JP2011141389A - レーザ定着装置及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ照射手段からのレーザ光を均一に精度よくモニタして、均一で精度のよいレーザ照射を実現できるレーザ定着装置及びそれを備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】レーザ照射部１５ｃにおいて用紙Ｐ上の未定着トナー画像にレーザ光を照射し、未定着トナー画像を溶融して用紙Ｐ上に定着させる複数の半導体レーザ素子１５ａ１と、前記レーザ光の光量を検出する複数のフォトダイオード１５ａ２とを備えた定着ユニット１５において、フォトダイオード１５ａ２を、半導体レーザ素子１５ａ１のレーザ光Ｌ１を照射する側の反対側に配置し、フォトダイオード１５ａ２から半導体レーザ素子１５ａ１までの距離を、フォトダイオード１５ａ２により検出される半導体レーザ素子１５ａ１からのレーザ光Ｌ２の光量と用紙Ｐ上におけるレーザ光Ｌ１の光量とが等しくなる距離とすることを特徴とするものとする。
【選択図】図３

Description

本発明は、複写機やプリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置に用いられるレーザ定着装置及びそれを備えた画像形成装置に係り、特に、記録用紙上に形成された未定着のトナー像にレーザ光照射手段からレーザ光を照射して定着するレーザ定着装置及びそれを備えた画像形成装置に関する。

従来、複写機、プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置として、熱ローラ定着方式の定着装置が多用されている。熱ローラ定着方式の定着装置は、互いに圧接されたローラ対（定着ローラおよび加圧ローラ）を備え、このローラ対の両方あるいはいずれか一方の内部に配置されたハロゲンヒータ等からなる加熱手段によりローラ対を所定の温度（定着温度）に加熱した後、未定着トナー画像が形成された記録用紙（以下、単に「用紙」と称する。）をローラ対の圧接部（定着ニップ部）に給紙し、圧接部を通過させることで熱と圧力によりトナー画像の定着を行うようになっている。

しかしながら、このような従来の熱ローラ定着方式の定着装置においては、定着ローラや加圧ローラを定着可能な温度に昇温させるためのウォームアップ時間が長いため、待機時においても定着ローラや加圧ローラを予熱しておく必要があり、消費電力が増大するといった課題があった。

このような問題を解決するために、従来技術として、複数個のレーザ照射手段を用紙の横方向全域に渡り配置して、用紙上に形成された未定着トナー像にレーザ光を照射し、トナー像を溶融することで定着を行うレーザ定着装置が提案されている（特許文献１を参照）。

また、その他の例として、レーザ定着装置において、１つの光量センサが複数のレーザ照射手段の出力をモニタするようにしたものが提案されている（特許文献２を参照）。

このようなレーザ定着装置において、レーザ定着を行なう際にレーザ照射手段から照射されるレーザ光の光量は、定着性に関係するためできるだけ精度よく光量をモニタする必要がある。

また、レーザ照射手段から照射されるレーザ光は、用紙搬送方向に対して用紙面に沿って直角方向、すなわち、用紙幅方向（横方向）の光量にばらつきが生じるとトナー像の定着性が不均一となるため、均等に照射する必要がある。

特開平７−１９１５６０号公報 特開２００９−６９６３９号公報

しかしながら、特許文献１のレーザ定着装置は、用紙幅方向の全域に渡りレーザ光の光量を精度よく均一にモニタすることができなかった。

また、特許文献２のレーザ定着装置は、レーザ光の出力をモニタしているが、実際に用紙に照射されている光量をモニタしているわけではないため、精度はあまりよくない。

本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、レーザ照射手段からのレーザ光を均一に精度よくモニタして、均一で精度のよいレーザ照射を実現できるレーザ定着装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明は、レーザ照射部において記録媒体上の未定着トナー画像にレーザ光を照射し、前記未定着トナー画像を溶融して前記記録媒体上に定着させる複数のレーザ照射手段と、前記レーザ光の光量を検出する複数個の光量センサとを備えたレーザ定着装置において、前記光量センサを、前記レーザ照射手段のレーザ光を照射する側の反対側に配置し、前記光量センサから前記レーザ照射手段までの距離を、前記光量センサにより検出される前記レーザ照射手段からのレーザ光の光量と前記記録媒体上におけるレーザ光の光量とが等しくなる距離とすることを特徴とするものである。

また、本発明は、前記光量センサを、隣り合う２個のレーザ照射手段の中間位置に配置することが好ましい。

また、本発明は、前記光量センサを、１個の光量センサで複数のレーザ照射手段のレーザ光の光量の総和を検出するようにすることが好ましい。

また、本発明は、前記光量センサを、装着されるレーザ照射手段よりも多く設けることが好ましい。

また、本発明は、前記光量センサにより検出された値に基づいて、複数のレーザ照射装置の光量を制御することが好ましい。

また、本発明は、表面に静電潜像が形成される像担持体と、像担持体表面を帯電させる帯電装置と、像担持体表面に静電潜像を形成する露光装置と、像担持体表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置と、像担持体表面のトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、前記転写されたトナー像を記録媒体に定着させる定着装置とを備え、電子写真方式によりトナーを用いて画像を形成する画像形成装置において、前記定着装置として、請求項１乃至５のうちの何れか一項に記載のレーザ定着装置を備えたことを特徴とするものである。

本発明によれば、レーザ照射部において記録媒体上の未定着トナー画像にレーザ光を照射し、前記未定着トナー画像を溶融して前記記録媒体上に定着させる複数のレーザ照射手段と、前記レーザ光の光量を検出する複数個の光量センサとを備えたレーザ定着装置において、前記光量センサを、前記レーザ照射手段のレーザ光を照射する側の反対側に配置し、前記光量センサから前記レーザ照射手段までの距離を、前記光量センサにより検出される前記レーザ照射手段からのレーザ光の光量と前記記録媒体上におけるレーザ光の光量とが等しくなる距離とすることで、前記レーザ照射手段からのレーザ光の光量を正確に検出することができるので、前記レーザ照射手段からのレーザ光を均一に精度よくモニタして、均一で精度のよいレーザ照射を実現できる。

また、本発明によれば、前記光量センサを、隣り合う２個のレーザ照射手段の中間位置に配置することで、１個の光量センサで隣り合う２個のレーザ照射手段のレーザ光を検出することができる。

また、本発明によれば、前記光量センサを、１個の光量センサで複数のレーザ照射手段のレーザ光の光量の総和を検出するようにすることで、隣接する複数のレーザ照射手段のレーザ光の光量の総和に基づき、並設されるレーザ照射手段の記録媒体幅方向のレーザ出力のばらつきを少なくするようレーザ出力を制御することができる。

また、本発明によれば、前記光量センサを、装着されるレーザ照射手段よりも多く設けることで、複数の光量センサによりレーザ照射手段からのレーザ光を検出できるので、その複数の検出結果に基づき、より均一で精度よくモニタすることができる。

また、本発明によれば、前記光量センサにより検出された複数の検出結果に基づいて、複数のレーザ照射装置の光量を制御することで、より均一で精度のよりレーザ照射を行うことができる。

また、本発明によれば、表面に静電潜像が形成される像担持体と、像担持体表面を帯電させる帯電装置と、像担持体表面に静電潜像を形成する露光装置と、像担持体表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置と、像担持体表面のトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、前記転写されたトナー像を記録媒体に定着させる定着装置とを備え、電子写真方式によりトナーを用いて画像を形成する画像形成装置において、前記定着装置として、請求項１乃至５のうちの何れか一項に記載のレーザ定着装置を備えたことで、前記レーザ定着装置に設けられるレーザ照射手段からのレーザ光の光量を正確に検出して、前記レーザ照射手段からのレーザ光を均一に精度よくモニタし、均一で精度よくレーザ光を照射して、トナー像の定着性を均一にできる画像形成装置を実現できる。

本発明の第１実施形態に係る定着ユニットが用いられた画像形成装置の全体の構成を示す説明図である。 前記定着ユニットの構成を示す断面図である。 前記定着ユニットを構成するレーザヘッドの構成を示す説明図である。 前記画像形成装置の制御ブロック図である。 本発明の第２実施形態に係る定着ユニットを構成するレーザヘッドの構成を示す説明図である。 本発明の第３実施形態に係る定着ユニットを構成するレーザヘッドの構成を示す説明図である。 従来の画像形成装置に用いる定着ユニットを構成するレーザヘッドの構成を示す説明図である。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図面を参照して説明する。
図１は発明を実施する形態の一例であって、本発明の第１実施形態に係る定着ユニットが用いられた画像形成装置の全体の構成を示す説明図、図２は前記定着ユニットの構成を示す断面図、図３は前記定着ユニットを構成するレーザヘッドの構成を示す説明図である。

第１実施形態は、図１に示すように、表面に静電潜像が形成される感光体ドラム１０１と、感光体ドラム１０１表面を帯電させる帯電ユニット（帯電装置）１０３と、感光体ドラム１０１表面に静電潜像を形成する光学系ユニット（露光装置）Ｅと、感光体ドラム１０１表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像ユニット（現像装置）１０２と、感光体ドラム１０１表面のトナー像を中間転写ベルト１１に転写する一次転写ユニット（転写装置）１３と、中間転写ベルト１１に一時的に転写されたトナー像を用紙に転写する二次転写ユニット（転写装置）１４と、前記転写されたトナー像を用紙に定着させる定着ユニット（レーザ定着装置）１５とを備え、電子写真方式によりトナーを用いて画像を形成する画像形成装置１００において、定着ユニット１５として、本発明に係るレーザ定着装置の構成を採用したものである。

まず、画像形成装置１００の全体構成について説明する。
画像形成装置１００は、例えば、ネットワーク上の各端末装置から送信される画像データ等に基づいて、所定の用紙に対して多色又は単色の画像を形成する。

画像形成装置１００は、図１に示すように、光学系ユニットＥ、４組の可視像形成ユニットｐａ，ｐｂ，ｐｃ，ｐｄ、中間転写ベルト１１、二次転写ユニット１４、定着ユニット１５、内部給紙ユニット１６及び手差し給紙ユニット１７とを備えている。

可視像形成ユニットｐａは、トナー像担持体となる感光体ドラム１０１ａの周囲に、現像ユニット１０２ａ、帯電ユニット１０３ａ、クリーニングユニット１０４ａ及び一次転写ユニット１３ａが配置されている。現像ユニット１０２ａには、ブラック（Ｂ）のトナーが収容されている。一次転写ユニット１３ａは、中間転写ベルト１１を介して感光体ドラム１０１ａ上に配置されている。

帯電ユニット１０３ａとしては、感光体ドラム１０１ａ表面を一様に、またオゾンを極力発生させることなく帯電するために、帯電ローラ方式を採用している。

他の３組の可視像形成ユニットｐｂ，ｐｃ，ｐｄは、可視像形成ユニットｐａと同様の構成であり、各可視像形成ユニットの現像ユニット１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄには、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色トナーが収容されている。

光学系ユニットＥは、レーザ光源４からの照射光を４組の感光体ドラム１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄに照射するように配置されている。

詳しくは、光学系ユニットＥは、メモリから読出した画像データ、または外部の装置から転送されてきた画像データに応じてレーザ光を出射するレーザ光源４、レーザ光を等角速度偏向するポリゴンミラー、等角速度で偏向されたレーザ光が感光体ドラム１０１上において等角速度で偏向されるように補正するｆ−θレンズなどから構成されている。そして、帯電された感光体ドラム１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄを入力された画像データに応じて露光することにより、その表面に画像データに応じた静電潜像を形成するものである。

中間転写ベルト１１は、用紙搬送方向に沿って並設された可視像形成ユニットｐａ，ｐｂ，ｐｃ，ｐｄに沿って、テンションローラ１１ａ，１１ｂにより撓むことなく配置されている。中間転写ベルトにおいて、テンションローラ１１ｂ側には廃トナーボックス１２が当接配置され、テンションローラ１１ａ側には二次転写ユニット１４が当接配置されている。

定着ユニット１５は、用紙上の未定着トナー画像にレーザ光を照射して該未定着トナー画像を溶融して用紙上に定着させる定着部材としてのレーザヘッド１５ａと、用紙を加圧搬送する用紙搬送装置１５ｂとを備え、レーザ光によりトナー像を用紙に定着するレーザ定着装置である。この定着ユニット１５は、二次転写ユニット１４の用紙搬送方向下流側に配置されている。

光学系ユニットＥの下方には、内部給紙ユニット１６が設けられ、装置本体の外側面には手差し給紙ユニット１７が設けられている。画像形成装置１００の上部には排紙トレイ１８が設けられている。この排紙トレイ１８は、印刷済みの用紙をフェイスダウンで載置するためのものである。

また、画像形成装置１００には、内部給紙ユニット１６の用紙及び手差し給紙ユニット１７の用紙を二次転写ユニット１４や定着ユニット１５を経由させて排紙トレイ１８に案内するための用紙搬送路Ｓが設けられている。

用紙搬送路Ｓには、給紙ローラ１６ａ，１７ａ、レジストローラ１９、二次転写ユニット１４、定着ユニット１５、搬送ローラｒ等が配置されている。

搬送ローラｒは、用紙の搬送を促進・補助するための小型のローラであり、用紙搬送路Ｓに沿って複数設けられている。給紙ローラ１６ａは、内部給紙ユニット１６の端部に備えられ、内部給紙ユニット１６から用紙を１枚ずつ用紙搬送路Ｓに供給する呼び込みローラである。給紙ローラ１７ａは、手差し給紙ユニット１７の近傍に備えられ、手差し給紙ユニット１７から用紙を１枚ずつ用紙搬送路Ｓに供給する呼び込みローラである。

レジストローラ１９は、用紙搬送路Ｓを搬送されている用紙を一旦保持し、中間転写ベルト１１上のトナー像の先端と用紙の先端とを合わせるタイミングで用紙を二次転写ユニット１４の転写部に搬送するものである。

次に、用紙搬送路Ｓによる用紙搬送動作について説明する。
画像形成装置１００には、図１に示すように、上述したように予め用紙を収納する内部給紙ユニット１６及び少数枚の印字を行う場合等に使用される手差し給紙ユニット１７が配置されている。これら両ユニットには各々給紙ローラ１６ａ，１７ａが配置され、これら給紙ローラ１６ａ，１７ａによって用紙を１枚ずつ用紙搬送路Ｓに供給するようになっている。

片面印字の場合は、内部給紙ユニット１６から搬送される用紙は、用紙搬送路Ｓ中の搬送ローラｒによってレジストローラ１９まで搬送され、レジストローラ１９により用紙の先端と中間転写ベルト１１上の積層されたトナー像の先端とが整合するタイミングで二次転写ユニット１４の転写部に搬送される。転写部では中間転写ベルト１１に形成されたトナー像が用紙上に転写され、このトナー像は定着ユニット１５にて用紙上に定着される。その後、用紙は排紙ローラ１８ａから排紙トレイ１８上に排出される。

また、手差し給紙ユニット１７から搬送される用紙は、複数の搬送ローラｒによってレジストローラ１９まで搬送される。それ以降の用紙搬送動作は、上述した内部給紙ユニット１６から供給される用紙と同様の経過を経て排紙トレイ１８に排出される。

一方、両面印字の場合は、上記のようにして片面印字が終了して定着ユニット１５を通過した用紙は、排紙ローラ１８ａに搬送され、後端が排紙ローラ１８ａにてチャックされる。次に、用紙は、排紙ローラ１８ａが逆回転することによって搬送ローラｒに導かれ、再びレジストローラ１９を経て裏面印字が行われた後に、排紙トレイ１８に排出される。

次に、画像形成装置１００における画像形成の工程について説明する。
可視像形成ユニットｐａ，ｐｂ，ｐｃ，ｐｄにおいて行われる画像形成は同様に行われるため、可視像形成ユニットｐａを例に挙げて説明する。

可視像形成ユニットｐａでは、感光体ドラム１０１ａ表面を帯電ユニット１０３ａにより一様に帯電した後、光学系ユニットＥにより感光体ドラム１０１ａ表面を画像情報に応じてレーザ露光することにより静電潜像を形成する。

その後、現像ユニット１０２ａにより感光体ドラム１０１ａ上の静電潜像に基づきトナー像を現像する。感光体ドラム１０１ａ上で顕像化されたトナー画像は、トナーとは逆極性のバイアス電圧が印加された一次転写ユニット１３ａにより中間転写ベルト１１上に転写される。

他の３組の可視像形成ユニットｐｂ，ｐｃ，ｐｄにおいても、可視像形成ユニットｐａと同様に画像形成が行われて、トナー画像が順次中間転写ベルト１１上で重ねて転写されるようになっている。

中間転写ベルト１１上に形成されたトナー画像は、二次転写ユニット１４において、内部給紙ユニット１６の給紙ローラ１６ａまたは手差し給紙ユニット１７の給紙ローラ１７ａにより給紙され、二次転写ユニット１４において、トナー画像とは逆極性のバイアス電圧が印加された用紙に転写される。

トナー画像が転写された用紙は、定着ユニット１５に搬送され、定着ユニット１５においてレーザ照射により未定着トナー像が加熱されて用紙上に融着された後、排紙ローラ１８ａにより外部の排紙トレイ１８上に排出される。

次に、第１実施形態に係る特徴的な定着ユニット１５の構成について図面を参照して詳細に説明する。
図２は第１実施形態に係る定着ユニットの構成を示す説明図、図３は前記定着ユニットを構成するレーザヘッドの構成を示す正面から見た説明図である。

定着ユニット１５は、図２に示すように、レーザヘッド１５ａと、用紙搬送装置１５ｂとを備えている。

この定着ユニット１５は、用紙Ｐの表面に形成された未定着トナー画像をレーザ光Ｌ１によって溶融させて用紙Ｐに定着させるものである。
具体的には、用紙搬送装置１５ｂ上のレーザ光Ｌ１が照射されるレーザ照射部１５ｃに所定の定着速度と複写速度とにより未定着トナー像を担持した用紙が用紙搬送装置１５ｂにより搬送され、レーザヘッド１５ａから照射されるレーザ光Ｌ１によってトナーが溶融することで定着が行われる。
図中の符号Ｔ１は未定着トナー、Ｔ２は定着したトナーをそれぞれ示すものである。

第１実施形態の画像形成装置１００では、最大定着速度２２５ｍｍ／ｓｅｃ、最大複写速度５０枚／分（Ａ４横送り）であり、後述するように定着ユニット１５における定着速度（複写速度）が画像パターンにより可変制御される。

未定着トナー画像は、例えば、非磁性トナーを含む非磁性１成分現像剤、非磁性トナーおよびキャリアを含む非磁性２成分現像剤、磁性トナーを含む磁性現像剤などの現像剤に含まれるトナーで形成される。そして、カラートナー（イエロー，マゼンタ，シアン）はモノクロトナーに比べてレーザ光の光吸収率が低いことから、赤外線吸収剤を添加することでモノクロトナーと同じ光吸収率を確保している。

カラートナーは、例えば、カラートナーのメインバインダーレジン１００重量部に対して、赤外線吸収剤であるフタロシアニンが１重量部から５重量部が内添されたものが用いられている。また、フタロシアニン以外にポリメチン、シアニン、オニウム、ニッケル錯体等を用いることもできるし、併用することもできる。

まず、用紙搬送装置１５ｂについて説明する。
用紙搬送装置１５ｂは、図２に示すように、搬送ベルト１５ｂ１、駆動ローラ１５ｂ２、従動ローラ１５ｂ３、吸着チャージャー１５ｂ４、分離チャージャー１５ｂ５、除電チャージャー１５ｂ６、分離爪１５ｂ７、駆動モータ（図示省略）を備えている。

搬送ベルト１５ｂ１は、ベルト厚７５μｍ、体積抵抗率１×１０^１６Ω・ｃｍのポリイミド樹脂からなり、駆動ローラ１５ｂ２と従動ローラ１５ｂ３に張架されている。

駆動ローラ１５ｂ２は、図示しない駆動モータにより、任意の速度で回転駆動するよう構成されている。すなわち、搬送ベルト１５ｂ１は、駆動ローラ１５ｂ２の回転により矢印Ａ方向に任意の速度で搬送される。

また、搬送ベルト１５ｂ１の内周面側には、搬送ベルト１５ｂ１の温度を検知するためのサーミスタ１５ｂ８が設置されている。詳しくは、サーミスタ１５ｂ８は、レーザ照射位置（レーザ照射部１５ｃ）よりベルト搬送方向上流側の位置で、搬送ベルト１５ｂ１の内周面側に配置されている。

サーミスタ１５ｂ８による検知温度に基づいて、レーザヘッド１５ａは、光照射量を制御される。サーミスタ１５ｂ８は、搬送ベルト１５ｂ１の温度もしくは、用紙の温度が適正に温度検知する位置であればこの位置に限定されない。

また、搬送ベルト１５ｂ１の周囲には、吸着チャージャー１５ｂ４、分離チャージャー１５ｂ５、除電チャージャー１５ｂ６、分離爪１５ｂ７が設けられている。

このように構成された用紙搬送装置１５ｂにおいて、二次転写ユニット１４から搬送されてきた未定着トナー像が形成された用紙Ｐは、従動ローラ１５ｂ３上の搬送ベルト１５ｂ１と吸着チャージャー１５ｂ４の間に搬送される。

従動ローラ１５ｂ３は、導電性材料で構成されて接地されている。この従動ローラ１５ｂ３に対向する位置で、吸着チャージャー１５ｂ４によって用紙に電荷を与えることで、用紙Ｐと搬送ベルト１５ｂ１とは、それぞれ誘電分極を起こす。これにより、用紙Ｐは、搬送ベルト１５ｂ１上に静電吸着される。

用紙Ｐは、駆動ローラ１５ｂ２の駆動によってレーザ光Ｌ１が照射されるレーザ照射部１５ｃに搬送される。レーザ照射部１５ｃにおいて、用紙Ｐ上の未定着トナー像は、レーザヘッド１５ａによって画像情報に応じてレーザ照射されることにより溶融して用紙Ｐに定着する。

そして、レーザ照射部１５ｃにおいて、トナー画像の定着を終了した用紙Ｐは、搬送ベルト１５ｂ１に静電吸着された状態で、分離チャージャー１５ｂ５と駆動ローラ１５ｂ２との間に搬送される。

駆動ローラ１５ｂ２は、導電性材料で構成され接地されている。分離チャージャー１５ｂ５によって用紙Ｐ上を除電することで、搬送ベルト１５ｂ１と用紙Ｐとの間の静電吸着力が弱まる。

その状態で搬送ベルト１５ｂ１が、駆動ローラ１５ｂ２に沿って大きな曲率で回動することにより、用紙Ｐは、その先端部が搬送ベルト１５ｂ１から浮き上がり、さらに、分離爪１５ｂ７により完全に搬送ベルト１５ｂ１から分離される。用紙Ｐが剥離された搬送ベルト１５ｂ１は、除電チャージャー１５ｂ６により外面および内面が除電された後、再び用紙Ｐの吸着位置へ移動される。

次に、定着ユニット１５の特徴的なレーザヘッド１５ａの構成について説明する。
レーザヘッド１５ａは、レーザ照射部１５ｃにおいて未定着トナー像にレーザ光Ｌ１を照射し、トナーを用紙に定着させるものである。

レーザヘッド１５ａは、図２、図３に示すように、複数の半導体レーザ素子（レーザ照射手段）１５ａ１を長手方向（用紙搬送方向に対して直角方向）に一列状に配列した半導体レーザアレイ１５ａａ、複数のフォトダイオード（光量センサ）１５ａ２、シリコン基板１５ａ３、ヒートシンク（放熱板）１５ａ９を備えている。

複数個の半導体レーザ素子１５ａ１が並んだセラミック基板１５ａ６に、複数個の集光光学系としての複数の凸レンズ１５ａ８とが保持されたレンズホルダ１５ａ７を取り付ける。これにより、第１実施形態に係るレーザヘッド１５ａが構成される。

尚、第１実施形態のレーザヘッド１５ａにおける複数の凸レンズ１５ａ８とレンズホルダ１５ａ７との構成は、各凸レンズ１５ａ８を樹脂ホルダ等に組み込んだものよりも、樹脂によるレンズ及びレンズホルダの一体成形品や、平板ガラスをレンズ状にイオン交換して製造される平板マイクロレンズなどのレンズアレイとしたものの方が、価格や工程、組立精度に関して有利である。

また、第１実施形態では、レーザヘッド１５ａの構成として、凸レンズ１５ａ８を用いているが、凸レンズ１５ａ８等の集光光学系を無くし、レーザ光を平行光の状態でトナー画像に照射することも可能である。

フォトダイオード１５ａ２は、受光素子であるモニタ用フォトダイオードである。
フォトダイオード１５ａ２と、入力された信号によりレーザ出力を可変したり該フォトダイオード１５ａ２からの信号によりレーザ出力を一定に保つための制御回路（図示せず）とが、半導体レーザ素子１５ａ１のレーザ光が出力される反対側に設置されている。

詳しくは、フォトダイオード１５ａ２は、用紙Ｐに照射されるレーザ光Ｌ１の光量を忠実に再現されている距離に設置されている。すなわち、フォトダイオード１５ａ２で検出されるレーザ光Ｌ２の光量は、用紙Ｐに照射されるレーザ光Ｌ１の光量と等しくなっている。

第１実施形態では、レーザ光Ｌ２の光量を検知するフォトダイオード１５ａ２は、半導体レーザ素子１５ａ１と１：１で対応している。

次に、本実施例に係る画像形成装置の制御システムの構成についてブロック図を参照して説明する。図４は第１実施形態に係る画像形成装置の制御ブロック図である。

画像形成装置１００は、図４に示すように、例えば、スキャナとプリンタと周辺機器とを備えた複合機であり、制御部２１、原稿画像を読み取る読取部２５、読み取った原稿画像を適正な電気信号に変換して画像データを生成する画像処理部２６、生成された画像データを印刷出力する画像形成部２７、図示しない定着部のレーザ光照射を制御する定着制御部２２、プロセス速度と用紙搬送開始信号を検出するアクチュエータの信号を基に印字開始信号を受信してから記録部材が定着装置内のレーザ照射部までの到達時間を記憶している記憶部２９、後処理装置であるフィニッシャーやソーターなどの周辺機器を制御する周辺制御部２８、画像形成装置１００の操作部である入力部２３及び表示部２４を備えている。

定着制御部２２は、用紙の搬送を検出する図示しないアクチュエータの信号を監視し、この信号に基づいて搬送ベルト１５ｂ１に対してバイアス電圧を印加する制御を行う。

制御部２１は、画像処理部２６から受信した画像情報の印字位置情報（例えば、印刷ジョブに対して、１ページ毎のどの位置に印字するかといった信号など）に基づき記憶部２９に予め記憶されたデータと照合を行い、印字情報とサーミスタ検知温度情報とを基に温度変換テーブルに算出したレーザ光出力値に基づいて、搬送ベルト１５ｂ１を駆動してレーザ光Ｌ１を照射する制御を行う。

具体的には、制御部２１は、入力部２３の図示しないコピーボタンをユーザが押下した場合、ユーザが押下した信号を受信した際、例えば、読取部２５で原稿画像を読み取り、読み取った信号を画像処理部２６が画像処理し、前記の印字位置を受信する。

そして、制御部２１は、画像処理部２６から受信した印字位置情報に基づいて、まず印字位置情報が含まれているか否かを判断する。印字位置情報が含まれていると判断された場合は、記憶部２９とデータを照合し印字開始時間がどのタイミングで出力したらよいかを決定する。そして、制御部２１は、サーミスタ１５ｂ８の検知温度を受信して、受信したサーミスタ１５ｂ８からの検知温度を予め作成した温度変換テーブルに入力する。

次に、制御部２１は、温度変換テーブルにて検知温度データに対応するレーザ照射量の出力値を決定する。そして、定着制御部２２へフォトダイオード１５ａ２のレーザ出力信号及び出力値を送信して半導体レーザ素子１５ａ１のレーザ出力の制御を行う。

以上のように構成したので、第１実施形態によれば、画像形成装置１００の定着ユニット１５を構成する複数のフォトダイオード１５ａ２を、それぞれ半導体レーザ素子１５ａ１に対応させて、半導体レーザ素子１５ａ１のレーザ光Ｌ１を照射する側の反対側に配置し、フォトダイオード１５ａ２から半導体レーザ素子１５ａ１までの距離を、フォトダイオード１５ａ２により検出される半導体レーザ素子１５ａ１からのレーザ光Ｌ２の光量と用紙上におけるレーザ光Ｌ１の光量とが等しくなる距離としたので、半導体レーザ素子１５ａ１からのレーザ光Ｌ２の光量を正確に検出することで、半導体レーザ素子１５ａ１からのレーザ光Ｌ１を精度よくモニタできるので、均一で精度のよいレーザ照射を実現できる。

ここで、比較例として従来のレーザヘッドの構成について図面を参照して説明する。
図７は従来の画像形成装置に用いる定着ユニットを構成するレーザヘッドの構成を示す説明図である。
尚、従来の定着ユニット３１５は、レーザヘッド３１５ａの構成を除いては第１実施形態の構成と同じ構成を有することから、レーザヘッド３１５ａ以外の同一の構成を有するものは同一の符号を付することで説明を省略する。

従来の画像形成装置に用いられる定着ユニット３１５のレーザヘッド３１５ａのフォトダイオード１５ａ２は、図７に示すように、半導体レーザ素子１５ａ１の直近に配置されている。

従来は、このように構成されているので、フォトダイオード１５ａ２で検出されるレーザ光Ｌ１の光量は、半導体レーザ素子１５ａ１の直近で検出されるため、用紙Ｐに照射されている光量よりも大きくなるので、光量のばらつきも大きくなる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図面を参照して説明する。
図５は本発明の第２実施形態に係る定着ユニットを構成するレーザヘッドの構成を示す説明図である。
尚、第２実施形態の定着ユニット１１５は、レーザヘッド１１５ａの構成を除いては第１実施形態の構成と同じ構成を有することから、レーザヘッド１１５ａ以外の同一の構成を有するものは同一の符号を付することで説明を省略する。

第２実施形態に係る定着ユニット１１５のレーザヘッド１１５ａは、図５に示すように、受光素子であるフォトダイオード１５ａ２は複数のレーザ出力の総和を検出できるように半導体レーザ素子１５ａ１の真後ろではなく、隣り合う半導体レーザ素子１５ａ１と半導体レーザ素子１５ａ１の中間位置に設置したものである。

以上のように構成したので、第２実施形態によれば、レーザヘッド１１５ａを構成する複数のフォトダイオード１５ａ２を、半導体レーザ素子１５ａ１の真後ろではなく、隣り合う半導体レーザ素子１５ａ１と半導体レーザ素子１５ａ１の中間位置に設置したので、１個のフォトダイオード１５ａ２で２個の半導体レーザ素子１５ａ１のレーザ光Ｌ２の光量の総和を検出するようにすることで、隣接する複数の半導体レーザ素子１５ａ１のレーザ光Ｌ２の光量の総和に基づき、並設される半導体レーザ素子１５ａ１の用紙幅方向のレーザ出力のばらつきを少なくするようレーザ出力を制御することができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図面を参照して説明する。
図６は本発明の第３実施形態に係る定着ユニットを構成するレーザヘッドの構成を示す説明図である。
尚、第３実施形態の定着ユニット２１５は、レーザヘッド２１５ａの構成を除いては第１実施形態の構成と同じ構成を有することから、レーザヘッド２１５ａ以外の同一の構成を有するものは同一の符号を付することで説明を省略する。

第３実施形態に係る定着ユニット２１５のレーザヘッド２１５ａは、図６に示すように、装着される半導体レーザ素子１５ａ１の数よりも多くのフォトダイオード１５ａ２を設けるようにしたものである。本実施形態では、１個の半導体レーザ素子１５ａ１のレーザ光Ｌ１を照射する側の反対側に光量を３個のフォトダイオード１５ａ２を配置している。

詳しくは、１個のフォトダイオード１５ａ２ａを半導体レーザ素子１５ａ１の真後ろに配置するとともに、隣り合う半導体レーザ素子１５ａ１と半導体レーザ素子１５ａ１の中間位置に（半導体レーザ素子１５ａ１を挟んで両側に）フォトダイオード１５ａ２ｂをそれぞれ設置している。

尚、半導体レーザアレイ１５ａａの両端の半導体レーザ素子１５ａ１においては、レーザ光Ｌ２が照射される範囲で１個のフォトダイオード１５ａ２ａを挟んで２個のフォトダイオード１５ａ２ｂが配置されている。

以上のように構成したので、第３実施形態によれば、レーザヘッド２１５ａを構成する複数のフォトダイオード１５ａ２を、半導体レーザ素子１５ａ１の真後ろに配置するとともに、隣り合う半導体レーザ素子１５ａ１と半導体レーザ素子１５ａ１の中間位置に設置したので、１個の半導体レーザ素子１５ａ１に対して３個のフォトダイオード１５ａ２で半導体レーザ素子１５ａ１のレーザ光Ｌ２の光量の検出することができる。これにより、より精度よく半導体レーザ素子１５ａ１からのレーザ光Ｌ２の光量を測定できるので、より均一で精度のよいレーザ照射を実現できる。

尚、上述した実施形態では、本発明に係る定着ユニット１５，１１５、２１５を図１に示すような画像形成装置１００に適用した例について説明したが、レーザ光を照射して未定着トナー像を溶融して記録媒体に定着させるようにした定着ユニット（レーザ定着装置）を用いる画像形成装置であれば、上述したような構成の画像形成装置や複写機に限定されるものではなく、その他の画像形成装置等に展開が可能である。

以上のように、本発明は、上述した実施形態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る。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、すなわち、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更した技術的手段を組み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。

１５，１１５，２１５ 定着ユニット（レーザ定着装置）
１５ａ，１１５ａ，２１５ａ レーザヘッド
１５ａ１ 半導体レーザ素子（レーザ照射手段）
１５ａ２ フォトダイオード（光量センサ）
１５ａ３ シリコン基板
１５ａ８ 凸レンズ
１５ａａ 半導体レーザアレイ
１５ｂ 用紙搬送装置
１５ｃ レーザ照射部
２１ 制御部
２２ 定着制御部
２３ 入力部
２４ 表示部
２５ 読取部
２６ 画像処理部
２７ 画像形成部
２８ 周辺制御部
２９ 記憶部
１００ 画像形成装置
Ｌ１ レーザ光（記録媒体側）
Ｌ２ レーザ光（光量センサ側）
Ｐ 用紙（記録媒体）

Claims (6)

1. レーザ照射部において記録媒体上の未定着トナー画像にレーザ光を照射し、前記未定着トナー画像を溶融して前記記録媒体上に定着させる複数のレーザ照射手段と、前記レーザ光の光量を検出する複数個の光量センサとを備えたレーザ定着装置において、
   前記光量センサは、前記レーザ照射手段のレーザ光を照射する側の反対側に配置され、
   前記光量センサから前記レーザ照射手段までの距離は、前記光量センサにより検出される前記レーザ照射手段からのレーザ光の光量と前記記録媒体上におけるレーザ光の光量とが等しくなる距離とすることを特徴とするレーザ定着装置。
2. 前記光量センサは、隣り合う２個のレーザ照射手段の中間位置に配置されることを特徴とする請求項１に記載のレーザ定着装置。
3. 前記光量センサは、１個の光量センサで複数のレーザ照射手段のレーザ光の光量の総和を検出することを特徴とする請求項２に記載のレーザ定着装置。
4. 前記光量センサは、装着されるレーザ照射手段よりも多く設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のうちの何れか一項に記載のレーザ定着装置。
5. 前記光量センサにより検出された値に基づいて、複数のレーザ照射装置の光量を制御することを特徴とする請求項１乃至４のうちの何れか一項に記載のレーザ定着装置。
6. 表面に静電潜像が形成される像担持体と、像担持体表面を帯電させる帯電装置と、像担持体表面に静電潜像を形成する露光装置と、像担持体表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置と、像担持体表面のトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、前記転写されたトナー像を記録媒体に定着させる定着装置とを備え、電子写真方式によりトナーを用いて画像を形成する画像形成装置において、
   前記定着装置として、請求項１乃至５のうちの何れか一項に記載のレーザ定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

Images