JP6851815B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、像加熱装置を備える画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式、静電記録方式等を用いる画像形成装置に具備される定着装置などの像加熱装置として、筒状のフィルムと、フィルムの内面に接触する平板状のヒータと、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、を有する構成がある。平板状のヒータは、ヒータの長手方向に発熱領域が分割され、それぞれ独立に温調可能に構成されたものがある。そのような像加熱装置において、発熱領域毎に温度検知素子としてのサーミスタを形成し、発熱領域毎に温度を検出する構成が提案されている（特許文献１）。また、ヒータの温度を検出するサーミスタを複数形成した構成において、信号線を少なくするために、複数のサーミスタのうちの一部を並列に接続する構成が提案されている（特許文献２）。

特開２０１５−１９４７１３号公報 特開２０１３−００３３８２号公報

しかしながら、特許文献１のように、発熱領域毎にサーミスタを形成すると、発熱領域が増加するにつれて、サーミスタと接続される配線の本数が増加するので、ヒータの小型化が難しい。また、特許文献２のように、並列に接続した複数のサーミスタは、個々の温度信号が合算された一つの温度信号が出力されることになるため、並列接続に含まれる個々のサーミスタの温度を個別に検知することはできない。

本発明の目的は、並列に接続された複数の温度検知素子における個々の検知温度を取得可能とし、装置の安全性の向上を図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、
基板と、前記基板上に設けられた発熱体と、前記基板上に設けられた複数の温度検知素子と、を有するヒータを有し、前記ヒータの熱を利用して記録材に形成された画像を記録材に加熱定着する定着部と、
前記温度検知素子が出力する温度信号に基づいて前記発熱体の通電を制御する通電制御部と、
を有する画像形成装置において、
前記複数の温度検知素子は、
前記基板の長手方向において所定の間隔で配置され、各々が個々に温度信号を出力する複数の第１温度検知素子と、
前記長手方向と直交する短手方向において前記第１温度検知素子とは異なる位置であって前記長手方向において複数の前記第１温度検知素子の少なくとも一部と対応する位置に所定の間隔で配置され、個々の温度信号が合算された一つの温度信号を出力する複数の第２温度検知素子と、
を含み、
前記一つの温度信号に含まれる個々の温度信号を、複数の前記第１温度検知素子が出力
する複数の温度信号と、前記一つの温度信号と、に基づいて取得する温度取得部を備えることを特徴とする。

本発明によれば、並列に接続された複数の温度検知素子における個々の検知温度が取得可能となり、装置の安全性の向上を図ることができる。

実施例１の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におけるヒータ構成図 実施例１における制御回路図 実施例１における制御フローチャート 実施例２におけるヒータ構成図 実施例２における制御回路図 実施例２におけるヒータ構成の変形例 実施例２における制御フローチャート

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、本発明の実施例に係る電子写真方式の画像形成装置（レーザプリンタ１００）の概略断面図である。本発明が適用可能な画像形成装置としては、電子写真方式や静電記録方式を利用した複写機、プリンタなどが挙げられ、ここではレーザプリンタに適用した場合について説明する。また、画像形成装置に搭載される像加熱装置としては、記録材上に転写された未定着のトナー像（現像剤像）を記録材に定着させる定着器や、記録材上の定着済みトナー像を再度加熱することによりトナー像の光沢度を向上させる光沢付与装置などが挙げられる。

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体１９を走査する。これにより感光体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、感光体１９上に画像情報に応じたトナー画像（トナー像）が形成される。一方、給紙カセット１１に積載された記録材としての記録紙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。さらに記録紙Ｐは、感光体１９上のトナー画像が感光体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１４から転写位置へ搬送される。記録紙Ｐが転写位置を通過する過程で感光体１９上のトナー画像は記録紙Ｐに転写される。その後、記録紙Ｐは像加熱装置としての定着装置２００（定着部）で加熱され、トナー画像が記録紙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紙Ｐは、搬送ローラ対２６、２７によってレーザプリンタ１００上部のトレイに排出される。

なお、感光体１９は、クリーナ１８によって表面の残トナー等が除去、清掃される。給紙トレイ（手差しトレイ）２８は、記録紙Ｐのサイズに応じて幅調整可能な一対の記録紙
規制板を有しており、定型サイズ以外のサイズの記録紙Ｐにも対応するために設けられている。ピックアップローラ２９は、給紙トレイ２８から記録紙Ｐを給紙するためのローラである。モータ３０は、定着装置２００等を駆動するモータである。商用の交流電源４０１に接続された通電制御部としての制御回路４００から、定着装置２００へ電力供給している。上述した、感光体１９、帯電ローラ１６、スキャナユニット２１、現像器１７、転写ローラ２０が、記録紙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、感光体１９及びクリーナ１８を含むクリーニングユニット、帯電ローラ１６及び現像ローラ１７を含む現像ユニットが、プロセスカートリッジ１５としてレーザプリンタ１００の装置本体に対して着脱可能に構成されている。

図２は、本実施例における定着装置２００の模式的断面図である。定着装置２００は、筒状のフィルム（エンドレスフィルム）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（ニップ部形成部材）２０８と、を有する。フィルム２０２のベース層の材質は、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の表層には耐熱ゴム等の弾性層を設けても良い。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。金属製のステー２０４は、保持部材２０１に不図示のバネの圧力（付勢力）を加えるためのものである。加圧ローラ２０８は、図示しないモータ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、後述するセラミック製の基板３０５上に設けられた発熱抵抗体３０２ａ、３０２ｂが通電によって発熱することにより、記録紙Ｐの加熱に利用される熱を発生する。ヒータ３００には、安全保護素子２１２が当接している。安全保護素子２１２は、サーモスイッチや温度ヒューズ等がその一例であり、ヒータ３００の異常発熱の際に作動してヒータ３００に供給する電力を遮断する。

図３（Ａ）は、ヒータ３００の短手方向（長手方向と直交する方向）の模式的断面図であって、図３（Ｂ）に示す搬送基準位置Ｘ０付近の断面図である。ヒータ３００は、基板３０５上の第１の面である摺動面層１の面にヒータ３００の長手方向に沿って設けられている発熱体３０２ａ、３０２ｂを有する。発熱体３０２ａは、記録紙Ｐの搬送方向の上流側に配置され、発熱体３０２ｂは、下流側に配置されている。そして、摺動面層２である保護ガラス３０８が覆っている。また、基板３０５の第２の面であり、摺動面層１、２と反対面である裏面層１の面には、印刷されたサーミスタＴｓ３−２、Ｔｐ３−２が存在する。このサーミスタは負の抵抗温度特性を持ち、温度に依存して抵抗値が変化する。

図３（Ｂ）は、ヒータ３００の模式的平面図であり、各層について追加して説明する。
ヒータ３００の摺動面層１には、発熱体３０２ａ、３０２ｂと、それと接続される導電体３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃと、給電用の電極Ｅ１、Ｅ２が設けられている。その摺動面層１の上から、摺動面層２である保護ガラス３０８が、電極Ｅ１、Ｅ２だけを露出させるように（摺動面層１における電極Ｅ１、Ｅ２が形成された領域を除いて）摺動面層１を覆っている。この発熱体３０２ａ、３０２ｂは、電極Ｅ１、Ｅ２に電圧を印加して通電することにより、発熱する。電極Ｅ１、Ｅ２にはコネクタ等の接触式の給電や、溶接等の方法で給電される。

ヒータ３００の裏面層１には、第１温度検知素子としてのサーミスタＴｓ３−１〜Ｔｓ３−３と、第２温度検知素子としてのサーミスタＴｐ３−１〜Ｔｐ３−３が配置されてい
る。サーミスタＴｓ３−１〜Ｔｓ３−３とサーミスタＴｐ３−１〜Ｔｐ３−３は、基板３０５の長手方向と直交する短手方向において互いに異なる位置において、それぞれ基板３０５の長手方向に所定の間隔で配置されている。サーミスタＴｐ３−２とサーミスタＴｓ３−２は、発熱体３０２ａ、３０２ｂの長手方向の中央付近に配置される。そのうち、サーミスタＴｓ３−２は後述するＣＰＵ４２０で温調制御に用いられる。一方、サーミスタＴｐ３−１、Ｔｐ３−３、Ｔｓ３−１、Ｔｓ３−３は、発熱体３０２ａ、３０２ｂの長手方向の端部付近に配置されて、ＣＰＵ４２０が温度を検知している。これは、発熱体３０２ａ、３０２ｂの全長より短い用紙がプリントされ続けた時の非通紙部昇温を検知するために設けられる。また、サーミスタＴｐ３−１とサーミスタＴｓ３−１は、ヒータ３００の長手方向においておおよそ同じ位置関係に配置されていて、サーミスタが示す温度もおおよそ同じである。サーミスタＴｐ３−３とサーミスタＴｓ３−３の関係についても同様である。

裏面層１には各サーミスタと接続される導電体も形成されている。導電体ＥＧ３−１、ＥＧ３−２は、各サーミスタの一端に接続され、後述する制御回路のサーミスタ温度検出部のグランド電位に接続される。導電体ＥＴ３−１〜ＥＴ３−３は、サーミスタＴｓ３−１〜Ｔｓ３−３のそれぞれに接続され、ヒータ３００の長手方向の端部まで形成される。このように、サーミスタＴｓ３−１〜Ｔｓ３−３は、導電体が独立に接続され、各々が個々に温度信号を出力するので、以降独立サーミスタＴｓ３−１〜Ｔｓ３−３と称する。一方、導電体Ｅｐ１は、サーミスタＴｐ３−１〜Ｔｐ３−３の全てに接続され、並列接続を成している。以降並列サーミスタＴｐと称して説明する。ヒータ３００の幅Ｌは、サーミスタの数と導電体の本数に応じて、大きくなる傾向にあるものの、並列接続にすることで、独立に接続するよりも導電体の本数を減らすことができる。故に、ヒータ３００の幅Ｌを大きくすることなく配置できる。裏面層２には、保護ガラス３０９がヒータ３００の長手方向の端部を除いて構成されている。保護ガラス３０９に覆われない各導電体の一部は、後述する制御回路４００との接続点となる。

図４は、実施例１のヒータ３００の制御回路４００を示す回路図である。レーザプリンタ１００には商用の交流電源４０１が接続されている。電源電圧Ｖｃｃ１、Ｖｃｃ２は、交流電源４０１に接続された図示しないＡＣ／ＤＣコンバータによって生成されたＤＣ電源である。交流電源４０１は、リレー４３０、４４０を介してヒータ３００の電極Ｅ１、Ｅ２に接続される。ヒータ３００の電力制御は、トライアック４１１の通電／遮断により行われる。

トライアック４１１の駆動回路構成について説明する。抵抗４１８、４１９はトライアック４１１を駆動する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、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４１７は、電源電圧Ｖｃｃ１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る。そして、トランジスタ４１３は、ベース抵抗４１２を介してＣＰＵ４２０からのＦＵＳＥＲ１信号に従って動作し、フォトトライアックカプラ４１５をオン／オフする。尚、ＦＵＳＥＲ１信号のオンのタイミングは、ゼロクロス検知部４２１で生成された交流電源４０１のゼロ電位に同期したタイミング信号ＺＥＲＯＸに基づいてＣＰＵ４２０によって生成される。リレー４３０、４４０は、故障などによりヒータ３００が過昇温した場合、ヒータ３００への電力遮断手段として用いている。

リレー４３０の回路動作を説明する。ＣＰＵ４２０がＲＬＯＮ信号をＨｉｇｈ状態にすると、トランジスタ４３３がＯＮ状態になり、電源電圧Ｖｃｃ２からリレー４３０の２次側コイルに通電され、リレー４３０の１次側接点はＯＮ状態になる。ＲＬＯＮ信号をＬｏｗ状態にすると、トランジスタ４３３がＯＦＦ状態になり、電源電圧Ｖｃｃ２からリレー
４３０の２次側コイルに流れる電流は遮断され、リレー４３０の１次側接点はＯＦＦ状態になる。リレー４４０についても動作は同様である。尚、抵抗４３４、４４４は、トランジスタ４３３、４４３のベース電流を制限する抵抗である。

リレー４３０、４４０を用いた安全回路４６０、４６１の動作について説明する。サーミスタＴｓ３−２による検知温度が、設定された所定値を超えた場合、比較部４３１はラッチ部４３２を動作させ、ラッチ部４３２はＲＬＯＦＦ１信号をＬｏｗ状態にしてラッチする。ＲＬＯＦＦ１信号がＬｏｗ状態になると、ＣＰＵ４２０がＲＬＯＮ信号をＨｉｇｈ状態にしても、トランジスタ４３３がＯＦＦ状態で保たれるため、リレー４３０はＯＦＦ状態（安全な状態）で保つことができる。同様に、サーミスタＴｓ３−１、Ｔｓ３−３についても、いずれかの温度が設定された所定値を超えた場合には、比較部４４１はラッチ部４４２を動作させ、ＲＬＯＦＦ２信号をＬｏｗ状態にしてラッチする。

ＣＰＵ４２０における温度検知方法と制御について説明する。図３で説明した温調用のサーミスタＴｓ３−２の抵抗値はＲｓ３−２であり、抵抗４５２と分圧される。そして、０〜Ｖｃｃ１の電圧によって変換された温度信号としての信号Ｓｓ３−２としてＣＰＵ４２０に入力される。

ＣＰＵ４２０の入力部にはＡ／Ｄコンバータが備えられており、デジタル値として変換される。ＣＰＵ４２０はこのデジタル値と温度の関係を、図示しない不揮発性メモリに温度対デジタル値のテーブルまたは関数として格納しておき、入力した信号に対して対応する温度を換算することで、温度を検出する。そして、ＣＰＵ４２０は、設定温度と、サーミスタＴｓ３−２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４１１を制御している。

本発明における通電制御部、温度取得部及び動作制御部を兼ねるＣＰＵ４２０は、基板上に配置された各サーミスタから出力される温度信号が、所定の温度範囲に収まるように、各発熱体への通電を制御する。例えば、記録材へのトナーの高温オフセットが懸念される温度２３０℃以上の温度となったときを異常発熱状態とし、温調制御の温度範囲を、上限を２３０℃未満、温度が低く定着不良が懸念される温度１７０℃を下限と設定することが考えられる。そして、かかる温度範囲において、２００℃を目標設定温度とし、発熱領域の温度が２００℃程度に維持されるように通電を制御する。なお、具体的な温度の設定値は装置構成等により適宜設定されるものである。

サーミスタＴｓ３−１、Ｔｓ３−３も同様に、それぞれ抵抗と分圧されてＣＰＵ４２０で検知されている（信号Ｓｓ３−１、Ｓｓ３−３）。

ＣＰＵ４２０は、予め不揮発性メモリに格納された閾温度と、サーミスタＴｓ３−１とサーミスタＴｓ３−３を比較し、画像形成装置の異常とみなして、定着装置２００を停止し、プリント動作（印字動作、画像形成動作）を停止する。

並列サーミスタＴｐは、３つのサーミスタＴｐ３−１〜Ｔｐ３−３の個々の温度信号が合算された一つの温度信号として信号Ｓｐ１がＣＰＵ４２０で検知されている。信号Ｓｐ１は、抵抗４５１と、Ｒｐ３−１〜Ｒｐ３−３の合成並列抵抗（Ｒｐとする）と分圧されて、ＣＰＵ４２０に入力される。

この並列サーミスタＴｐは、独立サーミスタＴｓ３−１〜Ｔｓ３−３のいずれかが仮に故障したとしても、温度を検知できるように設けられている。信号Ｓｐ１は、３つのサーミスタの並列接続になっているため、ＣＰＵ４２０は、各々のサーミスタの検知温度を信号Ｓｐ１のみでは読み取れない。そのため、独立サーミスタＴｓ３−１〜Ｔｓ３−３による検知結果と合わせて、ＣＰＵ４２０内部での演算処理によって、並列サーミスタＴｐにおける各々のサーミスタの温度を検知（信号Ｓｐ１に含まれる各々のサーミスタの温度信号を個々に取得）する。その演算方法を以下で説明する。

独立サーミスタＴｓ３−１〜Ｔｓ３−３の抵抗値Ｒｓ３−１〜Ｒｓ３−３と、並列サーミスタの合成並列抵抗Ｒｐは、前述した（１）〜（４）式より、（５）〜（８）式のように計算できる。但し、Ｖｃｃ１とプルアップ抵抗Ｒ４５０〜４５３の値は、メモリに格納することとする。

ところで、合成並列抵抗Ｒｐ１は、（９）式のように並列計算で表される。

ここで、独立サーミスタＴｓ３−１が仮に故障した場合を想定する。図３で説明したように、並列サーミスタＴｐ３−２と独立サーミスタＴｓ３−２の組み合わせ及び並列サーミスタＴｐ３−３と独立サーミスタＴｓ３−３は、同じ位置関係にある。したがって、温
度はほぼ等しいとすると、Ｒｓ３−２＝Ｒｐ３−２、Ｒｓ３−３＝Ｒｐ３−３なので次式となる。

この（１０）式から、Ｒｐ３−１が計算できる。つまり、独立サーミスタＴｓ３−１が故障しても、並列サーミスタＴｐ３−１の検出温度を演算することによって、ヒータ３００の端部の温度を検出することができる。ＣＰＵ４２０は以上の演算を行い、例えば、発熱体３０２ａ、３０２ｂの異常に昇温してしまった場合に、異常を検知して、ＲＬＯＮ信号やＦＵＳＥＲ１信号を止めることで、ヒータ３００への通電を止めることができる。並列サーミスタＴｐ３−２、Ｔｐ３−３についても、同様に計算できるので、独立サーミスタＴｓ３−２、Ｔｓ３−３が故障しても、異常な温度を検知してヒータ３００への通電を止めることができる。このように、並列サーミスタと、独立サーミスタが同じ温度を検出する構成であれば、以上の計算をすることで、独立サーミスタの故障があっても温度を検知することができる。

図５は、実施例１におけるフローチャートである。Ｓ５００でプリント要求を受けると、以下の工程に進む。Ｓ５０１では、ＲＬＯＮ信号をＨｉｇｈ出力して、リレー４３０、４４０をＯＮする。Ｓ５０２では、ＣＰＵ４２０は予め図示しないＣＰＵ４２０に内蔵されるメモリに格納された目標温度Ｔａを読み出す。Ｓ５０３では、装置保護温度Ｔｍａｘ（例えば、２３０℃）を、内部メモリから読み出す。Ｓ５０４では、サーミスタＴｓ３−２の温度を検出してトライアック４１１を制御する。Ｓ５０５では、Ｔｓ３−１〜Ｔｓ３−３の温度を検知して、Ｔｍａｘと比較し、Ｔｍａｘより温度が高ければ通電を停止する（Ｓ５０８）。Ｔｍａｘより低い場合には、前述した計算により、Ｔｐ３−１、Ｔｐ３−２、Ｔｐ３−３を計算する（Ｓ５０６）。Ｓ５０７では、計算したＴｐ３−１〜Ｔｐ３−３とＴｍａｘとを比較し、Ｔｍａｘより温度が高ければ通電を停止する。これはＳ５０５で独立サーミスタと比較しても、独立サーミスタが故障している可能性があり、その場合は温度を検出できないためである。したがって、独立サーミスタのみで温度を判断せず、独立サーミスタと並列サーミスタのいずれかが異常と判断した場合は、定着装置２００を停止している。Ｓ５０９でプリントジョブが終了するまで繰り返し、終了していればＲＬＯＮをＬｏｗレベルに出力し、リレー４３０、４４０をＯＦＦする。

以上のように、本実施例によれば、独立したサーミスタの温度検知結果を用いて並列接続したサーミスタの各々の温度を検知することできる。これにより、複数のサーミスタの一部を並列接続にすることによりヒータ幅の増大を抑えることができると共に、並列サーミスタによってもヒータの異常温度を検出することが可能となり、定着装置を安全に保護することができる。

尚、本実施例では負の抵抗温度特性を持つサーミスタを用いたが、それに限定されるものではない。また、摺動面層１の発熱体のパターンは、本実施例に限定されるものではなく、例えば、ヒータ中央部と端部で発熱量を異ならせたパターンなどでも良い。また、並列に接続するサーミスタの数は３個に限定されるものでもなく、２個以上であれば同様の効果を得られる。また、本実施例では、サーミスタを基板において発熱体が設けられている面とは反対側の面に設けた構成としているが、発熱体が設けられている面に設ける構成としてもよい。

また、本実施例では、並列サーミスタにおいて所定の温度を超えているか否かの判断を、通紙領域の温度検知を行う全てのサーミスタについて行ったが（図５のＳ５０７）、通
紙領域の端部のサーミスタについてのみ行うように構成してよい。

（実施例２）
次に、実施例１で説明したヒータ３００に対して、発熱体のパターンの変形例である長手方向に発熱領域を分割したヒータ６００に関する実施例２を説明する。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。

図６は、ヒータ６００の断面図と平面図を示している。図６（Ａ）の断面図においては、実施例１と同様である。ヒータ６００の裏面層１には、基板３０５上に導電体６０１と導電体６０３を有する。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。導電体６０３は、基板３０５の長手方向に、導電体６０３−１〜６０３−７に分離されている。更に、ヒータ６００は、導電体６０１と導電体６０３を介して供給する電力により発熱する発熱体６０２を有しており、導電体６０１と導電体６０３の間に設けられている。この発熱体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。さらに、発熱体６０２ａは発熱体６０２ａ−１〜６０２ａ−７に、発熱体６０２ｂは発熱体６０２ｂ−１〜６０２ｂ−７にそれぞれ分離されている。具体的には、第１発熱体としての発熱体６０２ａ−４を記録材の搬送領域の中央に配置し、その両側に第２発熱体としての発熱体６０２ａ−１〜６０２ａ−３、６０２ａ−５〜６０２ａ−７が発熱領域を長手方向に拡大するように配置されている。発熱体６０２ｂ−１〜６０２ｂ−７についても同様の配置である。また、給電用に電極Ｅ３−１〜Ｅ３−７、Ｅ４、Ｅ５が設けられている。更に、裏面層２には、絶縁性の保護ガラス６０８が、裏面層１における電極Ｅ３−１〜Ｅ３−７、Ｅ４、Ｅ５を除いた領域を覆っている。

図６（Ｂ）は、ヒータ６００の平面図であり、各層について説明する。
ヒータ６００裏面層１には、導電体６０１と導電体６０３と発熱体６０２、電極Ｅ３の組からなる発熱ブロックが、ヒータ６００の長手方向に７つ設けられている（ＨＢ１〜ＨＢ７）。この７つの発熱ブロックＨＢ１〜ＨＢ７に対応することを示すために、発熱体６０２ａ−１〜６０２ａ−７のように末尾に番号を付して説明する。発熱体６０２ｂ、導電体６０１ａ、６０１ｂ、導電体６０３、電極Ｅ３も同様である。

また、ヒータ６００の裏面層２の表面保護層６０８は、電極Ｅ３−１〜Ｅ３−７及びＥ４、Ｅ５の箇所を除いて形成されており、ヒータ６００の裏面側から、図示しない電気接点が接続可能な構成となっている。そして、各発熱ブロックに対してそれぞれ独立に給電可能になり、独立に給電制御を行うことができる。このように７つの発熱ブロックに分けることで、ＡＲＥＡ１〜ＡＲＥＡ４のように、４つの通紙領域を形成することができる。本実施例ではＡＲＥＡ１をＡ５紙用、ＡＲＥＡ２をＢ５紙用、ＡＲＥＡ３をＡ４紙用、ＡＲＥＡ４をＬｅｔｔｅｒ紙用と分類した。７つの発熱ブロックを独立に制御できるので、記録紙Ｐのサイズに合わせて、給電する発熱ブロックを選択する。尚、発熱領域の数や、発熱ブロックの数は、本実施例の数に限定されるものではない。また、各発熱ブロック内の発熱体６０２ａ−１〜６０２ａ−７、６０２ｂ−１〜６０２ｂ−７は、本実施例に記載するような連続的なパターンに限定されるものではなく、例えば図８に示すような間隙部を設けた短冊状のパターンでも良い。

ヒータ６００の摺動面層１には、ヒータ６００の発熱ブロックごとの温度を検知するためのサーミスタ群が設置されている。サーミスタＴｓ６−１〜Ｔｓ６−７は、主に各発熱ブロックの温調制御に使われるサーミスタ（以降、温調サーミスタと称する）であり、各発熱ブロックの中央付近に配置される独立サーミスタである。サーミスタＴｍ６−２〜Ｔｍ６−８は、発熱領域より幅が狭い記録紙を通紙した際の、非通紙領域（端部）の温度を検知するためのサーミスタ（以降、端部サーミスタと称する）であり、これも独立サーミ
スタである。搬送基準位置Ｘ０に対して、各発熱ブロックの外側寄りに配置される。尚、ＨＢ１とＨＢ７は、発熱領域が狭く、端部サーミスタを必要としていないために配置していない。次に、サーミスタＴｐ６−１〜Ｔｐ６−３及びＴｐ６−５〜Ｔｐ６−７は、温調サーミスタや端部サーミスタが故障した場合にも、温度を検知できるように用意されていて、並列に接続されている。また、温調サーミスタＴｓ６−１〜Ｔｓ６−７の長手方向における位置Ｘ１〜Ｘ３、Ｘ５〜Ｘ７と略等しい位置関係に配置されている。したがって、並列サーミスタのＴｐ６−１〜Ｔｐ６−３及びＴｐ６−５〜Ｔｐ６−７は、それぞれ各位置に対応する温調サーミスタＴｓ６−１〜Ｔｓ６−３及びＴｓ６−５〜Ｔｓ６−７とおおよそ同じ温度を検出する。尚、本実施例では、温調サーミスタと並列サーミスタの位置関係を合わせたが、それに限定されることはなく、端部サーミスタと位置関係を揃えてもよい。また、実施例１のように全ての独立サーミスタに対応する並列サーミスタを用意する必要はなく、本実施例のように並列サーミスタの数＜独立サーミスタの数の関係にあってもよい。

独立サーミスタの一端は、導電体ＥＴ１−１〜ＥＴ１−６や導電体ＥＴ２−１〜ＥＴ１−７にそれぞれ接続されると共に、他方は導電体ＥＧ９に共通接続される。並列サーミスタＴｐ６−１〜Ｔｐ６−３及びＴｐ６−５〜Ｔｐ６−７の一端は、導電体Ｅｐ２に共通接続されると共に、他方は導電体ＥＧ１０に共通接続される。ヒータ６００の摺動面層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６０９を有する。表面保護層６０９は、摺動面層１の各導電体に電気接点を設けるため、ヒータ６００の両端部を除いて設けてある。

図７は、実施例２におけるヒータ６００の制御回路７００である。本実施例では、発熱ブロックの数に応じて、トライアック７４１〜７４７が配置される。ＣＰＵ４２０は、各トライアックを駆動する為の信号ＦＵＳＥＲ１〜ＦＵＳＥＲ７を出力している。尚、トライアックの駆動回路は実施例１と同様なので、省略して図示している。各トライアックは、電極Ｅ３−１〜Ｅ３−７に接続され、発熱体６０２ａ−１〜６０２ａ−７、６０２ｂ−１〜６０２ｂ−７への通電をスイッチングすることで電力をコントロールする。

次にＣＰＵ４２０における温度検知方法と制御について説明する。各サーミスタは、プルアップ抵抗７５０−１〜７５０−７、７５１−２〜７５１−８、７５２と分圧されて、ＣＰＵ４２０に入力される。ここで、Ｔｓ６−ｔ（ｔ＝１〜７）、Ｔｍ６−ｔ（ｔ＝２〜６、８）の抵抗値をＲｓ６−ｔ（ｔ＝１〜７）、Ｒｍ６−ｔ（ｔ＝２〜６、８）とし、信号をＳｓ６−ｔ（ｔ＝１〜７）、Ｓｍ６−ｔ（ｔ＝２〜６、８）とすると、下記式が得られる。

実施例１と同様、ＣＰＵ４２０は、各々のサーミスタの検知温度を信号Ｓｐ２のみでは読み取れない。そのため、独立サーミスタＴｓ６−１〜Ｔｓ６−７による検知結果と合わせて、ＣＰＵ４２０内部での演算処理によって、各々のサーミスタの温度を検知（各々の
サーミスタの温度信号を個々に取得）する。その演算方法を以下で説明する。

前述した（１１）〜（１３）式より、（１４）〜（１６）式のように計算できる。但し、Ｖｃｃ１とプルアップ抵抗Ｒ７５０、７５１、７５２の値は、メモリに格納することとする。

ところで、合成並列抵抗Ｒｐ２は、（１７）式のように並列計算で表される。

ここで、サーミスタＴｓ６−１が仮に故障した場合を想定する。並列サーミスタと温調サーミスタは略同じ位置関係にあるので、温度はほぼ等しいとすると、

となり、（１８）式から、Ｒｐ６−１が計算できる。

つまり、独立サーミスタＴｓ６−１が故障しても、Ｔｐ６−１の検出温度を演算することによって、ヒータ６００の発熱ブロックＨＢ１の温度を検出することができる。例えば、発熱ブロックＨＢ１が異常に昇温してしまった場合に、異常を検知して、ＲＬＯＮ信号やＦＵＳＥＲ１信号を止めることで、発熱ブロックＨＢ１への通電を止めることができる。その他の並列サーミスタに含まれる個々のサーミスタＴｐ６−２、Ｔｐ６−３、Ｔｐ６−５〜Ｔｐ６−７についても、同様に計算できるので、温調サーミスタが故障しても、異常を検知してヒータ６００への通電を止めることができる。

尚、ＣＰＵ４２０は、並列サーミスタに含まれる個々のサーミスタＴｐ６−１〜Ｔｐ６−３及びＴｐ６−５〜Ｔｐ６−７と、各サーミスタに対応する独立サーミスタＴｓ６−１〜Ｔｓ６−３及びＴｓ６−５〜Ｔｓ６−７を比較する。比較した結果、所定の温度差が生じた場合には、どちらかのサーミスタが故障していると考えられるため、定着装置２００の故障とみなして、定着装置２００及びレーザプリンタ１００の動作を停止してもよい。

このように、発熱体がヒータの長手方向で分割されるヒータにおいても、並列サーミス
タの個々のサーミスタ温度は、独立サーミスタの検知結果を用いれば、計算によって温度を検知することができる。

図９は、実施例２におけるフローチャートである。Ｓ５００〜Ｓ５０２までは、実施例１と同様であるので省略する。Ｓ９０３では、定着装置の異常時に保護を行う装置保護温度Ｔｍａｘ１と、端部昇温した時に、定着装置内の部品に影響することを阻止するための温度である端部保護温度Ｔｍａｘ２を図示しないメモリから読み出す。Ｓ９０４では、給紙カセット１１における紙サイズ検知センサ２２（図１）によって、給紙カセット１１に設置された記録紙Ｐのサイズを検出する。Ｓ９０５−１〜Ｓ９０５−４において、紙サイズを判断し、Ｓ９０６−１〜Ｓ９０６−４において、それぞれ紙サイズに対応する発熱領域を決定して発熱領域に対応するトライアックを制御する。Ｓ９０７では、端部サーミスタＴｍ６−２〜Ｔｍ６−６、Ｔｍ６−８の温度を検出して、端部保護温度Ｔｍａｘ２より温度が高い場合には、Ｓ９０８でスループットを下げる制御を行う。スループットを下げる制御としては、具体的には、記録材の搬送間隔を広げる、記録材の搬送速度を遅くする等の制御が挙げられる。Ｓ９０９では、独立サーミスタＴｓ６−１〜Ｔｓ６−７と装置保護温度Ｔｍａｘ１とを比較し、Ｔｍａｘ１を超える時は、Ｓ５０８で定着装置２００を停止する。Ｔｍａｘ１を超えない場合でも、Ｓ９１０で並列サーミスタのＴｐ６−１〜Ｔｐ６−３、Ｔｐ６−５〜Ｔｐ６−７を計算し、Ｔｍａｘ１を超える場合には、装置を停止する。Ｓ５０９以降は実施例１と同様の動作で終了する。

以上のように、本実施例のような発熱ブロックに分割されたヒータにおいても、独立したサーミスタの温度検知結果を用いて並列接続したサーミスタの各々の温度を検知できる。したがって、並列接続にすることによりヒータ幅の増大を抑えることができると共に、ヒータの異常温度を検出し、定着装置を安全に保護することができる。特にこのようなヒータは、発熱ブロックが多くなるほど、必要なサーミスタの数が多くなるため、並列サーミスタによってヒータ幅の増大を抑える効果は大きくなる。尚、本実施例のように並列サーミスタに含まれるサーミスタの数は、独立サーミスタの数より少なくても同等の効果を得られる。

２００…定着装置、３００…ヒータ、３０５…基板、３０２ａ、３０２ｂ…発熱体、Ｔｓ３−１〜Ｔｓ３−３…独立サーミスタ、Ｔｐ３−１〜Ｔｐ３−３…並列サーミスタ、４００…制御回路

Claims (9)

1. 基板と、前記基板上に設けられた発熱体と、前記基板上に設けられた複数の温度検知素子と、を有するヒータを有し、前記ヒータの熱を利用して記録材に形成された画像を記録材に加熱定着する定着部と、
   前記温度検知素子が出力する温度信号に基づいて前記発熱体の通電を制御する通電制御部と、
   を有する画像形成装置において、
   前記複数の温度検知素子は、
   前記基板の長手方向において所定の間隔で配置され、各々が個々に温度信号を出力する複数の第１温度検知素子と、
   前記長手方向と直交する短手方向において前記第１温度検知素子とは異なる位置であって前記長手方向において複数の前記第１温度検知素子の少なくとも一部と対応する位置に所定の間隔で配置され、個々の温度信号が合算された一つの温度信号を出力する複数の第２温度検知素子と、
   を含み、
   前記一つの温度信号に含まれる個々の温度信号を、複数の前記第１温度検知素子が出力する複数の温度信号と、前記一つの温度信号と、に基づいて取得する温度取得部を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記通電制御部は、前記第１温度検知素子が出力する温度信号から取得される温度が所定の温度範囲に収まるように、前記発熱体への通電を制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記装置は更に、装置の動作を制御する動作制御部を有し、
   前記動作制御部は、前記第１温度検知素子が出力する温度信号から取得される温度が所定の温度を超えると印字動作を停止することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記動作制御部は、前記第１温度検知素子が出力する温度信号から取得される温度が所定の温度を超えない場合でも、前記温度取得部が取得した前記個々の温度信号の少なくとも一つから取得される温度が所定の温度を超える場合には、印字動作を停止することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記発熱体として、前記基板上において前記長手方向の中央に配置される第１発熱体と、
   前記発熱体として、前記基板上において前記第１発熱体の前記長手方向の両側に配置される第２発熱体と、
   を備え、
   前記動作制御部は、印字動作を停止するか否かの判断を、少なくとも、複数の前記第２温度検知素子のうち前記長手方向において前記第２発熱体と対応する位置に配置された前記第２温度検知素子の温度信号から取得される温度が所定の温度を超えるか否かに基づいて行うことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記動作制御部は、複数の前記第１温度検知素子のうち前記長手方向において前記第２温度検知素子と対応しない位置に配置された前記第１温度検知素子が出力する温度信号から取得される温度が所定の温度を超えると、記録材の搬送間隔を広げる又は記録材の搬送速度を遅くすることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 複数の前記第２温度検知素子は、前記温度信号を出力する回路において互いに並列に接
   続されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記第１温度検知素子及び前記第２温度検知素子は、前記基板において前記発熱体が設けられている面とは反対側の面に設けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記定着部は更に、筒状のフィルムを有し、前記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１〜７のいずれか１項に記載の画像形成装置。

Images