特許 7471848 像加熱装置及び画像形成装置

(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】2024-04-12

(45)【発行日】2024-04-22

(54)【発明の名称】像加熱装置及び画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 15/20 20060101AFI20240415BHJP

   G03G 21/20 20060101ALI20240415BHJP

   G03G 21/00 20060101ALI20240415BHJP

   H05B 3/00 20060101ALI20240415BHJP

【ＦＩ】

G03G15/20 515

G03G15/20 555

G03G21/20

G03G21/00 500

G03G21/00 398

H05B3/00 310E

H05B3/00 335

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2020025409

(22)【出願日】2020-02-18

(65)【公開番号】P2021131418

(43)【公開日】2021-09-09

【審査請求日】2023-02-20

(73)【特許権者】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002860

【氏名又は名称】弁理士法人秀和特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】陣駒 勇佑

(72)【発明者】

【氏名】植川 英治

【審査官】山下 清隆

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－００３６１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０１３０２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０１２０７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０５００５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－０７４０６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０１－２２１７７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２１４９６６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０３Ｇ １５／２０

Ｇ０３Ｇ ２１／２０

Ｇ０３Ｇ ２１／００

Ｈ０５Ｂ １／００－３／８６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

記録材に形成された画像を加熱するためのヒータと、
前記ヒータを保持するヒータ保持部材と、
内面に前記ヒータが接触する筒状のフィルムと、
前記ヒータの温度を検知するための温度検知素子と、
前記ヒータに接触する接触部材と、
を備える像加熱装置において、
前記温度検知素子は、前記接触部材が前記ヒータと接触する位置の近傍に配置され、
前記接触部材が前記ヒータと接触する位置は、前記ヒータの長手方向の温度分布において、前記記録材が通過する領域と重なる範囲のなかで温度の高さが最も低くなる位置であることを特徴とする像加熱装置。

【請求項2】

前記温度検知素子は、前記ヒータの長手方向において前記接触部材が前記ヒータと接触する領域と重なる位置における温度、または該重なる位置の近傍における温度を検知することができるように配置されることを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。

【請求項3】

前記ヒータは、基板と、前記基板の一方の面に設けられる発熱抵抗体と、前記一方の面に設けられ前記発熱抵抗体を通電するための電力が供給される電極と、を有し、
前記温度検知素子は、前記基板の他方の面に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の像加熱装置。

【請求項4】

前記発熱抵抗体は、前記基板の長手方向に複数並ぶように設けられ、
前記電極及び前記温度検知素子は、複数の前記発熱抵抗体に対応してそれぞれ複数設けられており、
複数の前記温度検知素子は、少なくとも、前記長手方向において最も端に配置される温度検知素子を除いて、前記接触部材が前記ヒータと接触する位置の近傍に配置されることを特徴とする請求項３に記載の像加熱装置。

【請求項5】

前記接触部材は、前記ヒータにおける前記フィルムの内面に接触する面とは反対側の面に接触することを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の像加熱装置。

【請求項6】

前記接触部材は、前記ヒータに電力を供給するために前記ヒータに接触する接点部材であることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の像加熱装置。

【請求項7】

前記接触部材は、前記ヒータが異常高温になった場合に前記ヒータに供給される電力を遮断するための安全素子であることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の像加熱装置。

【請求項8】

前記接触部材は、前記ヒータと前記ヒータ保持部材とを接着する接着部材であることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の像加熱装置。

【請求項9】

前記近傍となる位置は、前記ヒータの長手方向の温度分布において、平均温度よりも低い温度になる位置であることを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。

【請求項10】

前記温度検知素子は、サーミスタであることを特徴とする請求項１～９のいずれか１項に記載の像加熱装置。

【請求項11】

前記フィルムの外面に接触して前記外面との間に記録材を搬送するニップ部を形成する加圧回転体をさらに備えることを特徴とする請求項１～１０のいずれか１項に記載の像加熱装置。

【請求項12】

記録材に画像を形成する画像形成部と、
記録材に形成された画像を記録材に定着する定着部と、
を有する画像形成装置において、
前記定着部が請求項１～１１のいずれか１項に記載の像加熱装置であることを特徴とする画像形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複写機やプリンタ等の電子写真記録方式の画像形成装置に搭載する定着器、あるいは記録材上の定着済みトナー画像を再度加熱することにより画像の光沢度を向上させる光沢付与装置等の像加熱装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、複写機やプリンタ等の画像形成装置に搭載される像加熱装置として、筒状のフィルムと、フィルムの内面に接触するヒータと、フィルムを介してヒータと共にニップ部を形成するローラとを有する装置がある。この像加熱装置を搭載する画像形成装置で小サイズ紙を連続プリントすると、ニップ部長手方向において紙が通過しない領域の温度が徐々に上昇するという現象（非通紙部昇温）が発生する。

【0003】

この非通紙部昇温を抑制する手法の一つとして、ヒータ上の発熱抵抗体を記録材の搬送方向に直交する方向（以下、長手方向）において複数の発熱ブロックに分割し、記録材のサイズに応じてヒータの発熱ブロックを切換える装置が提案されている（特許文献１）。特許文献１における発熱ブロックには、それぞれの発熱ブロックの温度を検知するために、ヒータの表面側（フィルムとの摺動面側）に温度制御用のサーミスタが配置されている。そのときのヒータへの電力はヒータの裏面側の電極を通じて供給される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１７－０５４０７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明者らの検討によると、ヒータ裏面に電力供給のための接点部材が接触している箇所では、熱容量の大きな接点部材へ熱を奪われることで局所的に温度が低下し、ヒータ表面側でも温度が低下することが分かった。接点部材の温度や接触具合によって温度低下量は変動するため、温度が低下していない箇所にサーミスタを配置して温度制御を行った場合、定着不良が発生する可能性があった。特に、像加熱装置が冷えている状態では、長手方向の温度ムラが発生しやすく、定着不良が発生しやすくなる。

【0006】

本発明の目的は、接点部材等のヒータに接触する部材を備えることでヒータ長手方向の温度ムラが生じる場合でも、安定した温度制御を可能として、定着不良の発生を抑制することができる技術を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、本発明の像加熱装置は、
記録材に形成された画像を加熱するためのヒータと、
前記ヒータを保持するヒータ保持部材と、
内面に前記ヒータが接触する筒状のフィルムと、
前記ヒータの温度を検知するための温度検知素子と、
前記ヒータに接触する接触部材と、
を備える像加熱装置において、
前記温度検知素子は、前記接触部材が前記ヒータと接触する位置の近傍に配置され、
前記接触部材が前記ヒータと接触する位置は、前記ヒータの長手方向の温度分布において、前記記録材が通過する領域と重なる範囲のなかで温度の高さが最も低くなる位置であることを特徴とする。
また、上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、
記録材に画像を形成する画像形成部と、
記録材に形成された画像を記録材に定着する定着部と、
を有する画像形成装置において、
前記定着部が本発明の像加熱装置であることを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、接点部材等のヒータに接触する部材を備えることでヒータ長手方向の温度ムラが生じる場合でも、安定した温度制御が可能となり、定着不良の発生を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施例１における画像形成装置の概略断面図

【図2】実施例１における像加熱装置の概略断面図

【図3】実施例１におけるヒータの構成図

【図4】実施例１におけるヒータ電極への接点部分の拡大図

【図5】実施例１におけるヒータの制御回路図

【図6】実施例１におけるサーミスタ配置とヒータ温度分布の関係図

【図7】実施例１における変形例のサーミスタ配置とヒータ温度分布の関係図

【図8】実施例１における比較例のサーミスタ配置とヒータ温度分布の関係図

【図9】実施例１における発熱体が異なるヒータの図

【図10】実施例２におけるヒータ接着位置とヒータ温度分布の関係図

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。

【0011】

（実施例１）
以下、本発明の実施例について説明する。なお、以下の実施例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また、実施例で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須のものとは限らない。本発明が適用可能な画像形成装置としては、電子写真方式や静電記録方式を利用したプリンタ、複写機などが挙げられ、ここではレーザプリンタに適用した場合について説明する。

【0012】

１．画像形成装置の構成
図１は、本発明の実施例１に係る電子写真記録技術を用いた画像形成装置（レーザプリンタ）１００の断面図である。プリント信号が発生すると、画像情報に応じて変調されたレーザ光をスキャナユニット２１が出射し、帯電ローラ１６によって所定の極性に帯電された感光体（感光ドラム）１９を走査する。これにより感光体１９には静電潜像が形成される。この静電潜像に対して現像器（現像ローラ）１７からトナーが供給され、感光体１９上に画像情報に応じたトナー画像が形成される。一方、給紙カセット１１に積載された記録材（記録紙）Ｐはピックアップローラ１２によって一枚ずつ給紙され、ローラ１３によってレジストローラ１４に向けて搬送される。さらに記録材Ｐは、感光体１９上のトナー画像が感光体１９と転写ローラ２０で形成される転写位置に到達するタイミングに合わせて、レジストローラ１４から転写位置へ搬送される。記録材Ｐが転写位置を通過する過程で感光体１９上のトナー画像は記録材Ｐに転写される。その後、記録材Ｐは定着部（像加熱部）としての定着装置２００においてヒータの熱を利用して加熱されてトナー画像が記録材Ｐに加熱定着される。定着済みのトナー画像を担持する記録材Ｐは、ローラ２６、
２７によって画像形成装置１００上部のトレイに排出される。

【0013】

なお、ドラムクリーナ１８は感光体１９に残存するトナーを清掃する。記録材Ｐのサイズに応じて幅調整可能な一対の記録材規制板を有する給紙トレイ２８（手差しトレイ）は、定形サイズ以外のサイズの記録材Ｐにも対応するために設けられている。ピックアップローラ２９は、給紙トレイ２８から記録材Ｐを給紙する。画像形成装置１００は、定着装置２００等を駆動するモータ３０を有する。商用の交流電源４０１に接続された制御手段としての制御回路４００は、定着装置２００へ電力供給を行う。上述した、感光体１９、帯電ローラ１６、スキャナユニット２１、現像器１７、転写ローラ２０が、記録材Ｐに未定着画像を形成する画像形成部を構成している。また、本実施例では、帯電ローラ１６、現像器１７を含む現像ユニット、感光体１９、ドラムクリーナ１８を含むクリーニングユニットが、プロセスカートリッジ１５として画像形成装置１００の装置本体に対して着脱可能に構成されている。また、スキャナユニット２１は、光源２２、ポリゴンミラー２３、反射ミラー２４を備える。

【0014】

また、上記の画像形成装置は、単色のモノクロトナーを使用したモノクロレーザプリンタを代表例に説明を行っているが、これに限られるものではなく、２色以上のカラートナーを、中間転写ベルトを介して記録材上に転写し画像形成するタンデム方式等のカラーレーザプリンタに適用することも可能である。

【0015】

本実施例の画像形成装置１００は、記録材Ｐの搬送方向と直交する方向（ヒータの長手方向）における最大通紙幅が２１６ｍｍであり、記録材Ｐの搬送速度は３００ｍｍ／ｓｅｃである。

【0016】

２．定着装置（定着部）の構成
図２は、本実施例の像加熱装置としての定着装置２００の概略断面図である。定着装置２００は、加熱回転体（加熱部材）としての定着フィルム２０２と、熱源として定着フィルム２０２の内面に接触するヒータ３００と、定着フィルム２０２の外面に接触する加圧回転体（加圧部材）としての加圧ローラ２０８と、金属ステー２０４と、を有する。加圧ローラ２０８は、定着フィルム２０２を介してヒータ３００に圧接され、定着フィルム２０２との間に定着ニップ部Ｎを形成する。

【0017】

定着フィルム２０２は、筒状に形成された複層耐熱フィルムであり、ポリイミド等の耐熱樹脂、またはステンレス等の金属を基層としている。また、定着フィルム２０２の表面には、トナーの付着防止や記録材Ｐとの分離性を確保するため、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）等の離型性にすぐれた耐熱樹脂を被覆して離型層を形成してある。さらに、画質向上のため、上記基層と離型層の間にシリコーンゴム等の耐熱ゴムを弾性層として形成してもよい。

【0018】

加圧ローラ２０８は、鉄やアルミニウム等の材質の芯金２０９と、シリコーンゴム等の材質の弾性層２１０を有する。ヒータ３００は、耐熱樹脂製のヒータ保持部材２０１に保持されており、定着ニップ部Ｎ内を加熱することで、定着フィルム２０２を加熱する。ヒータ保持部材２０１は定着フィルム２０２の回転を案内するガイド機能も有している。

【0019】

ヒータ３００には、定着ニップ部Ｎの反対側に電極Ｅが設けられており、電気接点Ｃより電極Ｅに給電を行っている。金属ステー２０４は、不図示の加圧力を受けて、ヒータ保持部材２０１を加圧ローラ２０８に向けて押圧する。また、ヒータ３００の異常発熱（異常高温）により作動してヒータ３００に供給する電力を遮断するサーモスイッチや温度ヒューズ等の安全素子２１２が、ヒータ３００に対してヒータ保持部材２０１を介して配置されている。

【0020】

加圧ローラ２０８は、モータ３０から駆動力を受けて矢印Ｒ１方向に回転する。加圧ローラ２０８が回転することによって、定着フィルム２０２が従動して矢印Ｒ２方向に回転する。定着ニップ部Ｎにおいて記録材Ｐを挟持搬送しつつ定着フィルム２０２の熱を与えることで、記録材Ｐ上の未定着トナー像は定着処理される。また、定着フィルム２０２の摺動性を確保し安定した従動回転状態を得るために、ヒータ３００と定着フィルム２０２の間には、耐熱性の高いグリース（不図示）を介在させている。

【0021】

３．ヒータの構成
図３を用いて、本実施例に係るヒータ３００の構成を説明する。図３（Ａ）はヒータ３００の断面図、図３（Ｂ）はヒータ３００の各層の平面図、図３（Ｃ）はヒータ３００への電気接点Ｃの接続方法を説明する図である。

【0022】

図３（Ｂ）には、本実施例の画像形成装置１００における記録材Ｐの搬送基準位置Ｘを示してある。本実施例における搬送基準は中央基準となっており、記録材Ｐはその搬送方向に直交する方向における中心線が搬送基準位置Ｘを沿うように搬送される。また、図３（Ａ）は、搬送基準位置Ｘにおけるヒータ３００の断面図となっている。

【0023】

ヒータ３００は、セラミックス製の基板３０５と、基板３０５上に設けられた裏面層１と、裏面層１を覆う裏面層２と、基板３０５上の裏面層１とは反対側の面に設けられた摺動面層１と、摺動面層１を覆う摺動面層２と、から構成される。

【0024】

裏面層１は、ヒータ３００の長手方向に沿って設けられている導電体３０１（３０１ａ、３０１ｂ）を有する。導電体３０１は、導電体３０１ａと導電体３０１ｂに分離されており、導電体３０１ｂは、導電体３０１ａに対して記録材Ｐの搬送方向の下流側に配置されている。

【0025】

また、裏面層１は、導電体３０１ａ、３０１ｂに平行して設けられた導電体３０３（３０３－１～３０３－７）を有する。導電体３０３は、導電体３０１ａと導電体３０１ｂの間にヒータ３００の長手方向に沿って設けられている。

【0026】

さらに、裏面層１は、通電により発熱する発熱抵抗体素子として、発熱体３０２ａ（３０２ａ－１～３０２ａ－７）と発熱体３０２ｂ（３０２ｂ－１～３０２ｂ－７）を有する。発熱体３０２ａは、導電体３０１ａと導電体３０３の間に設けられており、導電体３０１ａと導電体３０３を介して電力が供給されることにより発熱する。発熱体３０２ｂは、導電体３０１ｂと導電体３０３の間に設けられており、導電体３０１ｂと導電体３０３を介して電力が供給されることにより発熱する。

【0027】

導電体３０１と導電体３０３と発熱体３０２ａと発熱体３０２ｂとから構成される発熱部位は、ヒータ３００（基板３０５）の長手方向に対し７つの発熱ブロックＨＢ（ＨＢ１～ＨＢ７）に分割されている。すなわち、発熱体３０２ａは、ヒータ３００の長手方向に対し、発熱体３０２ａ－１～３０２ａ－７の７つの領域に分割（長手方向に複数並ぶように形成）されている。また、発熱体３０２ｂは、ヒータ３００の長手方向に対し、発熱体３０２ｂ－１～３０２ｂ－７の７つの領域に分割（長手方向に複数並ぶように形成）されている。さらに、導電体３０３は、発熱体３０２ａ、３０２ｂの分割位置に合わせて、導電体３０３－１～３０３－７の７つの領域に分割されている。発熱ブロックＨＢの分割幅は図３（Ｂ）に記載の通り、Ａ５紙・Ｂ５紙・Ａ４紙：Ｌｅｔｔｅｒ紙に対応可能な分割幅としている。ただし、分割数や分割の幅はこれに限定されるものではない。

【0028】

発熱体３０２ａ、３０２ｂの平面形状（基板３０５の面に垂直な方向に見たときの形状
）はどちらも点対称な平行四辺形で形成されている。また、記録材Ｐの搬送方向の上流側の発熱体３０２ａ、下流側の発熱体３０２ｂは、短手方向の発熱分布が対称になるように、ヒータ短手方向（記録材Ｐの搬送方向）中央に対し、互いに線対称に配置される。さらに、発熱体３０２ａ、３０２ｂは、ヒータ３００の長手方向、及び短手方向に対して傾いた方向に延びるような平面視形状で配置されている。かかる配置により、分割された複数の発熱体の間の隙間部の影響を低減し、ヒータ３００の長手方向の発熱分布の均一性を改善することができる。

【0029】

裏面層１は、電極Ｅ（Ｅ１～Ｅ７、およびＥ８－１、Ｅ８－２）を有する。電極Ｅ１～Ｅ７は、それぞれ導電体３０３－１～３０３－７の領域内に設けられており、導電体３０３－１～３０３－７を介して発熱ブロックＨＢ１～ＨＢ７それぞれに電力供給するための電極である。電極Ｅ８－１、Ｅ８－２は、ヒータ３００の長手方向端部の導電体３０１に接続するよう設けられており、導電体３０１を介して発熱ブロックＨＢ１～ＨＢ７に電力供給するための電極である。本実施例ではヒータ３００の長手方向両端に電極Ｅ８－１、Ｅ８－２を設けているが、例えば、電極Ｅ８－１のみを片側に設ける構成（即ち、電極Ｅ８－２を設けない構成）でも構わない。また、導電体３０１ａ、３０１ｂに対し共通の電極で電力供給を行っているが、導電体３０１ａと導電体３０１ｂそれぞれに個別の電極を設け、それぞれ電力供給を行っても構わない。

【0030】

裏面層２は、絶縁性を有する表面保護層３０７（本実施例ではガラス）により構成されており、導電体３０１、導電体３０３、発熱体３０２ａ、３０２ｂを覆っている。また、表面保護層３０７は、電極Ｅの箇所を除いて形成されており、電極Ｅに対して、ヒータの裏面層２側から電気接点Ｃを接続可能な構成となっている。

【0031】

摺動面層１は、基板３０５において裏面層１が設けられる一方の面とは反対側の他方の面に設けられており、各発熱ブロックＨＢ１～ＨＢ７の温度を検知する温度検知素子としてサーミスタＴ（Ｔ１－１～Ｔ１－４、およびＴ２－５～Ｔ２－７）が各発熱ブロックＨＢ１～ＨＢ７に対応して複数設けられている。サーミスタＴは、ＰＴＣ特性、若しくはＮＴＣ特性を有した材料から成り、その抵抗値を検出することにより、全ての発熱ブロックの温度を検知できる。

【0032】

また、摺動面層１は、サーミスタＴに通電しその抵抗値を検出するため、導電体ＥＴ（ＥＴ１－１～ＥＴ１－４、およびＥＴ２－５～ＥＴ２－７）と導電体ＥＧ（ＥＧ１、ＥＧ２）とを有している。導電体ＥＴ１－１～ＥＴ１－４は、それぞれサーミスタＴ１－１～Ｔ１－４に接続されている。導電体ＥＴ２－５～ＥＴ２－７は、それぞれサーミスタＴ２－５～Ｔ２－７に接続されている。導電体ＥＧ１は、４つのサーミスタＴ１－１～Ｔ１－４に接続され、共通の導電経路を形成している。導電体ＥＧ２は、３つのサーミスタＴ２－５～Ｔ２－７に接続され、共通の導電経路を形成している。導電体ＥＴおよび導電体ＥＧは、それぞれヒータ３００の長手に沿って長手端部まで形成され、ヒータ長手端部において不図示の電気接点を介して制御回路４００と接続されている。

【0033】

摺動面層２は、摺動性と絶縁性を有する表面保護層３０８（本実施例ではガラス）により構成されており、サーミスタＴ、導電体ＥＴ、導電体ＥＧを覆うとともに、定着フィルム２０２内面との摺動性を確保している。また、表面保護層３０８は、導電体ＥＴおよび導電体ＥＧに対して電気接点を設けるために、ヒータ３００の長手両端部を除いて形成されている。

【0034】

続いて、各電極Ｅへの電気接点（接点部材）Ｃの接続方法を説明する。図３（Ｃ）は、各電極Ｅへ電気接点Ｃを接続した様子をヒータ保持部材２０１側から見た平面図である。また、図４はヒータ３００の短手方向中心線Ｈの位置と、その短手方向中心線Ｈでの断面
図を表している。ヒータ保持部材２０１には、電極Ｅ（Ｅ１～Ｅ７、およびＥ８－１、Ｅ８－２）に対応する位置に貫通穴が設けられている。各貫通穴の位置において、接触部材としての電気接点Ｃ（Ｃ１～Ｃ７、およびＣ８－１、Ｃ８－２）が、電極Ｅ（Ｅ１～Ｅ７、およびＥ８－１、Ｅ８－２）に対してバネＫによる付勢手段によって電気的に接続されている。図４の断面図では、発熱ブロックＨＢ２とＨＢ３の拡大図のみ示しているが、他の発熱ブロックＨＢでも同様の形状である。

【0035】

電気接点Ｃは、ヒータ保持部材２０１上に固定された導電材料Ｆを介して、後述するヒータ３００の制御回路４００と接続されている。導電材料Ｆは、ヒータ保持部材２０１に形成されたボス２０１－１に嵌合し、固定されている。なお、電極Ｅと電気接点Ｃの接続方法はバネによる付勢手法に限定されず、例えば超音波接合やレーザ溶接等の手段によって、電極Ｅと電気接点Ｃを接合しても構わない。

【0036】

４．ヒータ制御回路の構成
図５は、本実施例におけるヒータ３００の制御回路４００の回路図である。画像形成装置１００には、商用の交流電源４０１が接続されている。ヒータ３００の電力制御は、トライアック４１１～トライアック４１７の通電／遮断により行われる。トライアック４１１～４１７は、それぞれ、ＣＰＵ４２０からのＦＵＳＥＲ１～ＦＵＳＥＲ７信号に従って動作する。トライアック４１１～４１７の駆動回路は省略して示してある。

【0037】

ヒータ３００の制御回路４００は、７つのトライアック４１１～４１７によって、７つの発熱ブロックＨＢ１～ＨＢ７を独立制御可能な回路構成となっている。

【0038】

ゼロクロス検知部４２１は、交流電源４０１のゼロクロスを検知する回路であり、ＣＰＵ４２０にＺＥＲＯＸ信号を出力している。ＺＥＲＯＸ信号は、トライアック４１１～４１７の位相制御や波数制御のタイミングの検出等に用いている。

【0039】

ヒータ３００の温度検知方法について説明する。ヒータ３００の温度検知は、サーミスタＴ（Ｔ１－１～Ｔ１－４、Ｔ２－５～Ｔ２－７）によって行われる。サ－ミスタＴ１－１～Ｔ１－４と抵抗４５１～４５４との分圧がＴｈ１－１～Ｔｈ１－４信号としてＣＰＵ４２０で検知されており、ＣＰＵ４２０にてＴｈ１－１～Ｔｈ１－４信号を温度に変換している。同様に、サ－ミスタＴ２－５～Ｔ２－７と抵抗４６５～４６７との分圧が、Ｔｈ２－５～Ｔｈ２－７信号としてＣＰＵ４２０で検知されており、ＣＰＵ４２０にてＴｈ２－５～Ｔｈ２－７信号を温度に変換している。

【0040】

ＣＰＵ４２０の内部処理では、各発熱ブロックの設定温度（制御目標温度）と、サーミスタの検知温度に基づき、例えばＰＩ制御（比例積分制御）により、供給するべき電力を算出している。さらに、供給する電力を、電力に対応した位相角（位相制御）や、波数（波数制御）の制御レベルに換算し、その制御条件によりトライアック４１１～４１７を制御している。

【0041】

リレー４３０、リレー４４０は、電源ＯＦＦ時やスリープ時、故障等によりヒータ３００が過昇温したときの、ヒータ３００への電力遮断手段として用いている。

【0042】

リレー４３０、及びリレー４４０の回路動作を説明する。ＲＬＯＮ信号がＨｉｇｈ状態になると、トランジスタ４３３がＯＮ状態になり、電源電圧Ｖｃｃからリレー４３０の２次側コイルに通電され、リレー４３０の１次側接点はＯＮ状態になる。ＲＬＯＮ信号がＬｏｗ状態になると、トランジスタ４３３がＯＦＦ状態になり、電源電圧Ｖｃｃからリレー４３０の２次側コイルに流れる電流は遮断され、リレー４３０の１次側接点はＯＦＦ状態になる。同様に、ＲＬＯＮ信号がＨｉｇｈ状態になると、トランジスタ４４３がＯＮ状態
になり、電源電圧Ｖｃｃからリレー４４０の２次側コイルに通電され、リレー４４０の１次側接点はＯＮ状態になる。ＲＬＯＮ信号がＬｏｗ状態になると、トランジスタ４４３がＯＦＦ状態になり、電源電圧Ｖｃｃからリレー４４０の２次側コイルに流れる電流は遮断され、リレー４４０の１次側接点はＯＦＦ状態になる。なお、抵抗４３４、抵抗４４４は電流制限抵抗である。

【0043】

次に、リレー４３０、及びリレー４４０を用いた、安全回路の動作について説明する。サーミスタＴ１－１～Ｔ１－４による検知温度の何れか１つが、それぞれ設定された所定値を超えた場合、比較部４３１はラッチ部４３２を動作させ、ラッチ部４３２はＲＬＯＦＦ１信号をＬｏｗ状態でラッチする。ＲＬＯＦＦ１信号がＬｏｗ状態になると、ＣＰＵ４２０がＲＬＯＮ信号をＨｉｇｈ状態にしても、トランジスタ４３３がＯＦＦ状態で保たれるため、リレー４３０はＯＦＦ状態（安全な状態）で保つことができる。尚、ラッチ部４３２は非ラッチ状態において、ＲＬＯＦＦ１信号をオープン状態の出力にしている。

【0044】

同様に、サーミスタＴ２－５～Ｔ２－７による検知温度の何れか１つが、それぞれ設定された所定値を超えた場合、比較部４４１はラッチ部４４２を動作させ、ラッチ部４４２はＲＬＯＦＦ２信号をＬｏｗ状態でラッチする。ＲＬＯＦＦ２信号がＬｏｗ状態になると、ＣＰＵ４２０がＲＬＯＮ信号をＨｉｇｈ状態にしても、トランジスタ４４３がＯＦＦ状態で保たれるため、リレー４４０はＯＦＦ状態（安全な状態）で保つことができる。同様に、ラッチ部４４２は非ラッチ状態において、ＲＬＯＦＦ２信号をオープン状態の出力にしている。

【0045】

５．サーミスタの長手位置の詳細説明
図６は、図３、図４で説明した電極Ｅ、電気接点（接点部材）Ｃ、サーミスタＴおよび、ヒータ温度の長手位置の関係を表した図である。前述のとおり、ヒータ保持部材２０１には、電極Ｅ（Ｅ１～Ｅ７、およびＥ８－１、Ｅ８－２）に対応する位置に電気接点Ｃ（Ｃ１～Ｃ７、およびＣ８－１、Ｃ８－２）が接続されており、電極Ｅと電気接点Ｃの長手位置は同一である。具体的には、基板３０５の面に垂直な方向に見た平面視形状において、それぞれの長手方向の幅の中央（重心）の位置が、長手方向の位置関係において一致する配置となっている。また、本実施例においては電気接点Ｃ２～Ｃ６と、サーミスタＴ１－２～Ｔ１－４、Ｔ２－５、Ｔ２－６の長手位置がそれぞれ同じ長手位置に配置されている。すなわち、上記平面形状において、それぞれの長手方向の幅の中央（重心）の位置が長手方向の位置関係において一致する配置となっている。サーミスタＴ１－１は、電気接点Ｃ１の長手位置とは異なる位置に配置されており、ヒータ３００の搬送基準位置Ｘ方向へ１０ｍｍ内側に配置されている。その理由は、電気接点Ｃ１はヒータ３００の最大発熱幅よりも外側にあり、発熱領域内にサーミスタＴ１－１を配置した方が発熱ブロックＨＢ１の温度を適切に検知できるためである。サーミスタＴ２－７も同様である。すなわち、長手方向において最も端に配置されるサーミスタを除き、サーミスタは、長手方向において接触部材がヒータと接触する領域と重なる位置、あるいは当該領域の長手幅中央（重心）の位置におけるヒータの温度を検知することができるように配置される。

【0046】

以下では、サーミスタＴと接触部材（本実施例では電気接点Ｃ）間のヒータ長手方向の幅中央（重心）位置の位置関係における距離をＬと定義する（Ｌ１～Ｌ４：Ｔ１－１～Ｔ１～４とＣ１～Ｃ４間距離、Ｌ５～Ｌ７：Ｔ２－５～Ｔ２－７とＣ５～Ｃ７間距離）。図６の実施例においては、Ｌ１＝１０ｍｍ、Ｌ２～Ｌ６＝０ｍｍ、Ｌ７＝１０ｍｍである。なお、本実施例では、サーミスタＴと接触部材との長手方向の位置関係を、幅中央（重心）位置を基準に規定しているが、かかる規定の仕方に限定されるものではない。すなわち、接触部材により温度が低下した箇所におけるヒータ温度をサーミスタで検知可能となる配置を実現することができるのであれば他の規制の仕方を用いてよい。

【0047】

図６のヒータ温度分布は、各サーミスタＴで各発熱ブロックＨＢを、それぞれ制御目標温度を２３０℃に設定して制御した場合の結果である。電気接点Ｃがヒータに接触している部分では、熱容量の大きな電気接点Ｃにヒータの熱が奪われ、電気接点Ｃが接触していない箇所と比較して温度が低くなる。本実施例においては、温度が低くなる電気接点Ｃ２～Ｃ６部と、サーミスタＴ１－２～Ｔ１－４、Ｔ２－５、Ｔ２－６がそれぞれ同じ長手位置に配置されている（長手幅中央（重心）の位置が一致する）ため、発熱ブロックＨＢ１～ＨＢ７内では最低温度が２３０℃に保たれている。すなわち、接触部材と長手方向の位置が一致するサーミスタが検知する温度は、ヒータの長手方向の温度分布において、記録材が通過する領域と重なる範囲のなかで温度が最も低くなる位置となる。この効果については後述する。

【0048】

電気接点Ｃの接触によって奪われる熱量は、常に一定ではなく、電気接点Ｃの接触具合や接点自身の温度、あるいは接触する位置のずれ等により変動する。そのため、図６のヒータ温度分布においても、発熱ブロックＨＢごとにサーミスタＴがある箇所以外の温度は異なっている。例えば、発熱ブロックＨＢ４では最高温度が２４０℃になっているが、発熱ブロックＨＢ３では２４０℃より高い温度になっており、逆に発熱ブロックＨＢ５では２４０℃より低い温度になっている。

【0049】

また、本発明における接触部材とは電気接点Ｃに限らない。例えば、安全素子２１２もヒータ３００への接触部材であり、安全素子２１２の接触した箇所でもヒータ温度が下がっている。安全素子２１２の設置方法としては、ヒータ３００に直接接触するように設置する場合もあるし、ヒータ保持部材２０１を間に介在させた形で設置する場合もある。ヒータ３００と直接当接する設置構成においては無論、間にヒータ保持部材２０１が介在する場合においても、ヒータ保持部材２０１において安全素子２１２が接触する箇所において局所的に温度が低下し、ヒータの温度分布に影響を与える場合がある。本実施例においては、電気接点Ｃ４部の方がヒータ温度の低下量が大きいため、サーミスタＴ１－４を電気接点Ｃと長手同一位置に配置したが、安全素子２１２と長手同一位置もしくはその近傍に配置しても構わない。
なお、ヒータ保持部材２０１、定着フィルム２０２は、接点部材Ｃや安全素子２１２、後述する接着部材Ｄよりも熱容量が小さく、またそれらの部材のように温調制御の長手均一性に影響を与えるような部材ではなく、本発明における接触部材には含まれない。

【0050】

図７は本実施例の変形例である。図６の例とはサーミスタＴの位置が異なり、サーミスタＴを、電気接点Ｃの対向位置近傍に配置している（同一の長手位置ではない）。図７におけるサーミスタＴと電気接点Ｃ間の距離Ｌは、Ｌ１＝１０ｍｍ、Ｌ２＝０．５ｍｍ、Ｌ３＝１ｍｍ、Ｌ４＝２ｍｍ、Ｌ５＝１ｍｍ、Ｌ６＝０．５ｍｍ、Ｌ７＝１０ｍｍである。

【0051】

本発明における接触部材（電気接点Ｃ）の対向位置近傍とは、接触部材によって長手方向の温度が、発熱領域全体の長手平均温度より低くなった領域を指している。本実施例における長手平均温度は２３３℃であったため（サーミスタ目標温度２３０℃制御）、その温度以下となる箇所にサーミスタＴを配置（当該箇所における温度を検知することができるようにサーミスタＴを配置）した場合には、本発明の範囲となる。

【0052】

本変形例のサーミスタＴと電気接点Ｃ間の距離Ｌは、図６のヒータ温度分布拡大図のように、例えば発熱ブロックＨＢ４では電気接点Ｃ４から２ｍｍ離れたところで２３３℃になっていたため、Ｌ４＝２ｍｍと設定した。また、発熱ブロックＨＢ３では電気接点Ｃ３から１ｍｍ離れたところで２３３℃になっていたため、Ｌ３＝１ｍｍと設定した。他の発熱ブロックにおける距離Ｌも同様に決定した。ただし、サーミスタＴと電気接点Ｃ間の距離Ｌは本実施例で用いた値に限定されず、ヒータや接触部材の構成、材料など諸条件によって任意に決定してもよい。

【0053】

サーミスタＴ１－２～Ｔ１－４、Ｔ２－５，Ｔ２－６はすべて電気接点Ｃ２～Ｃ６の対向位置近傍に配置されているため、ヒータ温度分布も図６と大きくは変わらない。各発熱ブロックＨＢの最低温度は２２７℃に保たれている。

【0054】

なお、本実施例では複数のサーミスタＴを電気接点Ｃの対向位置近傍に配置したが、少なくとも１つ以上のサーミスタをヒータ接触部材の近傍に配置していれば、本発明の適用範囲である。すなわち、ヒータの長手方向の温度分布において、記録材が通過する領域と重なる範囲のなかで温度が最も低くなる位置の少なくとも一箇所において最低温度もしくは最低温度に近い温度を検知することができれば、定着に必要な温度の確保した温調制御を実現することが可能となる。

【0055】

６．実施例１の効果
実施例１（図６）、実施例１の変形例（図７）と、サーミスタＴが電気接点Ｃと離れている場合の比較例を用いて、本発明の効果を説明する。

【0056】

図８を用いて比較例を説明する。本実施例の図６や図７とは、サーミスタＴの配置が異なり、サーミスタＴ１－１～Ｔ１－４，Ｔ２－５～Ｔ２－７のいずれも、電気接点Ｃ１～Ｃ７の対向位置近傍に配置されていない。図８におけるサーミスタＴと電気接点Ｃ間の距離Ｌは、Ｌ１＝１０ｍｍ、Ｌ２＝３ｍｍ、Ｌ３＝１０ｍｍ、Ｌ４＝１０ｍｍ、Ｌ５＝１０ｍｍ、Ｌ６＝３ｍｍ、Ｌ７＝１０ｍｍである。

【0057】

以下の条件で、本実施例の効果を検証した。記録材Ｐには「ＨＰ Ｌａｓｅｒ Ｊｅｔ
９０ｇ」を使用し、連続で５０枚通紙した場合に、定着不良が発生するか否かを検証した。前述のとおり、記録材Ｐの搬送速度は３００ｍｍ／ｓｅｃである。また、事前の検証により、ヒータ温度が２２５℃以下になると、定着フィルム２０２の温度が１７０℃以下となり、定着不良が発生する可能性があることを確認している。そこで、実施例１と変形例ではサーミスタＴ（Ｔ１－１～Ｔ１－４、Ｔ２－５～Ｔ２－７すべて）の目標温度を２３０℃とし、比較例では電気接点Ｃ部で温度が低下することを加味して、２４０℃とした。

【0058】

結果を表１に示す。本実施例の構成および変形例の構成では、長手全域にわたって定着不良は発生しなかった。一方、比較例では発熱ブロックＨＢ３内の、電気接点Ｃ３部で定着不良が発生した。実施例では、温度が低い位置でもヒータ温度２３０℃に保たれるが、比較例では電気接点Ｃによって奪われる熱量が大きく、定着不良が発生したと考えられる。

【0059】

比較例において、定着不良を防止するためには、前述した電気接点Ｃの接触具合等の変動を考慮し、最も熱が奪われる状況を想定して目標温度を設定する必要がある。その場合、奪われる熱量の小さな定着装置２００においては、無駄に大きな電力を投入する必要があり、省エネ性を損なうことになる。

【0060】

以上のように、ヒータ３００への接触部材の対向近傍の長手位置に、サーミスタＴを配置することで、安定して温度制御ができ、定着不良を抑制することができる。

【0061】

【表1】

【0062】

なお、本発明ではサーミスタＴの搬送方向の位置はどこであっても構わないが、本実施例のように搬送方向の下流側に配置した方が、定着ニップ部Ｎの最終的な温度を検知できるため、より好ましい例である。

【0063】

また、本発明の範囲は、図３で示した発熱体の形状に限定されない。例えば、図９に示すように、各発熱体３０２ａ、３０２ｂを発熱ブロックごとに単一の発熱体で形成してもよい。図９の各符号は図３と同様である。

【0064】

（実施例２）
続いて、本発明の実施例２について説明する。実施例２の画像形成装置、および定着装置の基本的な構成および動作は、実施例１のものと同じである。従って、実施例１と同一またはそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して詳しい説明は省略する。実施例２において、ここで特に説明しない事項は、実施例１と同様である。

【0065】

実施例２における定着装置２００は、常に定着ニップＮを加圧している状態ではなく、例えば定着ニップＮ内でジャムが発生した場合は、加圧力を弱めて（ヒータ及びフィルムと加圧ローラとを離間して）定着ニップＮから記録材を引き抜きやすくしている。このような加圧―離間機構を備える定着装置の場合には、ヒータ３００とヒータ保持部材２０１を接着し、ヒータ３００の位置がずれないようにすることが望ましい。

【0066】

ヒータ３００とヒータ保持部材２０１を接着剤によって接着している構成について説明する。図１０は、実施例２の電気接点Ｃ、サーミスタＴ、接着部材としての接着剤Ｄ（Ｄ３～Ｄ５）および、ヒータ温度の長手位置の関係を表した図である。接着剤Ｄは、ヒータ３００とヒータ保持部材２０１を固定するために塗布されている。接着剤Ｄには、２００℃以上の耐熱性を有するゴム系の接着剤を用いるのが望ましく、本実施例では信越化学工業社製の一液タイプ、縮合反応型（湿度硬化）のシリコーンゴム系接着剤ＫＥ－３４１７を用いた。また、塗布量は１か所あたり１０ｍｇとした。

【0067】

接着剤Ｄの部分でも、実施例１における電気接点Ｃと同様に、ヒータ３００への接触によってヒータ３００の熱を奪い、局所的に温度低下が生じる。すなわち、接着剤Ｄもヒータ３００への接触部材と言える。そこで、本実施例におけるサーミスタＴは、電気接点Ｃまたは接着剤Ｄの対向近傍の長手位置（長手方向において電気接点Ｃ、接着剤Ｄがヒータと接触する領域と重なる位置、あるいは当該領域の長手幅中央（重心）の位置におけるヒータ温度を検知可能な位置）に配置した。発熱ブロックＨＢ３～ＨＢ５では接着剤による温度低下が大きかったため、接着剤Ｄ３～Ｄ５の対向位置近傍にサーミスタＴ１－３、Ｔ１－４、Ｔ２－５をそれぞれ配置した。発熱ブロックＨＢ２と発熱ブロックＨＢ６には接着剤を塗布していないため、電気接点Ｃ２と電気接点Ｃ６の対向近傍にサーミスタＴ１－２とサーミスタＴ２－６をそれぞれ配置した。発熱ブロックＨＢ１と発熱ブロックＨＢ７では実施例１と同様に、電気接点Ｃ１と電気接点Ｃ７と離れた位置に、サーミスタＴ１－１とサーミスタＴ２－７をそれぞれ配置した。図１０に示すサーミスタＴと接触部材（電気接点Ｃまたは接着剤Ｄ）との距離Ｌは、Ｌ１＝１０ｍｍ、Ｌ２＝３ｍｍ、Ｌ３＝１０ｍｍ、Ｌ４＝１０ｍｍ、Ｌ５＝１０ｍｍ、Ｌ６＝３ｍｍ、Ｌ７＝１０ｍｍである。

【0068】

実施例２におけるヒータ温度分布も、図１０に示している。電気接点Ｃや接着剤Ｄ、安全素子２１２近傍ではヒータ温度が、その他の位置より低くなっているが、発熱ブロックＨＢ１～ＨＢ７内では最低温度が２３０℃に保たれている。本実施例の構成でも、実施例１と同様の条件で効果を確認したところ、定着不良は発生しなかった。

【0069】

以上より、ヒータ３００への接触部材として電気接点Ｃや接着剤Ｄの対向近傍の長手位置に、サーミスタＴを配置することで、安定して温度制御ができ、定着不良を抑制することができる。

【符号の説明】

【0070】

１００…画像形成装置、２００…定着装置、２０１…ヒータ保持部材、２０２…定着フィルム、２０８…加圧ローラ、２１２…安全素子、３００…ヒータ、Ｔ…温度検知素子、Ｃ…接点部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】