(57)【要約】【課題】光の照射によりトナーを溶融させて記録媒体に定着させる定着装置において、透明部材内部の磨耗により発生した摩耗粉が光路上に蓄積すると、光の透過率が減少してトナーへの光の照射効率が低下すること。【解決手段】透明部材の内部に摩耗粉除去部を設け、透明部材の回転方向にレーザー光出射面、摩耗粉除去部、潤滑剤塗布部材、レーザー光入射面の順になるように配置する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
透明素材で回転可能に構成される無端状の透明部材と、
前記透明部材との間にニップ部を形成し、記録媒体を搬送する対向部材と、
前記透明部材の内部に設けられ、前記光源から照射された光の入射面と出射面を持ち、光をニップ部に集光する集光部材と、
前記透明部材の内部に設けられ、前記集光部材を支持する支持部材と、
前記透明部材の内部に潤滑剤を塗布する液体塗布部と、
を有する定着装置において、
前記透明部材の内部に接触するように摩耗粉除去部が設けられ、
透明部材の回転方向に前記出射面、前記摩耗粉除去部、前記液体塗布部、前記入射面の順番で配置されることを特徴とすることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記摩耗粉除去部は、前記透明部材の内側から外側に向けて押圧されてい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】
前記摩耗粉除去部は、フェルト材または不織布材で構成される請求項１に記載の定着装置。
【請求項４】
前記摩耗粉除去部は、ブレード形状の部材で構成される請求項１に記載の定着装置。
【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】
特許文献１で提案されている定着装置では、光源から発射されたレーザー光が回転可能な透明部材と対向部材との接触域に集光され、記録媒体上のトナー像を集光したレーザー光と圧力によって定着される構成が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−３１３８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のような、レーザー光を用いて定着させる方式では、瞬時に対象物の温度を上げられるという長所がある。
【０００６】
しかしながら、レーザー光が光路上の障害物により遮蔽、散乱してしまうと、対象物への照射効率が低下してしまう。例えば、定着動作時に透明チューブとレンズパッドが摺動することで摩耗粉が発生し、その摩耗粉がレーザー光の光路上に蓄積された場合などが挙げられる。従来、このような照射効率の低下を考慮して、照射効率の低下後にも定着不良が発生しないようにレーザー光の出力にマージンを取って設計する必要があり、消費電力の増加につながるという課題が発生していた。
【０００７】
したがって、レーザー光の光路上にレーザー光の透過を阻害する摩耗粉などの汚れが蓄積されないようにすることで、レーザー光の照射効率の低下を抑制し、消費電力を削減することが求められていた。
【０００８】
本発明の目的は、上記問題点を解消するためになされたものであり、レーザー光を用いてトナー像を定着させる定着装置において、レーザー光の光路上に摩耗粉が蓄積することを抑制することで、レーザー光の照射効率の低下を抑制することが可能となる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明に係る定着装置は、
光源と、透明素材で回転可能に構成される無端状の透明チューブと、透明チューブの内部に設けられレーザーの入射面と出射面を持つレンズパッドと、レンズパッドを支持する支持部材と、透明チューブと接触し記録媒体を搬送するローラと、透明チューブの内部に接触するように設けられる液体塗布部を有する定着装置において、摩耗粉除去部が透明チューブの内部に接触するように設けられ、透明チューブの回転方向にレーザー光出射面、摩耗粉除去部、液体塗布部、レーザー光入射面の順番で配置することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、レーザー光源を用いた定着装置において、透明チューブ内面に発生する摩耗粉が、レーザー光の入射部及び出射部に蓄積することによる、レーザー光の透過率の減少を抑制する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施例における画像形成装置の模式図である。
【図２】従来例における定着装置の断面図である。
【図３】本実施例における定着装置の断面図である。
【図４】従来例における摩耗粉の挙動を示した定着装置の断面図である。
【図５】本実施例における摩耗粉の挙動を示した定着装置の断面図である。
【図６】耐久試験前後の定着に必要なレーザー出力を示した例である。
【図７】摩耗粉によるレーザー光の透過率の減少について示した図である。
【図８】透明チューブの断面図である。
【図９】対向ロールの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図面を参照しながら、発明を実施するための形態を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００１３】
＜画像形成装置＞
図１は、本実施形態の画像形成装置の模式図である。一例であるカラー電子写真プリンタの断面図であり、シート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。
【００１４】
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１４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１７によって、像担持体である例えば中間転写ベルト３１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１５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。
【００１５】
一方、記録媒体Ｐは、給紙カセット２０、又はマルチ給紙トレイ２５から、１枚ずつ送り出されてレジストローラ対２３に送り込まれる。レジストローラ対２３は、記録媒体Ｐを一旦受け止めて、記録媒体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２３は、中間転写ベルト３１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３１と二次転写ローラ３５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３５によって記録媒体Ｐに転写される。その後、記録媒体のトナー像は、記録媒体が定着装置４０によって、加熱加圧されることで記録媒体に定着される。
【００１６】
＜定着装置＞
図２は定着装置４０の概略図である。定着装置は、レーザー光照射部と定着フィルムユニットと、対向ロールとから成る。
【００１７】
＜レーザー光照射部＞
レーザーアレイ４６から照射されたレーザー光はコリメートレンズ４７を透過し、平行なレーザー光として定着フィルムユニットに入射する。レーザー光照射部は定着装置長手方向の照射幅を確保するために必要な数を複数配置する。
【００１８】
＜定着フィルムユニット＞
定着フィルムユニットは透明チューブ４１、レンズパッド４２、支持部材４３、液体塗布部４８から構成される。レンズパッド４２は、支持部材４３によって、透明チューブ４１内で支持されている。
【００１９】
図８は透明チューブ４１の断面を示した図である。透明チューブ４１は、基材４１１と弾性層４１２と表層４１３とから成る３層構造になっている。透明チューブ４１は、レーザー光の波長域において透過率が高いことが望ましく、９０％以上が望ましい。基材４１１はＰＩやＰＥＥＫ等の強度の強い樹脂材料である。透明チューブの強度の観点から６０〜１００ｕｍ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９５％以上の透過率が望ましい。弾性層４１２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が好ましい。また、レーザー光の波長域において９５％以上の透過率が高いことが望ましい。表層４１３はＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素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９５％以上の透過率が望ましい。
【００２０】
レンズパッド４２は、ＰＡＤＣ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、レンズパッド４２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。
【００２１】
支持部材４３はステンレス鋼等の金属材料を用いて一体成型されている。
【００２２】
＜対向ロール＞
図９は対向ロール４４の構造を示したものである。対向ロール４４は、中空の芯金４４１と、その外面を覆う表層４４２とから成る。
【００２３】
芯金４４１はＳＵＳや炭素鋼等の材料から構成される。表層４４２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。
【００２４】
対向ロール４４は不図示の加圧機構から所定の荷重で透明チューブ４１に対して押圧し、透明チューブ４１と定着ニップＮを形成する。
【００２５】
＜液体塗布部＞
図２に示す液体塗布部４８はフェルト材等で構成されており、レーザー光入射面４２１に対して透明チューブ４１の回転方向の上流側に配置され、透明部材の内面に接触している。液体塗布部４８にはシリコーンオイル等のレーザー光の透過率が高い潤滑剤を含浸させている。潤滑剤が透明チューブ４１とレンズパッド４２の界面に充填されることで、透明チューブ４１とレンズパッド４２の界面に空気層ができてレーザー光が反射することを防ぎ、同時に透明チューブ４１の内側の摺動抵抗を抑制する潤滑剤として機能する。
【００２６】
＜摩耗粉除去部＞
本発明の特徴である、摩耗粉除去部４９について述べる。図３は摩耗粉除去部４９が設置された定着装置４０の断面図である。摩耗粉除去部材４９は、フェルト材や不織布材等の液体吸収材もしくはブレード形状の部材で構成されており、透明部材４１の内面に接触もしくは押圧されている。摩耗粉除去部４９は、透明部材内面に存在する潤滑剤と摩耗粉を除去する。摩耗粉除去部４９は定着ニップ部Ｎに対して透明チューブ４１の回転方向下流側、かつ液体塗布部４８よりも回転方向上流側に配置される。
【００２７】
＜摩耗粉除去部の作用＞
定着装置４０の動作における、本発明の特徴である摩耗粉除去部４９の効果について、従来例である図４と本発明である図５の定着装置断面図を用いて説明する。
【００２８】
透明チューブ４１の内面には液体塗布部４８からシリコーンオイルなどの潤滑剤が塗布される。透明チューブ４１の内面に塗布された潤滑剤は透明チューブ４１の内面を連れ回り、レーザー光入射部４２１で透明チューブ４１とレンズパッド４２の摺動抵抗を減少させる。その後、透明チューブ４１とレンズパッド４２の接触部の隙間を通り、レーザー光出射部４２２においても同様に透明チューブ４１とレンズパッド４２の摺動抵抗を減少させる。ここで、定着ニップＮにおいては、レンズパッド４２が透明チューブ４１を介して加圧ローラ４４に押圧されているため、レンズパッド４２と透明チューブ４１の間で摺動による摩耗粉５１１が発生する。
【００２９】
最初に、従来例におけるレーザー光出射部４２２において発生した摩耗粉５１１の挙動について、図４を用いて説明する。レーザー光出射部４２２において発生した摩耗粉５１１は、透明チューブ４１の内面を潤滑剤とともに連れ回り、レーザー光入射部４２１に到達する。ここで、レーザー光入射部４２１においては、透明チューブ４１とレンズパッド４２の隙間が狭くなっているため摩耗粉５１２が蓄積する。蓄積した摩耗粉５１２のうち隙間を通過したものは、透明チューブ４１の内部を潤滑剤とともに連れ回り、レーザー光出射部４２２に到達する。ここでも、レーザー光入射部４２１と同様に透明チューブ４１とレンズパッド４２の隙間が狭くなっているため摩耗粉５１３が蓄積する。蓄積した摩耗粉５１３のうち隙間を通過したものは、透明チューブ４１の内部を潤滑剤とともに連れ回り、レーザー光出射部４２２において発生した摩耗粉５１１と合流し、再び透明チューブ４１の内側を潤滑剤とともに連れまわる。
【００３０】
次に、本発明におけるレーザー光出射部４２２において発生した摩耗粉５１１の挙動について、図５を用いて説明する。レーザー光出射部４２２において発生した摩耗粉５１１は、透明チューブ４１の内面を潤滑剤とともに連れ回り、摩耗粉除去部４９に到達する。ここで潤滑剤と摩耗粉は摩耗粉除去部４９により透明チューブ４１の内面から除去される。これにより、レーザー光出射部４２２において発生した摩耗粉５１１は、すぐに摩耗粉除去部４９によって除去されるため、レーザー光入射部４２１は常に摩耗粉が存在せず、かつ潤滑剤が枯渇しない状態を保つことが可能となる。
【００３１】
摩耗粉除去部４９は透明チューブ４１内部から潤滑剤と摩耗粉を除去できる構成であれば良い。そのため、フェルト材や不織布材等の液体吸収材で構成されていても良く、また、ブレード形状の部材により潤滑剤と摩耗粉を除去する構成でも良い。
【００３２】
次に、レーザー光入射部４２１に摩耗粉５１２が存在することによるレーザー光透過率の変化について、図７を用いて説明する。
【００３３】
レーザー光入射部４２１に摩耗粉５１２が存在する場合、摩耗粉５１２がレーザー光を散乱させることにより、定着フィルムユニット内部へのレーザー光の透過率が減少する。これにより、定着ニップ部へのレーザー光の照射効率が低下してしまう。
【００３４】
したがって、従来例では耐久後で摩耗粉が蓄積することで、レーザー光入射部の透過率が減少し、定着ニップ部へのレーザー光の照射効率が低下してしまうが、実施例では摩耗粉が蓄積しないため、レーザー光入射部の透過率が減少せずに、定着ニップな部へのレーザー光の照射効率が低下しない効果が得られる。
【００３５】
＜通紙実験＞
本発明を実施した場合の動作について説明する。
【００３６】
本例では、５００ｍｍ／ｓｅｃのプロセス速度で２００ｇ／ｃｍ２のコート紙を通紙している。
【００３７】
図６は耐久試験前後において、紙上にトナーを定着させた際の定着状態を満足させるために必要なレーザー出力を示した例である。
【００３８】
定着状態を満足させるために必要なレーザー出力が大きいほど、定着装置に必要な消費電力も大きくなることを表している。
【００３９】
従来例では定着に必要なレーザー出力が耐久試験初期では５００Ｗであったのに対し、耐久試験後は６００Ｗとなった。
【００４０】
それに対し、実施例では定着に必要なレーザー出力が耐久試験初期では５００Ｗであったのに対し、耐久試験後は５６０Ｗとなった。
【００４１】
したがって、本発明により、摩耗粉によるレーザー光入射部の透過率の減少を防ぐことで、耐久後の定着に必要なレーザー出力を４０Ｗ削減できることが確認された。
【符号の説明】
【００４２】
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  定着器、４１  透明チューブ、
４２  レンズパッド、４３  支持部材、４４  対向ロール、
４５  レーザー光照射部、４６  レーザーアレイ、４７  コリメートレンズ、
４８  液体塗布部、４９  摩耗粉除去部、５１  摩耗粉、Ｐ  記録媒体、
Ｔ  トナー、Ｎ  定着ニップ
【図１】
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【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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