JP2022089399A - 加熱装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】少ない温度センサによって、シートの片寄り搬送と、シートが通過しない非通過領域における温度上昇の両方を検知する。【解決手段】互いに接触する複数の回転体２０，２１と、複数の回転体２０，２１のうちの少なくとも１つを加熱する加熱源２２と、複数の回転体２０，２１及び加熱源２２のうちの少なくとも１つの温度を検知する複数の温度センサ１９Ａ～１９Ｃと、を備える加熱装置であって、複数の温度センサ１９Ａ～１９Ｃのうちの１つは、最大シートの通過幅領域Ｗ２の外側に配置される第１温度センサ１９Ａであり、複数の温度センサ１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃのうちの他の１つは、最小シートの通過幅領域Ｗ１の外側、かつ、最大シートの通過幅領域Ｗ２の内側であって、最大シートの通過幅領域Ｗ２の幅方向中央Ｑを基準に第１温度センサ１９Ａ側とは反対側に配置される第２温度センサ１９Ｂである。【選択図】図６

Description

本発明は、加熱装置及び画像形成装置に関する。

プリンタ又は複写機などの画像形成装置が備える加熱装置として、例えば、熱によって用紙にトナーを定着する定着装置が知られている。

定着装置においては、用紙を挟んで加熱するローラ及びベルトなどの回転体の温度、あるいは回転体を加熱する加熱源の温度を適正に維持するため、一般的に、回転体又は加熱源の温度を検知する温度センサが設けられている。

また、定着装置においては、用紙によって熱が奪われにくい非通紙領域の温度が過剰に上昇することがあるため、非通紙領域に温度センサが設けられていることがある。例えば、特許文献１（特開平６－２５０５６５号公報）に記載の定着装置においては、温度センサによって非通紙領域の温度を検知し、検知された温度が所定の温度を超えた場合は、用紙の搬送間隔をあけて、非通紙領域における温度上昇を緩和する対策がとられている。

また、定着装置においては、上記のような非通紙領域における温度上昇の問題のほか、用紙が通常の搬送位置からずれて搬送されることによって生じる問題がある。詳しくは、給紙カセットへの用紙のセットミスなどにより、用紙が正しい位置から搬送方向と直交する幅方向に片寄った状態で搬送されると、用紙が片寄った側とは反対側において用紙が通過しない非通紙領域が広がる。そして、広くなった非通紙領域においては、より一層、熱が消費されにくくなるため、温度上昇が顕著となる。その結果、非通紙領域と通紙領域におけるローラの熱膨張差が大きくなり、ローラに接触して従動回転するベルトの回転速度差が大きくなって、ベルトに捩れが生じ、ベルトが塑性変形する問題が発生する。

このような片寄せ通紙に起因するベルトの塑性変形を回避するため、特許文献２（特許第５９２４８６７号公報）には、温度センサによって検知される温度情報から片寄せ通紙の有無を判定する方法が提案されている。具体的には、図２３に示すように、２つの温度センサＳ１，Ｓ２が、用紙Ｐが通過する通紙幅領域Ｗ内において、通紙中心線Ｑを基準に対称に配置され、各温度センサにＳ１，Ｓ２よって加熱源であるヒータ２２０の温度を検知する。用紙Ｐが片寄ることなく送られる場合は（用紙Ｐが図２３中の実線位置において送られる場合は）、用紙Ｐよって奪われる熱が通紙中心線Ｑを基準に左右均等になるため、各温度センサＳ１，Ｓ２によって検知される温度はほぼ同じとなる。一方、用紙Ｐが片寄った状態で送られる場合は（用紙Ｐが図２３中の点線位置において送られる場合は）、用紙Ｐによって奪われる熱が通紙中心線Ｑを基準に左右均等にはならないため、各温度センサＳ１，Ｓ２によって検知される温度の差が大きくなる。このように、片寄せ通紙があった場合は、各温度センサによって検知される温度の差が大きくなるため、特許文献１に記載の発明においては、この温度の差を確認することにより、片寄せ通紙があるか否かを判定している。

上記のように、温度センサを用いることにより、非通紙領域における温度上昇の問題と片寄せ通紙の問題を改善することが可能である。しかしながら、従来提案されている構成においては、それぞれの問題に応じて温度センサの配置が異なるため、両方の問題を改善しようとすると、温度センサの個数が増え、高コスト化したり、装置が大型化したりする問題が発生する。

上記課題を解決するため、本発明は、互いに接触する複数の回転体と、通電により発熱する抵抗発熱体と前記抵抗発熱体が設けられた基材とを有し、前記複数の回転体のうちの少なくとも１つを加熱する加熱源と、前記複数の回転体及び前記加熱源のうちの少なくとも１つの温度を検知する複数の温度センサと、を備える加熱装置であって、前記複数の温度センサのうちの１つは、前記回転体同士が接触するニップ部を通過する最大シートの通過幅領域の外側に配置される第１温度センサであり、前記複数の温度センサのうちの他の１つは、前記ニップ部を通過する最小シートの通過幅領域の外側、かつ、前記最大シートの通過幅領域の内側であって、前記最大シートの通過幅領域の幅方向中央を基準に前記第１温度センサ側とは反対側に配置される第２温度センサであることを特徴とする。

本発明によれば、少ない温度センサによって、シートの片寄り搬送と、シートが通過しない非通過領域における温度上昇の両方を検知でき、低コスト化又は小型化を図れる。

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概略構成図である。 本実施形態に係る制御装置のブロック図である。 本実施形態に係る片寄せ通紙の判定方法を説明するための図である。 本実施形態に係る片寄せ通紙の判定方法を説明するための図である。 本実施形態に係る制御方法を示すフローチャートである。 第１温度センサ及び第２温度センサの好ましい配置を示す図である。 抵抗発熱体が用紙幅方向に連続して配置されるヒータにおける発熱領域を示す図である。 複数の抵抗発熱体が用紙幅方向に渡って配列されているヒータにおける発熱領域を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る定着装置の概略構成図である。 本発明の第３実施形態に係る定着装置の概略構成図である。 本発明の第４実施形態に係る定着装置の概略構成図である。 本発明の第５実施形態に係る定着装置の概略構成図である。 本発明の第６実施形態に係る定着装置の概略構成図である。 本発明の第７実施形態に係る定着装置の概略構成図である。 本発明を端部基準搬送方式の画像形成装置に適用した例を示す図である。 本発明を適用可能な他の定着装置の概略構成図である。 本発明を適用可能なさらに別の定着装置の概略構成図である。 片寄せ通紙を検知する従来の温度センサの配置を示す図である。

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。このため、一度説明した構成要素については、その説明を省略する。

図１は、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。

図１に示す画像形成装置１００は、画像形成部２００と、転写部３００と、定着部４００と、記録媒体供給部５００と、記録媒体排出部６００と、を備えている。

画像形成部２００には、４つのプロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋと、露光装置６と、が設けられている。各プロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、画像形成装置本体に対して着脱可能な作像ユニットである。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、感光体２と、帯電部材３と、現像装置４と、クリーニング部材５と、を備えている。

感光体２は、表面に画像を担持する像担持体である。本実施形態においては、感光体２として、ドラム状の感光体（感光体ドラム）が用いられている。また、感光体２として、ベルト状の感光体（感光体ベルト）を用いることも可能である。帯電部材３は、感光体２の表面を帯電させる部材である。本実施形態においては、帯電部材として、感光体２の表面に接触するローラ状の帯電部材が用いられている。ただし、帯電部材は、接触式のものに限らず、コロナ帯電などの非接触式のものでもよい。現像装置４は、感光体２の表面に現像剤としてのトナーを供給して可視画像（トナー画像）を形成する装置である。クリーニング部材５は、感光体２の表面に残留するトナー及びその他の異物を除去する部材である。クリーニング部材５としては、感光体２の表面に接触するブレード状の部材又はローラ状の部材などが用いられる。

転写部３００には、用紙などの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。記録媒体は、普通紙、厚紙、薄紙、コート紙、ラベル紙、又は封筒などの紙製のシートのほか、ＯＨＰなどの樹脂製のシートであってもよい。転写装置８は、中間転写ベルト１１と、４つの一次転写ローラ１２と、二次転写ローラ１３と、を有している。中間転写ベルト１１は、複数のローラによって張架された無端状のベルト部材である。各一次転写ローラ１２は、中間転写ベルト１１を介して感光体２に接触している。これにより、中間転写ベルト１１と各感光体２との間に、中間転写ベルト１１と各感光体２とが接触する一次転写ニップが形成されている。一方、二次転写ローラ１３は、中間転写ベルト１１を介して中間転写ベルト１１を張架する複数のローラの１つに接触している。これにより、中間転写ベルト１１との間には、二次転写ニップが形成されている。

定着部４００には、用紙に画像を定着させる定着装置９が設けられている。定着装置９の詳しい構成については後述する。

記録媒体供給部５００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と、が設けられている。

記録媒体排出部６００には、用紙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を載置する排紙トレイ１８と、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を送り出す。送り出された用紙Ｐは、一対のタイミングローラ１６に接触して一旦停止される。

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が、感光体２の表面を均一な高電位に帯電する。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、各感光体２は次の静電潜像の形成に備える。

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。そして、用紙Ｐは定着装置９へ搬送され、定着装置９によってトナー画像が用紙Ｐに定着される。その後、用紙Ｐは排紙ローラ１７によって排紙トレイ１８へ排出され、一連の印刷動作が終了する。

続いて、本実施形態に係る定着装置９の構成について説明する。

図２に示すように、本実施形態に係る定着装置９は、定着ベルト２０と、加圧ローラ２１と、ヒータ２２と、ヒータホルダ２３と、ステー２４と、温度センサ１９と、を備えている。

定着ベルト２０は、用紙Ｐの未定着トナー担持面側（画像形成面側）に配置され、未定着トナーを用紙Ｐに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。本実施形態に係る定着ベルト２０は、その両端の内側に挿入される一対の回転支持部材によって、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）支持される。定着ベルト２０は、例えば、ポリイミドから成る基材を有する。基材の材料は、ポリイミドに限らず、ＰＥＥＫなどの耐熱性樹脂、ニッケル、又はＳＵＳなどの金属材料であってもよい。また、耐久性を高めると共に離型性を確保するため、基材の外周面に、ＰＦＡ又はＰＴＦＥなどのフッ素樹脂から成る離型層が設けられてもよい。さらに、基材と離型層との間に、ゴムなどから成る弾性層が設けられてもよい。また、基材の内周面に、ポリイミド又はＰＴＦＥなどから成る摺動層が設けられてもよい。

加圧ローラ２１は、定着ベルト２０とは別の回転体（第２回転体）であって、定着ベルト２０の外周面に対向するように配置された対向部材である。加圧ローラ２１は、金属製の芯金と、芯金の外周面に設けられたシリコーンゴムなどから成る弾性層と、弾性層の外周面に設けられたフッ素樹脂などから成る離型層と、を有している。

定着ベルト２０と加圧ローラ２１は、バネなどの付勢部材によって互いに加圧（圧接）されている。これにより、定着ベルト２０と加圧ローラ２１との間にニップ部Ｎが形成されている。また、加圧ローラ２１には、画像形成装置本体に設けられた駆動源から駆動力が伝達される。このため、加圧ローラ２１が回転駆動すると、その駆動力がニップ部Ｎにおいて定着ベルト２０に伝達され、定着ベルト２０が従動回転する。そして、図２に示すように、未定着画像を担持する用紙Ｐが、回転する定着ベルト２０と加圧ローラ２１との間（ニップ部Ｎ）に進入すると、定着ベルト２０と加圧ローラ２１によって用紙Ｐが搬送されながら加熱及び加圧される。これにより、用紙Ｐ上の未定着画像が用紙Ｐに定着される。

ヒータ２２は、定着ベルト２０を加熱する加熱源である。本実施形態では、ヒータ２２が、板状の基材５０と、基材５０上に設けられた第１絶縁層５１と、第１絶縁層５１上に設けられた導体層５２と、導体層５２を被覆する第２絶縁層５３と、を有している。また、導体層５２には、通電により発熱する抵抗発熱体６０が含まれている。

本実施形態においては、ヒータ２２による定着ベルト２０の加熱効率を高めるため、ヒータ２２が定着ベルト２０の内周面に直接接触するように配置されている。また、ヒータ２２は、定着ベルト２０に対して非接触又は低摩擦シートなどを介して間接的に接触してもよい。また、定着ベルト２０に対するヒータ２２の接触箇所として、定着ベルト２０の外周面を選択することも可能である。ただし、その場合、ヒータ２２と定着ベルト２０との接触によって定着ベルト２０の外周面に傷が生じ、これに起因して定着品質が低下する虞がある。そのため、ヒータ２２の接触箇所は、定着ベルト２０の外周面よりも内周面であることが好ましい。

ヒータホルダ２３は、定着ベルト２０の内側に配置されて、ヒータ２２を保持する加熱源保持部材である。ヒータホルダ２３は、ヒータ２２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形成されることが好ましい。特に、ヒータホルダ２３が、ＬＣＰ又はＰＥＥＫなどの低熱伝導性の耐熱性樹脂によって形成される場合は、ヒータホルダ２３の耐熱性を確保しつつ、ヒータ２２からヒータホルダ２３への伝熱が抑制されるので、定着ベルト２０を効率良く加熱できる。

ステー２４は、定着ベルト２０の内側に配置されて、ヒータ２２及びヒータホルダ２３を支持する支持部材である。ステー２４がヒータホルダ２３のニップ部Ｎ側の面とは反対の面を支持することにより、加圧ローラ２１の加圧力によるヒータホルダ２３の撓みが抑制される。これにより、定着ベルト２０と加圧ローラ２１との間に均一な幅のニップ部Ｎが形成される。ステー２４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。

温度センサ１９は、ヒータ２２の温度を検知する温度検知部材である。本実施形態に係る定着装置９は、複数の温度センサ１９を備えている。なお、図２においては、複数の温度センサ１９のうちの１つの温度センサ１９のみが示されている。温度センサ１９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。また、温度センサ１９は、ヒータ２２に対して接触するように配置される接触型の温度センサでもよいし、ヒータ２２に対して間隔をあけて対向するように配置される非接触型の温度センサでもよい。本実施形態においては、温度センサ１９がヒータ２２のニップＮ側とは反対側の面に接触するように配置されている。

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に示すように、ヒータ２２は、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と、が積層されている。基材５０は、定着ベルト２０の長手方向又は加圧ローラ２１の回転軸方向である図３中の矢印Ｚ方向へ長手状に伸びるように配置される。

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は、抵抗発熱体６０のほか、電極部６１と、給電線（導電部）６２と、を有している。抵抗発熱体６０は、基材５０の長手方向（矢印Ｚ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。詳しくは、各抵抗発熱体６０の一端（図３における左端）が、それぞれ給電線６２を介して異なる電極部６１に電気的に接続され、さらに、各抵抗発熱体６０の他端（図３における右端）同士が、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。

また、図３に示すように、各抵抗発熱体６０の全体及び各給電線６２の少なくとも一部は、第２絶縁層５３によって覆われ、絶縁性が確保されている。一方、各電極部６１は、給電部材としての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、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、抵抗発熱体６０の熱が基材５０を介さずに定着ベルト２０に伝わり、定着ベルト２０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２０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、ヒータにコネクタが接続された状態を示す斜視図である。

図５に示すように、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と、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。

図５に示すように、コネクタ７０は、ヒータ２２及びヒータホルダ２３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２２及びヒータホルダ２３は、コネクタ７０によって保持される。また、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）することにより、各コンタクト端子７２と各電極部６１とが電気的に接続される。この状態で、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る。従って、コネクタ７０を介して各抵抗発熱体６０へ電力が供給されると、各抵抗発熱体６０が発熱する。

ところで、定着装置においては、上述のように、非通紙領域（シートが通過しない非通過領域）における温度上昇の問題のほか、片寄せ通紙（シートの片寄り搬送）があった場合のベルトの塑性変形の問題がある。従来、これらの問題に対して個別に対応する構成が提案されているが、両方の問題を改善する構成については提案されていない。仮に、従来提案されている構成を用いて両方の問題を改善しようとすると、設置すべき温度センサの数が増え、高コスト化したり、装置が大型化したりする問題が発生する。そこで、本実施形態に係る定着装置においては、少ない温度センサを用いて両方の問題を改善できるように下記のような構成を採用している。以下、本実施形態の特徴部分に係る構成について説明する。

図６は、本発明の第１実施形態に係る定着装置の概略構成図である。

図６に示すように、本実施形態に係る定着装置においては、ヒータ２２の温度を検知する３つの温度センサ１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃが設けられている。ここで、図６において、左側の温度センサ１９Ａ、右側の温度センサ１９Ｂ、中央の温度センサ１９Ｃの順に、これらを便宜的に、第１温度センサ１９Ａ、第２温度センサ１９Ｂ、第３温度センサ１９Ｃと称することにする。図の中央に配置される第３温度センサ１９Ｃは、主に定着ベルト２０の温度を管理するために用いられる。すなわち、第３温度センサ１９Ｃによって検知されるヒータ２２の温度に基づいて、ヒータ２２の発熱量が制御されることにより、定着ベルト２０の温度が所定の目標温度に維持される。また、第３温度センサ１９Ｃは、各種用紙サイズの通紙領域における温度を検知できるように、最小通紙幅領域（最小シートの通過幅領域）Ｗ１の内側に配置されている。なお、ここでいう「最小通紙幅領域」とは、画像形成装置において通紙可能な最小幅サイズの用紙Ｐ１が通過する幅領域のことであり、「幅領域」とは、用紙面（シート面）と平行で通紙方向（シート通過方向）とは交差又は直交する方向の領域を意味する。

一方、図の左側に配置される第１温度センサ１９Ａと、図の右側に配置される第２温度センサ１９Ｂは、非通紙領域における温度上昇の検知、及び片寄せ通紙の有無の検知のために用いられる。具体的に、第１温度センサ１９Ａ及び第２温度センサ１９Ｂは、いずれも最小通紙幅領域Ｗ１の外側に配置されている。さらに、第１温度センサ１９Ａは、画像形成装置において通紙可能な最大幅サイズの用紙Ｐ２が通過する最大通紙幅領域（最大シートの通過幅領域）Ｗ２の外側に配置されている。一方、第２温度センサ１９Ｂは、最小通紙幅領域Ｗ１の外側であって、最大通紙幅領域Ｗ２の内側に配置されている。

本実施形態においては、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が採用されている。このため、最小通紙幅領域Ｗ１及び最大通紙幅領域Ｗ２のそれぞれの幅方向中央（通紙中心線）は、同じ位置Ｑに設定されている。そして、第２温度センサ１９Ｂは、各通紙幅領域Ｗ１，Ｗ２の幅方向中央Ｑを基準に第１温度センサ１９Ａとは反対側に配置されている。すなわち、第１温度センサ１９Ａと第２温度センサ１９Ｂは、各通紙幅領域Ｗ１，Ｗ２の幅方向中央Ｑを挟んで互いに反対側に、かつ、非対称に配置されている。

図７は、本実施形態に係る制御装置のブロック図である。

図７に示すように、制御装置３０は、片寄せ通紙判定部３１と、非通紙領域温度判定部３２と、を有している。制御装置３０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３０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。

片寄せ通紙判定部３１は、第１温度センサ１９Ａ及び第２温度センサ１９Ｂの少なくとも一方の検知温度に基づいて、片寄せ通紙の有無を判定する部分である。一方、非通紙領域温度判定部３２は、第１温度センサ１９Ａ及び第２温度センサ１９Ｂの少なくとも一方の検知温度に基づいて、非通紙領域における過剰な温度上昇の有無を判定する部分である。

まず、本実施形態に係る片寄せ通紙の有無の判定方法について説明する。片寄せ通紙の有無の判定は、次のようにして行う。

例えば、図８に示すように、用紙Ｐが正しい位置（図の二点鎖線で示す位置）から右側に片寄った状態で搬送されると、図の左側において非通紙領域の幅が大きくなる。この場合、第１温度センサ１９Ａが配置されている箇所におけるヒータ２２の温度が通常よりも高くなる傾向にある。従って、このときの温度上昇を第１温度センサ１９Ａが検知することによって、その検知温度に基づいて片寄せ通紙判定部３１が片寄せ通紙の有無を判定することができる。例えば、第１温度センサ１９Ａによって検知された温度があらかじめ設定された温度よりも高くなった場合は、片寄せ通紙判定部３１が片寄せ通紙有りと判定する。

また、図９に示すように、用紙Ｐが正しい位置（図の二点鎖線で示す位置）から左側に片寄った状態で搬送された場合は、図の右側において非通紙領域の幅が大きくなる。特に、この場合は、第２温度センサ１９Ｂが配置されている箇所が通紙領域から非通紙領域に変化するため、第２温度センサ１９Ｂが配置されている箇所におけるヒータ２２の温度上昇がより顕著となる。従って、この場合は、第２温度センサ１９Ｂが通常よりも高い温度上昇を検知するため、その検知温度に基づいて片寄せ通紙判定部３１が片寄せ通紙の有無を判定することができる。例えば、第２温度センサ１９Ｂによって検知された温度があらかじめ設定された温度よりも高くなった場合は、片寄せ通紙判定部３１が片寄せ通紙有りと判定する。

また、図９に示すような片寄せ通紙が発生した場合、用紙Ｐが左側に片寄るため、第１温度センサ１９Ａが配置されている箇所が非通紙領域から通紙領域に変化する。従って、この場合は、第１温度センサ１９Ａが配置されている箇所におけるヒータ２２の温度上昇が通常よりも緩和される。このため、第１温度センサ１９Ａによって検知される温度があらかじめ設定された温度よりも低い場合、片寄せ通紙判定部３１が片寄せ通紙有りと判定するようにしてもよい。

図８及び図９に示す例おいては、最大幅サイズの用紙を例に片寄せ通紙の判定について説明したが、他のサイズの用紙が通紙された場合も片寄せ通紙の有無を判定することが可能である。すなわち、いずれのサイズの用紙が通紙された場合も、片寄せ通紙が発生すると、左右の非通紙領域の幅が変化するので、第１温度センサ１９Ａ及び第２温度センサ１９Ｂの少なくとも一方が通常とは異なる温度を検知した場合に、片寄せ通紙有りと判定できる。

次に、非通紙領域における過剰な温度上昇の有無の判定方法について説明する。

例えば、片寄せ通紙無しの状態で最大幅サイズの用紙が搬送された場合、最大通紙幅領域Ｗ２の外側に配置されている第１温度センサ１９Ａによって（図６参照）、非通紙領域における温度が検知される。そして、第１温度センサ１９Ａの検知温度があらかじめ設定された温度（上限値）を超える場合は、上記非通紙領域温度判定部３２が非通紙領域における過剰な温度上昇が発生していると判定する。同様に、最大幅サイズよりも小さい幅サイズの用紙が搬送される場合も、第１温度センサ１９Ａによって非通紙領域における温度上昇を検知し、非通紙領域温度判定部３２によって非通紙領域における温度上昇の有無を判定できる。なお、第２温度センサ１９Ｂが配置される領域が非通紙領域となる場合は、第２温度センサ１９Ｂによって非通紙領域における温度上昇を検知してもよい。

図１０は、本実施形態に係る制御方法を示すフローチャートである。

図１０に示すように、作像動作の指示があり、通紙が開始されると、まず、第１温度センサ１９及び第２温度センサ１９Ｂが温度を検知する（図１０のＳＴＥＰ１）。そして、第１温度センサ１９及び第２温度センサ１９Ｂの少なくとも一方の検知温度に基づいて、上記片寄せ通紙判定部３１が片寄せ通紙の有無を判定すると共に、上記非通紙領域温度判定部３２が非通紙領域における過剰な温度上昇の有無を判定する（図１０のＳＴＥＰ２、ＳＴＥＰ３）。ここで、図１０においては、一例として、片寄せ通紙有無の判定の後に、非通紙領域における過剰な温度上昇有無の判定を行う例が示されているが、これらの判定が行われる順番は問わない。片寄せ通紙有無の判定と、非通紙領域における過剰な温度上昇有無の判定とを、同時に行ってもよい。

その結果、片寄せ通紙判定部３１によって片寄せ通紙有りと判定された場合、あるいは、非通紙領域温度判定部３２によって非通紙領域における過剰な温度上昇有りと判定された場合は、制御装置３０が１分間当たりの印刷枚数を示すＣＰＭ（Copies Per Minute）を下げる制御を行う（図１０のＳＴＥＰ４）。具体的には、片寄せ通紙判定部３１又は非通紙領域温度判定部３２の判定結果に基づいて、図７に示す制御装置３０が画像形成部２００及び搬送機構７００を制御し、紙間を広げる、あるいは、用紙搬送速度を遅くして、一分間当たりの印刷枚数を減らす。これにより、ヒータの発熱量が低下するため、片寄せ通紙に起因する温度上昇又は非通紙領域における温度上昇があった場合でも、その温度上昇を緩和することができる。

また、片寄せ通紙有りの判定がなされた場合、ＣＰＭを下げる制御に代えて、画像形成装動作を停止する制御を行ってもよい。また、その際、片寄せ通紙があったことを、ユーザに通知するようにしてもよい。

その後、上述の第１温度センサ１９及び第２温度センサ１９Ｂによる温度検知工程（図１０のＳＴＥＰ１）、片寄せ通紙判定部３１及び非通紙領域温度判定部３２による判定工程（図１０のＳＴＥＰ２及びＳＴＥＰ３）、ＣＰＭの制御工程（図１０のＳＴＥＰ４）の各工程は、印刷ジョブが終了するまで繰り返し行われる（図１０のＳｔｅｐ５）。そして、印刷ジョブが終了すると、上述の制御も終了する。

以上のように、本実施形態に係る定着装置においては、第１温度センサ１９Ａと第２温度センサ１９Ｂとを用いて、非通紙領域における温度上昇と片寄せ通紙の両方を検知可能である。このように、本実施形態に係る定着装置によれば、少ない温度センサ（２つの温度センサ）によって非通紙領域における温度上昇と片寄せ通紙の両方を検知できるので、低コスト化あるいは装置の小型化を実現できる。

また、本実施形態においては、第１温度センサ１９Ａが加熱源であるヒータ２２に接触するように配置されているため（図２参照）、第１温度センサ１９Ａは、非通紙領域において最も高温になる箇所（ヒータ２２）の温度を検知できる。従って、ヒータ２２、及びヒータ２２の周囲に配置される各部材（ヒータホルダ２３、定着ベルト２０など）が受ける熱の影響を正確に検知でき、熱によるこれら部材の損傷を防止できる。例えば、ヒータホルダ２３が樹脂製であって、非通紙領域における温度上昇によってヒータホルダ２３の温度が耐熱温度を超える虞がある場合は、本実施形態のような構成が好適である。また、この場合、第１温度センサ１９Ａが、ヒータ２２の過剰な温度上昇を検知してヒータ２２への通電を停止する安全装置として機能できれば、安全装置を別途設ける必要がなくなり、低コスト化が可能である。

また、図１１に示すように、第１温度センサ１９Ａ及び第２温度センサ１９Ｂは、図の矢印Ｚ方向で示す用紙幅方向（ヒータ２２の長手方向）において、ヒータ２２の発熱領域Ｈに対応する位置に配置されることが好ましい。例えば、ヒータ２２の「発熱領域」は、図１２に示す例のように、抵抗発熱体６０が用紙幅方向（矢印Ｚ方向）に連続して配置される場合、用紙幅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１３に示す例のように、複数の抵抗発熱体６０が用紙幅方向（矢印Ｚ方向）に渡って配列されている場合は、両端の抵抗発熱体６０における互いに最も離れた一端Ｅ１から他端Ｅ２まで領域Ｈが、「発熱領域」となる。このような発熱領域Ｈにおいては特に高温になりやすいので、第１温度センサ１９Ａ及び第２温度センサ１９Ｂが発熱領域Ｈに配置されていることにより、非通紙領域における温度上昇の検知精度と片寄せ通紙の検知精度が向上する。

なお、第１温度センサ１９Ａ及び第２温度センサ１９Ｂが温度を検知する温度検知対象部材は、ヒータ２２である場合に限らない。第１温度センサ１９Ａ及び第２温度センサ１９Ｂは、ヒータ２２以外に、定着ベルト２０又は加圧ローラ２１の温度を検知してもよい。すなわち、最小通紙幅領域Ｗ１及び最大通紙幅領域Ｗ２に対する第１温度センサ１９及び第２温度センサ１９Ｂの各配置が上述の配置であれば、温度検知対象部材が定着ベルト２０又は加圧ローラ２１であっても、上述の方法と同様の方法によって、非通紙領域における温度上昇と片寄せ通紙の両方の検知が可能である。また、第１温度センサ１９Ａにおいて、その全体が最大通紙幅領域Ｗ２の外側に配置されていなくてもよい。すなわち、第１温度センサ１９Ａにおける温度検知部の少なくとも一部が、最大通紙幅領域Ｗ２の外側に配置されていればよい。

続いて、上述の第１実施形態とは異なる本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明においては、主に第１実施形態とは異なる部分について説明し、それ以外の部分については基本的に同様の構成であるので適宜説明を省略する。

図１４は、本発明の第２実施形態に係る定着装置の概略構成図である。

図１４に示す第２実施形態においては、第１温度センサ１９Ａが、ヒータ２２ではなく定着ベルト２０の温度を検知する位置に配置されている。具体的には、第１温度センサ１９Ａが、定着ベルト２０の内周面に（非接触で）対向するように、又は定着ベルト２０の内周面に接触するように配置されている。

本実施形態に係る定着ベルト２０は、ヒータ２２によって直接加熱されるため、定着装置が備える構成部品の中で、ヒータ２２の熱の影響を受けやすい部品である。そのため、本実施形態のように、第１温度センサ１９Ａがヒータ２２によって直接加熱される定着ベルト２０の温度を検知する位置に配置されていることにより、定着ベルト２０の温度を的確に把握でき、熱による定着ベルト２０の損傷をより確実に防止できる。また、本実施形態においては、第１温度センサ１９Ａが定着ベルト２０の内側に配置されているため、反対に第１温度センサ１９Ａが定着ベルト２０の外側に配置されている場合に比べて、装置の小型化も図れる。

図１５は、本発明の第３実施形態に係る定着装置の概略構成図である。

図１５に示すように、本実施形態においては、第１温度センサ１９Ａが、定着ベルト２０の外周面に接触するように配置されている。この場合も、上述の第２実施形態と同様に、第１温度センサ１９Ａが定着ベルト２０の温度を検知するため、定着ベルト２０の温度を的確に把握でき、熱による定着ベルト２０の損傷をより確実に防止できる。

また、本実施形態のように、第１温度センサ１９Ａが定着ベルト２０の外側に配置される場合は、第１温度センサ１９Ａとして耐熱性の低い温度センサを使用できる。すなわち、定着ベルト２０の内側はヒータ２２の熱の影響を受けやすく、特に非通紙領域においては高温になる傾向にあるが、定着ベルト２０の外側は、内側に比べて熱の影響を受けにくいため温度上昇が緩和される。従って、第１温度センサ１９Ａの配置を定着ベルト２０の外側とすることにより、温度センサが温度上昇しにくくなるため、耐熱性の低い温度センサを使用でき、低コスト化を図れる。なお、第１温度センサ１９Ａは、定着ベルト２０の外周面に接触する場合に限らず、定着ベルト２０の外周面に（非接触で）対向するように配置されていてもよい。

図１６は、本発明の第４実施形態に係る定着装置の概略構成図である。

図１６に示す実施形態においては、第１温度センサ１９Ａが、加圧ローラ２１の外側に配置されている。この場合、第１温度センサ１９Ａは、加圧ローラ２１の温度を検知する。また、加圧ローラ２１は、ヒータ２２によって直接加熱されない部材であるため、加圧ローラ２１の外側においてはヒータ２２の熱の影響が低減される。従って、本実施形態のように、第１温度センサ１９Ａの配置を加圧ローラ２１の外側とすることにより、第１温度センサ１９Ａとして耐熱性の低い温度センサを使用でき、低コスト化を図れる。第１温度センサ１９Ａは、加圧ローラ２１の外周面に対して接触するように配置されてもよいし、（非接触で）対向するように配置されてもよい。

図１７は、本発明の第５実施形態に係る定着装置の概略構成図である。

図１７に示す実施形態においては、第２温度センサ１９Ｂが、加圧ローラ２１の外側に配置されているので、第２温度センサ１９Ｂによって加圧ローラ２１の温度を検知することが可能である。このため、通紙幅サイズが、第２温度センサ１９Ｂを通紙幅領域内に含むサイズである場合は、第２温度センサ１９Ｂによって検知される加圧ローラ２１の温度に基づいてヒータ２２の温度制御ができる。また、第２温度センサ１９Ｂは、加圧ローラ２１の外周面に対して接触するように配置されてもよいし、（非接触で）対向するように配置されてもよい。

図１８は、本発明の第６実施形態に係る定着装置の概略構成図である。

図１８に示す実施形態においては、ヒータ２２がその長手方向中央（矢印Ｚ方向における中央）Ｍよりも一端側に位置決め部２６を有している。位置決め部２６は、ヒータホルダ２３（図２参照）などの部材に対して係合し、ヒータ２２がその長手方向にずれないように保持しておくための凸状又は凹状の係合部である。

ヒータ２２がこのような位置決め部２６を有していることにより、位置決め部２６が設けられた一端側では、ヒータ２２の長手方向の位置決めが確実に行われる。しかしながら、位置決め部２６が設けられていない反対側においては、温度上昇に伴ってヒータ２２が熱膨張することにより、ヒータ２２の長手方向の位置が変化する。従って、仮に、温度センサがヒータ２２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２２が熱膨張した際に、ヒータ２２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２２の発熱量は、特にヒータ２２の長手方向端側で急激に低下しやすい傾向にあるため、ヒータ２２と温度センサとの相対的な位置ずれが生じると、特にヒータ２２の長手方向端側に配置される温度センサによる検知温度のばらつきは大きくなる。従って、温度センサは、ヒータ２２の位置決め部２６側に配置されていることが好ましい。

斯かる観点から、本実施形態においては、第１温度センサ１９Ａが、ヒータ２２の長手方向中央Ｍよりも位置決め部２６側である一端側に配置されている。この場合、ヒータ２２が熱膨張しても、第１温度センサ１９Ａは熱膨張による相対的位置ずれの影響を受けにくいので、第１温度センサ１９の温度検知精度が向上する。

図１９は、本発明の第７実施形態に係る定着装置の概略構成図である。

図１９に示す実施形態においては、図１８に示す実施形態と同様に、ヒータ２２がその長手方向の位置ずれを防止する位置決め部２６を有している。ただし、図１９に示す実施形態においては、図１８に示す実施形態とは異なり、第１温度センサ１９Ａではなく、第２温度センサ１９Ｂが、ヒータ２２の長手方向中央Ｍよりも位置決め部２６側に配置されている。従って、この場合は、第２温度センサ１９Ｂが、ヒータ２２の熱膨張による相対的位置ずれの影響を受けにくくなるので、第２温度センサ１９Ｂの検知精度が向上する。

以上の各実施形態においては、画像形成装置が中央基準搬送方式である場合を例に説明した。ただし、本発明は、中央基準搬送方式の画像形成装置に限らず、図２０に示すような、異なる幅の各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。

すなわち、図２０に示すように、端部基準搬送方式においても、上述の各実施形態と同様に、第１温度センサ１９Ａが、最大通紙幅領域Ｗ２の外側に配置され、第２温度センサ１９Ｂが、最小通紙幅領域Ｗ１の外側、かつ、最大通紙幅領域Ｗ２の内側であって、第１温度センサ１９Ａ側とは反対側に配置されていればよい。この場合も、上述の方法と同様の方法によって、温度センサを多く設けなくても、非通紙領域における温度上昇と片寄せ通紙の両方の検知が可能である。

また、本発明に係る定着装置は、上述の各実施形態のものに限らない。例えば、本発明は、図２１に示すような定着装置９、又は図２２に示すような定着装置９にも適用可能である。

図２１に示す定着装置９は、図２に示す定着装置とは異なり、用紙Ｐを通過させる定着用のニップ部Ｎ１と、ヒータ２２によって定着ベルト２０を加熱する加熱用のニップ部Ｎ２が、それぞれ別の位置に設定されている。具体的には、定着ベルト２０の回転方向における互いに１８０°反対側に、ヒータ２２とニップ形成部材９０が配置されている。そして、ヒータ２２及びニップ形成部材９０に対して、回転体としての異なる加圧ローラ９１，９２が定着ベルト２０を介して押し当てられ、定着用のニップ部Ｎ１と加熱用のニップ部Ｎ２とが形成されている。

図２２に示す定着装置９は、ローラ９３の両側にそれぞれベルト９４，９５が配置された例である。この場合も、図２１に示す例と同様、定着用のニップ部Ｎ１と、加熱用のニップ部Ｎ２が、それぞれ別の位置に設定されている。すなわち、図の右側における一方のベルト９４がニップ形成部材９０によって中央のローラ９３に押し当てられ、図の左側における他方のベルト９５がヒータ２２によって中央のローラ９３に押し当てれれることにより、各ニップ部Ｎ１，Ｎ２が形成されている。

図２１又は図２２に示すような定着装置９においても、第１温度センサ１９Ａ及び第２温度センサ１９Ｂが上述の位置に配置されることにより、温度センサを多く設けなくても、非通紙領域における温度上昇と片寄せ通紙の両方の検知が可能である。また、第１温度センサ１９Ａ及び第２温度センサ１９Ｂによって温度が検知される温度検知対象部材は、ヒータ２２以外に、互いに接触してニップ部を形成する３つの回転体のうちのいずれかであってもよい。

また、本発明は、画像形成装置が備える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。本発明は、例えば、インクジェット式の画像形成装置に搭載され、用紙を加熱して用紙上のインク（液体）を乾燥させる乾燥装置（加熱装置）にも適用可能である。

９ 定着装置（加熱装置）
１９Ａ 第１温度センサ
１９Ｂ 第２温度センサ
１９Ｃ 第３温度センサ
２０ 定着ベルト（第１回転体）
２１ 加圧ローラ（第２回転体）
２２ ヒータ（加熱源）
２６ 位置決め部
５０ 基材
６０ 抵抗発熱体
１００ 画像形成装置
Ｈ 発熱領域
Ｍ ヒータの長手方向中央
Ｎ、Ｎ１、Ｎ２ ニップ部
Ｐ 用紙（シート）
Ｑ 最大通紙幅領域の幅方向中央
Ｗ１ 最小通紙幅領域（最小シートの通過幅領域）
Ｗ２ 最大通紙幅領域（最大シートの通過幅領域）

特開平６－２５０５６５号公報 特許第５９２４８６７号公報

Claims (11)

1. 互いに接触する複数の回転体と、
   通電により発熱する抵抗発熱体と前記抵抗発熱体が設けられた基材とを有し、前記複数の回転体のうちの少なくとも１つを加熱する加熱源と、
   前記複数の回転体及び前記加熱源のうちの少なくとも１つの温度を検知する複数の温度センサと、
   を備える加熱装置であって、
   前記複数の温度センサのうちの１つは、前記回転体同士が接触するニップ部を通過する最大シートの通過幅領域の外側に配置される第１温度センサであり、
   前記複数の温度センサのうちの他の１つは、前記ニップ部を通過する最小シートの通過幅領域の外側、かつ、前記最大シートの通過幅領域の内側であって、前記最大シートの通過幅領域の幅方向中央を基準に前記第１温度センサ側とは反対側に配置される第２温度センサであることを特徴とする加熱装置。
2. 前記第１温度センサは、前記加熱源の温度を検知する位置に配置される請求項１に記載の加熱装置。
3. 前記第１温度センサは、前記複数の回転体のうち、前記加熱源によって直接加熱される回転体の温度を検知する位置に配置される請求項１に記載の加熱装置。
4. 前記第１温度センサは、前記回転体の内周面に対向又は接触するように配置される請求項３に記載の加熱装置。
5. 前記第１温度センサは、前記回転体の外周面に対向又は接触するように配置される請求項３に記載の加熱装置。
6. 前記第１温度センサは、前記複数の回転体のうち前記加熱源によって直接加熱されない回転体の温度を検知する位置に配置される請求項１に記載の加熱装置。
7. 前記第２温度センサは、前記複数の回転体のうち前記加熱源によって直接加熱されない回転体の温度を検知する位置に配置される請求項１に記載の加熱装置。
8. 前記加熱源は、その長手方向の中央よりも一端側に位置決め部を有し、
   前記第１温度センサは、前記加熱源の長手方向中央よりも一端側に配置される請求項１に記載の加熱装置。
9. 前記加熱源は、その長手方向の中央よりも一端側に位置決め部を有し、
   前記第２温度センサは、前記加熱源の長手方向中央よりも一端側に配置される請求項１に記載の加熱装置。
10. 前記第１温度センサ及び前記第２温度センサは、前記シートの幅方向における前記加熱源の発熱領域に対応する位置に配置される請求項１から９のいずれか１項に記載の加熱装置。
11. 請求項１から１０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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