JP6906910B2 - 像加熱装置及び画像形成装置 - Google Patents

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やプリンタ等の画像形成装置に関する。また、画像形成装置に搭載されている定着器や、記録材に定着されたトナー画像を再度加熱することによりトナー画像の光沢度を向上させる光沢付与装置、等の像加熱装置に関する。

電子写真方式、静電記録方式等を用いる画像形成装置には記録材上に形成されたトナー像を加熱定着させるため定着部としての像加熱装置が具備される。そのような像加熱装置として、定着フィルム（エンドレスベルトとも言う）と、定着フィルムの内面に接触するヒータと、定着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、を有する装置がある。この像加熱装置を搭載する画像形成装置で小サイズ紙を連続プリントすると、ニップ部長手方向において紙が通過しない領域の温度が徐々に上昇するという現象（非通紙部昇温）が発生する。非通紙部の温度が高くなり過ぎると、装置内のパーツへダメージを与えることがある。この非通紙部昇温を抑制する手法の一つが特許文献１に開示されている。それは、２本の導電体を長手方向に沿って配置し、その導電体間に発熱体を配置し、２本の導電体のうち少なくとも一方は、用紙サイズに対応する幅で分割し、小ブロック毎に発熱制御させるヒータである。

特許第５２４１１４４号公報

しかしながら、ブロック毎に発熱するヒータは、各ブロックでの温調や、異常温度を監視する目的でブロック毎に温度検知部材が必要となっていた。その為、温度検知部材の数を減らし、小型の像加熱装置を有する画像形成装置が求められていた。

本発明の目的は、各発熱ブロックに温度検出部材を配置することなく、異常動作に対する装置の安全保護を講じ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、本発明の像加熱装置は、
記録材に形成された画像を加熱するヒータであって、第１発熱ブロックおよび第２発熱ブロックおよび第３発熱ブロックを含む複数の発熱ブロックが記録材の搬送方向に対して直交する前記ヒータの長手方向において並んでおり、一方の隣に前記第１発熱ブロックが設けられた前記第２発熱ブロックの他方の隣に前記第３発熱ブロックが設けられたヒータと、
前記複数の発熱ブロックへ電力を供給可能な電源と前記第１発熱ブロックとを繋ぐ第１の給電経路と、
前記第１の給電経路における分岐点から分岐し、前記第１の給電経路における分岐点と前記第２発熱ブロックとを繋ぐ第２の給電経路と、
前記電源と前記第３発熱ブロックとを繋ぐ第３の給電経路と、
前記電源と前記第１の給電経路における分岐点との間に設けられ、前記第１の給電経路を介して前記第１発熱ブロックに電力を供給できる第１の状態と、前記第１の給電経路を介して前記第１発熱ブロックに電力を供給できない第２の状態と、を切り替える第１スイッチと、
前記第２の給電経路に設けられ、前記第２の給電経路を介して前記第２発熱ブロックに電力を供給できる第３の状態と、前記第２の給電経路を介して前記第２発熱ブロックに電力を供給できない第４の状態と、を切り替える第２スイッチと、
前記電源と前記第３の給電経路における分岐点との間に設けられ、前記第３の給電経路を介して前記第３発熱ブロックに電力を給電できる第５の状態と、前記第３の給電経路を介して前記第３発熱ブロックに電力を供給できない第６の状態と、を切り替える第３スイッチと、
前記第３の給電経路における分岐点から分岐し、前記第３の給電経路における分岐点と前記第４の状態である前記第２スイッチとを繋ぐ第４の給電経路と、
前記ヒータを前記ヒータの厚み方向に見た場合、前記第１発熱ブロックに重なる領域に設けられ、前記第１発熱ブロックの温度を検知する第１の温度検知部材と、
記録材の、前記ヒータの長手方向における幅を検知する幅検知手段と、
前記第１スイッチおよび前記第２スイッチおよび前記第３スイッチの状態を制御する制御部と、を備え、
前記第２スイッチは、前記第３の状態と前記第４の状態とを切り替えるリレーであり、前記第２スイッチが前記第３の状態である場合、前記第２の給電経路を介して前記第２発熱ブロックに電力を供給でき、前記第２スイッチが前記第４の状態である場合、前記第４の給電経路を介して前記第２発熱ブロックに電力を供給でき、
前記制御部は、前記幅検知手段による検知結果に応じて前記幅検知手段による検知結果に応じて前記第１スイッチおよび前記第２スイッチおよび前記第３スイッチの状態を切り替え、
前記第１の給電経路における分岐点と前記第１発熱ブロックとの間に、前記第１の状態と前記第２の状態とを切り替えるスイッチが設けられておらず、
前記ヒータを前記ヒータの厚み方向に見た場合、前記第２発熱ブロックに重なる領域に、前記第２発熱ブロックの温度を検知する第２の温度検知部材が設けられていないことを特徴とする。
また、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、
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、
前記定着部が上記像加熱装置であることを特徴とする。

本発明によれば、各発熱ブロックに温度検出部材を配置することなく、異常動作に対する装置の安全保護を講じることができる。

実施例１の画像形成装置の断面図 実施例１の定着装置の断面図 実施例１のヒータ構成図 実施例１のヒータ制御回路図 実施例１の記録紙幅と発熱領域の関係図 実施例２のヒータ構成図 実施例２のヒータ制御回路図 実施例２の記録紙幅と発熱領域の関係図

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、電子写真記録技術を用いた画像形成装置（以降、レーザプリンタと記述する）１００の模式的断面図である。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。

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器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が形成される。感光体１９、帯電ローラ１６及び現像器１７は、トナー収容室を含むプロセスカートリッジ１５として一体化され、レーザプリンタ１００の本体に対して着脱自在に構成されている。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、ローラ１３によってレジストローラ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は画像形成装置における定着部としての像加熱装置である定着装置２００で加熱されて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、ローラ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、１８は感光体１９を清掃するクリーナ、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する給紙トレイ（手差しトレイ）である。給紙トレイ２８は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。２９は給紙トレイ２８から記録紙Ｐを給紙するピックアップローラ、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、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。

本実施例のレーザプリンタ１００は複数の記録紙サイズに対応している。給紙カセット１１には、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。更に、ＪＩＳ Ｂ５紙（１８２ｍｍ×２５７ｍｍ）、Ａ５紙（１４８ｍｍ×２１０ｍｍ）をセットできる。また、給紙トレイ２８から、ＤＬ封筒（１１０ｍｍ×２２０ｍｍ）、ＣＯＭ１０封筒（約１０５ｍｍ×２４１ｍｍ）を含む、不定型紙を給紙し、プリントできる。本例のレーザプリンタ１００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。そして、装置が対応している定型の記録紙Ｐの幅（カタログ上の記録紙の幅）のうち最も大きな（幅が大きな）幅を有する記録紙Ｐは、Ｌｅｔｔｅｒ紙及びＬｅｇａｌ紙であり、これらの幅は約２１６ｍｍである。レーザプリンタ１００が対応する最大サイズよりも小さな紙幅の記録紙Ｐを、本実施例では小サイズ紙と定義する。

図２は、定着装置２００の模式的断面図である。定着装置２００は、筒状のフィルムである定着フィルム（以下、フィルムと記述する）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、を有する。これら記録材に形成された画像の加熱にかかわる、定着フィルム２０２、ヒータ３００、加圧ローラ２０８等の構成が、本発明における像加熱部に対応する。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。２０４は保持部材２０１に不図示のバネの圧力を加えるための金属製のステーである。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ヒータ３００の熱を利用して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（発熱体）３０２ａ、３０２ｂによって加熱される。基板３０５の発熱抵抗体面側であって、レーザプリンタ１００の通紙領域（通紙）には、温度検出手段の一例としてのサーミスタＴＨ１（第１温度検出部材）、ＴＨ２（第２温度検出部材）が当接している。同様に、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保護素子２１２も当接している。

図３（Ａ）には、ヒータ３００の短手方向（長手方向と直交する方向）の模式的断面図を示してある。ヒータ３００は、基板３０５上にヒータ３００の長手方向に沿って設けられている導電体３０３と、基板３０５上に導電体３０３とヒータ３００の短手方向で異なる位置でヒータ３００の長手方向に沿って設けられている導電体３０１ａ、３０１ｂを有する。導電体３０１ａは、記録紙Ｐの搬送方向の上流側に配置され、導電体３０１ｂは、下流側に配置されている（以下、導電体３０１ａと導電体３０１ｂの両方を指す場合は、
まとめて導電体３０１と記述する）。更に、ヒータ３００には、導電体３０１と導電体３０３の間に設けられていて、且つ、導電体３０１と導電体３０３を介して供給する電力により発熱する発熱抵抗体３０２ａ、３０２ｂを有する。発熱抵抗体３０２ａは、記録紙Ｐの搬送方向の上流側に配置され、発熱抵抗体３０２ｂは、下流側に配置されている（以下、発熱抵抗体３０２ａと発熱抵抗体３０２ｂの両方を指す場合は、発熱抵抗体３０２と記述する）。

ヒータ３００の短手方向（記録紙Ｐの搬送方向）の発熱分布が非対称になると、ヒータ３００が発熱した際に基板３０５に生じる応力が大きくなる。そして、基板３０５に生じる応力が大きくなると、基板３０５に割れが生じる場合がある。そのため、発熱抵抗体３０２を搬送方向の上流側に配置された発熱抵抗体３０２ａと、下流側に配置された発熱抵抗体３０２ｂに分離し、ヒータ３００の短手方向の発熱分布が対称になるようにしている。但し、対称になることに限定されるものではなく、発熱抵抗体３０２を上流と下流に分けない構成であっても良い。

また、ヒータ３００の裏面の層２には、発熱抵抗体３０２及び導電体３０１及び導電体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。また、ヒータ３００の摺動面（定着フィルムと接触する面）の層１には、摺動性のあるガラスやポリイミドのコーティングによる表面保護層３０８を有する。

図３（Ｂ）には、ヒータ３００の各層の平面図を示してある。ヒータ３００裏面層１には、導電体３０１と導電体３０３と発熱抵抗体３０２の組からなる発熱ブロックがヒータ３００の長手方向に複数設けられている。本実施例のヒータ３００は、ヒータ３００の長手方向の中央部と両端部に、合計５つの発熱ブロックを有する。５つの発熱ブロックは、ヒータ３００の短手方向に対称に形成された、発熱抵抗体３０２ａ−１〜３０２ａ−５及び発熱抵抗体３０２ｂ−１〜３０２ｂ−５によってそれぞれ構成されている。以下、発熱抵抗体３０２ａ−１と３０２ｂ−１の両方を指す場合は、発熱抵抗体３０２−１と呼び、発熱ブロック３０２−２〜３０２−５も同様である。また、導電体３０３も、導電体３０３−１〜３０３−５の５本に分割されている。

分割位置は、記録紙Ｐの搬送位置によって決まる。本実施例では、記録紙Ｐは、搬送基準位置Ｘを中心として、ヒータ３００の短手方向に搬送される。その為、分割位置は搬送
基準位置Ｘを中心軸として、紙サイズに応じた位置で対称に分割されている。本実施例では、ＤＬ封筒、ＣＯＭ１０封筒用の発熱ブロックとして第１発熱ブロックである発熱ブロック３０２−３を使って定着する。Ａ５紙用の発熱ブロックとして、発熱ブロック３０２−３に第２発熱ブロックである発熱ブロック３０２−２、３０２−４を加えた３ブロックを使って定着する。Ｌｅｔｔｅｒ紙、Ｌｅｇａｌ紙、Ａ４紙用の発熱ブロックとして、第３発熱ブロックである３０２−１、３０２−５を加えた全ての発熱ブロック（５ブロック）を使って定着を行う。尚、分割数や分割位置は、本実施例のように５本に限定されるものではない。

電極Ｅ１〜Ｅ５はそれぞれ、導電体３０３−１〜３０３−５を介して、発熱ブロック３０２−１〜３０２−５に電力供給するために用いる電極である。電極Ｅ８−１、Ｅ８−２は、導電体３０１ａ、導電体３０１ｂを介して、５つの発熱ブロック３０２−１〜３０２−５に電力給電するために用いる共通の電気接点と接続するために用いる電極である。また、ヒータ３００の裏面の層２の表面保護層３０７は、電極Ｅ１〜Ｅ５、Ｅ８−１、Ｅ８−２の箇所を除いて形成されており、ヒータ３００の裏面側から、各電極に電気接点を接続可能な構成となっている。

図３（Ｃ）に示すように、ヒータ３００の保持部材２０１には、サーミスタ（温度検知
素子）ＴＨ１、ＴＨ２、安全素子２１２、電極Ｅ１〜Ｅ５、Ｅ８−１、Ｅ８−２の電気接点のために穴が設けられている。ステー２０４と保持部材２０１の間には、前述したサーミスタ（温度検知素子）ＴＨ１、ＴＨ２と安全素子２１２と、電極Ｅ１〜Ｅ５、Ｅ８−１、Ｅ８−２に接触する電気接点と、が設置されている。本実施例ではサーミスタＴＨ１は、発熱ブロック３０２−３の温度を検出する位置にあり、サーミスタＴＨ２は、発熱ブロック３０２−１の温度を検出する位置に配置されている。また、電極Ｅ１〜Ｅ５、Ｅ８−１、Ｅ８−２に接触する電気接点は、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２０１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３００の制御回路４００と接続している。

図４は、実施例１の制御回路４００の回路図を示す。４０１はレーザプリンタ１００に接続される商用の交流電源である。交流電源４０１はリレー４５０と安全保護素子２１２を介して、ヒータ３００の電極Ｅ８−１、Ｅ８−２に接続される。電極Ｅ１〜Ｅ５は、駆動手段である第１駆動回路であるトライアック４１６、第２駆動回路であるトライアック４３６に接続され、通電／遮断により、発熱抵抗体３０２の発熱が制御される。

ここで、トライアック４１６の動作について説明する。抵抗４１３、４１７はトライアック４１６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４１８は、電源電圧Ｖｃｃ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４１９によりフォトトライアックカプラ４１５をオン／オフする。トランジスタ４１９は、ＣＰＵ４２０からのＦＵＳＥＲ１信号に従って動作する。トライアック４３６の回路動作はトライアック４１６と同じであるため説明を省略する。すなわち、トライアック４３６は、抵抗４３３、４３７、４３８、フォトトライアックカプラ４３５、トランジスタ４３９が接続されており、ＣＰＵ４２０からのＦＵＳＥＲ３信号に従って動作する。

次に、トライアック４１６、４３６とヒータ３００の接続について説明する。トライアック４１６は、電極Ｅ１と電極Ｅ５に接続され、ヒータ３００の長手方向に対する最も外側の発熱ブロック３０２−１と発熱ブロック３０２−５を発熱させる。トライアック４３６は、電極Ｅ３に接続され、ヒータ３００の長手方向に対する中央の発熱ブロック３０２−３を発熱させる。そして、発熱ブロック３０２−２と発熱ブロック３０２−４は、接続切替手段である切り替えリレー４５６のコモン端子（Ｃ端子）に接続される。この切り替えリレー４５６は、コモン端子に対して、ＮＣ端子又はＮＯ端子のどちらか一方が接続される特徴を持つトランスファー型（ｃ接点タイプ）のリレーである。ＮＣ端子はトライアック４３６に、ＮＯ端子はトライアック４１６に接続される。それ故、発熱ブロック３０２−２と発熱ブロック３０２−４は、トライアック４１６又はトライアック４３６のどちらか一方によって通電制御され、発熱する。

尚、本実施例では、トライアック４１６のように、一つのトライアックに対して、二つの電極Ｅ１，Ｅ５が接続されているが、それに限定されるものではなく、Ｅ１とＥ５の電極毎に各々別のトライアックを接続する構成でも良い。また、切り替えリレー４５６は、制御回路４００内に配置されることに限定されるものではなく、例えば定着装置２００内に配置されていても良い。

切り替えリレー４５６の接点切り替えには、制御部であるＣＰＵ４２０からの切り替え指示であるＲＬＯＮ４５６信号によって切り替えが行われる。ＲＬＯＮ４５６信号がＨｉｇｈ状態になると、トランジスタ４５７がＯＮ状態になる。そして、電源電圧Ｖｃｃ２か
ら切り替えリレー４５６の２次側コイルに通電され、切り替えリレー４５６の１次側接点はＮＣ端子からＮＯ端子に接続が切り替わる。ＲＬＯＮ４５６信号がＬｏｗ状態になると、トランジスタ４５７がＯＦＦ状態になり、電源電圧Ｖｃｃ２から切り替えリレー４５６の２次側コイルに流れる電流は遮断され、切り替えリレー４５６の１次側接点はＮＣ端子に接続が切り替わる。

リレー４５０は、故障などによりヒータ３００が異常発熱した場合、サーミスタＴＨ１、ＴＨ２からの出力によりヒータ３００への電力供給を遮断する電力遮断手段として用いている。ＲＬＯＮ４４０信号がＨｉｇｈ状態になると、トランジスタ４５３がＯＮ状態になり、電源電圧Ｖｃｃ２からリレー４５０の２次側コイルに通電され、リレー４５０の１次側接点はＯＮ状態になる。ＲＬＯＮ４４０信号がＬｏｗ状態になると、トランジスタ４５３がＯＦＦ状態になり、電源電圧Ｖｃｃ２からリレー４５０の２次側コイルに流れる電流は遮断され、リレー４５０の１次側接点は遮断状態になる。

次にリレー４５０を用いた、安全回路４５５の動作について説明する。サーミスタＴＨ１、ＴＨ２による検知温度の何れか１つが、それぞれ設定された所定値を超えた場合、比較部４５１はラッチ部４５２を動作させ、ＲＬＯＦＦ信号をＬｏｗ状態でラッチする。ＲＬＯＦＦ信号がＬｏｗ状態になると、ＣＰＵ４２０がＲＬＯＮ４４０信号をＨｉｇｈ状態にしても、トランジスタ４５３がＯＦＦ状態で保たれるため、リレー４５０は遮断状態に保たれる。サーミスタＴＨ１、ＴＨ２による検知温度が、それぞれ設定された所定値を超えていない場合、ラッチ部４５２のＲＬＯＦＦ信号はオープン状態となる。このため、ＣＰＵ４２０がＲＬＯＮ４４０信号をＨｉｇｈ状態にすると、リレー４５０は通電状態になり、ヒータ３００に電力供給可能な状態となる。

また、ゼロクロス検知部４３０は交流電源４０１のゼロクロスを検知する回路であり、ＣＰＵ４２０にＺＥＲＯＸ信号を出力している。ＺＥＲＯＸ信号は、ヒータ３００の制御に用いている。また、記録材幅検出手段としての記録紙幅検出部４５９は、給紙カセット１１にセットされた用紙の幅を検知するセンサである。

次にヒータ３００の温度制御方法について説明する。ヒータ３００の温度はサ−ミスタＴＨ１によって検知さ、ＴＨ１信号としてＣＰＵ４２０に入力されている。サーミスタＴＨ２も、同様の方法で、ＣＰＵ４２０で検知されている。ＣＰＵ（制御部）４２０の内部処理では、サーミスタＴＨ１の検知温度とヒータ３００の設定温度に基づき、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４１６及びトライアック４３６を制御している。本実施例ではサ−ミスタＴＨ１によって検知したヒータ温度に基づき、ヒータ３００の温度制御を行っている。尚、フィルム２０２の温度をサーミスタやサーモパイルによって検知し、この検知温度に基づきヒータ３００の温度制御を行っても良い。

図５は、記録紙幅と切り替えリレー４５６の切り替え状態の関係を説明する図である。図５（Ａ）は、記録紙幅と切り替えリレー４５６の切り替え状態の対応関係をまとめた表であり、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の各状態における発熱領域と非発熱領域とを示すヒータの模式的平面図である。図４で示した記録紙幅検出部４５９によって、ＤＬ封筒、ＣＯＭ１０封筒のサイズを検知した場合は、ＣＰＵ４２０はＲＬＯＮ４５６信号をＨｉｇｈレベルにし、切り替えリレー４５６の接続をＮＯ端子にする。したがって、トライアック４３６によって、状態Ｉのように記録紙Ｐが通過する発熱ブロック３０２−３だけを発熱させる。

次に、記録紙幅検出部４５９によって、Ａ５紙を検知した場合は、ＣＰＵ４２０はＲＬ
ＯＮ４５６信号をＬｏｗレベルにし、切り替えリレー４５６の接続をＮＣ端子にする。したがって、トライアック４３６によって、状態ＩＩのように記録紙Ｐが通過する発熱ブロック３０２−３、３０２−２、３０２−４を発熱させる。

次に、記録紙幅検出部４５９によって、Ｌｅｔｔｅｒ紙、Ｌｅｇａｌ紙、Ａ４紙を検知した場合は、状態ＩＩＩのように発熱ブロック３０２−１〜３０２−５の全てを発熱させる必要がある為、トライアック４１６、４３６の両方を駆動する。このとき、切り替えリレー４５６の接続は、ＮＣ端子、ＮＯ端子のどちらか一方にしておけばよく、本実施例では、ＮＯ端子に接続するように、ＲＬＯＮ４５６信号をＨｉｇｈレベルにした。

このように、検出した記録紙Ｐの幅に応じて、切り替えリレー４５６の接続を替えることで、必要な発熱領域の点灯制御を行うことができる。また、切り替えリレー４５６のコモン端子に接続される発熱ブロックを、ヒータ３００上で隣り合う発熱ブロックの間に配置するようにしたので、発熱抵抗体３０２全体の発熱幅を可変できるような切り替え制御を行うことができる。

次に、図４、図５を用いて本実施例における安全保護について説明する。制御回路４００の故障などにより、トライアック４１６、４３６が通電され続けた場合に、その状態を検知できるように、トライアック４１６によって通電される発熱ブロック３０２−１に近接するサーミスタＴＨ２を設けた（図５（Ｂ））。また、トライアック４３６によって通電される発熱ブロック３０２−３に近接するサーミスタＴＨ１を設けた。このような構成にすることで、発熱ブロックが異常発熱した場合には、安全回路４５５が働き、定着装置２００の部品の破壊を防止する。また、発熱ブロック３０２−２、３０２−４は、切り替えリレー４５６により、トライアック４１６又はトライアック４３６に選択的に接続される。その為、発熱ブロック３０２−２、３０２−４が発熱し続けるときには、サーミスタＴＨ１、ＴＨ２が温度をモニタする発熱ブロック３０２−１、３０２−３も同時に発熱する。

例えば、トライアック４１６が通電し続け、切り替えリレー４５６がＮＯ端子に接続されているときは、発熱ブロック３０２−２、３０２−４と発熱ブロック３０２−１、３０２−５が同時に発熱し続ける。よって、発熱ブロック３０２−１上に設けられたサーミスタＴＨ２により異常発熱が検知され、安全回路４５５が動作する。このように、切り替えリレー４５６がどちらに切り替わっても、サーミスタＴＨ１、ＴＨ２のいずれかがモニタする発熱ブロックと同時に発熱する構成である。そのため、切り替えリレー４５６のコモン端子に接続される発熱ブロック３０２−２、３０２−４にはサーミスタを設置することなく、安全保護をすることができる。

以上のように、トライアックに直接接続される発熱ブロックにはサーミスタを配置し、切り替えリレーを介して接続される発熱ブロックには、そのトライアックから給電する構成にした。それにより、切り替えリレーを介して接続される発熱ブロック用のサーミスタが無くても安全保護を行える。また、切り替えリレーを介して接続される発熱ブロックが、トライアックに直接接続される発熱ブロックの間に配置されることで、切り替えリレーの切り替えによって、発熱領域を制御することができる。

［実施例２］
本発明の実施例２について説明する。実施例２は、実施例１で説明したヒータ３００の発熱抵抗体３０２の分割数と分割位置を変更した構成となっている。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（Ａ）は、ヒータ６００の短手方向の１断面図を示してある。実施例１のヒータ３
００に対して、分割数を７分割にした構成である。導電体３０１と導電体６０３の間に設けられていて、且つ、導電体３０１と導電体６０３を介して供給する電力により発熱する発熱抵抗体６０２ａ、６０２ｂを有する。発熱抵抗体６０２ａは、記録紙Ｐの搬送方向の上流側に配置され、発熱抵抗体６０２ｂは、下流側に配置されている。以下、発熱抵抗体６０２ａと発熱抵抗体６０２ｂの両方を指す場合は、発熱抵抗体６０２と記述する。また、ヒータ６００の裏面の層２には、発熱抵抗体６０２、導電体３０１、導電体６０３を覆う絶縁性（本実施例ではガラス）の表面保護層６０７が設けられている。

図６（Ｂ）には、ヒータ６００の各層の平面図を示してある。ヒータ６００裏面層１には、導電体３０１と導電体６０３と発熱抵抗体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つの発熱ブロックを有する。７つの発熱ブロックは、ヒータ６００の短手方向に対称に形成された、発熱抵抗体６０２ａ−１〜６０２ａ−７及び発熱抵抗体６０２ｂ−１〜６０２ｂ−７によってそれぞれ構成されている。以下、発熱抵抗体６０２ａ−１と６０２ｂ−１の両方を指す場合は、発熱抵抗体６０２−１と呼び、発熱ブロック６０２−２〜６０２−７も同様である。また、導電体６０３も、導電体６０３−１〜６０３−７の７本に分割されている。

本実施例では、実施例１の記録紙サイズに対応した発熱ブロックに、Ｅｘｅｃｕｔｉｖｅ紙、Ｂ５紙用の発熱ブロックを追加している。したがって、ＤＬ封筒、ＣＯＭ１０封筒用の発熱ブロックとして発熱ブロック６０２−４を、Ａ５紙用の発熱ブロックとして、発熱ブロック６０２−３〜６０２−５を使って定着する。Ｅｘｅｃｕｔｉｖｅ紙、Ｂ５紙用の発熱ブロックとして、発熱ブロック６０２−２〜６０２−６を使って定着する。Ｌｅｔｔｅｒ紙、Ｌｅｇａｌ紙、Ａ４紙用として、発熱ブロック６０２−１〜６０２−７の全ての発熱ブロック（７ブロック）を使って定着を行う。尚、分割数や分割位置は、本実施例のように７本に限定されるものではない。

発熱ブロック６０２−１〜６０２−７に電力供給するために、７分割に合わせて、電極Ｅ９〜Ｅ１５と、導電体６０３−１〜６０３−７が設けられている。また、ヒータ６００の裏面の層２の表面保護層６０７は、電極Ｅ９〜Ｅ１５、Ｅ８−１、Ｅ８−２の箇所を除いて形成されており、ヒータ６００の裏面側から、各電極に電気接点を接続可能な構成となっている。

図６（Ｃ）に示すように、ヒータ６００の保持部材２０１には、温度検知部材の一例であるサーミスタＴＨ１、ＴＨ２、安全素子２１２、電極Ｅ９〜Ｅ１５、Ｅ８−１、Ｅ８−２の電気接点のために穴が設けられている。本実施例ではサーミスタＴＨ１は、発熱ブロック６０２−４の温度を検出する位置にあり、サーミスタＴＨ２は、発熱ブロック６０２−１の温度を検出する位置に配置されている。また、電極Ｅ９〜Ｅ１５、Ｅ８−１及びＥ８−２に接触する電気接点は、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２０１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の制御回路７００と接続している。

図７は、実施例２の制御回路７００の回路図を示す。交流電源４０１、リレー４５０、安全保護素子２１２、第１、第２駆動回路であるトライアック４１６、４３６、ゼロクロス検知部４３０、ＣＰＵ４２０、安全回路４５５、記録紙幅検知部４５９は、実施例１と同様の為、説明は省略する。

次に、トライアック４１６、４３６とヒータ６００の接続について説明する。トライアック４１６は、電極Ｅ９と電極Ｅ１５に接続され、ヒータ６００の長手方向に対する最も
外側の発熱ブロック６０２−１と発熱ブロック６０２−７を発熱させる。トライアック４３６は電極Ｅ１２に接続され、ヒータ６００の長手方向に対する中央の発熱ブロック６０２−４を発熱させる。そして、発熱ブロック６０２−２と発熱ブロック６０２−６は、切り替えリレー７０１のコモン端子（Ｃ端子）に接続される。また、発熱ブロック６０２−３と発熱ブロック６０２−５は、切り替えリレー７０２のコモン端子（Ｃ端子）に接続される。この切り替えリレー７０１、７０２は、実施例１にて説明した切り替えリレー４５６と同様、コモン端子に対して、ＮＣ端子又はＮＯ端子のどちらかに接続される特徴を持つトランスファー型（ｃ接点タイプ）のリレーである。切り替えリレー７０１のＮＣ端子はトライアック４３６に、ＮＯ端子はトライアック４１６に接続される。そして、切り替えリレー７０２のＮＣ端子はトライアック４３６に、ＮＯ端子はトライアック４１６に接続される。それ故、発熱ブロック６０２−２〜６０２−６は、トライアック４１６又はトライアック４３６のどちらかによって通電制御される。

尚、本実施例では、トライアック４１６のように、一つのトライアックに対して、二つの電極Ｅ９，Ｅ１５に接続されているが、それに限定されるものではなく、Ｅ９とＥ１５の電極毎にトライアックを接続する構成でも良い。また、切り替えリレー７０１、７０２は、制御回路４００内に配置されることに限定されるものではなく、例えば定着装置２００内に配置されていても良い。

切り替えリレー７０１、７０２の接点切り替えには、制御部であるＣＰＵ４２０からのＲＬＯＮ７０１、ＲＬＯＮ７０２信号によって切り替えが行われる。各信号がＨｉｇｈ状態になると、トランジスタ７０４、７０６がＯＮ状態になり、電源電圧Ｖｃｃ２から切り替えリレー７０１、７０２の２次側コイルに通電され、切り替えリレー７０１、７０２の１次側接点はＮＣ端子からＮＯ端子に接続が切り替わる。ＲＬＯＮ７０１、ＲＬＯＮ７０２信号がＬｏｗ状態になると、トランジスタ７０４、７０６がＯＦＦ状態になり、電源電圧Ｖｃｃ２から切り替えリレー７０１、７０２の２次側コイルに流れる電流は遮断される。そして、切り替えリレー７０１、７０２の１次側接点はＮＣ端子に接続が切り替わる。

図８は、記録紙幅と切り替えリレー７０１、７０２の切り替え状態の関係を説明する図である。図８（Ａ）は、記録紙幅と切り替えリレー７０１、７０２の切り替え状態の対応関係をまとめた表であり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）の各状態における発熱領域と非発熱領域とを示すヒータの模式的平面図である。記録紙幅検出部４５９によって、ＤＬ封筒、ＣＯＭ１０封筒のサイズを検知した場合は、ＣＰＵ４２０はＲＬＯＮ７０１信号をＨｉｇｈレベルにし、切り替えリレー７０１の接続をＮＯ端子にする。そして、ＲＬＯＮ７０２信号もＨｉｇｈレベルにし、切り替えリレー７０２の接続をＮＯ端子にする。したがって、トライアック４３６によって、状態Ｉのように記録紙Ｐが通過する発熱ブロック６０２−４を発熱させる。

次に、記録紙幅検出部４５９によって、Ａ５紙を検知した場合は、ＣＰＵ４２０はＲＬＯＮ７０１信号をＨｉｇｈレベルにし、切り替えリレー７０１の接続をＮＯ端子にする。そして、ＲＬＯＮ７０２信号はＬｏｗレベルにし、切り替えリレー７０２の接続をＮＣ端子にする。したがって、トライアック４３６によって、状態ＩＩのように記録紙Ｐが通過する発熱ブロック６０２−３〜６０２−５を発熱させる。

次に、記録紙幅検出部４５９によって、Ｅｘｅｃｕｔｉｖｅ紙、Ｂ５紙を検知した場合は、ＣＰＵ４２０はＲＬＯＮ７０１信号をＬｏｗレベルにし、切り替えリレー７０１の接続をＮＣ端子にする。そして、ＲＬＯＮ７０２信号もＬｏｗレベルにし、切り替えリレー７０２の接続をＮＣ端子にする。したがって、トライアック４３６によって、状態ＩＶのように記録紙Ｐが通過する発熱ブロック６０２−２〜６０２−６を発熱させる。

次に、記録紙幅検出部４５９によって、Ｌｅｔｔｅｒ紙、Ｌｅｇａｌ紙、Ａ４紙を検知した場合は、状態ＩＩＩのように発熱ブロック６０２−１〜６０２−７の全てを発熱させる必要がある為、トライアック４１６、４３６の両方を駆動する。このとき、切り替えリレー７０１、７０２の接続は、ＮＣ端子、ＮＯ端子のどちらか一方にしておけばよい。本実施例では、切り替えリレー７０１をＮＣ端子にする為にＲＬＯＮ７０１信号Ｌｏｗレベルに、切り替えリレー７０２をＮＯ端子に接続する為に、ＲＬＯＮ７０２信号をＨｉｇｈレベルにしている。

このように、検出した記録紙Ｐの幅に応じて、切り替えリレー７０１、７０２の接続を替えることで、必要な発熱領域の点灯制御を行うことができる。また、切り替えリレー７０１、７０２のコモン端子に接続される発熱ブロックを、ヒータ６００上で隣り合う発熱ブロックの間に配置するようにしたので、発熱抵抗体６０２全体の発熱幅を可変できるような切り替え制御を行うことができる。

次に、図７、図８を用いて本実施例における安全保護について説明する。制御回路７００の故障などにより、トライアック４１６及び４３６が通電され続けた場合に、その状態を検知できるように、トライアック４１６によって発熱される発熱ブロック６０２−１に近接するサーミスタＴＨ２を設けた（図８（Ｂ））。また、トライアック４３６によって発熱される発熱ブロック６０２−４に近接するサーミスタＴＨ１を設けた。サーミスタＴＨ１、ＴＨ２により、安全回路４５５が働き、定着装置２００の部品の破壊を防止する。また、発熱ブロック６０２−２、６０２−６は、切り替えリレー７０１により、トライアック４１６又はトライアック４３６に接続される。発熱ブロック６０２−３、６０２−５は、切り替えリレー７０２により、トライアック４１６又はトライアック４３６に接続される。その為、発熱ブロック６０２−２、６０２−３、６０２−５、６０２−６が発熱し続けるときには、サーミスタＴＨ１、ＴＨ２が温度をモニタする発熱ブロック６０２−１、６０２−４も同時に発熱する。

例えば、トライアック４１６が通電し続け、切り替えリレー７０１がＮＯ端子に接続され、切り替えリレー７０２もＮＯ端子に接続されているときは、発熱ブロック６０２−１〜６０２−３、発熱ブロック６０２−５〜６０２−７が同時に発熱し続ける。よって、発熱ブロック６０２−１上に設けられたサーミスタＴＨ２により安全回路４５５が動作する。このように、切り替えリレー７０１、７０２がどちらに切り替わっても、サーミスタがモニタする発熱ブロックと同時に発熱する構成である。したがって、切り替えリレー７０１、７０２のコモン端子に接続される発熱ブロック６０２−２、６０２−６、発熱ブロック６０２−３、６０２−５にはサーミスタを設置することなく、安全保護を図ることができる。

以上のように、発熱抵抗体の分割数が増えた場合でも、トライアックに直接接続される発熱ブロックにはサーミスタを配置し、切り替えリレーを介して接続される発熱ブロックには、そのトライアックから給電する構成にすればよい。かかる構成により、切り替えリレーを介して接続される発熱ブロック用のサーミスタは無くても安全保護を行える。また、切り替えリレーを介して接続される発熱ブロックが、トライアックに直接接続される発熱ブロックの間に配置されることで、切り替えリレーの切り替えによって、発熱領域を制御することができる。

２００…定着装置、２０２…筒状のフィルム、３００、６００…ヒータ、３０２、６０２…発熱抵抗体、３０２−１〜３０２−５、６０２−１〜６０２−７…発熱ブロック、３０５…基板、４００、７００…制御回路、４２０…ＣＰＵ、４５６、７０１、７０２…切り替えリレー、ＴＨ１、ＴＨ２…温度検出素子（サーミスタ）

Claims (4)

1. 記録材に形成された画像を加熱するヒータであって、第１発熱ブロックおよび第２発熱ブロックおよび第３発熱ブロックを含む複数の発熱ブロックが記録材の搬送方向に対して直交する前記ヒータの長手方向において並んでおり、一方の隣に前記第１発熱ブロックが設けられた前記第２発熱ブロックの他方の隣に前記第３発熱ブロックが設けられたヒータと、
   前記複数の発熱ブロックへ電力を供給可能な電源と前記第１発熱ブロックとを繋ぐ第１の給電経路と、
   前記第１の給電経路における分岐点から分岐し、前記第１の給電経路における分岐点と前記第２発熱ブロックとを繋ぐ第２の給電経路と、
   前記電源と前記第３発熱ブロックとを繋ぐ第３の給電経路と、
   前記電源と前記第１の給電経路における分岐点との間に設けられ、前記第１の給電経路を介して前記第１発熱ブロックに電力を供給できる第１の状態と、前記第１の給電経路を介して前記第１発熱ブロックに電力を供給できない第２の状態と、を切り替える第１スイッチと、
   前記第２の給電経路に設けられ、前記第２の給電経路を介して前記第２発熱ブロックに電力を供給できる第３の状態と、前記第２の給電経路を介して前記第２発熱ブロックに電力を供給できない第４の状態と、を切り替える第２スイッチと、
   前記電源と前記第３の給電経路における分岐点との間に設けられ、前記第３の給電経路を介して前記第３発熱ブロックに電力を給電できる第５の状態と、前記第３の給電経路を介して前記第３発熱ブロックに電力を供給できない第６の状態と、を切り替える第３スイッチと、
   前記第３の給電経路における分岐点から分岐し、前記第３の給電経路における分岐点と前記第４の状態である前記第２スイッチとを繋ぐ第４の給電経路と、
   前記ヒータを前記ヒータの厚み方向に見た場合、前記第１発熱ブロックに重なる領域に設けられ、前記第１発熱ブロックの温度を検知する第１の温度検知部材と、
   記録材の、前記ヒータの長手方向における幅を検知する幅検知手段と、
   前記第１スイッチおよび前記第２スイッチおよび前記第３スイッチの状態を制御する制御部と、を備え、
   前記第２スイッチは、前記第３の状態と前記第４の状態とを切り替えるリレーであり、
   前記第２スイッチが前記第３の状態である場合、前記第２の給電経路を介して前記第２発熱ブロックに電力を供給でき、前記第２スイッチが前記第４の状態である場合、前記第４の給電経路を介して前記第２発熱ブロックに電力を供給でき、
   前記制御部は、前記幅検知手段による検知結果に応じて前記幅検知手段による検知結果に応じて前記第１スイッチおよび前記第２スイッチおよび前記第３スイッチの状態を切り替え、
   前記第１の給電経路における分岐点と前記第１発熱ブロックとの間に、前記第１の状態と前記第２の状態とを切り替えるスイッチが設けられておらず、
   前記ヒータを前記ヒータの厚み方向に見た場合、前記第２発熱ブロックに重なる領域に、前記第２発熱ブロックの温度を検知する第２の温度検知部材が設けられていないことを特徴とする像加熱装置。
2. 前記幅検知手段による検知結果が第１の幅よりも小さい場合、前記制御部が、前記第１スイッチを前記第１の状態、且つ、前記第２スイッチを前記第４の状態、且つ、前記第３スイッチを前記第６の状態に切り替えることにより前記第１発熱ブロックのみに電力が供給される状態とし、
   前記幅検知手段による検知結果が前記第１の幅よりも大きく第２の幅よりも小さい場合、前記制御部が、前記第１スイッチを前記第１の状態、且つ、前記第２スイッチを前記第３の状態、且つ、前記第３スイッチを前記第６の状態に切り替えることにより前記第１発熱ブロックおよび前記第２発熱ブロックに電力が供給される状態とし、
   前記幅検知手段による検知結果が前記第２の幅よりも大きい場合、前記制御部が、前記第１スイッチを前記第１の状態、且つ、前記第２スイッチを前記第３の状態または前記第４の状態、且つ、前記第３スイッチを前記第５の状態に切り替えることにより前記第１発熱ブロックおよび前記第２発熱ブロックおよび前記第３発熱ブロックに電力が供給される状態とすることを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
3. 筒状のフィルムと、前記フィルムの外周面に接触するローラを有し、前記ヒータは前記フィルムの内部空間に配置されており、前記ヒータと前記ローラで前記フィルムを挟持しており、記録材上の画像は前記フィルムと前記ローラの間に形成されたニップ部で前記フィルムを介して加熱されることを特徴とする請求項１または２に記載の像加熱装置。
4. 記録材に画像を形成する画像形成部と、
   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、
   前記定着部が請求項１〜３のいずれか１項に記載の像加熱装置であることを特徴とする画像形成装置。
   

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