JP2006039514A - 像加熱装置及びこの装置に用いられるヒータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】記録材に形成された画像を加熱する像加熱装置において、基板30と、基板上に形成された第1と第2の発熱抵抗体31・32と、を有するヒータ23と、ヒータの熱に反応して作動し第1と第2の発熱抵抗体への通電を遮断する安全素子40と、を有し、第1の発熱抵抗体の大部分の領域は、基板の長手方向端部に向かうに連れて単位長さ当りの抵抗値が小さくなっており、第2の発熱抵抗体の大部分の領域は、端部に向かうに連れて単位長さ当りの抵抗値が大きくなっており、第1の発熱抵抗体への通電と第2の発熱抵抗体への通電は個別に制御可能であり、第1と第2の発熱抵抗体のうち第2の発熱抵抗体だけが、その長手方向の一部に前記安全素子に対応する高抵抗部を有する。
【選択図】図6
Description
記録材に形成された画像を加熱する像加熱装置において、
基板と、前記基板上に形成された第1と第2の発熱抵抗体と、を有するヒータと、
前記ヒータの熱に反応して作動し前記第1と第2の発熱抵抗体への通電を遮断する安全素子と、
を有し、
前記第1の発熱抵抗体の大部分の領域は、前記基板の長手方向端部に向かうに連れて単位長さ当りの抵抗値が小さくなっており、
前記第2の発熱抵抗体の大部分の領域は、端部に向かうに連れて単位長さ当りの抵抗値が大きくなっており、
前記第1の発熱抵抗体への通電と前記第2の発熱抵抗体への通電は個別に制御可能であり、
前記第1と第2の発熱抵抗体のうち前記第2の発熱抵抗体だけが、その長手方向の一部に前記安全素子に対応する高抵抗部を有する
ことを特徴とする。
記録材に形成された画像を加熱する像加熱装置に用いられるヒータにおいて、
基板と、前記基板上に形成された第1と第2の発熱抵抗体と、を有し、
前記第1の発熱抵抗体の大部分の領域は、前記基板の長手方向端部に向かうに連れて単位長さ当りの抵抗値が小さくなっており、
前記第2の発熱抵抗体の大部分の領域は、端部に向かうに連れて単位長さ当りの抵抗値が大きくなっており、
前記第1と第2の発熱抵抗体のうち前記第2の発熱抵抗体だけが、その長手方向の一部に安全素子に対応する高抵抗部を有する
ことを特徴とする。
記録材に形成された画像を加熱する像加熱装置において、
基板と、前記基板上に形成された第1と第2の発熱抵抗体と、を有するヒータと、
前記ヒータの熱に反応して作動し前記第1と第2の発熱抵抗体への通電を遮断する安全素子と、
を有し、
前記第1の発熱抵抗体の大部分の領域は、前記基板の長手方向端部に向かうに連れて単位長さ当りの抵抗値が小さくなっており、
前記第2の発熱抵抗体の大部分の領域は、端部に向かうに連れて単位長さ当りの抵抗値が大きくなっており、
前記第1の発熱抵抗体への通電と前記第2の発熱抵抗体への通電は個別に制御可能であり、
前記第1と第2の発熱抵抗体は共に、その長手方向の一部に前記安全素子に対応する高抵抗部を有し、前記第2の発熱抵抗体の高抵抗部のほうが前記第1の発熱抵抗体の高抵抗部より抵抗値増加割合が大きい
ことを特徴とする。
記録材に形成された画像を加熱する像加熱装置に用いられるヒータにおいて、
基板と、前記基板上に形成された第1と第2の発熱抵抗体と、を有し、
前記第1の発熱抵抗体の大部分の領域は、前記基板の長手方向端部に向かうに連れて単位長さ当りの抵抗値が小さくなっており、
前記第2の発熱抵抗体の大部分の領域は、端部に向かうに連れて単位長さ当りの抵抗値が大きくなっており、
前記第1と第2の発熱抵抗体は共に、その長手方向の一部に安全素子に対応する高抵抗部を有し、前記第2の発熱抵抗体の高抵抗部のほうが前記第1の発熱抵抗体の高抵抗部より抵抗値増加割合が大きい
ことを特徴とする。
図1は、本発明の像加熱装置を搭載した画像形成装置の概略構成を示す断面図である。1はスキャナユニットであり、画像情報に応じたレーザー光を出射する半導体レーザーや、半導体レーザーから出射したレーザー光を偏向するポリゴンミラー、ポリゴンミラーで偏向されたレーザー光を感光ドラム3に結像するレンズ、等を有している。1aはスキャナユニット1から出射したレーザー光を示している。10は主たる画像形成手段を内蔵したプロセスカートリッジであって、潜像保持部材である感光ドラム(電子写真感光体)3、半導電性のゴムからなるローラ帯電器4、トナー6を感光ドラム3上に供給する現像装置5、及び残留トナーを感光ドラム3上から除去するクリーナー8から構成される。このプロセスカートリッジ10内の感光ドラム3は、矢印の時計方向に回転しており、ローラ帯電器4によりその表面を一様に帯電される。その感光ドラム3の一様帯電面に対してスキャナユニット1から出射したレーザー光1aがミラー2を介して照射されることにより、感光ドラム3の表面上に静電潜像が形成されるようになっている。そして、この静電潜像は、現像装置5によりトナーが供給され、トナー像として可視像化される。
次に、定着装置18について図2に基づいて詳しく説明する。本実施例の定着装置18は加圧ローラ駆動式・テンションレスタイプのフィルム加熱方式の加熱装置である。また、記録材の搬送基準が中央基準の装置である。
22は加熱体支持体としての耐熱性のステイホルダであり、横断面略半円形樋型の耐熱性部材である。このステイホルダ22の下面にホルダ長手に沿って設けた溝部に加熱体(以下、ヒータと記す)23を嵌入させて固定支持させてある。このヒータ23の構造は次のb)項で詳述する。
図3の(1)はヒータ表面側の平面模型図、(2)は表面保護層を取り除いた状態のヒータ表面側の平面模型図、(3)はヒータ裏面側の平面模型図である。図4は図3の(3)の(4)−(4)線部分の拡大横断面模型図である。図5はヒータ23に対する給電回路(AC回路)及び制御回路(DC回路)のブロック図である。図6はメインヒータとサブヒータ夫々の発熱分布、及び両者の合成の発熱分布を示した図である。
a:AC電源101→サーモスイッチ40→第1のトライアック102→メイン接点33→メインヒータ31→共通接点35→AC電源101
b:AC電源101→サーモスイッチ40→第2のトライアック103→サブ接点34→サブヒータ32→共通接点35→AC電源101
の上記aとbの2系統の給電経路(ACライン)を構成させている。そして制御部100は第1と第2のトライアック102と103をコントロールしてメインヒータ31とサブヒータ32に対する電力供給を制御する。
サブヒータ32の発熱量の増加分B B=32d/32c
ここで、サブヒータ32の発熱量増加分(増加割合)Bの値が異なる6種類のヒータを夫々定着器にセットし、安全回路の動作状況、定着性、ホットオフセット、との関係を調べた。その結果を以下の表1に示す。なお、これらの評価のうち、安全回路動作の項目は、定着ニップ部に通紙せずにサブヒータのみを通電比率100%で発熱させ続け(サーミスタ37による温度管理は行っていない)、規定時間内にサーモスイッチが作動したか否かを測定したものである。定着性の項目は、サーミスタ37の検知温度がトナーの定着性を満足する目標温度を維持するようにメインヒータとサブヒータへの通電を制御しつつ、最大サイズ紙(図6のAの幅)を連続定着した場合と、最小サイズ紙(図6のBの幅)を連続定着した場合のものである。上述したように最大サイズ紙を定着する時のメインヒータとサブヒータへの通電比率は100:100であり、最小サイズ紙を定着する時のメインヒータとサブヒータへの通電比率は100:0である。そして、トナーが紙に充分に定着されているか否かを測定したものである。ホットオフセットの項目は、定着フィルム24へトナーがオフセットしているか否かを連続定着後に調べたものである。なお、ホットオフセットの項目で測定していない欄があるが、これはホットオフセットが生じるはずがない状況のため、あえて測定しなかった欄である。
以上の様な構成にする事で、長手中央部より端部にかけて発熱量が減少する第1の発熱抵抗体(メインヒータ31)と、長手中央部より端部にかけて発熱量が増加する第2の発熱抵抗体(サブヒータ32)を有するヒータにおいて、安全素子部の熱容量に依存する加熱ムラや応答タイムラグを防止する事が出来た。更に、CPU故障などに依る発熱暴走時のヒータ割れを防止する事が出来た。
サブヒータ32の発熱量の増加分B B=32d/32c
メインヒータ31の発熱量増加分(増加割合)Aの値と、安全回路動作状況、定着性、ホットオフセット、との関係を以下の表2に示す。表2に示す評価ではサブヒータに高抵抗部は設けていない。各評価項目のうち、安全回路動作の項目は、定着ニップ部に通紙せずにメインヒータのみを通電比率100%で発熱させ続け(サーミスタ37による温度管理は行っていない)、規定時間内にサーモスイッチが作動したか否かを測定したものである。定着性の項目は、サーミスタ37の検知温度がトナーの定着性を満足する目標温度を維持するようにメインヒータとサブヒータへの通電を制御しつつ、最大サイズ紙(図7のAの幅)を連続定着した場合と、最小サイズ紙(図7のBの幅)を連続定着した場合のものである。上述したように最大サイズ紙を定着する時のメインヒータとサブヒータへの通電比率は100:100であり、最小サイズ紙を定着する時のメインヒータとサブヒータへの通電比率は100:0である。そして、トナーが紙に充分に定着されているか否かを測定したものである。ホットオフセットの項目は、定着フィルム24へトナーがオフセットしているか否かを連続定着後に調べたものである。なお、「測定せず」の欄は測定するまでもなくOK或いはNGである欄である。
また、ホットオフセットの項目に示すように、Aの値が25%を超えると定着フィルム24へのオフセットが発生した。
ホットオフセットの項目は全て問題ないレベルであった。
本実施例のように、サーモスイッチ40をサブヒータ32の発熱量(抵抗値)が最も低い領域(本実施例では搬送基準Eの位置)から若干外れた位置(但し、最小サイズの記録材搬送領域B内)に設ける場合、メインヒータ31の発熱量増加割合(抵抗値増加割合)Aは0%以上25%以下、サブヒータ32の発熱量増加割合(抵抗値増加割合)Bは50%以上100%以下が好ましいが、サーモスイッチの位置がメインヒータの発熱ピーク位置ではないので、メインヒータ(第1の発熱抵抗体)にもサーモスイッチ40への伝熱を補うための高抵抗部を設けたほうが良い。つまり、0%<A≦25%、且つ50%≦B≦100%に設定するのがより好ましい。
サブヒータ32の発熱量の増加分B B=32d/32c
ここで、サブヒータ32の発熱量増加分(抵抗値増加割合)Bの値と、安全回路動作状況、定着性、ホットオフセット、との関係を以下の表4に示す。評価方法は実施例1と同じである。
以上の様な構成にする事で、発熱分布の極大点から両端部にかけて発熱量が減少する発熱抵抗体(メインヒータ31)と、発熱分布の極小点から両端部にかけて発熱量が増加する発熱抵抗体(サブヒータ32)を有する加熱体において、安全素子部の熱容量に依存する加熱ムラや応答タイムラグを防止する事が出来た。更に、CPU故障などに依る発熱暴走時のヒータ割れを防止する事が出来た。
サブヒータ32の発熱量の増加分 B=32d/32c
メインヒータ31の発熱量増加分(抵抗値増加割合)Aの値と、安全回路動作状況、定着性、ホットオフセット、との関係を以下の表5に示す。表5に示す評価ではサブヒータに高抵抗部は設けていない。各評価項目のうち、安全回路動作の項目は、定着ニップ部に通紙せずにメインヒータのみを通電比率100%で発熱させ続け(サーミスタ37による温度管理は行っていない)、規定時間内にサーモスイッチが作動したか否かを測定したものである。定着性の項目は、サーミスタ37の検知温度がトナーの定着性を満足する目標温度を維持するようにメインヒータとサブヒータへの通電を制御しつつ、最大サイズ紙(図10のAの幅)を連続定着した場合と、最小サイズ紙(図10のBの幅)を連続定着した場合のものである。上述したように最大サイズ紙を定着する時のメインヒータとサブヒータへの通電比率は100:100であり、最小サイズ紙を定着する時のメインヒータとサブヒータへの通電比率は100:0である。そして、トナーが紙に充分に定着されているか否かを測定したものである。ホットオフセットの項目は、定着フィルム24へトナーがオフセットしているか否かを連続定着後に調べたものである。なお、「測定せず」の欄は測定するまでもなくOK或いはNGである欄である。
本実施例のように、サーモスイッチ40をサブヒータ32の発熱量(抵抗値)が最も低い領域(本実施例では搬送基準Gの位置)から若干外れた位置(但し、最小サイズの記録材搬送領域B内)に設ける場合、メインヒータ31の発熱量増加割合(抵抗値増加割合)Aは0%以上25%以下、サブヒータ32の発熱量増加割合(抵抗値増加割合)Bは50%以上100%以下が好ましいが、サーモスイッチの位置がメインヒータの発熱ピーク位置ではないので、メインヒータ(第1の発熱抵抗体)にもサーモスイッチ40への伝熱を補うための高抵抗部を設けたほうが良い。つまり、0%<A≦25%、且つ50%≦B≦100%に設定するのがより好ましい。
Claims (38)
- 記録材に形成された画像を加熱する像加熱装置において、
基板と、前記基板上に形成された第1と第2の発熱抵抗体と、を有するヒータと、
前記ヒータの熱に反応して作動し前記第1と第2の発熱抵抗体への通電を遮断する安全素子と、
を有し、
前記第1の発熱抵抗体の大部分の領域は、前記基板の長手方向端部に向かうに連れて単位長さ当りの抵抗値が小さくなっており、
前記第2の発熱抵抗体の大部分の領域は、端部に向かうに連れて単位長さ当りの抵抗値が大きくなっており、
前記第1の発熱抵抗体への通電と前記第2の発熱抵抗体への通電は個別に制御可能であり、
前記第1と第2の発熱抵抗体のうち前記第2の発熱抵抗体だけが、その長手方向の一部に前記安全素子に対応する高抵抗部を有する
ことを特徴とする像加熱装置。 - 前記高抵抗部は、前記第2の発熱抵抗体の短手方向の幅を長手方向の両隣の部分よりも絞った部分であることを特徴とする請求項1に記載の像加熱装置。
- 前記安全素子は、電気的に、電源と前記第1と第2の発熱抵抗体との間に繋がれていることを特徴とする請求項1に記載の像加熱装置。
- 前記第2の発熱抵抗体の高抵抗部は、前記第1の発熱抵抗体の最も抵抗値が高い領域と長手方向において同じ位置に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の像加熱装置。
- 前記装置は更に、前記ヒータの温度を検知する温度検知素子と、前記温度検知素子の検知温度が目標温度を維持するように前記第1と第2の発熱抵抗体への通電を制御する制御部と、を有し、前記温度検知素子は長手方向において前記第1の発熱抵抗体の最も抵抗値が高い領域から外れた位置の前記ヒータの温度を検知していることを特徴とする請求項4に記載の像加熱装置。
- 前記第1の発熱抵抗体の最も抵抗値が高い領域は前記第1の発熱抵抗体の長手方向略中央であることを特徴とする請求項1に記載の像加熱装置。
- 前記記録材の搬送基準は、前記第1の発熱抵抗体の最も抵抗値が高い領域内にある
ことを特徴とする請求項6に記載の像加熱装置。 - 前記第1の発熱抵抗体の最も抵抗値が高い領域は前記第1の発熱抵抗体の長手方向中央から外れた位置であることを特徴とする請求項1に記載の像加熱装置。
- 前記記録材の搬送基準は、前記第1の発熱抵抗体の一方の端部であることを特徴とする請求項8に記載の像加熱装置。
- 前記第1と第2の発熱抵抗体の合成抵抗値は長手方向に亘って略均一であることを特徴とする請求項1に記載の像加熱装置。
- 前記第2の発熱抵抗体の高抵抗部の抵抗値増加割合は50〜90%であることを特徴とする請求項1に記載の像加熱装置。
- 前記装置は更に、内周面に前記ヒータが接触する可撓性のスリーブと、前記可撓性のスリーブを挟んで前記ヒータとニップ部を形成する加圧ローラと、を有し、前記記録材は前記ニップ部で挟持搬送されつつ加熱されることを特徴とする請求項1に記載の像加熱装置。
- 記録材に形成された画像を加熱する像加熱装置に用いられるヒータにおいて、
基板と、前記基板上に形成された第1と第2の発熱抵抗体と、を有し、
前記第1の発熱抵抗体の大部分の領域は、前記基板の長手方向端部に向かうに連れて単位長さ当りの抵抗値が小さくなっており、
前記第2の発熱抵抗体の大部分の領域は、端部に向かうに連れて単位長さ当りの抵抗値が大きくなっており、
前記第1と第2の発熱抵抗体のうち前記第2の発熱抵抗体だけが、その長手方向の一部に安全素子に対応する高抵抗部を有する
ことを特徴とするヒータ。 - 前記高抵抗部は、前記第2の発熱抵抗体の短手方向の幅を長手方向の両隣の部分よりも絞った部分であることを特徴とする請求項13に記載のヒータ。
- 前記第2の発熱抵抗体の高抵抗部は、前記第1の発熱抵抗体の最も抵抗値が高い領域とthe長手方向において同じ位置に設けられていることを特徴とする請求項13に記載のヒータ。
- 前記第1の発熱抵抗体の最も抵抗値が高い領域は前記第1の発熱抵抗体の長手方向略中央であることを特徴とする請求項13に記載のヒータ。
- 前記第1の発熱抵抗体の最も抵抗値が高い領域は前記第1の発熱抵抗体の長手方向中央から外れた位置であることを特徴とする請求項13に記載のヒータ。
- 前記第1と第2の発熱抵抗体の合成抵抗値は長手方向に亘って略均一であることを特徴とする請求項13に記載のヒータ。
- 前記第2の発熱抵抗体の高抵抗部の抵抗値増加割合は50〜90%であることを特徴とする請求項13に記載のヒータ。
- 記録材に形成された画像を加熱する像加熱装置において、
基板と、前記基板上に形成された第1と第2の発熱抵抗体と、を有するヒータと、
前記ヒータの熱に反応して作動し前記第1と第2の発熱抵抗体への通電を遮断する安全素子と、
を有し、
前記第1の発熱抵抗体の大部分の領域は、前記基板の長手方向端部に向かうに連れて単位長さ当りの抵抗値が小さくなっており、
前記第2の発熱抵抗体の大部分の領域は、端部に向かうに連れて単位長さ当りの抵抗値が大きくなっており、
前記第1の発熱抵抗体への通電と前記第2の発熱抵抗体への通電は個別に制御可能であり、
前記第1と第2の発熱抵抗体は共に、その長手方向の一部に前記安全素子に対応する高抵抗部を有し、前記第2の発熱抵抗体の高抵抗部のほうが前記第1の発熱抵抗体の高抵抗部より抵抗値増加割合が大きい
ことを特徴とする像加熱装置。 - 前記高抵抗部は、前記第1と第2の発熱抵抗体の短手方向の幅を長手方向の両隣の部分よりも絞った部分であることを特徴とする請求項20に記載の像加熱装置。
- 前記安全素子は、電気的に、電源と前記第1と第2の発熱抵抗体との間に繋がれていることを特徴とする請求項20に記載の像加熱装置。
- 前記第1と第2の発熱抵抗体の高抵抗部は、長手方向において前記第2の発熱抵抗体の最も抵抗値が低い領域から外れた位置に設けられていることを特徴とする請求項20に記載の像加熱装置。
- 前記装置は更に、前記基板の温度を検知する温度検知素子と、前記温度検知素子の検知温度が目標温度を維持するように前記第1と第2の発熱抵抗体への通電を制御する制御部と、を有し、前記温度検知素子は長手方向において前記第2の発熱抵抗体の最も抵抗値が低い領域を境にして高抵抗部が設けられた位置と略対称な位置の前記ヒータの温度を検知していることを特徴とする請求項23に記載の像加熱装置。
- 前記第1の発熱抵抗体の最も抵抗値が高い領域は前記第1の発熱抵抗体の長手方向略中央であることを特徴とする請求項20に記載の像加熱装置。
- 前記記録材の搬送基準は、前記第1の発熱抵抗体の最も抵抗値が高い領域内にあることを特徴とする請求項25に記載の像加熱装置。
- 前記第1の発熱抵抗体の最も抵抗値が高い領域は前記第1の発熱抵抗体の長手方向中央から外れた位置であることを特徴とする請求項20に記載の像加熱装置。
- 前記記録材の搬送基準は、前記第1の発熱抵抗体の一方の端部であることを特徴とする請求項27に記載の像加熱装置。
- 前記第1と第2の発熱抵抗体の合成抵抗値は長手方向に亘って略均一であることを特徴とする請求項20に記載の像加熱装置。
- 前記第1の発熱抵抗体の高抵抗部の抵抗値増加割合は0〜25%であり、前記第2の発熱抵抗体の高抵抗部の抵抗値増加割合は50〜100%であることを特徴とする請求項20に記載の像加熱装置。
- 前記装置は更に、内周面に前記ヒータが接触する可撓性のスリーブと、前記可撓性のスリーブを挟んで前記ヒータとニップ部を形成する加圧ローラと、を有し、前記記録材は前記ニップ部で挟持搬送されつつ加熱されることを特徴とする請求項20に記載の像加熱装置。
- 記録材に形成された画像を加熱する像加熱装置に用いられるヒータにおいて、
基板と、前記基板上に形成された第1と第2の発熱抵抗体と、を有し、
前記第1の発熱抵抗体の大部分の領域は、前記基板の長手方向端部に向かうに連れて単位長さ当りの抵抗値が小さくなっており、
前記第2の発熱抵抗体の大部分の領域は、端部に向かうに連れて単位長さ当りの抵抗値が大きくなっており、
前記第1と第2の発熱抵抗体は共に、その長手方向の一部に安全素子に対応する高抵抗部を有し、前記第2の発熱抵抗体の高抵抗部のほうが前記第1の発熱抵抗体の高抵抗部より抵抗値増加割合が大きい
ことを特徴とするヒータ。 - 前記高抵抗部は、前記第1と第2の発熱抵抗体の短手方向の幅を長手方向の両隣の部分よりも絞った部分であることを特徴とする請求項32に記載のヒータ。
- 前記第1と第2の発熱抵抗体の高抵抗部は、長手方向において前記第2の発熱抵抗体の最も抵抗値が低い領域から外れた位置に設けられていることを特徴とする請求項32に記載のヒータ。
- 前記第1の発熱抵抗体の最も抵抗値が高い領域は前記第1の発熱抵抗体の長手方向略中央であることを特徴とする請求項32に記載のヒータ。
- 前記第1の発熱抵抗体の最も抵抗値が高い領域は前記第1の発熱抵抗体の長手方向中央から外れた位置であることを特徴とする請求項32に記載のヒータ。
- 前記第1と第2の発熱抵抗体の合成抵抗値は長手方向に亘って略均一であることを特徴とする請求項32に記載のヒータ。
- 前記第1の発熱抵抗体の高抵抗部の抵抗値増加割合は0〜25%であり、前記第2の発熱抵抗体の高抵抗部の抵抗値増加割合は50〜100%であることを特徴とする請求項32に記載のヒータ。
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