JP4824446B2 - 濃度測定装置およびそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、トナー粒子を含む液体現像剤のトナー粒子濃度を測定する濃度測定装置および当該濃度測定装置を備えた画像形成装置に関する。

電子写真方式により形成された静電潜像を、絶縁性のキャリア液にトナー粒子を分散させた液体現像剤によって現像する液体現像装置を備える画像形成装置がある。この種の画像形成装置では、例えば、静電潜像の現像に寄与されなかった液体現像剤は回収され、適正なトナー粒子濃度に調節された後に再び静電潜像の現像に用いられる。
回収された液体現像剤のトナー粒子濃度を測定する構成としては、特許文献１に記載のように、液体現像剤を貯留する貯留部と、貯留部の内面に対向する対向面を有する移動体と、前記内面および対向面を挟んで設けられた発光素子および受光素子とを備えるものがある。回収された液体現像剤は、貯留部の内面に対して対向面が近接することにより、内面および対向面間で薄膜状にされる。そして、この薄膜状の液体現像剤に光が透過され、その透過光量に基づいて液体現像剤のトナー粒子濃度が測定される。また、貯留部の内面および対向面間の液体現像剤は、当該内面に対して対向面を離反させて入れ替えられる。
特開２００５−３１５９４８号公報

回収された液体現像剤は、通常、キャリア液の割合が減少しており、トナー粒子濃度が高くなっている。そのため、液体現像剤の流動性が悪くなっている。したがって、特許文献１記載の濃度測定装置では、液体現像剤中のトナー粒子や液体現像剤に混入した異物が貯留部の内面や対向面に付着し易く、付着したトナー粒子や異物によって濃度測定装置の測定精度が低下する恐れがある。

この発明は、かかる背景のもとでなされたもので、トナー粒子濃度を精度よく測定することができる濃度測定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の請求項１記載の発明は、トナー粒子を含む液体現像剤中のトナー粒子濃度を測定する濃度測定装置において、液体現像剤を貯留するための貯留部（１７）と、前記貯留部内において、断面形状が中空の楕円状であるローラ（２７）の外周面（３０）、および前記外周面に対向する対向面（３３）によって形成される隙間（３４）と、前記ローラの外周面から突出する弾性部材（４１）と、前記ローラを周方向に回転させることにより、前記弾性部材を対向面に摺接させて対向面を清掃するとともに、前記隙間を拡縮させることができるローラ回転駆動手段（３７）と、前記ローラの内部に配置された第１の部材（２８）および前記隙間を挟んで第１の部材に対向する第２の部材（２９）を含み、第１および第２の部材間を透過する光量に基づいてトナー粒子濃度を検知する濃度検知手段（２８，２９）とを備える、濃度測定装置（１８）である。

なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
この構成によれば、ローラの外周面および対向面間に介在する液体現像剤に、第１および第２の部材によって光を透過させてトナー粒子濃度を測定することができる。また、ローラ回転駆動手段によってローラを回転させることにより、弾性部材を対向面に摺接させて対向面を清掃することができる。これにより、対向面に付着しているトナー粒子や液体現像剤に混入した異物を清掃することができる。したがって、第１および第２の部材間に透過される光が、対向面に付着しているトナー粒子や異物によって遮られることがないので、トナー粒子濃度を精度よく測定することができる。

請求項２記載の発明は、前記ローラの外周面には、外周面を清掃するための清掃部材（３１）が当接されていることを特徴とする、請求項１記載の濃度測定装置である。
この構成によれば、清掃部材によってローラの外周面に付着しているトナー粒子や異物を清掃することができる。これにより、第１および第２の部材間に透過される光が、ローラの外周面に付着しているトナー粒子や異物によって遮られることがないので、トナー粒子濃度を精度よく測定することができる。

請求項３記載の発明は、前記ローラの外周面において、前記弾性部材の近傍にはリブ（４２）が設けられ、前記リブは、ローラの回転に伴って前記清掃部材の先端を弾性部材の先端に導くことを特徴とする、請求項２記載の濃度測定装置である。
この構成によれば、ローラの回転に伴って、リブが清掃部材の先端を弾性部材の先端に導くので、清掃部材が弾性部材に引っ掛かることを防止することができる。

請求項４記載の発明は、前記濃度検知手段は、前記隙間が最小であるときの第１および第２の部材間の透過光量に基づきトナー粒子濃度を検知することを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の濃度測定装置である。
この構成によれば、ローラの断面における長軸方向の外周面が対向面と対向して、隙間が最小となったときに形成される薄膜状の液体現像剤に光を透過させてトナー粒子濃度を測定する。これにより、液体現像剤のトナー粒子濃度を精度よく測定することができる。

請求項５記載の発明は、前記弾性部材は、前記ローラの楕円状の断面における短軸方向（Ｙ１）に対応する位置に設けられていることを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載の濃度測定装置である。
この構成によれば、隙間が概ね最大のときに弾性部材によって対向面の清掃が行われる。これにより、請求項４記載の発明のように、隙間が最小のときにトナー粒子濃度を測定する場合に、第１および第２の部材間に透過される光を弾性部材が遮ることなく、トナー粒子濃度を精度よく測定することができる。

請求項６記載の発明は、前記第１および第２の部材の何れか一方は、光を発光するための発光素子（２８）を含み、他方は、発光素子の発した光を受光するための受光素子（２９）を含むことを特徴とする、請求項１〜５の何れか１項に記載の濃度測定装置である。
この構成によれば、第１および第２の部材の一方が発した光を他方が受光することにより、トナー粒子濃度を測定することができる。

請求項７記載の発明は、前記第１および第２の部材の何れか一方は、光を反射するための反射部材を含み、他方は、前記反射部材に対して光を発光するための発光素子および反射部材によって反射された光を受光するための受光素子を含むことを特徴とする、請求項１〜５の何れか１項に記載の濃度測定装置である。
この構成によれば、発光素子が発した光を反射部材が反射し、この反射された光を受光素子が受光することにより、トナー粒子濃度を測定することができる。

請求項８記載の発明は、前記貯留部は、液体現像剤の流通経路を含むことを特徴とする、請求項１〜７の何れか１項に記載の濃度測定装置である。
この構成によれば、流通経路を流通する液体現像剤に光を透過させてトナー粒子濃度を測定することができる。また、流通経路内の流れにより、隙間に介在する液体現像剤を効率的に入れ替えることができる。

請求項９記載の発明は、電子写真方式により形成された静電潜像を液体現像剤によって現像する液体現像装置（６）と、請求項１〜８の何れか１項に記載の濃度測定装置とを備える、画像形成装置（１）である。
この構成によれば、前記濃度測定装置を用いることによって、液体現像装置から回収された液体現像剤のトナー粒子濃度を精度よく測定することができる。これにより、適正なトナー粒子濃度に精度よく調節された液体現像剤を液体現像装置に循環することができる。

以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は、本発明の一実施形態における画像形成装置としてのプリンタ１の要部構成を示す概略図である。
図１を参照して、プリンタ１は、絶縁性のキャリア液にトナー粒子を分散させた液体現像剤を用いた湿式画像形成装置であり、電子写真方式によりトナー画像を形成するための画像形成機構２を備えている。

画像形成機構２は、感光体ドラム３を有し、感光体ドラム３の周囲には、感光体ドラム３の周面を帯電させるための帯電装置４、帯電された感光体ドラム３の周面を露光して画像データに基づく静電潜像を形成するための露光装置５、静電潜像を液体現像剤によって現像してトナー画像を形成するための液体現像装置６、トナー画像を用紙７に転写するための転写ローラ８、および、トナー画像が転写された後の感光体ドラム３の周面に残留する残留トナーを除去するためのクリーナー９が、感光体ドラム３の回転方向（矢印３８で示す方向）に沿って順に配置されている。

記録材としての用紙７は、図１において水平な左向き矢印で示すラインに沿って搬送され、感光体ドラム３と転写ローラ８との間を通る際に、用紙７の表面（下面）にトナー画像が転写される。
静電潜像を現像するための液体現像装置６は、液体現像剤を貯留するための貯留タンク１０と、貯留タンク１０内の液体現像剤を感光体ドラム３の周面に供給するための複数のローラ１１〜１３とを備える。複数のローラ１１〜１３は、本実施形態では、貯留タンク１０から液体現像剤を汲み取るピックアップローラ１１と、感光体ドラム３の周面に液体現像剤を供給する現像ローラ１２と、ピックアップローラ１１が汲み取った液体現像剤を現像ローラ１２の周面に塗布する塗布ローラ１３とを含む。

ピックアップローラ１１が貯留タンク１０から汲み取った液体現像剤は、塗布ローラ１３の周面に供給される。そして、塗布ローラ１３の周面に供給された液体現像剤は、例えば塗布ローラ１３の周面に当接された液量規制ブレード（図示せず）によって所定量に規制される。塗布ローラ１３から現像ローラ１２には、所定量に規制された液体現像剤が塗布され、現像ローラ１２の周面には、均一な厚みの液体現像剤の薄膜が形成される。これにより、現像ローラ１２は、感光体ドラム３の周面に液体現像剤を供給することができる。

現像ローラ１２の周面には、静電潜像の現像に寄与されずに現像ローラ１２の周面に残留した液体現像剤を回収するための回収ブレード１４が当接されている。現像ローラ１２の周面に残留した液体現像剤は、回収ブレード１４によって回収され、回収流路１５を通って濃度調節部１６に導かれる。
濃度調節部１６は、回収された液体現像剤を再び静電潜像の現像に用いるために適正なトナー粒子濃度に調節するためのものであり、回収された液体現像剤を貯留するための貯留部１７と、回収された液体現像剤のトナー粒子濃度を測定するための濃度測定装置１８と、流路１９を介して貯留部１７に連通されたキャリア液タンク２１と、同じく流路２０を介して貯留部１７に連通された液体現像剤タンク２２とを備えている。流路１９，２０には、それぞれバルブ２３，２４が介装されており、各バルブ２３，２４を開閉することにより、新しいキャリア液および新しい液体現像剤の貯留部１７への供給をそれぞれ制御することができる。

濃度測定装置１８が測定したトナー粒子濃度は、制御装置２５に入力される。そして、制御装置２５は、入力されたトナー粒子濃度に基づき新しいキャリア液または新しい液体現像剤の貯留部１７への供給を制御する。これにより、貯留部１７内の液体現像剤が適正なトナー粒子濃度に調節される。また、貯留部１７内の液体現像剤は、図示しない攪拌装置によって攪拌され、トナー粒子がキャリア液中に均一に分散されている。

このようにして、回収された液体現像剤は、適正なトナー粒子濃度に調節される。そして、調節された液体現像剤は、循環流路２６を通って液体現像装置６の貯留タンク１０に循環される。これにより、回収された液体現像剤が再び静電潜像の現像に用いられる。
図２は、濃度測定装置１８の概略的な断面図であり、図３は、濃度測定装置１８の測定動作における一状態を示す断面図である。また、図４は、濃度測定装置１８の斜視図である。なお、図４において、貯留部１７は、その一部分のみが図示されている。

図２および図４を参照して、濃度測定装置１８は、断面形状が中空の楕円状である回転ローラ２７と、光を発する発光素子２８と、発光素子２８の発した光を受光する受光素子２９と、回転ローラ２７の外周面３０を清掃するための清掃ブレード３１とを備えている。
回転ローラ２７は、貯留部１７内に配置されており、その少なくとも一部が液体現像剤に浸されている。また、回転ローラ２７は、貯留部１７の外壁３２の近傍に配置されており、回転ローラ２７の外周面３０は、外壁３２の内面３３と対向している。回転ローラ２７の外周面３０と外壁３２の内面３３との間には、常に隙間３４ができるようにされている。

回転ローラ２７の両端には、図４に示すように、回転ローラ２７と同軸上に配置された回転軸３５，３６がそれぞれ連結されている。回転軸３５には、回転ローラ２７および回転軸３５，３６を一体的に回転させるローラ回転駆動源３７が接続されている。回転ローラ２７および回転軸３５，３６は、ローラ回転駆動源３７によって、中心軸線Ｃ１回りに一定の回転速度で回転されている。また、ローラ回転駆動源３７の回転駆動力は、プリンタ１の起動中において、常に伝達されている。したがって、隙間３４は、一定周期で拡大および縮小されている。また、隙間３４に介在する液体現像剤は、回転ローラ２７の回転によって強制的に入れ替えられている。液体現像剤の入れ替えは、回転ローラ２７の断面形状が楕円状であるので、効果的に行われている。

また、回転ローラ２７の断面において、短軸方向Ｙ１に対応する一方の外周面４０には、外壁３２の内面３３を清掃するための弾性突起４１が設けられている。弾性突起４１は、本実施形態では矩形の板状にされており、回転ローラ２７の外周面３０から突出している。また、弾性突起４１は、図４に示すように、回転ローラ２７の軸方向Ｚ１に延びている。

さらに、回転ローラ２７の外周面３０において、弾性突起４１の近傍には、一対のリブ４２が設けられている。一対のリブ４２は、円弧状の先端面４３をそれぞれ有しており、回転ローラ２７の外周面３０に沿って設けられている。各リブ４２は、回転ローラ２７の軸方向Ｚ１に所定間隔をあけて平行に並んでおり、弾性突起４１よりも回転ローラ２７の回転方向の下流側に配置されている。各リブ４２の円弧状の先端面４３は、弾性突起４１に近づくに連れて弾性突起４１の先端に向かうようにされている。

発光素子２８は、回転ローラ２７の内部に配置されており、回転ローラ２７および回転軸３５，３６とは、独立して貯留部１７に固定されている。したがって、回転ローラ２７および回転軸３５，３６が回転しても、発光素子２８は、回転ローラ２７内の定位置に保持される。
受光素子２９は、貯留部１７の外部に配置されており、隙間３４を挟んで発光素子２８と対向している。受光素子２９は、貯留部１７の外部において固定されており、発光素子２８および受光素子２９間の距離は、常に一定となるようにされている。

発光素子２８は、回転ローラ２７の回転中において常に発光するようにされている。そして、発光素子２８の発した光は、回転ローラ２７の光透過部、隙間３４に介在する液体現像剤および外壁３２の光透過部を順に通って受光素子２９に受光されている。したがって、受光素子２９は、回転ローラ２７の回転中において発光素子２８の発した光を常に受光し続けている。これにより、濃度測定装置１８は、受光素子２９の受光量に基づいてトナー粒子濃度を連続的に測定することができる。

また、前記回転ローラ２７の光透過部および外壁３２の光透過部は、透明な部材で形成されている。清掃ブレード３１は、回転ローラ２７の外周面３０における光透過部に対応する位置に当接されている。これにより、清掃ブレード３１は、回転ローラ２７の回転によって、回転ローラ２７の外周面３０に摺接され、回転ローラ２７の外周面３０に付着しているトナー粒子や液体現像剤中に混入した異物を清掃することができる。

また、弾性突起４１は、図２に示すように、回転ローラ２７の短軸方向Ｙ１の一方の外周面４０が内面３３に対向する位置において、外壁３２の内面３３における光透過部に対応する位置に当接するようにされている。これにより、弾性突起４１は、回転ローラ２７の回転によって、外壁３２の内面３３に摺接され、内面３３に付着しているトナー粒子や液体現像剤中に混入した異物を清掃することができる。また、弾性突起４１の近傍に設けられた一対のリブ４２は、図３に示すように、回転ローラ２７の回転によって、清掃ブレード３１の先端を弾性突起４１の先端に導くことができる。これにより、清掃ブレード３１が弾性突起４１に引っ掛かることを防止することができる。したがって、濃度測定装置１８は、安定してトナー粒子濃度を測定することができる。

このように、回転ローラ２７の外周面３０および外壁３２の内面３３は、清掃ブレード３１および弾性突起４１によってそれぞれ清掃されている。これにより、発光素子２８および受光素子２９間に透過される光が、外周面３０および内面３３に付着しているトナー粒子や異物によって遮られることがないので、液体現像剤のトナー粒子濃度を精度よく測定することができる。

図５は、隙間３４が最小である状態を示す濃度測定装置１８の概略的な断面図であり、図６は、測定時間に対する受光素子２９の受光量を示す図である。
図６を参照して、測定時間に対する受光素子２９の受光量は、正弦曲線として表されている。すなわち、受光素子２９の受光量は、隙間３４に介在する液体現像剤の厚みに応じて変化しており、その厚みが薄くなるほど大きい受光量が得られている。したがって、図５に示すように、回転ローラ２７の断面において、長軸方向Ｘ１に対応する一対の外周面３９が外壁３２の内面３３とそれぞれ対向して、隙間３４が最小（本実施形態では、0.1ｍｍ）となったときに、受光量のピーク値Ｐ１が得られている。濃度測定装置１８は、発光素子２８の発光量と、周期的に得られる受光量のピーク値Ｐ１との差に基づいてトナー粒子濃度を測定するようにされている。

このように、濃度測定装置１８は、隙間３４に介在する液体現像剤の厚みが最も薄いときの透過光量に基づきトナー粒子濃度を測定している。これにより、トナー粒子濃度を精度よく測定することができる。また、受光素子２９の受光量のピーク値Ｐ１は、回転ローラ２７の回転の半周期毎に得ることができるので、即座にトナー粒子濃度を測定することができる。さらに、隙間３４に介在する液体現像剤は、回転ローラ２７の回転によって、連続的に入れ替えられているので、回収された液体現像剤のトナー粒子濃度を正確に測定することができる。

この発明は、以上の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。例えば、前記の実施形態では、回転ローラ２７の内部に発光素子２８が設けられ、貯留部１７の外部に受光素子２９が設けられている例について説明したが、受光素子２９を回転ローラ２７の内部に配置し、発光素子２８を貯留部１７の外部に配置してもよい。

また、回転ローラ２７の内部および貯留部１７の外部の何れか一方に、発光素子２８の発した光を反射する反射部材を配置し、他方に発光素子２８および受光素子２９を配置してもよい。この場合、発光素子２８の発した光は反射部材によって反射され、この反射された光は、発光素子２８の近傍に配置された受光素子２９によって受光される。
また、前記の実施形態では、濃度測定装置１８は、濃度調節部１６に配置されている例について説明したが、濃度測定装置１８は、回収流路１５や循環流路２６等の流路に設けられていてもよい。この場合、流路内の液体現像剤の流れによって、隙間３４に介在する液体現像剤の入れ替えがさらに効率的に行われる。

また、前記の実施形態では、画像形成装置がプリンタである例について説明したが、画像形成装置は、複写機またはファクシミリであってもよい。さらに、画像形成装置は、プリンタ、複写機またはファクシミリの内の２つ以上の機能を有する複合機であってもよい。

本発明の一実施形態における画像形成装置としてのプリンタの要部構成を示す概略図である。 濃度測定装置の概略的な断面図である。 濃度測定装置の斜視図である。 濃度測定装置の測定動作における一状態を示す断面図である。 隙間が最小である状態を示す濃度測定装置の概略的な断面図である。 測定時間に対する受光素子の受光量を示す図である。

符号の説明

１ プリンタ（画像形成装置）
６ 液体現像装置
１７ 貯留部
１８ 濃度測定装置
２７ 回転ローラ（ローラ）
２８ 発光素子（第１の部材、濃度検知手段）
２９ 受光素子（第２の部材、濃度検知手段）
３０ 外周面
３１ 清掃ブレード（清掃部材）
３３ 内面（対向面）
３４ 隙間
３７ ローラ回転駆動源（ローラ回転駆動手段）
４１ 弾性突起（弾性部材）
４２ リブ
Ｙ１ 短軸方向

Claims (9)

1. トナー粒子を含む液体現像剤中のトナー粒子濃度を測定する濃度測定装置において、
   液体現像剤を貯留するための貯留部と、
   前記貯留部内において、断面形状が中空の楕円状であるローラの外周面、および前記外周面に対向する対向面によって形成される隙間と、
   前記ローラの外周面から突出する弾性部材と、
   前記ローラを周方向に回転させることにより、前記弾性部材を対向面に摺接させて対向面を清掃するとともに、前記隙間を拡縮させることができるローラ回転駆動手段と、
   前記ローラの内部に配置された第１の部材および前記隙間を挟んで第１の部材に対向する第２の部材を含み、第１および第２の部材間を透過する光量に基づいてトナー粒子濃度を検知する濃度検知手段とを備える、濃度測定装置。
2. 前記ローラの外周面には、外周面を清掃するための清掃部材が当接されていることを特徴とする、請求項１記載の濃度測定装置。
3. 前記ローラの外周面において、前記弾性部材の近傍にはリブが設けられ、前記リブは、ローラの回転に伴って前記清掃部材の先端を弾性部材の先端に導くことを特徴とする、請求項２記載の濃度測定装置。
4. 前記濃度検知手段は、前記隙間が最小であるときの第１および第２の部材間の透過光量に基づきトナー粒子濃度を検知することを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の濃度測定装置。
5. 前記弾性部材は、前記ローラの楕円状の断面における短軸方向に対応する位置に設けられていることを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載の濃度測定装置。
6. 前記第１および第２の部材の何れか一方は、光を発光するための発光素子を含み、他方は、発光素子の発した光を受光するための受光素子を含むことを特徴とする、請求項１〜５の何れか１項に記載の濃度測定装置。
7. 前記第１および第２の部材の何れか一方は、光を反射するための反射部材を含み、他方は、前記反射部材に対して光を発光するための発光素子および反射部材によって反射された光を受光するための受光素子を含むことを特徴とする、請求項１〜６の何れか１項に記載の濃度測定装置。
8. 前記貯留部は、液体現像剤の流通経路を含むことを特徴とする、請求項１〜７の何れか１項に記載の濃度測定装置。
9. 電子写真方式により形成された静電潜像を液体現像剤によって現像する液体現像装置と、
   請求項１〜８の何れか１項に記載の濃度測定装置とを備える、画像形成装置。

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