JP2007322531A - 液体トナーの液量検知装置および湿式画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液体トナーの液量を適切に検知することができる液体トナーの液量検知装置および湿式画像形成装置を提供すること。
【解決手段】シャフト４０に連動して回転体４３も回転する。回転体４３が回転開始すると（（ａ）参照）、スクリュー４７の働きにより回転体４３に浮力が生じ、回転体４３は上昇する。回転体４３の上に載置された被検出体４４も回転体４３に連動して上昇する。被検出体４４が位置センサ４５に検出されると（（ｂ）参照）、トナーポット２７に貯留されている液体トナーが下限量に達していると判断される。
【選択図】図５

Description

この発明は、液体トナーの液量検知装置、および、この液体トナーの液量検知装置が備えられた湿式画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置においては、粉体トナーを用いて、感光体ドラムの静電潜像の転写を行うことが主流であるが、濃縮トナー液をキャリア液で希釈した液体トナーを用いて、静電潜像を現像する液体現像装置が提案されている（たとえば特許文献１）。
液体現像装置には、収容容器に液体トナーが貯留されている。液体トナーは静電潜像の現像に用いるためのものであるから、収容容器の液体トナーの貯留量が下限量よりも多くなるように監視しておかなければならない。このため、収容容器の液体トナーの貯留量が下限量に達していることを検知しておく必要がある。

容器内に貯留されている液体の量を検知する方法として、特許文献２に示すように、液面にフロートを浮かべ、液量の変化に伴って上下動するフロートの位置を検出することで液量検知を行うものが知られている。
特開２００５−３１５９４８号公報 特公平６−２３８９８号公報

ところで、液体トナーの媒体であるキャリア液は、流動パラフィンやシリコーンオイル等の高粘度の液体である。高粘度の液体ではフロートの動きが悪く、フロートがキャリア液の液面の上下動にうまく連動しない。したがって、フロートを用いた液量検知は、液体トナーの液量検知には適していない。
また、光学センサを用いた液面検出により液位を検知することも考えられるが、液体トナーのトナー粒子が検出面に付着してしまうことにより、液体の液位を正確に検知することができないおそれもある。

この発明は、かかる背景のもとになされたもので、液体トナーの液量を適切に検知することができる液体トナーの液量検知装置を提供することを目的とする。
さらに、この発明は、良好な画像を安定的に得ることができる湿式画像形成装置を提供することを他の目的とする。

請求項１記載の発明は、収容容器（２７）に貯留された液体トナーの貯留量が所定量に達していることを検知するための液体トナーの液量検知装置（１００）であって、上記収容容器内に略鉛直方向に延びて、回転可能に設けられたシャフト（４０）と、シャフトを所定の速度で回転駆動する駆動モータ（４２）と、このシャフトの回転にともなって回転して浮力を生じ、液体トナー内を上昇する回転体（４３）と、上昇した回転体が予め定める高さ位置に達したことに基づいて、所定量の液体トナーが貯留されていることを検知する検知手段（４４、４５）とを含むことを特徴とする液体トナーの液量検知装置である。

なお、括弧内の数字は、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。
請求項２記載の発明は、上記回転体は、上記シャフトの外周を覆う円筒（４６）と、円筒の下端部（４６Ａ）に設けられたスクリュー（４７）とを有し、上記円筒には上記シャフトの延びる方向に沿って延びる長孔（４９）が形成されており、上記シャフトの外周面（４０Ａ）に、上記長孔に嵌り合う突起（５０）が形成されていることを特徴とする請求項１記載の液体トナーの液量検知装置である。

請求項３記載の発明は、上記検知手段は、上記円筒の上端に設けられ、上記回転体の上下動にともなって上下動する被検出部（４４）と、被検出部が予め定める高さ位置に達したとき、その旨を出力するセンサ（４５）とを含むことを特徴とする請求項２記載の液体トナーの液量検知装置である。
請求項４記載の発明は、感光体ドラム（２Ｃ、２Ｍ、２Ｙ）と、液体トナーを用いて静電潜像を可視化するための液体現像装置（６Ｃ、６Ｍ、６Ｙ）とを含み、液体現像装置には液体トナーを収容する収容容器が備えられており、この収容容器に請求項１ないし３のいずれかに記載の液体トナーの液量検知装置が設けられていることを特徴とする湿式画像形成装置（１）である。

請求項１記載の発明によれば、シャフトが一定速度で回転させると、回転体は上下方向のある高さ位置で浮力と重力とが釣り合うが、この釣り合い位置が予め定める高さ位置に達しているか否かを検出することで、収容容器に貯留された液体トナーが所定量に達しているか否かが検知される。駆動モータの回転駆動力を用いて回転体を上昇させるため、液体トナーのように粘度が高い液体内においても、回転体をスムーズに上下動させることができる。これにより、液体トナーの貯留量が所定量に達しているか否かを適切に検知することができる。

また、回転体の上下方向への移動で貯留量の検知を行えるので、上下方向のスペースがあればよい。これにより、液量検知装置全体をコンパクトにすることができる。
請求項２記載の発明によれば、シャフトに対して、回転方向の移動が規制されつつ、軸方向の移動が許容されている回転体を、簡単な構成で実現することができる。したがって、液体トナーの貯留量が所定量に達しているか否かを簡単な構成で検知することができる。

請求項３記載の発明によれば、簡易な構成で回転体の高さ位置を検出することができる。これにより、液体トナーの貯留量が所定量に達しているか否かを簡単な構成で検知することができる。
請求項４記載の発明では、請求項１ないし３記載の液体トナーの液量検知装置が採用されているから、トナー切れを起こすことなく、液体トナーが感光体ドラムに与えられる。これにより、良好な画像を安定的に得ることができる湿式画像形成装置を提供することができる。

以下では、図面を参照して、この発明の実施形態を、具体的に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る湿式画像形成装置の構成を示す概略図である。
湿式画像形成装置１は、カラー画像を形成するものであり、第１の画像形成機構１１、第２の画像形成機構１２および第３の画像形成機構１３を備えている。湿式画像形成装置１は、各画像形成機構１１〜１３は、図１において上から順にシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）用として構成され、ほぼ共通した構成のユニットからなっている。なお、図１ではブラック（ＢＫ）の画像形成機構は図示されていないが、湿式画像形成装置１にブラック（ＢＫ）の画像形成機構が含められていてもよい。

各画像形成機構１１〜１３は、円筒状の感光体ドラム２Ｃ，２Ｍ，２Ｙと、感光体ドラム２Ｃ〜２Ｙの表面を帯電させるための帯電器３Ｃ，３Ｍ，３Ｙと、帯電器３Ｃ〜３Ｙにより帯電された感光体ドラム２Ｃ〜２Ｙの表面を、作成する画像に対応して露光するための露光器４Ｃ，４Ｍ，４Ｙと、感光体ドラム２Ｃ〜２Ｙの表面に各色の液体トナーを供給して、露光により形成された静電潜像を現像する液体現像装置６Ｃ，６Ｍ，６Ｙと、トナー画像が中間転写ベルト１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｙに転写された後の感光体ドラム２Ｃ〜２Ｙの表面に残留する液体トナーを除去するためのクリーニング装置７Ｃ，７Ｍ，７Ｙと、トナー画像が転写された後の感光体ドラム２の表面を除電するための除電器８Ｃ，８Ｍ，８Ｙと、を備えている。

感光体ドラム２Ｃ〜２Ｙの表面に現像された各色のトナー画像が無端状の中間転写ベルト１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｙに一時的に転写され、図示しない二次転写ローラによってトナー画像が用紙に転写される。トナー画像が転写された用紙は、図示しない定着装置によって加熱および加圧され、これによって、フルカラーのトナー画像が用紙上に定着される。
各液体現像装置６Ｃ〜６Ｙは互いにほぼ共通した構成を有しているが、シアン用の液体現像装置６Ｃを例にとって説明し、他の液体現像装置６Ｍ、６Ｙの構成については説明を省略する。

液体現像装置６Ｃは、液体トナーが貯留された供給ポット２０と、供給ポット２０から液体トナーを汲み取る供給ローラ２１と、供給ローラ２１の周面と接触して、供給ローラ２１によって汲み取られた液体トナーを現像ローラ２３の周面に塗布する塗布ローラ２２と、感光体ドラム２の表面に接触して、液体トナーを感光体ドラム２に供給する液体トナー担持体としての現像ローラ２３とを備えている。

供給ローラ２１は、供給ポット２０内に入り込んで、供給ポット２０に貯留された液体トナーに浸されている。供給ポット２０内の液体トナーは濡れ性が大きく、このため、液体トナーは供給ローラ２１の回転によって汲み取られ、塗布ローラ２２および現像ローラ２３を介して、感光体ドラム２の表面に与えられる。現像ローラ２３には、感光体ドラム２の表面に画像を形成した後の現像ローラ２３の表面に残留する液体トナーを掻き取るクリーニングブレード２４が配置されている。

さらに、液体現像装置６Ｃは、供給ポット２０に供給するための液体トナーを適正範囲の粒子濃度に調整しつつ貯留する調合ポット２６と、調合ポット２６に供給される液体トナーを貯留するトナーポット２７と、クリーニングブレード２４によって掻き取られて回収された液体トナーを貯留する回収ポット２８とを備えている。
調合ポット２６には、トナーポット２７から搬送経路２９を通って液体トナーが供給されるようになっている。液体トナーは粉体トナーをキャリア液に分散させたものであるが、キャリア液として高粘度のものが用いられており、このため液体トナーも粘度が高くなっている。搬送経路２９には弁３０が介装されており、この弁３０を開成することにより、液体トナーがトナーポット２７から調合ポット２６に付与される。

この液体現像装置６Ｃでは、回収済みの液体トナーは再度現像に用いられており、調合ポット２６には、搬送経路３１を介して回収ポット２８から液体トナーが供給されるようになっている。搬送経路３１には弁３２が介装されており、この弁３２が開成されると、回収ポット２８の液体トナーは調合ポット２６に付与される。
また、調合ポット２６には、キャリア液搬送経路３３および分岐路３３Ｃを介してキャリア液タンク３４が接続されている。キャリア液タンク３４には、液体トナーを希釈するための透明のキャリア液が貯留されている。キャリア液として、流動パラフィンやシリコーンオイル等の高粘度のものが用いられている。

調合ポット２６の底部には液体トナーを攪拌する攪拌羽根３６が設置されている。トナーポット２７から供給された液体トナー、回収ポット２８から与えられた液体トナーおよびキャリア液タンク３４から与えられたキャリア液が攪拌羽根３６で攪拌され互いに混ざり合った状態で貯留されている。調合ポット２６には液体トナーの粒子濃度を測定する濃度センサ３７が取り付けられている。調合ポット２６の液体トナーの粒子濃度は監視されており、フィードバック制御にて、適正範囲に保たれている。

調合ポット２６は搬送経路３８を介して供給ポット２０に接続されている。搬送経路３８の途中部には弁３９が介装されており、弁３９が開成されることにより、適正濃度に調整された液体トナーが供給ポット２０に対して供給される。
上述のキャリア液タンク３４は全ての液体現像装置６Ｃ〜６Ｙの調合ポット２６に対してキャリア液を供給しており、キャリア液タンク３４に接続されたキャリア液搬送経路３３から分岐した各色用の分岐路３３Ｃ、３３Ｍ、３３Ｙを通してキャリア液が各液体現像装置６Ｃ〜６Ｙの調合ポット２６に供給される。シアン用の分岐路３３Ｃには弁３５Ｃが介装されており、弁３５Ｃが開成されるとキャリア液が液体現像装置６Ｃの調合ポット２６に対して供給される。また、マゼンタ用の分岐路３３Ｍには弁３５Ｍが介装されており、弁３５Ｍが開成されるとキャリア液が液体現像装置６Ｍの調合ポット２６に対して供給される。さらに、イエロー用の分岐路３３Ｍには弁３５Ｙが介装されており、弁３５Ｙが開成されるとキャリア液が液体現像装置６Ｙの調合ポット２６に対して供給される。

トナーポット２７に貯留されている液体トナーは下限量（たとえば２００ｍｌ）を下回ってはならない。トナーポット２７には、トナーポット２７に貯留されている液体トナーが下限量に達しているか否かを検知するための液量検知装置１００が設けられている。
図２は、液量検知装置の構成を示す模式図である。説明の便宜のため、トナーポット２７を一部切り欠いて図示している。

トナーポット２７の底面２７Ａの右奥隅には、略鉛直方向に延びたシャフト４０が立設されている。このシャフト４０は、トナーポット２７の底面２７Ａに対して、図中の矢印４１の方向に回転可能に取り付けられている。
シャフト４０の上方には駆動モータ４２が配置されている。駆動モータ４２は、トナーポット２７外の図示しない壁等に固定されており、出力軸（図示しない）がシャフト１０と一体回転可能に連結されている。駆動モータ４２は制御部６０に接続され、駆動モータ４２の駆動力により、シャフト４０は図中の矢印４１の方向に一定速度（たとえば６０ｒ／ｍｉｎ）で回転するようになっている。

シャフト４０の外周には円筒状の回転体４３が上下動自在に嵌められている。シャフト４０の回転に伴って回転体４３には浮力が生じ、この浮力の働きによって、回転体４３が液体トナー内を上昇するようになっている。回転体４３の上方には、被検出体４４が配置されている。被検出体４４は回転体４３の上方に載置されていて、被検出体４４は回転体４３の上下動にともなって上下動する。

また、シャフト４０には被検出体４４の上方には、位置センサ４５が配置されている。この位置センサ４５は、被検出体４４が後述する予め定める高さ位置に達したときその旨を制御部６０に対して出力するものである。
制御部６０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどによって構成されている。制御部６０は、画像形成装置１の主制御部と別に設けられていてもよいし、主制御部内に含められていてもよい。

図３は、回転体の構成を説明するための正面図である。図３を参照して、回転体４３はシャフト４０の外周を覆うように嵌められた円筒４６と、円筒４６の下端部４６Ａに設けられたスクリュー４７とを備えている。スクリュー４７は、円筒４６の周囲に配置された例えば６枚の羽根４８、４８、…を含んでいる。スクリュー４７は、円筒４６の回転にともなって回転する。円筒４６が図の矢印４１の方向に回転すると、スクリュー４７の回転により回転体４３に浮力が発生し、回転体４３は上昇する。

円筒４６には、互いに相離反する位置に一対の長孔４９、４９（図３では一方のみ図示）が形成されている。各長孔４９はシャフト４０の延びる方向に沿って延びており、この長孔４９の長さは円筒４６の長さの２／３程度の長さに設定されている。一方、シャフト４０の外周面４０Ａには互いに相離反する位置に一対のピン５０、５０が突設されている。シャフト４０の各ピン５０が各記長孔４９に嵌り合っている。このため、回転体４３はシャフト４０に対して、軸方向への移動は許容されているが、回転方向への移動は許容されていない。このため、シャフト４０が回転すると回転体４３も連動して回転する。

図４は、被検出体およびセンサの構成を説明するための要部斜視図である。被検出体４４は、シャフト４０の外周面４０Ａを囲う円筒部５１と、円筒部５１から径方向外方に向けて張り出した板状の被検出板５２とを含んでいる。図２では省略しているが、トナーポット２７の底面２７Ａには、略鉛直方向に延びるコ字状のガイドレール５３が立設されている。ガイドレール５３は、シャフト４０と対向して配置されている。ガイドレール５３は、被検出体４４の被検出板５２と当接して被検出体４４の回転を規制しつつ、被検出体４４の上下動を許容するものである。ガイドレール５３の予め定める高さ位置に位置センサ４５が取り付けられている。

位置センサ４５は公知の透過型光学式センサである。位置センサ４５は、互いに対向する発光部５４と受光部５５とを備え、発光部５４から発せられた光が受光部５５に受光されるようになっている。位置センサ４５は、ガイドレール５３に外側から跨るように取り付けられている。被検出体４４の被検出板５２を検出すると、制御部６０にその旨が出力される。

図５は、貯留量検知時の回転体の動きを表す模式図である。（ａ）は貯留量検知開始時の状態、（ｂ）は貯留量検知の開始から３０秒経過後の状態を示している。
貯留量の検知は、電源オン時に行われる。図５（ａ）に示すように、当初は、回転体４３は最も下部（回転体４３の下端４３Ａが底面２７Ａに接した状態）に位置している。この状態から、駆動モータ４２がシャフト４０を回転駆動すると、シャフト４０に連動して回転体４３も回転し、スクリュー４７の回転によって回転体４３に浮力が生じ、回転体４３は上昇する。回転体４３にともなって、被検出体４４も上昇する。シャフト４０はたとえば６０ｒ／ｍｉｎの回転速度で３０秒間回転される。

シャフト４０を一定速度で回転させ続け、回転体４３の下端４３Ａが液面Ｓ近くに達すると、回転体４３に働く重力と回転体４３に働く浮力が釣り合い、回転体４３が上下方向に変位しなくなる。遅くとも、シャフト４０の回転開始から３０秒経過時には、回転体４３が上下方向に変位しない状態となる。図５（ｂ）に示すように、位置センサ４５が被検出体４４を検出すると、液体トナーの貯留量が下限量に達していると判断される。

回転体４３の釣り合い位置と液面Ｓの高さＨ１との間には一定の相関関係があり、同様に、釣り合い状態における被検出体４４の高さ位置Ｈ２と液体トナーの貯留量との間にも一定の相関関係がある。
位置センサ４５の高さ位置Ｈ０は、液体トナーの貯留量が下限量のときの被検出体４４のＨ２の高さに設定されている。したがって、被検出体４４が位置センサ４５に検出されるときは、トナーポット２７の液体トナーの貯留量が下限量以上であることがわかる。これにより、液体トナーの貯留量が下限量に達しているか否かの検知を行うことができる。

回転体４３の釣り合い位置は、シャフト４０の回転速度に依存している。したがって、位置センサ４５の高さ位置Ｈ０も、シャフト４０の回転速度に基づいて決定される。一方で、液体トナーは上述のように高粘度の流体であり、このため、シャフト４０の回転速度は、トナーポット２７に貯留されている液体トナーの粘度や比重に基づいて、最適な回転速度に設定される。

被検出体４４が位置センサ４５に検出されたときは、制御部６０は、トナーポット２７の液体トナーの量が下限量に達していると判断する。一方、図６に示すように、液体トナーの貯留量が下限量に達していないときは、回転体４３が釣り合い位置にあるときに被検出体４４の高さ位置Ｈ２が位置センサ４５の高さ位置Ｈ０に達しない。３０秒経過しても被検出体４４が位置センサ４５に検出されないときは、制御部６０は、トナーポット２７に溜められた液体トナーの量が下限量に達していない、すなわち貯留量不足と判断する。この場合、トナーポット２７に接続された図示しないトナーカートリッジから新たなトナー液がトナーポット２７に流入し、トナーポット２７に貯留されている液体トナーの貯留量が増やされる。

この実施形態によれば、駆動モータ４２の駆動力を用いて回転体４３を上昇させるため、液体トナーのように粘度が高い液体内においても、回転体４３をスムーズに上下動させることができる。これにより、液体トナーの貯留量が下限量に達しているか否かを適切に検知することができる。
また、回転体４３の上下方向への移動で貯留量の検知を行うので、上下方向のスペースがあればよく、トナーポット２７の底面２７Ａの右奥隅に配置されている。これにより、液量検知装置１００をコンパクトな構成にすることができる。

この発明は、以上説明した実施形態に限定されない。
上述の説明では、位置センサ４５は光学式センサであるとして説明したが、センサとしてアクチュエータを用いることもできる。
また、湿式画像形成装置１の電源オン時に貯留量検知を行うものとして説明したが、貯留量検知は予め定める画像形成枚数（たとえば１００００枚）ごとに行うものであってもよい。

さらに、液量検知装置１００はトナーポット２７に設けるものとして説明したが、調合ポット２６や供給ポット２０、さらには回収ポット２８に設けることもできる。
また、液量検知装置１００は、粉体トナーをキャリア液に分散した液体トナーの液量を検知するものに限られず、キャリア液を貯留するトナータンク３４に液量検知装置１００を組み込んで、キャリア液の液量を検知することもできる。

その他、請求項記載の範囲において種々の変更が可能である。

この発明の一実施形態に係る湿式画像形成装置の構成を示す概略図である。 液量検知装置の構成を示す模式図である。 回転体の構成を説明するための正面図である。 被検出体およびセンサの構成を説明するための要部斜視図である。 貯留量検知時の回転体の動きを表す模式図である。（ａ）は貯留量検知開始時の状態、（ｂ）は貯留量検知の開始から３０秒経過後の状態を示している。 貯留量不足の場合における回転体の動きを表す模式図である。

符号の説明

１ 湿式画像形成装置
１００ 液量検知装置
２Ｃ、２Ｍ、２Ｙ 感光体ドラム
６Ｃ、６Ｍ、６Ｙ 液体現像装置
１１、１２、１３ 現像形成機構
４０ シャフト
４２ 駆動モータ
４３ 回転体
４４ 被検出体（被検出部）
４５ 位置センサ（センサ）
４６ 円筒
４８ スクリュー
４９ 長孔
５０ ピン（突起）
６０ 制御部

Claims (4)

1. 収容容器に貯留された液体トナーの貯留量が所定量に達していることを検知するための液体トナーの液量検知装置であって、
   上記収容容器内に略鉛直方向に延びて、回転可能に設けられたシャフトと、
   シャフトを所定の速度で回転駆動する駆動モータと、
   このシャフトの回転にともなって回転して浮力を生じ、液体トナー内を上昇する回転体と、
   上昇した回転体が予め定める高さ位置に達したことに基づいて、所定量の液体トナーが貯留されていることを検知する検知手段と
   を含むことを特徴とする液体トナーの液量検知装置。
2. 上記回転体は、上記シャフトの外周を覆う円筒と、円筒の下端部に設けられたスクリューとを有し、
   上記円筒には上記シャフトの延びる方向に沿って延びる長孔が形成されており、上記シャフトの外周面に、上記長孔に嵌り合う突起が形成されていることを特徴とする請求項１記載の液体トナーの液量検知装置。
3. 上記検知手段は、上記円筒の上端に設けられ、上記回転体の上下動にともなって上下動する被検出部と、被検出部が予め定める高さ位置に達したとき、その旨を出力するセンサとを含むことを特徴とする請求項２記載の液体トナーの液量検知装置。
4. 感光体ドラムと、
   液体トナーを用いて静電潜像を可視化するための液体現像装置とを含み、
   液体現像装置には液体トナーを収容する収容容器が備えられており、この収容容器に請求項１ないし３のいずれかに記載の液体トナーの液量検知装置が設けられていることを特徴とする湿式画像形成装置。
   
   
   

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