(57)【要約】【課題】電気二重層キャパシタの使用個数を削減して補助電源装置のコストを低減する。【解決手段】所定の蓄電装置に蓄積した電荷を一対の電源出力端から負荷に供給する電源装置において、所定の絶縁手段によって入力側と出力側とが絶縁された昇圧装置を備え、蓄電装置の一端が昇圧装置の一方の入力端及び出力端に接続されると共に、蓄電装置の他端が昇圧装置の他方の入力端に接続され、昇圧装置の他方の出力端と蓄電装置の他端とを電源出力端とする。【選択図】図２
2007244055.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の蓄電装置に蓄積した電荷を一対の電源出力端から負荷に供給する電源装置であって、
所定の絶縁手段によって入力側と出力側とが絶縁された昇圧装置を備え、
前記蓄電装置の一端が前記昇圧装置の一方の入力端及び出力端に接続されると共に、前記蓄電装置の他端が前記昇圧装置の他方の入力端に接続され、前記昇圧装置の他方の出力端と前記蓄電装置の他端とを前記電源出力端とする
ことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
昇圧装置はトランスを絶縁手段とする絶縁型ＤＣ/ＤＣコンバータであることを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項３】
昇圧装置は、出力電圧が一定値となるように蓄電装置から入力される電圧を昇圧することを特徴とする請求項１または２記載の電源装置。
【請求項４】
主電源装置と、
該主電源装置から電力が供給される主発熱体と、
請求項１〜３のいずれかに記載の電源装置からなる補助電源装置と、
該補助電源装置から電力が供給される補助発熱体とを備え、
加熱開始時において前記主発熱体と前記補助発熱体とに給電して定着ローラを加熱する
ことを特徴とする定着装置。
【請求項５】
請求項４記載の定着装置を用いて記録媒体上に形成したトナー像を定着させることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置、定着装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
紙等の記録媒体上にトナーを定着させることによって画像を形成する装置に、プリンタ、複写機、ファクシミリあるいはこれら各機器の機能を複合化した複合機等の画像形成装置がある。この定着装置は、定着ローラと加熱部を主な構成要素とするものである。定着ローラは互いの周面が密着した状態で平行対峙する一対のローラであり、加熱部は、上記一対の定着ローラのうち、記録媒体のトナー側に位置する定着ローラ（加熱ローラ）を加熱するものである。このように構成された定着装置は、一対の定着ローラ間を通過する記録媒体を加圧及び加熱することにより、感光体によって記録媒体上に転写されたトナー像を記録媒体に固着させる。
【０００３】
また、上記定着装置には、加熱部を主発熱体と補助発熱体とから構成すると共に、主発熱体に電力を供給する主電源装置、及び補助発熱体に電力（補助電力）を供給すると共に電気二重層キャパシタを電源とする補助電源装置を備えたものである。このような定着装置は、被加熱体（加熱ローラ）の温度を検出するセンサを備え、当該センサによって検出された加熱ローラの温度に基づいて定着装置への補助電源装置からの電力供給をＯＮ／ＯＦＦ制御することにより加熱ローラの温度を所定温度に調整する。
例えば下記特許文献１〜３には、このような補助電源装置を備えた定着装置及び当該定着装置を備えた画像形成装置が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−３１５５６７号公報
【特許文献２】特開２００４−２６６９８４号公報
【特許文献３】特開２００４−２９６２９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記電気二重層キャパシタは、静電容量が大きいため大電流の充放電が可能であり、繰り返し寿命も非常に長い（数十万回程度）という特徴を有しており、定着の立ち上げ時の補助電源として最適である。
しかしながら、補助発熱体として一般的に用いられるハロゲンヒータは、ある程度の電圧で駆動する必要がある。これに対して、上記電気二重層キャパシタ単体の充電電圧は通常２．５Ｖ程度と比較的低いため、電気二重層キャパシタを補充電源として用いるためには複数個を直列接続して出力電圧を高くする必要がある。したがって、従来の定着装置における補助電源装置は、電気二重層キャパシタを複数使用するために高価となるという問題点を有している。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みたものであり、電気二重層キャパシタの使用個数を削減して補助電源装置のコストを低減することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、電源装置に係る第１の解決手段として、所定の蓄電装置に蓄積した電荷を一対の電源出力端から負荷に供給する電源装置において、所定の絶縁手段によって入力側と出力側とが絶縁された昇圧装置を備え、蓄電装置の一端が昇圧装置の一方の入力端及び出力端に接続されると共に、蓄電装置の他端が昇圧装置の他方の入力端に接続され、昇圧装置の他方の出力端と蓄電装置の他端とを電源出力端とする、という手段を採用する。
【０００７】
また、電源装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、昇圧装置はトランスを絶縁手段とする絶縁型ＤＣ/ＤＣコンバータである、という手段を採用する。
【０００８】
さらに、電源装置に係る第３の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、昇圧装置は、出力電圧が一定値となるように蓄電装置から入力される電圧を昇圧する、という手段を採用する。
【０００９】
一方、本発明では、定着装置に係る解決手段として、主電源装置と、該主電源装置から電力が供給される主発熱体と、上記第１〜第３いずれかの電源装置からなる補助電源装置と、該補助電源装置から電力が供給される補助発熱体とを備え、加熱開始時において主発熱体と補助発熱体とに給電して定着ローラを加熱する、という手段を採用する。
【００１０】
さらに、本発明では、画像形成装置に係る解決手段として、上記解決手段を採用した定着装置を用いて記録媒体上に形成したトナー像を定着させる、という手段を採用する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る電源装置によれば、所定の絶縁手段によって入力側と出力側とが絶縁された昇圧装置の上記入力側は蓄電装置に対して並列接続される一方、上記出力側は蓄電装置に対して直列接続され、このように直列接続された昇圧装置の他方の出力端と蓄電装置の他端とを電源出力端とするので、当該電源出力端における電圧（電源電圧）は蓄電装置の充電電圧と昇圧装置の出力電圧とを合算したものとなる。
【００１２】
したがって、このように電源電圧が蓄電装置の充電電圧と昇圧装置の出力電圧とを合算値となるので、負荷が要求する所望の電源電圧に対して、蓄電装置を構成する電気二重層キャパシタの直列接続個数を少なくすることができ、よって装置コストを従来よりも低減することが可能である。
【００１３】
また、このような電源装置を定着装置の補助電源装置に用いた場合には、当該補助電源装置が低コスト化されるので、これによって定着装置も低コスト化することができる。
さらには、このような定着装置を用いた画像形成装置にあっては、上述したように定着装置が低コスト化されるので、画像形成装置も低コスト化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
図1は、本実施形態に係る定着装置Ａの機能構成を示すブロック図である。この定着装置Ａは、後述するように画像形成装置においてトナー像を記録媒体（例えば用紙）上に定着させるためのものである。
【００１５】
図１に示すように、本定着装置Ａは、主電源スイッチ１（主電源装置）、補助電源ユニット２（補助電源装置）、一対の定着ローラ３Ａ，３Ｂ、補助電源スイッチ４、一対の充電スイッチ５Ａ，５Ｂを備えている。また、上記補助電源ユニット２は、充電装置２ａ、蓄電装置２ｂ及び昇圧装置２ｃを備え、上記定着ローラ３Ａは、内部に主ヒータ３ａ及び補助ヒータ３ｂを備えている。以下の説明では、上記主ヒータ３ａ及び補助ヒータ３ｂを備える定着ローラ３Ａを加熱ローラ３Ａと言い、当該加熱ローラ３Ａと対をなす定着ローラ３Ｂは加圧ローラ３Ｂと言う。
【００１６】
主電源スイッチ１は、商用電力であるＡＣ１００Ｖの主ヒータ３ａへの供給を規制する開閉スイッチであり、図示しない画像形成装置の制御部から入力される開閉信号に基づいてＡＣ１００Ｖ（主電力）の主ヒータ３ａへの供給をＯＮ／ＯＦＦする。補助電源ユニット２は、補助ヒータ３ｂに電力（補助電力）を給電するものである。充電装置２ａは、蓄電装置２ｂを充電するためのものであり、交流電力であるＡＣ１００Ｖを整流した充電電流を蓄電装置２ｂに出力する。
【００１７】
蓄電装置２ｂは、１つの電気二重層コンデンサあるいは直列接続された複数の電気二重層コンデンサから構成されており、上記充電電流を電荷として電気二重層コンデンサに充電する一方、当該電気二重層コンデンサに充電された電荷を放電して放電電流として昇圧装置２ｃに出力する。
【００１８】
ここで、蓄電装置２ｂの出力電圧（蓄電出力電圧）は、電気二重層コンデンサの充電電圧である。例えば蓄電装置２ｂが１つの電気二重層コンデンサによって構成されている場合は、当該１つの電気二重層コンデンサの端子間電圧が蓄電出力電圧（充電電圧）となり、蓄電装置２ｂが直列接続された複数の電気二重層コンデンサによって構成されている場合には、両端に位置する２つの電気二重層コンデンサの開放端間電圧が出力電圧（充電電圧）となる。
【００１９】
昇圧装置２ｃは、このような蓄電出力電圧を入力電圧とし、当該入力電圧を負荷である補助ヒータ３ｂが要求する所定の補助電源電圧まで昇圧するためのものであり、トランス（絶縁手段）によって入力側と出力側とが絶縁された絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータである。また、この昇圧装置２ｃは、後述するように、補助電源電圧（出力電圧）が一定値となるように蓄電装置２ｂから入力される蓄電出力電圧を昇圧する。
【００２０】
図２は、上記昇圧装置２ｃの詳細構成及び蓄電装置２ｂとの詳細接続関係を示す回路図である。この図に示すように、昇圧装置２ｃは、トランス２ｄ、ＭＯＳトランジスタ２ｅ、ＰＷＭコントローラ２ｆ及び整流回路２ｇから構成されている。トランス２ｄは、一次巻線と二次巻線とから構成されており、一次巻線の一端が蓄電装置２ｂの一端（＋電圧側）に接続され、一次巻線の他端がＭＯＳトランジスタ２ｅのドレイン端子に接続されている。また、トランス２ｄの二次巻線の両端は、整流回路２ｇに接続されている。
【００２１】
ＭＯＳトランジスタ２ｅは、蓄電装置２ｂから入力された放電電流をスイッチングするためのものであり、上述したようにドレイン端子がトランス２ｄの一次巻線の他端に接続され、ソース端子が蓄電装置２ｂの他端に接続され、ゲート端子がＰＷＭコントローラ２ｆの出力端に接続されている。ＰＷＭコントローラ２ｆは、整流回路２ｇから出力される補助電源電圧が一定値となるようにＰＷＭ信号を生成し、当該ＰＷＭ信号をＭＯＳトランジスタ２ｅのゲート端子に供給することによりＭＯＳトランジスタ２ｅのスイッチング動作を制御する。
【００２２】
整流回路２ｇは、トランス２ｄの二次巻線から供給される二次巻線電圧を整流・平滑化して補助電源電圧として出力する。また、上記整流回路２ｇの一方の出力端は、トランス２ｄの一次巻線の一端と同様に蓄電装置２ｂの一端（＋電圧側）に接続され、整流回路２ｇの他方の出力端と蓄電装置２ｂの他端（−電圧側）とが補助電源電圧を補助ヒータ３ｂに供給するための電源出力端となっている。
【００２３】
図１に戻って、定着ローラ３Ａ，３Ｂは、互いの周面が密着した状態で平行対峙する一対のローラであり、互いに逆方向に回転することによって記録媒体を圧接状態で挟むことにより当該記録媒体上のトナー像を定着させる。主ヒータ３ａは、このような一対の定着ローラ３Ａ，３Ｂの一方（加熱ローラ３Ａ）内に設けられたＡＣハロゲンヒータであり、主電源スイッチ１から交流電力であるＡＣ１００Ｖ（主電力）が供給されることによって発熱する。補助ヒータ３ｂは、上記主ヒータ３ａと同じく加熱ローラ３Ａ内に設けられたＤＣハロゲンヒータであり、補助電源ユニット２の電源出力端から供給される補助電力が供給されることによって発熱する。
【００２４】
補助電源スイッチ４は、上記電源出力端の一方と補助ヒータ３ｂとの間に設けられており、上記制御部から入力される制御信号に基づいて補助電源ユニット２から出力される補助電力の補助ヒータ３ｂへの供給をＯＮ／ＯＦＦする。各充電スイッチ５Ａ，５Ｂは、商用電源と補助電源ユニット２との間に設けられており、上記制御部から入力される制御信号に基づいて交流電力であるＡＣ１００Ｖの補助電源ユニット２への供給をＯＮ／ＯＦＦする。
【００２５】
なお、このように構成された本定着装置Ａは、電子写真方式に基づいて記録媒体上にトナー像を形成する画像形成装置の一構成要素として機能するものである。このような画像形成装置は、周知のように感光体を形成すべき画像に従って感光させることによって当該感光体の表面にトナー像を形成し、当該トナー像を記録媒体の表面に転写することによって当該記録媒体上にトナーによる画像を形成するものであり、例えばプリンタ、複写機、ファクシミリあるいはこれら各機器の機能を複合化した複合機等である。
【００２６】
次に、このように構成された本定着装置Ａの動作について詳しく説明する。
本定着装置Ａの立ち上げ時（つまり画像形成装置の立ち上げ時）において、主ヒータ３ａには主電源スイッチ１を介して主電力が、また補助ヒータ３ｂには補助電源スイッチ４を介して補助電力がそれぞれ供給されて、加熱ローラ３Ａの温度は急速に目標温度に設定される。
【００２７】
すなわち、画像形成装置の制御部は、本定着装置Ａの立ち上げ時において、主電源スイッチ１をＯＮ状態に設定することによりＡＣ１００Ｖ（主電力）を主ヒータ３ａに給電させ、また補助電源スイッチ４をＯＮ状態に設定することにより、蓄電装置２ｂが予め蓄えた電荷に基づいて補助電源ユニット２の電源出力端から出力された補助電力を補助ヒータ３ｂに給電させる。この結果、定着ローラ３Ａは急速に温度上昇して短時間で目標温度に設定される。
【００２８】
ここで、補助電源ユニット２における蓄電装置２ｂ及び昇圧装置２ｃは、図２を参照して説明したように、上記整流回路２ｇの一方の出力端がトランス２ｄの一次巻線の一端と一緒に蓄電装置２ｂの一端（＋電圧側）に接続され、整流回路２ｇの他方の出力端と蓄電装置２ｂの他端（−電圧側）とが補助電源電圧を補助ヒータ３ｂに供給するための電源出力端となっている。
【００２９】
すなわち、本定着装置Ａにおける補助電源ユニット２は、トランス２ｄによって入力側と出力側とが絶縁された昇圧装置２ｃの入力側が蓄電装置２ｂに対して並列接続される一方、上記出力側が蓄電装置２ｂに対して直列接続され、このように直列接続された昇圧装置２ｃの他方の出力端と蓄電装置２ｂの他端（−電圧側）とが補助電源ユニット２の電源出力端となっているので、当該電源出力端における補助電源電圧は、蓄電装置２ｂの充電電圧と昇圧装置２ｃの出力電圧とを合算したものとなる。
【００３０】
ここで、蓄電装置２ｂが充電電圧２．５Ｖの電気二重層コンデンサを１０個直列接続したものであり、また補助ヒータ３ｂが必要とする駆動電圧が６０Ｖである場合、本定着装置Ａにおける補助電源ユニット２の構成では、昇圧装置２ｃの出力側と蓄電装置２ｂとが直列接続されているので、昇圧装置２ｃは少なくても３５Ｖ（＝６０Ｖ−２５Ｖ）の出力電圧を有する必要がある。
【００３１】
補助ヒータ３ｂが必要とする駆動電圧が６０Ｖを従来のように蓄電装置２ｂだけで得ようとした場合、２４個（＝６０Ｖ／２．５Ｖ）の電気二重層コンデンサが直列接続された蓄電装置を必要とするが、本定着装置Ａにおける補助電源ユニット２では、昇圧装置２ｃの出力側と蓄電装置２ｂとを直列接続することにより、１０個の電気二重層コンデンサで補助ヒータ３ｂが必要とする駆動電圧（６０Ｖ）を実現することができる。
【００３２】
このように、本実施形態によれば、従来よりも電気二重層コンデンサの使用個数を削減することができるので、補助電源ユニット２の装置コストを低減することが可能であり、よって当該補助電源ユニット２を備える本定着装置Ａ、さらには本定着装置Ａを備える画像形成装置の装置コストを従来よりも低減することができる。
【００３３】
また、本定着装置Ａにおける昇圧装置２ｃのＰＷＭコントローラ２ｆは、電源出力端から補助ヒータ３ｂに出力される補助電源電圧が一定値となるようにＭＯＳトランジスタ２ｅのスイッチング動作を制御するので、蓄電装置２ｂの電気二重層コンデンサの充電電圧が放電することによって徐々に低下しても、つまり昇圧装置２ｃの入力電圧が低下しても、補助ヒータ３ｂの駆動電圧を一定値に保持する。
したがって、本実施形態によれば、補助ヒータ３ｂの発熱を安定化することが可能である。
【００３４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、トランスを絶縁手段として用いる絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータを昇圧装置として用いたが、昇圧装置の構成はこれに限定されない。トランスとは異なる絶縁手段を用いた絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータを昇圧装置としても良い。
（２）また、上記実施形態は、本発明に係る電源装置を画像形成装置で用いる定着装置に適用した場合に関するものであるが、本発明に係る電源装置は、上記定着装置だけではなく他の用途にも利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態に係わる定着装置Ａの機能構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係わる定着装置Ａにおける昇圧装置２ｃの詳細構成及び蓄電装置２ｂとの詳細接続関係を示す回路図である。
【符号の説明】
【００３６】
Ａ…定着装置、１…主電源スイッチ１（主電源装置）、２…補助電源ユニット（補助電源装置）、２ａ…充電装置、２ｂ…蓄電装置、２ｃ…昇圧装置、２ｄ…トランス、２ｅ…ＭＯＳトランジスタ、２ｆ…ＰＷＭコントローラ、２ｇ…整流回路、３Ａ，３Ｂ…定着ローラ、３ａ…主ヒータ、３ｂ…補助ヒータ、４…補助電源スイッチ、５Ａ，５Ｂ…充電スイッチ
【図１】
2007244055.tif 000003
【図２】
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