JP2007310122A - 現像剤濃度測定装置、現像剤濃度測定方法、及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高濃度、高粘度の液体現像剤に対して、簡便に精度よく、かつできるだけ環境の影響を受けずに濃度を推定できる現像剤濃度測定装置、現像剤濃度測定方法、そしてそれらを用いて回収現像剤の濃度調整ができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】濃度比較用の液体現像剤を封入した容積可変の水風船様の容器を、測定する現像剤の槽内に浸漬し、比重差により生ずる浮力（あるいは重力）による位置変化に基づいて、相対比較で濃度を推定することにより、簡便に精度よく、かつできるだけ環境の影響を受けずに濃度を推定できる。
【選択図】図３

Description

本発明は、液体現像剤の濃度を、基準となる濃度と比較することにより推定する現像剤濃度測定装置、現像剤濃度測定方法、及びそれらを使用して液体現像剤の濃度調整を行う画像形成装置に関する。

感光体（感光ドラム）に静電潜像を形成し、それにトナーを付着させて、紙などに転写して定着する電子写真方式の画像形成装置が、複写機、ＭＦＰ（多機能型プリンタ）、ＦＡＸ、プリンタなどに広く使用されている。それらの画像形成装置で一般に用いられている現像方式は、粉体トナーを用いる乾式現像である。

しかし、粉体トナーは、トナーが飛散するという問題点があるとともに、トナー粒子が７〜１０μｍと大きいことから解像度が悪いという画質上の問題点もある。

そこで、大量プリント用のオフィスプリンタやオンデマンド印刷装置などの、より高画質及び高解像度が要求される画像形成装置では、流動パラフィンのような非極性有機溶剤中にトナーを分散させた、液体トナーを用いる湿式現像方式が用いられるようになっている。液体トナーは、トナー粒子が１μｍ程度と小さいとともに、帯電量が大きいことでトナー画像の乱れが起きにくく、高い解像度を実現できるからである。

従来の湿式の画像形成装置では、湿式現像剤（以後、液体現像剤、あるいは単に現像剤ともいう）として、有機溶剤にトナーを１〜２％の割合で混ぜた低粘度の液体現像剤を用いていた。しかしながら、このような現像剤はトナー濃度（以後、現像剤濃度、あるいは単に濃度ともいう）が低いため、紙上へ多量に付着させ定着時に乾燥させることが必要で、多量の蒸気が発生するといった環境上の大きな問題点をかかえていた。また揮発させるために低沸点のキャリヤ液しか使用できず、引火点が低いなど安全性においても大きな問題があった。

このようなことを背景にして、シリコンオイルなどの絶縁性液体「キャリヤ液」中に樹脂及び顔料からなる固形分としてのトナーを高濃度に分散させることで構成される、高粘度で高濃度の液体現像剤を用いる画像形成装置が提案されるようになった。この液体現像剤を用いると、上記のような問題の発生が防止され、またトナー濃度が高いことから、大量の現像液を使用しないで済むという利点がある。

この液体現像剤を用いて現像する際には、帯電したトナーが絶縁性液体中を静電気の力によって移動して静電潜像を現像する。従って、この移動距離が短いほど現像効率が向上する。そのためには現像ローラ等の現像剤担持体上に現像剤のミクロン単位の薄層を形成し、この薄層化された現像剤を感光体に接触させて現像することが望ましい。このことは特に１００ｍＰａ・ｓ以上の高粘度の液体現像剤を用いる場合により顕著である。

このように液体現像剤の薄層によって現像を行う場合は、現像領域にある薄層中のトナー量によって現像後の画像濃度が決定されるため、画像濃度を安定化させるためには一定濃度の現像剤で均一な薄層を形成することが重要な課題となる。しかしながら、均一な現像剤薄層が形成できたとしても、現像とその後の処理によっては、画像濃度を安定化させることができない場合がある。

一般に、感光体上の潜像を現像した後も、現像ローラ上には液体現像剤が残留する。これがそのままの状態で再度現像領域に到達すると、次の現像に悪影響を及ぼす。特に画像領域と非画像領域のある画像を現像した後の残存現像剤は、画像領域と非画像領域とのトナー消費量の違いが、残存現像剤のトナー量にも反映しており、その上に新たな現像剤層を形成しても、次の現像時に画像領域と非画像領域のトナー量の違いとして現像画像に反映され、前の画像を反映したいわゆるメモリー現象が生じてしまう。

上記のような問題に対応するため、現像後残留した現像ローラ上の現像剤をクリーニングする技術が開発されてきた。感光体の上の残存現像剤のクリーニングは、一般に当接させたブレードによる掻き取りが行われる。そこで現像ローラに対しても、ブレードを当接し、現像ローラ上の残存現像剤を掻き取る応用がなされてきた。

しかしながら、現像ローラから回収した現像剤は溜まっていくため、回収して廃棄するにしても保管容器を必要とする。そこで回収した現像剤を再利用することにより、そのような容器も必要なく、また現像剤を有効利用できるような技術が提案されてきた（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には、現像ローラから回収した回収現像剤を現像剤の貯蔵槽へ導き、本来現像ローラへ供給するために用意してあった現像剤に、回収現像剤を継ぎ足すようにすることで、回収現像剤を再利用する技術が提示されている。これにより簡単に回収現像剤を再利用することができる。

しかしながら、現像に供する現像剤は高濃度の現像剤であるが、それが像担持体上の潜像を現像した後では、トナーを相当部分消費し、残留現像剤としてはかなり低濃度になっていることが多い。これがそのまま現像剤槽に注ぎ込まれると、現像剤槽内の現像剤自体が、どんどん低濃度化していき、所定の濃度を確保することが難しくなる。

こういった問題に対処するために、回収現像剤を現像剤槽に注ぎ込む前に、トナーや濃度調整用の濃縮現像剤を補給して回収現像剤の濃度調整を行う技術が提案されてきた（例えば、特許文献２参照）。

しかしながら、回収現像剤に濃度調整用の現像剤（高濃度現像剤または低濃度現像剤）を混ぜ合わせ所望の濃度の現像剤を得るには、調整しながらその現像剤の濃度を測定する必要がある。濃度測定の結果に基づき、所望の濃度になるよう濃度調整用の現像剤の補給量などを制御するためである。濃度測定なくしては、精度よく所望の濃度に調整することはできない。

現像剤の濃度を測定する方法としては、濃度によって現像剤の粘度や密度が変化することを利用し、粘度や密度から現像剤濃度を算出する技術などが利用されている。

しかし、現像剤の粘度や密度は、濃度だけではなく、温度などの環境条件によっても変化するため、その切り分けは困難である。環境条件を一定にすることも難しい。また、粘度や密度の測定装置に検出ばらつきがあれば、それがそのまま測定濃度のばらつきとなってくる。

液体の比重を検出して濃度に換算することもできる。比重を簡便に測定する装置として、浮き子の利用が提案されている（特許文献３参照）。

特許文献３では、段階的に比重の異なる複数の浮き子を用意し、比重を測定したい液体中に浸漬し、浮くか沈むかを検知し、浮き沈みの境目から比重を求める。つまり、浮いた浮き子よりは比重が大きく、沈んだ浮き子よりは比重が小さいという原理である。

これは浮き子の比重との相対比較なので、測定装置のばらつきとして考えられるのは浮き子の比重のばらつきだけであり、簡単な割に精度よく比重を検出することができる。

しかしながらこういった方法も、温度などの環境条件により液体の密度が変わり、比重が変化することは同様であり、その影響を排除することは困難である。
特開２０００−２７９８６３号公報 特開２００５−１０６２５号公報 登録実用新案第３０３８２０６号公報

上記のように、回収現像剤を再利用するには回収現像剤の濃度調整が必要である。しかし、回収現像剤の濃度調整を行うには、現像剤の濃度測定が必要であり、如何に簡便に精度よく、かつできるだけ環境の影響を受けずに濃度を測定するかで問題がある。特許文献３に記載の技術のように、浮き子を利用するような相対比較の方法を採用することで、測定装置としてのばらつきは抑制できても、温度などの環境の影響による密度変化は避けがたく、温度による濃度ばらつきとして現れてくる。

本発明の目的は、上記の課題を解決し、高濃度、高粘度の回収現像剤を濃度調整するなど、液体現像剤の濃度測定が必要な場合に、簡便に精度よく、かつできるだけ環境の影響を受けずに濃度を推定できる現像剤濃度測定装置、現像剤濃度測定方法、そしてそれらを用いて回収現像剤の濃度調整ができる画像形成装置を提供することである。

上記の課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有するものである。

１． 濃度測定用の液体現像剤を収容する濃度測定用現像剤槽と、濃度比較用の液体現像剤を封入した濃度比較用容器と、前記濃度測定用現像剤槽内の前記濃度測定用の液体現像剤に浸漬された前記濃度比較用容器の位置を検出するための位置検出装置と、を有し、前記濃度比較用容器は、少なくとも一部が当該容器の内外の圧力バランスに応じて容積可変の弾性体で構成され、比重が、封入された前記濃度比較用の液体現像剤と同等であり、前記位置検出装置は、前記濃度測定用の液体現像剤に浸漬する前記濃度比較用容器の位置を検出して、前記濃度比較用容器に封入された前記濃度比較用の液体現像剤の濃度に対する、前記濃度測定用の液体現像剤の濃度の関係を推定する、ことを特徴とする現像剤濃度測定装置。

２． それぞれ異なる前記濃度比較用の液体現像剤を封入した、複数の前記濃度比較用容器を有し、前記位置検出装置は、前記濃度測定用の液体現像剤に浸漬する複数の前記濃度比較用容器の位置を検出して、それぞれの前記濃度比較用容器に封入されたそれぞれの前記濃度比較用の液体現像剤の濃度に対する、前記濃度測定用の液体現像剤の濃度の関係から、前記濃度測定用の液体現像剤の濃度を推定する、ことを特徴とする１に記載の現像剤濃度測定装置。

３． 濃度比較用の液体現像剤を封入した濃度比較用容器を入れた濃度測定用現像剤槽に、濃度測定用の液体現像剤を収容し、前記濃度比較用容器を浸漬させる濃度比較用容器浸漬工程と、前記濃度測定用現像剤槽内の前記濃度測定用の液体現像剤に浸漬された前記濃度比較用容器の位置を検出する濃度比較用容器位置検出工程と、を有し、前記濃度比較用容器浸漬工程では、容器の少なくとも一部が内外の圧力バランスに応じて容積可変の弾性体で構成され、比重が、封入された前記濃度比較用の液体現像剤と同等である、前記濃度比較用容器が用いられ、前記濃度比較用容器位置検出工程では、前記濃度測定用の液体現像剤に浸漬する前記濃度比較用容器の位置を検出して、前記濃度比較用容器に封入された前記濃度比較用の液体現像剤の濃度に対する、前記濃度測定用の液体現像剤の濃度の関係を推定する、ことを特徴とする現像剤濃度測定方法。

４． 前記濃度比較用容器浸漬工程では、それぞれ異なる前記濃度比較用の液体現像剤を封入した、複数の前記濃度比較用容器が用いられ、前記濃度比較用容器位置検出工程では、前記濃度測定用の液体現像剤に浸漬する複数の前記濃度比較用容器の位置を検出して、それぞれの前記濃度比較用容器に封入されたそれぞれの前記濃度比較用の液体現像剤の濃度に対する、前記濃度測定用の液体現像剤の濃度の関係から、前記濃度測定用の液体現像剤の濃度を推定する、ことを特徴とする３に記載の現像剤濃度測定方法。

５． 像担持体と、前記像担持体の表面に潜像を形成する手段と、前記像担持体と対向し、表面に液体現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体の担持搬送する液体現像剤により、前記像担持体の表面の潜像を現像し、トナー像を形成する手段と、を有する画像形成装置において、前記現像剤担持体の表面から現像後の残存現像剤を除去し、回収現像剤として回収する現像剤回収手段と、前記現像剤回収手段により回収された回収現像剤を含む現像剤を濃度調整する濃度調整手段と、１または２に記載の現像剤濃度測定装置と、を有し、前記現像剤濃度測定装置は、前記現像剤回収手段により回収された前記回収現像剤を含む現像剤を濃度測定用の液体現像剤として、濃度を推定し、前記濃度調整手段は、前記現像剤濃度測定装置により推定した濃度に基づいて、前記回収現像剤を含む現像剤の濃度調整を行う、ことを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、高濃度、高粘度の回収現像剤を濃度調整するなど、液体現像剤の濃度測定が必要な場合に、濃度比較用の液体現像剤を封入した容積可変の水風船様の容器を、測定する現像剤の槽内に浸漬し、比重差により生ずる浮力（あるいは重力）による位置変化に基づいて、相対比較で濃度を推定することにより、簡便に精度よく、かつできるだけ環境の影響を受けずに濃度を推定できる現像剤濃度測定装置、現像剤濃度測定方法、そしてそれらを用いて回収現像剤の濃度調整ができる画像形成装置を提供することができる。

本発明に係る実施形態を、図を参照して説明する。

液体現像剤を用いる液体現像装置は、複写機、簡易印刷機、プリンタなどの画像形成装置に利用される。これらには、一般的に電子写真方式の画像形成プロセスが、共通して用いられている。まずその電子写真方式による湿式の画像形成部を、図１を参照して説明し、さらに回収現像剤を再利用する液体現像装置（図２参照）とそこで用いられている現像剤濃度測定装置（図３参照）について、その構成と、機能動作を説明する。

（画像形成部の構成と機能動作）
図１を用いて、本実施形態の画像形成装置における画像形成部の構成例を説明する。図１は、湿式画像形成装置における画像形成部の概略構成例を示す断面図である。

図１において、１は感光体ドラムであり、像担持体として機能する。画像形成部１０はこの感光体ドラム１を中心に、その周囲に配設された、前記感光体ドラム１の表面を均一に帯電させる帯電装置２、帯電した感光体ドラム１上にレーザビームを照射して静電潜像を形成する露光装置３，その静電潜像を液体現像剤を用いて現像する液体現像装置４、現像されたトナー像を転写材７に転写する転写装置５，そして転写後の感光体ドラムの表面に残存する液体現像剤を除去するクリーニング装置６などを備える。

また、液体現像装置４の前後には、予め液体現像剤の一部を塗布したり、回収したりする装置を設ける場合もある。転写材７は、そのまま記録用紙などの記録材であってもよいし、転写材７として中間転写ベルトなどを用いて、再度記録材に転写するような構成であってもよい。

液体現像装置４は、一般的には、表面に液体現像剤の薄層を担持し、像担持体である感光体ドラム１上の潜像を現像する現像ローラ４１、現像ローラ４１に当接して、その表面に液量調整された液体現像剤を転移させる搬送ローラ４２、そしてその搬送ローラ４２に当接して、その表面に現像剤槽４４内の液体現像剤８を供給する供給ローラ４３を備える。

図１においては、湿式現像装置４が１台のみ配置されているが、カラー画像形成のために複数台配置されていてもよい。カラー現像の方式、中間転写の有無などは任意に設定すればよく、それに合わせた任意の構成配置をとることができる。

感光体ドラム１は、図１に示す矢印Ａ方向に回転し、帯電装置２は、回転する感光体ドラム１の表面をコロナ放電などにより数百Ｖ程度に帯電させる。帯電装置２より感光体ドラム回転方向下流側においては、露光装置３から照射されたレーザビームにより、表面電位が百Ｖ程度以下に低下させられた静電潜像が形成される。

露光装置３のさらに下流側には、液体現像装置４が配設されており、感光体ドラム１に形成された静電潜像が、液体現像剤８を用いて現像される。

液体現像装置４には、絶縁性の溶媒（以後キャリヤ液とも呼称する）中にトナーを分散させた液体現像剤８が現像剤槽４４内に収容されており、供給ローラ４３によって搬送ローラ４２表面に液体現像剤８が供給される。

搬送ローラ４２は液体現像剤８の薄層を搬送し、現像ローラ４１に転移させる。そして現像ローラ４１上には液体現像剤８の薄層が担持される。さらに現像ローラ４１と感光体ドラム１の静電潜像との電位差により、現像ローラ４１上に担持された液体現像剤８の薄層内のトナー粒子が感光体ドラム１上の静電潜像に移動して、静電潜像が現像される。

転写装置５では、感光体ドラム１の周速と同速度で搬送される転写材７に帯電を施し、あるいは電圧を印加することで、感光体ドラム１上の現像されたトナー像が転写材７上に転写される。

転写装置５の下流側には、感光体ドラム１の表面上に残存する液体現像剤８を除去するクリーニング装置６が配設されている。このクリーニング装置６により感光体ドラム１上に残存する液体現像剤８が除去される。

転写装置５でトナー像が転写された転写材７は、記録材であれば、図示しない定着装置へと搬送され、加熱定着の上、排出される。転写材７が中間転写ベルトなどの中間転写体であれば、その後、トナー像が記録材に再転写され、トナー像を転写された記録材が、同じく定着装置へと搬送され、加熱定着の上、排出される。

（現像剤の構成）
現像に用いる液体現像剤８について説明する。液体現像剤８は、溶媒であるキャリヤ液体中に着色されたトナー粒子を高濃度で分散している。また液体現像剤８には、分散剤、荷電制御剤などの添加剤を適宜、選んで添加してもよい。

キャリヤ液としては、絶縁性の、常温で不揮発性の溶媒が用いられる。トナー粒子は、主として樹脂と着色のための顔料や染料からなる。樹脂には、顔料や染料をその樹脂中に均一に分散させる機能と、記録材に定着される際のバインダとしての機能がある。

トナーの体積平均粒子径は、０．１μｍ以上、５μｍ以下の範囲が適当である。トナーの平均粒子径が０．１μｍを下回ると現像性が大きく低下する。一方、平均粒子径が５μｍを超えると画像の品質が低下する。

液体現像剤の質量に対するトナー粒子の質量の割合は、１０〜４０％程度が適当である。１０％未満の場合、トナー粒子の沈降が生じやすく、長期保管時の経時的な安定性に問題がある。また必要な画像濃度を得るため、多量の現像剤を供給する必要があり、紙上に付着するキャリヤ液が増加し、定着時に乾燥せねばならず、蒸気が発生し環境上の問題が生じる。４０％を超える場合には、液体現像剤の粘度が高くなりすぎ、製造上も、また取り扱いも困難になる。

（現像装置の構成と動作）
図２には、図１における液体現像装置４の概略構成を示す。図２を用いて、液体現像装置４の構成と動作について説明する。

現像剤槽４４には、上述の液体現像剤８が収容されている。

供給ローラ４３は、現像剤槽４４内の液体現像剤８に浸漬するよう配置され、矢印Ｄ方向に回転し、現像剤槽４４から液体現像剤８をくみ上げる。高粘度の液体現像剤８はその粘着力で供給ローラ４３の表面に付着した状態で搬送される。

供給ローラ４３としては、平滑ローラが用いられる場合と、アニロックスローラが用いられる場合がある。本実施形態で用いるアニロックスローラとは、その表面に、例えば凹状の微細な溝構造があり、規制部材４５などを設けることによって、搬送する液体現像剤量が調整されるようになっているローラである。

規制部材４５は、供給ローラ４３が上記のアニロックスローラであるときは、金属などの硬質の弾性ブレードが一般的に用いられ、供給ローラ４３が平滑ローラであるときは、金属もしくはゴムなどの弾性ブレードがよく用いられる。

規制部材４５は、図のように供給ローラ４３に対向して、その回転に対してカウンタ方向に当接して配置され、供給ローラ４３の表面に付着して搬送される現像剤の量を規制するものである。これにより余分な現像剤量が剥ぎ落とされ、供給ローラ４３表面上には現像剤薄層が形成され、次の搬送ローラ４２に向かって搬送されていくことになる。

搬送ローラ４２としては、一般にゴムローラが用いられる。搬送ローラ４２は供給ローラ４３に対向して配置され、当接しながら矢印Ｃ方向に回転する。このニップ部で、供給ローラ４３表面に形成された現像剤薄層は搬送ローラ４２の表面に写し取られ、現像ローラ４１へ向かって搬送されていく。

現像ローラ４１としては低硬度のゴムローラが用いられる。現像ローラ４１は搬送ローラ４２に対向して配置され、当接しながら矢印Ｂ方向に回転する。このニップ部で、搬送ローラ４２表面に搬送された現像剤薄層は、現像ローラ４１に掻き取られ、現像ローラ４１表面に現像剤薄層が担持、搬送されることになる。従って現像ローラ４１が現像剤担持体として機能する。

ここでは、搬送ローラ４２が現像剤薄層を形成し、現像剤担持体に受け渡しするが、供給ローラ４３がその機能を合わせ持ってもよい。すなわち、供給ローラ４３から直接現像ローラ４１に現像剤を転移させる方法を採ることも可能である。

現像ローラ４１は、像担持体である感光体ドラム１とも当接して回転しており、感光体ドラム１とのニップ部、すなわち現像領域に搬送された現像剤薄層は、感光体１上の潜像を現像することになる。

しかしながら、感光体ドラム１の潜像を現像した後も、現像ローラ４１表面には現像剤の薄層が残存する。残存した現像剤がそのまま再度現像領域まで搬送されると、次の現像に悪影響を及ぼす。除去部材４６はクリーニングのためのブレードであり、この残存した現像剤を除去するものである。

（現像剤の回収と再利用のための構成）
上述のように、現像ローラ４１上に残存する現像剤薄層は、除去部材４６によって除去される。しかし、そこで回収した現像剤は溜まっていくため、回収して廃棄するにしても保管容器を必要とする。そこで本実施形態では回収した現像剤を再利用することにより、そのような容器も必要なく、また現像剤を有効利用できるような構成を取っている。

図２には液体現像装置４として回収現像剤の再利用に関わる構成要素も記してある。図２を参照して、回収現像剤の再利用について説明する。

除去部材４６によって現像ローラ４１表面から掻き取られた現像剤は、回収現像剤として、回収現像剤槽５３に一旦貯留される。従って、除去部材４６及び回収現像剤槽５３は現像剤回収手段として機能する。

一旦回収現像剤槽５３に貯留された回収現像剤は、濃度調整槽５２に送られる。

濃度調整槽５２は、撹拌部材を備えており、補充用の現像剤槽（不図示）から調整のための低濃度現像剤あるいは高濃度現像剤の供給を受け、混ぜ合わせることで現像剤の濃度調整を行う。すなわち、濃度調整槽５２は濃度調整手段として機能する。

濃度調整された回収現像剤は、現像剤濃度測定装置５１に送られる。現像剤濃度測定装置５１では、搬入された回収現像剤の濃度測定を行う。現像剤濃度測定装置５１による濃度測定については、後で詳細に説明する。

現像剤濃度測定装置５１による回収現像剤の測定濃度が所定の範囲内の場合は、現像剤として再利用するため、現像剤槽４４に供給する。測定濃度が所定の範囲外の場合は、濃度調整槽５２へ再度戻され、測定濃度が高いか低いかにより、低濃度現像剤あるいは高濃度現像剤の供給を受け、再度濃度調整が行われる。

濃度調整された回収現像剤は、再度現像剤濃度測定装置５１に送られ、濃度測定が行われる。濃度調整をやり直して、再濃度測定を行うプロセスは、測定濃度が所定の範囲内に入るまで繰り返される。濃度が所定の範囲内に入ると現像剤は現像剤槽４４に供給され、再利用される。

（現像剤濃度測定装置の構成と動作）
図３を用いて、現像剤濃度測定装置５１の概略構成と動作について説明する。図３は、現像剤濃度測定装置５１の概略構成を示す断面図である。図３（ａ）は単独の濃度比較用容器を用いる場合を、図３（ｂ）は複数の濃度比較用容器を用いる場合を、それぞれ示している。

図３（ａ）及び（ｂ）において、５１ａは濃度測定用の液体現像剤を収容する濃度測定用現像剤槽である。９１から９５は濃度比較用の液体現像剤を封入した濃度比較用容器である。７０ａと７０ｂは、それぞれ浮かび上がった、あるいは沈んだ濃度比較用容器の位置を検出する位置検出装置である。

＜単独の濃度比較用容器を用いる場合＞
単独の濃度比較用容器を用いる場合の濃度測定の動作について、図３（ａ）を参照して説明する。

まず濃度測定用現像剤槽５１ａに、濃度測定用の液体現像剤（以後、濃度測定用現像剤と呼ぶ）として回収現像剤を収容する。濃度測定用現像剤槽５１ａには、位置検出装置７０ａ、７０ｂが設置されている。また、濃度比較用の液体現像剤（以後、濃度比較用現像剤と呼ぶ）を封入した濃度比較用容器９１は、予め濃度測定用現像剤槽５１ａに投入されていてもよいし、後から投入してもよい。どちらにしても濃度比較用容器９１は一旦、濃度測定する回収現像剤に浸漬することになる。

但し、ここで濃度比較用容器９１は、その少なくとも一部が容器の内外の圧力バランスに応じて容積可変の弾性体、例えばゴム等で構成されており、その比重は、封入された濃度比較用現像剤と同等である。ここでいう比重が同等とは、内部の濃度比較用現像剤を含めた容器全体としての比重が、封入された濃度比較用現像剤単体での比重と同等であり、その差が濃度比較に影響しない程度であることをいう。このことが後述するように、温度などの環境の影響を排除するのに役立つのである。

以上が濃度比較用容器浸漬工程に相当する。

次いで、一旦、濃度測定する回収現像剤に浸漬した濃度比較用容器９１は、内部に封入された濃度比較用現像剤の比重と濃度測定用現像剤（回収現像剤）の比重との大小関係に応じて、９１ａのように浮かび上がるか、９１ｂのように沈むか、あるいはどちらへもなかなか移動せず、中途半端な位置に長くとどまる。ここでは、濃度比較用現像剤の濃度は基準となる所望の濃度に設定されている。

濃度比較用容器９１が９１ａのように浮かび上がった場合は、位置検出装置７０ａにより濃度比較用容器９１が検知され、基準となる濃度比較用現像剤より濃度測定用現像剤の比重が大きい、すなわち濃度が高いということを示す信号を出力する。この出力が、後述するように濃度調整を続行し、低濃度の現像剤を追加補充する動作に繋がる。

濃度比較用容器９１が９１ｂのように沈んだ場合は、位置検出装置７０ｂにより濃度比較用容器９１が検知され、基準となる濃度比較用現像剤より濃度測定用現像剤の比重が小さい、すなわち濃度が低いということを示す信号を出力する。この出力が、やはり後述するように濃度調整を続行し、高濃度の現像剤を追加補充する動作に繋がる。

濃度比較用容器９１が９１ａ、９１ｂ、どちらへもなかなか移動せず、中途半端な位置に長くとどまる場合は、位置検出装置７０ａでも７０ｂでも濃度比較用容器９１は検知されず、従ってこの場合どちらからも出力がないことは、後述するように、基準となる濃度比較用現像剤に対して濃度測定用現像剤の比重が所定の範囲内にある、すなわち濃度が所定の範囲内に入ったと判断され、濃度調整終了の動作に繋がる。

以上が濃度比較用容器位置検出工程に相当する。

すなわち、所望の濃度である濃度比較用現像剤との相対比較で、濃度測定用現像剤の濃度が所望の濃度より高いか低いかの推定のみを行うのであるが、最終的に所望の濃度を達成するための情報としては、これだけでも十分有効である。この推定を濃度調整しながら繰り返し、所望の濃度に対する所定の範囲内に到達させればよいのである。

また、濃度が所望の濃度より高いか低いかだけでなく、どの程度の濃度であるかを推定したければ、この後述べるように、複数の濃度比較用容器を用いるようにすればよい。

＜複数の濃度比較用容器を用いる場合＞
複数の濃度比較用容器を用いる場合の濃度測定の動作について、図３（ｂ）を参照して説明する。前述した単独の濃度比較用容器を用いる場合と同じ説明は省略し、異なる部分を主として説明する。

濃度比較用容器浸漬工程は、単独の濃度比較用容器を用いる場合と同様である。ただ、濃度比較用容器の数が複数になった点のみが異なる。但し、図３（ｂ）では濃度比較用容器（９２から９５）の数が４個になっているが、求める精度に応じて何個であってもかまわない。

それぞれの濃度比較用容器には、それぞれ異なった濃度の濃度比較用現像剤が封入されている。濃度測定用現像剤の濃度を濃度比較用現像剤のそれぞれ異なった濃度と比較することにより、濃度測定用現像剤の濃度がある特定の範囲にあることを推定する。

濃度比較用容器位置検出工程において、濃度測定用現像剤に浸漬した濃度比較用容器９２から９５が、内部に封入された濃度比較用現像剤と濃度測定用現像剤との比重の大小関係に応じて、浮かび上がったり、沈んだりするのは、単独の濃度比較用容器の場合と同様である。

例えば、濃度比較用容器９２から９５に封入された濃度比較用現像剤の濃度が、それぞれＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４であり、この順に濃度が低い、すなわちＤ１＜Ｄ２＜Ｄ３＜Ｄ４であるとする。

図３（ｂ）では濃度比較用容器９２と９３が浮かび上がり、９４と９５が沈んでいる。従って、位置検出装置７０ａにより２個の濃度比較用容器９２と９３が検知され、２個検知の信号が出力される。同様に、位置検出装置７０ｂにより２個の濃度比較用容器９４と９５が検知され、やはり２個検知の信号が出力される。

位置検出装置７０ａからの信号（２個検知）及び７０ｂからの信号（２個検知）により、濃度測定用現像剤の濃度は、濃度Ｄ１、Ｄ２より大きく、濃度Ｄ３、Ｄ４より小さい、すなわちある特定の範囲（Ｄ２とＤ３の間）にあると推定できる。

（濃度測定の変動要因）
上記の濃度測定は、比重の相対比較から濃度の大小関係のみを求めているので、検出装置により生ずるばらつきは極めて少ない。また、温度などの環境の影響により変動することも極めて少ない。

通常の浮き子を用いた比重の相対比較であると、環境温度が変化した場合、濃度測定用現像剤の密度が変化することでその比重も変化してしまう。一方、浮き子の比重は変化がないので、比重の比較を行った場合、比重、すなわち濃度としての大小関係が正しく出てこない場合が生ずる。

本現像剤濃度測定装置５１における濃度比較用容器は、既述したように、その少なくとも一部が容器の内外の圧力バランスに応じて容積可変の弾性体、例えばゴム等で構成されており、その比重は、封入された濃度比較用現像剤と同等である。また、比重が同等とは、内部の濃度比較用現像剤を含めた容器全体としての比重が、封入された濃度比較用現像剤単体での比重と同等であり、その差が濃度比較に影響しない程度であることも既述したとおりである。

これにより、環境温度が変化した場合、封入された濃度比較用現像剤は、温度変化に応じた容積変化が生ずるため、その密度が変化し、すなわち比重が変化する。このように、濃度測定用現像剤も、濃度比較用容器内の濃度比較用現像剤も、その間がゴム状の、かつ重さの影響が無視できる容器で隔てられているだけで、同じように容積変化を起こし、密度変化し、すなわち濃度変化する。従って、濃度の大小関係は、温度変化の影響をほとんど受けずに推定することができる。

＜測定例＞
ゴム製の濃度比較用容器を２個用いて、それぞれ濃度が２４．５質量％及び２５．５質量％の濃度比較用現像剤を空気が入らないように封入し、濃度測定用現像剤に浸漬し、その位置変化を観察した。環境条件は、２０℃、ＲＨ４５％である。濃度測定用現像剤の濃度は、２３質量％から２７質量％まで１質量％刻みで５種類用意した。

所望の現像剤濃度は２５質量％という想定であり、一方が沈み一方が浮かんだときに、２５質量％を中心とする所定の濃度範囲に入ったと推定される。

濃度比較用容器の位置変化を観察した結果を表１に示す。

表１の結果によれば、濃度測定用現像剤の濃度が２４質量％以下のときは、濃度比較用容器は２個ともに沈み、２６質量％以上のときは、濃度比較用容器は２個ともに浮かび、２５質量％のときに、１個が沈み、１個が浮かんだ。

このことからほぼ±０．５質量％程度の測定精度で濃度調整を行えることが分かる。なお、環境条件をＬＬ（１０℃、ＲＨ１０％）及びＨＨ（３０℃、ＲＨ８０％）に変えて同様の観察を行ったが、同じ検出結果を得ることができた。

比較のため、環境条件２０℃、ＲＨ４５％で、濃度が２４．５質量％及び２５．５質量％の濃度比較用現像剤に相当する比重の浮き子を用意し、上記と同様の検出結果を確認した。その後、ＨＨ（３０℃、ＲＨ８０％）の条件に変えて同様の観察を行ったところ、濃度測定用現像剤の濃度が２６質量％のときに、１個が沈み、１個が浮かぶ、すなわち２５質量％であるという誤差の大きい結果が出た。

（回収現像剤の濃度調整、再利用の動作）
図４を用いて、現像剤濃度測定装置５１を用いた回収現像剤の濃度調整と再利用の動作について説明する。図４は、回収現像剤の濃度調整と再利用のための構成を示す図である。図４（ａ）は現像剤濃度測定装置５１において単独の濃度比較用容器を用いる場合を、図４（ｂ）は同じく複数の濃度比較用容器を用いる場合を、それぞれ示している。

図４（ａ）及び（ｂ）において、５１は現像剤濃度測定装置を、５２は濃度調整槽を示す。６１は制御部であり、回収現像剤の濃度調整のプロセスを制御する。６２は低濃度現像剤槽、６３は高濃度現像剤槽であり、それぞれ所望の濃度より低濃度の現像剤あるいは高濃度の現像剤を収容しており、制御部６１の指示により、濃度調整のため、濃度調整槽５２に供給する。

まず、単独の濃度比較用容器を用いる場合について、図４（ａ）を参照して説明する。

矢印Ｌ１で示すように、回収現像剤槽５３から回収現像剤が濃度調整槽５２に搬入される。最初は、撹拌するだけで濃度調整なしで濃度調整槽５２を通過してもよい。また制御部６１が前回の濃度調整結果に基づいて指示を出し、低濃度現像剤槽６２、あるいは高濃度現像剤槽６３から、低濃度現像剤あるいは高濃度現像剤を供給して、撹拌混合してもよい。

濃度調整槽５２で撹拌、あるいは濃度調整された現像剤は、矢印Ｌ２に示すように、現像剤濃度測定装置５１に送られる。現像剤濃度測定装置５１では、既に説明したように、送り込まれた現像剤の濃度を推定し、所望の現像剤濃度より高濃度であるか、低濃度であるか、あるいは所望の濃度に対して所定の範囲に入っているかどうかの信号を制御部６１へ出力する。

制御部６１は、信号に基づき濃度測定した現像剤の搬送先を決定する。

濃度測定結果が所望の濃度に対して所定の範囲に入っている場合には、矢印Ｌ３に示すように、現像剤槽４４へ搬送し、そのまま再利用する。

濃度測定結果が所望の現像剤濃度より高濃度あるいは低濃度である場合には、矢印Ｌ４に示すように、濃度調整槽５２へ戻し、再度濃度調整を行う。

その際に、制御部６１は、濃度測定結果が所望の現像剤濃度より高濃度の場合は低濃度現像剤を、低濃度の場合は高濃度現像剤を、低濃度現像剤槽６２、あるいは高濃度現像剤槽６３から濃度調整槽５２へ補充させ、現像剤濃度測定装置５１から戻された現像剤と混合撹拌させる。

濃度調整された現像剤は、矢印Ｌ２に示すように、再度現像剤濃度測定装置５１に送られる。現像剤濃度測定装置５１では、同じように、送り込まれた現像剤の濃度を推定し、制御部６１へ信号出力し、制御部６１は、前述したと同様に、濃度測定した現像剤の搬送先を決定する。

濃度測定結果が所定の範囲内に入った場合には、矢印Ｌ３のように、現像剤槽４４へ搬送し、再利用する。矢印Ｌ４に示すように、濃度調整槽５２へ戻した場合は、濃度測定結果が所定の範囲内に入るまで、上述の濃度調整と濃度測定の処理を繰り返す。

次に、複数の濃度比較用容器を用いる場合について、図４（ｂ）を参照して説明する。但し、単独の濃度比較用容器を用いる場合と異なる部分について説明する。

矢印Ｌ１で示す、回収現像剤槽５３から濃度調整槽５２への回収現像剤搬入は同様である。濃度調整槽５２での処理、現像剤濃度測定装置５１への搬入（矢印Ｌ２）も同様である。現像剤濃度測定装置５１での濃度測定とその出力が異なってくる。

既述したように、複数の濃度比較用容器を用いるので、所望の濃度より低濃度か高濃度かだけでなく、どの程度の濃度かについても、制御部６１は情報が得られる。従ってそれに基づいて、現像剤の搬送先を決定する（矢印Ｌ３またはＬ４）とともに、濃度調整槽５２へ戻す場合（矢印Ｌ４）には、低濃度現像剤槽６２、あるいは高濃度現像剤槽６３から、低濃度現像剤あるいは高濃度現像剤をどの程度補充するかについても、合わせて指示を出す。

濃度調整槽５２で再調整された現像剤が、現像剤濃度測定装置５１へ再度搬入され、濃度測定結果が所定の範囲内に入って、現像剤槽４４へ供給、再利用されるまで、上述の濃度調整と濃度測定の処理が繰り返されるのも同様である。

このようにして回収現像剤の濃度を所望の濃度へと収束させ、再利用を行う。

上述のように本実施形態によれば、高濃度、高粘度の回収現像剤を濃度調整するなど、液体現像剤の濃度測定が必要な場合に、濃度比較用の液体現像剤を封入した容積可変の水風船様の容器を、測定する現像剤の槽内に浸漬し、比重差により生ずる浮力（あるいは重力）による位置変化に基づいて、相対比較で濃度を推定することにより、簡便に精度よく、かつできるだけ環境の影響を受けずに濃度を推定できる現像剤濃度測定装置、現像剤濃度測定方法、そしてそれらを用いて回収現像剤の濃度調整ができる画像形成装置を提供することができる。

なお本発明の範囲は、上記実施形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、それらの変更された形態もその範囲に含むものである。

湿式画像形成装置における画像形成部の概略構成例を示す断面図である。 図１における液体現像装置４の概略構成例を示す断面図である。 現像剤濃度測定装置５１の概略構成を示す断面図である。 回収現像剤の濃度調整と再利用のための動作を説明するための図である。

符号の説明

１ 感光体ドラム（像担持体）
２ 帯電装置
３ 露光装置
４ 液体現像装置
５ 転写装置
６ クリーニング装置
７ 転写材
８ 液体現像剤
１０ 画像形成部
４１ 現像ローラ（現像剤担持体）
４２ 搬送ローラ
４３ 供給ローラ
４４ 現像剤槽
４５ 規制部材
４６ 除去部材
５１ 現像剤濃度測定装置
５１ａ 濃度測定用現像剤槽
５２ 濃度調整槽
５３ 回収現像剤槽
６１ 制御部
６２ 低濃度現像剤槽
６３ 高濃度現像剤槽
７０ａ、７０ｂ 位置検出装置
９１、９２、９３、９４、９５ 濃度比較用容器

Claims (5)

1. 濃度測定用の液体現像剤を収容する濃度測定用現像剤槽と、
   濃度比較用の液体現像剤を封入した濃度比較用容器と、
   前記濃度測定用現像剤槽内の前記濃度測定用の液体現像剤に浸漬された前記濃度比較用容器の位置を検出するための位置検出装置と、を有し、
   前記濃度比較用容器は、
   少なくとも一部が当該容器の内外の圧力バランスに応じて容積可変の弾性体で構成され、
   比重が、封入された前記濃度比較用の液体現像剤と同等であり、
   前記位置検出装置は、
   前記濃度測定用の液体現像剤に浸漬する前記濃度比較用容器の位置を検出して、前記濃度比較用容器に封入された前記濃度比較用の液体現像剤の濃度に対する、前記濃度測定用の液体現像剤の濃度の関係を推定する、
   ことを特徴とする現像剤濃度測定装置。
2. それぞれ異なる前記濃度比較用の液体現像剤を封入した、複数の前記濃度比較用容器を有し、
   前記位置検出装置は、
   前記濃度測定用の液体現像剤に浸漬する複数の前記濃度比較用容器の位置を検出して、それぞれの前記濃度比較用容器に封入されたそれぞれの前記濃度比較用の液体現像剤の濃度に対する、前記濃度測定用の液体現像剤の濃度の関係から、前記濃度測定用の液体現像剤の濃度を推定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の現像剤濃度測定装置。
3. 濃度比較用の液体現像剤を封入した濃度比較用容器を入れた濃度測定用現像剤槽に、濃度測定用の液体現像剤を収容し、前記濃度比較用容器を浸漬させる濃度比較用容器浸漬工程と、
   前記濃度測定用現像剤槽内の前記濃度測定用の液体現像剤に浸漬された前記濃度比較用容器の位置を検出する濃度比較用容器位置検出工程と、を有し、
   前記濃度比較用容器浸漬工程では、
   容器の少なくとも一部が内外の圧力バランスに応じて容積可変の弾性体で構成され、比重が、封入された前記濃度比較用の液体現像剤と同等である、前記濃度比較用容器が用いられ、
   前記濃度比較用容器位置検出工程では、
   前記濃度測定用の液体現像剤に浸漬する前記濃度比較用容器の位置を検出して、前記濃度比較用容器に封入された前記濃度比較用の液体現像剤の濃度に対する、前記濃度測定用の液体現像剤の濃度の関係を推定する、
   ことを特徴とする現像剤濃度測定方法。
4. 前記濃度比較用容器浸漬工程では、
   それぞれ異なる前記濃度比較用の液体現像剤を封入した、複数の前記濃度比較用容器が用いられ、
   前記濃度比較用容器位置検出工程では、
   前記濃度測定用の液体現像剤に浸漬する複数の前記濃度比較用容器の位置を検出して、それぞれの前記濃度比較用容器に封入されたそれぞれの前記濃度比較用の液体現像剤の濃度に対する、前記濃度測定用の液体現像剤の濃度の関係から、前記濃度測定用の液体現像剤の濃度を推定する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の現像剤濃度測定方法。
5. 像担持体と、
   前記像担持体の表面に潜像を形成する手段と、
   前記像担持体と対向し、表面に液体現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体の担持搬送する液体現像剤により、前記像担持体の表面の潜像を現像し、トナー像を形成する手段と、
   を有する画像形成装置において、
   前記現像剤担持体の表面から現像後の残存現像剤を除去し、回収現像剤として回収する現像剤回収手段と、
   前記現像剤回収手段により回収された回収現像剤を含む現像剤を濃度調整する濃度調整手段と、
   請求項１または２に記載の現像剤濃度測定装置と、を有し、
   前記現像剤濃度測定装置は、前記現像剤回収手段により回収された前記回収現像剤を含む現像剤を濃度測定用の液体現像剤として、濃度を推定し、
   前記濃度調整手段は、前記現像剤濃度測定装置により推定した濃度に基づいて、前記回収現像剤を含む現像剤の濃度調整を行う、
   ことを特徴とする画像形成装置。

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