定着装置および画像形成装置
【課題】記録材上の画像をレーザを用いて定着するにあたり定着画像の光沢を増大させる。
【解決手段】（ａ）に示すように、定着装置６０は、定着ベルト６１０を備える定着ベルトモジュール６１と、定着ベルトモジュール６１における定着ベルト６１０に接触して配置された加圧ロール６２と、定着ベルトモジュール６１に設けられた定着ベルト６１０の外周面にレーザ光を出射するレーザ照射装置６３とを備えている。ニップ部Ｎにて用紙Ｐに対し作用する熱は、主として定着ベルト６１０によって供給される。定着ベルト６１０は、定着ロール６１１の内部に配置されたハロゲンヒータＨＧから供給される熱と、支持ロール６１２の内部に配置されたハロゲンヒータＨＧから供給される熱と、レーザ照射装置６３により照射されるレーザ光とによって加熱される。
【解決手段】（ａ）に示すように、定着装置６０は、定着ベルト６１０を備える定着ベルトモジュール６１と、定着ベルトモジュール６１における定着ベルト６１０に接触して配置された加圧ロール６２と、定着ベルトモジュール６１に設けられた定着ベルト６１０の外周面にレーザ光を出射するレーザ照射装置６３とを備えている。ニップ部Ｎにて用紙Ｐに対し作用する熱は、主として定着ベルト６１０によって供給される。定着ベルト６１０は、定着ロール６１１の内部に配置されたハロゲンヒータＨＧから供給される熱と、支持ロール６１２の内部に配置されたハロゲンヒータＨＧから供給される熱と、レーザ照射装置６３により照射されるレーザ光とによって加熱される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
記録紙上に形成された未定着のトナー像にレーザビームを照射し、発生した熱により記録紙上にトナー像を定着させるレーザ定着装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１９１５６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、記録材上の画像をレーザを用いて定着するにあたり定着画像の光沢を増大させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明は、回転可能に設けられ、画像が形成された記録材を押圧面にて押圧する押圧部材と、前記押圧部材のうちの記録材を押圧する前記押圧面に対してレーザを照射するレーザ照射装置と、を備え、前記レーザ照射装置によりレーザが照射され加熱された前記押圧面が前記記録材に押圧されることで当該記録材上の前記画像が当該記録材に定着される定着装置である。
請求項２に記載の発明は、前記レーザ照射装置は、前記押圧面の部位毎に、照射するレーザの出力を異ならせ、前記画像のうちの画像密度が予め定められた閾値よりも大きい箇所に接触する部位に対しては予め定められた出力でレーザを照射し、当該画像のうちの画像密度が当該予め定められた閾値よりも小さい箇所に接触する部位に対しては当該予め定められた出力よりも小さい出力でレーザを照射することを特徴とする請求項１記載の定着装置である。
請求項３に記載の発明は、前記レーザ照射装置は、前記押圧面のうちの前記画像と接触する部位に対して予め定められた出力でレーザを照射し、当該押圧面のうちの当該画像と接触しない部位に対しては当該予め定められた出力よりも小さい出力でレーザを照射し又はレーザを照射しないことを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置である。
請求項４に記載の発明は、前記レーザ照射装置とは別に、前記押圧面を加熱する加熱源が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の定着装置である。
請求項５に記載の発明は、前記押圧面に接触して配置され、搬送されてきた前記記録材が通過する通過部を当該押圧面との間に形成する形成部材を更に備え、回転する前記押圧部材は、前記押圧面と前記形成部材との接触部にて前記記録材を押圧し、前記レーザ照射装置は、前記押圧面のうち、当該押圧面と前記形成部材との前記接触部に達する直前の部位に対しレーザを照射することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の定着装置である。
請求項６に記載の発明は、前記押圧部材は、一方向に搬送される前記記録材を回転しながら押圧するとともに当該一方向と交差する方向に幅を有して形成され、前記レーザ照射装置は、前記押圧部材の幅方向に並んで配置された複数のレーザ発光素子を備え、当該複数のレーザ発光素子を用いて前記押圧面にレーザを照射することを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の定着装置である。
請求項７に記載の発明は、前記押圧面のうち前記レーザ照射装置からのレーザが照射される箇所は、黒色で形成されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の定着装置である。
請求項８に記載の発明は、記録材に画像を形成する画像形成部と、回転可能に設けられ、前記画像形成部により画像が形成された記録材を押圧面にて押圧する押圧部材と、前記押圧部材のうちの記録材を押圧する前記押圧面に対してレーザを照射するレーザ照射装置と、を備え、前記レーザ照射装置によりレーザが照射され加熱された前記押圧面が前記記録材に押圧されることで当該記録材上の前記画像が当該記録材に定着されることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、記録材上の画像をレーザを用いて定着するにあたり定着画像の光沢を増大させることができる。
請求項２の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、使用するエネルギーを低減することができる。
請求項３の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、使用するエネルギーを低減することができる。
請求項４の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、出力の小さいレーザ照射装置を用いることが可能となる。
請求項５の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、エネルギーの損失を減らすことが可能となる。
請求項６の発明によれば、回転多面鏡などを用いてレーザを押圧面に対し照射する場合に比べ、定着装置の小型化が可能となる。
請求項７の発明によれば、押圧面のうちのレーザが照射される箇所が黒色以外の色である場合に比べ、エネルギーの損失が低減される。
請求項８の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、記録材上の画像をレーザを用いて定着するにあたり定着画像の光沢を増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示した図である。
【図２】定着装置の概略構成を示す側断面図である。
【図３】定着装置に設けられた定着ベルトを説明するための図である。
【図４】レーザ照射装置を説明するための図である。
【図５】定着ベルトの温度変化を示した図である。
【図６】定着ベルトからトナー像に供給される熱エネルギーを説明するための図である。
【図７】画像データの受信から定着処理がなされるまでに実行される処理であって定着処理に関して実行される処理の流れを示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示した図である。図１に示す画像形成装置は、一般にタンデム型と呼ばれる中間転写方式の画像形成装置である。この画像形成装置には、電子写真方式により各色成分のトナー像が形成される複数の画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋが設けられている。また、各画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋにより形成された各色成分トナー像を中間転写ベルト１５に順次転写（一次転写）させる一次転写部１０が設けられている。さらに、本画像形成装置には、中間転写ベルト１５上に転写された重畳トナー画像を記録材である用紙Ｐに一括転写（二次転写）させる二次転写部２０が設けられている。また、二次転写された画像を用紙Ｐ上に定着させる定着装置６０が設けられている。さらに、各装置（各部）の動作を制御する制御部４０、表示パネルにより構成されユーザからの情報を受け付けるとともにユーザに対して情報を表示するＵＩ（User Interface）７０が設けられている。ここで、画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋ、中間転写ベルト１５、および二次転写部２０は、用紙Ｐに画像を形成する画像形成部として捉えることができる。
【０００９】
本実施の形態において、各画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋには、次のような電子写真用デバイスが順次配設されている。まず、矢印Ａ方向に回転する感光体ドラム１１の周囲に、感光体ドラム１１を帯電する帯電器１２が設けられている。また、感光体ドラム１１上に静電潜像を書込むレーザ露光器１３（図中露光ビームを符号Ｂｍで示す）が設けられている。さらに、各色成分トナーが収容され、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器１４が設けられている。また、感光体ドラム１１上に形成された各色成分トナー像を一次転写部１０にて中間転写ベルト１５に転写する一次転写ロール１６が設けられている。また、感光体ドラム１１上の残留トナーを除去するドラムクリーナ１７が設けられている。
【００１０】
中間転写ベルト１５は、定速性に優れたモータ（図示せず）により駆動される駆動ロール３１などのロール状部材によって、図１に示す矢印Ｂ方向に予め定められた速度で循環駆動する。一次転写部１０は、中間転写ベルト１５を挟んで感光体ドラム１１に対向配置される一次転写ロール１６を含んで構成されている。そして、各々の感光体ドラム１１上のトナー像が中間転写ベルト１５に順次、静電吸引され、中間転写ベルト１５上に重畳されたトナー像が形成される。二次転写部２０は、中間転写ベルト１５のトナー像保持面側に配置される二次転写ロール２２と、バックアップロール２５とを含んで構成される。二次転写ロール２２は中間転写ベルト１５を挟んでバックアップロール２５に圧接配置されている。そして本実施形態では、二次転写ロール２２とバックアップロール２５との間に二次転写バイアスが形成され、二次転写部２０に搬送される用紙Ｐ上にトナー像が二次転写される。
【００１１】
次に、本実施の形態に係る画像形成装置の基本的な作像プロセスについて説明する。まず画像形成装置にて用紙Ｐにトナー像が形成されるにあたっては、制御部４０が、図示しない画像読取装置やパーソナルコンピュータ（ＰＣ）から出力された画像データを取得する。そして、制御部４０は、この画像データを解析して画像密度（トナーの密度）などを把握する（詳細は後述）。また、この画像データに対して予め定められた画像処理を施す。この画像処理によって画像データはＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの４色の色材階調データに変換され、レーザ露光器１３に出力される。
【００１２】
レーザ露光器１３では、入力された色材階調データに応じて、例えば半導体レーザから出射された露光ビームＢｍを画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋの各々の感光体ドラム１１に照射する。各感光体ドラム１１では、帯電器１２によって表面が帯電された後、このレーザ露光器１３によって表面が走査露光され、静電潜像が形成される。そして現像器１４により感光体ドラム１１上にトナー像が形成された後、このトナー像は、各感光体ドラム１１と中間転写ベルト１５とが接触する一次転写部１０において、中間転写ベルト１５上に転写される。
【００１３】
トナー像が中間転写ベルト１５の表面に順次一次転写された後、中間転写ベルト１５の移動によりトナー像が二次転写部２０に搬送される。二次転写部２０では、二次転写ロール２２が中間転写ベルト１５を介してバックアップロール２５に押圧される。このとき、第１用紙収容部５３や第２用紙収容部５４から搬送ロール５２等により搬送された用紙Ｐが、中間転写ベルト１５と二次転写ロール２２との間に挟み込まれる。そして中間転写ベルト１５上に保持された未定着のトナー像は、二次転写部２０において、用紙Ｐ上に一括して静電転写される。その後、トナー像が静電転写された用紙Ｐは、中間転写ベルト１５から剥離された後、二次転写ロール２２よりも用紙搬送方向下流側に設けられた搬送ベルト５５へと搬送される。そして搬送ベルト５５は、予め定められた速度で用紙Ｐを定着装置６０まで搬送する。
【００１４】
次に、定着装置６０について説明する。
ここで図２は、定着装置６０の概略構成を示す側断面図である。図３は、定着装置６０に設けられた定着ベルトを説明するための図である。
図２（ａ）に示すように、定着装置６０は、定着ベルト６１０を備える定着ベルトモジュール６１と、定着ベルトモジュール６１における定着ベルト６１０に接触して配置された加圧ロール６２と、定着ベルトモジュール６１に設けられた定着ベルト６１０の外周面（用紙Ｐを押圧する押圧面）にレーザ光を出射するレーザ照射装置６３とを備えている。ここで本実施形態における定着装置６０では、定着ベルトモジュール６１と加圧ロール６２との間に、通過する用紙Ｐを加圧および加熱し用紙Ｐ上のトナー像をこの用紙Ｐに定着させるニップ部Ｎが形成されている。ここで、ニップ部Ｎは、搬送されてきた用紙Ｐが通過する通過部として捉えることができる。また加圧ロール６２は、この通過部を定着ベルト６１０との間に形成する形成部材として捉えることができる。
【００１５】
定着ベルトモジュール６１は、無端状に形成されるとともに循環移動が可能（回転可能）に設けられニップ部Ｎにて用紙Ｐを押圧する押圧部材の一例としての定着ベルト６１０と、アルミニウムからなる筒状の部材により構成され定着ベルト６１０を張架しながら回転駆動する定着ロール６１１と、同じくアルミニウムからなる筒状の部材により構成され回転可能に設けられ内側から定着ベルト６１０を支持する支持ロール６１２とを備えている。また定着ベルトモジュール６１は、定着ロール６１１を図中矢印Ｃに示す方向に回転駆動させる駆動モータ（不図示）を備えている。
【００１６】
また定着ベルトモジュール６１は、ニップ部Ｎの下流側に、用紙Ｐに接触し用紙Ｐを予め定められた搬送路に案内する案内部材６４を有している。なお、定着ロール６１１の内部および支持ロール６１２の内部には、ハロゲンヒータＨＧが設けられており、定着ロール６１１および支持ロール６１２はこのハロゲンヒータＨＧにより加熱される。このため、本実施形態における定着ロール６１１および支持ロール６１２は、定着ベルト６１０を内側から加熱する機能も有している。
【００１７】
定着ベルト６１０は、フレキシブルなエンドレスベルトである。ここで定着ベルト６１０は、図３に示すように、厚さ８０μｍのポリイミド樹脂で形成されたベース層６１０Ａと、ベース層６１０Ａの表面側（外周面側）に積層された厚さ４００μｍのシリコーンゴムからなる弾性体層６１０Ｂと、弾性体層６１０Ｂ上に被覆された厚さ３０μｍのテトラフルオロエチレン−ペルフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂（ＰＦＡ）からなる剥離層６１０Ｃとで構成されている。
【００１８】
ここで弾性体層６１０Ｂには、顔料であるカーボンブラックが含まれており、弾性体層６１０Ｂは黒色に形成されている。このため、レーザ照射装置６３により定着ベルト６１０にレーザ光が照射された際には、この弾性体層６１０Ｂの表面が発熱する。付言すると、弾性体層６１０Ｂの表面には熱潜像が形成される。なお、カーボンブラックはベルト表面のＰＦＡに含ませることも可能である。この場合、熱潜像がベルト表面のＰＦＡに形成される。
なお、定着ベルト６１０の構成は、使用目的や使用条件等の装置設計条件に応じて、材質・厚さ・硬度等を選択することができる。また本実施形態では、弾性体層６１０Ｂが黒色に形成されているが、黒色以外に、黒色に近いエネルギー吸収率を有している色とすることもできる。なお定着ベルト６１０は、定着ロール６１１の回転によって予め定められた速度で図２（ａ）における矢印Ｄ方向に回転する。
【００１９】
加圧ロール６２は、円柱状ロールを基体として、この基体側から順に、シリコーンゴムからなる弾性層と、ＰＦＡチューブからなる剥離層とが積層されて構成されたソフトロールである。加圧ロール６２は、回転自在に支持されると共に、図示しないスプリングによって、定着ベルト６１０が定着ロール６１１を巻回する部位に圧接されて設けられている。これにより、定着ロール６１１への圧接部位にニップ部Ｎが形成される。加圧ロール６２は、定着ロール６１１が矢印Ｃ方向へ回転するのに伴い定着ロール６１１に従動して矢印Ｅ方向に回転駆動する。
【００２０】
上記のように構成された画像形成装置では、トナー像が静電転写された用紙Ｐをニップ部Ｎ内に搬送し、ニップ部Ｎにて用紙Ｐに作用する圧力と熱とによって、トナー像を用紙Ｐに定着させる。ここで、ニップ部Ｎにて用紙Ｐに対し作用する熱は、主として定着ベルト６１０によって供給される。定着ベルト６１０は、定着ロール６１１の内部に配置されたハロゲンヒータＨＧから定着ロール６１１を通じて供給される熱と、支持ロール６１２の内部に配置されたハロゲンヒータＨＧから支持ロール６１２を通じて供給される熱と、レーザ照射装置６３により照射されるレーザ光とによって加熱される。
【００２１】
ここで、ニップ部Ｎを形成する一方の定着ロール６１１は、前述のごとくアルミニウム製のハードロールであり、他方の加圧ロール６２は弾性層を有したソフトロールである。このため、本実施の形態のニップ部Ｎは、加圧ロール６２の弾性層が変形することで形成される。ニップ部Ｎにおいて、定着ベルト６１０がラップしている定着ロール６１１は殆ど変形しないため、その表面に沿って移動する定着ベルト６１０の回転半径は変化しない。このため、定着ベルト６１０はその進行速度を一定に維持してニップ部Ｎを通過する。また本実施形態では、ニップ部Ｎに用紙Ｐが搬入され用紙Ｐがニップ部Ｎを通過する。この際、用紙Ｐに対し圧力が加わるとともに定着ベルト６１０から熱が供給され、用紙Ｐ上の画像は用紙Ｐ上に定着される。そしてこの用紙Ｐは、ニップ部Ｎを通過した後、案内部材６４により案内され更に下流側へと搬送されていく。
【００２２】
なお上記では、定着ベルト６１０が設けられた定着装置６０を一例に説明したが、図２（ｂ）に示すように、定着ベルト６１０を省略した形で定着装置６０を構成することもできる。なおこの定着装置６０では、定着ロール６１１の表面に対しレーザ光が照射される。またこの定着装置６０では、ハロゲンヒータＨＧを内蔵するとともに定着ロール６１１に接触配置され、定着ロール６１１を外部から加熱する外部加熱ロール６５が設けられている。
【００２３】
次に、レーザ照射装置６３について説明する。
図４は、レーザ照射装置６３を説明するための図である。なお同図（ａ）は、レーザ照射装置６３を側方から眺めた場合の状態を示し、同図（ｂ）は、レーザ照射装置６３を上方から眺めた場合の状態を示している。
【００２４】
本実施形態おけるレーザ照射装置６３は、レーザ光を上述した定着ベルト６１０に向けて出射する複数の半導体レーザ６３１（レーザ発光素子の一例）と、この複数の半導体レーザ６３１を支持するレーザブロック６３２と、半導体レーザ６３１から出射されたレーザ光各々の副走査成分を定着ベルト６１０に集光させるシリンドリカルレンズ６３３とを有している。ここで本実施形態におけるレーザ照射装置６３では、半導体レーザ６３１の各々は、定着ベルト６１０の幅方向（定着ベルト６１０の回転方向と直交する方向、用紙Ｐの搬送方向である一方向と直交（交差）する方向）に並んで配置されている。
【００２５】
また本実施形態では、半導体レーザ６３１の各々が個別に制御部４０（図１参照）により制御されており、複数出射されるレーザ光の一部のレーザ光の出力（強度）を高めたり弱めたりすることができる。また一部の半導体レーザ６３１からはレーザ光が出射されないようにすることもできる。なお、レーザ照射装置６３は、例えば、レーザ光を出射する半導体レーザ６３１と、この半導体レーザ６３１からのレーザ光を偏光する回転多面鏡などにより構成することもできるが、この場合、装置の大型化などを招きやすい。このため本実施形態では、複数個の半導体レーザ６３１を定着ベルト６１０の幅方向に並べた構成を採用している。
【００２６】
図５は、定着ベルト６１０の温度変化を示した図である。また図６は、定着ベルト６１０からトナー像に供給される熱エネルギーを説明するための図である。
まず図５を参照し定着ベルト６１０の温度変化について説明する。図５における領域Ａは、レーザ照射装置６３からのレーザ光が照射される照射位置に達する前における定着ベルト６１０の温度を示している。レーザ光の照射位置に達する前においては、ハロゲンヒータＨＧを有した支持ロール６１２によって加熱されることで、定着ベルト６１０の温度は約１００℃となっている。図５における領域Ｂは、レーザ光の上記照射位置に定着ベルト６１０が達した際の定着ベルト６１０の温度を示している。本実施形態では、上記のように、半導体レーザ６３１の各々が個別に制御部４０により制御されており、定着ベルト６１０のうち用紙Ｐに対してのみ接触する部位（トナー像と接触しない部位）へ照射されるレーザ光は弱められ、同図の符号５Ａに示すように、この部位は、例えば１４０℃まで温度が上昇する。
【００２７】
一方で、定着ベルト６１０のうち、用紙Ｐ上の画像と接触する部位であってこの画像のうちトナーの密度（画像密度）が低い箇所（トナーの密度が予め定められた第１の閾値よりも小さい箇所）に接触する部位へ照射されるレーザ光は、上記よりも強められる。これにより、同図の符号５Ｂに示すように、この部位は、約１９０℃まで温度が上昇する。また定着ベルト６１０のうち、用紙Ｐ上の画像と接触する部位であってトナーの密度が上記低い箇所よりも高い箇所（トナーの密度が上記第１の閾値よりも大きく第２の閾値（＞第１の閾値）よりも小さい箇所）に接触する部位へ照射されるレーザ光は、強められる。これにより、同図の符号５Ｃに示すように、この部位は、約２３０℃まで温度が上昇する。さらに、定着ベルト６１０のうち、用紙Ｐ上の画像と接触する部位であってトナーの密度が高い箇所（トナーの密度が上記第２の閾値よりも大きい箇所）に接触する部位へ照射されるレーザ光は、さらに強められ、同図の符号５Ｄに示すように、この部位は、約２５０℃まで温度が上昇する。なお本実施形態では、定着ベルト６１０は、レーザ光の上記照射位置（領域Ｂ）を５〜１０ｍｓｅｃで通過する。
【００２８】
ここで図６（ｂ）を参照してさらに説明すると、本実施形態では、定着ベルト６１０のうち、用紙Ｐ上の画像と接触する部位であってこの画像のうちトナーの密度が高い箇所に接触する部位へ照射されるレーザ光は強められる。一方で、定着ベルト６１０のうち、用紙Ｐ上の画像と接触する部位であってトナーの密度が低い箇所に接触する部位へ照射されるレーザ光は弱められる。
【００２９】
ここで、同図（ａ）に示すように、トナーの密度が高い部分に合わせて一律に定着ベルト６１０を加熱してしまう従来の加熱方式では、エネルギーの損失が大きくなってしまう。また、トナーの密度が高い部分に合わせて一律に定着ベルト６１０を加熱してしまうと、用紙Ｐ内に温度むらが生じやすく用紙の反りや用紙のしわなどが発生しやすい。本実施形態の構成では、定着ベルト６１０のうちトナーの密度が低い箇所に接触する部位へ照射されるレーザ光は弱められる。このため本実施形態の構成では、上記従来の態様に比べ、エネルギーの損失が抑制されるようになる。また用紙Ｐに対し供給される熱量の均一化が図られるために温度むらが低減され、用紙Ｐの反りやしわが低減される。
【００３０】
図５に戻り更に説明を続ける。
領域Ｂにて定着ベルト６１０が加熱された後、本実施形態では、直ぐに、定着ベルト６１０がニップ部Ｎに侵入する（領域Ｃ参照）。付言すると、本実施形態における定着装置６０では、定着ベルト６１０のうちニップ部Ｎに達する直前の部位に対してレーザ光が照射されるようになっている。付言すると、定着ベルト６１０のうちニップ部Ｎの下流側ではなく上流側に位置する部位に対しレーザ光が照射される構成となっている。この場合、レーザ光により定着ベルト６１０に与えられた熱エネルギーが定着ベルト６１０の内部に拡散する前に、トナー像と定着ベルト６１０とが接触するようになり、トナー像の加熱効率が高まる。
【００３１】
ここでニップ部Ｎでは、定着ベルト６１０の熱が用紙Ｐにより奪われ、符号Ｙに示すように、ニップ部Ｎの出口では、定着ベルト６１０の温度が約９０℃近くとなる。これにより、溶融したトナー像が固化し、トナー像が固化した状態で用紙Ｐが定着ベルト６１０から剥離されるようになる。その後、本実施形態では、定着ベルト６１０が支持ロール６１２に達し、支持ロール６１２（ハロゲンヒータＨＧ）により定着ベルト６１０が再び加熱される（領域Ｄ参照）。これにより、定着ベルト６１０の温度が１００℃まで回復する。その後は、上記と同様であり、次の用紙Ｐが定着装置６０に搬送されてくるタイミングに合わせ、レーザ光が定着ベルト６１０に照射される。なお本実施形態では、定着ベルト６１０は、ニップ部Ｎ（領域Ｃ）を１０〜２０ｍｓｅｃで通過し、支持ロール６１２との接触箇所（領域Ｄ）を約１００ｍｓｅｃで通過する。
【００３２】
図７は、画像データの受信から定着処理がなされるまでに実行される処理であって定着処理に関して実行される処理の流れを示したフローチャートである。
本実施形態では、まず制御部４０が、不図示の画像読取装置やＰＣなどから画像データを取得する（ステップ１０１）。また、制御部４０は、画像を形成する用紙Ｐに関する情報を取得する（ステップ１０２）。具体的には、画像を形成する用紙Ｐの厚み、坪量に関する情報や、用紙Ｐがコート紙であるか普通紙であるかなど用紙の種類に関する情報を取得する。次いで、制御部４０は、ステップ１０１にて取得した画像データを解析し、形成する画像のうちトナーの密度が低い箇所、トナーの密度が高い箇所、トナーの密度が中間の箇所を把握する（ステップ１０３）。
【００３３】
その後、制御部４０は、半導体レーザ６３１から出射するレーザ光の出力（強度）を半導体レーザ６３１毎に個別に設定する（ステップ１０４）。より具体的には、定着ベルト６１０のうちトナーの密度が高い箇所に接触する部位へ照射されるレーザ光の出力が大きくなるように、また、定着ベルト６１０のうちトナーの密度が低い箇所に接触する部位へ照射されるレーザ光の出力が小さくなるように、半導体レーザ６３１から出射するレーザ光の出力を半導体レーザ６３１毎に個別に設定する。
【００３４】
次いで、制御部４０は、画像形成動作を開始するとともに半導体レーザ６３１をオンとし定着ベルト６１０に対しレーザ光を照射する（ステップ１０５）。なおこの際、上記ステップ１０４にて行われた設定により、定着ベルト６１０のうちトナーの密度が高い箇所と接触する部位に対しては出力の大きいレーザ光が照射され、トナーの密度が低い箇所と接触する部位に対しては出力の小さいレーザ光が照射される。
なお上記では説明を省略したが、上記ステップ１０２にて取得した用紙Ｐに関する情報に基づきレーザ光の出力を変化させることもできる。例えば、例えば用紙Ｐが厚く用紙Ｐの熱容量が大きい場合にはレーザ光の出力を大きくし、用紙が薄く用紙Ｐの熱容量が小さい場合にはレーザ光の出力を小さくすることができる。
【００３５】
ここで、上記では、定着ベルト６１０のうち、トナー像と接触しない部位に対してもレーザ光を照射する態様を説明したが、このトナー像と接触しない部位に対するレーザ光の照射は省略することができる。この場合、消費エネルギーが更に低減される。なおこのようにレーザ光の照射を省略する場合、用紙Ｐ内の温度むらが大きくなり、用紙Ｐに反りやしわなどが生じやすくなる。このため本実施形態では、定着ベルト６１０のうちトナー像と接触しない部位に対してもレーザ光を照射し、用紙Ｐのうちトナー像が存在しない箇所も加熱されるようにしている。
【００３６】
なお、トナー像に対してレーザ光を直接照射してトナー像を用紙Ｐに定着する態様は、従来から提案されている。ところでこの場合、用紙Ｐに対して圧力が加わらないために、光沢を有していない画像が形成されやすくなる。また定着の強度が小さいものとなりやすい。一方で本実施形態における構成では、レーザ光を照射するという点で従来の態様と同じであるが、本実施形態における構成では、レーザ光を定着ベルト６１０に照射するとともにレーザ光を照射したこの定着ベルト６１０をニップ部Ｎにて用紙Ｐに押し付ける構成としている。このため、用紙Ｐに圧力が加わるようになり、画像が光沢を有するようになる。また、定着の強度も大きいものとなる。
【００３７】
またトナー像に対してレーザ光を直接照射してトナー像を用紙Ｐに定着する上記態様の場合、使用されているトナーがカラーのトナーであると、レーザーエネルギーの吸収率が低いために、加熱効率が低下してしまう。一方で本実施形態の構成では、トナーに対してではなく弾性体層６１０Ｂ（図３参照）に対してレーザ光を照射しているために、トナーの色の影響を排除できる。付言すると、本実施形態では、弾性体層６１０Ｂにはカーボンブラックが含まれ黒色に形成されており、レーザーエネルギーの吸収率が高いものとなっている。このため本実施形態の構成では、従来の態様に比して加熱効率（定着効率）が向上する。なお、カラーのトナーに対してレーザ光を直接照射する場合、トナーに赤外線吸収剤を混入させることで加熱効率を向上させることができるが、この場合、にごりが定着後の画像に生じやすくなってしまう。
【００３８】
また、使用されているトナーがカラーのトナーであるか否かに関わらず、レーザ光をトナー像に対して直接照射してトナー像を用紙Ｐに定着する場合、レーザ光の強度がより大きなレーザ素子が必要となったり、レーザ素子を高密度に配置したりしなければならず、コストが増加しやすい。
なお、上記では定着ベルト６１０を加熱する加熱源として、レーザ照射装置６３の他に、ハロゲンヒータＨＧを設けたが、このハロゲンヒータＨＧは省略することができる。但し、ハロゲンヒータＨＧを省略した場合、より出力の大きいレーザ照射装置６３や、半導体レーザ６３１の実装密度がより大きいレーザ照射装置６３が必要となる可能性がある。このため本実施形態のように、レーザ照射装置６３以外の加熱源を設けることがより好ましくなる。
【符号の説明】
【００３９】
１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋ…画像形成ユニット、１５…中間転写ベルト、２０…二次転写部、６０…定着装置、６２…加圧ロール、６３…レーザ照射装置、６１０…定着ベルト、６３１…半導体レーザ、ＨＧ…ハロゲンヒータ、Ｎ…ニップ部、Ｐ…用紙
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
記録紙上に形成された未定着のトナー像にレーザビームを照射し、発生した熱により記録紙上にトナー像を定着させるレーザ定着装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１９１５６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、記録材上の画像をレーザを用いて定着するにあたり定着画像の光沢を増大させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明は、回転可能に設けられ、画像が形成された記録材を押圧面にて押圧する押圧部材と、前記押圧部材のうちの記録材を押圧する前記押圧面に対してレーザを照射するレーザ照射装置と、を備え、前記レーザ照射装置によりレーザが照射され加熱された前記押圧面が前記記録材に押圧されることで当該記録材上の前記画像が当該記録材に定着される定着装置である。
請求項２に記載の発明は、前記レーザ照射装置は、前記押圧面の部位毎に、照射するレーザの出力を異ならせ、前記画像のうちの画像密度が予め定められた閾値よりも大きい箇所に接触する部位に対しては予め定められた出力でレーザを照射し、当該画像のうちの画像密度が当該予め定められた閾値よりも小さい箇所に接触する部位に対しては当該予め定められた出力よりも小さい出力でレーザを照射することを特徴とする請求項１記載の定着装置である。
請求項３に記載の発明は、前記レーザ照射装置は、前記押圧面のうちの前記画像と接触する部位に対して予め定められた出力でレーザを照射し、当該押圧面のうちの当該画像と接触しない部位に対しては当該予め定められた出力よりも小さい出力でレーザを照射し又はレーザを照射しないことを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置である。
請求項４に記載の発明は、前記レーザ照射装置とは別に、前記押圧面を加熱する加熱源が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の定着装置である。
請求項５に記載の発明は、前記押圧面に接触して配置され、搬送されてきた前記記録材が通過する通過部を当該押圧面との間に形成する形成部材を更に備え、回転する前記押圧部材は、前記押圧面と前記形成部材との接触部にて前記記録材を押圧し、前記レーザ照射装置は、前記押圧面のうち、当該押圧面と前記形成部材との前記接触部に達する直前の部位に対しレーザを照射することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の定着装置である。
請求項６に記載の発明は、前記押圧部材は、一方向に搬送される前記記録材を回転しながら押圧するとともに当該一方向と交差する方向に幅を有して形成され、前記レーザ照射装置は、前記押圧部材の幅方向に並んで配置された複数のレーザ発光素子を備え、当該複数のレーザ発光素子を用いて前記押圧面にレーザを照射することを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の定着装置である。
請求項７に記載の発明は、前記押圧面のうち前記レーザ照射装置からのレーザが照射される箇所は、黒色で形成されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の定着装置である。
請求項８に記載の発明は、記録材に画像を形成する画像形成部と、回転可能に設けられ、前記画像形成部により画像が形成された記録材を押圧面にて押圧する押圧部材と、前記押圧部材のうちの記録材を押圧する前記押圧面に対してレーザを照射するレーザ照射装置と、を備え、前記レーザ照射装置によりレーザが照射され加熱された前記押圧面が前記記録材に押圧されることで当該記録材上の前記画像が当該記録材に定着されることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、記録材上の画像をレーザを用いて定着するにあたり定着画像の光沢を増大させることができる。
請求項２の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、使用するエネルギーを低減することができる。
請求項３の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、使用するエネルギーを低減することができる。
請求項４の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、出力の小さいレーザ照射装置を用いることが可能となる。
請求項５の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、エネルギーの損失を減らすことが可能となる。
請求項６の発明によれば、回転多面鏡などを用いてレーザを押圧面に対し照射する場合に比べ、定着装置の小型化が可能となる。
請求項７の発明によれば、押圧面のうちのレーザが照射される箇所が黒色以外の色である場合に比べ、エネルギーの損失が低減される。
請求項８の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、記録材上の画像をレーザを用いて定着するにあたり定着画像の光沢を増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示した図である。
【図２】定着装置の概略構成を示す側断面図である。
【図３】定着装置に設けられた定着ベルトを説明するための図である。
【図４】レーザ照射装置を説明するための図である。
【図５】定着ベルトの温度変化を示した図である。
【図６】定着ベルトからトナー像に供給される熱エネルギーを説明するための図である。
【図７】画像データの受信から定着処理がなされるまでに実行される処理であって定着処理に関して実行される処理の流れを示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示した図である。図１に示す画像形成装置は、一般にタンデム型と呼ばれる中間転写方式の画像形成装置である。この画像形成装置には、電子写真方式により各色成分のトナー像が形成される複数の画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋが設けられている。また、各画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋにより形成された各色成分トナー像を中間転写ベルト１５に順次転写（一次転写）させる一次転写部１０が設けられている。さらに、本画像形成装置には、中間転写ベルト１５上に転写された重畳トナー画像を記録材である用紙Ｐに一括転写（二次転写）させる二次転写部２０が設けられている。また、二次転写された画像を用紙Ｐ上に定着させる定着装置６０が設けられている。さらに、各装置（各部）の動作を制御する制御部４０、表示パネルにより構成されユーザからの情報を受け付けるとともにユーザに対して情報を表示するＵＩ（User Interface）７０が設けられている。ここで、画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋ、中間転写ベルト１５、および二次転写部２０は、用紙Ｐに画像を形成する画像形成部として捉えることができる。
【０００９】
本実施の形態において、各画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋには、次のような電子写真用デバイスが順次配設されている。まず、矢印Ａ方向に回転する感光体ドラム１１の周囲に、感光体ドラム１１を帯電する帯電器１２が設けられている。また、感光体ドラム１１上に静電潜像を書込むレーザ露光器１３（図中露光ビームを符号Ｂｍで示す）が設けられている。さらに、各色成分トナーが収容され、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器１４が設けられている。また、感光体ドラム１１上に形成された各色成分トナー像を一次転写部１０にて中間転写ベルト１５に転写する一次転写ロール１６が設けられている。また、感光体ドラム１１上の残留トナーを除去するドラムクリーナ１７が設けられている。
【００１０】
中間転写ベルト１５は、定速性に優れたモータ（図示せず）により駆動される駆動ロール３１などのロール状部材によって、図１に示す矢印Ｂ方向に予め定められた速度で循環駆動する。一次転写部１０は、中間転写ベルト１５を挟んで感光体ドラム１１に対向配置される一次転写ロール１６を含んで構成されている。そして、各々の感光体ドラム１１上のトナー像が中間転写ベルト１５に順次、静電吸引され、中間転写ベルト１５上に重畳されたトナー像が形成される。二次転写部２０は、中間転写ベルト１５のトナー像保持面側に配置される二次転写ロール２２と、バックアップロール２５とを含んで構成される。二次転写ロール２２は中間転写ベルト１５を挟んでバックアップロール２５に圧接配置されている。そして本実施形態では、二次転写ロール２２とバックアップロール２５との間に二次転写バイアスが形成され、二次転写部２０に搬送される用紙Ｐ上にトナー像が二次転写される。
【００１１】
次に、本実施の形態に係る画像形成装置の基本的な作像プロセスについて説明する。まず画像形成装置にて用紙Ｐにトナー像が形成されるにあたっては、制御部４０が、図示しない画像読取装置やパーソナルコンピュータ（ＰＣ）から出力された画像データを取得する。そして、制御部４０は、この画像データを解析して画像密度（トナーの密度）などを把握する（詳細は後述）。また、この画像データに対して予め定められた画像処理を施す。この画像処理によって画像データはＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの４色の色材階調データに変換され、レーザ露光器１３に出力される。
【００１２】
レーザ露光器１３では、入力された色材階調データに応じて、例えば半導体レーザから出射された露光ビームＢｍを画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋの各々の感光体ドラム１１に照射する。各感光体ドラム１１では、帯電器１２によって表面が帯電された後、このレーザ露光器１３によって表面が走査露光され、静電潜像が形成される。そして現像器１４により感光体ドラム１１上にトナー像が形成された後、このトナー像は、各感光体ドラム１１と中間転写ベルト１５とが接触する一次転写部１０において、中間転写ベルト１５上に転写される。
【００１３】
トナー像が中間転写ベルト１５の表面に順次一次転写された後、中間転写ベルト１５の移動によりトナー像が二次転写部２０に搬送される。二次転写部２０では、二次転写ロール２２が中間転写ベルト１５を介してバックアップロール２５に押圧される。このとき、第１用紙収容部５３や第２用紙収容部５４から搬送ロール５２等により搬送された用紙Ｐが、中間転写ベルト１５と二次転写ロール２２との間に挟み込まれる。そして中間転写ベルト１５上に保持された未定着のトナー像は、二次転写部２０において、用紙Ｐ上に一括して静電転写される。その後、トナー像が静電転写された用紙Ｐは、中間転写ベルト１５から剥離された後、二次転写ロール２２よりも用紙搬送方向下流側に設けられた搬送ベルト５５へと搬送される。そして搬送ベルト５５は、予め定められた速度で用紙Ｐを定着装置６０まで搬送する。
【００１４】
次に、定着装置６０について説明する。
ここで図２は、定着装置６０の概略構成を示す側断面図である。図３は、定着装置６０に設けられた定着ベルトを説明するための図である。
図２（ａ）に示すように、定着装置６０は、定着ベルト６１０を備える定着ベルトモジュール６１と、定着ベルトモジュール６１における定着ベルト６１０に接触して配置された加圧ロール６２と、定着ベルトモジュール６１に設けられた定着ベルト６１０の外周面（用紙Ｐを押圧する押圧面）にレーザ光を出射するレーザ照射装置６３とを備えている。ここで本実施形態における定着装置６０では、定着ベルトモジュール６１と加圧ロール６２との間に、通過する用紙Ｐを加圧および加熱し用紙Ｐ上のトナー像をこの用紙Ｐに定着させるニップ部Ｎが形成されている。ここで、ニップ部Ｎは、搬送されてきた用紙Ｐが通過する通過部として捉えることができる。また加圧ロール６２は、この通過部を定着ベルト６１０との間に形成する形成部材として捉えることができる。
【００１５】
定着ベルトモジュール６１は、無端状に形成されるとともに循環移動が可能（回転可能）に設けられニップ部Ｎにて用紙Ｐを押圧する押圧部材の一例としての定着ベルト６１０と、アルミニウムからなる筒状の部材により構成され定着ベルト６１０を張架しながら回転駆動する定着ロール６１１と、同じくアルミニウムからなる筒状の部材により構成され回転可能に設けられ内側から定着ベルト６１０を支持する支持ロール６１２とを備えている。また定着ベルトモジュール６１は、定着ロール６１１を図中矢印Ｃに示す方向に回転駆動させる駆動モータ（不図示）を備えている。
【００１６】
また定着ベルトモジュール６１は、ニップ部Ｎの下流側に、用紙Ｐに接触し用紙Ｐを予め定められた搬送路に案内する案内部材６４を有している。なお、定着ロール６１１の内部および支持ロール６１２の内部には、ハロゲンヒータＨＧが設けられており、定着ロール６１１および支持ロール６１２はこのハロゲンヒータＨＧにより加熱される。このため、本実施形態における定着ロール６１１および支持ロール６１２は、定着ベルト６１０を内側から加熱する機能も有している。
【００１７】
定着ベルト６１０は、フレキシブルなエンドレスベルトである。ここで定着ベルト６１０は、図３に示すように、厚さ８０μｍのポリイミド樹脂で形成されたベース層６１０Ａと、ベース層６１０Ａの表面側（外周面側）に積層された厚さ４００μｍのシリコーンゴムからなる弾性体層６１０Ｂと、弾性体層６１０Ｂ上に被覆された厚さ３０μｍのテトラフルオロエチレン−ペルフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂（ＰＦＡ）からなる剥離層６１０Ｃとで構成されている。
【００１８】
ここで弾性体層６１０Ｂには、顔料であるカーボンブラックが含まれており、弾性体層６１０Ｂは黒色に形成されている。このため、レーザ照射装置６３により定着ベルト６１０にレーザ光が照射された際には、この弾性体層６１０Ｂの表面が発熱する。付言すると、弾性体層６１０Ｂの表面には熱潜像が形成される。なお、カーボンブラックはベルト表面のＰＦＡに含ませることも可能である。この場合、熱潜像がベルト表面のＰＦＡに形成される。
なお、定着ベルト６１０の構成は、使用目的や使用条件等の装置設計条件に応じて、材質・厚さ・硬度等を選択することができる。また本実施形態では、弾性体層６１０Ｂが黒色に形成されているが、黒色以外に、黒色に近いエネルギー吸収率を有している色とすることもできる。なお定着ベルト６１０は、定着ロール６１１の回転によって予め定められた速度で図２（ａ）における矢印Ｄ方向に回転する。
【００１９】
加圧ロール６２は、円柱状ロールを基体として、この基体側から順に、シリコーンゴムからなる弾性層と、ＰＦＡチューブからなる剥離層とが積層されて構成されたソフトロールである。加圧ロール６２は、回転自在に支持されると共に、図示しないスプリングによって、定着ベルト６１０が定着ロール６１１を巻回する部位に圧接されて設けられている。これにより、定着ロール６１１への圧接部位にニップ部Ｎが形成される。加圧ロール６２は、定着ロール６１１が矢印Ｃ方向へ回転するのに伴い定着ロール６１１に従動して矢印Ｅ方向に回転駆動する。
【００２０】
上記のように構成された画像形成装置では、トナー像が静電転写された用紙Ｐをニップ部Ｎ内に搬送し、ニップ部Ｎにて用紙Ｐに作用する圧力と熱とによって、トナー像を用紙Ｐに定着させる。ここで、ニップ部Ｎにて用紙Ｐに対し作用する熱は、主として定着ベルト６１０によって供給される。定着ベルト６１０は、定着ロール６１１の内部に配置されたハロゲンヒータＨＧから定着ロール６１１を通じて供給される熱と、支持ロール６１２の内部に配置されたハロゲンヒータＨＧから支持ロール６１２を通じて供給される熱と、レーザ照射装置６３により照射されるレーザ光とによって加熱される。
【００２１】
ここで、ニップ部Ｎを形成する一方の定着ロール６１１は、前述のごとくアルミニウム製のハードロールであり、他方の加圧ロール６２は弾性層を有したソフトロールである。このため、本実施の形態のニップ部Ｎは、加圧ロール６２の弾性層が変形することで形成される。ニップ部Ｎにおいて、定着ベルト６１０がラップしている定着ロール６１１は殆ど変形しないため、その表面に沿って移動する定着ベルト６１０の回転半径は変化しない。このため、定着ベルト６１０はその進行速度を一定に維持してニップ部Ｎを通過する。また本実施形態では、ニップ部Ｎに用紙Ｐが搬入され用紙Ｐがニップ部Ｎを通過する。この際、用紙Ｐに対し圧力が加わるとともに定着ベルト６１０から熱が供給され、用紙Ｐ上の画像は用紙Ｐ上に定着される。そしてこの用紙Ｐは、ニップ部Ｎを通過した後、案内部材６４により案内され更に下流側へと搬送されていく。
【００２２】
なお上記では、定着ベルト６１０が設けられた定着装置６０を一例に説明したが、図２（ｂ）に示すように、定着ベルト６１０を省略した形で定着装置６０を構成することもできる。なおこの定着装置６０では、定着ロール６１１の表面に対しレーザ光が照射される。またこの定着装置６０では、ハロゲンヒータＨＧを内蔵するとともに定着ロール６１１に接触配置され、定着ロール６１１を外部から加熱する外部加熱ロール６５が設けられている。
【００２３】
次に、レーザ照射装置６３について説明する。
図４は、レーザ照射装置６３を説明するための図である。なお同図（ａ）は、レーザ照射装置６３を側方から眺めた場合の状態を示し、同図（ｂ）は、レーザ照射装置６３を上方から眺めた場合の状態を示している。
【００２４】
本実施形態おけるレーザ照射装置６３は、レーザ光を上述した定着ベルト６１０に向けて出射する複数の半導体レーザ６３１（レーザ発光素子の一例）と、この複数の半導体レーザ６３１を支持するレーザブロック６３２と、半導体レーザ６３１から出射されたレーザ光各々の副走査成分を定着ベルト６１０に集光させるシリンドリカルレンズ６３３とを有している。ここで本実施形態におけるレーザ照射装置６３では、半導体レーザ６３１の各々は、定着ベルト６１０の幅方向（定着ベルト６１０の回転方向と直交する方向、用紙Ｐの搬送方向である一方向と直交（交差）する方向）に並んで配置されている。
【００２５】
また本実施形態では、半導体レーザ６３１の各々が個別に制御部４０（図１参照）により制御されており、複数出射されるレーザ光の一部のレーザ光の出力（強度）を高めたり弱めたりすることができる。また一部の半導体レーザ６３１からはレーザ光が出射されないようにすることもできる。なお、レーザ照射装置６３は、例えば、レーザ光を出射する半導体レーザ６３１と、この半導体レーザ６３１からのレーザ光を偏光する回転多面鏡などにより構成することもできるが、この場合、装置の大型化などを招きやすい。このため本実施形態では、複数個の半導体レーザ６３１を定着ベルト６１０の幅方向に並べた構成を採用している。
【００２６】
図５は、定着ベルト６１０の温度変化を示した図である。また図６は、定着ベルト６１０からトナー像に供給される熱エネルギーを説明するための図である。
まず図５を参照し定着ベルト６１０の温度変化について説明する。図５における領域Ａは、レーザ照射装置６３からのレーザ光が照射される照射位置に達する前における定着ベルト６１０の温度を示している。レーザ光の照射位置に達する前においては、ハロゲンヒータＨＧを有した支持ロール６１２によって加熱されることで、定着ベルト６１０の温度は約１００℃となっている。図５における領域Ｂは、レーザ光の上記照射位置に定着ベルト６１０が達した際の定着ベルト６１０の温度を示している。本実施形態では、上記のように、半導体レーザ６３１の各々が個別に制御部４０により制御されており、定着ベルト６１０のうち用紙Ｐに対してのみ接触する部位（トナー像と接触しない部位）へ照射されるレーザ光は弱められ、同図の符号５Ａに示すように、この部位は、例えば１４０℃まで温度が上昇する。
【００２７】
一方で、定着ベルト６１０のうち、用紙Ｐ上の画像と接触する部位であってこの画像のうちトナーの密度（画像密度）が低い箇所（トナーの密度が予め定められた第１の閾値よりも小さい箇所）に接触する部位へ照射されるレーザ光は、上記よりも強められる。これにより、同図の符号５Ｂに示すように、この部位は、約１９０℃まで温度が上昇する。また定着ベルト６１０のうち、用紙Ｐ上の画像と接触する部位であってトナーの密度が上記低い箇所よりも高い箇所（トナーの密度が上記第１の閾値よりも大きく第２の閾値（＞第１の閾値）よりも小さい箇所）に接触する部位へ照射されるレーザ光は、強められる。これにより、同図の符号５Ｃに示すように、この部位は、約２３０℃まで温度が上昇する。さらに、定着ベルト６１０のうち、用紙Ｐ上の画像と接触する部位であってトナーの密度が高い箇所（トナーの密度が上記第２の閾値よりも大きい箇所）に接触する部位へ照射されるレーザ光は、さらに強められ、同図の符号５Ｄに示すように、この部位は、約２５０℃まで温度が上昇する。なお本実施形態では、定着ベルト６１０は、レーザ光の上記照射位置（領域Ｂ）を５〜１０ｍｓｅｃで通過する。
【００２８】
ここで図６（ｂ）を参照してさらに説明すると、本実施形態では、定着ベルト６１０のうち、用紙Ｐ上の画像と接触する部位であってこの画像のうちトナーの密度が高い箇所に接触する部位へ照射されるレーザ光は強められる。一方で、定着ベルト６１０のうち、用紙Ｐ上の画像と接触する部位であってトナーの密度が低い箇所に接触する部位へ照射されるレーザ光は弱められる。
【００２９】
ここで、同図（ａ）に示すように、トナーの密度が高い部分に合わせて一律に定着ベルト６１０を加熱してしまう従来の加熱方式では、エネルギーの損失が大きくなってしまう。また、トナーの密度が高い部分に合わせて一律に定着ベルト６１０を加熱してしまうと、用紙Ｐ内に温度むらが生じやすく用紙の反りや用紙のしわなどが発生しやすい。本実施形態の構成では、定着ベルト６１０のうちトナーの密度が低い箇所に接触する部位へ照射されるレーザ光は弱められる。このため本実施形態の構成では、上記従来の態様に比べ、エネルギーの損失が抑制されるようになる。また用紙Ｐに対し供給される熱量の均一化が図られるために温度むらが低減され、用紙Ｐの反りやしわが低減される。
【００３０】
図５に戻り更に説明を続ける。
領域Ｂにて定着ベルト６１０が加熱された後、本実施形態では、直ぐに、定着ベルト６１０がニップ部Ｎに侵入する（領域Ｃ参照）。付言すると、本実施形態における定着装置６０では、定着ベルト６１０のうちニップ部Ｎに達する直前の部位に対してレーザ光が照射されるようになっている。付言すると、定着ベルト６１０のうちニップ部Ｎの下流側ではなく上流側に位置する部位に対しレーザ光が照射される構成となっている。この場合、レーザ光により定着ベルト６１０に与えられた熱エネルギーが定着ベルト６１０の内部に拡散する前に、トナー像と定着ベルト６１０とが接触するようになり、トナー像の加熱効率が高まる。
【００３１】
ここでニップ部Ｎでは、定着ベルト６１０の熱が用紙Ｐにより奪われ、符号Ｙに示すように、ニップ部Ｎの出口では、定着ベルト６１０の温度が約９０℃近くとなる。これにより、溶融したトナー像が固化し、トナー像が固化した状態で用紙Ｐが定着ベルト６１０から剥離されるようになる。その後、本実施形態では、定着ベルト６１０が支持ロール６１２に達し、支持ロール６１２（ハロゲンヒータＨＧ）により定着ベルト６１０が再び加熱される（領域Ｄ参照）。これにより、定着ベルト６１０の温度が１００℃まで回復する。その後は、上記と同様であり、次の用紙Ｐが定着装置６０に搬送されてくるタイミングに合わせ、レーザ光が定着ベルト６１０に照射される。なお本実施形態では、定着ベルト６１０は、ニップ部Ｎ（領域Ｃ）を１０〜２０ｍｓｅｃで通過し、支持ロール６１２との接触箇所（領域Ｄ）を約１００ｍｓｅｃで通過する。
【００３２】
図７は、画像データの受信から定着処理がなされるまでに実行される処理であって定着処理に関して実行される処理の流れを示したフローチャートである。
本実施形態では、まず制御部４０が、不図示の画像読取装置やＰＣなどから画像データを取得する（ステップ１０１）。また、制御部４０は、画像を形成する用紙Ｐに関する情報を取得する（ステップ１０２）。具体的には、画像を形成する用紙Ｐの厚み、坪量に関する情報や、用紙Ｐがコート紙であるか普通紙であるかなど用紙の種類に関する情報を取得する。次いで、制御部４０は、ステップ１０１にて取得した画像データを解析し、形成する画像のうちトナーの密度が低い箇所、トナーの密度が高い箇所、トナーの密度が中間の箇所を把握する（ステップ１０３）。
【００３３】
その後、制御部４０は、半導体レーザ６３１から出射するレーザ光の出力（強度）を半導体レーザ６３１毎に個別に設定する（ステップ１０４）。より具体的には、定着ベルト６１０のうちトナーの密度が高い箇所に接触する部位へ照射されるレーザ光の出力が大きくなるように、また、定着ベルト６１０のうちトナーの密度が低い箇所に接触する部位へ照射されるレーザ光の出力が小さくなるように、半導体レーザ６３１から出射するレーザ光の出力を半導体レーザ６３１毎に個別に設定する。
【００３４】
次いで、制御部４０は、画像形成動作を開始するとともに半導体レーザ６３１をオンとし定着ベルト６１０に対しレーザ光を照射する（ステップ１０５）。なおこの際、上記ステップ１０４にて行われた設定により、定着ベルト６１０のうちトナーの密度が高い箇所と接触する部位に対しては出力の大きいレーザ光が照射され、トナーの密度が低い箇所と接触する部位に対しては出力の小さいレーザ光が照射される。
なお上記では説明を省略したが、上記ステップ１０２にて取得した用紙Ｐに関する情報に基づきレーザ光の出力を変化させることもできる。例えば、例えば用紙Ｐが厚く用紙Ｐの熱容量が大きい場合にはレーザ光の出力を大きくし、用紙が薄く用紙Ｐの熱容量が小さい場合にはレーザ光の出力を小さくすることができる。
【００３５】
ここで、上記では、定着ベルト６１０のうち、トナー像と接触しない部位に対してもレーザ光を照射する態様を説明したが、このトナー像と接触しない部位に対するレーザ光の照射は省略することができる。この場合、消費エネルギーが更に低減される。なおこのようにレーザ光の照射を省略する場合、用紙Ｐ内の温度むらが大きくなり、用紙Ｐに反りやしわなどが生じやすくなる。このため本実施形態では、定着ベルト６１０のうちトナー像と接触しない部位に対してもレーザ光を照射し、用紙Ｐのうちトナー像が存在しない箇所も加熱されるようにしている。
【００３６】
なお、トナー像に対してレーザ光を直接照射してトナー像を用紙Ｐに定着する態様は、従来から提案されている。ところでこの場合、用紙Ｐに対して圧力が加わらないために、光沢を有していない画像が形成されやすくなる。また定着の強度が小さいものとなりやすい。一方で本実施形態における構成では、レーザ光を照射するという点で従来の態様と同じであるが、本実施形態における構成では、レーザ光を定着ベルト６１０に照射するとともにレーザ光を照射したこの定着ベルト６１０をニップ部Ｎにて用紙Ｐに押し付ける構成としている。このため、用紙Ｐに圧力が加わるようになり、画像が光沢を有するようになる。また、定着の強度も大きいものとなる。
【００３７】
またトナー像に対してレーザ光を直接照射してトナー像を用紙Ｐに定着する上記態様の場合、使用されているトナーがカラーのトナーであると、レーザーエネルギーの吸収率が低いために、加熱効率が低下してしまう。一方で本実施形態の構成では、トナーに対してではなく弾性体層６１０Ｂ（図３参照）に対してレーザ光を照射しているために、トナーの色の影響を排除できる。付言すると、本実施形態では、弾性体層６１０Ｂにはカーボンブラックが含まれ黒色に形成されており、レーザーエネルギーの吸収率が高いものとなっている。このため本実施形態の構成では、従来の態様に比して加熱効率（定着効率）が向上する。なお、カラーのトナーに対してレーザ光を直接照射する場合、トナーに赤外線吸収剤を混入させることで加熱効率を向上させることができるが、この場合、にごりが定着後の画像に生じやすくなってしまう。
【００３８】
また、使用されているトナーがカラーのトナーであるか否かに関わらず、レーザ光をトナー像に対して直接照射してトナー像を用紙Ｐに定着する場合、レーザ光の強度がより大きなレーザ素子が必要となったり、レーザ素子を高密度に配置したりしなければならず、コストが増加しやすい。
なお、上記では定着ベルト６１０を加熱する加熱源として、レーザ照射装置６３の他に、ハロゲンヒータＨＧを設けたが、このハロゲンヒータＨＧは省略することができる。但し、ハロゲンヒータＨＧを省略した場合、より出力の大きいレーザ照射装置６３や、半導体レーザ６３１の実装密度がより大きいレーザ照射装置６３が必要となる可能性がある。このため本実施形態のように、レーザ照射装置６３以外の加熱源を設けることがより好ましくなる。
【符号の説明】
【００３９】
１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋ…画像形成ユニット、１５…中間転写ベルト、２０…二次転写部、６０…定着装置、６２…加圧ロール、６３…レーザ照射装置、６１０…定着ベルト、６３１…半導体レーザ、ＨＧ…ハロゲンヒータ、Ｎ…ニップ部、Ｐ…用紙
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能に設けられ、画像が形成された記録材を押圧面にて押圧する押圧部材と、
前記押圧部材のうちの記録材を押圧する前記押圧面に対してレーザを照射するレーザ照射装置と、
を備え、
前記レーザ照射装置によりレーザが照射され加熱された前記押圧面が前記記録材に押圧されることで当該記録材上の前記画像が当該記録材に定着される定着装置。
【請求項２】
前記レーザ照射装置は、前記押圧面の部位毎に、照射するレーザの出力を異ならせ、前記画像のうちの画像密度が予め定められた閾値よりも大きい箇所に接触する部位に対しては予め定められた出力でレーザを照射し、当該画像のうちの画像密度が当該予め定められた閾値よりも小さい箇所に接触する部位に対しては当該予め定められた出力よりも小さい出力でレーザを照射することを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記レーザ照射装置は、前記押圧面のうちの前記画像と接触する部位に対して予め定められた出力でレーザを照射し、当該押圧面のうちの当該画像と接触しない部位に対しては当該予め定められた出力よりも小さい出力でレーザを照射し又はレーザを照射しないことを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記レーザ照射装置とは別に、前記押圧面を加熱する加熱源が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の定着装置。
【請求項５】
前記押圧面に接触して配置され、搬送されてきた前記記録材が通過する通過部を当該押圧面との間に形成する形成部材を更に備え、
回転する前記押圧部材は、前記押圧面と前記形成部材との接触部にて前記記録材を押圧し、
前記レーザ照射装置は、前記押圧面のうち、当該押圧面と前記形成部材との前記接触部に達する直前の部位に対しレーザを照射することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の定着装置。
【請求項６】
前記押圧部材は、一方向に搬送される前記記録材を回転しながら押圧するとともに当該一方向と交差する方向に幅を有して形成され、
前記レーザ照射装置は、前記押圧部材の幅方向に並んで配置された複数のレーザ発光素子を備え、当該複数のレーザ発光素子を用いて前記押圧面にレーザを照射することを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の定着装置。
【請求項７】
前記押圧面のうち前記レーザ照射装置からのレーザが照射される箇所は、黒色で形成されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の定着装置。
【請求項８】
記録材に画像を形成する画像形成部と、
回転可能に設けられ、前記画像形成部により画像が形成された記録材を押圧面にて押圧する押圧部材と、
前記押圧部材のうちの記録材を押圧する前記押圧面に対してレーザを照射するレーザ照射装置と、
を備え、
前記レーザ照射装置によりレーザが照射され加熱された前記押圧面が前記記録材に押圧されることで当該記録材上の前記画像が当該記録材に定着されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
回転可能に設けられ、画像が形成された記録材を押圧面にて押圧する押圧部材と、
前記押圧部材のうちの記録材を押圧する前記押圧面に対してレーザを照射するレーザ照射装置と、
を備え、
前記レーザ照射装置によりレーザが照射され加熱された前記押圧面が前記記録材に押圧されることで当該記録材上の前記画像が当該記録材に定着される定着装置。
【請求項２】
前記レーザ照射装置は、前記押圧面の部位毎に、照射するレーザの出力を異ならせ、前記画像のうちの画像密度が予め定められた閾値よりも大きい箇所に接触する部位に対しては予め定められた出力でレーザを照射し、当該画像のうちの画像密度が当該予め定められた閾値よりも小さい箇所に接触する部位に対しては当該予め定められた出力よりも小さい出力でレーザを照射することを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記レーザ照射装置は、前記押圧面のうちの前記画像と接触する部位に対して予め定められた出力でレーザを照射し、当該押圧面のうちの当該画像と接触しない部位に対しては当該予め定められた出力よりも小さい出力でレーザを照射し又はレーザを照射しないことを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記レーザ照射装置とは別に、前記押圧面を加熱する加熱源が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の定着装置。
【請求項５】
前記押圧面に接触して配置され、搬送されてきた前記記録材が通過する通過部を当該押圧面との間に形成する形成部材を更に備え、
回転する前記押圧部材は、前記押圧面と前記形成部材との接触部にて前記記録材を押圧し、
前記レーザ照射装置は、前記押圧面のうち、当該押圧面と前記形成部材との前記接触部に達する直前の部位に対しレーザを照射することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の定着装置。
【請求項６】
前記押圧部材は、一方向に搬送される前記記録材を回転しながら押圧するとともに当該一方向と交差する方向に幅を有して形成され、
前記レーザ照射装置は、前記押圧部材の幅方向に並んで配置された複数のレーザ発光素子を備え、当該複数のレーザ発光素子を用いて前記押圧面にレーザを照射することを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の定着装置。
【請求項７】
前記押圧面のうち前記レーザ照射装置からのレーザが照射される箇所は、黒色で形成されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の定着装置。
【請求項８】
記録材に画像を形成する画像形成部と、
回転可能に設けられ、前記画像形成部により画像が形成された記録材を押圧面にて押圧する押圧部材と、
前記押圧部材のうちの記録材を押圧する前記押圧面に対してレーザを照射するレーザ照射装置と、
を備え、
前記レーザ照射装置によりレーザが照射され加熱された前記押圧面が前記記録材に押圧されることで当該記録材上の前記画像が当該記録材に定着されることを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−８３３９６（Ｐ２０１２−８３３９６Ａ）
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２７２０７（Ｐ２０１０−２２７２０７）
【出願日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]