JP5381611B2 - 現像剤濃度調整装置、現像剤濃度調整方法、及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成に使用する液体現像剤の濃度を調整するための現像剤濃度調整装置、現像剤濃度調整方法、及びそれらを用いた画像形成装置に関する。

感光体（像担持体）に静電潜像を形成し、それにトナーを付着させて、紙などに転写して定着する電子写真方式の画像形成装置が、広く使用されている。特に、大量プリント用のオフィスプリンタやオンデマンド印刷装置などの、より高画質及び高解像度が要求される画像形成装置では、トナー粒子径が小さく、トナー画像の乱れもおきにくい液体現像剤を用いる湿式現像方式が用いられるようになってきている。

近年では、シリコンオイルなどの絶縁性液体「キャリヤ液」中に樹脂及び顔料からなる固形分としてのトナーを高濃度に分散させることで構成される、高粘度で高濃度の液体現像剤を用いる画像形成装置が提案されるようになってきた。

この液体現像剤を用いて現像する際には、現像ローラ等の現像剤担持体上に現像剤のミクロン単位の薄層を形成し、この薄層化された現像剤を感光体に接触させて現像するのが一般的である。しかし、感光体上の潜像を現像した後も、現像ローラ上には液体現像剤が残留し、次の現像に悪影響を及ぼす。

このような問題に対応するため、現像後残留した現像ローラ上の現像剤をクリーニングして回収する技術が開発されてきた。またそのように回収した現像剤を再利用することにより、現像剤を有効利用できるような技術が提案されてきた。

しかしながら、現像に供する現像剤は高濃度の現像剤であるが、それが像担持体上の潜像を現像した後では、トナーを相当部分消費するなど、残留現像剤としてはかなり濃度が変化していることが多い。これがそのまま現像剤槽に注ぎ込まれると、現像剤槽内の現像剤自体が濃度変化していき、所定の濃度を確保することが難しくなる。

こういった問題に対処するために、回収現像剤を現像剤槽に注ぎ込む前に、濃度調整のための現像剤（高濃度現像剤または低濃度現像剤など）を補給して回収現像剤の濃度調整を行う技術が提案されてきた。

しかしながら、上記のような濃度調整を行い所望の濃度の現像剤を得るには、調整しながら簡便に現像剤の濃度を測定する必要がある。

簡便に現像剤の濃度を測定する方法としては、濃度によって現像剤の光透過率が変化することを利用し、現像剤濃度を算出する技術などが提案されてきた。

しかしながら、近年もっぱら使用されている高濃度の現像剤においては、上記の方法は問題がある。すなわち、現像剤が高濃度になるほど、光の透過率は小さくなり飽和してしまうため、感度が低下し、濃度変化に対する透過率の変化が小さくなってしまう。

高濃度の現像剤を簡便に効率よく濃度測定する方法として、粘度を利用する技術も提案されてきている。高濃度領域での濃度変化に対して、粘度は比較的大きく変化し、応答してくれる。また、こういった現像剤の粘度の測定方法としては、現像剤の攪拌時の回転トルクのように、比較的簡単に測定できる特性値を粘度の代用特性として使用することができる（例えば、特許文献１及び２参照）。

特許文献１では、濃度調整槽に開口部を設け、攪拌時にオーバーフローさせながら撹拌負荷を測定することによって、濃度調整のための補給液を補給しながらも一定の現像剤量を維持して、測定精度を確保する技術が提示されている。

また特許文献２では、濃度調整前に、現像剤のない状態で空撹拌を行い、その負荷電流に基づいて、濃度調整用の現像剤に対する撹拌負荷の測定を補正し、測定精度を確保する技術が提示されている。

特開２００８−２０９７１６号公報 特開２００９−３３４６号公報

特許文献１及び２に記載されたように、現像剤の粘度の測定方法として、現像剤の攪拌時の回転トルクのように、比較的簡単に測定できる特性値を粘度の代用特性として使用することができる。

しかしながら、撹拌するために用いる撹拌部材には、当然ながら液体現像剤が付着する。特許文献１及び２では、濃度調整終了後に濃度調整済みの液体現像剤が排出された空の状態となるが、現像剤が付着した撹拌部材の扱いについては特に記載がない。

特に揮発性の高いキャリヤ液を使用していると、液体現像剤が排出された空の状態で乾燥すると、現像剤（トナー）の各部分への固着が生ずる恐れがある。

撹拌負荷を測定するための撹拌部材にトナーの固着が生ずると、撹拌部材と液体現像剤との摩擦抵抗が変化し、液体現像剤の粘度測定に影響を及ぼし、その結果、正しく濃度調整を行うことができなくなる不具合が発生する可能性がある。

週末や長期休暇期間中など、濃度調整のために撹拌部材が設けられた濃度調整槽が、液体現像剤が空の状態で長時間放置されることも十分あり得ることである。

本発明は、上記の技術的課題に鑑みてなされたものである。

本発明の目的は、撹拌部材による液体現像剤の攪拌負荷のように、比較的簡単に測定できる特性値を粘度、すなわち現像剤濃度の代用特性として使用しながら、撹拌部材に対する現像剤の乾燥固着によるトナー濃度検知異常の不具合発生を防止し、精度のよい濃度調整を可能とする現像剤濃度調整装置、現像剤濃度調整方法、及びそれらを用いた画像形成装置を提供することである。

上記の課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有するものである。

１．濃度調整用の液体現像剤を収容する濃度調整槽と、
前記濃度調整槽内に収容された前記液体現像剤を撹拌するための撹拌部材と、
前記撹拌部材による前記液体現像剤の攪拌時に、撹拌負荷を検出する負荷検出手段と、
濃度調整のための補給現像剤を前記濃度調整槽に補給する補給手段と、
前記負荷検出手段により検出された前記撹拌負荷に基づいて、前記補給手段による前記補給現像剤の補給を制御し、前記液体現像剤の濃度を調整する制御手段と、を有し、
前記制御手段は、
濃度調整終了後に、前記濃度調整槽から濃度調整済みの前記液体現像剤を排出するに際して、前記濃度調整槽内における前記撹拌部材が前記液体現像剤の液面下に浸漬するように、前記液体現像剤の一部を残留させるよう制御し、
濃度調整開始前に、前記濃度調整槽内に残留させている前記液体現像剤を一旦排出してから濃度調整用の前記液体現像剤を注入するよう制御する
ことを特徴とする現像剤濃度調整装置。

２．前記濃度調整槽内の前記液体現像剤の液面を検知するレベルメータを備え、
前記レベルメータの検知により、前記制御手段は前記撹拌部材が前記液体現像剤の液面下に浸漬するか否かを判断する
ことを特徴とする前記１に記載の現像剤濃度調整装置。

３．前記補給手段は、
所望の濃度より高濃度の第１の補給現像剤を前記濃度調整槽に補給する第１の補給手段と、
所望の濃度より低濃度の第２の補給現像剤を前記濃度調整槽に補給する第２の補給手段と、を有する
ことを特徴とする前記１または２に記載の現像剤濃度調整装置。

４．前記濃度調整槽は、円筒形状の容器であり、
前記濃度調整槽内に収容された前記液体現像剤が一定の液面高さに達するとオーバーフローする開口部を有し、
前記負荷検出手段は、
前記濃度調整槽内の前記液体現像剤が前記撹拌部材により攪拌され、前記開口部よりオーバーフローしている、あるいはした後の状態で、前記撹拌負荷を検出する
ことを特徴とする前記１から３の何れか１項に記載の現像剤濃度調整装置。

５．濃度調整槽に濃度調整用の液体現像剤を収容する現像剤収容工程と、
前記濃度調整槽内に収容された前記液体現像剤を撹拌部材により撹拌しながら、撹拌負荷を検出する負荷検出工程と、
濃度調整のための補給現像剤を前記濃度調整槽に補給する補給工程と、
前記負荷検出工程において検出された前記撹拌負荷に基づいて、前記補給工程の実行を制御し、前記液体現像剤の濃度を調整する制御工程と、を有し、
前記制御工程では、
濃度調整終了後に、前記濃度調整槽から濃度調整済みの前記液体現像剤を排出するに際して、前記濃度調整槽内における前記撹拌部材が前記液体現像剤の液面下に浸漬するように、前記液体現像剤の一部を残留させ、
濃度調整開始前に、前記濃度調整槽内に残留させている前記液体現像剤を一旦排出させてから前記撹拌部材が前記液体現像剤の液面下に浸漬するまで濃度調整用の前記液体現像剤を注入する
ことを特徴とする現像剤濃度調整方法。

６．前記補給工程は、
所望の濃度より高濃度の第１の補給現像剤を前記濃度調整槽に補給する第１の補給工程と、
所望の濃度より低濃度の第２の補給現像剤を前記濃度調整槽に補給する第２の補給工程と、を有する
ことを特徴とする前記５に記載の現像剤濃度調整方法。

７．前記現像剤収容工程では、
円筒形状の容器であり、開口部を有する前記濃度調整槽に収容された前記液体現像剤が、一定の液面高さに達すると、前記開口部よりオーバーフローし、
前記負荷検出工程では、
前記濃度調整槽内の前記液体現像剤が前記撹拌部材により攪拌され、前記開口部よりオーバーフローしている、あるいはした後の状態で、前記撹拌負荷を検出する
ことを特徴とする前記５または６に記載の現像剤濃度調整方法。

８．表面に潜像を形成する像担持体と、
前記像担持体の表面の潜像を液体現像剤で現像し、トナー像を形成する液体現像装置と、を有する画像形成装置であって、
前記１から３の何れか１項に記載の現像剤濃度調整装置を有し、
前記現像剤濃度調整装置により所望の現像剤濃度に調整された液体現像剤を、前記液体現像装置に供給する
ことを特徴とする画像形成装置。

９．前記現像剤濃度調整装置は、前記液体現像装置から回収した現像剤を所望の現像剤濃度に調整する
ことを特徴とする前記８に記載の画像形成装置。

本発明に係る現像剤濃度調整装置、現像剤濃度調整方法、及びそれらを用いた画像形成装置によれば、濃度調整終了後に、濃度調整槽から濃度調整済みの液体現像剤を排出するとともに、濃度調整槽内における撹拌部材が液体現像剤の液面下に浸漬するように、液体現像剤を残留させる。これにより、撹拌部材に対する現像剤の乾燥固着によるトナー濃度検知異常の不具合発生を防止し、精度のよい濃度調整を可能とすることができる。

本発明に係る画像形成装置１０の概略構成例を示す断面図である。 図１における液体現像装置４の概略構成例を示す配置図である。 図２における現像剤濃度調整装置６０の概略構成例を示す配置図である。 図３における現像剤濃度測定部５０の動作を説明するための装置構成図である。 攪拌部材へのトナー固着防止のための液体現像剤残留を説明するための装置構成図である。 現像剤濃度調整装置の濃度調整方法の処理例を示すフローチャートである。

本発明に係る実施形態を、図を参照して説明する。

液体現像剤を用いる液体現像装置は、複写機、簡易印刷機、プリンタなどの画像形成装置に利用される。これらには、一般的に電子写真方式の画像形成プロセスが、共通して用いられている。まずその電子写真方式による湿式の画像形成装置を、図１を参照して説明し、さらに回収現像剤を再利用する液体現像装置（図２参照）とそこで用いられている現像剤濃度調整装置について、その構成と機能動作を説明する（図３参照）。

（画像形成装置の構成と機能動作）
図１を用いて、本実施形態の画像形成装置の構成例を説明する。図１は、湿式画像形成装置の概略構成例を示す断面図である。

図１において、１は感光体ドラムであり、像担持体として機能する。画像形成装置１０はこの感光体ドラム１を中心に、その周囲に配設された、前記感光体ドラム１の表面を均一に帯電させる帯電装置２、帯電した感光体ドラム１上にＬＥＤまたはレーザビームを照射して静電潜像を形成する露光装置３、その静電潜像を、液体現像剤を用いて現像する液体現像装置４、現像されたトナー像を転写材７に転写する転写装置５、そして転写後の感光体ドラムの表面に残存する液体現像剤を除去するクリーニング装置６などを備える。

また、液体現像装置４の前後には、予め液体現像剤の一部を塗布したり、回収したりする装置を設ける場合もある。転写材７は、そのまま記録用紙などの記録材であってもよいし、転写材７として中間転写ベルトなどを用いて、再度記録材に転写するような構成であってもよい。

液体現像装置４は、一般的には、表面に液体現像剤の薄層を担持し、像担持体である感光体ドラム１上の潜像を現像する現像ローラ４１、現像ローラ４１に当接して、その表面に液量調整された液体現像剤を転移させる搬送ローラ４２、そしてその搬送ローラ４２に当接して、その表面に現像剤槽４４内の液体現像剤８を供給する供給ローラ４３を備える。

図１においては、液体現像装置４が１台のみ配置されているが、カラー画像形成のために複数台配置されていてもよい。カラー現像の方式、中間転写の有無などは任意に設定すればよく、それに合わせた任意の構成配置を採ることができる。

感光体ドラム１は、図１に示す矢印Ａ方向に回転し、帯電装置２は、回転する感光体ドラム１の表面をコロナ放電などにより数百Ｖ程度に帯電させる。帯電装置２より感光体ドラム回転方向下流側においては、露光装置３から照射されたレーザビームにより、表面電位が百Ｖ程度以下に低下させられた静電潜像が形成される。

露光装置３のさらに下流側には、液体現像装置４が配設されており、感光体ドラム１に形成された静電潜像が、液体現像剤８を用いて現像される。

液体現像装置４には、絶縁性の溶媒（以後キャリヤ液とも呼称する）中にトナーを分散させた液体現像剤８が現像剤槽４４内に収容されており、供給ローラ４３によって搬送ローラ４２表面に液体現像剤８が供給される。

搬送ローラ４２は液体現像剤８の薄層を搬送し、現像ローラ４１に転移させる。そして現像ローラ４１上には液体現像剤８の薄層が担持される。さらに現像ローラ４１と感光体ドラム１の静電潜像との電位差により、現像ローラ４１上に担持された液体現像剤８の薄層内のトナー粒子が感光体ドラム１上の静電潜像に移動して、静電潜像が現像される。

転写装置５では、感光体ドラム１の周速と同速度で搬送される転写材７に帯電を施し、あるいは電圧を印加することで、感光体ドラム１上の現像されたトナー像が転写材７上に転写される。

転写装置５の下流側には、感光体ドラム１の表面上に残存する液体現像剤８を除去するクリーニング装置６が配設されている。このクリーニング装置６により感光体ドラム１上に残存する液体現像剤８が除去される。

転写装置５でトナー像が転写された転写材７は、記録材であれば、図示しない定着装置へと搬送され、加熱定着の上、排出される。転写材７が中間転写ベルトなどの中間転写体であれば、その後、トナー像が記録材に再転写され、トナー像を転写された記録材が、同じく定着装置へと搬送され、加熱定着の上、排出される。

（現像剤の構成）
現像に用いる液体現像剤８について説明する。液体現像剤８は、溶媒であるキャリヤ液体中に着色されたトナー粒子を高濃度で分散している。また液体現像剤８には、分散剤、荷電制御剤などの添加剤を適宜、選んで添加してもよい。

キャリヤ液としては、絶縁性の、常温で揮発性の溶媒が用いられる。トナー粒子は、主として樹脂と着色のための顔料や染料からなる。樹脂には、顔料や染料をその樹脂中に均一に分散させる機能と、記録材に定着される際のバインダとしての機能がある。

トナーの体積平均粒子径は、０．１μｍ以上、５μｍ以下の範囲が適当である。トナーの平均粒子径が０．１μｍを下回ると現像性が大きく低下する。一方、平均粒子径が５μｍを超えると画像の品質が低下する。

液体現像剤の質量に対するトナー粒子の質量の割合は、１０〜４０％程度が適当である。１０％未満の場合、トナー粒子の沈降が生じやすく、長期保管時の経時的な安定性に問題がある。また必要な画像濃度を得るため、多量の現像剤を供給する必要があり、紙上に付着するキャリヤ液が増加し、定着時に乾燥せねばならず、蒸気が発生し環境上の問題が生じる。４０％を超える場合には、液体現像剤の粘度が高くなりすぎ、製造上も、また取り扱いも困難になる。

（現像装置の構成と動作）
図２には、図１における液体現像装置４の概略構成例を示す。図２を用いて、液体現像装置４の構成と動作について説明する。

現像剤槽４４には、上述の液体現像剤８が収容されている。

供給ローラ４３は、現像剤槽４４内の液体現像剤８に浸漬するよう配置され、矢印Ｄ方向に回転し、現像剤槽４４から液体現像剤８をくみ上げる。高粘度の液体現像剤８はその粘着力で供給ローラ４３の表面に付着した状態で搬送される。

規制部材４５は、図のように供給ローラ４３に対向して、その回転に対してカウンタ方向に当接して配置され、供給ローラ４３の表面に付着して搬送される現像剤の量を規制するものである。これにより余分な現像剤量が剥ぎ落とされ、供給ローラ４３表面上には現像剤薄層が形成され、次の搬送ローラ４２に向かって搬送されていくことになる。

搬送ローラ４２としては、一般にゴムローラが用いられる。搬送ローラ４２は供給ローラ４３に対向して配置され、当接しながら矢印Ｃ方向に回転する。このニップ部で、供給ローラ４３表面に形成された現像剤薄層は搬送ローラ４２の表面に写し取られ、現像ローラ４１へ向かって搬送されていく。

現像ローラ４１としては低硬度のゴムローラが用いられる。現像ローラ４１は搬送ローラ４２に対向して配置され、当接しながら矢印Ｂ方向に回転する。このニップ部で、搬送ローラ４２表面に搬送された現像剤薄層は、現像ローラ４１に掻き取られ、現像ローラ４１表面に現像剤薄層が担持、搬送されることになる。従って現像ローラ４１が現像剤担持体として機能する。

ここでは、搬送ローラ４２が現像剤薄層を形成し、現像剤担持体に受け渡しするが、供給ローラ４３がその機能を合わせ持ってもよい。すなわち、供給ローラ４３から直接現像ローラ４１に現像剤を転移させる方法を採ることも可能である。

現像ローラ４１は、像担持体である感光体ドラム１とも当接して回転しており、感光体ドラム１とのニップ部、すなわち現像領域に搬送された現像剤薄層は、感光体１上の潜像を現像することになる。

しかしながら、感光体ドラム１の潜像を現像した後も、現像ローラ４１表面には現像剤の薄層が残存する。残存した現像剤がそのまま再度現像領域まで搬送されると、次の現像に悪影響を及ぼす。除去部材４６はクリーニングのためのブレードであり、この残存した現像剤を除去するものである。

（現像剤の回収と再利用のための構成）
図２にはまた、図１における液体現像装置４において除去された残存現像剤を回収し、再利用するための概略構成についても合わせて示している。図２を用いて、液体現像装置４における液体現像剤の回収、再利用に関する構成について説明する。

上述したように、現像ローラ４１上に残存する現像剤薄層は、除去部材４６によって除去される。しかし、そこで回収した現像剤は溜まっていくため、回収して廃棄するにしても保管容器を必要とする。そこで本実施形態では回収した現像剤を再利用することにより、そのような容器も必要なく、また現像剤を有効利用できるような構成を採っている。

除去部材４６によって現像ローラ４１表面から掻き取られた現像剤は、回収現像剤として、回収現像剤槽５３に一旦貯留される。

一旦回収現像剤槽５３に貯留された回収現像剤は、所望の濃度に調整して再利用するため、現像剤濃度調整装置６０に送られる。

現像剤濃度調整装置６０で所望の濃度に調整された回収現像剤は、液体現像装置４の現像剤槽４４に供給され、再利用される。または、一旦供給槽（不図示）に貯留してから現像剤槽４４に供給するようにしてもよい。

＜現像剤濃度調整装置の構成＞
図２に示した現像剤濃度調整装置６０については、図３にまた、その概略構成例を示している。図２及び図３を用いて、現像剤濃度調整装置６０における回収現像剤の濃度調整に関する構成について説明する。

現像剤濃度調整装置６０は、現像剤濃度測定部５０と、第１の補給手段として機能する第１の補給現像剤槽５４及び第１の補給現像剤供給部５４ａ、そして第２の補給手段として機能する第２の補給現像剤槽５５及び第２の補給現像剤供給部５５ａを含む。これらは補給手段として機能する。

第１の補給現像剤槽５４には、第１の補給現像剤として、例えば所望の濃度より高濃度の液体現像剤が収容されており、第１の補給現像剤供給部５４ａにより現像剤濃度測定部５０に補給される。

また第２の補給現像剤槽５５には、第２の補給現像剤として、例えば所望の濃度より低濃度の液体現像剤（キャリヤ液のみの場合も含む）が収容されており、第２の補給現像剤供給部５５ａにより現像剤濃度測定部５０に補給される。

現像剤濃度調整装置６０において、濃度調整のために送られてきた回収現像剤は、濃度調整用現像剤として現像剤濃度測定部５０に送られる。

現像剤濃度測定部５０では濃度調整用現像剤の濃度（実際は粘度に対応する撹拌負荷としてのモータ電流値）を測定する。所望の濃度（所望の電流値、すなわち目標電流値）との比較結果に応じて、上記第１の補給現像剤または第２の補給現像剤が補給される。すなわち、所望の濃度より低濃度である場合は高濃度の現像剤（第１の補給現像剤）を、または高濃度である場合は低濃度の現像剤（第２の補給現像剤）を補給する。

現像剤濃度調整装置６０においては、濃度調整用現像剤が所望の濃度に達するまで、上記の現像剤濃度測定部５０による濃度測定と補給現像剤の補給とが継続される。

濃度調整用現像剤が所望の濃度に達すると、濃度調整は終了し、濃度調整済みの濃度調整用現像剤が現像剤濃度調整装置６０から液体現像装置４の現像剤槽４４に供給される。現像剤濃度調整装置６０における濃度調整の詳細な処理手順は後述する。

＜現像剤濃度測定部の構成＞
図２に示した現像剤濃度測定部５０については、図３にまた、その概略構成例を示している。図２及び図３を用いて、現像剤濃度測定部５０における回収現像剤の濃度測定に関する構成について説明する。

現像剤濃度測定部５０は、濃度調整槽５１、排出現像剤槽５２、制御部６１、撹拌部材６２、駆動装置６３、そして負荷検出装置６４を含む。

濃度調整槽５１は、濃度調整用現像剤を収容し、濃度調整するための槽である。駆動装置６３により攪拌部材６２を駆動させて濃度調整槽５１内の濃度調整用現像剤を撹拌し、負荷検出装置６４でその負荷を検出することで濃度を測定する。図４にそれらの構成を図示する。

図４も合わせて参照し、説明を続ける。

本実施形態では、濃度調整槽５１は円筒形の容器であり、開口部５１ａを有している。開口部５１ａは、収容された濃度調整用現像剤の液量が多くなり、開口部の位置を液面が超えるとオーバーフローすることによって、濃度調整用現像剤の液量を一定量に維持する機能を有している。

排出現像剤槽５２は、そうして溢れ出た濃度調整用現像剤を受けて、収容する槽である。溜まった現像剤は廃棄してもよいが、次の濃度調整時に再度濃度調整用現像剤として戻すような構成とし、効率的に再利用することが望ましい。また、排出現像剤槽５２なしで、直接回収現像剤槽５３に戻すような構成としてもよい。

撹拌部材６２は、例えば撹拌羽根であり、濃度調整槽５１内に設置され、駆動装置６３により回転駆動されることで、収容された濃度調整用現像剤を撹拌する。駆動装置６３は例えばモータであり、攪拌部材６２としての撹拌羽根を所定の条件で回転させる。すなわち、撹拌部材６２と駆動装置６３は、撹拌手段として機能する。

負荷検出装置６４は、駆動装置６３による撹拌部材６２の駆動における負荷を検出する装置であり、液体現像剤の粘度に対応する検出値を得る。粘度は濃度に依存する。すなわち負荷検出装置６４は負荷検出手段として機能する。

負荷検出装置６４としては、モータによる回転羽根の回転に対する負荷として、所定の条件でのモータの回転に要する電流値を測定する電流計を用いている。攪拌部材６２は回転する撹拌羽根に限定されない。攪拌部材６２の形態に応じて駆動装置６３と負荷検出装置６４は設定すればよい。

制御部６１はこれらの構成要素の動作を制御して濃度調整用現像剤の濃度もしくは濃度に相当する電流値を取得する。また、所望の濃度（あるいはそれに対応する目標電流値）との比較に基づき、濃度調整のための第１の補給手段もしくは第２の補給手段などの補給動作を制御する。すなわち制御部６１は制御手段として機能する。

制御手段としての制御部６１はまた、濃度調整用現像剤の濃度調整槽５１への収容から濃度調整済み現像剤の現像剤槽４４への排出に至る液体現像剤の処理全般を制御する。

（現像剤濃度測定部の濃度測定機構）
上記の現像剤濃度測定部５０の構成は、濃度調整用現像剤を、撹拌手段を用いて攪拌する時の負荷としてのモータ電流値を、負荷検出手段が検出することで濃度を算出するための構成である。それは、濃度調整用現像剤の濃度に依存してその粘度が異なること、また現像剤の粘度が異なることにより、撹拌するための負荷が異なることに基づいている。

以下、従来の現像剤濃度測定法について説明する。

液体現像剤は、既述したようにキャリヤ液にトナーが分散されている。液体現像剤の濃度は、現像剤中のトナーの濃度で表される。この濃度を測定する方法としては、従来、光の透過率で測定することがよく行われていた。

しかしながら、これも既述したように近年では高濃度の液体現像剤がもっぱら使用されている。高濃度の現像剤に対しては、光の透過率では低い値に飽和してしまい、十分な測定の感度が得られない。

かわりに粘度を測定することで濃度を求めることが考えられてきた。現像剤の濃度が変化すると粘度も変化する。特に高濃度の領域に対して粘度の変化量が大きく、十分な測定の感度を得ることもできる。

また、現像剤の粘度が変化するとそれを撹拌するのに要する負荷も変動する。これを利用して撹拌の負荷から粘度を、そしてさらに濃度を測定することもできる。本発明もこの方法を採用している。

撹拌の負荷としては、撹拌羽根などの駆動に用いるモータの電流値を測定するのが簡便である。所定の回転数で回転させるために要する電流値を電流計で測定すればよい。

＜濃度調整用現像剤の液量制御＞
しかしながら、撹拌の負荷から粘度を求めるには、撹拌時の条件が一定でなければならない。装置の条件はもとより、撹拌羽根を回転させるのであれば、回転条件、さらには撹拌される現像剤の液量も制御する必要がある。

本実施形態では、測定する現像剤の液量を一定にするために濃度調整槽５１に開口部５１ａを設け、オーバーフローさせる構成としている。実際は撹拌すると液面がすり鉢状になり、粘度によって、オーバーフローしている、あるいはした後の状態での液量が異なってくる。

図４を参照して分かるように、撹拌羽根の回転により、現像剤の液が遠心力で外側方向へ移動し、液面８１が大きくすり鉢状となっている。

従って、開口部５１ａがあると、最外側部での液面高さの上限が規制されるので、現像剤粘度により液量が変化することになる。

本実施形態（図４参照）では、攪拌時の液量を粘度によらず常に一定に制御するという考え方は採らない。そのかわり、同じ粘度の現像剤であれば、攪拌時の液量が一定であるように構成しておくことを前提とした。本実施形態（図４参照）では、同じ粘度の現像剤であれば、開口部５１ａによって液面を規制することで、同じすり鉢状の液面状態が実現し、同じ液量が達成される。

もちろん現像剤の粘度が異なれば液量は異なってくるが、それぞれの粘度に応じて所定の液面、すなわち所定の液量が達成されるため、液量と粘度に応じた撹拌の負荷を対応させることができる。

粘度測定のために液量制御をその都度行う必要がなく、必要な制御は開口部５１ａが自動的に行う。測定中に濃度の異なる現像剤を補給しても、それによる粘度変化に応じて液量制御は自動的に行われることになる。

＜撹拌負荷としての電流値の測定＞
撹拌の負荷としては、撹拌羽根６２などの駆動に用いるモータ６３の電流値を測定することを既述した。撹拌羽根を所定の回転数で回転させ、そのときの電流値を電流計６４で測定すればよい。

所望の濃度の現像剤に対する撹拌の負荷としてのモータ電流値を予め取得しておき、目標電流値とする。濃度調整用現像剤の攪拌時に測定した電流値を、保持している目標電流値と比較して、その大小関係から第１の補給現像剤、あるいは第２の補給現像剤を補給するように制御部６１が制御すればよい。

あるいは、目標電流値に許容範囲を加えて目標範囲とし、その範囲内であれば濃度調整を終了し、あるいは目標範囲を上回るか下回るかによって第１の補給現像剤、または第２の補給現像剤の補給を実行するよう制御してもよい。

（攪拌部材における現像剤の乾燥固着防止）
既述したように、本実施形態に係る現像剤濃度調整装置は、濃度調整用現像剤を、撹拌部材を用いて攪拌するときの撹拌負荷を検出することで現像剤の粘度、すなわち濃度を算出する構成である。

従って、撹拌負荷が正確に粘度と対応している必要があり、そのため上述したように、測定する現像剤量を一定とする構成を採ることが望ましい。またその他の環境条件（例えば液体現像剤の温度など）も管理することが望ましい。

しかしながら、撹拌部材を用いて攪拌する時の負荷と粘度を対応させる構成を採る場合、次のような点の考慮も忘れてはならない。それは、撹拌するために用いる撹拌部材６２には、当然ながら液体現像剤が付着することである。

濃度調整終了後、濃度調整済みの液体現像剤は、現像に供するため濃度調整槽５１から現像剤槽４４へと排出される。そうすると、場合によっては、週末や長期休暇期間中など、濃度調整のために撹拌部材６２が設けられた濃度調整槽５１が長時間、液体現像剤が空の状態で放置されることもあり得る。

特に揮発性の高いキャリヤ液を使用していると、液体現像剤が排出された空の状態で攪拌部材６２の表面が乾燥すると、現像剤（トナー）の固着が生ずる恐れがある。

撹拌負荷を測定するための撹拌部材にトナーの固着が生ずると、撹拌部材と液体現像剤との摩擦抵抗が変化し、液体現像剤の粘度測定に影響を及ぼし、その結果、正しく濃度調整を行うことができなくなる不具合が発生する可能性がある。

こういった乾燥による攪拌部材へのトナーの固着を防止するために、本実施形態では以下のような制御を行っている。

図５は、濃度調整終了後、濃度調整済みの液体現像剤を現像に供するため濃度調整槽５１から現像剤槽４４へと排出するときの、残留現像剤を示す説明図である。図５を用いて、上記のトナー固着防止の制御を説明する。

要点は、制御部６１の制御により、濃度調整済みの液体現像剤を濃度調整槽５１から現像剤槽４４へと排出するとき、それとともに攪拌部材６２が液体現像剤の液面下に浸漬するように濃度調整槽５１に液体現像剤を残留させ、空の状態にしないよう制御することである。

すなわち、攪拌部材６２の表面の液体現像剤と摺擦し、付着する部分（撹拌羽根部分）が液体現像剤に浸漬するような状態で、液体現像剤の排出を停止する。

攪拌部材６２が液体現像剤に浸漬していることを検知するためには、一般的に、フロート式レベルメータ、圧力式レベルメータ、超音波レベルメータなどの各種液面検知手段が利用可能である。これらを導入し、濃度調整槽５１に残留現像剤の液面８２を検知できるように配設すればよい。本実施形態では、圧力式のレベルメータ６５を配置した。

制御部６１は、所定のタイミングで液体現像剤の移動を制御し、攪拌部材６２が液体現像剤の液面下に浸漬している状態を実現する。

例えば状況１として、濃度調整終了後に、濃度調整済みの液体現像剤を現像に供するため濃度調整槽５１から現像剤槽４４へと排出する。そのとき液面８２を検知して、攪拌部材６２が液体現像剤に浸漬している状態で、排出を停止する。

また、例えば状況２として、濃度調整開始前に、濃度調整用の液体現像剤などを濃度調整するため濃度調整槽５１へ収容する。そのとき濃度調整槽５１内には液体現像剤が残留しているので、一旦排出してから注入する。このときも液面を検知して、攪拌部材６２が液体現像剤に浸漬している状態まで収容する。

その他、濃度調整槽５１内の液体現像剤の不測の液面低下に備えて、例えば、プリント動作停止後などのタイミングで適時、現像剤を濃度調整槽５１へ追加させてもよい。そのとき液面８２を検知して、攪拌部材６２が液体現像剤の液面下に浸漬している状態を確保するように制御する。

（濃度調整方法処理例）
図６は現像剤濃度調整装置の濃度調整方法の処理例を示すフローチャートである。図６を用いて、現像剤濃度調整装置の濃度調整方法の処理例を説明する。

現像剤濃度調整を開始するとまず、ステップＳ１１では、濃度調整槽５１には液体現像剤が残留している状態である。制御部６１は、所定の処理手順に従い、残留現像剤を現像剤槽４４等へ排出するか、そのまま回収現像剤等を追加するかを決定する。

ステップＳ１２では、濃度調整する現像剤、すなわち回収現像剤槽５３の回収現像剤を、濃度調整槽５１に濃度調整用現像剤として収容する。すなわち、ステップＳ１２は現像剤収容工程として機能する。

続いてステップＳ１３も、制御部６１からの指示により駆動装置６３が攪拌部材６２を駆動し、所定の回転数で濃度調整用現像剤の撹拌を開始する。合わせて、負荷検出装置６４がその撹拌負荷としての電流値を測定する。すなわち、ステップＳ１３は、負荷検出工程として機能する。

次のステップＳ１４以降は制御工程である。

次のステップＳ１４は、濃度調整用現像剤を撹拌し測定した測定電流値を所定の目標値に基づく目標範囲と比較する。

測定電流値が、目標範囲内であれば（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、ステップＳ１８へ進む。すなわち濃度調整を終了する。測定電流値が、目標範囲内でなければ（ステップＳ１４：ＮＯ）、ステップＳ１５へ進む。

ステップＳ１５は、目標範囲外である測定電流値が、目標範囲を下回っているかどうかを判定する。目標範囲を下回っている場合（ステップＳ１５：ＹＥＳ）には、ステップＳ１６を実行する。目標範囲を上回っている場合（ステップＳ１５：ＮＯ）には、ステップＳ１７を実行する。

ステップＳ１６は第１の補給工程であり、測定した濃度調整用現像剤が目標の濃度を下回っているため第１の補給現像剤（高濃度現像剤）の補給を実行する。その後ステップＳ１３へ戻り、負荷検出工程からの処理を繰り返す。

ステップＳ１７は第２の補給工程であり、測定した濃度調整用現像剤が目標の濃度を上回っているため第２の補給現像剤（低濃度現像剤）の補給を実行する。その後ステップＳ１３へ戻り、負荷検出工程からの処理を繰り返す。

上述のようにステップＳ１６及びステップＳ１７は、補給工程として機能する。

ステップＳ１４で反復処理を抜け、ステップＳ１８で調整を終了した後は、さらにステップＳ１９を実行し、濃度調整槽５１内の調整済み現像剤を排出し、現像に使用するため現像剤槽４４に供給する。

このときに、制御部６１の制御により、濃度調整槽５１は空の状態にはならず、攪拌部材６２が液面下に浸漬するように液体現像剤が残留した状態になる。次の濃度調整を行うまで、攪拌部材６２に対するトナーの乾燥固着が生ずることを防止する。

以上で、現像剤濃度調整装置の濃度調整方法の処理例説明を終了する。

上述してきたように、本実施形態に係る現像剤濃度調整装置、現像剤濃度調整方法、及びそれらを用いた画像形成装置によれば、濃度調整終了後に、濃度調整槽から濃度調整済みの液体現像剤を排出するとともに、濃度調整槽内における撹拌部材が液体現像剤の液面下に浸漬するように、液体現像剤を残留させる。これにより、撹拌部材に対する現像剤の乾燥固着によるトナー濃度検知異常の不具合発生を防止し、精度のよい濃度調整を可能とすることができる。

なお、上述の実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 感光体ドラム（像担持体）
２ 帯電装置
３ 露光装置
４ 液体現像装置
５ 転写装置
６ クリーニング装置
７ 転写材
８ 液体現像剤
１０ 画像形成装置
４１ 現像ローラ（現像剤担持体）
４２ 搬送ローラ
４３ 供給ローラ
４４ 現像剤槽
４５ 規制部材
４６ 除去部材
５０ 現像剤濃度測定部
５１ 濃度調整槽
５１ａ 開口部
５２ 排出現像剤槽
５３ 回収現像剤槽
５４ 第１の補給現像剤槽（高濃度現像剤槽）
５５ 第２の補給現像剤槽（低濃度現像剤槽）
５４ａ 第１の補給手段
５５ａ 第２の補給手段
６０ 現像剤濃度調整装置
６１ 制御部（制御手段）
６２ 撹拌部材（撹拌羽根）
６３ 駆動装置（モータ）
６４ 負荷検出装置（負荷検出手段）
６５ レベルメータ（液面検知手段）
８１ 濃度調整用現像剤の攪拌時液面
８２ 残留現像剤の液面

Claims (9)

1. 濃度調整用の液体現像剤を収容する濃度調整槽と、
   前記濃度調整槽内に収容された前記液体現像剤を撹拌するための撹拌部材と、
   前記撹拌部材による前記液体現像剤の攪拌時に、撹拌負荷を検出する負荷検出手段と、
   濃度調整のための補給現像剤を前記濃度調整槽に補給する補給手段と、
   前記負荷検出手段により検出された前記撹拌負荷に基づいて、前記補給手段による前記補給現像剤の補給を制御し、前記液体現像剤の濃度を調整する制御手段と、を有し、
   前記制御手段は、
   濃度調整終了後に、前記濃度調整槽から濃度調整済みの前記液体現像剤を排出するに際して、前記濃度調整槽内における前記撹拌部材が前記液体現像剤の液面下に浸漬するように、前記液体現像剤の一部を残留させるよう制御し、
   濃度調整開始前に、前記濃度調整槽内に残留させている前記液体現像剤を一旦排出してから濃度調整用の前記液体現像剤を注入するよう制御する
   ことを特徴とする現像剤濃度調整装置。
2. 前記濃度調整槽内の前記液体現像剤の液面を検知するレベルメータを備え、
   前記レベルメータの検知により、前記制御手段は前記撹拌部材が前記液体現像剤の液面下に浸漬するか否かを判断する
   ことを特徴する請求項１に記載の現像剤濃度調整装置。
3. 前記補給手段は、
   所望の濃度より高濃度の第１の補給現像剤を前記濃度調整槽に補給する第１の補給手段と、
   所望の濃度より低濃度の第２の補給現像剤を前記濃度調整槽に補給する第２の補給手段と、を有する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の現像剤濃度調整装置。
4. 前記濃度調整槽は、円筒形状の容器であり、
   前記濃度調整槽内に収容された前記液体現像剤が一定の液面高さに達するとオーバーフローする開口部を有し、
   前記負荷検出手段は、
   前記濃度調整槽内の前記液体現像剤が前記撹拌部材により攪拌され、前記開口部よりオーバーフローしている、あるいはした後の状態で、前記撹拌負荷を検出する
   ことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の現像剤濃度調整装置。
5. 濃度調整槽に濃度調整用の液体現像剤を収容する現像剤収容工程と、
   前記濃度調整槽内に収容された前記液体現像剤を撹拌部材により撹拌しながら、撹拌負荷を検出する負荷検出工程と、
   濃度調整のための補給現像剤を前記濃度調整槽に補給する補給工程と、
   前記負荷検出工程において検出された前記撹拌負荷に基づいて、前記補給工程の実行を制御し、前記液体現像剤の濃度を調整する制御工程と、を有し、
   前記制御工程では、
   濃度調整終了後に、前記濃度調整槽から濃度調整済みの前記液体現像剤を排出するに際して、前記濃度調整槽内における前記撹拌部材が前記液体現像剤の液面下に浸漬するように、前記液体現像剤の一部を残留させ、
   濃度調整開始前に、前記濃度調整槽内に残留させている前記液体現像剤を一旦排出させてから前記撹拌部材が前記液体現像剤の液面下に浸漬するまで濃度調整用の前記液体現像剤を注入する
   ことを特徴とする現像剤濃度調整方法。
6. 前記補給工程は、
   所望の濃度より高濃度の第１の補給現像剤を前記濃度調整槽に補給する第１の補給工程と、
   所望の濃度より低濃度の第２の補給現像剤を前記濃度調整槽に補給する第２の補給工程と、を有する
   ことを特徴とする請求項５に記載の現像剤濃度調整方法。
7. 前記現像剤収容工程では、
   円筒形状の容器であり、開口部を有する前記濃度調整槽に収容された前記液体現像剤が、一定の液面高さに達すると、前記開口部よりオーバーフローし、
   前記負荷検出工程では、
   前記濃度調整槽内の前記液体現像剤が前記撹拌部材により攪拌され、前記開口部よりオーバーフローしている、あるいはした後の状態で、前記撹拌負荷を検出する
   ことを特徴とする請求項５または６に記載の現像剤濃度調整方法。
8. 表面に潜像を形成する像担持体と、
   前記像担持体の表面の潜像を液体現像剤で現像し、トナー像を形成する液体現像装置と、を有する画像形成装置であって、
   請求項１から３の何れか１項に記載の現像剤濃度調整装置を有し、
   前記現像剤濃度調整装置により所望の現像剤濃度に調整された液体現像剤を、前記液体現像装置に供給する
   ことを特徴とする画像形成装置。
9. 前記現像剤濃度調整装置は、前記液体現像装置から回収した現像剤を所望の現像剤濃度に調整する
   ことを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。

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