JP2017059328A - ヒータ及びこのヒータを搭載した像加熱装置 - Google Patents

ヒータ及びこのヒータを搭載した像加熱装置 Download PDF

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Abstract

【課題】多様な紙サイズに対して非通紙部昇温を抑制できるヒータ及び像加熱装置を提供する。【解決手段】ヒータは、基板と、基板上に基板の長手方向に沿って設けられており、長手方向において、互いに独立制御可能な複数の発熱ブロックに分割されている第1発熱ラインと、基板上に基板の長手方向に沿って設けられており、長手方向において、互いに独立制御可能な複数の発熱ブロックに分割されている第2発熱ラインと、を有し、第1発熱ラインの分割位置と第2発熱ラインの分割位置が異なっている。【選択図】図3

Description

本発明は、電子写真方式や静電記録方式を利用した複写機、プリンタ等の画像形成装置に搭載する定着器、あるいは記録材上の定着済みトナー画像を再度加熱することによりトナー画像の光沢度を向上させる光沢付与装置、等の像加熱装置に関する。また、この像加熱装置に用いられるヒータに関する。
像加熱装置として、筒状のフィルムと、フィルムの内面に接触するヒータと、フィルムを介してヒータと共にニップ部を形成するローラと、を有する装置がある。この像加熱装置を搭載する画像形成装置で小サイズ紙を連続プリントすると、ニップ部長手方向において紙が通過しない領域の温度が徐々に上昇するという現象(非通紙部昇温)が発生する。非通紙部の温度が高くなり過ぎると、装置内の各パーツへダメージを与えたり、非通紙部昇温が生じている状態で大サイズ紙にプリントすると、小サイズ紙の非通紙部に相当する領域でトナーがフィルムに高温オフセットすることもある。
この非通紙部昇温を抑制する手法の一つとして、ヒータ上の発熱抵抗体をヒータ長手方向において複数のグループ(発熱ブロック)に分割し、記録材のサイズに応じてヒータの発熱分布を切換える装置が提案されている(特許文献1)。
特開2014−59508号公報
装置で利用される記録材のサイズは多く、様々なサイズにより適した発熱分布を形成できるヒータが望まれている。
本発明は、多様な紙サイズに適した発熱分布を形成できるヒータ及び像加熱装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明のヒータは、
基板と、
前記基板上に前記基板の長手方向に沿って設けられており、前記長手方向において、互いに独立制御可能な複数の発熱ブロックに分割されている第1発熱ラインと、
前記基板上に前記基板の長手方向に沿って設けられており、前記長手方向において、互いに独立制御可能な複数の発熱ブロックに分割されている第2発熱ラインと、
を有し、
前記第1発熱ラインの分割位置と第2発熱ラインの分割位置が異なっていることを特徴とする。
また、上記目的を達成するため、本発明の像加熱装置は、
筒状のフィルムと、前記フィルムの内面に接触するヒータと、を有し、前記フィルムを介した前記ヒータの熱で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、
前記ヒータが、上述したヒータであることを特徴とする。
本発明によれば、多様な紙サイズに適した発熱分布を形成できるヒータ及び像加熱装置を提供できる。
画像形成装置の断面図。 実施例1の像加熱装置の断面図。 実施例1のヒータ構成図。 実施例1のヒータの変形例を示す図。 実施例1の給電用ケーブル接続方法模式図。 実施例1のヒータ制御回路図。 実施例2のヒータ構成図。 実施例2のヒータ制御回路図。 実施例3のヒータ構成図。 実施例3のヒータ制御回路図。 実施例4のヒータ構成図。 実施例1のヒータの変形例を示す図。
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
[実施例1]
1.画像形成装置の構成
図1は、本発明の実施例に係る画像形成装置の概略断面図である。本実施例の画像形成装置100は、電子写真方式を利用して記録材上に画像を形成するレーザプリンタである。プリント信号が発生すると、画像情報に応じて変調されたレーザ光をスキャナユニット21が出射し、帯電ローラ16によって所定の極性に帯電された感光ドラム19表面を走査する。これにより感光ドラム19には静電潜像が形成される。この静電潜像に対して現像ローラ17からトナーが供給されることで、感光ドラム19上の静電潜像は、トナー画像(トナー像)として現像される。一方、給紙カセット11に積載された記録材(記録紙)Pはピックアップローラ12によって一枚ずつ給紙され、搬送ローラ対13によってレジストローラ対14に向けて搬送される。さらに記録材Pは、感光ドラム19上のトナー画像が感光ドラム19と転写ローラ20で形成される転写位置に到達するタイミングに合わせて、レジストローラ対14から転写位置へ搬送される。記録材Pが転写位置を通過する過程で感光ドラム19上のトナー画像は記録材Pに転写される。その後、記録材Pは定着装置(像加熱装置)200で加熱され、トナー画像が記録材Pに加熱定着される。定着済みのトナー画像を担持する記録材Pは、搬送ローラ対26、27によって画像形成装置100上部のトレイに排出される。
なお、18は感光ドラム19を清掃するドラムクリーナ、28は記録材Pのサイズに応じて幅調整可能な一対の記録材規制板を有する給紙トレイ(手差しトレイ)である。給紙トレイ28は定型サイズ以外のサイズの記録材Pにも対応するために設けられている。29は給紙トレイ28から記録材Pを給紙するピックアップローラ、30は定着装置中のローラ208等を駆動するモータである。定着装置200中のヒータ300へは、ヒータ駆動手段としての制御回路400から電力供給している。上述した、感光ドラム19、帯電ローラ16、スキャナユニット21、現像ローラ17、転写ローラ20が、記録材Pに未定着画像を形成する画像形成部を構成している。また、本実施例では、感光ドラム19、
帯電ローラ16、現像ローラ17を含む現像ユニット、ドラムクリーナ18を含むクリーニングユニットが、プロセスカートリッジ15として画像形成装置100の装置本体に対して着脱可能に構成されている。
本実施例の画像形成装置100は複数の記録材サイズに対応している。給紙カセット11には、Letter紙(215.9mm×279.4mm)、Legal紙(215.9mm×355.6mm)、A4紙(210mm×297mm)、Executive紙(184.2mm×266.7mm)をセットできる。更に、JIS B5紙(182mm×257mm)、A5紙(148mm×210mm)等をセットできる。また、給紙トレイ28から、DL封筒(110mm×220mm)、COM10封筒(約105mm×241mm)を含む、不定型紙を給紙し、プリントできる。
本実施例の画像形成装置100は、基本的に紙を縦送りする(長辺が搬送方向と平行になるように搬送する)。画像形成装置100における記録材Pの最大通紙幅は215.9mm、最小通紙幅は76.2mmである。なお、本実施例のプリンタは、記録材の幅方向中央を、ヒータ長手方向の中央に設定された搬送基準Xに合わせて記録材を搬送する中央基準の画像形成装置である。
2.定着装置の構成
図2は、本実施例の定着装置200の断面図である。定着装置200は、筒状の定着フィルム202と、定着フィルム202の内面に接触するヒータ300と、定着フィルム202を介してヒータ300と共に定着ニップ部Nを形成する加圧ローラ208と、金属ステー204と、を有する。定着フィルム202は、筒状に形成された複層耐熱フィルムであり、ポリイミド等の耐熱樹脂、またはステンレス等の金属を基層としている。また、定着フィルム202の表面には、トナーの付着防止や記録材Pとの分離性を確保するため、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)等の離型性にすぐれた耐熱樹脂を被覆して離型層を形成してある。加圧ローラ208は、鉄やアルミニウム等の材質の芯金209と、シリコーンゴム等の材質の弾性層210を有する。ヒータ300は、耐熱樹脂製のヒータ保持部材201に保持されており、定着フィルム202を加熱する。ヒータ保持部材201は定着フィルム202の回転を案内するガイド機能も有している。金属ステー204は、不図示の加圧力を受けて、ヒータ保持部材201を加圧ローラ208に向けて付勢する。
加圧ローラ208は、モータ30から動力を受けて矢印R1方向に回転する。加圧ローラ208が回転することによって、定着フィルム202が従動して矢印R2方向に回転する。定着ニップ部Nにおいて記録材Pを挟持搬送しつつ定着フィルム202の熱を与えることで、記録材P上の未定着トナー画像は定着処理される。ヒータ300には、温度検知部材の一例としてのサーミスタTH1が当接している。ヒータ300への電力制御は、ヒータ300の長手方向中央付近に設けられたサーミスタTH1の出力に基づいて行われている。また、ヒータ300の異常発熱により作動してヒータ300に供給する電力を遮断するサーモスイッチや温度ヒューズ等の安全素子212も当接している。
3.ヒータの構成
図3は、本実施例に係るヒータ300の構成を示す図である。図3(A)は、ヒータ300の断面図である。図3(B)は、ヒータ300の各層の平面図である。図3(C)は、発熱範囲の位置関係を示す図である。
ヒータ300は、セラミックス製の基板305と、基板305上に設けられた発熱体302a、302bを有する。発熱体302aと発熱体302bとはそれぞれ独立に通電制御可能な構成となっている。発熱体302aは、後述するように、ヒータ長手方向(記録
材の搬送方向と直交する方向)に3つの発熱ブロックに分割されており、長手方向の発熱範囲を2段階に切り替え可能な構成となっている。同様に、発熱体302bは、後述するように、ヒータ長手方向に3つの発熱ブロックに分割されており、長手方向の発熱範囲を2段階に切り替え可能な構成となっている。発熱体302aと発熱体302bの発熱ブロックの分割位置が、ヒータ長手方向に異なっているため、ヒータ300は、長手方向の発熱範囲を4段階に切り替え可能な構成となっている。
ヒータ300は、セラミックス製の基板305と、フィルム202と接触する面である摺動面層1と、基板305上に設けられた裏面層1と、裏面層1を覆う裏面層2と、より構成される。摺動面層1は、ガラスやポリイミドなどのコーティングによる表面保護層308より構成される。裏面層1は、後述の導電体および発熱体より構成される。裏面層2は、絶縁性(本実施例ではガラス)の表面保護層307より構成される。
裏面層1は、ヒータ300の長手方向に沿って設けられている導電体Aとしての導電体301aと導電体301bを有する。導電体301bは、導電体301aに対して記録材Pの搬送方向の下流側に配置されている。また、裏面層1は、導電体301a、301bに平行して設けられた導電体Bとしての導電体303(303−1、301−2、303−3)を有する。導電体Bは、導電体301aと導電体301bの間にヒータ300の長手方向に沿って設けられている。
更に、裏面層1は、発熱体302a(302a−1、302a−2、302a−3)と発熱体302b(302b−1、302b−2、302b−3)を有する。発熱体302a、302bは、正の抵抗温度特性を有する物質で形成される。正の抵抗温度特性とは、温度が上がると抵抗値が上がる特性である。発熱体302aは、導電体301aと導電体303の間に設けられており、導電体301aと導電体303を介して通電することにより発熱する。発熱体302bは、導電体301bと導電体303の間に設けられており、導電体301bと導電体303を介して通電することにより発熱する。
導電体301aと導電体303と発熱体302aから構成される発熱部位は、ヒータ300の長手方向に対し3つの発熱ブロック(BLa−1、BLa−2、BLa−3)に分割されている。すなわち、発熱体302aは、ヒータ300の長手方向に対し、発熱体302a−1、302a−2、302a−3の3つの領域に分割されている。また、発熱体302aに接続している導電体303は、発熱体302aの分割領域に合わせて、導電体303−1、303−2、303−3の3つの領域に分割されている。発熱体302a−1と導電体303−1と導電体301aの組を発熱ブロックBLа−1と呼ぶ。同様に、発熱体302a−2と導電体303−2と導電体301aの組を発熱ブロックBLа−2と呼ぶ。また、発熱体302a−3と導電体303−3と導電体301aの組を発熱ブロックBLа−3と呼ぶ。3つの発熱ブロックBLa−1、BLa−2、BLa−3は、第1の発熱ラインとしての発熱ブロック群aを構成している。図3(B)に示すように、ヒータには電極E0a、E0bが設けられている。電極E0aは、導電体301aを介して発熱ブロック群aに電力供給するための電極である。同様に、電極E0bは、導電体301bを介して発熱ブロック群bに電力供給するための電極である。また、導電体303−1、303−2、303−3の領域内には、それぞれ電極E1、E2、E3が設けられている。電極E1は、導電体303−1を介して、発熱ブロックBLa−1および発熱ブロックBLb−1に電力供給するための電極である。電極E2は、導電体303−2を介して、発熱ブロックBLa−2および発熱ブロックBLb−2に電力供給するための電極である。電極E3は、導電体303−3を介して、発熱ブロックBLa−3および発熱ブロックBLb−3に電力供給するための電極である。裏面層2を構成する表面保護層307は、電極E0a、E0b、E1、E2、およびE3の箇所を除いて形成されている。従って、ヒータの裏面側から、各電極に電力供給用の電気接点C(C0a、C0b、C1、C
2、C3)を接続可能な構成となっている。
各電極に後述する電気接点を接続することによって、発熱ブロック群aの各発熱ブロックは互いに独立制御可能となっている。
導電体301bと導電体303と発熱体302bから構成される発熱部位は、発熱ブロック群aと同様に、ヒータ300の長手方向に対し3つの発熱ブロック(BLb−1、BLb−2、BLb−3)に分割されている。すなわち、発熱体302bは、ヒータ300の長手方向に対し、発熱体302b−1、302b−2、302b−3の3つの領域に分割されている。また、発熱体302bに接続している導電体303は、発熱体302bの分割領域に合わせて、導電体303−1、303−2、303−3の3つの領域に分割されている。発熱体302b−1と導電体303−1と導電体301bの組を発熱ブロックBLb−1と呼ぶ。同様に、発熱体302b−2と導電体303−2と導電体301bの組を発熱ブロックBLb−2と呼ぶ。また、発熱体302b−3と導電体303−3と導電体301bの組を発熱ブロックBLb−3と呼ぶ。3つの発熱ブロックBLb−1、BLb−2、BLb−3は、第2の発熱ラインとしての発熱ブロック群bを構成している。発熱ブロック群bの各発熱ブロックも互いに独立制御可能となっている。
このように、基板305上には、ヒータ長手方向(基板の長手方向)に沿って設けられており、ヒータ長手方向において、互いに独立制御可能な複数の発熱ブロックに分割されている第1発熱ラインが設けられている。また、基板305上には、ヒータ長手方向に沿って設けられており、ヒータ長手方向において、互いに独立制御可能な複数の発熱ブロックに分割されている第2発熱ラインが設けられている。
また、第1発熱ラインと第2発熱ラインは、その中の複数の発熱ブロックが、ヒータ長手方向に沿って設けられた導電体対(導電体AとB)の間に発熱体が接続されており、発熱体にヒータ長手方向と交差する方向に電流が流れる構成となっている。
発熱ブロック群aおよび発熱ブロック群bを構成する各発熱ブロック間の長手方向の境界位置は、記録材Pの通紙基準Xを中心軸として左右対称に設定されている。発熱ブロックBLa−1と発熱ブロックBLa−2の境界、および発熱ブロックBLa−2と発熱ブロックBLa−3の境界は、通紙基準Xから左右に78.5mmの位置に設定されている。従って、発熱ブロックBLa−2の発熱範囲は、通紙基準Xから左右に78.5mmの157mm幅となる。同様に、発熱ブロックBLb−1と発熱ブロックBLb−2の境界、および発熱ブロックBLb−2と発熱ブロックBLb−3の境界は、通紙基準Xから左右に57.5mmの位置に設定されている。従って、発熱ブロックBLb−2の発熱範囲は、通紙基準Xから左右に57.5mmの115mm幅となる。また、発熱ブロック群aは、全体の長さを220mmとしている。発熱ブロック群bは、全体の長さを190mmとしている。このように第1発熱ライン全体のヒータ長手方向の発熱範囲と、第2発熱ライン全体のヒータ長手方向の発熱範囲は異なっている。
以上のように、第1発熱ライン全体のヒータ長手方向の発熱範囲と、第2発熱ライン全体のヒータ長手方向の発熱範囲は異なっている。また、第1発熱ラインの分割位置と第2発熱ラインの分割位置が異なっている。このため、第1発熱ライン中の一つの発熱ブロックで形成されるヒータ長手方向における発熱分布は、第2の発熱ライン中の一つ又は二つ以上の発熱ブロックの組み合わせによっても形成できない発熱分布になっている。そして、記録材のサイズ等の情報に応じて、第1発熱ラインの各発熱ブロックと、第2発熱ラインの各発熱ブロックの発熱を制御する。ヒータ制御回路及び各発熱ブロックの制御については後述する。
図3(B)に示すように、第1発熱ラインと第2発熱ラインに共通の導電体303は、
発熱体302a側の分割位置と発熱体302b側の分割位置を結ぶ斜線によって分割されている。斜線で分割する以外に、図4に示すような形態でもよい。
図4(A)は、導電体303を階段状に分割したような形態の例である。
図4(B)は、導電体303を、記録材Pの搬送方向に関して、上流側と下流側の2本に分割した上で、両者を電極E1〜E3を配置した導電体で接続したような構成の例である。その他、導電体303を曲線にて分割したような形態や、上記形態を組み合わせたような形態としてもよい。
図5に、各電極への電気接点Cの接続方法を示す。図5(A)は、各電極へ電気接点Cを接続した様子をヒータ保持部材201側から見た平面図であり、図5(B)は、電気接点C1付近の拡大平面図、図5(C)は、電気接点C1付近の拡大断面図である。図5に示すように、電気接点C0a、C0b、C1、C2、C3は、それぞれ、電極E0a、E0b、E1、E2、およびE3に対して接続されている。図5において、各電気接点に繋がっている破線は、給電用ケーブルを示しており、後述するヒータ300の制御回路400から電力を供給するために、電気接点Cと接続されている。各給電用ケーブルは、ヒータ保持部材201に設けられた孔H(H0a、H0b、H1、H2、H3)を通り、ヒータ保持部材201と金属ステー204で囲まれた空間に引き込まれる。その後、定着フィルム202の長手方向端部から引き出され、制御回路400に接続されている。なお、図5において、HTH1は、サーミスタTH1を設置するためにヒータ保持部材201に設けられた孔である。H212は、サーモスイッチや温度ヒューズ等の安全素子212を設置するためにヒータ保持部材201に設けられた孔である。
4.ヒータ制御回路の構成
図6は、実施例1のヒータ駆動手段としての制御回路400の回路図である。この制御回路400は、リレー451と二極型の切り替えリレー459を用いてヒータの長手方向の発熱範囲を切り替え可能である。401は、商用交流電源である。ゼロクロス検知部430は、交流電源401のゼロクロスを検知する回路であり、CPU420にZEROX信号を出力している。ZEROX信号はヒータの制御に用いられる。
リレー440は、故障などによりヒータが過昇温した場合、サーミスタTH1からの出力により作動する(ヒータへの電力供給を遮断する)電力遮断手段として用いている。RLON440信号がHigh状態になると、トランジスタ443がON状態になり、電源Vcc2からリレー440の2次側コイルに通電され、リレー440の1次側接点はON状態になる。RLON440信号がLow状態になると、トランジスタ443がOFF状態になり、電源Vcc2からリレー440の2次側コイルに流れる電流は遮断され、リレー440の1次側接点はOFF状態になる。なお、抵抗444は電流制限抵抗である。
リレー440を用いた、安全回路445の動作について説明する。サーミスタTH1による検知温度(TH1信号)が所定値を超えた場合、比較部441はラッチ部442を動作させ、ラッチ部442はRLOFF信号をLow状態でラッチする。RLOFF信号がLow状態になると、CPU420がRLON440信号をHigh状態にしても、トランジスタ443がOFF状態で保たれるため、リレー440はOFF状態(安全な状態)に保たれる。また、リレー440の2次側コイルへの電力供給は安全素子212を介して給電されている。これにより、故障などによりヒータが過昇温した場合、安全素子212が作動し、リレー440の2次側コイルへの電力供給を遮断することで、リレー440の1次側接点はOFF状態になる。サーミスタTH1よる検知温度が、それぞれ設定された所定値を超えていない場合、ラッチ部442のRLOFF信号はオープン状態となる。このため、CPU420がRLON440信号をHigh状態にすると、リレー440をON状態にすることができ、ヒータ300に電力供給可能な状態となる。
切り替えリレー459の動作について説明する。切り替えリレー459は、ヒータ300の発熱ブロック群と後述のトライアック416との間に設置されており、発熱ブロック群a、発熱ブロック群bのどちらに通電するかを選択することができる。切り替えリレー459の接点459aは、電極E0aを介して発熱ブロック群aに接続されている。切り替えリレー459の接点459bは、電極E0bを介して発熱ブロック群bに接続されている。切り替えリレー459の接点459cは、トライアック416に接続されている。切り替えリレー459は、CPU420から電流制限抵抗479を介して送られてくるRLON459信号に従って動作する。RLON459信号がHigh状態になると、トランジスタ469がON状態になり、切り替えリレー459は接点459aと459cとが接続された状態になる。こうすることで、トライアック416から発熱ブロック群aへと通電が可能になる。一方、RLON459信号がLow状態になると、トランジスタ469がOFF状態になり、切り替えリレー459は接点459bと459cとが接続された状態になる。こうすることで、トライアック416から発熱ブロック群bへと通電が可能になる。
リレー451の動作について説明する。リレー451はCPU420からのRLON451信号に従って動作する。RLON451信号がHigh状態になると、トランジスタ461がON状態になり、電源Vcc2からリレー451の2次側コイルに通電され、リレー451の1次側接点はON状態になる。RLON451信号がLow状態になると、トランジスタ461がOFF状態になり、電源Vcc2からリレー451の2次側コイルに流れる電流は遮断され、リレー451の1次側接点はOFF状態になる。なお、抵抗471は電流制限抵抗である。本実施例では、リレー451を制御することで、発熱ブロックBLa−2(or BLb−2)に電力供給するか、又は発熱ブロックBLa−1〜BLa−3(or BLb−1〜BLb−3)に電力供給するかを選択することができる。このように、リレー459は、第1発熱ライン又は第2発熱ラインを選択するためのリレーであり、リレー451は、ヒータ長手方向における発熱範囲を選択するリレーである。
トライアック416の駆動回路の動作について説明する。抵抗413、417はトライアック416のためのバイアス抵抗で、フォトトライアックカプラ415は、一次と二次間の沿面距離を確保するためのデバイスである。そして、フォトトライアックカプラ415の発光ダイオードに通電することによりトライアック416をオンさせる。抵抗418は、電源Vccからフォトトライアックカプラ415の発光ダイオードに流れる電流を制限するための抵抗であり、トランジスタ419によりフォトトライアックカプラ415をオン/オフする。トランジスタ419は、CPU420から電流制限抵抗412を介して送られてくるFUSER1信号に従って動作する。
ヒータ300の温度制御方法について説明する。本実施例ではサ−ミスタTH1によって検知したヒータ温度に基づき、ヒータ300の温度制御を行っている。サ−ミスタTH1によって検知される温度は、不図示の抵抗との分圧がTH1信号としてCPU420で検知されている。CPU(制御部)420の内部処理では、サーミスタTH1の検知温度とヒータ300の設定温度に基づき、例えばPI制御により、供給するべき電力を算出する。更に供給する電力に対応した位相角(位相制御)、波数(波数制御)の制御レベルに換算し、その制御条件によりトライアック416を制御している。
5.紙サイズに応じたヒータ制御方法
本実施例の制御回路400は、CPU420に入力する記録材の幅情報(又は画像形成範囲の幅情報)に応じて、リレー451および切り替えリレー459を制御することで、4段階の発熱範囲(発熱幅)を選択できる。表1を用いて、リレー451および切り替えリレー459の制御状態と、ヒータの長手方向の発熱範囲の関係について説明する。
Figure 2017059328
切り替えリレー459の接続先が発熱ブロック群b(RLON459信号がLow状態)であり、かつ、リレー451がOFF状態(RLON451信号がLow状態)の場合は、発熱ブロックBLb−2に通電することができる。すると、図3(B)に示す115mm幅が発熱し、DL封筒及びCOM10封筒用の発熱範囲になる。切り替えリレー459の接続先が発熱ブロック群a(RLON459信号がHigh状態)であり、かつ、リレー451がOFF状態の場合は、発熱ブロックBLa−2に通電することができる。すると、図3(B)に示す157mm幅が発熱し、A5紙用の発熱範囲になる。切り替えリレー459の接続先が発熱ブロック群bであり、かつ、リレー451がON状態(RLON451信号がHigh状態)の場合は、発熱ブロックBLb−1〜BLb−3に通電することができる。すると、図3(B)に示す190mm幅が発熱し、Executive紙及びB5紙用の発熱範囲になる。切り替えリレー459の接続先が発熱ブロック群aであり、かつ、リレー451がON状態の場合は、発熱ブロックBLa−1〜BLa−3に通電することができる。すると、図3(B)に示す220mm幅が発熱し、Letter紙、Legal紙、A4紙用の発熱範囲になる。
このように、本実施例の制御回路400は、記録材Pの幅情報(又は画像形成範囲の幅情報)に応じて、4段階の発熱範囲(発熱幅)を選択できる。従って、ヒータの記録材Pが通過しない領域の発熱を効果的に抑えることができる。また、本例のヒータ300は、電極E1〜E3が第1発熱ライン中の発熱体と第2発熱ライン中の発熱体の共通電極になっている。このため、電極の数を減らすことができるというメリットがある。
なお、切り替えリレー459によってトライアック416の接続先を切り替える構成の代わりに、2つトライアックを発熱ブロック群a、発熱ブロック群bのそれぞれに接続する構成にしても、実施例1と同様の効果が得られる。
[実施例2]
本発明の実施例2について説明する。実施例2の画像形成装置の基本的な構成および動作は、実施例1のものと同じである。従って、実施例1と同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して詳しい説明は省略する。実施例2においてここで特に説明しない事項は、実施例1と同様である。
図7を用いて、実施例2に用いるヒータ(ヒータ800)の構成について詳細に説明する。図7(A)は、ヒータ800の断面図である。図7(B)は、ヒータ800の各層の平面図である。図7(C)は、発熱範囲の位置関係を示す図である。実施例1においては、第1発熱ラインと第2発熱ラインが共に、複数の発熱ブロックを有していたが、本例では第2発熱ラインは発熱ブロックが一つのみの構成である。
ヒータ800の裏面層1は、ヒータ800の長手方向に沿って設けられている導電体Bとしての導電体803a(803a−1〜803a−5)と導電体803bを有する。導電体803bは、導電体803aに対して記録材Pの搬送方向の下流側に配置されている。また、裏面層1は、導電体803a、803bに平行して設けられた導電体Aとしての導電体801を有する。導電体801は、導電体803aと導電体803bの間にヒータ800の長手方向に沿って設けられている。
更に、裏面層1は、発熱体802a(802a−1〜802a−5)と発熱体802bを有する。発熱体802a、802bは、正の抵抗温度特性を有する。発熱体802aは、導電体801と導電体803aの間に設けられており、導電体801と導電体803aを介して供給する電力により発熱する。発熱体802bは、導電体801と導電体803bの間に設けられており、導電体801と導電体803bを介して供給する電力により発熱する。
導電体801と導電体803aと発熱体802aから構成される発熱部位は、実施例1と同様に、ヒータ800の長手方向に対し分割されている。実施例2においては、5つの発熱ブロック(BLa−1〜BLa−5)に分割されている。すなわち、発熱体802a−3と導電体803a−3、801の対からなる発熱ブロックBLa−3が搬送基準Xを含むエリアに設けられている。また、発熱体802a−1、802a−2、802a−4、802a−5と導電体803a−1、803a−2、803a−4、803a−5、801の各対からなる発熱ブロックBLa−1、BLa−2、BLa−4、BLa−5が設けられている。5つの発熱ブロックBLa−1〜BLa−5は、第1の発熱ラインとしての発熱ブロック群aを構成している。また、第2発熱ラインは、導電体801と導電体803bと発熱体802bから構成される一つの発熱ブロックBLbしかないが、発熱ブロック群bと呼ぶ。
発熱ブロック群aを構成する各発熱ブロック間の長手方向の境界位置は、記録材Pの通紙基準Xを中心軸として左右対称に設定されている。すなわち、発熱ブロックBLa−1と発熱ブロックBLa−2の境界、および発熱ブロックBLa−4と発熱ブロックBLa−5の境界は、通紙基準Xから左右に78.5mmの位置に設定されている。また、発熱ブロックBLa−2とBLa−3の境界、および発熱ブロックBLa−3と発熱ブロックBLa−4の境界は、通紙基準Xから左右に57.5mmの位置に設定されている。発熱ブロック群aは、全体の長さを220mmとしている。また、発熱ブロックBLbは、全体の長さを190mmとしている。
ヒータ800には、電極E0、Ea−1、Ea−2、Ea−3、Ea−4、Ea−5、Ebが設けられている。電極E0は、導電体801を介して発熱ブロック群aおよび発熱ブロックBLbに電力供給するための電極である。電極Ea−1〜Ea−5は、それぞれ導電体803a−1〜803a−5を介して、発熱ブロックBLa−1〜BLa−5に電力供給するための電極である。電極Ebは、導電体803bを介して、発熱ブロックBLbに電力供給するための電極である。
裏面層2を構成する表面保護層307は、電極E0、Ea−1〜Ea−5、およびEbの箇所を除いて形成されている。従って、ヒータ800の裏面側から、各電極に電力供給用の電気接点Cを接続可能な構成となっている。各電気接点Cには、後述の制御回路900から電力を供給するために、給電用ケーブルが接続されている。
図8を用いて、実施例2の制御回路900を説明する。制御回路900は、リレー951、リレー952、トライアック916a、トライアック916bを用いてヒータの長手方向の発熱範囲を切り替え可能な構成になっている。リレー951、952を用いた発熱
ブロックの選択方法は、実施例1のリレー451と同様であるため(トランジスタ961、962はトランジスタ461に対応し、抵抗971、972は抵抗471に対応する。)、説明を省略する。また、トライアック916a、916bの回路動作も、実施例1のトライアック416と同様であるため、説明を省略する。なお、図8では各トライアックの駆動回路を省略して示している。
表2を用いて、リレー951、952、トライアック916a、916bの制御状態と、ヒータ800の長手方向の発熱範囲の関係について説明する。
Figure 2017059328
トライアック916bがOFF状態かつリレー951、952が共にOFF状態の場合は、発熱ブロックBLa−3のみに通電することができる。すると、図7(B)に示す115mm幅が発熱し、DL封筒及びCOM10封筒用の発熱範囲になる。トライアック916bがOFF状態かつリレー951がON状態かつリレー952がOFF状態の場合は、発熱ブロックBLa−2〜BLa−4に通電することができる。すると、図7(B)に示す157mm幅が発熱し、A5紙用の発熱範囲になる。トライアック916aがOFF状態の場合は、発熱ブロックBLbに通電することができる。すると、図7(B)に示す190mm幅が発熱し、Executive紙及びB5紙用の発熱範囲になる。トライアック916bがOFF状態かつリレー951、952が共にON状態の場合は、発熱ブロックBLa−1〜BLa−5に通電することができる。すると、図7(B)に示す220mm幅が発熱し、Letter紙、Legal紙、A4紙用の発熱範囲になる。
このように、本実施例の制御回路900は、記録材Pの幅情報(又は画像形成範囲の幅情報)に応じて、発熱範囲(発熱幅)を選択できる。従って、ヒータ800の記録材Pが通過しない領域の発熱を効果的に抑えることができる。
[実施例3]
本発明の実施例3について説明する。実施例3の画像形成装置の基本的な構成および動作は、実施例1のものと同じである。従って、実施例1と同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して詳しい説明は省略する。実施例3においてここで特に説明しない事項は、実施例1と同様である。
図9を用いて、実施例3に用いるヒータ(ヒータ500)の構成について詳細に説明する。図9(A)は、ヒータ500の断面図である。図9(B)は、ヒータ500の各層の平面図である。実施例1においては、発熱ブロック群aと発熱ブロック群bは導電体B(導電体303)を共通の導電経路としていたのに対し、実施例3においては、発熱ブロッ
ク群aと発熱ブロック群bは導電体A(導電体501)を共通の導電経路としている。
ヒータ500の裏面層1は、ヒータ500の長手方向に沿って設けられている導電体Bとしての導電体503a(503a−1、503a−2、503a−3)と導電体503b(503b−1、503b−2、503b−3)を有する。導電体503bは、導電体503aに対して記録材Pの搬送方向の下流側に配置されている。また、裏面層1は、導電体503a、503bに平行して設けられた導電体Aとしての導電体501を有する。導電体501は、導電体503aと導電体503bの間にヒータ500の長手方向に沿って設けられている。
更に、裏面層1は、発熱体502a(502a−1、502a−2、502a−3)と発熱体502b(502b−1、502b−2、502b−3)を有する。発熱体502a、502bは、正の抵抗温度特性を有する。発熱体502aは、導電体501と導電体503aの間に設けられており、導電体501と導電体503aを介して供給する電力により発熱する。発熱体502bは、導電体501と導電体503bの間に設けられており、導電体501と導電体503bを介して供給する電力により発熱する。
導電体501と導電体503aと発熱体502aから構成される発熱部位は、実施例1と同様に、ヒータ500の長手方向に対し3つの発熱ブロック(BLa−1、BLa−2、BLa−3)に分割されている。3つの発熱ブロックBLa−1、BLa−2、BLa−3は、第1の発熱ラインとしての発熱ブロック群aを構成している。導電体501と導電体503bと発熱体502bから構成される発熱部位も、実施例1と同様に、ヒータ500の長手方向に対し3つの発熱ブロック(BLb−1、BLb−2、BLb−3)に分割されている。3つの発熱ブロックBLb−1、BLb−2、BLb−3は、第2の発熱ラインとしての発熱ブロック群bを構成している。
発熱ブロック群aおよび発熱ブロック群bの長手方向分割位置とそれぞれの発熱ブロック群の全体の長さは、実施例1と同様に設定されている。また、発熱ブロック群aと発熱ブロック群bは、導電体Aとしての導電体501を共通の導通経路としている。
ヒータ500には、電極E0、Ea−1、Ea−2、Ea−3、Eb−1、Eb−2、Eb−3が設けられている。電極E0は、導電体501を介して発熱ブロック群aおよび発熱ブロック群bに電力供給するための電極である。電極Ea−1は、導電体503a−1を介して、発熱ブロックBLa−1に電力供給するための電極である。電極Ea−2は、導電体503a−2を介して、発熱ブロックBLa−2に電力供給するための電極である。電極Ea−3は、導電体503a−3を介して、発熱ブロックBLa−3に電力供給するための電極である。電極Eb−1は、導電体503b−1を介して、発熱ブロックBLb−1に電力供給するための電極である。電極Eb−2は、導電体503b−2を介して、発熱ブロックBLb−2に電力供給するための電極である。電極Eb−3は、導電体503b−3を介して、発熱ブロックBLb−3に電力供給するための電極である。
裏面層2を構成する表面保護層307は、電極E0、Ea−1、Ea−2、Ea−3、Eb−1、Eb−2、およびEb−3の箇所を除いて形成されている。従って、ヒータ500の裏面側から、各電極に電力供給用の電気接点Cを接続可能な構成となっている。各電気接点Cには、後述の制御回路600から電力を供給するために、給電用ケーブルが接続されている。
図10を用いて、実施例3の制御回路600を説明する。制御回路600は、リレー651、リレー652、トライアック616a、トライアック616bを用いてヒータの長手方向の発熱範囲を切り替え可能な構成になっている。リレー651、652を用いた発
熱ブロックの選択方法は、実施例1のリレー451と同様であるため(トランジスタ661、662はトランジスタ461に対応し、抵抗671、672は抵抗471に対応する。)、説明を省略する。また、トライアック616a、616bの回路動作も、実施例1のトライアック416と同様であるため、説明を省略する。なお、図10では各トライアックの駆動回路を省略して示している。
表3を用いて、リレー651、652、トライアック616a、616bの制御状態と、ヒータの長手方向の発熱範囲の関係について説明する。
Figure 2017059328
トライアック616aがOFF状態かつリレー652がOFF状態の場合は、発熱ブロックBLb−2のみに通電することができる。すると、図9(B)に示す115mm幅が発熱し、DL封筒及びCOM10封筒用の発熱範囲になる。トライアック616bがOFF状態かつリレー651がOFF状態の場合は、発熱ブロックBLa−2のみに通電することができる。すると、図9(B)に示す157mm幅が発熱し、A5紙用の発熱範囲になる。トライアック616aがOFF状態かつリレー652がON状態の場合は、発熱ブロックBLb−1〜BLb−3に通電することができる。すると、図9(B)に示す190mm幅が発熱し、Executive紙及びB5紙用の発熱範囲になる。トライアック616bがOFF状態かつリレー651がON状態の場合は、発熱ブロックBLa−1〜BLa−3に通電することができる。すると、図9(B)に示す220mm幅が発熱し、Letter紙、Legal紙、A4紙用の発熱範囲になる。
このように、本実施例の制御回路600は、記録材Pの幅情報(又は画像形成範囲の幅情報)に応じて、発熱範囲(発熱幅)を選択できる。従って、ヒータ500の記録材Pが通過しない領域の発熱を効果的に抑えることができる。
[実施例4]
本発明の実施例4について説明する。実施例4の画像形成装置の基本的な構成および動作は、実施例3のものと同じである。従って、実施例3と同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して詳しい説明は省略する。実施例4においてここで特に説明しない事項は、実施例3と同様である。
図11を用いて、実施例4に用いるヒータ(ヒータ700)の構成について詳細に説明する。図11(A)は、ヒータ700の断面図である。図11(B)は、ヒータ700の各層の平面図である。
実施例4のヒータ700は、導電体Aとしての導電体701を有する。導電体701は、ヒータ700の長手方向に沿って設けられており、記録材Pの搬送方向の上流側に配置された導電体701aと、記録材Pの搬送方向の下流側に配置された導電体701bとに分割されている。導電体701aと導電体701bの間には、導電体Bとしての導電体703を有する。導電体703は、ヒータ700の長手方向に沿って設けられており、ヒータ700の短手方向に対して、導電体703a(703a−1〜703a−3)と導電体703b(703b−1〜703b−3)とに分割されている。
導電体701aと導電体703aの間には、発熱体702a(702a−1〜702a−3)が設けられており、導電体701aと導電体703aを介して供給される電力により発熱する。導電体701bと導電体703bの間には、発熱体702b(702b−1〜702b−3)が設けられており、導電体701bと導電体703bを介して供給される電力により発熱する。
導電体701aと導電体703aと発熱体702aから構成される発熱部位は、実施例3と同様に、ヒータ700の長手方向に対し3つの発熱ブロック(BLa−1、BLa−2、BLa−3)に分割されている。3つの発熱ブロックBLa−1、BLa−2、BLa−3は、第1の発熱ラインとしての発熱ブロック群aを構成している。導電体701bと導電体703bと発熱体702bから構成される発熱部位も、実施例3と同様に、ヒータ700の長手方向に対し3つの発熱ブロック(BLb−1、BLb−2、BLb−3)に分割されている。3つの発熱ブロックBLb−1、BLb−2、BLb−3は、第2の発熱ラインとしての発熱ブロック群bを構成している。
発熱ブロック群aおよび発熱ブロック群bの長手方向分割位置とそれぞれの発熱ブロック群の全体の長さは、実施例3と同様に設定されている。
ヒータ700には、電極E0、Ea−1、Ea−2、Ea−3、Eb−1、Eb−2、Eb−3が設けられている。電極E0は、導電体701を介して発熱ブロック群aおよび発熱ブロック群bに電力供給するための電極である。電極Ea−1は、導電体703a−1を介して、発熱ブロックBLa−1に電力供給するための電極である。電極Ea−2は、導電体703a−2を介して、発熱ブロックBLa−2に電力供給するための電極である。電極Ea−3は、導電体703a−3を介して、発熱ブロックBLa−3に電力供給するための電極である。電極Eb−1は、導電体703b−1を介して、発熱ブロックBLb−1に電力供給するための電極である。電極Eb−2は、導電体703b−2を介して、発熱ブロックBLb−2に電力供給するための電極である。電極Eb−3は、導電体703b−3を介して、発熱ブロックBLb−3に電力供給するための電極である。各電極には、実施例3と同様に電気接点Cを介して給電用ケーブルが接続されている。
実施例4のヒータ700は、実施例3における制御回路600を使用して発熱制御することができる。実施例3と同様に、記録材Pの幅情報(又は画像形成範囲の幅情報)に応じて、発熱範囲(発熱幅)を選択でき、多様な紙サイズに対して非通紙部昇温を抑制できる。
本発明は、実施例1〜4に示した発熱ブロックの分割数に限定されるものではない。また、発熱ライン(発熱ブロック群)は3つ以上あってもよい。
また、実施例1〜4に示したヒータは、発熱ブロック群aの全体の長さと発熱ブロック群bの全体の長さが不一致であったが、全体の長さを揃えても構わない。例えば、図12に示すように、実施例1のヒータ300に対し、発熱体302b−4、302b−5、導電体303−4、303−5、電極E4、E5を追加する。こうすることで、発熱ブロッ
ク群bの全体の長さを、発熱ブロック群aの全体の長さと同じ220mmに設定しても構わない。
また、実施例1〜4においては、発熱ブロック群aと発熱ブロック群bの通電は、いずれか一方を通電制御する方式で説明した。しかしながら、発熱ブロック群aと発熱ブロック群bの通電比率を設定し、発熱ブロック群aと発熱ブロック群bを同時に発熱させる制御方式をとっても構わない。その場合、発熱ブロック群aと発熱ブロック群bそれぞれにトライアックを接続する制御回路600のような構成をとる必要がある。
300…ヒータ、305…基板、301(301a、301b)…導電体A、303(303−1、303−2、303−3)…導電体B、302(302a−1〜302a−3、302b−1〜302b−3)…発熱体、400…制御回路、200…像加熱装置、202…フィルム

Claims (7)

  1. 基板と、
    前記基板上に前記基板の長手方向に沿って設けられており、前記長手方向において、互いに独立制御可能な複数の発熱ブロックに分割されている第1発熱ラインと、
    前記基板上に前記基板の長手方向に沿って設けられており、前記長手方向において、互いに独立制御可能な複数の発熱ブロックに分割されている第2発熱ラインと、
    を有し、
    前記第1発熱ラインの分割位置と第2発熱ラインの分割位置が異なっていることを特徴とするヒータ。
  2. 前記第1発熱ラインと前記第2発熱ラインは、その中の前記複数の発熱ブロックが、前記長手方向に沿って設けられた導電体対の間に発熱体が接続されており、前記発熱体に前記長手方向と交差する方向に電流が流れる構成となっていることを特徴とする請求項1に記載のヒータ。
  3. 前記第1発熱ライン全体の前記長手方向の発熱範囲と、前記第2発熱ライン全体の前記長手方向の発熱範囲は異なっていることを特徴とする請求項1又は2に記載のヒータ。
  4. 前記第1発熱ライン中の一つの発熱ブロックで形成される前記長手方向における発熱分布は、前記第2の発熱ライン中の一つ又は二つ以上の発熱ブロックの組み合わせによっても形成できない発熱分布であることを特徴とする請求項1〜3いずれか一項に記載のヒータ。
  5. 筒状のフィルムと、前記フィルムの内面に接触するヒータと、を有し、前記フィルムを介した前記ヒータの熱で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、
    前記ヒータが、請求項1〜4いずれか一項に記載のヒータであることを特徴とする像加熱装置。
  6. 前記装置は更に、前記ヒータを制御する制御部を有し、
    前記制御部は、前記第1発熱ラインと前記第2発熱ラインの少なくとも一方の複数の発熱ブロック間の通電比率を記録材のサイズに応じて設定することを特徴とする請求項5に記載の像加熱装置。
  7. 前記制御部は、前記第1発熱ライン中の発熱ブロックと前記第2発熱ライン中の発熱ブロック間の通電比率を記録材のサイズに応じて設定することを特徴とする請求項6又は7に記載の像加熱装置。
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