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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-06-23
(45)【発行日】2022-07-01
(54)【発明の名称】加熱装置、画像形成装置
(51)【国際特許分類】
   G03G 15/20 20060101AFI20220624BHJP
   H05B 3/00 20060101ALI20220624BHJP
【FI】
G03G15/20 510
H05B3/00 370
【請求項の数】 5
(21)【出願番号】P 2021083858
(22)【出願日】2021-05-18
(62)【分割の表示】P 2017059625の分割
【原出願日】2017-03-24
(65)【公開番号】P2021121873
(43)【公開日】2021-08-26
【審査請求日】2021-05-18
(31)【優先権主張番号】P 2016121406
(32)【優先日】2016-06-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000003078
【氏名又は名称】株式会社東芝
(73)【特許権者】
【識別番号】000003562
【氏名又は名称】東芝テック株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100087398
【弁理士】
【氏名又は名称】水野 勝文
(74)【代理人】
【識別番号】100128473
【弁理士】
【氏名又は名称】須澤 洋
(74)【代理人】
【識別番号】100128783
【弁理士】
【氏名又は名称】井出 真
(72)【発明者】
【氏名】宮内 智絵
(72)【発明者】
【氏名】高木 修
(72)【発明者】
【氏名】菊地 和彦
【審査官】小池 俊次
(56)【参考文献】
【文献】特開2017-054071(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G03G 15/20
H05B 3/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板と、
第1方向に沿って設けられる第1電極と、
前記第1方向に沿って設けられ、前記第1方向と直交する第2方向に前記第1電極と離れる第2電極と、
前記第1方向に区分けされ、前記第2方向の一方が前記第1電極に接続するとともに他方が前記第2電極に接続し、前記第1電極及び前記第2電極のいずれよりも前記第2方向に長い複数の発熱ブロックと、
前記発熱ブロック毎に温度検出領域が設けられ、前記発熱ブロックの温度を検出する温度センサと、を備え、
前記温度検出領域は、前記第1方向において、前記発熱ブロックの両隣りの発熱ブロックのうち、より発熱量の多い発熱ブロック寄りにある加熱装置。
【請求項2】
請求項1に記載の加熱装置において、
前記温度検出領域は、前記発熱ブロックに加熱される被加熱体であって、前記被加熱体の移動方向において前記発熱ブロックと対応する箇所である加熱装置。
【請求項3】
請求項1に記載の加熱装置において、
前記発熱ブロックにおいて最も発熱量が多い第1のブロックと、前記第1のブロックより発熱量が少ない第2のブロックとを備え、
前記第2のブロックの前記温度検出領域は、前記第1のブロックおよび前記第2のブロックの配列方向において、前記第2のブロックの中心位置よりも前記第1のブロック寄りにある加熱装置。
【請求項4】
無端状の回転体と、
基板と、第1方向に沿って設けられる第1電極と、前記第1方向に沿って設けられ、前記第1方向と直交する第2方向に前記第1電極と離れる第2電極と、前記第1方向に区分けされ、前記第2方向の一方が前記第1電極に接続するとともに他方が前記第2電極に接続し、前記第1電極及び前記第2電極のいずれよりも前記第2方向に長い複数の発熱ブロックと、を有し、前記無端状の回転体の内側に設けられた加熱部材と、
前記発熱ブロック毎に温度検出領域が設けられ、前記発熱ブロックの温度を検出する温度センサと、
前記無端状の回転体を挟んで前記加熱部材と対向し、前記無端状の回転体ととともにシートを押圧するためのニップを形成する加圧体と、を有し、
前記温度検出領域は、前記第1方向において、前記発熱ブロックの両隣りの発熱ブロックのうち、より発熱量の多い発熱ブロック寄りにあり、シート上に転写された画像を当該シートに定着させる定着装置を備える画像形成装置。
【請求項5】
請求項4に記載の画像形成装置において、前記温度センサの温度検出領域は、前記発熱ブロックに加熱される被加熱体であって、前記被加熱体の移動方向において前記発熱ブロックと対応する箇所である画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この明細書に記載の実施形態は、加熱装置における温度検出技術に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、加熱装置として、板状の発熱部材を用いてシートを加熱する定着装置が知られている。この定着装置は、板状の発熱部材と加圧ローラの面とが対面した構成となっている。この定着装置は、板状の発熱部材が無端ベルトの内側面と接し、無端ベルトの反対面がシートの第1面と接することで、無端ベルトを介してシートを加熱する。また、この定着装置は、加圧ローラとシートの第2面とが接して、板状の発熱部材と加圧ローラとで圧力を加える。これにより、定着装置は、シート上に転写されたトナー像を当該シートに定着させる。
【0003】
定着装置において、発熱部材としてセラミックヒータを用いたものがある(例えば特許文献1~3)。シート幅方向とは、シートの搬送方向と直交する方向を指す。特許文献1~3では、セラミック基板上に複数の発熱部がシート幅方向に沿って形成される。特許文献1~3では、定着処理対象のシートのサイズに応じて発熱部を通電制御することで、不要な発熱を抑制する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開2015-219418号公報
【文献】特開2016-62024号公報
【文献】特開2015-28531号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献1では、同一幅の多数の発熱部がシート幅方向に沿って形成されている。特許文献1では、形成画像のサイズに対応する位置にある発熱部群の出力を、無端ベルトの検出温度に基づいて一括してON・OFFする制御を行う。
【0006】
特許文献1では、無端ベルトの温度を検出し、発熱部群の出力を一括して調整するので、シート幅方向における複数領域の温度を調整できない。そのため、特許文献1では、シート幅方向における中央部を高出力とし、端部側はシートが通過しないので低出力とするといった制御等を、各中央部および端部の検出温度を監視しながら行うことができない。すなわち、特許文献1では、シート幅方向における発熱量をきめ細やかに制御する点において、改良の余地がある。
【0007】
特許文献2では、同一幅の多数の発熱部がシート幅方向に沿って形成されている。特許文献2では、セラミック基板における発熱部が形成されていない裏面側において、シート幅方向の中央に位置する2つの発熱部に平面視で跨る領域にサーミスタを接触させ、温度を検出する。特許文献2では、シートのサイズに対応する位置にある発熱部群の出力を上記検出温度に基づいて一括して調整する。
【0008】
特許文献2は、セラミック基板の1点を検出し、発熱部群の出力を一括して調整する。そのため、特許文献2では、シート幅方向における中央部の発熱部群を高出力とし、端部の発熱部群を低出力とするといった制御等を、各部の発熱部群の検出温度を監視しながら行うことができない。すなわち、特許文献2でも、シート幅方向における発熱量をきめ細やかに制御する点において、改良の余地がある。
【0009】
特許文献3では、発熱部の幅は、それぞれの位置に応じて異なっている。シート幅方向に並ぶ発熱部のうち、中央の第1の発熱部の幅はA5サイズの幅に対応する。第1の発熱部の両外側に位置する一対の第2の発熱部の幅および第1の発熱部の幅の合算値がA4サイズの幅となるように設定されている。第2の発熱部の両外側に位置する一対の第3の発熱部の幅および第1、第2の発熱部の幅の合算値が、A4-Rサイズの幅となるように設
定されている。
【0010】
特許文献3では、セラミック基板における発熱部が形成されていない裏面側において、各第1~第3の発熱部と平面視で重なる位置にサーミスタを接触させ、各位置の温度を検出する。特許文献3では、シートのサイズに応じて第1~第3の発熱部を出力するとともに、上記各検出温度に基づいて該出力を調整する。
【0011】
特許文献3では、シートがA5サイズの場合、第1の発熱部を高出力にし、シートがA4サイズの場合、第1、第2の発熱部(3つの発熱領域)を高出力にする。特許文献3では、セラミック基板上のシート幅方向における発熱領域が大まかに区分けされているが、発熱部は一続きの抵抗体であり、間隙を介した複数の発熱群のような構成については、考慮されていない。
【0012】
実施形態は、複数の発熱部が間隙を介して並ぶ加熱装置において、複数の発熱部が並ぶ方向における間隙による温度変化に影響されずに、適切な温度検出を行うことで、発熱量の制御を良好に行うことができる技術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】
【0013】
実施形態の加熱装置は、発熱部と、温度センサと、を備える。発熱部は、複数のブロックに区分けされ、各ブロックにおいて前記基板上に間隙を介して並べられ、複数設けられる。温度センサは、ブロック毎に温度検出領域があり、前記間隙を避けて前記発熱部に対応して設けられ、前記複数の発熱部より少ない数で前記発熱部の温度を検出する。
実施形態の加熱装置は、基板と、第1電極と、第2電極と、複数の発熱ブロックと、温度センサと、を備える。第1電極は、第1方向に沿って設けられる。第2電極は、第1方向に沿って設けられ、第1方向と直交する第2方向に第1電極と離れる。発熱ブロックは、第1方向に区分けされ、第2方向の一方が第1電極に接続するとともに他方が第2電極に接続し、第1電極及び第2電極のいずれよりも第2方向に長い。温度センサは、発熱ブロック毎に温度検出領域が設けられ、発熱ブロックの温度を検出する。温度検出領域は、第1方向において、発熱ブロックの両隣りの発熱ブロックのうち、より発熱量の多い発熱ブロック寄りにある。
【0014】
実施形態の画像形成装置は、定着装置を備える。定着装置は、無端状の回転体と、基板と、複数の複数のブロックに区分けされ、各ブロックにおいて前記基板上に間隙を介して並べられた複数の発熱部と、を有し、前記無端状の回転体の内側に設けられた加熱部材と、前記ブロック毎に温度検出領域が前記間隙を避けて前記発熱部に対応して設けられ、前記複数の発熱部より少ない数で前記発熱部の温度を検出する温度センサと、前記無端状の回転体を挟んで前記加熱部材と対向し、前記無端状の回転体ととともにシートを押圧するためのニップを形成する加圧体と、を有し、シート上に転写された画像を当該シートに定着させる。
実施形態の画像形成装置は、シート上に転写された画像を当該シートに定着させる定着装置を備える。定着装置は、無端状の回転体と、加熱部材と、温度センサと、加圧体と、を有する。加熱部材は、基板と、第1方向に沿って設けられる第1電極と、第1方向に沿って設けられ、第1方向と直交する第2方向に第1電極と離れる第2電極と、第1方向に区分けされ、第2方向の一方が第1電極に接続するとともに他方が第2電極に接続し、第1電極及び第2電極のいずれよりも第2方向に長い複数の発熱ブロックと、を有し、無端状の回転体の内側に設けられる。温度センサは、発熱ブロック毎に温度検出領域が設けられ、発熱ブロックの温度を検出する。加圧体は、無端状の回転体を挟んで加熱部材と対向し、無端状の回転体ととともにシートを押圧するためのニップを形成する。温度検出領域は、第1方向において、発熱ブロックの両隣りの発熱ブロックのうち、より発熱量の多い発熱ブロック寄りにある。
【図面の簡単な説明】
【0015】
図1】実施形態の画像形成装置の概要を示す図である。
図2】実施形態の定着装置の構成を示す図である。
図3】実施形態の定着装置の発熱機構の構成例を示す図である。
図4図3に示す発熱機構の拡大図および温度分布の一例を示す図である。
図5】温度センサの位置を例示した図である。
図6】温度センサの位置を例示した図である。
図7】第2実施形態の無端ベルト上に設定された温度検出領域を示す図である。
図8】第3実施形態の抵抗部材の変形例のブッロクを示す図である。
図9】第4実施形態の定着装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、実施形態の画像形成装置および定着装置について、図面を用いて説明する。
【0017】
(第1実施形態)
図1は、実施形態の画像形成装置1の模式図である。画像形成装置1は、読取り部R、画像形成部P、給紙カセット部Cを有する。読取り部Rは、原稿台に設置される原稿シートをCCD(Charge-Coupled Device)イメージセンサなどで読み取り、光信号をデジタ
ルデータに変換する。画像形成部Pは、読取り部Rで読み取られた原稿画像、もしくは外部のパーソナルコンピュータからの印刷データを取得し、トナー像をシート上に形成、定着させるユニットである。
【0018】
画像形成部Rは、レーザ走査部200、および感光ドラム201Y、201M、201C、201Kを有する。レーザ走査部200は、ポリゴンミラー208、および光学系241を有し、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の画像信号に基づき、シート上に形成する像を感光ドラム201Y~201Kに照射する。
【0019】
感光ドラム201Y~201Kは、不図示の現像装置から供給される各色トナーを、上記の照射位置に従い保持する。感光ドラム201Y~201Kは、保持したトナー像を順次転写ベルト207に転写する。転写ベルト207は、無端ベルトであり、ローラ213が回転駆動することで、転写位置Tまでトナー像を搬送する。
【0020】
搬送路101は、給紙カセット部Cにストックされたシートを、転写位置T、定着装置30、排出トレイ211の順に搬送する。給紙カセット部Cにストックされたシートは、搬送路101の案内により転写位置Tまで搬送され、転写ベルト15が転写位置Tにてトナー像をシートに転写する。
【0021】
トナー像が表面に形成されたシートは、搬送路101の案内に従い定着装置30まで搬送される。定着装置30は、トナー像を加熱、溶融することで、シートへ浸透させて定着させる。これにより、シート上のトナー像が外力によって乱されることを防ぐ。搬送路101は、トナー像が定着したシートを排出トレイ211まで搬送し、シートを画像形成装置1の外部に排出する。
【0022】
制御部801は、画像形成装置1内の装置や機構を統括的に制御するユニットであり、例えばCPU(Central Processing Unit)などの中央演算装置や、揮発性/不揮発性の記憶装置を含む。一つの実施形態として、中央演算装置が記憶装置に記憶されたプログラムを演算実行することで、画像形成装置1内の装置、機構を制御する。また、機能の一部を回路として実装しても構わない。
【0023】
尚、形成対象の画像(トナー画像)を転写位置Tまで搬送し、シート上に転写するまでの各ユニットを含めた構成を転写部40とする。転写部40は、形成対象の画像をシート上に転写する。
【0024】
図2は定着装置30の構成例を示す図である。定着装置30は、シート上に転写された画像を当該シートに定着させる。定着装置30は、板状の加熱部材32、複数のローラに懸架された無端ベルト34を有する。また定着装置30は、無端ベルト34を懸架し、一定方向に回転駆動させる駆動ローラ33を有する。定着装置30は、無端ベルト34を懸架するとともに張力を与えるテンションローラ35を有する。また定着装置30は、弾性層が表面に形成された加圧ローラ31(加圧体)を有する。加熱部材32は、発熱部側が無端ベルト34の内側面に接触しており、加圧ローラ31の方向に押圧する。これにより、加圧ローラ31とで形成される接触部分(ニップ部)に、トナー像を乗せたシート105を挟み込み、加熱、加圧する。
【0025】
加熱部材32は、セラミック基板上に発熱抵抗層(後述の発熱抵抗部材60)が積層されており、さらに、耐熱部材の保護層が積層されている。保護層は、セラミック基板および発熱抵抗層が無端ベルト34と接触することを防ぐために設けられている。これにより、無端ベルト34の摩耗を抑制する。なお、発熱抵抗層が積層される基板は、セラミック基板でなくてもよい。発熱抵抗層が積層される基板は、高熱伝導性および高絶縁性を有し
ていることが好ましい。
【0026】
定着装置30は、Y軸方向に沿って並列している複数の温度センサ80を有する(図2では不図示)。この温度センサ80は、本実施形態では加熱部材32に組み込む構成とする。
【0027】
尚、本例において、加熱部材32のセラミック基板は1~2mmの厚さを有し、保護層の材質はSio2であり、その厚さは60~80μmである。また、無端ベルト34は、加熱部材32と接する側から順に、基層(Ni/SUS/PI:厚さ60~100μm)、弾性層(Siゴム:厚さ100~300μm)、離型層(PFA:厚さ15~50μm)の各層から成っている。各厚さの数値や材質などは一例である。
【0028】
無端ベルト34は、加圧ローラ31の回転をベルト動力源としてもよい。
【0029】
図3は、加熱部材32を発熱させるための機構を図示したものである。発熱機構50は、発熱抵抗部材60と、複数の電極601~607および一体として成す電極610とを有する。また発熱機構50は、複数のスイッチング素子701~707と、電源65と、配線66とを有する。尚、複数のスイッチング素子701~707をスイッチ部700とする。
【0030】
発熱抵抗部材60は、搬送されるシート105の面と対面するよう配置されている板状部材であり、複数の抵抗部材61により構成されている。抵抗部材61は、発熱抵抗部材60をシート搬送方向に対し直角方向(Y軸方向)に複数小分けしたセル領域である。本実施形態では、各抵抗部材61のY軸方向の幅は、同一であるが、異なっていてもよい。抵抗部材61のそれぞれは、その一端が電極610と接続しており、他端が電極601~607のいずれかと接続している。
【0031】
電極610、電極601~607は、アルミ層で形成されている。一方の電極である電極610は一体と成しているが、他方の電極は、図示するように電極601~607で分かれている。この電極601~607により区分けされる抵抗部材61の区分を、ここではブロック(ブロック71~77)と称する。
【0032】
電極601~607は、それぞれがスイッチング素子701~707と接続している。スイッチング素子701~707のON/OFFにより、配列されたブロック71~77ごとに、ブロック71~77内の抵抗部材61が電源65と通電して発熱する。
【0033】
換言すると、抵抗部材61(発熱部)は、セラミック基板上に積層されてY軸方向(第1方向)に配列され通電により発熱する。これら複数の抵抗部材61は、複数のブロック71~77に区分けされてブロック71~77毎に電力制御される。本実施形態では、ブロック71~77は、それぞれ複数の抵抗部材61を含むが、少なくとも一つのブロック71~77が、隣り合う複数の抵抗部材61を含んでいればよい。
【0034】
ブロック71~77の位置やY軸方向の長さは、シートの規格サイズに基づき規定されている。搬送されるシート105が小さいサイズである場合、シートが通過しない箇所での発熱は本来不要である。本実施形態では、搬送されるシートサイズに応じて、ブロック71~77ごとにON/OFFの制御が行われる。例えばA5サイズの小さいシートを加熱する場合、ブロック74(第1のブロック)がONとなり、その他はOFFとなる。A4サイズの場合は、例えばブロック73、74、75がONとなり、その他のブロック71、72、76、77はOFFとなる。A3サイズの場合は、例えば全てのブロック71~77がONとなる。この通電制御は、制御部801の制御に従い、スイッチング素子7
01~707がON/OFFの動作をすることで行われる。このように、シートサイズに応じていずれのブロック71~77内の抵抗部材61を通電するかを制御することで、不要な発熱を抑制することができる。
【0035】
なお、制御部801は、ブロック71~77内の抵抗部材61の出力を一括して制御する。制御部801は、ブロック71~77内の抵抗部材61の出力をON/OFFする制御に限定されない。制御部801は、後述するが、各ブロック71~77に対応する温度検出領域82による検出温度が目標温度となるように、ブロック71~77内の抵抗部材61の出力を一括して調整(フィードバック制御)してもよい。
【0036】
制御部801は、シートのサイズに対応しないブロック71~77の出力を、シートのサイズに対応するブロック71~77の出力よりも弱くする制御を行ってもよい。例えばA5サイズの小さいシートを加熱する場合、制御部801は、ブロック74を高出力とし、他のブロック71~73、75~77の出力をブロック74より低くしてもよい。
【0037】
本実施形態では、抵抗部材61群のY軸方向の中央を、シートのY軸方向の中央が通るようにシートが搬送される。ブロック74は、抵抗部材61群のY軸方向の中央部に位置する抵抗部材61群を含む。ブロック74は、定着処理対象の全てのサイズのシート(定着処理対象の最小サイズのシート)が通る領域内の抵抗部材61群を含む。定着処理時に他のブロック71~73、75~77の抵抗部材61は、シートサイズが小さい場合にはOFFされるか低出力とされる。ブロック74内の抵抗部材61群は、常に高出力(定着処理用の出力)とされる。
また、制御部801は、A3サイズのシートを定着処理する際には、全てのブロック71~77をONにし高出力とする。この際、制御部801は、各ブロック71~77の検出温度が同一となるように制御してもよいし、各ブロック71~77の検出温度の目標温度を異ならせて制御することもできる。
【0038】
ブロック71~77のうち、ブロック74(A5サイズに対応)の抵抗部材61の数が最も多い。ブロック74の両隣のブロック73,75(A4サイズ対応)の抵抗部材61の数は、同一であり、かつブロック74の次に多い。ブロック73,75のY軸方向における両外端側に位置し、ブロック73,75と隣り合うブロック72,76(A3サイズ対応)の抵抗部材61の数は、同一であり、ブロック71~77のうち最も少ない。ブロック72,76のY軸方向における両外端側に位置し、ブロック72,76と隣り合うブロック71,77(A3サイズ対応)の抵抗部材61の数は、同一であり、ブロック71~77のうち最も少なく、かつブロック72,76の数と同一である。ブロック71,77(第2のブロック)は、ブロック71~77のうちY軸方向の両端に位置する。なお、ブロック71~77の数は適宜に設定できる。
【0039】
また本実施形態では、ブロック71~77ごとに温度センサ80が設けられている。温度センサ80は、抵抗部材61の温度をブロック71~77ごとに検出し、検出した値を制御部801に出力する。
【0040】
温度センサ80は、ブロック71~77毎に一つ設置され、フィルム状のサーミスタ81を備える。サーミスタ81は、セラミック基板における抵抗部材61が形成された表面と無端ベルト34との間に配置され、抵抗部材61に接触する先端部にて抵抗部材61の温度を検出する。以下、温度センサ80の該温度を検出する先端部であって抵抗部材61と接触する領域を温度検出領域82と呼ぶ。温度検出領域82は、換言すると、セラミック基板における温度センサ80によって温度が検出される領域ということもできる。各温度センサ80の温度検出領域82は、Y軸方向において抵抗部材61と平面視で重なる。
【0041】
本実施形態では、各温度センサ80の温度検出領域82は、Y軸方向の幅が抵抗部材61の幅よりも短く、平面視で抵抗部材61の幅の内側に位置する。各温度センサ80の温度検出領域82は、平面視でY軸方向において抵抗部材61と重なっていればよく、一部が抵抗部材61の外側に出ていてもよい。各温度センサ80の温度検出領域82は、Y軸方向の幅が抵抗部材61の幅よりも長くてもよく、Y軸方向における中心部が、平面視でY軸方向において抵抗部材61と重なっていればよい。
【0042】
図4の上段は、ブロック71、72近傍を拡大した図であり、下段は温度分布の概略を示した図である。温度分布図の縦軸は、無端ベルト34に伝達される温度を示しており、横軸は、発熱抵抗部材60の端部からの距離を示している。
【0043】
図4の上段や上記の図3に示すように、ブロック71~77内の抵抗部材61と抵抗部材61との間には、規定長さL1のギャップ(間隙)が設けられている。このギャップを、必要に応じてギャップL1と称する。ギャップL1の長さは、抵抗部材61の大きさや材質に応じて変更しても構わない。ギャップ位置での温度は、図4の下段に示すように抵抗部材61の位置での温度よりも低温となる。ギャップL1が大きく(長く)なるほど、この傾向が顕著に表れ、温度分布図上の温度差(発熱ムラ)がより大きくなる。
【0044】
また、本実施形態では、ブロック71~77同士の間にも規定長さL2のギャップが設けられる。このギャップを必要に応じてギャップL2と称する。ギャップL2は、ブロック71~77内のギャップL1よりも長い。これは、ブロック71~77間でのリーク防止のために一定以上の距離を置く必要があることに起因する。このギャップL2の長さについても、抵抗部材61の大きさや材質、電圧値に応じて変更しても構わない。このように、ギャップL2が長くなることから、図4下段に示すように、ギャップ長がL2のブロック71~77間ギャップの位置での温度は、ブロック71~77内ギャップ(ギャップ長=L1)の位置での温度より、さらに低温となる。なお、本実施形態では、Y軸方向において、ギャップL1,L2の幅は、抵抗部材61の幅よりも小さいが、抵抗部材61の幅より大きくてもよい。
【0045】
また一方で、図4下段に示す温度分布図において、発熱抵抗部材60の端部側(基準0の近傍)は、熱が発熱抵抗部材60の外方向に逃げてしまうため、より低温状態となる。
【0046】
このような温度分布において、より正確に温度を検出する必要がある。図5を参照しつつ、いずれの位置に温度検出領域82を設定するかについて説明する。
【0047】
まず、温度検出領域82は、抵抗部材61と抵抗部材61との間のギャップL1、およびブロック71~77間のギャップL2には設定しない。すなわち、Y軸方向において抵抗部材61と重なる位置に温度検出領域82を設定する。この設定規則を第1ルールとする。本実施形態では、さらに温度検出領域82は、Y軸方向において抵抗部材61の内側となる位置に設定される。ギャップL1、L2では、上記のように低温となるため、正確な温度検出を行うことができない。よってこの第1ルールを温度検出領域82の設定規則として設ける。尚、温度検出領域82のY軸方向の長さ(以下、必要に応じて部材のY軸方向の長さを、幅や幅長などと称する)が抵抗部材61の幅よりも物理的に長い場合、少なくとも温度検出領域82のY軸方向の中心が抵抗部材61の内側となるようにする。
【0048】
次に、発熱抵抗部材60の端部のブロック71では、ブロック71内のセンタ位置(一点差線で図示)よりも、発熱抵抗部材60の中央部寄り(定着処理時に常に高出力とされるブロック74寄り)となるように温度検出領域82を設定する。図5では不図示である他方端部のブロック77も同様である(図3参照)。この設定規則を第2ルールとする。上記のように、発熱抵抗部材60の端部側は、外方向に熱が逃げて低温状態となるため、
正確な温度とならない。よって、端部ブロック71、77においては、低温の影響を可能な限り受けないようにするため、ブロック71、77内のセンタ位置よりも、少なくとも発熱抵抗部材60の中央部寄りに温度検出領域82を設置する。
【0049】
また本実施形態では、温度検出領域82を設定する対象ブロック71~77(注目ブロック)と隣接している両サイドのブロック71~77の幅長を比較し、長い方に寄るように温度検出領域82を設定する。この設定規則を第3ルールとする。例えばブロック72を注目ブロックとし、ブロック72に温度検出領域82を設定する場合、隣接している両サイドのブロック71、73それぞれの幅、すなわち図5のL3とL4とを比較する。本例ではL4の方が長いため、ブロック72では、ブロック72のセンタ位置(一点差線で図示)よりもブロック73に寄った位置に温度検出領域82を設定する。ブロック73を注目ブロックとして温度検出領域82を設定する場合も同様である。この場合、両サイドのブロック72、74のそれぞれの幅、すなわちL3とL5とを比較し、L5の方が長いため、ブロック74に寄った位置に温度検出領域82を設定する。上述した第3ルールによれば、注目ブロック72の温度検出領域82を、より発熱量の多い方のブロックであるブロック71に寄せて設定しているため、例えばブロック72の中央に設定する場合と比較して、ブロック72内におけるY軸方向の温度勾配において、より平均的な温度を検出することができる。
【0050】
図5では不図示のブロック75、76も、この第3ルールに従い温度検出領域82が設定される(図3参照)。尚、ブロック74については、発熱抵抗部材60の端部ではなく、且つ、両サイドのブロック73、75の長さが等しいため、第1ルールのみが適用される。本実施形態では、ブロック74が発熱抵抗部材60の中央部にあることから、ブロック74については、ブロック74のセンタ位置に温度検出領域82を設置するものとする(図3参照)。詳細には、ブロック74が含む抵抗部材61の数が奇数の場合、温度検出領域82は、Y軸方向の中央の抵抗部材61と平面視で重なる位置に設定される。ブロック74が含む抵抗部材61の数が偶数の場合、温度検出領域82は、Y軸方向の中央の2つの抵抗部材61のうち、いずれかと平面視で重なる位置に設定される。
【0051】
図3図5の例では、発熱抵抗部材60中央部のブロック74の幅が長く、両端になるにつれて幅が短くなる。また発熱抵抗部材60を複数の抵抗部材61に小分けした構成としている。この構成以外にも、ブロック単位で1枚の抵抗部材とした構成や、幅についても規則性が無い構成にも適用することが考えられる。図6に一例を示す。図6は、L11、L12、L13、L14の幅長をそれぞれ有するブロック71A、72A、73A、74Aを図示している。なお、本例では、第1実施形態のブロック71~77と同様のブロックがあるところ、ブロック71A~74Aのみ図示している。各ブロック71A~74Aの幅長は、
L14>L11>L12>L13
の関係となっている。また図3図5とは異なり、発熱抵抗部材60Aは、ブロック単位でのみ区切られ、ブロック71A~74A内では一つの物体、すなわち一枚の抵抗部材61Aとなっている。
【0052】
このような構成例においても、上記第1~第3ルールに従い温度検出領域82が設定される。特にブロック72Aの場合、ブロック72A内のセンタ位置よりも発熱抵抗部材60の端部側に寄った位置に温度検出領域82を設定する。
【0053】
本例では、第1ルールの優先度が最も高く、次いで第2ルール、最後に第3ルールの優先順位としているが、これに限らない。
【0054】
なお、本第1実施形態において、温度センサ80は、セラミック基板における抵抗部材
61が形成された表面と反対の裏面側において、平面視で抵抗部材61と重なる位置に温度検出領域82が接触してもよい。この場合でも、抵抗部材61の温度を示すセラミック基板の領域を検出できるので、制御部801は、該検出温度を用いて、抵抗部材61が属するブロック71~77を制御できる。また、温度センサ80は、サーミスタ81のほか、バイメタルや熱電対等を備えた接触式のセンサであってもよい。温度センサ80は、赤外線等を用いて非接触で温度検出するものであってもよく、この場合、温度検出領域82は、セラミック基板に対する温度センサ80の温度検出領域となる。
【0055】
本第1実施形態では、複数の抵抗部材61を区分けしたブロック71~77毎に温度を検出し、ブロック71~77毎に一括して抵抗部材61を電力制御する。従って、本第1実施形態では、抵抗部材61が並ぶY軸方向における発熱量の制御を良好に行うことができる。
【0056】
従来は、特許文献2のように、発熱領域の中心部にギャップを挟んで一対の発熱部があると、温度検出領域を、ギャップを跨いで一対の発熱部と重なるように設定することがあった。この場合、温度検出領域の中心部にギャップが位置するところ、ギャップの領域は、発熱部の領域に比べて低温となるため、温度検出の精度に向上の余地がある。
【0057】
本第1実施形態では、温度検出領域82がY軸方向において抵抗部材61の内側となる位置に設定されるので、温度検出の精度を向上できる。即ち、複数の抵抗部材61がギャップL1を介して並んでいるにも拘らず、Y軸方向におけるギャップによる温度変化(温度低下)に影響されずに、適切な温度検出を行うことができる。
【0058】
従来、特許文献2、3のように、発熱部の発熱量をセラミック基板の裏面側から検出していることがあった。この場合、セラミック基板を介して発熱部の温度を検出することとなるので、温度検出の精度に向上の余地がある。
【0059】
本第1実施形態では、抵抗部材61の温度を、抵抗部材61が形成されているセラミック基板の表面側から検出するので、この点においても温度検出の精度を向上できる。
【0060】
(第2実施形態)
第2実施形態では、温度センサ80は、図2に参照されるように、無端ベルト34において加熱部材32の下流側の領域Aを検出するものとするが、加熱部材32の上流側の領域Bを検出してもよい。第2実施形態では、温度センサ80は、無端ベルト34の内面341の温度を検出するものとするが、無端ベルト34の外面342の温度を検出してもよい。
【0061】
図7は、無端ベルト34上に設定された温度検出領域82を示す図である。
温度センサ80は、ブロック71~77に対応してY軸方向に複数設けられる。温度センサ80の構成は、第1実施形態と同様であり、サーミスタ81を備える。サーミスタ81におる各温度検出領域82は、抵抗部材61に加熱される無端ベルト34(被加熱体)において抵抗部材61と対向する領域83とY軸方向において重なる(第1ルール)。本第2実施形態では、さらに、各温度検出領域82は、無端ベルト34において抵抗部材61と対向する領域83内にある。
【0062】
第2実施形態は、各温度検出領域82がセラミック基板上でなく、セラミック基板に接触して加熱される無端ベルト34上に設定される点が第1実施形態と相違する。第2実施形態のその他の構成は第1実施形態と同様である。各温度検出領域82の設定ルールは、第1実施形態と同様である。
【0063】
(第3実施形態)
図8は、抵抗部材61の変形例のブッロク71B~73Bを示す図である。
第3実施形態では、抵抗部材61群のY軸方向の一端側(図8中左側)に偏ってシートが搬送される。
【0064】
ブロック71B~73Bのうち、Y軸方向の最も一端側にあるブロック71B(A5サイズに対応)の抵抗部材61の数が最も多い。ブロック71Bの隣のブロック72B(A4サイズ対応)の抵抗部材61の数は、ブロック71B~73Bのうち最も少ない。ブロック72BのY軸方向の最も他端側にあり、ブロック72Bの隣にあるブロック73B(A3サイズ対応)の抵抗部材61の数は、ブロック71Bより少なくブロック72Bより多い。なお、ブロック71~77の数は、適宜に設定できる。
【0065】
制御部801は、A5サイズのシートを加熱する場合、ブロック71B(第1のブロック)をONし、ブロック72B,73BをOFFする。A4サイズの場合、制御部801は、ブロック71B,72BをONし、ブロック73BをOFFする。A3サイズの場合、制御部801は、全てのブロック71B~73BをONする。制御部801は、シートのサイズに対応しないブロック71B~73Bの出力を、シートのサイズに対応するブロック71B~73Bの出力よりも弱くしてもよい。
【0066】
温度センサ80におけるサーミスタ81の温度検出領域82は、第1実施形態と同様の第1~第3ルールに基づいて設定される。すなわち、温度検出領域82は、Y軸方向において抵抗部材61と重なる位置に設定される(第1ルール)。本実施形態では、さらに温度検出領域82は、Y軸方向において抵抗部材61の内側となる位置に設定される。
【0067】
ブロック72BのY軸方向の最も他端側にあるブロック73Bでは、温度検出領域82は、ブロック73B内のセンタ位置(一点差線で図示)よりも、定着処理時に常に高出力とされるブロック71B側寄りとなるように設定される(第2ルール)。
【0068】
また、注目ブロックであるブロック72Bにおいて、該ブロック72Bの両隣のブロック71B,73Bの幅長を比較し、長い方に寄るように温度検出領域82が設定される(第3ルール)。
【0069】
本例では、第1ルールの優先度が最も高く、次いで第2ルール、最後に第3ルールの優先順位としているが、これに限らない。また、上述した実施形態では、第2ルールと第3ルールとを個別に説明したが、これらを組み合わせても良い。換言すると、1つのブロック内で温度検出領域82を2つ設け、1つを第2ルール用の位置に設置し、もう1つを第3ルール用の位置に設置しても良い。なお、実施形態のように、複数のブロックが配列される加熱装置においては、温度検知ならびに温度制御を行うにあたり、隣接するブロックから伝わる熱が、影響してくる。しかしながら、上述した第2ルールおよび第3ルールまたはその組み合わせによれば、隣接するブロックから伝わる熱を考慮して、温度検出領域の位置を設定したため、より適切な温度制御が可能となる。
【0070】
(第4実施形態)
第4実施形態では、定着装置の構成を第1実施形態から変更した態様例について説明する。図9は、定着装置30Aの構成例を示す図である。
【0071】
フィルムガイド36は、半円筒形であり、外周面にある凹部361内に加熱部材32を収容する。
【0072】
定着フィルム34A(ベルト)は、無端の回転ベルトである。定着フィルム34Aは、
フィルムガイド36の外周面に嵌められる。定着フィルム34Aは、フィルムガイド36および加圧ローラ31に挟持され、加圧ローラ31の回動に従動する。
【0073】
上記の加熱部材32は、定着フィルム34Aに接し、定着フィルム34Aを加熱する。
【0074】
トナー像が形成されたシート105が、定着フィルム34Aと加圧ローラ31との間に搬送される。定着フィルム34Aは、シートを加熱し、シート上のトナー像をシートに定着させる。
【0075】
第1実施形態の加熱部材32の態様は、第4実施形態の定着装置30Aにも適用させることができる。なお、温度センサ80におけるサーミスタ81(図9では不図示)は、定着フィルム34Aと加熱部材32の間に配置され、第1実施形態の態様により温度検出領域82が設定される。
なお、サーミスタ81は、セラミック基板(加熱部材32)において抵抗部材61が形成されていない裏面に接触してもよい。温度検出領域82は、第1実施形態の態様により設定される。例えば、温度検出領域82は、第1ルールに従い、Y軸方向において平面視で抵抗部材61と重なる位置に設定される。本第4実施形態では、さらに温度検出領域82は、Y軸方向において平面視で抵抗部材61の内側となる位置に設定される。
【0076】
以上に詳説したように、実施形態では、複数の発熱部が間隙を介して並ぶ加熱装置において、複数の発熱部が並ぶ方向における間隙による温度変化に影響されずに、適切な温度検出を行うことで、発熱量の制御を良好に行うことができる
【0077】
上記各実施形態では、加熱装置の一例として、定着処理を行う定着装置30,30Aを説明した。しかし、加熱装置(定着装置30,30A)は、シートを加熱してシート上の画像を消色する消色処理を行ってもよい。この場合、画像は、加熱すると消色する消色色材により形成されているものとする。また、加熱装置は、パネル等を均一に加熱乾燥する処理等に用いられてもよく、加熱装置の加熱対象は、シートに限定されない。
【0078】
本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他の様々な形で実施することができる。そのため、前述の実施の形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する全ての変形、様々な改良、代替および改質は、すべて本発明の範囲内のものである。
【符号の説明】
【0079】
1 画像形成装置、30 定着装置(加熱装置)、32 加熱部材、31 加圧ローラ(加圧体)、34 無端ベルト、33 駆動ローラ、35 テンションローラ、40 転写部、50 発熱機構、60 発熱抵抗部材(発熱抵抗部)、61、62 抵抗部材(発熱部)、65 電源、66 配線、71~77,71B~73B ブロック、80 温度センサ、81 サーミスタ、82 温度検出領域、601~607、610 電極、700 スイッチ部、701~707 スイッチング素子、801 制御部、C 給紙カセット部、R 読取り部、P 画像形成部。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9