(57)【要約】【課題】加熱ローラ内に複数のヒータを備えた定着装置において、ヒータの数よりも少ない個数の温度検出素子を用いて、正確に加熱ローラ全体の表面温度を検出する。【解決手段】加熱ローラと、前記加熱ローラと協働して用紙にトナー像を定着する加圧手段と、前記加熱ローラの表面温度を検出する温度検出素子とを備えた定着装置において、前記加熱ローラは少なくとも３つのヒータを内部に回転不能な状態で備え、前記ヒータは、それぞれ前記温度検出素子とを結ぶ線上に他のヒータが位置しないように配置され、前記温度検出素子は、前記加熱ローラの長手方向において、２つのヒータの発熱部が重複する位置に配置され、又は２つのヒータの発熱部が重複しない場合は２つのヒータの発熱部の境界に配置される。【選択図】図３
2011069880.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱ローラと、
前記加熱ローラと協働して用紙にトナー像を定着する加圧手段と、
前記加熱ローラの表面温度を検出する温度検出素子とを備えた定着装置において、
前記加熱ローラは少なくとも３つのヒータを内部に回転不能な状態で備え、
前記ヒータは、それぞれ前記温度検出素子とを結ぶ線上に他のヒータが位置しないように配置され、
前記温度検出素子は、前記加熱ローラの長手方向において、２つのヒータの発熱部が重複する位置に配置され、又は２つのヒータの発熱部が重複しない場合は２つのヒータの発熱部の境界に配置された
ことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記定着装置は、
前記温度検出素子により検知された温度に基づいて加熱ローラの表面温度を一定に保つように前記ヒータの点灯を制御するヒータ制御手段を備え、
前記ヒータは、小サイズ用紙の通紙領域に対応した発熱部を有する小サイズヒータと、小サイズ用紙よりも広い大サイズ用紙の通紙領域に対応した発熱部を有する大サイズヒータと、大サイズ用紙の通紙領域に対応した発熱部を有するウォームアップヒータとからなり、
前記温度検出素子は、前記小サイズヒータと大サイズヒータの近傍であって、ウォームアップヒータから最も離れた位置に配置された
ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記定着装置は、
前記温度検出素子により検知された温度に基づいて加熱ローラの表面温度の過昇温を防止するように前記ヒータの点灯を制御するヒータ制御手段を備え、
前記ヒータは、最も電力が大きい第１ヒータと、第１ヒータより電力が小さい第２、第３ヒータとからなり、
前記温度検出素子は、前記第２、第３ヒータの近傍であって、第１ヒータから最も離れた位置に配置された
ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項４】
加熱ローラと、
前記加熱ローラと協働して用紙にトナー像を定着する加圧手段と、
前記加熱ローラの表面温度を検出する２つの温度検出素子とを備えた定着装置において、
前記定着装置は、
前記２つの温度検出素子により検知された温度に基づいて加熱ローラの表面温度を一定に保つように前記ヒータの点灯を制御するヒータ制御手段を備え、
前記加熱ローラは３つのヒータを内部に回転不能な状態で備え、
前記ヒータは、それぞれ前記温度検出素子とを結ぶ線上に他のヒータが位置しないように配置されるとともに、
中央に発熱部を有し最も電力が大きい第１ヒータと、
両端に発熱部を有し第１ヒータより電力が小さい第２ヒータと、
第１ヒータと第２ヒータの発熱部に対応した部分に発熱部を有し第１ヒータより電力が小さい第３ヒータとからなり、
前記２つの温度検出素子は、それぞれ、前記第２ヒータと第３ヒータの近傍であって第１ヒータから最も離れた位置と、前記第１ヒータと第２ヒータの近傍であって第３ヒータから最も離れた位置に配置され、かつ、加熱ローラの長手方向において前記第１ヒータと第２ヒータの発熱部の境目に配置された
ことを特徴とする定着装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の定着装置を備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に搭載される定着装置及びその定着装置を備えた画像形成装置に関する。特に、本発明は、複数のヒータを備えた加熱ローラと、加熱ローラの表面温度を検出する温度検出手段を備えた定着装置及びこれを有する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置においては、トナー像が転写された用紙を定着装置に通過させ、この定着装置において用紙にトナー像を加熱定着させるようになっている。
【０００３】
定着装置は、内部にヒータを備え回転駆動される加熱ローラと、これに圧接して配置される加圧手段としての加圧ローラを備えており、両ローラによって形成されるニップ部に用紙を通過させてトナー像を加熱定着するものが知られている。また、定着装置として、加熱ローラとニップ形成部材にまきかけられた無端状の定着ベルトと、定着ベルトを介してニップ形成部材に圧接された加圧ローラを備えるタイプのものも知られている。ニップ形成部材にはパッド状のものやローラ状のものがある。
【０００４】
加熱ローラには、異なる用紙に対応するため及びウォームアップ時間の短縮化などのため、複数本のヒータを備えるものが知られている。すなわち、加熱ローラ軸方向の加熱範囲よりも小さいサイズの用紙を通過させると、用紙が通過する部分のみで熱が奪われ加熱ローラ全体を均一な温度に維持することが困難になることから、加熱範囲の異なる複数本のヒータを用意し、用紙サイズに応じて点灯・消灯を切り替えるためである。また、定着加熱用のヒータに加えて、ウォームアップ時のみに点灯させるウォームアップヒータを備えて複数本とするものもある。この場合、プリント動作時には、定着動作以外のために電力が消費され定着動作に使用できる電力が限られることから、例えば２本のヒータだけを点灯させて定着動作を行ない、ウォームアップ時には、定着動作以外のために消費される電力が少ないことから、３本目のウォームアップヒータも合わせて全点灯させることにより、総合消費電力規制の範囲内において最大限の電力で短時間にウォームアップを完了することができる。
【０００５】
複数のヒータの配置は、全てのヒータからローラ内面までの距離が等間隔で、ヒータが３本の場合には、加熱ローラをその軸を中心に横（以下、単に「側面」という。）から見たときに正三角形になるように配置されることが一般的である。
【０００６】
また、定着装置には、加熱ローラの表面温度を検出するサーミスタなどの温度検出手段と、温度検出手段が検知した温度に基づいてヒータの点灯・消灯を切り替え制御するヒータ制御手段が備えられている。温度検出手段は、温調用センサを用いて加熱ローラの表面温度を測定し、測定値が一定の定着適正温度となるようフィードバック制御をしている。温調用センサ以外に、かかる温調用センサやヒータ制御手段の故障等によりヒータが過昇温した場合の異常温度を検出するためのプロテクト用センサを備えた定着装置も知られている。
【０００７】
ところで、特許文献１には、加熱ローラ軸方向における中央部が発熱するメインヒータと、両端部が発熱するサブヒータを備えた加熱ローラに対し、メイン温度センサとサブ温度センサをそれぞれ配置した定着装置が開示されている。メイン温度センサは、加熱ローラ周方向におけるメインヒータの近傍であって加熱ローラ軸方向における中央に配置し、サブ温度センサは、加熱ローラ周方向におけるサブヒータ近傍であって加熱ローラ軸方向における端部に配置されている。このように温度センサをそれぞれ対応するヒータの発熱部近くに配置することにより、温度検出能力を高めることができる。
【０００８】
しかしながら、複数のヒータそれぞれに対して温度センサを配置するという特許文献１の構成によると、ヒータの数が増えれば温度センサを増やす必要がある。定着装置の小型化、低コスト化のため、必要最小限個数の温度検出手段でできるだけ効率的に加熱ローラの表面温度を検出することが望まれるところ、ヒータの数の増加に伴い温度センサを増加させて配置させるとなると、定着装置の大型化や複雑化、コストの増加などを招くため問題となる。
【０００９】
また、特許文献２には、発熱部の長さが互いに異なる３本のヒータA〜Cを備えた加熱ローラに対し、１つの温度センサを設けたものが開示されている。この温度センサは、加熱ローラ軸方向における端部の非通紙領域に配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開2003-177627
【特許文献２】特開2003-186344
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところが、特許文献２に示されるように温度センサをヒータBの近傍に配置した場合、かかるヒータBの温度は正確に検出することができるが、ヒータCと温度センサを結ぶ線上にヒータBが存在することにより、ヒータCから温度センサまでの熱線が妨害され、ヒータCの温度を正確に検出することができない。このような構成では、全てのヒータの温度を正確に検出することができないため、加熱ローラ全体の温度検出が不正確となるという問題を生じる。加熱ローラ全体の温度検出が不正確であれば、ヒータの点灯・消灯の制御を正しく行なうことができず、結果として、加熱ローラが定着適正温度に達していない場合には定着不足、定着適正温度を超えている場合には定着過多になるといった定着不良が生じる。
【００１２】
本発明は、かかる不都合に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、加熱ローラ内に複数のヒータを備えた定着装置において、ヒータの数よりも少ない個数の温度検出素子を用いて、正確に加熱ローラ全体の表面温度を検出することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明に係る定着装置は、加熱ローラと、前記加熱ローラと協働して用紙にトナー像を定着する加圧手段と、前記加熱ローラの表面温度を検出する温度検出素子とを備えた定着装置において、前記加熱ローラは少なくとも３つのヒータを内部に回転不能な状態で備え、前記ヒータは、それぞれ前記温度検出素子とを結ぶ線上に他のヒータが位置しないように配置され、前記温度検出素子は、前記加熱ローラの長手方向において、２つのヒータの発熱部が重複する位置に配置され、又は２つのヒータの発熱部が重複しない場合は２つのヒータの発熱部の境界に配置されたことを特徴とする。
【００１４】
なお、本明細書において、加熱ローラの「長手方向」とは、用紙の搬送方向と直交する方向をいうものとする。
【００１５】
また、本発明に係る定着装置は、前記温度検出素子により検知された温度に基づいて加熱ローラの表面温度を一定に保つように前記ヒータの点灯を制御するヒータ制御手段を備え、前記ヒータは、小サイズ用紙の通紙領域に対応した発熱部を有する小サイズヒータと、小サイズ用紙よりも広い大サイズ用紙の通紙領域に対応した発熱部を有する大サイズヒータと、大サイズ用紙の通紙領域に対応した発熱部を有するウォームアップヒータとからなり、前記温度検出素子は、前記小サイズヒータと大サイズヒータの近傍であって、ウォームアップヒータから最も離れた位置に配置されていても良い。
【００１６】
また、本発明に係る定着装置は、前記温度検出素子により検知された温度に基づいて加熱ローラの表面温度の過昇温を防止するように前記ヒータの点灯を制御するヒータ制御手段を備え、前記ヒータは、最も電力が大きい第１ヒータと、第１ヒータより電力が小さい第２、第３ヒータとからなり、前記温度検出素子は、前記第２、第３ヒータの近傍であって、第１ヒータから最も離れた位置に配置されていても良い。
【００１７】
本発明に係る定着装置は、加熱ローラと、前記加熱ローラと協働して用紙にトナー像を定着する加圧手段と、前記加熱ローラの表面温度を検出する２つの温度検出素子とを備えた定着装置において、前記定着装置は、前記２つの温度検出素子により検知された温度に基づいて加熱ローラの表面温度を一定に保つように前記ヒータの点灯を制御するヒータ制御手段を備え、前記加熱ローラは３つのヒータを内部に回転不能な状態で備え、前記ヒータは、それぞれ前記温度検出素子とを結ぶ線上に他のヒータが位置しないように配置されるとともに、両端に発熱部を有し最も電力が大きい第１ヒータと、中央に発熱部を有し第１ヒータより電力が小さい第２ヒータと、第１ヒータと第２ヒータの発熱部に対応した部分に発熱部を有し第１ヒータより電力が小さい第３ヒータとからなり、前記２つの温度検出素子は、それぞれ、前記第２ヒータと第３ヒータの近傍であって第１ヒータから最も離れた位置と、前記第１ヒータと第２ヒータの近傍であって第３ヒータから最も離れた位置に配置され、かつ、加熱ローラの長手方向において前記第１ヒータと第２ヒータの発熱部の境目に配置されていても良い。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、加熱ローラ内に複数のヒータを備えた定着装置において、全てのヒータの熱線が遮られない位置であって、２つのヒータの発熱部の重複部又は境目に温度検出素子を配置したことにより、ヒータの数より少ない個数の温度検出素子を用いて正確に加熱ローラの表面温度を検出することができる。
【００１９】
また、本発明によれば、加熱ローラの温度が定着適温であるか否かを検知する温度検出素子を、通紙領域に対応した２本のヒータの近くに配置したことにより、より的確に加熱ローラの通紙領域温度を検出することができる。したがって、定着適正温度に満たない場合の定着不足、定着適正温度を超えている場合の定着過多を防ぐことができる。また、ウォームアップヒータの熱線が遮られない位置に温度検出素子を配置したことにより、定着適正温度到達をタイムリーに検出することができ、無駄な点灯による電力のロスやオーバーシュートを防ぐことができる。
【００２０】
更に、本発明によれば、加熱ローラの過昇温を検知する温度検出素子を、最も電力が大きいヒータから最も離れた位置に配置したことにより、全てのヒータが個々に暴走した場合でも、遅れることなくこれを検出することができる。したがって、過昇温検出の遅れによるプロテクト動作の遅れ、ひいては定着装置の故障を防ぐことができる。
【００２１】
最後に、本発明によれば、以上のような定着装置を備えたことで、加熱ローラ全体の表面温度を適切に検出することができるため、加熱ローラの表面温度制御を適切に行なうことができ、定着品質の安定した画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明にかかる画像形成装置の一例を示す概略図である。
【図２】実施例１にかかる定着装置の斜視図である。
【図３】実施例１にかかる定着装置の断面図である。
【図４】実施例１にかかる加熱ローラを軸と直交する方向から見た図である。
【図５】実施例２にかかる定着装置の斜視図である。
【図６】実施例２にかかる定着装置の断面図である。
【図７】実施例２にかかる加熱ローラを軸と直交する方向から見た図である。
【図８】実施例３にかかる定着装置の斜視図である。
【図９】実施例３にかかる定着装置の断面図である。
【図１０】実施例３にかかる加熱ローラを軸と直交する方向から見た図である。
【図１１】比較例にかかる定着装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、添付図面を参照して本発明の複数の実施例を順に説明する。
【実施例１】
【００２４】
１．画像形成装置
図１は、本発明にかかる画像形成装置の一例を示す概略図である。画像形成装置は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等何れでも良いが、本実施例における画像形成装置は、いわゆるタンデム型のカラー複写機である。
【００２５】
複写機１は、自動原稿給紙部２、画像読み取り部３、画像形成部４、定着部５、制御部６、給紙部７、及びトレイ８を備えている。
自動原稿給紙部２は、原稿台上に置かれた原稿を画像読み取り部３のガラス板上に位置決めし、画像読み取り部３の光学系により画像を読み取られた原稿を原稿排紙トレイへ搬送して排出するようになっている。また、自動原稿給紙部２はその一辺が枢軸固定されて開閉可能であり、ガラス板上に配置される原稿を覆うカバーをかねている。
【００２６】
画像読み取り部３は、ガラス板上に配置された原稿上の画像を光学系により走査露光し、原稿からの反射光をレンズに導き、ラインイメージセンサCCD上に結像する。ラインイメージセンサCCDにより光電変換されて形成された信号は、制御部６でアナログ処理、A/D変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等の画像信号処理が行なわれた後、画像形成部４へ送られる。
【００２７】
画像形成部４は、電子写真方式により用紙上にトナー画像を形成するものである。本例の画像形成部４は、イエロー画像形成ユニット４１Y、マゼンタ画像形成ユニット４１M、シアン画像形成ユニット４１C、及びブラック画像形成ユニット４１Kを中間転写ベルト４３に沿って配列し、各画像形成ユニットにより形成される各色のトナー像を中間転写ベルト４３に一次転写し、中間転写ベルト４３上に重ねて一次転写された多重トナー像を用紙に二次転写する。
【００２８】
なお、画像形成部４は、中間転写ベルト上に一次転写を行なうのではなく、ベルトを用いて用紙を搬送し、直接用紙上に各色のトナー像を重ねるものであっても良い。また、単一の感光体に各色の現像器を備えたいわゆる４サイクル型のカラー画像形成部でもよい。更に、カラーではなく単色のみの画像形成部であってもよい。
【００２９】
定着部５（後述する「定着装置」をいう）は、用紙を加熱及び加圧して、トナー像を用紙に定着させる。詳しくは後述する。
【００３０】
制御部６は、画像形成装置全体の制御を行い、後述する加熱ローラ５２を熱するヒータの点灯制御も行なう。制御部６は、設定した一定温度（トナー像を用紙へ定着させるための温度）に加熱ローラ５２の表面温度が維持されるように制御し、ヒータの点灯・消灯を切り替える。
【００３１】
給紙部７は、用紙を積層して収容する複数の収容カセットを備えており、複数のサイズの用紙を収容することができる。用紙は収容カセットから取り出され、定着部５の中央、すなわち後述する加熱ローラ５２の長手方向の中央を基準として搬送される。用紙は、給紙部７に備えられた手差しユニット７５からも搬送可能である。
【００３２】
定着部５によりトナー像が定着された用紙は、その後、トレイ８上に排出される。
【００３３】
２．定着装置
（１）構成
まず、本実施例にかかる定着装置の構成、特に温度検出素子の配置について説明する。
【００３４】
＜加熱ローラと加圧手段＞
図２は、本実施例にかかる定着装置の斜視図である。定着装置には、用紙Pを加熱するとともに搬送するための加熱ローラ５２と、この加熱ローラ５２に当接されてニップを形成し、このニップ部に用紙Pを挟持して搬送する加圧手段としての加圧ローラ５１が備えられている。加熱ローラ５２と加圧ローラ５１は、用紙の搬送方向と直交する方向に最大サイズの用紙より長く延在している。
【００３５】
加熱ローラ５２は、アルミニウムや鉄などから形成された円筒状芯金と円筒状芯金上に形成された耐熱性の高いシリコンゴムからなる弾性層と、弾性層上に形成されたフッ素樹脂からなる離型層とから構成されている。加圧ローラ５１は、アルミニウムや鉄などから形成された円筒状芯金と、円筒状芯金上に形成されたシリコンゴムからなる弾性層とから構成されている。加熱ローラ５２は、図示しない駆動モータにより回転駆動され、加圧ローラ５１は、加熱ローラ５２に従動回転する。
【００３６】
＜３つのヒータ＞
加熱ローラ５２の内部には、加熱ローラ５２を加熱するための３つのヒータが加熱ローラ長手方向に延在している。3本のヒータは、加熱ローラ５２の内部に回転不能に固定されており、それぞれのヒータから加熱ローラ５２内面までの距離及び各ヒータ間の距離が等間隔で加熱ローラ５２を側面から見たときに正三角形になるように配置されている。ヒータはガラス管の中にフィラメントが収容されたハロゲンヒータである。３本のヒータはそれぞれ発熱部の長さ及び電力が異なっている。小サイズヒータ５２１（請求項３及び４の「第１ヒータ」）は、長手方向に対して中央部が発熱する最大電力６００Wのヒータであり、その発熱部は、小サイズ（例えばＡ４サイズ）用紙を縦に搬送した際の用紙幅に対応している。大サイズヒータ５２２（請求項３及び４の「第2ヒータ」）は、両端部のみが発熱する最大電力４００Wのヒータであり、その両端の発熱部と小サイズヒータ５２１の中央発熱部とを合わせると、大サイズ（例えばＡ３サイズ）用紙を縦に搬送した際の用紙幅に対応している。ウォームアップヒータ５２３（請求項３及び４の「第3ヒータ」）は、全面が発熱する最大電力３００Wのヒータであり、その発熱部は、大サイズ用紙を縦に搬送した際の用紙幅に対応している。ニップ部に最も近い部分にウォームアップヒータ５２３、このウォームアップヒータ５２３に対し加熱ローラ回転方向の下流側に大サイズヒータ５２２、上流側に小サイズヒータ５２１が配置されている。
【００３７】
なお、本明細書における「大サイズ」、「小サイズ」とは、説明を簡易にするための用語として用いているものであり、中サイズや極小サイズ等のその他のサイズを排除するものではない。
【００３８】
＜温度検出手段＞
本実施例では、加熱ローラ５２の表面温度を検出する温度検出素子として、２個のサーミスタが加熱ローラ５２の周面に対向して備えられている。温調サーミスタ５３Aは、加熱ローラ５２の表面温度を定着適正温度に保つためのものである。過昇温サーミスタ５３Bは、加熱ローラ５２の表面温度が過度に上昇した場合のプロテクト制御を行なうためのものである。
【００３９】
図３は、本実施例にかかる定着装置の断面図であり、２つのサーミスタの周方向における配置を示している。温調サーミスタ５３Aは、小サイズヒータ５２１と大サイズヒータ５２２の近傍（本実施例では小サイズヒータ５２１と大サイズヒータ５２２から等距離）に配置され、かつ、ウォームアップヒータ５２３から最も離れた位置であって、ウォームアップヒータ５２３の熱線が他のヒータによって遮られない位置に配置されている。
【００４０】
過昇温サーミスタ５３Bは、大サイズヒータ５２２とウォームアップヒータ５２３の近傍（本実施例では大サイズヒータ５２２とウォームアップヒータ５２３から等距離）に配置され、かつ、最も電力の大きい小サイズヒータ５２１から最も離れた位置であって、小サイズヒータ５２１の熱線が他のヒータによって遮られない位置に配置されている。
【００４１】
図４は、加熱ローラ５２の軸と直交する方向から見た図であり、２つのサーミスタの長手方向における配置を示している。温調サーミスタ５３Aは、大サイズヒータ５２２の一方の端部発熱部と小サイズヒータ５２１の発熱部との境界であってウォームアップヒータ５２３の発熱部と重複する位置に配置されている。
【００４２】
過昇温サーミスタ５３Bは、大サイズヒータ５２２の他方の端部発熱部と小サイズヒータ５２１の発熱部との境界であってウォームアップヒータ５２３の発熱部と重複する位置に配置されている。
【００４３】
（１）´比較例の構成と問題点
ここで、温度検出素子の配置について、比較例を用いてより詳しく説明する。
【００４４】
図１１のように、温調サーミスタ５０３Aを最も電力の高い小サイズヒータ５０２１の近傍に配置したと仮定する。この構成によると、小サイズヒータ５０２１の温度は直接的に正確に検出することが可能であるが、大サイズヒータ５０２２とウォームアップヒータ５０２３からの熱線が小サイズヒータ５０２１に遮られるため、これらのヒータの温度検出に遅れが生じる結果となる。大サイズヒータ５０２２の温度を正確に検出できないことから余分な加熱が生じ、定着適正温度より高くなった加熱ローラ５０２により、用紙Pへの定着過多を招く。また、ウォームアップヒータ５０２３の温度検出が遅れるため、ウォームアップ時のオーバーシュートを招くことにもなる。
【００４５】
これに対し、本実施例では、前述の通り、温調サーミスタ５３Aを各ヒータの熱線が遮られない位置に配置したので、全てのヒータの温度を的確に検出することができ、定着過多やウォームアップ時のオーバーシュートを招くことはない。
【００４６】
過昇温サーミスタ５０３Bについては、図１１のように最も電力の低いウォームアップヒータ５０２３の近傍に配置したと仮定する。この構成によると、温調サーミスタ５０３Aや制御部６の故障により3本のヒータが全点灯した場合、最も電力の高い小サイズヒータ５０２１が最も早く昇温していくが、小サイズヒータ５０２１はウォームアップヒータ５０２３の陰になってその熱線が遮られ、過昇温の検出に遅れが生じる。過昇温検出が遅れるとタイムリーなプロテクト制御ができず、定着装置の発熱や発火といった故障を招くおそれがある。
【００４７】
これに対し、本実施例では、前述の通り、過昇温サーミスタ５３Bを各ヒータの熱線が遮られない位置に配置したので、全てのヒータについて的確に過昇温検出をすることができ、定着装置の発熱や発火といった故障を招くことはない。
【００４８】
（２）動作
次に、本実施例にかかる定着装置の定着動作について説明する。
【００４９】
＜ウォームアップ時＞
画像形成装置の電源を投入すると、４００Wの大サイズヒータ５２２、６００Wの小サイズヒータ５２１、３００Wのウォームアップヒータ５２３の3本のヒータの全てが点灯する。３本のヒータを全点灯させるのは、通常１５００Wである総合消費電力規制の範囲内において利用可能な最大限の電力を使用して短時間にウォームアップを完了するためである。
【００５０】
ウォームアップの完了は、温調サーミスタ５３Aを用いたフィードバック制御により行なわれる。すなわち、制御部６には定着適正温度（ここでは２００℃）より低い待機温度（ここでは１９０℃）が記憶されており、温調サーミスタ５３Aによって検知された加熱ローラ５２の表面温度が待機温度に到達すると、制御部６は、加熱を停止するためにヒータを消灯させる。その後、温調サーミスタ５３Aにより加熱ローラ５２の温度が定着適正温度まで上昇したことが検知されると、ウォームアップ制御が完了する。
【００５１】
温調サーミスタ５３Aは、図３に示すようにウォームアップヒータ５２３の熱線が遮られない位置に配置されているため、ウォームアップ時における定着適正温度到達を的確にタイムリーに検出することができ、無駄な点灯による電力のロスやオーバーシュートを防ぐことができる。
【００５２】
＜プリント動作時＞
ウォームアップが完了するとプリント動作が開始する。用紙Pの先端が加熱ローラ５２と加圧ローラ５１により形成するニップ部に到達すると、加熱ローラ５２と加圧ローラ５１が用紙Pを挟持して回転し用紙Pに圧力と熱を加える。
【００５３】
プリント動作時には、定着動作以外のための電力を要するので、３００Wのウォームアップヒータ５２３は点灯させず、６００Wの小サイズヒータ５２１と４００Wの大サイズヒータ５２２の2本のみを点灯させる。小サイズヒータ５２１と大サイズヒータ５２２の点灯は、用紙のサイズに応じて制御される。小サイズの用紙をニップ部に通過させる場合には、小サイズ用紙の幅に応じた中央部に発熱部を有する小サイズヒータ５２１のみを点灯させる。これに対して、大サイズの用紙を通過させる場合には、中央部が発熱する小サイズヒータ５２１と両端部が発熱する大サイズヒータ５２２の両方を点灯して加熱ローラ５２長手方向の全域を加熱する。
【００５４】
この時、加熱ローラ５２の表面温度は、温調サーミスタ５３Aを用いたフィードバック制御により、定着適正温度に保たれる。すなわち、制御部６には定着適正温度（ここでは２００℃）が記憶されており、温調サーミスタ５３Aによって検知された加熱ローラ５２の表面温度が定着適正温度を下回ると、制御部６は、ヒータを点灯させる。一方、温調サーミスタ５３Aによって検知された加熱ローラ５２の表面温度が定着適正温度を上回ると、制御部６はヒータを消灯させる。
【００５５】
温調サーミスタ５３Aは、図３に示すように、大サイズヒータ５２２と小サイズヒータ５２１の近傍に配置されているので、より的確にこれら通紙領域に対応したヒータの温度を検出することができる。温調サーミスタ５３Aによる適切なフィードバック制御により、定着適正温度に満たない場合の定着不足、定着適正温度を超えている場合の定着過多を防ぐことができる。
【００５６】
また、温調サーミスタ５３Aは、図４に示すように大サイズヒータ５２２の一方の端部発熱部と小サイズヒータ５２１の発熱部との境界に配置されているので、定着時に点灯するこれら大サイズヒータ５２２及び小サイズヒータ５２１の発熱部の両方を的確に監視することができる。
【００５７】
＜過昇温時＞
ウォームアップ時又はプリント動作時のいずれにおいても、温調サーミスタ５３Aの不良などによる加熱ローラ５２表面の過昇温時には、過昇温サーミスタ５３Bを用いたプロテクト制御が行なわれる。すなわち、制御部６には定着適正温度（ここでは２００℃）より高い昇温上限温度（ここでは２２０℃）が記憶されており、過昇温サーミスタ５３Bによって検知された加熱ローラ５２の表面温度が昇温上限温度に到達すると、制御部６は、ヒータを消灯させる。なお、プロテクト制御のための温度検出素子は、サーモスタットや温度ヒューズ等を用いてもよい。制御部６の不良により加熱ローラ５２が異常昇温した場合には、機械的にヒータへの電力供給回路を切断することができる。
【００５８】
過昇温サーミスタ５３Bは、図３に示すように電力の小さい大サイズヒータ５２２とウォームアップヒータ５２３の近くに配置されているため、これら電力の小さいヒータが個々に暴走した場合であっても、すぐに検知することができる。また、最も電力の大きい小サイズヒータ５２１の熱線が遮られない位置に配置されているため、小サイズヒータ５２１のみが暴走した場合でも、的確にこれを検出することができる。したがって、過昇温検出の遅れによるプロテクト動作の遅れ、ひいては定着装置の故障を防ぐことができる。
【００５９】
過昇温サーミスタ５３Bは、図４に示すように大サイズヒータ５２２の一方の端部発熱部と小サイズヒータ５２１の発熱部との境界に配置されているため、大サイズヒータ５２２と小サイズヒータ５２１双方の発熱部を的確に監視することができ、また、大サイズヒータ５２２、小サイズヒータ５２１の発熱部とウォームアップヒータ５２３の発熱部とが重複する位置に配置されているため、ウォームアップヒータ５２３の発熱部も的確に監視することができる。
【実施例２】
【００６０】
本実施例においては、ヒータの発熱部の構成及び動作が実施例１と異なっている。以下特に説明のない部分は、実施例１と同じである。
【００６１】
（１）構成
＜３つのヒータ＞
図５は、本実施例にかかる定着装置の斜視図である。３本のヒータはそれぞれ発熱部の電力量が異なっており、１本は他の2本よりも発熱部の長さが短くなっている。小サイズヒータ５２４（請求項３の「第2ヒータ」）は、加熱ローラ５２の長手方向に対して中央部が発熱する最大電力６００Wのヒータであり、その発熱部は、小サイズ（例えばＡ４サイズ）用紙を縦に搬送した際の用紙幅に対応している。大サイズヒータ５２５（請求項３の「第１ヒータ」）は、全面が加熱する最大電力１０００Wのヒータであり、その発熱部は、大サイズ（例えばＡ３サイズ）用紙を縦に搬送した際の用紙幅に対応している。もう１本のヒータは、全面が加熱する最大電力３００Wのウォームアップヒータ５２６（請求項３の「第3ヒータ」）であり、その発熱部は、大サイズ用紙を縦に搬送した際の用紙幅に対応している。ニップ部に最も近い部分にウォームアップヒータ５２６、このウォームアップヒータ５２６に対し加熱ローラ回転方向の下流側に大サイズヒータ５２５、上流側に小サイズヒータ５２４が配置されている。
【００６２】
＜温度検出手段＞
図６は、本実施例にかかる定着装置の断面図であり、２つのサーミスタの周方向における配置を示している。温調サーミスタ５３Aは、小サイズヒータ５２４と大サイズヒータ５２５の近傍（本実施例では小サイズヒータ５２４と大サイズヒータ５２５から等距離）に配置され、かつ、ウォームアップヒータ５２６から最も離れた位置であって、ウォームアップヒータ５２６の熱線が他のヒータによって遮られない位置に配置されている。
【００６３】
過昇温サーミスタ５３Bは、小サイズヒータ５２４とウォームアップヒータ５２６の近傍（本実施例では小サイズヒータ５２４とウォームアップヒータ５２６から等距離）に配置され、かつ、最も電力の大きい大サイズヒータ５２５から最も離れた位置であって、大サイズヒータ５２５の熱線が他のヒータによって遮られない位置に配置されている。
【００６４】
図７は、加熱ローラ５２の軸と直交する方向から見た、２つのサーミスタの長手方向における配置を示した図である。温調サーミスタ５３Aは、中央が発熱する小サイズヒータ５２４の発熱部の中央であって、大サイズヒータ５２５及びウォームアップヒータ５２６の発熱部と重複する位置、すなわち全てのヒータの発熱部の中央に配置されている。過昇温サーミスタ５３Bは、小サイズヒータ５２４の発熱部の中央であって、大サイズヒータ５２５及びウォームアップヒータ５２６の発熱部と重複する位置、すなわち全てのヒータの発熱部の中央に配置されている。
【００６５】
（２）動作
次に、本実施例にかかる定着装置の定着動作について実施例１と異なる部分のみ説明する。
【００６６】
＜ウォームアップ時＞
画像形成装置の電源を投入すると、１０００Wの大サイズヒータ５２５、３００Wのウォームアップヒータ５２６の２本のヒータが点灯する。これは、通常１５００Wである総合消費電力規制の範囲内において利用可能な最大限の電力を使用して短時間にウォームアップを完了するためである。
【００６７】
温調サーミスタ５３Aは、図６に示すようにウォームアップヒータ５２６から最も離れた位置であって、ウォームアップヒータ５２６の熱線が遮られない位置に配置されているため、ウォームアップ時における定着適正温度到達を的確にタイムリーに検出することができ、無駄な点灯による電力のロスやオーバーシュートを防ぐことができる。
【００６８】
＜プリント動作時＞
プリント動作時には、定着動作以外のための電力を要するので、３００Wのウォームアップヒータ５２６は点灯させず、６００Wの小サイズヒータ５２４と１０００Wの大サイズヒータ５２５のうちいずれか１本のみを点灯させる。小サイズヒータ５２４と大サイズヒータ５２５の点灯は、用紙のサイズに応じて制御される。小サイズの用紙をニップ部に通過させる場合には、小サイズ用紙の幅に応じた中央部に発熱部を有する小サイズヒータ５２４のみを点灯させる。これに対して、大サイズの用紙を通過させる場合には、大サイズの通紙領域に対応した発熱部を有する大サイズヒータ５２５のみを点灯させる。
【００６９】
温調サーミスタ５３Aは、図６に示すように、大サイズヒータ５２５と小サイズヒータ５２４の近傍に配置されているので、より的確にこれら通紙領域に対応したヒータの温度を検出することができる。温調サーミスタ５３Aによる適切なフィードバック制御により、定着適正温度に満たない場合の定着不足、定着適正温度を超えている場合の定着過多を防ぐことができる。
【００７０】
また、温調サーミスタ５３Aは、図７に示すように小サイズヒータ５２４の発熱部と大サイズヒータ５２５の発熱部が重複する位置に配置されているので、定着時に点灯するこれら大サイズヒータ５２５及び小サイズヒータ５２４の発熱部の両方を的確に監視することができる。
【００７１】
＜過昇温時＞
加熱ローラ５２表面の過昇温時の動作は実施例１と同一である。
【００７２】
過昇温サーミスタ５３Bは、図６に示すように電力の小さい小サイズヒータ５２４とウォームアップヒータ５２６の近くに配置されているため、これら電力の小さいヒータが個々に暴走した場合であっても、すぐに検知することができる。また、最も電力の大きい大サイズヒータ５２５の熱線が遮られない位置に配置されているため、大サイズヒータ５２５のみが暴走した場合であっても、的確にこれを検出することができる。したがって、過昇温検出の遅れによるプロテクト動作の遅れ、ひいては定着装置の故障を防ぐことができる。
【００７３】
また、過昇温サーミスタ５３Bは、図７に示すように小サイズヒータ５２４、大サイズヒータ５２５及びウォームアップヒータ５２６の発熱部と重複する位置に配置されているので、全てのヒータの発熱部を的確に監視することができる。
【実施例３】
【００７４】
本実施例においては、ヒータの発熱部の構成及び動作が実施例１及び２と異なっている。以下特に説明のない部分は、実施例１と同じである。
【００７５】
（１）構成
＜３つのヒータ＞
図８は、本実施例にかかる定着装置の斜視図である。３本のヒータはそれぞれ発熱部の長さが異なっており、１本は他の2本より電力量が大きくなっている。小サイズヒータ５２７（請求項３の「第2ヒータ」）は、加熱ローラ５２の長手方向に対して中央部が発熱する最大電力５００Wのヒータであり、その発熱部は、小サイズ（例えばB５サイズ）用紙を縦に搬送した際の用紙幅に対応している。大サイズヒータ５２８（請求項３の「第１ヒータ」）は、全面が加熱する最大電力１０００Wのヒータであり、その発熱部は、大サイズ（例えばＡ３サイズ）用紙を縦に搬送した際の用紙幅に対応している。中サイズヒータ５２９（請求項３の「第3ヒータ」）は、両端部に発熱部を有する最大電力５００Wのヒータであり、その両端の発熱部と小サイズヒータ５２７の中央発熱部とを合わせると、中サイズ（例えばA４サイズ）用紙を縦に搬送した際の用紙幅に対応している。ニップ部に最も近い部分に中サイズヒータ５２９、この中サイズヒータ５２９に対し加熱ローラ回転方向の下流側に大サイズヒータ５２８、上流側に小サイズヒータ５２７が配置されている。
【００７６】
＜温度検出手段＞
図９は、本実施例にかかる定着装置の断面図である。２つのサーミスタの周方向における配置を示している。温調サーミスタ５３Aは、小サイズヒータ５２７と大サイズヒータ５２８の近傍（ここでは小サイズヒータ５２７と大サイズヒータ５２８から等距離）に配置され、かつ、中サイズヒータ５２９から最も離れた位置であって、中サイズヒータ５２９の熱線が他のヒータによって遮られない位置に配置されている。
【００７７】
過昇温サーミスタ５３Bは、小サイズヒータ５２７と中サイズヒータ５２９の近傍（ここでは小サイズヒータ５２７と中サイズヒータ５２９から等距離）に配置され、かつ、最も電力の大きい大サイズヒータ５２８から最も離れた位置であって、大サイズヒータ５２８の熱線が他のヒータによって遮られない位置に配置されている。
【００７８】
図１０は、加熱ローラ５２の軸と直交する方向から見た、２つのサーミスタの長手方向における配置を示した図である。温調サーミスタ５３Aは、中央が発熱する小サイズヒータ５２７の発熱部と中サイズヒータ５２９の一方の端部発熱部との境界であって、大サイズヒータ５２８の発熱部と重複する位置に配置されている。過昇温サーミスタ５３Bは、中央が発熱する小サイズヒータ５２７の発熱部と中サイズヒータ５２９の他方の端部発熱部との境界であって、大サイズヒータ５２８の発熱部と重複する位置に配置されている。
【００７９】
（２）動作
次に、本実施例にかかる定着装置の定着動作について、実施例１と異なる部分のみ説明する。
【００８０】
＜ウォームアップ時＞
画像形成装置の電源を投入すると、１０００Wの大サイズヒータ５２８が点灯する。本実施例においては、ウォームアップヒータは配置されていない。
【００８１】
温調サーミスタ５３Aは、図９に示すようにウォームアップ時に点灯する大サイズヒータ５２８の熱線が遮られない位置に配置されているため、ウォームアップ時における定着適正温度到達を的確にタイムリーに検出することができ、無駄な点灯による電力のロスやオーバーシュートを防ぐことができる。
【００８２】
＜プリント動作時＞
プリント動作時には、ヒータの点灯は、用紙のサイズに応じて制御される。小サイズの用紙が選択されている場合には、小サイズ用紙の幅に応じた中央部に発熱部を有する小サイズヒータ５２７のみを点灯させる。中サイズの用紙を通過させる場合には、小サイズヒータ５２７、及び中サイズヒータ５２９の２本のヒータを点灯させる。大サイズの用紙を通過させる場合には、大サイズヒータ５２８のみを点灯させる。
【００８３】
温調サーミスタ５３Aは、図９に示すように全てのヒータの熱線が遮られない位置に配置されているため、全てのヒータの温度を的確に検出することができる。温調サーミスタ５３Aによる適切なフィードバック制御により、定着適正温度に満たない場合の定着不足、定着適正温度を超えている場合の定着過多を防ぐことができる。
【００８４】
また、温調サーミスタ５３Aは、中央が発熱する小サイズヒータ５２７の発熱部と中サイズヒータ５２９の一方の端部発熱部との境界であって、全面が発熱する大サイズヒータ５２８の発熱部と重複する位置に配置されているため、これらのヒータの発熱部を的確に監視することができる。
【００８５】
＜過昇温時＞
加熱ローラ５２表面の過昇温時の動作は実施例１と同一である。
【００８６】
過昇温サーミスタ５３Bは、図９に示すように電力の小さい小サイズヒータ５２７及び中サイズヒータ５２９の近くに配置されているため、これら電力の小さいヒータが個々に暴走した場合であっても、すぐに検知することができる。また、最も電力の大きい大サイズヒータ５２８の熱線が遮られない位置に配置されているため大サイズヒータ５２８のみが暴走した場合でも、これを的確に検出することができる。したがって、過昇温検出の遅れによるプロテクト動作の遅れ、ひいては定着装置の故障を防ぐことができる。
【００８７】
また、過昇温サーミスタ５３Bは、図１０に示すように中央が発熱する小サイズヒータ５２７の発熱部と中サイズヒータ５２９の一方の端部発熱部との境界であって、大サイズヒータ５２８の発熱部と重複する位置に配置されているため、これらのヒータの発熱部を的確に監視することができる。
【００８８】
なお、本発明は、以上の実施例の構成に限られることなく、例えば、定着装置は、周知の定着ベルトを用いた定着装置であっても良い。ヒータは赤外線ランプを用いても良い。温度検出素子は、非接触の赤外線センサを用いても良い。また、ヒータの本数も3本に限られず、それ以上のヒータで構成されたものにも広く適用することができる。
【符号の説明】
【００８９】
１  複写機
２  自動原稿給紙部
３  画像読み取り部
４  画像形成部
５  定着部
６  制御部
７  給紙部
５１  加圧ローラ
５２  加熱ローラ
５２１  小サイズヒータ
５２２  大サイズヒータ
５２３  ウォームアップヒータ
５３A  温調サーミスタ
５３B  過昇温サーミスタ
【図１】
2011069880.tif 000003
【図２】
2011069880.tif 000004
【図３】
2011069880.tif 000005
【図４】
2011069880.tif 000006
【図５】
2011069880.tif 000007
【図６】
2011069880.tif 000008
【図７】
2011069880.tif 000009
【図８】
2011069880.tif 000010
【図９】
2011069880.tif 000011
【図１０】
2011069880.tif 000012
【図１１】
2011069880.tif 000013