【手続補正書】
【提出日】平成19年10月5日(2007.10.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】画像形成装置用電源装置及びそれを用いた画像形成装置並びに定着装置
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】  画像形成装置に用いる電源装置であって、
電源に接続された第１のIGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）と、
該第１のIGBTに直列接続された第１の蓄電手段と、
該第１の蓄電手段に直列接続された第２のIGBTと、
前記第１の蓄電手段及び前記第２のIGBTの接続点と前記電源との間に接続された磁場発生手段と、
前記第２のIGBTに並列接続された第２の蓄電手段と、
前記第１のIGBTに並列接続された第１の整流手段と、
前記第２のIGBTに並列接続された第２の整流手段とを有する電圧共振コンバータ手段と、
絶縁型トランスの出力端子を介して伝達される伝達電圧を波形整形して、前記第１及び第２のIGBTのゲートを駆動する駆動電圧として出力する絶縁型駆動回路手段であって、
予め設定された閾値電圧を生成する閾値電圧生成手段と、
前記伝達電圧の電圧下降時に、前記伝達電圧が前記閾値電圧を下回ったことを検出する検出手段と、
前記検出に応答して前記絶縁型トランスの出力端子間を短絡する第１のスイッチング手段を有することを特徴とする絶縁型駆動回路手段とを有することを特徴とする画像形成装置用電源装置。
【請求項２】  前記閾値電圧生成手段が、前記伝達電圧を用いて閾値電圧を生成することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置用電源装置。
【請求項３】  前記検出手段が、前記閾値電圧で充電されるコンデンサ手段と、前記伝達電圧が前記コンデンサ手段の電圧を下回ると前記第１のスイッチング手段をオンとする信号を発生する制御信号発生手段とを有することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置用電源装置。
【請求項４】  前記絶縁型トランスのフライバック電圧により導通し、前記出力端子間を短絡する第２のスイッチング手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置用電源装置。
【請求項５】  前記第１のIGBTと前記第２のIGBTは、交互にスイッチングを行うことを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置用電源装置。
【請求項６】  画像を形成する画像形成手段と、
前記画像を加熱定着するヒータと、
前記ヒータに電源を供給する請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の画像形成装置用電源装置とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】  前記画像形成手段が電子写真方式による画像形成を行い、前記画像形成装置用電源装置を、定着装置の電源装置として用いることを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。
【請求項８】  画像形成装置に用いる定着装置であって、
ヒータと、
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の画像形成装置用電源装置とを有することを特徴とする定着装置。
【請求項９】  励磁コイルに電力を供給する電源装置であって、
電力スイッチング半導体を含む電圧共振コンバータ回路と、
前記電力スイッチング半導体を駆動する駆動回路とを有し、
前記駆動回路が、
トランスと、
前記トランスの一次巻線に接続された第１のスイッチング回路と、
前記トランスからの出力を整流し、前記電力スイッチング半導体をスイッチングするための信号を生成する整流素子と、
閾値電圧を設定するための閾値設定回路と、
前記トランスの出力及び前記閾値設定回路で設定された前記閾値電圧に基づいて、前記整流素子の出力を短絡するための第２のスイッチング回路と、
を有することを特徴とする電源装置。
【請求項１０】  前記電圧共振コンバータ回路は、第１及び第２の電力スイッチング半導体を含み、
前記電源装置は、
前記第１及び第２の電力スイッチング半導体を駆動するための第１及び第２の駆動回路をさらに有することを特徴とする請求項９記載の電源装置。
【請求項１１】  前記電圧共振コンバータ回路が、
前記第１及び第２の電力スイッチング半導体の間に直列接続された第１のコンデンサと、
前記第１の電力スイッチング半導体に並列接続された第１の整流手段と、
前記第２の電力スイッチング半導体に並列接続された第２のコンデンサと、
前記第２の電力スイッチング半導体に並列接続された第２の整流手段とを有し、
前記励磁コイルが、前記第１の電力スイッチング半導体の１端子と、前記第２の電力スイッチング半導体の１端子の間に接続されることを特徴とする請求項１０記載の電源装置。
【請求項１２】  前記電力スイッチング半導体がIGBTであることを特徴とする請求項９記載の電源装置。
【請求項１３】  前記第２のスイッチング回路が、前記トランスの出力が前記閾値設定回路で設定された前記閾値電圧を下回ると前記整流素子の出力を短絡することを特徴とする請求項９記載の電源装置。
【請求項１４】  前記閾値設定回路が、前記トランスの出力に基づいて前記閾値電圧を生成することを特徴とする請求項９記載の電源装置。
【請求項１５】  前記閾値設定回路が、前記閾値電圧に充電されるコンデンサを有し、
前記駆動回路が、前記コンデンサに充電された前記閾値電圧と、前記トランスの出力とを比較する比較回路をさらに有すると共に、
前記第２のスイッチング回路が、前記トランスの二次巻線の電圧が前記閾値電圧を下回ると短絡されることを特徴とする請求項１４記載の電源装置。
【請求項１６】  前記駆動回路が、前記トランスの出力を短絡する第３のスイッチング回路をさらに有し、
前記第３のスイッチング回路は、前記トランスのフライバック電圧によりオンされることを特徴とする請求項９記載の電源装置。
【請求項１７】  定着装置であって、
電磁誘導発熱部材と、
前記電磁誘導発熱部材に渦電流を誘導する磁束を生成する励磁コイルと、
請求項９乃至請求項１６のいずれか１項に記載の電源装置とを有することを特徴とする定着装置。
【請求項１８】  電子写真方式により、記録媒体上にトナー画像を形成する画像形成手段と、
電磁誘導発熱部材と、前記電磁誘導発熱部材に渦電流を誘導する磁束を生成する励磁コイルと、電力スイッチング半導体とを有する電圧共振コンバータ回路と、
前記電力スイッチング半導体を駆動する駆動回路を有し、前記記録媒体上に形成された前記トナー画像を熱定着する定着装置とを備え、
前記駆動回路が、
トランスと、
前記トランスの一次巻線に接続された第１のスイッチング回路と、
前記トランスからの出力を整流し、前記電力スイッチング半導体をスイッチングするための信号を生成する整流素子と、
閾値電圧を設定するための閾値設定回路と、
前記トランスの出力及び前記閾値設定回路で設定された前記閾値電圧に基づいて、前記整流素子の出力を短絡するための第２のスイッチング回路と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源装置及びそれを用いた画像形成装置並びに定着装置に係り、更に詳しくは、ベルト加熱方式の加熱装置、及び前記加熱装置を像加熱装置として備えた電子写真装置・静電記録装置などの画像形成装置に好適に用いることが可能な電源装置及びそれを用いた画像形成装置並びに定着装置に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
励磁コイル１８は、不図示の励磁回路から供給される交番電流によって交番磁束を発生する。交番磁束は、定着ニップ部Ｎの位置に対応しているＥ型の磁性コア１７により定着ニップ部Ｎに集中的に分布し、その交番磁束は、定着ニップ部Ｎにおいて定着フィルム１０の電磁誘導発熱層に渦電流を発生させる。この渦電流は、電磁誘導発熱層の固有抵抗によって電磁誘導発熱層にジュール熱を発生させる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
画像形成装置においてこのような電源で定着制御を行うと、連続プリント時の温度飽和状態において３５０Ｗでは電力過剰となり回路が間欠動作してしまう。このような間欠動作制御では温度の不安定動作を来すと共に、電圧共振回路は共振コンデンサとコイルの並列回路が付加されているため、起動時には過大な電流が流れスイッチング素子にストレスを与えてしまうという課題があった。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
本発明は、上述した点に鑑みなされたものであり、従来の電圧共振電源の弱点であった狭い出力制御幅を広げると共に、スイッチング制御素子として大電流を許容し低コストであるが、FETに比較して損失が大きいIGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）を採用した場合に特に好適な、ゲート信号波形を最適化し制御時におけるスイッチング損失を極小とすることが可能な画像形成装置用電源装置及びそれを用いた画像形成装置並びに定着装置を提供することを目的とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
また、上記目的は、励磁コイルに電力を供給する電源装置であって、電力スイッチング半導体を含む電圧共振コンバータ回路と、電力スイッチング半導体を駆動する駆動回路とを有し、駆動回路が、トランスと、トランスの一次巻線に接続された第１のスイッチング回路と、トランスからの出力を整流し、電力スイッチング半導体をスイッチングするための信号を生成する整流素子と、閾値電圧を設定するための閾値設定回路と、トランスの出力及び閾値設定回路で設定された閾値電圧に基づいて、整流素子の出力を短絡するための第２のスイッチング回路と、を有することを特徴とする電源装置によっても達成される。
また、上記目的は、電子写真方式により、記録媒体上にトナー画像を形成する画像形成手段と、電磁誘導発熱部材と、電磁誘導発熱部材に渦電流を誘導する磁束を生成する励磁コイルと、電力スイッチング半導体とを有する電圧共振コンバータ回路と、電力スイッチング半導体を駆動する駆動回路を有し、記録媒体上に形成されたトナー画像を熱定着する定着装置とを備え、駆動回路が、トランスと、トランスの一次巻線に接続された第１のスイッチング回路と、トランスからの出力を整流し、電力スイッチング半導体をスイッチングするための信号を生成する整流素子と、閾値電圧を設定するための閾値設定回路と、トランスの出力及び閾値設定回路で設定された閾値電圧に基づいて、整流素子の出力を短絡するための第２のスイッチング回路と、を有することを特徴とする画像形成装置によっても達成される。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
図７は交番磁束の発生の様子を模式的に表したものである。磁束Ｃは発生した交番磁束の一部を表す。磁性コア１７ａ・１７ｂ・１７ｃに導かれた交番磁束Ｃは、磁性コア１７ａと磁性コア１７ｂとの間、そして磁性コア１７ａと磁性コア１７ｃとの間において、定着ベルト１０の電磁誘導発熱層１に渦電流を発生させる。この渦電流は、電磁誘導発熱層１の固有抵抗によって電磁誘導発熱層１にジュール熱（渦電流損）を発生させる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
（Ｂ）定着ベルト（定着フィルム）１０
図９は本例における定着ベルト（定着フィルム）１０の層構成を示す説明図である。本例の定着ベルト（定着フィルム）１０は、電電磁誘導発熱性の定着ベルト１０の基層となる金属ベルト等で構成された発熱層１と、その外面に積層した弾性層２と、その外面に積層した離型層３との複合構造となっている。発熱層１と弾性層２との間の接着、弾性層２と離型層３との間の接着のため、各層間にプライマー層（不図示）を設けてもよい。略円筒形状である定着ベルト１０において発熱層１が内面側であり、離型層３が外面側である。上述したように、発熱層１に交番磁束が作用することで発熱層１に渦電流が発生して発熱層１が発熱する。その熱が弾性層２・離型層３を介して定着ベルト１０を加熱し、定着ニップ部Ｎに通紙される被加熱材としての被記録材Ｐを加熱してトナー画像の加熱定着がなされる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７９】
電源ライン入力端子４０１から交流入力電源を受け、過電流ブレーカ４０２及びリレー４０３を介して整流回路４０４に交流電源が印加されると、該整流回路４０４の両波整流ダイオードにより脈動化直流電源を生成する。その後、電圧共振コンバータ部４０７でスイッチング素子を交互スイッチングを行うように絶縁型ゲート駆動回路部４０５、４０６をドライブすることにより、励磁コイル１８に高周波電圧が印加される。励磁コイル１８に流れる電流を制御することにより、定着ベルト（定着フィルム）１０に流れる渦電流を可変し、発熱電力を制御するものである。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８９】
第２の共振コンデンサ２０５はＤ点で第１の共振コンデンサ２０４に流れていた放電電流を全て印加される。この状態を回路の振動に寄与する値、ダンピング＝√（Ｌ／Ｃ）の変化として検証すると、Ｃを減じた結果、ダンピングファクタがＣの減少分に比例して高まり短周期の強い振動が得られる効果を生じる。この強い振動電圧は電圧共振の最も重要な要素で、電圧振動によるフライバック電圧波形のゼロクロス、即ち、電圧波形２１１のＥ点を発生する。