(57)【要約】【課題】トナーなどの熱可塑性の材料を熱によって記録媒体に定着する装置において、剥離剤の塗布量を管理することによって、剥離剤の過剰供給による画像障害や、枯渇時の記録媒体の剥離不良による障害を防止する。【解決手段】熱可塑性樹脂を含んだ記録材料を用い、加熱により記録媒体１１１への定着を行って熱定着する定着ローラ１０１と、定着ローラ１０１の表面に剥離剤を塗布する塗布手段（剥離剤塗布用パッド１０２）と、を有する画像形成装置であって、定着ローラ１０１は、少なくとも表層に蛍光物質を含有し、定着ローラ１０１の表面の剥離剤の量を検出する剥離剤検出手段（検出器１０７）を備える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂を含んだ記録材料を用い、加熱により記録媒体への定着を行って熱定着する定着手段と、前記定着手段の表面に剥離剤を塗布する塗布手段と、を有する画像形成装置であって、
前記定着手段は、少なくとも表層に蛍光物質を含有し、
前記定着手段の表面の剥離剤の量を検出する剥離剤検出手段を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記定着手段に含有してある蛍光物質が、紫外線蛍光物質であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記剥離剤検出手段は、
蛍光物質を含有している前記定着手段に対して光を照射する光照射手段と、
前記光照射手段で照射された励起された前記定着手段からの蛍光を検出する蛍光検出手段と、を備えることを請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記光照射手段の光源は、紫外線であることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記剥離剤は、光源に対する光吸収性を有することを特徴とする請求項１、３または４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記剥離剤の塗布量を蛍光検出で得られる蛍光強度から換算することを特徴とする請求項１〜５の何れか一つに記載の画像形成装置。
【請求項７】
さらに、前記剥離剤の塗布量を元に、当該剥離剤の塗布量を所定の量に保持する塗布量調整手段を備えることを特徴とする請求項１〜６の何れか一つに記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記剥離剤が過剰に供給された場合に、前記定着手段熱から剥離剤を除去する除去する過剰剥離剤除去手段を備えることを特徴とする請求項１〜７の何れか一つに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ装置、レーザプリンタなどの画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真で用いられるトナーなど熱可塑性樹脂を加熱して、記録媒体に固定する技術には種々提案がされているが、この中で最も熱を記録媒体に印加しやすい技術として用いられているものは、ヒートロールと呼ばれるヒーターランプを内包した加熱したローラあるいは加熱させたベルトを直接記録材である紙などに接触させ加熱し、熱可塑性樹脂を溶融させることよって、記録材を記録媒体に固着させる方法である。溶融した樹脂は接着性を有しているので、熱供給部材であるローラやベルトの表面には接着力を弱めるために、すなわち、離形性を持たせるために、フッ素系やシリコン系の樹脂をコーティングかライニングして用いられることが多い。
【０００３】
しかしながら、紙などの記録媒体の剥離が不十分の場合、加熱部材表面に剥離剤の薄い膜を形成し、記録部材の剥離を良くするなどの対応が取られる。剥離剤の供給元としては、剥離剤を含有させた部材を加熱部材に接触させて塗布する方法や記録材そのものにワックスを含有させ、加熱部材の熱によって記録材（トナー）が溶けたときに一緒に溶融し剥離性を発現させる方法などが知られている。また、この剥離剤やワックスについても種々提案されており、例えば、剥離剤として代表的なものはシリコンオイルがあるが、シリコンオイルにおいても様々な分子量分布や架橋、側鎖基の変性などが用いられている。
【０００４】
また、ワックスに関しても低分子量のポリプロピレンから天然のカルナバワックスなど様々な種類のものが用いられている。一般に高速に記録媒体を搬送する装置のものほど、なおかつカラー印刷などカラートナーなどの記録部材が重ね合わされる場合の方が、剥離は難しくなる傾向に有り、高速の装置になるほど加熱部材で直接加熱する定着機構を採用する装置は、剥離剤が加熱部材に塗布される傾向にある。この場合、剥離剤の塗布量を所定の量で、経時的にも加熱部材の位置的にも変化なく塗布するのが望ましい。
【０００５】
例えば特許文献１では、毛細管現象を使いながら均一に塗布しようとするものなどが提案されている。また特許文献２のように弾性体のブレードを設けローラ表面のクリーニング性とかき取られたオイルを回収する機構を設けたものなども提案されている。一方、剥離剤が所定の場所に定量的に供給されれば良いと言う考え方もあり、例えば特許文献３では、ヒートロール表面にピエゾ式のインクジェットなどで剥離剤を画像や用紙種に応じて吹きつける方法などが提案されている。この方法は、必要な箇所にのみ剥離剤を供給する方式であり、資源の観点からは優れている。同様な提案として、特許文献４などもあり、発生させた荷電ミストを円形の電極により選択的にローラへ噴出させるなどの提案などもなされている。部分的にミスト化した剥離剤を付着するアイデアは更に古く、例えば、特許文献５や特許文献６などの例のようにピエゾや気化器でミスト化する方法などが提案されている。
【０００６】
定着ローラなどの表面に塗布される剥離剤として一般的に用いられているシリコンオイルは無色透明の液体であり、通常の分析技術ではＩＲなどを用い、吸収ピーク付近の波長を用いて定量的に検出することが行われる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、熱供給部材の中にヒーター用のランプが入っている場合や、熱供給部材自身の温度が高いため、ＩＲでの吸収ピークを用いた場合、検出感度が取れない。また、熱供給部材がフッ素系の化合物の場合ならば、吸収ピークに差が生じて剥離剤を分離することが可能だが、シリコン系の樹脂で加熱部材を作成した場合、剥離剤と加熱部材の量を分離することは不可能である。そこで、ＩＲなどの赤外線を用いた分離法は難しいことが判った。
【０００８】
また、油膜法などで用いられる膜厚測定の原理を用いるために、剥離剤中に蛍光剤などを添加する方法も考えられる。しかしながら、剥離剤は記録部材と共に消費されていくため、材料の選択肢が少なくなってくる。添加剤として用いられるものは母剤であるシリコンオイルなどとも容易に分散されるものである必要がある。一般に良く使われるものとして、アセトンなどがあるが、高温下の使用には問題がある上、揮発性の物質なので、気化し人体への影響が懸念される。また、自動車のエンジン内のシリンダーの膜厚などにはＣｏｕｍａｒｉｎなどをオイルに混入し用いる例もあるが、皮膚刺激なども有り、適当では無い。蛍光現象については、シリコンオイルが光学的には比較的透明な物質であるため、透過率が落ちてくる深紫外線である方が有利になるが反応性が高く長時間の照射には向かない。また、ＳＮ比を確保するためには比較的光強度の大きな光源が必要になる。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、トナーなどの熱可塑性の材料を熱によって記録媒体に定着する装置において、剥離剤の塗布量を管理することによって、剥離剤の過剰供給による画像障害や、枯渇時の記録媒体の剥離不良による障害を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、熱可塑性樹脂を含んだ記録材料を用い、加熱により記録媒体への定着を行って熱定着する定着手段と、前記定着手段の表面に剥離剤を塗布する塗布手段と、を有する画像形成装置であって、前記定着手段は、少なくとも表層に蛍光物質を含有し、前記定着手段の表面の剥離剤の量を検出する剥離剤検出手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、トナーなどの熱可塑性の材料を熱によって記録媒体に定着する装置において、定着手段の表面における剥離剤の量を蛍光現象に基づいて定量検出するという手段を用い、剥離剤の塗布量を管理することによって、剥離剤の過剰供給による画像障害や、枯渇時の記録媒体の剥離不良による障害を防止することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、この実施の形態にかかる定着装置およびその周辺部の構成を示す説明図である。
【図２】図２は、図１の装置構成を搭載した画像形成装置の構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる画像形成装置の最良な実施の形態を詳細に説明する。
【００１４】
（実施の形態）
画像記録剤としてトナーなどの熱可塑性の材料を熱によって記録媒体に定着する装置において、ヒートロールなどの記録媒体への直接接触による加熱を行う装置に用いられるシリコンオイルなどの剥離剤の量を蛍光現象を元に定量検出するという手段を用い、剥離剤の塗布量を管理することによって、剥離剤の過剰供給による画像障害や、枯渇時の記録媒体の剥離不良による障害を防止するものである。本発明は、加熱部材表面に塗布されている剥離剤の量を定量的に測定する手段を提供することにある。以下、その具体的な構成例を述べる。
【００１５】
図１は、この実施の形態にかかる定着装置およびその周辺部の構成を示す説明図である。この図１において、符号１０１は加熱部材である定着ローラ、符号１０２は剥離剤塗布用パッド、符号１０３は剥離剤を供給する剥離剤供給用ポンプ、符号１０４は剥離剤を貯蔵する剥離剤貯蔵タンク、符号１０５は定着ローラ１０１に所定の圧力で付勢されて回転する加圧ローラ、符号１０６は定着ローラ１０１表面に照射する紫外線発光レーザ、符号１０７は定着ローラ１０１表面の剥離剤を検出する検出器、符号１０８はシャッター、符号１０９はコントローラ、符号１１０はデータベース、符号１１１は用紙などの記録媒体、符号１１２は定着ローラ１０１上の過剰な剥離剤を、スクレーパーを当接させてかきとるための剥離剤かき取り用スクレーパー駆動ソレノイド、符号１１３は剥離剤受け、符号１１４は定着ローラ１０１に内包され、当該定着ローラ１０１を加熱するヒーターである。
【００１６】
つぎに、図１に示す定着装置を中心とした動作について説明する。記録媒体１１１上に転写された記録材（トナー）は定着ローラ１０１と加圧ローラ１０５の間を通過する際、熱が供給され、記録媒体１１１上に定着する。定着ローラ１０１は内部に設置されているヒーター１１４により加熱され、これをオン・オフすることにより所定温度に一定に保たれるようにコントロールされている。定着ローラ１０１の材質はフッ素系の樹脂やシリコーン樹脂などが使われるが、本例ではシリコン樹脂を用いるものとする。
【００１７】
また、この樹脂の中には蛍光剤が含有してある。蛍光剤は固体や液体など種々あるが、環境安定性のために、固体のものを用いる。紫外線で蛍光を発する材料として酸化チタンや酸化亜鉛、シリコン系の酸化物など種々あるが、ここでは入手し易い酸化亜鉛を用いた。この定着ローラ１０１の表面に紫外線発光レーザ１０６の光を当てて、定着ローラ１０１の表面に蛍光を発生させる。光源としては、ＬＥＤやスリットで分光した光などもあるが、受光側の信号検出感度を装置内の実装などを考慮し、小型のものを選択した。蛍光は検出器１０７で捕らえられ、電気信号に変換される。検出器１０７の前にはナローバンドのフィルターが設置されており、検出ノイズの低減を行っている。
【００１８】
また、紫外線を発するレーザは反応性が高く、照射側のダメージも考えられることと、レーザダイオード自体が短寿命であるため、あるインターバルで定期的に測定するようになっている。測定しない場合は、シャッター１０８のソレノイドを動作させ、センサーを保護するようになっている。
【００１９】
定着ローラ１０１の表面に剥離剤があると光吸収が起こり、蛍光強度が低下する。そこで、検出器１０７で得られた信号強度から、塗布量に変換を行い、目標量より少なかった場合、剥離剤供給用ポンプ１０３の供給量を増加させる。用紙（記録材）の情報が事前に判る場合、データベース１１０の推奨補給量をまず選択し、実際の検出量との比較からフィードバックを行いつつ剥離剤の補給量を調整していく。極端に塗布量が多いと判断した場合は、印刷動作を一旦停止し、剥離剤かき取り用スクレーパー駆動ソレノイド１１２を動作させ、余分な剥離剤を除去する動作を行う。長時間の使用状況においては、定着ローラ１０１の使用状況に応じて、出力強度が変化するため、記録媒体１１１の通過量を元に、ベースラインを調整し、正確な塗布量を得られるように補正をかけている。
【００２０】
これらの機構を当社のレーザプリンタに実装し、実際に印刷したところ、定着ローラ１０１上の剥離剤塗布量が安定した画像を得ることが可能となった。また、循環する剥離剤の量も少ないため、剥離剤の劣化や記録材料混入による汚染なども少なくすることが確認できた。
【００２１】
図２に図１の装置構成を搭載した画像形成装置２００の構成を示す。自動原稿送り装置（以後ＡＤＦと記述する）１にある、原稿台２に原稿の画像面を上にして置かれた原稿束は、操作部（不図示）上のスタートキーが押下されると、一番下の原稿から給送ローラ３、給送ベルト４によってコンタクトガラス６上の所定の位置に給送される。一枚の原稿を給送完了により原稿枚数をカウントアップするカウント機能を有している。給送された原稿は読み取りユニット５０によってコンタクトガラス６上の原稿の画像データを読み取り後、読み取りが終了した原稿は、給送ベルト４および排送ローラ５によって排出される。
【００２２】
第１トレイ８、第２トレイ９、第３トレイ１０に積載された記録媒体としての用紙は、それぞれ第１給紙装置１１、第２給紙装置１２、第３給紙装置１３によって給紙され、縦搬送ユニット１４によって感光体１５に当接する位置まで搬送される。読み取りユニット５０にて読み込まれた画像データは、書き込みユニット５７からのレーザによって感光体１５に書き込まれ、現像ユニット２７を通過することによってトナー像が形成される。そして、用紙は感光体１５の回転と等速で搬送ベルト１６によって搬送されながら、感光体１５上のトナー像が転写される。その後、定着ユニット１７（図１に示す構成となっている）にて画像を定着させ、排紙ユニット１８によって後段の装置に排出される。
【００２３】
後処理装置のフィニシャ７０は、搬送された用紙を、通常、排紙ローラ７３方向と、ステープル処理部方向に導くことができる。切り替え板７１を上に切り替えることにより、搬送ローラ７２を経由して通常排紙トレイ７４側に排紙することができる。また、切り替え板７１を下方向に切り替えることで、搬送ローラ７６、７７を経由して、ステープル台７８に搬送することができる。
【００２４】
ステープル台７８に積載された転写紙は、一枚排紙去れるごとに紙揃え用のジョガー７９によって、紙端面が揃えられ、一部のコピー完了と共にステープラ７６によって綴じられる。ステープラ７６で綴じられた転写紙群は自重によって、ステープル完了排紙トレイ８０に収納される。一方、通常の排紙トレイ７４は前後に移動可能な排紙トレイである。
【００２５】
前後に移動可能な排紙トレイ部７４は、原稿毎、あるいは、画像メモリによってソーティングされたコピー部毎に、前後に移動し、簡易的に排出されてくるコピー紙を仕分けるものである。
【００２６】
用紙の両面に画像を作像する場合は、各給紙トレイ８〜１０から給紙され作像された用紙を排紙トレイ側に導かないで、両面入紙搬送路９３に搬送し、反転ユニット９２でスイッチバック反転し両面搬送ユニット９１に送る。
【００２７】
両面搬送ユニットに送られた用紙は再度、縦搬送ユニット１４に送られて裏面に画像を印刷された後に排紙される。また、用紙を反転して排出する場合は上記反転ユニット９２でスイッチバック反転した用紙を両面ユニットに送らずに反転排紙搬送路９４に送り出して排紙する。
【００２８】
感光体１５、搬送ベルト１６、定着ユニット１７、排紙ユニット１８、現像ユニット２７はメインモータ２５によって駆動され、各給紙装置１１〜１３はメインモータ２５の駆動を各々給紙クラッチ２２〜２４によって伝達駆動される。縦搬送ユニット１４はメインモータ２５の駆動を中間クラッチ２１によって伝達駆動される。
【００２９】
読み取りユニット５０は、原稿を載置するコンタクトガラス６と光学走査系で構成されており、光学走査系には、露光ランプ５１、第１ミラー５２、レンズ５３、ＣＣＤイメージセンサ５４等々で構成されている。露光ランプ５１および第１ミラー５２は図示しない第１キャリッジ上に固定され、第２ミラー５５および第３ミラー５６は図示しない第１キャリッジ上に固定されている。原稿像を読み取るときには、光路長が変わらないように、第１キャリッジと第２キャリッジとが２対１の相対速度で機械的に走査される。この光学走査系は、図示しないスキャナ駆動モータにて駆動される。原稿画像は、ＣＣＤイメージセンサ５４によって読み取られ、電気信号に変換されて処理される。レンズ５３およびＣＣＤイメージセンサ５４を右方向に移動させることにより、画像倍率が変わる。すなわち、指定された倍率に対応してレンズ５３およびＣＣＤイメージセンサ５４の左右方向に位置が設定される。
【００３０】
書き込みユニット５７はレーザ出力ユニット５８、結像レンズ５９、ミラー６０で構成され、レーザ出力ユニット５８の内部には、レーザ光源であるレーザダイオードおよびモータによって高速で定速回転する回転多面鏡（ポリゴンミラー）が備わっている。レーザ出力ユニット５８より照射されるレーザ光は、定速回転するポリゴンミラーで偏光され、結像レンズ５９を通り、ミラー６０で折り返され、感光体１５面上に集光し結像する。
【００３１】
書き込みユニット５７から出力されるレーザ光が、画像作像系の感光体１５に照射される。図示しないが感光体１５の一端近傍のレーザビームを照射される位置に、主走査同期信号を発生するビームセンサが配置されている。
【００３２】
したがって、上述した実施の形態によれば、蛍光剤を混入させた定着ローラ１０１は蛍光により、同種の材質が混在する場合でも、信号を分離することが可能である。また、蛍光部材が紫外線を用いていることで、発熱体を用いている部材でも影響を受けにくい。さらに蛍光の検出器を用いることで、電気信号に変換出来、定量的な検出が可能となる。また、紫外線発光の光源を用いることで、比較的透明度の高いシリコンの様な物質でも吸光による検出感度が得やすい。特に波長が短い方が有効になる。
【００３３】
また、加熱部材表面に同種の物質が付いた場合でも、蛍光剤が入っていないために吸光の度合いから分離可能となる。特に固体蛍光剤であると、溶出も防止でき、安定した信号が得られる。また、紫外線による吸光度の特性を利用するために、材料の量が特定できる。また、実際の物理量として換算することで汎用性が得られる。また、実際にフィードバック制御を行うことで、長期間の安定した膜厚の維持が可能になる。また、塗布された剥離剤が過剰な場合に従来は記録部材と共に排出する手段しかなかったものに対し、剥離剤かき取り用スクレーパーで除去する構成とすることで、記録部材の消費などを防ぎつつ塗布量の調整が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
以上のように、本発明にかかる画像形成装置は、複写機やプリンタなどの画像形成装置に有用であり、特に、定着部材などに剥離剤を塗布する定着装置や剥離剤を塗布する塗布装置に適している。
【符号の説明】
【００３５】
１０１  定着ローラ
１０２  剥離剤塗布用パッド
１０３  剥離剤供給用ポンプ
１０４  剥離剤貯蔵タンク
１０５  加圧ローラ
１０６  紫外線発光レーザ
１０７  検出器
１０８  シャッター
１０９  コントローラ
１１０  データベース
１１１  記録媒体
１１２  剥離剤かき取り用スクレーパー駆動ソレノイド
１１３  剥離剤受け
１１４  ヒーター
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３６】
【特許文献１】特許第３８７５２３２号公報
【特許文献２】実公平５‐４１９９６号公報
【特許文献３】米国特許５７０８９１４号
【特許文献４】特開２０００‐２３５３２１号公報
【特許文献５】特開昭５３‐１２９０５１号公報
【特許文献６】特開昭６０‐２３５１７７号公報
【図１】
2010217791.tif 000003
【図２】
2010217791.tif 000004