(57)【要約】【課題】  １００Ｖ系と２００Ｖ系の電源仕様のどちらにでも共通なヒータユニットにおいて、複数のヒータ線を、温度ムラを少なく、安価に効率よく配設する。【解決手段】  複数のヒータ線の発熱線３０１，３０４を金属板３０３の外周に沿って重複することなく配置し、発熱線３０１，３０４で形成される経路の内側に給電線３０２，３０５を配置し、それぞれのヒータ線の両端部をコネクタに接続する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カセットに収納されたシートを加熱するヒータユニットにおいて、
発熱線と、前記発熱線に直列に接続され、前記発熱線に通電するための給電線とを含む複数のヒータ線と、
前記複数のヒータ線に電力を供給するコネクタと、
前記複数のヒータ線が配置され、前記複数のヒータ線の熱が伝達される熱伝達板と、
を有し、前記複数のヒータ線の発熱線が互いに重複しないように前記熱伝達板の概ね外周に沿って配置され、前記複数のヒータ線の給電線が前記複数のヒータ線の発熱線で形成される経路の内側に配置され、前記複数のヒータ線の両端が前記コネクタに接続されて構成されることを特徴とするヒータユニット。
【請求項２】
前記複数のヒータ線の各々の発熱線は、前記熱伝達板の隣り合った少なくとも２辺に沿って配置されることを特徴とする請求項１記載のヒータユニット。
【請求項３】
前記複数のヒータ線は、同一の仕様であることを特徴とする請求項１又は２に記載のヒータユニット。
【請求項４】
前記複数のヒータ線は第１のヒータ線及び第２のヒータ線を含み、前記コネクタの複数の端子は、前記第１のヒータ線の発熱線、前記第１のヒータ線の給電線、前記第２のヒータ線の給電線、前記第２のヒータ線の発熱線の順に並んでいることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のヒータユニット。
【請求項５】
前記複数のヒータ線には商用交流電源から実効値の異なる電圧が何れかが供給されることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のヒータユニット。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のヒータユニットと、前記ヒータユニットが加熱するシートに画像形成を行う画像形成手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
前記画像形成装置は、前記ヒータユニットのコネクタに交流電源から電力を供給する供給部を有し、前記画像形成装置が第１の電圧の交流電源に接続される装置である場合、前記供給部は、前記複数のヒータ線が並列に接続された状態と等価になるように前記コネクタの複数の端子の接続を切り替え、前記画像形成装置が第１の電圧よりも高い第２の電圧の交流電源に接続される装置である場合、前記供給部は、前記複数のヒータ線が直列に接続された状態と等価になるように前記コネクタの複数の端子の接続を切り替えることを特徴する請求項６記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置における記録シートを収納するカセットのヒータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、複写機などの画像形成装置は、画像形成部へ用紙を送るために、複数枚の記録シートを積載収納するカセットを設けている。カセットに収納された用紙は周囲環境の影響により湿気を吸収すると、シート同士が吸着し、紙詰まりなどの用紙の搬送不良が発生しやすくなる。そこで用紙の湿気吸収が懸念される環境で稼働する画像形成装置には、カセット或いはその近傍にヒータを配置して、収納された用紙を温めて乾燥させることが一般的である。
【０００３】
特許文献１には、金属板に発熱素子を蛇行状に配線し、蛇行状の配線の間隙に空気を流通させる構成を備えるヒータユニットが開示されている。ヒータユニットをカセットに設けることで、用紙の湿気吸収を防止し、紙詰まりなどの不具合の発生を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２４７６７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで１つのヒータユニット内に２本の発熱素子を配置する、ユニバーサル対応のヒータユニットについて考える。ユニバーサル対応ヒータユニットとは、１００Ｖ系と２００Ｖ系の両方の電源電圧に対応した、電源仕向けをもたないヒータユニットのことである。従来は電源仕様１００Ｖの複写機に対しては１００Ｖ用のヒータユニットを取付け、電源仕様２３０Ｖの複写機に対しては２３０Ｖ用のヒータユニットを取付けるというように、ヒータユニットも電源仕向けをもち、使い分けられていた。
【０００６】
しかし、電源電圧毎に対応するヒータユニットを取り付ける過程で、対応していないヒータユニットを誤装着する可能性がある。そこで誤装着を防止するため且つコストダウンのために、ユニバーサル対応のヒータユニットが増加している。
【０００７】
ユニバーサル対応のヒータユニットは、少なくとも２本の発熱素子を設ける必要がある。そのため特許文献１と同じように、２本の発熱素子を蛇行状に配置すると、２本の発熱素子が加熱する領域が重複し、カセット内の記録シートに対する加熱の温度ムラが大きくなり、その結果、用紙面内の乾燥具合にムラが発生してしまう。また配線が冗長となり、ヒータユニットのコストがアップするといった課題も発生する。
【０００８】
本発明は、上記の問題を解決するために、温度ムラを低減しつつ、コストを低減した、ユニバーサル対応のヒータユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のヒータユニットは、カセットに収納されたシートを加熱するものであり、発熱線と、前記発熱線に直列に接続され、前記発熱線に通電するための給電線とを含む複数のヒータ線と、前記複数のヒータ線に電力を供給するコネクタと、前記複数のヒータ線が配置され、前記複数のヒータ線の熱が伝達される熱伝達板と、を有し、前記複数のヒータ線の発熱線が互いに重複しないように前記熱伝達板の概ね外周に沿って配置され、前記複数のヒータ線の給電線が前記複数のヒータ線の発熱線で形成される経路の内側に配置され、前記複数のヒータ線の両端が前記コネクタに接続されて構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、複数のヒータ線をヒータユニット内に最適に配置することで、温度ムラを低減させて、また配線長を低減させてヒータユニットのコストを低減したヒータユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】画像形成装置の断面図。
【図２】画像形成装置のブロック図。
【図３】ヒータユニットの構成図。
【図４】ヒータユニットの配線を示す図。
【図５】従来のヒータユニットの配線を示す図。
【図６】ヒータユニットの他の配線を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１に本実施形態における画像形成装置の断面図を示す。
【００１３】
画像形成装置１は、原稿画像を読み取る画像読取部２と、記録シートに画像を形成する画像形成部３から構成されている。画像読取部２には透明ガラス板からなる原稿台４が設けられている。原稿台４の所定の位置に画像面を下向きにして載置された原稿Ｄを原稿圧着板５で押圧固定する。原稿台４の下側には原稿Ｄを照明するランプ６と、照明した原稿Ｄの光像を画像処理ユニット７に導くための反射ミラー８、９、１０とからなる光学系が設けられている。なお、ランプ６及び反射ミラー８、９、１０は所定の速度で移動して原稿Ｄを走査する。なお、原稿台４の上に原稿給送装置が設けられる場合もある。
【００１４】
画像形成部３は、感光体ドラム１１、一次帯電ローラ１２、現像ユニット１３、中間転写ベルト１４、転写ローラ１５、クリーナ１６等を備えている。画像データに基づいてレーザーユニット１７から光像が感光体ドラム１１に照射され、その表面に静電潜像が形成される。一次帯電ローラ１２は、レーザー光照射前に感光体ドラム１１の表面を均一に帯電するものである。
【００１５】
現像ユニット１３は、感光体ドラム１１の表面に形成された静電潜像にマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の各色トナーを付着させ、トナー像を形成する。感光体ドラム１１の表面に現像されたトナー像が中間転写ベルト１４に転写され、中間転写ベルト１４のトナー像は転写ローラ１５によって記録シートＳに転写される。クリーナ１６は、トナー像が中間転写ベルト１４に転写された後、感光体ドラム１１に残留したトナーを除去するものである。
【００１６】
記録シートＳは、カセット１８または手差しトレイ５０から供給される。画像形成部３の下流側には定着器１９が設けてあり、搬送されるシートＳ上のトナー像を定着する。この定着器１９においてトナー像が定着されたシートＳは、排出ローラ対２１によって排出トレイ上に排出される。
【００１７】
カセットヒータユニット２０１は、２段のカセット１８の間に設けられている。カセットヒータユニット２０１内に設けられた発熱素子が発熱することで、その周囲環境が温められる。カセット１８に収納されたシートは、画像形成装置１が設置されている周囲の環境の影響を受ける。例えば周囲環境の湿度が高い場合、シートＳは空気中の湿気を吸収して、水分含有量が増加する。シートの水分含有量が高くなると、以下に挙げるような問題が発生する。まずシート同士の吸着度が増加し、カセット１８から一度に複数のシートが重なって搬送されやすくなる。その結果、紙詰まりなどのシート搬送不良が生じる。次に水分含有量の高いシートが定着器１９を通過する際に、シートが急激に加熱されることで、シート内の水分が気化し、シート搬送路内に結露が生じやすくなり、シート搬送不良が生じる。また水分含有量が高くなることで、シートの電気的抵抗値が大きく変化してしまうため、トナー像をシートに転写する際に転写不良が発生することも考えられる。これらの問題を防止するため、カセットヒータユニット２０１によって、カセット１８内のシートを温めて乾燥させ、シートの水分含有量が高くなりすぎないように維持している。
【００１８】
カセットヒータスイッチ２０２は、カセットヒータユニット２０１のオンオフを切り替えるスイッチである。本スイッチは画像形成装置１全体の主電源スイッチ１００とは独立して設けられており、例えば画像形成装置１の電源がオフ状態であっても、サービスマンまたはユーザが任意のタイミングで、カセットヒータユニット２０１をオン／オフすることができる。シートの湿気吸収は、カセット１８内にシートが放置されている時間が長いほど発生しやすくなる。例えばオフィスなどで、シートをカセット１８内に放置したまま、画像形成装置１の電源をオフし帰宅した場合、画像形成装置１は空調の切られたオフィスに一晩放置されることになる。カセット１８内のシートはその間に、周囲環境によって湿気吸収してしまう。それを防ぐため、カセットヒータユニット２０１は主電源スイッチ１００とは独立させ、カセットヒータスイッチ２０２でオンオフできる構成となっている。従って、主電源スイッチ１００がオフされた夜間のオフィス内でも、カセットヒータユニット２０１によるシートの乾燥を維持することができる。
【００１９】
図２は、画像形成装置１の制御ブロック図である。
【００２０】
画像形成装置１は、主制御部２００、カセットヒータユニット２０１、カセットヒータスイッチ２０２、駆動制御部２０３、電源２０８等を備える。電源２０８は、商用交流電源から電力が供給され、制御部内の各部に電力を供給する。カセットヒータユニット２０２への電力供給のオンオフの切替は、カセットヒータスイッチ２０２の状態によって、独立して切り替えられる。
【００２１】
主制御部２００は、画像形成装置１の全体の動作制御を行う。一方、駆動制御部２０３は、主制御部２００からの指示に応じて画像形成部３の動作を制御する。例えば、画像形成部３のセンサ、モータ、高圧基板などを制御して、画像形成制御およびシート搬送制御を行う。また主制御部２００と駆動制御部２０３とは、通信線２０７により接続される。
【００２２】
図３は、ユニバーサル対応のカセットヒータユニットの構成図である。図３（ａ）は画像形成装置１の電源仕向けが１００Ｖのときの電源２０８とユニバーサル対応カセットヒータ２０１との接続を示しており、図３（ｃ）はその等価回路図である。一方、図（ｂ）は画像形成装置１の電源仕向けが２３０Ｖのときの電源２０８とユニバーサル対応カセットヒータ２０１との接続を示しており、図３（ｄ）はその等価回路図である。カセットヒータ２０１は交流電圧が印加されて発熱する交流ヒータである。
【００２３】
図３（ａ）および（ｂ）で示す通り、ユニバーサル対応カセットヒータユニット２０１は線状の発熱素子（発熱線）を有する２本のヒータ線から構成され、１００Ｖ用の画像形成装置と２３０Ｖ用の画像形成装置とでカセットヒータの構成は同一である。それに対して、画像形成装置１からの電源供給の仕方は１００Ｖと２３０Ｖで異なる。図３（ａ）に示す通り、１００Ｖ用電源では２本のヒータ線にそれぞれ１００Ｖを印加、つまり図３（ｃ）に示すように電源に対して２本のヒータ線の発熱線が並列接続となる。一方、図３（ｂ）に示す通り、２３０Ｖ用電源では２本のヒータ線に直列に２３０Ｖを印加、つまり図３（ｄ）に示すように電源に対して２本のヒータ線の発熱線が直列接続となる。これらの直列・並列接続のための構成は、電源部２０８の内部に設けられており、画像形成装置の仕向けによって交流電源からの電力がいずれかの接続状態で供給されるよう構成されている。即ち、電源部２０８はヒータユニットに電力を供給する供給部として機能する。
【００２４】
従って、１００Ｖ仕向けの画像形成装置では、ヒータ線１本あたり１００Ｖが印加、２３０Ｖ仕向けの画像形成装置では、ヒータ線１本あたり１１５Ｖが印加される。例えば１７２５Ωの抵抗値をもつヒータ線を用いた場合、１００Ｖでのヒータ線の消費電力は１１．６Ｗ、２３０Ｖでのヒータ線の消費電力は１５．３Ｗとなり、厳密には等しい発熱量にはならない。ただし、用紙カセットに格納された用紙の含有水分量を一定の割合以下に保つことが目的であるため、上に述べた消費電力の差は実質上大きな問題では無い。これにより電源仕向け毎にヒータ線を区別する必要がなく、実効値の異なる電圧の交流電源のいずれかを選択的に入力可能なユニバーサル対応のカセットヒータユニットが実現可能となる。
【００２５】
尚、ここでは２本のヒータ線の抵抗値はほぼ同じ、つまり同じ仕様の部品を使用するとしたが、２本のヒータ線の抵抗値はあえて異ならせる構成としてもよい。ただし上述したような同じ部品を使用する構成とした方が、カセットヒータユニット製造時に誤ったヒータ線を取りつけるなどの不良を防ぐことができ、また製造上管理すべき部品種類の数を減らすことができる。
【００２６】
図４は、本実施形態におけるユニバーサル対応のカセットヒータユニットの配線例である。カセットヒータユニットは、給電コネクタ３００、金属板３０３、２本の発熱線３０１、３０４と２本の給電線３０２、３０５が接続されて成るヒータ線を備える。給電コネクタ３００は、電源２０８からの給電を受けるためのコネクタであり、２本のヒータ線のそれぞれの両端が接続され、画像形成装置１の電源とのインターフェース部になる。給電コネクタ３００への画像形成装置側の給電方法を上述のように電源仕向け毎に切り替えることで、ユニバーサル対応が可能となる。
【００２７】
金属板３０３は２本のヒータ線を支持するものであり、発熱線３０１，３０４によって金属板３０３を温めることで、発熱線３０１、３０４から発せられた熱を、金属板３０３の面上に均一に伝達する熱伝達板として機能する。この金属板３０３の熱により、カセット内のシートを加熱、乾燥させることができる。
【００２８】
ヒータ線の給電線３０２，３０５は、それ自体は発熱せず、給電コネクタ３００からの電力を受けて発熱線３０１，３０４に通電するため、発熱線３０１，３０４に直列に接続されている。給電コネクタの端子は、発熱線３０４、給電線３０５、給電線３０２、発熱線３０１の順番に並んでいる。発熱線３０１，３０４は、それぞれ金属板３０３のおおよそ外周に沿って、かつ互いに重複しないように配置されている。図４の配線例では、発熱線３０１が金属板３０３の隣り合う２辺に沿って配置され、発熱線３０４が別の隣り合う２辺に沿って配置されている。これにより金属板３０３全体の温度ムラを低減させることでき、かつ必要となる発熱線３０１、３０４の総使用線長を低減することができる。給電線３０２、３０５は２本の発熱線３０１、３０４で形成された経路の内側を通り、給電コネクタ３００へと接続するように配置されている。これにより発熱に寄与しない給電線３０２、３０５の総使用線長を低減することできる。
【００２９】
図５は、従来のユニバーサル対応カセットヒータユニットの配線例である。まず図５（ａ）においては、２本の発熱線３０１、３０４はそれぞれ左右に三角形となる経路を形成するように配置されている。この場合、発熱線３０１、３０４の配置に疎密が出来てしまい、金属板３０３の温度ムラが発生しやすくなる。例えば金属板３０３の下辺中央に対して、金属板３０３の中心部は発熱線の密度が低くなっており、図４の例よりも温度ムラが生じやすい。一方、図５（ｂ）においては、２本の発熱線３０１、３０４は図４で示したヒータユニットと同様、発熱線３０１、３０４を金属板３０３のおおよそ外周に沿って配置している。しかし給電線３０２、３０５も発熱線３０１と同様に金属板３０３のおおよそ外周に沿って配置しているため、発熱に寄与しない給電線３０２、３０５の総使用線長が図４の例よりも大きくなり、コストアップしてしまう。従って、図５に示す従来のユニバーサル対応カセットヒータユニットに対し、図４の本発明のユニバーサル対応カセットヒータユニットは温度ムラを低減させて用紙を効率的に乾燥し、また配線長を低減させてヒータユニットのコストを低減することができる。
【００３０】
ここでは例として、図４に示す構成を説明したが、上述した配置の考え方に沿った構成であれば、その限りでは無い。そこで他の構成例を、図６に示す。
【００３１】
図６（ａ）は、他の実施形態における給電コネクタ３００の配置例である。ヒータ線の配置は図４と同じ考え方で、発熱線３０１、３０４を金属板３０３のおおよそ外周に沿って配置し、給電線３０２、３０５をその経路の内側に配置している。
【００３２】
図６（ｂ）は、金属板３０３の温度ムラ低減を考慮した場合の例である。金属板３０３の大きさや発熱線３０１，３０４の特性によっては、金属板３０３の外周に配置した場合、金属板の中心が温まりにくくなることがある。そのため発熱線３０１、３０４の経路を図４の例よりも金属板３０３の中心近くに寄せ、中心部と外周部の温度ムラの低減を図っている。
【００３３】
図６（ｃ）は、２本のヒータ線が異なる場合の例である。カセットヒータユニットの製造コストを低減させるには、同一のヒータ線を２本使用し、使用数量を増やす方が望ましい。ただ止むを得ず、２本のヒータ線長が異なる場合は、本例示図のように、それを考慮して配置すればよい。
【００３４】
図６（ｄ）は、給電コネクタ３００の配置が、中央でも左端でもない場合の例である。この場合もヒータ線の配置は、発熱線３０１、３０４をおおよそ金属板３０３の外周に配置し、給電線３０２，３０５はその経路の内側に配置するという図４と同じ考え方で配置すれば良い。
【００３５】
以上の説明では、金属板の形状を四角として説明したが、その形状はこの限りでは無い。金属板の形状が四角では無く、円や楕円、台形などの形状であっても、金属板のおおよそ外周に沿って発熱線を配置し、その発熱線によって形成された経路の内側に給電線を配置するという考え方に基づいて、２本のヒータ線を配置すれば良い。
【００３６】
本実施形態によれば、発熱線を金属板のおおよそ外周に沿って配置し、給電線をその発熱線で形成された経路の内側に配置することで、金属板の温度ムラを低減させて、且つ配線長を低減させることができる。従って、用紙を効率的に乾燥させ、またヒータユニットのコストを低減したユニバーサル対応のヒータユニットを提供することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１８  カセット
２０１  カセットヒータ
３００  給電コネクタ
３０１，３０４  発熱線
３０２，３０５  給電線
３０３  金属板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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