(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、搬送ジャムなどの偶発的なトラブルにより定着装置の回転が停止した際に、定着フィルムの回転停止を検知すると同時にレーザー照射をＯＦＦにすることで、レーザー光路を遮断することができる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６０と、加圧ローラ７０と、から成る。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。定着フィルム６１の幅方向端部には、検知マークが設けられており、この検知マークを検知するマーク検知手段たる反射型光学センサ４８が、定着フィルム６１の外周面から所定のギャップを開けて対向配置されている。制御部９０は、反射型光学センサ４８の検知結果に基づいて、定着フィルム６１の回転を検知し、レーザー光の照射制御を行う。【選択図】図２
2020071346.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、
前記透明部材の端部に設けられた検知部材と、前記検知部材を検知する回転検知手段とを有することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記透明部材の回転方向において、前記回転検知手段を用いて、前記透明部材の回転を検知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】
前記透明部材の回転方向において、前記回転検知手段は、前記レーザー照射装置からのレーザー照射方向に対して垂直な位置に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。
【請求項４】
前記回転検知手段を用いて、前記透明部材が回転していないと検知した時は、プリントジョブに関わらず前記レーザー光の照射をＯＦＦにすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の定着装置。
【請求項５】
前記回転検知手段による前記透明部材の回転検知の結果から得られた前記透明部材の回転速度に応じて、前記レーザー光の照射強度を調整することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の定着装置。
【請求項６】
前記回転検知部材は、光学的なマーク部材であって、前記検知手段は前記検知部材と前記透明部材の反射率の違いから入力信号を取得することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の定着装置。
【請求項７】
前記回転検知部材は、磁気的なマーク部材であって、前記検知手段は前記検知部材と前記透明部材の透磁率の違いから入力信号を取得することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の定着装置。
【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。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、過昇温となるおそれがある為保安対策が望まれる。
【０００６】
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、なんらかの電気系トラブルや、加圧ローラの回転に問題がない場合においても定着フィルムの回転が停止しない場合を想定し、定着装置が回転していない際、確実にレーザー光が定着部材に照射されない保安対策が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、
前記透明部材の端部に設けられた検知マークと、前記マークを検知するマーク検知手段とを有することを特徴とする。
【０００８】
前記透明部材の回転方向において、前記マーク検知手段を用いて、前記透明部材の回転を検知することを特徴とする。
【０００９】
前記透明部材の回転方向において、前記マーク検知手段は、前記レーザー照射装置からのレーザー照射方向に対して垂直な位置に設けられていることを特徴とする。
【００１０】
前記マーク検知手段を用いて、前記透明部材が回転していないと検知した時は、プリントジョブに関わらず前記レーザー光の照射をＯＦＦにすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
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、搬送ジャムなど偶発的なトラブルにより定着装置の回転が停止した際に、定着フィルムの回転停止を検知すると同時にレーザー照射をＯＦＦにすることで、レーザー光路を遮断する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【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】本実施例における反射型光学センサと、検知マークとを示す概略図
【図８】レーザーのＯＮ／ＯＦＦについて示すタイミングチャート図
【図９】レーザー照射制御の一例を示すフロー図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
［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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
［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。
【００１８】
＜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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
＜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。
【００２３】
図５は定着フィルム６１の断面を示した図である。
【００２４】
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。
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。
【００２５】
基材６２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。
【００２６】
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９５％以上の透過率が高いことが望ましい。
【００２７】
表層６４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。
【００２８】
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。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。また、定着フィルム６１の幅方向端部には、検知マーク４９が設けられており、この検知マークを検知するマーク検知手段たる反射型光学センサ４８が、定着フィルム６１の外周面から所定のギャップを開けて対向配置されている。本実施形態において、詳細は後述するが、反射型光学センサ４８を検知マーク４９と対向する位置に位置させて、定着フィルム６１の回転を検知する。
【００２９】
制御部９０は、ＣＰＵ（中央処理装置）、制御プログラムを記憶する読み出し専用のメモリ（ＲＯＭ）、データを一時的に記憶する読み書き可能なメモリ（ＲＡＭ）、フラッシュメモリ等を有している。そして、各種の演算処理を実行や各種のセンサと通信を行う。また、制御部９０は、プリントジョブ終了信号でレーザー照射をＯＦＦにすると同時に、後述に詳細を述べる反射型光学センサ４８の検知結果に基づいて、定着フィルム６１の回転を検知し、レーザー光の照射制御を行う。
【００３０】
＜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。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。
【実施例１】
【００３２】
本実施例におけるレーザー照射制御手段について述べる。
【００３３】
＜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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。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。定着フィルム停止時において、赤外レーザーが照射されると、定着フィルム周方向の一部分のみ加熱されてしまい、その部分が過剰に温度上昇して、定着フィルム６１の熱変形が発生するおそれがある。通常時はプリント終了と同時にレーザー照射がＯＦＦになるが、電気系統のトラブル等により、上記制御がなされない場合の対策として、定着フィルム６１の回転を検知し、定着フィルム６１の回転が検知されないときは、、赤外レーザーの照射をＯＦＦにする制御が不可欠である。
【００３７】
＜レーザー照射制御手段＞
図７は、反射型光学センサ４８と、検知マーク４９とを示す概略図である。
【００３８】
検知マーク４９は、定着フィルム６１の通紙領域Ｄよりも長手方向外側（ベルト端部側）に形成されている。なお、本実施形態の最大通紙サイズは、Ａ３ノビサイズ（３２９［ｍｍ］×４８３［ｍｍ］）であるので、上記通紙領域Ｄは、３２９［ｍｍ］である。このように、検知マーク４９を、通紙領域外に設けることで、検知マーク４９の画像への影響をさけることができる。なお、検知マーク４９は、定着フィルム６１の外周面よも平滑な面を有するものであればよく、表面が平滑なシートを定着フィルム６１に貼り付けてもよいが、レーザーマーキングで直接定着フィルムの表面に平滑な面を形成して、検知マーク４９としても良い。検知マーク４９は、定着フィルム回転方向の長さがｂ［ｍｍ］、長手方向長さがａ［ｍｍ］の矩形状であり、定着フィルム６１の回転方向に等間隔で複数有している。本実施形態では、検知マーク４９を回転方向に複数設けているが、一つでも良い。
【００３９】
反射型光学センサ４８は、発光素子と定着フィルム外周面で正反射した発光素子の光を受光する受光素子とを備え、定着フィルム６１の外周面に対して所定のギャップを開けて配置されている。また、反射型光学センサ４８は定着フィルム周方向において、レーザー光路を妨げない位置に配置されており、本実施例においてはレーザー光路に対して垂直の位置に配置されている。検知マーク４９の表面を、定着フィルム６１の表面よりも平滑な面としているので、検知マークの表面で正反射する正反射光は、定着フィルムの表面で正反射する正反射光よりも多くなり受光素子が受光する光が多くなる。その結果、受光素子が出力する出力値（電圧）が、定着フィルムの表面が、反射型光学センサに対向するときと、検知マーク４９が対向するときとで異なり、この出力値の違いから、検知マーク４９を検知することができる。本実施形態においては、定着フィルムに対して非接触で、検知マーク４９の検知を行うことができ、定着フィルム６１のダメージを抑制することができる。
【００４０】
＜定着フィルムの回転検知手段＞
次に、反射型光学センサ４８の検知マークの検知による定着フィルム６１の回転検知について説明する。図８は、反射型光学センサ４８の出力波形と、レーザーのＯＮ／ＯＦＦについて示すタイミングチャートである。なお、図中マーク検知「ＯＮ」とは、反射型光学センサ４８が検知マークを検知したときの出力値であり、図中マーク検知「ＯＦＦ」とは、反射型光学センサ４８が定着フィルムの表面を検知したときの出力値である。また、図９は、レーザー照射制御の一例を示すフロー図である。まず制御部９０は、加圧ローラ駆動モータをＯＮにして、加圧ローラを回転駆動し、定着フィルム６１を連れ回りで回転駆動する（ＳＩＧ１）。異常なく、定着フィルムが回転駆動する場合は、定着フィルムの回転速度に則った周期で反射型光学センサの出力が切り替わる。規定時間内に反射型光学センサの出力が切り替わったら（ＳＩＧ２のＹｅｓ）、レーザー照射（ＯＮに）する（ＳＩＧ３）。
【００４１】
一方、加圧ローラ駆動モータをＯＮにしているにもかかわらず、規定時間内に反射型光学センサ４８の出力が切り替わらず、制御部９０が、定着フィルム６１の回転を検知しない場合（ＳＩＧ２のＮｏ）は、定着装置６０に何らかの異常が発生している。従って、例えば、操作表示部に、定着装置の異常が発生している旨を報知するなど、規定の異常処理を行う（ＳＩＧ７）。例えば、加圧ローラ駆動モータのＯＮ／ＯＦＦにより、定着フィルムの回転を判断して、レーザーの点灯制御を行った場合、何らかの異常が発生して、加圧ローラ駆動モータがＯＮにも係わらず、定着フィルム６１が回転していない場合も、レーザーが照射されてしまう。その結果、定着フィルム６１の熱変形などが生じるおそれがある。これに対し、本実施形態においては、定着フィルム６１に検知マーク４９を設けて、直接、定着フィルム６１の回転を検知するので、加圧ローラ駆動モータがＯＮにも係わらず、定着フィルム６１が回転していない場合に、各レーザーが点灯されることがない。これにより、より確実に、定着フィルム６１の熱変形などが生じるのを抑制することができる。図８に示すように、定着フィルム６１が回転駆動すると、所定の周期で出力値が上がり、検知マークが検出され、所定の周期でＯＮ（検知マーク検知）／ＯＦＦ（定着フィルム検知）が切り替わる矩形状の出力波形が、制御部９０に出力される。従って、制御部９０が定着フィルム６１の回転を検知して、レーザーの点灯を開始すると、制御部９０は、所定の周期で、ＯＮ／ＯＦＦが切り替わっているか否かを監視する（ＳＩＧ４）。切り替わっている場合（ＳＩＧ４のＮｏ）は、定着フィルム６１が回転していると判断し、レーザー照射を継続する。一方、規定時間経過しても「ＯＮ」状態、または「ＯＦＦ」状態が続き、規定時間、センサの出力が切り替わらなかった場合（ＳＩＧ４のＹｅｓ）は、制御部９０は、回転停止状態と判断し、レーザー照射をＯＦＦにする。
【００４２】
このように定着フィルム６１の回転を検知していないときは、レーザー照射をＯＦＦにすることで、定着フィルム周方向の一部分のみ加熱されてしまうのを抑制することができ、これにより、定着フィルム６１の熱変形を抑制することができる。また、制御部９０が定着フィルムの回転停止と判断したときは、レーザー照射をＯＦＦにするとともに、加圧ローラ駆動モータ２０３がＯＮかＯＦＦかを確認する（ＳＩＧ６）。加圧ローラ駆動モータがＯＮの場合は、何らかの異常で、定着フィルム６１の回転が停止しているので、上述した異常処理を実行する（Ｓ９）。これにより、何らかの異常で、加圧ローラ駆動モータがＯＮ状態にも係わらず、定着フィルム６１の回転が停止しても、レーザー照射をＯＦＦにすることができ、定着フィルム６１の熱変形などが生じるのを抑制することができる。
【実施例２】
【００４３】
＜レーザー照射強度制御手段＞
また、図７に示すように検知マーク４９の間隔や、検知マーク４９の定着フィルムの回転方向長さｂ［ｍｍ］は、予め決められている。従って、例えば、反射型光学センサが、ＯＮからＯＦＦに切り替わるまでの時間ｂｔ（ｓ）から、定着フィルム６１の回転速度ｂ／ｂｔ（ｍｍｍ／ｓ）を把握することができる。よって、検知マーク４９の検出によって把握した定着フィルム６１の回転速度に基づいて、レーザーの照射強度制御を行ってもよい。これは、定着フィルム６１の回転速度が狙いに対して遅くなると、定着フィルム６１がレーザーが加熱領域を照射する時間が長くなる。そのため、定着フィルム６１の回転速度が狙いに対して非常に遅い際に、レーザーを、定着フィルムが狙いの回転速度で回転しているときと同じ出力で点灯していると、過剰に加熱されていまい、定着フィルム６１へダメージを与えてしまう場合があるからである。例えば、図８（ａ）（ｂ）に示すように、反射型光学センサがＯＮからＯＦＦに切り替わるまでの時間ｂｔ（ｓ）の場合のレーザー照射強度を１００％とした場合に対し、反射型光学センサがＯＮからＯＦＦに切り替わるまでの時間がｂｔ’（ｓ）となった場合のレーザー照射強度はｂｔ／ｂｔ’×１００％となる。
【００４４】
また、定着フィルムの回転検知手段として実施例１に記載した検知マークと反射型光学センサの他に、例えば磁石シートと磁気センサーを使用することで図８と同様の回転パルスを取得することができる。
【００４５】
以上のように、本提案を施すことにより、定着によるジャム等や電気系統のトラブル等により、定着フィルム停止時においてレーザー照射がＯＦＦにならない場合の対策として、定着フィルム６１の回転を検知し、定着フィルム６１の回転が検知されないときは、、赤外レーザーの照射をＯＦＦにする制御を行うことで、定着フィルムの同一箇所にレーザーが照射され続けることによる過昇温を防止することができる。
【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、４８  回転検知手段、
４９  回転検知部材、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
【図１】
2020071346.tif 000003
【図２】
2020071346.tif 000004
【図３】
2020071346.tif 000005
【図４】
2020071346.tif 000006
【図５】
2020071346.tif 000007
【図６】
2020071346.tif 000008
【図７】
2020071346.tif 000009
【図８】
2020071346.tif 000010
【図９】
2020071346.tif 000011