(57)【要約】【課題】この発明は、放電器に一度に大きな電流が流れて危険であり、コスト高で、大容量キャパシタの放電時間を制御できないという課題を解決しようとするものである。【解決手段】  この発明は、双方向型電源１６と、この双方向型電源１６を介して商用電源１４から電力が供給されて充電されるキャパシタ１５と、このキャパシタ１５から双方向型電源１６を介して放電されて発熱する発熱体１１とを有する発熱装置において、商用電源１４からの電力が遮断された場合にキャパシタ１５から双方向型電源１６を介して発熱体１１に放電させる制御手段１７を備えたものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
双方向型電源装置と、この双方向型電源装置を介して商用電源から電力が供給されて充電されるキャパシタと、このキャパシタから前記双方向型電源装置を介して放電されて発熱する発熱体とを有する発熱装置において、前記商用電源からの電力が遮断された場合に前記キャパシタから前記双方向型電源装置を介して前記発熱体に放電させる制御手段を備えたことを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
請求項１記載の加熱装置において、前記キャパシタの放電時に前記制御手段の電源として用いられる燃料電池を備えたことを特徴とする加熱装置。
【請求項３】
請求項１記載の加熱装置において、前記キャパシタの放電時に前記制御手段の電源として前記キャパシタを用いたことを特徴とする加熱装置。
【請求項４】
請求項３記載の加熱装置において、前記キャパシタの電圧が低下して前記双方向型電源装置制御が不能になる前に前記制御手段の電源を燃料電池に切り換えることを特徴とする加熱装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の加熱装置を備えたことを特徴とする定着装置。
【請求項６】
請求項５記載の定着装置を備えた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】
本発明は加熱装置、定着装置、及び複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機などの画像形成装置では、定着装置の補助電源として電気二重層コンデンサなどの大容量のキャパシタを使用したものがあるが、大容量キャパシタの寿命や故障による交換の際の安全性に関しては、大容量キャパシタから放電されずに残っている電荷による感電の危険性がある。そのため、大容量キャパシタ交換時の安全性を向上させた画像形成装置が提案されており、その一例が特許文献１に記載されている。
【０００３】
図９は特許文献１に記載されている画像形成装置における定着装置の電源回路を示す。この電源回路２００では、ＡＣ電源ＡＣＰＳ１は、主電源スイッチ（ＳＷ）２０１及び入力電流検出回路２０６を介してＡＣヒータ駆動回路２０５、ＤＣ電源生成回路２０４及びキャパシタ充電器２０３にＡＣ電力を供給する。制御部２０２は、電源回路２００の各部を制御するものであり、キャパシタ充電器２０３によるキャパシタＣＰＩの充電動作を制御し、ＡＣヒータ駆動回路２０５による定着ヒータＨＴ２の充電動作及びキャパシタ充放電回路２０８による定着ヒータＨＴ１のオン／オフ動作を制御する。
【０００４】
入力電流検出回路２０６は、ＡＣ電源ＡＣＰＳ１から主電源ＳＷ２０１を介して入力される入力電流を検出してその検出電流を制御部２０２に出力する。ＤＣ電源生成回路２０４は、ＡＣ電源ＡＣＰＳ１から主電源ＳＷ２０１を介して入力される入力電圧に基づいて、画像形成装置内部で主に制御系により使用される電源電圧Ｖｃｃと、主に駆動系、中高圧電源に使用される電源電圧Ｖａａを生成して各部に出力する。インターロックスイッチ２０７は、画像形成装置のカバー類と連動してオン／オフし、画像形成装置のカバー類の開放時に触れることができる駆動部材、中高圧電源印加部材への電源電圧印加を停止させる。ＤＣ電源生成回路２０４で生成された電源電圧Ｖａａは、インターロックスイッチ２０７を介してキャパシタ充放電回路２０８及びＡＣヒータ駆動回路２０５に印加される。
【０００５】
キャパシタ充電器２０３は、制御部２０２から入力される制御信号に基づいてキャパシタＣＰＩの充電を行う。キャパシタＣＰＩは、電気二重層コンデンサなどの大容量のキャパシタからなる。キャパシタＣＰＩに充電された電力は、キャパシタ充放電回路２０８のオン／オフ制御により定着ヒータＨＴ１に供給される。キャパシタ充放電回路２０８は、制御部２０２から入力される制御信号に応じて、キャパシタＣＰＩに充電された電荷を定着ヒータＨＴ１へ放電させて定着ヒータＨＴ１をオン／オフさせる。
【０００６】
放電リレーＲＬ３１は、オンすることによりキャパシタＣＰＩをキャパシタ充電器２０３及びキャパシタ充放電回路２０８側に接続し、オフすることによりキャパシタＣＰＩを放電器２１０側に切り換える。放電器２１０は複数の固定抵抗器を並列に接続して構成され、放電リレーＲＬ３１がオフすると、キャパシタＣＰＩに充電されていた電荷が放電器２１０に放電される。電源プラグＰＰＧ１が商用電源ＡＣＰＳ１の電源コンセントＰＳＣ１に挿入されている場合には放電リレーＲＬ３１がオンであり、電源プラグＰＰＧ１が商用電源ＡＣＰＳ１の電源コンセントＰＳＣ１から抜かれた場合には放電リレーＲＬ３１がオフする。
【０００７】
上記特許文献１に記載されている定着装置の電源回路では、例えば電源コンセントＰＳＣ１から画像形成装置の電源プラグＰＰＧ１が引き抜かれると、大容量キャパシタＣＰＩが放電器２１０を通じて放電状態となり、これにより、サービス従業者のメンテナンス性の向上及び大容量キャパシタＣＰＩ交換時の安全性を確保している。放電器２１０は、大容量キャパシタＣＰＩの放電用負荷として機能し、複数の抵抗器を並列に接続して構成されている。従って、電源コンセントＰＳＣ１から電源プラグＰＰＧ１が引き抜かれた際の大容量キャパシタＣＰＩの放電用として抵抗器などの負荷が必要になるが、その放電時間を短くすると放電電流が大きくなるので、使用する抵抗器は消費電力も大きくなり形状も大きくなる。仮に、大容量キャパシタＣＰＩの容量Ｃを３３[Ｆ]、充電電圧Ｅを４５[Ｖ]とすると、放電器２１０の放電用負荷抵抗の値Ｒにより大容量キャパシタＣＰＩの最大消費電力と大容量キャパシタＣＰＩの放電時間との関係は以下の式と図４及び図５で示すようになる。
【０００８】
Ｉ＝Ｅ／Ｒ・ε―ｔ／ＣＲ
Ｉ：大容量キャパシタＣＰＩの放電電流、ｔ：時間
従って、負荷抵抗として１０Ωの抵抗器を使用した場合には、１５分位で大容量キャパシタＣＰＩの放電が終了するが、放電初期の最大消費電力は２０３Ｗとなる。これに対して、負荷抵抗として１００Ωの抵抗器を使用した場合には、放電初期の最大消費電力は２０Ｗとなるが、放電を終了するには１時間以上かかり、放電時間を短くするには負荷抵抗として容量（ワット数）の大きな抵抗器を使用する必要があった。
【０００９】
特許文献２には、バッテリに入力端側を接続するとともに出力端側をＤＣモータに接続した双方向型昇降圧チョッパ回路であって、スイッチング素子とダイオードを並列に接続した複数のスイッチング回路と、前記スイッチング回路を２個接続したカスケード回路とを有し、前記ＤＣモータの始動時においては前記バッテリの電圧を昇圧または降圧して前記ＤＣモータを駆動し、前記ＤＣモータの回生時にはこのＤＣモータの逆起電力を昇圧または降圧して前記バッテリを充電する双方向型昇降圧チョッパ回路が記載されている。
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−２８６８８２
【特許文献２】特願２００１−２６８９００
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
複写機などの画像形成装置では、定着装置の補助電源として電気二重層コンデンサなどの大容量キャパシタが装備されているが、その理由は、省エネルギー、装置立ち上がり時間の短縮、大容量キャパシタが他の二次電池に比べて長寿命であることなどが挙げられる。しかしながら、これまでのものは、通常、大容量キャパシタを使用した後、例えば商用電源が何らかの原因で遮断された状態になった場合には、安全対策として既に大容量キャパシタに蓄積された電荷を逃がすために固定抵抗器からなる放電器を用いて大容量キャパシタに蓄積された電荷を放電していたが、以下のような問題があった。
（１）放電器に使用される固定抵抗器に一度に大きな電流が流れて固定抵抗器が発熱し、場合によっては固定抵抗器の発熱による火災や作業者の火傷などを引き起こす可能性があり、危険である。  
（２）放電器に使用される固定抵抗器は容量（ワット数）として非常に大きいものが必要となり、コスト高をもたらす。  
（３）大容量キャパシタの電荷を放電する時間を制御することができない。
【００１２】
本発明は、ワット数の大きな固定抵抗器などの特別な放電器が不要でコスト安で低消費電力にでき、しかも安定して放電時間を制御することが可能である加熱装置、定着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】
【００１３】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、双方向型電源装置と、この双方向型電源装置を介して商用電源から電力が供給されて充電されるキャパシタと、このキャパシタから前記双方向型電源装置を介して放電されて発熱する発熱体とを有する発熱装置において、前記商用電源からの電力が遮断された場合に前記キャパシタから前記双方向型電源装置を介して前記発熱体に放電させる制御手段を備えたものである。
【００１４】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の加熱装置において、前記キャパシタの放電時に前記制御手段の電源として用いられる燃料電池を備えたものである。
【００１５】
請求項３に係る発明は、請求項１記載の加熱装置において、前記キャパシタの放電時に前記制御手段の電源として前記キャパシタを用いたものである。
【００１６】
請求項４に係る発明は、請求項３記載の加熱装置において、前記キャパシタの電圧が低下して前記双方向型電源装置制御が不能になる前に前記制御手段の電源を燃料電池に切り換えるものである。
【００１７】
請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれか１つに記載の加熱装置を備えた定着装置である。
【００１８】
請求項６に係る発明は、請求項５記載の定着装置を備えた画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ワット数の大きな固定抵抗器などの特別な放電器が不要でコスト安で低消費電力にでき、しかも安定して放電時間を制御することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図２は本発明の実施形態１の概略を示す。この実施形態１は、定着装置を有する電子写真方式の画像形成装置の一実施形態である。回転体からなる像担持体は、例えばドラム形状の感光体１が用いられ、図示しない駆動部により回転駆動される。この感光体１の周りには、矢印で示す回転方向へ順次に、帯電手段としての帯電装置２、露光手段の一部を構成するミラー３、現像手段として現像装置４、シート状被加熱体である記録媒体としての転写紙Ｐ（ＯＨＰ紙などでもよい）に感光体１上の未定着トナー像を転写する転写手段としての転写装置５、クリーニング手段としてのクリーニング装置６などが配置されている。
【００２１】
ここに、帯電装置２は高圧電源から帯電バイアスが印加される帯電ローラからなり、現像装置４は高圧電源から現像バイアスが印加される現像ローラ４ａを有する現像装置からなる。クリーニング装置６は感光体１の外周面に摺接するブレード６ａを有する。  
感光体１は帯電装置２と現像ローラ４ａとの間で露光手段によりミラー３を介して露光光Ｌbで走査されるようになっており、感光体１上の露光光Ｌbが照射される位置を露光部７と呼ぶ。転写装置５は感光体１の下面と対向しており、感光体１上の転写装置５と対向する位置を転写部８と呼ぶ。
【００２２】
転写部８より転写紙搬送方向上流側の位置には一対のレジストローラ９が設けられ、このレジストローラ９に向けて図示しない給紙装置の給紙トレイから転写紙Ｐが給紙コロ１０により送り出される。この転写紙Ｐは図示しない搬送ガイドにより案内されてレジストローラ９で一旦停止する。転写部８より転写紙搬送方向下流側の位置には加熱部を構成する加熱ローラ１１を有する定着装置１２が配置されている。
【００２３】
この画像形成装置においては、次のように画像形成が行われる。使用時には感光体１が回転を始め、この感光体１の回転中に感光体１が暗中において帯電装置２により均一に帯電され、露光手段によりミラー３を介して露光光Ｌbが感光体１の露光部７に照射されて感光体１が走査されることにより、形成すべき画像に対応した静電潜像が形成される。この感光体１上の静電潜像は、感光体１の回転により現像装置４のところに移動してきて、ここで現像装置４によりトナーで可視像化されてトナー像が形成される。
【００２４】
一方、給紙コロ１０により給紙トレイから転写紙Ｐの給送が開始され、この転写紙Ｐは破線で示す搬送経路を経て一対のレジストローラ９の位置で一旦停止して感光体１上のトナー像と転写部８で合致するような送り出しのタイミングを待つ。この送り出しのタイミングが到来すると、レジストローラ９の位置で停止していた転写紙Ｐはレジストローラ９により送り出されて転写部８に向けて搬送される。
【００２５】
感光体１上のトナー像と転写紙Ｐとは転写部８で合致し、転写装置５による電界により感光体１上のトナー像が転写紙Ｐに転写される。従って、感光体１、帯電装置２、露光手段、現像手段４、転写装置５は、転写紙Ｐ上に未定着のトナー像からなる未定着画像を形成する像形成手段を構成する。転写紙Ｐは、転写されたトナー像を担持し、定着装置１２に向けて搬送される。この転写紙Ｐは、定着装置１２を通過する間にトナー像が定着され、図示しない排紙部に排紙される。
【００２６】
また、転写部８で転写されずに感光体１上に残った残留トナーは、感光体１の回転と共にクリーニング装置６に至り、このクリーニング装置６を通過する間にブレード６ａで清掃されて次の画像形成に備える。
【００２７】
図３は上記定着装置１２を示す。定着装置１２は、加熱部としての定着ローラ１１と、この定着ローラ１１に圧接される加圧部材としての加圧ローラ１３とを有する。定着ローラ１１及び加圧ローラ１３は図示しない駆動部により回転駆動され、定着ローラ１１は主発熱部材１１ａ、補助発熱部材１１ｂの発熱により加熱されて温度が上がる。この発熱部材１１ａ、１１ｂは、ハロゲンヒータが用いられているが、特にハロゲンヒータに限られず、その他抵抗発熱体などの発熱部材を用いてもかまわない。  
未定着のトナー像ｔを担持する転写紙Ｐは、定着ローラ１１及び加圧ローラ１３のニップ部を通過する間に定着部材としての定着ローラ１１及び加圧部材としての加圧ローラ１３による加熱及び加圧によりトナー像ｔが定着される。ここに、定着ローラ１１、主発熱部材１１ａ、補助発熱部材１１ｂ及び図１に示す電源装置は、転写部８上のトナー像ｔを加熱する加熱装置を構成している。
【００２８】
図１は上記定着装置１２の補助発熱部材１１ｂに電力を供給する電源装置を示す。本実施形態１では、主発熱部材１１ａに電力を供給する電源装置では、商用電源１４からの電力がスイッチ素子を介して主発熱部材１１ａに供給され、図示しない温度検出素子が定着ローラ１１の表面温度（定着温度）を検出する。図示しない制御部は、上記温度検出素子からの温度検出信号に基づいて定着ローラ１１の表面温度が設定温度になるように上記スイッチ素子のオン・オフ制御を行う。
【００２９】
補助発熱部材１１ｂに電力を供給する電源装置は、図１に示すように、補助電源装置としての大容量のキャパシタ１５と、充電機能と放電機能を併せ持つ双方向型昇降圧チョッパ回路からなる双方向型電源装置１６と、双方向型電源装置１６の充放電や昇降圧を制御する制御手段としての制御回路１７と、商用電源１４の接続・遮断（例えばＡＣ入力ケーブルの挿入・取り外し）により切り換わる商用電源遮断切換リレー１８と、商用電源１４からの電力が不足した場合及び商用電源１４が遮断された場合（例えば上記ＡＣ入力ケーブルがはずされた場合）の電源として働く燃料電池１９と、整流装置２０と、電源スイッチ（ＳＷ）２１と、制御回路１７用の直流電源２２と、商用電源１４の遮断を検知するための抵抗器２３とを有する。
【００３０】
双方向型電源装置１６は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ５と、コイル２４とを有する。スイッチＳＷ５の固定接点ａ，ｂ，ｃは、それぞれ整流装置２０、燃料電池１９、発熱部材１１ａ、１１ｂの発熱により温度が上がる発熱体としての定着ローラ１１内の補助発熱部材１１ｂに接続される。スイッチＳＷ５の切換接点はスイッチＳＷ１の一端に接続され、スイッチＳＷ１の他端はコイル２４の一端に接続され、スイッチＳＷ１の他端およびコイル２４の一端の接続部とアースとの間にはスイッチＳＷ２が接続される。コイル２４の他端とアースとの間にはスイッチＳＷ４を介して大容量キャパシタ１５が接続され、コイル２４の他端および大容量キャパシタ１５の接続部とアースとの間にはスイッチＳＷ３が接続される。
【００３１】
制御回路１７は、発熱体１１の温度を検出する温度検出素子からの温度検出信号や大容量キャパシタ１５からフィードバックされる大容量キャパシタ１５の残電力（充電電圧）などにより、発熱体１１の温度状況や大容量キャパシタ１５の残電力（充電電圧）などを基に双方向型電源装置１６のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４をＰＷＭ信号により制御して双方向型電源装置１６の出力電圧を昇降圧させる。また、制御回路１７は、大容量キャパシタ１５から発熱体１１の補助発熱部材１１ｂに放電する時には、大容量キャパシタ１５からフィードバックされる大容量キャパシタ１５の残電力（充電電圧）と大容量キャパシタ１５の設定放電終了時間とから、発熱体１１の補助発熱部材１１ｂに放電する電圧を求め、双方向型昇降圧チョッパ回路１６の出力電圧がその電圧になるようにスイッチＳＷ１〜ＳＷ４へのＰＷＭ信号のデューティを変化させることによって大容量キャパシタ１５の放電時間を調整する。
【００３２】
上記ＡＣ入力ケーブルは商用電源１４と商用電源遮断切換リレー１８との間に接続されたり外されたりし、商用電源１４の電圧がＡＣ入力ケーブルを介して商用電源遮断切替リレー１８に印加される。商用電源遮断切換リレー１８の切換スイッチ１８Ａは制御回路１７を直流電源２２と燃料電池１９および抵抗器２３とに切換接続し、商用電源遮断切換リレー１８のスイッチ１８Ｂは制御回路１７の商用電源遮断検知信号入力端子および抵抗器２３とアースとの間に接続される。
【００３３】
商用電源１４から電力が供給されて電源ＳＷ２１が投入されている状態では、大容量キャパシタ１５は商用電源１４を電力源として双方向型電源装置１６の充電機能により充電される。すなわち、商用電源１４からの電力は、整流装置２０により整流されて直流電力となり、双方向型電源装置１６を通して大容量キャパシタ１５に供給されることにより大容量キャパシタ１５が最適電圧に充電される。最適電圧に充電された大容量キャパシタ１５は、双方向型電源装置１６を通して定着ローラ１１内の補助発熱部材１１ｂに放電されて補助発熱部材１１ｂが発熱し、定着ローラ１１が補助発熱部材１１ｂにより加熱される。これにより、定着装置１２の立ち上げ時間、当該画像形成装置の立ち上げ時間を短くすることが可能である。また、直流電源２２は、商用電源１４から電源ＳＷ２１を介して印加されるAC電圧を所定の直流電圧に変換して商用電源遮断切換リレー１８の切換スイッチ１８Ａを介して制御回路１７へ電源電圧として印加する。商用電源遮断切換リレー１８は、商用電源１４からAC電圧が印加され、切換スイッチ１８Ｂがオフする。
【００３４】
しかし、この実施形態１では、大容量キャパシタ１５を使用するため、電力が大容量キャパシタ１５に供給されていない状態であっても大容量キャパシタ１５が充電されており、人間が大容量キャパシタ１５に接触すると感電する危険性がある。特に当該画像形成装置を廃棄処分にする場合、作業者が大容量キャパシタ１５に手を触れることになるので、非常に危険である。本実施形態１は、そのような危険性を回避する構成としており、以下にその説明をする。
【００３５】
本実施形態１の画像形成装置を廃棄処分にする場合、商用電源１４と商用電源遮断切換リレー１８との間に接続しているＡＣ入力ケーブルを外すことになる。ＡＣ入力ケーブルを外すと、商用電源遮断切換リレー１８の切換スイッチ１８Ａは、商用電源１４の電圧が印加されなくなることにより切換接点ｃが固定接点ａから固定接点ｂに切り換わり、制御回路１７の電源が直流電源２２から燃料電池１９に切り換わり、燃料電池１９からの電力が商用電源遮断切換リレー１８の切換スイッチ１８Ａを介して制御回路１７へ電源電圧として印加される。
【００３６】
また、商用電源遮断切換リレー１８の切換スイッチ１８Ｂがオン状態となることにより、商用電源遮断検知用抵抗器２３は切換スイッチ１８Ｂの固定接点ｅ側がアースレベル（グランドレベル）となり、制御回路１７は商用電源遮断検知用抵抗器２３の切換スイッチ１８Ｂの固定接点ｅ側がアースレベル（グランドレベル）となったことにより商用電源１４が遮断されたことを認識してキャパシタ放電モードとする。制御回路１７は、キャパシタ放電モードに入ると、大容量キャパシタ１５の充電を行わないように双方向型電源装置１６のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４を制御し、大容量キャパシタ１５の連続放電を行う状態とする。従って、キャパシタ放電モードに入ると、大容量キャパシタ１５は、徐々に放電し始め、或る一定の時間が経過すると、完全に放電してしまう。以下に本実施形態１の各モードにおける充放電機能について説明する。
【００３７】
図６は双方向型電源装置１６の動作を示す。  
（商用電源１４からの電力で大容量キャパシタ１５を充電する場合）
大容量キャパシタ１５の最適充電電圧が整流装置２０の出力電圧より低いとすると、整流装置２０の出力電圧を双方向型電源装置１６で降圧して大容量キャパシタ１５に印加することになるので、制御回路１７は、双方向型電源装置１６におけるスイッチＳＷ１へのPWM信号のデューティをdt１、スイッチＳＷ２へのPWM信号のデューティを（１−dt１）とすることでスイッチＳＷ１をdt１だけオンさせてスイッチＳＷ２を（１−dt１）だけオンさせるようにスイッチＳＷ１、ＳＷ２をPWM信号でオン・オフさせ、スイッチＳＷ３をオフ、スイッチＳＷ４をオンに制御して双方向型電源装置１６の出力電圧が大容量キャパシタ１５の最適充電電圧になるようにdt１を調整する。
【００３８】
また、制御回路１７はスイッチＳＷ５の切換接点を固定接点aに切り換え、双方向型電源装置１６には整流装置２０の出力電圧が入力される。従って、整流装置２０の出力電圧は、スイッチＳＷ５を経てスイッチSW１、SW２により調整され、コイル２４及びスイッチＳＷ４を経て大容量キャパシタ１５に電圧が調整印加されることにより大容量キャパシタ１５を充電する。
【００３９】
（燃料電池１９を使って大容量キャパシタ１５を充電する場合）
大容量キャパシタ１５の最適充電電圧が燃料電池１９の出力電圧より高いとすると、燃料電池１９の出力電圧は双方向型電源装置１６により昇圧して大容量キャパシタ１５に印加することになるので、制御回路１７はスイッチＳＷ５の切換接点を固定接点ｂに切り換える。制御回路１７は、双方向型電源装置１６におけるスイッチＳＷ３へのPWM信号のデューティをdt3、スイッチＳＷ4へのPWM信号のデューティを（１−dt3）とすることでスイッチＳＷ３をdt3だけオンさせてスイッチＳＷ４を（１−dt3）だけオンさせるようにスイッチＳＷ３、ＳＷ４をPWM信号でオン・オフさせ、スイッチＳＷ１をオン、スイッチＳＷ２をオフに制御して双方向型電源装置１６の出力電圧が大容量キャパシタ１５の最適充電電圧になるようにdt3を調整する。燃料電池１９の出力電圧は、スイッチＳＷ５、ＳＷ１を経てコイル２４及び、スイッチSW３、SW４により調整されて大容量キャパシタ１５に印加されることにより大容量キャパシタ１５を充電する。燃料電池１９を使って大容量キャパシタ１５を充電する場合は、例えば商用電源１４からの電力が不足する場合や、商用電源１４を用いずに直接に燃料電池１９から双方向型電源装置１６を介して大容量キャパシタ１５を充電する場合である。
【００４０】
（大容量キャパシタ１５の出力を降圧して発熱体１１の補助発熱部材１１ｂに放電する場合）
制御回路１７は、大容量キャパシタ１５の出力を降圧して発熱体１１の補助発熱部材１１ｂに放電する場合には、発熱体１１の温度を検出する温度検出素子からの温度検出信号や大容量キャパシタ１５からフィードバックされる大容量キャパシタ１５の残電力（充電電圧）などにより、発熱体１１の温度状況や大容量キャパシタ１５の残電力（充電電圧）などを基にスイッチＳＷ１〜ＳＷ５を制御する。すなわち、制御回路１７は、スイッチＳＷ４へのPWM信号のデューティをdt4、スイッチＳＷ３へのPWM信号のデューティを（１−dt4）とすることでスイッチＳＷ４をdt4だけオンさせてスイッチＳＷ３を（１−dt4）だけオンさせるようにスイッチＳＷ３、ＳＷ４をPWM信号でオン・オフさせ、スイッチＳＷ１をオン、スイッチＳＷ２をオフに制御して双方向型電源装置１６の出力電圧が大容量キャパシタ１５の最適放電電圧になるようにdt4を調整する。また、制御回路１７は、スイッチＳＷ５の切換接点を固定接点ｃに切り換え、大容量キャパシタ１５の出力を双方向型電源装置１６で降圧させて発熱体１１の補助発熱部材１１ｂに放電させる。
【００４１】
（大容量キャパシタ１５の出力を昇圧して発熱体１１の補助発熱部材１１ｂに放電する場合）
制御回路１７は、大容量キャパシタ１５の出力を昇圧して発熱体１１の補助発熱部材１１ｂに放電する場合には、発熱体１１の温度を検出する温度検出素子からの温度検出信号や大容量キャパシタ１５からフィードバックされる大容量キャパシタ１５の残電力（充電電圧）などにより、発熱体１１の温度状況や大容量キャパシタ１５の残電力（充電電圧）などを基にスイッチＳＷ１〜ＳＷ５を制御する。すなわち、制御回路１７は、スイッチＳＷ２へのPWM信号のデューティをdt2、スイッチＳＷ1へのPWM信号のデューティを（１−dt2）とし、スイッチＳＷ４をオン、スイッチＳＷ３をオフに制御して双方向型電源装置１６の出力電圧が大容量キャパシタ１５の最適放電電圧になるようにdt2を調整する。また、制御回路１７は、スイッチＳＷ５の切換接点を固定接点ｃに切り換え、大容量キャパシタ１５の出力を双方向型電源装置１６で昇圧させて発熱体１１の補助発熱部材１１ｂに放電させる。
【００４２】
（キャパシタ放電モードの場合）
キャパシタ放電モードでは、大容量キャパシタ１５の充電は行わず、大容量キャパシタ１５からの放電が完了するまで大容量キャパシタ１５の放電を続ける。従って、キャパシタ放電モードに入ると、大容量キャパシタ１５の電圧は下がり続ける。制御回路１７は、大容量キャパシタ１５からフィードバックされる大容量キャパシタ１５の充電電圧と設定された放電時間により、昇圧放電（大容量キャパシタ１５から双方向型電源装置１６で昇圧して放電させること）か降圧放電（大容量キャパシタ１５から双方向型電源装置１６で降圧して放電させること）かを選択し、上述のように大容量キャパシタ１５から双方向型電源装置１６で昇圧して発熱体１１の補助発熱部材１１ｂに放電させ、又は大容量キャパシタ１５から双方向型電源装置１６で降圧して発熱体１１の補助発熱部材１１ｂに放電させる。この場合、制御回路１７は、dt2又はdt4の調整を行ってそれぞれ図６の内容に従った動作を行わせ、スイッチＳＷ５の切換接点を固定接点ｃに切り換える。
【００４３】
この実施形態によれば、商用電源１４が遮断された場合の大容量キャパシタ１５の放電に関し、新たに放電用の抵抗器を付加することなく、大容量キャパシタ１５の放電を行うことができる。双方向型電源装置１６を用いて発熱体１１の補助発熱部材１１ｂに電力を供給する装置では、画像定着可能温度までの立ち上がり時間を短くすることができる。その方法としては、発熱体１１の温度状況や大容量キャパシタ１５の残電力（充電電圧）などを基に大容量キャパシタ１５の充放電電圧の双方向型電源装置１６による昇降圧、発熱体１１の補助発熱部材１１ｂへの放電電圧の双方向型電源装置１６による昇降圧を行う方法を採用している。
【００４４】
商用電源１４が遮断された場合の大容量キャパシタ１５の放電については、大容量キャパシタ１５への充電を止めて放電のみを行えばよいので、そのためのトリガーとしては商用電源遮断切換リレー１８と商用電源遮断検知用抵抗器２３の追加で済む。勿論、この抵抗器２３は、特許文献１記載の放電器２１０に比べたら無視できるほどの低消費電力である。さらに、特許文献１記載のものでは、放電器２１０の構成として複数の抵抗器を並列に接続しているが、本実施形態１によれば、大容量キャパシタ１５の充電電圧を制御回路１７にフィードバックすることにより、大容量キャパシタ１５の充電電圧と大容量キャパシタ１５の設定放電終了時間とから、発熱体１１の補助発熱部材１１ｂに放電する電圧を求め、双方向型電源１６の出力電圧がその電圧になるようにスイッチＳＷ１〜ＳＷ４へのＰＷＭ信号のデューティを変化させることによって大容量キャパシタ１５の放電時間を調整することができ、また、大容量キャパシタ１５の充電量にかかわらず、大容量キャパシタ１５から予め設定した放電時間で放電させることもできる。
【００４５】
また、本実施形態１によれば、商用電源１４が遮断された場合の制御回路１７の電源が燃料電池１９に切り換わり、それと同時に商用電源１４が遮断されたことが検知され、キャパシタ放電モードに入る。このときに使用する燃料電池１９は、商用電源１４が投入されている状態では大容量キャパシタ１５を充電するために使用されているものであり、例えば商用電源１４からの電力が不足する際に双方向型電源装置１６を介して大容量キャパシタ１５を充電したり、或いは商用電源１４を用いずに直接に燃料電池１９から双方向型電源装置１６を介して大容量キャパシタ１５を充電したりする目的で使用される。本実施形態１では、この燃料電池１９を商用電源１４が遮断された場合の制御回路１７の電源として使用している。これによって、商用電源１４が遮断された場合の大容量キャパシタ１５の放電機能を、新たに電源を追加することなく実現できる。
【００４６】
図７は本発明の実施形態２における定着装置１２の補助発熱部材１１ｂに電力を供給する電源装置を示す。本実施形態２では、上記実施形態１において、制御回路１７の商用電源遮断時の電源を燃料電池１９から大容量キャパシタ１５に置き換えた構成となっている。この実施形態２では、商用電源１４が遮断された場合の制御回路１７の電源として大容量キャパシタ１５が使用される。商用電源１４が遮断されると、キャパシタ放電モードとなり、大容量キャパシタ１５の電圧は徐々に低下し、ついには制御不能電圧となるが、この時点ではもはや感電の危険性はないので、大容量キャパシタ１５の放電制御は不必要になる。この後、大容量キャパシタ１５は自然放電して行く。このようにすることによって、大容量キャパシタ１５は、キャパシタ放電モードにおいて双方向型電源１６を通して発熱体１１の補助発熱部材１１ｂに放電する他、制御回路１７の電源としても使用されるので、大容量キャパシタ１５の放電時間を短くすることができる。
【００４７】
この実施形態２によれば、キャパシタ放電モードにおいて大容量キャパシタ１５は、双方向型電源装置１６を通して発熱体１１の補助発熱部材１１ｂに放電する他、制御回路１７の電源としても使用しているため、大容量キャパシタ１５の放電時間を短くすることができる。
【００４８】
図８は本発明の実施形態３における定着装置１２の補助発熱部材１１ｂに電力を供給する電源装置を示す。本実施形態３では、上記実施形態１において、商用電源１４が遮断された場合の制御回路１７の電源として燃料電池１９の他に大容量キャパシタ１５を追加し、新たに設けた電源切換スイッチ２５が制御回路１７からの制御信号に基づいてこれらの燃料電池１９、大容量キャパシタ１５のいずれかを選択し、その選択した燃料電池１９又は大容量キャパシタ１５を制御回路１７の電源として使用する。
【００４９】
次に、商用電源１４が遮断されてキャパシタ放電モードになった時の動作を説明する。
キャパシタ放電モードに入る前の電源切換スイッチ２５は制御回路１７からの制御信号により切換接点ｈが固定接点ｇ側に切り換えられて大容量キャパシタ１５を選択しており、商用電源１４が遮断されると大容量キャパシタ１５が制御回路１７の電源として使用される。この後、キャパシタ放電モードに入り、大容量キャパシタ１５の放電が上述のように開始される。大容量キャパシタ１５の放電が開始されると、大容量キャパシタ１５の電圧は徐々に低下するが、その電圧は制御回路１７により検出されており、制御回路１７は大容量キャパシタ１５の放電電圧が制御回路１７の制御不能電圧近くまで低下すると電源切換スイッチ２５の切換接点ｈを固定接点ｆ側に切り換え、これ以降の制御回路１７の電源は燃料電池１９となる。このようにすることによって、大容量キャパシタ１５が制御回路１７の電源としての制御不能電圧近くまで低下した後の大容量キャパシタ１５の自然放電時間を短くすることができる。即ち、大容量キャパシタ１５が放電を完了するまで燃料電池１９を制御回路１７の電源として、大容量キャパシタ１５から双方向型電源１６を通して発熱体１１の補助発熱部材１１ｂに放電する動作が継続するため、大容量キャパシタ１５の自然放電時間を制御放電として短くすることができる。
【００５０】
この実施形態３によれば、キャパシタ放電モードにおいて大容量キャパシタ１５の電圧が制御回路１７の制御不能電圧近くまで低下したとき、その後大容量キャパシタ１５が放電を完了するまで燃料電池１９を制御回路１７の電源として使用することによって、大容量キャパシタ１５から双方向型電源１６を通して発熱体１１の補助発熱部材１１ｂに放電する動作が継続するため、上記実施形態２で発生する大容量キャパシタ１５の自然放電時間を制御放電によって短くすることができる。  
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば転写紙以外の被加熱体を加熱する加熱装置に適用するようにしてもよい。又、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の制御モードは、必ずしも図６に従ったものでなくても良いし、双方向型電源装置も同等の機能を有するものであれば図１の双方向型電源装置１６以外の構成のものでも良い。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施形態１における定着装置の補助発熱部材に電力を供給する電源装置を示す回路図である。
【図２】同実施形態１を示す断面図である。
【図３】同実施形態１における定着装置を示す断面図である。
【図４】特許文献１記載の定着装置の電源回路における放電器の放電用負荷抵抗の値と大容量キャパシタの最大消費電力と大容量キャパシタ放電時間との関係を示す図である。
【図５】特許文献１記載の定着装置の電源回路における放電器の放電用負荷抵抗の値と大容量キャパシタの最大消費電力との関係を示す特性曲線図である。
【図６】上記実施形態１における双方向型電源装置の動作を示す図である。
【図７】本発明の実施形態２における定着装置の補助発熱部材に電力を供給する電源装置を示す回路図である。
【図８】本発明の実施形態３における定着装置の補助発熱部材に電力を供給する電源装置を示す回路図である。
【図９】特許文献１記載の定着装置の電源回路を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５２】
１１      発熱体
１４      商用電源
１５      大容量キャパシタ
１６      双方向型電源装置
１７      制御回路
１８      商用電源遮断切換リレー
１９      燃料電池
２０      整流回路
２１      電源SW
２２      直流電池
２３      抵抗器
２５      電源切換スイッチ
【図１】
2007012575.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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