(57)【要約】      （修正有）【課題】レーザー光が回転可能な透明な定着部材を透過し、対向部材との接触部に照射され、接触部を通過する記録媒体上の像を加熱する定着装置において、透明な定着部材の透過率の低下による成果物品位低下を抑制すること。【解決手段】透明定着部材の透過率測定手段を設け、閾値以下になったらユーザーに通知し、透明定着部材交換を促す。【選択図】図８
2020067481.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱対象を加熱するためのレーザー照射手段と、
前記レーザー照射手段から照射され、前記加熱対象を加熱するレーザー光を透過し、前記加熱対象を加圧する円柱状の透明定着部材と、
前記透明定着部材から構成される定着ユニットと、
前記透明定着部材の透過率を測定する透過率測定手段を有し、
前記透過率測定手段は受光部により構成され、
前記受光部は前記透明定着部材の外側、かつ、前記レーザー光が前記透明定着部材に入射する位置における前記透明定着部材の接平面よりも前記レーザー照射手段側に配置され、
前記透過率測定手段は、前記透明定着部材に照射されたレーザー光の拡散反射光の強度を前記受光部により測定することで、前記透明定着部材の透過率を測定する定着装置において、
前記透過率測定手段は、測定した透過率が閾値より小さい場合に前記定着ユニットの交換を促すメッセージを操作表示部に表示することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記透過率測定手段は、測定した透過率が閾値より小さい場合に前記透明定着部材の交換を促すメッセージを操作表示部に表示することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
加熱対象を加熱するためのレーザー照射手段と、
前記レーザー照射手段から照射され、前記加熱対象を加熱するレーザー光を透過し、前記加熱対象を加圧する円柱状の透明定着部材と、
前記透明定着部材から構成される定着ユニットと、
前記透明定着部材の透過率を測定する透過率測定手段を有し、
前記透過率測定手段は受光部により構成され、
前記受光部は前記透明定着部材の外側、かつ、前記レーザー光が前記透明定着部材に入射する位置における前記透明定着部材の接平面よりも前記レーザー照射手段側に配置され、
前記透過率測定手段は、前記透明定着部材に照射されたレーザー光の拡散反射光の強度を前記受光部により測定することで、前記透明定着部材の透過率を測定する定着装置において、
前記透過率測定手段が測定した透過率に応じて、レーザー照射手段の出力制御を行うことを特徴とした定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合機、複写機、プリンタ、ファックス等の記録材上に画像形成可能な電子写真方式の加熱定着装置、および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ等の画像形成装置において、トナー像にレーザー光を照射すると同時に加圧を行い、記録媒体上にトナー像を定着させる方式が知られている。
【０００３】
レーザー光が回転可能な透明な定着部材を透過し、対向部材との接触に照射され、接触部を通過する記録媒体上のトナー像を加熱する方式である。
【０００４】
特許文献１で提案されている赤外レーザー定着用の定着部材は、円柱状のガラスロールの外周面に透明なゴム層及びＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）層が形成された構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−４０７７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
赤外レーザー定着用の定着部材は、未使用時に赤外光をある割合以上（例えば９０％以上）透過するように設計されている。定着部材は、定着動作を繰り返し行っていくうちに、離型層がメディアや対向部材との摺動によって摩耗していく。
【０００７】
定着部材の透過率が下がったまま定着動作を行うと、定着性が損なわれたり、光沢が落ちたりするなど、成果物の品位が落ちるため、透過率が下がった場合には直ちに検知を行い、部材交換やリフレッシュなどの対処を行う必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明に係る定着装置は、
加熱対象を加熱するためのレーザー照射手段と、前記レーザー照射手段から照射され、前記加熱対象を加熱するレーザー光を透過し、前記加熱対象を加圧する円柱状の透明定着部材と、前記透明定着部材の透過率を測定する透過率測定手段を有し、
前記透過率測定手段は受光部により構成され、前記受光部は前記透明定着部材の外側、かつ、前記レーザー光が前記透明定着部材に入射する位置における前記透明定着部材の接平面よりも前記レーザー照射手段側に配置され、
前記透過率測定手段は、前記透明定着部材に照射されたレーザー光の拡散反射光の強度を前記受光部により測定することで、前記定着部材の透過率を測定する定着装置において、
前記透過率測定手段は、測定した透過率が閾値より小さい場合に透明定着部材の交換を促すメッセージを操作表示部に表示することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る定着装置によれば、定着部材の透過率の低下を検知することができ、定着部材の透過率が下がって来た際にユーザーに定着部材の交換を促すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施例における画像形成装置の模式図
【図２】本実施例における定着装置の断面図
【図３】本実施例におけるレーザー光照射装置の断面図
【図４】本実施例における定着ユニットの断面図
【図５】本実施例における透明定着部材の断面図
【図６】本実施例における加圧ローラの断面図
【図７】本実施例における透過率測定手段と他の要素の関係を示したブロック図
【図８】実施例１におけるフローチャート
【図９】実施例１における操作表示部の例を示した図
【図１０】実施例１における透過率の変化を示した図
【図１１】実施例２におけるフローチャート
【図１２】実施例２における透過率とレーザー出力の関係を示した図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態の具体例（実施例）を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００１２】
＜画像形成装置＞
図１は、本実施形態の画像形成装置の一例であるカラー電子写真プリンタの断面図であり、記録媒体Ｐの搬送方向に沿った断面図である。本実施形態では、カラー電子写真プリンタを単に「プリンタ」という。
【００１３】
図１に示すプリンタは、Ｙ（イエロ）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｂｋ（ブラック）の各色の画像形成部１０を備えている。感光ドラム１１は、帯電器１２によってあらかじめ帯電される。その後、感光ドラム１１は、レーザスキャナ１３によって、潜像を形成されている。潜像は、現像器１５によってトナー像になる。感光ドラム１１のトナー像は、一次転写ブレード１６によって、像担持体である例えば中間転写ベルト１７に順次転写される。転写後、感光ドラム１１に残ったトナーは、クリーナ１４によって除去される。この結果、感光ドラム１１の表面は、清浄になり、次の画像形成に備える。
【００１４】
一方、記録媒体Ｐは、給紙カセット１８、又はマルチ給紙トレイ１９から、１枚ずつ送り出されてレジストローラ対２０に送り込まれる。レジストローラ対２０は、シートＰを一旦受け止めて、記録媒体Ｐが斜行している場合、真っ直ぐに直す。そして、レジストローラ対２０は、中間転写ベルト１７上のトナー像と同期を取って、記録媒体Ｐを中間転写ベルト１７と二次転写ローラ２１との間に送り込む。中間転写ベルト上のカラーのトナー像は、転写体である例えば二次転写ローラ２１によって記録媒体Ｐに転写される。その後、記録媒体Ｐのトナー像は、定着器４０において、レーザー光による照射、対向部材により加圧されることで記録媒体Ｐに定着される。
【００１５】
＜定着装置＞
図２は定着装置４０の概略図である。定着装置４０は、レーザー照射部５０と定着ユニット６０と、加圧ローラ７０とから成る。
【００１６】
＜レーザー光照射部＞
図３はレーザー照射部５０の概略図である。レーザー光源５１から照射されたレーザー光はコリメートレンズ５２を透過し、平行なレーザー光５３として定着ユニット６０に入射する。
【００１７】
レーザー光源５１は波長が６００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の赤外線レーザー光を発する光源で、半導体レーザーや固体レーザー等の光源である。
【００１８】
赤外線レーザー光の照射強度としては、例えば、定着ニップ部において５０ｍＷ／ｃｍ２以上１００ｍＷ／ｃｍ２以下となる強度が挙げられる。また未定着トナー像Ｔへの赤外線照射量としては、例えば、２００ｍＪ／ｃｍ２以上５０００ｍＪ／ｃｍ２以下が挙げられる。
【００１９】
＜定着ユニット＞
図４に示すように、定着ユニット６０は、円柱状の透明定着部材６７と、透明定着部材６７の中心軸で回転するように設置された不図示の軸受けおよびギアにより構成されている。
【００２０】
図５は透明定着部材６７の断面を示した図である。透明定着部材６７は円柱状のレンズ部材６８と弾性層６３と表層６４から構成される。透明定着部材６７は、レーザー光の波長域において、透過率が高い必要があり、９０％以上の透過率が望ましい。
【００２１】
レンズ部材６８は、ガラスもしくはＰＭＭＡなどの耐熱性能ある光学用の透明な樹脂を用いることができる。また、レンズ部材６８は、レーザー光を透過させると共に、透過方向に向かって集光するようになっている。
【００２２】
弾性層６３はシリコーンゴムから形成されている。画質の観点から、ヤング率は０．３〜１ＭＰａ程度が好ましく、厚みは２００ｕｍ〜５００ｕｍ程度が好ましい。また、レーザー光の波長域において９０％以上の透過率が望ましい。
【００２３】
弾性層６３に用いられる赤外線に対して透過性を有する材料として、例えばシリコーンゴム、ウレタンゴム、及びオレフィンゴム等が挙げられる。具体的には、付加重合タイプの２液ポリジメチルシロキサン類とその誘導体または光硬化タイプのアクリル変性シリコーンゴム、ポリエーテルウレタン、ポリエステル系ウレタン類、アクリル変性光硬化タイプのウレタン樹脂、ＥＰＤＭ、ポリプロピレンゴム、ブチルゴム、シクロオレフィン類、ノルボルネンゴム等が挙げられる。
【００２４】
表層６４はフッ素含有樹脂により形成されている。表層の摩耗による耐久性の観点から、２０〜８０ｕｍ程度の厚みが望ましい。また、レーザー光の波長域において９０％以上の透過率が望ましい。
【００２５】
前記フッ素含有樹脂は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフルオライド共重合体（ＦＥＰ）、及びポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）などから選択することができる。
【００２６】
定着動作を継続して行っていくと、透明定着部材６７は表層６４がメディアと摺擦することによって摩耗し表面が荒れることで、透過率が低下する。
【００２７】
＜透過率測定手段＞
図４に示すように、透過率測定手段８０は、受光部８２と処理部８２１により構成される。
【００２８】
受光部８２はレーザー光源５１から照射されたレーザー光が透明定着部材６７の表面で拡散反射した光の強度を検知する装置であり、フォトダイオードなどを用いることができる。
【００２９】
本発明の特徴として、受光部８２は透明定着部材６７の外側に、透明定着部材６７とレーザー光５３の入射位置の接平面ｔｐよりもレーザー光源側に、レーザー光５３の光軸からαの角度で配置されている。
【００３０】
受光部８２は、レーザー光源から照射されたレーザー光５３が表層６４において拡散反射した拡散反射光５４を検知する。検知された拡散反射光強度は、処理部８２１に伝達され、透過率への換算処理が行われる。
【００３１】
＜加圧ローラ＞
図６は加圧ローラ７０の構造を示したものである。加圧ローラ７０は、中空の基材７２と、その外面を覆う表層７１とから成る。
【００３２】
基材７２は鉄やＳＵＳ等の材料から構成される。表層７１はＰＦＡやＰＴＦＥのコーティングまたはチューブから構成される。
【００３３】
加圧ローラは不図示の加圧機構から所定の荷重で透明定着部材６７に対して押圧し、透明定着部材６７と定着ニップを形成する。
【実施例１】
【００３４】
本実施例では、透過率測定手段８０が透過率の低下を検知した場合に、ユーザーに透明定着部材６７の交換を促すメッセージを出す例について述べる。
【００３５】
図７は透過率測定手段８０が透過率の低下を検知し、操作表示部８５にメッセージを出すまでの、各ユニットの関係を示したブロック図である。
【００３６】
レーザー光源から照射されたレーザー光５３は定着部材６７の表層６４において拡散反射し、受光部８２によって拡散反射光強度が計測される。
【００３７】
受光部８２によって計測された拡散反射光強度の情報は、処理部８２１に受け渡される。
【００３８】
処理部８２１では、拡散反射光強度を透明定着部材６７の透過率に換算する処理が行われる。
【００３９】
以下に処理部８２１で行われる処理の詳細について説明する。
【００４０】
透明定着部材６７に照射されたレーザー光は、表層６４において透過と反射が発生する。反射は正反射と拡散反射に分けられ、表層６４が荒れるほど正反射成分が減り、拡散反射成分が多くなる。
【００４１】
したがって、受光部８２で得られる拡散反射光強度が大きくなるほど、反射面である表層６４の表面が荒れていることが検知できる。表層６４の表面が荒れると入射光が散乱し、レーザー光が透明定着部材内部６７に透過しにくい状態、すなわち透過率の低下が発生する。
【００４２】
よって、受光部８２における拡散反射光強度の増加を検知することにより、表層６４の透過率が低下を検知できる。
【００４３】
ここで、拡散反射光強度は、受光部８２の受光位置やレーザー出力により変化するため、その割合となる反射率を用いると良い。
【００４４】
反射率は次の式で表される。
【００４５】
反射率＝受光された拡散反射光強度／レーザーの照射光強度
また、反射率と透過率の関係は、あらかじめ実際の構成において計測して換算式を作る。換算式は、例として、
透過率＝１−β×反射率
とする。ここで、βは受光位置等により決定する係数である。
【００４６】
本実施例では受光部の角度αを３０°としており、その時の係数を計測したところ０．８であった。
【００４７】
処理部８２１で換算された透過率の情報は記憶部８３に受け渡され、値が格納される。制御部８４は透過率が閾値未満か否かを判定し、ＹＥＳの場合に操作表示部８５またはレーザー照射部５０に対し命令を行う。
【００４８】
本実施例では操作表示部８５に命令を出す場合について、実施例２ではレーザー照射部５０に対して命令を出す場合について説明する。
【００４９】
本実施例では、光の強度が閾値未満となった場合に、操作表示部８５に透明定着部材６７の交換を促すメッセージを表示させる。図８は表示されるメッセージの例である。
【００５０】
図９はプリント開始から透明定着部材６７の交換を促すメッセージを出すまでのフローチャートである。透明定着部材６７の交換となる閾値として、
透過率初期比＝現透過率／初期透過率＜０．９
という条件に決めた場合について示したものである。
【００５１】
透過率初期比は、定着動作を行っていない初期の状態では１を取り、定着動作を続けていくうちに透明定着部材６７の透過率が下がると、１より小さな値を取るものである。
【００５２】
図１０は透過率初期比の推移の例である。１００ｐｐｍで３００ｇコート紙を通紙するＪＯＢを継続した際に、８００ｋ枚通紙すると、透過率初期比は０．９まで下がった。この例では、８００ｋ枚通紙した時点で操作表示部８５に定着ユニット交換を促すメッセージが表示され、交換後には透過率が初期までもどっている。
【００５３】
本例では、透過率の現状の値と初期の値との比について閾値を設けたが、透過率の絶対値で閾値を設けてもよく、例えば透過率７５％以下になったら透明定着部材６７を交換するように促すメッセージを表示させても良い。
【００５４】
このように、本発明を実施することで、透明定着部材６７の透過率低下を検知することができ、透明定着部材６７の交換を促すことで、透明定着部材６７の透過率を継続して一定以上に保つことができる。したがって、透明定着部材６７の透過率低下による成果物の品位低下を抑制することができる。
【実施例２】
【００５５】
もう一つの実施形態として、透明定着部材６７の透過率が低下した場合にレーザー照射部５０にフィードバックを行い、出力を上げる場合について述べる。
【００５６】
なお、本実施例の前提として、初期のレーザー出力は最大出力を出しておらず、例えば５０％などに絞っていて、後々に出力を上げられるものとしている。
【００５７】
図１１はプリント開始から、レーザー出力へのフィードバックを行うまでのフローチャートである。
【００５８】
透明定着部材６７の透過率が１％低下した時点で、レーザー出力へのフィードバック制御を行う。補正式は、例として
補正後のレーザー出力＝現レーザー出力×初期透過率／現透過率
とする。このような補正を行うことで、透明定着部材６７を透過し、ニップ部に到達したレーザー光の強度をほぼ一定に保つことができる。
【００５９】
図１２は透明定着部材６７の透過率初期比の推移と、その時の補正されたレーザー出力を示したものである。左側のＹ軸が透過率初期比、右側のＹ軸（太線）がレーザーの出力［Ｗ／ｃｍ２］である。
【００６０】
透明定着部材６７の透過率の値に応じて出力を補正することで、透過率が低下しても定着ニップに照射されるエネルギー強度をほぼ一定に保つことができる。
【００６１】
なお、透明定着部材６７の透過率が著しく低下、例えば４０％以下などになった場合、実施例１と同様に操作表示部８５に透明定着部材６７の交換を促すメッセージを出すこともできる。
【００６２】
実施例１、実施例２で説明したように、本発明を実施することで、透明定着部材６７の透過率が落ちた場合でもトナーに対して安定したエネルギー強度のレーザー光を照射することができる。したがって、透明定着部材６７の透過率が低下してきても、継続して高品位の成果物を出力することが可能となる。
【００６３】
なお、本実施例では透過率測定手段８０は受光部８２により拡散反射光を検知する構成を用いていたが、透過率測定手段８０として、受光部材と温度検知素子を用いて受光部材の温度を基に拡散反射光の強度を検知する構成を用いてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１０  画像形成部、１１  感光ドラム、１２  帯電器、１３  レーザスキャナ、
１４  現像器、１５  クリーナ、１７  一次転写ブレード、２０  給紙カセット、
２５  マルチ給紙トレイ、２３  レジストローラ対、３１  中間転写ベルト、
３５  二次転写ローラ、４０  定着装置、５０  レーザー照射装置、
６０  定着ユニット、６７  透明定着部材、７０  加圧ローラ、
８０  透過率測定手段、８２  受光部、８５  操作表示部
【図１】
2020067481.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2020067481.tif 000012
【図１１】
2020067481.tif 000013
【図１２】
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