(57)【要約】【課題】未定着トナー像を保持する記録媒体にレーザ光を照射して定着するレーザ定着装置において、レーザ光の照射により発生した飛散物をレーザ光の照射経路上から除去し、照射エネルギーの損失を低減する。  【解決手段】  空気流発生装置２４は送風装置２５と吸引装置２６とを有し、給気口２５ｃから吹き出されて吸引口２６ｃに至る空気流２７を形成する。この空気流は、記録用紙Ｐの搬送方向における上流側から下流側に移動するものとし、レーザ光の記録用紙への照射位置２３ａで、記録媒体の搬送方向の速度成分が記録用紙の搬送速度よりも高速となるように設定する。また、搬送される記録用紙Ｐと対向して幅方向のほぼ全域を覆うガラス板２８をレーザ光発生装置２２と記録用紙との間に設置し、ガラス板と記録用紙との間に安定した空気流を形成する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送される記録媒体に照射されるレーザ光を発生するレーザ光発生装置と、
該レーザ光発生装置と前記記録媒体との間に空気流を発生させる空気流発生装置と、を備え、
前記空気流の速度は、前記レーザ光の照射位置における前記記録媒体の搬送方向の成分が該記録媒体の搬送速度よりも大きくなっていることを特徴とするレーザ定着装置。
【請求項２】
前記記録媒体と前記レーザ光発生装置との間で前記記録媒体に対向して支持され、前記レーザ光を透過する板状部材を有し、
前記空気流発生装置は、該板状部材と前記記録媒体との間に前記空気流を発生させるものであることを特徴とする請求項１に記載のレーザ定着装置。
【請求項３】
前記板状部材は、前記空気流の上流側から前記レーザ光の照射位置又はこの照射位置付近に向かって、前記記録媒体との間隔が徐々に狭くなるように配置されていることを特徴とする請求項２に記載のレーザ定着装置。
【請求項４】
前記照射位置で反射して散乱する光を再び反射し、該照射位置及び前記照射位置付近に再照射するように集光する集光体を備えたことを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載のレーザ定着装置。
【請求項５】
前記集光体は、凹状の円筒曲面を有し、
前記円筒曲面の中心軸の位置が、前記レーザ光が前記記録媒体を照射する位置付近となるように支持されていることを特徴とする請求項４に記載のレーザ定着装置。
【請求項６】
前記照射位置で反射して散乱する光を再び反射し、該照射位置及び前記照射位置付近に再照射するように集光する集光体を備え、
前記集光体は、前記記録媒体の幅方向における前記レーザ光の照射範囲では、複数に分割され、
分割された前記集光体は、中心軸の位置が一致して半径が互い異なる円筒曲面を有するものを含み、
それぞれの円筒曲面の中心軸の位置が、前記レーザ光が前記記録媒体を照射する位置又は照射位置付近となるように支持されていることを特徴とする請求項１に記載のレーザ定着装置。
【請求項７】
帯電電位の差による静電潜像が形成される像保持体と、
前記像保持体上に形成された静電潜像に画像形成材料を転移して可視的な像を形成する現像ユニットと、
前記可視像を、直接に記録媒体へ転写又は転写体上に一次転写した後に記録媒体へ二次転写する転写装置と、
該記録媒体に転写された像の画像形成材料を加熱して定着させる、請求項１から請求項６までのいずれかに記載のレーザ定着装置と、を有することを特徴とする画像形成装置。    
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ定着装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
粉状のトナーを用いる画像形成装置は、トナーの付着により形成されたトナー像を記録媒体上に転写し、このトナー像を加熱して定着するものが広く用いられている。そして、トナー像を定着する方式として接触方式と非接触方式とが知られている。
接触方式は、例えば無端状の周面が加熱される加熱部材とこの加熱部材に接触する加圧部材とを備え、これらの間に記録媒体を挟みこんでトナー像を加熱及び加圧して記録媒体上に定着するものである。
一方、非接触方式の定着装置は、記録媒体に接触しないことから、上記のような接触方式の装置と比較すると、記録媒体の汎用性に優れているとともに高速化が実現できる。このような非接触方式の定着装置としては、記録媒体の搬送経路に対向して配置されたフラッシュランプを間欠点灯し、搬送された記録媒体上のトナー像を加熱して定着するものがある。
また、近年は特許文献１及び特許文献２に開示されるような高出力のレーザ装置を用いてトナー像を高速で定着するレーザ定着装置も考案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３０１６６８５号公報
【特許文献２】特開２００７−５７９０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本願発明は、レーザ光の照射位置で浮遊する飛散物によるレーザ光の照射エネルギーの損失を抑制することができるレーザ定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。 
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、  搬送される記録媒体に照射されるレーザ光を発生するレーザ光発生装置と、  該レーザ光発生装置と前記記録媒体との間に空気流を発生させる空気流発生装置と、を備え、  前記空気流の速度は、前記レーザ光の照射位置における前記記録媒体の搬送方向の成分が該記録媒体の搬送速度よりも大きくなっていることを特徴とするレーザ定着装置を提供する。
【０００６】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のレーザ定着装置において、  前記記録媒体と前記レーザ光発生装置との間で前記記録媒体に対向して支持され、前記レーザ光を透過する板状部材を有し、  前記空気流発生装置は、該板状部材と前記記録媒体との間に前記空気流を発生させるものとする。
【０００７】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載のレーザ定着装置において、  前記板状部材は、前記空気流の上流側から前記レーザ光の照射位置又はこの照射位置付近に向かって、前記記録媒体との間隔が徐々に狭くなるように配置されているものとする。
【０００８】
請求項４に係る発明は、請求項１、請求項２又は請求項３に記載のレーザ定着装置において、  前記照射位置で反射して散乱する光を再び反射し、該照射位置及び前記照射位置付近に再照射するように集光する集光体を備えるものとする。
【０００９】
請求項５に係る発明は、請求項４に記載のレーザ定着装置において、  前記集光体は、凹状の円筒曲面を有し、  前記円筒曲面の中心軸の位置が、前記レーザ光が前記記録媒体を照射する位置付近となるように支持されているものとする。
【００１０】
請求項６に係る発明は、請求項１に記載のレーザ定着装置において、  前記照射位置で反射して散乱する光を再び反射し、該照射位置及び前記照射位置付近に再照射するように集光する集光体を備え、  前記集光体は、前記記録媒体の幅方向における前記レーザ光の照射範囲では、複数に分割され、  分割された前記集光体は、中心軸の位置が一致して半径が互い異なる円筒曲面を有するものを含み、  それぞれの円筒曲面の中心軸の位置が、前記レーザ光が前記記録媒体を照射する位置又は照射位置付近となるように支持されているものとする。
【００１１】
請求項７に係る発明は、  帯電電位の差による静電潜像が形成される像保持体と、  前記像保持体上に形成された静電潜像に画像形成材料を転移して可視的な像を形成する現像ユニットと、  前記可視像を、直接に記録媒体へ転写又は転写体上に一次転写した後に記録媒体へ二次転写する転写装置と、  該記録媒体に転写された像の画像形成材料を加熱して定着させる、請求項１から請求項６までのいずれかに記載のレーザ定着装置と、を有することを特徴とする画像形成装置を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に係る発明のレーザ定着装置では、レーザ光の照射位置で浮遊する飛散物によるレーザ光の照射エネルギーの損失を抑制することができる。
【００１３】
請求項２に係る発明のレーザ定着装置では、板状部材を備えていない装置と比較して、少ない送風量で安定した空気流を形成することができる。
【００１４】
請求項３に係る発明のレーザ定着装置では、本構成を備えていない装置と比較して、レーザ光の照射位置付近の限定された範囲に安定した速度の空気流を形成することができる。
【００１５】
請求項４に係る発明のレーザ定着装置では、本構成を備えていない装置と比較して、レーザ光の照射エネルギーの損失を低減することができる。
【００１６】
請求項５に係る発明のレーザ発生装置では、集光体により反射された光を、記録媒体の幅方向の全域にわたってレーザ光の照射位置又は照射位置付近に集光することができる。
【００１７】
請求項６に係る発明のレーザ発生装置では、レーザ光が記録媒体に照射されて反射した散乱光を集光して像の定着に利用することと、レーザ光の照射位置に発生する飛散物を除去すること、との双方を簡単な構造で実現することができる。
【００１８】
請求項７に係る発明の画像形成装置では、レーザ光の照射位置で浮遊する飛散物を、レーザ光の照射経路上から除去してレーザ光の照射エネルギーの損失を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本願に係る発明の一実施形態である画像形成装置の概略構成図である。
【図２】図１に示す画像形成装置で用いられるレーザ定着装置であって、本願に係る発明の一実施形態であるレーザ定着装置の概略斜視図である。
【図３】図２に示すレーザ定着装置の概略断面図である。
【図４】本願に係る発明の第２の実施形態であるレーザ定着装置の概略断面図である。
【図５】本願に係る発明の第３の実施形態であるレーザ定着装置の概略断面図である。
【図６】本願に係る発明の第４の実施形態であるレーザ定着装置の概略断面図である。
【図７】本願に係る発明の第５の実施形態であるレーザ定着装置の概略断面図である。
【図８】トナー像が転写された記録用紙にレーザ光を照射した状態を示す概略図である。
【図９】レーザ光の照射によって飛散物が生じた状態を示す概略断面図である。
【図１０】従来のフラッシュランプ定着装置を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本願に係る発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、本願に係る発明の一実施形態である画像形成装置の概略構成図である。
この画像形成装置は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像を出力する４つの画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋを備えたフルカラーの画像形成装置である。これらの画像形成ユニット１は、周面が周回移動するように張架された無端状の中間転写ベルト８と対向するように配置され、中間転写ベルト８の周回移動方向における上流側から順にイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの画像を出力できるようになっている。
【００２１】
それぞれの画像形成ユニット１は、導電性材料からなる円筒状部材の外周面に光導電性層が形成された感光体ドラム２を備えており、この感光体ドラム２の周囲に、感光体ドラム２の表面を一様に帯電させる帯電装置３と、帯電された感光体ドラム２に像光を照射して表面に潜像を形成する露光装置４と、感光体ドラム上の潜像にトナーを転移させてトナー像を形成する現像装置５と、感光体ドラム２と対向し、感光体ドラム上に形成されたトナー像を中間転写体上に転写する転写ロール６と、トナー像が転写された後の感光体ドラム２に残留するトナーを除去するクリーニング装置７と、を備えている。
なお、４つの画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋのそれぞれは、現像装置５が収容するトナーの色が異なるが、その他の構成は同じである。
【００２２】
上記中間転写ベルト８の周面が移動する方向における画像形成ユニット１が設けられた位置の下流側には、二次転写を行うための二次転写ロール９が中間転写ベルト８と対向するように配置されており、この二次転写部９ａにはシートトレイ１０から搬送路１４を経て記録用紙Ｐが送り込まれるようになっている。
記録用紙の搬送方向における二次転写部９ａの下流側には、記録用紙上に転写された未定着トナー像を定着するレーザ定着装置２１が設けられ、さらに下流側には、トナー像が定着された記録用紙を収容する排紙トレイ（図示せず）が設けられている。二次転写部９ａからレーザ定着装置２１までは、複数のロール状部材１２に張架された搬送ベルト１１により記録用紙を搬送するものとなっており、搬送ベルト上で搬送される記録用紙にレーザ光が照射されるものとなっている。
【００２３】
このような画像形成装置で、画像形成動作が開始されると、感光体ドラム２が、帯電装置３によってほぼ一様な負極性に帯電される。露光装置４は画像データに基づき、帯電された感光体ドラム２の周面に像光を照射し、感光体ドラム２の表面には露光部と非露光部との電位差による潜像が形成される。現像装置５では、現像ロール５ａの周面上に現像剤の薄層が形成され、該現像ロール５ａの回転により薄層化された現像剤が感光体ドラム２の周面と対向する現像位置に搬送される。現像位置では、感光体ドラム２と現像ロール５ａとの間に電界が形成されており、この電界内で現像ロール上のトナーが感光体ドラム上の潜像に転移してトナー像が形成される。このようにして形成されたトナー像は、感光体ドラム２の回転により、転写ロール６が圧接される転写圧接部６ａへと搬送される。
【００２４】
転写圧接部６ａには転写バイアス電圧の印加によって電界が形成されており、この電界内でトナー像は中間転写体８に転写される。中間転写体８は周回移動することにより各画像形成ユニット１の転写圧接部６ａへ順次搬送され、各色のトナー像が重ねて転写される。そして、中間転写体上に形成されたトナー像は二次転写ロール９が対向する二次転写部９ａに移動する。
一方、シートトレイ１０から搬送される記録用紙Ｐは、搬送路１４を経て二次転写部９ａに送り込まれる。二次転写部９ａでは、二次転写ロール９と中間転写体８との間に電界が形成されており、各色を重ね合わせたトナー像が一括して記録用紙Ｐ上に転写される。
【００２５】
トナー像が転写された記録用紙Ｐは、表面にトナー像を保持した状態で搬送ベルト１１上に載せられ、レーザ定着装置２１へと搬送される。レーザ定着装置２１では、レーザ光２３が記録用紙Ｐに照射され、トナーを加熱して定着する。トナー像が定着された記録用紙Ｐは排紙ベルト１３によって排紙トレイ（図示せず）に排出される。
【００２６】
次に、上記画像形成装置で用いられるレーザ定着装置２１について説明する。
図２は、本願発明の一実施形態であるレーザ定着装置の概略斜視図であり、図３は、概略断面図である。
このレーザ定着装置２１は、搬送される記録用紙Ｐにレーザ光２３を照射するレーザ光発生装置２２と、記録用紙の搬送方向の上流側から下流側に向かって空気流を発生させる空気流発生装置２４と、空気流２７の流路を形成するための板状部材であるガラス板２８と、で主要部が構成されている。
【００２７】
上記レーザ光発生装置２２は、記録用紙Ｐの幅方向に複数が配列されている。そして、これらレーザ光発生装置２２から射出されるレーザ光２３は、記録用紙Ｐの移動方向に予め設定された範囲に対して照射されるものとなっている。また、移動する記録用紙Ｐの幅方向には、画像が転写される領域の全幅にわたってレーザ光を照射するものであり、幅方向に照射エネルギーがほぼ一様となるように複数のレーザ光発生装置２２が配置されている。そして、このレーザ光２３の照射領域を通過するトナーが加熱され、記録用紙Ｐ上に定着されるように照射エネルギーが調整されるものである。
なお、本実施の形態では、半導体レーザが用いられ、記録用紙Ｐの搬送方向に約１ｍｍのビーム幅で照射することができるようになっている。
なお、レーザ光の照射範囲は、適宜変更することができる。
【００２８】
上記ガラス板２８は、レーザ光発生装置２２と搬送される記録用紙Ｐとの間に設けられ、搬送ベルト１１とともに移動する記録用紙Ｐとほぼ平行に設置されている。レーザ光発生装置２２から射出されるレーザ光２３は、このガラス板２８を透過して記録用紙Ｐを照射する。
【００２９】
上記空気流発生装置２４は、搬送される記録用紙Ｐとレーザ光発生装置２２との間に空気流を形成するように設けられており、空気を送り込む送風装置２５が記録用紙の搬送方向の上流側に設けられ、下流側には空気を吸引する吸引装置２６が設けられている。これにより、記録用紙の搬送方向の上流側から下流側に向けて空気流２７が形成される。送風装置２５には給気ファン２５ａが備えられ、この給気ファン２５ａによって外部の空気を取り入れ、給気ダクト２５ｂを介して給気口２５ｃから搬送される記録用紙Ｐとガラス板２８との間に空気を供給する。吸引装置２６にも同様に吸引ファン２６ａと吸引ダクト２６ｂとが設けられており、給気口２５ｃから供給された空気は吸引口２６ｃから吸引ダクト２６ｂを通って吸引ファン２６ａによって装置外に排出される。
なお、吸引ダクト２６ｂにはフィルタ２６ｄが配置されており、吸引された空気に含まれる飛散物２７ａ等はこのフィルタで除去されるようになっている。
【００３０】
上記のようにガラス板２８と記録用紙Ｐとの間に空気流が形成されることにより、レーザ光２３の照射位置付近で空気流の流路がほぼ等断面でまっすぐとなり、安定した空気流２７が形成される。この空気流２７の速度は、記録用紙Ｐの移動方向の成分が、レーザ光２３照射位置２３ａで、搬送される記録用紙Ｐの搬送速度よりも高速となるように設定されている。そして、記録用紙Ｐに付着している未定着のトナー像がこの空気流２７によって乱されない程度の風速に調整されている。
【００３１】
なお、本実施の形態では、空気流発生装置２４として送風装置２５及び吸引装置２６の双方を配置したが、どちらか一方だけを配置するものであってもよい。
【００３２】
このような空気流発生装置が設けられていることにより、次に説明するように、記録媒体に照射されるレーザ光が飛散物等によって遮られることが少なくなる。
レーザ光１０２が記録用紙上のトナーＴを照射すると、レーザ光の熱によりトナー樹脂やトナー揮発物等が飛散し、レーザ光１０２の照射経路上でクラウド１０３となることがある。レーザ光の照射位置で空気流が生じていないと、このクラウド（飛散物）１０３は速やかには移動せず、図９に示すように、レーザ光１０２の照射経路を遮る。したがって、レーザ光１０２が記録用紙Ｐに到達しにくくなり、レーザ光の照射エネルギーが十分に定着に用いられなくなる虞がある。
また、空気流発生装置が備えられたレーザ定着装置であっても、レーザ光の照射位置付近において、空気流の速度が記録用紙の搬送速度よりも遅い場合は、発生したクラウドの背面側に未定着のトナー像が送り込まれ、像を定着するための照射エネルギーが遮られてしまう。
【００３３】
本実施の形態では、レーザ光の照射位置２３ａおよびこの付近における空気流２７の速度を、記録用紙の搬送方向成分が記録用紙の搬送速度よりも大きくなるように設定しているので、トナー樹脂等が飛散してクラウドとなっても、飛散物２７ａは照射位置の下流側に速やかに移動する。したがって、レーザ光２３の記録用紙Ｐへの照射経路ではクラウドが除去された状態を維持することができ、レーザ光２３がクラウドにより遮られることが防止される。
【００３４】
次に本願発明の第２の実施形態であるレーザ定着装置を図４に基づいて説明する。
このレーザ定着装置３１は、第１の実施の形態と同様に、移動する記録用紙Ｐにレーザ光３３を照射するレーザ光発生装置３２と、記録用紙Ｐの移動方向の上流側から下流側に向かって空気流を発生させる空気流発生装置３４と、上記空気流の流路を形成するための板状部材３８と、で主要部が構成されている。
なお、上記レーザ光発生装置３２及び空気流発生装置３４は、第１の実施形態と同様の構成を備えるものであり、説明は省略する。
【００３５】
上記板状部材３８は、図４に示すように、送風装置３５の給気口３５ｃの上部と吸引装置３６の吸引口３６ｃの上部とを連結し、搬送される記録用紙Ｐのほぼ全幅と対向するように配置されている。そして、レーザ光３３が板状部材３８に入射する位置及び入射位置付近はガラスで形成されて透明部分３８ａとなっており、レーザ光３３はこの透明部分３８ａを透過して記録用紙Ｐに照射されるようになっている。
上記ガラス部材で形成された透明部分３８ａは、搬送される記録用紙Ｐとほぼ平行に支持され、これより上流側３８ｂは給気口３５ｃに向かって記録用紙Ｐとの間隔が拡大するように配置されている。また、透明部分３８ａより下流側３８ｃも同様に吸引口３６ｃに向かって記録用紙Ｐとの間隙が拡大するように配置されている。
【００３６】
このように、レーザ光３３の照射位置付近では、記録用紙Ｐの移動方向の上流側及び下流側よりも空気流の流路が狭くなっており、空気流３７を記録用紙の搬送速度よりも高速にすることが容易となる。また、透明部分３８ａのガラスに飛散物等が付着することも抑制できる。
【００３７】
なお、本実施形態の板状部材３８は、レーザ光３３が入射する部分及びこの付近のみを透明体であるガラスで形成し、その他の部分を不透明体で形成したが、板状部材の全体をガラス等の透明部材で形成してもよい。
【００３８】
次に本願発明の第３の実施形態であるレーザ定着装置を図５に基づいて説明する。
このレーザ定着装置４１は、第１の実施の形態と同様に、移動する記録用紙Ｐにレーザ光を照射するレーザ光発生装置４２と、記録用紙Ｐの移動方向の上流側から下流側に向かって空気流を発生させる空気流発生装置４４と、上記空気流の流路を形成するための板状部材であるガラス板４８と、レーザ光４３が記録用紙Ｐで反射することによって生じた散乱光を再び記録用紙Ｐの一次照射位置又はこの付近に集光させるための集光体４９と、で主要部が構成されている。
なお、上記レーザ光発生装置４２、上記空気流発生装置４４及びガラス板４８は、第１の実施形態と同じものが用いられている。
【００３９】
上記集光体４９は、図５に示すように、レーザ光発生装置４２とガラス板４８との間に配置され、集光体４９の周方向の両端は、ガラス板４８の上部に接触している。集光体４９は、凹状の円筒曲面が反射面４９ａとなった金属ミラーであり、この反射面４９ａがガラス板４８及び記録用紙Ｐと対向するように配置されている。上記円筒曲面となった反射面４９ａの周方向における中央部には、レーザ光４３の入射口である軸方向のスリット４９ｂが設けられている。記録用紙Ｐに対して射出されるレーザ光４３は、このスリット４９ｂを通して入射され、ガラス板４８を透過して記録用紙Ｐに照射されるものとなっている。
【００４０】
上記集光体４９は、円筒曲面の中心軸が記録用紙Ｐの搬送方向とほぼ直角となるように支持され、記録用紙Ｐの幅方向には画像が形成される領域の全幅を覆うものとなっている。また、記録用紙Ｐの移動方向には、レーザ光４３の一次照射位置４３ａを覆うようになっており、上記集光体４９の円筒曲面の中心軸位置は、記録用紙Ｐ上にレーザ光が照射される一次照射位置４３ａ又はこの一次照射位置付近となるように設定されている。これにより、集光体４９はレーザ光４３が記録用紙上に照射されて反射した散乱光の多くを一次照射位置４３ａ又はこの付近に集光するように繰り返し反射させることができるものとなっている。
なお、円筒曲面となった反射面４９ａの中心軸の位置は、一次照射位置４３ａで反射した散乱光を一次照射位置付近に集光できるものであれば、記録用紙Ｐの移動方向又は記録用紙の紙面と垂直な方向に多少はずれていてもよい。
ここで「一次照射位置又は一次照射位置付近に集光する」とは、レーザ光が一次照射されることによる照射エネルギーに対し、特に孤立しているトナーに対して、集光体で反射して集光される光のエネルギーの追加によって一次照射位置におけるトナー粒子の定着効果が増大する程度に集光することである。したがって、集光体で集光される光が正確に一次照射位置に照射される場合の他、一次照射位置とその付近に照射されるものであっても良いし、集光体で集光される光の照射エネルギーの分布におけるピーク位置が一次照射位置から多少はずれるものであっても良い。
【００４１】
上記ガラス板４８は、記録用紙Ｐとの間に空気流を形成することができる程度で、間隔を狭くするのが望ましい。ガラス板４８と記録用紙Ｐとの間隙が小さく設定されることにより、集光体４９の周方向の両端と記録用紙Ｐとの間隔を小さくすることができ、一次照射位置４３ａで散乱した光の多くを一時照射位置又はこの付近に集光することができる。また、間隙を小さく設定することにより、形成される空気流の速度は少ない送風量で大きくすることが可能となる。
なお、集光体の反射面４９ａは、記録用紙Ｐとの間にガラス板４８が設けられていることにより、レーザ光の照射によってトナーに含まれる樹脂等の飛散物が生じても汚染が防止される。
【００４２】
ここで、上記集光体４９の機能を説明する。
記録用紙Ｐに転写されたトナー像には、高濃度部や低濃度部等が混在している。高濃度部は、トナーが密集して連続用紙Ｐに付着しているのに対し、低濃度部ではトナーが分散して連続用紙に付着している。低濃度部の分散したトナーには、複数のトナー粒子が凝集したものが分散して付着しているもの、及び一つのトナー粒子が孤立して付着しているもの（以下、孤立トナーという）が含まれる。
【００４３】
上記レーザ光発生装置４２から照射されるレーザ光４３は、図８（ａ）に示すように、高濃度部ではほとんどがトナー粒子Ｔに照射され、反射する散乱光は少なくなっている。この状態でトナー粒子Ｔがレーザ光４３の照射エネルギーを吸収し、定着に適切な温度まで加熱されるように、レーザ光発生装置４２の照射エネルギーの出力が調整されている。
一方、低濃度部は付着しているトナーの密集度が低く、図８（ｂ）に示すように、レーザ光４３の一次照射位置４３ａでトナー粒子Ｔにレーザ光４３が照射されるとともに、トナー粒子Ｔの周辺部にレーザ光４３が照射され、反射して散乱光４３ｂとなる。このとき、トナー粒子Ｔに直接照射されるレーザ光４３の照射エネルギーは、高濃度部におけるトナー粒子と大きく変わるものではないが、密集して存在している高濃度部に比べて、トナー粒子の外気に触れる表面積が広いために、放熱量が多くなって十分に加熱されないことがある。このため、定着不良が生じやすく、特にトナーの粒子単位で孤立して付着しているトナーは、加熱不十分による定着不良が生じ易い。
このように、低濃度部におけるトナー粒子は、レーザ光の照射エネルギーで十分に加熱されず、未定着状態になる可能性がある。未定着トナーは排出ベルト等に付着して用紙や装置内を汚すおそれがある。
【００４４】
一方、上記のような低濃度部における照射エネルギーの損失を考慮してレーザ光の出力を大きく設定すると、高濃度部でトナー粒子が必要以上に加熱され、高濃度部に画像欠陥が生じたり、トナー樹脂の飛散を増加させてしまったりするおそれがある。
【００４５】
このような事情に鑑みて、本実施形態のレーザ定着装置４１では、照射されるレーザ光４３の照射エネルギーが高濃度部で適切に定着できる出力に調整され、搬送される記録用紙Ｐの表面側に集光体４９を配置している。これにより、高濃度部では適切に定着が行われ、また、低濃度部ではレーザ光４３が一次照射位置４３ａで記録用紙Ｐに照射されて反射した散乱光４３ｂをレーザ光４３の一次照射位置４３ａ又は一次照射位置付近に集光させて、結果的に低濃度部のトナー粒子に対して照射エネルギーを増大させている。
一方、高濃度部はレーザ光４３の吸収率が高く、一次照射位置４３ａでの反射光４３ｂは少ない。したがって、集光体４９により反射されて一次照射位置４３ａに戻ってくる光は少なく、高濃度部が過剰に加熱されるおそれは少ない。  
【００４６】
次に、本実施の形態における集光体４９と、従来のフラッシュランプを用いた定着装置のミラーとの違いについて説明する。
図１０に示すように、従来のフラッシュランプを用いた定着装置１１０では、搬送される記録用紙Ｐの幅方向にフラッシュランプ１１１が配置され、フラッシュランプ１１１の背面及び側面を覆うように、反射体であるミラー１１２が設けられている。このミラー１１２は、図１０（ａ）に示すように、全方位に発光するフラッシュランプ１１１の光を反射して、記録用紙Ｐのフラッシュランプ１１１と対向する広い領域に分布して照射するものである。
また、図１０（ｂ）に示すように、記録用紙に照射されて反射した光をさらに反射して記録用紙上に照射する機能をも有するものであるが、入射角が異なる光をそのまま分散させて反射するものであって、特定された領域に集光するものではない。このため、記録用紙Ｐのフラッシュランプ１１１と対向する領域にほぼ一様に照射エネルギーが供給される。したがって、記録媒体Ｐに高濃度部と低濃度部とが混在している場合であっても、画像濃度によらずほぼ一様に照射エネルギーが供給されることになる。
【００４７】
これに対し、本実施の形態であるレーザ定着装置４１は、レーザ光４３を限定された一次照射位置４３ａに照射し、記録用紙上で反射される光を一次照射位置４３ａに集光して照射するものである。特に一次照射位置の画像濃度が低濃度部であれば、記録媒体上で反射される光の量は多くなる。したがって、集光体４９は、フラッシュランプを用いた定着装置におけるミラーと設置する目的が異なるものであり、その機能も全く異なる。
【００４８】
次に本願発明の第４の実施形態であるレーザ定着装置を図６に基づいて説明する。
このレーザ定着装置５１は、第３の実施の形態と同様に、移動する記録用紙Ｐにレーザ光を照射するレーザ光発生装置５２と、記録用紙Ｐの移動方向の上流側から下流側に向かって空気流を発生させる空気流発生装置５４と、上記空気流の流路を形成するための板状部材５８と、レーザ光５３が記録用紙Ｐで反射することによって生じた散乱光を再び記録用紙Ｐの一次照射位置付近に集光する集光体５９と、で主要部が構成されている。
なお、上記レーザ光発生装置５２及び空気流発生装置５４は、第３の実施形態と同様であるので説明は省略する。
【００４９】
上記板状部材５８は、搬送ベルト１１とともに移動する記録用紙Ｐとレーザ光発生装置５２との間に設けられ、図６に示すように、記録用紙Ｐとほぼ平行に支持されている。そして、搬送される記録用紙Ｐのほぼ全副を覆うものとなっている。また、レーザ光５３が入射する部分は、記録用紙Ｐと対向する側が凹状となる円筒曲面を形成するものとなっており、この部分はほぼ等厚のガラス部材５８ａで構成されている。その上流側及び下流側の平板部分は透明な材料で形成されるものであっても良いし、不透明材料で形成されていてもよい。
上記ガラス部材５８ａは、円筒曲面の中心軸が記録用紙Ｐの搬送方向とほぼ直角となるように支持されており、中心軸の位置はレーザ光５３が記録用紙Ｐを照射する一次照射位置５３ａ又はこの付近となっている。
【００５０】
上記集光体５９は、上記ガラス部材５８ａの外周面に金属又は誘電体等の多層膜が被覆されたものであり、ガラス部材５８ａとの界面が反射面としての機能するようになっている。集光体５９は、レーザ光５３が入射する部分５９ａには形成されておらず、この部分ではガラス部材５８ａが露出している。これにより、レーザ光５３は、ガラス部材５８ａを透過して記録用紙Ｐを照射するものとなっている。
【００５１】
このように円筒曲面であるガラス部材５８ａと一体として形成された集光体５９は、第３の実施形態における集光体４９と同様に、レーザ光５３が記録用紙上で反射した散乱光の多くを一次照射位置５３ａ又はこの付近に集光するように繰り返し反射させることができる。
また、ガラス部材５８ａが一次照射位置に中心軸がある円筒曲面状となっていることから、記録用紙Ｐで反射した散乱光のガラス部材５８ａへの入射角を０°に近づけることができ、ガラス部材への入射時に反射して照射エネルギーが散逸するのを低減することができる。
【００５２】
なお、ガラス部材５８ａの円筒曲面の径は、第３の実施形態における集光体４９の円筒曲面よりも小さく形成されており、一次照射位置５３ａ及びこの付近における空気流５７の流路の断面変化を小さくしている。これにより、一次照射位置付近における空気流の乱れを抑え、安定した空気流を形成するものとしている。
【００５３】
次に、本願発明の第５の実施形態であるレーザ定着装置について説明する。
このレーザ定着装置６１は、図７（ａ）に示すように、移動する記録用紙Ｐにレーザ光を照射するレーザ光発生装置６２と、記録用紙Ｐの移動方向の上流側から下流側に向かって空気流を発生させる空気流発生装置６４と、レーザ光６３が記録用紙Ｐで反射することによって生じた散乱光を再び記録用紙Ｐに集光するための集光体６９と、を備えている。上記レーザ光発生装置６２は、第１の実施形態で使用されているものと同じものである。
【００５４】
上記集光体６９は、レーザ光発生装置６２と搬送される記録用紙Ｐとの間に配置されるとともに、記録用紙Ｐの幅方向におけるレーザ光の照射範囲で４つに分割されており、分割された集光体６９ａ、６９ｂの隙間からレーザ光６３が入射されるようになっている。
また、分割されたそれぞれの集光体６９ａ，６９ｂ，６９ｃ，６９ｄは、図７（ａ）に示すように、半径が異なるものを含んでおり、この円筒曲面の記録用紙Ｐと対向する凹状となった面が反射面となっている。
【００５５】
これらの集光体６９ａ，６９ｂ，６９ｃ，６９ｄは、円筒曲面のそれぞれの中心軸の位置が、レーザ光６３が記録用紙Ｐを直接に照射する一次照射位置６３ａ又は一次照射位置付近となっている。これにより、記録用紙Ｐの一次照射位置６３ａで反射して散乱した光の多くが、それぞれの反射面により反射され、レーザ光６３の一次照射位置付近に集光される。
【００５６】
上記空気流発生装置６４は、第１の実施形態と同様に、送風装置６５と吸引装置６６とを備え、記録用紙Ｐの搬送方向における上流から下流に向かって空気流６７を形成するものである。本実施の形態では、図７に示すように、給気口６５ｃ及び吸引口６６ｃは、集光体６９ｃ、６９ｄと記録用紙Ｐとの間及び分割された集光体の間に空気流を形成することができるように設けられている。そして、レーザ光６３が記録用紙Ｐを照射する照射経路及びこの照射経路付近では、空気流６７の記録用紙搬送方向の速度成分が記録用紙の搬送速度よりも高速となるように設定されている。したがって、トナー樹脂等が飛散したクラウドは、記録用紙の移動よりも早く吸引側に移動され、レーザ光の記録用紙上の未定着トナーへの照射を遮ることがない。これにより、照射エネルギーの損失が抑制される。
【００５７】
本実施の形態では、集光体６９を４つに分割したが、分割する数を変更することもできる。
また、記録用紙Ｐの搬送経路に接近して設けられた集光体６９ｃ，６９ｄの記録用紙側の端部間にガラス板６８ａを支持し、空気流の生じる範囲を限定することもできる。さらに、図７（ｂ）に示すように分割されたそれぞれの集光体６９ａ，６９ｂ，６９ｃ，６９ｄの反射面を覆うように上記ガラス板６８ａ，６８ｂ，６８ｃを設けることもできる。このように反射面をガラス板６８ａ，６８ｂ，６８ｃで覆うことにより、反射面の汚染が防止される。また、空気流発生装置６４で形成される空気の流れを安定させ、乱れの少ない空気流が得られる。
【００５８】
上記第１の実施形態から第５の実施形態までのレーザ定着装置のいずれもが、一般的な規格に基づいた大きさにカットされた記録用紙を一枚ずつ搬送ベルト１１で搬送し、この記録用紙Ｐに画像を定着するものである。しかし、記録媒体として連続用紙を用いることも可能であり、連続用紙を搬送ロールで張架した状態で搬送することができる。このときレーザ光の照射位置の背面側にはバックアップ材を設けても良いが、バックアップ材等を設けることなく、搬送ロール間で張架された状態の連続用紙にレーザ光を照射することができる。バックアップ材等がないと、連続用紙の背面側に透過するレーザ光が多くなり、連続用紙の背面側に透過した光を反射して背面側からレーザ光の一次照射位置に集光する背面側集光体を配置することができる。これにより、連続用紙の背面に透過した光を有効に利用して照射エネルギーの損失を低減することが可能となる。
また、集光体が散乱光を吸収して加熱される場合には、これを抑制するために、ヒートシンク、チラーや空冷装置等を備えることもできる。
【実施例】
【００５９】
次に、空気流発生装置を装備したレーザ定着装置において、定着むらの有無について行った実験の結果を説明する。
本実験に用いた構成は、以下の通りである。  
１．レーザ定着装置の光源：COHERENT社製  商品名  HightLight ISL-2000L（露光波長：808nm）
２．トナー：赤外線吸収剤であるスクアリリウム系色素を０．３％含有したもの
３．照射強度：１．０Ｊ／ｃｍ２
４．照射時間：１ms、
５．記録用紙の搬送速度：１ｍ／秒、
６．吸引装置：記録用紙の搬送方向の後方に備えた。
以上の条件で、レーザ光の一次照射位置及びこの位置付近の空気流の速度を変えてトナー像を定着する実験を行った。空気流の速度は、記録用紙の搬送方向の成分を記録用紙の搬送速度未満（１ｍ／秒未満）、及び記録用紙の搬送速度以上（１ｍ／秒以上）に設定し、それぞれの場合について定着むらを目視で観察し、比較した。
結果は、１ｍ／秒以上の空気流が形成された場合、つまり記録用紙の搬送速度よりも空気流が高速であった場合は、定着むらがなく良好な定着となった。また、空気流の速度が１ｍ／秒未満であるときには、定着むらの発生が認められた。
【符号の説明】
【００６０】
１：画像形成ユニット、    ２：感光体ドラム、    ３：帯電装置、    ４：露光装置、      ５：現像装置、    ６：転写ロール、    ７：クリーニング装置、    ８：中間転写ベルト、    ９：二次転写ロール、  １０：シートトレイ、    １１：搬送ベルト、    １２：ロール状部材、    １３：排紙ベルト、    １４：搬送路、    
２１：レーザ定着装置、      ２２：レーザ光発生装置、    ２３：レーザ光、    ２３ａ：レーザ光の照射位置、    ２４：空気流発生装置、    ２５：送風装置、      ２５ａ：給気ファン、    ２５ｂ：給気ダクト、    ２５ｃ：給気口、  ２６：吸引装置、    ２６ａ：吸引ファン、    ２６ｂ：吸引ダクト、    ２６ｃ：吸引口、    ２７：空気流、    ２７ａ：飛散物、    ２８：ガラス板、    
３１：レーザ定着装置、      ３２：レーザ光発生装置、    ３３：レーザ光、    ３３ａ：レーザ光の一次照射位置、    ３４：空気流発生装置、    ３５：送風装置、    ３５ｃ：給気口、      ３６：吸引装置、      ３６ｃ：吸引口、    ３７：空気流、    ３７ａ：クラウド（飛散物）、    ３８：板状部材、    ３８ａ：透明部分、      
４１：レーザ定着装置、    ４２：レーザ光発生装置、    ４３：レーザ光、    ４３ａ：レーザ光の一次照射位置、    ４３ｂ：一次照射位置で反射して散乱する光、    ４４：空気流発生装置、    ４５：送風装置、    ４６：吸引装置、    ４７：空気流、    ４７ａ：飛散物、    ４８：ガラス板、    ４９：集光体、    ４９ａ：集光体の反射面、    ４９ｂ：スリット、  
５１：レーザ定着装置、    ５２：レーザ光発生装置、    ５３：レーザ光、    ５３ａ：レーザ光の一次照射位置、    ５４：空気流発生装置、    ５５：送風装置、    ５６：吸引装置、    ５７：空気流、    ５７ａ：飛散物、    ５８：板状部材、    ５８ａ：ガラス部分、    ５９：集光体、    ５９ａ：集光体の反射面、    ５９ｂ：レーザ光が入射する部分、    
６１：レーザ定着装置、    ６２：レーザ光発生装置、    ６３：レーザ光、    ６３ａ：レーザ光の一次照射位置、    ６４：空気流発生装置、    ６５：送風装置、    ６５ｃ：給気口、    ６６：吸引装置、    ６６ｃ：吸引口、    ６７：空気流、    ６８：ガラス板、    ６９：集光体、    ６９ａ：集光体の反射面、    
１００：レーザ定着装置、      １０１：レーザ光発生装置、    １０２：レーザ光、    １０２ａ：レーザ光の照射位置、    １０３：トナー飛散物、  １０４：空気流、
１１０：フラッシュランプ定着装置、    １１１：フラッシュランプ、    １１２：ミラー
【図１】
2011059629.tif 000003
【図２】
2011059629.tif 000004
【図３】
2011059629.tif 000005
【図４】
2011059629.tif 000006
【図５】
2011059629.tif 000007
【図６】
2011059629.tif 000008
【図７】
2011059629.tif 000009
【図８】
2011059629.tif 000010
【図９】
2011059629.tif 000011
【図１０】
2011059629.tif 000012