JPS602614B2 - 液体濃度検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液体の濃度を検出する装置に関する。

液体の濃度を測定する従来の代表的な方法に、液体を透
明の通路に通過させこの通路を光で照射して通過する光
を光電的に測定して濃度を知る方法がある。この方法は
、通路がトナーの付着により汚れ易く、従って使用頻度
が増すにつれ現実の濃度が順次低下してきても正しい測
定結果が得られなくなるという欠点がある。この方法の
欠点を防ぐために壁や囲いを使用せずに液幕を作る所謂
ウオータカーテン法という現像液との接触の少ない空間
で濃度を検知する方法が提案されており、この方法では
液流を規制物で制御して液幕を形成するが、規制物への
液汚れはやはり完全に防止できないし、液しぶきにより
光電変換素子や光源が汚染され正確な測定が防げうれる
。従って液しぶきを防止するエヤーカーテンや防止板な
どが必要である。上記従釆の方法はいずれも光学的手法
に依存しているが、この種の光学的手法を用いる濃度検
出方法の問題点は、光源の経時変化および電源の不安定
による光強度の長期的または短期的変動であり、このた
めに常に正確な濃度測定を期待することは困難である。

この対策として、測定に直接使用する光電素子のほかに
基準光電素子を光源の近傍に設置して前記光源からの光
を直接基準光電素子に照射し、一方現像液を通過した光
は測定用光鰭素子で受光し、この両光電素子の出力信号
を比較して正確な濃度測定を行なうことはすでに実施さ
れている。しかし、この方法とて特性の同じ２つの光亀
素子を用意することが容易ではないし、たとえそれが容
易に実現できても２つの光鰭素子の特性の経時変化の状
態を揃えることは一層困難なことであり、その上２つの
光電素子の設置位置が異なるために光源からの同一光強
度は得られず両光電素子間の鮫正が必要となるなどの問
題がある。本発明は、上述した従来の濃度測定方法と異
なり、その欠点を大中に改善する装置を提供せんとする
もので濃度を測定すべき液体中に液幕形成部と空間部と
を有する綱状または格子状スクリーン部材を浸潰して引
上げ綱目または格子の副こ表面張力を利用して液幕を形
成し、このスクリーン部材を光学的検知部内に導入して
スクリ…ン部村の液簾形成部と空間部とをそれぞれ通過
した光量に対する電気信号の差に基づいて液体の濃度を
光学的に測定する方法がある。

この方法は現像液中のトナーによる汚れを少なくするた
めに現像液との接触を出来るだけ少なくし、かつ検知領
域内により多くの現像液を保持する方法において最も安
価でまた容易に実現し得るものである。さらに、スクリ
−ン部村の少なくとも一部に液体をたくわえない空間部
を設け、スクリーン部村にたくわえられた液幕を通過す
る光量と前記空間部を通過する光量とを光電的に検知し
比較して液体の濃度を測定するものである。本発明によ
れば、測定はスクリーン部材を測定のたびごとに測定液
に浸潰させ測定液を流さないで行なうために液しふきに
よる光源、光電素子の汚損は殆んどなく、従ってウオー
ターカーテン、エヤーカーテン、液しぶき防止板は不要
であり、またスクリーン部村自体は光を透過せず測定に
関与しないために使用頻度が増して汚れても透過光に平
行方向に付着したトナー汚れは測定結果に何ら影響を与
えることはない。測定結果を不正確にする要因としては
透過光と垂直方向に付着したスクリーン部材上の汚れて
あるが、これはクリーニングすることにより防ぐことが
可能である。その上、使用される光亀素子は１つである
からコストが安いという基本的長所に加えて光電素子の
特性およびその経時的変化、設置位置などは一切考慮す
る必要はない。さらに、光電素子の温度ドリフトに対し
て熱補償回路を設ける必要はない。本発明では表面張力
により液幕が形成されるのでその液幕の厚さを非常に薄
くすることができ、そのために従来の方法では困難であ
った高濃度液の濃度測定も可能となる。スクリーン部材
としては編み上げワイヤースクリーン、ヱレクトロフオ
ーミングによるスクリーン、フオトエツチングによるス
クリーンなどがある。編み上げワイヤースクリーンは材
質、メッシュ数に種類が多く、選択自由度が多くまた安
価であるが網目に規則性が欠ける点があり、ノイズの原
因となる。一方残りの＝二者のスクリーンは規則的な網
目が実現出来る。：さらにより多くの液の保持が可能と
なるように関口率の大なる網目パターンも製作可能であ
る。またフオトエツチングスクリーンはエレクトロフオ
ーミングスクリーンに比べてより厚みのあるスク’リー
ンが製造可能であるので、より多量の液保持が可能で測
定に有利である。本発明において、スクリーン部材の網
目または格子の細かさ（メッシュ数）は液体の保持時間
と測定のカブリ濃度（感度）とに密接に関係があり、細
かいほど液の保持は安定であるが保持される液量は少な
く濃度変化量も少なくなる。

従って５０〜２００メッシュが実用に供する上で適当で
ある。液体濃度の測定感度を上げるには網目または格子
の目を粗〈すなわちメッシュ数を小さくする必要がある
が、その限界は測定中液体がスクリ−：／部村に保持で
きるか杏かにより決定される。以下に添付図面を参照し
て本発明の実施例を説明する。実施例は現像液の濃度検
出について示したが、本発明はこれに限定されず広い範
囲にわたり適用することができる。第１図は現像液濃度
検出装置の断面図で、検出部１には濃度測定に際し現像
液をその供給管から分岐して検出セル内に導入する導入
口３と、濃度測定後検出セル内の現像液を排出する排出
口２とが設けられている。

検出部１の内部には、スクリ、−ン部村４が検出部１の
外部に設置した電動機５により回転し得るように配置さ
れている。スクリｍン部材４は、第２図ないし第４図に
示すように、絹または格子から成る液幕形成部６と「空
間部７とを有する円形枠体８で構成されている。検出セ
ル１内には、スクリーン部材４の下半円部を重量簿する
程度に現像液９を満たし、上半円部には側壁に固定した
支持板１０にスクリーン部材４を挟んで光源１１とフオ
トセル等の受光素子１２とを対向ごせて配置する。光源
１１は適当な電源に接続され、受光素子１２は第５図に
示すような検出回路に接続されている。スクリーン部材
４の中心には、電動機５による駆動軸１３を貫通させる
孔１４が設けられている。現像液の濃度検出は次のよう
にして行なわれる。

電動機５を連続的または間歌的に駆動してスクリーン部
村４（例えば第２図に示したもの）を回転させると光源
１１と受光素子１２による光軸を前記スクリーン部材４
の液裏形成部６と空間部７が交互に通過する。

液幕形成部６の通過時には、その網目または格子目に表
面張力により現像液の液幕が形成されており、受光素子
には現像液の濃度に応じた光量が与えられることになり
、空間部の通過時には光源１１の光量が直接受光素子１
２に照射される。受光素子１２として太陽電池を使用し
た場合、その出力は第６図ａに示す如き信号波形となり
、ここで示された二個の波形Ａ，Ｂはそれぞれ液裏形成
部６及び空間部７が通過した時の波形である、なお太陽
電池は直線状に修正された波形の領域でその特性内で使
用する。以上のようにして得られた信号を第５図のブロ
ック図に示す検出回路により現像液濃度の低下を検出す
る。受光信号発生部１５で得られた前記の二種類の信号
は増幅器１６により増幅された後弁別回路１７により二
個のサンプルホルダー回路１８Ａ，１８Ｂに弁別される
。弁別された二つの信号Ａ，Ｂを第６図ｂ，ｃに示す。
サンプルホルダー回路はアナログスイッチを有しており
信号部分だけをホ−ルドし、その２つの出力Ｖ＾Ｖ８の
差Ｖ。が減算回路１９により得られる。Ｖ。

：Ｋ（ＶＢ−Ｖ＾） ……‘１’Ｋ ：比例定数Ｖ＾：
液幕形成部６による出力電圧、 ＶＢ：空間部７による出力電圧、 ここで、前記のように一対の光学手段により出力を得て
いるため同相成分、及び経年変化による該差も同時に除
去することが可能となる。

さらに前記減算回路１９の出力Ｖ。は次の差動増幅器２
０において予め設定された値ＶＰと比較され最終段階の
ドライブ回路に信号を送り出す。現像液の低下に伴なつ
て液秦形成部６による出力Ｖ＾が増大するため減算回路
１９の出力Ｖ。は減少し、蓋敷増幅器２川こおいて前記
設定値ＶＰとＶＤ＜Ｖｐ
……【２’の関係が成り立ったときドライブ回路が働き
濃縮現像液の補給等が行なわれ、規定値以下の現像液濃
度になるのが防止される。

以下実施回路列について詳細に説明する。

第７図において、１２は前記太陽電池で、電源１０止抵
抗１０１で受光信号発生部１５を構成している。１０４
は増幅器であり、この世力はッェナーダィオード１０５
のッェナー電圧Ｖ２と比較して前記二種類の信号Ａ，Ｂ
の電圧Ｖ＾，ＶＢが・Ｖ＾＜Ｖ２，Ｖ８＞Ｖ２
……｛３’となるように増幅度を設定する。

この増幅度は抵抗１０２，１０３により決定される。第
５図における弁別回路１７はッェナーダィオード１０５
、トランジスター１０６、作動用コイル１０７、切替ス
イッチ１０８で構成され、信号Ｂのときだけトランジス
ター１０６が○Ｎして作動用コイル（リレー）１０７が
作動する。接点１０８はリレー１０７の接点であり、そ
れぞれ電界効果トランジスター（ＦＦＴ）１０９，１１
９，コンデンサー１１３，１２３，増幅器１１６，１２
６，抵抗１１８，１２８と並列に設けたコンデンサー１
１７，１２７等よりなる２ケ所のサンプルホルダー回路
１８Ａおよび１８Ｂにて信号Ａ，Ｂに対するサンプルホ
ルダー回路に信号Ａ，Ｂを弁別する。前記のサンプルホ
ルダー回路はまったく同じもので、前記電界効果トラン
ジスター１０９，１１９、抵抗１１０，１２０、ダイオ
ード１１１，１２１よりなるアナログスイッチと、抵抗
１１２，１２２およびコンデンサ−１１３，１２３より
なる積分回路と、抵抗１１４，１２４，１１５，１２５
、増幅器１１６，１２６、コンデンサー１１７，１２７
、抵抗１１８，１２８よりなるホールド回路部とから成
り、アナログスイッチのＦＥＴＩＯ９及び１１９のゲー
トにはゲート入力発生部（符号１２９〜１３９）からＯ
Ｎ信号が加えられ、このＯＮ信号のときにアナログスイ
ッチが○Ｎして前記信号Ａ，Ｂがサンプルホールドされ
る。上記の回路でゲート入力発生部はトランジスター１
３０と２個の単安定マルチパイプレータ１３３，１３６
からなり、ツエナーダイオード１２９のツエナー電圧は
前記信号Ａ，Ｂの電圧Ｖ＾，ＶＢより低く、レベルシフ
トして作動し、前記信号Ａ，Ｂが十分立上った点で増幅
器１３０１こより単安定マルチパイプレータ１３３をト
リガするための方形波が発生する。単安定マルチバイブ
レーター１３３の時定数は抵抗１３１とコンデンサー３
２により決定され、スクリーン部材４の外枠が光源１
１と受光素子１２の間隙を通過する時間に相当し、単安
定マルチバイブレーター３６の時定数は抵抗Ｉ３４のコ
ンデンサ１３５により決定されて前記信号Ａ，Ｂの信号
の時間の長さに相当するようになし、これによりゲート
入力発生部の出力として第６図ｄの波形が発生し、信号
Ａ，Ｂが通過する時間だけＦＥＴＩＯ９，１１９がＯＮ
するようにすることができる。以上のようにホールドさ
れた電圧Ｖ＾，ＶＢは減算回路１９により‘１’式に示
した差に比例した出力として次の差動増幅器２０（符号
１４５〜１４８）に入力させる。前記差敷増幅器２０‘
こより予め設定された現像液の許容最低濃度に相当する
電圧と比較してドライブ回路（符号１４９〜１５２）の
ＯＮ，ＯＦＦが決定される設定値ＶＰを超え■式の条件
になるとトランジスター１５１が○Ｎしてリレー１５２
が作動する。このリレー１５２により列えば濃縮現像液
補給のためのソレノィド等を駆動することにより現像液
の濃度が低下したときは直ちに濃縮現像液を補する。抵
抗１４９とコンデンサ１５０は電源没入時の誤動作防止
のための積分回路である。測定回路の出力信号は差動増
幅器（図示せず）などに加えられた後現像液濃度表示装
置または現像液濃度調整装置に供聯合される。このよう
に測定回路の出力は、１つの光源からの光を１つの受光
素子で受けてスクリーン部材の液簾形成部に対応する信
号と空間部に対応する信号を比較することにより得られ
るから、光源の変動に影響されない濃度検出ができる。

このように検出回路は、１対の光源、受光素から構成さ
れ、スクリーン部材の液裏形成部に対応する出力信号と
空間部に対応する出力信号とを形成し両信号を比較する
ことにより得られるから、光源の変動、受光素子の特性
の変動に影響されない濃度検出ができ、さらに後に鮫正
の必要がない。

第３図および第４図は本発明で使用されるスクリ「ーン
部材の他の実施例を示しており、第３図のスクリーン部
材は一対の液幕形成部６と一対の空間部７とを等間隔に
交互に配設したもの、第４図のスクリーン部材は広い面
積の液幕形成部６と狭い面積の空間部７とを交互に配設
したものである。

本発明は網目または格子目１こ液幕が形成される程度の
粘性を有する液体の濃度測定に適用することができ、ス
クリーン部材は実施例におけるように連続的に回転させ
る型式のものでもよいし、間駅的に液体に浸濃される型
式のものでもよい。

さらに、液幕形成部と空間部との面積の比および液体へ
の浸濃時間、頻度は液体の種類、濃度により適宜選定す
ることができる。図面の簡単な税額 第１図は本発明に係る液体濃度検出装置の概略断面図、
第２図ないし第４図は本発明において使用されるスクリ
ーン部材の実施例、第５図は本発明の液体濃度検出装置
の出力を供給する測定回路のブロック線図、第６図は第
５図の測定回路の各構成要素の出力信号波形図、第７図
は第５図に示した測定回路の具体例である。

４・・・スクリーン部材、６・・・液幕形成部、７・・
・空間部、８…円形枠体、１１・・・光源、１２・・・
受光素子、１４・・・孔。

第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 鯖フ図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 液体を収納する収納器と、網または格子から成る液
   幕形成部と液幕を形成しない空間部とを設けたスクリー
   ン部材と、該スクリーン部材の液幕形成部と空間部とを
   前記収納器に収納された液体に浸漬しその後液体から引
   き出すようにスクリーン部材を駆動する駆動手段と、前
   記スクリーン部材を挾むように対向して配置された光源
   および光電変換素子と、前記スクリーン部材の液幕形成
   部を通過した光量に対する電気信号と前記空間部を通過
   した光量に対する電気信号との差に基づいて濃度信号を
   出力する測定回路とを有することを特徴とする液体濃度
   検出装置。