JP2013120294A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録材上に定着されることなく残存するトナーを低減する。
【解決手段】未定着トナー像に光を照射することにより上記未定着トナー像を用紙Ｐに定着させるレーザ照射部Ｌ１と、レーザ照射部Ｌ１によって光が照射された後に用紙Ｐ上に残存している未定着トナーを用紙Ｐから除去するクリーニング部１１０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、記録材上に形成された未定着トナー像に光を照射することにより上記未定着トナー像を上記記録材に定着させる光定着方式の定着装置、およびそれを備えた画像形成装置（例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリ、複合機等）に関するものである。

従来より、電子写真方式の画像形成装置に備えられる定着装置として、用紙等の記録材上に形成された未定着トナー像に光を照射することにより上記未定着トナー像を上記記録材に定着させる光定着方式の定着装置が知られている。

光定着方式の定着装置では、記録材に対する未定着トナー像の現像過程において記録材における非画像領域に本来不必要な少量のトナー（かぶりトナー）が付着した場合に、このかぶりトナーが定着されずに記録材上に残存しやすいという問題がある。

すなわち、従来のローラ定着方式やベルト定着方式等の記録材全体を加熱および加圧して定着させる接触定着方式の定着装置では、記録材全体を加熱加圧するので、記録材上のトナーをほぼ均一に定着させることができる。

これに対して、光定着方式の定着装置では、未定着トナーに光が照射されることにより、トナー自身が光を吸収して発熱する発熱源となって溶融するようになっており、記録材上における未定着トナーの密度によってトナーの定着レベルが大きく変化する。

例えば、記録材における画像データに応じた画像が形成される領域である画像領域のトナー（未定着トナー像を構成するトナー）である画像領域トナーは、非画像領域（記録材における余白部分等）に付着したかぶりトナーに比べてトナーがある程度密集している。このため、トナー１粒当たりの記録材や雰囲気中への熱損失が少ない。

一方、かぶりトナーは画像領域トナーに比べて密集していないので、画像領域トナーに比べてトナー１粒あたりの熱損失の割合が大きくなる。このため、トナーを溶融させるために当該トナーを含む所定の照射範囲に照射する光に要求される光エネルギーは、画像領域トナーに比べてかぶりトナーの方が大きくなる。

また、一般に、記録材に対して照射する光の光エネルギーは画像領域トナーを適切に溶融させることができる程度に設定されているので、非画像領域に付着したかぶりトナーを十分に溶融させることができない場合があり、かぶりトナーは定着されないまま記録材上に残存しやすい。

このような問題を解決するための技術として、特許文献１には、光定着方式の定着装置において、記録材上の非画像領域に対して照射する光の光エネルギーを、画像領域に照射する光ビームの光エネルギーよりも大きくすることが記載されている。これにより、特許文献１の技術では、画像データに応じて画像領域に付着させられた画像領域トナーのみならず、非画像領域に付着したかぶりトナーについても記録材に定着させ、記録材に定着されることなく付着したままになるトナーを低減させている。

特開２０１０―１８１７４６号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、画像領域だけでなく非画像領域に対しても光ビームを照射しており、しかも、非通紙領域に対して画像領域に照射する光ビームよりも大きな光エネルギーを有する光ビームを照射しているので、消費電力が増大してしまうという問題がある。

また、特許文献１の技術では、非画像領域に付着したかぶりトナーが記録材に定着されるので、画像品位が低下してしまうという問題がある。

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、光定着方式の定着装置において、記録材上に定着されることなく残存するトナーを、記録材に照射する光の照射光量を増大させることなく、かつ画像品位を低下させることなく低減することにある。

本発明の定着装置は、上記の課題を解決するために、記録材上に形成された未定着トナー像に光を照射することにより上記未定着トナー像を上記記録材に定着させる定着装置であって、上記未定着トナー像に光を照射することにより上記未定着トナー像を上記記録材に定着させる光照射部と、上記光照射部によって光が照射された後に上記記録材上に残存している未定着トナーを上記記録材から除去するクリーニング部とを備えていることを特徴としている。

上記の構成によれば、上記光照射部によって光が照射された後に上記記録材上に残存している未定着トナーをクリーニング部によって除去することができる。したがって、記録材上に定着されることなく残存するトナーを、記録材に照射する光の照射光量を増大させることなく、かつ画像品位を低下させることなく低減することができる。

また、上記光照射部は、上記記録材における未定着トナー像が形成されている領域を含む所定範囲の領域である画像領域または上記未定着トナー像にのみ光を照射し、上記記録材における上記所定範囲外の領域である非画像領域には光を照射しない構成としてもよい。

上記の構成によれば、記録材に照射する光の光エネルギーの総量を画像領域のトナーを適切に定着させるために必要な必要最小限のエネルギーに抑制することができる。また、非画像領域については光が照射されないので、非画像領域に付着したかぶりトナーについては光の照射によって記録材に対する接着力が付与されることがないため、クリーニング部によるクリーニングを容易に行うことができる。

また、上記クリーニング部は、空気を吸い込む吸引部を備えており、上記吸引部によって上記記録材上の空気を吸引することにより上記記録材上に残存している未定着トナーを除去する構成としてもよい。

上記の構成によれば、記録材上の未定着トナーを容易に除去することができる。また、記録材に当接する当接部材（例えばクリーニングローラ、クリーニングウェブ等）を備えた構成のクリーニング部を用いる場合に比べて、当接部材に付着したトナーを除去する手段を設ける必要がないので、定着装置の構成を簡略化することができる。また、吸引部によって吸引されたトナーを容易に回収することができる。

また、上記クリーニング部は、上記記録材に当接する当接部材を備え、上記当接部材によって上記記録材における未定着トナー像が形成されている領域を含む所定範囲の領域である画像領域および上記所定範囲外の領域である非画像領域を押圧することにより上記記録材上に残存している未定着トナーを当該当接部材に付着させて上記記録材上に残存している未定着トナーを除去する構成としてもよい。

上記の構成によれば、上記当接部材によって上記記録材の表面を押圧することにより上記記録材上に残存している未定着トナーを除去することができる。また、画像領域に定着された画像を押圧することで記録材の表面を平滑化するとともに、光沢のある画像を得ることができる。

本発明の画像形成装置は、上記したいずれかの定着装置を備えていることを特徴としている。

上記の構成によれば、記録材上に定着されることなく残存するトナーを、記録材に照射する光の照射光量を増大させることなくかつ画像品位を低下させることなく低減することができる。

以上のように、本発明の定着装置によれば、記録材上に定着されることなく残存するトナーを、記録材に照射する光の照射光量を増大させることなく、かつ画像品位を低下させることなく低減することができる。

本発明の一実施形態にかかる画像形成装置に備えられる定着装置の構成を示す説明図である。 本発明の一実施形態にかかる画像形成装置の構成を示す説明図である。 図２の画像形成装置に備えられる画像形成部および定着装置の構成を示す説明図である。 図１に示した定着装置に備えられるレーザアレイの構成を示す説明図である。 （ａ）は図１に示した定着装置に備えられるクリーニング部の構成を示す説明図である。（ｂ）は（ａ）に示したクリーニング部に供えられる吸引ヘッドの構成を示す説明図である。 図２の画像形成装置に備えられる定着装置の変形例を示す説明図である。 本実施形態にかかる定着装置を用いて行った実験の実験結果を示す説明図である。

本発明の一実施形態について説明する。

（１−１．複合機の全体構成）
図２は、本実施形態にかかる複合機（画像形成装置）７００の概略構成を示す説明図である。なお、複合機７００は、スキャナ機能、コピー機能、プリンタ機能、ファクシミリ機能、画像ファイリング機能等を備える画像形成装置である。

複合機７００は、図２に示すように、スキャナ７０１と周辺機器７０２とプリンタ７０３とを備えている。

スキャナ７０１は、原稿を読み取って画像信号（アナログ信号）を生成する読取部６０５を有している。

プリンタ７０３は、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、または、読取部６０５にて読み取られた原稿の画像データに基づいて、用紙（記録材）に対して多色画像（カラー画像）または単色画像を形成する。なお、プリンタ７０３は、画像処理部６０６、画像形成部６０７、定着装置４０、記憶部６０９、入力部６０３、表示部６０４、および本体制御部６０１を備えている。

画像処理部６０６は、読取部６０５によって生成された画像データまたは端末装置から送信される画像データに各種画像処理を施す。

画像形成部６０７は、画像処理部６０６から出力される画像データに応じたトナー像を用紙上に形成する。なお、本実施形態では、画像処理部６０６として、乾式電子写真方式かつ４連タンデム式のカラー画像形成装置を用いている。画像処理部６０６の詳細については後述する。

定着装置４０は、画像形成部６０７によって用紙上に形成されたトナー像を用紙に対して定着させる定着処理を行う。なお、定着装置４０は、当該定着装置４０の各部の動作を制御する定着制御部６０２を備えている。定着制御部６０２は本体制御部６０１に組み込まれていてもよく、本体制御部６０１とは別に設けられ、本体制御部６０１からの指示に応じて定着装置４０の動作を制御する構成であってもよい。

表示部６０４は、利用者に対して複合機７００に関する各種情報や印刷画像のプレビュー画像などを表示する。また、入力部６０３は、利用者からの複合機７００に対する各種コマンドや各種情報の入力を受け付ける。なお、入力部６０３および表示部６０４は、プリンタ７０３の筐体に備えられていてもよく、スキャナ７０１の筐体に備えられていてもよい。

記憶部６０９は、本体制御部６０１において用いられる各種データを記憶している。

本体制御部６０１は、入力部６０３を介して入力されるユーザからの指示、記憶部６０９に記憶している各種データ、複合機７００に備えられる各種センサ（図示せず）の検出結果などに応じて複合機７００に備えられる各部の動作を統括的に制御する。

例えば、記憶部６０９には、用紙（記録材）Ｐの搬送を開始してから用紙Ｐが定着装置４０におけるレーザ光の照射位置に到達するまでの時間、各種パラメータに基づいてレーザ光の出力値を決定するためのテーブルなどが記憶されている。

本体制御部６０１は、画像処理部６０６から入力される画像データに基づいて印字位置情報（各ページについてどの位置に印字するかを示す信号）を生成し、生成した印字位置情報と記憶部６０９に記憶している上記各情報とに基づいてレーザ光の出力タイミング、およびレーザ光の出力値を決定して定着制御部６０２に伝達する。

定着制御部６０２は、本体制御部６０１から伝達されたレーザ光の出力タイミング、およびレーザ光の出力値に基づいて定着装置４０の動作を制御する。

また、本体制御部６０１は、複合機７００に備えられる用紙検知センサ（図示せず）の検出結果に応じて複合機７００に備えられる用紙搬送手段（画像形成部６０７に備えられる用紙搬送装置３０、定着装置４０に備えられる用紙搬送部Ｌ２など）の動作を制御する。なお、用紙搬送部Ｌ２については、本体制御部６０１が定着制御部６０２に複合機７００に備えられる用紙検知センサ（図示せず）の検出結果等に応じた駆動タイミング信号を送り、定着制御部６０２がこの駆動タイミング信号に応じて用紙搬送部Ｌ２の動作を制御するようになっている。

周辺機器７０２は、フィニッシャーやソーターなどの後処理装置を有しており、周辺機器７０２に備えられる周辺機器制御部６０８が本体制御部６０１から伝達される各種信号に応じてこれらの後処理装置の動作を制御する。

（１−２．画像形成部の構成）
次に、画像形成部６０７の構成について具体的に説明する。図３は、複合機７００に含まれる画像形成部６０７および定着装置４０を示す模式図である。画像形成部６０７は、図３に示すように、可視像形成ユニット５０（５０Ｙ・５０Ｍ・５０Ｃ・５０Ｂ）、および用紙搬送装置３０を備えている。

画像形成部６０７には、イエローのトナーを用いて画像形成を行う可視像形成ユニット５０Ｙと、マゼンダのトナーを用いて画像形成を行う可視像形成ユニット５０Ｍと、シアンのトナーを用いて画像形成を行う可視像形成ユニット５０Ｃと、ブラックのトナーを用いて画像形成を行う可視像形成ユニット５０Ｂとが並設されている。また、図３に示すように、可視像形成ユニット５０Ｙ・５０Ｍ・５０Ｃ・５０Ｂは、用紙Ｐが搬送される用紙搬送路に沿って並んで配置されている。

次に、可視像形成ユニット５０Ｙの構成について説明する。なお、可視像形成ユニット５０Ｙ・５０Ｍ・５０Ｃ・５０Ｂは、取り扱うトナーの色が各々異なる以外は実質的に同一の構成を有するため、以下では可視像形成ユニット５０Ｙの構成についてのみ説明し、可視像形成ユニット５０Ｍ・５０Ｃ・５０Ｂの構成の説明については省略する。

可視像形成ユニット５０Ｙは、図３に示すように、感光体ドラム５１、帯電器５２、光照射装置５３、現像器５４、転写ローラ５５、およびクリーナユニット５６を有している。

感光体ドラム５１は、感光性材料にて表面が形成されており、図３に示すＦ方向に回転するドラム形状のローラであり、表面にトナー画像が形成されるようになっている。帯電器５２は感光体ドラム５１の表面を所定の電位に均一に帯電させるものである。光照射装置５３は、帯電器５２によって帯電した感光体ドラム５１の表面に画像形成部６０７に入力された画像データに応じたレーザ光を照射することにより、感光体ドラム５１の表面に静電潜像を形成するものである。現像器５４は、感光体ドラム５１の表面に形成された静電潜像をイエローのトナーによって顕像化する。転写ローラ５５は、トナーとは逆極性のバイアス電圧が印加されており、搬送されている用紙Ｐに対して、感光体ドラム５１に形成されたトナー像を転写するためのものである。クリーナユニット５６は、現像器５４による現像処理および感光体ドラム５１に形成された画像の転写処理後に感光体ドラム５１の表面に残留したトナーを除去・回収するためのものである。

なお、本実施形態では、静電潜像を現像する方法として、トナーとキャリアとを含む２成分現像剤を用いる２成分現像方式を用いている。２成分現像方式は、キャリアと呼ばれる磁性粒子とトナーとを撹拌して互いに摩擦帯電させることによってキャリアの表面にトナーを担持させ、トナーを担持するキャリア(現像剤)で磁石部材を内包する現像ローラの表面に穂を形成し、穂中のトナーを現像ローラから感光体ドラム（電子写真感光体）の静電潜像へ移行させて現像する。２成分現像方式は、１成分現像方式に比べて装置が若干複雑になるが、トナーの電位設定が比較的容易であり、高速対応性および安定性に優れていることから、この分野において多用されている。ただし、静電潜像の現像方法はこれに限るものではなく、磁性１成分現像剤または非磁性１成分現像剤を用いる１成分現像方式を用いてもよい。

以上のような転写処理は、可視像形成ユニット５０Ｍ・５０Ｃ・５０Ｂにおいても行われる。ただし、可視像形成ユニット５０Ｍではマゼンタのトナーによって現像処理が行われ、可視像形成ユニット５０Ｃではシアンのトナーによって現像処理が行われ、可視像形成ユニット５０Ｂではブラックのトナーによって現像処理が行われる。

これにより、イエロー、マゼンタ、シアン、およびブラックの各画像（未定着トナー像）が用紙Ｐ上に重ね合わされて転写され、フルカラー画像（未定着トナー像）が形成されるようになっている。

次に、用紙搬送装置３０について説明する。用紙搬送装置３０は、図３に示すように、駆動ローラ３１、アイドリングローラ３２、搬送ベルト３３を有し、可視像形成ユニット５０において用紙Ｐにトナー像が形成されるように用紙Ｐを搬送するためのものである。搬送ベルト３３は、無端状ベルトであり、駆動ローラ３１およびアイドリングローラ３２に架けられている。そして、図示しない制御部が駆動ローラ３１を所定の周速度で回転させることにより、搬送ベルト３３が回転するようになっている。また、搬送ベルト３３の外側表面には静電気が付加されている。これにより、搬送ベルト３３は、用紙Ｐを静電吸着しながら搬送するようになっている。用紙Ｐは、トナー像の転写後、駆動ローラ３１の曲率によって搬送ベルト３３から剥離され、定着装置４０に搬送される。

定着装置４０は、用紙（記録材）Ｐに形成されているトナー像（未定着トナー像）に対してレーザ光を照射することによって当該トナー像を用紙Ｐに定着する装置である。具体的には、レーザ光によって用紙Ｐ上の未定着トナー層に適度な光エネルギーを与えることによりトナー層がレーザ光の一部を吸収して発熱することで溶解し、溶解後のトナー層が冷却されて用紙Ｐに定着（固定）される。これにより、用紙Ｐ上に堅牢な画像が形成される。

（１−３．定着装置の構成）
次に、定着装置（レーザ定着装置）４０の構成について具体的に説明する。図１は本実施形態にかかる定着装置４０の構成を示す説明図であり、図４は図１に示した定着装置に備えられるレーザ照射部（光照射部）Ｌ１の構成を示す説明図である。

定着装置４０は、図１に示すように、レーザ照射部Ｌ１、用紙搬送部（記録材搬送部）Ｌ２、およびクリーニング部１１０を備えている。また、定着装置４０は、図２に示したように、定着制御部６０２を有している。定着制御部６０２は、定着装置４０に備えられる各ハードウェアを制御するものである。

定着装置４０においては、図１に示すように、用紙搬送部Ｌ２が用紙Ｐを所定の定着搬送速度でレーザ照射部Ｌ１によってレーザ光が照射されるエリア（レーザ照射エリアＡ）を通過させるように搬送し、レーザ照射部Ｌ１が搬送されている用紙Ｐに向けてレーザ光を照射するようになっている。これにより、図１に示すように、レーザ照射エリアＡにおいて用紙Ｐの表面のトナーにレーザ光が照射されることで当該トナーが熱溶融し、これによりトナーが用紙Ｐに定着される。その後、クリーニング部１１０により、用紙Ｐ上の未定着トナー（用紙Ｐに定着されなかったかぶりトナー）が用紙Ｐから除去される。なお、図１において、符号Ｔ１は用紙Ｐ上に転写された未定着トナーを示しており、符号Ｔ２は用紙Ｐに定着したトナーを示している。

用紙搬送部Ｌ２は、定着駆動ローラ１０２、定着従動ローラ１０７、電源１０４、分離チャージャ１０５、除電チャージャ１０６、および定着搬送ベルト１０３を備えている。

定着搬送ベルト１０３は、無端状のベルトであり、ポリカーボネート、フッ化ビニリデン、またはポリイミド等の樹脂にカーボン等の導電性部材を分散させた素材から構成される。また、定着搬送ベルト１０３は、定着駆動ローラ１０２と定着従動ローラ１０７とに張架されており、定着駆動ローラ１０２が定着部モータ（図示せず）によって回転駆動されることにより、この定着駆動ローラ１０２に従動回転するようになっている。

定着部モータ（図示せず）は、定着制御部６０２からの信号に応じて、所定の用紙搬送速度（本実施形態では２００ｍｍ／ｓ）で用紙Ｐを搬送するように定着駆動ローラ１０２を回転駆動する。なお、用紙搬送速度は、特に限定されるものではなく、例えば定着制御部６０２が各種条件に応じて任意に調節するようにしてもよい。

このように構成された用紙搬送部Ｌ２において、各可視像形成ユニット５０（５０Ｙ・５０Ｍ・５０Ｃ・５０Ｂ）によって未定着トナー像が形成された用紙Ｐは、用紙搬送装置３０から用紙搬送部Ｌ２に引き渡され、定着搬送ベルト１０３の表面に静電吸着される。

そして、定着駆動ローラ１０２が回転駆動されることによって定着搬送ベルト１０３は矢印Ｇ方向に回転する。これにより、定着搬送ベルト１０３の表面に吸着された用紙Ｐはレーザ照射部Ｌ１によってレーザ光が照射されるエリア（レーザ照射エリア）Ａに搬送される。

レーザ照射部Ｌ１は、定着搬送ベルト１０３上によって搬送されている用紙Ｐ上の未定着トナー像に対してレーザ照射エリアＡにおいてレーザ光を照射し、用紙Ｐに定着させる。すなわち、レーザ照射エリアＡにおいて未定着トナー像にレーザ光を照射することにより、未定着トナー像を構成するトナーがこのレーザ光の一部を吸収することによって発熱し、溶融する。そして、溶融した未定着トナー像はレーザ照射エリアＡを通過すると周囲の空気および用紙Ｐの温度によって冷却され、用紙Ｐに定着する。

具体的には、本体制御部６０１は、画像処理部６０６から入力される画像データ、ユーザからの指示入力、および記憶部６０９に記憶している各種データなどに応じて、用紙Ｐにおける画像データに応じた画像が形成される領域である画像領域と画像データに応じた画像が形成されない領域である非画像領域（余白領域）とを検出し、さらに、画像領域のうち実際に印字が行われる位置（印字位置）とを検出する。そして、本体制御部６０１は、検出した印字位置情報と記憶部６０９に記憶している上記各情報とに基づいてレーザ光の出力タイミング、およびレーザ光の出力値を決定して定着制御部６０２に伝達する。これにより、定着制御部６０２は、本体制御部６０１から伝達されたレーザ光の出力タイミング、およびレーザ光の出力値に基づいて定着装置４０の各部の動作を制御し、用紙Ｐ上の印字位置（あるいは印字位置を含む所定範囲の領域）、すなわち未定着トナー像が形成されている位置（あるいは当該位置を含む所定範囲の領域）に選択的にレーザ光を照射する。したがって、レーザ光は、画像領域にのみ照射され、非画像領域には照射されない。

レーザ照射部Ｌ１は、図１および図４に示すように、セラミック基板２０７と、セラミック基板２０７上に配置された複数のシリコン基板２０４と、放熱板（ヒートシンク）２０８と、複数の凸レンズ２０１が配設されたレンズホルダー２０２とによって構成されている。

セラミック基板２０７には表面電極２０６が形成されている。また、シリコン基板２０４には、フォトダイオード２０３およびドライバ回路（図示せず）がモノリシックに形成されている。そして、表面電極２０６とシリコン基板２０４とはボンディングワイヤ２０５によって電気的に接続されている。また、シリコン基板２０４には、光源である半導体レーザ素子（レーザ照射素子、半導体レーザチップ）２００がマウントされており、半導体レーザ素子２００とシリコン基板２０４との間が電気的に接続されている。

また、レーザ照射部Ｌ１は、シリコン基板２０４を複数個（１０００個）有している。したがって、図４に示すように、レーザ照射部Ｌ１は、１０００個の半導体レーザ素子２００を有していることになる。

また、半導体レーザ素子２００は、所定方向（用紙Ｐの搬送方向に直交する方向、かつ用紙Ｐの画像形成面に対して平行な方向。定着搬送ベルト１０３の幅方向）に沿って一列に配置されている。具体的には、各半導体レーザ素子２００は、上記所定方向の幅Ｗ１の範囲内において配列ピッチｐ１（本実施形態では１．０ｍｍ）で上記所定方向に沿った直線上に配置されている。なお、本実施形態では、各半導体レーザ素子２００として、波長７８０ｎｍ、定格出力は２．０Ｗのものを用いた。ただし、半導体レーザ素子２００の出射光の波長はこれに限るものではなく、半導体素子の配合や材料等を替えることで４００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲で選択できる。

また、上記の複数の凸レンズ２０１は、各半導体レーザ素子２００に対応して配置されている。これにより、各半導体レーザ素子２００から出射光は凸レンズ２０１によって拡散され、レーザ照射エリアＡを通過する用紙Ｐに対してレーザスポット径０．３ｍｍで照射される。なお、本実施形態では、各凸レンズ２０１を樹脂で構成されるレンズホルダー２０２に組み込んでいるが、これに限るものではない。例えば、樹脂によるレンズ−レンズホルダー一体成形品を用いてもよく、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等を用いてもよい。また、凸レンズ２０１を省略し、半導体レーザ素子２００から略平行な光束で出射されるレーザ光を未定着トナー像に対してそのまま照射するようにしてもよい。

また、図１および図４に示すように、セラミック基板２０７はヒートシンク２０８に取り付けられている。なお、本実施形態では、アルミニウム合金製のヒートシンク２０８を用いている。

また、図１および図４に示すように、各シリコン基板２０４には、半導体レーザ素子２００の温度を測定するための温度センサ（サーミスタ）２０９と、半導体レーザ素子２００の発光量を検出するためのフォトダイオード（受光素子）２０３とが備えられている。

温度センサ２０９およびフォトダイオード２０３の検出結果は、上記ドライバ回路に出力される。上記ドライバ回路は、半導体レーザ素子２００を駆動するための回路であり、図１に示した定着制御部６０２が画像データに基づいてこのドライバ回路を制御することにより、半導体レーザ素子２００を駆動する。また、上記ドライバ回路は、フォトダイオード２０３から送られてくる信号に基づいて半導体レーザ素子２００への印加電圧を補正し、さらに、温度センサ２０９の出力に応じて半導体レーザ素子２００に印加する電圧を補正する。これにより、用紙Ｐ上の未定着トナー像に対して半導体レーザ素子２００からのレーザ光が照射される。

レーザ照射エリアＡにおいてトナー像の定着が行われた用紙Ｐは、用紙搬送部Ｌ２によってクリーニング部１１０との対向部に搬送され、クリーニング部１１０によって用紙Ｐ上の定着されなかったトナーが除去される。

図５（ａ）は、クリーニング部１１０の概略構成を示す模式図である。この図に示すように、クリーニング部１１０は、吸引ヘッド部１１２と、トナー分離部１１４と、トナー回収ボックス１１５と、真空ポンプ１１６とを備えている。また、これら各部材は、中空構造のホース１１３によって接続されている。

図５（ｂ）は、吸引ヘッド部１１２の概略構成を示す斜視模式図である。図５（ｂ）に示すように、吸引ヘッド部１１２は、用紙Ｐの搬送方向に直交する方向、かつ用紙Ｐの画像形成面に対して平行な方向（定着搬送ベルト１０３の幅方向）に沿って延伸する形状を有している。なお、吸引ヘッド部１１２における上記の延伸方向の長さｗは、定着装置４０において定着処理を行うことのできる最大サイズの用紙における当該方向の幅に応じた長さ（上記の最大サイズの用紙の全域から未定着トナーを吸引できる長さ）になっている。また、図１、図５（ａ）、および図５（ｂ）に示すように、吸引ヘッド部１１２における用紙Ｐとの対向面には、用紙Ｐとは反対側に窪んだ吸引部１１１が設けられている。

上記構成のクリーニング部１１０において、定着制御部６０２の制御により真空ポンプ１１６が駆動されると、真空ポンプ１１６の吸引力により、吸引ヘッド部１１２の吸引部１１１から用紙Ｐ上の空気が吸引される。これにより、用紙Ｐ上の未定着トナーが吸引部１１１に吸引される。吸引部１１１から吸引された空気（未定着トナーを含む空気）は、ホース１１３を介してトナー分離部１１４に導かれ、このトナー分離部１１４によって未定着トナーと空気とが分離される。トナー分離部１１４によって分離されたトナーはトナー回収ボックス１１５に回収される。トナー分離部１１４は、空気と空気中のトナーと分離できるものであればよく、例えば従来から公知のトナーフィルターなどを用いることができる。なお、トナー分離部１１４とトナー回収ボックス１１５とは、ホース１１３にとって接続されている構成に限るものではなく、一体的に備えられていてもよい。トナー分離部１１４によってトナーが除去された空気は真空ポンプ１１６によって外部に放出される。

なお、真空ポンプ１１６の吸引力は、用紙Ｐ上の未定着トナーを適切に吸引することができ、かつ、吸引によって用紙Ｐが定着搬送ベルト１０３から剥離しない程度の吸引力に設定されている。すなわち、真空ポンプ１１６の吸引力は、用紙Ｐに作用する吸引力が、用紙Ｐと定着搬送ベルト１０３との間に作用している静電吸着力よりも小さくなり、かつ、用紙Ｐ上の未定着トナーを適切に吸引することができる程度の大きさに設定されている。これにより、未定着トナーの吸引によって用紙Ｐの搬送エラーや紙詰まりが生じることを防止できる。

クリーニング部１１０の吸引ヘッド部１１２との対向部を通過した用紙Ｐは、定着搬送ベルト１０３に静電吸着された状態で分離チャージャ１０５と定着駆動ローラ１０２との間に搬送される。定着駆動ローラ１０２は、導電性材料で構成され、かつ接地されている。分離チャージャ１０５は、用紙Ｐの除電を行って定着搬送ベルト１０３と用紙Ｐとの間の静電吸着力を弱める。定着搬送ベルト１０３は定着駆動ローラ１０２に従動回転しており、用紙Ｐは分離チャージャ１０５によって定着搬送ベルト１０３に対する静電吸着力が弱められた状態で搬送される。定着搬送ベルト１０３は、定着駆動ローラ１０２との当接位置において定着駆動ローラ１０２の外径に応じた大きな曲率を有するため、静電吸着力が弱められた用紙Ｐの先端部は上記当接部において定着搬送ベルト１０３から浮く。さらに、上記当接部に対して用紙Ｐの搬送方向下流側の位置には、分離爪（図示せず）が配置されており、この分離爪によって用紙Ｐは完全に定着搬送ベルト１０３から分離させられ、定着装置４０から排出される。用紙Ｐが剥離された後の搬送ベルト１５ｂ１は、除電チャージャー１０６により表面および裏面が除電された後、再び用紙Ｐの吸着位置へ移動する。

なお、本実施形態では、クリーニング部１１０を用紙搬送部Ｌ２の上方に配置しているが、クリーニング部１１０の配置位置はこれに限るものではなく、レーザ照射部Ｌ１によるレーザ照射エリアＡよりも用紙搬送方向の下流側の位置であればよい。例えば、分離チャージャ１０５よりも用紙搬送方向の下流側に設けてもよい。ただし、クリーニング部１１０による吸引によって用紙Ｐの搬送エラーや紙詰まりが生じないように、用紙Ｐがベルト等に静電吸着されている位置、あるいはクリーニング部１１０による吸引領域に対して用紙搬送方向の前後の位置で用紙Ｐが搬送ローラ等によって保持されている位置にクリーニング部１１０（吸引ヘッド部１１２）を配置することが好ましい。

（１−４．定着装置の変形例）
上述したように、本実施形態では、用紙Ｐ上の空気を吸引することにより用紙Ｐ上の未定着トナーを除去する構成のクリーニング部１１０を用いているが、クリーニング部の構成はこれに限るものではない。例えば、ローラ部材（クリーニングローラ）やウェブ部材（クリーニングウェブ）などの当接部材を用紙Ｐに当接させることにより、用紙Ｐ上の未定着トナーをこの当接部材に付着させて用紙Ｐから除去する構成のクリーニング部を用いてもよい。

図６は、上述した定着装置４０におけるクリーニング部１１０に代えて、ローラ部材を用紙Ｐに当接させて用紙Ｐ上の未定着トナーを除去する構成のクリーニング部１１０ｂを備えた定着装置４０ｂの構成例を示す説明図である。この定着装置４０ｂは、定着装置４０に代えて複合機７００に備えられる。なお、定着装置４０ｂの構成は、クリーニング部１１０に代えてクリーニング部１１０ｂを備えている以外は定着装置４０と同様なので、クリーニング部１１０ｂ以外の構成については説明を省略する。

図６に示すように、クリーニング部１１０ｂは、用紙搬送部Ｌ２に対して用紙搬送方向の下流側に配置されており、定着処理後に分離チャージャ１０５との対向部を通過して定着搬送ベルト１０３から分離した用紙Ｐはこのクリーニング部１１０ｂに導かれるようになっている。

クリーニング部１１０ｂは、図６に示すように、加圧ローラ１２１、クリーニングローラ（当接部材）１２２、クリーニングウェブ１２３、送り出しローラ１２４、バックアップローラ１２５、および巻き取りローラ１２６を備えている。

加圧ローラ１２１とクリーニングローラ１２２とは、バネ等の付勢手段（図示せず）により所定の荷重で圧接しており、定着制御部６０２の制御によって回転駆動される。そして、これら両ローラの当接部（ニップ部）に用紙Ｐを通紙することにより、用紙Ｐ上の未定着トナーがクリーニングローラ１２２に付着して用紙Ｐ上から除去されるようになっている。また、加圧ローラ１２１とクリーニングローラ１２２とによって用紙Ｐ上に定着されたトナー像を用紙Ｐに押し付ける方向に加圧することにより、このトナー像の表面を平滑にして適度な光沢を有する画像を得ることができるようになっている。なお、本実施形態では、加圧ローラ１２１とクリーニングローラ１２２との圧接荷重を１５０Ｎとしているが、これに限らず、用紙Ｐ上の未定着トナーをクリーニングローラ１２２に付着（転写）させて除去することができ、かつ用紙Ｐ上に定着されたトナー像の表面を平滑化して光沢を付与できるように設定すればよい。

加圧ローラ１２１およびクリーニングローラ１２２としては、アルミニウムからなる外径３０ｍｍの中空円筒状の芯金の外周面に弾性層を備えた構成のものを用いている。加圧ローラ１２１の弾性層としては、厚さ２ｍｍのシリコンゴムを用いている。また、クリーニングローラ１２２の弾性層としては、厚さ２ｍｍのウレタンゴムを用いている。

なお、芯金の素材はアルミニウムに限るものではなく、例えば鉄等の他の金属部材を用いてもよい。また、芯金のサイズについても上記のサイズに限るものではない。

また、本実施形態では、クリーニングローラ１２２の表面にウレタンゴムからなる弾性層を形成しているが、これに限らず、クリーニングローラ１２２の表面は、用紙Ｐ上の未定着トナーをクリーニングローラ１２２に付着させて除去することができ、かつ用紙Ｐ上に定着されたトナー像の表面を平滑化して光沢を付与できる構成であればよい。例えば、弾性層を設けず、芯金の表面を用紙Ｐに直接当接させる構成としてもよい。

また、クリーニングローラ１２２に用紙Ｐ上の未定着トナーと逆極性の電圧を印加し、未定着トナーを静電気的にクリーニングローラ１２２に転写させる構成としてもよい。なお、クリーニングローラ１２２に用紙Ｐ上の未定着トナーと逆極性の電圧を印加する場合には、静電気力によってトナーだけでなく用紙Ｐに対してもクリーニングローラ１２２に引き寄せる方向の力が作用し、用紙Ｐがクリーニングローラ１２２に巻き付く可能性がある。このため、クリーニングローラ１２２に引き寄せられた用紙Ｐをクリーニングローラ１２２から分離させて適切に搬送するための分離爪（図示せず）を設けてもよい。

クリーニングウェブ１２３は、クリーニングローラ１２２の表面に付着したトナーを除去・回収するためのものである。クリーニングウェブ１２３の一端は送り出しローラに取り付けられており、他端は巻き取りローラ１２６に取り付けられている。また、クリーニングウェブ１２３における送り出しローラ１２４から巻き取りローラ１２６に至るまでの位置にはバックアップローラ１２５が配置されており、クリーニングウェブ１２３はバックアップローラ１２５によってクリーニングローラ１２２に所定の荷重で押圧されている。

巻き取りローラ１２６は、定着制御部６０２がモータやギア等の駆動源（いずれも図示せず）を制御することにより回転駆動される。これにより、送り出しローラ１２４に巻き付けられたクリーニングウェブ１２３はバックアップローラ１２５とクリーニングローラ１２２との対向部（クリーニングローラ１２２との当接部）を通過して巻き取りローラ１２６に巻き取られる。クリーニングローラ１２２の表面に付着しているトナーは、クリーニングウェブ１２３と当接することによってクリーニングウェブ１２３に付着し、クリーニングローラ１２２の表面から除去される。

定着制御部６０２は、加圧ローラ１２１とクリーニングローラ１２２との対向部（ニップ部）を所定枚数の用紙が通過する毎にクリーニングウェブ１２３を所定量だけ巻き取るように巻き取りローラ１２６を図６に示した矢印の方向に回転させる。例えば、用紙が６枚通過する毎にクリーニングウェブ１２３を０．５ｍｍ巻き取るように巻き取りローラ１２６を回転させる。なお、巻き取りローラ１２６を駆動するためのモータを複合機７００の本体に設け、このモータによる駆動力をギア等により巻き取りローラ１２６に伝達するようにしてもよい。また、本実施形態では、巻き取りローラ１２６を所定枚数の用紙が通過する毎に間欠的に回転駆動させているが、これに限らず、用紙通過タイミングに合わせて連続的に回転させるようにしてもよい。

クリーニングウェブ１２３としては、例えば、芳香族ポリアミド繊維に高温で柔らかいポリエステル繊維を混入させた、適度な柔らかさと強さをもったノーメックス、ヒメロン等の耐熱不繊布よりなるクリーニングウェブを用いることができる。クリーニングウェブ１２３の厚さは、特に限定されるものではないが、３０μｍ〜１００μｍであることが好ましい。本実施形態では、厚さ４０μｍのものを用いている。

また、本実施形態では、クリーニングウェブ１２３に、０．０１ｍ^２／ｓ（１００００センチストークス）程度の粘度を有するシリコーンオイルを高温で含浸させている。シリコーンオイルとしては、この分野で常用されているものを使用でき、例えば、ジメチルシリコーンオイルを用いることができる。なお、アミノ変性オイル、メルカプト変性オイル、フッ素変性オイル等の変性シリコーンオイルを用いてもよい。

バックアップローラ１２５は、金属芯金の表面に弾性層を被覆した構成である。弾性層には、十分な柔らかさを得るためにゴム中に発泡剤を入れ、スポンジ状態とすることが好ましい。バックアップローラ１２５は、両端を回転自在に図示しない軸受によって軸支されている。さらにこの軸受は、図示しないバネによってクリーニングローラ１２２に押圧されている。本実施形態では、バックアップローラ１２５として直径２０ｍｍのローラ部材を用いた。

（１−５．実験結果）
次に、上述した定着装置４０および定着装置４０ｂを用いることによるかぶりの抑制効果を調べるために行った実験の結果について説明する。この実験では、上述した定着装置４０を備えた（実施例１）、定着装置４０ｂ（実施例２）、およびクリーニング部を備えない以外は定着装置４０，４０ｂと同様の構成の定着装置（比較例）をそれぞれ複合機７００に搭載して画像形成処理を行い、非画像領域に対するかぶりトナーの評価、および画像領域の光沢度の評価を行った。

なお、実施例１、実施例２、および比較例のいずれの場合についても、クリーニング処理以外の画像形成条件は同条件とした。具体的には、共通の素材およびサイズからなる用紙Ｐに対して共通の未定着トナー像（トナー付着量０．６ｍｇ／ｃｍ^２）を形成し、プロセス速度２２０ｍｍ／ｓｅｃとし、レーザ照射部Ｌ１に投入する電力を６００Ｗとした。

評価方法としては、実施例１、実施例２、および比較例のそれぞれについて、３枚の用紙に画像形成を行い、非画像領域に存在するかぶりトナーの評価、および画像領域の光沢度の評価を行った。かぶりトナーの評価については、測色色差計（商品名：ＺＥ６０００、日本電色社製）を用いて画像形成の前後における非画像領域の白色度の差を測定することにより評価した。また、光沢度の評価については、光沢度計（商品名：ＶＧ２０００、日本電色工業株式会社製）を用いて画像領域の光沢度を測定した。

図７は、実施例１、実施例２、および比較例のそれぞれについてのかぶりトナーの評価、および光沢度の評価を示している。

図７の結果から明らかなように、実施例１，２における画像形成前後の非画像領域の白色度の差は比較例よりも大幅に小さくなっている。これにより、クリーニング部を備えることで、定着処理後に用紙上に残るかぶりトナーを大幅に削減し、高品質の画像を形成できることがわかる。

また、実施例２では、実施例１および比較例に比べて画像領域の光沢度を大幅に向上させることができた。このことから、クリーニングローラ１２２によって定着処理されたトナー像を用紙に押し付ける方向に加圧することにより、画像領域の光沢度を向上させることができ、さらに高品質の画像を形成できることがわかる。

以上のように、本実施形態にかかる複合機７００に備えられる定着装置４０は、用紙Ｐ上に形成された未定着トナー像に光を照射することにより上記未定着トナー像を用紙Ｐに定着させる定着処理を行うレーザ照射部Ｌ１と、レーザ照射部Ｌ１によって定着処理が行われた後に用紙Ｐ上に残存している未定着トナーを用紙Ｐから除去するクリーニング部１１０とを備えている。

これにより、レーザ照射部Ｌ１によって定着処理が行われた後に用紙Ｐ上に残存している未定着トナーをクリーニング部１１０によって除去することができる。したがって、用紙Ｐ上に定着されることなく残存するトナーを、用紙Ｐに照射する光の照射光量を増大させることなく、かつ用紙Ｐに形成される画像の画像品位を低下させることなく低減することができる。

また、本実施形態では、用紙Ｐにおける画像データに応じた画像が形成される領域である画像領域（実際に未定着トナー像が形成されている領域を含む所定範囲の領域）にのみ光を照射し、用紙Ｐにおける上記所定範囲外の領域である非画像領域（余白領域）には光を照射しない。

これにより、用紙Ｐに照射する光の光エネルギーの総量を、用紙Ｐの全体に光を照射する場合に比べて抑制できる。また、非画像領域については光が照射されないので、非画像領域に付着したかぶりトナーについては光の照射によって記録材に対する接着力が付与されることがない。したがって、クリーニング部１１０による未定着トナーのクリーニングを容易に行うことができる。

また、本実施形態では、上記画像領域のうち、未定着トナー像が印字されている印字位置にのみ光を照射し、非印字領域には光を照射しない。

これにより、用紙Ｐに照射する光の光エネルギーの総量を、未定着トナー像を適切に定着させるために必要な必要最小限のエネルギーに抑制することができる。また、非画像形成領域および非印字位置については光が照射されないので、非画像領域および非印字位置に付着したかぶりトナーについては光の照射によって記録材に対する接着力が付与されることがない。したがって、クリーニング部１１０による未定着トナーのクリーニングを容易に行うことができる。

また、本実施形態では、レーザ照射素子を用いて記録材に定着処理のための光を照射している。これにより、フラッシュランプやＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの光照射手段を用いる場合に比べて光の拡散が少ないため、被照射領域に対して容易かつ効果的に光を集光することができる。したがって、被照射領域に照射される光の光強度（単位面積当たりの光出力：Ｗ／ｍｍ^２）を大きくすることができるので、光の利用効率を高めて未定着トナー像を効率的に定着させることができる。また、未定着トナー像を構成するトナーが存在する箇所のみを選択的に加熱することができるので、トナーを効率的に加熱できる。

また、本実施形態では、複数の半導体レーザ素子（レーザ光源）２００を搬送される用紙Ｐの幅方向（用紙Ｐの搬送方向に垂直、かつ用紙Ｐの印字面に平行な方向）に列状に配置し、これら各半導体レーザ素子２００からのレーザ光の照射方向は一定とし、用紙Ｐを用紙Ｐに対して相対的に移動させることによって用紙Ｐ上の未定着トナー像の各印字位置にレーザ光を照射しているが、これに限るものではない。例えば、レーザ光源からのレーザ光の照射方向を変化させて用紙Ｐ上の未定着トナー像の各印字位置をスキャン（走査）する構成（レーザ光スキャン方式）にしてもよい。

ただし、レーザ光の照射方向は一定とし、用紙Ｐを用紙Ｐに対して相対的に移動させる構成の場合、レーザ光スキャン方式の場合に比べて、定着装置４０の構成を簡略化することができ、定着プロセスに要する時間を短縮することができるという利点がある。

すなわち、レーザ光スキャン方式の場合、用紙Ｐの幅方向（用紙Ｐの搬送方向に垂直、かつ用紙Ｐの印字面に平行な方向）にレーザ光を走査する必要があるので、定着プロセスに要する時間が長くなる。また、レーザ光を走査するための構成を追加する必要があるので、定着装置４０の構成が複雑になる。

また、単一のレーザ光源を用いてレーザ光の走査を行う構成よりも、複数の半導体レーザ素子２００を備える構成にした方が、各レーザ素子と放熱部であるヒートシンク２１８との伝熱面積を大きくすることができるので、ヒートシンク２１８への熱移動効率を向上することができる。

また、本実施形態において、複合機７００および定着装置４０，４０ｂに備えられる制御部（本体制御部６０１および定着制御部６０２）を、ＣＰＵ等のプロセッサを用いてソフトウェアによって実現してもよい。この場合、複合機７００および定着装置４０，４０ｂは、各機能を実現する制御プログラムの命令を実行するＣＰＵ（central processing unit）、上記プログラムを格納したＲＯＭ（read only memory）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（random access memory）、上記プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置（記録媒体）などを備えている。そして、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアである複合機７００および定着装置４０，４０ｂの制御プログラムのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、複合機７００および定着装置４０，４０ｂに供給し、そのコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによって達成される。

また、複合機７００および定着装置４０，４０ｂに備えられる制御部（本体制御部６０１および定着制御部６０２）は、ソフトウェアを用いて実現されるものに限るものではない。例えば、ハードウェアロジックによって構成されるものであってもよく、処理の一部を行うハードウェアと当該ハードウェアの制御や残余の処理を行うソフトウェアを実行する演算手段とを組み合わせたものであってもよい。

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。すなわち、請求項に示した範囲で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。

本発明は、記録材上に形成された未定着トナー像に光を照射することにより上記未定着トナー像を上記記録材に定着させる光定着方式の定着装置、およびそれを備えた画像形成装置（例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリ、複合機等）に適用できる。

３０ 用紙搬送装置
４０，４０ｂ 定着装置
５０Ｙ・５０Ｍ・５０Ｃ・５０Ｂ 可視像形成ユニット
１０２ 定着駆動ローラ
１０３ 定着搬送ベルト
１０４ 電源
１０５ 分離チャージャ
１０６ 除電チャージャ
１０７ 定着従動ローラ
１１０，１００ｂ クリーニング部
１１１ 吸引部
１１２ 吸引ヘッド部
１１３ ホース
１１４ トナー分離部
１１５ トナー回収ボックス
１１６ 真空ポンプ
１２１ 加圧ローラ
１２２ クリーニングローラ（当接部材）
１２３ クリーニングウェブ
１２４ 送り出しローラ
１２５ バックアップローラ
１２６ 巻き取りローラ
２００ 半導体レーザ素子（レーザ照射素子）
６０１ 本体制御部
６０２ 定着制御部
６０６ 画像処理部
６０７ 画像形成部
６０９ 記憶部
７００ 複合機（画像形成装置）
Ａ レーザ照射エリア
Ｌ１ レーザ照射部（光照射部）
Ｌ２ 用紙搬送部（記録材搬送部）
Ｐ 用紙（記録材）

Claims (5)

1. 記録材上に形成された未定着トナー像に光を照射することにより上記未定着トナー像を上記記録材に定着させる定着装置であって、
   上記未定着トナー像に光を照射することにより上記未定着トナー像を上記記録材に定着させる光照射部と、
   上記光照射部によって光が照射された後に上記記録材上に残存している未定着トナーを上記記録材から除去するクリーニング部とを備えていることを特徴とする定着装置。
2. 上記光照射部は、上記記録材における未定着トナー像が形成されている領域を含む所定範囲の領域である画像領域または上記未定着トナー像にのみ光を照射し、上記記録材における上記所定範囲外の領域である非画像領域には光を照射しないことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 上記クリーニング部は、空気を吸い込む吸引部を備えており、上記吸引部によって上記記録材上の空気を吸引することにより上記記録材上に残存している未定着トナーを除去することを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
4. 上記クリーニング部は、上記記録材に当接する当接部材を備え、上記当接部材によって上記記録材における未定着トナー像が形成されている領域を含む所定範囲の領域である画像領域および上記所定範囲外の領域である非画像領域を押圧することにより上記記録材上に残存している未定着トナーを当該当接部材に付着させて上記記録材上に残存している未定着トナーを除去することを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の定着装置を備えた画像形成装置。

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