(57)【要約】【課題】抵抗体の配熱の変極点で設定した用紙サイズより小さいサイズを搬送した際に生じる変極点周辺での温度上昇を検知して、適正な温度以下になるように制御することができる熱定着装置を提供すること。【解決手段】ヒータ基板を有する加熱ローラと、前記加熱ローラと所定の圧力で当接される加圧ローラと、ヒータ基板の温度を検出する第１、第２、第３の温度検出手段を有する記録紙上のトナー画像を熱定着する定着ユニットにおいて、前記第１、第２の抵抗ヒータは記録紙の搬送方向に直交した方向に対して少なくとも最大記録紙の長さ分の幅を持ち、前記第１のヒータは記録紙の搬送方向に直交した方向に対して中心から所定の位置で両端の抵抗値が中心より低くなるよう抵抗値をが設定され、前記第２のヒータは記録紙の搬送方向に直交した方向に対して前記所定の位置で両端の抵抗値が中心より高くなるよう抵抗値を設定する。【選択図】図４
2006072000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローラ内部に配熱の異なる第１、第２の抵抗体ヒータから構成されるヒータ基板を有する加熱ローラと、前記加熱ローラと対向し、前記加熱ローラと所定の圧力で当接される加圧ローラと、前記ヒータ基板に当接され、ヒータ基板の温度を検出する第１、第２、第３の温度検出手段を有する記録紙上のトナー画像を熱定着する熱定着装置において、
前記第１、第２の抵抗ヒータは記録紙の搬送方向に直交した方向に対して少なくとも最大記録紙の長さ分の幅を持ち、前記第１のヒータは記録紙の搬送方向に直交した方向に対して中心から所定の位置で両端の抵抗値が中心より低くなるよう抵抗値をが設定され、前記第２のヒータは記録紙の搬送方向に直交した方向に対して前記所定の位置で両端の抵抗値が中心より高くなるよう抵抗値が設定され、前記第１の温度検出手段はヒータ基板の搬送方向に直交した方向に対して約中心に配設され、前記第２の温度検出手段ヒータ基板の記録紙の搬送方向に直交した方向に対して抵抗体の両端部のどちらか一方に配設され、前記記第３の温度検出手段はヒートローラ若しくはヒータ基板の記録紙の搬送方向に直交した方向に対して前記所定位置左右どちらか一方から中心よりの位置に配設され、搬送方向に対しては前記第１、第２、第３の温度検出手段はそれぞれ第１、第２の抵抗体ヒータのパターンの中心に配置されることを特徴とする熱定着装置。
【請求項２】
前記第３の温度検出手段は、搬送方向に直交した方向の長さにおいて、前記所定位置に合致する記録紙サイズと、それよりが次に小さいサイズとの差分の範囲に配置されることを特徴とする請求項１記載の熱定着装置。
【請求項３】
前記定着ユニットを制御する制御手段は、所定の記録紙サイズ以上の場合は前記第１、第２の抵抗体ヒータを均等に点灯させ、所定の記録紙サイズ以下の場合は前記第１の抵抗体ヒータの点灯比率を前記第２の抵抗体ヒータの点灯比率より上げることを特徴とする請求項１記載の熱定着装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記第１の温度検出手段が検出したの第１の温度検出値に基づいて前記第１の温度検出値が所定の範囲になるように前記第１、第２の抵抗体ヒータの点灯を制御し、前記第２、第３の温度検出手段が所定の温度を越えたことを検出した際には、前記制御手段は前記定着ユニットが通紙を行う間隔を広げることを特徴とする請求項３記載の熱定着装置。
【請求項５】
前記制御手段は、通紙する記録紙サイズが所定のサイズよりも大きい場合は前記第２の温度検出手段を有効とし、所定のサイズより小さい場合は前記第３の温度検出手段を有効とすることを特徴とする請求項４記載の熱定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像の熱定着装置、特に抵抗体ヒータを使用したもの構成に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のヒータは電源供給ラインの電力を分割する、ヒータへの電力供給を細やかに制御する等の目的で２本で構成されており、ヒータの配熱は２本とも均等になされており、ヒータ長手方向の温度分布は均一である。
【０００３】
しかし、配熱の等しい２本のヒータではヒータの長手方向の長さより短い用紙が通紙された場合に図３（ａ）に示すように紙が通るヒータ中央部は紙が熱を奪っていくため温度が下がり、ヒータの点灯比率を上げて発熱量を上げ必要な温度調節温度に定着ローラの温度を保つ必要があるが、紙の通らない非通紙部（ヒータ端部）は紙に熱を奪われることがないため中央部と同様の熱量を与えられると中央部の温度調節温度より高い温度に上がってしまう。通常の制御ではこの非通紙部の温度が上限温度に到達すると、プリント制御の間隔を空けて定着器で必要とする熱量を少なくするといった処理を行い対処している。つまり、小サイズ紙を連続プリントする場合の生産性が落ちてしまうことになっていた。
【０００４】
この欠点を補う目的で異配熱の抵抗体で構成される２本ヒータが考案されている。この異配熱のヒータは、図３（ｂ）に示すように、ヒータ基板３０１上に形成された中央の電力が高いヒータ３０３と、端部の電力が高いヒータ３０２とで構成される。ヒータ３０２，３０３は抵抗体であり、図３（ｂ）の抵抗体幅が狭い所は抵抗値大で発熱量大であり、抵抗体幅が広い所は抵抗値小で発熱量も少となる。このような２本のヒータを備え、図３（ｂ）に示すように、生産性を落したくない用紙サイズに合わせて抵抗体の幅を切り替え、ヒータ３０３の点灯比率のみ上げることにより端部の発熱量を減らし端部の昇温を防ぐことが可能となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、この構成は生産性を落したくない用紙サイズが装置の通紙可能な最小サイズでない場合には、その用紙サイズより小さいサイズを搬送した際には従来と同様にヒータ３０３の端部の温度が上がってしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、抵抗体の配熱の変極点で設定した用紙サイズより小さいサイズを搬送した際に生じる変極点周辺での温度上昇を検知して、適正な温度以下になるように制御することができる熱定着装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、ローラ内部に配熱の異なる第１、第２の抵抗体ヒータから構成されるヒータ基板を有する加熱ローラと、前記加熱ローラと対向し、前記加熱ローラと所定の圧力で当接される加圧ローラと、前記ヒータ基板に当接され、ヒータ基板の温度を検出する第１、第２、第３の温度検出手段を有する記録紙上のトナー画像を熱定着する定着ユニットにおいて、以下の特徴を持つ。
【０００８】
前記第１、第２の抵抗ヒータは記録紙の搬送方向に直交した方向に対して少なくとも最大記録紙の長さ分の幅を持ち、前記第１のヒータは記録紙の搬送方向に直交した方向に対して中心から所定の位置で両端の抵抗値が中心より低くなるよう抵抗値をが設定され、前記第２のヒータは記録紙の搬送方向に直交した方向に対して前記所定の位置で両端の抵抗値が中心より高くなるよう抵抗値が設定されている。
【０００９】
前記第１の温度検出手段はヒータ基板の搬送方向に直交した方向に対して略中心に配設され、前記第２の温度検出手段ヒータ基板の記録紙の搬送方向に直交した方向に対して抵抗体の両端部のどちらか一方に配設され、前記記第３の温度検出手段はヒートローラ若しくはヒータ基板の記録紙の搬送方向に直交した方向に対して前記所定位置左右どちらか一方から中心よりの位置に配設される。搬送方向に対しては前記第１、第２、第３の温度検出手段はそれぞれ第１、第２の抵抗体ヒータのパターンの中心に配置される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、異配熱の２本の抵抗体で構成されるヒータにおいて、第３のサーミスタを適正な位置に配置することによって抵抗体の配熱の変極点で設定した用紙サイズより小さいサイズを搬送した際に生じる変極点周辺での温度上昇を検知して、適正な温度以下になるように制御することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１２】
先ず、図６を用いて本実施の形態に係る熱定着装置の概要を説明する。
【００１３】
図６において、６０１は定着フィルムであり、この定着フィルム６０１の内側にはセラミックヒータ基板１０１が配置されている。定着フィルム６０１に対向した位置には加圧ローラ５０２が配置され、定着フィルム６０１に加圧されている。用紙６０４はこの定着フィルム６０１と加圧ローラ６０２との間を搬送され、用紙５０４上のトナー画像６０３はセラミックヒータ１０１からの熱と、この定着フィルム６０１と加圧ローラ６０２との間の加圧力とによって用紙６０４に定着される。
【００１４】
次に、図１を用いて本実施の形態のヒータ基板の構成の一例を説明する。
【００１５】
図１において、１０１はセラミックヒータ基板であり、この基板上に抵抗体１０２と抵抗体１０３が同じ厚さのパターンで形成されてヒータを構成している。このヒータ基板の長手方向の長さは図６に示した熱定着装置が通紙できる最大サイズの用紙Ａ３幅より長く設定されている。抵抗体１０２のヒータ基板１０１の両端部側で幅が狭くなるよう形成する。抵抗体の抵抗値はパターンの断面積が小さくなると大きくなるため、抵抗体のパターンが狭くなっている所は抵抗値が高くなる。つまり、抵抗体１０２は、基板中央部の抵抗値に対して基板両端部の抵抗値が高くなるように設定されている。
【００１６】
抵抗体１０３は、反対にヒータ基板１０１の両端部側で幅が広くなるよう形成されているため、基板中央部の抵抗値に対して基板両端部の抵抗値が低くなるように設定されている。この抵抗値の変化点は図１に示したようにＢ４サイズの用紙幅位置に合わせて設定される。１０５はメインサーミスタであり、ヒータ基板１０１のほぼ中央部、抵抗体１０２と１０３の間の中心位置の温度を検出する。１０４は第１サブサーミスタであり、ヒータ基板の端部、抵抗体１０２と１０３の間の中心位置の温度を検出する。１０６は第２サブサーミスタであり、ヒータ基板１０１のＢ４位置とその次に小さいサイズＡ５位置の差分の位置の抵抗体１０２と１０３の間の中心位置の温度を検出する。
【００１７】
次に、図２を用いて本実施の形態のヒータ基板１０１の発熱量の分布を説明する。
【００１８】
図２において、縦軸はヒータ基板１０１の発熱量、横軸はヒータ基板の長手方向の長さ位置を示す。実線２０３は抵抗体１０２と抵抗体１０３の合成の発熱量であり、ヒータ基板１０１の長手方向に対して均一な発熱分布を示すように抵抗体１０２及び抵抗体１０３の抵抗値及び抵抗値の変極点の配置が設定されている。太線２０１は中心部の抵抗値の高い抵抗体１０３の発熱量分布であり、ヒータ中心部の発熱量が両端部に比べて２倍高くなっている。破線２０２は両端部の抵抗値の高い抵抗体１０２の発熱量分布であり、ヒータ両端部の発熱量が中心部に比べて２倍高くなっている。この発熱量分布を合成すると実線２０３のようなヒータ基板の長手方向に対して均一な分布を示す。
【００１９】
このような構成を採ることで２本のヒータの点灯バランスを均等にすることでヒータ基板１０１は長手方向に対して一様な温度分布を得ることができ、抵抗体１０３の点灯比率を抵抗体１０２の点灯比率よりも大きく取ることで、抵抗体１０３の抵抗値の高い部分ヒータ基板１０１中央部のみ発熱量を上げることもできる。つまり、用紙サイズが抵抗体１０３の高抵抗領域より大きい場合は２本のヒータの点灯バランスを同じにしてヒータ基板の温度分布を一様にし、用紙サイズが抵抗体１０３の高抵抗領域より小さいときには抵抗体１０３の点灯比率を上げてヒータ基板の中央部のみ発熱させるといった制御を行う。
【００２０】
次に、図４の制御ブロックを用いて図５のフローの流れに沿って本実施の形態のヒータ点灯制御の一例を説明する。
【００２１】
図４において、４０１はヒータ制御手段であり、ヒータ端部の温度を測定するサブサーミスタ４０４及びヒータ中央部の温度を測定するメインサーミスタ１０５からの温度情報に基づいて、トライアック４０２，４０３を駆動して中央部の配熱の大きいヒータ１０３と端部の配熱の大きいヒータ１０４とをそれぞれ独立に駆動する。４０５は商用ＡＣ電源であり、１０４は第１サブサーミスタであり、図１に示すヒータ端部に配置されヒータの端部の温度が所定の温度以下であるかどうかを検出するために使用される。
【００２２】
１０６は第２サブサーミスタであり、図１に示すＢ４とＡ５の差分の位置に配置され、ヒータの配熱の変極点の温度が所定の温度以下であるかどうかを検出するために使用される。ヒータ制御が開始されるとＳ５０１で制御手段４０１は通紙する用紙サイズがヒータ１０２，１０３の配熱（抵抗値）変極点位置よりも大きいかどうかを判断する。本実施の形態では、Ｂ４サイズより大きいかどうか判断することになる。用紙サイズがＢ４よりも大きい場合はＳ５０２でヒータ１０２，１０３の点灯比率を同じに設定し、ヒータ中央部、端部への熱供給を等しく設定する。
【００２３】
Ｂ４サイズよりも小さい場合は端部への熱供給は行う必要がないため、基本的に中央部の配熱の大きいヒータ１０３でのみ制御を行うようにし、ヒータ１０３の電力のみでは足りない部分をヒータ１０２で補う。そのためヒータ１０３の点灯比率はヒータ１０２の点灯比率に対して大きく設定される（Ｓ５０３）。その後、Ｓ５０２，Ｓ５０３で設定された点灯比率に基づきヒータの点灯制御が行われる。制御手段４０１は、ヒータ端部の温度を監視する第１サブサーミスタ１０４若しくは第２サブサーミスタ１０６の検出温度が温度上昇の所定の温度を超えていないかどうかを判断する。これは用紙サイズがヒータ長さより短い場合に発生する、
ヒータ端部の昇温を検知してヒータの温度が異常に上昇することを防ぐ目的で行う。ここで、Ｓ５０１で用紙サイズがＢ４よりも大きいと判断された場合は第１サブサーミスタ１０４のみ、Ｂ４よりも小さいと判断された場合は第２サブサーミスタ１０６のみを監視しても同様な制御を行うことが可能である（Ｓ５０４）。第１サブサーミスタ１０４若しくは第２サブサーミスタ１０６の検出温度が所定温度より高いと判定した場合、制御手段４０１はヒータ１０２，１０３の点灯比率を下げてヒータへの熱供給を落すとともに通紙間隔を広げることにより定着器が必要とする熱量を下げる制御を行い、端部の温度を抑える処理を行う（Ｓ５０６）。Ｓ５０４で第１サブサーミスタ１０４若しくはは第２サブサーミスタ１０６の検出温度が所定温度より低いと判定した場合は、そのまま次の処理へと進む。
【００２４】
次に、制御手段４０１はヒータ中央部の温度を検出するメインサーミスタ１０５の検出温度が所定の範囲に入っているかどうかを検出する。この所定の範囲の温度とは定着器が用紙上のトナーを定着するために必要とされる温度範囲であり、この温度範囲を下回った場合にはトナーの定着性が保障されないことになる。又、上限温度は安全性等で決定される（Ｓ５０７）。Ｓ５０７でメインサーミスタ１０５の検出温度が所定の範囲に入っていると判断された場合はＳ５０１に戻り、ヒータ制御が終了するまで上記ステップを繰り返す。
【００２５】
Ｓ５０７でメインサーミスタ１０５の検出温度が所定の範囲に入っていないと判断された場合は、制御手段４０１は検出された温度が所定の範囲より低いのか高いのかを判断し（Ｓ５０８）、高いと判断された場合は、ヒータ１０２，１０３の点灯比率をそれぞれ下げることで熱供給量を減らし（Ｓ５０９）、低いと判断された場合はヒータ１０２，１０３の点灯比率をそれぞれ上げることで熱供給量を増やし（Ｓ５１０）、その後、Ｓ５０１に戻ってヒータ制御が終了するまで上記ステップを繰り返す。
【００２６】
異配熱の２本の抵抗体で構成されるヒータにおいて、第３のサーミスタを適正な位置に配置することによって抵抗体の配熱の変極点で設定した用紙サイズより小さいサイズを搬送した際に生じる変極点周辺での温度上昇を検知して、適正な温度以下になるように制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態に係るヒータ基板の構成の概要を示した図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるヒータの発熱量の分布を示す図である。
【図３】従来例の小サイズ通紙対応ヒータの説明図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るヒータ制御部構成のブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態に係るヒータ制御のフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態に係る熱定着装置の概要構成を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０１  セラミックヒータ
１０２，１０３  抵抗体
１０４  第１サブサーミスタ
１０５  メインサーミスタ
１０６  第１サブサーミスタ
４０１  ヒータ制御手段
４０２，４０３  トライアック
４０４  サブサーミスタ
４０５  商用ＡＣ電源
６０１  定着フィルム
６０２  加圧ローラ
６０３  トナー画像
６０４  用紙
【図１】
2006072000.tif 000003
【図２】
2006072000.tif 000004
【図３】
2006072000.tif 000005
【図４】
2006072000.tif 000006
【図５】
2006072000.tif 000007
【図６】
2006072000.tif 000008