(57)【要約】【課題】  湿式の画像形成装置において、簡素な構成で液面高さを連続的に検出する。【解決手段】  供給ローラ５の回転に伴って発生する流体摩擦が検出部材７に作用させるトルクと、検出部材７に作用する重力によるトルクとの釣り合いに基づいて現像液の濃度及び液面高さを算出する。【選択図】  図４
2008225333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリア液と現像剤とが混合された現像液を収容する現像液容器と、
前記現像液に一部が浸漬されるように配設され、略水平方向に延びる回転軸周りに回転駆動される回転体と、
前記回転体の外周面から離隔した位置に対向配置された状態で前記回転体と同軸上に回転可能に支持され、少なくとも一部が前記現像液に浸漬された検出部材と、
高速回転と前記高速回転より回転速度が小さい低速回転との間で前記回転体の回転速度を切り換える切換手段と、
前記検出部材の回転量を検出する検出手段と、
前記回転体を第１回転速度で回転させた場合における前記回転体の回転に伴って発生する流体摩擦が前記検出部材に作用させるトルクと前記検出部材に作用する重力によるトルクとの釣り合い、及び前記回転体を第１回転速度より速い第２回転速度で回転させた場合における前記回転体の回転に伴って発生する流体摩擦が前記検出部材に作用させるトルクと前記検出部材に作用する重力によるトルクとの釣り合いに基づいて、前記現像液の濃度及び液面高さを算出する算出手段と
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
キャリア液と現像剤とが混合された現像液を収容する現像液容器と、
前記現像液に一部が浸漬されるように配設され、略水平方向に延びる回転軸周りに回転駆動される回転体と、
前記回転体の外周面から離隔した位置に対向配置された状態で前記回転体と同軸上に回転可能に支持され、少なくとも一部が前記現像液に浸漬された検出部材と、
前記検出部材の回転量を検出する検出手段と、
前記回転体の回転に伴って発生する流体摩擦が前記検出部材に作用させるトルクと、前記検出部材に作用する重力によるトルクとの釣り合いに基づいて、前記現像液の濃度及び液面高さを算出する算出手段と
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
前記検出部材は、軸方向と直交する断面形状が略円弧状に形成されているとともに、
前記回転体が停止した状態において、前記検出部材の円周方向両端部が前記現像液の液面から突出しており、
さらに、前記検出手段は、前記検出部材の円周方向端部側にて前記検出部材の回転量を検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記回転軸の軸心が前記現像液の液面より高い位置に設定されていることを特徴とする請求項１ないし３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記検出部材の軸方向と直交する断面形状は、前記回転体が停止した状態において、回転中心を通る鉛直線に対して線対称な形状となるように形成されていることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記回転体は、感光体に前記現像液を供給する供給ローラであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体現像方式（湿式）の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液体現像方式の画像形成装置においては、現像液（キャリア液と現像剤とが混合された液体）の濃度が大きく変化すると、良好な画像形成を行うことができなくなるので、例えば特許文献１に記載の発明では、複数個の濃度検出装置を現像液の深さ方向において離散的に配置することにより、現像液の濃度及び現像液の液面高さを監視している。
【特許文献１】実開昭６１−５７８４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、例えば規定濃度より高くなった場合には、キャリア液を補充して濃度を下げる必要があるが、補充すべきキャリア液の量は、液面高さ、つまり現像液の全体量に基づいて決定（算出）されるので、現像剤濃度を精度良く調節するためには、液面高さを連続的に検出する必要がある。
【０００４】
しかし、特許文献１に記載の発明では、複数個の濃度検出装置を現像液の深さ方向において離散的に配置することにより現像液の液面高さを検出しているので、液面高さを連続的に測定することができない。
【０００５】
さらに、特許文献１に記載の発明では、複数個の濃度検出装置を必要とするので、画像形成装置の構成が複雑になってしまう。
本発明は、上記点に鑑み、簡素な構成で液面高さを連続的に検出することが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、キャリア液と現像剤とが混合された現像液を収容する現像液容器と、現像液に一部が浸漬されるように配設され、略水平方向に延びる回転軸周りに回転駆動される回転体と、回転体の外周面から離隔した位置に対向配置された状態で回転体と同軸上に回転可能に支持され、少なくとも一部が現像液に浸漬された検出部材と、高速回転と高速回転より回転速度が小さい低速回転との間で回転体の回転速度を切り換える切換手段と、検出部材の回転量を検出する検出手段と、回転体を第１回転速度で回転させた場合における回転体の回転に伴って発生する流体摩擦が検出部材に作用させるトルクと検出部材に作用する重力によるトルクとの釣り合い、及び回転体を第１回転速度より速い第２回転速度で回転させた場合における回転体の回転に伴って発生する流体摩擦が検出部材に作用させるトルクと検出部材に作用する重力によるトルクとの釣り合いに基づいて、現像液の濃度及び液面高さを算出する算出手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明では、キャリア液と現像剤とが混合された現像液を収容する現像液容器と、現像液に一部が浸漬されるように配設され、略水平方向に延びる回転軸周りに回転駆動される回転体と、回転体の外周面から離隔した位置に対向配置された状態で回転体と同軸上に回転可能に支持され、少なくとも一部が現像液に浸漬された検出部材と、検出部材の回転量を検出する検出手段と、回転体の回転に伴って発生する流体摩擦が検出部材に作用させるトルク（以下、このトルクを粘性トルクという。）と、検出部材に作用する重力によるトルク（以下、このトルクを重力トルクという。）との釣り合いに基づいて、現像液の濃度及び液面高さを算出する算出手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
ところで、現像液の粘度が小さくなると粘性トルクは小さくなり、逆に、現像液の粘度が大きくなると粘性トルクが大きくなる。また、検出部材は、回転軸周りに振り子のように回転することができるので、粘性トルクが大きくなって検出部材の回転量が大きくなると重力トルクが大きくなる。逆に、粘性トルクが小さくなると検出部材の回転量が小さくなるので、重力トルクが小さくなる。
【０００９】
また、検出部材は、粘性トルクと重力トルクとが釣り合う位置で安定しようとするので、粘性トルクと重力トルクとが釣り合ったときの検出部材の回転量を検出すれば、この検出回転量に基づいて重力トルクを算出することが可能となる。そして、この算出された重力トルクに基づいて、粘性トルク、つまり現像剤の粘度を算出することができる。
【００１０】
このとき、現像剤の濃度は、粘度に対して一義的に決定されるので、粘度が算出されれば、この算出された粘度に基づいて現像剤の濃度を求めることができる。
また仮に、粘度及び回転体の回転速度が一定ならば、粘性トルクの大きさは、検出部材のうち回転体の外周面に対向する部分であって、現像液に浸漬している部位（以下、この部位を対向部という）の面積が大きくなるほど大きくなる。一方、粘性トルクにより検出部材が回転変位すると、検出部材のうち液面から突出した部位が大きくなり、対向部の面積が小さくなるので、粘性トルクが小さくなる。
【００１１】
したがって、対向部の面積は、粘性トルクに対して一義的に決定されるので、粘性トルクに基づいて対向部の面積を求めることができる。このとき、対向部の面積は、液面高さ及び検出部材の回転量によって決定されるので、粘性トルク及び検出部材の回転量に基づいて液面高さ求めることができる。
【００１２】
上述したように、請求項１又は２に記載の発明では、複数個の濃度検出装置を現像液の深さ方向において離散的に配置することなく、液面高さを検出することが可能となるので、簡素な構成で液面高さを連続的に検出することが可能なる。
【００１３】
因みに、上述の説明では、理解を容易にするため、トルクや対向部の面積といった概念を用いて請求項１又は２に記載の作用（解決原理）を説明したが、上記の説明は解決原理の基本概念であるので、濃度（粘度）及び液面高さを算出する際に、トルクや対向部の面積を必ず算出しなければならないというものではない。つまり、トルクや対向部の面積に代えて、これらに相当するパラメータを用いて液面高さ及び濃度を算出してもよいことは当然である。
【００１４】
また、請求項３に記載の発明では、検出部材は、軸方向と直交する断面形状が略円弧状に形成されているとともに、検出部材の円周方向両端部は、回転体が停止した状態において、現像液の液面から突出しており、さらに、検出手段は、検出部材の円周方向端部側にて検出部材の回転量を検出することを特徴とする。
【００１５】
これにより、請求項３に記載の発明では、検出部材の回転量を液面から突出した部分で検出することができるので、検出部材の回転量を容易に検出することができる。
なお、回転軸の軸心は、請求項４に記載の発明のごとく、現像液の液面より高い位置に設定することが望ましい。
【００１６】
また、請求項５に記載の発明では、検出部材の軸方向と直交する断面形状は、回転体が停止した状態において、回転中心を通る鉛直線に対して線対称な形状となるように形成されていることを特徴とする。
【００１７】
これにより、請求項５に記載の発明では、回転体が停止した状態においては、重力トルクが発生せず、回転体が回転して粘性トルクが発生したときのみ、重力トルクが発生する構成となるので、濃度及び液面高さの算出の際に、回転体の停止時に発生する重力トルクを考慮する必要がなく、算出処理が簡素となる。
【００１８】
また、請求項６に記載の発明では、回転体は、感光体に現像液を供給する供給ローラであることを特徴とする。
これにより、請求項６に記載の発明では、既存の供給ローラを回転体として利用できるので、画像形成装置の部品点数が増大することを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に本発明に係る液体現像方式（湿式）の画像形成装置の実施形態を図面と共に説明する。
１．湿式画像形成装置の概略構成
図１は、本発明の実施形態に係る液体現像方式（湿式）の画像形成装置の要部をなす転写装置１の概略構成を示す概念図であり、図２は供給ローラ５及び検出部材７を示す断面図であり、図３は図２のＡ矢視図であり、図４は、現像液容器３内に収容された現像液の濃度及び液面高さを検出するための検出・補給装置２０の概略を示す概念図である。
【００２０】
転写装置１は、給紙トレイ（図示せず。）から搬送されてきた用紙等の記録媒体に現像剤像を転写するものであり、転写装置１にて現像剤像が転写された用紙は、定着器（図示せず。）にて加熱溶着されて現像剤像が用紙に定着させられる。
【００２１】
１．１．転写装置の概略構成（図１参照）
現像液容器３は、図１に示すように、キャリア液と現像剤とが混合された現像液を収容する現像液溜であり、本実施形態では、キャリア液としてパラフィンオイルが用いられ、現像剤として正帯電型のトナーが用いられている。
【００２２】
因みに、本実施形態に係る現像剤液は、不透明なコロイド状の液体であって、質量濃度で約２５％以上、約３０％以下（粘度に換算して、１５０Ｐａ・ｓ以上、３００Ｐａ・ｓ以下）の範囲で使用することが望ましい。
【００２３】
供給ローラ５は、略水平方向に延びる回転軸周りに回転駆動される回転体であって、その回転軸の軸心Ｏ１は、現像液容器３に収容された現像液に供給ローラ５の一部が浸漬されるように現像液の液面より高い位置にて設定されている。
【００２４】
また、検出部材７は、供給ローラ５の外周面から離隔した位置に対向配置された状態で供給ローラ５と同軸上に回転可能に支持された金属製の半円筒部材であり、この検出部材７も、供給ローラ５が停止した状態においては、少なくとも一部が現像液に浸漬された状態となるように配設されている。
【００２５】
すなわち、本実施形態に係る検出部材７は、軸方向（図１の紙面と直交する方向）と直交する断面形状が略円弧状に形成されているとともに、供給ローラ５が停止した状態（図１に示す状態）において、検出部材７の円周方向両端部が現像液の液面から突出し、かつ回転中心Ｏ１を通る鉛直線Ｌ１に対して線対称な形状となるように形成されている。
【００２６】
因みに、供給ローラ５の軸５Ａは金属製であり、この軸５Ａは、図２に示すように、図示しない画像形成装置本体のフレームに固定された樹脂製の軸受け５Ｂに回転可能に支持され、検出部材７は、支持部７Ａを介して軸受け５Ｂに回転可能に支持されている。
【００２７】
そして、検出部材７の長手方向（軸方向）寸法Ｌ２は、供給ローラ５の外周部分の長手方向寸法（軸方向寸法）Ｌ３に比べて小さくなるように設定されている。
また、図１中、回転センサ９は、検出部材７の円周方向端部側にて検出部材７の回転量を検出する検出手段であり、本実施形態では、検出部材７の揺動（回転）と連動して揺動する揺動体９Ａ及びフォトセンサ９Ｂ等からなる周知の光学式のエンコーダにて回転センサ９を構成している。
【００２８】
アニクロスローラ（層厚規制ローラ）１１は、供給ローラ５の表面に付着した現像液を現像ローラ１３に供給するもので、このアニクロスローラ１１は、その円周面に形成された凹凸によって、現像ローラ１３に供給する現像液の量（アニクロスローラ１１の表面に形成される現像液層の厚み）が所定量となるように規制する。
【００２９】
感光ドラム１５は、用紙に転写される現像剤像を担持する画像担持手段である。そして、感光ドラム１５の円周面は、帯電器（図示せず。）によって帯電された後、露光器（図示せず。）により露光されて静電潜像が形成される。そして、現像ローラ１３から現像剤が感光ドラム１５に供給されることにより、感光ドラム１５の表面に用紙に転写すべき現像剤像が形成される。
【００３０】
中間転写ローラ１７は、感光ドラム１５に形成された現像剤像を用紙に転写させるためのローラであり、転写ローラ１９は、用紙を挟んで中間転写ローラ１７と反対側に配設されて感光ドラム１５に帯電した電荷と反対の電荷を用紙に作用させることにより、中間転写ローラ１７の表面に付着した現像剤像を用紙に転写させるものである。
【００３１】
なお、アニクロスローラ１１及び現像ローラ１３等に付着した現像剤のうち用紙に転写されなかった現像剤は、残留現像剤除去ブレード（図示せず。）によって各ローラ１１、１３等から掻き落とされて再び現像液容器３に戻るように構成されている。
【００３２】
因みに、現像剤はキャリア液中において正帯電した状態で分散している。そして、現像液を各ローラ間で円滑に受け渡しができるように、供給ローラ５には＋１１００Ｖの電圧が印可され、アニクロスローラ１１には＋１１００Ｖの電圧が印可され、現像ローラには＋９００Ｖの電圧が印可され、中間転写ローラ１７には−１００Ｖの電圧が印可されている。供給ローラ５には、詳しくは、プリンタ本体の図示しない高圧基板から、供給ローラの軸を介して電圧が印可される。
【００３３】
１．２．検出・補給装置（図４参照）
用紙に転写されなかった現像剤は、前述したように、現像液容器３に戻るように構成されているので、キャリア液も現像剤と共に現像液容器３に戻るものの、用紙に転写される現像剤の量によって、キャリア液の戻り量と現像剤の戻り量とが相違する。このため、印刷（画像形成）が繰り返されると、現像液の濃度が、上記の適正範囲から外れてしまう。
【００３４】
そこで、図４に示される検出・補給装置２０は、定期的に現像液の濃度及び液面高さを検出し、現像液の濃度が、上記の適正範囲から外れたときには、液面高さに基づいて補充すべきキャリア液の量及び現像剤の量を算出し、現像液の濃度を適正範囲に保持している。なお、検出・補給装置２０は、後述する現像剤補充装置２１、キャリア液補充装置２２及び制御装置２３等から構成されている。
【００３５】
因みに、本実施形態では、検出・補給装置２０は、画像形成装置の起動時、及びＡ４サイズに換算したときの印刷枚数が所定枚数を超えたときに作動するように構成されている。
【００３６】
そして、図４において、現像剤補充装置２１は、現像液容器３に現像剤を補充する補充手段であり、キャリア液補充装置２２は、現像液容器３にキャリア液を補充する補充手段である。なお、現像剤補充装置２１には現像剤の質量濃度が３０%よりも十分おおきな現像液が収容されている。
【００３７】
制御装置２３は、回転センサ９からの出力信号及び供給ローラ５（モータ５Ａ）の回転速度に基づいて現像液の濃度及び液面高さを算出するとともに、その算出結果に応じて現像剤補充装置２１及びキャリア液補充装置２２の作動を制御する制御手段である。
【００３８】
なお、モータ５Ａは、供給ローラ５を回転させる駆動手段であり、制御装置２３は、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭ等からなる周知のマイクロコンピュータに構成されている。
２．検出・補給装置の作動
図５は検出・補給装置２０の制御作動を示すフローチャートであり、この制御フローは制御装置２３にて実行される。
【００３９】
そして、この制御フローが起動されると、先ず、供給ローラ５が第１回転速度（低速回転）にて回転駆動された後（Ｓ１）、検出部材７の回転変位が停止したか否かが判定される（Ｓ５）。因みに、本実施形態では、回転センサ９により検出される回転量の変化率の絶対値が所定値以下となったときに、検出部材７の回転変位が停止したものと判定される。
【００４０】
このとき、検出部材７の回転変位が停止したと判定された場合には（Ｓ５：ＹＥＳ）、粘性トルクと重力と重力トルクとが釣り合ったものと見なされ、そのときの検出部材７の回転量、つまり回転センサ９の検出値が検出されてＲＡＭ等の記憶手段に保存される（Ｓ１０）。検出部材７の回転変位が停止したと判定されない場合は、待機する（Ｓ５：ＮＯ）
次に、供給ローラ５が第１回転速度より速い第２回転速度（高速回転）にて回転駆動された後（Ｓ１５）、検出部材７の回転変位が停止したか否かが判定され（Ｓ２０）、検出部材７の回転変位が停止したと判定された場合には（Ｓ２０：ＹＥＳ）、粘性トルクと重力と重力トルクとが釣り合ったものと見なされ、そのときの検出部材７の回転量が検出されてＲＡＭ等の記憶手段に保存される（Ｓ２５）。検出部材７の回転変位が停止したと判定されない場合は、待機する（Ｓ２０：ＮＯ）
そして、Ｓ１０、Ｓ２５にて検出された検出部材７の回転量、及び第１回転速度、第２回転速度に基づいて現像液の濃度及び液面高さが算出される（Ｓ３０）。なお、現像液の粘度及び液面高さの算出方法の詳細は後述する。
【００４１】
因みに、Ｓ３０にて算出される液面高さＬとは、現像液容器３の底部から液面までの高さではなく、供給ローラ５の軸心Ｏ１から現像液容器３の液面までの距離Ｌ（図１参照）を表しており、以下、液面高さＬとは、供給ローラ５の軸心Ｏ１から現像液容器３の液面までの距離を意味する。
【００４２】
現像液の濃度Ｄ及び液面高さＬが算出されると、先ず、液面高さＬが所定高さＬｏ（例えば、１０ｍｍ）より小さいか否かが判定され（Ｓ３５）、液面高さＬが所定高さＬｏ以上であると判定された場合には（Ｓ３５：ＮＯ）、現像液の濃度Ｄが２８％以上、３２％以下の範囲内にあるか否かが判定される（Ｓ４０）。
【００４３】
そして、現像液の濃度Ｄが２８％以上、３２％以下の範囲内にあると判定された場合には（Ｓ４０：ＹＥＳ）、濃度Ｄは適正範囲にあるものの、現像液の量が不足（減少）しているものとみなされて、濃度３０％の現像液が現像液容器３に供給されることにより液面高さＬが所定高さＬ１（例えば７mm）と等しくなるるように現像剤補充装置２１及びキャリア液補充装置２２が作動した後（Ｓ４５）、本制御フローが終了する。
【００４４】
一方、現像液の濃度Ｄが２８％以上、３２％以下の範囲外にあると判定された場合には（Ｓ４０：ＮＯ）、液面高さＬが所定高さＬ１（例えば、７ｍｍ）となり、かつ、濃度が３０％となるような補充すべき現像剤の量及びキャリア液の量が算出された後（Ｓ５０）、その算出された量の現像剤及びキャリア液が現像液容器３に供給されるように現像剤補充装置２１及びキャリア液補充装置２２が作動した後（Ｓ５５）、本制御フローが終了する。
【００４５】
また、Ｓ３５にて液面高さＬが所定高さＬｏより小さいと判定された場合には（Ｓ３５：ＹＥＳ）、現像液の濃度Ｄが２８％以上、３２％以下の範囲内にあるか否かが判定される（Ｓ６０）。
【００４６】
そして、現像液の濃度Ｄが２８％以上、３２％以下の範囲内にあると判定された場合には（Ｓ６０：ＹＥＳ）、液面高さＬ及び濃度Ｄのいずれも適正範囲であるので、本制御フローが終了する。
【００４７】
一方、現像液の濃度Ｄが２８％以上、３２％以下の範囲外にあると判定された場合には（Ｓ６０：ＮＯ）、液面高さＬが所定高さＬ１（例えば、７ｍｍ）となり、かつ、濃度が３０％となるような補充すべき現像剤の量及びキャリア液の量が算出された後（Ｓ５０）、その算出された量の現像剤及びキャリア液が現像液容器３に供給されるように現像剤補充装置２１及びキャリア液補充装置２２が作動した後（Ｓ５５）、本制御フローが終了する。
【００４８】
３．現像液の濃度Ｄ及び液面高さＬの算出方法
３．１．基本原理
本実施形態では、供給ローラ５の回転に伴って発生する流体摩擦が検出部材７に作用させるトルク（粘性トルク）と検出部材７に作用する重力によるトルク（重力トルク）との釣り合いに基づいて現像液の粘度μ及び液面高さＬを算出するとともに、粘度μに対して現像液の濃度が一義的に決定されることを基本原理として、現像液の濃度Ｄ及び液面高さＬの算出している。
【００４９】
すなわち、現像液の粘度が小さくなると粘性トルクは小さくなり、逆に、現像液の粘度が大きくなると粘性トルクが大きくなる。また、検出部材７は、回転軸周りに振り子のように回転することができるので、粘性トルクが大きくなって検出部材７の回転量が大きくなると重力トルクが大きくなる。逆に、粘性トルクが小さくなると検出部材７の回転量が小さくなるので、重力トルクが小さくなる。
【００５０】
また、検出部材７は、粘性トルクと重力トルクとが釣り合う位置で安定しようとするので、粘性トルクと重力トルクとが釣り合ったときの検出部材７の回転量を検出すれば、この検出回転量に基づいて重力トルクを算出することが可能となる。そして、この算出された重力トルクに基づいて、粘性トルク、つまり現像剤の粘度μを算出することができる。
【００５１】
また仮に、粘度μ及び供給ローラ５の回転速度が一定ならば、粘性トルクの大きさは、検出部材７のうち供給ローラ５の外周面に対向する部分であって、現像液に浸漬している部位（対向部）の面積が大きくなるほど大きくなる。一方、粘性トルクにより検出部材７が回転変位すると、検出部材７のうち液面から突出した部位が大きくなり、対向部の面積が小さくなるので、粘性トルクが小さくなる。
【００５２】
したがって、対向部の面積は、粘性トルクに対して一義的に決定されるので、粘性トルクに基づいて対向部の面積を求めることができる。このとき、対向部の面積は、液面高さ及び検出部材７の回転量によって決定されるので、粘性トルク及び検出部材７の回転量に基づいて液面高さ求めることができる。
【００５３】
３．２．詳細計算
図６は供給ローラ５が停止しているときを示す図であり、図７は供給ローラ５が回転しているときを示す図である。
【００５４】
３．２．１．粘性トルク
供給ローラ５の径方向における供給ローラ５の外周面と検出部材７の内周面との間隙をｄとし、供給ローラ５の周速をｖとし、検出部材７上での速度勾配を単純にｖ／ｄと仮定し、現像液に浸漬されている部分の検出部材７の角度（上記の対向部に相当）をΘとし、検出部材７の内周半径をＲとし、現像液の粘度をμとすると、粘性トルクＴｖは、以下のようになる。
【００５５】
Ｔｖ＝μ（ｖ／ｄ）Ｒ2Θ・・・式１
３．現像液中の検出部材７の角度（対向部の大きさ）
検出部材７の回転中心Ｏ１を通り液面に平行な水平線と、回転中心Ｏ１及び検出部材７と液面との交点を通る仮想線とのなす角をθ2とすると、供給ローラ５が停止しているときの対向部の大きさΘは、図６から明らかなように、以下の通りである。
【００５６】
Θ＝π−２・θ2・・・式２
そして、供給ローラ５が回転して検出部材７がθ回転すると、対向部の大きさΘは、Δθだけ小さくなり、このときのΔθは以下の通りである（図７参照）。
【００５７】
Δθ＝θ−（θ2−θ1）・・・式３
なお、θ1は、供給ローラ５が停止しているときにおいて、検出部材７の回転中心Ｏ１を通り液面に平行な水平線と、回転中心Ｏ１及び検出部材７の端部を通る仮想線とのなす角である。
【００５８】
また、図７から明らかなように、供給ローラ５が回転しているときの対向部の大きさΘは、以下の通りである。
Θ＝π−２・θ2−Δθ・・・式４
式３及び式４に基づいてΔθを消去すると、対向部の大きさΘは、以下の通りである。
【００５９】
Θ＝π−θ1−θ2−θ・・・式５
３．２．２．重力トルク
検出部材７のうち回転中心Ｏ１を通る鉛直線Ｌ１に対して線対称な部分は、重力トルクが相殺されるので、重力トルクとして寄与する部分は、図７に示すように、検出部材７のうち鉛直線Ｌ１に対して線対称な部分を除いた部分（θ3の角度範囲部分）であり、θ3は、以下の通りである。
【００６０】
θ3＝θ＋（θ2−θ1）＋Δθ・・・式６
そして、式６に式３を代入すると、以下の通りとなる。
θ3＝θ＋（θ2−θ1）＋｛θ−（θ2−θ1）｝・・・式６
次に、式６を整理すると、以下の通りとなる。
【００６１】
θ3＝θ＋｛（θ2−θ1）＋θ−（θ2−θ1）｝
θ3＝θ＋θ＝２θ・・・式７
そして、式７から明らかなように、重力トルクに寄与する部分は、検出部材７の回転量の２倍の範囲であって、その重心位置Ｐは、常に、供給ローラ５が停止している場合の検出部材７の端部位置となる。
【００６２】
そこで、検出部材７の内径をＲとし、供給ローラ５の径方向の板厚をｔとし、検出部材７の密度ρとし、重力加速度をｇとし、キャリア液による浮力を無視すると、重力トルクＴθは、以下の通りとなる。
【００６３】
Ｔθ＝ρｇＲ（２θ）ｔ・Ｒ・ｃｏｓ（θ1）・・・式７
そして、式１＝式７の関係、及び式５を用いて式を整理すると、以下の通りとなる。
２ρｇｔ・ｃｏｓ（θ1）・ｄ（θ／ｖ）＝μ（π−θ1−θ2−θ）・・・式８
このとき、θ1、ρ、ｇ、ｔ、ｄは初期値として既知の値であり、ｖは入力値として既知であり、θは検出値として既知であるので、２種類のｖ（供給ローラ５の周速）におけるθをそれぞれ検出することにより、式８についての連立方程式を得ることができる。そして、この連立方程式を解けば、粘度μ、及びθ2、つまり液面高さＬ（＝Ｒｓｉｎ（θ2））を得ることができる。
【００６４】
４．本実施形態に係る画像形成装置の特徴
上述したように、本実施形態では、複数個の濃度検出装置を現像液の深さ方向において離散的に配置することなく、液面高さを検出することが可能となるので、簡素な構成で液面高さを連続的に検出することが可能なる。
【００６５】
なお、本実施形態では、現像液の透明度が低いので、液面高さを光学式センサにて検出することが難しい。したがって、本実施形態のような手法にて液面高さを検出すれば、現像液が不透明であっても容易に液面高さを検出することができる。
【００６６】
また、本実施形態では、検出部材７の回転量を液面から突出した部分で検出するので、検出部材７の回転量を容易に検出することができる。
ところで、検出部材７用の軸受（図示せず。）等に現像剤が付着して検出部材７が回転し難くなると、粘性トルクと重力トルクとの釣り合いに加えて、検出部材７の回転抵抗も考慮する必要がある。
【００６７】
そして、現像剤が付着することによる検出部材７の回転抵抗は、現像剤の付着度合いによって大きく変動するので、検出部材７用の軸受等に現像剤が付着すると、現像液の濃度及び液面高さの検出精度が大きく低下してしまう。
【００６８】
これに対して、本実施形態では、供給ローラ５の軸心が現像液の液面より高い位置に設定されているので、検出部材７用の軸受等に現像剤が付着してしまうことが殆どなく、現像液の濃度及び液面高さの検出精度が低下してしまうことを未然に防止できる。
【００６９】
また、本実施形態では、検出部材７の軸方向と直交する断面形状が、供給ローラ５が停止した状態において、回転中心を通る鉛直線Ｌに対して線対称な形状となるように形成されているので、供給ローラ５が停止した状態においては、重力トルクが発生せず、供給ローラ５が回転して粘性トルクが発生したときのみ、重力トルクが発生する構成となる。
【００７０】
したがって、濃度及び液面高さの算出の際に、供給ローラ５の停止時に発生する重力トルクを考慮する必要がないので、算出処理が簡素となる。
また、本実施形態では、粘性トルクを発生させる回転体として、既存の供給ローラを利用しているので、画像形成装置の部品点数が増大することを防止できる。
【００７１】
５．発明特定事項と実施形態との対応関係
本実施形態では、制御装置２３が特許請求の範囲に記載された切替手段及び算出手段に相当し、供給ローラ５が特許請求の範囲に記載された回転体に相当し、回転センサ９が特許請求の範囲に記載された検出手段に相当する。
【００７２】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、回転体として供給ローラ５を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００７３】
また、上述の実施形態では、供給ローラ５（回転体）の回転量を光学式の回転センサ９にて検出したが、本発明はこれに限定されるものではない。
また、上述の実施形態では、２種類のｖ（供給ローラ５の周速）に基づく連立方程式を解いたが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００７４】
すなわち、供給ローラ５の回転速度が一定であっても、供給ローラ５を回転させるトルクが変動すると、供給ローラ５を回転させるモータ５Ａの駆動電力（特に、印加電圧）が変動する。このため、モータ５Ａの駆動電力と粘性トルクとの関係を予め試験や数値計算によるシミュレーションにより求めておけば、駆動電力から粘性トルクを直接的に算出することができる。
【００７５】
そして、上記の式１において、Ｔｖを駆動電力から算出すれば、供給ローラ５の回転速度を変化させて連立方程式を作成することなく、粘度μ及び液面高さＬを算出することができる。
【００７６】
また、上述の実施形態では、供給ローラ５が停止した状態で、検出部材７の一部が液面から突出していたが、本発明はこれに限定されるものではない。
また、上述の実施形態では、検出部材７の軸方向と直交する断面形状は、供給ローラ５が停止した状態において、回転中心を通る鉛直線Ｌに対して線対称な形状となるように形成されていたが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００７７】
また、上述の実施形態では、回転センサ９により検出される回転量の変化率の絶対値が所定値以下となったときに、検出部材７の回転変位が停止したものと判定したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、供給ローラ５を回転し始めてから所定時間が経過したときに、検出部材７の回転変位が停止したものと判定してもよい。
【００７８】
また、上述の実施形態では、重量トルクの算出時に検出部材７に作用する浮力を無視したが、本発明はこれに限定されるものではなく、浮力を考慮してもよい。
また、本発明は、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の実施形態に係る液体現像方式（湿式）の画像形成装置の要部をなす転写装置１の概略構成を示す概念図である。
【図２】供給ローラ５及び検出部材７を示す図である。
【図３】図２のＡ矢視図である。
【図４】現像液容器３内に収容された現像液の濃度及び液面高さを検出するための検出・補給装置２０の概略を示す概念図である。
【図５】検出・補給装置２０の制御作動を示すフローチャートである。
【図６】供給ローラ５が停止しているときを示す図である。
【図７】供給ローラ５が回転しているときを示す図である。
【符号の説明】
【００８０】
１…転写装置、３…現像液容器、５…供給ローラ、７…検出部材、９…回転センサ、
１１…アニクロスローラ、１３…現像ローラ、１５…感光ドラム、
１７…中間転写ローラ、１９…転写ローラ、２０…検出・補給装置、
２１…現像剤補充装置、２２…キャリア液補充装置、２３…制御装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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