(57)【要約】【課題】  光源の照射によってトナー画像を用紙に定着する装置であって、通紙範囲を適切に加熱する装置を実現する。【解決手段】  トナー画像を用紙に定着する定着手段を有する画像形成装置であって、当該定着手段は、光源と、側面から入射した光源の光を、入射方向に直交する線状光にして底面から照射する導光部材と、線状光の幅を調整する調整部により解決する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー画像を用紙に定着する定着手段を有する画像形成装置であって、
前記定着手段は、
光源と、
側面から入射した前記光源の光を、入射方向に直交する線状光にして底面から照射する導光部材と、
前記線状光の幅を調整する調整部を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記用紙の幅を検出する検出手段と、
前記検出手段で検出した用紙の幅に応じて前記線状光の幅を調整する制御手段を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記制御手段は、
前記検出手段で検出した用紙の幅に応じて、前記光源の光量を調整することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記調整部は、入射光を透光又は反射させることによって、前記線状光の幅を調整することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記調整部は、エレクトロクロミック材料を用いたものであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線ＬＥＤなどの光源からの輻射熱によって用紙上に形成されたトナー画像を溶融し定着させる複写機やプリンタ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トナー画像を用紙上に定着させる定着装置としては、熱ローラによる定着装置が広く用いられている。この熱ローラによる定着装置では、互いに圧接されたローラの少なくとも一方のローラ内に熱源を有し、所定温度に温度制御された１対のローラに用紙が挟持されて移動する時、熱と圧力でトナーが溶融し定着する。
【０００３】
一方で、光源の輻射熱によって用紙上に形成されたトナー画像を溶融し定着させる非接触の定着装置が知られている。
【０００４】
特許文献１には、図７に示す非接触の定着装置が記載されている。該定着装置は、ＬＥＤアレイ１０１及びシリンドリカルレンズ１０２を備えている。ＬＥＤアレイ１０１は用紙搬送方向に対して直交する方向に１列に配列されたＬＥＤ１１１を備え、ＬＥＤアレイ１０１の長さは搬送される用紙１０３の搬送方向と直交する方向よりも長く設定されている。シリンドリカルレンズ１０２は、赤外光を含むＬＥＤアレイ１０１からの光を用紙１０３上に集光するようにＬＥＤアレイ１０１に沿って設けられており、ＬＥＤアレイ１０１からの光をＬＥＤ１１１の配列方向と直交する面内において屈折力を有し、ＬＥＤアレイ１０１からの光をＬＥＤ１１１の配列方向と平行な面内において屈折力を有しないものである。
【０００５】
さらに、当該特許文献１には、図８（Ａ）に示されるように、各々のＬＥＤ１１１の発光量にバラツキがあった場合でも、用紙１０３上に達する光量のムラを軽減させるために、用紙１０３上の任意の点には、複数のＬＥＤの光が到達するよう構成されていることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】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】
【０００７】
図８（Ｂ）は、前記特許文献１のＬＥＤアレイによって照射される用紙搬送方向と直交する方向の光量分布の様相を示したものである。
【０００８】
図８（Ｂ）に示されるように、前記特許文献１の定着装置では、一定数のＬＥＤの光が到達し規定の光量が安定的に維持される有効範囲ＲＡを、トナーを定着させる用紙が通過する通紙範囲としている。しかしながら、ＬＥＤアレイからの光は、両端のＬＥＤの光が到達する照射範囲ＲＬを照射する。この通紙範囲よりも広い範囲の照射は、例えば通紙範囲周辺の搬送機構部材を過度に加熱して用紙にシワを発生させる等、トナーを定着させる上での処理に悪影響を与えてしまう。
【０００９】
さらに、ＬＥＤアレイからの光は、通紙範囲周辺には利用できないことから、ＬＥＤアレイから発せられる光の利用効率が悪いものとなってしまう。
【００１０】
また、高温に発熱し得るＬＥＤアレイには冷却機構が必要であったが、上部に冷却する空間を形成することは、定着装置の高さ方向の小型化などの点で困難であった。
【００１１】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、光源の照射によってトナー画像を用紙に定着する装置であって、通紙範囲を適切に加熱する装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の画像形成装置は、トナー画像を用紙に定着する定着手段を有する画像形成装置であって、当該定着手段は、光源と、側面から入射した光源の光を、入射方向に直交する線状光にして底面から照射する導光部材と、線状光の幅を調整する調整部を有することを特徴とする。
【００１３】
好ましくは、用紙の幅を検出する検出手段と、検出手段で検出した用紙の幅に応じて、線状光の幅を調整する制御手段を有することを特徴とする。
【００１４】
また、好ましくは、制御手段は、検出手段で検出した用紙の幅に応じて、光源の光量を調整することを特徴とする。
【００１５】
また、好ましくは、調整部は、入射光を透光又は反射させることによって、前記線状光の幅を調整することを特徴とする。
【００１６】
また、好ましくは、調整部は、エレクトロクロミック材料を用いたものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の画像形成装置では、線状光の幅を調整することで、用紙が通過する通紙範囲外に光源の光が到達しないように調整できることから、通紙範囲周辺の搬送機構部材を過度に加熱してしまう等のトナー定着に悪影響を及ぼす要因を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の画像形成装置１の概略構成の一例を示す図である。
【図２】反射部４２１がＯＦＦ状態を模式化した本発明の光定着ユニット４０の概略構成を示す図である。
【図３】反射部４２１がＯＮ状態を模式化した本発明の光定着ユニット４０の概略構成を示す図である。
【図４】光源４１の光が導光される様相を示す図である。
【図５】制御手段４９の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】用紙サイズと光源４１の駆動電力との関係を示す表である。
【図７】従来の非接触の定着装置の概略構成を示す図である。
【図８】従来の非接触の定着装置の用紙搬送方向と直交する方向の光量分布の様相を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置１の全体構成の一例を示す。
【００２０】
画像形成装置１は、搬送する用紙９０を保持する給紙トレイ１０と、搬送された用紙９０にイエロー、マゼンダ、シアン、黒の４色のトナー画像を順に形成するための画像形成ユニット３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｂ（以後、総称して画像形成ユニット３０と呼称する）と、これらの画像形成ユニット３０によって用紙９０に形成されたトナー画像を溶融し定着させるための光定着ユニット４０と、光定着ユニット４０から搬出された用紙９０を保持する排紙トレイ２０と、用紙９０を順に下流へと搬送搬出するための各種搬送機構より構成されている。
【００２１】
ここで、画像形成ユニット３０のそれぞれは、感光体３１と、感光体３１を所定の電位に帯電させるための帯電器３２と、所定電位に帯電させた感光体２１に画像情報に基づいて静電潜像を形成する露光部３３と、静電潜像を現像してトナー画像を形成する現像ユニット３４と、トナー画像を用紙９０上に転写するための転写部３５から構成されている。
【００２２】
図２及び図３は、本発明の光定着ユニット４０の概略構成を示す。ここで、図２は、反射部４２１が駆動していない時（以後、ＯＦＦ状態と呼称する）、図３は反射部４２１が駆動している時（以後、ＯＮ状態と呼称する）を模式化している。
【００２３】
光定着ユニット４０は、赤外線ＬＥＤに代表される光源４１と、当該光源４１の光を均一な所定の幅の線状光に導光して用紙９０のトナー画像が形成された面に照射する導光体４２及び反射部４２１と、搬送された用紙９０のサイズを検出するためのセンサ４３と、光源４１から発する光の電力量を調整する駆動回路４５と、反射部４２１の状態を制御するための駆動回路４６と、センサ４３からの信号を入力して駆動回路４５及び駆動回路４６を制御する制御手段４９から構成されている。
【００２４】
ここで、センサ４３は光定着ユニット４０の一部の構成とせずに、例えば給紙トレイ１０の近傍に設けるものとしても構わない。
【００２５】
また、制御手段４９は光定着ユニット４０の一部の構成とせずに、画像形成ユニット３０の各部及び用紙９０を搬送搬出するための各種搬送機構を含む画像形成装置１の各部を制御するものとしても構わない。
【００２６】
光源４１は、例えば波長８５０ｎｍの光出力４Ｗの赤外線ＬＥＤ素子を導光体４２の入射端部に６０個並べたものが用いられる。これらのＬＥＤ素子は、それぞれに又は一連で駆動される駆動回路４５に接続されており、駆動回路４５を介してそれぞれのＬＥＤ素子の電力量や駆動させるＬＥＤ素子の個数を制御することで、光源４１から発する光の電力量を調整することが可能となっている。
【００２７】
導光体４２は、略長方体形状であって、短手方向側面から入射された光源４１の光を、用紙９０が位置する底面方向に導光して照射する。また、導光体４２は、その長手方向が用紙９０と直交するように配置されている。
【００２８】
つまり、導光体４２は、導光体４２の長手方向の長辺の長さを最大とする照射幅で、用紙９０のトナー画像が形成された面を照射するように構成されている。具体的には、例えばＡ４タテ送りの２１ｃｍ巾の定着を可能とするために、照射幅方向２２０ｍｍ、用紙搬出方向４ｍｍ、高さ方向１０ｍｍである導光体４２が用いられる。
【００２９】
また、反射部４２１には、エレクトロクロミック材料を用いたエレクトロクロミックガラスが用いられる。このエレクトロクロミックガラスへ通電制御する駆動回路４６によって、光源４１の光を透過させるＯＦＦ状態、反射させるＯＮ状態に駆動制御することが可能となっている。
【００３０】
つまり、反射部４２１がＯＦＦ状態に制御されている場合には、導光体４２の長手方向側面の長辺とほぼ同じ長さの照射幅Ｗ１の線状光に、光源４１の光を導光して照射する。
【００３１】
一方で、反射部４２１がＯＮ状態に制御されている場合には、反射部４２１によって反射される範囲の調整幅Ｗ３分が照射幅Ｗ１から差し引かれた照射幅Ｗ２の線状光に、光源４１の光を導光して照射する。
【００３２】
図４は、光源４１の光が導光される様相を示し、反射部４２１の状態による変化を表す概念図である。ここで、光源４１の光Ｌ１〜Ｌｎのうち、光Ｌ１〜Ｌ４は反射部４２１が位置する地点から照射しようとする光を示している。
【００３３】
図４（Ａ）は、反射部４２１がＯＦＦ状態の時の様相を示す。このとき、光源４１の光Ｌ１〜Ｌ４は反射部４２１を透過する。つまり、光源４１のすべての光Ｌ１〜Ｌｎは、導光体４２の上層面でそれぞれ一様に反射し、反射した地点から導光体４２の底面へ導光される。このことによって、導光体４２は光源４１の光を照射範囲Ａ１に均一に導光して照射する。
【００３４】
図４（Ｂ）は、反射部４２１がＯＮ状態の時の様相を示す。このとき、光源４１の光Ｌ１〜Ｌ４は反射部４２１によってそれぞれ一様に反射し、さらに反射光は導光体４２の上層面でそれぞれ一様に反射し、反射した地点から導光体４２の底面へ導光される。したがって、調整範囲Ａ３の光Ｌ１〜Ｌ４は、照射範囲Ａ２に均一に拡大されて導光される。
【００３５】
一方で、光源４１の光Ｌ５〜Ｌｎも、導光体４２の上層面でそれぞれ一様に反射し、反射した地点から導光体４２の底面へ導光され、照射範囲Ａ２へ照射される。
【００３６】
ここで、反射部４２１は、サポートする用紙サイズの種類によって複数のブロックから構成される。具体的には、サポートする用紙サイズが、「Ａ３タテ送り」「Ｂ５ヨコ送り」「Ａ４タテ送り」「Ｂ５タテ送り」「葉書タテ送り」の５種類である場合、ＯＮ状態、ＯＦＦ状態に制御することが可能な４つのブロックから構成される。
【００３７】
図５は、制御手段４９の処理手順を示し、以下に説明する。
【００３８】
制御手段４９は、光定着ユニット４０にトナー画像が形成された用紙が搬送されたとき、センサ４３より出力される信号に基づいて当該画像形成装置１がサポートする最大の用紙サイズであるか否かを判定する（Ｓ００１：Ｓはステップを表す。以下同様）。
【００３９】
上記の判定で、最大の用紙サイズであると判定したときには、反射部４２１をＯＦＦ状態に制御するための信号を駆動回路４６に出力する（Ｓ００２）。
【００４０】
そして、光源４１の駆動電力を最大とするための信号を駆動回路４５に出力する（Ｓ００３）。
【００４１】
一方、上記の判定で、最大の用紙サイズでないと判定したときには、反射部４２１を用紙サイズに応じてＯＮ状態に制御するための信号を駆動回路４６に出力する（Ｓ００４）。
【００４２】
そして、光源４１の駆動電力を、搬送された用紙サイズに合わせた電力量とするための信号を駆動回路４５に出力する（Ｓ００５）。
【００４３】
ここで、用紙サイズに対する光源４１の駆動電力について、以下に説明する。
【００４４】
図６は、用紙サイズと光源４１の駆動電力との関係を示す。ここで、駆動電力は「Ａ３タテ送り」のときの光源４１の駆動電力を基準とする割合で示している。
【００４５】
上述したＳ００１からＳ００３までの処理によって、光源４１のすべての光は、搬送された用紙サイズに応じた照射範囲に導光される。また、トナーを定着させるために最低限必要な単位面積当たりの光量は一定である。このことから、最大の用紙サイズでないときには、光源４１の駆動電力を最大とする必要はなく、搬送された用紙の幅に応じて軽減した駆動電力で光源４１を駆動させることで、トナーを十分に定着させることができる。
【００４６】
具体的には、図６に示されるように、例えば「Ａ４タテ送り」の用紙が搬送された場合には、「Ａ３タテ送り」の駆動電力の７０％程度の駆動電力で光源４１を駆動させる。
【００４７】
このように、本発明の画像形成装置では、線状光の幅を調整することで、用紙が通過する通紙範囲外に光源の光が到達しないように調整できることから、通紙範囲周辺の搬送機構部材を過度に加熱してしまう等のトナー定着に悪影響を及ぼす要因を軽減することができる。
【００４８】
さらに、用紙サイズに応じて、光源の駆動電力を調整することから、光源の光の利用効率が高い画像形成装置が実現できる。
【００４９】
また、光源がトナーを定着させる用紙面の直上に位置しないため、当該光源の発熱がトナー定着に悪影響を及ぼしにくい画像形成装置が実現できる。
【００５０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５１】
１  画像形成装置
１０  給紙トレイ
２０  排紙トレイ
３０，３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｂ  画像形成ユニット
４０  光定着ユニット
４１  光源
４２  導光体
４２１  反射部
４３  センサ
４５  駆動回路（光源用）
４６  駆動回路（反射部用）
４９  制御手段
【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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