特許 6429532 電源装置及び定着装置、定着装置を備えた画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6429532

(24)【登録日】2018年11月9日

(45)【発行日】2018年11月28日

(54)【発明の名称】電源装置及び定着装置、定着装置を備えた画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 1/08 20060101AFI20181119BHJP

   H02M 3/155 20060101ALI20181119BHJP

   G03G 15/20 20060101ALI20181119BHJP

   G03G 21/00 20060101ALI20181119BHJP

【ＦＩ】

   H02M1/08 A

   H02M3/155 H

   H02M1/08 301A

   G03G15/20 555

   G03G15/20 505

   G03G21/00 398

【請求項の数】12

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-166844(P2014-166844)

(22)【出願日】2014年8月19日

(65)【公開番号】特開2016-46831(P2016-46831A)

(43)【公開日】2016年4月4日

【審査請求日】2017年8月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100126240

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 琢磨

(74)【代理人】

【識別番号】100124442

【弁理士】

【氏名又は名称】黒岩 創吾

(72)【発明者】

【氏名】磯野 青児

(72)【発明者】

【氏名】真野 宏

(72)【発明者】

【氏名】林崎 実

(72)【発明者】

【氏名】西沢 祐樹

(72)【発明者】

【氏名】黒田 明

【審査官】 小林 秀和

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−０８１１３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２０１９６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２２３２５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１２６６７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２７８５５２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｍ １／０８

Ｇ０３Ｇ １５／２０

Ｇ０３Ｇ ２１／００

Ｈ０２Ｍ ３／１５５

Ｈ０３Ｋ １７／２２

Ｈ０３Ｋ １７／６９１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第一と第二のトランスと、前記第一のトランスの一次側を駆動する第一の駆動素子と、前記第二のトランスの一次側を駆動する第二の駆動素子と、前記第一のトランスの二次側に接続された第一のスイッチング素子と、前記第二のトランスの二次側に接続されており前記第一のスイッチング素子の低電位側に、該第一のスイッチング素子と直列に接続された第二のスイッチング素子と、を備え、前記第一と前記第二のスイッチング素子を交互にオンして電圧を生成する電源装置において、
前記第一のトランスの二次側と前記第一のスイッチング素子の間に接続されており、前記第一のトランスの二次側に直列に接続された二つの抵抗素子と、該二つの抵抗素子のうちの高電位側に接続されている抵抗素子の両端に接続された二つの整流素子を有する第一回路と、
前記第二のトランスの二次側と前記第二のスイッチング素子の間に接続されており、前記第二のトランスの二次側に直列に接続された二つの抵抗素子と、該二つの抵抗素子のうちの高電位側に接続されている抵抗素子の両端に接続された二つの整流素子を有する第二回路と、を有し、
前記第一の駆動素子をオンすることにより、前記第一のスイッチング素子の駆動電圧信号として正電圧の信号が印加されて前記第一のスイッチング素子をオンし、前記正電圧の信号を印加した後に、前記第一のスイッチング素子のオフ期間において、負電圧の信号が印加されてから基準電位の信号が印加され、前記負電圧の信号が印加されている所定期間において、前記第二の駆動素子をオンすることにより、前記第二のスイッチング素子に駆動電圧信号として正電圧の信号が印加されて前記第二のスイッチング素子をオンすることを特徴とする電源装置。

【請求項2】

前記第一の駆動素子と前記第二の駆動素子を駆動するための制御手段を有することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。

【請求項3】

前記第一と前記第二のスイッチング素子は、ＭＯＳＦＥＴ又はＩＧＢＴであることを特徴とする請求項１または２に記載の電源装置。

【請求項4】

前記第一回路における二つの抵抗素子の夫々の抵抗値に基づき、前記第一のスイッチング素子の駆動電圧信号として正電圧の信号が印加される期間と、前記第一のスイッチング素子のオフ期間において、前記負電圧の信号が印加される期間が決定されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電源装置。

【請求項5】

記録媒体に転写されたトナー画像を該記録媒体に定着するための定着装置において、
発熱体と、
前記発熱体を発熱するための励磁コイルと共振コンデンサを含む共振回路と、
前記共振回路を駆動するための電源を有し、
前記電源は、
第一と第二のトランスと、前記第一のトランスの一次側を駆動する第一の駆動素子と、前記第二のトランスの一次側を駆動する第二の駆動素子と、前記第一のトランスの二次側に接続された第一のスイッチング素子と、前記第二のトランスの二次側に接続されており前記第一のスイッチング素子の低電位側に、該第一のスイッチング素子と直列に接続された第二のスイッチング素子と、を備え、前記第一と前記第二のスイッチング素子を交互にオンして電圧を生成する電源装置において、
前記第一のトランスの二次側と前記第一のスイッチング素子の間に接続されており、前記第一のトランスの二次側に直列に接続された二つの抵抗素子と、該二つの抵抗素子のうちの高電位側に接続されている抵抗素子の両端に接続された二つの整流素子を有する第一回路と、
前記第二のトランスの二次側と前記第二のスイッチング素子の間に接続されており、前記第二のトランスの二次側に直列に接続された二つの抵抗素子と、該二つの抵抗素子のうちの高電位側に接続されている抵抗素子の両端に接続された二つの整流素子を有する第二回路と、を有し、
前記第一の駆動素子をオンすることにより、前記第一のスイッチング素子の駆動電圧信号として正電圧の信号が印加されて前記第一のスイッチング素子をオンし、前記正電圧の信号を印加した後に、前記第一のスイッチング素子のオフ期間において、負電圧の信号が印加されてから基準電位の信号が印加され、前記負電圧の信号が印加されている所定期間において、前記第二の駆動素子をオンすることにより、前記第二のスイッチング素子に駆動電圧信号として正電圧の信号が印加されて前記第二のスイッチング素子をオンすることを特徴とする定着装置。

【請求項6】

前記第一の駆動素子と前記第二の駆動素子を駆動するための制御手段を有することを特徴とする請求項５に記載の定着装置。

【請求項7】

前記第一と前記第二のスイッチング素子は、ＭＯＳＦＥＴ又はＩＧＢＴであることを特徴とする請求項５または６に記載の定着装置。

【請求項8】

更に、前記発熱体の温度を検出する温度検出手段と、
前記発熱体の温度を制御するために前記電源を制御する電源制御手段を有することを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の定着装置。

【請求項9】

前記共振回路は、電流共振回路又は電圧共振回路であることを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項に記載の定着装置。

【請求項10】

前記共振回路は、前記励磁コイルが前記共振回路から取り外すことが可能であることを特徴とする請求項５乃至９のいずれか１項に記載の定着装置。

【請求項11】

前記第一回路における二つの抵抗素子の夫々の抵抗値に基づき、前記第一のスイッチング素子の駆動電圧信号として正電圧の信号が印加される期間と、前記第一のスイッチング素子のオフ期間において、前記負電圧の信号が印加される期間が決定されることを特徴とする請求項５乃至１０のいずれか１項に記載の定着装置。

【請求項12】

記録媒体にトナー画像を形成する画像形成手段と、
請求項５乃至１１のいずれか１項に記載の定着装置とを有し、
前記定着装置によって前記記録媒体に形成された前記トナー画像を、該記録媒体に定着す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、二つのスイッチング素子を交互に駆動する駆動部を備えた電源装置、その電源装置を備えた定着装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の電源装置におけるハーフブリッジ方式の駆動回路として、電圧駆動型の半導体スイッチ素子のゲート端子に正電圧と負電圧を印加する駆動回路が知られている。（特許文献１参照。）また、半導体スイッチング素子を上下に配置した駆動回路として複数の方式が知られている。その例を図１０に示す、図１０（ａ）はハーフブリッジ全波整流方式の駆動回路、図１０（ｂ）に示したハーフブリッジ半波整流方式の駆動回路、図１０（ｃ）は同期整流方式の駆動回路。図１０（ｄ）は電圧共振回路である。図１０の回路においてＱ１はハイサイド側のスイッチング素子であり、Ｑ２はローサイド側のスイッチング素子である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平４−２６５６６１

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のような半導体スイッチング素子を上下に配置した駆動回路において、夫々の半導体スイッチング素子を交互に、且つ重なって導通しないように調整する必要がある。例えば、導通した半導体スイッチ素子のゲート端子の電圧（ゲート電圧）の変動によって、被導通の半導体スイッチが誤ってオンする可能性がある等、二つの半導体スイッチを重複してオンしないように制御するための対策が必要である。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決するための本発明の電源装置は、第一と第二のトランスと、前記第一のトランスの一次側を駆動する第一の駆動素子と、前記第二のトランスの一次側を駆動する第二の駆動素子と、前記第一のトランスの二次側に接続された第一のスイッチング素子と、前記第二のトランスの二次側に接続されており前記第一のスイッチング素子の低電位側に、該第一のスイッチング素子と直列に接続された第二のスイッチング素子と、を備え、前記第一と前記第二のスイッチング素子を交互にオンして電圧を生成する電源装置において、前記第一のトランスの二次側と前記第一のスイッチング素子の間に接続されており、前記第一のトランスの二次側に直列に接続された二つの抵抗素子と、該二つの抵抗素子のうちの高電位側に接続されている抵抗素子の両端に接続された二つの整流素子を有する第一回路と、
前記第二のトランスの二次側と前記第二のスイッチング素子の間に接続されており、前記第二のトランスの二次側に直列に接続された二つの抵抗素子と、該二つの抵抗素子のうちの高電位側に接続されている抵抗素子の両端に接続された二つの整流素子を有する第二回路と、を有し、前記第一の駆動素子をオンすることにより、前記第一のスイッチング素子の駆動電圧信号として正電圧の信号が印加されて前記第一のスイッチング素子をオンし、前記正電圧の信号を印加した後に、前記第一のスイッチング素子のオフ期間において、負電圧の信号が印加されてから基準電位の信号が印加され、前記負電圧の信号が印加されている所定期間において、前記第二の駆動素子をオンすることにより、前記第二のスイッチング素子に駆動電圧信号として正電圧の信号が印加されて前記第二のスイッチング素子をオンすることを特徴とする。

【0006】

上記課題を解決するための本発明の定着装置は、記録媒体に転写されたトナー画像を該記録媒体に定着するための定着装置において、発熱体と、前記発熱体を発熱するための励磁コイルと共振コンデンサを含む共振回路と、前記共振回路を駆動するための電源を有し、前記電源は、第一と第二のトランスと、前記第一のトランスの一次側を駆動する第一の駆動素子と、前記第二のトランスの一次側を駆動する第二の駆動素子と、前記第一のトランスの二次側に接続された第一のスイッチング素子と、前記第二のトランスの二次側に接続されており前記第一のスイッチング素子の低電位側に、該第一のスイッチング素子と直列に接続された第二のスイッチング素子と、を備え、前記第一と前記第二のスイッチング素子を交互にオンして電圧を生成する電源装置において、前記第一のトランスの二次側と前記第一のスイッチング素子の間に接続されており、前記第一のトランスの二次側に直列に接続された二つの抵抗素子と、該二つの抵抗素子のうちの高電位側に接続されている抵抗素子の両端に接続された二つの整流素子を有する第一回路と、前記第二のトランスの二次側と前記第二のスイッチング素子の間に接続されており、前記第二のトランスの二次側に直列に接続された二つの抵抗素子と、該二つの抵抗素子のうちの高電位側に接続されている抵抗素子の両端に接続された二つの整流素子を有する第二回路と、を有し、前記第一の駆動素子をオンすることにより、前記第一のスイッチング素子の駆動電圧信号として正電圧の信号が印加されて前記第一のスイッチング素子をオンし、前記正電圧の信号を印加した後に、前記第一のスイッチング素子のオフ期間において、負電圧の信号が印加されてから基準電位の信号が印加され、前記負電圧の信号が印加されている所定期間において、前記第二の駆動素子をオンすることにより、前記第二のスイッチング素子に駆動電圧信号として正電圧の信号が印加されて前記第二のスイッチング素子をオンすることを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

以上説明したように、本発明によれば、半導体スイッチング素子のゲート端子に印加される電圧の変動を低減し、半導体スイッチング素子の誤動作や故障を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施例１に係わる電源装置の回路図である。

【図2】実施例１に係わる電源装置の駆動方法を説明する図である。

【図3】実施例１に係わる電源装置の駆動時の各素子の電圧の状態を示す図である。

【図4】実施例２に係わる画像形成装置を説明する図である。

【図5】実施例２に係わる定着装置を説明する図である。

【図6】実施例２に係わる電源装置を説明する図である。

【図7】実施例２に関わる動作波形を示す説明図である。

【図8】電源装置の変形例を説明する図である。

【図9】変形例の電源装置を適用可能な加熱装置を説明する図である。

【図10】電源装置の駆動回路の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

（実施例１）
実施例１について図１〜図３を参照して説明する。図１は本実施例の電源装置の回路図である。図２は図１の回路図の駆動方法を説明する図であり、図３は駆動に係わる回路素子の電圧の変化の状態を説明する図である。

【0010】

図１は二つの半導体スイッチング素子を上下に接続し、夫々を交互にオンするためのハーフブリッジ回路の一例である。本実施例の回路は、電力の供給対象（負荷）の一例として、モーターに供給する電力を生成する駆動回路である。図１において、Ｑ１、Ｑ２は電圧駆動型の第一と第二の半導体スイッチング素子であり、半導体スイッチングＱ１は、高電位側（ハイサイド）のスイッチング素子であり、Ｑ２は低電位側（ローサイド）のスイッチング素子である。これらの半導体スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２は交互にオン／オフされる。また、３、４、７、８、１５、１６は抵抗素子であり、５、６、１１、１３、１４、１９はダイオードである。更に、９、１７は電磁トランスであり、１０、１８は第三と第四のスイッチング素子としてのＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ／電界効果トランジスタ）である。また、１２、２０は直流電源であり、２２は負荷である。ここで、電圧駆動型の半導体スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２は、ＭＯＳＦＥＴ又はＩＧＢＴを用いることができる。なお、Ｑ１、Ｑ２はこれらの素子以外の電圧駆動型の半導体スイッチング素子を適用可能である。また、制御回路４０はスイッチング素子１０、１８のオンオフを制御する回路である。

【0011】

次に、図１の回路の駆動方法を図２を用いて説明する。図２において、制御回路４０からスイッチング素子１０のゲート・ソース間にパルス制御信号（ＳｉｇＨ信号）が入力される。同様に、制御回路４０からスイッチング素子１８のゲート・ソース間にパルス制御信号（ＳｉｇＬ信号）が入力される。ＳｉｇＨ信号がスイッチング素子１０に入力されるとトランス９の出力側に誘導電圧が発生し、ＳｉｇＨ信号のオン状態に応じた正電圧Ｖｐのパルスが発生する。更に、ＳｉｇＬ信号がオフ期間中にＳｉｇＨ信号がオンからオフに変化すると、ＳｉｇＨ信号のオフ状態よりも短い所定期間、負電圧Ｖｍのパルスが発生する。その後、残りのオフ期間は基準電位（０Ｖ）に戻るゲート駆動電圧信号（ＶｇｓＨ信号）がスイッチング素子Ｑ１のゲート・ソース間に入力される。ここで、正電圧Ｖｐと負電圧Ｖｍの比率は抵抗素子７と抵抗素子８の抵抗値の比率により決定される。また、この抵抗素子７と８はトランス９の誘導電圧のダンピング抵抗の機能も有している。同様に、ＳｉｇＬ信号に応じて、正電圧Ｖｐ、負電圧Ｖｍ、基準電圧（０Ｖ）に変化するゲート駆動信号ＶｇｓＬがスイッチング素子Ｑ２のゲート・ソース間に入力される。また、ゲート駆動信号ＶｇｓＨとゲート駆動信号ＶｇｓＬは、ＶｇｓＨが負電圧の期間にＶｇｓＬが正電圧Ｖｐに変化し、ＶｇｓＬが負電圧の期間にＶｇｓＨが正電圧Ｖｐに変化するタイミングの関係になる。

【0012】

更に、図３を用いて本実施例の動作について詳細に説明する。図３は図１のハーフブリッジ回路を駆動した際の駆動に係わる回路素子の電圧の状態を説明する図である。ここで、図３（ａ）は本実施例の回路素子の電圧の状態を示しており、図３（ｂ）は従来の駆動回路における回路素子の電圧の状態を示している。

【0013】

まず、従来の駆動回路の状態を図３（ｂ）に基づいて説明する。図３（ｂ）において、半導体スイッチング素子Ｑ１にＳｉｇＨ信号に応じた期間正電圧が印加されてオンする。その後、負電圧Ｖｍが所定期間印加されて、半導体スイッチング素子Ｑ１がオフされる。そして、電圧駆動型の半導体スイッチング素子Ｑ１のゲート・ソース電圧ＶｇｓＨが負電圧Ｖｍから正電圧Ｖｐへ急激に変化すると、ドレイン・ソース電圧ＶｄｓＬが０ＶからＶｉｎに変化する。その結果、電圧駆動型の半導体スイッチング素子Ｑ２のゲート・ドレイン間容量Ｃｇｄを通してゲート・ソース間容量Ｃｇｓが充電され、ゲート駆動信号ＶｇｓＬの電位が増加する。これにより、ゲート駆動信号ＶｇｓＬの電位が半導体スイッチング素子Ｑ２のスレッショルド電圧Ｖｔｈを超えてしまう。こうなると、本来、オフしている半導体スイッチング素子Ｑ２がオンすることになり、誤動作もしくは、Ｑ１とＱ２の両方が重なって導通することで、回路が故障に至る可能性があった（もしくは故障に至るまでのマージンが少ない場合があった。）。

【0014】

これに対し、図３（ａ）に示すような本実施例の駆動回路では、パルス制御信号（ＳｉｇＨ信号）がオンするに応じてゲート駆動信号ＶｇｓＨが基準電位（０Ｖ）から正電圧Ｖｐ変化する。従って、従来ではＶｍからＶｐまで変化するのに比べて電圧上昇分が小さくなる。すなわち、ゲート駆電圧ＶｇｓＬの電位の増加分も小さくなり、スレッショルド電圧Ｖｔｈを超えることを防止することができる。本実施例の特徴は、このように半導体スイッチング素子Ｑ１のゲート・ソース間電圧の上昇分を従来に比べて小さくすることが特徴である。

【0015】

以上説明したように、本実施例１によれば、ハーフブリッジ回路のスイッチング素子Ｑ１のオン時に、スイッチング素子Ｑ２のゲート・ソース間容量が急激に増加してＱ２がオンしてしまうことを防止することができる。従って、スイッチング素子Ｑ２の誤動作、又故障までのマージンを増やすことが可能となり、信頼性を向上することができる。

【0016】

（実施例２）
次に実施例２について、図４、図５、図６、図７を用いて説明する。本実施例は、実施例１のハーフブリッジ回路を画像形成装置に適用したものである。まず、本実施例の画像形成装置である電子写真方式のレーザービームプリンタについて、図４に基づいて説明する。

【0017】

図４に示すように、本実施例の画像形成装置は、装置本体に像担持体としての感光ドラム１０１を有する。そして感光ドラム１０１の周囲に、帯電器１０２、現像装置１０４、転写ローラ１０８、クリーニング装置１０９などを備えている。感光ドラム１０１は図中矢印方向に所定の周速度、即ち、画像形成速度で回転駆動されて、その回転の過程で帯電器１０２により感光ドラム１０１の表面を所定極性の電位に一様に帯電処理する。

【0018】

レーザービームスキャナ１０３は、不図示のコンピュータ、画像読取装置等のホスト装置から入力される画像情報に基づき変調されたレーザービームＬを出力し、一様に帯電処理された感光ドラム１０１の表面に画像情報に対応した静電潜像が形成される。静電潜像は、現像装置１０４によって現像剤を用いてトナー画像に現像される。

【0019】

一方、給紙トレイ１０５に積載された記録媒体としてのシートＰが供給ローラ１０６によって一枚ずつ送り出される。そして、シートＰはローラ１０７で感光ドラム１０１上に形成されたトナー画像と同期するように搬送が調整され、感光ドラム１０１と転写ローラ１０８で形成された転写ニップ部Ｔに導入される。転写ニップ部Ｔにおいて、転写ローラ１０８に高電圧（転写バイアスともいう）が印加されることによって感光ドラム１０１上に形成されたトナー画像がシートＰに転写される。

【0020】

シートＰにトナー画像が転写された後、感光ドラム１０１は、その上に残留したトナーがクリーニング装置１０９によって除去されてから、次のトナー画像の形成動作に移行する。また、トナー画像が転写されたシートＰは定着装置１１０に搬送される。定着装置１１０ではトナー画像が転写されたシートＰに熱と圧力を付与してトナー画像をシートＰ上に定着させて排紙トレイ１１１にシートＰが排出される。なお、定着装置１１０は、電源装置１２０に接続され、定着動作に必要な電力が供給されている。

【0021】

次に、定着装置１１０について説明する。本実施例における定着装置１１０は磁気誘導発熱性フィルム（金属フィルム）を用いた誘導加熱方式の定着装置である。まず、定着装置１１０の全体構成について図５に基づき説明する。

【0022】

図５において、定着装置１１０は発熱体１１０Ａと、加熱体１１０Ａに圧接して定着ニップ部Ｎを形成する加圧ローラ１１０Ｂとを有する。発熱体１１０Ａは、横断面上向き半円弧状（樋型）のフィルム内面ガイドステー１１９を有する。そしてガイドスター１１９の内側には線輪としての励磁コイル、即ち、加熱用コイル１１２と、励磁コアとしての芯材１１３とが配設されている。また、ガイドステー１１９の外側には円筒状（エンドレス状）の磁気誘導発熱性フィルム１１４が摺動可能に外嵌されている。更に、ガイドステー１１９の上面の開口部には蓋板１１５が被せられ、さらにその上に加圧用ステー１１６が設けられている。

【0023】

加圧ローラ１１０Ｂは芯金１１７ａと、その周囲に被覆されたシリコーンゴム、又は、フッ素ゴムなどの弾性層１１７ｂとから構成され、フィルム１１４を挟んでガイドステー１１９の下面と所定の押圧力で圧接されている。加圧ローラ１１０Ｂは駆動手段としてのモータＭによって図中の矢印方向に回転される。この回転駆動による加圧ローラ１１０Ｂとフィルム１１４の外面の摩擦力でフィルム１１４においてガイドステー１１９の下面に密着して摺動し、ガイドステー１１９の外回りを回転する。

【0024】

また、フィルム１１５の内面のガイドステー１１９の下面における定着ニップ部Ｎに対応する部分に、温度検知部材としてのサーミスタ１１８が配置されている。更に、励磁コイル１１２に高周波電流を印加するための電源装置１２０が接続されている。電源装置１２０にて励磁コイル１１２に高周波電流が印加されると、フィルム１１４の定着ニップ部Ｎの領域で磁気誘導加熱により発熱する。定着ニップ部Ｎの温度は、サーミスタ１１８で検出して、その検出した温度情報を電源装置１２０の制御回路に入力して、定着ニップ部Ｎの温度が所定の定着温度になるように電源装置１２０から励磁コイル１１２に印加する高周波電流を制御する。

【0025】

次に、本発明の特徴部分である電源装置１２０について説明する。電源装置１２０は、図６に示すように電圧共振方式のコンバータである。ラインフィルタ３２、ブリッジダイオード３３、フィルタコンデンサ２１、スイッチング素子１、主スイッチング素子２、第一の共振コンデンサ２４、第二の共振コンデンサ２５、ゲート駆動回路２６を有する。また、定着装置１１０は、励磁コイル２３（加熱用コイル１１２と同じであり、共振回路の構成要素であるため励磁コイル２３としている）、磁気誘導発熱性フィルム１１４、サーミスタ１１８等で構成）を有する。そして、定着装置１１０を取り外す為のコネクタ２９、３０、３１、定着装置１１０内のサーミスタ１１８に接続された温度検出回路３７、スイッチング制御回路３４で構成されている。第一の共振コンデンサ２４、第二の共振コンデンサ２５、定着装置１１０内の励磁コイル２３とで電圧共振回路を構成している。

【0026】

次に、図６と図７により各部の動作を説明する。図７は図６の回路構成における動作波形を示す説明図である。Ｓ１はスイッチング素子Ｑ１のゲート電圧波形、Ｓ２は主スイッチング素子Ｑ２のゲート電圧波形である。また、Ｓ３は主スイッチング素子Ｑ２の電流波形、Ｓ４は主スイッチング素子Ｑ２の電圧波形である。また、Ｓ５は第一の共振コンデンサ２４の電流波形、Ｓ６は第二の共振コンデンサ２５の電流波形、Ｓ７はスイッチング素子１の電流波形、Ｓ８はスイッチング素子１のボディダイオードの電流波形、Ｓ９は励磁コイル２３の励磁電流波形である。なお、商用交流電源（ＡＣライン）から入力された交流電圧は、ラインフィルタ３２を介してブリッジダイオード３３により全波整流され、第１及び第２のスイッチ素子Ｑ１、Ｑ２に印加される。

【0027】

先ず、スイッチング素子Ｑ２のスイッチングオンにより、ダイオードブリッジ３３より励磁コイル２３に誘導電流が流れる。スイッチングのオフ（Ａ点）と同時に励磁コイル２３は電流を維持する方向のフライバック電圧を発生する。第１の共振コンデンサ２４と第２の共振コンデンサ２５の残留電荷の差が生じるため、スイッチング素子Ｑ２のオフ直後は第２の共振コンデンサ２５と励磁コイル２３で決まる共振周期ω＝√（Ｌ×Ｃ）で定まる弧を描く。ここで、第１の共振コンデンサ２４に対して、第２の共振コンデンサ２５は、１／１０程度の容量に設定してあるものとする。従って、オフ直後の電圧は高周期でフライバック電圧を発生する（Ａ‐Ｂの期間）。

【0028】

このフライバック電圧の振動は、第１の共振コンデンサ２４の初期チャージ電圧まで上昇した時点（Ｂ点）でスイッチング素子Ｑ１のボディダイオードをオンする。そして、第一の共振コンデンサ２４及び第２の共振コンデンサ２５の合成容量によって緩やかなサイン波に切り替わり電圧が上昇する。この時の第一の共振コンデンサ２４の電流波形をＳ５、スイッチング素子Ｑ１のボディダイオードの電流波形をＳ８に示してある。また、第二の共振コンデンサ２５の電流波形をＳ６に示してある。

【0029】

時間の経過に伴って電圧が上昇しω／４（共振周期の１／４の期間）が経過した時点で最大値（Ｃ点）に到達する。一方、第１の共振コンデンサ２４の電流波形は電圧波形の微分波形に相当するコサイン波の電流が流れるため、電圧の最大値（Ｃ点）では電流の最小値（ゼロクロス波形）となる。ゼロクロス点以降はスイッチング素子Ｑ１のボディダイオードがオフするため、スイッチング素子Ｑ１のゲートをオンして電流を回生する（Ｃ‐Ｄ期間）。スイッチング素子Ｑ１をオフした時点（Ｄ点）で第１の共振コンデンサ２４が切り離され、少容量の第２の共振コンデンサ２５の共振となり、高周期な弧（Ｄ‐Ｅ期間）を描く。なお、第１、第２のスイッチ素子Ｑ１とＱ２をオンオフするための、ゲート駆動回路２６につては実施例１で説明した回路構成と同一である。

【0030】

また、温度検出回路３７は、サーミスタ１１８及びスイッチング制御回路３４に接続され、スイッチング制御回路３４は、温度検出回路３７からの信号に基づいてスイッチング素子１０、１８の動作を制御する。具体的には、スイッチング制御回路３４内に設けられた周波数変調回路３５によって周波数を制御する。もしくは、デューティ制御回路３６によってオフ時間（デューティ幅ともいう）を制御する。この周波数の制御やオフ時間の制御は、いずれか一方を選択してもよいし、組み合わせて制御することも可能であり、加熱用コイル２３に誘起する電圧を適切に制御するための制御に使用される。

【0031】

また、本実施例のゲート駆動方法は、実施例１と同様である。しかし、本実施例では、電圧共振回路を構成する励磁コイル２３は、レーザービームプリンタ本体に対して定着装置１１０と共に取り外すことが可能な構成になっている。コネクタ２９と３０が高抵抗で接続している場合や取り外した状態で電源動作した場合、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２で構成しているハーフブリッジ回路の負荷が容量性になる。これにより、ゲート駆動電圧信号ＶｇｓＨ尊号に起因するゲート駆動電圧信号ＶｇｓＬの電圧変動が大きくなる。その為、本実施例のゲート駆動方法を実施すれば、実施例１と同様、ゲート駆動波形の電圧変化に起因する下側（低電位側）の電圧駆動型半導体スイッチング素子の誤動作及び故障までのマージンを増やすことが可能となり信頼性が確保できる。

【0032】

本実施例では、電磁誘導加熱方式の定着装置の電源としての適用した例を示している。しかし、本発明は温度検出回路３７を出力電圧を検出するよう構成すれば一般的なスイッチング電源に適用可能である。

【0033】

＜電源装置の変形例＞
次に、実施例２で説明した電源装置１２０の変形例について図８を用いて説明する。図８の構成は実施例２の電源装置１２０内の共振回路の構成が異なる。変形例の特徴部分について以下に説明する。

【0034】

図８の電源装置１２０は、電流共振方式のコンバータで、電流共振回路が図８に示すように、スイッチング素子Ｑ１、スイッチング素子Ｑ２、共振コンデンサ２４、ゲート駆動回路２６、励磁コイル２３、磁気誘導発熱性フィルム１１４で構成されている。

【0035】

スイッチング素子Ｑ１をオンすることにより、励磁コイル２３と共振コンデンサ２４で構成された直列共振回路に電流が流れはじめ、Ｑ１がオン状態を続けると直列共振回路と、不図示の回路の抵抗により定まるピーク電流となった後、電流が減少する。次に、のスイッチング素子Ｑ１をオフした後、スイッチング素子Ｑ２をオンすると、コイル電流と共振コンデンサ２４に貯えられていた電荷による電流が第２のスイッチング素子２を通してニュートラル側へ流れる。この電流も時間とともに増加し、回路定数によって定まるピーク値を迎えた後、電流は減少する。この際、励磁コイル２３と共振コンデンサ２４で構成された直列共振回路に流れる電流は正弦波となる。

【0036】

なお、変形例のゲート駆動方法は、実施例２と同様であり、同様な効果を得ることができる。また、変形例の駆動回路は、例えば、加熱装置として図９に示す構成に適用することができる。図９の構成は、励磁コイル１１２、閉磁コア１２１、導電性フィルム１２２、加圧ローラ１１７を備えた構成である。電源装置１２０にて励磁コイル１１２に高周波電流が印加されると、導電性フィルム１２２の周回方向に起電力が発生し、導電性フィルム１２２の抵抗値に応じたジュール熱が発生することで、導電性フィルム１２２全体の加熱を行う。加圧ローラ１１７は導電性フィルム１２２を挟んで不図示のガイドステーの下面と所定の押圧力で圧接されている。加圧ローラ１１７は駆動手段としてのモータＭにより回転される。この回転駆動による加圧ローラ１１７と導電性フィルム１２２の外面との摩擦力でフィルム１２２において不図示のガイドステーの下面に密着して摺動しながら回転する。なお、図８では閉磁コアを用いた構成であるが閉磁コアを用いた加熱装置でも同様に適用することができる。

【符号の説明】

【0037】

Ｑ１、Ｑ２ スイッチング素子
３、４、７、８、１５、１６ 抵抗素子
５、６、１１、１３、１４、１９ ダイオード
１０、１８ ＦＥＴ
１２、２０ 直流電源
２２ 負荷

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】