(57)【要約】【課題】加熱ローラの表面温度の異常な上昇を確実に防止できる定着装置と、その定着装置を用いて画像を記録媒体上に形成する画像形成装置を提供する。【解決手段】未定着トナー像を担持する記録媒体を加熱するとともに加圧して、上記未定着トナー像を上記記録媒体に定着させる定着装置において、発熱する発熱面を有し、その発熱面が発する熱で上記記録媒体を加熱する加熱ローラ１６ａと、加熱ローラ１６ａの発熱面に上記記録媒体を圧接させる加圧ローラ１６ｂと、加熱ローラ１６ａの発熱面のうち、加圧ローラ１６ｂによる圧接時に上記記録媒体が必ず接触する第１の領域を除く第２の領域における、温度の山が現れる監視部分の温度が所定の閾値を超えると、上記発熱面の発熱を停止させるサーモスタット１６ｄとを備えた。【選択図】        図２
2005274948.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
未定着トナー像を担持する記録媒体を加熱するとともに加圧して、前記未定着トナー像を前記記録媒体に定着させる定着装置において、
発熱する発熱面を有し、その発熱面が発する熱で前記記録媒体を加熱する加熱部と、
前記加熱部の発熱面に前記記録媒体を圧接させる加圧部と、
前記加熱部の発熱面のうち、前記加圧部による圧接時に前記記録媒体が必ず接触する第１の領域を除く第２の領域における、温度の山が現れる監視部分の温度が所定の閾値を超えると、前記発熱面の発熱を停止させる発熱停止部とを備えたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記第１の領域における所定の被制御部分の温度を所定温度に維持するように、該発熱面の発熱量を調整する温度制御部を備えたことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記第２の領域は、前記第１の領域を挟む２つの領域部分に分割されたものであって、
前記発熱停止部は、前記２つの領域部分のうち、前記被制御部分から遠い方の領域部分における、温度の山が現れる監視部分の温度が所定の閾値を超えると、前記発熱面の発熱を停止させるものであることを特徴とする請求項２記載の定着装置。
【請求項４】
前記加熱部は、互いに異なる発熱分布で発熱する複数の熱源を備えたものであることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項５】
前記加熱部は、互いに異なる発熱分布で発熱する複数の熱源を備えたものであって、
前記第１の領域における所定の第１の被制御部分の温度と、前記第２の領域における所定の第２の被制御部分の温度とを、各所定の温度に維持するように、前記複数の熱源それぞれが発する熱量を調整する温度制御部を備え、
前記発熱停止部は、前記第２の領域のうちの、前記第２の被制御部分よりも前記第１の領域側における、温度の山が現れる監視部分の温度が所定の閾値を超えると、前記発熱面の発熱を停止させるものであることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項６】
移動する像担持体と、前記移動する像担持体の表面を所定の光源からの光で走査することにより該表面を露光して該表面に静電潜像を形成する露光部と、前記像担持体の表面に形成された静電潜像にトナーを吸着させることによって該表面にトナー像を形成する現像部と、前記像担持体の表面に形成されて最終的に所定の転写位置に運ばれたトナー像に前記記録媒体を搬送しつつ圧接させることによって該トナー像を該記録媒体上に転写させる転写部とが本体筐体内に配設された画像形成装置において、
前記転写部によってトナー像が転写された記録媒体を加熱するとともに加圧して、そのトナー像をその記録媒体に定着させる定着装置を備え、該定着装置が、
発熱する発熱面を有し、その発熱面が発する熱で前記記録媒体を加熱する加熱部と、
前記加熱部の発熱面に前記記録媒体を圧接させる加圧部と、
前記加熱部の発熱面のうち、前記加圧部による圧接時に前記記録媒体が必ず接触する第１の領域を除く第２の領域における、温度の山が現れる監視部分の温度が所定の閾値を超えると、前記発熱面の発熱を停止させる発熱停止部とを備えた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】
本発明は、未定着トナー像を担持する記録媒体を加熱するとともに加圧して未定着トナー像を記録媒体に定着させる定着装置と、その定着装置を用いて画像を記録媒体上に形成する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ等といった画像形成装置において、記録紙上に載った未定着トナー像を記録紙に定着させるための定着装置として、未定着トナー像を溶融するための加熱ローラと、未定着トナー像を担持する記録紙を加熱ローラに圧接させるための加圧ローラとを備えた定着装置が広く用いられている。
【０００３】
上記の加熱ローラにおける加熱方式の一例として、電力が供給されて発熱するヒータを内蔵し、そのヒータで表面を加熱し、その表面の熱によって、表面に圧接された記録紙上の未定着トナーを溶融するといった加熱方式が挙げられる。
【０００４】
このような加熱方式が採用された加熱ローラの多くは、加熱ローラの長さ方向における中央付近に温度の監視点を有し、適切な温度検知素子でその監視点の温度を検知することによって、定着時の加熱ローラの表面温度を上記のトナーの溶融に必要十分な所定の温度に制御したり、あるいは、例えば定着装置で紙詰まりが発生したとき等に発生する表面温度の異常な上昇を防止したりしている。
【０００５】
また、上記の加熱方式が採用された加熱ローラの中には、様々な幅の記録紙を効率的に加熱するために、加熱ローラの表面のうちの、互いに異なる加熱領域を加熱する複数種類のヒータを内蔵し、ユーザが設定した記録紙サイズに合せて、その記録紙が圧接される領域を複数のヒータで加熱するといったタイプものもある。このようなタイプの加熱ローラについては、各加熱領域の温度をトナーの溶融に必要十分な所定の温度に制御したり、各加熱領域における異常な温度上昇を防止したりするために、互いに隣接する２つの加熱領域間の境界に温度の監視点を設けるという技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平７−１２１０５４号公報（段落番号００１４−段落番号００２８、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、例えば、ユーザが、予め設定しておいた所望のサイズよりも幅の狭い記録紙を誤って画像形成装置に給紙してしまう等といったことはよくあることである。このようなときには、その幅の狭い記録紙が定着装置に搬送され、加熱ローラの表面に圧接されてしまう。すると、ユーザが設定した記録紙のサイズに応じた加熱領域の一部分にのみ上記の幅の狭い記録紙が圧接されることとなる。加熱領域中の記録紙が圧接された部分の熱はその記録紙によって吸収される。一方、加熱領域中の記録紙が圧接されない部分の熱は吸収されないため、この部分の表面温度が異常に上昇することとなる。このような表面温度の異常な上昇は、加熱ローラ自身や周辺部品の破壊等といった重大な不具合を引き起こすおそれがある。
【０００７】
ここで、上述したように、通常、加熱ローラには、定着時の表面温度の異常な上昇を防止するための温度の監視点が設けられているため、一見すると、上記のような不具合の発生は未然に防がれるように見える。
【０００８】
しかしながら、加熱ローラの長さ方向における中央付近に設けられた温度の監視点や、あるいは特許文献１に示されている、互いに隣接する２つの加熱領域間の境界に設けられた温度の監視点では、加熱ローラの表面に記録紙が接触すると、意図しないサイズの記録紙であっても監視点の温度が低下して、上記のような異常な温度上昇を看過してしまう可能性が高い。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑み、加熱ローラの表面温度の異常な上昇を確実に防止できる定着装置と、その定着装置を用いて画像を記録媒体上に形成する画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成する本発明の定着装置は、未定着トナー像を担持する記録媒体を加熱するとともに加圧して、上記未定着トナー像を上記記録媒体に定着させる定着装置において、
発熱する発熱面を有し、その発熱面が発する熱で上記記録媒体を加熱する加熱部と、
上記加熱部の発熱面に上記記録媒体を圧接させる加圧部と、
上記加熱部の発熱面のうち、上記加圧部による圧接時に上記記録媒体が必ず接触する第１の領域を除く第２の領域における、温度の山が現れる監視部分の温度が所定の閾値を超えると、前記発熱面の発熱を停止させる発熱停止部とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、上記目的を達成する本発明の画像形成装置は、移動する像担持体と、上記移動する像担持体の表面を所定の光源からの光で走査することによりその表面を露光してその表面に静電潜像を形成する露光部と、上記像担持体の表面に形成された静電潜像にトナーを吸着させることによってその表面にトナー像を形成する現像部と、上記像担持体の表面に形成されて最終的に所定の転写位置に運ばれたトナー像に上記記録媒体を搬送しつつ圧接させることによってそのトナー像をその記録媒体上に転写させる転写部とが本体筐体内に配設された画像形成装置において、
上記転写部によってトナー像が転写された記録媒体を加熱するとともに加圧して、そのトナー像をその記録媒体に定着させる定着装置を備え、その定着装置が、
発熱する発熱面を有し、その発熱面が発する熱で上記記録媒体を加熱する加熱部と、
上記加熱部の発熱面に上記記録媒体を圧接させる加圧部と、
上記加熱部の発熱面のうち、上記加圧部による圧接時に上記記録媒体が必ず接触する第１の領域を除く第２の領域における、温度の山が現れる監視部分の温度が所定の閾値を超えると、上記発熱面の発熱を停止させる発熱停止部とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、加熱ローラの表面温度の異常な上昇を確実に防止できる定着装置と、その定着装置を用いて画像を記録媒体上に形成する画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１４】
図１は、本発明の第１実施形態を示す図である。
【００１５】
図１には画像形成装置１００が備えている構成要素のうちの、像担持体ローラ１１、帯電装置１２、露光装置１３、現像装置１４、転写ローラ１５、定着装置１６、記録紙トレイ１７、手差し用トレイ１８、レジスタローラ２０、および搬送ローラ２１が示されている。ここで、像担持体ローラ、帯電装置、露光装置、現像装置、転写ローラ、および定着装置は、それぞれ本発明にいう像担持体、露光部、現像部、転写部、および定着装置の各一例に相当する。
【００１６】
また、この画像形成装置１００には、複数の搬送ローラ２１によって搬送経路１９が形成されているが、図１には、図を見やすくするために、搬送ローラ２１は、搬送経路１９の最下流側に配置された１個のみが代表的に示されている。さらに、画像形成装置１００は、上記の構成要素以外にも、本発明における特徴的な役割を担う構成要素を備えているが、図１が画像形成装置１００の基本的な画像形成動作を説明するための図であるため、この図１では、これらの構成要素の図示が、図を見やすくするために省略されている。これら本発明における特徴的な役割を担う構成要素については、別図を参照して後述する。
【００１７】
以下、この画像形成装置１００の基本的な画像形成動作について説明する。
【００１８】
先ず、記録紙トレイ１７あるいは手差し用トレイ１８から、それぞれのトレイに備えられている引出しローラ１７ａ，１８ａによって、搬送経路１９上に記録紙が引き出される。引出された記録紙は、これらのトレイの下流側に配値されたレジスタローラ２０によって一時的に保持され、さらに下流側に配置された像担持体ローラ１１と、転写ローラ１５とが互いに対向して形成される転写位置１５ａに向かって、後述のタイミングで送られる。
【００１９】
上記のレジスタローラ２０によって記録紙が一時的に保持されている間に、次のような手順で、像担持体ローラ１１の表面にトナー像が形成される。
【００２０】
まず、矢印Ａ方向に回転する像担持体ローラ１１の表面に、帯電装置１２に備えられた帯電ローラ１２ａよって帯電バイアス電圧が印加される。次に、露光装置１３により像担持体ローラ１１の表面に露光光Ｌが照射される。この露光光Ｌは、図示しない画像データ取得部によって取得された、原稿を表わす画像データに従って変調された光である。そして、この露光光Ｌが、露光装置１３に備えられた、ポリゴンミラー１３ａの回転によって、像担持体ローラ１１の表面を回転軸方向に走査するようにその表面に照射される。像担持体ローラ１１が、表面をこの露光光Ｌによって走査されながら、矢印Ａ方向に回転することによって、この像担持体ローラ１１の表面に上記の画像データが表わす画像が静電潜像として形成される。
【００２１】
次に、上記の静電潜像に、現像装置１４からトナーが供給される。これにより、その静電潜像が現像されて像担持体ローラ１１の表面にトナー像が形成される。ここで、現像装置１４からのトナーの供給は次のように実行される。現像装置１４は、トナーを一時的に保持する現像ローラ１４ａを備えており、この現像ローラ１４ａに現像バイアス電圧が印加されると、現像ローラ１４ａが保持しているトナーを上記の現像バイアス電圧によって上記の静電潜像に吸着させる。これにより、静電潜像が現像されてトナー像が形成される。
【００２２】
そして、像担持体ローラ１１の表面に形成されたトナー像が上記の転写位置１５ａに至るときに、その転写位置１５ａに搬送されるようなタイミングで、レジスタローラ２０によって一時的に保持されていた記録紙がこのレジスタローラ２０によって送り出される。
【００２３】
上記の転写位置１５ａに搬送されてきた記録紙は、転写ローラ１５によって転写位置１５ａを搬送されつつ、像担持体ローラ１１の表面に形成されたトナー像に圧接される。これにより、上記のトナー像が記録紙に転写される。
【００２４】
トナー像が転写された記録紙は定着装置１６に搬送され、この定着装置１６において、トナー像の記録紙への定着が行なわれる。そして、定着済みの記録紙が、搬送経路１９の最下流側に配置された搬送ローラ２１によって装置外部に排出される。
【００２５】
以上で、図１に示す画像形成装置１００の動作の概要説明を終了し、以下では、この画像形成装置１００に組み込まれている定着装置１６について説明する。
【００２６】
図２は、図１に示す画像形成装置に組み込まれている定着装置を示す図である。
【００２７】
図２には、定着装置１６、電源２２、および記録紙Ｐが示されている。
【００２８】
また、定着装置１６は、加熱ローラ１６ａと、加圧ローラ１６ｂと、ヒータ１６ｃと、サーモスタット１６ｄと、サーミスタ１６ｅと、スイッチ部１６ｆと、制御部１６ｇとを備えている。ここで、加熱ローラ１６ａ、加圧ローラ１６ｂ、ヒータ１６ｃ、およびサーモスタット１６ｄは、それぞれ本発明にいう加熱部、加圧部、熱源、および発熱停止部の各一例に相当する。
【００２９】
加熱ローラ１６ａは、ヒータ１６ｃを内蔵し、このヒータ１６ｃによって表面を加熱されるとともに、矢印Ｃ方向に回転する。
【００３０】
加圧ローラ１６ｂは、矢印Ｄ方向に回転するとともに、定着装置１６まで搬送されて来た、未定着のトナー像を担持する記録紙Ｐを、加熱ローラ１６ａの表面に圧接させる。
【００３１】
ヒータ１６ｃは、電源２２から電力を供給されて加圧ローラ１６ｂの表面を加熱する。
【００３２】
サーモスタット１６ｄは、電源２２とヒータ１６ｃとの間に直列に接続され、加熱ローラ１６ａの表面における後述の温度監視点の近傍に配設される。そして、この温度監視点の温度を監視し、その温度が加圧ローラ１６ｂや周辺部品の耐熱温度より若干低い閾値温度を超えると、自ら断線することによって電源２２からヒータ１６ｃへの電力供給を停止させる。これにより、加熱ローラ１６ａの表面における上記の温度監視点の温度が上記の耐熱温度を超えて異常に上昇することを防止している。
【００３３】
また、サーミスタ１６ｅは、記録紙Ｐが圧接される領域における後述の温度制御点の近傍に配設され、その温度制御点の温度を検出し、検出結果を制御部１６ｇに送る。
【００３４】
電源２２は、スイッチ部１６ｆに向けて直流電力を出力する。また電源２２が出力する電力のレベルは制御部１６ｇからの指示によって調節される。
【００３５】
スイッチ部１６ｆは、電源２２とサーモスタット１６ｄとの間に直列に接続され、電源２２から出力された直流電力を、所定周期のパルス電力に変換して、ヒータ１６ｃに供給する。ここで、このパルス電力のパルス幅は、制御部１６ｇからの指示によって変更される。
【００３６】
制御部１６ｇは、ユーザが予め指定しておいた記録紙のサイズに応じて、スイッチ部１６ｆで生成されるパルス電力のパルス幅を変更し、さらに、サーミスタ１６ｅから送られてくる検出結果が示す温度制御点の温度に応じて、電源２２から出力される電力のレベルを調節する。
【００３７】
制御部１６ｇは、まず、電源２２から所定レベルの直流電力を出力させ、さらに、スイッチ部１６ｆにその直流電力をユーザによって指定された記録紙のサイズに応じたパルス幅のパルス電力に変換させる。例えば、ユーザによって指定された記録紙が、加熱ローラ１６ａの表面からの熱の吸収量が多い、幅広サイズの記録紙であった場合には、スイッチ部１６ｆに上記の直流電力をパルス幅の広いパルス電力に変換させることによって、ヒータ１６ｃに供給される電力量を多くし、加熱ローラ１６ａの表面からの熱の吸収量が少ない幅の狭いサイズの記録紙であった場合には、スイッチ部１６ｆに上記の直流電力をパルス幅の狭いパルス電力に変換させることによって、ヒータ１６ｃに供給される電力量を少なくする。
【００３８】
制御部１６ｇは、次に、サーミスタ１６ｅで検出された温度制御点の温度に応じて、電源２２から出力される電力のレベルを制御することによって、この温度制御点の温度をトナーの溶融に必要十分な所定温度に維持する。例えば、温度制御点の温度が上記の所定温度よりも低い場合には、電力のレベルを上げる。また、逆に、温度制御点の温度が上記の所定温度よりも高い場合には、電力のレベルを下げる。このような制御により、記録紙Ｐが圧接される領域の温度がトナーの溶融に必要十分な所定温度に維持される。
【００３９】
以上説明した各構成要素の働きによって、未定着のトナー像を担持する記録紙Ｐは矢印Ｅ方向に搬送されるとともに加熱および加圧される。これにより、上記の未定着のトナー像が記録紙Ｐに定着される。
【００４０】
次に、加熱ローラ１６ａの表面における、上記の温度監視点と温度制御点について説明する。
【００４１】
図３は、図２に示す加熱ローラの表面における、温度監視点と温度制御点を示す図である。
【００４２】
図３には、ヒータ１６ｃを内蔵する加熱ローラ１６ａと、図１にも示す搬送ローラ２１が記録紙Ｐとともに示されている。
【００４３】
ここで、本実施形態では、搬送方向Ｅから見たときに、記録紙Ｐの中心Ｍ１が、加熱ローラ１６ａの中心Ｍ２に一致するように記録紙Ｐが搬送されるという「中央基準」による搬送方法が採用されている。また、記録紙Ｐは、左右一対の搬送ローラ２１によって定着装置１６まで搬送される。そして、この搬送ローラ２１によって搬送できる記録紙Ｐの最小幅が、左右一対の搬送ローラ２１の間隔Ｗによって決まり、加熱ローラ１６ａの表面には、必ずこの間隔Ｗ以上の幅の記録紙Ｐが圧接されることとなる。つまり、加熱ローラ１６ａの表面における、上記の間隔Ｗに対応する第１の領域Ｓ１には、どのような幅の記録紙Ｐが搬送されて来たとしても、必ず記録紙Ｐが接触することとなる。
【００４４】
図３には、さらに、加熱ローラ１６ａの回転軸１６ａ＿１に沿った、ヒータ１６ｃの発熱分布を表わす曲線Ｌ１が示されている。本実施形態では、加熱ローラ１６ａの両端部分に、この加熱ローラ１６ａを回転させるための機構部品（図示せず）等といった熱容量の大きな金属部品が接触しており両端部分から熱が奪われるため、曲線Ｌ１が示すように両端部分にピークを有する発熱分布で発熱するヒータ１６ｃが用いられている。
【００４５】
また、図３には、表面に記録紙Ｐが圧接されたときの、回転軸１６ａ＿１に沿った表面温度の分布を模式的に表わす曲線Ｌ２も示されている。記録紙Ｐが圧接される領域では熱が記録紙Ｐに吸収されるために、記録紙Ｐが必ず接触する上記の第１の領域Ｓ１を中心とした加熱ローラ１６ａの表面の温度は、曲線Ｌ２が示すように低くなる。ここで、この第１の領域Ｓ１を中心とした領域の温度が低くなり過ぎると、記録紙Ｐ上のトナーが十分に溶融されなくなってしまう。そこで、本実施形態では、この第１の領域Ｓ１内に温度制御点Ｔ１が置かれて、この温度制御点Ｔ１の温度が図２に示すサーミスタ１６ｅおよび制御部１６ｇによってトナーの溶融に必要十分な温度に維持されている。
【００４６】
また、加熱ローラ１６ａの表面において、記録紙Ｐが圧接されない２つの領域の温度は記録紙Ｐによる熱の吸収がないために高くなり、これら２つの領域それぞれに、曲線Ｌ２が示すように温度のピークＴＰが現れる。この２ヶ所に現れる温度のピークＴＰの値は、ほぼ同等な値となる。ここで、上述したように、ヒータ１６ｃに供給される電力量は、ユーザによって指定された記録紙のサイズにも応じている。例えば、ユーザによって幅広サイズが指定された場合にはヒータ１６ｃに供給される電力量は多くなる。このとき、指定されたサイズよりも幅の狭いサイズの記録紙が誤って搬送されてしまうと、上記の幅広サイズに応じて加熱ローラ１６ａの表面を発した熱が、幅の狭いサイズの記録紙に十分に吸収されず、結果的に、温度のピークＴＰの値が、加熱ローラ１６ａや周辺部品の耐熱温度を超えてしまうおそれが生じる。そこで、本実施形態では、この温度のピークＴＰの出現が予測される２ヶ所のうちの一方に温度監視点Ｔ２が置かれ、この温度監視点Ｔ２の温度が図２に示すサーモスタット１６ｄによって監視され、その温度が上記の耐熱温度よりも若干低い所定の閾値を超えると、サーモスタット１６ｄ自らが断線することによってヒータ１６ｃへの電力供給が停止される。これにより、温度のピークＴＰの値が上記の耐熱温度を超えるような異常な温度上昇が防止される。
【００４７】
ここで、上記の温度のピークＴＰは、記録紙Ｐが必ず接触する上記の第１の領域Ｓ１を除いた第２の領域Ｓ２に現れることが実験等からわかっており、また、この温度のピークＴＰの位置が、表面に圧接される記録紙Ｐのサイズによらず一定の位置であることも実験等からわかっている。
【００４８】
以上に説明した第１実施形態では、設計段階で、加熱ローラ１６ａの表面における、温度のピークＴＰが現れる位置が予め実験などによって上記の温度監視点Ｔ２として求められ、その温度監視点Ｔ２の温度がサーモスタット１６ｄによって監視される。従って、この第１実施形態によれば、加熱ローラ１６ａの表面温度の異常な上昇を確実に防止することができる。
【００４９】
また、本発明の定着装置は、「上記第１の領域における所定の被制御部分の温度を所定温度に維持するように、その発熱面の発熱量を調整する温度制御部を備えた」という形態が好ましく、上記の第１実施形態では、この温度制御の一例を構成するサーミスタ１６ｅと制御部１６ｇが備えられている。
【００５０】
このような好ましい形態の定着装置によれば、例えば、上記記録媒体によって上記発熱面の熱が吸収されたとしても、その吸収された熱量を補うように、上記温度制御部によって、上記発熱面の発熱量が調整されるので、その発熱面の温度を、例えばトナーの溶融に必要十分な所定温度に容易に維持することができる。
【００５１】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
【００５２】
この第２実施形態は、互いに異なる発熱分布で発熱する２種類のヒータを備えている点が上述の第１実施形態と異なる。以下では、この第１実施形態との相違点についてのみ説明する。
【００５３】
図４は、本発明の第２実施形態に組み込まれている定着装置を示す図である。この図４では、図２と同等な構成要素には図２と同じ符号を付し、重複説明を省略する。
【００５４】
図４に示す定着装置３０には、図２と同等な構成要素の他に、第１および第２のヒータ３１，３２と、切換え部３３と、制御部３４が備えられている。
【００５５】
第１のヒータ３１は、加熱ローラ１６ａの回転軸に沿った広範囲に熱を発する、主に幅の広い記録紙の加熱を担うヒータであり、第２のヒータ３２は、比較的狭い範囲に熱を発する、主に幅の狭い記録紙の加熱を担うヒータである。
【００５６】
切換え部３３は、電源２２からの電力の供給経路を、第１および第２のヒータ３１，３２の間で所定周期で切換えて、第１および第２のヒータ３１，３２それぞれに所定周期のパルス電力を供給する。ここで、第１および第２のヒータ３１，３２に供給される各パルス電力のパルス幅は、制御部１６ｇからの指示によって変更される。
【００５７】
制御部３４は、ユーザが予め指定しておいた記録紙のサイズに応じて、切換え部３３で生成されて第１および第２のヒータ３１，３２に供給される各パルス電力のパルス幅を変更し、さらに、サーミスタ１６ｅから送られてくる検出結果が示す温度に応じて、電源２２から出力される電力のレベルを調節する。
【００５８】
この制御部３４は、まず、電源２２から所定レベルの直流電力を出力させ、さらに、切換え部３３に、電源２２からの電力の供給経路を、第１および第２のヒータ３１，３２の間で所定周期で切換えさせて、第１および第２のヒータ３１，３２それぞれに所定周期のパルス電力を供給させる。また、このときには、第１および第２のヒータ３１，３２に供給されるパルス電力それぞれのパルス幅が、ユーザによって指定された記録紙のサイズに応じたパルス幅となるようなタイミングで、切換え部３３に電力の供給経路を切換えさせる。例えば、ユーザによって指定されたサイズにおける幅が狭いときには、第２のヒータ３２に供給されるパルス電力のパルス幅が、第１のヒータ３１に供給されるパルス電力のパルス幅よりも広くなるようなタイミングで、切換え部３３に電力の供給経路を切換えさせる。また、ユーザによって指定されたサイズにおける幅が広いときには、第１のヒータ３１に供給されるパルス電力のパルス幅が、第２のヒータ３２に供給されるパルス電力のパルス幅よりも広くなるようなタイミングで、切換え部３３に電力の供給経路を切換えさせる。切換え部３３にこのように切換えさせることにより、加熱ローラ１６ａの表面が、ユーザによって指定されたサイズに応じた温度分布で加熱される。次に、この加熱ローラ１６ａの表面の温度は、サーミスタ１６ｅと制御部３４とによって、トナーの溶融に必要十分な温度に維持されるが、このときのサーミスタ１６ｅと制御部３４の動作は、図２を参照して説明したサーミスタ１６ｅと制御部１６ｇの動作と同等であるので、ここでは重複説明を省略する。
【００５９】
次に、本実施形態における、上記の温度監視位置と温度制御位置について説明する。
【００６０】
図５は、図４に示す加熱ローラの表面における、温度監視位置と温度制御位置を示す図である。この図５では、図３と同等な構成要素には図３と同じ符号を付し、重複説明を省略する。
【００６１】
図５のパート（Ａ）には、図４に示す第１のヒータ３１と、加熱ローラ１６ａの回転軸１６ａ＿１に沿った第１のヒータ３１の発熱分布を表わす曲線Ｌ１と、第１のヒータ３１のみが発熱し、かつ表面に記録紙が圧接されたときに生じる、回転軸１６ａ＿１に沿った表面温度の分布を模式的に表わす曲線Ｌ２とが示されており、図５のパート（Ｂ）には、図４に示す第２のヒータ３２と、加熱ローラ１６ａの回転軸１６ａ＿１に沿った第２のヒータ３２の発熱分布を表わす曲線Ｌ３と、第２のヒータ３２のみが発熱し、かつ表面に記録紙が圧接されたときに生じる、回転軸１６ａ＿１に沿った表面温度の分布を模式的に表わす曲線Ｌ４とが示されている。
【００６２】
上述したように、第１のヒータ３１は、主に幅の広い記録紙の加熱を担うヒータであり、曲線Ｌ１が示すように、回転軸１６ａ＿１に沿った広範囲に熱を発する。そして、第１のヒータ３１は、表面に記録紙が圧接されたときには、曲線Ｌ２が示すように、加熱ローラ１６ａの両端近傍に、互いにほぼ同等な値の２つの温度のピークＴＰ１を有する温度分布を表面に生じさせる。
【００６３】
一方、第２のヒータ３２は、主に幅の狭い記録紙の加熱を担うヒータであり、曲線Ｌ３が示すように、回転軸１６ａ＿１に沿った比較的狭い範囲に熱を発する。そして、第２のヒータ３２は、表面に記録紙が圧接されたときには、曲線Ｌ４が示すように、加熱ローラ１６ａの中央近傍に、互いにほぼ同等な値の２つの温度のピークＴＰ２を有する温度分布を表面に生じさせる。
【００６４】
ここで、第１および第２のヒータ３１，３２は、図４に示す切換え部３３によって交互に電力を供給される。その結果、加熱ローラ１６ａの表面には、第１のヒータ３１によって生じる曲線Ｌ２が示す温度分布と、第２のヒータ３２によって生じる曲線Ｌ２が示す温度分布とが平均化された温度分布が現れる。図５のパート（Ａ）には、この平均化された温度分布が曲線Ｌ５で模式的に示されている。この平均化された温度分布も、曲線Ｌ５が示すように、２ヶ所に互いにほぼ同等な値の２つの温度のピークＴＰ３を有している。
【００６５】
本実施形態では、前述した第１実施形態と同様に、記録紙が必ず接触する第１の領域Ｓ１に温度制御点Ｔ１が置かれ、この温度制御点Ｔ１の近傍に図４に示すサーミスタ１６ｅが配設される。そして、この温度制御点Ｔ１の温度がサーミスタ１６ｅおよび制御部３４によってトナーの溶融に必要十分な温度に維持される。
【００６６】
また、本実施形態では、曲線Ｌ５が示す平均化された温度分布において、温度のピークＴＰ３の出現が予測される２ヶ所のうちの一方に温度監視点Ｔ２が置かれ、この温度監視点Ｔ２の近傍に図４に示すサーモスタット１６ｄが配設される。そして、この温度監視点Ｔ２の温度がサーモスタット１６ｄによって監視され、その温度が加熱ローラ１６ａや周辺部品の耐熱温度よりも若干低い所定の閾値を超えると、サーモスタット１６ｄ自らが断線することによって、第１および第２のヒータ３１，３２への電力供給が停止される。これにより、温度のピークＴＰ３の値が上記の耐熱温度を超えるような異常な温度上昇が防止される。
【００６７】
ここで、上記の温度のピークＴＰ３は、記録紙Ｐが必ず接触する上記の第１の領域Ｓ１と、第１のヒータ３１によって生じる曲線Ｌ２が示す温度分布において温度のピークＴＰ１が現れる位置Ｔ３との間の領域Ｓ３に存在することが実験等からわかっており、また、上記の温度のピークＴＰ３の位置が、表面に圧接される記録紙のサイズによらず一定の位置であることも実験等からわかっている。
【００６８】
以上に説明した第２実施形態では、設計段階で、上記の温度のピークＴＰ３が現れる位置が予め実験などによって上記の温度監視点Ｔ２として求められ、その温度監視点Ｔ２の温度がサーモスタット１６ｄによって監視される。従って、この第２実施形態によれば、加熱ローラ１６ａの表面温度の異常な上昇を確実に防止することができる。
【００６９】
また、本発明の定着装置は、「加熱部が、互いに異なる発熱分布で発熱する複数の熱源を備えた」という形態が好ましく、上記の第２実施形態では、これら複数の熱源の一例として、主に幅の広い記録紙の加熱を担う第１のヒータ３１と、主に幅の狭い記録紙の加熱を担う第２のヒータ３２とを備えている。
【００７０】
このような好ましい形態の定着装置によれば、上記複数の熱源によって、例えば、互いに幅の異なっている等といった複数種類の記録媒体を効率的に加熱することができる。
【００７１】
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
【００７２】
この第３実施形態は、サーミスタを２個備えている点が、図４および図５を参照して説明した第２実施形態と異なる。以下では、この第２実施形態との相違点についてのみ説明する。
【００７３】
図６は、本発明の第３実施形態に組み込まれている定着装置を示す図である。この図６では、図４と同等な構成要素には図４と同じ符号を付し、重複説明を省略する。
【００７４】
図６に示す定着装置４０には、図４と同等な構成要素の他に、第１および第２のサーミスタ４１，４２と、制御部４３が備えられている。
【００７５】
第１のサーミスタ４１は、後述の第１の温度制御点の温度を検出するセンサであり、第２のサーミスタ４２は、後述の第２の温度制御点の温度を検出するセンサである。そして、第１および第２のサーミスタ４１，４２は検出結果を制御部４３に送る。
【００７６】
また、制御部４３は、第１および第２のサーミスタ４１，４２から送られてくる各検出結果が示す温度に応じて、電源２２から出力される電力のレベルを調節する。これにより上記の第１および第２の温度制御点の温度が所定の温度に維持される。
【００７７】
図７は、図６に示す加熱ローラの表面における、温度監視点と温度制御点を示す図である。この図７では、図５と同等な構成要素には図５と同じ符号を付し、重複説明を省略する。
【００７８】
図７のパート（Ａ）には、第１のヒータ３１と、回転軸１６ａ＿１に沿った第１のヒータ３１の発熱分布を表わす曲線Ｌ１と、第１のヒータ３１のみが発熱し、かつ表面に記録紙が圧接されたときに生じる、回転軸１６ａ＿１に沿った表面温度の分布を模式的に表わす曲線Ｌ２とが示されており、図７のパート（Ｂ）には、第２のヒータ３２と、回転軸１６ａ＿１に沿った第２のヒータ３２の発熱分布を表わす曲線Ｌ３と、第２のヒータ３２のみが発熱し、かつ表面に記録紙が圧接されたときに生じる、回転軸１６ａ＿１に沿った表面温度の分布を模式的に表わす曲線Ｌ４とが示されている。
【００７９】
本実施形態においても、前述した第２実施形態と同様に、加熱ローラ１６ａの表面には、第１のヒータ３１によって生じる曲線Ｌ１が示す温度分布と、第２のヒータ３２によって生じる曲線Ｌ４が示す温度分布とが平均化された、図７のパート（Ｂ）において曲線Ｌ６が示す温度分布が生じる。本実施形態では、記録紙が必ず接触する第１の領域Ｓ１に第１の温度制御点Ｔ４が置かれ、この第１の温度制御点Ｔ４近傍に図６に示す第１のサーミスタ４１が配設され、この第１のサーミスタ４１によって第１の温度制御点Ｔ４の温度が検出される。また、第１の領域Ｓ１を除く第２の領域Ｓ２には第２の温度制御点Ｔ５が置かれ、この第２の温度制御点Ｔ５の近傍に図６に示す第２のサーミスタ４２が配設され、この第２のサーミスタ４２によって第２の温度制御点Ｔ５の温度が検出される。そして、これら第１および第２のサーミスタ４１，４２の検出結果に基づいて、上記の第１および第２の温度制御点Ｔ４，Ｔ５の温度それぞれが、各所定の温度に維持される。その結果、曲線Ｌ６が示す平均化された温度分布は、これら２つの被制御部分Ｔ４，Ｔ５の間の位置と、この位置と加熱ローラ１６ａの中心Ｍ２を対称軸とした鏡面対象の位置との２ヶ所に、互いに同等な値の温度のピークＴＰ４を持つこととなる。そして、この温度のピークＴＰ４の出現が予測される２ヶ所のうちの一方に温度監視点Ｔ６が置かれ、この温度監視点Ｔ６の近傍に図６に示すサーモスタット１６ｄが配設され、このサーモスタット１６ｄによって上記の温度監視点Ｔ６の温度が監視される。そして、その温度が加熱ローラ１６ａや周辺部品の耐熱温度よりも若干低い所定の閾値を超えると、サーモスタット１６ｄ自らが断線することによって、第１および第２のヒータ３１，３２への電力供給が停止される。これにより、温度のピークＴＰ４の値が上記の耐熱温度を超えるような、異常な温度上昇が防止される。
【００８０】
ここで、上記の温度のピークＴＰ４は、記録紙Ｐが必ず接触する上記の第１の領域Ｓ１と、第２のヒータ３２によって生じる曲線Ｌ４が示す温度分布において温度のピークＴＰ２が現れる位置Ｔ７との間の領域Ｓ４に存在することが実験等からわかっており、また、この位置Ｔ４が、表面に圧接される記録紙のサイズによらず一定の位置であることも実験等からわかっている。
【００８１】
以上に説明した第３実施形態では、設計段階で、加熱ローラ１６ａの表面における、上記の温度のピークＴＰ４が現れる位置が予め実験などによって上記の温度監視点Ｔ６として求められ、その温度監視点Ｔ６の温度がサーモスタット１６ｄによって監視される。従って、この第３実施形態によれば、加熱ローラ１６ａの表面温度の異常な上昇を確実に防止することができる。
【００８２】
また、本発明の定着装置は、「上記加熱部は、互いに異なる発熱分布で発熱する複数の熱源を備えたものであって、上記第１の領域における所定の第１の被制御部分の温度と、上記第２の領域における所定の第２の被制御部分の温度とを、各所定の温度に維持するように、上記複数の熱源それぞれが発する熱量を調整する温度制御部を備え、上記発熱停止部は、上記第２の領域のうちの、上記第２の被制御部分よりも上記第１の領域側における、温度の山が現れる監視部分の温度が所定の閾値を超えると、上記発熱面の発熱を停止させるものである」という形態が好ましく、上記の第３実施形態では、この温度制御部の一例を構成する、第１および第２の温度制御点それぞれの温度を検知する第１および第２のサーミスタ４１，４２と、制御部４３を備えている。
【００８３】
このような好ましい形態の定着装置によれば、上記温度制御部によって、上記第１の被制御部分と上記第２の被制御部分との２箇所の温度が各所定の温度に維持されるので、上記加熱部の表面温度を一層厳密に制御することができる。
【００８４】
次に、本発明の第４実施形態について説明する。
【００８５】
この第４実施形態は、サーモスタットが、図７に示す第３実施形態が備えるサーモスタットとは異なる部分の温度を監視するものである点が、この第３実施形態と異なる。
【００８６】
図８は、本発明の第４実施形態に組み込まれている定着装置を示す図である。この図８では、図６と同等な構成要素には図６と同じ符号を付し、重複説明を省略する。
【００８７】
図８に示す定着装置５０には、図６と同等な構成要素の他に、図６および図７を参照して説明したサーモスタット１６ｄとは異なる位置に配設されるサーモスタット５１が備えられている。
【００８８】
図９は、図８に示す加熱ローラの表面における、温度監視点と温度制御点を示す図である。この図９では、図７と同等な構成要素には図７と同じ符号を付し、重複説明を省略する。
【００８９】
図９には、加熱ローラ１６ａの表面に生じる、回転軸１６ａ＿１に沿った温度分布を模式的に表わす、図７にも示す曲線Ｌ６が示されている。この曲線Ｌ６が示す温度分布は、前述した第３実施形態と同様に、図８に示す第１のヒータ３１によって生じる温度分布と、図８に示す第２のヒータ３２によって生じる温度分布とが平均化された温度分布であり、２ヶ所に温度のピークＴＰ４を有している。また、図９には、図８に示す第１のサーミスタ４１によって温度が検出され、その検出結果に基づいて所定の温度に維持される第１の温度制御点Ｔ４と、図８に示す第２のサーミスタ４２によって温度が検出され、その検出結果に基づいて所定の温度に維持される第２の温度制御点Ｔ５も示されている。
【００９０】
ここで、図９に示す曲線Ｌ６が示す温度分布は、記録紙が圧接されない上記の第２の領域Ｓ２に、互いに同等な値の２ヶ所の温度のピークＴＰ４を有している。
【００９１】
本実施形態では、上記の温度のピークＴＰ４の出現が予測される２ヶ所のうち、上記の第１および第２の温度制御点Ｔ４，Ｔ５の双方から遠い方の位置に温度監視点Ｔ８が置かれ、この温度監視点Ｔ８の近傍に、図８に示すサーモスタット５１が配設され、このサーモスタット５１によって上記の温度監視点Ｔ８の温度が監視される。そして、その温度が加熱ローラ１６ａや周辺部品の耐熱温度よりも若干低い所定の閾値を超えると、サーモスタット５１自らが断線することによって、第１および第２のヒータ３１，３２への電力供給が停止される。これにより、温度のピークＴＰ４の値が上記の耐熱温度を超えるような、異常な温度上昇が防止される。
【００９２】
また、例えば、加熱ローラ１６ａにおける表面上のある部分に、サーミスタやサーモスタットによる温度検知を阻害するような異物が付着したとしても、本実施形態では、２個のサーミスタ４１，４２と、サーモスタット５１とが、加熱ローラ１６ａの表面における互いに離れた位置の温度を検知しているため、サーミスタやサーモスタットによる温度検知が全て阻害されて加熱ローラ１６ａの表面温度の制御が完全に不能となってしまう等といった事態を回避することができる。
【００９３】
また、上述した温度制御部を備えた好ましい形態の本発明の定着装置は、「上記第２の領域が、上記第１の領域を挟む２つの領域部分に分割されたものであって、上記発熱停止部が、上記２つの領域部分のうち、上記被制御部分から遠い方の領域部分に所定の閾値温度を超える温度のピークが現れると上記発熱面の発熱を停止させるものである」という形態がさらに好ましく、上記の第４実施形態では、この発熱停止部の一例として、サーモスタット５１を備えている。
【００９４】
このようなさらに好ましい形態の定着装置によれば、上記加熱部の表面温度を互いに離れた位置で検知することができるので、例えば、いずれか一方の位置における温度の検知が阻害されるような事態が発生したとしても、もう一方の位置で温度を検知することができる。これにより、上記のような状況下においても、上記加熱部の表面温度が完全に制御不能となってしまう等といった不具合を回避することができる。
【００９５】
尚、以上の説明では、本発明にいう「記録媒体が必ず接触する第１の領域」の一例として、加熱ローラ１６ａの表面における、左右一対の搬送ローラ２１の間隔Ｗに対応する第１の領域Ｓ１を例示したが、本発明はこれにかぎるものではない。本発明にいう「記録媒体が必ず接触する第１の領域」は、例えば、画像形成装置の規格において謳われている使用可能な最小サイズの記録媒体に対応する領域であってもよく、あるいは画像形成装置の記録紙トレイに収納可能な最小サイズの記録媒体に対応する領域であってもよい。
【００９６】
また、以上の説明では、本発明にいう発熱停止部の一例としてサーモスタットを示し、また、本発明にいう温度制御部の一例の構成要素としてサーミスタを示したが、本発明はこれに限るものではない。本発明にいう発熱停止部は、例えば、サーミスタや熱伝対等といった温度検知素子とリレーを備え、温度検知素子の出力が所定の閾値を超えるとリレーが電源ラインを遮断する等といった発熱停止回路であってもよく、また、本発明にいう温度制御部は、熱伝対等といった温度検知素子であってもよい。
【００９７】
また、以上の説明では、本発明にいう発熱停止部の一例として、温度の監視点の近傍に配設された、加熱ローラの表面に非接触なサーモスタットを例示し、また、本発明にいう温度制御部の一例の構成要素として、温度制御点の近傍に配設された、加熱ローラ１６ａの表面に非接触なサーミスタを例示したが、本発明はこれに限るものではない。本発明の発熱停止部は、例えば、加熱ローラの表面に接触するサーモスタットであってもよく、また、本発明にいう温度制御の一例を構成するサーミスタも、加熱ローラの表面に接触するものであってもよい。
【００９８】
また、以上の説明では、本発明の画像形成装置の一例として、記録紙の中心を基準として記録紙を搬送する「中央基準」による搬送方法が採用された画像形成装置を例示したが、本発明はこれに限るものではない。本発明の画像形成装置は、記録紙の左右いずれか一方の端部を基準として記録紙を搬送する「片側基準」による搬送方法が採用された画像形成装置であってもよい。
【００９９】
また、以上の説明では、本発明の定着装置の一例として、１種類のヒータで表面を加熱される加熱ローラを備えた定着装置や、互いに異なる発熱分布で発熱する２種類のヒータで表面を加熱される加熱ローラを備えた定着装置を示したが、本発明はこれに限るものではなく、本発明の定着装置は、互いに異なる発熱分布で発熱する３種類以上のヒータで表面を加熱される加熱ローラを備えた定着装置であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の画像形成装置の第１実施形態を示す図である。
【図２】図１に示す画像形成装置に組み込まれている定着装置を示す図である。
【図３】図２に示す加熱ローラの表面における、温度監視点と温度制御点を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態に組み込まれている定着装置を示す図である。
【図５】図４に示す加熱ローラの表面における、温度監視位置と温度制御位置を示す図である。
【図６】本発明の第３実施形態に組み込まれている定着装置を示す図である。
【図７】図６に示す加熱ローラの表面における、温度監視点と温度制御点を示す図である。
【図８】本発明の第４実施形態に組み込まれている定着装置を示す図である。
【図９】図８に示す加熱ローラの表面における、温度監視点と温度制御点を示す図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１００    画像形成装置
１１    像担持体ローラ
１２    帯電装置
１２ａ    帯電ローラ
１３    露光装置
１３ａ    ポリゴンミラー
１４    現像装置
１４ａ    現像ローラ
１５    転写ローラ
１５ａ    転写位置
１６，３０，４０，５０    定着装置
１６ａ    加熱ローラ
１６ａ＿１    回転軸
１６ｂ    加圧ローラ
１６ｃ    ヒータ
１６ｄ，５１    サーモスタット
１６ｅ    サーミスタ
１６ｆ    スイッチ部
１６ｇ，３４，４３    制御部
１７    記録紙トレイ
１７ａ，１８ａ    引出しローラ
１８    手差し用トレイ
１９    搬送経路
２０    レジスタローラ
２１    搬送ローラ
２２    電源
３１    第１のヒータ
３２    第２のヒータ
３３    切換え部
４１    第１のサーミスタ
４２    第２のサーミスタ
【図１】
2005274948.tif 000003
【図２】
2005274948.tif 000004
【図３】
2005274948.tif 000005
【図４】
2005274948.tif 000006
【図５】
2005274948.tif 000007
【図６】
2005274948.tif 000008
【図７】
2005274948.tif 000009
【図８】
2005274948.tif 000010
【図９】
2005274948.tif 000011