JP2023010187A - 加熱装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】温度制御の精度を向上させると共に、安全性及び信頼性を向上させる。
【解決手段】加熱装置２０は、第１回転体２１と、第１回転体２１の外周面に接触して記録媒体を通過させるニップ部を形成する第２回転体２２と、第１回転体２１を加熱する加熱源２３と、最小記録媒体通過領域Ｗ１の幅方向内側において第１回転体２１の温度を検知する第１温度検知部材３１と、最小記録媒体通過領域Ｗ１の幅方向外側において加熱源２３の温度を検知する第２温度検知部材３２と、最小記録媒体通過領域Ｗ１の幅方向外側であって、最大記録媒体通過領域Ｗ２の幅方向内側において第２回転体２２の温度を検知する第３温度検知部材３３を備える。
【選択図】図７

Description

本発明は、加熱装置及び画像形成装置に関する。

複写機又はプリンタなどの画像形成装置に搭載される加熱装置の一例として、無端状ベルト又はローラなどの一対の回転体によって用紙を挟みながら加熱し、用紙上の画像を定着させる定着装置が知られている。

一般的に、定着装置においては、回転体を加熱する加熱源の温度を制御し、用紙を適切な温度で加熱するため、サーミスタなどの温度検知部材が設けられている。例えば、下記特許文献１（特許第５９２４８６７号公報）に記載の定着装置においては、温度検知部材（温度検知素子）によって加熱源（ヒータ）の温度を検知し、検知された温度に基づいて加熱源への電力供給を制御することが行われている。

ところで、画像の定着性は、用紙を挟む一対の回転体のうち、特に用紙の画像形成面に接触する定着回転体の温度に左右される。このため、良好な定着性を維持するには、定着回転体の温度を直接的に維持管理することが好ましい。

これに対して、上記特許文献１に記載の定着装置においては、温度検知部材によって加熱源の温度を検知し、検知された加熱源の温度に基づいて温度制御を行っている。このように、加熱源の温度に基づいて定着回転体の温度を間接的に制御することも可能である。しかしながら、加熱源の温度と定着回転体の温度の関係は常に一様であるとは限らない。実際は、加熱源の温度が同じであっても、定着回転体に接触するもう一方の回転体の蓄熱状態などの影響により定着回転体の温度は変動する。また、回転体の蓄熱状態によって定着に必要な熱量も異なる。このため、加熱源の温度のみに基づいて温度制御を行う場合は、温度制御の精度が低下する懸念がある。

また、特許文献１には、複数の温度検知部材が設けられている例が挙げられているが、これらの温度検知部材はいずれも通紙領域内に配置されている。このため、特許文献１に記載の定着装置の場合、複数枚の用紙が連続通紙された際に非通紙領域における温度が過剰に上昇したとしても、その温度上昇を検知しにくく、過剰な温度上昇により定着回転体などが損傷する虞がある。

上記課題を解決するため、本発明は、第１回転体と、前記第１回転体の外周面に接触して記録媒体を通過させるニップ部を形成する第２回転体と、前記第１回転体を加熱する加熱源と、最小記録媒体通過領域の幅方向内側において前記第１回転体の温度を検知する第１温度検知部材と、最小記録媒体通過領域の幅方向外側において前記加熱源の温度を検知する第２温度検知部材と、最小記録媒体通過領域の幅方向外側において前記第２回転体の温度を検知する第３温度検知部材を備え、前記第２温度検知部材と前記第３温度検知部材の少なくとも一方は、最大記録媒体通過領域の幅方向外側において温度を検知する加熱装置であることを特徴とする。

本発明によれば、温度制御の精度が向上すると共に、安全性及び信頼性も向上する。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。 本実施形態に係る定着装置の概略構成図である。 本実施形態に係るヒータの平面図である。 前記ヒータの分解斜視図である。 前記ヒータにコネクタが接続された状態を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る定着装置の構成を示す図である。 温度センサと通紙領域との位置関係を示す図である。 制御装置のブロック図である。 用紙が誤セットされた状態で搬送された場合の温度センサと通紙領域との位置関係を示す図である。 用紙が誤セットされた状態で搬送された場合の温度センサと通紙領域との位置関係を示す図である。 ヒータの発熱領域を示す図である。 ヒータの発熱領域の他の例を示す図である。 ヒータ温度センサと加圧温度センサが同じ側に配置された例を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る定着装置の構成を示す図である。 本発明の第３実施形態に係る定着装置の構成を示す図である。 本発明の第４実施形態に係る定着装置の構成を示す図である。 本発明を適用可能な他の定着装置の構成を示す図である。

以下、添付の図面に基づき、本発明について説明する。なお、本発明を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材及び構成部品などの構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。

図１は、本発明の実施の一形態に係る画像形成装置の概略構成図である。ここで、本明細書中における「画像形成装置」には、プリンタ、複写機、ファクシミリ、印刷機、又は、これらのうちの二つ以上を組み合わせた複合機などが含まれる。また、以下の説明で使用する「画像形成」とは、文字及び図形などの意味を持つ画像を形成するだけでなく、パターンなどの意味を持たない画像を形成することも意味する。まず、図１を参照して、本実施形態に係る画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。

図１に示されるように、本実施形態に係る画像形成装置１００は、用紙などのシート状の記録媒体に画像を形成する画像形成部２００と、記録媒体に画像を定着させる定着部３００と、記録媒体を画像形成部２００へ供給する記録媒体供給部４００と、記録媒体を装置外へ排出する記録媒体排出部５００を備えている。

画像形成部２００には、作像ユニットとしての４つのプロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋと、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋが備える感光体２に静電潜像を形成する露光装置６と、記録媒体に画像を転写する転写装置８が設けられている。

各プロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの異なる色のトナー（現像剤）を収容している以外、基本的に同じ構成である。具体的に、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、表面に画像を担持する像担持体としての感光体２と、感光体２の表面を帯電させる帯電部材３と、感光体２の表面に現像剤としてのトナーを供給してトナー画像を形成する現像装置４と、感光体２の表面を清掃するクリーニング部材５を備えている。

転写装置８は、中間転写ベルト１１と、一次転写ローラ１２と、二次転写ローラ１３を備えている。中間転写ベルト１１は、無端状のベルト部材であり、複数の支持ローラによって張架されている。一次転写ローラ１２は、中間転写ベルト１１の内側に４つ設けられている。各一次転写ローラ１２が中間転写ベルト１１を介して各感光体２に接触することにより、中間転写ベルト１１と各感光体２との間に一次転写ニップが形成されている。二次転写ローラ１３は、中間転写ベルト１１の外周面に接触し、二次転写ニップを形成している。

定着部３００においては、定着装置２０が設けられている。定着装置２０は、定着部材としての定着ベルト２１と、加圧部材としての加圧ローラ２２などを備えている。定着ベルト２１と加圧ローラ２２は互いに圧接し、定着ベルト２１と加圧ローラ２２との間にニップ部（定着ニップ）が形成されている。

記録媒体供給部４００には、記録媒体としての用紙Ｐを収容する給紙カセット１４と、給紙カセット１４から用紙Ｐを送り出す給紙ローラ１５が設けられている。以下、「記録媒体」を「用紙」として説明するが、「記録媒体」は紙（用紙）に限定されない。「記録媒体」は、紙（用紙）だけでなくＯＨＰシート又は布帛、金属シート、プラスチックフィルム、あるいは炭素繊維にあらかじめ樹脂を含浸させたプリプレグシートなども含む。また、「用紙」には、普通紙以外に、厚紙、はがき、封筒、薄紙、塗工紙（コート紙及びアート紙など）、トレーシングペーパなども含まれる。

記録媒体排出部５００には、用紙Ｐを画像形成装置外に排出する一対の排紙ローラ１７と、排紙ローラ１７によって排出された用紙Ｐを載置する排紙トレイ１８が設けられている。

次に、図１を参照しつつ本実施形態に係る画像形成装置１００の印刷動作について説明する。

画像形成装置１００において印刷動作が開始されると、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋの感光体２及び転写装置８の中間転写ベルト１１が回転を開始する。また、給紙ローラ１５が、回転を開始し、給紙カセット１４から用紙Ｐが送り出される。送り出された用紙Ｐは、一対のタイミングローラ１６に接触することにより静止し、用紙Ｐに転写される画像が形成されるまで用紙Ｐの搬送が一旦停止される。

各プロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋにおいては、まず、帯電部材３によって、感光体２の表面を均一な高電位に帯電させる。次いで、原稿読取装置によって読み取られた原稿の画像情報、あるいは端末からプリント指示されたプリント画像情報に基づいて、露光装置６が、各感光体２の表面（帯電面）に露光する。これにより、露光された部分の電位が低下して各感光体２の表面に静電潜像が形成される。そして、この静電潜像に対して現像装置４がトナーを供給し、各感光体２上にトナー画像が形成される。各感光体２上に形成されたトナー画像は、各感光体２の回転に伴って一次転写ニップ（一次転写ローラ１２の位置）に達すると、回転する中間転写ベルト１１上に順次重なり合うように転写される。かくして、中間転写ベルト１１上にフルカラーのトナー画像が形成される。なお、画像形成装置１００においては、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋのいずれか一つを使用して単色画像を形成したり、いずれか２つ又は３つのプロセスユニットを用いて２色又は３色の画像を形成したりすることもできる。また、感光体２から中間転写ベルト１１へトナー画像が転写された後は、クリーニング部材５によって各感光体２上の残留トナーなどが除去される。

中間転写ベルト１１上に転写されたトナー画像は、中間転写ベルト１１の回転に伴って二次転写ニップ（二次転写ローラ１３の位置）へ搬送され、タイミングローラ１６によって搬送されてきた用紙Ｐ上に転写される。その後、用紙Ｐは、定着装置２０へと搬送され、定着ベルト２１と加圧ローラ２２によって用紙Ｐ上のトナー画像が加熱及び加圧されることにより、トナー画像が用紙Ｐに定着される。そして、用紙Ｐは、記録媒体排出部５００へ搬送され、排紙ローラ１７によって排紙トレイ１８へ排出される。これにより、一連の印刷動作が終了する。

続いて、図２に基づき、本実施形態に係る定着装置２０の構成について説明する。

図２に示されように、定着装置２０は、定着ベルト２１及び加圧ローラ２２のほか、加熱源としてのヒータ２３と、加熱源保持部材としてのヒータホルダ２４と、支持部材としてのステー２５を備えている。

定着ベルト２１は、用紙Ｐに未定着トナーＴ（トナー画像）を定着させる定着部材として機能する回転体（第１回転体）である。また、定着ベルト２１は、その両端の内側に挿入される一対のベルト保持部材によって、いわゆるフリーベルト方式で（少なくとも非回転時においては張力が付与されない状態で）保持される。例えば、定着ベルト２１は、外径が２５ｍｍで厚みが４０～１２０μｍのポリイミド（ＰＩ）を主成分とする筒状の基材を有する無端状のベルトから成る。基材の材料は、ポリイミドに限らず、ＰＥＥＫなどの耐熱性樹脂、あるいは、ニッケル又はＳＵＳなどの金属材料であってもよい。基材の材料として金属材料を用いた場合は、基材の内周面にポリイミド又はＰＴＦＥなどから成る摺動層を設けてもよい。

また、定着ベルト２１の最表層には、耐久性を高めて離型性を確保するために、ＰＦＡ又はＰＴＦＥ等のフッ素系樹脂による厚みが５～５０μｍの離型層が形成されている。また、基材と離型層の間に、厚さ５０～５００μｍのゴム等から成る弾性層を設けてもよい。

加圧ローラ２２は、定着ベルト２１に対向して配置される回転体（第２回転体）である。また、加圧ローラ２２は、定着ベルト２１に加圧されてニップ部Ｎを形成する加圧部材でもある。具体的に、加圧ローラ２２は、鉄などの金属製の芯金と、芯金の外周面に設けられた弾性層と、弾性層の外周面に設けられた離型層を有するローラから成る。弾性層は、例えば厚みが３．５ｍｍのシリコーンゴムで形成され、離型層は、例えば厚みが４０μｍ程度のフッ素樹脂層によって形成されている。

加圧ローラ２２は、バネなどの付勢部材によって定着ベルト２１側へ押圧され、定着ベルト２１の外周面に圧接されている。これにより、定着ベルト２１と加圧ローラ２２との間（接触箇所）に、ニップ部Ｎが形成されている。

定着ベルト２１の内側には、ヒータ２３、ヒータホルダ２４及びステー２５が配設されている。

ヒータ２３は、定着ベルト２１の長手方向（用紙搬送方向に交差する用紙幅方向）に渡って長手状に伸びる板状のヒータであり、定着ベルト２１の内周面に接触するように配置されている。このため、ヒータ２３が発熱すると、定着ベルト２１がその内側から加熱される。また、ヒータ２３の出力が、後述の温度センサによって検知された定着ベルト２１の温度などに基づいて制御されることにより、定着ベルト２１の温度が所定の温度となるように維持される。この状態で、図２に示されるように、未定着トナーＴを担持する用紙Ｐが、定着ベルト２１と加圧ローラ２２との間（ニップ部Ｎ）に進入すると、定着ベルト２１と加圧ローラ２２によって未定着トナーＴが加圧及び加熱され、用紙Ｐにトナー画像が定着される。

ヒータホルダ２４は、ヒータ２３を保持する部材である。ヒータホルダ２４は、ヒータ２３の熱によって高温になりやすいため、耐熱性の材料によって構成されることが好ましい。特に、ヒータホルダ２４が、ＬＣＰ又はＰＥＥＫなどの低熱伝導性の耐熱性樹脂によって構成される場合は、ヒータホルダ２４の耐熱性を確保しつつ、ヒータ２３からヒータホルダ２４への伝熱が抑制されるので、効率的に定着ベルト２１を加熱できる。

ステー２５は、ヒータホルダ２４を支持する部材である。ステー２５によってヒータホルダ２４のニップ部Ｎ側の面とは反対の面が支持されることにより、ヒータホルダ２４が加圧ローラ２２の加圧力によって撓むのが抑制される。これにより、定着ベルト２１と加圧ローラ２２との間に均一な幅のニップ部Ｎが形成される。また、ステー２５は、その剛性を確保するため、ＳＵＳ又はＳＥＣＣなどの鉄系金属材料によって形成されることが好ましい。

図３は、本実施形態に係るヒータの平面図、図４は、当該ヒータの分解斜視図である。

図３及び図４に示されように、ヒータ２３は、定着ベルト２１の長手方向又は加圧ローラ２２の回転軸方向である図３中の矢印Ｘ方向へ伸びる板状の基材５０を有している。基材５０の上には、第１絶縁層５１と、導体層５２と、第２絶縁層５３が積層されている。

基材５０は、例えば、ステンレス（ＳＵＳ）、鉄、又はアルミニウムなどの金属材料によって形成される。また、基材５０の材料は、金属材料に限らず、セラミック、又はガラスなどであってもよい。基材５０がセラミックなどの絶縁材料によって形成される場合は、基材５０と導体層５２との間の第１絶縁層５１を省略できる。一方、金属材料は、急速加熱に対する耐久性に優れ、加工もしやすいため、ヒータの低コスト化を図るのに好適である。金属材料の中でも、特にアルミニウム又は銅は、熱伝導性が高く、温度ムラが発生しにくい点で好ましい。また、ステンレスは、アルミニウム又は銅と比べて基材５０を安価に製造できる。

導体層５２には、抵抗発熱体６０と、電極部６１と、給電線（導電部）６２が含まれる。抵抗発熱体６０は、基材５０の長手方向（矢印Ｘ方向）に伸び、長手方向と交差する方向に２つ並んで配置されている。また、各抵抗発熱体６０は、基材５０の長手方向の一端側（図３における左端側）に設けられた２つの電極部６１に対し、複数の給電線６２を介して接続されている。具体的に、図３において、各抵抗発熱体６０の一端（左端）は、給電線６２を介して異なる電極部６１に電気的に接続され、各抵抗発熱体６０の他端（右端）は、別の給電線６２を介して互いに電気的に接続されている。

抵抗発熱体６０は、例えば、銀パラジウム（ＡｇＰｄ）及びガラス粉末などを調合したペーストを基材５０上にスクリーン印刷し、その後、当該基材５０を焼成することによって形成される。抵抗発熱体６０の材料としては、前述の材料以外に、銀合金（ＡｇＰｔ）又は酸化ルテニウム（ＲｕＯ_２）などの抵抗材料が用いることができる。

電極部６１及び給電線６２は、抵抗発熱体６０よりも小さい抵抗値の導体によって形成される。具体的に、電極部６１及び給電線６２は、銀（Ａｇ）又は銀パラジウム（ＡｇＰｄ）などの材料を基材５０上にスクリーン印刷することによって形成される。

第２絶縁層５３は、各抵抗発熱体６０の全体及び各給電線６２の少なくとも一部を覆っており、ヒータ表面の絶縁性を確保している。一方、各電極部６１は、後述のコネクタが接続される部分であるため、第２絶縁層５３によって覆われておらず露出している。

第１絶縁層５１及び第２絶縁層５３は、例えば、耐熱性ガラスなどの絶縁性を有する材料によって形成される。具体的に、各絶縁層５１，５３の材料としては、セラミック又はポリイミドなどが用いられる。また、第１絶縁層５１及び第２絶縁層５３が設けられる基材５０の面とは反対側の面に、別途絶縁層（第３絶縁層）が設けられていてもよい。

本実施形態においては、抵抗発熱体６０が、基材５０のニップ部Ｎ側に配置されているため（図２参照）、抵抗発熱体６０の熱が基材５０を介さずに定着ベルト２１に伝わり、定着ベルト２１を効率良く加熱できる。また、抵抗発熱体６０が、基材５０のニップ部Ｎ側とは反対側に配置されてもよい。ただし、その場合は、抵抗発熱体６０の熱が基材５０を介して定着ベルト２１に伝わるため、基材５０は窒化アルミニウムなどの熱伝導率の高い材料により形成されることが好ましい。

図５は、ヒータ２３に給電部材としてのコネクタ７０が接続された状態を示す斜視図である。

図５に示されるように、コネクタ７０は、樹脂製のハウジング７１と、複数のコンタクト端子７２を有している。各コンタクト端子７２は、板バネなどの導電性を有する弾性部材である。各コンタクト端子７２は、ハウジング７１に設けられている。また、各コンタクト端子７２には、それぞれ給電用のハーネス７３が接続されている。

コネクタ７０は、ヒータ２３及びヒータホルダ２４を一緒に挟むようにして取り付けられる。これにより、ヒータ２３及びヒータホルダ２４は、コネクタ７０によって保持される。また、コネクタ７０がヒータ２３に取り付けられた状態において、各コンタクト端子７２の先端（接触部７２ａ）が、対応する電極部６１に弾性的に接触（圧接）すると、各コンタクト端子７２と各電極部６１が電気的に接続される。これにより、画像形成装置本体に設けられた電源から各抵抗発熱体６０へ給電可能な状態となり、コネクタ７０を介して電源から各抵抗発熱体６０へ電力が供給されると、各抵抗発熱体６０が発熱する。

ここで、図６に示されるように、本実施形態に係る定着装置２０は、３つの温度センサ３１，３２，３３を備えている。具体的に、３つの温度センサ３１，３２，３３は、定着ベルト２１の温度を検知する第１温度検知部材としての定着温度センサ３１と、ヒータ２３の温度を検知する第２温度検知部材としてのヒータ温度センサ３２と、加圧ローラ２２の温度を検知する第３温度検知部材としての加圧温度センサ３３である。各温度センサ３１，３２，３３としては、サーモパイル、サーモスタット、サーミスタ、又はＮＣセンサなどの公知の温度センサを適用可能である。なお、図６は、図２における上下方向を左右方向として示している。

定着温度センサ３１は、定着ベルト２１の内側に配置されている。本実施形態においては、定着温度センサ３１として、定着ベルト２１の内周面に接触して温度を検知する接触式の温度センサが用いられている。なお、接触式の温度センサに代えて非接触式の温度センサを用いることも可能である。その場合、定着温度センサ３１は、定着ベルト２１近傍の雰囲気温度を定着ベルト２１の温度として検知する。また、定着温度センサ３１は、定着ベルト２１の外側に配置されてもよい。その場合、定着温度センサは、定着ベルト２１の外周面に接触してもよいが、定着ベルト２１の外周面に対して非接触に対向して配置される方が、定着温度センサ３１との接触による定着ベルト２１の摩耗が生じないので、定着性への影響を回避できる。また、定着温度センサ３１が定着ベルト２１の内側に配置されている場合は、定着ベルト２１の外周面の摩耗を回避できることに加え、定着装置２０の小型化も図れるため、より好ましい。

ヒータ温度センサ３２は、ヒータ２３のニップ部Ｎ側とは反対側の面に接触するように配置されている。また、ヒータ温度センサ３２は、ヒータ２３近傍の雰囲気温度を検知する非接触式の温度センサであってもよい。

加圧温度センサ３３は、加圧ローラ２２の外周面に接触するように配置されている。他の温度センサと同様に、加圧温度センサ３３も、加圧ローラ２２近傍の雰囲気温度を検知する非接触式の温度センサであってもよい。

図７は、各温度センサ３１，３２，３３と通紙領域との位置関係を示す図である。

図７に示されるように、本実施形態においては、定着温度センサ３１が、最小幅の用紙Ｐ１が通過する最小通紙領域（最小記録媒体通過領域）Ｗ１の幅方向内側に配置されている。これに対して、加圧温度センサ３３は、最小通紙領域Ｗ１の幅方向外側で、かつ、最大幅の用紙Ｐ２が通過する最大通紙領域（最大記録媒体通過領域）Ｗ２の幅方向内側に配置され、ヒータ温度センサ３２は、最大通紙領域Ｗ２の幅方向外側に配置されている。

ここで、通紙領域の「幅方向内側」とは、通紙領域に対してその幅方向（図７における矢印Ｘ方向）に直交する方向に存在する空間を意味する。これに対して、通紙領域の「幅方向外側」とは、通紙領域に対してその幅方向に直交する方向に存在する空間の外側の空間を意味する。また、通紙領域の「幅方向」とは、用紙が搬送される方向に対して交差又は直交する方向であって、定着ベルト２１の長手方向、あるいは、加圧ローラ２２の回転軸方向と同じ方向を意味する。また、温度センサが通紙領域の幅方向内側に配置される場合とは、温度センサの温度検知部（温度検知素子）の半分以上が通紙領域の幅方向内側に配置される場合をいい、温度検知センサが通紙領域の幅方向外側に配置される場合とは、温度検知センサの温度検知部（温度検知素子）の半分以上が通紙領域の幅方向外側に配置される場合をいう。

図８は、ヒータ２３の制御を行う制御装置４０のブロック図である。

図８に示されるように、本実施形態においては、各温度センサ３１，３２，３３によって検知された温度に基づいてヒータ２３を制御する制御装置４０が設けられている。制御装置４０は、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）などを有するマイクロコンピュータである。制御装置４０は、定着装置に設けられていてもよいし、画像形成装置本体に設けられていてもよい。

具体的に、制御装置４０は、目標温度制御部４１と、非通紙領域温度上昇判定部４２と、用紙誤セット判定部４３を有している。

目標温度制御部４１は、定着ベルト２１の温度が目標の定着温度に維持されるように、主に定着温度センサ３１の検知温度に基づいてヒータ２３の発熱量を制御する。このように、定着ベルト２１の温度に基づいてヒータ２３の発熱量が制御されることにより、画像の定着性に大きく影響する定着ベルト２１の温度を所定の定着温度に維持しやすくなり、画像品質が向上する。また、定着ベルト２１に対する定着温度センサ３１の位置は、必ずしも図６に示される位置でなくてもよいが、定着ベルト２１の回転方向の領域をニップＮの中央を基準に上流側の領域Ａ１と下流側の領域Ａ２に二等分した場合（図６参照）、定着温度センサ３１は、ニップ部Ｎの中央よりも回転方向の上流側の領域Ａ１に配置されることが好ましい。

また、目標温度制御部４１は、定着温度センサ３１の検知温度に加え、加圧温度センサ３３の検知温度に基づいてもヒータ２３の発熱量を制御する。これは、同じ画像を印刷する場合であっても、加圧ローラ２２の蓄熱状態によって定着ベルト２１の最適な定着温度が異なるからである。本実施形態においては、加圧温度センサ３３が、最小通紙領域Ｗ１よりも幅方向外側であって最大通紙領域Ｗ２よりも幅方向内側の加圧ローラ２２の温度を検知する。このとき、検知された加圧ローラ２２の温度が相対的に低い場合は、目標温度制御部４１によって定着ベルト２１の目標温度が高く設定される。反対に、検知された加圧ローラ２２の温度が相対的に高い場合は、目標温度制御部４１によって定着ベルト２１の目標温度が低く設定される。これにより、加圧ローラ２２の蓄熱状態が変化しても、用紙に一定量の熱量を付与でき、良好な画像品質を安定して得られるようになる。また、ヒータ２３を必要以上に発熱させるのを防止でき、消費エネルギーの低減も図れる。

非通紙領域温度上昇判定部４２は、用紙が通過しない非通紙領域（記録媒体の非通過領域）において加圧ローラ２２又はヒータ２３の温度が過剰に上昇した場合に、ヒータ２３の発熱量を低下させたり、ヒータ２３の発熱を停止させたりする。例えば、図７に示される最大幅の用紙Ｐ２が複数枚連続して通紙された場合に、用紙Ｐ２によって熱が奪われにくい非通紙領域の温度が上昇すると、最大通紙領域Ｗ２の幅方向外側に配置されるヒータ温度センサ３２の検知温度も上昇する。これに伴って、ヒータ温度センサ３２の検知温度があらかじめ設定された温度（上限値）を超えると、ヒータ温度センサ３２の検知温度に基づいて非通紙領域温度上昇判定部４２がヒータ２３の発熱量を低下させる、あるいは、発熱を停止させる。また、紙間を広げたり、用紙搬送速度を遅くしたりして、一分間当たりの印刷枚数（ＣＰＭ：Copies Per Minute）を少なくすることにより、非通紙領域における温度上昇を抑制してもよい。

上記のように、最大幅の用紙Ｐ２が複数枚連続通紙される場合のほか、最大幅よりも小さい幅の用紙が通紙される場合も同様に、ヒータ温度センサ３２の検知温度に基づいて非通紙領域温度上昇判定部４２が非通紙領域における過剰な温度上昇の有無を判定可能である。また、通紙される用紙の幅サイズによっては、加圧温度センサ３３が配置されている位置が非通紙領域となる場合もある。その場合は、加圧温度センサ３３の検知温度に基づいて非通紙領域温度上昇判定部４２が非通紙領域における過剰な温度上昇の有無を判定してもよい。

用紙誤セット判定部４３は、ヒータ温度センサ３２及び加圧温度センサ３３の少なくとも一方の検知温度に基づいて、セットされた用紙のサイズ誤り又はセット位置ずれの有無を判定する。

例えば、図９に示されるように、本来、最大幅の用紙Ｐ２がセットされるべきところ、誤って最大幅よりも小さい幅の用紙Ｐ３がセットされ、そのまま小さい幅の用紙Ｐ３が通紙された場合は、最大幅の用紙Ｐ２が通紙される場合と比べて、通紙領域に対する温度センサの相対的位置が異なる。図９に示される例の場合、小さい幅の用紙Ｐ３の通紙領域Ｗ３とヒータ温度センサ３２との間隔Ｄ３が、最大幅の用紙Ｐ２の通紙領域Ｗ２とヒータ温度センサ３２との間隔Ｄ２に比べて大きくなる。このように、通紙領域とヒータ温度センサ３２との間隔が大きくなると、ヒータ温度センサ３２の位置においては通紙による熱の消費がより一層されにくくなるため、ヒータ温度センサ３２によって検知される温度が通常よりも高くなる傾向にある。従って、このとき検知されるヒータ温度センサ３２の検知温度に基づいて、用紙誤セット判定部４３が用紙誤セットの有無を判定できる。

また、図１０に示されるように、最大幅よりも小さい幅の用紙Ｐ３が右側に寄って搬送された場合は、最大幅の用紙Ｐ２が通紙される場合と比べて、左側に配置された加圧温度センサ３３の位置が非通紙領域となる。このため、加圧温度センサ３３によって検知される温度が通常よりも高くなる傾向にある。従って、この場合は、加圧温度センサ３３によって検知される温度に基づいて、用紙誤セット判定部４３が用紙誤セットの有無を判定することができる。

上記のように、用紙誤セット判定部４３がヒータ温度センサ３２又は加圧温度センサ３３の検知温度に基づいて用紙誤セットが生じていると判定した場合は、その旨を画面表示又は音などにより使用者に通知したり、給紙を含む画像形成装置の動作を停止したりしてもよい。また、用紙誤セット判定部４３によって用紙の誤セットが生じていると判定された結果、非通紙領域における温度が過剰に上昇する虞がある場合は、単位時間当たりの通紙枚数を少なくしたり、ヒータ２３への通電を遮断したりしてもよい。

上記図９及び図１０に示される例においては、最大幅よりも小さい幅の用紙が誤セットされた場合について説明したが、反対に、大きい幅の用紙が誤セットされた場合も同じようにして誤セットの有無を判定可能である。すなわち、他のサイズの用紙が誤セットされた場合も、通紙領域に対する少なくとも一方の温度センサの相対的位置が本来の位置とは異なるため、温度センサによって検知される温度が通常の温度とは異なる。従って、このとき検知された温度に基づいて誤セットの有無を判定可能である。また、誤ったサイズの用紙をセットした場合に限らず、用紙を誤った位置にセットした結果、用紙が本来搬送される位置から幅方向にずれて搬送された場合も、同じようにして誤セット（セット位置ずれ）の有無を判定可能である。

以上のように、本実施形態においては、定着装置２０が備える複数の温度センサのうち、１つの温度センサを定着温度センサ３１としているため、この定着温度センサ３１によって定着ベルト２１の温度を精度良く検知できる。そして、検知された定着ベルト２１の温度に基づいてヒータ２３の発熱量を制御することにより、定着ベルト２１の温度を所定の目標温度（定着温度）に的確に維持できる。すなわち、本実施形態においては、ヒータ２３などの定着ベルト２１以外の温度に基づいて定着ベルト２１の温度を間接的に制御するのではなく、定着ベルト２１の温度に基づいて定着ベルト２１の温度を直接的に制御するので、定着ベルト２１の温度制御精度が向上する。また、図７に示されるように、定着温度センサ３１は、最小通紙領域Ｗ１の幅方向内側に配置されているため、非通紙領域における温度上昇の影響をほとんど受けずに通紙領域内（最小通紙領域Ｗ１内）における定着ベルト２１の温度を的確に検知することが可能である。

また、本実施形態においては、加圧ローラ２２の温度を検知する加圧温度センサ３３が設けられているため、検知された加圧ローラ２２の温度情報を定着ベルト２１の温度制御に利用できる。これにより、加圧ローラ２２の蓄熱状態に応じて必要な熱量を定着ベルト２１へ供給できるので、定着ベルト２１の温度制御精度がより一層向上すると共に、省エネ性も向上する。

また、本実施形態においては、ヒータ２３の温度を検知するヒータ温度センサ３２が設けられているため、万が一、故障などによりヒータ２３が過剰に温度上昇した場合であっても、その温度上昇をヒータ温度センサ３２が応答性良く検知できる。これにより、ヒータ２３への通電を瞬時に遮断するなどの対応が可能であるので、安全性が向上する。また、ヒータ温度センサ３２は、最大通紙領域Ｗ２の幅方向外側に配置されているため、最大幅の用紙Ｐ２が複数枚連続通紙された際に非通紙領域において温度上昇が生じても、ヒータ温度センサ３２によって非通紙領域におけるヒータ２３の温度上昇を検知できる。これにより、ヒータ温度センサ３２によって温度上昇が検知された場合は、ヒータ２３の発熱量を低下させるなどにより温度上昇を抑制でき、過剰な温度上昇に伴う定着ベルトの損傷を回避できるため、信頼性が向上する。

ここで、ヒータ２３が有する抵抗発熱体が、最大通紙領域Ｗ２よりも幅方向外側の領域まで配置されている場合、特に抵抗発熱体が配置される非通紙領域において高温となりやすい。例えば、図１１に示される例のように、抵抗発熱体６０が最大通紙領域Ｗ２の幅方向外側まで伸びている場合、最大通紙領域Ｗ２の幅方向外側の非通紙領域の中でも、特に抵抗発熱体６０が配置される発熱領域Ｈにおいて温度が上昇しやすい。このため、ヒータ温度センサ３２は、最大通紙領域Ｗ２の幅方向外側であって、抵抗発熱体６０が配置される発熱領域Ｈの幅方向内側に配置されることが好ましい。なお、ヒータ２３の「発熱領域」とは、図１１に示される例のように、抵抗発熱体６０が基材５０の長手方向（矢印Ｘ方向）に連続して配置される場合は、長手方向における抵抗発熱体６０の一端Ｅ１から他端Ｅ２までの領域Ｈを意味する。また、図１２に示される例のように、抵抗発熱体６０が基材５０の長手方向（矢印Ｘ方向）に渡って複数配列されている場合は、両端の抵抗発熱体６０の互いに離れた一端Ｅ１から他端Ｅ２までの領域Ｈを、「発熱領域」とする。また、本明細書において、ヒータ温度センサ３２が発熱領域Ｈの幅方向内側に配置されるとは、ヒータ温度センサ３２の温度検知部（温度検知素子）の半分以上が発熱領域Ｈの幅方向内側に配置される場合を意味する。

また、本実施形態においては、図７に示されるように、ヒータ温度センサ３２と加圧温度センサ３３が、最小通紙領域Ｗ１を挟んで互いに幅方向の反対側に配置されているため、ヒータ温度センサ３２及び加圧温度センサ３３の少なくとも一方の検知温度に基づいて、用紙の誤セットを判定することが可能である。

ここで、本実施形態とは異なり、図１３に示されるように、ヒータ温度センサ３２と加圧温度センサ３３が、最小通紙領域Ｗ１に対して幅方向の同じ側に配置される場合は、用紙の誤セットがあったとしても、誤セットを判定できない場合がある。例えば、最大幅の用紙Ｐ２が通紙されるべきところ、誤って最大幅よりも小さい幅の用紙Ｐ３が図１３に示されるように通紙された場合、ヒータ温度センサ３２と加圧温度センサ３３が同じ側に配置されていると、通紙領域Ｗ３の左端に対するヒータ温度センサ３２及び加圧温度センサ３３の相対的位置が、最大幅の用紙Ｐ２が通紙される場合と同じになる。この場合、各温度センサ３２，３３の検知温度は、通常検知される温度とほぼ同じとなるため、各温度センサ３２，３３の検知温度では誤セットの有無を判定できない。これに対して、本実施形態のように、ヒータ温度センサ３２と加圧温度センサ３３が互いに幅方向の反対側に配置される場合は、上述のように、通紙領域に対する少なくとも一方の温度センサの相対的位置が異なるため、誤セットの有無を判定できる。

なお、本発明は、図１３に示されるような例を排除するものではない。すなわち、誤セット判定の機能が必要でない場合は、ヒータ温度センサ３２と加圧温度センサ３３を幅方向の同じ側に配置してもよい。そのような場合であっても、定着温度センサ３１が最小通紙領域Ｗ１の幅方向内側に配置され、加圧温度センサ３３が最小通紙領域Ｗ１の幅方向外側であって、最大通紙領域Ｗ２の幅方向内側に配置され、ヒータ温度センサ３２が最大通紙領域Ｗ２の幅方向外側に配置されていることにより、上述の温度制御精度の向上、安全性及び信頼性の向上を図れる。

図１４は、上記実施形態（第１実施形態）とは異なる本発明の他の実施形態（第２実施形態）を示す図である。

図１４に示される第２実施形態においては、ヒータ温度センサ３２と加圧温度センサ３３の配置が上記実施形態（図７）とは異なっている。具体的に、本実施形態においては、ヒータ温度センサ３２が、最小通紙領域Ｗ１の幅方向外側で、かつ、最大通紙領域Ｗ２の幅方向内側に配置され、加圧温度センサ３３が、最大通紙領域Ｗ２の幅方向外側に配置されている。すなわち、本実施形態においては、通紙領域に対するヒータ温度センサ３２と加圧温度センサ３３のそれぞれの位置関係が、上記実施形態とは反対となっている。なお、定着温度センサ３１は、上記実施形態と同じように、最小通紙領域Ｗ１の幅方向内側に配置されている。

このように、ヒータ温度センサ３２と加圧温度センサ３３の位置関係が反対となった本実施形態においても、上記実施形態と同じように、温度制御精度の向上、安全性及び信頼性の向上を図れる。

すなわち、上記実施形態と同様に、定着温度センサ３１によって定着ベルト２１の温度を検知すると共に、加圧温度センサ３３の検知温度に基づいて加圧ローラ２２の蓄熱状態を把握できるため、定着ベルト２１の温度制御精度が向上すると共に、省エネ性も向上する。

また、加圧温度センサ３３が、最大通紙領域Ｗ２の幅方向外側に配置されているため、最大幅の用紙Ｐ２が複数枚連続通紙された際に非通紙領域における温度上昇が生じても、その温度上昇を検知でき、温度上昇に伴う定着ベルト２１の損傷を防止できるので、信頼性が向上する。特に、本実施形態においては、非通紙領域の温度を検知する温度センサを、ヒータ２３及び定着ベルト２１に比べて相対的に温度が低い加圧ローラ２２の温度を検知する加圧温度センサ３３としているため、耐熱性が低い温度センサを用いることができ、低コスト化を図れる。

また、本実施形態においては、上記実施形態と同じように、ヒータ温度センサ３２によってヒータ２３の温度上昇を応答性良く検知できるため、異常によりヒータ２３が温度上昇した場合でも、その後の対応を迅速に行うことができ、安全性が向上する。

また、本実施形態においては、ヒータ温度センサ３２及び加圧温度センサ３３が、最小通紙領域Ｗ１を挟んで互いに幅方向の反対側に配置されているため、これら温度センサ３２，３３の少なくとも一方の検知温度に基づいて用紙の誤セットを判定できる。

図１５は、本発明の第３実施形態を示す図である。

図１５に示される実施形態においては、ヒータ温度センサ３２と加圧温度センサ３３の両方が最大通紙領域Ｗ２の幅方向外側に配置されている点において、上記各実施形態とは異なっている。それ以外の部分は、上記各実施形態と同じである。

このように、ヒータ温度センサ３２と加圧温度センサ３３の両方が最大通紙領域Ｗ２の幅方向外側に配置されていてもよい。この場合も、基本的に上記実施形態と同じ作用及び効果が得られる。すなわち、定着温度センサ３１の検知温度と加圧温度センサ３３の検知温度に基づいてヒータ２３の発熱量を制御することにより、定着ベルト２１の温度制御精度を向上させることができる。また、ヒータ温度センサ３２によってヒータ２３の異常発熱を検知できるため、安全性が向上する。さらに、ヒータ温度センサ３２と加圧温度センサ３３が最大通紙領域Ｗ２の幅方向外側に配置されているため、最大幅の用紙Ｐ２が複数枚連続通紙された場合であっても、そのときの非通紙領域における温度上昇をいずれか一方の温度センサの検知温度に基づいて把握することができる。また、ヒータ温度センサ３２及び加圧温度センサ３３が、最小通紙領域Ｗ１を挟んで互いに幅方向の反対側に配置されているため、これら温度センサ３２，３３の少なくとも一方の検知温度に基づいて用紙の誤セットを判定できる。

図１６は、本発明の第４実施形態を示す図である。

図１６に示される第４実施形態においては、ヒータホルダ２４に対するヒータ２３の長手方向（図の矢印Ｘ方向）における位置決めを行う位置決め部８０が設けられている。位置決め部８０は、例えば、ヒータ２３に設けられた凹部と、この凹部に対して係合可能なヒータホルダ２４の凸部などにより構成される。

図１６に示されるように、位置決め部８０が、ヒータ２３の長手方向中央Ｍよりも一端側に配置されていることにより、位置決め部８０が設けられた一端側においては、ヒータホルダ２４に対するヒータ２３の長手方向の位置決めが確実に行われる。一方、位置決め部８０が設けられていない反対側の端部においては、温度上昇に伴ってヒータ２３が熱膨張すると、ヒータ２３の長手方向における位置が変化する。従って、仮に、温度センサがヒータ２３の位置ずれが生じやすい端側に配置されていると、ヒータ２３が熱膨張した際に、ヒータ２３と温度センサとの相対的な位置ずれが生じ、温度センサの検知温度にばらつきが発生する。また、ヒータ２３の中央側よりも端部側ほど、ヒータ２３と温度センサとの長手方向の位置ずれが生じた場合の検知温度のばらつきは大きくなる。

そのため、本実施形態のように、ヒータ温度センサ３２は、ヒータ２３の長手方向中央Ｍよりも位置決め部８０側に配置されることが好ましい。これにより、ヒータ２３が熱膨張しても、ヒータ温度センサ３２が熱膨張による相対的位置ずれの影響を受けにくくなり、ヒータ温度センサ３２の検知精度の低下を抑制できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態の定着装置に適用される場合に限らない。本発明係る定着装置は、例えば図１７に示されような、定着回転体としての定着ローラ２６と、加圧回転体としての加圧ローラ２７と、加熱源としてのハロゲンヒータ２８を備える構成であってもよい。

また、本発明は、図７に示されるような、各種幅サイズの用紙がそれぞれの幅方向中央を基準に合わせて搬送される、いわゆる中央基準搬送方式の画像形成装置に搭載された定着装置に適用される場合に限らない。本発明に係る定着装置は、各種幅サイズの用紙がそれぞれの幅方向一端を基準に合わせて搬送される、いわゆる端部基準搬送方式の画像形成装置にも適用可能である。

また、本発明は、加熱装置の一例である定着装置に適用される場合に限らない。例えば、本発明は、インクジェット式の画像形成装置において、用紙に吐出されたインクなどの液体を乾燥させるために用紙を加熱する乾燥装置（加熱装置）に対しても適用可能である。

２０ 定着装置（加熱装置）
２１ 定着ベルト（第１回転体、定着部材）
２２ 加圧ローラ（第２回転体、加圧部材）
２３ ヒータ（加熱源）
３１ 定着温度センサ（第１温度検知部材）
３２ ヒータ温度センサ（第２温度検知部材）
３３ 加圧温度センサ（第３温度検知部材）
Ｎ ニップ部
Ｐ 用紙（記録媒体）
Ｗ１ 最小通紙領域（最小記録媒体通過領域）
Ｗ２ 最大通紙領域（最大記録媒体通過領域）

特許第５９２４８６７号公報

Claims (7)

1. 第１回転体と、
   前記第１回転体の外周面に接触して記録媒体を通過させるニップ部を形成する第２回転体と、
   前記第１回転体を加熱する加熱源と、
   最小記録媒体通過領域の幅方向内側において前記第１回転体の温度を検知する第１温度検知部材と、
   最小記録媒体通過領域の幅方向外側において前記加熱源の温度を検知する第２温度検知部材と、
   最小記録媒体通過領域の幅方向外側において前記第２回転体の温度を検知する第３温度検知部材を備え、
   前記第２温度検知部材と前記第３温度検知部材の少なくとも一方は、最大記録媒体通過領域の幅方向外側において温度を検知することを特徴とする加熱装置。
2. 前記第２温度検知部材は、最大記録媒体通過領域の幅方向外側において前記加熱源の温度を検知し、
   前記第３温度検知部材は、最小記録媒体通過領域の幅方向外側であって、最大記録媒体通過領域の幅方向内側において前記第２回転体の温度を検知する請求項１に記載の加熱装置。
3. 前記第２温度検知部材は、最小記録媒体通過領域の幅方向外側であって、最大記録媒体通過領域の幅方向内側において前記加熱源の温度を検知し、
   前記第３温度検知部材は、最大記録媒体通過領域の幅方向外側において前記第２回転体の温度を検知する請求項１に記載の加熱装置。
4. 前記第２温度検知部材及び前記第３温度検知部材は、最小記録媒体通過領域を挟んで互いに幅方向の反対側において温度を検知する請求項１から３のいずれか１項に記載の加熱装置。
5. 前記第１温度検知部材は、前記第１回転体の内側に配置される請求項１から４のいずれか１項に記載の加熱装置。
6. 前記第１回転体は、前記加熱源が内側に配置された無端状の定着ベルトであり、
   前記第２回転体は、前記定着ベルトを介して前記加熱源に加圧される加圧部材である請求項１から５のいずれか１項に記載の加熱装置。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の加熱装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
   

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