JP4653602B2 - 電力制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、負荷に対して電力を供給する電力制御装置に関し、特に、ソフトスタート制御を行なう電力制御装置に関する。

従来より、電子写真方式の画像形成装置には、用紙の表面に形成された現像剤像（トナー像）を堅牢に定着させる定着装置が備えられている。

一般的に定着装置は、加熱ローラ、定着ローラ、ヒータ及び温度検出部等から構成される。加熱ローラ及び定着ローラは、形成した定着部（ニップ部）を通過する用紙の表面に形成された現像剤像を加熱、加圧して溶融、固着させる。ヒータは、加熱ローラを加熱する。温度検出部は、温度検出手段（サーミスタ）等から構成され、定着部付近の加熱ローラの周面温度等を検出する。

現像剤像を安定して用紙の表面に定着させるには、定着部の温度を最適温度に維持する必要がある。そのため、温度検出部により検出された結果に基づいて画像形成装置の動作を制御するＣＰＵがヒータのオン／オフ制御を行う。

定着装置の熱源となるヒータは、一般的に熱応答性のすぐれたハロゲンヒータ等が使用される。ハロゲンヒータは、温度が上昇するに従って抵抗値が大きくなる正の抵抗特性を有している。したがって、温度が低い状態のハロゲンヒータに商用電源（交流電源）から電力を供給すると、抵抗値が低いためにヒータに通常流れる電流値の１０倍にも達する突入電流が流れる可能性があり、商用電源の電圧降下による周辺機器に与える影響も無視できなくなっていた。

また、欧州ＣＥマークには、電源電圧変動に関して「１相あたりの入力電流が１６Ａ以下の機器の電圧変動とフリッカの限度値」を定めた国際規格があり、突入電流に伴って商用電源の電圧が変動して照明等がちらつかないよう規制されている。

そこで、従来の画像形成装置には、ヒータに流れる突入電流を抑制する構成を備えた種々の提案がなされている。代表的なものとして、位相制御を用いたソフトスタート（ソフトスタートオン）制御を行う構成のものがある（例えば、特許文献１参照。）。

具体的には、図１に示すようにヒータの電力供給の開始時に、商用電源の電圧波形の位相角が指定位相角に到達した時に電力供給を開始し、商用電源の電圧のゼロクロスタイミングで電力供給を停止する。上記処理を複数回繰り返す際に上記指定位相角を指定通電時間経過毎に徐々に減少させてヒータの電力の通電時間を増加させていく。これにより、最終的に通電時間が交流電源の半周期の全時間となり、ヒータは常時オン状態となる。また、指定位相角を商用電源の電圧波形の１周期毎に減少させていく構成等もある。
特開２００２−２６８４４７公報

しかしながら、上述の特許文献１の構成では、ヒータの温度に対する抵抗特性を考慮したソフトスタート制御を行っていないので、ヒータに流れる突入電流を十分に抑制できない場合がある。これは、ヒータの温度がある程度上昇する前に電力の通電時間が増加し、抵抗値が低い状態のヒータに大きな電力が供給されてしまう可能性があるからである。

そこで、ソフトスタート制御の経過時間に対するヒータへの電力の通電時間の増加率を小さく（緩やかに）することで、突入電流の発生を抑制することも考えられるが、ソフトスタート制御の制御時間が長くなってしまうので、ヒータの温度を上昇させるのに時間がかかってしまう。そのため、加熱ローラを設定温度に上昇させるのに時間がかかってしまう。

また、指定通電時間経過毎に通電時間を増加させていく構成では、指定通電時間中は指定位相角が固定されている。そのため、指定通電時間経過後の通電時間が増加（変化）した際にヒータに流れる電流が瞬間的に増加する。これにより、ヒータの温度が低い状態では電流の瞬間的な増加に伴って大きな突入電流が発生し、商用電源の電圧変動によってフリッカ値の増加も十分に防止されない。

さらに、従前知られているように、ヒータの通電制御においてトライアックを用いて位相制御を行った場合、商用電源から高調波電流がヒータに供給される。このような高調波電流が多数の電子機器で発生した場合、商用電源の電力設備に障害が生じるので、このような障害を防止するよう、規格によって高調波電流は一定値以下に定められている。このように、高調波電流の発生を低減することも重要である。

さらに、ヒータへの通電のオン／オフを切り換える際に、特定の周波数の高調波電流が発生することを防止することも重要である。

この発明の目的は、負荷の温度に対する抵抗特性を考慮し、かつ、特定の周波数における高調波電流が多く発生することを防止しつつソフトスタート制御を行なう電力制御装置を提供することである。

（１）この発明に係る電力制御装置は、通電切換手段および制御手段を備える。通電切換手段は、温度に対する抵抗特性が正である負荷および商用電源にそれぞれ接続され、負荷と商用電源との接続のオン／オフの切換を行なう。

制御手段は、負荷に対する通電開始後の所定期間に、通電切換手段を制御することによって負荷への通電時間を制限するソフトスタート制御を行なう。制御手段は、ソフトスタート制御を行なう所定期間中において、商用電源の電圧波形の半周期毎に、予め定められた通電時間分だけ負荷と商用電源との接続をオンにする。なお、商用電源の電圧波形の半周期毎のタイミングを検出する手段の例として、商用電源の電圧波形のゼロクロスタイミングを検出するゼロクロス検出手段が挙げられる。

また、制御手段は、所定期間の前半よりも後半の方が、半周期毎の通電時間の単位時間あたりの増加分が多くなるようにする。これは、ソフトスタート制御を行なう所定期間の前半では、負荷の温度が低くその抵抗値が低いからである。具体例として、負荷への通電開始時には位相制御により電圧波形の半周期あたりの通電時間が占める割合を２０%程度に抑え、所定時間の後半において電圧波形の半周期あたりの通電時間が占める割合を上昇させて１００％に至るよう制御することが挙げられる。このように、負荷の抵抗値が低い状態における負荷への通電量を抑えることによって、突入電流の発生が抑えられ、フリッカ値の増加が抑えられる。

さらに、制御手段は、所定期間中において、各半周期毎に占める通電時間の長さを予め定められた範囲で時間的変化させる。このように、通電時間の長さを時間的変化させることにより、通電切換手段によるオン／オフの切換の際に、特定の周波数での高調波電流が高くなりにくくなる。

（２）また、所定期間中における各半周期毎の通電時間の情報を記録する記録手段をさらに備え、制御手段は、記録手段の記録内容に基づいてソフトスタート制御を行なう。

この構成においては、各半周期毎に適用すべき通電時間が記録手段に記録される。例えば、ソフトスタート制御を行なう所定期間が、電圧波形が１５０周期分の長さに相当する場合には、各半周期毎に適用すべき通電時間の長さに関する３００個のデータが、少なくとも３００個の記憶領域を備える記録手段に記録される。

制御手段は、記録手段の記録内容を順次読み出し各半周期毎の通電時間の長さを決定することによって、ソフトスタート制御が行なう。

（３）さらに、通電時間は、予め設定された基準値を乱数によって設定される増減量分だけ増減させることによって時間的変化するように設定される。

この構成においては、商用電源の電圧波形の半周期あたりの通電時間が、乱数によって変動する。この結果、通電切換手段によるオン／オフの切換の際に、特定の周波数への偏りが分散する。このため、ある特定の周波数について高調波電流が高いレベルになることが簡易に防止される。

（１）この発明によれば、突入電流の発生およびフリッカ値の増加を防止できる。また、特定の周波数(次数)での高調波電流が大きくなることを防止できる。

（２）また、ソフトスタート制御のたびに通電時間の長さを設定する必要がないため、制御手段の負担が軽減する。

（３）さらに、ある特定の周波数について高調波電流が高いレベルになることを簡易に防止することができる。

図２に示すように、複写機１は、画像読取部１０、画像形成部２０、給紙搬送部４０、排紙トレイ３０、電力供給ユニット５０、および制御部６０を備える。複写機１は、その内部に用紙搬送路を備える。この用紙搬送路は、給紙搬送部４０から画像形成部２０を経由して排紙トレイ３０までの間に形成される。

画像読取部１０は、透明ガラスからなる原稿台１１と、原稿台１１の下方に配置されたスキャナ光学系１２とを備える。スキャナ光学系１２は、露光用光源１３、複数の反射鏡１４Ａ〜１４Ｃ、結像レンズ１５、および光電変換素子（ＣＣＤ）１６を備える。

画像形成部２０は、図中の時計周りに回転駆動されるドラム形状の感光体２１を備える。感光体２１の周囲には、主帯電器２２、露光装置２３、現像装置２４、転写装置２８、およびクリーニング装置３１を備える。主帯電器２２は、感光体２１を所定の電位に帯電させる。露光装置２３は、入力される画像データに基づいてレーザ光を感光体２１の表面に照射し、静電潜像を形成する。入力される画像データの例として、ＣＣＤ1６により読み取られ、さらに画像処理が施された原稿の画像情報に係る画像データが挙げられる。現像装置２４は、感光体２１表面の静電潜像をトナーにより現像する。転写装置２８は、感光体２１上のトナー像を記録用紙に転写する。クリーニング装置３１は、感光体２１表面の残留トナーを除去する。

用紙搬送路における感光体２１の下流には、定着装置２４が配置される。定着装置２４は、加熱ローラ２５および定着ローラ２６を備える。加熱ローラ２５は、中空円筒のローラ部材の内部にヒータ２７を備える。本実施形態には、ヒータ２７としてハロゲンヒータを使用している。ただし、温度に対する抵抗特性が正であるヒータであれば、ハロゲンヒータ以外の種類のヒータを用いることもできる。定着ローラ２６は、その周面が加熱ローラ２５の周面に圧接するように配置される。加熱ローラ２５および定着ローラ２６の圧接部に定着ニップ部が形成され、用紙はこの定着ニップ部を通過する。

給紙搬送部４０は、記録用紙が収納された用紙カセット４１〜４３を備える。用紙カセット４１〜４３と画像形成部２０との間には複数の搬送ローラが配置されている。これらの搬送ローラによって、用紙カセット４１〜４３から送り出された用紙が画像形成部２０に導かれる。排紙トレイ３０は、画像形成部２０において画像形成処理がされ、複写機１の外に排出される記録用紙を収容する。

電力供給ユニット５０は、図３に示すように、商用電源７０に接続される。電力供給ユニット５０は、複写機１の各部に電力を供給するが、ここでは特に電力供給ユニット５０からヒータ２７への電力供給について説明する。電力供給ユニット５０は、ゼロクロス信号検出回路５１およびトライアック５２を備える。ゼロクロス信号検出回路５１は、商用電源７０の電圧波形のゼロクロス信号を検出し、その検出結果を制御部６０に供給する。トライアック５２は、商用電源７０とヒータ２７との間に配置され、制御部６０からの信号に基づいて、商用電源７０とヒータ５２との接続のオン／オフを切り換える。ここでは、トライアック５２は、制御部６０からのトリガ信号を受けることにより商用電源７０とヒータ２７とを接続する。

制御部６０は、図３に示すように、ＲＡＭ６１、ＲＯＭ６２、ＣＰＵ６３、画像処理部６８、コンパレータ６７、Ａ／Ｄ変換器６６、メモリ６９、および入出力装置（Ｉ／Ｏ）６４，６５を備える。ＲＡＭ６１は、一時的にデータが記録される作業用の記録領域である。ＲＯＭ６２は、複写機１の動作に必要な各種のプログラムを格納する。ＣＰＵ６３は、ＲＯＭ６２に格納されたプログラムを読み込みつつ、複写機５０各部の動作を統括的に制御する。画像処理部６８は、入力される画像データに対して所定の手順で画像処理を行なう。

コンパレータ６７は、加熱ローラ２５の周面の温度が設定温度以上であるか否かを検出する。コンパレータ６７は、加熱ローラ２５の周面の温度を検出するサーミスタ２９に接続されており、サーミスタ２９からの信号とレファレンス信号とを比較し、その比較結果に基づいて信号を出力する。

Ａ／Ｄ変換器６６は、コンパレータ６７に接続されており、コンパレータ６７からアナログの比較信号を受信する。Ａ／Ｄ変換器６６は、受信した比較信号をディジタル信号に変換し、ＣＰＵ６３に供給する。

メモリ６９は、本発明の記憶手段を構成する。メモリ６９は、不揮発性であり、ソフトスタート制御用の指定カウント値を記憶する。本実施形態では、メモリ６９は、０〜２９９のアドレスで特定される３００個の記憶領域を備える。各記録領域には、後述する指定カウント値が記憶される。以下、便宜上、アドレスｘ（ｘ＝０，１，２…２９９）の記録領域に記録される指定カウント値をＴ（ｘ）と表現する。

入出力装置（Ｉ／Ｏ）６４は、ゼロクロス信号検出回路５１に接続される。入出力装置（Ｉ／Ｏ）６５は、トライアック５２に接続される。なお、本実施形態では、電力供給ユニット５０および制御部６０によって、本発明の電力制御装置が構成される。

複写機１では、ソフトスタート制御時およびソフトストップ制御時において、図４に示す位相制御を行なう。同図において、Ｗ１は商用電源７０の電圧波形であり、Ｗ２はヒータ２７への通電波形である。通電波形Ｗ２に示すように、ゼロクロス信号検出回路５１がゼロクロスを検出したタイミングで、ヒータ２７への通電が停止される。そして、ＣＰＵ６３内蔵のタイマが予め設定された指定カウント値をカウントアップしたタイミングでヒータ２７への通電が開始され、次のゼロクロスのタイミングでヒータ２７への通電が停止される。

つまり、指定カウント値が小さい場合、電圧波形の半周期においてヒータ２７への通電時間が長くなる。一方、指定カウント値が大きい場合、電圧波形の半周期においてヒータ２７への通電時間が短くなる。このため、各半周期毎の指定カウント値を任意に設定することによって、各半周期毎のヒータ２７への通電時間を決定できるため、所望する手順のソフトスタート制御およびソフトストップ制御が実行される。

図５は、ソフトスタート制御の手法の一例を示す。この例では、ソフトスタート制御の期間が３秒に設定されており、電圧波形の１周期が２０ミリ秒（半周期は１０ミリ秒）に設定されている。このため、ソフトスタート制御は、電圧波形の半周期３００回分の期間にわたって実行される。図５の横軸はソフトスタート制御開始後の経過時間を示しており、縦軸は電圧波形の各半周期毎の通電時間を示している。図５の例では、ソフトスタート制御の期間における最初の２秒間において通電時間が２ミリ秒（半周期全体の２０％）に設定されている。さらに、後の１秒間においては、通電量が１秒間に８ミリ秒のペースで増加している。

ここで、図５に示すように前半区間と後半区間で通電時間の増加率を変更しているのは、ヒータ２７に突入電流が発生するのを抑制するためである。つまり、ヒータ２７は、温度が低いほど抵抗値が低くなり、温度が高いほど抵抗値が高くなる。そのため、温度の低い状態のヒータ２７ほど電流が流れやすく、突入電流が発生し易いからである。

したがって、上記例の構成により、ヒータ２７の温度が低い時はヒータ２７の温度がある程度上昇するまで小さな電力しか供給しないので、突入電流の発生を適切に抑制することができる。これにより、商用電源７０の電圧変動を適切に抑制することができる。また、ヒータ２７の温度がある程度上昇した後半区間では、前半区間に比べて通電時間の増加率が大きいが、ヒータ２７の抵抗値が前半区間でのヒータ２７の抵抗値に比べて大きい。そのため、高い抵抗値によってヒータ２７に流れる電流は小さいので突入電流の発生を適切に抑制できる。したがって、フリッカ値の増加を適切に抑制することができる。

さらに、予めメモリ６９に指定カウンタ（通電時間）を記憶しておくことによって、通電時間を求める処理を行う必要がなくなり、ソフトスタート制御の構成を単純にできる。しかも、ＣＰＵ６３を駆動するクロックスピードに応じた精度で通電時間を制御することができるので、ＣＰＵ６３において高精度なソフトスタート制御を行うことができる。

次に、ソフトスタート制御の他の実施例を示す。本実施例の発明がなされた経緯について説明すると、発明者が高調波電流の抑制方法を検討する中で各半周期ごとの通電時間を変化させて高調波電流を実測し、高調波電流が抑制されていることを見出し通電時間を乱数を用いて変化させる本実施例の発明に至った。

以下、図６（Ａ）に高調波電流を抑制するための実施例を示す。ソフトスタート制御の期間、電圧波形の１周期は、図５の例と同様である。図６（Ａ）の横軸はソフトスタート制御後の経過時間を示しており、縦軸は電圧波形の各半周期毎の通電時間を示している。図６（Ａ）の例では、ソフトスタート制御の期間における最初の２秒間において通電時間が時間的変化するように設定される。具体的には、基準通電時間の２ミリ秒（半周期全体の２０％）を、±２０％の範囲で増減させた値を通電時間として採用している。ここでは、±２０％の範囲の増減量は、ＣＰＵ６３で乱数を発生させることによって決定している。前半区間である最初の２秒間の通電時間についての詳細を図６（Ｂ）に示す。なお、図６（Ａ）に示す例においても、後の１秒間においては、通電量が１秒間に８ミリ秒のペースで増加している。

図６に示すソフトスタート制御では、ソフトスタートの最初の２秒間において基準通電時間の２ミリ秒を±２０％の範囲で増減させて、その後の１秒間において通電量を１秒間に８ミリ秒のペースで増加するよう制御している。

ここで、図７（Ａ）、（Ｂ）を用いて、図６に示すソフトスタート制御の変形例を説明する。最初の２秒間の制御を第１の制御Ｃ１、その後の１秒間の制御を第２の制御Ｃ２とする。このとき、図７（Ａ）に示すように、第１の制御Ｃ１と第２の制御Ｃ２との間に、通電を停止する休止時間Ｒ０を設けても良い。第１の制御Ｃ１によるヒータ予熱の効果は、休止時間Ｒ０の間は持続するので、その後の第２の制御Ｃ２で通電時間を増加させても突入電流を抑制できる。

図７（Ａ）に示す例をさらに更に変形した例を図７（Ｂ）を用いて説明する。図７（Ｂ）に示すように、画像形成装置待機時には休止時間Ｒ０に相当する期間の通電停止と第１の制御Ｃ１を交互に実施し、コピースタートボタンオンなど画像形成開始指示をトリガとして第２の制御Ｃ２を開始しても良い。図７（Ｂ）に示す制御によれば、画像形成開始指示から通電時間を早く増加させることができる。

図６（Ａ）に示す実施例における高調波抑制効果を実証すべく実験を行い、図９の実測値を得た。ここで、図８および図９を用いて、高調波電流の発生について説明する。図８および図９では、各周波数における高調波電流の実測値（枠有り）と規格による最大許容値（枠無し）を示している。図８は、図５に示すソフトスタート制御を行なった場合における高調波電流の分布を示しており、図９は図６に示すソフトスタート制御を行なった場合における高調波電流の分布を示している。図５に示すソフトスタート制御では、奇数次数において高調波電流の大きさが規格で示す最大許容値に近づいている。これに対して、図６に示すソフトスタート制御では、奇数次数における高調波電流が小さく抑えられており、規格で示す最大許容値に対して十分なマージンを確保できている。特に１７次以上の奇数次数において高調波電流の抑制効果が高い。

本実施形態におけるソフトスタート制御は、予めメモリ６９に記録された指定カウント値を順次読み出すことによって各半周期、すなわち１０ミリ毎に区切られた複数の微小期間における通電時間が決められる。

なお、複写機１において、ソフトストップ制御時には、メモリ６９に記録された指定カウント値を逆に読み出される。このため、図５に示すソフトスタート制御を行なう場合には、図１０に示すソフトストップ制御が実行される。また、図６に示すソフトスタート制御を行なう場合には、図１１に示すソフトストップ制御が実行される。

このように、複写機１では、ソフトスタート制御時またはソフトストップ制御時において、ヒータ２７の特性を考慮しつつヒータ２７への通電時間を決定している。さらに、複写機１は、ある特定の周波数の高調波電流が発生を防止するためのソフトスタート制御機能およびソフトストップ制御機能を有している。

図１２は、ソフトスタート制御またはソフトストップ制御を実行時における制御部６０の動作手順を示すフローチャートである。複写機１では、起動時および電源オフ時だけでなく、ヒータ２７への通電開始時およびヒータ２７への各通電停止時に毎回ソフトスタート制御またはソフトストップ制御が行なわれる。ここでは、コピー要求を受け付けた際のソフトスタート制御またはソフトストップ制御を説明する。

コピー要求がされると、制御部６０は、加熱ローラ２５の周面温度が設定温度未満であるか否かを判断する（Ｓ１）。Ｓ１の判断ステップにおいて、加熱ローラ２５の周面温度が設定温度未満である場合には、制御部６０は、ＣＰＵ６３が記憶している変数ｉの値が０未満であるか否かを確認する（Ｓ２）。変数ｉが０未満というのは、後述するように、前回のソフトストップ制御によってヒータ２７がオフにされたことを示す。このため、制御部６０は、変数ｉが０未満の場合には、ソフトスタート制御を行なうことが可能な状態であると判断する。

Ｓ２の判断ステップにおいて、変数ｉが０以上である場合には、制御部６０は再びＳ１の判断ステップに移行する。これは、後述するように、変数ｉが０以上の場合には、ヒータ２７が常時オン状態であると判断できるからである。

これに対して、Ｓ２の判断ステップにおいて、変数ｉが０未満である場合には、制御部６０は変数ｉを０にセットする（Ｓ３）。続いて、制御部６０は、ゼロクロス信号検出回路５１が商用電源７０のゼロクロス信号を検出するまで待機する（Ｓ４）。

Ｓ４の待機ステップにおいて、ゼロクロス信号検出回路５１が商用電源７０のゼロクロス信号を検出したときは、制御部６０は、ＣＰＵ６３に内蔵されるカウンタのカウントを開始する（Ｓ５）。同時に、制御部６０はメモリ６９に格納されている指定カウント値Ｔ（ｉ）を読み出す（Ｓ５）。例えば、ｉが０にセットされている場合には、指定カウント値Ｔ（０）が読み出される。さらに、制御部６０は、ゼロクロス信号を検出したタイミングでトライアック５２に信号を出力し、商用電源７０とヒータ２７との間の接続を遮断する（Ｓ５）。

続いて、制御部６０は、商用電源７０とヒータ２７との間の接続を遮断した状態を維持したまま、カウンタのカウント値が指定カウント値Ｔ（ｉ）に達するまで待機する（Ｓ６）。

Ｓ６の待機ステップにおいて、カウンタのカウント値が指定カウント値Ｔ（ｉ）に達したときは、制御部６０はトライアック５２にトリガ信号を出力し、ヒータ２７への通電を行なう（Ｓ７）。続いて、制御部６０は、変数ｉを１つ増加させる（Ｓ８）。上述のＳ４〜Ｓ８のステップは、変数ｉが２９９を超えるまで繰り返される（Ｓ９）。

制御部６０は、変数ｉが２９９を超えたか否かを判断し（Ｓ９）、変数ｉが２９９を超えた場合には、ソフトスタート制御を終了して、ヒータ２７を常時オンにする通常の処理に移行する（Ｓ１０）。Ｓ１０のステップでは、制御部６０はゼロクロス信号が検出される度に毎回トライアック５２にトリガ信号を出力する。

上述のＳ１の判断ステップにおいて、加熱ローラ２５の周面温度が設定温度以上である場合には、制御部６０は、ＣＰＵ６３が記憶している変数ｉの値が０以上であるか否かを確認する（Ｓ１１）。変数ｉが０以上というのは、後述するように、前回のソフトスタート制御によってヒータ２７がオンにされたことを示す。このため、制御部６０は、変数ｉが０以上の場合には、ソフトストップ制御を行なうことが可能な状態であると判断する。

Ｓ１１の判断ステップにおいて、変数ｉが０未満である場合には、制御部６０は再びＳ１の判断ステップに移行する。これは、変数ｉが０未満の場合には、ヒータ２７がオフ状態であると判断できるからである。

これに対して、Ｓ１１の判断ステップにおいて、変数ｉが０以上である場合には、制御部６０は変数ｉを２９９にセットする（Ｓ１２）。続いて、制御部６０は、ゼロクロス信号検出回路５１が商用電源７０のゼロクロス信号を検出するまで待機する（Ｓ１３）。

Ｓ４の待機ステップにおいて、ゼロクロス信号検出回路５１が商用電源７０のゼロクロス信号を検出したときは、制御部６０は、ＣＰＵ６３に内蔵されるカウンタのカウントを開始する（Ｓ１４）。同時に、制御部６０はメモリ６９に格納されている指定カウント値Ｔ（ｉ）を読み出す（Ｓ１４）。例えば、ｉが２９９にセットされている場合には、指定カウント値Ｔ（２９９）が読み出される。さらに、制御部６０は、ゼロクロス信号を検出したタイミングでトライアック５２に信号を出力し、商用電源７０とヒータ２７との間の接続を遮断する（Ｓ１４）。

続いて、制御部６０は、商用電源７０とヒータ２７との間の接続を遮断した状態を維持したまま、カウンタのカウント値が指定カウント値Ｔ（ｉ）に達するまで待機する（Ｓ１５）。

Ｓ１５の待機ステップにおいて、カウンタのカウント値が指定カウント値Ｔ（ｉ）に達したときは、制御部６０はトライアック５２にトリガ信号を出力し、ヒータ２７への通電を行なう（Ｓ１６）。続いて、制御部６０は、変数ｉを１つ減少させる（Ｓ１７）。上述のＳ１３〜Ｓ１７のステップは、変数ｉが０未満になるまで繰り返される（Ｓ１８）。

制御部６０は、変数ｉが０未満になったか否かを判断し（Ｓ１８）、変数ｉが０未満になった場合には、ソフトストップ制御を終了して、ヒータ２７を常時オフにする通常の処理に移行する（Ｓ１９）。

なお、Ｓ１１〜Ｓ１８のステップで構成されるソフトストップ制御の際にも、ソフトスタート制御の際に利用した指定カウント値Ｔ（ｉ）を用いているため、メモリ６９の記憶容量が節約されている。

なお、この発明の実施形態ではソフトスタート制御開始時において、電圧波形の半周期あたりの通電時間を２ミリ秒としているが、特にこれに限定されるものではない。ここでは、電力供給開始直後の突入電流を極力抑えるため、できるだけ短い通電時間で制御を開始する方が望ましく、例えば、通電時間が商用電源７０の電圧波形の半周期の５０％以下となることが好ましい。これは、ソフトスタート制御開始時に大きな突入電流がヒータ２７に流れるのを防止するためである。

また、ソフトスタート制御時における通電時間の設定は、図５、図６に示す例に限定されるものではない。小区間毎に通電時間の増加率が増加する制御であって、ヒータ２７の抵抗特性に合わせて、通電時間を設定すればよい。例えば、図１３に示すように前半区間（２秒間）の通電時間の増加率が０．７５ミリ秒／秒とし、後半区間（１秒間）の通電時間の増加率が８ミリ秒／秒としてソフトスタート制御を行っても良い。そして、この際にも、図６と同様に、所定の増減分の範囲で通電時間を増減させても良い。

さらに、図１４に示すように前半区間及び後半区間の所定時間全体で単調増加するソフトスタート制御を行っても良い。つまり、所定時間全体で単調増加させるには単一の関数を用いて制御を行う。図１４は、通電時間をｙ（ｍｓ）とし、ソフトスタート制御開始からの経過時間をＸ（ｍｓ）とするｙ＝０．１ｘ^4.1＋１に基づいている。これにより、前半区間（２秒間）の増加率よりも後半区間（１秒間）の増加率を増加させつつ、指定カウント値（通電時間）をメモリ６９に記憶せずにＣＰＵ６３において単純な処理のみで通電時間を求めることができる。なお、上述した関数の係数はヒータ２７の温度に対する抵抗特性に従って決定している。

本発明の実施形態では、複写機１を用いているが特にこれに限定されるものではなく、温度に対する抵抗特性が正である負荷の電力供給の制御を行う場合に、本発明の電力制御装置を用いることができる。

最後に、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

位相制御によるソフトスタート制御の従来例を示す図である。 本発明の電力制御装置が適用される画像形成装置の概略構成を示す図である。 本発明の電力制御装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明におけるソフトスタート制御の概略を説明する図である。 本発明におけるソフトスタート制御の一例を示す図である。 本発明におけるソフトスタート制御の他の例を示す図である。 本発明におけるソフトスタート制御の他の例を示す図である。 図５に示すソフトスタート制御を行なった場合の高調波電流の分布状態を示す図である。 図６に示すソフトスタート制御を行なった場合の高調波電流の分布状態を示す図である。 本発明において用いられるソフトストップ制御の一例を示す図である。 本発明において用いられるソフトストップ制御の他の例を示す図である。 ソフトスタート制御およびソフトストップ制御時の制御部の動作手順を示すフローチャートである。 ソフトスタート制御の他の例を示す図である。 ソフトスタート制御の他の例を示す図である。

符号の説明

１−複写機
５０−電源供給ユニット
５１−ゼロクロス信号検出回路
５２−トライアック
６０−制御部
７０−商用電源

Claims (1)

1. 温度に対する抵抗特性が正である負荷および商用電源にそれぞれ接続され前記負荷と前記商用電源との接続のオン／オフの切換を行なう通電切換手段と、
   前記負荷に対する通電開始後の所定期間に前記通電切換手段を制御することによって前記負荷への通電時間を制限するソフトスタート制御を行なう制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記ソフトスタート制御を行なう所定期間中において前記商用電源の電圧波形の半周期毎に予め定められた通電時間分だけ前記負荷と前記商用電源との接続をオンにし、かつ、
   前記所定期間の前半よりも後半の方が前記半周期毎の通電時間の単位時間あたりの増加分が多くなるようにするとともに、
   前記所定期間中において各半周期毎に占める前記通電時間の長さを予め定められた範囲で時間的変化させ、
   前記所定期間中における各半周期毎の通電時間の情報を記録する記録手段をさらに備え、
   前記制御手段は、前記記録手段の記録内容に基づいて前記ソフトスタート制御を行い、
   前記通電時間は、予め設定された基準値を乱数によって設定される増減量分だけ増減させることによって時間的変化するように設定されることを特徴とする電力制御装置。

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