(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】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、搬送方向と直角方向において複数種の長さに分割され、両端に形成された電極間の沿面距離、分割後の境界部分における沿面距離または空間距離が所定の値に調整されて形成され、回転体の内側に接触して配置された複数の発熱部材と、発熱部材の電極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、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６
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【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、両端に形成された電極間の沿面距離、前記分割後の境界部分における沿面距離または空間距離が所定の値に調整されて形成され、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、これらの発熱部材の電極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】
前記境界部分における沿面距離は、前記分割された複数の発熱部材の下側に同一の面形状であって所定の厚みを有する絶縁層を配置することで調整されることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記電極間の沿面距離は、前記境界部分に位置する側面を前記搬送方向に対して所定の角度で傾斜させ、対向する側面同士が平行となるように形成することで調整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】
前記電極間の沿面距離は、前記境界部分の側面を屈曲形状にするとともに、前記境界部分において対向する側面同士が平行になるように形成することで調整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、両端に形成された電極間の沿面距離、前記分割後の境界部分における沿面距離または空間距離が所定の値に調整されて形成され、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、これらの発熱部材の電極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。
【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、安全上の対策から、動作電圧の値や設置環境等を考慮して分割後の発熱部材間の境界部分における沿面距離または空間距離を一定の値以上で設けなければならないため、その部分で温度低下が生じてしまい、その結果、温度ムラにより定着品質の低下の原因となってしまう。
【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、両端に形成された電極間の沿面距離、前記分割後の境界部分における沿面距離または空間距離が所定の値に調整されて形成され、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、これらの発熱部材の電極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】一実施形態における分割後の発熱部材間の沿面距離を説明する断面図。
【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とセラミック基板の固定構造を示す断面図。
【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。
【図１１】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部を有している。
【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。発熱抵抗層への通電は、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、発熱抵抗層、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３６１ａ上には、図示左右方向における長さが複数種であって、平行四辺形または台形形状に形成された発熱部材３６１ｂが並べて配置されており、発熱部材３６１ｂの用紙搬送方向（図示上下方向）における両端部には電極３６１ｃ、電極３６１ｄが形成されている。
【００３３】
図５に示すように、発熱部材３６１ｂは複数に分割されているが、後述するように、これらは発熱部材単位あるいは発熱部材群単位（ブロック単位）で直流または交流の印加電圧によって駆動される。しかし、例えば交流で高圧（１００Ｖ以上）の場合や直流でも電流量が大きい場合には、隣接する発熱部材３６１ｂ間は、安全対策上、沿面距離や空間距離を十分に確保する必要がある。沿面距離は、２つの導電性部分間の、絶縁物の表面に沿った最短距離である。これに対し、空間距離は、２つの導電性部分間の、空間を通る最短距離である。しかし、これらの距離を長くし過ぎると、境界部分での温度低下を招いてしまう。
【００３４】
そこで、本実施形態では、温度低下を抑えつつ、隣接する部材間の境界における沿面距離または空間距離を所定の最適値に調整するために、各発熱部材３６１ｂの形状を変更している。具体的には、図５の場合、発熱部材３６１ｂは、上面が平行四辺形または台形であり、それぞれの上辺と下辺側に電極３６１ｃ、電極３６１ｄがそれぞれ形成されている。このため、互いに隣接する発熱部材３６１ｂ間の境界部分に位置する側面は用紙搬送方向に対して所定の角度で傾斜しており、対向する側面同士は平行となっている。したがって、用紙搬送方向と平行に分割する場合に比べて、隣接する発熱部材３６１ｂ間における電極３６１ｃ、３６１ｄ間の沿面距離を長くすることができる。
【００３５】
また、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通紙される用紙の大きさに対応して複数種の発熱部材３６１ｂ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３６１ｂ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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
図６は、分割後の発熱部材３６１ｂ間の沿面距離を説明する断面図である。図６（Ａ）は、分割されていない発熱部材３６１ｂの長手方向における断面図である。ここでは、絶縁層であるセラミック基板３６１ａ上に厚さＤ１の発熱部材３６１ｂが一枚だけ固定されている場合を示している。また、図６（Ｂ）は、発熱部材３６１ｂの厚さをＤ１に維持しつつ、発熱部材３６１ｂを複数個に分割した場合を示している。図６（Ａ）の場合と同様に、発熱部材３６１ｂ（発熱層）はセラミック基板３６１ａ上に固定されている。発熱部材３６１ｂ（発熱層）は導体であるため、Ｄ１は沿面距離には影響を与えない。境界部分は絶縁されているため、隣接する発熱部材３６１ｂ間の空間距離をＧ１とすると、沿面距離はＧ１となる。これに対し、図６（Ｃ）は、本実施形態における加熱部材３６１のパターンを示している。発熱部材３６１ｂ（発熱層）の厚さはＤ１であり、図６（Ａ）・（Ｂ）の場合と同様であるが、セラミック基板３６１ａとは別に、発熱部材３６１ｂの下に別の絶縁層としてブロック状のセラミックス基板３６１ａ′が設けられている。セラミックス基板３６１ａ′の上面は、分割されている発熱部材３６１ｂの下面と同じ形状である。厚さＤ２のセラミックス基板３６１ａ′を別途設けたことにより、隣接する発熱部材３６１ｂ間の空間距離はＧ１よりも短いＧ２であるが、沿面距離は２×Ｄ２＋Ｇ２となる。すなわち、空間距離を短くした代わりに、沿面距離を長く調整することで、境界部分における温度低下を抑えつつ、同時に安全上の対策を行うことが示されている。
【００３９】
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３６１ｂは、対応する駆動ＩＣ１５１によって個別または中央部分に対して対称位置にあるグループ毎に通電が制御される。各発熱部材３６１ｂは、それぞれに同一の電位が印加されるように、全体としては並列接続となっているが、中央部分に対して対称位置にある一対の発熱部材３６１ｂ同士は並列回路の中で直列に接続されており、同一の駆動ＩＣ１５１で駆動制御されている。駆動ＩＣ１５１の個数を発熱部材３６１ｂの分割数よりも少なくできるため、駆動ＩＣ１５１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。
【００４０】
各発熱部材３６１ｂ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３６１ｂ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。
【００４１】
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発熱部材３６１ｂ（第１の発熱部材群）の駆動ＩＣ１５１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の発熱部材群の駆動ＩＣ１５１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、電気抵抗値がそれぞれ調整されているものとする。
【００４２】
また、図７では、電源から供給された電流は４つに分かれて流れるため、駆動ＩＣ１５１と同様に、並列回路毎に安全素子１５２が設けられている。安全素子１５２は、対応する発熱部材３６１ｂの表面温度を計測する温度検知部材３６２（図示省略する）の温度検出結果が“異常温度検出”である場合には、駆動ＩＣ１５１を制御して電気回路を遮断する素子である。
【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３６１ｂ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３６１ｂ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、両端に形成された電極間の沿面距離、隣接する発熱部材３６１ｂの間の境界部分における沿面距離または空間距離が、境界部分において温度低下が生じないように調整されているため、境界部分における温度低下を抑制しつつ、安全上の対策も同時に行うことができる。この結果、通紙領域内における加熱部材３６１の温度ムラがなくなり、定着品質を向上させることができる。
【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３６１ｂとセラミック基板３６１ａの固定構造を示す断面図である。ここでは、複数の発熱部材３６１ｂが固定されるセラミック基板３６１ａの上面を湾曲形状に形成するとともに、この上面における湾曲の角度および発熱部材３６１ｂの各々固定位置によって沿面距離および空間距離が調整されることが示されている。図９に示すように、クラウン形状のセラミック基板３６１ａの湾曲面上に複数の発熱部材３６１ｂを固定しているため、隣接する発熱部材３６１ｂ間の境界部分における空間距離は短くなるが、その分沿面距離を長くすることができる。各発熱部材３６１ｂは独立してパターン化されたものをセラミック基板３６１ａにそれぞれ貼り付けてもよいし、上述のようにセラミック基板３６１ａ上で抵抗発熱層のパターンを同時に形成する方法でも形成できる。
【００５４】
図１０および図１１は、上記実施形態の変形例における発熱部材群の他の形状パターンを示す図である。図１０では、隣接する発熱部材３６１ｂ間の境界部分を屈曲形状にするとともに、この境界部分において対向する面同士が平行になるように形成することで電極３６１ｃ，電極３６１ｄ間の沿面距離が調整されることが示されている。
【００５５】
また、連続印刷中に異なるサイズの用紙が搬送され、印刷される場合（特に、小サイズから、それよりも大きなサイズの用紙が印刷される場合）は、用紙サイズに対応して発熱する発熱部材３６１ｂに係る温度検知部材３６２の温度検出結果が部材間で同一になるまでの時間を確保するために、用紙の搬送間隔を延長する、あるいは搬送速度を遅らせるよう定着制御プログラムで制御を行うと好適である。
【００５６】
また、分割後の発熱部材３６１ｂの長さは、境界部分が通紙領域の端部よりも外側になるように調整すると、境界部分からの影響を小さく抑えることができるため好適である。
【００５７】
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。
【００５８】
これに対し、図１１では、矢印Ａで示す用紙搬送方向に対して長方形の発熱部材３６１ｂが一定の角度だけ傾斜するようにセラミック基板３６１ａ上に固定される場合が示されている。上記図５のように発熱部材３６１ｂが平行四辺形または台形形状に形成されている場合には、電流は部材内を最短距離で流れるため、発熱部材３６１ｂの大きさによっては同じ発熱部材３６１ｂの中でも発熱のしやすさに差が生じてしまう。そこで、図１１のように、電極３６１ｃ〜電極３６１ｄ間の距離が同じである長方形の発熱部材３６１ｂを用紙搬送方向に対して傾斜させて配置することで、通電条件・発熱条件を均一にすることができる。
【００５９】
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】
【００６０】
３６…定着装置
１５０…定着装置制御回路
１５１…駆動ＩＣ
３６１…加熱部材
３６１ａ…セラミック基板
３６１ｂ…発熱部材
３６１ｃ，３６１ｄ…電極
３６３…無端ベルト
３６６…加圧ローラ
【図１】
2018045247.tif 000003
【図２】
2018045247.tif 000004
【図３】
2018045247.tif 000005
【図４】
2018045247.tif 000006
【図５】
2018045247.tif 000007
【図６】
2018045247.tif 000008
【図７】
2018045247.tif 000009
【図８】
2018045247.tif 000010
【図９】
2018045247.tif 000011
【図１０】
2018045247.tif 000012
【図１１】
2018045247.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成29年11月16日(2017.11.16)
【手続補正２】
【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、絶縁体の面に設けられ、トナー像が形成される媒体の搬送方向と直角方向において分割され、それぞれ選択的に通電されて前記媒体を加熱する複数の発熱部材と、前記発熱部材を前記媒体に圧接してニップを形成する加圧部材と、を備え、前記複数の発熱部材は絶縁体に配置され、前記複数の発熱部材同士の間の前記絶縁体の沿面距離は、前記複数の発熱部材同士の間の距離よりも長い。
【手続補正３】
【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】
絶縁体の面に設けられ、トナー像が形成される媒体の搬送方向と直角方向において分割され、それぞれ選択的に通電されて前記媒体を加熱する複数の発熱部材と、
前記発熱部材を前記媒体に圧接してニップを形成する加圧部材と、
を備え、
前記複数の発熱部材は絶縁体に配置され、前記複数の発熱部材同士の間の前記絶縁体の沿面距離は、前記複数の発熱部材同士の間の距離よりも長い
定着装置。
【請求項２】
前記電極間の沿面距離は、前記境界部分に位置する側面を前記搬送方向に対して所定の角度で傾斜させ、対向する側面同士が平行となるように形成することで調整される
請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記電極間の沿面距離は、前記境界部分の側面を屈曲形状にするとともに、前記境界部分において対向する側面同士が平行になるように形成することで調整される
請求項１記載の定着装置。
【請求項４】
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選択的に通電し、前記媒体を加熱する選択的加熱装置、
をさらに備える請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着装置。
【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、
絶縁体の面に設けられ、トナー像が形成される媒体の搬送方向と直角方向において分割され、それぞれ選択的に通電されて前記媒体を加熱する複数の発熱部材と、
前記発熱部材を前記媒体に圧接してニップを形成する加圧部材と、
を備え、
前記複数の発熱部材は絶縁体に配置され、前記複数の発熱部材同士の間の前記絶縁体の沿面距離は、前記複数の発熱部材同士の間の距離よりも長い
画像形成装置。