JP5962411B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、定着装置及び画像形成装置に関する。
電子写真方式の画像形成装置における画像定着方式として、フラッシュランプを間欠点灯させることで用紙上のトナーを過熱溶融する非接触定着技術がある。さらに、近年の半導体レーザーの低価格化と高出力化に伴い、フラッシュランプを高出力の半導体レーザーに置き換えた定着装置が提案されている。
また、特許文献1には、熱暴走が生じた場合にそれを迅速に検知して熱源への給電を遮断して重大な損害を回避する定着装置が提案されている。特許文献2には、加熱ローラが熱変形により予め定められた方向に変異すると、ヒーターへの電力の供給を遮断する定着装置が提案されている。特許文献3には、定着部材や加圧部材の回転駆動力がなければ加熱手段への電力供給が行なわれない定着装置が提案されている。
特開2009−276570号公報 特開2008−275945号公報 特開2004−133444号公報
本発明は、光の照射によりトナー像を熱溶融させて記録媒体上に定着させる装置において、電気的な制御を行わずに、光の照射を停止する仕組みを提供することを目的とする。
本発明の請求項1に係る定着装置は、予め定められた位置に搬送されてくる記録媒体に光を照射する光照射部と、前記予め定められた位置に記録媒体がある状態において前記光照射部から照射される光のうち第1の光量の光の照射を受け、前記予め定められた位置に記録媒体がない状態において前記光照射部から照射される光のうち前記第1の光量よりも大きい光量である第2の光量の光の照射を受ける位置に配され、前記第2の光量の光の照射を予め定められた時間以上に継続して受けた場合、電力の供給が減少するように物性が変化する給電部材と、前記給電部材を介して前記光照射部に電力を供給する電力供給部とを備えることを特徴とする。
本発明の請求項2に係る定着装置は、請求項1に記載の定着装置において、前記給電部材が前記第2の光量の光の照射によって切断されることを特徴とする。
本発明の請求項3に係る発明は、請求項1に記載の定着装置において、前記給電部材は、温度の上昇に伴った変形により、電力の供給経路を切断し、温度の下降により切断されていた前記電力の供給経路を接続することを特徴とする。
本発明の請求項4に係る画像形成装置は、記録媒体上にトナー像を形成する画像形成部と、前記画像形成部により形成されたトナー像を前記記録媒体上に定着させる請求項1乃至3のいずれか1項に記載の定着装置とを具備することを特徴とする。
請求項1及び4に係る発明によれば、光の照射によりトナーを溶融させて記録媒体に定着させる定着装置において、所定の位置に記録媒体がない状態での光照射が続いた場合、電気的な制御を行わずに、照射される光量が減少される。
請求項2に係る発明によれば、光が照射される位置に記録媒体が搬送されていない状態で光が照射された場合に、電力の供給経路が切断される。
請求項3に係る発明によれば、光が照射される位置に記録媒体が搬送されていない状態で光が照射された場合に、可逆的な状態で電力の供給経路が切断される。
第1の実施形態に係る画像形成装置の構成を示す図 定着装置を搬送方向上流側からみた模式図 光発生部と電力供給部とを示す図 給電部材の構成を示す図 給電遮断機構の構成を示す図 光発生部と電力供給部とを示す図 光発生部と電力供給部とを示す図 給電部材の構成を示す図
<構成>
図1は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置1の構成を示した模式図である。画像形成装置1は、画像形成部10、定着装置20及び複数のロール30を備える。また、画像形成装置1は、制御部50、記憶部51、操作部52、通信部53及び表示部54を備える。画像形成装置1は、記録媒体の一例である用紙Pに電子写真方式によって画像を形成する装置であり、本発明に係る画像形成装置の一例である。画像形成装置1は、外部から受け取った画像データもしくは予め記憶された画像データに基づいて用紙Pに画像を形成する。なお、用紙Pは、例えば、A列やB列などの予め定められた大きさの紙であるが、用紙Pのサイズは、これらのサイズに限定されるものではない。用紙Pは、用紙Pの搬送方向に連続した連続紙であってもよい。また、用紙Pの材質も、特定のものに限定されるものではない。
ロール30は、用紙Pを搬送するロールである。ロール30は、図示せぬモータにより回転させられ、用紙Pを用紙の搬送路Sに沿って矢印Aの方向へ送り、用紙Pを画像形成部10や定着装置20へ搬送する。なお、搬送路Sについては、以下の説明では、用紙Pが搬送される方向である矢印Aの方向を下流、矢印Aとは反対の方向を上流と称する。
画像形成部10は、画像データに基づいてイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の色毎にトナー像を形成し、形成したトナー像を用紙Pに転写する。そのために、画像形成部10は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の色毎に画像形成ユニット100Y、100M、100C、100Kを備える。画像形成ユニットは、搬送方向上流側から画像形成ユニット100K、画像形成ユニット100C、画像形成ユニット100M、画像形成ユニット100Yの順番で並んでいる。なお、図1に示した構成要素のうち、符号の末尾にアルファベット(Y、M、C又はK)を付したものは、当該構成要素が前記4色のいずれかに対応するものであることを示している。各ユニットは、対応する色が異なる以外は、構成や機能は共通しているため、画像形成ユニットの構成については、画像形成ユニット100Kを例にして説明する。
画像形成ユニット100Kは、感光体101K、帯電装置102K、露光装置103K、現像装置104K、ロール105K、及びクリーニング装置106Kを備える。感光体101Kは、円筒状で表面に光導電層が形成された部品である。感光体101K(像保持体の一例)は、図示せぬモータにより回転させられ、表面にトナー像が形成される。帯電装置102Kは、コロナ放電によって感光体101Kの表面を帯電させる装置である。露光装置103Kは、光を発する光源を備えており、画像データに基づいて感光体101Kへ光を照射し、画像データに対応した静電潜像を感光体101Kに形成する。現像装置104Kは、感光体101Kに形成された静電潜像に応じたトナー像を形成(現像)する装置であり、ブラック(黒色)のトナーでトナー像を現像する。円筒状のロール105Kは、搬送路Sを挟んで感光体101Kに対向している。ロール105Kは、感光体101Kの表面に形成されたトナー像を、感光体101Kとロール105Kとの空隙に搬送された用紙Pへ転写する。クリーニング装置106Kは、用紙Pに転写されずに感光体101Kの表面に残留したトナーを除去する装置である。
定着装置20は、画像形成部10において用紙Pに転写されたトナー像を用紙Pに定着させる装置である。定着装置20は、画像形成部10より搬送路Sの下流側に設けられており、光発生部21(レーザー光照射部の一例)、ベルト22、ロール23、ロール24、リフレクター(集光体)25及び電力供給部26を備える。光発生部21は、供給される電力を用いて、予め定められた位置に搬送されてくる用紙Pにレーザー光を照射することによって、用紙Pに形成されたトナー像を記録媒体に定着させる。ベルト22は、トナー像が転写された用紙Pを搬送路Sの下流側へ搬送する無端ベルトである。ベルト22はロール23とロール24に掛け渡されており、例えば図示せぬモータにより回転させられるロール24により矢印Bの方向に移動され、用紙Pを搬送する。リフレクター25は、光発生部21により照射されたレーザー光が用紙P上で反射した光を集光する。電力供給部26は、光発生部21に電力を供給する。
図2は、定着装置20を搬送方向上流側からみた模式図である。光発生部21は、用紙Pに転写されているトナーを加熱するためのレーザー光を発生するものであり、搬送路S上を搬送される用紙Pに対向する位置に配置されている。光発生部21は、照射ユニット210a〜210eを備えており、各照射ユニットは、レーザー光を発生する光源211と、光源211で発生したレーザー光を用紙Pへ照射する照射部212とを備えている。なお、図2において光源と照射部の符号の末尾に付したアルファベット(a、b、c、d又はe)は、当該構成要素が前記照射ユニット210a〜201eのいずれかに対応するものであることを示している。各光源は、レーザー光を発生する複数のレーザー素子を備える。レーザー素子としては、例えば固体レーザーや、液体レーザー、ガスレーザー、半導体レーザー等が用いられる。各照射部は、一又は複数の光学部品を備えている。光源211aで発生したレーザー光は、照射部212aの光学部品で拡散されてベルト22の方向へ照射される。他の光源211b〜211eについても、発生したレーザー光は、符号の末尾に光源と同じアルファベットが付された照射部によって拡散されてベルト22へ照射される。
照射ユニット210a〜210eは、ベルト22の表面に沿って搬送方向に交差する方向へ一列に並べられている。具体的には、図2に示したように、用紙の搬送方向にY軸をとり、ベルト22の表面に沿ってY軸に交差するX軸をとり、X軸及びY軸に交差するZ軸をとった場合、照射ユニット210a〜210eは、X軸の方向(ベルト22の幅方向)に沿って一列に配置されている。光発生部21は、制御部50の制御の下、レーザー光が照射される位置(以下、「照射位置」と称する)に用紙Pが搬送されてきている場合にレーザー出力を行う。
図3は、図1に示した光発生部21と電力供給部26とを拡大した図である。電力供給部26は、給電ラインL1,L2,L3と、第1の給電部材61と、第2の給電部材62と、保護部材63とを備える。第1の給電部材61、第2の給電部材62及び保護部材63はいずれも、光発生部21から搬送路Sを挟んでレーザー光が照射される方向に設けられており、光発生部21からの距離は第2の給電部材62、第1の給電部材61、保護部材63、の順に長くなっている。また、第2の給電部材62、第1の給電部材61、保護部材63はいずれもそれぞれ別体として構成されており、定着装置20に対して着脱可能に構成され、それぞれ個別に交換が可能となっている。
電力供給部26の給電ラインL1の一端は図示せぬ電源に接続されており、多端は第1の給電部材61に接続されている。また、第1の給電部材61と第2の給電部材62とは給電ラインL2により接続されており、第2の給電部材62の給電ラインL2が接続されていない側の端子は給電ラインL3に接続されている。第2の給電部材62と光発生部21とは給電ラインL3によって接続されている。電源から供給される電力は、給電ラインL1、第1の給電部材61、給電ラインL2、第2の給電部材62及び給電ラインL3を経由して光発生部21に供給される。
図4は、第1の給電部材61を図3(a)の矢印C1方向からみた図である。第1の給電部材61は、端子台611,612と、複数の給電ラインL11,L12,…とを有する。図示のように、給電ラインL1と給電ラインL2は、端子台611,612を介して分線され、端子台611と端子台612は、給電ラインL1,L2よりも細い径の複数の給電ラインL11,L12,…により接続されている。複数の給電ラインL11,L12,…の各々は、光発生部21のレーザー光が照射されて温度が上昇し特定の温度に達すると熱溶融により断線し、端子台611、612間の給電を遮断する。
図5は、第2の給電部材62を図3(a)の矢印C2方向からみた図である。図示のように、第2の給電部材62は、端子台621,622と、複数の給電ラインL21,L22,…とを有する。図示のように、給電ラインL2と給電ラインL3は、端子台621、622を介して分線され、端子台621,622は、給電ラインL2,L3よりも細い形状の複数の給電ラインL21,L22,…により接続されている。給電ラインL21は、端子台621側から延伸する部材L211と、端子台622側から延伸する部材L212を有し、部材L211の一方の端部と部材L212の一方の端部が互いに接触するように配置されている。給電ラインL22,L23,…についても同様である。
部材L221,L222,…は温度に応じて形状が変形する形状記憶合金を有し、光発生部21のレーザー光が照射されて温度が上昇し特定の温度に達すると図3(a)に示す状態から図3(b)に示す状態に変形する。その結果、端子台621と端子台622との間の電力の供給経路が切断される。また、部材L221,L222,…は、図3(b)に示す状態に変形した後、温度が下降し特定の温度に達すると、再び図3(a)に示す状態に変形する。その結果、端子台621と端子台622との間の電力の供給経路が接続される。
保護部材63は、給電ラインL11,L12,…よりも融点が高く、給電ラインL11,L12,…よりも熱変形を生じる温度が高い部材であり、図3において保護部材63より下に配置されている図示せぬ部材を光発生部21から照射されるレーザー光による損傷から保護する役割を果たす。保護部材63のレーザー光の反射率は低い方が好ましい。
用紙Pが照射位置p1に配置されている状態で光発生部21からレーザー光が照射された場合、レーザー光の一部は用紙Pを透過して第2の給電部材62、第1の給電部材61、保護部材63の各々に達するが、その光量は第2の給電部材62、第1の給電部材61、保護部材63のいずれも変形もしくは溶融させる量に達しない。
一方、何らかの理由により用紙Pが照射位置p1に配置されていない状態で光発生部21からレーザー光が照射された場合もまた、レーザー光の一部は用紙Pを透過して第2の給電部材62、第1の給電部材61、保護部材63の各々に達するが、その光量は用紙Pが照射位置p1に配置されている状態と比べ多く、レーザー光により第2の給電部材62、第1の給電部材61、保護部材63が変形もしくは溶融する可能性がある。
用紙Pが照射位置p1に配置されていない状態で光発生部21からレーザー光が照射される状態において、給電ラインL11,L12,…が溶融するまでに要する時間は、給電ラインL22,L23,…の部材L221,L222,…が変形するまでに要する時間より長く、保護部材63が損傷を受けるまでに要する時間は、給電ラインL11,L12,…が溶融するまでに要する時間より長い。
従って、用紙Pが照射位置p1に配置されていない状態で光発生部21からレーザー光が照射されると、まず、給電ラインL22,L23,…の部材L221,L222,…が変形し、端子台621と端子台622との間の電力の供給経路が切断される。そのため、光発生部21からのレーザー光の照射が停止される。何らかの事情で給電ラインL22,L23,…の部材L221,L222,…が変形しない場合や、部材L221,L222,…が変形したが端子台621と端子台622との間の電力の供給経路が切断されない場合、続いて、給電ラインL11,L12,…が溶融し、端子台611、612間の電力の供給経路が切断される。
図1の説明に戻る。制御部50は、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサー、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)を備える。ROMにはプロセッサーが実行するプログラムが記憶されている。このプログラムがプロセッサーにより実行されると、外部から受け取った画像データに応じて用紙Pに画像を形成する画像形成機能が実現する。また、制御部50は光発生部21に対する電力の供給状態を監視しており、光発生部21に対する電力の供給が停止すると、光発生部21からのレーザー光の照射を含む画像形成に関する処理を全て停止するように各構成部を制御する。操作部52は、画像形成装置1を操作するための各種ボタンを備えている。制御部50は、操作部52において行われた操作に応じて各部を制御する。
表示部54は、画像を表示する装置の一例である液晶ディスプレイ装置を備えている。表示部54は、制御部50により制御され、画像形成装置1を操作するためのメニュー画面を表示する。通信部53は、外部のコンピュータ装置と通信を行う装置の一例である通信インターフェースを備えている。通信部53は、コンピュータ装置等の他の装置から送られた画像データを受け取り、受け取った画像データを制御部50へ供給する。記憶部51はメモリを備えており、制御部50に供給された画像データを記憶する。
<動作>
次いで、画像形成装置1が行う動作について説明する。画像形成装置1は、他のコンピュータ装置から画像処理が指示されたり、利用者によって操作部52が操作されることにより画像処理が指示されたりすると、指示された内容に従って各種の画像処理を行う。画像形成処理が指示された場合には、画像形成部10は、制御部50の制御の下、供給された画像データに応じて感光体101Y,101Y,101C,101Kを露光装置103Y,103M,103C,103Kにより露光して静電潜像を形成し、この静電潜像に従い現像装置104Y,104M,104C,104Kによりトナー像を現像した後、トナー像を用紙Pに転写する。定着装置20は、画像形成部10により形成されたトナー像にレーザー光を照射することによってトナー像を用紙Pに定着させる。
ここで、光発生部21や制御部50等になんらかの異常が発生し、搬送路S上のレーザー光の照射位置p1に用紙Pが搬送されていないにも関わらず、光発生部21からレーザー光が照射されたとする。その場合、上述したように、まず第2の給電部材62の給電ラインL22,L23,…の部材L221,L222,…が変形し、端子台621と端子台622との間の電力の供給経路が切断される。そのため、光発生部21からのレーザー光の照射が停止される。制御部50は光発生部21に対する電力の供給が停止すると、例えばエラーメッセージを表示部54に表示させた後、光発生部21からのレーザー光の照射を含む画像形成に関する処理を全て停止するように他の構成部を制御する。光発生部21からのレーザー光の照射が停止すると、部材L221,L222,…の温度が下降し、再度変形して、端子台621と端子台622との間の電力の供給経路が接続される。従って、画像形成装置1に生じていた異常が解消すると、例えば第2の給電部材62の交換を要することなく、画像形成装置1は画像形成処理を再開することができる。
何らかの理由で上述した第2の給電部材62による電力の供給経路の切断が行なわれない場合、上述したように、続いて第1の給電部材61の給電ラインL11,L12,…が溶融し、端子台611、612間の電力の供給経路が切断される。そのため、光発生部21からのレーザー光の照射が停止される。この場合も制御部50は、例えばエラーメッセージを表示部54に表示させた後、光発生部21からのレーザー光の照射を含む画像形成に関する処理を全て停止するように他の構成部を制御する。この場合、画像形成装置1に生じていた異常が解消した際、溶融により損傷した第1の給電部材61を交換することで、画像形成装置1は画像形成処理を再開することができる。
このように、画像形成装置1においては、何らかの異常により搬送路S上のレーザー光の照射位置p1に用紙Pが搬送されていないにも関わらず、光発生部21からレーザー光が照射された場合、第2の給電部材62及び第1の給電部材61の少なくとも一方が温度上昇に伴う物性の変化により自動的に光発生部21への電力の供給経路を遮断する。従って、ソフト制御等を要することなく、用紙Pが照射位置p1にないにもかかわらず光発生部21からレーザー光が照射される、という不都合が解消される。
<変形例>
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、他の様々な形態で実施可能である。以下にその例を示す。なお、上述した実施形態及び以下の各変形例の態様を組み合わせてもよい。
(1)上述の実施形態では、定着装置20が備える光発生部21の数は1個であるが、定着装置が備える光発生部の数は2以上であってもよい。例えば、図7に示すように、ふたつの光発生部21B,21Cを備える構成であってもよい。この場合も、光発生部21B,21Cの光路上に第2の給電部材62や第1の給電部材61、保護部材63が位置する構成であればよい。
(2)上述の実施形態では、第1の給電部材61として、図4に示した2つの端子台611,612が複数の給電ラインL11,L12,…により接続されているものを用いたが、第1の給電部材61の構成はこれに限らない。例えば、図8に示すように、2つの端子台611,612が1枚の帯状の給電ラインL31によって接続された構成であってもよい。
(3)上述の実施形態では、定着装置20は第1の給電部材61と第2の給電部材62とを有する。これに代えて、定着装置20が第1の給電部材61と第2の給電部材62のいずれか一方のみを有する構成であってもよい。
(4)上述の実施形態では、第1の給電部材61、第2の給電部材62及び保護部材63がそれぞれ定着装置20に着脱可能な構成であったが、第1の給電部材61、第2の給電部材62及び保護部材63のうち1以上の部材が定着装置20に着脱不可能に固定されていてもよい。また、第1の給電部材61、第2の給電部材62及び保護部材63のうち2以上の部材が一体に構成され、この一体に構成された2以上の部材が定着装置20に対して着脱可能に構成されていてもよい。
(5)上述の実施形態においては、光発生部21はレーザー光を照射する。これに代えて、光発生部21がレーザー光以外の光を照射する構成が採用されてもよい。
また、上述の実施形態では、第1の給電部材61と第2の給電部材62は、レーザー光が照射されることにより光発生部21への給電を遮断したが、給電を遮断させるものでなくてもよい。例えば、第1の給電部材61の給電ラインL11,L12,…の一部が断線することにより光発生部21への電力の供給が減少するものであってもよい。第1の給電部材61と第2の給電部材62は、用紙Pがレーザー光の照射位置にない状態におけるレーザー光の照射を予め定められた時間以上に継続して受けた場合、レーザー光が照射されることにより光発生部21への電力の供給が減少するように物性が変化するものであればよい。
1…画像形成装置、10…画像形成部、20…定着装置、21…光発生部、22…ベルト、23…ロール、24…ロール、25…リフレクター、26…電力供給部、30…ロール、40…、50…制御部、51…記憶部、52…操作部、53…通信部、54…表示部、61…第1の給電部材、62…第2の給電部材、63…保護部材、100Y,100M,100C,100K…画像形成ユニット、101Y,101M,101C,101K…感光体、102Y,102M,102C,102K…帯電装置、103Y,103M,103C,103K…露光装置、104Y,104M,104C,104K…現像装置、105Y,105M,105C,105K…ロール、106Y,106M,106C,106K…クリーニング装置、210a,210b,210c,210d,210e…照射ユニット、211…光源、212…照射部。

Claims (4)

  1. 予め定められた位置に搬送されてくる記録媒体に光を照射する光照射部と、
    前記予め定められた位置に記録媒体がある状態において前記光照射部から照射される光のうち第1の光量の光の照射を受け、前記予め定められた位置に記録媒体がない状態において前記光照射部から照射される光のうち前記第1の光量よりも大きい光量である第2の光量の光の照射を受ける位置に配され、前記第2の光量の光の照射を予め定められた時間以上に継続して受けた場合、電力の供給が減少するように物性が変化する給電部材と、
    前記給電部材を介して前記光照射部に電力を供給する電力供給部と
    を備える定着装置。
  2. 前記給電部材が前記第2の光量の光の照射によって切断される
    請求項1に記載の定着装置。
  3. 前記給電部材は、温度の上昇に伴った変形により、電力の供給経路を切断し、温度の下降により切断されていた前記電力の供給経路を接続する
    請求項1に記載の定着装置。
  4. 記録媒体上にトナー像を形成する画像形成部と、
    前記画像形成部により形成されたトナー像を前記記録媒体上に定着させる請求項1乃至3のいずれか1項に記載の定着装置と
    を備える画像形成装置。
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