JP3135559U - トナーを記録媒体に定着させるトナー定着装置及び関連のレーザープリンタ - Google Patents

Abstract

【課題】予熱ローラーで加圧ローラーを予熱することで、トナーを効率よく溶融して記録媒体に定着させるトナー定着装置と関連のレーザープリンタを提供する。
【解決手段】トナー定着装置は、記録媒体に付着するトナーに圧力をかけて定着させる加圧ローラー８０と、加圧ローラーとの間に記録媒体が挟まれて定着領域８４が形成され、加圧ローラーを加熱するための加熱回転部８２と、加圧ローラーの一側に設けられ、加圧ローラーと定着領域に入る前の記録媒体を予熱する予熱回転部８６とを含む。
【選択図】図３

Description

本考案はトナーを記録媒体に定着させるトナー定着装置及び関連のレーザープリンタに関し、特に予熱回転部で加圧ローラーを予熱することで、トナーを効率よく溶かして記録媒体に定着させるトナー定着装置及び関連のレーザープリンタに関する。

図１を参照する。図１は従来のレーザープリンタ１０を表す説明図である。レーザープリンタ１０は、内部素子を収容する筐体１２と、筐体１２内に回転自由に設けられる有機光伝導体１４と、筐体１２内に設けられ、正電荷を有機光伝導体１４に与える帯電ローラー１６と、筐体１２内に設けられ、レーザーを有機光伝導体１４に投射する光学走査装置１８と、筐体１２内に設けられ、トナーを収容するトナーカートリッジ２０と、筐体１２内のトナーカートリッジ２０の一側に設けられ、トナーカートリッジ２０内のトナーを吸い付ける現像ローラー２２と、筐体１２内に設けられ、負バイアス電圧（非表示）に電気的に接続される転写ローラー２４と、筐体１２内に設けられ、トナー内のプラスチック成分を溶かして記録媒体４０に定着させるトナー定着装置２６と、筐体１２内に設けられ、有機光伝導体１４の電荷を除去する放電装置２８とを含む。

レーザープリンタ１０の動作については以下に説明する。まず、帯電ローラー１６で正電荷や負電荷を有機光伝導体１４に与え、光学走査装置１８で有機光伝導体１４の特定領域にレーザーを投射する。光伝導性の高い材料からなる有機光伝導体１４の特定領域に光学走査装置１８によるレーザーをあてると、レーザーに含まれる光子を受けた感光材料は導電可能となって、当該特定領域には放電により相対的に電位が低い静電潜像が形成される。静電潜像における任意の点の電位は、そこにあてられるレーザーの出力によって異なる。換言すれば、高出力レーザーを受けた点の電位差が大きく、低出力レーザーを受けた点の電位差が小さいことである。その後、静電潜像と現像ローラー２２が近づくように有機光伝導体１４を回転させると、トナーカートリッジ２０から現像ローラー２２に吸着された帯電トナーは、低電位の静電潜像に付着するようになる。このとき、電位差の大きい点ではトナーの吸着量が多い。次に、静電潜像と転写ローラー２４が近づくように有機光伝導体１４を回転させると、静電潜像における任意の点よりも電位が高い負バイアス電圧（負バイアス電圧の絶対値は、静電潜像における任意の点の電位の絶対値より大きい）と電気的に接続される転写ローラー２４は、静電潜像上のトナーを吸い付け、これを転写ローラー２４と有機光伝導体１４の間に挟まれる記録媒体４０に転写する。このとき、トナーは静電力により記録媒体４０に付着しており、レーザープリンタ１０の振動やその他の外力により記録媒体４０から振り落とされるおそれがある。したがって、記録媒体４０をトナー定着装置２６に通過させ、トナー定着装置２６の発熱でトナー内のプラスチック成分を溶かし、更に圧力をかけてトナーを記録媒体４０に定着させることが必要である。その後、転写ローラー２４で静電潜像上のトナーを記録媒体４０に転写し、静電潜像と放電装置２８が近づくように有機光伝導体１４を回転させ、放電装置２８で静電潜像上の電荷を除去する。そうすると、特定領域と帯電ローラー１６が近づくように有機光伝導体１４を再び回転させるとき、特定領域では静電潜像が既に消去されているため、帯電ローラー１６から電荷を受けることができる。なお、光学走査装置１８は、印刷データに基づいて対応するレーザーを生成する光学システムモジュール３０と、光学システムモジュール３０によるレーザーを反射する光学スキャナーモジュール３２と、光学スキャナーモジュール３２に反射されたレーザーを線速度一定に進行させる曲面レンズ３３（例えばｆ−θレンズ）と、曲面レンズ３３からのレーザーを有機光伝導体１４に反射する反射鏡モジュール３４とを含む。そのうち光学システムモジュール３０は、レーザーを発するレーザー光源ユニット３６と、レーザー光源ユニット３６によるレーザーを最適化する光学最適化ユニット３８を備える。

しかし、市販のレーザープリンタでは、トナー定着装置２６が溶融定着の所要温度になるまでは相当の予熱時間がかかる。その解決策として、アメリカ特許第7,016,638号では、ベルトを利用して加圧ローラーの予熱を速める方法が掲げられている。しかし、ベルトは高価な部品であって、長時間にわたって使用されると本来の位置からずれてしまう欠点があるため、加圧ローラーの予熱手段としては好ましくない。したがって、安価で信頼度が高いトナー定着装置２６の予熱手段は、レーザープリンタ設計上重要な課題である。

本考案は前記問題を解決するため、予熱ローラーで加圧ローラーを予熱することで、トナーを効率よく溶融して記録媒体に定着させるトナー定着装置と関連のレーザープリンタを提供することを課題とする。

本考案はトナーを記録媒体に定着させるトナー定着装置を提供する。該装置は、記録媒体に付着するトナーに圧力をかけて定着させる加圧ローラーと、加圧ローラーとの間に記録媒体が挟まれて定着領域が形成され、加圧ローラーを加熱するための加熱回転部と、加圧ローラーの一側に設けられ、加圧ローラーと定着領域に入る前の記録媒体を予熱する予熱回転部とを含む。

本考案は更に以下のようなレーザープリンタを提供する。該装置は、筐体と、筐体内に設けられ、トナーを保存するトナーカートリッジと、筐体内、トナーカートリッジの一側に設けられ、トナーカートリッジの中のトナーを吸い付ける現像ローラーと、筐体内に回転自由に設けられ、現像ローラー上のトナーを吸い付ける有機光伝導体と、筐体内に設けられ、電荷を有機光伝導体に与える帯電ローラーと、筐体内に設けられ、レーザーを有機光伝導体に投射する光学走査装置と、筐体内に設けられ、有機光伝導体上のトナーを有機光伝導体と転写ローラーとの間の記録媒体に転写する転写ローラーと、筐体内に設けられるトナー定着装置とを含む。該トナー定着装置は、記録媒体に付着するトナーに圧力をかけて定着させる加圧ローラーと、加圧ローラーとの間に記録媒体が挟まれて定着領域が形成され、加圧ローラーを加熱するための加熱回転部と、加圧ローラーの一側に設けられ、加圧ローラーと定着領域に入る前の記録媒体を予熱する予熱回転部とを含む。

本考案は予熱回転部で加圧ローラーを予め加熱してトナーを溶かすことで、溶融定着の所要温度になるまでの時間を短縮し、レーザープリンタ起動後の待機時間を短縮する。予熱回転部は更に、記録媒体とトナーの水気を除去し、印刷速度と印刷品質を向上させる効果がある。

かかる装置の特徴を詳述するために、具体的な実施例を挙げ、図を参照にして以下に説明する。

図２を参照する。図２は従来のレーザープリンタ５０を表す説明図である。レーザープリンタ５０は、内部素子を収容する筐体５２と、筐体５２内に回転自由に設けられる有機光伝導体５４と、筐体５２内に設けられ、正電荷を有機光伝導体５４に与える帯電ローラー５６と、筐体５２内に設けられ、レーザーを有機光伝導体５４に投射する光学走査装置５８と、筐体５２内に設けられ、トナーを収容するトナーカートリッジ６０と、筐体５２内のトナーカートリッジ６０の一側に設けられ、トナーカートリッジ６０内のトナーを吸い付ける現像ローラー６２と、筐体５２内に設けられ、負バイアス電圧（非表示）に電気的に接続される転写ローラー６４と、筐体５２内に設けられ、トナー内のプラスチック成分を溶かして記録媒体５１に定着させるトナー定着装置６６と、筐体５２内に設けられ、有機光伝導体５４の電荷を除去する放電装置６８とを含む。

レーザープリンタ５０の動作については以下に説明する。まず、帯電ローラー５６で正電荷や負電荷を有機光伝導体５４に与え、光学走査装置５８で有機光伝導体５４の特定領域にレーザーを投射する。光伝導性の高い材料からなる有機光伝導体５４の特定領域に光学走査装置５８によるレーザーをあてると、レーザーに含まれる光子を受けた感光材料は導電可能となって、当該特定領域には放電により相対的に電位が低い静電潜像が形成される。静電潜像における任意の点の電位は、そこにあてられるレーザーの出力によって異なる。換言すれば、高出力レーザーを受けた点の電位差が大きく、低出力レーザーを受けた点の電位差が小さいことである。その後、静電潜像と現像ローラー６２が近づくように有機光伝導体５４を回転させると、トナーカートリッジ６０から現像ローラー６２に吸着された帯電トナーは、低電位の静電潜像に付着するようになる。このとき、電位差の大きい点ではトナーの吸着量が多い。次に、静電潜像と転写ローラー６４が近づくように有機光伝導体５４を回転させると、静電潜像における任意の点よりも電位が高い負バイアス電圧（負バイアス電圧の絶対値は、静電潜像における任意の点の電位の絶対値より大きい）と電気的に接続される転写ローラー６４は、静電潜像上のトナーを吸い付け、これを転写ローラー６４と有機光伝導体５４の間に挟まれる記録媒体５１に転写する。このとき、トナーは静電力により記録媒体５１に付着しており、レーザープリンタ５０の振動やその他の外力により記録媒体５１から振り落とされるおそれがある。したがって、記録媒体５１をトナー定着装置６６に通過させ、トナー定着装置６６の発熱でトナー内のプラスチック成分を溶かし、更に圧力をかけてトナーを記録媒体５１に定着させることが必要である。その後、転写ローラー６４で静電潜像上のトナーを記録媒体５１に転写し、静電潜像と放電装置６８が近づくように有機光伝導体５４を回転させ、放電装置６８で静電潜像上の電荷を除去する。そうすると、特定領域と帯電ローラー５６が近づくように有機光伝導体５４を再び回転させるとき、特定領域では静電潜像が既に消去されているため、帯電ローラー５６から電荷を受けることができる。なお、光学走査装置５８は、印刷データに基づいて対応するレーザーを生成する光学システムモジュール７０と、光学システムモジュール７０によるレーザーを反射する光学スキャナーモジュール７２と、光学スキャナーモジュール７２に反射されたレーザーを線速度一定に進行させる曲面レンズ７３（例えばｆ−θレンズ）と、曲面レンズ７３からのレーザーを有機光伝導体５４に反射する反射鏡モジュール７４とを含む。そのうち光学システムモジュール７０は、レーザーを発するレーザー光源ユニット７６と、レーザー光源ユニット７６によるレーザーを最適化する光学最適化ユニット７８を備える。

図３を参照する。図３は本考案によるトナー定着装置６６を表す説明図である。トナー定着装置６６は、記録媒体５１に付着するトナーに圧力をかける加圧ローラー８０と、加圧ローラー８０との間に記録媒体５１が挟まれ定着領域８４が形成されているような、加圧ローラー８０を加熱するための加熱回転部８２と、加圧ローラー８０の一側で加圧ローラー８０と接触するかそれに近づくように設けられ、加圧ローラー８０及び定着領域８４外の記録媒体５１を予熱する予熱回転部８６とを含む。加熱回転部８２は加熱ローラー８８と、加熱ローラー８８の中に設けられる第一熱源９０からなる。第一熱源９０は、電球など自己発熱により加熱ローラー８８の表面温度を高める装置である。予熱回転部８６は、加圧ローラー８０と接触するかそれに近づくように設けられる予熱ローラー９２と、予熱ローラー９２の中に設けられる第二熱源９４からなる。第二熱源９４は、電球など自己発熱により予熱ローラー９２の表面温度を高める装置である。予熱回転部８６と加熱回転部８２は加圧ローラー８０を前後して加熱し、溶融定着の所要温度になるまでの時間を有効に短縮する。所要温度になると、記録媒体５１上のトナーに含まれるプラスチック成分は溶融し、それに対して（定着領域８４内のトナー）加圧ローラー８０で圧力をかければ、トナーは記録媒体５１に定着する。また、予熱回転部８６を給紙装置８６の下に設置することも可能である。給紙装置８６は記録媒体５１を加圧ローラー８０と加熱回転部８２との間の定着領域８４に運び、予熱回転部８６は定着領域８４に入る前に記録媒体５１を予め加熱し、記録媒体５１及びトナーの水気を除去することで、印刷速度を速め（溶融定着の所要温度になるまでの時間を短縮する）、印刷品質を向上させる。

以上は本考案に好ましい実施例であって、本考案の実施の範囲を限定するものではない。よって、当業者のなし得る修正、もしくは変更であって、本考案の精神の下においてなされ、本考案に対して均等の効果を有するものは、いずれも本考案の実用新案登録請求の範囲に属するものとする。

本考案は従来の光学走査装置に予熱回転部を増設することを内容とし、当然実施可能である。

従来のレーザープリンタを表す説明図である。 本考案によるレーザープリンタを表す説明図である。 本考案によるトナー定着装置を表す説明図である。

符号の説明

１０、５０ レーザープリンタ
１２、５２ 筐体
１４、５４ 有機光伝導体
１６、５６ 帯電ローラー
１８、５８ 光学走査装置
２０、６０ トナーカートリッジ
２２、６２ 現像ローラー
２４、６４ 転写ローラー
２６、６６ トナー定着装置
２８、６８ 放電装置
３０、７０ 光学システムモジュール
３２、７２ 光学スキャナーモジュール
３３、７３ 曲面レンズ
３４、７４ 反射鏡モジュール
３６、７６ レーザー光源ユニット
３８、７８ 光学最適化ユニット
４０、５１ 記録媒体
８０ 加圧ローラー
８２ 加熱回転部
８４ 定着領域
８６ 予熱回転部
８８ 加熱ローラー
９０ 第一熱源
９２ 予熱ローラー
９４ 第二熱源
９６ 給紙装置

Claims (12)

1. トナーを記録媒体に定着させるトナー定着装置であって、
   記録媒体に付着するトナーに圧力をかけて定着させる加圧ローラーと、
   加圧ローラーとの間に記録媒体が挟まれて定着領域が形成され、加圧ローラーを加熱するための加熱回転部と、
   加圧ローラーの一側に設けられ、加圧ローラーと定着領域に入る前の記録媒体を予熱する予熱回転部とを含むことを特徴とするトナー定着装置。
2. 前記加熱回転部は、
   加熱ローラーと、
   加熱ローラー内に設けられる発熱用の第一熱源とを含むことを特徴とする請求項１記載のトナー定着装置。
3. 前記第一熱源は電球であることを特徴とする請求項２記載のトナー定着装置。
4. 前記予熱回転部は、
   予熱ローラーと、
   予熱ローラー内に設けられる発熱用の第二熱源とを含むことを特徴とする請求項１記載のトナー定着装置。
5. 前記第二熱源は電球であることを特徴とする請求項４記載のトナー定着装置。
6. 前記予熱回転部は加圧ローラーと接触していることを特徴とする請求項１記載のトナー定着装置。
7. レーザープリンタであって、
   筐体と、
   筐体内に設けられ、トナーを保存するトナーカートリッジと、
   筐体内、トナーカートリッジの一側に設けられ、トナーカートリッジの中のトナーを吸い付ける現像ローラーと、
   筐体内に回転自由に設けられ、現像ローラー上のトナーを吸い付ける有機光伝導体と、
   筐体内に設けられ、電荷を有機光伝導体に与える帯電ローラーと、
   筐体内に設けられ、レーザーを有機光伝導体に投射する光学走査装置と、
   筐体内に設けられ、有機光伝導体上のトナーを有機光伝導体と転写ローラーとの間の記録媒体に転写する転写ローラーと、
   筐体内に設けられるトナー定着装置とを含み、そのうちトナー定着装置は、
   記録媒体に付着するトナーに圧力をかけて定着させる加圧ローラーと、
   加圧ローラーとの間に記録媒体が挟まれて定着領域が形成され、加圧ローラーを加熱するための加熱回転部と、
   加圧ローラーの一側に設けられ、加圧ローラーと定着領域に入る前の記録媒体を予熱する予熱回転部とを含むことを特徴とするレーザープリンタ。
8. 前記加熱回転部は、
   加熱ローラーと、
   加熱ローラー内に設けられる発熱用の第一熱源とを含むことを特徴とする請求項７記載のレーザープリンタ。
9. 前記第一熱源は電球であることを特徴とする請求項８記載のレーザープリンタ。
10. 前記予熱回転部は、
    予熱ローラーと、
    予熱ローラー内に設けられる発熱用の第二熱源とを含むことを特徴とする請求項７記載のレーザープリンタ。
11. 前記第二熱源は電球であることを特徴とする請求項１０記載のレーザープリンタ。
12. 前記予熱回転部は加圧ローラーと接触していることを特徴とする請求項７記載のレーザープリンタ。

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