JP2009293967A - 液面検出装置とこれを備えた現像液循環装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で高粘度の液体の液面を高精度に検出することができる液面検出装置を提供すること。
【解決手段】キャリアタンク（容器）ＣＹに収容されたキャリア液（液体）の液面を検出する液面検出装置を、キャリア液の液面に対して上方から所定の入射角で気体を吹き付けるコンプレッサ（噴射手段）３８と、キャリア液の液面で反射した空気（気体）によって発生する気流による圧力変化を検出する圧電素子（圧力検出手段）３９を含んで構成する。又、前記圧電素子３９の電圧出力値が閾値以上である場合にキャリア液の液面が所定位置にあると判断するコントローラ（判断手段）４１を設ける。
【選択図】図４

Description

本発明は、容器に収容された現像液等の液体の液面を検出するための液面検出装置とこれを備えた現像液循環装置及び画像形成装置に関するものである。

電子写真方式によって用紙に画像を形成する複写機やプリンタ等の画像形成装置においては、感光ドラム等の像担持体上に形成された静電潜像が現像装置によって現像されてトナー像として顕像化され、このトナー像が転写装置によって用紙上に転写される。そして、トナー像が転写された用紙は、定着装置へと搬送され、該定着装置によって加熱及び加圧されてトナー像の定着を受けた後に機外に排出され、これによって一連の画像形成動作が完了する。

ところで、現像装置には、現像剤としてキャリア液にトナーを分散させた現像液（液体現像剤）を使用するものがあり、この現像液は現像容器へと供給されて現像に供される。ここで、現像容器への現像液の供給と現像容器からの現像液の回収は現像液循環装置によってなされるが、この現像液循環装置には現像液やキャリア液を収容する容器が設けられており、画像形成動作の繰り返しによって容器内の現像液やキャリア液の残量が少なくなると容器に現像液やキャリア液が補給されるが、これらの現像液やキャリア液の補給は、各容器内での現像液やキャリア液の液面が所定の位置に達するまで続けられる。このため、容器内の現像液やキャリア液の液面を検出する必要がある。

液面を検出するための液面検出装置としては今までに種々の提案がなされており、例えば特許文献１には、現像液の液流を形成し、その液気をアクチュエータによって検知することによって現像液の液面位置を検知する装置が提案されている。

又、特許文献２には、現像液の液面の高さの変化に応じて昇降するフロート部材と、該フロート部材に設けられた複数の被検知部と、該被検知部のそれぞれを光学的に検知するための複数の検知手段と、該検知手段の検知結果から現像液の液面高さを検出する検出制御手段を備えた液面レベル検知装置が提案されている。

更に、特許文献３には、現像液が収容された容器の重量を重量検出手段によって検出することによって現像液量を検出するようにした液量検出装置が提案されている。
特許２００２−１７４８８６号公報 特開２００６−３１３１５０号公報 特開２００６−３２３０５０号公報

ところが、特許文献１において提案された検知装置においては、高粘度の現像液の液流を形成するに消費電力が大きくなるという問題があり、特許文献２において提案された検知装置では、密度の小さい液体に対しては感度が落ちるという問題がある。

又、特許文献３において提案された検知装置は、構造が複雑でサイズが大きくなるという問題がある。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、簡単な構成で高粘度の液体の液面を高精度に検出することができる液面検出装置とこれを備えた現像液循環装置及び画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、容器に収容された液体の液面を検出する液面検出装置を、液体の液面に対して上方から所定の入射角で気体を吹き付ける噴射手段と、液体の液面で反射した気体によって発生する気流による圧力変化を検出する圧力検出手段を含んで構成したことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記圧力検出手段を圧電素子で構成し、該圧電素子の電圧出力値が閾値以上である場合に液体の液面が所定位置にあると判断する判断手段を設けたことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記圧力検出手段を前記噴射手段による気体の噴射方向に平行に配置したことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記容器を互いに連通する大小の容器に仕切り、小容量側の容器に前記噴射手段と圧力検出手段を設けたことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の発明において、前記圧力検出手段の表面に現像剤濃度調整用のキャリア液又は高濃度現像液を流すことを特徴とする。

請求項６記載の現像液循環装置は、請求項１〜５の何れかに記載の液面検出装置を備えることを特徴とする。

請求項７記載の画像形成装置は、画像形成手段として少なくとも像担持体、帯電手段、現像手段、現像液循環手段及び転写手段を備えた画像形成装置において、前記現像液循環手段を請求項６記載の現像液循環装置で構成したことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、現像液等の液体の液面が所定の位置に達すると、該液面で反射した気体によって発生する気流による圧力変化が大きくなり、この圧力変化が圧力検出手段によって検出され、液体の液面が所定の位置に達したことが高精度に検出されて容器への液体の補給が停止される。この検出方式は、液体の液面に気体を吹き付けて外力を与え、そのリアクションを圧力変化の形で検出する方式を採用するため、特に高粘度の液体に対してその液面を高感度に検出することができる。又、液体の液面に気体を吹き付け、そのときの液面付近の圧力変化を検出するという簡単な構成で液面を検出することができ、液流を発生させる検出方式に比してエネルギー消費を低く抑えることができる。

請求項２記載の発明によれば、液体の液面が所定位置に達すると、該液面にて反射する気体によって発生する気流による圧力変化が大きくなり、この圧力変化が圧電素子によって検出され、その電圧出力値が閾値以上である場合には判断手段によって液体の液面が所定位置にあることが確実に判断される。

請求項３記載の発明によれば、圧力検出手段を噴射手段による気体の噴射方向に平行に配置したため、該圧力検出手段の表面に付着したトナー等の汚れが気体によって吹き飛ばされて除去され、圧力検出手段の感度が高く保持されて液体の液面が常に高精度に検出される。

請求項４記載の発明によれば、容器を互いに連通する大小の容器に仕切り、小容量側の容器に噴射手段と圧力検出手段を設けたため、例えば大容量側の容器に設けられた撹拌手段による液体の撹拌に伴う液面の変化の影響を受けることなく、液体の液面を常に正確に検出することができる。

請求項５記載の発明によれば、圧力検出手段の表面に付着した汚れが現像剤濃度調整用の溶剤又はクリーニング液によって除去されるため、圧力検出手段の感度が高く保持されて液体の液面が常に高精度に検出される。

請求項６記載の発明によれば、現像液循環装置に用いられる現像液やキャリア液等の液体の液面を高精度に検出して容器への液体の補給を適正に行うことができる。

請求項７記載の発明によれば、現像液循環装置の容器への現像液等の液体の補給を適正に行って高質画像を安定的に形成することができる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係る画像形成装置の一形態としてのカラープリンタの断面図であり、図示のカラープリンタはタンデム型であって、その本体１００内の中央部には、マゼンタ画像形成ユニット１Ｍ、シアン画像形成ユニット１Ｃ、イエロー画像形成ユニット１Ｙ及びブラック画像形成ユニット１Ｋが一定の間隔でタンデムに配置されている。

上記各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋには、像担持体である感光ドラム２がそれぞれ回転可能に配置されており、各感光ドラム２の周囲には、帯電器３、露光器４、現像装置５、転写ローラ６、ドラムクリーニング装置７及び除電器８がそれぞれ配置されている。

ここで、前記感光ドラム２は、ドラム状の感光体であって、不図示のモータによって図示矢印方向（反時計方向）に所定のプロセススピードで回転駆動される。又、前記帯電器３は、不図示の帯電バイアス電源から印加される帯電バイアスによって感光ドラム２の表面を所定の電位に均一に帯電させるものである。

前記露光器４は、帯電器によって表面が一様に帯電された感光ドラム２を露光走査してその表面上に静電潜像を形成するものである。

又、前記現像装置５は、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の現像液をそれぞれ収容しており、各感光ドラム２上に形成された各静電潜像に各色のトナーを付着させて各静電潜像を各色のトナー像として可視像化するものである。尚、現像装置５の構成の詳細は後述するが、各現像装置５に収容されたマゼンタ、シアン、イエロー及びブラックの現像液は、キャリア液に各色のトナーを分散させたものである。

更に、前記転写ローラ６は、各一次転写部にて中間転写ベルト９を介して各感光ドラム２に当接可能に配置されている。ここで、中間転写ベルト９は、駆動ローラ１０と従動ローラ１１及びテンションローラ１２の間に張設されて各感光ドラム２の上面側に走行可能に配置されており、前記駆動ローラ１０は、二次転写部において中間転写ベルト９を介して二次転写ローラ１３に当接可能に配置されている。又、従動ローラ１１の近傍にはベルトクリーニング装置１４が設けられている。

ところで、装置本体１００内の各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋの下方には現像液循環装置ＬＭ，ＬＣ，ＬＹ，ＬＫがそれぞれ配置され、中間転写ベルト９の上方であって装置本体１００内の上部にはトナータンクＴＭ，ＴＣ，ＴＹ，ＴＫとキャリアタンクＣＣＡが配置されており、これらによって各現像装置５への各色の現像液の供給と回収が行われる。

又、装置本体１００内の底部には給紙カセット１５が着脱可能に設置されており、この給紙カセット１５には複数枚の用紙Ｐが積層収容されている。そして、給紙カセット１５の近傍には、該給紙カセット１５から用紙Ｐを１枚ずつ取り出すピックアップローラ１６と、取り出された用紙を搬送パスＬへと送り出すフィードローラ１７とリタードローラ１８が設けられている。

更に、装置本体１００の側部を上下方向に延びる前記搬送パスＬには、用紙Ｐを搬送する搬送ローラ対１９と、用紙Ｐを一時待機させた後に所定のタイミングで前記駆動ローラ１０と二次転写ローラ１３との当接部である二次転写部へと供給するレジストローラ対２０が設けられている。

ところで、装置本体１００内の一側部に縦方向に配置された前記搬送パスＬは、装置本体１００の上面に設けられた排紙トレイ２１まで延びており、その途中には定着装置２２と排紙ローラ対２３が設けられている。ここで、定着装置２２は、互いに当接して回転する加熱ローラ２２ａと加圧ローラ２２ｂを備えている。

ここで、各現像装置５の構成の詳細を図２に基づいて説明する。

図２は現像装置の断面図であり、図示の現像装置５は、内部に現像液を収容する現像容器２４を備えており、この現像容器２４には現像剤回収装置２５が設けられている。又、現像容器２４の内部には、互いに当接して図示矢印方向に回転する現像ローラ２６と供給ローラ２７及び支持ローラ２８が設けられており、供給ローラ２７の外周には供給ローラブレード２９が当接されている。又、現像ローラ２６の近傍には現像ローラ帯電器３０が設けられており、現像ローラ２６の外周には現像クリーニングブレード３１が当接されている。尚、図示しないが、供給ローラ２７の外周面には、現像液を保持するための溝が形成されている。

前記現像ローラ帯電器３０は、現像ローラ２６にトナーと同極性の電界を与えることによって、現像ローラ２６上に担持された現像液中のトナーを現像ローラ２６の表面側に移動させて現像効率を向上させるものであって、感光ドラム２との接触部よりも上流側（現像ローラ２６の回転方向上流側）において現像ローラ２６の周面に対向するよう配設されている。

又、前記現像剤回収装置２５は、前記現像クリーニングブレード３１によって現像ローラ２６の外周面から除去された現像液を回収して配管３２を経て前記現像液循環装置ＬＭ，ＬＣ，ＬＹ，ＬＫ（図１参照）へと回収する装置であって、現像クリーニングブレード３１の他、送り出しローラ３３と送りスクリュー３４を備えている。

而して、各現像装置５においては、トナーとキャリアとの濃度調整が予め行われた現像液が各現像液循環装置ＬＭ，ＬＣ，ＬＹ，ＬＫから配管３５を経て供給ノズル３６から現像容器２４内の供給ローラ２７と支持ローラ２８とのニップ部近傍に向けて供給されて現像に供される。そして、現像液の余剰分は、支持ローラ２８の下方へ落下して現像容器２４内の底部に貯留され、現像容器２４内の底部に貯留された現像液は配管３７を経て各現像液循環装置ＬＭ，ＬＣ，ＬＹ，ＬＫへと回収される。

供給ノズル３６から供給される現像液は、供給ローラ２７と支持ローラ２８のニップ部の回転方向上流側で一時的に滞留し、両ローラ２７，２８の回転に伴って供給ローラ２７の溝に保持されて上方へと運ばれ、現像ローラ２６へと受け渡されて感光ドラム２上に形成された静電潜像の現像に供される。即ち、現像ローラ２６は感光ドラム２に接し、感光ドラム２上に形成された静電潜像の電位と現像ローラ２６に印加された現像バイアスとの電位差によってトナーが感光ドラム２へと移動し、感光ドラム２上の静電潜像がトナー像として現像される。ここで、供給ローラ２７上に担持された現像液の層厚が供給ローラブレード２９によって所定値に規制されているため、現像ローラ２６の表面に形成される現像液の層厚も所定値に保たれる。

尚、現像動作終了後に現像ローラ２６上に残留する現像液は、現像クリーニングブレード３１によって除去される。この除去された現像液は、現像クリーニングブレード３１の表面に沿って流下するが、該現像液の粘度が高いことから、この粘度の高い現像液は、現像剤回収装置２５の送り出しローラ３３によって強制的に送り出されて回収され、回転する送り出しスクリュー３４によって図２の紙面垂直方向に送られ、配管３２を経て各現像液循環装置ＬＭ，ＬＣ，ＬＹ，ＬＫへと回収される。

ここで、現像液循環装置ＬＹの構成を図３に基づいて説明する。尚、他の現像液循環装置ＬＭ，ＬＣ，ＬＫの構成は現像液循環装置ＬＹのそれと同じであるため、これらの図示及び説明は省略する。

図３は現像液循環装置ＬＹの断面図であり、この現像液循環装置ＬＹによって循環される液体現像剤としては、現像クリーニングブレード３１によって現像ローラ２６の表面から掻き取られた現像剤、供給ローラ２７から現像ローラ２６に供給されなかった現像剤、供給ノズル３６から支持ローラ２８に供給されたが余剰となった現像剤及び感光ドラム２からドラムクリーニング装置７によって掻き取られた現像剤がある。

液体現像剤循環装置ＬＹは、残留現像剤タンク５０と、現像剤収容容器５１と、固形分濃度検出装置５２と、キャリアタンクＣＹと、トナータンクＴＹと、リザーブタンク５３と、供給ノズル３６と、回収容器５４と、分離抽出装置５５と、複数のポンプＰ１〜Ｐ１０を備えている。

上記残留現像剤タンク５０は、現像クリーニングブレード３１によって現像ローラ２６の表面から掻き取られた現像剤を収納するためのタンクであって、現像装置５に流路Ｒ１によって接続されている。ここで、流路Ｒ１の途中にはポンプＰ１が接続されており、このポンプＰ１は、現像ローラ２６の表面から掻き取られた液体現像剤を残留現像剤タンク５０へと移動させる。又、残留現像剤タンク５０は、現像装置５の底部に流路Ｒ２によって接続されており、流路Ｒ２には、液体現像剤を現像容器２４から残留現像剤タンク５０へと送るためのポンプＰ５が取り付けられている。

前記現像剤収容容器５１は、残留現像剤タンク５０に接続されており、現像装置５に補給する現像剤を調合（トナー濃度調整）する部分である。この現像剤収容容器５１は、残留現像剤タンク５０に流路Ｒ３によって接続されており、流路Ｒ３には、残留現像剤タンク５０から現像剤収容容器５１に液体現像剤を送るためのポンプＰ２が取り付けられている。

前記固形分濃度検出装置５２は、現像剤収容容器５１内の液体現像剤のトナー濃度を検出するための装置であって、現像剤収容容器５１に接続されている環状の流路Ｒ４に接続されている。そして、この環状の流路Ｒ４の固形分濃度検出装置５２の上流側には、流路Ｒ４に液体現像液を循環させるためのポンプＰ４が取り付けられている。

前記キャリアタンクＣＹは、キャリア液を収容するタンクであって、キャリア液は、現像剤収容容器５１内のトナー濃度を下げるために用いられる。又、キャリアタンクＣＹは、現像剤収容容器５１とポンプＰ３が取り付けられた流路Ｒ５によって接続されており、ポンプＰ３は、キャリアタンクＣＹから現像剤収容容器５１へキャリア液を送る。尚、キャリアタンクＣＹと同様のキャリアタンクが他の液体現像剤循環装置ＬＭ，ＬＣ．ＬＫにもそれぞれ設けられている。これらのキャリアタンクは、各色共通のメインキャリアタンクＣＣＡからキャリア液の供給を受け、これらのキャリアタンクとメインキャリアタンクＣＣＡとは各色用の不図示の分岐配管によってそれぞれ接続されている。又、各分岐管には不図示のポンプが取り付けられている。そして、各キャリアタンクのキャリア液の残量が所定値よりも低下すると、メインキャリアタンクＣＣＡから所定量のキャリア液が各キャリアタンクに補給されるよう構成されている。

前記トナータンクＴＹは、現像装置５で用いられる液体現像剤よりもトナー濃度が高い液体現像剤を収容しており、この液体現像剤は、現像剤収容容器５１内の液体現像剤のトナー濃度を上げるために用いられる。そして、トナータンクＴＹは、現像剤収容容器５１とポンプＰ８が取り付けられた流路Ｒ６によって接続されており、ポンプＰ８は、トナータンクＴＹから現像剤収容容器５１へ液体現像剤を送る。

前記リザーブタンク５３は、現像装置５に供給される液体現像剤を収容しており、ポンプＰ６が取り付けられた流路Ｒ７によって現像剤収容容器５１に接続されている。ここで、ポンプＰ６は、現像剤収容容器５１からリザーブタンク５３へ液体現像剤を送るためのものである。又、リザーブタンク５３は、ポンプＰ７が取り付けられた流路Ｒ８によって供給ノズル３６に接続されており、ポンプＰ７は、リザーブタンク５３から液体現像剤を供給ノズル３６へと送る。

前記供給ノズル３６は、現像装置５に液体現像剤を供給するためのものである。

前記回収容器５４は、ドラムクリーニング装置７によって感光ドラム２から除去された液体現像剤を一時的に貯留するための容器である。

前記分離抽出装置５５は、液体現像剤をトナーとキャリア液とに分離し、キャリア液とトナーとを別々に抽出するための装置であって、流路Ｒ９によって回収容器５４に接続されている。流路Ｒ９にはポンプＰ９が取り付けられており、ポンプＰ９は、回収容器５４に貯留された液体現像剤を分離抽出装置に送る。そして、この分離抽出装置５５は、回収容器５４から搬送される液体現像剤をトナーとキャリア液とに分離してキャリア液とトナーとを抽出する。又、分離抽出装置５５は、流路Ｒ１０によってキャリアタンクＣＹに接続されており、流路Ｒ１０にはポンプＰ１０が取り付けられ、ポンプＰ１０は、分離抽出装置５５において分離されたキャリア液をキャリアタンクＣＹに送る。

次に、以上の構成を有するカラープリンタによる画像形成動作を図１に基づいて説明する。

画像形成開始信号が発せられると、各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋにおいて各感光ドラム２が図１の矢印方向（反時計方向）に所定のプロセススピードで回転駆動され、これらの感光ドラム２は、帯電器３によって一様に帯電される。又、露光器４は、各色毎のカラー画像信号によって変調されたレーザー光を出射し、そのレーザー光を各感光ドラム２の表面に照射し、各感光ドラム２上に各色のカラー画像信号に対応した静電潜像をそれぞれ形成する。

そして、先ず、マゼンタ画像形成ユニット１Ｍの感光ドラム２上に形成された静電潜像が現像装置５による前記現像動作によって現像されてマゼンタトナー像として可視像化される。このマゼンタトナー像は、感光ドラム２と転写ローラ６との間の一次転写部（転写ニップ部）において、トナーと逆極性の一次転写バイアスが印加された転写ローラ６の作用によって、図１の矢印方向に回転駆動されている中間転写ベルト９上に一次転写される。

上述のようにしてマゼンタトナー像が一次転写された中間転写ベルト９は、次のシアン画像形成ユニット１Ｃへと移動する。そして、シアン画像形成ユニット１Ｃにおいても、前記と同様にして、感光ドラム２上に形成されたシアントナー像が一次転写部において中間転写ベルト９上のマゼンタトナー像に重ねて転写される。

以下同様にして、中間転写ベルト９上に重畳転写されたマゼンタ及びシアントナー像の上に、イエロー及びブラック画像形成ユニット１Ｙ，１Ｋの各感光ドラム２上にそれぞれ形成されたイエロー及びブラックトナー像が各一次転写部において順次重ね合わせられ、中間転写ベルト９上にはフルカラーのトナー像が形成される。尚、中間転写ベルト９上に転写されないで各感光ドラム２上に残留する転写残トナーは、各ドラムクリーニング装置７によって除去され、各感光ドラム２は次の画像形成に備えられる。又、トナー像転写後の各感光ドラム２の表面は、除電器８によってそれぞれ除電されて次の画像形成に備えられる。

そして、中間転写ベルト９上のフルカラートナー像の先端が駆動ローラ１０と二次転写ローラ１３間の二次転写部（転写ニップ部）に達するタイミングに合わせて、給紙カセット１５からピックアップローラ１６とフィードローラ１７及びリタードローラ１８によって搬送パスＬへと送り出された用紙Ｐがレジストローラ対２０によって二次転写部へと搬送される。そして、二次転写部に搬送された用紙Ｐに、トナーと逆極性の二次転写バイアスが印加された二次転写ローラ１３によってフルカラーのトナー像が中間転写ベルト９から一括して二次転写される。

而して、フルカラーのトナー像が転写された用紙Ｐは、定着装置２２へと搬送され、フルカラーのトナー像が加熱ローラ２２ａと加圧ローラ２２ｂによって加熱及び加圧されて用紙Ｐの表面に熱定着され、トナー像が定着された用紙Ｐは、排紙ローラ対２３によって排紙トレイ２１上に排出されて一連の画像形成動作が完了する。尚、用紙Ｐ上に転写されないで中間転写ベルト９上に残留する転写残トナーは、前記ベルトクリーニング装置１４によって除去され、中間転写ベルト９は次の画像形成に備えられる。

ここで、液体現像剤の循環動作を図３に基づいて説明する。

画像形成動作時に感光ドラム２に供給されないで現像ローラ２６上に残留した液体現像剤は、現像クリーニングブレード３１によって掻き取られ、ポンプＰ１の作用によって流路Ｒ１を経由して残留現像剤タンク５０に回収される。又、現像容器２４に受け入れられた液体現像剤もポンプＰ５の作用によって流路Ｒ２を経由して残留現像剤タンク５０から現像剤収容容器５１に送られる。そして、現像剤収容容器５１内の液体現像剤が無くなると、ポンプＰ２の作用によって液体現像剤が残留現像剤タンク５０から流路Ｒ３を経由して現像剤収容容器５１に供給される。又、中間転写ベルト９に転写されないで感光ドラム２上に残留した液体現像剤は、ドラムクリーニング装置７のクリーニングブレード７ａによって掻き取られて回収容器５４に回収される。

回収容器５４に回収された液体現像剤は、ポンプＰ９の作用によって流路Ｒ９を経由して分離抽出装置５５へと搬送され、分離抽出装置５５によってトナーとキャリア液とに分離抽出処理される。そして、分離抽出装置５５によって抽出されたキャリア液は、ポンプＰ１０の作用によって流路Ｒ１０を経由してキャリアタンクＣＹへと送られる。

一方、現像剤収容容器５１内の液体現像剤のトナー濃度が固形分濃度検出装置５２によって検出され、現像剤収容容器５１内の液体現像剤の濃度調整が行われる。ここで、トナー濃度が高い場合には、キャリアタンクＣＹからキャリア液がポンプＰ３の作用によって流路Ｒ５を経由して現像剤収容容器５１に供給される。又、トナー濃度が低い場合には、トナータンクＴＹから現像装置５で用いられる液体現像剤よりもトナー濃度が高い液体現像剤がポンプＰ８の作用によって流路Ｒ６を経由して現像剤収容容器５１に供給される。

そして、濃度調整が終了すると、必要に応じて現像剤収容容器５１から濃度調整された液体現像剤がポンプＰ６の作用によって流路Ｒ７を経由してリザーブタンク５３に供給される。又、リザーブタンク５３に収容された液体現像剤がポンプＰ７の作用によって流路Ｒ８を経由して供給ノズル３６に送られ、供給ノズル３６から現像装置５に供給されて現像に供される。

ところで、図３に示すキャリアタンクＣＹや現像剤収容容器５１には液面検出装置が設けられており、以下、この液面検出装置の実施の形態について説明する。

＜実施の形態１＞
図４は本発明の実施の形態１に係る液面検出装置の構成図、図５は現像液の液位と圧電素子の検出電圧との関係を示す図である。

液面検出装置は、キャリアタンクＣＹに収容されたキャリア液の液面を検出する装置であって、キャリアタンクＣＹに収容されたキャリア液の液面に対して上方から所定の入射角で空気を吹き付ける噴射手段としてのコンプレッサ３８と、キャリアタンクＣＹ内の圧力変化を検出する圧力検出手段としての圧電素子３９と、該圧電素子３９の電気信号を増幅する増幅器４０と、圧電素子３９の電圧出力値が所定の閾値以上である場合にキャリア液の液面が所定位置にあると判断する判断手段としてのコントローラ４１を含んで構成されている。

上記コンプレッサ３８の吐出側からは噴射管４２が導出しており、この噴射管４２はキャリアタンクＣＹの上部側面に所定の傾斜角で接続され、その端部はキャリアタンクＣＹ内に斜め下方に向かって開口している。そして、この噴射管４２の途中には開閉弁４３が設けられ、この開閉弁４３とコンプレッサ３８との間には圧力計４４が接続されている。

又、前記圧電素子３９は、キャリアタンクＣＹ内の上部に斜め（噴射管４２からキャリアタンクＣＹ内に噴射された空気がキャリア液の液面で反射する方向に向く角度）に取り付けられており、この圧電素子３９には前記増幅器４０が電気的に接続され、増幅器４０には前記コントローラ４１が電気的に接続されている。

而して、キャリアタンクＣＹ内のキャリア液の液面の検出に際して、コンプレッサ３８が駆動されるとともに開閉弁４３が開けられると、コンプレッサ３８から所定圧の空気が噴射管４２を通ってキャリアタンクＣＹ内に噴射されるが、この空気はキャリアタンクＣＹ内のキャリア液の液面に対して上方から所定の入射角で吹き付けられる。すると、この空気はキャリア液の液面で反射してキャリアタンクＣＹ内に同心円状の気流を発生するため、この気流によってキャリアタンクＣＹ内の圧力が変化（増加）し、この圧力変化が圧電素子３９によって検出される。そして、圧電素子３９から出力される電気信号が増幅器４０によって増幅され、その電圧値がコントローラ４１に入力される。

ここで、図５にキャリア液の液位と圧電素子３９の検出電圧との関係を示すが、図中、破線は液面検出を行わない平常時（空気を噴射しない状態）の電圧変化を示し、実線は液面検出を行う検出時（空気を噴射する状態）の圧力変化を示す。

図５に破線にて示すように、液面検出を行わない平常時にはキャリアタンクＣＹ内の圧力は直線ａにて示すように一定値を示し、キャリア液の液位が図示のｈ２を超えて圧電素子３９が現像液に浸かると、該圧電素子３９によって検出される圧力は直線ｂにて示すように液位の上昇に比例して増大する。

他方、液面検出を行う場合には、キャリアタンクＣＹ内のキャリア液の液面が増大し、この液面が噴射される空気に近づく程、液面での空気の反射によって発生する気流の強さが大きくなり、この気流によるキャリアタンクＣＹ内の圧力変化も大きくなるため、図５に実線ｃにて示すように、液位が図示のｈ１を超えると検出圧力は急増してピーク値を示す。そして、圧電素子３９がキャリア液に浸る液位ｈ２を超えると、圧力は液位の上昇に比例して増大する。

従って、コントローラ４１は、圧電素子３９の電圧出力値が所定の閾値以上である場合にキャリア液の液面が所定位置にあると判断することができ、本実施の形態では、図５に示す液位ｈ１〜ｈ２の範囲が液面検出範囲として設定される。

以上のように、本実施の形態に係る液面検出装置は、検出方式としてキャリア液の液面に空気を吹き付けて外力を与え、そのリアクションを圧電素子３９によって圧力変化の形で検出する方式を採用するため、特に高粘度のキャリア液に対してその液面を高感度に検出することができる。

又、キャリア液の液面に空気を吹き付け、そのときの液面付近の圧力変化を検出するという簡単な構成で液面を検出することができ、液流を発生させる従来の検出方式に比してエネルギー消費を低く抑えることができる。

＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２に係る液面検出装置を図６に基づいて説明する。

図６は本発明の実施の形態２に係る液面検出装置要部の断面図であり、本実施の形態では、圧電素子３９を空気の噴射方向に平行に配置したことを特徴としており、他の構成は前記実施の形態１のそれと同じである。

従って、本実施の形態によれば、上述のように圧電素子３９を空気の噴射方向に平行に配置したため、該圧電素子３９の表面に付着したトナー等の汚れが空気によって吹き飛ばされて除去され、圧電素子３９の感度が高く保持されてキャリア液の液面が常に高精度に検出されるという効果が得られる。尚、本実施の形態においても、前記実施の形態１と同様の効果が得られることは勿論である。

＜実施の形態３＞
次に、本発明の実施の形態３に係る液面検出装置を図７に基づいて説明する。

図７は本発明の実施の形態３に係る液面検出装置の構成図であり、本図においては図１に示したものと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての再度の説明は省略する。

本実施の形態に係る液面検出装置は、図３に示す現像剤収容容器５１内の液体現像剤の液面を検出するものであって、本実施の形態では、現像剤収容容器５１を互いに連通する大小の容器５１Ａ，５１Ｂに仕切り、小容量側の容器５１Ｂの側面（噴射管４２の開口部に対向する位置）に圧電素子３９を垂直に取り付け、容器５１Ｂの側面の圧電素子３９の上方に開口する供給管４５から現像剤濃度調整用のキャリア液又は高濃度現像液を圧電素子３９の表面に流すようにしたことを特徴とする。尚、大容量側の容器５１Ａには、現像液を撹拌するための撹拌装置４６が設けられている。

而して、本実施の形態においても、前記実施の形態１，２と同様に簡単な構成で高粘度の現像液の液面を高精度に検出することができるが、小容量側の容器５１Ｂにコンプレッサ３８や圧電素子３９等によって構成される液面検出装置を設け、この小容量側の容器５１Ｂ内の現像液の液面を検出するようにしたため、大容量側の容器５１Ａに設けられた撹拌装置４６による現像液の撹拌に伴う液面の変化の影響を受けることなく、現像液の液面を常に正確に検出することができる。

又、本実施の形態によれば、供給管４５から現像剤濃度調整用のキャリア液又は高濃度現像液を圧電素子３９の表面に流すようにしたため、圧電素子３９の表面に付着した汚れが現像剤濃度調整用のキャリア液又は高濃度現像液によって除去され、圧電素子３９の感度が高く保持されて現像液の液面を常に高精度に検出することができるという効果も得られる。

尚、以上は本発明をカラープリンタとこれに備えられた現像液循環装置及び液面検出装置に適用した形態について説明したが、本発明は、単色のモノクロプリンタの他、プリンタ以外の複写機やファクシミリ装置、複合機とこれらに備えられた現像液循環装置及び液面検出装置に対しても同様に適用可能であることは勿論である。

本発明に係るカラープリンタの断面図である。 現像装置の断面図である。 本発明に係る現像液循環装置の断面図である。 本発明の実施の形態１に係る液面検出装置の構成図である。 現像液の液位と圧電素子の検出電圧との関係を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る液面検出装置要部の断面図である。 本発明の実施の形態３に係る液面検出装置の構成図である。

符号の説明

１Ｍ マゼンタ画像形成ユニット（画像形成手段）
１Ｃ シアン画像形成ユニット（画像形成手段）
１Ｙ イエロー画像形成ユニット（画像形成手段）
１Ｋ ブラック画像形成ユニット（画像形成手段）
２ 感光ドラム（像担持体）
３ 帯電器（帯電手段）
４ 露光器
５ 現像装置（現像手段）
６ 転写ローラ
７ ドラムクリーニング装置
７ａ クリーニングブレード
８ 除電器
９ 中間転写ベルト
１０ 駆動ローラ
１１ 従動ローラ
１２ テンションローラ
１３ 二次転写ローラ
１４ ベルトクリーニング装置
１５ 給紙カセット
１６ ピックアップローラ
１７ フィードローラ
１８ リタードローラ
１９ 搬送ローラ対
２０ レジストローラ対
２１ 排紙トレイ
２２ 定着装置
２２ａ 加熱ローラ
２２ｂ 加圧ローラ
２３ 排紙ローラ対
２４ 現像容器
２５ 現像剤回収装置
２６ 現像ローラ
２７ 供給ローラ
２８ 支持ローラ
２９ 供給ローラブレード
３０ 現像ローラ帯電器
３１ 現像クリーニングブレード
３２ 配管
３３ 送り出しローラ
３４ 送り出しスクリュー
３５ 配管
３６ 供給ノズル
３７ 配管
３８ コンプレッサ（圧力検出手段）
３９ 圧電素子（圧力検出手段）
４０ 増幅器
４１ コントローラ（判断手段）
４２ 噴射管
４３ 開閉弁
４４ 圧力計
４５ 供給管
４６ 攪拌装置
５０ 残留現像剤タンク
５１ 現像剤収容容器
５１Ａ 現像剤収容容器の大容量側容器
５１Ｂ 現像剤収容容器の小容量側容器
５２ 固形分濃度検出装置
５３ リザーブタンク
５４ 回収容器
５５ 分離抽出装置
１００ 画像形成装置本体
ＣＣＡ キャリアタンク
ＣＹ キャリアタンク
ｈ１，ｈ２ 現像液の液位
Ｌ 搬送パス
ＬＭ，ＬＣ，ＬＹ，ＬＫ 現像液循環装置
Ｐ 用紙
Ｐ１〜Ｐ１０ ポンプ
Ｒ１〜Ｒ１０ 流路
ＴＭ，ＴＣ，ＴＹ，ＴＫ トナータンク

Claims (7)

1. 容器に収容された液体の液面を検出する液面検出装置であって、
   液体の液面に対して上方から所定の入射角で気体を吹き付ける噴射手段と、液体の液面で反射した気体によって発生する気流による圧力変化を検出する圧力検出手段を含んで構成されることを特徴とする液面検出装置。
2. 前記圧力検出手段を圧電素子で構成し、該圧電素子の電圧出力値が閾値以上である場合に液体の液面が所定位置にあると判断する判断手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の液面検出装置。
3. 前記圧力検出手段を前記噴射手段による気体の噴射方向に平行に配置したことを特徴とする請求項１又は２記載の液面検出装置。
4. 前記容器を互いに連通する大小の容器に仕切り、小容量側の容器に前記噴射手段と圧力検出手段を設けたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の液面検出装置。
5. 前記圧力検出手段の表面に現像剤濃度調整用のキャリア液又は高濃度現像液を流すことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の液面検出装置。
6. 請求項１〜５の何れかに記載の液面検出装置を備えたことを特徴とする現像液循環装置。
7. 少なくとも像担持体、帯電手段、現像手段、現像液循環手段及び転写手段を備えた画像形成装置において、
   前記現像液循環手段を請求項６記載の現像液循環装置で構成したことを特徴とする画像形成装置。
   

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