JP2012242444A - 電流制御回路およびそれを使用する画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来よりも正確にオフセットを補正する。
【解決手段】ＣＰＵ３０１は、正の半波の数と負の半波の数が同数となるタイミングごとに、オフセットを決定する。ただし、あるタイミングと次のタイミングとの時間差は入力交流電圧の周期より長い。このように、正の交流電流の通電時間と負の交流電流の通電時間が等しくなる期間において検出した電流値からオフセットが求められるため、入力交流電圧の周期ごとにオフセットを求める従来方式よりも本発明は正確にオフセットを求めることができる。
【選択図】図６

Description

本発明は電流制御回路およびそれを使用する画像形成装置に関する。

一般に画像形成装置は、転写紙に転写されたトナー像を定着させる定着器を備えている。定着器では、加熱対象である定着ベルトにその内側からセラミックヒーターが当接しており、定着ベルトの温度が目標温度を維持するように、セラミックヒーターに電力が供給される。セラミックヒーターに供給される電力を調整するために、交流電流を検出する交流電流検出回路が使用される。

交流電流検出回路は、たとえば、ホール素子やトランスを用いた電流センサーと増幅器により構成される。電流センサーやアンプには製造ばらつきや温度ドリフトがあるため、いわゆるオフセットが発生する。電流センサーに入力される電流がゼロであっても、電流センサーの出力がゼロとならない別の値になるが、この別の値がオフセットである。オフセットが発生すると、交流電流検出回路の検出結果に誤差が含まれてしまうため、定着器の性能が低下してしまう。特許文献１によれば、入力交流電圧の周期を基準として検出値を取得し、取得した複数の検出値の平均値からオフセットを算出し、各検出値からオフセットを減算する方法が提案されている。

特開平５−２５２７８５号公報

ところで、セラミックヒーターの電力を変化させる方法としては、入力される交流電圧の半波を単位として通電と非通電を組合せてなる複数の通電パターンから１つの通電パターンを所定周期毎に選択するという方法が用いられる。通電パターンのそれぞれでは出力交流電圧に寄与する半波の数が異なる。そのため、どの通電パターンを選択するかでセラミックヒーターに供給する電力を変化させることができる。また、各通電パターンに含まれる正の半波と負の半波の数を同数とすることで正負のバランスが維持される。さらに、交流電流検出回路が検出した電流の値が所定値を超えないように、通電パターンが選択される。

このような定着器の温度制御に対して特許文献１を採用すると次のような問題が発生する。通電パターンが、入力交流電圧の周期の少なくとも２倍以上かつ整数倍の周期をパターン周期とし、パターン周期の中において半波単位で通電／非通電を組み合わせて定義されたと仮定する。この場合、パターン周期では正の半波と負の半波の数が等しくなるものの、入力交流電圧の周期単位では必ずしも正負対称な電流になるとは限らない。よって、特許文献１のように、入力交流電圧の周期を基準としてオフセットを検出して補正しようとすると、正確にオフセットを補正できないどころか、かえって検出結果の精度を低下させてしまうおそれがある。そこで、本発明は、従来よりも正確にオフセットを補正することを目的とする。

本発明は、
負荷に供給する電力として、正の半波の数と負の半波の数の合計がそれぞれ異なる複数の通電パターンであって、各通電パターン内での正の半波の数と負の半波の数が同数である、前記複数の通電パターンから所定の周期ごとに１つの通電パターンを選択する選択部と、
前記選択部が選択した通電パターンにしたがって入力交流電圧に含まれている正の半波の数と負の半波の数を調整して出力交流電圧を生成する生成部と、
前記出力交流電圧によって前記負荷に流れる電流を検出する電流検出器と、
前記入力交流電圧の周期より長い時間において、前記正の半波の数と前記負の半波の数が同数となるタイミングごとに、前記電流検出器の検出値の平均値をオフセットとして決定するオフセット決定部と、
前記電流検出器の検出値から前記オフセットを減算する減算部と
を備え、前記選択部は、前記電流検出器の検出値から前記オフセットを減算することで得られた電流値が所定の許容値を超えないように前記複数の通電パターンから１つの通電パターンを選択することを特徴とする電流制御回路を提供する。

本発明によれば、正の半波の数と負の半波の数が同数となるタイミングごとに、オフセットを決定する。なお、あるタイミングと次のタイミングとの時間差は入力交流電圧の周期より長い。このように、正の通電時間と負の通電時間が等しくなる期間において検出した値からオフセットが求められるため、オフセットが従来よりも正確になる。たとえば、半波の数を調整することで定着器の温度制御を行う画像形成装置では、電流の検出値が正確になるため、定着器の性能を向上させることが可能になる。

実施形態における画像形成装置の概略構成を示す図である。 実施形態における定着器の概略構成を示す図である。 実施形態におけるヒーター制御回路を示す図である。 実施形態における通電パターンを示す図である。 実施形態における通電パターンと電流値の関係を示す図である。 実施形態における波数制御での各信号の一例である。 実施形態における定着器温度制御を示すフローチャートである。 実施形態におけるオフセット決定方法を示すフローチャートである。 実施形態におけるオフセット決定方法を示すフフローチャートである。

［実施形態１］
図１は実施形態における画像形成装置の概略構成図である。画像形成装置１０は、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）に対応した４つの画像形成部を備えている。画像形成部は、感光体ドラム１１を備えている。感光体ドラム１１は反時計回りに回転する。１次帯電ローラー１２は、感光体ドラム１１の表面を均一に帯電させる。露光部１３は、均一に帯電した感光体ドラム１１ｙの表面を画像データに応じて露光し、静電潜像を形成する。現像スリーブ１４は、感光体ドラム１１の静電潜像をトナーにより現像し、トナー像を形成する。感光体ドラム１１の表面は中間転写ベルトの１６と接する。１次転写ローラー１５に電圧が加えられることにより、感光体ドラム１１の表面にあったトナーが中間転写ベルト１６の表面に転写される。イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナー像が順番に中間転写ベルト１６の表面に転写される。中間転写ベルト１６上のトナー像は、２次転写内ローラー１７と２次転写外ローラー１８を通過する際に用紙２３の表面に２次転写される。用紙２３は、トナー像の形成タイミングに同期して、用紙カセット２０から給紙され。用紙２３は、定着器２１において加熱および加圧され、トナー像を定着される。

図２は実施形態における定着器の概略構成図である。定着器２１は、セラミックヒーター２０１、定着フィルム２０２、加圧ローラー２０３、Ｕ字型板金２０６、サーミスタ２０５、ホルダ２０７を備えている。セラミックヒーター２０１はセラミックに発熱パターンを印刷して形成されたヒーターである。セラミックヒーター２０１は、たとえば、１秒間で５０℃ほど上昇する極めて応答性の高いヒーターである。定着フィルム２０２は、たとえば、厚さが３０μｍから５０μｍの金属を基材とし、その上に３００μｍほどのゴム層を設け、その全体にフッ素表面処理を施して形成されたフィルムである。定着フィルム２０２は、熱容量が極めて小さく、加圧ローラー２０３とのニップ部（接触部）のみセラミックヒーター２０１の熱を用紙２３へ伝える。加圧ローラー２０３は駆動力を定着フィルム２０２にニップ部を通じて伝えることによって矢印方向に定着フィルム２０２を回転させる。Ｕ字型板金２０６は定着フィルム２０２を内側から加圧ローラー２０３に加圧する弾性部材である。サーミスタ２０５は定着器２１の温度を検出する温度検出器として機能する。サーミスタ２０５はセラミックヒーター２０１の中央部に配置され、セラミックヒーター２０１の温度が目標温度となるように制御するためにセラミックヒーター２０１の温度を検出する。

図３は実施形態におけるセラミックヒーター２０１の駆動および制御を行うヒーター制御回路の構成図である。ヒーター制御回路３００はセラミックヒーター２０１に供給される電流を制御する電流制御回路として機能する。また、定着器２１は、電流制御回路によって制御された出力交流電圧を供給されて動作してトナー像を記録紙に定着させる定着器（負荷）である。ヒーター制御回路３００は商用電源等の交流電源３５０、セラミックヒーター２０１およびＣＰＵ３０１と接続されている。ＣＰＵ３０１は画像形成装置１０及びセラミックヒーター２０１の温度を制御する。たとえば、ＣＰＵ３０１は温度検出器が検出した温度の目標温度に対する差分に対応した１つの通電パターンを複数の通電パターンから選択する選択部として機能する。ＡＤ変換器３０９はセラミックヒーター２０１の温度を検出しているサーミスタ２０５の検出信号をデジタル信号に変換してＣＰＵ３０１へ出力する。交流電源３５０とセラミックヒーター２０１の間にはトライアック３０２が接続されている。フォトトライアックカプラ３０３はトライアック３０２のゲートに接続されている。ゼロクロス検知回路３０４は交流電源３５０の電圧が０Ｖ付近のときにＨレベルの信号をＣＰＵ３０１へ出力し、それ以外の電圧のときにＬレベルの信号をＣＰＵ３０１へ出力する。ヒーター制御回路３００の入力部には電流検出回路３０６が備えられ、ヒーター制御回路３００に流れる電流を検出している。

電流検出回路３０６は、出力交流電圧によって負荷に流れる交流電流を検出する電流検出器の一例である。電流検出回路３０６は、ホール素子などを用いた電流検出センサー３０５、この電流検出センサー３０５の出力を増幅する増幅器３０７、増幅器３０７の出力信号をデジタル値へ変換してＣＰＵ３０１へ出力するＡＤ変換器３０８を備えている。

商用電源等の交流電源３５０は、セラミックヒーター２０１へ電力を供給することによりセラミックヒーター２０１を発熱させる。このセラミックヒーター２０１への電力供給は、トライアック３０２による導通、非導通で行われる。また、フォトトライアックカプラ３０３は、１次と２次間の絶縁距離を確保するデバイスであるとともにトライアック３０２のゲート信号のスイッチとして機能する。フォトトライアックカプラ３０３は、その内部に受光素子と発光素子を備えている。フォトトライアックカプラ３０３は、ＣＰＵ３０１が出力する命令にしたがって内部の発光素子に通電する。発光素子が発光することにより受光素子が通電状態となる。受光素子の出力信号がゲート信号としてトライアック３０２に入力されている。よって、ゲート信号がオン（通電状態）となると、トライアック３０２がオンとなる。逆にＣＰＵ３０１がフォトトライアックカプラ３０３の発光素子の通電を停止させると、トライアック３０２がオンからオフに切り替わる。

図４を用いて実施形態における波数制御について説明する。図４において、実線は通電される半波を示し、波線は通電されない半波を示している。半波の通電と非通電は、スイッチとして機能するトライアック３０２によって実現される。

ＣＰＵ３０１はゼロクロス検知回路３０４からのゼロクロス信号に従って交流電源３５０の半波単位でフォトトライアックカプラ３０３を介してトライアック３０２を導通（オン）させたり、非導通（オフ）させたりしている。本実施形態では、図４に示すように１４個の半波により１ブロックとしている。セラミックヒーター２０１に供給される電力は、１ブロック内の半波をどれだけ通電させるかに依存している。図４に示した例では、通電する半波の数がそれぞれ異なる８つの通電パターンが示されている。各通電パターンにおいて、正の半波の数と負の半波の数は同数である。パターン０では、通電する半波の数がゼロである。パターン１ないしパターン７では、１４個のある半波のうち１番目の半波を必ずオンとしている。また、パターン１では通電される正の半波と負の半波の数はそれぞれ１個ずつである。パターン２では、通電される正の半波の数と負の半波の数はそれぞれ２個ずつである。このように、パターンＸ（Ｘは０から７までの整数）における通電される正の半波の数と負の半波の数はそれぞれＸ個ずつであり、全体では２Ｘ個の半波が通電される。

定着器の制御においては、ＣＰＵ３０１は、定着器の温度に応じて複数の通電パターンから１つの通電パターンを選択する。つまり、ＣＰＵ３０１は、負荷に供給する電力として、正の半波の数と負の半波の数の合計がそれぞれ異なる複数の通電パターンから所定のパターン周期ごとに１つの通電パターンを選択する選択部として機能する。また、トライアック３０２やフォトトライアックカプラ３０３は、選択部が選択した通電パターンにしたがって入力交流電圧に含まれている正の半波の数と負の半波の数を調整して出力交流電圧を生成する生成部として機能する。

図５が示すように、パターン１の電流をＩｓ（１）とすると、パターンＸ（Ｘ＝０、１、２、３、４、５、６、７）の電流はＸ×Ｉｓ（１）となる。なお、交流電源３５０が供給する電圧は一定と仮定している。

ＣＰＵ３０１はサーミスタ２０５の温度検出結果に応じて通電パターンを使い分ける。たとえば、ＣＰＵ３０１は、目標温度に対する検出温度の差が大きければ電力が多い通電パターンを選択し、目標温度に対する検出温度の差が小さければ電力が少ない通電パターンを選択する。また、ＣＰＵ３０１は、目標温度を検出温度が超えていればパターン０を選択することで、セラミックヒーター２０１への電力の供給を停止する。セラミックヒーター２０１の供給電力に対する応答性が極めて高ければ、１ブロック中においてできるだけ一様な間隔で半波を通電してもよい。そのため、図４に示したように、ｔ１０からｔ１２までセラミックヒーター２０１への供給電力が概略一様になるように、前半（ｔ１０からｔ１１）と後半（ｔ１１からｔ１２）では、通電される半波の数を同数にしている。

図６を用いて、パターン１からパターン３へ通電パターンを切り替えたときの各信号について説明する。図６においては、上から順に、交流電源３５０が出力する交流電圧、ゼロクロス信号、パターン周期、トライアック３０２の動作状態、セラミックヒーター２０１に供給される電流を示している。

交流電圧が０Ｖ付近になるとゼロクロス検知回路３０４がゼロクロス信号をＣＰＵ３０１に出力する。ＣＰＵ３０１はゼロクロス信号に含まれるパルスの数をカウントし、１４パルス毎に１つの通電パターンの時間長に相当するパターン周期信号を生成する。ＣＰＵ３０１は、ｔ０からｔ１まではパターン１を選択し、パターン１に相当するトライアック−ＯＮ信号をフォトトライアックカプラ３０３に出力する。ＣＰＵ３０１は、ｔ１からｔ２までパターン３に相当するトライアック−ＯＮ信号をフォトトライアックカプラ３０３に出力する。その結果、セラミックヒーター２０１には図６で示す電流が流れることになる。

図７を用いて定着器の基本的な温度制御処理について説明する。図７のフローチャートの処理はＣＰＵ３０１が実行する。Ｓ７０１で、ＣＰＵ３０１は、通電パターンとしてパターン０を選択するとともに、電流検出回路３０６により検出された電流の実効値Ｉｓを０に初期化する。

Ｓ７０２で、ＣＰＵ３０１は、パターン周期信号が０から１へ変化したかどうかを判定する。図６に示したように、パターン周期信号は、ＣＰＵ３０１自身が予め定められたパターン周期にしたがって発生する周期的な信号である。図６を用いて説明したように、ＣＰＵ３０１は、カウンタを用いてゼロクロス信号（パルス）の数をカウントしている。ＣＰＵ３０１は、カウンタのカウント値が１４になると、パルス状のパターン周期信号を１つ出力するとともに、カウンタをゼロにリセットする。ＣＰＵ３０１は、パターン周期信号が０から１へ変化したことを検出すると、Ｓ７０３に進む。

Ｓ７０３で、ＣＰＵ３０１は、電流の実効値Ｉｓの読取許可フラグが１になっているかどうかを判定する。読取許可フラグがゼロのときは実効値Ｉｓの演算が完了しておらず、読取許可フラグが１のときは実効値Ｉｓの演算が完了していることを示す。後述するように、ＣＰＵ３０１は、実効値Ｉｓの演算が完了すると、読取許可フラグをゼロから１に変更する。Ｓ７０４で、ＣＰＵ３０１は、予め演算されてメモリに保持されている電流の実効値Ｉｓを読み取る。

ＣＰＵ３０１は、電流の実効値Ｉｓを読み取った後、Ｓ７０５で、読取許可フラグをゼロに変更する。Ｓ７０６で、ＣＰＵ３０１は、電流の実効値Ｉｓが予め決められていた最大許容電流Ｉｍａｘ以下かどうかを判定する。この判定を行いながら通電パターンを選択することで、定着器を保護することができる。このように、ＣＰＵ３０１は、電流検出器の検出値からオフセットを減算することで得られた電流値が所定の許容値を超えないように複数の通電パターンから１つの通電パターンを選択する選択部として機能する。また、ＣＰＵ３０１は、実効値と許容値とを比較する比較部として機能している。実効値Ｉｓが最大許容電流Ｉｍａｘ以下であればＳ７０７に進み、実効値Ｉｓが最大許容電流Ｉｍａｘを超えていればＳ７１３に進む。Ｓ７１３で、ＣＰＵ３０１は、通電パターンを現在のパターンよりも電力が１段階少ないパターンに変更する。たとえば、ＣＰＵ３０１は、現在の通電パターンがパターンＸであれば、パターン（Ｘ−１）に変更する。その後、Ｓ７０２に戻る。

Ｓ７０７で、ＣＰＵ３０１は、検出温度Ｔと目標温度Ｔｏを比較し、検出温度Ｔが目標温度Ｔｏを超えているか否かを判定する。検出温度Ｔが目標温度Ｔｏを超えていればＳ７０８に進み、検出温度Ｔが目標温度Ｔｏを超えていなければＳ７０９に進む。Ｓ７０８で、ＣＰＵ３０１は、現在の通電パターンがパターン０かどうかを判定する。現在の通電パターンがパターン０でなければ上述したＳ７１３に進み、現在の通電パターンがパターン０であればＳ７１４に進む。Ｓ７１４で、ＣＰＵ３０１は、通電パターンを変更せずに、そのままパターン０を維持する。これは、パターン０が、最も電力の小さな通電パターンだからである。その後、Ｓ７０２に戻る。

Ｓ７０９で、ＣＰＵ３０１は、検出温度Ｔが目標温度よりも低いかどうかを判定する。検出温度Ｔが目標温度よりも低ければＳ７１０に進み、検出温度Ｔが目標温度よりも低くなければＳ７１４に進む。Ｓ７１０で、ＣＰＵ３０１は、現在の通電パターンがパターン０以外かどうかを判定する。現在の通電パターンがパターン０以外であればＳ７１１に進み、現在の通電パターンがパターン０であればＳ７１５に進む。Ｓ７１５で、ＣＰＵ３０１は、通電パターンを電力が１段階多い通電パターンであるパターン１に変更する。その後、Ｓ７０２に戻る。

Ｓ７１１で、ＣＰＵ３０１は、現在の通電パターンがパターン７かどうかを判定する。現在の通電パターンがパターン７であれば上述したＳ７１４に進む。つまり、パターン７がそのまま維持される。一方、現在の通電パターンがパターン７でなければＳ７１２に進む。Ｓ７１２で、ＣＰＵ３０１は、通電パターンを１段階上の通電パターンに変更したと仮定したときの電流の実効値Ｉｓが最大許容電流値Ｉｍａｘを超えてしまうかどうかを判定する。たとえば、パターンＸを１段階上のパターン（Ｘ＋１）に変更したと仮定したときの電流の実効値Ｉｓ（Ｘ＋１）は、Ｉｓ（１）×（Ｘ＋１）である。なお、Ｉｓ（Ｘ＋１）＝ＩＳ（Ｘ）×（Ｘ＋１）／Ｘでもある。実効値Ｉｓ（Ｘ＋１）が最大許容電流値Ｉｍａｘを超えてしまうのであればＳ７１４に進み、ＣＰＵ３０１は、現在の通電パターンを維持する。一方、実効値Ｉｓ（Ｘ＋１）が最大許容電流値Ｉｍａｘを超えないのであればＳ７１５に進み、ＣＰＵ３０１は、通電パターンをパターン（Ｘ＋１）に切り替える。

図８を用いて、パターン周期毎の電流の実効値Ｉｓの演算方法とオフセット補正方法について説明する。たとえば、電流のサンプリング周波数は約１８ｋＨｚであり、演算用のクロックは約２０ＭＨｚである。このように、演算用クロックとしては、サンプリング周期の間に各演算を終了させるに十分なクロックが設計上選択されている。図８のフローチャートの処理はＣＰＵ３０１が実行する。

Ｓ８０１で、ＣＰＵ３０１は、オフセットｉｏ、電流の積分値（和）Ｓ、サンプル数ｎを０に初期化する。Ｓ８０２で、ＣＰＵ３０１は、パターン周期信号が０から１へ変化したかどうかを判定する。パターン周期信号が０から１へ変化するとＳ８０３に進む。

Ｓ８０３で、ＣＰＵ３０１は、サンプリング周期が到来したかどうかを判定する。ＣＰＵ３０１は、サンプリングクロックを発生するクロック発生部を備えており、クロック発生部が発生するクロックの数を監視している。ＣＰＵ３０１は、クロックの数がサンプリング周期に相当する数になると、サンプリング周期が到来したと判定する。サンプリング周期が到来すると、Ｓ８０４に進む。Ｓ８０４で、ＣＰＵ３０１は、サンプル数ｎを１つインクリメントする。つまり、変数ｎにｎ＋１が代入される。

Ｓ８０５で、ＣＰＵ３０１は、電流検出回路３０６を使用して電流の瞬時値ｉ（ｎ）をサンプリングする。Ｓ８０６で、ＣＰＵ３０１は、電流の瞬時値ｉ（ｎ）を積分して積分値Ｓを算出する。

Ｓ８０７で、ＣＰＵ３０１は、電流の瞬時値ｉ（ｎ）からオフセットｉｏを減算し、実効値Ｉｓを求めるための瞬時値Ｉ（ｎ）を算出する（Ｉ（ｎ）＝ｉ（ｎ）−ｉｏ）。ＣＰＵ３０１は、電流検出器の検出値からオフセットを減算する減算部として機能する。なお、この減算処理がオフセット補正処理に相当する。Ｓ８０８で、ＣＰＵ３０１は、パターン周期信号が０から１に変化したかどうかを判定する。これは、パターン周期の整数倍（この例では１倍）の周期に同期して、電流検出器の検出値の平均値を決定するためである。パターン周期信号が０から１に変化していなければＳ８０３に戻り、ＣＰＵ３０１は、Ｓ８０３からＳ８０８を繰り返す。一方、パターン周期信号が０から１に変化すると、Ｓ８０９に進む。

Ｓ８０９で、ＣＰＵ３０１は、瞬時値Ｉ（ｎ）を実効値Ｉｓに変換する。このようにＣＰＵ３０１は電流検出器の検出値からオフセットを減算して負荷に流れる交流電流の瞬時値を求め、パターン周期の整数倍の周期ごとに、瞬時値を実効値に変換する変換部として機能している。Ｓ８１０で、ＣＰＵ３０１は、読取許可フラグを０から１へ変化させる。

Ｓ８１１で、ＣＰＵ３０１は、積分値Ｓをサンプル数ｎで除算して平均値を算出する。この平均値が新規のオフセットｉｏとなる。このように、ＣＰＵ３０１は、入力交流電圧の周期より長い時間において、正の半波の数と負の半波の数が同数となるタイミングごとに、電流検出器の検出値の平均値をオフセットとして決定するオフセット決定部として機能する。Ｓ８１２で、ＣＰＵ３０１は、積分値Ｓとサンプル数ｎをそれぞれゼロにリセットする。

上記の各ステップを繰り返すことによって温度ドリフト等で発生したオフセットｉｏを補正した高精度な実効値Ｉｓが求められる。さらに、最大許容電流Ｉｍａｘを超えない範囲で通電パターンを選択することで、定着器２１を破損することなく、定着器２１の能力を最大限に引き出すことも可能となる。

このように、実施形態１では、１つの通電パターンあたりの時間長（パターン周期）を入力交流電圧の周期より長くし、かつ、各通電パターン内に含まれる正の半波の数と負の半波の数を同数とし、パターン周期ごとにオフセットを求めている。つまり、実施形態１では、入力交流電圧の周期より長い時間において、正の半波の数と負の半波の数が同数となるタイミングごとにオフセットを求めている。図８は、１つのパターン周期ごとにオフセットを決定しているが、パターン周期の整数倍の周期ごとにオフセットを決定してもよい。これは、１つのパターン周期における正の半波の数と負の半波の数が同数であるため、パターン周期を整数倍しても、正の半波の数と負の半波の数はやはり同数となるからである。正の半波の数と負の半波の数が同数であることは、パターン周期ごとの正の交流電流の通電時間と負の交流電流の通電時間が等しいことを意味する。つまり、パターン周期ごとの正の交流電流の導通角と負の交流電流の導通角が等しいことを意味する。

［実施形態２］
実施形態１では、各通電パターンに含まれる半波の数と負の半波の数が同数であるため、パターン周期ごとにオフセットを決定すれば、オフセットの精度が高くなることを前提としている。一方で、本発明の基本原理によれば、入力交流電圧の周期より長い期間内で正の半波の数と負の半波の数が同数となっていれば、その期間内で収集した電流値から求めたオフセットは精度が高くなる。よって、各通電パターンに含まれる半波の数と負の半波の数が必ずしも同数でなくてもよい。結果として、半波の数と負の半波の数とが同数となる期間ごとにオフセットを算出すればよいのである。そこで、実施形態２は、正の半波の数と負の半波の数をそれぞれ計数し、正の半波の数と負の半波の数が同数になるたびにオフセットを決定することを特徴とする。

図９を用いて、実施形態２における電流の実効値Ｉｓの演算方法とオフセット補正方法について説明する。なお、実施形態１と共通する事項については説明の重複を避けるために簡潔化ないしは省略することにする。図９のフローチャートの処理はＣＰＵ３０１が実行する。

Ｓ９０１で、ＣＰＵ３０１は、オフセットｉｏ、電流の積分値（和）Ｓ、サンプル数ｎ、正の半波を通電する回数Ｋｏｎ（＋）、負の半波を通電する回数Ｋｏｎ（−）などの各変数をゼロに初期化する。

Ｓ９０２で、ＣＰＵ３０１は、パターン周期信号が０から１へ変化したかどうかを判定する。図６を用いて説明したように、ＣＰＵ３０１は、ゼロクロス信号（パルス）の数をカウントしている。ＣＰＵ３０１は、カウンタのカウント値が１４になると、パルス状のパターン周期信号を１つ出力するとともに、カウンタをゼロにリセットする。入力交流電圧の周波数が５０Ｈｚで、かつ、１つの通電パターンに１４個の半波が含まれると仮定すると、パターン周期は０．１４秒である。つまり、パターン周期信号の周期は７．１４Ｈｚである。ＣＰＵ３０１は、パターン周期信号を発生するクロック発生部を備えている。パターン周期信号が０から１へ変化すると、Ｓ９０３に進む。

Ｓ９０３で、ＣＰＵ３０１は、サンプリング周期が到来したかどうかを判定する。ＣＰＵ３０１は、サンプリングクロックを発生するクロック発生部を備えており、クロック発生部が発生するクロックの数を監視している。ＣＰＵ３０１は、クロックの数がサンプリング周期に相当する数になると、サンプリング周期が到来したと判定する。サンプリング周期が到来すると、Ｓ９０４に進む。

Ｓ９０４で、ＣＰＵ３０１は、サンプル数ｎを１つインクリメントする。Ｓ９０５で、ＣＰＵ３０１は、電流の瞬時値ｉ（ｎ）をサンプリングする。Ｓ９０６で、ＣＰＵ３０１は、瞬時値ｉ（ｎ）の積分値Ｓを求める。Ｓ９０７で、ＣＰＵ３０１は、瞬時値ｉ（ｎ）からオフセットｉｏを減算して瞬時値Ｉ（ｎ）を算出する。

Ｓ９０８で、ＣＰＵ３０１は、ゼロクロス信号が０から１に変化したかどうかを判定する。ゼロクロス信号が０から１に変化していなければＳＳ９０３に戻り、ＣＰＵ３０１は、Ｓ９０３からＳ９０８を繰り返す。一方、ゼロクロス信号が０から１に変化したのであれば、Ｓ９０９に進む。

Ｓ９０９で、ＣＰＵ３０１は、計数した正の半波が通電された回数Ｋｏｎ（＋）と負の半波が通電された回数Ｋｏｎ（−）を比較し、両者が等しいかどうかを判定する。ＣＰＵ３０１は、ゼロクロスが発生するたびにそのときの通電パターンにしたがってＫｏｎ（＋）とＫｏｎ（−）を計数する。つまり、ＣＰＵ３０１は、正の半波の数を計数する第１計数部と、負の半波の数を計数する第２計数部として機能している。また、ＣＰＵ３０１は、正の半波の数と負の半波の数が同数かどうかを判定する判定部としても機能している。このように、判定することで、ＣＰＵ３０１は、正の半波の数と負の半波の数が同数になったと判定するたびにオフセットを決定することができるようになる。Ｋｏｎ（＋）とＫｏｎ（−）が等しくなければＳ９０３へ戻り、（＋）とＫｏｎ（−）が等しければＳ９１０へ進む。

Ｓ９１０で、ＣＰＵ３０１は、積分値Ｓをサンプル数ｎで割って平均値を算出し、この平均値を新たなオフセットｉｏとしてメモリに保持する。Ｓ９１１で、ＣＰＵ３０１は、パターン周期信号が０から１に変化したかどうかを判定する。パターン周期信号が０から１に変化していなければ、ＣＰＵ３０１は、Ｓ９０３に戻り、Ｓ９０３からＳ９１０を繰り返す。一方、パターン周期信号が０から１に変化したのであれば、Ｓ９１２に進む。

Ｓ９１２で、ＣＰＵ３０１は、瞬時値ｉ（ｎ）をオフセット補正して得られた瞬時値Ｉ（ｎ）を実効値Ｉｓに変換する。Ｓ９１３で、ＣＰＵ３０１は、読取許可フラグを０から１へ変化させる。Ｓ９１４で、ＣＰＵ３０１は、積分値Ｓ、サンプル数ｎ、正の半波の通電回数Ｋｏｎ（＋）、負の半波の通電回数Ｋｏｎ（−）などの変数をゼロにリセットする。その後、Ｓ９０３に戻る。

上記の各ステップを繰り返すことによって温度ドリフト等で発生したオフセットを補正した高精度な実効値Ｉｓを検出することが可能となり、最大許容電流の範囲内で定着器２１の能力を最大限に発揮することができる。

このように実施形態２では正の半波の通電回数Ｋｏｎ（＋）と負の半波の通電回数Ｋｏｎ（−）が等しくなった時点でオフセット補正を行うため、パターン周期と同等かそれよりも早い周期で補正することができる。実施形態２のその他の効果については実施形態１の効果と共通している。

Claims (9)

1. 負荷に供給する電力として、正の半波の数と負の半波の数の合計がそれぞれ異なる複数の通電パターンから所定の周期ごとに１つの通電パターンを選択する選択部と、
   前記選択部が選択した通電パターンにしたがって入力交流電圧に含まれている正の半波の数と負の半波の数を調整して出力交流電圧を生成する生成部と、
   前記出力交流電圧によって前記負荷に流れる交流電流を検出する電流検出器と、
   前記入力交流電圧の周期より長い時間において、前記正の半波の数と前記負の半波の数が同数となるタイミングごとに、前記電流検出器の検出値の平均値をオフセットとして決定するオフセット決定部と、
   前記電流検出器の検出値から前記オフセットを減算する減算部と
   を備え、前記選択部は、前記電流検出器の検出値から前記オフセットを減算することで得られた電流値が所定の許容値を超えないように前記複数の通電パターンから１つの通電パターンを選択することを特徴とする電流制御回路。
2. 前記複数の通電パターンにおける各通電パターン内での正の半波の数と負の半波の数が同数であることを特徴とする請求項１に記載の電流制御回路。
3. 前記正の半波の数と前記負の半波の数が同数となるタイミングは、前記周期の整数倍の周期ごとのタイミングであることを特徴とする請求項２に記載の電流制御回路。
4. 前記オフセット決定部は、前記周期の整数倍の周期に同期して、前記電流検出器の検出値の平均値を決定することを特徴とする請求項２または３に記載の電流制御回路。
5. 前記正の半波の数を計数する第１計数部と、
   前記負の半波の数を計数する第２計数部と、
   前記正の半波の数と前記負の半波の数が同数かどうかを判定する判定部と、をさらに備え、
   前記判定部が、前記正の半波の数と前記負の半波の数が同数になったと判定するたびに、前記オフセット決定部は前記オフセットを決定することを特徴とする請求項１に記載の電流制御回路。
6. 前記周期ごとの正の交流電流の通電時間と負の交流電流の通電時間が等しいことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の電流制御回路。
7. 前記周期ごとの正の交流電流の導通角と負の交流電流の導通角が等しいことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の電流制御回路。
8. 前記電流検出器の検出値から前記オフセットを減算して前記負荷に流れる交流電流の瞬時値を求め、前記周期の整数倍の周期ごとに、前記瞬時値を実効値に変換する変換部と、
   前記実効値と前記許容値とを比較する比較部と、をさらに備え、
   前記選択部は、前記実効値が前記許容値を越えないように、前記通電パターンを選択することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の電流制御回路。
9. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載された電流制御回路と、
   前記電流制御回路によって制御された電流を供給されて動作してトナー像を記録紙に定着させる前記負荷である定着器と、
   前記定着器の温度を検出する温度検出器と、を備え
   前記電流制御回路が備える前記選択部は、前記温度検出器が検出した温度の目標温度に対する差分に対応した１つの通電パターンを前記複数の通電パターンから選択することを特徴とする画像形成装置。

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