JP2010169947A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】液状定着液210を泡状定着液Fとする定着液泡化手段(空気ポンプ300、定着液ボトル200、及び、泡攪拌器310等)と、転写紙Pの表面に泡状定着液Fを付与する定着液付与手段(ダイコータヘッド501、塗布ローラ61等)とを有し、泡状定着液Fを付与してトナー像を転写紙Pに定着する定着ユニット60において、定着液ボトル200から塗布ローラ61までの泡状定着液Fの搬送経路での泡状定着液Fの状態を確認する泡状定着液確認手段として各種センサ(第一泡センサS1、泡速度センサS2、第二泡センサS3、第三泡センサS6、圧力計S7、残量検知センサS10)を備える。
【選択図】図5
Description
このような非加熱定着方式としては、トナーの樹脂成分の少なくとも一部を溶解または膨潤させることでトナーを軟化させる軟化剤を含有する定着液を記録媒体表面上のトナー像に付与してトナー像を定着させる湿式定着方式が知られている(例えば、特許文献1〜特許文献4に記載の定着装置で用いる定着方式)。このように、湿式定着方式の定着装置ではトナーを軟化させるために加熱処理を行う必要がないため、熱定着方式に比べて省エネルギー化を実現することができる。
このように、塗布ローラを用いて定着液を塗布する構成では、定着液の塗布量が多すぎると、トナー粒子が流されることによる画質劣化、定着液の乾燥時間が長くなることによる定着応答性の低下、記録媒体によっては紙詰まりが発生しやすくなる、といった問題が生じる。一方、これらの問題を防止するために定着液を微量塗布する構成とすると、上述したように塗布ローラの表面にトナー粒子がオフセットしてしまう。
よって、塗布ローラで定着液を塗布する構成では、定着応答性向上や残液感低減やカール防止のために記録媒体上のトナー層に定着液を微量塗布することと塗布ローラへのトナーオフセットを防止することとを両立することが極めて難しい。
また、請求項2の発明は、請求項1の定着装置において、上記定着液を収容する定着液収容手段の内部の該定着液の残量を確認する定着液残量確認手段を備えることを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項1または2の定着装置において、上記定着液付与手段は、表面に上記泡状定着液を担持して表面移動する表面移動部材と、該表面移動部材の表面に該泡状定着液が薄層状態となるように供給する泡膜形成手段とを備え、該表面移動部材は、該泡膜形成手段によって供給された薄層状態の泡状定着液を表面移動することによって、記録媒体また樹脂微粒子担持体の表面と対向する位置まで搬送し、記録媒体また樹脂微粒子担持体の表面上の樹脂微粒子に該泡状定着液を付与する構成であり、該泡膜形成手段によって供給された該表面移動部材上の定着液の状態を検知する表面移動体上泡状定着液確認手段を有することを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項3の定着装置において、上記泡状定着液が上記定着液泡化手段から上記定着液付与手段に向かうように駆動する定着液搬送ポンプを備え、該定着液付与手段が備える上記泡膜形成手段は、吐出口から該泡状定着液を吐出して上記表面移動部材の表面に該泡状定着液の薄層を形成するダイコータヘッドであり、該ダイコータヘッドから該表面移動部材に対する該泡状定着液の供給を開始するときには、該ダイコータヘッド吐出口を遮断するシャッタを閉鎖した状態で該ダイコータヘッドの内部の圧力が高まるように該定着液搬送ポンプを稼動させた後、該シャッタを開放するように制御することを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、請求項4の定着装置において、上記ダイコータヘッドから上記表面移動部材に対する上記泡状定着液の供給を開始するときには、その後の連続して該泡状定着液を供給するときよりも該ダイコータヘッドの内部の圧力が高めになるように制御することを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、請求項4または5の定着装置において、上記ダイコータヘッドの内部の圧力を検知するダイコータヘッド内圧検知手段と、該ダイコータヘッド内圧検知手段の検知結果に基づいて該ダイコータヘッドの内部の圧力を調節する内圧調整手段とを備えることを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、請求項1、2、3、4、5または6の定着装置において、上記泡状定着液確認手段による確認動作で使用した上記泡状定着液を破棄する動作を実行する定着液破棄動作制御手段を有することを特徴とするものである。
また、請求項8の発明は、請求項7の画像形成装置において、上記定着液泡化手段で泡状定着液が作成されてからの経時時間を測定するタイマーを備え、定着液破棄動作制御手段は該タイマーの測定情報に基づいて上記泡状定着液を破棄する動作を実行することを特徴とするものである。
また、請求項9の発明は、請求項1、2、3、4、5、6、7または8の定着装置において、上記定着液付与手段によって記録媒体またトナー像担持体の表面に上記泡状定着液の付与を開始する位置は、トナー像を定着する記録媒体の紙先端と、トナー像の画像領域の先端との間となるように制御することを特徴とするものである。
また、請求項10の発明は、樹脂と色剤を含有する上記樹脂微粒子を含むトナーを用いて記録媒体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、該記録媒体上に該トナー像を定着せしめる定着手段とを備える画像形成装置であって、該定着手段として、請求項1、2、3、4、5、6、7、8または9の定着装置を用いることを特徴とするものである。
また、請求項11の発明は、請求項10の画像形成装置において、装置本体の電源投入後のウォームアップ時、または、JOB間の少なくとも一方のタイミングで、上記泡状定着液確認手段によって上記泡状定着液の状態を確認する制御を実行することを特徴とするものである。
また、請求項12の発明は、請求項10または11の画像形成装置において、上記泡状定着液確認手段によって上記搬送経路での上記泡状定着液の移動が確認されない場合は、装置本体の画像形成動作を停止させることを特徴とするものである。
まず、実施形態に係る複写機100の基本的な構成について説明する。図1は、実施形態に係る複写機100を示す概略構成図である。この複写機100は、プリンタ部1と、給紙装置40と、原稿搬送読取ユニット50とを備えている。原稿搬送読取ユニット50は、プリンタ部1の上に固定された原稿読取装置たるスキャナ部150と、これに支持される原稿搬送装置たるADF51とを有している。
このように、スキャナ部150において原稿MSを走査し、画像読取センサ153で得られた画像情報に基づいて、後述するように光書込装置2では光源を駆動してドラム状の四つの感光体4(K,Y,M,C)に向けてレーザー光Lを照射する。
現像ローラ12は回転可能に配置された非磁性の筒状の現像スリーブと、これの内部に回転不能に設けられたマグネットローラとから構成される。マグネットローラは、現像スリーブの回転方向に向けて順次並ぶ複数の磁極を有している。これら磁極は、それぞれ現像スリーブ上の二成分現像剤に対して回転方向の所定位置で磁力を作用させる。これにより、現像剤収容部内の二成分現像剤を現像スリーブ表面に引き寄せて担持させるとともに、現像スリーブ表面上で磁力線に沿った磁気ブラシを形成する。
磁気ブラシは、現像スリーブの回転に伴って不図示の現像剤規制部材との対向位置を通過する際に適正な層厚に規制されてから、現像領域に搬送される。そして、現像スリーブに印加される現像バイアスと、感光体4の静電潜像との電位差によってトナーを静電潜像上に転移させて現像を行う。更に、現像領域を通過した後、現像スリーブの回転に伴って再び現像装置6内に戻った磁気ブラシを構成する二成分現像剤は、マグネットローラの磁極間に形成される反発磁界の影響によって現像スリーブ表面から離脱した後、現像剤収容部内に戻される。現像剤収容部内には、不図示のトナー濃度センサが配置されており、このトナー濃度センサによる検知結果に基づいて、現像剤収容器内の二成分現像剤のトナー濃度が所定の範囲内となるように、不図示のトナー補給装置が制御され、二成分現像剤に適量のトナーが補給される。
転写ユニット90では中間転写ベルト91感光体4(K,Y,M,C)に当接させながら図中時計回り方向(図2中の矢印A方向)に無端移動させる。これにより、感光体4(K,Y,M,C)と中間転写ベルト91とが当接するK,Y,M,C用の一次転写ニップが形成されている。K,Y,M,C用の一次転写ニップの近傍では、ベルトループ内側に配設された一次転写ローラ95(K,Y,M,C)によって中間転写ベルト91を感光体4(K,Y,M,C)に向けて押圧している。四つの一次転写ローラ95(K,Y,M,C)には、それぞれ図示しない電源によって一次転写バイアスが印加されている。これにより、K,Y,M,C用の一次転写ニップには、感光体4(K,Y,M,C)上のトナー像を転写体たる中間転写ベルト91に向けて静電移動させる一次転写電界が形成されている。図中時計回り方向の無端移動に伴ってK,Y,M,C用の一次転写ニップを順次通過していく中間転写ベルト91の表面には、各一次転写ニップでトナー像が順次重ね合わせて一次転写される。この重ね合わせの一次転写により、中間転写ベルト91の表面には4色重ね合わせトナー像(以下、4色トナー像という)が形成される。
本実施形態の一次転写装置は、一次転写部材として一次転写ローラ95を備えた構成を採用しているが、一次転写部材としては導電性ブラシ、非接触のコロナチャージャー等を採用することもできる。
ここで、ドラムクリーニング装置15によって回収されたトナーは、図示しない回収スクリュー及びトナーリサイクル装置によって、現像装置6に回収され、再利用される。
図4は、定着ユニット60の外観斜視図であり、図5は、定着ユニット60を構成する部材を模式的示した図である。また、図6は、定着ユニット60の概略断面図である。また、図7は、定着ユニット60が備えるダイコータヘッド501の先端部の説明図である。
図5に示すように定着ユニット60は、泡状の定着液を生成する泡状定着液生成部500と、泡状定着液生成部500で生成された泡状定着液Fを未定着のトナー層Tからなる未定着画像を担持する転写紙Pに塗布する泡状定着液塗布部70とを備える。泡状定着液生成部500は、液状定着液210を保管収納する為の定着液ボトル200と、定着液ボトル200内に空気を送り込み液状定着液210を粗く発泡させて、粗い泡からなる泡状定着液Fを生成するためのる空気ポンプ300とを有する。また、定着液ボトル200内で粗く発泡させた状態の泡状定着液Fの泡を細かい泡にするための泡攪拌器310や、泡攪拌器310で泡が細かくなった泡状定着液Fを泡状定着液塗布部70の塗布ローラ61の表面上に均一な薄膜状に塗布するためのダイコータヘッド501を有する。
泡攪拌器310の内部には2本のスクリュ部材が平行に、且つ、近接して配置されており、2本のスクリュ部材には駆動を伝達するギヤを介して、駆動源としての泡攪拌用モータM3が接続されており、泡攪拌用モータM3を駆動させることによって2本のスクリュが回転する。定着液ボトル200内で作成された粗い泡からなる泡状定着液Fを回転する2本のスクリュの間を通過させ、攪拌し、せん断力を加えることによって大きな泡は微小な泡へと変化する。
さらに、塗布ローラ61とダイコータヘッド501とが対向する位置に対して塗布ローラ61の表面移動方向下流側、且つ、加圧ローラ62と対向する位置に対して塗布ローラ61の表面移動方向上流側で塗布ローラ61の表面と対向する位置には第三泡センサS6が配置されている。第三泡センサS6は、塗布ローラ61上の泡状定着液Fの状態を検知する表面移動体上泡状定着液確認手段である。
図7(a)は、ダイコータヘッド501の先端部の拡大説明図であり、図7(b)は、図7(a)に示すダイコータヘッド先端シャッタ510の説明図である。図7(b)に示すように、ダイコータヘッド先端シャッタ510は、円筒状のシャッタ部510aとシャッタ回転軸510bとを備え、シャッタ部510aは円筒の側面に直径方向に貫通するシャッタ孔部510cが設けられている。シャッタ回転軸510bには駆動源としてのシャッタ回転モータM7が接続されており、シャッタ回転モータM7からの駆動を伝達することによって円筒状のシャッタ部510aが図7中の矢印E方向に回転する構成である。図7(a)に示すようにダイコータヘッド501は、ダイコータヘッドケーシング512内に泡状定着液Fが通過するヘッド内搬送路511が形成されている。シャッタ孔部510cが形成された位置以外のシャッタ部510aの側面がヘッド内搬送路511と対向している状態では、ヘッド内搬送路511が遮蔽された状態となり、塗布ローラ61の表面上への泡状定着液Fの供給が停止される。ヘッド内搬送路511が遮蔽された状態からシャッタ回転モータM7を駆動して、シャッタ部510aを回転させ、図7(a)に示すようにシャッタ孔部510cがヘッド内搬送路511と対向する状態となると、ヘッド内搬送路511が外部と連通し、ヘッド内搬送路511内の泡状定着液Fが塗布ローラ61の表面上に向けて吐出される。
すなわち、シャッタ回転モータM7からの駆動の伝達を制御することによって、ダイコータヘッド先端シャッタ510の開閉を制御することができる。
また、ダイコータヘッド501は、ダイコータヘッドケーシング512とシャッタ部510aとの隙間から空気や定着液が漏れ出すことを防止するためのヘッド部シール部材513を備える。
また、外装カバー600は上部に天地反転禁止凸部601が形成されており、さらに、定着ユニット60の使用上の注意が記載された注意ラベル602が貼り付けられている。
また、塗布ローラ61の駆動源としての塗布ローラ用モータM1、及び、加圧ローラ62の駆動源としての加圧ローラ用モータM2を備える。
さらに、詳細は後述するがこれらの部品を制御するための制御回路を備える。
なお、定着給紙ローラ対67の上下二つのローラのうち、上側のローラは、転写紙P上の未定着トナー像を乱さないように、転写紙Pの幅方向(搬送方向に直交する方向)両端部の余白部のみに接触する構成となっている。
定着装置を構成する各部材を定着ユニット60として複写機100本体に着脱可能としたワンカートリッジ方式にすることで定着ユニット60をオペレータ交換ユニット(ユーザーが交換できるユニット)にすることが可能となる。これにより、サービスマンへの負担を低減でき、さらに、定着ユニット60は熱定着方式の定着装置ではないため、交換時に冷却待ち時間が不要で、交換時の火傷などの心配がない安全で容易な定着ユニット交換を実現することができる。
また、定着ユニット60をワンカートリッジ方式にすることで現在、回収してリサイクルに回される他の作像側のユニット(感光体ユニット、現像ユニット、排トナーボトル、トナーボトルなど)と同様回収及びリサイクルが可能となる。
また、ワンカートリッジ方式とした定着ユニット60が湿式の定着装置であるため、複写機100のレイアウト設計上、定着ユニット60からの輻射熱の影響などを考慮する必要がなく、断熱材や植毛などの部品を設けなくても定着時の熱の影響を考慮する必要がなくなる。これにより、定着ユニット60の近傍まで他の部品配置が可能となることから電子写真装置である複写機100全体の小型化が可能となる。
図6及び図8に示すように、外装カバー600には、転写紙Pが定着ユニット60を通過できるように、給紙側開閉扉604及び排紙側開閉扉607を備えている。
給紙側開閉扉604は、給紙側扉回転軸604aによって外装カバー600に対して回転可能に支持されており、給紙側扉回転軸604aは給紙側開閉モータM4によって駆動が伝達される構成となっている。さらに、給紙側開閉扉604は不図示のスプリング等の付勢部材によって図8中の矢印C方向に付勢される。給紙側開閉モータM4が停止している状態では、給紙側開閉扉604は付勢部材の付勢力によって図8中の実線で示すように、外装カバー600の給紙側の開口部を閉鎖する。一方、給紙側開閉モータM4を駆動すると、給紙側開閉モータM4が給紙側扉回転軸604aに対して図8中の反時計回り方向(図中の矢印Cとは逆方向)に回転する駆動を伝達し、給紙側扉回転軸604aの回転によって給紙側開閉扉604が図8中の破線で示す位置まで回転し、外装カバー600の給紙側の開口部を解放する。
同様に、排紙側開閉扉607は、排紙側扉回転軸607aによって外装カバー600に対して回転可能に支持されており、排紙側扉回転軸607aは排紙側開閉モータM5によって駆動が伝達される構成となっている。さらに、排紙側開閉扉607は不図示のスプリング等の付勢部材によって図8中の矢印D方向に付勢される。排紙側開閉モータM5が停止している状態では、排紙側開閉扉607は付勢部材の付勢力によって図8中の実線で示すように、外装カバー600の排紙側の開口部を閉鎖する。一方、排紙側開閉モータM5を駆動すると、排紙側開閉モータM5が排紙側扉回転軸607aに対して図8中の反時計回り方向(図中の矢印Dとは逆方向)に回転する駆動を伝達し、排紙側扉回転軸607aの回転によって排紙側開閉扉607が図8中の破線で示す位置まで回転し、外装カバー600の排紙側の開口部を解放する。
また、外装カバー600の内側には、定着液による軟化や強度変化を起こさない材料からなるコーティング層608を備えている。これにより、定着液ボトル200からダイコータヘッド501までの定着液の搬送経路で定着液の液漏れが生じたとしても、その液漏れによって外装カバー600が軟化や強度変化することを防止することができる。
また、従来の熱定着方式では定着装置の熱源としてハロゲンランプやIH定着などを使用していたために高熱を発しており熱源近傍には溶融や軟化のおそれがあったことから樹脂部品や現像装置6に供給するトナーを収容したトナー容器などを配置することは不可能であった。一方、複写機100では、転写紙Pへのトナーを定着させるために熱を必要としない非加熱定着方式の定着装置を使用することで、熱源が不要であるために樹脂部品やトナー容器などを定着ユニット60の近傍に配置することが可能となる。これにより、複写機100のレイアウトの自由度が拡がり、複写機100の小型化が可能となる。
また、従来の熱定着方式の定着装置では、定着装置内部でトラブルが発生した場合、例えば定着装置内部にジャム紙などがジャム処理時に残ってしまった場合、使用者が高温となった定着装置に直接触れることを防止するため、使用者が定着装置内のジャム紙を直接取り出すことを不可とした構成があり、この場合、サービスマンによるメンテナンスなどを有していた。
一方、本実施形態の複写機100のように非加熱定着方式の定着装置を用いることで、使用者が定着ユニット60に直接触れることが可能になり、定着ユニット60内に転写紙Pが詰まった場合のジャム処理時などの安全性が向上する。更にサービスマンがメンテナンスのために定着装置に触れる場合、テストプリントの後など、定着装置を動かした後は、定着装置の冷却時間を要していたが、非加熱定着方式の定着装置を用いることで定着ユニット60の冷却待ち時間が不要となる。
このように、塗布ローラを用いて定着液を塗布する構成では、定着液の塗布量が多すぎると、トナー粒子が流されることによる画質劣化、定着液の乾燥時間が長くなることによる定着応答性の低下、記録媒体によっては紙詰まりが発生しやすくなる、といった問題が生じる。一方、これらの問題を防止するために定着液を微量塗布する構成とすると、上述したように塗布ローラの表面にトナー粒子がオフセットしてしまう。
よって、塗布ローラで定着液を塗布する構成では、定着応答性向上や残液感低減やカール防止のために記録媒体上のトナー層に定着液を微量塗布することと塗布ローラへのトナーオフセットを防止することとを両立することが極めて難しい。
図9は定着ユニット60が備える制御回路を説明するブロック図である。図9に示すように、定着ユニット60の制御回路はA/D、D/A端子とROM、RAMなどの記憶手段を有した定着ユニットCPU700と、外付けのタイマー710から構成され、各センサ(S1〜S7及びS10)からの入力信号に応じてローラ類や泡攪拌器310の各駆動モータ(M1〜M7)、定着液ボトル200に接続された空気ポンプ300、ダイコータヘッド501などの制御を行う。また、空気ポンプ300はDC/DCコンバータ720によって電圧がコントロールされる構成であり、定着ユニットCPU700からDC/DCコンバータ720へ空気ポンプ300の電圧コントロール信号としてのDC/DCコンバータ出力電圧可変信号が送信される構成である。
まず、複写機100本体の電源が投入されると定着ユニット60内に設けられた定着ユニットCPU700と、複写機100本体に設けられた複写機本体CPU750とがI/F(インターフェイス)信号群730によって通信を行い、定着ユニットCPU700で複写機100本体の電源が投入されたことを認識する。
また、液体が実際流れていることを監視するためのセンサである流速計は、回転体の羽根部に磁性体が付けられ、単位時間当たりの回転体の回転を磁気センサで検出し泡状定着液Fの搬送を確認する。
このような泡の性質を利用して、大気開放弁507を開放状態にし、空気ポンプ300を駆動させて圧力を加え始めて、すぐに流速計の回転体が回転を始めるようであれば液体と判定し、圧力を加え始めて、ある程度の時間経過後に流速計が回転するようであれば泡と判定する。
同様に泡の有無の確認は圧力計でも確認することが可能である。大気開放弁507を開放状態にし、空気ポンプ300を駆動させて圧力を加え始めて、すぐに圧力計が反応するようであれば液体と判定し、圧力を加え始めて、ある程度の時間経過後に圧力計が反応するようであれば泡と判定することができる。
また、圧力計使用法に関しては圧力を加える側でも確認が可能である。この場合、泡攪拌器310とダイコータヘッド501の経路の途中で分岐し、圧力計をいれた状態で大気開放弁507を開放状態にし、空気ポンプ300を駆動させて圧力を加え、低い圧力で圧力計が反応するようであれば液体と判定し、圧力を加えて一定時間経過後、圧力計が高圧力を示すようであれば泡と判定する。
複写機100本体の電源が投入されたことを認識すると、定着ユニット60内の定着ユニットCPU700は空気ポンプ300を稼動させ定着液ボトル200内に空気を送り込む。ここで、空気を送り込まれた定着液ボトル200内では液状定着液210と空気とを混合し、液状定着液210内に大きな泡を発泡させて、泡状定着液Fを生成する。次に、定着液ボトル200内の泡状定着液Fは、空気ポンプ300からの圧力によって大径泡搬送管201を抜けて泡攪拌器310に送られる。
泡攪拌器310に注入された泡状定着液Fは泡攪拌器310により、極きめ細かな泡を含有する泡状定着液Fに整形され、そのままダイコータヘッド501へと送られ、ダイコータヘッド501内に充填される。
この時、充填された泡状定着液Fが滲みでたりするのを防ぐ為にダイコータヘッド501に設けられた大気開放弁507はOFF(開放状態)とし、ダイコータヘッド501に対してもダイコータヘッド先端シャッタ510を閉じた状態とするようなシャッタ開閉信号をシャッタ回転モータM7に送信する。
発泡した粗い泡は定着液ボトル200内の圧力が高まると、次の工程である小泡作製のための泡攪拌器310に向けて搬送され始める。
次に、定着液ボトル200から泡攪拌器310までの間で大径泡搬送管201内を正常に泡が送液されているか監視するために、第一泡センサS1をONし、泡の存在を確認する。更に泡の存在を確認した後、定着ユニットCPU700は定着液が実際流れていることを監視するためのセンサとして設けられた流速計で実際泡搬送が行われていることを確認する。
また、この時、定着液ボトル200に液面センサS10などを設けることで搬送経路による異常なのか定着液ボトル200内の液切れによる停止状態か確認することができ、より詳細な停止理由を表示できる。
次に定着ユニットCPU700は泡攪拌器310で小径の泡となった泡状定着液Fを塗布ローラ61に塗布するためのダイコータヘッド501に送液を開始しダイコータヘッド501からの小泡の泡状定着液Fが送液されるのを第二泡センサS3で確認する。
なお、この本実施形態の定着ユニット60では、定着液消費量の低減の観点から、イニシャライズ動作のときには、塗布ローラ61上への泡状定着液Fの付与を行っていない。
スキャナ部150に原稿MSが配置されて複写機100のスタートボタンが押されたり、PC等の外部機器からプリント信号が送信されたりすると、複写機100の複写機本体CPU750は、プリント信号を受信したことを定着ユニット60内に設けられた定着ユニットCPU700にI/F信号群によって通知する。
イニシャライズ動作後や前のプリント動作の後から次のプリント信号がくるまで長時間放置されると、ダイコータヘッド501や泡攪拌器310内の泡状定着液Fの密度が変化するなど、泡の劣化の生じる可能性が高いため、プリント信号を受信したことを認識した定着ユニット60内に設けられた定着ユニットCPU700は、プリント動作前の捨て打ち動作を開始する。
次に、塗布ローラ用モータM1や加圧ローラ用モータM2をONにすることで塗布ローラ61や加圧ローラ62を駆動させる。また、各ローラ(61、62)のモータ(M1、M2)が回転を開始し、ダイコータヘッド501内の圧力が高まると、定着ユニットCPU700のダイコータヘッド501に設けられたダイコータヘッド先端シャッタ510が開くようにシャッタ回転モータM7を制御し、予め、定着ユニットCPU700内のROMデータ内に設定された値とタイマー710のカウント値を比較して、塗布ローラ61への泡状定着液Fの供給を所定時間行う。
その後、定着ユニットCPU700は第三泡センサS6の検知結果を確認することにより、塗布ローラ61上に実際に泡状定着液Fが塗布されているか否かの確認動作を行う。
捨て打ち動作によって、塗布ローラ61や加圧ローラ62上に供給された泡状定着液Fは、各クリーニングブレード(63、64)を備えるクリーニング装置によって回収され回収タンク(63a、64a)に集められ最終的には破棄される。
その後、塗布ローラ61及び加圧ローラ62に残った泡状定着液を全て回収できる時間(定着ユニットCPU700内のROMデータ内に設定された値とタイマー710のカウント値を比較しながら実行する)としての所定時間だけ、塗布ローラ61と加圧ローラ62とを回転させた後、塗布ローラ用モータM1と加圧ローラ用モータM2とを停止し、一連の捨て打ち動作は終了となる。
なお、上述した記載中に「所定時間」とあるが、ここで言う所定時間とはダイコータヘッド501や泡攪拌器310内に蓄えられた泡状定着液Fを吐き出すまでに要する時間を意味している。
本捨て打ち動作はプリント動作前に常に実施されるのでは無く、泡状定着液Fの劣化が許容される程度の時間以内に次のプリント要求が来た場合や連続プリント動作時など、泡状定着液Fの劣化が殆ど無いものと判断された場合は実施されない。
上述した捨て打ち動作の後、定着ユニット60内の定着ユニットCPU700は再び空気ポンプ300を稼動させ定着液ボトル200内に空気を送り込む。空気を送りこまれた定着液ボトル200内では液状定着液210と空気とを混合し、液状定着液210内に大きな泡を発泡させて、泡状定着液Fを生成する。次に、定着液ボトル200内の泡状定着液Fは、空気ポンプ300からの圧力によって大径泡搬送管201を抜けて泡攪拌器310に送られる。泡攪拌器310に注入された泡状定着液Fは泡攪拌器310により、極きめ細かな泡を含有する泡状定着液Fに整形され、そのままダイコータヘッド501へと送られ、ダイコータヘッド501内に充填される。
この時、ダイコータヘッド501のシャッタ回転モータM7に対して、ダイコータヘッド先端シャッタ510を閉じた状態とするようなシャッタ開閉信号を送信する。また、充填された泡状定着液Fが滲み出ることを防ぎ、且つ、ダイコータヘッド501内の泡状定着液Fよりも先端側の空気を抜く為に、空気ポンプ300や泡攪拌器310の駆動開始時には、ダイコータヘッド501に設けられた大気開放弁507はOFF(開放状態)とする。そして、第二泡センサS3で泡の存在を検知すると、ダイコータヘッド501内の空気が抜けた状態として、大気開放弁507をON(閉じた状態)にして、ダイコータヘッド501内の圧力を高める。
上述した塗布ムラや像剥がれといった問題点の解決策として、塗布ローラ61上に形成される泡状定着液Fの膜厚が安定した膜厚となるまで待って、未定着トナー像を進入させて塗布を開始する構成も考えられる。しかし、このような構成では、安定した膜厚となるまでに供給される定着液の無駄な消費という不具合が生じる。さらに、このような構成では、泡状定着液Fが塗布ローラ61上で安定した膜厚となった位置が転写紙Pの先端とトナー像の先端との間に塗布されるように制御すると、泡状定着液Fが塗布ローラ61上で安定した膜厚となる前の位置が転写紙Pの先端に塗布されるため、転写紙Pの先端が定着液で濡れてしまう。そして、転写紙Pの先端が定着液で濡れることで未定着画像が塗布ローラ61や加圧ローラ62への転写紙Pの巻き付きの原因になる可能性が高くなる。このことから未定着トナー像を担持した転写紙Pの先端と画像領域の先端との間で塗布し始めるように、ダイコータヘッド501内の圧力を高め、初期の塗布量が多めになるように制御することが好ましい。
また、徐々に狙いの膜厚と成るように制御した場合、塗布ローラ61の表面移動方向に直交する幅方向の塗布領域の長さである塗布幅も、徐々に所定の幅となるように塗布される。これに対して、塗布開始時から安定した膜厚となるように、ダイコータヘッド501内の圧力を高めておいて、ある程度内圧が高まった時点でダイコータヘッド先端シャッタ510を開放することにより、塗布開始時から所望の塗布幅の塗布を行うことができる。
次に、定着ユニットCPU700は紙先端検知センサS4で転写紙Pの先端を検知し、転写紙Pが定着ユニット60内に入ったことを確認すると、塗布ローラ用モータM1と加圧ローラ用モータM2とをONにし、塗布ローラ61と加圧ローラ62とを回転駆動させる。
塗布ローラ用モータM1と加圧ローラ用モータM2とをONにして、塗布ローラ61と加圧ローラ62とが回転を開始すると、定着ユニットCPU700は定着給紙ローラ対67の定着給紙モータM6を駆動するとともに、ダイコータヘッド先端シャッタ510を開き、塗布ローラ61への泡状定着液Fの付与を開始する。
このとき、転写紙Pに対する塗布開始位置が、転写紙Pの先端とトナー画像の画像領域の先端との間となるように、ダイコータヘッド先端シャッタ510の開放のタイミングと、定着給紙タイミング合せクラッチ68のタイミングとを制御する。
このような泡状定着液Fの塗布時に定着ユニットCPU700はダイコータヘッド501内に設けられた圧力計S7の検知結果とタイマー710のタイマー機能とを利用し、単位時間当たりの泡圧力の変化を把握し、圧力変化に応じて空気ポンプ300の電圧を調整して、空気ポンプ300の回転数を制御し、常に泡の圧力をほぼ一定に保つように制御する。これにより、塗布ローラ61上に膜状に塗布された泡状定着液Fの膜厚が常に一定になるように制御される。
排紙トレイ10上に転写紙Pが排紙されたことを複写機100本体側に設けた不図示の排紙センサで確認すると、複写機本体CPU750は定着ユニット60内に設けられた定着ユニットCPU700にI/F信号群によって転写紙Pが排紙されたことを知らせる。転写紙Pの排紙を確認すると定着ユニットCPU700は、給紙側開閉モータM4及び排紙側開閉モータM5の駆動を停止する。これにより、給紙側開閉扉604と排紙側開閉扉607は付勢部材の付勢力によって定着ユニット60の外装カバー600の入り口と出口とを閉じる。さらに、定着ユニットCPU700は空気ポンプ300、泡攪拌器310の泡攪拌用モータM3の駆動を停止し、次にダイコータヘッド501に設けられたダイコータヘッド先端シャッタ510を閉じ、大気開放弁507を開放する。
その後、塗布ローラ61及び加圧ローラ62の表面上に残った泡状定着液F(塗布残泡)を全て回収できる時間だけ、塗布ローラ用モータM1と加圧ローラ用モータM2とを駆動させた後、これらのモータを停止し、プリント動作は終了となる。
なお、塗布ローラ61及び加圧ローラ62の表面上に残った泡状定着液F(塗布残泡)は、各クリーニングブレード(63、64)を備えるクリーニング装置によって回収され回収タンク(63a、64a)に集められ最終的には破棄される。
図12に示すように、コネクタ凸部630とコネクタ凹部130とが嵌合するコネクタ部は、I/F(インターフェイス)通信接続部730、制御系電源接続部731、駆動系電源接続部732、及び、プルアップ接地接続部733を備える。I/F通信接続部730は、複写機本体CPU750と定着ユニットCPU700との間でI/F信号群により情報のやり取りを行う回路の接続部である。
また、複写機100本体は、定着ユニット60の定着ユニットCPU700を含む定着制御部631及び定着ユニット60の定着駆動系632の電源として定着制御系電源531及び定着駆動系電源532を備える。そして、コネクタ部の制御系電源接続部731は、定着制御系電源531と定着制御部631との接続部であり、定着制御系電源531の電圧は5[V]である。定着制御系電源531は制御系電源線(531a及び731a)を介して定着制御部631に接続され、さらに、定着制御系電源531は制御系接地線(531a及び731a)を介して接地されている。
また、コネクタ部の駆動系電源接続部732は、定着駆動系電源532と定着駆動系632との接続部であり、定着駆動系電源532の電圧は24[V]である。定着駆動系電源532は駆動系電源線(532a及び732a)を介して定着駆動系632に接続され、さらに、定着駆動系電源532は駆動系接地線(532a及び732a)を介して接地されている。
プルアップ接地接続部733と複写機本体CPU750とを接続する信号線131には、抵抗Rを介して電源Vccにプルアップされたプルアップ回路760が設けられている。また、プルアップ接地接続部733の定着ユニット60側はグランドレベルに接地されたアース線132と接続されている。
定着ユニット60が複写機100本体に装着されていない状態では、プルアップ回路760の電源Vccは抵抗Rを介して複写機本体CPU750とのみ接続されているため、複写機本体CPU750の信号線131が接続されたINポートには電源Vccからの電流が流れ込み、H(ハイ)レベルの入力がある状態となる。一方、定着ユニット60が複写機100本体に装着されると、コネクタ凸部630とコネクタ凹部130とが嵌合し、プルアップ接地接続部733を介して、プルアップ回路760がアース線132に接続され、プルアップ回路760とグランドレベルとが無抵抗で直結する回路が形成されることになる。一方、複写機本体CPU750の信号線131が接続されたINポートには不図示の抵抗器が設けられているため、電源Vccからの電流はプルアップ接地接続部733を介してグランドレベルに流れ込み、信号線131から複写機本体CPU750のINポートに入力される信号はグランドレベル(0[V])の信号となり、L(ロー)レベルの入力がある状態となる。
このような構成により、複写機本体CPU750は、信号線131が接続されたINポートからの入力信号がHレベルであるときは定着ユニット60が装着されていないと認識し、この信号がLレベルになることにより、定着ユニット60が装着されたことを認識する。
このような複写機本体CPU750に接続されたプルアップ回路760とプルアップ接地接続部733を介してプルアップ回路760に接続されるアース線132とを備えた構成により、定着ユニット検知部S5としての機能を達成する。
このように、ダイコータヘッド501の内圧が高まるように空気ポンプ300を稼動させた後、ダイコータヘッド501のダイコータヘッド先端シャッタ510を開放するように制御することにより、塗布開始時の立ちあがり時間を短縮することができる。さらに、塗布ローラ61に塗布開始時には必ず実行するように制御することにより、プリント動作時も含めた立ちあがり時間の短縮を図ることができる。
なお、本実施形態の定着液搬送ポンプは、流体として空気を定着液ボトル200内に送る構成であるが、ダイコータヘッド501の内圧を高めるように稼動するポンプとしては、搬送経路の途中に設けて流体として泡状定着液Fをダイコータヘッド501に向けて搬送するポンプであってもよい。
2 光書込装置
3 作像ユニット
4 感光体
5 帯電ローラ
6 現像装置
10 排紙トレイ
12 現像ローラ
15 ドラムクリーニング装置
16 クリーニングブレード
22 除電ランプ
28 紙搬送ユニット
29 紙搬送ベルト
30 駆動ローラ
31 二次転写ローラ
32 ベルトクリーニング装置
33 レジストローラ対
36 スイッチバック装置
37 紙搬送路
40 給紙装置
41 ペーパーバンク
42 給紙カセット
43 送出ローラ
44 給紙路
45 分離ローラ
47 搬送ローラ
50 原稿搬送読取ユニット
51 ADF
60 定着ユニット
61 塗布ローラ
62 加圧ローラ
63 塗布ローラクリーニングブレード
63a 塗布ローラ泡回収タンク
64 加圧ローラクリーニングブレード
64a 加圧ローラ泡回収タンク
65 分離爪
67 定着給紙ローラ対
68 定着給紙タイミング合せクラッチ
69 現像ユニット
70 泡状定着液塗布部
91 中間転写ベルト
92 第一張架ローラ
94 下部張架ローラ
95 一次転写ローラ
100 複写機
130 コネクタ凹部
131 信号線
132 アース線
150 スキャナ部
151 固定読取部
152 移動読取部
153 画像読取センサ
200 定着液ボトル
201 大径泡搬送管
202 小径泡搬送管
205 発光素子
206 受光素子
207 搬送路
240 ボトル挿入口
300 空気ポンプ
310 泡攪拌器
400 感光体ユニット
500 泡状定着液生成部
501 ダイコータヘッド
507 大気開放弁
510 ダイコータヘッド先端シャッタ
510a シャッタ部
510b シャッタ回転軸
510c シャッタ孔部
511 ヘッド内搬送路
512 ダイコータヘッドケーシング
513 ヘッド部シール部材
531 定着制御系電源
532 定着駆動系電源
600 外装カバー
601 天地反転禁止凸部
602 注意ラベル
603 ユニット上部把手部
604 給紙側開閉扉
604a 給紙側扉回転軸
605 ユニット引出し把手部
606 着脱ガイド
607 排紙側開閉扉
607a 排紙側扉回転軸
608 コーティング層
630 コネクタ凸部
631 定着制御部
632 定着駆動系
700 定着ユニットCPU
710 タイマー
720 DC/DCコンバータ
730 I/F通信接続部
731 制御系電源接続部
732 駆動系電源接続部
733 プルアップ接地接続部
750 複写機本体CPU
751 本体側表示パネル
760 プルアップ回路
F 泡状定着液
Fs 泡検知信号
M1 塗布ローラ用モータ
M2 加圧ローラ用モータ
M3 泡攪拌用モータ
M4 給紙側開閉モータ
M5 排紙側開閉モータ
M6 定着給紙モータ
M7 シャッタ回転モータ
P 転写紙
S1 第一泡センサ
S2 泡速度センサ
S3 第二泡センサ
S4 紙先端検知センサ
S5 定着ユニット検知部
S6 第三泡センサ
S7 圧力計
S10 残量検知センサ
S11 上部液面検知センサ
S12 中央液面検知センサ
S13 下部液面検知センサ
T トナー層
Claims (12)
- 樹脂の少なくとも一部を溶解または膨潤させることで樹脂微粒子を軟化させる軟化剤を含有する定着液を液中に気泡が分散した泡状定着液とする定着液泡化手段と、
表面に樹脂微粒子を担持する記録媒体または樹脂微粒子担持体の表面に該泡状定着液を付与する定着液付与手段とを有し、
該泡状定着液を付与することで軟化した該樹脂微粒子を該記録媒体に定着する定着装置において、
上記定着液泡化手段から上記定着液付与手段までの上記泡状定着液の搬送経路での該泡状定着液の状態を確認する泡状定着液確認手段を備えることを特徴とする定着装置。 - 請求項1の定着装置において、
上記定着液を収容する定着液収容手段の内部の該定着液の残量を確認する定着液残量確認手段を備えることを特徴とする定着装置。 - 請求項1または2の定着装置において、
上記定着液付与手段は、表面に上記泡状定着液を担持して表面移動する表面移動部材と、
該表面移動部材の表面に該泡状定着液が薄層状態となるように供給する泡膜形成手段とを備え、
該表面移動部材は、該泡膜形成手段によって供給された薄層状態の泡状定着液を表面移動することによって、記録媒体また樹脂微粒子担持体の表面と対向する位置まで搬送し、記録媒体また樹脂微粒子担持体の表面上の樹脂微粒子に該泡状定着液を付与する構成であり、
該泡膜形成手段によって供給された該表面移動部材上の定着液の状態を検知する表面移動体上泡状定着液確認手段を有することを特徴とする定着装置。 - 請求項3の定着装置において、
上記泡状定着液が上記定着液泡化手段から上記定着液付与手段に向かうように駆動する定着液搬送ポンプを備え、
該定着液付与手段が備える上記泡膜形成手段は、吐出口から該泡状定着液を吐出して上記表面移動部材の表面に該泡状定着液の薄層を形成するダイコータヘッドであり、
該ダイコータヘッドから該表面移動部材に対する該泡状定着液の供給を開始するときには、
該ダイコータヘッド吐出口を遮断するシャッタを閉鎖した状態で該ダイコータヘッドの内部の圧力が高まるように該定着液搬送ポンプを稼動させた後、該シャッタを開放するように制御することを特徴とする定着装置。 - 請求項4の定着装置において、
上記ダイコータヘッドから上記表面移動部材に対する上記泡状定着液の供給を開始するときには、その後の連続して該泡状定着液を供給するときよりも該ダイコータヘッドの内部の圧力が高めになるように制御することを特徴とする定着装置。 - 請求項4または5の定着装置において、
上記ダイコータヘッドの内部の圧力を検知するダイコータヘッド内圧検知手段と、
該ダイコータヘッド内圧検知手段の検知結果に基づいて該ダイコータヘッドの内部の圧力を調節する内圧調整手段とを備えることを特徴とする定着装置。 - 請求項1、2、3、4、5または6の定着装置において、
上記泡状定着液確認手段による確認動作で使用した上記泡状定着液を破棄する動作を実行する定着液破棄動作制御手段を有することを特徴とする定着装置。 - 請求項7の画像形成装置において、
上記定着液泡化手段で泡状定着液が作成されてからの経時時間を測定するタイマーを備え、定着液破棄動作制御手段は該タイマーの測定情報に基づいて上記泡状定着液を破棄する動作を実行することを特徴とする定着装置。 - 請求項1、2、3、4、5、6、7または8の定着装置において、
上記定着液付与手段によって記録媒体またトナー像担持体の表面に上記泡状定着液の付与を開始する位置は、トナー像を定着する記録媒体の紙先端と、トナー像の画像領域の先端との間となるように制御することを特徴とする定着装置。 - 樹脂と色剤を含有する上記樹脂微粒子を含むトナーを用いて記録媒体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
該記録媒体上に該トナー像を定着せしめる定着手段とを備える画像形成装置であって、
該定着手段として、請求項1、2、3、4、5、6、7、8または9の定着装置を用いることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項10の画像形成装置において、
装置本体の電源投入後のウォームアップ時、または、JOB間の少なくとも一方のタイミングで、上記泡状定着液確認手段によって上記泡状定着液の状態を確認する制御を実行することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項10または11の画像形成装置において、
上記泡状定着液確認手段によって上記搬送経路での上記泡状定着液の移動が確認されない場合は、装置本体の画像形成動作を停止させることを特徴とする画像形成装置。
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