現像剤貯留容器、現像装置及び画像形成装置
【課題】液位のセンシング感度及びセンシング分解能と精度が向上する現像剤貯留容器を提供する。
【解決手段】本発明の現像装置は、トナー及びキャリアを含む液体現像剤を収容する収容部401Yと、前記収容部401Y内に設けられる第1センサー電極421Yと、前記収容部401Y内に設けられ液体現像剤を介して前記第1センサー電極421Yと対向する第2センサー電極422Yと、前記第1センサー電極421Y及び前記第2センサー電極422Yに当接して前記第1センサー電極421Yと前記第2センサー電極422Yとの間の距離を規制する第2スペーサー424Yと、を有して静電容量を検出する静電容量検出部と、を備えることを特徴とする。
【解決手段】本発明の現像装置は、トナー及びキャリアを含む液体現像剤を収容する収容部401Yと、前記収容部401Y内に設けられる第1センサー電極421Yと、前記収容部401Y内に設けられ液体現像剤を介して前記第1センサー電極421Yと対向する第2センサー電極422Yと、前記第1センサー電極421Y及び前記第2センサー電極422Yに当接して前記第1センサー電極421Yと前記第2センサー電極422Yとの間の距離を規制する第2スペーサー424Yと、を有して静電容量を検出する静電容量検出部と、を備えることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、感光体上に形成した潜像をトナー及びキャリアからなる液体現像剤によって現像する現像装置、及び現像装置によるトナー及びキャリアからなる現像像をさらに記録媒体に転写して、転写されたトナー像を融着し定着して画像形成する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
液体溶媒中に固体成分からなるトナーを分散させた高粘度の液体現像剤を用いて潜像を現像し、静電潜像を可視化する湿式画像形成装置が種々提案されている。この湿式画像形成装置に用いられる現像剤は、シリコーンオイルや鉱物油、食用油等からなる電気絶縁性を有し高粘度の有機溶剤(キャリア液)中に固形分(トナー粒子)を懸濁させたものであり、このトナー粒子は、粒子径が1μm前後と極めて微細である。このような微細なトナー粒子を使用することにより、湿式画像形成装置では、粒子径が7μm程度の粉体トナー粒子を使用する乾式画像形成装置に比べて高画質化が可能である。
【0003】
上記のような液体現像剤を用いた画像形成装置の現像部においては、液体現像剤の残量等を把握するために、液体現像剤を収容する収容部における液体現像剤の液位を検出する技術が種々提案されている。
【0004】
例えば、特許文献1(特開2001−194208号公報)には、基板と、前記基板に所定間隔離隔されるように支持される第1電極板と、前記基板から前記第1電極板の高さ程度まで延在され、前記第1電極板の外周面と対応する開口部をもつ第2電極板とを具備し、検出対象の溶液が貯蔵された容器の一側で所定の検知位置に設けられた電極部と、前記第1電極板及び前記第2電極板により測定される静電容量の変化から前記検知位置上での前記溶液の有無を検出する貯水レベル検出部とを具備することを特徴とする貯水レベル検出器が開示されている。
【特許文献1】特開2001−194208号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
従来の技術においては、液体を貯えた容器の外部に静電容量式の貯水レベル検出器及び貯水レベル測定器を有して構造となっており、この貯水レベル検出器は容器外に配置したために感度が低く、液体の有無が判断できるのみであった。このため、適切な補給剤の量を判断できず、不適切な量の補給剤を補給し、目標の濃度や液位に到達するまでに時間がかかったり、現像剤濃度が大きく変動したりすることで、画質を悪化させていた。
【0006】
また、従来の技術に記載されているような、第1電極板及び前記第2電極板により測定される静電容量の変化に基づいて液位を判定する場合、静電容量を測定する2つの電極板と、測定された静電容量に基づいて液位の判定などを行うデータ処理回路との間を結ぶリード線の浮游容量による影響により、前記データ処理回路で正確な液位の判定などを行うことが難しい、という問題があった。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は上記課題を解決するためのもので、本発明に係る現像剤貯留容器は、トナー及びキャリアを含む液体現像剤を収容する収容部と、前記収容部内に設けられる第1電極と、前記収容部内に設けられ液体現像剤を介して前記第1電極と対向する第2電極と、前記第1電極及び前記第2電極に当接して前記第1電極と前記第2電極との間の距離を規制す
る規制部材と、を有して静電容量を検出する静電容量検出部と、を備えることを特徴とする。
【0008】
また、本発明に係る現像剤貯留容器は、前記規制部材の鉛直方向の上方に設けられ前記静電容量検出部で検出された静電容量に基づいてデータ処理を行う処理回路部を有する。
【0009】
また、本発明に係る現像装置は、トナー及びキャリアを含む液体現像剤を収容する収容部と、前記収容部内に設けられる第1電極と、前記収容部内に設けられ液体現像剤を介して前記第1電極と対向する第2電極と、前記第1電極及び前記第2電極に当接して前記第1電極と前記第2電極との間の距離を規制する規制部材と、を有して静電容量を検出する静電容量検出部と、前記現像剤貯留部に貯留された液体現像剤を担持する現像剤担持体、及び前記現像剤担持体に液体現像剤を供給する供給部材を有する現像部と、を備えることを特徴とする。
【0010】
また、本発明に係る現像装置は、前記規制部材の鉛直方向の上方に設けられ前記静電容量検出部で検出された静電容量に基づいてデータ処理を行う処理回路部を有する。
【0011】
また、本発明に係る現像装置は、前記規制部材の鉛直方向の上方に配設されて前記第1電極及び前記第2電極に当接して前記第1電極と前記第2電極との間の距離を規制する第2規制部材を有し、前記処理回路部は、前記第2規制部材の鉛直方向の上方に配設される。
【0012】
また、本発明に係る現像装置は、前記収容部に収容される液体現像剤の温度を検出する温度検出部を有し、前記処理回路部は、前記温度検出部で検出された温度に基づいてデータ処理を行う。
【0013】
また、本発明に係る現像装置は、前記収容部に収容される前記液体現像剤のトナー濃度を検出する濃度検出部を有し、前記処理回路部は、前記濃度検出部で検出された濃度に基づいてデータ処理を行う。
【0014】
また、本発明に係る画像形成装置は、潜像が形成される潜像担持体と、前記潜像担持体を露光して前記潜像担持体に前記潜像を形成する露光部と、トナー及びキャリアを含む液体現像剤を収容する収容部と、前記収容部内に設けられる第1電極、前記収容部内に設けられ液体現像剤を介して前記第1電極と対向する第2電極、及び前記第1電極と前記第2電極とに当接して前記第1電極と前記第2電極との間の距離を規制する規制部材を有して静電容量を検出する静電容量検出部と、前記現像剤貯留部に貯留された液体現像剤を担持する現像剤担持体、及び前記現像剤担持体に液体現像剤を供給する供給部材を有して前記潜像を現像する現像部と、を備えることを特徴とする。
【0015】
以上、本発明の現像剤貯留容器、現像装置及び画像形成装置によれば、収容部内に第1電極と第2電極とからなるセンサーを、規制部材で電極間距離を規制しつつ対向配置し、これにより静電容量を検出するので、センシング感度及びセンシング分解能とセンシング精度を向上し、補給する補給剤の量を適切に決定し、適切な量の補給剤を補給し、トナー濃度変動を小さくし、画像濃度の変動幅を小さくし、良好な画像を得ることができる。
【0016】
また、本発明の現像剤貯留容器、現像装置及び画像形成装置によれば、第1電極と第2電極との間の距離を規制する規制部材の鉛直上方に設けられた処理回路部により、検出された静電容量に基づいてデータ処理を行うので、リード線の浮游容量による影響がほとんどなく、処理回路部で正確な液位の算出を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本発明の実施形態に係る画像形成装置を構成する主要構成要素を示す図である。
【図2】画像形成部及び現像装置の主要構成要素を示す断面図である。
【図3】現像装置における濃度調整用タンクの構成の概略を示す断面図である。
【図4】静電容量式液位センサーの測定原理を説明する図である。
【図5】静電容量式液位センサーの測定原理から求められる液位と静電容量との関係を示す図である。
【図6】静電容量式液位センサーが形成するコンデンサCの静電容量の温度特性を示す図である。
【図7】液体現像剤の誘電率εdevと濃度との関係の概略を示す図である。
【図8】濃度調整用タンク中の液体現像剤の液位を算出するためのブロック構成を示す図である。
【図9】データ処理回路部のブロック図である。
【図10】本発明の他の実施形態に係る現像装置におけるデータ処理回路部600Yの取り付け態様を示す図である。
【図11】本発明の他の実施形態に係る現像装置におけるデータ処理回路部600Yの取り付け態様を示す図である。
【図12】本発明の他の実施形態に係る現像装置におけるデータ処理回路部600Yの取り付け態様を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図1は本発明の実施の形態に係る画像形成装置を構成する主要構成要素を示した図である。画像形成装置の中央部に配置された各色の画像形成部に対し、現像装置30Y、30M、30C、30Kは、画像形成装置の下部に配置され、転写ベルト40、2次転写部(2次転写ユニット)60は、画像形成装置の上部に配置されている。
【0019】
画像形成部は、感光体10Y、10M、10C、10K、コロナ帯電器11Y、11M、11C、11K、不図示の露光ユニット12Y、12M、12C、12K等を備えている。コロナ帯電器11Y、11M、11C、11Kによって、感光体10Y、10M、10C、10Kを一様に帯電させ、入力された画像信号に基づいて露光ユニット12Y、12M、12C、12Kに搭載される各露光ヘッドを駆動することで、帯電された感光体10Y、10M、10C、10K上に静電潜像を形成する。
【0020】
現像装置30Y、30M、30C、30Kは、概略、現像ローラー20Y、20M、20C、20K、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)からなる各色の液体現像剤を貯蔵する現像剤容器(リザーバ)31Y、31M、31C、31K、これら各色の液体現像剤を現像剤容器31Y、31M、31C、31Kから現像ローラー20Y、20M、20C、20Kに塗布する塗布ローラーであるアニロックスローラー32Y、32M、32C、32K等を備え、各色の液体現像剤により感光体10Y、10M、10C、10K上に形成された静電潜像を現像する。
【0021】
転写ベルト40は、エンドレスのベルトであり、駆動ローラー41とテンションローラー42との間に張架され、一次転写部50Y、50M、50C、50Kで感光体10Y、10M、10C、10Kと当接しながら駆動ローラー41により回転駆動される。一次転写部50Y、50M、50C、50Kは、感光体10Y、10M、10C、10Kと転写ベルト40を挟んで一次転写ローラー51Y、51M、51C、51Kが対向配置され、感光体10Y、10M、10C、10Kとの当接位置を転写位置として、現像された感光体10Y、10M、10C、10K上の各色のトナー像を転写ベルト40上に順次重ねて
転写し、フルカラーのトナー像を形成する。
【0022】
2次転写ユニット60は、2次転写ローラー61が転写ベルト40を挟んでベルト駆動ローラー41と対向配置され、さらに2次転写ローラークリーニングブレード62からなるクリーニング装置が配置される。そして、2次転写ローラー61を配置した転写位置において、転写ベルト40上に形成された単色のトナー像やフルカラーのトナー像をシート材搬送経路Lにて搬送される用紙、フィルム、布等の記録媒体に転写する。
【0023】
さらに、経路シート材搬送経路Lの下流には、定着ユニット90が配置され、用紙等の記録媒体上に転写された単色のトナー像やフルカラーのトナー像を用紙等の記録媒体に融着させ定着させる。
【0024】
また、テンションローラー42は、ベルト駆動ローラー41と共に転写ベルト40を張架しており、転写ベルト40のテンションローラー42に張架されている箇所で、転写ベルトクリーニングブレード46からなるクリーニング装置が当接・配置されている。
【0025】
次に、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の画像形成部及び現像装置について説明する。図2は画像形成部及び現像装置の主要構成要素を示した断面図である。各色の画像形成部及び現像装置の構成は同様であるので、以下、イエロー(Y)の画像形成部及び現像装置に基づいて説明する。
【0026】
画像形成部は、感光体10Yの外周の回転方向に沿って、感光体クリーニングブレード18Y、コロナ帯電器11Y、露光ユニット12Y、現像装置30Yの現像ローラー20Y、感光体スクイーズローラー13Y、感光体スクイーズローラー13Y’が配置されている。また、感光体スクイーズローラー13Y、13Y’には、付属構成として感光体スクイーズローラークリーニングブレード14Y、14Y’からなるクリーニング装置が配置されている。
【0027】
現像装置30Yにおける現像ローラー20Yの外周には、クリーニングブレード21Y、弾性ローラー16Y、トナー圧縮コロナ発生器22Yが配置されている。弾性ローラー16Yには、アニロックスローラー32Yが当接しており、アニロックスローラー32Yには、現像ローラー20Yへ供給する液体現像剤の量を調整する規制ブレード33Yが当接している。
【0028】
弾性ローラー16Yには、現像ローラー20Yに供給されずに弾性ローラー16Y上に残った液体現像剤を掻き落とす弾性ローラークリーニングブレード17Yが当接している。
【0029】
液体現像剤容器31Yは、仕切り部330Yによって供給貯留部310Y及び回収貯留部320Yの2つの空間に仕切られており、供給貯留部310Yには液体現像剤供給用のオーガ34Yが、また、回収貯留部320Yには液体現像剤回収用の回収オーガ321Yが収容されている。
【0030】
また、転写ベルト40に沿って、感光体10Yと対向する位置に一次転写部の一次転写ローラー51Yが配置されている。
【0031】
感光体10Yは、現像ローラー20Yの幅より広く、外周面に感光層が形成された円筒状の部材からなる感光体ドラムであり、例えば図2に示すように時計回りの方向に回転する。該感光体10Yの感光層は、有機感光体又はアモルファスシリコン感光体等で構成される。コロナ帯電器11Yは、感光体10Yと現像ローラー20Yとのニップ部より感光
体10Yの回転方向の上流側に配置され、図示しない電源装置から電圧が印加され、感光体10Yをコロナ帯電させる。露光ユニット12Yは、コロナ帯電器11Yより感光体10Yの回転方向の下流側において、コロナ帯電器11Yによって帯電された感光体10Y上に光を照射し、感光体10Y上に潜像を形成する。
【0032】
なお、画像形成プロセスの始めから終わりまでで、より前段に配置されるローラーなどの構成は、後段に配置されるローラーなどの構成より上流にあるものと定義する。
【0033】
現像装置30Yの供給貯留部310Yにおいては、キャリア内にトナーを概略重量比25%程度に分散した状態の液体現像剤を貯留する。一方、現像装置30Yの回収貯留部320Yには、アニロックスローラー32Yに供給されなかった液体現像剤や、感光体スクイーズローラークリーニングブレード14Y、14Y’で掻き落とされた液体現像剤、クリーニングブレード21Yにより現像ローラー20Yから掻き落とされた液体現像剤、弾性ローラークリーニングブレード17Yにより弾性ローラー16Yから掻き落とされた液体現像剤などを回収する回収オーガ321Yも備えられている。
【0034】
また、現像装置30Yには、コンパクション作用を施すトナー圧縮コロナ発生器22Yが設けられている。このトナー圧縮コロナ発生器22Yは、現像効率を向上させるために、現像ローラー20Y上の液体現像剤に対してバイアス電圧の印加を行い、液体現像剤中のトナーを圧縮状態とする。
【0035】
また現像装置30Yは、前記の液体現像剤を担持する現像ローラー20Y、液体現像剤を現像ローラー20Yに供給する弾性ローラー16Yと、この弾性ローラー16Yに液体現像剤を塗布ローラーであるアニロックスローラー32Yと、現像ローラー20Yに塗布する液体現像剤量を規制する規制ブレード33Yと、液体現像剤を攪拌、搬送しつつアニロックスローラー32Yに供給するオーガ34Y、現像ローラー20Yに担持された液体現像剤をコンパクション状態にするトナー圧縮コロナ発生器22Y、現像ローラー20Yのクリーニングを行う現像ローラークリーニングブレード21Yを有する。なお、コンパクション状態とは、液体現像剤中のトナー成分を現像ローラー20Y表面側に圧縮状態にすることをいう。
【0036】
現像剤容器31Yに収容されている液体現像剤は、従来一般的に使用されているIsopar(商標:エクソン)をキャリアとした低濃度(1〜3wt%程度)かつ低粘度の、常温で揮発性を有する揮発性液体現像剤ではなく、高濃度かつ高粘度の、常温で不揮発性を有する不揮発性液体現像剤である。
【0037】
すなわち、本発明における液体現像剤は、熱可塑性樹脂中へ顔料等の着色剤を分散させた平均粒径1μmの固形子を、有機溶媒、シリコーンオイル、鉱物油又は食用油等の液体溶媒中へ分散剤とともに添加し、トナー固形分濃度を約25%とした高粘度(HAAKE
RheoStress RS600を用いて、25℃の時のせん断速度が1000(1/s)のときの粘弾性が30〜300mPa・s程度)の液体現像剤である。
【0038】
より詳細を記すと、本発明における液体現像剤は、0.5〜1,000mPa・s(25℃)の粘度を有する液状シリコーン油中に、少なくともバインダー樹脂を分散したもので、HAAKE RheoStress RS600を用いて25℃での剪断速度が1000(1/s)の時の粘弾性が30mPa・s〜300mPa・s(25℃)の粘度を有するものである。
【0039】
液状シリコーン油は、低揮発性キャリア液であり、直鎖状構造の液状シリコーン、環状構造の液状シリコーン、分岐鎖状構造の液状シリコーン、またはそれらの組合せからなる
群より選択される。
【0040】
液状シリコーン油としては、米国ダウ・コーニング社によるDC 200 Fluid(20cSt)、DC 200 Fluid(100cSt)、DC 200 Fluid(50cSt)、DC 345 Fluid等が例示される。
【0041】
また、顔料としては、ニグロシン、フタロシアニンブルー、キナクリドン等の有機系着色剤、また、カーボンブラック、酸化鉄等の無機系着色剤が例示され、また、バインダー樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリアクリレート、ポリエステル、またはこれらのコポリマー、アルキド樹脂、ロジン、ロジンエステル、変性エポキシ樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、スチレン−ブタジエン樹脂、環化ゴム、エチレン−酢酸ビニルコポリマー、ポリエチレン等が例示される。
【0042】
顔料とバインダー樹脂は液状シリコーン油中に直接分散されてもよいが、好ましくは顔料とバインダー樹脂を溶融混練し、バインダー樹脂で被覆された顔料とされるとよい。
【0043】
樹脂被覆顔料としては、エポキシ樹脂で被覆されたAraldite 6084(チバ・ガイギー社によるC.I.Pigment Blue 15:3)、Tintacarb 435(キャボット・コーポレーション社によるC.I.Pigment Black 7)、Irgalite Rubine KB4N(チバ・ガイギー社によるC.I.Pigment Red 57)、Monolite Yellow(ICIオーストラリアによるC.I.Pigment Yellow 1)等が挙げられる。これらの被覆顔料は、適宜の割合で混合した後、溶融混練−粉砕して、マスターバッチとし、後述する液体現像剤の製造に使用するとよい。また、エポキシ樹脂を被覆した顔料の溶融混練に際してアルキル化ポリビニルピロリドンを添加してエポキシ樹脂と反応させ、被覆樹脂を変性エポキシ樹脂としたマスターバッチとしてもよい。
【0044】
分散剤としては、ビニル基、カルボン酸基、ヒドロキシル基、アミン基から選ばれる官能基を有するポリシロキサンであり、直鎖状ポリシロキサン、環状ポリシロキサン、分岐鎖状ポリシロキサン、またそれらの組合せより選択される。例えばElastsil M4640A(ワッカー・ケミカル社製、ビニル官能基を有するポリシロキサンポリマー)、Finish WR1101(ワッカー・ケミカル社製、アミン官能基を有するポリシロキサンポリマー)であり、粘度が90,000mPa・s以下のものが例示される。官能基を有するポリシロキサンは、官能基に介して着色樹脂粒子の表面に結合または吸着し、それによって、液状シリコーン油との相溶性を着色粒子に与えるものである。
【0045】
また、本発明の液体現像剤には、必要に応じて金属石鹸、脂肪酸、レシチン等の電荷制御剤を含むことができ、例えばNuxtra 6% Zirconium(クリアノバ社製、オクタン酸ジルコニウム)等が例示される。
【0046】
本発明の液体現像剤は、上記で得たマスターバッチと分散剤と液状シリコーン油とをボールミルで微粉砕、混合して調製され、30〜300mPa・s(25℃)の粘度を有するものとされるとよい。トナー固形分濃度は、40質量%以下、好ましくは10〜25質量%とするとよい。本実施形態においては、液体現像剤として、トナー固形分濃度が25質量%のものが、現像剤容器31Yに収容されている。
【0047】
なお、本発明の液体現像剤は、特表2003−508826に記載される液体現像剤を使用してもよく、詳細はその記載が参照されるが、本発明にあっては、その液体現像剤におけるバインダー樹脂のガラス転移点(Tg)が40℃〜70℃のものが好ましい。
【0048】
アニロックスローラー32Yは、弾性ローラー16Yに対して液体現像剤を供給し、塗布する塗布ローラーとして機能するものである。このアニロックスローラー32Yは、円筒状の部材であり、表面に液体現像剤を担持し易いように表面に微細且つ一様に螺旋状に彫刻された溝による凹凸面が形成されたローラーである。このアニロックスローラー32Yにより、現像剤容器31Yから現像ローラー20Yへと液体現像剤が供給される。装置動作時においては、図2に示すように、オーガ34Yが反時計回り回転し、アニロックスローラー32Yに液体現像剤を供給し、アニロックスローラー32Yは時計回りに回転して、反時計回りに回転する弾性ローラー16Yに液体現像剤を塗布する。アニロックスローラー32Yによって弾性ローラー16Yに塗布された液体現像剤は、反時計回りに回転する現像ローラー20Yに供給される。
【0049】
規制ブレード33Yは、厚さ200μm程度の金属ブレードであり、アニロックスローラー32Yの表面に当接し、アニロックスローラー32Yによって坦持搬送されてきた液体現像剤の膜厚、量を規制し、弾性ローラー16Yに供給する液体現像剤の量を調整する。
【0050】
現像ローラー20Yは、円筒状の部材であり、回転軸を中心に図2に示すように反時計回りに回転する。該現像ローラー20Yは鉄等金属製の内芯の外周部に、ポリウレタンゴム、シリコンゴム、NBR等の弾性層を設け、さらにこの弾性層にPFAやウレタンコートの被覆を設けたものである。現像ローラークリーニングブレード21Yは、現像ローラー20Yの表面に当接するゴム等で構成され、現像ローラー20Yが感光体10Yと当接する現像ニップ部より現像ローラー20Yの回転方向の下流側に配置されて、現像ローラー20Yに残存する液体現像剤を掻き落として除去するものである。ここで、掻き落とされた液体現像剤は、現像装置30Yの回収貯留部320Yに落下する。
【0051】
弾性ローラー16Yについても、鉄等金属製の内芯の外周部に、ポリウレタンゴム、シリコンゴム、NBR等の弾性層を設け、さらにこの弾性層にPFAやウレタンコートの被覆を設けたものである。また、弾性ローラークリーニングブレード17Yは、弾性ローラー16Yに残存する液体現像剤を掻き落として除去する。ここで、掻き落とされた液体現像剤は、現像装置30Yの回収貯留部320Yに落下する。
【0052】
トナー圧縮コロナ発生器22Yは、現像ローラー20Y表面の帯電バイアスを増加させる電界印加手段であり、現像ローラー20Yによって搬送される液体現像剤は、図2に示すようにトナー圧縮コロナ発生器22Yによって、トナー圧縮部位でトナー圧縮コロナ発生器22Y側から現像ローラー20Yに向かって電界が印加される。
【0053】
現像ローラー20Yに担持されてトナー圧縮された液体現像剤は、現像ローラー20Yが感光体10Yに当接する現像ニップ部において、所望の電界印加によって、感光体10Yの潜像に対応し移動し、これを現像する。そして、現像残りの現像剤は、現像ローラークリーニングブレード21Yによって掻き落として除去され現像剤容器31Y内の回収貯留部320Yに滴下して再利用される。
【0054】
一次転写の上流側に配置される感光体スクイーズ装置は、感光体10Yに対向して現像ローラー20Yの下流側に配置して感光体10Yに現像されたトナー像の余剰現像剤を回収するものであり、図2に示すように表面に弾性体を被覆して感光体10Yに摺接して回転する弾性ローラー部材から成る感光体スクイーズローラー13Y、13Y’と、該感光体スクイーズローラー13Y、13Y’に押圧摺接して表面をクリーニングするクリーニングブレード14Y、14Y’とから構成され、感光体10Yに現像された液体現像剤から余剰なキャリア及び本来不要なカブリトナーを回収し、顕像内のトナー粒子比率を上げる機能を有する。一次転写前の感光体スクイーズ装置として、本実施形態では複数の感光
体スクイーズローラー13Y、13Y’を設けているが、ひとつの感光体スクイーズローラーによって構成しても良い。また、液体現像剤の状態などに応じて、複数の感光体スクイーズローラー13Y、13Y’のうち一方が当離接するように構成しても良い。
【0055】
一次転写部50Yでは、感光体10Yに現像された現像剤像を一次転写ローラー51Yにより転写ベルト40へ転写する。ここで、感光体10Yと転写ベルト40は等速度で移動する構成であり、回転及び移動の駆動負荷を軽減するとともに、感光体10Yの顕像トナー像への外乱作用を抑制している。
【0056】
一次転写の下流側において、感光体10Yと当接している感光体クリーニングブレード18Yは、感光体10Y上の転写されずに残った液体現像剤をクリーニングする。この感光体クリーニングブレード18Yによって掻き落とされた液体現像剤は、現像剤貯留基体280に落下する。現像剤貯留基体280には回転する回収オーガ281が設けられており、回収オーガ281の回転に伴い、現像剤貯留基体280に貯留している液体現像剤はリサイクル現像剤回収管285に導かれ、リサイクル現像剤回収管285を経てバッファタンク530Yに到達する。
【0057】
現像装置30Yは、現像剤容器31Yにおける供給貯留部310Yに対し、キャリアにトナーを概略重量比25%に分散した液体現像剤を供給する濃度調整用タンク400Yが設けられている。濃度調整用タンク400Yと供給貯留部310Yとの間には液体現像剤供給管370Yが設けられており、この液体現像剤供給管370Yの途中に配されている液体現像剤供給ポンプ375Yの駆動により濃度調整用タンク400Y中の濃度が調整された液体現像剤が、供給貯留部310Yに供給されるようになっている。
【0058】
また、濃度調整用タンク400Yと、現像容器31Yにおける回収貯留部320Yとの間には液体現像剤回収管371Yが設けられており、各クリーニングブレードにより掻き落とされた液体現像剤が貯留されている回収貯留部320Yにおいて、回収オーガ321Yが回転すると、液体現像剤は液体現像剤回収管371Yに導かれ、濃度調整用タンク400Yに落下する。
【0059】
高濃度現像剤タンク510Yは、トナー固形分濃度約35%以上の高濃度液体現像剤を貯蔵するタンクであり、キャリア液タンク520Yはキャリア原液を貯蔵するタンクである。
【0060】
高濃度現像剤タンク510Yと濃度調整用タンク400Yとの間には高濃度現像剤供給管511Yが設けられており、高濃度現像剤供給管511Y中の高濃度現像剤供給ポンプ513Yが駆動されることで、高濃度現像剤タンク510Yから濃度調整用タンク400Yに高濃度液体現像剤を供給することができるようになっている。濃度調整用タンク400Y内の液体現像剤のトナー固形分濃度が25%を下回った場合、高濃度現像剤供給ポンプ513Yが駆動されることで、濃度調整用タンク400Yに高濃度液体現像剤を供給し、濃度を高めるようにすることができる。
【0061】
キャリア液タンク520Yと濃度調整用タンク400Yとの間にはキャリア液供給管521Yが設けられており、キャリア液供給管521Y中のキャリア液供給ポンプ523Yが駆動されることで、キャリア液タンク520Yから濃度調整用タンク400Yにキャリア液の原液を供給することができるようになっている。濃度調整用タンク400Y内の液体現像剤のトナー固形分濃度が25%を上回った場合、キャリア液供給ポンプ523Yが駆動されることで、濃度調整用タンク400Yにキャリア液の原液を供給し、濃度を低めるようにすることができる。
【0062】
また、現像剤貯留基体280から回収された液体現像剤が貯留されているバッファタンク530Yと、濃度調整用タンク400Yとの間にはリサイクル現像剤供給管531Yが設けられており、リサイクル現像剤供給管531Y中のリサイクル現像剤供給ポンプ533Yが駆動されることで、バッファタンク530Yから濃度調整用タンク400Yにリサイクルした液体現像剤を供給することができるようになっている。
【0063】
バッファタンク530Yに貯留されている液体現像剤は、2次転写が行われた後の感光体10Yから掻き落とされた液体現像剤であるので、トナー固形分濃度が極めて低い(トナー固形分濃度約3%程度)、キャリアリッチなものである。したがって、濃度調整用タンク400Y内の液体現像剤のトナー固形分濃度が25%を上回ったとき、キャリア液タンク520Yから濃度調整用タンク400Yにキャリア液を供給する代わりに、バッファタンク530Yから濃度調整用タンク400Yに液体現像剤を供給すると、キャリア液タンク520Y中のキャリア液の原液を節約することが可能となる場合がある。
【0064】
次に、濃度調整用タンク400Yの構成についてより詳しく説明する。図3は現像装置における濃度調整用タンクの構成の概略を示す断面図である。濃度調整用タンク400Yは、現像装置30における現像プロセスで用いる液体現像剤を調製するために利用されるタンクである。
【0065】
この濃度調整用タンク400Yは、液体現像剤を貯留しておく収容部401Yと、この収容部401Yを覆うと共に、各配管、軸部406Y、支持部材451Yなどが挿通される蓋部402Yを有している。
【0066】
この蓋部402Yにはモーター405Yが取り付けられている。モーター405Yの回転軸である軸部406Yは蓋部402Yから収容部401Y内に挿通されている。軸部406Yには、液体現像剤に浸ることが想定される位置に攪拌翼407Yが取り付けられており、モーター405Yの作動に伴い、攪拌翼407Yが回転し収容部401Y中の液体現像剤が攪拌されるようになっている。
【0067】
この濃度調整用タンク400Yの収容部401Yの側面には、濃度調整用タンク400Y内の液体現像剤の液位を検出するために用いられる静電容量式液位センサー410Yが設けられている。この静電容量式液位センサー410Yは、対向する第1センサー電極421Y及び第2センサー電極422Yによりコンデンサを形成し、このコンデンサの静電容量から液体現像剤の液位を検出する。静電容量式液位センサー410Yには、第1センサー電極421Yと第2センサー電極422Yとの間の距離を一定に保つための距離規制部材として、第1スペーサー423Yと第2スペーサー424Yとが、対向電極の間に配されている。また、第1センサー電極421Yは、取り付け基台411Y及び取り付け基台412Yを介して、収容部401Yに取り付けられている。
【0068】
第1センサー電極421Y及び第2センサー電極422Yには、ステンレス(SUS304、SUS430)、鉄、アルミ(A5052、A6063)などの材質のものを用いる。なお、第1センサー電極421Y及び第2センサー電極422Yの表面には、ポリテトラフルオロエチレン(商品名テフロン)などのコーティングを施しても良い。
【0069】
また、電極間の間隔を決定する部材である第1スペーサー423Yと第2スペーサー424Yに用いる材質としては、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレン、ポリプロピレン、AS樹脂、ABS樹脂、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリアセタール樹脂などの絶縁体を挙げることができる。
【0070】
静電容量式液位センサー410Yにおける第1センサー電極421Y及び第2センサー
電極422Yは、2つのリード線601Yによってデータ処理回路部600Yと電気的に接続されるようになっている。本発明においては、このデータ処理回路部600Yは、少なくとも、第2スペーサー424Yの鉛直上方に配されるようになっている。本実施形態においては、具体的には、第2スペーサー424Yの鉛直上方である蓋部402に取り付けられている。このため、リード線601Yの配線を短くすることができ、リード線601Yの浮游容量による影響がほとんどない状態で、静電容量式液位センサー410Yで測定される測定値をデータ処理回路部600Yに入力することができる。
【0071】
このような、本発明の現像装置及び画像形成装置によれば、第1センサー電極421Y及び第2センサー電極422Yとの間の距離を規制する規制部材(第2スペーサー424Y)の鉛直上方に設けられたデータ処理回路部600Yにより、検出された静電容量に基づいてデータ処理を行うので、リード線601Yの浮游容量による影響がほとんどなく、データ処理回路部600Yで正確な液位の算出を行うことが可能となる。
【0072】
図4は静電容量式液位センサーの測定原理を説明する図である。第1センサー電極421Yと第2センサー電極422Yとは同じ形状の電極が用いられており、その電極幅はwで、電極長さはdである。また、第1センサー電極421Yと第2センサー電極422Yとは間隔dをもって対向配置されている。また、液位がLであるとき、空気の誘電率をεair、液体現像剤の誘電率をεdevとすると、空気を誘電体としたコンデンサCairは、下
式(1)によって表すことができる。
【0073】
【数1】
【0074】
また、液体現像剤を誘電体としたコンデンサCdevは、下式(2)によって表すことがで
きる。
【0075】
【数2】
【0076】
したがって、液位Lによって、第1センサー電極421Yと第2センサー電極422Yとが形成するコンデンサCの値は、下式(3)によって変化することがわかる。
【0077】
【数3】
【0078】
図5は静電容量式液位センサー410Yの測定原理から求められる液位と静電容量との関係を示す図である。上記の(3)式に示す測定原理から、濃度調整用タンク400Yにおける液位と、第1センサー電極421Yと第2センサー電極422Yとが形成するコンデンサCの静電容量には、図示するように1次式の関係があることがわかる。
【0079】
ところで、本実施形態で用いられる液体現像剤の誘電率εdevは、温度によって静電容
量の変化があることがわかった。したがい、このような変化に基づいて、第1センサー電極421Yと第2センサー電極422Yとが形成するコンデンサCの静電容量は、温度の変化に応じて図6に示すように変化する。図6における温度と静電容量との関係式は、2次式で近似することができる。
【0080】
また、本実施形態で用いられる液体現像剤の誘電率εdevは、キャリア液中に分散され
ているトナー固形分濃度に応じて変化する。図7は液体現像剤の誘電率εdevと濃度との
関係の概略を示す図である。図7に示すように、液体現像剤の濃度が上昇すると、液体現像剤の誘電率εdevも上昇する傾向があることがわかる。
【0081】
以上のように、静電容量式液位センサー410Yにおいては、コンデンサCの静電容量が液体現像剤の温度と濃度によって変化するので、コンデンサCの静電容量に基づいて、液位Lを算出する際においては、温度と濃度に応じた補正を行う。
【0082】
再び図3に戻り、蓋部402Yには固定部材450Yが設けられており、この固定部材450Yから蓋部402Yを挿通する形で延在する支持部材451Yには、濃度センサー460Yと温度センサー490Yとが設けられている。
【0083】
濃度センサー460Yとしては、例えば、対向配置された2枚の圧電素子で超音波を発受信し、その伝搬時間から濃度を測定するものを利用することができる。また、温度センサー490Yは白金センサーなどの温度検出手段である。
【0084】
濃度センサー460Y、温度センサー490Yからの検出信号は、いずれも不図示のリード線などにより、濃度調整用タンク400Y外に取り出されるようになっている。
【0085】
次に、以上のように構成される本実施形態に係る現像装置30の濃度調整用タンク400における液体現像剤の液位を算出する方法について説明する。図8は濃度調整用タンク400中の液体現像剤の液位を算出するためのブロック構成を示す図である。
【0086】
図8において、データ処理回路部600Yは、静電容量式液位センサー410Yによって検出された電極(第1センサー電極421Yと第2センサー電極422Y)間の静電容量データを取得して、さらに取得した静電容量データをデジタル出力値に変換する処理回路である。
【0087】
図9はデータ処理回路部600Yのブロック図である。このようなデータ処理回路部600Yにおける処理の流れを説明する。
【0088】
計時手段であるタイマー部602Yから、所定時間Tのカウントが開始されると、定電流源制御部603Yはこれを受け、定電流源604Yにより第1センサー電極421Yと第2センサー電極422Yを定電流IでT時間充電する。
【0089】
電圧検出部605Yは、第1センサー電極421Yと第2センサー電極422Yとの間の電圧を検出するものである。また、電圧検出部605Yによる検出値はA/D変換部606YによりA/D変換されてデジタル電圧データとされて、演算部607Yに入力される。演算部607Yは、タイマー部602Yによるカウントから所定時間T経過後の電圧データVを取得する。演算部607Yは(I×T)/Vを演算することで、第1センサー電極421Yと第2センサー電極422Yが形成する静電容量式液位センサー410Yの静電容量データを算出する。演算部607Yはこれを出力部608Yから、上位の演算装置である液位算出部650に送信する。
【0090】
上記のようなデータ処理回路部600Yへの入力はアナログの静電容量データであり、本実施形態においては、ごく短いリード線601Yが用いられることで、リード線601Yの浮游容量がアナログの静電容量データにのることを防ぐことができる。一方、データ処理回路部600Yからの出力はデジタルの静電容量データであり、このデータは送信線などの浮游容量に関係なく、液位算出部650Yへと送信することが可能である。
【0091】
図8において、液位算出部650YはCPUとCPU上で動作するプログラムを保持するROMとCPUのワークエリアであるRAMなどからなる汎用の情報処理装置である。このデータ処理回路部600Yから出力される静電容量データと、濃度センサー460Yによって検出された液体現像剤の濃度に係るデータ、温度センサー490Yによって検出された液体現像剤の温度に係るデータが入力される。
【0092】
液位算出部650は、以上のような入力データに基づいて、収容部401Yに収容されている前記液体現像剤の液位を算出して、高濃度現像剤供給ポンプ513Y、キャリア液供給ポンプ523Y、リサイクル現像剤供給ポンプ533Yなどを制御する上位制御装置に算出された液位データを送信する。
【0093】
なお、液位算出部650において、収容部401Y内の液体現像剤の液位を算出する上では、データ処理回路部600Yから入力される電極間の静電容量データが最も基本的なデータであるので、このデータのみで液位データを算出することも可能である。
【0094】
また、必要に応じて、データ処理回路部600Yから入力される静電容量データに加えて、さらに、濃度センサー460Yによって検出された液体現像剤の濃度に係るデータ、温度センサー490Yによって検出された液体現像剤の温度に係るデータに基づいて、液位データを算出することも可能である。この場合、図6及び図7に示された特性が考慮される。
【0095】
また、必要に応じて、データ処理回路部600Yから入力される静電容量データに加えて、さらに、温度センサー490Yによって検出された液体現像剤の温度に係るデータに基づいて、液位データを算出することも可能である。この場合、図6に示された特性が考慮される。
【0096】
また、必要に応じて、データ処理回路部600Yから入力される静電容量データに加えて、さらに、濃度センサー460Yによって検出された液体現像剤の濃度に係るデータに基づいて、液位データを算出することも可能である。この場合、図7に示された特性が考慮される。
【0097】
以上のような本発明の現像装置及び画像形成装置によれば、第1センサー電極421Y及び第2センサー電極422Yとの間の距離を規制する規制部材(第2スペーサー424Y)の鉛直上方に設けられたデータ処理回路部600Yにより、検出された静電容量に基づいてデータ処理を行うので、リード線601Yの浮游容量による影響がほとんどなく、データ処理回路部600Yで正確な液位の算出を行うことが可能となる。
【0098】
次に本発明の他の実施形態について説明する。本実施形態は、先の実施形態と、データ処理回路部600Yを取り付ける位置が異なるのみであるので、以下、このことについて説明する。図10は本発明の他の実施形態に係る現像装置におけるデータ処理回路部600Yの取り付け態様を示す図である。
【0099】
本実施形態においては、このデータ処理回路部600Yは、第2スペーサー424Yの鉛直上方側で、かつ、収容部401Yの外周壁面に取り付けられている。これにより、リ
ード線601Yの配線を短くすることができ、リード線601Yの浮游容量による影響がほとんどない状態で、静電容量式液位センサー410Yで測定される測定値をデータ処理回路部600Yに入力することができる。
【0100】
上記のように取り付けられたデータ処理回路部600Yによっても、リード線601Yの浮游容量による影響がほとんどなく、データ処理回路部600Yで正確な液位の算出を行うことが可能となる。
【0101】
次に本発明の他の実施形態について説明する。本実施形態は、これまで説明した形態と、データ処理回路部600Yを取り付ける位置が異なるのみであるので、以下、このことについて説明する。図11は本発明の他の実施形態に係る現像装置におけるデータ処理回路部600Yの取り付け態様を示す図である。
【0102】
本実施形態においては、このデータ処理回路部600Yは、第2スペーサー424Yの鉛直上方側に取り付けられている。これにより、リード線601Yの配線を短くすることができ、リード線601Yの浮游容量による影響がほとんどない状態で、静電容量式液位センサー410Yで測定される測定値をデータ処理回路部600Yに入力することができる。
【0103】
上記のように取り付けられたデータ処理回路部600Yによっても、リード線601Yの浮游容量による影響がほとんどなく、データ処理回路部600Yで正確な液位の算出を行うことが可能となる。
【0104】
次に本発明の他の実施形態について説明する。本実施形態は、これまで説明した形態と、データ処理回路部600Yを取り付ける位置が異なるのみであるので、以下、このことについて説明する。図12は本発明の他の実施形態に係る現像装置におけるデータ処理回路部600Yの取り付け態様を示す図である。
【0105】
本実施形態においては、このデータ処理回路部600Yは、第2スペーサー424Yの中に埋め込まれている。これにより、リード線601Yの配線を短くすることができ、リード線601Yの浮游容量による影響がほとんどない状態で、静電容量式液位センサー410Yで測定される測定値をデータ処理回路部600Yに入力することができる。
【0106】
上記のように取り付けられたデータ処理回路部600Yによっても、リード線601Yの浮游容量による影響がほとんどなく、データ処理回路部600Yで正確な液位の算出を行うことが可能となる。
【0107】
以上、本発明の現像剤貯留容器、現像装置及び画像形成装置によれば、収容部401Y内に第1センサー電極421Yと第2センサー電極422Yとからなるセンサーを、第2スペーサー424Yで電極間距離を規制しつつ対向配置し、これにより静電容量を検出するので、センシング感度及びセンシング分解能とセンシング精度を向上し、補給する補給剤の量を適切に決定し、適切な量の補給剤を補給し、トナー濃度変動を小さくし、画像濃度の変動幅を小さくし、良好な画像を得ることができる。
【符号の説明】
【0108】
10Y、10M、10C、10K・・・感光体、11Y、11M、11C、11K・・・コロナ帯電器、12Y、12M、12C、12K・・・露光ユニット、13Y、13Y’・・・感光体スクイーズローラー、14Y、14Y’・・・感光体スクイーズローラークリーニングブレード、16Y・・・弾性ローラー、17Y・・・弾性ローラークリーニングブレード、18Y・・・感光体クリーニングブレード、20Y、20M、20C、20
K・・・現像ローラー、21Y・・・現像ローラークリーニングブレード、22Y・・・トナー圧縮コロナ発生器、30Y、30M、30C、30K・・・現像装置、31Y、31M、31C、31K・・・現像剤容器、32Y、32M、32C、32K・・・アニロックスローラー、33Y・・・規制ブレード、34Y・・・オーガ(供給ローラー)、40・・・転写ベルト、41・・・ベルト駆動ローラー、42・・・テンションローラー、46・・・転写ベルトクリーニングブレード、50Y、50M、50C、50K・・・一次転写部、51Y、51M、51C、51K・・・一次転写バックアップローラー、60・・・2次転写ユニット、61・・・2次転写ローラー、62・・・2次転写ローラークリーニングブレード、90・・・定着ユニット、280・・・現像剤貯留基体、281・・・回収オーガ、285・・・リサイクル現像剤回収管、310Y・・・供給貯留部、320Y・・・回収貯留部、321Y・・・回収オーガ、330Y・・・仕切り部、370Y・・・液体現像剤供給管、371Y・・・液体現像剤回収管、375Y・・・液体現像剤供給ポンプ、400Y・・・濃度調整用タンク、401Y・・・収容部、402Y・・・蓋部、405Y・・・モーター、406Y・・・軸部、407Y・・・攪拌翼、410Y・・・静電容量式液位センサー、411Y・・・取り付け基台、412Y・・・取り付け基台、421Y・・・第1センサー電極、422Y・・・第2センサー電極、423Y・・・第1スペーサー(規制部材)、424Y・・・第2スペーサー(規制部材)、450Y・・・固定部材、451Y・・・支持部材、460Y・・・濃度センサー、490Y・・・温度センサー、510Y・・・高濃度現像剤タンク、511Y・・・高濃度現像剤供給管、513Y・・・高濃度現像剤供給ポンプ、520Y・・・キャリア液タンク、521Y・・・キャリア液供給管、523Y・・・キャリア液供給ポンプ、530Y・・・バッファタンク、531Y・・・リサイクル現像剤供給管、533Y・・・リサイクル現像剤供給ポンプ、600Y・・・データ処理回路部、601Y・・・リード線、602Y・・・タイマー部、603Y・・・定電流源制御部、604Y・・・定電流源、605Y・・・電圧検出部、606Y・・・A/D変換部、607Y・・・演算部、608Y・・・出力部、650Y・・・液位算出部
【技術分野】
【0001】
本発明は、感光体上に形成した潜像をトナー及びキャリアからなる液体現像剤によって現像する現像装置、及び現像装置によるトナー及びキャリアからなる現像像をさらに記録媒体に転写して、転写されたトナー像を融着し定着して画像形成する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
液体溶媒中に固体成分からなるトナーを分散させた高粘度の液体現像剤を用いて潜像を現像し、静電潜像を可視化する湿式画像形成装置が種々提案されている。この湿式画像形成装置に用いられる現像剤は、シリコーンオイルや鉱物油、食用油等からなる電気絶縁性を有し高粘度の有機溶剤(キャリア液)中に固形分(トナー粒子)を懸濁させたものであり、このトナー粒子は、粒子径が1μm前後と極めて微細である。このような微細なトナー粒子を使用することにより、湿式画像形成装置では、粒子径が7μm程度の粉体トナー粒子を使用する乾式画像形成装置に比べて高画質化が可能である。
【0003】
上記のような液体現像剤を用いた画像形成装置の現像部においては、液体現像剤の残量等を把握するために、液体現像剤を収容する収容部における液体現像剤の液位を検出する技術が種々提案されている。
【0004】
例えば、特許文献1(特開2001−194208号公報)には、基板と、前記基板に所定間隔離隔されるように支持される第1電極板と、前記基板から前記第1電極板の高さ程度まで延在され、前記第1電極板の外周面と対応する開口部をもつ第2電極板とを具備し、検出対象の溶液が貯蔵された容器の一側で所定の検知位置に設けられた電極部と、前記第1電極板及び前記第2電極板により測定される静電容量の変化から前記検知位置上での前記溶液の有無を検出する貯水レベル検出部とを具備することを特徴とする貯水レベル検出器が開示されている。
【特許文献1】特開2001−194208号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
従来の技術においては、液体を貯えた容器の外部に静電容量式の貯水レベル検出器及び貯水レベル測定器を有して構造となっており、この貯水レベル検出器は容器外に配置したために感度が低く、液体の有無が判断できるのみであった。このため、適切な補給剤の量を判断できず、不適切な量の補給剤を補給し、目標の濃度や液位に到達するまでに時間がかかったり、現像剤濃度が大きく変動したりすることで、画質を悪化させていた。
【0006】
また、従来の技術に記載されているような、第1電極板及び前記第2電極板により測定される静電容量の変化に基づいて液位を判定する場合、静電容量を測定する2つの電極板と、測定された静電容量に基づいて液位の判定などを行うデータ処理回路との間を結ぶリード線の浮游容量による影響により、前記データ処理回路で正確な液位の判定などを行うことが難しい、という問題があった。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は上記課題を解決するためのもので、本発明に係る現像剤貯留容器は、トナー及びキャリアを含む液体現像剤を収容する収容部と、前記収容部内に設けられる第1電極と、前記収容部内に設けられ液体現像剤を介して前記第1電極と対向する第2電極と、前記第1電極及び前記第2電極に当接して前記第1電極と前記第2電極との間の距離を規制す
る規制部材と、を有して静電容量を検出する静電容量検出部と、を備えることを特徴とする。
【0008】
また、本発明に係る現像剤貯留容器は、前記規制部材の鉛直方向の上方に設けられ前記静電容量検出部で検出された静電容量に基づいてデータ処理を行う処理回路部を有する。
【0009】
また、本発明に係る現像装置は、トナー及びキャリアを含む液体現像剤を収容する収容部と、前記収容部内に設けられる第1電極と、前記収容部内に設けられ液体現像剤を介して前記第1電極と対向する第2電極と、前記第1電極及び前記第2電極に当接して前記第1電極と前記第2電極との間の距離を規制する規制部材と、を有して静電容量を検出する静電容量検出部と、前記現像剤貯留部に貯留された液体現像剤を担持する現像剤担持体、及び前記現像剤担持体に液体現像剤を供給する供給部材を有する現像部と、を備えることを特徴とする。
【0010】
また、本発明に係る現像装置は、前記規制部材の鉛直方向の上方に設けられ前記静電容量検出部で検出された静電容量に基づいてデータ処理を行う処理回路部を有する。
【0011】
また、本発明に係る現像装置は、前記規制部材の鉛直方向の上方に配設されて前記第1電極及び前記第2電極に当接して前記第1電極と前記第2電極との間の距離を規制する第2規制部材を有し、前記処理回路部は、前記第2規制部材の鉛直方向の上方に配設される。
【0012】
また、本発明に係る現像装置は、前記収容部に収容される液体現像剤の温度を検出する温度検出部を有し、前記処理回路部は、前記温度検出部で検出された温度に基づいてデータ処理を行う。
【0013】
また、本発明に係る現像装置は、前記収容部に収容される前記液体現像剤のトナー濃度を検出する濃度検出部を有し、前記処理回路部は、前記濃度検出部で検出された濃度に基づいてデータ処理を行う。
【0014】
また、本発明に係る画像形成装置は、潜像が形成される潜像担持体と、前記潜像担持体を露光して前記潜像担持体に前記潜像を形成する露光部と、トナー及びキャリアを含む液体現像剤を収容する収容部と、前記収容部内に設けられる第1電極、前記収容部内に設けられ液体現像剤を介して前記第1電極と対向する第2電極、及び前記第1電極と前記第2電極とに当接して前記第1電極と前記第2電極との間の距離を規制する規制部材を有して静電容量を検出する静電容量検出部と、前記現像剤貯留部に貯留された液体現像剤を担持する現像剤担持体、及び前記現像剤担持体に液体現像剤を供給する供給部材を有して前記潜像を現像する現像部と、を備えることを特徴とする。
【0015】
以上、本発明の現像剤貯留容器、現像装置及び画像形成装置によれば、収容部内に第1電極と第2電極とからなるセンサーを、規制部材で電極間距離を規制しつつ対向配置し、これにより静電容量を検出するので、センシング感度及びセンシング分解能とセンシング精度を向上し、補給する補給剤の量を適切に決定し、適切な量の補給剤を補給し、トナー濃度変動を小さくし、画像濃度の変動幅を小さくし、良好な画像を得ることができる。
【0016】
また、本発明の現像剤貯留容器、現像装置及び画像形成装置によれば、第1電極と第2電極との間の距離を規制する規制部材の鉛直上方に設けられた処理回路部により、検出された静電容量に基づいてデータ処理を行うので、リード線の浮游容量による影響がほとんどなく、処理回路部で正確な液位の算出を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本発明の実施形態に係る画像形成装置を構成する主要構成要素を示す図である。
【図2】画像形成部及び現像装置の主要構成要素を示す断面図である。
【図3】現像装置における濃度調整用タンクの構成の概略を示す断面図である。
【図4】静電容量式液位センサーの測定原理を説明する図である。
【図5】静電容量式液位センサーの測定原理から求められる液位と静電容量との関係を示す図である。
【図6】静電容量式液位センサーが形成するコンデンサCの静電容量の温度特性を示す図である。
【図7】液体現像剤の誘電率εdevと濃度との関係の概略を示す図である。
【図8】濃度調整用タンク中の液体現像剤の液位を算出するためのブロック構成を示す図である。
【図9】データ処理回路部のブロック図である。
【図10】本発明の他の実施形態に係る現像装置におけるデータ処理回路部600Yの取り付け態様を示す図である。
【図11】本発明の他の実施形態に係る現像装置におけるデータ処理回路部600Yの取り付け態様を示す図である。
【図12】本発明の他の実施形態に係る現像装置におけるデータ処理回路部600Yの取り付け態様を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図1は本発明の実施の形態に係る画像形成装置を構成する主要構成要素を示した図である。画像形成装置の中央部に配置された各色の画像形成部に対し、現像装置30Y、30M、30C、30Kは、画像形成装置の下部に配置され、転写ベルト40、2次転写部(2次転写ユニット)60は、画像形成装置の上部に配置されている。
【0019】
画像形成部は、感光体10Y、10M、10C、10K、コロナ帯電器11Y、11M、11C、11K、不図示の露光ユニット12Y、12M、12C、12K等を備えている。コロナ帯電器11Y、11M、11C、11Kによって、感光体10Y、10M、10C、10Kを一様に帯電させ、入力された画像信号に基づいて露光ユニット12Y、12M、12C、12Kに搭載される各露光ヘッドを駆動することで、帯電された感光体10Y、10M、10C、10K上に静電潜像を形成する。
【0020】
現像装置30Y、30M、30C、30Kは、概略、現像ローラー20Y、20M、20C、20K、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)からなる各色の液体現像剤を貯蔵する現像剤容器(リザーバ)31Y、31M、31C、31K、これら各色の液体現像剤を現像剤容器31Y、31M、31C、31Kから現像ローラー20Y、20M、20C、20Kに塗布する塗布ローラーであるアニロックスローラー32Y、32M、32C、32K等を備え、各色の液体現像剤により感光体10Y、10M、10C、10K上に形成された静電潜像を現像する。
【0021】
転写ベルト40は、エンドレスのベルトであり、駆動ローラー41とテンションローラー42との間に張架され、一次転写部50Y、50M、50C、50Kで感光体10Y、10M、10C、10Kと当接しながら駆動ローラー41により回転駆動される。一次転写部50Y、50M、50C、50Kは、感光体10Y、10M、10C、10Kと転写ベルト40を挟んで一次転写ローラー51Y、51M、51C、51Kが対向配置され、感光体10Y、10M、10C、10Kとの当接位置を転写位置として、現像された感光体10Y、10M、10C、10K上の各色のトナー像を転写ベルト40上に順次重ねて
転写し、フルカラーのトナー像を形成する。
【0022】
2次転写ユニット60は、2次転写ローラー61が転写ベルト40を挟んでベルト駆動ローラー41と対向配置され、さらに2次転写ローラークリーニングブレード62からなるクリーニング装置が配置される。そして、2次転写ローラー61を配置した転写位置において、転写ベルト40上に形成された単色のトナー像やフルカラーのトナー像をシート材搬送経路Lにて搬送される用紙、フィルム、布等の記録媒体に転写する。
【0023】
さらに、経路シート材搬送経路Lの下流には、定着ユニット90が配置され、用紙等の記録媒体上に転写された単色のトナー像やフルカラーのトナー像を用紙等の記録媒体に融着させ定着させる。
【0024】
また、テンションローラー42は、ベルト駆動ローラー41と共に転写ベルト40を張架しており、転写ベルト40のテンションローラー42に張架されている箇所で、転写ベルトクリーニングブレード46からなるクリーニング装置が当接・配置されている。
【0025】
次に、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の画像形成部及び現像装置について説明する。図2は画像形成部及び現像装置の主要構成要素を示した断面図である。各色の画像形成部及び現像装置の構成は同様であるので、以下、イエロー(Y)の画像形成部及び現像装置に基づいて説明する。
【0026】
画像形成部は、感光体10Yの外周の回転方向に沿って、感光体クリーニングブレード18Y、コロナ帯電器11Y、露光ユニット12Y、現像装置30Yの現像ローラー20Y、感光体スクイーズローラー13Y、感光体スクイーズローラー13Y’が配置されている。また、感光体スクイーズローラー13Y、13Y’には、付属構成として感光体スクイーズローラークリーニングブレード14Y、14Y’からなるクリーニング装置が配置されている。
【0027】
現像装置30Yにおける現像ローラー20Yの外周には、クリーニングブレード21Y、弾性ローラー16Y、トナー圧縮コロナ発生器22Yが配置されている。弾性ローラー16Yには、アニロックスローラー32Yが当接しており、アニロックスローラー32Yには、現像ローラー20Yへ供給する液体現像剤の量を調整する規制ブレード33Yが当接している。
【0028】
弾性ローラー16Yには、現像ローラー20Yに供給されずに弾性ローラー16Y上に残った液体現像剤を掻き落とす弾性ローラークリーニングブレード17Yが当接している。
【0029】
液体現像剤容器31Yは、仕切り部330Yによって供給貯留部310Y及び回収貯留部320Yの2つの空間に仕切られており、供給貯留部310Yには液体現像剤供給用のオーガ34Yが、また、回収貯留部320Yには液体現像剤回収用の回収オーガ321Yが収容されている。
【0030】
また、転写ベルト40に沿って、感光体10Yと対向する位置に一次転写部の一次転写ローラー51Yが配置されている。
【0031】
感光体10Yは、現像ローラー20Yの幅より広く、外周面に感光層が形成された円筒状の部材からなる感光体ドラムであり、例えば図2に示すように時計回りの方向に回転する。該感光体10Yの感光層は、有機感光体又はアモルファスシリコン感光体等で構成される。コロナ帯電器11Yは、感光体10Yと現像ローラー20Yとのニップ部より感光
体10Yの回転方向の上流側に配置され、図示しない電源装置から電圧が印加され、感光体10Yをコロナ帯電させる。露光ユニット12Yは、コロナ帯電器11Yより感光体10Yの回転方向の下流側において、コロナ帯電器11Yによって帯電された感光体10Y上に光を照射し、感光体10Y上に潜像を形成する。
【0032】
なお、画像形成プロセスの始めから終わりまでで、より前段に配置されるローラーなどの構成は、後段に配置されるローラーなどの構成より上流にあるものと定義する。
【0033】
現像装置30Yの供給貯留部310Yにおいては、キャリア内にトナーを概略重量比25%程度に分散した状態の液体現像剤を貯留する。一方、現像装置30Yの回収貯留部320Yには、アニロックスローラー32Yに供給されなかった液体現像剤や、感光体スクイーズローラークリーニングブレード14Y、14Y’で掻き落とされた液体現像剤、クリーニングブレード21Yにより現像ローラー20Yから掻き落とされた液体現像剤、弾性ローラークリーニングブレード17Yにより弾性ローラー16Yから掻き落とされた液体現像剤などを回収する回収オーガ321Yも備えられている。
【0034】
また、現像装置30Yには、コンパクション作用を施すトナー圧縮コロナ発生器22Yが設けられている。このトナー圧縮コロナ発生器22Yは、現像効率を向上させるために、現像ローラー20Y上の液体現像剤に対してバイアス電圧の印加を行い、液体現像剤中のトナーを圧縮状態とする。
【0035】
また現像装置30Yは、前記の液体現像剤を担持する現像ローラー20Y、液体現像剤を現像ローラー20Yに供給する弾性ローラー16Yと、この弾性ローラー16Yに液体現像剤を塗布ローラーであるアニロックスローラー32Yと、現像ローラー20Yに塗布する液体現像剤量を規制する規制ブレード33Yと、液体現像剤を攪拌、搬送しつつアニロックスローラー32Yに供給するオーガ34Y、現像ローラー20Yに担持された液体現像剤をコンパクション状態にするトナー圧縮コロナ発生器22Y、現像ローラー20Yのクリーニングを行う現像ローラークリーニングブレード21Yを有する。なお、コンパクション状態とは、液体現像剤中のトナー成分を現像ローラー20Y表面側に圧縮状態にすることをいう。
【0036】
現像剤容器31Yに収容されている液体現像剤は、従来一般的に使用されているIsopar(商標:エクソン)をキャリアとした低濃度(1〜3wt%程度)かつ低粘度の、常温で揮発性を有する揮発性液体現像剤ではなく、高濃度かつ高粘度の、常温で不揮発性を有する不揮発性液体現像剤である。
【0037】
すなわち、本発明における液体現像剤は、熱可塑性樹脂中へ顔料等の着色剤を分散させた平均粒径1μmの固形子を、有機溶媒、シリコーンオイル、鉱物油又は食用油等の液体溶媒中へ分散剤とともに添加し、トナー固形分濃度を約25%とした高粘度(HAAKE
RheoStress RS600を用いて、25℃の時のせん断速度が1000(1/s)のときの粘弾性が30〜300mPa・s程度)の液体現像剤である。
【0038】
より詳細を記すと、本発明における液体現像剤は、0.5〜1,000mPa・s(25℃)の粘度を有する液状シリコーン油中に、少なくともバインダー樹脂を分散したもので、HAAKE RheoStress RS600を用いて25℃での剪断速度が1000(1/s)の時の粘弾性が30mPa・s〜300mPa・s(25℃)の粘度を有するものである。
【0039】
液状シリコーン油は、低揮発性キャリア液であり、直鎖状構造の液状シリコーン、環状構造の液状シリコーン、分岐鎖状構造の液状シリコーン、またはそれらの組合せからなる
群より選択される。
【0040】
液状シリコーン油としては、米国ダウ・コーニング社によるDC 200 Fluid(20cSt)、DC 200 Fluid(100cSt)、DC 200 Fluid(50cSt)、DC 345 Fluid等が例示される。
【0041】
また、顔料としては、ニグロシン、フタロシアニンブルー、キナクリドン等の有機系着色剤、また、カーボンブラック、酸化鉄等の無機系着色剤が例示され、また、バインダー樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリアクリレート、ポリエステル、またはこれらのコポリマー、アルキド樹脂、ロジン、ロジンエステル、変性エポキシ樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、スチレン−ブタジエン樹脂、環化ゴム、エチレン−酢酸ビニルコポリマー、ポリエチレン等が例示される。
【0042】
顔料とバインダー樹脂は液状シリコーン油中に直接分散されてもよいが、好ましくは顔料とバインダー樹脂を溶融混練し、バインダー樹脂で被覆された顔料とされるとよい。
【0043】
樹脂被覆顔料としては、エポキシ樹脂で被覆されたAraldite 6084(チバ・ガイギー社によるC.I.Pigment Blue 15:3)、Tintacarb 435(キャボット・コーポレーション社によるC.I.Pigment Black 7)、Irgalite Rubine KB4N(チバ・ガイギー社によるC.I.Pigment Red 57)、Monolite Yellow(ICIオーストラリアによるC.I.Pigment Yellow 1)等が挙げられる。これらの被覆顔料は、適宜の割合で混合した後、溶融混練−粉砕して、マスターバッチとし、後述する液体現像剤の製造に使用するとよい。また、エポキシ樹脂を被覆した顔料の溶融混練に際してアルキル化ポリビニルピロリドンを添加してエポキシ樹脂と反応させ、被覆樹脂を変性エポキシ樹脂としたマスターバッチとしてもよい。
【0044】
分散剤としては、ビニル基、カルボン酸基、ヒドロキシル基、アミン基から選ばれる官能基を有するポリシロキサンであり、直鎖状ポリシロキサン、環状ポリシロキサン、分岐鎖状ポリシロキサン、またそれらの組合せより選択される。例えばElastsil M4640A(ワッカー・ケミカル社製、ビニル官能基を有するポリシロキサンポリマー)、Finish WR1101(ワッカー・ケミカル社製、アミン官能基を有するポリシロキサンポリマー)であり、粘度が90,000mPa・s以下のものが例示される。官能基を有するポリシロキサンは、官能基に介して着色樹脂粒子の表面に結合または吸着し、それによって、液状シリコーン油との相溶性を着色粒子に与えるものである。
【0045】
また、本発明の液体現像剤には、必要に応じて金属石鹸、脂肪酸、レシチン等の電荷制御剤を含むことができ、例えばNuxtra 6% Zirconium(クリアノバ社製、オクタン酸ジルコニウム)等が例示される。
【0046】
本発明の液体現像剤は、上記で得たマスターバッチと分散剤と液状シリコーン油とをボールミルで微粉砕、混合して調製され、30〜300mPa・s(25℃)の粘度を有するものとされるとよい。トナー固形分濃度は、40質量%以下、好ましくは10〜25質量%とするとよい。本実施形態においては、液体現像剤として、トナー固形分濃度が25質量%のものが、現像剤容器31Yに収容されている。
【0047】
なお、本発明の液体現像剤は、特表2003−508826に記載される液体現像剤を使用してもよく、詳細はその記載が参照されるが、本発明にあっては、その液体現像剤におけるバインダー樹脂のガラス転移点(Tg)が40℃〜70℃のものが好ましい。
【0048】
アニロックスローラー32Yは、弾性ローラー16Yに対して液体現像剤を供給し、塗布する塗布ローラーとして機能するものである。このアニロックスローラー32Yは、円筒状の部材であり、表面に液体現像剤を担持し易いように表面に微細且つ一様に螺旋状に彫刻された溝による凹凸面が形成されたローラーである。このアニロックスローラー32Yにより、現像剤容器31Yから現像ローラー20Yへと液体現像剤が供給される。装置動作時においては、図2に示すように、オーガ34Yが反時計回り回転し、アニロックスローラー32Yに液体現像剤を供給し、アニロックスローラー32Yは時計回りに回転して、反時計回りに回転する弾性ローラー16Yに液体現像剤を塗布する。アニロックスローラー32Yによって弾性ローラー16Yに塗布された液体現像剤は、反時計回りに回転する現像ローラー20Yに供給される。
【0049】
規制ブレード33Yは、厚さ200μm程度の金属ブレードであり、アニロックスローラー32Yの表面に当接し、アニロックスローラー32Yによって坦持搬送されてきた液体現像剤の膜厚、量を規制し、弾性ローラー16Yに供給する液体現像剤の量を調整する。
【0050】
現像ローラー20Yは、円筒状の部材であり、回転軸を中心に図2に示すように反時計回りに回転する。該現像ローラー20Yは鉄等金属製の内芯の外周部に、ポリウレタンゴム、シリコンゴム、NBR等の弾性層を設け、さらにこの弾性層にPFAやウレタンコートの被覆を設けたものである。現像ローラークリーニングブレード21Yは、現像ローラー20Yの表面に当接するゴム等で構成され、現像ローラー20Yが感光体10Yと当接する現像ニップ部より現像ローラー20Yの回転方向の下流側に配置されて、現像ローラー20Yに残存する液体現像剤を掻き落として除去するものである。ここで、掻き落とされた液体現像剤は、現像装置30Yの回収貯留部320Yに落下する。
【0051】
弾性ローラー16Yについても、鉄等金属製の内芯の外周部に、ポリウレタンゴム、シリコンゴム、NBR等の弾性層を設け、さらにこの弾性層にPFAやウレタンコートの被覆を設けたものである。また、弾性ローラークリーニングブレード17Yは、弾性ローラー16Yに残存する液体現像剤を掻き落として除去する。ここで、掻き落とされた液体現像剤は、現像装置30Yの回収貯留部320Yに落下する。
【0052】
トナー圧縮コロナ発生器22Yは、現像ローラー20Y表面の帯電バイアスを増加させる電界印加手段であり、現像ローラー20Yによって搬送される液体現像剤は、図2に示すようにトナー圧縮コロナ発生器22Yによって、トナー圧縮部位でトナー圧縮コロナ発生器22Y側から現像ローラー20Yに向かって電界が印加される。
【0053】
現像ローラー20Yに担持されてトナー圧縮された液体現像剤は、現像ローラー20Yが感光体10Yに当接する現像ニップ部において、所望の電界印加によって、感光体10Yの潜像に対応し移動し、これを現像する。そして、現像残りの現像剤は、現像ローラークリーニングブレード21Yによって掻き落として除去され現像剤容器31Y内の回収貯留部320Yに滴下して再利用される。
【0054】
一次転写の上流側に配置される感光体スクイーズ装置は、感光体10Yに対向して現像ローラー20Yの下流側に配置して感光体10Yに現像されたトナー像の余剰現像剤を回収するものであり、図2に示すように表面に弾性体を被覆して感光体10Yに摺接して回転する弾性ローラー部材から成る感光体スクイーズローラー13Y、13Y’と、該感光体スクイーズローラー13Y、13Y’に押圧摺接して表面をクリーニングするクリーニングブレード14Y、14Y’とから構成され、感光体10Yに現像された液体現像剤から余剰なキャリア及び本来不要なカブリトナーを回収し、顕像内のトナー粒子比率を上げる機能を有する。一次転写前の感光体スクイーズ装置として、本実施形態では複数の感光
体スクイーズローラー13Y、13Y’を設けているが、ひとつの感光体スクイーズローラーによって構成しても良い。また、液体現像剤の状態などに応じて、複数の感光体スクイーズローラー13Y、13Y’のうち一方が当離接するように構成しても良い。
【0055】
一次転写部50Yでは、感光体10Yに現像された現像剤像を一次転写ローラー51Yにより転写ベルト40へ転写する。ここで、感光体10Yと転写ベルト40は等速度で移動する構成であり、回転及び移動の駆動負荷を軽減するとともに、感光体10Yの顕像トナー像への外乱作用を抑制している。
【0056】
一次転写の下流側において、感光体10Yと当接している感光体クリーニングブレード18Yは、感光体10Y上の転写されずに残った液体現像剤をクリーニングする。この感光体クリーニングブレード18Yによって掻き落とされた液体現像剤は、現像剤貯留基体280に落下する。現像剤貯留基体280には回転する回収オーガ281が設けられており、回収オーガ281の回転に伴い、現像剤貯留基体280に貯留している液体現像剤はリサイクル現像剤回収管285に導かれ、リサイクル現像剤回収管285を経てバッファタンク530Yに到達する。
【0057】
現像装置30Yは、現像剤容器31Yにおける供給貯留部310Yに対し、キャリアにトナーを概略重量比25%に分散した液体現像剤を供給する濃度調整用タンク400Yが設けられている。濃度調整用タンク400Yと供給貯留部310Yとの間には液体現像剤供給管370Yが設けられており、この液体現像剤供給管370Yの途中に配されている液体現像剤供給ポンプ375Yの駆動により濃度調整用タンク400Y中の濃度が調整された液体現像剤が、供給貯留部310Yに供給されるようになっている。
【0058】
また、濃度調整用タンク400Yと、現像容器31Yにおける回収貯留部320Yとの間には液体現像剤回収管371Yが設けられており、各クリーニングブレードにより掻き落とされた液体現像剤が貯留されている回収貯留部320Yにおいて、回収オーガ321Yが回転すると、液体現像剤は液体現像剤回収管371Yに導かれ、濃度調整用タンク400Yに落下する。
【0059】
高濃度現像剤タンク510Yは、トナー固形分濃度約35%以上の高濃度液体現像剤を貯蔵するタンクであり、キャリア液タンク520Yはキャリア原液を貯蔵するタンクである。
【0060】
高濃度現像剤タンク510Yと濃度調整用タンク400Yとの間には高濃度現像剤供給管511Yが設けられており、高濃度現像剤供給管511Y中の高濃度現像剤供給ポンプ513Yが駆動されることで、高濃度現像剤タンク510Yから濃度調整用タンク400Yに高濃度液体現像剤を供給することができるようになっている。濃度調整用タンク400Y内の液体現像剤のトナー固形分濃度が25%を下回った場合、高濃度現像剤供給ポンプ513Yが駆動されることで、濃度調整用タンク400Yに高濃度液体現像剤を供給し、濃度を高めるようにすることができる。
【0061】
キャリア液タンク520Yと濃度調整用タンク400Yとの間にはキャリア液供給管521Yが設けられており、キャリア液供給管521Y中のキャリア液供給ポンプ523Yが駆動されることで、キャリア液タンク520Yから濃度調整用タンク400Yにキャリア液の原液を供給することができるようになっている。濃度調整用タンク400Y内の液体現像剤のトナー固形分濃度が25%を上回った場合、キャリア液供給ポンプ523Yが駆動されることで、濃度調整用タンク400Yにキャリア液の原液を供給し、濃度を低めるようにすることができる。
【0062】
また、現像剤貯留基体280から回収された液体現像剤が貯留されているバッファタンク530Yと、濃度調整用タンク400Yとの間にはリサイクル現像剤供給管531Yが設けられており、リサイクル現像剤供給管531Y中のリサイクル現像剤供給ポンプ533Yが駆動されることで、バッファタンク530Yから濃度調整用タンク400Yにリサイクルした液体現像剤を供給することができるようになっている。
【0063】
バッファタンク530Yに貯留されている液体現像剤は、2次転写が行われた後の感光体10Yから掻き落とされた液体現像剤であるので、トナー固形分濃度が極めて低い(トナー固形分濃度約3%程度)、キャリアリッチなものである。したがって、濃度調整用タンク400Y内の液体現像剤のトナー固形分濃度が25%を上回ったとき、キャリア液タンク520Yから濃度調整用タンク400Yにキャリア液を供給する代わりに、バッファタンク530Yから濃度調整用タンク400Yに液体現像剤を供給すると、キャリア液タンク520Y中のキャリア液の原液を節約することが可能となる場合がある。
【0064】
次に、濃度調整用タンク400Yの構成についてより詳しく説明する。図3は現像装置における濃度調整用タンクの構成の概略を示す断面図である。濃度調整用タンク400Yは、現像装置30における現像プロセスで用いる液体現像剤を調製するために利用されるタンクである。
【0065】
この濃度調整用タンク400Yは、液体現像剤を貯留しておく収容部401Yと、この収容部401Yを覆うと共に、各配管、軸部406Y、支持部材451Yなどが挿通される蓋部402Yを有している。
【0066】
この蓋部402Yにはモーター405Yが取り付けられている。モーター405Yの回転軸である軸部406Yは蓋部402Yから収容部401Y内に挿通されている。軸部406Yには、液体現像剤に浸ることが想定される位置に攪拌翼407Yが取り付けられており、モーター405Yの作動に伴い、攪拌翼407Yが回転し収容部401Y中の液体現像剤が攪拌されるようになっている。
【0067】
この濃度調整用タンク400Yの収容部401Yの側面には、濃度調整用タンク400Y内の液体現像剤の液位を検出するために用いられる静電容量式液位センサー410Yが設けられている。この静電容量式液位センサー410Yは、対向する第1センサー電極421Y及び第2センサー電極422Yによりコンデンサを形成し、このコンデンサの静電容量から液体現像剤の液位を検出する。静電容量式液位センサー410Yには、第1センサー電極421Yと第2センサー電極422Yとの間の距離を一定に保つための距離規制部材として、第1スペーサー423Yと第2スペーサー424Yとが、対向電極の間に配されている。また、第1センサー電極421Yは、取り付け基台411Y及び取り付け基台412Yを介して、収容部401Yに取り付けられている。
【0068】
第1センサー電極421Y及び第2センサー電極422Yには、ステンレス(SUS304、SUS430)、鉄、アルミ(A5052、A6063)などの材質のものを用いる。なお、第1センサー電極421Y及び第2センサー電極422Yの表面には、ポリテトラフルオロエチレン(商品名テフロン)などのコーティングを施しても良い。
【0069】
また、電極間の間隔を決定する部材である第1スペーサー423Yと第2スペーサー424Yに用いる材質としては、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレン、ポリプロピレン、AS樹脂、ABS樹脂、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリアセタール樹脂などの絶縁体を挙げることができる。
【0070】
静電容量式液位センサー410Yにおける第1センサー電極421Y及び第2センサー
電極422Yは、2つのリード線601Yによってデータ処理回路部600Yと電気的に接続されるようになっている。本発明においては、このデータ処理回路部600Yは、少なくとも、第2スペーサー424Yの鉛直上方に配されるようになっている。本実施形態においては、具体的には、第2スペーサー424Yの鉛直上方である蓋部402に取り付けられている。このため、リード線601Yの配線を短くすることができ、リード線601Yの浮游容量による影響がほとんどない状態で、静電容量式液位センサー410Yで測定される測定値をデータ処理回路部600Yに入力することができる。
【0071】
このような、本発明の現像装置及び画像形成装置によれば、第1センサー電極421Y及び第2センサー電極422Yとの間の距離を規制する規制部材(第2スペーサー424Y)の鉛直上方に設けられたデータ処理回路部600Yにより、検出された静電容量に基づいてデータ処理を行うので、リード線601Yの浮游容量による影響がほとんどなく、データ処理回路部600Yで正確な液位の算出を行うことが可能となる。
【0072】
図4は静電容量式液位センサーの測定原理を説明する図である。第1センサー電極421Yと第2センサー電極422Yとは同じ形状の電極が用いられており、その電極幅はwで、電極長さはdである。また、第1センサー電極421Yと第2センサー電極422Yとは間隔dをもって対向配置されている。また、液位がLであるとき、空気の誘電率をεair、液体現像剤の誘電率をεdevとすると、空気を誘電体としたコンデンサCairは、下
式(1)によって表すことができる。
【0073】
【数1】
【0074】
また、液体現像剤を誘電体としたコンデンサCdevは、下式(2)によって表すことがで
きる。
【0075】
【数2】
【0076】
したがって、液位Lによって、第1センサー電極421Yと第2センサー電極422Yとが形成するコンデンサCの値は、下式(3)によって変化することがわかる。
【0077】
【数3】
【0078】
図5は静電容量式液位センサー410Yの測定原理から求められる液位と静電容量との関係を示す図である。上記の(3)式に示す測定原理から、濃度調整用タンク400Yにおける液位と、第1センサー電極421Yと第2センサー電極422Yとが形成するコンデンサCの静電容量には、図示するように1次式の関係があることがわかる。
【0079】
ところで、本実施形態で用いられる液体現像剤の誘電率εdevは、温度によって静電容
量の変化があることがわかった。したがい、このような変化に基づいて、第1センサー電極421Yと第2センサー電極422Yとが形成するコンデンサCの静電容量は、温度の変化に応じて図6に示すように変化する。図6における温度と静電容量との関係式は、2次式で近似することができる。
【0080】
また、本実施形態で用いられる液体現像剤の誘電率εdevは、キャリア液中に分散され
ているトナー固形分濃度に応じて変化する。図7は液体現像剤の誘電率εdevと濃度との
関係の概略を示す図である。図7に示すように、液体現像剤の濃度が上昇すると、液体現像剤の誘電率εdevも上昇する傾向があることがわかる。
【0081】
以上のように、静電容量式液位センサー410Yにおいては、コンデンサCの静電容量が液体現像剤の温度と濃度によって変化するので、コンデンサCの静電容量に基づいて、液位Lを算出する際においては、温度と濃度に応じた補正を行う。
【0082】
再び図3に戻り、蓋部402Yには固定部材450Yが設けられており、この固定部材450Yから蓋部402Yを挿通する形で延在する支持部材451Yには、濃度センサー460Yと温度センサー490Yとが設けられている。
【0083】
濃度センサー460Yとしては、例えば、対向配置された2枚の圧電素子で超音波を発受信し、その伝搬時間から濃度を測定するものを利用することができる。また、温度センサー490Yは白金センサーなどの温度検出手段である。
【0084】
濃度センサー460Y、温度センサー490Yからの検出信号は、いずれも不図示のリード線などにより、濃度調整用タンク400Y外に取り出されるようになっている。
【0085】
次に、以上のように構成される本実施形態に係る現像装置30の濃度調整用タンク400における液体現像剤の液位を算出する方法について説明する。図8は濃度調整用タンク400中の液体現像剤の液位を算出するためのブロック構成を示す図である。
【0086】
図8において、データ処理回路部600Yは、静電容量式液位センサー410Yによって検出された電極(第1センサー電極421Yと第2センサー電極422Y)間の静電容量データを取得して、さらに取得した静電容量データをデジタル出力値に変換する処理回路である。
【0087】
図9はデータ処理回路部600Yのブロック図である。このようなデータ処理回路部600Yにおける処理の流れを説明する。
【0088】
計時手段であるタイマー部602Yから、所定時間Tのカウントが開始されると、定電流源制御部603Yはこれを受け、定電流源604Yにより第1センサー電極421Yと第2センサー電極422Yを定電流IでT時間充電する。
【0089】
電圧検出部605Yは、第1センサー電極421Yと第2センサー電極422Yとの間の電圧を検出するものである。また、電圧検出部605Yによる検出値はA/D変換部606YによりA/D変換されてデジタル電圧データとされて、演算部607Yに入力される。演算部607Yは、タイマー部602Yによるカウントから所定時間T経過後の電圧データVを取得する。演算部607Yは(I×T)/Vを演算することで、第1センサー電極421Yと第2センサー電極422Yが形成する静電容量式液位センサー410Yの静電容量データを算出する。演算部607Yはこれを出力部608Yから、上位の演算装置である液位算出部650に送信する。
【0090】
上記のようなデータ処理回路部600Yへの入力はアナログの静電容量データであり、本実施形態においては、ごく短いリード線601Yが用いられることで、リード線601Yの浮游容量がアナログの静電容量データにのることを防ぐことができる。一方、データ処理回路部600Yからの出力はデジタルの静電容量データであり、このデータは送信線などの浮游容量に関係なく、液位算出部650Yへと送信することが可能である。
【0091】
図8において、液位算出部650YはCPUとCPU上で動作するプログラムを保持するROMとCPUのワークエリアであるRAMなどからなる汎用の情報処理装置である。このデータ処理回路部600Yから出力される静電容量データと、濃度センサー460Yによって検出された液体現像剤の濃度に係るデータ、温度センサー490Yによって検出された液体現像剤の温度に係るデータが入力される。
【0092】
液位算出部650は、以上のような入力データに基づいて、収容部401Yに収容されている前記液体現像剤の液位を算出して、高濃度現像剤供給ポンプ513Y、キャリア液供給ポンプ523Y、リサイクル現像剤供給ポンプ533Yなどを制御する上位制御装置に算出された液位データを送信する。
【0093】
なお、液位算出部650において、収容部401Y内の液体現像剤の液位を算出する上では、データ処理回路部600Yから入力される電極間の静電容量データが最も基本的なデータであるので、このデータのみで液位データを算出することも可能である。
【0094】
また、必要に応じて、データ処理回路部600Yから入力される静電容量データに加えて、さらに、濃度センサー460Yによって検出された液体現像剤の濃度に係るデータ、温度センサー490Yによって検出された液体現像剤の温度に係るデータに基づいて、液位データを算出することも可能である。この場合、図6及び図7に示された特性が考慮される。
【0095】
また、必要に応じて、データ処理回路部600Yから入力される静電容量データに加えて、さらに、温度センサー490Yによって検出された液体現像剤の温度に係るデータに基づいて、液位データを算出することも可能である。この場合、図6に示された特性が考慮される。
【0096】
また、必要に応じて、データ処理回路部600Yから入力される静電容量データに加えて、さらに、濃度センサー460Yによって検出された液体現像剤の濃度に係るデータに基づいて、液位データを算出することも可能である。この場合、図7に示された特性が考慮される。
【0097】
以上のような本発明の現像装置及び画像形成装置によれば、第1センサー電極421Y及び第2センサー電極422Yとの間の距離を規制する規制部材(第2スペーサー424Y)の鉛直上方に設けられたデータ処理回路部600Yにより、検出された静電容量に基づいてデータ処理を行うので、リード線601Yの浮游容量による影響がほとんどなく、データ処理回路部600Yで正確な液位の算出を行うことが可能となる。
【0098】
次に本発明の他の実施形態について説明する。本実施形態は、先の実施形態と、データ処理回路部600Yを取り付ける位置が異なるのみであるので、以下、このことについて説明する。図10は本発明の他の実施形態に係る現像装置におけるデータ処理回路部600Yの取り付け態様を示す図である。
【0099】
本実施形態においては、このデータ処理回路部600Yは、第2スペーサー424Yの鉛直上方側で、かつ、収容部401Yの外周壁面に取り付けられている。これにより、リ
ード線601Yの配線を短くすることができ、リード線601Yの浮游容量による影響がほとんどない状態で、静電容量式液位センサー410Yで測定される測定値をデータ処理回路部600Yに入力することができる。
【0100】
上記のように取り付けられたデータ処理回路部600Yによっても、リード線601Yの浮游容量による影響がほとんどなく、データ処理回路部600Yで正確な液位の算出を行うことが可能となる。
【0101】
次に本発明の他の実施形態について説明する。本実施形態は、これまで説明した形態と、データ処理回路部600Yを取り付ける位置が異なるのみであるので、以下、このことについて説明する。図11は本発明の他の実施形態に係る現像装置におけるデータ処理回路部600Yの取り付け態様を示す図である。
【0102】
本実施形態においては、このデータ処理回路部600Yは、第2スペーサー424Yの鉛直上方側に取り付けられている。これにより、リード線601Yの配線を短くすることができ、リード線601Yの浮游容量による影響がほとんどない状態で、静電容量式液位センサー410Yで測定される測定値をデータ処理回路部600Yに入力することができる。
【0103】
上記のように取り付けられたデータ処理回路部600Yによっても、リード線601Yの浮游容量による影響がほとんどなく、データ処理回路部600Yで正確な液位の算出を行うことが可能となる。
【0104】
次に本発明の他の実施形態について説明する。本実施形態は、これまで説明した形態と、データ処理回路部600Yを取り付ける位置が異なるのみであるので、以下、このことについて説明する。図12は本発明の他の実施形態に係る現像装置におけるデータ処理回路部600Yの取り付け態様を示す図である。
【0105】
本実施形態においては、このデータ処理回路部600Yは、第2スペーサー424Yの中に埋め込まれている。これにより、リード線601Yの配線を短くすることができ、リード線601Yの浮游容量による影響がほとんどない状態で、静電容量式液位センサー410Yで測定される測定値をデータ処理回路部600Yに入力することができる。
【0106】
上記のように取り付けられたデータ処理回路部600Yによっても、リード線601Yの浮游容量による影響がほとんどなく、データ処理回路部600Yで正確な液位の算出を行うことが可能となる。
【0107】
以上、本発明の現像剤貯留容器、現像装置及び画像形成装置によれば、収容部401Y内に第1センサー電極421Yと第2センサー電極422Yとからなるセンサーを、第2スペーサー424Yで電極間距離を規制しつつ対向配置し、これにより静電容量を検出するので、センシング感度及びセンシング分解能とセンシング精度を向上し、補給する補給剤の量を適切に決定し、適切な量の補給剤を補給し、トナー濃度変動を小さくし、画像濃度の変動幅を小さくし、良好な画像を得ることができる。
【符号の説明】
【0108】
10Y、10M、10C、10K・・・感光体、11Y、11M、11C、11K・・・コロナ帯電器、12Y、12M、12C、12K・・・露光ユニット、13Y、13Y’・・・感光体スクイーズローラー、14Y、14Y’・・・感光体スクイーズローラークリーニングブレード、16Y・・・弾性ローラー、17Y・・・弾性ローラークリーニングブレード、18Y・・・感光体クリーニングブレード、20Y、20M、20C、20
K・・・現像ローラー、21Y・・・現像ローラークリーニングブレード、22Y・・・トナー圧縮コロナ発生器、30Y、30M、30C、30K・・・現像装置、31Y、31M、31C、31K・・・現像剤容器、32Y、32M、32C、32K・・・アニロックスローラー、33Y・・・規制ブレード、34Y・・・オーガ(供給ローラー)、40・・・転写ベルト、41・・・ベルト駆動ローラー、42・・・テンションローラー、46・・・転写ベルトクリーニングブレード、50Y、50M、50C、50K・・・一次転写部、51Y、51M、51C、51K・・・一次転写バックアップローラー、60・・・2次転写ユニット、61・・・2次転写ローラー、62・・・2次転写ローラークリーニングブレード、90・・・定着ユニット、280・・・現像剤貯留基体、281・・・回収オーガ、285・・・リサイクル現像剤回収管、310Y・・・供給貯留部、320Y・・・回収貯留部、321Y・・・回収オーガ、330Y・・・仕切り部、370Y・・・液体現像剤供給管、371Y・・・液体現像剤回収管、375Y・・・液体現像剤供給ポンプ、400Y・・・濃度調整用タンク、401Y・・・収容部、402Y・・・蓋部、405Y・・・モーター、406Y・・・軸部、407Y・・・攪拌翼、410Y・・・静電容量式液位センサー、411Y・・・取り付け基台、412Y・・・取り付け基台、421Y・・・第1センサー電極、422Y・・・第2センサー電極、423Y・・・第1スペーサー(規制部材)、424Y・・・第2スペーサー(規制部材)、450Y・・・固定部材、451Y・・・支持部材、460Y・・・濃度センサー、490Y・・・温度センサー、510Y・・・高濃度現像剤タンク、511Y・・・高濃度現像剤供給管、513Y・・・高濃度現像剤供給ポンプ、520Y・・・キャリア液タンク、521Y・・・キャリア液供給管、523Y・・・キャリア液供給ポンプ、530Y・・・バッファタンク、531Y・・・リサイクル現像剤供給管、533Y・・・リサイクル現像剤供給ポンプ、600Y・・・データ処理回路部、601Y・・・リード線、602Y・・・タイマー部、603Y・・・定電流源制御部、604Y・・・定電流源、605Y・・・電圧検出部、606Y・・・A/D変換部、607Y・・・演算部、608Y・・・出力部、650Y・・・液位算出部
【特許請求の範囲】
【請求項1】
トナー及びキャリアを含む液体現像剤を収容する収容部と、
前記収容部内に設けられる第1電極と、前記収容部内に設けられ液体現像剤を介して前記第1電極と対向する第2電極と、前記第1電極及び前記第2電極に当接して前記第1電極と前記第2電極との間の距離を規制する規制部材と、を有して静電容量を検出する静電容量検出部と、を備えることを特徴とする現像剤貯留容器。
【請求項2】
前記規制部材の鉛直方向の上方に設けられ前記静電容量検出部で検出された静電容量に基づいてデータ処理を行う処理回路部を有する請求項1に記載の現像剤貯留容器。
【請求項3】
トナー及びキャリアを含む液体現像剤を収容する収容部と、
前記収容部内に設けられる第1電極と、前記収容部内に設けられ液体現像剤を介して前記第1電極と対向する第2電極と、前記第1電極及び前記第2電極に当接して前記第1電極と前記第2電極との間の距離を規制する規制部材と、を有して静電容量を検出する静電容量検出部と、
前記現像剤貯留部に貯留された液体現像剤を担持する現像剤担持体、及び前記現像剤担持体に液体現像剤を供給する供給部材を有する現像部と、
を備えることを特徴とする現像装置。
【請求項4】
前記規制部材の鉛直方向の上方に設けられ前記静電容量検出部で検出された静電容量に基づいてデータ処理を行う処理回路部を有する請求項3に記載の現像装置。
【請求項5】
前記規制部材の鉛直方向の上方に配設されて前記第1電極及び前記第2電極に当接して前記第1電極と前記第2電極との間の距離を規制する第2規制部材を有し、
前記処理回路部は、前記第2規制部材の鉛直方向の上方に配設される請求項4に記載の現像装置。
【請求項6】
前記収容部に収容される液体現像剤の温度を検出する温度検出部を有し、
前記処理回路部は、前記温度検出部で検出された温度に基づいてデータ処理を行う請求項3乃至5のいずれか1項に記載の現像装置。
【請求項7】
前記収容部に収容される前記液体現像剤のトナー濃度を検出する濃度検出部を有し、
前記処理回路部は、前記濃度検出部で検出された濃度に基づいてデータ処理を行う請求項3乃至6のいずれか1項に記載の現像装置。
【請求項8】
潜像が形成される潜像担持体と、
前記潜像担持体を露光して前記潜像担持体に前記潜像を形成する露光部と、
トナー及びキャリアを含む液体現像剤を収容する収容部と、
前記収容部内に設けられる第1電極、前記収容部内に設けられ液体現像剤を介して前記第1電極と対向する第2電極、及び前記第1電極と前記第2電極とに当接して前記第1電極と前記第2電極との間の距離を規制する規制部材を有して静電容量を検出する静電容量検出部と、
前記現像剤貯留部に貯留された液体現像剤を担持する現像剤担持体、及び前記現像剤担持体に液体現像剤を供給する供給部材を有して前記潜像を現像する現像部と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項1】
トナー及びキャリアを含む液体現像剤を収容する収容部と、
前記収容部内に設けられる第1電極と、前記収容部内に設けられ液体現像剤を介して前記第1電極と対向する第2電極と、前記第1電極及び前記第2電極に当接して前記第1電極と前記第2電極との間の距離を規制する規制部材と、を有して静電容量を検出する静電容量検出部と、を備えることを特徴とする現像剤貯留容器。
【請求項2】
前記規制部材の鉛直方向の上方に設けられ前記静電容量検出部で検出された静電容量に基づいてデータ処理を行う処理回路部を有する請求項1に記載の現像剤貯留容器。
【請求項3】
トナー及びキャリアを含む液体現像剤を収容する収容部と、
前記収容部内に設けられる第1電極と、前記収容部内に設けられ液体現像剤を介して前記第1電極と対向する第2電極と、前記第1電極及び前記第2電極に当接して前記第1電極と前記第2電極との間の距離を規制する規制部材と、を有して静電容量を検出する静電容量検出部と、
前記現像剤貯留部に貯留された液体現像剤を担持する現像剤担持体、及び前記現像剤担持体に液体現像剤を供給する供給部材を有する現像部と、
を備えることを特徴とする現像装置。
【請求項4】
前記規制部材の鉛直方向の上方に設けられ前記静電容量検出部で検出された静電容量に基づいてデータ処理を行う処理回路部を有する請求項3に記載の現像装置。
【請求項5】
前記規制部材の鉛直方向の上方に配設されて前記第1電極及び前記第2電極に当接して前記第1電極と前記第2電極との間の距離を規制する第2規制部材を有し、
前記処理回路部は、前記第2規制部材の鉛直方向の上方に配設される請求項4に記載の現像装置。
【請求項6】
前記収容部に収容される液体現像剤の温度を検出する温度検出部を有し、
前記処理回路部は、前記温度検出部で検出された温度に基づいてデータ処理を行う請求項3乃至5のいずれか1項に記載の現像装置。
【請求項7】
前記収容部に収容される前記液体現像剤のトナー濃度を検出する濃度検出部を有し、
前記処理回路部は、前記濃度検出部で検出された濃度に基づいてデータ処理を行う請求項3乃至6のいずれか1項に記載の現像装置。
【請求項8】
潜像が形成される潜像担持体と、
前記潜像担持体を露光して前記潜像担持体に前記潜像を形成する露光部と、
トナー及びキャリアを含む液体現像剤を収容する収容部と、
前記収容部内に設けられる第1電極、前記収容部内に設けられ液体現像剤を介して前記第1電極と対向する第2電極、及び前記第1電極と前記第2電極とに当接して前記第1電極と前記第2電極との間の距離を規制する規制部材を有して静電容量を検出する静電容量検出部と、
前記現像剤貯留部に貯留された液体現像剤を担持する現像剤担持体、及び前記現像剤担持体に液体現像剤を供給する供給部材を有して前記潜像を現像する現像部と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【公開番号】特開2012−215735(P2012−215735A)
【公開日】平成24年11月8日(2012.11.8)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−81559(P2011−81559)
【出願日】平成23年4月1日(2011.4.1)
【出願人】(000002369)セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成24年11月8日(2012.11.8)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年4月1日(2011.4.1)
【出願人】(000002369)セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Fターム(参考)】
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