JP2020071349A - 非接触加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ジャム発生時の非接触加熱源のオーバーシュートによる搬送ベルトとメディアへの過剰な加熱を防止し、搬送ベルトとメディアの熱ダメージを抑制すること。【解決手段】ジャム発生直後に非接触加熱源の発光面を遮蔽部材で覆い、非接触加熱源のオーバーシュートによるメディアとベルトへのダメージを抑制する。【選択図】図２

Description

本発明は、電子写真画像形成装置の加熱装置において、非接触で加熱する加熱装置に関する。

通常、電子写真画像形成装置の画像の定着といえば、トナーを熱で溶かし圧力を加えて紙に定着させることをいう。従来、電子写真画像形成装置内における定着装置においては、紙の上に形成されたトナー像をヒートロール等で熱と圧力を加えて行うのが一般的である。

非接触定着方式として、特許文献１には、現像剤の硬化に紫外線照射エネルギーを使用し、紫外線照射前に赤外線を照射して予備加熱する技術が提案されている。

特開２０１０−１２２３４１号公報

特許文献１のように非接触で加熱する場合、非接触熱源は電力供給をオフしてもオーバーシュートが発生し加熱状態が続く。そのためジョブ終了後やジャム発生検知時の非接触熱源オフ直後に冷えるまでの待ち時間が発生し、ベルトやメディアへの無用な加熱が続くため、過熱によるベルトやメディアへのダメージが蓄積する。

そこで、本発明は、シンプルな構成でオーバーシュートによる搬送ベルトまたはメディアの過剰な昇温を抑制することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る加熱装置は、
色剤を内包した樹脂と液体キャリアからなる液体現像剤がのる記録媒体に輻射光ピーク位置でニップせずに加熱する非接触加熱手段と記録媒体搬送手段とを備え前記非接触加熱手段で液体現像剤加熱する加熱装置において、
記録媒体に載った画像を輻射光ピーク位置でニップせずに加熱する非接触加熱手段と記録媒体搬送手段とを備え、
記録媒体搬送手段は搬送ベルトと搬送ベルトを回転させる回転手段とメディアを搬送ベルトに吸引する吸引機構を搬送ベルト内部に備え、
非接触加熱手段は発熱体と発熱体からの輻射熱をベルトに搬送される記録媒体に向けて反射する反射部材と輻射熱を受け止める吸熱部材と、ジャム発生時に輻射熱を遮蔽する遮蔽機構を備え、
通紙時には反射部材は輻射熱をベルトに搬送される記録媒体に向けて反射し、ジャム検知センサーがジャム発生を検知すると、前記発熱体への給電を停止すると同時に搬送ベルトの搬送を停止し、遮蔽機構がベルトに向かう輻射熱を遮蔽することを特徴とする。

本発明に係る加熱装置によれば、ジャム発生時の非接触熱源の輻射熱を遮蔽することでジャム発生時のオーバーシュートによる過剰昇温を防止し、搬送ベルトおよびメディアへのダメージを抑制することができる。

本発明の実施例に係る画像形成装置の模式的全体断面図 本発明の実施例の加熱装置の構成を説明する模式的断面図 遮蔽機構が動作する際の動作フロー図 遮蔽機構が動作する際のブロック図 従来例の加熱装置の構成を説明する模式的断面図 本発明の実施例の効果を示す実験結果

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、液体現像剤を定着する加熱装置を例に添付の図面に基づいて詳細に説明する。

（画像形成装置）
図１は、液体現像剤を非接触加熱する画像形成装置の構成の一例を示す模式図である。画像形成装置１００は、記録媒体１６上に画像を形成する画像形成部１０と、記録媒体１６上に形成された画像１５および記録媒体１６を加熱する加熱装置１１を備える。ここで、記録媒体１６は、画像形成装置１００によってトナー像が形成されるものであり、例えば、普通紙、コート紙、はがきや封筒などの用紙を含む。また、例えば、記録媒体１６はＯＨＰシートやフィルムであっても良い。

カセット２５は、画像形成に使用する記録媒体１６を収容する収容部である。カセット２５に収容された記録媒体１６は、送り機構２によって画像形成部１０へと給送される。送り機構２は、例えば給紙ローラであり、カセット２５内の記録媒体１６を搬送路２６へ送り出す。尚、収容部は、複数のカセットを有する構成としても良いし、トレイ状（例えば、手差しトレイ）であっても良い。

送り機構２によってカセット２５から給送される記録媒体１６は、搬送路２６を通って画像保持部材１と転写手段４の当接部に供給される。記録媒体１６は、画像保持部材１と転写手段４の当接部にて、転写手段４によって画像保持部材１の外周面上の画像が転写された後、搬送路を通って加熱装置１１へと搬送される。

画像形成部１０は、液体現像剤を用いて記録媒体１６上に画像１５を形成する。液体現像剤は、トナー（色材）と液体キャリアを含む現像剤である。画像形成部１０は、円筒状の画像保持部材１と転写手段４を備える。電子写真方式の画像形成手段（不図示）は、画像保持部材１を一様の表面電位に帯電する帯電部、露光により潜像を形成する露光部、液体現像剤を用いて潜像を現像する現像部を備えており、画像保持部材１の外周面上に画像を形成する。画像保持部材１に形成された画像１５は、転写手段４としての転写ローラにより画像保持部材１と転写手段４の当接部に供給された記録媒体１６上に転写される。つまり、画像形成部１０により、記録媒体１６上には未定着の画像１５が形成される。

本実施例における画像保持部材１は、厚みが３ｍｍ、外径８４ｍｍのアルミニウム製シリンダー（感光ドラム）の表面に有機感光体表層を持ち、長辺の幅（記録媒体の搬送方向と略直交する方向の長さ）が３７０ｍｍである。画像保持部材１は、画像保持部材１の駆動手段（不図示）としての駆動モータによって、中心支軸を中心に図１中の矢印Ｒ１方向に回転駆動される。

尚、本例において画像形成部１０は電子写真方式の直接転写方式の構成としたが、記録媒体１６への画像形成方法はこれに限らない。例えば、画像保持部材１を中間転写ベルトとする中間転写方式の構成としても良い。具体的には、画像形成手段（不図示）が液体現像剤を用いて感光ドラム上に形成した画像１５を１次転写ローラが中間転写体に１次転写し、転写手段４は２次転写ローラとして中間転写体上の画像１５を記録媒体１６に転写する。

画像形成部１０にて画像１５が形成された記録媒体１６は、搬送路２７を通って、加熱装置１１に搬送される。加熱装置１１は、非接触熱源としての加熱部１３と用紙搬送装置３０を含む。用紙搬送装置３０は、多数の穴が設けられた無端状の搬送ベルト３１と、この搬送ベルト３１を張架する駆動ローラ３５および従動ローラ３６、３７とを備えている。用紙搬送部３０は、駆動ローラ３５を介して搬送ベルト３１を回動させる駆動モータ（不図示）を備える。搬送ベルト３１は、駆動モータの駆動により図中矢印Ｒ２の方向に回動する。用紙搬送部３０は、画像形成部１０により画像１５が形成された記録媒体１６を搬送ベルト３１上に担持し、記録媒体１６が赤外線照射装置１３の下を通過するように、記録媒体１６を搬送する。本実施例における搬送ベルト３１は、幅が５００ｍｍ、周長は９００ｍｍである。

搬送ベルト３１の内側には、この搬送ベルト３１によって搬送される記録媒体１６を、搬送ベルト３１に形成された多数の穴を介して搬送ベルト３１の周面に吸着させる吸引装置としての吸着板４０および吸引ファン（不図示）が配置されている。吸着板４０は掘り込まれた複数の凹部を持ち、凹部底に開けられた穴を介して吸引ファンが吸着板の凹部内を負圧にし、吸着板凹部の上を通る搬送ベルト３１の上面側から空気を吸い込んで、搬送される記録媒体１６を搬送ベルト３１の上面に吸着させる。

赤外線照射装置１３は、記録媒体１６上の液体現像剤の画像１５に赤外線を照射することにより、液体現像剤を加熱する。

液体キャリアは不図示の回収機構で回収される。

加熱装置１１にて加熱された記録媒体１６は、排出搬送路２８を通過して機外に排出され不図示の定着手段によって定着される。

（加熱装置）
前述の様に、加熱装置１１は加熱部１３と用紙搬送装置３０とから成る。用紙搬送装置３０は、記録媒体１６の搬送方向に隣接して並ぶ加熱部１３の直下に配置され、一つの搬送ベルトが加熱部１３の照射領域を通過するように構成される。

記録媒体１６上の液体現像剤の画像１５は不図示の手段で定着する。

（加熱部の構成）
加熱装置１１における加熱部１３の構成を詳細に説明する。

加熱装置１１は、図２に示すように用紙搬送装置３０と加熱部１３とから成り、加熱部１３は、波長３ｎｍをピークとする遠赤外線を発する石英管１３ｃと、石英管１３ｃが発した輻射熱を反射する反射部１３ｂと吸熱部１３ａで構成される。

吸熱部１３ａは一部材で構成されていて、熱容量１８Ｊ／Ｋ以上であり、ここでは吸熱部１３ａは厚さ２．５ｍｍのアルミニウムの板を用い、黒体スプレー（例えばＫＥＹＥＮＣＥ社製ＯＰ−９６９２９）を用いて輻射率を０．９４とした面を石英管１３ｃに向けて配置した。

反射部１３ｂは通紙時には図２Ａに示すように石英管１３ｃが発した輻射熱を用紙搬送面に向けて反射し、ジャム発生時時には回転駆動機構（不図示）により、図２Ｂに示すように反射面が反転し、石英管１３ｃからの輻射熱を吸熱部１３ａに反射する位置に移動する。

（搬送ベルトと吸着板の構成）
搬送ベルト３１の幅が５００ｍｍ、吸着板４０の幅が４９０ｍｍであり、搬送ベルト３１は吸着板４０を十分に覆った構成になっている。こうすることで加熱部１３によって照射される光が吸着板４０を直接加熱しない構成になっている。

ここでは搬送ベルト３１はＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエンゴム）製であり、厚み１ｍｍとした。吸着版４０はＳＵＳ３０４製で厚み５ｍｍとした。

（遮蔽機構の動作）
ジャム発生時の動作を図３、図４に示す。

最初に操作部６０からプリント開始が指示されると図３のＳＴＥＰ１で通紙が開始される。ＣＰＵ６５は加熱制御部６１に通紙動作の信号を出す。通紙動作の信号を受け取った加熱制御部６１は搬送ベルトモーター６３を駆動させ、加熱制御部６１はＣＰＵ６５に搬送ベルトモーターが駆動状態にあるという信号を返す。ＣＰＵ６５はｈ６４に搬送ベルトが駆動状態をあるかどうか調べる信号を出し、搬送ベルトが駆動状態にあれば異常なしの検知結果をＣＰＵ６５に返す。次いでＣＰＵ６５は搬送ベルトの駆動状態判定結果を加熱制御装置６１に送信し、加熱制御部６１はヒーター電源６２に通電を指示する。加熱制御部６１は不図示の手段で加熱部１１の石英管１３ｃの温度が安定した状態になったところでＣＰＵ６５に異常なしの信号を出す。ＣＰＵ６５は加熱制御部６１から異常なしの信号を受け取ると画像形成部１０に通紙ＯＫの信号を出し、画像形成部１０にて画像１５が形成された記録媒体１６が加熱部１１に搬送される。

複数枚の連続通紙の場合には図３のＳＴＥＰ２に移行する。画像形成部１０から通紙継続の信号をＣＰＵ６５が受け取り、ＣＰＵ６５は搬送駆動検知装置６４と加熱制御部６１からの異常なしの信号を受け取る限りは通紙ＯＫの信号を画像形成部１０に返し、通紙が続けられる。

ジャムが発生すると図３のＳＴＥＰ３に移行する。ジャムが発生すると搬送駆動検知装置６４からＣＰＵ６５に異常信号が返される。ＣＰＵ６５は加熱制御装置６１に異常ありの信号を出し、加熱制御装置６１は搬送ベルトモーター６３に駆動停止信号と、ヒーター電源６２に通電カットの信号をだして搬送と加熱を停止する。次いでＣＰＵ６５は反射部回転駆動機構６６に信号を出す。反射部回転駆動機構６６は図２Ｂの状態に反射部１３ｂを回転駆動させた後、ＣＰＵ６５に回転駆動終了の信号を返す。

次いで図４のＳＴＥＰ４に移行する。ＳＴＥＰ３の動作後にＣＰＵ６５は表示部にジャム発生のエラーメッセージを表示する。ジャム処理終了後に処理終了の判定表示を操作部から入力されたら表示部のエラーメッセージを解除し、次の通紙に備えたスタンバイ状態に戻る。

これによりジャム発生時の加熱源のオーバーシュートによるメディアおよび搬送ベルトへ熱的ダメージを抑制できる。

（効果の確認）
図５に比較例を示す。比較例では実施例１の吸熱部１３ａが無いこと以外は実施例１と同等の構成になっている
遮蔽機構の効果確認のため、比較例の構成と実施例の構成でそれぞれ次の条件で実験を行った。

（実験１）プロセススピード１７５ｍｍ／ｓ、赤外線照射装置（ＩＲ１０５４５Ｈ 坂口電熱製）の加熱量を１０００Ｗとして３０分間の空回転を行った後、赤外線照射装置の通電をオフし、赤外線照射装置の真下で搬送ベルト３１の温度を計測した。

（実験２）５０μｍ厚のポリスチレンフィルムをベルトに張り付けてプロセススピード１７５ｍｍ／ｓ、赤外線照射装置（ＩＲ１０５４５Ｈ 坂口電熱製）の加熱量を１０００Ｗとして３０分間の空回転を行った後、赤外線照射装置の通電をオフし、赤外線照射装置の真下でメディアの温度を計測した。

図６は比較例と実施例の赤外線照射装置の通電がオフされた直後をゼロ秒とし、１秒間の搬送ベルト３１およびのメディア温度推移を示したグラフである。メディア温度は実験２のポリスチレンフィルムの温度である。温度を測定した位置は遮蔽機構がなければ輻射光強度が最も強くなるピーク位置で計測した。遮蔽機構のない比較例の構成では、ベルト、およびメディアの温度が１００℃以上となっているが、遮蔽機構のある実施例ではヒーター通電をオフした直後から２〜５℃上昇しただけにとどまっており、本構成によって非接触熱源のオーバーシュートによる過剰な加熱を防止できている。

１００ 画像形成装置、１０ 画像形成部、１ 画像保持部材、４ 転写手段、
１１ 加熱装置、１３ 加熱部、０ 用紙搬送部、３１ 搬送ベルト、
３５ 駆動ローラ、３６ 従動ローラ、４０ 吸着板、
１５ 液体現像剤から成る画像、１６ 記録媒体、搬送用紙、用紙、
１３ａ 吸熱部、１３ｂ 反射部、１３ｃ 石英管

Claims (4)

1. 色剤を内包した樹脂と液体キャリアからなる液体現像剤がのる記録媒体に輻射光ピーク位置でニップせずに加熱する非接触加熱手段と記録媒体搬送手段とを備え前記非接触加熱手段で液体現像剤加熱する加熱装置において、
   記録媒体に載った画像を輻射光ピーク位置でニップせずに加熱する非接触加熱手段と記録媒体搬送手段とを備え、
   記録媒体搬送手段は搬送ベルトと搬送ベルトを回転させる回転手段とメディアを搬送ベルトに吸引する吸引機構を搬送ベルト内部に備え、
   非接触加熱手段は発熱体と発熱体からの輻射熱をベルトに搬送される記録媒体に向けて反射する反射部材と輻射熱を受け止める吸熱部材とジャム発生時に輻射熱を遮蔽する遮蔽機構を備え、
   通紙時には反射部材は輻射熱をベルトに搬送される記録媒体に向けて反射し、ジャム検知センサーがジャム発生を検知すると、前記発熱体への給電を停止すると同時に搬送ベルトの搬送を停止し、遮蔽機構がベルトに向かう輻射熱を遮蔽することを特徴とする加熱装置。
2. 遮蔽機構は、発熱体と吸熱部材と反射部材と反射部材を移動させる反射部材駆動装置で構成され、発熱体は吸熱部材と搬送ベルトの間に配置され、通紙時には反射部材は吸熱部材と発熱体の間に配置されて輻射熱を搬送ベルトに向けて集光させ、ジャム発生時には反射部材駆動装置が発熱体と搬送ベルトの間に反射部材を移動して搬送ベルトに向かう輻射熱を吸熱部材に集光させることで搬送ベルトへ向かう輻射熱を遮蔽することを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
3. 発熱体は通電をオフした後も輻射光を照射し、前記搬送ベルトは発熱体の通電オフ後にもすぐに室温まで下がらないことを特徴とする請求項１又は２に記載の加熱装置。
4. 液体現像剤の液体キャリアを加熱させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の加熱装置。