図1は、この発明の画像形成装置の主要部を示す構成図である。図に示すように、画像形成装置1は、作像ユニット2と定着ユニット3を有する。作像ユニット2はブラック(BK)とマゼンタ(M)とイエロー(Y)及びシアン(C)の画像を形成する画像形成部4BK,4M,4Y,4Cを有し、画像形成部4BK,4M,4Y,4Cは記録媒体5を搬送する搬送ベルト6に沿って一列に配置されている。搬送ベルト6は駆動ローラ7と従動ローラ8に巻回された無端ベルトからなり、駆動ローラ7の回転により反時計方向に回転する。搬送ベルト6の下部には記録媒体5が収納された給紙トレイ9が設けられている。各画像形成部4BK,4M,4Y,4Cは、図2の構成図に示すように、感光体ドラム10と、感光体ドラム10の周囲に配置された帯電器11と現像装置12とクリーニングブラシ13とクリーニングブレード14及び除電ランプ15を有する。そして帯電器11で一様にマイナス帯電された感光体ドラム10の表面を露光装置16により各色の画像に対応したレーザー光17で露光して感光体ドラム10に静電潜像を形成する。この静電潜像は現像装置12で現像して感光体ドラム10上に各色のトナー像18を形成する。感光体ドラム10のトナー像18は転写器19によって記録媒体5に転写される。感光体ドラム10に残留しているトナーはクリーニングブラシ13とクリーニングブレード14により掻き取られ、感光体ドラム10の電荷は除電ランプ15により除去され、次の画像形成動作に入る。
感光体ドラム10に形成された静電潜像を可視化する現像装置12は、図3の構成図に示すように、トナーアジテータ20を有するトナーホッパー21に連結され、内部に撹拌ローラ22とセパレータフィン23と搬送スクリュー24とドクターブレード25及び現像スリーブ26を有する。現像スリーブ26は複数のマグネット27を内蔵し、このマグネット27により現像スリーブ26の表面にトナーの穂を立てて感光体ドラム10に形成された静電潜像を可視化する。
この画像形成時に、給紙トレイ9に収納された記録媒体5のうち最も上の位置にある記録媒体5が供給され、搬送ベルト6に静電吸着によって吸着し、吸着された記録媒体5は第1の画像形成部4BKに搬送されブラックのトナー像が転写される。ブラックの画像が転写された記録媒体5は搬送ベルト6によって第2の画像形成部4Mに搬送されマゼンタのトナーが記録媒体5上に重ねて転写される。この記録媒体5は第3の画像形成部4Y、第4の画像形成部4Cに順次搬送されてイエローのトナー像とシアンのトナー像が重ねて転写されてカラー画像を形成する。第4の画像形成部4Cを通過した記録媒体5は搬送ベルト5から剥離されて定着ユニット3で定着された後に排出される。
定着ユニット3は作像ユニット2とは分離して構成され、外装ケース30内に収容された定着装置31と濃度センサ32及び記録媒体搬送手段33を有する。外装ケース30は作像ユニット2側の側壁に記録媒体導入口34を有し、作像ユニット2と反対側の側壁に記録媒体排出口35を有する。
定着装置31は、図4の構成図に示すように、記録媒体5上に載せた未定着トナー18にトナー定着液を適量付着させて溶解して記録媒体5に定着させるものであり、トナー定着液を適量付着させて溶解し、記録媒体5に定着させるものであり、トナー定着液36を収納した定着液ボトル37と噴霧室38と排気ダクト39とトナー定着液回収部40と噴霧室38の下部に対向して設けられたガイド部材41及び加圧部42を有する。
噴霧室38は、下部が開口した箱状に形成され、上部に噴霧器43が設けられ、未定着トナー18を載せた記録媒体5の搬送方向の両側壁に記録媒体5を通す開口44を有し、一方の側壁には排気ダクト39が連結されている。噴霧器43は、図5の斜視図に示すように、先端部が先細のホーン形状の振動部45と、振動部45の後端部に固定された圧電素子46と、一方の端部が振動部45の先端部に連結され、他方の端部が定着液ボトル37内のトナー定着液36内に挿入された多孔質材料、例えばスポンジからなる定着液導入材47及び図4に示すように振動部45と定着液導入材47の先端部を挟んで配置された1対の電極48を有する。圧電素子46は交流電源49から供給される交流電圧により駆動して振動を発生する。1対の電極48は直流電源50に接続されプラスに帯電する。
排気ダクト39は、噴霧室38と大気を連通し、大気側の排気口に排気ファン51が設けられている。トナー定着液回収部40は、排気ダクト39の排気ファン51の近傍の噴霧室38側に設けられたトナー定着液回収フィルタ52と、トナー定着液回収フィルタ52の下部に設けられ、トナー定着液回収フィルタ52で回収したトナー定着液36を集めて定着液ボトル37に導入する定着液導入手段53を有する。ガイド部材41は噴霧室38の下部に設けられ、噴霧室38内に搬送される未定着トナー18を載せた記録媒体5を案内する。加圧部42は加圧ローラ54と対向ローラ55を有し、噴霧室38から排出される記録媒体5上のトナー18を加圧して平坦化する。
濃度センサ32は、定着装置31の近傍に設けられ、定着ユニット3の外装ケース30内におけるトナー定着液36の液滴36aの分散濃度を検出するものであり、図6(a)の正面図と(b)の側面図に示すように、センサベルト58と、発光部59と受光部60を有するホトセンサ61で構成されている。センサベルト58は、例えばポリアミドを使用した無端の樹脂ベルト62の一方の端部に固定された、例えば厚さが0.5mmで幅が10mmのウレタンシート63からなり、駆動モータ64に連結された駆動ローラ65と従動ローラ66に巻き回されている。このセンサベルト58は駆動ローラ65と従動ローラ66に巻き回された一方のベルト部分が外装ケース30内に露出している。
記録媒体搬送手段33は、定着装置31と外装ケース30の記録媒体導入口34との間に設けられ、駆動ローラ67と従動ローラ68に巻き回された搬送ベルト69を有する。
この定着装置31で定着する定着するトナー18は、結着樹脂と離型剤などのような樹脂で構成されている。トナー18に含まれる樹脂は、特に限定されないが、好適な結着樹脂としては、ポリスチレン樹脂、スチレン−アクリル共重合体樹脂、ポリエステル樹脂などが挙げられ、離型剤としては、例えば、ポリエチレンなどのワックス成分などが挙げられる。トナーは、結着樹脂の他に、公知の着色剤、電荷制御剤、流動性付与剤、外添剤などを含んでもよい。また、トナー18は、メチル基を有する疎水性シリカおよび疎水性酸化チタンのような疎水性微粒子をトナー18の粒子の表面に固着させることによって、撥水性処理されていることが好ましい。
また、記録媒体5は特に限定されず、例えば、紙、布及び液体透過層を有するOHP用シートのようなプラスチックフィルムなどが挙げられる。
トナー定着液36は、トナー18に含まれる樹脂の少なくとも一部を溶解または膨潤させる成分(以下、A材という)とA材を分散させる水系分散媒(以下、B1材という)と、A材を溶解する非水系分散媒(以下、B2材という)からなり、A材をB1材に分散させて調整した水系の分散媒をB2材に分散して形成され、トナー18に含まれる樹脂の少なくとも一部を溶解または膨潤させてトナー18を記録媒体5に定着させる。
トナー定着液36については、A材としては特に限定されないが、具体例としては脂肪族エステルを使用する。この脂肪族エステルは飽和脂肪族エステルを含む。脂肪族エステルが飽和脂肪族エステルを含む場合には、A材の保存安定性(酸化、加水分解などに対する耐性)を向上させることができる。また、飽和脂肪族エステルは、人体に対する安全性が高く、多くの飽和脂肪族エステルは、トナー18に含まれる樹脂を1秒以内で溶解または膨潤させることができる。さらに、飽和脂肪族エステルは、記録媒体5上でB1材またはB2材が記録媒体5内に浸透もしくは蒸発した後、記録媒体5に載せたトナー18の粘着度を低下させることができる。これは飽和脂肪族エステルが溶解または膨潤したトナー18の表面に油膜を形成するためであると考えられる。
前記飽和脂肪族エステルは、一般式R1COOR2で表される化合物を含み、R1は炭素数が11以上14以下のアルキル基であり、R2は炭素数が1以上3以下のアルキル基である。この飽和脂肪族エステルが、一般式R1COOR2で表される化合物を含み、R1は炭素数が11以上14以下のアルキル基であり、R2は炭素数が1以上3以下のアルキル基である場合には、トナー18に含まれる樹脂に対する溶解性または膨潤性を向上させることができる。また、上記の化合物の臭気指数は10以下であり、不快臭及び刺激臭を有さない。
前記化合物である脂肪族モノカルボン酸エステルとしては、例えば、ラウリン酸エチル、ラウリン酸ヘキシル、トリデシル酸エチル、トリデシル酸イソプロピル、ミリスチン酸エチル、ミリスチン酸イソプロピル等が挙げられる。これらの脂肪族モノカルボン酸エステルの多くはB2材に溶解するが、B1材には溶解しない。したがって脂肪族モノカルボン酸エステルの多くについてはB1材に分散させてトナー定着液36を得ることができる。
また、脂肪族エステルは脂肪族ジカルボン酸エステルを含むことが好ましい。脂肪族エステルが脂肪族ジカルボン酸エステルを含む場合には、より短い時間でトナー18に含まれる樹脂を溶解または膨潤させることができる。例えば、60ppm程度の高速印字では、記録媒体における未定着のトナー18にトナー定着液36を付与し、トナー18が記録媒体5に定着するまでの時間は1秒以内であることが望ましい。脂肪族エステルが脂肪族ジカルボン酸エステルを含む場合には、記録媒体5における未定着のトナー18にトナー定着液36を付与し、トナー18が記録媒体5に定着するのに要する時間を1秒以内にすることが可能となる。さらに、より少量のA材の添加によって、トナー18に含まれる樹脂を溶解または膨潤させることができるため、トナー定着液36に含まれるA材の含有量を低減することができる。
また、脂肪族ジカルボン酸エステルは、一般式R3(COOR4)2で表される化合物を含むことが好ましい。ここでR3は炭素数が3以上8以下のアルキレン基であり、R4は炭素数が2以上5以下のアルキル基である。脂肪族ジカルボン酸エステルが、一般式R3(COOR4)2で表される化合物を含み、R3は炭素数が3以上8以下のアルキレン基であり、R4は炭素数が2以上5以下のアルキル基である場合には、トナー18に含まれる樹脂に対する溶解性または膨潤性を向上させることができる。また、前記化合物の臭気指数は10以下であり、不快臭および刺激臭を有さない。
前記脂肪族ジカルボン酸エステルとしては、例えばコハク酸ジエチル、アジピン酸ジエチル、アジピン酸ジイソブチル、アジピン酸ジイソプロピル、アジピン酸ジイソデシル、セバシン酸ジエチル、セバシン酸ジブチル等が挙げられる。前記化合物であるこれらの脂肪族ジカルボン酸エステルの多くはB2材に溶解するが、B1材には溶解しない。したがって脂肪族ジカルボン酸エステルの多くについては、B1材に分散させてトナー定着液36を得ることができる。
さらに、トナー定着液36を形成する脂肪族エステルは脂肪族ジカルボン酸ジアルコキシアルキルを含んでも良い。脂肪族エステルが脂肪族ジカルボン酸ジアルコキシアルキルを含む場合には、記録媒体5に対するトナー18の定着性を向上させることができる。前記脂肪族ジカルボン酸ジアルコキシアルキルは、一般式R5(COOR6−O−R7)2で表される化合物を含み、R5は炭素数が2以上8以下のアルキレン基であり、R6は炭素数が2以上4以下のアルキレン基であり、R7は炭素数が1以上4以下のアルキル基である。
前記脂肪族ジカルボン酸ジアルコキシアルキルは、一般式R5(COOR6−O−R7)2で表される化合物を含み、R5は炭素数が2以上8以下のアルキレン基であり、R6は炭素数が2以上4以下のアルキレン基であり、R7は炭素数が1以上4以下のアルキル基である場合には、トナー3に含まれる樹脂に対する溶解性または膨潤性を向上させることができる。また、前記化合物の臭気指数は10以下であり、不快臭および刺激臭を有さない。
前記化合物である脂肪族ジカルボン酸ジアルコキシアルキルとしては、例えばコハク酸ジエトキシエチル、コハク酸ジブトキシエチル、アジピン酸ジエトキシエチル、アジピン酸ジブトキシエチル、セバシン酸ジエトキシエチル等が挙げられる。前記化合物であるこれらの脂肪族ジカルボン酸ジアルコキシアルキルの多くは水に若干溶解する(若干水性である)。したがって前記化合物である脂肪族ジカルボン酸ジアルコキシアルキルの多くについては、直接、粒子として非水系媒体に分散させることによってトナー定着液36を得ることができる。
また、トナー定着液36においては、好ましくは、B1材は単価又は多価のアルコール類、例えばエタノール、プロピレングリコール、1,3ブチレングリコール、グリセリン等を含んでいても構わない。B1材がエタノールを含む場合は、エタノールは人体に対して極めて安全な材料であり、揮発性有機物の中で唯一、オフィス環境でも使用が可能となる材料である。しかも各種の多孔質部材に対して優れた浸透性を示す材料であり、分散媒として記録媒体5への優れた浸透性が得られ、定着応答性の向上が図れる。
また、トナー定着液36において、好ましくは、B2材はn−アルカンを含む。B2材がn−アルカンを含む場合には、特に撥水性処理されたトナー18に対して高い親和性を有し、撥水性処理されたトナー18を顕著に濡らすことができる。すなわち、パラフィン系溶剤であるn−アルカンは25mN/m以下の低い表面張力を有し、撥水性処理されたトナー18に対して高い親和性を有する。その結果、トナー定着液36を記録媒体5に載せた撥水性処理されたトナー18に付与するとき、撥水性処理されたトナー18によって形成される画像の乱れを低減することができる。例えば、n−アルカンのうちデカン、ドデカン、ウンデカン、トリデカンは低い揮発性を有し、これらのn−アルカンのいずれかをB2材として含むトナー定着液4の液滴を撥水性処理されたトナー18の層へ付与したとき、トナー層の乱れがほとんど発生しないことを確認した。
また、トナー定着液36において、好ましくは、B2材はジメチルシリコーンを含む。B2材がジメチルシリコーンを含む場合には、特に撥水性処理されたトナー18に対して高い親和性を有し、撥水性処理されたトナー18を、顕著に濡らすことができる。すなわち、シリコーン系溶剤であるジメチルシリコーンは20mN/m程度の低い表面張力を有し、撥水性処理されたトナー18に対して高い親和性を有する。その結果、トナー定着液36を記録媒体5に載せた撥水性処理されたトナー18に付与するとき、撥水性処理されたトナー18によって形成される画像の乱れを低減することができる。また、ジメチルシリコーンは無臭であり、人体に対する安全性が高い。このためB2材としてジメチルシリコーンを含むトナー定着液4は人体に対して安全且つ無臭な定着液にすることが可能となる。例えば、3mPa・秒以上の粘度を有するジメチルシリコーンは低い揮発性を有し、ジメチルシリコーンをB2材として含むトナー定着液36の液滴を撥水性処理されたトナー18の層へ付与したとき、トナー層の乱れがほとんど発生しないことを確認した。
前記の材料を使用することによりトナー定着液36は改善されて定着性は優れた効果をもたらすに至った。
このトナー定着液36を使用した定着装置31により、搬送ベルト69により搬送された未定着トナー18を載せた記録媒体、例えば記録紙5に定着させるときの処理を説明する。
作像ユニット2よって形成された未定着トナー18を載せた記録紙5は搬送ベルト69によって定着装置31に搬送される。このとき未定着トナー18は作像ユニット2の最終工程でマイナスに帯電している。この記録紙5は定着装置31の噴霧室38に入る。このとき噴霧室38に設けた噴霧器43の圧電素子46には交流電源49から交流電圧が印加され、圧電素子46の両端に微少な振動変位が発生し、振動部45のホーン形状により振動変位が拡大され先端部で最大となる。一方、先端部が振動部45の先端部に連結された定着液導入材47は他方の端部が定着液ボトル37内のトナー定着液36に浸され、全体が毛細管現象によりトナー定着液36で濡れた状態になっている。この定着液導入材47の先端部が振動部45の先端に接触しているから、定着液導入材47に含浸したトナー定着液36は、振動部45の先端部の振動変位により液滴34aとなって噴霧室38内に噴霧される。このように振動部45は圧電素子46を振動させて定着液導入材47に含浸したトナー定着液36を液滴36aとして飛散させることにより、液滴36aを低速度で飛散させることができ、噴霧した液滴36aにより記録紙5に載せた未定着のトナー18に変形等が生じることを防ぐことができる。
このトナー定着液36の液滴36aを噴霧するとき、1対の電極48は直流電源50から直流電圧が印加されてプラスに帯電している。この電極48の近傍を、噴霧されたトナー定着液36の液滴36aが通過するとき液滴36aはプラスに帯電する。この噴霧されてプラスに帯電した液滴36aは落下せずに気流によって噴霧室38中に漂う。この噴霧室38に未定着トナー18を載せた記録紙5が入ると、マイナスに帯電したトナー18に液滴36aがクーロン力によって引き寄せられて付着する。このとき記録紙5はマイナスに帯電していないので、トナー18が無い部分には液滴36aが付着せず、トナー18の部分のみにトナー定着液36の液滴36aが付着し、自動的にオンデマンド塗布が行われる。したがって使用するトナー定着液36の液量は少なくて済む。また、記録紙5には液滴36aが付着しないから、記録紙5のカールやコックリングも少なく記録紙5の品位を落とさないで済む。さらに、記録紙5上の画像位置情報を記憶し、狙って付着させる方式と異なり、構成も簡単であり、仮に地肌汚れ等の画像位置情報にはないトナー18があっても液滴36aが付着して定着されるため、トナー18が未定着のままで記録紙5が排紙されてユーザーや周囲の環境を汚してしまうことはなく、優れたオンデマンド塗布方式である。
ここでトナー定着液36の液滴36aの滴径が大きいと落下してしまい記録紙5に全て付着して記録紙5を汚濁してしまう。また、液滴36aの滴径が小さ過ぎるとトナー18を溶かすのに必要な量を付着させるのに時間が掛かってしまう。実験的には、液滴36aの径は10〜4μmが良い。この液滴36aの平均液滴径は、噴霧器43の圧電素子46を駆動する周波数により変化し、圧電素子46の駆動周波数は、300〜1000kHz(1MHz)が最も良いことが判った。
一般的に、液滴径d(m)と周波数f(Hz)には下記式が成り立つことが知られている。この液滴径dは、d=0.34(8πT/ρf2)1/3で表せる。
ここでTは液体の表面張力(水の場合0.0721N/m(摂氏24度)、ρは液体の密度(水の場合1000kg/m3))。
この式は実験と良く一致する。
噴霧器43に圧電素子46を利用した霧化器を用いたとき、その駆動周波数fを300kHz〜1MHzの範囲とすると、噴霧する液滴径dは4〜10μmとなり、空中を浮遊するに最適な液滴径とすることができ、すぐに落下して記録紙5全体に多量に付着する不具合を防ぐことができる。
このように記録紙5上のトナー18のみに選択的にトナー定着液36が載った状態でもトナー18は軟化し、液滴36aが乾燥するか又は記録紙5の繊維内やトナー内部に浸透することにより、直ちに硬化して定着が行われる。また、塗布直後のトナー18が軟化した状態の時に加圧部42で加圧すると、定着力が増し、また、トナー18が平坦化されて色の再現性を良くすることができる。
また、トナー18の部分のみにトナー定着液36が付着して自動的にオンデマンド塗布を行うと、噴霧した液滴36aの全てがトナー18に付着するのではないため、記録紙5が噴霧室38を通過後も噴霧室38内には多くの噴霧された液滴36a、すなわちトナー定着液36が浮遊し続けることになり、最終的には噴霧室38の内壁やガイド部材41に落下し、かつ付着して周囲を汚染する可能性がある。
そこで記録紙5の後端が噴霧室38から抜けた後に、排気ダクト39の排気口に設けた排気ファン51を駆動して排気ダクト39内に噴霧室38から大気方向に強制的な空気流を作り、噴霧室38内に浮遊している残余のトナー定着液36(液滴36a)を排気口側に吸引してトナー定着液回収部40のトナー定着液回収フィルタ52に付着させて再度液体化する。液化したトナー定着液36は定着液導入手段53により定着液ボトル37に導かれて再利用される。この排気ファン51の吸気は記録紙5を噴霧室38へ出し入れする開口44から行われる。
この噴霧室38からのトナー定着液36(液滴36a)の回収処理は、連続して定着すべき記録紙5が定着装置31に送られているときには噴霧室38内を噴霧したトナー定着液35の液滴36aで満たし、記録紙5が定着装置31にしばらく送られない状態が続いたとき、例えば、機械がスタンバイ状態のときなどに排気を行い、噴霧室38内の液滴36aを回収しておく。
このように噴霧器43で圧電素子45を利用して空中を浮遊するに最適な液滴径の液滴36aを噴出して、すぐに落下して記録紙5全体に多量に付着する不具合を防ぐとともに、記録紙5が定着装置31に送られていないとき、噴霧室38内の液滴36aを回収するから、トナー定着液36で記録紙5や噴霧室38の内壁あるいはガイド部材41を汚染することを防ぐことができる。
この定着装置31を有する定着ユニット3と作像ユニット2を分離した画像形成装置1の制御装置100は、図7のブロック図に示すように、システム制御部101と作像ユニット駆動制御部102及び定着ユニット駆動制御部103を有する。システム制御部101は操作表示部104からの操作信号により作像ユニット駆動制御部102及び定着ユニット駆動制御部103の処理を制御し、作像ユニット駆動制御部102及び定着ユニット駆動制御部103からの動作状態を示す信号を入力して画像形成装置1の動作状態等を操作表示部104に表示する。作像ユニット駆動制御部102はシステム制御部101からの信号により作像ユニット2の動作を制御して記録紙5にトナー像18を形成させる。定着ユニット駆動制御部103はシステム制御部101からの信号により噴霧器駆動部105と排気ファン駆動部106の駆動を制御するとともに濃度センサ32からの信号をシステム制御部101に送り、排気ファン駆動部106と濃度センサ再生駆動部107の駆動を制御する。
この画像形成装置1で記録紙5に画像を形成するときの動作を図8のフローチャートを参照して説明する。
画像形成装置1の操作表示部104から画像形成開始指示が入力すると、システム制御部101は作像ユニット駆動制御部102と定着ユニット駆動制御部103に画像形成開始信号を送る。作像ユニット駆動制御部102は画像形成開始信号が送られると、各画像形成部4BK,4M,4Y,4Cを駆動して作像処理を開始して記録紙5にトナー像18を形成させる(ステップS1)。一方、定着ユニット駆動制御部103は画像形成開始信号が送られると、噴霧器駆動部105を駆動して定着装置31の噴霧器43の圧電素子46に交流電源49から交流電圧を供給するとともに1対の電極48に直流電源50から直流電圧を供給してプラスに帯電したトナー定着液36の液滴36aを噴霧室38に噴霧させて、噴霧室38内をトナー定着液36の液滴36aで満たす(ステップS2)。
この状態で作像ユニット2によって形成された未定着トナー18を載せた記録紙5は搬送ベルト69によって定着装置31に搬送され、記録紙5上のトナー18のみに選択的にトナー定着液36の液滴36aが載ってトナー18を軟化させて記録紙5に定着し、加圧部42で加圧してトナー18を平坦化して排紙する。この定着処理を行っているとき噴霧室38に充満したトナー定着液36の液滴36aの一部は噴霧室38の両側壁に設けた開口44から外装ケース30内に漏れ出す。この外装ケース30内に漏れ出した液滴36aの一部は作像ユニット2に漏れ出すが、定着ユニット3を作像ユニット2と分離し、定着ユニット3の外装ケース30の作像ユニット2側の側壁には記録紙5を通す幅の狭い記録媒体導入口34が設けられ、かつ記録媒体導入口34には記録紙5が通るときに作像ユニット2側から定着ユニット3側に向かう微小気流が生じるから、作像ユニット2に漏れ出すトナー定着液36の液滴36aの量を少なくすることができる。このため各画像形成部4BK,4M,4Y,4Cに設けられた現像装置12の現像スリーブ26の表面にトナー定着液36の液滴36aが付着してこびり付くことを防止することができる。したがって感光体ドラム10に形成された潜像を現像するとき、現像スリーブ26上にトナーの穂が立たなくなり、局部的に現像されず、画像の濃度低下や白抜けなどの異常画像を引き起こすことを防いで良質な画像を安定して形成することができる。
定着ユニット駆動制御部103は、作像処理と定着処理が終了して(ステップS3)、トナー像18を定着した記録紙5の後端部が定着ユニット3を抜けたタイミングで噴霧器駆動部105の駆動を停止して排気ファン駆動部106により排気ファン51を駆動して排気ダクト39を介して噴霧室38内を排気する(ステップS4,S5)。この排気により噴霧室38内の液滴36aと外装ケース30及び作像ユニット2に漏れ出した液滴36aが吸引されて排気ファン51の直前に設けたトナー定着液回収部40のトナー定着液回収フィルタ51で回収され、回収されたトナー定着液36は定着液ボトル37に戻される。この排気をあらかじめ定めた所定時間行った後、排気ファン駆動部10により排気ファン51の駆動を停止して画像形成処理を終了する(ステップS6,S7)。
また、画像形成処理を行っているとき、例えば大量の画像形成を行なったり、記録紙5にジャムが発生して定着ユニット3の外装ケース30に漏れ出したトナー定着液36の液滴36aの濃度分布が大きくなると、作像ユニット2に漏れ出す液滴36aの量も多くなる。そこで作像処理と定着処理を行っているとき、濃度センサ32で外装ケース30に漏れ出した液滴36aの濃度分布を検出している。そして例えば大量の画像形成を行なっているとき、濃度センサ32が作動すると(ステップS1〜S3,S8)、定着ユニット駆動制御部103はシステム制御部101に外装ケース30内の液滴濃度分布が所定値を超えたことを示す警報信号を送る。
この液滴36aの濃度分布を検出する濃度センサ32は、例えば図6に示すように、例えばポリアミドを使用した無端の樹脂ベルト62の一方の端部に固定され、例えば厚さが0.5mmで幅が10mmのウレタンシート63からなるセンサベルト58と、発光部59と受光部60を有するホトセンサ61で構成されており、センサベルト58のウレタンシート63はトナー定着液36を吸着する前は、図9(a)に示すように平坦になっているが、所定量のトナー定着液36を吸着すると、図9(b)に示すように、波打ったように変形する。この変形量はウレタンの分子量によっても異なり、例えば厚さが0.5mmで幅が10mmのウレタンシート63の場合は波打ちの凹凸の最大値は4mm程度であった。このウレタンシート63の変形によりホトセンサ61の光路が遮断されて外装ケース30内の液滴36aの濃度分布が所定値に達したことを検出することができる。
システム制御部101は、液滴濃度分布が所定値を超えたことを示す警報信号が送られると操作表示部104に液滴濃度分布が所定値を超えたことを示す警報を表示する(ステップS9)。この警報を確認した操作者が操作表示部104を操作して作像処理の停止を指示すると、システム制御部101は作像ユニット駆動制御部102による作像を停止させる。また、システム制御部101は定着ユニット駆動制御部103により噴霧器駆動部105の駆動を停止させて排気ファン駆動部106により排気ファン51を駆動して排気ダクト39を介して噴霧室38内を排気し(ステップS10)、この排気を所定時間行ったのち終了する(ステップS11,S12)。
このように外装ケース30内の液滴36aの濃度分布が所定値に達すると排気ファン51を駆動して噴霧室38と外装ケース30内を排気して液滴36aを回収するから作像ユニット2に漏れ出す液滴36aの量を少なくして、各画像形成部4BK,4M,4Y,4Cの現像スリーブ26の表面にトナー定着液36の液滴36aが付着してこびり付くことを防止することができ画像の濃度低下や白抜けなどの異常画像を引き起こすことを確実に防ぐことができる。
一方、濃度センサ32のウレタンシート63は所定量のトナー定着液36を吸着して変形すると、波打ちは直ぐには回復しなく、元の状態に回復するには約1日から2日かかることもある。そこで、定着ユニット駆動制御部103は排気処理が終了したら(ステップS12)、濃度センサ再生駆動部107により濃度センサ32の駆動モータ64を駆動させてセンサベルト58を半回転させて変形が生じていない部分を外装ケース30内に露出させて再生する(ステップS13)。その後、画像形成処理を続行する場合は作像処理と定着処理を行う(ステップS14)。この濃度センサ32が動作するのは極まれであるから、ウレタンシート63が元の状態に回復するには十分な余裕がある。
前記説明では、定着ユニット3を作像ユニット2と分離し、定着ユニット3の外装ケース30の作像ユニット2側の側壁には記録紙5を通す幅の狭い記録媒体導入口34が設けた場合について説明したが、図10に示すように、図10の画像形成装置1の構成図に示すように、記録媒体導入口34に開閉板70を設け、図11の制御装置100の構成を示すブロック図に示すように、開閉板70を開閉する開閉板駆動部108を定着ユニット駆動制御部103で駆動制御しても良い。
この定着ユニット3の外装ケース30に開閉板70を設けた場合の画像形成処理を図12のフローチャートを参照して説明する。
画像形成装置1の操作表示部104から画像形成開始指示が入力すると、システム制御部101は作像ユニット駆動制御部102と定着ユニット駆動制御部103に画像形成開始信号を送る。作像ユニット駆動制御部102は画像形成開始信号が送られると、各画像形成部4BK,4M,4Y,4Cを駆動して作像処理を開始して記録紙5にトナー像18を形成させる(ステップS21)。一方、定着ユニット駆動制御部103は画像形成開始信号が送られると、開閉板駆動部108を駆動して外装ケース30の記録媒体導入口34に設けた開閉板70を回動して記録媒体導入口34を開き(ステップS22)、噴霧器駆動部105を駆動して定着装置31の噴霧器43の圧電素子46に交流電源49から交流電圧を供給するとともに1対の電極48に直流電源50から直流電圧を供給してプラスに帯電したトナー定着液36の液滴36aを噴霧室38に噴霧させて、噴霧室38内をトナー定着液36の液滴36aで満たす(ステップS23)。
この状態で作像ユニット2によって形成された未定着トナー18を載せた記録紙5は搬送ベルト69によって定着装置31に搬送され、記録紙5上のトナー18のみに選択的にトナー定着液36の液滴36aが載ってトナー18を軟化させて記録紙5に定着し、加圧部42で加圧してトナー18を平坦化して排紙する。定着ユニット駆動制御部103は、作像処理と定着処理が終了して(ステップS24)、トナー像18を定着した記録紙5の後端部が定着ユニット3を抜けたタイミングで開閉板駆動部108を駆動して開閉板70を回動して記録媒体導入口34を閉る(ステップS25,S26)。このように定着処理が終了すると直ちに記録媒体導入口34を閉じて定着ユニット3を作像ユニット2から完全に分離するから作像ユニット2に漏れ出す液滴36aの量を低減することができる。
記録媒体導入口34を閉じた後、定着ユニット駆動制御部103は噴霧器駆動部105の駆動を停止して排気ファン駆動部106により排気ファン51を駆動して排気ダクト39を介して噴霧室38内を所定時間排気する(ステップS27,S28)。この排気により噴霧室38内の液滴36aと外装ケース30及び作像ユニット2に漏れ出した液滴36aが吸引されて排気ファン51の直前に設けたトナー定着液回収部40のトナー定着液回収フィルタ51で回収され、回収されたトナー定着液36は定着液ボトル37に戻される。この排気をあらかじめ定めた所定時間行った後、排気ファン駆動部106により排気ファン51の駆動を停止して画像形成処理を終了する(ステップS29)。
また、画像形成処理を行っているとき、例えば大量の画像形成を行なったり、記録紙5にジャムが発生して定着ユニット3の外装ケース30に漏れ出したトナー定着液36の液滴36aの濃度分布が大きくなり、濃度センサ32が作動すると(ステップS24,S30)、定着ユニット駆動制御部103はシステム制御部101に外装ケース30内の液滴濃度分布が所定値を超えたことを示す警報信号を送る。システム制御部101は液滴濃度分布が所定値を超えたことを示す警報信号が送られると操作表示部104に液滴濃度分布が所定値を超えたことを示す警報を表示する(ステップS31)。この警報を確認した操作者が操作表示部104を操作して作像処理の停止を指示すると、システム制御部101は作像ユニット駆動制御部102による作像を停止させる。また、システム制御部101は定着ユニット駆動制御部103により開閉板駆動部108を駆動して開閉板70を回動して記録媒体導入口34を閉じ(ステップS32)、噴霧器駆動部105の駆動を停止して排気ファン駆動部106により排気ファン51を駆動して排気ダクト39を介して噴霧室38内を排気して所定時間排気する(ステップS33〜S35)。その後、濃度センサ再生駆動部107により濃度センサ32のセンサベルト58を半回転させて変形が生じていない部分を外装ケース30内に露出させて再生し(ステップS36)、画像形成処理を続行する場合は作像処理と定着処理を行う(ステップS36)。
このように定着処理を行うときにだけ記録媒体導入口34を開くから、定着ユニット3の外装ケース30に漏れ出したトナー定着液36の液滴36aの作像ユニット2に漏れ出す量を確実に低減することができ、作像ユニット2の各画像形成部4BK,4M,4Y,4Cに設けられた現像装置12の現像スリーブ26の表面にトナー定着液36の液滴36aが付着してこびり付くことを防止することができる。したがって画像の濃度低下や白抜けなどの異常画像を引き起こすことを防いで良質な画像を安定して形成することができる。
前記説明では、濃度センサ32で定着ユニット3の外装ケース30内の液滴36aの濃度分布が所定値を超えたこと検出したとき開閉板70により記録媒体導入口34を閉じる場合について説明したが、図13のフローチャートに示すように、濃度センサ32で定着ユニット3の外装ケース30内の液滴36aの濃度分布が所定値を超えたこと検出したときに記録媒体導入口34を閉じずに排気を行い(ステップS51,S52)、噴霧室30と外装ケース30内を排気して記録媒体導入口34に作像ユニット2から定着ユニット3に向かう気流を発生させて作像ユニット2に漏れ出した液滴36aも回収するようにしても良い。
また、前記説明では濃度センサ32を、例えばポリアミドを使用した無端の樹脂ベルト62の一方の端部に固定され、例えば厚さが0.5mmで幅が10mmのウレタンシート63からなるセンサベルト58と、発光部59と受光部60を有するホトセンサ61で構成した場合について説明したが、図14に示すようにウレタンシート63の表面に導電層71を設け、導電層71と対向する位置に導通用電極72を設け、ウレタンシート63がトナー定着液36を吸着して変形したことを導電層71と導通用電極72の接触により検出するようにしても良い。
また、ホトセンサ61の発光部59と受光部60の間の光路に例えばアクリル樹脂板を着脱自在に設け、アクリル樹脂板がトナー定着液36により白濁したことを検知して外装ケース30内における液滴36aの濃度分布を検出しても良い。
また、前記説明では、定着装置31に噴霧器43を有する噴霧室38を設けた場合について示したが、トナー定着液36を塗布したローラを回転して液滴36aを発生させても良い。