JP2011180434A - 画像形成装置及び液体現像剤の凝集度判定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
画像形成装置で使用する液体現像剤（トナー粒子）の凝集度を簡易な構成で判定する。また、判定された凝集度に応じて液体現像剤を分散させ、高品質な画像の提供を図る。
【解決手段】
トナー及びキャリア液を含む液体現像剤を搬送する搬送部３７、７２１と、搬送された液体現像剤を貯留する貯留槽７８、及び貯留槽７８に貯留された液体現像剤の液位を検知する液位検出部材７６を有する貯留部と、液位検知部材７６で検知された液体現像剤の液位に基づいて貯留槽７８に貯留される液体現像剤の液位の変動を算出するとともに、算出された液位の変動に基づいて貯留槽７８に貯留された液体現像剤の凝集度を判定する判定部１００と、を有することを特徴としている。
【選択図】図４

Description

本発明は、感光体上に形成した潜像をトナー及びキャリア液からなる液体現像剤によって現像し、現像された像を記録紙などの記録材に転写することで画像形成する画像形成装置、及び、画像形成装置で使用される液体現像剤の凝集度を判定する凝集度判定方法に関するものである。

液体溶媒中に固体成分からなるトナーを分散させた高粘度の液体現像剤を用いて潜像を現像し、静電潜像を可視化する湿式画像形成装置が種々提案されている。この湿式画像形成装置に用いられる現像剤は、シリコンオイルや鉱物油、食用油等からなる電気絶縁性を有し高粘度の有機溶剤（キャリア液）中に固形分（トナー粒子）を懸濁させたものであり、このトナー粒子は、粒子径が１μｍ前後と極めて微細である。このような微細なトナー粒子を使用することにより、湿式画像形成装置では、粒子径が７μｍ程度の粉体トナー粒子を使用する乾式画像形成装置に比べて高画質化が可能である。

このような液体現像剤を用いた画像形成装置では、静電潜像の可視化に寄与しなかった液体現像剤を再度利用することで、液体現像剤を効率的に利用する各種試みが実施されている。

特許文献１には、現像剤回収補給部から現像剤容器内の供給部に液体現像剤を供給し、供給部から仕切を介して溢れた液体現像剤を回収部にて回収し、回収された液体現像剤を現像剤回収補給部に戻すことで、液体現像剤を循環させる画像形成装置について開示されている。

特許文献２には、現像タンク、液体トナータンク、液体トナー供給手段、液体トナー回収手段のうち少なくとも１以上の箇所に超音波振動子を備えた液体現像装置が記載されている。超音波振動子で液体現像剤に超音波振動を与えることで、液体現像剤中にトナー凝集物が生成されても、現像工程において再使用可能なトナー粒子にまで分散させ、トナーを無駄なく利用するとともに、トナー凝集物による現像画像の品質低下を防止することが可能となっている。

特開２００９−７５５５２号公報 特開２０００−３３０３８５号公報

特許文献２に開示されるように、液体トナーの循環系に超音波振動子を配置することで、液体トナーの凝集を解消することは可能とはなるものの、この液体現像装置では超音波振動子を一律に駆動することが開示される程度である。液体トナー（液体現像剤）の状態は、画像形成における各種プロセス条件によって変化するものであって、このように一律に超音波振動子を駆動した場合には、液体現像剤の状態に対応することはできない。

液体現像剤の凝集状態を判定することが出来れば、その後、凝集状態解消のため適切な処理を行うことも可能となるが、液体現像剤の凝集状態を判定するための構成は見当たらず、特に、簡易な構成で液体現像剤の凝集状態を判定することはできなかった。

前述の課題を解決するために、本発明に係る画像形成装置は、トナー及びキャリア液を含む液体現像剤を搬送する搬送部と、前記搬送部で搬送された液体現像剤を貯留する貯留槽、及び前記貯留槽に貯留された液体現像剤の液位を検知する液位検出部材を有する貯留部と、前記液位検知部材で検知された液体現像剤の液位に基づいて前記貯留槽に貯留される液体現像剤の液位の変動を算出するとともに、算出された液位の変動に基づいて前記貯留槽に貯留された液体現像剤の凝集度を判定する判定部と、を有することを特徴としている。

さらに、本発明に係る画像形成装置は、液体現像剤を貯留する液体現像剤貯留部、前記液体現像剤貯留部に貯留された液体現像剤を供給する供給部材、及び前記供給部材により供給された液体現像剤を担持する現像剤担持体、及び前記現像剤担持体をクリーニングして液体現像剤を回収するクリーニング部材を有する現像部を有し、前記搬送部は、前記クリーニング部材で回収された液体現像剤を搬送することとしている。

さらに、本発明に係る画像形成装置は、前記貯留部は、前記貯留槽に配設されて駆動する分散手段を有し、前記判定部で判定された前記凝集度に応じて、前記分散手段を駆動させる制御部を有することとしている。

さらに、本発明に係る画像形成装置において、前記制御部は、前記判定部で判定された前記貯留槽に貯留された液体現像剤が第１の凝集度である場合、前記分散手段を第１の出力で駆動させ、前記測定部で判定された前記貯留槽に貯留された液体現像剤が前記第１の凝集度よりも高い第２の凝集度である場合、前記分散手段を前記第１の出力よりも大きい第２の出力で駆動させることとしている。

さらに、本発明に係る画像形成装置において、前記分散手段は、超音波振動子としている。

さらに、本発明に係る画像形成装置において、前記分散手段は、攪拌部材であることとしている。

さらに、本発明に係る画像形成装置は、前記液体現像剤貯留部に貯留される液体現像剤のトナー濃度よりも高いトナー濃度の液体現像剤を貯留し、前記貯留槽へ供給するにトナー貯留部と、前記キャリア液を貯留し、前記貯留槽に前記キャリア液を供給するするキャリア液貯留部と、前記貯留槽に配設されて前記貯留槽に貯留された液体現像剤のトナー濃度を検知する濃度検知部材を有し、前記制御部は、前記液位検知部材で検知された前記貯留槽に貯留された液体現像剤の液位と、前記濃度検知部材で検知された液体現像剤のトナー濃度に基づいて、前記トナー貯留部から前記貯留槽への前記液体現像剤貯留部に貯留される液体現像剤のトナー濃度よりも高いトナー濃度の液体現像剤の供給、もしくは、前記キャリア液貯留部から前記貯留槽への前記キャリア液の供給を制御することとしている。

さらに、本発明に係る画像形成方法は、トナー及びキャリア液を含む液体現像剤を貯留槽に搬送し、前記液体現像剤が搬送された前記貯留槽に、貯留された液体現像剤の液位を検知し、検知された液体現像剤の液位に基づいて、前記貯留槽に貯留された液体現像剤の液位の変動を算出し、算出された液体現像剤の液位の変動により、前記貯留槽に貯留された液体現像剤の凝集度を判定することを特徴としている。

以上、本発明の画像形成装置および凝集度判定方法によれば、貯留槽内に液位検出部材を設けるという簡易な構成で、液体現像剤の凝集度を判定することが可能となる。

さらに、判定した凝集度に基づいて分散手段を制御する構成を採用することで、凝集度に応じた適切な分散処理を行うことも可能となり、凝集の少ない液体現像剤で画像形成することで高品質な画像を提供することが可能となる。

画像形成装置の主要構成を示す図。 画像形成部、現像部、現像剤供給部の主要構成を示す断面図。 画像形成部、現像部の側面図、及び、現像剤供給部の断面図。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の制御構成を示す図。 本発明の実施形態に係る液位変動の様子を示す図。 本発明の実施形態に係る超音波振動子駆動の様子を示す図。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の制御の様子を示す図。 画像形成部、現像部、現像剤供給部の主要構成を示す断面図。 本発明の他の実施形態に係る画像形成装置の制御構成を示す図。 本発明の他の実施形態に係る液位変動の様子（低凝集時）を示す図。 本発明の他の実施形態に係る液位変動の様子（高集時）を示す図。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の実施形態に係る画像形成装置の主要構成を示した図である。本実施形態の画像形成装置は、転写ベルト４０と、感光体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋを主要構成とする４つの画像形成部と、各感光体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ（本発明でいう「潜像担持体」）に対応して配設された４つの現像装置３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋと、図中、転写ベルト４０の右側に配設されている２次転写部と、図中、転写ベルト４０の左側に配設されているクリーニング部などによって構成されている。

以下、画像形成部及び現像装置３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋについては、各色の画像形成部及び現像装置の構成は同様であるため、イエロー（Ｙ）の画像形成部及び現像装置に基づいて説明する。

現像部３０Ｙは、液体現像剤により感光体１０Ｙ上に形成された潜像を現像する装置であって、現像ローラー２０Ｙと、現像ローラー２０Ｙに液体現像剤を供給する供給部材としての中間ローラー３２Ｙ、アニロックスローラー３３Ｙなどと、液体現像剤を貯蔵する液体現像剤容器３１Ｙと、現像ローラー２０Ｙ上のトナーを帯電させるトナー帯電器２２Ｙを主な構成要素としている。

現像ローラー２０Ｙの外周には、クリーニングブレード２１Ｙ、中間ローラー３２Ｙ、トナー帯電器２２Ｙが配されている。中間ローラー３２Ｙは、その表面を現像ローラー２０Ｙと供給ローラー３３Ｙに当接させており、その外周には中間ローラークリーニングブレード３４Ｙが配設されている。

アニロックスローラー３３Ｙには、現像剤貯留部３１１Ｙから汲み上げた液体現像剤の量を調整する規制部材３５Ｙが当接している。なお、本実施形態の現像装置のように中間ローラー３２Ｙを用いた３ローラー方式では、中間ローラー３２Ｙが供給ローラー３３Ｙに当接することで液体現像剤の量を調整することが可能であるため、この規制部材３５Ｙを配設しない構成とすることも可能である。

現像剤容器３１Ｙに収容されている液体現像剤は、従来一般的に使用されているＩｓｏｐａｒ（商標：エクソン）をキャリアとした低濃度（１〜２ｗｔ％程度）かつ低粘度の、
常温で揮発性を有する揮発性液体現像剤ではなく、高濃度かつ高粘度の、常温で不揮発性を有する不揮発性液体現像剤である。すなわち、本発明における液体現像剤は、熱可塑性樹脂中へ顔料等の着色剤を分散させた平均粒径１μｍの固形子を、有機溶媒、シリコンオイル、鉱物油又は食用油等の液体溶媒中へ分散剤とともに添加し、トナー固形分濃度を約２５％とした高粘度（ＨＡＡＫＥ ＲｈｅｏＳｔｒｅｓｓ ＲＳ６００を用いて、２５℃の時のせん断速度１０００（１／ｓ）のときの粘弾性が３０〜３００ｍＰａ・ｓ程度）の液体現像剤である。

アニロックスローラー３３Ｙは、中間ローラー３２Ｙに対して液体現像剤を供給し、塗布する塗布ローラーとして機能する。このアニロックスローラー３３Ｙは、円筒状の部材であり、表面に現像剤を担持し易いように表面に微細且つ一様に螺旋状に彫刻された溝による凹凸面が形成されたローラーである。このアニロックスローラー３３Ｙにより、現像剤容器３１Ｙから現像ローラー２０Ｙへと液体現像剤が供給される。装置動作時においては、図に示すように供給ローラー３３Ｙは時計回りに回転して、中間ローラー３２Ｙに液体現像剤を塗布する。

規制部材３５Ｙは、厚さ２００μｍ程度の金属ブレードであり、アニロックスローラー３３Ｙの表面に当設し、アニロックスローラー３３Ｙによって坦持搬送されてきた液体現像剤の膜厚、量を規制し、現像ローラー２０Ｙに供給する液体現像剤の量を調整する。

中間ローラー３２Ｙは、円筒状の部材であり、回転軸を中心に図に示すように、現像ローラー２０Ｙと同様、反時計回りに回転し、現像ローラー２０Ｙに対しカウンター当接する。中間ローラー３２Ｙは現像ローラー２０Ｙと同様に、金属製の内心の外周部に弾性層を設けて構成される。

中間ローラー３２Ｙと現像ローラー２０Ｙとの当接位置下流には、中間ローラークリーニングブレード３４Ｙが当接して配設され、現像ローラー２０Ｙに供給されなかった液体現像剤を掻き取って現像剤容器３１Ｙ内の回収液貯留部３１２Ｙに回収する。

現像ローラー２０Ｙは、円筒状の部材であり、回転軸を中心に図に示すように反時計回りに回転する。現像ローラー２０Ｙは鉄等金属製の内芯の外周部に、ポリウレタンゴム、シリコンゴム、ＮＢＲ、ＰＦＡチューブなどの弾性層を設けたものである。

現像ローラークリーニングブレード２１Ｙは、現像ローラー２０Ｙの表面に当接するゴム等で構成され、現像ローラー２０Ｙが感光体１０Ｙと当接する現像ニップ部より現像ローラー２０Ｙの回転方向の下流側に配設され、現像ローラー２０Ｙに残存する液体現像剤を掻き落として除去する。現像残りの現像剤は、現像ローラークリーニングブレード２１Ｙによって掻き落として除去され現像剤容器３１Ｙ内の回収液貯留部３１２Ｙに滴下して再利用される。

トナー帯電器２２Ｙ（バイアス印加部）は、現像ローラー２０Ｙの表面の帯電バイアスを増加させる電界印加手段であり、現像ローラー２０Ｙによって搬送される液体現像剤は、このトナー帯電器２２Ｙと近接する位置でコロナ放電による電界が印加され帯電される。

画像形成部は、感光体１０Ｙの外周の回転方向に沿って順に配設された、２基のコロナ帯電器１１Ｙ、１１Ｙ’、露光ユニット１２Ｙ、感光体スクイーズ装置、１次転写部５０Ｙ、感光体クリーニングブレード１８Ｙなどによって構成される。この画像形成部は感光体１０Ｙの外周上、露光ユニット１２Ｙと第１スクイーズローラー１３Ｙとの間において現像部３０Ｙの現像ローラー２０Ｙと当接する。

感光体１０Ｙは、外周面にアモルファスシリコン感光体などの感光層が形成された円筒状の部材からなる感光体ドラムであり、時計回りの方向に回転する。

２基のコロナ帯電器１１Ｙ、１１Ｙ’は、感光体１０Ｙと現像ローラー２０Ｙとのニップ部より感光体１０Ｙの回転方向の上流側に配置され、図示しない電源装置から電圧が印加され、感光体１０Ｙをコロナ帯電させる。露光ユニット１２Ｙは、コロナ帯電器１１Ｙより感光体１０Ｙの回転方向の下流側において、コロナ帯電器１１Ｙ、１１Ｙ’によって帯電された感光体１０Ｙ上に光を照射し、感光体１０Ｙ上に潜像を形成する。

１次転写部５０Ｙの上流側に配置される感光体スクイーズ装置は、感光体１０Ｙに対向して現像ローラー２０Ｙの下流側に配置されている。この感光体スクイーズ装置は、感光体１０Ｙに摺接して回転する弾性ローラー部材からなる第１感光体スクイーズローラー１３Ｙ、第２感光体スクイーズローラー１３Ｙ’、感光体スクイーズローラークリーニングブレード１４Ｙ、１４Ｙ’にて構成され、感光体１０Ｙ上に現像されたトナー像から余剰なキャリア液及び本来不要なカブリトナーを回収し、顕像（トナー像）内のトナー粒子比率を上げる機能を有する。なお、感光体スクイーズローラー１３Ｙ、１３Ｙ’には、カブリトナーを感光体スクイーズローラー１３Ｙ、１３Ｙ’側に誘引するためバイアス電圧が印加されている。

感光体スクイーズローラークリーニングブレード１４Ｙ、１４Ｙ’は、各感光体スクイーズローラー１３Ｙ、１３Ｙ’に当接して設けられ、回収されたキャリア液やカブリトナーを含んだ液体現像剤を掻き落として、現像剤容器３１Ｙ内の回収液貯留部３１２Ｙに滴下する。

上記の第１感光体スクイーズローラー１３Ｙ、第２感光体スクイーズローラー１３Ｙ’からなるスクイーズ装置を経た感光体１０Ｙ表面は、１次転写部５０Ｙに進入する。この１次転写部５０Ｙでは、感光体１０Ｙに現像された現像剤像を１次転写バックアップローラー５１Ｙにより転写ベルト４０へ転写する。この１次転写部５０Ｙにおいては、１次転写バックアップローラー５１Ｙに印加される転写バイアスの作用によって、感光体１０Ｙ上のトナー像は転写ベルト４０側に転写される。ここで、感光体１０Ｙと転写ベルト４０は等速度で移動する構成であり、回転及び移動の駆動負荷を軽減するとともに、感光体１０Ｙの顕像トナー像への外乱作用を抑制している。

１次転写部５０Ｙの下流側において、感光体１０Ｙと当接している感光体クリーニングブレード１８Ｙは、感光体１０Ｙ上のキャリア成分リッチな液体現像剤をクリーニングする。

転写ベルト４０（転写部材）は、ポリイミド基層上にポリウレタンの弾性中間層を設け、さらにその上にＰＦＡ表層が設けられている三層構造となっている。この転写ベルト４０は、ベルト駆動ローラー４１、テンションローラー４２にて張架され、ＰＦＡ表層側においてトナー像が転写されるようにして用いられる。本実施形態の画像形成装置では、転写させるための部材として、転写ベルト４０を用いているが、ベルトに限らず、ローラー、ドラムなど各種の転写部材を採用することも可能である。

感光体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと転写ベルト４０を挟んで１次転写バックアップローラー５１Ｙ、５１Ｍ、５１Ｃ、５１Ｋが対向配置することで形成される１次転写部５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｋでは、感光体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋとの当接位置を転写位置として、現像された感光体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ上の各色のトナー像を転写ベルト４０上に順次重ねて転写し、転写ベルト４０上にフルカラーのトナー
像を形成する。

２次転写ユニット６０は、２次転写ローラー６１が転写ベルト４０を挟んでベルト駆動ローラー４１と対向配置され、両者によって２次転写部（ニップ部）を形成する。この２次転写部では、転写ベルト４０上に形成された単色あるいはフルカラーのトナー像が転写材搬送経路Ｌにて搬送される用紙、フィルム、布等の転写材に転写される。さらに、シート材搬送経路Ｌの下流には、図示しない定着ユニットが配設され、転写材上に転写された単色のトナー像やフルカラーのトナー像に熱や圧力を加えて定着させる。

２次転写ユニットに対する転写材の供給は給紙装置（不図示）によって行われる。給紙装置にセットされた転写材は、所定のタイミングにて一枚ごとに転写材搬送経路Ｌに送り出されるようになっている。転写材搬送経路Ｌでは、ゲートローラー１０１、１０１’によって転写材を２次転写部まで搬送し、転写ベルト４０上に形成された単色あるいはフルカラーのトナー像を転写材に転写する。

テンションローラー４２は、駆動ローラー４１と共に中間転写体４０を張架しており、中間転写体４０のテンションローラー４２に張架されている箇所にて、転写ベルト４０をクリーニングするクリーニングブレード４６が当接して配設される。

このような画像形成装置において、各色毎の画像形成部、現像部に対し液体現像剤を供給する現像剤供給部について説明する。図２は、本発明の実施形態に係る画像形成部、現像部、現像剤供給部の主要構成を示す断面図であり、図３は、本発明の実施形態に係る画像形成部、現像部の側面図、及び、現像剤供給部の断面図である。

図２に示されるように現像部３０Ｙにおける現像剤容器３１Ｙ内には、現像ローラー２０Ｙに対して供給する液体現像剤を貯留する液体現像剤貯留部３１１Ｙと、回収した液体現像剤を貯留する回収液貯留部３１２Ｙが配設されている。また、これら液体現像剤貯留部３１１Ｙと回収液貯留部３１２Ｙは、仕切板３１３Ｙにて仕切られている。

図３には、回収液貯留部３１２Ｙ側からみた現像部３０Ｙの側面図が示されている。この図に示されるよう、仕切板３１３Ｙは、その両端部が一部切り欠かれた形状となっており、両端部での高さが一段低くなっている。この切り欠き部で、現像剤貯留部３１１から回収液貯留部側に液体現像剤を溢れさせる（オーバーフロー）ことで、現像剤貯留部３１１内での液位を一定に保ち、アニロックスローラー３３Ｙに安定して液体現像剤を供給することが可能となっている。また、回収した回収液貯留部３１２Ｙ内の現像剤が現像剤貯留部３１１Ｙに混入することがなく、現像剤貯留部３１１Ｙの調整された液体現像剤の濃度が乱されることがない。

このように回収液貯留部３１２Ｙには、現像剤貯留部３１１Ｙから溢れた液体現像剤の他、現像ローラークリーニングブレード２１Ｙなど、各種ブレードで掻き取られた液体現像剤が貯留される。特に、現像ローラー２０Ｙ上から回収される回収液は、トナー帯電器２２Ｙによってバイアスが印加され、現像ローラー２０Ｙと感光体１０Ｙとの間で圧縮されることで、トナー粒子同士が結合した凝集物を多く含んだものとなっている。

回収液貯留部３１２Ｙに貯留された回収液は、現像剤供給部にて濃度調整された後、再び、現像剤貯留部３１１に供給され再利用される。このように液体現像剤の再利用を図る現像剤供給部の構成について説明する。

本実施形態では、現像剤供給部の主な構成として、高濃度現像剤タンク８０Ｙ、キャリア液タンク８１Ｙ、濃度調整タンク７１Ｙ、回収液貯留部３１２Ｙと濃度調整タンク７１
Ｙを接続する第１搬送部、濃度調整タンク７１Ｙと現像剤貯留部３１１Ｙを接続する第２搬送部などを有している。

濃度調整タンク７１Ｙは、その内部に液体現像剤を貯留するとともに、その濃度調整を行うための供給現像剤貯留部７１１Ｙが形成されている。この供給現像剤貯留部７１１Ｙには、高濃度現像剤タンク８０Ｙ（トナー貯留部）から移送経路７２５Ｙを介して高濃度現像剤を、また、キャリア液タンク８１Ｙ（キャリア液貯留部）から移送経路７２４Ｙを介してキャリア液を供給することが可能となっている。本実施形態では、各移送経路７２５Ｙ、７２４Ｙにポンプ７３５Ｙ、７３４Ｙを配設して積極的に供給することとしているが、流動性が高い場合には、ポンプに代えてバルブを採用し、自重により供給することとしてもよい。

供給現像剤貯留部７１１Ｙ内には、液体現像剤の濃度を検知するための濃度センサー７３Ｙ、液量を検知するための液位センサー７４Ｙ、貯留する液体現像剤を攪拌するための攪拌部材７７Ｙが配設される。濃度センサー７３Ｙ、液位センサー７４Ｙの出力に基づいてポンプ７３５Ｙ、７３４Ｙを駆動し、攪拌部材７７Ｙにて攪拌することで、供給現像剤貯留部７１１Ｙに貯留する液体現像剤の濃度（固形分濃度２５％）、液量を一定の値に調整することが可能となっている。なお、攪拌部材は、凝集した液体現像剤を分散させる分散手段として機能する。

濃度調整された液体現像剤は、第２搬送部を介して現像部３０Ｙの現像剤貯留部３１１Ｙに搬送され画像形成に使用される。本実施形態における第２搬送部は、搬送経路７２３Ｙ、ポンプ７３３Ｙにて構成されている。

一方、本実施形態において、回収液貯留部３１２Ｙから供給現像剤貯留部７１１Ｙに回収液を搬送する第１搬送部は、搬送経路７２１Ｙ、分散容器７８Ｙ、超音波振動子７９Ｙ、液位センサー７６Ｙ、移送経路７２２Ｙ、ポンプ７３２Ｙを主な構成要素としている。

回収液貯留部３１２Ｙ内の回収液は、回収オーガ３７Ｙにて積極的に排出され、移送経路７２１Ｙを介して分散容器７８Ｙに一旦貯留される。回収オーガ３７Ｙは、例えば回転軸上にスクリュー部材が形成され、回転することで回収液の搬送を可能とする部材である。本実施形態では、図３に記載されるように回収液貯留部３１２Ｙ内の回収液を左方向へ搬送し、移送経路７２１Ｙに導く。

移送経路７２１Ｙに導かれた回収液は、自重によって分散容器７８Ｙへと落下する。本実施形態では、回収液を搬送する第１搬送部に分散容器７８Ｙが配設されており、回収液を一時的に貯留することで、回収液の分散、すなわち、トナー粒子の凝集の解消を効率的に行うことを可能としている。なお、本実施形態では、この分散容器７８Ｙ内部にて液体現像剤を貯留する部分が本発明における貯留槽に相当している。

この分散容器７８Ｙには、超音波振動子７９Ｙ（振動付与部材）が配設されており、超音波振動子７９Ｙが振動により発生するキャビテーションにより回収液（液体現像剤）の分散を図ることが可能となっている。なお、この超音波振動子も７９Ｙも攪拌部材７７Ｙと同様、液体現像剤を分散させる分散手段として機能することとなる。

分散容器７８Ｙには、ポンプ７３２Ｙを備えた移送経路７２２Ｙが接続されており、分散容器７８Ｙ内の回収液を供給現像剤貯留部７１１Ｙへと搬送する。ポンプ７３２Ｙは、単位時間あたり一定量の回収液の搬送を行う。なお、ポンプ７３２Ｙを配設することに代え、回収液の自重で供給現像剤貯留部７１１Ｙへと搬送されることとしてもよい。この場合においても、回収液がある程度の粘性を有するため、単位時間略一定量の回収液が供給
現像剤貯留部７１１Ｙへと搬送される。

液位センサー７６Ｙ（液位検知部材）は、分散容器７８Ｙに貯留された回収液の液位を検出するセンサーであり、分散容器７８Ｙ内の回収液面にて浮上するフロートや、回収液面に光や音波を照射し、その反射を補足することなどで実現可能である。本実施形態では、この液位センサー７６Ｙを利用し、回収された液体現像剤（回収液）の凝集度を判定することとしている。

以上、図２、図３を用いて現像剤供給部の構成について説明したが、このような現像剤供給により、液体現像剤を濃度調整して再利用を図ることが可能となる。特に、本実施形態では、回収液貯留部３１２Ｙから供給現像剤貯留部７１１Ｙに回収液を搬送する際、超音波振動子７９Ｙを利用した振動付与を行うことで、凝集物を含んだ回収液を分散させることが可能となっている。

図４は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の制御構成を示す図である。本実施形態では、制御部１００の制御により、（１）供給現像剤貯留部７１１Ｙの液体現像剤の濃度・液量調整、（２）分散容器７８Ｙ内に配設された液位センサー７６Ｙによる液体現像剤の凝集度判定、（３）液体現像剤の分散処理が実行される。

（１）液体現像剤の濃度・液量調整は、供給現像剤貯留部７１１Ｙに配設された濃度センサー７３Ｙが出力する検出濃度信号、液位センサー７４Ｙが出力する検出液量信号を入力として実行される。これらの信号に基づいて、高濃度現像剤の供給量を制御するポンプ７３５Ｙ、キャリア液の供給量を制御するポンプ７３４Ｙを駆動することで、供給現像剤貯留部７１１Ｙ内に貯留する液体現像剤の濃度、液量を一定に保つことが可能となる。

（２）液体現像剤の凝集度判定は、分散容器７８Ｙ内に配設された液位センサー７６Ｙが出力する検出液位信号を入力として実行される。現像ローラークリーニングブレード２１Ｙなどで回収された液体現像剤は、非画像部では感光体の帯電バイアスと現像バイアスの差による逆コントラスト電位によって、または、トナー帯電器２２Ｙによるバイアス印加によってトナー凝集が発生する。その凝集度は、印刷画占率やトナー帯電器２２Ｙの印加バイアスなど各種条件によって変動する。

凝集したトナーは、現像ローラークリーニングブレード２１Ｙで掻き取られるが、高粘度のために一部はブレード上に堆積する。堆積したトナーは不定期に回収液貯留部３１２Ｙに落下して回収オーガ３７Ｙにより搬送される。凝集トナーは、粘性が高められた状態となっているため、回収オーガ３７Ｙによる搬送速度が低下し、一時的に分散容器７８Ｙへの回収量が低下することとなる。これにより、分散容器３７Ｙにおいて現像剤の液面高さ、すなわち、液位が変動する。本実施形態では、この液位の変動を利用して液体現像剤の凝集度を判定することとしている。具体的には、液位の変動が大きくなった場合には、凝集度が高くなったと判定することとしている。

本実施形態では、回収オーガ３７Ｙによる単位時間当たりの搬送量を２ｇ／ｓｅｃとし、分散容器７８Ｙから供給現像剤貯留部７１１Ｙへの単位時間当たりの搬送量も２ｇ／ｓｅｃとしている。凝集度が低い場合には、回収オーガ３７Ｙによる回収量は、略一定であって、分散容器７８Ｙの液位変動量も、略０ｍｍと液位は安定状態となっている（図５−Ａ領域）。

凝集度が高くなると液体現像剤の粘度が高くなることで、回収オーガ３７Ｙによる現像剤の搬送速度が低減し、それに伴って分散容器７８Ｙへの搬送量が低減し、分散容器７８Ｙの液位が下がる（図５−Ｂ領域）。本実施形態では、分散容器７８Ｙ内の液位が定常状
態から所定の割合低減したことで、凝集度が高くなったことを判定している。

凝集判定基準は、単位時間（３０ｓｅｃ）あたりの回収オーガ３７Ｙによる現像剤回収量が、定常状態（凝集が少ない場合：２ｇ／ｓｅｃ）に対して２０％以上減少した場合、つまり分散容器７８Ｙの現像剤量が０．４ｇ／ｓｅｃ以上減少した場合に、凝集が増加したと判定する。これは下記の（１）式により、分散容器７８Ｙの液位センサー７６Ｙでの液位変動量に換算できる。

ｙ＝−ｍ＊３０／ρ／Ａ１ ・・・（１）
ただし、
ｙ：液位変動量 [ｍｍ]
ｍ：分散容器の現像剤減少量 [ｇ／ｓｅｃ]
Ａ１：分散容器の断面積 [ｍｍ²]
ρ；現像剤密度 [ｇ／ｍｍ³]
本実施形態では、ｍ＝０．４、ρ＝１＊１０^-3、Ａ１＝２０００としており、凝集判定基準となる液位変動量ｙ＝−６[ｍｍ]となる。これより、分散容器７８Ｙの液位センサー７６Ｙでの検出値が、単位時間（３０ｓｅｃ）あたり、６ｍｍ以上減少した場合に凝集が増加したと判定する。

凝集度が高くなった後、一定時間経過することで、溜まっていた現像剤がまとまって搬送されるため液位は上昇する（図５−Ｃ領域）。このような液位の上昇を検出することで、凝集度が元の状態に戻った、即ち、凝集度が低下したと判定することとしている。

（３）凝集度が変化した場合は、適宜箇所に配設された各種分散手段により液体現像剤の分散処理を制御する。本実施形態では、分散容器７８Ｙに配設された超音波振動子７６Ｙの稼働率を制御することで、分散機能を高めることとしている。なお、分散手段は超音波振動子７６Ｙに限らず、攪拌翼７５Ｙを制御するなど適宜形態を採用することが可能であるとともに、複数の分散手段を組み合わせて制御することとしても構わない。

図６は、本発明の実施形態に係る超音波振動子７９Ｙの稼働率について説明するための図である。図６（ａ）は、超音波振動子７９Ｙの発振周期であって、０．６秒間の発振期間と、０．４秒間の発振停止期間を交互に設けることで６０パーセントの稼働率を実現している。これに対し、図６（ｂ）は、０．８秒間の発振期間と、０．２秒間の発振停止期間を交互に設けることで８０パーセントの稼働率を実現している。その他の稼働率についても発振期間と発振停止期間を適宜調整することで、任意のものに調整することが可能である。

このように本実施形態では、超音波振動子７９Ｙの稼働率を制御することで、回収液に付与する振動のパワーを制御することとしているが、振動のパワー制御は付与する振動の振幅値、超音波周波数を変更するなど各種形態を採用することができる。

図７は、本発明の実施形態に係る画像制御装置の制御の様子（タイムチャート）を示した図である。トナー凝集が低いと判定された場合は、超音波振動子７９Ｙの稼働率は６０％に設定される。一方、トナー凝集が高いと判定された場合には、超音波振動子７９Ｙの稼働率を８０パーセントに引き上げられる。

タイムチャート上、時刻Ａにてトナー凝集が高くなったと判定された場合、稼働率を８０％に変更する。実際には、制御の都合上、発振期間・発振停止期間には稼働率を変更することが出来ないため、次の発振停止期間である時刻Ａ’から稼働率が変更される。一方、時刻Ｂにてトナー凝集が低くなったと判定された場合、稼働率を６０％に変更する。こ
の場合も次の発振停止期間である時刻Ｂ’から稼働率が変更される。

以上、本実施形態によれば、分散容器７８Ｙに液位センサー７６Ｙを配設するという簡易な構成にて、回収液の凝集度を判定することが可能となる。また、判定した凝集度に基づいて、超音波振動子７９Ｙや攪拌部材７７Ｙといった分散手段を制御することで、凝集度に応じた分散処理を実行することが可能となり、凝集を効果的に解消するとともに、過度の分散による液体現像剤の温度上昇を招くこともなく、高品質な画像を提供することが可能となる。また、分散手段での消費電力も抑えることが可能となる。

では、次に画像形成装置の制御に関する第２の実施形態について図８〜図１１を用いて説明する。図８は、本発明の第２の実施形態に係る画像形成部、現像部、現像剤供給部の主要構成を示す断面図であり、図９は、本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置の制御構成を示す図であり、図１０は、本発明の第２の実施形態に係る液位変動の様子（非凝集時）を示す図であり、図１１は、本発明の他の実施形態に係る液位変動の様子（凝集時）を示す図である。

では、次に画像形成装置の制御に関する第２の実施形態について図８〜図１１を用いて説明する。図８は、第２の実施形態に係る画像形成部、現像部、現像剤供給部の主要構成を示す断面図であり、図９は、第２の実施形態に係る画像形成装置の制御構成を示す図であり、図１０は、第２の実施形態に係る液位変動の様子（低凝集時）を示す図であり、図１１は、第２の実施形態に係る液位変動の様子（高凝集時）を示す図である。

図８に示されるように、本実施形態では、回収液貯留部３１２Ｙに回収された回収液を搬送経路７２１Ｙを介して供給用現像剤貯留部７１１Ｙに回収している点、並びに、分散手段として攪拌手段７７Ｙのみを用いている点で異なった構成となっている。回収オーガ３７Ｙで回収された回収液は、搬送経路７２１Ｙを介し、自重にて濃度調整タンク７１Ｙ内の供給現像剤貯留部７１１Ｙに回収される。なお、本実施形態では、供給現像剤貯留部７１１Ｙが、本発明でいう貯留槽に相当している。

図９は、第２の実施形態に係る画像形成装置の制御構成を示す図である。本実施形態では、制御部１００の制御により、第１の実施形態と同様、（１）供給現像剤貯留部７１１Ｙの液体現像剤の濃度・液量調整、（２）分散容器７８Ｙ内に配設された液位センサー７６Ｙによる液体現像剤の凝集度判定、（３）液体現像剤の分散処理、の３つの処理が実行されることとなるが、本実施形態では液体現像剤（キャリア液、高濃度現像剤）の供給を行いつつ、凝集度の判定が行われるため、（１）と（２）の処理は同時に実行されることとなる。

図９の構成では、供給現像剤貯留部７１１Ｙの液位センサー７４Ｙによって液位変動を検知する。供給現像剤貯留部７１１Ｙでは、搬送経路７２３Ｙを介して現像部３０Ｙへ液体現像剤を供給しており、このうち現像工程にて消費される液体現像剤分をキャリア液または高濃度現像剤を供給することで、液体現像剤の濃度・液量調整処理が行われる。

図１０は、凝集度が低い場合、すなわち、凝集による液位変動がほとんど無い場合の液位変動の様子を示した図である。供給現像剤貯留部７１１Ｙの濃度および液位制御は、目標液位：ｈ₀[ｍｍ]、現在液位：ｈ[ｍｍ]とすると、ｈ＜ｈ₀では、ｈが１ｍｍ低下するごとにｈ₀まで、濃度センサー７３Ｙが出力する検出濃度信号に応じてキャリア液または高
濃度現像剤を供給し、濃度および液量の調整を行う。ｈ＞ｈ₀では目標液位ｈ₀になるまで供給を停止する。

本実施形態では、供給による現像剤増加量：０．５ｇ／ｓｅｃ、消費による現像剤低下
量：０．０５ｇ／ｓｅｃ、現像剤貯留部の断面積（Ａ２）を４０００ｍｍ²としており、
この場合、供給による液位上昇量は、０．１２５ｍｍ／ｓｅｃ、消費による液位低下量は、０．０１２５ｍｍ／ｓｅｃとなる。

現像部３０Ｙでの消費による液位低下１ｍｍに相当する時間は、１／０．０１２５＝８０ｓｅｃである（図１０−Ａ領域）。また、供給による液位上昇１ｍｍに相当する時間は、１／（０．１２５−０．０１２５）＝８．９ｓｅｃとなっている（図１０−Ｂ領域）。このように、液位低下量が０．０１２５ｍｍ／ｓｅｃである場合は、液位低下の要因は現像部３０Ｙでの消費による純減のみであり、凝集は少ないと判定する。

図１１は、凝集度が高くなった場合を含む液位変動の様子を示した図である。トナー凝集増加によって液体現像剤の回収量が一時的に減少することによる液位低下、そして、溜まっていた液体現像剤がまとまって搬送されることによる液位上昇が生じる。

本実施形態では、液位の減少率に基づいて凝集度を判定することとしており、Ａ〜Ｅで示す各領域を以下のように判定している。
１．消費による液位低下（図１１−Ａ、Ｄ領域）
２．消費による液位低下＋凝集度の高い回収液による液位低下（図１１−Ｂ領域）
３．溜まっていた現像剤がまとまって搬送されることによる液位上昇（図１１−Ｃ領域）４．供給による液位上昇（図１１−Ｅ領域）
以下に定量的な凝集度判定を説明する。

本実施形態では、液位低下の要因が、消費による純減だけでなく、回収液の減少が生じたと判定された場合、回収液の凝集度が高くなったと判定する。具体的には、液位低下量が、前述の消費による液位低下量０．０１２５ｍｍ／ｓｅｃよりも所定値以上となった場合、回収液の凝集度が高くなったと判定する。本実施形態では、判定のための所定値を０．１ｍｍ／ｓｅｃとしており、液位低下量が０．０１２５＋０．１＝０．１１２５［ｍｍ／ｓｅｃ］となった場合には、凝集が増加したと判定する。

なお、業種が増加したと判定した場合は、仮に液位がｈ₀−１[ｍｍ]以下であったとし
ても高濃度現像剤やキャリア液の供給は停止しておく（図１１−Ｂ、Ｃ領域）。溜まっていた現像剤が搬送されて液位が回復した後、再び供給が必要かどうかの判定を行い、液位がｈ₀−１[ｍｍ]より下がった場合に供給を再開する（図１１−Ｅ領域）。

凝集の増加が判定された場合は、供給現像剤貯留部７１１Ｙに備えられた攪拌部材７７Ｙの回転速度を上げて分散性を向上させる。供給現像剤貯留部７１１に超音波振動子を配設し、第１の実施形態と同様、稼働率を増加させることとしてもよい。

以上、本実施形態によれば、供給現像剤貯留部７１１Ｙに液位センサー７４Ｙを配設するという簡易な構成にて、回収液の凝集度を判定することが可能となる。特に、本実施形態では、凝集度判定のための液位センサー７４Ｙを、液体現像剤供給のための液量検出と兼用することが可能となり、部品点数を削減することも可能となる。

さらに、判定した凝集度に基づいて、攪拌部材７７Ｙなどの分散手段を制御することで、凝集度に応じた分散処理を実行することが可能となり、凝集を効果的に解消するとともに、過度の分散による液体現像剤の温度上昇を招くこともなく、高品質な画像を提供することが可能となる。また、分散手段での消費電力も抑えることが可能となる。

このように本発明によれば、貯留槽内に液位検出部材を設けるという簡易な構成で、液体現像剤の凝集度を判定することが可能となる。本明細書では、貯留槽として、分散容器
７８Ｙ内の液体現像剤を貯留する部分、そして、供給現像剤貯留部７１１Ｙを実施例にとって説明したが、液体現像剤の凝集度の判定が必要となる箇所であれば、貯留槽はこれらに限ったものではなく適宜箇所にて判定してもよい。さらに、判定した凝集度に基づいて分散手段を制御する構成を採用することで、凝集度に応じた適切な分散処理を行うことも可能となり、凝集の少ない液体現像剤で画像形成することで高品質な画像を提供することが可能となる。

なお、本明細書においては、種々の実施の形態について説明したが、それぞれの実施の形態の構成を適宜組み合わせて構成された実施形態も本発明の範疇となるものである。

１０Ｙ（以下、符号にＹの付されているものは、Ｍ、Ｃ、Ｋ各色についても同様）…感光体（潜像担持体）、１１Ｙ…第１コロナ帯電器、１１Ｙ’…第２コロナ帯電器、１２Ｙ…露光ユニット、１３Ｙ…第１スクイーズローラー、１３Ｙ’…第２スクイーズローラー、１４Ｙ…第１スクイーズローラークリーニングブレード、１４Ｙ’…第２スクイーズローラークリーニングブレード、１８Ｙ…感光体クリーニングブレード、２０Ｙ…現像ローラー（現像剤担持体）、２１Ｙ…現像ローラークリーニングブレード、２２Ｙ…トナー帯電器（バイアス印加部）、３０Ｙ…現像部（現像装置）、３１Ｙ…現像剤容器、３１１Ｙ…現像剤貯留部、３１２Ｙ…回収液貯留部、３１３Ｙ…仕切板、３２Ｙ…中間ローラー、３３Ｙ…アニロクスローラー、３４Ｙ…中間ローラークリーニングブレード、３５Ｙ…規制部材、３６Ｙ…攪拌オーガ、３７Ｙ…回収オーガ、４０…転写ベルト、４１…駆動ローラー、４２…テンションローラー、５０Ｙ…１次転写部、５１Ｙ…１次転写バックアップローラー、６０…２次転写ユニット、６１…２次転写ローラー、６２…２次転写ローラークリーニングブレード、６３…２次転写ユニット回収貯留部、１０１、１０１’…ゲートローラー、１０２…転写材ガイド、７１Ｙ…濃度調整タンク、７１１Ｙ…供給現像剤貯留部、７３Ｙ…濃度センサー、７４Ｙ…液位センサー、７２１Ｙ〜７２５Ｙ…移送経路、７３２Ｙ〜７３５Ｙ…ポンプ、７４Ｙ…液位センサー、７６Ｙ…液位センサー、７７Ｙ…攪拌部材、７８Ｙ…分散容器、７９Ｙ…超音波振動子、８０Ｙ…高濃度現像剤タンク、８１Ｙ…キャリア液タンク１００…制御部

Claims (8)

1. トナー及びキャリア液を含む液体現像剤を搬送する搬送部と、
   前記搬送部で搬送された液体現像剤を貯留する貯留槽、及び前記貯留槽に貯留された液体現像剤の液位を検知する液位検出部材を有する貯留部と、
   前記液位検知部材で検知された液体現像剤の液位に基づいて前記貯留槽に貯留される液体現像剤の液位の変動を算出するとともに、算出された液位の変動に基づいて前記貯留槽に貯留された液体現像剤の凝集度を判定する判定部と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 液体現像剤を貯留する液体現像剤貯留部、前記液体現像剤貯留部に貯留された液体現像剤を供給する供給部材、及び前記供給部材により供給された液体現像剤を担持する現像剤担持体、及び前記現像剤担持体をクリーニングして液体現像剤を回収するクリーニング部材を有する現像部を有し、
   前記搬送部は、前記クリーニング部材で回収された液体現像剤を搬送する請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記貯留部は、前記貯留槽に配設されて駆動する分散手段を有し、
   前記判定部で判定された前記凝集度に応じて、前記分散手段を駆動させる制御部を有する請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御部は、前記判定部で判定された前記貯留槽に貯留された液体現像剤が第１の凝集度である場合、前記分散手段を第１の出力で駆動させ、
   前記測定部で判定された前記貯留槽に貯留された液体現像剤が前記第１の凝集度よりも高い第２の凝集度である場合、前記分散手段を前記第１の出力よりも大きい第２の出力で駆動させる請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記分散手段は、超音波振動子である請求項３または請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記分散手段は、攪拌部材である請求項３または請求項４に記載の画像形成装置。
7. 前記液体現像剤貯留部に貯留される液体現像剤のトナー濃度よりも高いトナー濃度の液体現像剤を貯留し、前記貯留槽へ供給するにトナー貯留部と、
   前記キャリア液を貯留し、前記貯留槽に前記キャリア液を供給するするキャリア液貯留部と、
   前記貯留槽に配設されて前記貯留槽に貯留された液体現像剤のトナー濃度を検知する濃度検知部材を有し、
   前記制御部は、前記液位検知部材で検知された前記貯留槽に貯留された液体現像剤の液位と、前記濃度検知部材で検知された液体現像剤のトナー濃度に基づいて、前記トナー貯留部から前記貯留槽への前記液体現像剤貯留部に貯留される液体現像剤のトナー濃度よりも高いトナー濃度の液体現像剤の供給、もしくは、前記キャリア液貯留部から前記貯留槽への前記キャリア液の供給を制御する請求項１から請求項６の何れか１項に記載の画像形成装置。
8. トナー及びキャリア液を含む液体現像剤を貯留槽に搬送し、
   前記液体現像剤が搬送された前記貯留槽に、貯留された液体現像剤の液位を検知し、
   検知された液体現像剤の液位に基づいて、前記貯留槽に貯留された液体現像剤の液位の変動を算出し、算出された液体現像剤の液位の変動により、前記貯留槽に貯留された液体現像剤の凝集度を判定することを特徴とする液体現像剤の凝集度判定方法。

Images