(57)【要約】      （修正有）【課題】レーザー光源を用いた定着装置において、定着装置長手方向の最大通紙幅以外の領域における、偶発的な過昇温を短時間で検知し、定着部材が破損する前に加熱を停止することができる加熱定着装置および画像形成装置を提供する。【解決手段】定着装置は、レーザー照射部５０と、定着フィルムユニットと、加圧ローラーと、から成る。レーザー照射部５０は、長手方向に複数配置されてており、その照射領域は、最大通紙幅Ｐｈよりも大きく設けられている。加圧ローラの長手方向の、加熱領域でありながら最大通紙幅Ｐｈよりも端部である非通紙部領域には、赤外吸収層６８が周方向に設けられている。定着フィルムユニットは、定着フィルム、レンズ部材、支持部材から構成される。支持部材には温度検知手段６７が取り付けられており、加圧ローラの非通紙部領域に設けられた赤外吸収層６８の表面温度を検出する。【選択図】図７
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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、
前記透明部材の外部に設けられ、当該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、
前記透明部材の内部に設けられ、前記接触域にて前記透明部材を前記対向部材側に押し付けると共に、記録材上の画像に対し前記レーザー光照射装置から照射されたレーザー光を前記接触域内で集光する集光部材と、
を具備し、
少なくとも前記対向部材と前記透明部材の一方に赤外吸収層を設けた温度検知領域と前記温度検知領域の温度を検知する温度検知手段を備えたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記温度検知領域は前記対向部材の長手方向において記録材が搬送されない両端部に設けられ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】
前記温度検知手段の検出温度ＴがＴ＞２００℃のとき、前記レーザー光照射装置の出力を遮断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４】
前記赤外吸収層は波長７００−２０００ｎｍにおける吸収率が０．８以上であることを特徴とする請求項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２０１６−４８３０３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、短時間で対象物の温度を上げられるという長所がある。
【０００６】
しかし、ジャムなど何らかのエラーによる回転停止時には、対象物に対して停止加熱を行なってしまい、対象物の温度が短時間で局所的に急激に上昇し、これに伴うトラブルが生じるおそれがある為保安対策が望まれる。
【０００７】
従来の定着装置において、定着部材の回転停止における保安対策として加圧ローラの回転トルクを検知することで回転の有無を判断し、回転停止と判断した場合に加熱源への電力供給を止めるという手段がある。しかしながら、上記手段では加圧ローラの回転停止を検知するまでの短時間で、レーザー光による過昇温が発生してしまう。つまり、レーザー光による定着構成では、従来の手段よりも時間応答性の高い回転停止検知手段を設けることが望まれる。
【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、
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、
前記透明部材の外部に設けられ、当該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、
前記透明部材の内部に設けられ、前記接触域にて前記透明部材を前記対向部材側に押し付けると共に、記録材上の画像に対し前記レーザー光照射装置から照射されたレーザー光を前記接触域内で集光する集光部材と、
を具備し、
少なくとも前記対向部材と前記透明部材の一方に赤外吸収層を設けた温度検知領域と前記温度検知領域の温度を検知する温度検知手段を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る定着装置によれば、レーザー光源を用いた定着装置において、定着装置長手方向の最大通紙幅以外の領域において、レーザー照射領域の温度を検知することで、偶発的な過昇温を短時間で検知し、定着部材が破損する前に加熱を停止することができる。
【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】本実施例におけるレーザー照射装置と温度検知手段との関係を示した図
【図８】本実施例における異常昇温検知フローのブロック図
【図９】本実施例における異常停止時の温度上昇カーブを示した図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
［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。
【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。
【００１４】
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。
【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と定着フィルムユニット６０と、加圧ローラ７０とから成る。
【００１６】
＜レーザー光照射部＞
図３はレーザー光照射部５０の概略図である。
【００１７】
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ユニット６０に入射する。
【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。
【００２０】
＜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。
【００２１】
図５は定着フィルム６１の断面を示した図である。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
＜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、中空の芯金７２と、その外面を覆う表層７１とから成る。
【００３０】
芯金７２はＳＵＳや炭素鋼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。
【００３１】
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。また、加圧ローラー長手非通紙部領域の幅１０ｍｍの領域には赤外吸収層６８が周方向に設けられている。上記赤外吸収層６８は、波長が６００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の赤外線の吸収率が８０％以上である黒体材料である。
【００３２】
＜温度検知手段＞
【実施例１】
【００３３】
本発明の特徴である、温度検知手段６７の配置について述べる。
【００３４】
図７はレーザー光照射装置と定着フィルムユニットの斜視図である。レーザー光照射装置は長手方向に複数配置されており、その照射領域は加熱領域端部の温度低下を抑制することを目的として最大通紙幅Ｐｈよりも大きく設けられている。
【００３５】
本実施例では、加熱領域でありながら上記最大通紙幅Ｐｈよりも端部である非通紙部領域に設けられた上記赤外吸収層６８の表面温度をサーモパイル等の放射温度計を用いて検出する。温度検知手段６７は各レーザー光源５０にの集光部領域の温度を検出する位置に支持部材に取り付けられており、本実施例では赤外吸収層６８から約５ｍｍの位置に設けた。
【００３６】
＜定着装置の動作＞
定着装置４０の動作について図２および図４を用いて説明する。
【００３７】
図２に示す定着装置４０では、プリント動作を開始すると、加圧ローラ７０に駆動力が与えられ、定着フィルム６１が従動回転する。
【００３８】
トナーが載ったメディアが定着装置４０に運ばれてくると、定着ニップに突入する手前でレーザー照射装置５０からレーザーが照射される。レーザー光は定着フィルムユニット６０に入射し、レンズ部材６６を透過後、定着ニップ部に集光される。
【００３９】
本定着装置は余熱の必要がないため、レーザー照射を開始するタイミングは定着ニップ突入の直前で良いが、レーザー照射装置の応答性などを考慮し、適宜マージンを設けると良い。
【００４０】
定着ニップに突入したメディア上のトナーはレーザー光により加熱されると共に、加圧されてメディア上に定着される。
【００４１】
＜停止加熱実験＞
本実施例における過昇温検知動作について図８および図９を用いて説明する。
【００４２】
図８は本実施例における過昇温検出フローのブロック図である。本実施例では、定着部材および加圧ローラの回転速度が５００ｍｍ／ｓｅｃで、２００ｇ／ｍ２のコート紙を１００ｐｐｍで通紙した場合について示している。
【００４３】
図９に示すように通常時においては、定着フィルムと加熱対象面（トナー）の間の温度は約０．１２ｍｓの時間で２００℃以上となる。定着フィルムと加熱対象面の温度が定着目標温度である２００℃を超えると通紙が開始される。図９は本実施例における加熱対象面と加圧ローラの温度変化を示したものである。加圧ローラーの通紙領域はレーザー光が集光されないため温度は上昇しない。それに比べて、非通紙部に設けた上記赤外吸収層６８の温度はレーザー光による赤外線を吸収するため、通紙直前には約１７０℃となるが、連続通紙によって約１００℃で安定となる。
【００４４】
ここで用紙のジャムなどの偶発的なトラブルによって定着部材の回転が停止した場合、レーザー光により加熱対象面が短時間で昇温する。図８は本実施例における過昇温検出フローのブロック図である。本実施例では、上記赤外吸収層６８の温度が２００℃以上を検知すると異常と判断しレーザーの電力供給をオフにする。図９に示すように、定着部材の回転が停止した時間をＴ１とすると約０．２ｍｓで過昇温を検知（Ｔ２）することが可能である。また、従来の定着装置のように加圧ローラの回転トルクを検知することで回転の有無を判断し、回転停止と判断した場合に加熱源への電力供給を止める方法では、約１００ｍｓの時間を有するためこの間に加熱対象面の過昇温により紙の焦げなどのトラブルが発生する虞がある（表１）。この際においても上述したように定着フィルムや加圧ローラ表面は昇温しないため、本実施例のように短時間に過昇温を検知する手段が有効である。
【００４５】
【表１】
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【符号の説明】
【００４６】
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、６７  温度検知手段、６８  赤外吸収層
【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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