(57)【要約】【課題】  レーザ定着装置において、トナー像に対するレーザ光の焦点ずれ防止をして、トナー像の定着不良を解消する。【解決手段】  駆動ローラと従動ローラに懸架された無端状の搬送ベルトに用紙を載せて搬送する用紙搬送手段と、用紙搬送手段と対向して配置され、用紙に転写されたトナー像に合せてレーザ光を照射するレーザ照射手段とを有するレーザ定着装置であって、レーザ定着装置は、位置決めローラを備え、位置決めローラは、駆動ローラと対向する位置に設けられ、駆動ローラと位置決めローラの間で用紙を挟持して搬送することを特徴とする。【選択図】  図１
2013080073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動ローラと従動ローラに懸架された無端状の搬送ベルトに用紙を載せて搬送する用紙搬送手段と、
前記用紙搬送手段と対向して配置され、前記用紙に転写されたトナー像に合せてレーザ光を照射するレーザ照射手段とを有するレーザ定着装置であって、
前記レーザ定着装置は、位置決めローラを備え、
前記位置決めローラは、前記駆動ローラと対向する位置に設けられ、前記駆動ローラと前記位置決めローラの間で前記用紙を挟持して搬送することを特徴とするレーザ定着装置。
【請求項２】
前記駆動ローラ及び前記位置決めローラは、前記レーザ照射手段より下流側に配置す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】
前記位置決めローラは、弾性層と表面コート層を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレーザ定着装置。
【請求項４】
前記用紙搬送手段は、前記レーザ照射手段及び前記位置決めローラに対して離接可能に設置することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のレーザ定着装置。
【請求項５】
前記駆動ローラと前記従動ローラの間に転写ローラを設け、前記転写ローラで前記用紙にトナー像を転写することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のレーザ定着装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のレーザ定着装置を備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機や各種プリンタなどに組み込まれる定着装置に関し、詳しくは、用紙上に転写された未定着のトナー像にレーザ光を照射し、トナー像を熱溶融させて用紙上に定着させるレーザ定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機や各種プリンタ等は、用紙上に転写されたトナー像を定着させるための定着装置を備えている。従来の定着装置は、未定着トナーを転写した用紙をヒータを内蔵した加熱ローラと駆動ローラで挟み込んで定着させるヒートローラ方式が主流であったが、加熱ローラを常時定着待機状態にするためのプレヒートが必要であり、エネルギー効率が低かった。このため、最近では、トナー領域にのみレーザ光を照射して定着させることによりエネルギー効率を高めたレーザ定着装置が提案されている。
【０００３】
図５は、特許文献１に開示されているレーザー定着装置の模式図である。特許文献１の定着装置は、リーダー部７１で読み取られたイメージデータがレーザー発光のデータに変換された後、ルート７２を通って画像形成用のレーザー発光部７６に送られる。レーザー発光部７６から発光された画像形成レーザー光Ｌ１は、ポリゴンミラー７８により走査され、ミラー７９によって反射されて感光ドラム８１上に照射される。そして、感光ドラム８１上においてレーザー光はＣ〜Ｄ方向に走査され、感光ドラム８１上には画像の潜像が形成される。上記潜像は不図示の現像装置でトナー像として現像されて顕画化され、トナー像は帯電器８２，８３によって転写材９１に転写され、トナー像の転写を受けた転写材９１は２本のローラ対８４で駆動される搬送ベルト８５上に搬送される。
【０００４】
一方、上記データはルート７２から分岐されてルート７３を通り、画像メモリー７４に送られる。画像メモリー７４に分岐、記憶された画像データは、所定時間ΔＴ後にルート７５を通り、定着用レーザー発光部７７に送られ、該定着用レーザー発光部７７において発光されたレーザー光Ｌ２はポリゴンミラー７８により走査され、ミラー８０で折り曲げられて定着ポイント８７に達する。そして、転写材９１は定着ポイント８７に送られると、そのトナー部のみにレーザー光Ｌ２を照射され、トナー像の定着が行われる。
【０００５】
特許文献１の定着装置によれば、従来のヒートローラ方式に比して無駄なエネルギーの消費がなく、定着のエネルギー効率を高めることができるとともに、常時定着待機状態を実現するためのプレヒートが不要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−３２５４９３号公報（平成７年１２月１２日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１のレーザー定着装置は、搬送時に様々な要因で転写材９１が搬送ベルト８５上から浮き上がり、定着用レーザー発光部７７から定着ポイント８７までの距離が変動して、レーザー光Ｌ２をトナー部に照射するタイミングがずれたり、トナー部に対してレーザー光Ｌ２の焦点がずれて、トナーの定着不良が生じる問題があった。
【０００８】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、レーザ定着装置において、トナー像に対するレーザ光の焦点ずれ防止をして、トナー像の定着不良を解消することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明のレーザ定着装置は、駆動ローラと従動ローラに懸架された無端状の搬送ベルトに用紙を載せて搬送する用紙搬送手段と、
用紙搬送手段と対向して配置され、用紙に転写されたトナー像に合せてレーザ光を照射するレーザ照射手段とを有し、レーザ定着装置は、位置決めローラを備え、位置決めローラは、駆動ローラと対向する位置に設けられ、駆動ローラと位置決めローラの間で用紙を挟持して搬送することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明のレーザ定着装置は、駆動ローラと位置決めローラを、レーザ照射手段より下流側に配置したことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明のレーザ定着装置は、位置決めローラに、弾性層と表面コート層を設けたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明のレーザ定着装置は、位置決めローラは、レーザ照射手段との相対位置を固定して設置し、用紙搬送手段は、位置決めローラから離接可能に設置したことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明のレーザ定着装置は、駆動ローラと従動ローラの間に転写ローラを設け、転写ローラで用紙にトナー像を転写することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の画像形成装置は、上記のいずれかのレーザ定着装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、レーザ定着装置において、トナー像に対するレーザ光の焦点ずれが防止でき、トナー像の定着不良を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明のレーザ定着装置を含む画像形成装置を示す模式図である。
【図２】実施例１のレーザ定着装置の概略構成を示す模式図である。
【図３】位置決めローラの内部構造を示す模式図である。
【図４】実施例２のレーザ定着装置の概略構成を示す模式図である。
【図５】従来のレーザ定着装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面に基づいて本発明を実施するための最良の形態を説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分又は相当部分を表すものとする。
【実施例１】
【００１８】
図１は、本発明の画像形成装置１の基本構成を示す模式図である。画像形成装置１は、トナー像を形成するための現像ユニット２と、形成したトナー像を用紙Ｐに転写する転写ユニット３と、転写したトナー像を加熱して用紙Ｐ上に定着させるレーザ定着装置４とから構成される。
【００１９】
現像ユニット２は、トナー像を形成するための感光体１１と、感光体１１を所定の電位に帯電させるための帯電器１２と、所定電位に帯電された感光体１１上に画像情報に基づいて静電潜像を形成する露光装置１３と、感光体１１上の静電潜像に帯電させたトナーを供給してトナー像を形成する現像装置１４と、転写後の感光体１１上に残ったトナー像を除去するクリーングユニット１５と、クリーニングした感光体１１の電位を再び０Ｖへ戻す除電ユニット１６から構成される。このような現像ユニット１が、カラー画像の各色のトナー像に対応して、例えば、４組備えられている。
【００２０】
転写ユニット３は、現像ユニット１で顕像化された各色のトナー像を中間転写ベルト２１上に重ね合わせて転写する１次転写部２２と、中間転写ベルト２１上に形成された４色のトナー像を転写ローラ２３で用紙Ｐ上に転写する２次転写部２４とから構成される。
【００２１】
レーザ定着装置４は、用紙搬送手段３０と、レーザ照射手段４０と、位置決めローラ５０とから構成される。用紙搬送手段３０とレーザ照射手段４０は対向して配置され、２次転写部２４でトナー像が転写された用紙Ｐを、用紙搬送手段３０の搬送ベルト３１上に載せレーザ照射手段４０に搬送するように構成されている。
【００２２】
次に、図１を用いて、画像形成装置１における画像形成プロセスについて説明する。
【００２３】
画像形成装置１は、まず、外部装置から画像データを取得し、感光体１１を図示しない駆動ユニットで矢印方向に所定速度、例えば、８０〜１１７ｍｍ／ｓで回転させるとともに、感光体１１の表面を帯電器１２により所定電位に帯電させる。
【００２４】
帯電器１２は、一例として、スコロトロン帯電器を使用できる。スコロトロン帯電器は、感光体１１の表面から隔てた楔状電極と、楔状電極と感光体１１の間に感光体１１の表面電位を制御するグリッドとを備える。この楔状電極に、−３〜−８ＫＶの高電圧を印加して、楔状電極先端に不平等電界を生じさせ、気中放電の電子なだれにより感光体１１の表面を帯電させる。感光体１１の表面電位は、楔状電極と感光体１１の間に設置されたグリッドの印加電圧を変更して、所定の均一電位、例えば、−６２０Ｖに調整される。
【００２５】
次に、露光装置１３により、所定電位に帯電した感光体１１の表面に、印刷する画像データに応じた静電潜像を形成する。露光装置１３は、画像データに対応したレーザ光を感光体１１の回転軸方向に走査しながら照射することにより、感光体１１の表面に静電潜像を形成する。
【００２６】
現像装置１４では、キャリアと呼ばれる磁性粉体とトナーが混合された現像剤が磁気ブラシによって回転搬送され、感光体１１の静電潜像が現像剤と摺接されることにより、静電潜像にトナーが付着して感光体１１上にトナー像が形成される。
【００２７】
感光体１１上に形成されたトナー像は、１次転写部２２において、中間転写ベルト２１と接し、図示されない高圧電源から供給される印加電界によって中間転写ベルト２１上に転写される。このような転写動作が各色の現像ユニット１に対して順次行われることで、中間転写ベルト２１上に４色のトナー像が形成される。
【００２８】
用紙Ｐは、給紙トレイ２５から給紙装置２６によって２次転写ユニット部２４に搬送され、中間転写ベルト２１と転写ローラ２３に挟持された用紙Ｐに図示されない高圧電源から電圧が供給されて、中間転写ベルト２１のトナー像が用紙Ｐに転写される。トナー像が転写された用紙Ｐは、レーザ定着装置４に搬送され、未定着のトナー像にレーザ光が照射され用紙Ｐに定着される。
【００２９】
図２は、本発明の特徴部となるレーザ定着装置４の構成を示す模式図である。レーザ定着装置４は、用紙搬送手段３０と、用紙搬送手段３０と対向して配置されるレーザ照射手段４０と位置決めローラ５０とから構成されている。
【００３０】
用紙搬送手段３０は、無端状の搬送ベルト３１と、無端状の搬送ベルト３１を懸架する駆動ローラ３２と従動ローラ３３からなる。トナー像が転写された用紙Ｐは、２次転写ユニット部２４から帯電した状態で用紙搬送手段３０に送出され、搬送ベルト３１上に静電吸着する。搬送ベルト３１は、駆動ローラ３２と従動ローラ３３によって回動しており、用紙Ｐをレーザ照射手段４０のレーザ照射領域に搬送する。
【００３１】
レーザ照射手段４０は、例えば、赤外ＬＤ（レーザダイオード）が４個並べられたレーザ素子４１を備え、レーザ光Ｌとして波長８０８ｎｍの光出力５０Ｗの赤外線光を出射する。レーザ素子４１は、図示されないレーザ駆動回路に接続されており、トナー像の位置に合せてレーザ光Ｌを出射する。
【００３２】
レーザ素子４１から出射されたレーザ光Ｌは、合成ガラス製のコリメートレンズ４２を通して平行光にされ、同じく合成ガラス製の集光レンズ４３を通って所定の焦点距離ｆで集光する。用紙Ｐはレーザ照射部Ａで焦点距離ｆの位置を通過するように搬送され、集光したレーザ光Ｌがトナー像に照射される。レーザ照射部Ａは、用紙搬送手段３０の駆動ローラ３２の近辺に位置するように構成されている。
【００３３】
レーザ照射部Ａを通過した用紙Ｐは、駆動ローラ３２の中心部を過ぎると、駆動ローラ３２の曲率と図示しない分離爪によって搬送ベルト３１から分離される。用紙Ｐは、２次転写時に帯電し、搬送ベルト３１に載せられると静電吸着しているが、その吸着力は小さく、搬送ベルト３１から分離された用紙Ｐが、そのままレーザ照射部Ａまで浮き上がってしまう場合がある。
【００３４】
ここで、本発明のレーザ定着装置４は、駆動ローラ３２と対向する位置決めローラ５０が設けられており、駆動ローラ３２と位置決めローラ５０の間で用紙Ｐを挟持して搬送するように構成されているため、レーザ照射部Ａに搬送される用紙Ｐが搬送ベルト３１から浮き上がるようなことがなく、トナー像の位置に精度良くレーザ光を照射することができ、トナー像の定着不良を防止することができる。
【００３５】
また、本発明のレーザ定着装置４は、位置決めローラ５０が、レーザ照射部Ａの下流側に配置され、レーザ光が照射されたトナーを用紙Ｐに圧接することを特徴とする。この構成によれば、レーザ光が照射されて温度が高い状態のトナーを用紙Ｐに圧接するので、用紙上へのトナーの定着性を改善することができる。
【００３６】
図３は、位置決めローラ５０の内部構成を示す模式図である。位置決めローラ５０は、Φ１８のステンレス製の芯材５１の表面に、厚さ０．２ｍｍのシリコンゴムからなる弾性層５２と、厚さ３０μｍのＰＦＡ（ポリテトラフルオロエチレン）からなる表面コート層５３が設けられている。
【００３７】
レーザ光の照射により非接触で加熱されたトナーの表面は微小な凹凸を有しているが、位置決めローラ５０の表面に設けられた弾性層５２と表面コート層５３で、レーザ光の照射後のトナーを圧接することにより、トナーの表面を平滑化することができる。
【００３８】
また、本発明のレーザ定着装置３は、レーザ照射手段４０と位置決めローラ５０が画像形成装置１に固定されている。
【００３９】
レーザ照射手段４０のレーザ素子４１の寿命は１万時間以上であり、一般的な定着装置のハロゲンランプに対して寿命が長いため、定期的なメンテナンスの必要はない。このため、レーザ照射手段４０を画像形成装置１側に固定することができ、画像形成装置１内でのレーザ照射部Ａの位置ずれを防止できる。
【００４０】
さらに、位置決めローラ５０を画像形成装置１側に固定することにより、位置決めローラ５０とレーザ照射部Ａとの相対位置が固定され、位置決めローラ５０を用紙搬送手段３０を設置する際の基準位置として用いることができる。すなわち、用紙搬送手段３０の駆動ローラ３２を位置決めローラ５０に当接させて設置することで、用紙Ｐの搬送位置をレーザ照射部Ａの焦点位置と合わせやすくすることができる。
【００４１】
また、用紙搬送手段３０は、レーザ照射手段４０及び位置決めローラ５０に対して、図１に示すように矢印Ｍの方向に離接可能に設置されている。
【００４２】
用紙搬送手段３０は、搬送ベルト３１、駆動ローラ３２、従動ローラ３３など、駆動による劣化が生じる消耗部材で構成されているが、レーザ照射手段４０及び位置決めローラ５０から離接可能に設置されることにより、これらの消耗部材を容易に交換することができる。
【００４３】
また、レーザ定着装置４の内部で用紙Ｐのひっかかり等によるジャムが生じた場合でも、用紙搬送手段３０を位置決めローラ５０から離間させて、ジャムを取り除き易くすることができる。
【実施例２】
【００４４】
図４は、実施例２のレーザ定着装置５の概略構成を示す模式図である。実施例２のレーザ定着装置５では、用紙搬送手段３０の構成が実施例１と異なり、他の構成については実施例１と同じ構成であるため、詳細な説明を省略する。
【００４５】
図４に示すように、実施例２のレーザ定着装置５は、用紙搬送手段３０において駆動ローラ３２と従動ローラ３３の間に、２次転写ユニット部２４の転写ローラとして機能する転写ローラ３４を設けた構成となっている。このような構成とすることにより、２次転写ユニット部２４とレーザ定着装置５を近づけて配置することができ、画像形成装置１を小型化することができる。
【００４６】
さらに、２次転写ユニット部２４と位置決めローラ５０の２点で用紙Ｐを搬送ベルト３１上に押さえることができるので、用紙Ｐの浮き上がりがさらに生じ難くなり、レーザ光の焦点距離ｆを一定に保ち、トナー像に対して精度良くレーザ光を照射することができ、トナー像の定着不良を防止することができる。
【００４７】
なお、図４に示すように、位置決めローラ５０に、付着したトナーを除去するクリーニング装置５５を設けてもよい。位置決めローラ５０をクリーニングすることにより、定着後の用紙Ｐが汚されることを防止できる。
【００４８】
本発明は上述した各実施例に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【００４９】
例えば、レーザ照射部４０において、コリメートレンズ４２および集光レンズ４３として合成ガラスだけでなく石英ガラスやシリコン樹脂などを使用してもよい。さらに、レーザ光の反射によるロスを防止するために表面コート処理をしてもよい。また、コリメートレンズ４２と集光レンズ４３の間に、ポリゴンミラーやガルバノミラーといった走査装置を設置してもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１  画像形成装置
２  現像ユニット
３  転写ユニット
４、５  レーザ定着装置
３０  用紙搬送手段
３１  搬送ベルト
３２  駆動ローラ
３３  従動ローラ
４０  レーザ照射手段
４１  レーザ素子
４２  コリメートレンズ
４３  集光レンズ
５０  位置決めローラ
５１  心材
５２  弾性層
５３  表面コート層
５５  クリーニング装置
【図１】
2013080073.tif 000003
【図２】
2013080073.tif 000004
【図３】
2013080073.tif 000005
【図４】
2013080073.tif 000006
【図５】
2013080073.tif 000007