JP2005253291A

JP2005253291A - キャパシタ装置、定着装置及び画像形成装置

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Publication number: JP2005253291A
Application number: JP2005026574A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Yajima; 弘行矢島; Akira Terajima; 彰寺島; Naomoto Sato; 直基佐藤
Original assignee: Nippon Chemi Con Corp; Ricoh Co Ltd
Current assignee: Nippon Chemi Con Corp; Ricoh Co Ltd
Priority date: 2004-02-03
Filing date: 2005-02-02
Publication date: 2005-09-15
Anticipated expiration: 2025-02-02
Also published as: JP4659472B2

Abstract

【課題】直列化された複数のキャパシタの充電について、充電効率を高めたキャパシタ装置、定着装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】直列に接続された複数のキャパシタ（電気二重層コンデンサ４０１〜４０Ｎ）を備え、各キャパシタを所定電圧に充電する。直列化された複数のキャパシタの直列回路に電流を流す充電手段（充電回路６）と、キャパシタに個別に並列に接続されてキャパシタが基準電圧に到達したとき、対応するキャパシタの電流を分流させるバイパス手段（バランス回路１０１〜１０Ｎ、バイパス回路７２）と、このバイパス手段のバイパス動作から所定時間だけ遅延してバイパス手段がバイパス動作を開始したことを表す出力を発生する出力手段（出力回路７０）とを備えたことにより、バイパス手段のバイパス動作に対してキャパシタの電流の低減との間に所定の時間差を設定させている。
【選択図】図３

Description

本発明は、複数の電気二重層コンデンサ等のキャパシタの充電に関し、特に、充電の効率化を実現したキャパシタ装置、該キャパシタ装置を備える定着装置及び画像形成装置に関する。

電気二重層コンデンサは、小型で大容量であるが、耐電圧が低いため、直列化して電気二重層コンデンサ装置とすることにより、高耐圧化を図っている。これは、電気二重層コンデンサ装置としての高耐圧化であって、直列化された各電気二重層コンデンサの耐圧が高まるわけではない。そのため、電気二重層コンデンサ装置を構成する各電気二重層コンデンサの充電電圧は、耐圧を超えないように制御し、その充電状況を監視することが必要である。

このような電気二重層コンデンサ装置に関し、複数の電気二重層コンデンサを直列化した電気二重層コンデンサ装置には、各電気二重層コンデンサに並列に電流制御手段としてトランジスタが接続され、電気二重層コンデンサの充電電圧と基準電圧とを比較し、その差電圧に応じてトランジスタに流れる電流を制御することにより、各電気二重層コンデンサの充電電圧を平衡させるものがある（例えば、特許文献１）。
実用新案登録第２５７５３５８号公報

ところで、このような電気二重層コンデンサ装置では、漏れ電流の減少による消費電力を抑制しているにすぎない。電気二重層コンデンサの充電を一定電流で行う場合、電気二重層コンデンサに対する供給電力は電圧と電流の積で与えられることから、充電初期では供給電力が小さく、充電末期では電圧に比例して大きくなる傾向がある。このような充電を１００Ｖの商用交流電源を用いて行う場合には、電気二重層コンデンサの充電電圧が高くなると、充電のための供給電力に不足が生じ、満充電を行い得ないという不都合が生じることになる。換言すれば、充電電圧が低い場合にも充電手段側から最大電力を電気二重層コンデンサに供給することは電力消費に無駄を生じ、効率的でない。斯かる課題について、上記特許文献１に開示も示唆もされておらず、それを解決する手段も開示されていない。

そこで、本発明は、直列化された複数のキャパシタの充電について、充電効率を高めたキャパシタ装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、前記キャパシタ装置を備える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。

上記目的を達成するため、本発明のキャパシタ装置は、直列に接続された複数のキャパシタを備え、各キャパシタを所定電圧に充電するキャパシタ装置であって、直列化された複数のキャパシタの直列回路に電流を流す充電手段と、前記キャパシタに個別に並列に接続されて前記キャパシタが基準電圧に到達したとき、対応するキャパシタの前記電流を分流させるバイパス手段と、このバイパス手段のバイパス動作から所定時間だけ遅延して前記バイパス手段がバイパス動作を開始したことを表す出力を発生する出力手段とを備え、前記バイパス手段のバイパス動作に対して前記キャパシタの電流の低減との間に所定の時間差を設定させた構成である。

斯かる構成とすれば、バイパス手段がバイパス動作に移行すると、このバイパス動作によりキャパシタの電流がバイパス手段側に分流され、キャパシタの充電が緩慢になる。バイパス手段がバイパス動作を開始したとき、これを契機としてキャパシタの充電を停止させると、充電が不十分になるおそれがある。そこで、この発明では、バイパス動作に連動し、そのバイパス動作の開始から所定時間遅延してバイパス動作を開始した旨の出力を発生させ、この出力に連動してキャパシタの電流の低減をさせている。即ち、バイパス動作に対してキャパシタの電流の低減までの間に時間差を設定することで充電停止を遅延させ、充電の持続を可能にし、十分な充電を得ている。

上記目的を達成するため、本発明のキャパシタ装置は、直列に接続された複数のキャパシタを備え、各キャパシタを所定電圧に充電するキャパシタ装置であって、直列化された複数のキャパシタの直列回路に電流を流す充電手段と、前記キャパシタに個別に並列に接続されて前記キャパシタが基準電圧に到達したとき、対応するキャパシタの前記電流を分流させるバイパス手段とを備え、前記バイパス手段が、前記キャパシタの充電電圧を検出する電圧検出手段と、この電圧検出手段の検出出力を受け、前記充電電圧が前記所定電圧に到達したとき、前記キャパシタにバイパス路を形成する第１のスイッチング素子と、この第１のスイッチング素子から所定時間だけ遅延してスイッチングし、前記第１のスイッチング素子が前記バイパス動作を開始したことを表す出力を発生する第２のスイッチング素子とを備えることにより、前記第２のスイッチング素子の前記出力により前記充電手段の前記電流を低減させる構成としてもよい。

上記目的を達成するためには、前記充電手段は、前記出力手段が前記電流の分流動作に応じて前記充電手段から前記キャパシタに流れる前記電流を減少させる制御手段を備える構成としてもよい。

上記目的を達成するためには、前記第２のスイッチング素子のスイッチング動作を前記充電手段に伝達するフォトカプラを備えた構成としてもよい。斯かる構成とすれば、バイパス手段と充電手段との間をフォトカプラで絶縁することができ、スイッチング動作によるノイズ等の影響を回避できる。

上記目的を達成するためには、前記第１のスイッチング素子を第１のトランジスタ、前記第２のスイッチング素子を第２のトランジスタで構成するとともに、前記電圧検出手段の検出出力により導通する前記第１のトランジスタに流れる電流により電圧を発生させる抵抗を備え、この抵抗に発生する前記電圧を前記第２のトランジスタのベース入力とすることにより、前記抵抗の値によって前記第２のトランジスタの導通を前記第１のトランジスタより遅延させる構成としてもよい。

上記目的を達成するため、本発明の定着装置は、トナー像を転写媒体に加熱によって定着させる定着装置であって、前記トナー像を加熱する加熱手段と、この加熱手段の給電部に電気エネルギを供給するキャパシタ装置とを備え、該キャパシタ装置が、直列に接続されて所定電圧に充電される複数のキャパシタと、前記キャパシタの直列回路に電流を流し、キャパシタを所定電圧に充電させる充電手段と、前記キャパシタに個別に並列に接続されて前記キャパシタが基準電圧に到達したとき、対応するキャパシタの前記電流を分流させるバイパス手段と、このバイパス手段のバイパス動作から所定時間だけ遅延して前記バイパス手段がバイパス動作を開始したことを表す出力を発生する出力手段とを備え、前記バイパス手段のバイパス動作に対して前記キャパシタの電流の低減との間に所定の時間差を設定させた構成である。

上記目的を達成するため、本発明の定着装置は、トナー像を転写媒体に加熱によって定着させる定着装置であって、前記トナー像を加熱する加熱手段と、この加熱手段の給電部に電気エネルギを供給するキャパシタ装置とを備え、該キャパシタ装置が、直列に接続されて所定電圧に充電される複数のキャパシタと、前記キャパシタの直列回路に電流を流し、キャパシタを所定電圧に充電させる充電手段と、前記キャパシタに個別に並列に接続されて前記キャパシタが基準電圧に到達したとき、対応するキャパシタの前記電流を分流させるバイパス手段とを備え、前記バイパス手段が、前記キャパシタの充電電圧を検出する電圧検出手段と、この電圧検出手段の検出出力を受け、前記充電電圧が前記所定電圧に到達したとき、前記キャパシタにバイパス路を形成する第１のスイッチング素子と、この第１のスイッチング素子から所定時間だけ遅延してスイッチングし、前記第１のスイッチング素子が前記バイパス動作を開始したことを表す出力を発生する第２のスイッチング素子とを備えることにより、前記第２のスイッチング素子の前記出力により前記充電手段の前記電流を低減させる構成としてもよい。

上記目的を達成するためには、本発明の定着装置において、前記充電手段は、前記出力手段が前記電流の分流動作に応じて前記充電手段から前記キャパシタに流れる前記電流を減少させる制御手段を備える構成としてもよい。

上記目的を達成するためには、本発明の定着装置において、前記キャパシタ装置が、前記第２のスイッチング素子のスイッチング動作を前記充電手段に伝達するフォトカプラを備えた構成としてもよい。

上記目的を達成するためには、本発明の定着装置において、前記キャパシタ装置が、前記第１のスイッチング素子を第１のトランジスタ、前記第２のスイッチング素子を第２のトランジスタで構成するとともに、前記電圧検出手段の検出出力により導通する前記第１のトランジスタに流れる電流により電圧を発生させる抵抗を備え、この抵抗に発生する前記電圧を前記第２のトランジスタのベース入力とすることにより、前記抵抗の値によって前記第２のトランジスタの導通を前記第１のトランジスタより遅延させる構成としてもよい。

上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、トナー像を転写媒体に電熱によって定着させる定着装置を備える画像形成装置であって、前記定着装置の給電部にキャパシタ装置を備え、該キャパシタ装置が、直列に接続されて所定電圧に充電される複数のキャパシタと、前記キャパシタの直列回路に電流を流し、キャパシタを所定電圧に充電させる充電手段と、前記キャパシタに個別に並列に接続されて前記キャパシタが基準電圧に到達したとき、対応するキャパシタの前記電流を分流させるバイパス手段と、このバイパス手段のバイパス動作から所定時間だけ遅延して前記バイパス手段がバイパス動作を開始したことを表す出力を発生する出力手段とを備え、前記バイパス手段のバイパス動作に対して前記キャパシタの電流の低減との間に所定の時間差を設定させた構成である。

上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、トナー像を転写媒体に電熱によって定着させる定着装置を備える画像形成装置であって、前記定着装置の給電部にキャパシタ装置を備え、該キャパシタ装置が、直列に接続されて所定電圧に充電される複数のキャパシタと、前記キャパシタの直列回路に電流を流し、キャパシタを所定電圧に充電させる充電手段と、前記キャパシタに個別に並列に接続されて前記キャパシタが基準電圧に到達したとき、対応するキャパシタの前記電流を分流させるバイパス手段とを備え、前記バイパス手段が、前記キャパシタの充電電圧を検出する電圧検出手段と、この電圧検出手段の検出出力を受け、前記充電電圧が前記所定電圧に到達したとき、前記キャパシタにバイパス路を形成する第１のスイッチング素子と、この第１のスイッチング素子から所定時間だけ遅延してスイッチングし、前記第１のスイッチング素子が前記バイパス動作を開始したことを表す出力を発生する第２のスイッチング素子とを備えることにより、前記第２のスイッチング素子の前記出力により前記充電手段の前記電流を低減させる構成としてもよい。

上記目的を達成するためには、本発明の画像形成装置において、前記充電手段は、前記出力手段が前記電流の分流動作に応じて前記充電手段から前記キャパシタに流れる前記電流を減少させる制御手段を備える構成としてもよい。

上記目的を達成するためには、本発明の画像形成装置において、前記キャパシタ装置が、前記第２のスイッチング素子のスイッチング動作を前記充電手段に伝達するフォトカプラを備えた構成としてもよい。

上記目的を達成するためには、本発明の画像形成装置において、前記キャパシタ装置が、前記第１のスイッチング素子を第１のトランジスタ、前記第２のスイッチング素子を第２のトランジスタで構成するとともに、前記電圧検出手段の検出出力により導通する前記第１のトランジスタに流れる電流により電圧を発生させる抵抗を備え、この抵抗に発生する前記電圧を前記第２のトランジスタのベース入力とすることにより、前記抵抗の値によって前記第２のトランジスタの導通を前記第１のトランジスタより遅延させる構成としてもよい。

このように、本発明の定着装置及び画像形成装置は、既述のキャパシタ装置を備える構成である。定着装置及び画像形成装置は、複写機、ファクシミリ装置、プリンタ装置等の電子情報からなる画像情報を紙等の提示媒体に記録等の提示を行う手段であり、キャパシタ装置は、その駆動電源の一部として用いられる。既述のキャパシタ装置をその駆動電源の一部として用いれば、既述の充電の効率化が画像形成装置の省電力化、効率化に寄与することになる。

上記目的を達成するため、本発明のキャパシタ装置、定着装置及び画像形成装置において、前記キャパシタは、電気二重層コンデンサで構成することができる。

以上説明したように、本発明によれば、次のような効果が得られる。

(1) 直列に接続された複数のキャパシタの充電に際し、各キャパシタの充電電圧が所定電圧に到達したとき、バイパス手段のバイパス動作を開始し、このバイパス動作から所定時間だけ遅延してキャパシタの電流を低減させるので、キャパシタの充電を高め、高効率化を図ることができる。

(2) バイパス動作からキャパシタの電流低減までの遅延時間内の充電の推移は、その遅延時間とキャパシタに流れる電流とによって決定されるので、キャパシタの充電の目標電圧を時間の調整により決定することができる。

(3) 第１のスイッチング素子を第１のトランジスタ、第２のスイッチング素子を第２のトランジスタで構成するとともに、電圧検出手段の検出出力により導通する第１のトランジスタに流れる電流により電圧を発生させる抵抗を備え、この抵抗に発生する電圧を第２のトランジスタのベース入力とすることにより、抵抗の値によって第２のトランジスタの導通を第１のトランジスタより遅延させる構成とすれば、抵抗の値と電流との積で、第２のトランジスタのベースに加えられる電圧を調整できるので、既述の遅延時間を容易に調整することができる。

(4) 斯かるキャパシタ装置が用いられた定着装置又は画像形成装置によれば、既述の効果に加え、画像形成等における省電力化を図ることができる。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について、図１を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る電気二重層コンデンサ装置を示している。

キャパシタ装置として例えば、電気二重層コンデンサ装置２は、複写機、ファクシミリ装置、プリンタ装置等の電子情報からなる画像情報を紙等の提示媒体に記録等の提示を行う画像形成装置等の各種の負荷に直流電力を供給する直流電源装置として使用され、同一又は近似の静電容量を持つキャパシタとして複数の電気二重層コンデンサ４０１、４０２・・・４０Ｎを備えている。この場合、電気二重層コンデンサ４０１〜４０Ｎは直列回路を構成しており、直列回路の電気二重層コンデンサ４０１〜４０Ｎを総称する場合、以下、コンデンサ回路４と言う。コンデンサ回路４を構成する電気二重層コンデンサ４０１〜４０Ｎの個数を例えば、１８個、各定格電圧を２．５〔Ｖ〕とすれば、コンデンサ回路４の充電電圧（出力電圧）Ｖ_DCは４５〔Ｖ〕となる。

このコンデンサ回路４には給電手段として充電回路６が接続され、この充電回路６は、交流電源８を受けて交直変換により直流出力として、コンデンサ回路４の電気二重層コンデンサ４０１〜４０Ｎを充電する。この充電回路６は、電気二重層コンデンサ４０１〜４０Ｎが個別に所定電圧に充電されること、電気二重層コンデンサ４０１〜４０Ｎからなるコンデンサ回路４が所定電圧に充電されることに対応し、コンデンサ回路４に流れる電流を段階的又は緩やかに減少させながら充電を行い、各電気二重層コンデンサ４０１〜４０Ｎの各充電電圧を目標値に到達させる構成である。

また、コンデンサ回路４の各電気二重層コンデンサ４０１〜４０Ｎには、各充電電圧を所定電圧に到達させるために充電回路６からの電流を分流させるバイパス手段としてバランス回路１０１、１０２・・・１０Ｎが並列に接続されている。各バランス回路１０１〜１０Ｎは、対応する各電気二重層コンデンサ４０１〜４０Ｎの充電電圧が所定電圧に到達したとき、バイパス動作を開始し、電気二重層コンデンサ４０１〜４０Ｎに供給される電流をバランス回路１０１〜１０Ｎ側に分流させる。

各バランス回路１０１〜１０Ｎには出力手段として第１のフォトカプラ１２１、１２２・・・１２Ｎ、第２のフォトカプラ１４１、１４２・・・１４Ｎが個別に設置されており、フォトカプラ１２１〜１２Ｎには発光素子として発光ダイオード１６１、１６２・・・１６Ｎ、受光素子として受光トランジスタ１８１、１８２・・・１８Ｎ、フォトカプラ１４１〜１４Ｎには発光素子として発光ダイオード２０１、２０２・・・２０Ｎ、受光素子として受光トランジスタ２２１、２２２・・・２２Ｎがそれぞれ設置されている。各バランス回路１０１〜１０Ｎにおいて、発光ダイオード１６１〜１６Ｎ、２０１〜２０Ｎは並列に接続されており、各バランス回路１０１〜１０Ｎのバイパス動作時にその動作電流により発光し、この発光出力がバイパス動作の開始を表す。また、各受光トランジスタ１８１〜１８Ｎは並列化されて充電回路６に接続されており、バランス回路１０１〜１０Ｎ中の何れか１つがバイパス動作を開始すれば、対応する受光トランジスタ１８１〜１８Ｎの何れかが導通してバイパス動作の開始を表し、これが動作情報として充電回路６に加えられる。また、各受光トランジスタ２２１〜２２Ｎは直列化されて充電回路６に接続されており、バランス回路１０１〜１０Ｎの全てがバイパス動作をすれば、受光トランジスタ２２１〜２２Ｎの全てが導通して充電終了を表すので、これが動作情報として充電回路６に加えられる。このように、フォトカプラ１２１〜１２Ｎとフォトカプラ１４１〜１４Ｎとを別個に設けて並列化、直列化することにより、各バランス回路１０１〜１０Ｎのバイパス動作について、何れか１つの動作か全部の動作かを表す動作情報が個別に取り出される。

斯かる構成によれば、充電回路６から電流として例えば、定電流をコンデンサ回路４に流し、各電気二重層コンデンサ４０１〜４０Ｎを充電させることができる。各電気二重層コンデンサ４０１〜４０Ｎの充電電圧はバランス回路１０１〜１０Ｎに個別に加えられ、各バランス回路１０１〜１０Ｎに設定された所定電圧に到達したとき、各バランス回路１０１〜１０Ｎにより、各電気二重層コンデンサ４０１〜４０Ｎに個別にバイパス路を構成することができる。

そして、各バランス回路１０１〜１０Ｎにバイパス動作が生じたとき、その動作を表す出力としてフォトカプラ１２１〜１２Ｎの発光ダイオード１６１〜１６Ｎ、フォトカプラ１４１〜１４Ｎの発光ダイオード２０１〜２０Ｎを個別に発光させることができる。対応する受光トランジスタ１８１〜１８Ｎ、２２１〜２２Ｎが導通し、これらの動作により、充電回路６にはバランス回路１０１〜１０Ｎの個別のバイパス動作情報（電気二重層コンデンサ４０１〜４０Ｎが個別に所定電圧に到達する情報）、全てのバランス回路１０１〜１０Ｎがバイパス動作に移行したバイパス動作情報（全ての電気二重層コンデンサ４０１〜４０Ｎが所定電圧に到達する情報）が充電回路６に加えられる。

充電回路６により充電初期では例えば、定電流をコンデンサ回路４に流し、これらの情報を得ることにより、バランス回路１０１〜１０Ｎのバイパス動作に連動してコンデンサ回路４に流す電流を段階的又は緩やかに減少させ、全てのバランス回路１０１〜１０Ｎがバイパス動作に移行したとき、最低電流に移行させ、各電気二重層コンデンサ４０１〜４０Ｎを目標値である充電電圧に到達させることができる。このような充電形態とすれば、過剰な電流を抑えて電力消費を低減でき、高効率の充電が行える。

次に、充電回路６について、図２を参照して説明する。図２は、充電回路６の構成例を示している。

この充電回路６は、コンデンサ回路４に対する充電のための給電手段であって、交流電源８の交流入力を整流、平滑することにより、直流出力として一定の直流電圧（Ｖ_DC）を上限電圧として発生するとともに、制御によって定電流出力又は定電力出力を選択的に切り換えられるように構成されている。

この充電回路６には、交流電源８からの交流入力を整流する整流回路２４が設置され、この整流回路２４は、４本のダイオード２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄのダイオードブリッジからなる全波整流回路で構成されている。この整流回路２４の出力側には平滑回路としてコンデンサ２８が接続され、整流出力のリップル成分等の変動成分が除去される。この整流回路２４の直流出力側には、コンデンサ２８と並列にトランス３０の一次コイル３０Ｐ、スイッチング素子として電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）３２及び電流検出回路３４が接続されている。電流検出回路３４の検出出力は制御部３６に加えられている。この制御部３６は、充電回路６に定電流出力を発生するとともに、充電のための出力形態の変更、即ち、定電流出力を漸減させて発生させる制御手段を構成している。この制御部３６の制御出力がトランジスタ３２のゲートに加えられている。斯かる構成により、チョッパー回路とともにＰＷＭ（Pulse Width Modulation）回路３８が構成され、トランジスタ３２の発振により、トランス３０の一次コイル３０Ｐにはスイッチング電流が流れる。この一次側のスイッチング電流により、トランス３０の二次コイル３０Ｓにスイッチング電圧が誘起する。また、制御部３６のスイッチング制御による例えば、一定のスイッチング周波数におけるトランジスタ３２の導通期間の増減により、出力制御が行われている。

トランス３０の二次コイル３０Ｓには整流回路４０としてダイオード４２、４４が接続され、スイッチング電圧はこの整流回路４０で整流され、チョークコイル４６及びコンデンサ４８でその変動成分が除去され、直流出力に変換される。一定の出力電圧Ｖ_DCからなる直流出力は、ダイオード５０を介してコンデンサ回路４に加えられ、電気二重層コンデンサ４０１〜４０１Ｎの充電に供される。

この充電回路６の出力電圧、即ち、コンデンサ回路４の端子間電圧Ｖ_DC（図１）は電圧監視手段である第１の比較器５４により監視され、電圧源５６で設定された基準電圧Ｖ_REFとの比較により、端子間電圧Ｖ_DCの増減、その推移は基準電圧Ｖ_REFとの差電圧ΔＶとして比較器５４から取り出され、制御情報の１つである電圧情報が制御部３６に加えられている。

また、コンデンサ回路４側に流れる電流を検出する手段として充電回路６の基準電位側回路には電流検出抵抗として抵抗５８が接続され、この抵抗５８には電流が電圧に変換されて取り出され、第２の比較器６０によって検出され、この比較器６０から制御情報の１つである電流情報が制御部３６に加えられている。

この場合、制御部３６には他の制御情報として、制御入力端子６２、６４に既述した受光トランジスタ１８１〜１８Ｎからのバイパス動作を表す導通情報、制御入力端子６６、６８に既述した受光トランジスタ２２１〜２２Ｎからのバイパス動作を表す導通情報が加えられている。

斯かる構成とすれば、コンデンサ回路４に定電流を流して各電気二重層コンデンサ４０１〜４０Ｎを充電し、端子間電圧Ｖ_DCの推移が比較器５４により監視され、電圧情報が比較器５４から制御部３６に加えられる。また、コンデンサ回路４に充電回路６を通して流れる電流Ｉは、抵抗５８の電圧降下として検出され、比較器６０から電流情報が制御部３６に加えられる。この結果、制御部３６は、充電初期においては充電回路６に定電流（最大電流）を発生させて電気二重層コンデンサ４０１〜４０Ｎを充電し、その充電の推移に従い、バランス回路１０１〜１０Ｎが順次にバイパス動作に移行することに連動し、コンデンサ回路４に流す電流を段階的に減少させ、バランス回路１０１〜１０Ｎの全てがバイパス動作に移行したとき、最低電流に維持して充電を行い、各電気二重層コンデンサ４０１〜４０Ｎの充電電圧を目標値に到達させる。

この場合、制御部３６によるトランジスタ３２の制御では、トランジスタ３２のスイッチング周波数の導通期間が調整されるので、パルス幅制御により、直列出力側の定電流出力の発生とともに、出力電流の段階的な低減を行える。この電流の低減制御は、バランス回路１０１〜１０Ｎがバイパス動作に移行することを契機として連続的に出力電流を低減するようにしてもよい。

次に、各バランス回路１０１〜１０Ｎについて、図３を参照して説明する。図３は、バランス回路１０１〜１０Ｎの構成例を示している。

バイパス手段としてのバランス回路１０１〜１０Ｎは、電気二重層コンデンサ４０１〜４０Ｎに個別に接続され、電気二重層コンデンサ４０１〜４０Ｎの各充電電圧を検出する機能と、充電電圧が所定電圧に到達した後は、所定電圧に到達した電気二重層コンデンサ４０１〜４０Ｎに加えられる電流を分流させるバイパス機能を備えるとともに、バイパス手段の動作開始を表す出力手段として出力回路７０を備えている。この出力回路７０は、バイパス動作から所定時間だけ遅延してバイパス動作の開始を表す出力を発生する。

各バランス回路１０１〜１０Ｎには、電気二重層コンデンサ４０１〜４０Ｎのバイパス手段としてバイパス回路７２が設置されており、このバイパス回路７２は、第１のスイッチング素子としてトランジスタ７４と、抵抗回路７６として並列化された抵抗７６Ａ、７６Ｂとの直列回路で構成されている。これら抵抗７６Ａ、７６Ｂの各抵抗値をＲ_76A、Ｒ_76Bとすると、抵抗回路７６の抵抗値Ｒ_Sは、
Ｒ_S＝Ｒ_76A・Ｒ_76B／（Ｒ_76A＋Ｒ_76B）＝Ｒ／２・・・（１）
となるから、抵抗７６Ａ、７６Ｂの抵抗値Ｒ_76A、Ｒ_76B＝Ｒとすると、Ｒ_S＝Ｒ／２となり、抵抗回路７６の抵抗素子の並列個数Ｎに応じて段階的に減少し、所望の抵抗値を設定することができる。抵抗回路７６は、可変抵抗で構成すれば、連続的に抵抗値を変化させ、その値を設定することができる。従って、トランジスタ７４に流れる電流をＩ_Bとすると、抵抗回路７６に発生する電圧Ｖ_Rは、式（１）を参照すれば、
Ｖ_R＝Ｉ_B・Ｒ_S＝Ｉ_B・Ｒ_76A・Ｒ_76B／（Ｒ_76A＋Ｒ_76B）＝Ｉ_B・Ｒ／２
・・・（２）
となり、電流Ｉ_Bと抵抗値Ｒ_Sとの積で与えられ、抵抗値Ｒ_S又は電流Ｉ_Bに比例して増加することになる。電流Ｉ_Bの推移を同一とすれば、単位時間当たりの電圧Ｖ_Rの増加は、抵抗値Ｒ_Sによって加減することができる。

そして、トランジスタ７４のベースには抵抗７８を介して電気二重層コンデンサ４０１〜４０Ｎの充電電圧が加えられており、また、トランジスタ７４を駆動する駆動手段としてドライブ回路８０が設置され、このドライブ回路８０は、後述のシャントレギュレータ等で構成され、電気二重層コンデンサ４０１〜４０Ｎの充電電圧が所定電圧に到達した場合に導通し、トランジスタ７４にベース電流を流す構成である。そこで、電気二重層コンデンサ４０１〜４０Ｎには充電電圧の電圧検出手段として抵抗８１、８２からなる分圧回路が接続され、電気二重層コンデンサ４０１〜４０Ｎの充電電圧が抵抗８１、８２の抵抗比により取り出され、ドライブ回路８０に加えられている。

斯かる構成では、ドライブ回路８０が導通状態に移行する前では、トランジスタ７４は、そのベースが高レベルに維持されて遮断状態であるから、電気二重層コンデンサ４０１〜４０Ｎの充電が維持される。この充電電圧が所定電圧を超えると、ドライブ回路８０が導通状態となり、抵抗７８を通してドライブ回路８０に電流が流れる。このとき、トランジスタ７４のベース電流がドライブ回路８０に引き込まれ、トランジスタ７４が導通する。この導通の結果、バイパス回路７２のバイパス動作が開始され、電気二重層コンデンサ４０１〜４０Ｎに流れていた充電電流が主としてバイパス回路７２に流れ、電気二重層コンデンサ４０１〜４０Ｎの充電電流が抑制される。

そして、出力回路７０には、既述の充電電圧、充電電流の推移を検出する手段として、バイパス回路７２のバイパス動作の開始を検出して導通するスイッチ回路８４が設置されている。このスイッチ回路８４は、第２のスイッチング素子としてトランジスタ８６とともに、抵抗８８、９０、９２で構成されており、トランジスタ８６のベースには抵抗回路７６に発生する電圧Ｖ_Rが抵抗９０を介して加えられている。即ち、トランジスタ８６のスイッチングは、そのベースに加えられる電圧Ｖ_Rの推移に依存することになる。

このスイッチ回路８４と電気二重層コンデンサ４０１〜４０Ｎのアノード側回路との間には、フォトカプラ１２１〜１２Ｎの発光ダイオード１６１〜１６Ｎが抵抗９４を介して接続され、フォトカプラ１４１〜１４Ｎの発光ダイオード２０１〜２０Ｎが抵抗９６を介して接続されている。

また、このバランス回路１０１〜１０Ｎのドライブ回路８０について、図４を参照して説明する。図４は、その一例として、ドライブ回路８０に用いられるシャントレギュレータ回路を示している。

このシャントレギュレータ回路３００は、電圧検出手段としての電圧比較器３０２、トランジスタ３０４及び基準電圧源３０６で構成され、電圧比較器３０２の正相入力端子にレファレンス（REFERENCE ）端子３０８、トランジスタ３０４のコネクタ側にカソード（CATHODE ）端子３１０、トランジスタ３０４のエミッタ側にアノード（ANODE ）端子３１２を備えた構成である。斯かる構成によれば、抵抗８１、８２（図３）の分圧点から電気二重層コンデンサ４０１〜４０Ｎの充電電圧が分圧されてレファレンス端子３０８に加えられ、その電圧値が基準電圧源３０６の基準電圧値Ｖ_refを超えると、電圧比較器３０２に出力が発生してトランジスタ３０４を導通させる。電圧比較器３０２の出力は電圧比較器３０２の正相入力端子及び逆相入力端子の入力差電圧に応じた値となり、トランジスタ３０４には、その出力値に応じた電流が流れる。この結果、トランジスタ７４（図３）のベース電流がトランジスタ３０４に引き込まれ、そのベース電流値は電圧比較器３０２の出力、即ち、電圧比較器３０２の正相入力端子及び逆相入力端子の入力差電圧に依存する。

そこで、電気二重層コンデンサ４０１〜４０Ｎの充電電圧の基準電圧をＶ_Sとすると、この基準電圧Ｖ_Sとドライブ回路８０が導通する基準電圧Ｖ_refとの関係は、抵抗８１、８２の抵抗値をＲ₈₁、Ｒ₈₂とすると、
Ｖ_ref＝Ｖ_S・Ｒ₈₂／（Ｒ₈₁＋Ｒ₈₂）・・・（３）
に設定される。即ち、このドライブ回路８０を用いれば、電気二重層コンデンサ４０１〜４０Ｎの充電電圧が基準電圧Ｖ_Sに到達したとき、抵抗８１、８２の分圧点に発生する電圧が基準電圧Ｖ_ref以上となり、トランジスタ７４を導通させることができる。

斯かる構成によれば、バイパス回路７２のバイパス動作を開始すると、トランジスタ７４を通じてトランジスタ８６の導通条件が成立する。トランジスタ７４が導通すると、バイパス電流Ｉ_Bが流れる。このバイパス電流Ｉ_Bが、式（２）で示したように、抵抗回路７６に電圧Ｖ_Rを発生させる。この電圧Ｖ_Rが所定のレベル、即ち、トランジスタ８６を導通させるに必要なレベルに到達したとき、トランジスタ８６が導通する。即ち、トランジスタ７４の導通開始点（ｔ₁）から、トランジスタ８６の導通開始点（ｔ₂）までには所定の遅延時間Ｔ（＝ｔ₂−ｔ₁）が存在している。

次に、バランス回路１０１〜１０Ｎの動作を図５を参照して説明する。図５はその動作波形等を示しており、（Ａ）は充電電圧の推移、（Ｂ）はトランジスタ７４のスイッチング動作、（Ｃ）はバイパス電流の推移、（Ｄ）はトランジスタ８６のスイッチング動作、（Ｅ）は充電電流の推移を示している。

充電開始により、電気二重層コンデンサ４０１〜４０Ｎに対し、充電回路６から定電流｛図５の（Ｅ）｝が流れる。この結果、図５の（Ａ）に示すように、電気二重層コンデンサ４０１〜４０Ｎの充電電圧が上昇する。その充電電圧が基準電圧Ｖ_S（≡Ｖ_ref）に到達すると、既述したように、ドライブ回路８０が導通し、図５の（Ｂ）に示すように、トランジスタ７４が時点ｔ₁で導通し、バイパス動作を開始する。即ち、電気二重層コンデンサ４０１〜４０Ｎに流れている電流はトランジスタ７４の導通によりバイパス回路７２に流れ、これがバイパス電流Ｉ_Bである。このバイパス電流Ｉ_Bは、図５の（Ｃ）に示すように、時点ｔ₁から増加し、所定値として例えば、２〔Ａ〕程度まで増加する。この結果、電気二重層コンデンサ４０１〜４０Ｎの充電電流は、図５の（Ｅ）に示すように、時点ｔ₁からバイパス電流Ｉ_Bの増加に応じて減少することになる。

このバイパス電流Ｉ_Bが所定値まで増加し、抵抗回路７６の抵抗値Ｒ_Sとの積で与えられる電圧Ｖ_Rが所定値Ｖ_Bに到達すると、その時点ｔ₂でトランジスタ８６が導通し｛図５の（Ｄ）｝、この結果、発光ダイオード１６１〜１６Ｎ又は２０１〜２０Ｎが発光し、受光トランジスタ１８１〜１８Ｎ又は２２１〜２２Ｎが導通する。これにより既述の充電回路６（図１）又はその制御部３６（図２）に報知される。この報知に基づき、充電回路６では、その充電電流の段階的な減少等の制御が行われる。

従って、電気二重層コンデンサ４０１〜４０Ｎの充電電圧が所定電圧に到達したとき、即ち、バイパス回路７２のバイパス動作に応動し、そのバイパス動作の開始（ｔ₁）から所定時間Ｔだけ遅延した後、受光トランジスタ１８１〜１８Ｎ又は２２１〜２２Ｎが導通する。この場合、この遅延時間Ｔは、抵抗回路７６の抵抗値Ｒ_Sによって任意に設定することができ、抵抗７６Ａ、７６Ｂの抵抗値やその設置個数によって所望の値に設定することができる。

以上述べたバランス回路１０１〜１０Ｎを用いた電気二重層コンデンサ装置２（図１）における電気二重層コンデンサの充電制御について、図６及び図７を参照して説明する。図６は、充電方法又は充電制御プログラムを示すフローチャート、図７は、電気二重層コンデンサの充電における電圧及び電流の推移を示す図である。

説明を容易にするため、各電気二重層コンデンサ４０１〜４０Ｎの未充電状態を想定すると、充電回路６からコンデンサ回路４に定電流として最大電流Ｉ_maxを流し（ステップＳ１）、充電を行う。この充電により電気二重層コンデンサ４０１〜４０Ｎの何れかの充電電圧が所定電圧に到達し、対応するバランス回路１０１〜１０Ｎの何れかがバイパス動作に入ると（ステップＳ２）、現在の最大電流Ｉ_maxから所定電流ΔＩだけ低減させ（ステップＳ３）、電流（Ｉ_max−ΔＩ）で充電を持続する。各バランス回路１０１〜１０Ｎのバイパス動作は既述の通りである。

そして、充電回路６からコンデンサ回路４に流れる電流が最低電流Ｉ_minに到達したか否かを判定し（ステップＳ４）、ステップＳ１〜ステップＳ３の処理を繰り返す。この結果、充電回路６からコンデンサ回路４に流れる電流は、バランス回路１０１〜１０Ｎがバイパス動作に移行した数をＮとすれば、電流（Ｉ_max−ΔＩ×Ｎ）となり、そのＮに比例して段階的に減少することになる。この減少の結果、コンデンサ回路４に流れる電流が最低電流Ｉ_minに到達すると（ステップＳ４）、最低電流Ｉ_minに維持して（ステップＳ５）充電電圧を監視しながら充電を持続する。この結果、コンデンサ回路４の出力電圧Ｖ_DC（＝Ｖ_max）、即ち、電気二重層コンデンサ４０１〜４０Ｎの充電電圧が目標値に到達したか否かを判定し（ステップＳ６）、目標値に充電電圧が到達したとき、充電を完了する。この場合、各電気二重層コンデンサ４０１〜４０Ｎの充電電圧の目標値は、電気二重層コンデンサ４０１〜４０Ｎの直列個数をＮとすれば、Ｖ_DC／Ｎ（＝Ｖ_max／Ｎ）となる。

斯かる構成とすれば、例えば、図７に示すように、充電電圧Ｖの推移に従い、バランス回路１０１〜１０Ｎのバイパス動作に連動して最大電流Ｉ_maxを最低電流Ｉ_minまで段階的に低減させ、最低電流Ｉ_minの持続により、コンデンサ回路４を最大電圧Ｖ_maxまで充電させ、これを出力電圧とすることができる。

そして、各バランス回路１０１〜１０Ｎでは、各電気二重層コンデンサ４０１〜４０Ｎが基準電圧Ｖ_Sに到達した後、遅延時間Ｔだけ制御部３６へのバイパス動作の報知を遅延させているので、その遅延時間Ｔだけ充電が持続することになり、各電気二重層コンデンサ４０１〜４０Ｎは十分な充電が行われ、所定の出力電圧Ｖ_DCを得ることができる。

なお、上記実施形態では、抵抗回路７６の抵抗値Ｒ_Sとスイッチ回路８４のトランジスタ８６のスイッチング特性から所望の遅延時間Ｔを設定しているが、バイパス回路７２のトランジスタ７４とスイッチ回路８４との間に遅延回路を介挿することにより、所望の遅延時間Ｔを設定するように構成してもよい。

また、上記実施形態では、ドライブ回路８０としてシャントレギュレータ回路３００を用いた例を記載したが、トランジスタ７４を導通させる回路としては、電圧比較器のみを用いても構成でき、実施形態の回路に限定されるものではない。

また、上記実施形態では、充電回路６とバランス回路１０１〜１０Ｎとを独立した構成として説明したが、充電回路６にバランス回路１０１〜１０Ｎを内蔵した構成としてもよい。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について、図８を参照して説明する。第２の実施形態は、既述のキャパシタ装置を用いた定着装置及びディジタル複写機について述べている。図８は、ディジタル複写機の概略構成例を示す縦断正面図である。このディジタル複写機４１０は、本発明の画像形成装置の一実施形態に係り、いわゆる複合機であって、複写機能と、これ以外の機能として例えば、プリンタ機能やファクシミリ機能を備えており、これら機能は図示しない操作部のアプリケーション切換えキーの操作によって選択することが可能である。この機能選択により、ディジタル複写機４１０は、複写機能の選択時に複写モード、プリンタ機能の選択時にプリントモード、ファクシミリ機能の選択時にファクシミリモードに切り換えられる。

このディジタル複写機４１０について、その構成とともに各種モードの動作を説明する。複写モードでは、原稿を送る自動原稿送り装置（以下「ＡＤＦ」という）４１２の原稿台４１４に画像面を上にして置かれた原稿は、図示しない操作部上のスタートキーが押下されると、給紙ローラ４１６、給送ベルト４１８によってコンタクトガラス４２０上の所定の位置に給送される。ＡＤＦ４１２は、一枚の原稿の給送完了毎に原稿枚数をカウントアップするカウント機能を有する。コンタクトガラス４２０上の原稿は、画像読取装置４２２によって画像情報が読み取られた後に、給送ベルト４１８、排送ローラ４２４によって排紙台４２６上に排出される。

画像読取装置４２２には、露光ランプ４６６、ミラー４６８、４７０、４７２、結像レンズ４７４、イメージセンサを構成するＣＣＤ（Charge Coupled device ）４７６等が備えられている。光源である露光ランプ４６６により発せられた光が原稿に照射され、原稿からの反射光がミラー４６８、４７０、４７２を経て結像レンズ４７４で集光されてＣＣＤ４７６に検知され、光電変換により画像データに変換される。

原稿台４１４上に次の原稿が原稿セット検知器４２８で検知されると、同様に原稿台４１４上の一番下の原稿が給紙ローラ４１６、給送ベルト４１８によってコンタクトガラス４２０上の所定の位置に給送される。このコンタクトガラス４２０上の原稿は、画像読取装置４２２によって画像情報が読み取られた後に、給送ベルト４１８、排送ローラ４２４によって排紙台４２６上に排出される。給紙ローラ４１６、給送ベルト４１８及び排送ローラ４２４は図示しない搬送モータによって駆動される。

第１給紙装置４３０、第２給紙装置４３２及び第３給紙装置４３４は、それぞれ選択されたときに、その積載された転写紙を給紙する。この転写紙は縦搬送ユニット４４２によって感光体４４４に当接する位置まで搬送される。感光体４４４は、例えば感光体ドラムが用いられており、図示しないメインモータにより回転駆動される。

画像読取装置４２２で原稿から読み取られた画像データは、画像処理部４７８で所定の画像処理が施された後、書込みユニット４４６によって光情報に変換される。その画像を表す光はミラー４８０を経て感光体４４４に照射される。感光体４４４には図示しない帯電器により一様に帯電された後、書込みユニット４４６からの光情報で露光されて静電潜像が形成される。この感光体４４４上の静電潜像は、現像装置４４８により現像されてトナー像となる。

このディジタル複写機４１０においては、書込みユニット４４６、感光体４４４、現像装置４４８や、その他の図示しない感光体４４４回りの周知の装置等により、電子写真方式で用紙等の媒体に画像形成を行うプリンタエンジンが構成されている。

搬送ベルト４５０は、用紙搬送手段又は転写手段を構成しており、電源から転写バイアスが印加され、縦搬送ユニット４４２から搬送される転写媒体としての転写紙には、感光体４４４と等速で搬送されながら、感光体４４４上のトナー像が転写される。この転写紙は、定着装置４５２から加えられる熱によってトナー像を定着させ、排紙ユニット４５４により排紙トレイ４５６に排出される。感光体４４４にはトナー像転写後に図示しないクリーニング装置によりクリーニングが施され、感光体４４４上にある残存トナーが除去される。

このような複写動作は、通常モードでの用紙片面の複写である。この片面モードに対し、転写紙の両面に画像を複写する両面モードがある。この両面モードでは各給紙トレイ４３６〜４４０の何れかより給紙され、その表面に既述の画像が形成された転写紙は、両面入紙搬送路４５８側に切り換えられ、反転ユニット４６０によりスイッチバックされて表裏が反転され、両面搬送ユニット４６２へ搬送される。この場合、片面複写の排紙ユニット４５４による排紙トレイ４５６側への搬送が禁止される。

両面搬送ユニット４６２へ搬送された転写紙は、両面搬送ユニット４６２により縦搬送ユニット４４２へ搬送され、感光体４４４に当接する。転写紙には、感光体４４４に形成されたトナー像が裏面に転写され、定着装置４５２によりトナー像が定着され、両面複写が得られる。この両面複写された転写紙は、排紙ユニット４５４により排紙トレイ４５６に排出される。

また、転写紙を反転して排出する場合に、反転ユニット４６０によりスイッチバックされて表裏を反転させた転写紙は、反転排紙搬送路４６４を経て排紙ユニット４５４により排紙トレイ４５６に排出される。

また、プリントモードでは、前述の画像処理装置からの画像データの代りに、外部からの画像データが書込みユニット４４６に入力され、複写モードと同様に転写紙上に画像が形成される。また、ファクシミリモードでは、画像読取装置４２２からの画像データが図示しないファクシミリ送受信部により相手に送信され、相手からの画像データがファクシミリ送受信部で受信されて前述の画像処理装置からの画像データの代りに書込みユニット４４６に入力されることにより、複写モードと同様に転写紙上に画像が形成される。

また、ディジタル複写機４１０には、図示しない大量用紙供給装置（ＬＣＴ）、ソート、穴あけ、ステイプル等を行うフィニッシャー、原稿読取りのためのモード、複写倍率の設定、給紙段数の設定、図示しないフィニッシャーで後処理の設定、オペレータに対する表示等を行う操作部を備える。

次に、このディジタル複写機４１０の定着装置４５２の構成について、図９を参照して説明する。図９は、定着装置４５２の基本的な構成を示している。この定着装置４５２では、定着部材である定着ローラ５０８に、加圧部材としての加圧ローラ５１０が、図示しない加圧手段により一定の加圧力を以て押し当てられている。加圧ローラ５１０は例えば、シリコンゴム等の弾性部材で構成される。定着部材と加圧部材は、双方をローラ状に構成する必要はなく、何れか一方又は双方を無端ベルトで構成してもよい。この定着装置４５２では、定着エネルギを発生する電熱源として例えば、交流（ＡＣ）定着ヒータＨＴ１、ＨＴ２、ＨＴ３が設けられている。この実施形態では例えば、ＡＣ定着ヒータＨＴ１、ＨＴ２、ＨＴ３は定着ローラ５０８の内部に配置されており、定着部材である定着ローラ５０８を内側から加熱する構成である。

これら定着ローラ５０８及び加圧ローラ５１０は、図示しない駆動機構により回転駆動される。定着ローラ５０８の表面には定着温度を検出する手段として例えば、サーミスタ等の温度センサＴＨ１１、ＴＨ１２が当接され、その表面温度が検出される。トナー５１２を担持した転写紙等の媒体であるシート５１４には、定着ローラ５０８と加圧ローラ５１０とのニップ部を通過する際に、定着ローラ５０８及び加圧ローラ５１０による加熱及び加圧によりトナー画像が定着する。

そして、第２の発熱部材である複数本のＡＣ定着ヒータＨＴ２、ＨＴ３は、主たるヒータ（主ヒータ）を構成しており、定着ローラ５０８の基準となる目標温度に達していないときにＯＮにされて、定着ローラ５０８を加熱する。これらＡＣ定着ヒータＨＴ２、ＨＴ３は例えば、定着ローラ５０８内において、Ｂ５サイズ、Ａ４サイズ等を考慮して主走査方向を不均等に２分するように配置される。ＡＣ定着ヒータＨＴ２は定着ローラ５０８の基準位置側からＢ５サイズ分、ＡＣ定着ヒータＨＴ３は残りの（Ａ４−Ｂ５）サイズ分を各々加熱するように割り当てられ、加熱むらを防止している。

第１の発熱部材であるＡＣ定着ヒータＨＴ１は、ディジタル複写機４１０の主電源投入時や、省エネのためのオフモード時からコピー可能となるまでの立上げ時等、定着装置４５２のウォームアップ時にＯＮにされるか、又は、画像形成時に定着ローラ５０８の基準となる目標温度に達していないときにＯＮされることにより、定着ローラ５０８を加熱する補助的なヒータ（補助ヒータ）である。

次に、ディジタル複写機４１０の電源制御系の構成について、図１０を参照して説明する。図１０は、ディジタル複写機４１０の定着装置４５２の電源回路４８２の構成を示すブロック図である。

この電源回路４８２には例えば、商用交流電源等のＡＣ電源ＰＳの供給のＯＮ／ＯＦＦを行うメイン電源スイッチ（ＳＷ）４８４が設けられ、このＳＷ４８４を通してＡＣ電源ＰＳが制御部４８６、キャパシタ充電回路４８８、直流（ＤＣ）電源生成回路４９０、ＡＣヒータ駆動回路４９２に加えられている。制御部４８６は電源回路４８２の各部その他を制御し、キャパシタ充電回路４８８は、既述の充電回路６（図１、図２）で構成され、ＡＣ電源ＰＳを受けてキャパシタ装置４９３を充電する。このキャパシタ装置４９３は、既述のコンデンサ回路４（図１、図２）で構成され、ＡＣ定着ヒータＨＴ１の補助電源を構成する。ＤＣ電源生成回路４９０は、ディジタル複写機４１０のＤＣ電源を生成する。ＡＣヒータ駆動回路４９２は、ＡＣ定着ヒータＨＴ２、ＨＴ３にＡＣ電力を供給する第２の駆動回路を構成する。このＡＣヒータ駆動回路４９２の出力はインターロックスイッチ４９４を介してＡＣヒータ駆動回路４９２及びキャパシタ放電回路４９６に加えられている。そして、キャパシタ放電回路４９６は、キャパシタ装置４９３の放電を実行し、ＡＣ定着ヒータＨＴ１に対してＤＣ電力を供給する第１の駆動回路を構成している。

そして、制御部４８６は、電源回路４８２の各部を制御しており、キャパシタ充電回路４８８、ＡＣヒータ駆動回路４９２及びキャパシタ放電回路４９６の動作を制御する。この制御動作として例えば、キャパシタ充電回路４８８に制御信号Ｓ１を送出して、キャパシタ充電回路４８８によるキャパシタ装置４９３の充電動作を制御する。また、キャパシタ放電回路４９６に、制御信号Ｓ３、Ｓ４を送出して、キャパシタ放電回路４９６によるＡＣ定着ヒータＨＴ１のＯＮ／ＯＦＦ動作を制御する。また、制御信号Ｓ８、Ｓ９、Ｓ１０をＡＣヒータ駆動回路４９２に送出し、ＡＣヒータ駆動回路４９２によるＡＣ定着ヒータＨＴ２、ＨＴ３のＯＮ／ＯＦＦ動作を制御する。

ＤＣ電源生成回路４９０は、メイン電源ＳＷ４８４を介して入力されるＡＣ電源に基づいて、画像形成装置の制御系に供給する電源Ｖ_CCと、駆動系、中高圧電源に供給する電源Ｖ_aaを生成している。

インターロックスイッチ４９４は、このディジタル複写機４１０のカバー類（図示せず）と連動してＯＮ／ＯＦＦするスイッチであり、ディジタル複写機４１０のカバー類が開放されることにより触れることができる駆動部材、中高圧電源印加部材を有する場合に、カバー開時に該駆動部材の動作を停止又は該印加部材への電圧印加を停止するよう電源を遮断する構成となっている。インターロックスイッチ４９４にはＤＣ電源生成回路４９０で生成された電源Ｖ_aaの一部が入力され、このインターロックスイッチ４９４を介して、キャパシタ放電回路４９６及びＡＣヒータ駆動回路４９２に入力される。

ＡＣヒータ駆動回路４９２は、制御部４８６から入力される制御信号Ｓ８、Ｓ９、Ｓ１０に応じて、ＡＣ定着ヒータＨＴ２、ＨＴ３のＯＮ／ＯＦＦを行う。キャパシタ充電回路４８８は、キャパシタ装置４９３と接続されており、制御部４８６から入力される制御信号Ｓ１に基づいて、キャパシタ装置４９３の充電を行う。キャパシタ装置４９３は、電気二重層コンデンサ等の大容量のキャパシタで構成されている。キャパシタ装置４９３は、キャパシタ充電回路４８８及びキャパシタ放電回路４９６に接続されており、キャパシタ充電回路４８８から充電が行われる。キャパシタ装置４９３に充電された電力は、キャパシタ放電回路４９６のＯＮ／ＯＦＦ制御によりＡＣ定着ヒータＨＴ１に供給される。

キャパシタ放電回路４９６は、制御部４８６から入力される制御信号Ｓ３、Ｓ４に応じて、キャパシタ装置４９３に蓄積された電力が定着ヒータＨＴ１に供給され、定着ヒータＨＴ１をＯＮ／ＯＦＦさせる。温度センサＴＨ１１、ＴＨ１２は、既述したように、定着ローラ５０８の近傍に設置され、定着ローラ５０８の表面温度を表す検出信号Ｓ６ａ、Ｓ６ｂが得られ、各検出信号Ｓ６ａ、Ｓ６ｂが制御部４８６に制御情報として加えられる。この場合、温度センサＴＨ１１、ＴＨ１２の抵抗値が検出温度により変化するので、制御部４８６は、これら温度センサＴＨ１１、ＴＨ１２の抵抗値の温度変化を利用し、その抵抗値変化を以て定着ローラ５０８の表面温度を検出する。温度センサＴＨ１１は例えば、定着ヒータＨＴ２の加熱領域に対応して配置され、温度センサＴＨ１２は例えば、定着ヒータＨＴ３の加熱領域に対応して配置されている。

次に、ＡＣヒータ駆動回路４９２（図１０）の構成について、図１１を参照して説明する。図１１は、ＡＣヒータ駆動回路４９２の構成例を示す回路図である。

このＡＣヒータ駆動回路４９２には、入力されるＡＣ電源ＰＳのノイズを除去するフィルタＦＩＬ２１が設置され、制御部４８６から入力される制御信号Ｓ９に応じて、ＯＮ／ＯＦＦされる安全保護用の定着リレーＲＬ２１が設置されている。この定着リレーＲＬ２１には逆起防止用のダイオードＤ２１が接続され、制御部４８６から入力される制御信号Ｓ８、Ｓ１０に基づいて、定着ヒータＨＴ２、ＨＴ３をＯＮ／ＯＦＦさせるヒータＯＮ／ＯＦＦ回路５００、５０２が設置されている。

ＡＣ電源ＰＳには、フィルタＦＩＬ２１、定着リレーＲＬ２１及びヒータＯＮ／ＯＦＦ回路５００を介して定着ヒータＨＴ２が接続されているとともに、フィルタＦＩＬ２１、定着リレーＲＬ２１及びヒータＯＮ／ＯＦＦ回路５０２を介して定着ヒータＨＴ３が接続されている。

ヒータＯＮ／ＯＦＦ回路５００は、トライアックＴＲ１２１、フォトカプラＰＣ２１、トランジスタＴＲ２１、ノイズ吸収用スナバ回路５０３、インダクタＬ２１、抵抗Ｒ２２、Ｒ２３、Ｒ２４で構成されている。トライアックＴＲ１２１はＡＣ電源ＰＳをＯＮ／ＯＦＦするためのスイッチであり、フォトカプラＰＣ２１は、トライアックＴＲ１２１のベースをＯＮし、また、２次側である制御部４８６からの信号を絶縁する。トランジスタＴＲ２１は、フォトカプラＰＣ２１の発光側ＬＥＤを駆動するためのドライバであり、ノイズ吸収用スナバ回路５０３はコンデンサＣ２１及び抵抗Ｒ２１で構成されている。インダクタＬ２１はノイズ吸収用であり、抵抗Ｒ２２は続流防止抵抗である。抵抗Ｒ２３、Ｒ２４はフォトカプラＰＣ２１の電流制限抵抗である。

ヒータＯＮ／ＯＦＦ回路５０２も同様に、トライアックＴＲ１３１、フォトカプラＰＣ３１、トランジスタＴＲ３１、ノイズ吸収用スナバ回路５０５、インダクタＬ３１、抵抗Ｒ３２、Ｒ３３、Ｒ３４で構成されている。トライアックＴＲ１３１はＡＣ電源ＰＳをＯＮ／ＯＦＦするためのスイッチであり、フォトカプラＰＣ３１は、トライアックＴＲＩ３１のベースをＯＮし、また、２次側である制御部４８６からの信号を絶縁する。トランジスタＴＲ３１は、フォトカプラＰＣ３１の発光側ＬＥＤを駆動するためのドライバであり、ノイズ吸収用スナバ回路５０５は、コンデンサＣ３１及び抵抗Ｒ３１で構成されている。インダクタＬ３１はノイズ吸収用であり、抵抗Ｒ３２は、続流防止抵抗である。抵抗Ｒ３３、Ｒ３４はフォトカプラＰＣ３１の電流制限抵抗である。

上記構成のＡＣヒータ駆動回路４９２において、定着ヒータＨＴ２は定着リレーＲＬ２１とトランジスタＴＲ２１のベースの双方がＯＮされた状態で電力が供給されて点灯する。同様に、定着ヒータＨＴ３は定着リレーＲＬ２１とトランジスタＴＲ３１のベースの双方がＯＮされた状態で電力が供給されて点灯する。

制御部４８６は、定着リレーＲＬ２１に供給する制御信号Ｓ９をＯＮした状態で、ヒータＯＮ／ＯＦＦ回路５００のトランジスタＴＲ２１のベースに供給する制御信号Ｓ８をＯＮ／ＯＦＦさせ、定着ヒータＨＴ２の点灯／消灯を制御する。同様に、制御部４８６は、定着リレーＲＬ２１に供給する制御信号Ｓ９をＯＮした状態で、ヒータＯＮ／ＯＦＦ回路５０２のトランジスタＴＲ３１のベースに供給する制御信号Ｓ１０をＯＮ／ＯＦＦして、定着ヒータＨＴ３の点灯／消灯を制御する。

次に、キャパシタ放電回路４９６（図１０）について、図１２を参照して説明する。図１２は、キャパシタ放電回路４９６の構成を示すブロック図である。

キャパシタ放電回路４９６は、充放電用スイッチ５０４、安全保護用の定着リレーＲＬ１１、定着リレーＲＬ１１の逆起防止用のダイオードＤ１１、キャパシタ装置４９３の両端電圧を検出する両端電圧検出回路５０６を備えている。

キャパシタ装置１９３の両端には、充放電用スイッチ５０４と定着リレーＲＬ１１が接続されている。充放電用スイッチ５０４は、制御部４８６から入力される制御信号Ｓ３によりＯＮ／ＯＦＦされる。同様に、定着リレーＲＬ１１は、制御部４８６から入力される制御信号Ｓ４によりＯＮ／ＯＦＦされる。充放電用スイッチ５０４と定着リレーＲＬ１１の両者がＯＮされると、キャパシタ装置４９３に蓄積された電荷が放電して、定着ヒータＨＴ１に電力が供給される。

そして、両端電圧検出回路５０６は、キャパシタ装置４９３の両端電圧を検出して、その検出信号Ｓ５を制御部４８６に出力する。制御部４８６は、この検出信号Ｓ５を常時監視して、キャパシタ装置４９３の充電状態を監視している。

以上述べた通り、このようなディジタル複写機４１０によれば、キャパシタ装置４９３に電気二重層コンデンサ装置２（図１）、キャパシタ充電回路４８８に充電回路６（図２等）を使用することにより、第１の実施形態で述べた通りの作用効果が期待できる。そして、ディジタル複写機４１０においては、キャパシタ装置４９３の電力をキャパシタ放電回路４９６を通して放電することにより、定着装置４５２の定着ヒータＨＴ１を予備加熱することができる。この結果、複写開始動作を迅速化することができる。

既述した通り、このようなキャパシタ装置４９３に既述の電気二重層コンデンサ装置２を用いるので、定電力充電によって商用交流電源の給電許容量を超えることがなく、また、ディジタル複写機４１０の各部に対する電力配分を適正且つ効率的に行うことができる。

特に、既述の作用に記載した通り、一定の充電電圧として例えば、２８〔Ｖ〕を境にして定電流充電から定電力充電に切り換え、一定の充電電圧として例えば、４４〔Ｖ〕に達した後、定電力充電から定電流充電に再度切り換えるので、キャパシタ装置４９３を効率よく、しかも、商用交流電源の給電許容量を超えることなく、満充電を達成でき、定着装置４５２の定着ヒータＨＴ１の予備加熱を効率よく行うことができる。

なお、第１の実施形態では、電気二重層コンデンサ装置２、電気二重層コンデンサ４０１〜４０Ｎについて説明し、第２の実施形態では、キャパシタ装置４９３やキャパシタ充電回路４８８、キャパシタ放電回路４９６について説明しているが、定着装置４５２の定着ヒータＨＴ１の予備加熱に用いるキャパシタ装置４９３には電気二重層コンデンサ以外のキャパシタを用いてもよい。

また、上記実施形態では、電気二重層コンデンサ装置２を例示して説明したが、この電気二重層コンデンサ装置２は複写機、ファクシミリ装置、プリンタ装置等の画像形成装置、その他の電源装置等に用いることができる。

以上述べたように、本発明の最も好ましい実施形態等について説明したが、本発明は上記記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載され、又は、発明を実施するための最良の形態に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能であり、斯かる変形や変更が本発明の範囲に含まれることはいうまでもない。

本発明によれば、単一又は複数のキャパシタの充電に関し、定電流充電、キャパシタに併設したバイパス手段のバイパス動作の開始と充電電流の低減との間に時間差を設定しているので、効率的な充電を行うことができ、高効率、信頼性、安全性の高いキャパシタ装置、定着装置及び画像形成装置の実現に寄与し、有用である。

本発明の第１の実施形態に係る電気二重層コンデンサ装置を示す回路図である。充電回路の構成例を示す回路図である。バランス回路の一例を示す回路図である。ドライブ回路の一例を示す回路図である。バランス回路の動作を示す図である。電気二重層コンデンサの充電方法及び充電制御プログラムを示すフローチャートである。充電電圧及び充電電流の推移を示す図である。本発明の第２の実施形態に係るディジタル複写機の内部機構を示す図である。ディジタル複写機の定着装置の構成例を示す図である。ディジタル複写機の定着装置の電源回路を示す回路図である。ＡＣヒータ駆動回路の構成例を示す回路図である。キャパシタ放電回路の構成例を示す回路図である。

符号の説明

２電気二重層コンデンサ装置
６充電回路
３６制御部
７０出力回路
７２バイパス回路
７４トランジスタ（第１のスイッチング素子）
７６抵抗回路
７６Ａ、７６Ｂ抵抗
８１、８２抵抗（電圧検出手段）
８６トランジスタ（第２のスイッチング素子）
１０１〜１０Ｎバランス回路（バイパス手段）
１２１〜１２Ｎ、１４１〜１４Ｎフォトカプラ
３０２電圧比較器（電圧検出手段）
４０１〜４０Ｎ電気二重層コンデンサ
４１０ディジタル複写機（画像形成装置）
４８８キャパシタ充電回路
４９３キャパシタ装置
４９６キャパシタ放電回路

Claims

直列に接続された複数のキャパシタを備え、各キャパシタを所定電圧に充電するキャパシタ装置であって、
直列化された複数のキャパシタの直列回路に電流を流す充電手段と、
前記キャパシタに個別に並列に接続されて前記キャパシタが基準電圧に到達したとき、対応するキャパシタの前記電流を分流させるバイパス手段と、
このバイパス手段のバイパス動作から所定時間だけ遅延して前記バイパス手段がバイパス動作を開始したことを表す出力を発生する出力手段と、
を備え、前記バイパス手段のバイパス動作に対して前記キャパシタの電流の低減との間に所定の時間差を設定させたことを特徴とするキャパシタ装置。
直列に接続された複数のキャパシタを備え、各キャパシタを所定電圧に充電するキャパシタ装置であって、
直列化された複数のキャパシタの直列回路に電流を流す充電手段と、
前記キャパシタに個別に並列に接続されて前記キャパシタが基準電圧に到達したとき、対応するキャパシタの前記電流を分流させるバイパス手段とを備え、前記バイパス手段が、
前記キャパシタの充電電圧を検出する電圧検出手段と、
この電圧検出手段の検出出力を受け、前記充電電圧が前記所定電圧に到達したとき、前記キャパシタにバイパス路を形成する第１のスイッチング素子と、
この第１のスイッチング素子から所定時間だけ遅延してスイッチングし、前記第１のスイッチング素子が前記バイパス動作を開始したことを表す出力を発生する第２のスイッチング素子と、
を備えることにより、前記第２のスイッチング素子の前記出力により前記充電手段の前記電流を低減させる構成としたことを特徴とするキャパシタ装置。
前記充電手段は、前記出力手段が前記電流の分流動作に応じて前記充電手段から前記キャパシタに流れる前記電流を減少させる制御手段を備える構成としたことを特徴とする請求項１又は２記載のキャパシタ装置。
前記第２のスイッチング素子のスイッチング動作を前記充電手段に伝達するフォトカプラを備えた構成としたことを特徴とする請求項２記載のキャパシタ装置。
前記第１のスイッチング素子を第１のトランジスタ、前記第２のスイッチング素子を第２のトランジスタで構成するとともに、前記電圧検出手段の検出出力により導通する前記第１のトランジスタに流れる電流により電圧を発生させる抵抗を備え、この抵抗に発生する前記電圧を前記第２のトランジスタのベース入力とすることにより、前記抵抗の値によって前記第２のトランジスタの導通を前記第１のトランジスタより遅延させる構成としたことを特徴とする請求項２記載のキャパシタ装置。
トナー像を転写媒体に加熱によって定着させる定着装置であって、
前記トナー像を加熱する加熱手段と、
この加熱手段の給電部に電気エネルギを供給するキャパシタ装置と、
を備え、該キャパシタ装置が、
直列に接続されて所定電圧に充電される複数のキャパシタと、
前記キャパシタの直列回路に電流を流し、キャパシタを所定電圧に充電させる充電手段と、
前記キャパシタに個別に並列に接続されて前記キャパシタが基準電圧に到達したとき、対応するキャパシタの前記電流を分流させるバイパス手段と、
このバイパス手段のバイパス動作から所定時間だけ遅延して前記バイパス手段がバイパス動作を開始したことを表す出力を発生する出力手段と、
を備え、前記バイパス手段のバイパス動作に対して前記キャパシタの電流の低減との間に所定の時間差を設定させた構成としたことを特徴とする定着装置。
トナー像を転写媒体に加熱によって定着させる定着装置であって、
前記トナー像を加熱する加熱手段と、
この加熱手段の給電部に電気エネルギを供給するキャパシタ装置と、
を備え、該キャパシタ装置が、
直列に接続されて所定電圧に充電される複数のキャパシタと、
前記キャパシタの直列回路に電流を流し、キャパシタを所定電圧に充電させる充電手段と、
前記キャパシタに個別に並列に接続されて前記キャパシタが基準電圧に到達したとき、対応するキャパシタの前記電流を分流させるバイパス手段とを備え、前記バイパス手段が、
前記キャパシタの充電電圧を検出する電圧検出手段と、
この電圧検出手段の検出出力を受け、前記充電電圧が前記所定電圧に到達したとき、前記キャパシタにバイパス路を形成する第１のスイッチング素子と、
この第１のスイッチング素子から所定時間だけ遅延してスイッチングし、前記第１のスイッチング素子が前記バイパス動作を開始したことを表す出力を発生する第２のスイッチング素子と、
を備えることにより、前記第２のスイッチング素子の前記出力により前記充電手段の前記電流を低減させる構成としたことを特徴とする定着装置。
前記充電手段は、前記出力手段が前記電流の分流動作に応じて前記充電手段から前記キャパシタに流れる前記電流を減少させる制御手段を備える構成としたことを特徴とする請求項６又は７記載の定着装置。
前記キャパシタ装置が、前記第２のスイッチング素子のスイッチング動作を前記充電手段に伝達するフォトカプラを備えた構成としたことを特徴とする請求項７記載の定着装置。
前記キャパシタ装置が、前記第１のスイッチング素子を第１のトランジスタ、前記第２のスイッチング素子を第２のトランジスタで構成するとともに、前記電圧検出手段の検出出力により導通する前記第１のトランジスタに流れる電流により電圧を発生させる抵抗を備え、この抵抗に発生する前記電圧を前記第２のトランジスタのベース入力とすることにより、前記抵抗の値によって前記第２のトランジスタの導通を前記第１のトランジスタより遅延させる構成としたことを特徴とする請求項７記載の定着装置。
トナー像を転写媒体に電熱によって定着させる定着装置を備える画像形成装置であって、
前記定着装置の給電部にキャパシタ装置を備え、該キャパシタ装置が、
直列に接続されて所定電圧に充電される複数のキャパシタと、
前記キャパシタの直列回路に電流を流し、キャパシタを所定電圧に充電させる充電手段と、
前記キャパシタに個別に並列に接続されて前記キャパシタが基準電圧に到達したとき、対応するキャパシタの前記電流を分流させるバイパス手段と、
このバイパス手段のバイパス動作から所定時間だけ遅延して前記バイパス手段がバイパス動作を開始したことを表す出力を発生する出力手段と、
を備え、前記バイパス手段のバイパス動作に対して前記キャパシタの電流の低減との間に所定の時間差を設定させた構成としたことを特徴とする画像形成装置。
トナー像を転写媒体に電熱によって定着させる定着装置を備える画像形成装置であって、
前記定着装置の給電部にキャパシタ装置を備え、該キャパシタ装置が、
直列に接続されて所定電圧に充電される複数のキャパシタと、
前記キャパシタの直列回路に電流を流し、キャパシタを所定電圧に充電させる充電手段と、
前記キャパシタに個別に並列に接続されて前記キャパシタが基準電圧に到達したとき、対応するキャパシタの前記電流を分流させるバイパス手段とを備え、前記バイパス手段が、
前記キャパシタの充電電圧を検出する電圧検出手段と、
この電圧検出手段の検出出力を受け、前記充電電圧が前記所定電圧に到達したとき、前記キャパシタにバイパス路を形成する第１のスイッチング素子と、
この第１のスイッチング素子から所定時間だけ遅延してスイッチングし、前記第１のスイッチング素子が前記バイパス動作を開始したことを表す出力を発生する第２のスイッチング素子と、
を備えることにより、前記第２のスイッチング素子の前記出力により前記充電手段の前記電流を低減させる構成としたことを特徴とする画像形成装置。
前記充電手段は、前記出力手段が前記電流の分流動作に応じて前記充電手段から前記キャパシタに流れる前記電流を減少させる制御手段を備える構成としたことを特徴とする請求項１１又は１２記載の画像形成装置。
前記キャパシタ装置が、前記第２のスイッチング素子のスイッチング動作を前記充電手段に伝達するフォトカプラを備えた構成としたことを特徴とする請求項１２記載の画像形成装置。
前記キャパシタ装置が、前記第１のスイッチング素子を第１のトランジスタ、前記第２のスイッチング素子を第２のトランジスタで構成するとともに、前記電圧検出手段の検出出力により導通する前記第１のトランジスタに流れる電流により電圧を発生させる抵抗を備え、この抵抗に発生する前記電圧を前記第２のトランジスタのベース入力とすることにより、前記抵抗の値によって前記第２のトランジスタの導通を前記第１のトランジスタより遅延させる構成としたことを特徴とする請求項１２記載の画像形成装置。
前記キャパシタは、電気二重層コンデンサであることを特徴とする請求項１ないし５記載のキャパシタ装置、請求項６ないし請求項１０記載の定着装置、請求項１１ないし請求項１５記載の画像形成装置。