(57)【要約】【課題】レーザー光を用いて定着させる方式に透明部材等の交換時にも、記録媒体上のトナーＴに照射されるレーザー照射装置と透明体のアライメントを検知することで、透明体交換に生じる定着不良を防止できる画像形成装置を提供すること。【解決手段】レーザー光が透過可能な透明素材にて回転可能に構成される透明部材と、前記透明部材に対向して設けられ、前記透明部材との間に接触域を形成すると共に当該接触域にて記録材を移動搬送する対向部材と、前記透明部材を通して、前記透明部材と前記対向部材との間の接触域内に向けてレーザー光を照射するレーザー光照射装置と、前記レーザー光照射装置と透明体の相対位置を確認する位置確認モードを有することを特徴とする。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光が透過可能な透明素材にて回転可能に構成される透明部材と、
前記透明部材に対向して設けられ、前記透明部材との間に接触域を形成すると共に当該接触域にて記録材を移動搬送する対向部材と、
前記透明部材と前記対向部材との間の接触域内に向けてレーザー光を照射される定着装置と、
前記定着装置の外部にレーザー光照射装置を有する画像形成装置において、
前記透明部材の位置を検出する位置検知部材を有し、
前記位置検知部材を用いて前記透明部材の位置を判定する位置診断モードを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記位置検知部材で前記透明部材の位置を判定する位置検知モードを有し、前記透明体の交換時に位置検知モードを実行す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】
前記透明体を含む定着装置と、
定着装置の外部に位置検知部材を設け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４】
前記位置検知部材を前記透明部材表面でのレーザー光の反射光の光路上に設けることを特徴とする請求項１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】
レーザー光を用いて定着させる方式では、記録媒体上のトナーＴに照射されるレーザーの強度をなるべく一定に保つことで、一定の画像品質を維持することが可能となる。しかし、耐久による透明部材の透明度の低下により、記録媒体上のトナーＴに照射されるレーザーパワーが低下する場合があり、トナーに照射されるレーザー強度を一定に保つことは困難である。このため、定期的な透明部材の交換が必要になる。透明部材の交換は通常定着装置の交換を持って行われる。定着装置の交換時等には、透明部材や取り付け部品の公差等により、定着Ｎｉｐ部におけるレーザーの集光位置と透明体表面の位置が変化する場合がある。記録材上のトナーへのレーザー光の焦点のずれは、１００ミクロン程度であってもトナーの定着不良をしばしば引き起こすという課題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、レーザー光を用いて定着させる方式に透明部材等の交換時にも、記録媒体上のトナーＴに照射されるレーザーと透明体のアライメントを検知することで、透明体交換に生じる定着不良を防止できる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明に係る画像形成装置は、
レーザー光が透過可能な透明素材にて回転可能に構成される透明部材と、
前記透明部材に対向して設けられ、前記透明部材との間に接触域を形成すると共に当該接触域にて記録材を移動搬送する対向部材と、
前記透明部材を通して、前記透明部材と前記対向部材との間の接触域内に向けてレーザー光を照射するレーザー光照射装置と、
前記レーザー光照射装置と透明体の相対位置を確認する位置確認モードと、
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る画像形成装置によれば、レーザー光を用いて定着させる方式に透明部材等の交換時にも、記録媒体上のトナーＴに照射されるレーザーと透明体のアライメントを検知することで、透明体交換に発生しうる定着不良を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施例における画像形成装置の模式図
【図２】従来例における定着装置の長手方向断面図
【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】本実施例におけるレーザー光照射装置の長手方向の配置図
【図５】本実施例における定着ローラの断面図
【図６】本実施例における加圧ローラの断面図
【図７】本実施例における定着ローラ端部の断面図
【図８】本実施例におけるアライメント調整機構の概略図
【図９】第一実施例における定着器の概略図
【図１０】第一実施例における派生構成の定着装置断面図
【図１１】第一実施例におけるアライメント調整モードのフローチャート
【図１２】第二実施例における定着装置の長手方向断面図
【図１３】第二実施例におけるアライメント調整モードのフローチャート
【図１４】定着装置とレーザー、位置調整機構を示した概略図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【００１１】
［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。
【００１２】
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。
【００１３】
一方、シート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、シートＰを一旦受け止めて、シート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、シートを中間転写ベルト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によってシートＰに転写される。その後、シートのトナー像は、シートが定着装置４０によって、加熱加圧されることでシートに定着される。
【００１４】
［定着装置］
図２は定着装置４０の概略図である。定着装置４０は定着ローラ６０と、加圧ローラ７０とから成る。
【００１５】
＜レーザー光照射部＞
図３はレーザー光照射部５０の概略図である。
【００１６】
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、略平行なレーザー光５３として定着ローラ６０に入射する。
【００１７】
図４は、レーザー光照射部５０の定着ローラ長手方向の断面図である。レーザー光照射部５０は、５０−１から５０−１２まで長手方向に１２個並んでいる。またレーザーのニップ部での大きさは、長手方向ａ＝３０ｍｍに調整される。
【００１８】
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。
【００１９】
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１５０ｍＷ／ｃｍ２以下となる強度が挙げられる。
【００２０】
＜定着ローラ＞
図５は定着ローラ６０の断面を示した図である。
【００２１】
定着ローラ６０は基層６２と弾性層６３と表層６４とから成る３層構造になっている。
【００２２】
定着フィルム６１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。
【００２３】
基材６１は中実の円筒径状をしており、ガラス等の透明度の高い材料を用いる。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。
【００２４】
弾性層６２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９５％以上の透過率が高いことが望ましい。
【００２５】
表層６３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。
【００２６】
図７は、定着ローラ６０の端部断面の拡大図である。定着ローラ基層６２の長手方向の端部は支持部材６５と接合されている。支持部材６５ステンレス鋼等の金属材料を用いており、駆動ギア６７等を介して定着ロール６０の回転駆動力を得ている。
【００２７】
＜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、中実の金属からなる基層７２と、基層７２上に設けた弾性部材からなる中間層７３と、最外面を覆う表層７４とから成る。
【００２８】
基層７２にはステンレス鋼等の金属材料を用いている。表層７４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。又、中間層は３〜１０ｍｍ程度の厚みのシリコーンゴム等の弾性材料を用いている。
【００２９】
加圧ローラは不図示の加圧機構から所定の荷重で定着フィルム６１に対して押圧し、定着ローラ６０と定着ニップを形成する。
【実施例１】
【００３０】
実施例１の概要を図を用いて説明する。
【００３１】
＜アライメント調整機構＞
一般的に、定着装置は回転体の定着ローラ６０とそれを保持する定着装置側板４０の間に不図示のベアリング等多数のパーツが介在する。個々のパーツの形状は最適に設計されているものの位置決めブロック部８２との間に所定の誤差が発生してしまう。
【００３２】
これを補正するためにアライメント調整機構が必要である。
【００３３】
アライメント調整は定着ローラ６０交換、定着装置４０交換等の保守時に必要となる。定着ローラ６０等のパーツは表層のＰＦＡの通紙による摩耗により、表面性の低下によるレーザー光の透過率の低下を引き起こす。このため、従来の加熱加圧定着方式に比べ、レーザー加圧方式は、通常の本体寿命に対して定着ローラ６０の寿命間短くなり、本体寿命までに約十〜数十回の定着ローラ６０の交換が必要になる。
【００３４】
アライメント調整機構は定着ローラ６０並びに定着装置４０とレーザー５０と位置の調整を行うための機構である。コストの面からレーザー５０は本体寿命まで使用するのが通例である。このレーザー５０は、本体筐体８５８５に固定されているため、本実施例ではレーザー５０に対する定着装置４０の位置調整を行うアライメント機構８０を設けることで課題を解決しようとしている。
【００３５】
図１４は定着装置４０とレーザー５０、位置調整機構８０を示した概略図である。位置決めブロック部８２は、本体筐体の一部である。
【００３６】
レーザー５０は本体筐体８５に固定されており、本体筐体８５中の位置決めブロック部８２を基準に位置決めされている。アライメント機構８０は、位置決めブロック部８２と調整ネジ８１、調整バネ８３で定着装置４０を調整可能に支持している。
【００３７】
尚、定着装置４０は定着ローラ６０と加圧ローラ７０等から構成されており、定着装置４０の位置をアライメント調整機構８０で調整することで、位置決めブロック部８２に対する定着ローラの位置を調整可能となる。すなわち、定着ローラ６０とレーザー５０のアライメントは、アライメント調整機構８０で調整可能である。
【００３８】
アライメント機構について説明する。
【００３９】
図８は、定着装置又は定着ローラ６０と位置決めブロック部８２との相対位置を調整するアライメント調整機構の図である。
【００４０】
前述のとおり、レーザー５０は本体筐体８５に固定されており、本体筐体８５の位置決めブロック部８２を基準に位置決めされている。レーザーの焦点位置が定着Ｎｉｐ内の中心から上流１ｍｍの位置に集光するのがこのましい。
【００４１】
アライメント調整機構は位置決めブロック部８２に固定された調整ネジ８１と対向側に配置された調整ばね８３で定着装置４０を挟み込むように設けている。調整ネジ８１を回転させることで定着装置４０は図中ｙ方向に上下に移動する。この時調整ネジ８１を図中上から見て右回りに回転させれば定着装置４０は定着ローラ６０を伴って下方向に移動し、調整ネジ８１を左回りに回せば図中上方向に移動する。
【００４２】
調整ネジ目盛り部は、調整ネジ８１に固定されており、上面には時計の文字盤状に目盛りが刻まれている。前記目盛より現在の調整ネジの高さを知ることができる。
【００４３】
調整ネジはサービスマンがレンチ等でアライメント調整をすることができる。
【００４４】
尚、アライメント調整時の調整ネジの方法として本実施例ではサービスマンがレンチ等で調整ネジを回転する例を示すが、調整ネジは不図示のモータ等の動力源から回転力を得てもよい。
【００４５】
又、定着装置４０をｙ方向に（定着ニップの法線方向に移動させる方向）に移動させる例を示した。ＮＩＰ部とレーザー光の集光位置の高さの差が、定着性に大きな影響を与えるため、本実施例１のようにｙ方向に移動、調整させることの方が好ましい。
【００４６】
＜アライメント検知センサ＞
レーザー５０、光源９３、フォトセンサ９４は本体筐体８５に直接固定されており、位置決めブロック部８２も本体筐体８５の一部である。定着ローラ６０、加圧ローラ７０は定着装置４０に支持されており、定着装置４０はアライメント調整機構８０で位置調整可能に位置決めブロック部８２に支持されている。
【００４７】
本実施例では、定着ローラの位置を検知するために光学センサを用いた系を図９を用いて説明する。位置決めブロック部８２に固定された、光源９３とフォトセンサ９４を有する。光源９３からの光が定着ローラ６０の表面の称呼位置で反射する光路上にフォトセンサ９４を配置している。
【００４８】
工場出荷時には、ＬＥＤ光源９３からの光は、ローラ６０表面で反射し、ローラ表面の位置で向心方向に対して対称な角度に反射する。この反射光路上にフォトセンサ９４を配置する。予め工場出荷時に、フォトセンサ９４の入力信号が最大の値を示すように定着ローラ６０をアライメント調整しておく。尚、光源９３にはレーザー５０とは異なる波長を用いることで、レーザー５０からの迷光と区別可能となる。本実施例では５００ｎｍの光源を用いた。
【００４９】
本実施例では、レーザー光源９３とフォトセンサ９４を用いた例を示したが、図１０に示すような、定着ローラ６０に対抗した超音波センサ９１を用いて定着ローラ６０の位置を検知する等、定着ローラ６０位置を検出出来る構成であれば他の方式を用いても構わない。
【００５０】
＜ローラ位置診断モード＞
図１１は本実施例におけるアライメント調整モードのフローチャートである。
【００５１】
定期メンテナンス時にサービスマンが定着ローラ６０を交換した後、ローラ位置診断モードを実行する。
【００５２】
ローラ位置診断モードとはサービスマンによる操作部への入力後の光源９３をＯｎ、フォトセンサ９４で光量を検知、検知した光量でローラ位置を診断する一連の動作を説明する。
【００５３】
サービスマンがローラ交換の終了後、操作部等で入力し、「アライメント診断モード」を起動する。このことでローラ位置検知シーケンスを開始する。
【００５４】
先ず、光源９３を点灯し、フォトセンサ９４が反射光量を測定し、光源９３を消灯する。この時の光量が予め記憶している工場出荷時の光量（初期値）に対し８０％（閾値）以上であった場合、定着ローラの位置は正常であると判定し、「アライメントを調整Ｏｋ」とメッセージを表示し、シーケンスは終了する。一方、光量が初期値の８０％以下であった場合は表示部に「アライメントを調整ＮＧ」とメッセージを表示しモードを終了し、サービスマンにアライメント調整を促す。サービスマンはアライメント調整を行い、操作部からアライメント調整終了の信号を入力し、「アライメント診断モード」を繰り返す。何度かの調整により、フォトセンサ９４の光量が閾値（８０％）以上になったら、一連の作業は終了する。
【００５５】
尚、今回はサービスマンの入力に応じてシーケンスを開始する例を示したが、不図示のドアスイッチがＯｎになった（ドアが閉まったことを検知した）タイミングで本シーケンスを実行してもよい。
【００５６】
本実施例により、定着ローラ６０、定着装置４０の交換時の定着ローラ６０とレーザー５０のアライメントのずれを９０μｍから２０μｍまで低減することが可能となった。
【００５７】
この結果、レーザー光の焦点位置（高さ）とメディアの表面位置（高さ）とのずれが是正され、定着ローラ５０又は定着装置４０の交換に伴う定着不良を効果的に防止できた。
【実施例２】
【００５８】
実施例２の概要を図１２を用いて説明する。
【００５９】
実施例２は、光源９３を設けない例として示す。
【００６０】
図１２は、レーザー５０から照射光の定着ローラ６０表面での正反射光の光路上にフォトセンサ９４を設けている。レーザー５０のレーザー光の入射光と定着ローラ６０の向心方向が一致しないように配置されている。これは、定着ローラ６０表面からのレーザー光の反射が直接レーザー５０に返ることでレーザーの寿命が短命にあるのを防止するためである。本実施例では、レーザー５０からの入射光と定着ローラ６０への入射点での向心方向とのなす角度θ（入射角）を２０°に設定している。
【００６１】
＜アライメント検知センサ＞
センサ９４は本実施例においては、サーマルセンサー方式を用いた。サーマルセンサーは、アルミニウム製の筐体８５と、その筐体８５に内蔵されるアルミニウムや銅を素材とした円盤状のディスクで構成されている。ディスクの表面は露出しており、入射されたレーザーの光を高効率で熱に変換する特殊なコーティングが施されている。熱に変換されたレーザーの入力は、ディスクの円周外縁に放射状に配置された熱伝対素子によって検出される。熱伝対素子を起電することで電圧を生じ、この電圧をまとめてセンサ外に取り出し、ディスプレイ等でパワー値として測定を行う。
【００６２】
また、その他にフォトダイオードを利用した光学センサ方式のセンサを用いることも可能である。
【００６３】
センサ９４には、の解像度を上げるため、１５×１５μｍ開口のマスクをかぶせている。
【００６４】
＜ローラ位置診断モード＞
実施例２では図１３のように、アライメント診断モードを実行する。実施例１との違いは「＊」の箇所の光源９３のＯｎ／Ｏｆｆの代わりにレーザー５０をＯｎ／Ｏｆｆする点にあり、その他の動作はすべて実施例１と同じである。
【００６５】
本実施例２においても、定着装置並びに定着ローラの交換とアライメント調整を繰り返し行い、交換時のレーザー焦点位置のバラつきを１０μｍ程度に抑えることが可能であると確認できた。
【００６６】
＜本発明の効果＞
レーザー光を用いて定着させる方式において、定着ローラ６０、定着装置４０の交換時の定着ローラ６０とレーザー５０のアライメントのずれを検知し補正する機構を有することで、レーザー光のメディア上の焦点ズレにともなう定着不良を効果的に防止することができた。
【符号の説明】
【００６７】
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  レーザー光照射装置、
６０  定着ローラ、６２  定着ローラ基層、６３  定着ローラ弾性層、
６４  定着ローラ表層、７０  加圧ローラ、７２  加圧ローラ基層、
７３  加圧ローラ弾性層、７４  加圧ローラ表層、８０  アライメント調整機構、
８１  調整ネジ、２  位置決めブロック部、８３  調整ばね、
８５  本体筐体、８７  調整ネジヘッド、８８  調整ネジ目盛り部、
８９  調整ネジ先端部、９１  超音波センサ、９３  光源、９４  フォトセンサ、
Ｐ  記録媒体、Ｔ  トナー、Ｎ  定着ニップ
【図１】
2020071348.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】
2020071348.tif 000012
【図１１】
2020071348.tif 000013
【図１２】
2020071348.tif 000014
【図１３】
2020071348.tif 000015
【図１４】
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