JP2017227811A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ光のエネルギーによる定着性能への影響を抑制することが可能な定着装置および画像形成装置を提供する。【解決手段】レーザースタック６１からの光束は、光学系６２により透明ロッド５１と記録材との境界面に集光する。透明ロッド５１は、各端面５１ａが保持部７１により一体に保持されている。透明ロッド５１の端面５１ａから離れて位置する軸受７２が動作部７３を回転可能に軸支する。透明ロッド５１に入射しその一部または全部が内部で反射を繰り返して透明ロッド５１の端面５１ａに到達した光線は熱吸収部７４でその熱が吸収される。保持部７１には、熱吸収部７４により吸収された熱を外部に放出するフィン７５が配設されている。これにより、透明ロッド５１の端部５１ａにおける光線の熱が軸受７３に伝わることによる定着性能に対する悪影響を防止する。【選択図】図３

Description

本発明は、定着装置および画像形成装置に関するものである。

例えば、特許文献１は、内部空間を有すると共にレーザ光が透過可能な素材にて構成される透過部を具備し、この透過部を回転移動させる回転部材と、この回転部材に対向して設けられ、回転部材との間に接触加圧域を形成すると共にこの接触加圧域にて記録媒体上の熱可塑性の作像材料による画像を加圧しながら回転部材との間で記録媒体を移動搬送する対向部材と、回転部材の内部空間に設けられ、記録媒体の搬送路のうち記録媒体上の熱可塑性の作像材料による画像が接触加圧域に至る前の予め規定されたレーザ光照射位置にて記録媒体上の熱可塑性の作像材料による画像に回転部材の透過部を介してレーザ光を照射するレーザ光照射手段と、を備えることを特徴とする定着装置を開示している。

特開２０１１−１２８２２３号公報

ここで、レーザ光のエネルギーが定着性能に影響を及ぼすのは好ましくない。
本発明は、レーザ光のエネルギーによる定着性能への影響を抑制することが可能な定着装置および画像形成装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、導光路となるレンズを含んで構成され、当該レンズと記録材との境界面に像定着用のレーザ光を集光する光学系と、前記光学系の前記レンズを保持する保持部と、前記保持部と共に回転動作する動作部と、前記保持部から前記動作部へのレーザ光のエネルギーの伝搬を抑制する抑制手段と、を備えることを特徴とする定着装置である。
請求項２に記載の発明は、前記抑制手段は、前記保持部にてレーザ光による熱を排出する排出部を含んで構成されることを特徴とする請求項１に記載の定着装置である。
請求項３に記載の発明は、前記抑制手段は、前記保持部にてレーザ光を反射する反射部を含んで構成されることを特徴とする請求項１に記載の定着装置である。
請求項４に記載の発明は、前記抑制手段は、前記保持部により保持される前記レンズの部分にレーザ光を反射する反射部を含んで構成されることを特徴とする請求項１に記載の定着装置である。
請求項５に記載の発明は、像を形成する像形成手段と、前記像形成手段によって形成された像を記録材上に転写する転写手段と、前記記録材上に転写された像を当該記録材に定着する定着手段と、を含み、前記定着手段は、導光路となるレンズを含んで構成され、当該レンズと記録材との境界面に像定着用のレーザ光を集光する光学系と、前記光学系の前記レンズを保持する保持部と、前記保持部と共に回転動作する動作部と、前記保持部から前記動作部へのレーザ光のエネルギーの伝搬を抑制する抑制手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置である。

請求項１によれば、抑制手段を備えない場合に比べて、レーザ光のエネルギーによる定着性能への影響を抑制することが可能になる。
請求項２によれば、抑制手段を排出部以外の構成とする場合に比べて、抑制手段を簡易な構成で実現することが可能になる。
請求項３によれば、抑制手段を反射部以外の構成とする場合に比べて、抑制手段を簡易な構成で実現することが可能になる。
請求項４によれば、抑制手段を反射部以外の構成とする場合に比べて、抑制手段を簡易な構成で実現することが可能になる。
請求項５によれば、抑制手段を備えない場合に比べて、レーザ光のエネルギーによる定着性能への影響を抑制することが可能になる。

本実施の形態が適用される画像形成装置をフロント側から眺めた場合の図である。 定着装置の概略構成を説明する図である。 定着装置の概略構成を説明する図であり、第１の構成例を示す。 透明ロッドの端面周辺の構成例を説明する図であり、（ａ）は第２の構成例を示し、（ｂ）は第３の構成例を示す。 透明ロッドの端面周辺の構成例を説明する図であり、（ａ）は第４の構成例を示し、（ｂ）は第５の構成例を示し、（ｃ）は第６の構成例を示す。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本実施の形態が適用される画像形成装置１００をフロント側から眺めた場合の図である。
同図に示す画像形成装置１００は、所謂タンデム型の構成を有するものであって、電子写真方式により各色成分のトナー像を形成する複数の画像形成ユニット１０（１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ）を備えている。また、本実施の形態に係る画像形成装置１００では、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ(Random Access Memory)などを含んで構成され、画像形成装置１００を構成する各装置および各部の動作を制御する制御部が設けられている。
画像形成ユニット１０は画像形成部の一例である。

また、画像形成装置１００は、各画像形成ユニット１０にて形成された各色成分トナー像が順次転写（一次転写）されると共にこの各色成分トナー像を保持する中間転写ベルト２０と、中間転写ベルト２０上の各色成分トナー像を矩形状に形成された記録材Ｐに一括転写（二次転写）する二次転写装置３０と、を備えている。記録材Ｐは、紙やフィルム等の定着対象メディアである。
中間転写ベルト２０は像形成手段の一例であり、二次転写装置３０は転写手段の一例である。

また、画像形成装置１００には、記録材Ｐを供給する用紙供給装置４０が設けられている。また、用紙供給装置４０と二次転写装置３０との間には、用紙搬送経路上に位置する記録材Ｐを搬送する搬送ロール４１が複数設けられている。
また、本実施の形態では、二次転写装置３０により記録材Ｐ上に二次転写された画像をこの記録材Ｐに定着させる定着装置５０が設けられている。さらに、二次転写装置３０と定着装置５０との間には、二次転写装置３０を通過した記録材Ｐを定着装置５０へ搬送する搬送装置４２が設けられている。
定着装置５０は、定着手段の一例である。

ここで、画像形成部の一部として機能する画像形成ユニット１０の各々は、回転可能に取り付けられた感光体ドラム１１を備えている。また、感光体ドラム１１の周囲には、感光体ドラム１１を帯電する帯電装置１２と、感光体ドラム１１を露光して静電潜像を書き込む露光装置１３と、感光体ドラム１１上の静電潜像をトナーにより可視像化する現像装置１４と、が設けられている。さらに、感光体ドラム１１上に形成された各色成分トナー像を中間転写ベルト２０に転写する一次転写装置１５と、感光体ドラム１１上の残留トナーを除去するドラム清掃装置１６と、が設けられている。

中間転写ベルト２０は、複数本のロール部材２１、２２、２３、２４、２５、２６に掛け渡され、回転するように設けられている。これらのロール部材２１〜２６のうち、ロール部材２１は、中間転写ベルト２０を駆動するようになっている。また、ロール部材２５は、中間転写ベルト２０を挟んで二次転写ロール３１に対向配置されており、これら二次転写ロール３１およびロール部材２５によって二次転写装置３０が構成されている。
なお、中間転写ベルト２０を挟んでロール部材２１と対向する位置には、中間転写ベルト２０上の残留トナーを除去するベルト清掃装置２７が設けられている。

図２および図３は、定着装置５０の概略構成を説明する図である。図２は透明ロッド５１の端面側から見た図であり、図３は透明ロッド５１の周面側から見た図である。また、図３では、抑制手段の一例としての第１の構成例を示す。
図２に示すように、本実施の形態では、定着装置５０は、光束Ｂｍを透過可能な透明材料にて円柱状に構成される回転可能な透明ロッド５１と、接触域が形成されるように透明ロッド５１に対向して設けられ、透明ロッド５１と協働して記録材Ｐを移動搬送する対向ロール５２と、を備えている。また、定着装置５０は、画像が転写される記録材Ｐの領域全幅にわたる線状領域（狭い集光幅）に集光するレーザ光ないし光束Ｂｍを透明ロッド５１に入射する集光装置（線状集光装置）５３を備えている。透明ロッド５１はレンズの一例である。
定着装置５０は、集光装置５３からの線状領域に集光された光束Ｂｍで記録材Ｐのトナーを直接加熱し、溶着定着するレーザ定着装置である。なお、線状領域の幅を狭くすることで、集光効率が向上すると共に、定着部分が速やかに冷やされる。

透明ロッド５１における透明は、光束Ｂｍの波長域において透過率が高いことを意味し、光束Ｂｍを透過するものであればよく、光利用効率等の観点からすれば、透過率が高ければ高いほどよい。例えば９０％以上、望ましくは９５％以上がよい。
また、対向ロール５２は、例えばアルミニウム、ステンレス鋼、ニッケル等をメッキした銅板等により構成されており、透明ロッド５１との間に予め決められた加圧力が作用するように配置されている。

図３に示すように、定着装置５０の集光装置５３は、光束Ｂｍを発するレーザースタック６１と、レーザースタック６１からの光束Ｂｍを集光する光学系６２と、を含んで構成されている。光学系６２は、透明ロッド５１と記録材Ｐとの境界面に光束Ｂｍを集光させるものである。付言すると、透明ロッド５１は、光学系６２により集光される場合の導光路となるものである。
なお、本実施の形態では、レーザースタック６１を用いているが、その代わりに、エリア状の発光素子アレイである面発光レーザユニットを用いることも考えられる。

透明ロッド５１は、各端面５１ａが保持部７１により一体に保持されている。また、透明ロッド５１の端面５１ａから離れて位置する軸受７２が動作部７３を回転可能に保持する。かかる動作部７３は、保持部７１と接続して形成されている。透明ロッド５１の各端面５１ａのいずれか一方側の動作部７３に不図示の駆動源の駆動力が入力され、かかる駆動力により保持部７１および動作部７３が回転動作する。
このように、保持部７１が動作部７３と共に回転運動することで、保持部７１により保持される透明ロッド５１が一方向に回転する。
なお、軸受７２としては、ボールベアリングを用いることが考えられ、また、樹脂ベアリングを用いることも考えられる。

図３に示すように、透明ロッド５１の端面５１ａと保持部７１との間には、透明ロッド５１の端面５１ａで光線の熱を吸収する熱吸収部７４が配設されている。すなわち、熱吸収部７４は、透明ロッド５１に入射しその一部または全部が内部で反射を繰り返して透明ロッド５１の端面５１ａに到達する光線（同図の矢印参照）の熱を吸収する。
また、保持部７１には、熱吸収部７４により吸収された熱を外部に放出するフィン７５が配設されている。フィン７５は、保持部７１から径方向に延びる複数の薄板部７５ａを含んで構成されている。
本実施の形態では、上述した熱吸収部７４およびフィン７５により、透明ロッド５１の端部における光線の熱が保持部７１から動作部７３を介して軸受７２に伝わることが抑制されることから、熱が定着性能に悪影響を及ぼすことが防止される。
第１の構成例において、熱吸収部７４は光線の熱を吸収する機能（熱吸収機能）を有し、フィン７５は、光線の熱による温度上昇を防ぐ機能（冷却機能）を有する。熱吸収部７４およびフィン７５は、動作部７３への光線エネルギーの伝搬を抑制する抑制手段の一例である。フィン７５は排出部の一例である。

ここで、上述した本実施の形態における第１の構成例以外の種々の構成例を説明する。すなわち、熱吸収部７４およびフィン７５以外の構成による他の抑制手段を説明する。
図４は、透明ロッド５１の端面５１ａ周辺の構成例を説明する図であり、図３における透明ロッド５１の右端部分のみを図示する。図４では（ａ）および（ｂ）に互いに異なる構成例を図示し、図４（ａ）は第２の構成例を示し、（ｂ）は第３の構成例を示す。
図４（ａ）に示す第２の構成例では、保持部７１の温度を一定に保つための装置であるチラー７６が配設されている。かかるチラー７６は、熱吸収部７４で吸収された光線の熱を流体によって保持部７１から外部に移動する熱交換器（液冷部ないし水冷部）である。すなわち、チラー７６は、動作部７３の端部に形成された流体の入り口および出口と、保持部７１および動作部７３の内部において流体が入り口から出口に一方向に流れる流路と、を含んで構成されている。なお、保持部７１の横断面中心側に流体の入り口が形成され、その外周側に出口が形成されるような流路を採用することで、保持部７１が回転する際の遠心力を利用して流体の流れが円滑に行われる。
第２の構成例において、熱吸収部７４は熱吸収機能を有し、チラー７６は冷却機能を有する。熱吸収部７４およびチラー７６は抑制手段の一例である。チラー７６は排出部の一例である。

また、図４（ｂ）に示す第３の構成例では、保持部７１の熱を放出する放熱部７７と、放熱部７７に向けて送風する送風部７８と、が配設されている。かかる放熱部７７は、保持部７１の外面に凹部を形成することで表面積を増やして放熱性を高めるようにしたものであり、空冷部ということもできる。保持部７１の放熱部７７は、熱吸収部７４で吸収された光線の熱を送風部７８からの風により空気中に放熱する。また、定着装置５０が作動する際に回転動作することから、そのような回転動作する保持部７１の表面に空冷機能を付加することにより熱を空気中に放出し易くなる。こうして、熱吸収部７４の熱が保持部７１から動作部７３に伝わり難くなる。なお、送風部７８を省略する変形例も考えられる。
第３の構成例において、熱吸収部７４は熱吸収機能を有し、放熱部７７および送風部７８は冷却機能を有する。熱吸収部７４および放熱部７７は、抑制手段の一例であり、放熱部７７は排出部の一例である。

図５は、透明ロッド５１の端面５１ａ周辺の構成例を説明する図であり、図４に対応するものである。図５では（ａ）、（ｂ）および（ｃ）に互いに異なる構成例を図示し、図５（ａ）は第４の構成例を示し、（ｂ）は第５の構成例を示し、（ｃ）は第６の構成例を示す。
図５（ａ）に示す第４の構成例では、透明ロッド５１と保持部７１との間に、光線を反射する反射膜８１が形成されている。このような反射膜８１は、例えば反射コーティングにより形成される。反射膜８１は、透明ロッド５１の中央から端面５１ａに到達する光線を中央に反射する。このように反射された光線は、例えばその熱が記録材Ｐの定着に利用されること等により、透明ロッド５１の内部から排除される。なお、第４の構成例では、上述の第１ないし第３の構成例が備える熱吸収部７４（図３または図４参照）を備えていない。
第４の構成例において、反射膜８１は光線を反射する機能（反射機能）を有する。反射膜８１は抑制手段の一例であり、反射部の一例である。

図５（ｂ）に示す第５の構成例および同図（ｃ）に示す第６の構成例では、保持部７１に対応する透明ロッド５１の部分（端部）に、光線を反射する反射鏡５１ｂ，５１ｃが形成されている。この反射鏡５１ｂ，５１ｃはいずれも、蒸着による金属コーティングと誘電体多層膜とを含んで構成されている。
図５（ｂ）に示す第５の構成例における反射鏡５１ｂは、リトロリフレクタ（再帰反射器）ないしコーナーキューブであり、同図（ｃ）に示す第６の構成例における反射鏡５１ｃは、複数のリトロリフレクタ（再帰反射器）である。
第５の構成例および第６の構成例において、反射鏡５１ｂ，５１ｃは反射機能を有する。反射鏡５１ｂ，５１ｃは抑制手段の一例であり、反射部の一例である。

なお、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態には限定されない。本発明の精神及び範囲から逸脱することなく様々に変更したり代替態様を採用したりすることが可能なことは、当業者に明らかである。

２０…中間転写ベルト、３０…二次転写装置、５０…定着装置、５１…透明ロッド、５１ａ…端面、５１ｂ，５１ｃ…反射鏡、５２…対向ロール、５３…集光装置、６１…レーザースタック、６２…光学系、７１…保持部、７２…軸受、７３…動作部、７４…熱吸収部、７５…フィン、７６…チラー、７７…放熱部、７８…送風部、８１…反射膜、１００…画像形成装置

Claims (5)

1. 導光路となるレンズを含んで構成され、当該レンズと記録材との境界面に像定着用のレーザ光を集光する光学系と、
   前記光学系の前記レンズを保持する保持部と、
   前記保持部と共に回転動作する動作部と、
   前記保持部から前記動作部へのレーザ光のエネルギーの伝搬を抑制する抑制手段と、
   を備えることを特徴とする定着装置。
2. 前記抑制手段は、前記保持部にてレーザ光による熱を排出する排出部を含んで構成されることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記抑制手段は、前記保持部にてレーザ光を反射する反射部を含んで構成されることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
4. 前記抑制手段は、前記保持部により保持される前記レンズの部分にレーザ光を反射する反射部を含んで構成されることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
5. 像を形成する像形成手段と、
   前記像形成手段によって形成された像を記録材上に転写する転写手段と、
   前記記録材上に転写された像を当該記録材に定着する定着手段と、を含み、
   前記定着手段は、
   導光路となるレンズを含んで構成され、当該レンズと記録材との境界面に像定着用のレーザ光を集光する光学系と、
   前記光学系の前記レンズを保持する保持部と、
   前記保持部と共に回転動作する動作部と、
   前記保持部から前記動作部へのレーザ光のエネルギーの伝搬を抑制する抑制手段と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。

Images