JP5672286B2 - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置および画像形成装置に関する。

幅の異なる記録媒体上に形成された画像を定着させるため、定着装置を複数に分割し、記録媒体の幅に応じてその一部を動作させる技術が知られている（例えば特許文献１および２）。

特開平５−１３４５７８号公報 特開平６−１１８８２１号公報

本発明は、記録媒体の幅に応じた定着手段および電力量によって、記録媒体上に形成された画像を定着させる技術を提供する。

請求項１に係る定着装置は、画像形成材料による画像が形成された記録媒体が搬送される搬送方向と交差する方向に配置され、レーザー光の照射により前記画像形成材料を前記記録媒体に定着させるレーザー照射部と、前記記録媒体の搬送面に交差する回転軸の回りに、ｃｏｓθｋ＝Ｗｋ／Ｗｍａｘ（ただし、Ｗｋは前記記録媒体の前記搬送方向の垂直な方向のサイズを、Ｗｍａｘは前記レーザー照射部において使用可能な記録媒体の前記搬送方向に垂直な方向の最大サイズを、それぞれ示す）を満たす回転角θｋで前記レーザー照射部を回転させるモータと、前記回転角θｋに応じた電力量で前記レーザー照射部を制御する制御回路とを有する。

請求項２に係る定着装置は、請求項１に係る定着装置において、前記制御回路は、前記レーザー照射部全体を動作させることを特徴とする。

請求項３に係る定着装置は、請求項１または２に係る定着装置において、前記制御回路は、次式に従って決定される電力量が前記レーザー照射部に供給されるように制御するＰ＝Ｐｍａｘ・ｃｏｓθｋ（ただし、Ｐｍａｘはθｋ＝０のときに供給される電力量を示す）ことを特徴とする。

請求項４に係る画像形成装置は、記録媒体上に画像形成材料による画像を形成する画像形成手段と、画像形成材料による画像が形成された記録媒体が搬送される搬送方向と交差する方向に配置され、レーザー光の照射により前記画像形成材料を前記記録媒体に定着させるレーザー照射部と、前記記録媒体の搬送面に交差する回転軸の回りに、ｃｏｓθｋ＝Ｗｋ／Ｗｍａｘ（ただし、Ｗｋは前記記録媒体の前記搬送方向の垂直な方向のサイズを、Ｗｍａｘは前記レーザー照射部において使用可能な記録媒体の前記搬送方向に垂直な方向の最大サイズを、それぞれ示す）を満たす回転角θｋで前記レーザー照射部を回転させるモータと、前記回転角θｋに応じた電力量で前記レーザー照射部を制御する制御回路とを有する。

請求項１に係る定着装置によれば、回転するレーザー照射部を用い、記録回転角に応じた電力量によって、当該記録媒体上に形成された画像を定着できる。
請求項２に係る定着装置によれば、本構成を用いない場合に比べて、レーザー照射部全体の経時的な変化のバラつきを抑制することができる。
請求項３に係る定着装置によれば、回転角と最大電力量に応じて電力量を制御することができる。
請求項４に係る画像形成装置によれば、回転するレーザー照射部を用い、記録回転角に応じた電力量によって、当該記録媒体上に形成された画像を定着できる。

一実施形態に係る画像形成装置１の構成を示す図。 定着装置３０の具体的構成を例示する模式図。 幅が異なる記録媒体が搬送される様子を説明する図。 定着装置３０の動作を示すフローチャート。 回転後の照射部３１１と記録媒体との位置関係を例示する図。 定着手段３１同士の間隔を変化させる例を示す図。

図１は、一実施形態に係る画像形成装置１の構成を示す図である。画像形成装置１は、所定の方式（例えば電子写真方式）で記録媒体に画像を形成する装置、例えばプリンターである。記録媒体は、表面に画像が形成されるシート状の媒体、例えば紙である。この例で、記録媒体としてはいわゆる連続紙（連続帳票または連帳紙ともいう）が用いられる。画像形成装置１は、搬送手段１０と、画像形成手段２０と、定着装置３０とを有する。搬送手段１０は、記録媒体を、画像形成手段２０から定着装置３０まで搬送する。搬送手段１０は、例えば、ローラ、ベルト、およびこれらの駆動回路を有する。画像形成手段２０は、記録媒体上に、画像形成材料（例えばトナー）による画像を形成する。画像形成手段２０は、例えば、感光体ドラム、帯電装置、露光装置、現像装置、および転写装置を有する。定着装置３０は、画像形成材料を記録媒体に定着させる。

定着装置３０は、定着手段３１と、変化手段３２と、制御手段３３とを有する。定着手段３１は、記録媒体が搬送される搬送方向と交差する方向に配置されている。定着手段３１は、記録媒体と非接触で画像形成材料を記録媒体に定着させる。この例で、定着手段３１は、複数の定着素子を有する。変化手段３２は、搬送方向に垂直な方向における、定着手段３１の長さを変化させる。制御手段３３は、定着手段３１の長さに応じた電力量で定着手段３１を制御する。この例で、制御手段３３の制御により供給される電力量は、定着手段３１全体を動作させる電力量、すなわち、複数の定着素子のすべてを動作させる電力量である。なおこの場合において、すべての定着素子に対して必ずしも同一の電力量の電力が供給される必要はない。

図２は、定着装置３０の具体的構成を例示する模式図である。ここでは、光エネルギーを用いて画像形成材料を記録媒体Ｍに定着させる例を説明する。図２（Ａ）は記録媒体Ｍの搬送方向Ｄの下流側から見た定着装置３０の断面模式図を、図２（Ｂ）は記録媒体Ｍに垂直な方向（上）から見た定着装置３０の模式図を、それぞれ示している。この例で、定着装置３０は、支持部材３０１と、照射部３１１と、光学部材３１２と、リフレクタ３１３と、モータ３２１と、駆動回路３２２と、制御回路３３１と、駆動回路３４１とを有する。支持部材３０１は照射部３１１、光学部材３１２、およびリフレクタ３１３を支持する部材である。なお図２（Ｂ）では単純化のため、一部の要素のみ図示している。

照射部３１１は、画像形成材料を記録媒体Ｍに定着させるための光を照射する装置であり、この例ではレーザアレイである。すなわち、照射部３１１は、ｎ個の発光素子３１１１を有する。発光素子３１１１は、例えばレーザダイオードである。レーザーダイオードは、１個ずつ個別に切り出されていてもよいし、複数のレーザーダイオードが１チップに集積されていてもよい。この例で、ｎ個の発光素子３１１１は、一定の間隔で一方向に配置されている。いま、一端の発光素子３１１１から他端の発光素子３１１１までの長さを、照射部３１１の長さＬｓという。駆動回路３４１は、照射部３１１（レーザアレイ）を駆動する装置である。光学部材３１２は、照射部３１１から照射された光の光路を制御する部材であり、例えばｎ個のレンズを有する。リフレクタ３１３は、照射部３１１から照射され、記録媒体Ｍで反射された光をさらに反射し、再び記録媒体Ｍに照射する装置である。リフレクタ３１３は、記録媒体Ｍと対向する反射面を有する。反射面は、例えば、鏡面研磨された金属（例えばアルミニウム）を有する。照射部３１１、光学部材３１２、およびリフレクタ３１３は、支持部材３０１に固定されている。

モータ３２１は、記録媒体Ｍと平行な面内において、記録媒体Ｍの搬送面に交差する所定の回転軸を中心として支持部材３０１を回転させる（すなわちレーザアレイを回転させる）。駆動回路３２２は、モータ３２１の駆動を制御する装置である。画像形成装置１は、異なるサイズの記録媒体Ｍに画像を形成することができるが、どのサイズの記録媒体Ｍも幅方向の一端が所定の位置にある状態で搬送される。

図３は、幅が異なる記録媒体Ｍが搬送される様子を説明する図である。図３は、搬送される記録媒体Ｍと、照射部３１１（支持部材３０１）との位置関係を示している。図３は、支持部材３０１が所定の基準位置にある例を示している。この例では、発光素子３１１１が配置されている向きが、記録媒体Ｍの搬送方向と垂直な方向となる位置が基準位置である。なお、この例では、この状態を回転角ゼロと定義する。図３（Ａ）は、図３（Ｂ）よりも大きい幅の記録媒体Ｍが搬送される例を示している。いずれの場合も、記録媒体Ｍは、幅方向の一端が所定の位置（図中の線Ａ、以下この位置を、記録媒体搬送の基準位置という）にある状態で搬送される。

再び図２を参照する。制御回路３３１は、記録媒体Ｍのサイズに応じて、照射部３１１に供給する電力量を決定（制御）する。制御回路３３１は、決定された電力量を有する電力を供給するように、駆動回路３４１を制御する。さらにこの例で、制御回路３３１は、駆動回路３２２も制御する。

照射部３１１および光学部材３１２の組は、定着手段３１の一例である。ｎ個の発光素子３１１１は、複数の定着素子の一例である。モータ３２１および駆動回路３２２は、変化手段３２の一例である。制御回路３３１は、制御手段３３の一例である。駆動回路３４１は、供給手段３４の一例である。

図４は、定着装置３０の動作を示すフローチャートである。図４のフローは、所定のイベント、例えば用いられる記録媒体が変更されたこと、または、画像形成装置１の電源が投入されたことを契機として開始される。ステップＳ１０１において、制御回路３３１は、記録媒体Ｍのサイズを示す情報を取得する。ここでいう記録媒体Ｍのサイズは、搬送方向に垂直な方向の長さ、すなわち記録媒体Ｍの幅である。記録媒体Ｍのサイズは、周知の技術を用いて検出される。

ステップＳ１０２において、制御回路３３１は、記録媒体Ｍのサイズに応じて支持部材３０１の回転角θを決定する。制御回路３３１は、記録媒体Ｍのサイズと回転角とを対応させる情報（例えば、想定される複数のサイズの各々について、対応する回転角を記録したテーブル、またはサイズが入力されると回転角を出力する関数）を参照して回転角を決定する。この情報は、制御回路３３１の内蔵メモリまたは外部記憶装置に記憶されている。

ステップＳ１０３において、制御回路３３１は、決定された回転角θに従って支持部材３０１を回転させるように、駆動回路３２２を制御する。駆動回路３２２は、制御回路３３１の制御下で、モータ３２１を駆動する。モータ３２１は、支持部材３０１を回転角θで回転させる。

図５は、回転後の照射部３１１と記録媒体Ｍとの位置関係を例示する図である。この例では、照射部３１１は、搬送方向に垂直な方向の長さ（搬送方向に垂直な軸への正射影）Ｌｓが、記録媒体Ｍの幅に応じて変化するように回転される。具体的には以下のとおりである。いま、画像形成装置１において使用可能な記録媒体Ｍの最大幅をＷｍａｘとすると、このとき照射部３１１の回転角θはゼロであり、
Ｌｓ＝Ｗｍａｘ …（１）
である。幅Ｗｋの記録媒体（Ｗｋ＜Ｗｍａｘ）が用いられる場合、照射部３１１が回転角θｋで回転した後は、
Ｌｓ・ｃｏｓθｋ＝Ｗｋ …（２）
である。すなわち、式（１）および（２）から、
ｃｏｓθｋ＝Ｗｋ／Ｗｍａｘ …（３）
である。既に説明したように、制御回路３３１は、与えられた記録媒体ＭのサイズＷｋに対し、記録媒体ＭのサイズＷｋと回転角θｋとを対応させる情報を参照して回転角θｋを決定する。なお、この例で、照射部３１１の回転軸Ｒは基準位置Ａ上にある。

再び図４を参照する。ステップＳ１０４において、制御回路３３１は、照射部３１１に供給する電力量（すなわち発光素子３１１１に提供する電力量）を決定する。制御回路３３１は、ステップＳ１０３で決定された回転角に応じて、電力量を決定する。詳細には、制御回路３３１は、次式（４）に従って、照射部３１１に供給する電力量Ｐを決定する。
Ｐ＝Ｐｍａｘ・ｃｏｓθｋ …（４）
ここで、Ｐｍａｘは、θｋ＝０のときに照射部３１１に供給される電力量、すなわち記録媒体Ｍの幅がＷｍａｘのときに照射部３１１に供給される電力量を表す。

ステップＳ１０５において、制御回路３３１は、決定した電力量を有する電力が照射部３１１に供給されるように、駆動回路３４１を制御する。駆動回路３４１は、制御回路３３１から供給される信号に従って、照射部３１１に電力を供給する。駆動回路３４１は、定着時に、複数の発光素子３１１１をすべて動作させる電力を、照射部３１１に供給する。この定着装置３０によれば、回転角に応じて電力を制御しない場合と比較して、消費電力が低減される。

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。以下の変形例のうち２つ以上のものが組み合わせて用いられてもよい。

変化手段３２が、搬送方向Ｄに垂直な方向における定着手段３１の長さを変化させる方法は、定着手段３１を回転させるものに限定されない。変化手段３２は、回転以外の手法、例えば、変化手段３２は、複数の定着素子同士の間隔（すなわち、隣り合う２つの定着素子の間隔）を変化させることにより、搬送方向Ｄに垂直な方向における定着手段３１の長さを変化させてもよい。

図６は、定着手段３１同士の間隔を変化させる例を示す図である。この例では、記録媒体Ｍの幅がＷｍａｘのときに定着手段３１同士の間隔がｄ０であったものが、記録媒体Ｍの幅がＷ１（＜Ｗｍａｘ）のときに定着手段３１同士の間隔はｄ１に変化させられている。なお、定着手段３１同士の間隔を変化させるための具体的な構成は、例えば、モータ、ギヤ、およびラックを用いたものが用いられる。この場合において、複数の定着素子に供給される電力は、すべての定着手段３１に対して一様に電力量が減じられる。別の例で、これら複数の定着素子のうち、両端のものに対し、それ以外のものよりも高い電力量を有する電力が供給されてもよい。

定着手段３１を回転させる場合において、その回転軸は基準位置Ａ上またはその近傍になくてもよい。例えば、定着手段３１の中心（重心）近傍に回転軸があってもよい。
定着手段３１は光エネルギーで定着を行うもの（実施形態ではレーザーアレイ）に限定されない。定着手段３１は熱エネルギーで定着を行うものであってもよい。また、定着手段３１は、複数の定着素子を有するものに限定されない。単一の定着素子から構成されるものであってもよい。
記録媒体Ｍは連続紙に限定されない。（１ページ分の）所定の大きさにカットされたカット紙が記録媒体Ｍとして用いられてもよい。
定着装置３０の具体的構造は、実施形態で説明したものに限定されない。図２で説明したものはあくまで一例であり、これらの構成要素の一部が省略されたり、新たな構成要素が追加されてもよい。

１…画像形成装置、１０…搬送手段、２０…画像形成手段、３０…定着装置、３１…定着手段、３２…変化手段、３３…制御手段、３４…供給手段、３０１…支持部材、３１１…照射部、３１２…光学部材、３１３…リフレクタ、３２１…モータ、３２２…駆動回路、３３１…制御回路、３４１…駆動回路、３１１１…発光素子

Claims (4)

1. 画像形成材料による画像が形成された記録媒体が搬送される搬送方向と交差する方向に配置され、レーザー光の照射により前記画像形成材料を前記記録媒体に定着させるレーザー照射部と、
   前記記録媒体の搬送面に交差する回転軸の回りに、
   ｃｏｓθｋ＝Ｗｋ／Ｗｍａｘ
   （ただし、Ｗｋは前記記録媒体の前記搬送方向に垂直な方向のサイズを、Ｗｍａｘは前記レーザー照射部において使用可能な記録媒体の前記搬送方向に垂直な方向の最大サイズを、それぞれ示す）
   を満たす回転角θｋで前記レーザー照射部を回転させるモータと、
   前記回転角θｋに応じた電力量で前記レーザー照射部を制御する制御回路と
   を有する定着装置。
2. 前記制御回路は、前記レーザー照射部全体を動作させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記制御回路は、次式に従って決定される電力量が前記レーザー照射部に供給されるように制御する
   Ｐ＝Ｐｍａｘ・ｃｏｓθｋ
   （ただし、Ｐｍａｘはθｋ＝０のときに供給される電力量を示す）
   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. 記録媒体上に画像形成材料による画像を形成する画像形成手段と、
   画像形成材料による画像が形成された記録媒体が搬送される搬送方向と交差する方向に配置され、レーザー光の照射により前記画像形成材料を前記記録媒体に定着させるレーザー照射部と、
   前記記録媒体の搬送面に交差する回転軸の回りに、
   ｃｏｓθｋ＝Ｗｋ／Ｗｍａｘ
   （ただし、Ｗｋは前記記録媒体の前記搬送方向の垂直な方向のサイズを、Ｗｍａｘは前記レーザー照射部において使用可能な記録媒体の前記搬送方向に垂直な方向の最大サイズを、それぞれ示す）
   を満たす回転角θｋで前記レーザー照射部を回転させるモータと、
   前記回転角θｋに応じた電力量で前記レーザー照射部を制御する制御回路と
   を有する画像形成装置。

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