JP5358553B2 - 濃度検出装置およびそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体現像剤の濃度を検出する濃度検出装置およびそれを備えた画像形成装置に関する。

液体現像剤を用いてシート上に画像を形成する画像形成装置は、画像形成に用いられなかった液体現像剤を調整タンクに回収し、回収した液体現像剤を調整タンク内で適正な濃度に調整する。これにより、回収された液体現像剤が再利用可能となる。画像形成装置は、調整中の液体現像剤の濃度を検出する濃度検出装置を含む（例えば特許文献１）。

特許文献１の画像形成装置では、濃度検出装置が液体現像剤の濃度を検出している間、回収現像剤貯蔵槽への液体現像剤の搬送が停止されるように制御される。これにより、液体現像剤を回収現像剤貯蔵槽に搬送するポンプの動作に起因する流動ムラの影響を低減している。その結果、特に高濃度の液体現像剤の濃度を正確に検知することが図られている。

特開２００７−２１９０６８号公報

特許文献１の画像形成装置では、回収現像剤貯蔵槽内で液体現像剤を攪拌する攪拌部材の回転トルクに基づいて液体現像剤の濃度を検出している。液体現像剤の濃度が高いとき、液体現像剤の粘度が高いため、回転トルクの変化は大きく、したがって、濃度検出の精度が高い。しかしながら、液体現像剤の濃度が低いとき、液体現像剤の粘度が低いため、回転トルクの変化は小さい。そのため、濃度検出の精度が低くなる。濃度検出の精度が低いと、回収された液体現像剤の濃度を適正に調整することができない。その結果、回収した液体現像剤を再利用した場合、高画質な画像を形成することが難しい。

また、回転トルクの変化が大きい場合であっても、回転トルクが許容値以上になると、濃度検出を行うことができない。濃度検出ができないと、回収された液体現像剤の濃度を適正に調整することができない。その結果、回収した液体現像剤を再利用した場合、高画質な画像を形成することが難しい。

そこで、本発明は、広い粘度レンジで液体現像剤の濃度を検出することが可能な濃度検出装置およびそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を解決するために、本発明に係る濃度検出装置は、粘度が変化する液体現像剤の濃度を検出する濃度検出装置であって、前記液体現像剤を、第１の液位置および前記第１の液位置よりも上方に位置する第２の液位置のいずれか一方の液位置で貯留する貯留容器と、前記液体現像剤を前記貯留容器に供給する供給手段と、前記液体現像剤を前記貯留容器から排出する排出手段と、前記貯留容器の底部から前記第１の液位置にわたる第１の液範囲内に配置された回転可能な第１回転部材と、前記第１の液位置から前記第２の液位置にわたる第２の液範囲内に配置された回転可能な第２回転部材と、前記回転部材を一定の駆動力で回転させる駆動源と、前記回転部材の回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記供給手段および前記排出手段を制御すると共に、前記回転速度を前記液体現像剤の前記濃度に換算する第１換算および第２換算を選択的に行う濃度検出部と、を備え、前記濃度検出部は、前記液体現像剤が前記第１の液位置にある場合において前記回転速度が第１所定回転速度以下のとき、前記第１換算を行い、前記回転速度が前記第１所定回転速度よりも大きいとき、前記液体現像剤が前記第２の液位置に調整されるように前記供給手段を制御した後、前記第２換算を行い、一方、前記液体現像剤が前記第２の液位置にある場合において前記回転速度が第２所定回転速度以上のとき、前記第２換算を行い、前記回転速度が前記第２所定回転速度よりも小さいとき、前記液体現像剤が前記第１の液位置に調整されるように前記排出手段を制御した後、前記第１換算を行い、前記第１換算は、前記液体現像剤が前記第１の液位置にあるときに前記粘度の変化に応じて前記回転速度が変化する度合いが大きい第１領域において前記回転速度と前記液体現像剤の前記濃度との関係を予め求めて作成した第１テーブルを参照することで、前記回転速度から前記濃度への換算を行うものであり、前記第１所定回転速度は、前記第１領域と、前記粘度の変化に応じて前記回転速度が変化する度合いが小さい第２領域との間の境界点に対応する回転速度であり、前記第２換算は、前記液体現像剤が前記第２の液位置にあるときに前記粘度の変化に応じて前記回転速度が変化する度合いが大きい第３領域において前記回転速度と前記濃度との関係を予め求めて作成した第２テーブルを参照することで、前記回転速度から前記濃度への換算を行うものであり、前記第２所定回転速度は、前記第３領域と、前記粘度の変化の度合いの割には前記回転速度の変化度合いが大きい第４領域との間の境界点に対応する回転速度である。

本発明に係る濃度検出装置は、液体現像剤の粘度が濃度に応じて変化する特性を利用すると共に、液体現像剤が第１の液位置にあるときに液体現像剤の粘度の変化に応じて回転部材の回転速度が変化する特性と、液体現像剤が第２の液位置にあるときに液体現像剤の粘度の変化に応じて回転部材の回転速度が変化する特性とを利用し、回転速度に基づいて液体現像剤の濃度を検出する。

具体的には、本発明に係る濃度検出装置は、液体現像剤が第１の液位置にあるときに粘度の変化に応じて回転速度が変化する度合いが大きい第１領域と、液体現像剤が第２の液位置にあるときに粘度の変化に応じて回転速度の変化が大きい第３領域とを、濃度検出のために用いる。第１領域における回転速度と濃度との関係は、第１テーブルとして予め作成され、第３領域における回転速度と濃度との関係は、第２テーブルとして予め作成されている。また、濃度検出装置は、液体現像剤が第１の液位置にあるときに粘度の変化に応じて回転速度が変化する度合いが小さい第２領域と、液体現像剤が第２の液位置にあるときに粘度の変化に応じた回転速度の変化が起きない第４領域とを用いない。

濃度検出部は、液体現像剤が第１の液位置にある場合において回転速度が第１所定回転速度以下のとき、第１テーブルを参照して、回転速度を濃度に換算する第１換算を行い、回転速度が第１所定回転速度よりも大きいとき、第２テーブルを参照して、回転速度を濃度に換算する第２換算を行う。一方、濃度検出部は、液体現像剤が第２の液位置にある場合において回転速度が第２所定回転速度以上のとき、第２テーブルを参照して第２換算を行い、回転速度が第２所定回転速度よりも小さいとき、第１テーブルを参照して第１換算を行う。第１換算および第２換算により、液体現像剤の濃度が検出される。

このように、濃度検出装置は、粘度の変化に応じて回転速度の変化が大きい第１領域および第３領域を用いるので、広い回転速度のレンジで（つまり、広い粘度のレンジで）液体現像剤の濃度を検出することができる。また、第１領域および第３領域が用いられているので、濃度の分解能が高くなり、検出精度が向上する。

本発明に係る画像形成装置は、液体現像剤を用いてシート上に画像を形成する画像形成部と、上記構成の濃度検出装置と、前記濃度検出装置による検出に基づいて前記液体現像剤の濃度を調整する調整部とを含む。

本発明に係る画像形成装置は、広いレンジで液体現像剤の濃度を検出することができると共に、高い検出精度を備えた濃度検出装置を有しているので、液体現像剤の濃度が適正に調整される。これにより、高画質の画像が得られる。

本発明の好ましい実施形態では、前記液体現像剤は、キャリア液と、前記キャリア液中に分散された顔料と、前記キャリア液中に溶解された溶解樹脂とを含み、前記溶解樹脂は、前記シート上で前記顔料を定着させるために用いられており、前記濃度検出装置は、前記溶解樹脂の濃度を検出するものであり、前記第１テーブルは、前記第１領域における前記回転速度と前記溶解樹脂の前記濃度との関係を予め求めて作成されたものであり、前記第２テーブルは、前記第３領域における前記回転速度と前記溶解樹脂の前記濃度との関係を予め求めて作成されたものであり、前記調整部は、前記濃度検出装置による検出に基づいて前記溶解樹脂の前記濃度を調整する。

この構成によれば、濃度検出装置により、顔料をシート上に定着させるための溶解樹脂の濃度を広いレンジでかつ精度良く検出することができるので、溶解樹脂の濃度が適正に調整される。これにより、顔料の定着状態が良い高画質の画像が得られる。

本発明に係る濃度検出装置によれば、広い回転速度のレンジで液体現像剤の濃度を検出することができると共に、濃度の分解能が高くなり、検出精度が向上する。

本発明の実施形態に係る濃度検出装置の構成を模式的に示す図である。 第１回転部材および第２回転部材の回転速度と液体現像剤の粘度との関係を示す第１曲線および第２曲線を示す図である。 濃度検出装置の濃度検出部による濃度検出動作を示すフローチャートである。 濃度検出装置の濃度検出部による濃度検出動作を示す他のフローチャートである。 本発明の実施形態に係るカラープリンタの全体概略断面図である。 液体現像剤循環装置の部分を除いた、カラープリンタの概略断面図である。 カラープリンタに用いられている現像装置およびその周辺部分の概略断面図である。 液体現像剤循環装置の構成図である。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態につき詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る濃度検出装置の構成を模式的に示す図である。濃度検出装置は、液体現像剤を用いてシート上に画像を形成する湿式の画像形成装置に適用され、液体現像剤の濃度を検出するための装置である。特に、本実施形態で用いられる液体現像剤は、電気絶縁性のキャリア液と、キャリア液中に分散された着色粒子と、キャリア液中に溶解された樹脂（以下、溶解樹脂という）とを含み、濃度検出装置は、溶解樹脂の濃度を検出するための装置である。溶解樹脂は、着色粒子をシート上に定着させるための重要な要素である。液体現像剤については後で詳述する。

濃度検出装置は、具体的には、後述するように現像装置１４から回収された液体現像剤の濃度を調整する現像剤調整部に適用される。濃度検出装置は、貯留容器５０と、回転機構Ｒと、回転速度検出部Ｓと、濃度検出部６０とを含む。

貯留容器５０は、液体現像剤ＬＤを貯留するものであって、液体現像剤ＬＤを、第１の液位置ＬＶ１および第１の液位置ＬＶ１よりも上方に位置する第２の液位置ＬＶ２のいずれか一方の液位置で貯留する。第１の液位置ＬＶ１によって第１の液範囲ＬＲ１が規定され、第２の液位置ＬＶ２によって第２の液範囲ＬＲ２が規定されている。第１の液範囲ＬＲ１は、貯留容器５０の底部から第１の液位置ＬＶ１にわたる範囲であり、第２の液範囲ＬＲ２は、第１の液位置ＬＶ１から第２の液位置ＬＶ２にわたる範囲である。

貯留容器５０には、供給管５１、第１排出管５２および第２排出管５３が接続されている。供給管５１には、供給ポンプ５４が配設されている。供給ポンプ５４が駆動されると、液体現像剤ＬＤが供給管５１を通って貯留容器５０内に供給される。供給管５１は、図１では第２の液位置ＬＶ２よりも上方に位置しているが、その位置は特に限定されず、第１の液位置ＬＶ１よりも下方に位置させてもよい。供給管５１および供給ポンプ５４は供給手段を構成する。

第１排出管５２は、第１の液位置ＬＶ１に対応した位置に第１排出口５２ａを有している。第１排出管５２には、第１排出弁５５が配設されている。第２排出管５３は、第２の液位置ＬＶ２に対応した位置に第２排出口５３ａを有している。第２排出管５３には、第２排出弁５６が配設されている。液体現像剤ＬＤが貯留容器５０に供給されているとき、第１排出弁５５が開状態とされると、液体現像剤ＬＤは第１の液位置ＬＶ１に調整される。また、液体現像剤ＬＤが貯留容器５０に供給されているとき、第１排出弁５５が閉状態とされると共に、第２排出弁５６が開状態とされると、液体現像剤ＬＤは第２の液位置ＬＶ２に調整される。第１排出管５２における第１排出弁５５よりも下流側部分と、第２排出管５３における第２排出弁５６よりも下流側部分とは合流する。その合流部分よりも下流側に排出ポンプを配設してもよい。第１排出管５２および第１排出弁５５と、第２排出管５３および第２排出弁５６とは排出手段を構成する。

回転機構Ｒは、貯留容器５０内に配設されている。回転機構Ｒは、第１回転部材５７と、第２回転部材５８と、第１回転部材５７および第２回転部材５８が固定された回転軸５９と、駆動源Ｍとを含む。第１回転部材５７は、第１の液位置ＬＶ１よりも下方にかつ第１の液範囲ＬＲ１内に配置されており、第２回転部材５８は、第２の液位置ＬＶ２よりも下方にかつ第２の液範囲ＬＲ２内に配置されている。第１回転部材５７および第２回転部材５８は、図１では扁平な円柱の形状を有するが、それらの形状は特に限定されず、回転軸５９を中心として対称なプロペラの形状を有していてもよいし、平板の形状を有していてもよい。また、第１回転部材５７および第２回転部材５８は同軸状態で回転軸５９に固定されている。回転軸５９には、駆動源Ｍが接続されている。駆動源Ｍは、例えばモータであり、一定の駆動力で回転軸５９を回転させる。回転軸５９の回転により、第１回転部材５７は第１の液範囲ＬＲ１において液体現像剤ＬＤ中で回転し、第２回転部材５８は第２の液範囲ＬＲ２において液体現像剤ＬＤ中で回転する。

第１回転部材５７および第２回転部材５８は、回転に伴い、液体現像剤ＬＤの粘度に応じて液体現像剤ＬＤから抵抗を受ける。特に、溶解樹脂の濃度は液体現像剤ＬＤの粘度に大きく影響するため、溶解樹脂の濃度が高いとき、液体現像剤ＬＤの粘度が高くなり、第１回転部材５７および第２回転部材５８が液体現像剤ＬＤから受ける抵抗は大きくなる。これにより、第１回転部材５７および第２回転部材５８の回転速度は低下する。一方、溶解樹脂の濃度が低いとき、液体現像剤ＬＤの粘度が低くなり、前記抵抗は小さくなる。これにより、第１回転部材５７および第２回転部材５８の回転速度が大きくなる。つまり、前記抵抗が大きくなるにつれ、第１回転部材５７および第２回転部材５８の回転速度は小さくなり、前記抵抗が小さくなるにつれ、第１回転部材５７および第２回転部材５８の回転速度は大きくなる。

また、液体現像剤ＬＤが第１の液位置ＬＶ１に調整されているときと、液体現像剤ＬＤが第２の液位置ＬＶ２に調整されているときとでは、液体現像剤ＬＤが同一の粘度であっても、第１回転部材５７および第２回転部材５８の回転速度は異なる。液体現像剤ＬＤが同一の粘度の場合、第１回転部材５７および第２回転部材５８の回転速度は、液体現像剤ＬＤが第２の液位置ＬＶ２に調整されているときのほうが第２回転部材５８にも抵抗が作用するため、小さくなる。

回転速度検出部Ｓ（回転速度検出手段）は、第１回転部材５７および第２回転部材５８の回転速度を検出する。回転速度検出部Ｓは、例えば、発光素子と、受光素子と、第１回転部材５７または第２回転部材５８もしくは回転軸５９に取り付けられた遮光板とを有し、遮光板が発光素子の光を遮光する回数を分単位で計測することで、第１回転部材５７および第２回転部材５８の回転速度を求める。回転速度検出部Ｓの構成は特に限定されない。なお、第１回転部材５７および第２回転部材５８は同一の回転速度を有するので、以下の説明では、第１回転部材５７および第２回転部材５８を、便宜的に単に回転部材という。

濃度検出部６０は、回転部材（第１回転部材５７および第２回転部材５８）の回転速度に基づいて溶解樹脂の濃度を検出する。濃度検出のために、濃度検出部６０は、液体現像剤ＬＤの粘度が特に溶解樹脂の濃度に応じて変化する特性を利用すると共に、液体現像剤ＬＤが第１の液位置ＬＶ１に調整されているときに液体現像剤ＬＤの粘度の変化に応じて回転部材５７，５８の回転速度が変化する特性と、液体現像剤ＬＤが第２の液位置ＬＶ２に調整されているときに液体現像剤ＬＤの粘度の変化に応じて回転部材５７，５８の回転速度が変化する特性とを利用する。

上記特性を利用して溶解樹脂の濃度の検出を行うために、濃度検出部６０は、第１記憶部６１と、第２記憶部６２と、回転速度判定部６３と、換算部６４とを含む。

第１記憶部６１は、液体現像剤ＬＤが第１の液位置ＬＶ１に調整されている場合における回転部材５７，５８の回転速度と溶解樹脂の濃度との間の関係を示す第１テーブルを記憶する。第１テーブルは、液体現像剤ＬＤが第１の液位置ＬＶ１に調整されている場合において回転部材５７，５８の回転速度が液体現像剤ＬＤの粘度の変化に応じてどのように変化するのかを求める実験を行うことで、予め作成されたものである。図２は、実験により得られた、回転部材５７，５８の回転速度と液体現像剤ＬＤの粘度との関係を示す第１曲線Ｃ１を示す。

第１曲線Ｃ１の傾きから、液体現像剤ＬＤの粘度の変化に応じて回転部材５７，５８の回転速度が変化する度合いが大きい領域（以下、第１領域Ｒ１という）と、前記度合いが小さい領域（以下、第２領域Ｒ２という）とが第１曲線Ｃ１において存在していることが分かる。回転速度の変化の度合いが大きいと、回転速度に基づいて検出される溶解樹脂の濃度の分解能が高くなる一方、回転速度の変化の度合いが小さいと、濃度の分解能が低下する。そのため、本実施形態では、第１領域Ｒ１のみにおける回転部材５７，５８の回転速度と溶解樹脂の濃度との間の関係を予め求めて、その関係を示す第１テーブルを作成している。また、本実施形態では、第２領域Ｒ２を濃度の検出のために用いない。このように、本実施形態では、濃度の分解能が高い第１領域Ｒ１を利用する一方、濃度の分解能が低い第２領域Ｒ２を利用しない。

第２記憶部６２は、液体現像剤ＬＤが第２の液位置ＬＶ２に調整されている場合における回転部材５７，５８の回転速度と溶解樹脂の濃度との間の関係を示す第２テーブルを記憶する。第２テーブルは、液体現像剤ＬＤが第２の液位置ＬＶ２に調整されている場合において回転部材５７，５８の回転速度が液体現像剤ＬＤの粘度の変化に応じてどのように変化するのかを求める実験を行うことで、予め作成されたものである。図２は、第１曲線Ｃ１に加え、実験により得られた、回転部材５７，５８の回転速度と液体現像剤ＬＤの粘度との関係を示す第２曲線Ｃ２を示す。

第２曲線Ｃ２の傾きから、液体現像剤ＬＤの粘度の変化に応じて回転部材５７，５８の回転速度が変化する度合いが大きい領域（以下、第３領域Ｒ３という）と、粘度の変化の度合いが小さいにも関わらず、回転速度の変化の度合いが大きい領域（以下、第４領域Ｒ４という）とが第２曲線Ｃ２において存在していることが分かる。第４領域Ｒ４では、粘度が所定値を超えると、粘度の変化の度合いの割には回転速度が急激に低下する。これは、液体現像剤ＬＤが第２の液位置ＬＶ２に調整されているとき、第１回転部材５７および第２回転部材５８の両方に対して液体現像剤ＬＤによる抵抗が作用し、回転部材の回転速度が急激に低下するためである。

したがって、本実施形態では、第３領域Ｒ３のみにおける回転部材５７，５８の回転速度と溶解樹脂の濃度との間の関係を予め求めて、その関係を示す第２テーブルを作成している。また、本実施形態では、第４領域Ｒ４を濃度の検出のために用いない。このように、本実施形態では、濃度の分解能が高い第３領域Ｒ３を利用する一方、正確な濃度の分解能が得られない第４領域Ｒ４を利用しない。

回転速度判定部６３は、回転速度検出部Ｓによる検出に基づいて回転部材５７，５８の回転速度が所定値を超えているか否かを判定する。具体的には、回転速度判定部６３は、液体現像剤ＬＤが第１の液位置ＬＶ１に調整されているとき、回転速度が第１所定回転速度Ｖ１以下であるか否かを判定する。第１所定回転速度Ｖ１は、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２との間の境界点に対応する回転速度である。

また、回転速度判定部６３は、液体現像剤ＬＤは第２の液位置ＬＶ２に調整されているとき、回転速度が第２所定回転速度Ｖ２以上であるか否かを判定する。第２所定回転速度Ｖ２は、第３領域Ｒ３と第４領域Ｒ４との間の境界点に対応する回転速度である。

換算部６４は、回転速度判定部６３の判定に応じて、供給管５１の供給ポンプ５４、第１排出管５２の第１排出弁５５、第２排出管５３の第２排出弁５６および駆動源Ｍを制御すると共に、第１テーブルおよび第２テーブルを選択的に参照して、回転部材５７，５８の回転速度を溶解樹脂の濃度に換算する。

換算部６４は、液体現像剤ＬＤが第１の液位置ＬＶ１にある場合において回転部材５７，５８の回転速度が第１所定回転速度Ｖ１以下のとき、第１テーブルを参照して、回転部材５７，５８の回転速度を溶解樹脂の濃度に換算する第１換算を行い、回転部材５７，５８の回転速度が第１所定回転速度Ｖ１よりも大きいとき、液体現像剤ＬＤを第２の液位置ＬＶ２に調整した後、第２テーブルを参照して、回転部材５７，５８の回転速度を溶解樹脂の濃度に換算する第２換算を行う。

一方、換算部６４は、液体現像剤ＬＤが第２の液位置ＬＶ２にある場合において回転速度が第２所定回転速度Ｖ２以上のとき、第２換算を行い、回転速度が第２所定回転速度Ｖ２よりも小さいとき、液体現像剤ＬＤを第１の液位置ＬＶ１に調整した後、第１換算を行う。

換算部６４による具体的な濃度換算動作について、図３のフローチャートを参照して説明する。

溶解樹脂の濃度を検出するにあたり、換算部６４は、まず、供給ポンプ５４を制御して液体現像剤ＬＤを貯留容器５０に供給させると共に、第１排出弁５５を制御して第１排出弁５５を開状態とすることにより、液体現像剤ＬＤの液位置を第１の液位置ＬＶ１に調整する（ステップＳ１）。次に、換算部６４は駆動源Ｍを制御して回転部材５７，５８を回転させる（ステップＳ２）。回転部材５７，５８の回転速度は回転速度検出部Ｓによって得られる。そして、換算部６４は、回転速度判定部６３によって回転速度が第１所定回転速度Ｖ１以下であると判定されたとき（ステップＳ３においてＹＥＳ）、第１テーブルを参照して第１換算を行う（ステップＳ４）。これにより、溶解樹脂の濃度が得られる。

一方、回転速度判定部６３によって回転速度が第１所定回転速度Ｖ１よりも大きいと判定されたとき（ステップＳ３においてＮＯ）、換算部６４は、供給ポンプ５４を制御して液体現像剤ＬＤを貯留容器５０にさらに供給させると共に、第１排出弁５５を制御して第１排出弁５５を閉状態とし、第２排出弁５６を制御して第２排出弁５６を開状態とすることにより、液体現像剤ＬＤを第２の液位置ＬＶ２に調整する（ステップＳ５）。そのため、第２回転部材５８にも液体現像剤ＬＤによる抵抗が作用するので、回転速度が低下する。これにより、液体現像剤ＬＤの粘度の変化に応じて回転速度の変化の度合いが大きくなる。次に、換算部６４は、第２テーブルを参照して第２換算を行う（ステップＳ６）。これにより、溶解樹脂の濃度が得られる。

図３では、液体現像剤ＬＤを最初に第１の液位置ＬＶ１に調整した後、濃度検出を行う場合につき説明したが、図４に示すように、液体現像剤ＬＤを最初に第２の液位置ＬＶ２に調整した後に濃度検出を行ってもよい。その場合、換算部６４は、まず、供給ポンプ５４を制御して液体現像剤ＬＤを貯留容器５０に供給させると共に、第１排出弁５５を制御して第１排出弁５５を閉状態とし、第２排出弁５６を制御して第２排出弁５６を開状態することにより、液体現像剤ＬＤの液位置を第２の液位置ＬＶ２に調整する（ステップＳ１０）。次に、換算部６４は駆動源Ｍを制御して回転部材５７，５８を回転させる（ステップＳ１１）。回転部材５７，５８の回転速度は回転速度検出部Ｓによって得られる。そして、換算部６４は、回転速度判定部６３によって回転速度が第２所定回転速度Ｖ２以上であると判定されたとき（ステップＳ１２においてＹＥＳ）、第２テーブルを参照して第２換算を行う（ステップＳ１３）。これにより、溶解樹脂の濃度が得られる。

一方、回転速度判定部６３によって回転速度が第２所定回転速度Ｖ２よりも小さいと判定されたとき（ステップＳ１２においてＮＯ）、換算部６４は、第１排出弁５５を制御して第１排出弁５５を開状態とすることにより、液体現像剤ＬＤを第１の液位置ＬＶ１に調整する（ステップＳ１４）。そのため、第１回転部材５７のみに液体現像剤ＬＤによる抵抗が作用するので、回転速度が大きくなる。これにより、液体現像剤ＬＤの粘度の変化に応じて回転速度の変化の度合いが大きくなる。次に、換算部６４は、第１テーブルを参照して第１換算を行う（ステップＳ１５）。これにより、溶解樹脂の濃度が得られる。

以上説明した本実施形態に係る濃度検出装置では、液体現像剤ＬＤが第１の液位置ＬＶ１にあるときに液体現像剤ＬＤの粘度の変化に応じて回転部材５７，５８の回転速度が変化する度合いが大きい第１領域Ｒ１において回転速度と溶解樹脂の濃度との関係を示す第１テーブルと、液体現像剤ＬＤが第２の液位置ＬＶ２にあるときに液体現像剤ＬＤの粘度の変化に応じて回転部材５７，５８の回転速度が変化する度合いが大きい第３領域Ｒ３において回転速度と溶解樹脂の濃度との関係を示す第２テーブルとを選択的に参照して、回転部材５７，５８の回転速度を溶解樹脂の濃度に換算している（第１換算および第２換算の選択的使用）。このように、本実施形態に係る濃度検出装置は、液体現像剤ＬＤの粘度の変化に応じて回転部材５７，５８の回転速度の変化が大きい第１領域Ｒ１および第３領域Ｒ３を用いるので、広い回転速度のレンジで、つまり広い粘度のレンジで、溶解樹脂の濃度を検出することができる。また、第１領域Ｒ１および第３領域Ｒ３が用いられているので、濃度の分解能が高くなり、検出精度が向上する。これにより、画像形成装置の現像剤調整部は、濃度検出装置が検出した正確な溶解樹脂の濃度に基づいて溶解樹脂の濃度を調整することができる。その結果、着色粒子の定着状態が良い高画質の画像を得ることができる。

（湿式画像形成装置）
図５は、上述の濃度検出装置が組み込まれたカラープリンタ１（湿式画像形成装置）の概略構成図であり、図６は、液体現像剤循環装置の部分を除いたカラープリンタ１の概略断面図である。なお、図５および図６は、画像形成装置としてカラープリンタを例示している。

図５に示される如く、カラープリンタ１は、画像形成のための様々なユニットや部品が収納される上側本体部１Ａと、この上側本体部１Ａの下部に配置され、各色用の液体現像剤循環装置ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＢが収納される下側本体部１Ｂとから構成されている。

図６に示すように、上側本体部１Ａには、画像データに基づいて画像を形成するタンデム式の画像形成部２と、シートを収容するシート収納部３と、画像形成部２で形成された画像をシート上に転写する二次転写部４と、画像の定着が完了したシートを排紙する排出部６と、シート収納部３から排出部６までシートを搬送するシート搬送部７とが含まれている。

画像形成部２は、中間転写ベルト２１と、中間転写ベルト２１のクリーニング部２２と、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の各色にそれぞれ対応した画像形成ユニットＦＹ、ＦＭ、ＦＣ、及びＦＢとを備える。

中間転写ベルト２１は、導電性を有する、幅広の、無端状のベルト部材であり、図１において時計回りに循環駆動される。

画像形成ユニットＦＹ、ＦＭ、ＦＣ、ＦＢは、中間転写ベルト２１の下側走行面に沿って並べて配置されている。

画像形成ユニットＦＹ、ＦＭ、ＦＣ、ＦＢは、感光体ドラム１０と、帯電装置１１と、ＬＥＤ露光装置１２と、液体現像装置１４と、一次転写ローラ２０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３０とを備える。

円柱状の感光体ドラム１０の表面（周面）は、帯電（本実施形態ではプラス極性に帯電）された着色粒子で顕像化された画像を担持可能である。図示される感光体ドラム１０は、反時計回りに回転可能である。帯電装置１１は、感光体ドラム１０の表面を一様に帯電させる。

ＬＥＤ露光装置１２は、ＬＥＤを光源として有し、外部の機器から入力された画像データに基づいて、一様に帯電された感光体ドラム１０の表面に光を照射する。これにより、感光体ドラム１０の表面に、画像データに基づいた静電潜像が形成される。

液体現像装置１４は、液体現像剤を、感光体ドラム１０の表面に形成された静電潜像に対向するように保持する。これにより、帯電された液体現像剤で感光体ドラム１０表面の静電潜像が顕像化され、画像として現像される。

図７に示されるように、液体現像装置１４は、現像容器１４０、現像ローラ１４１、供給ローラ１４２、支持ローラ１４３、供給ローラブレード１４４、現像クリーニングブレード１４５、現像剤回収装置１４６及び現像ローラ帯電装置１４７を含む。

現像容器１４０は、その内部に、液体現像剤が供給され、液体現像剤を貯留する。液体現像剤は、濃度調整が予め行われた後、供給ノズル２７８から現像容器１４０の内部へ供給される。その場合、液体現像剤は、供給ローラ１４２と支持ローラ１４３とのニップ部へ向けて供給され、余剰分は支持ローラ１４３の下方へ落下し、現像容器１４０の底部に貯留される。余剰の液体現像剤は回収され、再利用される。

支持ローラ１４３は現像容器１４０の略中央に配置され、供給ローラ１４２に下方から当接されてニップ部を形成する。供給ローラ１４２は、支持ローラ１４３の直上ではなく、供給ノズル２７８から離れる方向にずれて配置される。供給ローラ１４２の周面には液体現像剤を保持するための溝が設けられる。図中に点線矢印で示すように、支持ローラ１４３は反時計方向に、供給ローラ１４２は時計方向に回転する。

供給ノズル２７８から供給される液体現像剤は、前記ニップ部で一時的に滞留され、両ローラ１４２，１４３の回転に伴って、供給ローラ１４２の溝に保持された状態で上方へ運ばれる。供給ローラブレード１４４は、供給ローラ１４２の周面に圧接され、供給ローラ１４２の溝に保持される液体現像剤の量が所定量になるように規制する。供給ローラブレード１４４により掻き落とされた余剰の液体現像剤は、現像容器１４０の底部に貯留される。

現像ローラ１４１は、現像容器１４０の上部開口部に、供給ローラ１４２と接するように配置される。現像ローラ１４１は供給ローラ１４２と同方向に回転される。この結果、現像ローラ１４１と供給ローラ１４２とが当接するニップ部では、現像ローラ１４１の表面は供給ローラ１４２の表面と逆方向に移動する。これにより、現像ローラ１４１の周面には、供給ローラ１４２の周面に保持された液体現像剤が受け渡される。供給ローラ１４２の溝に保持される液体現像剤の量（液体現像剤の薄層の厚み）が所定値に規制されているので、現像ローラ１４１の表面に担持される液体現像剤の量（液体現像剤の薄層の厚み）もまた所定値に保たれる。

現像ローラ帯電装置１４７は、液体現像剤の着色粒子の帯電極性と同極性のバイアス電位（本実施形態ではプラス極性のバイアス電位）を現像ローラ１４１に外表面側から与えること（現像コロナチャージ）により、現像ローラ１４１の表面に担持された液体現像剤の薄層中の着色粒子を現像ローラ１４１の表面側に移動させる。この結果、液体現像剤の薄層中の着色粒子が電界的作用により現像ローラ１４１側に集合・圧縮され（コンパクション処理）、現像ローラ１４１側に高濃度の着色粒子の層が形成される。この後、感光体ドラム１０の表面の静電潜像の電位と現像ローラ１４１に印加される現像電界との電位差によって、液体現像剤の薄層は、感光体ドラム１０に供給されて、感光体ドラム１０上の静電潜像が現像される。

現像クリーニングブレード１４５は、現像ローラ１４１の感光体ドラム１０との接触部の回転方向下流側に接触するように配置され、感光体ドラム１０への現像動作を終えた現像ローラ１４１の表面の液体現像剤を除去する。

現像剤回収装置１４６は、現像クリーニングブレード１４５で除去された液体現像剤を回収して、液体現像剤循環装置の第１パイプ７７１へ液体現像剤を送り出す。

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に着色粒子と逆極性（本実施形態ではマイナス）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着色粒子が引き付けられる。つまり、感光体ドラム１０の表面に現像された画像が中間転写ベルト２１に転写される。

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液体現像剤をクリーニングするための装置である。クリーニング装置２６は、図７に示すように、残留現像剤搬送スクリュー２６１と、クリーニングブレード２６２とを備える。残留現像剤搬送スクリュー２６１は、クリーニングブレード２６２によって掻き取られ、クリーニング装置２６内に収納された残留現像剤をクリーニング装置２６の外部に搬送する。

除電装置１３は、除電用の光源を有し、次の周回による画像形成に備えて、クリーニングブレード２６２による液体現像剤の除去後、感光体ドラム１０の表面を光源からの光によって除電する。

略円柱状のキャリア液除去ローラ３０は、感光体ドラム１０と中間転写ベルト２１とが接触する位置よりも二次転写部４が配置されている側に配置されており、中間転写ベルト２１の表面からキャリア液を除去する。

図６に示されるシート収容部３は、上側本体部１Ａの下部に配置されると共に、シートを収容する給紙カセット（図示せず）を含む。

二次転写部４は、中間転写ベルト２１上に形成された画像をシートに二次転写する。二次転写部４は、中間転写ベルト２１を支持する支持ローラ４１と、支持ローラ４１に対向して配置された二次転写ローラ４２とを有する。

二次転写部４の上側には、搬送ローラ８，８が備えられている。上側本体部１Ａの上面に設けられた排出部６には、画像が転写され、画像の定着が完了したシートが排出される。シート搬送部７は、複数の搬送ローラ対を備え、シート収容部３から、二次転写部４を経て、排出部６までシートを搬送する。

本実施形態に係る上側本体部１Ａでは、次に説明する液体現像剤を用いることにより、シートに転写された画像を熱や光のエネルギーを用いてシートに定着させる定着工程を経ることなく、シートに転写された画像をシートに定着させることができる。

（液体現像剤）
本実施形態に係る液体現像剤は、電気絶縁性のキャリア液と、キャリア液中に分散された着色粒子と、キャリア液中に溶解された溶解樹脂であるセルロースエーテルとを含有する。

一般に、電気絶縁性のキャリア液は液体キャリアの役割を果たし、得られる液体現像剤の電気絶縁性を高めることを目的として用いられる。電気絶縁性のキャリア液としては、電気絶縁性を有するものであって、例えば、２５℃における体積抵抗が１０^１０Ω・ｃｍ以上（換言すれば導電率が１００ｐＳ／ｃｍ以下）の有機溶剤が好ましい。

本実施形態で使用し得るキャリア液としては、前記物性に加えて、セルロースエーテルを溶解させることができるもの（セルロースエーテルの溶解度が相対的に高いもの）が好ましい。そのようなキャリア液としては、例えば、植物性の油、動物性の油、鉱物性の油等の油類が挙げられ、これらのうちでも植物性の油が好ましく、さらには植物性の油のうちでも、トール油脂肪酸（主成分：オレイン酸、リノール酸）が好ましい。

本実施形態では、着色粒子として、顔料を結着樹脂に分散させたトナーではなく、顔料そのものを用いる。そのような顔料としては、例えば、従来公知の有機顔料や無機顔料を特に限定することなく用いることができる。

本実施形態では、液体現像剤は、溶解樹脂であるセルロースエーテルを含有する。セルロースエーテルは、セルロース分子内の水酸基がアルコキシ基に置換された高分子である。置換率は、４５〜４９．５％が好ましい。また、アルコキシ基のアルキル部分が例えばヒドロキシル基等によって置換されていてもよい。セルロースエーテルによって形成された被膜は、強靭性、熱安定性等に優れている。

本実施形態に係る液体現像剤では、セルロースエーテルは、キャリア液に溶解した状態で存在する。その結果、画像のシートへの定着のメカニズムはおよそ次のようなものである。すなわち、液体現像装置１４の現像容器１４０内に貯留されている液体現像剤中のセルロースエーテルは、キャリア液に溶解した状態で存在している。この状態は、現像ローラ１４１上、感光体ドラム１０上、中間転写ベルト２１上においても同様である。もっとも、液体現像剤中に占めるキャリア液の比率は次第に低減していくが、液体現像剤中のセルロースエーテルはキャリア液に溶解した状態のままである。そして、二次転写部４により、画像が中間転写ベルト２１からシートに転写されると、キャリア液中のセルロースエーテルと着色粒子（顔料）とはシートの表面に残留する一方、キャリア液はシートの内部に吸収される。これに伴い、シートの表面上においてキャリア液中のセルロースエーテルの濃度が高くなり、飽和溶解量を超える。飽和溶解量を超えたセルロースエーテルは、シートの表面上に留まっている顔料を被覆しつつ、シートの表面上に留まって被膜を形成する。このセルロースエーテルの被膜によって顔料がシートに定着されることとなり、熱エネルギーや光エネルギーを消費することなく、顔料つまりシートに転写された画像をシートに定着させることができ、湿式画像形成装置における消費エネルギーの削減が図られる。これは、環境保護の面で極めて有利な作用である。また、本実施形態に係る湿式画像形成装置１は、従来から用いられてきた熱や光のエネルギーを用いた定着部が不要となり、湿式画像形成装置１の簡素化やコストダウンが図られる。

液体現像剤中のセルロースエーテルの含有量は１〜６質量％であることが好ましい。より好ましくは、２質量％以上であり、さらに好ましくは、３質量％以上である。また、より好ましくは、５質量％以下であり、さらに好ましくは、４質量％以下である。セルロースエーテルの含有量が１質量％未満であると、シートの表面上に留まるセルロースエーテル被膜の量が少なくなり過ぎ、造膜性ひいては定着性が過度に不足する可能性がある。セルロースエーテルの含有量が６質量％を超えると、シートの表面上に留まるセルロースエーテル被膜の量が多くなり過ぎ、被膜の乾燥性が過度に低下し、被膜の粘着性（タック性）が過度に大きくなり、画像の耐擦過性が過度に低下する可能性がある。また、現像性が不足し、画像濃度が低くなり、かぶりが多くなる可能性もある。

（液体現像剤循環装置）
次に、液体現像剤の供給及び回収系統について説明する。図８は、一つの液体現像剤循環装置ＬＹの全体の概略を示すブロック図である。他の液体現像剤循環装置ＬＭ、ＬＣ、ＬＢも同じ構成である。この液体現像剤循環装置ＬＹは、現像装置１４へ液体現像剤を供給すると共に、現像に利用されずに回収された液体現像剤を循環させ、再利用するための装置である。

液体現像剤循環装置ＬＹは、回収現像剤タンク７１、現像剤調整部７２、顔料タンク７３、樹脂タンク７４、キャリアタンク７５、現像剤リザーブタンク７６及び複数のポンプＰ１〜Ｐ８を備えている。

回収現像剤タンク７１は、現像装置１４に第１パイプ７７１を介して接続され、現像装置１４側から回収された液体現像剤を収容可能なタンクである。第１パイプ７７１は、現像剤回収装置１４６に接続され、第１パイプ７７１の途中には、第１ポンプＰ１が配置され、第１ポンプＰ１の駆動により第１パイプ７７１を通して現像剤回収装置１４６によって回収された残存液体現像剤が、回収現像剤タンク７１に収集される。また、回収現像剤タンク７１には、現像容器１４０から延びる図略のパイプが接続されている。このパイプにより、現像容器１４０中に残存している液体現像剤が回収現像剤タンク７１に回収される。

現像剤調整部７２は、濃度が適正に調整された液体現像剤ＬＤを調製すると共に、後述する濃度検出装置７２３の濃度検出に基づいて液体現像剤ＬＤの濃度を調整する。回収現像剤タンク７１に接続された現像剤収容容器７２０を有する。現像剤収容容器７２０は、回収された残存液体現像剤ＬＤと、顔料と、樹脂溶液及びキャリア液を加えることで、濃度が適正範囲に調整された液体現像剤ＬＤを調製するための容器である。現像剤収容容器７２０は回収現像剤タンク７１と第２パイプ７７２を介して接続されており、この第２パイプ７７２には第２ポンプＰ２が取り付けられている。回収現像剤タンク７１内の液体現像剤ＬＤは、第２ポンプＰ２の駆動により第３パイプ８３を通して現像剤収容容器７２に送られる。

現像剤収容容器７２内には、液体現像剤量ＬＤを検出するために、回転羽根７２１及び回転羽根７２１を回転させる駆動軸７２２を含む液面検出装置が配置されている。回転羽根７２１は、現像剤収容容器２７２内における液体現像剤ＬＤの液面高さが所定高さ位置以上となったときに、該液体現像剤ＬＤと接触するように配置されている。駆動軸７２２はモータ（図略）で回転駆動され、回転羽根７２１が液体現像剤ＬＤの液面と接触することに伴う前記モータの負荷変化に基づいて、液体現像剤量が検出される。

顔料タンク７３には、各色の画像形成に寄与する顔料の分散液が貯留されている。結着樹脂タンク７４には、セルロースエーテルが絶縁性有機溶剤に溶解された状態で貯留されている。キャリアタンク７５には、キャリア液が貯留されている。

顔料タンク７３と現像剤収容容器７２とは第３パイプ７７３で接続されており、顔料分散液は、第３パイプ７７３の途中に設けられた第３ポンプＰ３の駆動によって現像剤収容容器７２へ供給される。結着樹脂タンク７４と現像剤収容容器７２とは第４パイプ７７４で接続されており、セルロースエーテルは、第４パイプ７７４の途中に設けられた第４ポンプＰ４の駆動によって現像剤収容容器７２へ供給される。キャリアタンク７５と現像剤収容容器７２とは第５パイプ７７５で接続されており、キャリア液は、第５パイプ７７５の途中に設けられた第５ポンプＰ５の駆動によって現像剤収容容器７２へ供給される。

現像剤リザーブタンク７６は、現像装置１４に補給する液体現像剤を収納するタンクである。現像剤リザーブタンク７６は、現像剤収容容器７２０と第６パイプ７７６で接続されており、第６パイプ７７６の途中に設けられた第６ポンプＰ６の駆動によって、現像剤収容容器７２０から液体現像剤ＬＤの供給を受ける。さらに現像剤リザーブタンク７６は、現像装置１４内に液体現像剤を供給する上述の供給ノズル２７８と第７パイプ７７７で接続されており、前記液体現像剤の供給は、第７パイプ７７７に取り付けられた第７ポンプＰ７の駆動によって実行される。

現像剤収容容器７２０内の液体現像剤の濃度は、濃度検出装置７２３による液体現像剤ＬＤの濃度、特に溶解樹脂の濃度の検出結果に基づいて調整される。濃度検出装置７２３として、図１〜図４を参照して説明した濃度検出装置が用いられる。現像剤収容容器７２０には、現像剤収容容器７２０の底部に接続された循環管路７７８が付設されている。循環管路７７８には、濃度検出装置７２３及び第８ポンプＰ８が配設されている。第８ポンプＰ８の駆動によって、濃度検出装置７２３の貯留容器へ液体現像剤ＬＤが取り入れられ、溶解樹脂の濃度測定後、液体現像剤ＬＤは現像剤収容容器７２０へ戻される。図略の制御部は、濃度検出装置７２３の濃度測定結果に基づき、第３〜第５ポンプＰ３〜Ｐ５を適宜駆動させ、液体現像剤の濃度を調整して、液体現像剤を調製する。

１ 画像形成装置
２ 画像形成部
５０ 貯留容器
５１ 供給管
５２ 第１排出管
５３ 第２排出管
５４ 供給ポンプ
５６ 第１排出弁
５７ 第１回転部材
５８ 第２回転部材
５９ 回転軸
６０ 濃度検出部
６１ 第１記憶部
６２ 第２記憶部
６３ 回転速度判定部
６４ 換算部
Ｃ１ 第１曲線
Ｃ２ 第２曲線
ＬＢ，ＬＣ，ＬＭ，ＬＹ 液体現像剤循環装置
ＬＤ 液体現像剤
ＬＶ１ 第１の液位置
ＬＶ２ 第２の液位置
ＬＲ１ 第１の液範囲
ＬＲ２ 第２の液範囲
Ｍ 駆動源
Ｒ 回転機構
Ｒ１〜Ｒ４ 第１〜第４領域
Ｓ 回転速度検出部
Ｖ１ 第１所定回転速度
Ｖ２ 第２所定回転速度

Claims (3)

1. 粘度が変化する液体現像剤の濃度を検出する濃度検出装置であって、
   前記液体現像剤を、第１の液位置および前記第１の液位置よりも上方に位置する第２の液位置のいずれか一方の液位置で貯留する貯留容器と、
   前記液体現像剤を前記貯留容器に供給する供給手段と、
   前記液体現像剤を前記貯留容器から排出する排出手段と、
   前記貯留容器の底部から前記第１の液位置にわたる第１の液範囲内に配置された回転可能な第１回転部材と、前記第１の液位置から前記第２の液位置にわたる第２の液範囲内に配置された回転可能な第２回転部材と、
   前記回転部材を一定の駆動力で回転させる駆動源と、
   前記回転部材の回転速度を検出する回転速度検出手段と、
   前記供給手段および前記排出手段を制御すると共に、前記回転速度を前記液体現像剤の前記濃度に換算する第１換算および第２換算を選択的に行う濃度検出部と、
   を備え、
   前記濃度検出部は、
   前記液体現像剤が前記第１の液位置にある場合において前記回転速度が第１所定回転速度以下のとき、前記第１換算を行い、前記回転速度が前記第１所定回転速度よりも大きいとき、前記液体現像剤が前記第２の液位置に調整されるように前記供給手段を制御した後、前記第２換算を行い、
   一方、前記液体現像剤が前記第２の液位置にある場合において前記回転速度が第２所定回転速度以上のとき、前記第２換算を行い、前記回転速度が前記第２所定回転速度よりも小さいとき、前記液体現像剤が前記第１の液位置に調整されるように前記排出手段を制御した後、前記第１換算を行い、
   前記第１換算は、前記液体現像剤が前記第１の液位置にあるときに前記粘度の変化に応じて前記回転速度が変化する度合いが大きい第１領域において前記回転速度と前記液体現像剤の前記濃度との関係を予め求めて作成した第１テーブルを参照することで、前記回転速度から前記濃度への換算を行うものであり、
   前記第１所定回転速度は、前記第１領域と、前記粘度の変化に応じて前記回転速度が変化する度合いが小さい第２領域との間の境界点に対応する回転速度であり、
   前記第２換算は、前記液体現像剤が前記第２の液位置にあるときに前記粘度の変化に応じて前記回転速度が変化する度合いが大きい第３領域において前記回転速度と前記濃度との関係を予め求めて作成した第２テーブルを参照することで、前記回転速度から前記濃度への換算を行うものであり、
   前記第２所定回転速度は、前記第３領域と、前記粘度の変化の度合いの割には前記回転速度の変化度合いが大きい第４領域との間の境界点に対応する回転速度である濃度検出装置。
   
2. 液体現像剤を用いてシート上に画像を形成する画像形成部と、
   請求項１に記載の濃度検出装置と、
   前記濃度検出装置による検出に基づいて前記液体現像剤の濃度を調整する調整部と、
   を備えた画像形成装置。
3. 請求項２に記載の画像形成装置において、
   前記液体現像剤は、キャリア液と、前記キャリア液中に分散された顔料と、前記キャリア液中に溶解された溶解樹脂とを含み、
   前記溶解樹脂は、前記シート上で前記顔料を定着させるために用いられており、
   前記濃度検出装置は、前記溶解樹脂の濃度を検出するものであり、
   前記第１テーブルは、前記第１領域における前記回転速度と前記溶解樹脂の前記濃度との関係を予め求めて作成されたものであり、
   前記第２テーブルは、前記第３領域における前記回転速度と前記溶解樹脂の前記濃度との関係を予め求めて作成されたものであり、
   前記調整部は、前記濃度検出装置による検出に基づいて前記溶解樹脂の前記濃度を調整する画像形成装置。

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