(57)【要約】【課題】液膜の厚みの予期せぬ変動が生じても光学センサを用いて正確な液濃度検出ができる液濃度検出装置、及びこのような液濃度検出装置を有する画像形成装置を提供する。【解決手段】膜厚検出センサ５０は、液担持ローラ４１上に形成された現像液薄層の膜厚を少なくとも光学センサ４５による液濃度検出のタイミングごとに検出する。更に、膜厚の検出結果が、予め設定している現像剤薄層の膜厚（以下、膜厚設定値という）と異なる場合、液濃度検出値補正手段によって検出値を補正する。液濃度検出値補正手段は、得られた光学センサのアナログ値を実際の膜厚のときの値と比較することで正しい濃度に補正する。【選択図】　図２
2004020705.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
濃度検出対象の液を担持する液担持部材と、
該液担持部材に担持された液に対する光透過率又は光反射率を検出する光学センサと、
該液担持部材に担持された液が該光学センサによる検出位置で所定の膜厚となるよう該液の液厚を規制する膜厚規制部材とを有し、
該所定の膜厚と該光学センサによる上記検出結果とから液濃度を検出する液濃度検出装置において、
上記光学センサによる上記光透過率又は光反射率の検出位置における上記液担持部材に担持された液の膜厚を検出する膜厚検出手段と
該膜厚検出手段の検出結果に基づいて上記液濃度の検出値を補正する液濃度検出値補正手段とを設けたことを特徴とする液濃度検出装置。
【請求項２】
請求項１の液濃度検出装置において、
上記膜厚規制部材による上記所定の膜厚形成を阻害する物質の除去を、上記膜厚検出手段の検出結果に基づいて所定のタイミングで行うことを特徴とする液濃度検出装置。
【請求項３】
請求項２の液濃度検出装置において、
上記所定のタイミングとして、上記膜厚検出手段の検出結果が予め定めた除去動作開始用規定値を下回ったタイミングを用いたことを特徴とする液濃度検出装置。
【請求項４】
請求項２又は３の液濃度検出装置において、
上記所定のタイミングとして、上記膜厚検出手段による検出結果のバラツキを示す値が所定値を上回ったタイミングを用いたことを特徴とする液濃度検出装置。
【請求項５】
請求項２，３，又は４の液濃度検出装置において、
上記所定の膜厚形成を阻害する物質の除去を行った後に上記液担持部材に担持されている液の膜厚である除去動作後膜厚又は除去動作後膜厚のバラツキを検知し、
該除去動作後膜厚、該除去動作後膜厚のバラツキを示す値のうち少なくとも一方が予め定めたそれぞれの警告用規定値から逸脱したとき、警告を出すことを特徴とする液濃度検出装置。
【請求項６】
請求項２，３，４，又は５の液濃度検出装置において、
上記所定の膜厚形成を阻害する物質の除去を行うタイミングの間隔が所定の間隔より短くなったとき、警告を出すことを特徴とする液濃度検出装置。
【請求項７】
液体現像剤の液濃度を検出する液濃度検出装置と、
該濃度検出装置の検出値に基づいて行う操作手段とを有し、
該液体現像剤を用いて画像形成を行う画像形成装置において、
上記液濃度検出装置として、請求項１，２，３，４，５，又は６の液濃度検出装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液濃度検出装置、及び液濃度検出装置を備えた複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に係るものである。詳しくは、光学センサを用いる液濃度検出装置及びこの液濃度検出装置を備えた画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、キャリアとしての液体溶媒中に固体成分としてのトナーが分散されてなる液体現像剤（以下、現像液という）を用いて潜像を現像し、転写材表面にトナー像を形成する画像形成装置が種々知られている。
【０００３】
この種の画像形成装置における現像液の濃度検出方法としては、例えば、現像液の液膜を形成し、この液膜についての現像液濃度を透過式あるいは反射式の光学センサで検出する方法が検討されている。例えば透過式光学センサを用いた検出方法では、発光部から出射された光が液膜を透過し、液膜を透過した光が受光部で受光され、受光光量に応じた検出値が出力される。したがって、現像液濃度が高くなるほど出力が低くなる特性がある。また、現像液の膜厚に追従してセンサ出力が変化する。よって、膜厚とセンサ出力とから現像液の濃度を検出することができる。
【０００４】
上記光学センサで検出する方法では、現像液の膜厚に追従してセンサ出力が変化することから、薄膜部及び厚膜部ではセンサ出力が飽和特性を示し、感度が低くなる場合がある。このため、一定の膜厚では、広範囲に渡って精度のよい液濃度を検出することが困難となる。そこで、本出願人は、特開平１２−２４９６５３号において、光学センサを用いて広範囲の液濃度を検出できるようにする方法を提案した。この提案は、一定の膜厚を形成せず、液濃度検出対象の液の互いに異なる複数の厚み分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というものである。
【０００５】
上記特開平１２−２４９６５３号公報で提案した検出方法を適用した液濃度検出装置は、例えば図６に示すような概略構造となっている。２つの同径の基準円盤部４２の間に基準円盤部４２よりも径が小さい偏心円盤部４３を挾持してなる液担持ローラ４１を有する。また、この液担持ローラ４１に当接し、液担持ローラ４１に担持された液を規制して薄膜化する膜厚規制部材としてのメータリングブレード４４、薄層化された液薄膜の光学的特性を検出する光学センサ４５を有する。更に、偏心円盤部４３に当接し、検出後の液膜を掻き取って偏心円盤部４３表面をクリーニングするクリーニング部材としてのクリーニングブレード４６も有するものである。
【０００６】
そして、液担持ローラ４１を現像液タンク２４中の現像液７に部分的に浸漬させて回転させ、偏心円盤部４３と２つの基準円盤部４２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現像液７を充填する。このようにして現像液７を凹部に応じた互いに異なる複数の膜厚に形成する。光学センサ４５の発光部から発せられた光は、凹部に形成された現像液薄層に照射される。現像液薄層に照射された光は、現像液薄層を透過し偏心円盤部４３の外周面で反射する。反射された光を光学センサ４５の受光部で受光し、反射光の強度に応じたアナログ値を出力する。この液濃度検出装置では、上記複数の厚み分についてのセンサ出力を用いるので、この複数の厚み分を、検出したい濃度範囲の全領域について、いずれかの厚み分で精度良く検出できるように設定しておくことが可能である。このように設定しておけば、センサ出力の中には、常に光学センサ４５の感度が高い領域のセンサ出力が含まれる。このように複数の厚み分についてのセンサ出力を用いることにより、単一の厚み分について検出を行う場合においてセンサが正確な出力を示さないときにも、広範囲での正確な液濃度の検出ができるようになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記液担持ローラ４１の凹部に形成する現像液薄層の厚みが予定していた厚みから予期せぬ変動をし、液濃度が正確に検出できなくなることがあった。
上記構成においては、上記メータリングブレード４４を液担持ローラ４１に当接させ、メータリングブレード４４で現像液７を擦り切ることによって、現像液７を凹部に充填している。この擦り切る現像液に例えば装置内に浮遊する異物やトナーの凝集体などが混入した場合、液担持ローラ４１の回転によりこれら異物がメータリングブレード４４と液担持ローラ４１との間の楔形の領域に移動して挾まってしまう。この挾まった異物やトナーの凝集体が擦り切り位置での現像液の通過を阻止し、現像液薄層の層厚に影響を及ぼす。また、経時的な使用によってメータリングブレード先端にトナー塊が固着して現像液を多く擦り切りすぎ、現像液薄層の層厚に影響を及ぼすこともある。
そして、光学センサ４５による濃度検出位置で現像液薄層の膜厚が予め予期した厚みと異なると、予期した厚みにセンサ出力値を対応させて得られる液濃度が実際と異なってしまい正確な測定ができなくなってしまう。
【０００８】
なお、光学センサを用いる液濃度検出方法として、既に述べたように一定膜厚についての液濃度を検出する方法もある。これは、上記偏心円盤部に代えて同心円状の円盤部を用い、上記２つの基準円盤部と同心円状の円盤部との段差部に形成される円周方向の凹部に検出対象の液を充填し、液を凹部に応じた一定膜厚に形成するものである。この方法では、上記偏心円盤部を用いる場合に比して光学センサによる正確な検出が可能となる液濃度範囲が狭まる。しかし、液の膜厚を光学センサが飽和特性を示さないような膜厚に設定すれば、光学センサの高感度領域で検出がなされることになり、精度の良い検出が可能となる。このような一定膜厚での検出方法を用いた液濃度検出装置においても、上記現像液薄層の膜厚の予期せぬ変動に起因した液濃度誤検出の問題は同様に発生するおそれがある。
【０００９】
以上のような液濃度誤検出の問題は、濃度検出の対象が現像液でなくても、液体溶媒中に他の成分が分散されている液体の濃度を検出するために上記構成の濃度検出装置を用いる場合には発生する恐れがある。
【００１０】
また、上記のような液濃度検出装置を現像液の濃度検出に用い、検出結果に基づいて現像液の濃度調整や画像形成動作の切り替え等の操作を行う画像形成装置の場合、液濃度を誤検出すると次のような問題が生じる。即ち、誤検出した液濃度を元に操作が行われるので、形成される画像の濃度が薄過ぎたり、濃過ぎたりして高品質な画像が得られなくなってしまうという問題である。
【００１１】
ここで、先に本出願人は特願２００１−０８２２３２号で、液担持ローラと膜厚規制部材との間に異物が挟まり液濃度検出手段で正確な液濃度が検出できなくなることを防止するために、次のような発明を提案している。それは、液濃度の検出が誤検出か否かを判断する判断手段を設け、誤検出していると判断したときに、液担持ローラを液濃度検出時の回転方向と逆方向に所定角度回転させるものである。これによって、液担持ローラと膜厚規制部材との間に挟まった異物を除去し、液担持ローラに再び均一な膜厚の液体現像剤層が形成できるようにして、液濃度検出手段で正確な液濃度の検出ができるようにしている。
しかしながら、特願２００１−０８２２３２号では、液体現像剤層を予期した厚みに形成できるようにし、その後再び液濃度を検出して正しい液濃度を得ようとするものである。従って、膜厚を予期した厚みにして正しい液濃度を検出できるようにしようとするものであって、膜厚が予期した厚みと異なっている場合に正しい液濃度が検出できるようにすることを目指したものではない。
【００１２】
尚、画像形成装置の経時的な使用によって発生する濃度検出結果の誤差を補正するものとして、特開２０００−１２７５００号が提案されている。
特開２０００−１２７５００号公報は、感光体上の現像濃度を測定するパッチセンサ窓がコピーを重ねるうちに浮遊トナーにより汚れて生じる誤検出を解決できるようにしたものである。この公報では、現像器又は現像剤が途中で交換された場合でも、適正なパッチセンサ窓汚れ補正値を算出し、パッチＡＴＲ制御時の出力値を適正に補正できるようにしてその誤検出を防止している。
しかしながら、特開２０００−１２７５００号公報の構成は、パッチセンサ窓の汚れによって生じるセンサ出力値の誤差を補正するものである。よって、上記の問題である、現像液薄層の膜厚の予期せぬ変動に起因した液濃度誤検出や、その誤検出からくる濃度調整不良等を防止できるものではない。
【００１３】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その第一の目的とするところは、液膜の厚みの予期せぬ変動が生じても光学センサを用いて正確な液濃度検出ができる液濃度検出装置を提供することである。
また、その第二の目的とするところは、現像液の液濃度を正しく検出できる液濃度検出装置を搭載した画像形成装置を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記第一の目的を達成するために、請求項１の液濃度検出装置は、濃度検出対象の液を担持する液担持部材と、該液担持部材に担持された液に対する光透過率又は光反射率を検出する光学センサと、該液担持部材に担持された液が該光学センサによる検出位置で所定の膜厚となるよう該液の液厚を規制する膜厚規制部材とを有し、該所定の膜厚と該光学センサによる上記検出結果とから液濃度を検出する液濃度検出装置において、上記光学センサによる上記光透過率又は光反射率の検出位置における上記液担持部材に担持された液の膜厚を検出する膜厚検出手段と該膜厚検出手段の検出結果に基づいて上記液濃度の検出値を補正する液濃度検出値補正手段とを設けたことを特徴とするものである。
また、請求項２の液濃度検出装置は、請求項１の液濃度検出装置において、上記膜厚規制部材による上記所定の膜厚形成を阻害する物質の除去を、上記膜厚検出手段の検出結果に基づいて所定のタイミングで行うことを特徴とするものである。
請求項３の液濃度検出装置は、請求項２の液濃度検出装置において、上記所定のタイミングとして、上記膜厚検出手段の検出結果が予め定めた除去動作開始用規定値を下回ったタイミングを用いたことを特徴とするものである。
請求項４の液濃度検出装置は、請求項２又は３の液濃度検出装置において、上記所定のタイミングとして、上記膜厚検出手段による検出結果のバラツキを示す値が所定値を上回ったタイミングを用いたことを特徴とするものである。
請求項５の液濃度検出装置は、請求項２，３，又は４の液濃度検出装置において、上記所定の膜厚形成を阻害する物質の除去を行った後に上記液担持部材に担持されている液の膜厚である除去動作後膜厚又は除去動作後膜厚のバラツキを検知し、該除去動作後膜厚、該除去動作後膜厚のバラツキを示す値のうち少なくとも一方が予め定めたそれぞれの警告用規定値から逸脱したとき、警告を出すことを特徴とするものである。
請求項６の液濃度検出装置は、請求項２，３，４，又は５の液濃度検出装置において、上記所定の膜厚形成を阻害する物質の除去を行うタイミングの間隔が所定の間隔より短くなったとき、警告を出すことを特徴とするものである。
また、第二の目的を達成するために、請求項７の画像形成装置は、液体現像剤の液濃度を検出する液濃度検出装置と、該濃度検出装置の検出値に基づいて行う操作手段とを有し、該液体現像剤を用いて画像形成を行う画像形成装置において、上記液濃度検出装置として、請求項１，２，３，４，５，又は６の液濃度検出装置を用いることを特徴とするものである。
請求項１乃至６の液濃度検出装置においては、光学センサによる光透過率又は光反射率の検出位置における液の実際の膜厚を膜厚検出手段によって検出する。通常、所定の膜厚の液体を透過したり液膜の担持部で反射したりする光の受光量は、液濃度が高い程、また膜厚が厚い程低下する。従って、膜厚が決まれば光学センサの検出結果から液濃度は一意的に求まるものである。ここで、光学センサによる検出位置の実際の膜厚が所定の膜厚とは異なっていると、センサの検出結果から求めた液濃度は実際の濃度とは異なったものとなってしまう。本発明においては、膜厚検出手段によって検出位置での実際の膜厚を検出する。そして、液濃度検出値補正手段によって、例えば膜厚検出手段による検出結果を所定の膜厚に置き換え、液濃度を検出する。これによって、液担持体と膜厚規制部材との間に異物等が挟まったり経時使用による劣化が発生したりして予期せぬ膜厚の変動が生じても、その膜厚に応じた正しい液濃度を検出することができるようになる。
また、請求項７の画像形成装置においては、液膜の厚みの予期せぬ変動が生じても光学センサを用いて正確な液濃度検出ができる液濃度検出装置を用いて現像液の濃度を検出する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
〔実施形態１〕
以下、本発明を液体現像剤を用いる画像形成装置である電子写真複写機（以下単に「複写機」という）に適用した一実施形態について説明する。
まず、本実施形態に係る複写機の概略について説明する。図１は、本実施形態に係る複写機の要部概略構成図である。
【００１６】
潜像担持体としての感光体ドラム１１の回りに、帯電ユニット１２、現像ユニット１３、中間転写体１４、感光体ドラムクリーニングユニット１５等が配設されている。また、上記中間転写体１４に対向し、最終転写材としての転写紙１６に現像像を転写するための転写手段として転写ローラ１７も配設されている。
【００１７】
そして、以上の構成において、感光体ドラム１１は、図示しないモータ等の駆動手段によって複写時には一定速度で矢印方向に回転駆動される。そして帯電ユニット１２により暗中にて一様に帯電された後に、図示しない光書込ユニットにより、画像情報に基づいて書込光ＬＢが照射結像されて静電潜像が感光体ドラム１１上に形成される。そして、上記静電潜像は、現像ユニット１３によって現像され、感光体ドラム１１上に画像が形成される。感光体ドラム１１上に形成された画像は、感光体ドラム１１と等速駆動されている中間転写体１４上に転写される。中間転写体１４上の画像は、図示しない給紙カセットから転写部に搬送された転写紙１６に、転写ローラ１７により転写される。
転写終了後、転写紙１６は図示しない定着ユニットにより定着され、排紙される。なお、中間転写体１４上に転写されなかった感光体ドラム１１上の現像液７は、感光体ドラムクリーニングユニット１５により感光体ドラム１１から除去される。また、中間転写体１４上の残存現像液は、図示しない中間転写ベルトクリーニングユニットにより除去される。その後、感光体ドラム１１の表面は図示しない除電ランプにより残留電位が除去されて次の複写に備えられる。
【００１８】
上記現像ユニット１３は、図１に示すように、現像部２１と、現像ローラ２２と、現像剤回収部２３と、現像剤収容部（以下、「現像剤調整部」という）１８と、トナーボトル１９と、キャリアボトル２０とから主に構成されている。
【００１９】
上記現像部２１には、現像液７が貯蔵された貯蔵タンク２４と、現像ローラ２２に現像液７を塗布する塗布ローラ２５とが配設されている。現像部２１には更に、塗布ローラ２５に現像液７を供給する一対のスクリュー２６ａ、２６ｂと、塗布ローラ２５表面の現像液７の量を規制する規制ブレード２７も配設されている。貯蔵タンク２４は１００〜１５０［ｃｃ］の現像液７を貯蔵することができる。一対のスクリュー２６ａ、２６ｂが駆動することで貯蔵タンク２４内の現像液７の液面が盛り上がり、この盛り上がり部が塗布ローラ２５に接触することで、現像液７が塗布ローラ２５に供給される。塗布ローラ２５に供給された現像液７は規制ブレード２７によって現像液量が規制され、現像ローラ２２に毎分約３０［ｃｃ］の現像液７が塗布される。
上記現像剤回収部２３は掻き取りローラ２８と、クリーニングブレード２９から主に構成されており、現像ローラ２２表面に残った現像液７をクリーニングする。
【００２０】
上記現像剤調整部１８は、現像液７が貯蔵された貯蔵手段である調整タンク３０と、調整タンク３０に貯蔵された現像液７の濃度を検出する液濃度検出装置４０を有している。更に、現像液７を攪拌する攪拌手段３２と、現像液７を搬送する正逆回転可能な搬送ポンプ３３と、調整タンク３０の上部に脱着可能に設けられた蓋３４とも有している。現像剤調整部１８の上部には、液濃度検出装置４０の検出値に基づいて行う操作手段として、トナーボトル１９と、キャリアボトル２０とを有している。液濃度検出装置４０の検出値に基づいて、調整タンク３０に供給するトナーやキャリアの量を調整できるようになっており、これによって現像剤濃度が調整できるものである。
【００２１】
そして、上記現像ユニット１３の構成要素のうち、現像部２１と、現像ローラ２２と、現像剤回収部２３とは一のカートリッジ内に設けられている（図中一点鎖線で囲まれた部分）。そして、メインテナンスあるいは交換する場合に、このカートリッジを複写機本体から取り外すことができるようになっている。
上記カートリッジを現像ユニット１３から分離させて複写機本体から取り外す場合には、あらかじめ現像剤調整部１８の液濃度検出装置４０を図示しない移動手段によって上方へ退避させておく。そして、搬送ポンプ３３を逆回転させて貯蔵タンク２４内の現像液７を調整タンク３０に戻し、貯蔵タンク２４を空にする。そして、搬送ポンプ３３と貯蔵タンク２４との間の配管部に設けられたドレインコック３５を閉じ、カップリング３６の接続を解除することで、取り外すことができる。このように、貯蔵タンク２４を空にしてからカートリッジを取り外すため、現像液７の漏れや廃棄を防止することができる。
【００２２】
次に、本発明の特徴部である液濃度検出装置について説明する。
図２は、本実施形態における液濃度検出装置の概略構成図であり、図３は、液濃度検出装置の分解斜視図である。なお、図３は、図２の構成図の左右を逆にしたものである。この液濃度検出装置は、現像液７を担持して回転する液担持部材としての液担持ローラ４１、膜厚規制部材としてのメータリングブレード４４、光学センサ４５、クリーニングブレード４６等を有している。メータリングブレード４４は、液担持ローラ４１に当接して液担持ローラ上に担持された現像液７の膜厚を規制して薄層化する。光学センサ４５は、液担持ローラ４１上に薄層化された液膜についての光学的特性を検出する。クリーニングブレード４６は、液担持ローラ４１に当接して液膜を掻き取ってクリーニングする。また、図３に示すように、メータリングブレード４４及びクリーニングブレード４６には加圧手段としての板バネ部材４８及び４９が設けられている。図４は、液担持ローラ４１を固定ブラケット４７に組み付けた状態で軸方向一端から見た平面図である。板バネ部材４８及び４９を含む上記各部材は、図３、４のように、固定ブラケット４７にそれぞれ支持されている。
上記板バネ部材４８は、メータリングブレード４４が各基準円盤部４２に所定圧力で当接するように２箇所で加圧する。一方、板バネ部材４９は、クリーニングブレード４６が偏心円盤部４３に対して所定の圧力で当接するように一箇所で加圧する。なお、板バネ部材４９は、クリーニングブレード４６の鉛直方向上面を流れる現像液７の流れを妨げないように、一部開口部が設けられている。
メータリングブレード４４は、バネ鋼からなる平板を揺動軸４４ａを中心に揺動自在としたもので、所定の接圧で基準円筒１０の外周面に接触するように、かつ接離自在に設けられている。また、クリーニングブレード４６は、メータリングブレード４４と同様、バネ鋼からなる平板を揺動軸４６ａを中心に揺動自在とし、所定の接圧で偏心円盤部４３外周面に接触するように、かつ接離自在に設けられている。
【００２３】
図５は、液担持ローラ４１の拡大斜視図である。それぞれ厚みのある同径の２つの基準円盤部４２で、基準円盤部４２よりも径が小さい偏心円盤部４３を挟持し、図２で示した点Ｏを中心として、これら３つの円盤部は一体回動かされるようになっている。なお、偏心円盤部４３の側面は、上記光学センサ４５の発光部からの光を反射させるため、鏡面処理された光沢面となっている。
【００２４】
上記光学センサ４５は、上記偏心円盤部４３に対して光を照射する発光部と、偏心円盤部４３からの反射光を受光する受光部とを有しており、この反射光の強度を測定することで現像液７のトナー濃度を検出するものである。
【００２５】
つぎに、液濃度検出装置によるトナー濃度の測定方法について説明する。図２において、液担持ローラ４１を図示のように、図略の駆動機構により反時計方向に連続的に回転させる。これにより、調整タンク３０の現像液７が、偏心円盤部４３と２つの基準円盤部４２との段差部に形成される円周方向の凹部に汲み上げられる。この汲み上げ液の一部がメータリングブレード４４で掻き取られ、現像液７の膜厚が凹部の深さに等しくなるのと並行して、基準円盤部４２外周面上の現像液７は排出溝４２ａを伝って排出される。これによって、液担持ローラ表面に現像液薄層が形成される。
【００２６】
光学センサ４５の発光部から発せられた光は、凹部に形成された現像液薄層に照射される。現像液薄層に照射された光は、現像液薄層を透過し偏心円盤部４３の外周側面で反射する。反射された光を光学センサ４５の受光部で受光し、反射光の強度に応じたアナログ値を出力する。液担持ローラ４１を回転させながら、上記複数の厚み分の現像液薄層について連続的に出力される光学センサ４５のアナログ値を積分し、予め求めておいた値と比較することで、液体現像剤濃度を検出する。このように液濃度のデータを逐次集計し管理していく方式で、現像剤濃度の傾向を判断する。得られた現像剤濃度は、現像剤の濃度値を一定に保つ際のデータに用いるもので、濃度値としてメモリに蓄える。メモリはリングバッファの形になっており、新しいデータが入るたびに古いデータを逐次捨てるようにしている。そして、現像剤濃度を検出した後に凹部に当接するクリーニングブレード４６によって現像剤濃度検出面である凹部をクリーニングする。
【００２７】
この液濃度検出装置では、上記複数の厚み分についてのセンサ出力を用いている。この複数の厚み分を、検出したい濃度範囲の全領域について、いずれかの厚み分で精度良く検出できるように設定しておけば、センサ出力の中には、常に光学センサ４５の感度が高い領域のセンサ出力が含まれる。よって、単一の厚み分について検出を行う場合においてセンサが正確な出力を示さないときにも、上記のようなセンサ出力を適宜処理することによって、広範囲での正確な液濃度の検出ができる。
なお、トナー濃度検出後の現像液７は、上記クリーニングブレード４６により掻き取られ、クリーニングされる。
【００２８】
ところで、上記構成液担持ローラ４１の凹部に形成する現像液薄層の厚みが予定していた厚みから予期せぬ変動をし、液濃度が正確に検出できなくなることがあった。上記構成においては、メータリングブレード４４を液担持ローラ４１に当接させ、メータリングブレード４４で現像液７を擦り切ることによって、現像液７を上記凹部に充填している。メータリングブレード４４と液担持ローラ４１との対向位置が現像液薄層の膜厚を規制する膜厚規制位置である。この擦り切る現像液７に例えば装置内に浮遊する異物やトナーの凝集体などが混入する場合がある。異物の原因の一つは、液体現像剤中に混入した紙粉あるいはホコリが考えられる。そして、このような異物やトナー塊が混入した場合、液担持ローラ４１の回転により、これら異物やトナー塊がメータリングブレード４４と液担持ローラ４１との間の楔型の領域に移動して挾まってしまう。この挾まった異物やトナー塊が擦り切り位置での現像液７の通過を阻止し、現像液薄層の層厚に影響を及ぼす。また、経時的な使用によってメータリングブレード先端にトナー塊が固着して現像液７を多く擦り切りすぎ、現像液薄層の層厚に影響を及ぼすこともある。そして、光学センサ４５による検出位置での現像液薄層の膜厚が予め設定しておいた厚み（以下、膜厚設定値という）と異なると、正確な測定ができなくなってしまう。それは、膜厚設定値にセンサ出力値を対応させて得られる液濃度が実際と異なるものとなってしまうからである。例えば、実際の膜厚が膜厚設定値より薄くなると、光学センサ４５で検出される反射光の強度は強く検出され、実際の液体現像剤濃度より低く検出してしまう。但し、発光する光の種類、用いるトナー及び磁性粒子の種類等によって液濃度とセンサ出力値の変化の傾向は逆の場合もある。
そこで、本実施形態においては、現像液薄層が予め予期した厚みと異なる場合、その厚みに応じて液濃度の検出値を補正するための液濃度検出値補正手段を設けている。本実施形態の特徴部について説明する。
【００２９】
図２は、本実施形態にかかる液濃度検出装置を示した図である。この液濃度検出装置には、液担持ローラ表面の現像液薄層の膜厚を検出する膜厚検出手段として膜厚検出センサ５０を設けている。この膜厚検出センサ５０は、光学センサ４５による光照射位置の液担持ローラ回転方向下流側に隣接した液担持ローラ表面に対向するよう配置している。膜厚検出センサ５０の構成としては、例えば、レーザーや超音波を検出位置に照射し、返って来た超音波等を利用して求めるものがある。但し、これに限るものではなく、現像液７の膜厚を検出できる装置ならばいずれの装置も利用可能である。
この膜厚検出センサ５０は、液担持ローラ４１上に形成された現像液薄層の膜厚を少なくとも光学センサ４５による液濃度検出のタイミングごとに検出する。更に、膜厚の検出結果が、予め設定している現像剤薄層の膜厚（以下、膜厚設定値という）と異なる場合、正しい液濃度となるよう検出値を補正するための液濃度検出値補正手段を設けている。この液濃度検出値補正手段は、得られた光学センサ４５のアナログ値が実際の膜厚ではどの程度の液濃度になるか、という予め膜厚ごとに求めておいた値と比較することで正しい濃度に補正する。例えば、実際の膜厚が膜厚設定値より薄い場合は、本実施形態の場合は検出された液濃度の値を高くする方向に補正する。但し、補正の仕方は出力する光に対する磁性粒子とトナーの反射率の違いによって液濃度に対するセンサ出力値も変わる。従って、本実施形態の補正の仕方に限るものではない。
【００３０】
また、本実施形態の液濃度検出装置では、図５に示すように基準円盤部４２の外周面に排出溝４２ａを、所定ピッチで複数形成している。これは、メータリングブレード４４と液担持ローラ４１との間の膜厚規制位置を形成している楔型の領域に滞留した現像液７や異物を上記偏心円盤部４３と当接する基準円盤部端面とは反対の端面側へ排出するための溝である。この排出溝４２ａは、膜厚規制位置における回転軸線方向の溝位置が、液担持ローラ４１の回転に伴って外側に移動するように、基準円盤部４２の表面移動方向に対して斜めに形成されている。このような排出溝４２ａは、はすば歯車やウォームを製作するのと同じ歯切りや成形方法で形成することができる。
なお、排出溝４２ａは、図示のように偏心円盤部４３側に溝が開口しないように形成することにより、上記凹部に充填された現像液７が排出溝４２ａに流出するのを防止でき、液膜形成に支障を来たすことがない。また、排出溝４２ａを、偏心円盤部４３側に延在させ、偏心円盤部側に溝が開口するように形成する場合でも、例えば次のようにすることが有効である。即ち、メータリングブレード４４を図３で示すクリーニングブレード４６のように、偏心円盤部４３に当接する部分をが基準円盤部４２に当接する部分よりも長くなるよう形成する。これによって、上記凹部に充填される液膜を、排出溝４２ａの底部よりも低い位置に形成することで対応可能である。
【００３１】
上記構成においては、液担持ローラ４１の回転に伴ってその基準円盤部４２に形成された排出溝４２ａの上記膜厚規制位置における回転軸線方向の位置が外側に移動する。この移動により、膜厚規制位置に滞留した現像液７が排出溝４２ａを伝って基準円盤部端面側に排出される。そして、液担持ローラ４１の回転によって膜厚規制位置に移動した異物を、現像液７とともに排出溝４２ａを伝って外部に排出させる、あるいは排出溝４２ａに挟まらせる。そして、排出された現像液７は、速やかに現像液タンク２４に戻される。
【００３２】
更に、本実施形態においては、膜厚検出センサ５０の検出結果が予定膜厚よりある程度薄くなったら、メータリングブレード４４と液担持ローラ４１との対向位置である膜厚規制位置をクリーニングするようにしている。これは、膜厚が予定膜厚より薄くなったとき、膜厚規制位置に異物等が挟まって現像液７の通過を余計に規制してしまい、膜厚が均一に形成できなくなっていると判断するものである。即ち、膜厚規制位置に挟まっている異物が所定の膜厚形成を阻害する物質であると判断し、その物質の除去を除去するのである。上記のように基準円盤部４２の外周面に形成した排出溝４２ａを介して常時異物を排出できるようにしていても、上記楔型の膜厚規制位置にせき止められる等して自動的に排出されないものもある。そのような異物も、本実施形態においては積極的に除去する構成を設けている。そのため、膜厚として例えば１００［μｍ］を除去動作開始用規定値として記憶しておく。そして、膜厚検出センサ５０の検出データを除去動作開始用規定値と比較する。比較した結果、検出データが１００［μｍ］を下回ったときに除去動作動作を行うようにしている。本実施形態は、偏心円盤部４３を用いて複数の膜厚に現像液薄層を形成する構成を用いている。これに変えて一定膜厚の現像液薄層を形成する構成の場合も、除去動作開始用規定値の一例としては例えば１００［μｍ］程度の膜厚が考えられる。但し、複数膜厚の場合も一定膜厚の場合も、その除去動作開始用規定値は上記に限るものではない。用いる現像剤の組成、現像剤濃度検出装置の構成等に応じて、適当な膜厚に設定するものである。また、除去動作開始用規定値としては、下限のみを設定しているが、これは、膜厚規制位置に異物等が挟まると、異物等によって現像液７の通過が規制され、膜厚が薄くなる傾向にあるためである。但し、現像剤濃度検出手段の構成上、異物が挟まることによって膜厚が厚くなる傾向にある場合は、その上限を除去動作開始用規定値とし、これを超えたときに除去動作を開始するようにすることもできる。また、上限及び下限の両方を開始用規定値とし、この範囲を外れたときに除去動作を開始するようにすることもできる。
【００３３】
除去動作動作は、液担持ローラ４１を一定周期逆回転させることで行う。液担持ローラ４１を逆回転させると、上記凹部とメータリングブレード４４との間に挟まっている異物がフリーな状態となって下方に落下したり液担持ローラ表面に転移したりする。液担持ローラ表面に転移した異物は、現像液面に浸漬するとき、現像液７に分散される。また、現像液７をろ過等によって異物を取り除くことができるようにしておけば、更に効果的である。また、液体現像剤濃度を検出した後に凹部に当接するクリーニングブレード４６によって現像剤濃度検出面である凹部をクリーニングするので、この凹部面の異物が除去され、予定膜厚を形成することが可能となる。
【００３４】
また、上記除去動作に加えて、メータリングブレード４４の先端を拭き取る動作を加えても良い。この際には、メータリングブレード４４を液担持ローラ４１から離間させ、手動等で拭き取ることができる。これによって、メータリングブレード４４先端に固着したトナー塊を確実に取り除くことができる。
【００３５】
更に、本実施形態においては、膜厚検出センサ５０の検出結果の変動率（バラツキを示す値）が所定値を上回ったら、上記膜厚規制位置を異物除去動作する。これは、膜厚のバラツキが所定値を上回ったとき、膜厚規制位置に異物等が挟まって現像液７の通過を余計に規制してしまい、膜厚が均一に形成できなくなっていると判断するものである。即ち、膜厚規制位置に挟まっている異物が所定の膜厚形成を阻害する物質であると判断し、その物質の除去を除去するのである。
このため、膜厚検出センサ５０の検出結果を連続してメモリに保存しておき、所定の周期ごとにメモリに貯められた現像剤薄層の膜厚データを呼び出す。呼び出されたデータから膜厚の変動率（バラツキを示す値）を計算する。このバラツキを示す値がある値以上になったタイミングで膜厚規制位置の異物除去動作を行う。異物除去方法は、上記のように液担持ローラ４１を一定周期逆回転させる。また。メータリングブレード４４の先端を拭き取る動作を加えても良い。
【００３６】
本実施の形態では、より高精度な現像剤濃度が測定できるようにするために、また、できるだけ高品質の画像を得るために、以下の警告を出すようにしている。但し、これらは複数を平行して実効しても良いし、いずれかを単独で実行しても良い。
（１）膜厚規制位置の異物除去動作を行った後の膜厚を膜厚検出センサ５０によって測定する。この結果、現像剤の膜厚が予め定めた膜厚の警告用規定値を逸脱即ち下回ったとき、警告を出す。
（２）膜厚規制位置の異物除去動作を行った後の膜厚を膜厚検出センサ５０によって測定し、連続してメモリに保存しておく。そして、所定の周期分メモリに膜厚データが蓄積されたら膜厚データを呼び出し、呼び出されたデータから膜厚の変動率（バラツキを示す値）を計算する。このバラツキを示す値が予め定めた警告用規定値から逸脱即ちバラツキを示す値の警告用規定値を上回ったとき、警告を出す。
（３）膜厚規制位置の異物除去動作を行うごとに、その日時をメモリに記録する。除去動作が行われたタイミングの間隔を計算する。この除去動作を行うタイミングの間隔が予め定めた所定の間隔より短くなったとき、警告を出す。
上記（１）乃至（３）の警告は、装置の表示パネルに表示したり、警告音を発したりするなど、種々の方法がある。
【００３７】
更に、上述した実施形態においては膜厚形成部材としてメータリングブレード４４を用いたが、これに限るものではない。例えば液担持ローラ４１に対向して設けられるローラを膜厚形成部材として用いることも可能である。
【００３８】
以上のように、本実施形態の液濃度検出装置においては、膜厚検出センサ５０によって現像液濃度検出位置の実際の現像液膜厚を検出し、その膜厚に応じて光学センサ４５の検出結果を補正している。これによって、液担持ローラ４１とメータリングブレード４４との間に異物等が挟まるなどして膜厚の変動が生じても、その膜厚に応じた正しい液濃度を得ることができるようになる。
また、本実施形態の液濃度検出装置においては、膜厚検出センサ５０の検出結果が予定膜厚より薄くなったら、メータリングブレード４４と液担持ローラ４１との対向位置である膜厚規制位置をの異物を除去する。具体的には、膜厚が１００［μｍ］のときを除去動作開始用規定値とし、膜厚検出センサ５０による検出結果が１００［μｍ］を下回ったとき、異物除去動作を行うようにしている。これは、膜厚規制位置に異物やトナー塊が溜まったことをある程度膜厚が薄くなることで検出し、異物除去動作を行うものである。膜厚規制位置に異物やトナー塊が溜まると現像剤の通過が阻止され膜厚が薄くなる部分が発生するため、膜厚を測定すれば異物除去動作の必要性を検出することができる。これによって、膜厚規制位置の異物の溜まり具合等を適宜チェックしなくても、異物除去動作が必要なタイミングを検出することができる。
更に、現像剤薄層の膜厚が１００［μｍ］を下回り、除去動作が必要となったときに適宜異物除去を行うようにしている。これによって、膜厚規制位置に異物やトナー塊が溜まったために膜厚が変化して現像剤濃度の検出結果に誤差が生じることを防止でき、現像剤濃度を常に正確に行うことができるようになる。尚、本実施形態においては、膜厚検出センサ５０はもともと液濃度検出値の補正のために設けているもので、除去動作のタイミングを計るために新たに設けたものではない。従って、除去動作開始のタイミング測定のために新たな膜厚検出センサを設けるのに比して低コスト化や、装置の大型化防止等に効果がある。
また、本実施形態の液濃度検出装置においては、膜厚検出センサ５０の検出結果のバラツキを示す値が所定値を上回ったら、メータリングブレード４４と液担持ローラ４１との対向位置である膜厚規制位置を異物除去している。これは、膜厚規制位置に異物やトナー塊が溜まったことをある程度膜厚にバラツキが出てくることで検出し、異物除去を行うものである。そして、除去動作を行った後は、膜厚のバラツキを防止でき、現像剤濃度を正しく検出できるようになる。尚、膜厚のバラツキを検知するために用いる膜厚検出センサ５０も、もともと液濃度検出値の補正のために設けているもので、異物除去動作のタイミングを計るために新た設けたものではない。従って、除去動作開始のタイミング測定のために新たな膜厚検出センサを設けるのに比して低コスト化や、装置の大型化防止等に効果がある。
【００３９】
尚、膜厚規制位置の異物除去を行った後の膜厚が、予め定めた膜厚の警告用規定値を下回ったとき、警告を出すようにしている。異物除去動作を行ったにも関わらず現像剤薄層の膜厚が膜厚設定値よりも過度に薄くなる場合、異物除去性能などどこかに異常が有ると考えられる。また、膜厚検出センサ５０の検出異常である恐れも有る。そして光センサによる検出結果と膜厚設定値とから得られる液濃度と実際の液濃度との間の誤差も大きくなってしまう。警告を発することで、ユーザーにそのことを知らせることができる。これによって、ユーザーが適宜メインテナンス等の操作を行えば、現像剤の膜厚を膜厚設定値に近い膜厚で形成できるようになる。
また、膜厚規制位置の異物除去動作を行った後の膜厚の変動率（バラツキを示す値）が予め定めたバラツキを示す値の警告用規定値を上回ったとき、警告を出すようにしている。これも、上記膜厚と同様、ユーザーにそのことを知らせることができる。これによって、ユーザーが適宜メインテナンス等の操作を行えば、現像剤の膜厚のバラツキを抑え安定した膜厚を形成できるようになる。
また、膜厚規制位置の異物除去動作を行うタイミングの間隔が予め定めた所定の間隔より短くなったとき、警告を出すようにしている。異物除去は、もともと膜厚が１００［μｍ］を下回ったり、膜厚のバラツキを示す値が所定値を上回ったりしたときに行うようにしている。よって、異物除去を行うときは膜厚、膜厚のバラツキを示す値の少なくとも一方に異常が有る場合である。この異物除去を行う間隔が短くなることは、異物除去動作を行っても膜厚やそのバラツキを示す値の補正効果が劣ってきていることになる。本実施形態においては、このことを警告音によってユーザーに知らせる。これによって、ユーザーが適宜メインテナンス等の操作を行えば、現像剤の膜厚のバラツキを抑え安定した膜厚を形成できるようになる。
また、本実施形態のプリンタにおいては、以上のような液濃度検出装置による現像剤濃度の検出値に基づいてトナーボトル１９やキャリアボトル２０からの供給量を調整できるようになっている。これによって、現像剤濃度が正しく検出されることで、トナーやキャリアも必要量だけ正しく供給することができるようになる。よって、現像剤濃度を所望の濃度に保つことができる。
【００４０】
【発明の効果】
請求項１乃至６の液濃度検出装置によれば、液担持体と膜厚規制部材との間に異物等が挟まったり経時使用による劣化が発生したりして予期せぬ液の膜厚の変動が生じても、その膜厚に応じた正しい液濃度を検出できる。よって、液膜の厚みの予期せぬ変動が生じても光学センサを用いて正確な液濃度検出ができるという優れた効果がある。
また、請求項７の画像形成装置によれば、現像液の液濃度を正しく検出できる液濃度検出装置を搭載することができるという優れた効果がある。また、正しく検出された現像液の濃度に基づいた濃度調整操作を行うことが可能となるので、画像の濃度が薄過ぎたり、濃過ぎたりすることがなく、高品質な画像を形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る画像形成装置の要部の説明図。
【図２】本実施形態における液濃度検出装置の概略構成図。
【図３】本実施形態における液濃度検出装置の分解斜視図。
【図４】液濃度検出装置の液担持ローラを固定ブラケットに組み付けた状態で軸方向一端から見た平面図。
【図５】液担持ローラの拡大斜視図。
【図６】従来提案されていた液濃度検出装置の概略構成図。
【符号の説明】
７　　　現像液
１１　　　感光体ドラム
１３　　　現像ユニット
１８　　　現像剤調整部
１９　　　トナーボトル
２０　　　キャリアボトル
２１　　　現像部
２２　　　現像ローラ
２３　　　現像剤回収部
４０　　　液濃度検出装置
４１　　　液担持ローラ
４４　　　メータリングブレード
４５　　　光学センサ
４６　　　クリーニングブレード
４７　　　固定ブラケット
４８、４９　　　板バネ部材
５０　　　膜厚検出センサ
【図１】
2004020705.tif 000003
【図２】
2004020705.tif 000004
【図３】
2004020705.tif 000005
【図４】
2004020705.tif 000006
【図５】
2004020705.tif 000007
【図６】
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