JP5277139B2 - 抽出装置及び該抽出装置が組み込まれた画像形成装置 - Google Patents

抽出装置及び該抽出装置が組み込まれた画像形成装置 Download PDF

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Description

本発明は、液体試料から分散媒を抽出する抽出装置及び抽出装置が組み込まれた画像形成装置に関する。
一の面上に担持された液体を用いて、所定の処理を実行する技術は、印刷技術などの多くの分野で利用されている。例えば、このような技術は、液体現像剤を用いる画像形成装置(例えば、コピー機、プリンタ、ファクシミリ或いはこれらの機能を備える複合機等)に適用される。
処理に用いられる液体は、多くの場合、分散媒と分散質を含む。例えば、上述の画像形成装置は、分散質としてトナーを用い、分散媒としてキャリア液を用いる。分散媒は、例えば、分散質の分散の均一性を促し、均一な及び/又は安定した処理を行なわせるという役割を担う。特定の処理においては、分散媒を回収し、再利用することが望まれることもある。
特許文献1は、分散媒を回収するためのリサイクル装置を開示する。このリサイクル装置は、互いに離間した2つの部材を備え、これら2つの部材間を液体現像剤が流通する。2つの部材間に電界を生じさせることにより、トナーとキャリア液の分離が図られ、キャリア液は、その後回収される。
特開2003−270957号公報
特許文献1のリサイクル装置は、電界を用いて、トナーとキャリア液の分離を図るものであり、これらの分離に十分な強さの電界を得ようとすれば、2つの部材の間隔を小さくする必要がある。
特許文献1のリサイクル装置は、画像形成装置に適用されるが、画像形成装置からリサイクル装置にもたらされる液体現像剤中のトナーの濃度は一定ではない。例えば、画像形成装置の起動時や紙詰まりの後の再起動時などにおいて、リサイクル装置には高濃度のトナーを含む液体現像剤が供給される可能性がある。
高濃度のトナーが供給されるとき、2つの部材間には比較的厚いトナーの層が形成されることとなり、キャリア層の回収に不具合を生ずることとなる。
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、濃度が一定でない分散質に対して、好適に分散媒の抽出を行なうことが可能な抽出装置及びこの抽出装置が形成された画像形成装置を提供することを目的とする。
本発明の一局面に係る抽出装置は、分散媒と分散質とを含む液体試料を収容する液槽と、該液槽から前記液体試料を搬送する搬送部と、該搬送部から前記液体試料を受け取るとともに搬送する第1面を含む分離部と、前記分離部から前記液体試料を受け取る抽出部と、前記抽出部から前記液体試料を回収する第1回収部と、前記第1回収部と前記液槽との間で延びる第1管路と、前記第1回収部から外部に延びる第2管路と、前記第1管路内で流動する前記液体試料の第1の流れと前記第2管路内で流動する前記液体試料の第2流れとを切換え可能に形成された切換え部と、前記切換え部の切換え動作を制御する制御部と、を備え、該第1面上の前記液体試料に電圧を印加し、前記分散質を帯電させる第1帯電手段と、前記第1面を、前記第1帯電手段が印加する電圧とは逆極性に帯電させる第2帯電手段と、を備えることを特徴とする。
上記構成によれば、分散媒と濃度可変の分散質とを含む液体試料が液槽に収容される。搬送部は、液体試料を液槽から分離部に搬送する。分離部の第1面上に存する液体試料には、帯電器から電圧を印加され、分散質が帯電することとなる。分離部の第1面は、分散質の帯電に対して、逆の極性に帯電している。このため、分散質は、分離部の第1面に電気的に付着することとなる。この結果、分離部から抽出部へ受け渡される液体試料は、分散媒を主体とするものとなる。分散媒を主体とする液体試料は第1回収部にて回収されることとなる。制御部は、切換え部を用いて、第1管路内で液体試料を流動させるか、第2管路内で液体試料を流動させるかを選択することができる。第1管路に液体試料が流されるとき、液体試料は、第1回収部から再度液槽に戻される。このような工程を繰り返すことにより、液体試料から分散質が取り除かれ、分散媒の純度を上げることが可能となる。したがって、上記構成は、濃度が一定でない分散質に対して、好適に分散媒の抽出を行なうことが可能な抽出装置を提供することができる。
上記構成において、前記液槽は、前記分散質の濃度を検知するとともに該検知された分散質の濃度に応じた信号を出力する第1センサを含み、前記制御部は、前記液槽内の前記分散質の前記濃度に対する第1閾値を記憶する記憶部と、前記第1閾値と前記第1センサの前記信号とを比較し、前記液槽内の前記分散質の前記濃度が前記第1閾値より大きいか否かを判定部とを含み、該判定部が、前記液槽内の前記分散質の前記濃度が前記第1閾値より大きいと判定するとき、前記制御部は、前記切換え部を制御し、前記液体試料を前記第1の流れにすることが好ましい。
上記構成によれば、液槽内の液体試料の分散質の濃度が、第1の閾値よりも高いときに、液体試料を第1の流れとし、分散媒の純度を上げることができる。したがって、望ましくない高い濃度水準の分散質を含む液体試料に対して、第1回収部から液槽に戻し、液体試料中の分散質の濃度が第1の閾値より低くなるまで、分散媒の純度を上げることができる。したがって、上記構成は、濃度が一定でない分散質に対して、好適に分散媒の抽出を行なうことが可能な抽出装置を提供することができる。
上記構成において、前記第1回収部は、前記分散質の濃度を検知するとともに該検知された分散質の濃度に応じた信号を出力する第2センサを含み、前記制御部は、前記第1回収部内の前記分散質の前記濃度に対する第2閾値を記憶する記憶部と、前記第2閾値と前記第2センサの前記信号とを比較し、前記第1回収部内の前記分散質の前記濃度が前記第2閾値より大きいか否かを判定部とを含み、該判定部が、前記第1回収部内の前記分散質の前記濃度が前記第2閾値より大きいと判定するとき、前記制御部は、前記切換え部を制御し、前記液体試料を前記第1の流れにすることが好ましい。
上記構成によれば、第1回収部内の液体試料の分散質の濃度が、第2の閾値よりも高いときに、液体試料を第1の流れとし、分散媒の純度を上げることができる。したがって、望ましくない高い濃度水準の分散質を含む液体試料に対して、第1回収部から液槽に戻し、液体試料中の分散質の濃度が第2の閾値より低くなるまで、分散媒の純度を上げることができる。したがって、上記構成は、濃度が一定でない分散質に対して、好適に分散媒の抽出を行なうことが可能な抽出装置を提供することができる。
上記構成において、前記制御部は、タイマを含み、該タイマが、前記抽出装置が起動したときから所定の時間を計測した後に、前記切換え部が、前記第1の流れから前記第2の流れに前記液体試料の流れを切り換えるように、前記制御部は前記切換え部を制御することが好ましい。
上記構成によれば、抽出装置が起動してから所定の時間、液体試料は第1回収部から液槽に戻り、分散媒の純度の向上が図られる。したがって、装置の立ち上がり時期においても、確実に高純度の分散媒を抽出することが可能となる。
上記構成において、前記抽出部への前記液体試料の受け渡しを終えた後の前記第1面に残存する前記液体試料を回収する第2回収部を更に備えることが好ましい。
上記構成によれば、分散質を回収することができる。上述の如く、液体試料を第1回収部から液槽に戻すことを繰り返すことにより、分散質が繰り返し液体試料から分離されるので、分散質の回収率を高めることが可能となる。
上記構成において、前記抽出部は、アース電位に保たれることが好ましい。
上記構成によれば、分散質が不必要に抽出部に向けて移動することがなく、分散媒の抽出効率を高めることが可能となる。
上記構成において、前記搬送部は、前記液槽中の前記液体試料に接触し、該液体試料を担持する周面を含む搬送ローラであり、前記分離部は、前記第1面として用いられるとともに前記搬送ローラの前記周面と当接する周面を含む分離ローラであり、前記抽出部は、前記分離ローラの前記周面と当接するとともに前記液体試料を受け取る抽出ローラであることが好ましい。
上記構成によれば、3つの連接するローラを介して、液体試料を搬送しつつ、液体試料からの分散媒の抽出を好適に行うことができる。
本発明の他の局面に係る画像形成装置は、シートを搬送するシート搬送部と、トナーとキャリア液を含む液体現像剤を用いて形成されたトナー像を担持するとともに前記搬送部により搬送されたシートに前記トナー像を形成する像担持体と、前記シートへの前記トナー像の形成のために消費されなかった前記液体現像剤を回収する回収機構と、を備え、該回収機構は、前記回収された前記液体現像剤を収容する液槽と、該液槽から前記液体現像剤を搬送する搬送部と、該搬送部から前記液体現像剤を受け取るとともに搬送する第1面を含む分離部と、該分離部から前記液体現像剤を受け取る抽出部と、該抽出部から前記液体現像剤を回収する第1回収部と、該第1回収部と前記液槽との間で延びる第1管路と、前記第1回収部から外部に延びる第2管路と、前記第1管路内で流動する前記液体現像剤の第1の流れと前記第2管路内で流動する前記液体現像剤の第2流れとを切換え可能に形成された切換え部と、該切換え部の切換え動作を制御する制御部と、を備え、前記分離部は、前記抽出部に向けて前記液体現像剤を搬送する第1面と、該第1面上の前記液体現像剤に電圧を印加し、前記トナーを帯電させる帯電器と、を含み、前記第1面は、前記帯電器が印加する電圧とは逆極性に帯電することを特徴とする。
上記構成によれば、液体現像剤を用いて、搬送部により搬送されたシートにトナー像が形成される。シートへのトナー形成のために消費されなかった液体現像剤は、回収機構によって回収される。回収機構は、回収された液体現像剤を収容する液槽を備える。回収機構の搬送部は、液体現像剤を液槽から分離部に搬送する。分離部の第1面上に存する液体現像剤には、帯電器から電圧を印加され、トナーが帯電することとなる。分離部の第1面は、トナーの帯電に対して、逆の極性に帯電している。このため、トナーは、分離部の第1面に電気的に付着することとなる。この結果、分離部から抽出部へ受け渡される液体現像剤は、キャリア液を主体とするものとなる。キャリア液を主体とする液体現像剤は第1回収部にて回収されることとなる。制御部は、切換え部を用いて、第1管路内で液体試料を流動させるか、第2管路内で液体試料を流動させるかを選択することができる。第1管路に液体試料が流されるとき、液体現像剤は、第1回収部から再度液槽に戻される。このような工程を繰り返すことにより、液体現像剤からトナーが取り除かれ、キャリア液の純度を上げることが可能となる。したがって、上記構成は、濃度が一定でないトナーに対して、好適にキャリア液の抽出を行なうことが可能な画像形成装置を提供することができる。
上述の如く、本発明に係る抽出装置及び画像形成装置は、濃度が一定でない分散質に対して、好適に分散媒の抽出を行なうことを可能とする。
本発明の一実施形態に係る抽出装置の概略構成を示す図である。 図1に示される抽出装置を用いて、液体試料を分散質と分散媒とに分離する工程を説明する図である。 図1に示される抽出装置の制御部の機能構成を示すブロック図である。 図1乃至図3に示される抽出装置の原理が組み込まれた画像形成装置の概略構成を示す図である。 図4に示される画像形成装置の概略構成図である。 図4に示される画像形成装置が備える画像形成部の概略構成図である。 図6に示される画像形成装置の液体現像剤を循環させるシステムの概略構成図である。
以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態について説明する。尚、以下の説明で用いられる「上」、「下」、「左」や「右」などの方向を表す用語は、単に、説明の明瞭化を目的とするものであり、何ら本発明を限定するものではない。更に、以下の説明で用いられる「シート」との用語は、コピー用紙、トレーシングペーパ、厚紙、OHPシートや画像を形成することが可能な他のシートを意味する。また、以下の説明で用いられる「上流」及び「下流」との用語は、特段の表記がされない限り、液体試料の流動方向の「上流」又は「下流」若しくはシートの搬送方向の「上流」又は「下流」を意味する。また、以下の説明中の管路に対して用いられる「先端部」及び「基端部」との用語或いはこれらに類する用語は、管路を流動する液体試料の流れの下流側に位置する管路の端部及び上流側に位置する管路の端部をそれぞれ意味する。
図1は、本発明の一実施形態に係る抽出装置の概略構成図である。尚、図1に示される抽出装置には、液体試料として、液体現像剤が供給されるが、本発明はこれに限定されるものではなく、分散質と分散媒とを含む任意の液体試料を用いることができる。尚、本実施形態において用いられる液体現像剤には、分散質としてトナーが含有され、分散媒としてキャリア液が含まれている。
抽出装置500は、略直方体形状に形成された筐体510と、抽出装置500を構成する電子機器を制御する制御部550とを備える。抽出装置500は更に、筐体510の側壁のうち上流側に位置する上流壁511から筐体510の内部空間へ突出する供給管路520と筐体510内部に配設される液槽530とを備える。液槽530は、上方に開口した箱体である。供給管路520の先端部は液槽530の内部空間に連通する。供給管路520の途中部にはポンプ521が配設される。ポンプ521は、制御部550の制御下で、濃度調整がなされていない液体試料を液槽530に送り込む。したがって、液槽530は、分散媒と濃度可変の分散質とを含む液体試料を収容することとなる。液槽530には、分散質の濃度を検知するための第1センサ531が配設されてもよい。分散質が、例えば、トナーである場合、第1センサ531として、反射型光センサ及び/又は透過型光センサなどの光学センサを好適に用いることができる。第1センサ531は、液槽530中の液体試料の分散質の濃度に応じた信号を制御部550に出力する。
抽出装置500は更に、液体試料を分散質と分散媒とに分離する分離部540と、液槽530から分離部540へ液体試料を担持及び搬送する搬送部として用いられる搬送ローラ560とを含む。搬送ローラ560は、円柱状の回転体であり、搬送ローラ560の下部は、液槽530内の液体試料中に浸けられ、搬送ローラ560の上部は液槽530の上方に突出する。分離部540は、搬送ローラ560の周面に接触する周面(第1面)を有する円柱状の分離ローラ541を含む。搬送ローラ560及び分離ローラ541は、制御部550の制御下で駆動するモータ(図示せず)と接続される。搬送ローラ560は、例えば、周速1330mm/sで時計回りに回転し、分離ローラは周速1200mm/sで反時計回りに回転する。
搬送ローラ560が回転すると、液槽内の液体試料に浸けられた周面が上方に移動する。この周面には表面張力により液体試料が付着している。その後、液体試料が付着した搬送ローラ560の周面が、分離ローラ541の周面に接触すると、液体試料の表面張力により液体試料の一部が分離ローラ541に乗り移り、分離ローラ541は液体試料を搬送ローラ560から受け取ることとなる。この結果、分離ローラ541の周面は、少なくとも部分的に、液体試料の薄膜により覆われることとなる。
図2は、薄膜化された液体試料を分散質と分散媒とに分離する工程を説明する図である。図2と併せて、図1を参照しつつ、液体試料を分散質と分散媒とに分離する工程について説明する。
図2に示される如く、分離部540は、更に、分離ローラ541の周面に近接して配設される帯電器542と、帯電器及び分離ローラ541に電気エネルギを供給する電源543とを含む。電源543は制御部550に電気的に接続され、制御部550の制御下で動作する。帯電器542は、電源543からの電気エネルギの供給を受け、例えば、+4KVの電圧を分離ローラ541の周面に存在する液体試料Lに印加する。この結果、分散質として用いられるトナー粒子Tは、プラスの極性を以って帯電することとなる。一方、電源543は、例えば、分離ローラ541の回転軸に−400Vの電圧を印加することによって、分離ローラ541の周面をプラス10Vからプラス60Vの範囲で帯電するトナー粒子Tに対して逆極性に帯電させる。この結果、帯電器542を通過する前の分離ローラ541の周面上に存する液体試料L中では、トナー粒子Tが不規則に浮遊しているのに対し、帯電器542を通過した後の分離ローラ541の周面上に存する液体試料L中では、トナー粒子Tが分離ローラ541の周面に電気的に強く付着されることとなる。
図1を再度参照する。抽出装置500は更に、分離部540から図2に関連して説明された分離処理後の液体試料を受け取る抽出部を含む。本実施形態では、抽出部として、円柱状の抽出ローラ570が用いられる。抽出ローラ570の周面は、分離ローラ541の周面に接触する。また、抽出ローラ570からはアース線(図示せず)が延び、接地されている。したがって、抽出ローラ570はアース電位を保つ。抽出ローラ570は、制御部550の制御下で動作するモータ(図示せず)と接続され、例えば、分離ローラ540と等しい周速で時計回りに回転する。
分離ローラ541の周面は、図2に関連して説明された分離処理を施与された液体試料を抽出ローラ570に向けて搬送する。上述の如く、抽出ローラ570はアース電位に保たれるため、分離ローラ541の周面と抽出ローラ570の周面との接触位置において、分散質は抽出ローラ570側に不必要に移動せず、分散質の多くは分離ローラ541の周面に電気的に付着された状態を維持し、下流に搬送される。したがって、抽出ローラ570には、表面張力によって、分散媒を主成分とする液体試料が乗り移ることとなる。
抽出装置500は更に、抽出ローラ570から液体試料を回収する第1回収部580と分離ローラ541から液体試料を回収する第2回収部590とを含む。第1回収部580は、液体試料を貯留するための第1回収容器581と、抽出ローラ570に接触するとともに第1回収容器581に液体試料を案内する第1ブレード582とを含む。上述の如く、抽出ローラ570に乗り移る液体試料は、分散媒を主成分とする。したがって、第1回収容器581に収容される液体試料は、分散媒を主成分とする。
第1回収部580は、第1回収容器581内の液体試料中の分散質の濃度を検知するとともに検知された分散質の濃度に応じた信号を制御部550に出力する第2センサ583を更に含む。
第2回収部590は、液体試料を貯留するための第2回収容器591と、分離ローラ541に接触するとともに第2回収容器591に液体試料を案内する第2ブレード592とを含む。上述の如く、抽出ローラ570との間で液体試料の受け渡しがなされた後の分離ローラ541の周面には、分散質を主成分とする液体試料が残る。この分散質を主成分とする液体試料は、第2ブレード592に掻き取られ、例えば、スラリー状となって、第2回収容器591に向けて流れる。第2回収部591は更に、第2回収容器591に接続される基端部を有する排出管路593と、排出管路593の途中部に排出されるポンプ594とを含む。ポンプ594は、制御部550の制御下で、第2回収容器591に収容された液体試料を抽出装置500外に搬送する。
抽出装置500は更に、第1回収容器580と接続される基端部を有する主管551と、主管551の先端部に接続される切換え弁552と、切換え弁552に接続される基端部と液槽530に接続される先端部とを含む循環管路553と、切換え弁552に接続されるとともに液体試料を抽出装置500外へ案内する放出管路554とを含む。切換え弁552は、制御部550の制御下で、循環管路553への経路と放出管路554への経路のうち一方を開き、他方を閉じる切換え部としての役割を担う。切換え部552が、循環管路553への経路を開くとき、主管路551と循環管路553とは、液体試料から更に分散質を除去するための第1管路を構成する。切換え部552が、放出管路554への経路を開くとき、主管路551と放出管路554とは、液体試料を抽出装置500外へ案内するように外部へ延びる第2管路を構成する。図1には、循環管路553の途中部にポンプ555が配設されているが、第1回収容器581と液槽530との間に十分な高低差が設けられ、第1回収容器581から液槽530に向かう液体試料の第1の流れを作り出すことができる場合には、ポンプ555は必要とされない。放出管路554の途中部には、ポンプ556が配設され、ポンプ556は、抽出装置500の外部へ向かう液体試料の第2の流れを作り出す。
図3は、制御部550の機能構成を示すブロック図である。図3と併せて、図1を参照しつつ、制御部550について説明する。
制御部550は、クロック等から構成されるタイマ557と、ROMやRAM等の記憶素子から構成される記憶部558と、ROMやRAM等の記憶素子に格納されたプログラム及びプログラムを実行するCPU等から構成される判定部559とを含む。記憶部558は、液槽530内の液体試料の分散質の濃度に対する第1の閾値と、第1回収容器581内の液体試料の分散質の濃度に対する第2の閾値を格納する。
第1センサ531は、液槽530内で検知した分散質の濃度に対応する信号を送信する。判定部559が、第1センサ531の信号と第1の閾値を比較して、液槽530内の分散質の濃度が第1の閾値を超えていると判定する場合には、制御部550は、切換え弁552を制御する信号を出力し、放出管路554へ向かう経路を閉じるとともに、循環管路553へ向かう経路を開く。この結果、第1回収容器581からの液体試料の流れは、第1の流れ(第1回収容器581から液槽530へ向かう流れ)となる。判定部559が、第1センサ531の信号と第1の閾値とを比較して、液槽530内の分散質の濃度が第1の閾値を下回っていると判定する場合には、制御部550は、切換え弁552を制御する信号を出力し、放出管路554へ向かう経路を開くとともに、循環管路553へ向かう経路を閉じる。この結果、第1回収容器581からの液体試料の流れは、第2の流れ(第1回収容器581から抽出装置500の外部へ向かう流れ)となる。
第2センサ583は、第1回収容器581内で検知した分散質の濃度に対応する信号を送信する。判定部559が、第2センサ583の信号と第2の閾値を比較して、第1回収容器581内の分散質の濃度が第2の閾値を超えていると判定する場合には、制御部550は、切換え弁552を制御する信号を出力し、放出管路554へ向かう経路を閉じるとともに、循環管路553へ向かう経路を開く。この結果、第1回収容器581からの液体試料の流れは、第1の流れ(第1回収容器581から液槽530へ向かう流れ)となる。判定部559が、第2センサ583の信号と第2の閾値を比較して、液槽530内の分散質の濃度が第2の閾値を下回っていると判定する場合には、制御部550は、切換え弁552を制御する信号を出力し、放出管路554へ向かう経路を開くとともに、循環管路553へ向かう経路を閉じる。この結果、第1回収容器581からの液体試料の流れは、第2の流れ(第1回収容器581から抽出装置500の外部へ向かう流れ)となる。
第1センサ531の出力と第2センサ583の出力との間の差異が、所定の値より小さいとき、判定部559は、図2に関連して説明された分離工程が好適に行なわれていないと判定してもよい。この場合、制御部550は、使用者に異常を通知するための信号を出力してもよい。
タイマ557は、抽出装置500が起動され、ポンプ521が回転し始めたときからの抽出装置500の動作時間を計測する。制御部550は、抽出装置500が起動されると、切換え弁552に制御信号を送信し、切換え弁552は制御部550の制御下で、放出管路554へ向かう経路を閉じるとともに、循環管路553へ向かう経路を開く。この結果、第1回収容器581からの液体試料の流れは、第1の流れ(第1回収容器581から液槽530へ向かう流れ)となる。
タイマ557の測定により、判定部559が、抽出装置500が起動されてから所定時間経過したと判断すると、制御部550は、切換え弁552に制御信号を送信し、切換え弁552は制御部550の制御下で、放出管路554へ向かう経路を開くとともに、循環管路553へ向かう経路を閉じる。この結果、第1回収容器581からの液体試料の流れは、第2の流れ(第1回収容器581から抽出装置500の外部へ向かう流れ)となる。このようにして、抽出装置500の起動時においても確実に分散媒の抽出を実行することが可能となる。
図4は、図1乃至図3に関連して説明された抽出装置500が組み込まれた画像形成装置の概略構成図である。図5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。図6は、画像形成部の一つを拡大して示す断面図である。尚、図4乃至図6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4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(混合液体供給システム)が収納される下側本体部1Bとから構成される。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されていない。
図5に示される如く、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、シートを収容するシート収納部3と、画像形成部2で形成されたトナー画像をシート上に転写する二次転写部4と、転写されたトナー画像をシート上に定着させる定着部5と、定着の完了したシートを排紙する排出部6と、シート収納部3から排出部6までシートを搬送するシート搬送部7とが含まれる。
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、使用可能なシート搬送方向に直角な方向の長さが最大のシートより幅広であって、無端状、すなわちループ状のベルト状部材であり、図4及び図5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、図4及び図5に示される配置は、各色の混色による完成画像への影響を少なくする。
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30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30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。
円柱状の感光体ドラム10の周面は、帯電(本実施形態ではプラス極性に帯電)されたトナーを含むトナー像を担持可能である。図5及び図6に示される感光体ドラム10は、反時計回りに回転可能である。帯電器11は、感光体ドラム10の表面を一様に帯電させる。
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、一様に帯電された感光体ドラム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、トナー及び液体のキャリアを含む液体現像剤を、感光体ドラム10の表面の静電潜像に対向するように保持することにより、静電潜像にトナーを付着させる。この結果、静電潜像はトナー像として現像される。
図6に示される如く、現像装置14は、現像容器140、現像ローラ141、供給ローラ142、支持ローラ143、供給ローラブレード144、現像クリーニングブレード145、現像剤回収装置146及び現像ローラ帯電器147を含む。
現像容器140は、内部にトナー粒子と液体のキャリアからなる液体現像剤の供給を受ける。液体現像剤は、トナーとキャリアとの濃度調整が予め行われた後、供給ノズル278から現像容器140内へ供給される。尚、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を用いて回収される。
支持ローラ143は現像容器140の略中央に配置され、供給ローラ142に下方から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る。供給ローラ142の周面には液体現像剤を保持するための溝が設けられる。図中に点線矢印で示すように、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、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の溝に保持された状態で上方へ運ばれる。供給ローラブレード144は、供給ローラ142の周面に圧接され、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する。供給ローラブレード144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る。現像ローラ141は供給ローラ142と同方向に回転される(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。
現像ローラ帯電器147は、トナーの帯電極性と同極性の帯電電位を与えることにより、現像ローラ141に担持された現像剤層中のトナーを現像ローラ141の表面側に移動させる。この結果、現像効率が向上する。現像ローラ帯電器147は、現像ローラ141と供給ローラ142との間の接触部の回転方向下流側であって、感光体ドラム10との接触部の上流側において、現像ローラ141の周面に対向するように設けられる。
現像ローラ141は感光体ドラム10と接し、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。
現像剤回収装置146は、現像クリーニングブレード145で除去された液体現像剤を回収して、液体現像剤循環装置のパイプ81へ液体現像剤を送り出す。液体現像剤は現像クリーニングブレード145の表面に沿って流下するが、液体現像剤の粘度が高いことから、現像剤回収装置146には液体現像剤の送り出しを補助する送り出しローラが備えられる。
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る。一次転写ローラ20には、電源(図示せず)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。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。クリーニング装置26は、残留現像剤搬送スクリュー261と、クリーニングブレード262とを備える。クリーニング装置26内に配置される残留現像剤搬送スクリュー261は、クリーニングブレード262によって掻き取られ、クリーニング装置26内に収納された残留現像剤をクリーニング装置の外部に搬送する。
板状のクリーニングブレード262は、感光体ドラム10の表面に残留した液体現像剤を掻き取るように、感光体ドラム10の回転軸方向に延びる。クリーニングブレード262の端部は、感光体ドラム10の表面に摺接し、感光体ドラム10の回転に伴って感光体ドラム10上に残留した液体現像剤を掻き取る。
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、クリーニングブレード262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。
略円柱状のキャリア液除去ローラ30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である。キャリア液除去ローラ30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。
図5を再度参照する。シート収納部3は、トナー像を定着させるシートを収納する。シート収納部3は、上側本体部1Aの下部に配置される。また、シート収納部3は、シートを収納可能に形成された給紙カセットを含む。
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シートに転写する。二次転写部4は、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とを有する。
二次転写部4の上側に配置される定着部5は、シートにトナー像を定着させる。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とを有する。
カラープリンタ1の上部に配置される排出部6には、定着部5でトナー像が定着されたシートが排出される。シート搬送部7は、複数の搬送ローラ対を備え、シート収納部3から二次転写部4や定着部5、排出部6にシートを搬送する。
図7は、1つの液体現像剤循環装置LYの全体の概略を示す。他の液体現像剤循環装置LM、LC、LBも同じ構成である。この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(トナーとキャリア液との混合物)を循環させ再利用するために用いられる。
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、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、液面検出装置276、現像剤リザーブタンク277、液体現像剤供給装置278、図1乃至図3に関連して説明された抽出装置500の原理が適用された液体現像剤分離装置28、複数のポンプP1〜P10及び制御部500を備える。
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する。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或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ともに、残留現像剤のトナー濃度を適正範囲に調整する。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、この第3パイプ83には第2ポンプP2が取り付けられる。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。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。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で接続され、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。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で接続される。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。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で接続され、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。
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(現像容器140)へ供給する。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で接続されており、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。
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(図示せず)が備えられる。
液体現像剤分離装置28は、図1乃至図3に関連して説明された抽出装置500の原理を用いて、クリーニング装置26で回収された残留現像剤(シートへのトナー像の形成のために消費されなかった液体現像剤)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並びに回収する回収機構として機能する。クリーニング装置26と液体現像剤分離装置28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28に送られる。第9ポンプ9及び第9パイプ881は、図1乃至図3に関連して説明された抽出装置500のポンプ521及び供給管路520に相当する。液体現像剤分離装置28は、図1乃至図3に関連して説明された抽出装置500と同様に、液槽530、搬送ローラ560、分離ローラ540、抽出ローラ570、第1回収部580、第2回収部590及び切換え弁552及び循環管路553とを含む。液体現像剤分離装置28は、図1乃至図3に関連して説明された工程を経て、現像剤をトナーとキャリア液に分離する。液体現像剤分離装置28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が設けられる。液体現像剤分離装置28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。第10パイプ882は、図1乃至図3に関連して説明された放出管路554に相当する。第10ポンプP10は、図1乃至図3に関連して説明されたポンプ556に相当する。
図10に示される液体現像剤循環装置LYは、キャリアタンク274から現像剤リザーブタンク277へ延びる直結管路910とトナータンク275から現像剤リザーブタンク277へ延びる直結管路920とを備える。これら直結管路910,920は、循環が行なわれる前に、所定量のキャリア及びトナーを現像剤リザーブタンク277に供給するために用いられる。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。
本発明は、カラープリンタ、プリンタ、複写機、ファクシミリ装置、これらの機能を併せ持つ複合機などの各種の画像形成装置並びに分散質と分散媒とを分離することを必要とする他の装置に好適に適用可能である。
1・・・・・カラープリンタ
7・・・・・シート搬送部
10・・・・感光体ドラム
21・・・・中間転写ベルト
500・・・抽出装置
530・・・液槽
531・・・第1センサ
540・・・分離部
541・・・分離ローラ
542・・・帯電器(第1帯電手段)
543・・・電源(第2帯電手段)
550・・・制御部
551・・・主管
552・・・切換え弁
553・・・循環管路
554・・・放出管路
557・・・タイマ
558・・・記憶部
559・・・判定部
560・・・搬送ローラ
570・・・抽出ローラ
580・・・第1回収部
583・・・第2センサ

Claims (8)

  1. 分散媒と分散質とを含む液体試料を収容する液槽と、
    該液槽から前記液体試料を搬送する搬送部と、
    該搬送部から前記液体試料を受け取るとともに搬送する第1面と、該第1面上の前記液体試料内の前記分散質を放電により帯電させる第1帯電手段と、前記液体試料内の前記分散質の帯電極性とは逆の極性の電圧を前記第1面に印加する第2帯電手段と、を含む分離部と、
    該分離部から前記分散媒を受け取る抽出部と、
    該抽出部から前記分散媒を回収する第1回収部と、
    該第1回収部と前記液槽との間で延びる第1管路と、
    前記第1回収部から外部に延び、前記第1回収部が回収した分散媒を前記外部に供給する第2管路と、
    前記第1管路内で流動する前記分散媒の第1の流れと前記第2管路内で流動する前記分散媒の第2の流れとを切換え可能に形成された切換え部と、
    前記液槽内の前記分散質の濃度及び前記第1回収部内の前記分散質の濃度に応じて、前記切換え部の切換え動作を制御する制御部と、を備え、
    前記液槽内の前記分散質の前記濃度に対して、第1閾値が設定され、
    前記第1回収部内の前記分散質の前記濃度に対して、第2閾値が設定され、
    前記液槽内の前記分散質の前記濃度が、前記第1閾値より高いならば、前記制御部は、前記切換え部を制御し、前記分散媒を前記第1の流れにし、且つ、前記第2管路を閉じ、前記分散媒の前記外部への供給を停止し、
    前記第1回収部内の前記分散質の前記濃度が、前記第2閾値より高いならば、前記制御部は、前記切換え部を制御し、前記分散媒を前記第1の流れにし、且つ、前記第2管路を閉じ、前記分散媒の前記外部への供給を停止することを特徴とする抽出装置。
  2. 前記液槽は、該液槽内の前記分散質の前記濃度を検知し、且つ、該検知された分散質の濃度に応じた信号を出力する第1センサを含み、
    前記制御部は、前記第1閾値を記憶する記憶部と、前記第1閾値と前記第1センサの前記信号とを比較し、前記液槽内の前記分散質の前記濃度が前記第1閾値より大きいか否かを判定部とを含み、
    該判定部が、前記液槽内の前記分散質の前記濃度が前記第1閾値より大きいと判定するとき、前記制御部は、前記切換え部を制御し、前記分散媒を前記第1の流れにすることを特徴とする請求項1記載の抽出装置。
  3. 前記第1回収部は、該第1回収部内の前記分散質の前記濃度を検知し、且つ、該検知された分散質の濃度に応じた信号を出力する第2センサを含み、
    前記制御部は、前記第2閾値を記憶する記憶部と、前記第2閾値と前記第2センサの前記信号とを比較し、前記第1回収部内の前記分散質の前記濃度が前記第2閾値より大きいか否かを判定部とを含み、
    該判定部が、前記第1回収部内の前記分散質の前記濃度が前記第2閾値より大きいと判定するとき、前記制御部は、前記切換え部を制御し、前記分散媒を前記第1の流れにすることを特徴とする請求項1記載の抽出装置。
  4. 前記制御部は、タイマを含み、
    該タイマが、前記抽出装置が起動したときから所定の時間を計測した後に、前記切換え部が、前記第1の流れから前記第2の流れに前記分散媒の流れを切り換えるように、前記制御部は前記切換え部を制御することを特徴とする請求項1乃至3いずれか1項に記載の抽出装置。
  5. 前記抽出部への前記液体試料の受け渡しを終えた後の前記第1面に残存する前記液体試料を回収する第2回収部を更に備えることを特徴とする請求項1乃至4いずれか1項に記載の抽出装置。
  6. 分散媒と分散質とを含む液体試料を収容する液槽と、
    該液槽から前記液体試料を搬送する搬送部と、
    該搬送部から前記液体試料を受け取るとともに搬送する第1面と、該第1面上の前記液体試料内の前記分散質を放電により帯電させる第1帯電手段と、前記液体試料内の前記分散質の帯電極性とは逆の極性の電圧を前記第1面に印加する第2帯電手段と、を含む分離部と、
    該分離部から前記分散媒を受け取る抽出部と、
    該抽出部から前記分散媒を回収する第1回収部と、
    該第1回収部と前記液槽との間で延びる第1管路と、
    前記第1回収部から外部に延び、前記第1回収部が回収した前記分散媒を前記外部に供給する第2管路と、
    前記第1管路内で流動する前記分散媒の第1の流れと前記第2管路内で流動する前記分散媒の第2の流れとを切換え可能に形成された切換え部と、
    前記液槽内の前記分散質の濃度及び前記第1回収部内の前記分散質の濃度に応じて、前記切換え部の切換え動作を制御する制御部と、を備え、
    前記液槽内の前記分散質の前記濃度に対して、第1閾値が設定され、
    前記第1回収部内の前記分散質の前記濃度に対して、第2閾値が設定され、
    前記抽出部は、アース電位に保たれ
    前記液槽内の前記分散質の前記濃度が、前記第1閾値より高いならば、前記制御部は、前記切換え部を制御し、前記分散媒を前記第1の流れにし、且つ、前記第2管路を閉じ、前記分散媒の前記外部への供給を停止することを特徴とする抽出装置。
  7. 前記搬送部は、前記液槽中の前記液体試料に接触し、該液体試料を担持する周面を含む搬送ローラであり、
    前記分離部は、前記第1面として用いられるとともに前記搬送ローラの前記周面と当接する周面を含む分離ローラであり、
    前記抽出部は、前記分離ローラの前記周面と当接するとともに前記分散媒を受け取る抽出ローラであることを特徴とする請求項1乃至6いずれか1項に記載の抽出装置。
  8. シートを搬送するシート搬送部と、
    トナーとキャリア液を含む液体現像剤を用いて形成されたトナー像を担持するとともに前記シート搬送部により搬送されたシートに前記トナー像を形成する像担持体と、
    前記シートへの前記トナー像の形成のために消費されなかった前記液体現像剤を回収する回収機構と、を備え、
    該回収機構は、前記回収された液体現像剤を収容する液槽と、
    該液槽から前記液体現像剤を搬送する搬送部と、
    該搬送部から前記液体現像剤を受け取るとともに搬送する第1面と、該第1面上の前記液体現像剤内の前記トナーを放電により帯電させる帯電器と、を含む分離部と、
    前記第1面によって搬送された前記キャリア液を受け取る抽出部と、
    該抽出部から前記キャリア液を回収する第1回収部と、
    該第1回収部と前記液槽との間で延びる第1管路と、
    前記第1回収部から外部に延び、前記第1回収部が回収した前記キャリア液を前記外部に供給する第2管路と、
    前記第1管路内で流動する前記キャリア液の第1の流れと前記第2管路内で流動する前記キャリア液の第2の流れとを切換え可能に形成された切換え部と、
    前記液槽内の前記トナーの濃度及び前記第1回収部内の前記トナーの濃度に応じて、前記切換え部の切換え動作を制御する制御部と、を備え、
    前記液槽内の前記トナーの前記濃度に対して、第1閾値が設定され、
    前記第1回収部内の前記トナーの前記濃度に対して、第2閾値が設定され、
    前記第1面は、前記キャリア液の前記トナーの帯電極性とは逆の極性の電圧の印加を受け、
    前記液槽内の前記トナー前記濃度が、前記第1閾値より高いならば、前記制御部は、前記切換え部を制御し、前記キャリア液を前記第1の流れにし、且つ、前記第2管路を閉じ、前記キャリア液の前記外部への供給を停止し、
    前記第1回収部内の前記トナーの前記濃度が、前記第2閾値より高いならば、前記制御部は、前記切換え部を制御し、前記キャリア液を前記第1の流れにし、且つ、前記第2管路を閉じ、前記キャリア液の前記外部への供給を停止することを特徴とする画像形成装置。
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