加熱装置
【課題】坪量の使用範囲が広く、用紙サイズが大きく変化する用紙に対して定着ムラや、光沢ムラという定着性能を阻害することがない加熱装置を提供すること。
【解決手段】定着部の用紙搬送方向上流側に、用紙の情報に応じて移動可能に保持された複数の加熱源を有する加熱装置を設けているので、坪量の使用範囲が広く、用紙サイズが大きく変化する用紙に対しても定着を確実に行うことができる。
【解決手段】定着部の用紙搬送方向上流側に、用紙の情報に応じて移動可能に保持された複数の加熱源を有する加熱装置を設けているので、坪量の使用範囲が広く、用紙サイズが大きく変化する用紙に対しても定着を確実に行うことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、用紙上に形成されたトナーを加熱する加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置では、用紙に転写されたトナー画像を加熱した定着ローラと、加圧ローラと挟持圧接してトナーを溶融させて用紙上に定着させる定着装置が多く用いられている。
【０００３】
定着熱供給能力を上げたり、ニップ時間を長くしたりするために、ベルトを併用したシステムも広く用いられている。しかし、均一な加熱を実現することは容易ではなく、高速化に伴って必要な加熱時間が長くなるにつれて、この課題はさらに難度を増している。また、ローラやベルトなどの部材がトナーや紙と接触するため、汚れたり、摩耗したり、あるいは機械的変形の負荷で破断したりするため、定期的な交換が必要である。機械停止による生産性の低下や、交換した部品による費用が発生する。
【０００４】
これらの問題を解決するため、輻射によってトナーや紙に熱を供給する非接触加熱方式が提案され、実用に供されている。
【０００５】
非接触加熱装置は、フラッシュ露光により短時間で加熱定着する方法や、セラミックヒータなどにより数秒程度加熱して定着する方法などがある。
【０００６】
特許文献１にはフラッシュ定着に関する技術が公開されている。フラッシュ露光ではごく短時間で定着でき、複数のランプのうち何れを点灯するか選択して、紙寸法に応じた加熱をしたり、点灯時間を制御したりして紙厚に応じて加熱することが可能である。しかし、加熱に使える波長が短いため、黒以外のトナーは照射光吸収率が異なるため、カラー画像には適用できなかった。黒以外のトナーに照射光波長に対して高い吸収率をもつ特殊な材料を混ぜることも行われているが、トナー色の彩度が低下し、色再現性は充分なものではない。
【０００７】
また特許文献２では、セラミックヒータを用いた技術が公開されている。セラミックヒータなどは、色による照射光吸収率の差が少ない赤外域の照射光を利用できるため、カラー画像への適用が容易だが、ヒータそのものの熱容量が大きく、加熱や冷却に時間がかかるため、温度変化には、待ち時間が必要になる。ヒータを複数に分割通電制御して紙寸法（幅方向分割で対応）や紙厚（紙搬送方向の分割で対応）の変更に対応しようとしても、あるいはヒータ温度を変更して紙厚の変更に対応しようとしても、温度を変更するのに時間がかかるため、大きな生産性低下を招いていた。
【特許文献１】特開昭６０−６０６７５号公報
【特許文献２】特開２０００−１９８６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、定着装置あるいは定着前予備加熱装置として使われる非接触の加熱装置の上記不具合を解消し、均一な加熱が可能な非接触の加熱装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的は、下記構成により達成できる。すなわち
１．用紙上に形成されたトナーを加熱する加熱装置であって、
用紙上のトナーを輻射熱により加熱する複数の板状の加熱源と、
少なくとも一つの前記加熱源を移動させて複数の前記加熱源間での重なり状態を変更することにより、対向する用紙への輻射面積を変更する移動手段と、
加熱する用紙の情報に基づいて前記移動手段を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする加熱装置。
【００１０】
２．前記加熱装置は、前記用紙上に形成されたトナーを熱と圧力により定着させる定着部よりも用紙搬送方向上流側に設けられたことを特徴とする前記１に記載の加熱装置。
【００１１】
３．前記用紙の情報は、少なくとも用紙の単面積当たりの質量と、用紙サイズとを含むことを特徴とする前記１または２に記載の加熱装置。
【００１２】
４．前記複数の板状の加熱源は、セラミック基材上に電熱線を配置し前記電熱線に電圧を与えることによりセラミック基材全体を加熱するセラミックヒータであり、前記加熱源には温度分布を均一にする均一化部材を設けたことを特徴とする前記１から３の何れか１項に記載の加熱装置。
【００１３】
５．前記加熱源が、分割された複数の通電領域と、
加熱する用紙の情報に基づいて、前記複数の通電領域に選択的に通電する制御手段を有することを特徴とする前記１から４の何れか１項に記載の加熱装置。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、定着部の用紙搬送方向上流側に、用紙の情報に応じて移動可能に保持された複数の加熱源を有する加熱装置を設けているので、均一な加熱が可能であり定着を確実に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施の形態を説明する。なお、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限らない。また、以下の、本発明の実施の形態における断定的な説明は、ベストモードを示すものであって、本発明の用語の意義や技術的範囲を限定するものではない。
〈画像形成装置概要〉
図１は本発明の加熱装置６５０を画像形成装置に設けたときの構成を示す概略図である。
【００１６】
本実施の形態の画像形成装置は、上部に自動原稿送り装置１を設けるとともに、画像形成装置本体内に画像読取部２、画像形成部３、給紙部５、定着部６、加熱装置６５０、排紙・切換部７および用紙収納部９を有している。
【００１７】
自動原稿送り装置１は、原稿を一枚ずつ送り出して画像読取位置へと搬送し、画像読取が終わった原稿を所定の場所に排紙処理する装置である。
【００１８】
なお、自動原稿送り装置１は可倒式に構成されており、この自動原稿送り装置１を起こしてプラテンガラス２０３上を開放することにより、当該プラテンガラス２０３上に原稿を直接載置することができるように構成してある。
【００１９】
原稿は画像読取部２によって読み取られ、各色の画像信号はメモリより順次取り出されて各露光光学系３１３にそれぞれ電気信号として入力される。
【００２０】
画像形成部３は、色分解画像に応じたトナー像を形成するイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の画像形成手段（以下、画像形成ユニットという）３００、画像形成体である感光体ドラム３０１、スコロトロン帯電器３０３、画像書き込み手段である露光光学系３１３および現像器３１１等を１組として構成してある。
【００２１】
画像形成ユニット３００は用紙収納部９の上方部において縦方向に長く配設した中間転写体４０１（中間転写ベルト４０１ともいう）の１面（張設面Ａ）に沿って縦方向（上から、イエロー、マゼンタ、シアン、黒の順）に配列されており、４組とも機械的構成を同じ構成としている。よって図１においては、１組の構成についてのみ参照符号を付け、他は便宜上、省略してある。
【００２２】
露光光学系３１３は、スコロトロン帯電器３０３に対して感光体ドラム３０１の回転方向下流側に配置されている。露光光学系３１３は、レーザ光学系で構成される露光用ユニットであり、その構成自体は公知である。
【００２３】
画像形成において、たとえば、イエロー（Ｙ）の画像形成は次のように成される。感光体駆動モータの始動により、感光体ドラム３０１は反時計方向へと回転し、スコロトロン帯電器３０３の帯電作用により、感光体ドラム３０１に電位が付与される。しかる後、第１の色信号即ち（Ｙ）の画像信号に対応する露光が露光光学系３１３により行われ、感光体ドラム３０１上に原稿の（Ｙ）の画像に対応する静電潜像が形成される。静電潜像は現像器３１１で反転現像され、顕像化される。
【００２４】
反転現像により作製された（Ｙ）のトナー像は、中間転写ベルト４０１を挟んで感光体ドラム３０１に対向して設けられている転写ローラ３０５によって、当該中間転写ベルト４０１上に転写される（１次転写手段という）。
【００２５】
他の色信号による画像形成は上記と同様のプロセスにより、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の画像形成ユニットによって作られたトナー像が前記（Ｙ）のトナー像のある画像領域と重畳するように順次転写され、中間転写ベルト４０１上に重ね合わせのカラートナー像が形成される。
【００２６】
上記画像形成に平行して、用紙Ｐが用紙収納部９の送り出し部９０１（９１１、９２１）より給紙ローラ９０３（９１３、９２３）によって送り出され、レジストローラ５０１へと搬送される。
【００２７】
レジストローラ５０１の駆動によって中間転写ベルト４０１上のカラートナー像領域と重畳するように給紙され、転写域における２次転写手段４１５の作用によって、カラートナー像が用紙Ｐ上に転写される。
【００２８】
トナー像が転写された用紙Ｐは、中間転写ベルト４０１の周面より分離されたのち、定着部６へ搬送される。加熱処理終了後の用紙Ｐは、排紙ローラ７０３により搬送されて、排紙トレイ７０５上に排出される。
【００２９】
また、用紙Ｐが分離された後の中間転写ベルト４０１は、当該中間転写ベルト４０１を挟んで接地された導電性ローラと対向して設けられている除電器４０７により除電され、しかる後、クリーニングブレード４１３によって摺擦され、清掃される。
【００３０】
また、転写後に感光体ドラム３０１の周面上に残っているトナーは、ドラムクリーニング部３０９により除去され、不図示の帯電前の一様露光器により先の画像形成における感光体ドラム３０１の履歴が解消されて、次の画像形成の準備がなされる。
【００３１】
用紙収納部９には、複数枚の用紙Ｐを積層状態で収納する収納容器９０５、９１５、９２５と送り出し部９０１、９１１、９２１とを含んで構成された給紙ユニット９００、９１０、９２０を上下方向に配設している。さらに、用紙搬送方向と平行、かつ、上位の給紙ユニットに対して、直下の給紙ユニットを下流方向にずらして配列すると同時に、上下方向には近接させて配置してある。
【００３２】
給紙部５は、給紙ユニット９００、９１０、９２０の一部を構成する収納容器９０５、９１５、９２５のそれぞれからレジストローラ５０１へと用紙Ｐを搬送するための多数の搬送手段Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６を有しており、当該搬送手段は、それぞれ一対のローラで構成してある。
【００３３】
排紙・切換部７は、画像形成後の用紙Ｐを、排紙または再給紙するための手段を有する領域である。この排紙・切換部７は、定着部６から排出された用紙Ｐの搬送路を切り換える切換手段７０１、用紙Ｐを機外に排出するための排紙ローラ７０３、排出された用紙Ｐを積載する装置本体の側面に設けられた排紙トレイ７０５、反転搬送される用紙Ｐの表裏を反転させる反転部８０１および反転された用紙Ｐを画像形成部３に向けて再給紙する反転搬送部８０３を有している。
〈定着部〉
次に、定着部６について図２を用いて説明する。図２は、定着部６と、定着部６の用紙搬送方向の上流側の加熱装置６５０とを示している。
【００３４】
定着部６は、定着ローラ６０１ａと、熱源を有する加熱ローラ６０１ｂと、定着ローラ６０１ａおよび加熱ローラ６０１ｂによって張架された定着ベルト６０１ｃと、定着ベルト６０１ｃの外周面を介して定着ローラ６０１ａに圧接する加圧ローラ６０１ｄとで構成されている。定着ローラ６０１ａと加圧ローラ６０１ｄとで形成されるニップ部Ｎｂに未定着トナー像を担持した用紙Ｐを通して定着を行う。
【００３５】
加熱ローラ６０１ｂと加圧ローラ６０１ｄの内部には熱源としてのハロゲンヒータ６０２を有している。着ローラ６０１ａには定着駆動部（不図示）が備えられており、定着駆動部により定着ローラ６０１ａが回転され、定着ベルト６０１ｃ、加熱ローラ６０１ｂおよび加圧ローラ６０１ｄが従動回転する。
【００３６】
ここで定着ベルト６０１ｃは、基体として内径１００〜１５０ｍｍ程度で、厚さが２０〜８０μｍ程度のニッケル電鋳ベルト、あるいは厚さが５０〜２００μｍ程度のポリイミド等の耐熱性樹脂ベルトを基体として用いている。基体の外側（外周面）には、厚さ１００〜５００μｍ程度のシリコンゴムを被覆したものに、離型層として表面に厚さ３０〜５０μｍ程度のＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）やフッ素系樹脂などを施し、あるいはＰＦＡチューブを被覆された構成になっている。シリコンゴム層はゴム硬度５度〜４０度（ＪＩＳ−Ａ）の範囲が良好な画像均一性を得る条件として好ましい。
【００３７】
定着ローラ６０１ａは、たとえばＳＴＫＭ（機械構造用炭素鋼管）等のスチール材を用いた肉厚２〜５ｍｍ程度の円筒状の金属パイプもしくは中実の棒と、該金属パイプもしくは中実の棒の外周面に厚さ５〜１５ｍｍのシリコンゴムを設け、外径２０〜５０ｍｍ程度のソフトローラとして構成される。
【００３８】
加熱ローラ６０１ｂと加圧ローラ６０１ｄの表面には、接触あるいは非接触で、温度センサ６０１ｅが設けられている。そして所定の温度に到達したときの温度を温度センサ６０１ｅが検知することにより、不図示の制御手段の指示により定着温度が制御されている。
【００３９】
定着温度は、トナーの特性や画像形成装置のプリント速度などに依存するが本実施の形態では約１６０℃である。
〈加熱装置〉
加熱装置６５０は、坪量が３００〜３５０ｇ／ｍ２の紙を使用しても確実に定着できるように、用紙Ｐが定着部６に進入してくる前に予め熱を与える装置であり、加熱装置６５０を通過した用紙Ｐの表面温度が約７０℃になるようにしている。
【００４０】
加熱装置６５０は、用紙Ｐを搬送する紙搬送部６５１に対向して設けられ、用紙Ｐは紙搬送部６５１と加熱装置６５０の間隙を非接触な状態で通過する。
【００４１】
紙搬送部６５１は、不図示の駆動部から駆動される駆動ローラ６５１ａと従動ローラ６５１ｂとによって張架された紙搬送ベルト６５１ｃを有している。本実施の形態で用いられる駆動ローラ６５１ａと従動ローラ６５１ｂは、軸長さ４００ｍｍ、外径φ４０のアルミ製のローラであり、搬送ベルト６５１ｃを搬送するためのパーフォレーションが設けられている。
【００４２】
紙搬送ベルト６５１ｃは、網状のベルトとし、ベルト幅４００ｍｍ、ベルト径φ５００でＰＴＦＥ（ポリ４フッ化エチレン）がコートされたグラスファイバー製である。ベルト基材の厚みは０．９５ｍｍ、メッシュ面積は５×５ｍｍのものを使用している。
【００４３】
加熱装置６５０は、熱源としてセラミックヒータＣＨ（ヒータＣＨという）と、ヒータＣＨを取り付ける筐体６５０ａと、ヒータＣＨを用紙搬送方向と、用紙搬送方向に直角な方向（軸方向）に移動可能な移動手段を有している。
【００４４】
筐体６５０ａは、ヒータＣＨから放出される熱を画像形成装置本体内に逃がさないように断熱部材で覆われている。
【００４５】
図３に本実施の形態に用いるヒータＣＨの概略図を示す。ヒータＣＨは、表面積が１８０×１５０ｍｍ、厚さ５ｍｍ、定格出力１ｋＷ、７００℃で通電制御可能なものを使用している。ヒータＣＨの背面側（通電コネクターが無い面側）には接触熱伝導効率を高くし、温度分布を均一化するための均一化部材としてのアルミ板ＡＬを摺り合わせ加工して密着させている。
【００４６】
温度均一化部材は、紙に対向しない側に設けても効果は得られるが、紙への加熱量を均一にするには紙対向面に設けた方がより効果的である。
【００４７】
さらに加熱性能を向上させるためにアルミ板ＡＬの表面には放射率の大きいセラミックやカーボンのコーティングが施してある。ヒータＣＨに取り付けられたアルミ板ＡＬは、紙搬送ベルト６５１ｃを通過する用紙Ｐ側に向けられるように取り付けられている。
【００４８】
次に、用紙の情報（薄紙、厚紙、紙幅など）に応じて移動可能な複数の加熱源であるヒータＣＨの移動形態について説明する。
【００４９】
図４は、４枚のヒータＣＨを用いて用紙の情報に応じてそれぞれのヒータＣＨが移動する例を示す図である。
【００５０】
図４において、図４（ａ）は加熱装置６５０の軸方向から見た筐体６５０ａとヒータＣＨから放出された熱を反射する反射板６５０ｂを含む断面図であり、図４（ｂ）は筐体６５０ａを省略した平面図である。なお、用紙搬送は、基準位置ｚに用紙の片側を合わせている（片側基準という）。
【００５１】
本実施の形態におけるヒータＣＨの移動手段６５２は、ネジとナットによるボールネジ機構を用いている。これはネジ部をモータで回転させることによりナット部がネジ軸に沿って直線運動することを利用した広く使われている機構である。各ヒータＣＨにはそれぞれ軸方向と用紙搬送方向にボールネジ機構が取り付けられ、画像形成装置が有する不図示の制御手段によってネジを回転させるモータが制御され、ヒータＣＨの移動量が決定される。
【００５２】
なお、直線運動を行う機構としてはボールネジ機構の他に、リニアモータを用いる機構やワイヤーとプーリを用いた機構などがあるが、設計上の制約やコストの点を考慮して最適な機構を選択することが好ましい。
【００５３】
何れの構成でも、既知の移動機構を適切に設計すれば、加熱領域を数秒以内に切り替えることができ、紙種・紙厚・紙寸法に応じた定着条件の切り替えによる生産性の低下を最小限に抑えることができる。
【００５４】
さらに制御手段は、画像形成装置が有する不図示の操作手段から入力された用紙の情報、すなわち紙の単位面積当たりの質量（坪量という）、紙サイズ、普通紙、コート紙などに応じたヒータＣＨの移動に関するデータテーブルを有している。
【００５５】
制御手段は、片側基準の場合、ヒータＣＨを以下のように移動するように指示する。
ヒータＣＨ１は移動しない固定ヒータ、
ヒータＣＨ２は、軸方向（用紙搬送方向に対して直角方向）にのみ移動可能、
ヒータＣＨ３は、用紙搬送方向に移動可能、
ヒータＣＨ４は、軸方向と用紙搬送方向に移動可能、
さらにデータテーブルは、最終的に排紙された定着画像の定着性能を満足するための定着性能、光沢度に関するデータを有している。定着性能は擦り試験によって判定され、光沢度は光沢度試験によって判定され、擦り試験と光沢度試験の両方を満足しなければならない。
【００５６】
擦り試験と光沢度試験の合格判定基準は以下のとおり。
【００５７】
擦り試験 ：坪量６４ｇ／ｍ２Ａ４サイズの試験用紙を２ｋｇ□３０ｍｍの真鍮棒に巻き付け、１０ｍｍ×１０ｍｍの黒ベタ画像に１０回往復させて、そのときの試験用紙にトナーが付着していないこと（目視検査）。
【００５８】
光沢度試験：１２ｇ／ｍ２のトナー量を有するベタ画像を出力し、光沢度計によって測定し判定する。
【００５９】
光沢度計・・・・村上色彩研究所製、品番 ＧＭＸ−２０３を使用
入射角７５度
判定基準・・・・コート紙使用の場合、光沢度が８０以上で合格
普通紙使用の場合、光沢度が４０以上で合格
紙搬送速度（線速）に関するデータテーブルを有し、本実施の形態では５００ｍｍ／ｓｅｃとする。
〈実施例〉
１）用紙サイズがＡ４で、坪量が約１６０ｇ／ｍ２のとき、
ヒータＣＨ３とＣＨ４を用紙搬送方向に移動させて用紙搬送方向の長さを１６０ｍｍ、照射幅を３１０ｍｍに設定。
【００６０】
そのときの照射時間は約３００ｍｓ。１００枚／分で通紙したときの定着性能を光沢度計によって検証した。その結果光沢度は４０〜５０であり合格レベルであり、擦り試験も合格であった。
【００６１】
２）用紙サイズがＡ４で、坪量が３００ｇ／ｍ２のとき、
ヒータＣＨ３とＣＨ４を用紙搬送方向に伸ばし、用紙搬送方向の長さを３２０ｍｍ、照射幅を３１０ｍｍに設定（図５参照）。
【００６２】
そのときの照射時間は約６００ｍｓ。１００枚／分で通紙したときの定着性能を光沢度計によって検証した。その結果光沢度は４０〜５０であり合格レベルであり、擦り試験も合格であった。
【００６３】
３）用紙サイズがＡ５で、坪量が約１６０ｇ／ｍ２のとき、
ヒータＣＨ３とＣＨ４を用紙搬送方向に移動させて用紙搬送方向の長さを１６０ｍｍとし、さらにヒータＣＨ２とＣＨ４を軸方向に縮めて照射幅を２２０ｍｍに設定（図６参照）。
【００６４】
そのときの照射時間は約３００ｍｓ。
【００６５】
この場合、ヒータＣＨ２、３、４は図６においてハッチング部のようにそれぞれが重なり合う領域が発生する。図７は、軸方向から見た断面図である。このとき温度均一化策を施さないと重なった領域の発熱量は周囲より相対的に高くなる。このような領域では加熱量が不均一になり光沢や画質のムラなどが発生する。
【００６６】
そこで本発明のヒータＣＨは均一化部材としてのアルミ板ＡＬを貼り付けている。図８はヒータＣＨにアルミ板ＡＬを貼り付けたときと、比較例としてヒータＣＨ単体（アルミ板ＡＬ無し）のときの温度分布を軸方向に対してプロットした図である。図８において実線はヒータＣＨにアルミ板ＡＬを設けたときの温度分布であり、破線はヒータＣＨ単体のときの温度分布を示している。
【００６７】
ヒータＣＨにアルミ板ＡＬを貼り付けたときの定着性は、１００枚／分で通紙したときのであっても定着性能および光沢度はともに合格であったが、温度均一化部材であるアルミ板なしで連続通紙すると、ヒータＣＨが二重に重なった領域に対応する部分では、ヒータＣＨの温度が上昇し、８００℃近くに達したところで（このとき紙加熱量は重なっていない領域に比べ５割近く多い）、紙の含水率に大きな分布が生じて、湾曲して搬送不良を起こした。また温度が上昇したヒータＣＨ部分に対向したトナーは過剰に溶融し、トナー内部や紙の水蒸気が気泡を作り、荒れたトナー面を生じた。
【００６８】
以上は、基準位置ｚを用紙Ｐの片側として搬送される片側基準であるが、設計上、書き込み部の光学センタを基準とする中央基準を採用した画像形成装置も見受けられる。この場合、４枚のヒータＣＨ全て可動とし、通紙構成に対応する構成としてもよい。中央基準の構成にすると動かすヒータＣＨは増えるが、対称な構成となるためヒータＣＨはより均一な温度が得られる。
【００６９】
次に、上記実施例に関する制御手段が行うフローについて図９に示すフローチャートを用いて説明する。図９において、ステップＳ１では用紙の情報を取得し、用紙幅の情報に基づいて軸方向の照射幅ｘを決定する（ステップＳ２）。さらにステップＳ３では、用紙斤量の情報に基づいて用紙搬送方向の照射幅ｙを決定する。ステップＳ４では照射幅ｘ、ｙの情報に基づいて移動手段を制御し、加熱装置の照射面積を変更する。ステップＳ５では、搬送されてきた用紙を加熱装置で加熱する。
【００７０】
ここで、サブルーチンのステップＳ２は表１に示す用紙サイズと軸方向の照射幅に関するデータテーブルに基づいて照射幅ｘが決定される。
【００７１】
【表１】
【００７２】
またサブルーチンのステップＳ３は表２に示す用紙坪量と用紙搬送方向の照射幅に関するデータテーブルに基づいて照射幅ｙが決定される。
【００７３】
【表２】
【００７４】
表１、表２はデータテーブルの一部を示しており、実際には用紙サイズや、用紙坪量の種類に応じて照射幅が決定されている。
【００７５】
本実施例ではアルミ板とセラミックヒータＣＨを組み合わせた輻射源を用いたが、温度を均一にし、かつ一定温度に保てる輻射源であればこれに限定されるものではない。
【００７６】
また本実施例では、照射幅を変更したい方向に２枚のヒータＣＨを配列移動したが、もちろん３枚あるいはそれ以上の枚数とすることも可能である。
【００７７】
大型の画像形成装置で、搬送方向に２列、軸方向に３列合計６枚という構成にしたり、搬送方向の加熱領域が大きいため、小数のヒータＣＨでは必要な加熱領域が得られない場合、多数枚ヒータＣＨを並べて数カ所に分散して重ね合わせたりすることも本発明に沿った構成である。
【００７８】
また、それぞれのヒータＣＨの内部を、個別に通電・非通電を選択できるような複数の通電領域に分割し、ヒータＣＨの移動によって重なった部分の通電領域に通電しないように制御することにより、より均一な加熱が可能になる。この際、重なっている領域の紙に最も近いヒータＣＨは、重なった領域にも通電し、他のヒータＣＨと重なった領域と紙の間に他のヒータＣＨが介在するヒータＣＨの重なった部分の通電領域を非通電とすることが望ましい。紙側に輻射される熱量と、通電供給される熱量がそれぞれの領域で平衡するため、温度均一化部材がなくても、温度分布は小さく抑えられる。温度均一化部材と併用すれば、さらに高い温度均一性が得られることはもちろんである。
【００７９】
重なった部分は、紙への輻射に比べれば小さいものの、紙に面した側以外への輻射や熱伝導、対流による熱流出が増えるため、その熱流出を補うように、検知したヒータＣＨ温度、もしくは予め実験等によって把握した熱流出量に基づいて、紙に最も近いヒータＣＨ以外にも適宜給電することが望ましい。
【００８０】
また、本発明の加熱装置では坪量が３００〜３５０ｇ／ｍ２の紙を使用しても確実に定着できるように、用紙Ｐが定着部６に進入してくる前に予め熱を与える予備加熱装置としているが、照射面積を大きくしたり、設定温度を高くしたりして定着部６を用いずに単に非接触型の定着手段とすることもできる。
【００８１】
また、ヒータＣＨ位置を連続的に変えられるよう設計することが容易なため、加熱領域・加熱時間ともに連続的に設定することができ、複数の熱源を分割固定しただけのシステムに比べ、より多様な種類・寸法の紙に対応することができる。
【００８２】
以上本発明の加熱装置は、定着部６の用紙搬送方向上流側に、用紙の情報に応じて移動可能に保持された複数の加熱源を有する加熱装置を設けているので、坪量の使用範囲が大きく、多様なサイズの用紙に対しても定着を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の加熱装置を画像形成装置に設けたときの構成を示す概略図である。
【図２】定着部と、定着部の用紙搬送方向の上流側の加熱装置とを示した図である。
【図３】セラミックヒータＣＨの概略図である。
【図４】図４（ａ）は加熱装置の軸方向から見た筐体とヒータＣＨから放出された熱を反射する反射板を含む断面図であり、図４（ｂ）は筐体を省略した平面図である。
【図５】用紙サイズがＡ４で坪量が３００ｇ／ｍ２のときのヒータＣＨ３とＣＨ４の位置を示す図である。
【図６】用紙サイズがＡ５で坪量が約１６０ｇ／ｍ２のときのヒータＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ４の位置を示す図である。
【図７】ヒータＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ４が重なり合う領域の軸方向から見た断面図である。
【図８】ヒータＣＨにアルミ板ＡＬを貼り付けたときと、ヒータＣＨ単体のときの温度分布の図である。
【図９】制御手段が行うフローチャートである。
【符号の説明】
【００８４】
１ 自動原稿送り装置
２ 画像読取部
３ 画像形成部
５ 給紙部
７ 排紙・切換部
９ 用紙収納部
６５０ 加熱装置
６５１ 紙搬送部
６５２ 移動手段
Ｐ 記録媒体（記録材、用紙）
ＣＨ セラミックヒータ（ヒータ）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、用紙上に形成されたトナーを加熱する加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置では、用紙に転写されたトナー画像を加熱した定着ローラと、加圧ローラと挟持圧接してトナーを溶融させて用紙上に定着させる定着装置が多く用いられている。
【０００３】
定着熱供給能力を上げたり、ニップ時間を長くしたりするために、ベルトを併用したシステムも広く用いられている。しかし、均一な加熱を実現することは容易ではなく、高速化に伴って必要な加熱時間が長くなるにつれて、この課題はさらに難度を増している。また、ローラやベルトなどの部材がトナーや紙と接触するため、汚れたり、摩耗したり、あるいは機械的変形の負荷で破断したりするため、定期的な交換が必要である。機械停止による生産性の低下や、交換した部品による費用が発生する。
【０００４】
これらの問題を解決するため、輻射によってトナーや紙に熱を供給する非接触加熱方式が提案され、実用に供されている。
【０００５】
非接触加熱装置は、フラッシュ露光により短時間で加熱定着する方法や、セラミックヒータなどにより数秒程度加熱して定着する方法などがある。
【０００６】
特許文献１にはフラッシュ定着に関する技術が公開されている。フラッシュ露光ではごく短時間で定着でき、複数のランプのうち何れを点灯するか選択して、紙寸法に応じた加熱をしたり、点灯時間を制御したりして紙厚に応じて加熱することが可能である。しかし、加熱に使える波長が短いため、黒以外のトナーは照射光吸収率が異なるため、カラー画像には適用できなかった。黒以外のトナーに照射光波長に対して高い吸収率をもつ特殊な材料を混ぜることも行われているが、トナー色の彩度が低下し、色再現性は充分なものではない。
【０００７】
また特許文献２では、セラミックヒータを用いた技術が公開されている。セラミックヒータなどは、色による照射光吸収率の差が少ない赤外域の照射光を利用できるため、カラー画像への適用が容易だが、ヒータそのものの熱容量が大きく、加熱や冷却に時間がかかるため、温度変化には、待ち時間が必要になる。ヒータを複数に分割通電制御して紙寸法（幅方向分割で対応）や紙厚（紙搬送方向の分割で対応）の変更に対応しようとしても、あるいはヒータ温度を変更して紙厚の変更に対応しようとしても、温度を変更するのに時間がかかるため、大きな生産性低下を招いていた。
【特許文献１】特開昭６０−６０６７５号公報
【特許文献２】特開２０００−１９８６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、定着装置あるいは定着前予備加熱装置として使われる非接触の加熱装置の上記不具合を解消し、均一な加熱が可能な非接触の加熱装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的は、下記構成により達成できる。すなわち
１．用紙上に形成されたトナーを加熱する加熱装置であって、
用紙上のトナーを輻射熱により加熱する複数の板状の加熱源と、
少なくとも一つの前記加熱源を移動させて複数の前記加熱源間での重なり状態を変更することにより、対向する用紙への輻射面積を変更する移動手段と、
加熱する用紙の情報に基づいて前記移動手段を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする加熱装置。
【００１０】
２．前記加熱装置は、前記用紙上に形成されたトナーを熱と圧力により定着させる定着部よりも用紙搬送方向上流側に設けられたことを特徴とする前記１に記載の加熱装置。
【００１１】
３．前記用紙の情報は、少なくとも用紙の単面積当たりの質量と、用紙サイズとを含むことを特徴とする前記１または２に記載の加熱装置。
【００１２】
４．前記複数の板状の加熱源は、セラミック基材上に電熱線を配置し前記電熱線に電圧を与えることによりセラミック基材全体を加熱するセラミックヒータであり、前記加熱源には温度分布を均一にする均一化部材を設けたことを特徴とする前記１から３の何れか１項に記載の加熱装置。
【００１３】
５．前記加熱源が、分割された複数の通電領域と、
加熱する用紙の情報に基づいて、前記複数の通電領域に選択的に通電する制御手段を有することを特徴とする前記１から４の何れか１項に記載の加熱装置。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、定着部の用紙搬送方向上流側に、用紙の情報に応じて移動可能に保持された複数の加熱源を有する加熱装置を設けているので、均一な加熱が可能であり定着を確実に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施の形態を説明する。なお、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限らない。また、以下の、本発明の実施の形態における断定的な説明は、ベストモードを示すものであって、本発明の用語の意義や技術的範囲を限定するものではない。
〈画像形成装置概要〉
図１は本発明の加熱装置６５０を画像形成装置に設けたときの構成を示す概略図である。
【００１６】
本実施の形態の画像形成装置は、上部に自動原稿送り装置１を設けるとともに、画像形成装置本体内に画像読取部２、画像形成部３、給紙部５、定着部６、加熱装置６５０、排紙・切換部７および用紙収納部９を有している。
【００１７】
自動原稿送り装置１は、原稿を一枚ずつ送り出して画像読取位置へと搬送し、画像読取が終わった原稿を所定の場所に排紙処理する装置である。
【００１８】
なお、自動原稿送り装置１は可倒式に構成されており、この自動原稿送り装置１を起こしてプラテンガラス２０３上を開放することにより、当該プラテンガラス２０３上に原稿を直接載置することができるように構成してある。
【００１９】
原稿は画像読取部２によって読み取られ、各色の画像信号はメモリより順次取り出されて各露光光学系３１３にそれぞれ電気信号として入力される。
【００２０】
画像形成部３は、色分解画像に応じたトナー像を形成するイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の画像形成手段（以下、画像形成ユニットという）３００、画像形成体である感光体ドラム３０１、スコロトロン帯電器３０３、画像書き込み手段である露光光学系３１３および現像器３１１等を１組として構成してある。
【００２１】
画像形成ユニット３００は用紙収納部９の上方部において縦方向に長く配設した中間転写体４０１（中間転写ベルト４０１ともいう）の１面（張設面Ａ）に沿って縦方向（上から、イエロー、マゼンタ、シアン、黒の順）に配列されており、４組とも機械的構成を同じ構成としている。よって図１においては、１組の構成についてのみ参照符号を付け、他は便宜上、省略してある。
【００２２】
露光光学系３１３は、スコロトロン帯電器３０３に対して感光体ドラム３０１の回転方向下流側に配置されている。露光光学系３１３は、レーザ光学系で構成される露光用ユニットであり、その構成自体は公知である。
【００２３】
画像形成において、たとえば、イエロー（Ｙ）の画像形成は次のように成される。感光体駆動モータの始動により、感光体ドラム３０１は反時計方向へと回転し、スコロトロン帯電器３０３の帯電作用により、感光体ドラム３０１に電位が付与される。しかる後、第１の色信号即ち（Ｙ）の画像信号に対応する露光が露光光学系３１３により行われ、感光体ドラム３０１上に原稿の（Ｙ）の画像に対応する静電潜像が形成される。静電潜像は現像器３１１で反転現像され、顕像化される。
【００２４】
反転現像により作製された（Ｙ）のトナー像は、中間転写ベルト４０１を挟んで感光体ドラム３０１に対向して設けられている転写ローラ３０５によって、当該中間転写ベルト４０１上に転写される（１次転写手段という）。
【００２５】
他の色信号による画像形成は上記と同様のプロセスにより、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の画像形成ユニットによって作られたトナー像が前記（Ｙ）のトナー像のある画像領域と重畳するように順次転写され、中間転写ベルト４０１上に重ね合わせのカラートナー像が形成される。
【００２６】
上記画像形成に平行して、用紙Ｐが用紙収納部９の送り出し部９０１（９１１、９２１）より給紙ローラ９０３（９１３、９２３）によって送り出され、レジストローラ５０１へと搬送される。
【００２７】
レジストローラ５０１の駆動によって中間転写ベルト４０１上のカラートナー像領域と重畳するように給紙され、転写域における２次転写手段４１５の作用によって、カラートナー像が用紙Ｐ上に転写される。
【００２８】
トナー像が転写された用紙Ｐは、中間転写ベルト４０１の周面より分離されたのち、定着部６へ搬送される。加熱処理終了後の用紙Ｐは、排紙ローラ７０３により搬送されて、排紙トレイ７０５上に排出される。
【００２９】
また、用紙Ｐが分離された後の中間転写ベルト４０１は、当該中間転写ベルト４０１を挟んで接地された導電性ローラと対向して設けられている除電器４０７により除電され、しかる後、クリーニングブレード４１３によって摺擦され、清掃される。
【００３０】
また、転写後に感光体ドラム３０１の周面上に残っているトナーは、ドラムクリーニング部３０９により除去され、不図示の帯電前の一様露光器により先の画像形成における感光体ドラム３０１の履歴が解消されて、次の画像形成の準備がなされる。
【００３１】
用紙収納部９には、複数枚の用紙Ｐを積層状態で収納する収納容器９０５、９１５、９２５と送り出し部９０１、９１１、９２１とを含んで構成された給紙ユニット９００、９１０、９２０を上下方向に配設している。さらに、用紙搬送方向と平行、かつ、上位の給紙ユニットに対して、直下の給紙ユニットを下流方向にずらして配列すると同時に、上下方向には近接させて配置してある。
【００３２】
給紙部５は、給紙ユニット９００、９１０、９２０の一部を構成する収納容器９０５、９１５、９２５のそれぞれからレジストローラ５０１へと用紙Ｐを搬送するための多数の搬送手段Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６を有しており、当該搬送手段は、それぞれ一対のローラで構成してある。
【００３３】
排紙・切換部７は、画像形成後の用紙Ｐを、排紙または再給紙するための手段を有する領域である。この排紙・切換部７は、定着部６から排出された用紙Ｐの搬送路を切り換える切換手段７０１、用紙Ｐを機外に排出するための排紙ローラ７０３、排出された用紙Ｐを積載する装置本体の側面に設けられた排紙トレイ７０５、反転搬送される用紙Ｐの表裏を反転させる反転部８０１および反転された用紙Ｐを画像形成部３に向けて再給紙する反転搬送部８０３を有している。
〈定着部〉
次に、定着部６について図２を用いて説明する。図２は、定着部６と、定着部６の用紙搬送方向の上流側の加熱装置６５０とを示している。
【００３４】
定着部６は、定着ローラ６０１ａと、熱源を有する加熱ローラ６０１ｂと、定着ローラ６０１ａおよび加熱ローラ６０１ｂによって張架された定着ベルト６０１ｃと、定着ベルト６０１ｃの外周面を介して定着ローラ６０１ａに圧接する加圧ローラ６０１ｄとで構成されている。定着ローラ６０１ａと加圧ローラ６０１ｄとで形成されるニップ部Ｎｂに未定着トナー像を担持した用紙Ｐを通して定着を行う。
【００３５】
加熱ローラ６０１ｂと加圧ローラ６０１ｄの内部には熱源としてのハロゲンヒータ６０２を有している。着ローラ６０１ａには定着駆動部（不図示）が備えられており、定着駆動部により定着ローラ６０１ａが回転され、定着ベルト６０１ｃ、加熱ローラ６０１ｂおよび加圧ローラ６０１ｄが従動回転する。
【００３６】
ここで定着ベルト６０１ｃは、基体として内径１００〜１５０ｍｍ程度で、厚さが２０〜８０μｍ程度のニッケル電鋳ベルト、あるいは厚さが５０〜２００μｍ程度のポリイミド等の耐熱性樹脂ベルトを基体として用いている。基体の外側（外周面）には、厚さ１００〜５００μｍ程度のシリコンゴムを被覆したものに、離型層として表面に厚さ３０〜５０μｍ程度のＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）やフッ素系樹脂などを施し、あるいはＰＦＡチューブを被覆された構成になっている。シリコンゴム層はゴム硬度５度〜４０度（ＪＩＳ−Ａ）の範囲が良好な画像均一性を得る条件として好ましい。
【００３７】
定着ローラ６０１ａは、たとえばＳＴＫＭ（機械構造用炭素鋼管）等のスチール材を用いた肉厚２〜５ｍｍ程度の円筒状の金属パイプもしくは中実の棒と、該金属パイプもしくは中実の棒の外周面に厚さ５〜１５ｍｍのシリコンゴムを設け、外径２０〜５０ｍｍ程度のソフトローラとして構成される。
【００３８】
加熱ローラ６０１ｂと加圧ローラ６０１ｄの表面には、接触あるいは非接触で、温度センサ６０１ｅが設けられている。そして所定の温度に到達したときの温度を温度センサ６０１ｅが検知することにより、不図示の制御手段の指示により定着温度が制御されている。
【００３９】
定着温度は、トナーの特性や画像形成装置のプリント速度などに依存するが本実施の形態では約１６０℃である。
〈加熱装置〉
加熱装置６５０は、坪量が３００〜３５０ｇ／ｍ２の紙を使用しても確実に定着できるように、用紙Ｐが定着部６に進入してくる前に予め熱を与える装置であり、加熱装置６５０を通過した用紙Ｐの表面温度が約７０℃になるようにしている。
【００４０】
加熱装置６５０は、用紙Ｐを搬送する紙搬送部６５１に対向して設けられ、用紙Ｐは紙搬送部６５１と加熱装置６５０の間隙を非接触な状態で通過する。
【００４１】
紙搬送部６５１は、不図示の駆動部から駆動される駆動ローラ６５１ａと従動ローラ６５１ｂとによって張架された紙搬送ベルト６５１ｃを有している。本実施の形態で用いられる駆動ローラ６５１ａと従動ローラ６５１ｂは、軸長さ４００ｍｍ、外径φ４０のアルミ製のローラであり、搬送ベルト６５１ｃを搬送するためのパーフォレーションが設けられている。
【００４２】
紙搬送ベルト６５１ｃは、網状のベルトとし、ベルト幅４００ｍｍ、ベルト径φ５００でＰＴＦＥ（ポリ４フッ化エチレン）がコートされたグラスファイバー製である。ベルト基材の厚みは０．９５ｍｍ、メッシュ面積は５×５ｍｍのものを使用している。
【００４３】
加熱装置６５０は、熱源としてセラミックヒータＣＨ（ヒータＣＨという）と、ヒータＣＨを取り付ける筐体６５０ａと、ヒータＣＨを用紙搬送方向と、用紙搬送方向に直角な方向（軸方向）に移動可能な移動手段を有している。
【００４４】
筐体６５０ａは、ヒータＣＨから放出される熱を画像形成装置本体内に逃がさないように断熱部材で覆われている。
【００４５】
図３に本実施の形態に用いるヒータＣＨの概略図を示す。ヒータＣＨは、表面積が１８０×１５０ｍｍ、厚さ５ｍｍ、定格出力１ｋＷ、７００℃で通電制御可能なものを使用している。ヒータＣＨの背面側（通電コネクターが無い面側）には接触熱伝導効率を高くし、温度分布を均一化するための均一化部材としてのアルミ板ＡＬを摺り合わせ加工して密着させている。
【００４６】
温度均一化部材は、紙に対向しない側に設けても効果は得られるが、紙への加熱量を均一にするには紙対向面に設けた方がより効果的である。
【００４７】
さらに加熱性能を向上させるためにアルミ板ＡＬの表面には放射率の大きいセラミックやカーボンのコーティングが施してある。ヒータＣＨに取り付けられたアルミ板ＡＬは、紙搬送ベルト６５１ｃを通過する用紙Ｐ側に向けられるように取り付けられている。
【００４８】
次に、用紙の情報（薄紙、厚紙、紙幅など）に応じて移動可能な複数の加熱源であるヒータＣＨの移動形態について説明する。
【００４９】
図４は、４枚のヒータＣＨを用いて用紙の情報に応じてそれぞれのヒータＣＨが移動する例を示す図である。
【００５０】
図４において、図４（ａ）は加熱装置６５０の軸方向から見た筐体６５０ａとヒータＣＨから放出された熱を反射する反射板６５０ｂを含む断面図であり、図４（ｂ）は筐体６５０ａを省略した平面図である。なお、用紙搬送は、基準位置ｚに用紙の片側を合わせている（片側基準という）。
【００５１】
本実施の形態におけるヒータＣＨの移動手段６５２は、ネジとナットによるボールネジ機構を用いている。これはネジ部をモータで回転させることによりナット部がネジ軸に沿って直線運動することを利用した広く使われている機構である。各ヒータＣＨにはそれぞれ軸方向と用紙搬送方向にボールネジ機構が取り付けられ、画像形成装置が有する不図示の制御手段によってネジを回転させるモータが制御され、ヒータＣＨの移動量が決定される。
【００５２】
なお、直線運動を行う機構としてはボールネジ機構の他に、リニアモータを用いる機構やワイヤーとプーリを用いた機構などがあるが、設計上の制約やコストの点を考慮して最適な機構を選択することが好ましい。
【００５３】
何れの構成でも、既知の移動機構を適切に設計すれば、加熱領域を数秒以内に切り替えることができ、紙種・紙厚・紙寸法に応じた定着条件の切り替えによる生産性の低下を最小限に抑えることができる。
【００５４】
さらに制御手段は、画像形成装置が有する不図示の操作手段から入力された用紙の情報、すなわち紙の単位面積当たりの質量（坪量という）、紙サイズ、普通紙、コート紙などに応じたヒータＣＨの移動に関するデータテーブルを有している。
【００５５】
制御手段は、片側基準の場合、ヒータＣＨを以下のように移動するように指示する。
ヒータＣＨ１は移動しない固定ヒータ、
ヒータＣＨ２は、軸方向（用紙搬送方向に対して直角方向）にのみ移動可能、
ヒータＣＨ３は、用紙搬送方向に移動可能、
ヒータＣＨ４は、軸方向と用紙搬送方向に移動可能、
さらにデータテーブルは、最終的に排紙された定着画像の定着性能を満足するための定着性能、光沢度に関するデータを有している。定着性能は擦り試験によって判定され、光沢度は光沢度試験によって判定され、擦り試験と光沢度試験の両方を満足しなければならない。
【００５６】
擦り試験と光沢度試験の合格判定基準は以下のとおり。
【００５７】
擦り試験 ：坪量６４ｇ／ｍ２Ａ４サイズの試験用紙を２ｋｇ□３０ｍｍの真鍮棒に巻き付け、１０ｍｍ×１０ｍｍの黒ベタ画像に１０回往復させて、そのときの試験用紙にトナーが付着していないこと（目視検査）。
【００５８】
光沢度試験：１２ｇ／ｍ２のトナー量を有するベタ画像を出力し、光沢度計によって測定し判定する。
【００５９】
光沢度計・・・・村上色彩研究所製、品番 ＧＭＸ−２０３を使用
入射角７５度
判定基準・・・・コート紙使用の場合、光沢度が８０以上で合格
普通紙使用の場合、光沢度が４０以上で合格
紙搬送速度（線速）に関するデータテーブルを有し、本実施の形態では５００ｍｍ／ｓｅｃとする。
〈実施例〉
１）用紙サイズがＡ４で、坪量が約１６０ｇ／ｍ２のとき、
ヒータＣＨ３とＣＨ４を用紙搬送方向に移動させて用紙搬送方向の長さを１６０ｍｍ、照射幅を３１０ｍｍに設定。
【００６０】
そのときの照射時間は約３００ｍｓ。１００枚／分で通紙したときの定着性能を光沢度計によって検証した。その結果光沢度は４０〜５０であり合格レベルであり、擦り試験も合格であった。
【００６１】
２）用紙サイズがＡ４で、坪量が３００ｇ／ｍ２のとき、
ヒータＣＨ３とＣＨ４を用紙搬送方向に伸ばし、用紙搬送方向の長さを３２０ｍｍ、照射幅を３１０ｍｍに設定（図５参照）。
【００６２】
そのときの照射時間は約６００ｍｓ。１００枚／分で通紙したときの定着性能を光沢度計によって検証した。その結果光沢度は４０〜５０であり合格レベルであり、擦り試験も合格であった。
【００６３】
３）用紙サイズがＡ５で、坪量が約１６０ｇ／ｍ２のとき、
ヒータＣＨ３とＣＨ４を用紙搬送方向に移動させて用紙搬送方向の長さを１６０ｍｍとし、さらにヒータＣＨ２とＣＨ４を軸方向に縮めて照射幅を２２０ｍｍに設定（図６参照）。
【００６４】
そのときの照射時間は約３００ｍｓ。
【００６５】
この場合、ヒータＣＨ２、３、４は図６においてハッチング部のようにそれぞれが重なり合う領域が発生する。図７は、軸方向から見た断面図である。このとき温度均一化策を施さないと重なった領域の発熱量は周囲より相対的に高くなる。このような領域では加熱量が不均一になり光沢や画質のムラなどが発生する。
【００６６】
そこで本発明のヒータＣＨは均一化部材としてのアルミ板ＡＬを貼り付けている。図８はヒータＣＨにアルミ板ＡＬを貼り付けたときと、比較例としてヒータＣＨ単体（アルミ板ＡＬ無し）のときの温度分布を軸方向に対してプロットした図である。図８において実線はヒータＣＨにアルミ板ＡＬを設けたときの温度分布であり、破線はヒータＣＨ単体のときの温度分布を示している。
【００６７】
ヒータＣＨにアルミ板ＡＬを貼り付けたときの定着性は、１００枚／分で通紙したときのであっても定着性能および光沢度はともに合格であったが、温度均一化部材であるアルミ板なしで連続通紙すると、ヒータＣＨが二重に重なった領域に対応する部分では、ヒータＣＨの温度が上昇し、８００℃近くに達したところで（このとき紙加熱量は重なっていない領域に比べ５割近く多い）、紙の含水率に大きな分布が生じて、湾曲して搬送不良を起こした。また温度が上昇したヒータＣＨ部分に対向したトナーは過剰に溶融し、トナー内部や紙の水蒸気が気泡を作り、荒れたトナー面を生じた。
【００６８】
以上は、基準位置ｚを用紙Ｐの片側として搬送される片側基準であるが、設計上、書き込み部の光学センタを基準とする中央基準を採用した画像形成装置も見受けられる。この場合、４枚のヒータＣＨ全て可動とし、通紙構成に対応する構成としてもよい。中央基準の構成にすると動かすヒータＣＨは増えるが、対称な構成となるためヒータＣＨはより均一な温度が得られる。
【００６９】
次に、上記実施例に関する制御手段が行うフローについて図９に示すフローチャートを用いて説明する。図９において、ステップＳ１では用紙の情報を取得し、用紙幅の情報に基づいて軸方向の照射幅ｘを決定する（ステップＳ２）。さらにステップＳ３では、用紙斤量の情報に基づいて用紙搬送方向の照射幅ｙを決定する。ステップＳ４では照射幅ｘ、ｙの情報に基づいて移動手段を制御し、加熱装置の照射面積を変更する。ステップＳ５では、搬送されてきた用紙を加熱装置で加熱する。
【００７０】
ここで、サブルーチンのステップＳ２は表１に示す用紙サイズと軸方向の照射幅に関するデータテーブルに基づいて照射幅ｘが決定される。
【００７１】
【表１】
【００７２】
またサブルーチンのステップＳ３は表２に示す用紙坪量と用紙搬送方向の照射幅に関するデータテーブルに基づいて照射幅ｙが決定される。
【００７３】
【表２】
【００７４】
表１、表２はデータテーブルの一部を示しており、実際には用紙サイズや、用紙坪量の種類に応じて照射幅が決定されている。
【００７５】
本実施例ではアルミ板とセラミックヒータＣＨを組み合わせた輻射源を用いたが、温度を均一にし、かつ一定温度に保てる輻射源であればこれに限定されるものではない。
【００７６】
また本実施例では、照射幅を変更したい方向に２枚のヒータＣＨを配列移動したが、もちろん３枚あるいはそれ以上の枚数とすることも可能である。
【００７７】
大型の画像形成装置で、搬送方向に２列、軸方向に３列合計６枚という構成にしたり、搬送方向の加熱領域が大きいため、小数のヒータＣＨでは必要な加熱領域が得られない場合、多数枚ヒータＣＨを並べて数カ所に分散して重ね合わせたりすることも本発明に沿った構成である。
【００７８】
また、それぞれのヒータＣＨの内部を、個別に通電・非通電を選択できるような複数の通電領域に分割し、ヒータＣＨの移動によって重なった部分の通電領域に通電しないように制御することにより、より均一な加熱が可能になる。この際、重なっている領域の紙に最も近いヒータＣＨは、重なった領域にも通電し、他のヒータＣＨと重なった領域と紙の間に他のヒータＣＨが介在するヒータＣＨの重なった部分の通電領域を非通電とすることが望ましい。紙側に輻射される熱量と、通電供給される熱量がそれぞれの領域で平衡するため、温度均一化部材がなくても、温度分布は小さく抑えられる。温度均一化部材と併用すれば、さらに高い温度均一性が得られることはもちろんである。
【００７９】
重なった部分は、紙への輻射に比べれば小さいものの、紙に面した側以外への輻射や熱伝導、対流による熱流出が増えるため、その熱流出を補うように、検知したヒータＣＨ温度、もしくは予め実験等によって把握した熱流出量に基づいて、紙に最も近いヒータＣＨ以外にも適宜給電することが望ましい。
【００８０】
また、本発明の加熱装置では坪量が３００〜３５０ｇ／ｍ２の紙を使用しても確実に定着できるように、用紙Ｐが定着部６に進入してくる前に予め熱を与える予備加熱装置としているが、照射面積を大きくしたり、設定温度を高くしたりして定着部６を用いずに単に非接触型の定着手段とすることもできる。
【００８１】
また、ヒータＣＨ位置を連続的に変えられるよう設計することが容易なため、加熱領域・加熱時間ともに連続的に設定することができ、複数の熱源を分割固定しただけのシステムに比べ、より多様な種類・寸法の紙に対応することができる。
【００８２】
以上本発明の加熱装置は、定着部６の用紙搬送方向上流側に、用紙の情報に応じて移動可能に保持された複数の加熱源を有する加熱装置を設けているので、坪量の使用範囲が大きく、多様なサイズの用紙に対しても定着を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の加熱装置を画像形成装置に設けたときの構成を示す概略図である。
【図２】定着部と、定着部の用紙搬送方向の上流側の加熱装置とを示した図である。
【図３】セラミックヒータＣＨの概略図である。
【図４】図４（ａ）は加熱装置の軸方向から見た筐体とヒータＣＨから放出された熱を反射する反射板を含む断面図であり、図４（ｂ）は筐体を省略した平面図である。
【図５】用紙サイズがＡ４で坪量が３００ｇ／ｍ２のときのヒータＣＨ３とＣＨ４の位置を示す図である。
【図６】用紙サイズがＡ５で坪量が約１６０ｇ／ｍ２のときのヒータＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ４の位置を示す図である。
【図７】ヒータＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ４が重なり合う領域の軸方向から見た断面図である。
【図８】ヒータＣＨにアルミ板ＡＬを貼り付けたときと、ヒータＣＨ単体のときの温度分布の図である。
【図９】制御手段が行うフローチャートである。
【符号の説明】
【００８４】
１ 自動原稿送り装置
２ 画像読取部
３ 画像形成部
５ 給紙部
７ 排紙・切換部
９ 用紙収納部
６５０ 加熱装置
６５１ 紙搬送部
６５２ 移動手段
Ｐ 記録媒体（記録材、用紙）
ＣＨ セラミックヒータ（ヒータ）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
用紙上に形成されたトナーを加熱する加熱装置であって、
用紙上のトナーを輻射熱により加熱する複数の板状の加熱源と、
少なくとも一つの前記加熱源を移動させて複数の前記加熱源間での重なり状態を変更することにより、対向する用紙への輻射面積を変更する移動手段と、
加熱する用紙の情報に基づいて前記移動手段を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
前記加熱装置は、前記用紙上に形成されたトナーを熱と圧力により定着させる定着部よりも用紙搬送方向上流側に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
前記用紙の情報は、少なくとも用紙の単面積当たりの質量と、用紙サイズとを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の加熱装置。
【請求項４】
前記複数の板状の加熱源は、セラミック基材上に電熱線を配置し前記電熱線に電圧を与えることによりセラミック基材全体を加熱するセラミックヒータであり、前記加熱源には温度分布を均一にする均一化部材を設けたことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の加熱装置。
【請求項５】
前記加熱源が、分割された複数の通電領域と、
加熱する用紙の情報に基づいて、前記複数の通電領域に選択的に通電する制御手段を有することを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の加熱装置。
【請求項１】
用紙上に形成されたトナーを加熱する加熱装置であって、
用紙上のトナーを輻射熱により加熱する複数の板状の加熱源と、
少なくとも一つの前記加熱源を移動させて複数の前記加熱源間での重なり状態を変更することにより、対向する用紙への輻射面積を変更する移動手段と、
加熱する用紙の情報に基づいて前記移動手段を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
前記加熱装置は、前記用紙上に形成されたトナーを熱と圧力により定着させる定着部よりも用紙搬送方向上流側に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
前記用紙の情報は、少なくとも用紙の単面積当たりの質量と、用紙サイズとを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の加熱装置。
【請求項４】
前記複数の板状の加熱源は、セラミック基材上に電熱線を配置し前記電熱線に電圧を与えることによりセラミック基材全体を加熱するセラミックヒータであり、前記加熱源には温度分布を均一にする均一化部材を設けたことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の加熱装置。
【請求項５】
前記加熱源が、分割された複数の通電領域と、
加熱する用紙の情報に基づいて、前記複数の通電領域に選択的に通電する制御手段を有することを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の加熱装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−１４５６７５（Ｐ２０１０−１４５６７５Ａ）
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３２１９０１（Ｐ２００８−３２１９０１）
【出願日】平成２０年１２月１８日（２００８．１２．１８）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１８日（２００８．１２．１８）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
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