(57)【要約】【課題】液体現像剤のトナー濃度を、簡単な構造で、しかも高精度で安定して測定できるようにする。【解決手段】発光部材１０４を内蔵し、発光部材１０４からの光を外へ出射する光出射面１１２ａを有する発光部１０１と、発光部材１０４からの光が入射する光入射面１２２ａと、光入射面１２２ａから入射した光を感知する受光部材１０５とを有する受光部１０２とを備える。発光部１０１と受光部１０２とは、光出射面１１２ａと光入射面１２２ａが接触する測定位置と、光出射面１１２ａと光入射面１２２ａが離隔した待機位置とに相対的に移動可能である。そして、光出射面１１２ａの外形を外方に向かって突出した球面形状とし、光入射面１２２ａの外形を平面形状とし、発光部１０１と受光部１０２が測定位置のとき、光出射面１１２ａと光入射面１２２ａとが点で接触するようにする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリア液にトナーを分散させた液体現像剤中のトナー濃度を測定する装置であって、
発光部材を内蔵し、この発光部材からの光を外へ出射する光出射面を有する発光部と、  前記発光部材からの光が入射する光入射面と、この光入射面から入射した光を感知する受光部材とを有する受光部とを備え、
前記発光部と前記受光部とは、光出射面と光入射面が接触する測定位置と、光出射面と光入射面が離隔した待機位置とに相対的に移動可能であり、
前記光出射面及び前記光入射面の少なくとも一方は、その外形が外方に向かって突出した頂部を有する形状であり、
前記発光部と前記受光部が測定位置のとき、前記光出射面と前記光入射面とは接触点又は接触線で接触することを特徴とするトナー濃度測定装置。
【請求項２】
前記光出射面及び前記光入射面の一方の外形が球面状で、他方の外形が平面状である請求項１記載のトナー濃度測定装置。
【請求項３】
前記発光部材の光出射方向と受光部材の光入射方向が略同一軸上であり、前記軸は、前記光出射面と前記光入射面が接触する点又は線を含む所定の領域内を通る請求項１又は２記載のトナー濃度測定装置。
【請求項４】
前記光出射面及び前記光入射面の少なくとも一方の、前記の接触点又は接触線を中心とする所定領域に遮光部材を取り付けた請求項３記載のトナー濃度測定装置。
【請求項５】
前記遮光部材は、前記の接触点又は接触線を覆う第１遮光部材と、該第１遮光部材を囲むように間隔を隔てて取り付けられる第２遮光部材から成る請求項４記載のトナー濃度測定装置。
【請求項６】
前記発光部材の光出射方向と受光部材の光入射方向が略同一軸上であり、前記軸は、前記光出射面と前記光入射面が接触する点又は線を含む所定の領域の外側を通る請求項１又は２記載のトナー濃度測定装置。
【請求項７】
前記発光部材の光出射方向と受光部材の光入射方向が略同一軸上であり、前記発光部材と前記受光部材との距離が待機位置と測定位置とで変化しない請求項１〜６のいずれかに記載のトナー濃度測定装置。
【請求項８】
キャリア液にトナーを分散させた液体現像剤を用いて像担持体上に形成された潜像を現像する液体現像装置と、
前記液体現像剤中のトナー濃度を測定する装置であって、
発光部材を内蔵し、この発光部材からの光を外へ出射する光出射面を有する発光部と、
前記発光部材からの光が入射する光入射面と、この光入射面から入射した光を感知する受光部材とを有する受光部とを備え、
前記発光部と前記受光部とは、光出射面と光入射面が接触する測定位置と、光出射面と光入射面が離隔した待機位置とに相対的に移動可能であり、
前記光出射面及び前記光入射面の少なくとも一方は、その外形が外方に向かって突出した頂部を有する形状であり、
前記発光部と前記受光部が測定位置のとき、前記光出射面と前記光入射面とは接触点又は接触線で接触するトナー濃度測定装置と、を備えた画像形成装置。
【請求項９】
前記光出射面及び前記光入射面の一方の外形が球面状で、他方の外形が平面状である請求項８記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記発光部材の光出射方向と受光部材の光入射方向が略同一軸上であり、前記軸は、前記光出射面と前記光入射面が接触する点又は線を含む所定の領域内を通る請求項８又は９記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記光出射面及び前記光入射面の少なくとも一方の、前記の接触点又は接触線を中心とする所定領域に遮光部材を取り付けた請求項１０記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記遮光部材は、前記の接触点又は接触線を覆う第１遮光部材と、該第１遮光部材を囲むように間隔を隔てて取り付けられる第２遮光部材から成る請求項１１記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記発光部材の光出射方向と受光部材の光入射方向が略同一軸上であり、前記軸は、前記光出射面と前記光入射面が接触する点又は線を含む所定の領域の外側を通る請求項８又は９記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記発光部材の光出射方向と受光部材の光入射方向が略同一軸上であり、前記発光部材と前記受光部材との距離が待機位置と測定位置とで変化しない請求項８〜１３のいずれか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、液体現像剤中を透過する光量によってトナー濃度を測定する装置及びそれを備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置における現像方法は乾式現像方式と湿式現像方式とに大きく分けることができる。これまでは取り扱い易さや小型軽量化の観点から乾式現像方式が広く用いられていたが、近年、画像の高品質化などの観点から湿式現像方式が再評価され始めている。
【０００３】
湿式現像方式は、シリコンやパラフィンなどのキャリア液中にトナー粒子を分散させて液体現像剤とし、画像データに基づいて感光体表面に形成された静電潜像をこの液体現像剤によって現像するものである。湿式現像方式において高品質の画像を得るためには、液体現像剤中のトナー濃度を適正濃度に維持することが重要である。
【０００４】
そこで特許文献１では、液体現像剤貯留容器の内壁面に凹部を形成するとともに、凹部の底面に投光面を設ける一方、前記内壁面に対して近接・離間可能に移動体を取り付け、移動体の前記投光面に対向する面に受光面を設けている。そして、トナー濃度を測定するときは、移動体を前記内壁面に近接する位置として、移動体と内壁面とで形成される隙間に液体現像剤を封入し、そこに光を放射して、投光面から液体現像剤を透過して受光面に至る光量を感知してトナー濃度を測定している。
【０００５】
ここで、ブラックのような光透過性の悪いトナーを用いた液体現像剤のトナー濃度を測定する場合は、液体現像剤の液の厚さが厚いと測定用の光が透過せず精度の良い測定ができないので、封入される液体現像剤を数十μｍ程度の薄層にする必要がある。この際に、深さが数十μｍの凹部を形成する加工技術の困難性を回避するために、スペーサを用いて液体現像剤を封入する隙間を形成することも行われている。図１２に、スペーサを用いて隙間を形成したトナー濃度測定装置を示す。図１２のトナー濃度測定装置は発光部１０１と受光部１０２とを有する。受光部１０２は光入射面１２２ａを挟んで発光部１０１の反対側に受光部材１０５が配置されてなり、光入射面１２２ａが測定槽１０３の底面と面一となるように測定槽１０３に取り付けられている。一方、発光部１０１は、発光部材１０４と発光部材１０４からの光が出射する光出射面１１２ａとを有し、光出射面１１２ａが光入射面１２２ａと対向しながら昇降するように取り付けられている。そして測定槽１０３の、光入射面１２２ａ近傍の底面には、厚さ数十μｍの金属板からなるスペーサ１０７ａ、１０７ｂが光入射面１２２ａを挟んで向かい合うように取り付けられている。
【０００６】
図１２（ｂ）に示すように、トナー濃度を測定するときは、発光部１０１の底面がスペーサ１０７ａ、１０７ｂの上面に当接するまで発光部１０１を下降させる。これによって光出射面１１２ａと光入射面１２２ａとの隙間が所定厚さ（スペーサ１０７ａ、１０７ｂの厚さ）となる。そして、この隙間に封入された液体現像剤（不図示）に対して発光部１０１から光を放射し、液体現像剤を透過して光入射面１２２ａから入射した光量を受光部材１０５で感知してトナー濃度を測定する。
【特許文献１】特開２００５−３１５９４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが前者の、凹部によって隙間を形成する方法では、内壁面に形成した凹部にトナーが滞留することがあり、トナー濃度を精度よく測定できないおそれがあった。また後者の、スペーサによって隙間を形成する方法では、図１３に示すように、測定槽１０３の底面とスペーサ１０７ａ、１０７ｂとの間にトナーＴが挟み込まれ、隙間の厚さが所定値よりも厚くなることがあった。かかる不具合を防止するため、スペーサ１０７ａ、１０７ｂを測定槽１０３の底面に接着剤等で固着することが考えられるが、接着剤等の塗布厚さをミクロン単位で制御することは技術的に困難である。
【０００８】
本発明はこのような従来の問題に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、液体現像剤のトナー濃度を、簡単な構造で、しかも高精度で安定して測定できるトナー濃度測定装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、キャリア液にトナーを分散させた液体現像剤中のトナーの濃度を測定する装置であって、発光部材を内蔵し、この発光部材からの光を外へ出射する光出射面を有する発光部と、前記発光部材からの光が入射する光入射面と、この光入射面から入射した光を感知する受光部材とを有する受光部とを備え、前記発光部と前記受光部とは、光出射面と光入射面が接触する測定位置と、光出射面と光入射面が離隔した待機位置とに相対的に移動可能であり、前記光出射面及び前記光入射面の少なくとも一方は、その外形が外方に向かって突出した頂部を有する形状であり、前記発光部と前記受光部が測定位置のとき、前記光出射面と前記光入射面とは接触点又は接触線で接触することを特徴とするトナー濃度測定装置が提供される。
【００１０】
ここで、測定精度の向上及び安定性の観点から、前記光出射面及び前記光入射面の一方の外形を球面状とし、他方の外形を平面状とするのが好ましい。
【００１１】
また前記発光部材の光出射方向と受光部材の光入射方向を略同一軸上とし、前記軸が、前記光出射面と前記光入射面が接触する点又は線を含む所定の領域内を通るようにしてもよいし、あるいは前記軸が、前記光出射面と前記光入射面が接触する点又は線を含む所定の領域の外側を通るようにしてもよい。前者の場合、測定精度をより向上させるためには、前記光出射面及び前記光入射面の少なくとも一方の、前記の接触点又は接触線を中心とする所定領域に遮光部材を取り付けるのが好ましい。さらに、遮光部材は前記の接触点又は接触線を覆う第１遮光部材と、該第１遮光部材を囲むように間隔を隔てて取り付けられる第２遮光部材から構成されることが好ましい。
【００１２】
そしてまた、測定精度をさらに向上させる観点からは、前記発光部材の光出射方向と受光部材の光入射方向を略同一軸上とし、且つ前記発光部材と前記受光部材との距離が待機位置と測定位置とで変化しないようにするのが好ましい。
【００１３】
また、以上のトナー濃度測定装置が搭載された画像形成装置も本発明に包含される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るトナー濃度測定装置では、前記光出射面及び前記光入射面の少なくとも一方を、その外形が外方に向かって突出した曲面形状又は頂部を有する形状とし、前記発光部と前記受光部が測定位置のとき、前記光出射面と前記光入射面とが点又は線で接触するようにしたので、従来のような凹部でのトナーの滞留やスペーサへのトナーの噛み込みは生じず、精度よく安定してトナー濃度を測定できるようになる。
【００１５】
前記光出射面及び前記光入射面の一方の外形を球面状とし、他方の外形を平面状とすると、さらに高い測定精度と安定性が得られる。
【００１６】
そして、液体現像装置を備えた画像形成装置に本発明のトナー濃度測定装置を搭載することにより、使用する液体現像剤のトナー濃度を精度良く安定して測定可能となるため、トナー濃度の制御が容易となる。従って、液体現像剤の濃度ばらつきに起因する色むらや濃度むら等の画像不良を効果的に防止できる画像形成装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。最初に、本発明のトナー濃度センサを搭載した画像形成装置について、図１を用いてその構造の概略を説明しつつ、画像形成動作の概略を説明する。図１は画像形成装置の要部構成を示す正面断面図である。この画像形成装置は、中間転写ベルトを用いてトナー像を用紙に転写するタンデム型のカラープリンタである。
【００１８】
図１に示すように、カラープリンタ１は、用紙を収容する用紙収納部３と、画像形成部２で形成されたトナー画像を用紙上に転写する二次転写部４と、転写されたトナー画像を用紙上に定着させる定着部５と、定着の完了した用紙を排紙する排出部６と、用紙収納部３から排出部６まで用紙を搬送する用紙搬送部７と、液体現像剤循環装置８（図３参照）と、画像形成部２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｙ、及び２０Ｂとを主に備えている。
【００１９】
用紙収納部３は装置本体内下部に引き出し可能に配置されており、用紙収納部３の内部には印刷前のカットペーパー等の用紙（図示せず）が収容されている。用紙収納部３から送り出された用紙は、用紙搬送部７により本体２の左側内面に沿って垂直上方に搬送され、二次転写部４に到達する。二次転写部４は、中間転写ベルト２１上に形成されたトナー像を用紙に転写する部分であって、中間転写ベルト２１を支持する支持ローラ２１１と、支持ローラ２１１に対向して配置された二次転写ローラ４１とで構成されている。
【００２０】
定着部５は、用紙にトナー像を定着させる部分であって、二次転写部４の上側に配置されている。また、定着部５は、用紙に転写されたトナー像に接する加熱ローラ５１と、加熱ローラ５１に対向して配置された加圧ローラ５２とを有している。排出部６は、定着部５でトナー像が定着された用紙が排出される部分であって、カラープリンタ１の上部に配置されている。
【００２１】
用紙収納部３の上方にはシアン用の画像形成部２０Ｃ、マゼンタ用の画像形成部２０Ｍ、イエロー用の画像形成部２０Ｙ、及びブラック用の画像形成部２０Ｂが配置され、各画像形成部２０Ｃ〜２０Ｂの上方には中間転写ベルト２１が設けられている。画像形成部２０Ｃ〜２０Ｂは、中間転写ベルト２１の循環方向上流側のベルトクリーニング装置２２と下流側の二次転写部４との間に、中間転写ベルト２１に近接するように並列配置されている。なお、各画像形成部２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｙ、２０Ｂの配置の順番はこの限りではないが、各色の混色による完成画像への影響を配慮すると、この配置が好ましい。画像形成部２０Ｃ〜２０Ｂの構成については後述する。
【００２２】
中間転写体である中間転写ベルト２１は、複数のローラに巻き掛けられて支持され、図示しない駆動装置により図１において時計回りに循環駆動する。中間転写ベルト２１には誘電体樹脂製のシートが用いられ、その両端部を互いに重ね合わせて接合してエンドレス形状にしたベルトや、継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが用いられる。以下、循環駆動において中間転写ベルト２１の外側を向く面を表面と称し、他方の面を裏面と称する。
【００２３】
各画像形成部２０Ｃ〜２０Ｂの上方には、中間転写ベルト２１を隔てて一次転写ローラ３１が設けられている。一次転写ローラ３１は、図１において上下方向に移動可能であって、必要に応じて中間転写ベルト２１を介して画像形成部２０Ｃ〜２０Ｂの感光体ドラム１０（図２参照）に圧接され、一次転写部３０を構成する。この一次転写部３０において、画像形成部２０Ｃ〜２０Ｂで形成されたトナー像が中間転写ベルト２１表面に転写される。そして、中間転写ベルト２１の循環駆動とともに所定のタイミングで各画像形成部２０Ｃ〜２０Ｂのトナー像が中間転写ベルト２１に順次転写されることにより、中間転写ベルト２１表面にはシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のトナー像が重ね合わされたフルカラー画像が形成される。
【００２４】
中間転写ベルト２１表面のフルカラー画像は、用紙搬送部７によって画像形成タイミングと同期をとって送られてきた用紙に、中間転写ベルト２１と二次転写ローラ４１とが圧接して形成される二次転写部４にて転写される。
【００２５】
二次転写後、中間転写ベルト２１表面に残留する現像剤は、中間転写ベルト２１に対してシアン用画像形成部２０Ｃの回転方向上流側に設けられたベルトクリーニング装置２２によって中間転写ベルト２１表面から除去され、廃トナー容器（図示せず）に回収される。
【００２６】
図２は、図１における画像形成部周辺を示す部分拡大図である。図２を用いて画像形成装置１の画像形成部２０Ｃ〜２０Ｂ周辺の詳細な構成について説明する。なお、４色の各画像形成部２０Ｃ〜２０Ｂは構造が共通するので、前述のように「Ｃ」「Ｍ」「Ｙ」「Ｂ」の識別記号は省略するものとする。ただし、画像形成部のうち最も二次転写部４に近い位置に位置する画像形成部２０Ｂには、その下流側に画像形成部が存在せずキャリア液を除去する必要がないことにより、下流側の一次転写特性を向上させるためにキャリア液除去ローラ２７は設けられていない。また、図２中の破線矢印は、各回転部材の回転方向を示している。
【００２７】
画像形成部２０は、静電潜像担持体としての感光体ドラム１０と、帯電装置としての帯電器１１と、露光装置としてのＬＥＤ露光装置１２と、現像装置９と、転写装置としての一次転写ローラ３１と、クリーニング装置２６と、除電装置１３と、キャリア液除去ローラ２７と、を備えている。これらの画像形成部２０は、絶縁性液体（キャリア液）中にトナー粒子を分散させた液体現像剤を用いてトナー像を形成するものであり、液体現像剤循環装置８（図３参照）により液体現像剤が現像装置９に補給される。そして、外部コンピュータ（図示せず）から受信した文字や図形、模様等の画像データに基づいて感光体ドラム１０上に静電潜像が形成され、この静電潜像を現像装置９により可視像（トナー像）に現像する。
【００２８】
感光体ドラム１０は、アルミニウム等により構成される導電性基体の外周面に、例えばグロー放電分解法によって無機光導電性材料であるアモルファスシリコン層を設けた円柱状の部材であり、その表面に帯電（本実施形態ではプラスに帯電）したトナーを含むトナー像を担持可能である。なお、本実施形態では正極性に帯電するアモルファスシリコン感光体を用いている。また、反転現像方式を採用しているので、液体現像剤を構成するトナーには正極性に帯電可能なトナーを用いている。感光体ドラム１０は、図示しない駆動装置によって用紙搬送速度（例えば２１０ｍｍ／ｓ）とほぼ同じ周速で図中反時計回りに回転する。
【００２９】
帯電器１１は、感光体ドラム１０の表面を均一に帯電させるものである。帯電器１１としては、細いワイヤー等を電極として高電圧を印加することにより放電するコロナ放電装置が用いられる。
【００３０】
感光体ドラム１０の回転方向に沿って帯電器１１の下流側には、ＬＥＤ露光装置１２が配置されている。ＬＥＤ露光装置１２はＬＥＤの光源を有し、帯電した感光体ドラム１０表面に画像データに応じた光を照射することにより照射部分の電位を光減衰させて感光体ドラム１０表面に静電潜像を形成する。なお、ＬＥＤ露光装置１２に代えて、ＬＰＨ（ＬＥＤ  ＰＲＩＮＴ  ＨＥＡＤ）や、ＬＳＵ（レーザスキャニングユニット）等を用いることもできる。
【００３１】
現像装置９は、前述のように、絶縁性液体中にトナー粒子を分散させた液体現像剤を用いて、感光体ドラム１０表面の静電潜像をトナー像に現像するものである。なお、この現像装置９の詳細な構成については後述する。
【００３２】
転写装置としての一次転写ローラ３１は、中間転写ベルト２１の感光体ドラム１０が接触している部分の裏面に接するように配置されている。一次転写ローラ３１には、図示しない電源から感光体ドラム１０の表面に形成されたトナー像中のトナーの帯電極性とは逆極性（本実施形態ではマイナス）の電圧が印加されるようになっている。つまり、一次転写ローラ２０は、中間転写ベルト２１と接触している位置で、中間転写ベルト２１にトナーの帯電極性と逆極性の電圧を印加する。中間転写ベルト２１は導電性を有するので、この印加電圧によって、中間転写ベルト２１の表面側及びその周辺にトナーが引き付けられる。
【００３３】
クリーニング装置２６は、感光体ドラム１０から中間転写ベルト２１に転写されずに残留した現像剤をクリーニングするための装置であって、残留現像剤搬送スクリュー２６１と、ドラムクリーニングブレード２６２とを備えている。残留現像剤搬送スクリュー２６１は、ドラムクリーニングブレード２６２によって感光体ドラム１０から除去された液体現像剤、及び、後述するキャリア液除去ローラ２７によって中間転写ベルト２１から除去されたキャリア液をクリーニング装置の外部に搬送するための部材であって、クリーニング装置２６内に配置されている。ドラムクリーニングブレード２６２は、感光体ドラム１０の表面に摺接しており、感光体ドラム１０の表面に残留した現像剤を掻き取るための部材であって、感光体ドラム１０の長手方向（図の紙面方向）に延びた板状の部材である。クリーニング装置２６により感光体ドラム１０表面から除去された液体現像剤は、重力の作用により残留現像剤搬送スクリュー２６１の方へと送られ、残留現像剤搬送スクリュー２６１によりクリーニング装置２６の外部へと搬送されて第１回収容器８１（図３参照）に回収される。
【００３４】
除電装置１３は、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）等の光源を備え、ドラムクリーニングブレード２６２による現像剤除去後、感光体ドラム１０表面の残留電荷を光源からの光によって除電し、次の画像形成に備える。キャリア液除去ローラ２７は、中間転写ベルト２１の表面からキャリア液を除去する部材である。キャリア液除去ローラ２７は、感光体ドラム１０の回転軸と平行な回転軸を中心として感光体ドラム１０と同方向に回転可能な略円柱状の部材であり、感光体ドラム１０と中間転写ベルト２１との接触位置よりもベルト循環方向に対し下流側に配置されている。
【００３５】
次に、現像装置９の構成及び現像動作について、図２を用いて詳細に説明する。ここで、現像装置９で使用される液体現像剤は、シリコンオイル等からなる非極性の絶縁性液体であるキャリア液の中に、プラスに帯電する微細な樹脂からなるトナー粒子を分散、混濁させたものである。
【００３６】
現像装置９は、感光体ドラム１０に液体現像剤を供給するためのものであって、現像ローラ９１と、供給ローラ９２と、支持ローラ９３と、現像剤供給部材９４と、現像剤除去装置９６と、現像剤帯電装置９７とを備えている。現像ローラ９１は感光体ドラム１０に接触するように配置されている。供給ローラ９２は、現像ローラ９１に液体現像剤を供給するためのものであって、現像ローラ９１の下部に接触している。支持ローラ９３は、液体現像剤を供給ローラ９２とともに支持するための部材であって、供給ローラ９２に接触するように配置されている。
【００３７】
また、供給ローラ９２に接触するようにドクターブレード９２１が付設されている。このドクターブレード９２１によって、現像ローラ９１に供給するために供給ローラ９２上に担持される液体現像剤の層厚が所定値に規制される。現像剤供給部材９４は、供給ローラ９２と支持ローラ９３との接触部分付近に液体現像剤を供給するための部材である。
【００３８】
現像剤除去装置９６は、感光体ドラム１０に供給されずに現像ローラ９１上に残留した液体現像剤を除去するための装置であって、現像ローラ９１に接触して現像ローラ９１上の液体現像剤を掻き取る現像剤除去ブレード９６１を有している。現像剤除去ブレード９６１は、現像ローラ９１の回転方向に対して感光体ドラム１０との接触箇所よりも下流側に設けられている。現像剤帯電装置９７は、現像ローラ９１に担持された液体現像剤中のトナーを帯電させるための装置であって、現像ローラ９１の近傍に配置されている。
【００３９】
現像剤供給部材９４から支持ローラ９３上に供給された液体現像剤は、支持ローラ９３に接触する供給ローラ９２によって汲み上げられ、ドクターブレード９２１により層厚規制された後、供給ローラ９２に接触する現像ローラ９１表面に付着する。供給ローラ９２表面には、現像ローラ９１に供給されなかったトナー粒子を含有する液体現像剤が残留する。この残留トナーは重力により現像装置９の底面に流下した後、パイプ９８を介して第２回収容器８３（図３参照）に回収される。
【００４０】
現像ローラ９１は、感光体ドラム１０に接触するように設けられ、現像剤帯電装置９７によって感光体ドラム１０の帯電極性と同極性（プラス）の現像バイアスが印加される。これにより、現像ローラ９１表面の液体現像剤中に分散するプラスに帯電したトナー粒子は、現像バイアスと感光体ドラム１０のとの電位差によって感光体ドラム１０側に移動し、感光体ドラム１０表面のＬＥＤ露光装置１２によって光減衰された箇所（露光部）に付着する。このようにして、現像ローラ９１は、供給ローラ９２から供給された液体現像剤により感光体ドラム２１表面の静電潜像をトナー像に現像する。
【００４１】
現像後、現像ローラ９１表面には、現像に使用されなかったトナー粒子を含有する液体現像剤が残留する。この残留トナーは、現像剤除去装置９６の現像剤除去ブレード９６１により除去された後、パイプ９９を介して第２回収容器８３（図３参照）に回収される。
【００４２】
図３は、液体現像剤循環装置８の要部構成を示す図面である。図３に基づいて液体現像剤循環装置８の構成を説明する。なお、液体現像剤循環装置８は各画像形成部２０Ｃ〜２０Ｂに対応して設けられている。液体現像剤循環装置８は、画像形成に使用されない液体現像剤を再び利用するための装置であって、図３に示すように、第１回収容器８１と、分離抽出装置４０と、第２回収容器８３と、調整容器８４と、トナータンク８５と、キャリアタンク８６と、リザーブタンク８７とを備えている。液体現像剤循環装置８における液体現像剤の流れを図３中に矢印で示す。
【００４３】
第１回収容器８１は、残留現像剤搬送スクリュー２６１によって搬送された液体現像剤を回収するための容器である。分離抽出装置４０は、第１回収容器８１の液体現像剤をトナーとキャリア液とに分離するための装置であって、第１回収容器８１にポンプＰ９を介してパイプによって接続されている。本実施例では分離抽出装置４０によって分離されたキャリア液のみ再利用に供され、トナーは廃棄される。
【００４４】
第２回収容器８３は、現像ローラ９１から現像剤除去装置９６によって除去された液体現像剤、及び、供給ローラ９２から現像ローラ９１に供給されず現像装置９の底部に流下した余剰の液体現像剤を貯留するための容器であって、ポンプＰ５が取り付けられたパイプによって現像装置９に、及びポンプＰ１が取り付けられたパイプによって現像剤除去装置９６に接続されている。
【００４５】
調整容器８４は、液体現像剤のトナー濃度を規定範囲内に調整するための容器であって、第２回収容器８３にポンプＰ２が取り付けられたパイプによって接続されている。この調整容器８４には、循環パイプ８４０が接続されている。循環パイプ８４０は、その両端が調整容器８４の別の箇所に接続された環状のパイプであり、ポンプＰ４及びトナー濃度センサ８４１が取り付けられている。この構成により、液体現像剤は、調整容器８４から循環パイプ８４０内を流れて再び調整容器８４へと循環するようになっている。
【００４６】
トナー濃度センサ８４１は、循環パイプ８４０内を流れる液体現像剤のトナー濃度を検出するためのセンサである。カラープリンタ１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等を備える制御部１００を備え、制御部１００は、トナー濃度センサ８４１の検出結果に基づいて、ポンプＰ３、Ｐ６及びＰ８を制御することができる。
【００４７】
トナータンク８５は、現像装置９で用いられる液体現像剤よりもトナー濃度の高い液体現像剤が収納されており、ポンプＰ８が取り付けられたパイプによって調整容器８４に接続されている。キャリアタンク８６は、キャリア液が収納されており、ポンプＰ３が取り付けられたパイプによって調整容器８４に、そしてポンプＰ１０が取り付けられたパイプによって分離抽出装置４０に接続されている。リザーブタンク８７は、現像装置９に供給する液体現像剤を収納しており、ポンプＰ６が取り付けられたパイプによって調整容器８４に、そしてポンプＰ７が取り付けられたパイプによって現像装置９、具体的には現像剤供給部材９４に接続されている。なお、各ポンプは液体現像剤を一方向に送出する機能を有する。
【００４８】
次に、図３に基づいて液体現像剤の循環動作について説明する。画像形成動作の際に、感光体ドラム１０から中間転写ベルト２１に転写されずに感光体ドラム１０上に残留した液体現像剤はドラムクリーニングブレード２６２によって第１回収容器８１内に回収される。第１回収容器８１に回収された液体現像剤はポンプＰ９によって分離抽出装置４０に搬送され、トナーとキャリア液とに分離された後、キャリア液がポンプＰ１０によってキャリアタンク８６に搬送される。キャリア液から分離されたトナーは、本実施例では廃棄される。
【００４９】
また、供給ローラ９２から現像ローラ９１に供給されずに現像装置９の底部に流下した余剰の液体現像剤はポンプＰ５によって第２回収容器８３に回収される。また、現像装置９の現像ローラ９１から現像剤除去ブレード９６１によって除去された液体現像剤は、ポンプＰ１によって第２回収容器８３に回収される。第２回収容器８３に収納された液体現像剤は調整容器８４にポンプＰ２によって搬送され、調整容器８４内で、トナータンク８５からのトナー及びキャリアタンク８６からのキャリア液が必要に応じて供給されて、液体現像剤の濃度が調整される。濃度が規定範囲内に調整されたことが確認された液体現像剤はリザーブタンク８７にポンプＰ７によって搬送される。リザーブタンク８７内の液体現像剤は現像剤供給部材９４にポンプＰ７によって供給される。
【００５０】
制御部１００は、トナー濃度センサ８４１の検出結果から調整容器８４内の液体現像剤のトナー濃度を取得する。そして、このトナー濃度が所定の範囲になるように、トナータンク８５からのトナーの供給量及びキャリアタンク８６からのキャリア液の供給量を、各ポンプ等を制御することで調整する。
【００５１】
次に、本発明に係るトナー濃度測定装置について図に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。
【００５２】
図４は、本発明に係るトナー濃度測定装置の一例を示す概説図である。従来例の図１２と共通する部分には同一の符号を付している。図４のトナー濃度センサ８４１は、液体現像剤（不図示）が流通する測定槽１０３と、昇降自在の発光部１０１と、受光部１０２とを備えている。測定槽１０３は上面開口の箱状体であって、向かい合う側壁には、液体現像剤が流入および流出する流入口１３１および流出口１３２が形成されている。液体現像剤は、ポンプＰ４（図３参照）によって少なくともトナー濃度測定中は測定槽１０３内を流通している。
【００５３】
発光部１０１は、所定の光を放射する発光部材１０４と、発光部材１０４から放射された光が外方へ出射する出射口１１１とを備え、出射口１１１には第１透光性部材１１２が水密に取り付けられている。第１透光性部材１１２の外表面が光出射面１１２ａとなる。この第１透光性部材１１２の光出射面１１２ａは下方に突出した球面に形成されている（図８（ａ）参照）。なお、実際の光出射面では外表面の曲率半径は４００ｍｍ程度と大きいが、説明をわかりやすくするために、この図では曲率半径を小さくして描いてある。使用する発光部材１０４としては特に制限はなく従来公知のものを使用できるが、カラートナーの場合、色ごとに光吸収帯が存在するので赤外線域の波長光が好適に使用される。
【００５４】
受光部１０２は、光が入射する入射口１２１と、入射した光を受光する受光部材１０５とを備え、入射口１２１には第２透光性部材１２２が水密に取り付けられている。この第２透光性部材１２２の外表面が光入射面２２ａとなる。使用する受光部材１０５としては特に制限はなく従来公知のものが使用できる。
【００５５】
受光部１０２は、入射口１２１に取り付けられた第２透光性部材１２２の光入射面１２２ａが測定槽１０３の底面と面一となるように、測定槽１０３の底壁１０３ａに取り付けられている。一方、発光部１０１は、光出射面１１２ａが光入射面１２２ａと対向するように配置され、不図示の昇降機構によって光出射面１１２ａが光入射面１２２ａと接触する測定位置と、光出射面１１２が光入射面１２２ａと離隔した待機位置とに移動可能に取り付けられている。
【００５６】
このような構成のトナー濃度センサ８４１において、トナー濃度を測定しないときは、発光部１０１は、光出射面１１２ａと光入射面１２２ａが離隔した待機位置とされる（図４（ａ））。これによって、光出射面１１２ａと光入射面１２２ａとの間を液体現像剤（不図示）が円滑に流動し、従来のようなトナーの局所的な滞留は生じない。また、トナー濃度測定時に光出射面１１２ａと光入射面１２２ａの間にトナー粒子がたとえ挟み込まれたとしても、光出射面１１２ａと光入射面１２２ａが離間した時に、光出射面１１２ａと光入射面１２２ａの間を流れる液体現像剤によって、挟み込まれたトナー粒子は押し流される。
【００５７】
発光部１０１の離間時には以下の動作を行うことが好ましい。先ず、光出射面１１２ａの光入射面１２２ａに対する最近接部が、測定槽１０３内を流動する液体現像剤の液厚の約半分となる位置に来たとき、一旦発光部１０１を停止させる。そして規定時間この状態で発光部１０１を保持する。その後、発光部１０１を待機位置まで上昇させる。このようにすると、光出射面１１２ａと光入射面１２２ａとの間の液体現像剤の液厚が他の部分（発光部１０１が対面していない測定槽１０３）より薄くなる。そのため、光出射面１１２ａと光入射面１２２ａの間を流れる液体現像剤の流速が他の部分より速くなり、挟み込まれて光出射面１１２ａまたは光入射面１２２ａに付着したトナーを効率よく押し流すことができる。
【００５８】
次に、トナー濃度を測定する場合は、不図示の昇降機構を駆動させて待機位置から測定位置に発光部１０１を降下させ、発光部１０１の光出射面１１２ａを受光部１０２の光入射面１２２ａに接触させる（図４（ｂ））。発光部１０１の光出射面１１２ａは下方に突出した球面となっているので、光出射面１１２ａは光入射面１２２ａと点で接触する。これにより、光出射面１１２ａと光入射面１２２ａとの間隔を精密に制御をする必要がなく、接触点の周囲の液体現像剤を透過する光量を受光部材１０５で測定することによってトナー濃度を測定できるようになる。
【００５９】
また図４の測定装置では、発光部材１０４の光出射方向と受光部材１０５の光入射方向を略同一軸上として、受光部材１０５に入射する光量を多くして測定精度の向上を図っている。なお、図４の測定装置のように、光軸が光出射面１１２ａと光入射面１２２ａの接触点を通過するようにすると、液体現像剤を透過せず光出射面１１２ａから光入射面１２２ａへ直接入射する光が多くなり、トナー濃度変化に対する受光部材１０５の出力変化が小さくなるおそれがある。そこで、図５に示すように、光出射面１１２ａと光入射面１２２ａの接触点を中心とする所定領域に遮光部材１０６ａを取り付け（図５（ａ））、液体現像剤中を透過した光を受光部材１０５で感知するようにするのが好ましい。さらに遮光部材１０６ｂを、接触点を中心として同心円状に開口部が形成されるように取り付け（図５（ｂ））、発光部１０１以外からの光の入射をも防止するのが好ましい。
【００６０】
あるいは図６に示すように、発光部材１０４の光出射方向と受光部材１０５の光入射方向を略同一軸上とし、且つ光軸が光出射面１１２ａと光入射面１２２ａの接触点以外を通過するようにしてもよい。このような構成によれば、光強度の強い前記光軸の光は必ず液体現像剤中を通過するので、トナー濃度変化に対する受光部材１０５の出力変化が大きくなり、トナー濃度測定の精度が向上する。
【００６１】
ここで発光部材１０４と受光部材１０５との距離が待機位置と測定位置とで変化しないようにする、すなわち発光部材１０４を、光出射面１１２ａと共に昇降移動しないように固定し、且つ光出射面１１２ａの曲率半径を数十ｃｍ以上に大きくすると、光出射面１１２ａが昇降移動によって傾いたり左右に移動したりした場合であっても、光軸が通過する液体現像剤の厚さはほとんど変化せず、安定してトナー濃度測定が行えるようになる。図７にその概説図を示す。なお、発光部１０１の昇降機構としては、発光部１０１を円筒状に形成するとともに、発光部１０１に外接する円筒状の支持部材を設け、円筒状の支持部材の中を発光部１０１が摺動するように昇降する構成が好ましい。このようにすれば、光出射面１１２ａが昇降移動によって傾いたり左右に移動したりする量を極めて小さくすることができる。
【００６２】
図７の測定装置では、光出射面１１２ａの曲率半径ｒを４００ｍｍとし、接触点からの距離ｍ（＝５ｍｍ）だけ離れたところを光軸が通過するように設定する。このとき光軸が通過する液体現像剤の厚さｈは０．０３１２ｍｍである。次に、この基準状態から接触点が左方向にΔｍ（＝０．０６ｍｍ）ずれたとすると（Δｍは公差等を考慮した場合の最大ずれ量）、光軸が通過する液体現像剤層の厚さ（ｈ＋Δｈ）は０．０３２０ｍｍとなり、厚さの誤差Δｈはわずか０．０００８ｍｍ（０．８μｍ）となって測定に大きな影響を与えないことが理解される。
【００６３】
本発明における光出射面１１２ａおよび光入射面１２２ａの外形としては、両者が点または線で接触する形状であればよい。図８に代表的外形を例示する。なお、図８は理解しやすくするために誇張して描いた図である。図８（ａ）に示す光出射面１１２ａの形状は前記実施形態で用いた球面形状であり、図８（ｂ）に示す光出射面１１２ａの形状は円錐形状である。光出射面１１２ａがこれらの形状の場合、光出射面１１２ａと光入射面１２２ａは点で接触する。一方、図８（ｃ）に示す光出射面１１２ａの形状は断面円弧の柱状体（円柱の一部）であり、図８（ｄ）に示す光出射面１１２ａの形状はその断面が三角柱形状（三角柱の一部）である。光出射面１１２ａがこれらの形状の場合、光出射面１１２ａと光入射面１２２ａは線で接触する。以上、光出射面１１２ａの外形を例示したが、光入射面１２２ａの外形もこれらの形状であっても勿論構わない。測定精度の向上及び安定性の観点からは、光出射面１１２ａ及び光入射面１２２ａの一方の外形を上記のような点接触可能な形状又は線接触可能な形状とし、他方の外形を平面状とするのが好ましい。より好ましくは、光出射面１１２ａの外形を球面状とし、光入射面１２２ａの外形を平面状とするのがよい。
【００６４】
なお、上記実施形態においては、本発明のトナー濃度測定装置を、画像形成に使用されなかった液体現像剤を回収し、トナーとキャリア液に分離した後にキャリア液を再利用するための液体現像剤循環装置８内のトナー濃度測定用として用いているが、画像形成装置の他の部分における液体現像剤の濃度の検出にも適用可能である。例えば、図９に示す現像装置１０９のトナー濃度センサ１９９及びその周囲の構成に、上記形態を適用することができる。現像装置１０９は、現像ローラ９１へ現像剤を供給する機構が異なる以外、上述の現像装置９と略同様の構成である。よって、既に説明した部材と同様の機能を有する部材については、同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。
【００６５】
なお、現像装置１０９は、図１に示すカラープリンタ１に現像装置９に代えて適用することもできるし、他の画像形成装置、例えば図３に示した液体現像剤循環装置８を備えず、トナー及びキャリアがトナータンク８５及びキャリアタンク８６から現像装置１０９に直接供給される構造の画像形成装置に適用することもできる。ここでは特に、現像装置１０９を後者の画像形成装置、すなわちトナー及びキャリアが現像装置１０９に直接供給される画像形成装置に適用した場合について説明する。
【００６６】
現像装置１０９は、液体現像剤を貯留する現像容器１９４を備え、現像容器１９４内に、現像装置９と同様に現像ローラ９１及び現像剤除去ブレード９６１を備える。そして、現像装置１０９は、現像容器１９４内に、現像装置９の供給ローラ９２及び支持ローラ９３に代えて供給ローラ１９２及び汲み上げローラ１９３をそれぞれ備え、さらに、ドクターブレード１９５、撹拌スパイラル１９６及び１９７を備える。また、現像装置１０９には、液面センサ１９８及びトナー濃度センサ１９９が設けられる。
【００６７】
撹拌スパイラル１９６及び１９７は、現像容器１９４の現像剤Ｌに全体が浸るように設けられ、現像剤Ｌを撹拌する。撹拌スパイラル１９６と１９７の回転によってトナー粒子がキャリア液に均一に分散される。供給ローラ１９２及び汲み上げローラ１９３は、感光体ドラム１０の回転軸に平行な回転軸をそれぞれ備える円柱状のローラである。そして、供給ローラ１９２及び汲み上げローラ１９３は、この回転軸を中心として、図中に矢印で示す方向に回転可能である。汲み上げローラ１９３は現像容器１９４中の現像剤Ｌにその一部が浸るように配置される。汲み上げローラ１９３が回転することで、現像剤Ｌは汲み上げローラ１９３の表面に付着して汲み上げられる。
【００６８】
供給ローラ１９２は汲み上げローラ１９３に接するように配置され、汲み上げローラ１９３から現像剤の供給を受ける。つまり、供給ローラ１９２は汲み上げローラ１９３の回転方向（現像剤の移動方向）に対し現像剤Ｌの下流側に配される。ドクターブレード１９５は、供給ローラ１９２の回転方向に対し、汲み上げローラ１９３と接する位置の下流側であり、且つ後述する現像ローラ９１と供給ローラ１９２とが接する位置の上流側に配される。ドクターブレード１９５は、供給ローラ１９２と一定の距離を置いて配されることで、供給ローラ１９２表面の現像剤の層厚が所定量になるように規制する。
【００６９】
現像ローラ９１は供給ローラ１９２と接するように配置され、その表面に供給ローラ１９２から現像剤が付与される。感光体ドラム１０への現像動作を終えた現像ローラ９１の表面の現像剤は、上述したように現像剤除去ブレード９６１によって除去される。また、現像容器１９４には現像液液面センサ１９８が配置され、現像容器１９４内の現像剤Ｌの液面が所定位置にあるかどうかを検出する。現像剤Ｌの液面が所定位置より低いことが検出された場合には、トナータンク８５及びキャリアタンク８６（図３参照）から現像容器１９４に高濃度現像液及びキャリア液が所定割合で供給されることで、液面は所定位置になるように制御される。
【００７０】
トナー濃度センサ１９９は、現像容器１９４内の現像剤Ｌのトナー濃度を検知するセンサである。トナー濃度センサ１９９の検知するトナー濃度が所定値を下回ると、トナータンク８５から現像容器１９４に高濃度現像液が供給されることで、トナー濃度が所定の範囲に調整される。また、トナー濃度センサ１９９の検知するトナー濃度が所定値を上回ると、キャリアタンク８６から現像容器１９４にキャリア液が供給されることで、トナー濃度が所定の範囲に調整される。なお、トナー濃度調整中に現像容器１９４内の現像剤Ｌの液面が所定値を超えたことを現像液液面センサ１９８が検知すると、現像容器１９４の底部に設けられた図示しない排出ポンプが作動して、図示しない現像剤調整タンクに余剰の現像剤を排出する。
【００７１】
その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば上記実施形態では、トナー濃度測定装置が搭載される画像形成装置として、中間転写式のカラープリンタを例に挙げて説明したが、カラー及びモノクロ複写機やモノクロプリンタ、ファクシミリ等の、液体現像装置を備えた他の画像形成装置にも適用できるのはもちろんである。
【実施例】
【００７２】
（実施例）
図４に示したトナー濃度測定装置を用いて、黒色の液体現像剤（トナー平均粒子径：１．８μｍ、トナー濃度：２７％）のトナー濃度を測定した。なお、測定に用いた発光部材（ＬＥＤ）の発光中心波長は９４０ｎｍ、発光出力は２０ｍＷであり、受光部材にはシャープ製のフォトダイオード（PD410PI）を用いて測定を行った。図１０に、横軸を受光部材の出力値とし、縦軸を出力値の頻度として、受光部材の出力値の頻度分布を示す。この図から理解されるように、受光素子の出力値は４３０〜４７０ｍＶの範囲に集中しており、トナー濃度が安定して精度よく測定されていることがわかる。
【００７３】
（比較例）
一方、図１２及び図１３に示した従来のトナー濃度測定装置を用いて、実施例と同様に、黒色の液体現像剤（トナー濃度：２７％）のトナー濃度を測定した。なお、測定は実施例と同じ条件設定で行った。図１１に、横軸を受光部材の出力値とし、縦軸を出力値の頻度として、受光部材の出力値の頻度分布を示す。この図から理解されるように、受光素子の出力値は０ｍＶを含め、５０ｍＶ、２３０〜２７０Ｖの広い範囲に分散して分布しており、トナー濃度測定が不安定で精度もよくないことがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明に係るトナー濃度測定装置が搭載された画像形成装置の正面断面図である。
【図２】図１の画像形成装置の画像形成部周辺を示す部分拡大図である。
【図３】画像形成装置内の液体現像剤循環装置の腰部構成を示す図である。
【図４】本発明に係るトナー濃度測定装置の一例を示す垂直断面図である。
【図５】遮光部材の一例を示す平面図である。
【図６】本発明に係るトナー濃度測定装置の他の例を示す垂直断面図である。
【図７】本発明に係るトナー濃度測定装置の他の例を示す垂直断面図である。
【図８】光出射面の外形例を示す斜視図である。
【図９】本発明に係るトナー濃度測定装置を備えた現像装置の他の例を示す垂直断面図である。
【図１０】図４のトナー濃度測定装置を用いた場合の受光素子の出力値の頻度分布図である。
【図１１】図１２の測定装置を用いた場合の受光素子の出力値の頻度分布図である。
【図１２】従来のトナー濃度測定装置を示す垂直断面図である。
【図１３】図１２のトナー濃度測定装置の不具合例を示す垂直断面図である。
【符号の説明】
【００７５】
１                  カラープリンタ（画像形成装置）
８                  液体現像剤循環装置
９、１０９          現像装置
２０Ｃ〜２０Ｂ      画像形成部
１０１              発光部
１０２              受光部
１０３              測定槽
１０３ａ            底壁
１０４              発光部材
１０５              受光部材
１０６ａ            遮光部材（第１遮光部材）
１０６ｂ            遮光部材（第２遮光部材）
１０７ａ、１０７ｂ  スペーサ
１１２              第１透光性部材
１１２ａ            光出射面
１２２              第２透光性部材
１２２ａ            光入射面
８４１、１９９      トナー濃度センサ（トナー濃度測定装置）
【図１】
2008122919.tif 000003
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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