(57)【要約】【課題】レーザ光の照射と同時に加圧して定着する際に、トナー画像に正確にレーザ光を照射できる定着装置を提供する。【解決手段】定着装置が、透明ベルト１０と、透明ベルト１０と対向・接触しつつ回転し、記録媒体を挟み込んで搬送する加圧ロール１２と、透明ベルト１０に加圧ロール１２の反対側から接触し、加圧ロール１２と協働して記録媒体の搬送中に記録媒体上に形成されたトナー画像Ｔを加圧する加圧領域を形成するとともに、加圧領域において、トナー画像Ｔにレーザ光を記録媒体の搬送方向で集光する加圧部材兼用光学系１４と、加圧部材兼用光学系１４に向けてレーザ光を照射するレーザ光照射手段１６を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明ベルトと、
前記透明ベルトと対向・接触しつつ回転し、記録媒体を挟み込んで搬送する加圧ロールと、
前記透明ベルトに前記加圧ロールの反対側から接触し、前記加圧ロールと協働して前記記録媒体の搬送中に前記記録媒体上に形成されたトナー画像を加圧する加圧領域を形成するとともに、前記加圧領域において、前記トナー画像に、レーザ光を前記記録媒体の搬送方向で集光する加圧部材兼用光学系と、
前記加圧部材兼用光学系にレーザ光を照射するレーザ光照射手段と、
を備える定着装置。
【請求項２】
前記加圧部材兼用光学系が、前記記録媒体の搬送方向に平行かつ搬送面に垂直な断面が円形のレーザ光入射面及びレーザ光出射面を有し、レーザ光入射面とレーザ光出射面との間に直胴部が形成されている、請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記加圧部材兼用光学系のレーザ光出射面が、前記記録媒体の搬送方向に平行かつ搬送面に垂直な断面の前記記録媒体の搬送方向における両角部に、レーザ光出射面の曲率半径より小さい曲率半径の曲面が形成されている、請求項１または請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記加圧部材兼用光学系が、レーザ光の出射面に突起を有している請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の定着装置。
【請求項５】
前記加圧部材兼用光学系の前記記録媒体の搬送方向に平行かつ搬送面に垂直な断面が円形であり、前記透明ベルトの移動に伴って回転する、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、定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、内部空間を有すると共にレーザ光が透過可能な素材にて構成される透過部を具備し、この透過部を回転移動させる回転部材と、この回転部材に対向して設けられ、当該回転部材との間に接触加圧域を形成すると共にこの接触加圧域にて記録媒体上の熱可塑性の作像材料による画像を加圧しながら前記回転部材との間で記録媒体を移動搬送する対向部材と、前記回転部材の内部空間に設けられ、記録媒体の搬送路のうち当該記録媒体上の熱可塑性の作像材料による画像が前記接触加圧域に至る前の予め規定されたレー
ザ光照射位置にて記録媒体上の熱可塑性の作像材料による画像に前記回転部材の透過部を介してレーザ光を照射するレーザ光照射手段と、を備えることを特徴とする定着装置が開示されている。
【０００３】
また、特許文献２には、トナー像を用紙上に定着する定着装置において、複数の発光ダイオードを配列した発光ダイオードアレイと、この発光ダイオードアレイから発せられる光を用紙上に集光する集光手段と、を備えた定着装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１２８２２３号公報
【特許文献２】特開平６−３０１３０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、レーザ光の照射と同時に加圧して定着する際に、トナー画像に正確にレーザ光を照射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】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１記載の定着装置の発明は、透明ベルトと、前記透明ベルトと対向・接触しつつ回転し、記録媒体を挟み込んで搬送する加圧ロールと、前記透明ベルトに前記加圧ロールの反対側から接触し、前記加圧ロールと協働して前記記録媒体の搬送中に前記記録媒体上に形成されたトナー画像を加圧する加圧領域を形成するとともに、前記加圧領域において、前記トナー画像に、レーザ光を前記記録媒体の搬送方向で集光する加圧部材兼用光学系と、前記加圧部材兼用光学系にレーザ光を照射するレーザ光照射手段と、を備える。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記加圧部材兼用光学系が、前記記録媒体の搬送方向に平行かつ搬送面に垂直な断面が円形のレーザ光入射面及びレーザ光出射面を有し、レーザ光入射面とレーザ光出射面との間に直胴部が形成されている。
【０００８】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記加圧部材兼用光学系のレーザ光出射面が、前記記録媒体の搬送方向に平行かつ搬送面に垂直な断面の前記記録媒体の搬送方向における両角部に、レーザ光出射面の曲率半径より小さい曲率半径の曲面が形成されている。
【０００９】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発明において、前記加圧部材兼用光学系が、レーザ光の出射面に突起を有している。
【００１０】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記加圧部材兼用光学系の前記記録媒体の搬送方向に平行かつ搬送面に垂直な断面が円形であり、前記透明ベルトの移動に伴って回転する。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、加圧部材兼用光学系により、トナー画像Ｔの位置に対するレーザ光の集光位置を安定化させることができる。
【００１２】
請求項２の発明によれば、加圧部材兼用光学系が他の形状の場合に比べて、簡易な形状でレーザ光を集光することができる。
【００１３】
請求項３の発明によれば、両角部にレーザ光出射面の曲率半径と同じまたはこれより大きい曲率半径の曲面が形成された加圧部材兼用光学系を用いた場合に比べ、レーザ光出射面において透明ベルトをなめらかに摺動できる。
【００１４】
請求項４の発明によれば、加圧部材兼用光学系がレーザ光の出射面に突起を有していない場合に比べ、より強い圧力でトナー画像を押圧することができる。
【００１５】
請求項５の発明によれば、加圧部材兼用光学系と透明ベルトとの摩擦の低減および加圧部材兼用光学系の特定位置にのみ光照射が集中することの回避を両立することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態に係る定着装置の構成例を示す図である。
【図２】実施形態に係る定着装置の他の構成例を示す図である。
【図３】実施形態に係る透明ベルトの断面図である。
【図４】実施形態に係る加圧部材兼用光学系の形状の例を示す図である。
【図５】実施形態に係る加圧部材兼用光学系の機能の説明図である。
【図６】実施形態に係る加圧部材兼用光学系の透明ベルトとの摺動面の例の断面図である。
【図７】実施形態に係る透明ベルトの加圧部材兼用光学系への摺動方法の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という）を、図面に従って説明する。
【００１８】
図１には、実施形態に係る定着装置の構成例が示される。図１において、定着装置は、透明ベルト１０と、加圧ロール１２と、加圧部材兼用光学系１４とレーザ光照射手段１６とを含んで構成されている。
【００１９】
透明ベルト１０は、複数の張架ロール１８に掛けられ、適宜な軌道を形成している。なお、図１の例では、張架ロール１８が４つ示されているが、これには限定されず、適宜な数の張架ロール１８を使用することができる。また、張架ロール１８の内の少なくとも一つは、透明ベルト１０を上記軌道で回転移動させる駆動ロールとしても機能する。
【００２０】
加圧ロール１２は、透明ベルト１０に対向・接触しつつ回転し、記録媒体１００を挟み込んで搬送する。図１の例では、矢印Ａの方向に記録媒体１００が搬送されるように透明ベルト１０及び加圧ロール１２が駆動、回転される。加圧ロール１２を構成する材料としては、例えばアルミニウム、ステンレス鋼、ニッケル等をメッキした銅板等が挙げられる。なお、加圧ロール１２は、内部に冷却水等を通水し、自身及び透明ベルト１０を冷却する構成としてもよい。
【００２１】
加圧部材兼用光学系１４は、透明ベルト１０に加圧ロール１２の反対側から接触し、加圧ロール１２と協働して、記録媒体１００の搬送中に記録媒体１００上に形成されたトナー画像Ｔを加圧する加圧領域Ｐを形成する。加圧部材兼用光学系１４は、この加圧領域Ｐにおいて、レーザ光照射手段１６から出射されたレーザ光を記録媒体１００の搬送方向で集光し、トナー画像Ｔに照射する。ここで、「搬送方向で集光する」とは、レーザ光の幅を記録媒体１００の搬送方向（矢印Ａの方向）及びこれと１８０度反対の方向に狭くすることをいう。この際、上記矢印Ａと直交する方向では、記録媒体１００上に形成されたトナー画像Ｔを加熱できるよう、レーザ光がその幅を維持している。本実施形態に係る加圧部材兼用光学系１４は、上記加圧領域Ｐにおいて、トナー画像Ｔを加圧しながらトナー画像Ｔへのレーザ光の集光・照射を行い、常にトナー画像Ｔの位置とレーザ光の集光位置を一致させている。
【００２２】
レーザ光照射手段１６は、レーザ光を生成できる構成であれば限定されない。なお、図１の例では、透明ベルト１０の軌道の内部にレーザ光照射手段１６が配置されているが、これには限定されず、透明ベルト１０の軌道の外側に配置してもよい。
【００２３】
図２には、本実施形態に係る定着装置の他の構成例が示される。図２の例では、張架ロール１８が２つ使用されており、透明ベルト１０は２つの張架ロール１８に掛けられ、加圧部材兼用光学系１４に摺動している。本例におけるレーザ光照射手段１６は、透明ベルト１０の軌道の外部に配置されており、レーザ光照射手段１６から出射されたレーザ光は、透明ベルト１０を通過してから加圧部材兼用光学系１４に入射し、トナー画像Ｔ上に集光される。
【００２４】
図３には、透明ベルト１０の断面図が示される。図３の例では、透明ベルト１０が３層構造となっており、基材層１０ａ、弾性層１０ｂ、離型層１０ｃにより構成されている。なお、透明ベルト１０は、３層構造には限らず、その機能に応じて適宜な層を含んでよい。
【００２５】
図３において、基材層１０ａは、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリウレタン（ＰＵ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）等のシリコーン、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、フッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）、エチレンテトラフルオロエチレンコポリマー（ＥＴＦＥ）、クロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）およびそれらの混合物からなる群から選択される材料により構成される。
【００２６】
また、弾性層１０ｂは、ＬＳＲシリコーンゴム、ＨＴＶシリコーンゴム、ＲＴＶシリコーンゴム等により構成されており、レーザ光を透過するとともに紙の凹凸やトナー画像Ｔの段差を吸収する弾性を有している。
【００２７】
また、離型層１０ｃは、フッ素樹脂、例えば四フッ化エチレン重合体（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレンパーフロロアルコキシエチレン共重合体（ＰＦＡ）、四フッ化エチレン六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）等により構成されており、レーザ光を透過するとともに記録媒体１００上に形成されたトナー画像Ｔと透明ベルト１０との離型を促進する。
【００２８】
なお、上記離型層１０ｃは、弾性層１０ｂと協働して定着画像に好ましい光沢を与える機能も有する。
【００２９】
図３に示される構成の透明ベルト１０では、離型層１０ｃがトナー画像Ｔが形成された記録媒体１００に接触する。また、レーザ光は基材層１０ａ側から入射し、離型層１０ｃ側からトナー画像Ｔに照射される。
なお、ここで言う透明とは、レーザ光の波長域において透過率が十分高いことを意味しておいる。具体的には、レーザ光照射手段１６から出射されたレーザ光を透過するものであれば良く、たとえばレーザ光照射手段１６から出射されたレーザ光が赤外光である場合、可視領域で吸収しても問題ない。光利用効率や加圧部材兼用光学系１４が加熱されてしまうことなどを考えれば、透過率は高ければ高いほど（たとえば９０％以上、望ましくは９５％以上）良い。
【００３０】
図４（ａ）、（ｂ）には、加圧部材兼用光学系１４の形状の例が示される。図４（ａ）が平面図であり、図４（ｂ）が図４（ａ）におけるＢ-Ｂ断面図（記録媒体１００の搬送方向（図１の矢印Ａ方向）に平行かつ透明ベルト１０の搬送面に垂直な断面図）である。図４（ａ）において、加圧部材兼用光学系１４の幅ｄは、記録媒体１００上に形成されたトナー画像Ｔにレーザ光を照射するのに必要な長さとなっている。なお、レーザ光照射手段１６は、加圧部材兼用光学系１４に幅ｄのレーザ光を供給できる構成となっている。
【００３１】
また、図４（ｂ）に示されるように、加圧部材兼用光学系１４の断面は、レーザ光入射面及びレーザ光出射面が円形（円Ｃの一部）に形成されている。また、加圧部材兼用光学系１４のレーザ光の進行方向における長さＬは、レーザ光の集光位置がレーザ光出射面よりも透明ベルト１０の厚さの分だけ外側のトナー画像Ｔ上に来るように調整されている。
【００３２】
例えば、加圧部材兼用光学系１４を構成する材料の屈折率が１．５である場合、レーザ光の集光位置は、上記レーザ光入射面及びレーザ光出射面を形成する円Ｃの直径よりレーザ光入射面から遠い位置となる。このため、図４（ａ）、（ｂ）に示された例では、断面が円形であるレーザ光入射面とレーザ光出射面との間に直胴部が形成された断面形状とされている。これに対し、加圧部材兼用光学系１４を構成する材料の屈折率を２．０に近い値とすると、上記直胴部が不要とでき、加圧部材兼用光学系１４の断面形状を円形（円Ｃ）とすることができる。この場合のレーザ光の集光位置は、加圧部材兼用光学系１４の表面近傍且つ上記円形断面の円Ｃの外側（透明ベルト１０の厚さの分だけ外側）とすることができ、トナー画像Ｔ上にレーザ光を集光することができる。加圧部材兼用光学系１４の断面形状を円形とする場合、図１に示された透明ベルト１０の移動に伴って加圧部材兼用光学系１４を回転させてもよい。
【００３３】
なお、加圧部材兼用光学系１４のレーザ光入射面及びレーザ光出射面の断面は、上述した円形に限定されず、レーザ光をトナー画像Ｔ上に集光できる形状であればよい。
【００３４】
加圧部材兼用光学系１４の材料としては、通常レンズに用いられるものの中で耐熱性を持つものから選択でき、例えば、各種光学用ガラス、光学用透明プラスチック樹脂等が挙げられる。光学用透明プラスチック樹脂としては、ポリジエチレングリコールビスアリルカーボネート（ＰＡＤＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリスチレン（ＰＳｔ）、メチルメタクリレート単位とスチレン単位からなる重合体（ＭＳ樹脂）、ポリカーボネート樹脂、シクロオレフィン樹脂、フルオレン樹脂等を含む材料が挙げられる。
【００３５】
図５には、加圧部材兼用光学系１４の機能の説明図が示される。図５において、加圧部材兼用光学系１４は、透明ベルト１０に加圧ロール１２の反対側から接触しており、加圧ロール１２と協働して、透明ベルト１０と加圧ロール１２との間に挟まれて搬送される記録媒体１００上に形成されたトナー画像Ｔを加圧する加圧領域Ｐを形成している。図５の例では、透明ベルト１０が加圧部材兼用光学系１４の表面を摺動する構成となっている。このとき、透明ベルト１０と加圧部材兼用光学系１４との間に空気層が存在すると、それぞれの界面でレーザ光の一部が反射する。この反射を防止するため、空気層が入らないように、透明ベルト１０の内面（加圧部材兼用光学系１４側の面）にシリコーンオイルなどの液体を供給する。これにより、レーザ光照射手段１６から照射されたレーザ光を有効に使うことができる。
【００３６】
加圧部材兼用光学系１４は、加圧領域Ｐにおいて加圧ロール１２と協働して記録媒体１００上に形成されたトナー画像Ｔを加圧しつつレーザ光を集光して加熱する。これにより、トナー画像Ｔを記録媒体１００に定着する。
【００３７】
図６（ａ）、（ｂ）には、加圧部材兼用光学系１４の透明ベルト１０との摺動面（レーザ光出射面）の例の断面図が示される。図６（ａ）において、記録媒体１００の搬送方向における摺動面の断面の両角部には、曲率半径Ｒの曲面が形成されている。この曲率半径Ｒは、加圧部材兼用光学系１４の摺動面の曲率半径より小さくなっており、摺動面の断面の両角部に透明ベルト１０が接触せず、なめらかな摺動を可能としている。また、図６（ｂ）の例では、加圧部材兼用光学系１４の摺動面に突起２０が形成されており、透明ベルト１０を介して加圧ロール１２への押圧力を高めている。これにより、より強度の高い定着を可能としている。なお、突起２０の位置は、例えば記録媒体１００の搬送方向において摺動面の中央とするのが好適であるが、これに限定されるものではない。
【００３８】
図７（ａ）、（ｂ）には、透明ベルト１０の加圧部材兼用光学系１４への摺動方法の例が示される。図７（ａ）の例では、主として加圧部材兼用光学系１４側に透明ベルト１０からの圧力がかかるように張架ロール１８に掛けられている。また、図７（ｂ））の例では、主として加圧ロール１２側に透明ベルト１０からの圧力がかかるように張架ロール１８に掛けられている。図７（ｂ）の例の方が図７（ａ）の例よりも透明ベルト１０の加圧部材兼用光学系１４への摺動力（摩擦力）が小さくなる。透明ベルト１０の加圧部材兼用光学系１４への摺動方法は、上記いずれでもよく、定着装置の形状、大きさ等に基づいて適宜決定することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１０  透明ベルト、１０ａ  基材層、１０ｂ  弾性層、１０ｃ  離型層、１２  加圧ロール、１４  加圧部材兼用光学系、１６  レーザ光照射手段、１８  張架ロール、２０  突起、１００  記録媒体。
【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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