JP2022156349A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】制限された個数の感熱体でも非通紙部の過昇温を抑制した温度制御が実現される定着部を備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置１００は、定着部１と、検知部１１１～１１４と、制御部１４０とを備える。検知部１１１～１１４は、記録媒体Ｓの搬送方向と交差する定着部１の軸線方向Ｍにおける記録媒体Ｓの通過範囲を検知する。定着部１の加熱部３０は、第１ヒーター１２１と、第２ヒーター１２２とを有する。第１ヒーター１２１は、軸線方向Ｍを長手方向として延びるように配置される。第２ヒーター１２２は、軸線方向Ｍにおいて第１ヒーター１２１の両端部から軸線方向Ｍを長手方向としてそれぞれ延びるように配置される。制御部１４０は、記録媒体Ｓの通過範囲が第２ヒーター１２２の所定範囲と重ならないことを検知部１１１～１１４の検知結果が示す場合には、第２ヒーター１２２による発熱を抑制する。【選択図】図４

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

特許文献１に記載の画像形成装置は、加熱ベルト（フィルム）方式の定着部を備える。定着部が備える加熱部は、通電領域の長手方向の幅が用紙幅に応じて変更される。

特開２００８－２９９２０５号公報

特許文献１に記載の画像形成装置では、非通紙部の過昇温を抑制するように、加熱部の領域毎に独立した温度制御が求められる。そのため、中央領域及び端部領域の全てに感熱体（温度センサー）を配置することが考えられる。ところが、定着部の小型化に伴い、感熱体の配置スペースが確保できないという課題が生じる。

本発明は、制限された個数の感熱体でも非通紙部の過昇温を抑制した温度制御が実現される定着部を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の画像形成装置は、画像形成部と、定着部と、検知部と、制御部とを備える。前記画像形成部は、記録媒体にトナー像を形成する。前記定着部は、前記トナー像を前記記録媒体に定着させる。前記検知部は、前記記録媒体の搬送方向と交差する第１方向における前記記録媒体の通過範囲を検知する。前記制御部は、前記画像形成部及び前記定着部の動作を制御する。前記定着部は、筒状の定着ベルトと、加圧部材と、加熱部とを有する。前記加圧部材は、前記定着ベルトの外周面を加圧して定着ニップ領域を形成するとともに、前記第１方向に沿った回転軸線の周りに回転する。前記加熱部は、前記定着ベルトの内周面に対向して、前記定着ニップ領域を通過する前記記録媒体を加熱する。前記加熱部は、第１ヒーターと、第２ヒーターとを有する。前記第１ヒーターは、前記回転軸線に平行な軸線方向を長手方向として延びるように配置される。第２ヒーターは、前記軸線方向において前記第１ヒーターの両端部から前記軸線方向を長手方向としてそれぞれ延びるように配置される。前記制御部は、前記記録媒体の前記通過範囲が前記第２ヒーターの所定範囲と重ならないことを前記検知部の検知結果が示す場合には、前記第２ヒーターによる発熱を抑制する。

本発明によれば、制限された個数の感熱体でも非通紙部の過昇温を抑制した温度制御が実現される定着部を備えた画像形成装置が提供される。

実施形態に係る画像形成装置の構成の一例を示す概略図である。 定着部の一例を示す斜視図である。 図２のＩＩＩ－ＩＩＩ断面図である。 ヒーターの詳細構成の一例を示す平面図である。 画像形成装置の制御回路の一例を示すブロック図である。

本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図中、同一又は相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。

図１を参照して、実施形態に係る画像形成装置１００について説明する。図１は、画像形成装置１００の構成の一例を示す概略図である。画像形成装置１００は、例えば、複写機、プリンター、ファクシミリ、又はこれらの機能を兼ね備えた複合機である。以下では、画像形成装置１００がモノクロ複合機である実施形態について説明する。なお、図１において、便宜上、左から右への向きをＸ軸の正の向き、手前から奥への向きをＹ軸の正の向き、下から上への向きをＺ軸の正の向きとする。

図１に示されるように、画像形成装置１００は、定着部１と、画像形成部２と、読取部３と、給送部４と、搬送部５と、排出部６とを備える。

読取部３は、原稿Ｇの画像を読み取る。読取部３は、読み取った画像から画像データを生成する。給送部４は、複数のシートＳを収容し、搬送部５へシートＳを給送する。シートＳは、例えば紙製又は合成樹脂製である。搬送部５は、複数の搬送ローラー対を含み、画像形成部２にシートＳを搬送する。シートＳは、「記録媒体」の一例に相当する。

画像形成部２は、電子写真方式によってシートＳにトナー像を形成する。画像形成部２は、感光体ドラムと、帯電装置と、露光装置と、現像装置と、補給装置と、転写装置と、クリーニング装置と、除電装置とを含む。トナー像は、例えば原稿Ｇの画像を示す。定着部１は、トナー像を加熱及び加圧して、トナー像をシートＳに定着させる。搬送部５は、トナー像の定着されたシートＳを排出部６に搬送する。排出部６は、画像形成装置１００の外部にシートＳを排出する。

次に、図２及び図３を参照して、定着部１の構成について説明する。図２は、定着部１の一例を示す斜視図である。図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ断面図である。

図２及び図３に示されるように、定着部１は、定着ベルト１０と、加圧部材２０と、加熱部３０と、第１ベルト保持部材６１と、第２ベルト保持部材６２とを備える。

定着ベルト１０は、可撓性を有する筒状のベルトであって、外周面１０１と、内周面１０２とを有する。加圧部材２０は、加圧ローラーであって、弾性を有する外周面２０１を備える。加圧部材２０の外周面２０１は、定着ベルト１０の外周面１０１に当接して定着ベルト１０を加圧する。その結果、定着ベルト１０の外周面１０１と、加圧部材２０の外周面２０１との間に、定着ニップ領域Ｎが形成される。

加圧部材２０は、軸芯２４を有する。加圧部材２０は、軸芯２４が不図示の駆動機構により駆動されて、回転軸線Ｌの周りに回転する。加圧部材２０は、図３において反時計回りの第１回転方向Ｒ１に回転する。定着ベルト１０は、加圧部材２０の回転に従動して、図３において時計回りの第２回転方向Ｒ２に回転する。シートＳは、定着ニップ領域Ｎを通過するように、回転軸線Ｌに平行な軸線方向Ｍと交差する通紙方向Ｐに沿って移動する。

加熱部３０は、ヒーター３１と、ヒーター保持部材３２と、補強部材３３と、感熱体３４とを含み、定着ベルト１０の内周面１０２に対向する。

ヒーター３１は、定着ベルト１０の内周面１０２に当接して、定着ベルト１０を加熱する。ヒーター３１は、例えば、軸線方向Ｍを長手方向とし、通紙方向Ｐを短手方向として延びる細長板状のセラミックヒーターである。

ヒーター保持部材３２は、ヒーター３１を保持する。ヒーター保持部材３２は、軸線方向Ｍに沿って延びる断面Ｕ字状の耐熱樹脂部材である。ヒーター保持部材３２は、好ましくは定着ベルト１０の整形のためのリブ３２１を有する。

補強部材３３は、軸線方向Ｍに沿って延びる断面Ｕ字状の金属製ステー部材である。補強部材３３は、ヒーター保持部材３２を補強するように、ヒーター保持部材３２と組み合わされる。

感熱体３４は、ヒーター保持部材３２に設けられた貫通孔の中でヒーター３１に当接して、ヒーター３１の熱を感知する。

定着ベルト１０の軸線方向Ｍにおける両端部は、第１ベルト保持部材６１及び第２ベルト保持部材６２によって保持される。

次に、図３及び図４を参照して、ヒーター３１の詳細構成を説明する。図４は、ヒーター３１の詳細構成の一例を示す平面図である。

図４に示されるように、ヒーター３１は、基板３１１と、第１個別電極４１と、第２個別電極４２と、共通電極４３とを含む。ヒーター３１は、第１部分発熱体５１と、第２部分発熱体５２と、第３部分発熱体５３と、第４部分発熱体５４と、第５部分発熱体５５と、第６部分発熱体５６とを更に含む。

基板３１１は、例えばセラミック基板である。基板３１１は、互いに平行な２つの主面を有する。２つの主面のうちの一方が発熱面３１３であり、他方が非発熱面である。

第１個別電極４１、第２個別電極４２、共通電極４３、及び第１部分発熱体５１～第６部分発熱体５６は、いずれも発熱面３１３の上において各々矩形の形状に形成されている。第１部分発熱体５１及び第２部分発熱体５２は、中央発熱体９１として第１個別電極４１と共通電極４３との間に互いに並列接続されている。第３部分発熱体５３～第６部分発熱体５６は、第１端部発熱体９２及び第２端部発熱体９３として第２個別電極４２と共通電極４３との間に互いに直列接続されている。第１部分発熱体５１～第６部分発熱体５６は、紙幅に応じた適切な発熱範囲を設定できる１組の抵抗発熱体を構成する。第１部分発熱体５１～第６部分発熱体５６の材料は、例えば、銀パラジウム（Ａｇ／Ｐｄ）のような抵抗材料である。第１個別電極４１、第２個別電極４２、及び共通電極４３の材料は、第１部分発熱体５１～第６部分発熱体５６よりも高い導電性を有する金属材料である。

軸線方向Ｍにおいて、第１個別電極４１は、発熱面３１３の一方の端部Ｅ１の近傍に配置されている。軸線方向Ｍにおいて、第２個別電極４２及び共通電極４３は、発熱面３１３の他方の端部Ｅ２の近傍に配置されている。

ヒーター３１は、第１導電体７１と、第２導電体７２と、第３導電体８１と、第４導電体８２と、第５導電体８３と、第６導電体８４と、第７導電体８５とを更に含む。

第１部分発熱体５１及び第２部分発熱体５２は、軸線方向Ｍ及び通紙方向Ｐにおける発熱面３１３の略中央の位置にて互いに平行に形成されている。第１導電体７１は、第１個別電極４１と、軸線方向Ｍの第１部分発熱体５１及び第２部分発熱体５２の一方の端部とを電気的に接続する。第２導電体７２は、軸線方向Ｍの第１部分発熱体５１及び第２部分発熱体５２の他方の端部と、共通電極４３とを電気的に接続する。

通紙方向Ｐにおいて、発熱面３１３の一方の端部Ｅ３の近傍に第３部分発熱体５３及び第４部分発熱体５４が、他方の端部Ｅ４の近傍に第５部分発熱体５５及び第６部分発熱体５６がそれぞれ形成されている。第３導電体８１は、Ｌ字形に屈曲して、第２個別電極４２と第３部分発熱体５３とを電気的に接続する。第４導電体８２は、軸線方向Ｍに沿って直線状に延びて、第３部分発熱体５３と第４部分発熱体５４とを電気的に接続する。第５導電体８３は、Ｃ字形に屈曲して、第４部分発熱体５４と第５部分発熱体５５とを電気的に接続する。第６導電体８４は、軸線方向Ｍに沿って直線状に延びて、第５部分発熱体５５と第６部分発熱体５６とを電気的に接続する。第７導電体８５は、Ｌ字形に屈曲して、第６部分発熱体５６と共通電極４３とを電気的に接続する。

第１部分発熱体５１及び第２部分発熱体５２を含む中央発熱体９１は、軸線方向Ｍを長手方向として延びるように配置された第１ヒーター１２１を構成する。第１端部発熱体９２は第４部分発熱体５４及び第５部分発熱体５５を、第２端部発熱体９３は第３部分発熱体５３及び第６部分発熱体５６をそれぞれ含む。第１端部発熱体９２及び第２端部発熱体９３は、軸線方向Ｍにおいて第１ヒーター１２１の両端部から軸線方向Ｍを長手方向としてそれぞれ延びるように配置された第２ヒーター１２２を構成する。

感熱体３４は、第１ヒーター１２１の熱を感知するため、中央発熱体９１の非発熱面側に対向するように支持されている。感熱体３４は、例えば、サーミスター素子を含む。感熱体３４は、サーモスタット素子のような保護素子を更に含んでもよい。第１端部発熱体９２及び第２端部発熱体９３の非発熱面側には、サーモスタット素子が設けられてもよいが、サーミスター素子は設けられない。

図４に更に示されるように、画像形成装置１００は、第１用紙検知センサー１１１、第２用紙検知センサー１１２、第３用紙検知センサー１１３、及び第４用紙検知センサー１１４を更に備える。第１用紙検知センサー１１１～第４用紙検知センサー１１４は、定着部１を構成するユニットの外部において、シートＳの搬送方向と交差する方向におけるシートＳの通過の有無を検知する。具体的には、微小な径の発光部からスポット光を照射して、発光部に対向する位置を通過するシートＳの表面で反射されたスポット光を受光部で受光すると通過と判断し、受光部が光を検知しないと非通過と判断する。第１用紙検知センサー１１１～第４用紙検知センサー１１４は、「検知部」の一例に相当する。

第１用紙検知センサー１１１は、軸線方向Ｍにおける第１ヒーター１２１の一方の端部の位置から軸線方向Ｍにおいて中央側に所定距離（例えば１０ｍｍ）の位置に配置され、その位置をシートＳが通過するか否かを検知する。第１用紙検知センサー１１１は、「第１センサー」の一例に相当する。第２用紙検知センサー１１２は、軸線方向Ｍにおける第１ヒーター１２１の他方の端部の位置から中央側に所定距離の位置をシートＳが通過するか否かを検知する。第２用紙検知センサー１１２は、「第２センサー」の一例に相当する。第３用紙検知センサー１１３は、軸線方向Ｍにおける第２ヒーター１２２の一方の端部の位置から中央側に所定距離の位置をシートＳが通過するか否かを検知する。第３用紙検知センサー１１３は、「第３センサー」の一例に相当する。第４用紙検知センサー１１４は、軸線方向Ｍにおける第２ヒーター１２２の他方の端部の位置から中央側に所定距離の位置をシートＳが通過するか否かを検知する。第４用紙検知センサー１１４は、「第４センサー」の一例に相当する。

次に、図１～図５を参照して、画像形成装置１００の制御回路の構成について説明する。図５は、画像形成装置１００の制御回路の一例を示すブロック図である。

図５に示されるように、画像形成装置１００は、第１駆動回路１３１と、第２駆動回路１３２と、制御部１４０と、記憶部１５０とを更に備える。

記憶部１５０は、記憶装置を含み、データ及びコンピュータープログラムを記憶する。記憶部１５０は、半導体メモリーのような主記憶装置と、ハードディスクドライブのような補助記憶装置とを含む。

制御部１４０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）のようなプロセッサーを含み、記憶部１５０に記憶されたコンピュータープログラムを実行することにより、画像形成装置１００の各構成を制御する。具体的には、制御部１４０は、給送部４、搬送部５、及び画像形成部２の動作を制御する。また、制御部１４０は、感熱体３４の出力を受け取り、第１用紙検知センサー１１１～第４用紙検知センサー１１４の出力を受け取る。更に、制御部１４０は、第１駆動回路１３１を介して第１ヒーター１２１を駆動し、第２駆動回路１３２を介して第２ヒーター１２２を駆動することによって、定着部１の動作を制御する。

制御部１４０は、感熱体３４による検知温度に応じて、検知温度が目標温度と一致するように、第１ヒーター１２１への投入電力と、第２ヒーター１２２への投入電力とをそれぞれ制御する。ただし、シートＳの通過範囲が第２ヒーター１２２の所定範囲と重ならないことを第１用紙検知センサー１１１～第４用紙検知センサー１１４の出力が示す場合、制御部１４０は、第２ヒーター１２２による発熱を抑制する。例えば、第１用紙検知センサー１１１及び第２用紙検知センサー１１２が各々シートＳの通過を検知し、第３用紙検知センサー１１３及び第４用紙検知センサー１１４がいずれもシートＳの通過を検知しない場合には、シートＳが小さい紙幅を有すると判定される。この場合、制御部１４０は、第２ヒーター１２２の過昇温が抑制されるように、第２ヒーター１２２への投入電力を抑制する。

また、シートＳの通過範囲が第１ヒーター１２１の所定範囲と重ならないことを第１用紙検知センサー１１１～第４用紙検知センサー１１４の出力が示す場合、制御部１４０は、第２ヒーター１２２への電力投入を中止し、第１ヒーター１２１による発熱を抑制する。例えば、第１用紙検知センサー１１１～第４用紙検知センサー１１４の各々がいずれもシートＳの通過を検知しない場合には、シートＳが更に小さい紙幅を有すると判定される。この場合、制御部１４０は、第２ヒーター１２２をオフするとともに、第１ヒーター１２１の過昇温が抑制されるように、第１ヒーター１２１への投入電力を抑制する。

一方、第１用紙検知センサー１１１～第４用紙検知センサー１１４が各々シートＳの通過を検知した場合には、シートＳが比較的大きい紙幅を有すると判定される。この場合、制御部１４０は、第１ヒーター１２１だけでなく第２ヒーター１２２にも十分に大きい投入電力を供給する。

なお、制御部１４０は、シートＳが定着ニップ領域Ｎを通過する期間だけヒーター３１に通電するようにしてもよい。シートＳの通過範囲が第１ヒーター１２１又は第２ヒーター１２２の所定範囲と重ならないことを第１用紙検知センサー１１１～第４用紙検知センサー１１４の出力が示す場合、制御部１４０は、紙間拡大制御を実行する。すなわち、制御部１４０は、画像形成部２から定着部１へ順次供給される第１シートと第２シートとの間隔（紙間）を広げるように、給送部４、搬送部５、及び画像形成部２の各々の動作を制御する。その結果、第１ヒーター１２１及び第２ヒーター１２２の過昇温が抑制される。

実施形態によれば、制限された個数の感熱体３４でも非通紙部の過昇温を抑制した温度制御が実現される定着部１を備えた画像形成装置１００が提供される。

以上、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明した。ただし、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。また、上記の実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明の形成が可能である。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の個数等は、図面作成の都合から実際とは異なる場合もある。また、上記の実施形態で示す各構成要素は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

本発明は、画像形成装置の分野に利用可能である。

１ 定着部
２ 画像形成部
１０ 定着ベルト
２０ 加圧部材
３０ 加熱部
３１ ヒーター
３４ 感熱体
９１ 中央発熱体
９２ 第１端部発熱体
９３ 第２端部発熱体
１００ 画像形成装置
１１１ 第１用紙検知センサー（検知部、第１センサー）
１１２ 第２用紙検知センサー（検知部、第２センサー）
１１３ 第３用紙検知センサー（検知部、第３センサー）
１１４ 第４用紙検知センサー（検知部、第４センサー）
１２１ 第１ヒーター
１２２ 第２ヒーター
１４０ 制御部
Ｌ 回転軸線
Ｍ 軸線方向
Ｎ 定着ニップ領域
Ｐ 通紙方向
Ｓ シート（記録媒体）

Claims (5)

1. 記録媒体にトナー像を形成する画像形成部と、
   前記トナー像を前記記録媒体に定着させる定着部と、
   前記記録媒体の搬送方向と交差する第１方向における前記記録媒体の通過範囲を検知する検知部と、
   前記画像形成部及び前記定着部の動作を制御する制御部と
   を備え、
   前記定着部は、
   筒状の定着ベルトと、
   前記定着ベルトの外周面を加圧して定着ニップ領域を形成するとともに、前記第１方向に沿った回転軸線の周りに回転する加圧部材と、
   前記定着ベルトの内周面に対向して、前記定着ニップ領域を通過する前記記録媒体を加熱する加熱部と
   を有し、
   前記加熱部は、
   前記回転軸線に平行な軸線方向を長手方向として延びるように配置された第１ヒーターと、
   前記軸線方向において前記第１ヒーターの両端部から前記軸線方向を長手方向としてそれぞれ延びるように配置された第２ヒーターと
   を有し、
   前記制御部は、前記記録媒体の前記通過範囲が前記第２ヒーターの所定範囲と重ならないことを前記検知部の検知結果が示す場合には、前記第２ヒーターによる発熱を抑制する、画像形成装置。
2. 前記検知部は、
   前記軸線方向における前記第１ヒーターの一方の端部の位置から中央側に所定距離の位置を前記記録媒体が通過するか否かを検知する第１センサーと、
   前記軸線方向における前記第１ヒーターの他方の端部の位置から中央側に所定距離の位置を前記記録媒体が通過するか否かを検知する第２センサーと、
   前記軸線方向における前記第２ヒーターの一方の端部の位置から中央側に所定距離の位置を前記記録媒体が通過するか否かを検知する第３センサーと、
   前記軸線方向における前記第２ヒーターの他方の端部の位置から中央側に所定距離の位置を前記記録媒体が通過するか否かを検知する第４センサーと
   を有する、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記定着部は、前記第１ヒーターの熱を感知する感熱体を更に有し、
   前記制御部は、前記感熱体による検知温度に応じて、前記第１ヒーターへの投入電力と、前記第２ヒーターへの投入電力とをそれぞれ制御する、請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御部は、前記記録媒体の前記通過範囲が前記第２ヒーターの所定範囲と重ならないことを前記検知部の検知結果が示す場合には、前記画像形成部から前記定着部へ順次供給される第１記録媒体と第２記録媒体との間隔を広げるように前記画像形成部の動作を制御する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記制御部は、前記記録媒体の前記通過範囲が前記第１ヒーターの所定範囲と重ならないことを前記検知部の検知結果が示す場合には、前記画像形成部から前記定着部へ順次供給される第１記録媒体と第２記録媒体との間隔を広げるように前記画像形成部の動作を制御する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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