(57)【要約】【課題】コンデンサインプット形の整流回路を用いているにもかかわらず、力率の低下を抑えることのできる電力制御を低コストで実現すること。【解決手段】交流電源３５からの交流電力をレギュレーター１０により整流して二次側負荷３７に供給し、かつ、交流電源３５からの交流電力をヒーター群３８に第１〜２ヒーター用スイッチング部３１ａ〜３１ｂを介して、供給するための電力制御方法である。この電力制御方法は、交流電力の各半サイクルにおける第１平滑コンデンサ１２の充電電流に起因する入力充電電流が流れている充電電流期間において第１〜２ヒーター３８ａ〜３８ｂに流れる電流と整流入力電流Ｉｉ１との合成電流、および非充電電流期間において第１〜２ヒーター３８ａ〜３８ｂに流れる電流が正弦波に近い波形を示すように、第１〜２ヒーター３８ａ〜３８ｂを選択して第１〜２ヒーター用スイッチング部３１ａ〜３１ｂをオンする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源からの交流電力を整流回路により整流して直流負荷に供給し、かつ、前記交流電源からの交流電力を複数の交流負荷からなる交流負荷群にスイッチング素子を介して供給するための電力制御方法であって、
前記交流電力の各半サイクルにおける前記整流回路において入力電流が流れている入力電流期間において前記交流負荷に流れる電流と前記入力電流との合成電流、および前記交流電力の各半サイクルにおける前記入力電流期間以外の期間である非入力電流期間において前記交流負荷に流れる電流による各半サイクルの電流が正弦波に近い波形を示すように、前記交流負荷群から１つまたは複数の前記交流負荷を選択して前記スイッチング素子をオンする、
ことを特徴とする電力制御方法。
【請求項２】
交流電源からの交流電力をコンデンサインプット形の整流スイッチング回路により整流して直流負荷に供給し、かつ、前記交流電源からの交流電力を複数の交流負荷からなる交流負荷群にスイッチング素子を介して供給するための電力制御方法であって、
前記交流電力の各半サイクルにおける前記整流スイッチング回路においてコンデンサの充電電流に起因する入力充電電流が流れている充電電流期間において前記交流負荷に流れる電流と前記充電電流期間において前記整流スイッチング回路の入力電流である整流入力電流との合成電流、および前記交流電力の各半サイクルにおける前記充電電流期間以外の期間である非充電電流期間において前記交流負荷に流れる電流による各半サイクルの電流が正弦波に近い波形を示すように、前記交流負荷群から１つまたは複数の前記交流負荷を選択して前記スイッチング素子をオンする、
ことを特徴とする電力制御方法。
【請求項３】
前記交流負荷群は、第１負荷と第２負荷とを含み、
前記非充電電流期間においては、前記交流負荷群のうち前記第１負荷にのみ電流が流れるように、前記スイッチング素子をオンし、
前記充電電流期間においては、前記交流負荷群のうち前記第２負荷にのみ電流が流れるように、前記スイッチング素子をオンする、
請求項２記載の電力制御方法。
【請求項４】
前記交流負荷群は、第１負荷と第２負荷とを含み、
前記充電電流期間の前の前記非充電電流期間においては、前記交流負荷群のうち前記第１負荷にのみ電流が流れるように、前記スイッチング素子をオンし、
前記充電電流期間の後の前記非充電電流期間においては、前記交流負荷群のうち前記第２負荷にのみ電流が流れるように、前記スイッチング素子をオンし、
前記充電電流期間においては、前記交流負荷群のうち前記第１負荷または前記第２負荷のいずれかに電流が流れるように、前記スイッチング素子をオンする、
請求項２記載の電力制御方法。
【請求項５】
前記充電電流期間を複数の期間に分割し、分割された期間ごとに前記交流負荷群から１つまたは複数の前記交流負荷を選択して前記スイッチング素子をオンする、
請求項２ないし４のいずれかに記載の電力制御方法。
【請求項６】
前記充電電流期間における前記合成電流は、所定のしきい値以下である、
請求項２ないし５のいずれかに記載の電力制御方法。
【請求項７】
交流電源からの交流電力を整流して直流電力を出力するコンデンサインプット形の整流スイッチング回路を有し、直流負荷に当該直流電力を供給し、かつ、前記交流電源からの交流電力を複数の交流負荷からなる交流負荷群に供給する電力制御装置であって、
前記交流電源からの交流電力を前記交流負荷群に供給する際に、前記各交流負荷に流れ込む電流のオンまたはオフを制御するスイッチング素子と、
前記交流電力の各半サイクルにおける前記整流スイッチング回路においてコンデンサの充電電流に起因する入力充電電流が流れている期間である充電電流期間および前記充電電流期間以外の期間である非充電電流期間を検出する期間検出手段と、
前記スイッチング素子の制御動作を決定して前記スイッチング素子に指示を与える制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記期間検出手段により検出された充電電流期間において前記交流負荷に流れる電流と前記充電電流期間において前記整流スイッチング回路の入力電流である整流入力電流との合成電流と、前記期間検出手段により検出された非充電電流期間において前記交流負荷に流れる電流とが、正弦波に近い波形を示すように、前記交流負荷群から１つまたは複数の前記交流負荷を選択し、前記スイッチング素子をオンさせる、
ことを特徴とする電力制御装置。
【請求項８】
交流電力によって動作する複数の交流負荷からなる交流負荷群および直流電力によって動作する直流負荷を備えた画像形成装置であって、
交流電源から供給される交流電力を整流して前記直流負荷に直流電力を供給するためのコンデンサインプット形の整流スイッチング回路と、
前記交流電源から供給される交流電力を前記交流負荷群に供給する際に、前記各交流負荷に流れ込む電流のオンまたはオフを制御するスイッチング素子と、
前記交流電力の各半サイクルにおける前記整流スイッチング回路においてコンデンサの充電電流に起因する入力充電電流が流れている期間である充電電流期間および前記充電電流期間以外の期間である非充電電流期間を検出する期間検出手段と、
前記スイッチング素子の制御動作を決定して前記スイッチング素子に指示を与える制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記期間検出手段により検出された充電電流期間において前記交流負荷に流れる電流と前記充電電流期間において前記整流スイッチング回路の入力電流である整流入力電流との合成電流と、前記期間検出手段により検出された非充電電流期間において前記交流負荷に流れる電流とが、正弦波に近い波形を示すように、前記交流負荷群から１つまたは複数の前記交流負荷を選択し、前記スイッチング素子をオンさせる、
ことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力制御方法、電力制御装置および画像形成装置に関する。本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置、およびこれらの複合機などの電子写真方式の画像形成装置などの電力制御に利用される。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置は、通常、商用電源から交流電力を供給されることにより作動する。画像形成装置は、一般的に直流負荷と交流負荷とを有し、供給された交流電力の一部を直流電力に変換して直流負荷に供給し、交流負荷には交流電力を整流することなく供給する。
【０００３】
図１６は一般的な画像形成装置１０１の各部に供給される電力の種類を示す図である。図１６に示すように、交流電源１３５から電力制御装置１３０に供給された交流電力のうち、一部は直流電力に変換され、イメージングユニットＧＵ、中間転写部１４０、定着部１５０、制御部１３４、および操作部１８０に供給される。直流負荷として、例えば、各ローラーや各ファンを駆動させるためのモーター、制御部１３４および操作部１８０における電子部品または電子回路などがある。
【０００４】
また、交流電源１３５から供給された交流電力の一部は、整流されることなく、定着部１５０に供給される。交流負荷として、定着部１５０において定着処理を行うための熱源であるヒーターが挙げられる。近年は、ショートウォームアップや高速プリントを実現するために大電力のヒーターが用いられている。
【０００５】
交流負荷の一般的な電力制御方法として、位相制御および波数制御がある。位相制御は、負荷に対して、交流電力を半サイクル内の任意の位相角からゼロクロス点まで電力を供給し、この位相角を変化させることで供給電力を可変する制御方法である。
【０００６】
また、波数制御は、交流電力の半サイクルを１つの単位として、半サイクルごとにＯＮまたはＯＦＦすることで、負荷への供給電力を可変する制御方法である。
【０００７】
また、これらの制御方法をさらに改良した制御方法も提案されている。このような制御方法は、例えば特許文献１および特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−１８６２１８号公報
【特許文献２】特開２０１０−２８６６４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上に述べたように、交流電力の一部が電力制御装置１３０により直流電力に変換される。交流電力を直流電力に変換するために電力制御装置１３０はレギュレーターを備える。レギュレーターは、交流電力を整流するための整流回路を備える。一般的に、整流回路としては、コンデンサインプット形整流回路が用いられる。コンデンサインプット形整流回路を用いることにより、以下に示す問題が生じる。
【００１０】
図１７はコンデンサインプット形整流回路の入力電圧Ｖｉ１０１および整流入力電流Ｉｉ１０１の波形を示す図である。なお、入力電圧Ｖｉ１０１はレギュレーターに入力される電圧であり、整流入力電流Ｉｉ１０１はレギュレーターに入力される電流である。
【００１１】
図１７に示すように、入力電圧Ｖｉ１０１は正弦波である。しかし、整流入力電流Ｉｉ１０１は、コンデンサインプット形整流回路におけるコンデンサの入力充電電流による影響を受けるため、その波形は急峻に立ち上がりかつ立ち下がるので尖ったような形状の部分を有する。整流入力電流Ｉｉ１０１において尖ったような形状の部分が、入力充電電流の波形である。図１７では、入力充電電流が流れている期間以外は電流値がゼロである。整流入力電流Ｉｉ１０１は、時間幅が短く、ピーク値が高い。そのため、レギュレーターの力率が低く、効率が悪いという問題がある。
【００１２】
また、整流入力電流Ｉｉ１０１はピーク値が大きくなり易いので、定着部１５０のヒーターに入力されるヒーター入力電流と整流入力電流Ｉｉ１０１との和である総合入力電流のピーク値が大きくなり易いという問題がある。
【００１３】
総合入力電流のピーク値が大きくなりすぎると、電気機器に悪影響を及ぼす可能性がある。例えば、電源の接続に用いられるコンセントまたはプラグなどが損傷する可能性がある。これらの損傷を防ぐためには、総合入力電流のピーク値をできるだけ抑え、例えば電流規制値内（例えば１５Ａ）に抑制すればよい。
【００１４】
しかし、これらの方法では、供給電力を制限することになるため、ショートウォームアップや高速プリントの実現が困難となる。
【００１５】
ヒーターを制御するためのスイッチング素子として、トライアックなどの自己消弧能力を有さない素子を用いた場合には、交流の半サイクル内における自由なスイッチング制御が不可能であるため、きめ細かな位相制御を行うことができない。
【００１６】
また、コンデンサインプット形整流回路の代わりにチョークインプット形の整流回路を用いた場合は、コストが高くなり装置が重量化し大型化する。
【００１７】
また、ＰＦＣ（Power Factor Correction）電源を用いることにより力率を改善することもできるが、この場合もコストが高くなるという問題がある。
【００１８】
本発明は、上述の事情に鑑みてなされた発明であり、その目的は、コンデンサインプット形の整流回路を用いているにもかかわらず、力率の低下を抑えることのできる電力制御を低コストで実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明に係る電力制御方法は、交流電源からの交流電力を整流回路により整流して直流負荷に供給し、かつ、前記交流電源からの交流電力を複数の交流負荷からなる交流負荷群にスイッチング素子を介して供給するための電力制御方法であって、前記交流電力の各半サイクルにおける前記整流回路において入力電流が流れている入力電流期間において前記交流負荷に流れる電流と前記入力電流との合成電流、および前記交流電力の各半サイクルにおける前記入力電流期間以外の期間である非入力電流期間において前記交流負荷に流れる電流による各半サイクルの電流が正弦波に近い波形を示すように、前記交流負荷群から１つまたは複数の前記交流負荷を選択して前記スイッチング素子をオンする、ことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明に係る他の電力制御方法は、交流電源からの交流電力をコンデンサインプット形の整流スイッチング回路により整流して直流負荷に供給し、かつ、前記交流電源からの交流電力を複数の交流負荷からなる交流負荷群にスイッチング素子を介して、供給するための電力制御方法であって、前記交流電力の各半サイクルにおける前記整流スイッチング回路においてコンデンサの充電電流に起因する入力充電電流が流れている充電電流期間において前記交流負荷に流れる電流と前記充電電流期間において前記整流スイッチング回路の入力電流である整流入力電流との合成電流、および前記交流電力の各半サイクルにおける前記充電電流期間以外の期間である非充電電流期間において前記交流負荷に流れる電流による各半サイクルの電流が正弦波に近い波形を示すように、前記交流負荷群から１つまたは複数の前記交流負荷を選択して前記スイッチング素子をオンする、ことを特徴とする。
【００２１】
また、本発明に係る画像形成装置は、交流電力によって動作する複数の交流負荷からなる交流負荷群および直流電力によって動作する直流負荷を備えた画像形成装置であって、交流電源から供給される交流電力を整流して前記直流負荷に直流電力を供給するためのコンデンサインプット形の整流スイッチング回路と、前記交流電源から供給される交流電力を前記交流負荷群に供給する際に、前記各交流負荷に流れ込む電流のオンまたはオフを制御するスイッチング素子と、前記交流電力の各半サイクルにおける前記整流スイッチング回路においてコンデンサの充電電流に起因する入力充電電流が流れている期間である充電電流期間および前記充電電流期間以外の期間である非充電電流期間を検出する期間検出手段と、前記スイッチング素子の制御動作を決定して前記スイッチング素子に指示を与える制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記期間検出手段により検出された充電電流期間において前記交流負荷に流れる電流と前記充電電流期間において前記整流スイッチング回路の入力電流である整流入力電流との合成電流と、前記期間検出手段により検出された非充電電流期間において前記交流負荷に流れる電流とが、正弦波に近い波形を示すように、前記交流負荷群から１つまたは複数の前記交流負荷を選択し、前記スイッチング素子をオンさせる、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
コンデンサインプット形の整流回路を用いているにもかかわらず、力率の低下を抑えることのできる電力制御を低コストで実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の内部構成の例を示す図である。
【図２】画像形成装置の電力制御に関係する部分のブロック図である。
【図３】画像形成装置の電力制御装置の構成を示す図である。
【図４】入力電圧および整流入力電流の波形の例を示す図である。
【図５】画像形成装置の実施例１において選択されるヒーターを示すテーブルである。
【図６】実施例１におけるＡパターンの各部の電流波形を示す図である。
【図７】実施例１におけるＢパターンの各部の電流波形を示す図である。
【図８】画像形成装置における実施例２の電力制御方法を示すフローチャートである。
【図９】実施例２における各部の電流波形を示す図である。
【図１０】画像形成装置における実施例３の電力制御方法を示すフローチャートである。
【図１１】実施例３における各部の電流波形を示す第１の図である。
【図１２】実施例３における各部の電流波形を示す第２の図である。
【図１３】総合入力電流の範囲について説明するための電流波形を示す図である。
【図１４】画像形成装置における実施例４の電力制御方法における充電電流期間の各部の電流波形を示す図である。
【図１５】比較のための電力制御装置の構成を示すための図である。
【図１６】一般的な画像形成装置の各部に供給される電力の種類を示す図である。
【図１７】コンデンサインプット形整流回路の電圧または電流の波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１は本発明の一実施形態に係る画像形成装置１の内部構成の例を示す図である。
【００２５】
図１に示すように、画像形成装置１はタンデム型のプリントエンジンを内蔵した電子写真方式のフルカラー画像形成装置である。画像形成装置１は、一般に複合機またはＭＦＰ（Multi Function Peripherals）と呼ばれる装置であって、コピー、ネットワークプリンティング（ＰＣプリント）、ファックス、およびスキャナなどの機能を集約した装置である。
【００２６】
画像形成装置１は、画像形成部２０および給紙部６０などを備える。給紙部６０は、各サイズの用紙ＹＳを収納するための給紙カセット６１、および、給紙カセット６１に収納された用紙ＹＳを１枚ずつ取り出して搬送路ＨＲへと送るローラー群６２〜６６を備える。給紙カセット６１から搬送路ＨＲへと送られた用紙ＹＳは、矢印Ｍ１方向に進む。
【００２７】
ローラー群６２〜６６は、具体的には、ピックアップローラー６２、給紙ローラー６３、分離ローラー６４、搬送ローラー対６５、およびレジストローラー対６６である。ピックアップローラー６２は、給紙カセット６１から用紙ＹＳを取り出す。給紙ローラー６３は、取り出された用紙ＹＳを搬送路ＨＲへと送る。分離ローラー６４は、給紙ローラー６３に対して用紙ＹＳを挟んで対向する位置に設置されている。分離ローラー６４は、複数枚重なったままの用紙ＹＳが搬送路ＨＲに送られることがないよう、用紙ＹＳを一枚ずつに分離する。搬送ローラー対６５は、一枚ずつ送られてくる用紙ＹＳを搬送路ＨＲに沿って送る。レジストローラー対６６は、用紙ＹＳを一時待機させた後、所定のタイミングで中間転写部４０に供給する。
【００２８】
画像形成部２０は、電子写真方式によって用紙上に画像を形成するものであって、イメージングユニットＵ、中間転写部４０、および定着部５０を備えている。
【００２９】
イメージングユニットＵは、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マジェンダ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の４色にそれぞれ対応するイメージングユニットＵＹ、ＵＭ、ＵＣ、ＵＫから構成されている。各イメージングユニットＵＹ、ＵＭ、ＵＣ、ＵＫは、この順で中間転写ベルト４１に沿って配置されている。各イメージングユニットＵＹ、ＵＭ、ＵＣ、ＵＫは、それぞれ、感光体ドラム２１、帯電チャージャー２２、感光体ドラム２１の表面を露光して静電潜像を形成する露光部２３、静電潜像を各色のトナーで現像してトナー像を形成する現像部２４、トナー像を中間転写ベルト４１に転写（一次転写）するための転写チャージャー２５、感光体ドラム２１の表面をクリーニングするクリーナー２６、および、図示しない転写ローラーなどを備えている。イメージングユニットＵにより、矢印Ｍ２方向に走行している中間転写ベルト４１上に各色のトナー像（トナー画像）が、順次、転写位置が合うように重なって転写される。
【００３０】
中間転写部４０には、トナー像が転写される中間転写ベルト４１と、複数のローラー４２、４３、４４と、二次転写ローラー４５とが設けられている。中間転写ベルト４１は、ローラー４２〜４４により支持されていて、これらが回転駆動することにより矢印Ｍ２方向に走行する。二次転写ローラー４５は、中間転写ベルト４１を介してローラー４４に対向するように設置されている。二次転写ローラー４５は、中間転写ベルト４１に対して接離可能であり、二次転写ローラー４５が中間転写ベルト４１に圧接されることで二次転写ローラー４５とローラー４４との間に転写ニップ部が形成される。
【００３１】
用紙ＹＳは中間転写ベルト４１の走行と同期して搬送され、転写ニップ部においてトナー像が形成された中間転写ベルト４１と接する。二次転写ローラー４５にバイアス電圧が加えられることで、中間転写ベルト４１上に形成されたトナー像が用紙ＹＳ上に転写（二次転写）される。二次転写によってトナー像が転写された用紙ＹＳは定着部５０に搬送される。
【００３２】
定着部５０には、内部に熱源を有する加熱ローラー５１、加熱ローラー５１との間にニップ部を形成する加圧ローラー５２、および用紙搬送ガイド５３が設けられる。トナー像が形成された用紙ＹＳは定着部５０に搬送される。用紙ＹＳは、用紙搬送ガイド５３に案内されて搬送路ＨＲ上を搬送されて、加熱ローラー５１と加圧ローラー５２とにより形成されたニップル部において加熱される。加熱によりトナーが溶融し、トナー像が用紙ＹＳに定着する。なお、加熱ローラー５１の内部に設置された熱源については図示していない。熱源として、例えばハロゲンヒーターなどが用いられる。
【００３３】
トナー像が定着された用紙ＹＳは、搬送路ＨＲ上を搬送されてトレイ７０上に排出される。
【００３４】
次に、画像形成装置１における電力制御について説明する。図２には画像形成装置１の電力制御に関係する部分について説明するためのブロック図が、図３には画像形成装置１の電力制御装置３０の構成が、それぞれ示されている。
【００３５】
図２に示すように、画像形成装置１は、図１を用いて説明した要素以外に、電力制御装置３０および制御部３４を備えている。なお、二次側負荷３７は、画像形成装置１のうちの直流電力が供給される要素である。二次側負荷３７は「直流負荷」の例である。
【００３６】
二次側負荷３７は、例えば、イメージングユニットＵ、中間転写部４０、定着部５０、給紙部６０などにおける各ローラーや各ファンを駆動するためのモーターなどである。制御部３４の電子回路（電子部品）を動作させるためにも直流電力が供給されていることから、これらの電子回路も二次側負荷３７に含まれる。また、感光体ドラム２１への静電潜像の形成、中間転写ベルト４１へのトナー像の転写および用紙ＹＳへのトナー像の転写などの各工程においても直流電力が用いられる。したがって、これらの各工程による負荷も二次側負荷３７に含まれることがある。
【００３７】
加熱ローラー５１の内部には、上に述べたように熱源であるハロゲンヒーターなどの第１ヒーター３８ａおよび第２ヒーター３８ｂが設置されている。これら複数のヒーターは、ヒーター群３８を構成する。
【００３８】
第１ヒーター３８ａおよび第２ヒーター３８ｂにはそれぞれ交流電力が供給される。また、加熱ローラー５１の内部には、第１ヒーター３８ａの温度を検知し、検知した第１ヒーター３８ａの温度を第１温度検知信号Ｓｔ１として制御部３４に送る第１温度センサー３９ａが設置されている。また、加熱ローラー５１の内部には、第２ヒーター３８ｂの温度を検知し、検知した第２ヒーター３８ｂの温度を第２温度検知信号Ｓｔ２として制御部３４に送る第２温度センサー３９ｂが設置されている。第１温度センサー３９ａおよび第２温度センサー３９ｂとして、例えば熱電対または半導体センサーなどが用いられる。なお、第１ヒーター３８ａおよび第２ヒーター３８ｂは「交流負荷」の例である。
【００３９】
制御部３４は、加熱ローラー５１が所定の温度となるように、第１温度検知信号Ｓｔ１および第２温度検知信号Ｓｔ２に基づいて第１ヒーター３８ａおよび第２ヒーター３８ｂに対してフィードバック制御を行う。
【００４０】
交流電源３５は、商用の交流電力を画像形成装置１に供給する。画像形成装置１に供給された交流電力は、その一部が電力制御装置３０を介して第１ヒーター３８ａおよび第２ヒーター３８ｂに供給される。また、その一部が電力制御装置３０により直流電力に変換されて、二次側負荷３７および制御部３４に供給される。
【００４１】
電力制御装置３０は、レギュレーター１０、整流入力電流検出回路３３、ゼロクロス検出回路３２、第１ヒーター用スイッチング部３１ａ、および第２ヒーター用スイッチング部３１ｂを備える。
【００４２】
図３に示すように、レギュレーター１０は、コンデンサインプット形の整流回路１８、トランス１３、ダイオード１４、第２平滑コンデンサ１５、二次側出力回路１６、およびスイッチング回路１７を備える。
【００４３】
整流回路１８は、４本のダイオードにより構成されたブリッジダイオード１１および第１平滑コンデンサ１２を備える。整流回路１８は、交流電源３５から入力された交流電力を整流する。交流電力はブリッジダイオード１１により全波整流され、第１平滑コンデンサ１２により平滑化される。第１平滑コンデンサ１２には充電電流Ｉｃが流れる。
【００４４】
なお、整流回路１８は、コンデンサインプット形整流回路であり、ブリッジダイオード１１の出力の直後にコイルなどが接続されることなく、直接に第１平滑コンデンサ１２が接続された構成である。
【００４５】
整流回路１８からの出力は、整流回路１８の後段に接続された回路により、所定の一定の電圧となるように調整される。整流回路１８の後段にはスイッチング回路１７を介してトランス１３が接続される。二次側出力回路１６からの制御信号Ｓｄによってスイッチング回路１７がオン／オフを所定の間隔で繰り返すことにより、整流回路１８の直流出力（脈流出力）は高周波の交流波形となる。スイッチング回路１７は、例えばバイポーラトランジスターまたはＭＯＳＦＥＴなどを用いて構成することができる。
【００４６】
高周波の交流波形は、トランス１３により変圧され、ダイオード１４により整流され、第２平滑コンデンサ１５により平滑化されることで、直流電力に変換される。レギュレーター１０によって所定の電圧を生成するよう、二次側出力回路１６はスイッチング回路１７の位相制御を行い、フィードバック制御を行う。電力制御装置３０により生成された直流電力が二次側負荷３７に供給される。
【００４７】
整流入力電流検出回路３３は、レギュレーター１０の入力電流つまり整流回路１８の入力電流である整流入力電流Ｉｉ１の大きさおよび波形を検出し、検出値を整流入力電流検知信号Ｓｉｉ１として制御部３４に送る。整流入力電流Ｉｉ１の成分は、第１平滑コンデンサ１２への充電電流Ｉｃが主な成分であり、これに、漏れ電流、ノイズ電流、およびその他の電流成分が加わる。整流入力電流検出回路３３は、例えば電流検出用の抵抗などを用いて構成される。
【００４８】
ゼロクロス検出回路３２は、交流電源３５の交流電圧のゼロクロスポイントを検出し、検出したゼロクロスポイントをゼロクロス検知信号Ｓｚとして制御部３４に送る。ここで、交流電源３５の交流電圧は、整流回路１８の入力電圧Ｖｉ１として表すことができる。
【００４９】
第１ヒーター用スイッチング部３１ａおよび第２ヒーター用スイッチング部３１ｂは、それぞれ制御部３４から送られてくる第１ヒーター制御信号Ｓｈ１および第２ヒーター制御信号Ｓｈ２に応じてオンまたはオフする。
【００５０】
これにより、第１ヒーター用スイッチング部３１ａは、第１ヒーター３８ａに供給する交流電力の位相制御を行う。また、第２ヒーター用スイッチング部３１ｂは、第２ヒーター３８ｂに供給する交流電力の位相制御を行う。第１ヒーター３８ａには位相制御された第１ヒーター入力電流Ｉｉ２１が流れ込み、第２ヒーター３８ｂには位相制御された第２ヒーター入力電流Ｉｉ２２が流れ込む。したがって、ヒーター群３８に流れ込む電流は、第１ヒーター入力電流Ｉｉ２１と第２ヒーター入力電流Ｉｉ２２の和である。
【００５１】
後で出てくる総合入力電流Ｉｉａは、第１ヒーター３８ａに流れ込む第１ヒーター入力電流Ｉｉ２１、第２ヒーター３８ｂに流れ込む第２ヒーター入力電流Ｉｉ２２、および整流回路１８に流れ込む整流入力電流Ｉｉ１のすべての和である。
【００５２】
なお、第１ヒーター用スイッチング部３１ａおよび第２ヒーター用スイッチング部３１ｂは、それぞれ、例えば、自己消弧能力のある素子であるＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）や、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）などにより構成されている。これにより、任意の位相タイミングでオンしまたはオフすることができ、後述のような波形の第１ヒーター入力電流Ｉｉ２１および第２ヒーター入力電流Ｉｉ２２を生成することができる。
【００５３】
制御部３４は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、インターフェース回路、その他の周辺回路またはハードウエア回路などを用いて構成され、画像形成装置１の各部の動作を制御する。画像形成装置１の各部は、制御部３４からの指令を受けて動作し、制御部３４は各部の動作状態を各部からの信号などにより把握し管理する。
【００５４】
制御部３４は、整流入力電流検知信号Ｓｉｉ１に基づいて、整流入力電流Ｉｉ１のピーク値Ｐｃおよびその時間幅を検出する。上に述べたように、整流入力電流Ｉｉ１の主成分は第１平滑コンデンサ１２への充電電流Ｉｃであり、交流の各半サイクルにおいて比較的短い所定の時間幅と大きいピーク値Ｐｃとを持つ。ピーク値Ｐｃおよび時間幅、特にピーク値Ｐｃは、二次側負荷３７の大きさに応じて変化する。
【００５５】
制御部３４は充電電流期間Ｔｃを検出する。充電電流期間Ｔｃは、第１平滑コンデンサ１２への充電電流Ｉｃに起因する入力充電電流Ｉｉ３が流れている期間である。つまり、充電電流期間Ｔｃは整流入力電流Ｉｉ１の時間幅である。
【００５６】
制御部３４は、整流入力電流検知信号Ｓｉｉ１に基づいて整流入力電流Ｉｉ１のピーク値Ｐｃおよび時間幅を取得する。また、制御部３４はゼロクロス検出回路３２から送られてくるゼロクロス検知信号Ｓｚから入力電圧Ｖｉ１の半サイクルを検出する。さらに、制御部３４は、その半サイクルにおける充電電流期間Ｔｃと、その半サイクルにおいて充電電流期間Ｔｃ以外の期間である非充電電流期間Ｔｎｃとを検出する。なお、上に述べたように、充電電流期間Ｔｃは整流入力電流Ｉｉ１の時間幅である。
【００５７】
なお、画像形成装置１は、コピー中、スタンバイ中、動作中などの動作モードごとに、整流入力電流Ｉｉ１の大きさや波形等がほぼ決まっていることから、制御部３４は、画像形成装置１の現在の動作モードから整流入力電流Ｉｉ１のピーク値Ｐｃ、充電電流期間Ｔｃおよび非充電電流期間Ｔｎｃを検出してもよい。具体的には、予め各動作モードに対応する整流入力電流Ｉｉ１のピーク値Ｐｃ、充電電流期間Ｔｃおよび非充電電流期間Ｔｎｃを記憶しておけばよい。
【００５８】
また、制御部３４は、総合入力電流Ｉｉａが正弦波により近い波形となるようなヒーターをヒーター群３８の中から選択して、当該ヒーターに電流を流すようにする。本実施形態では、ヒーター群３８は第１ヒーター３８ａおよび第２ヒーター３８ｂから構成されている。制御部３４は、これら２つのヒーターのうち少なくともいずれか１つを選択し、選択したヒーターに電流を流すように第１ヒーター用スイッチング部３１ａおよび第２ヒーター用スイッチング部３１ｂの動作を制御する。なお、ヒーターの選択においては、加熱ローラー５１の温度も考慮する。
【００５９】
上に述べたように、総合入力電流Ｉｉａは、第１ヒーター入力電流Ｉｉ２１、第２ヒーター入力電流Ｉｉ２２および整流入力電流Ｉｉ１のすべての和である。また、整流入力電流Ｉｉ１は、充電電流Ｉｃが流れている期間以外は電流値がゼロである。非充電電流期間Ｔｎｃでは整流入力電流Ｉｉ１はゼロであるため、総合入力電流Ｉｉａは、非充電電流期間Ｔｎｃでは第１ヒーター入力電流Ｉｉ２１および第２ヒーター入力電流Ｉｉ２２の和である。
【００６０】
充電電流期間Ｔｃにおける総合入力電流Ｉｉａは、第１ヒーター入力電流Ｉｉ２１、第２ヒーター入力電流Ｉｉ２２および整流入力電流Ｉｉ１の合成電流である。また、非充電電流期間Ｔｎｃにおける総合入力電流Ｉｉａは、第１ヒーター入力電流Ｉｉ２１および第２ヒーター入力電流Ｉｉ２２の合成電流である。
【００６１】
ここで、正弦波とは、正弦関数として観測可能な周期的変化を示す波動のことであり、いわゆる正弦曲線を描く波形をいう。また、正弦波により近い波形とは、正弦波と同一の波形でなくてもよく、正弦波の相似形に形状が近ければよい。総合入力電流Ｉｉａは、力率が改善される波形であればよい。
【００６２】
制御部３４の制御動作について説明する。
【００６３】
制御部３４は、第１ヒーター用スイッチング部３１ａおよび第２ヒーター用スイッチング部３１ｂの動作を制御し、総合入力電流Ｉｉａが正弦波により近い波形となるようにする。また、整流入力電流Ｉｉ１のピーク値Ｐａが、例えば電気機器の電流規制値Ｉｋよりも小さい値となるようにする。
【００６４】
制御部３４は、加熱ローラー５１の温度すなわち第１ヒーター３８ａおよび第２ヒーター３８ｂの温度に基づいて、非充電電流期間Ｔｎｃに用いるヒーターを選択する。
【００６５】
画像形成装置１が動作中（稼働中）である場合に、動作状態が変化してもヒーター群３８は所定の温度が必要であることから、第１ヒーター入力電流Ｉｉ２１および第２ヒーター入力電流Ｉｉ２２の和のピーク値はあまり変化しない。これに対して、整流入力電流Ｉｉ１のピーク値Ｐｃは画像形成装置１の動作状態に応じて大きく変化する。
【００６６】
そこで、制御部３４は、整流入力電流Ｉｉ１に基づいて、充電電流期間Ｔｃに用いるヒーターを選択する。具体的には、例えば、制御部３４は、ピーク値Ｐｃに対応して、ヒーター群３８におけるヒーターのうちで総合入力電流Ｉｉａが所望の波形となるようなヒーターを予め記憶しており、検出されたピーク値Ｐｃに基づいてヒーターを選択すればよい。
【００６７】
また、ピーク値Ｐｃに加えて、第１ヒーター３８ａおよび第２ヒーター３８ｂの温度に対応して、ヒーター群３８におけるヒーターのうちで総合入力電流Ｉｉａが所望の波形となるようなヒーターを予め記憶しており、検出されたピーク値Ｐｃ、第１ヒーター３８ａの温度および第２ヒーター３８ｂの温度に基づいてヒーターを選択することとしてもよい。
【００６８】
このように、充電電流期間Ｔｃおよび非充電電流期間Ｔｎｃのそれぞれに用いるヒーターを選択することにより、総合入力電流Ｉｉａが所望の波形となるように制御することができる。
【００６９】
このような制御を行うために、制御部３４は、整流入力電流検知信号Ｓｉｉ１に基づいて、整流入力電流Ｉｉ１の変化に応じて第１ヒーター用スイッチング部３１ａおよび第２ヒーター用スイッチング部３１ｂのそれぞれの位相制御を行う。
【００７０】
また、制御部３４は、第１温度検知信号Ｓｔ１および第２温度検知信号Ｓｔ２に基づいて、第１ヒーター３８ａおよび第２ヒーター３８ｂの温度の変化に応じて第１ヒーター用スイッチング部３１ａおよび第２ヒーター用スイッチング部３１ｂのそれぞれの位相制御を行う。
【００７１】
第１ヒーター用スイッチング部３１ａの位相制御によって、第１ヒーター３８ａに流れ込む第１ヒーター入力電流Ｉｉ２１のオン期間が制御される。また、第２ヒーター用スイッチング部３１ｂの位相制御によって、第２ヒーター３８ｂに流れ込む第２ヒーター入力電流Ｉｉ２２のオン期間が制御される。
【００７２】
例えば、充電電流期間Ｔｃおよび非充電電流期間Ｔｎｃのそれぞれにおいて用いるヒーターを、互いに異なるヒーターとしてもよい。つまり、充電電流期間Ｔｃにおいては第１ヒーター入力電流Ｉｉ２１のみをオンし、非充電電流期間Ｔｎｃにおいては第２ヒーター入力電流Ｉｉ２２のみをオンすることとしてもよい。
【００７３】
以下、より具体的に制御部３４の動作について説明する。
【００７４】
まず、制御部３４は、充電電流期間Ｔｃおよび非充電電流期間Ｔｎｃを検出し、これらの期間において用いるヒーターを選択する。
【００７５】
上に述べたように、制御部３４は第１温度検知信号Ｓｔ１および第２温度検知信号Ｓｔ２に基づいて第１ヒーター３８ａおよび第２ヒーター３８ｂに対してフィードバック制御を行う。非充電電流期間Ｔｎｃに用いるヒーターについては、温度検知信号Ｓｔ１および温度検知信号Ｓｔ２に基づいて選択され、第１ヒーター３８ａおよび第２ヒーター３８ｂから少なくとも１つのヒーターが選択される。
【００７６】
制御部３４は、充電電流期間Ｔｃにおける整流入力電流Ｉｉ１に基づいて充電電流期間Ｔｃに用いるヒーターの選択を行う。例えば、第１ヒーター３８ａには、第２ヒーター３８ｂに比べて大きな電流が流れるとする。つまり、第１ヒーター入力電流Ｉｉ２１は、第２ヒーター入力電流Ｉｉ２２に比べて大きいとする。この際に、例えば、整流入力電流Ｉｉ１のピーク値Ｐｃが所定のしきい値Ｐｃｔｈ以上の場合には第２ヒーター３８ｂのみを選択する。また、ピーク値Ｐｃがしきい値Ｐｃｔｈよりも小さい場合には、流れる電流が比較的大きい第１ヒーター３８ａのみを選択する。
【００７７】
制御部３４は選択したヒーターに電流を流す。半サイクルにおける総合入力電流Ｉｉａは正弦波に近い波形となる。すなわち、充電電流期間Ｔｃにおいて選択されたヒーターの電流と整流入力電流Ｉｉ１との和により形成された波形と、非充電電流期間Ｔｎｃにおいてヒーターに流れる電流の電流波形との全体が、正弦波の波形に近い。
【００７８】
また、制御部３４は、総合入力電流Ｉｉａのピーク値（Ｐａ）が大きくなり過ぎないような制御も行う。すなわち、画像形成装置１の使用によって、交流電源３５との接続のために用いられるコンセントまたはプラグなどの電気機器に悪影響を及ぼさないよう、または電気機器を損傷させないよう、総合入力電流Ｉｉａのピーク値（Ｐａ）が抑制される。
【００７９】
例えば、総合入力電流Ｉｉａのピーク値（Ｐａ）が、それら電気機器の電流規制値（Ｉｋ）を越えることがないようなヒーターが選択される。電流規制値は、例えば１５Ａである。なお、総合入力電流Ｉｉａの波形が正弦波に近い形状となるので、ピーク値（Ｐａ）が突出しないように抑制されていることとなり、同じピーク値（Ｐａ）であれば、従来と比べてより大きな電力を供給することができる。したがって、第１ヒーター３８ａおよび第２ヒーター３８ｂの電力仕様を限定しなくてもよい。大電力仕様の第１ヒーター３８ａおよび第２ヒーター３８ｂを使用できるので、画像形成装置１はショートウォームアップや高速プリントを実現できる。
【００８０】
ここで、整流入力電流Ｉｉ１について説明する。
【００８１】
図４には、入力電圧Ｖｉ１および整流入力電流Ｉｉ１の波形の例が示されている。図４において、整流入力電流Ｉｉ１の波形うち、実線で表された部分は後述の入力充電電流Ｉｉ３の波形であり、破線で表された部分は入力充電電流Ｉｉ３以外の波形である。
【００８２】
図４において、入力電圧Ｖｉ１は、正弦波であり、１サイクル（時間０〜ｔ６）のみが示されている。入力電圧Ｖｉ１において、時間０、ｔ３、およびｔ６がゼロクロスポイントである。
【００８３】
整流入力電流Ｉｉ１は、時間０〜ｔ１においてゼロであり、時間ｔ１で立ち上がり、ピークに達した後に立ち下がり、時間ｔ２でゼロとなる。時間ｔ２〜ｔ４ではゼロであり、時間ｔ４で負の側に立ち上がり、ピークに達した後に立ち下がり、時間ｔ５でゼロとなる。
【００８４】
整流回路１８において、ブリッジダイオード１１により整流された電力は第１平滑コンデンサ１２に充電される。第１平滑コンデンサ１２に充電された電圧がブリッジダイオード１１から供給される電圧よりも大きい場合に、第１平滑コンデンサ１２が放電する。そして、第１平滑コンデンサ１２に充電された電圧がブリッジダイオード１１から供給される電圧よりも小さい場合には、第１平滑コンデンサ１２は放電を行うことなく、ブリッジダイオード１１の出力によって充電される。
【００８５】
時間０〜ｔ１、ｔ２〜ｔ４、およびｔ５〜ｔ６では、第１平滑コンデンサ１２に充電された電荷によって負荷側の回路に電流が流れる。このとき、第１平滑コンデンサ１２への充電は行われないので充電電流Ｉｃは流れない。
【００８６】
一方、時間ｔ１〜ｔ２およびｔ４〜ｔ５では、ブリッジダイオード１１の出力によって第１平滑コンデンサ１２が充電され、充電電流Ｉｃが流れる。
【００８７】
整流回路１８に流れ込む整流入力電流Ｉｉ１のうち、時間ｔ１〜ｔ２および時間ｔ４〜ｔ５の期間に流れる電流である入力充電電流Ｉｉ３は、充電電流Ｉｃに起因して流れる電流成分である。
【００８８】
入力電圧Ｖｉ１の各半サイクルの間に、それぞれ１パルス（１回）の入力充電電流Ｉｉ３が流れる。
【００８９】
さて、上に述べたように、制御部３４が第１ヒーター用スイッチング部３１ａおよび第２ヒーター用スイッチング部３１ｂの位相制御を行う。制御部３４はヒーター群３８から、充電電流期間Ｔｃおよび非充電電流期間Ｔｎｃのそれぞれにおいて用いるヒーターを選択する。
【００９０】
次に、画像形成装置１において、ヒーターの選択方法の一例について説明する。図５は、画像形成装置の実施例１において選択されるヒーターを示すテーブルであり、図６は実施例１におけるＡパターンの各部の電流波形を示す図であり、図７は実施例１におけるＢパターンの各部の電流波形を示す図である。
【００９１】
ただし、図５〜７において、（非充電電流期間）Ｔｎｃ１は充電電流期間Ｔｃの直前の非充電電流期間Ｔｎｃを表し、（非充電電流期間）Ｔｎｃ２は充電電流期間Ｔｃの直後の非充電電流期間Ｔｎｃを表す。また、図５は、パターンＡおよびＢのそれぞれにおける、非充電電流期間Ｔｎｃ１、充電電流期間Ｔｃおよび非充電電流期間Ｔｎｃ２に選択されるヒーターを示している。なお、充電電流期間Ｔｃにおいては特に整流入力電流Ｉｉ１も考慮して選択される。図５において、「１」は第１ヒーター３８ａを選択することを示し、「２」は第２ヒーター３８ｂを選択することを示す。
【００９２】
また、実施例１において、第１ヒーター３８ａの消費電力は１２００Ｗであり、第２ヒーター３８ｂの消費電力は８００Ｗであり、第１ヒーター３８ａの方が第２ヒーター３８ｂよりも大きな電力を消費する。なお、後から説明する実施例２〜実施例４における第１ヒーター３８ａおよび第２ヒーター３８ｂも同様とする。
【００９３】
まず、Ａパターンについて説明する。図５に示すように、Ａパターンでは非充電電流期間Ｔｎｃ１および非充電電流期間Ｔｎｃ２において第１ヒーター３８ａが選択される。充電電流期間Ｔｃにおいては整流入力電流Ｉｉ１の値に応じて第１ヒーター３８ａまたは第２ヒーター３８ｂのいずれかが選択される。
【００９４】
図６において、前半の半サイクルは整流入力電流Ｉｉ１の値が比較的小さく、所定のしきい値未満である場合の波形を示し、後半の半サイクルは整流入力電流Ｉｉ１の値が比較的大きく、所定のしきい値以上である場合の波形を示す。
【００９５】
図５に示すように、充電電流期間Ｔｃにおける整流入力電流Ｉｉ１が小さい場合は、充電電流期間Ｔｃにおいて第１ヒーター３８ａが選択される。第１ヒーター３８ａは、第２ヒーター３８ｂに比べて電力の消費量が大きいため、第１ヒーター入力電流Ｉｉ２１は第２ヒーター入力電流Ｉｉ２２よりも大きい。
【００９６】
図６の前半のサイクルのように、整流入力電流Ｉｉ１が小さいことから、充電電流期間Ｔｃにおいて第１ヒーター３８ａを選択すると、その総合入力電流Ｉｉａを示す曲線ＣＶ１は、第２ヒーター３８ｂを選択した場合の総合入力電流Ｉｉａを示す曲線ＣＶ２と比較して、より正弦波に近い波形となる。なお、この正弦波は、非充電電流期間Ｔｎｃ１、Ｔｎｃ２における総合入力電流Ｉｉａによる正弦波である。
【００９７】
一方、図５に示すように、充電電流期間Ｔｃにおける整流入力電流Ｉｉ１が大きい場合は、充電電流期間Ｔｃにおいて第２ヒーター３８ｂが選択される。
【００９８】
図６の後半のサイクルのように、整流入力電流Ｉｉ１が大きいことから、充電電流期間Ｔｃにおいて第２ヒーター３８ｂを選択すると、その総合入力電流Ｉｉａを示す曲線ＣＶ３は、第１ヒーター３８ａを選択した場合の総合入力電流Ｉｉａを示す曲線ＣＶ４と比較して、より正弦波に近い波形となる。
【００９９】
次に、Ｂパターンについて説明する。図５に示すように、Ｂパターンでは非充電電流期間Ｔｎｃ１および非充電電流期間Ｔｎｃ２において第２ヒーター３８ｂが選択される。充電電流期間Ｔｃにおいては整流入力電流Ｉｉ１の値に応じて第１ヒーター３８ａまたは第２ヒーター３８ｂのいずれかが選択される。ただし、Ｂパターンにおけるヒーター選択の基準となる整流入力電流Ｉｉ１の所定のしきい値は、整流入力電流Ｉｉ１が取り得る実際の値よりも小さい値である。つまり、Ｂパターにおいては、整流入力電流Ｉｉ１の値によらず充電電流期間Ｔｃでは第２ヒーター３８ｂが選択される。
【０１００】
図７において、前半の半サイクルは整流入力電流Ｉｉ１の値が比較的小さく、所定のしきい値未満である場合の波形を示し、後半の半サイクルは整流入力電流Ｉｉ１の値が比較的大きく、所定のしきい値以上である場合の波形を示す。
【０１０１】
図５に示すように、充電電流期間Ｔｃにおける整流入力電流Ｉｉ１が小さい場合であっても大きい場合であっても、充電電流期間Ｔｃにおいて第２ヒーター３８ｂが選択される。
【０１０２】
図７に示すように、充電電流期間Ｔｃにおいて第２ヒーター３８ｂを選択すると、その総合入力電流Ｉｉａを示す曲線ＣＶ５、ＣＶ７は、第１ヒーター３８ａを選択した場合の総合入力電流Ｉｉａを示す曲線ＣＶ６、ＣＶ８と比較して、より正弦波に近い波形となる。
【０１０３】
なお、ヒーターの選択においては、整流入力電流Ｉｉ１の値の他、第１ヒーター３８ａおよび第２ヒーター３８ｂの温度等も合わせて考慮することもできる。
【０１０４】
次に、画像形成装置１の電力制御方法の例（実施例２、実施例３）について、フローチャートおよび各電流波形を参照して説明する。
【０１０５】
図８は画像形成装置１における実施例２の電力制御方法を示すフローチャート、図９は実施例２における各部の電流波形を示す図である。実施例２では、非充電電流期間Ｔｎｃでは第１ヒーター３８ａのみを用い、充電電流期間Ｔｃでは第２ヒーター３８ｂのみを用いる。
【０１０６】
図８において、整流入力電流Ｉｉ１が検出され、充電電流期間Ｔｃが特定される（＃１０１）。
【０１０７】
非充電電流期間Ｔｎｃにおいては第１ヒーター３８ａが用いられることが選択される（＃１０２）。
【０１０８】
充電電流期間Ｔｃにおいては第２ヒーター３８ｂが用いられることが選択される（＃１０３）。
【０１０９】
図９に示すように、０〜ｔａ１が非充電電流期間Ｔｎｃであり、ｔａ１〜ｔａ２が充電電流期間Ｔｃであり、またｔａ２〜ｔａ３が非充電電流期間Ｔｎｃである。なお、０〜ｔａ３が入力電圧Ｖｉ１の半サイクルである。ｔａ３以降は、この繰り返しである。非充電電流期間Ｔｎｃでは第１ヒーター入力電流Ｉｉ２１が流れている。充電電流期間Ｔｃでは第２ヒーター入力電流Ｉｉ２２が流れている。総合入力電流Ｉｉａは、充電電流期間Ｔｃと非充電電流期間Ｔｎｃの境界において、一旦、低下するがすぐに増加し、全体としては正弦波に近い形状を有していて、整流入力電流Ｉｉ１の値によらず高い力率を維持することができる。
【０１１０】
次に、実施例３の電力制御方法について説明する。
【０１１１】
図１０は画像形成装置１における実施例３の電力制御方法を示すフローチャート、図１１は実施例３における各部の電流波形を示す第１の図、図１２は実施例３における各部の電流波形を示す第２の図である。
【０１１２】
実施例３では、非充電電流期間Ｔｎｃおよび充電電流期間Ｔｃのそれぞれにおいて用いられるヒーターが、第１ヒーター３８ａおよび第２ヒーター３８ｂの中から選択される。
【０１１３】
図１０において、整流入力電流Ｉｉ１が検出され、充電電流期間Ｔｃおよびピーク値Ｐｃが特定される（＃２０１）。
【０１１４】
第１温度検知信号Ｓｔ１および第２温度検知信号Ｓｔ２に基づいて、非充電電流期間Ｔｎｃにおいて用いられるヒーターが選択される（＃２０２）。
【０１１５】
ピーク値Ｐｃに基づいて、充電電流期間Ｔｃにおいて用いられるヒーターが選択される（＃２０３）。
【０１１６】
図１１はピーク値Ｐｃが所定のしきい値Ｐｃｔｈよりも小さい場合であり、充電電流期間Ｔｃに用いられるヒーターとして第１ヒーター３８ａが選択され、充電電流期間Ｔｃの直前の非充電電流期間Ｔｎｃに用いられるヒーターとして第１ヒーター３８ａが選択され、充電電流期間Ｔｃの直後の非充電電流期間Ｔｎｃに用いられるヒーターとして第２ヒーター３８ｂが選択された場合の電流波形を示している。
【０１１７】
図１１に示すように、０〜ｔｂ１が非充電電流期間Ｔｎｃであり、ｔｂ１〜ｔｂ２が充電電流期間Ｔｃであり、またｔｂ２〜ｔｂ３が非充電電流期間Ｔｎｃである。なお、０〜ｔｂ３が入力電圧Ｖｉ１の半サイクルである。ｔｂ３以降は、この繰り返しである。
【０１１８】
０〜ｔｂ１の非充電電流期間Ｔｎｃでは第１ヒーター入力電流Ｉｉ２１が流れている。ｔｂ１〜ｔｂ２充電電流期間Ｔｃでは第１ヒーター入力電流Ｉｉ２１が流れている。ｔｂ２〜ｔｂ３の非充電電流期間Ｔｎｃでは第２ヒーター入力電流Ｉｉ２２が流れている。
【０１１９】
この場合において、総合入力電流Ｉｉａは、充電電流期間Ｔｃと非充電電流期間Ｔｎｃの境界において不連続な箇所もあるが、全体としては正弦波に近い波形を有している。そのため、整流入力電流Ｉｉ１の値によらず高い力率を維持することができる。
【０１２０】
図１２はピーク値Ｐｃが所定のしきい値Ｐｃｔｈよりも大きい場合であり、充電電流期間Ｔｃに用いられるヒーターとして第２ヒーター３８ｂが選択され、充電電流期間Ｔｃの直前の非充電電流期間Ｔｎｃに用いられるヒーターとして第１ヒーター３８ａが選択され、充電電流期間Ｔｃの直後の非充電電流期間Ｔｎｃに用いられるヒーターとして第２ヒーター３８ｂが選択された場合の電流波形を示している。
【０１２１】
図１２に示すように、０〜ｔｃ１が非充電電流期間Ｔｎｃであり、ｔｃ１〜ｔｃ２が充電電流期間Ｔｃであり、またｔｃ２〜ｔｃ３が非充電電流期間Ｔｎｃである。なお、０〜ｔｃ３が入力電圧Ｖｉ１の半サイクルである。ｔｃ３以降は、この繰り返しである。
【０１２２】
０〜ｔｃ１の非充電電流期間Ｔｎｃでは第１ヒーター入力電流Ｉｉ２１が流れている。ｔｃ１〜ｔｃ２の充電電流期間Ｔｃでは第２ヒーター入力電流Ｉｉ２２が流れている。ｔｃ２〜ｔｃ３の非充電電流期間Ｔｎｃでは第２ヒーター入力電流Ｉｉ２２が流れている。
【０１２３】
この場合において、総合入力電流Ｉｉａは正弦波とは若干異なる。しかし、全体としてみれば、総合入力電流Ｉｉａは正弦波に近い波形を有していて、整流入力電流Ｉｉ１の値によらず高い力率を維持することができる。
【０１２４】
図１３は、総合入力電流Ｉｉａの範囲について説明するための電流波形を示す図である。上に述べたように、整流入力電流Ｉｉ１の値により、総合入力電流Ｉｉａが変動する。非充電電流期間Ｔｎｃにおいて同一のヒーターを用いた場合でも、図１３に示すように、総合入力電流Ｉｉａ（Ｉｉａ１、Ｉｉａ２）が変動する。
【０１２５】
図１３において、総合入力電流Ｉｉａ１は総合入力電流Ｉｉａのうち最も高いピーク値（Ｐａ１）を有する電流の一例である。また、総合入力電流Ｉｉａ２は総合入力電流Ｉｉａのうち最も低いピーク値（Ｐａ２）を有する電流の一例である。このように、総合入力電流Ｉｉａのピーク値Ｐａは、ピーク値（Ｐａ１）〜ピーク値（Ｐａ２）の間で変動するように規制されている。ただし、総合入力電流Ｉｉａ１のピーク値（Ｐａ１）が、電気機器の電流規制値（Ｉｋ）を越えることはないように設計される。
【０１２６】
上に述べた実施形態では、充電電流期間Ｔｃにおいて用いられるヒーターは、第１ヒーター３８ａおよび第２ヒーター３８ｂのうちいずれか一つであったが、充電電流期間Ｔｃにおいて複数のヒーターを用いてもよい。例えば、充電電流期間Ｔｃを複数に分割して、分割された期間ごとに用いるヒーターを選択してもよい。
【０１２７】
図１４は、画像形成装置１における実施例４の電力制御方法における充電電流期間Ｔｃの各部の電流波形を示す図である。
【０１２８】
図１４において実線は総合入力電流Ｉｉａの波形を示し、破線は第１ヒーター入力電流Ｉｉ２１または第２ヒーター入力電流Ｉｉ２２の波形を示す。
【０１２９】
図１４に示すように、ｔｄ１〜ｔｄ４が充電電流期間Ｔｃである。充電電流期間Ｔｃが、さらに、ｔｄ１〜ｔｄ２、ｔｄ２〜ｔｄ３、およびｔｄ３〜ｔｄ４の３つの期間に分割されている。これらの期間ごとに第１ヒーター３８ａまたは第２ヒーター３８ｂを用いることとし、第１ヒーター入力電流Ｉｉ２１または第２ヒーター入力電流Ｉｉ２２が流れる。
【０１３０】
具体的には、ｔｄ１〜ｔｄ２およびｔｄ３〜ｔｄ４において用いられるヒーターとしては第１ヒーター３８ａが選択され、ｔｄ２〜ｔｄ３において用いられるヒーターとしては第２ヒーター３８ｂが選択されることとする。なお、０〜ｔｄ５が入力電圧Ｖｉ１の半サイクルである。ｔｄ５以降は、この繰り返しである。
【０１３１】
これにより、整流入力電流Ｉｉ１の値に応じて、より短い時間間隔ごとにヒーターを選択することから、総合入力電流Ｉｉａの波形をより精密に調整できる。したがって、総合入力電流Ｉｉａが充電電流期間Ｔｃにおいて、より正弦波に近い形状となり、整流入力電流Ｉｉ１の値によらず高い力率を維持することができる。
【０１３２】
上に述べたように、本実施形態に係る画像形成装置１では、任意の位相タイミングにおいてオンする第１ヒーター用スイッチング部３１ａおよび第２ヒーター用スイッチング部３１ｂを備えている。これにより、任意の位相タイミングにおいて任意のヒーターに電流を流すことができ、整流入力電流Ｉｉ１の値によらず高い力率を維持することができる。しかし、スイッチング部として自己消弧能力を有さない素子を用いた場合には、高い力率を維持できないこともある。
【０１３３】
図１５は、本実施形態の電力制御装置３０との比較のために、電力制御装置２３０の構成の例を示すための図である。図１５に示すように、電力制御装置２３０は、交流電源２３５からの交流電力を直流電力へと変換して二次側負荷２３７に供給するレギュレーター２１０、および、交流電力を制御してヒーター２３８に供給するヒーター制御用スイッチング部２３１を備える。レギュレーター２１０には入力電圧Ｖｉ２０１が入力されている。
【０１３４】
レギュレーター２１０は、コンデンサインプット形の整流回路２１８、スイッチング回路２１７、トランス２１３、ダイオード２１４、第２平滑コンデンサ２１５、および二次側出力回路２１６を備える。
【０１３５】
整流回路２１８は、４本のダイオードにより構成されたブリッジダイオード２１１、および第１平滑コンデンサ２１２を備える。整流回路２１８は、交流電源２３５から入力された交流電力を整流する。交流電力は、ブリッジダイオード２１１により全波整流され、第１平滑コンデンサ２１２により平滑化される。
【０１３６】
第１平滑コンデンサ２１２からの平滑化された出力は、スイッチング回路２１７がオンとオフを繰り返すことにより高周波の交流波形となる。スイッチング回路２１７は、例えばバイポーラトランジスター、またはＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor ）などを用いて構成することができる。
【０１３７】
高周波の交流電力は、トランス２１３により変圧され、ダイオード２１４により整流され、第２平滑コンデンサ２１５により平滑化されることで、直流電力に変換される。二次側出力回路２１６は、所望の電圧を生成することができるように、スイッチング回路２１７に対するフィードバック制御を行う。電力制御装置２３０により生成された直流電力が二次側負荷２３７に供給される。
【０１３８】
また、ヒーター２３８には、ヒーター制御用スイッチング部２３１を介して、交流電源２３５から交流電力が供給される。ヒーター制御用スイッチング部２３１は、上に述べた電力制御方法を用いて電力の供給量を制御し、ヒーター２３８の温度を調整する。
【０１３９】
電力制御装置２３０においても、電力制御装置３０と同様に、整流回路２１８に流れ込む整流入力電流Ｉｉ２０１に、第１平滑コンデンサ２１２の充電電流に対応した入力充電電流が含まれる。入力充電電流は、時間幅が短くピーク値が高いという特徴を有し、整流入力電流Ｉｉ２０１も時間幅が短くピーク値が高いという波形を有する。整流入力電流Ｉｉ２０１において、入力充電電流が流れていない期間の電流値は略ゼロである。
【０１４０】
そのため、ヒーター２３８へと流れ込むヒーター入力電流Ｉｉ２０２と整流入力電流Ｉｉ２０１との和である総合入力電流において、入力充電電流が流れている期間の電流値が突出して大きな値となる。総合入力電流のピーク値を電流規制値内に抑制すると、入力充電電流が流れている期間以外の範囲の電流値が低くなるため、高い力率を維持し続けることが難しい。
【０１４１】
本実施形態に係る画像形成装置１では、上に述べたようにコンデンサインプット整流形の整流回路１８を備えていて、ＰＦＣ電源などを用いていないにもかかわらず、総合入力電流Ｉｉａの波形を制御することができる。総合入力電流Ｉｉａの波形を入力電圧Ｖｉ１と同位相の正弦波形に近づけることが可能であるので、力率の改善に寄与する。
【０１４２】
また、総合入力電流Ｉｉａのピーク値Ｐａが電気機器の電流規制値を超えないようにすることを、容易に低コストで実現できる。
【０１４３】
画像形成装置１のヒーター群３８は第１ヒーター３８ａおよび第２ヒーター３８ｂの２つのヒーターから構成されることとしたが、３つ以上のヒーターにより構成されることとしてもよい。これら複数のヒーターから適宜少なくとも１つのヒーターを選択することとすればよい。
【０１４４】
また、画像形成装置１では第１ヒーター３８ａおよび第２ヒーター３８ｂのうちいずれか一方のみしか同時に用いることがなく、同時に２つのヒーターを用いることはなかった。しかし、同時に複数のヒーターを用いることとしてもよい。
【０１４５】
なお、第１ヒーター３８ａおよび第２ヒーター３８ｂとしてハロゲンヒーターを用いた構成を例示した。しかし、ハロゲンヒーター以外に、カーボンヒーター、電熱線、セラミックヒーターまたは誘導加熱（ＩＨ：Induction Heating ）コイルなどを用いてもよい。
【０１４６】
上に述べた実施形態において、レギュレーター１０、整流回路１８、電力制御装置３０、第１ヒーター用スイッチング部３１ａ、第２ヒーター用スイッチング部３１ｂ、整流入力電流検出回路３３、または画像形成装置１の全体または各部の構成、構造、形状、寸法、回路、個数、材質、処理の内容または順序またはタイミングなどは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。
【符号の説明】
【０１４７】
１  画像形成装置
１０  レギュレーター（整流スイッチング回路）
１２  第１平滑コンデンサ
１８  整流回路
３０  電力制御装置
３１ａ  第１ヒーター用スイッチング部（スイッチング素子）
３１ｂ  第２ヒーター用スイッチング部（スイッチング素子）
３２  ゼロクロス検出回路
３３  整流入力電流検出回路
３４  制御部（制御手段、期間検出手段）
３５  交流電源
３７  二次側負荷（直流負荷）
３８ａ  第１ヒーター
３８ｂ  第２ヒーター
３９ａ  第１温度センサー
３９ｂ  第２温度センサー
５１  加熱ローラー
Ｉｉ２１  第１ヒーター入力電流
Ｉｉ２２  第２ヒーター入力電流
Ｉｉ１  整流入力電流
Ｉｉ３  入力充電電流
Ｉｉａ  総合入力電流
Ｉｃ  充電電流
Ｔｃ  充電電流期間
Ｔｎｃ  非充電電流期間
Ｐａ、Ｐｃ  ピーク値
Ｐｃｔｈ  しきい値
【図１】
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【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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【図１６】
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【図１７】
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