JP2007057899A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着消費電力の少なく、寿命が長い液体トナーを用いる画像形成装置に搭載される定着装置を提供することを目的とする。
【解決手段】液体トナーを用いる画像形成装置に搭載される定着装置において、加熱ローラと、該加熱ローラに押圧される加圧ローラと、該加熱ローラに対して紙搬送方向上流側に配置されるベルト張架部材と、前記加熱ローラおよびベルト張架部材の外周に捲着され前記加圧ローラとの間に定着ニップが形成されて移動するベルトとを備え、前記定着ニップ入り口の近傍に記録材検知センサを配置し、前記記録材検知センサからのオン／オフ信号により前記ベルトの駆動を制御する制御手段を備えることを特徴とする。
【選択図】図１３

Description

本発明は、液体トナーを用いる画像形成装置に搭載される定着装置の技術分野に関し、特に、加熱ローラと、該加熱ローラに押圧される加圧ローラと、該加圧ローラに対して紙搬送方向上流側に配置されるベルト張架部材と、前記加圧ローラ又は加熱ローラおよびベルト張架部材の外周に捲着され前記加熱ロール又は加圧ローラとの間に定着ニップが形成されて移動するベルトとを備えた定着装置に関する。

特開２００３−３０２８５２号公報には、図１に示されるような定着装置が開示されている。図１に示される定着装置は、加熱源１１０を内蔵した加熱ローラ１００と、該加熱ローラ１００に押圧される加圧ローラ２００と、該加熱ローラ１００に対して未定着トナー５１０を担持した記録材５００の搬送方向Ｃの上流側に配置されるベルト張架部材３００と、前記加熱ローラ１００およびベルト張架部材３００の外周に捲着され前記加圧ローラ２００との間に定着ニップが形成されて移動するベルト４００とを備えている。加圧ローラ２００が矢印Ａ方向に回転し、加熱ローラ１００は、ベルト４００と共に矢印Ｂ方向に従動回転する。記録材５００が矢印Ｃ方向に搬送され、定着装置を通過し、記録材５００上の未定着トナー５１０が定着される。
特開２００３−３０２８５２号公報

従来の定着装置においては、加熱ローラ１００とベルト張架部材３００の外周に捲着されたベルト４００は、加熱ローラに接触しながら回転移動するので、一定時間が経過すると、ベルト４００と加圧ローラとの間に形成される定着ニップ入り口側温度と定着ニップ出口側温度が同じ温度になる。

この定着装置を、図２に示すような液体キャリア６１０に固形トナー６２０を分散した液体トナー６００による画像形成装置に適用した場合、ニップ入り口部で多くの熱が液体トナーの液体キャリアに奪われるため、定着温度を一定に保つための定着消費電力が高くなるという問題を有する。

本発明は、上記従来技術の課題を解決する、定着消費電力の少なく、寿命が長い液体トナーを用いる画像形成装置に搭載される定着装置を提供することを目的とする。

本第１発明は、前記課題を解決するために、液体トナーを用いる画像形成装置に搭載される定着装置において、加熱ローラと、該加熱ローラに押圧される加圧ローラと、該加熱ローラに対して紙搬送方向上流側に配置されるベルト張架部材と、前記加熱ローラおよびベルト張架部材の外周に捲着され前記加圧ローラとの間に定着ニップが形成されて移動するベルトとを備え、前記定着ニップ入り口の近傍に記録材検知センサを配置し、前記記録材検知センサからのオン／オフ信号により前記ベルトの駆動を制御する制御手段を備えることを特徴とする。

本第２発明は、液体トナーを用いる画像形成装置に搭載される定着装置において、加熱ローラと、該加熱ローラに押圧される加圧ローラと、該加熱ローラに対して記録材搬送方向上流側に配置されるベルト張架部材と、前記加熱ローラおよびベルト張架部材の外周に捲着され前記加圧ローラとの間に定着ニップが形成されて移動するベルトとを備え、前記定着ニップ入り口の近傍に記録材検知センサを配置し、かつ前記定着ニップ入り口部にニップ入り口温度センサを配置し、前記記録材検知センサからのオン／オフ信号及びニップ入り口温度センサからの測定信号と定着温度より低く設定された設定温度との比較に基づいて前記ベルトの駆動を制御する制御手段を備えることを特徴とする。

本発明の液体トナーを用いる画像形成装置に搭載される定着装置において、加熱ローラと、該加熱ローラに押圧される加圧ローラと、該加熱ローラに対して紙搬送方向上流側に配置されるベルト張架部材と、前記加熱ローラおよびベルト張架部材の外周に捲着され前記加圧ローラとの間に定着ニップが形成されて移動するベルトとを備え、前記定着ニップ入り口の近傍に記録材検知センサを配置し、前記記録材検知センサからのオン／オフ信号により前記ベルトの駆動を制御する制御手段を備える構成により、ニップ入り口部の温度をニップ出口部温度より低くし、ニップ入り口部で液体トナーの液体キャリアに奪われる熱量を押さえ、定着消費電力を低減でき、ベルト及びベルト張架部材の摩耗を減少させ、定着装置の寿命を延ばすことができる。
また、液体トナーを用いる画像形成装置に搭載される定着装置において、加熱ローラと、該加熱ローラに押圧される加圧ローラと、該加熱ローラに対して記録材搬送方向上流側に配置されるベルト張架部材と、前記加熱ローラおよびベルト張架部材の外周に捲着され前記加圧ローラとの間に定着ニップが形成されて移動するベルトとを備え、前記定着ニップ入り口の近傍に記録材検知センサを配置し、かつ前記定着ニップ入り口部にニップ入り口温度センサを配置し、前記記録材検知センサからのオン／オフ信号及びニップ入り口温度センサからの測定信号と定着温度より低く設定された設定温度との比較に基づいて前記ベルトの駆動を制御する制御手段を備える構成により、ニップ入り口部の温度をニップ出口部温度より低くし、ニップ入り口部で液体トナーの液体キャリアに奪われる熱量を押さえ、定着消費電力を低減でき、且つ、ベルト及びベルト張架部材の摩耗を減少させ、定着装置の寿命を延ばすことができる。

本発明の実施の形態を図により説明する。図１３は、本発明の液体トナーを用いた画像形成装置の定着装置の第一実施形態を示すものである。本発明の第１実施形態の定着装置は、加熱源１１０を内蔵した加熱ローラ１００と、該加熱ローラ１００に押圧される加圧ローラ２００と、該加熱ローラ１００に対して未定着トナー５１０を担持した記録材５００の搬送方向Ｃの上流側に配置されるベルト張架部材３００と、前記加熱ローラ１００およびベルト張架部材３００の外周に捲着され前記加圧ローラ２００との間に定着ニップが形成されて移動するベルト４００とを備えている。加圧ローラ２００は矢印Ａ方向に回転駆動され、加熱ローラ１００とベルト４００は、矢印Ｂ方向に従動回転する。加熱ローラ１００には、加熱ローラ温度センサ７２０を配置する。定着装置にニップ入り口部の近傍に未定着トナー５１０を担持した記録材５００の通過を検知する記録材検知装置５２０を配置する。

本発明の第１実施形態の作用・効果を検証するための実験装置について説明する。図３に示すように、図1に示される定着装置に、ニップ入り口温度センサ７００、ニップ出口温度センサ７１０を取り付け、ベルト４００の温度を計測した。温度センサ７００（または７１０）は、図４に示すように、板バネ７０１上にスポンジ７０２を取り付け、さらにその上に熱電対７０３を取り付ける。温度上昇に伴い増加する熱電対の起電力は、配線７０４を通じて電圧測定器に接続され、計測される。熱電対７０３、及び、スポンジ７０２を覆うようにフッ素フィルム７０５を被覆する。板バネ７０１とスポンジ７０２の役割は、ベルト４００が回転運動することに対し、熱電対７０３をベルト４００に常時接触させることである。フッ素フィルム７０５の役割は、ベルト４００との摩擦力を小さくし、接触を安定化させることである。

図4に示す熱電７０３の代わりにサーミスタ素子を取り付けた加熱ローラ温度センサ７２０を図３に示す位置に取り付ける。加熱ローラ温度センサ７２０の抵抗値を基に加熱源１１０の供給電力を制御し、加熱ローラ１００を略定着温度に維持した。なお、加圧ローラ２００とベルト摺動部材３００が、ベルト４００を介して形成する入り口ニップをＮＡ、加圧ローラ２００と加熱ローラ１００が、ベルト４００を介して形成する出口ニップをＮＢと呼称する。

図５に従来技術における通紙時のニップ入り口温度センサ７００、ニップ出口温度センサ７１０の計測値を示す。
（１）加圧ローラ２００が矢印Ａ方向に回転し、加熱ローラ１００はベルト４００と共に矢印Ｂ方向に従動回転する
（２）加熱源１１０に電力供給を開始する。
（３）加熱ローラ１００が定着温度に達したら、立ち上げ終了。
（４）加熱ローラ１００→ベルト４００→ベルト摺動部材３００と熱が伝達され、ベルト摺動部材３００も高温になっている。
（５）したがって、ベルト４００がベルト摺動部材３００に接触しても熱が奪われることはなく、ニップ入り口温度センサ７００の計測温度は空中放熱の分だけ若干低くなる。
（６）立ち上げ終了後は、加圧ローラ２００、加熱ローラ１００、ベルト４００は、回転を維持し、加熱ローラ１００は略定着温度に維持される。
（７）記録材５００が矢印Ｃ方向に搬送され、記録材５００の先頭が定着装置を通過直後、ニップ出口温度センサ７１０の計測温度は低下する、定着熱が記録材５００、未定着トナー５１０に奪われるからである。
（８）加熱ローラ１００の温度低下は、加熱ローラ温度センサ７２０に検知され、加熱源１１０に電力が供給される。
（９）加熱ローラ１００の温度が上昇し、略定着温度に回復する。
（１０）ニップ出口温度センサ７１０を通過したベルト４００上のある部分は、遅れてニップ入り口温度センサ７００に到達するため、ニップ入り口温度センサ７００の温度変化は、ニップ出口温度センサ７１０の温度変化に対し、位相が遅れる。
（１１）次の記録材５００の通過に対しては、（７）〜（１０）を繰り返すだけである。

図6に本発明の第１実施形態の通紙時のニップ入り口温度センサ７００、ニップ出口温度センサ７１０の計測値を示す。
（１）加圧ローラ２００、加熱ローラ１００、ベルト４００は、回転を停止したままで加熱源１１０に電力供給を開始する。
（２）加熱ローラ１００が定着温度に達したら、立ち上げ終了、その後も略定着温度に維持する。一方、回転停止のため、ベルト摺動部材３００は室温、ニップ入り口温度センサ７００も室温を示す。
（３）記録材５００が矢印C方向に搬送され、ニップに突入する。
（４）その直後、加圧ローラ２００が矢印Ａ方向に回転し、加熱ローラ１００はベルト４００と共に矢印Ｂ方向に従動回転する。
（５）記録材５００の先頭が定着装置を通過直後、ニップ出口温度センサ７１０の計測温度は低下する、定着熱が記録材５００、未定着トナー５１０に奪われるからである。
（６）加熱ローラ１００の温度低下は、加熱ローラ温度センサ７２０に検知され、加熱源１１０に電力が供給される。
（７）加熱ローラ１００の温度が上昇し、略定着温度に回復する。
（８）矢印Ｂ方向にニップ出口から加熱ローラ１００に巻き掛かっているベルト４００は、略定着温度であるが、低温のベルト摺動部材３００に接触すると放熱され、ニップ入り口温度センサ７００に到達までに温度が低下する。
（９）したがって、ニップ入り口温度センサ７００の計測温度は上昇するが、定着温度よりも小さい。
（１０）記録材５００の後端が定着装置を通過直後、加圧ローラ２００、加熱ローラ１００、ベルト４００は回転を停止する。
（１１）加熱ローラ１００は、略定着温度に維持、一方、空中放熱により、ニップ入り口温度センサ７００の計測温度は若干低下する。
（１２）次の記録材５００の通過に対しては、（３）〜（１１）を繰り返す。
（１３）なお、ベルト摺動部材３００の温度上昇により、（８）で説明した（ベルト４００の略定着温度部分）及び（低温ベルト摺動部材３００）の温度差は減少する、したがって、（ベルト４００の略定着温度部分）→（低温ベルト摺動部材３００）の熱移動量は減少する。
（１４）連続通紙を行っていくと、その熱移動量と（１１）で説明した空中放熱が釣り合う、ニップ入り口温度センサ７００の計測温度はニップ入り口飽和温度に達する、それは、定着温度よりも低い。

図７は、本発明の第１実施形態の未定着画像（記録材５００上の液体トナー６００）が、図３のニップＮＡに突入直後の模式図である。図6で示すようにニップ入り口温度センサ７００の計測温度が低いため、ベルト４００、ベルト摺動部材３００は低温である。したがって、矢印Dで示す液体トナー６００への熱流入量は小さい。

図８は、本発明の第１の実施形態の未定着画像（記録材５００上の液体トナー６００）が、図３のニップＮＡ出口付近に到達した模式図である。液体トナー６００の液体キャリア６１０がニップ圧力により、符号６１１に示すように記録材５００に染み込み、ベルト４００の表面は固形トナー６２０に接触する。ニップＮＡ通過中に、ベルト４００又はベルト摺動部材３００から液体トナー６００へ流入した合計熱量は小さい。

図９は、本発明の第１実施形態の未定着画像（記録材５００上の液体トナー６００）が、図３のニップＮＢ通過中の模式図である。図6で示すように、ニップ出口温度センサ７１０の計測温度が高いため、高温の加熱ローラ１００、ベルト４００から固形トナー６２０に矢印Ｅ方向に大きな熱流入がある。そして、記録材５００に染み込んだ液体キャリア６１０は、符号６１２に示すようにさらに広がる。ここで、固形トナー６２０を通過し、染み込んだ液体キャリア６１２への熱流入はほとんどない。

図１０は、従来技術の未定着画像（記録材５００上の液体トナー６００）が、図３のニップＮＡに突入直後の模式図である。図５で示すようにニップ入り口温度センサ７００の計測温度が高いため、ベルト４００、ベルト摺動部材３００は高温である。したがって、矢印Fで示す液体トナー６００への熱流入量は大きい。

図１１は従来技術の未定着画像（記録材５００上の液体トナー６００）が、図３のニップＮＡ出口付近に到達した模式図である。液体トナー６００の液体キャリア６１０が、ニップ圧力により、符号６１３に示すように記録材５００に染み込み、ベルト４００の表面は固形トナー６２０に接触する。記録材５００に染み込んだ液体キャリア６１３は、ベルト４００、ベルト摺動部材３００からの大きな熱流入により高温になっている。ニップＮＡ通過中に、ベルト４００又はベルト摺動部材３００から液体トナー６００へ流入した合計熱量は大きい。

図１２は、従来技術の未定着画像（記録材５００上の液体トナー６００）が、図３のニップＮＢ通過中の模式図である。図５で示すようにニップ出口温度センサ７１０の計測温度が高いため、高温の加熱ローラ１００、ベルト４００から固形トナー６２０に矢印Ｇ方向に大きな熱流入がある。そして、記録材５００に染み込んだ液体キャリア６１０は、符号６１４に示すようにさらに広がる。ここで、固形トナー６２０を通過し、染み込んだ液体キャリア６１４への熱流入はほとんどない。

本発明の第１実施形態の定着装置の仕様は次の通りである。
加熱ローラ１００：２５ｍｍφ、肉厚０．５ｍｍの鉄製芯金、その上にシリコーンゴム０．５ｍｍ厚コート
加圧ローラ２００：２３ｍｍφ鉄シャフト上にシリコーンゴム７．５ｍｍ厚形成、表層に３０um厚ＰＦＡ
ベルト摺動部材３００：ポリアミドイミド製、動径８．５ｍｍＲの断面半月形
ベルト４００：３３ｍｍφ、７０um厚ポリイミド上にＰＦＡ表層３０umコート
加熱ローラ１００と加圧ローラ２００のベルト４００を介した圧接荷重：２８ｋｇ
ベルト摺動部材３００と加圧ローラ２００のベルト４００を介した圧接荷重：５ｋｇ
加熱源１１０：ウシオ電機株式会社製の１０００Ｗハロゲンランプ
定着温度：１８０℃に設定
加熱ローラ１００、加圧ローラ２００、ベルト４００、ベルト摺動部材３００、加熱源１１０の有効長は３４０ｍｍ
加熱ローラ１００（ベルト４００）、または、加圧ローラ２００の回転速度：２１０ｍｍ／ｓｅｃ
通紙速度：４０ｐｐｍ
通紙画像は黒ベタ／普通紙Ａ４横

図２の液体トナー６００は、固形トナー６２０は、直径２umのエポキシ樹脂にカーボンブラックを分散した黒色トナー、液体キャリア６１０は、粘度１．３ｍＰａ・ｓの流動パラフィン。分散剤を添加し、固形トナー６２０を液体キャリア６１０中に均一分散させている。固形トナー６２０の濃度は、３０重量％。

図１４に定着消費電力測定回路の概略図を示す。加熱ローラ温度センサ７２０から加熱ローラ１００の温度に応じた抵抗値の信号が温度制御回路に送られる。温度制御回路では、温度に応じたON／OFF信号を半導体リレーと記録装置に送る。ON信号時、半導体リレーはＡＣ１００Ｖをハロゲンランプに印加する。OFF信号時、半導体リレーはＡＣ１００Ｖをハロゲンランプに印加しない。したがって、（ON信号の時間）×（ハロゲンランプの電力）が定着消費電力であり、ON／OFF信号の記録から計算できる。

本発明の第１実施形態では、記録材５００が定着装置を通過する時のみ、加圧ローラ２００（加熱ローラ１００、ベルト４００）が回転する。したがって、記録材５００の通過を検知する記録材検知装置５２０をニップ直前に配置する（図１３参照）。
図１５、図１７に記録材検知装置５２０の非通紙状態を示す。記録材５００が、記録材搬送経路５２３を矢印ＰＡ方向に進行する。記録材検知装置５２０は、レバー５２２とシャフト５２５、遮蔽板５２６、フォトセンサ５２４で構成される。記録材５００が、レバー５２２に接触すると、レバー５２２は矢印ＬＡ方向に倒れ、それが、シャフト５２５で伝達され、遮蔽板５２６が矢印ＬＢ方向に上がる。

図１６、図１８で示す記録材検知装置５２０の通紙状態になる。フォトセンサ５２４には、光源と受光素子が埋め込まれており、遮蔽板５２６が上がると、図１８の矢印ＳＡ方向に光が透過し、通紙状態であることを検知する。フォトセンサ５２４には、オムロン製ＥＥ−ＳＸ１０７０を用いた。

図１９は、本発明の第１実施形態の定着装置、駆動制御回路の概略図を示す。記録材５００が、定着装置のニップに到達すると、記録材検知装置５２０から駆動制御回路に検知信号が送られる。駆動制御回路はモータにパルス信号を送る。モータが回転を開始し、加圧ローラ２００が、図１３矢印Ａ方向に回転駆動を開始する。加熱ローラ１００、ベルト４００が矢印Ｂ方向に従動回転を開始する。記録材５００が定着装置を通過する。記録材５００の、定着装置への通過が終了すると、記録材検知装置５２０から駆動制御回路への検知信号が停止する。駆動制御回路からモータへのパルス信号が停止する。モータが回転を停止し、加圧ローラ２００、加熱ローラ１００、ベルト４００が回転停止する。

図２０は、本発明にかかる画像形成装置の一実施形態である。プリンタの内部構成を示す図である。また、図２１は同プリンタの電気的構成を示すブロック図である。このプリンタは、ブラック（Ｋ）の液体現像剤を用いて単色画像を形成する湿式現像方式の画像形成装置である。このプリンタでは、ホストコンピュータなどの外部装置から画像信号を含む印字指令信号が主制御部１０００に与えられると、この主制御部１０００からの制御信号に応じてエンジン制御部１１１０が、エンジン部１の各部を制御して、装置本体２の下部に配設された給紙カセット３から搬送した転写紙、複写紙および用紙（以下「記録媒体」という）４に上記画像信号に対応する画像を印字出力する。

上記エンジン部１は、感光体ユニット１０、露光ユニット２０、現像ユニット３０、転写ユニット４０、定着ユニット６０などを備えている。これらのユニットのうち感光体ユニット１０では、感光体１１が図20の矢印方向１５（図中、時計回り方向）に回転自在に設けられている。そして、この感光体１１の周りには、その回転方向１５に沿って、帯電部１２、現像ローラ３１、転写ユニット４０、除電部１３およびクリーニング部１４が配設されている。この帯電部１２は、本実施形態では帯電ローラからなり、帯電バイアス発生部１１１１から帯電バイアスが印加されて、感光体１１の外周面を所定の表面電位Ｖｄ（例えばＶｄ＝ＤＣ＋６００Ｖ）に均一に帯電するもので、帯電手段としての機能を有する。

また、帯電部１２と現像ローラ３１との間の表面領域が露光ユニット２０からの光ビーム２１の照射領域となっており、この照射領域に静電潜像が形成される。すなわち、露光ユニット２０は、露光制御部１１１２から与えられる制御指令に応じて光ビーム２１により感光体１１を露光して、感光体１１上に画像信号に対応する静電潜像を形成する。例えば、ホストコンピュータなどの外部装置よりインターフェース１０２を介して主制御部１０００のＣＰＵ１１０１に画像信号を含む印字指令信号が与えられると、主制御部１０００のＣＰＵ１１０１からの指令に応じて、ＣＰＵ１１１３が露光制御部１１１２に対し所定のタイミングで画像信号に対応した制御信号を出力する。そして、この露光制御部１１１２からの制御指令に応じて露光ユニット２０から光ビーム２１が感光体１１に照射されて、画像信号に対応する静電潜像が感光体１１上に形成される。また、必要に応じてパッチ画像を形成する場合には、予め設定された所定パターン（例えば、べた画像、細線画像、白抜き細線画像）のパッチ画像信号に対応した制御信号が、ＣＰＵ１１１３から露光制御部１１１２に与えられ、該パターンに対応する静電潜像が感光体１１上に形成される。

こうして形成された静電潜像は現像ユニット３０の現像ローラ３１から供給されるトナーによって顕像化される。この現像ユニット３０は、現像ローラ３１に加えて、液体現像剤３２を貯留するタンク３３と、該タンク３３に貯留された液体現像剤３２を汲み上げて現像ローラ３１に塗布する塗布ローラ３４と、該塗布ローラ３４上の現像液層の厚さを均一に規制する規制ブレード３５と、感光体１１へのトナー供給後に現像ローラ３１上に残留した現像液を除去するクリーニングブレード３６とを備えている。現像ローラ３１は感光体１１に従動する方向（図２０中、反時計回り）に感光体１１と等しい周速で回転する。一方、塗布ローラ３４は現像ローラ３１と同一方向（同図中、反時計回り）に約２倍の周速で回転する。

液体現像剤３２は、本実施形態では、着色顔料、この着色顔料を接着する樹脂、トナーに所定の電荷を与える荷電制御剤、着色顔料を均一に分散させる分散剤等からなるトナーと、液体キャリアとで構成されており、トナーが液体キャリア中に分散されている。ここで、本実施形態では、液体キャリアとして不揮発性キャリア、例えばポリジメチルシロキサンオイルなどのシリコーンオイルを用いており、トナー濃度を５〜４０重量％として、湿式現像方式で多く用いられる低濃度現像液（トナー濃度が１〜２重量％）に比べて高濃度にしている。なお、液体キャリアの種類はシリコーンオイルに限定されるものではなく、また、液体現像剤３２の粘度は、使用する液体キャリアやトナーを構成する各材料、トナー濃度などによって決まるが、本実施形態では、例えば粘度を５０〜６０００Ｐａ・ｓとし、低濃度現像液に比べて高粘度にしている。

このような構成の現像ユニット３０において、タンク３３に貯留された液体現像剤３２が塗布ローラ３４により汲み上げられ、規制ブレード３５により塗布ローラ３４上の現像液層の厚さが均一に規制される。そして、この均一な液体現像剤３２が現像ローラ３１の表面に付着し、現像ローラ３１の回転に伴って感光体１１に対向する現像位置１６に搬送される。荷電制御剤などの作用によってトナーは例えば正に帯電しており、現像位置１６では現像バイアス発生部１１１４から現像ローラ３１に印加される現像バイアスＶｂによってトナーが現像ローラ３１から感光体１１に移動して、静電潜像が顕像化される。現像バイアスＶｂは、パッチ画像を用いた最適化処理によって決められるもので、例えばＶｂ＝ＤＣ＋４００Ｖ程度が用いられる。

上記のようにして感光体１１上に形成されたトナー像は、感光体１１の回転に伴って中間転写ベルト４１に対向する１次転写位置４２に搬送される。中間転写ベルト４１は複数のローラ４３〜４６に掛け渡されており、図示を省略する駆動モータにより感光体１１に従動する方向（図２０中、反時計回り）４７に感光体１１と等しい周速で周回走行する。そして、転写バイアス発生部１１１５から１次転写バイアス（例えばＤＣ−４００Ｖ）が印加されると、感光体１１上のトナー像が中間転写ベルト４１に１次転写される。このように、本発明の「像担持体」に相当する中間転写ベルト４１上にトナー像が形成されており、感光体ユニット１０、露光ユニット２０、現像ユニット３０が本発明の「画像形成手段」として機能している。なお、１次転写後における感光体１１上の残留電荷はＬＥＤなどからなる除電部１３により除去され、残留現像液はクリーニング部１４により除去される。

中間転写ベルト４１に掛け渡されたローラ４３〜４６のうち最下部のローラ４５にローラ４８が対向配置されており、中間転写ベルト４１に１次転写された１次転写トナー像は中間転写ベルト４１の回転に伴ってローラ４５、４８で挟まれた２次転写位置４９に搬送される。一方、給紙カセット３に収容されている記録媒体４は、１次転写トナー像の搬送に同期して搬送駆動部（図示省略）により２次転写位置４９に搬送される。そして、ローラ４８は中間転写ベルト４１に従動する方向（図２０中、時計回り）に中間転写ベルト４１と等しい周速で回転しており、転写バイアス発生部１１１５から２次転写バイアス（例えば定電流制御で−１００μＡ）が印加されると、中間転写ベルト４１上の１次転写トナー像が記録媒体４に２次転写される。このように、この実施形態では、転写ユニット４が本発明の「転写手段」として機能しており、本発明の「像担持体」に相当する中間転写ベルト４１にトナー像を一時的に担持した後に記録媒体４に転写しているが、感光体１１上に形成されたトナー像を記録媒体４に直接転写するようにしてもよいことは言うまでもなく、この場合、感光体１１が本発明の「像担持体」に相当する。

こうしてトナー像が２次転写された記録媒体４は、所定の搬送経路５（図２０中、一点鎖線）に沿って搬送され、本発明の「定着手段」や「定着装置」に相当する定着ユニット６０によってトナー像が記録媒体４に定着され、装置本体２の上部に設けられた排出トレイに排出される。この定着ユニット６０の構成および動作については、後で詳述する。

また、図２０中の符号５１は、２次転写後における中間転写ベルト４１上の残留現像液を除去するクリーニング部であり、また符号５２は反射型光センサからなるパッチセンサであり、感光体１１上に形成されたパッチ画像の濃度を検出する。また、図２１において、主制御部１０００は、インターフェース１１０２を介して外部装置から与えられた画像信号を記憶するための画像メモリ１１０３を備えている。また、ＣＰＵ１１０１は、外部装置から画像信号を含む印字指令信号をインターフェース１１０２を介して受信すると、エンジン部１の動作指示に適した形式のジョブデータに変換し、エンジン制御部１１１０に送出する。エンジン制御部１１１０のメモリ１１１７は、予め設定された固定データを含むＣＰＵ１１１３の制御プログラムを記憶するＲＯＭや、エンジン部１の制御データやＣＰＵ１１１３による演算結果などを一時的に記憶するＲＡＭなどからなる。

.表１に、本発明の第１実施形態の定着装置と、従来の定着装置の連続通紙時の定着消費電力の比較を示す。実施例１は、前記画像形成装置に本第１実施形態の定着装置を搭載し、前記測定方法で定着消費電力を測定したものである。比較例１は、通紙、非通紙に関わらず、定着装置は回転駆動しつづける。実施例１は、通紙状態を検知し、通紙時のみ定着装置回転駆動、非通紙時は回転を停止する。

表１に示されるように、本発明の第１実施形態の構成により、定着消費電力を低減することができた。

図２２は、本発明の第２の実施形態を示す。本発明の第２実施形態の定着装置は、加熱源１１０を内蔵した加熱ローラ１００と、該加熱ローラ１００に押圧される加圧ローラ２００と、該加熱ローラ１００に対して未定着トナー５１０を担持した記録材５００の搬送方向Ｃの上流側に配置されるベルト張架部材３００と、前記加熱ローラ１００およびベルト張架部材３００の外周に捲着され前記加圧ローラ２００との間に定着ニップが形成されて移動するベルト４００とを備えている。加圧ローラ２００は矢印Ａ方向に回転駆動され、加熱ローラ１００とベルト４００は、矢印Ｂ方向に従動回転する。加熱ローラ１００には、加熱ローラ温度センサ７２０を配置する。定着装置にニップ入り口部の近傍に未定着トナー５１０を担持した記録材５００の通過を検知する記録材検知装置５２０を配置する。第２の実施形態では、第１の実施形態と異なりニップＮＡの直前にニップ入り口温度センサ７３０が配置されている。

本発明の第２の実施形態の作動状態を図２３、図２４及び図２５で説明する。図２５は、前記図３で示した温度測定装置を用いてニップ入り口、ニップ出口の温度変化を測定したものである。
（１）加圧ローラ２００が、矢印Ａ方向に回転し、加熱ローラ１００はベルト４００と共に矢印Ｂ方向に従動回転する。
（２）加熱源１１０に電力供給を開始する。
（３）ニップ入り口温度センサ７３０が所定温度に達したら、加圧ローラ２００、加熱ローラ１００、ベルト４００は回転を停止する。
（４）加熱ローラ１００が定着温度に達したら（加熱ローラ温度センサ７２０で検知）、立ち上げ終了。
（５）記録材５００が矢印C方向に搬送され、ニップに突入する。
（６）記録材検知センサ５２０が、記録材５００のニップ突入を検知し、その直後、加圧ローラ２００が矢印Ａ方向に回転し、加熱ローラ１００はベルト４００と共に矢印Ｂ方向に従動回転する。
（７）加熱ローラ１００の温度低下は加熱ローラ温度センサ７２０に検知され、加熱源 １１０に電力が供給される。
（８）加熱ローラ１００の温度が上昇し、略定着温度に回復する。
（９）記録材５００の後端が定着装置を通過直後、それを、記録材検知センサ５２０が検知し、加圧ローラ２００、加熱ローラ１００、ベルト４００は回転を停止する。
（１０）このとき、ニップ入り口温度センサ７３０が所定温度未満であるならば、ニップ入り口温度センサ７３０が所定温度に達するまで、加圧ローラ２００、加熱ローラ１００、ベルト４００を回転させる。
（１１）このように非通紙状態では、加熱源１１０のON／OFFにより加熱ローラ１００は略定着温度に維持される。また、加圧ローラ２００、加熱ローラ１００、ベルト４００の回転／停止によりニップ入り口ＮＡは所定温度に維持される。
（１２）次の記録材５００の通過に対しては、（５）〜（１１）を繰り返す。

ニップＮＡが室温よりも高く、かつ、定着温度よりは低い所定温度に達しているため、図７の矢印Ｄで示す液体トナー６００への熱流入量が発明よりは大きく、従来技術よりは小さい。したがって、ニップＮＡ突入後に液体キャリア６１０の温度が室温よりも高く、かつ、定着温度よりは低くなる。液体キャリア６１０の粘度は室温よりも低くなるため、発明よりはニップＮＡ圧力が低い、または、ニップＮＡ通過時間が短い条件でも、液体キャリア６１０が記録材５００に染み込むことができる。
よって、ニップＮＡでのベルト４００とベルト摺動部材３００の磨耗を低減できるため、定着装置の寿命が伸びる。

本発明の第２実施形態の作用効果を検証するために、検証試験を実施した。前記第１の実施形態の検証試験と異なる条件は、ニップＮＡの所定温度を１２０℃に設定すること。ベルト摺動部材３００と加圧ローラ２００のベルト４００を介した圧接荷重を０．５ｋｇ（以下「実験例」という）、１ｋｇ（以下「実施例２」という）、１．５ｋｇ（以下「実施例３」という）の３水準とした（信越化学工業株式会社のシリコーンオイルＫＦ９６の技術資料／１９９５年８月、第４版の５ページに「ＫＦ９６の大きな特長の一つは、温度による粘度変化が小さいと言う点です。・・・一般の鉱油や合成油、その他シリコーンオイルより小さくなっています。」の記述があり、かつ、７ページの図―３ シリコーンオイルの温度−粘度変化のグラフより、１２０℃のＫＦ９６の粘度は２５℃の値の１／５になる。したがって、一般の鉱物油に分類される流動パラフィンの粘度は室温から所定設定温度１２０℃で粘度が１／５以下になると推定した。よって、荷重を発明の５ｋｇの1／５の１ｋｇを中心水準とした）。

図２６は、定着装置の寿命判定実験の判定基準を説明するための図である。定着装置に連続通紙を行うと、ベルト４００とベルト摺動部材３００の磨耗により、ベルト４００のベルト摺動部材３００と接触する面に磨耗スジ４１０ができる。記録材５００、液体トナー６００がニップＮＢを通過する時に、磨耗スジ４１０の凹みの部分では、加熱ローラ１００とベルト４００の間に隙間ができ、固形トナー６２０への熱流入が小さくなる。したがって、定着後画像に磨耗スジ４１０に対応したスジ状光沢ムラが発生する。よって、黒ベタ画像の連続通紙を行い、スジ状光沢ムラが発生した時点を定着装置寿命と判断した。

表２は、実施例１〜３、実験例、比較例１の定着消費電力、定着装置寿命通紙枚数の比較をしめすものである。第１の実施形態を実施例１とし、第２の実施形態のベルト摺動部材３００と加圧ローラ２００のベルト４００を介した圧接荷重（以下「ニップＮＡ荷重」という）を、１ｋｇとしたものを実施例２、ニップＮＡ荷重を１．５ｋｇとしたものを実施例２、ニップＮＡ荷重を０．５ｋｇとしたものを実験例とし、比較例１は、通紙、非通紙に関わらず、定着装置を回転駆動したものである。

表２の結果から、実験例の定着消費電力が比較例１並に大きいのは、ニップＮＡ荷重が小さ過ぎて、液体キャリア６１０が記録材５００に十分量染み込んでいないためである。
実験例ではニップＮＢに突入時点で図７のように液体キャリア６１０が多く残っている。
ニップＮＢは高温の定着温度であるため、図１０で示すように、液体キャリア６１０に多量の熱流入が起きてから、図１２で示すように定着される。
実施例２、実施例３では、ニップＮＡ荷重が適切で、液体キャリア６１０が記録材５００に十分量染み込んでから、ニップＮＢに突入する。したがって、定着消費電力は比較例１よりも削減される。さらに、ニップＮＡ荷重を実施例１、比較例１よりも小さくできるため、ベルト４００とベルト摺動部材３００の磨耗を低減でき、定着装置の寿命が伸びる。

従来技術を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 従来技術を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 従来技術を示す図である。 従来技術を示す図である。 従来技術を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。

符号の説明

１：エンジン部、２：装置本体、３：給紙セット、４：記録媒体、５：搬送経路、１０：感光体ユニット、１１：感光体、１２：帯電部、１３：除電部、１４：クリーニングブレード、２０：露光ユニット、２１：光ビーム、３０：現像ユニット、３１：現像ローラ、３２：液体現像剤、３３：タンク、３４：塗布ローラ、３５：規制ブレード、３６：クリーニングブレード、４０：転写ユニット、４１：中間転写ベルト、４２：一次転写位置、４３〜４６：ローラ、４８：転写ローラ、５１：クリーニング部、５２：パッチセンサ、６０：定着ユニット

Claims (2)

1. 液体トナーを用いる画像形成装置に搭載される定着装置において、加熱ローラと、該加熱ローラに押圧される加圧ローラと、該加熱ローラに対して記録材搬送方向上流側に配置されるベルト張架部材と、前記加熱ローラおよびベルト張架部材の外周に捲着され前記加圧ローラとの間に定着ニップが形成されて移動するベルトとを備え、前記定着ニップ入り口の近傍に記録材検知センサを配置し、前記記録材検知センサからのオン／オフ信号により前記ベルトの駆動を制御する制御手段を備えることを特徴とする定着装置。
2. 液体トナーを用いる画像形成装置に搭載される定着装置において、加熱ローラと、該加熱ローラに押圧される加圧ローラと、該加熱ローラに対して記録材搬送方向上流側に配置されるベルト張架部材と、前記加熱ローラおよびベルト張架部材の外周に捲着され前記加圧ローラとの間に定着ニップが形成されて移動するベルトとを備え、前記定着ニップ入り口の近傍に記録材検知センサを配置し、かつ前記定着ニップ入り口部にニップ入り口温度センサを配置し、前記記録材検知センサからのオン／オフ信号及びニップ入り口温度センサからの測定信号と定着温度より低く設定された設定温度との比較に基づいて前記ベルトの駆動を制御する制御手段を備えることを特徴とする定着装置。

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