特開 2022-183867 定着装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022183867

(43)【公開日】2022-12-13

(54)【発明の名称】定着装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 15/20 20060101AFI20221206BHJP

【ＦＩ】

G03G15/20 510

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021091374

(22)【出願日】2021-05-31

(71)【出願人】

【識別番号】000006150

【氏名又は名称】京セラドキュメントソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100168583

【弁理士】

【氏名又は名称】前井 宏之

(72)【発明者】

【氏名】高橋 裕徳

(72)【発明者】

【氏名】山内 裕典

【テーマコード（参考）】

2H033

【Ｆターム（参考）】

2H033AA42

2H033BA25

2H033BA38

2H033BB18

2H033BB22

(57)【要約】

【課題】ヒーターの破壊などにより、アース接点に過電流が流れることを抑制できる定着装置を提供する。
【解決手段】定着装置５は、シートＳに形成されたトナー像をシートＳに加熱定着させる。定着装置５は、ヒートローラー１０と、アース接点１４とを備える。ヒートローラー１０は、シートＳに形成されたトナー像を加熱する。アース接点１４は、ヒートローラー１０をアースする。アース接点１４は、第１導電性部材３０と、第２導電性部材３１と、絶縁部材３２とを有する。第１導電性部材３０は、ヒートローラー１０と電気的に接続される。第２導電性部材３１は、第１導電性部材３０と対向して配置され、ヒートローラー１０をアースする。絶縁部材３２は、第１導電性部材３０と第２導電性部材３１とに挟まれて配置され、第１導電性部材３０と第２導電性部材３１とを絶縁する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

シートに形成されたトナー像をシートに加熱定着させる定着装置であって、
前記定着装置は、
シートに形成されたトナー像を加熱するヒートローラーと、
前記ヒートローラーをアースするアース接点と
を備え、
前記アース接点は、
前記ヒートローラーと電気的に接続される第１導電性部材と、
前記第１導電性部材と対向して配置され、前記ヒートローラーをアースする第２導電性部材と、
前記第１導電性部材と前記第２導電性部材とに挟まれて配置され、前記第１導電性部材と前記第２導電性部材とを絶縁する絶縁部材と
を有する、定着装置。

【請求項2】

前記絶縁部材は、前記第１導電性部材に対向する第１面と、前記第２導電性部材に対向する第２面との間に介在する、所定の厚みを有するシート状部材である、請求項１に記載の定着装置。

【請求項3】

前記アース接点を配置するハウジングを備え、
前記ハウジングは、前記アース接点を取り付ける凸部を有し、
前記第１導電性部材と、前記第２導電性部材と、前記絶縁部材とは、それぞれ前記凸部に嵌合する孔部を有する、請求項１または請求項２に記載の定着装置。

【請求項4】

前記ヒートローラーを回動可能に軸支する導電性軸受と、
電源部から電力を供給されて発熱し、前記ヒートローラーを加熱するヒーターと
をさらに備え、
前記アース接点は、前記絶縁部材により、前記ヒーターに供給する電力によって発生する前記導電性軸受の過電流を抑制する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の定着装置。

【請求項5】

前記ヒーターは、前記電源部から電力を供給されて発熱するフィラメントを有し、
前記アース接点は、前記フィラメントが前記ヒートローラーに接触することによる、前記導電性軸受の過電流を抑制する、請求項４に記載の定着装置。

【請求項6】

前記第１導電性部材と前記第２導電性部材との間に配置され、前記定着装置に流れる過電流を遮断する遮断部材をさらに備え、
前記第１導電性部材は、前記遮断部材の一端を支持する第１スリットを有し、
前記第２導電性部材は、前記遮断部材の他端を支持する第２スリットを有する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の定着装置。

【請求項7】

請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の定着装置を備える画像形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、定着装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、ヒーターの破損を防止する定着装置を開示する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平６－１０３９７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１は、ヒーターの破壊などにより、アース接点に過電流が流れた場合の対策について開示していない。

【0005】

本発明は、ヒーターの破壊などにより、アース接点に過電流が流れることを抑制できる定着装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る定着装置は、シートに形成されたトナー像をシートに加熱定着させる定着装置である。前記定着装置は、ヒートローラーと、アース接点とを備える。前記ヒートローラーは、シートに形成されたトナー像を加熱する。前記アース接点は、前記ヒートローラーをアースする。前記アース接点は、第１導電性部材と、第２導電性部材と、絶縁部材とを有する。前記第１導電性部材は、前記ヒートローラーと電気的に接続される。前記第２導電性部材は、前記第１導電性部材と対向して配置され、前記ヒートローラーをアースする。前記絶縁部材は、前記第１導電性部材と前記第２導電性部材とに挟まれて配置され、前記第１導電性部材と前記第２導電性部材とを絶縁する。

【発明の効果】

【0007】

本発明の定着装置によれば、ヒーターの破壊などにより、アース接点に過電流が流れることを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の実施形態に係る定着装置を備える画像形成装置を示す図である。

【図2】本実施形態に係る定着装置の構造を示す図である。

【図3】本実施形態に係る定着装置の比較例を示す図である。

【図4】本実施形態に係る定着装置の詳細な構造を示す図である。

【図5】本実施形態に係る定着装置の詳細な構造を示す図である。

【図6】本実施形態に係る定着装置の詳細な構造を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図中、同一または相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。また、本実施形態では、図中に、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を示す。Ｚ軸は鉛直面に平行であり、Ｘ軸およびＹ軸は水平面に平行である。

【0010】

本実施形態では、画像形成部４において、シートＳの搬送方向を副走査方向と記述することがある。副走査方向に直交するＸ軸方向を主走査方向と記述することがある。

【0011】

図１～図６を参照して、本発明の実施形態に係る定着装置５を有する画像形成装置１について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る定着装置５を備える画像形成装置１を示す図である。図２は、本実施形態に係る定着装置５の構造を示す図である。図３は、本実施形態に係る定着装置５の比較例を示す図である。図４～図６は、本実施形態に係る定着装置５の詳細な構造を示す図である。

【0012】

本実施形態に係る画像形成装置１は、電子写真方式であり、シート給送装置２と、シート搬送装置３と、画像形成部４と、定着装置５と、シート排出部６と、電源部と、駆動部と、制御部とを備える。

【0013】

シート給送装置２は、一例として、例えば、シートトレイと、ピックアップローラーとを有する。

【0014】

シート搬送装置３は、一例として、搬送路と、搬送ローラーと、搬送モーターとを有する。

【0015】

搬送路は、シートＳが搬送される。

【0016】

搬送ローラーは、搬送路に配置され、シートＳを搬送する。

【0017】

搬送モーターは、搬送ローラーを回転駆動する。

【0018】

次に、図１に示すように、画像形成部４は、文書画像データに基づいて、シートＳに図示しないトナー像を形成する。

【0019】

画像形成部４は、例えば、画像データ取得部と、感光体ドラムと、帯電部と、露光部と、現像部と、転写部と、クリーニング部とを有する。

【0020】

画像データ取得部は、例えば、スキャナー、パーソナルコンピューター、サーバー、またはクラウドなどから画像データを取得する。画像データ取得部は、一例として、ＡＳＩＣで実現され得る。

【0021】

感光体ドラムは、回転軸を有するドラム形状である。感光体ドラムは、回転軸を中心に回転する。感光体ドラムは、外周面側に感光層を有する。

【0022】

帯電部は、感光体ドラムの感光層を所定の電位に帯電させる。

【0023】

露光部は、感光体ドラムの感光層にレーザー光を照射して露光する。露光部は、画像データに基づいて感光体ドラムを露光する。この結果、感光体ドラムに静電潜像が形成される。露光部の一例は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）である。

【0024】

現像部は、一例として、磁性体からなるキャリアおよびトナーを含む二成分現像剤を収容する。そして、現像部は、トナーによって感光体ドラムに形成された静電潜像を現像して、感光体ドラムにトナー像を形成する。

【0025】

転写部は、感光体ドラム上のトナー像をシートＳに転写する。

【0026】

クリーニング部は、転写後に感光体ドラムに残留している残留トナーを除去する。画像形成部４によってトナー像が形成されたシートＳは、定着装置５まで搬送される。

【0027】

次に、図２を参照して、定着装置５を説明する。定着装置５は、シートＳに形成されたトナー像をシートＳに加熱定着させる。

【0028】

定着装置５は、ヒートローラー１０と、導電性軸受１３とをさらに備える。ヒートローラー１０は、シートＳに形成されたトナー像を加熱する。導電性軸受１３は、ヒートローラー１０を回動可能に軸支する。

【0029】

図２に示すように、定着装置５は、ヒートローラー１０と、プレスローラー１１と、ヒーター１２と、導電性軸受１３と、アース接点１４と、遮断部材１５とを有する。アース接点１４、および遮断部材１５については、図４～図６を参照して詳述する。

【0030】

ヒートローラー１０は、シートＳに形成されたトナー像を加熱する。ヒートローラー１０は、中空円筒状のローラーである。ヒートローラー１０は一例であり、ベルトであってもよい。

【0031】

プレスローラー１１は、ヒートローラー１０に圧着し、ヒートローラー１０とニップ部を形成する。プレスローラー１１は、駆動部により回転駆動され、ヒートローラー１０とニップ部を形成することにより、ヒートローラー１０を回転させる。

【0032】

シートＳがヒートローラー１０とプレスローラー１１との間に形成されたニップを通過する。ニップを通過するシートＳに形成されたトナー像が、ヒートローラー１０に加熱される。加熱溶融されたトナーがプレスローラー１１によりシートＳに圧着され、シートＳにトナー像が形成される。

【0033】

定着装置５は、ヒーター１２をさらに備える。ヒーター１２は、電源部から電力を供給されて発熱し、ヒートローラー１０を加熱する。

【0034】

ヒーター１２は、電源部から電力を供給されて、ヒートローラー１０を加熱する。ヒーター１２は、ヒートローラー１０の内周面に近接して配置される。シート搬送装置３に搬送されたシートＳは、ニップ部を通過することにより、ヒーター１２に加熱され、トナー像が定着される。

【0035】

ヒーター１２は、ハロゲンランプ２０と、フィラメント２１とを有してもよい。フィラメント２１は、電源部から電力を供給されて発熱する。フィラメント２１は、ハロゲンランプ２０の内部に配置される。すなわち、ハロゲンランプ２０は、ハロゲンガスが封入された略棒状（略円柱状）に形成されたガラス管内に長手方向に配設されたフィラメント２１を有する。フィラメント２１は、コイル状に巻き回されている。

【0036】

ハロゲンランプ２０は、さらにガラス管の軸方向両端部に一対の電極部を有する。フィラメント２１は、一対の電極部に接続されている。フィラメント２１は、一対の電極部を介して電源部から電力を供給されて発熱する。

【0037】

フィラメント２１は、一例として、タングステンにより形成される。フィラメント２１に電流が流れると、フィラメント２１自体の電気抵抗によって、フィラメント２１が２千数百℃に熱せられ、白熱化する。

【0038】

ハロゲンランプ２０は、フィラメント２１から放射される赤外域の光を利用して、ヒートローラー１０を内側から加熱する。ハロゲンランプ２０は、これに代えて、カーボンヒーター等が採用されてもよい。

【0039】

図示しない制御部は、電源部によるヒーター１２への電力供給を制御する。制御部は、電源部によるヒーター１２への電力供給をＯＮ／ＯＦＦする。制御部は、ヒートローラー１０の表面温度が、一例として、１６０℃から１８０℃になるよう、フィラメント２１に流れる電流量を制御する。

【0040】

図２に示すように、導電性軸受１３は、ヒートローラー１０を回動可能に軸支する。

【0041】

次に、図４～図６を参照して、アース接点１４と遮断部材１５とを詳細に説明する。

【0042】

まず、アース接点１４は、ヒートローラー１０をアースする。図４、図５に示すように、アース接点１４は、第１導電性部材３０と、第２導電性部材３１と、絶縁部材３２とを有する。

【0043】

図４に示すように、第１導電性部材３０は、第１スリット４０を有してもよい。第２導電性部材３１は、第２スリット４１を有してもよい。

【0044】

第１導電性部材３０（第１板バネ３０）は、ヒートローラー１０と電気的に接続される。第２導電性部材３１（第２板バネ３１）は、第１導電性部材３０と対向して配置され、ヒートローラー１０をアースする。

【0045】

第１導電性部材３０は、第１板バネ３０と記述することがある。すなわち、第１導電性部材３０は、導電性を有する板バネであってもよい。第１導電性部材３０は、ステンレス、ニッケル、モリブデン、銅などである。

【0046】

第１導電性部材３０は、ヒートローラー１０と電気的に接続される。

【0047】

絶縁部材３２（絶縁シート３２）は、第１導電性部材３０と第２導電性部材３１とに挟まれて配置され、第１導電性部材３０と第２導電性部材３１とを絶縁する。

【0048】

絶縁部材３２は、絶縁シート３２と記述することがある。すなわち、絶縁部材３２は、シート状部材であってもよい。絶縁部材３２の一例は、ポリイミドエポキシ樹脂である。

【0049】

絶縁部材３２は、第１導電性部材３０に対向する第１面と、第２導電性部材３１に対向する第２面との間に介在する、所定の厚みを有するシート状部材である。絶縁部材３２の、第１導電性部材３０に対向する第１面と、第２導電性部材３１に対向する第２面との距離は、０．５ｍｍであってもよい。

【0050】

アース接点１４は、絶縁部材３２により、ヒーター１２が導電性軸受１３に接触することによって発生する導電性軸受１３の過電流を抑制する。アース接点１４は、絶縁部材３２により、ヒーター１２に供給する電力によって発生する導電性軸受１３の過電流を抑制する。

【0051】

アース接点１４は、フィラメント２１がヒートローラー１０に接触することによって発生する導電性軸受１３の過電流を抑制する。アース接点１４は、フィラメント２１が導電性軸受１３に接触することによって発生する導電性軸受１３の過電流を抑制する。

【0052】

遮断部材１５は、第１導電性部材３０と、第２導電性部材３１との間に配置され、定着装置５に流れる過電流を遮断する。

【0053】

第１導電性部材３０の第１スリット４０は、遮断部材１５の一端を支持する。

【0054】

第１導電性部材３０は、導電性軸受１３と電気的に接続される。

【0055】

第２導電性部材３１は、第２板バネ３１と記述することがある。すなわち、第２導電性部材３１は、導電性を有する板バネであってもよい。第２導電性部材３１は、ステンレス、ニッケル、モリブデン、銅などである。

【0056】

第２導電性部材３１の第２スリット４１は、遮断部材１５の他端を支持する。

【0057】

遮断部材１５は、第１導電性部材３０の第１スリット４０に一端を取り付け、第２導電性部材３１の第２スリット４１に他端を取り付けることにより、図４の点線で示す取付位置に取り付けられる。

【0058】

次に、本実施形態に係る定着装置５のアース接点１４が果たす機能について説明する。

【0059】

図２で先述したように、ヒートローラー１０の内部には、ヒーター１２が配置され、ヒーター１２を構成するハロゲンランプ２０にフィラメント２１が配置されている。

【0060】

ハロゲンランプ２０はガラス管で構成されていることが多い。そのため、定着装置５を落下させるなどにより、ハロゲンランプ２０が破損することがある。

【0061】

そして、定着装置５を落下させるなどにより、ハロゲンランプ２０が破損することにより、ハロゲンランプ２０の内部に配置されたフィラメント２１が表出し、金属製部材で形成されたヒートローラー１０の内周面に接触することがある。

【0062】

ここで、比較例として、図３を参照する。図３に示すように、１枚の板バネで定着装置５をアースした場合、フィラメント２１がヒートローラー１０の内周面に接触すると、フィラメント２１からアース部材により接地されている導電性軸受１３を通して電流が流れ、過電流により導電性軸受１３が発火することがある。

【0063】

導電性軸受１３の発火を防止する対策として、図４に示すように、アース部材にヒューズなどの遮断部材１５を設けることが考えられる。しかし、画像形成装置１の振動や落下によりヒューズなどの遮断部材１５がアース部材から脱落することがある。

【0064】

ヒューズなどの遮断部材１５がアース部材から脱落すると、導電性軸受１３の接地ができなくなる。

【0065】

そこで、本実施形態では、図５に示すように、アースの機能を果たす構成として、第１導電性部材３０と第２導電性部材３１の２枚の板バネを設け、第１導電性部材３０と第２導電性部材３１との間に遮断部材１５とともに、絶縁部材３２を配置した。

【0066】

絶縁部材３２を薄いシート部材であり、第１導電性部材３０と第２導電性部材３１との間に配置することにより、ヒューズなどの遮断部材１５が定着装置５から脱落しても、第１導電性部材３０の側が高圧電位になった場合に、絶縁部材３２により形成される第２導電性部材３１との隙間において放電が発生する。そのため、ヒートローラー１０が帯電して高電位の状態になるのを抑制することができる。

【0067】

ここで、絶縁部材３２が厚い構成とした場合に、第１導電性部材３０と第２導電性部材３１とが絶縁性が向上するが、帯電によりヒートローラー１０の表面電位が４～５ｋＶに上昇してしまい、シートＳのトナー像に画像不良が発生し易くなる。

【0068】

それに対し、図４に示すように、ヒューズなどの遮断部材１５が第１導電性部材３０と第２導電性部材３１とに取り付けられている場合、遮断部材１５により第１導電性部材３０と第２導電性部材３１が導通してヒートローラー１０の帯電電荷が導電性軸受１３を介してアースされるため、ヒートローラー１０の表面電位は、一例として、１００Ｖ～５００Ｖに抑制される。

【0069】

本実施形態のように、薄いシート状の絶縁部材３２を第１導電性部材３０と第２導電性部材３１との間に配置して絶縁すると、仮にヒューズなどの遮断部材１５が定着装置５から脱落しても、ヒートローラー１０の帯電電荷が過剰になると第１導電性部材３０と第２導電性部材３１との間の放電により一部の電荷がアースされ、ヒートローラー１０の画像形成動作中の表面電位は、一例として、１．５ｋＶ程度以下に抑制される。

【0070】

そのため、通常のＡＣ電圧２４０Ｖでは導電性軸受１３が発火することを防止することができる。ヒートローラー１０の画像形成動作中の帯電による表面電位は１００～５００Ｖから最大で１．５ｋＶに上昇するものの、まったくアースしない絶縁時に比べて低い電圧であるため、画像不良は軽微になる。

【0071】

次に、図５に示すように、定着装置５は、ハウジングを備える。ハウジングにはアース接点１４を配置する。定着装置５のハウジングには、アース接点１４を取り付ける凸部が配置されている。第１導電性部材３０、第２導電性部材３１、絶縁部材３２は、凸部に嵌合する孔部を有する。

【0072】

アース接点１４は、定着装置５のハウジングに近い側から、第１導電性部材３０、絶縁部材３２、第２導電性部材３１の順に重ねられ、図６に示すように、留め具で止められる。

【0073】

絶縁部材３２の外形は、第１導電性部材３０および第２導電性部材３１の互いに対向する対向面の外形よりも少し大きく形成されている。凸部に嵌合する第１導電性部材３０、第２導電性部材３１、絶縁部材３２の孔部の直径は、凸部の直径よりもはめあい公差程度大きく形成されている。第１導電性部材３０と第２導電性部材３１の対向面の外縁部では、外力による変形により重なり方向において離れる可能性があるが、凸部に篏合する孔部では留め具により重なり方向に離れるのが規制される。そのため、第１導電性部材３０と第２導電性部材３１の孔部の縁部同士の絶縁距離は、絶縁部材３２の厚さにより一定に保たれる。

【0074】

さらに、ヒューズなどの遮断部材１５が、第１導電性部材３０の第１スリット４０と、第２導電性部材３１の第２スリット４１とに取り付けられる。

【0075】

本実施形態によれば、アース接点１４を通して導電性軸受１３に過電流が流れることを防止し、定着装置５が発火することを防止できる。さらに、遮断部材１５が第１導電性部材３０または第２導電性部材３１から外れても、絶縁部材３２により定着装置５が発火することを防止できるとともに、画像形成動作中にヒートローラー１０が高電位に帯電するのを抑制できる。

【0076】

また、アース接点１４を、第１導電性部材３０および第２導電性部材３１で構成して、第１導電性部材３０と第２導電性部材３１との間に絶縁部材３２を配置することにより、ヒートローラー１０の導電性軸受１３とアースとの間に適切な絶縁抵抗を持たせることができる。すなわち、第１導電性部材３０および第２導電性部材３１の間に高圧電位がかかると、孔部の縁部の間で放電が発生して電位差が緩和される。

【0077】

また、絶縁部材３２の厚みにより、第１導電性部材３０に対向する第１面と、第２導電性部材３１に対向する第２面との距離を０．５ｍｍとすることにより、電源部から定着装置５に交流２４０Ｖがかかっても、定着装置５を好適に絶縁でき、かつ、ヒートローラー１０の静電気を好適に放電できる。絶縁部材３２は、０．５ｍｍ厚のシート部材で形成してもよいし、０．２５ｍｍ厚のシート部材で形成して２枚重ねで使用してもよい。

【0078】

シート排出部６は、画像形成装置１の筐体の外部にシートＳを排出する。シート排出部６は、排出ローラーと、排出トレイとを有してもよい。排出ローラーは、定着装置５から搬送ローラーで搬送されたシートＳを排出トレイに排出する。排出トレイは、排出されたシートＳを積載する。

【0079】

また、電源部は、画像形成装置１の各部に電力を供給する。特に、電源部は、定着装置５のフィラメント２１に電力を供給する。

【0080】

駆動部は、画像形成装置１の各部を駆動する。特に、駆動部は、定着装置５のプレスローラー１１を駆動する。駆動部の一例は、モーターである。

【0081】

制御装置は、画像形成装置１の各部を制御する。特に、制御装置は、定着装置５のヒーター１２に供給する電力および温度を制御する。制御装置の一例は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）である。

【0082】

以上、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明した。但し、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の個数等は、図面作成の都合上から実際とは異なる。また、上記の実施形態で示す各構成要素は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

【産業上の利用可能性】

【0083】

本発明は、定着装置の分野に利用可能である。

【符号の説明】

【0084】

１ 画像形成装置
５ 定着装置
１０ ヒートローラー
１１ プレスローラー
１２ ヒーター
１３ 導電性軸受
１４ アース接点
１５ 遮断部材
２０ ハロゲンランプ
２１ フィラメント
３０ 第１導電性部材
３１ 第２導電性部材
３２ 絶縁部材
４０ 第１スリット
４１ 第２スリット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】