JP2014048456A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】防止部材に付着した画像形成材料に光が照射されて防止部材が加熱されることを抑制する。
【解決手段】定着装置10は、トナー像が転写され、搬送路rに沿って搬送される用紙Pにレーザ光LBを照射する照射部101と、レーザ光LBを通過させる孔1041を有し、粉塵が照射部101に付着するのを防止する防止部材104とを有する。定着装置10は、また、粉塵が孔1041を通過することを防止するための風を送る送風機106を有する。
【選択図】図4

Description

本発明は、定着装置および画像形成装置に関する。
トナー像が形成された記録媒体にレーザ光を照射してトナーを記録媒体に定着させる定着装置が知られている。特許文献1には、記録媒体上のトナーにレーザ光照射口を介してレーザ光を照射することが記載されている。特許文献2および3には、記録媒体上で反射したレーザ光を繰り返し照射領域に反射する集光体の反射面に、加熱されて昇華したトナーが付着することを防止するため、反射面をガラスで覆うことが記載されている。
特開平10−260613号公報 特開2011−043609号公報 特開2011−043610号公報
本発明は、防止部材に付着した画像形成材料に光が照射されて防止部材が加熱されることを抑制することを目的とする。
請求項1に係る定着装置は、光を吸収して定着される画像形成材料による画像が形成され、搬送路に沿って搬送される記録媒体に光を照射する照射部と、前記光を通過させる第1の孔を有し、前記光を照射された前記画像形成材料が前記照射部に付着するのを防止する防止部材とを有する。
請求項2に係る定着装置は、請求項1に記載の構成において、前記光を照射された前記画像形成材料が前記第1の孔を通過することを防止するための風を送る送風手段を有する。
請求項3に係る定着装置は、請求項2に記載の構成において、前記送風手段は、前記第1の孔を通過し前記搬送路に向かう風を送ることを特徴とする。
請求項4に係る定着装置は、請求項3に記載の構成において、前記照射部により照射される光の光軸は、前記搬送路に対して下流側に傾いていることを特徴とする。
請求項5に係る定着装置は、請求項2に記載の構成において、前記送風手段は、前記搬送路の上流側から下流側に向かう風を送ることを特徴とする。
請求項6に係る定着装置は、請求項5に記載の構成において、前記照射部により照射される光の光軸は、前記搬送路に対して上流側に傾いていることを特徴とする。
請求項7に係る定着装置は、請求項3または4に記載の構成において、前記搬送路に対向し、前記照射部により照射された光および前記記録媒体により反射された反射光を通過させる開口部と、前記開口部を通過した前記反射光を前記記録媒体に反射する反射面とを有する反射部材を有し、前記防止部材は、前記開口部において前記反射部材により支持され、前記送風手段は、前記反射部材と前記防止部材とにより囲まれた空間内から当該空間の外に向かう風を送ることを特徴とする。
請求項8に係る定着装置は、請求項7に記載の構成において、前記反射部材は、前記照射部により照射された光を通過させる第2の孔を有し、前記送風手段は、前記第2の孔から前記空間内に前記風を送ることを特徴とする。
請求項9に係る画像形成装置は、光を吸収して定着される画像形成材料による画像を記録媒体に転写する転写部と、前記転写部により前記画像が転写され、搬送路に沿って搬送される前記記録媒体に光を照射する照射部と、前記光を通過させる第1の孔を有し、前記光を照射された前記画像形成材料が前記照射部に付着するのを防止する防止部材とを有する。
請求項1および9に係る発明によれば、防止部材が第1の孔を有しない場合と比べて、防止部材に付着した画像形成材料に光が照射されて防止部材が加熱されることを抑制することができる。
請求項2に係る発明によれば、画像形成材料が第1の孔を通過することを防止するための風がない場合と比べて、画像形成材料が照射部に付着することを抑制することができる。
請求項3に係る発明によれば、第1の孔を通過し搬送路に向かう風がない場合と比べて、画像形成材料が照射部に付着することを抑制することができる。
請求項4に係る発明によれば、光軸が搬送路に対して上流側に傾いている場合に比べて、画像形成材料による画像が、送風手段により送られた風によって乱されることを抑制することができる。
請求項5に係る発明によれば、搬送路の上流側から下流側に向かう風がない場合と比べて、画像形成材料が照射部に付着することを抑制することができる。
請求項6に係る発明によれば、光軸が搬送路に対して下流側に傾いている場合に比べて、画像形成材料が照射部に付着することを抑制することができる。
請求項7に係る発明によれば、反射部材と防止部材とにより囲まれた空間内から当該空間の外に向かう風がない場合に比べて、画像形成材料が当該空間内に入ることを抑制することができる。
請求項8に係る発明によれば、空間内に風を送るための孔を第2の孔とは別に設ける場合に比べて、反射部材に設ける孔の数を少なくすることができる。
画像形成装置のハードウェア構成を示す概略図 画像形成エンジンを幅方向の一方側から見た概略図 実施形態に係る定着装置を搬送方向の上流側から見た断面模式図 実施形態に係る定着装置を幅方向の一方側から見た断面模式図 変形例1に係る定着装置を幅方向の一方側から見た断面模式図 変形例2に係る定着装置を幅方向の一方側から見た断面模式図
図1は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置100のハードウェア構成を示す概略図である。画像形成装置100は、筐体の内部に制御部1、記憶部2、通信部3、受付部4、画像読取部5、画像処理部6、収容部7、搬送ローラ8、画像形成部9、および定着装置10を有する。制御部1は、画像形成装置100の各部の動作を制御する。制御部1は、CPU(Central Processing Unit)と、ROM(Read Only Memory)と、RAM(Random Access Memory)とを有する。記憶部2は、制御部1により用いられるデータおよびプログラムを記憶する装置、例えばHDD(Hard Disk Drive)を有する。通信部3は、パーソナルコンピュータまたはファクシミリなどの外部装置と接続し、画像データの送受信を行う。受付部4は、ユーザからの指示の入力を受け付ける。受付部4は、ユーザが画像形成装置100に指示を入力するための操作子を有する。受付部4で受け付けられた指示は制御部1に送られ、制御部1はこの指示に従って画像形成装置100の動作を制御する。画像読取部5は、原稿を光学的に読み取って画像信号を生成する。具体的には、画像読取部5は、プラテンガラス、光源、光学系および撮像素子を備える。プラテンガラス上に載せられた原稿に対して光源が光を照射し、原稿で反射された反射光が光学系を介してR(Red)色、G(Green)色、B(Blue)色に分解されて撮像素子に入射する。撮像素子は、入射した光を画像信号に変換し、画像信号を画像処理部6に供給する。画像処理部6は、画像読取部5から供給された画像信号をA/D変換し、ノイズ除去、ガンマ補正、色空間の変換(R、G、BからY(Yellow)、M(Magenta)、C(Cyan)、K(Black)へ)、スクリーン処理等を施す。こうして、色毎、画素毎の階調を表す画像データが生成される。
収容部7は、シート状の用紙P(記録媒体の一例)を収容する。用紙Pは、1ページ分に裁断されていない連続紙(連続帳票、連帳紙ともいう)であり、軸71に巻かれた形態で収容されている。なお、用紙Pが1ページ分ずつミシン目で区切られている場合には、ミシン面に沿ってつづら折りで畳まれた状態で収容するように収容部7が構成されていてもよい。搬送ローラ8は、用紙Pを搬送路rに沿って搬送する。搬送ローラ8は、図示された以外に、搬送路r上に複数設けられている。画像形成部9(転写部の一例)は、画像形成エンジン90Y、90M、90C、および90Kを有する。画像形成エンジン90Y、90M、90C、および90Kは、画像処理部6から供給された画像データに基づいて、電子写真方式により、それぞれY色、M色、C色、K色のトナー像を用紙Pの表面に重ねて転写する。各画像形成エンジンの構成は共通であるため、以下、各画像形成エンジンを区別する必要のない場合には、画像形成エンジン90と総称する。また、画像形成エンジン90の構成要素についても、Y、M、C、Kの表記を省略する。定着装置10は、画像形成部9により転写されたトナー像を用紙Pに定着させる。トナー像が定着した用紙Pは、画像形成装置100の外部に排出される。排出された用紙Pは、例えば、裁断装置(図示省略)によって1ページ分ずつ裁断される。以下では、用紙Pが搬送される方向(矢印A方向)を単に「搬送方向」といい、搬送方向に直交する方向(図1の紙面に垂直な方向)を「幅方向」という。
図2は、画像形成エンジン90を幅方向の一方側から見た概略図である。x軸は幅方向、y軸は搬送方向、z軸は高さ方向を表す。画像形成エンジン90は、感光体ドラム91、帯電装置92、露光装置93、現像装置94、転写装置95およびクリーナー96を有する。感光体ドラム91は、外周面に光導電膜を積層した円筒状の部材であり、円筒の中心を軸として矢印Bの方向に回転するように支持される。帯電装置92は、例えば、スコロトロン帯電器であり、感光体ドラム91の光導電膜を予め定められた電位に帯電させる。露光装置93は、帯電装置92により帯電させられた感光体ドラム91を露光して、静電潜像を形成する。具体的には、画像処理部6から供給された画像データで表される各画素の階調に対応するレーザ光を生成し、レーザ光で感光体ドラム91の光導電膜を幅方向に走査する。感光体ドラム91が矢印Bの方向に回転することによって幅方向の走査線単位での静電潜像の書き込みが搬送方向に繰り返される。
現像装置94は、感光体ドラム91に形成された静電潜像を現像する。現像装置94は、感光体ドラム91と外周面が対向するように設けられた現像ローラ941を有する。現像装置94の内部には、トナーとキャリアからなる2成分現像剤が収容されている。トナーは、樹脂製の粉体をY色、M色、C色、K色のいずれかの色材で着色したものである。キャリアは、磁性体で作製された粉体である。2成分現像剤は、回転駆動される現像ローラ941の外周面に磁力によって付着する。現像ローラ941には静電潜像と逆極性の現像バイアスが印加されている。現像バイアスによってトナーが静電潜像と逆極性に帯電すると、トナーは静電潜像上に移動し、トナー像が形成される。転写装置95は、搬送路rを挟んで感光体ドラム91と対向する円筒状の部材である。転写装置95は、トナー像と逆極性の転写バイアスが印加されている。転写バイアスによって用紙Pがトナー像と逆極性に帯電すると、トナー像は用紙Pに転写される。用紙Pが画像形成エンジン90K、90C、90M、90Yを通ると、トナー像は重ねて転写される。クリーナー96は、トナー像が転写された後の感光体ドラム91の表面に残留するトナーを除去する。
図3は、本発明の一実施形態に係る定着装置10を搬送方向の上流側から見た断面模式図である。図4は、定着装置10を幅方向の一方側から見た断面模式図である。定着装置10は、照射部101、光学部材102、反射部材103、防止部材104、支持ローラ105、および送風機106を有する。
照射部101は、搬送ローラ8により搬送される用紙Pにレーザ光LBを照射する。搬送路r上において、レーザ光LBが照射される領域を照射領域D1という。照射部101は、レーザ光LBを発生させる複数の光源1011を有する。光軸a1は、レーザ光LBの光軸である。光軸a1は、図4に示すように搬送路rに対して下流側に傾いている。搬送路rに対して下流側に傾いているとは、高さ方向から見て、照射部101が、照射領域D1よりも搬送路rの下流側にあることをいう。光源1011は、図3に示すように、幅方向に沿って間隔gで並んでいる。間隔gは、用紙Pのトナー像が形成され得る領域の全体にレーザ光LBが照射されるように決められる。図3に示す例では、照射部101は、4つの光源1011を有する。レーザ光LBの波長は、トナーを溶融させるに足りるエネルギーをトナーに与えられるのであればどのような波長であってもよい。レーザ光LBとしては、例えば、赤外線が用いられる。この場合、現像装置94では、赤外線を吸収する材料を混入させたトナーを用いる。
光学部材102は、光源から照射されたレーザ光LBが伝播する方向を制御する部材、例えば、レンズである。光学部材102は、一の光源1011に対して、それぞれ一枚ずつ設けられる。図3に示す例では、4つの光源1011のそれぞれに対応させて、4枚の光学部材102が設けられている。光源1011から照射されたレーザ光LBは、光学部材102に向かって伝播する。光学部材102は、図4に示すように、幅方向から見た断面が凸型を成しており、レーザ光LBを搬送方向に収束させる。光学部材102は、搬送方向の照射幅が定められた範囲内(例えば、1.0±0.1mm)に収まるように、レーザ光LBを収束させる。また、光学部材102は、図3に示すように、搬送方向から見た断面が矩形であり、レーザ光LBを幅方向に屈折させることなく透過させる。レーザ光LBは、光学部材102を透過すると、反射部材103に向かって伝播する。
反射部材103は、図3に示すように搬送方向から見た断面が矩形を成しており、図4に示すように幅方向から見た断面がアーチ状を成している。反射部材103は、孔1031、開口部1032、および反射面1033を有する。孔1031(第2の孔の一例)は、光源1011から照射されたレーザ光LBを通過させる。開口部1032は、搬送路rと対向しており、反射部材103の内部を伝播したレーザ光LBを通過させる。開口部1032を通過したレーザ光LBは搬送路r上の照射領域D1に照射される。用紙Pの表面に転写されたトナーTは、図4に示すように、照射領域D1を通過すると溶融し、用紙Pに定着する。用紙Pにレーザ光LBが照射されると、用紙Pの表面のトナー粒子が付着していない領域では、レーザ光LBが反射される。用紙Pの表面では、鏡面反射と拡散反射が生じるので、あらゆる方向の反射が生じ得る。開口部1032は、また、用紙Pにより反射された反射光を通過させる。反射面1033は、反射部材103の内側であって、搬送路rと対向する面である。反射面1033は、開口部1032を通過した反射光を用紙Pに反射する。反射面1033は、レーザ光LBを反射させるための加工が施されている。例えば、反射部材103はアルミニウム等の金属で作製され、反射面1033が鏡面に研磨されてもよいし、反射面1033に銀等でめっきが施されてもよい。反射光は、反射面1033で反射されることによって、その一部がトナー粒子に吸収され、残りは再び用紙Pの表面で反射される。このように、用紙Pの表面と反射部材103の反射面1033とでレーザ光LBの反射が繰り返されると、反射面1033で反射されたレーザ光LBの一部がトナーに吸収されてトナーの加熱および溶融が促進される。
レーザ光LBを照射され加熱されたトナーの一部は昇華して気体となり、これが冷却されて粉塵が発生する場合がある。防止部材104は、粉塵が照射部101に付着するのを防止する。具体的には、防止部材104は、反射部材103の内側に粉塵が入り込まないように照射部101と搬送路rとの間を仕切る。防止部材104は、短辺と長辺とを有する矩形且つ板状の部材であり、光を透過する材料、例えば石英ガラスにより形成される。防止部材104は、開口部1032において、短辺が搬送方向に、長辺が幅方向に沿うように反射部材103により支持される。防止部材104は、孔1041(第1の孔の一例)を有する。孔1041は、レーザ光LBを通過させる。ここでいう「レーザ光LBを通過させる」とは、レーザ光LBが、防止部材104と交わることなく孔1041を通過することをいう。孔1041は、幅方向の一方側から他方側に向かって設けられる。防止部材104に孔1041が設けられると、反射部材104に付着した粉塵にレーザ光LBが照射されて防止部材104が加熱されることが防止される。
支持ローラ105は、搬送ローラ8による用紙Pの搬送に伴って回転軸a2を中心に搬送方向に回転し、用紙Pを支持する。支持ローラ105は、側面が開口部1032に向かい合うように設けられる。支持ローラ105の側面には、用紙P側からレーザ光LBが照射される。
送風機106(送風手段の一例)は、粉塵が孔1041を通過することを防止するための風を送る。送風機106は、反射部材103の外側に設けられ、孔1031を介して、反射部材103と防止部材104とにより囲まれた空間内に風を送り込む。反射部材103と防止部材104とにより囲まれた空間内に風が送り込まれると、当該空間内の圧力は空間の外の圧力に比べて高くなる。そのため、孔1041を介して、反射部材103と防止部材104とにより囲まれた空間内から当該空間の外に向かう風が送られる。
上述の通り、レーザ光LBの光軸a1は、搬送路rに対して下流側に傾いている。レーザ光LBの光軸a1が搬送路rに対して下流側に傾くと、照射領域D1の位置は、孔1041よりも上流側になる。そのため、用紙Pの表面で孔1041を通過した風が当たる領域にあるトナーTは、用紙Pに定着している。したがって、レーザ光LBの光軸a1が搬送路rに対して上流側に傾いている場合に比べて、孔1041を通過した風を受けてトナー像が乱されることが抑制される。
(変形例)
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。以下、変形例をいくつか説明する。以下で説明する変形例のうち、2つ以上のものが組み合わされて用いられてもよい。
(1)変形例1
上述の実施形態では、送風機106が、孔1041を通過し搬送路rに向かう風を送る場合について説明した。この点、送風機106が送る風の経路は、孔1041を通過するものに限らない。送風機106は、例えば、搬送路rに沿って風を送ってもよい。
図5は、変形例1に係る定着装置11を幅方向の一方側から見た断面模式図である。定着装置11において、送風機106は、搬送路rの上流側から下流側に向かう風を送っている。また、定着装置11において、光源1011は、レーザ光LBの光軸a1が搬送路rに対して上流側に傾くように配置される。レーザ光LBの光軸a1が搬送路rに対して上流側に傾くと、照射領域D1の位置は、孔1041よりも下流側になる。そのため、レーザ光LBの光軸a1が搬送路rに対して下流側に傾いている場合に比べて、粉塵が孔1041を通過することが抑制される。
(2)変形例2
定着装置の構成は、実施形態に記載されたものに限らない。定着装置は、例えば、反射部材103を有していなくても良い。
図6は、変形例2に係る定着装置12を幅方向の一方側から見た断面模式図である。定着装置12は、反射部材103を有しない点が上述の定着装置10と異なる。図6において、送風機106は、実施形態と同様に、孔1041を通過し搬送路rに向かう風を送っている。またレーザ光LBの光軸a1は、搬送路rに対して下流側に傾いている。なお、反射部材103が用いられない場合、防止部材104は光を透過する材料で形成されなくてもよい。また、防止部材104は、平板状である場合に限らず、例えば搬送路rに対して湾曲した形状であってもよい。
(3)変形例3
送風機106が反射部材103と防止部材104とにより囲まれた空間に風を送り込む経路は、孔1031からに限らない。送風機106は、反射部材103に設けられた孔1031とは別の孔から、当該空間に風を送り込んでもよい。
(4)変形例4
上述の実施形態では、光源1011は搬送方向に1つである場合について説明した。この点、光源1011は搬送方向に複数設けられてもよい。この場合、孔1041は、搬送方向に並んだ複数の光源1011によるレーザ光LBを通過させる。なお、搬送方向に複数の光源1011が設けられる場合、防止部材104には、搬送方向の一方の光源1011によるレーザ光LBを通過させる孔と、他方の光源1011によるレーザ光LBを通過させる孔とが別々に設けられてもよい。
(5)変形例5
光学部材102は、レーザ光LBを搬送方向に収束させるレンズに限らない。光学部材102は、例えば、レーザ光LBを幅方向に拡散させてもよい。この場合、搬送方向をから見た断面が凹型のレンズが光学部材102として用いられる。別の例で、一の光源1011に対して、レーザ光LBを幅方向に拡散させるレンズと、レーザ光LBを搬送方向に収束させるレンズとが設けられてもよい。さらに別の例で、幅方向に沿って並んだ複数の光源1011に対応させて、幅方向に沿って延びる一枚の光学部材102が設けられても良い。
(6)変形例6
実施形態では用紙Pが連続紙である例を示したが、用紙Pは定められた寸法で1ページ分ずつ裁断されたものであってもよい。この場合、支持ローラ105に代えて搬送ベルトが用いられてもよい。搬送ベルトは、無端のベルト状の部材であり、複数の用紙Pを搬送路rに沿って順に搬送する。
(7)変形例7
レーザ光LBの光軸a1が、搬送路rに対して傾く方向は、図4または図5に示した方向に限らない。図4において、レーザ光LBの光軸a1は、搬送路rに対して上流側に傾いてもよい。また図5において、レーザ光LBの光軸a1は、搬送路rに対して下流側に傾いてもよい。
(8)その他の変形例
実施形態では画像形成材料の例としてトナーを示したが、画像形成材料はインクであっても構わない。この場合、インクが光を照射されて乾燥することにより画像が用紙Pに定着する。
実施形態では、画像形成装置100はカラーの画像を形成するものであったが、モノクロの画像を形成してもよい。この場合、画像形成装置100は、画像形成エンジン90Y、90M、90C、および90Kのうち、画像形成エンジン90Kを有していればよい。
100…画像形成装置、1…制御部、2…記憶部、3…通信部、4…受付部、5…画像読取部、6…画像処理部、7…収容部、71…軸、8…搬送ローラ、9…画像形成部、90…画像形成エンジン、91…感光体ドラム、92…帯電装置、93…露光装置、94…現像装置、95…転写装置、96…クリーナー、10,11,12…定着装置、101…照射部、1011…光源、102…光学部材、103…反射部材、1031…孔、1032…開口部、1033…反射面、104…防止部材、1041…孔、105…支持ローラ、106…送風機

Claims (9)

  1. 光を吸収して定着される画像形成材料による画像が形成され、搬送路に沿って搬送される記録媒体に光を照射する照射部と、
    前記光を通過させる第1の孔を有し、前記光を照射された前記画像形成材料が前記照射部に付着するのを防止する防止部材と
    を有する定着装置。
  2. 前記光を照射された前記画像形成材料が前記第1の孔を通過することを防止するための風を送る送風手段
    を有する請求項1に記載の定着装置。
  3. 前記送風手段は、前記第1の孔を通過し前記搬送路に向かう風を送る
    ことを特徴とする請求項2に記載の定着装置。
  4. 前記照射部により照射される光の光軸は、前記搬送路に対して下流側に傾いている
    ことを特徴とする請求項3に記載の定着装置。
  5. 前記送風手段は、前記搬送路の上流側から下流側に向かう風を送る
    ことを特徴とする請求項2に記載の定着装置。
  6. 前記照射部により照射される光の光軸は、前記搬送路に対して上流側に傾いている
    ことを特徴とする請求項5に記載の定着装置。
  7. 前記搬送路に対向し、前記照射部により照射された光および前記記録媒体により反射された反射光を通過させる開口部と、
    前記開口部を通過した前記反射光を前記記録媒体に反射する反射面と
    を有する反射部材を有し、
    前記防止部材は、前記開口部において前記反射部材により支持され、
    前記送風手段は、前記反射部材と前記防止部材とにより囲まれた空間内から当該空間の外に向かう風を送る
    ことを特徴とする請求項3または4に記載の定着装置。
  8. 前記反射部材は、前記照射部により照射された光を通過させる第2の孔を有し、
    前記送風手段は、前記第2の孔から前記空間内に前記風を送る
    ことを特徴とする請求項7に記載の定着装置。
  9. 光を吸収して定着される画像形成材料による画像を記録媒体に転写する転写部と、
    前記転写部により前記画像が転写され、搬送路に沿って搬送される前記記録媒体に光を照射する照射部と、
    前記光を通過させる第1の孔を有し、前記光を照射された前記画像形成材料が前記照射部に付着するのを防止する防止部材と
    を有する画像形成装置。
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