技术领域
本发明涉及定影装置及图像形成装置。
背景技术：
作为搭载于图像形成装置中的定影装置的热源，以卤素灯为代表的发出红外线的灯或者通过电磁感应而以焦耳热加热的方式正在实用化。
一般而言，定影装置由加热辊(或者挂设在多个辊上的定影带)和加压辊对构成，但是，为了使定影装置的热效率最大化，要求将构成要件的热容量尽可能地减小并且使加热区域集中。
在上述的加热方式中，由于加热宽度大，因此难以将被分散在大范围中的热能集中性地只供给夹持部分，难以将热效率最优化。另外，在电子照相用的定影装置中，如果在与纸张输送方向呈直角方向上产生发热不均匀，则就会对定影质量造成影响。尤其在彩色印刷的情况下，在发色、光泽上有可能产生差异。
而且，在极度地削减了热容量的定影装置中，由于纸张未通过的部分的温度极度地上升，因此有时产生由于加热器翘曲、皮带老化、输送辊膨胀而引起的速度不均等问题。另外，从节能的角度而言，也不优选加热纸张未通过的部分。从环保的角度而言，只对纸张通过的部分集中性地加热也已成为重要的技术课题。
因此，已经提出将发热区域分割而控制，但是在分割发热区域的情况下，从安全上的对策而言，必须考虑工作电压的值和设置环境等并将分割后发热构件间的边界部分上的爬电距离或空间距离设定在一定的值以上，因此导致在该部分上产生温度下降，其结果，成为由于温度不均匀而导致定影质量下降的原因。
于是，本发明的目的在于鉴于上述现有技术的问题，将能够进行对通过纸张区域的集中且稳定的加热，从而实现提高定影质量和节能。
技术实现要素：
一个实施方式所涉及的定影装置的特征在于，具备：多个发热构件，设置于绝缘体的面上，所述多个发热构件在与形成有色调剂图像的介质的输送方向成直角的方向上被分割，并分别被选择性地通电从而加热所述介质；以及加压构件，将所述发热构件压接于所述介质而形成夹持，所述多个发热构件配置于绝缘体，所述多个发热构件彼此之间的所述绝缘体的爬电距离比所述多个发热构件彼此之间的距离长。
一个实施方式所涉及的图像形成装置的特征在于，具备：转印带，向一个方向移动；感光体，沿所述转印带的移动方向而配置，在表面保持静电潜像；显影装置，与所述感光体相对配置，使排出的色调剂附着于所述静电潜像上而在所述感光体上形成色调剂图像；转印构件，随着转印电压的供给，隔着所述转印带而压接于所述感光体，将形成于所述感光体上的所述色调剂图像转印至所述转印带上；以及定影装置，通过加压和加热而使所述转印带上的色调剂图像定影于介质上，所述定影装置具备：多个发热构件，设置于绝缘体的面上，所述多个发热构件在与形成有色调剂图像的介质的输送方向成直角的方向上被分割，并分别被选择性地通电从而加热所述介质；以及加压构件，将所述发热构件压接于所述介质而形成夹持，所述多个发热构件配置于绝缘体，所述多个发热构件彼此之间的所述绝缘体的爬电距离比所述多个发热构件彼此之间的距离长。
附图说明
图1是示出一个实施方式的定影装置所搭载的图像形成装置的结构例的图。
图2是将一个实施方式中的图像形成部的一部分放大而示出的结构图。
图3是示出一个实施方式中的MFP的控制系统的结构例的框图。
图4是示出一个实施方式的定影装置的结构例的图。
图5是一个实施方式中的发热构件组的配置图。
图6的(A)至(C)是说明一个实施方式中分割后的发热构件间的爬电距离的截面图。
图7是示出一个实施方式中的发热构件组与其驱动电路的连接状态的图。
图8是示出一个实施方式中的MFP的控制动作的具体例子的流程图。
图9是示出一个实施方式的变形例中的发热构件与陶瓷基板的固定结构的截面图。
图10是示出一个实施方式的变形例中的发热构件组的形状图案的图。
图11是示出一个实施方式的变形例中的发热构件组的形状图案的图。
附图标记说明
36…定影装置；150…定影装置控制电路；151…驱动IC；361…加热构件；361a…陶瓷基板；361b…发热构件；361c，361d…电极；363…环形带；366…加压辊。
具体实施方式
下面，根据附图而对本发明的一个实施方式的定影装置进行详细地说明。图1是示出本实施方式的定影装置所搭载的图像形成装置的结构例的图。在图1中，图像形成装置10为例如作为多功能一体机的MFP(Multi-Function Peripherals：多功能外围设备)或打印机、复印机等。在以下的说明中，以MFP为例进行说明。
在MFP10的主体11的上部具有透明玻璃原稿台12，在原稿台12上开闭自由地设有自动原稿输送部(ADF)13。另外，在主体11的上部设有操作部14。操作部14具有各种键和触摸屏式的显示部。
在主体11内的ADF13的下部，设有作为读取装置的扫描部15。扫描部15读取由ADF13送来的原稿或放置于原稿台上的原稿而生成图像数据，具有接触式图像传感器16(下面，仅称为图像传感器)。图像传感器16配置在主扫描方向(在图1中纵深方向)上。
在读取已放置于原稿台12上的原稿的图像的情况下，图像传感器16一边沿原稿台12移动，一边一行一行地读取原稿图像。对整个原稿范围执行该动作，进行一页原稿的读取。另外，在读取由ADF13送来的原稿的图像的情况下，图像传感器16处于固定位置(图示的位置)。
而且，在主体11内的中央部具有打印机部17，在主体11的下部具备容纳各种尺寸的纸张P的多个供纸盒18。
打印机部17处理由扫描部15读取出的图像数据或由个人计算机等制成的图像数据而将图像形成于纸张上。打印机部17为例如串联式彩色激光打印机，包括黄(Y)、品红(M)、青(C)、黑(K)各色的图像形成部20Y、20M、20C、20K。图像形成部20Y、20M、20C、20K从上游沿着下游侧并列地配置于中间转印带21的下侧。另外，激光曝光器(扫描头)19也具有与图像形成部20Y、20M、20C、20K相对应的多个激光曝光器19Y、19M、19C、19K。
图2是将图像形成部20Y、20M、20C、20K中的图像形成部20K放大而示出的结构图。此外，在以下的说明中，由于各图像形成部20Y、20M、20C、20K为相同的结构，因此以图像形成部20K为例而进行说明。
图像形成部20K具有作为图像承载体的感光鼓22K。在感光鼓22K的周围沿着旋转方向t配置有带电器(带电充电器)23K、显影器24K、一次转印辊(转印器)25K、清洁器26K、和刮板27K等。从激光曝光器19K向感光鼓22K的曝光位置照射光，将静电潜像形成于感光鼓22K上。
图像形成部20K的带电器23K使感光鼓22K的表面均勻地带电。显影器24K通过施加有显影偏压的显影辊24a而将含有黑色的色调剂和载体的双组分显影剂供给感光鼓22K，进行静电潜像的显影。清洁器26K使用刮板27K而除去感光鼓22K表面的残留色调剂。
另外，如图1所示，在图像形成部20Y～20K的上部设置有向显影器24Y～24K供给色调剂的色调剂盒28。色调剂盒28包括黄(Y)、品红(M)、青(C)、黑(K)各种颜色的色调剂盒。
中间转印带21循环移动。中间转印带21被驱动辊31和从动辊32张紧架设。并且，中间转印带21与感光鼓22Y～22K相对而接触。在中间转印带21的与感光鼓22K相对的位置上，通过一次转印辊25K施加一次转印电压，从而将感光鼓22K上的色调剂图像一次转印至中间转印带21。
在张紧架设中间转印带21的驱动辊31上相对地配置有二次转印辊33。在纸张P通过驱动辊31与二次转印辊33之间时，通过二次转印辊33施加二次转印电压。于是，将中间转印带21上的色调剂图像二次转印至纸张S上。在中间转印带21的从动辊32附近设置有带清洁器34。
另外，如在图1中所示，在从供纸盒18直至二次转印辊33之间，设有将从供纸盒18内取出的纸张P进行输送的供纸辊35。而且，在二次转印辊33的下游设有定影装置36。另外，在定影装置36的下游设有输送辊37。输送辊37将纸张P排出至排纸部38。而且，在定影装置36的下游设有翻转输送路径39。翻转输送路径39使纸张P翻转并将其向二次转印辊33的方向引导，在进行双面印刷时使用。图1、图2示出MFP10的结构例，并非是限制定影装置36以外的图像形成装置部分的结构，能够使用公知的电子照相式图像形成装置的结构。
图3是示出本实施方式中的MFP10的控制系统50的结构例的框图。控制系统50具备：例如控制整个MFP10的CPU100、只读存储器(ROM)120、随机存取存储器(RAM)121、接口(I/F)122、输入输出控制电路123、供纸/输送控制电路130、图像形成控制电路140、和定影控制电路150。
CPU100通过执行存储于ROM120或RAM121中的程序而实现用于图像形成的处理功能。ROM120存储管理图像形成处理的基本动作的控制程序和控制数据等。RAM121是工作存储器。ROM120(或者RAM121)例如存储图像形成部20和定影装置36等的控制程序和控制程序使用的各种控制数据。作为本实施方式中的控制数据的具体例，可以列举出纸张的通过纸张区域或纸张中的印字区域的大小(在主扫描方向上的宽度)与所通电的发热构件的对应关系等。
定影装置36的定影温度控制程序包括判断形成有色调剂图像的纸张中的图像形成区域的大小的判断逻辑和在纸张被输送至定影装置36的内部之前选择与纸张的通过纸张区域对应的发热构件的开关元件并通电进而控制加热单元中的加热的加热控制逻辑。
I/F122进行与用户终端或传真等各种装置的通信。输入输出控制电路123控制构成操作部14的操作面板123a、和显示器123b。供纸/输送控制电路130控制驱动供纸辊35或输送路径的输送辊37等的电机组130a等。供纸/输送控制电路130根据来自CPU100的控制信号并考虑供纸盒18附近或输送路径上的各种传感器130b的检测结果而控制电机组130a等。图像形成控制电路140根据来自CPU100的控制信号而分别控制感光鼓22、带电器23、激光曝光器19、显影器24、转印器25。定影控制电路150根据来自CPU100的控制信号而分别控制定影装置36的驱动电机360、加热构件361、热敏电阻等温度检测构件362。此外，在本实施方式中，虽然采用将定影装置36的控制程序和控制数据存储于MFP10的存储装置内而由CPU100执行的结构，但是也可以采用另外设置定影装置36专用运算处理装置和存储装置的结构。
图4是示出定影装置36的结构例的图。在此，定影装置36具备：板状的加热构件361、形成有弹性层并挂设于多个辊的环形带363、驱动环形带363的皮带输送辊364、向环形带363施加张力的张力辊365、和在表面上形成有弹性层的加压辊366。加热构件361通过发热部侧与环形带363的内侧接触并向加压辊366方向按压，从而在与加压辊366之间形成预定宽度的定影夹持。由于加热构件361是一边形成夹持区域一边进行加热的结构，因此通电时的响应速度比通过卤素灯加热方式的情况下优异。
环形带363在例如厚度50um的SUS基材或70um的作为耐热树脂的聚酰亚胺上的外侧形成有厚度200um的硅橡胶层，最外周由PFA等表面保护层覆盖。加压辊366在例如的铁棒表面上形成有厚度5mm的有机硅海绵层，最外周由PFA等表面保护层覆盖。
另外，加热构件361在陶瓷基板上层叠有釉层和发热电阻层。为了在防止多余的热量扩散到相反侧的同时防止基板翘曲，发热电阻层由例如TaSiO2等已知的材料形成，在主扫描方向上分割为预定的长度和个数。
发热电阻层的形成方法与已知的方法(例如热敏打印头的制作方法)相同，在发热电阻层上由铝形成遮蔽层。由相邻的发热构件之间被绝缘，且向纸张输送方向发热电阻体(发热构件)暴露这样的图案形成铝层。向发热电阻层的通电从两端的铝层(电极)连接配线，再将各个配线与开关驱动器IC的开关元件连接。而且，以覆盖全部的发热电阻层、铝层、配线等方式在最上部形成保护层。保护层由例如Si3N4等形成。
图5是本实施方式中的发热构件组的配置图。如该图所示，在陶瓷基板361a上，并排配置有在图示左右方向上的长度为多种且形成为平行四边形或梯形形状的发热构件361b，在发热构件361b的于纸张输送方向(图示上下方向)上的两端部形成有电极361c、361d。
如图5所示，虽然发热构件361b被分割为多个，但是如后所述，这些发热构件以发热构件单位或发热构件组单位(块单位)通过直流或交流的施加电压而驱动。但是，例如在为交流高压(100V以上)的情况或为直流但电流量大的情况下，相邻的发热构件361b间在安全对策上必须充分地确保爬电距离和空间距离。爬电距离是两个导电性构件间的、沿着绝缘物表面的最短距离。与此相对，空间距离是两个导电性构件间的、在空间中通过的最短距离。但是，如果使这些距离过长，则就导致引起边界部分上的温度下降。
于是，在本实施方式中，为了在抑制温度下降的同时将相邻构件间的边界上的爬电距离或空间距离调整为预定的最佳值，改变了各发热构件361b的形状。具体而言，在图5的情况下，发热构件361b的上表面为平行四边形或梯形，在各自的上边和下边侧分别形成有电极361c、电极361d。因此，位于彼此相邻的发热构件361b间的边界部分的侧面相对于纸张输送方向以预定的角度倾斜，相对的侧面彼此平行。因此，相比于与纸张输送方向平行地进行分割的情况，能够使相邻的发热构件361b之间上的电极361c、361d间的爬电距离变长。
另外，如图5所示，在本实施方式中，加热构件361的发热图案使图示左右方向的长度与所通过的纸张的大小相对应而由多种发热构件361b构成。具体而言，对应于明信片尺寸(100mm×148mm)、CD封套尺寸(121mm×121mm)、B5R尺寸(182mm×257mm)、A4R尺寸(210mm×297mm)而分割为多种长度的发热构件(发热元件)361a。考虑所输送的纸张的输送精度、偏斜或向非加热部分的散热，由相邻的发热构件361b构成的发热构件组以相对于加热区域具有5％左右或大约10mm的余量的方式被通电。
例如，为了与作为最小尺寸的明信片尺寸的宽度100mm对应，在主扫描方向(图示左右方向)上的中央部设置第一发热构件组，其宽度设为105mm。为了与其次大的尺寸121mm和148mm对应，在第一发热构件组的外侧(图示左右方向)设置宽度50mm的第二发热构件组，覆盖直至148mm+5％即155mm为止的宽度。为了与更大的尺寸182mm和210mm对应，在第二发热构件组的更外侧设置各发热构件的宽度为65mm的第三发热构件组，覆盖直至210mm+5％即220mm为止的宽度。此外，发热构件组的分割数和各自的宽度是作为一个例子而列举的，不限定于此。例如在MFP10与五个介质尺寸相对应的情况下，也可以按照各介质尺寸而将发热构件组分割成五个。
另外，在本实施方式中，在通过纸张区域配置行传感器(省略图示)，能够实时地判断所通过的纸张的尺寸和位置。也可以采用在印刷动作的开始时根据图像数据或MFP10内的储存有纸张的供纸盒18的信息而判断纸张尺寸的结构。
图6是说明分割后的发热构件361b间的爬电距离的截面图。图6的(A)是尚未分割的发热构件361b在长度方向上的截面图。在此，示出了在作为绝缘层的陶瓷基板361a上只固定有一个厚度D1的发热构件361b的情况。另外，图6的(B)示出了将发热构件361b的厚度维持为D1并将发热构件361b已分割为多个的情况。与图6的(A)的情况相同，发热构件361b(发热层)固定于陶瓷基板361a上。由于发热构件361b(发热层)为导体，因此D1不会对爬电距离带来影响。由于边界部分被绝缘，因此如果将相邻的发热构件361b间的空间距离设为G1，则爬电距离就成为G1。与此相对，图6的(C)示出了本实施方式中的加热构件361的图案。发热构件361b(发热层)的厚度为D1，与图6的(A)、图6的(B)的情况同样，但除了陶瓷基板361a以外，在发热构件361b的下面还设有块状的陶瓷基板361a′作为另外的绝缘层。陶瓷基板361a′的上表面是与已分割的发热构件361b的下表面相同的形状。由于另外设置了厚度D2的陶瓷基板361a′，因此相邻的发热构件361b间的空间距离为比G1短的G2，但爬电距离成为2×D2+G2。即，示出了通过使空间距离变短而相应地将爬电距离调整得长从而抑制边界部分上的温度下降并同时地进行安全上的对策。
图7是示出发热构件组与其驱动电路的连接状态的图。如该图所示，发热构件361b通过所对应的驱动IC151而分别地或者按处于相对于中央部分对称位置的每组控制通电。各发热构件361b以向各个施加相同电位的方式整体上成为并联连接，但处于相对于中央部分对称位置的一对发热构件361b之间在并联电路中串联地连接，由同一驱动IC151驱动控制。由于将驱动IC151的个数形成得比发热构件361b的分割数少，因此能够减少驱动IC151的数量，能够抑制装置尺寸和制造成本。
关于作为对各发热构件361b的通电的切换部的驱动IC151的具体例子，可以列举出开关元件、FET、三端双向可控硅开关、开关IC等。在图7中，示出了分别以交流向发热构件361b施加电压从而发热的结构例，但也能够改为直流。
例如，在纸张P为最小尺寸(明信片尺寸)的情况下，只有配置于中央的发热构件361b(第一发热构件组)的驱动IC151接通(ON)，进行加热。以随着纸张P的尺寸增大，第二发热构件组、第三发热构件组的驱动IC151也依次接通方式进行控制。第一～第三发热构件组分别调整电阻值，以便变为均匀的温度上升率。
另外，在图7中，由于从电源供给的电流分为四个而流动，因此与驱动IC151相同，每个并联电路设有安全元件152。安全元件152是在测量对应的发热构件361b的表面温度的温度检测构件362(省略图示)的温度检测结果为“异常温度检测”的情况下控制驱动IC151而切断电路的元件。
下面，根据附图而对如上述那样构成的MFP10印刷时的动作进行说明。图8是示出本实施方式中的MFP10的控制的具体例的流程图。
首先，当由扫描部15读入图像数据(Act101)时，并行地执行图像形成装置20中的图像形成控制程序和定影装置36中的定影温度控制程序。
当开始图像形成处理时，处理已读入的图像数据(Act102)，将静电潜像写入感光鼓22的表面(Act103)，在由显影器24使静电潜像显影了之后(Act104)，进入Act114。
当开始定影温度控制处理时，根据例如行传感器(省略图示)的检测信号、操作部14的纸张选择信息而判断纸张尺寸(Act105)，选择配置于纸张P所通过的位置(通过纸张区域)处的发热构件组作为发热对象(Act106)。
接下来，当使朝向所选择的发热构件组的温度控制开始信号接通时(Act107)，进行向已选择的发热构件组的通电，发热构件组的表面温度上升。即，当加热区域确定时，使已选择的发热构件361b均在同一控制下工作。此时，已通电的发热构件361b以均匀的温度上升率发热。
接下来，当通过配置于环形带363的内侧或外侧的温度检测构件(省略图示)来检测发热构件组的表面温度时(Act108)，判断发热构件组的表面温度是否为预定的温度范围内(Act109)。在此，在判断为发热构件组的表面温度为预定的温度范围内的情况下(Act109：是)，进入Act110。与此相反，在判断为发热构件组的表面温度不为预定的温度范围内的情况下(Act109：否)，进入Act111。
在Act111中，判断发热构件组的表面温度是否已超过预定的温度上限值。在此，在判断为发热构件组的表面温度已超过预定的温度上限值的情况下(Act111：是)，断开向在Act106中选择的发热构件组的通电(Act112)，并向Act108返回。与此相反，在判断为发热构件组的表面温度尚未超过预定的温度上限值的情况下(Act111：否)，由于根据Act109的判断结果，是表面温度小于预定的温度下限值的状态，因此将向发热构件组的通电维持为接通(ON)状态，或者再次接通(Act113)，并向Act108返回。
接下来，当在发热构件组的表面温度为预定的温度范围内的状态下将纸张P输送至转印部时(Act110)，在将色调剂图像转印至纸张P之后(Act114)，将纸张P向定影装置36内输送。
接下来，当在定影装置36内使色调剂图像在纸张P上定影时(Act115)，判断是否结束图像数据的印字处理(Act116)。在此，在判断为结束印字处理的情况(Act116：是)下，断开向发热构件组的所有通电(Act117)，结束处理。与此相反，在判断为尚未结束图像数据的印字处理的情况(Act116：是)下，即在残留有印刷对象的图像数据的情况下，向Act101返回，重复相同的处理，直至结束为止。
这样，根据本实施方式，通过根据使用的纸张尺寸所属的组而切换作为发热对象的发热构件组，从而不仅能够防止未通过纸张的部分的异常发热，而且能够抑制对未通过纸张的部分的无用加热。因此，可以大幅度地削减定影装置36所消耗的热能。并且，由于形成在两端的电极间的爬电距离、相邻的发热构件361b之间的边界部分上的爬电距离或空间距离已作调整以免在边界部分上产生温度下降，因此能够抑制边界部分上的温度下降并且也同时地进行安全上的对策。其结果，加热构件361在通过纸张区域内的温度不均消失，能够使定影质量提高。
变形例
下面，根据附图对上述实施方式的几个变形例进行详细地说明。
图9是示出上述实施方式的变形例中的发热构件361b与陶瓷基板361a的固定结构的截面图。在此示出了将固定多个发热构件361b的陶瓷基板361a的上表面形成为弯曲形状并且通过该上表面上的弯曲角度和发热构件361b的各自固定位置来调整爬电距离和空间距离。如图9所示，由于将多个发热构件361b固定于王冠形状的陶瓷基板361a的弯曲面上，因此相邻的发热构件361b之间的边界部分上的空间距离变短，但能够使那些爬电距离相应地变长。各发热构件361b可以将独立地图案化后的构件分别粘贴于陶瓷基板361a上，也能够采用如上所述在陶瓷基板361a上同时地形成电阻发热层的图案的方法来形成。
图10和图11是示出上述实施方式的变形例中的发热构件组的其他形状图案的图。在图10中示出了通过以使相邻的发热构件361b之间的边界部分变为弯曲形状的同时在该边界部分上相对的表面彼此平行的方式形成来调整电极361c、电极361d间的爬电距离。
另外，在连续印刷中输送不同尺寸的纸张而印刷的情况(尤其在从小尺寸开始印刷比其大的尺寸的纸张的情况)下，为了确保与纸张尺寸相对应而发热的发热构件361b所涉及的温度检测构件362的温度检测结果直至在构件间变为相同为止的时间，优选，通过定影控制程序进行控制，以便延长纸张的输送间隔或者使输送速度变慢。
另外，如果分割后的发热构件361b的长度以边界部分变为通过纸张区域端部的外侧的方式进行调整，则就能够将来自边界部分的影响抑制得小，因此优选。
并且，在上述实施方式中，虽然采用了在将纸张P输送至定影装置36内之前根据纸张设定信息而判断纸张P的通过纸张区域的大小的结构，但是也能够不判断纸张的通过纸张区域而判断印字区域(图像形成区域)所通过的位置而进行加热。作为判断纸张P的印字区域的大小的方法，可以列举出利用图像数据的分析结果的方法、基于对纸张P的空白设定等印刷格式信息的方法、根据光学传感器的检测结果而判断的方法等。在这种情况下，由于能够只对需要定影的地方限制性地加热，因此能够进一步地提高节能效率。
与此相对，在图11中示出了长方形的发热构件361b以相对于由箭头A所示的纸张输送方向仅倾斜一定的角度的方式固定于陶瓷基板361a上的情况。在如上述图5那样发热构件361b形成为平行四边形或梯形形状的情况下，由于电流在构件内以最短距离流动，因此根据发热构件361b的大小不同，即使在相同的发热构件361b之中在发热容易性上也会产生差别。于是，如图11那样，通过使电极361c～电极361d之间的距离相同的长方形的发热构件361b相对于纸张输送方向倾斜而配置，从而能够使通电条件、发热条件均匀。
以上，虽然说明了本发明的实施方式，但本实施方式只是作为示例而提出的，并不旨在限制发明的范围。该新实施方式能以其他各种方式实施，能够在不脱离发明的主旨的范围内进行各种省略、替换、改变。本实施方式及其变形包含在发明的范围和主旨中，并且包含在权利要求书中记载的发明和其等同的范围内。