JP5370641B2 - 濃度検出装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、キャリア液とトナーとを含む液体トナーの濃度を検出する濃度検出装置及び画像形成装置に関する。

従来、偏心円盤部と、偏心円盤部を両側から挟み、かつ、偏心円盤部の径よりも大きい径を有する２つの同径の円盤部とを一体形成されてなる液担持ローラを用いて、偏心円盤部と２つの円盤部との段差部に形成される円周方向の凹部に濃度検出対象の液を充填して、該液を該段差に応じた互いに異なる複数の膜厚に形成し、該複数の膜厚についての光学センサの出力に基づいて、液濃度を検出することで、広範囲の液濃度を検出することができる液濃度検出方法があった（特許文献１参照）。
特開２０００−２４９６５３号公報

しかしながら、特許文献１に記載された技術では、測定する対象となる液体の透過率が異なる場合に出力感度のばらつきがあった。

本発明は、前記課題を解決するために、測定する対象となる液体の透過率が異なる場合でも、正確に液の濃度を測定する濃度検出装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明に係る濃度検出装置は、光を発光する発光素子と、前記発光素子を保持する発光素子保持部と、前記発光素子からの光を受光する受光素子と、前記受光素子を保持するとともに、前記発光素子部と間隔部を有して配設される受光素子保持部と、前記発光素子保持部と前記受光素子保持部との前記間隔部に配設され回転可能なプロペラと、前記間隔部の前記発光素子保持部と前記受光素子保持部との距離を調整する間隔調整部と、を有する。

本発明に係る画像形成装置は、前記濃度検出装置を備える。

本発明に係る濃度検出装置によれば、測定する対象となる液体の透過率にあわせて、発光素子と受光素子との間隔を調整することが可能なので、濃度検出の精度を向上させることが可能となる。

また、本発明に係る濃度検出装置によれば、簡単な構造で、コストを削減することが可能となる。

また、本発明に係る濃度検出装置によれば、発光素子と受光素子との間で液体が停滞することが低減され、濃度検出の精度を向上させることが可能となる。

本発明に係る画像形成装置によれば、透過率の異なる液体現像剤の色にあわせて、発光素子と受光素子との間隔を異ならせることが可能なので、濃度検出の精度が向上し、良好な画質で画像形成することが可能となる。

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、第１実施形態の濃度検出装置の斜視図である。図１に示すように、濃度検出装置１２０は、回転軸１２１と、移動部の一例としての透明プロペラ１２２と、濃度検出部１３０、と、検出部取付部材１３５と、を有する。

透明プロペラ１２２は、可撓性を有し、回転軸１２１に取り付けられ、図示しないモータ等により回転軸１２１と共に回転する。また、濃度検出部１３０は、検出部取付部材１３５に取り付けられ、発光部材１３１と、受光部材１３２と、発光部材１３１と受光部材１３２の間に形成された間隔部としての隙間１３３と、発光部材１３１と受光部材１３２を連結する連結部としての螺子１３４とを有する。

図２は、貯留部材内の濃度検出装置の正面図である。図２に示すように、液体の貯留部としての貯留部材７１は、濃度検出装置支持部材７１ａを有し、濃度検出装置１２０の回転軸１２１を回転可能に支持すると共に、検出部取付部材１３５を支持する。

図３は、濃度検出部付近を拡大した上面図である。図３に示すように、透明プロペラ１２２は、長板状の部材であり、第１辺部１２２ａと、第１辺部１２２ａより短い第２辺部１２２ｂとを有する。

図４は、濃度検出部付近を拡大した正面図である。透明プロペラ１２２は、回転軸１２１が回転することで、隙間１３３を通過するように配設されている。また、螺子１３４は、発光部材１３１と受光部材１３２のフランジ部を連結している。

図５は濃度検出部付近を拡大した断面図である。

発光部材１３１は、発光ＬＥＤ等の発光素子１３１ａと、発光素子１３１ａが取り付けられた発光素子取付板１３１ｂと、隙間１３３に面して配設されたガラス板等の第１透過部材１３１ｃと、発光素子１３１ａと発光素子取付板１３１ｂと第１透過部材１３１ｃを保持する発光素子ホルダ１３１ｄとを有する。発光素子取付板１３１ｂ、第１透過部材１３１ｃ及び／又は発光素子ホルダ１３１ｄは発光素子保持部を構成する。

受光部材１３２は、受光素子１３２ａと、受光素子１３２ａが取り付けられた受光素子取付板１３２ｂと、隙間１３３に面して配設されたガラス板等の第２透過部材１３２ｃと、受光素子１３２ａと受光素子取付板１３２ｂと第２透過部材１３２ｃを保持する受光素子ホルダ１３２ｄとを有する。受光素子取付板１３２ｂ、第２透過部材１３２ｃ及び／又は受光素子ホルダ１３２ｄは受光素子保持部を構成する。

発光部材１３１と受光部材１３２との間には、検出部取付部材１３５側に間隔調整部としてのスペーサ１４０が配設され、透明プロペラ１２２側には隙間１３３が形成される。また、スペーサ１４０は弾性部材であってもよい。

次に、濃度検出装置１２０の作動について説明する。図６は濃度検出時の濃度検出部付近の拡大図である。

図６に示すように、透明プロペラ１２２は、回転軸１２１に支持され、回転可能な長方形等の平板状部材からなり、濃度検出部１３０の発光部材１３１内に配設された発光素子１３１ａと受光部材１３２内に配設された受光素子１３２ａとの隙間１３３内に配設される構造となっている。

濃度検出時、透明プロペラ１２２は、発光素子１３１ａから出射し、受光素子１３２ａに入射する光路内に配設された状態である。このように、発光素子１３１ａから出射し、受光素子１３２ａに入射する光路内に透明プロペラ１２２を配設することで、光路上の液体の厚みを薄くし、透過率を上げることで、液体の濃度を精度良く検出することが可能となる。

図７は、図６の状態から透明プロペラが回転した状態を示す図である。図７に示すように、透明プロペラ１２２は、回転軸１２１を中心に回転することが可能である。透明プロペラ１２２は、回転軸１２１を中心に回転することにより、隙間１３３内の液体を掻き出し、新しい液体が隙間１３３内に流入するので、液体が隙間１３３内に停滞することが低減され、濃度検出の精度を向上させることが可能となる。

図８は、濃度測定部１３０のシステム図である。発光素子１３１ａ及び受光素子１３２ａは、それぞれ増幅器１３６を介して制御手段としてのＣＰＵ１３７に接続されている。

次に、濃度検出装置１２０による濃度検出方法について説明する。図９は、濃度検出装置１２０の検出時のフローチャートを示す図である。

まず、ステップ１で、発光素子１３１ａを点灯させる（ＳＴ１）。続いて、ステップ２で発光素子１３１ａの光を受光素子１３２ａにより受光する（ＳＴ２）。

次に、ステップ３で、あらかじめ決められた発光素子１３１ａの基準値と、受光素子１３２ａにより測定された測定値とを比較する（ＳＴ３）。続いて、ステップ４で、ＣＰＵ１３７により液体の濃度を演算式やマップ等により算出する（ＳＴ４）。

このような濃度検出方法により、貯留部材７１内の液体の濃度を検出することができる。

図１０及び図１１は、第１実施形態の濃度検出部付近の拡大図である。第１実施形態の濃度検出部１３０に配設されたスペーサ１４０は、交換可能となっている。したがって、検出する液体の透過率に応じてスペーサ１４０を交換することで、光路上の液体の厚みを調整し、精度良く検出することが可能となる。

例えば、図１０に示すスペーサ１４０ａは、図１１に示すスペーサ１４０ｂよりも薄い。液体の透過率が低い場合であっても、図１０に示す薄いスペーサ１４０ａを適用することで、光路上の液体の厚みを薄くし、精度良く検出することが可能となる。

図１２は、第２実施形態の濃度検出部付近の拡大図である。第２実施形態の濃度検出部は、発光部材１３１と受光部材１３２の間に弾性部材としてのバネ１３８を配設し、連結部としての螺子１３４で発光部材１３１と受光部材１３２の間隔を調整する構成となっている。この場合のバネ１３８と螺子１３４が間隔調整部を構成する。

したがって、検出する液体の透過率に応じて螺子１３４を回転することで、光路上の液体の厚みを連続的に調整し、さらに精度良く検出することが可能となる。例えば、液体の透過率が低い場合であっても、螺子１３４を回転させることで、光路上の液体の厚みを薄くし、精度良く検出することが可能となる。

次に、このような濃度検出装置１２０を画像形成装置に適用したものについて説明する。

図１３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。なお、本実施形態では、第１の色としてのブラックＫと、第２の色としてのシアンＣ、第３の色としてのイエローＹ及び第４の色としてのマゼンタＭからなる各色の液体現像剤を使用しており、ブラックＫを使用する部材は第１の部材、シアンＣを使用する部材は第２の部材、イエローＹを使用する部材は第３の部材、及びマゼンタＭを使用する部材は第４の部材に対応している。

画像形成部は、像担持体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ、コロナ帯電器１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ、露光ユニット１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ等を備えている。露光ユニット１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋは、ＬＥＤ等を並べたラインヘッド等からなり、コロナ帯電器１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋにより、像担持体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋを一様に帯電させ、露光ユニット１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋにより、入力された画像信号に基づいて、点灯制御を行い、帯電された像担持体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ上に静電潜像を形成する。

現像装置３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋは、概略、現像ローラ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２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋに供給する現像剤供給ローラ３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋ等を備え、各色の液体現像剤により像担持体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ上に形成された静電潜像を現像する。

中間転写体４０は、エンドレスのベルト部材であり、駆動ローラ４１とテンションローラ４２との間に巻き掛けて張架され、一次転写部５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｋで像担持体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと当接しながら駆動ローラ４１により回転駆動される。一次転写部５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｋは、像担持体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと中間転写体４０を挟んで一次転写ローラ５１Ｙ、５１Ｍ、５１Ｃ、５１Ｋが対向配置され、像担持体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋとの当接位置を転写位置として、現像された像担持体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ上の各色のトナー像を中間転写体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。

二次転写ユニット６０は、二次転写ローラ６１が中間転写体４０を挟んでベルト駆動ローラ４１と対向配置され、さらに二次転写ローラクリーニングブレード６２、現像剤回収部６３からなるクリーニング装置が配置される。二次転写ユニット６０では、中間転写体４０上に色重ねして形成されたフルカラーのトナー画像や単色のトナー画像が二次転写ユニット６０の転写位置に到達するタイミングに合せてシート材搬送経路Ｌにて用紙、フィルム、布等のシート材を搬送、供給し、そのシート材に単色のトナー画像やフルカラーのトナー画像を二次転写する。

さらに、シート材搬送経路Ｌの下流には、不図示の定着ユニットが配置され、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記録媒体に融着させ定着させ、最終的なシート材上の画像形成を終了する。

ベルト駆動ローラ４１と共に中間転写体４０を張架するテンションローラ４２側には、その外周に沿って中間転写体クリーニングブレード４６、現像剤回収部４７からなるクリーニング装置が配置されており、二次転写ユニット６０を通過後の中間転写体４０は、テンションローラ４２の巻きかけ部へと進み、中間転写体クリーニングブレード４６により中間転写体４０上のクリーニングが行われ、再び、一次転写部５０へと向かう。

現像剤回収補給装置７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃ、７０Ｋは、像担持体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ及び現像装置３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋから回収した液体現像剤の濃度を調整し、現像剤容器３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋに補給する。

次に、現像剤回収補給装置７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃ、７０Ｋについて説明する。図１４は現像剤回収補給装置７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃ、７０Ｋの主要構成要素を示した断面図である。各色の現像剤回収補給装置７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃ、７０Ｋの構成は同様であるので、以下、イエロー（Ｙ）の現像剤回収補給装置７０Ｙに基づいて説明する。

図１４に示すように、現像剤回収補給装置７０Ｙは、回収した液体現像剤を貯留し、現像剤タンク７４Ｙから高濃度現像剤を、キャリア液タンク７７Ｙからキャリア液を、それぞれ補給し、濃度調整する液体現像剤の貯留部材７１Ｙを有する。

本実施形態では、液体現像剤は、現像装置３０Ｙ及び像担持体１０Ｙから回収される。現像装置３０Ｙの回収側貯留容器３１ａＹに回収され、現像剤回収スクリュー３４Ｙで移動された液体現像剤は、現像装置回収路７２Ｙを介して液体現像剤の貯留部材７１Ｙに回収される。また、像担持体１０Ｙから像担持体クリーニングブレード１７Ｙ及び現像剤回収部１８Ｙからなるクリーニング装置により回収された液体現像剤は、像担持体回収路７３Ｙを介して液体現像剤の貯留部材７１Ｙに回収される。

さらに、高濃度現像剤は、現像剤タンク７４Ｙから現像剤補給路７５及び現像剤用ポンプ７６を介して液体現像剤の貯留部材７１Ｙに補給される。また、キャリア液は、キャリア液タンク７７Ｙからキャリア液補給路７８Ｙ及びキャリア液用ポンプ７９Ｙを介して液体現像剤の貯留部材７１Ｙに補給される。なお、ポンプ等の代わりに、重力を利用し、バルブ等の開閉により補給する構造としてもよい。

液体現像剤の貯留部材７１Ｙに貯留された液体現像剤は、現像剤供給路８１Ｙ及び現像剤供給用ポンプ８２Ｙを介して現像剤容器３１Ｙの供給側貯留容器３１ｂＹに供給される。

濃度検出装置１２０Ｙは、回転軸１２１Ｙと、移動部の一例としての透明プロペラ１２２Ｙと、撹拌部材の一例としての撹拌プロペラ１２３Ｙと、濃度検出部１３０Ｙとを有する。撹拌プロペラ軸１２１Ｙは、透明プロペラ１２２Ｙ及び撹拌プロペラ１２３Ｙを同軸に設け、モータ１２４Ｙにより回転させられる部材である。

濃度検出部１３０Ｙは図１〜図１２で示した構造と同様のものを用いればよいので、同様な内容については説明を省略する。

図１５は、隙間１３３を同一にした場合の液体現像剤の濃度に対する濃度検出装置１２０の出力電圧を色ごとに表したグラフである。グラフを見てわかるように、第１の色としてのブラックＫと、第２の色としてのシアンＣ、第３の色としてのイエローＹ及び第４の色としてのマゼンタＭとは、同じ濃度に対して出力電圧が大きく異なっている。また、第２の色としてのシアンＣ、第３の色としてのイエローＹ及び第４の色としてのマゼンタＭのそれぞれも同じ濃度に対して出力電圧が異なっている。このように、隙間１３３の距離を同一にした場合、それぞれの色の透過率は異なり、出力電圧にばらつきがでてくる。

図１６は、本実施形態の画像形成装置に適用する濃度検出装置１２０を示す図である。本実施形態では、図１６に示すように、隙間１３３の距離を液体現像剤の色により異ならせる構造とする。

例えば、ブラックＫの隙間１３３Ｋの距離と、それ以外のシアンＣ、イエローＹ及びマゼンタＭの隙間１３３Ｃ，１３３Ｙ，１３３Ｍの距離を異ならせる。透過率の低いブラックＫの隙間１３３Ｋの距離を、それ以外のシアンＣ、イエローＹ及びマゼンタＭの隙間１３３Ｃ，１３３Ｙ，１３３Ｍの距離より短くすることが好ましい。

また、ブラックＫの隙間１３３Ｋと、シアンＣの隙間１３３Ｃと、イエローＹ及びマゼンタＭの隙間１３３の距離を異ならせてもよい。透過率の低いブラックＫの隙間１３３Ｋの距離をシアンＣの隙間１３３Ｃの距離より短くし、次に透過率の低いシアンＣの隙間１３３Ｃの距離をイエローＹ及びマゼンタＭの隙間１３３Ｙ，１３３Ｍの距離より短くすることが好ましい。

さらに、すべての色の隙間１３３の距離を異ならせてもよい。透過率の低いブラックＫの隙間１３３Ｋの距離をシアンＣの隙間１３３Ｃの距離より短くし、次に透過率の低いシアンＣの隙間１３３Ｃの距離をマゼンタＭの隙間１３３Ｍの距離より短くし、次に透過率の低いマゼンタＭの隙間１３３Ｍの距離をイエローＹの隙間１３３Ｍの距離より短くすることが好ましい。

本実施形態の濃度検出装置１２０によれば、測定する対象となる液体の透過率にあわせて、発光素子１３１ａと受光素子１３２ａとの間隔を調整することが可能なので、濃度検出の精度を向上させることが可能となる。

また、本実施形態の濃度検出装置１２０によれば、簡単な構造で、コストを削減することが可能となる。

また、本実施形態の濃度検出装置１２０によれば、発光素子１３１ａと受光素子１３２ａとの間の隙間１３３で液体が停滞することが低減され、濃度検出の精度を向上させることが可能となる。

本実施形態の画像形成装置によれば、透過率の異なる液体現像剤の色にあわせて、発光素子１３１ａと受光素子１３２ａとの間隔を異ならせることが可能なので、濃度検出の精度が向上し、良好な画質で画像形成することが可能となる。

第１実施形態の濃度検出装置の斜視図である。 貯留部材内の濃度検出装置の正面図である。 濃度検出部付近を拡大した上面図である。 濃度検出部付近を拡大した正面図である。 濃度検出部付近を拡大した断面図である。 濃度検出時の濃度検出部付近の拡大図である。 図６の状態から透明プロペラが回転した状態を示す図である。 濃度測定部のシステム図である。 濃度検出装置の検出時のフローチャートを示す図である。 第１実施形態の濃度検出部付近の拡大図である。 第１実施形態の濃度検出部付近の拡大図である。 第２実施形態の濃度検出部付近の拡大図である。 画像形成装置の実施形態を示す図である。 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。 隙間を同一にした場合の液体現像剤の濃度に対する濃度検出装置の出力電圧を色ごとに表したグラフである。 本実施形態の画像形成装置に適用する濃度検出装置を示す図である。

符号の説明

１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ…像担持体、１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋ…コロナ帯電器、 １２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋ…露光ユニット、１３Ｙ…像担持体スクイーズローラ、１４Ｙ…クリーニングブレード、１６Ｙ…除電装置、１７Ｙ…感光体ブレード、１８Ｙ…感光体クリーニング液回収部、２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋ…現像ローラ（現像剤担持体）、２１Ｙ…現像ローラブレード、３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋ…現像装置、３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｋ…現像剤容器、３１ａＹ…回収部、３１ｂＹ…供給部、３２Ｙ，３２Ｍ，３２Ｃ，３２Ｋ…現像剤供給ローラ（現像剤供給部材）、３３Ｙ…現像剤規制ブレード（現像剤規制部材）、３４Ｙ…回収スクリュー、３５Ｙ…連通部、３６Ｙ…撹拌パドル（撹拌部材）、５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｋ…一次転写バックアップローラ、４０…中間転写体、４１…ベルト駆動ローラ、４２…テンションローラ、４６…中間転写ベルトクリーニングブレード、４７…中間転写ベルトクリーニング液回収部、５０…一次転写部、５１…一次転写ローラ、６０…二次転写ユニット、６１…二次転写ローラ、６２…二次転写ローラブレード、６３…二次転写ローラクリーニング液回収部、７０Ｙ…現像剤回収補給装置、７１Ｙ…貯留部材、７２Ｙ…現像装置回収路、７３Ｙ…像担持体回収路、７４Ｙ…現像剤タンク、７５Ｙ…現像剤補給路、７６Ｙ…現像剤用ポンプ、７７Ｙ…キャリア液タンク、７８Ｙ…キャリア液補給路、７９Ｙ…キャリア液用ポンプ、８１Ｙ…現像剤供給路、８２Ｙ…現像剤供給用ポンプ、１２０…濃度検出装置、１２１…回転軸（撹拌プロペラ軸）、１２２…透明プロペラ（移動部）、１２３Ｙ…撹拌プロペラ（撹拌部材）、１２４Ｙ…モータ、１３０…濃度検出部、１３１…発光部材、１３１ａ…発光素子、１３２…受光部材、１３２ａ…受光素子、１３３…隙間（間隔部）、１４０…スペーサ（間隔調整部）

Claims (2)

1. 光を発光する発光素子と、
   前記発光素子を保持する発光素子保持部と、
   前記発光素子からの光を受光する受光素子と、
   前記受光素子を保持するとともに、前記発光素子部と間隔部を有して配設される受光素子保持部と、
   前記発光素子保持部と前記受光素子保持部との前記間隔部に配設され回転可能なプロペ ラと、
   前記間隔部の前記発光素子保持部と前記受光素子保持部との距離を調整する間隔調整部と、
   を有することを特徴とする濃度検出装置。
2. 請求項１に記載の濃度検出装置を備えることを特徴とする画像形成装置。

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