JP2012088372A - 定着装置及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】記録材P上の加熱定着可能な画像に対し当該記録材Pの搬送方向に交差する方向に沿って延びる照射領域IRに向かってレーザ光Liを照射するレーザ光源1と、照射領域IRを囲うように設けられ且つレーザ光源1から照射されたレーザ光Liによる照射領域IRからの反射光Lrが照射領域IRに向かって再照射されるように反射光Lrを反射する反射面を有する反射部材2と、この反射部材2の記録材Pに向かう側の端部に連なるように設けられ、記録材Pの搬送面に対向し且つ反射部材2の外方に向かって延びる部分を有してレーザ光Liが吸収可能な光吸収部材3と、を備える。
【選択図】図1
Description
特許文献2には、転写から定着に至る間にトナーの樹脂物性を変化させるためにレーザ光等を照射する装置構成が開示され、レーザ光源と感光体との間に遮光板が設けられることが記載されている。
特許文献3には、LEDアレイから発光される光を用紙上の未定着トナー像に集光して定着するようにした定着方式が開示され、シリンドリカルレンズの近傍に反射板を設けて記録材より反射又は散乱した光を再度集光する構成が記載されている。
請求項3に係る発明は、請求項1又は2に係る定着装置において、前記光吸収部材の前記記録材を挟んだ対向部位には、レーザ光が吸収可能な裏面側光吸収部材を備えることを特徴とする定着装置である。
請求項4に係る発明は、請求項1乃至3のいずれかに係る定着装置において、前記反射部材とは記録材を挟んで対向する部位に設けられ、前記レーザ光源から照射されて記録材を透過した透過光が前記照射領域に対応する記録材の裏面側部位に向かって再照射されるように前記透過光を反射する裏面側反射部材を更に備えることを特徴とする定着装置である。
請求項5に係る発明は、請求項1乃至4のいずれかに係る定着装置において、前記光吸収部材は、当該光吸収部材の記録材の搬送面に対向する部分のうち前記照射領域側とは異なる外方端部での当該光吸収部材と記録材との開口部から前記照射領域を見たときに、記録材の搬送面に対向する前記光吸収部材の対向面しか視認されないように配置されていることを特徴とする定着装置である。
請求項6に係る発明は、請求項1乃至5のいずれかに係る定着装置において、前記光吸収部材を冷却する冷却手段を更に備えることを特徴とする定着装置である。
請求項8に係る発明は、請求項7に係る画像形成装置において、搬送方向に沿って連続した記録材を用いることを特徴とする画像形成装置である。
請求項2に係る発明によれば、本構成を有さない場合に比べて、光強度の強い反射光が直接外部に漏れるのを抑えることができる。
請求項3に係る発明によれば、本構成を有さない場合に比べて、レーザ光の吸収が更に効果的になされる。
請求項4に係る発明によれば、本構成を有さない場合に比べて、レーザ光の利用効率を更に高めることができる。
請求項5に係る発明によれば、本構成を有さない場合に比べて、レーザ光の外部への漏れをより一層抑えることができる。
請求項6に係る発明によれば、本構成を有さない場合に比べて、光吸収部材での光吸収性能がより安定化する。
請求項7に係る発明によれば、記録材上の加熱定着可能な画像に対してレーザ光を用いて定着する際、光吸収部材を有さない場合に比べて、光強度の強いレーザ光の外部への漏れを抑えながら安全性を高めることができる画像形成装置を提供できる。
請求項8に係る発明によれば、本構成を有さない場合に比べて、安定した定着性が維持され易くなる。
先ず、本発明が適用された定着装置の実施の形態モデルの概要について説明する。
図1は本発明を具現化する実施の形態モデルに係る定着装置を示す説明図である。
同図において、定着装置は、記録材P上の加熱定着可能な画像に対し当該記録材Pの搬送方向に交差する方向に沿って延びる照射領域IRに向かってレーザ光Liを照射するレーザ光源1と、照射領域IRを囲うように設けられ且つレーザ光源1から照射されたレーザ光Liによる照射領域IRからの反射光Lrが照射領域IRに向かって再照射されるように反射光Lrを反射する反射面を有する反射部材2と、この反射部材2の記録材Pに向かう側の端部に連なるように設けられ、記録材Pの搬送面に対向し且つ反射部材2の外方に向かって延びる部分を有してレーザ光Liが吸収可能な光吸収部材3と、を備えている。
また、使用する記録材Pとしては、代表的には連続状の態様(例えばロール紙)や枚葉状の態様(例えばカット紙)が挙げられるが、媒体としては紙媒体のみならずフィルム媒体等であってもよい。
更に、レーザ光源1の代表的態様としては、レーザ光Liの発光部位が照射領域IRの延びる方向に沿って一列に複数設けられたアレイレーザタイプのものが挙げられる。
これにより、この接面CSに沿った方向に反射光Lrが反射されても光吸収部材3によって吸収されるようになり、レーザ光源1から照射領域IRに向かって照射されたレーザ光Liによる照射領域IRからの反射光Lrが光吸収部材3と記録材Pとの間から外部に漏れ出さないようになる。尚、光吸収部材3の形状に合わせて記録材Pの搬送経路が設定されていることは言うまでもない。
また、このような画像形成装置では、使用する記録材Pとしては、搬送方向に沿って連続した記録材Pを用いる方が好適である。
◎実施の形態1
図4は、前述の実施の形態モデルの定着装置が適用された実施の形態1に係る画像形成装置の全体構成を示す説明図である。
ここで、ロール部材16は画像形成部20へ記録材Pを導く際に位置調整を行う位置調整ロール、ロール部材17は記録材Pを定着装置40に向かって導く張架ロール、ロール部材18,19は定着後の記録材Pを収容装置10Cに向かって搬送するに際し、適宜張力を付与する張力付与ロールである。
尚、画像形成部20のトナー色の配列はこれに限らず、他の配列を用いるようにしてもよく、また画像形成部20が一つだけで構成されてもよいことは言うまでもない。
同図において、本実施の形態の定着装置40は、記録材P上の直線状に延びる照射領域IRに向かってレーザ光Liを照射するレーザ光源としてのアレイレーザ41と、照射領域IRを囲うように設けられ且つアレイレーザ41から照射されたレーザ光Liによる照射領域IRからの反射光が照射領域IRに向かって再照射されるように反射光を反射する反射面を有する半円筒型の反射部材42と、この反射部材42とは記録材Pを挟んで設けられ、アレイレーザ41から照射されて記録材Pを透過した透過光が記録材Pの裏面側部位に向かって再照射されるように透過光を反射する半円筒型の裏面側反射部材43と、反射部材42の記録材Pに向かう側の端部に連なるように設けられ、記録材Pの搬送面に対向し且つ反射部材42の外方に向かって延びる部分を有してレーザ光Liが吸収可能な光吸収部材44(44a,44b)と、この光吸収部材44の記録材Pを挟んだ対向部位に設けられ且つレーザ光Liが吸収可能な裏面側光吸収部材45(45a,45b)と、を備えている。
同図において、アレイレーザ41から照射されたレーザ光Liは、反射部材42の開口42aから記録材P上の照射領域IRに向かって進む。照射領域IRに照射されたレーザ光Liの照射領域IRからの反射光Lrは、反射部材42の反射面42bで反射され、照射領域IRに向かって再照射される。
一方、レーザ光Liのうち記録材Pを透過した透過光Ltは、裏面側反射部材43の反射面43bによって、記録材Pの裏面側で照射領域IRに対応する部位に再照射される。
しかしながら、反射部材42と記録材Pとの間には、記録材Pを搬送させるための間隙が保たれる必要から、開口部αが形成され、照射領域IRから記録材Pの表面に近い方向で反射した反射光Lrは反射部材42にて反射されずにそのまま開口部α側へ進む。
反射部材42と記録材Pとの間に向かう反射光Lr(Lr1〜Lr3)は、図のようになるが、この場合、Lr2及びLr3は光吸収部材44bに向かうため、ここでほぼ吸収される。そのため、光吸収部材44bと記録材Pとの開口部αを通って外部に漏れる光としては、ほぼ反射光Lr1となる。更に、例えば反射光Lr’が記録材Pに当たって反射されることを想定しても、これらは光吸収部材44bで吸収される。
そのため、(a)に示すLr1の光強度も弱く、光吸収部材44bと記録材Pとの開口部αを通って外部に漏れる光としてはその光強度が低く抑えられる。
仮に、光吸収部材44bが設けられていない場合には、例えばLr1〜Lr3の光が漏れるようになり、開口部αから漏れる光の光強度はやや強くなる。
そのため、本実施の形態においては、定着装置40の開口部位(ここでは、記録材Pと光吸収部材44との開口部αに相当)から外部に放出されるレーザ光がJIS C 6802で定義されるクラス1のAEL(Accessible Emission Limit:被ばく放出限界)を満たす必要がある。具体的には、開口部αから100mmの位置に設けた直径7mmの検出装置で測定した漏れ光が、いずれの場所においてもAEL内にあることが必要である。つまり、使用するレーザ光の波長が近赤外では、連続発振時に例えば2.3×10−4W以下になるようにする必要がある。
光吸収部材44及び裏面側光吸収部材45は、レーザ光Liを吸収するため、部材温度が上昇するがこのような放熱フィン46を設けることで部材温度の上昇による熱膨張による変形が抑えられ、光吸収性能が安定に維持される。
ここでは、冷却手段として放熱フィン46を設ける態様を示したが、放熱フィン46に送風を付加するようにしてもよいし、例えば放熱フィン46を設けずに送風によって光吸収部材44を冷却するようにしても差し支えない。尚、送風を行う場合、照射領域IRへの送風は抑える方が定着効率の点で望ましい。
防護部材47は、レーザ光Liが透過可能な素材で構成され、レーザ光Li、反射光Lr、透過光Lt(図6参照)に対する減衰は小さく、これらの光を有効に利用できると共に、定着時の耐熱性も兼ね備えたものである。
ここでは、防護部材47を反射部材42や裏面側反射部材43に直接設ける態様を示したが、反射部材42や裏面側反射部材43とは別に設けるようにしても差し支えない。
この例では、反射部材42の開口42aが、反射面42bに沿って記録材Pの搬送方向における下流側に偏倚した位置に設けられている。
このような配置を採用することで、アレイレーザ41からのレーザ光Liによる照射領域IRからの反射光Lrは、反射部材42の開口42aより記録材Pの搬送方向における上流側に向かって多く反射されるようになるが、この部位には広い反射面42bが存在するため、反射光Lrを照射領域IRに向かって再照射させやすくなる。そのため、定着効率の向上が図られる。また、このような場合、反射部材42の開口42aを記録材Pの搬送方向における上流側に偏倚させるようにしても同様である。
そして、本実施の形態では、記録材Pとして連続状の態様を用いる構成を示したが、枚葉状のものを用いるようにしても差し支えなく、この場合、例えば定着装置40に向かって記録材Pを案内する案内機構や、記録材Pを搬送させるための搬送機構を別途設けるようにすればよい。
図11は、本実施の形態の第四変形例を示すもので、一つの反射部材42の記録材Pの搬送方向に沿って二つの円筒曲面を設け、夫々の開口42aを通して二つのアレイレーザ41(41A,41B)からのレーザ光Liを照射することで、二箇所の照射領域IR(IRA,IRB)を設けたものとなっている。また、裏面側反射部材43も同様の構成となっている。そして、光吸収部材44(44a,44b)や裏面側光吸収部材45(45a,45b)は反射部材42及び裏面側反射部材43の記録材Pの搬送方向に沿った上流側と下流側の部分に設けられている。
このように照射されると、記録材P上の画像密度の高い部分(例えばベタ画像部分)では上流側の照射領域IRAでトナーと記録材Pとの界面温度が少し上昇する。その後、照射がない部分では前記界面温度が徐々に下降するものの、画像密度が高い分表面積が小さく、放熱量が少なく、温度低下は少しの量で抑えられる。
次に、下流側の照射領域IRBでもう一度加熱されることで、界面温度も十分上昇し、十分な密着性が確保されるようになる。
したがって、記録材P上の画像密度によらず、いずれも十分な密着性の確保がなされるようになる。また、光吸収部材44及び裏面側光吸収部材45によって、外部への漏れ光は抑えられる。
上流側の照射領域IRAでのレーザ出力を下流側の照射領域IRBでのレーザ出力より小さくし、その分、記録材Pの搬送方向に沿った照射域長さを長くすることで、下流側の照射領域IRBでの照射時間が長くなる。このとき画像密度の高い部分に合わせて、上流側の照射領域IRAにて画像が十分加熱溶融できる照射強度や照射域長さになっていることは言うまでもない。
尚、照射領域IRを複数設ける場合、例えば図10のように、反射部材42の開口42aを記録材Pの搬送方向における下流側又は上流側に偏倚させるようにしてもよいことは言うまでもない。
図12は、実施の形態2の定着装置40の概要を示す説明図である。
本実施の形態の定着装置40は、実施の形態1の定着装置40(例えば図6参照)と異なり、裏面側反射部材を有さず、また、光吸収部材44及び裏面側光吸収部材45の配置が異なるものとなっている。尚、実施の形態1と同様の構成要素には同様の符号を付し、ここではその詳細な説明は省略する。
また、対向部材48を用いることで、照射領域IRに照射されたレーザ光Liが記録材Pを透過した透過光は対向部材48の表面によって反射されるため、裏面側反射部材がない態様であっても、照射領域IRの近くに透過光からの反射光が再照射され、定着効率の向上がなされる。
図13は、実施の形態3の定着装置40の概要を示す説明図である。本実施の形態の定着装置40は、図12の定着装置40と同様に、裏面側反射部材を有さず、更に、裏面側吸収部材を備えていない構成のものとなっている。尚、実施の形態1と同様の構成要素には同様の符号を付し、ここではその詳細な説明は省略する。
図14は、実施の形態4の定着装置40が適用された画像形成装置の概要を示す。本実施の形態の画像形成装置は、実施の形態1の画像形成装置(図4参照)と異なり、記録材として枚葉状の記録材を用いた構成のものとなっている。尚、実施の形態1と同様の構成要素には同様の符号を付し、ここでは詳細な説明は省略する。
また、張架ロール35をバックアップロールとして二次転写装置56が配置され、張架ロール31と中間転写体30を挟んで対向する位置に中間転写体30上の残留トナーを清掃するベルト清掃装置37が設けられている。
吸着搬送装置60は、二つのロール部材62,63と、これら二つのロール部材62,63に掛け渡されて循環回転するベルト部材61と、このベルト部材61に対して帯電を付与する帯電部材64とで構成されている。
このような態様にあっても、実施の形態1と同様に、定着装置40からの漏れ光が抑えられる。
以上の実施の形態では、記録材Pと光吸収部材44との開口部α(図6参照)から反射部材42の反射面42bを望むことも可能であったが、漏れ光をより低減するには、前記開口部αから照射領域IRを見たときに、記録材Pの搬送面に対向する光吸収部材44の対向面しか視認されないようにすることが望ましく、これにより、実質的な漏れ光が抑えられる。
図16(a)は、反射部材42と記録材Pの搬送経路(図中一点鎖線で示す)との関係の一例を示す模式図であり、反射部材42で囲う部分では記録材Pが平坦に搬送されるものとなっている。また、(b)は(a)の部分拡大図となっている。
そのため、開口部αから照射領域IRを眺めようとしても、光吸収部材44の対向面44cが視認されるようになり、照射領域IR方向が視認されない。
ここでは、光吸収部材44が曲折する形状のものとして示したが、光吸収部材44が湾曲状に形成されても差し支えない。更に、光吸収部材44の形状としては、例えば蛇行するような形状でも差し支えなく、要は、光吸収部材44のうち記録材Pの搬送面に対向する部分にて、記録材Pの搬送面に対向する対向面44cの記録材搬送方向で異なる二点間を結ぶ直線と、前記対向面44cのうち直線lより記録材Pから遠ざかる面との間に記録材Pの搬送経路が設けられていればよい。
同図において、本変形例では、記録材Pが回転ロール49の周りを回って搬送される構成のものとなっている。このような場合にあっても、光吸収部材44の両端部44x,44yを結ぶ直線lと光吸収部材44との間に記録材Pが搬送される搬送経路が設けられることで、開口部αから照射領域IRや反射部材42の反射面42bが視認されない分、漏れ光も開口部αから外部へ向かうことがなくなり、安全性が更に高まることになる。
Claims (8)
- 記録材上の加熱定着可能な画像に対し当該記録材の搬送方向に交差する方向に沿って延びる照射領域に向かってレーザ光を照射するレーザ光源と、
前記照射領域を囲うように設けられ且つ前記レーザ光源から照射されたレーザ光による当該照射領域からの反射光が前記照射領域に向かって再照射されるように前記反射光を反射する反射面を有する反射部材と、
この反射部材の記録材に向かう側の端部に連なるように設けられ、記録材の搬送面に対向し且つ前記反射部材の外方に向かって延びる部分を有してレーザ光が吸収可能な光吸収部材と、
を備えることを特徴とする定着装置。 - 請求項1記載の定着装置において、
前記光吸収部材は、前記照射領域における記録材表面に対し接する面と交差する面を有することを特徴とする定着装置。 - 請求項1又は2に記載の定着装置において、
前記光吸収部材の前記記録材を挟んだ対向部位には、レーザ光が吸収可能な裏面側光吸収部材を備えることを特徴とする定着装置。 - 請求項1乃至3のいずれかに記載の定着装置において、
前記反射部材とは記録材を挟んで対向する部位に設けられ、前記レーザ光源から照射されて記録材を透過した透過光が前記照射領域に対応する記録材の裏面側部位に向かって再照射されるように前記透過光を反射する裏面側反射部材を更に備えることを特徴とする定着装置。 - 請求項1乃至4のいずれかに記載の定着装置おいて、
前記光吸収部材は、当該光吸収部材の記録材の搬送面に対向する部分のうち前記照射領域側とは異なる外方端部での当該光吸収部材と記録材との開口部から前記照射領域を見たときに、記録材の搬送面に対向する前記光吸収部材の対向面しか視認されないように配置されていることを特徴とする定着装置。 - 請求項1乃至5のいずれかに記載の定着装置において、
前記光吸収部材を冷却する冷却手段を更に備えることを特徴とする定着装置。 - 記録材上に加熱定着可能な画像を形成する画像形成部と、
この画像形成部にて記録材上に形成された前記画像を定着する請求項1乃至6のいずれかに記載の定着装置と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項7記載の画像形成装置において、
搬送方向に沿って連続した記録材を用いることを特徴とする画像形成装置。
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