(57)【要約】【課題】  現像液量を精度良く検出することが可能な検出装置の提供を目的とする。【解決手段】  容器に格納された所定の現像液の量を検出する液量検出装置であって、所定の現像液が格納された容器の重量を検出する重量検出手段有し、前記重量検出手段により検出された重量に基づいて前記容器に格納された前記所定の現像液の量を検出する液量検出装置を提供する。【選択図】      図３
2006323050.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器に格納された所定の現像液の量を検出する液量検出装置であって、
前記所定の現像液が格納された前記容器の重量を検出する重量検出手段を有し、
前記重量検出手段により検出された重量に基づいて前記容器に格納された前記所定の現像液の量を検出すること、
を特徴とする現像液の液量検出装置。
【請求項２】
前記重量検出手段が、
前記容器の上下方向のみの移動を許容し、上下方向以外の方向での移動を規制するガイド手段と、
前記容器を上下方向において弾性的に支持しつつ前記容器の重量を計測する重量センサと、
を備えることを特徴とする、請求項１に記載の現像液の液量検出装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の現像液の液量検出装置と、
前記所定の現像液が格納される前記容器と、
を備えた液量検出機能付き現像液容器。
【請求項４】
前記所定の現像液を攪拌するための攪拌手段を備えることを特徴とする請求項３に記載の液量検出機能付き現像液容器。
【請求項５】
前記攪拌手段が、モータにより回転駆動されるスクリューを有することを特徴とする請求項４に記載の液量検出機能付き現像液容器。
【請求項６】
前記攪拌手段が、前記容器とは独立した機構に固定されていることを特徴とする請求項５に記載の液量検出機能付き現像液容器。
【請求項７】
前記モータが間欠動作することを特徴とする請求項６に記載の液量検出機能付き現像液容器。
【請求項８】
前記所定の現像液の液量検出が、前記モータの停止中に行われることを特徴とする請求項７に記載の液量検出機能付き現像液容器。
【請求項９】
前記攪拌手段が、前記容器と一体的に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の液量検出機能付き現像液容器。
【請求項１０】
請求項１または２に記載の現像液の液量検出装置を備えた湿式画像形成装置。
【請求項１１】
請求項３から９のいずれかに記載の液量検出機能付き現像液容器を備えた湿式画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、湿式画像形成装置に使用される現像液の液量検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真法を利用した画像形成装置として、湿式画像形成装置が知られている。湿式画像形成装置は、キャリア液中にトナーを含んだ現像液を現像ローラ表面に担持させ、この現像液を感光ドラムに供給して現像を行うよう構成されている。湿式画像形成装置で用いられるトナーは、乾式画像形成装置で用いられる粉状のトナーよりも微細である為、一般に湿式画像形成装置は乾式画像形成装置よりも高画質な画像を形成できる。
【０００３】
現像液は現像液容器に格納され、画像形成に伴って現像装置へと供給される。湿式画像形成装置においては、印刷される画像の濃淡は、現像液中のトナーの濃度によって変化する。印刷される画像を高品質に保つには、現像液中の濃度分布が均一となるよう撹拌すると共に、現像液中のトナーの濃度が一定値に保持されるよう濃度調整が行われている。現像液容器中の現像液量は、画像形成の進行に伴って減少するため、適宜現像液容器にトナーおよびキャリア液を補給する必要がある。そのためには、現像液容器中の現像液量を検出する必要がある。特許文献１に、現像液量を検出する検出装置の一例が記載されている。
【特許文献１】登録実用新案第２５５６０６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１には、液体タンクと、液体タンクが載置され、支点を中心に回動する支持枠と、該支持枠を弾性的に支持する支持台とを有する現像液の液量検出装置が開示されている。上記の検出装置では、液体タンクの重量に応じて、該支持枠が支点を中心に回動する。該支持枠の一部に、回動量に応じて接触または非接触するセンサが設けられており、そのセンサの接触または非接触に基づいて規定量の現像液が容器中にあるかどうかを検出することができる。
【０００５】
また、現像液量を検出する別の方法としては、液体タンクにフロートを浮かべ、フロートに固定されたドグの位置を複数のセンサで検出することにより液面の高さを検出し、その液面の高さから現像液量を検出する方法もある。
【０００６】
上記特許文献１に記載された検出装置は、センサの接触または非接触により２種類の液量を検出するものであり、複数種類の現像液量を検出することができない。またフロートを用いた方法においては、フロートに現像液が付着すると適切にフロートが浮上しないという問題点があった。また、フロート式の検出方法は、現像液の撹拌中は、渦の発生により検出精度が落ちるとういう問題点もあった。さらに、ドグを検出する方式の場合、検出しようとする液面のレベル毎にセンサが必要となるため、検出レベルの数が増えるにつれて、検出装置のサイズが大きくなるという問題もあった。
【０００７】
本発明は、以上の事情に鑑み、現像液量を精度良く検出することが可能な検出装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための、請求項１に記載の現像液の液量検出装置は、容器に格納された所定の現像液の量を検出する液量検出装置であって、前記所定の現像液が格納された前記容器の重量を検出する重量検出手段を有し、前記重量検出手段により検出された重量に基づいて前記容器に格納された前記所定の現像液の量を検出すること、を特徴とする。
請求項２に記載の現像液の液量検出装置において、前記重量検出手段が、前記容器の上下方向のみの移動を許容し、上下方向以外の方向での移動を規制するガイド手段と、前記容器を上下方向において弾性的に支持しつつ前記容器の重量を計測する重量センサと、を備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の液量検出機能付き現像液容器は、前記現像液の液量検出装置と、前記所定の現像液が格納される前記容器とを備えることを特徴とする。
請求項４に記載の液量検出機能付き現像液容器は、前記所定の現像液を攪拌するための攪拌手段を備えることを特徴とする。
請求項５に記載の液量検出機能付き現像液容器は、前記攪拌手段が、モータにより回転駆動されるスクリューを有することを特徴とする。
請求項６に記載の液量検出機能付き現像液容器は、前記攪拌手段が、前記容器とは独立した機構に固定されていることを特徴とする。
請求項７に記載の液量検出機能付き現像液容器は、前記モータが間欠動作することを特徴とする。
請求項８に記載の液量検出機能付き現像液容器は、前記所定の現像液の液量検出が、前記モータの停止中に行われることを特徴とする。
請求項９に記載の液量検出機能付き現像液容器は、前記攪拌手段が、前記容器と一体的に配置されていることを特徴とする。
請求項１０に記載の湿式画像形成装置は、前記現像液の液量検出装置を備えることを特徴とする。
請求項１１に記載の湿式画像形成装置は、前記液量検出機能付き現像液容器を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、現像液量を精度良く検出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態である湿式プリンタについて説明する。
図１は、湿式プリンタ１００の概略構成を示す側断面図である。湿式プリンタ１００は、キャリア液中にトナーを含んだ現像液を用いて、電子写真法により、記録紙Ｐ１上に画像を形成する装置である。
【００１２】
湿式プリンタ１００は、文字・画像情報に応じて変調されたレーザ光を出力するレーザスキャニングユニット（Laser Scanning unit、以下、ＬＳＵと略記）３０と、コンピュータなどの外部装置から入力される文字・画像情報に応じて感光ドラムに形成された静電潜像を電子写真法によって現像して、トナー像を生成する現像ユニット５０と、記録紙Ｐ１を搬送する搬送ユニット９０と、現像ユニット５０で現像されたトナー像を転写位置において記録紙Ｐ１上に転写する転写ユニット７０と、記録紙Ｐ１上に転写されたトナー像を定着させる定着ユニット８０と、を有する。
【００１３】
現像ユニット５０は、保持ローラ５１、現像液を計量するための計量ローラ５２、計量ローラ５２の表面の現像液を均一厚さにする計量ローラブレード５２ａ、計量ローラ５２から供給された現像液を担持する現像ローラ５３、現像ローラ５３表面から現像液を掻き取り除去する現像ローラクリーニングブレード５３ａ、現像ローラ５３を帯電させる現像ローラ用帯電コロナ５４、ＬＳＵ３０からのレーザ光によって静電潜像が形成される感光ドラム５５、感光ドラム５５表面を一様に帯電させる感光ドラム用帯電コロナ５７、感光ドラム５５からキャリア液を回収するスクイーズドローラ５８、現像ユニット５０で発生した残留現像液を湿式プリンタ１００内に配置された現像液容器３（図２参照）に戻すスクリュー５９を有する。
【００１４】
現像液が収納された現像液容器３（図２）から現像液パイプ４９（図１、図２参照）を経由して供給された現像液は、保持ローラ５１と計量ローラ５２との転接部上方に供給される。現像液は、計量ローラ５２で計量され、現像ローラ５３に塗布される。一方、感光ドラム用帯電コロナ５７により一様な電位に帯電された感光ドラム５５の表面に、文字・画像情報に応じて変調されたレーザ光が照射される。感光ドラム５５表面のレーザ光が照射された部分は一様な電位に比べて電位が下がる。この電位が下がった部分が静電潜像となる。現像ローラ５３に塗布された現像液のトナーは帯電しており、感光ドラム５５と現像ローラ５３が対向する位置において、トナーが感光ドラム５５の静電潜像の部分に吸着される。こうして静電潜像は現像され、トナー像が形成される。
【００１５】
転写ユニット７０は、中間転写ローラ７１と二次転写ローラ７３とを有する。中間転写ローラ７１にはトナーと逆極性の電圧が印加されており、感光ドラム５５表面のトナー像は、感光ドラム５５と中間転写ローラ７１との転接部において、中間転写ローラ７１表面に一次転写される。二次転写ローラ７３は、記録紙Ｐ１の搬送路を挟んで中間転写ローラ７１と対向する位置に設置され、中間転写ローラ７１よりも高電圧の逆極性の電圧が印加されている。そのため中間転写ローラ７１表面に転写されたトナー像は、二次転写ローラ７３との転接部において、記録紙Ｐ１を挟んで二次転写ローラ７３の方向に吸引され、記録紙Ｐ１に転写される。
【００１６】
定着ユニット８０は、記録紙Ｐ１を加熱するヒートローラ８１と、搬送路を挟んでヒートローラ８１と対向した位置に設置され、自身とヒートローラ８１とによって記録紙Ｐ１を挟んで加圧するプレスローラ８２とから構成されている。この定着ユニット８０によって、記録紙Ｐ１上のトナー像は加熱及び加圧され、記録紙Ｐ１に定着される。
【００１７】
搬送ユニット９０は、ロール状の記録紙Ｐ１が設置されるロール軸９１、記録紙Ｐ１を搬送する給紙駆動ローラ９３、給紙駆動ローラ９３と転接する給紙従動ローラ９４、給紙駆動ローラ９３を駆動する駆動モータ９５を有する。
【００１８】
次に、現像液が収納される現像液容器３の配置について説明する。図２は、図１の紙面裏側から湿式プリンタ１００を見た場合の部分側断面図で、現像液容器３周辺を示す図である。湿式プリンタ１００は、現像ユニット５０に現像液を供給する現像液容器３、現像液容器３に現像液を補給する現像液予備容器５、現像液容器３にキャリア液を補給するキャリア液予備容器７、現像液予備容器５から現像液を現像液容器３に搬送するのに使用される現像液補給ポンプ９、現像液容器３から現像液を現像ユニット５０に搬送する現像液循環ポンプ１１を有する。
【００１９】
湿式プリンタ１００の動作中には、現像液容器３内の現像液は、現像液循環ポンプ１１によって現像ユニット５０に搬送される。現像液循環ポンプ１１の吐出口は現像液パイプ４９に繋がっている。画像形成の進行に伴い、現像液容器３内の現像液の量は減少していく。現像液容器３内の現像液が少なくなりすぎると、現像ユニット５０に適量の現像液を供給することができなくなる。このため、本実施形態においては、現像液容器３内の現像液の量が所定の下限量に達すると、現像液予備容器５から予備の現像液が現像液容器３に補給される。また、画像形成の進行に伴い、現像液容器３内の現像液のトナー濃度が徐々に増加する。このため、図示しない濃度検出装置により現像液容器３中の現像液のトナー濃度をモニタし、必要に応じてキャリア液予備容器７からキャリア液を補給する。
【００２０】
印刷される画像は、トナーの比率が高いと濃くなり、低いと淡くなる。本実施形態の湿式プリンタ１００においては、現像液容器３内の現像液のトナー濃度が一定になるよう常時調整されており、印刷される画像の品質が一定に保たれている。具体的には、例えば、現像液容器３及び現像液予備容器５内の現像液は、重量比で約３０％がトナー、残りの約７０％がキャリア液で構成されている。
【００２１】
現像液容器３は、側部開口部６を有する。攪拌装置４は、その一部が現像液容器３内に配置されている。現像液は粘度が高く、放置すると半固形状になって流動性が損なわれるため、攪拌装置４によって攪拌される。前述のスクリュー５９（図１参照）の軸の延長線上には開口部が形成されており、その開口部はパイプを通じて側部開口部６に繋がっている。スクリュー５９により搬送された現像液は、側部開口部６から現像液容器３に戻される。
【００２２】
図２において、現像液の量が液面レベルＬ１よりも下方にある場合には現像液が少なすぎて、現像ユニット５０に現像液が充分に供給されない可能性がある。現像液の液面レベルＬ２は、現像液容器３に現像液を補給するか否かを判定するスレッシュホールドに相当する。すなわち現像液容器３中の現像液が減少し、液面レベルがＬ２に達する毎に、後述するように、所定量の現像液が補充される。現像液の液面レベルＬ３は、現像液量を調整する際の基準となる液面レベルであり、通常の動作時はレベルＬ３を中心として、Ｌ２〜Ｌ４の範囲に現像液があることが好ましい。現像液の液面がレベルＬ５に達する場合には現像液容器３内の現像液が多すぎる場合であり、オーバーフローを起こす可能性がある場合である。
なお、上述のように、現像ユニット５０に供給された現像液は、現像に用いられた後、スクリュー５９を介して再度現像液容器３に戻される。このため、画像形成の進行に伴って、現像液容器３内の現像液は減少するが、そのトナー濃度は徐々に増加する。このため、図示しない検出装置より現像液容器３内のトナー濃度は常時モニターされており、必要に応じてキャリア液予備容器５からキャリア液が現像液容器３内に補給される。これによって、画像形成が進行しても、現像液容器３内のトナー濃度は一定に保たれる。
【００２３】
図３は、本発明の実施形態の現像液容器３及びその近傍を模式的に示す図である。。現像液容器３は、筒状の形状をしており、底部は閉塞され、上部は開口している。現像液容器３付近には、上蓋１０３ａ、攪拌装置４、重量センサ１０５が配置されている。攪拌装置４は、駆動モータ１１９、回転することによって現像液を撹拌するスクリュー等の攪拌部１１１、一端が駆動モータ１１９に結合され、他端が攪拌部１１１に結合されて、駆動モータ１１９の回転を攪拌部１１１に伝達する回転軸１１３を有する。駆動モータ１１９は、上蓋１０３ａに固定されており、上蓋１０３ａは湿式プリンタ１００に固定されている。駆動モータ１１９は、現像液の撹拌時に回転され、攪拌部１１１が回転することにより、現像液も回転しながら撹拌される。
【００２４】
現像液容器３の周囲には現像液容器３の上下方向の移動のみを許容するガイド１０８が湿式プリンタ１００本体に固定されている。現像液容器３をガイド１０８の内周部分に沿って現像液の液面と垂直な方向に上下動可能な構造となっている。ガイド１０８は、例えば、内周側に複数のベアリングを有し、現像液容器３の周囲に形成された上下方向に延びる溝部（ベアリングを用いた場合のみの構成である）に該ベアリングが係合するように配置させた構成とすることができる。この構成においては、現像液容器３の上下方向の移動を自由にし、筒状の現像液容器３の周囲方向の移動（回転）を防止することができる。重量センサ１０５は現像液容器３を下方から支持している。重量センサ１０５としては、例えば周知のＬＣ共振回路を用いた重量センサが使用される。重量センサ１０５は、現像液容器３の底部に現像液容器３下方から当接するとともに現像液を含む現像液容器３の重量に応じて上下する円柱状のプッシュロッド１０７、プッシュロッド１０７を現像液容器３に対して付勢するバネ１０９、プッシュロッド１０７の下部を取り巻くようして設置されたＬＣ共振回路のインダクタンス成分Ｌとなるコイル１１５、インダクタンス成分Ｌ以外の部分のＬＣ共振回路１２１（コイル１１５と回路１２１を合わせてＬＣ共振回路１２２とする）、ＬＣ共振回路１２２から出力される電流の共振周波数を取り込み、その周波数から現像液の量を判断する現像液量検知部１２３を有する。また、現像液量検知部１２３は、検知した現像液の量により、現像液補給ポンプ９のＯＮ／ＯＦＦ動作を制御する。
【００２５】
現像液容器３中の現像液の増減による現像液を含む現像液容器３の重量の変化に応じて、プッシュロッド１０７は上下動する。プッシュロッド１０７の下部は、例えば磁性を帯びた強磁性体で構成されておりプッシュロッド１０７の上下動に応じて、コイル１１５のインダクタンスが変化する。その結果、ＬＣ共振回路１２２における電流の共振周波数が変化する。
【００２６】
上記の構成において、現像液を含む現像液容器３の重量とＬＣ共振回路１２２における電流の共振周波数とは、線形関数で表される関係がある。そのため、ＬＣ共振回路１２２から出力される電流の共振周波数から現像液を含む現像液容器３の重量を検出することができる。また、前述の通り、現像液の濃度はほぼ一定となるように調整されているため、その現像液の濃度に対応した比重と、現像液の重量（現像液を含む現像液容器３から現像液容器３の重量を引いた重量）から、現像容器３内の現像液量（体積）を検出することができる。なお重量センサは、例えば、歪みゲージを使用した重量センサ等、現像液容器３を支持しつつその重量を精密に計測できるものであればよく、上に例示したＬＣ共振回路１２２を用いた重量センサに限定される必要はない。
【００２７】
上述のように重量センサを用いた現像液の液量検出装置では、検出器が現像液と接触することなく、現像液の重量及び現像液量が検出されるので、現像液の粘度が高いことに起因する、現像液の検出手段への付着や攪拌時の液面の変動に起因する検出精度の低下がない。また、現像液容器３に供給される現像液の種類に拘わらず、一つの重量センサのみで、現像液量を検出することができる。すなわち、現像液の種類毎に、重量センサにより検出される現像液を含む現像液容器３の重量と現像液量（体積）との関係をあらかじめ求めておけば、同じ重量センサを用いて、現像液の種類に拘わらず、現像液容器３内の現像液の量を正確に検出することができる。このため、システムの構成を簡素化できる。また、現像液容器３の下部に重量センサを配置するだけでよいため、現像液容器３の上部及び測部周辺にセンサ等を配置する必要がなく、配置スペースを縮小でき湿式プリンタを小型化することが可能となる。
【００２８】
また、本発明の実施形態による現像液の液量検出装置による液量検出は、攪拌装置４の駆動モータ１１９の停止時に行われる。攪拌装置４は現像液の攪拌を所定の時間間隔の間欠動作で行う。スクリュー等の攪拌部１１１の回転時には、現像液が図３中上方向又は下方向への外力を受ける可能性がある。したがって、攪拌部１１１の回転停止中に現像液を含む現像液容器３の重量を検出することによって、現像液の液量を正確に検出することができる。具体的には、例えば、攪拌装置４において、現像液の攪拌が間欠動作として行われるようにモータ１１９の駆動が制御されても良い。
【００２９】
次に、重量センサ１０５を用いて検出した現像液量において、検出した現像液量が少ない場合には現像液の補給、検出した現像液量が多い場合にはエラー処理を行う、現像液補給処理について、図４を参照して説明する。図４は、湿式プリンタ１００の動作中に所定の時間間隔で制御部により繰り返し実行される、現像液補給処理のフローチャートである。現像液補給処理が開始されると、まず攪拌装置４による攪拌が行われているかどうか判断する（ステップＳ０）。攪拌が停止中であれば（Ｓ０：ＹＥＳ）、重量センサ１０５により現像液量を検出する（Ｓ１）。ここでＨは、液面レベルが前述したＬ５以上のレベルにある状態を示す（図２参照）。ＭＨは、液面レベルがＬ５未満、Ｌ４以上の状態を示す。Ｍは、液面レベルがＬ４未満でＬ２より上方にある状態を示す。ＭＬは、液面レベルがＬ１より上方で、Ｌ２以下の状態を示す。ここでＬは、液面レベルがＬ１以下にある状態を示す。
【００３０】
検出された現像液量がＭＬの場合（液面レベルがＬ１より上方でＬ２以下の場合）には、現像液容器１０３中の現像液が残り少なくなっている。このため、制御部は現像液補給ポンプ９の運転を開始し（Ｓ２）、現像液容器１０３への現像液の補給を開始する。現像液補給ポンプ９が単位時間に現像液を補給する量は一定なので、補給開始前の現像液量に基づいて、補給時間（現像液補給ポンプ９の運転時間）が設定される。現像液補給ポンプ９の運転時間が設定された時間に到達すると（Ｓ３：ＹＥＳ）、制御部は現像液供給ポンプ９の運転を停止する（Ｓ４）。現像液量がＭまたはＭＨの場合には（Ｓ１：Ｍ or ＭＨ）、現像液量が適性であるため、現像液補給処理を終了する（Ｓ３）。また、現像液量がＨまたはＬの場合（液面レベルがＬ５以上またはＬ１以下の場合）には、制御部はエラー処理（ユーザに対するエラー通知：ビープ音の発生やエラーメッセージの表示）を行い（Ｓ５）、湿式プリンタ１００の動作を停止する（Ｓ６）。
【００３１】
なお、上述の実施形態においては、攪拌装置４は、上蓋１０３aを介して湿式プリンタ１００本体に固定されていた。しかし、攪拌装置４は、上蓋１０３aを介して現像液容器３に固定されていてもよい。その場合、重量センサ１０５により測定される重量は、現像液を含む現像液容器３と攪拌装置４と上蓋１０３aの和となる。したがって、それらの重量から現像液容器３と攪拌装置４と上蓋１０３aの重量を引くことにより現像液の重量を求めることができ、結果として現像液量を求めることができる。本実施形態においては、攪拌装置４の攪拌によっても現像液を含む現像液容器３と攪拌装置４と上蓋１０３aの重量が変化しないため、攪拌部１１１の回転中であっても常時正確な検出を行うことができる。本発明の実施形態においては、図４に示すフローチャートのステップＳ０を省略することができる。
【００３２】
以上のように、湿式プリンタ１００においては、重量センサにより現像液の重量を検出し、それに基づいて現像液容器内の現像液量を求めているため、現像液によって検出手段が影響を受けることが無く、現像液量を精度良く検出することが可能となる。また、現像液の重量と体積との関係がわかっていれば、現像液の種類に拘わらず、正確に現像液量を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、湿式プリンタの構成を示す側断面図である。
【図２】図２は、図１の背面方向から湿式プリンタを観察した側断面図である。
【図３】図３は、本実施形態の現像液容器近傍を模式的に示す図である。
【図４】図４は、現像液容器内の液量調整の過程を示す、現像液補給処理のフローチャートである。
【符号の説明】
【００３４】
３  現像液容器
４  攪拌装置
５  現像液予備容器
７  キャリア液予備容器
９  現像液補給ポンプ
１１  現像液循環ポンプ
４９  現像液パイプ
５０  現像ユニット
５９  スクリュー
８０  定着ユニット
９５  駆動モータ
９７  給紙センサ
１００  湿式プリンタ
１０３ａ  上蓋
１０５  重量センサ
１０７  プッシュロッド
１０８  ガイド
１０９  バネ
１１１  攪拌部
１１３  回転軸
１１５  コイル
１１９  駆動モータ
１２２  ＬＣ共振回路
１２３  現像液量検知部
【図１】
2006323050.tif 000003
【図２】
2006323050.tif 000004
【図３】
2006323050.tif 000005
【図４】
2006323050.tif 000006