JPH01312445A - 濃度検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、複写機、プリンタなどに用いられる現像液、
その他の液体や気体などの濃度を検出するだめの濃度検
出装置に関する。

従来の技術 湿式複写機においては、現像液の濃度は現像剤成分の消
費により徐々に低下するため、現像液の濃度を監視し、
ある濃度値Ｄｓ以下まで濃度が低下すると、現像剤成分
を補給することによシ現像液の濃度をほぼ標準濃度値Ｄ
ｎに保つという制御が行われる。

このような現像液の濃度低下を検出するだめの現像液濃
度検出装置の従来例を第４図に示す。

第４図において、２１は現像液の通路、ｎはその途中に
設けられた透明の検出セル、乙はその照明用光源、２４
は検出セル乙の透過光量を検出する光センサである。

５は光センナＵの検出電圧を増幅するための増幅回路で
あり、その電圧増幅度は可変抵抗器あの操作により可変
である。この可変抵抗器２６は、標準濃度値Ｄｎの現像
液を検出セル２２に満たした状態で、増幅回路５の出力
電圧ＶｍがＶｎになるように調整される（増幅回路５の
電圧増幅度調整）。

その結果、現像液濃度と電圧Ｖｍの関係は、第５図の特
性曲線のように設定される。

なお、この特性曲線は、増幅回路５の電圧増幅度のほか
、光センサＵの特性、その取り付は具合、光源乙の光量
、現像液の光学的特性、検出セルη内の現像液通路の厚
さや透明度などによって決まる。

２７は増幅回路部の出力電圧（透過光量に比例しだ電圧
）Ｖｍと、基準電圧Ｖ　ｒ　ｅ　ｆとを比較する比較回
路である。この基準電圧Ｖ　ｒ　ｅ　ｆは、Ｖｓと等し
い値に可変抵抗器路によって設定される。

現像液の濃度がＤｓを越えている場合、比較回路ｒの出
力電圧Ｖｏ　（濃度検出出力）はＬレベルである。しか
し濃度がＤｓ以下となると、電圧Ｖｍ≧Ｖｒｅｆとなる
ため出力電圧ＶｏはＨレベルに変化する。

このようにＶｏがＨレベルになると、図示しない手段が
濃度低下とみなし、現像剤成分を補給して現像液濃度を
上げることにより、現像液濃度をほぼ０口に保つ。

発明が解決しようとする課題 しかし、かかる構成によれば、高精度の濃度検出が困難
であるという問題があった。これについて以下説明する
。

この例では現像液濃度をＤｎに保つことを目的としてい
るから、濃度をＤｎに保つためには、濃度低下とみなす
限界のＤｓをできるだけＤｎに接近させる必要があるが
、そうすると当然にＶｓとＶｎＱ差が小さくなる。とこ
ろが、ｖＳとＶｎＯ差の最小値は、比較回路１１による
比較動作の精度の面からある値以上にする必要がある。

例えば従来は、増幅回路５の動作電源電圧は±１５　［
Ｖ　］とされ、その電圧増幅度はＶｎ＝２．０［Ｖ］、
Ｖｓ　＝Ｖｒｅｆ　＝　２．１　［Ｖ　］となるように
設定されている。この場合、ＶｓとＶｎの差は０．１［
Ｖ］となる。

ここで、増幅回路部の電圧増幅度を１０倍にすれば、Ｖ
ｎ　＝　２０．０　［Ｖ　］、Ｖｓ＝２０．１［Ｖ］、
Ｖｓ−Ｖｎ＝　２．０　［Ｖ　］となる。

このように、ＶｓとＶｎＯ差が犬きくなれば、比較回路
ｎによる比較判定の精度が上がる。換言すれば、Ｄｎ＆
Ｄｓをさらに接近させることが可能になる。

しかし、増幅回路５の出力電圧Ｖｍの範囲は動作電源電
圧によって決まってしまうため、上記条件を満足するた
めには、動作電源電圧を上げるとともに増幅回路５を高
耐圧化しなければならず、実用上好ましくない。

他方、増幅回路５の電圧増幅度を上げる代わりに、検出
セルｎ内の現像液通路を薄くして第５図の特性曲線の傾
きを急にすることにより、検出精度を上げることも可能
である。しかし、これも現像液の配管抵抗の増加を伴う
ので、自ずとある限界がある。

このように、回路構成上の制約や現像液の配管抵抗など
の制約から、検出精度を十分に上げることが困難であっ
た。

さらに光源おの光量は周囲温度変化や経時劣化により変
動するが、従来はこの光量変動による誤検出が生じやす
く、この面からも検出精度を上げにくいという問題があ
った。

本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、流体
の濃度の高精度検出が可能で、さらには光源光量変動に
よる誤検出を防止できる濃度検出装置を提供することを
目的とする。

課題を解決するだめの手段 本発明は上述の課題を解決するため、検出セルの透過光
量を検出する光センサと、スケール電圧を発生する手段
と、前記光センサの検出電圧またはそれを増幅回路に通
した電圧と前記スケール電圧との減算増幅を行う減算増
幅回路と、この減算増幅回路の出力電圧と基準電圧とを
比較する手段とを有し、前記検出セルを標準濃度の流体
が通過したときに前記減算増幅回路の出力電圧がほぼゼ
ロとなる値に前記スケール電圧を設定するという構成を
備えたものである。

さらに本発明は、別の光センサで光源の光量を検出し、
この検出電圧に比例して前記スケール電圧を変化させる
という構成を備えたものである。

作用 上述のように設定したスケール電圧と、透過光量検出電
圧との差電圧を減算増幅回路により増幅するため、減算
増幅回路を（その入力段の回路も）高耐圧化したり動作
電源電圧を上げたりすることなく、減算増幅回路の電圧
増幅度を十分高く設定することができる。しだがって標
準濃度値と濃度低下とみなす濃度値との差を十分に小さ
く設定しても、比較手段による確実な比較判定に必要な
十分大きな電圧差を得られるので、従来よシも高精度の
濃度検出が可能となる。

まだ、光源光量変動に応じてスケール電圧を変化させる
ことにより、減算増幅回路の出力電圧に対する光源光景
変動の影響を打ち消すことができるため、高精度かつ安
定な濃度検出が可能である。

実施例 以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説
明する。

第１図は本発明の一実施例による現像液濃度検出装置の
概略構成図である。１は現像液の通路、２はその途中に
設けられた透明の検出セル、３はその照明用光源、４は
検出セル２の透過光量を検出する光センサ、５は光源３
の光量を直接検出する光センサである。

６および７はそれぞれ、光センサ４および５の検出電圧
を増幅するための一定電圧増幅度の増幅回路であり、オ
ペアンプＯＰ１．ＯＰ２を用いた負帰還増幅回路として
構成されている。８は増幅回路７の出力電圧を分圧して
スケール電圧を設定するだめの可変抵抗器である。９は
スケール電圧のバッファ用に設けられたオペアンプＯＰ
３の電圧フォロワ回路である。

増幅回路６の出力電圧Ｖｍと現像液濃度との関係は第２
図の特性曲線に示す通りである。スケール電圧Ｖｃは、
Ｄｎに対する電圧値Ｖｎに等しくなるように、可変抵抗
器８により設定される。

１０は増幅回路６の出力電圧Ｖｍと電圧フォロワ回路９
の出力電圧すなわちスケール電圧Ｖｃとの減算増幅を行
うだめの減算増幅回路であり、オペアンプＯＰ４を用い
た負帰還増幅回路と−して構成されている。その出力電
圧ＶｄはＲ１＝Ｒ３、Ｒ２＝Ｒ４として、 Ｖｄ　＝　（Ｖｍ−Ｖｃ　）　・Ｒ２／　Ｒ１・＝　（
１）で表される。

ここで、上述のようにＶｃ＝＝Ｖｎに設定されるため、
現像液濃度と減算増幅回路１０の出力電圧との関係は第
３図の特性曲線のようになる。

このように、減算増幅回路１０の出力電圧Ｖｄは、スケ
ール電圧Ｖｃ　（−Ｖｎ）だけ電圧Ｖｍから差し引いた
電圧を増幅した電圧となるため、演算増幅回路１０の出
力電圧範囲が第１図中の増幅回路５と同じであっても、
電圧増幅度すなわちＲ２／Ｒ１Ｏ比を十分に大きく設定
することができる。

１１は減算増幅回路１０の出力電圧Ｖｄと基準電圧Ｖｒ
ｅｆとを比較する比較回路であり、これもオペアンプ５
を用いて構成されている。基準電圧Ｖｒｅｆは Ｖｒｅｆ＝　（Ｖｓ−Ｖｎ）　　・　Ｒ２／Ｒ１−（２
）で決まる値に可変抵抗器１２により設定される。

以上のように構成された現像液濃度検出装置について、
以下その動作を説明する。

Ｖｎ＝１．０　［Ｖ］、Ｖｓ＝１．１　［Ｖ］となるよ
うに増幅回路６の電圧増幅度などが設定されたとする（
従来例として挙げた条件と同じ）。この場合、Ｖｃ＝１
．１［Ｖ］　に設定される。また減算増幅回路１０の電
圧増幅度（Ｒ２／Ｒ１）を加とすると、式（２）よりＶ
ｒｅｆ””２．ＯＶに設定される。

現像液の濃度がＤｎからＤｓまで変化した場合、Ｖｍは
１．０［Ｖ］から１．ｔ［Ｖ］まで変化し、ＶｄはＯ［
Ｖ］から２．０［Ｖ］まで変化する。このようｌｃＶｍ
が０．１［Ｖ］だけ変化するとＶｄは２．０［Ｖ］も変
化するため、比較回路１１の比較判定の精度が上がる。

換言すれば、それだけＤｎとＤｓとを接近させて高精度
の濃度検出が可能である。

しかも、このようなＶｄの範囲は、動作電源電圧を±１
５［Ｖ］とした場合の一般的な増幅回路の出力電圧範囲
であり、減算増幅回路１０の高耐圧化や動作電源電圧上
昇は必要とならない。

また、スケール電圧Ｖｃは光センサ５の検出電圧に比例
して変化するため、増幅回路７の電圧増幅度などを適切
に設定すれば、光源３の光量の変動によるＶｍの変動分
を減算増幅回路１０の減算によって殆ど打ち消すことが
できる。したがって、光源光量変動による誤差を排除し
、高精度かつ安定な濃度検出が可能である。

なお、実施例においては、光源３の光量変動をスケール
電圧Ｖｃに反映させることにより、光源光量変動の誤差
を排除したが、減算増幅回路１０の反転入力を一つ追加
し、これに光源光量検出電圧を独立した信号として印加
することにより、同様の誤差除去を行うこともできる。

光センサ４が十分なレベルの検出電圧を得られるもので
、かつ出力インピーダンスが十分に低い場合、増幅回路
６を省き、光センサ４の検出電圧を直接的に減算増幅回
路１０に入力することも可能である。光センサ５に関し
ても同様である。

比較回路１１により一つの基準電圧Ｖｒｅｆとの比較を
行ったが、複数の基準電圧との比較により３段階以上の
濃度検出を行うように変形することも可能である。

また本発明は、現像液に限らず、各種の液体や気体の濃
度検出のだめの装置に同様に適用できるものである。

発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明は、検出セルの
透過光量を検出する光センサと、スケール電圧を発生す
る手段と、前記光センサの検出電圧またはそれを増幅回
路に通した電圧と前記スケール電圧との減算増幅を行う
減算増幅回路と、この減算増幅回路の出力電圧と基準電
圧とを比較する手段とを有し、前記検出セルを標準濃度
の流体が通過したときに前記減算増幅回路の出力電圧が
ほぼゼロとなる値に前記スケール電圧を設定することに
より、回路上の制約を受けることなく濃度検出精度を大
幅に高めることができ、かつ光源光量変動によってスケ
ール電圧を変化させることにより、光源光量変動による
誤差を排除するため、高精度かつ安定な濃度検出が可能
になるという効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による現像液濃度検出装置の
概略構成図、第２図は第１図中の透過光量検出電圧用増
幅回路の出力電圧対濃度の特性を示す特性線図、第３図
は第１図中の減算増幅回路の出力電圧対濃度の特性を示
す特性線図、第４図は従来の現像液濃度検出装置の概略
装置、第５図は第４図中の増幅回路の出力電圧対濃度の
特性を示す特性線図である。 ２・・・検出セル、３・・・光源、４・・・透過光量検
出用光センサ、５・・・光源光量検出用光センサ、６・
・・透過光量検出電圧用増幅回路、７・・・光源光量検
出電圧用増幅回路、８・・・スケール電圧設定用可変抵
抗器、９・・・スケール電圧用電圧フォロワ回路、１０
・・・減算増幅回路、１１・・・比較回路、１２・・・
基準電圧設定用可変抵抗器。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第２
図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）濃度検出の対象となる流体が通過する検出セルと
   、この検出セルを照明する光源と、前記検出セルの透過
   光量を検出する光センサと、スケール電圧を発生する手
   段と、前記光センサの検出電圧またはそれを増幅回路に
   通した電圧と前記スケール電圧との減算増幅を行う減算
   増幅回路と、この減算増幅回路の出力電圧と基準電圧と
   を比較する手段とを有し、前記検出セルを標準濃度の流
   体が通過したときに前記減算増幅回路の出力電圧がほぼ
   ゼロとなる値に前記スケール電圧は設定されることを特
   徴とする濃度検出装置。
2. （２）光源の光量を検出する光センサを有し、この光セ
   ンサの検出電圧に比例してスケール電圧は変化すること
   を特徴とする請求項１記載の濃度検出装置。