JP4476507B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に係り、詳しくは、トナー等の現像物質と、液体キャリアとを含有する液体現像剤を用いて画像を形成する画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、次のようなプロセスで画像を形成する画像形成装置が知られている。即ち、まず、収容タンク等の剤収容部内に貯留している液体現像剤を現像ローラ等の現像剤担持体によって汲み上げ、感光体ドラム等の潜像担持体との対向位置である現像位置まで搬送する。次いで、この現像位置で潜像担持体上の潜像に液体現像剤を付着させて潜像を可視像に現像するといったプロセスである。
【0003】
かかるプロセスにおいて、現像工程を経た後の現像剤担持体表面に残留した現像残液体現像剤や、転写工程を経た後の潜像担持体表面に残留した転写残液体現像剤については、それぞれクリーニング手段によって回収した後、上記剤収容部に戻して再利用することが望ましい。
【0004】
しかしながら、これらの液体現像剤(以下、回収現像剤という)は、現像物質濃度を現像前の状態から変化させていることが多く、剤収容部に収容されている現像前の液体現像剤の現像物質濃度を変化させてしまう。
【0005】
そこで、剤収容部内の液体現像剤の現像物質濃度を濃度検知手段によって検知し、検知結果に基づいて液体キャリア、トナー等の現像物質、液体現像剤などの濃度調整剤を剤収容部内に供給するように構成された画像形成装置が知られている。かかる画像形成装置では、回収現像剤を戻すことによって剤収容部内の液体現像剤の現像物質濃度を変化させても、現像濃度調整剤を供給することでその現像物質濃度を元の値に復帰させることができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、本出願人は、先に、標準濃度としての標準トナー濃度が5〜40[%]で、粘度が100〜10000[mPa・s]といったチキソトロピックな液体現像剤を用いる画像形成装置を提案した。この種の画像形成装置によれば、標準トナー濃度が5[%]を下回る液体現像剤を用いる場合よりも、少ない液量で画像を形成することができる。しかしながら、次に説明する理由により、剤収容部内の液体現像剤の現像物質濃度を安定させるのが困難になるという問題があった。
【0007】
即ち、回収現像剤の戻しによって薄めてしまった液体現像剤については、これに標準トナー濃度よりも濃い濃度調整剤を添加してそのトナー濃度を標準トナー濃度まで高める方法を採用することが一般的である。湿式画像形成の分野で古くから用いられている標準トナー濃度が1[%]以下といった比較的低濃度低粘度の液体現像剤であれば、例えばトナー濃度が10[%]程度といったチキソトロピックな液体現像剤を濃度調整剤として添加することで、標準トナー濃度まで速やかに回復させることができる。その標準トナー濃度に比べて遙かに濃い液体現像剤を濃度調整剤として添加することが可能なので、僅かな添加量で標準トナー濃度まで高めることができるからである。一方、標準トナー濃度が5〜40[%]といったチキソトロピックな液体現像剤を現像用に使用する場合でも、薄めてしまったときには標準トナー濃度よりも濃い濃度調整剤を添加する必要がある。しかし、液体現像剤に液体としての性状を発揮させるにはその濃さに限界があるので、かかる濃度調整剤として標準トナー濃度に近いものを使用せざるを得ない。このため、古くから用いられている低濃度低粘度の液体現像剤を用いる場合よりも遙かに多量の濃度調整剤を添加しなければならず、上限液位ギリギリになるまで添加しても標準トナー濃度まで高めることができないといった事態がしばしば生じてしまう。そして、このことにより、剤収容部内の液体現像剤の現像物質濃度を安定させるのが困難になるのである。
【0008】
本発明は、以上の問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、剤収容部内の液体現像剤の現像物質濃度を従来よりも安定させることができる画像形成装置を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、現像物質と液体キャリアとを含有する液体現像剤を収容する剤収容部と、該剤収容部から供給される液体現像剤を担持した後、該潜像担持体上の潜像に付着させて該潜像を可視像に現像する現像剤担持体と、現像後の該現像剤担持体上に残留する現像残液体現像剤をクリーニングする現像残液クリーニング手段と、該剤収容部内の液体現像剤の現像物質濃度を検知する濃度検知手段と、該濃度検知手段による検知結果と予め定められた目標濃度との比較に基づいて該剤収容部内に濃度調整剤を供給して該剤収容部内の液体現像剤の現像物質濃度を調整する濃度調整手段とを備える画像形成装置において、該可視像の画像密度を算出する画像密度算出手段と、該現像残液クリーニング手段によってクリーニングされた該現像残液体現像剤を貯留する現像残液貯留部と、該現像残液貯留部を経由させることなく該現像残液体現像剤を該現像残液クリーニング手段から該剤収容部に搬送するためのバイパス搬送手段と、該画像密度算出手段による算出結果に基づいて該バイパス搬送手段を制御するバイパス制御手段と、該可視像を該潜像担持体から中間転写体に転写した後、転写体に転写する転写手段と、転写後の該潜像担持体上に残留する転写残液体現像剤をクリーニングする転写残液クリーニング手段と、上記転写残液クリーニング手段によってクリーニングされた上記転写残液体現像剤を貯留する転写残液貯留部とを設け、該転写残液貯留部内の液と上記現像残液貯留部内の液との混合液を上記濃度調整剤として使用させるように、上記濃度調整手段を構成したことを特徴とするものである。
【0012】
この画像形成装置においては、次に説明する理由により、剤収容部内の液体現像剤の現像物質濃度を従来よりも安定させることができる。即ち、一般に、潜像担持体上の潜像を可視像に現像した後の現像残液体現像剤は、該可視像の画像密度に応じて現像物質濃度が現像前よりも低くなったり高くなったりする。低くなった現像残液体現像剤は剤収容部に戻されると、その内部の液体現像剤を薄めてしまうことになるが、低くなるか否かについては可視像の画像密度に基づいて予測することができる。そこで、本画像形成装置においては、画像密度算出手段による算出結果に基づいてバイパス搬送手段を制御するように構成されている。かかる構成では、現像残液体現像剤の現像物質濃度が現像前よりも低くなると予測される場合にはバイパス搬送手段による該現像残液体現像剤の搬送を実施しないことで、液体現像剤を薄めてしまうような現像残液体現像剤だけを現像残液貯留部に貯留することが可能になる。よって、剤収容部内の液体現像剤の現像物質濃度を従来よりも安定させることができる。
【0014】
また、この画像形成装置においては、剤収容部内の液体現像剤を薄めるための濃度調整剤として、現像残液貯留部内の液を使用してリサイクルすることができる。
【0016】
更に、この画像形成装置においては、次に説明する理由により、現像剤液体現像剤だけではなく転写残液体現像剤も、剤収容部内の液体現像剤を薄めるための濃度調整剤としてリサイクル使用することができる。即ち、潜像担持体から転写紙等の転写体に可視像を直接転写する場合には、転写後の該潜像担持体上に残留する転写残液体現像剤の量を、転写体の種類に応じて変化させてしまう。転写体の種類が異なると、該転写体による潜像担持体からの吸液性も異なってくるからである。転写残液体現像剤の量をこのように転写体の種類に応じて変化させてしまうと、現像剤担持体上から回収した現像残液体現像剤と、該転写残液体現像剤との混合液の現像物質濃度を可視像の画像密度に基づいて予測することができなくなる。一方、潜像担持体上の可視像を中間転写体に転写した後に転写体に転写する中間転写法を採用する場合には、該中間転写体による潜像担持体からの吸液性を、その後の転写に使用する転写体の種類にかかわらず一定にすることができるので、上記混合液の現像物質濃度を可視像の画像密度に基づいて予測することが可能になる。そこで、本画像形成装置においては、中間転写法を採用するとともに、転写残液貯留部内の液と現像残液貯留部内の液との混合液を濃度調整剤として使用させるようにしている。かかる構成では、現像剤液体現像剤だけではなく転写残液体現像剤も、剤収容部内の液体現像剤を薄めるための濃度調整剤としてリサイクル使用することができる。
【0017】
請求項の発明は、請求項の画像形成装置において、上記濃度調整剤として液体キャリアも使用させるように、上記濃度調整手段を構成したことを特徴とするものである。
【0018】
この画像形成装置においては、剤収容部内の液体現像剤を薄めるための濃度調整剤である上記混合液が不足しているような場合でも、濃度調整剤として液体キャリアを使用することで該液体現像剤を適切に薄めることができる。
【0019】
請求項3の発明は、請求項の画像形成装置において、液体キャリアよりも上記転写残液貯留部内の液を優先して使用させるように、上記濃度調整手段を構成したことを特徴とするものである。
【0020】
この画像形成装置においては、剤収容部内の液体現像剤を薄めるための濃度調整剤として、液体キャリアよりも上記混合液を優先的に使用することで、転写残液体現像剤や現像残液体現像剤を貯留部に無駄に貯留するだけといった事態を生ずることなく効率よくリサイクルすることができる。
【0021】
請求項の発明は、請求項の画像形成装置において、上記濃度調整剤として上記目標濃度よりも現像物質濃度の高い液体現像剤も使用させるように、上記濃度調整手段を構成したことを特徴とするものである。
【0022】
この画像形成装置においては、剤収容部内の液体現像剤を目標濃度よりも薄くしてしまった場合だけでなく、目標濃度よりも濃くしてしまった場合でも、目標濃度まで復帰させることができる。
【0023】
請求項の発明は、請求項の画像形成装置であって、上記目標濃度の液体現像剤による現像濃度と、上記潜像の現像に望ましい現像物質濃度である標準濃度の液体現像剤による現像濃度との差を視認させない許容範囲内で、該目標濃度が該標準濃度よりも高めに設定されていることを特徴とするものである。
【0024】
この画像形成装置においては、目標濃度の液体現像剤による現像濃度と、標準濃度の液体現像剤による現像濃度との差を視認させない許容範囲内で、剤収容部内の液体現像剤の現像物質濃度を標準濃度よりも高めの目標濃度に調整する。かかる調整では、剤収容部内の液体現像剤に対し、上記混合液の供給によって上記許容範囲内よりも薄めてしまう前の段階で液体現像剤の供給を開始することが可能になる。そして、このことにより、剤収容部内の液体現像剤の現像物質濃度を上記許容範囲内よりも薄めてしまうことによる画像濃度の低下を抑えることができる。
【0025】
請求項の発明は、請求項の画像形成装置において、上記画像密度算出手段による算出結果と上記目標濃度とを記憶する記憶手段を設け、該記憶手段に記憶されている複数の該算出結果に基づいて、該記憶手段に記憶されている上記目標濃度の値を変化させるように、該画像密度算出手段を構成したことを特徴とするものである。
【0026】
この画像形成装置においては、記憶手段に記憶されている過去分の画像密度の平均値を算出することで、ユーザーによって画像密度の比較的高い可視像が連続して出力されるような傾向にあることを検知することが可能になる。そして、かかる傾向を検知した場合には、通常よりも上記目標濃度を高く設定することができる。かかる構成では、画像密度の比較的高い可視像が一次的に連続して出力されるような場合でも、剤収容部内の液体現像剤の現像物質濃度を上記許容範囲内よりも薄めてしまうことによる画像濃度の低下を確実に抑えることができる。
【0031】
請求項の発明は、請求項1乃至6の何れかの画像形成装置において、上記濃度検知手段として、上記剤収容部内の液体現像剤を用いて厚み勾配のある液膜を形成する液膜形成手段と、該液膜に向けて光を照射してその厚み方向に透過させる光照射手段と、透過光を受光して受光量に応じた値の信号を出力する受光信号出力手段と、該液膜に対する光照射位置をその厚み勾配方向に変位させる照射位置変位手段とを有する濃度信号出力手段と、所定時間内における該受光信号出力手段からの出力値を積分処理し、積分結果に基づいて該剤収容部内の液体現像剤の現像物質濃度を演算する濃度演算手段とを備えるものを設けたことを特徴とするものである。
この画像形成装置においては、剤収容部内の液体現像剤を用いて厚み勾配のある液膜を形成し、様々な厚みの液膜に対する透過光量を受光信号出力手段で受光する。受光信号出力手段は、液膜の厚みに応じて連続的に変化する受光量に応じ、出力値を連続的に変化させながら濃度演算手段に出力する。濃度演算手段は、このように連続的に変化する出力値を積分処理し、積分結果に基づいて収容現像剤の現像物質濃度を演算する。かかる構成においては、液体現像剤としてチキソトロピックな性質のものを用いても、その現像物質濃度に応じた量の透過光を該液体現像剤から確実に得て該現像物質濃度を検知することができる。
【0032】
請求項の発明は、請求項1乃至7の何れかの画像形成装置において、上記剤収容部内の液位を検知する液位検知手段を設け、該液位検知手段による検知結果に基づいて上記濃度調整剤を該剤収容部に供給させるように、上記濃度調整手段を構成したことを特徴とするものである。
【0033】
この画像形成装置においては、剤収容部内の液位に基づいて濃度調整剤を濃度調整手段に供給させることで、該剤収容部内の液位を適切な範囲に維持することができる。
【0034】
請求項の発明は、請求項の画像形成装置において、上記液位検知手段として、磁力発生体と、該磁力発生体からの磁力を検知する磁力検知手段と、上記液位の増減に伴って上下移動するフロート部材と、全体が横長に形成され、該フロート部材が両端に固定され、両端の中間位置に該磁力発生体かあるいは磁力検知手段の何れか一方が固定され、且つ端部と該中間位置との間にそれぞれリング部を保持するリング保持部材と、各リング部にそれぞれ挿入されて該フロート部材の上下移動を案内する複数の案内棒とを有し、該フロート部材の上下移動に伴って該磁力発生体と該磁力検知手段との距離を変化させ、該磁力検知手段の検知結果に基づいて該液位を検知するものを設けたことを特徴とするものである。
【0035】
この画像形成装置において、リング保持部材の両端に支持されるフロート部材は、それぞれその位置にある液面に対応するレベルで浮遊する。これらフロート部材の中間位置には、磁力発生体かあるいは磁力検知手段がリング保持部材に固定されており、この支持位置が液位検知手段の液位検知位置となる。リング保持部材の両端に固定された各フロート部材が液面の波立ちによってそれぞれ異なった液面レベルの位置で浮遊すると、リング保持部材に固定された磁力発生体あるいは磁力検知手段が両液面レベルの中間に位置する。このように位置する磁力発生体あるいは磁力検知手段は、液面の波立ちに伴うレベル変動が軽減される。このことにより、剤収容部内における実際の液位と、液位検知手段による検知液位との誤差を少なくすることができる。
【0036】
請求項1の発明は、請求項1乃至9の何れかの画像形成装置であって、現像に使用する液体現像剤として、現像物質が5〜40[%]の濃度で分散され、粘度が100〜10000[mPa・s]に調整されたものを用いることを特徴とするものである。
【0037】
この画像形成装置においては、トナー等の現像物質を5〜40[%]と比較的高濃度に含有するチキソトロピックな液体現像剤を用いることで、現像物質をこれより低濃度に含有する液体現像剤を用いる場合よりも、少ない液量で高濃度の画像を形成することができる。また、キャリアと現像物質との攪拌が極めて困難になるなどの理由によって製造コストが嵩む10000[mPa・s]粘度を超える液体現像剤を用いる場合とは異なり、比較的低価格で高濃度の画像を形成することができる。また、現像物質の分散ムラを生じ易い100[mPa・s]粘度を下回る液体現像剤を用いる場合よりも、該分散ムラに起因する画像濃度ムラを抑えることができる。
【0038】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を画像形成装置である電子写真方式のプリンタに適用した第1実施形態について説明する。
[第1実施形態]
まず、本第1実施形態に係るプリンタの基本的な構成について説明する。図1は本第1実施形態に係るプリンタの概略構成図である。図において、潜像担持体としての感光体ドラム1の回りには、帯電ユニット2、現像ユニット100、中間転写体としての中間転写ドラム3、感光体ドラム1をクリーニングするドラムクリーニングユニット4などが配設されている。また、中間転写ドラム3の図中右側方には、これと接触して所定幅の転写ニップを形成する転写ローラ5が配設されている。
【0039】
上記感光体ドラム1は、図示しないモータ等の駆動手段によってプリント時には一定速度で図中矢印方向(時計回り)に回転駆動せしめられる。そして、その回転に伴って周面が上記帯電ユニット2によって一様に帯電せしめられた後、図示しない光書込みユニットによって画像情報に基づいた書込み光LBが照射結像されて静電潜像を担持する。この静電潜像は、上記現像ユニット100によって現像されて可視像としてのトナー像となった後、感光体ドラム1の回転に伴って上記中間転写ドラム3との接触位置まで移動する。
【0040】
上記中間転写ドラム3は、図示しない駆動手段によって図中矢印方向(反時計回り)に感光体ドラム1と同じ周速で回転せしめられており、上記トナー像はこの中間転写ドラム3の周面に静電的に中間転写される。そして、中間転写ドラム3の回転に伴って上記転写ニップまで移動する。
【0041】
一方、図示しない給紙装置は、転写体としての転写紙6をこのトナー像と重ね合わせ得るようなタイミングで、上記転写ニップに向けて送り出す。転写ニップでトナー像と重ね合わされた転写紙6は、中間転写ドラム3からトナー像が転写された後、転写ニップから図示しない定着装置へと送られる。そして、ここで加熱等によってトナー像が定着せしめられた後、プリンタ外部へと排出される。
【0042】
上記中間転写ドラム3に転写されずに上記感光体ドラム1上に残留した転写残液体現像剤は、転写残液クリーニング手段である上記ドラムクリーニングユニット4のクリーニングブレード4aによって機械的に掻き取り除去される。
【0043】
上記転写ニップを通過した中間転写ドラム3表面は、転写紙6に転写されずに残留した液体現像剤が図示しない中間転写ドラムクリーニングユニットによって除去された後、上記感光体ドラム1との接触位置まで再び移動する。
【0044】
この接触位置を通過した感光体ドラム1表面は、図示しない除電ランプとの対向位置まで移動して残留電位が除去されることで、次のプリントに備えられる。
【0045】
上記現像ユニット100は、現像部101と、回収部102、剤調整部103、補給部104などによって構成されている。
【0046】
上記現像部101は、現像剤担持体としての現像ローラ105、塗布ローラ106、規制ブレード107、第1攪拌スクリュー108、第2攪拌スクリュー109、第1タンク110などを備えている。この第1タンク110内には現像物質であるトナーと、液体キャリアとを含有する液体現像剤7が、100〜150[cc]程度の量で収容されている。
【0047】
この液体現像剤7は、粘度が100〜10000[mPa・s]に調整され、且つトナー濃度が5〜40[%]に調整されている。より具体的には、本第1実施形態では、粘度=約300[mPa・s]、トナー濃度=12〜18[wt%]程度のものが第1タンク110内に収容されている。
【0048】
上記第1タンク110内には、液体現像剤7の上方に上記塗布ローラ106が配設されており、プリンタが待機状態にあるときには、液体現像剤7の液面が塗布ローラ106に接触しないようになっている。また、第1攪拌スクリュー108、第2攪拌スクリュー109がそれぞれ平行に並ぶように水平配設されている。
【0049】
プリント動作が開始されると、これらスクリューが図示しない駆動手段によってそれぞれ反対方向に回転せしめられ、スクリュー上方の液体現像剤7がその液面を盛り上げて上記塗布ローラ106に接触して供給される。このようにして供給された液体現像剤7は、図示しない駆動手段によって図中反時計回りに回転せしめられる塗布ローラ106とともに上記規制ブレード107との対向位置を通過する際に、その層厚が規制されて薄層化する。そして、その一部が塗布ローラ106と接触しながら回転する上記現像ローラ105に毎分約30[cc]の量で塗布された後、現像ローラ105とともに感光体ドラム1との対向位置である現像位置まで移動して現像に寄与する。この現像位置で、感光体ドラム1上の上記静電潜像に移動せずに、現像ローラ105上に残った現像残液体現像剤は、現像ローラ105の回転に伴って上記回収部102との対向位置まで移動して回収される。
【0050】
上記回収部102は、回収ローラ111、クリーニングブレード112、回収スクリュー113、回収パイプ114を備えている。この回収ローラ111は、上記現像位置を通過した後の現像ローラ105の表面に当接しながら回転して、この表面に付着している現像残液体現像剤を回収する。このようにして回収された現像残液体現像剤は、上記クリーニングブレード112によって回収ローラ112の表面から機械的に掻き取り除去された後、上記回収スクリュー113によって上記回収パイプ114内に搬送される。そして、この回収パイプ114内を自重によって落下して後述の第2タンクに至る。
【0051】
上記剤調整部103は、剤収容部としての第2タンク115、2つの翼部材116、117、濃度信号出力手段118、搬送ポンプ120、搬送パイプ121などを備えている。第2タンク115も、内部に液体現像剤7を収容しており、その開口部に上記タンク蓋119が取り付けられている。
【0052】
上記濃度信号出力手段118は、図示しない制御部とともに濃度検知手段を構成している。
【0053】
上記第2タンク115内において、上記翼部材116、117は図示しない攪拌モータによって回転駆動されることで、液体現像剤7を略水平方向に回転せしめて攪拌する。液体現像剤7は、このようにして攪拌されながら、上記濃度信号出力手段118と制御部とからなる濃度検知手段によってそのトナー濃度が検知される。
【0054】
上記搬送パイプ121は、その一端が第2タンク115の底に接続され、もう一端が上記第1タンクのドレインパイプ122に接続されている。この搬送パイプ121の途中には、上記搬送ポンプ120が設けられている。第2タンク115内の液体現像剤7はこの搬送ポンプ120によって第1タンク115内に搬送・供給される。搬送ポンプ120によって第1タンク115内に過剰量の液体現像剤7が供給された場合には、第1タンク115内の液体現像剤7の液面上昇によって余剰分の液体現像剤が図示しないオーバーフロー管の取り付け位置に達し、このオーバーフロー管を通って第2タンク115に戻る。
【0055】
図1において、上記現像ユニット100は、上記現像部101、回収部102、剤調整部103、補給部104のうち、現像部101と回収部102とが一つの現像カートリッジ(図中一点鎖線で囲まれた部分)として構成され、他の部分から分離可能となっている。このため、故障や寿命到達の際のメンテナンスにおいて、プリンタ本体から容易に取り外される。この現像カートリッジの上記ドレインパイプ122は、カップリング136によって上記剤調整部103の搬送パイプ121と接続されている。
【0056】
かかる構成の現像ユニット100については、次のような手順でプリンタ本体から取り外すことが望ましい。即ち、まず、上記剤調整部103の搬送ポンプ120を逆転駆動させて上記現像部101の第1タンク110内の液体現像剤7を、剤調整部103の第2タンク115に戻す。そして、上記ドレインパイプ122に設けられたドレインバルブ137を閉じてから、上記カップリング136を操作して現像カートリッジ側のドレインパイプ122と剤調整部103側の搬送パイプ121とを分離する。両パイプを分離する前に、ドレインバルブ137を閉じておくことで、第1タンク110やドレインパイプ122内に残留した液体現像剤7を漏らして無駄にするようなことがなくなる。なお、搬送パイプ121には搬送ポンプ120を設けているため、両パイプを分離した際に第2タンク115内の液体現像剤7を分離部分から漏らすようなことはないが、このような漏れを確実に回避すべく、カップリング121として、バルブ機能付きのものを用いるとよい。
【0057】
上記現像位置において、感光体ドラム1の地肌部(非画像部)に対向する液体現像剤中のトナーは、感光体ドラム1表面に向けて移動することなく、現像ローラ105の表面に向けて電気泳動して集結するため、理論的には地肌部に付着するようなことはない。しかし、通常よりも帯電量の少ないトナーが他のトナーよりも遅れて電気泳動するなどして、地肌部に付着していわゆるカブリ(地汚れともいう)という現象を引き起こす場合がある。
【0058】
かかるカブリの発生を抑えるべく、上記現像位置を通過した感光体ドラム1の表面に、図2に示すようなスイープユニットを当接させてもよい。図2において、スイープユニット170は、スイープローラ171、クリーニングブレード172、回収スクリュー173などを備えている。
【0059】
上記スイープローラ171は、その周面に導電性のウレタンゴム等からなる導電弾性層が設けられており、感光体ドラム1と等速に回転しながらこれに接触して除去ニップを形成している。この除去ニップには、図示しない電源からトナーの帯電極性と同極性の除去バイアスが印加されるスイープローラ171と、感光体ドラム1との電位差によってスイープ電界が形成される。具体的には、この除去ニップにおいては、スイープローラ171、上記地肌部及び静電潜像がそれぞれトナーと同極性の電位を帯び、その値が地肌部、スイープローラ171、静電潜像の順に低くなっている。このため、上記現像位置で現像ローラ105の表面に集結しきれなかったカブリトナーが、上記地肌部とスイープローラ171との間でスイープローラ171に向けて電気泳動して感光体ドラム1から除去される。
【0060】
上記スイープローラ171によって感光体ドラム1上から除去されたトナーを含む液体現像剤は、上記クリーニングブレードによってスイープローラ171からクリーニングされた後、上記現像ユニット100の上記回収部102を経由して上記第2タンク115に戻される。
【0061】
かかる構成のスイープユニット170を設けることで、上述のようなカブリの発生を抑えることが可能となる。
【0062】
濃度調整手段の一部である上記補給部104は、キャリアボトル123、現像剤ボトル124、キャリアポンプ147、現像剤ポンプ146などを備えている。このキャリアボトル123は、第2タンク115内の液体現像剤7を薄めるための濃度調整剤である液体キャリアを内部に収容しており、この液体キャリアは図示しない制御部によって駆動制御されるキャリアポンプ147によって第2タンク115内に補給される。また、現像剤ボトル124は、第2タンク115内の液体現像剤7を濃くするための濃度調整用の液体現像剤(以下、濃度調整用現像剤という)を内部に収容しており、これは図示しない制御部によって駆動制御される現像剤ポンプ146によって第2タンク115内に補給される。
【0063】
本第1実施形態のプリンタにおいて、現像に望ましい液体現像剤7のトナー濃度(標準トナー濃度)は15[wt%]であるが、12〜18[wt%]であれば、視認し得るような現像濃度ムラを生ずるようなことがない。よって、本プリンタにおける液体現像剤7のトナー濃度許容変動幅は12〜18[wt%]である。
【0064】
上記現像剤ボトル124内の濃度調整用現像剤は、そのトナー濃度が標準トナー濃度(15wt%)よりも濃く調整されている。
【0065】
上記制御部は、上記剤調整部103の濃度信号出力手段118からの出力信号(濃度信号出力手段によるトナー濃度検知結果)と、予め定められた目標濃度との比較に基づいて、上記現像剤ポンプ146やキャリアポンプ147の駆動を制御して、第2タンク115内に適量の液体キャリアや濃度調整用現像剤を補給させる。このような制御により、上記現像ローラ105から回収された現像残液体現像剤や、上記感光体ドラム1から回収された転写残液体現像剤が第2タンク115内に戻されてタンク内の液体現像剤7のトナー濃度を変動させても、その変動幅を所定範囲内に納めることができる。
【0066】
次に、本第1実施形態に係るプリンタの特徴的な構成について説明する。
液体キャリアのトナー濃度は0[wt%]という標準トナー濃度とはかけ離れた数値であるので、これが第2タンク115内に補給されれば、第2タンク内115内の液体現像剤7のトナー濃度は速やかに低下する。
【0067】
一方、本プリンタのように、チキソトロピックな液体現像剤7を現像に使用するものにおいては、濃度調整用現像剤として、標準トナー濃度(15wt%)に近いものを使用せざるを得ない。濃度調整用現像剤に液体としての性状を発揮させるためには、そのトナー濃度の高さに限界があるからである。このため、古くから用いられている低濃度低粘度の液体現像剤を現像に用いる場合よりも遙かに多量の濃度調整用現像剤を補給しなければならない。ところが、第2タンク115への濃度調整用現像剤の補給量には限界があり、上限ギリギリになるまで補給しても、第2タンク115内の液体現像剤7のトナー濃度を効果的に高めることができないといった事態が起こる場合がある。このような事態が持続すると、第2タンク115内の液体現像剤7のトナー濃度が経時的に低下していき、やがて、12[wt%]といったトナー濃度許容変動幅の下限値を下回ってしまうおそれがある。
【0068】
上記感光体ドラム1と中間転写ドラム3との当接位置である中間転写位置では、感光体ドラム1上の上記トナー像が中間転写ドラム3上に静電的に中間転写される。中間転写後の感光体ドラム1上に残留する転写残液体現像剤は、現像物質であるトナーを殆ど含まないので、剤収容部としての第2タンク115に戻されると、その内部の液体現像剤7のトナー濃度を低下させてしまうことになる。転写残液体現像剤の戻しによる液体現像剤7のトナー濃度低下率が、調整用現像剤の補給による液体現像剤7のトナー濃度増加率を上回ると、液体現像剤7のトナー濃度が低下し続け、やがて、トナー濃度許容変動幅の下限値(12wt%)を下回ってしまうことになる。
【0069】
そこで、本プリンタにおいては、先に図1に示したように、上記転写残液体現像剤をそのまま第2タンク115内に戻すのではなく、転写残液タンク160に一旦貯留する。そして、これを第2タンク115内の液体現像剤7のトナー濃度を薄めるための濃度調整剤として使用するように構成されている。具体的には、上記剤調整部103の濃度信号出力手段118によるトナー濃度検知結果が、予め定められた目標濃度よりも高い場合には、まず、回収ポンプ161を駆動して転写残液タンク160内の転写残液体現像剤を第2タンク115内に補給する。そして、回収ポンプ161を所定時間以上駆動しても濃度信号出力手段118によるトナー濃度検知結果が目標濃度まで低くならなかったり、第2タンク115内の液位が所定のレベルまで増加しなかったりした場合には、転写残液体現像剤が無くなったものとみなし、これに代えて液体キャリアを上記キャリアポンプ147の駆動によって補給する。
【0070】
かかる構成では、転写残液体現像剤を無条件に戻していた従来のプリンタよりも、第2タンク115内の液体現像剤7のトナー濃度を安定させ、12〜18[wt%]の許容変動幅内に納めることが可能になる。
【0071】
図3は、上記剤調整部103の分解斜視図である。図3に示すように、タンク蓋119には、134a、b、c、dという4つの円形の開口と、矩形の開口134eとが設けられている。これら円形の開口134a、b、c、dは、それぞれ上記ドラムクリーニングユニット4の回収パイプ8、上記回収部102の回収パイプ114、上記現像剤ボトル124からのパイプ、上記キャリアボトル123からのパイプを第2タンク115内に受け入れるためのものである。各パイプは、その先端を第2タンク115内の液体現像剤の液面よりも上側に位置させるように長さが調整されており、転写残液タンク160からの転写残液体現像剤、現像ローラ105からの現像残液体現像剤、現像剤ボトル124からの濃度調整用現像剤、あるいは、キャリアボトル123からの液体キャリアを該先端部から該液面に落下させる。このように各パイプがその先端を液体現像剤の液面に接触させることなく、且つ該先端から該液面に液体現像剤や液体キャリアを落下させるように配設されることにより、その内部に液体現像剤や液体キャリアを滞らせることなく該液面に落下させることができる。そして、このことにより、滞留トナーによるパイプの詰まりを抑えることができる。
【0072】
図3において、本プリンタは、チキソトロピックな液体現像剤7を収容するタンク150に固定された濃度信号出力手段118と、CPU等で構成された図示しない濃度演算手段である後述の濃度検知制御部とから構成される濃度検知手段を備えている。更に、この濃度信号出力手段118は、タンク蓋119の下面に突設された支持板129と、タンク蓋119の上方に配設された光学センサ132とを有している。また、上記支持板129に回動可能に保持された円盤ユニットや、これを回転させるための円盤モータ133も有している。
【0073】
上記円盤ユニットは、2つの外円盤131a、bと、これらの間に固定された中円盤130とから構成されている。中円盤130は、2つの外円盤131a、よりも小さい径で構成され、外円盤131a、bの回転中心から偏心した位置でこれら外円盤と一体となって回転する。また、その円周面には鏡面仕上げ加工が施されている。円盤ユニットがその周面を液体現像剤7に部分的に浸漬させた状態で回転すると、中円盤130と2つの外円盤131a、bとの段差によってその円周方向に形成される凹部に液体現像剤7が充填される。この凹部は、中円盤130が2つの外円盤131a、bから偏心した位置に配設されていることによって円周方向で深さが異なってくる。2つの外円盤131a、bの周面には、図示しない規制ブレードが当接しており、この規制ブレードとの対向位置を通過した上記凹部内には、その円周方向に厚み勾配のある液体現像剤7の液膜が形成される。
【0074】
上記光学センサ132は、図示しない発光素子と受光素子とを備え、この発光素子からタンク蓋119の開口134eを通して上記液膜に光を照射する。照射された光は、液膜を透過した後、上記凹部の底となっている中円盤130の鏡面で反射する。そして、液膜を再び透過してから上記開口134e内を通り、光学センサ132の上記受光素子に受光される。この受光素子は、受光量に応じた値の信号を濃度検知制御部に出力する。
【0075】
上記液膜に対する透過光量はそのトナー濃度に応じて異なってくる。但し、トナーを高濃度に含有するチキソトロピックな液体現像剤7では、トナー濃度に対する透過光量の変動率が著しく大きく、一定の厚みの液膜であるとトナー濃度が少し変化しただけで透過光が得られたり得られなかったりする。透過光が得られなければ、当然ながら液体現像剤7のトナー濃度を演算することができない。そこで、図示の濃度信号出力手段118は、上記凹部内でその円周方向に厚み勾配のある液膜を形成して様々な厚みで光透過させることで、円盤ユニットを一回転させるまでに、透過光を確実に得るように構成されている。
【0076】
上記受光素子はその出力値を円盤ユニットの回転角度(液膜の厚み)に応じて連続的に変化させるが、円盤ユニット一回転あたりにおけるこの出力値の積分結果は受光素子の受光総量に相当し、液体現像剤7のトナー濃度と相関関係にある。そこで、濃度検知制御部は、円盤ユニットが一回転する間に、このように連続的に変化する上記出力値を積分し、積分結果に基づいて液体現像剤7のトナー濃度を演算する。
【0077】
以上の構成の濃度検知手段によれば、一定の厚みの上記液膜を形成しただけではこれに対する透過光が得られたり得られなかったりするチキソトロピックな液体現像剤でも、そのトナー濃度に応じた量の透過光を得ることができる。よって、チキソトロピックな液体現像剤でも、そのトナー濃度を確実に検知することができる。
【0078】
なお、図3の例では、濃度信号出力手段118に反射型の光学センサ132を設けているが、これに代えて、透過型の光学センサを設けてもよい。具体的には、上記中円盤130をガラスや樹脂などの透明部材で形成し、この内部に光学センサの受光素子あるいは発光素子を設置するとともに、外部に内部の素子と対になる発光素子あるいは受光素子を設置する。そして、発光素子から発した光に上記液膜を1度だけ透過させ、透過光を受光素子に受光させるのである。
【0079】
図4(a)は、上記剤調整部103に装着する液位検知手段としてのフロート式液位センサを示す斜視図である。図において、フロート式液位センサ135は、2つのフロート部材140、このフロート部材140の上下移動を案内する2本のガイド棒139、リングピン141、磁力検知手段である4つのホール素子143、磁力発生体144等から構成されている。リングピン141は、2つのリング部141aを有し、図示しない上記タンク蓋の下面に突設された2本のガイド棒139のそれぞれが、これらリング部141aに挿入されるようになっている。
【0080】
図示しない液体現像剤中で浮遊している2つの上記フロート140部材は、それぞれリングピン141の反対側の端部に保持されながら、液位の増減に伴って上下移動する。この上下移動は2本のガイド棒139によってガイドされ、液体現像剤の回転方向に流されないようになっている。リングピン141の中央部には、上記磁力発生体144が固定されている。
【0081】
図示しない上記タンク蓋には、2本のガイド棒139の他に、上記濃度信号出力手段118の支持板129が、これらガイド棒139の間に位置するように突設され、フロート部材140に固定された磁力発生体144に対向するようになっている。この支持板129には、4つの上記ホール素子143が上下方向に並ぶように固定されている。
【0082】
これら4つのホール素子143は、上から順に、上限液位、標準液位、下限液位、緊急停止液位に対応する高さに装着されている。
【0083】
液位が下限液位を下回ったり、上限液位を上回ったりすると、上記円盤ユニットが液体現像剤7に浸からなくなったり、部分的にではなくその全てが浸かったりして上記液膜が形成されなくなるため、トナー濃度の検知が不可能になる。
【0084】
各ホール素子143は、例えば5[V]の電源が供給されながら、S極又はN極の磁力を検知すると、0[V]の検知信号を後述の補給制御部に出力するように構成されている。液体現像剤の液位の増減に伴ってフロート部材140が上下移動すると、4つのホール素子143のうち、フロート部材140の高さ位置にあるものが、このフロート部材140に固定された上記磁力発生体144の磁力を検知する。
【0085】
各ホール素子143をフロート部材140ではなく、上記支持板129に固定することで、各ホール素子143に接続する電源用や信号用の図示しない電線を、液体現像剤中に長く延ばすことなく固定して配設することができる。よって、フロート部材140の上下移動に伴って、この電線をフロート部材140、リングピン141、ガイド棒139に絡ませるようなことはない。
【0086】
図4(a)に示したフロート式液位センサ135において、球形のフロート部材140の上部に付着した図示しない液体現像剤中のトナーは、液体キャリアとともにフロート部材140の球面に沿ってだれるように降下する。そして、図示しない第2タンク内の液体現像剤の液面に達して取り込まれる。このことにより、フロート部材140上にトナーが堆積し難くなり、現像物質の堆積によるフロート部材の沈みが軽減されて、第2タンク内における実際の液位と、フロート式液位センサの検知液位との誤差を少なくすることができる。また、角のない球状のフロート部材140は、角のあるフロート部材よりも、液体現像剤から受ける液流抵抗を低減して、液体現像剤の流れを受けることによる微妙な上下移動を軽減することができる。
【0087】
また、このフロート式液位センサにおいては、液面の波立ちに伴う磁力発生体144のレベル変動を軽減して、第2タンク内における実際の液位と、検知液位との誤差を少なくすることができる。なお、2つのフロート部材140がそれぞれ異なった液面レベルの位置で浮遊する際におけるリングピン141の最大傾斜角度については、2つのリング部141aの間隔、リング部141aの内壁とガイド棒139とのクリアランスなどの調整によって微妙に設定することができる。
【0088】
各ホール素子143からの上記検知信号は、後述の補給制御部に出力される。この補給制御部は、検知信号を出力しているホール素子143が少なくとも1つあるか否かを判定し、「無い」場合には図示しないディスプレイ等の表示部にエラーメッセージを表示させる。また、「ある」場合には、次に、一番下から二番目のホール素子143(下限液位となる)から出力されているか否かを判定し、出力されている場合には液位を下限液位以下であると判定する。
【0089】
本プリンタでは、各ホール素子143間において検知デッドスペースを生じさせないような間隔で各ホール素子143を配設し、20[mm]の液位変動幅を検知させるようにフロート式液位センサ135を構成している。
【0090】
図5は、本プリンタの電気回路の一部を示すブロック図である。図において、制御部200は、濃度検知制御部200と、補給制御部202と、ハードディスクやRAM等で構成された記憶手段203とを備えている。
【0091】
上記濃度検知制御部201と補給制御部202とは、互いにデータ交信し得るように接続され、また、これらには上記記憶手段203も接続されている。
【0092】
上記濃度検知制御部201は、上記濃度信号出力手段118の円盤モータ113や、上記光学センサ132などにも接続されており、これらの駆動を制御したり、光学センサ132と交信したりするようになっている。
【0093】
上記補給制御部202は、上記搬送ポンプ120、現像剤ポンプ146、キャリアポンプ147、フロート式液位センサ135、攪拌モータ(翼部材116、117用)148などにも接続されており、これらの駆動を制御したり、フロート式液位センサ135と交信したりするようになっている。
【0094】
図6は、上記濃度検知制御部201の濃度検知制御を示すフローチャートである。図において、濃度検知制御部201は、所定の周期で濃度検知制御をスタートさせ、まず、上記円盤モータ(133)の駆動を開始して、上記濃度信号出力手段(118)の円盤ユニットを回転させる(ステップ1:以下、ステップをSと記す)。この回転により、円盤ユニットには、上記第2タンク(115)内の液体現像剤からなる液膜が形成される。
【0095】
次に、濃度検知制御部201は、上記光学センサ(132)の受光素子から送られてくる連続的に変化する出力値を、所定時間分だけ積分処理する(S2)。この所定時間とは、円盤ユニットの一回転に要する時間であり、本第1実施形態のプリンタでは約7秒間になっている。
【0096】
濃度検知制御部201は、積分処理を終えると、積分結果に基づいて第2タンク(115)内の液体現像剤のトナー濃度を演算する(S3)。具体的には、例えば、各積分値とトナー濃度とを関連付けしたデーターベースから、積分結果に対応するトナー濃度を特定したり、積分値とトナー濃度との関係を示すアルゴリズムに積分結果を代入してトナー濃度を演算したりするのである。そして、上記記憶手段203に記憶されているトナー濃度データを、演算結果の値に更新した後(S4)、制御を継続すべきか否かについて判断する(S5)。
【0097】
ここで、現像動作中などであるが故に制御を継続すべきであると判断した場合には(S5でY)、制御フローを上記S2にループさせて、再び積分処理を行う。また、制御を継続すべきでないと判断した場合には(S5でN)、円盤モータ133の駆動を停止してから(S6)、制御を終了する。
【0098】
このような濃度検知制御においては、制御がスタートすると、上記S5で円盤モータ133の停止が確認されるまで積分処理が繰り返し行われ、上記記憶手段203に記憶されているトナー濃度データが繰り返し更新される。なお、上記S2では約7秒間の処理時間が費やされるが、この他は、殆ど瞬間的な演算処理であるため、1回あたりのトナー濃度演算時間(上記S2〜S5までの処理時間)は7秒強となる。
【0099】
図7は、上記補給制御部202の濃度調整制御を示すフローチャートである。この濃度調整制御とは、上記第2タンク115内の液体現像剤7の液位と、上記記憶手段203に記憶されているトナー濃度データとに基づいて、第2タンク115内に液体キャリアか液体現像剤の一方を補給して、液体現像剤7のトナー濃度を調整する制御である。
【0100】
図7に示したこの濃度調整制御の概要は次の通りである。即ち、まず、上記第2タンク115内の液位(以下、単に液位という)を判定し(S1)、液位が標準液位を下回る場合に(S2でY)、転写残液体現像剤、液体キャリア、あるいは濃度調整用現像剤を所定時間だけ第2タンク115内に補給した後(S9、S11あるいはS13)、再び上記S1の制御に戻って液位を判定する。また、液位が標準液位以上である場合には(S2でN)、液体キャリア等の濃度調整剤を補給することなく制御を終了する。よって、所定の周期で濃度調整制御が開始され、「液位<標準液位」であると一旦判断されると、液位が標準液位に上昇するまで転写残液体現像剤、液体キャリアあるいは濃度調整用現像剤が補給される。
【0101】
具体的には、「目標濃度>上記トナー濃度データ」である場合には(S8でY)、上記現像剤ポンプ146が2秒間だけ駆動された後、制御が上記S1にループされる。この現像剤ポンプ146の駆動により、所定量の濃度調整用現像剤が第2タンク115内に供給されて、第2タンク115内の液体現像剤7の濃度が少し高められる。
【0102】
また、「目標濃度>上記トナー濃度データ」である場合には(S8でN)、まず、上記回収ポンプ161が2秒間だけ駆動された後、制御が上記S1にループされる。この回収ポンプ161の駆動により、通常は、所定量の転写残液体現像剤が上記転写残液タンク160から第2タンク115内に供給されて、第2タンク115内の液体現像剤7の濃度が低められる。但し、転写残液タンク160内には常に転写残液体現像剤が収容されているとは限らないので、回収ポンプ161が駆動しても、転写残液体現像剤の補給がなされないこともある。そこで、上記補給制御部202は、回収ポンプ161を2秒間駆動する毎に変数C1に1を加算していき(S12)、C1が10に達した場合には(S10でY)、回収ポンプ161に代えてキャリアポンプ147を駆動する(S13)。これにより、第2タンク115内に液体キャリアが補給されて、液体現像剤7が薄められる。
【0103】
このような濃度調整制御により、第2タンク内の液体現像剤7のトナー濃度が目標濃度よりも薄くなっているか濃くなっているかにかかわらず、トナー濃度を目標濃度に近づけるように調整することができる。よって、第2タンク115に戻される上記現像残液体現像剤のトナー濃度が目標濃度よりも薄くなったり濃くなったりしても、第2タンク115内の液体現像剤7のトナー濃度を適正に調整することができる。
【0104】
また、第2タンク115内の液体現像剤7を薄める必要のあるときだけ、転写残液タンク160内の転写残液体現像剤を第2タンク115に戻すことで、転写残液体現像剤を無条件に戻していた従来のプリンタよりも、液体現像剤7のトナー濃度を安定させ、12〜18[wt%]といったトナー濃度許容変動幅内に納めることが可能になる。
【0105】
更に、転写残液タンク160内の転写残液体現像剤の量が不足しているときには、転写残液体現像剤に代えて液体キャリアを第2タンク115内に補給して、液体現像剤7のトナー濃度を適切に低下させることができる。
【0106】
なお、本プリンタにおいては、上記S8の制御で使用する目標濃度として、標準トナー濃度(15wt%)よりも高く、且つトナー濃度許容変動幅の上限値以下(18wt%以下)の値を設定している。かかる設定では、第2タンク115内の液体現像剤7のトナー濃度が標準濃度よりやや濃くなっても、濃度調整用現像剤の補給を継続し、更に濃くなった時点で、転写残液体現像剤や液体キャリアの補給に切り替えることになる。このような切り替えでは、15[%]を少しでも超えた時点で補給対象を濃度調整用現像剤から転写残液体現像剤や液体キャリアに切り替えてしまう場合よりも、トナー濃度を低下させるタイミングを遅らせることができる。そして、このことにより、液体現像剤7のトナー濃度の著しい低下を抑えて、トナー濃度不足に起因する画像濃度不足を抑えることができる。
【0107】
上記S2の制御において、「液位=標準液位」である場合には、以降の制御シーケンスがS3、S4、S14という順で進む。そして、このS14において、制御を継続すべきであるか否かが判断され、現像動作中などであるが故に継続すべきであると判断された場合には(S14でY)、制御がS1にループされる。また、継続すべきでないと判断された場合には(S14でN)、一連の制御シーケンスが終了する。
【0108】
このような第2タンク115内の液位に基づく濃度調整剤の補給により、該液位は、標準液位とこれを少し下回ったレベルとの間で変動する。よって、何らかの異常がない限り、標準液位付近に保たれる。しかしながら、各ポンプや上記フロート式液位センサ135の故障、濃度補給剤切れなどにより、液位が下限液位を下回ったり、上限液位を上回ったりという液位異常が発生するおそれがある。
【0109】
そこで、上記補給制御部202は、このような液位異常の有無を確認し(S4、S5)、液位異常である場合には(S4やS5でY)、図示しない表示部に「水位エラー」を表示させて制御を終了する。
【0110】
上記S9、S11あるいはS13におけるポンプの駆動では2秒間の処理時間が費やされるが、この他は、殆ど瞬間的な演算処理であるため、上記S1〜S9、S1〜S12、あるいは、S1〜S13までのシーケンス処理時間は2秒強となる。一方、上述のように、上記濃度検知制御においては、1回あたりのトナー濃度演算時間は7秒強であり、この間はトナー濃度データの更新がなされない。このため、補給制御部202による濃度調整制御において、補給が繰り返し行われる場合には、少なくとも3回は同じトナー濃度データが上記S7で読み込まれて使用されることになる。
【0111】
以上の濃度調整制御によれば、濃度検知制御部201によるトナー濃度の演算を待機することなく、予め記憶手段203に記憶されているトナー濃度データに基づいて制御を実施することができる。
【0112】
なお、濃度演算手段である濃度検知制御部201と、上記濃度調整制御を実施する補給制御部202とを個別に設けた例について説明したが、これらを一つのCPU等によって構成し、上記濃度検知制御の制御フローと濃度調整制御の制御フローとを並行して行わせるようにしてもよい。
【0113】
また、図7では省略しているが、上記補給制御部202は、緊急停止液位を検知した場合には、上記翼部材116が液体現像剤に浸からなくなって、周囲に液体現像剤を撒き散らす危険性があるため、プリンタ全体の動作を緊急停止させるようになっている。
【0114】
ところで、トナー濃度が5〜40[%]で、粘度が100〜10000[mPa・s]といったチキソトロピックな液体現像剤は、せん断力の付与に伴って粘度を飽和低下粘度まで徐々に低下させていき、せん断力が付与されなくなると粘度を徐々に増加させてやがて飽和硬化粘度に到達させるというせん断力依存型の粘度性状を発揮する。このようなチキソトロピックな液体現像剤については、第2タンク115内で効率良い攪拌処理を施して全体的に均一に低粘度化せしめながら濃度調整剤を補給しないと、トナーの分散性を悪化させてしまう。そして、このことにより、全体的なトナー濃度の均一化が不十分になって、トナー濃度を不安定にしてしまう。
【0115】
そこで、本プリンタにおいては、第2タンク115内の液体現像剤7に対して効率良い攪拌処理を施すべく、様々な工夫を施してある。
【0116】
以下、この工夫について説明する。
図8は、第2タンク115にタンク蓋119を装着した状態の剤調整部103を示す斜視図である。図8において、第2タンク115は、その平断面が正円ではなく長円になるように形成されている。ここで言う「長円」とは、幾何学で言う楕円ではなく、正円の中心線で2分された半円と半円の間に正方形や長方形などの四角形が介在するような陸上トラック状の形状である。
【0117】
軸部材としての軸棒138は、第2タンク117の底面に設けられた図示しない防水構造の軸受けに回転自在に支持され、該底面の中心(重心)よりも図中左側にずれた位置で回転する。この軸棒138の周面には、可撓性の部材で構成された翼部材116と、これよりも図中下側に配設され且つ非可撓性の部材で構成された翼部材117とが固定されている。
【0118】
可撓性の上記翼部材116は、どのような回転位置にあっても第2タンク115の内周面に触れるようにその長さが調整されており、軸棒138の図中矢印方向の回転に伴い、タンク内周面を舐めるように撓りながら同方向に回転する。この可撓性の翼部材116の回転軌道上には、支持板129や外円盤131などの内設部材が配設されている。可撓性の翼部材116は回転に伴ってこれら内設部材に接触すると、図9に示すように、これを避けるように回転方向とは逆方向に更に撓る。そして、撓った状態でこれら内設部材の表面を舐めるようにして回転を続け、図10に示すように、内設部材から離れ得る位置まで回転した後、図11に示すように、再びタンク内周面を舐めるような回転を続ける。このような翼部材116は、その回転軌道上に支持板129や外円盤131などの内設部材が設けられていても、該回転軌道上に存在する液体現像剤7の全域を接触によって低粘度化せしめながら回転させることができる。かかる構成においては、対流を発生させ難い高粘度のチキソトロピックな液体現像剤7でも、翼部材116の高さ位置において、良好に回転せしめて水平方向に攪拌することができる。そして、このような良好な攪拌により、液体現像剤7中にトナーを均一に分散させて、そのトナー濃度を更に確実に安定させることができる。
【0119】
一方、非可撓性の上記翼部材117は、図8に示したように、軸棒138における翼部材116よりも下側の位置に設けられ、船舶スクリューのように、軸棒138の軸線方向からねじれるような扇状の4枚の羽部材で構成されている。この翼部材117の回転に伴って液体現像剤7が回転すると、図中上側から下側に向けて移動する液体現像剤7の軸流が発生する。軸流によって第2タンク115の底にぶつかった液体現像剤は、この底で撥ね返って今度は下側から上側に向けて移動する。翼部材117は、翼部材116とは異なり、その高さ位置において回転軌道が第2タンク平面の全域に及ばないようになっているが、回転軌道上で低粘度化せしめた液体現像剤7をこの跳ね返りによって、回転軌道の及ばない領域に効率良く移動させることができる。このため、回転軌道上の液体現像剤7と、この回転軌道の及ばない領域の液体現像剤7との粘度差が起こり難く、この粘度差に起因する攪拌効率の悪化が抑えられる。そして、このことにより、液体現像剤7中でトナーを更に確実に均一分散させて、そのトナー濃度を更に確実に安定させることができる。
【0120】
上記軸流の方向については、図8に示したように、図中上側から下側に向かう方向が望ましい。この方向の軸流では、図中下側から上側に向かう方向の軸流よりも、液面の波立ちを抑えることができ、且つ、第2タンク115の底での跳ね返りによって液体現像剤7に強いせん断力を付与して、液体現像剤7をより効率的に低粘度化せしめることができるからである。
【0121】
上記第2ダンク115内において、上記支持板129や上記外円盤131などの高さ位置で、液体現像剤7の全域を可撓性の上記翼部材116によって接触せしめて回転させるだけであれば、第2タンク115の平面形状を長円形にし、且つ翼部材116の回転中心をこの平面形状の中心からずらすといった複雑な構成を採用する必要はない。具体的には、図12に示すように、第2タンク115の平面形状を正円形にし、この平面形状の中心位置で可撓性の翼部材116を回転させるようにすれば足りる。しかしながら、この構成では、図13に示すように、攪拌力の強い非可撓性の翼部材117もこの中心位置で回転させることになり、この翼部材117による液体現像剤7の比較的高速な回転や軸流によって液面が大きく波立ってしまう。そして、このような大きな波立ちにより、フロート式液位センサ135の液位検知結果と、静止状態の実際の液位とに大きな誤差が生じてしまう。また、上記軸棒138付近に生ずる渦にフロート部材140が吸い込まれて上下に激しく揺さぶられるため、この揺さぶりによっても大きな誤差を生じてしまう。
【0122】
そこで、本プリンタでは、軸棒138を第2タンク115の中心(重心)からずれた位置に設け、翼部材116、117を該中心からずれた位置を軸にして回転させるようにしている。かかる構成では、翼部材117の回転に伴い、第2タンク115内でこれの中心よりも軸棒138側に位置する液体現像剤が積極的に回転せしめられてその液面を波立たせる。一方、第2タンク115の中心よりも軸棒138とは反対側に位置する液体現像剤は、翼部材117によって接触的に回転せしめられる液体現像剤の対流や、あるいは翼部材117よりも攪拌力の弱い翼部材116の回転により、比較的ゆっくりと回転せしめられるため、液面の波立ちが抑えられる。フロート式液位センサ135は、このように波立ちが抑えられる位置で液位を検知するので、波立ちによる液位の検知誤差を低減することができる。そして、検知誤差の低減によって第2タンク115内の液量を正確に検知することで、液体現像剤7のトナー濃度を更に確実に安定させることができる。
【0123】
また、本プリンタにおいては、以上のような工夫によって第2タンク115内における液体現像剤7の攪拌効率を向上させてそのトナー濃度の更なる安定化を図ることに加えて、クリーニングブレードから液体現像剤を良好に回収し得る工夫を施すことが望ましい。かかる工夫により、第2タンク115内の液体現像剤7のトナー濃度を、それ以上に安定させることができるからである。
【0124】
以下、この工夫について説明する。
上述のようなせん断力依存型の粘度特性を発揮するチキソトロピックな液体現像剤を現像ローラ105等の除去対象からクリーニングブレードによって除去する場合、除去後の液体現像剤をブレード表面に沿って重力方向に移動させた後、ブレードから自由落下させて回収することになる。かかる回収過程において、除去後の液体現像剤は現像ローラ等の除去対象に接触しなくなる位置まで重力方向に移動すると、除去対象との摺擦によるせん断力が殆ど付与されなくなるため、粘度を急激に増加させ始める。そして、粘度の増加によってブレード表面上での流動性を弱め、トナー成分をブレード表面に付着させながら、液体キャリア成分を優先して少しずつ移動させてことになる。この結果、ブレード表面にトナー凝集塊を形成し易くなってしまう。
【0125】
ブレード表面に形成されたトナー凝集塊は、除去対象から除去された液体現像剤のブレード表面上における流れを堰き止めて除去対象の端から溢れさせたり、ある程度の重量まで成長してブレード表面から自由落下した後、第2タンク115内に戻され、タンク内の液体現像剤のトナー濃度を不安定にさせたりという問題を発生させてしまう。更には、第2タンク115内で十分にほぐされないまま上記現像位置まで搬送され、現像性に悪影響を及ぼすという問題をも発生させてしまう。
【0126】
そこで、上記ドラムクリーニングユニット4のクリーニングブレード4a、上記回収部102のクリーニングブレード112、上記スイープユニット170のクリーニングブレード172(図2参照)については、ブレード表面に沿って重力方向に移動している液体現像剤にせん断力を付与し得るせん断力付与部材を当接させるような工夫を施すのである。
【0127】
具体的には、例えば、せん断力付与部材として、図14に示すようなせん断力付与ブレード180や、図15に示すようなせん断力付与ローラなどを当接させれば良い。
【0128】
図14においては、除去対象(感光体ドラム1あるいは回収ローラ111)から液体現像剤7をクリーニングするクリーニングブレード(クリーニングブレード4a、クリーニングブレード112あるいはクリーニングブレード172)に対し、せん断力付与ブレード180がそのエッジを突き当てるように当接している。このせん断力付与ブレード180は、図示しない駆動手段により、クリーニングブレード表面に沿って当接しながらクリーニングブレード長手方向に往復移動するように構成されている。かかる構成では、クリーニングブレード表面に付着した液体現像剤7に対し、せん断力付与ブレード180の往復移動によってせん断力を付与してその粘度増加を抑える。そして、このことにより、クリーニングブレード表面上でのトナー凝集塊の形成を抑えることができる。よって、第2タンク115内の液体現像剤7のトナー濃度をより安定させることができる。
【0129】
また、図15においては、上記除去対象から液体現像剤7をクリーニングするクリーニングブレードに対し、その長手方向のほぼ全域に当接しながら回転するせん断力付与ローラ181が設けられている。このせん断力付与ローラ181は、スポンジ等の弾性材料で構成され、クリーニングブレード表面に付着した液体現像剤7をフレード表面との間に挟み込みながら回転することで、この液体現像剤7に対してせん断力を付与してその粘度増加を抑える。そして、このことにより、クリーニングブレード表面上でのトナー凝集塊の形成を抑えることができる。よって、第2タンク115内の液体現像剤7のトナー濃度をより安定させることができる。なお、せん断力付与部材として、せん断力付与ローラ181に代えて、クリーニングブレードに対してその長手方向のほぼ全域に当接しながら回転する図示しないせん断力付与パドル、せん断力付与ブラシ、せん断力付与スクリューなどを設けても良い。
【0130】
[第2実施形態]
次に、本発明を適用した第2実施形態のプリンタについて説明する。
なお、本プリンタにおける基本的な構成については、上記第1実施形態のプリンタと同様であるので説明を省略する。
【0131】
図16は、本プリンタの現像剤回収機構とその周囲構成とを示す概略構成図である。図において、上記ドラムクリーニングユニット4のクリーニングブレード4aによって図示しない感光体ドラム1から掻き落とされた転写残液体現像剤は、搬送スクリュー4bによって水平方向に搬送された後、回収パイプ8の回収口から重力落下して転写残液タンク160に貯留される。
【0132】
転写残液タンク160内には、図示しない周知の液位センサが配設されており、これによって上限液位が検知されると、液晶ディスプレイ等から構成された図示しない表示部に転写残液タンク満杯エラーが表示される。また、この転写残液タンク160は、プリンタ本体に対して着脱可能に構成されている。
【0133】
上記転写残液タンク満杯エラーが表示されると、ユーザーは転写残液タンク160をプリンタ本体から取り外し、その内部に貯留された転写残液体現像剤を除去した後、再び転写残液タンク160をプリンタ本体に装着することで、満杯エラーを解消させる。よって、転写残液体現像剤は、プリンタ内でリサイクル使用されることなく、回収業者によって回収されるなどする。
【0134】
一方、現像ユニット100内において、クリーニングブレード112によって回収ローラ111から掻き落とされた現像残液体現像剤は、回収スクリュー113によって水平方向に搬送された後、回収パイプ114内を重力落下する。この回収パイプ114は、先端側が次に説明するような2つの経路に分かれている。即ち、第1の経路は、電磁弁162を経由して現像残液貯留部である現像残液タンク164内に至る経路である。また、第2の経路は、電磁弁163を経由して第2タンク115内に至る経路である。
【0135】
図17は本プリンタの電気回路の一部を示すブロック図である。図示のように、補給制御部202には、搬送ポンプ120、現像剤ポンプ120、キャリアポンプ147、攪拌モータ148、液位検知手段135に加えて、電磁弁162、163が接続されている。また、制御部200は、濃度検知制御部201、補給制御部202、記憶手段203の他、画像制御部204を備えている。
【0136】
画像制御部204は、図示しないパーソナルコンピュータ等から送られてくる画像信号に基づいて、図示しない光書込みユニットを駆動して感光体ドラム1に静電潜像を形成せしめる。この際、画像信号に基づいて、これから形成すべき画像の画像密度を算出した後、これを画像密度データとして補給制御部202に出力する。
【0137】
なお、上記画像密度とは、感光体ドラム1に対する液体現像剤7の全塗布領域中で、画像部面積(画像部となる画素の全面積)の占める割合のことである。
【0138】
補給制御部202は、画像制御部204からの上記画像密度データに基づいて、電磁弁162、263を駆動制御する。
【0139】
先に示した図16において、回収ローラ111から回収される現像残液体現像剤のトナー濃度については、形成する画像の上記画像密度により、現像前よりも濃くなったり薄くなったり、現像前と同じになったりする。具体的には、上記画像密度がある値になると、上記現像位置において、現像ローラ105上から感光体ドラム1へと転移するトナーの量と、液体キャリアの量との比率が、現像前の液体現像剤7中におけるトナー量と液体キャリア量との比率とほぼ同じになる。このため、上記画像密度がある値になると、現像残液体現像剤のトナー濃度が現像前の液体現像剤7のトナー濃度と同じになる(以下、このときの画像密度の値を平衡値という)。
【0140】
また、上記画像密度がこの平衡値よりも高くなると、上記現像位置において、現像ローラ105上から感光体ドラム1へと転移するトナーの比率が、現像前の液体現像剤7中におけるトナーの比率よりも多くなる。このため、上記画像密度が上記平衡値よりも高くなると、現像残液体現像剤のトナー濃度が現像前の液体現像剤7のトナー濃度よりも低くなる。
【0141】
逆に、上記画像密度が上記平衡値よりも低くなると、上記現像位置において、現像ローラ105上から感光体ドラム1へと転移するトナーの比率が、現像前の液体現像剤7中におけるトナーの比率よりも少なくなる。このため、上記画像密度が上記平衡値よりも低くなると、現像残液体現像剤のトナー濃度が現像前の液体現像剤7のトナー濃度よりも高くなる。
【0142】
上記記憶手段203には、予めの試験によって求められた上記平衡値のデータが記憶されている。
【0143】
補給制御部202は、画像制御部204から送られてくる上記画像密度データと、記憶手段203に記憶されている上記平衡値のデータとを比較し、「画像密度データ>平衡値のデータ」である場合には、電磁弁162を開くように駆動制御するとともに、電磁弁163を閉じるように駆動制御する。また、「画像密度データ>平衡値のデータ」でない場合には、電磁弁162を閉じるように駆動制御するとともに、電磁弁163を開くように駆動制御する。よって、現像前よりもトナー濃度の低くなった現像残液体現像剤は現像残液タンク164に貯留される。また、トナー濃度が現像前と同等以上になった現像残液体現像剤は、現像液タンク164内に現像残液体現像剤を導かずに第2タンク115に導くバイパス搬送手段としての機能を備えた電磁弁162、163、回収パイプ114などの作用により、第2タンク115内に戻されてリサイクル使用される。
【0144】
なお、電磁弁162、163に代えて、モータ弁を設けても良い用される。また、回収部102から第2タンク115や現像残液タンク164への現像残液体現像剤の重力落下が困難である場合には、バイパス搬送手段を図18に示すように構成してもよい。図18において、回収部102には、搬送ポンプ165aを経由して現像残液タンク164に至る回収パイプ114aと、搬送ポンプ165bを経由して第2タンク115に至る回収パイプ114bとが接続されている。上記画像密度データと平衡値との比較に基づいて、搬送ポンプ165a、165bの何れかを駆動させるように補給制御部202を構成すれば、現像残液体現像剤の搬送先を現像残液タンク164と第2タンク115とで切り替えることができる。
【0145】
上述のように、第2タンク115内の液位が減少して濃度調整剤の補給が可能になったときに、タンク内の液体現像剤7を薄める必要がある場合には、液体キャリアよりも優先して現像残液タンク164内に貯留された現像残液体現像剤が補給される。このため、現像残液タンク164内が現像残液体現像剤で満杯になるようなことはまずない。しかし、本プリンタでは安全のために、現像残液タンク164内にも図示しない周知の液位センサが配設されており、これによって上限液位が検知されると、液晶ディスプレイ等から構成された図示しない表示部に現像残液タンク満杯エラーが表示される。また、この現像残液タンク164は、プリンタ本体に対して着脱可能に構成されている。
【0146】
上記現像残液タンク満杯エラーが表示されると、ユーザーは現像残液タンク164をプリンタ本体から取り外し、その内部に貯留された現像残液体現像剤を少しだけ他の容器に移した後、再び現像残液タンク164をプリンタ本体に装着することで、満杯エラーを解消させる。そして、現像残液タンク164内の液位が十分に下がった時点で、他の容器に移しておいた現像残液体現像剤を現像残液タンク164に戻すことで、リサイクル使用する。
【0147】
本第2実施形態の本プリンタにおいては、上記第1実施形態のプリンタと同様に、目標濃度として、標準トナー濃度(15wt%)よりも高く、且つトナー濃度許容変動幅の上限値以下(18wt%以下)の値を設定している。よって、液体現像剤7のトナー濃度の著しい低下を抑えて、トナー濃度不足に起因する画像濃度不足を抑えることができる。
【0148】
但し、上記平衡値はあくまでも現像残液体現像剤のトナー濃度を現像前の液体現像剤7のものと同じ値にし得る画像密度の値であり、標準トナー濃度(15wt%)にするものではない。また、上記平衡値は、現像前の液体現像剤7(第2タンク115内に貯留されている液体現像剤)のトナー濃度によって変動する。具体的には、現像前の液体現像剤7(第2タンク115内に貯留されている液体現像剤)と、上記平衡値との関係は、例えば図19のグラフに示すようになる。このグラフにおいて、液体現像剤7のトナー濃度がトナー濃度許容変動幅の上限値である場合には上記平衡値が35[%]になり、現像残液体現像剤のトナー濃度は上限値と同じ18[wt%]になる。液体現像剤7のトナー濃度がトナー濃度許容変動幅の下限値である場合には上記平衡値が40[%]になり、現像残液体現像剤のトナー濃度は下限値と同じ12[wt%]になる。更に、液体現像剤7のトナー濃度が標準トナー濃度である場合には上記平衡値が37.5[%]になり、現像残液体現像剤のトナー濃度は標準トナー濃度と同じ15[wt%]になる。
【0149】
よって、本第2実施形態においては、上記記憶手段203には、液体現像剤7の各トナー濃度と、上記平衡値とを関連付けしたデータテーブルを記憶させており、液体現像剤7のトナー濃度とこのデータテーブルとに基づいて対応する上記平衡値を特定させるように補給制御部202を構成している。
【0150】
しかしながら、かかる構成では、液体現像剤7のトナー濃度がトナー濃度許容変動幅の上限値(18wt%)であるときに上記画像密度データが上記平衡値よりも高い場合には、現像残液タンク164に上限値未満の現像残液体現像剤が貯留される。この一方で、液体現像剤7のトナー濃度がトナー濃度許容変動幅の下限値(12wt%)であるときに上記画像密度データが上記平衡値よりも高い場合には、現像残液タンク164に下限値未満の現像残液体現像剤が貯留される。よって、液体現像剤7のトナー濃度によっては、標準トナー濃度(15wt%)よりも薄い現像残液体現像剤のみならず、本来は第2タンク115にそのまま戻しても差し障りない標準トナー濃度以上の現像残液体現像剤をも現像残液タンク164に貯留してしまうおそれがある。
【0151】
このような貯留においては、本来はリサイクル使用可能であった現像残液体現像剤を無駄に廃棄してしまうことになる。また、上述の実施例のように、第2タンク115内の液体現像剤7を薄めるための濃度調整剤として現像残液タンク164内の現像残液体現像剤を使用するようにした場合には、この現像残液体現像剤の濃度を標準トナー濃度よりも高くしてしまい、濃度調整剤として適切に機能させることができなくなってしまう。
【0152】
そこで、上記平衡値については、第2タンク115内の液体現像剤7よりも現像残液体現像剤のトナー濃度を低くしてしまう値ではなく、標準トナー濃度(15wt%)よりも低くしてしまう値を、液体現像剤7のトナー濃度毎に設定しておくことが望ましい。このように設定することで、標準トナー濃度を下回る現像残液体現像剤だけを現像残液タンク164内に貯留することが可能になる。
【0153】
本第2実施形態のプリンタでは、これから形成すべき画像の上記画像密度データに加えて、過去分の画像密度データを最新のものから所定個数分だけ上記記憶手段203に記憶させておくように、補給制御部203を構成している。具体的には、本第2実施形態では、これから形成すべき画像の上記画像密度データに加えて、過去分の19の画像密度データを上記記憶手段203に記憶させている。
【0154】
また、上記目標値として、標準トナー濃度(15wt%)よりも高く且つトナー濃度許容変動幅の上限値以下(18wt%以下)の範囲内で、少なくとも2つの値を設定している。そして、これら画像密度データ(合計で20個)の平均値を算出させ、算出結果が上記平衡値を上回るような場合には、上記目標値としてより大きい値の方を選択させて使用させ、平衡値以下である場合には、より小さい値の方を選択させて使用させるようにしている。
【0155】
かかる構成では、記憶手段203に記憶されている過去分の画像密度データの平均値を算出することで、ユーザーによって画像密度の比較的高い可視像が連続して出力されるような傾向にあることを検知する。そして、このような傾向を検知した場合には、通常よりも値の高い上記目標濃度を選択して使用する。このため、画像密度の比較的高い可視像が一次的に連続して出力されるような場合でも、第2タンク115内の液体現像剤7のトナー濃度をトナー濃度許容変動幅の下限値よりも低くしてしまうことによる画像濃度の低下を確実に抑えることができる。
【0156】
以上、本第2実施形態のプリンタによれば、現像前と同等以上のトナー濃度になる現像残液体現像剤については第2タンク115内に戻してリサイクル使用する一方で、現像前よりも薄くなった現像残液体現像剤については第2タンク115内に戻さずに現像残液タンク164内に貯留しておくことができる。よって、現像残液体現像剤の一部についてリサイクル使用を図りながら、液体現像剤7を薄めてしまうような現像残液体現像剤については第2タンク115に戻さないことで、第2タンク115内の液体現像剤のトナー濃度を従来よりも安定させることができる。
【0157】
なお、本第2実施形態のプリンタにおいて「液体現像剤」とは、プリンタ本体と一緒に梱包されて出荷される液体現像剤や、装置の取扱説明書などによって商品名やその性状が特定されている液体現像剤のことを示す。
【0158】
また、本第2実施形態のプリンタにおいては、上記第1実施形態と同様の理由により、第2タンク115内の液体現像剤7の攪拌効率良くする工夫や、クリーニングブレードによって除去された液体現像剤の回収効率を良くする工夫を施すことが望ましい。
【0159】
次に、上記第2実施形態のプリンタにより特徴的な構成を付加した実施例のプリンタについて説明する。
図20は、本実施例に係るプリンタの現像剤回収機構とその周囲構成とを示す概略構成図である。図において、上記現像残液タンク164には、現像残液ポンプ166を経由して第2タンク115に至るリサイクル流路パイプ167が接続されている。
【0160】
上記記憶手段203には、上記平衡値として、第2タンク115内の液体現像剤7を標準トナー濃度(15wt%)よりも低くしてしまうような値を、液体現像剤7のトナー濃度毎に関連付けするデータテーブルが記憶されている。よって、標準トナー濃度を下回る現像残液体現像剤だけが現像残液タンク164内に貯留される。
【0161】
上記補給制御部202は、第2タンク115内の液体現像剤7を薄めると判断した場合には、次のような制御を実施するように構成されている。即ち、まず、現像残液ポンプ166を所定時間だけ駆動させ、それでも第2タンク115内の液位が上記標準液位(第1実施形態を参照)まで上昇しない場合には、現像残液ポンプ166に代えて、キャリアポンプ147を駆動させるように構成されている。
【0162】
かかる構成では、標準トナー濃度(15wt%)よりも低くなった現像残液体現像剤を現像残液タンク164に一時的に貯留しておき、必要に応じて液体現像剤7を薄めるための濃度調整剤として第2タンク115内に戻してリサイクル使用することができる。そして、このことにより、回収した全ての現像残液体現像剤を無駄に廃棄することなくリサイクル使用することができる。また、現像残液タンク164内の現像残液体現像剤を液体キャリアよりも優先して濃度調整剤として使用させることで、無駄な液体キャリアの補給を抑えるとともに、この現像残液体現像剤をより効率的にリサイクル使用することができる。
【0163】
次に、この実施例のプリンタに、更に特徴的な構成を付加した具体例のプリンタについて説明する。
図21は本具体例に係るプリンタの現像剤回収機構とその周囲構成とを示す概略構成図である。図において、上記転写残液タンク160に接続された回収パイプ8は、現像剤液体現像剤を回収する回収部102の回収パイプ114の電磁弁162、163よりも回収部102側に接続されている。よって、回収パイプ114には、現像残液体現像剤と転写残液体現像剤との混合液が回収され、これは第2タンク115に戻されるか、上記現像残液タンク164の代わりに設けられた混合液タンク168に回収されるかする。混合液タンク168に回収された混合液は、混合液ポンプ169によって第2タンク115内に戻される。
【0164】
本具体例のプリンタとは異なり、上記中間転写ドラム3(図1を参照)等の中間転写体を介さずに、感光体ドラム1上のトナー像を転写紙P等の転写体に直接転写する場合には、感光体ドラム1から回収される転写残液体現像剤の量が、この転写体の吸液性によって左右されてしまう。具体的には、転写体として吸液性に富んだポーラスな用紙を用いる場合には、OHPシート等の吸液性に極めて乏しいものを用いる場合に比べ、回収される転写残液体現像剤の量が多くなる。
【0165】
一方、本具体例のプリンタのように、中間転写ドラム3を介して、あるいは他の中間転写体を介して感光体ドラム1のトナー像を転写紙P等の転写体に間接転写する場合、感光体ドラム1から中間転写体への吸液性が一定であるため、回収される転写残液体現像剤の量が安定するようになる。但し、その量は一定ではなく、上記画像密度に相関するようになる。かかる構成では、現像残液体現像剤と転写残液体現像剤との混合液のトナー濃度が、上記画像密度に相関するようになり、この画像密度がある一定の値のときに混合液のトナー濃度が標準トナー濃度(15wt%)と同じになる(以下、このときの画像密度値を混合液平衡値という)。
【0166】
そこで、本具体例においては、上記記憶手段203に、予めの試験によって特定したこの混合液平衡値を、第2タンク115内の液体現像剤7のトナー濃度とを関連付けるデータテーブルを記憶させている。
【0167】
上記補給制御部202は、第2タンク115内の液体現像剤7のトナー濃度に基づいて、対応する上記混合液平衡値を上記データテーブルから特定する。そして、特定した上記混合液平衡値と、上記画像制御部から送られてくる上記画像密度データとを比較し、「画像密度データ>混合液平衡値」である場合には、電磁弁162を開くように駆動制御するとともに、電磁弁163を閉じるように駆動制御する。また、「画像密度データ>平衡値のデータ」でない場合には、電磁弁162を閉じるように駆動制御するとともに、電磁弁163を開くように駆動制御する。よって、標準トナー濃度も薄くなった混合液は混合液タンク168に貯留される。また、標準トナー濃度と同等以上のトナー濃度の混合液は、混合液タンク168ではなく第2タンク115内に戻されてリサイクル使用される。
【0168】
上記補給制御部202は、第2タンク115内の液体現像剤7を薄めると判断した場合には、回収液ポンプ169を所定時間だけ駆動させ、それでも第2タンク115内の液位が上記標準液位(第1実施形態を参照)まで上昇しない場合には、回収液ポンプ169に代えて、キャリアポンプ147を駆動させるように構成されている。
【0169】
以上の構成の本プリンタによれば、現像残液体現像剤のみならず、転写残液体現像剤をも余すことなくリサイクル使用することができる。
【0170】
[第3実施形態]
次に、本発明を適用した第3実施形態のプリンタについて説明する。
なお、本プリンタにおける基本的な構成については、上記第1実施形態のプリンタと同様であるので説明を省略する。
【0171】
図22は本プリンタの現像剤回収機構とその周囲構成とを示す概略構成図である。図において、ドラムクリーニング内の転写残液体現像剤や、回収部102内の現像残液体現像剤は、それぞれタンクに一時的に貯留されることなく第2タンク115内に戻される。
【0172】
また、本プリンタは、上記第2実施形態のプリンタと同様の画像制御部204(図17参照)を備えている。
【0173】
上記第2実施形態のプリンタにおける上記混合液については、次に説明する理由により、感光体ドラム1に対する潜像形成タイミングを変化させるとともに、これに応じて現像時間を変化させることで、そのトナー濃度を調整することができる。
【0174】
即ち、静電潜像を全く担持していない感光体ドラム1の非画像領域と接触した後の上記現像ローラ105表面に残留する現像残液体現像剤は、現像前のものよりもトナー濃度が高くなる。かかる現像残液体現像剤は、上記現像位置で感光体ドラム1にトナーを殆ど移行させない一方で、若干量の液体キャリアをその粘性によって付着させるからである。
【0175】
一方、現像ローラ105は、感光体ドラム1に対してその周方向において、前側非画像領域(転写紙Pの上マージンとこれ以前の余裕分に相当する領域)、潜像形成領域(転写紙Pの上下マージン間に相当する領域)、後側非画像領域(転写紙Pの下マージンとこれ移行の余裕分に相当する領域)という順で現像処理を施していく。但し、前側費画像領域や後側非画像領域には静電潜像が形成されていないのでトナーを殆ど付着させない。
【0176】
ここで、感光体ドラム1に対し、その周方向における上記前側非画像領域の長さが変わるように潜像形成タイミングを変化させた場合、この変化に伴い、現像前よりも濃くなる現像残液体現像剤の量を変化させることができる。そして、この変化により、上記混合液のトナー濃度を変化させることができる。よって、たとえ転写紙Pの前面がベタ画像になるような画像を形成させても、この画像の上記画像密度の値に応じて、潜像形成タイミングを大幅に遅らせれば、上記混合液のトナー濃度を標準トナー濃度以上に維持させることが可能になる。
【0177】
そこで、本第3実施形態のプリンタにおいては、これから形成する画像の上記画像密度を上記画像制御部204に算出させ、算出結果に応じて、感光体ドラム1に対する潜像形成タイミングを変化させて、現像残液体現像剤と転写残液体現像剤との混合液のトナー濃度を、この画像密度にかかわらず標準トナー濃度(15wt%)以上に維持するように構成されている。
【0178】
かかる構成によれば、標準トナー濃度よりもトナー濃度の低い上記混合液を第2タンク115に戻すことがないので、従来よりも第2タンク115内の液体現像剤7のトナー濃度を安定させることができる。
【0179】
【発明の効果】
請求項1乃至19の発明によれば、剤収容部内の液体現像剤の現像物質濃度を従来よりも安定させることができるという優れた効果がある。
【0181】
た、液体現像剤を薄めてしまうような現像残液体現像剤を現像残液貯留部に貯留することで、剤収容部内の液体現像剤の現像物質濃度を従来よりも安定させることができるという優れた効果がある。
【0182】
また、剤収容部内の液体現像剤を薄めるための濃度調整剤として、現像残液貯留部内の液を使用してリサイクルすることができるという優れた効果がある。
【0183】
更に、現像剤液体現像剤だけではなく転写残液体現像剤も、剤収容部内の液体現像剤を薄めるための濃度調整剤としてリサイクル使用することができるという優れた効果がある。
【0184】
また特に、請求項2、3、4、5又は6の発明によれば、剤収容部内の液体現像剤を薄めるための濃度調整剤である上記混合液が不足しているような場合でも、濃度調整剤として液体キャリアを使用することで該液体現像剤を適切に薄めることができるという優れた効果がある。
【0185】
また特に、請求項3、4、5又は6の発明によれば、転写残液体現像剤や現像残液体現像剤を貯留部に無駄に貯留するだけといった事態を生ずることなく効率よくリサイクルすることができるという優れた効果がある。
【0186】
また特に、請求項4、5又は6の発明によれば、剤収容部内の液体現像剤を目標濃度よりも薄くしてしまった場合だけでなく、目標濃度よりも濃くしてしまった場合でも、目標濃度まで復帰させることができるという優れた効果がある。
【0187】
また特に、請求項5又は6の発明によれば、剤収容部内の液体現像剤の現像物質濃度を上記許容範囲内よりも薄めてしまうことによる画像濃度の低下を抑えることができるという優れた効果がある。
【0188】
また特に、請求項の発明によれば、画像密度の比較的高い可視像が一次的に連続して出力されるような場合でも、剤収容部内の液体現像剤の現像物質濃度を上記許容範囲内よりも薄めてしまうことによる画像濃度の低下を確実に抑えることができるという優れた効果がある。
【0191】
また特に、請求項の発明によれば、液体現像剤としてチキソトロピックな性質のものを用いても、その現像物質濃度に応じた量の透過光を該液体現像剤から確実に得て該現像物質濃度を検知することができるので、該現像物質濃度を確実に検知することができるという優れた効果がある。
【0192】
また特に、請求項8又は9の発明によれば、剤収容部内の液位を適切な範囲に維持することができるという優れた効果がある。
【0193】
また特に、請求項の発明によれば、剤収容部内における実際の液位と、液位検知手段による検知液位との誤差を少なくすることができるという優れた効果がある。
【0194】
また特に、請求項1の発明によれば、現像物質を5[%]よりも低濃度に含有する液体現像剤を用いる場合よりも、少ない液量で高濃度の画像を形成することができるという優れた効果がある。また、キャリアと現像物質との攪拌が極めて困難になるなどの理由によって製造コストが嵩む10000[mPa・s]粘度を超える液体現像剤を用いる場合とは異なり、比較的低価格で高濃度の画像を形成することができるという優れた効果がある。また、現像物質の分散ムラを生じ易い100[mPa・s]粘度を下回る液体現像剤を用いる場合よりも、該分散ムラに起因する画像濃度ムラを抑えることができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態に係るプリンタの概略構成図。
【図2】同プリンタに組み込み得るスイープユニットを示す概略構成図。
【図3】同現像ユニットの剤調整部の分解斜視図。
【図4】(a)は、剤調整部のフロート式液位センサを示す斜視図。
(b)は、同フロート式液位センサを濃度信号出力手段とともに示す斜視図。
【図5】同プリンタの電気回路の一部を示すブロック図。
【図6】同プリンタの濃度検知制御部の濃度検知制御を示すフローチャート。
【図7】同プリンタの補給制御部の濃度調整制御を示すフローチャート。
【図8】第2タンクにタンク蓋を装着した状態の同剤調整部を示す斜視図。
【図9】同第2タンク内における可撓性の翼部材の状態を示す平面図。
【図10】図10よりも少し回転が進んだ同翼部材の状態を示す平面図。
【図11】図11よりも更に回転が進んだ同翼部材の状態を示す平面図。
【図12】正円筒状に構成した第2タンクを同翼部材とともに示す平面図。
【図13】正円筒状の同第2タンクにおける液体現像剤の攪拌状態を示す断面図。
【図14】同プリンタの変形例におけるせん断力付与ブレードを示す斜視図。
【図15】同プリンタの変形例におけるせん断力付与ローラを示す断面図。
【図16】第2実施形態に係るプリンタの現像剤回収機構とその周囲構成とを示す概略構成図。
【図17】同プリンタの電気回路の一部を示すブロック図。
【図18】同プリンタのバイパス搬送手段の変形例を示す概略構成図。
【図19】同プリンタにおける現像前の液体現像剤と、画像密度の平衡値との関係を示すグラフ。
【図20】同プリンタに、より特徴的な構成を付加した実施例のプリンタの現像剤回収機構とその周囲構成とを示す概略構成図。
【図21】同実施例のプリンタに、更に特徴的な構成を付加した具体例のプリンタの現像剤回収機構とその周囲構成とを示す概略構成図。
【図22】第3実施形態に係るプリンタの現像剤回収機構とその周囲構成とを示す概略構成図。
【符号の説明】
1 感光体ドラム(潜像担持体)
2 帯電ユニット
3 中間転写ドラム(中間転写体)
4 ドラムクリーニングユニット(転写残液クリーニング手段)
102 回収部(現像残液クリーニング手段)
103 剤調整部
104 補給部
105 現像ローラ(現像剤担持体)
114 回収パイプ
115 第2タンク(剤収容部)
118 濃度検知手段
135 フロート式液位センサ
138 軸棒
139 ガイド棒(案内棒)
141 リングピン(リング保持部材)
140 フロート部材
143 ホール素子(磁力検知手段)
144 磁力発生体
160 転写残液タンク(転写残液貯留部)
162、163 電磁弁
164 現像残液タンク(現像残液貯留部)
168 混合タンク(転写残液貯留部及び現像残液貯留部)
200 制御部(制御手段)

Claims (10)

  1. 潜像を担持する潜像担持体と、現像物質と液体キャリアとを含有する液体現像剤を収容する剤収容部と、該剤収容部から供給される液体現像剤を担持した後、該潜像担持体上の潜像に付着させて該潜像を可視像に現像する現像剤担持体と、現像後の該現像剤担持体上に残留する現像残液体現像剤をクリーニングする現像残液クリーニング手段と、該剤収容部内の液体現像剤の現像物質濃度を検知する濃度検知手段と、該濃度検知手段による検知結果と予め定められた目標濃度との比較に基づいて該剤収容部内に濃度調整剤を供給して該剤収容部内の液体現像剤の現像物質濃度を調整する濃度調整手段とを備える画像形成装置において、
    該可視像の画像密度を算出する画像密度算出手段と、
    該現像残液クリーニング手段によってクリーニングされた該現像残液体現像剤を貯留する現像残液貯留部と、
    該現像残液貯留部を経由させることなく該現像残液体現像剤を該現像残液クリーニング手段から該剤収容部に搬送するためのバイパス搬送手段と、
    該画像密度算出手段による算出結果に基づいて該バイパス搬送手段を制御するバイパス制御手段と
    該可視像を該潜像担持体から中間転写体に転写した後、転写体に転写する転写手段と、
    転写後の該潜像担持体上に残留する転写残液体現像剤をクリーニングする転写残液クリーニング手段と、
    上記転写残液クリーニング手段によってクリーニングされた上記転写残液体現像剤を貯留する転写残液貯留部とを設け、
    該転写残液貯留部内の液と上記現像残液貯留部内の液との混合液を上記濃度調整剤として使用させるように、上記濃度調整手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
  2. 請求項の画像形成装置において、
    上記濃度調整剤として液体キャリアも使用させるように、上記濃度調整手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
  3. 請求項の画像形成装置において、
    液体キャリアよりも上記転写残液貯留部内の液を優先して使用させるように、上記濃度調整手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
  4. 請求項の画像形成装置において、
    上記濃度調整剤として上記目標濃度よりも現像物質濃度の高い液体現像剤も使用させるように、上記濃度調整手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
  5. 請求項の画像形成装置であって、
    上記目標濃度の液体現像剤による現像濃度と、上記潜像の現像に望ましい現像物質濃度である標準濃度の液体現像剤による現像濃度との差を視認させない許容範囲内で、該目標濃度が該標準濃度よりも高めに設定されていることを特徴とする画像形成装置。
  6. 請求項の画像形成装置において、
    上記画像密度算出手段による算出結果と上記目標濃度とを記憶する記憶手段を設け、該記憶手段に記憶されている複数の該算出結果に基づいて、該記憶手段に記憶されている上記目標濃度の値を変化させるように、該画像密度算出手段を構成したことを特徴とする画像形成装置
  7. 請求項1乃至6の何れかの画像形成装置において、
    上記濃度検知手段として、
    上記剤収容部内の液体現像剤を用いて厚み勾配のある液膜を形成する液膜形成手段と、該液膜に向けて光を照射してその厚み方向に透過させる光照射手段と、透過光を受光して受光量に応じた値の信号を出力する受光信号出力手段と、該液膜に対する光照射位置をその厚み勾配方向に変位させる照射位置変位手段とを有する濃度信号出力手段と、
    所定時間内における該受光信号出力手段からの出力値を積分処理し、積分結果に基づいて該剤収容部内の液体現像剤の現像物質濃度を演算する濃度演算手段とを備えるものを設けたことを特徴とする画像形成装置。
  8. 請求項1乃至7の何れかの画像形成装置において、
    上記剤収容部内の液位を検知する液位検知手段を設け、該液位検知手段による検知結果に基づいて上記濃度調整剤を該剤収容部に供給させるように、上記濃度調整手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
  9. 請求項の画像形成装置において、
    上記液位検知手段として、
    磁力発生体と、該磁力発生体からの磁力を検知する磁力検知手段と、上記液位の増減に伴って上下移動するフロート部材と、全体が横長に形成され、該フロート部材が両端に固定され、両端の中間位置に該磁力発生体かあるいは磁力検知手段の何れか一方が固定され、且つ端部と該中間位置との間にそれぞれリング部を保持するリング保持部材と、各リング部にそれぞれ挿入されて該フロート部材の上下移動を案内する複数の案内棒とを有し、該フロート部材の上下移動に伴って該磁力発生体と該磁力検知手段との距離を変化させ、該磁力検知手段の検知結果に基づいて該液位を検知するものを設けたことを特徴とする画像形成装置。
  10. 請求項1乃至9の何れかの画像形成装置であって、
    現像に使用する液体現像剤として、現像物質が5〜40[%]の濃度で分散され、粘度が100〜10000[mPa・s]に調整されたものを用いることを特徴とする画像形成装置。
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