(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光手段により液体を照射し、受光手段に入射する前記液体からの反射或いは透過光の光量の変化より液体濃度を検出し、該液体濃度を補正する液体濃度補正装置において、
前記発光手段は、可視光域すべての波長を発光する発光素子にて構成され、前記受光手段は、光の三原色を選択的に受光するよう分光特性を有する受光素子にて構成され、前記液体はカラーの画像形成装置に用いられるカラートナーであり、前記受光手段により選択的に受光された複数の色情報から混色の割合を求め、前記結果に基づき混色を補正することを特徴とする液体濃度補正装置。
【請求項２】
発光手段により液体を照射し、受光手段に入射する前記液体からの反射或いは透過光の光量の変化より液体濃度を検出し、該液体濃度を補正する液体濃度補正装置において、
前記発光手段は、光の三原色を選択的に発光する発光素子から成り、前記受光手段は、可視光域すべてにて感度を有する受光素子からなり、前記液体はカラーの画像形成装置に用いられるカラートナーであり、前記発光手段により選択的に発光され、受光手段に入射した複数の色情報から液体の混色の割合を求め、前記結果に基づき混色を補正することを特徴とする液体濃度補正装置。
【請求項３】
請求項１に記載の液体濃度補正装置において、液体のない状態（空気）を作りだす手段を有し、この液体のない時の反射或いは透過光の光量を測定し、この測定値により測定した液体濃度に補正を加えることを特徴とする液体濃度補正装置。
【請求項４】
請求項２に記載の液体濃度補正装置において、液体のない状態（空気）を作りだす手段を有し、この液体のない時の反射或いは透過光の光量を測定し、この測定値により測定した液体濃度に補正を加えることを特徴とする液体濃度補正装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の液体濃度補正装置において、前記発光素子の現像液を挟んだ反対側に光を反射する部材を有することを特徴とする液体濃度補正装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体濃度補正装置、より詳細には、湿式現像装置を有する、アナログカラー複写機，デジタルカラー複写機，カラープリンタ等の現像液濃度を検出するセンサに関するものであるが、より一般的には、透明な容器、或いは、透明な管内の液体の濃度を光学的に測定するセンサ全般に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【０００３】
電子写真装置等により可視画像を作成する場合、現像器内に一定の割合のトナーとキャリアとを混合し、この現像液で像支持体すなわち感光体上の静電潜像を現像するが、現像を繰り返すと、現像器内の現象液に含まれるトナーの量が減少していくため、被現像物の可視画像の濃度が低下する。
このような現象を防ぐために、トナーを現像器内に順次補給する必要がある。しかし、作成する可視画像の面積及び濃度の違いによりトナーの消費量が異なるため、定量補給では、現像器内のトナーの量が減少し、或いは、多くなりすぎて現像された可視画像濃度が一定でなくなる。
【０００４】
従って、従来から、現像器内の現像液中のトナー濃度を一定に制御するために、種々の現像液濃度測定方法が採用されてきた。
例えば、現像液をガラス管の中に流し、そのガラス管を挟むように発光素子と受光素子を配置し、現像液を透過する光量の変化を検出することによって現像液内のトナーの割合を測定し、不足トナーの補給をしている。
【０００５】
従来、カラーセンサは赤外光あるいは単色光を使用して測定を行っていた。カラートナー（Ｙ：イエロー，Ｍ：マゼンタ，Ｃ：シアン）は、赤外光あるいは補色以外の単色光をほとんど吸収しない。そのため、液の濃度に応じた透過光量或いは反射光量の変化があまりとれないため、正確な測定が困難だった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
カラープリンタやカラー複写機のカラー画像形成は紙の上にドラム上のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ（ブラック）の画像を順次転写することで行う。この転写の際に実際はわずかだが、紙からドラムへの逆転写が発生する。一例として、Ｍの転写を説明すると、Ｍ画像をドラムから紙に転写する時には、既に紙の上にＹ画像が形成されている。そこにＭ画像の形成されたドラムが接触してＭ画像を紙の上のＹ画像の上に転写する。
この時に、紙の上のＹトナーがドラム上のＭ画像に付着する。このＭドラム上に付着したＹトナーはクリーニングされるが、そのうちの数％はクリーニング残として次回現像器がドラム上に画像を現像する際に現像器の中に入り込まれてしまう。つまり、Ｍ現像器の中のＭトナーにＹトナーが混じってしまう。その他、機械の内部に飛散したトナーや用紙を搬送するベルトに付いたトナーも全ての色の現像器のトナーに混入する。従って、従来の分光特性のないセンサでは、他の色が混色したために、パッチの濃度が変化したか、或いは、本当にその色のトナー濃度が変化したか見分けることが出来ない。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決することを目的として、センサに分光特性を持たせることにより、トナー濃度変化を検出するだけでなく、混色の割合（程度）もわかるようにし、積極的に混色に応じて補正することを可能としたものである。
【０００８】
更に、従来のセンサでは以下のような不具合もあった。
使用するに従って、ガラス管内壁に徐々にトナーが付着するため、透過光量が付着したトナーで減衰されるため、現像液中の真のトナーの割合よりもトナー濃度が高めに検出され、その結果、濃度コントロールが適正値よりも低めになることがあった。この対策として、サービスマンが頻繁にガラス管内壁の清掃を行なうことが考えられるが、ガラス管を取り外す必要があるため、破損の心配があり、頻繁に作業を行うことも非常に煩わしいことであった。
【０００９】
本発明は、上記問題点を解決することを目的として、ガラス管に空気を満たしたときの値で、現像液を測定したときの値を補正することで、ガラス管内壁に付着したトナーによる光量低下の影響を取り除き、サービスマンが頻繁に清掃しなくても、長期間に渡り正確なトナー濃度の測定が出来るようにしたものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、発光手段により液体を照射し、受光手段に入射する前記液体からの反射或いは透過光の光量の変化より液体濃度を検出し、該液体濃度を補正する液体濃度補正装置において、前記発光手段は、可視光域すべての波長を発光する発光素子にて構成され、前記受光手段は、光の三原色を選択的に受光するよう分光特性を有する受光素子にて構成され、前記液体はカラーの画像形成装置に用いられるカラートナーであり、前記受光手段により選択的に受光された複数の色情報から混色の割合を求め、前記結果に基づき混色を補正することを特徴としたものである。
【００１１】
請求項２の発明は、発光手段により液体を照射し、受光手段に入射する前記液体からの反射或いは透過光の光量の変化より液体濃度を検出し、該液体濃度を補正する液体濃度補正装置において、前記発光手段は、光の三原色を選択的に発光する発光素子から成り、前記受光手段は、可視光域すべてにて感度を有する受光素子からなり、前記液体はカラーの画像形成装置に用いられるカラートナーであり、前記発光手段により選択的に発光され、受光手段に入射した複数の色情報から液体の混色の割合を求め、前記結果に基づき混色を補正することを特徴としたものである。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１に記載の液体濃度補正装置において、液体のない状態（空気）を作りだす手段を有し、この液体のない時の反射或いは透過光の光量を測定し、この測定値により測定した液体濃度に補正を加えることを特徴としたものである。
【００１３】
請求項４の発明は、 請求項２に記載の液体濃度補正装置において、液体のない状態（空気）を作りだす手段を有し、この液体のない時の反射或いは透過光の光量を測定し、この測定値により測定した液体濃度に補正を加えることを特徴としたものである。
請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の液体濃度補正装置において、前記発光素子の現像液を挟んだ反対側に光を反射する部材を有することを特徴としたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１の左側は、現像器の一部で、現像液の入っている部分だけを、切り取って表わしたもので、図中、１は現像液、２は現像液或いは空気を循環させるパイプ、３は現像液を通過させたり、停止させたり切り替える液バルブである。４は空気バルブで空気を通過させたり、停止させたり切り替える。５はポンプで、現像液或いは空気を測定用ガラス管６に送り込む。
【００１５】
図１は、本発明による現像液濃度センサの一実施例を示す構成図で、図中、１０はカラー濃度センサで、該カラー濃度センサ１０は、照明ランプ１１とフィルタ１２（１２Ｂ，１２Ｇ，１２Ｒ）、３個のフォトトランジスタ１３（１３Ｂ，１３Ｇ，１３Ｒ）から構成されており、透明な管６内の現像液１を照明ランプ１１で照らし、該管６を透過した先をフォトトランジスタ１３で検知することにより、該管６内の現像液の濃度を光学的に読み取っている。
３個のフォトトランジスタ１３Ｂ，１３Ｇ，１３Ｒは、現像液濃度に反比例した透過光を受け取り、その光量に比例した電流を抵抗器１４（１４Ｂ，１４Ｇ，１４Ｒ）に出力し、３個のフォトトランジスタ１３Ｂ，１３Ｇ，１３Ｒのそれぞれの出力電流の変化を電圧の変化に変換する。１５（１５Ｂ，１５Ｇ，１５Ｒ）は電圧増幅器で、フォトトランジスタ１３Ｂ，１３Ｇ，１３Ｒからの微弱電流変化を充分な大きさの電圧変化に増幅する。２０は本体制御部であり、該本体制御部２０は、Ａ／Ｄ入力端子２１を有するマイコン２２を搭載しており、電圧増幅器１５Ｂ，１５Ｇ，１５Ｒの出力信号はマイコン２２のＡ／Ｄ入力端子２１に入力される。
【００１６】
図２は、図１の照明ランプ１１〜フォトトランジスタ１３の部分を他の手段に置き換えたものである。この例においては、カラー濃度センサ１０は、それぞれＢ，Ｇ，Ｒの光の三原色を発光する３個のＬＥＤ１１Ｂ，１１Ｇ，１１Ｒと１個のフォトトランジスタ１３から構成されており、選択的に点灯された１色だけのＬＥＤで照らされた透明な管６内の現像液１の濃度を光学的に読み取る。フォトトランジスタ１３は、現像液濃度に反比例した透過光を受け取り、その光量に比例した電流を抵抗器１４に出力し、該抵抗器１４によりフォトトランジスタ１３の出力電流の変化を電圧の変化に変換する。このフォトトランジスタ１３からの微弱な電流変化は、電圧増幅器１５により充分な大きさの電圧変化に増幅される。２０は本体制御部であり、該本体制御部は、図１に示した実施例と同様、Ａ／Ｄ入力端子２１を有するマイコン２２を搭載しており、電圧増幅器１５の出力信号はマイコン２２のＡ／Ｄ入力端子２１に入力される。
【００１７】
図１及び図２における照明ランプ１１又は発光ダイオード１１Ｂ，１１Ｇ，１１Ｒから発した光はガラス管６を通過し、フォトトランジスタ１３Ｂ，１３Ｇ，１３Ｒ又は１３に達するが、その光量Ａｉは、
発光ダイオードからガラス管に入射する光量  ：Ａ０
ガラスの透過率                            ：α
トナー付着部の透過率                      ：β
現像液の透過率                            ：γ
フォトトランジスタの受光量                ：Ａｉ
とすると、Ａｉ＝α×β×γ×Ａ０  ……  ▲１▼
で表わされる。
【００１８】
最初に、図３のフロー図を用いて、初期状態の測定（読み込み）について説明する。まず、図１又は図２において、ガラス管６に現像液を通過させない状態で、マイコン２２の出力ポート２３にＨ信号を出力し、トランジスタアレー２５又は２５Ｂ，２５Ｇ，２５ＲをＯＮさせ、照明ランプ１１又は発光ダイオード１１Ｂ，１１Ｇ，１１Ｒを点灯させる（Ｓ１）。１６，１６Ｂ，１６Ｇ，１６Ｒは発光ダイオードに流れる電流を適当な値に調整するための可変抵抗、１７，１７Ｂ，１７Ｇ，１７Ｒは固定抵抗で、該可変抵抗の値をミニマムにして照明ランプ又は発光ダイオードに流れる電流値が最大定格を越えないよう制限する。
【００１９】
この場合は、現像液が未通過なので、トナー付着はなく現像液もない。従って、▲１▼式は、
Ａ２＝α×１×１×Ａ０＝α×Ａ０  ……  ▲２▼
（ガラス管６だけの影響）
となる。
この時、フォトトランジスタ１３は受光光量に比例した電流を発生し、その電流に比例した電圧が抵抗１４の両端に発生する。その電圧は増幅器１５に入力され、その電圧に増幅度をかけた電圧がマイコン２２のＡ／Ｄ入力端子２１に印加される。つまり、フォトトランジスタ１３の受光光量に比例した信号が、マイコン２２のＡ／Ｄ入力端子２１に印加される（Ｓ２）。
【００２０】
次に、液バルブ３を開（Ｓ３）、空気バルブ４を閉（Ｓ４）にしてポンプ５を回して（Ｓ５）、現像液１を吸い上げ、少なくともガラス管６の上面まで現像液１を満たして（Ｓ６）ポンプ５を止める（Ｓ７）。ポンプ５は必ずしも止める必要はないが、ポンプ５を止めることで、微少な気泡が流れる影響を取り除いて、正確な測定を行うことができるようにする。
この状態で上記と同様にしてフォトトランジスタ１３の受光光量の測定を行う。まず、新しい状態なので、ガラス管６にトナーの付着はおきておらず、従って、▲１▼式は
Ａ３＝α×１×γｎ×Ａ０＝α×γｎ×Ａ０
ここで、▲２▼式よりα×Ａ０＝Ａ２を代入すると、
Ａ３＝γｎ×Ａ２
（ガラス管と新現像液の影響）
これよりγｎ＝Ａ３／Ａ２      ……  ▲３▼
となる（Ｓ８）。
【００２１】
次に、図４のフロー図を用いて、液濃度の測定について説明する。かなり長い間使用してガラス管にトナー付着７が発生した場合を考える。
まず、照明ランプ１１或は発生ダイオード１１Ｂ，１１Ｇ，１１Ｒを点灯し（Ｓ１１）液バルブ３を閉（Ｓ１２）、空気バルブ４を開（Ｓ１３）にしてポンプ５を回して（Ｓ１４）空気を吸入する。この瞬間、ガラス管６は現像液１で濡れた状態にある。このため、現像液無しの状態での透過光量を計りたいので、現像液１がガラス管６の壁から流れ落ちるに十分な時間まで待って（Ｓ１５）、ポンプ５を止める（Ｓ１６）。この時間は測定する現像液の粘度により違うので、予め実験で確かめておく必要がある。
【００２２】
なお、現像液が流れ落ち易くするため、ガラス管６は立てて使用することが望ましい。この状態で上記と同様にしてフォトトランジスタ１３の受光光量の測定を行う（Ｓ１７）。空気だけで現像液１はないので、▲１▼式は、
Ａ４＝α×β×１×Ａ０＝α×β×Ａ０  ……  ▲４▼
（ガラス管とトナー汚れの影響）
のようになる。
▲２▼式よりα×Ａ０＝Ａ２なので、
Ａ４＝β×Ａ２
β＝Ａ４／Ａ２  ……  ▲５▼
このβがガラス管６にトナー付着７が発生したために減衰する光量である。
【００２３】
上記の説明では、現像液無しの状態での透過光量を計るために、現像液１がガラス管６から流れ落ちるに十分な時間まで待ったが、現像液１を空気に置き換えたら、連続して受光光量の変化の測定を行ない、その変化量がほとんどなくなったときの値をＡ４としても良い。
【００２４】
次に、空気バルブ４を閉（Ｓ１７）、液バルブ３を開（Ｓ１８）、にしてポンプ５を回して（Ｓ２０）現像液１を吸い上げ、少なくともガラス管６の上面まで現像液を満たして（Ｓ２２）ポンプ５を止める（Ｓ２３）。
この状態で上記と同様にしてフォトトランジスタ１３の受光光量の測定を行なう（Ｓ２１）。ガラス管６にトナー付着７が発生し、しかも現像液１があるので、▲１▼式は
Ａ５＝α×β×γ０×Ａ０  ……  ▲６▼
（ガラス管とトナー汚れと使用した現像液の影響）
のようになる。
【００２５】
この時の受光光量Ａ５はガラス管６のトナー付着７による減衰を受けており、現像液１の濃度変化だけによる光量変化を求めるにはβが１になるように補正すれば良いわけである（Ｓ２４）。
つまり、
Ａ６＝α×β×γ０×Ａ０÷β＝Ａ５÷β＝Ａ５÷（Ａ４／Ａ２）
この値Ａ６がもしガラス管６がトナー付着が全くないと仮定したときのフォトトランジスタ１３の受光光量と考える。
Ａ３＝Ａ６なら現像液１の濃度は適正ということであり、
Ａ３＜Ａ６なら現像液１の濃度は薄すぎるということであり、
Ａ３＞Ａ６なら現像液１の濃度は濃すぎるということである。
【００２６】
最初に述べたように、本発明の電気回路例は、フォトトランジスタ１３の光量に比例した電圧の値をマイコン７のＡ／Ｄ入力端子２１から読み込めるので、マイコン２２はフロー図で述べたように、ガラス管６のトナー汚れ７により光量低下分を補正して正確な現像液濃度の変化を知ることが出来る。
上記説明では、空気と現像液１の切り替えは、２個のバルブの切り換えで行ったが、一方を現像液を浸し、他の一方を液面から離しておき、ポンプを例えば、正転させて、現像液を吸い込み、逆転させて空気を吸い込むことでも実現できる。
また、上記説明は透過光を使用したものについて行ったが、発光素子の現像液を挟んだ反対側に光を反射する部材を置くことで、反射光を使用して同様なことが行える。
【００２７】
【発明の効果】
本発明は、液体濃度を監視するため、発光手段より液体を照射し、受光手段に入射する液体からの反射或いは透過光の光量の変化より液体濃度を検出する装置において、液体のない状態（空気）を作りだし、この時の反射或いは透過光の光量によりガラス管のトナー汚れによる光量の減衰分を求めて、測定した液体濃度に補正を加えるようにしたので、ガラス管の汚れに影響されることなく、正確に液体の濃度を測定することができる。
また、本発明は、トナー濃度変化を検出するだけでなく、混色の割合（程度）もわかるようにし、積極的に混色に応じて補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明は、液体濃度検出装置の一実施例を説明するための構成図である。
【図２】本発明は、液体濃度検出装置の他の実施例を説明するための構成図である。
【図３】初期状態の測定手順を示すフロー図である。
【図４】液濃度測定の手順を示すフロー図である。
【符号の説明】
１…現像液、２…パイプ、３…液バルブ、４…空気バルブ、５…ポンプ、６…測定管、７…付着トナー、１０…カラー濃度センサ、１１，１１Ｂ，１１Ｇ，１１Ｒ…光源、１２，１２Ｂ，１２Ｇ，１２Ｒ…フィルタ、１３，１３Ｂ，１３Ｇ，１３Ｒ…フォトトランジスタ、１４，１４Ｂ，１４Ｇ，１４Ｒ…抵抗器、１５，１５Ｂ，１５Ｇ，１５Ｒ…電圧増幅器、１６，１６Ｂ，１６Ｇ，１６Ｒ…可変抵抗、１７，１７Ｂ，１７Ｇ，１７Ｒ…固定抵抗、２０…本体制御部、２１…Ａ／Ｄ入力端子、２２…マイコン、２３…出力ポート。
【図１】
0003589530.tif 000002
【図２】
0003589530.tif 000003
【図３】
0003589530.tif 000004
【図４】
0003589530.tif 000005