(57)【要約】【課題】簡単な構成で気泡の有無を判定する。【解決手段】測定部３０は、光透過性のある配管であるセル３００と、セル３００を挟んで互いに対向する位置に配置された発光部３０１及び受光部３０２とにより構成され、受光部３０２の受光量に応じた値（出力電圧Ｖｓ）を出力する。ＣＰＵ１６は、出力電圧Ｖｓに基づいて液体現像剤のトナー濃度を決定する。ＣＰＵ１６は、出力電圧Ｖｓが第１の閾値Ｖｔｈｆを超えてから第１の閾値Ｖｔｈｆを下回るまでの経過時間Ｔｓｆに基づいて気泡の有無を判定する。【選択図】図１０
2018146287.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定液中の対象物質の濃度を測定する濃度測定装置であって、
光透過性を有し、前記所定液が通過する配管と、
前記配管へ光を照射する発光部、及び、前記発光部から照射され前記配管を透過した光を受光する受光部を有し、前記受光部による受光量に応じた値を出力する測定部と、
前記測定部の出力に基づいて前記対象物質の濃度を決定する決定手段と、
前記測定部の出力が第１の閾値を超えた後の前記測定部の出力に基づいて、前記配管を通過する前記所定液中の気泡の有無を判定する判定手段と、を有することを特徴とする濃度測定装置。
【請求項２】
前記判定手段は、前記測定部の出力が前記第１の閾値を超えてから第２の閾値を下回るまでの経過時間に基づいて前記気泡の有無を判定することを特徴とする請求項１に記載の濃度測定装置。
【請求項３】
前記判定手段は、前記経過時間が第１の所定時間より長く第２の所定時間より短い場合に、前記気泡が有ると判定することを特徴とする請求項２に記載の濃度測定装置。
【請求項４】
前記第１の所定時間は、ノイズが発生した場合に想定される前記経過時間よりも長いことを特徴とする請求項３に記載の濃度測定装置。
【請求項５】
前記第２の所定時間は、前記対象物質の濃度に所定以上の実際の変化が発生した場合に想定される前記経過時間よりも短いことを特徴とする請求項３または４に記載の濃度測定装置。
【請求項６】
前記判定手段は、前記測定部の出力が前記第１の閾値を超えた後の前記測定部の出力の変化度合いに基づいて前記気泡の有無を判定することを特徴とする請求項１に記載の濃度測定装置。
【請求項７】
前記判定手段は、前記変化度合いが第１の度合いより大きく第２の度合いより小さい場合に、前記気泡が有ると判定することを特徴とする請求項６に記載の濃度測定装置。
【請求項８】
前記第１の度合いは、ノイズが発生した場合に想定される前記変化度合いよりも大きいことを特徴とする請求項７に記載の濃度測定装置。
【請求項９】
前記第２の度合いは、前記対象物質の濃度に所定以上の実際の変化が発生した場合に想定される前記変化度合いよりも小さいことを特徴とする請求項７または８に記載の濃度測定装置。
【請求項１０】
前記判定手段は、前記測定部の出力が前記第１の閾値を超えない状態が第３の所定時間を超えて継続した場合に、前記気泡が無いと判定することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の濃度測定装置。
【請求項１１】
前記判定手段は、前記気泡が有ると判定した場合、前記気泡の有無の判定を再度実施することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の濃度測定装置。
【請求項１２】
前記対象物質はトナーであり、前記所定液は、前記トナー及び媒体液を含む液体現像剤であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の濃度測定装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の濃度測定装置と、
像担持体上に形成された静電潜像を前記液体現像剤により現像する現像装置と、
前記現像装置により現像された画像をシートに形成する画像形成部と、を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１４】
前記液体現像剤を収容する収容部を有し、
前記配管は、前記現像装置と前記収容部との間を循環する経路に設けられたことを特徴とする請求項１３に記載の画像形成装置。
【請求項１５】
前記判定手段は、前記現像装置と前記収容部との間を、前記液体現像剤を循環させる動作が開始された後、第４の所定時間の経過を待って前記気泡の有無の判定を開始することを特徴とする請求項１３または１４に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定液中の対象物質の濃度、例えば液体現像剤のトナーの濃度を測定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、所定液中の対象物質の濃度を測定するための濃度測定装置が知られている。例えば、液体現像剤を用いる湿式電子写真装置においては、トナー粒子とトナー粒子を分散するための媒体液とを含む液体現像剤が使用され、液体現像剤のトナー濃度が測定される。湿式電子写真装置が備える液体現像装置は、担持体上に形成された静電潜像を、液体現像剤を使用して現像する。湿式電子写真装置は乾式電子写真装置では実現できない利点を有しており、近年その価値が見直されつつある。湿式電子写真装置では、サブミクロンサイズの極めて微細なトナーを用いることができるため高画質を実現でき、印刷機並みの質感を得られ、また、比較的低温でトナーを用紙に定着できるため省エネルギを実現できる。
【０００３】
このような液体現像装置は、像担持体の表面に媒体液であるキャリア液が過剰付着するのを防止することなどを目的として、液体現像剤を貯留する液体現像剤槽から液体現像剤を一旦汲み上げた上で現像を行うようにしたものがある。例えば、現像を行うための現像ローラの一部を液体現像剤槽内の液体現像剤に浸漬し、現像ローラを回転させて付着させた液体現像剤を像担持体に接触させて現像を行うものがある。このような現像装置において、紙上の画像濃度を一定に維持して高画質を保つには、キャリア液中のトナー濃度が一定範囲内に制御される必要がある。そのため、液体現像剤中のトナー濃度を正確に測定して一定に保つ制御が必要とされる。
【０００４】
具体的な濃度測定装置としては、例えば、液体現像剤を送液するための配管の一部に外部圧力を与えて配管の厚さを薄くした上で、液体現像剤の光透過率からトナー濃度を検知・測定する装置が提案されている（特許文献１）。この装置では、液体現像剤が流動している状態でトナー濃度を測定することでトナーの沈降を防ぐことができるため、高精度な濃度測定を実現できるとされる。しかし、濃度測定装置に送液される液体現像剤には、配管の継手の隙間などからの混入等の様々な要因で気泡が生じることがある。それにより、光透過率が変化し測定誤差が発生する可能性がある。
【０００５】
そこで、液を送る配管を分岐させ、分岐させた一方の配管には気泡が排出されやすく、他方の配管には気泡が排出され難くした工夫を行い、気泡が排出され難くした配管の経路にトナー濃度を測定する装置を設けた構成が提案されている（特許文献２）。また、特許文献２では、気泡によるトナー濃度の測定精度の低下を防ぐために、濃度測定装置に送液される液体現像剤に気泡が混入しないようにバイパス経路を別途設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１７５３８６号公報
【特許文献２】特開平６−３１４０３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献２では、液体現像剤への気泡の混入を抑制できるが、気泡の有無を検知できない。上述のように、仮に気泡が発生した状態で液体現像剤のトナー濃度を測定すると測定誤差が大きくなる。また、気泡が混入した液体現像剤で画像形成を行うと現像ローラ上に筋状の液膜未形成箇所が発生することがある。すると、その後の画像形成プロセスを経て最終的に形成された紙上の画像においてもトナーの未転写領域が生じ、画像不良が生じるおそれがある。なお、気泡の有無を判定するための専用の構成を設けると、コストが上昇する。
【０００８】
本発明は、簡単な構成で気泡の有無を判定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明は、所定液中の対象物質の濃度を測定する濃度測定装置であって、光透過性を有し、前記所定液が通過する配管と、前記配管へ光を照射する発光部、及び、前記発光部から照射され前記配管を透過した光を受光する受光部を有し、前記受光部による受光量に応じた値を出力する測定部と、前記測定部の出力に基づいて前記対象物質の濃度を決定する決定手段と、前記測定部の出力が第１の閾値を超えた後の前記測定部の出力に基づいて、前記配管を通過する前記所定液中の気泡の有無を判定する判定手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、簡単な構成で気泡の有無を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】濃度測定装置が適用される画像形成装置の模式的断面図である。
【図２】現像器及びその周辺構成を示す模式図である。
【図３】測定部の構成を示す模式図である。
【図４】発光部のブロック図である。
【図５】受光部のブロック図である。
【図６】液体現像剤のトナー濃度と出力電圧との関係を示す図である。
【図７】気泡が複数混入した液体現像剤がセルを流れる様子を示す図である。
【図８】測定部の出力電圧の時間的変化を示す図である。
【図９】気泡がセルの光線領域を通過する場合の出力電圧の時間的変化の一例を示す図である。
【図１０】液循環初期動作の処理のフローチャートである。
【図１１】濃度測定装置の主要部のブロック図（図（ａ））、気泡がセルの光線領域を通過する場合の出力電圧の時間的変化の一例を示す図（図（ｂ））である。
【図１２】液循環初期動作の処理のフローチャートの一部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１３】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る濃度測定装置が適用される画像形成装置の模式的断面図である。この画像形成装置１００は、液体現像剤を用いる湿式電子写真方式の装置であり、液体現像装置としての現像器１を備える。画像形成装置１００は、１つの画像形成ステーションを有する。これらの画像形成装置１００を複数並べて多色の画像を形成できる構成としてもよい。現像器１には、液体現像剤が所定量充填されている。現像器１で使用される液体現像剤は、トナー及び媒体（キャリア）を含む。この液体現像剤において、絶縁性のアイソパーからなる媒体液（キャリア液）中に、帯電制御剤の働きにより、マイナスに帯電したトナー粒子とプラスのイオンとが存在している。液中のトナーは平均粒子径１μｍ程度の粒子である。
【００１４】
画像形成装置１００は、現像器１で現像された画像をシートに形成する画像形成部の主な構成として、感光ドラム５０、中間転写ドラム６０及び二次転写ローラ７０を有する。現像器１は現像ローラ２を有し、現像ローラ２は矢印ａで示す図１の時計方向に回転する。感光ドラム５０は、画像形成時に現像器１と接触して図１の反時計方向に回転する。感光ドラム５０は、高圧電源（非図示）からバイアス供給された帯電部材５２によって帯電される。帯電部材５２として帯電ローラが採用されるが、コロナ帯電器等の非接触のものであってもよい。帯電された感光ドラム５０は、光源装置及びポリゴンミラー（いずれも図示せず）を有する露光装置５１によってドラム表面に静電潜像を形成される。詳細は図示しないが、露光装置５１は、光源装置から発せられたレーザ光を、ポリゴンミラーを回転して走査し、その走査光の光束を複数の反射ミラーによって偏向し、ｆθレンズにより感光ドラム５０の母線上に集光して露光する。これにより、画像信号に応じた静電潜像が感光ドラム５０上（像担持体上）に形成される。現像ローラ２に印加された高圧バイアスと感光ドラム５０の表面電位との電位差によって、感光ドラム５０上の静電潜像が液体現像剤で現像されてトナー像が形成される。
【００１５】
中間転写ドラム６０は図１の時計方向に回転する。現像器１によって感光ドラム５０上に形成されたトナー像は、高圧電源（不図示)から印加された中間転写ドラム６０のバイアスと感光ドラム５０との電位差によって中間転写ドラム６０へ一次転写される。感光ドラム５０上に残留したトナーはクリーニング装置５３により回収される。中間転写ドラム６０上に転写されたトナー像は、中間転写ドラム６０と二次転写ローラ７０とが転写材Ｐ（シート）を介して圧接している領域において用紙へ二次転写される。すなわち、転写材カセット８０から搬送された転写材Ｐへ、高圧電源（不図示)からバイアス供給された二次転写ローラ７０と中間転写ドラム６０との電位差によってトナー像が転写される。トナー像を転写された転写材Ｐは、定着部９０にて所定の定着処理が施された後、記録画像として装置外に排出される。また、転写材Ｐへの二次転写位置から中間転写ドラム６０の回転方向下流において、中間転写ドラム６０表面に付着したかぶりトナーや二次転写残トナー等がクリーニング装置６１によってクリーニングされる。
【００１６】
ところで、感光ドラム５０は、アルミニウムなどの剛性基層体の上にアモルファスシリコン系の感光層を設け、好ましくはその上にシリコーン系樹脂等からなる保護層を形成してなる像担持体である。感光ドラム５０は負帯電で用いられ、通常、帯電部材５２によって帯電された後の表面電位は−６００［Ｖ］に設定され、露光装置５１によって露光された後の表面電位は−２００［Ｖ］に設定される。感光ドラム５０全体は、外径１００ｍｍに構成され、モータ（不図示）により、中心軸を中心に３００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピード（周速度）をもって回転駆動される。また生産性については、画像形成装置１００は、１分間にＡ４用紙にして５０枚の通紙を行うことができる。なお、感光ドラム５０の内周であるアルミニウム製シリンダは接地されている。また、中間転写ドラム６０も同様に、一次転写においては３００［Ｖ］、二次転写においては１５００［Ｖ］のバイアスが印加される。
【００１７】
図２は、現像器１及びその周辺構成を示す模式図である。本実施の形態の濃度測定装置には、現像剤濃度センサである測定部３０の他、ＣＰＵ１６及び経路１８が含まれる。現像器１には、２つの経路である経路１７及び経路１８により収容部である液タンク２０が接続される。液タンク２０には、トナー補給器２１及びキャリア液補給器２２が接続されている。ＣＰＵ１６は、現像器１の全体、及び各ポンプを制御する。現像ローラ２に対して電極３が約１ｍｍのギャップを有して対向している。現像ローラ２には、スクイーズローラ４、クリーニングローラ５が対向している。現像ローラ２には電源１０が接続され、電極３には電源１１が接続されている。クリーニングローラ５には電源１５が接続され、スクイーズローラ４には電源１３が接続されている。
【００１８】
画像形成時には、液タンク２０に貯留された液体現像剤は、ポンプＡによって経路１７を介して現像器１へ供給される。現像器１内の液体現像剤は、ポンプＢによって経路１８を介して液タンク２０へ戻される。これにより液タンク２０と現像器１との間を液体現像剤が循環する。また、必要に応じて、ポンプＣによりトナーがトナー補給器２１から液タンク２０へ補給され、ポンプＤによりキャリア液がキャリア液補給器２２から液タンク２０へ補給される。
【００１９】
画像形成動作においては、液タンク２０から上方の現像器１へ供給された液体現像剤は、現像ローラ２と対向して配置された電極３との間に流入する。電源１０、電源１１によって現像ローラ２と電極３の間にかけられた電界により、負極性を有するトナーは周囲のキャリア液ごと現像ローラ２の側へと押し付けられる。現像ローラ２へ印加されるバイアスは−４００［Ｖ］、電極３へ印加されるバイアスは−６００［Ｖ］とする。現像ローラ２の外径は５０ｍｍ、現像ローラ２から見て電極３が対向する区間の角度は７０°とする。
【００２０】
その後、現像ローラ２の回転に伴って液体現像剤はスクイーズローラ４に到達する。電源１３によりスクイーズローラ４の表面が現像ローラ２に対して電位差を生じる。これにより、液体現像剤が現像ローラ２とスクイーズローラ４との間を通り抜ける際に液体現像剤中のトナーがさらに現像ローラ２の側へ押し込まれ、現像ローラ２の表面上に高密度で一様な高さの液体現像剤層が形成される。一方、スクイーズローラ４によってトナーから引き剥がされた余剰なキャリア液は、回転に伴って電極３側に破棄される。スクイーズローラ４に印加されるバイアスは−４００［Ｖ］、スクイーズローラ４の外径は１５ｍｍとする。また適度にキャリアを吸着し、トナーを均一な層にして現像部（感光ドラム５０との接触部）に送り出すために、スクイーズローラ４の表面の粗さ（最大高さ粗さ）はＲｚ＝０．１μｍ以下とされる。
【００２１】
その後、感光ドラム５０に担持された静電潜像が現像ローラ２によって現像される。感光ドラム５０への現像に供されなかった液体現像剤については、やがてクリーニングローラ５に到達する。電源１５によりクリーニングローラ５の表面が現像ローラ２に対して電位差を生じることにより、現像ローラ２上のトナーがクリーニングローラ５側へ回収される。クリーニングローラ５には現像ローラ２に対して＋２００［Ｖ］となるようなバイアスが印加され、負極性をもったトナー粒子はクリーニングローラ５側に電気的に引きつけられる。また、クリーニングローラ５に付着したトナーはクリーニングローラ５と同電位を有するブレード部材６によって回収され、その後、再び現像器１内を流れる液体現像剤中に流入する。
【００２２】
次に、液の循環、及び液の補給、液体現像剤中のトナー濃度検知（測定）に関して説明する。経路１８の途中には測定部３０が配設される。液タンク２０に収容される液体現像剤中のトナー重量比率は２〜４％とする。測定部３０は、ポンプＡにより経路１８を通じて現像器１から液タンク２０へ液送される液体現像剤中のトナー濃度（所定液中の対象物質の濃度）を光学的に測定する。ＣＰＵ１６は、トナー濃度の測定結果に基づいて、トナー濃度を所望に保つ。すなわち、ＣＰＵ１６は、ポンプＣによりトナーをトナー補給器２１から液タンク２０へ補給する動作、及び、ポンプＤによりキャリア液をキャリア液補給器２２から液タンク２０へと補給する動作を制御する。
【００２３】
図３〜図９で、測定部３０における液体現像剤中のトナー濃度の測定方法について説明する。図３は、測定部３０の構成を示す模式図である。測定部３０は、液体現像剤中のトナー濃度を検知・測定するために、液体現像剤の光透過率を検知する方式を用いている。測定部３０は、光透過性のある（透明な）配管であるセル３００と、セル３００を挟んで互いに対向する位置に配置された発光部３０１及び受光部３０２とにより構成される。光の照射方向におけるセル３００の空間距離（ＧＡＰ長）は１ｍｍとしている。これは、ＢＫ色（ブラック）のトナーの光透過率が極めて低いため、液を通る光路長が長いと透過光が少なくなって測定が困難になるからである。なお、セル３００は樹脂系材料である。現像器１からセル３００への液体現像剤の送液はポンプＡにより行われる。
【００２４】
図４は発光部３０１のブロック図である。図５は受光部３０２のブロック図である。図４に示すように、発光部３０１は、発光素子であるＬＥＤ３０１ａと、ＬＥＤ３０１ａに流す電流が一定になるように制御する定電流回路部３０１ｂとを有する。ＬＥＤ３０１ａに流す電流のＯＮ（オン）、ＯＦＦ（オフ）、電流目標値の設定は、ＣＰＵ１６からの信号により制御される。ＣＰＵ１６により発光制御が開始されると、ＬＥＤ３０１ａは、図３に示されるようにセル３００に向けて光を照射する。照射方向は、セル３００の中心軸方向を通り中心軸方向に垂直であるのが好ましい。セル３００に入射した光は、セル３００の透明な肉部自体ではほとんど減光することなく、セル３００内に充填されている液体現像剤に入射し、液体現像剤において光が吸収される。そして、吸収されず透過した光のみが、対向するセルの外壁を通じて外部へ出力され、出力された光は受光部３０２の受光面に到達して、受光量に応じた電圧値に変換される。
【００２５】
図５に示すように、受光部３０２は、受光素子であるＰＤ（フォトダイオード）３０２ａと、ＰＤ３０２ａで生じた電流を電圧信号に変換するＩ−Ｖ変換部３０２ｂと、その電圧信号をデジタル量に変換するＡ／Ｄ変換部３０２ｃとを有する。図６は、液体現像剤のトナー濃度（重量比率）［％］とＩ−Ｖ変換部３０２ｂの出力電圧［Ｖ］との関係を示す図である。トナー濃度に対して出力電圧は指数関数的な変化を示す。これは、液体現像剤のように、透明な溶媒（キャリア）に均一に分散するトナー粒子の光透過率は、濃度に対して指数関数の特性を有しているからである。
【００２６】
測定部３０で検知可能な濃度範囲は、下限がＴＤｍｉｎ、上限がＴＤｍａｘであり、これらに対応する電圧をＶｍａｘ、Ｖｍｉｎとして図に示してある。また、目標濃度はＴＤｔａｒ、それに対応する出力電圧をＶｔａｒとした。ここで、測定部３０で検知可能な濃度範囲は、液タンク２０の目標濃度範囲である２％〜４％よりも広い範囲となるように構成されている。これは、目標濃度範囲から外れてしまったトナー濃度を目標濃度範囲内となるように制御するために、必要なトナーまたはキャリアの補給量を精度良く算出するためである。本実施の形態では、下限ＴＤｍｉｎを１％、上限ＴＤｍａｘを５％としている。また、目標濃度ＴＤｔａｒは目標濃度範囲の中心値である３％としている。
【００２７】
測定部３０の出力電圧は、ＣＰＵ１６で認識及び処理できるデータにＡ／Ｄ変換部３０２ｃによって変換される。ＣＰＵ１６は、出力電圧から濃度情報を得ることが可能となり、目標濃度ＴＤｔａｒとの比較結果に基づいて、キャリア液補給器２２またはトナー補給器２１を制御し、液タンク２０内の液体現像剤を所望の濃度範囲に制御することが可能となる。上述したように、液体現像剤の光透過率を測定部３０で測定することで、液体現像剤におけるトナー濃度を検知・測定することが可能となる。
【００２８】
ところで、液タンク２０、現像器１、及びこれらの間の液循環経路（経路１７、１８）には、空気の泡（以下、気泡と称する）が混入してしまう問題がある。その第１の要因は、液タンク２０において、液の排出及び流入によって液面が激しく波打ち、空気を液内に取り込んでしまうことである。第２の要因は、画像形成装置１００の電源のオン時に気泡が混入することである。すなわち、画像形成装置１００の電源がオフにされた状態では、液循環経路及び現像器１の液体現像剤は全て液タンク２０に収容されている。そのため電源のオフ状態では液循環経路及び現像器１の内部が空気で満たされている。電源がオンにされて液循環が開始された直後には、液循環経路及び現像器１の内部の空気が液体現像剤に気泡として多く混ざってしまう。これらの気泡は、液タンク２０における浮力で徐々に低減していくが、気泡が混入した状態が暫く続く。第３の要因は、液循環経路の破損等によって破損部から気泡が混入することである。
【００２９】
液体現像剤に混入した気泡は、現像器１の現像プロセスに大きな弊害を与えることがわかっている。これは、現像ローラ２に一様の液膜を生成する過程において、気泡が現像ローラ２とスクイーズローラ４との間に留まってしまい、現像ローラ２上に筋状の液膜未形成箇所を発生させるからである。そのため、その後の画像形成プロセスを経て最終的に形成された用紙においてもトナーの未転写領域が生じてしまう。すなわち、気泡により画像不良が生じる可能性がある。よって、画像形成プロセスは、液体現像剤に気泡が無い状態で行われることが望ましく、気泡の有無状態を検知するか、気泡を除去する装置を備える必要が生じる。ところが、そのためのセンサや装置等を新たに用意すると、装置全体の大型化やコストアップを招く。
【００３０】
そこで本実施の形態では、新たに気泡有無検知専用のセンサ等を用意することなく、濃度測定用として既存の測定部３０の出力に基づいて、ＣＰＵ１６が気泡の有無を判定する。ＣＰＵ１６は、本発明における、対象物質の濃度（測定結果としての濃度）を決定する決定手段、所定液中の気泡の有無を判定する判定手段に該当する。
【００３１】
図７は、気泡が複数混入した液体現像剤が測定部３０のセル３００を流れる様子を示す図である。上述したように、セル３００はＧＡＰ長が１ｍｍと、極めて薄く設計されている。気泡の大きさとＧＡＰ長を比較すると、オーダー的に近いレベルになっている。すなわち、多くの気泡の直径は０．１ｍｍ〜数ｍｍ程度である。気泡にはトナーが含まれないから、発光部３０１から受光部３０２に向かう光線領域に気泡が入ると、気泡領域で光がほとんど減衰しないため光透過率が劇的に増加する。
【００３２】
図８は、測定部３０の出力電圧（以下、「出力電圧Ｖｓ」と称する）の時間的変化を示す図である。図９は、液体現像剤に混入した気泡がセル３００の光線領域を通過する場合の出力電圧Ｖｓの時間的変化の一例を示す図である。
【００３３】
まず、図８に示す例では、出力電圧Ｖｓは、時間的な推移において３つの急激な変化を示す。気泡が無い状態における出力電圧Ｖｓの平均値Ｖｘを点線で示す。これら３つのピークは、いずれも気泡が光線領域に入ったことにより生じる。各々のピーク電圧値の違いは、気泡のサイズやセル３００内での気泡の移動速度に対応している。すなわち、気泡が大きいほど光透過率は増加するため、出力電圧Ｖｓは増加する。また、気泡の移動速度が遅いほど、出力電圧Ｖｓが増加している時間が長くなる。
【００３４】
このように気泡の有無によって出力電圧Ｖｓに急峻な変動が生じる。そこで、本実施の形態では、測定部３０を用いてトナー濃度の決定だけでなく、気泡の有り無しの判定を行うアルゴリズムを提案する。ＣＰＵ１６は、出力電圧Ｖｓが第１の閾値Ｖｔｈｆを超えたか否かを判別し、出力電圧Ｖｓが予め定められた第１の閾値Ｖｔｈｆを超えた場合は気泡有りの可能性があると判断する。そしてＣＰＵ１６は、出力電圧Ｖｓが第１の閾値Ｖｔｈｆを継続的に超える期間、すなわち経過時間Ｔｓｆ（第１の閾値Ｖｔｈｆを超えてから第１の閾値Ｖｔｈｆを下回るまでの期間）を計測する（図９参照）。そしてＣＰＵ１６は、経過時間Ｔｓｆが、所定の時間範囲に入っていた（最小時間幅である第１の所定時間Ｔｍｉｎより長く最大時間幅である第２の所定時間Ｔｍａｘより短い）場合は、気泡が有ると判定する。第１の閾値Ｖｔｈｆ、第１の所定時間Ｔｍｉｎ、第２の所定時間Ｔｍａｘの各値は不図示のＲＯＭ等の記憶部に予め記憶されており、ＣＰＵ１６がそれらを参照する。
【００３５】
第１の所定時間Ｔｍｉｎは例えば１０μｓとされる。これは、静電インパルス的なノイズによる影響と識別するためであり、１０μｓ以下という、出力電圧Ｖｓの一時的上昇はノイズが原因であって気泡が原因ではないと判断される。第２の所定時間Ｔｍａｘは例えば１００ｍｓとされる。これは、実際の濃度変化と識別するためであり、１００ｍｓに亘る出力電圧Ｖｓの上昇継続は、気泡が原因ではなく、トナー補給等によってトナー濃度に実際の変化（濃度低下）が発生したと判断される。これにより、静電ノイズや実際の濃度変化を気泡有りと誤判定することを防止することができる。この観点から、第１の所定時間Ｔｍｉｎはノイズが発生した場合に想定される経過時間Ｔｓｆよりも長い値に設定されるのが望ましい。また、第２の所定時間Ｔｍａｘは、対象物質（トナー）の濃度に所定以上の実際の変化が発生した場合に想定される経過時間Ｔｓｆよりも短い値に設定されるのが望ましい。
【００３６】
図１０は、液循環初期動作の処理のフローチャートである。このフローチャートの処理は、濃度測定装置が備えるＲＯＭ（不図示）等の記憶部に格納されたプログラムをＣＰＵ１６が読み出して実行することにより実現される。この処理は、画像形成装置１００の電源がオンにされた直後に開始される。なお、図１０の処理は、任意のタイミングでトナー濃度の測定をする際に、それに先立って実行してもよい。
【００３７】
まず、ＣＰＵ１６は、液タンク２０から現像器１への液体現像剤の送液を開始する（ステップＳ１０１）。すなわち、ＣＰＵ１６は、ポンプＡ及びポンプＢを起動する。これにより、液タンク２０内の液体現像剤が経路１７を通じて現像器１へ向けて流れる。そして、液体現像剤が現像器１にある程度供給されると、現像器１から経路１８を通じて液タンク２０へ液体現像剤が流れて、液タンク２０と現像器１との間を液体現像剤が循環するようになる。
【００３８】
次に、ＣＰＵ１６は、トナー濃度の測定を開始するため、測定部３０のＬＥＤ３０１ａの発光を開始し（ステップＳ１０２）、受光部３０２による検知結果である出力電圧Ｖｓの取得を開始する（ステップＳ１０３）。これ以降、出力電圧Ｖｓは継続的に監視される。次に、ＣＰＵ１６は、第１タイマを起動して第１タイマのカウント値Ｔｔｓ１のカウントを開始する（ステップＳ１０４）。そして、ＣＰＵ１６は、第４の所定時間が経過するまで待機する。例えばＣＰＵ１６は、第４の所定時間に対応するカウント値Ｔｔａｒ１をカウント値Ｔｔｓ１が超えたか（Ｔｔｓ１＞Ｔｔａｒ１）否かを判別し、Ｔｔｓ１＞Ｔｔａｒ１が成立すると第４の所定時間が経過したと判断する。この第４の所定時間は、例えば、ポンプＡ、Ｂにより循環する液体現像剤のトナー濃度が一様となるまで撹拌されるための安定時間に相当し、実験によって予め決定されＲＯＭ等に記憶されている。第４の所定時間の経過を待つことで、濃度の判定精度が高まる。
【００３９】
第４の所定時間が経過すると、ＣＰＵ１６は、第１タイマを停止し（ステップＳ１０６）、第２タイマを起動して第２タイマのカウント値Ｔｔｓ２のカウントを開始する（ステップＳ１０７）。そして、ＣＰＵ１６は、受光部３０２の出力電圧Ｖｓと予め決めた第１の閾値Ｖｔｈｆとを比較し、出力電圧Ｖｓが第１の閾値Ｖｔｈｆを超えたか（Ｖｓ＞Ｖｔｈｆ）否かを判別する（ステップＳ１０８）。そして、出力電圧Ｖｓが第１の閾値Ｖｔｈｆを超えていない場合は、ＣＰＵ１６は、第３の所定時間に対応するカウント値Ｔｔａｒ２をカウント値Ｔｔｓ２が超えたか（Ｔｔｓ２＞Ｔｔａｒ２）否かを判別する（ステップＳ１０９）。ここで、第３の所定時間は、気泡を検知する期間（送液開始後、発生している気泡がセル３００内に流入するまでの想定の所用時間）として予め設定され、ＲＯＭ等に格納されている。
【００４０】
Ｔｔｓ２≦Ｔｔａｒ２が成立すると、処理はステップＳ１０８に戻る。Ｔｔｓ２＞Ｔｔａｒ２が成立すると、処理はステップＳ１１０に進む。従って、出力電圧Ｖｓが第１の閾値Ｖｔｈｆを超えないまま第３の所定時間が経過すると、ＣＰＵ１６は、気泡が検知されなかったと判断し、処理をステップＳ１１０へ進める。ステップＳ１１０では、ＣＰＵ１６は、「気泡無し」と判定すると共に液循環初期動作を終了させ、図１０の処理が終了する。これ以降、ＣＰＵ１６は、測定部３０の出力に基づくトナー濃度の測定へ移行できる。
【００４１】
ステップＳ１０８での判別の結果、出力電圧Ｖｓが第１の閾値Ｖｔｈｆを超えた場合は、ＣＰＵ１６は、気泡が発生している可能性があると判断し、第３タイマを起動して経過時間Ｔｓｆの計測を開始する（ステップＳ１１１）。そして、ＣＰＵ１６は、出力電圧Ｖｓが第１の閾値Ｖｔｈｆを下回ったか（Ｖｓ＜Ｖｔｈｆ）否かを判別する（ステップＳ１１２）。ＣＰＵ１６は、出力電圧Ｖｓが第１の閾値Ｖｔｈｆを下回るまでステップＳ１１２の処理を繰り返し、出力電圧Ｖｓが第１の閾値Ｖｔｈｆを下回ると、第３タイマを停止する（ステップＳ１１３）。これにより、出力電圧Ｖｓが第１の閾値Ｖｔｈｆを継続的に超えていた期間として経過時間Ｔｓｆの値が確定する（図９参照）。
【００４２】
次に、ＣＰＵ１６は、経過時間Ｔｓｆが第１の所定時間Ｔｍｉｎより大きく、且つ第２の所定時間Ｔｍａｘより小さいか（Ｔｍｉｎ＜Ｔｓｆ＜Ｔｍａｘ）否かを判別する（ステップＳ１１４）。そして、ＣＰＵ１６は、Ｔｍｉｎ＜Ｔｓｆ＜Ｔｍａｘが成立しない場合は、処理をステップＳ１０８へ戻す。これは、上述したように、出力電圧Ｖｓが上昇したのはノイズまたはトナー濃度の実際の変化が要因であって、気泡が発生したのではないと判断できるからである。
【００４３】
一方、Ｔｍｉｎ＜Ｔｓｆ＜Ｔｍａｘが成立した場合は、ＣＰＵ１６は、「気泡有り」と判定し（ステップＳ１１５）、第２タイマをリセットして（ステップＳ１１６）、処理をステップＳ１０７へ戻す。これにより、カウント値Ｔｔｓ２が新たにカウントされた上で気泡の有無の判定が再度実施される。従って、第３の所定時間（カウント値Ｔｔａｒ２）が経過するまでは、気泡無しと判定されない限り、液循環初期動作の処理は終了しない。ステップＳ１１６からステップＳ１０７へ戻る処理が繰り返される過程で、ステップＳ１０８→Ｓ１０９→Ｓ１１０と遷移すれば、気泡有りとの判定が気泡無しに切り替わる。
【００４４】
なお、実際のトナー濃度が急変すると、ステップＳ１１２では、長時間経過してもＶｓ＜Ｖｔｈｆが成立しないことが想定される。そこで、ステップＳ１１２で一定の時間が経過してもＶｓ＜Ｖｔｈｆが成立しない場合は、図１０の処理を終了させてもよい。その場合、ＣＰＵ１６は、トナー濃度が実際に低くなったと判定してもよい。あるいは処理をステップＳ１０４へ戻してもよい。
【００４５】
なお、ステップＳ１０８とステップＳ１１２とで、出力電圧Ｖｓと比較する値を同一にすることは必須でない。例えば、ステップＳ１１２では、第１の閾値Ｖｔｈｆに変えて、第２の閾値と比較してもよい。大小関係は第１の閾値Ｖｔｈｆ≧第２の閾値とする。従って、経過時間Ｔｓｆは、出力電圧Ｖｓが第１の閾値Ｖｔｈｆを超えてから第２の閾値を下回るまでの期間となる。
【００４６】
本実施の形態によれば、ＣＰＵ１６は、測定部３０の出力電圧Ｖｓが第１の閾値Ｖｔｈｆを超えた後の出力電圧Ｖｓに基づいて、透明なセル３００を通過する液体現像剤中の気泡の有無を判定する。具体的には、ＣＰＵ１６は、出力電圧Ｖｓが第１の閾値Ｖｔｈｆを超えてから第１の閾値Ｖｔｈｆを下回るまでの経過時間Ｔｓｆに基づいて気泡の有無を判定する。これにより、簡単な構成で気泡の有無を判定することができる。また、気泡有無判定のための専用のセンサを設ける必要がなく、コスト上昇も抑えられる。また、気泡の無い状態を確認した上で、出力電圧Ｖｓに基づいてトナー濃度を決定できるので、濃度決定精度が高まる。また、液体現像剤に気泡が無い状態となったと判定してから画像形成プロセスを開始すれば、気泡に起因する画像不良の発生を防止することが可能となる。
【００４７】
また、経過時間Ｔｓｆが第１の所定時間Ｔｍｉｎより大きく、且つ第２の所定時間Ｔｍａｘより小さい場合に、気泡が有ると判定されるので、ノイズや実際の濃度変化に起因する誤判定を防止することができる。
【００４８】
また、液体現像剤を循環させる動作が開始された後、第４の所定時間（Ｔｔａｒ１）の経過を待って気泡の有無の判定が開始されるので、液体現像剤が一様に撹拌された状態で判定を行い、判定精度を高めることができる。
【００４９】
また、ＣＰＵ１６は、気泡が有ると判定した場合、気泡の有無の判定を再度実施するので、気泡が消失するまで気泡有無の判定を継続できる。
【００５０】
（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、出力電圧Ｖｓが第１の閾値Ｖｔｈｆを継続的に超える経過時間Ｔｓｆに基づいて気泡の有無が判定された。本発明の第２の実施の形態では、出力電圧Ｖｓが第１の閾値Ｖｔｈｆを超えた後の出力電圧Ｖｓの変化度合いに基づいて気泡の有無が判定される。第１の実施の形態に対して図１１、図１２を追加して本実施の形態を説明する。
【００５１】
図１１（ａ）は、濃度測定装置の主要部のブロック図である。図２におけるＣＰＵ１６と測定部３０との間に、測定部３０の出力を演算処理する信号処理部であるＦＰＧＡ（field-programmable gate array）３１が追加されている。ＦＰＧＡ３１は、ＣＰＵ１６の指示に従って、測定部３０の発光部３０１の発光制御、及び受光部３０２の信号処理を実行する。ＦＰＧＡ３１以外の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００５２】
図１１（ｂ）は、液体現像剤に混入した気泡がセル３００の光線領域を通過する場合の出力電圧Ｖｓの時間的変化の一例を示す図である。第１の実施の形態でも述べたように、気泡がセル３００を通過すると、出力電圧Ｖｓの波形は図１１（ｂ）に示すように急激に変動する。そこで、本実施の形態では、ＣＰＵ１６は、出力電圧Ｖｓが、第１の閾値Ｖｔｈｆを超えた後の出力電圧Ｖｓの変化度合い（変化率ΔＶｓ）に基づいて気泡の有無を判定する。
【００５３】
図１１（ｂ）に示す波形は、出力電圧Ｖｓを所定の間隔でサンプリングして得られる。サンプリング間隔ΔＴｓは上向きの矢印同士の間隔として示されている。変化率ΔＶｓを高い精度で算出するため、サンプリング処理にＦＰＧＡ３１が使用される。ＣＰＵ１６は、サンプリング値である出力電圧Ｖｓが第１の閾値Ｖｔｈｆを超えた場合に、気泡が生じている可能性があると判断し、次のサンプリング値の取得までの変化率ΔＶｓを、ΔＶｓ＝（Ｖｓ−Ｖｔｈｆ）／ΔＴｓの式により算出する。変化率ΔＶｓは黒丸で示されている。そしてＣＰＵ１６は、変化率ΔＶｓが所定の範囲（Δｍｉｎ〜Δｍａｘ）内に入っている場合に、気泡有りと判定する。
【００５４】
ここで、下限値Δｍｉｎ（第１の度合い）は、実際の濃度変化（比較的緩やかに変化する濃度変化）と識別するために設定される。上限値Δｍａｘ（第２の度合い）は、静電インパルス的な急激な電圧変動（静電ノイズ）による影響と識別するために設定される。このように、気泡以外の成分（静電ノイズや緩やかな濃度変化）と切り分けて判定することで、気泡有無の誤判定を回避している。なお、下限値Δｍｉｎ、上限値Δｍａｘ等は実験的に予め決められて、ＲＯＭ等に記憶されている。
【００５５】
図１２は、液循環初期動作の処理のフローチャートの一部を示す図である。ステップＳ１０１〜Ｓ１０７、Ｓ１０９、Ｓ１１０の処理は図１０で説明したのと同じであるので、それらの図示及び説明を省略する。このフローチャートの処理の実行や開始の条件は、図１０について第１の実施の形態で述べたのと同じである。ステップＳ１０８でＹＥＳと判別された後の処理を説明する。
【００５６】
ステップＳ１０８でＹＥＳと判別されると、ステップＳ２０１で、ＣＰＵ１６は、上述したように、ＦＰＧＡ３１を用いて、出力電圧Ｖｓ、第１の閾値Ｖｔｈｆ及びサンプリング間隔ΔＴｓに基づいて変化率ΔＶｓを算出する。次に、ＣＰＵ１６は、変化率ΔＶｓが下限値Δｍｉｎより大きく、且つ上限値Δｍａｘより小さい（Δｍｉｎ＜ΔＶｓ＜Δｍａｘ）か否かを判別する（ステップＳ２０２）。そして、Δｍｉｎ＜ΔＶｓ＜Δｍａｘが成立しない場合は、ＣＰＵ１６は、処理をステップＳ１０８（図１０）へ戻す。これは、上述したように、出力電圧Ｖｓが急上昇したのはノイズまたはトナー濃度の実際の変化が要因であって、気泡が発生したのではないと判断できるからである。
【００５７】
一方、Δｍｉｎ＜ΔＶｓ＜Δｍａｘした場合は、ＣＰＵ１６は、ステップＳ２０３、Ｓ２０４で、図１０のステップＳ１１５、Ｓ１１６と同様の処理を実行する。すなわち、ＣＰＵ１６は、「気泡有り」と判定し、第２タイマをリセットして、ステップＳ１０７（図１０）へ処理を戻す。これにより、カウント値Ｔｔｓ２が新たにカウントされた上で気泡の有無の判定が再度実施される。
【００５８】
本実施の形態によれば、簡単な構成で気泡の有無を判定することに関し、第１の実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【００５９】
なお、第１の実施の形態と第２の実施の形態とを組み合わせ、経過時間Ｔｓｆに基づく判定手法と変化率ΔＶｓに基づく判定手法とを併用してもよい。その場合は、双方の判定手法で「気泡無し」と判定された場合に、最終的に「気泡無し」と判定されるようにしてもよい。あるいは、液循環初期動作の処理の開始時に、いずれか一方の判定手法が、ユーザにより、または環境条件に応じて選択されるようにしてもよい。
【００６０】
なお、第１、第２の実施の形態では、測定部３０は、現像器１から液タンク２０に送液される経路１８に配置されたが、これに限定されない。例えば、測定部３０は、液タンク２０から現像器１に送液する経路１７に配置されてもよい。あるいは、液タンク２０と現像器１間の液循環経路に限らず、別途、濃度測定用に液タンク２０から液タンク２０へ循環する経路を設け、その経路に測定部３０を配置してもよい。
【００６１】
なお、黒色の現像剤は光透過率が非常に低いため、カラー色に比べて顕著に光透過率が変化する。そのため、本発明はブラックのトナーを有する液体現像剤の濃度判定に好適であるが、カラーの現像剤を用いた液体現像剤の濃度判定に適用してもよい。
【００６２】
なお、本発明は、所定液中の対象物質の濃度を測定する濃度測定装置に適用可能であり、所定液は液体現像剤に限定されず、対象物質はトナーに限定されない。キャリアに対して対象物質の光透過率が異なるような液体の濃度測定に適用可能である。従って、濃度測定装置が適用される装置は画像形成装置に限定されない。
【００６３】
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。上述の実施形態の一部を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１  現像器
１６  ＣＰＵ
３０  測定部
３００  セル
３０１  発光部
３０２  受光部
【図１】
2018146287.tif 000003
【図２】
2018146287.tif 000004
【図３】
2018146287.tif 000005
【図４】
2018146287.tif 000006
【図５】
2018146287.tif 000007
【図６】
2018146287.tif 000008
【図７】
2018146287.tif 000009
【図８】
2018146287.tif 000010
【図９】
2018146287.tif 000011
【図１０】
2018146287.tif 000012
【図１１】
2018146287.tif 000013
【図１２】
2018146287.tif 000014