JP7109976B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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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関する。
従来、画像形成装置に具備される定着装置として、エンドレスベルト（エンドレスフィルムとも言う）と、エンドレスベルトの内面に接触する平板状のヒータと、エンドレスベルト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。ヒータ基板のエンドレスベルト側の面に、サーミスタを形成することで、ニップ部の温度を精度良く検知する方法が、特許文献１に提案されている。
特開平１１－１９４８３７号公報
しかしながら、ヒータのニップ部側の面にサーミスタを形成する場合、定着装置の絶縁耐圧を確保するために、サーミスタの表面保護層を厚く形成したり、ヒータの基板幅を広げる必要があった。サーミスタの表面保護層を厚くすると、ヒータの熱伝達効率や、ニップ温度検知の精度が悪化してしまい、ヒータの基板幅を広げると、装置が大型化してしまう課題があった。
本発明の目的は、ヒータの熱応答性及び熱伝達効率の低下、及びヒータの大型化、を抑えつつ、ヒータのフィルムとの摺動面に温度検知素子を配置することができる技術を提供することである。
上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、記録材に画像を形成する画像形成部と、筒状のフィルムと、基板と前記基板に設けられた発熱体と前記基板の前記発熱体が設けられた面とは反対側の面に設けられた温度検知素子とを有するヒータと、を有し、前記温度検知素子の検知温度に応じて制御される前記ヒータの熱により、記録材に形成された画像を記録材に定着する定着部と、を有する画像形成装置において、前記温度検知素子が電気的に繋がっている温度検知回路を有し、前記ヒータの前記温度検知素子が設けられた側の面が前記フィルムの内面に接触しており、前記発熱体は商用電源と電気的に繋がっている１次側回路に設けられており、前記１次側回路と前記温度検知回路の間には基礎絶縁又は強化絶縁又は基礎絶縁に付加絶縁を付加した二重絶縁が施されており、前記１次側回路に対して前記強化絶縁又は前記二重絶縁されている２次側回路と前記温度検知回路の間には前記基礎絶縁又は前記強化絶縁又は前記二重絶縁が施されており、且つ前記温度検知回路は前記１次側回路及び前記２次側回路とは異なる回路であることを特徴とする。
本発明によれば、ヒータの熱応答性及び熱伝達効率の低下、及びヒータの大型化、を抑えつつ、ヒータのフィルムとの摺動面に温度検知素子を配置することができる。
実施例１、２の画像形成装置の断面図 実施例１の定着装置の断面図 実施例１の定着装置のヒータ構成図 実施例１の定着装置の電力供給回路図 実施例２の定着装置の断面図 実施例２の定着装置のヒータ構成図 実施例２の定着装置の電力供給回路図 実施例３の定着装置の電力供給回路図 各回路及び外部機器との関係を示した図
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］
図１は、本発明の実施例の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（電子写真感光体）１９表面を走査する。これにより像担持体としての感光ドラム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から所定の極性に帯電した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（現像剤像）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と転写部材としての転写ローラ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は定着部としての定着装置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上部の排紙トレイに排出される。なお、感光体１９は、クリーナ１８によって清掃される。モータ３０は、定着装置２００等を駆動する。４００は商用の交流電源（商用電源）４０１に接続された制御回路であり、制御回路４００によって定着装置２００へ電力供給している。
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、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、例えば、Ｌｅｔｔｅｒ紙（約２１６ｍｍ×２７９ｍｍ）、Ｌｅｇａｌ紙（約２１６ｍｍ×３５６ｍｍ）、Ａ４紙（２１０ｍｍ×２９７ｍｍ）、Ｅｘｅｃｕｔｉｖｅ紙（約１８４ｍｍ×２６７ｍｍ）をセットできる。さらに、ＪＩＳ Ｂ５紙（１８２ｍｍ×２５７ｍｍ）、Ａ５紙（１４８ｍｍ×２１０ｍｍ）などもセットできる。本実施例の画像形成装置は、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）レーザプリンタである。なお、紙を横送りするプリンタについても、本実施例と同様に本発明を適用することができる。そして、装置が対応している定型の記録材の幅（カタログ上の
記録材の幅）のうち最も大きな幅を有する記録材は、Ｌｅｔｔｅｒ紙及びＬｅｇａｌ紙であり、これらの幅は約２１６ｍｍである。装置が対応する最大サイズよりも小さな紙幅の記録材Ｐを、本実施例では小サイズ紙と定義する。
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、定着フィルム（以下、フィルム）２０２と、フィルム２０２の内面に接触するヒータ３００と、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。
フィルム２０２は、エンドレスベルトやエンドレスフィルムとも称される筒状に形成された耐熱フィルムであり、ベース層の材質は、ポリイミド等の耐熱樹脂、またはステンレス等の金属である。また、フィルム２０２の表面には耐熱ゴム等の弾性層を設けてもよい。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、耐熱樹脂製の保持部材２０１に保持されている。保持部材２０１は、フィルム２０２の回転を案内するガイド機能も有している。ステー２０４は、保持部材２０１に不図示のバネの圧力を加える。加圧ローラ２０８は、モータ３０から動力を受けて矢印方向に回転する。加圧ローラ２０８が回転することによって、フィルム２０２が従動して回転する。未定着トナー画像を担持する記録紙Ｐは、定着ニップ部Ｎで挟持搬送されつつ加熱されて定着処理される。
ヒータ３００は、セラミック製の基板３０５の保持部材２０１と接触する側の面（以降、この面を裏面と定義する）に設けられた抵抗発熱体（以下、発熱体）３０２、３０３を有する。フィルム２０２と接触する定着ニップ部Ｎの側の面（以降、この面を摺動面と定義する）には温度検知素子としてサーミスタＴ２（Ｔ１～Ｔ３）が設けられている。表面保護層３０８は、サーミスタＴ２（Ｔ１～Ｔ３）の保護と、定着ニップ部Ｎの摺動性を確保するための層であり、材質は絶縁ガラスである。表面保護層３０８は、セラミック基板３０５における定着ニップ部Ｎに対向する対向面上に、サーミスタＴ２（Ｔ１～Ｔ３）を覆うように形成されている。定着ニップ部Ｎの反対側に設けられた絶縁層としての表面保護層３０７は、発熱体を絶縁するためのであり、材質は絶縁ガラスである。
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が、ヒータ３００に直接、若しくは、保持部材２０１を介して間接的に当接している。
図３を用いて、本実施例に係るヒータ３００の構成を説明する。図３（Ａ）はヒータ３００の断面図、図３（Ｂ）はヒータ３００の各層の平面図である。図３（Ｂ）には、本実施例の画像形成装置１００における記録材Ｐの搬送基準位置Ｘを示してある。本実施例における搬送基準は中央基準となっており、記録材Ｐはその搬送方向に直交する方向（即ち幅方向）における中心線が搬送基準位置Ｘを沿うように搬送される。給紙カセット１１は、記録材Ｐの幅方向の位置を規制する位置規制板を有している。給紙カセット１１に積載された記録材Ｐは、給紙された後、記録材Ｐの中央部が、搬送基準位置Ｘを通過するように搬送される。また、図３（Ａ）は、搬送基準位置Ｘにおけるヒータ３００の断面図となっている。
ヒータ３００は、裏面層１に発熱体３０２、３０３を有している。また、ヒータ３００の裏面層２には、発熱体３０２、３０３を覆う絶縁性（本実施例ではガラス）の表面保護層３０７が設けられている。ヒータ３００の摺動面層１には、サーミスタＴ２（Ｔ１～Ｔ３）と、サーミスタを接続するための導電体（ＥＧ１、ＥＴ１－１～ＥＴ１－３）が設けられている。また、ヒータ３００の摺動面層２には、サーミスタＴ２（Ｔ１～Ｔ３）と、導電体（ＥＧ１、ＥＴ１－１～ＥＴ１－３）を覆う絶縁性（本実施例ではガラス）の表面保護層３０８が設けられている。本実施例の表面保護層（第２の絶縁層）３０８は、基礎
絶縁が必要な表面保護層（第１の絶縁層）３０７より薄い。詳細は後述するが、本実施例の表面保護層（第２の絶縁層）３０８は、基礎絶縁を施す必要がない。サーミスタＴ１～Ｔ３等が破壊されないように機能絶縁が施されていればよい。このため、表面保護層３０８を表面保護層３０７より薄くでき、薄くすることによって、ヒータ３００からフィルム２０２への熱伝導性を高めることができる。
図３（Ｂ）に示すように、ヒータ３００裏面層１には、発熱体３０２と発熱体３０３が導電体３０１を介して直列に接続されており、電極Ｅ１、Ｅ２から電力が供給できるようになっている。ヒータ３００裏面層２には、電極Ｅ１、Ｅ２の箇所を除いて裏面層１を覆うように、表面保護層３０７が設けられている。表面保護層３０７と基板３０５によって、導電体３０１、発熱体３０２、３０３を覆うことで、商用電源４０１の１次側の導電体３０１、発熱体３０２、３０３と、フィルム２０２や、サーミスタＴ２との間に基礎絶縁を施している。ここで、基礎絶縁とは、感電に対する基礎的な保護を行うために施した絶縁のことである。また、この後の説明で登場する２重絶縁とは、基礎絶縁が故障した場合の保護を行う付加絶縁を、基礎絶縁に対して更に施したものである。強化絶縁とは、単一の絶縁で感電に対して２重絶縁と同程度の保護を施したものである。なお、本実施例では、強化絶縁と２重絶縁を総称して強化絶縁と表現する。
ヒータ３００の摺動面層１には、ヒータ３００の温度を検知するため、ＴＣＲ（temperature coefficient of resistance）が正（ＰＴＣ：positive temperature coefficient
）、若しくは負（ＮＴＣ：negative temperature coefficient）である材料で形成されたサーミスタＴ１、Ｔ２、Ｔ３が設置されている。本実施例のサーミスタＴ１、Ｔ２、Ｔ３の特性はＮＴＣである。中央部に配置されたサーミスタＴ２は、ヒータ３００の温度制御用サーミスタであり、サーミスタＴ１、Ｔ３は、小サイズ紙を通紙した際に生じる非通紙部昇温を検出するために用いるサーミスタである。サーミスタＴ１は、導電体ＥＴ１と、サーミスタＴ２は、導電体ＥＴ２と、サーミスタＴ３は、導電体ＥＴ３と、接続されている。導電体ＥＧは、サーミスタＴ１、Ｔ２、Ｔ３の共通導電体である。ヒータ３００の摺動面層２には、導電体ＥＴ１～ＥＴ３、ＥＧの電極部分を除いて摺動面層１を覆うように、表面保護層３０８が設けられている。
図４は、実施例１のヒータ３００の電力供給回路４００の回路図を示している。電力供給回路４００は、１次側回路４０１、２次側回路４０２、温度検知回路４０３の３つの電気的に絶縁された回路ブロックによって構成されている。
１次側回路４０１は、画像形成装置１００に接続される商用電源４０１から供給される電力を、ヒータ３００の発熱体３０２、３０３に供給する回路である。発熱体３０２、３０３は商用電源４０１と電気的に繋がっている１次側回路４０１に設けられている。ヒータ３００の電力制御は、トライアックＱ１の通電／遮断により行われる。トライアックＱ１は、２次側回路４０２の制御部（２次側制御部）であるＣＰＵ４２０から出力されるＱ１＿ＤＲＩＶＥ信号によって制御される。制御部４２０は１次側回路４０１と電気的に絶縁されている２次側回路４０２に設けられている。１次側回路と２次側回路（２次側制御部）は、フォトトライアックカプラＳＳＲ１によって強化絶縁（以降、強化絶縁には２重絶縁も含むが表記を省略する）が施されている。Ｑ１＿ＤＲＩＶＥ信号がＬｏＷ状態になると、ＳＳＲ１の２次側フォトダイオードに電流が流れ、ＳＳＲ１の１次側トライアックが動作する。そして、抵抗４１２、４１３に電流が流れるとトライアックＱ１はオン状態となる。絶縁型ＡＣ／ＤＣコンバータ４１０は、１次側回路４０１から２次側回路４０２へ電力を供給するスイッチング電源回路であり、不図示のトランスによって、１次側回路４０１と２次側回路４０２の強化絶縁を確保している。
ところで、ジャムした用紙を取り除く処理を行う時、ユーザは画像形成装置１００の扉を開く。画像形成装置１００は、扉が開いた状態でユーザが触ることができる電気部品や
配線などを有している。図９に示すように、ＰＣ等の外部機器９００との接続に用いるインターフェースケーブル９０１（ＵＳＢ、ＬＡＮ）等もユーザが触ることができる電気部品である。本実施例では、図９に示すように、ユーザが触ることができる箇所にある電気部品を２次側回路４０２に接続し、商用電源４０１が接続された１次側回路４０１と、２次側回路４０２と、の間に強化絶縁を施している。この構成により、ユーザが触ることができる箇所にある電気部品や配線にユーザが触れても感電を防止できる。
次に、温度検知回路４０３について説明する。サーミスタＴ１～Ｔ３は、ヒータ３００の温度に応じてそれらの抵抗値が変化する。ＣＰＵ４３０には、サーミスタＴ１～Ｔ３の抵抗値と抵抗４３１～４３３との分圧が、Ｔｈ１～Ｔｈ３信号として入力している。ＣＰＵ４３０はＴｈ１～Ｔｈ３信号に基づいてヒータ温度を検知している。温度検知回路４０３のＣＰＵ４３０で検知された温度情報は、ＣＬＫ＿ＯＵＴ信号、ＤＡＴＡ＿ＯＵＴ信号として出力され、２次側回路４０２のＣＰＵ４２０へデータ送信されている。ＣＬＫ＿ＯＵＴとＣＬＫ＿ＩＮの間、ＤＡＴＡ＿ＯＵＴとＤＡＴＡ＿ＩＮの間は、夫々、フォトカプラＰＣ２、ＰＣ３によって強化絶縁が施されている。
ところで、温度検知回路４０３と１次側回路４０１の間には基礎絶縁又は強化絶縁が施されている。また、温度検知回路４０３はユーザが触ることができない回路である。更に、温度検知回路４０３と２次側回路４０２の間には、基礎絶縁又は強化絶縁が施されている。このように、２次側回路４０２が、ユーザが触ることができる電気部品や配線を有する回路であるのに対して、温度検知回路４０３は、ユーザが触ることができる電気部品や配線を有していない点で、両者は異なっている。温度検知回路４０３を、１次側回路４０１及び２次側回路４０２の両方に対して絶縁する効果については、後述する。
トランスＴＲ１は、２次側回路４０２から温度検知回路４０３に電力供給を行うために用いる絶縁トランスであり、強化絶縁が施されている。ＣＰＵ４２０のＴＲ１＿ＤＲＩＶＥ信号によってＦＥＴ４２２をスイッチングすることで、トランスＴＲ１の温度検知回路４０３側に電源電圧を供給している。ダイオード４３７とコンデンサ４３６は、トランスＴＲ１の出力の整流平滑回路である。
このように、温度検知回路４０３で検知したヒータ３００の温度情報は、２次側回路４０２に情報伝達される。そして、２次側回路４０２は、ヒータ３００の温度情報に基づき、１次側回路４０１からヒータ３００へ供給する電力の制御を行う。ＣＰＵ４２０の内部処理では、ヒータ３００の設定温度と、サーミスタの検知温度に基づき、例えばＰＩ制御により、供給するべき電力を算出する。更に、算出した供給電力に対応した位相角（位相制御）や波数（波数制御）を求め、求めた位相角や波数のタイミングでトライアックＱ１を制御している。
ここで、ヒータ３００のサーミスタＴ１～Ｔ３及び温度検知回路４０３を、１次側回路４０１及び２次側回路４０２の両方から絶縁するメリットについて説明する。
まず、サーミスタＴ１～Ｔ３は、１次側回路４００から絶縁されているため、サーミスタＴ１～Ｔ３は安全な電位であり、フィルム２０２と絶縁をとる必要がない。そのため、前述したように、表面保護層３０８を薄くすることができる。
また、サーミスタＴ１～Ｔ３と、２次側回路４０２は絶縁されているため、サーミスタＴ１～Ｔ３と、発熱体３０２、３０３の間に強化絶縁を施す必要がない。発熱体３０２、３０３と、サーミスタＴ１～Ｔ３との間の基礎絶縁は、基板３０５及び表面保護層３０７によって達成されている。したがって、サーミスタＴ１～Ｔ３及び、サーミスタを接続する導電体ＥＴ１～ＥＴ３、ＥＧは、摺動面層の任意の位置（基板３０５の短手方向の端部など）に配置できる。
サーミスタＴ１～Ｔ３及び温度検知回路４０３を、１次側回路４０１と絶縁しなかった
場合のデメリットについて説明する。フィルム２０２を１次側回路から絶縁するためには、サーミスタＴ１～Ｔ３の表面保護層３０８を厚くする必要がある。表面保護層３０８に用いるガラスの熱伝導率は、基板３０５に用いるセラミックの熱伝導率に比べて、一般的に数十倍～数百倍低い値となるため、表面保護層３０８を厚くすると、発熱体３０２、３０３と、ニップ部Ｎの間の熱抵抗が大きくなってしまう。よって、表面保護層３０８を厚くすると、ヒータ３００からニップ部Ｎへの熱伝達効率が低下してしまい、また、サーミスタＴ１～Ｔ３によるニップ部Ｎの温度検知精度も悪化してしまう。
サーミスタＴ１～Ｔ３及び温度検知回路４０３を、２次側回路４０２と絶縁しなかった場合のデメリットについて説明する。１次側回路４０１と２次側回路４０２は強化絶縁をとる必要があるため、ヒータ３００の発熱体３０２、３０３と、サーミスタＴ１～Ｔ３の間には表面保護層３０７の絶縁に加えて、沿面距離をとる必要がある。そのため、サーミスタＴ１～Ｔ３及び導電体ＥＴ１～ＥＴ３、ＥＧを、基板３０５の短手方向の端部から所定の沿面距離を離して配置する必要がある。沿面距離を取るために、基板３０５の短手方向の幅を長くするとヒータが大型化する。このため、基板３０５の材料コストが増加し、また、ヒータ３００の熱容量も大きくなるため、ヒータ３００の立ち上げ時間が遅くなる課題が生じる。
以上説明したように、本実施例のヒータ３００及び電力供給回路４００は下記の特徴を有している。
・ヒータ３００の表面保護層３０７及び基板３０５によって、発熱体３０１、３０２を覆うことで、１次側回路である発熱体３０１、３０２と、フィルム２０２や、サーミスタＴ１～Ｔ３との間に絶縁をとっている。
・温度検知回路４０３は、１次側回路４０１と、２次側回路４０２の両方に対して絶縁をとっている。
・サーミスタＴ１～Ｔ４は、１次側回路４０１と、２次側回路４０２の両方に対して絶縁をとっているため、表面保護層３０８を薄くすることができる。
・サーミスタＴ１～Ｔ３及び、サーミスタを接続する導電体ＥＴ１～ＥＴ３、ＥＧは、基板３０５の摺動面層の任意の位置に配置することができる。よって、ヒータ３００の短手方向（長手方向と直交する方向）の基板幅を短くすることができ、ヒータ３００の熱応答性を高めることができる。このように、実施例１の画像形成装置は、ヒータの熱応答性及び熱伝達効率の低下、及びヒータの大型化、を抑えつつ、ヒータのフィルムとの摺動面に温度検知素子を配置することができる。
［実施例２］
本発明の実施例２について説明する。実施例２の構成のうち、実施例１と同様の構成については、同一の記号を用いて説明を省略する。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。実施例２のヒータ６００は、独立制御可能な発熱ブロックＨＢ１～ＨＢ７を有する構成となっている。発熱ブロックＨＢ１～ＨＢ７の各ブロックの温度を記録材サイズや画像情報に基づき独立して制御することで、小サイズ紙を通紙した場合の非通紙部昇温を抑制し、また、加熱が不要な個所の発熱を低減させることで、定着装置５００の消費電力を削減できる。
図５は、定着装置５００の断面図である。定着装置５００は、ヒータ６００の定着ニップ部Ｎと対向する面とは反対側の面に電極（ここでは代表として電極Ｅ４を示してある）を有している。また、定着装置５００には、ヒータ６００の電極と接続する電気接点（ここでは代表として電気接点Ｃ４を示してある）が複数設けられており、各電気接点から各電極に給電を行っている。ヒータ６００の詳細の説明は図６で行う。
ヒータ６００は、基板６０５の定着ニップ部Ｎ（フィルム２０２との摺動部）と対向す
る面側（摺動面側）とは反対の裏面側に設けられた発熱体６０２を有する。表面保護層６０７は、発熱体６０２を絶縁するために用いるガラスである。基板６０５の摺動面側にはサーミスタＴ４（Ｔ１～Ｔ７）が設けられている。表面保護層６０８は、サーミスタＴ４（Ｔ１～Ｔ７）の保護と、定着ニップ部Ｎの摺動性を得るために用いるガラスである。また、ヒータ６００を保持する保持部材５０１には、電極と電気接点を接続するための穴が設けられている。詳細の説明は図６で行う。
図６を用いて、実施例２に係るヒータ６００の構成を説明する。図６（Ａ）はヒータ６００の断面図（図６（Ｂ）の搬送基準位置Ｘ付近の断面図）、図６（Ｂ）はヒータ６００の各層の平面図、図６（Ｃ）は、ヒータ６００の保持部材５０１の平面図である。ヒータ６００には、基板６０５上をヒータ６００の長手方向に沿って設けられている２本の第１の導電体６０１（６０１ａ、６０１ｂ）が設けられている。さらにヒータ６００には、基板６０５上に第１の導電体６０１とヒータ６００の短手方向で異なる位置に第２の導電体６０３（６０３－４）が設けられている。
第１の導電体６０１は、記録材Ｐの搬送方向の上流側に配置された導電体６０１ａと、下流側に配置された導電体６０１ｂに分離されている。更に、ヒータ６００は、第１の導電体６０１と第２の導電体６０３の間に設けられており、第１の導電体６０１と第２の導電体６０３を介して供給される電力により発熱する発熱体６０２（６０２ａ、６０２ｂ）を有する。
発熱体６０２は、記録材Ｐの搬送方向の上流側に配置された発熱体６０２ａと、下流側に配置された発熱体６０２ｂに分離されている。ヒータ６００の短手方向（記録材の搬送方向）の発熱分布が非対称になると、ヒータ６００が発熱した際に基板６０５に生じる応力が大きくなる。基板６０５に生じる応力が大きくなると、基板６０５に割れが生じる場合がある。そのため、発熱体６０２を搬送方向の上流側に配置された発熱体６０２ａと、下流側に配置された発熱体６０２ｂに分離し、ヒータ６００の短手方向の発熱分布が対称になるようにしている。
ヒータ６００の裏面層２には、発熱体６０２、第１の導電体６０１（６０１ａ、６０１ｂ）、第２の導電体６０３（６０３－４）を覆う絶縁性（本実施例ではガラス）の表面保護層６０７が電極部（Ｅ４）を避けて設けられている。
図６（Ｂ）に示すように、ヒータ６００裏面層１には、第１の導電体６０１と第２の導電体６０３と発熱体６０２の組からなる発熱ブロックがヒータ６００の長手方向に複数設けられている。本実施例のヒータ６００は、ヒータ６００の長手方向の中央部と両端部に、合計７つの発熱ブロックＨＢ１～ＨＢ７を有する。発熱ブロックＨＢ１～ＨＢ７は、ヒータ６００の短手方向に対称に形成された、発熱体６０２ａ－１～６０２ａ－７及び発熱体６０２ｂ－１～６０２ｂ－７によって、それぞれ構成されている。第１の導電体６０１は、発熱体６０２ａ－１～６０２ａ－７と接続する導電体６０１ａと、発熱体６０２ｂ－１～６０２ｂ－７と接続する導電体６０１ｂによって構成されている。同様に、第２の導電体６０３は、７つの発熱ブロックＨＢ１～ＨＢ７に対応するため、導電体６０３－１～６０３－７の７本に分割されている。
電極Ｅ１～Ｅ７、Ｅ８－１、Ｅ８－２には、後述するヒータ６００の電力供給回路７００から電力を供給するための電気接点Ｃ１～Ｃ７、Ｃ８－１、Ｃ８－２が接続される。電極Ｅ１～Ｅ７は、それぞれ、導電体６０３－１～６０３－７を介して、発熱ブロックＨＢ１～ＨＢ７に電力供給するための電極である。電極Ｅ８－１、Ｅ８－２は、導電体６０１ａ、導電体６０１ｂを介して、７つの発熱ブロックＨＢ１～ＨＢ７に電力給電するための共通の電気接点が接続される電極である。
ヒータ６００の裏面層２の表面保護層６０７は、電極Ｅ１～Ｅ７、Ｅ８－１、Ｅ８－２の箇所を除いて裏面層１を覆うように形成されている。すなわち、ヒータ６００の裏面側から、各電極に電気接点Ｃ１～Ｃ７、Ｃ８－１、Ｃ８－２を接続可能な構成となっており、ヒータ６００の裏面側から電力供給可能な構成である。
このように、ヒータ６００の裏面に電極を設けることで、基板６０５上で導電パターンによる配線を行う必要がないため、基板６０５短手方向の幅を短くすることができる。そのため、基板６０５の材料コストの低減や、基板６０５の熱容量低減によるヒータ６００の温度上昇にかかる立ち上げ時間を短縮する効果を得ることができる。
ところで、電極Ｅ２～Ｅ６は、基板の長手方向において発熱体が設けられた領域内に設けられており、表面保護層６０７は、電極Ｅ２～Ｅ６の箇所を除いて形成されている。そのため、実施例２の構成では、実施例１で説明したような、発熱体６０２の絶縁を表面保護層６０７と基板６０５で覆うことによって行うことができない。そこで、本実施例では、図６（Ａ）に点線矢印で示すように、表面保護層６０７によって、発熱体６０２から、フィルム２０２や摺動面層への沿面距離を増やすことで、基礎絶縁をとるように構成した。
ヒータ６００の摺動面層１には、ヒータ６００の発熱ブロックＨＢ１～ＨＢ７ごとの温度を検知するため、サーミスタＴ１～Ｔ７が設置されている。発熱ブロックＨＢ１～ＨＢ７の全てに１以上のサーミスタを有しているため、全ての発熱ブロックの温度を検知できる。７つのサーミスタＴ１～Ｔ７に通電するために、サーミスタの抵抗値検出用の導電体ＥＴ１～ＥＴ７と、サーミスタの共通導電体ＥＧが形成されている。
ヒータ６００の摺動面（フィルム２０２と接触する面）の層２には、摺動性のあるガラスのコーティングによる表面保護層６０８が設けられている。表面保護層６０８は、サーミスタの抵抗値検出用の導電体ＥＴ１～ＥＴ７と導電体ＥＧと電気接点を接続するため、ヒータ６００の長手方向の端部を除き、少なくともフィルム２０２と摺動する領域に設けてある。
図６（Ｃ）に示すように、ヒータ６００の保持部材５０１には、電極Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４、Ｅ５、Ｅ６、Ｅ７、Ｅ８－１、Ｅ８－２と、電気接点Ｃ１～Ｃ７、Ｃ８－１、Ｃ８－２を接続するための穴が設けられている。ステー２０４と保持部材５０１の間には、前述した、安全素子２１２、電気接点Ｃ１～Ｃ７、Ｃ８－１、Ｃ８－２が設けられている。電極Ｅ１～Ｅ７、Ｅ８－１、Ｅ８－２に接触する電気接点Ｃ１～Ｃ７、Ｃ８－１、Ｃ８－２は、バネによる付勢や溶接等の手法によって、それぞれヒータの電極部と電気的に接続されている。各電気接点は、ステー２０４と保持部材５０１の間に設けられたケーブルや薄い金属板等の導電材料を介して、後述するヒータ６００の電力供給回路７００と接続している。
図７は、実施例２のヒータ６００の電力供給回路７００の回路図である。駆動回路や絶縁回路の詳細は図４と同じため、表記を省略して示す。１次側回路７０１では、ヒータ６００への電力制御を、トライアックＱ１～トライアックＱ７の通電／遮断により行っている。トライアックＱ１～Ｑ７は、それぞれ、絶縁された２次側回路７０２のＣＰＵ４２０の制御信号に従って動作する。
ＣＰＵ４３０には、サーミスタＴ１～Ｔ７の抵抗値と抵抗７３１～７３７との分圧が、Ｔｈ１～Ｔｈ７信号として入力している。ＣＰＵ４３０はＴｈ１～Ｔｈ７信号に基づいてヒータ温度を検知している。ＣＰＵ４３０で検知したヒータ６００の温度情報は、温度検
知回路とは絶縁された２次側回路４０２のＣＰＵ４２０に情報伝達されている。ＣＰＵ４２０はヒータ６００の温度情報に基づき、発熱ブロックＨＢ１～ＨＢ７の電力をそれぞれ制御している。
ところで、前述したように、ヒータ６００の電極Ｅ２～Ｅ６は、基板の長手方向において発熱体が設けられた領域内にある。このため、表面保護層６０７は、電極Ｅ２～Ｅ６の箇所を除いて形成されている。ヒータ６００の構成によれば、サーミスタＴ１～Ｔ７及び温度検知回路７０３を、１次側回路７０１及び２次側回路７０２の両方と絶縁する方法がより有効となる。
サーミスタＴ１～Ｔ７及び温度検知回路７０３を、１次側回路７０１と絶縁しなかった場合のデメリットは、実施例１の説明と同様のため説明を省略する。
サーミスタＴ１～Ｔ７及び温度検知回路７０３を、２次側回路７０２と絶縁しなかった場合のデメリットについて説明する。１次側回路７０１と２次側回路７０２は強化絶縁を設ける必要があり、必要な沿面距離が長くなってしまう。よって、図６（Ａ）に示す沿面距離を強化絶縁相当の距離にする必要があり、ヒータ基板６０５の短手方向の幅を長くする必要がある。若しくは、表面保護層６０８の厚みを厚くして、サーミスタＴ１～Ｔ７を絶縁する必要がある。どちらの場合においても、ヒータ６００の熱応答性や、ニップ部Ｎへの熱伝達効率が悪化してしまうデメリットが生じる。そのため、ヒータ６００のように、裏面側に電極を設ける構成では、サーミスタＴ１～Ｔ７及び温度検知回路７０３を、１次側回路７０１及び２次側回路７０２の両方と絶縁する方法がより有効である。よって、ヒータ６００のように、７つの発熱ブロックＨＢ１～ＨＢ７が独立制御可能な構成であっても、ヒータの熱応答性及び熱伝達効率の低下、及びヒータの大型化、を抑えつつ、ヒータのフィルムとの摺動面に温度検知素子を配置することができる。
以上説明したように、本実施例のヒータ６００及び電力供給回路７００は下記の特徴を有している。
・ヒータ６００の表面保護層６０７及び基板６０５によって、発熱体６０１、６０２の電極部（Ｅ１～Ｅ７、Ｅ８－１、Ｅ８－２）を除き覆う構成としている。こうすることで、沿面距離を確保し、１次側回路である発熱体６０１、６０２と、フィルム２０２やサーミスタＴ１～Ｔ７との間に絶縁をとっている。
・７つの発熱ブロックＨＢ１～ＨＢ７が独立制御可能な構成となっており、そのうち少なくとも一部の電極（電極Ｅ２～Ｅ６）は、基板の長手方向において発熱体が設けられた領域内に設けられている。
・温度検知回路７０３は、１次側回路７０１と２次側回路７０２の両方に対して絶縁をとっている。
・サーミスタＴ１～Ｔ７は、１次側回路７０１と２次側回路７０２の両方に対して絶縁されているため、表面保護層６０８を薄くすることができる。
・サーミスタＴ１～Ｔ７及び、サーミスタを接続する導電体ＥＴ１～ＥＴ７、ＥＧは、基板６０５の摺動面層の任意の位置に配置することができる（ヒータ６００の短手方向の基板幅を短くすることができ、ヒータ６００の熱応答性を高めることができる）。
このように、実施例２の画像形成装置も、ヒータの熱応答性及び熱伝達効率の低下、及びヒータの大型化、を抑えつつ、ヒータのフィルムとの摺動面に温度検知素子を配置することができる。
［実施例３］
本発明の実施例３について説明する。実施例３の構成のうち、実施例１と同様の構成については、同一の記号を用いて説明を省略する。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８に示した実施例３の電力供給回路８００は、実施
例１の電力供給回路４００と比べて、ＣＰＵ４３０がトライアックＱ１の制御も行う点が異なっている。
ＣＰＵ４３０は、２次側回路８０２の制御部であるＣＰＵ４２０から送信される目標温度に関するデータに応じて、トライアックＱ１の制御を行っている。本実施例３で示すように、温度検知回路８０３のＣＰＵ４３０を用いて、１次側回路８０１のトライアックＱ１を制御する構成である場合においても、ヒータの熱応答性及び熱伝達効率の低下、及びヒータの大型化、を抑えつつ、ヒータのフィルムとの摺動面に温度検知素子を配置することができる。また、実施例２の定着装置５００においても、同様に、ＣＰＵ４３０を用いて、トライアックＱ１～Ｑ７の制御を行っても良い。
２００…定着装置、３００…ヒータ、３０５…基板、３０２、３０３…発熱体、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３…サーミスタ、３０７…表面保護層（ガラス）、３０８…表面保護層（ガラス）、４００…電力供給回路、４０１…１次側回路、４０２…２次側回路、４０３…温度検知回路

Claims (10)

  1. 記録材に画像を形成する画像形成部と、
    筒状のフィルムと、基板と前記基板に設けられた発熱体と前記基板の前記発熱体が設けられた面とは反対側の面に設けられた温度検知素子とを有するヒータと、を有し、前記温度検知素子の検知温度に応じて制御される前記ヒータの熱により、記録材に形成された画像を記録材に定着する定着部と、
    を有する画像形成装置において、
    前記温度検知素子が電気的に繋がっている温度検知回路を有し、
    前記ヒータの前記温度検知素子が設けられた側の面が前記フィルムの内面に接触しており、
    前記発熱体は商用電源と電気的に繋がっている１次側回路に設けられており、
    前記１次側回路と前記温度検知回路の間には基礎絶縁又は強化絶縁又は基礎絶縁に付加絶縁を付加した二重絶縁が施されており、前記１次側回路に対して前記強化絶縁又は前記二重絶縁されている２次側回路と前記温度検知回路の間には前記基礎絶縁又は前記強化絶縁又は前記二重絶縁が施されており、且つ前記温度検知回路は前記１次側回路及び前記２次側回路とは異なる回路であることを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記画像形成装置は更に、前記温度検知素子の検知温度に応じて前記発熱体へ供給する電力を制御する制御部を有し、前記制御部は前記２次側回路に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
  3. 前記温度検知回路は前記温度検知素子からの信号が入力するＣＰＵを有し、前記ＣＰＵから前記制御部に信号が入力していることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
  4. 前記２次側回路と前記温度検知回路はフォトカプラによって信号の伝達を行っていることを特徴とする請求項１～３いずれか一項に記載の画像形成装置。
  5. 前記ヒータは、前記発熱体を覆う第１の絶縁層と、前記温度検知素子を覆う第２の絶縁層と、を有し、前記第２の絶縁層は前記第１の絶縁層よりも薄いことを特徴とする請求項１～４いずれか一項に記載の画像形成装置。
  6. 前記画像形成装置は更に、外部機器との接続に用いるケーブルを接続可能なインターフェースを有し、前記インターフェースは前記２次側回路に設けられていることを特徴とする請求項１～５いずれか一項に記載の画像形成装置。
  7. 前記発熱体と前記温度検知回路の間には前記基礎絶縁が施されていることを特徴とする請求項１～６いずれか一項に記載の画像形成装置。
  8. 前記発熱体と前記フィルムの間には前記基礎絶縁が施されていることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
  9. 前記発熱体は、前記ヒータの長手方向に沿って並ぶ、夫々前記発熱体を有する複数の発熱ブロックを有し、前記複数の発熱ブロックに供給される電力は前記制御部によって独立制御されることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
  10. 前記ヒータは、前記長手方向における前記発熱体が設けられた領域内に、前記複数の発熱ブロックの各々に電力を供給するための複数の電極を有することを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
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