(57)【要約】      （修正有）【課題】レーザー光を用いて定着させる方式で、記録媒体上のトナーに照射されるレーザーパワー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な定着装置を提供する。【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である定着フィルム６１と、定着フィルムに対向して設けられ、定着フィルムとの間に接触域Ｎを形成すると共に接触域にて記録材を移動搬送する透明対向部材である加圧ローラ７０と、定着フィルムの内部に設けられた集光部材であるレンズ部材６６を通して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を有し、加圧ローラ内部であって接触域Ｎに面する位置に、レーザーパワー測定装置が設けられている。【選択図】図２
2020071347.tif 000002
【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透明対向部材と、
前記透明部材の内部に設けられた集光部材を通して、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、
を有し、
前記透明対向部材内部であって、前記接触域に面する位置に、レーザーパワー測定装置が設けられていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記レーザー光照射装置にレーザーパワー測定装置が設けら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】
前記透明部材のみを通過したレーザーパワーを測定するレーザーパワー測定装置が設けられていることを特徴とする請求項１又は２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】
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。
【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おいて耐久にわたって、記録媒体上のトナーＴに照射されるレーザーパワーをなるべく一定に保つことで、一定の画像品質を維持できる定着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、本発明に係る定着装置は、
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透明対向部材と、
前記透明部材の内部に設けられた集光部材を通して、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、
を有し、
前記透明対向部材内部であって、前記接触域に面する位置に、レーザーパワー測定装置が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る定着装置によれば、レーザー光を用いて定着させる方式において耐久にわたって、記録媒体上のトナーＴに照射されるレーザーパワー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。
【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】本実施例における定着フィルムユニットの断面図
【図５】本実施例における定着フィルムの断面図
【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１おける定着ユニットの断面図
【図８】第一実施例におけるフローチャート
【図９】第一実施例におけるレーザーパワー調整の結果を示すグラフ
【図１０】第一実施例における比較例の定着ユニット断面図
【図１１】本実施例における定着ユニットの長手方向断面図
【図１２】第一実施例における定着ユニットの長手方向断面図
【図１３】第一実施例におけるレーザーパワー低下部の説明図
【図１４】第二実施例における定着ユニット長手方向断面図
【図１５】第一実施例におけるニップ部レーザーパワーと画像グロス値の関係を表すグラフ
【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。図１１は定着ユニットの長手方向断面図である。定着装置４０は、レーザー照射部５０と定着フィルム６１ユニット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、平行なレーザー光５３として定着フィルム６１ユニット６０に入射する。
【００１７】
図１２は、定着フィルム延伸方向（以下、長手方向と呼ぶ）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＝１５から３０ｍｍ、紙面に垂直な方向ｂ＝０．３から１．５ｍｍ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】
これらのレーザー光照射強度は、レーザー光照射部に内蔵されたレーザーパワー測定装置（不図示）で測定可能となっている。
【００２１】
本実施例においては、レーザーパワー測定装置としては、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と、その筐体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おり、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。
【００２２】
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レーザーパワー測定装置を用いることも可能である。
【００２３】
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。
【００２４】
＜定着フィルムユニット＞
図４に示すように、定着フィルムユニット６０は、定着フィルム６１、レンズ部材６６、支持部材６５から構成される。レンズ部材６６は、支持部材６５によって、定着フィルム６１内で支持されている。
【００２５】
図５は定着フィルム６１の断面を示した図である。
【００２６】
定着フィルム６１は基材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。
【００２７】
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。
【００２８】
基材６１はＰＩやＰＥＥＫ等の強度の強い樹脂材料である。定着フィルム６１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。
【００２９】
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。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。
【００３０】
レンズ部材６６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６６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。
【００３１】
支持部材６５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。
【００３２】
＜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、中空の透明基材７２と、その外面を覆う表層７１とから成る。
【００３３】
透明基材７２はガラス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。
【００３４】
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、定着フィルム６１と定着ニップを形成する。
【実施例１】
【００３５】
＜レーザーパワー測定部＞
本実施例においては、図７に示すように加圧ローラ内部のニップＮに面する位置に、ニップ部レーザーパワー測定装置８０が設けられている。
【００３６】
長手方向断面で考えると図１２に示すようにニップ部レーザーパワー測定装置８０が設けられている。
【００３７】
本実施例においては、ニップ部レーザーパワー測定装置としては、レーザー光照射部内のレーザーパワー測定装置と同様のサーマルセンサー方式を用いた。
【００３８】
＜レーザーパワー制御方法＞
本実施例においては、ニップ部レーザーパワー測定装置８０における測定値をニップ部レーザーパワーと呼ぶ。またレーザー光照射部にもレーザーパワー測定部が設けられており、ここでの測定値を本体レーザーパワーと呼び、前出のニップ部レーザーパワーと区別する。
【００３９】
本実施例においては、ニップ部レーザーパワーを８０±１０ｍＷ／ｃｍ２の範囲で、制御することとする。ニップ部レーザーパワーが大きすぎる場合は、トナーの溶融が過度に進み、記録材上のトナーの光沢度が、高すぎてしまう問題が生じる。一方で、ニップ部レーザーパワーが低すぎる場合は、トナーの溶融が十分でなく、記録材上のトナーの光沢度が低すぎるという問題が生じる。図１５にニップ部レーザーパワーと画像グロス値の関係を示す。
【００４０】
そこで、図８に示すようなフローチャートに基づいて、ニップ部レーザーパワーの制御を行うこととする。
【００４１】
本実施例に基づいて、本体レーザーパワーを調整した場合のニップ部レーザーパワーと本体レーザーパワーの関係を図９に示す。ニップ部レーザーパワーが、７０Ｗ／ｃｍ２になった時（矢印で示した時）に、本体レーザーパワーを上げて、ニップ部レーザーパワーが８０Ｗ／ｃｍ２以上になるようにする。本実施例においては、本体レーザーパワーの制御結果をレーザー光照射部５０−１から５０−１２すべてにフィードバックすることにする。
【００４２】
ニップ部レーザーパワーが通紙枚数にしたがって低下していくのは、定着フィルム、加圧ローラ表層が回転によって互いに摺擦されること、および定着フィルム、加圧ローラが紙と摺擦されることで透明度が低下することが主な原因である。
【００４３】
通常は、本体レーザーパワーを調整するたびに、本体レーザーパワーは、上昇していくことになる。したがって、レーザーの寿命等を鑑みて本体レーザーパワーが所定値を越えた場合（本実施例においては、１５０ｍＷ／ｃｍ２）には、定着フィルム、加圧ローラを新品に交換し、より低い本体レーザーパワーで、本体動作時に制御できるようにすることが考えられる。
【００４４】
また、本実施例においては、本体レーザーパワーを測定しているが、本体レーザーパワーを用いずに、ニップ部レーザーパワーのみを測定し、ニップ部レーザーパワーを調整した回数が所定値に達した段階で、定着フィルム、加圧ローラを新品に交換するようにしてもよい。
【００４５】
また、図９のフローチャートにおいては、給紙開始前にニップ部レーザーパワーを測定し、制御しているが、通紙枚数が多い場合は、連続通紙の紙と紙の間でニップ部レーザーパワーを測定し、本体レーザーパワーを制御することも可能である。
【００４６】
さらに、ニップ部レーザーパワー測定装置を、各レーザー光照射部に合わせて複数個配置し、複数のレーザー光照射部ごとにレーザーパワーを調整することも考えられる。
【００４７】
また、比較例として図１０に示すように、ニップ部レーザーパワー測定装置９０を、レーザー照射方向に対して、ニップ部手前に置く構成も考えられる。ただこの場合は、実際に通紙する時に、ニップ部レーザーパワー測定装置９０が、レーザーの光路を遮ることになり、通紙時にそのままの位置にあると、記録材の一部にレーザーが照射されなくなる。したがって、ニップ部レーザーパワー測定装置９０を、通紙時は矢印Ｙ方向に退避させる等の機構が必要になり、装置が複雑化してしまう。
【実施例２】
【００４８】
図１３に示すように、実施例１におけるニップ部レーザーパワー測定装置の位置の場合、測定されるニップ部レーザーパワー測定値は、加圧ローラの透明度が下がった場合に、加圧ローラ部での光量低下分（低下分Ｃ）も含めて測定されてしまう。実際に必要なニップ部レーザーパワーは、トナーに照射されるレーザーパワーなので、定着フィルムでのレーザー光量低下分（低下分Ａ、Ｂ）のみを含み、加圧ローラでの低下分Ｃは測定値に含まれないことが望ましい。
【００４９】
したがって、本実施例においては、図１４に示すように、加圧ローラ内部に第一ニップ部レーザーパワー測定装置１００、レーザー低下分Ａのみが含まれるレーザーパワーを測定できる第二ニップ部レーザーパワー測定装置１１０を設ける。
【００５０】
すると、レーザーパワー低下分Ａは、以下の式で算出が可能である。
【００５１】
（レーザーパワー低下分Ａ）＝（本体レーザーパワー）−（第二ニップ部レーザーパワー）
ここで（レーザー低下分Ａ）は、（レーザー低下分Ｂ）と等しいので、
（ニップ部レーザーパワー）＝（本体レーザーパワー）−（レーザー低下分Ａ）×２
で計算することが可能となる。
【００５２】
本実施例におけるニップ部レーザーパワーとして本体レーザーパワーの制御に使うこととする。
【００５３】
こうすることで、実施例１と比べると加圧ローラでのレーザーパワー低下分Ｃを含まないより正確なレーザーパワーでの制御が可能となる。
【００５４】
＜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耐久にわたって、記録媒体上のトナーＴに照射されるレーザーパワー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。
【符号の説明】
【００５５】
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、５  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  定着フィルムユニット、６１  定着フィルム、６５  支持部材、
６６  レンズ部材、８０  ニップレーザーパワー測定装置、
１００  第一ニップレーザーパワー、４００  フィルム保持部材、
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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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