(57)【要約】【課題】ヒーター等の負荷の点弧時及び消弧時のノイズを抑制することができる位相制御装置等を提供する。【解決手段】任意のタイミングで点弧及び消弧が可能で、点弧により交流電源２００からの電力を負荷１１１側に供給し、消弧により電力供給を遮断し、点弧開始から完了までのオン時間と消弧開始から消弧完了までのオフ時間を変更可能なスイッチング素子３００を用い、その点弧、消弧のタイミングが設定され、点弧、消弧のタイミングが、交流電圧の０度の位相を含むその近辺の第１の位相範囲内か、１８０度の位相を含むその近辺の第２の位相範囲内かが判定される。点弧及び消弧のタイミングが、第１または第２の位相範囲内である場合、スイッチング素子のオン時間及びオフ時間が、第１、第２の位相範囲内でない場合のオン時間及びオフ時間よりも短く設定される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源に接続され、任意のタイミングで点弧及び消弧が可能であり、点弧により前記交流電源からの電力を負荷側に供給するとともに、消弧により負荷側への電力供給を遮断し、かつ点弧開始から完了までのオン時間と、消弧開始から完了までのオフ時間を変更可能な少なくとも１つのスイッチング素子と、
前記スイッチング素子の点弧及び消弧のタイミングを設定するタイミング設定手段と、
前記タイミング設定手段により設定された点弧及び消弧のタイミングが、前記交流電源による交流電圧の０度の位相を含むその近辺の第１の位相範囲内かどうか、または１８０度の位相を含むその近辺の第２の位相範囲内かどうかを判定する判定手段と、
前記タイミング設定手段により設定された点弧及び消弧のタイミングで、前記スイッチング素子の点弧及び消弧を開始するとともに、前記判定手段により、点弧及び消弧のタイミングが、前記第１の位相範囲内または第２の位相範囲内であると判定された場合は、前記スイッチング素子のオン時間及びオフ時間を、前記第１の位相範囲内でも第２の位相範囲内でもないと判定された場合のオン時間及びオフ時間よりも短くする制御手段と、
を備えたことを特徴とする位相制御装置。
【請求項２】
前記タイミング設定手段は、前記第１の位相範囲内または第２の位相範囲内で、前記スイッチング素子の点弧タイミングを設定し、交流電圧の任意の位相で前記スイッチング素子の消弧タイミングを設定する請求項１に記載の位相制御装置。
【請求項３】
前記タイミング設定手段は、前記交流電圧の任意の位相で前記スイッチング素子の点弧タイミングを設定し、前記第１の位相範囲内または第２の位相範囲内で、前記スイッチング素子の消弧タイミングを設定する請求項１に記載の位相制御装置。
【請求項４】
前記スイッチング素子はＭＯＳＦＥＴからなり、２つのＭＯＳＦＥＴが前記交流電源に直列に逆接続されている請求項１〜３のいずれかに記載の位相制御装置。
【請求項５】
前記スイッチング素子はＩＧＢＴからなり、ダイオードとそれぞれ並列接続された２つのＩＧＢＴが、前記交流電源に直列に逆接続されている請求項１〜３のいずれかに記載の位相制御装置。
【請求項６】
前記スイッチング素子はＭＯＳＦＥＴからなり、ダイオードとそれぞれ直列に接続された２つのＭＯＳＦＥＴが逆向き並列状態で、前記交流電源に直列に接続されている請求項１〜３のいずれかに記載の位相制御装置。
【請求項７】
前記スイッチング素子はＩＧＢＴからなり、ダイオードとそれぞれ直列に接続された２つのＩＧＢＴが逆向き並列状態で、前記交流電源に直列に接続されている請求項１〜３のいずれかに記載の位相制御装置。
【請求項８】
前記交流電圧の０度または１８０度の位相を検出するゼロクロス検出手段を備え、
前記タイミング設定手段は、前記ゼロクロス検出手段による検出信号に基づいて、前記スイッチング素子の点弧または消弧のタイミングを設定する請求項１〜７のいずれかに記載の位相制御装置。
【請求項９】
前記制御手段によるスイッチング素子のオン時間及びオフ時間の制御は、前記スイッチング素子を点弧、消弧するための信号の入力端子に接続された抵抗の値を変化させることにより行われる請求項１〜８のいずれかに記載の位相制御装置。
【請求項１０】
前記制御手段によるスイッチング素子のオン時間及びオフ時間の制御は、前記スイッチング素子を点弧、消弧するための信号の入力端子の電圧値を変化させることにより行われる請求項１〜８のいずれかに記載の位相制御装置。
【請求項１１】
前記タイミング設定手段は、前記交流電圧の９０度の位相を含む所定の位相範囲及び２７０度の位相を含む所定の位相範囲を除く位相範囲内で、消弧タイミングを設定する請求項１〜１０のいずれかに記載の位相制御装置。
【請求項１２】
位相制御の開始時には、前記タイミング設定手段は、点弧タイミングの位相角を交流電圧の半波毎に徐々に大きく設定してスイッチング素子を点弧する請求項１〜１１のいずれかに記載の位相制御装置。
【請求項１３】
位相制御の終了時には、前記タイミング設定手段は、消弧タイミングの位相角を交流電圧の半波毎に徐々に小さく設定してスイッチング素子を消弧する請求項１〜１２のいずれかに記載の位相制御装置。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれかに記載の位相制御装置と、定着装置と、該定着装置を加熱するヒーターとを備え、
前記位相制御装置において交流電源から電力を供給される前記負荷は、前記ヒーターであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１５】
交流電源に接続され、任意のタイミングで点弧及び消弧が可能であり、点弧により前記交流電源からの電力を負荷側に供給するとともに、消弧により負荷側への電力供給を遮断し、かつ点弧開始から完了までのオン時間と、消弧開始から完了までのオフ時間を変更可能な少なくとも１つのスイッチング素子を備えた位相制御装置が、
前記スイッチング素子の点弧及び消弧のタイミングを設定するタイミング設定ステップと、
前記タイミング設定ステップにより設定された点弧及び消弧のタイミングが、前記交流電源による交流電圧の０度の位相を含むその近辺の第１の位相範囲内かどうか、または１８０度の位相を含むその近辺の第２の位相範囲内かどうかを判定する判定ステップと、
前記タイミング設定ステップにより設定された点弧及び消弧のタイミングで、前記スイッチング素子の点弧及び消弧を開始するとともに、前記判定ステップにより、点弧及び消弧のタイミングが、前記第１の位相範囲内または第２の位相範囲内であると判定された場合は、前記スイッチング素子のオン時間及びオフ時間を、前記第１の位相範囲内でも第２の位相範囲内でもないと判定された場合のオン時間及びオフ時間よりも短くする制御ステップと、
を実行することを特徴とする位相制御方法。
【請求項１６】
交流電源に接続され、任意のタイミングで点弧及び消弧が可能であり、点弧により前記交流電源からの電力を負荷側に供給するとともに、消弧により負荷側への電力供給を遮断し、かつ点弧開始から完了までのオン時間と、消弧開始から完了までのオフ時間を変更可能な少なくとも１つのスイッチング素子を備えた位相制御装置のコンピュータに、
前記スイッチング素子の点弧及び消弧のタイミングを設定するタイミング設定ステップと、
前記タイミング設定ステップにより設定された点弧及び消弧のタイミングが、前記交流電源による交流電圧の０度の位相を含むその近辺の第１の位相範囲内かどうか、または１８０度の位相を含むその近辺の第２の位相範囲内かどうかを判定する判定ステップと、
前記タイミング設定ステップにより設定された点弧及び消弧のタイミングで、前記スイッチング素子の点弧及び消弧を開始するとともに、前記判定ステップにより、点弧及び消弧のタイミングが、前記第１の位相範囲内または第２の位相範囲内であると判定された場合は、前記スイッチング素子のオン時間及びオフ時間を、前記第１の位相範囲内でも第２の位相範囲内でもないと判定された場合のオン時間及びオフ時間よりも短くする制御ステップと、
を実行させるための位相制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、交流電源からの電力を位相制御しながら例えばヒーター等の負荷に電力供給を行う位相制御装置、この位相制御装置を備えた画像形成装置、位相制御方法及び位相制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
交流電源により負荷である例えばヒーターを点灯駆動するための位相制御方式として、交流電源から供給される電力をオンオフするスイッチング素子にトライアックを使用した順位相制御方式がある。この順位相制御方式では、交流電圧の任意の位相でトライアックを点弧できるため、精度良くヒーター等への電力供給制御が可能であるある反面、交流電圧の位相が９０度、２７０度というような電圧が高い状態で点弧した場合は電圧の変化時間が早く、しかもこの時間の制御は不可能であるため、発生するノイズが大きくなる。このため現状では、ノイズを低減させるため大きなノイズフィルタが必要となる問題がある。
【０００３】
大きなノイズフィルタを使用することなく、上記ノイズの問題を解決するための位相制御方式として、スイッチング素子としてＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）や絶縁ゲートバイポーラトランジスタであるＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を使用した逆位相制御方式が知られている。
【０００４】
この逆位相制御方式は、トライアックを使用した順位相制御方式とは逆に、交流電圧位相が０度、１８０度付近で点弧し、任意の位相で消弧するものであり、点弧時のノイズは順位相制御方式よりも少ない。
【０００５】
なお、特許文献１には、位相制御装置と交流電源と負荷とを２線で結線できトライアックを用いた位相制御装置との置き換えを配線の変更をせずに行うことができ、電力制御を行う素子に単方向ＭＯＳＦＥＴ等を用いて通常の位相制御だけでなく逆位相制御動作も実現可能とする位相制御装置が提案されている。
【０００６】
また、特許文献２には、ＩＧＢＴのターンオンまたはターンオフを制御し、ＩＧＢＴで短絡または過電流が検出されればＩＧＢＴを強制的にターンオフさせるゲート駆動部と、前記ゲート駆動部から出力されるＩＧＢＴのターンオンまたはターンオフ制御電流を増幅させる電流バッファと、前記ゲート駆動部から出力されるＩＧＢＴの強制ターンオフ制御電流を遅延させてＩＧＢＴのソフトターンオフ時間を長く維持させるフィルタと、を含むインバータ駆動装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−１６１３４６号公報
【特許文献２】特開２０１２−６５５３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述したようなＭＯＳＦＥＴ等を用いた位相制御方式では、ＭＯＳＦＥＴ等のオフ時間を長くする、換言すればスイッチング速度を遅くすることで、交流電圧が高い状態で消弧した場合もノイズを抑えることが可能になる。
【０００９】
しかし、従来では、ＭＯＳＦＥＴ等のオフ時間を長くするとＭＯＳＦＥＴ等のオン時間も長くなっていたため、位相０度または１８０度で点弧すると、ヒーター等が冷めているコールドスタート点弧時に電流量が多くなってノイズが大きくなり、スイッチング素子の電力損失も大きいという課題がある。
【００１０】
なお、特許文献１及び２に記載された技術は、このような課題に対して解決策を提供しうるものではなかった。
【００１１】
この発明はこのような技術的背景に鑑みてなされたものであって、ヒーター等の負荷の点弧時及び消弧時のノイズを抑制することができる位相制御装置、この位相制御装置を備えた画像形成装置、位相制御方法及び位相制御プログラムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題は、以下の手段によって解決される。
（１）交流電源に接続され、任意のタイミングで点弧及び消弧が可能であり、点弧により前記交流電源からの電力を負荷側に供給するとともに、消弧により負荷側への電力供給を遮断し、かつ点弧開始から完了までのオン時間と、消弧開始から完了までのオフ時間を変更可能な少なくとも１つのスイッチング素子と、前記スイッチング素子の点弧及び消弧のタイミングを設定するタイミング設定手段と、前記タイミング設定手段により設定された点弧及び消弧のタイミングが、前記交流電源による交流電圧の０度の位相を含むその近辺の第１の位相範囲内かどうか、または１８０度の位相を含むその近辺の第２の位相範囲内かどうかを判定する判定手段と、前記タイミング設定手段により設定された点弧及び消弧のタイミングで、前記スイッチング素子の点弧及び消弧を開始するとともに、前記判定手段により、点弧及び消弧のタイミングが、前記第１の位相範囲内または第２の位相範囲内であると判定された場合は、前記スイッチング素子のオン時間及びオフ時間を、前記第１の位相範囲内でも第２の位相範囲内でもないと判定された場合のオン時間及びオフ時間よりも短くする制御手段と、を備えたことを特徴とする位相制御装置。
（２）前記タイミング設定手段は、前記第１の位相範囲内または第２の位相範囲内で、前記スイッチング素子の点弧タイミングを設定し、交流電圧の任意の位相で前記スイッチング素子の消弧タイミングを設定する前項１に記載の位相制御装置。
（３）前記タイミング設定手段は、前記交流電圧の任意の位相で前記スイッチング素子の点弧タイミングを設定し、前記第１の位相範囲内または第２の位相範囲内で、前記スイッチング素子の消弧タイミングを設定する前項１に記載の位相制御装置。
（４）前記スイッチング素子はＭＯＳＦＥＴからなり、２つのＭＯＳＦＥＴが前記交流電源に直列に逆接続されている前項１〜３のいずれかに記載の位相制御装置。
（５）前記スイッチング素子はＩＧＢＴからなり、ダイオードとそれぞれ並列接続された２つのＩＧＢＴが、前記交流電源に直列に逆接続されている前項１〜３のいずれかに記載の位相制御装置。
（６）前記スイッチング素子はＭＯＳＦＥＴからなり、ダイオードとそれぞれ直列に接続された２つのＭＯＳＦＥＴが逆向き並列状態で、前記交流電源に直列に接続されている前項１〜３のいずれかに記載の位相制御装置。
（７）前記スイッチング素子はＩＧＢＴからなり、ダイオードとそれぞれ直列に接続された２つのＩＧＢＴが逆向き並列状態で、前記交流電源に直列に接続されている前項１〜３のいずれかに記載の位相制御装置。
（８）前記交流電圧の０度または１８０度の位相を検出するゼロクロス検出手段を備え、
前記タイミング設定手段は、前記ゼロクロス検出手段による検出信号に基づいて、前記スイッチング素子の点弧または消弧のタイミングを設定する前項１〜７のいずれかに記載の位相制御装置。
（９）前記制御手段によるスイッチング素子のオン時間及びオフ時間の制御は、前記スイッチング素子を点弧、消弧するための信号の入力端子に接続された抵抗の値を変化させることにより行われる前項１〜８のいずれかに記載の位相制御装置。
（１０）前記制御手段によるスイッチング素子のオン時間及びオフ時間の制御は、前記スイッチング素子を点弧、消弧するための信号の入力端子の電圧値を変化させることにより行われる前項１〜８のいずれかに記載の位相制御装置。
（１１）前記タイミング設定手段は、前記交流電圧の９０度の位相を含む所定の位相範囲及び２７０度の位相を含む所定の位相範囲を除く位相範囲内で、消弧タイミングを設定する前項１〜１０のいずれかに記載の位相制御装置。
（１２）位相制御の開始時には、前記タイミング設定手段は、点弧タイミングの位相角を交流電圧の半波毎に徐々に大きく設定してスイッチング素子を点弧する前項１〜１１のいずれかに記載の位相制御装置。
（１３）位相制御の終了時には、前記タイミング設定手段は、消弧タイミングの位相角を交流電圧の半波毎に徐々に小さく設定してスイッチング素子を消弧する前項１〜１２のいずれかに記載の位相制御装置。
（１４）前項１〜１３のいずれかに記載の位相制御装置と、定着装置と、該定着装置を加熱するヒーターとを備え、前記位相制御装置において交流電源から電力を供給される前記負荷は、前記ヒーターであることを特徴とする画像形成装置。
（１５）交流電源に接続され、任意のタイミングで点弧及び消弧が可能であり、点弧により前記交流電源からの電力を負荷側に供給するとともに、消弧により負荷側への電力供給を遮断し、かつ点弧開始から完了までのオン時間と、消弧開始から完了までのオフ時間を変更可能な少なくとも１つのスイッチング素子を備えた位相制御装置が、前記スイッチング素子の点弧及び消弧のタイミングを設定するタイミング設定ステップと、前記タイミング設定ステップにより設定された点弧及び消弧のタイミングが、前記交流電源による交流電圧の０度の位相を含むその近辺の第１の位相範囲内かどうか、または１８０度の位相を含むその近辺の第２の位相範囲内かどうかを判定する判定ステップと、前記タイミング設定ステップにより設定された点弧及び消弧のタイミングで、前記スイッチング素子の点弧及び消弧を開始するとともに、前記判定ステップにより、点弧及び消弧のタイミングが、前記第１の位相範囲内または第２の位相範囲内であると判定された場合は、前記スイッチング素子のオン時間及びオフ時間を、前記第１の位相範囲内でも第２の位相範囲内でもないと判定された場合のオン時間及びオフ時間よりも短くする制御ステップと、を実行することを特徴とする位相制御方法。
（１６）交流電源に接続され、任意のタイミングで点弧及び消弧が可能であり、点弧により前記交流電源からの電力を負荷側に供給するとともに、消弧により負荷側への電力供給を遮断し、かつ点弧開始から完了までのオン時間と、消弧開始から完了までのオフ時間を変更可能な少なくとも１つのスイッチング素子を備えた位相制御装置のコンピュータに、前記スイッチング素子の点弧及び消弧のタイミングを設定するタイミング設定ステップと、前記タイミング設定ステップにより設定された点弧及び消弧のタイミングが、前記交流電源による交流電圧の０度の位相を含むその近辺の第１の位相範囲内かどうか、または１８０度の位相を含むその近辺の第２の位相範囲内かどうかを判定する判定ステップと、前記タイミング設定ステップにより設定された点弧及び消弧のタイミングで、前記スイッチング素子の点弧及び消弧を開始するとともに、前記判定ステップにより、点弧及び消弧のタイミングが、前記第１の位相範囲内または第２の位相範囲内であると判定された場合は、前記スイッチング素子のオン時間及びオフ時間を、前記第１の位相範囲内でも第２の位相範囲内でもないと判定された場合のオン時間及びオフ時間よりも短くする制御ステップと、を実行させるための位相制御プログラム。
【発明の効果】
【００１３】
前項（１）に記載の発明によれば、交流電源に接続され、任意のタイミングで点弧及び消弧が可能であり、点弧により交流電源からの電力を負荷側に供給するとともに、消弧により負荷側への電力供給を遮断し、かつ点弧開始から完了までのオン時間と、消弧開始から完了までのオフ時間を変更可能な少なくとも１つのスイッチング素子が用いられる。そして、スイッチング素子の点弧及び消弧のタイミングが設定されるとともに、設定された点弧及び消弧のタイミングが、交流電源による交流電圧の０度の位相を含むその近辺の第１の位相範囲内かどうか、または１８０度の位相を含むその近辺の第２の位相範囲内かどうかが判定される。設定された点弧及び消弧のタイミングで、スイッチング素子の点弧及び消弧が開始されるが、点弧及び消弧のタイミングが、第１の位相範囲内または第２の位相範囲内であると判定された場合は、スイッチング素子のオン時間及びオフ時間が、第１の位相範囲内でも第２の位相範囲内でもないと判定された場合のオン時間及びオフ時間よりも短く設定される。
【００１４】
つまり、スイッチング素子の点弧及び消弧のタイミングが交流電圧の０度の位相近辺でも１８０度の位相近辺でもない場合は、スイッチング素子のオン時間及びオフ時間は長く設定されるから、電圧が高い位相９０度、２７０度の付近で点弧や消弧が行われても、急激な電圧変化が抑制されて大きなノイズが発生するのを防止することができる。逆に、点弧及び消弧のタイミングが、交流電圧の０度の位相近辺または１８０度の位相近辺では、スイッチング素子のオン時間及びオフ時間は短く設定されるから、消弧時はもちろんのこと、コールドスタート時等に電圧が低い位相０度、１８０度の付近で点弧が行われても、大きなノイズが発生するのを抑制できる。このため、ノイズを抑制するために大型のノイズフィルタを設ける必要もなくなる。
【００１５】
前項（２）に記載の発明によれば、第１の位相範囲内または第２の位相範囲内で、スイッチング素子の点弧タイミングが設定され、交流電圧の任意の位相でスイッチング素子の消弧タイミングが設定されるから、逆位相制御方式による位相制御を行うことができる。
【００１６】
前項（３）に記載の発明によれば、交流電圧の任意の位相でスイッチング素子の点弧タイミングが設定され、第１の位相範囲内または第２の位相範囲内で、スイッチング素子の消弧タイミングが設定されるから、順位相制御方式による位相制御を行うことができる。
【００１７】
前項（４）に記載の発明によれば、スイッチング素子の種類及びその接続例として、スイッチング素子がＭＯＳＦＥＴからなり、２つのＭＯＳＦＥＴが交流電源に直列に逆接続されている例を挙げることができる。
【００１８】
前項（５）に記載の発明によれば、スイッチング素子の種類及びその接続例として、スイッチング素子はＩＧＢＴからなり、ダイオードとそれぞれ並列接続された２つのＩＧＢＴが、交流電源に直列に逆接続されている例を挙げることができる。
【００１９】
前項（６）に記載の発明によれば、スイッチング素子の種類及びその接続例として、スイッチング素子はＭＯＳＦＥＴからなり、ダイオードとそれぞれ直列に接続された２つのＭＯＳＦＥＴが逆向き並列状態で、交流電源に直列に接続されている例を挙げることができる。
【００２０】
前項（７）に記載の発明によれば、スイッチング素子の種類及びその接続例として、スイッチング素子はＩＧＢＴからなり、ダイオードとそれぞれ直列に接続された２つのＩＧＢＴが逆向き並列状態で、交流電源に直列に接続されている例を挙げることができる。
【００２１】
前項（８）に記載の発明によれば、ゼロクロス検出手段による検出信号に基づいて、スイッチング素子の点弧または消弧タイミングを設定することができる。
【００２２】
前項（９）に記載の発明によれば、スイッチング素子のオン時間及びオフ時間の制御を、スイッチング素子を点弧、消弧するための信号の入力端子に接続された抵抗の値を変化させることにより行うことができる。
【００２３】
前項（１０）に記載の発明によれば、スイッチング素子のオン時間及びオフ時間の制御を、スイッチング素子を点弧、消弧するための信号の入力端子の電圧値を変化させることにより行うことができる。
【００２４】
前項（１１）に記載の発明によれば、交流電圧の９０度の位相を含む所定の位相範囲及び２７０度の位相を含む所定の位相範囲を除く位相範囲内で、消弧タイミングが設定されるから、交流電圧の変化の大きい位相範囲内で消弧が行われるのを回避することができる。
【００２５】
前項（１２）に記載の発明によれば、位相制御の開始時には、点弧タイミングの位相角が交流電圧の半波毎に徐々に大きくなってスイッチング素子が点弧されるから、位相制御装置の動作開始時には、負荷に徐々に大きな電力を供給することができる。
【００２６】
前項（１３）に記載の発明によれば、位相制御の終了時には、消弧タイミングの位相角が交流電圧の半波毎に徐々に小さくなってスイッチング素子が消弧されるから、位相制御装置の動作終了時には、負荷への電力供給を徐々に減少することができる。
【００２７】
前項（１４）に記載の発明によれば、画像形成装置に備えられた定着装置のヒーターを位相制御するときに、点弧及び消弧のタイミングが交流電圧の０度の位相近辺でも１８０度の位相近辺でもない場合は、スイッチング素子のオン時間及びオフ時間は長く設定されるから、電圧が高い位相９０度、２７０度の付近で点弧や消弧が行われても、急激な電圧変化により大きなノイズが発生するのを抑制することができ。また、点弧及び消弧のタイミングが交流電圧の０度の位相近辺または１８０度の位相近辺では、スイッチング素子のオン時間及びオフ時間は短く設定されるから、消弧時はもちろんのこと、ヒーターのコールドスタート時等に電圧が低い位相０度、１８０度の付近で点弧が行われても、大きなノイズが発生するのを抑制できる。このため、ノイズを抑制するために大型のノイズフィルタを設ける必要のない位相制御装置を備えた画像形成装置となる。
【００２８】
前項（１５）に記載の発明によれば、点弧及び消弧のタイミングが交流電圧の０度の位相近辺でも１８０度の位相近辺でもない場合は、スイッチング素子のオン時間及びオフ時間は長く設定されるから、電圧が高い位相９０度、２７０度の付近で点弧や消弧が行われても、急激な電圧変化により大きなノイズが発生するのを抑制することができる。逆に、点弧及び消弧のタイミングが交流電圧の０度の位相近辺または１８０度の位相近辺では、スイッチング素子のオン時間及びオフ時間は短く設定されるから、消弧時はもちろんのこと、コールドスタート時等に電圧が低い位相０度、１８０度の付近で点弧が行われても、大きなノイズが発生するのを抑制できる。このため、ノイズを抑制するために大型のノイズフィルタを設ける必要もなくなる。
【００２９】
前項（１６）に記載の発明によれば、点弧及び消弧のタイミングが交流電圧の０度の位相近辺でも１８０度の位相近辺でもない場合は、スイッチング素子のオン時間及びオフ時間を長く設定し、点弧及び消弧のタイミングが交流電圧の０度の位相近辺または１８０度の位相近辺では、スイッチング素子のオン時間及びオフ時間を短く設定する処理を、位相制御装置のコンピュータに実行させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の一実施形態に係る位相制御装置が用いられた画像形成装置の概略構成図である。
【図２】定着装置のヒーターを駆動制御する位相制御装置を示すブロック図である。
【図３】位相制御回路の一例を示す回路図である。
【図４】図３の位相制御回路の動作を説明するための波形図である。
【図５】図３の位相制御回路を用いた順位相制御方式を説明するための波形図である。
【図６】図３の位相制御回路を用いた非ゼロクロス制御を説明するための波形図である。
【図７】他のスイッチング素子の接続例を示す位相制御回路図である。
【図８】スイッチング素子のさらに他の接続例を示す位相制御回路図である。
【図９】スイッチング素子のさらに他の接続例を示す位相制御回路図である。
【図１０】ゲート抵抗の値を点弧時と消弧時とで変化させることにより、スイッチング素子のオン時間、オフ時間を変更することができる、逆位相制御方式に適した位相制御回路の一例を示す回路図である。
【図１１】スイッチング素子のオン時間、オフ時間を変更可能な他の位相制御回路を示す回路図である。
【図１２】スイッチング素子としてトライアックを用いた従来の位相制御回路を示す回路図である。
【図１３】図１２の位相制御回路の動作を示す波形図である。
【図１４】スイッチング素子として２つのＭＯＳＦＥＴを用いた従来の位相制御回路を示す回路図である。
【図１５】図１４の位相制御回路の動作を示す波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００３２】
図１は、この発明の一実施形態に係る位相制御装置が用いられた画像形成装置１の概略構成図である。この実施形態では、画像形成装置１として、プリンタ機能、ファクシミリ機能、スキャン機能等の機能を備えた多機能デジタル画像形成装置であるＭＦＰ（Multi Function Peripherals）が用いられている。
【００３３】
画像形成装置１の内部には電源装置１０が内蔵され、交流電源から生成された直流電源により、画像形成装置１の各種の駆動部品や制御系に電力を供給している。また、交流電源からの電力は、後述するように位相制御されて定着装置１０８のヒーターに供給されるようになっている。
【００３４】
この画像形成装置１０１に印字の指示があると、給紙トレイ１０２に格納された記録媒体としての用紙Ｓが１枚ずつ給紙ローラ１１０ａにより給紙搬送路１００に取り出され、搬送ローラ１１０ｂ，１１０ｃにより搬送される。
【００３５】
前記用紙Ｓが搬送される一方、帯電された各色の感光体１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ、１０５ｄが画像データに基づいてレーザユニット１０３により露光される。そして、各色の現像ユニット１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄ内のトナーが現像されて感光体１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ１０５ｄ上にトナー画像が形成され、電圧を印加することにより感光体１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ１０５ｄ上のそれぞれイエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ）の４色のトナー画像が、転写ベルト１０６上に転写される。
【００３６】
この後、転写ローラ１１０ｄに電圧を印加することにより、転写ベルト１０６に形成された４色のトナー画像が用紙Ｓに転写される。用紙Ｓ上に形成されたトナー画像は、定着装置１０８の加圧ローラ１１とヒーターによって加熱された定着ローラ１２間を通過することにより、熱と圧力が加わり用紙Ｓ上に定着される。トナー画像が定着された用紙Ｓは、排紙ロ−ラ１１０ｅ，１１０ｅにより図示しない排紙トレイに排出される。
【００３７】
画像形成が行われて前記現像ユニット１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄ内のトナーが少なくなると、各色のトナーボトル１０７ａ，１０７ｂ，１０７ｃ，１０７ｄに保管されたトナーが現像ユニット１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄに供給される。
【００３８】
また、メインモータ１０９ａは、給紙工程から転写工程まで用紙Ｓを搬送するための回転駆動源であり、この他、転写ベルト１０６を駆動したり、ブラック感光体１０５ｄを駆動する。定着モータ１０９ｂは、定着器１０８の駆動を行う。
【００３９】
さらにまた、ブラック用現像モータ１０９ｃは、ブラック現像ユニット１０４ｄの駆動を行う。
【００４０】
また、カラー現像モータ１０９ｄは、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ）の現像ユニット１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃを駆動する。
【００４１】
さらに、カラー感光体モータ１０９ｅは、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ）の感光体１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃを駆動する。
【００４２】
図２は、定着装置１０８のヒーターを駆動制御する位相制御装置を示すブロック図である。定着装置１０８は前述したように、定着ローラ１２を加熱するヒーター１１１と、ヒーター１１１による加熱温度を検出するための温度センサ１１２を備えている。位相制御装置はヒーター制御装置１２０と制御部１３０と後述するスイッチング素子等を備えている。
【００４３】
ヒーター制御装置１２０は、スイッチング素子の点弧・消弧を制御することによりヒーター１１１の点弧、消弧を制御するヒーター点弧・消弧制御回路１２１と、交流電源２００の電圧のゼロクロスを検出するための交流電源ゼロクロス検出回路１２２を備えている。ヒーター点弧・消弧制御回路１２１は機能的に制御部１３０によって構成されても良い。なお、この実施形態では、交流電源２００として周波数５０−６０Ｈｚの商用交流電源が使用されている。
【００４４】
制御部１３０はヒーター１１１を含む画像形成装置１の全体を制御するものであり、制御を実行するＣＰＵ１３１と、ＣＰＵ１３１の動作プログラム等を格納するＲＯＭ１３２と、ＣＰＵ１３１が動作する際の作業領域を提供するＲＡＭ１３３と、特定動作を実行させるＡＳＩＣ（application specific integrated circuit）１３４等を備えている。
【００４５】
この制御部１３０は、定着装置１０８の温度センサ１１２から温度データを受信するとともに、ヒーター制御装置１２０の交流電源ゼロクロス検出回路１２２から交流電源２００のゼロクロス信号を受信し、これらの温度データ及びゼロクロス信号に基づいて、ヒーター１１１を駆動するタイミングであるスイッチング素子の点弧タイミング、及びヒーター１１１の駆動解除タイミングであるスイッチング素子の消弧タイミングを設定し、それらのタイミングを示すヒーター制御信号をヒーター制御装置１２０に出力する。さらに、スイッチング素子の点弧開始から点弧完了までの時間であるオン（ＯＮ）時間と、消弧開始から消弧完了までの時間であるオフ（ＯＦＦ）時間を設定するためのオン・オフ時間設定信号をヒーター制御装置１２０に出力する。ヒーター制御装置１２０は制御部１３０からのこれら信号に基づいて、スイッチング素子の駆動信号の出力状態を制御し、ヒーター１１１に対する電力供給を制御する。
【００４６】
図３は、位相制御回路の一例を示す回路図である。この位相制御回路は、交流電源２００と負荷であるヒーター１１１との間に２つのスイッチング素子３００が接続されている。このスイッチング素子３００は、任意のタイミングで点弧及び消弧が可能であり、点弧により交流電源２００からの電力をヒーター１１１に供給するとともに、消弧によりヒーター１１１への電力供給を遮断し、かつ前述したオン時間とオフ時間、換言すればスイッチング素子３００の点弧時及び消弧時のスイッチング速度を変更可能な素子により構成されている。
【００４７】
このようなスイッチング素子３００として、図３に示す例では、ＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）３０１、３０２が使用されている。具体的には、２つのＭＯＳＦＥＴ３０１、３０２が交流電源２００に直列に逆接続（バックツーバック）されている。また、各ＭＯＳＦＥＴ３０１、３０２のゲートはそれぞれゲート抵抗３０３、３０４を介してヒーター点弧・消弧制御回路１２１に接続されており、ヒーター点弧・消弧制御回路１２１で生成された駆動信号がゲートに入力されると、ＭＯＳＦＥＴ３０１、３０２は点弧され、駆動信号が解除されると消弧されるようになっている。
【００４８】
また、ヒーター点弧・消弧制御回路１２１は、制御部１３０から受信したオン・オフ時間設定信号に基づいて、各ＭＯＳＦＥＴ３０１、３０２のオン時間及びオフ時間が設定された時間になるように、各ＭＯＳＦＥＴ３０１、３０２の駆動信号の立ち上がり及び立ち下がりの傾きを変更設定する。
【００４９】
なお、交流電源２００と並列にゼロクロス検出回路１２２が接続されている。この例では、ゼロクロス検出回路１２２は、並列逆接続されたフォトダイオード１２２ａとフォトトランジスタ１２２ｂからなるフォトカプラ１２３によって構成されており、電源電圧が反転する毎にフォトトランジスタ１２２ｂからゼロクロス信号が出力される。なお、符号１２４は交流電源２００とフォトダイオード１２２ａとの間に接続された電流制限用の抵抗であり、符号１２５は図示しない直流電源とフォトトランジスタ１２２ｂのコレクタ間に接続された抵抗である。
【００５０】
次に、図３の位相制御回路の動作を図４の波形図を参照して説明する。
【００５１】
図４に示すように、ゼロクロス検出回路１２２によって交流電源２００から入力される交流電圧のゼロクロスが検出され、ゼロクロス信号が制御部１３０に入力される。ゼロクロス信号は、ゼロクロスである交流電圧の位相０度及び１８０度の前に立ち上がり、ゼロクロスを過ぎて立ち下がるパルス信号である。
【００５２】
このゼロクロス信号に基づいて、制御部１３０はオン・オフ時間設定信号を生成する。このオン・オフ時間設定信号は、交流電圧の０度の位相を含むその近辺の第１の位相範囲内と、１８０度の位相を含むその近辺の第２の位相範囲内ではHighレベル（図４ではFastと記している）であり、第１の位相範囲内でも第２の位相範囲内でもない場合はLowレベル（図４ではSlowと記している）のパルス信号である。第１、第２の位相範囲はそれぞれ予め設定されており、第１の位相範囲の位相角（パルス幅ｔ１）と第２の位相範囲の位相角（パルス幅ｔ２）は同じであっても良いし、異なっていても良い。一例として、第１の位相範囲として３４８〜１２度、第２の位相範囲として１６８〜１９２度を挙げることができる。これは、一般的なトライアックのインヒビット電圧３０Ｖ以下（実効値１００Ｖの交流電源の場合）の位相範囲である。
【００５３】
また、第１の位相範囲及び第２の位相範囲が、ゼロクロス信号の位相範囲と同じである場合は、オン・オフ時間設定信号としてゼロクロス信号を用いても良い。
【００５４】
さらに制御部１３０は、ヒーター１１１の温度データ、ゼロクロス信号等に基づいて、ヒーター１１１の駆動及び駆動解除のタイミング、換言すればスイッチング素子３００の点弧及び消弧のタイミングを設定し、それらのタイミングを示すヒーター制御信号をヒーター制御装置１２０に出力する。ヒーター制御信号の立ち上がりがスイッチング素子３００の点弧タイミングを示し、立ち下がりが消弧タイミングを示している。
【００５５】
ヒーター点弧・消弧制御回路１２１は、オン・オフ時間設定信号とヒーター制御信号を受信して、スイッチング素子３００の駆動信号を生成する。具体的には、スイッチング素子３００の点弧タイミングであるヒーター制御信号の立ち上がりが、オン・オフ時間設定信号のHigh（Fast）の期間、つまり第１の位相範囲内か第２の位相範囲内に存在している場合は、短いオン時間を設定して駆動信号を素早く立ち上げ、オン・オフ時間設定信号のLow（Slow）の期間、つまり第１の位相範囲内でも第２の位相範囲内でもない場合は、長いオン時間を設定して駆動信号を緩い傾斜で立ち上げる。同様に、スイッチング素子３００の消弧タイミングであるヒーター制御信号の立ち下がりが、オン・オフ時間設定信号の第１の位相範囲内か第２の位相範囲内に存在している場合は、短いオフ時間を設定して駆動信号を素早く立ち下げ、第１の位相範囲内でも第２の位相範囲内でもない場合は、長いオフ時間を設定して駆動信号を緩い傾斜で立ち下げる。
【００５６】
例えば、図４の区間Ａにおいては、タイミングＴ１のヒーター点弧時（ヒーター制御信号の立ち上がり時）には、オン・オフ時間設定信号はHigh（Fast）であり、スイッチング素子３００のオン時間は短く設定され高速で点弧されるため、直ちにヒーター１１１が点弧される。このため、図４のヒーター電圧の波形に示されるように、交流電源２００の電圧カーブに沿ってヒーター１１１へ電圧が印加される。タイミングＴ２のヒーター消弧時（ヒーター制御信号の立ち下がり時）においてもオン・オフ時間設定信号はHigh（Fast）であり、スイッチング素子３００のオン時間は短く設定され高速で消弧されるため、ヒーター１１１への電圧印加は直ちに消弧される。しかも、スイッチング素子１１１の点弧及び消弧は、第１の位相範囲内の交流電圧の位相０度近辺で行われるため、電圧レベルは低く発生するノイズは小さい。
【００５７】
区間Ｂにおいては、タイミングＴ３のヒーター点弧時（ヒーター制御信号の立ち上がり時）にはオン・オフ時間設定信号はHigh（Fast）であり、スイッチング素子３００のオン時間は短く設定され高速で点弧されるため、直ちにヒーターが点弧され、交流電源２００の電圧カーブに沿ってヒーター１１１へ電圧が印加される。一方、タイミングＴ４のヒーター消弧時（ヒーター制御信号の立ち下がり時）にはオン・オフ時間設定信号はLow（Slow）であり、スイッチング素子３００のオフ時間は長く設定され低速で消弧される。このため、ヒーター１１１への電圧印加は低速で消弧され、電圧レベルが高くても電圧の急激な変化によるノイズの発生を抑制することができる。
【００５８】
これに対し、スイッチング素子としてトライアック５０１を用いた図１２に示す従来の位相制御回路では、図１３の波形図に示すように、各タイミングＴ３１、Ｔ３２、Ｔ３３、Ｔ３４におけるヒーター点弧時にヒーター制御信号が急激に立ち上がって、交流電圧が直ちにヒーター１１１に印加されるため、電圧変化が大きく大きなノイズが発生する。
【００５９】
また、スイッチング素子５００として２つのＭＯＳＦＥＴ５０２、５０３を用いた図１４に示す従来の位相制御回路では、図１５の波形図に示すように、各タイミングＴ４２、Ｔ４４におけるヒーター消弧時にヒーター制御信号のオフ時間を長く設定する、つまりヒーター制御信号の立ち下がりを緩くすることにより、交流電圧の変化を小さくしてノイズを抑制できるが、各タイミングＴ４１、Ｔ４３、Ｔ４５におけるヒーター点弧時のヒーター制御信号のオン時間も長く設定されていたため、ヒーター１１１のコールドスタート点弧時に電流量が大きくなってノイズが大きくなっていた。
【００６０】
本実施形態では上述したように、スイッチング素子３００の点弧及び消弧のタイミングであるヒーター制御信号の立ち上がり、立ち下がりのタイミングが、第１の位相範囲内でも第２の位相範囲内でもない場合、換言すれば交流電圧の０度の位相近辺でも１８０度の位相近辺でもない場合は、スイッチング素子３００のオン時間及びオフ時間は長く設定されるから、電圧レベルが高い位相９０度、２７０度の付近で点弧や消弧が行われても、急激な電圧変化が抑制されて大きなノイズが発生するのを防止することができる。逆に、点弧及び消弧のタイミングが、第１の位相範囲内または第２の位相範囲内の場合、換言すれば交流電圧の０度の位相近辺または１８０度の位相近辺では、スイッチング素子３００のオン時間及びオフ時間は短く設定されるから、消弧時はもちろんのこと、コールドスタート時等に電圧レベルが低い位相０度、１８０度の付近で点弧が行われても、大きなノイズが発生するのを抑制できる。このため、ノイズを抑制するために大型のノイズフィルタを設ける必要もなくなる。
【００６１】
このように、この実施形態では、電圧レベルが高い位相９０度、２７０度の付近で点弧や消弧が行われても、オン時間やオフ時間は長く設定されるから、急激な電圧変化が抑制されて大きなノイズが発生するのを防止することができる。しかし、ノイズをさらに抑制する観点から、交流電圧の９０度の位相を含む所定の位相範囲及び２７０度の位相を含む所定の位相範囲を除く位相範囲内で消弧タイミングを設定し、交流電圧の９０度の位相近辺及び２７０度の位相近辺の電圧の高いところで消弧しないようにするのが望ましい。
【００６２】
図３の位相制御回路による位相制御方式は、逆位相制御方式であっても順位相制御方式であっても良い。逆位相制御方式は、第１の位相範囲内または第２の位相範囲内で、スイッチング素子３００の点弧タイミングを設定して点弧し、交流電圧の任意の位相でスイッチング素子３００の消弧タイミングを設定して消弧する方式である。順位相制御方式は、交流電圧の任意の位相でスイッチング素子３００の点弧タイミングを設定して点弧し、第１の位相範囲内または第２の位相範囲内で、スイッチング素子３００の消弧タイミングを設定して消弧する方式である。
【００６３】
図３の位相制御回路を用いた順位相制御方式を図５の波形図を参照して説明する。
【００６４】
図５の区間Ａにおいて、スイッチング素子３００の点弧タイミングＴ１１であるヒーター制御信号の立ち上がりのタイミングは、ゼロクロスである位相１８０度の前であるが、オン・オフ時間設定信号がHigh（Fast）の期間内であるため、スイッチング素子３００のオン時間は短く設定されて高速で点弧される。このため、直ちにヒーター１１１が点弧され、ヒーター電圧は直ちに立ち上がるが、電圧レベルが低いため発生するノイズは小さい。また、スイッチング素子３００の消弧タイミングＴ１２であるヒーター制御信号の立ち下がりのタイミングは、ゼロクロスである位相１８０度またはその近辺であるが、オン・オフ時間設定信号はHigh（Fast）であるから、スイッチング素子３００のオン時間は短く設定されて高速で消弧され、ヒーター１１１への電圧印加も直ちに消弧される。
【００６５】
区間Ｂにおいては、タイミングＴ１３におけるヒーター制御信号の立ち上がり時には、オン・オフ時間設定信号はLow（Slow）となっており、スイッチング素子３００のオン時間は長く設定され低速で点弧されるため、ヒーター１１１へ電圧がゆっくりと印加される。このため、電圧レベルが高くても電圧の急激な変化による大きなノイズの発生を抑制することができる。
【００６６】
一方、タイミングＴ１４におけるヒーター制御信号の立ち下がり時には、オン・オフ時間設定信号はHigh（Fast）となっており、スイッチング素子３００のオン時間は短く設定されて高速で消弧され、ヒーター１１１への電圧印加も直ちに消弧される。
【００６７】
このようにこの実施形態では、順位相制御方式であってもスイッチング素子３００の点弧及び消弧時のノイズの発生を抑制することができる。
【００６８】
図４及び図５の例では、スイッチング素子３００を交流電圧のゼロクロスの位相で点弧させあるいは消弧させるゼロクロス制御を行ったが、図６のように、非ゼロクロス制御であっても良い。
【００６９】
非ゼロクロス制御は、交流電圧の任意の位相で、スイッチング素子３００の点弧、消弧によるヒーター１１１の点弧、消弧を行うものである。図６の例では、Ｔ２１、Ｔ２３、Ｔ２５の各タイミングでスイッチング素子３００を点弧させ、Ｔ２２、Ｔ２４の各タイミングでスイッチング素子３００を消弧させているが、オン・オフ時間設定信号がHigh（Fast）であれば、スイッチング素子３００のオン時間、オフ時間は短く設定されて高速で点弧または消弧し、オン・オフ時間設定信号がLow（Slow）であれば、スイッチング素子３００のオン時間、オフ時間は長く設定されて低速で点弧または消弧するようになっている。この非ゼロクロス制御によっても、電圧レベルが高いところでの点弧、消弧によるノイズの発生を抑制でき、位相が０度または１８０度付近で点弧することによるコールドスタート時のノイズの発生を抑制できる。
【００７０】
以上の実施形態ではスイッチング素子３００として、２つのＭＯＳＦＥＴ３０１、３０２が交流電源２００に直列に逆接続された例を示したが、スイッチング素子３００はこの例のものに限定されることはない。
【００７１】
例えば図７のように、スイッチング素子３００としてＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）３１１、３１２を用い、ダイオード３１３、３１４とそれぞれ並列接続された２つのＩＧＢＴ３１１、３１２が、交流電源２００に直列に逆接続されていてもよい。この場合もＩＧＢＴ３１１、３１２のゲートに各ゲート抵抗３１５、３１６を介して駆動信号を出力することによりＩＧＢＴ３１１、３１２を点弧し、駆動信号を解除することによりＩＧＢＴ３１１、３１２を消弧する。また、駆動信号の立ち上がり及び立ち下がりを早くすることによりオン時間やオフ時間を短くし、緩やかに傾斜させることでオン時間やオフ時間を長くできる。そして、駆動信号の立ち上がりまたは立ち下がりのタイミングが、オン・オフ時間設定信号のHigh（Fast）の期間であれば、オン時間、オフ時間を短く設定し、オン・オフ時間設定信号のLow（Slow）の期間であれば、オン時間、オフ時間を長く設定する。
【００７２】
図８はスイッチング素子３００の他の接続例を示すものである。この例では、スイッチング素子３００はＭＯＳＦＥＴ３２１、３２２からなり、ダイオード３２３、３２４とそれぞれ直列に接続された２つのＭＯＳＦＥＴ３２１、３２２が逆向き並列状態で、交流電源２００に直列に接続されている。この場合もＭＯＳＦＥＴ３２１、３２２のゲートに各ゲート抵抗３２５、３２６を介して駆動信号を出力することによりＭＯＳＦＥＴ３２１、３２２を点弧し、駆動信号を解除することによりＭＯＳＦＥＴ３２１、３２２を消弧する。また、駆動信号の立ち上がり及び立ち下がりを早くすることによりオン時間やオフ時間を短くし、緩やかに傾斜させることでオン時間やオフ時間を長くできる。そして、駆動信号の立ち上がりまたは立ち下がりのタイミングが、オン・オフ時間設定信号のHigh（Fast）の期間であれば、オン時間、オフ時間を短く設定し、オン・オフ時間設定信号のLow（Slow）の期間であれば、オン時間、オフ時間を長く設定する。
【００７３】
図９はスイッチング素子３００のさらに他の接続例を示すものである。この例では、スイッチング素子３００はＩＧＢＴ３３１、３３２からなり、ダイオード３３３、３３４とそれぞれ直列に接続された２つのＩＧＢＴ３３１、３３２が逆向き並列状態で、交流電源２００に直列に接続されている。この場合もＩＧＢＴ３３１、３３２のゲートに各ゲート抵抗３３５、３３６を介して駆動信号を出力することによりＩＧＢＴ３３１、３３２を点弧し、駆動信号を解除することによりＩＧＢＴ３３１、３３２を消弧する。また、駆動信号の立ち上がり及び立ち下がりを早くすることによりオン時間やオフ時間を短くし、緩やかに傾斜させることでオン時間やオフ時間を長くできる。そして、駆動信号の立ち上がりまたは立ち下がりのタイミングが、オン・オフ時間設定信号のHigh（Fast）の期間であれば、オン時間、オフ時間を短く設定し、オン・オフ時間設定信号のLow（Slow）の期間であれば、オン時間、オフ時間を長く設定する。
【００７４】
ところで、スイッチング素子３００のオン時間やオフ時間の変更方法は、特に限定されることはないが、一例としてゲート抵抗の値を変化させることにより行うことができる。スイッチング素子３００は自身の寄生容量Ｃを有しており、この寄生容量Ｃとゲート抵抗との時定数に依存して、スイッチング素子のオン時間、オフ時間が決定される。このため、ゲート抵抗の値Ｒを変更することにより時定数Ｃ・Ｒを変えることにより、オン時間、オフ時間を変更することができる。
【００７５】
図１０は、ゲート抵抗の値を点弧時と消弧時とで変化させることにより、スイッチング素子３００のオン時間、オフ時間を変更することができる、逆位相制御方式に適した位相制御回路の一例を示す回路図である。
【００７６】
この回路は、基本的には図３の位相制御回路と同様に、２つのＭＯＳＦＥＴ３０１、３０２が交流電源２００に直列に逆接続されたものであり、図３の位相制御回路と同一構成部分については同一の符号を付している。この位相制御回路では、各ＭＯＳＦＥＴ３０１、３０２のゲートにそれぞれ２つの抵抗３０３、３０５と３０４、３０６とが直列に接続されると共に、それら２つの抵抗のうちの１つ３０５、３０６と並列に、カソード側をＭＯＳＦＥＴのゲート側に配置されたダイオード３０７、３０８がそれぞれ接続されている。
【００７７】
このような構成とすることにより、点弧時にHighとなり消弧時にLowとなるスイッチング素子３００の駆動信号は、点弧時はダイオード３０７、３０８と並列接続された抵抗３０５、３０６がダイオード３０７、３０８により短絡されるため時定数には寄与せず、消弧時にはダイオード３０７、３０８と並列接続された抵抗３０５、３０６が作用して時定数に寄与することになる。その結果、オン時間がオフ時間よりも短くなり、交流電圧の位相０度または１８０度でスイッチング素子３００を点弧し、電圧レベルの高い位相で消弧する逆位相制御方式に最適に使用することができる。なお、ゲート抵抗３０３〜３０６の数は図１０のものに限定されることはなく、オン時間≦オフ時間となるように時定数が設定される数であれば良い。
【００７８】
図１１は、スイッチング素子３００のオン時間、オフ時間を変更可能な他の位相制御回路を示す回路図である。この位相制御回路では、ヒーター点弧・消弧制御回路１２１は電圧可変部３５０を備え、スイッチング素子３００の駆動信号の電圧レベルを変化させることができるようになっている。
【００７９】
即ち、スイッチング素子３００の寄生容量とゲート抵抗とで決定される時定数が同じであっても、駆動電圧が高い場合はオン時間、オフ時間は早くなり、駆動電圧が低い場合はオン時間、オフ時間は遅くなる。このため、第１の位相範囲内及び第２の位相範囲内では、駆動電圧を高く設定し、第１の位相範囲内でも第２の位相範囲内でもない場合は、駆動電圧を高く設定することにより、オン時間及びオフ時間を変化させることができる。この場合、ヒーター点弧・消弧制御回路１２１は、オン・オフ時間設定信号の代わりに、同じ波形からなる電圧設定信号を制御部１３０から受信し、この電圧設定信号を基に電圧可変部３５０が駆動信号の電圧レベルを可変設定する。
【００８０】
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることはない。例えば、図１０及び図１１の例ではスイッチング素子３００としてＭＯＳＦＥＴ３０１、３０２を使用したが、ＩＧＢＴを使用した場合も同様にして、オン時間、オフ時間を変化させることができる。
【００８１】
また、位相制御の開始時には、点弧タイミングの位相角を交流電圧の半波毎に徐々に大きく設定してスイッチング素子３００を点弧させることにより、ヒーターへの供給電力を徐々に増加させていく制御を行うのが、ノイズをさらに抑制しながらヒーター１１１を動作させることができる点で望ましい。
【００８２】
また、位相制御の終了時には、開始時とは逆に、消弧タイミングの位相角を交流電圧の半波毎に徐々に小さく設定してスイッチング素子３００を消弧させることにより、ヒーター１１１への供給電力を徐々に減少させていく制御を行うのが、ノイズをさらに抑制しながらヒーター動作を終了させることができる点で望ましい。
【００８３】
また、負荷が画像形成装置１における定着装置１０８のヒーター１１１である場合を説明したが、負荷は定着装置１０８以外のヒーターであっても良いし、ヒーター以外の負荷であっても良く、各種の負荷を駆動する電源装置等に適用されても良い。
【符号の説明】
【００８４】
１      画像形成装置
１０８  定着装置
１１１  ヒーター
１２０  ヒーター制御装置
１２１  ヒーター点弧・消弧制御装置
１２２  ゼロクロス検出回路
１３０  制御部
１３１  ＣＰＵ
２００  交流電源
３００  スイッチング素子
３０１、３０２、３２１、３２２  ＭＯＳＦＥＴ
３１１、３１２、３３１、３３２  ＩＧＢＴ
【図１】
2018073048.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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