JP3590892B2 - 電力制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば、電子写真方式の複写機、プリンタまたはファクシミリのような画像形成装置等に備えられた熱定着装置に使用されるヒータ等の負荷に対して電力の供給を制御する電力制御装置に関し、さらに詳しくは、負荷に流れる突入電流による一時的な電源電圧の低下（電圧降下）や、位相制御による電力供給のために生じる電流波形の高調波歪み（ハーモニクス）の発生や、導電ノイズ（コンダクションノイズ）の発生を考慮した電力制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、電子写真方式の複写機、プリンタまたはファクシミリ等の画像形成装置においては、原稿の画像情報の濃度に応じて画像信号を電気信号に変換し、レーザ光等を用いて感光体上に静電潜像を形成する。そして、この静電潜像を現像により現像剤像としてから用紙に転写し、用紙上の現像剤像を熱定着装置のヒータからの熱により加熱溶融し、用紙に定着させている。このような、熱により定着を行う定着装置にあっては、熱定着装置のヒータ（以後「定着ヒータ」という）が負荷として設けられている。定着ヒータにおいては、ハロゲンランプ等のヒータランプ、発熱抵抗等が熱源として用いられており、これらの定着ヒータは定着すべき用紙を挟持搬送する定着ローラ対に内蔵されている。また、これらの定着ヒータは、定着ローラ対の一方または両方に、１つまたは複数内蔵されており、数百Ｗ程度から千数百Ｗ数のものが使用されている。また、非常に高速で画像形成を行う高速機においては、さらに大容量のものが使用されている。さらに、定着ローラの表面に接触して配置された温度センサの検出結果に応じて、定着ヒータのオン・オフ信号を生成し、定着ヒータに対して供給する電力を制御して、定着ローラ対が所定の温度に保たれている。
【０００３】
上記の画像形成装置における定着ヒータのような、電力を供給する制御対象として温度に対して正特性の大きな負荷を有する場合、電力の供給を開始した直後、負荷に大きな電流（突入電流）が流れる。負荷に流れる突入電流の様子およびそのときの電源電圧の低下の様子を、定着装置のハロゲンヒータを例にとって、図１６を用いて説明する。
【０００４】
図１６において、曲線ａに示すように、ヒータ信号がオン状態になると、ハロゲンヒータに商用電源から電力供給が開始される。ハロゲンヒータの抵抗値は、温度に対して正の特性を有している、すなわち、ハロゲンヒータ自身の温度が高いほど抵抗が大になるので、それまで電流が供給されていなかった場合、ハロゲンヒータの抵抗値はきわめて小さくなっている。一般的に、このような低温度時の抵抗値は、赤熱時の１／１０程度である。この低抵抗状態にあるハロゲンヒータに対して電力が供給されるため、曲線ｃのように供給開始直後に突入電流Ｉ１（最初の電流の半波波形のピーク値）が流れる。
【０００５】
そして、ハロゲンヒータに電流が流れてハロゲンヒータが発熱し、温度が上昇するため、ハロゲンヒータの抵抗値が上昇する。この抵抗値の上昇にしたがって、ハロゲンヒータに流れる電流は低下して、定常電流Ｉ０に収束し、定常状態になる。この突入電流Ｉ１の定常電流Ｉ０に対する比（Ｉ１／Ｉ０）は、約数倍から約１０倍程度である。同図の場合、電源電圧波形のほぼゼロクロス点でハロゲンヒータの点灯を開始しているので、突入電流はやや小さめに抑えられている。
【０００６】
一方、このように突入電流が流れると、画像形成装置に電力を供給している商用電源のコンセント周囲あるいは他の屋内配線には、同図の曲線ｂに示すように自身のインピーダンスにより電圧降下ΔＶ１が発生する。同図の曲線ｂは電圧降下が起こったときの電圧波形の包絡線を示している。その後、ハロゲンヒータに流れる電流が定常状態に収束するにつれて、電圧降下は小さな値ΔＶ２に収束する。ハロゲンヒータへの電力の供給が絶たれると、電圧が元のレベルＶ０まで回復する。
【０００７】
上述の突入電流によって生じる電圧降下は、瞬間的に大きなものであるので、周囲の機器や照明機器に対しても影響を与えることがある。たとえば、照明機器に供給している電圧が低下すると、照明機器に対する明るさのちらつき現象（フリッカー）を発生することがある。
【０００８】
昨今にあっては、この現象を低減するために、電源に対して大きな電力を消費する装置に対して、フリッカー試験と称する試験により規制がなされるようになってきた。このフリッカー試験は、装置中の負荷により電源側の電圧が所定値以下にならないことを試験するものである。画像形成装置に関しては、フリッカー試験は、コピーモード（このモードにおけるフリッカー試験はショートフリッカー試験と呼ばれる）と待機モード（このモードにおけるフリッカー試験はロングフリッカー試験と呼ばれる）のようにモード別に設けられており、それぞれのモードに対応して設けられた規制値で試験される。
【０００９】
また、このように問題のある電圧降下を少なくするため、特開平６−２４２６４４号公報に開示されているように、負荷に通電する際の導電角を徐々に大きく変えて電力を供給する位相制御という制御方法が知られている。しかしながら、位相制御を行って上述のハロゲンヒータ等の負荷に対して電力を供給する場合、電圧波形のゼロクロス点以外のところで電力の供給が開始されて、急激に大きな電圧が負荷に印加されるので、電流波形に歪みが生じるとともに、広い周波数帯にわたって導電ノイズを輻射することになる。この電流波形の歪みは、位相制御により内部の負荷に電力を供給する機器が接続されている商用電源のコンセント周囲あるいは他の屋内配線に接続されている他の機器に悪影響を与えてしまう。また、輻射された導電ノイズは、周辺にある電子機器の誤動作等を引き起こすという問題点を有している。
【００１０】
このような問題が生じるので、ハーモニクス試験（Ｈａｒｍｏｎｉｃｓ Ｔｅｓｔ）と呼ばれる試験により規制がなされるようになってきた。このハーモニクス試験は、図１７に示すような電流波形に生じた歪みが元の波形に対してどの程度歪んでいるのかを試験するものである。実際には、電流波形をフーリエ解析した際の高調波の各次ごとの係数が、所定の規制値内に収まるが否かを試験するものであり、２次の項から４０次の項までを検査する。このハーモニクス試験は、画像形成装置に関して、通常の画像形成を行うコピーモードにおいて所定の規制値内に抑えることができることが安全規格上要求されるようになってきている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
このような規制をクリアするためには、様々な対策がとられている。たとえば、特開平６−２４２６４４号公報には、双方向サイリスタ（トライアック）を使用したソフトスタート回路により、導電角を徐々に大きく制御して、突入電流の発生を抑制する技術が開示されている。この技術を用いる場合、電圧降下に対しては非常に有効であるが、従来と同様の位相制御を行っているので、電流波形の歪みが大になり、導電ノイズを大量に生じる。この導電ノイズが他の装置に対して影響しないように、電源ラインに高価なノイズフィルタを設ける必要があり、コストが上昇するという問題がある。また、電流波形の歪みは解消されないままである。
【００１２】
上述した電圧降下、電流波形の歪みおよび導電ノイズに対して、位相制御の期間の長短が一般的にどのように影響するかを、表１および図１８を使用して以下に説明する。
【００１３】
【表１】

今、負荷に電力を供給する際に、図１８に示すように、通電開始から所定の期間Ｔｐｈだけ、電圧波形のゼロクロス点から所定の期間（遅延時間）後にオンしてゼロクロス点でオフする、位相制御を行う。そして、その後、連続的に通電するゼロクロス制御に移行するものとする。
【００１４】
この場合、表１からわかるように、電圧降下に関しては、位相制御期間が長くなればなるほど、電圧降下の程度が小さくなり、位相制御期間が短ければそれだけ電圧降下の程度が大になる。これに反して、電流波形の歪みおよび導電ノイズに関しては、位相制御期間が長くなればなるほど、レベルが大になり、位相制御期間が短ければそれだけレベルが低下することがわかる。
【００１５】
本発明の目的は、上記の問題を解決し、画像形成装置等に使用されるヒータランプ等の大容量の負荷に対して電力を供給する場合に、大きな電流波形の歪みや導電ノイズを生じることなく効率的に電圧降下を低減できる電力制御装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
本発明による電力供給装置は、温度に対する抵抗特性が正である複数の負荷に対して交流電源から電力を供給する装置であって、通電開始時に、各負荷について、供給電圧波形の半波区間を複数含む起動制御区間を互いに重ならないように設け、起動制御区間のうちの所定の半波区間は、ゼロクロス制御により通電を行う通電区間とし、残りの半波区間は、通電を行わない休止区間とする間欠制御を行うことを特徴とするものである。
【００１７】
ゼロクロス制御とは、ゼロクロス点から次のゼロクロス点までの半波区間全体にわたって通電する制御をいう。
【００１８】
通電開始時の起動制御区間において、通電を行わない休止区間を設けることにより、ちらつき現象が発生するのを抑えることが可能となる。また、通電開始時の起動制御区間において、通電区間ではゼロクロス制御により通電を行うことにより、従来の位相制御の場合に発生する導電ノイズについては発生しない。さらに、複数の負荷に対する起動制御区間が互いに重ならないようにすることにより、ちらつき現象の発生を防止することができる。
【００１９】
本発明の電力制御装置において、たとえば、起動制御区間の連続する通電区間において、交互に逆極性の電圧を加える。
【００２０】
通電開始時の起動制御区間の連続する通電区間において、同極性の電圧を連続して加えると、ちらつき現象が発生する可能性が高くなるが、交互に逆極性の電圧を加えることにより、ちらつき現象の発生を抑えることができる。
【００２１】
また、本発明の電力供給装置において、たとえば、負荷の温度が所定値以上になるまでを起動制御区間とする。
【００２２】
これにより、室温等の環境による影響を防ぐことができる。
【００２７】
さらに、本発明による電力制御装置は、画像形成装置において、温度に対する抵抗特性が正である負荷に対して交流電源から電力を供給する装置であって、待機モードにおける通電初期には、供給電圧波形の半波に対する通電時間を設定する位相制御を行い、コピーモードにおける通電初期には、供給電圧波形の半波区間を複数含む起動制御区間を設け、起動制御区間のうちの所定の半波区間は、ゼロクロス制御により通電を行う通電区間とし、残りの半波区間は、通電を行わない休止区間とする間欠制御を行うことを特徴とするものである。
【００２８】
通電開始時に、上記のような間欠制御を行うことにより、ちらつき現象および導電ノイズの発生を防止することができる。しかし、高出力の電力を使用する負荷に電力を供給する場合、負荷の温度が低下して冷えている状態では、通電初期に半波区間全体にわたって通電するゼロクロス制御を行うことにより、ちらつき現象が発生することがある。
【００２９】
待機モードにおける通電初期には、負荷の温度が低下して、負荷が冷えていることが多いので、このときに、供給電圧波形の半波に対する通電時間を設定する位相制御を行うことにより、ちらつき現象の発生を抑えることができる。
【００３０】
コピーモードにおける通電初期の起動制御区間において、通電を行わない休止区間を設けることにより、ちらつき現象が発生するのを抑えることが可能となり、通電区間ではゼロクロス制御により通電を行うことにより、従来の位相制御の場合に発生する導電ノイズが発生することがない。しかも、コピーモードにおける通電初期には、負荷はあまり冷えていないので、通電初期に半波区間全体にわたって通電するゼロクロス制御を行っても、ちらつき現象が発生することがない。
【００３１】
したがって、本発明の電力制御方法によれば、画像形成装置に使用されるヒータランプ等の大容量の負荷に対して電力を供給する場合に、大きな電流波形の歪みや導電ノイズを生じることがなく、効率的に電圧降下を低減することができる。
【００３２】
たとえば、起動制御区間における連続する休止区間の半波区間の数を時間とともに小さくする。
【００３３】
たとえば、起動制御区間における連続する通電区間の半波区間の数を時間とともに大きくする。
【００３４】
たとえば、起動制御区間における連続する休止区間の半波区間の数を時間とともに小さくするとともに、連続する通電区間の半波区間の数を時間とともに大きくする。
【００３５】
たとえば、起動制御区間における連続する通電区間の半波区間の数を奇数または偶数とし、連続する休止区間の半波区間の数を偶数とする。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明をディジタル複写機に適用した実施形態について説明する。
【００３７】
図１に示すように、複写機は、大まかに分けると、スキャナ部（１）と、図示しない画像処理部と、記録部（２）とから構成されている。スキャナ部（１）は、原稿画像を読み取って原稿画像に対応した電気信号に変換し、画像データとして画像処理部に送信する。画像処理部は、送信された画像データに所定の画像処理を施す。画像処理を施された画像データは、記録部（２）内のレーザ書き込み装置により、記録部（２）内の電子写真式の作像装置の中に設けられた感光体に照射されて、原稿画像に対応した静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置により現像されて現像剤像となった後に、記録用紙に転写される。現像剤像を支持した用紙は、作像装置内の用紙搬送方向下流側に配置された定着装置（３）に搬送されて、用紙に定着される。
【００３８】
次に、定着装置（３）の詳細について、図２を用いて説明する。
【００３９】
図２に示すように、定着装置（３）には、上側定着ローラ（４）および下側定着ローラ（５）が配置されており、両ローラ（４）（５）は加圧手段（６）により互いに圧接されている。上下の定着ローラ（３）（４）は、図示しない駆動手段により回転可能になっており、用紙を挟持搬送可能になっている。上側定着ローラ（３）の内部には、負荷である定着ヒータ（７）が内蔵されている。また、上側定着ローラ（３）の外周面には、定着サーミスタ（８）および定着剥離爪（９）が接触して配置されている。上側定着ローラ（３）と離間して温度ヒューズ（１０）が配置されている。
【００４０】
次に、図３を用いて、本発明に係る電力制御装置の構成を説明する。同図は、ディジタル複写機における電力制御装置としての定着ヒータ制御回路の要部の構成を示している。
【００４１】
図３において、定着ヒータ制御回路は、交流電源接続プラグ（１１）、電力供給ユニット（１２）、制御基板（１３）および定着ユニット（１４）に大別される。電力供給ユニット（１２）には、電源トランス（１５）、ゼロクロス検出回路（１６）、双方向サイリスタ（１７）が内蔵されている。制御基板（１３）には、２つの入出力装置（１８）（１９）、ＣＰＵ（２０）、ＲＯＭ（２１）、ＲＡＭ（２２）、Ａ／Ｄ変換器（２３）および増幅器（２４）が内蔵されている。交流電源にプラグ（１１）が接続されると、一次側の電力が電源トランス（１５）により二次側の電力に変換されて所定の電力が電気部品に供給されるようになっている。また、定着ユニット（１４）には、前述の温度ヒューズ（１０）、定着ヒータ（７）および定着サーミスタ（８）が内蔵されている。
【００４２】
前述のように、定着ヒータ（７）は、上側定着ローラ（３）の内部に配置されており、上下両ローラ（３）（４）に熱を供給する。また、定着サーミスタ（８）は、定着ローラ（３）の表面温度を検出する。増幅器（２４）は、定着サーミスタ（８）の出力信号を処理し、ヒータ作動信号Ｅ１を、Ａ／Ｄ変換器（２３）を介して、ＣＰＵ（２０）に送るようになっている。双方向サイリスタ（１７）は、ＣＰＵ（２０）から入出力装置（１８）を介してヒータ制御信号Ｅ４を受け取り、電源から定着ヒータ（７）への電力の供給と遮断とを行っている。つまり、電源から定着ヒータ（７）への供給電圧Ｅ５を制御している。ゼロクロス検出回路（１６）は、交流電源により印加される電源電圧Ｅ２のゼロクロス点を検出し、入出力装置（１８）を介してＣＰＵ（２０）にゼロクロス信号Ｅ３を送っている。温度ヒューズ（１０）は、定着サーミスタ（８）や双方向サイリスタ（１７）が故障して、定着ヒータ（７）に電力が供給され続けたときに、発火等を防ぐために、定着ヒータ（７）に直列に接続されている。電力供給ユニット（１２）および制御基板（１３）によってスイッチング手段が構成されている。
【００４３】
ＣＰＵ（２０）は、ＲＯＭ（２１）に記憶されている制御プログラムに基づいてディジタル複写機全体の動作を管理しており、スイッチング手段もＣＰＵ（２０）の指令により動作する。
【００４４】
ＲＯＭ（２１）内には、スイッチング手段を制御するための制御プログラムが記憶されており、ＣＰＵ（２０）は適時ＲＯＭ（２１）の内容を読み出してスイッチング手段の制御を行う。また、ＲＯＭ（２１）には、スイッチング手段の動作を制御するための制御用データも記憶されている。この制御用データも適時読み出されて、スイッチング手段の制御に使用される。
【００４５】
次に、電源がオフの状態の複写機のメインスイッチをオンした後の動作について説明する。
【００４６】
まず、複写機のメインスイッチがオンされると、複写機の制御回路に電力が供給されて、制御回路により複写機が制御可能となる。ＣＰＵ（２０）は、複写機を使用可能な状態にするために、機構の駆動手段を作動させて作像部の前処理プロセスを行うとともに、定着ヒータ（７）に給電して定着ローラ（７）を所定の温度にする。
【００４７】
次に、図４〜図１３を参照して、通電開始時における定着ヒータ（７）への電力供給制御の第１例について説明する。
【００４８】
この第１例は、通電開始時に、供給電圧波形の半波区間を複数含む起動制御区間を設け、起動制御区間のうちの所定の半波区間は、ゼロクロス制御により通電を行う通電区間とし、残りの半波区間は、通電を行わない休止区間とする間欠制御を行うものである。
【００４９】
図４のタイムチャートは、通電開始時の間欠制御の１例を示している。
【００５０】
図４には、ヒータ作動信号Ｅ１、電源電圧Ｅ２、ゼロクロス信号Ｅ３、ヒータ制御信号Ｅ４およびヒータへの供給電圧Ｅ５を示している。前述のように、電源電圧Ｅ２は、商用電源の電圧である。ヒータ作動信号Ｅ１は、増幅器（２４）の出力信号である。ヒータ作動信号Ｅ１がオン（Ｌレベル）のときだけ、次のように、定着ヒータ（７）に電力が供給され、オフ（Ｈレベル）のときは、電力は供給されない。ゼロクロス信号Ｅ３は、ゼロクロス検出回路（１６）の出力信号であり、通常はオフ（Ｌレベル）で、電源電圧Ｅ２のゼロクロス点でオン（Ｈレベル）になる。ヒータ制御信号Ｅ４は、双方向サイリスタ（１７）を制御するための信号である。定着ヒータ（７）に通電しないときは、ヒータ制御信号Ｅ４はオフ（Ｈレベル）で、定着ヒータ（７）に通電するときは、ゼロクロス信号Ｅ３がオンになったときにヒータ制御信号Ｅ４がオン（Ｌレベル）になる。ヒータへの供給電圧Ｅ５は、双方向サイリスタ（１７）の出力信号である。ヒータ制御信号Ｅ４がオンのときは、その半波区間全体にわたって、電源電圧Ｅ２と同じ電圧が定着ヒータ（７）に通電され、ヒータ制御信号Ｅ４がオフのときは、その半波区間全体にわたって、定着ヒータ（７）への通電を休止する。
【００５１】
ヒータ作動信号Ｅ１がオフである間は、定着ヒータ（７）に対して全く通電しない連続休止区間（Ｄ）となっている。ヒータ作動信号Ｅ１がオンである区間のうち、オンになった直後すなわち通電開始時の電源電圧Ｅ２の半波区間を複数含む区間を起動制御区間とし、その後の区間を連続通電区間（Ｃ）とする。そして、起動制御区間のうち、所定の半波区間は、ゼロクロス制御により通電を行う通電区間（ＯＮ）とし、残りの半波区間は、通電を行わない休止区間（Ｂ）とする。通電区間（ＯＮ）では、電源電圧Ｅ２の半波波形が定着ヒータ（７）に通電される。通電区間（ＯＮ）のうち、正電圧が通電される区間を正電圧通電区間（＋Ａ）とし、負電圧が通電される区間を負電圧通電区間（−Ａ）とする。連続通電区間では、電源電圧Ｅ２がそのまま定着ヒータ（７）に通電される。
【００５２】
図４において、電源電圧Ｅ２およびヒータへの供給電圧Ｅ５の各半波区間に数字で示すように、起動制御区間および連続通電区間の半波区間を通電開始時の最初のものから順に、第０区間、第１区間、…………というように、区間番号が付けられている。
【００５３】
図４の例では、第０区間から第１１区間までの通電開始時の１２の半波区間に相当する区間が起動制御区間となっており、これに続く第１２区間以降の半波区間が連続通電区間（Ｃ）となっている。
【００５４】
起動制御区間において、第０、第１、第６および第７区間は通電区間（ＯＮ）であって、これら各区間の初めにゼロクロス信号Ｅ３がオンになったときに、ヒータ制御信号Ｅ４がオンになり、これら各区間の半波区間全体にわたって、電源電圧Ｅ２と同じ電圧が通電される。その結果、連続する通電区間（ＯＮ）である第０区間と第１区間について、第０区間が正電圧通電区間（＋Ａ）、第１区間が負電圧通電区間（−Ａ）となって、交互に逆極性の電圧が通電される。連続する通電区間（ＯＮ）である第６区間と第７区間についても、同様である。第２、第３、第４、第５、第８、第９、第１０および第１１区間は休止区間（Ｂ）であって、これら各区間の初めにゼロクロス信号Ｅ３がオンになっても、ヒータ制御信号Ｅ４はオフのままであり、これら各区間の半波区間全体にわたって、通電が休止される。
【００５５】
第１２区間以降の連続通電区間（Ｃ）においては、全区間の初めにゼロクロス信号Ｅ３がオンになるたびに必ずヒータ制御信号Ｅ４がオンになり、電源電圧Ｅ２がそのまま通電される。
【００５６】
このような起動制御区間における通電制御は、ＲＯＭ（２１）に記憶されている起動制御データテーブルの内容に基づいて行われ、図５は図４の例に対応する起動制御データテーブルの内容の１例を示している。
【００５７】
図５の例では、第０区間から第１１区間までの起動制御区間と連続通電区間（Ｃ）の最初の第１２区間について、各区間ごとに、通電を行うか休止するかを表すデータが記憶されている。波数カウンタ（０〜１２）は第０区間から第１２区間までの区間の区間番号に対応しており、データの“１”は通電区間（ＯＮ）を、“０”は休止区間（Ｂ）を表している。したがって、波数カウンタ０、１、６、７および１２に対応するデータは“１”で、波数カウンタ２、３、４、５、８、９、１０および１１に対応するデータは“０”である。
【００５８】
次に、図６のフローチャートを参照して、図５の起動制御データに基づく図４の制御の処理の１例について説明する。
【００５９】
起動制御のための処理が始まると、まず、ヒータ作動信号Ｅ１がオン（Ｌレベル）であるかどうかを調べ（Ｓ１）、オフ（Ｈレベル）であれば、半波区間の数をカウントするための波数カウンタＦの値を０にリセットした（Ｓ２）後、ヒータ制御信号Ｅ４をオフ（Ｈレベル）にし（Ｓ３）、Ｓ１に戻って上記の処理を繰り返す。これにより、ヒータ作動信号Ｅ１がオフである連続休止区間（Ｄ）においては、通電は行われず、カウンタＦの値は０のままである。Ｓ１において、ヒータ作動信号Ｅ１がオンになれば、Ｓ４に進んで、ゼロクロス信号Ｅ３がオフ（Ｌレベル）からオン（Ｈレベル）に変化する立上げエッジを検出するまで待機する。Ｓ４においてゼロクロス信号Ｅ３の立上げエッジを検出すると、Ｓ５に進み、そのときのカウンタＦに対応する起動制御データテーブルのデータをレジスタＲに読み込む。次に、レジスタＲの内容が０であるかどうかを調べ（Ｓ６）、０であれば、Ｓ７に進んで、ヒータ制御信号Ｅ４をオフ（Ｈレベル）のままにし、０でなければ、Ｓ８に進んで、ヒータ制御信号Ｅ４をオン（Ｌレベル）にする。これにより、起動制御データテーブルのデータが０である半波区間については、通電は行われず、データが１である半波区間については、通電が行われる。Ｓ７あるいはＳ８の処理が終わると、カウンタＦの値を１加算（インクリメント）し（Ｓ９）、カウンタＦの値が予め定められた値Ｎ（この例では１２）より小さいかどうかを調べる（Ｓ１０）。Ｆの値がＮより小さければ、Ｓ４に戻って、上記の処理を繰り返す。Ｆの値がＮ以上になれば、処理を終了する。これにより、起動制御区間全体について、起動制御データテーブルのデータが０である半波区間については、通電は行われず、データが１である半波区間については、通電が行われ、図４のような結果が得られる。
【００６０】
図４の例では、起動制御区間の連続する通電区間（第０〜第１区間の２区間および第６〜第７区間の２区間）において、交互に逆極性の電圧が加えられており、このため、ちらつき現象の発生を抑えることができる。
【００６１】
図７のタイムチャートは、通電開始時の間欠制御の他の１例を示している。
【００６２】
この場合は、第０区間から第９区間までの１０の半波区間が起動制御区間となっており、そのうち、第０、第１、第６および第７区間が通電区間（ＯＮ）、第２、第３、第４、第５、第８および第９区間が休止区間（Ｂ）となっている。
【００６３】
図７の例の場合、図４の場合と同様、起動制御区間の連続する通電区間（第０〜第１区間の２区間および第６〜第７区間の２区間）において、交互に逆極性の電圧が加えられている。
【００６４】
また、起動制御区間における連続する休止区間（第２〜第５区間の４区間および第８〜第９区間の２区間）の半波区間の数が、時間とともに小さくなっている。
【００６５】
図８のタイムチャートは、通電開始時の間欠制御のさらに他の１例を示している。
【００６６】
この場合は、第０区間から第９区間までの１０の半波区間が起動制御区間となっており、そのうち、第０、第１、第４、第５、第６および第７区間が通電区間（ＯＮ）、第２、第３、第８および第９区間が休止区間（Ｂ）となっている。
【００６７】
図８の例の場合、図４の場合と同様、起動制御区間の連続する通電区間（第０〜第１区間の２区間および第４〜第７区間の４区間）において、交互に逆極性の電圧が加えられている。
【００６８】
また、起動制御区間における連続する通電区間（第０〜第１区間の２区間および第４〜第７区間の４区間）の半波区間の数が、時間とともに大きくなっている。
【００６９】
図９のタイムチャートは、通電開始時の間欠制御のさらに他の１例を示している。
【００７０】
この場合は、第０区間から第１１区間までの１２の半波区間が起動制御区間となっており、そのうち、第０、第１、第６、第７、第８および第９区間が通電区間（ＯＮ）、第２、第３、第４、第５、第１０および第１１区間が休止区間（Ｂ）となっている。
【００７１】
図９の例の場合、図４の場合と同様、起動制御区間の連続する通電区間（第０〜第１区間の２区間および第６〜第９区間の４区間）において、交互に逆極性の電圧が加えられている。
【００７２】
また、起動制御区間における連続する休止区間（第２〜第５区間の４区間および第１０〜第１１区間の２区間）の半波区間の数が時間とともに小さくなるとともに、連続する通電区間（第０〜第１区間の２区間および第６〜第９区間の４区間）の半波区間の数が時間とともに大きくなっている。
【００７３】
図１０のタイムチャートは、通電開始時の間欠制御のさらに他の１例を示している。
【００７４】
この場合は、第０区間から第３区間までの４つの半波区間が起動制御区間となっており、そのうち、第０および第１区間が通電区間（ＯＮ）、第２および第３が休止区間（Ｂ）となっている。
【００７５】
次に、図１１〜図１３を用いて、定着ヒータへの通電開始時において、前述の従来の未対策の連続通電制御を実施したものＸおよび従来の位相制御を実施したものＹならびに上記の本発明の間欠制御を実施したものＺについて行ったいくつかの試験結果について説明する。これらの図面の「判定」の欄において、「○」は規制値（規格値）以内で十分余裕があること、「△」は規制値ぎりぎりであること、「×」は規制値を外れていることを表している。
【００７６】
図１１はフリッカー試験の結果を示す表であり、ショートの欄はショートフリッカー試験の結果を、ロングの欄はロングフリッカー試験の結果を示している。図１１の結果より明らかなように、ショート、ロングともに、従来の連続通電制御を実施したものＸは規制値を外れているのに対し、本発明の間欠制御を実施したものＺは、従来の位相制御を実施したものとほぼ同等であって、規制値以内である。
【００７７】
図１２は、ハーモニクス試験の結果を示すグラフであり、横軸は高調波の次数を、縦軸は高調波電流を表している。図１２の結果より明らかなように、本発明の間欠制御を実施したものＺは、従来の連続通電制御を実施したものＸおよび位相制御を実施したものＹと同等で、規制値以内である。
【００７８】
図１３は、導電ノイズ試験の結果を示すグラフであり、横軸は周波数を、縦軸は雑音端子電圧を表している。図１３の結果より明らかなように、従来の位相制御を実施したものＹが規制値ぎりぎりであるのに対し、本発明の間欠制御を実施したものＺは、従来の連続通電制御を実施したものＸと同等であって、規制値以内である。
【００７９】
上記の間欠制御では、起動制御区間における連続する通電区間の半波区間の数および連続する休止区間の半波区間の数がともに偶数であるが、通電区間については奇数または偶数とし、休止区間については偶数とすることもできる。
【００８０】
また、上記の間欠制御では、通電開始時の予め定めた数の半波区間を起動制御区間としているが、負荷の温度が所定値以上になるまでを起動制御区間とすることもできる。そうした場合、たとえば、負荷の温度が所定値以上になるのに必要であると予測される半波区間の数よりも多い半波区間について、図５の場合と同様の起動制御データテーブルを用意しておき、このテーブルを用いて、負荷の温度を監視しながら、図６の場合と同様の処理を行い、負荷の温度が所定値以上になった時点で処理を終了するようにする。
【００８１】
上記の間欠制御は、負荷の温度が所定値以上になったために負荷に対する通電を停止した後に、負荷の温度が所定値より低くなったために負荷に対する通電を再開する復帰動作時における電力制御にも適用できる。
【００８２】
また、上記の間欠制御は、温度に対する抵抗特性が正である複数の負荷に対して交流電源から電力を供給する場合にも、適用できる。その場合、各負荷について、供給電圧波形の半波区間を複数含む起動制御区間を設けて、起動制御区間のうちの所定の半波区間は、ゼロクロス制御により通電を行う通電区間とし、残りの半波区間は、通電を行わない休止区間とし、しかも、各負荷の起動制御区間が時間的に互いに重ならないようにする。
【００８３】
次に、図１４および図１５を参照して、通電開始時における定着ヒータ（７）への電力供給制御の第２例について説明する。
【００８４】
この第２例は、定着装置（３）が冷えている状態（定着可能温度よりも低い温度の電源投入前の状態あるいは定着可能温度よりも低い温度で待機している待機モードの状態）において、高出力の電力を使用する定着装置（３）に電力を供給する場合に、通電初期に間欠制御を行ったのではちらつき現象が発生することがあることに対応したものであり、そのために、定着装置（３）が冷えている状態においては、通電初期に従来の位相制御を行う位相制御駆動を行い、それ以外の場合には、通電初期に前記の間欠制御を行う間欠制御駆動を行うものである。そして、このようにすることにより、定着ヒータ（７）等の大容量の負荷に対して電力を供給する場合に、大きな電流波形の歪みや導電ノイズを生じることなく、効率的に電圧降下を低減することができる。
【００８５】
このため、メインスイッチをオンにして電源を投入したときの通電初期、および待機モードにおける通電初期には、前記の位相制御を行い、コピーモードにおける通電初期には、前記の間欠制御を行うようになっている。そして、いずれの場合も、位相制御あるいはゼロクロス制御を行った通電初期以降は、全半波区間について半波区間全体にわたって通電する連続通電を行うようになっている。
【００８６】
位相制御駆動については、前記の特開平６−２４２６４４号方法等に記載されている公知の方法を採用できるので、説明は省略する。
【００８７】
間欠制御駆動については、図４〜図１０に示した例を採用することができる。
【００８８】
次に、前述の電力制御手順について、図１４のフローチャートを参照して、複写機の電源投入から印字、省電力モードへの移行に伴う処理の１例について説明する。
【００８９】
図１４において、複写機のメインスイッチがオンにされて、電源が投入されると、まず、Ｓ２０の前処理工程が行われた後、Ｓ２１の位相制御駆動処理が行われ、Ｓ２２においてこれらの処理が修了するまで待機する。Ｓ２２において、位相制御駆動処理が修了すると、Ｓ２３に進んで、タイマＴを０に初期化した後、Ｓ２４において、印字スイッチがオンになっているかどうかを調べる。Ｓ２４において、印字スイッチがオンになっていれば、コピーモードであるので、Ｓ２５に進んで、コピー／プリント制御による印字処理を行い、Ｓ２６の間欠制御駆動処理が行われる。そして、Ｓ２７において、コピーが修了したかが調べられ、修了していなければ、Ｓ２５〜Ｓ２６の処理を繰り返す。Ｓ２７において、コピーが修了すると、Ｓ２３に戻り、上記の動作を繰り返す。
【００９０】
Ｓ２４において、印字スイッチがオンでない場合は、待機モードであるので、Ｓ２８に進んで、タイマＴをカウントアップした後、Ｓ２９において、タイマＴが３０分以下であるかどうかを調べる。Ｓ２９において、タイマＴが３０分以下であれば、Ｓ３０に進んで、位相制御駆動処理を行い、Ｓ２４に戻る。Ｓ２９において、タイマＴが３０分を超えていた場合は、Ｓ３１に進んで、電源を落とし、省電力モードに入る。
【００９１】
このような処理を行うことにより、電源投入前や待機モード状態等、定着装置（３）がコピー可能温度よりも冷えている状態（１００℃以下での待機状態）で通電を行うときには、Ｓ２１およびＳ３０のように、位相制御駆動を行い、コピーモード状態等、それ以外の状態（１８０℃での待機状態）で通電を行うときには、Ｓ２６のように、間欠制御駆動を行う。これにより、ちらつき現象が防止され、効率的に電圧降下を低減することができる。
【００９２】
図１５はフリッカー試験の結果を示す表であり、ショートの欄はショートフリッカー試験（コピーモード）の結果を、ロングの欄はロングフリッカー試験（待機モード）の結果を示している。上記の第２例では、ロングに対応する待機モードでの通電初期には位相制御を行い、ショートに対応するコピーモードの通電初期には間欠制御を行っているので、図１５の結果より、７００Ｗの電源においても、試験結果が十分余裕のある規制値以内となり、位相制御のみあるいは間欠制御のみによる電力制御の利点のみが得られることがわかる。
【００９３】
本発明は、複写機等の定着ローラ以外にも、温度に対する抵抗特性が正であらゆる負荷に対して交流電源から電力を供給する場合に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明が適用される画像形成装置であるディジタル複写機の概略構成図である。
【図２】図２は、図１の複写機における定着装置を示す概略構成図である。
【図３】図３は、図１の複写機における定着ヒータ制御回路の概略構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、定着ヒータへの通電開始時の間欠制御による電力制御の１例を示すタイムチャートである。
【図５】図５は、起動制御データテーブルの１例を示す説明図である。
【図６】図６は、定着ヒータへの通電開始時の間欠制御による電力制御の処理の１例を示すフローチャートである。
【図７】図７は、定着ヒータへの通電開始時の間欠制御による電力制御の他の１例を示すタイムチャートである。
【図８】図８は、定着ヒータへの通電開始時の間欠制御による電力制御のさらに他の１例を示すタイムチャートである。
【図９】図９は、定着ヒータへの通電開始時の間欠制御による電力制御のさらに他の１例を示すタイムチャートである。
【図１０】図１０は、定着ヒータへの通電開始時の間欠制御による電力制御のさらに他の１例を示すタイムチャートである。
【図１１】図１１は、フリッカー試験の結果を示す説明図である。
【図１２】図１２は、ハーモニクス試験の結果を示す説明図である。
【図１３】図１３は、導電ノイズ試験の結果を示す説明図である。
【図１４】図１４は、電源投入後の電力制御処理の１例を示すフローチャートである。
【図１５】図１５は、フリッカー試験の結果を示す説明図である。
【図１６】図１６は、従来の連続通電制御を実施した場合の電圧降下の様子と電流波形と示す説明図である。
【図１７】図１７は、従来の連続通電制御を実施した場合の電流波形の歪みを示す説明図である。
【図１８】図１８は、従来の位相制御を実施した場合の電圧降下の様子と電流波形を示す説明図である。
【符号の説明】
（３） 定着装置
（７） 定着ヒータ
（８） 定着サーミスタ
（１２） 電力供給ユニット
（１３） 制御基板
（１４） 定着ユニット
（１６） ゼロクロス検出回路
（１７） 双方向サイリスタ
（２０） ＣＰＵ
（２１） ＲＯＭ

Claims (2)

1. 温度に対する抵抗特性が正である複数の負荷に対して交流電源から電力を供給する装置であって、
   通電開始時に、各負荷について、供給電圧波形の半波区間を複数含む起動制御区間を互いに重ならないように設け、起動制御区間のうちの所定の半波区間は、ゼロクロス制御により通電を行う通電区間とし、残りの半波区間は、通電を行わない休止区間とする間欠制御を行うことを特徴とする電力制御装置。
2. 画像形成装置において、温度に対する抵抗特性が正である負荷に対して交流電源から電力を供給する装置であって、
   待機モードにおける通電初期には、供給電圧波形の半波に対する通電時間を設定する位相制御を行い、
   コピーモードにおける通電初期には、供給電圧波形の半波区間を複数含む起動制御区間を設け、起動制御区間のうちの所定の半波区間は、ゼロクロス制御により通電を行う通電区間とし、残りの半波区間は、通電を行わない休止区間とする間欠制御を行うことを特徴とする電力制御装置。

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