(57)【要約】  【課題】  ヒータランプを２本以上用いた画像形成装置の定着器において、サーモスタットの数を減らし、安価な定着器及び定着方法を提供する。  【解決手段】  定着器は、ローラ本体の長手方向における中央部に設けた第１のヒータと、ローラ本体の長手方向における端部に設けた第２のヒータからなる。第１のヒータのみ点灯したときの第１の温度と、第２のヒータのみを点灯したときの第２の温度との温度差が所定の範囲内となる位置に単一のサーモスタットを設けた。  【選択図】  図１
2007213006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローラ本体と、
前記ローラ本体の長手方向における中央部に設けた第１のヒータと、
前記ローラ本体の長手方向における端部に設けた第２のヒータと、
前記第１のヒータのみ動作したときの第１の温度と、前記第２のヒータのみを動作したときの第２の温度との温度差が所定の範囲内となる位置に設けた単一のサーモスタットと
を備えてなる定着器。
【請求項２】
請求項１に記載の定着器において、
前記所定の範囲は２０℃以内である定着器。
【請求項３】
請求項１に記載の定着器において、
前記サーモスタットは、前記第１の温度と前記第２の温度とが略一致する位置に設けられる定着器。
【請求項４】
ローラ本体の長手方向における中央部に設けた第１の加熱手段と、
前記ローラ本体の長手方向における端部に設けた第２の加熱手段と、
前記第１の加熱手段のみ動作したときの第１の温度と、前記第２の加熱手段のみを動作したときの第２の温度との温度差が所定の範囲内となる位置に設けた単一の通電遮断手段と
を備えてなる定着器。
【請求項５】
請求項４に記載の定着器において、
前記所定の範囲は２０℃以内である定着器。
【請求項６】
請求項４に記載の定着器において、
前記通電遮断手段は、前記第１の温度と前記第２の温度とが略一致する位置に設けられる定着器。
【請求項７】
ローラ本体の長手方向における中央部を加熱し、
前記ローラ本体の長手方向における端部を加熱し、
前記中央部を加熱したときの第１の温度と、前記端部を加熱したときの第２の温度との温度差が所定の範囲内となる位置に設けた単一の通電遮断部材で、前記ローラ本体の加熱温度が所定温度を超えたときに前記中央部及び端部の加熱を遮断する定着方法。
【請求項８】
請求項７に記載の定着方法において、
前記所定の範囲は２０℃以内である定着方法。
【請求項９】
請求項７に記載の定着方法において、
前記通電遮断部材は、前記第１の温度と前記第２の温度とが略一致する位置に設けられる定着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録紙上のトナー像を定着する定着器および定着方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、発熱する発熱面を有し、その発熱面が発する熱で記録紙を加熱する加熱ローラと、加熱ローラの発熱面に記録紙を圧接させる加圧ローラと、加熱ローラの発熱面のうち、加圧ローラによる圧接時に記録紙が必ず接触する第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、発熱面の発熱を停止させるサーモスタットとを備えた定着装置が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、定着ローラの軸方向中央部付近に配置された第１のヒータと、両端部付近に配置された第２のヒータと、第２のヒータよりパワーの大きい第１のヒータの温度を検出する第１の温度検出手段と、第２のヒータの温度を検出する第２の温度検出手段とを定着装置に有する画像形成装置が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００５−２７４９４８号公報
【特許文献２】特開２００３−４３８５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
記録紙の中央部と端部を加熱するために、別々のヒータが用いられ、ヒータそれぞれの異常温度を検知するためにはサーモスタットが少なくとも２個必要となる。しかしながら、サーモスタットを２個使用することにより複写機全体のコストが上がり、使用者に対して安価な製品を提供できないという問題がある。
【０００５】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、ヒータランプを２本以上用いた画像形成装置の定着器において、サーモスタットの数を減らし、安価な定着器及び定着方法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】
【０００６】
上述した課題を解決するため、本発明の一態様に係る定着器は、ローラ本体と、前記ローラ本体の長手方向における中央部に設けた第１のヒータと、前記ローラ本体の長手方向における端部に設けた第２のヒータと、前記第１のヒータのみ動作したときの第１の温度と、前記第２のヒータのみを動作したときの第２の温度との温度差が所定の範囲内となる位置に設けた単一のサーモスタットとを備えてなることを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明の一態様に係る定着器は、ローラ本体の長手方向における中央部に設けた第１の加熱手段と、前記ローラ本体の長手方向における端部に設けた第２の加熱手段と、前記第１の加熱手段のみ動作したときの第１の温度と、前記第２の加熱手段のみを動作したときの第２の温度との温度差が所定の範囲内となる位置に設けた単一の通電遮断手段とを備えてなることを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の一態様に係る定着方法は、ローラ本体の長手方向における中央部を加熱し、前記ローラ本体の長手方向における端部を加熱し、前記中央部を加熱したときの第１の温度と、前記端部を加熱したときの第２の温度との温度差が所定の範囲内となる位置に設けた単一の通電遮断部材で、前記ローラ本体の加熱温度が所定温度を超えたときに前記中央部及び端部の加熱を遮断することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
以上に詳述したように本発明によれば、ヒータランプを２本以上用いた画像形成装置の定着器において、サーモスタットの数を減らし、安価な定着器及び定着方法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】
【００１０】
以下、本発明の実施形態に係る定着器について図面を参照しながら詳述する。
【００１１】
図１に示される定着器１は、転写されたトナー像を記録紙に定着する。すなわち、回転駆動されるヒートローラ２の熱と、ヒートローラ２に圧接する図示しない加圧ローラの圧力とによって記録紙上にトナー像を定着させる。
【００１２】
定着器１は、ヒートローラ２とこのヒートローラ２に圧接する加圧ローラ(図示しない)とから構成される。ヒートローラ２は、中空の筒状ローラ本体２ａの長手方向（ヒートローラ２の回転軸方向）における中央部に設けた第１のヒータとしてのセンターヒータランプ３と、ローラ本体２ａの長手方向における両端部に設けた第２のヒータとしてのサイドヒータランプ４ａ及びサイドヒータランプ４ｂとから構成される。サイドヒータランプ４ａとサイドヒータランプ４ｂとは電気的に直列接続されている。センターヒータランプ３は、サイドヒータランプ４ａ及び４ｂとは並列接続され、互いに別々に点灯制御される。すなわち、幅の狭い用紙に対して定着を実行する際には、センターヒータランプ３のみ点灯され、幅の広い用紙に対して定着を実行する際には、センターヒータランプ３及びサイドヒータランプ４ａ及び４ｂが点灯される。
【００１３】
ヒートローラ２の温度制御のために、センターヒータランプ３付近の温度を検知するセンターサーミスタ５と、サイドヒータランプ４ｂ付近の温度を検知するサイドサーミスタ６と、記録紙が通過しない部分の温度を検知するエッジサーミスタ７とが、ローラ本体２ａの外周面に近接して配置されている。サーミスタ５、６及び７の異常や電源の異常等によりヒータランプ３、４ａ及び４ｂが点灯したままとなった場合には、通電を遮断するようにサーモスタット８がヒートローラ２に近接して設けられる。
【００１４】
さらに、センターヒータランプ３とサイドヒータランプ４ａ及び４ｂとは、センターサーミスタ５、サイドサーミスタ６及びエッジサーミスタ７の検知温度に基づいて点灯制御するように温度コントローラ９が設けられている。
【００１５】
次に、温度コントローラ９によるヒータランプ３、４ａ及び４ｂの温度制御動作を、図２に示すフローチャートを参照して説明する。なお、図２において、ランプ制御温度Ｔ１はセンターヒータランプ３を点灯する温度、ランプ制御温度Ｔ２はセンターヒータランプ３を消灯する温度、ランプ制御温度Ｔ３はサイドヒータランプ４ａ及び４ｂを消灯する温度、ランプ制御温度Ｔ４はサイドヒータランプ４ａ及び４ｂを点灯する温度であり、温度コントローラ９に予め設定されている。
【００１６】
電源オン後、センターヒータランプ３及びサイドヒータランプ４ａ及び４ｂを点灯させる（ステップＳ１及びＳ１１）。次に、センターサーミスタ５、サイドサーミスタ６及びエッジサーミスタ７により、ヒートローラ２の各部の温度をそれぞれ検知する。センターサーミスタ５による検知温度がランプ制御温度Ｔ１未満（ステップＳ２：ＮＯ）、およびサイドサーミスタ６及びエッジサーミスタ７による検知温度がランプ制御温度Ｔ３未満（ステップＳ１２：ＮＯ）の時は、センターヒータランプ３及びサイドヒータランプ４ａ及び４ｂが点灯制御できていないものとし、エラー１及びエラー２が検知される（ステップＳ３及びＳ１３）。エラー１或いはエラー２が検知されると使用者にサービスコールとして定着器の異常を知らせる（ステップＳ４或いはＳ１４）。
【００１７】
センターサーミスタ５による検知温度がランプ制御温度Ｔ１以上（ステップＳ２：ＹＥＳ）およびサイドサーミスタ６及びエッジサーミスタ７による検知温度がランプ制御温度Ｔ３以上（ステップＳ１２：ＹＥＳ）の時は、ヒータランプ３、４ａ及び４ｂの点灯制御が正常に行われているものとして、センターヒータランプ３、サイドヒータランプ４ａ及び４ｂを消灯する（ステップＳ５及びＳ１５）。
【００１８】
次に、前述した制御動作と同様に、センターサーミスタ５による検知温度がランプ制御温度Ｔ２以下（ステップＳ６：ＹＥＳ）、およびサイドサーミスタ６及びエッジサーミスタ７による検知温度がランプ制御温度Ｔ４以下（ステップＳ１６：ＹＥＳ）であるならば、センターヒータランプ３及びサイドヒータランプ４ａ及び４ｂの消灯制御が正常に行われているものとし、センターヒータランプ３及びサイドヒータランプ４ａ及び４ｂを点灯する（ステップＳ７及びＳ１７）。
【００１９】
他方、センターサーミスタ５による検知温度がランプ制御温度Ｔ２より高く（ステップＳ６：ＮＯ）およびサイドサーミスタ６及びエッジサーミスタ７による検知温度がランプ制御温度Ｔ４より高ければ（ステップＳ１６：ＮＯ）、センターヒータランプ３及びサイドヒータランプ４ａ及び４ｂの消灯制御が正常に行われておらず、エラー３が検知される（ステップＳ２１）。
【００２０】
このとき、センターヒータランプ３及びサイドヒータランプ４ａ及び４ｂの温度は上昇し続けるので（ステップＳ２２）、二次側回路によりセンターヒータランプ３及びサイドヒータランプ４ａ及び４ｂを消灯する制御を行う。このとき、二次側回路による保護が可能な場合は（ステップＳ２３：ＹＥＳ）、センターヒータランプ３及びサイドヒータランプ４ａ及び４ｂを消灯し、エラー４を検知し(ステップＳ２４)、使用者に対してサービスコールとして定着器１の異常を知らせる（ステップＳ２５）。
【００２１】
他方、二次側回路による保護が不可能な場合には（ステップＳ２３：ＮＯ）、使用者に対して危険が及ぶような異常な温度に上昇する前に、サーモスタット８によってセンターヒータランプ３及びサイドヒータランプ４ａ及び４ｂヘの通電を遮断する（ステップＳ２６）。
【００２２】
このようなヒートローラ２の温度制御において、従来、サーモスタット８は、センターヒータランプ３の温度を検知するためにセンターヒータランプ４の中心位置付近に一つと、サイドヒータランプ４ａ及び４ｂの温度を検知するためにサイドヒータランプ４ａ或いは４ｂの中心位置付近に一つとの合計２つ配置されている。しかし、本実施の形態では、サーモスタット８の実装条件を見出すことにより、サーモスタット８を一つ配置するだけにしている。
【００２３】
以下、サーモスタット８の定着装置への実装条件について説明する。サーモスタット８の実装条件として、ヒータランプ３、４ａ及び４ｂの点灯状態により、サーモスタット８での検知温度に差が発生しないことが重要である。ヒータランプ３、４ａ及び４ｂの点灯状態はサーミスタ５〜７の制御により、下記の２つの状態が存在する。
(ａ)センターヒータランプ３のみ点灯
(ｂ)サイドヒータランプ４ａ及び４ｂのみ点灯
【００２４】
サーミスタの異常や、電源の異常等によりヒータランプが点灯したままとなった場合、上記２つの状態で点灯した状態が続く場合が存在する。それぞれの状態により、図３のグラフに示すヒータランプ点灯状態によるヒートローラ２のセンターとサイド間の温度分布から理解されるように、ヒートローラ２の各部の温度に差異が出てくる。よって、上記２つの状態それぞれの場合でヒータランプが点灯したままとなった場合には、各部の温度は大きな違いが発生する。
【００２５】
例えば、図３において、サイド側に近い位置Ｐ１にサーモスタット８を配置した場合、サイドヒータランプ４ａ及び４ｂのみ点灯したままとなった時には、最も早く温度が高くなるのは位置Ｐ１であるので、異常温度を検知してサーモスタット８により通電を遮断することができる。しかし、センターヒータランプ３のみ点灯したままとなった時には、位置Ｐ１は最も遅く温度が高くなる。従って、サーモスタット８により通電を遮断する時には、すでに位置Ｐ５は異常温度に達してしまい、記録紙の発火につながる恐れがある。
【００２６】
同様に、センター側に近い位置Ｐ５にサーモスタット８を配置した場合、センターヒータランプ３のみ点灯したままとなった時には、最も早く温度が高くなるのは位置Ｐ５であるので、異常温度を検知してサーモスタット８により通電を遮断することができる。しかし、サイドヒータランプ４ａ及び４ｂのみ点灯したままとなった時には、位置Ｐ５は最も遅く温度が高くなる。従って、サーモスタット８により通電を遮断する時には、すでに位置Ｐ１は異常温度に達してしまい、記録紙の発火につながる恐れがある。
【００２７】
しかし、位置Ｐ２にサーモスタット８を配置した場合、サイドヒータランプ４ａ及び４ｂのみ点灯した場合（このときの温度が、第２の温度に相当）とセンターヒータランプ３のみ点灯した場合（このときの温度が、第１の温度に相当）では、位置Ｐ２での温度はほぼ等しい。そのため、サーモスタット８により通電を遮断するタイミングはほぼ同時である。よって、位置Ｐ２にサーモスタット８を配置することによって、上述の点灯パターンでも異常温度を検知することができる。この時、サーモスタット８が検出する、センターヒータランプ３のみ点灯時の位置Ｐ２の温度と、サイドヒータランプ４ａ及び４ｂのみ点灯時の位置Ｐ２の温度との温度差は、センターヒータランプ３及びサイドヒータランプ４ａ及び４ｂの各温度のバラツキや記録紙の発火防止を考慮して所望の許容範囲内の値とする。
【００２８】
図１に示すように、ローラ本体２ａは、例えば、その長さ寸法Ｌ１は、３７．２ｃｍで直径３ｃｍの円筒形状を有している。ローラ本体２ａ内に配置されるセンターヒータランプ３の長さ寸法Ｌ２は、２０ｃｍであり、ハロゲンランプを採用している。サイドヒータランプ４ａ及び４ｂの長さ寸法Ｌ３及びＬ４は、７ｃｍを有し、同様にハロゲンランプを採用している。また、図３のＰ１は、ローラ本体２の長手方向において、センターヒータランプ３の中心から端部側へ１０ｃｍのところに位置し、Ｐ２はセンターランプ３の中心から端部側へ９ｃｍのところに位置する。なお、図３のＰ１からＰ５はそれぞれ１ｃｍ間隔に位置する。
【００２９】
サーモスタット８は、ローラ本体２ａの一端から９．１７ｃｍの距離Ｐ２を有してローラ本体２ａ表面に近接して配置されている。図３に示すように、サイドヒータランプ４ａのみ点灯して加熱温度が１２２℃のとき、センターヒータランプ３のみ点灯して加熱温度が１１６℃となって、その温度差が６℃が許容範囲となる位置Ｐ２である。すなわち、この位置Ｐ２がサーモスタット８を配置する位置として適している。温度差６℃の許容範囲内に収まる位置にサーモスタット８が配置されれば、センターヒータランプ３のみ、サイドヒータランプ４ａ及び４ｂのみ、或いは両方が点灯して過熱(オーバーヒート)しても単一のサーモスタット８で通電を遮断することが出来、記録紙の発火を防ぐことが出来る。
【００３０】
従って、第１の実施の形態によれば、ヒートローラ２の端部と中央部にそれぞれ備えられたヒータランプ３及び４ａ及び４ｂのうちいずれかのランプが点灯した場合にサーモスタット８が検出する温度差が所望の許容範囲内の値となる位置にサーモスタット８を配置する。これによって、サーモスタットを１個にまとめ、組立てによる工数削減と部品点数の削減により、安価な定着器及び画像形成装置を使用者に提供することができる。上記実施形態では、所望の許容範囲を６℃としたが、記録紙の発火防止と言う観点に基づくと、温度差が２０℃以下であれば所望の許容範囲と言える。
【００３１】
第２の実施形態として、図４に示すように、サイドヒータランプ１０として、一本の長尺の管の一端にフィラメント１０ａ（第１フィラメントに相当）を他端にフィラメント１０ｂ（第２フィラメントに相当）を内蔵したものであってもよい。なお、第１の実施形態と同じ部分には同じ参照符号を付して動作の説明は省略する。
【００３２】
更に、第３の実施形態として、図５に示すように、第１の実施形態で使用したヒータランプの代わりに、それぞれ電磁誘導加熱を行う励磁コイル１１、１２ａ及び１２ｂをローラ本体２ａ内に配置してもよい。なお、第１の実施形態と同じ部分には同じ参照符号を付して動作の説明は省略する。
【００３３】
上記、第２及び第３の実施形態においても、第１の実施の形態のように、サーモスタット８が検知する温度が同じになるようにヒータの温度分布を調整し、ヒータがそれぞれ個々に点灯した場合にサーモスタット８が検出する温度差が所望の許容範囲内の値となる位置にサーモスタット８を配置すればよい。
【００３４】
本発明を特定の態様により詳細に説明したが、本発明の精神および範囲を逸脱しないかぎり、様々な変更および改質がなされ得ることは、当業者には自明であろう。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る定着器の構成を示す概略図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る定着器の温度制御動作を示すフローチャートである。
【図３】ヒータの点灯状態によるヒートローラの中央部と端部との間の温度分布を説明するグラフである。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る定着器の構成を示す概略図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る定着器の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  定着器、２  ヒートローラ、２ａ  ローラ本体、３  センターヒータランプ、４ａ  サイドヒータランプ、４ｂ  サイドヒータランプ、５  センターサーミスタ、６  サイドサーミスタ、７  エッジサーミスタ、９  温度コントローラ。
【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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