JP2011242694A - 濃度検出装置およびそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液位検出手段を用いることなく液体現像剤のオーバーフローを防止することが可能な濃度検出装置、およびそれを備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】濃度検出装置３０は、固形分を含む液体現像剤ＬＤを貯留する貯留容器３１であって、液体現像剤ＬＤを注入するための注入口４３，４４と、液体現像剤ＬＤを排出するための排出口４５，４６とを有する貯留容器３１と、固形分の濃度を検出する濃度検出手段とを含み、排出口４５，４６は、注入口４３，４４よりも上方に設けられており、排出口４５，４６が液体現像剤ＬＤを排出することが可能な排出流量は、注入口４３，４４が液体現像剤ＬＤを注入することが可能な注入流量よりも大きく設定されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、液体現像剤の固形分の濃度を検出する濃度検出装置、およびそれを備えた画像形成装置に関する。

画像形成装置として、キャリア液となる誘電性液体中に固形分としてのトナーを分散させた液体現像剤を用いてトナー像を形成する湿式のものが知られている。湿式画像形成装置は、トナー像が形成される感光体ドラム、液体現像剤を感光体ドラムに供給して該感光体ドラム上にトナー像を形成する現像装置、感光体ドラム上のトナー像を用紙上に転写する転写部、用紙上のトナー像を該用紙上に定着させる定着部等を含む。

用紙上に良好なトナー像を形成するためには、現像装置が液体現像剤を感光体ドラムに供給する前に該液体現像剤のトナー濃度を適正に調整する必要がある。そのため、トナー濃度が適正に調整されたか否かを判別する目的で液体現像剤のトナー濃度を検出する装置が用いられている（特許文献１〜４）。

特許文献１の濃度検出装置は、液体現像剤の光吸収率を利用するものであって、現像装置の液体現像剤貯留容器内で対向配置された投光素子および受光素子を有し、投光素子から液体現像剤中を通って受光素子に達する透過光に基づいて液体現像剤のトナー濃度を検出する。

特許文献２の濃度検出装置は、超音波を利用するものであって、超音波センサと、液体現像剤容器内に配置された超音波反射板とを有する。超音波センサから送信された超音波パルス信号は、液体現像剤中を通って超音波反射板によって反射され、受信超音波パルス信号として超音波センサによって受信される。そして、受信超音波パルス信号に基づいて液体現像剤のトナー濃度が検出される。

特許文献３の濃度検出装置は、液体現像剤の導電率を利用するものであって、液体現像剤中に浸された一対の対向電極からなるトナー濃度センサを有し、対向電極間で検出した液体現像剤の抵抗分すなわち導電率に基づいて液体現像剤のトナー濃度を検出する。

特許文献４の濃度検出装置は、液体現像剤の比重を利用するものであって、濃度比較用の液体現像剤を封入した比較用容器を、測定する液体現像剤中に浸漬し、比重差により生ずる浮力による比較用容器の位置変化に基づいて液体現像剤のトナー濃度を検出する。

特開２００５−３１５９４８号公報 特開２００２−２９６２５５号公報 特開平０１−１７９０６４号公報 特開２００７−３１０１２２号公報

しかしながら、特許文献１〜４では、光吸収率、超音波、導電率や比重を利用してトナー濃度を検出しているものの、トナー濃度が測定される液体現像剤を貯留する貯留容器に、液体現像剤の液位を検出するための液位検出手段を設置する必要がある。これは、液体現像剤が貯留容器からオーバーフローすることを防止するためであるが、液位検出手段を用いる分、濃度検出装置のコストが上昇してしまう。

そこで、本発明は、上記事情に鑑み、液位検出手段を用いることなく液体現像剤のオーバーフローを防止することが可能な濃度検出装置、およびそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る濃度検出装置は、固形分を含む液体現像剤を貯留する貯留容器であって、前記液体現像剤を注入するための注入口と、前記液体現像剤を排出するための排出口とを有する貯留容器と、前記固形分の濃度を検出する濃度検出手段とを含み、前記排出口は、前記注入口よりも上方に設けられており、前記排出口が前記液体現像剤を排出することが可能な排出流量は、前記注入口が前記液体現像剤を注入することが可能な注入流量よりも大きく設定されている。

本発明に係る濃度検出装置によれば、排出口は注入口よりも上方に設けられ、かつ排出流量は注入流量よりも大きく設定されているので、貯留容器内における液体現像剤の液位は排出口と同一の高さ位置となる。これにより、液体現像剤がオーバーフローすることを防止できる。その結果、液体現像剤の液位を検出するための液位検出手段を設ける必要がない。

本発明の好ましい実施形態では、前記注入口および前記排出口は断面円形の開口部であり、前記排出口の内径は前記注入口の内径よりも大きく設定されている。

この構成によれば、排出流量を注入流量よりも大きく設定することが容易である。

本発明の他の好ましい実施形態では、前記貯留容器は、前記液体現像剤を前記注入口から前記排出口に向けて時間的に連続して流動させることが可能に構成されている。

本発明に係る濃度検出装置では、上述のように液体現像剤の液位は排出口と同一の高さ位置なので、液体現像剤を注入口から排出口に向けて時間的に連続して流動させた場合であっても液体現像剤がオーバーフローしない。これにより、濃度検出手段は、固形分濃度の経時的変化を検出することができる。

本発明のさらに他の好ましい実施形態では、前記濃度検出手段は、前記液体現像剤の液面から突出しない程度に前記液体現像剤中に没入させた錘、前記錘に接続された起歪体と、前記起歪体に設置された歪みゲージとを有するロードセル、および前記歪みゲージからの出力に基づき前記固形分の濃度を求める濃度算出部を含み、前記注入口は前記錘よりも低い位置に設けられており、前記排出口は前記錘よりも高い位置に設けられている。

この構成によれば、注入口は錘よりも低い位置に設けられていると共に、排出口は錘よりも高い位置に設けられているので、錘を液体現像剤中に確実に水没させることができる。そのため、濃度検出手段は、錘に作用する浮力を正確に得ることができる。したがって、錘によって起歪体に作用する力は、錘に作用する重力から錘に作用する浮力を減算することで求めることができることから、濃度検出手段は固形分濃度を精度良く検出することができる。

本発明に係る画像形成装置は、トナー像が形成される像担持体と、固形分としてのトナーを含有する液体現像剤を前記像担持体に供給して前記トナー像を形成する現像装置と、前記トナーの濃度が所定の濃度となるように液体現像剤を調整する現像剤調整部と、前記現像剤調整部が調整した前記液体現像剤の前記トナーの濃度を検出する濃度検出装置と、前記現像装置で用いられる現像剤よりもトナー濃度が高い現像剤を前記現像剤調整部へ供給する第１供給系統と、前記キャリア液を前記現像剤調整部へ供給する第２供給系統と、前記現像剤調整部で調整された前記液体現像剤を前記現像装置へ供給する第３供給系統と、前記現像装置に供給された前記液体現像剤であって、該現像装置において消費されなかった液体現像剤を回収して前記現像剤調整部へ供給する回収系統とを含み、前記濃度検出装置として、上記構成の濃度検出装置が用いられている。

本発明に係る濃度検出装置およびそれを備えた画像形成装置によれば、液位検出手段を用いることなく液体現像剤のオーバーフローを防止することが可能である。

本実施形態に係る濃度検出装置の構成を模式的に示す図である。 濃度検出装置の貯留容器およびロードセルを示す図であり、（ａ）は貯留容器およびロードセルの上面図であり、（ｂ）は貯留容器の側面図であり、（ｃ）は、（ｂ）とは反対側から見た貯留容器の側面図であり、（ｄ）は貯留容器およびロードセルの縦断面図である。 液体現像剤のトナー濃度と液体現像剤の比重との関係を示す図である。 液体現像剤のトナー濃度と増幅電圧値との関係を示すために予め作成された検量線を示す図である。 貯留容器を上方から見た場合における、第１注入口および第２注入口と第１排出口および第２排出口との間の位置関係を模式的に示す図である。 貯留容器の縦断面図であり、第１注入口および第２注入口と第１排出口および第２排出口との間の位置関係を示す。 本発明の実施形態に係るカラープリンタの全体概略断面図である。 液体現像剤循環装置の部分を除いた、カラープリンタの概略断面図である。 液体現像剤循環装置の構成図である。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態につき詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る濃度検出装置３０の構成を模式的に示す図である。濃度検出装置３０は、液体現像剤を用いる湿式の画像形成装置に適用され、キャリア液となる誘電性液体中に固形分としてのトナーを分散させた液体現像剤においてトナーの濃度を検出するための装置である。より具体的には、濃度検出装置３０は、後述する現像装置１４に供給する液体現像剤ＬＤを調整する現像剤調整部２７に適用されるものであって、現像剤調整部２７が調整したトナー濃度が所定の濃度値か否かを判別するために用いられる。濃度検出装置３０は、貯留容器３１、錘３２、ロードセル３３、および濃度算出部３４を含む。

図２は、濃度検出装置３０の貯留容器３１およびロードセル３３を示す図であり、（ａ）は貯留容器３１およびロードセル３３の上面図であり、（ｂ）は貯留容器３１の側面図であり、（ｃ）は、（ｂ）とは反対側から見た貯留容器３１の側面図であり、（ｄ）は貯留容器３１およびロードセル３３の縦断面図である。貯留容器３１は、図２に示すように、上方に開口した円筒状の容器であって、液体現像剤ＬＤが貯留される。貯留容器３１の開口は蓋部材３８によって閉塞される。貯留容器３１は、その容量を規定する内側壁面３１ａを有する。内側壁面３１ａは、内周面３１ｂと内底面３１ｃとからなる。貯留容器３１は、湿式画像形成装置内の適所に設置された保持部材３７によって保持されている。

また、貯留容器３１は、その下部に設けられた断面円形の開口部である２つの第１注入口４３および第２注入口４４と、第１注入口４３および第２注入口４４よりも上方に設けられた断面円形の開口部である２つの第１排出口４６および第２排出口４５とを有する。液体現像剤ＬＤは、第１注入口４３および第２注入口４４から貯留容器３１内に導入され、第１排出口４６および第２排出口４５から排出される。

第１注入口４３および第２注入口４４のそれぞれには、液体現像剤ＬＤを貯留容器３１内に導入するための導入チューブ２３（図１）が接続されている。導入チューブ２３には、チューブポンプである導入ポンプＰＡが配設されている。一方、第１排出口４６および第２排出口４５のそれぞれには、液体現像剤ＬＤを貯留容器３１から排出するための排出チューブ２４（図１）が接続されている。排出チューブ２４には、チューブポンプである排出ポンプＰＢが配設されている。導入チューブ２３および排出チューブ２４は現像剤調整部２７に接続されている。

したがって、導入ポンプＰＡが駆動されると、現像剤調整部２７に貯留されている液体現像剤ＬＤは導入チューブ２３を通り、第１注入口４３および第２注入口４４を介して貯留容器３１内に流入する。また、排出ポンプＰＢが駆動されると、貯留容器３１内の液体現像剤ＬＤは、第１排出口４６および第２排出口４５から排出チューブ２４に排出され、現像剤調整部２７に戻る。本実施形態では、貯留容器３１と現像剤調整部２７との間で液体現像剤ＬＤが時間的に連続して流れるように構成されている。なお、第１排出口４６および第２排出口４５と現像剤調整部２７の接続によっては、排出チューブ２４と排出ポンプＰＢを省略してもよい。

現像剤調整部２７は、攪拌プロペラからなる攪拌器２７ａを有し、攪拌器２７ａによって貯留している液体現像剤ＬＤのトナーとキャリア液とを均一に混合する。また、現像剤調整部２７は、キャリア液Ｃを貯留するキャリアタンク２９に接続されていると共に、後述する現像装置１４で用いられる液体現像剤ＬＤよりもトナー濃度が高い液体現像剤Ｔを貯留するトナータンク２８に接続されている。

ロードセル３３は、図２に示すように、起歪体３５と、起歪体３５に設置された歪みゲージ３６とを有する。起歪体３５は、その形状は特に限定されないが、本実施形態では、細長のブロック状に成形された形状を有し、貯留容器３１の上方で延びている。起歪体３５は、その基端部において、貯留容器３１の上部に固定された支持ブロック３９によって支持されている。したがって、起歪体３５の先端部は、蓋部材３８を介して貯留容器３１内の液体現像剤ＬＤの上方に位置している。起歪体３５は、例えばアルミ合金からなる。

歪みゲージ３６は、図２では起歪体３５の上面に設置されているが、その設置位置は、図２に示す部位に限定されず、後述する錘３２によって起歪体３５において歪みが最も大きく発生する部位に設定される。歪みゲージ３６は、例えば、伸縮によって抵抗値が変化する抵抗体と、その抵抗値変化を電圧に変換するホイートストンブリッジ回路とを含むものであって、起歪体３５の歪みに起因して変動する電気抵抗値を電圧値として出力するものである。

錘３２は、例えばＳＵＳからなる球形のものである。錘３２は、蓋部材３８に形成された貫通孔を通る金属ワイヤ４７によって起歪体３５の先端部に接続され、貯留容器３１内に収容されている。錘３２の重さは、錘３２が貯留容器３１内に流入した液体現像剤ＬＤの液面から突出しない程度に没入するように設定されている。また、錘３２は、貯留容器３１を上方から見た場合に貯留容器３１内で略中央位置を占めるように配置されていると共に、貯留容器３１の内周面３１ｂおよび内底面３１ｃに接触しないように配置されている。なお、錘３２の材料は、錘３２が液体現像剤ＬＤ中に没入するために十分な程度の密度差を有する材料であればよく、コストを考慮して適宜選択される。また、錘３２と起歪体３５の先端部とを接続する部材は、必ずしも金属ワイヤ４７を用いる必要はなく、液体現像剤ＬＤによって錘３２に作用する浮力に影響を与えない部材であればよい。

濃度算出部３４は、増幅回路５３と、安定化電源回路５４と、Ａ／Ｄコンバータ５５と、濃度算出回路５６とを含む。なお、本実施形態では、濃度算出部３４、ロードセル３３および錘３２が濃度検出手段を構成する。

増幅回路５３は、ロードセル３３の歪みゲージ３６に接続され、歪みゲージ３６が出力した電圧値を増幅する。電圧値の増幅倍数は適宜設定される。増幅回路５３は、起歪体３５に作用する風袋重量、つまり貯留容器３１内に液体現像剤ＬＤが無い状態で錘３２によって起歪体３５に作用する力をキャンセルすることができる。なお、増幅回路５３は、後述するＡ／Ｄコンバータ５５および濃度算出回路５６とは電気回路的に分離されている。

安定化電源回路５４は、増幅回路５３の出力電圧が常に一定の値になるように制御する直流電源回路である。

Ａ／Ｄコンバータ５５は、増幅回路５３から増幅出力された電圧値をデジタル信号値に変換する。

濃度算出回路５６は、デジタル信号値に基づいて液体現像剤ＬＤのトナー濃度を求める。具体的には、濃度算出回路５６は、液体現像剤ＬＤの比重が図３に示すように液体現像剤ＬＤのトナー濃度に応じて変動し、液体現像剤ＬＤによって錘３２に作用する浮力が液体現像剤ＬＤの比重に応じて変動する特性を利用する。そして、錘３２によって起歪体３５に作用する力Ｆは、アルキメデスの原理に基づき、
Ｆ＝Ｍｇ−ρＶｇ
の式によって求めることができる（Ｍは錘３２の質量、ｇは重力加速度、ρは液体現像剤ＬＤの比重、Ｖは錘３２の体積）。

すなわち、錘３２によって起歪体３５に作用する力Ｆは、錘３２に作用する重力から錘３２に作用する浮力を減算することで求められる。そこで、本実施形態では、力Ｆ、つまり増幅電圧値に対応するデジタル信号値と、液体現像剤ＬＤのトナー濃度との関係を示す検量線を予め作成し、その検量線をＲＯＭ等の記憶部５７に記憶させ、記憶部５７を濃度算出回路５６に接続させている。検量線は図４に示すものである。したがって、濃度算出回路５６は、実際に得たデジタル信号値（増幅電圧値）を検量線に照合することで、トナー濃度を求めることができる。

なお、図４の検量線に示すように、液体現像剤ＬＤによって錘３２に作用する浮力が大きくなり、起歪体３５に作用する力Ｆが小さくなると、歪みゲージ３６が出力する電圧値は小さくなる。一方、浮力が小さくなり、力Ｆが大きくなると、電圧値は大きくなる。トナー濃度は、電圧値が小さくなるにつれて高くなる。

濃度検出装置３０は、貯留容器３１中に配置され、液体現像剤ＬＤの温度を検出する温度センサＴＳ（図１）をさらに備えることができる。これは、液体現像剤ＬＤの比重が同一のトナー濃度条件下であっても液体現像剤ＬＤの温度によって変動するためである。液体現像剤ＬＤの比重は、温度が高くなるにつれて大きくなる。そのため、トナー濃度が変動しなくても温度が変動すると、錘３２に作用する浮力、ひいては錘３２によって起歪体３５に作用する力Ｆも変動する。したがって、液体現像剤ＬＤの温度が変動している場合、ロードセル３３が出力する電圧値をそのまま用いたのでは精度良くトナー濃度を検出することができない。

そこで、本実施形態では、温度と比重との関係に基づき温度補正値を予め作成し、その温度補正値を含む温度補正テーブルを温度補正部５８に記憶させている。濃度算出回路５６は、温度センサＴＳおよび温度補正部５８に接続されている。これにより、濃度算出回路５６は、温度センサＴＳが検出した温度に基づく所定の温度補正値で増幅電圧値を補正することにより、トナー濃度を精度良く検出することができる。

濃度算出部３４が求めたトナー濃度は、現像剤調整部２７の図略の制御部に伝送される。前記制御部は、濃度算出部３４が求めたトナー濃度が所定の濃度値よりも高いと判定した場合、キャリアタンク２９からキャリア液Ｃが現像剤調整部２７に供給されるように制御する。一方、前記制御部は、濃度算出部３４が求めたトナー濃度が所定の濃度値よりも低いと判定した場合、トナータンク２８からトナー濃度の高い液体現像剤Ｔが現像剤調整部２７に供給されるように制御する。液体現像剤は貯留容器３１に常時供給されているので、前記制御部は、経時的に変化し得るトナー濃度の変化を濃度算出部３４によって知ることができ、液体現像剤ＬＤのトナー濃度が所定の濃度値に達するまでキャリア液Ｃまたはトナー濃度の高い液体現像剤Ｔの供給の制御を行う。

以上、本実施形態に係る濃度検出装置の基本的な構成要素について説明したが、貯留容器について、図５および図６を参照しながら以下にさらに詳述する。図５は、貯留容器３１を上方から見た場合における、第１注入口４３および第２注入口４４と第１排出口４６および第２排出口４５との間の位置関係を模式的に示す図である。図６は、貯留容器３１の縦断面図であり、第１注入口４３および第２注入口４４と第１排出口４６および第２排出口４５との間の位置関係を示す。

図６に示すように、第１注入口４３および第２注入口４４は、水平面において錘３２と同一線上に位置しないように設けられている。この構成によれば、第１注入口４３および第２注入口４４から貯留容器３１内に流入した液体現像剤ＬＤの流れは、矢印Ｆで示すように、錘３２に直接衝突しないので、液体現像剤流れが、錘３２に作用する浮力、ひいては錘３２によって起歪体３５に作用する力に影響を及ぼすことを避けることができる。

また、図６に示すように、第１注入口４３および第２注入口４４は、錘３２よりも低い位置に設けられており、一方、第１排出口４６および第２排出口４５は、錘３２よりも高い位置に設けられている。この構成によれば、錘３２を液体現像剤ＬＤ中に容易に没入させることができる。

さらに、図５に示すように、第１注入口４３は、第２注入口４４とは略９０°離間して設けられており、第１排出口４６は、第２排出口４５とは略９０°離間して設けられている。また、図６に示すように、第１注入口４３は、鉛直方向で見て第１排出口４６と略対向しており、第２注入口４４は、鉛直方向で見て第２排出口４５と略対向している。このように第１注入口４３および第２注入口４４と第１排出口４６および第２排出口４５とを配置することで、液体現像剤ＬＤの一部が貯留容器３１内で滞留してしまうことを抑制することができる。

さらに、本実施形態では、第１排出口４６および第２排出口４５が液体現像剤ＬＤを矢印Ｄで示すように排出することが可能な排出流量は、第１注入口４３および第２注入口４４が液体現像剤ＬＤを注入することが可能な注入流量よりも大きく設定されている。

第１排出口４６および第２排出口４５の各内径Ｒ１を、第１注入口４３および第２注入口４４の各内径Ｒ２よりも大きく設定することで、排出流量を注入流量よりも大きく設定することを容易に行うことができる。また、排出ポンプＰＢの回転数を導入ポンプＰＡの回転数よりも大きくすることで、つまり、排出流量を注入流量よりも大きく設定することができる。

なお、貯留容器３１では、図６に示すように、内側壁面３１ａにおける内周面３１ｂと内底面３１ｃとの間の部位は、角部ではなく、若干湾曲するように成形されている。これは、内周面３１ｂと内底面３１ｃとの間の部位が角部となっていると、液体現像剤ＬＤがそこで滞留し易くなるからである。しかしながら、湾曲の度合いが大き過ぎると、かえって液体現像剤ＬＤが滞留し易くなってしまうので、湾曲の度合いは適正に設定する必要がある。

以上説明した本実施形態に係る濃度検出装置３０によれば、貯留容器３１では、第１排出口４６および第２排出口４５が第１注入口４３および第２注入口４４よりも上方に設けられ、かつ第１排出口４６および第２排出口４５の排出流量が第１注入口４３および第２注入口４４の注入流量よりも大きく設定されている。そのため、貯留容器３１内における液体現像剤ＬＤの液位ＬＶは第１排出口４６および第２排出口４５と同一の高さ位置となる。これにより、液体現像剤ＬＤがオーバーフローすることを防止できる。その結果、液体現像剤ＬＤの液位ＬＶを検出するための液位検出手段を設ける必要がない。

また、本実施形態に係る濃度検出装置３０では、第１排出口４６および第２排出口４５の各内径Ｒ１は第１注入口４３および第２注入口４４の各内径Ｒ２よりも大きく設定されているので、第１排出口４６および第２排出口４５の排出流量を第１注入口４３および第２注入口４４の注入流量よりも大きく設定することが容易である。

さらに、本実施形態に係る濃度検出装置３０では、液体現像剤ＬＤの液位ＬＶは第１排出口４６および第２排出口４５と同一の高さ位置なので、液体現像剤ＬＤを第１注入口４３および第２注入口４４から第１排出口４６および第２排出口４５に向けて時間的に連続して流動させた場合であっても液体現像剤ＬＤがオーバーフローしない。これにより、濃度算出部３４は、固形分濃度の経時的変化を検出することができる。

さらに、本実施形態に係る濃度検出装置３０では、第１注入口４３および第２注入口４４は錘３２よりも低い位置に設けられていると共に、第１排出口４６および第２排出口４５は錘３２よりも高い位置に設けられているので、錘３２を液体現像剤ＬＤ中に確実に水没させることができる。そのため、濃度算出部３４は、錘に作用する浮力を正確に得ることができる。したがって、錘３２によって起歪体３５に作用する力Ｆは、錘３２に作用する重力から錘３２に作用する浮力を減算することで求めることができることから、濃度算出部３４はトナー濃度を精度良く検出することができる。

以上説明した実施形態では、貯留容器３１内の液体現像剤ＬＤ中に錘３２を没入させ、ロードセル３３によってトナー濃度を検出する構成につき説明したが、この構成に代えて、貯留容器３１内に投光素子および受光素子を配置し、投光素子から液体現像剤ＬＤ中を通って受光素子に達する透過光に基づいてトナー濃度を検出する構成であってもよい。また、貯留容器３１内に超音波センサおよび超音波反射板を配置し、超音波反射板によって反射された受信超音波パルス信号に基づいてトナー濃度を検出する構成であってもよい。さらに、貯留容器３１内に一対の対向電極からなるトナー濃度センサを配置し、対向電極間で検出した液体現像剤ＬＤの導電率に基づいてトナー濃度を検出する構成であってもよい。このように、貯留容器３１は、ロードセル３３を用いる構成に限らず、光吸収率、超音波や導電率を用いる構成にも適用可能である。

（湿式画像形成装置としての実施形態）
図７は、上述の濃度検出装置３０が組み込まれたカラープリンタ１（湿式画像形成装置）の概略構成図であり、図８は、液体現像剤循環装置の部分を除いたカラープリンタ１の概略断面図である。なお、図７および図８に示される画像形成装置はカラープリンタであるが、コピー機、ファクシミリ装置、これらの機能を含む複合機（ＭＦＰ）や、シート上に画像を形成することができる他の装置とすることもできる。

図７に示される如く、カラープリンタ１は、画像形成のための様々なユニットや部品が収納される上側本体部１Ａと、この上側本体部１Ａの下部に配置され、各色用の液体現像剤循環装置ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＢが収納される下側本体部１Ｂとから構成されている。ここでは、上側本体部１Ａと下側本体部１Ｂとを結ぶ配管類は図示を省略している。

図８に示すように、上側本体部１Ａには、画像データに基づいてトナー画像を形成するタンデム式の画像形成部２と、用紙を収容する用紙収納部３と、画像形成部２で形成されたトナー画像を用紙上に転写する二次転写部４と、転写されたトナー画像を用紙上に定着させる定着部５と、定着の完了した用紙を排紙する排出部６と、用紙収納部３から排出部６まで用紙を搬送する用紙搬送部７とが含まれている。

画像形成部２は、中間転写ベルト２１と、中間転写ベルト２１のクリーニング部２２と、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の各色にそれぞれ対応した画像形成ユニットＦＹ、ＦＭ、ＦＣ、及びＦＢとを備える。

中間転写ベルト２１は、導電性を有し、使用可能な用紙搬送方向に直角な方向の長さが最大の用紙より幅広であって、無端状、すなわちループ状のベルト状部材であり、図７、図８において時計回りに循環駆動される。中間転写ベルト２１の循環駆動において外側を向く面を以下、表面と称し、他方の面を裏面と称する。

画像形成ユニットＦＹ、ＦＭ、ＦＣ、及びＦＢは、中間転写ベルト２１の近傍に４つ並べて中間転写ベルト２１のクリーニング部２２と二次転写部４との間に配置される。なお、各画像形成ユニットＦＹ、ＦＭ、ＦＣ、ＦＢの配置の順番はこの限りではないが、各色の混色による完成画像への影響を配慮すると、この配置が好ましい。

画像形成ユニットＦＹ、ＦＭ、ＦＣ、及びＦＢは、感光体ドラム１０と、帯電器１１と、ＬＥＤ露光装置１２と、現像装置１４と、一次転写ローラ２０と、クリーニング装置２６と、除電装置１３と、キャリア液除去ローラ２５とを備える。また、画像形成ユニットのうち、最も二次転写部４に近い位置に位置する画像形成ユニットＦＢには、キャリア液除去ローラ２５が設けられていないが、その他の構成は同一である。

各画像形成ユニットＦＹ、ＦＭ、ＦＣ、ＦＢに対応して、それぞれ液体現像剤循環装置ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＢが設けられ、各色の液体現像剤の供給、並びに回収が行われるようになっている。液体現像剤循環装置ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＢについては後に詳述する。

感光体ドラム１０は、円柱状の部材であって、その表面に帯電（本実施形態ではプラス極性に帯電）したトナーを含むトナー像を担持可能である。感光体ドラム１０は、図７、図８において反時計回りに回転可能な部材である。帯電器１１は、感光体ドラム１０の表面を一様に帯電させることができる機器である。露光装置１２は、ＬＥＤ等の光源を有し、外部の機器から入力される画像データに応じて、一様に帯電した感光体ドラム１０の表面に光を照射する。これにより、感光体ドラム１０の表面には、静電潜像が形成される。

現像装置１４は、トナー（固形分）及び液体のキャリア液を含む液体現像剤を、感光体ドラム１０表面の静電潜像に対向するように保持することで、静電潜像にトナーを付着させる。これにより、静電潜像はトナー像として現像される。

現像装置１４は、後述する図９に示すように、現像容器１４０、現像ローラ１４１、供給ローラ１４２、支持ローラ１４３、および現像クリーニングブレード１４５を含む。

現像容器１４０は液体現像剤の供給を受ける容器である。後述するが、この液体現像剤は、トナーの濃度調整が予め行われた状態で、供給ノズル２７８から現像容器１４０内へ供給される。なお、液体現像剤は、供給ローラ１４２と支持ローラ１４３とのニップ部へ向けて供給され、その余剰分は支持ローラ１４３の下方へ落下し、現像容器１４０の底部において貯留される。貯留された液体現像剤は、パイプ８２を通して液体現像剤循環装置で回収される。

支持ローラ１４３は現像容器１４０の略中央に配置され、下方から支える態様で供給ローラ１４２に当接されてニップ部を形成する。供給ローラ１４２は、支持ローラ１４３の直上ではなく、供給ノズル２７８から離れる方向の斜め上に配置され、その周面には液体現像剤を保持するための溝が設けられている。図中に矢印で示すように、支持ローラ１４３は反時計方向に、供給ローラ１４２は時計方向に回転する。

供給ノズル２７８から供給される液体現像剤は、前記ニップ部の回転方向上流側で一時的に滞留され、両ローラ１４２、１４３の回転に伴って、供給ローラ１４２の前記溝に保持された状態で上方へ運ばれる。供給ローラ１４２の周面は、図略の供給ローラブレードによって圧接されており、供給ローラ１４２に保持される液体現像剤の量が所定量になるように規制される。前記供給ローラブレードにより掻き落とされた余剰の液体現像剤は、現像容器１４０の底部で受け取られる。

現像ローラ１４１は、現像容器１４０の上部開口部に、供給ローラ１４２と接するように配置されている。現像ローラ１４１は供給ローラ１４２と同方向に回転され（現像ローラ１４１と供給ローラ１４２とが当接するニップ部では、現像ローラ１４１の表面は供給ローラ１４２の表面と逆方向に移動する）、これにより現像ローラ１４１の周面には、供給ローラ１４２の周面に保持された液体現像剤が受け渡される。供給ローラ１４２の液体現像剤の層厚が所定値に規制されているので、現像ローラ１４１の表面に形成される液体現像剤層の層厚も所定値に保たれる。

現像ローラ１４１は感光体ドラム１０と接している。感光体ドラム１０の表面の静電潜像の電位と現像ローラ１４１に印加される現像バイアスとの電位差によって、形成指示された画像データに応じたトナー像が、感光体ドラム１０表面に形成される。

現像クリーニングブレード１４５は、現像ローラ１４１の感光体ドラム１０との接触部の回転方向下流側に接触するように配置され、感光体ドラム１０への現像動作を終えた現像ローラ１４１の表面の液体現像剤を除去する。現像クリーニングブレード１４５で除去された液体現像剤は、液体現像剤循環装置のパイプ８１（回収系統）へ送り出される。

一次転写ローラ２０は、中間転写ベルト２１の裏面に、感光体ドラム１０と対向して配置されている。一次転写ローラ２０には、図示しない電源からトナー像中のトナーとは逆極性（本実施形態ではマイナス）の電圧を印加される。つまり、一次転写ローラ２０は、中間転写ベルト２１と接触している位置で、中間転写ベルト２１にトナーと逆極性の電圧を印加する。中間転写ベルト２１は導電性を有するので、この印加電圧によって、中間転写ベルト２１の表面側及びその周辺にトナーが引き付けられる。中間転写ベルト２１は、トナー像を担持して、シートまで搬送する像担持体として機能する。

クリーニング装置２６は、感光体ドラム１０から中間転写ベルト２１に転写されずに残留した液体現像剤をクリーニングするための装置である。

除電装置１３は、除電用の光源を有し、次の周回による画像形成に備えて、クリーニング装置２６による液体現像剤除去後、感光体ドラム１０の表面を光源からの光によって除電する。

キャリア液除去ローラ２５は、感光体ドラム１０の回転軸と平行な回転軸を中心として感光体ドラム１０と同方向に回転可能な略円柱状の部材である。キャリア液除去ローラ２５は、感光体ドラム１０と中間転写ベルト２１とが接触する位置よりも二次転写部４が配置されている側に配置されており、中間転写ベルト２１の表面からキャリア液を除去する部材である。

用紙収納部３は、トナー像を定着させる用紙を収納する部分であって、上側本体部１Ａの下部に配置されている。また、用紙収納部３は、用紙を収納している給紙カセットを有している。

二次転写部４は、中間転写ベルト２１上に形成されたトナー像を用紙に転写する部分であって、中間転写ベルト２１を支持する支持ローラ４１と、支持ローラに対向して配置された二次転写ローラ４２とを有している。

定着部５は、用紙にトナー像を定着させる部分であって、二次転写部４の上側に配置されている。また、定着部５は、加熱ローラ５１と、加熱ローラ５１に対向して配置された加圧ローラ５２とを有している。

排出部６は、定着部５でトナー像が定着された用紙が排出される部分であって、カラープリンタ１の上部に配置されている。用紙搬送部７は、複数の搬送ローラ対を備え、用紙収納部３から二次転写部４や定着部５、排出部６に用紙を搬送する。

図９は、一つの液体現像剤循環装置ＬＹの全体の概略を示すブロック図である。他の液体現像剤循環装置ＬＭ、ＬＣ、ＬＢも同じ構成である。液体現像剤循環装置ＬＹは、感光体ドラム１０へ液体現像剤を供給した後に現像クリーニングブレード１４５によって現像ローラ１４１の表面から掻き取られた残留現像剤を循環させ再利用するための装置である。

液体現像剤循環装置ＬＹは、残留現像剤タンク２７１、現像剤収容容器２７２（現像剤調整部）、固形分濃度検出装置２７３、キャリアタンク２７４、トナータンク２７５、攪拌装置２７６、現像剤リザーブタンク２７７、液体現像剤供給装置２７８、液体現像剤分離装置５００、および複数のポンプＰ１〜Ｐ１２を備えている。ここで、固形分濃度検出装置として、上記の濃度検出装置３０が適用される。

残留現像剤タンク２７１は、現像装置１４に第１パイプ８１及び第２パイプ８２（回収系統）を介して接続され、現像装置１４側から回収された液体現像剤を収容可能なタンクである。第１パイプ８１及び第２パイプ８２の途中には、それぞれ第１ポンプＰ１及び第５ポンプＰ５が取り付けられている。

感光体ドラム１０へトナーを供給した後に、現像クリーニングブレード１４５によって現像ローラ１４１の表面から掻き取られた液体現像剤は、第１ポンプＰ１の駆動により第１パイプ８１を通して残留現像剤タンク２７１に送られる。また、現像容器１４０内において供給ローラ１４２から現像ローラ１４１へ供給されずに現像容器１４０にて貯留された液体現像剤は、第５ポンプＰ５の駆動により第２パイプ８２を通して残留現像剤タンク２７１に送られる。

現像剤収容容器２７２は、残留現像剤タンク２７１と接続されている。現像剤収容容器２７２は、残留現像剤に現像装置１４で用いられる現像剤よりもトナー濃度が高い現像剤、あるいはキャリア液を加えることで、トナー濃度を適正範囲に調整すると共に、残留現像剤のトナー濃度を適正範囲に調整するものである。このトナー濃度が調整された液体現像剤は、現像装置１４に補給される。現像剤収容容器２７２は残留現像剤タンク２７１と第３パイプ８３を介して接続されており、この第３パイプ８３には第２ポンプＰ２が取り付けられている。残留現像剤タンク２７１内の液体現像剤は、第２ポンプＰ２の駆動により第３パイプ８３を通して現像剤収容容器２７２に送られる。

固形分濃度検出装置２７３は、現像剤収容容器２７２内の液体現像剤のトナーの濃度を検出するための装置である。現像剤収容容器２７２に接続されている環状の第４パイプ８４に、固形分濃度検出装置２７３が接続されている。この環状の第４パイプ８４には第４ポンプＰ４が取り付けられている。現像剤収容容器２７２内の液体現像剤は、第４ポンプＰ４の駆動により第４パイプ８４の入口端から固形分濃度検出装置２７３へ導かれ、その後、第４パイプ８４の出口端から現像剤収容容器２７２に戻される。

キャリアタンク２７４は、キャリア液を収納するタンクである。固形分濃度検出装置２７３により、現像剤収容容器２７２内のトナーの濃度が適正範囲よりも高いと判定された場合に、キャリアタンク２７４から現像剤収容容器２７２内にキャリア液が供給され、容器２７２内の液体現像剤のトナー濃度が下げられる。キャリアタンク２７４と現像剤収容容器２７２とは第５パイプ８５（第２供給系統）で接続されており、前記キャリア液の供給は、第５パイプ８５の途中に設けられた第３ポンプＰ３の駆動によって実行される。

トナータンク２７５は、現像装置１４で用いられる現像剤よりもトナー濃度が高い液体現像剤を収納するタンクである。固形分濃度検出装置２７３により、現像剤収容容器２７２内のトナーの濃度が適正範囲よりも低いと判定された場合に、トナータンク２７５から現像剤収容容器２７２内にトナー濃度が高い液体現像剤が供給され、容器２７２内の液体現像剤のトナー濃度が上げられる。トナータンク２７５と現像剤収容容器２７２とは第６パイプ８６（第１供給系統）で接続されており、前記液体現像剤の供給は、第６パイプ８６の途中に設けられた第８ポンプＰ８の駆動によって実行される。

攪拌装置２７６は、現像剤収容容器２７２内の液体現像剤を攪拌するための部材である。この攪拌の目的は、濃度調整のために現像剤収容容器２７２内へ導入されたトナー又はキャリア液が、現像剤収容容器２７２内の既存の液体現像剤と均一に混ざるようにするため、また、現像剤収容容器２７２内に収容されている液体現像剤において凝集することがあるトナーを再分散させることである。攪拌装置２７６は、回転軸と、この回転軸の先端に取り付けられた攪拌羽根とを含む。前記回転軸には液面検知部材２７６ａが同軸で組み付けられている。この液面検知部材２７６ａは図略のモータで駆動され、液面検知部材２７６ａが、液体現像剤の液面と接触することに伴う前記モータの負荷変化に基づいて、液体現像剤量が検出される。

現像剤リザーブタンク２７７は、現像装置１４に補給する液体現像剤を収納するタンクである。現像剤リザーブタンク２７７は、現像剤収容容器２７２と第７パイプ８７１（第３供給系統）で接続されており、第７パイプ８７１の途中に設けられた第６ポンプＰ６の駆動によって、現像剤収容容器２７２から液体現像剤の供給を受ける。さらに現像剤リザーブタンク２７７は、キャリアタンク２７４と第１直結管路９１０で、また、トナータンク２７５と第２直結管路９２０でそれぞれ接続されている。第１、第２直結管路９１０、９２０には第１１ポンプＰ１１、第１２ポンプＰ１２がそれぞれ配置され、各タンクからキャリア及びトナーを直接的に現像剤リザーブタンク２７７へ供給可能とされている。これら第１、第２直結管路９１０、９２０からのキャリア及びトナー供給系統は、未だ回収液体現像剤が発生していないカラープリンタ１の使用開始時等に、既知の配合比に従って速やかに液体現像剤を生成する場合に活用される。

供給ノズル２７８は、現像剤リザーブタンク２７７に貯留された液体現像剤を、現像装置１４へ供給するための部材である。供給ノズル２７８と現像剤リザーブタンク２７７とは第８パイプ８７２（第３供給系統）で接続されており、前記液体現像剤の供給は、第８パイプ８７２に取り付けられた第７ポンプＰ７の駆動によって実行される。

なお、図示は省略しているが、残留現像剤タンク２７１、キャリアタンク２７４、トナータンク２７５及び現像剤リザーブタンク２７７の適所には、これらタンク内の液面高さを検知するための液面検出装置が備えられている。

液体現像剤分離装置５００は、クリーニング装置２６で回収された残留現像剤からトナーとキャリア液とを分離し、トナーとキャリア液とを別々に抽出する装置である。クリーニング装置２６と液体現像剤分離装置５００との間は、第９ポンプＰ９が取り付けられた第９パイプ８８１で接続されている。第９ポンプＰ９の駆動により、クリーニング装置２６内の残留現像剤は、液体現像剤分離装置５００に送られる。また、液体現像剤分離装置５００とキャリアタンク２７４との間には、第１０ポンプＰ１０が取り付けられた第１０パイプ８８２が設けられている。液体現像剤分離装置５００で抽出されたキャリア液は、第１０ポンプＰ１０の駆動によってキャリアタンク２７４へ送られる。

続いて、カラープリンタ１の動作を説明する。カラープリンタ１に接続されたパーソナルコンピュータ（図略）からの画像形成指示を受けたカラープリンタ１は、作成指示を受けた画像データに対応した各色のトナー像を画像形成ユニットＦＹ，ＦＭ、ＦＣ、ＦＢを用いて形成する。具体的には、感光体ドラム１０上に画像データに基づいた静電潜像が形成され、この静電潜像に現像装置１４からトナーが供給される。このようにして各画像形成ユニットＦＹ，ＦＭ，ＦＣ，ＦＢで形成された画像は中間転写ベルト２１に転写されて、中間転写ベルト２１上で重ね合わされてカラートナー像となる。

このカラートナー像の形成と同期して、用紙収納部３に収容されている用紙が図示しない給紙装置で用紙収納部３から一枚ずつ取り出されて、用紙搬送部７に沿って搬送される。そして、用紙は中間転写ベルト２１への一次転写とタイミングを合わせて二次転写部４に送り込まれ、二次転写部４で中間転写ベルト２１上のカラートナー像が用紙に二次転写される。

カラートナー像が転写された用紙はさらに定着部５に搬送されて熱と圧力によりカラートナー像が用紙に定着される。さらに用紙は、排出部６によってカラープリンタ１の外部に排紙される。二次転写後、中間転写ベルト２１に残留したトナーは、中間転写ベルト２１のクリーニング部２２によって中間転写ベルト２１から除去される。

画像形成動作時に感光体ドラム１０に供給されずに現像ローラ１４１上に残留した液体現像剤は、現像クリーニングブレード１４５によって掻き取られ、第１パイプ８１を介して残留現像剤タンク２７１に回収される。また、供給ローラ１４２から現像ローラ１４１へ供給されずに現像容器１４０にて回収された液体現像剤も、第２パイプ８２を通して残留現像剤タンク２７１に回収される。さらに、クリーニング装置２６で回収された残留現像剤から液体現像剤分離装置５００にて抽出されたキャリア液が、キャリアタンク２７４へ回収される。

現像剤収容容器２７２内の液体現像剤量が無くなると、第２ポンプＰ２が駆動して、残留現像剤タンク２７１から現像剤収容容器２７２に残留現像剤が供給される。現像剤収容容器２７２が残留現像剤で満たされると、固形分濃度検出装置２７３により液体現像剤のトナー濃度が検出される。この検出結果に応じて、第３ポンプＰ３又は第８ポンプＰ８が駆動されて、必要量のキャリア液又は高濃度液体現像剤が現像剤収容容器２７２へ供給される。このとき、液体現像剤は、第４ポンプＰ４の駆動によって時間的に連続して固形分濃度検出装置２７３に供給される。そして、トナー濃度が適正範囲になったことが固形分濃度検出装置２７３の検出結果によって判別された場合、必要に応じて液体現像剤は現像剤リザーブタンク２７７へ供給される。

１ 画像形成装置
２７ 現像剤調整部
３０ 濃度検出装置
３１ 貯留容器
３２ 錘
３３ ロードセル
３４ 濃度算出部
４３ 第１注入口
４４ 第２注入口
４５ 第２排出口
４６ 第１排出口
ＬＤ 液体現像剤
ＬＶ 液体現像剤の液位
Ｒ１ 第１排出口および第２排出口の内径
Ｒ２ 第１注入口および第２注入口の内径

Claims (5)

1. 固形分を含む液体現像剤を貯留する貯留容器であって、前記液体現像剤を注入するための注入口と、前記液体現像剤を排出するための排出口とを有する貯留容器と、
   前記固形分の濃度を検出する濃度検出手段と、
   を備え、
   前記排出口は、前記注入口よりも上方に設けられており、
   前記排出口が前記液体現像剤を排出することが可能な排出流量は、前記注入口が前記液体現像剤を注入することが可能な注入流量よりも大きく設定されている濃度検出装置。
2. 請求項１に記載の濃度検出装置において、
   前記注入口および前記排出口は断面円形の開口部であり、
   前記排出口の内径は前記注入口の内径よりも大きく設定されている濃度検出装置。
3. 請求項１または２に記載の濃度検出装置において、
   前記貯留容器は、前記液体現像剤を前記注入口から前記排出口に向けて時間的に連続して流動させることが可能に構成されている濃度検出装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の濃度検出装置において、
   前記濃度検出手段は、前記液体現像剤の液面から突出しない程度に前記液体現像剤中に没入させた錘、前記錘に接続された起歪体と、前記起歪体に設置された歪みゲージとを有するロードセル、および前記歪みゲージからの出力に基づき前記固形分の濃度を求める濃度算出部を含み、
   前記注入口は前記錘よりも低い位置に設けられており、
   前記排出口は前記錘よりも高い位置に設けられている濃度検出装置。
5. トナー像が形成される像担持体と、
   固形分としてのトナーを含有する液体現像剤を前記像担持体に供給して前記トナー像を形成する現像装置と、
   前記トナーの濃度が所定の濃度となるように液体現像剤を調整する現像剤調整部と、
   前記現像剤調整部が調整した前記液体現像剤の前記トナーの濃度を検出する濃度検出装置と、
   前記現像装置で用いられる現像剤よりもトナー濃度が高い現像剤を前記現像剤調整部へ供給する第１供給系統と、
   前記キャリア液を前記現像剤調整部へ供給する第２供給系統と、
   前記現像剤調整部で調整された前記液体現像剤を前記現像装置へ供給する第３供給系統と、
   前記現像装置に供給された前記液体現像剤であって、該現像装置において消費されなかった液体現像剤を回収して前記現像剤調整部へ供給する回収系統と、
   を備え、
   前記濃度検出装置として、請求項１〜４のいずれか一項に記載の濃度検出装置が用いられている画像形成装置。

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