(57)【要約】【課題】商用電源等の交流電源から負荷と電源部に分岐する前の入力電流を検知する電流検知手段だけで、負荷に流れる電流を算出可能とする電流制御装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】商用電源２０１から定着器４３１の加熱ヒータ４３２と電源部のコンバータ５０５に分岐する前の入力電流を検知する電流検知回路５１４を有し、加熱ヒータ４３２に流れる電流の導通角θｈの位相をコンバータ５０５に流れる電流の導通角θｃと重ならないように制御した状態で、電流検知回路５１４によって検知された第一の電流実効値Ｉ１と、負荷をオフにした状態で、電流検知回路５１４によって検知された第二の電流実効値Ｉ２から、加熱ヒータ４３２のみに流れる電流実効値Ｉ３を算出することを特徴とする。【選択図】図６
2016025827.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源から交流電力が供給される負荷と、
該負荷に流れる交流電流の導通角の位相を制御する位相制御手段と、
前記交流電源から供給される交流電圧から直流電圧を生成する電源部と、
前記交流電源から前記負荷と前記電源部へ分岐する前の入力電流の実効値を検出する電流検知手段と、を備えた電流制御装置において、
前記位相制御手段によって前記負荷に予め定めた導通角で電流を流した状態で、前記電流検知手段によって検知された第一の電流実効値と、前記位相制御手段によって前記負荷をオフにした状態で、前記電流検知手段によって検知された第二の電流実効値とによって、前記負荷に流れる電流の実効値を算出する手段を設けたことを特徴とする電流制御装置。
【請求項２】
前記第一の電流実効値は、前記位相制御手段によって、負荷に流れる電流の導通角の位相を電源部に流れる電流の導通角の位相と異なる位相に制御して検知する請求項１に記載の電流制御装置。
【請求項３】
前記第一の電流実効値の二乗値と、前記第二の電流実効値の二乗値の差分を算出することによって、前記負荷に流れる電流の実効値の二乗値を算出する請求項１又は２に記載の電流制御装置。
【請求項４】
前記交流電源から供給される交流電圧のゼロクロスを検知するゼロクロス検知手段を有し、
前記位相制御手段は、前記ゼロクロス検知手段からの出力を基に、前記負荷に流す電流の導通角の位相を制御する請求項１乃至３のいずれかの項に記載の電流制御装置。
【請求項５】
前記第一の電流実効値は、複数周期に亘って検知された値の平均値を算出する請求項1
乃至４のいずれかの項に記載の電流制御装置。
【請求項６】
前記電源部は、力率改善回路を介して直流電圧を生成する力率改善電源部と、前記商用電源からの電力供給を遮断する電力遮断手段と、を備え、
前記負荷に流れる電流実効値を算出する場合には、前記電力遮断手段により、前記力率改善電源部への電力供給を遮断する請求項１乃至５のいずれかの項に記載の電流制御装置。
【請求項７】
前記力率改善電源部の力率改善回路を介して生成した直流電圧が低下しない時間の範囲で、前記電力遮断手段に対して前記力率改善電源部への電力供給を遮断することを特徴とする請求項６に記載の電流制御装置。
【請求項８】
交流電源から交流電力が供給される発熱体を有し、記録材に形成されたトナー画像を加熱定着する加熱手段を備えた定着部と、
前記発熱体に流れる交流電流の導通角の位相を制御する位相制御手段と、
前記交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換する電源部と、
前記交流電源から前記定着部と前記電源部へ分岐する前の入力電流の実効値を検出する電流検知手段と、を備えた画像形成装置であって、
前記発熱体に流れる電流実効値の算出に請求項１乃至７のいずれかの項に記載の電流制御装置を適用することを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
前記画像形成動作のスタンバイ中に前記負荷に流れる電流実効値を算出する請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記定着部の温度を所定温度まで立ち上げる際に、前記発熱体の立ち上げ制御に必要な電流実効値が予め設定されており、前記第一の電流実効値と第二の電流実効値から算出された発熱体にのみ流れる電流実効値の二乗値と、前記立ち上げ制御に必要な電流実効値の二乗値との比を求め、この比に対応する供給電力の比から、立ち上げ制御に必要な電流の導通角を求め、求めた導通角にて前記位相制御手段によって前記発熱体に流れる電流を制御する請求項８又は９に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記定着部を備えた装置本体に対して、前記電源部で生成された直流電圧によって駆動される負荷を備えたオプション装置が装着されている請求項８乃至１０のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、商用電源等の交流電源から供給される電流が、負荷と電源部とに分岐して入力される装置、特に分岐前の入力電流を検知する電流検知手段により、負荷に流れる電流を算出可能とする電流制御装置及びこれを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の電流制御装置が適用される画像形成装置としては、たとえば、特許文献１に記載のようなものが知られている。すなわち、商用電源から交流電流が供給されるヒータを有する定着部と、商用電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換する電源部と、を備え、商用電源から入力される電流が、定着部と電源部へ分岐して入力される構成となっている。
近年、画像形成装置の高速化に伴い、画像形成装置の消費電流が増加しているが、一方で、消費可能な電流値は、電気用品安全法やＵＬ（アメリカ保険業者安全試験所）で制限されている。そこで、従来から、画像形成装置全体に入力される電流実効値を検知し、画像形成装置に入力される総入力電流が制限値を超えないように制御されている。特許文献１では、定着部の温度がなるべく低下しないように、定着部の電流についても検知しながら、総入力電流が制限値を超えない範囲で、定着部及びその他の負荷を制御していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−５３４８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１では、商用電源から定着部と電源部に分岐する前の入力電流の実効値を検知する電流検知手段の他に、分岐した後の定着部だけに流れる電流の実効値を検知する第２の電流検知手段を設けており、装置のコストアップを招いていた。
交流電流の実効値は二乗平均値の平方根であるため、分岐前の入力電流を検知する電流検知手段だけでは定着部に流れる電流実効値を演算等によって抽出することが難しく、従来はどうしても定着部の電流を検出する電流検知手段が必要であった。
本発明の目的は、商用電源等の交流電源から負荷と電源部に分岐する前の入力電流を検知する電流検知手段だけで、負荷に流れる電流を算出可能とする電流制御装置及び画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の電流制御装置は、
交流電源から交流電力が供給される負荷と、
該負荷に流れる交流電流の導通角の位相を制御する位相制御手段と、
前記交流電源から供給される交流電圧から直流電圧を生成する電源部と、
前記交流電源から前記負荷と前記電源部へ分岐する前の入力電流の実効値を検出する電流検知手段と、を備え、
前記位相制御手段によって前記負荷に予め定めた導通角で電流を流した状態で、前記電流検知手段によって検知された第一の電流実効値と、前記位相制御手段によって前記負荷をオフにした状態で、前記電流検知手段によって検知された第二の電流実効値とによって、前記負荷に流れる電流の実効値を算出する手段を設けたことを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、
交流電源から交流電力が供給される発熱体を有し、記録材に形成されたトナー画像を加
熱定着する加熱手段を備えた定着部と、
前記発熱体に流れる交流電流の導通角の位相を制御する位相制御手段と、
前記交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換する電源部と、
前記交流電源から前記定着部と前記電源部へ分岐する前の入力電流の実効値を検出する電流検知手段と、を備え、
前記位相制御手段によって前記発熱体に予め定めた導通角で電流を流した状態で、前記電流検知手段によって検知された第一の電流実効値と、前記位相制御手段によって前記発熱体をオフにした状態で、前記電流検知手段によって検知された第二の電流実効値とによって、前記発熱体に流れる電流の実効値を算出する手段を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、交流電源から発熱体等の負荷と電源部に分岐する前の入力電流を検知する電流検知手段だけで、負荷に流れる電流を検知することができるので、負荷に流れる電流だけを検知する電流検知手段が不要となり、コストダウンを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施の形態１に係る画像形成装置の定着器と電源部の回路図。
【図２】図１の電源部の回路図。
【図３】図１の加熱ヒータに流れる電流の位相制御を説明するための電流波形図。
【図４】図１の加熱ヒータ、コンバータ及びその合成電流の波形図。
【図５】図１の電流検知回路の入力波形と出力波形の説明図。
【図６】図１の加熱ヒータの電流実効値の算出手順を示すフローチャート。
【図７】図６のフローチャートに対応する電流波形図。
【図８】図１の加熱ヒータの電流実効値の二乗値と導通角の関係を示すグラフ。
【図９】図１の加熱ヒータの立ち上げ制御のフローチャート。
【図１０】図１の加熱ヒータの導通角と供給電力の関係を示すグラフ。
【図１１】本発明の実施の形態２における電源部の回路図。
【図１２】図１１の加熱ヒータの電流実効値の算出手順を示すフローチャート。
【図１３】図１２のフローチャートに対応する各部の電流波形図。
【図１４】本発明が適用される画像形成装置の構成例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
[実施の形態１]
図１４は、本発明の電流制御装置が適用される画像形成装置の一例を示している。
この画像形成装置４００は、装置本体４０１に対して、給紙ユニット６５１、搬送ユニット７０１、排紙ユニット８０１及びイメージスキャナ９０１等の各種オプション装置が装着た複合機である。
装置本体４０１は、イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＫの４色でトナー画像が形成されるカラーレーザプリンタである。この装置本体４０１は、各色の画像形成部を構成する４つのプロセスカートリッジ４１０と、各プロセスカートリッジ４１０の感光ドラム３０５に露光をする４つのスキャナユニット４２０とを備えている。
これら４つのプロセスカートリッジ４１０及びスキャナユニット４２０については、図中、各構成部分の符号の数字にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを添えているが、同一の構成なので、以下の説明では、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ａの添え字の無い数字のみを付して総括的に説明する。
【０００９】
プロセスカートリッジ４１０は、感光ドラム３０５上のトナーを除去するクリーニング部材３０６と、帯電ローラ３０３と、現像ローラ３０２と、トナー格納容器４１１と、を備えており、装置本体４０１に対し着脱可能となっている。
また、スキャナユニット４２０は、画像信号に基づいて変調されたレーザ光を発光する
レーザユニット４２１と、レーザ光を感光ドラム３０５上に走査するためのポリゴンミラー４２２と、結像レンズ群４２４と、を備えている。ポリゴンミラー４２２はスキャナモータ４２３によって駆動される。
【００１０】
なお、図において、４０５は給紙ローラであり、ピックアップローラ４０４によって給紙カセット４０２から繰り出された記録材としての記録紙３２を搬送する。４０６は、給紙ローラ４０５と対をなし、記録紙３２の重送を防止するためのリタードローラ、４０７はレジストローラ対である。また、４０９は静電吸着搬送転写ベルト（以下ＥＴＢと記す）であり、記録紙３２を静電吸着させて、各プロセスカートリッジ４１０に搬送する。また、４３０は、各感光ドラム３０５に形成されたトナー画像を記録紙３２上に転写する転写ローラである。
一方、４３１は定着部としての定着器であり、内部に発熱体としての加熱ヒータ４３２を備えた定着ローラ４３３と、定着ローラ４３３に圧接される加圧ローラ４３４とを備えている。また、定着ローラ４３３と加圧ローラ４３４のニップ部から記録紙３２を搬送するための定着排紙ローラ対４３５が設けられている。この加熱ヒータ４３２を備えた定着ローラ４３３と加圧ローラ４３４が、記録紙３２に形成されたトナー画像を加熱定着する加熱手段を構成する。
【００１１】
また、４５１は、各プロセスカートリッジ４１０を駆動するメインモータ、４５２はＥＴＢ４０９を駆動するＥＴＢモータ、４５３は定着器４３１を駆動する定着モータであり、それぞれＤＣブラシレスモータ等の直流モータが用いられる。
さらに、２０１は、エンジン制御部であり、マイクロコンピュータ（不図示）及び各種入出力制御回路（不図示）等で構成される。５０５は低圧電源（電源部）であり、商用電源２０２から入力される交流電圧を直流電圧に変換する後述のコンバータである。
４４０はビデオコントローラであり、パーソナルコンピュータ等のホストコンピュータ４４１から送出される画像データを受け取ると、この画像データをビットマップデータに展開し、画像形成用の画像信号を生成するようになっている。
【００１２】
次に、装置本体４０１の画像形成動作について説明する。
まず、外部のホストコンピュータ４４１から、ビデオコントローラ４４０に画像データが送信される。ビデオコンローラ４４０は、エンジン制御部２０１に画像形成の開始を指示するＰＲＩＮＴ信号を送信するとともに、受信した画像データをビットマップデータに変換する。ＰＲＩＮＴ信号を受信したエンジン制御部２０１は、所定のタイミングでスキャナモータ４２３、メインモータ４５１，ＥＴＢモータ４５２及び定着モータ４５３の駆動を開始する。それとともに、給紙部のピックアップローラ４０４、給紙ローラ４０５及びリタードローラ４０６を駆動し、給紙カセット４０２から記録紙３２を繰り出す。記録紙３２は、レジストローラ対４０７まで搬送されて、一時停止する。
また、給紙ローラ４０５付近に配置された温度検知センサ３２４により、装置本体４０１の周囲温度が検知され、エンジン制御部２０１にて、検知結果に応じて選択した画像形成条件の補正を行う。
次に、ビットマップデータに依存した画像信号に応じてレーザユニット４２１がＯＮ／ＯＦＦ制御され、ポリゴンミラー４２２、結像レンズ群４２４を介して、帯電ローラ３０３により所定電位に帯電した感光ドラム３０５上に静電画像が形成される。その後、現像ローラ３０２でトナー像が形成される。このトナー像形成動作は、所定のタイミングでイエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ，ブラックＫの各静電画像に対して実行される。
【００１３】
一方、レジストローラ対４０７で一時停止していた記録紙３２は、ＥＴＢ４０９により、上記トナー像形成動作に応じた所定のタイミングで各プロセスカートリッジ４１０に再給紙される。そして、各感光ドラム３０５上のトナー像が、転写ローラ４３０によって、順次記録紙３２上に転写され、カラーのトナー画像が形成される。
記録紙３２上に形成されたトナー画像は、さらに定着器４３１に搬送され、所定温度に加熱された定着ローラ４３３と加圧ローラ４３４によって加熱、加圧され、記録紙３２に定着された後、排紙ローラ対４３５により装置本体４０１外に排出される。
【００１４】
次に、上記したオプション装置について、簡単に説明する。
搬送ユニット７０１は、装置本体４０１から排出された記録紙３２を排紙ユニット８０１に搬送するものであり、搬送ローラ対７０３、７０４を駆動する搬送モータ７０２を有する。
排紙ユニット８０１は、装置本体４０１から排出された記録紙３２を所定枚数毎に排紙トレイ８０６にソートするユニットであり、搬送ローラ対８０４、８０５を駆動する搬送モータ８０２と、排紙トレイ８０６を昇降動作させる昇降モータ８０３とを有する。
【００１５】
イメージスキャナ９０１は、原稿搬送部９３０と、原稿読み込み部９３１とを有し、原稿搬送部９３０には原稿９３２を搬送する原稿搬送モータ９０２が設けられている。また、原稿読み込み部９３１は、露光手段９０５とミラー９０６を備えた露光ユニット９０４、ミラー９０８，９０９を備えた固定の反射装置９０７及び受光装置９１０を有し、露光ユニット９０４を水平移動させるスキャナ駆動モータ９０３が設けられている。なお、９４０はイメージスキャナ９０１の動作を制御するとともに、受光装置９１０で受光した信号を画像データ化するコントローラユニットである。
【００１６】
イメージスキャナ９０１の動作は、原稿搬送部９３０に原稿９３２をセットした後、まず、コピーモードか、読み取りデータを電子ファイル化するだけのスキャナモードかを不図示のパネルより選択する。
コピーモードを選択した場合、原稿搬送モータ９０２により所定のタイミングで原稿９３２を原稿読み込み部９３１に搬送する。そして、スキャナ駆動モータ９０３により露光ユニット９０４を水平移動させ、露光手段９０５の光を原稿９３２に照射する。原稿９３２からの反射光はミラー９０６、及び反射手段９０７内のミラー９０８、９０９を経由して受光装置９１０で受光され、受光信号はコントローラユニット９４０に送信される。コントローラユニット９４０は、受信した信号を画像データ化し、ビデオコンローラ４４０に送信する。その後は、ホストコンピュータ４４１から画像形成と同様の動作で画像形成を行う。
一方、スキャナモードを選択した場合、コントローラユニット９４０は受信した信号を所定のファイル形式で電子ファイル化し、ビデオコンローラ４４０経由でホストコンピュータ４４１に送信する。
【００１７】
次に、本発明の特徴である画像形成装置の入力電流の電流制御について説明する。
図１は、装置本体４０１の低圧電源（電源部）であるコンバータ５０５及び定着器４３１の制御部を詳しく説明する回路ブロック図である。
すなわち、交流電源である商用電源２０２から交流電力が供給される負荷としての加熱ヒータ４３２を備えた定着器４３１と、加熱ヒータ４３２に流れる交流電流の導通角の位相を制御する位相制御手段としてのエンジン制御部２０１と、を有している。また、商用電源２０２から供給される交流電圧から直流電圧を生成する電源部としてのコンバータ５０５と、商用電源２０２から加熱ヒータ４３２とコンバータ５０５へ分岐する前の入力電流の実効値を検出する電流検知手段としての電流検知回路５１４と、を備えている。
【００１８】
なお、図において、５１２は、インレット５０１から加熱ヒータ４３２とコンバータ５０５に分岐する前のラインに設けられるカレントトランスであり、５１３は、カレントトランス５１２に流れる電流を電圧に変換する抵抗である。
また、５２１は、装置本体４０１のドア（不図示）と連動して開閉するインタロックスイッチであり、５２２はスイッチのオン、オフ信号を出力するリレーである。また、５２
３はトライアック、５２４，５２５、５２７および５３１は抵抗、５２６はフォトトライアックカプラ、５２８はトランジスタ、５２９は温度保護素子であるサーモスイッチ、５３０は加熱ヒータ４３２の温度を検知するサーミスタである。
【００１９】
次に、定着器４３１の位相制御について、図１に加えて図３を参照して説明する。
エンジン制御部２０１は、サーミスタ５３０と抵抗５３１の分圧電圧を、エンジン制御部２０１のＡ／Ｄ１ポートを介して検知する。サーミスタ５３０は、温度の上昇とともに抵抗値が低下する特性をもっており、エンジン制御部２０１は、Ａ／Ｄ１ポートの電圧を読み取ることで加熱ヒータ４３２の温度を検出し、定着温度の制御を行う。
加熱ヒータ４３２には、リレー５２２、トライアック５２３及びサーモスイッチ５２９を介して、商用電源２０２からの交流電流が供給される（図３（ａ）参照）。この供給電流は、エンジン制御部２０１からの制御信号によって位相制御される。
【００２０】
エンジン制御部２０１は、ゼロクロス検知回路５１５からエンジン制御部２０１のＩＮ１ポートに入力されるゼロクロス信号を用いて、商用電源２０２の正負が切り替わるタイミングを検知する（図３（ｂ）参照）。エンジン制御部２０１は、ゼロクロス信号の立ち上がりおよび立ち下がりを検知してから所定時間（Ｔoff）経過後（以降、遅延時間Ｔoffという）、ＯＵＴ１ポートよりＨｉｇｈを出力してトランジスタ５２８をＯＮする（図３（ｃ）参照）。トランジスタ５２８がＯＮすると、抵抗５２７を介してフォトトライアックカプラ５２６に電流が流れ、フォトトライアックカプラ５２６がＯＮする。フォトトライアックカプラ５２６がＯＮすると、抵抗５２４、５２５を介して、スイッチング素子としてのトライアック５２３にゲート電流が流れ、トライアック５２３がＯＮし、加熱ヒータ４３２に電流が流れて発熱する（図３（ｄ）参照）。
そして、トライアック５２３は、ゲート電流がゼロ、すなわち、次のゼロクロスのタイミングでＯＦＦする。その結果、加熱ヒータ４３２に流れる電流波形は、図３（ｄ）に示すように、正弦波の半サイクル毎に、波形状を遅延時間Ｔoffの間はゼロに切り取った形
状となる。この遅延時間Ｔoff経過してＯＮに切り替わるオン位相から次のゼロクロスの
ＯＦＦ時点までの間の位相角が導通角θｈである。エンジン制御部２０１は、Ａ／Ｄ１ポートに入力される電圧に応じて上記遅延時間Ｔoffを制御、すなわち導通角θｈを制御し
て、加熱ヒータ４３２を所定温度に制御する。
【００２１】
続いて、図２を用いて、コンバータ５０５について詳細に説明する。
コンバータ５０５は、３．３Ｖおよび２４Ｖの直流電圧を生成する。商用電源２０２から入力された交流電圧は、ダイオードブリッジ５０２により全波整流された後、コンデンサ５０３により平滑される。その後、電源制御ＩＣ５１０によりスイッチングされ、トランス５０４を介して２次側に電力伝達が行われる。
トランス５０４の２次側に発生するパルス波は、ダイオード５０６およびコンデンサ５０７により整流平滑され、直流２４Ｖが生成される。なお、２次側の電圧はシャントレギュレータ５０８により検知および誤差増幅され、フォトカプラ５０９により電源制御ＩＣ５１０にフィードバックされる。
この直流２４Ｖによって、たとえば、装置本体４０１のスキャナモータ４２３、メインモータ４５１，ＥＴＢモータ４５２及び定着モータ４５３が駆動される。また、オプション装置である搬送ユニット７０１の搬送モータ７０２、排紙ユニット８０１の搬送モータ８０２及び昇降モータ８０３、さらに、イメージスキャナ９０１の原稿搬送モータ９０２及びスキャナ駆動モータ９０３が駆動される。
また、このコンバータ５０５は、直流２４Ｖから３．３Ｖを生成するチョークコンバータ部５６４を備えている。このチョークコンバータ部５６４によって生成された３．３Ｖは、例えばエンジン制御部２０１に供給される。
【００２２】
次に、電流検知回路５１４について、図１、図４及び図５を参照して説明する。
図４（ａ）は、加熱ヒータ４３２に流れる電流波形、図４（ｂ）は、コンバータ５０５に流れる電流波形、図４（ｃ）は、カレントトランス５１２に流れる電流波形である。このカレントトランス５１２に流れる電流波形は、加熱ヒータ４３２（図４（ａ））およびコンバータ５０５（図４（ｂ））に流れる電流の合成電流となる。合成電流はカレントトランス５１２を流れ、抵抗５１３によって電流電圧変換される。コンバータ５０５に流れる電流は、入力電圧が平滑用のコンデンサ５０３の端子間の電圧より高くなった時点で流れるので、導通角θｃは狭い範囲となる。
【００２３】
電流検知回路５１４は、入力された電圧（Ｖin）を二乗積分する機能を有し、カレントトランス５１２から入力された電圧（Ｖin）を二乗する乗算器５１６と、乗算器５１６からの出力を積分する積分器５１７から構成される。すなわち、電流検知回路５１４は、図５(ａ)、（ｂ）に示すように、入力されたゼロクロス検知回路５１５の立ち上がりから、電圧（Ｖin）の二乗積分を開始し、ゼロクロス検知回路５１５の立ち下がりで終了する。
その後、図５（ｃ）に示すように、立ち下がりから所定時間後（Ｔad）に、エンジン制御部２０１は、Ａ／Ｄ２ポートで電流検知回路５１４からの出力値（Ｖad）を読み込む。
また、電流検知回路５１４は、立ち下がりから所定時間後（Ｔdis）に積分値を０Ｖに
リセットするまで積分値を保持する。エンジン制御部２０１は、Ａ／Ｄ２ポートで読み取った出力値（Ｖad）を、１周期の時間（Ｔfreq）で割ることで、電圧の実効値の二乗値を求め（数１参照）、この電圧の実効値の二乗積分値から電流の実効値の二乗値に換算する。
【００２４】
【数１】
2016025827.tif 000003
このように、エンジン制御部２０１は、電流検知回路５１４の出力から、装置本体４０１に流入する電流の実効値を検知し、プリント中の電流が商用電源２０２の供給可能電流を超えないよう制御する。この電流検知回路５１４で検知される入力電流は、定着器４３１とコンバータ５０５に流れる電流の合成電流である。
【００２５】
次に、本発明の特徴である負荷である加熱ヒータ４３２にのみ流れる電流を算出する手順について説明する。
すなわち、エンジン制御部２０１によって加熱ヒータ４３２に予め定めた導通角θｈで電流を流した状態で、電流検知回路５１４によって第一の電流実効値（Ｉ１）を検知する。また、エンジン制御部２０１によって加熱ヒータ４３２をオフにした状態で、電流検知回路５１４によって第二の電流実効値（Ｉ２）を検知する。これら第一の電流実効値（Ｉ１）と第二の電流実効値（Ｉ２）から、加熱ヒータ４３２に流れる電流の実効値を算出する。
この例では、予め定めた導通角θｈは、コンバータ５０５に流れる電流の導通角θｃの位相と重ならないように、すなわち、加熱ヒータ４３２に流れる電流の導通角θｈの位相を電源部に流れる電流の導通角θｃの位相と異なる位相となるように制御する。そして、第一の電流実効値の二乗値（Ｉ１２）と、第二の電流実効値の二乗値（Ｉ２２）の差分を算出することによって、加熱ヒータ４３２に流れる電流の実効値の二乗値を得るものである。
【００２６】
図６は、エンジン制御部２０１において、加熱ヒータ４３２にのみ流れる電流を算出する具体的なフローチャートを示している。このフローチャートは、画像形成装置のスタンバイ時に実行される。
まず、ステップ６０１では、加熱ヒータ４３２への通電はＯＦＦ状態で、電流検知回路５１４からの出力値からコンバータ５０５にのみ流れる電流、すなわち第二の電流実効値（Ｉ２）を検知する。電流検知回路５１４の出力は、半波分の電流に対応する電圧の二乗積分値であり、この電圧の二乗積分値がエンジン制御部２０１に読み込まれ、エンジン制御部２０１において第二の電流実効値の二乗積分値（Ｉ２２）に換算される。
次に、ステップ６０２で、トライアック５２３を所定の導通角θｈ、この例では３０°に制御する。ステップ６０３では、加熱ヒータ４３２に通電している状態の電流検知回路５１４からの出力値から、第一の電流実効値（Ｉ１）を検知する。この場合も、電流検知回路５１４の出力は、半波分の電流に対応する電圧の二乗積分値であり、この電圧の二乗積分値がエンジン制御部２０１に読み込まれ、エンジン制御部２０１において第一の電流実効値の二乗積分値（Ｉ１２）に換算される。
【００２７】
このステップ６０３において、電流検知回路５１４によって検知される入力電流は、図７（ｃ）に示すように、加熱ヒータ４３２とコンバータ５０５とに分岐する前の総入力電流のカレントトランス５１２に流れる２次電流である。この総入力電流は加熱ヒータ４３２（図７（ａ））と、コンバータ５０５（図７（ｂ））に流れる電流を足し合わせた値である。本実施の形態では、加熱ヒータ４３２（図７（ａ））の導通角θｈを３０°とし、コンバータ５０５（図７（ｂ））に流れる入力電流の導通角θｃの位相と重ならないよう制御している。加熱ヒータ４３２の導通角θｈは３０°に限定されるものではなく、コンバータ５０５に流れる電流の導通角θｃの位相に重ならない範囲であればよい。
【００２８】
次に、ステップ６０４において、ステップ６０３で検知した第一の電流実効値の二乗値（Ｉ１２)の値を、エンジン制御部２０１のメモリ（不図示）に格納する。ステップ６０
５で、正弦波の複数周期、この例では３周期分（３波分）の電流を検知したかどうかを判断する。
なお、エンジン制御部２０１が電流検知回路５１４からの出力をＡ／Ｄ変換するタイミングは、図７（ｄ）に示すように、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３であり、ゼロクロス検知回路５１５の立ち下がりからＴad後であることは、図５での説明の通りである。
ステップ６０５で、３波分の電流実効値をエンジン制御部２０１のメモリ（不図示）に格納できたと判断した場合、ステップ６０６で、３波分の平均値を算出し、その結果を（Ｉ１２)としてエンジン制御部２０１のメモリ（不図示）に格納する。
【００２９】
その後、ステップ６０７で、上記導通角θｈの制御電流を流した場合の第一の電流実効値の二乗値（Ｉ２２）から加熱ヒータ４３２をオフにした場合の第二の電流実効値（実効値）の二乗値（Ｉ１２）を引いた値（Ｉ３２）を算出する。この算出結果を、定着器４３１の加熱ヒータ４３２にのみ流れた定着電流（Ｉ３）の実効値の二乗値としてエンジン制御部２０１のメモリ（不図示）に格納する。
図８のグラフは、加熱ヒータ４３２に流れる電流実効値の二乗値と、正弦波の半波の間の導通角との関係を示している。図８中、実線は、図６のフローチャートに従って、計算によって求めた電流実効値の二乗値（Ｉ３２）、破線は、加熱ヒータ４３２に流れる実際の電流実効値の二乗値である。
加熱ヒータ４３２に流す電流の導通角θｈが８０°以下の範囲では、コンバータ５０５に流れる電流の導通角θｃの位相と重ならないため、破線と実線が一致している。したがって、計算によって、加熱ヒータ４３２に流れる電流実効値（Ｉ３）を正確に求めることができる。
コンバータ５０５に流れる入力電流は、入力電圧が平滑用のコンデンサの端子電圧を超えた範囲で流れる電流なので、正弦波の山、谷付近であり、８０°以下であれば、ほぼ重ならない。ただ、この導通角は、８０°に限定されるものではなく、コンバータ５０５の平滑用コンデンサの容量等によって決定されるものである。
【００３０】
次に、図９を参照して、定着器４３１の立ち上げ制御について説明する。
立ち上げ制御においては、定着器４３１の温度を所定温度まで立ち上げる際に、加熱ヒータ４３２の立ち上げ制御に必要な電流実効値Ｉ４が予め設定されている。そして、図６のフローによって算出された加熱ヒータ４３２にのみ流れる電流実効値の二乗値Ｉ３２と、立ち上げ制御に必要な電流実効値の二乗値Ｉ４２との比を算出する。この比に対応する供給電力の比から、立ち上げ制御に必要な電流の導通角を求め、求めた導通角にてエンジン制御部２０１によって加熱ヒータ４３２に流れる電流を制御する。
加熱ヒータ４３２に供給される電力は、ヒータ電流の電流実効値の二乗値と比例関係にあり、立ち上げ時の電流実効値に対応する供給電力の割合が分かれば、制御すべき導通角が決まる。
【００３１】
図９は、この定着器４３１の立ち上げ制御の具体的なフローチャートを示している。
ステップ９０１で、ビデオコンローラ４４０からＰＲＩＮＴ信号を受信すると、エンジン制御部２０１は画像形成制御を開始する。ステップ９０２で、図６のフローチャートに従って、スタンバイ中に算出したヒータにのみ流れる電流の実効値の二乗値（Ｉ３２）の値をメモリ（不図示）から読み込む。そして、ステップ９０３で、予めメモリ（不図示）に格納されている加熱ヒータ４３２の立ち上げに必要な立ち上げ電流の実効値の二乗値（Ｉ４２）をメモリ（不図示）から読み込む。
次に、ステップ９０４で、立ち上げ電流の実効値の二乗値（Ｉ４２）に相当する供給電力の割合（ＰＳ）を、数２に記載の数式によって演算し、メモリ（不図示）に格納する。
図６のフローチャートに示した通り、加熱ヒータ４３２にのみ流れる電流実効値の二乗値（Ｉ３２）は、３０°で加熱ヒータ４３２をＯＮした場合の電流実効値の二乗値である。位相角１８０位相角°の供給電力を１００とすると、導通角３０°の定着電流の供給電力の割合は３．０２に相当する。この割合から、立ち上げ電流の電流実効値の二乗値（Ｉ４２）に対応する供給電力の割合（ＰＳ）を求める。
【００３２】
【数２】
2016025827.tif 000004
【００３３】
次に、ステップ９０５で、ステップ９０４で求めた供給電力の割合ＰＳと、導通角（θｈ）の関係を示す図１０のグラフから、電流実効値Ｉ４の電流を流すための必要な導通角（θｈ）を求める。
続いて、ステップ９０６で、加熱ヒータ４３２を、図３を用いて説明したように、ステップ９０５で求めた導通角（θｈ）で制御し、ステップ９０７で加熱ヒータ４３２の温度が定着可能温度（Ｔｅｍｐ１）−５０℃まで上昇したかをモニタする。
ステップ９０７で、加熱ヒータ４３２の温度が定着可能温度（Ｔｅｍｐ１）−５０℃まで上昇したと判断した場合、エンジン制御部２０１は、ステップ９０８で加熱ヒータ４３２の温調制御をＰＩＤ制御に切り替える。そして、Ａ／Ｄ１ポートの値をモニタしながら加熱ヒータ４３２の温度がＴｅｍｐ１となるように制御する。
【００３４】
ステップ９０７で、加熱ヒータ４３２の温度が定着可能温度（Ｔｅｍｐ１）−５０℃まで上昇していないと判断した場合、ステップ９０６に戻り、加熱ヒータ４３２を導通角θｈでＯＮし続ける。
その後、ステップ９０９で加熱ヒータ４３２の温度がＴｅｍｐ１に達したと判断した場合、ステップ９１０で画像形成を開始する。ステップ９０９で加熱ヒータ４３２の温度がＴｅｍｐ１に達していないと判断した場合は、ステップ９０８に戻り加熱ヒータ４３２の温度がＴｅｍｐ１になるよう制御する。
【００３５】
以上説明したように、本実施の形態１によれば、装置本体４０１に入力される総入力電流を検出するために取り付けた一つの電流検知回路５１４により、加熱ヒータ４３２のみに流れる電流を演算により求めることが可能となる。
さらに、立ち上げ制御時等の電流実効値が設定されている場合には、算出された電流実効値と導通角の関係から、制御すべき電流値の導通角を演算によって求め、正確に制御電流を制御することができる。
【００３６】
［実施の形態２］
次に本発明の実施の形態２について説明する。
実施の形態２においては、力率改善回路を具備した力率改善電源部を有する構成において、加熱ヒータ４３２に流れる電流実効値を求める制御について記載している。なお、本実施の形態２における要部構成は実施の形態１と同じであるため、同一の構成部分については同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００３７】
まず、図１１を用いて本実施の形態におけるコンバータ５０５について説明する。
コンバータ５０５は、３．３Ｖコンバータ部５６０および力率改善電源部としての２４Ｖコンバータ部５６２に分かれており、商用電源２０２から入力された交流電圧は、３．３Ｖコンバータ部５６０および２４Ｖコンバータ部５６２に入力される。
３．３Ｖコンバータ部５６０に入力された交流電圧は、ダイオードブリッジ５０２により全波整流された後、コンデンサ５０３により平滑される。その後、電源制御ＩＣ５１０によりスイッチングされ、トランス５７４を介して２次側に電力伝達が行われる。
トランス５７４の２次側に発生するパルス波はダイオード５６６およびコンデンサ５６７により整流平滑され、直流３．３Ｖが生成される。なお、２次側の電圧はシャントレギュレータ５６８により検知および誤差増幅され、フォトカプラ５０９により電源制御ＩＣ５１０にフィードバックされる。生成された３．３Ｖはエンジン制御部２０１等に供給される。
【００３８】
また、２４Ｖコンバータ部５６２に入力された交流電圧はダイオードブリッジ５４１により全波整流された後、力率改善回路５６１に入力される。力率改善回路５６１はコイル５４８、ダイオード５４９、コンデンサ５５２、ＭＯＳＦＥＴ５５１、制御ＩＣ５５０及び抵抗５６３によって構成されており、入力された全波整流後の交流電圧を４００Ｖの直流電圧に変換する。具体的な回路動作としては、まず全波整流後の電圧を、コイル５４８を介してＭＯＳＦＥＴ５５１によりスイッチングする。ＭＯＳＦＥＴ５５１のＯＦＦ時に、コイル５４８に蓄えたエネルギーをダイオード５４９により回生し、コンデンサ５５２に４００Ｖの電圧を生成する。制御ＩＣ５５０は、抵抗５６３を介して入力されたコンデンサ５５２の電圧に応じて、ＭＯＳＦＥＴ５５１のＯｎ  Ｄｕｔｙを制御し、コンデンサ５５２の電圧を所定値に制御する。
【００３９】
力率改善回路５６１により生成された直流４００Ｖは、電源制御ＩＣ５５８によりスイッチングされ、トランス５５３を介して２次側に電力伝達が行われる。トランス５５３の２次側に発生するパルス波はダイオード５５４およびコンデンサ５５５により整流平滑され、直流２４Ｖが生成される。なお、２次側の電圧はシャントレギュレータ５５６により検知および誤差増幅され、フォトカプラ５５７により電源制御ＩＣ５５８にフィードバックされる。
２４Ｖコンバータ部５６２には、商用電源２０２からの電力供給を遮断する電力遮断手
段としてのトライアック５５９が配されており、エンジン制御部２０１によりＯＮ／ＯＦＦ制御される。エンジン制御部２０１のＯＵＴ２ポートから出力された信号は抵抗５４４を介しトランジスタ５４６のベース端子に接続される。ＯＵＴ２ポートがＨｉｇｈを出力した場合、トランジスタ５４６はＯＮし、抵抗５４７を介してフォトトライアックカプラ５４５に電流が流れ、フォトトライアックカプラ５４５はＯＮする。フォトトライアックカプラ５４５がＯＮすると、抵抗５４２、５４３を介してトライアック５５９にゲート電流が流れ、トライアック５５９がＯＮする。逆に、ＯＵＴ２ポートがＬｏｗを出力した場合は、トライアック５５９はＯＦＦする。
【００４０】
エンジン制御部２０１は、例えば省エネモード時にトライアック５５９をＯＦＦすることで２４Ｖコンバータ部５６２を停止させ、より一層の低消費電力状態を実現する。
次に、エンジン制御部２０１が、装置本体４０１のスタンバイ時に実行する加熱ヒータ４３２に流れる電流の実効値検知制御について、図１２のフローチャートおよび図１３を用いて説明する。本実施の形態においては、加熱ヒータ４３２およびコンバータ５０５の合成電流が流れるポイントに取り付けた電流検知回路５１４を用いて、加熱ヒータ４３２に流れる電流の実効値を検知する。
【００４１】
商用電源２０２から装置本体４０１に流れる電流は、図１３（ｄ）に示すように、加熱ヒータ４３２（図１３（ｃ））、２４Ｖコンバータ部５６２（図１３（ａ））および３．３Ｖコンバータ部５６０（図１３（ｂ））に流れる電流の合成電流となる。
まず、ステップ１２０１で、エンジン制御部２０１は、ＯＵＴ２ポートをＬｏｗに遷移させてトライアック５５９をＯＦＦにし、ステップ１２０２で、第二の電流実効値（Ｉ２２）を電流検知回路５１４で検知する。ステップ１２０２で検知した第二の電流実効値（Ｉ２２）は、図１３の期間１に示すように、加熱ヒータ４３２および２４Ｖコンバータ部５６２への通電はＯＦＦであるので、３．３Ｖコンバータ部５６０のみの電流実効値となる。
次に、ステップ１２０３で、トライアック５２３を導通角θｈ、この例では３０°でＯＮし、ステップ１２０４で加熱ヒータ４３２に通電している状態の電流実効値を電流検知回路５１４で検知する。
【００４２】
ステップ１２０４で、電流検知回路５１４が検知する電流は、図１３（ｄ）の期間２に示すように、加熱ヒータ４３２（図１３（ｃ））と、３．３Ｖコンバータ部５６０（図１３（ｂ））に流れる電流の足し合わせとなる。
ステップ１２０５で、ステップ１２０４において検知した第一の電流実効値（Ｉ１）をエンジン制御部２０１のメモリ（不図示）に格納し、ステップ１２０６で３波分の電流実効値を検知したかどうかを判断する。なお、エンジン制御部２０１が電流検知回路５１４からの出力をＡ／Ｄ変換するタイミングは、図１３（ｅ）に示すように、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３であり、ゼロクロス検知回路５１５の立ち下がりからＴad後であることは図５を用いて説明した通りである。
【００４３】
ステップ１２０６で３波分の電流実効値をエンジン制御部２０１のメモリ（不図示）に格納できたと判断した場合、ステップ１２０７でＯＵＴ２ポートをＨｉｇｈに遷移させ、トライアック５５９をＯＮにし、２４Ｖコンバータ部５６２への電力供給を再開する。
その後、ステップ１２０８で、３波分の平均値を算出し、その結果を第一の電流実効値の二乗値（Ｉ１２）としてエンジン制御部２０１のメモリ（不図示）に格納する。次に、ステップ１２０９でＩ１２からＩ２２を引いた値Ｉ３２を算出し、エンジン制御部２０１のメモリ（不図示）に格納する。
【００４４】
なお、ステップ１２０２からステップ１２０６の処理中である図１３の期間１および期間２の期間においては、２４Ｖコンバータ部５６２への電力供給は遮断される。しかし、
コンデンサ５５２に蓄えられたエネルギーによって２４Ｖコンバータ部５６２は動作し続けることが可能であり、上記制御中に２４Ｖが遮断されることはない。
以上、説明したように、コンバータ５５０が力率改善回路５６１を有していても、力率改善回路５６１への電力供給を一時的に遮断することにより、電流検知回路５１４を用いて、加熱ヒータ４３２にのみ流れる電流実効値を算出することができる。
【００４５】
なお、上記各実施の形態においては、第一の電流実効値の二乗値Ｉ１２と第二の電流実効値Ｉ２２の二乗値の差分を求めて加熱ヒータ４３２に流れる電流の実効値の二乗値Ｉ３２を算出しているが、二乗値の減算に限定されない。たとえば、第一の電流実効値Ｉ１と第二の電流実効値Ｉ２の和と差を乗算するようにしても、加熱ヒータ４３２に流れる電流の実効値の二乗値Ｉ３２を算出することができる。
また、上記各実施の形態では、第一の電流実効値Ｉ１を検知する際に、加熱ヒータ４３２に流れる電流の導通角θｈの位相をコンバータ５０５に流れる電流の導通角θｃと重ならないように制御しているが、場合によっては重なっていてもよい。たとえば、図８の誤差データを予め記憶しておき、導通角に応じて誤差を補正するように構成することができる。
また、上記実施の形態では、交流電源として商用電源２０１を例にとって説明したが、商用電源に限定されるものではなく、たとえば、自家発電のような交流電源を使用する場合等にも適用可能である。
また、画像形成装置については、図１４に示した画像形成装置のような複合機に限られず、ファクス、プリンタ、複写機等、加熱ヒータを備えた定着部を有する画像形成装置に対して広く適用可能である。
さらに、本発明が適用される装置は、画像形成装置に限定されるものではなく、商用電源等の交流電流が、負荷と電源部のコンバータに分岐して入力される回路構成を有する装置に広く適用することができる。また、負荷としては、ヒータに限らず、位相制御される各種電気負荷に適用可能である。
【符号の説明】
【００４６】
２０１      エンジン制御部(位相制御手段)
２０２      商用電源(交流電源)
４３１      定着器(定着部)
４３２      加熱ヒータ(発熱体)
５０５      コンバータ（電源部）
５１４      電流検知回路（電流検知手段）
５１５      ゼロクロス検知回路
５６１      力率改善回路
５６２      ２４Ｖコンバータ部（力率改善電源部）
５５９      トライアック（電力遮断手段）
Ｉ１        第一の電流実効値
Ｉ２        第二の電流実効値
θｈ        加熱ヒータ４３２に流れる電流の導通角
θｃ        コンバータ５０５に流れる電流の導通角
【図１】
2016025827.tif 000005
【図２】
2016025827.tif 000006
【図３】
2016025827.tif 000007
【図４】
2016025827.tif 000008
【図５】
2016025827.tif 000009
【図６】
2016025827.tif 000010
【図７】
2016025827.tif 000011
【図８】
2016025827.tif 000012
【図９】
2016025827.tif 000013
【図１０】
2016025827.tif 000014
【図１１】
2016025827.tif 000015
【図１２】
2016025827.tif 000016
【図１３】
2016025827.tif 000017
【図１４】
2016025827.tif 000018