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公開番号2025018211
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-06
出願番号2023121724
出願日2023-07-26
発明の名称像加熱装置及び画像形成装置
出願人キヤノン株式会社
代理人弁理士法人近島国際特許事務所
主分類G03G 15/20 20060101AFI20250130BHJP(写真;映画;光波以外の波を使用する類似技術;電子写真;ホログラフイ)
要約【課題】FPOTの向上またはヒータの基板に加わる熱応力の低減が可能な像加熱装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】定着部材と、定着部材を加熱するヒータと、ヒータを制御するためのヒータ制御回路と、を備え、シートに形成されたトナー像を加熱する像加熱装置において、ヒータは、基板と、基板に設けられ、通電することで発熱する発熱ユニットと、を有し、ヒータ制御回路は、発熱ユニットに第1の電力を供給する第1の給電経路と、発熱ユニットに第1の電力よりも小さい第2の電力を供給する第2の給電経路と、複数の半導体を有する半導体スイッチを含み、半導体スイッチが動作することで第1の給電経路と第2の給電経路とを選択的に切り替えるスイッチユニットと、を有する。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
定着部材と、前記定着部材を加熱するヒータと、前記ヒータを制御するためのヒータ制御回路と、を備え、シートに形成されたトナー像を加熱する像加熱装置において、
前記ヒータは、基板と、前記基板に設けられ、通電することで発熱する発熱ユニットと、を有し、
前記ヒータ制御回路は、前記発熱ユニットに第１の電力を供給する第１の給電経路と、前記発熱ユニットに前記第１の電力よりも小さい第２の電力を供給する第２の給電経路と、複数の半導体を有する半導体スイッチを含み、前記半導体スイッチが動作することで前記第１の給電経路と前記第２の給電経路とを選択的に切り替えるスイッチユニットと、を有する、
ことを特徴とする像加熱装置。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記半導体スイッチは、トライアックである、
ことを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
【請求項３】
前記ヒータ制御回路は、前記第１の給電経路及び前記第２の給電経路に接続される交流電源の電圧のゼロ地点の通過を検知するゼロクロス検知部を有し、
前記スイッチユニットは、前記ゼロクロス検知部が前記交流電源の電圧のゼロ地点の通過を検知するタイミングで、前記第１の給電経路と前記第２の給電経路とを選択的に切り替える、
ことを特徴とする請求項２に記載の像加熱装置。
【請求項４】
前記ヒータ制御回路は、前記トライアックの導通状態と非導通状態とを切り替えるフォトトライアックカプラを有し、
前記フォトトライアックカプラは、前記ゼロクロス検知部としてのゼロクロス検知回路を有する、
ことを特徴とする請求項３に記載の像加熱装置。
【請求項５】
前記スイッチユニットは、前記第１の給電経路及び前記第２の給電経路に接続される交流電源の位相角が０°又は１８０°の場合に、前記第１の給電経路と前記第２の給電経路とを選択的に切り替える、
ことを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
【請求項６】
前記発熱ユニットは、それぞれ通電することで発熱する第１の発熱体及び第２の発熱体を有し、
前記第１の給電経路及び前記第２の給電経路は、前記第１の発熱体及び前記第２の発熱体の内で、電力を供給する対象の少なくとも一部が互いに異なる、
ことを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
【請求項７】
前記第１の発熱体及び前記第２の発熱体は、シート搬送方向と平行な短手方向に直交する長手方向に延び、
前記第１の発熱体は、前記短手方向において前記基板の一端部に配置される第１発熱部と、前記短手方向において前記基板の他端部に配置される第２発熱部と、を有し、
前記第２の発熱体は、前記短手方向において前記第１発熱部と前記第２発熱部との間に配置されている、
ことを特徴とする請求項６に記載の像加熱装置。
【請求項８】
前記第２の発熱体は、それぞれ前記長手方向に延び、前記短手方向において並んだ第３発熱部及び第４発熱部を有する、
ことを特徴とする請求項７に記載の像加熱装置。
【請求項９】
前記半導体スイッチは、第１の半導体スイッチであり、
前記スイッチユニットは、複数の半導体を有する第２の半導体スイッチを有し、
前記第１の発熱体は、前記第１の半導体スイッチに直列に接続され、
前記第２の発熱体は、前記第２の半導体スイッチに直列に接続され、
前記第１の発熱体及び前記第１の半導体スイッチは、前記第２の発熱体及び前記第２の半導体スイッチに並列に接続され、
前記スイッチユニットは、前記第１の半導体スイッチを導通状態かつ前記第２の半導体スイッチを非導通状態にすることで、前記第１の給電経路を選択し、前記第１の半導体スイッチを非導通状態かつ前記第２の半導体スイッチを導通状態にすることで、前記第２の給電経路を選択する、
ことを特徴とする請求項７に記載の像加熱装置。
【請求項１０】
前記第１の発熱体の抵抗値は、前記第２の発熱体の抵抗値よりも小さい、
ことを特徴とする請求項９に記載の像加熱装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、シートに形成されたトナー像を加熱する像加熱装置及びこれを備える画像形成装置に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１によると、複数の発熱体を有するヒータを有し、リレーにより複数の発熱体への給電を切り替えることによりヒータ全体の抵抗値を変更する像加熱装置が開示されている。この像加熱装置は、冷えた状態の定着ユニットを加熱する際には、リレーをオンし、ヒータに供給される電力を比較的大きくする。定着ユニットが温まってくると、リレーをオフし、ヒータに供給される電力を比較的小さくする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００４－１３８８３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の像加熱装置は、リレーを開閉する際に、一時的にヒータへの給電が途絶えるため、これがヒータの温度の立ち上がりを遅くする要因となる。このため、プリントジョブが画像形成装置８０に送られてから１枚目のシートに画像が印刷されるまでの時間であるＦｉｒｓｔＰｒｉｎｔＯｕｔＴｉｍｅ（以下、ＦＰＯＴとする）が低下してしまっていた。
【０００５】
また、特許文献１の構成においては、ヒータの短手方向の熱分布が非対称であるため、ヒータ基材の熱応力が大きくなりやすい。ＦＰＯＴを短縮するためにはヒータへの供給電力を大きくする必要があるため、ヒータ基材に加わる熱応力もそれに応じて大きくなる。すなわち、ＦＰＯＴの短縮を追求するうえでは、ヒータの熱分布をできるだけ均一にし、ヒータ基材に加わる熱応力を低減する必要がある。
【０００６】
そこで、本発明は、ＦＰＯＴの向上またはヒータの基板に加わる熱応力の低減が可能な像加熱装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、定着部材と、前記定着部材を加熱するヒータと、前記ヒータを制御するためのヒータ制御回路と、を備え、シートに形成されたトナー像を加熱する像加熱装置において、前記ヒータは、基板と、前記基板に設けられ、通電することで発熱する発熱ユニットと、を有し、前記ヒータ制御回路は、前記発熱ユニットに第１の電力を供給する第１の給電経路と、前記発熱ユニットに前記第１の電力よりも小さい第２の電力を供給する第２の給電経路と、複数の半導体を有する半導体スイッチを含み、前記半導体スイッチが動作することで前記第１の給電経路と前記第２の給電経路とを選択的に切り替えるスイッチユニットと、を有する、ことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、定着部材と、前記定着部材を加熱するヒータと、前記ヒータを制御するためのヒータ制御回路と、を備え、シートに形成されたトナー像を加熱するための像加熱装置において、前記ヒータは、基板と、前記基板に設けられ、通電することで発熱する発熱ユニットと、を有し、前記発熱ユニットは、それぞれシート搬送方向と平行な短手方向に直交する長手方向に延び、通電することで発熱する第１の発熱体及び第２の発熱体を有し、前記第１の発熱体は、前記短手方向において前記基板の一端部に配置される第１発熱部と、前記短手方向において前記基板の他端部に配置される第２発熱部と、を有し、前記第２の発熱体は、前記短手方向において前記第１発熱部と前記第２発熱部との間に配置され、前記ヒータ制御回路は、前記発熱ユニットに第１の電力を供給する第１の給電経路と、前記発熱ユニットに前記第１の電力よりも小さい第２の電力を供給する第２の給電経路と、前記第１の給電経路と前記第２の給電経路とを選択的に切り替えるスイッチユニットと、を有する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、ＦＰＯＴの向上またはヒータの基板に加わる熱応力の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
第１の実施の形態に係る画像形成装置を示す全体概略図。
定着ユニットを示す断面図。
（ａ）はヒータ制御回路及びヒータを示す図、（ｂ）はヒータの３Ｂ－３Ｂ断面を示す断面図。
（ａ）は第１の給電経路を示す回路図、（ｂ）は（ａ）に示す回路の等価回路を示す回路図。（ｃ）は第２の給電経路を示す回路図、（ｄ）は（ｂ）に示す回路の等価回路を示す回路図。
定着ユニットの温度制御を示す図。
（ａ）は第１の給電経路を用いて給電した場合における、ヒータの３Ｂ－３Ｂ断面の定常的な熱分布を示す図、（ｂ）は第２の給電経路を用いて給電した場合における、ヒータの３Ｂ－３Ｂ断面の定常的な熱分布を示す図。
（ａ）は第２の実施の形態に係るヒータ制御回路及びヒータを示す図、（ｂ）はヒータの７Ｂ－７Ｂ断面を示す断面図。
（ａ）は第３の給電経路を示す回路図、（ｂ）は（ａ）に示す回路の等価回路を示す回路図。（ｃ）は第４の給電経路を示す回路図、（ｄ）は（ｂ）に示す回路の等価回路を示す回路図。
定着ユニットの温度制御を示す図。
（ａ）は第３の給電経路を用いて給電した場合における、ヒータの７Ｂ－７Ｂ断面の定常的な熱分布を示す図、（ｂ）は第４の給電経路を用いて給電した場合における、ヒータの７Ｂ－７Ｂ断面の定常的な熱分布を示す図。
（ａ）は第３の実施の形態に係るヒータ制御回路及びヒータを示す図、（ｂ）はヒータの１１Ｂ－１１Ｂ断面を示す断面図。
（ａ）は第５の給電経路を示す回路図、（ｂ）は（ａ）に示す回路の等価回路を示す回路図。（ｃ）は第６の給電経路を示す回路図、（ｄ）は（ｂ）に示す回路の等価回路を示す回路図。
定着ユニットの温度制御を示す図。
（ａ）は第５の給電経路を用いて給電した場合における、ヒータの１１Ｂ－１１Ｂ断面の定常的な熱分布を示す図、（ｂ）は第６の給電経路を用いて給電した場合における、ヒータの１１Ｂ－１１Ｂ断面の定常的な熱分布を示す図。
（ａ）は第４の実施の形態に係るヒータ制御回路及びヒータを示す図、（ｂ）はヒータの１５Ｂ－１５Ｂ断面を示す断面図。
ヒータの長手方向の温度分布イメージを示す図。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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