JP5046741B2 - 定着装置、画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成技術に関する。特に、複写機、レーザプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に用いられるトナー画像の定着装置等に関する。

近年、プリンタや複写機等の画像形成装置に使用される定着装置としては、ウォームアップタイムが短く、安価な定着装置として、フィルム定着方式の定着装置が良く知られている。定着装置は、一般的に、幅の狭い記録材にトナー画像を定着させると、中央付近の通紙領域における定着フィルムの温度は記録材に奪われ、非通紙領域は熱を奪われないため、非通紙領域の温度は中央付近に比べて高い温度で推移する。これにより非通紙領域にある定着フィルム等の部品は、耐熱温度を超えてしまう恐れがある。この対策として、フィルムの温度を検出して発熱体への通電量を制御するために、発熱体の中心付近に配置した中央サーミスタ（メインサーミスタ）以外に、発熱体端部に端部サーミスタ（サブサーミスタ）を配置した構成がとられている。

各サーミスタは、発熱体が異常過熱状態である場合に、通電回路に介入されたリレー等の電流遮断手段によって通電を遮断するための保護装置としても使われる。実際に過熱トラブルが発生してからこの保護装置が働くまでの時間が長いほど、周辺温度の過昇温により定着装置内部の部品へダメージを与えるため、この時間は極力短くする必要がある。すなわち、保護装置が働く温度をできるだけ低く設定すればよい。

しかし、動作温度を低く設定すると、正常動作時に保護装置が誤動作する不具合が発生してしまうため、ある程度保護動作温度を高めに設定する必要がある。非通紙領域に配置するサブサーミスタは、中央付近に配置するメインサーミスタに比べて高温で制御されるため、保護動作温度を特に高く設定しなければならない。

特許文献１では電流値が定常制御中に到達し得ない値になったときや、定着ベルトが回転していないとき等、定着温度に比べて低温で制御されるべき状態のときに、通紙領域及び非通紙領域の温度を検知して、サーミスタの保護動作温度を低く切り換えている。
特開２００５−３２１５７３

しかしながら、特許文献１では、定着に必要な高温での制御状態（定常制御状態）中は、サーミスタの保護動作温度は高いレベルに維持される。近年の画像形成速度の高速化に伴い定着装置に投入される電力が急激に増加したとき、定常制御状態においても、周辺温度の過昇温により定着装置内部の部品へのダメージを与える可能性が高くなる。更には、設定における安全率の余裕も減少する。

そこで、本発明は、記録材の幅情報に基づきヒータの加熱温度の基準値をヒータの加熱領域ごとに設定し、ヒータの加熱を制御することで、基準値を超える過熱時における装置のダメージを最小限に抑えることを目的とする。

上記の目的を達成する本発明に係る定着装置は、
第１のヒータ及び前記第１のヒータとは発熱分布が異なる第２のヒータを有するセラミックヒータと、
前記第１のヒータに供給する電力及び前記第２のヒータに供給する電力を制御するＣＰＵと、
所定の最大サイズの記録材が通過する領域内であって所定の最小サイズの記録材が通過しない前記セラミックヒータの非通紙領域の温度を検出する第１温度検出手段と、
前記第１温度検出手段よりも前記最小サイズの記録材が通過する領域寄りの前記セラミックヒータの非通紙領域の温度を検出する第２温度検出手段と、
を有し、前記第１のヒータと前記第２のヒータのトータルの発熱分布を記録材のサイズに応じた発熱分布に切り替えられる定着装置において、
前記第１温度検出手段の検出温度が第１の温度閾値を超えると前記第１のヒータへの電力供給を遮断する回路と、前記第２温度検出手段の検出温度が第２の温度閾値を超えると前記第２のヒータへの電力供給を遮断する回路と、を有する安全回路を有し、
前記安全回路は、
前記第１の温度閾値と前記第２の温度閾値を記録材のサイズ情報に応じて変更可能であり、
記録材のサイズが基準となる幅以下である場合、前記第１の温度閾値を前記第２の温度閾値に対して低く設定することを特徴とする。

あるいは、本発明に係る画像形成装置は、
記録材にトナー画像を形成する画像形成手段と、
前記トナー画像を加熱して、前記記録材上に当該トナー画像を定着させる上記の定着装置と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、記録材の幅情報に基づきヒータの加熱温度の基準値をヒータの加熱領域ごとに設定し、ヒータの加熱を制御することで、基準値を超える過熱時における装置のダメージを最小限に抑えることが可能になる。

（第１実施形態）
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態を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要素はあくまで例示であり、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されるわけではない。

（１）画像形成装置
図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略的な構成を示す図である。画像形成装置は、電子写真方式を用いて、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４色のトナー像を重ね合わせることでフルカラー画像を得るカラー画像形成装置である。尚、本発明の趣旨は、カラー画像形成装置に限定されるものではなく、電子写真方式を用いるモノクロ画像形成装置においても適用可能であることはいうまでもない。

画像形成部１００は、給紙部１２１、感光体１２２（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各色）、帯電スリーブ１２３（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各色）、トナー容器１２５（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各色）、現像スリーブ１２６（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各々）を有する。また、画像形成部１００は、中間転写体１２７、転写ローラ１２８、加熱定着装置１３０、を有する。

尚、感光体１２２、帯電スリーブ１２３、トナー容器１２５、現像スリーブ１２６は、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各々ひとつのユニットにまとめられており、オールインワンカートリッジ１０１（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各々）となっている（以下、「カートリッジ」ともいう。）。カートリッジ１０１（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各々）は、それぞれ着脱が可能な構成になっている。

イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）各色におけるカートリッジ１０１（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）の帯電スリーブ１２３（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）により、感光体１２２（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）は帯電される。帯電された感光体１２２上（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）に、画像処理部（非図示）が変換した露光時間に基づいてスキャナ部１２４（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）から露光光を照射し、感光体１２２（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）上に静電潜像が形成される。

この静電潜像を、トナー容器１２５（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）からのトナーを使って、現像スリーブ１２６（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）にて感光体１２２（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）上に各色のトナー像を形成する。そして、各色のトナー像を中間転写体１２７に４色重ね合わせることで多色トナー像を形成する。中間転写体１２７に形成された多色トナー像を転写ローラ１２８とで挟み込み、加圧することで、記録材１１１へ多色トナー像（以下、単に「トナー像」ともいう。）を転写する。そして、記録材１１１上の多色トナー像を加熱定着装置１３０にて定着し、記録材１１１は排出トレイ（非図示）に排出される。中間転写体１２７上に残ったトナーはクリーナ１２９にて除去（クリーニング）され、クリーニングされた廃トナーはクリーナ容器（非図示）に蓄えられる。

（２）加熱定着装置
加熱定着装置は、電子写真、静電記録、磁気記録等の画像形成プロセスにより、記録材（紙、印刷紙、転写材シート、ＯＨＴシート、光沢紙、光沢フィルム、エレクトロファックス紙静電記録紙等）の面に形成担持されている未定着トナー画像を加熱定着する。

本実施形態に係る加熱定着装置１３０は、フィルム加熱方式を利用した加熱定着装置である。図２は、加熱定着装置１３０の概略的な構成を示す図である。

２０５はセラミックを基材とするヒータである。詳しくは後述する。２０４はセラミックヒータ２０５を固定支持するための耐熱性、断熱性材質のステーである。２０１は、円筒状の耐熱性フィルム材（定着フィルム）であり、セラミックヒータ２０５、ステー２０４を覆っている。定着フィルム２０１は、単層フィルムや、ＰＩ＋ＰＦＡコーティング、ＳＵＳ＋ゴムコーティング等の複合フィルムなどが使われる。

２０２は加圧ローラであり、芯金もしくは金属パイプ２０３の外周にシリコーンゴム等の耐熱性弾性層２０８をローラ状に設けた弾性ローラである。加圧ローラ２０２とセラミックヒータ２０５とを定着フィルム２０１を挟んで圧接させる。

「Ｎ」で示した範囲が圧接により形成される定着ニップ部である。加圧ローラ２０２は定着駆動モータ（非図示）により矢印Ｂの方向に所定の周速度で回転駆動される。加圧ローラ２０２の回転駆動による、定着ニップ部Ｎにおける加圧ローラ２０２と定着フィルム２０１の外面との摩擦力で定着フィルム２０１に回転力が作用する。定着フィルム２０１がセラミックヒータ２０５に圧接摺動しつつ矢印Ｃの方向に回転駆動される。このとき、ステー２０４は、フィルム内面ガイド部材としても機能して、定着フィルム２０１の回転を容易にする役割もしている。

２０６はメインサーミスタである。また、２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃはサブサーミスタである。メインサーミスタ２０６、サブサーミスタ２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃの配置に関しては後述する。

加圧ローラ２０２の回転による定着フィルム２０１の回転が定常化し、セラミックヒータ２０５の温度が所定温度まで立ち上がった状態において、定着ニップ部Ｎの定着フィルム２０１と加圧ローラ２０２との間に、記録材２０９が矢印Ａ方向に搬送される。搬送された記録材２０９が定着フィルム２０１と一緒に定着ニップ部Ｎを加圧されながら搬送されることにより、セラミックヒータ２０５の熱が定着フィルム２０１を介して記録材２０９に付与され、記録材２０９の未定着のトナー画像が加熱定着される。

（３）ヒータ
図３は、セラミックヒータ２０５の構成と、セラミックヒータの発熱分布を例示する図である。セラミックヒータ２０５は、記録材２０９の搬送方向（図３のｙ方向：記録材２０９の搬送方向）に対して直交する方向（記録材２０９の幅方向）に配置される。

基板３０１の材料は酸化アルミ（Ａｌ２Ｏ３）を用いており、表面にメインヒータ（第１のヒータ）３０２ａ、サブヒータ（第２のヒータ）３０２ｂが形成されている。メインヒータ３０２ａ、サブヒータ３０２ｂは、電気絶縁層としてのガラス膜によって被覆されている。また、メインヒータ３０２ａ、サブヒータ３０２ｂへ電圧を印加するために、基板３０１上には、電極３０３ａ、３０３ｂ、３０３ｃが形成されている。

メインヒータ３０２ａとサブヒータ３０２ｂとでは、発熱分布（発熱特性）が異なる。メインヒータ３０２ａは、発熱体の中央部の近傍で発熱量が大きい発熱分布（発熱特性）を有する（図３（ｂ））。また、サブヒータ３０２ｂは発熱体の左端及び右端の両端部の近傍で発熱量が大きい発熱分布（発熱特性）を有する（図３（ｃ））。

メインヒータ３０２ａの発熱分布（図３（ｂ））と、サブヒータ３０２ｂの発熱分布（図３（ｃ））と、を重ね合わせると、図３（ｄ）に示すように、トータルの発熱分布は、発熱体の全体にわたり均一な分布となる。

（４）サーミスタ及びサーモスイッチ
図４は、サーミスタ及びサーモスイッチの配置を示す図である。本実施形態では、温度制御及び異常過熱検知手段として機能する、メインサーミスタ２０６と、サブサーミスタ２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃの３つと、合計４つのサーミスタを有する。記録材２０９の搬送方向（ｙ方向：記録材２０９の搬送方向）に対して直交する方向（ｘ方向：記録材２０９の幅方向）に、セラミックヒータ２０５は延設されている。

メインサーミスタ２０６はセラミックヒータ２０５の長手方向（ｘ方向：記録材２０９の幅方向）の略中央部に対応する位置で、定着フィルム２０１の内面に弾性的に接触した状態で設けられている（図２参照）。メインサーミスタ２０６は、定着フィルム２０１の内面の温度を検出する。一方、サブサーミスタ２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃは、セラミックヒータ２０５の略中央部から端部寄りの位置に配置されている。サブサーミスタ２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃは、セラミックヒータ２０５の裏面に所定の圧で押し当てられており（図２参照）、セラミックヒータ２０５裏面の温度を検出する。サブサーミスタ２０７ｂ、２０７ｃは、セラミックヒータ２０５の両端部の近傍に配置され、セラミックヒータ２０５の加熱温度を検出する複数の第１温度検出手段として機能することが可能である。また、サブサーミスタ２０７ａは、複数の第１温度検出手段（サブサーミスタ２０７ｂ、２０７ｃ）の間に配置され、セラミックヒータ２０５の加熱温度を検出する第２温度検出手段として機能することが可能だる。

本実施形態では異常過熱時の電流遮断部として機能するサーモスイッチ４０３を有する。サーモスイッチ４０３はセラミックヒータ２０５の裏面側で、長手方向の略中央部に所定の圧で押し当てられている。

（５）電力制御
セラミックヒータ２０５に電力を供給する電力制御の方法について説明する。本実施形態に係る電力制御方法は、メインヒータ３０２ａとサブヒータ３０２ｂとを独立に制御する。

図５は、制御手段として機能する電力制御回路の構成を示す図である。電力制御回路のＣＰＵ５０１は、記録材の搬送方向と直交する幅方向について、記録材の幅情報をセンサ（不図示）を介して取得することが可能である。ＣＰＵ５０１は、記録材の幅情報と、基準となる記録材の幅情報と、を比較する。ＣＰＵ５０１は、比較に基づき、記録材を加熱する領域ごとにヒータを駆動するための電流を制御することが可能である。

メインヒータ３０２ａとサブヒータ３０２ｂとは、記録材の搬送方向と直交する幅方向に延設されており、記録材を加熱する発熱特性がそれぞれ異なるものである。

５０２ａ、５０２ｂはトライアックで、それぞれメインヒータ３０２ａ、サブヒータ３０２ｂと直列に接続されている（５０２ａをメイントライアック、５０２ｂをサブトライアックとする）。

ＣＰＵ５０１は、メインサーミスタ２０６、サブサーミスタ２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃの検出結果に基づき、信号Ｄ、信号Ｅの出力を制御し、トライアック５０２ａ、５０２ｂのＯＮ／ＯＦＦを制御する。電力は、ＡＣ商用電源５０４から供給される。

ＣＰＵ５０１は、メインサーミスタ２０６、サブサーミスタ２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃの検出結果に基づき、信号Ａ、信号Ｂ、信号Ｃを生成し、これらの信号を安全回路に入力する。信号Ａ、信号Ｂ、信号Ｃに基づき、安全回路のトランジスタ６０３ａ、６０３ｂ、６０３ｃの動作が制御される。

また、ＡＣ商用電源５０４の両極にリレー５０５ａ、５０５ｂを、また、ＡＣライン上にサーモスイッチ４０３が配置されており、メインヒータ３０２ａ、サブヒータ３０２ｂへの通電を遮断できる構成になっている。これらについては、（６）安全回路の項で詳細に説明する。

本実施形態では、メインヒータ３０２ａ、サブヒータ３０２ｂそれぞれに対し、１半波内の位相角で通電のＯＮ／ＯＦＦを行うことで各ヒータへの供給電力量を制御する位相制御を行う。

記録材が搬送される領域（通紙領域；セラミックヒータ２０５の略中央部）と、記録材が搬送されない領域（非通紙領域；セラミックヒータ２０５の略端部）とで、記録材に奪われる熱量が異なる。通紙領域における定着フィルム２０１の温度は記録材２０９に奪われ、非通紙領域は熱を奪われないため、非通紙領域の温度は中央付近に比べて高い温度で推移する。

制御手段として機能する電力制御回路において、ＣＰＵ５０１は、非通紙領域の温度上昇を抑制するためメインヒータ３０２ａとサブヒータ３０２ｂへの供給電力量を独立に制御する。

ＣＰＵ５０１は、メインヒータ３０２ａとサブヒータ３０２ｂそれぞれの供給電力量を、記録材の幅方向（搬送方向に対して直交する方向）の幅サイズに応じて変更する。幅サイズが小さい場合ほど、サブヒータ３０２ｂの供給電力量をメインヒータ３０２ａの供給電力量に比べて小さく設定することで、プリント中における非通紙領域の温度上昇を抑える。

（６）安全回路
本実施形態では、安全回路（安全装置）を設けて、通電暴走時のセラミックヒータ２０５の過熱を回避している。安全装置として、前述のサーモスイッチ４０３と、サブサーミスタ２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃによってセラミックヒータ２０５の異常過熱を検知して通電を遮断する回路を設けている。メインサーミスタ２０６は定着フィルム２０１に内接していてセラミックヒータ２０５に接していない。そのため、定着駆動モータ（非図示）が非回転のときに通電暴走が起こった場合、メインサーミスタ２０６ではセラミックヒータ２０５の異常過熱を検知できない。従って、メインサーミスタ２０６以外のサーミスタであるサブサーミスタ２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃによってセラミックヒータ２０５の異常過熱を検知して通電を遮断する安全回路を設けている。

サブサーミスタ２０７ｂ、２０７ｃにより検出される加熱温度が第１の基準を超え、更にサブサーミスタ２０７ａにより検出される加熱温度が第２の基準を超えた場合、ＣＰＵ５０１はメインヒータ３０２ａ、サブヒータ３０２ｂへの電流の供給を遮断する。

図６は、サブサーミスタ２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃの検出によって通電の遮断を制御する安全回路の構成を示す図である。

サブサーミスタ２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃの検出信号は、コンパレータ６０２ａ、６０２ｂ、６０２ｃの正極にそれぞれ入力される。コンパレータ６０２ａ、６０２ｂ、６０２ｃの正極に入力された電圧と、コンパレータ６０２ａ、６０２ｂ、６０２ｃの負極に入力されている比較電圧Ｖｒｅｆ１との比較を行うことで、異常過熱状態が検知される。

コンパレータ６０２ａは、サブサーミスタ２０７ａの検出信号に対応する電圧と、抵抗６０５ａ、６０６ａ、６０４ａで決まる電圧値とを比較する。抵抗６０４ａは後述する記録材の幅情報を元に決定される信号Ａで駆動されるトランジスタ６０３ａと直列に接続されており、比較電圧Ｖｒｅｆ１は信号Ａに応じて切り替わる。

すなわち、比較電圧Ｖｒｅｆ１は、信号ＡがＬｏｗのときＶｃｃを抵抗６０５ａ及び６０６ａで分圧した電圧値となる。

比較電圧Ｖｒｅｆ１は、信号ＡがＨｉｇｈのときトランジスタ６０３ａがＯＮして、Ｖｃｃを抵抗６０５ａ及び６０６ａと６０４ａとの並列合成抵抗値で分圧した電圧値となる。

本実施形態で使用するサブサーミスタは、温度に対して電気抵抗がマイナスの特性をもつＮＴＣサーミスタ（Negative Temperature Coefficient Thermistor）である。高温であるほど抵抗が下がるＮＴＣタイプであるので、検出温度が高温であるほどコンパレータ６０２ａの正極の電圧は低くなる。正極の電圧が、比較電圧Ｖｒｅｆ１を下回ると、コンパレータ６０２ａの出力電圧はＬｏｗになる。

信号ＡがＨｉｇｈのときはＬｏｗのときと比べて比較電圧Ｖｒｅｆ１が低くなる。このため、コンパレータ６０２ａの出力がＬｏｗになるためのサブサーミスタ２０７ａの検出温度は、信号ＡがＨｉｇｈのときのほうが高くなる。

電圧比較の結果、コンパレータ６０２ａの出力がＬｏｗになると、Ｖｃｃから抵抗６０７ａを介してトランジスタ６２１ａに流れていたベース電流がコンパレータ６０２ａの出力側に流れ込む。これにより、トランジスタ６２１ａがＯＦＦし、リレー５０５ａが遮断される。

サブサーミスタ２０７ａに関する上記の内容は、サブサーミスタ２０７ｂ、２０７ｃに関しても同様である。それぞれ信号Ｂ、Ｃによって、リレー５０５ｂ、フォトトライアック６２４ａ、６２４ｂを介して、それぞれトライアック５０２ａ、５０２ｂの導通が遮断される。

また、信号Ａ、信号Ｂ、信号Ｃの値が、全てＨｉｇｈになるようなＣＰＵ５０１の誤動作が発生したときに限り、トランジスタ６３２にＶｃｃから抵抗６３４を介してベース電流が流れ込み、トランジスタ６３２がＯＮされる。トランジスタ６３２のコレクタは、トランジスタ６２１ａ、６２１ｂ、６２２ａ、６２２ｂのベースに接続されており、トランジスタ６３２がＯＮするとリレー５０５ａ、５０５ｂ、トライアック５０２ａ、５０２ｂが全て遮断される。

図１０は、ＣＰＵ５０１の制御の下に実行される記録材の幅情報に基づく、サブサーミスタの動作温度（温度閾値）の設定の流れを説明する図である。

ステップＳ１００１において、ユーザによる記録材の指定が有るか判定する。ユーザが情報処理装置（ＰＣ）や画像形成装置のオペレーションパネル等で記録材を指定した場合は、記録材の指定が有りと判定し（Ｓ１００１−ＹＥＳ）、処理はステップＳ１００２に進む。

ステップＳ１００２において、ユーザによる記録材の指定に基づき、記録材の幅サイズ（幅情報）を取得する。記録材の幅情報は、記録材の種類や規格サイズに基づき特定することが可能である。

一方、ステップＳ１００３の判定において、ユーザにより記録材の指定がされていない場合（Ｓ１００１−ＮＯ）、処理はステップＳ１００３に進む。

ステップＳ１００３において、ユーザがＰＣやオペレーションパネル等で記録材を指定しない場合は、記録材の搬送路中に配置された記録材の幅を検知する検知手段として機能するセンサ（不図示）によって、記録材の幅情報を取得することが可能である。

ステップＳ１００４において、取得した記録材の幅情報と、基準となる基準記録材幅と、を比較する。比較結果に基づき、ＣＰＵ５０１は、トランジスタ６０３ａ、６０３ｂ、６０３ｃ（図６）に対して入力する信号Ａ、信号Ｂ、信号Ｃの値（Ｈｉｇｈ、またはＬｏｗ）を決定する（Ｓ１００５、Ｓ１００６）。

図７（ａ）は、サーミスタ及びサーモスイッチの配置と、記録材の幅の関係を示す図である。図７(ａ)において、参照番号７０３は、加熱定着を保証する最小の記録材の幅サイズを示し（最小保証記録幅）、参照番号７０４は、加熱定着を保証する最大の記録材の幅サイズを示す（最大保証記録幅）。

図７（ｂ）は、記録材Ａ７１０を例示する図である。記録材Ａ７１０が加熱定着装置１３０に搬送されてくると、記録材Ａ７１０の端部７１２は領域７０１に対応する範囲に入る。図７（ｃ）は、記録材Ａ７１０とは、幅サイズが異なる記録材Ｂ７２０を例示する図である。記録材Ｂ７２０が加熱定着装置１３０に搬送されてくると、記録材Ｂ７２０の端部７２２は領域７０２に対応する範囲に入る。

ステップＳ１００２又はＳ１００３において取得した記録材の幅情報が、基準となる記録材の幅以下（例えばハガキのサイズ、または封筒規格（ＣＯＭ１０の封筒）のサイズ以下）となる場合（Ｓ１００４−ＹＥＳ）、処理はステップＳ１００５に進められる。

ステップＳ１００５において、ＣＰＵ５０１は、信号ＡをＨｉｇｈ、信号Ｂ及び信号ＣをＬｏｗとする。

信号ＡをＨｉｇｈとすることで、トランジスタ６０３ａがＯＮして、電圧Ｖｃｃを抵抗６０５ａ及び６０６ａと６０４ａとの並列合成抵抗値で分圧した電圧値（比較電圧Ｖｒｅｆ１）が、コンパレータ６０２ａの負極に入力される。この比較電圧Ｖｒｅｆ１は、信号ＡがＬｏｗの場合に比べて低くなる。コンパレータ６０２からの出力がＬｏｗとなるためには、コンパレータ６０２の正極に入力される電圧＜比較電圧Ｖｒｅｆ１の関係を満たす必要がある。そのため、コンパレータ６０２の正極に入力される電圧は信号ＡがＬｏｗの場合に比べて低くなる必要がる。

サブサーミスタ２０７ａは、高温であるほど抵抗が下がるＮＴＣタイプであるので、検出温度が高温であるほどコンパレータ６０２ａの正極の電圧は低くなる。この場合、サブサーミスタ２０７ａの温度閾値のみが上がることなる。

コンパレータ６０２ａの出力がＬｏｗになると、Ｖｃｃから抵抗６０７ａを介してトランジスタ６２１ａに流れていたベース電流が、コンパレータ６０２ａ出力側に流れ込むことで、トランジスタ６２１ａがＯＦＦし、リレー５０５ａが遮断される。

逆に信号ＡをＬｏｗとした場合、サブサーミスタ２０７ａの温度閾値は下がることになる。同様に信号Ｂ、Ｃを制御することで、サブサーミスタ２０７ｂ、２０７ｃの温度閾値を制御することが可能である。この場合、信号Ｂ、信号ＣをＬｏｗとすることで、サブサーミスタ２０７ｂ、２０７ｃの温度閾値を低くする（Ｓ１００５）。

Ｖｃｃから抵抗６０７ｂを介してトランジスタ６２１ｂに流れていたベース電流が、コンパレータ６０２ｂの出力側に流れ込むことで、トランジスタ６２１ｂがＯＦＦし、リレー５０５ｂが遮断される。

同様に、トランジスタ６２２ａ、６２２ｂがＯＦＦすることにより、トライアック５０２ａ、５０２ｂの導通が遮断される。

ＣＰＵ５０１は、信号ＡをＨｉｇｈ、信号Ｂ、ＣをＬｏｗとすることで、記録材のサイズを超える範囲では、セラミックヒータ２０５の中央部に比べて低い温度で加熱が抑制されるように制御する。これにより、ヒータ暴走等の過熱トラブル時に、より早く保護動作を行うことが可能になる。

一方、ステップＳ１００４の判定で、取得した記録材の幅情報が、基準となる記録材の幅を超える場合（Ｓ１００４−Ｎｏ）、処理はステップＳ１００６に進められる。

ステップＳ１００６において、ＣＰＵ５０１は、信号ＡをＬｏｗ、信号Ｂ及び信号ＣをＨｉｇｈとする。信号ＡをＬｏｗとすることで、サブサーミスタ２０７ａの温度閾値を下げることができる。また、信号Ｂ、信号ＣをＨｉｇｈとすることで、サブサーミスタ２０７ｂ、２０７ｃの温度閾値を上げることができる。

本実施形態に拠れば、記録材の幅情報に応じて、複数のサブサーミスタの動作温度（温度閾値）を切り換えることができる。これにより、正常動作時に安全装置を誤作動させることなく、通電暴走時には低い温度でセラミックヒータへの通電を遮断することが可能となる。

本実施形態に拠れば、記録材の幅情報に基づきヒータの加熱温度の基準値をヒータの加熱領域ごとに設定し、ヒータの加熱を制御することで、基準値を超える過熱時における装置のダメージを最小限に抑えることが可能になる。

（第２実施形態）
第１実施形態では、ユーザが指定した記録材の幅情報、若しくは記録材の搬送中に搬送経路中に配置したセンサ（不図示）により検知した記録材の幅情報に応じて、複数のサブサーミスタの動作温度（温度閾値）を切り替える構成を説明した。本実施形態の基本構成は第１実施形態と同様であるが、サブサーミスタ間の温度の比較に応じて、安全回路の動作を切り換えることを特徴とする。以下の説明では、第１実施形態の構成と相違する安全回路について説明する。

図８は、第２実施形態に係る安全回路の構成を示す図である。信号Ｆ、信号Ｇ、信号Ｈは、サブサーミスタ２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃ間の温度の比較に基づき決定される信号である。信号Ｆ、信号Ｇ、信号Ｈを出力する回路構成が、第１実施形態で説明した図６の回路構成と相違する部分である。

サブサーミスタ２０７ａの検出信号（検知温度）及びサブサーミスタ２０７ｂの検知信号（検知温度）は、それぞれ、バッファ回路８０２ａ、８０２ｂを介して、コンパレータ８０１ａに入力される。コンパレータ８０１ａは、両検知信号を比較して、サブサーミスタ２０７ａにより検知される温度が、サブサーミスタ２０７ｂにより検知される温度よりも高温となる場合、信号ＦをＬｏｗからＨｉｇｈとする。

また、サブサーミスタ２０７ａの検出信号に対応する電圧は、コンパレータ６０２ａの正極に入力される。

抵抗６０４ａは、サブサーミスタ２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃ間の温度の比較結果に基づき決定される信号Ｆに基づき駆動するトランジスタ６０３ａと、直列に接続されている。トランジスタ６０３ａは、信号ＦのＨｉｇｈまたはＬｏｗに基づき動作が制御され、トランジスタ６０３ａがＯＮすると、Ｖｃｃを抵抗６０５ａ及び６０６ａと６０４ａとの並列合成抵抗値で分圧した電圧値が、コンパレータ６０２ａの負極に入力される。信号ＦのＨｉｇｈまたはＬｏｗに基づき比較電圧Ｖｒｅｆ１を制御することができる。

正極の電圧＜負極の電圧となる場合、コンパレータ６０２ａの出力がＬｏｗになる。Ｖｃｃから抵抗６０７ａを介してトランジスタ６２１ａに流れていたベース電流が、コンパレータ６０２ａの出力側に流れ込むことで、トランジスタ６２１ａがＯＦＦし、リレー５０５ａが遮断される。

同様にリレー５０５ｂ、フォトトライアック６２４ａ、６２４ｂを介してトライアック５０２ａ、５０２ｂの導通が、信号Ｇ、Ｈに基づき制御される。

サブサーミスタ２０７ｂと２０７ｃとは、互いにセラミックヒータ２０５の中心に対して対称に位置するため、両サブサーミスタにより検出される温度は、ほぼ同温度と考えることができる。例えば、図１０のステップＳ１００５に対応する処理として、信号Ｆ（セラミックヒータ２０５の中央部に対応）がＨｉｇｈとなる場合、ＣＰＵ５０１は、信号Ｇ、信号ＨをＬｏｗとする。これにより、非通紙領域の加熱を防止することができる。

次に、サブサーミスタ２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃ間の温度比較値と、搬送される記録材の幅サイズとの関係を図９を参照して説明する。

記録材の端部が、領域９０１の範囲内であるとき、サブサーミスタ間の温度の関係は、サブサーミスタ２０７ａの温度＞サブサーミスタ２０７ｂの温度≒サブサーミスタ２０７ｃの温度となる。

また、記録材の端部が領域９０３の範囲内であるとき、サブサーミスタ間の温度の関係はサブサーミスタ２０７ａ（第２温度検出手段）の温度＜サブサーミスタ２０７ｂの温度≒サブサーミスタ２０７ｃ（第１温度検出手段）の温度となる。

第１温度検出手段により検出される加熱温度が、第２温度検出手段により検出される加熱温度を超えた場合、ＣＰＵ５０１は、第１の基準となる加熱温度を第２の基準となる加熱温度に対して高く設定することが可能である。また、ＣＰＵ５０１は、第１の基準となる加熱温度及び第２の基準となる加熱温度が、共に高く設定されることを禁止することも可能である。

記録材の端部が、領域９０２及び領域９０４の範囲内であるとき、サブサーミスタ２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃ間の温度は、ほぼ等しくなる。このとき、Ｖｒｅｆの切り替えが頻繁に行われることを防ぐために、コンデンサ８０４ａ、８０４ｂ、及び、抵抗８０３ａ、８０３ｂで時定数を持たせている。

サブサーミスタ２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃ間の温度比較の結果と、記録材の幅サイズとの関係は、記録材の種類や環境により変化する場合もある。但し、本実施形態によれば、いかなる条件においても信号Ｆ、信号Ｇ、信号Ｈが全てＨｉｇｈとり、例えば、非通紙領域の温度が、通紙領域の温度とともに上昇する異常過熱を防止することが可能となる。

本実施形態に拠れば、サブサーミスタ間の温度比較の結果に応じて、安全回路の動作温度を切り換えることができる。これにより、正常動作時に安全装置を誤作動させることなく、通電暴走時には低い温度でセラミックヒータへの通電を遮断することが可能となる。

本実施形態に拠れば、記録材の幅情報に基づきヒータの加熱温度の基準値をヒータの加熱領域ごとに設定し、ヒータの加熱を制御することで、基準値を超える過熱時における装置のダメージを最小限に抑えることが可能になる。

第１実施形態に係る画像形成装置の概略的な構成を示す図である。 第１実施形態に係る加熱定着装置の概略的な構成を示す図である。 第１実施形態に係るセラミックヒータ２０５の構成と、セラミックヒータの発熱分布を例示する図である。 第１実施形態に係るサーミスタ及びサーモスイッチの配置を示す図である。 第１実施形態に係る電力制御回路の構成を示す図である。 第１実施形態に係るサブサーミスタ２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃの検出によって通電の遮断を制御する安全回路の構成を示す図である。 第１実施形態に係るサーミスタ及びサーモスイッチの配置と、記録材の幅の関係を説明する図である。 第２実施形態に係る安全回路の構成を示す図である。 第２実施形態に係るサブサーミスタ間の温度の比較と、記録材の幅との関係を説明する図である。 第１実施形態に係るＣＰＵ５０１の制御の下に実行される記録材の幅情報によるサーミスタ動作温度の設定の流れを説明する図である。

符号の説明

１００ 画像形成装置
１３０ 加熱定着装置
２０５ セラミックヒータ
２０６ メインサーミスタ
２０７ サブサーミスタ
４０３ サーモスイッチ
５０１ ＣＰＵ
５０２ トライアック
５０５ リレー
６０２ コンパレータ

Claims (3)

1. 第１のヒータ及び前記第１のヒータとは発熱分布が異なる第２のヒータを有するセラミックヒータと、
   前記第１のヒータに供給する電力及び前記第２のヒータに供給する電力を制御するＣＰＵと、
   所定の最大サイズの記録材が通過する領域内であって所定の最小サイズの記録材が通過しない前記セラミックヒータの非通紙領域の温度を検出する第１温度検出手段と、
   前記第１温度検出手段よりも前記最小サイズの記録材が通過する領域寄りの前記セラミックヒータの非通紙領域の温度を検出する第２温度検出手段と、
   を有し、前記第１のヒータと前記第２のヒータのトータルの発熱分布を記録材のサイズに応じた発熱分布に切り替えられる定着装置において、
   前記第１温度検出手段の検出温度が第１の温度閾値を超えると前記第１のヒータへの電力供給を遮断する回路と、前記第２温度検出手段の検出温度が第２の温度閾値を超えると前記第２のヒータへの電力供給を遮断する回路と、を有する安全回路を有し、
   前記安全回路は、
   前記第１の温度閾値と前記第２の温度閾値を記録材のサイズ情報に応じて変更可能であり、
   記録材のサイズが基準となる幅以下である場合、前記第１の温度閾値を前記第２の温度閾値に対して低く設定することを特徴とする定着装置。
2. 前記定着装置は筒状の定着フィルムを有し、前記セラミックヒータは前記フィルムの内面に接触していることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 記録材にトナー画像を形成する画像形成手段と、
   前記トナー画像を加熱して、前記記録材に当該トナー画像を定着させる請求項１又は２に記載の定着装置と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。

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