JP5162943B2 - 蓄電ユニット、及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、充放電が可能な蓄電ユニット、及び蓄電装置を備えた、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又はそれらの機能を複合した画像形成装置関する。

近年、各種機器のオール電化はいまや時代の主流となりつつあり、益々進んできている。このため、電力の使用量はより多くなってきている。
一方、日本国内の一般的なオフィスの商用電源は、１００Ｖ、１５ＡのＡＣラインを用いるのが一般的である。この１００Ｖ、１５Ａの商用電源より電力供給を受ける電子機器が、瞬時的に多くの電力を使用するとフリッカーの問題を発生する。また、最悪の場合には、過電流によりブレーカが遮断し、ＯＡ機器等の他の機器に大きな被害が発生する。

従来、このような問題を解決するために、補助電源を備え、ＡＣラインの最大供給電力を超えないようにし、使用電力を平準化する電源装置があった。
また、画像形成装置の連続通紙時における定着部の温度落ち込みの防止または定着装置の立ち上げ時間短縮の為に補助電源を設け、省エネ以降時間を短時間にし、待機時の消費電力を削減した画像形成装置も提案されている。

しかし、前述した補助電源の蓄電力エネルギーは大きいことが求められる。
従って、機器の故障などの異常時におけるユーザに対する処理の容易性の確保、または、機器の再生、機器の破棄や、メンテナンス時の作業の際の処理の容易性の確保は強く求められている。装置内に大量の電気エネルギーを抱えたままであれば、分解修理時の非常な注意や熟練を要する。
このような問題、課題を解決するために、補助電源装置、画像形成装置に関する先行技術には、次のような特許文献１、２が開示されている。
特開２００４−３０３４３６号公報 特開２００４−３０３４３５号公報

上述した特許文献１には、本体部から、補助電源装置を取り外した場合には、電気二重層コンデンサーと他の素子との間の電力の授受を遮断することにより、補助電源のメンテナンス時等の処理には注意が必要であることが記載されている。
また、特許文献２には、ユーザから機器の使用禁止モードへの移行指示があった場合、またはメンテナンス周期等にあわせて定期的なタイミングで使用禁止モードへ移行した場合に、補助電源装置の蓄電力を放電する必要があることが開示されている。

しかしながら、上述した特許文献１に記載の発明は、本体部から、補助電源装置を取り外した場合には、電気二重層コンデンサーに蓄電力は蓄えられた状態にある。この電力が蓄えられた補助電源装置の修理、又は再生、破棄、材料の分別等を行う場合には、非常な注意と熟練を要する。また、電子機器が故障した場合、電子機器そのものが使用出来ない場合が多くある。さらに、破棄処分になった電子機器は動作しない場合が多々ある。

上述した特許文献２に記載の発明は、操作部の故障、制御部の故障等により、機器そのものが動作しない場合には、補充電源の蓄電力を放電することは出来ない。
また、気二重層コンデンサーは、許容充電電圧が低いので、規格値限界まで充電して使用すると寿命が短くなる。特に満充電の状態で高温、高湿で使用すると寿命が更に短くなる。このような場合、蓄電装置そのものを交換するよりは、蓄電部のみ交換した方が経済的である。

そこで、本発明は上述した従来技術の問題点を鑑みてなされたものであり、その主な目的とするところは、処理に注意を必要としない蓄電ユニット、及び画像形成装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、装置本体に接続可能な蓄電ユニットであって、電荷を蓄積可能な蓄電素子と、当該蓄電素子に直列に接続された抵抗と、前記抵抗に直列に接続され、前記蓄電素子が出力した電流が流れると発光する発光素子と、前記抵抗及び前記発光素子に直列に接続され、前記蓄電ユニットが前記装置本体から取り外されると閉状態となる開閉手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、蓄電ユニットに放電を行う自己放電手段を設け、自己放電手段の放電を行うときは閉状態とし放電を行わないときは開状態とする開閉手段を設け、蓄電ユニットの蓄電力をこの開閉手段を使用して放電することにより、蓄電ユニットの処理の容易性を向上させることができる。
また蓄電ユニットを蓄電装置及び画像形成装置に取り付け、取り外し可能とすることにより、蓄電ユニットを交換する時の作業性と、作業の容易性、破棄等の時の処理の容易性を向上させることができる。

本発明に係る蓄電ユニットの一実施の形態は、充放電が可能な蓄電ユニットであって、蓄電ユニットの放電を行う自己放電手段を有し、自己放電手段の放電を行うときは閉状態とし、放電を行わないときは開状態とする開閉手段とを備えたことを特徴とする（対応図面：図１、図４、手動により放電させるスイッチも含む）。

その目的は、蓄電ユニットの処理に注意を必要としない点にある。
上記構成によれば、蓄電ユニット内に自己放電する回路と、この自己放電する回路を開閉するスイッチとを設けて、蓄電ユニットの蓄電力をこの開閉スイッチを使用し、放電することにより、蓄電ユニットの処理を容易にすることができる。

本発明に係る蓄電ユニットの他の実施形態は、 蓄電ユニットに充電する充電機能を有する装置に、前記蓄電ユニットを取り付け、取り外しが可能とし、蓄電ユニットが取り外されると、開閉手段を閉状態とするようにしたことを特徴とする（対応図面：図１、図２、図３、図５、図６）。

その目的は、蓄電ユニットを充電する機能を有する本体からの取り外し、交換、破棄等の時における処理の容易性を向上させることにある。
上記構成によれば、蓄電ユニット内に自己放電する回路と、この自己放電する回路を開閉するスイッチを設けて、この蓄電ユニットが、本体から取り外されると、その開閉スイッチが閉じられる構成とすることにより、蓄電力が放電されるので、蓄電ユニットの取り外し、交換、破棄等時の処理の容易性向上が図れる。

本発明に係る蓄電ユニットの他の実施形態は、上記構成に加え、自己放電手段は、蓄電ユニットに直列に接続された抵抗と、抵抗に直列に接続され、放電状態を確認できる発光素子とで構成されていることを特徴とする（対応図面：図１、図２、図３、図４、図５、図６、図７、図１０）。これにより放電されたか否かを確認できる。

その目的は、蓄電力（放電）の状態を判るようにすることにある。
上記構成によれば、放電手段として、抵抗と直列に接続した発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用することにより、放電の状態により、ＬＥＤの明るさが異なるので、蓄電された残電力の状態が分かり、蓄電ユニットを本体から取り外し、再生、破棄等時の処理の確認向上が図れる。

本発明に係る蓄電ユニットの他の実施形態は、電気二重層コンデンサーを直列に接続した蓄電ユニットとしたことを特徴とする。

その目的は、急速充電、急速放電が可能な蓄電ユニットとし、蓄電手ユニットを交換する時の作業性と、作業の効率性、破棄等の時の処理の容易性を向上させることにある。
上記構成によれば、蓄電手ユニットを交換する時の作業性と、作業の効率性、破棄等の時の処理の容易性を向上させることができる。

本発明に係る蓄電ユニットの他の実施形態は、電気二重層コンデンサーを直列に接続し、前記電気二重層コンデンサーの充電電圧を均等化する回路を設けた蓄電ユニットとしたことを特徴とする（対応図面：図６）。

その目的は、汎用性の高い蓄電ユニットとして且つ、蓄電ユニットを交換する時の作業性と、作業の効率性、破棄等の時の処理の容易性を向上させることにある。
上記構成によれば、蓄電ユニットの交換の容易性、処理の容易性を向上させることができる。

本発明に係る蓄電ユニットの他の実施形態は、電気二重層コンデンサーの複数の直列接続部分から自己放電する手段を設けたことを特徴とする（対応図面：図５、自己放電時間を短くすることができる）。

その目的は、放電時間を短くすることにより早く蓄電ユニットの交換を可能とし、作業の効率性、破棄等時の処理の容易性を向上させることにある。
上記構成によれば、作業の効率性、破棄等時の処理の容易性を向上させることができる。

本発明に係る蓄電ユニットの他の実施形態は、上記構成に加え、蓄電ユニットの自己放電を禁止する手段を備えたことを特徴とする（対応図面：図３、一時的な取り外し等の自己放電させたく無い場合に使用する）。

その目的は、放電が必要無い時に自己放電を停止することにある。
上記構成によれば、本体から、蓄電ユニットを取り外す前に、自己放電を停止するスイッチにより自己放電を停止し、放電する必要が無いときの放電を禁止することが出来る。

本発明に係る蓄電装置の一の実施形態は、電子機器への取付取り外しが可能であり、上記いずれかの蓄電ユニットと、蓄電ユニットを充電する充電手段とを備えたことを特徴とする（対応図面：図２、図５、図６）。

その目的は、充電を可能とし、蓄電ユニットの交換を可能とし、作業の容易性、破棄等時の処理の容易性を向上させることにある。
上記構成によれば、充電が可能であり、蓄電ユニットの交換を可能とし、作業の容易性、破棄等時の処理の容易性を向上させることが出来る。

本発明に係る蓄電ユニットの他の実施形態は、上記構成に加え、開閉手段は、蓄電ユニットが本体に取り付けられると開状態とするようにしたことを特徴とする（対応図面：図１、図２、図３、図５、図６）。

その目的は、蓄電ユニットが本体に取り付けられると充電可能とすることにある。
上記構成によれば、この蓄電ユニットが、本体に組み付けられると、開閉スイッチが開放される構成とすることにより、蓄電力の自己放電が停止されるので、充電が可能となる。

本発明に係る画像形成装置の一実施の形態は、上記何れかの蓄電ユニットに、充電する充電手段と、蓄電ユニットの蓄電力を放電する手段を備えた画像形成装置であることを特徴とする（対応図面：図９、図１０）。

その目的は、蓄電ユニットの交換、画像形成装置の修理、メンテナンス、再生、破棄等の時の、作業の容易性を向上させた画像形成装置の提供にある。
上記構成によれば、蓄電ユニットの放電が可能となり、蓄電ユニットの交換、画像形成装置の修理、メンテナンス、再生、破棄等の時の、作業の処理の容易性を向上させることができる。

本発明に係る画像形成装置の一実施の形態は、上記蓄電装置を、画像形成装置本体に備えた画像形成装置であることを特徴とする（対応図面：図９）。

その目的は、蓄電ユニットの交換、画像形成装置の修理、メンテナンス、再生、破棄等の時の、作業の容易性を向上させた画像形成装置の提供にある。
上記構成によれば、蓄電ユニットの放電が可能となり、蓄電ユニットの交換、画像形成装置の修理、メンテナンス、再生、破棄等の時の、作業の容易性を向上させることができる。

本発明に係る画像形成装置の他の実施形態は、上記構成に加え、トナー画像が形成された媒体を加圧及び加熱して前記トナー画像の定着を行う定着装置を備え、蓄電装置の蓄電力を定着装置の加熱部の電力として使用することを特徴する（対応図面：図９）。

その目的は、放電が必要無い時に自己放電を停止し、放電が必要な時に放電させることにある。
上記構成によれば、本体から、蓄電ユニットを一時的に取り外す前に、自己放電を停止するスイッチにより自己放電を停止し、画像形成装置のメンテナンス、蓄電ユニットの交換、画像形成装置の再生、または、機器、ユニットの材料分別等の為に、蓄電ユニットの蓄電力を放電する必要があるときには放電することが出来る。

本発明に係る画像形成装置の他の実施形態は、上記構成に加え、蓄電装置を、画像形成装置本体の補助電源としたことを特徴とする（対応図面：図７）。

その目的は、放電の必要無い時に自己放電を停止し、放電が必要な時に放電させることにある。
上記構成によれば、本体から、蓄電ユニットを一時的に取り外す前に、自己放電を停止するスイッチにより自己放電を停止し、画像形成装置のメンテナンス、蓄電ユニットの交換、画像形成装置の再生、または、機器、ユニットの材料分別等の為に、蓄電ユニットの蓄電力を放電する必要があるときには放電することが出来る。

本発明に係る画像形成装置の他の実施形態は、上記構成に加え、トナー画像が形成された媒体を加圧及び加熱して前記トナー画像の定着を行う定着装置を備え、前記蓄電ユニットの蓄電力を定着装置の加熱部の電力として使用することを特徴する（対応図面：図９）。

その目的は、放電が必要無い時に自己放電を停止し、放電が必要な時に放電させることにある。
上記構成によれば、本体から、蓄電ユニットを取り外す前に、自己放電を停止するスイッチにより自己放電を停止し、画像形成装置のメンテナンス、蓄電ユニットの交換、画像形成装置の再生、または、機器、ユニットの材料分別等の為に、蓄電ユニットの蓄電力を放電する必要があるときには放電することが出来る。

本発明に係る画像形成装置の他の実施形態は、上記構成に加え、蓄電ユニットの蓄電力を画像形成装置の補助電力としたことを特徴とする（対応図面：図７）。

その目的は、放電が必要無い時に自己放電を停止し、放電が必要な時に放電させることにある。
上記構成によれば、本体から、蓄電ユニットを一時的に取り外す前に、自己放電を停止するスイッチにより自己放電を停止し、画像形成装置のメンテナンス、蓄電ユニットの交換、画像形成装置の再生、または、機器、ユニットの材料分別等の為に、蓄電ユニットの蓄電力を放電する必要があるときには放電することが出来る。

本発明に係る画像形成装置の他の実施形態は、上記構成に加え、自己放電手段の放電を行うときは閉状態とし放電を行わないときは開状態とする開閉手段を備えたことを特徴とする（対応図面：図７）。

その目的は、事前に放電を行ない、処理の容易性の確保をすることにある。
上記構成によれば、蓄電ユニットの交換、画像形成装置の修理、メンテナンス、再生、破棄等の時に、事前に放電を行うことにより、作業の容易性の向上を図ることができる。

本発明に係る画像形成装置の他の実施形態は、上記構成に加え、開閉手段を画像形成装置本体の内部に設けたことを特徴とする（対応図面：図７）。

その目的は、一般ユーザが操作できないようにすることにある。
上記構成によれば、機器の内部にスイッチを設けることにより、メンテナンス、再生、破棄等の作業が必要な人のみが使用可能となり、必要時以外の放電を防止できる。

なお、上述した実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形実施が可能である。

次に本発明に係る実施例について述べる。
図１は、本発明に係る蓄電ユニットの蓄電力を開閉手段としての開閉スイッチ２により放電する回路の一実施例を示す図である。
本実施例の蓄電ユニットは、電気二重層コンデンサーを直列に接続したキャパシタバンク１を使用している。このキャパシタバンク１には、後で説明する画像形成装置の定着部の定着ヒータ６と、リレー７と、電界効果トランジスタＦＥＴ８とが直列に接続されている。

キャパシタバンク１の蓄電力は、画像形成装置の制御部９により、リレー７及びＦＥＴ８がＯＮ，ＯＦＦ制御され、供給される。また、このキャパシタバンク１は、充電回路５により定電流充電、定電力充電、定電圧充電される。定着ヒータは大きな電力を必要とし、且つ高い電圧を必要とするのでＤＣ４５Ｖ〜９０Ｖが一般的に使用されている。この電圧は高電圧であるが、蓄電ユニットの交換、画像形成装置の修理、メンテナンス、再生、分別破棄等のために取り外された場合には自然放電を生じるので好ましくない。

次に、この蓄電力を放電するための放電動作について説明する。
放電回路４は、抵抗４ａと、ＬＥＤ４ｂとで構成され、キャパシタバンク１に抵抗４ａと、ＬＥＤ４ｂと、開閉スイッチ２とが直列に接続されている。開閉スイッチ２が閉じられた状態（蓄電ユニットが本体から取り外された状態）の場合には、キャパシタバンク１に蓄電された蓄電力は、抵抗４ａと、ＬＥＤ４ｂと、開閉スイッチ２とを介して放電される。
ＬＥＤ４ｂには、この放電電流が抵抗４ａを通して流れ、放電中である表示がされる。
このＬＥＤの明るさは蓄電ユニットの蓄電力が低くなると徐々に暗くなる。抵抗４ａはキャパシタバンク１の蓄電力が放電され一定の蓄電力以下になると、ＬＥＤ４ｂが消灯する抵抗値に予め設定される。
尚、放電時間を短くするために、ＬＥＤ４ｂは使用しないで、放電抵抗４ａのみとし抵抗値を小さくしても良い。また、開閉スイッチ２の動作は、図２（ａ）、（ｂ）の説明で行う。

次に、図２（ａ）、（ｂ）の説明を行う。
図２（ａ）は、充電装置５に蓄電ユニット３がコネクター１５により取り付けられた実施例の説明図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）に示した開閉スイッチが閉じた状態を示す図である。
充電装置の回路を実装したＰＣＢ１６にコネクターのオス１５ａが実装され、蓄電ユニット３の放電回路４が実装されたＰＣＢ１６にコネクターのメス１５ｂが実装されている。
充電装置側のコネクター１５のオス１５ａに蓄電ユニット側のコネクターのメス１５ｂが挿入され蓄電ユニット３は、取り付けられている。
充電装置５と蓄電ユニット３を合わせて蓄電装置１０としている。

蓄電力の放電動作については、すでに図１で説明したので省略する。
充電装置５から蓄電ユニット３が取り外されて状態の開閉スイッチ２の接続部材２ｂは、スプリング２ｃにより押され、接点２ｄに接続される。接点２ｄは図２（ｂ）に示すような位置になる。
充電装置５に蓄電ユニット３が取り付けられると、スイッチ開閉部材２ａが、充電装置５のＰＣＢ１６より押され、スイッチ開閉部材２ａに取り付けられた接続部材２ｂは、接点２ｄから離れた位置、図２（ａ）の位置になる。
つまり、充電装置５から蓄電ユニット３が取り外さると、開閉スイッチ２は閉じられ、キャパシタバンクの蓄電力は放電され、充電装置５に蓄電ユニット３が取り付けられると、放電は停止する。

次に、図３の説明を行う。
図３は、蓄電ユニット３に自己放電禁止手段を設けた実施例を示す図である。
本実施例の場合は、自己放電禁止手段１８の開閉スイッチを開放することにより、開閉スイッチ２が閉じられても自己放電は禁止される。蓄電ユニットを一時的に取り外す場合や、放電を必要としない場合に、このスイッチを開放すれば放電を禁止することが出来る。

次に、図４の説明を行う。
図４は、蓄電ユニットに自己放電する手動のスイッチ１１を設けた実施例を示す図である。
本実施例の場合は、放電をしたい時には、手動によりスイッチ１１を閉じて、放電したく無い時には、スイッチ１１を手動により開放すれば良い。

次に、図５の説明を行う。
図５は、蓄電ユニットに自己放電する回路を２個、設けた実施例を示す図である。
本実施例の場合は、直列に接続された、電気二重層コンデンサ（キャパシタセル）の中間に放電回路１２を設けた実施例である。
この放電回路１２により、放電時間は短縮される。

次に、図６の説明を行う。
図６は、キャパシタセル１ｂに均等化回路１ａを並列に接続し、蓄電ユニット（キャパシタユニット）とした実施例を示す図である。本実施例の場合は、汎用性が高くなる。

図７は、画像形成装置の機器内部に、自己放電するスイッチ１９を設けた実施例を示す図である。
図７に示した開閉スイッチ１９が閉じられると、放電回路４を介して蓄電力が放電されるようになっている。
本実施例の場合は、蓄電ユニット３を取り外す前に放電することが可能である。

次に、図８の説明を行う。
図８は、本発明に蓄電ユニットの蓄電力をＡＣ電力が不足した時に切り替えて負荷に供給する実施例を示す図である。
高速分野の画像形成装置の場合は、定着加熱部に使用する電力が大きく、一般的に使用されている１００Ｖ、１５Ａ定格の商用電源を用いると、不足する場合が発生する。また、主電源スイッチＯＮ時に、画像形成装置が使用できる状態の定着温度に到達するまで、多くの時間を必要とする。この時の電力不足を、蓄電ユニットを補助電源として使用し、その余った電力を定着加熱部に供給する。具体的な、動作を図８に基づいて説明する。

商用電源２０は、ＡＣ／ＤＣコンバーター２１及び定着加熱部３０の温度制御回路２６に供給されている。ＡＣ／ＤＣコンバーター２１は定電圧を生成する回路であり、その出力は、画像形成装置制御回路２３及び充電制御回路２２、切り替え回路２８を介して負荷２９に供給されている。この負荷２９は、画像形成動作を行うための各種モーター、ソレノイド、クラッチ等のパワー系負荷を示す。

充電制御回路２２は、画像形成装置制御回路２３からの指示に基づき、充電電圧検出回路２５により充電電圧を確認し蓄電ユニットに充電を行う。充電された蓄電ユニット２４の蓄電力は、定電圧生成回路２７に入力される。この定電圧生成回路２７は蓄電ユニットの電圧が、放電により低下しても、一定電圧（例として２４Ｖ）を生成する昇降圧コンバーター機能を備えている。

この定電圧生成回路２７の出力は、切り替え回路２８に入力される。定着加熱部３０の温度制御回路２６は、定着加熱部３０に設けられた温度検出素子３１により加熱部温度を検出し、検出温度が予め設定された温度より低い場合には、加熱部に商用電源より電力を供給し、検出温度が予め設定された温度より高い場合には、電力供給を遮断する。

画像形成装置制御回路２３は、定着加熱部３０の温度制御回路２６により、予め設定された電力を定着加熱部３０に電力供給しても、定着加熱部３０の温度が、予め設定された温度より低下した場合には、切り替え回路としての切り替えスイッチ２８を蓄電ユニット側に切り替え、負荷に電力を供給し、余った電力を定着加熱部３０に供給する。
通常時は、定着加熱部３０には、８０％デュティーの電力供給を行ない、切り替えスイッチ２８を蓄電ユニット側に切り替えた時には、１００％デュティーの電力供給を行う。
以上の動作により、１００Ｖ１５Ａの商用電源での使用が難しい画像形成装置でも使用可能になる。

次に、図９の説明を行う。
図１０は、本発明に係る蓄電ユニットを備えた画像形成装置の制御回路構成図の実施例を示す図である。
本実施例の蓄電装置１１１は、充電回路４６、放電回路１０４、開閉スイッチ１０２、均等化回路１７０、キャパシタバンク９０で構成されている。
尚、本実施例の場合には、放電回路１０４、開閉スイッチ１０２、キャパシタバンク９０の構成が蓄電ユニットとして、取り付け、取り外しが可能となっている。
まず始めに、図９に記載の充電回路４６の動作説明を行う。
充電回路４６は、出力電圧を発生する手段（電圧可変手段）３と、この出力電圧を制御する出力制御手段７０と、この出力制御手段７０にフィードバックされる、充電電圧検出回路１６０とで構成される。
また、出力制御手段７０はＣＰＵ７０ａを備え、このＣＰＵ７０ａに内部バスで接続された定電圧出力用及び定電流充電及び定電力充電用のＰＷＭ発生回路７０ｅ、Ａ／Ｄコンバーター７０ｃ、充電電流検出回路７０ｄ、シリアルコントローラ（ＳＩＣ）７０ｂ、図示はしないが、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ターマー、割り込み制御回路及び入出力ポートを有している。

以下に詳細な説明を行う。
主電源スイッチ１１０を介して交流電源４７からの交流入力はフィルター１を介して、全波整流回路２に接続され、全波整流される。この全波整流された出力は平滑コンデンサーＣ２によりリップル成分等が除去される。
全波整流回路２の直流出力側には、平滑コンデンサーＣ２と並列に高周波トランス２００の一次コイル２００ａが接続され、この一次コイル２００ａに、スイッチング手段としてＦＥＴ８が直列に接続されている。ＦＥＴ８で構成されるスイッチング回路は、定電圧出力、定電流充電及び定電力充電用のＰＷＭ発生回路７０ｅから出力されるＰＷＭ信号により、ＦＥＴ８がスイッチング（ＯＮ，ＯＦＦ動作）すると一次コイル２００ａにはスイッチング電流が流れる。

この一次側のスイッチ電流により、トランス２００の二次コイル２００ｂにスイッチ電圧が誘起する。このスイッチング周波数の導通期間を変えれば、出力電圧の制御を行うことが出来る。
トランス２００の二次コイル２００ｂには整流回路としてダイオードＤ１、Ｄ２が接続され、スイッチング電圧はこの整流回路で整流され、チュークコイル５０及びコンデンサーＣ１により平滑され、直流出力に変換される。この直流出力は、ダイオード２７０を通してキャパシタバンク９０に供給される。

次に、キャパシタバンク９０に充電する動作の説明を行う。
本実施例のキャパシタバンク９０には、満杯充電時に２．５Ｖになるキャパシタセル（電気二重層コンデンサセル）が１８個、直列に接続されている。従って、１８個のキャパシタセルが満充電になると、４５Ｖの電圧が蓄電される。
尚、本発明の蓄電ユニットのキャパシタバンク９０は、対象とする画像形成装置の連続コピー時の温度落ち込みを防止出来る容量または、必要とする定着立ち上げ時間を達成できる容量のセル構成としている。

まず初めに、キャパシタバンク９０に充電された充電電圧検出回路１６０の動作説明を行う。
キャパシタバンク９０の端子間電圧は、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３とにより分圧回路を構成した充電電圧検出回路１６０により検出され、その出力は、定電圧出力、定電流充電及び定電力充電用のＰＷＭ発生回路７０ｅのＡ／Ｄコンバータ７０ｃ及びエンジン制御部１０のＡ／Ｄコンバーター１０ｂに入力される。この出力電圧は、定電圧出力、定電流充電及び定電力充電用のＰＷＭ発生回路７０ｅにより監視され、ＰＷＭ信号のＯＮデューティを変えることにより制御される。
尚、定電圧出力、定電流充電及び定電力充電用ＰＷＭ発生回路７０ｅの説明は後で行う。

次に、キャパシタバンク９０の充電電流検出方法について説明する。
キャパシタバンク９０の充電電流の検出は、キャパシタバンク９０と直列に接続された抵抗Ｒ１を流れる電流を端子間電圧として検出し、定電圧出力、定電流充電及び定電力充電用ＰＷＭ発生回路７０ｅの充電電流検出回路７０ｄに入力される。
次に、キャパシタセル個々の満充電を検出し、バイパス回路１７０ａを動作させ、各キャパシタセルの充電電圧を均等化する均等化回路１７０の動作説明を簡単に行う。
電圧可変手段３によりキャパシタセル９ａは充電され、満充電の２．５Ｖに充電されると、均等化回路１７０ａは充電電流をバイパスする。他のキャパシタセルに並列に接続されたバイパス回路も同様な動作を行ない、各キャパシタセルの充電電圧は均等化される。

均等化回路１７０は、何れかのキャパシタセルの満充電を検知し、バイパス回路を動作させると、定電圧出力、定電流及び定電力充電用ＰＷＭ発生回路７０ｅに単セル満充電信号４４を出力する。また、均等化回路１７０は、全てのキャパシタセルの満充電を検知し、全てのバイパス回路を動作させると、定電圧出力、定電流及び定電力充電用ＰＷＭ発生回路７０ｅに全てのキャパシタセルの満充電信号４５を出力する。

次に、キャパシタバンク９０の充電電圧検出、充電電流の検出およびバイパス回路の動作を検出し、キャパシタバンク９０に定電流充電または定電力充電を行う、定電圧出力、定電流充電及び定電力充電用ＰＷＭ発生回路７０ｅの動作説明をする。
定電圧出力、定電流充電及び定電力充電用ＰＷＭ発生回路７０ｅは、キャパシタバンク９０の充電電圧検出、充電電流の検出およびバイパス回路の動作を検出し、キャパシタバンク９０に定電流充電または定電力充電または定電圧充電を行うためのＰＷＭ信号を発生させる回路である。

定電圧出力、定電流充電及び定電力充電用ＰＷＭ発生回路７０ｅはキャパシタバンク９０の端子間電圧を充電電圧検出回路１６０の出力により検出し、キャパシタバンク９０の端子間電圧が、予め設定された値より低い場合には、キャパシタバンクと直列に接続された抵抗Ｒ１の端子間電圧を逐次検出し、この端子間電圧に対応した、予め設定された定電流充電にするためのＰＷＭ信号を、ＦＥＴ８のゲートに出力する。

尚、この予め設定された定電流充電にするためのＰＷＭ信号は、抵抗Ｒ１の端子間電圧と、ＰＷＭ信号のＯＮデュティーとの関係を予め作成した、テーブルを使用しても良く、演算により算出しても良い。
また、充電電流のみ参照し、予め設定された充電電流になるよう、ＰＷＭ信号を制御しても良い。
さらに、キャパシタバンク９０が充電されてない状態の場合は、大きな突入電流がキャパシタバンク９０に流れるのを防止しするために、初めは出力電圧を低くし、徐々に出力電圧を高くするようにＰＷＭ信号を出力しても良い。

キャパシタバンク９０の端子間電圧が、予め設定された値以上になると、定電圧出力、定電流充電及び定電力充電用ＰＷＭ発生回路７０ｅは、定電力充電を行うために、キャパシタバンク９０の充電電流と、キャパシタバンク９０の端子間電圧の検出を逐次行ない、検出した充電電流と充電電圧から、予め設定された定電力充電を行うためのＰＷＭ信号を、ＦＥＴ８のゲートに出力する。
尚、このＰＷＭ信号は、キャパシタバンクの充電電流と、キャパシタバンク９０の端子間電圧の検出を行ない、この検出した充電電流と充電電圧から、予め設定された定電力充電を行うためＰＷＭ信号を演算して決定する。

次に定電圧出力、定電流充電及び定電力充電用ＰＷＭ発生回路７０ｅは、何れかの単セル満充電信号４４を検出すると、再び予め設定された定電流充電にするＰＷＭ信号を、ＦＥＴ８のゲートに出力する。
次に、定電圧出力、定電流充電及び定電力充電用ＰＷＭ発生回路７０ｅは、全てのキャパシタセルの満充電信号４５を検出すると、一定期間定電圧充電を行ない、その後充電動作を停止する信号をＦＥＴ８のゲートに出力する。

次にエンジン制御部１０の説明を行う。
エンジ制御部は、ＣＰＵ１０ａに内部バスで接続された、シリアルコントローラ（ＳＣＩ）１０ｄ、入出力ポート１０ｃ、Ａ／Ｄコンバーター１０ｂ、ＮＶ−ＲＡＭ１０ｅ及びＲＯＭ、ＲＡＭ、タイマー、割り込み制御回路（ＩＮＴ）等で構成されている。

本実施例では、定着装置の加熱部としてＡＣ定着ヒータ３０と、補助ヒータとしてのＤＣ定着ヒータ２２０とを備えている。 ＣＰＵ１０ａのＡ／Ｄポート１０ｂには、図１１に示す、定着装置１１００の定着ローラー２１０の表面温度（定着温度）を検出する温度検出回路２８０、３３が接続されている。温度検出回路２８０は、ＤＣヒーター用サーミスタ２８ａと直列に接続された抵抗Ｒ１０とで構成され、ＤＣ定着ヒータ２２０に対応する測定領域の温度を検出する回路である。温度検出回路３３は、ＡＣヒーター用サーミスタ３３ａと直列に接続された抵抗Ｒ１１とで構成され、ＡＣ定着ヒータ３０に対応する測定領域の温度を検出する回路である。
ＤＣ定着ヒータ２２０は、立ち上げ時及び連続コピー時の温度落ち込み時に補助ヒータとして使用される。

入出力ポート１０ｃには温度検出回路２８０の温度検出結果により、キャパシタバンク９０に蓄電された電力を定着装置内部に備えられた、ＤＣ定着ヒータ２２０に電力を供給するリレー１０１と開閉スイッチとしての放電回路（ＦＥＴ）１９０及び、温度検出回路３３の検出結果により、ＡＣ定着ヒータ３０に電力を供給する。画像形成動作を行うために必要な、モーター、ソレノイド、クラッチ等の負荷２３０、画像形成動作を行うために必要なセンサー１３、スイッチ回路１５等の入力が接続されている。

ＣＰＵ１０ａは、出力制御手段７０とシリアルコントローラ（ＳＣＩ）１０ｄとを介して信号の送受信を行う。
また、ＣＰＵ１０ａは、キャパシタバンク９０の端子間電圧を充電電圧検出回路１６０により検出し、キャパシタバンク９０の電力放電が可能か判断する。また、ＣＰＵ１０ａは、ＤＣ定着ヒータ２２０供給する電圧値または、定着装置の立ち上げ用のパターン等を、出力制御手段７０のＣＰＵ７０ａに出力する。

次にＡＣヒーター制御回路４３の説明を行う。
主電源ＯＮ時及び通常のコピー動作時には、ＡＣ定着ヒータ３０に電力を供給してコピー動作が行われる。ＣＰＵ１０ａは、温度検出回路３３が予め設定された、温度以下の温度を検出すると、フォトトライアック（登録商標）ドライブ回路３５に、トライアック（登録商標）をＯＮする信号を入出力ポート１０ｃのポート４より出力する。定着ヒータ３０には電力が供給される。温度検出回路３３が予め設定された、温度以上の温度を検出すると、フォトトライアック（登録商標）ドライブ回路３５にトライアック（登録商標）をＯＦＦする信号を入出力ポート１０ｃのポート４より出力する。ＡＣ定着ヒータ３０への電力供給は停止される。

次に、ＤＣ定着ヒータ２２０に電力供給する動作を説明する。
ＣＰＵ１０ａは、主電源がＯＮされた時、充電電圧検出回路１６０の充電電圧を確認した後、キャパシタバンク９０の蓄電力をＤＣ定着ヒータ２２０に供給するために、入出力ポート１０ｃのポート１より、ＦＥＴ１９０をＯＮする信号を出力し、ポート２より、リレー１０１をＯＮする信号を出力する。キャパシタバンク９０の蓄電力がＤＣ定着ヒータ２２０に供給される。

または連続コピー時に定着加熱部の温度が低下して、未定着画像が発生する温度になると、出力制御手段７０からの全セル満充電信号または、充電電圧検出回路１６０の充電電圧を確認した後、キャパシタバンク９０の蓄電力をＤＣ定着ヒータ２２０に供給するために、入出力ポート１０ｃのポート２より、リレー１０１を閉じる信号を出力し、入出力ポート１０ｃのポート１より、ＦＥＴ１９０をＯＮする信号を出力する。キャパシタバンク９０の蓄電力がＤＣ定着ヒータ２２０に供給される。

ＣＰＵ１０ａは温度検出回路２８０により定着加熱部の温度検出を行ない、予め設定された温度以上の温度検出を行うと、キャパシタバンク９０の電力放電の停止を行うために、入出力ポート１０ｃのポート２より、リレー１０１を開放する信号を出力し、入出力ポート１０ｃのポート１より、ＦＥＴ１９０をＯＦＦする信号を出力する。

次に、画像形成装置内部に備えられた、開閉スイッチ１０２の説明を行う。
画像形成装置の保守、蓄電ユニットの交換、画像形成装置の再生、または、機器、ユニットの材料分別等の為に、蓄電ユニットの蓄電電力を事前に放電したい場合には、画像形成装置内に備えられた、開閉スイッチ１０をＯＮすることにより、キャパシタバンクの蓄電力は放電される。

次に、画像形成装置の全体を制御するコントロール回路８の説明をする。コントロール回路８は、画像形成装置の全体を制御するＣＰＵ８ａ、ＣＰＵ８ａに内部バスで接続されたシリアルコントローラ（ＳＣＩ）８ｂ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、プリンタで使用する画像展開用のワークメモリ、書き込み画像のイメージデータを、一時蓄えるフレームメモリ、ＣＰＵ周辺を制御する機能を搭載したＡＳＩＣ及びそのインターフェース回路等で構成される。
ＣＰＵ８ａには、パネルを操作して使用者がシステム設定の入力を行う、入力と、使用者にシステムの設定内容状態を表示する、表示および入力の制御を行う操作部制御回路３７、エンジン制御部１０が、シリアルコントローラ（ＳＣＩ）を介して接続されている。

次に、図１１の説明を行う。
図１１は、図１０に示した画像形成装置に用いられる定着装置１１００の概略構成を示す縦断側面図である。
図１１に示すように、定着装置１１００は、定着部材である定着ローラー２１０、加圧部材である加圧ローラー２３００、及び加圧ローラー２３００を一定の加圧力で定着ローラー２１０に押し当てる加圧手段（図示せず）を備えている。定着ローラー２１０及び加圧ローラー２３００は、駆動機構（図示せず）により回転駆動される。
また、定着装置１１００には、ＡＣヒーター３０と、ＤＣ定着ヒータ２２０の２つと、定着ローラー２１０の表面温度検出用サーミスタ２８ａ、３３ａとが設けられている。
これらの定着ヒータ３０、２２０は、定着ローラー２１０の内部に配置されており、その定着ローラー２１０を内部から加熱して定着ローラー２１０に熱を供給する。

また、表面温度検出用サーミスタ２８ａ、３３ａは、定着ローラー２１０の表面にそれぞれ当接され、定着ローラー２１０の表面温度（定着温度）を検出する。尚、サーミスタ３３ａはＡＣ定着ヒータ、に対応する測定領域に配置され、表面温度検出用サーミスタ２８ａはＤＣ定着ヒータ２２０に対応する測定領域に配置されている。

ＡＣ定着ヒータ３０及びＤＣ定着ヒータ２２０は、定着ローラー２１０の温度が目標温度に達していないときにＯＮされて定着ローラー２１０を加熱するヒータである。また、ＤＣ定着ヒータ２２０は、画像形成装置の主電源投入の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ち上げ時等、すなわち、定着装置１１００のウォームアップ時に蓄電部の蓄電力を使用し定着装置の立ち上げを補助ヒータである。

このような定着装置１１００では、トナー画像を担持したシートが定着ローラー２１０と加圧ローラー２３００とのニップ部を通過する際に定着ローラー２１０及び加圧ローラー２３００によって加熱及び加圧される。これにより、シートにはトナー画像が定着される。

次に図１２の説明を行う。
図１２は、図１〜図５の蓄電ユニット（キャパシタユニット）に均等化回路を接続した回路図である。
尚、図６のキャパシタユニットの場合には、均等化回路も含むので図１２を全て含む。

キャパシタセルが１８個と、個々のキャソタセルにバイパス回路、１８個が直列に接続されている。
尚、Ｃ１〜Ｃ１８は、電力を貯蓄するために直列に接続された電気二重層キャパシタである。
バイパス回路１は、キャパシタＣ１の端子間に並列に接続される。
バイパス回路１は、シャントレギュレーターＸ１と、抵抗Ｒ１〜Ｒ６、トランジスタＱ１、ダイオードＤ１により構成される。

抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２からなる分圧回路と、シャントレギュレーターＸ１によりキャパシタセルＣ１の端子電圧の検出が行われる。
シャントレギュレーターＸ１の制御端子に抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２からなる分圧回路の分圧電圧が入力され、キャパシタＣ１の端子電圧が所定の電圧に充電されると、シャントレギュレーターＸ１はＯＮする。
シャントレギュレーターＸ１がＯＮすると、トランジスタＱ１に抵抗Ｒ４を通してベース電流が流れトランジスタＱ１はＯＮする。トランジスタＱ１がＯＮすると、抵抗Ｒ６により決まる電流で、キャパシタＣ１の充電電流がバイパスＩ２される。

また、トランジスタＱ１がＯＮすると、トランジスタＱ２もＯＮし、ホトカプラーＴＬＰ１，ＴＰＬ２の発光ダイオードに抵抗Ｒ８，Ｒ９を通して電流が流れる。
Bank Full端子は、他のバイパス回路と直列に接続されているので、全てのキャパシタが所定の電圧に充電され、全てのバイパス回路が動作することにより、満充電信号として出力される。

この信号により、図１３の定電圧出力及び定電流充電及び定電力充電用のＰＷＭ発生回路７０ｅのＰＷＭ信号出力は停止される。

バイパス回路のCell Full端子は、並列に接続されており、いずれかのバイパス回路に接続されたキャパシタが所定の電圧に充電され、バイパス回路が動作すると、セル満充電信号として出力される。
セル満充電信号は図１３の定電圧出力用及び定電流充電及び定電力充電用のＰＷＭ発生回路７０ｅに入力されており、定電圧出力及び定電流充電及び定電力充電用のＰＷＭ発生回路７０ｅはこの信号により所定の、定電流充電動作を行う。
バイパス回路２〜１８は、バイパス回路１と同じなので、説明は省略する。

以上説明したように本実施例によれば、蓄電ユニット内に蓄電力を自己放電する手段を設けることにより、処理の容易性を向上させた、蓄電ユニット、蓄電装置、画像形成装置の提供ができる。

本発明に係る蓄電ユニット（キャパシタユニット）の蓄電力を開閉手段としての開閉スイッチにより放電する回路の一実施例を示す図である。 本発明の蓄電装置の全体図であり、充電装置に蓄電ユニット（キャパシタユニット）が取り付けられた実施例の説明図であり、開閉スイッチの開放状態を示す図である。 蓄電ユニットに自己放電禁止手段を設けた実施例を示す図である。 蓄電ユニットの蓄電力を手動のスイッチにより自己放電する実施例を示す図である。 放電回路を複数有した蓄電ユニットの実施例を示す図である。 蓄電ユニット（キャパシタユニット）に均等化回路まで設けた蓄電装置の実施例を示す図である。 画像形成装置側に自己放電回路を設けた実施例を示す図である。 本発明に蓄電ユニットの蓄電力をＡＣ電力が不足した時に切り替えて負荷に供給する実施例を示す図である。 本発明に係る蓄電ユニットを備えた画像形成装置の制御回路構成図の実施例を示す図である。 画像形成装置本体に蓄電ユニットを取り付けた実施例を示す図である。 定着装置１１の概略構成を示す縦断側面図である。 キャパシタバンクにバイパス回路を接続した蓄電ユニットの実施例を示す図である。

符号の説明

１ キャパシタバンク
１ｂ キャパシタセル
２ 押しボタン式開閉スイッチ
２ａ 押しボタン
２ｂ 接続部材
２ｃ スプリング
２ｄ 接点
３ 蓄電ユニット（キャパシタユニット）
４ 放電回路
４ａ 抵抗
４ｂ ＬＥＤ
５ 充電装置
６ 定着ヒータ
９ 画像形成装置制御部
１０ 蓄電装置
１５ コネクター
１６ ＰＣＢ（回路部品が搭載されたプリント配線基板）

Claims (6)

1. 装置本体に接続可能な蓄電ユニットであって、
   電荷を蓄積可能な蓄電素子と、
   当該蓄電素子に直列に接続された抵抗と、
   前記抵抗に直列に接続され、前記蓄電素子が出力した電流が流れると発光する発光素子と、
   前記抵抗及び前記発光素子に直列に接続され、前記蓄電ユニットが前記装置本体から取り外されると閉状態となる開閉手段と、
   を備えたことを特徴とする蓄電ユニット。
2. 前記開閉手段は、前記装置本体に取り付けられると開状態となることを特徴とする請求項１に記載の蓄電ユニット。
3. 前記蓄電ユニットは、前記抵抗、前記発光素子、及び前記開閉手段と直列に、ユーザの自己放電禁止の指示に基づいて開状態となる自己放電禁止手段を備えたこと特徴とする請求項１または２に記載の蓄電ユニット。
4. 前記蓄電素子と直列に、前記抵抗及び前記発光素子を複数備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の蓄電ユニット。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の蓄電ユニットを備えたことを特徴とする画像形成装置。
6. トナー画像が形成された媒体を加圧及び加熱して前記トナー画像の定着を行う定着装置を備え、前記蓄電素子の蓄電力を、前記定着装置の電力として使用することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。

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