JP6610358B2 - 定着装置 - Google Patents

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、電子写真方式の画像形成装置において、転写されたトナー像を加熱によりトナーを溶融させ用紙にトナーを定着させる定着装置を備えたものが知られている。定着装置は、トナーを溶融するためにハロゲンヒータやセラミックヒータ等の発熱体を有する。溶融されたトナーは、用紙に対して加圧され用紙上に定着される。このような定着装置は、定着速度が速く、画像品質が良いことから広く普及している。しかしながら、このような熱定着方式の定着装置を用いる画像形成装置は、トナーを加熱することから多量の電力を消費するため画像形成装置の省電力には向かなかった。

上記のような課題に対し、トナーを溶解または膨潤させる定着液を用紙上のトナーに付与して、トナー像を用紙上に定着する定着装置を備えた画像形成装置がある。この定着装置は、熱定着方式のようなトナーを溶融させるための加熱処理が不要であり、消費電力が低く、省電力化に優れている。定着液をトナー像に塗布する方法としては、静電噴霧によって定着液をトナー像に塗布する方法が知られている（特許文献１参照）。

特開２００９−６９２５６号公報

ところで、静電噴霧による定着方式において、定着液を噴霧するノズルからの定着液の噴霧を停止したときに、定着液がノズルの外周面に付着して残留すると、次回の噴霧開始時に正常な噴霧を行うことができない場合がある。

そこで、本発明は、定着液を噴霧するノズルの外周面に定着液が付着するのを抑え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、および、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を有する定着ヘッドと、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、前記ノズルの先端に定着液を供給するために、前記定着液に圧力を加える圧力付与手段と、前記電位差形成部に印加する電圧と前記定着液に加える圧力とを制御する制御部と、を備える。
前記制御部は、前記定着液の噴霧を停止する場合には、前記定着液に加えている圧力を小さくするように前記圧力付与手段を制御する圧力低下処理を開始した後、前記定着液に印加される電圧を、前記圧力低下処理の開始時の電圧よりも低下させるように前記電位差形成部を制御する電圧低下処理を行う。

この構成によれば、定着液の噴霧停止時において、電圧を低下させる前に定着液に加えている圧力を先に小さくすることで、圧力によってノズル先端に送り込まれる定着液の量が少なくなるので、圧力を下げた後において、電圧の印加によって形成されるテイラーコーン形状の定着液の体積が徐々に小さくなりながら、噴霧が継続される。これにより、ノズル先端に残る定着液の量を少なくすることができるので、電圧の低下後に、テイラーコーン形状となっていた定着液の表面形状が球面状に変化しても、定着液がノズル先端からノズル外周面に回り込むことが抑えられ、ノズル外周面に定着液が付着するのを抑えることができる。

また、前記した構成において、前記制御部は、前記圧力低下処理を開始した後、前記定着液の噴霧が停止したか否かを判断し、噴霧が停止したと判断した場合に前記電圧低下処理を行うように構成されていてもよい。

これによれば、定着液の噴霧が停止するまで電圧印加を継続するので、テイラーコーン形状の定着液の体積を極めて小さくすることができる。

また、前記した構成において、前記制御部は、前記電位差形成部に流れる電流が所定値以下になったか否かを判断し、電流が所定値以下になった場合に噴霧が停止したと判断するように構成されていてもよい。

これによれば、電位差形成部に流れる電流によって噴霧の停止を良好に判断することができる。

また、前記した構成において、前記制御部は、前記圧力低下処理を行ってから所定時間が経過したか否かを判断し、所定時間が経過したと判断した場合に噴霧が停止したと判断するように構成されていてもよい。

これによれば、圧力低下処理の開始からの経過時間によって噴霧の停止を判断することで、制御を簡易化することができる。

また、前記した構成において、前記制御部は、前記圧力低下処理において、圧力をメニスカス耐圧以下にするように構成されていてもよい。

また、前記した構成において、前記制御部は、印刷ジョブにおける最終ページの画像の上流端が、前記定着液の噴霧領域を通り抜ける前に、前記圧力低下処理を開始するように構成されていてもよい。

これによれば、圧力低下処理後に噴霧される定着液を有効活用することができる。

また、前記した構成において、前記制御部は、印刷ジョブにおける最終ページの画像の上流端が、前記定着液の噴霧領域を通り抜けた後に、前記圧力低下処理を行うように構成されていてもよい。

これによれば、例えば最終ページの画像の上流側部分の画像濃度が高く、多量の定着液が必要な場合（テイラーコーンの体積分の定着液の量では足りない場合）などにおいて、画像の上流側部分を良好に定着することができる。

また、前記した構成において、前記制御部は、記録シートが詰まった場合に、前記圧力低下処理を開始し、その後前記電圧低下処理を行うように構成されていてもよい。

これによれば、記録シートが詰まった場合にも、ノズル外周面に定着液が付着するのを抑えることができる。

また、前記した構成において、前記圧力付与手段は、前記定着ヘッド内の気体を加圧するポンプを有していてもよい。

また、前記した構成において、前記制御部は、前記圧力低下処理を開始してから前記電圧低下処理を開始するまでの間、電圧を一定に保つように構成されていてもよい。

また、前記した構成において、前記電界形成部は、前記収容部内の定着液と接触する第１電極と、前記ノズルと間隔を空けて配置される第２電極と、を有していてもよい。

本発明によれば、定着液を噴霧するノズルの外周面に定着液が付着するのを抑えることができる。

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。 定着装置を詳細に示す図である。 定着ヘッドを、斜め上方から見た斜視図（ａ）と、第１定着ヘッドを斜め下方から見た斜視図（ｂ）である。 定着ヘッドを下方から見た下面図である。 制御部の動作を示すフローチャートである。 定着液の噴霧を停止する際のノズル先端付近の定着液の状態を示す図（ａ）〜（ｃ）である。 変形例１に係る制御部の動作を示すフローチャートである。 変形例２に係る制御部の動作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、図１に示す方向で説明する。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、本体筐体２と、記録シートの一例としての用紙ＳＨを給紙するためのフィーダ部３と、用紙ＳＨ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、本体筐体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ＳＨ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。給紙機構３２は、給紙ローラ３２Ａと、分離ローラ３２Ｂと、分離パッド３２Ｃと、紙粉取りローラ３２Ｄと、レジストローラ３２Ｅとを備えている。レジストローラ３２Ｅは、用紙ＳＨの先端位置を揃えるローラであり、後述する制御部１００によって適宜停止・回転が切り替えられるようになっている。

画像形成部４は、本体筐体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、本体筐体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、本体筐体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ＳＨ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ＳＨ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ＳＨ上のトナー像に供給することで、用紙ＳＨ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。

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ＳＨを挟持して下流側に搬送するための一対の下流側搬送ローラＲｄが設けられている。下流側搬送ローラＲｄによって搬送された用紙ＳＨ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。
図２に示すように、定着装置７は、用紙ＳＨ上のトナー像に向けて定着液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ＳＨを支持する第２電極７２と、圧力付与手段の一例としての加圧装置７５と、定着液カートリッジ７６と、タンク７７と、制御部１００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、図３（ａ）に示すように、幅方向に千鳥状に並ぶ、第１定着ヘッド７１Ａ、第２定着ヘッド７１Ｂ、第３定着ヘッド７１Ｃ、第４定着ヘッド７１Ｄおよび第５定着ヘッド７１Ｅを有している。第１定着ヘッド７１Ａ、第３定着ヘッド７１Ｃおよび第５定着ヘッド７１Ｅは、前後方向、つまり用紙ＳＨの搬送方向において略同じ位置に配置され、左右方向、つまり用紙ＳＨの幅方向において間隔を空けて配置されている。第２定着ヘッド７１Ｂは、搬送方向において第１定着ヘッド７１Ａおよび第３定着ヘッド７１Ｃの上流側に配置され、幅方向における中央部が幅方向において第１定着ヘッド７１Ａと第３定着ヘッド７１Ｃとの間に配置されている。第４定着ヘッド７１Ｄは、搬送方向において第３定着ヘッド７１Ｃおよび第５定着ヘッド７１Ｅの上流側に配置され、幅方向における中央部が幅方向において第３定着ヘッド７１Ｃと第５定着ヘッド７１Ｅとの間に配置されている。

第１定着ヘッド７１Ａ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。なお、その他の定着ヘッド７１Ｂ〜７１Ｅは、第１定着ヘッド７１Ａと略同様の構成となっているため、その他の定着ヘッド７１Ｂ〜７１Ｅを構成する部材には第１定着ヘッド７１Ａを構成する部材と同一の符号を付し、説明を適宜省略する。つまり、各定着ヘッド７１Ａ〜７１Ｅ（各収容部７３）は、同一形状であり、それぞれ別体に構成されている。また、各収容部７３には、それぞれ同じ数のノズルＮが同じ配置で設けられている。

収容部７３は、幅方向に長尺となる矩形の絶縁性の容器であり、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３（ｂ）に示すように、各定着ヘッド７１Ａ〜７１Ｅにおける複数のノズルＮは、それぞれ収容部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、幅方向に複数配列されるとともに、搬送方向に複数配列されている。

詳しくは、複数のノズルＮは、搬送方向に並ぶ第１千鳥配列群Ｕ１および第２千鳥配列群Ｕ２を構成している。図４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。そして、幅方向で隣り合う２つの第１ノズルＮ１と、これら２つの第１ノズルＮ１の間に配置される第２ノズルＮ２とを結んだ形状は、正三角形または二等辺三角形となっている。また、幅方向で隣り合う２つの第２ノズルＮ２と、これら２つの第２ノズルＮ２の間に配置される第１ノズルＮ１とを結んだ形状も、正三角形または二等辺三角形となっている。

第２千鳥配列群Ｕ２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（隣接するノズルの外径間の最短距離）は、１ｍｍ以上、１４ｍｍ以下の範囲で設定すればよい。

また、幅方向で隣接する２つの定着ヘッド（例えば第１定着ヘッド７１Ａと第２定着ヘッド７１Ｂ）は、搬送方向から見て各収容部７３が重なるように配置されている。具体的には、所定の定着ヘッド（例えば第１定着ヘッド７１Ａ）における複数のノズルＮの幅方向における最小ピッチ（例えば、第１ノズルＮ１と第２ノズルＮ２間のピッチ）は、Ｄａとなっている。これに対し、所定の定着ヘッドの幅方向の最も一方側のノズルＮ（例えば第１定着ヘッド７１Ａの最も図示左側の第１ノズルＮ１）から当該所定の定着ヘッドの一方側に隣接する定着ヘッド（例えば第２定着ヘッド７１Ｂ）の幅方向の最も他方側のノズルＮ（例えば第２定着ヘッド７１Ｂの最も図示右側の第１ノズルＮ１）までの距離Ｄｂが、最小ピッチＤａよりも小さくなっている。

つまり、定着ヘッド７１Ａ〜７１Ｅごとに設定される各定着領域Ａ１〜Ａ５（各定着ヘッド７１Ａ〜７１Ｅの各ノズルＮによって用紙ＳＨに対して定着液Ｌが噴霧される領域）が、搬送方向から見て重なるように、各定着ヘッド７１Ａ〜７１Ｅが配置されている。なお、本実施形態では、各定着ヘッド７１Ａ〜７１Ｅの各定着領域Ａ１〜Ａ５を、便宜上、各収容部７３の下面と同じ形状・大きさ・位置として説明する。

より詳しくは、第１定着ヘッド７１Ａから定着液Ｌが噴霧される領域である第１定着領域Ａ１は、第２定着ヘッド７１Ｂから定着液Ｌが噴霧される領域である第２定着領域Ａ２に搬送方向から見て重なっている。第５定着ヘッド７１Ｅから定着液Ｌが噴霧される領域である第５定着領域Ａ５は、第４定着ヘッド７１Ｄから定着液Ｌが噴霧される領域である第４定着領域Ａ４に搬送方向から見て重なっている。

第３定着ヘッド７１Ｃから定着液Ｌが噴霧される領域である第３定着領域Ａ３は、第２定着領域Ａ２および第４定着領域Ａ４に搬送方向から見て重なっている。このように各定着ヘッド７１Ａ〜７１Ｅが配置されることで、各定着ヘッド７１Ａ〜７１Ｅの間に、定着液Ｌが噴霧されない領域が生じるのを抑えることが可能となっている。

第１定着ヘッド７１Ａは、レーザプリンタ１で印刷を行うことが可能な複数種類の用紙ＳＨのうち最も幅狭の第１用紙ＳＨ１に対して定着液Ｌを噴霧するためのヘッドであり、第１用紙ＳＨ１の幅よりも小さな幅で形成されている。第１定着ヘッド７１Ａは、第１用紙ＳＨ１の左右両端よりも左右方向内側に配置されている。詳しくは、第１定着ヘッド７１Ａの第１定着領域Ａ１が、第１用紙ＳＨ１の画像が形成される領域である画像形成領域の幅以上の幅となるような大きさに形成され、第１定着領域Ａ１の幅内に画像形成領域の全幅が入るように配置されている。

なお、本実施形態では、図４に示すように、用紙幅の異なる用紙ＳＨ１〜ＳＨ５は、左側の端部を基準として搬送されるようになっている。詳しくは、本体筐体２内には、各用紙ＳＨ１〜ＳＨ５の左側の端部に接触して当該左端部をガイドする図示せぬガイド部材が設けられている。

第２定着ヘッド７１Ｂは、第１定着ヘッド７１Ａに対して右側（幅方向の一方側）に隣接しており、第１用紙ＳＨ１よりも幅広の第２用紙ＳＨ２の右側の端部よりも左側（他方側）に配置されている。詳しくは、第２定着ヘッド７１Ｂの第２定着領域Ａ２の右側端部が、第２用紙ＳＨ２の画像形成領域の右側端部と同じ位置もしくは右側端部よりも右側の位置に配置されている。なお、第２用紙ＳＨ２の画像形成領域の左側端部は、第１用紙ＳＨ１の画像形成領域の左側端部と略同じ位置となっている。以上のように、第１定着ヘッド７１Ａおよび第２定着ヘッド７１Ｂが配置されることで、第１定着ヘッド７１Ａおよび第２定着ヘッド７１Ｂは、第２用紙ＳＨ２の画像形成領域に対して定着液Ｌを噴霧可能となっている。

第３定着ヘッド７１Ｃは、第２定着ヘッド７１Ｂに対して右側に隣接しており、第２用紙ＳＨ２よりも幅広の第３用紙ＳＨ３の右側の端部よりも左側に配置されている。詳しくは、第３定着ヘッド７１Ｃの第３定着領域Ａ３の右側端部が、第３用紙ＳＨ３の画像形成領域の右側端部と同じ位置もしくは右側端部よりも右側の位置に配置されている。なお、第３用紙ＳＨ３の画像形成領域の左側端部は、第１用紙ＳＨ１の画像形成領域の左側端部と略同じ位置となっている。以上のように、第１定着ヘッド７１Ａ、第２定着ヘッド７１Ｂおよび第３定着ヘッド７１Ｃが配置されることで、第１定着ヘッド７１Ａ、第２定着ヘッド７１Ｂおよび第３定着ヘッド７１Ｃは、第３用紙ＳＨ３の画像形成領域に対して定着液Ｌを噴霧可能となっている。

第４定着ヘッド７１Ｄは、第３定着ヘッド７１Ｃに対して右側に隣接しており、第３用紙ＳＨ３よりも幅広の第４用紙ＳＨ４の右側の端部よりも左側に配置されている。詳しくは、第４定着ヘッド７１Ｄの第４定着領域Ａ４の右側端部が、第４用紙ＳＨ４の画像形成領域の右側端部と同じ位置もしくは右側端部よりも右側の位置に配置されている。なお、第４用紙ＳＨ４の画像形成領域の左側端部は、第１用紙ＳＨ１の画像形成領域の左側端部と略同じ位置となっている。以上のように、各定着ヘッド７１Ａ〜７１Ｄが配置されることで、各定着ヘッド７１Ａ〜７１Ｄは、第４用紙ＳＨ４の画像形成領域に対して定着液Ｌを噴霧可能となっている。

第５定着ヘッド７１Ｅは、第４定着ヘッド７１Ｄに対して右側に隣接しており、第４用紙ＳＨ４よりも幅広の第５用紙ＳＨ５の右側の端部よりも左側に配置されている。詳しくは、第５定着ヘッド７１Ｅの第５定着領域Ａ５の右側端部が、第５用紙ＳＨ５の画像形成領域の右側端部と同じ位置もしくは右側端部よりも右側の位置に配置されている。なお、第５用紙ＳＨ５の画像形成領域の左側端部は、第１用紙ＳＨ１の画像形成領域の左側端部と略同じ位置となっている。以上のように、各定着ヘッド７１Ａ〜７１Ｅが配置されることで、各定着ヘッド７１Ａ〜７１Ｅは、第５用紙ＳＨ５の画像形成領域に対して定着液Ｌを噴霧可能となっている。

図２に戻って、第１電極７４は、収容部７３内の定着液Ｌに電圧を印加して各ノズルＮの先端に電界を発生させるための電極である。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内に配置されて定着液Ｌに接触し、上端部が、電圧印加部１２０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。

各定着ヘッド７１Ａ〜７１Ｅには、加圧装置７５が接続されている。加圧装置７５は、各定着ヘッド７１Ａ〜７１Ｅ内の定着液Ｌに圧力をかける装置であり、各定着ヘッド７１Ａ〜７１Ｅ内の空気を加圧するポンプ７５Ａと、各定着ヘッド７１Ａ〜７１Ｅ内から空気を逃がすことで減圧する減圧弁７５Ｂとを有している。また、各定着ヘッド７１Ａ〜７１Ｅには、各定着ヘッド７１Ａ〜７１Ｅ内の定着液Ｌの圧力を検出する圧力センサＳＰ（１つのみを代表して図示）がそれぞれ設けられている。

第２電極７２は、用紙ＳＨに接触して、ノズルＮ内の定着液Ｌと用紙ＳＨとの間に電位差を形成するための電極であり、各定着ヘッド７１Ａ〜７１Ｅの各ノズルＮの先端から所定距離離れるように、各定着ヘッド７１Ａ〜７１Ｅの下に配置されている。ここで、所定距離は、用紙ＳＨ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、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２電極７２は、ノズルＮの先端との間で電界を形成している。

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。第２電極７２は、定着液Ｌが加圧装置７５によってノズルＮの先端に向けて供給されているので、ノズルＮの先端の定着液Ｌとの間に電界を形成する。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される。

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ＳＨ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ＳＨに向かって飛んでゆき、用紙ＳＨ上やトナー像上に付着する。

第１電流センサＳＢは、第１電極７４に流れる電流を検出することで、定着液Ｌに流れる電流を間接的に検出するセンサであり、各第１電極７４に対応して設けられている。第１電流センサＳＢは、ノズルＮから用紙ＳＨに定着液Ｌが噴霧された際に第１電極７４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１電極７４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ＳＨに移動することによって、第１電極７４に電流が流れるようになっている。

第２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る。第２電流センサＳＡは、ノズルＮから用紙ＳＨ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ＳＨ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ＳＨ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。

定着液カートリッジ７６は、内部に定着液Ｌが充填されたカートリッジであり、本体筐体２に着脱可能に構成されている。定着液カートリッジ７６は、配管７６Ａを介してタンク７７に接続されている。なお、配管７６Ａに、定着液カートリッジ７６からタンク７７に定着液Ｌを供給するための液圧ポンプや、定着液Ｌの供給・停止を切り替えるための切替弁などを設けてもよい。

タンク７７は、本体筐体２に設けられており、複数の配管７７Ａを介して各定着ヘッド７１Ａ〜７１Ｅの収容部７３に接続されている。各配管７７Ａには、タンク７７から各定着ヘッド７１Ａ〜７１Ｅに定着液Ｌを供給するための液圧ポンプや、定着液Ｌの供給・停止を切り替えるためのバルブ７７Ｂがそれぞれ設けられている。バルブ７７Ｂは、絶縁性の部材で構成されている。

制御部１００は、ＲＡＭやＲＯＭなどからなる記憶部１１０、第１電極７４に電圧を印加する電圧印加部１２０、ＣＰＵ、入出力回路などを備えている。制御部１００は、外部から入力されてくる画像データや、各センサＳＰ，ＳＡ，ＳＢからの信号に基づいて、加圧装置７５の制御や第１電極７４に印加する電圧の制御を実行する機能を有している。詳しくは、制御部１００は、各定着ヘッド７１Ａ〜７１Ｅ内の定着液Ｌに印加する電圧と、各定着ヘッド７１Ａ〜７１Ｅ内の定着液Ｌに加える圧力とを、定着ヘッドごとに個別に制御するように構成されている。

具体的に、制御部１００は、定着液Ｌの噴霧を行う場合には、定着液Ｌに加える圧力Ｐを第１圧力Ｐ１に設定し、各第１電極７４に印加する電圧Ｖを、画像データに基づいて求めた目標噴霧量ρに基づいて制御するように構成されている。ここで、目標噴霧量ρは、用紙ＳＨの単位面積当たりに噴霧する定着液Ｌの目標値であり、画像濃度が高いほど大きな噴霧量に設定される。また、第１圧力Ｐ１は、例えば実験やシミュレーション等によって適宜設定される。

また、制御部１００は、定着液Ｌの噴霧を停止する場合には、定着液Ｌに加えている圧力Ｐを小さくする圧力低下処理を開始した後に、電圧を、圧力低下処理の開始時の電圧よりも低下させる電圧低下処理を行うように構成されている。詳しくは、制御部１００は、電圧低下処理において、各第１電極７４への電圧印加を停止することで、電圧を０Ｖまで低下させる。また、制御部１００は、定着噴霧処理が完了した場合（つまり、印刷ジョブにおける最終ページの最上流側にある画像への定着液Ｌの噴霧が完了した場合）や、印刷制御中におけるエラーが発生した場合などに、定着液Ｌの噴霧を停止することを決定する。

ここで、エラーとしては、例えば、レーザプリンタ１内の搬送経路に用紙ＳＨが詰まった場合や、プロセスカートリッジ６等を交換するための開口を開閉するカバーを印刷制御中に開けてしまった場合などが挙げられる。また、エラー判断としては、例えば搬送経路中に配置される、図示せぬ通紙センサからの信号に基づいて用紙ＳＨの詰まりを判断してもよいし、カバーの開閉を検知するための、図示せぬ開閉検知センサからの信号に基づいて、印刷制御中のカバーの開放を判断してもよい。

制御部１００は、定着液Ｌの噴霧を停止することを決定した場合には、定着液Ｌに印加する電圧Ｖを所定電圧Ｖａに設定し、圧力低下処理を開始する。ここで、所定電圧Ｖａは、定着制御で使用する電圧の範囲内の値であり、適宜実験やシミュレーション等によって決定される。また、制御部１００は、定着液Ｌの噴霧を停止することを決定してから電圧低下処理を開始するまでの間、電圧Ｖを所定電圧Ｖａに維持する。

制御部１００は、圧力低下処理において、定着液Ｌに加えている圧力Ｐを、第１圧力Ｐ１から当該第１圧力Ｐ１よりも低い第２圧力Ｐ２に変更する。ここで、第２圧力Ｐ２は、０≦Ｐ２＜Ｐ１の範囲内の値であり、メニスカス耐圧以下の圧力となるように実験やシミュレーション等により適宜決定される。

ここで、メニスカス耐圧とは、定着液Ｌに電圧を印加していない状態において、ノズルＮ内において定着液Ｌを保持することができる最大の圧力をいい、以下の式（１）で表される。
Ｐｍ ＝ （４・σ・ｃｏｓθ）／ｄ ・・・ （１）
Ｐｍ：メニスカス耐圧
σ：定着液Ｌの表面張力
θ：接触角
ｄ：ノズルＮの先端の内径（直径）

つまり、定着液Ｌに電圧を印加していない状態において、定着液Ｌにメニスカス耐圧よりも大きな圧力を加えると、ノズルＮの先端から定着液Ｌが漏れ出し、定着液Ｌに加える圧力をメニスカス耐圧以下とすると、ノズルＮ内に定着液Ｌが保持される。

制御部１００は、圧力低下処理を開始した後、定着液Ｌの噴霧が停止したか否かを判断し、噴霧が停止したと判断した場合に電圧低下処理を行う。詳しくは、制御部１００は、第２電流センサＳＡで検出した電流Ａが所定値Ａｔｈ以下になったか否かを判断し、電流Ａが所定値Ａｔｈ以下になった場合に噴霧が停止したと判断する。

次に、制御部１００の動作について図５を参照して詳細に説明する。制御部１００は、図５に示す処理を定着ヘッド７１Ａ〜７１Ｅごとに実行する。以下においては、第１定着ヘッド７１Ａについての制御を代表して説明する。

図５に示すように、制御部１００は、まず、印刷指令があるか否かを判断する（Ｓ１）。ステップＳ１において印刷指令がないと判断した場合には（Ｎｏ）、制御部１００は、本制御を終了する。

ステップＳ１において印刷指令があると判断した場合には（Ｙｅｓ）、制御部１００は、印刷データに基づいて第１定着ヘッド７１Ａに対応した画像に基づいて目標噴霧量ρを設定する（Ｓ２）。ステップＳ２の後、制御部１００は、第１定着ヘッド７１Ａ内の定着液Ｌに加える圧力Ｐを第１圧力Ｐ１に設定する（Ｓ３）。

ステップＳ３の後、制御部１００は、目標噴霧量ρに基づいて第１電極７４に印加する電圧Ｖを設定し、当該電圧Ｖを第１電極７４に印加することで、第１定着ヘッド７１Ａから用紙ＳＨの画像に対して定着液Ｌの噴霧を行う定着噴霧処理を実行する（Ｓ４）。ステップＳ４の後、制御部１００は、定着噴霧処理が終了したか否かを判断する（Ｓ５）。

ステップＳ５において定着噴霧処理が終了していないと判断した場合には（Ｎｏ）、制御部１００は、エラーが発生したか否かを判断する（Ｓ６）。ステップＳ６においてエラーが発生していないと判断した場合には（Ｎｏ）、制御部１００は、ステップＳ４の処理に戻る。

ステップＳ５において定着噴霧処理が終了したと判断した場合や（Ｙｅｓ）、ステップＳ６においてエラーが発生したと判断した場合には（Ｙｅｓ）、制御部１００は、定着液Ｌの噴霧を停止することを決定し、第１電極７４に印加する電圧Ｖを所定電圧Ｖａに設定する（Ｓ７）。ステップＳ７の後、制御部１００は、加圧装置７５の減圧弁７５Ｂを開けて（Ｓ８）、圧力低下処理を開始する。

ステップＳ８の後、制御部１００は、圧力センサＳＰからの信号に基づいて、第１定着ヘッド７１Ａ内の定着液Ｌの圧力Ｐが第２圧力Ｐ２以下になったか否かを判断する（Ｓ９）。ステップＳ９において、制御部１００は、Ｐ＞Ｐ２の場合には（Ｎｏ）、ステップＳ１１の処理に移行し、Ｐ≦Ｐ２の場合には（Ｙｅｓ）、減圧弁７５Ｂを閉じて（Ｓ１０）、圧力低下処理を終了する。

ステップＳ１０の後、または、ステップＳ９でＮｏと判断した場合には、制御部１００は、第２電流センサＳＡで検出した電流Ａが所定値Ａｔｈ以下になったか否かを判断する（Ｓ１１）。ステップＳ１１において、制御部１００は、Ａ＞Ａｔｈの場合には（Ｎｏ）、ステップＳ９の処理に戻り、Ａ≦Ａｔｈの場合には（Ｙｅｓ）、電圧Ｖを０にする電圧低下処理を実行した後（Ｓ１２）、本制御を終了する。なお、ステップＳ１２において減圧弁７５Ｂが開放した状態である場合には、制御部１００は、減圧弁７５Ｂを閉じる制御も行う。

次に、定着液Ｌの噴霧を停止する際のノズルＮの先端付近の定着液Ｌの状態を図６（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。
図６（ａ）に示すように、定着噴霧処理においては、ノズルＮの先端に、円錐形状の定着液Ｌ、つまりテイラーコーンが形成され、テイラーコーンの先端から目標噴霧量ρの定着液Ｌが噴霧される。定着噴霧処理が終了して、圧力低下処理が開始されると、ノズルＮの先端に送り込まれる定着液Ｌの量が徐々に少なくなることで、図６（ｂ）に示すように、テイラーコーンの体積が徐々に少なくなっていく。

その後、テイラーコーンからの噴霧が停止して、制御部１００が、定着液Ｌへの電圧Ｖの印加を停止すると、図６（ｃ）に示すように、テイラーコーン形状となっていた定着液Ｌの表面形状が球面状に変化する。この際、定着噴霧処理が終了してから電圧Ｖの印加を停止するまでの間、定着液Ｌの噴霧によりテイラーコーンの体積が減少していることから、ノズルＮの先端に残る定着液Ｌの量（ノズルＮの先端よりも下方に位置する定着液Ｌの量）が少なくなっているため、ノズルＮの先端に残る定着液Ｌは、ノズルＮの外周面に回り込むことなく、ノズルＮ内に保持される。

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。
定着噴霧処理の終了後において、圧力低下処理を行った後、電圧低下処理を行うことで、定着液ＬがノズルＮの先端からノズルＮの外周面に回り込むことが抑えられるので、ノズルＮの外周面に定着液Ｌが付着するのを抑えることができる。

定着噴霧処理の終了後において、定着液Ｌの噴霧が停止するまで電圧印加（Ｖ＝Ｖａ）を継続するので、テイラーコーン形状の定着液Ｌの体積を極めて小さくすることができる。

第２電流センサＳＡで検出した電流Ａに基づいて定着液Ｌの噴霧の停止を判断するので、噴霧の停止を良好に判断することができる。

用紙ＳＨが詰まった場合などのエラー発生時においても、圧力低下処理および電圧低下処理を行うので、エラー発生時においても、ノズルＮの外周面に定着液Ｌが付着するのを抑えることができる。

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となる部材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、定着液Ｌの噴霧の停止の判断を、第２電流センサＳＡで検出した電流Ａに基づいて判断したが、本発明はこれに限定されず、例えば、電圧センサで検出した電圧に基づいて噴霧の停止の判断を行ってもよい。具体的には、第２電極７２に繋がる配線に抵抗と当該抵抗にかかる電圧を検出する電圧センサを設け、この電圧センサで検出した電圧が所定値以下になったか否かを判断することで、電流値が所定値以下になった（噴霧が停止した）か否かを判断してもよい。

また、噴霧の停止の判断を、圧力低下処理を行ってからの時間で判断してもよい。具体的には、例えば、図５のステップＳ１１の代わり、図７に示すステップＳ２１の処理を設ければよい。

具体的に、ステップＳ２１において、制御部１００は、圧力低下処理を開始してから（ステップＳ８を実行してから）所定時間が経過したか否かを判断する。そして、制御部１００は、ステップＳ２１において、所定時間が経過していないと判断した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ９の処理に戻り、所定時間が経過したと判断した場合には（Ｙｅｓ）、噴霧が停止したと判断して、ステップＳ１２の処理に移行する。

この形態によれば、圧力低下処理の開始からの経過時間によって噴霧の停止を判断するので、前記実施形態に比べ、制御を簡易化することができる。

前記実施形態では、常に定着噴霧処理の終了後、つまり印刷ジョブにおける最終ページの画像の上流端が、定着液Ｌの定着領域Ａ１〜Ａ５（噴霧領域）を通り抜けた後に、圧力低下処理を行うようにしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、制御部１００は、印刷ジョブにおける最終ページの画像の上流端が、定着液Ｌの定着領域Ａ１〜Ａ５を通り抜ける前に、圧力低下処理を開始するように構成されていてもよい。

具体的には、図８に示すように、図５のフローチャートに対して新たなステップＳ３１，Ｓ３２の処理を設けてもよい。ステップＳ３１の処理は、ステップＳ４とステップＳ５との間に設けられている。

制御部１００は、ステップＳ３１において、印刷ジョブにおける最終ページの最上流に配置される最上流画像Ｇｒ（定着領域Ａ１〜Ａ５と同じ大きさの画像）に対して設定した目標噴霧量ρｒが所定の閾値ρｔｈよりも大きいか否かを判断する。ここで、閾値ρｔｈは、ステップＳ７〜ステップＳ１２間で噴霧される定着液Ｌの量に対応した値として、実験やシミュレーション等で適宜設定される。

ステップＳ３１においてρｒ＞ρｔｈである場合には（Ｙｅｓ）、制御部１００は、ステップＳ７〜ステップＳ１２間で噴霧される定着液Ｌの量では最上流画像Ｇｒを良好に定着できないと判断して、ステップＳ５の処理に移行する。つまり、最上流画像Ｇｒの画像濃度が高く、最上流画像Ｇｒの定着に多量の定着液Ｌが必要な場合（テイラーコーンの体積分の定着液Ｌの量では足りない場合）には、ステップＳ５の処理に移行して、その後ステップＳ４の処理に移行することで、目標噴霧量ρｒ分の定着液Ｌが最上流画像Ｇｒに対して噴霧されるので、最上流画像Ｇｒを良好に定着することができる。

ステップＳ３１においてρｒ≦ρｔｈである場合には（Ｎｏ）、制御部１００は、ステップＳ７〜ステップＳ１２間で噴霧される定着液Ｌの量で最上流画像Ｇｒを十分定着できると判断して、最上流画像Ｇｒが噴霧領域（例えば定着領域Ａ１）に到達したか否かを判断する（Ｓ３２）。ステップＳ３２において最上流画像Ｇｒが噴霧領域に到達していないと判断した場合には（Ｎｏ）、制御部１００は、ステップＳ４の処理に戻る。

ステップＳ３２において最上流画像Ｇｒが噴霧領域に到達したと判断した場合には（Ｙｅｓ）、制御部１００は、ステップＳ７の処理に移行する。これにより、最上流画像Ｇｒが噴霧領域を通り抜ける前に、ステップＳ７以降の処理が実行されるので、ステップＳ７〜ステップＳ１２間で噴霧される定着液Ｌを最上流画像Ｇｒの定着に用いることができ、定着液Ｌの有効活用を図ることができる。

前記実施形態では、第１電極７４を収容部７３の内部に配置したが、本発明はこれに限定されず、例えばノズルおよび収容部を金属等の導電性部材で形成して、ノズルまたは収容部に対して電圧を印加してもよい。なお、この場合には、電圧が印加されるノズルまたは収容部が、第１電極として機能する。また、この場合には、複数の導電性の収容部を互いに離間させたり、各収容部の間に絶縁性の部材を設けたりすることで、各収容部間での電荷の移動を遮断させるとよい。また、収容部を樹脂等の非導電性の部材で形成し、ノズルを金属等の導電性の部材で形成し、ノズルに電圧を印加するようにしてもよい。なお、この場合には、ノズルが第１電極として機能する。

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、記録シートとして、厚紙、はがき、薄紙などの用紙ＳＨ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、収容部内の定着液に圧力を付与する圧力付与手段として、ポンプ７５Ａや減圧弁７５Ｂを有する加圧装置７５を例示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、水頭差を利用して各ヘッド内の液体を加圧または減圧する装置などであってもよい。

前記実施形態では、説明の便宜上、定着領域Ａ１〜Ａ５を収容部７３の下面と同じ形状・大きさ・位置としたが、本発明はこれに限定されず、定着領域は、収容部の下面よりも小さくてもよいし、大きくてもよい。つまり、定着領域は、用紙上における噴霧される定着液の前後方向および左右方向に幅によって定義すればよい。

前記実施形態では、電圧低下処理において、電圧を０まで下げたが、本発明はこれに限定されず、電圧低下処理において、電圧を、圧力低下処理の開始時の電圧よりも小さな値であって、０よりも大きな値まで低下させてもよい。言い換えると、電圧低下処理において、電圧を、定着噴霧処理で使用する電流範囲の最小値よりも小さな値であって、０よりも大きな値まで低下させてもよい。

７ 定着装置
７１ 定着ヘッド
７２ 第２電極
７３ 収容部
７４ 第１電極
７５ 加圧装置
１００ 制御部
Ｌ 定着液
Ｎ ノズル
ＳＨ 用紙

Claims (11)

1. 定着液を内部に収容する収容部、および、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を有する定着ヘッドと、
   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、
   前記ノズルの先端に定着液を供給するために、前記定着液に圧力を加える圧力付与手段と、
   前記電位差形成部に印加する電圧と前記定着液に加える圧力とを制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記定着液の噴霧を停止する場合には、前記定着液に加えている圧力を小さくするように前記圧力付与手段を制御する圧力低下処理を開始した後、前記定着液に印加される電圧を、前記圧力低下処理の開始時の電圧よりも低下させるように前記電位差形成部を制御する電圧低下処理を行うことを特徴とする定着装置。
2. 前記制御部は、前記圧力低下処理を開始した後、前記定着液の噴霧が停止したか否かを判断し、噴霧が停止したと判断した場合に前記電圧低下処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記制御部は、前記電位差形成部に流れる電流が所定値以下になったか否かを判断し、電流が所定値以下になった場合に噴霧が停止したと判断することを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
4. 前記制御部は、前記圧力低下処理を行ってから所定時間が経過したか否かを判断し、所定時間が経過したと判断した場合に噴霧が停止したと判断することを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
5. 前記制御部は、前記圧力低下処理において、圧力をメニスカス耐圧以下にすることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の定着装置。
6. 前記制御部は、印刷ジョブにおける最終ページの画像の上流端が、前記定着液の噴霧領域を通り抜ける前に、前記圧力低下処理を開始することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の定着装置。
7. 前記制御部は、印刷ジョブにおける最終ページの画像の上流端が、前記定着液の噴霧領域を通り抜けた後に、前記圧力低下処理を行うことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の定着装置。
8. 前記制御部は、記録シートが詰まった場合に、前記圧力低下処理を開始し、その後前記電圧低下処理を行うことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の定着装置。
9. 前記圧力付与手段は、前記定着ヘッド内の気体を加圧するポンプを有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。
10. 前記制御部は、前記圧力低下処理を開始してから前記電圧低下処理を開始するまでの間、電圧を一定に保つ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。
11. 前記電界形成部は、
    前記収容部内の定着液と接触する第１電極と、
    前記ノズルと間隔を空けて配置される第２電極と、
    を有することを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の定着装置。

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