の近くに置かれる。もし、この検出器が小さければ、検出器１８からのほんの僅かの光しか遮らず、分散の広い視角をもつだろう。この構成のためには、黄色に対する感度を減らすために、レンズ１２と１６の間の距離は最大にされなければならない。
当業者には、この発明は、特に上に示し説明したものに限定されず、請求項によってのみ定義される。

この発明の実施例によって構成され、動作する濃度検出器の模式図。 この発明の第２実施例によって構成され、動作する濃度検出器の模式図。

符号の説明

１０……光源（ランプ）； １２……コリメータレンズ； １４……分散； １６……集束レンズ； １８……検出器素子； ２０……絞り； ２４……演算回路構成要素

Claims (13)

1. 黒トナー粒子により不適当に汚染された分散の中のカラートナー粒子の濃度を検出するための方法であって、
   黒トナー粒子で任意に汚染されたカラートナー粒子の分散を用意する工程、
   前記分散を照明する工程、
   ±１０°未満の第１の視角で前記分散を通過する光の量を検出して、カラートナー粒子の濃度を決定する工程、および
   前記第１の視角よりも大きな第２の視角で検出したところの前記分散を通過する光の量を使って前記カラートナー粒子の濃度を黒トナー粒子による汚染について補正する工程
   を含む方法。
2. 請求項１に記載する方法であって、
   前記カラートナー粒子の濃度を決定する工程は黒トナー粒子の濃度を決定する工程を含み、
   前記カラートナー粒子の濃度を黒トナー粒子による汚染について補正する工程は前記決定された黒トナー粒子の濃度を使用する方法。
3. 請求項１または請求項２に記載する方法であって、準備段階として、前記検出した±１０°未満の第１の視角で前記分散を通過する光の、既知の濃度のカラートナー粒子に対する感度を決定する工程を含む方法。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか一つに記載する方法において、前記第１の視角が約±５°未満である方法。
5. 黒またはその他の吸収性トナー粒子が存在する分散の中のカラートナー粒子の濃度を検出するための装置であって、
   光源（１０）、
   約±１０°未満の視角をもつ第１光検出器（１８）、
   黒トナー粒子による不適当な汚染を任意に含むカラートナー粒子の分散（１４）を前記光源（１０）と前記第１光検出器（１８）の間に供給するための手段、
   前記第１光検出器（１８）よりも大きな視角を持つ第２光検出器（２６）、および
   前記第１光検出器（１８）からの出力を使って前記カラートナー粒子の濃度を決定するとともに、前記第２光検出器（２６）出力を使って前記カラートナー粒子の濃度を黒またはその他の吸収性トナー粒子の存在の影響について補正する計算回路構成要素（２４）を含む装置。
6. 請求項５に記載する装置において、
   前記計算回路構成要素（２４）は更に、黒トナー粒子の濃度を決定し、
   前記計算回路構成要素（２４）は前記黒トナー粒子の決定された濃度を使って、前記カラートナー粒子濃度の補正を行う装置。
7. 請求項５または請求項６に記載する装置において、前記光源が、
   レーザダイオード、および
   コリメータ（１２）を含む装置。
8. 請求項５から請求項７までのいずれか一つに記載する装置において、前記第１光検出器（１８）が集束レンズ（１６）を含む装置。
9. 請求項８に記載する装置において、前記第１光検出器（１８）の視角が検出器の大きさによって制限される装置。
10. 請求項８または請求項９に記載する装置において、前記第１光検出器の視角（１８）がレンズの大きさによって制限される装置。
11. 請求項５から請求項１０までのいずれか一つに記載する装置において、前記第１光検出器（１８）が視角を制限するための絞り（２０）を含む装置。
12. 請求項５から請求項１１までのいずれか一つに記載する装置において、検出した光の、既知の濃度のカラートナー粒子に対する感度を決定するための手段を含む装置。
13. 請求項５から請求項１２までのいずれか一つに記載する装置において、前記第１光検出器（１８）の視角が約±５°未満である装置。

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