JP6547561B2

JP6547561B2 - 定着装置

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Publication number: JP6547561B2
Application number: JP2015194654A
Authority: JP
Inventors: 健太郎村山
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2015-09-30
Filing date: 2015-09-30
Publication date: 2019-07-24
Anticipated expiration: 2035-09-30
Also published as: JP2017068099A

Description

本発明は、用紙上にトナー像を定着させる定着装置に関する。

従来、トナー像に定着液を塗布することでトナー像を用紙に定着する技術が知られている（特許文献１参照）。特許文献１に記載の定着装置では、定着ローラに泡状の定着液を保持させ、その泡状の定着液をトナー像に塗布することで、定着液によってトナーを溶かしてトナー像の定着を行っている。

特開２００８−１８５７０４号公報

しかしながら、従来技術では、定着ローラで定着液をトナー像に塗布する際に、定着液によって溶けたトナーが定着ローラに付着することがあり、定着後のトナー像が乱れるおそれがあった。このような課題を解決すべく、本願発明者は、記録シートから離れて配置されるノズルから定着液を静電噴霧により噴霧して、定着を行う装置を考案した。そして、本願発明者は、この装置を実用化するには、ノズルから噴霧される定着液の噴霧量を精度良く算出することが重要であるといった課題を見い出した。

そこで、本発明は、静電噴霧により定着液を噴霧する定着装置において、定着液の噴霧量を精度良く算出することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明に係る定着装置は、定着液を内部に収容する収容部と、前記収容部に連通し、記録シート上の現像剤像に向けて前記定着液を噴霧するノズルと、前記ノズル内の前記定着液と、前記ノズルから離れた位置で搬送される記録シートとの間に電位差を形成するための電位差形成部と、前記電位差形成部に印加する電圧を制御する制御部と、を備える。
前記制御部は、前記電位差形成部に電圧が印加されることで前記電位差形成部に流れる電流値に基づいて前記ノズルから噴霧される定着液の単位時間当たりの噴霧量を推定する第１処理を実行する。

この構成によれば、電位差形成部に流れる電流値に基づいて噴霧量を推定するので、定着液の噴霧量を精度良く算出することができる。

また、本発明に係る定着装置は、定着液を内部に収容する収容部と、前記収容部に連通し、記録シート上の現像剤像に向けて前記定着液を噴霧するノズルと、前記ノズル内の前記定着液と、前記ノズルから離れた位置で搬送される記録シートとの間に電位差を形成するための電位差形成部と、前記電位差形成部に印加する電圧を制御する制御部と、を備える。
前記制御部は、画像データに基づいて、前記ノズルから単位時間当たりに噴霧される噴霧量の目標値である目標噴霧量を設定する処理と、ノズルからの定着液の噴霧が安定したか否かを判断する処理と、噴霧が安定したと判断した場合に、前記ノズルから噴霧される定着液の単位時間当たりの噴霧量を、前記目標噴霧量から推定する処理と、定着液の残量の前回値から前記噴霧量を引くことで、定着液の残量を算出する処理とを実行する。

この構成によれば、画像データに基づいて設定する目標噴霧量に基づいて噴霧量を推定するので、定着液の噴霧量を精度良く算出することができる。

本発明によれば、静電噴霧により定着液を噴霧する定着装置において、定着液の噴霧量を精度良く算出することができる。

本発明の一実施形態に係る定着装置を備えたレーザプリンタを示す図である。定着ヘッドを、斜め上方から見た斜視図（ａ）と、斜め下方から見た斜視図（ｂ）である。定着ヘッドを、前方から見た正面図（ａ）と、下方から見た下面図（ｂ）である。噴霧量の設定処理を示すフローチャートである。定着液の残量を算出する残量算出処理を示すフローチャートである。残量算出処理の変形例１を示すフローチャートである。残量算出処理の変形例２を示すフローチャートである。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明においては、まず、レーザプリンタの全体構成を説明した後、本発明の特徴部分を詳細に説明することとする。

以下の説明において、方向は、レーザプリンタ使用時のユーザを基準にした方向で説明する。すなわち、図１において、紙面に向かって右側を「前側」、紙面に向かって左側を「後側」とし、紙面に向かって奥側を「右側」、紙面に向かって手前側を「左側」とする。また、紙面に向かって上下方向を「上下方向」とする。

図１に示すように、レーザプリンタ１は、筐体２と、記録シートの一例としての用紙Ｐを給紙するためのフィーダ部３と、用紙Ｐに画像を形成するための画像形成部４とを備えている。

フィーダ部３は、筐体２の下部に着脱可能に装着される給紙トレイ３１と、給紙トレイ３１内の用紙Ｐを画像形成部４に向けて給紙する給紙機構３２とを備えている。

画像形成部４は、筐体２内に収容されており、主に、スキャナユニット５と、プロセスカートリッジ６と、転写ローラＴＲと、定着装置７とを備えている。

スキャナユニット５は、筐体２内の上部に設けられ、図示しないレーザ発光部、ポリゴンミラー、レンズおよび反射鏡などを備えている。このスキャナユニット５では、レーザビームを、後述する感光ドラム６１の表面上に高速走査にて照射する。

プロセスカートリッジ６は、筐体２に着脱可能となっている。プロセスカートリッジ６は、静電潜像が形成される感光ドラム６１と、図示しない帯電器と、現像剤の一例としてのトナーを収容するトナー収容部６２と、トナー収容部６２内のトナーを感光ドラム６１に供給する供給ローラ６３および現像ローラ６４を備えている。

このプロセスカートリッジ６では、図示せぬ帯電器が、回転する感光ドラム６１の表面を一様に帯電する。スキャナユニット５は、感光ドラム６１の表面にレーザビームを出射して、感光ドラム６１の表面を露光することで、感光ドラム６１の表面に画像データに基づく静電潜像を形成する。

次いで、回転駆動される現像ローラ６４が、感光ドラム６１の静電潜像にトナーを供給して、感光ドラム６１の表面上にトナー像を形成する。その後、感光ドラム６１の表面上に担持されたトナー像は、用紙Ｐが感光ドラム６１と転写ローラＴＲの間で搬送される際に、転写ローラＴＲに引き寄せられて用紙Ｐ上に転写する。

定着装置７は、帯電された定着液Ｌを静電噴霧により用紙Ｐ上のトナー像に向けて噴霧することで、用紙Ｐ上にトナー像を定着させる装置である。なお、定着装置７の構成については、後で詳述する。

用紙Ｐの搬送方向において、定着装置７の下流側には、定着装置７から排出された用紙Ｐを下流側に搬送するための下流側搬送ローラ８１が設けられている。下流側搬送ローラ８１によって搬送された用紙Ｐは、排紙ローラＲに搬送され、この排紙ローラＲから排紙トレイ２１上に排出される。

次に、定着装置７の構成について詳細に説明する。
定着装置７は、定着液Ｌを噴霧するための定着ヘッド７１と、定着ヘッド７１の下で用紙Ｐを支持する第２電極７２とを備えている。

定着液Ｌは、良好に静電噴霧を行い、かつ、定着を行うために、トナーを溶解させる溶質を誘電率の高い溶媒に分散させたもの使用することが出来る。誘電率の高い溶媒として、安全な水を用いることができる。つまり、本実施形態では、トナーを溶解させる溶質を水に分散するタイプ、いわゆる、水中油滴型のエマルジョンでトナーの溶解を行っている。つまり、溶媒としての水に対して不溶または難溶な溶質を水に分散した定着液を用いている。溶質としては、脂肪族モノカルボン酸エステル系として、ラウリン酸エチル、ラウリン酸ブチル、ラウリン酸イソプロピル、ミリスチン酸エチル、ミリスチン酸ブチル、ミリスチン酸イソプロピル、パルミチン酸エチル、パルミチン酸ブチル、パルミチン酸イソプロピル、脂肪族ジカルボン酸エステル系として、コハク酸ジエチル、コハク酸ジブチル、脂肪族トリカルボン酸エステル系として、oアセチルクエン酸トリエチル、oアセチルクエン酸トリブチル、脂肪族ジカルボン酸ジアルコキシアルキル系としてコハク酸ジエトキシエチル、コハク酸ジブトキシエチル、炭酸エステル系として炭酸エチレン、炭酸プロピレンを使用することができる。これらの溶質はトナーを軟化させる機能を有する。
また、エマルジョンを良好に形成するために界面活性剤を加えても良く、界面活性剤としては、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤を使用することができる。アニオン系界面活性剤としては、ラウリン酸ナトリウムなどの高級脂肪酸塩類、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムなどのアルキルアリールスルホン酸塩類、ドデシル硫酸ナトリウムなどのアルキル硫酸エステル塩類、ポリエトキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウムなどのポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩類、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル硫酸ナトリウムなどのポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル硫酸エステル塩類を使用することができる。カチオン系界面活性剤としては、脂肪族アミン塩、脂肪族４級アンモニウム塩、ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩を使用することができる。ノニオン系界面活性剤としては、ポリオキシエチレンラウリルエーテルなどのポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテルなどのポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル類、ソルビタンモノラウレートなどのソルビタン高級脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレートなどのポリオキシエチレンソルビタン高級脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンモノラウレートなどのポリオキシエチレン高級脂肪酸エステル類、ショ糖ラウリン酸エステルなどのショ糖脂肪酸エステル類を使用することができる。

定着ヘッド７１は、定着液Ｌを内部に収容する収容部７３と、収容部７３に連通し、トナー像に向けて定着液Ｌを噴霧する複数のノズルＮと、収容部７３内および各ノズルＮ内の定着液Ｌに電圧を印加する第１電極７４とを備えている。第１電極７４は、収容部７３の上壁７３Ａを上から下に貫通するように設けられ、下端部が収容部７３内の定着液Ｌ内に配置され、上端部が、図示せぬ電圧印加部を有する制御部１００に接続されている。第１電極７４に印加される電圧は、１ｋｖ〜１０ｋｖであることが好ましい。

第２電極７２は、用紙Ｐに接触して、ノズルＮ内の定着液Ｌと用紙Ｐとの間に電位差を形成するための電極であり、各ノズルＮの先端から所定距離離れるように、各ノズルＮの下に配置されている。ここで、所定距離は、用紙Ｐの厚さよりも大きな距離であり、実験やシミュレーション等によって静電噴霧を好適に行うことが可能な距離に設定されている。

第２電極７２は、電流センサＳＡを介して、接地されている。なお、第２電極７２は、必ずしも接地させる必要はなく、例えば第１電極７４に印加される電圧よりも小さな電圧を第２電極７２に印加してもよい。
第１電極７４に電圧が印加されるとノズルＮの先端付近の空間に電界が形成される。すると、ノズルＮの先端では、定着液Ｌが電界に引っ張られていわゆるテイラーコーンが形成される。このテイラーコーンの先端から定着液Ｌが引きちぎられることによって微細な液滴が生成する。
ノズルＮから噴霧された液滴状の定着液Ｌは、正に帯電している。これに対し、用紙Ｐは実質的にゼロ電位状態になっている。このため、液滴状の定着液Ｌは、クーロン力によって用紙Ｐに向かって飛んでゆき、用紙Ｐ上やトナー像上に付着する。

電流センサＳＡは、第２電極７２に流れる電流を検出するセンサであり、ノズルＮから用紙Ｐに定着液Ｌが噴霧された際に第２電極７２に流れる電流を検出し、その検出値を制御部１００に出力している。ここで、第１電極７４に電圧が印加されても、ノズルＮから定着液Ｌが噴霧されていないときには、第２電極７２には電流が流れず、ノズルＮから定着液Ｌが噴霧されること、つまり帯電された定着液ＬがノズルＮから用紙Ｐに移動することによって、第２電極７２に電流が流れるようになっている。

このように構成された第１電極７４および第２電極７２は、ノズルＮ内の定着液Ｌと、ノズルＮから離れた位置で搬送される用紙Ｐとの間に電位差を形成するための電位差形成部となっている。

また、筐体２には、湿度を検出する湿度センサＳＨが設けられている。湿度センサＳＨは、検出した湿度を制御部１００に出力している。

図２（ａ）に示すように、収容部７３は、左右方向、つまり用紙Ｐの幅方向に長尺となる矩形の容器であり、上壁７３Ａ、前壁７３Ｂ、後壁７３Ｃ、左壁７３Ｄ、右壁７３Ｅおよび下壁７３Ｆを有している。

図２（ｂ）に示すように、複数のノズルＮは、収容部７３の下壁７３Ｆから下方に向けて突出しており、下方に向かう程、徐々に縮径している。複数のノズルＮは、用紙Ｐの幅方向、つまり左右方向に複数配列されるとともに、用紙Ｐの搬送方向、つまり前後方向に複数配列されている。

詳しくは、複数のノズルＮは、搬送方向に並ぶ３つの千鳥配列群Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３を構成している。以下の説明では、最前方に位置する千鳥配列群Ｕ１を、第１千鳥配列群Ｕ１とも称し、第１千鳥配列群Ｕ１の搬送方向下流側に位置する千鳥配列群Ｕ２を、第２千鳥配列群Ｕ２とも称し、最後方に位置する千鳥配列群Ｕ３を、第３千鳥配列群Ｕ３とも称する。

図３（ａ），（ｂ）に示すように、第１千鳥配列群Ｕ１は、幅方向に一定の間隔を空けて配列される複数の第１ノズルＮ１と、幅方向に一定の間隔を空けて配列される複数の第２ノズルＮ２とからなり、幅方向の一方側から他方側に向けて、第１ノズルＮ１と第２ノズルＮ２とが搬送方向の一方側と他方側に交互に配置されている。また、各第２ノズルＮ２は、幅方向において２つの第１ノズルＮ１の間に配置されている。第２千鳥配列群Ｕ２および第３千鳥配列群Ｕ３は、第１千鳥配列群Ｕ１と同じ構造となっている。本実施形態においてノズルピッチ（最短のノズルピッチ）は、１ｍｍ以上、１４ｍｍ以下の範囲で設定すれば良い。

図１に示すように、制御部１００は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力回路などを備えており、外部から入力されてくる画像データや、電流センサＳＡおよび湿度センサＳＨからの信号に基づいて、第１電極７４に印加する電圧を制御する機能を有している。具体的に、制御部１００は、湿度センサＳＨで検出した湿度に基づいて、電荷対質量比Ｒｘを推定する機能を有している。

ここで、電荷対質量比Ｒｘとは、重量を基準とした、霧化された噴霧によって運ばれる電荷量の指標であり、単位重さあたりのクーロン量で求めることができる。具体的には、電荷対質量比Ｒｘは、所定の温湿度環境下において、第２電極７２に流れた電流Ａと、実際に噴霧された目標噴霧量ρとの関係を示す比Ａ／ρであり、実験やシミュレーション等により湿度に応じて適宜設定される。そして、このような電荷対質量比Ｒｘと湿度との関係を示すマップを図示せぬ記憶部に記憶させておき、制御部１００が適宜記憶部のマップを参照することで、そのときの湿度に対応した電荷対質量比Ｒｘを設定している。

また、制御部１００は、画像データに基づいてノズルＮから単位時間当たりに噴霧される噴霧量の目標値である目標噴霧量ρを設定する第３処理を実行する機能を有している。詳しくは、制御部１００は、画像データ（印字指令）を受けると、まず、噴霧対象となる画像データの部分の濃度に応じて初期目標噴霧量ρ_０を設定する。詳しくは、制御部１００は、画像データの部分の濃度が高いほど、初期目標噴霧量ρ_０を大きな値に設定する。なお、濃度と初期目標噴霧量ρ_０との関係を示すマップや関数は、図示せぬ記憶部に記憶させておけばよい。

また、制御部１００は、第３処理において、画像データのうち用紙Ｐの種類を示すデータに基づいて、初期目標噴霧量ρ_０を補正する機能を有している。詳しくは、制御部１００は、用紙Ｐが普通紙であると判断した場合には、初期目標噴霧量ρ_０の値をそのまま仮目標噴霧量ρ_１として設定する。制御部１００は、用紙Ｐが普通紙よりも薄い薄紙であると判断すると、普通紙であると判断した場合よりも、仮目標噴霧量ρ_１を小さな値に設定する。また、制御部１００は、用紙Ｐが普通紙よりも厚い厚紙であると判断すると、普通紙であると判断した場合よりも、仮目標噴霧量ρ_１を大きな値に設定する。

また、制御部１００は、第３処理において、画像データのうち画像品質を示すデータに基づいて、仮目標噴霧量ρ_１を補正する機能を有している。詳しくは、制御部１００は、画像品質が高品質であるか否かを判断し、高品質でない、つまり通常品質であると判断した場合には、仮目標噴霧量ρ_１の値をそのまま目標噴霧量ρとして設定する。また、制御部１００は、高品質であると判断した場合には、通常品質であると判断した場合よりも、目標噴霧量ρを大きな値に設定する。なお、高品質モードとしては、トナー像にグロス効果を持たせるグロスモードがある。

また、制御部１００は、第３処理において、目標噴霧量ρに対応した目標電流値ＡＴを設定している。本実施形態では、設定した目標噴霧量ρを、前述した電荷対質量比Ｒｘで割ることによって、目標電流値ＡＴを設定している。

なお、目標電流値ＡＴの設定は、この方法に限定されず、例えば、予め画像品質または用紙Ｐの種類と目標電流値ＡＴとの関係を示すマップを用いて目標電流値ＡＴを画像品質等から直接設定してもよい。なお、画像品質等から直接目標電流値ＡＴを設定する方法であっても、目標電流値ＡＴが目標噴霧量ρに対応していることから、制御部１００は、第３処理において、目標噴霧量ρを間接的に設定していることになる。

そして、制御部１００は、電流センサＳＡで検出した電流が、設定した目標電流値ＡＴとなるように、電圧を制御している。なお、以下の説明では、電流センサＳＡで検出した電流の値を、電流の測定値Ａ_ｎとも称する。

また、制御部１００は、ノズルＮからの定着液Ｌの噴霧が安定したか否かを判断する第２処理を実行する機能を有している。詳しくは、制御部１００は、電流の測定値Ａ_ｎと目標電流値ＡＴとの差が所定値α以下になったか否かを判断することで、噴霧が安定したか否かを判断する。

また、制御部１００は、第２処理において噴霧が安定したと判断した場合には、定着液Ｌの単位時間当たりの使用量Ｌｕを推定する第１処理を実行する機能を有している。ここで、使用量Ｌｕは、ノズルＮから噴霧される定着液Ｌの単位時間当たりの噴霧量である。詳しくは、制御部１００は、第１処理において、電流の測定値Ａ_ｎを電荷対質量比Ｒｘで割った値を、使用量Ｌｕとして推定している。

また、制御部１００は、第２処理において噴霧が安定していないと判断した場合には、定着液Ｌの使用量Ｌｕを０に設定している。つまり、制御部１００は、定着液Ｌの噴霧開始から噴霧が安定するまでの間の定着液Ｌの使用量Ｌｕを０に設定している。

また、制御部１００は、定着液Ｌの残量Ｌ_ｎの前回値Ｌ_ｎ−１から使用量Ｌｕを引くことで、定着液Ｌの残量Ｌ_ｎを算出する第４処理を実行する機能を有している。

次に、制御部１００の動作について詳細に説明する。
図４に示すように、制御部１００は、印字指令を受けると（ＳＴＡＲＴ）、まず、湿度センサＳＨから湿度を取得し（Ｓ１）、湿度に基づいて電荷対質量比Ｒｘを設定する（Ｓ２）。ステップＳ２の後、制御部１００は、画像データに基づいて初期目標噴霧量ρ_０を設定する（Ｓ３）。

ステップＳ３の後、制御部１００は、印字指令に基づいて、用紙Ｐが薄紙か否かを判断する（Ｓ４）。ステップＳ４において用紙Ｐが薄紙でないと判断した場合には（Ｎｏ）、制御部１００は、用紙Ｐが普通紙であるか否かを判断する（Ｓ５）。

ステップＳ５において用紙Ｐが普通紙であると判断した場合には（Ｙｅｓ）、制御部１００は、初期目標噴霧量ρ_０の値をそのまま仮目標噴霧量ρ_１として設定する（Ｓ７）。ステップＳ５において用紙Ｐが普通紙でない、つまり厚紙であると判断した場合には（Ｎｏ）、制御部１００は、初期目標噴霧量ρ_０に１以上の補正係数ｂ（例えば１．１）をかけた値を、仮目標噴霧量ρ_１として設定する（Ｓ８）。また、ステップＳ４において、用紙Ｐが薄紙であると判断した場合には（Ｙｅｓ）、制御部１００は、初期目標噴霧量ρ_０に１未満の補正係数ａ（例えば０．９）をかけた値を、仮目標噴霧量ρ_１として設定する（Ｓ６）。

ステップＳ６、ステップＳ７またはステップＳ８の後、制御部１００は、画像データに基づいて、画像品質が高品質であるか否かを判断する（Ｓ９）。ステップＳ９において高品質でない、つまり通常品質であると判断した場合には（Ｎｏ）、制御部１００は、仮目標噴霧量ρ_１の値をそのまま目標噴霧量ρとして設定して（Ｓ１１）、本制御を終了する。また、ステップＳ９において高品質であると判断した場合には（Ｙｅｓ）、制御部１００は、仮目標噴霧量ρ_１に１以上の補正係数ｃ（例えば１．１）をかけた値を、目標噴霧量ρとして設定して（Ｓ１０）、本制御を終了する。

図５に示すように、制御部１００は、図４のフローチャートで目標噴霧量ρを設定した後（ＳＴＡＲＴ）、フラグＦが０であるか否かを判断する（Ｓ２１）。なお、フラグＦは、印字制御が終了するたびに０に設定されるようになっている。

ステップＳ２１においてフラグＦが０であると判断した場合には（Ｙｅｓ）、制御部１００は、目標噴霧量ρに対応した目標電流値ＡＴを設定した後（Ｓ２２）、目標電流値ＡＴに対応した電圧Ｖを第１電極７４に印加する（Ｓ２３）。ステップＳ２３の後、制御部１００は、フラグＦを１に設定して（Ｓ２４）、ステップＳ２５の処理に移行する。

ステップＳ２１においてフラグＦが０でないと判断した場合には（Ｎｏ）、制御部１００は、ステップＳ２２〜Ｓ２４の処理を飛ばして、ステップＳ２５の処理に移行する。ステップＳ２５において、制御部１００は、電流センサＳＡから電流の測定値Ａ_ｎを取得する。

ステップＳ２５の後、制御部１００は、電流の測定値Ａ_ｎが目標電流値ＡＴとなるように電圧Ｖを制御する（Ｓ２６）。ステップＳ２６の後、制御部１００は、目標電流値ＡＴから電流の測定値Ａ_ｎを引いた値が、所定値α以下になったか否かを判定することで、噴霧が安定したか否かを判定する（Ｓ２７）。

ステップＳ２７において、ＡＴ−Ａ_ｎ＞αであると判断した場合には（Ｎｏ）、制御部１００は、定着液Ｌの使用量Ｌｕを０に設定する（Ｓ２９）。ステップＳ２７において、ＡＴ−Ａ_ｎ≦αであると判断した場合には（Ｙｅｓ）、制御部１００は、電流の測定値Ａ_ｎを電荷対質量比Ｒｘで割った値を、定着液Ｌの使用量Ｌｕとして設定する（Ｓ２８）。
なお、用紙Ｐは、噴霧が安定したと判断された後に搬送が開始されるように設定されている。すなわち、定着ヘッド７１は、用紙Ｐが定着ヘッド７１に到達する前に噴霧を開始する。

ステップＳ２８またはステップＳ２９の後、制御部１００は、定着液Ｌの残量の前回値Ｌ_ｎ−１から使用量Ｌｕを引いた値を、定着液Ｌの残量Ｌ_ｎとして設定する（Ｓ３０）。なお、定着液Ｌの残量Ｌ_ｎは、例えば定着ヘッド７１内に定着液Ｌを供給する貯留タンクが交換されるたびに、新たな貯留タンク内の定着液の量に設定される。

以上によれば、本実施形態において以下のような効果を得ることができる。
ノズルＮからの定着液Ｌの噴霧が安定してから定着液Ｌの使用量Ｌｕを算出するので、定着液Ｌの残量Ｌ_ｎを精度良く算出することができる。

噴霧が不安定となる期間は、ノズルＮから噴霧される定着液Ｌの量は無視することができる程度に少量であるので、この不安定期間における使用量Ｌｕを０にして使用量Ｌｕの算出を省略することで、使用量Ｌｕの算出を簡易に行うことができる。

噴霧が安定した状態においては目標噴霧量ρと電流の測定値Ａ_ｎが比例の関係になるので、目標噴霧量ρに対応した目標電流値ＡＴとなるように電流の測定値Ａ_ｎを制御することで、定着液Ｌを適正な噴霧量で噴霧することができる。

電流の測定値Ａ_ｎと目標電流値ＡＴとの差が所定値α以下になったか否かを判断することで、噴霧が安定したか否かを判断するので、第２電極７２に実際に流れる電流に基づいて噴霧の安定状態を適正に判定することができる。

第２電極７２に実際に流れる電流に基づいて定着液Ｌの使用量Ｌｕを算出したので、使用量Ｌｕを精度良く算出することができる。

湿度に基づいて変化する電荷対質量比Ｒｘを考慮して定着液Ｌの使用量Ｌｕを算出したので、使用量Ｌｕを精度良く算出することができる。

目標噴霧量ρを用紙Ｐの種類に応じて設定したので、種類の異なる用紙Ｐのそれぞれに応じた適切な噴霧量で定着を行うことができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、以下に例示するように様々な形態で利用できる。以下の説明においては、前記実施形態と略同様の構造や処理には同一の符号を付し、その説明は省略する。

前記実施形態では、電流の測定値Ａ_ｎに基づいて噴霧が安定したか否かを判断したが、本発明はこれに限定されず、例えば、第１電極７４に電圧の印加を開始してからの経過時間が所定時間になったか否かを判断することで、噴霧が安定したか否かを判断してもよい。具体的には、図６に示すように、図５のフローチャートにおけるステップＳ２１：ＮｏからステップＳ２５に向かうルートの途中に、経過時間Ｔのカウントアップを行う新たなステップＳ４１を設けるとともに、図５のステップＳ２７を、経過時間Ｔが所定時間Ｔｔｈ以上であるか否かを判断する新たなステップＳ４２に代えればよい。なお、所定時間Ｔｔｈは、実験やシミュレーション等により適宜設定すればよい。

これによれば、ステップＳ２３で電圧Ｖの印加が開始され、ステップＳ２４でフラグＦが１に設定された後、次の制御サイクルにおいて、ステップＳ２１でＮｏと判定されて、ステップＳ４１で経過時間Ｔのカウントアップが開始される。そして、制御部１００は、ステップＳ４１において、Ｔ＜Ｔｔｈと判定した場合には（Ｎｏ）、噴霧が安定していないと判定し、Ｔ≧Ｔｔｈと判定した場合には（Ｙｅｓ）、噴霧が安定したと判定する。

ここで、経過時間Ｔのカウントアップの開始は、電圧Ｖの印加開始から１つの制御サイクル分だけ遅れているが、このような方法で算出される経過時間Ｔは、電圧Ｖの印加開始からの実際の経過時間に対応して増加する時間であるため、実際の経過時間と略同じ時間として扱うことができる。

このように電圧Ｖの印加開始からの経過時間Ｔによって噴霧の安定状態を判定する場合であっても、電位差形成部に流れる電流を監視しなくてもよいので、噴霧が安定状態であるか否かの判定を簡易に行うことができる。

また、図６の形態では、定着液Ｌの使用量Ｌｕの算出方法が、前記実施形態とは異なっている。具体的に、図６の形態では、図５のステップＳ２８の代わりに新たなステップＳ４３を設け、図５のステップＳ２９の代わりに新たなステップＳ４４を設けている。

ステップＳ４３、つまり第１処理において、制御部１００は、第３処理（図４のフローチャート）で設定した目標噴霧量ρの値をそのまま使用量Ｌｕとして設定（推定）している。また、ステップＳ４４において、制御部１００は、第３処理で設定した目標噴霧量ρに１未満の補正係数ｄをかけた値を、使用量Ｌｕとして設定している。つまり、制御部１００は、定着液Ｌの噴霧開始から噴霧が安定するまでの間の定着液Ｌの使用量を、目標噴霧量ρより少ない値とする。

このように噴霧が安定状態である場合に（Ｓ４２：Ｙｅｓ）、目標噴霧量ρの値をそのまま使用量Ｌｕとして用いることで、安定状態での使用量Ｌｕの算出を簡易に行うことができる。また、噴霧が不安定となる期間における使用量Ｌｕを、安定期間とは異なる方法で算出するので、不安定期間での使用量Ｌｕを精度良く算出することができる。

前記実施形態では、電流の測定値Ａ_ｎを電荷対質量比Ｒｘで割った値を、使用量Ｌｕとしたが、本発明はこれに限定されず、電流の測定値の今回値Ａ_ｎと前回値Ａ_ｎ−１との平均値を電荷対質量比Ｒｘで割った値を、使用量Ｌｕとしてもよい。具体的には、図７に示すように、図５のステップＳ２８の代わりに、電流の測定値の今回値Ａ_ｎと前回値Ａ_ｎ−１との平均値を電荷対質量比Ｒｘで割った値を、使用量Ｌｕとする新たなステップＳ５１を設ければよい。

これによれば、湿度に基づいて変化する電荷対質量比Ｒｘを考慮して使用量Ｌｕを算出するので、使用量Ｌｕを精度良く算出することができる。

前記実施形態では、湿度に基づいて電荷対質量比Ｒｘを設定したが、本発明はこれに限定されず、例えば、温度センサで検出した温度に基づいて電荷対質量比Ｒｘを設定してもよいし、温度および湿度の両方に基づいて電荷対質量比Ｒｘを設定してもよい。なお、これらの場合、電荷対質量比Ｒｘと温度との関係を示すマップや、電荷対質量比Ｒｘと温度および湿度との関係を示すマップを図示せぬ記憶部に記憶させておけばよい。

前記実施形態では、第２電極７２を、定着ヘッド７１の各ノズルＮの先端に対向するように配置したが、本発明はこれに限定されず、第２電極７２を、各ノズルの先端に対向しないように配置してもよい。つまり、第２電極７２を、各ノズルＮに対して搬送方向でずれた位置に配置してもよい。この場合であっても、第２電極に接触した用紙がノズルの先端に対向したときに、ノズル内の定着液と用紙との間に電位差が形成されて、静電噴霧を行うことができる。

前記実施形態では、レーザプリンタ１に本発明を適用したが、本発明はこれに限定されず、その他の画像形成装置、例えば複写機や複合機などに本発明を適用してもよい。

前記実施形態では、記録シートの一例として、厚紙、はがき、薄紙などの用紙Ｐを例示したが、本発明はこれに限定されず、例えばＯＨＰシートであってもよい。

前記実施形態では、１回の制御サイクルの時間が非常に短い微小時間であることから、この微小時間を考慮せずに、使用量Ｌｕを算出したが、本発明はこれに限定されず、使用量を求めるためのパラメータ（Ａｎ等）に対して微小時間をかけることで、使用量を算出してもよい。

前述した各実施形態において、目的が同じ処理については適宜入れ替えてもよい。例えば、図６のステップＳ４４の代わりに、ステップＳ２９の処理を行ってもよいし、図５のステップＳ２７の代わりに、ステップＳ４２の処理を行ってもよい。また、ステップＳ２７において電流値を電流センサＳＡで測定することで特定したが、この方法に限られず、温湿度と噴霧時に流れる電流との関係を示すテーブルを記憶させ、そのテーブルを用いて電流Ａｎを特定するようにしても良い。

７定着装置
７２第２電極
７３収容部
７４第１電極
１００制御部
Ｌ定着液
Ｎノズル
Ｐ用紙

Claims

定着液を内部に収容する収容部と、
前記収容部に連通し、記録シート上の現像剤像に向けて前記定着液を噴霧するノズルと、
前記ノズル内の前記定着液と、前記ノズルから離れた位置で搬送される記録シートとの間に電位差を形成するための電位差形成部と、
前記電位差形成部に印加する電圧を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記電位差形成部に電圧が印加されることで前記電位差形成部に流れる電流値に基づいて前記ノズルから噴霧される定着液の単位時間当たりの噴霧量を推定する第１処理を実行することを特徴とする定着装置。
前記制御部は、
ノズルからの定着液の噴霧が安定したか否かを判断する第２処理を実行し、
噴霧が安定したと判断した場合に、前記第１処理を実行することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
前記制御部は、
前記定着液の噴霧開始から前記噴霧が安定するまでの間の定着液の噴霧量を０と推定することを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
前記制御部は、
前記定着液の噴霧開始から前記噴霧が安定するまでの間において、前記第１処理とは異なる方法で定着液の噴霧量を推定することを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
前記制御部は、
前記電位差形成部に流れる電流が、目標電流値となるように、前記電圧を制御することを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の定着装置。
前記制御部は、
前記電位差形成部に流れる電流と前記目標電流値との差が所定値以下になったか否かを判断することで、噴霧が安定したか否かを判断することを特徴とする請求項５に記載の定着装置。
前記制御部は、
温度または湿度に基づいて電荷対質量比を推定し、
前記第１処理において、前記電流の測定値を前記電荷対質量比で割った値を、前記噴霧量とすることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の定着装置。
前記制御部は、
温度または湿度に基づいて電荷対質量比を推定し、
前記第１処理において、前記電流の測定値の今回値と前回値との平均値を前記電荷対質量比で割った値を、前記噴霧量とすることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の定着装置。
前記制御部は、
定着液の残量の前回値から前記噴霧量を引くことで、定着液の残量を算出することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の定着装置。
前記制御部は、
画像データに基づいて前記ノズルから単位時間当たりに噴霧される噴霧量の目標値である目標噴霧量を設定する第３処理を実行し、
前記第３処理で設定された目標噴霧量に基づいて前記目標電流値を決定することを特徴とする請求項５に記載の定着装置。
前記制御部は、
前記第３処理において、前記目標噴霧量を、記録シートの種類に応じて設定することを特徴とする請求項１０に記載の定着装置。
定着液を内部に収容する収容部と、
前記収容部に連通し、記録シート上の現像剤像に向けて前記定着液を噴霧するノズルと、
前記ノズル内の前記定着液と、前記ノズルから離れた位置で搬送される記録シートとの間に電位差を形成するための電位差形成部と、
前記電位差形成部に印加する電圧を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
画像データに基づいて、前記ノズルから単位時間当たりに噴霧される噴霧量の目標値である目標噴霧量を設定する処理と、
ノズルからの定着液の噴霧が安定したか否かを判断する処理と、
噴霧が安定したと判断した場合に、前記ノズルから噴霧される定着液の単位時間当たりの噴霧量を、前記目標噴霧量から推定する処理と、
定着液の残量の前回値から前記噴霧量を引くことで、定着液の残量を算出する処理とを実行することを特徴とする定着装置。
前記制御部は、
前記電位差形成部に電圧の印加を開始してからの経過時間が所定時間になったか否かを判断することで、噴霧が安定したか否かを判断することを特徴とする請求項１２に記載の定着装置。
前記制御部は、
前記定着液の噴霧開始から前記噴霧が安定するまでの間の定着液の噴霧量を、前記目標噴霧量より少ない値とすることを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の定着装置。