(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用交流電源から交流負荷への通電をＯＮ／ＯＦＦ制御する出力制御装置であって、
目標制御デューティに応じた前記交流負荷への通電パターンを決定し、該通電パターンに応じた通電制御信号を出力する通電パターン決定部と、
前記通電制御信号に基づき前記交流負荷への通電ＯＮ／ＯＦＦを前記商用交流電源のゼロクロスポイントで切り換えて、前記交流負荷への通電を制御する通電制御部と、を備え、
前記通電パターン決定部は、目標制御デューティがＯＮデューティ０％とＯＮデューティ１００％以外の場合に、前記商用交流電源のＮゼロクロスポイント期間中で１ゼロクロスポイント期間ＯＮかつ残りのＮ−１ゼロクロスポイント期間ＯＦＦとなる制御状態、または、前記商用交流電源のＮゼロクロスポイント期間中でＮ−１ゼロクロスポイント期間ＯＮかつ残りの１ゼロクロスポイント期間ＯＦＦとなる制御状態にて前記交流負荷への通電を制御するための予め定められた通電パターンであって、Ｎの値が異なる複数の通電パターンの中から、目標制御デューティに応じた通電パターンの組み合わせを決定し、
目標制御デューティが更新されると、現在の通電パターンに基づく制御が終了した後に、更新された目標制御デューティに応じた通電パターンに基づく制御が開始されること、を特徴とする出力制御装置。
【請求項２】
前記通電パターン決定部は、目標制御デューティがＯＮデューティ０％とＯＮデューティ１００％以外の場合に、
前記商用交流電源の６ゼロクロスポイント期間中で１ゼロクロスポイント期間ＯＮかつ残りの５ゼロクロスポイント期間ＯＦＦとなる制御状態にて前記交流負荷への通電を制御するための通電パターンと、
前記商用交流電源の５ゼロクロスポイント期間中で１ゼロクロスポイント期間ＯＮかつ残りの４ゼロクロスポイント期間ＯＦＦとなる制御状態にて前記交流負荷への通電を制御するための通電パターンと、
前記商用交流電源の４ゼロクロスポイント期間中で１ゼロクロスポイント期間ＯＮかつ残りの３ゼロクロスポイント期間ＯＦＦとなる制御状態にて前記交流負荷への通電を制御するための通電パターンと、
前記商用交流電源の３ゼロクロスポイント期間中で１ゼロクロスポイント期間ＯＮかつ残りの２ゼロクロスポイント期間ＯＦＦとなる制御状態にて前記交流負荷への通電を制御するための通電パターンと、
前記商用交流電源の２ゼロクロスポイント期間中で１ゼロクロスポイント期間ＯＮかつ残りの１ゼロクロスポイント期間ＯＦＦとなる制御状態にて前記交流負荷への通電を制御するための通電パターンと、
前記商用交流電源の３ゼロクロスポイント期間中で２ゼロクロスポイント期間ＯＮかつ残りの１ゼロクロスポイント期間ＯＦＦとなる制御状態にて前記交流負荷への通電を制御するための通電パターンと、
前記商用交流電源の４ゼロクロスポイント期間中で３ゼロクロスポイント期間ＯＮかつ残りの１ゼロクロスポイント期間ＯＦＦとなる制御状態にて前記交流負荷への通電を制御するための通電パターンと、
前記商用交流電源の５ゼロクロスポイント期間中で４ゼロクロスポイント期間ＯＮかつ残りの１ゼロクロスポイント期間ＯＦＦとなる制御状態にて前記交流負荷への通電を制御するための通電パターンと、
前記商用交流電源の６ゼロクロスポイント期間中で５ゼロクロスポイント期間ＯＮかつ残りの１ゼロクロスポイント期間ＯＦＦとなる制御状態にて前記交流負荷への通電を制御するための通電パターンの中から、目標制御デューティに応じた通電パターンの組み合わせを決定することを特徴とする請求項１に記載の出力制御装置。
【請求項３】
前記通電パターン決定部は、目標制御デューティがＯＮデューティ０％とＯＮデューティ１００％以外の場合に、
前記商用交流電源の５ゼロクロスポイント期間中で１ゼロクロスポイント期間ＯＮかつ残りの４ゼロクロスポイント期間ＯＦＦとなる制御状態にて前記交流負荷への通電を制御するための通電パターンと、
前記商用交流電源の４ゼロクロスポイント期間中で１ゼロクロスポイント期間ＯＮかつ残りの３ゼロクロスポイント期間ＯＦＦとなる制御状態にて前記交流負荷への通電を制御するための通電パターンと、
前記商用交流電源の３ゼロクロスポイント期間中で１ゼロクロスポイント期間ＯＮかつ残りの２ゼロクロスポイント期間ＯＦＦとなる制御状態にて前記交流負荷への通電を制御するための通電パターンと、
前記商用交流電源の２ゼロクロスポイント期間中で１ゼロクロスポイント期間ＯＮかつ残りの１ゼロクロスポイント期間ＯＦＦとなる制御状態にて前記交流負荷への通電を制御するための通電パターンと、
前記商用交流電源の３ゼロクロスポイント期間中で２ゼロクロスポイント期間ＯＮかつ残りの１ゼロクロスポイント期間ＯＦＦとなる制御状態にて前記交流負荷への通電を制御するための通電パターンと、
前記商用交流電源の４ゼロクロスポイント期間中で３ゼロクロスポイント期間ＯＮかつ残りの１ゼロクロスポイント期間ＯＦＦとなる制御状態にて前記交流負荷への通電を制御するための通電パターンと、
前記商用交流電源の５ゼロクロスポイント期間中で４ゼロクロスポイント期間ＯＮかつ残りの１ゼロクロスポイント期間ＯＦＦとなる制御状態にて前記交流負荷への通電を制御するための通電パターンの中から、目標制御デューティに応じた通電パターンの組み合わせを決定することを特徴とする請求項１に記載の出力制御装置。
【請求項４】
前記通電パターン決定部は、目標制御デューティがＯＮデューティ０％とＯＮデューティ１００％以外の場合に、
前記商用交流電源の４ゼロクロスポイント期間中で１ゼロクロスポイント期間ＯＮかつ残りの３ゼロクロスポイント期間ＯＦＦとなる制御状態にて前記交流負荷への通電を制御するための通電パターンと、
前記商用交流電源の３ゼロクロスポイント期間中で１ゼロクロスポイント期間ＯＮかつ残りの２ゼロクロスポイント期間ＯＦＦとなる制御状態にて前記交流負荷への通電を制御するための通電パターンと、
前記商用交流電源の２ゼロクロスポイント期間中で１ゼロクロスポイント期間ＯＮかつ残りの１ゼロクロスポイント期間ＯＦＦとなる制御状態にて前記交流負荷への通電を制御するための通電パターンと、
前記商用交流電源の３ゼロクロスポイント期間中で２ゼロクロスポイント期間ＯＮかつ残りの１ゼロクロスポイント期間ＯＦＦとなる制御状態にて前記交流負荷への通電を制御するための通電パターンと、
前記商用交流電源の４ゼロクロスポイント期間中で３ゼロクロスポイント期間ＯＮかつ残りの１ゼロクロスポイント期間ＯＦＦとなる制御状態にて前記交流負荷への通電を制御するための通電パターンの中から、目標制御デューティに応じた通電パターンの組み合わせを決定することを特徴とする請求項１に記載の出力制御装置。
【請求項５】
前記通電パターン決定部は、目標制御デューティがＯＮデューティ０％とＯＮデューティ１００％以外の場合に、
前記商用交流電源の３ゼロクロスポイント期間中で１ゼロクロスポイント期間ＯＮかつ残りの２ゼロクロスポイント期間ＯＦＦとなる制御状態にて前記交流負荷への通電を制御するための通電パターンと、
前記商用交流電源の２ゼロクロスポイント期間中で１ゼロクロスポイント期間ＯＮかつ残りの１ゼロクロスポイント期間ＯＦＦとなる制御状態にて前記交流負荷への通電を制御するための通電パターンと、
前記商用交流電源の３ゼロクロスポイント期間中で２ゼロクロスポイント期間ＯＮかつ残りの１ゼロクロスポイント期間ＯＦＦとなる制御状態にて前記交流負荷への通電を制御するための通電パターンの中から、目標制御デューティに応じた通電パターンの組み合わせを決定することを特徴とする請求項１に記載の出力制御装置。
【請求項６】
前記通電パターン決定部は、目標制御デューティがＯＮデューティ０％とＯＮデューティ１００％以外の場合に、複数の通電パターンの中から、連続ＯＮ時間または連続ＯＦＦ時間が最小となる通電パターンの組み合わせ、または、交流電流の極性の偏りが最小となる通電パターンの組み合わせを決定することを特徴とする請求項１に記載の出力制御装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の出力制御装置と、
加熱物を加熱する前記交流負荷としてのヒータと、を備えることを特徴とする温度制御装置。
【請求項８】
請求項７に記載の温度制御装置と、
前記加熱物としての定着部材と、を備えることを特徴とする定着装置。
【請求項９】
請求項８に記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の出力制御装置と、
モータ、発光体、電磁石のうちの少なくともいずれか１つの交流負荷と、を備えることを特徴とする電気機器。
【請求項１１】
コンピュータを、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の出力制御装置として機能させるための出力制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、商用交流電源から交流負荷への通電をＯＮ／ＯＦＦ制御する出力制御装置、温度制御装置、定着装置、画像形成装置、電気機器および出力制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、商用交流電源から交流負荷への通電をＯＮ／ＯＦＦ制御する技術として、デューティ電力制御が知られている。デューティ電力制御では、予め定められた制御周期の中でＯＮ期間とＯＦＦ期間を二分割してデューティ制御する。例えば、制御周期が２００ｍｓの場合、商用交流電源の周波数が５０Ｈｚであればデューティの分解能は５％となり、ＯＮデューティ５０％の場合には、１００ｍｓの期間ＯＮして、１００ｍｓの期間ＯＦＦするといったデューティ電力制御が行われる。また、ＯＮデューティ８０％の場合には、１６０ｍｓの期間ＯＮして、４０ｍｓの期間ＯＦＦするといったデューティ電力制御が行われる。
【０００３】
商用交流電源から電力供給される交流負荷としては、例えば、ヒータやモータ、電磁石、発光体（電球）など、様々なものが考えられる。交流負荷としてヒータを用いる場合は、上記のデューティ電力制御により、ヒータの平均発熱量（ヒータの定格電力×上記ＯＮデューティ）を制御できる。また、交流負荷としてモータを用いる場合は、上記のデューティ電力制御により、上記ＯＮデューティに応じた速度制御やトルク制御が可能（１００％ＯＮデューティの場合より速度やトルクを小さく制御できる）となる。また、交流負荷として電磁石を用いる場合は、上記のデューティ電力制御により、上記ＯＮデューティに応じた引っ張り力制御や反発力制御が可能（１００％デューティの場合より引っ張り力や反発力を小さく制御できる）となる。また、交流負荷として発光体（電球）を用いる場合は、上記のデューティ電力制御により、上記ＯＮデューティに応じた明るさでの調光制御が可能（１００％ＯＮデューティの場合より明るさを暗く制御できる）となる。なお、画像形成装置の定着装置が備えるヒータへの通電をＯＮ／ＯＦＦ制御する技術としては、例えば特許文献１，２に記載の技術が知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような方法によると、ＯＮ持続時間やＯＦＦ持続時間が比較的長いため、これらの時間を短縮化することで交流負荷に求められる特性の改善を図ることが望まれる。ＯＮ持続時間やＯＦＦ持続時間を短縮化できれば、ヒータであれば発熱量の均一化や温度変動の均一化、モータであればモータ速度の定速回転や発生トルクの均一化、電磁石であれば電磁力の均一化、発光体であれば明るさの均一化やちらつきの低減などを図ることができる。しかしながら、上記の方法では、制御周期毎の波形制御を前提としているため、ＯＮ持続時間やＯＦＦ持続時間を短縮化する電力制御は困難であった。また、制御周期毎の波形制御においてＯＮ持続時間やＯＦＦ持続時間を短縮化しようとすると、１つの制御周期期間中で複数回のＯＮ／ＯＦＦ制御が要求されて、制御の複雑化を招いてしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡便な制御でＯＮ持続時間やＯＦＦ持続時間を短縮化して交流負荷に求められる特性の向上を図りながら、交流負荷への通電制御を適切に行うことができる出力制御装置、温度制御装置、定着装置、画像形成装置、電気機器および出力制御プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る出力制御装置は、商用交流電源から交流負荷への通電をＯＮ／ＯＦＦ制御する出力制御装置であって、目標制御デューティに応じた前記交流負荷への通電パターンを決定し、該通電パターンに応じた通電制御信号を出力する通電パターン決定部と、前記通電制御信号に基づき前記交流負荷への通電ＯＮ／ＯＦＦを前記商用交流電源のゼロクロスポイントで切り換えて、前記交流負荷への通電を制御する通電制御部と、を備え、前記通電パターン決定部は、目標制御デューティがＯＮデューティ０％とＯＮデューティ１００％以外の場合に、前記商用交流電源のＮゼロクロスポイント期間中で１ゼロクロスポイント期間ＯＮかつ残りのＮ−１ゼロクロスポイント期間ＯＦＦとなる制御状態、または、前記商用交流電源のＮゼロクロスポイント期間中でＮ−１ゼロクロスポイント期間ＯＮかつ残りの１ゼロクロスポイント期間ＯＦＦとなる制御状態にて前記交流負荷への通電を制御するための予め定められた通電パターンであって、Ｎの値が異なる複数の通電パターンの中から、目標制御デューティに応じた通電パターンの組み合わせを決定し、目標制御デューティが更新されると、現在の通電パターンに基づく制御が終了した後に、更新された目標制御デューティに応じた通電パターンに基づく制御が開始されること、を特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る温度制御装置は、本発明に係る出力制御装置と、加熱物を加熱する前記交流負荷としてのヒータと、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る定着装置は、本発明に係る温度制御装置と、前記加熱物としての定着部材と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る定着装置を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る電気機器は、本発明に係る出力制御装置と、発光体、モータ、電磁石のうちの少なくともいずれか１つの交流負荷と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る出力制御プログラムは、コンピュータを、本発明に係る出力制御装置として機能させるためのものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、連続ＯＦＦまたは連続ＯＮ以外の制御状態では、可変の制御期間の中で１ゼロクロスポイント期間のみＯＮまたはＯＦＦとなる制御状態にて交流負荷への通電を制御するようにしているので、簡便な制御でＯＮ持続時間やＯＦＦ持続時間を短縮化して交流負荷に求められる特性の向上を図りながら、交流負荷への通電制御を適切に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、実施形態に係る温度制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、ＯＮデューティ０％の制御状態の場合に選択し得る電流波形を示す波形図である。
【図３】図３は、ＯＮデューティ約１７％の制御状態の場合に選択し得る電流波形を示す波形図である。
【図４】図４は、ＯＮデューティ２０％の制御状態の場合に選択し得る電流波形を示す波形図である。
【図５】図５は、ＯＮデューティ２５％の制御状態の場合に選択し得る電流波形を示す波形図である。
【図６】図６は、ＯＮデューティ約３３％の制御状態の場合に選択し得る電流波形を示す波形図である。
【図７】図７は、ＯＮデューティ５０％の制御状態の場合に選択し得る電流波形を示す波形図である。
【図８】図８は、ＯＮデューティ約６７％の制御状態の場合に選択し得る電流波形を示す波形図である。
【図９】図９は、ＯＮデューティ７５％の制御状態の場合に選択し得る電流波形を示す波形図である。
【図１０】図１０は、ＯＮデューティ８０％の制御状態の場合に選択し得る電流波形を示す波形図である。
【図１１】図１１は、ＯＮデューティ約８３％の制御状態の場合に選択し得る電流波形を示す波形図である。
【図１２】図１２は、ＯＮデューティ１００％の制御状態の場合に選択し得る電流波形を示す波形図である。
【図１３】図１３は、画像形成装置の概略構成を示す模式図である。
【図１４】図１４は、通電パターン決定部によって所定の制御周期毎に実行される処理の一例を示すフローチャートである。
【図１５】図１５は、目標温度と現在温度との温度差と目標制御デューティの変更量との関係を示したテーブルの一例を示す図である。
【図１６】図１６は、通電パターン決定部によって所定の制御周期毎に実行される処理の他の例を示すフローチャートである。
【図１７】図１７は、目標温度と現在温度との温度差および前回温度に対する現在温度の変化量と目標制御デューティの変更量との関係を示したテーブルの一例を示す図である。
【図１８】図１８は、通電パターン決定部によって商用交流電源のゼロクロスタイミングで割り込み処理として実行される処理の概要を示すフローチャートである。
【図１９】図１９は、実施形態に係る出力制御装置を適用したモータ制御装置の一構成例を示すブロック図である。
【図２０】図２０は、実施形態に係る出力制御装置を適用したモータ制御装置の他の構成例を示すブロック図である。
【図２１】図２１は、実施形態に係る出力制御装置を適用したモータ制御装置のさらに他の構成例を示すブロック図である。
【図２２】図２２は、図２１のモータ制御装置における操作部の一例を示す図である。
【図２３】図２３は、図２１のモータ制御装置における操作部の他の例を示す図である。
【図２４】図２４は、通電パターン決定部による制御の具体例を説明する図である。
【図２５】図２５は、実施形態に係る出力制御装置を適用した光量制御装置の一構成例を示すブロック図である。
【図２６】図２６は、実施形態に係る出力制御装置を適用した位置制御装置の一構成例を示すブロック図である。
【図２７】図２７は、実施形態に係る出力制御装置による通電パターンの具体例を従来技術と対比して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に添付図面を参照して、この発明に係る出力制御装置、温度制御装置、定着装置、画像形成装置、電気機器および出力制御プログラムの最良な実施の形態を詳細に説明する。なお、以下の実施形態は本発明の一適用例を例示的に示したものであり、本発明の概念を逸脱しない範囲で、種々の変更や変形が可能であることは言うまでもない。
【００１５】
図１は、本実施形態に係る温度制御装置の概略構成を示すブロック図である。この温度制御装置は、商用交流電源から交流負荷であるヒータ１への通電をＯＮ／ＯＦＦ制御して、ヒータ１により加熱される加熱物Ｏｂの温度を制御するものであり、交流負荷としてのヒータ１と、加熱物Ｏｂの温度を検出する温度センサ２と、通電パターン決定部３および通電制御部４とを備える。
【００１６】
この温度制御装置では、商用交流電源が通電制御部４に供給される。通電制御部４は、通電パターン決定部３から入力される通電制御信号に基づいて商用交流電源をそのゼロクロスポイントでスイッチング（以下、ゼロクロススイッチングという。）して、ヒータ１に通電制御する。通電制御部４は、例えば、トライアック等の素子を用いて、通電パターン決定部３からの通電制御信号としてトリガ信号を受けて通電制御するように構成することができる。また、通電制御部４は、ＳＳＲ（Solid State Relay）を用いて通電制御する構成とすることも可能である。ＳＳＲには自動的にゼロクロススイッチングするものもあるが、そのような機能が無いＳＳＲやトライアックを用いた通電制御では、ゼロクロスポイントを検知する手段を別に設けて、検知されたゼロクロス信号を通電パターン決定部３に入力するとともに、通電パターン決定部３では前記ゼロクロス信号に同期してスイッチングを切り換える通電制御信号を生成すればよい。
【００１７】
通電パターン決定部３には、加熱物Ｏｂの温度を検知する温度センサ２からの温度情報が入力されている。通電パターン決定部３は、この温度センサ２からの温度情報に基づいてヒータ１への通電パターンを決定し、これに応じた通電制御信号を通電制御部４に供給している。つまり、ヒータ１で加熱物Ｏｂを加熱してその加熱物ＯＢの温度情報をフィードバックしてヒータ１の通電状態を変更するフィードバック制御である。
【００１８】
ここで、通電パターン決定部３および通電制御部４は、本実施形態に係る出力制御装置を構成している。つまり、通電パターン決定部３および通電制御部４（出力制御装置）は、商用交流電源のゼロクロスポイント間隔以上の連続ＯＦＦとなる制御状態、または、商用交流電源のＮゼロクロスポイント期間中で１ゼロクロスポイント期間ＯＮかつ残りのＮ−１ゼロクロスポイント期間ＯＦＦとなる制御状態、または、商用交流電源のＮゼロクロスポイント期間中でＮ−１ゼロクロスポイント期間ＯＮかつ残りの１ゼロクロスポイント期間ＯＦＦとなる制御状態、または、商用交流電源のゼロクロスポイント間隔以上の連続ＯＮとなる制御状態、のいずれかの制御状態にて交流負荷であるヒータ１への通電を制御し、ＯＦＦからＯＮへの切り換えおよびＯＮからＯＦＦへの切り換えを商用交流電源のゼロクロスポイントで行う。なお、Ｎは２以上の自然数で制御状態ごとに選択できる任意の数である。
【００１９】
具体的には、通電パターン決定部３および通電制御部４（出力制御装置）は、ＯＮデューティ０％，約１７％，２０％，２５％，約３３％，５０％，約６７％，７５％，８０％，約８３％，１００％の１１段階でヒータ１への通電をデューティ制御する場合には、下記の（１）〜（１１）のいずれかの制御状態にて交流負荷であるヒータ１への通電を制御し、ＯＦＦからＯＮへの切り換えおよびＯＮからＯＦＦへの切り換えを商用交流電源のゼロクロスポイントで行うようにする。
（１）商用交流電源のゼロクロスポイント間隔以上の連続ＯＦＦとなる制御状態（ＯＮデューティ０％）
（２）商用交流電源の６ゼロクロスポイント期間中で１ゼロクロスポイント期間ＯＮかつ残りの５ゼロクロスポイント期間ＯＦＦとなる制御状態（ＯＮデューティ約１７％）
（３）商用交流電源の５ゼロクロスポイント期間中で１ゼロクロスポイント期間ＯＮかつ残りの４ゼロクロスポイント期間ＯＦＦとなる制御状態（ＯＮデューティ２０％）
（４）商用交流電源の４ゼロクロスポイント期間中で１ゼロクロスポイント期間ＯＮかつ残りの３ゼロクロスポイント期間ＯＦＦとなる制御状態（ＯＮデューティ２５％）
（５）商用交流電源の３ゼロクロスポイント期間中で１ゼロクロスポイント期間ＯＮかつ残りの２ゼロクロスポイント期間ＯＦＦとなる制御状態（ＯＮデューティ約３３％）
（６）商用交流電源の２ゼロクロスポイント期間中で１ゼロクロスポイント期間ＯＮかつ残りの１ゼロクロスポイント期間ＯＦＦとなる制御状態（ＯＮデューティ５０％）
（７）商用交流電源の３ゼロクロスポイント期間中で２ゼロクロスポイント期間ＯＮかつ残りの１ゼロクロスポイント期間ＯＦＦとなる制御状態（ＯＮデューティ約６７％）
（８）商用交流電源の４ゼロクロスポイント期間中で３ゼロクロスポイント期間ＯＮかつ残りの１ゼロクロスポイント期間ＯＦＦとなる制御状態（ＯＮデューティ７５％）
（９）商用交流電源の５ゼロクロスポイント期間中で４ゼロクロスポイント期間ＯＮかつ残りの１ゼロクロスポイント期間ＯＦＦとなる制御状態（ＯＮデューティ８０％）
（１０）商用交流電源の６ゼロクロスポイント期間中で５ゼロクロスポイント期間ＯＮかつ残りの１ゼロクロスポイント期間ＯＦＦとなる制御状態（ＯＮデューティ約８３％）
（１１）商用交流電源のゼロクロスポイント間隔以上の連続ＯＮとなる制御状態（ＯＮデューティ１００％）
【００２０】
また、通電パターン決定部３および通電制御部４（出力制御装置）は、ＯＮデューティ０％，２０％，２５％，約３３％，５０％，約６７％，７５％，８０％，１００％の９段階でヒータ１への通電をデューティ制御する場合には、上記の（１），（３）〜（９），（１１）のいずれかの制御状態にてヒータ１への通電を制御し、ＯＦＦからＯＮへの切り換えおよびＯＮからＯＦＦへの切り換えを商用交流電源のゼロクロスポイントで行うようにする。
【００２１】
また、通電パターン決定部３および通電制御部４（出力制御装置）は、ＯＮデューティ０％，２５％，約３３％，５０％，約６７％，７５％，１００％の７段階でヒータ１への通電をデューティ制御する場合には、上記の（１），（４）〜（８），（１１）のいずれかの制御状態にてヒータ１への通電を制御し、ＯＦＦからＯＮへの切り換えおよびＯＮからＯＦＦへの切り換えを商用交流電源のゼロクロスポイントで行うようにする。
【００２２】
また、通電パターン決定部３および通電制御部４（出力制御装置）は、ＯＮデューティ０％，約３３％，５０％，約６７％，１００％の５段階でヒータ１への通電をデューティ制御する場合には、上記の（１），（５）〜（７），（１１）のいずれかの制御状態にてヒータ１への通電を制御し、ＯＦＦからＯＮへの切り換えおよびＯＮからＯＦＦへの切り換えを商用交流電源のゼロクロスポイントで行うようにする。
【００２３】
また、通電パターン決定部３および通電制御部４（出力制御装置）は、ＯＮデューティ０％，５０％，１００％の３段階でヒータ１への通電をデューティ制御する場合には、上記の（１），（６），（１１）のいずれかの制御状態にてヒータ１への通電を制御し、ＯＦＦからＯＮへの切り換えおよびＯＮからＯＦＦへの切り換えを商用交流電源のゼロクロスポイントで行うようにする。
【００２４】
すなわち、通電パターン決定部３および通電制御部４（出力制御装置）は、例えば商用交流電源の周波数が５０Ｈｚ（商用交流電源のゼロクロスポイント間隔が１０ｍｓ）であれば、ＯＮデューティ５０％の場合、１０ｍｓの期間ＯＮして１０ｍｓの期間ＯＦＦすることの連続によりＯＮデューティ５０％を実現し、ＯＮデューティ５０％に相当する電力がヒータ１に供給されるように通電制御する。また、ＯＮデューティ８０％の場合には、４０ｍｓの期間ＯＮして１０ｍｓの期間ＯＦＦすることの連続によりＯＮデューティ８０％を実現し、ＯＮデューティ８０％に相当する電力がヒータ１に供給されるように通電制御する。
【００２５】
ヒータ１への通電をデューティ制御する従来の技術では、制御周期では狙いの平均ＯＮデューティになるが、例えば１００ｍｓの時間での平均電力としては、ＯＮデューティ１００％であったり、ＯＮデューティ８０％であったり、ＯＮデューティ０％であったりして、狙いの平均ＯＮデューティとずれを生じることがあった。これに対して、本実施形態に係る温度制御装置では、通電パターン決定部３および通電制御部４（出力制御装置）が上述した制御を実施することによって、例えば１００ｍｓの制御周期での平均電力としては、狙いのＯＮデューティ５０％とＯＮデューティ８０％にできる。つまり、２０ｍｓ間の制御状態の繰返しや５０ｍｓ間の制御状態の繰返しとなり、２０ｍｓ間毎、あるいは５０ｍｓ間での平均電力を狙いのＯＮデューティとすることができる。
【００２６】
ここで、図２〜図１２を参照して、上記の（１）〜（１１）の制御状態についてさらに詳しく説明する。図２は上記（１）の制御状態の交流電圧波形（破線）と電流波形（太線）を示し、図３は上記（２）の制御状態の交流電圧波形（破線）と電流波形（太線）を示し、図４は上記（３）の制御状態の交流電圧波形（破線）と電流波形（太線）を示し、図５は上記（４）の制御状態の交流電圧波形（破線）と電流波形（太線）を示し、図６は上記（５）の制御状態の交流電圧波形（破線）と電流波形（太線）を示し、図７は上記（６）の制御状態の交流電圧波形（破線）と電流波形（太線）を示し、図８は上記（７）の制御状態の交流電圧波形（破線）と電流波形（太線）を示し、図９は上記（８）の制御状態の交流電圧波形（破線）と電流波形（太線）を示し、図１０は上記（９）の制御状態の交流電圧波形（破線）と電流波形（太線）を示し、図１１は上記（１０）の制御状態の交流電圧波形（破線）と電流波形（太線）を示し、図１２は上記（１１）の制御状態の交流電圧波形（破線）と電流波形（太線）を示している。
【００２７】
図２に示すＯＮデューティ０％の制御状態および図１２に示すＯＮデューティ１００％の制御状態の制御時間は商用交流電源のゼロクロスポイント間隔単位の時間となり、ゼロクロススイッチングされ、最小ゼロクロスポイント間隔以上であればよい。したがって、波形の例としては、同図（ａ）に示すような１ゼロクロスポイント間隔の波形、同図（ｂ）に示すような２ゼロクロスポイント間隔の波形、同図（ｃ）に示すような３ゼロクロスポイント間隔以上で交流電圧の立ち下がりのゼロクロスポイントで制御を終了する波形、同図（ｄ）に示すような４ゼロクロスポイント間隔以上で交流電圧の立ち上がりのゼロクロスポイントで制御を終了する波形となる。
【００２８】
図３〜図１１に示す波形図は、上記（２）〜（１０）の各制御状態が交流電圧波形の立ち上がりから始まっている場合の波形例を示している。なお、交流電圧波形の立ち下がりから始まる場合についても同様の波形例が考えられるが、交流電圧波形の立ち下がりから始まる各制御状態の波形例については図示を省略している。当然、図４に示した波形例や図６に示した波形例、図８に示した波形例、図１０に示した波形例から次の波形に切り換わる場合は、交流電圧波形の立ち下がりから始まる波形へとつながっていくことになる。図３〜図１１で示す波形例の要点は、各制御状態の制御期間中で何番目のゼロクロスポイントでＯＮ／ＯＦＦのスイッチングが行われるかという点にある。
【００２９】
図３のＯＮデューティ約１７％の制御状態を例に説明すると、ＯＮデューティ約１７％の制御状態は、商用交流電源の６ゼロクロスポイント期間中で１ゼロクロスポイント期間ＯＮかつ残りの５ゼロクロスポイント期間ＯＦＦとなる制御状態なので、同図（ａ）〜（ｆ）に示す６通りの波形例が考えられる。同様に、図１１のＯＮデューティ約８３％の制御状態は、商用交流電源の６ゼロクロスポイント期間中で５ゼロクロスポイント期間ＯＮかつ残りの１ゼロクロスポイント期間ＯＦＦとなる制御状態なので、同図（ａ）〜（ｆ）に示す６通りの波形例が考えられる。
【００３０】
本実施形態においては、上記のどの波形を採用してもよいが、例えば図３や図１１の（ｂ）〜（ｅ）に示す波形は、制御期間の中間でＯＮ／ＯＦＦ状態の変更が実施されているため制御の複雑さが考えられ、通常は、（ａ）に示す波形や（ｆ）に示す波形を選択するとよい。すなわち、制御期間中の前半と後半でＯＮ／ＯＦＦ状態が分かれている波形が好ましく、制御状態期間中でＯＮ／ＯＦＦ状態が２度切り換わる波形は好ましくない。これはどの制御状態の波形についても同様である。さらに、図８の（ｂ）に示す波形や図１０の（ｂ），（ｄ）に示す波形を考えてみると、これらの制御状態ではＯＮ期間が偶数ゼロクロスポイント期間であり、交流電流をプラス側とマイナス側とで均等に配分すれば高調波特性や商用交流電源の電流バランスに対して良好な特性が得られるにもかかわらず、交流電流がプラス側（交流電圧の立ち下がりから始まる波形ではマイナス側）に偏ってしまっていて好ましくない。
【００３１】
本実施形態に係る温度制御装置では、通電パターン決定部３および通電制御部４（出力制御装置）が、図２〜図１２に示した波形例の組み合わせにより商用交流電源からヒータ１への通電をＯＮ／ＯＦＦ制御し、加熱物Ｏｂの温度を制御するようにしている。以下、画像形成装置が備える定着装置の定着ローラ（定着部材）を加熱物Ｏｂとし、商用交流電源から定着ヒータ（ヒータ）１への通電をＯＮ／ＯＦＦ制御することで、定着ローラの温度を制御する場合の実施例について、さらに詳しく説明する。
【００３２】
図１３は、画像形成装置１００の概略構成を示す図である。画像形成装置１００は、画像を読み取るためのスキャナ部１１０と、スキャナ部１１０で読み取った画像についての所定の処理を施し、処理を施した後の画像に応じたトナー像を転写紙に転写するエンジン部１２０と、転写紙を格納するための給紙トレイ１３０と、エンジン部１２０で転写紙に転写されたトナー像を定着させるための定着装置１５０とを備えている。
【００３３】
スキャナ部１１０では、原稿をスキャン露光することで、原稿に係る文書情報を画像信号に変換し、当該画像信号をエンジン部１２０に出力する。
【００３４】
スキャナ部１１０から画像信号が出力されると、エンジン部１２０では、スキャナ部１１０から出力された画像信号に対して、色変換、階調補正などの画像処理を施す。そして、エンジン部１２０では、画像処理を施した画像に応じて静電潜像を図示しない像担持体に作像し、作像した静電潜像にトナーを付着してトナー像を形成し、形成したトナー像を給紙トレイ１３０から搬送路１４０を介して搬送された転写紙に転写し、当該転写紙を定着装置１５０に向けて送り出す。
【００３５】
トナー像が転写された転写紙がエンジン部１２０から搬送路１４０を介して定着装置１５０に送り出されると、定着装置１５０では、円筒状の定着ローラ１５１による熱と加圧ローラ１５２による圧力により、転写紙に転写されているトナー像を定着させ、排紙トレイに向けて排紙する。定着ローラ１５１は、内部に定着ヒータを備え、商用交流電源からの通電により定着ヒータが発熱することで転写紙に転写されているトナー像を溶融し定着させる。この定着ローラ１５１の温度制御に、本実施形態に係る温度制御装置が用いられる。つまり、商用交流電源から定着ヒータ１への通電が、通電パターン決定部３および通電制御部４（出力制御装置）によって、図２〜図１２に示した波形例の組み合わせによりＯＮ／ＯＦＦ制御され、定着ローラ１５１の温度が制御される。
【００３６】
次に、図１４〜図１８を参照して、通電パターン決定部３により実施される通電パターン決定処理の具体例について説明する。なお、以下では、ＯＮデューティ０％，約１７％，２０％，２５％，約３３％，５０％，約６７％，７５％，８０％，約８３％，１００％の１１段階で定着ヒータ１への通電をデューティ制御する場合を想定して説明するが、ＯＮデューティ０％，２０％，２５％，約３３％，５０％，約６７％，７５％，８０％，１００％の９段階でデューティ制御する場合や、ＯＮデューティ０％，２５％，約３３％，５０％，約６７％，７５％，１００％の７段階でデューティ制御する場合、ＯＮデューティ０％，約３３％，５０％，約６７％，１００％の５段階でデューティ制御する場合、ＯＮデューティ０％，５０％，１００％の３段階でデューティ制御する場合についても、目標制御デューティの切り換えの段数が異なるだけで、制御の内容は同様である。
【００３７】
図１４は、通電パターン決定部３により所定の制御周期（例えば１００ｍｓ）毎に実行される処理の一例を示したフローチャートである。通電パターン決定部３は、例えば１００ｍｓの制御周期をタイマでカウントして、図１４のフローチャートで示す処理を開始する。
【００３８】
図１４のフローチャートで示す処理が開始されると、通電パターン決定部３は、まずステップＳ１０１において、温度センサ２により検知された定着ローラ１５１の現在温度を、予め定められている目標温度と比較する。そして、定着ローラ１５１の現在温度が目標温度未満であればステップＳ１０２に進み、定着ローラ１５１の現在温度が目標温度以上であればステップＳ１０３に進む。
【００３９】
ステップＳ１０２では、通電パターン決定部３は、定着ヒータ１が低温状態であると判断して、目標制御デューティを現在値よりも大きくなるように変更して、処理を終了する。なお、制御開始前の初期値の目標制御デューティとしては、ＯＮデューティ０％（ＯＦＦ持続状態）を設定しておけばよい。ここで、目標制御デューティを現在値よりも大きくなるように変更する方法としては、ＯＮデューティ０％→約１７％→２０％→２５％→約３３％→５０％→約６７％→７５％→８０％→約８３％→１００％→１００％→１００％→・・・の順番で１段階ずつ大きくするように変更することが考えられる。また、目標温度と現在温度との温度差と目標制御デューティの変更量（段階）との関係を示した図１５に示すようなテーブルを記憶手段に格納しておき、定着ローラ１５１の現在温度が目標温度に対してどの程度小さいかに応じて、図１５に示すようなテーブルに従って目標制御デューティの変更量（段階）を求め、求めた段数分だけ制御デューティを大きくするように変更するようにしてもよい。図１５中の制御デューティの変更量を示す段数に付されている符号は、＋は制御デューティをその段数分だけ大きくすることを示し、−は制御デューティをその段数分だけ小さくすることを示し、±は現状のまま制御デューティを変更しないことを示している。なお、現在の目標制御デューティが１００％（ＯＮ持続状態）となっている場合はこれ以上大きくできないので、１００％のままとする。
【００４０】
一方、ステップＳ１０３では、通電パターン決定部３は、定着ローラ１５１の現在温度が目標温度と等しいか判定し、定着ローラ１５１の現在温度が目標温度と等しければ定着ヒータ１が適温と判断して制御デューティの変更は行わず、そのまま処理を終了する。一方、定着ローラ１５１の現在温度が目標温度と等しくない、つまり、定着ローラ１５１の現在温度が目標温度を上回っている場合には、通電パターン決定部３は、定着ヒータ１が高温状態であると判断し、ステップＳ１０４において、目標制御デューティを現在値よりも小さくなるように変更して、処理を終了する。ここで、目標制御デューティを現在値よりも小さくなるように変更する方法としては、ＯＮデューティ１００％→約８３％→８０％→７５％→約６７％→５０％→約３３％→２５％→２０％→約１７％→０％→０％→０％→・・・の順番で１段階ずつ小さくするように変更することが考えられる。また定着ローラ１５１の現在温度が目標温度に対してどの程度大きいかに応じて、図１５に示すようなテーブルに従って目標制御デューティの変更量（段階）を求め、求めた段数分だけ制御デューティを小さくするように変更するようにしてもよい。なお、現在の目標制御デューティが０％（ＯＦＦ持続状態）となっている場合はこれ以上小さくできないので、０％のままとする。
【００４１】
なお、目標制御デューティを０％（ＯＦＦ持続状態）や１００％（ＯＮ持続状態）で波形制御する場合の制御状態の時間は、制御周期（本例の場合は１００ｍｓ）の半分より若干大きく（例えば、５５ｍｓ）する、あるいは制御周期より若干大きく（例えば１０５ｍｓ）することが望ましい。なぜなら、制御周期で決定された次の目標制御デューティを速やかに制御に反映できるからである。このとき、少なくとも制御周期の２倍弱以上（例えば１９０ｍｓ）の制御状態の時間とすると、制御周期で計算された目標制御デューティが反映されないことがあるので注意が必要である。
【００４２】
図１６は、通電パターン決定部３により所定の制御周期（例えば１００ｍｓ）毎に実行される処理の他の例を示したフローチャートである。通電パターン決定部３は、例えば１００ｍｓの制御周期をタイマでカウントして、図１６のフローチャートで示す処理を開始する。
【００４３】
図１６のフローチャートで示す処理が開始されると、通電パターン決定部３は、まずステップＳ２０１において、温度センサ２により検知された定着ローラ１５１の現在温度と予め定められている目標温度との大小関係およびその差や、現在温度の過去からの変化状態を確認してステップＳ２０２へ進む。
【００４４】
ステップＳ２０２では、通電パターン決定部３は、ステップＳ２０１で得た温度データに基づいて目標制御デューティを決定する。例えば、ステップＳ２０１で得た温度データから、ＰＩＤ計算によって定温度制御に必要な電力を求め、制御デューティを計算して、この制御デューティに最も近いものを上記の（１）〜（１１）から選択して、選択したデューティを目標制御デューティとする。なお、制御デューティと目標制御デューティとの関係としては、計算された制御デューティの次に大きいデューティを目標制御デューティとしたり、計算された制御デューティの次に小さいデューティを目標制御デューティとしたりといった変形は自在である。
【００４５】
また、ＰＩＤ計算によって目標制御デューティを決定する代わりに、目標温度と現在温度との温度差（大小関係と差分値）および前回温度に対する現在温度の変化量（つまり、温度が上がろうとしている状態か下がろうとしている状態かとその勢い）と目標制御デューティの変更量（段階）との関係を示した図１７に示すようなテーブルを記憶手段に格納しておき、ステップＳ２０１で得た温度データに応じて、図１７に示すようなテーブルに従って目標制御デューティの変更量（段階）を求め、求めた段数分だけ制御デューティを大きくするように変更するようにしてもよい。なお、図１７中の制御デューティの変更量を示す段数に付されている符号は、＋は制御デューティをその段数分だけ大きくすることを示し、−は制御デューティをその段数分だけ小さくすることを示し、±は現状のまま制御デューティを変更しないことを示している。
【００４６】
なお、本実施形態に係る温度制御装置では、通電パターン決定部３が目標制御デューティを現在値から変更して更新してもすぐに制御に反映されるものではない。すなわち、現在の制御状態の波形が終了した時点で、更新された目標制御デューティに基づいた波形でのスイッチング制御が実施されることになる。
【００４７】
以上説明した処理によって目標制御デューティが決定されるが、上述した１１通りの制御デューティが変更されるのは、商用交流電源のゼロクロスポイントのタイミングであるので、通電パターン決定部３は、商用交流電源のゼロクロスタイミングで、図１８のフローチャートで示す処理を割り込み処理として実行する。
【００４８】
図１８のフローチャートで示す処理が開始されると、通電パターン決定部３は、まずステップＳ３０１において、現在のゼロクロスタイミングが制御状態の切り換え時かどうかを判断する。そして、制御状態の切り換え時でなければステップＳ３０２に進み、制御状態の切り換え時であればステップＳ３０３に進む。
【００４９】
ステップＳ３０２では、通電パターン決定部３は、現在の目標制御デューティの波形に従って、次のゼロクロスタイミングまでのＯＮ／ＯＦＦの切り換えを必要時に実施する。
【００５０】
一方、ステップＳ３０３では、通電パターン決定部３は、制御状態の切り換え時であるため、新たな目標制御デューティを実現する制御状態の波形選択と更新を行う。そして、通電パターン決定部３は、ステップＳ３０４において、ステップＳ３０３で選択した波形に従って、次のゼロクロスタイミングまでのＯＮ／ＯＦＦの切り換えを必要時に実施する。
【００５１】
上記ステップＳ３０３において新たな目標制御デューティを実現する制御状態の波形を選択する際に、通電パターン決定部３は、制御の簡単さや電流の極性が偏らないようにする工夫として、以下のように波形選択を行うことが望ましい。すなわち、ＯＮデューティ約１７％の制御状態の場合には、図３（ａ）のようにゼロクロススイッチングする波形と、図３（ｆ）のようにゼロクロススイッチングする波形とを、電流極性が偏らないように交互に選択すればよい。また、ＯＮデューティ２０％の制御状態の場合には、図４（ａ）のようにゼロクロススイッチングする波形でも、図４（ｅ）のようにゼロクロススイッチングする波形でも、電流極性は同じになるので、どちらかの波形を選択すればよい。例えば、毎回ＯＮデューティ２０％の制御状態の場合には、図４（ａ）の波形を選択しても図４（ｅ）の波形を選択してもよい。同場合のゼロクロスポイントは５で、毎回波形の電圧極性が反転するので、図４（ａ）または図４（ｅ）の波形を連続選択すれば、電流極性も交互に反転して、偏らずにいい案配になる。
【００５２】
同様に、ＯＮデューティ２５％の制御状態の場合には、図５（ａ）のようにゼロクロススイッチングする波形と、図５（ｄ）のようにゼロクロススイッチングする波形とを、電流極性が偏らないように交互に選択すればよい。また、ＯＮデューティ約３３％の制御状態の場合には、図６（ａ）のようにゼロクロススイッチングする波形でも、図６（ｃ）のようにゼロクロススイッチングする波形でも、電流極性は同じになるので、どちらかの波形を選択すればよい。例えば、毎回ＯＮデューティ約３３％の制御状態の場合には、図６（ａ）の波形を選択しても図６（ｃ）の波形を選択してもよい。同場合のゼロクロスポイントは７で、毎回波形の電圧極性が反転するので、図６（ａ）または図６（ｃ）の波形を連続選択すれば、電流極性も交互に反転して、偏らずにいい案配になる。
【００５３】
ＯＮデューティ５０％の制御状態の場合には、図７（ａ）のようにゼロクロススイッチングする波形と、図７（ｂ）のようにゼロクロススイッチングする波形とを、電流極性が偏らないように交互に選択すればよい。また、ＯＮデューティ約６７％の制御状態の場合には、図８（ａ）のようにゼロクロススイッチングする波形でも、図８（ｃ）のようにゼロクロススイッチングする波形でも、電流極性は同じになるので、どちらかの波形を選択すればよい。例えば、毎回ＯＮデューティ約６７％の制御状態の場合には、図８（ａ）の波形を選択しても図８（ｃ）の波形を選択してもよい。
【００５４】
同様に、ＯＮデューティ７５％の制御状態の場合には、図９（ａ）のようにゼロクロススイッチングする波形と、図９（ｄ）のようにゼロクロススイッチングする波形とを、電流極性が偏らないように交互に選択すればよい。また、ＯＮデューティ約８０％の制御状態の場合には、図１０（ａ）のようにゼロクロススイッチングする波形でも、図１０（ｅ）のようにゼロクロススイッチングする波形でも、電流極性は同じになるので、どちらかの波形を選択すればよい。例えば、毎回ＯＮデューティ８０％の制御状態の場合には、図１０（ａ）の波形を選択しても図１０（ｅ）の波形を選択してもよい。また、ＯＮデューティ約８３％の制御状態の場合には、図１１（ａ）のようにゼロクロススイッチングする波形と、図１１（ｆ）のようにゼロクロススイッチングする波形とを、電流極性が偏らないように交互に選択すればよい。
【００５５】
以上、図１８のフローチャートにおけるステップＳ３０３での波形選択の望ましい一例を説明したが、通電パターン決定部３は、制御が多少複雑になるが電流極性の偏りをさらに低減することが可能な方法として、以下のような方法を採用して波形選択を行うようにしてもよい。すなわち、通電パターン決定部３は、図１８のフローチャートにおけるステップＳ３０３で制御を開始（例えば、ＯＦＦ持続状態から目標温度を与えられて図３〜図１２に示す波形に移行）してから、ゼロクロスポイント間隔の時間（商用交流電源の周波数が５０Ｈｚであれば１０ｍｓ、６０Ｈｚであれば８．３３３・・・ｍｓ）の何倍経過しているかと、電流極性が＋と−のどちらにどれだけ偏っているかを累計管理する。なお、制御開始時は、経過時間はゼロクロスポイント間隔の時間のゼロ倍、電流極性の偏りは±０とする。そして、ゼロクロスポイント間隔の時間累計倍数および電流極性の累計に応じて、目標制御デューティを実現する制御状態毎に以下のように波形を選択する。
【００５６】
（Ａ）初期制御および、ゼロクロスポイント間隔の時間累計倍数が偶数かつ電流極性の累計が０以下の場合
ＯＮデューティ約１７％の制御状態の場合には、図３（ｆ）のようにゼロクロススイッチングする波形を選択し、電流極性を＋１、ゼロクロスポイント間隔の時間を＋６倍とする。
ＯＮデューティ２０％の制御状態の場合には、図４（ｅ）のようにゼロクロススイッチングする波形を選択し、電流極性を＋１、ゼロクロスポイント間隔の時間を＋５倍とする。（電流極性の均一化の観点だけから考えれば、図４（ａ）の波形を選択しても同様の効果であるが、短時間での平均電流の均一化を考えた場合には、なるべく連続ＯＮ時間や連続ＯＦＦ時間を短くすることが必要である。そのため本例での波形選択は、原則的に制御期間の前半でＯＮし後半でＯＦＦにする波形を選択するようにしている。図４以外の他の図の波形選択についても同様である。）
ＯＮデューティ２５％の制御状態の場合には、図５（ｄ）のようにゼロクロススイッチングする波形を選択し、電流極性を＋１、ゼロクロスポイント間隔の時間を＋４倍とする。
ＯＮデューティ約３３％の制御状態の場合には、図６（ｃ）のようにゼロクロススイッチングする波形を選択し、電流極性を＋１、ゼロクロスポイント間隔の時間を＋３倍とする。
ＯＮデューティ５０％の制御状態の場合には、図７（ｂ）のようにゼロクロススイッチングする波形を選択し、電流極性を＋１、ゼロクロスポイント間隔の時間を＋２倍とする。
ＯＮデューティ約６７％の制御状態の場合には、図８（ｃ）のようにゼロクロススイッチングする波形を選択し、ゼロクロスポイント間隔の時間を＋３倍とする。
ＯＮデューティ７５％の制御状態の場合には、図９（ｄ）のようにゼロクロススイッチングする波形を選択し、電流極性を＋１、ゼロクロスポイント間隔の時間を＋４倍とする。
ＯＮデューティ８０％の制御状態の場合には、図１０（ｅ）のようにゼロクロススイッチングする波形を選択し、ゼロクロスポイント間隔の時間を＋５倍とする。
ＯＮデューティ約８３％の制御状態の場合には、図１１（ｆ）のようにゼロクロススイッチングする波形を選択し、電流極性を＋１、ゼロクロスポイント間隔の時間を＋６倍とする。
【００５７】
（Ｂ）ゼロクロスポイント間隔の時間累計倍数が奇数かつ電流極性の累計が０以下の場合
ＯＮデューティ約１７％の制御状態の場合には、図３（ａ）のようにゼロクロススイッチングする波形を選択し、電流極性を＋１、ゼロクロスポイント間隔の時間を＋６倍とする。（短時間での平均電流の均一化を考えれば図３（ｆ）の波形の選択が好ましいが、本例では、電流極性の均一化を優先させて図３（ａ）の波形を選択している。図５、図７、図９、図１１の波形選択についても同様である。）
ＯＮデューティ２０％の制御状態の場合には、図４（ｅ）のようにゼロクロススイッチングする波形を選択し、電流極性を−１、ゼロクロスポイント間隔の時間を＋５倍とする。（電流極性の均一化の観点から考えれば、図４（ｂ）や図４（ｄ）の波形を選択してもよいが、これらの波形では、前述したように制御期間の中間でＯＮ／ＯＦＦ状態の変更が実施されるため、制御の複雑さを招くので、本例では選択していない。図６、図８、図１０の波形選択についても同様である。）
ＯＮデューティ２５％の制御状態の場合には、図５（ａ）のようにゼロクロススイッチングする波形を選択し、電流極性を＋１、ゼロクロスポイント間隔の時間を＋４倍とする。
ＯＮデューティ約３３％の制御状態の場合には、図６（ｃ）のようにゼロクロススイッチングする波形を選択し、電流極性を−１、ゼロクロスポイント間隔の時間を＋３倍とする。
ＯＮデューティ５０％の制御状態の場合には、図７（ａ）のようにゼロクロススイッチングする波形を選択し、電流極性を＋１、ゼロクロスポイント間隔の時間を＋２倍とする。
ＯＮデューティ約６７％の制御状態の場合には、図８（ｃ）のようにゼロクロススイッチングする波形を選択し、ゼロクロスポイント間隔の時間を＋３倍とする。
ＯＮデューティ７５％の制御状態の場合には、図９（ａ）のようにゼロクロススイッチングする波形を選択し、電流極性を＋１、ゼロクロスポイント間隔の時間を＋４倍とする。
ＯＮデューティ８０％の制御状態の場合には、図１０（ｅ）のようにゼロクロススイッチングする波形を選択し、ゼロクロスポイント間隔の時間を＋５倍とする。
ＯＮデューティ約８３％の制御状態の場合には、図１１（ａ）のようにゼロクロススイッチングする波形を選択し、電流極性を＋１、ゼロクロスポイント間隔の時間を＋６倍とする。
【００５８】
（Ｃ）ゼロクロスポイント間隔の時間累計倍数が偶数かつ電流極性の累計が１以上の場合
ＯＮデューティ約１７％の制御状態の場合には、図３（ａ）のようにゼロクロススイッチングする波形を選択し、電流極性を−１、ゼロクロスポイント間隔の時間を＋６倍とする。
ＯＮデューティ２０％の制御状態の場合には、図４（ｅ）のようにゼロクロススイッチングする波形を選択し、電流極性を＋１、ゼロクロスポイント間隔の時間を＋５倍とする。
ＯＮデューティ２５％の制御状態の場合には、図５（ａ）のようにゼロクロススイッチングする波形を選択し、電流極性を−１、ゼロクロスポイント間隔の時間を＋４倍とする。
ＯＮデューティ約３３％の制御状態の場合には、図６（ｃ）のようにゼロクロススイッチングする波形を選択し、電流極性を＋１、ゼロクロスポイント間隔の時間を＋３倍とする。
ＯＮデューティ５０％の制御状態の場合には、図７（ａ）のようにゼロクロススイッチングする波形を選択し、電流極性を−１、ゼロクロスポイント間隔の時間を＋２倍とする。
ＯＮデューティ約６７％の制御状態の場合には、図８（ｃ）のようにゼロクロススイッチングする波形を選択し、ゼロクロスポイント間隔の時間を＋３倍とする。
ＯＮデューティ７５％の制御状態の場合には、図９（ａ）のようにゼロクロススイッチングする波形を選択し、電流極性を−１、ゼロクロスポイント間隔の時間を＋４倍とする。
ＯＮデューティ８０％の制御状態の場合には、図１０（ｅ）のようにゼロクロススイッチングする波形を選択し、ゼロクロスポイント間隔の時間を＋５倍とする。
ＯＮデューティ約８３％の制御状態の場合には、図１１（ａ）のようにゼロクロススイッチングする波形を選択し、電流極性を−１、ゼロクロスポイント間隔の時間を＋６倍とする。
【００５９】
（Ｄ）ゼロクロスポイント間隔の時間累計倍数が奇数かつ電流極性の累計が１以上の場合
ＯＮデューティ約１７％の制御状態の場合には、図３（ｆ）のようにゼロクロススイッチングする波形を選択し、電流極性を−１、ゼロクロスポイント間隔の時間を＋６倍とする。
ＯＮデューティ２０％の制御状態の場合には、図４（ｅ）のようにゼロクロススイッチングする波形を選択し、電流極性を−１、ゼロクロスポイント間隔の時間を＋５倍とする。
ＯＮデューティ２５％の制御状態の場合には、図５（ｄ）のようにゼロクロススイッチングする波形を選択し、電流極性を−１、ゼロクロスポイント間隔の時間を＋４倍とする。
ＯＮデューティ約３３％の制御状態の場合には、図６（ｃ）のようにゼロクロススイッチングする波形を選択し、電流極性を−１、ゼロクロスポイント間隔の時間を＋３倍とする。
ＯＮデューティ５０％の制御状態の場合には、図７（ｂ）のようにゼロクロススイッチングする波形を選択し、電流極性を−１、ゼロクロスポイント間隔の時間を＋２倍とする。
ＯＮデューティ約６７％の制御状態の場合には、図８（ｃ）のようにゼロクロススイッチングする波形を選択し、ゼロクロスポイント間隔の時間を＋３倍とする。
ＯＮデューティ７５％の制御状態の場合には、図９（ｄ）のようにゼロクロススイッチングする波形を選択し、電流極性を−１、ゼロクロスポイント間隔の時間を＋４倍とする。
ＯＮデューティ８０％の制御状態の場合には、図１０（ｅ）のようにゼロクロススイッチングする波形を選択し、ゼロクロスポイント間隔の時間を＋５倍とする。
ＯＮデューティ約８３％の制御状態の場合には、図１１（ｆ）のようにゼロクロススイッチングする波形を選択し、電流極性を−１、ゼロクロスポイント間隔の時間を＋６倍とする。
【００６０】
以上のように、ゼロクロスポイント間隔の時間累計倍数が奇数か偶数かの情報と電流極性の累計が１以上か否かの情報とを組み合わせて、上記の（Ａ）〜（Ｄ）の４通りの場合分けで制御すれば、電流極性の偏りが最小となる制御を実現することができる。なお、電流極性の累計が１以上か否かの情報は、”電流極性の累計が０以上か否か”に置き換えてもよい。
【００６１】
以上、商用交流電源から電力供給される交流負荷としてヒータ１を用いた温度制御装置、定着装置および画像形成装置への適用例を具体的に説明したが、本実施形態に係る出力制御装置は、ヒータ１以外の交流負荷に対する通電制御においても有効に適用可能である。以下、ヒータ１以外の交流負荷に対する商用交流電源からの通電をＯＮ／ＯＦＦ制御する場合の適用例について説明する。
【００６２】
図１９は、本実施形態に係る出力制御装置を用いて交流負荷としてのモータ１１の速度を制御するように構成されたモータ制御装置の概略構成を示すブロック図である。この図１９に示すモータ制御装置は、交流負荷としてのモータ１１と、モータ１１の回転速度を検出する速度センサ１２と、通電パターン決定部３および通電制御部４とを備える。図１に示した温度制御装置との相違点は、通電制御の対象となる交流負荷がモータ１１となっている点と、フィードバック情報がモータ１１の速度となっている点である。
【００６３】
通電パターン決定部３は、モータ１１の速度情報に基づいて、商用交流電源からモータ１１への通電パターンを決定し、それに応じた通電制御信号を通電制御部４に供給している。つまり、モータ１１の通電量（平均実効値電流）を可変制御してモータ１１の回転速度をフィードバックし、モータ１１の速度を一定とする制御である。当然、モータ１１の通電ＯＮデューティを１００％とした場合にモータ１１の速度が最速となり、ＯＮデューティを小さくすればモータ１１の速度も減少する。通電パターンについては、上述したヒータ１を通電制御の対象とする場合と同様である。また、通電パターン決定部３が実行する制御のフローについても、上述したヒータ１を通電制御の対象とする場合に倣って、‘温度情報’を‘モータ速度’に置き換えればよい。以上のようなモータ制御装置は、モータ１１を駆動源として備える各種の電気機器に利用することができる。
【００６４】
図２０は、本実施形態に係る出力制御装置を用いて交流負荷としてのモータ１１のトルクと速度とを制御するように構成されたモータ制御装置の概略構成を示すブロック図である。この図２０に示すモータ制御装置は、交流負荷としてのモータ１１と、モータ１１の回転速度を検出する速度センサ１２と、モータ１１の入力電圧を検出する電圧センサ１３と、モータ１１の入力電流を検出する電流センサ１４と、通電パターン決定部３および通電制御部４とを備える。図１に示した温度制御装置との相違点は、通電制御の対象となる交流負荷がモータ１１となっている点と、フィードバック情報がモータ１１の回転速度、入力電圧および入力電流となっている点である。
【００６５】
通電パターン決定部３は、モータ１１の速度情報、入力電圧および入力電流に基づいて、商用交流電源からモータ１１への通電パターンを決定し、それに応じた通電制御信号を通電制御部４に供給している。つまり、モータ１１の通電量（平均実効値電流）を可変制御してモータ１１の運動状態をフィードバックし、モータ１１の速度やトルクを制御している。例えば、モータ１１の入力電圧と入力電流情報からモータ１１の出力を計算することができるので、モータ１１の回転数に適したモータ１１の出力制御やトルク制御が可能である。当然、モータ１１の通電ＯＮデューティを１００％とした場合にモータ速度やモータ出力やトルクが最も大きくなり、ＯＮデューティを小さくすればモータ速度やモータ出力やトルクは減少する。通電パターンについては、上述したヒータ１を通電制御の対象とする場合と同様である。また、通電パターン決定部３が実行する制御のフローについても、上述したヒータ１を通電制御の対象とする場合に倣って、‘温度情報’を‘モータ速度’や‘モータ出力’ や‘モータトルク’に置き換えればよい。以上のようなモータ制御装置は、モータ１１を駆動源として備える各種の電気機器に利用することができる。
【００６６】
図２１は、本実施形態に係る出力制御装置を用いたモータ制御装置の他の例を示したものであり、モータ１１の作用強度をユーザが選択して通電制御する電気機器に利用されるモータ制御装置の概略構成を示すブロック図である。例えば、ユーザ操作に応じて風量制御を行う扇風機や送風機などの電気機器や、ユーザ操作に応じて流量制御を行うポンプなどの電気機器への利用が可能である。この図２１に示すモータ制御装置は、交流負荷としてのモータ１１と、風量や流量などを選択するためのユーザ操作を受け付ける操作部１５と、通電パターン決定部３および通電制御部４とを備える。
【００６７】
通電パターン決定部３は、操作部１５からの情報に基づいて、ユーザ操作に応じた風量や流量を実現するための最適なＯＮデューティの通電パターンを決定し、これに応じた通電制御信号を通電制御部４に供給する。この制御は、モータ１１の実際の作用強度は制御系にフィードバックしない制御である。すなわち、モータ１１の回転速度は検知しないで、ユーザ操作に応じて扇風機や送風機の風量、ポンプの流量などを変更するまでは、所定の通電パターンで制御する方式である。
【００６８】
操作部１５は、例えば図２２に示すように、操作ボタンやダイヤルの位置によって、通電パターン決定部３に入力される信号が変化するように構成すればよい。図２２に示す例では、ユーザによる操作ボタンやダイヤルの操作に応じて４つの接点Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４のいずれかが閉成し、接点Ｃ１が閉成したときにはモータ１１の回転速度を極低速にすることを指示する信号、接点Ｃ２が閉成したときにはモータ１１の回転速度を低速にすることを指示する信号、接点Ｃ３が閉成したときにはモータ１１の回転速度を中速にすることを指示する信号、接点Ｃ４が閉成したときにはモータ１１の回転速度を高速にすることを指示する信号が、それぞれ通電パターン決定部３に入力される。
【００６９】
ここで、通電パターン決定部３では、操作部１５から入力される各信号に対応する通電パターンを予め定めておく。例えば、接点Ｃ１が閉成したときに入力される信号に対しては、図６に示したＯＮデューティ約３３％の通電パターンを割り当てておく。また、接点Ｃ２が閉成したときに入力される信号に対しては、図８に示したＯＮデューティ約６７％の通電パターンを割り当てておく。また、接点Ｃ３が閉成したときに入力される信号に対しては、図１０に示したＯＮデューティ８０％の通電パターンを割り当てておく。また、接点Ｃ４が閉成したときに入力される信号に対しては、図１２に示したＯＮデューティ１００％の通電パターンを割り当てておく。これにより、ユーザ操作に応じてモータ１１の回転速度を制御し、扇風機や送風機の風量、ポンプの流量などをユーザ所望の値に変更することができる。
【００７０】
また、操作部１５は、例えば図２３に示すように、ボリュームを連続的に可変して、通電パターン決定部３の内部に設けられたＡＤＣ（ＡＤ変換器）３ａに入力される電圧を連続的に変化させる方式としてもよい。操作部１５を図２３のように構成した場合、ユーザは、扇風機や送風機の風量、ポンプの流量などを任意の値に設定することが可能となる。すなわち、通電パターン決定部３は、ユーザ操作に応じてＡＤＣ３ａに入力される電圧からＯＮデューティを決定する。例えば、０Ｖ入力を最低出力（ＯＮデューティ０％）とし、５Ｖ入力を最大出力（ＯＮデューティ１００％）として、両電圧の中間電圧に対しては入力電圧に比例するＯＮデューティとする(２Ｖ：ＯＮデューティ４０％、３Ｖ：ＯＮデューティ６０％、４．２Ｖ：ＯＮデューティ８４％等）。
【００７１】
このとき、図２〜図１２で示した波形の単純繰返しでは、任意のＯＮデューティを実現することができない。そこで、ユーザにより任意に選択されたＯＮデューティでの通電制御は、図２〜図１２で示した波形の組み合わせとその割合の変化により実現する。例えば、ＯＮデューティ約６７％やＯＮデューティ７５％は、図８に示した波形と図９に示した波形との単純繰返しで実現可能であるが、６８％〜７４％の間のＯＮデューティを実現するには、図８に示した波形と図９に示した波形とが混在する波形パターンとする。図８に示した波形と図９に示した波形との混在比率によって、ＯＮデューティを所望の値に変更することができる。具体的には、図９に示した波形→図９に示した波形→図８に示した波形→図９に示した波形→図９に示した波形→図８に示した波形→・・・の波形パターンの繰返しとすれば、７２．２％（８／１１）のＯＮデューティを実現できる。
【００７２】
また、この制御例で、図９（ｄ）に示した波形→図９（ｄ）に示した波形→図８（ｃ）に示した波形→図９（ｄ）に示した波形→図９（ｄ）に示した波形→図８（ｃ）に示した波形 →・・・で通電した場合は、前半の図９（ｄ）→図９（ｄ）→図８（ｃ）の１１ゼロクロスポイント期間では、ＯＮするゼロクロスポイント間隔の合計は偶数回数であるが極性に偏りを生じる。しかしながら、１１ゼロクロスポイント期間の制御パターンが終了し、次の１２ゼロクロスポイント期間からまた同一パターンの繰返しになり、この始まりの極性が、前回の極性と逆になるため、２２ゼロクロスポイントの期間で見れば通電電流の極性の偏りはない。この場合、連続ＯＦＦ期間は毎回１ゼロクロスポイント期間となり、連続ＯＮ期間も最大３ゼロクロスポイント期間であるので、極短時間で見たモータ１１の回転速度の変動は小さくなる。
【００７３】
また、この制御例で、図９（ａ）に示した波形→図９（ｄ）に示した波形→図８（ｃ）に示した波形→図９（ａ）に示した波形→図９（ｄ）に示した波形→図８（ｃ）に示した波形→・・・で通電した場合は、図９（ｄ）の波形の極性は前回ＯＮ通電した図９（ａ）の波形の極性と反対極性でＯＮ通電しているので、１１ゼロクロスポイント期間での通電電流の極性の偏りはない。この場合、連続ＯＦＦ期間が最大２ゼロクロスポイント期間となる場合や、連続ＯＮ期間が最大６ゼロクロスポイント期間となる場合があるので、極短時間で見たモータ１１の回転速度の変動は若干大きくなる。なお、通電パターン決定部３は、ＡＤＣ３ａに入力される電圧に対応する波形パターンを予め決定しておいて制御することも可能である。
【００７４】
また、通電パターン決定部３が通電パターンを決定する別の方法として、ユーザ操作に応じてＡＤＣ３ａに入力される電圧から決定されたＯＮデューティに対して、初期の通電パターンを定めておき、初期の通電パターン以降の通電ＯＮデューティの累積を計算して、この累積値がＡＤＣ３ａに入力される電圧から決定されたＯＮデューティになるように制御してもよい。制御の具体例を図２４に表として示す。この図２４に示す例によると、初期の制御パターンはＡＤＣ３ａに入力される電圧から決定されたＯＮデューティより大きい通電ＯＮデューティに対応する通電パターンのうち、最小の通電ＯＮデューティに対応する通電パターンを選択する。そして、初期の制御パターンの次の制御パターンは初期の制御パターンより１段階低いＯＮデューティに対応する通電パターンとし、以降、通電ＯＮデューティの累積を確認しながら、通電ＯＮデューティの累積がＡＤＣ３ａに入力される電圧から決定されたＯＮデューティに近づくように制御していく。この制御の途中で、ユーザにより操作部１５が操作されてＡＤＣ３ａに入力される電圧が変化した場合には、通電ＯＮデューティの累積値はクリアして、ユーザ操作に応じてＡＤＣ３ａに新たに入力される電圧から決定したＯＮデューティに基づいて、初期の通電パターンから制御を開始する。
【００７５】
図２５は、本実施形態に係る出力制御装置を用いて交流負荷としての発光体２１の光量を制御するように構成された光量制御装置の概略構成を示すブロック図である。この図２５に示す光量制御装置は、図２１に示したモータ制御装置と同様、ユーザ操作に応じて発光体２１の光量を制御するものであり、交流負荷としての発光体２１と、光量を選択するためのユーザ操作を受け付ける操作部１５と、通電パターン決定部３および通電制御部４とを備える。この光量制御装置は、例えば、ユーザ操作に応じて明るさを変更する照明機器などの電気機器に利用可能である。
【００７６】
通電パターン決定部３は、操作部１５からの情報に基づいて、ユーザ操作に応じた明るさを実現するための最適なＯＮデューティの通電パターンを決定し、これに応じた通電制御信号を通電制御部４に供給する。この制御は、発光体１２の実際の発光強度は制御系にフィードバックしない制御である。すなわち、発光体１２の光量は検知しないで、ユーザ操作に応じて照明機器の明るさなどを変更するまでは、所定の通電パターンで制御する方式である。
【００７７】
操作部１５としては、図２２に示した構成や、図２３に示した構成のものが利用できる。図２２に示した構成の操作部１５を用いる場合、通電パターン決定部３は、上述したように、操作部１５から入力される各信号に対応する通電パターンを予め定めておけばよい。また、図２３に示した構成の操作部１５を用いる場合には、通電パターン決定部３は、上述したように、ＡＤＣ３ａに入力される電圧からＯＮデューティを決定し、決定したＯＮデューティを実現する通電パターンを決定すればよい。
【００７８】
図２６は、本実施形態に係る出力制御装置を用いて交流負荷としての電磁石３１ａ〜３１ｄの作用強度を制御して、可動物Ｍの横方向および縦方向の位置決めを行う位置制御装置の概略構成を示すブロック図である。この図２６に示す位置制御装置は、交流負荷としての電磁石３１ａ〜３１ｄと、位置決め制御される可動物Ｍの横位置を検知する横位置センサ３２ａおよび縦位置を検知する縦位置センサ３２ｂと、通電パターン決定部３ａ，３ｂおよび通電制御部４ａ〜４ｄとを備える。ここで、電磁石３１ａ，３１ｂと通電パターン決定部３ａおよび通電制御部４ａ，４ｂは、可動物Ｍの横位置の位置決めに用いられ、電磁石３１ｃ，３１ｄと通電パターン決定部３ｂおよび通電制御部４ｃ，４ｄは、可動物Ｍの縦位置の位置決めに用いられる。なお、可動物Ｍの横方向の位置決めと縦方向の位置決めは、方向が異なるのみで制御内容は同一であるため、以下では横方向の位置決め制御について説明し、縦方向の位置決め制御については説明を省略する。
【００７９】
通電制御部４ａ，４ｂには商用交流電源が供給される。通電制御部４ａは、可動物Ｍを左方向に引っ張る力を発生する電磁石３１ａに接続され、通電制御部４ｂは、可動物Ｍを右方向に引っ張る力を発生する電磁石３１ｂに接続されている。これら通電制御部４ａ，４ｂは、通電パターン決定部３ａから入力される通電制御信号に基づいて商用交流電源をゼロクロススイッチングして、商用交流電源から電磁石３１ａ，３１ｂへの通電をＯＮ／ＯＦＦ制御する。
【００８０】
通電パターン決定部３ａには、可動物Ｍの横位置を検知する横位置センサ３２ａからの位置情報が入力されている。通電パターン決定部３ａは、この横位置センサ３２ａからの位置情報に基づいて電磁石３１ａ，３１ｂへの通電パターンを決定し、これに応じた通電制御信号を通電制御部４ａ，４ｂに供給している。つまり、電磁石３１ａ，３１ｂで可動物Ｍの位置を調整してその可動物Ｍの位置情報をフィードバックして電磁石３１ａ，３１ｂの通電状態を変更するフィードバック制御である。以上のような位置制御装置は、位置決めが要求される可動物を備える各種の電気機器に利用可能である。
【００８１】
最後に、本実施形態に係る出力制御装置による通電パターンの具体例について、図２７を参照して説明する。図２７は、本実施形態に係る出力制御装置による通電パターンの具体例を従来技術と対比して示す図である。図２７（ａ）は従来技術の通電パターンを示し、１００ｍｓ毎の制御周期で指示された通電ＯＮデューティ７０％に通電制御している。この従来技術の通電パターンでは、７０ｍｓの間ＯＮで３０ｍｓの間ＯＦＦの繰り返しになっている。この場合、連続ＯＮ時間や連続ＯＦＦ時間が長いので、極短時間での交流負荷の消費電流変動は比較的大きくなり、交流負荷としてヒータを用いた場合の温度変動や、交流負荷としてモータを用いた場合の回転速度変動、交流負荷として発光体を用いた場合の明るさ変動、交流負荷として電磁石を用いた場合の位置変動などは、それぞれ比較的大きくなる。また電流極性については、制御周期毎に毎回極性の偏りが累積されていく。
【００８２】
図２７（ｂ）は本実施形態に係る出力制御装置による通電パターンの一例を示し、図９に示した波形と図８に示した波形の繰り返し（ＯＮデューティ７５％とＯＮデューティ約６７％との繰り返し）で、７１．４％のＯＮデューティとなっている。この制御での通電パターンは毎回前半がＯＮ期間で後半がＯＦＦ期間になっているので、常に次のパターンに切り替わるときは、ＯＦＦ→ＯＮになる。すなわち、連続ＯＮ時間や連続ＯＦＦ時間を最小限にした制御であり、極短時間での交流負荷の消費電流変動を極力少なくすることができ、交流負荷としてヒータを用いた場合の温度変動や、交流負荷としてモータを用いた場合の回転速度変動、交流負荷として発光体を用いた場合の明るさ変動、交流負荷として電磁石を用いた場合の位置変動などをそれぞれ小さくすることができる。しかしながら、部分的に見ると交流電流の極性が偏っているところも現われていて、後述の図２７（ｃ）に示す通電パターンで制御する場合と比較すると、高調波特性等の悪化が懸念される。
【００８３】
図２７（ｃ） は本実施形態に係る出力制御装置による通電パターンの他の例を示し、図２７（ｂ）と同様、図９に示した波形と図８に示した波形の繰り返し（ＯＮデューティ７５％とＯＮデューティ約６７％との繰り返し）で、７１．４％の通電ＯＮデューティとなっている。この制御での通電パターンは、前回出力した交流電流の極性と逆の極性から通電を始めるようにしているので、交流電流の極性の偏りを最小限にすることができる。すなわち、ＯＦＦしたら常に次回の通電ＯＮはゼロクロスポイント期間の偶数倍の時間が経ってから通電ＯＮしている。したがって、この場合は、図８（ｂ）や図９（ｂ）や図９（ｃ）の波形選択はできない。この制御例は、連続ＯＮ時間や連続ＯＦＦ時間を最小限にした制御ではないので、極短時間での交流負荷の消費電流変動は図２７（ｂ）の例より若干大きくなり、交流負荷としてヒータを用いた場合の温度変動や、交流負荷としてモータを用いた場合の回転速度変動、交流負荷として発光体を用いた場合の明るさ変動、交流負荷として電磁石を用いた場合の位置変動なども図２７（ｂ）の例より若干大きくなる。ただし、図２７（ａ）に示した従来技術の例と比較すると、これらの諸特性は改善される。
【００８４】
図２７（ｄ）は本実施形態に係る出力制御装置による通電パターンのさらに他の例を示し、図９に示した波形→図８に示した波形→図８に示した波形→図９に示した波形→図８に示した波形→図８に示した波形→・・・の通電パターンの繰返し（ＯＮデューティ７５％→ＯＮデューティ約６７％→ＯＮデューティ約６７％→ＯＮデューティ７５％→ＯＮデューティ約６７％→ＯＮデューティ約６７％→・・・）の繰り返しで、７０％のＯＮデューティとなっている。この制御での通電パターンは、毎回前半がＯＮ期間で後半がＯＦＦ期間になっているので、常に次のパターンに切り替わるときは、ＯＦＦ→ＯＮになる。すなわち、連続ＯＮ時間や連続ＯＦＦ時間を最小限にした制御であり、極短時間での交流負荷の消費電流変動を極力少なくすることができ、交流負荷としてヒータを用いた場合の温度変動や、交流負荷としてモータを用いた場合の回転速度変動、交流負荷として発光体を用いた場合の明るさ変動、交流負荷として電磁石を用いた場合の位置変動などをそれぞれ小さくすることができる。しかしながら、部分的に見ると交流電流の極性が偏っているところも現われていて、後述の図２７（ｅ）に示す通電パターンで制御する場合と比較すると、高調波特性等の悪化は懸念される。
【００８５】
図２７（ｅ）は本実施形態に係る出力制御装置による通電パターンのさらに他の例を示し、図２７（ｄ）と同様、図９に示した波形→図８に示した波形→図８に示した波形→図９に示した波形→図８に示した波形→図８に示した波形→・・・の通電パターンの繰返し（ＯＮデューティ７５％→ＯＮデューティ約６７％→ＯＮデューティ約６７％→ＯＮデューティ７５％→ＯＮデューティ約６７％→ＯＮデューティ約６７％→・・・）で、７０％の通電ＯＮデューティとなっている。この制御での通電パターンは、前回出力した交流電流の極性と逆の極性から通電を始めるようにしているので、交流電流の極性の偏りを最小限にすることができる。すなわち、ＯＦＦしたら常に次回の通電ＯＮはゼロクロスポイント期間の偶数倍の時間が経ってから通電ＯＮしている。したがって、この場合は、図８（ｂ）や図９（ｂ）や図９（ｃ）の波形選択はできない。この制御例は、連続ＯＮ時間や連続ＯＦＦ時間を最小限にした制御ではないので、極短時間での交流負荷の消費電流変動は図２７（ｄ）の例より若干大きくなり、交流負荷としてヒータを用いた場合の温度変動や、交流負荷としてモータを用いた場合の回転速度変動、交流負荷として発光体を用いた場合の明るさ変動、交流負荷として電磁石を用いた場合の位置変動なども図２７（ｄ）の例より若干大きくなる。ただし、図２７（ａ）に示した従来技術の例と比較すると、これらの諸特性は改善される。また、図２７（ａ）で生じたような電流極性の偏りが累積されていくことはない。
【００８６】
以上、具体的な例を挙げながら詳細に説明したように、本実施形態に係る出力制御装置によれば、ＯＮデューティ０％（ＯＦＦ持続状態）とＯＮデューティ１００％（ＯＮ持続状態）以外の制御状態では、ＯＮ時間またはＯＦＦ時間が最小単位である商用交流電源のゼロクロスポイント間隔あるいはその２倍となるようにしながら交流負荷への通電を制御するようにしているので、簡便な制御でＯＮ持続時間やＯＦＦ持続時間を短縮化することができる。したがって、ＯＮ持続時間やＯＦＦ持続時間が長くなることに起因した交流負荷の消費電流変動を有効に抑制して、交流負荷としてヒータを用いた場合の温度変動や、交流負荷としてモータを用いた場合の回転速度変動、交流負荷として発光体を用いた場合の明るさ変動、交流負荷として電磁石を用いた場合の位置変動などをそれぞれ小さくすることができる。
【００８７】
また、本実施形態に係る出力制御装置は、ＯＮ／ＯＦＦの切り換えを商用交流電源のゼロクロスポイントで行うようにしているので、例えば位相制御によりＯＮ／ＯＦＦの切り換えを行った場合に懸念される急激な電流変動が生じないため、高調波特性や電圧変動特性、ちらつき特性、雑音端子電圧特性などにおいても良好な特性を得ることができる。
【００８８】
また、本実施形態に係る出力制御装置を温度制御装置、定着装置、画像形成装置に適用することによって、電圧変動や温度変動を有効に抑制しながら定着ヒータ１の温度制御を適切に行うことができ、高調波特性や電圧変動特性、ちらつき特性、雑音端子電圧特性などにおいても優れた特性を有する画像形成装置を実現することができる。
【００８９】
また、本実施形態に係る出力制御装置を扇風機や送風機、ポンプ、照明機器などの電気機器に適用することによって、これらの電気機器が備える交流負荷への商用交流電源からの通電を適切に制御することができ、電気機器における高調波特性や電圧変動特性、ちらつき特性、雑音端子電圧特性などを改善することができる。
【００９０】
なお、本実施形態に係る出力制御装置は、例えば、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭなどを備えるマイクロコンピュータを用いて上述した通電パターン決定部３を構成した場合、このマイクロコンピュータのＣＰＵにより出力制御プログラムが実行されることによって、上述した制御を実現する。マイクロコンピュータのＣＰＵにより実行される出力制御プログラムは、例えば、ＲＯＭ等に予め組み込まれて提供される。また、マイクロコンピュータのＣＰＵにより実行される出力制御プログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。さらに、マイクロコンピュータのＣＰＵにより実行される出力制御プログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。また、マイクロコンピュータのＣＰＵにより実行される出力制御プログラムを、インターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成してもよい。
【００９１】
マイクロコンピュータのＣＰＵにより実行される出力制御プログラムは、本実施形態に係る出力制御装置による制御として実施される上述した各処理の処理機能を含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしてはＣＰＵ（プロセッサ）が例えばＲＯＭから出力制御プログラムを読み出して実行することにより各処理機能が主記憶装置（ＲＡＭ）上にロードされ、各処理機能が主記憶装置上に生成されるようになっている。
【符号の説明】
【００９２】
１  ヒータ（定着ヒータ）
２  温度センサ
３  通電パターン決定部
４  通電制御部
１１  モータ
１２  速度センサ
１３  電圧センサ
１４  電流センサ
１５  操作部
２１  発光体
３１ａ〜３１ｄ  電磁石
１００  画像形成装置
１５０  定着装置
１５１  定着ローラ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００９３】
【特許文献１】特開平９−２７４４０７号公報
【特許文献２】特開２００９−１６３０４７号公報（段落［０００５］、図２）
【図１】
0005617347.tif 000002
【図２】
0005617347.tif 000003
【図３】
0005617347.tif 000004
【図４】
0005617347.tif 000005
【図５】
0005617347.tif 000006
【図６】
0005617347.tif 000007
【図７】
0005617347.tif 000008
【図８】
0005617347.tif 000009
【図９】
0005617347.tif 000010
【図１０】
0005617347.tif 000011
【図１１】
0005617347.tif 000012
【図１２】
0005617347.tif 000013
【図１３】
0005617347.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
0005617347.tif 000018
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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