(57)【要約】【課題】光学系の周囲を回転するベルトを用いた場合でも、トナー像の定着に用いるレーザー光の光路を安定させる。【解決手段】透明ベルト２４１２は、光源２４２から照射されるレーザー光が透過する無端のベルトである。光学系２４１１は、透明ベルト２４１２の一の領域を透過したレーザー光が入射する入射面Ｆ１、および、入射したそのレーザー光を透明ベルト２４１２の他の領域に向けて出射する出射面Ｆ２を有する。光学系２４１１は、入射面Ｆ１側で保持部材２４１３の外周面から飛び出す構成とし、透明ベルト２４１２の長さは、光束Ｌｕが入射面Ｆ１面へ入射する範囲と出射面Ｆ２から出射する範囲とで光学系２４１１と密着するように調整される。これによって透明ベルト２４１２は、入射面Ｆ１および出射面Ｆ２に接しながら光学系２４１１の周囲を回転する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から照射されるレーザー光が透過する無端のベルトと、
前記ベルトの一の領域を透過したレーザー光が入射する入射面、および、入射したレーザー光を該ベルトの他の領域に向けて出射する出射面を有する光学系と、を有し、
前記ベルトは、前記入射面および前記出射面に接しながら前記光学系の周囲を回転する
ことを特徴とする集光部材。
【請求項２】
前記ベルトには、前記入射面と前記出射面とを結ぶ方向の張力が前記光学系によって付与される
ことを特徴とする請求項１に記載の集光部材。
【請求項３】
前記光学系は、前記入射面と前記出射面とを有する一体の部材を含む
ことを特徴とする請求項１または２に記載の集光部材。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の集光部材と、
前記集光部材にレーザー光を照射する光源と、
前記集光部材の前記出射面に媒体を押し付けながら回転して該媒体を搬送するロールと、
を有する定着装置。
【請求項５】
媒体上にトナー像を形成する画像形成部と、
前記画像形成部により形成されたトナー像を前記媒体上に定着させる請求項４に記載の定着装置と、
を有する画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集光部材、定着装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、２つの張架ロールにかけられ加圧部材兼用光学系に摺動する透明ベルトの軌道の外部からレーザー光を照射して、トナー像を定着させる定着装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１６４０２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、光学系の周囲を回転するベルトを用いた場合でも、トナー像の定着に用いるレーザー光の光路を安定させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の請求項１に係る集光部材は、光源から照射されるレーザー光が透過する無端のベルトと、前記ベルトの一の領域を透過したレーザー光が入射する入射面、および、入射したレーザー光を該ベルトの他の領域に向けて出射する出射面を有する光学系と、を有し、前記ベルトは、前記入射面および前記出射面に接しながら前記光学系の周囲を回転することを特徴とする。
本発明の請求項２に係る集光部材は、請求項１に記載の態様において、前記ベルトには、前記入射面と前記出射面とを結ぶ方向の張力が前記光学系によって付与されることを特徴とする。
本発明の請求項３に係る集光部材は、請求項１または２に記載の態様において、前記光学系は、前記入射面と前記出射面とを有する一体の部材を含むことを特徴とする。
本発明の請求項４に係る定着装置は、請求項１から３のいずれか１項に記載の定着部材と、前記定着部材にレーザー光を照射する光源と、前記光学系の出射面に媒体を押し付けながら回転して該媒体を搬送するロールと、を有する。
本発明の請求項５に係る画像形成装置は、媒体上にトナー像を形成する画像形成部と、前記画像形成部により形成されたトナー像を前記媒体上に定着させる請求項４に記載の定着装置と、を有する。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１、４、５に係る発明によれば、光学系の周囲を回転するベルトを用いた場合でも、トナー像の定着に用いるレーザー光の光路を安定させることができる。
請求項２に係る発明によれば、ベルトを入射面または出射面の反対側からこれらの面に向けて押さえつける必要がない。
請求項３に係る発明によれば、入射面を有する部材と、出射面を有する部材とを別体とした場合に比べて部品点数が少ない。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す図。
【図２】定着部の構成を示す図。
【図３】光学系の入射面が保持部材の外周面から突出していない定着部を説明するための図。
【図４】変形例における光学系を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
１．実施形態
１−１．画像形成装置の全体構成
以下の図において、画像形成装置２の各構成が配置される空間をｘｙｚ右手系座標空間として表す。図に示す座標記号のうち、円の中に点を描いた記号は、紙面奥側から手前側に向かう矢印を表す。空間においてｘ軸に沿う方向をｘ軸方向という。また、ｘ軸方向のうち、ｘ成分が増加する方向を＋ｘ方向といい、ｘ成分が減少する方向を−ｘ方向という。ｙ、ｚ成分についても、上記の定義に沿ってｙ軸方向、＋ｙ方向、−ｙ方向、ｚ軸方向、＋ｚ方向、−ｚ方向を定義する。
【０００９】
図１は、本実施形態に係る画像形成装置２の全体構成を示す図である。画像形成装置２は、搬送部２１と、現像部２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋと、転写部２３と、定着部２４とを有し、これらの構成が図示しない制御部により制御されることで、媒体に画像を形成する。図１における−ｚ方向は、重力方向における下である。
【００１０】
なお、符号のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋはそれぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーに対応した構成であることを意味している。現像部２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋのそれぞれは、用いるトナーが異なるものの、その構成に大きな差異はない。以下、現像部２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋのそれぞれを特に区別する必要がない場合には、トナーの色を示す符号末尾のアルファベットを削除し「現像部２２」とする。搬送部２１と、現像部２２と、転写部２３とは、用紙Ｐ（媒体）上にトナー像を形成する画像形成部として機能する。
【００１１】
搬送部２１は、容器と搬送ロールとを有する。容器には、予め定められたサイズにカットされた、媒体としての用紙Ｐが収容される。容器に収容されている用紙Ｐは、制御部の指示により搬送ロールによって１枚ずつ取り出され、用紙搬送路を経由して転写部２３へと搬送される。なお、媒体は用紙に限らず、例えば樹脂製のシート等であってもよい。要するに、媒体は、表面に画像を記録し得るものであればよい。図１において、搬送ロールの軸はｘ軸方向に沿って配置されている。
【００１２】
各現像部２２は、感光体ドラム２２１と、帯電器２２２と、露光装置２２３と、現像器２２４と、一次転写ロール２２５と、ドラムクリーナ２２６とを備えている。感光体ドラム２２１は電荷発生層や電荷輸送層を有する像保持体であり、図示しない駆動部により図中の矢印Ｄ２２の方向に回転させられる。帯電器２２２は感光体ドラム２２１の表面を帯電させる。露光装置２２３はレーザー発光源やポリゴンミラー等（いずれも図示せず）を備え、制御部の制御の下、画像を示すデータに応じたレーザー光を、帯電器２２２により帯電させられた後の感光体ドラム２２１に向けて照射する。これにより、各感光体ドラム２２１には潜像が保持される。
【００１３】
現像器２２４はＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋのいずれかの色のトナーと、フェライト粉等の磁性キャリアを含む二成分現像剤を収容する。そして現像器２２４に形成された磁気ブラシの穂先が感光体ドラム２２１の表面に接触することで、トナーは感光体ドラム２２１表面で露光装置２２３により露光された部分、すなわち静電潜像の画線部に付着し、感光体ドラム２２１に画像が形成（現像）される。
【００１４】
一次転写ロール２２５は転写部２３の中間転写ベルト２３１が感光体ドラム２２１と対向する位置において予め定めた電位差を生じさせ、この電位差によって中間転写ベルト２３１に画像を転写する。ドラムクリーナ２２６は、画像の転写後に感光体ドラム２２１の表面に残留している未転写のトナーを取り除き、感光体ドラム２２１表面を除電する。
【００１５】
転写部２３は、中間転写ベルト２３１と、二次転写ロール２３２と、ベルト搬送ロール２３３と、バックアップロール２３４と、ベルトクリーナ２３９とを有する。転写部２３は、現像部２２によって形成された画像を、ユーザの操作に応じて決められた紙種の用紙Ｐに転写する転写部である。
【００１６】
中間転写ベルト２３１は無端のベルト部材であり、ベルト搬送ロール２３３およびバックアップロール２３４はこの中間転写ベルト２３１を張架する。ベルト搬送ロール２３３およびバックアップロール２３４の少なくとも１つには駆動部（図示せず）が備えられており、中間転写ベルト２３１を図中の矢印Ｄ２３方向に移動させる。これにより、中間転写ベルト２３１上の画像は、二次転写ロール２３２とバックアップロール２３４とに挟まれる領域に移動させられる。
【００１７】
二次転写ロール２３２は、中間転写ベルト２３１との電位差によって、中間転写ベルト２３１上の画像を搬送部２１から搬送されてきた用紙Ｐに転写させる。ベルトクリーナ２３９は、中間転写ベルト２３１の表面に残留している未転写のトナーを取り除く。そして、転写部２３または搬送部２１は、画像が転写された用紙Ｐを定着部２４へと搬送する。
定着部２４は、用紙Ｐに転写された画像を加熱して定着させる。すなわち、定着部２４は、搬送部２１と、現像部２２と、転写部２３とにより形成されたトナー像を用紙Ｐ上に定着させる定着装置である。
【００１８】
１−２．定着部の構成
図２は、定着部２４の構成を示す図である。定着部２４は、集光部材２４１と、光源２４２と、加圧ロール２４３とを有する。光源２４２は、集光部材２４１の上方向、つまり、＋ｚ方向に配置され、加圧ロール２４３は、集光部材２４１の下方向、つまり、−ｚ方向に配置されている。加圧ロール２４３は、図示しない付勢手段により＋ｚ方向に付勢されているため、集光部材２４１を＋ｚ方向に加圧している。
【００１９】
光源２４２は、集光部材２４１に向けてレーザー光を照射する。集光部材２４１は、光源２４２から照射されるレーザー光を、加圧ロール２４３によって押し付けられた用紙Ｐに向けて集中させて用紙Ｐ上に形成されたトナー像を加熱する。
【００２０】
加圧ロール２４３は、図示しない駆動部（回転機構）によりｘ軸方向に平行な軸を中心として矢印Ｄ２４３方向に回転しつつ、搬送部２１により搬送された用紙Ｐを集光部材２４１に押し付けることにより用紙Ｐ上に形成されたトナー像の定着を補助する。用紙Ｐは、加圧ロール２４３の回転に伴って、加圧ロール２４３と集光部材２４１とで挟まれるニップ領域を通過し、矢印Ｄ２４方向、すなわち、＋ｙ方向に搬送される。
【００２１】
図２に示す通り、集光部材２４１は、光学系２４１１と、透明ベルト２４１２と、保持部材２４１３とを有する。
【００２２】
光学系２４１１は、光源２４２から照射されるレーザー光の入射面Ｆ１と、そのレーザー光が出射する出射面Ｆ２とを有する一体のレンズである。入射面Ｆ１は、光学系２４１１の＋ｚ方向の面であり、出射面Ｆ２は、光学系２４１１の−ｚ方向の面である。
【００２３】
保持部材２４１３は、光学系２４１１を保持する２つの半筒状の部材であり、光学系２４１１を＋ｙ方向と−ｙ方向の両側から挟んで固定する。保持部材２４１３は、光源２４２から照射されるレーザー光を透過しない材質で構成されている。
【００２４】
光源２４２から照射されたレーザー光の光束Ｌｕは、入射面Ｆ１を経て光学系２４１１の内部を通過し、収束して出射面Ｆ２上の一部の領域である焦点Ｆ０に集められる。これにより焦点Ｆ０の温度が上昇する。
【００２５】
なお、光学系２４１１が加圧ロール２４３によって押される領域は、出射面Ｆ２の全体に相当する領域を覆っていてもよい。この場合、加圧ロール２４３の表面は、光学系２４１１の出射面Ｆ２の全体を覆うように、圧力に応じて形状が変形する柔軟な材質で構成されていればよい。これにより、光学系２４１１を通過して出射面Ｆ２から出射するレーザー光は、加圧ロール２４３か、加圧ロール２４３によって押し付けられた用紙Ｐのいずれかに当たり、それ以外に漏れない。
【００２６】
透明ベルト２４１２は、光源２４２から照射されるレーザー光が透過する無端のベルトであり、入射面Ｆ１および出射面Ｆ２に接しながら光学系２４１１の周囲を回転するように構成されている。透明ベルト２４１２は、加圧ロール２４３の回転に伴って回転するため、その回転方向は図２に示す矢印Ｄ２４１２である。透明ベルト２４１２が加圧ロール２４３の回転に伴って回転するため、透明ベルト２４１２と加圧ロール２４３に挟まれる用紙Ｐには、搬送に伴って−ｙ方向の摩擦力を集光部材２４１から受け難い。
【００２７】
一方、透明ベルト２４１２が回転するため、透明ベルト２４１２と光学系２４１１または保持部材２４１３の間には摩擦力がかかる。透明ベルト２４１２は、光学系２４１１および保持部材２４１３との間に空間Ｓができるように長さを調節されている。空間Ｓには、潤滑油が供給される。この潤滑油により、透明ベルト２４１２にかかる摩擦力は緩和される。
【００２８】
しかし、光学系２４１１の少なくとも入射面Ｆ１は、保持部材２４１３の外周面よりも突出しており、また、透明ベルト２４１２の長さは、光学系２４１１および保持部材２４１３の周囲に配置されたときに、入射面Ｆ１および出射面Ｆ２に接する程度の長さに調節されている。このため、透明ベルト２４１２には、入射面Ｆ１と出射面Ｆ２とを結ぶ方向（図２においてｚ方向）の張力Ｔが光学系２４１１によって付与される。この状態で加圧ロール２４３を回転させると、この回転に伴って透明ベルト２４１２は、入射面Ｆ１および出射面Ｆ２に接しながら光学系２４１１の周囲を回転する。
【００２９】
図３は、光学系９４１１の入射面Ｆ１が保持部材９４１３の外周面から突出していない定着部９４を説明するための図である。光学系９４１１の入射面Ｆ１が保持部材９４１３の外周面から突出していても、また、入射面Ｆ１と保持部材９４１３の外周面とで曲率が異なっていても、透明ベルト９４１２の長さを、光学系９４１１および保持部材９４１３の周囲の長さよりも長くすると、入射面Ｆ１と透明ベルト９４１２との間に空間Ｓが生じることがある。この空間Ｓは、光束Ｌｕが通過する光路を含む場合がある。また、入射面Ｆ１と接していないため、透明ベルト９４１２に、入射面Ｆ１と出射面Ｆ２とを結ぶ方向の張力は付与されない。
【００３０】
そして、透明ベルト９４１２は、応力を吸収するために比較的撓み易い柔軟な材質で構成されているから、入射面Ｆ１と透明ベルト９４１２との間に生じる空間Ｓのｚ方向の長さは変動し易い。
【００３１】
空間Ｓには潤滑油が供給されているので、空間Ｓのｚ方向の長さが変動すると、光束Ｌｕが通過する潤滑油の量が変動し、潤滑油層の厚さが変化する。これにより、入射面Ｆ１側での見かけ上の屈折率が変化し、レーザー光の焦点距離が変動するので加熱ムラが生じ、トナーが均一に融解されない。
【００３２】
図２に示す本発明に係る定着部２４では、透明ベルト２４１２が入射面Ｆ１および出射面Ｆ２に接しながら光学系２４１１の周囲を回転するように構成されているから、入射面Ｆ１と透明ベルト２４１２との間、および出射面Ｆ２と透明ベルト２４１２との間には、いずれも空間が生じない。少なくとも入射面Ｆ１で、光学系２４１１は保持部材２４１３の外周面から飛び出す構成になっており、さらに、透明ベルト２４１２の長さは、光束Ｌｕが入射面Ｆ１面へ入射する範囲と出射面Ｆ２から出射する範囲とで光学系２４１１と密着するように調整されている。つまり、光源２４２から照射され定着部２４を通過するレーザー光の光路は、その進行方向に潤滑油で満たされて厚みが変動する空間を含まないから、図３に示した定着部９４を通過する光路に比べて安定している。したがって、焦点Ｆ０における温度上昇は透明ベルト２４１２の撓みによる影響を受け難い。
【００３３】
加圧ロール２４３の回転に伴って＋ｙ方向に搬送される用紙Ｐが焦点Ｆ０を通過するため、用紙Ｐは、焦点Ｆ０における温度上昇の影響により加熱され、用紙Ｐ上に保持されたトナーが融解する。また、トナーは、融解しているときに、加圧ロール２４３と集光部材２４１とに挟まれて加圧される。これにより、加圧ロール２４３と集光部材２４１とで挟まれるニップ領域を通過して冷却したときに、用紙Ｐ上に形成されたトナー像は定着する。
【００３４】
以上、説明した通り、本発明に係る定着部２４では、透明ベルト２４１２が光学系２４１１の入射面Ｆ１および出射面Ｆ２に接しながら光学系２４１１の周囲を回転するので、光学系２４１１を通過するレーザー光の光路は変動し難く、この構成を有しない定着部に比べて、焦点Ｆ０における媒体の加熱は安定する。
【００３５】
２．変形例
以上が実施形態の説明であるが、この実施形態の内容は以下のように変形し得る。また、以下の変形例を組合せてもよい。
【００３６】
２−１．変形例１
透明ベルト２４１２には、入射面Ｆ１と出射面Ｆ２とを結ぶ方向の張力Ｔが付与されてなくてもよい。要するに、透明ベルト２４１２は、入射面Ｆ１および出射面Ｆ２に接しながら光学系２４１１の周囲を回転するように構成されていればよい。この場合、例えば、集光部材２４１は、透明ベルト２４１２を入射面Ｆ１および出射面Ｆ２にそれぞれ接する面の反対側、すなわち外周面から加圧するロールなどの部材を有していればよい。なお、上述した張力Ｔが付与される構成にすることで、外周面から加圧する部材は不要となる。
【００３７】
２−２．変形例２
光学系２４１１は、入射面Ｆ１を有する部材と、出射面Ｆ２を有する部材とを別々に有していてもよい。図４は、この変形例における光学系２４１１を説明するための図である。図４に示す光学系２４１１は、入射レンズ２４１１Ａ、出射レンズ２４１１Ｂ、を有している。入射レンズ２４１１Ａと出射レンズ２４１１Ｂとは、空間２４１１Ｃを隔ててｚ方向に配列されている。入射レンズ２４１１Ａは、入射面Ｆ１を有し、出射レンズ２４１１Ｂは、出射面Ｆ２を有する。図４に示す通り、複数の光学部材を組合せて光学系２４１１が構成されていても、透明ベルト２４１２が、入射面Ｆ１および出射面Ｆ２に接しながら、この光学系２４１１の周囲を回転するように構成されていれば、レーザー光の光路は、透明ベルト２４１２の撓みの影響を受け難いため、上述した効果を奏する。
【００３８】
なお、光学系２４１１は、入射面Ｆ１と出射面Ｆ２とを有する一体の部材を含む方が、入射面Ｆ１を有する部材と、出射面Ｆ２を有する部材とを別々に含むよりも部品点数が少ないため、製造工程が簡素化される場合や、製造コストが削減される場合がある。
【符号の説明】
【００３９】
２…画像形成装置、２１…搬送部、２２…現像部、２２１…感光体ドラム、２２２…帯電器、２２３…露光装置、２２４…現像器、２２５…一次転写ロール、２２６…ドラムクリーナ、２３…転写部、２３１…中間転写ベルト、２３２…二次転写ロール、２３３…ベルト搬送ロール、２３４…バックアップロール、２３９…ベルトクリーナ、２４…定着部、２４１…集光部材、２４１１…光学系、２４１１Ａ…入射レンズ、２４１１Ｂ…出射レンズ、２４１１Ｃ…空間、２４１２…透明ベルト、２４１３…保持部材、２４２…光源、２４３…加圧ロール、９４…定着部、Ｆ０…焦点、Ｆ１…入射面、Ｆ２…出射面、Ｐ…用紙、Ｓ…空間。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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