(57)【要約】【課題】通紙領域に対する集中的かつ安定した加熱を可能とし、定着品質の向上と省エネルギー化を達成する。【解決手段】本発明の一実施形態に係る定着装置は、トナー像が形成された媒体の大きさを判定する判定手段と、エンドレス形状の回転体と、媒体の搬送方向における長さが同一であって、搬送方向と直角方向において複数種の長さに分割されるとともに、同一の印加電圧に対する温度上昇率が均一に調整され、回転体の内側に接触して配置された複数の発熱部材と、これらの発熱部材に対する通電を個別に切替える切替部とを有し、媒体を加熱する加熱手段と、加熱手段に複数の発熱部材の位置で圧接してニップを形成し、加熱手段とともに媒体を搬送方向に挟持搬送する加圧手段と、複数の発熱部材のうち、媒体が通過する位置に対応する発熱部材を切替部により選択して通電し、加熱を制御する加熱制御手段と、を備える。【選択図】図９
2018106211.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像が形成された媒体の大きさを判定する判定手段と、
エンドレス形状の回転体と、前記媒体の搬送方向における長さが同一であって、前記搬送方向と直角方向において複数種の長さに分割されるとともに、同一の印加電圧に対する温度上昇率が均一に調整され、前記回転体の内側に接触して配置された複数の発熱部材と、これらの発熱部材に対する通電を個別に切替える切替部とを有し、前記媒体を加熱する加熱手段と、
前記加熱手段に前記複数の発熱部材の位置で圧接してニップを形成し、前記加熱手段とともに前記媒体を前記搬送方向に挟持搬送する加圧手段と、
前記複数の発熱部材のうち、前記媒体が通過する位置に対応する発熱部材を前記切替部により選択して通電し、前記加熱手段における加熱を制御する加熱制御手段と、
を備えることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記温度上昇率は、前記発熱部材の厚さ、前記発熱部材の給電部間の長さ、および前記発熱部材の比抵抗の少なくとも一つを変更することで調整されていることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記複数の発熱部材のうち、加熱部材の中心線に対して左右対称に配置されている一対の発熱部材同士は、直列に接続されており、これらは共通に設けられている前記切替部によって通電が制御されることを特徴とする請求項１または請求項２記載の定着装置。
【請求項４】
一方向へ移動する転写ベルトと、
前記転写ベルトの移動方向に沿って配置され、表面に静電潜像を保持する感光体と、
この感光体に対向配置され、排出したトナーを前記静電潜像に付着させて前記感光体上にトナー像を形成する現像装置と、
転写電圧の供給に基づいて前記転写ベルトを介して前記感光体に圧接し、前記感光体上に形成された前記トナー像を前記転写ベルト上に転写する転写部材と、
前記転写ベルト上のトナー像を加圧および加熱によって媒体に定着させる定着装置と、
を備え、
前記定着装置は、
前記トナー像が形成された媒体の大きさを判定する判定手段と、
エンドレス形状の回転体と、前記媒体の搬送方向における長さが同一であって、前記搬送方向と直角方向において複数種の長さに分割されるとともに、同一の印加電圧に対する温度上昇率が均一に調整され、前記回転体の内側に接触して配置された複数の発熱部材と、これらの発熱部材に対する通電を個別に切替える切替部とを有し、前記媒体を加熱する加熱手段と、
前記加熱手段に前記複数の発熱部材の位置で圧接してニップを形成し、前記加熱手段とともに前記媒体を前記搬送方向に挟持搬送する加圧手段と、
前記複数の発熱部材のうち、前記媒体が通過する位置に対応する発熱部材を前記切替部により選択して通電し、前記加熱手段における加熱を制御する加熱制御手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
前記温度上昇率は、前記発熱部材の厚さ、前記発熱部材の給電部間の長さ、および前記発熱部材の比抵抗の少なくとも一つを変更することで調整されていることを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記複数の発熱部材のうち、加熱部材の中心線に対して左右対称に配置されている一対の発熱部材同士は、直列に接続されおり、これらは共通に設けられている前記切替部によって通電が制御されることを特徴とする請求項４または請求項５記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施形態は、定着装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置に搭載される定着装置の熱源として、ハロゲンランプを代表とする赤外線を発するランプ、あるいは、電磁誘導によりジュール熱で加熱する方式が実用化されている。
【０００３】
一般に、定着装置は加熱ローラ（あるいは複数のローラに掛け渡された定着ベルト）とプレスローラの対により構成されるが、定着装置の熱効率を最大化するためには出来るだけ構成要素の熱容量を低減化し、かつ、加熱領域を集中させることが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許２６２９９８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の加熱方式では、加熱幅が広いため、広範囲に分散された熱エネルギーをニップ部分だけに集中的に与えることは難しく、熱効率を最適化することが難しい。また、電子写真用の定着装置では、用紙搬送方向と直角方向に発熱むらが生じると、定着品質に影響する。特に、カラー印刷の場合は、発色、光沢に差異が発生する可能性がある。
【０００６】
更に、熱容量を極端に削減した定着装置では、用紙が通過しない部分の温度が極端に上昇するため、ヒータの反り、ベルトの劣化、搬送ローラの膨張による速度ムラなどの問題が発生する場合があった。また、用紙が通過しない部分を加熱することは、省エネルギー化の観点からも好ましくない。用紙が通過する部分のみを集中的に加熱することは、環境対応の観点からも重要な技術課題となっている。
【０００７】
このため、発熱領域を分割して制御することが提案されているが、発熱領域を分割する場合には、領域間で温度上昇率に差が生じてしまい、温度ムラの原因となるという問題が生じる。
【０００８】
そこで、本発明は、上記従来技術の問題に鑑み、通紙領域に対する集中的かつ安定した加熱を可能とし、定着品質の向上と省エネルギー化を達成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一実施形態に係る定着装置は、トナー像が形成された媒体の大きさを判定する判定手段と、エンドレス形状の回転体と、前記媒体の搬送方向における長さが同一であって、前記搬送方向と直角方向において複数種の長さに分割されるとともに、同一の印加電圧に対する温度上昇率が均一に調整され、前記回転体の内側に接触して配置された複数の発熱部材と、これらの発熱部材に対する通電を個別に切替える切替部とを有し、前記媒体を加熱する加熱手段と、前記加熱手段に前記複数の発熱部材の位置で圧接してニップを形成し、前記加熱手段とともに前記媒体を前記搬送方向に挟持搬送する加圧手段と、前記複数の発熱部材のうち、前記媒体が通過する位置に対応する発熱部材を前記切替部により選択して通電し、前記加熱手段における加熱を制御する加熱制御手段と、を備えることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態に係る定着装置が搭載される画像形成装置の構成例を示す図。
【図２】一実施形態における画像形成部の一部を拡大して示す構成図。
【図３】一実施形態におけるＭＦＰの制御系の構成例を示すブロック図。
【図４】一実施形態に係る定着装置の構成例を示す図。
【図５】一実施形態における発熱部材群の配置図。
【図６】図５に示す破線Ｘにおける発熱部材群の断面図。
【図７】一実施形態における発熱部材群とその駆動回路の接続状態を示す図。
【図８】一実施形態におけるＭＦＰの制御動作の具体例を示すフローチャート。
【図９】一実施形態の変形例における発熱部材群とその駆動回路の接続状態を示す図。
【図１０】一実施形態の変形例における発熱部材群の形状パターンを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態に係る定着装置について図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る定着装置が搭載される画像形成装置の構成例を示す図である。図１において、画像形成装置１０は、例えば複合機であるＭＦＰ（Multi-Function Peripherals）や、プリンタ、複写機等である。以下の説明ではＭＦＰを例に説明する。
【００１２】
ＭＦＰ１０の本体１１の上部には透明ガラスの原稿台１２があり、原稿台１２上には自動原稿搬送部（ＡＤＦ）１３が開閉自在に設けられている。また、本体１１の上部には操作部１４が設けられている。操作部１４は、各種のキーとタッチパネル式の表示器を有している。
【００１３】
本体１１内のＡＤＦ１３の下部には、読取装置であるスキャナ部１５が設けられている。スキャナ部１５は、ＡＤＦ１３によって送られる原稿または原稿台上に置かれた原稿を読み取って画像データを生成するものであり、密着型イメージセンサ１６（以下、単にイメージセンサと呼ぶ）を備えている。イメージセンサ１６は、主走査方向（図１では奥行方向）に配置されている。
【００１４】
イメージセンサ１６は、原稿台１２に載置された原稿の画像を読み取る場合は原稿台１２に沿って移動しながら、原稿画像を１ライン分ずつ読み取る。これを原稿サイズ全体にわたって実行し１ページ分の原稿の読み取りを行う。また、ＡＤＦ１３によって送られる原稿の画像を読み取る場合、イメージセンサ１６は、固定位置（図示の位置）にある。
【００１５】
更に、本体１１内の中央部にはプリンタ部１７を有し、本体１１の下部には、各種サイズの用紙Ｐを収容する複数の給紙カセット１８を備えている。
【００１６】
プリンタ部１７は、スキャナ部１５で読み取った画像データや、パーソナルコンピュータなどで作成された画像データを処理して用紙に画像を形成する。プリンタ部１７は、例えばタンデム方式によるカラーレーザプリンタであり、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像形成部２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋを含む。画像形成部２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋは、中間転写ベルト２１の下側に、上流から下流側に沿って並列に配置されている。また、レーザ露光器（走査ヘッド）１９も画像形成部２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋに対応した複数のレーザ露光器１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃ、１９Ｋを有している。
【００１７】
図２は、画像形成部２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋのうち、画像形成部２０Ｋを拡大して示す構成図である。尚、以下の説明において各画像形成部２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋは同じ構成であるため、画像形成部２０Ｋを例に説明する。
【００１８】
画像形成部２０Ｋは、像担持体である感光体ドラム２２Ｋを有する。感光体ドラム２２Ｋの周囲には、回転方向ｔに沿って帯電器（帯電チャージャ）２３Ｋ、現像器２４Ｋ、一次転写ローラ（転写器）２５Ｋ、クリーナ２６Ｋ、ブレード２７Ｋ等を配置している。感光体ドラム２２Ｋの露光位置には、レーザ露光器１９Ｋから光を照射し、感光体ドラム２２Ｋ上に静電潜像を形成する。
【００１９】
画像形成部２０Ｋの帯電器２３Ｋは、感光体ドラム２２Ｋの表面を一様に帯電する。現像器２４Ｋは、現像バイアスが印加される現像ローラ２４ａによりブラックのトナーおよびキャリアを含む二成分現像剤を感光体ドラム２２Ｋに供給し、静電潜像の現像を行う。クリーナ２６Ｋは、ブレード２７Ｋを用いて感光体ドラム２２Ｋ表面の残留トナーを除去する。
【００２０】
また、図１に示すように、画像形成部２０Ｙ〜２０Ｋの上部には、現像器２４Ｙ〜２４Ｋにトナーを供給するトナーカートリッジ２８を設けている。トナーカートリッジ２８は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナーカートリッジを含む。
【００２１】
中間転写ベルト２１は、循環的に移動する。中間転写ベルト２１は、駆動ローラ３１および従動ローラ３２に張架される。また中間転写ベルト２１は感光体ドラム２２Ｙ〜２２Ｋに対向して接触している。中間転写ベルト２１の感光体ドラム２２Ｋに対向する位置には、一次転写ローラ２５Ｋにより一次転写電圧が印加され、感光体ドラム２２Ｋ上のトナー像を中間転写ベルト２１に一次転写する。
【００２２】
中間転写ベルト２１を張架する駆動ローラ３１には、二次転写ローラ３３を対向して配置している。駆動ローラ３１と二次転写ローラ３３間を用紙Ｐが通過する際に、二次転写ローラ３３により二次転写電圧が印加される。そして、中間転写ベルト２１上のトナー像を用紙Ｐに二次転写する。中間転写ベルト２１の従動ローラ３２付近には、ベルトクリーナ３４を設けている。
【００２３】
また、図１で示すように、給紙カセット１８から二次転写ローラ３３に至る間には、給紙カセット１８内から取り出した用紙Ｐを搬送する給紙ローラ３５が設けられている。更に、二次転写ローラ３３の下流には定着装置３６が設けられている。また、定着装置３６の下流には搬送ローラ３７が設けられている。搬送ローラ３７は用紙Ｐを排紙部３８に排出する。更に、定着装置３６の下流には、反転搬送路３９が設けられている。反転搬送路３９は、用紙Ｐを反転させて二次転写ローラ３３の方向に導くものであり、両面印刷を行う際に使用される。図１、図２はＭＦＰ１０の構成例を示すものであり、定着装置３６以外の画像形成装置部分の構造を限定するものではなく、公知の電子写真方式画像形成装置の構造を用いることができる。
【００２４】
図３は、本実施形態におけるＭＦＰ１０の制御系５０の構成例を示すブロック図である。制御系５０は、例えば、ＭＦＰ１０全体を制御するＣＰＵ１００、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）１２０、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１２１、インターフェース（Ｉ／Ｆ）１２２、入出力制御回路１２３、給紙・搬送制御回路１３０、画像形成制御回路１４０、定着制御回路１５０を備えている。
【００２５】
ＣＰＵ１００は、ＲＯＭ１２０あるいはＲＡＭ１２１に記憶されるプログラムを実行することにより画像形成のための処理機能を実現する。ＲＯＭ１２０は、画像形成処理の基本的な動作を司る制御プログラムおよび制御データなどを記憶する。ＲＡＭ１２１は、ワーキングメモリである。ＲＯＭ１２０（あるいはＲＡＭ１２１）は、例えば、画像形成部２０や定着装置３６等の制御プログラムと制御プログラムが使用する各種の制御データを記憶する。本実施形態における制御データの具体例としては、用紙の通紙領域や用紙中の印字領域の大きさ（主走査方向での幅）と通電させる発熱部材との対応関係などが挙げられる。
【００２６】
定着装置３６の定着温度制御プログラムは、トナー像が形成された用紙における画像形成領域の大きさを判定する判定ロジックと、用紙が定着装置３６の内部に搬送される前に用紙の通紙領域に対応する発熱部材のスイッチング素子を選択して通電し、加熱手段における加熱を制御する加熱制御ロジックとを含んでいる。
【００２７】
Ｉ／Ｆ１２２は、ユーザ端末やファクシミリ等の各種装置との通信を行う。入出力制御回路１２３は、操作部１４を構成するオペレーションパネル１２３ａ、表示器１２３ｂを制御する。給紙・搬送制御回路１３０は、給紙ローラ３５あるいは搬送路の搬送ローラ３７等を駆動するモータ群１３０ａ等を制御する。給紙・搬送制御回路１３０は、ＣＰＵ１００からの制御信号に基づいて給紙カセット１８近傍あるいは搬送路上の各種センサ１３０ｂの検知結果を考慮してモータ群１３０ａ等を制御する。画像形成制御回路１４０は、ＣＰＵ１００からの制御信号に基づいて感光体ドラム２２、帯電器２３、レーザ露光器１９、現像器２４、転写器２５をそれぞれ制御する。定着制御回路１５０は、ＣＰＵ１００からの制御信号に基づいて定着装置３６の駆動モータ３６０、加熱部材３６１、サーミスタ等の温度検知部材３６２をそれぞれ制御する。尚、本実施形態では定着装置３６の制御プログラムおよび制御データをＭＦＰ１０の記憶装置内に記憶してＣＰＵ１００で実行する構成としているが、定着装置３６専用に演算処理装置と記憶装置を別途設ける構成にしてもよい。
【００２８】
図４は、定着装置３６の構成例を示す図である。ここでは、定着装置３６が、板状の加熱部材３６１、弾性層が形成され、複数のローラに懸架された無端ベルト３６３、無端ベルト３６３を駆動するベルト搬送ローラ３６４、無端ベルト３６３に張力を与えるテンションローラ３６５、弾性層が表面に形成されたプレスローラ３６６を備えている。加熱部材３６１は、発熱部側が無端ベルト３６３の内側に接触し、プレスローラ３６６方向に押圧されることで、プレスローラ３６６との間に所定幅の定着ニップを形成する。加熱部材３６１がニップ領域を形成しつつ加熱する構成のため、通電時における応答性はハロゲンランプによる加熱方式の場合よりも高い。
【００２９】
無端ベルト３６３は、例えば厚さ５０ｕｍのＳＵＳ基材あるいは７０ｕｍの耐熱樹脂であるポリイミド上の外側に厚さ２００ｕｍのシリコンゴム層が形成され、最外周はＰＦＡ等の表面保護層で被覆されている。プレスローラ３６６は、例えばφ１０ｍｍの鉄棒表面に厚さ５ｍｍのシリコンスポンジ層が形成され、最外周はＰＦＡ等の表面保護層で被覆されている。
【００３０】
また、加熱部材３６１は、セラミック基板上にグレーズ層および発熱抵抗層が積層されている。反対側に余分な熱を逃がすとともに基板の反りを防ぐために、発熱抵抗層は、例えばＴａＳｉＯ２などの既知の素材で形成され、主走査方向において所定の長さと個数に分割されている。
【００３１】
発熱抵抗層の形成の方法は既知の方法（例えばサーマルヘッドの作成方法）と同様であり、発熱抵抗層の上にアルミでマスキング層を形成させる。隣接する発熱部材間が絶縁され、かつ、用紙搬送方向に発熱抵抗体（発熱部材）が露出するようなパターンでアルミ層を形成する。発熱部材３６１ａへの通電は、両端のアルミ層（電極）から配線を繋ぎ、それぞれをスイッチングドライバＩＣのスイッチング素子に繋ぐ。更に、発熱抵抗体、アルミ層、配線等の全てを覆うように、最上部に保護層を形成する。保護層は、例えばＳｉ３Ｎ４などによって形成される。
【００３２】
図５は、本実施形態における発熱部材群の配置図である。同図に示されるように、セラミック基板３６１ｃ上には、図示左右方向における長さが複数種の発熱部材３６１ａが並べて配置されており、発熱部材３６１ａの用紙搬送方向（図示上下方向）における両端部には電極３６１ｂが形成されている。尚、各発熱部材３６１ａによる加熱時間（用紙の通過時間）を一定にするために、発熱部材３６１ａの用紙搬送方向における長さは均一になっている。
【００３３】
図５に示すように、本実施形態では、加熱部材３６１の発熱パターンは、図示左右方向の長さが複数種の発熱部材３６１ａにより構成されている。具体的には、ハガキサイズ（１００×１４８ｍｍ）、ＣＤジャケットサイズ（１２１×１２１ｍｍ）、Ｂ５Ｒサイズ（１８２×２５７ｍｍ）、Ａ４Ｒサイズ（２１０×２９７ｍｍ）に対応して複数種の長さの発熱部材（発熱素子）３６１ａに分割されている。隣接する発熱部材３６１ａからなる発熱部材群は、搬送される用紙の搬送精度やスキューや非加熱部分への熱の逃げを考慮して、加熱領域に対して５％程度あるいは約１０ｍｍの余裕を持つように通電される。
【００３４】
例えば、最小サイズであるハガキサイズの幅１００ｍｍに対応するため、主走査方向（図示左右方向）における中央部に第１の発熱部材群を設け、その幅は１０５ｍｍとする。次に大きいサイズ１２１ｍｍと１４８ｍｍに対応するため、第１の発熱部材群の外側（図示左右方向）に、幅５０ｍｍの第２の発熱部材群を設け、１４８ｍｍ＋５％で１５５ｍｍまでの幅をカバーする。更に大きいサイズ１８２ｍｍと２１０ｍｍに対応するため、第２の発熱部材群の更に外側には、各発熱部材の幅が６５ｍｍの第３の発熱部材群を設け、２１０ｍｍ＋５％で２２０ｍｍまでの幅をカバーする。尚、発熱部材群の分割数とそれぞれの幅は一例として挙げたもので、これに限定はされない。例えばＭＦＰ１０が５つの媒体サイズに対応していた場合には、発熱部材群を各媒体サイズに合わせて５分割してもよい。
【００３５】
また、本実施形態では、通紙領域にラインセンサ（図示省略する）を配置し、通過する用紙のサイズと位置をリアルタイムで判定できるものとする。印刷動作の開始時に画像データあるいはＭＦＰ１０内の用紙の貯蔵されている給紙カセット１８の情報から用紙サイズを判定する構成にしてもよい。
【００３６】
また、図５に示すように、複数の発熱部材３６１ａの全てに対して同一条件で通電を行う場合には、図示左右方向における長さが異なっているために、各発熱部材３６１ａの発熱量（消費電力）が異なる可能性があり、均一に加熱することが難しい。
【００３７】
そこで、本実施形態では、（１）発熱部材３６１ａの各々の厚さ、（２）発熱パターンの給電部（電極３６１ｂ）間の長さ、（３）発熱部材３６１ａの比抵抗、の少なくとも一つを最適に調整して、発熱量を均一とするものとする。（１）〜（３）による調整を適宜組み合わせてもよい。例えば、用紙搬送方向における発熱部材３６１ａの長さを同一とし、発熱部材３６１ａの出力Ｗを用紙搬送方向と垂直方向の分割した長さに比例させる。
【００３８】
分割された発熱部材３６１ａの出力Ｗは、（供給電圧Ｖ）２＝Ｗ×（発熱部材３６１ａの電気抵抗値Ｒ）である。また、供給電圧Ｖと電流Ｉの関係は、Ｖ＝Ｉ×Ｒ  である。このため、Ｗ＝Ｖ２／Ｒ＝Ｉ２／Ｒの関係が成立するように各発熱部材３６１ａの電気抵抗値Ｒを調整する。発熱部材３６１ａのそれぞれの比抵抗が同一の場合でも、長さや厚さを変えることで電気抵抗値Ｒを調整できる。
【００３９】
例えば、電気抵抗値Ｒを大きくするためには、断面積を小さくする、あるいは、電流の流路を延ばす。電圧が一定の場合には、電気抵抗値Ｒを増加させると、電流Ｉが小さくなる。逆に、電気抵抗値Ｒを２倍にすると、電流Ｉは１／２になる。この場合、ヒータ発熱量は、（１／２）２×２となり、結果として１／４になる。また、各発熱部材３６１ａの厚さが同じ場合、長手方向のサイズを変える事によって、放熱を防ぐ事ができる。具体的には、長手方向のサイズを大きくすることで発熱を促進させることができる。各発熱部材３６１ａの同じ厚さの場合、単位面積あたりの発熱量は同じであるが、各ヒータの左右方向に逃げる熱（放熱）は同じとすると、面積が大きい方が、温度上昇では有利という事になる。図５の例では、厚さが同じならば、中央の発熱部材３６１ａの温度上昇が最も早い。これに対し、比抵抗の変更は、発熱部材３６１ａの材料を選択することで行える。
【００４０】
図６は、図５に示す破線Ｘにおける発熱部材群の断面図である。ここでは、発熱部材３６１ａの各々の厚さを変えることで、各発熱部材３６１ａの発熱量を均一に調整する場合を示している。中央に配置された発熱部材３６１ａは図示左右方向の長さが相対的に長いため、上述のように、厚さおよび電圧Ｖの条件が同一である場合には最も発熱しやすいと考えられる。このため、中央部分の発熱部材３６１ａの厚さＤ１が隣接する他の発熱部材３６１ａの厚さＤ２〜Ｄ４よりも薄くなるように形成されている。断面積を小さくし、電気抵抗値Ｒを大きくすることで、発熱部材３６１ａの出力Ｗの値を調整している。
【００４１】
図７は、発熱部材群とその駆動回路の接続状態を示す図である。同図に示されるように、発熱部材３６１ａの各々は、対応する駆動ＩＣ１５１によって個別に通電が制御される。各発熱部材３６１ａは、それぞれに同一の電位が印加されるように、並列接続となっている。各発熱部材３６１ａに対する通電の切替部である駆動ＩＣ１５１の具体例としては、スイッチング素子、ＦＥＴ、トライアックス、スイッチングＩＣなどが挙げられる。図７では、発熱部材３６１ａには、それぞれ交流で電圧が印加され、発熱する構成例を示しているが、直流にすることもできる。本実施形態では、用紙Ｐが矢印Ａで示される用紙搬送方向で搬送される場合に、用紙Ｐの通紙領域に対応する発熱部材３６１ａのみが選択的に通電され、用紙Ｐの通紙領域のみが集中的に加熱されるものとする。
【００４２】
例えば、用紙Ｐが最小サイズ（ハガキサイズ）の場合には、中央に配置されている第１の発熱部材のスイッチング素子のみがＯＮとなり、加熱される。用紙Ｐのサイズが大きくなるにつれて、第２の発熱部材群、第３の発熱部材群のスイッチング素子も順次ＯＮとなるように制御される。第１〜第３の発熱部材群は均一な温度上昇率になるように、電気抵抗値が調整されている。
【００４３】
以下、上記のように構成されたＭＦＰ１０の印刷時の動作を図面に基づいて説明する。図８は、本実施形態におけるＭＦＰ１０の制御の具体例を示すフローチャートである。
【００４４】
先ず、スキャナ部１５で画像データを読込む（Ａｃｔ１０１）と、画像形成部２０における画像形成制御プログラムと定着装置３６における定着温度制御プログラムが並列して実行される。
【００４５】
画像形成処理が開始されると、読込まれた画像データを処理し（Ａｃｔ１０２）、感光体ドラム２２の表面に静電潜像を書込み（Ａｃｔ１０３）、現像器２４で静電潜像を現像した後（Ａｃｔ１０４）、Ａｃｔ１１４へ進む。
【００４６】
定着温度制御処理が開始されると、例えばラインセンサ（図示省略された）の検出信号、操作部１４による用紙選択情報に基づいて用紙サイズを判定し（Ａｃｔ１０５）、用紙Ｐが通過する位置（通紙領域）に配置された発熱部材群を発熱対象として選択する（Ａｃｔ１０６）。
【００４７】
次に、選択された発熱部材群への温度制御開始信号をＯＮにすると（Ａｃｔ１０７）、選択された発熱部材群への通電が行われ、発熱部材群の表面温度が上昇する。すなわち、加熱領域が定まると、選択された発熱部材３６１ａを全て同一の制御で稼働する。このとき、通電された発熱部材３６１ａは、均一の温度上昇率で発熱する。
【００４８】
次に、無端ベルト３６３の内側あるいは外側に配置された温度検知部材（図示省略する）により、発熱部材群の表面温度を検知すると（Ａｃｔ１０８）、発熱部材群の表面温度が所定の温度範囲内か否かを判定する（Ａｃｔ１０９）。ここで、発熱部材群の表面温度が所定の温度範囲内であると判定された場合は（Ａｃｔ１０９：Ｙｅｓ）、Ａｃｔ１１０へ進む。これに対し、発熱部材群の表面温度が所定の温度範囲内でないと判定された場合は（Ａｃｔ１０９：Ｎｏ）、Ａｃｔ１１１へ進む。
【００４９】
Ａｃｔ１１１においては、発熱部材群の表面温度が所定の温度上限値を超えているか否かを判定する。ここで、発熱部材群の表面温度が所定の温度上限値を超えていると判定された場合（Ａｃｔ１１１：Ｙｅｓ）は、Ａｃｔ１０６において選択されていた発熱部材群への通電をＯＦＦにし（Ａｃｔ１１２）、Ａｃｔ１０８へ戻る。これに対し、発熱部材群の表面温度が所定の温度上限値を超えていないと判定された場合（Ａｃｔ１１１：Ｎｏ）は、Ａｃｔ１０９の判定結果より表面温度が所定の温度下限値に満たない状態であるため、発熱部材群への通電をＯＮ状態に維持、あるいは、再度ＯＮにし（Ａｃｔ１１３）、Ａｃｔ１０８へ戻る。
【００５０】
次に、発熱部材群の表面温度が所定の温度範囲内の状態で、用紙Ｐを転写部に搬送すると（Ａｃｔ１１０）、用紙Ｐにトナー像を転写した後（Ａｃｔ１１４）に、用紙Ｐを定着装置３６内に搬送する。
【００５１】
次に、定着装置３６内で用紙Ｐにトナー像を定着させると（Ａｃｔ１１５）、画像データの印字処理を終了するか否かを判定する（Ａｃｔ１１６）。ここで、印字処理を終了すると判定した場合（Ａｃｔ１１６：Ｙｅｓ）、全ての発熱部材群への通電をＯＦＦにし（Ａｃｔ１１７）、処理を終了する。これに対し、画像データの印字処理を未だ終了しないと判定した場合（Ａｃｔ１１６：Ｎｏ）、すなわち、印刷対象の画像データが残っている場合には、Ａｃｔ１０１へ戻り、終了するまで同様の処理を繰り返す。
【００５２】
このように、本実施形態によれば、使用される用紙サイズが属するグループに基づいて発熱対象となる発熱部材群を切替えることにより、非通紙部分の異常発熱を防止できるだけでなく、非通紙部分の無駄な加熱を抑制できる。このため、定着装置３６が消費する熱エネルギーを大幅に削減することが可能である。更に、分割されている発熱部材３６１ａが、均一の温度上昇率となるように電気抵抗値が予め調整されているため、発熱部材３６１ａが複数種の長さからなる場合でも用紙が通過する位置に関係なく均一に加熱することができる。
【００５３】
＜変形例＞
以下、上記実施形態の幾つかの変形例について図面に基づいて詳細に説明する。図９は、上記実施形態の変形例における発熱部材群とその駆動回路の接続状態を示す図である。ここでは、図５の場合と同様に、中央部分の発熱部材３６１ａに対して、同種の発熱部材３６１ａが左右均等に配置されている。しかし、上記実施形態と異なり、各発熱部材３６１ａは、両端の電極３６１ｂに同一の電圧が印加された場合に、無負荷（用紙や、押圧部材が接触していない）の状態で同一温度上昇率となるように、中央部分とその隣に配置された発熱部材３６１ａの形状をそれぞれ図示上下方向で蛇行状にすることで電極３６１ｂ間の距離が調整されている。すなわち、発熱部材３６１ａが同一の比抵抗の材料、同一の厚さで形成されている場合でも、発熱面の大きい発熱部材３６１ａの形状を蛇行状に長細く形成することで、電流の流路（発熱部材の給電部間）を長くし、電気抵抗値を大きくすることで、中央部における発熱量を小さく抑えている。
【００５４】
更に、中央部分に対して対称位置にある一対の発熱部材３６１ａ同士は直列に接続されており、同一のスイッチング素子１５１で駆動制御されている。このため、スイッチング素子の数量を減らし、装置サイズや製造コストを抑えることができる。
【００５５】
図１０は、本実施形態の変形例における発熱部材群の形状パターンを示す図である。図１０（Ａ）では、コの字状で同一の大きさに形成された発熱部材３６１ａが同じ向きで用紙搬送方向Ａに対して垂直方向（図示左右方向）に並んで配置されているため、電極部３６１ｂは全て図示下側に配置されている。この場合、配線を片側に全て集中できる利点がある。尚、図１０では全ての発熱部材３６１ａを同一の長さとしたが、上記実施形態と同様に、温度上昇率を考慮して複数種の長さのものを組み合わせることができる。図１０（Ｂ）では、発熱部材３６１ａが用紙搬送方向Ａに対して垂直方向（図示左右方向）に蛇行状で形成されている。図９の場合とは発熱部材３６１ａの蛇行方向が９０度異なっているが、装置の配線構造に応じて適宜選択することができる。
【００５６】
更に、上記実施形態では、定着装置３６内に用紙Ｐが搬送される前に、用紙設定情報に基づいて用紙Ｐの通紙領域の大きさを判定する構成としたが、用紙の通紙領域の代わりに印字領域（画像形成領域）が通過する位置を判定して加熱することもできる。用紙Ｐの印字領域の大きさを判定する方法としては、画像データの解析結果を利用する方法、用紙Ｐに対する余白設定などの印刷フォーマット情報に基づく方法、光学センサの検出結果に基づいて判定する方法などが挙げられる。この場合、定着が必要な箇所のみを限定的に加熱することができるため、省エネルギー効率を更に高めることができる。
【００５７】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。本実施形態およびその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５８】
３６…定着装置
１５０…定着装置制御回路
１５１…駆動ＩＣ
３６１…加熱部材
３６１ａ…発熱部材
３６１ｂ…電極
３６３…無端ベルト
３６６…加圧ローラ
【図１】
2018106211.tif 000003
【図２】
2018106211.tif 000004
【図３】
2018106211.tif 000005
【図４】
2018106211.tif 000006
【図５】
2018106211.tif 000007
【図６】
2018106211.tif 000008
【図７】
2018106211.tif 000009
【図８】
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【図９】
2018106211.tif 000011
【図１０】
2018106211.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成30年4月5日(2018.4.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
一実施形態に係る定着装置は、トナー像が形成された媒体の大きさを判定する判定手段と、エンドレス形状の回転体と、前記媒体の搬送方向における長さが同一であって、前記搬送方向と直角方向において複数種の長さに分割されるとともに、同一の印加電圧に対する温度上昇率が均一に調整され、前記回転体の内側に接触して配置された複数の発熱部材により構成される加熱部材と、これらの発熱部材に対する通電を個別に切替える切替部とを有し、前記複数の発熱部材のうち、一対の発熱部材同士は、直列に接続されており、これらは共通に設けられている前記切替部によって通電が制御され、前記媒体を加熱する加熱手段と、前記加熱手段に前記複数の発熱部材の位置で圧接してニップを形成し、前記加熱手段とともに前記媒体を前記搬送方向に挟持搬送する加圧手段と、前記判定手段により判定された前記媒体の大きさに基づいて、前記複数の発熱部材のうち、前記媒体が通過する位置に対応する発熱部材を前記切替部により選択して同時に通電し、前記加熱手段における加熱を制御する加熱制御手段と、を備え、前記加熱制御手段は、前記媒体が通過する位置に対応する発熱部材の表面温度が所定の温度範囲内であるかを判定し、前記表面温度が前記所定の温度範囲より高い場合には通電をＯＦＦ状態にし、前記表面温度が前記所定の温度範囲より低い場合には通電をＯＮ状態にすることを特徴とする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像が形成された媒体の大きさを判定する判定手段と、
エンドレス形状の回転体と、前記媒体の搬送方向における長さが同一であって、前記搬送方向と直角方向において複数種の長さに分割されるとともに、同一の印加電圧に対する温度上昇率が均一に調整され、前記回転体の内側に接触して配置された複数の発熱部材により構成される加熱部材と、これらの発熱部材に対する通電を個別に切替える切替部とを有し、前記複数の発熱部材のうち、一対の発熱部材同士は、直列に接続されており、これらは共通に設けられている前記切替部によって通電が制御され、前記媒体を加熱する加熱手段と、
前記加熱手段に前記複数の発熱部材の位置で圧接してニップを形成し、前記加熱手段とともに前記媒体を前記搬送方向に挟持搬送する加圧手段と、
前記判定手段により判定された前記媒体の大きさに基づいて、前記複数の発熱部材のうち、前記媒体が通過する位置に対応する発熱部材を前記切替部により選択して同時に通電し、前記加熱手段における加熱を制御する加熱制御手段と、
を備え、
前記加熱制御手段は、前記媒体が通過する位置に対応する発熱部材の表面温度が所定の温度範囲内であるかを判定し、前記表面温度が前記所定の温度範囲より高い場合には通電をＯＦＦ状態にし、前記表面温度が前記所定の温度範囲より低い場合には通電をＯＮ状態にすることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記加熱手段は、前記加熱部材の中央部に、前記搬送方向と直交方向において並列して設けられた前記搬送方向に平行な複数の第１の発熱部と、互いに隣接する前記第１の発熱部の前記搬送方向の上流側の端部同士又は下流側の端部同士を結ぶ第２の発熱部と、を有する屈曲した発熱部材を備えることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
トナー像が形成された媒体の大きさを判定する判定手段と、
エンドレス形状の回転体と、前記媒体の搬送方向における長さが同一であって、前記搬送方向と直角方向において複数種の長さに分割されるとともに、同一の印加電圧に対する温度上昇率が均一に調整され、前記回転体の内側に接触して配置された複数の発熱部材により構成される加熱部材と、これらの発熱部材に対する通電を個別に切替える切替部とを有し、前記複数の発熱部材のうち、一対の発熱部材同士は、直列に接続されており、これらは共通に設けられている前記切替部によって通電が制御され、前記媒体を加熱する加熱手段と、
前記加熱手段に前記複数の発熱部材の位置で圧接してニップを形成し、前記加熱手段とともに前記媒体を前記搬送方向に挟持搬送する加圧手段と、
前記判定手段により判定された前記媒体の大きさに基づいて、前記複数の発熱部材のうち、前記媒体が通過する位置に対応する発熱部材を前記切替部により選択して同時に通電し、前記加熱手段における加熱を制御する加熱制御手段と、
を備え、
前記加熱手段は、前記加熱部材の中央部に、前記搬送方向において並列して設けられた前記搬送方向に垂直な複数の第１の発熱部と、互いに隣接する前記第１の発熱部の前記搬送方向と直交方向の一方の端部同士を結ぶ第２の発熱部と、を有する屈曲した発熱部材を備える定着装置。
【請求項４】
前記加熱制御手段は、前記媒体が通過する位置に対応する発熱部材の表面温度が所定の温度範囲内であるかを判定し、前記表面温度が前記所定の温度範囲より高い場合には通電をＯＦＦ状態にし、前記表面温度が前記所定の温度範囲より低い場合には通電をＯＮ状態にすることを特徴とする請求項３記載の定着装置。
【請求項５】
一方向へ移動する転写ベルトと、
前記転写ベルトの移動方向に沿って配置され、表面に静電潜像を保持する感光体と、
この感光体に対向配置され、排出したトナーを前記静電潜像に付着させて前記感光体上にトナー像を形成する現像装置と、
転写電圧の供給に基づいて前記転写ベルトを介して前記感光体に圧接し、前記感光体上に形成された前記トナー像を前記転写ベルト上に転写する転写部材と、
前記転写ベルト上のトナー像を加圧および加熱によって媒体に定着させる定着装置と、を備え、
前記定着装置は、
前記トナー像が形成された媒体の大きさを判定する判定手段と、
エンドレス形状の回転体と、前記媒体の搬送方向における長さが同一であって、前記搬送方向と直角方向において複数種の長さに分割されるとともに、同一の印加電圧に対する温度上昇率が均一に調整され、前記回転体の内側に接触して配置された複数の発熱部材により構成される加熱部材と、これらの発熱部材に対する通電を個別に切替える切替部とを有し、前記複数の発熱部材のうち、一対の発熱部材同士は、直列に接続されており、これらは共通に設けられている前記切替部によって通電が制御され、前記媒体を加熱する加熱手段と、
前記加熱手段に前記複数の発熱部材の位置で圧接してニップを形成し、前記加熱手段とともに前記媒体を前記搬送方向に挟持搬送する加圧手段と、
前記判定手段により判定された前記媒体の大きさに基づいて、前記複数の発熱部材のうち、前記媒体が通過する位置に対応する発熱部材を前記切替部により選択して同時に通電し、前記加熱手段における加熱を制御する加熱制御手段と、
を有し、
前記加熱手段は、前記加熱部材の中央部に、前記搬送方向において並列して設けられた前記搬送方向に垂直な複数の第１の発熱部と、互いに隣接する前記第１の発熱部の前記搬送方向と直交方向の一方の端部同士を結ぶ第２の発熱部と、を有する屈曲した発熱部材を備えることを特徴とする画像形成装置。