JP2007316543A - 液体現像装置および湿式画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液体トナーの粒子濃度を高い精度で測定し、感光体ドラムに供給される液体トナーの濃度を適正に保つことができる液体現像装置および湿式画像形成装置を提供すること。
【解決手段】濃度センサ３７は、ケース体４４上に一列に並んで配置された３個の発光素子５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃと、各発光素子５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃと測定空間４３を挟んで対向して配置された受光素子５０Ｄとを備えている。各発光素子５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃは同じ発光特性の赤外発光ダイオードである。各発光素子５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃは８５０ｎｍのピーク波長の赤外光を発するものであり、ＡｌＧａＡｓ半導体で構成されている。キャリア液の吸収波長帯を避けた８５０ｎｍのピーク波長の赤外光を発する発光素子５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃを用いて液体トナーの濃度を測定することで、キャリア液の吸光に伴って生じる検出誤差を少なく抑えることができる。
【選択図】図２

Description

この発明は、液体トナーを用いて静電潜像を現像する液体現像装置、および、この液体現像装置が備えられた湿式画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置においては、粉体トナーを用いて、感光体ドラムの静電潜像の転写を行うことが主流であるが、トナー粒子をキャリア液内に分散させた液体トナーを用いて静電潜像を現像する液体現像装置が提案されている（たとえば特許文献１）。
感光体ドラムに与えられる液体トナーの粒子濃度（液体トナー全体に対するトナー粒子の比率）は、高品質の画像を得ることができるように適正範囲に維持されており、このため、液体トナーの粒子濃度は精度よく測定される必要がある。

特許文献１では、発光部および受光部が液体トナーを挟んで互いに対向して配置されており、発光部を発光させたときの受光部の受光量に基づいて液体トナーの粒子濃度を測定する画像形成装置が開示されている。
特開２００５−３１５９４８号公報

カラー（マゼンダ、シアン、イエロー）の液体トナーの粒子濃度を測定する場合、各色の液体トナーが可視領域において吸収ピークを有しているため、発光部の発光素子として赤外光を発する発光素子を用いることが考えられる。
しかしながら、赤外光を発する発光素子を用いて液体トナーの粒子濃度を光学的に測定する際の理想的な構成は未だ実現されていない。

この発明の目的は、かかる背景のもとになされたもので、赤外光を発する発光素子を用いて、液体トナーの粒子濃度を精度よく測定することができる液体現像装置を提供することを目的とする。
さらに、この発明は、良好な画像を安定的に得ることができる湿式画像形成装置を提供することを他の目的とする。

請求項１記載の発明は、トナー粒子をキャリア液内に分散した液体トナーを用いて静電潜像を現像する液体現像装置（６Ｃ、６Ｍ、６Ｙ）において、液体トナーを収容する液体トナー収容容器（２６Ｃ、２６Ｍ、２６Ｙ）と、液体トナー収容容器において、液体トナーを挟んで互いに対向して配置された発光部（４０）および受光部（４１）を有し、受光部の受光量に基づいて液体トナーの濃度が測定されるトナー濃度測定手段（３７Ｃ、３７Ｍ、３７Ｙ）とを含み、上記発光部（４０）には、同一のピーク波長で発光する複数個の発光素子（５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ）が備えられており、各発光素子は、ピーク波長が９００ｎｍ未満の赤外光、または９５０ｎｍ以上１１００ｎｍ未満の赤外光を発することを特徴とする液体現像装置である。

なお、括弧内の数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
本願発明者は、キャリア液が赤外域の９００ｎｍ以上９５０ｎｍ未満の範囲に吸収波長帯を有しているという知見を得た。特に、９３０ｎｍ付近に吸収ピークを有しているという知見を得た。請求項１記載の発明によれば、発光ピーク波長がキャリア液の吸収波長帯と重複しない発光素子を用いて液体トナーの濃度を測定するため、キャリア液の吸光に伴って生じる検出誤差を少なく抑えることができる。これにより、液体トナーの粒子濃度を精度よく測定することができ、感光体ドラムに供給される液体トナーの粒子濃度を適正範囲に保つことが可能である。

上記の範囲の発光ピーク波長を有する発光素子を用いることで、発光素子の発する光のピーク波長が、受光部のピーク感度波長と大きくずれてしまう場合も考えられる。この場合、受光部の受光量に比して受光部で感知される感知光量が少なくなるが、少ない光量で濃度を算出すると検出精度が低下するおそれもある。この発明では、濃度測定に多量の赤外光を用いるので、受光部が測定に十分な光量を感知することができる。これにより、液体トナーの適切な濃度測定を行うことができる。

請求項２記載の発明は、感光体ドラム（２Ｃ、２Ｍ、２Ｙ）と、この感光体ドラムに液体トナーを供給する上記請求項１記載の液体現像装置と、を含むことを特徴とする湿式画像形成装置である。
この発明によれば、請求項１または２記載の液体現像装置が採用されているから、粒子濃度が適正に保たれた液体トナーが感光体ドラムに与えられ、これにより、良好な画像を安定的に得ることができる湿式画像形成装置を提供することができる。

以下では、図面を参照して、この発明の実施形態を、具体的に説明する。
図１は、この一実施形態に係る湿式画像形成装置の構成を示す概略図である。
湿式画像形成装置１は、カラー画像を形成するものであり、第１の画像形成機構１１、第２の画像形成機構１２および第３の画像形成機構１３を備えている。湿式画像形成装置１は、各画像形成機構１１〜１３は、図１において上から順にシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）用として構成され、ほぼ共通した構成のユニットからなっている。なお、図１ではブラック（ＢＫ）の画像形成機構は図示されていないが、湿式画像形成装置１にブラック（ＢＫ）の画像形成機構が含められていてもよい。

各画像形成機構１１〜１３は、円筒状の感光体ドラム２Ｃ，２Ｍ，２Ｙと、感光体ドラム２Ｃ〜２Ｙの表面を帯電させるための帯電器３Ｃ，３Ｍ，３Ｙと、帯電器３Ｃ〜３Ｙにより帯電された感光体ドラム２Ｃ〜２Ｙの表面を、作成する画像に対応して露光するための露光器４Ｃ，４Ｍ，４Ｙと、感光体ドラム２Ｃ〜２Ｙの表面に液体トナーを供給して、露光により形成された静電潜像を現像する液体現像装置６Ｃ，６Ｍ，６Ｙと、トナー画像が中間転写ベルト１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｙに転写された後の感光体ドラム２Ｃ〜２Ｙの表面に残留する液体トナーを除去するためのクリーニング装置７Ｃ，７Ｍ，７Ｙと、トナー画像が転写された後の感光体ドラム２の表面を除電するための除電器８Ｃ，８Ｍ，８Ｙと、を備えている。

感光体ドラム２Ｃ〜２Ｙの表面に現像された各色のトナー画像が無端状の中間転写ベルト１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｙに一時的に転写され、図示しない二次転写ローラによってトナー画像が用紙に転写される。トナー画像が転写された用紙は、図示しない定着装置によって加熱および加圧され、これによって、フルカラーのトナー画像が用紙上に定着される。
各液体現像装置６Ｃ〜６Ｙは互いにほぼ共通した構成を有しているが、シアン用の液体現像装置６Ｃを例にとって説明し、他の液体現像装置６Ｍ、６Ｙの構成について、共通する部分は説明を省略する。

液体現像装置６Ｃは、液体トナーが貯留された供給ポット２０と、供給ポット２０から液体トナーを汲み取る供給ローラ２１と、供給ローラ２１の周面と接触して、供給ローラ２１によって汲み取られた液体トナーを現像ローラ２３の周面に塗布する塗布ローラ２２と、感光体ドラム２の表面に接触して、液体トナーを感光体ドラム２に供給する液体トナー担持体としての現像ローラ２３とを備えている。

供給ローラ２１は、供給ポット２０内に入り込んで、供給ポット２０に貯留された液体トナーに浸されている。供給ポット２０内の液体トナーは濡れ性が大きく、このため、液体トナーは供給ローラ２１の回転によって汲み取られ、塗布ローラ２２および現像ローラ２３を介して、感光体ドラム２の表面に与えられる。現像ローラ２３には、感光体ドラム２の表面に画像を形成した後の現像ローラ２３の表面に残留する液体トナーを掻き取るクリーニングブレード２４が配置されている。

さらに、液体現像装置６Ｃは、供給ポット２０に供給するためのシアンの液体トナーを適正範囲の粒子濃度に調整しつつ貯留するシアン用の調合ポット２６Ｃと、調合ポット２６Ｃに供給される液体トナーを貯留するトナータンク２７と、クリーニングブレード２４によって掻き取られて回収された液体トナーを貯留する回収ポット２８とを備えている。
調合ポット２６Ｃには、トナータンク２７から搬送経路２９を通って液体トナーが供給されるようになっている。搬送経路２９には弁３０が介装されており、この弁３０を開成することにより、液体トナーがトナータンク２７から調合ポット２６Ｃに付与される。

この液体現像装置６Ｃでは、回収済みの液体トナーは再度現像に用いられており、調合ポット２６Ｃには、搬送経路３１を介して回収ポット２８から液体トナーが供給されるようになっている。搬送経路３１には弁３２が介装されており、この弁３２が開成されると、回収ポット２８の液体トナーは調合ポット２６Ｃに付与される。
また、調合ポット２６Ｃには、キャリア液搬送経路３３および分岐路３３Ｃを介してキャリア液タンク３４が接続されている。キャリア液タンク３４には、液体トナーを希釈するための透明のキャリア液が貯留されている。キャリア液として、流動パラフィンやシリコーンオイル等の高粘度のものが用いられている。

調合ポット２６Ｃは有底円筒の容器であり（図２参照）、その底部には液体トナーを攪拌する攪拌羽根３６が設置されている。トナータンク２７から供給された液体トナー、回収ポット２８から与えられた液体トナーおよびキャリア液タンク３４から与えられたキャリア液が攪拌羽根３６で攪拌され互いに混ざり合った状態で貯留されている。
調合ポット２６Ｃは搬送経路３８を介して供給ポット２０に接続されている。搬送経路３８の途中部には弁３９が介装されており、弁３９が開成されることにより、適正濃度に調整された液体トナーが供給ポット２０に対して供給される。

上述のキャリア液タンク３４は全ての液体現像装置６Ｃ〜６Ｙの調合ポット２６Ｃ、２６Ｃ、２６Ｙに対してキャリア液を供給しており、キャリア液タンク３４に接続されたキャリア液搬送経路３３から分岐した各色用の分岐路３３Ｃ、３３Ｍ、３３Ｙを通してキャリア液が各液体現像装置６Ｃ〜６Ｙの調合ポット２６に供給される。シアン用の分岐路３３Ｃには弁３５Ｃが介装されており、弁３５Ｃが開成されるとキャリア液が液体現像装置６Ｃの調合ポット２６に対して供給される。また、マゼンタ用の分岐路３３Ｍには弁３５Ｍが介装されており、弁３５Ｍが開成されるとキャリア液が液体現像装置６Ｍの調合ポット２６Ｍに対して供給される。さらに、イエロー用の分岐路３３Ｍには弁３５Ｙが介装されており、弁３５Ｙが開成されるとキャリア液が液体現像装置６Ｙの調合ポット２６Ｙに対して供給される。

調合ポット２６Ｃには液体トナーの粒子濃度を測定する濃度センサ３７Ｃが取り付けられている。調合ポット２６Ｍには液体トナーの粒子濃度を測定する濃度センサ３７Ｍが取り付けられている。調合ポット２６Ｍには液体トナーの粒子濃度を測定する濃度センサ３７Ｙが取り付けられている。各調合ポット２６Ｃ、２６Ｍ、２６Ｙの液体トナーの粒子濃度は監視されており適正範囲に保たれている。

図２は、シアン用の調合ポットの濃度センサ付近の横断面図である。濃度センサ３７Ｃは、調合ポット２６Ｃに取り付けられており、調合ポット２６Ｃに貯留された液体トナーの粒子濃度を測定するためのものである。濃度センサ３７Ｃは、互いに対向して配置された発光部４０および受光部４１を備えた透過型の光学センサである。
濃度センサ３７Ｃは、測定空間４３を有したコ字状のケース体４４を備えている。濃度センサ３７Ｃは、ケース体４４上に一列に並んで配置された３個の発光素子５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃと、各発光素子５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃと測定空間４３を挟んで対向して配置された受光素子５０Ｄとを備えている。各発光素子５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃは同じ発光特性の赤外発光ダイオードである。各発光素子５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃは、８５０ｎｍのピーク波長の赤外光を発するものであり、ＡｌＧａＡｓ半導体で構成されている。受光素子５０Ｄはピーク感度波長が１０００ｎｍのフォトトランジスタである。発光素子５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃによって発光部４０が構成され、受光素子５０Ｄによって受光部４１が構成されている。

調合ポット２６Ｃの容器本体４６の周面には、外方に向けて突出する濃度測定用の拡張部４５が形成されている。調合ポット２６の容器本体４６の周面には、外方に向けて突出する濃度測定用の拡張部４５が形成されている。濃度センサ３７Ｃが取り付けられた状態では、この拡張部４５が濃度センサ３７Ｃの測定空間４３に嵌まり合っている。
各発光素子５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃは図示しない発光制御回路に接続されており、受光素子５０Ｄは図示しない受光制御回路に接続されている。各発光素子５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃから発光された赤外光が、調合ポット２６Ｃの拡張部４５を通って、受光素子５０Ｄに受光される。

上述のように、キャリア液として流動パラフィンやシリコーンオイルが採用されているが、これらのキャリア液は９００ｎｍ以上９５０ｎｍ未満の範囲に吸収波長帯を有しる、特に９３０ｎｍ付近に吸収ピークを有している。図３は、各色トナー粒子およびキャリア液における波長ごとの吸光度を示す図である。横軸には波長（ｎｍ）を、縦軸に吸光度（％）を示す。図３に示すように、マゼンタトナーは、イエロートナー、シアントナーは、可視領域において、互いに異なる波長に吸収ピークを有している。この各色トナーについては、８００ｎｍ以上の赤外域では吸収度が低く推移している。一方、キャリア液は赤外域の９００ｎｍ以上９５０ｎｍ未満の範囲に吸収波長帯を有している。特に、９３０ｎｍ付近に吸収ピークを有している。

キャリア液の吸収波長帯を避けた８５０ｎｍのピーク波長の赤外光を発する発光素子５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃを用いて液体トナーの濃度を測定することで、キャリア液の吸光に伴って生じる検出誤差を少なく抑えることができる。
一方で、発光素子５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃの発光ピーク波長（８５０ｎｍ）が、受光素子５０Ｄのピーク感度波長（１０００ｎｍ）と大きくずれているため、受光素子５０Ｄの受光量と比較して、受光素子５０Ｄが感知する感知光量が低い。この実施形態では、発光素子５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃの個数を３個として受光部４１の受光量を多く保っているので、発光素子５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃおよび受光素子５０Ｄの発光ピーク波長およびピーク感度波長が相対的にずれていても、粒子濃度の測定を精度良く行うことができる。

図４は、マゼンタ用の調合ポットの横断面図である。マゼンタ用の調合ポット２６Ｍには濃度センサ３７Ｍが取り付けられている。濃度センサ３７Ｍが、濃度センサ３７Ｃと共通する点は同一の番号を付し、説明は省略する。マゼンタの濃度センサ３７Ｍが上述のシアン用の濃度センサ３７Ｍと相違する点は、各発光素子６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃが１０５０ｎｍのピーク波長の赤外光を発する赤外発光ダイオードである点である。各発光素子６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃは互いに共通する発光特性を有しており、ＧａＡｓ半導体で構成されている。

このように、濃度センサ３７Ｃ、３７Ｍは、互いに異なる発光ピーク波長を有する発光素子が用いられている。各濃度センサ３７Ｃ、３７Ｍの発光ピーク波長が８５０ｎｍの赤外発光ダイオードが適しているのか、それとも発光ピーク波長が１０５０ｎｍの赤外発光ダイオードが適しているかは、事前に各色の液体トナーに対して測定を行った上で決定される。これにより、各色の液体トナーに吸収されにくい赤外光を発する発光素子を用いて粒子濃度の測定を行うので、キャリア液の吸光に伴って生じる検出誤差をより少なく抑えることができる。

この発明は、以上説明した実施形態に限定されない。
上述の説明では、発光ピーク波長が８５０ｎｍの発光素子５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、および発光ピーク波長が１０５０ｎｍの発光素子６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃを用いるものとして説明したが、ピーク波長が９００ｎｍ未満の赤外光、または９５０ｎｍ以上１１００ｎｍ未満の赤外光を発する発光素子であれば、粒子濃度の測定に用いることができる。

上述の説明では濃度センサ３７Ｃ、３７Ｍを透過型センサとして説明したが、発光素子からの光を検知物に当て、反射してくる光を受光素子で受けて検知する反射型センサであってもよい。かかる場合は、各発光素子５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃのうち、中央の発光素子５０Ｂ、６０Ｂに代えて、受光素子を配置することができる。
さらにまた、濃度センサ３７は調合ポット２６に貯留された液体トナーのトナー粒子濃度を測定するものとして説明したが、この発明は、供給ポット２０に貯留された液体トナーのトナー粒子濃度する濃度センサや、回収ポット２８に貯留された液体トナーのトナー粒子濃度センサにも適用することができる。かかる場合、供給ポット２０の液体トナーや回収ポット２８に貯留された液体トナーの測定に適した発光ピーク波長の発光素子を用いて粒子濃度の測定が行われる。

その他、請求項記載の範囲において種々の変更が可能である。

この発明の一実施形態に係る湿式画像形成装置の要部構成を示す概略図である。 シアン用の調合ポットの濃度センサ付近の横断面図である。 各色トナー粒子およびキャリア液における波長ごとの吸光度を示す図である。 マゼンタ用の調合ポットの濃度センサ付近の横断面図である。

符号の説明

１ 湿式画像形成装置
１１、１２、１３ 現像形成機構
６Ｃ、６Ｍ、６Ｙ 現像器
２６Ｃ、２６Ｍ、２６Ｙ 調合ポット（液体トナー収容容器）
３７Ｃ、３７Ｍ、３７Ｙ 濃度センサ
４０ 発光部
４１ 受光部
５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ 発光素子
６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ 発光素子

Claims (2)

1. トナー粒子をキャリア液内に分散した液体トナーを用いて静電潜像を現像する液体現像装置において、
   液体トナーを収容する液体トナー収容容器と、
   液体トナー収容容器において、液体トナーを挟んで互いに対向して配置された発光部および受光部を有し、受光部の受光量に基づいて液体トナーの濃度が測定されるトナー濃度測定手段とを含み、
   上記発光部には、同一のピーク波長で発光する複数個の発光素子が備えられており、各発光素子は、ピーク波長が９００ｎｍ未満の赤外光、または９５０ｎｍ以上１１００ｎｍ未満の赤外光を発することを特徴とする液体現像装置。
2. 感光体ドラムと、
   この感光体ドラムに液体トナーを供給する上記請求項１記載の液体現像装置と、
   を含むことを特徴とする湿式画像形成装置。
   
   

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