JPH07140071A - 液体中微粒子の分散性測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インク中に混入されたトナーのインク中での
分散性を電気的に、かつ高精度に測定できるようにす
る。 【構成】 トナーが混入されたインク中に配置されるＬ
ＥＤ１と、インク中に配置され、かつＬＥＤ１からの出
射光Ｌを受光するフォトセンサ２と、インクを流動させ
る撹拌手段（図示せず）と、フォトセンサ２からの光検
知信号ｓをトナーの分散性情報Ｓｄとして取り出す検出
回路１２と、フォトセンサ２からの光検知信号ｓの増幅
信号Ｓに基づいて、ＬＥＤ１の光出力をフィードバック
制御する制御回路１３を設けて構成する。そして、検出
回路１２をフォトセンサ２からの光検知信号ｓの実効値
を出力するＲＭＳ変換器で構成し、制御回路１３を上記
増幅信号Ｓを低域濾波するローパスフィルタ１４と、こ
のローパスフィルタ１４からの出力信号Ｓ_L のレベルと
基準レベルＳｂとの差分を取り出す演算増幅器１５とで
構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液体中微粒子の分散性
測定装置に関し、特に、湿式プリンタに使用されるトナ
ーとワックスを混合したものを溶融させたインクのトナ
ーの分散性（濃度むら）を測定する場合において好適な
分散性測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、トナーをプリント用紙などに付
着、安定させてプリント画像を得る湿式プリンタは、ト
ナーとワックスの混合したものを溶融することにより得
られたインクをインク貯蔵部に貯蔵し、プリント（印
刷）すべき情報に基づいてプリント用紙にトナー及びワ
ックスを付着、安定させてプリント画像を得るようにし
ている。

【０００３】例えば、濃い画像（印刷されるデータ量が
多く、例えば黒の塗りつぶしなどの画像等が該当する）
を印刷する場合は、トナーがプリンタ用紙に大量に付着
し、ワックスはほとんど付着しないことから、トナーの
消費量がワックスよりも多くなる。

【０００４】一方、淡い画像（印刷されるデータ量が少
なく、例えば白っぽい画像等が該当する）を印刷する場
合は、今度は、ワックスがプリンタ用紙に大量に付着
し、トナーはほとんど付着しないことから、ワックスの
消費量がトナーよりも多くなる。

【０００５】ところで、トナーとワックスを溶融する
前、即ち固体の状態のときには、単位体積当たり、もし
くは固体１つ当たりのトナーとワックスの量の比が一定
となっている。しかし、印刷する画像は、その濃淡の割
合がまちまちであることから、プリンタを使用している
間に、インク貯蔵部に貯蔵されているインクのトナーと
ワックスの量の比が、使用開始時と比べて大きく変化す
ることになる。このことから、プリンタを使用するにし
たがって、プリンタ用紙に印刷されるプリント画像の濃
淡が所望の階調精度に従わなくなり、良好なプリント画
が得られなくなるという問題が生じる。

【０００６】そこで、従来では、インク貯蔵部内に発光
素子と受光素子を設置し、発光素子からの出射光を受光
素子で受光し、その受光による検出信号を用いてインク
の濃度（又は光透過率）を測定したり、インク貯蔵部内
に電極を設置して電気泳動させ、電極に付着したトナー
を発光素子と受光素子で濃度検出し、その結果に基づい
て、インク貯蔵部に、例えばトナーを補充したり、ワッ
クスを補充して、インクの濃度、即ちトナーとワックス
の量の比を一定にするようにしている。

【０００７】ところで、インク貯蔵部にトナー又はワッ
クスを補充した段階においては、インク貯蔵部内のイン
クに濃度むらが生じる。このまま印刷用のインクとして
使用した場合、上記濃度むらがプリント画に反映して、
画質の著しい劣化を引き起こす。そのため、従来では、
インク貯蔵部にトナー又はワックスを補充する際、既知
の撹拌手段にてインクを流動させて濃度むらがなるべく
生じないように工夫している。

【０００８】上記撹拌手段によるインクの撹拌によっ
て、トナーがインク内に十分に分散されたかを確認する
ために、従来では、ある所定の画像をプリント用紙にテ
スト印刷し、このテスト印刷されたプリント画の濃淡の
度合を測定者が顕微鏡を用いて目で確認するようにして
いる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記の方法、即ち顕微
鏡でインク内におけるトナーの分散性を確認するという
方法は、測定者がプリント画の濃淡の度合を顕微鏡を用
いて目で確認し、この確認の結果得られた心証にしたが
って、経験的に判断を下すほかなく、すべて測定者の主
観に頼るほかないという問題がある。

【００１０】即ち、トナーの分散性の良否というほぼ抽
象的な事象を目で確認して、判断を下すにはそれ相応の
経験が必要になり、また、測定環境の変化や測定者の体
調等によって、あるいは複数の測定者間で、測定結果に
ばらつきが生じ、一定の分散性を得ることは不可能であ
った。

【００１１】本発明は、上記の課題に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、液体中に混入された微
粒子の液体中での分散性を電気的に測定することがで
き、微粒子の分散性というほぼ抽象的な事象を客観的に
測定することができる液体中微粒子の分散性測定装置を
提供することにある。

【００１２】また、本発明の他の目的は、微粒子の分散
性の測定に用いられる受光手段の受光感度をほぼ一定に
することができ、経時変化や環境温度の変化並びに受光
手段から出力される光検知信号の微小変化成分に対して
も安定して微粒子の分散性を測定することができる液体
中微粒子の分散性測定装置を提供することにある。

【００１３】また、本発明の他の目的は、微粒子の分散
性の測定に用いられる受光手段からの光検知信号に基づ
いて、高精度に微粒子の分散性を検出することができる
液体中微粒子の分散性測定装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明に係る液体中微粒
子の分散性測定装置は、図２に示すように、微粒子が混
入された液体中又は液体外に配置される発光手段１と、
液体中又は液体外に配置され、かつ発光手段１からの出
射光Ｌを受光する受光手段２と、液体を流動させる撹拌
手段３（図１参照）と、受光手段２からの光検知信号ｓ
を微粒子の分散性情報Ｓｄとして取り出す検出手段１２
とを設けて構成する。

【００１５】この場合、受光手段２からの光検知信号ｓ
に基づいて、発光手段１の光出力をフィードバック制御
する光出力制御手段１３を設けるようにしてもよいし、
検出手段１２は、受光手段２からの光検知信号ｓの実効
値を出力するＲＭＳ変換器で構成することができる。

【００１６】また、出力制御手段１３としては、受光手
段２からの光検知信号ｓの増幅信号Ｓを低域濾波するロ
ーパスフィルタ１４と、このローパスフィルタ１４から
の出力信号Ｓ_L のレベルと基準レベルＳｂとの差分を発
光手段１の光出力制御用の制御信号Ｓｓとする演算増幅
器１５とを設けて構成することができる。

【００１７】この場合、出力制御手段１３と発光手段１
とで構成されるフィードバック制御系を、受光手段２か
らの光検知信号ｓにおける微小変化成分に応答しない程
度の時定数に設定することが好ましい。

【００１８】なお、発光手段１として発光ダイオード、
受光手段２としてフォトダイオードを用いることがで
き、また、微粒子が混入された液体としては、湿式プリ
ンタに使用されるトナーとワックスを混合したものを溶
融させたインクとすることができる。

【００１９】

【作用】本発明に係る液体中微粒子の分散性測定装置に
おいては、撹拌手段３にて液体を流動させた状態で測定
が行なわれる。即ち、流動している液体中又は液体外に
設置された発光手段１から検知用の光Ｌが出射され、流
動している液体中又は液体外に設置された受光手段２に
おいて、発光手段１からの出射光Ｌが受光され、その受
光量に応じたレベルを有する光検知信号ｓが出力され
る。

【００２０】そして、受光素子２から出力された光検知
信号ｓが、検出手段１２において、微粒子の分散性情報
Ｓｄとして取り出される。

【００２１】特に、受光手段２からの光検知信号ｓに基
づいて、発光手段１の光出力をフィードバック制御する
光出力制御手段１３を設けた場合においては、発光手段
１の光出力が受光手段２からの光検知信号ｓに基づいて
制御されることになる。従って、例えば受光手段２での
受光感度が一定になるように発光手段の光出力を制御す
ることが可能となる。

【００２２】ところで、発光手段１から出射された光Ｌ
が微粒子にて吸収又は乱反射されることになるため、受
光手段２から出力される光検知信号ｓは、広い帯域を持
つ複雑な信号となる。検出手段１２を、受光手段２から
の光検知信号ｓの実効値を出力するＲＭＳ変換器で構成
した場合においては、受光手段２から出力される広い帯
域を有する複雑な信号（光検知信号ｓ）が、その瞬時値
の実効値（２乗の平均値の平方根）に変換されて直流信
号Ｓｄとして取り出されることになる。従って、例えば
後段の信号処理回路において、取り扱いやすい電圧信号
に変換することが非常に容易になり、信号処理系の負担
や複雑化を回避させることが可能となる。しかも、上記
ＲＭＳ回路での実効値変換によってノイズ成分も除去さ
れることから高精度に微粒子の分散性を検出することが
できる。

【００２３】そして、出力制御手段１３を、受光手段２
からの光検知信号ｓの増幅信号Ｓを低域濾波するローパ
スフィルタ１４と、このローパスフィルタ１４からの出
力信号Ｓ_L のレベルと基準レベルＳｂとの差分を発光手
段１の光出力制御用の制御信号Ｓｓとする演算増幅器１
５とで構成した場合においては、受光手段２からの光検
知信号ｓの増幅信号Ｓがローパスフィルタ１４において
低域濾波され、演算増幅器１５において、上記ローパス
フィルタ１４からの出力信号Ｓ_L のレベルと基準レベル
Ｓｂとの差分がとられ、この差分が発光手段の光出力制
御用の制御信号Ｓｓとして出力されることになる。

【００２４】特に、上記出力制御手段１３と発光手段１
とで構成されるフィードバック制御系を、受光手段２か
らの光検知信号ｓにおける微小変化成分に応答しない程
度の時定数に設定することにより、系が光検知信号ｓに
おける微小変化成分によっていつまでも安定しないとい
う不都合が回避され、受光手段２の受光感度を一定にす
るという上記フィードバック制御を安定に動作させるこ
とが可能となる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明に係る液体中微粒子の分散性測
定装置を、湿式プリンタに用いられるトナーとワックス
を混合したものを溶融させたインクのトナーの分散性を
測定するための装置に適用した実施例（以下、単に実施
例に係る測定装置と記す）を図１及び図２を参照しなが
ら説明する。

【００２６】この実施例に係る測定装置は、図１に示す
ように、湿式プリンタの印字媒体として用いられるトナ
ーとワックスの混合したものを溶融させたインクが貯蔵
されたインク貯蔵部（図示せず）内に設置される。

【００２７】具体的には、インク中に、光センサを構成
する発光素子１と受光素子２が、それぞれ発光面と受光
面が所定の間隔を置いて相対向するように配置され、更
に上記インク中、光センサの配置部分以外の箇所にイン
クを流動させる撹拌手段３が設けられて構成される。攪
拌手段３は、支軸４を中心に外部からの駆動動力（モー
タ駆動）によって一方的に回転する回転板５の円周に多
数枚の羽根６が取り付けられて構成されている。

【００２８】本実施例においては、発光素子１として発
光ダイオード（ＬＥＤ）を用い、受光素子２としてフォ
トダイオード（フォトセンサ）を用いた。そして、上記
ＬＥＤ１からの出射光Ｌがインク中の微粒子（トナー）
に一部吸収、又は乱反射されてフォトセンサ２によって
受光されることになる。従って、フォトセンサ２から出
力される光検出信号ｓは、広い帯域を持つ複雑な信号と
なる。

【００２９】本実施例に係る測定装置の測定系は、図２
に示すように、フォトセンサ２の後段にフォトセンサ２
からの光検出信号ｓをあるゲインにて増幅する増幅器１
１と、この増幅器１１からの出力信号Ｓをトナーの分散
性情報として取り出す検出回路１２と、上記増幅器１１
からの出力信号Ｓに基づいて、フォトセンサ２での受光
感度が一定となるようにフォトセンサ２の光出力をフィ
ードバック制御する制御回路１３とを有して構成されて
いる。

【００３０】検出回路１２は、増幅器１１からの出力信
号Ｓを、その瞬時値の実効値（２乗の平均値の平方根）
に変換して、出力端子φｏｕｔから直流信号（直流電圧
信号又は直流電流信号）Ｓｄとして取り出すＲＭＳ変換
器にて構成されている。

【００３１】制御回路１３は、増幅器１１からの出力信
号Ｓを低域濾波するローパスフィルタ１４と、このロー
パスフィルタ１４からの出力信号Ｓ_L のレベルと基準レ
ベルＳｂとの差分を取り出し、この差分信号ＳｓをＬＥ
Ｄ１に光出力制御用の信号として供給する演算増幅器１
５とを有して構成されている。基準レベルＳｂは、図示
しない湿式プリンタの本体回路から一方の入力端子φを
介して演算増幅器１５に供給される。

【００３２】この制御回路１３は、ＬＥＤ１との間でフ
ォトセンサ２の光出力をフィードバック制御する系を構
成しており、特に本実施例においては、系の安定性を確
保するために、この系の応答速度を遅く、即ち、増幅器
１１からの広い帯域を有する出力信号Ｓ中、トナーの分
散性に基づく信号成分（光吸収や乱反射等によって検出
される周波数の高い信号成分）に応答しない程度の時定
数に設定されている。

【００３３】次に、本実施例に係る測定装置の動作につ
いて説明する。この動作説明においては、湿式プリンタ
の使用によって、インク貯蔵部に貯蔵されているインク
の濃度、即ちトナーとワックスの比率が変化したことに
基づいて、インク貯蔵部内にトナー又はワックスが補充
された時点から説明する。

【００３４】インク貯蔵部内にトナー又はワックスが補
充されると、インク貯蔵部内のインクに濃度むらが生じ
る。そこで、本実施例においては、まず、図１で示す撹
拌手段３によってインクを流動させる。このインクの流
動によって、例えばトナーの分散性が改善されていく。
このとき、流動しているインク中に設置されたＬＥＤ１
から光Ｌが出射され、同じく流動している液体中に設置
されたフォトセンサ２において、ＬＥＤ１からの出射光
Ｌが受光され、その受光量に応じたレベルを有する光検
知信号ｓが出力される。

【００３５】そして、上記フォトセンサ２から出力され
た光検知信号ｓが、増幅器１１にて所定のゲインにて増
幅される。そして、増幅器１１からの出力信号Ｓが後段
の検出回路１２に供給されて、トナーの分散性（濃度む
ら）に応じた直流信号ＳｄにＲＭＳ変換される。従っ
て、例えば図示しない後段の信号処理回路において、取
り扱いやすい電圧信号に変換することが非常に容易にな
り、信号処理系の負担や複雑化を回避させることが可能
となる。しかも、上記ＲＭＳ回路でのＲＭＳ変換によっ
てノイズ成分も除去されることから高精度に微粒子の分
散性を検出することが可能となる。

【００３６】同時に、上記制御回路１３において、フォ
トセンサ２からの光検知信号ｓ（正確には増幅器１１か
らの出力信号Ｓ）に基づいて、フォトセンサ２での受光
感度が一定になるようにＬＥＤ１の光出力がフィードバ
ック制御される。即ち、増幅器１１からの出力信号Ｓが
ローパスフィルタ１４において低域濾波され、演算増幅
器１５において、ローパスフィルタ１４からの出力信号
Ｓ_L のレベルと基準レベルＳｂとの差分がとられ、この
差分がＬＥＤ１の光出力制御用の制御信号ＳｓとしてＬ
ＥＤ１に供給されることになる。その結果、ＬＥＤ１の
光出力は、フォトセンサ２にて受光される検出レベルが
基準レベルＳｂに応じたレベルになるように制御され、
フォトセンサ２での受光感度は一定となる。

【００３７】この場合、ＬＥＤ１から出射された光Ｌが
トナーにて吸収又は乱反射されることになるため、上述
したように、フォトセンサ２から出力される光検知信号
ｓは、広い帯域を持つ複雑な信号となるが、本実施例に
おいては、制御回路１３及びＬＥＤ１にて構成されるフ
ィードバック制御系を、上記ＬＥＤ１からの光検知信号
ｓにおけるトナーの分散性に基づく微小変化成分（高周
波成分）に応答しない程度の時定数に設定するようにし
ているため、上記系が光検知信号ｓにおける微小変化成
分によっていつまでも安定しないという不都合が回避さ
れ、フォトセンサ２の受光感度を一定にするという上記
フィードバック制御を安定に動作させることが可能とな
る。

【００３８】このように、本実施例に係る測定装置にお
いては、トナーの分散性をＬＥＤ１からの出射光Ｌをフ
ォトセンサ２にて受光し、その受光レベルに応じた光検
出信号ｓを検出回路１２にてＲＭＳ変換して、直流信号
Ｓｄとするようにしたので、インク中に混入されたトナ
ーのインク中での分散性を電気的に測定することがで
き、トナーの分散性というほぼ抽象的な事象を客観的
に、かつ高精度に測定することができる。

【００３９】また、制御回路１３とＬＥＤ１にて構成さ
れるフィードバック制御系にて、トナーの分散性の測定
に用いられるフォトセンサ２の受光感度をほぼ一定にす
るようにしているため、経時変化や環境温度の変化並び
にフォトセンサから出力される光検知信号ｓの微小変化
成分に対しても安定してトナーの分散性を測定すること
ができる。しかも、上記のように、フォトセンサ２の受
光感度が一定となるようにＬＥＤ１の光出力を制御する
ことにより、ＬＥＤ１の駆動電流を節約することがで
き、ＬＥＤ１の寿命を延ばすことができる。

【００４０】なお、検出回路１２の出力端子φｏｕｔか
ら出力される直流信号Ｓｄを電圧測定し、更にその測定
電圧をキャラクタ表示又はグラフィック表示することに
より、現在のトナーの分散性（濃度むら）を、測定者が
認識しやすい数値データとして又は画像データとして提
供することができる。

【００４１】また、この測定装置を湿式プリンタに内蔵
させ、更に検出回路１２の出力端子φｏｕｔから出力さ
れる直流信号Ｓｄのレベルが、例えばある値以上のと
き、警報発生器に対して警告指示信号を出力するコンパ
レータ回路を接続することにより、トナーの劣化などの
良否の判定を警報の発生というかたちで容易に行うこと
ができる。

【００４２】上記のキャラクタ表示やグラフィック表示
及び警報の発生処理などについては、検出回路１２の出
力端子φｏｕｔにＡ／Ｄ変換器を介してＣＰＵを接続
し、更にこのＣＰＵにデータバスや制御ライン等を通じ
て表示器や警報発生器を接続することによって容易に達
成させることができる。

【００４３】

【発明の効果】上述のように、本発明に係る液体中微粒
子の分散性測定装置によれば、微粒子が混入された液体
中又は液体外に配置される発光手段と、上記液体中又は
液体外に配置され、かつ上記発光手段からの出射光を受
光する受光手段と、上記液体を流動させる撹拌手段と、
上記受光手段からの光検知信号を上記微粒子の分散性情
報として取り出す検出手段とを設けるようにしたので、
液体中に混入された微粒子の液体中での分散性を電気的
に測定することができ、微粒子の分散性というほぼ抽象
的な事象を客観的に測定することができる。

【００４４】また、本発明に係る液体中微粒子の分散性
測定装置によれば、上述の構成において、上記受光手段
からの光検知信号に基づいて、上記発光手段の光出力を
フィードバック制御する光出力制御手段を設けるように
したので、微粒子の分散性の測定に用いられる受光手段
の受光感度をほぼ一定にすることができ、経時変化や環
境温度の変化並びに受光手段から出力される光検知信号
の微小変化成分に対しても安定して微粒子の分散性を測
定することができる。

【００４５】また、本発明に係る液体中微粒子の分散性
測定装置によれば、上述の構成において、上記検出手段
を、上記受光手段からの光検知信号の実効値を出力する
ＲＭＳ変換器としたので、微粒子の分散性の測定に用い
られる受光手段からの光検知信号に基づいて、高精度に
微粒子の分散性を検出することができる。

【００４６】また、本発明に係る液体中微粒子の分散性
測定装置によれば、上述の構成において、上記出力制御
手段を、上記受光手段からの光検知信号の増幅信号を低
域濾波するローパスフィルタと、該ローパスフィルタか
らの出力信号のレベルと基準レベルとの差分を上記発光
手段の光出力制御用の制御信号とする演算増幅器とを有
して構成するようにしたので、簡単な回路構成で、微粒
子の分散性の測定に用いられる受光手段の受光感度をほ
ぼ一定にすることができ、経時変化や環境温度の変化並
びに受光手段から出力される光検知信号の微小変化成分
に対しても安定して微粒子の分散性を測定することがで
きる。

【００４７】また、本発明に係る液体中微粒子の分散性
測定装置によれば、上述の構成において、上記出力制御
手段と及び上記発光手段とで構成されるフィードバック
制御系を、上記受光手段からの光検知信号における微小
変化成分に応答しない程度の時定数に設定したので、フ
ィードバック制御系が光検知信号における微小変化成分
によっていつまでも安定しないという不都合が回避さ
れ、受光手段の受光感度を一定にするという上記フィー
ドバック制御を安定に動作させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液体中微粒子の分散性測定装置
を、湿式プリンタに用いられるトナーとワックスを混合
したものを溶融させたインクのトナーの分散性を測定す
るための装置に適用した実施例（以下、単に実施例に係
る測定装置と記す）を概略的に示す構成図である。

【図２】本実施例に係る測定装置の測定系を示すブロッ
ク図である。

【符号の説明】 １ 発光素子（ＬＥＤ） ２ 受光素子（フォトセンサ） ３ 撹拌手段 １１ 増幅器 １２ 検出回路 １３ 制御回路 １４ ローパスフィルタ １５ 演算増幅器

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 微粒子が混入された液体中又は液体外に
   配置される発光手段と、 上記液体中又は液体外に配置され、かつ上記発光手段か
   らの出射光を受光する受光手段と、 上記液体を流動させる撹拌手段と、 上記受光手段からの光検知信号を上記微粒子の分散性情
   報として取り出す検出手段とを有することを特徴とする
   液体中微粒子の分散性測定装置。
2. 【請求項２】 上記受光手段からの光検知信号に基づい
   て、上記発光手段の光出力をフィードバック制御する光
   出力制御手段を有することを特徴とする請求項１記載の
   液体中微粒子の分散性測定装置。
3. 【請求項３】 上記検出手段は、上記受光手段からの光
   検知信号の実効値を出力するＲＭＳ変換器であることを
   特徴とする請求項１記載の液体中微粒子の分散性測定装
   置。
4. 【請求項４】 上記出力制御手段は、上記受光手段から
   の光検知信号の増幅信号を低域濾波するローパスフィル
   タと、該ローパスフィルタからの出力信号のレベルと基
   準レベルとの差分を上記発光手段の光出力制御用の制御
   信号とする演算増幅器とを有することを特徴とする請求
   項２記載の液体中微粒子の分散性測定装置。
5. 【請求項５】 上記出力制御手段と及び上記発光手段と
   で構成されるフィードバック制御系が、上記受光手段か
   らの光検知信号における微小変化成分に応答しない程度
   の時定数に設定されていることを特徴とする請求項４記
   載の液体中微粒子の分散性測定装置。
6. 【請求項６】 上記受光手段が発光ダイオードであり、
   上記受光手段がフォトダイオードであることを特徴とす
   る請求項１記載の液体中微粒子の分散性測定装置。
7. 【請求項７】 上記微粒子が混入された液体は、湿式プ
   リンタに使用されるトナーとワックスを混合したものを
   溶融させたインクであることを特徴とする請求項１記載
   の液体中微粒子の分散性測定装置。