(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モニタリングされた交流電圧を直流電圧に変換するＤＣ変換回路と、
該変換された直流電圧のうち、閾値電圧以上の電圧が印加された場合にはＯＮレベルとし、上記閾値電圧より小さい電圧が印加された場合にはＯＦＦレベルとして、パルス信号を整形するＯＮ・ＯＦＦ設定手段と、
電源投入時から被電力供給体に電力を供給する時までの間に交流電圧の上記モニタリングを行うとともに、上記ＯＮ・ＯＦＦ設定手段が整形したパルス信号を記憶し、記憶した上記パルス信号に基づいて、交流電圧に対して位相をずらす点弧制御を行うことで上記被電力供給体への供給電力を制御する制御回路とを備えていることを特徴とする電力制御装置。
【請求項２】
上記ＯＮ・ＯＦＦ設定手段は、定電圧素子であることを特徴とする請求項１に記載の電力制御装置。
【請求項３】
上記ＯＮ・ＯＦＦ設定手段は、シャントレギュレータ回路であることを特徴とする請求項１に記載の電力制御装置。
【請求項４】
上記ＯＮ・ＯＦＦ設定手段の前段に、上記交流電圧の全波整流波形から上記閾値電圧よりも高い上位電圧分を除く定電圧素子を備えていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の電力制御装置。
【請求項５】
電源投入から被電力供給体に電力を供給するまでの間に交流電圧のモニタリングを行い、供給される交流電圧を変換した直流電圧に基づいて、閾値電圧以上の電圧が印加された場合にはＯＮレベル、閾値電圧よりも低い電圧が印加された場合にはＯＦＦレベルとしてパルス信号を整形するとともに、整形したパルス信号を記憶し、記憶した上記パルス信号に基づいて、交流電圧に対して位相をずらす点弧制御を行うことで上記被電力供給体への供給電力を制御することを特徴とする電力制御方法。
【請求項６】
上記交流電圧の全波整流波形の最大値から、上記閾値電圧よりも高い上位電圧分を除いた波形から上記パルス信号を整形することを特徴とする請求項５に記載の電力制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、画像形成装置が備えている定着装置や照明装置に供給される電力を制御する電力制御回路および電力制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば、インクジェットプリンタ等の画像形成装置には、用紙等に付着したトナーに熱を与えて定着させるための加熱ヒータを備えた定着装置や、原稿画像を光学的に走査する工程で用いられる照明装置等に対して供給される電力を制御するための電力制御回路および電力制御方法が提供されている。
【０００３】
このような電力制御回路を備えた画像形成装置の照明制御装置が、特開平１１−６４９９７号公報に開示されている。
【０００４】
上記公報に開示された画像形成装置の照明制御装置１００は、図８に示すように、交流電源１０１、交流駆動の露光ランプ１０２、スイッチング手段１０３、マイコン（制御手段）１０４、ゼロクロス検知回路１０５、印加電圧検出回路１０６および電源電圧検出回路１０７を備えている。さらに、マイコン１０４は、トリガ回路１０８のトリガオンを決める位相角タイマと、トリガオン・オフ周期を監視する周期タイマを備えている。
【０００５】
これにより、トリガオン時のランプ電圧と、９０度または２７０度位相時の電源電圧から位相角タイマの値を算出することができ、ゼロクロス信号のズレ、誤検知等が生じた場合でも、位相角タイマおよび周期タイマを補正することにより、電源電圧変動に応じた正確な制御を行い、より信頼性の高い電力供給が可能になる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような従来の照明制御回路１００による電力制御は、信頼性の高い電力供給を可能にするために、マイコン１０４の他に、ゼロクロス検知回路１０５、印加電圧検出回路１０６および電源電圧検出回路１０７等の各種回路を備えているため回路が複雑になってしまう。
【０００７】
この回路の複雑化は、装置の消費電力の増大、コストアップ等を招く等の問題を発生させる。
【０００８】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、正確な電力供給を行うことができるとともに、回路構成を簡略化できる電力制御回路および電力制御方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の電力制御回路は、上記の課題を解決するために、モニタリングされた交流電圧を直流電圧に変換するＤＣ変換回路と、該変換された直流電圧のうち、閾値電圧以上の電圧が印加された場合にはＯＮレベルとし、上記閾値電圧より小さい電圧が印加された場合にはＯＦＦレベルとして、パルス波形を整形するＯＮ・ＯＦＦ設定手段と、電源投入時から被電力供給体に電力を供給する時までの間に上記交流電圧のモニタリングを行い、上記パルス波形に対応する上記交流電圧の全波整流波形に対して点弧制御を行う制御回路とを備えていることを特徴としている。
【００１０】
上記の構成によれば、制御回路が商用電源として与えられる交流電圧をモニタリングし、ＤＣ変換回路がモニタリングされた交流電圧を直流電圧に変換し、該変換された直流電圧に基づいて、ＯＮ・ＯＦＦ設定手段が所定の閾値電圧以上の電圧が印加された際にＯＮレベル、上記閾値電圧より小さい電圧が印加された際にＯＦＦレベルとして、全波整流波形からパルス波形を整形する。そして、上記パルス波形に基づく交流電圧の全波整流波形に対して点弧制御を行うことにより、被電力供給体に対する電力供給を制御することができるとともに、従来の電力制御装置が備えている電源電圧を定期的に監視する電源電圧モニタ等を不要にでき、電力制御装置の構成を簡素化できる。
【００１１】
また、交流電圧のモニタリングを電源投入から被電力供給体に電力を供給するまでの間に行っているため、負荷が軽く、被電力供給体に電力を供給した際に生じる電圧波形の歪成分や電圧降下が発生する前の精度の高い電圧波形を検出し、これを記憶することができる。よって、この精度の高い電圧波形に基づいて点弧制御を行うため、従来の電力制御装置で行われている歪成分の検出、除去を行わなくても、被電力供給体に対して正確な電力供給を行うことができる。
【００１２】
さらに、交流電圧のモニタリングの際に、上記のように歪成分等を含まない正確な電圧波形を検出できるため、それ以降、定期的に電圧波形を検出する必要が無く、従来の電力制御装置よりも処理工程を減らして制御回路の負担を軽減できる。
【００１３】
上記ＯＮ・ＯＦＦ設定手段は、定電圧素子であることがより好ましい。
【００１４】
これにより、ツェナーダイオード等の定電圧素子を通過する電圧を上記閾値電圧として、全波整流波形からパルス波形を整形することができ、簡易な回路構成で正確な電力供給制御を行うことができる。
【００１５】
上記ＯＮ・ＯＦＦ設定手段は、シャントレギュレータ回路であることがより好ましい。
【００１６】
これにより、シャントレギュレータ回路が有しているトランジスタに電流を流す電圧を上記閾値電圧として、全波整流波形からパルス波形を整形することができ、簡易な回路構成で正確な電力供給制御を行うことができる。
【００１７】
上記ＯＮ・ＯＦＦ設定手段の前段に、上記全波整流波形から上記閾値電圧よりも高い上位電圧分を除く定電圧素子を備えていることがより好ましい。
【００１８】
これにより、歪成分が発生しやすい全波整流波形の電圧が高い部分を除去した波形からＯＮ・ＯＦＦ設定手段がパルス波形を整形するため、より正確なパルス波形を整形することができる。よって、電圧変動に対するパルス幅の感度を上げることが可能になる。
【００１９】
本発明の電力制御方法は、上記の課題を解決するために、電源投入から被電力供給体に電力を供給するまでの間に交流電圧のモニタリングを行い、供給される交流電圧を変換した直流電圧に基づいて、閾値電圧以上の電圧が印加された場合にはＯＮレベル、閾値電圧よりも低い電圧が印加された場合にはＯＦＦレベルとしてパルス波形を整形し、上記パルス波形に変換された交流電圧の全波整流波形に対して点弧制御を行い、被電力供給体に対して供給される電力を制御することを特徴としている。
【００２０】
上記の制御方法によれば、制御回路が商用電源として与えられる交流電圧をモニタリングし、ＤＣ変換回路がモニタリングされた交流電圧を直流電圧に変換し、該変換された直流電圧に基づいて、ＯＮ・ＯＦＦ設定手段が所定の閾値電圧以上の電圧が印加された際にＯＮレベル、上記閾値電圧より小さい電圧が印加された際にＯＦＦレベルとして、全波整流波形からパルス波形を整形する。そして、上記パルス波形に基づく交流電圧の全波整流波形に対して点弧制御を行うことにより、被電力供給体に対する電力供給を制御することができるとともに、従来の電力制御装置が備えている電源電圧を定期的に監視する電源電圧モニタ等を不要にでき、電力制御装置の構成を簡素化できる。
【００２１】
また、交流電圧のモニタリングを電源投入から被電力供給体に電力を供給するまでの間に行っているため、負荷が軽く、被電力供給体に電力を供給した際に生じる電圧波形の歪成分や電圧降下が発生する前の精度の高い電圧波形を検出し、これを記憶することができる。よって、この精度の高い電圧波形に基づいて点弧制御を行うため、従来の電力制御装置で行われている歪成分の検出、除去を行わなくても、被電力供給体に対して正確な電力供給を行うことができる。
【００２２】
さらに、被電力供給体や他の回路もＯＦＦ状態である交流電圧のモニタリングを電源投入時に行った場合には、上記のように歪成分等を含まない正確な電圧波形を検出できるため、それ以降、再度電圧波形を検出する必要が無くなり、従来の電力制御装置よりも処理工程を減らすことで制御回路の負担を軽減できる。
【００２３】
上記全波整流波形の最大値から、上記閾値電圧よりも高い上位電圧分を除いた波形から上記パルス波形を整形することがより好ましい。
【００２４】
これにより、歪成分が発生しやすい全波整流波形の最大電圧近傍の部分を除去した波形からパルス波形を整形するため、より正確なパルス波形を整形することができる。さらに、歪成分等をほとんど含まないパルス波形を整形できるため、電圧変動に対するパルス幅の感度を従来よりも上げることが可能になる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明の電力制御装置および電力制御方法に関する一実施形態について、図１〜図７に基づいて説明すれば以下のとおりである。
【００２６】
本実施形態の電力制御装置は、図２に示すような、スキャナ部２、図示しない画像処理部、および画像形成部３を備えた複写機１に備えられており、後述する定着装置５に対する供給電力の制御を行うために設けられている。
【００２７】
スキャナ部２は、原稿画像を読み取って、原稿画像を対応する電気信号に変換し、画像データとして画像処理部に送信する。
【００２８】
この送信された画像データは、画像処理部において、所定の画像形成を施され、画像形成部３において、図示しないレーザ書き込み装置により電子写真式の作像装置内に設けられた感光体にレーザが照射され、原稿画像に対応した静電潜像が形成される。
【００２９】
そして、感光体に形成された静電潜像は、現像装置により現像されて現像剤像になった後、記録用紙に転写される。さらに、この現像剤像を転写された記録用紙は、用紙の搬送方向の下流側に配置された定着装置５に搬送され、定着装置５が備えている加熱ヒータの熱により現像剤像が記録用紙に定着される。
【００３０】
定着装置５は、図３に示すように、上定着ローラ１０および下定着ローラ１１、加圧手段１２、ヒータランプ（被電力供給体）１３、定着サーミスタ１４、定着剥離爪１５および温度ヒューズ１６および後段にて詳述する図１に示す電力制御装置２０を備えている。
【００３１】
上下定着ローラ１０・１１は、加圧手段１２により互いに圧接され、図示しない回転駆動手段により回転駆動されており、記録用紙を搬送可能になっている。また、上定着ローラ１０は、内部にヒータランプ１３を有しており、記録用紙に転写された現像剤像を定着させるための熱を記録用紙に与える。
【００３２】
さらに、上定着ローラ１０の外周面には、定着サーミスタ１４および定着剥離爪１５が接触するように配置され、上定着ローラ１０と離間した状態で温度ヒューズ１６が配置されている。
【００３３】
ここで、定着装置５が備えているヒータランプ１３に対する電力供給を制御する電力制御装置２０について、図１を用いて、詳しく説明すれば以下のとおりである。
【００３４】
先ず、電力制御装置２０が備えているリンギングチョークコンバータ方式のスイッチング電源装置について説明する。
【００３５】
電力制御装置２０において、商用電源２１からの商用交流は、メインスイッチＳＷを介して、ノイズフィルタ２２からダイオードブリッジ２３、さらに平滑コンデンサＣ１に入力されて整流・平滑化される。
【００３６】
そして、直流電源となる上記平滑コンデンサＣ１には、並列に、変圧器Ｎの１次巻線Ｎ１と、主スイッチング素子Ｑとの直列回路が接続されている。上記主スイッチング素子Ｑは、例えば、バイポーラトランジスタや電界効果型トランジスタなどで実現され、この図１では、Ｎ型の電界効果型トランジスタで示されている。上記平滑コンデンサＣ１には、さらに、直列抵抗Ｒ１，Ｒ２から成る起動回路２５が並列に接続されており、上記直列抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点は上記主スイッチング素子Ｑのゲートに接続される。
【００３７】
よって、電力制御装置２０が、商用電源２１に接続され、平滑コンデンサＣ１の出力電圧が上昇して、その直列抵抗Ｒ１，Ｒ２による分圧値が上記主スイッチング素子ＱのＯＮ電圧以上となると、該主スイッチング素子ＱはＯＮされ、１次巻線Ｎ１に励磁電流が流れる。
【００３８】
これにより、変圧器Ｎの２次巻線Ｎ２に誘起された相対的に高い電圧ＶM は、ダイオードＤ１および平滑コンデンサＣ２で平滑化された後、メイン出力としてインクジェット記録装置の駆動回路２６に与えられる。
【００３９】
また、上記変圧器Ｎの２次巻線Ｎ２には中間タップＮＰが設けられており、該中間タップＮＰから取出された相対的に低い電圧ＶL は、ダイオードＤ２および平滑コンデンサＣ３で平滑化され、さらに電圧降下型のレギュレータ２７で電圧ＶCCに安定化された後、サブ出力として、マイクロコンピュータなどで実現される制御回路２８に与えられる。上記電圧ＶCCは、たとえば３．３Ｖや５Ｖである。
【００４０】
一方、上記メイン側の平滑コンデンサＣ２の出力電圧ＶM は、分圧抵抗Ｒ３，Ｒ４によって分圧されてシャントレギュレータ２９に入力される。
【００４１】
シャントレギュレータ２９は、基準電圧源３０と、コンパレータ３１と、出力トランジスタＴＲ１とを備えている。
【００４２】
出力トランジスタＴＲ１のコレクタには、フォトカプラＰＣ1のフォトダイオードＤ３および電流制限抵抗Ｒ５を介して上記平滑コンデンサＣ２の出力電圧ＶM が与えられ、エミッタは接地される。
【００４３】
上記コンパレータ３１は、前記出力電圧ＶM の分圧値が上記基準電圧源３０の基準電圧よりも高くなると出力トランジスタＴＲ１のベースにハイレベルを出力し、フォトダイオードＤ３を点灯駆動する。
【００４４】
これに対して、１次側では、変圧器Ｎの補助巻線Ｎ３に誘起された電圧は、ダイオードＤ４および平滑コンデンサＣ４で平滑化されて制御電源となっており、その出力電圧は前記フォトカプラＰＣ1のフォトトランジスタＴＲ２および抵抗Ｒ６を介して制御トランジスタＴＲ３のベースに与えられる。制御トランジスタＴＲ３のコレクタは前記主スイッチング素子Ｑのゲートに接続され、エミッタは接地されている。
【００４５】
したがって、前記主スイッチング素子ＱがＯＮし、出力電圧ＶM の分圧値が前記基準電圧源３０の基準電圧よりも高くなるとフォトダイオードＤ３が点灯し、フォトトランジスタＴＲ２から制御トランジスタＴＲ３がＯＮされ、上記主スイッチング素子Ｑのゲートをローレベルとして、該主スイッチング素子ＱがＯＦＦされる。
【００４６】
また、出力電圧ＶM が高くなる程、主スイッチング素子Ｑは速くＯＦＦすることになる。よって、メイン出力の電圧ＶM を１次側にフィードバックしてスイッチング動作を制御することで、上記出力電圧ＶM を一定に保持する定電圧動作が行われる。
【００４７】
一方、前記補助巻線Ｎ３に誘起された電圧は、該補助巻線Ｎ３の寄生容量とインダクタンスとによってリンギングパルスを発生させ、抵抗Ｒ０を介して主スイッチング素子Ｑのゲートに与えられる。したがって、主スイッチング素子Ｑは再びＯＮされ、複雑なスイッチング制御装置を用いることなく、負荷に応じた出力電圧ＶM となるように、継続して発振が行われる。
【００４８】
変圧器Ｎの１次巻線Ｎ１には、並列に、ダイオードＤ５およびコンデンサＣ５の直列回路を備えたスナバ回路３２が設けられている。よって、主スイッチング素子ＱのＯＦＦ時に該１次巻線Ｎ１に誘起された逆起電圧は、一旦コンデンサＣ５に吸収された後、１次巻線Ｎ１−ダイオードＤ５−コンデンサＣ５の閉回路を還流し、該閉回路の抵抗成分で消費されて除去される。
【００４９】
本実施形態の電力制御装置２０は、以上のような構成のリンギングチョークコンバータ方式のスイッチング電源装置を備え、さらに、下記に示すような構成により、ヒータランプ１３に供給する電力を制御している。
【００５０】
すなわち、本実施形態の電力制御装置２０は、上記にて説明したリンギングチョークコンバータ方式のスイッチング電源装置に加えて、図１に示すように、電力を供給するヒータランプ（ＨＬ）１３に対して供給される電力を制御するために、２つのダイオードＤ１１・Ｄ１２からなるダイオードブリッジ（ＡＤ変換回路）３９、ツェナーダイオード（ＯＮ・ＯＦＦ設定手段）ＺＤ１０、制御回路２８等を備えている。
【００５１】
この電力制御装置２０においては、複写機１の電源がＯＮされてから、被電力供給体であるヒータランプ１３に電力を供給するまでの間に、商用電源２１から供給される交流電圧のモニタリングを行う。
【００５２】
例えば、複写機１の電源が投入されると、商用電源２１からスイッチＲＬを介して２本のダイオードＤ１１・Ｄ１２からなるダイオードブリッジ３９に対して、図４（ａ）に示す交流電圧が供給される。
【００５３】
ダイオードブリッジ３９は、入力された交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換回路として機能する。
【００５４】
ダイオードブリッジ３９により、図４（ｂ）に示すような直流電圧に変換された電圧は、抵抗Ｒ１３を介して、ツェナーダイオードＺＤ１０へ印加され、ツェナーダイオードＺＤ１０により決定される所定の電圧（図４（ｂ）のＶZD）以上の電圧が印加されると、ツェナーダイオードＺＤ１０に電流が流れる。
【００５５】
ツェナーダイオードＺＤ１０を通過した後、図１に示すＶz 地点においては、図４（ｃ）に示すような電圧が印加され、抵抗Ｒ１４および抵抗Ｒ１５によって分圧されて電圧を低下させた状態で、フォトカプラ（以下、ＰＣ3 と示す）４０に電圧が印加される。
【００５６】
このとき、ＰＣ3 ４０は電流が流れて発光し、その光を検出してＰＣ3 のフォトトランジスタ側であるＰＣ3 ４１に電流が流れる。
【００５７】
制御回路２８に入力されるフルウェーブ信号（以下、ＦＷ信号と示す）は、図１に示す地点Ｖｐｃ3 において、図４（ｄ）に示すように、ＰＣ3 ４１に電流が流れると、ＬＯＷレベル（ＧＮＤレベル）となり、ＰＣ3 ４１に電流が流れていない場合には、ＨＩＧＨレベル（ＶM レベル）となり、制御回路２８に記憶される。
【００５８】
なお、ＦＷ信号は、制御回路２８が、モニタリングした交流電圧を直流電圧として記憶するための信号である。
【００５９】
制御回路２８は、記憶したＦＷ信号に基づいて、その周波数を認識し、商用電源２１から供給された元の交流電圧（全波整流波形）に対して、位相をずらして電力供給を制御する点弧制御を行う。
【００６０】
具体的には、図１に示すヒータランプ信号（以下、ＨＬ信号と示す）として出力する電圧を、全波整流波形（ｓｉｎ波形）に対して、２次側および点弧角により制御する。
【００６１】
出力されたＨＬ信号により、トランジスタＴ４およびフォトカプラ（以下、ＰＣ2 を示す）４２が制御され、ＰＣ2 ４２にＨＬ信号のＯＮレベルが入力されると、ＰＣ2 が発光し、ヒータランプ１３に与えられる電力をＯＮ・ＯＦＦするトライアック４４が備えているフォトカプラ（以下、ＰＣ2 と示す）４３に電流が流れる。
【００６２】
ＰＣ2 ４３に電流が流れると、トライアック４４がヒータランプ１３に対して、位相角をずらして供給電力を制御する点弧制御された電力を供給する。つまり、ＨＬ信号によりＰＣ2 ４２がＯＮされて光っている際にＰＣ2 ４３に電流が流れ、ヒータランプ１３に電力を供給することができ、結果として、ＦＷ信号に基づいて生成されたＨＬ信号によりヒータランプ１３に供給する電力を制御することができる。
【００６３】
つまり、制御回路２８は、図示しないヒータランプ１３の温度センサ等から得られる情報に基づいて、ヒータランプ１３に与えるべき所望の電力を決定し、この所望の電力が得られるように点弧制御して、例えば、 制御回路２８が図５（ａ）に示すようなＨＬ信号を生成し、出力したとすると、ヒータランプ１３には、図５（ｂ）に示すように点弧制御された所望の電力が供給される。
【００６４】
本実施形態の電力制御装置２０の制御回路２８は、以上のように、ＦＷ信号を生成し、記憶することで、商用電源２１から供給される交流電圧を直流電圧として記憶することができるため、従来の電力制御装置が有している定期的に電源電圧を監視するための電源電圧モニタを不要にできる。
【００６５】
よって、本実施形態の電力制御装置２０では、ＦＷ信号として記憶した交流電圧の全波整流波形に対して、一般的な電力制御方法として行われている点弧制御することで、従来よりも簡易な構成でヒータランプ１３に対して正確な電力供給を行うことができる。
【００６６】
また、上述したように、商用電源２１から得られる交流電圧のモニタリングを、複写機１の電源がＯＮされてから、被電力供給体であるヒータランプ１３に電力を供給するまでの間に行っているため、最も歪成分や電圧降下の少ない電圧波形をモニタリングすることができ、モニタリングした後で歪成分を除去等を行う必要がない。
【００６７】
さらに、上記のように歪成分等を含まない正確な電圧波形を検出できるため、それ以降、定期的に電圧波形を検出する必要が無く、従来の電力制御装置よりも処理工程を減らして制御回路の負担を軽減できる。
【００６８】
なお、本実施形態では、ＦＷ信号を生成するために、ツェナーダイオードＺＤ１０を用いた例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ＯＮ・ＯＦＦ設定手段として、図６に示すようなシャントレギュレータ回路（ＳＲＧ回路）を備えた回路５０を用いてもよい。
【００６９】
図６の電力制御装置５１によれば、ＳＲＧ回路内のトランジスタＴＲ１により、所定の電圧以上の電圧が印加された場合のみ電流を流し、それ以下の電圧の印加時には電流を流さないようにすることで、図１のツェナーダイオードＺＤ１０と同様に、ＯＮ・ＯＦＦ設定手段としての機能を果たすことができる。
【００７０】
すなわち、図６に示す回路５０においては、交流電源２１から供給される交流波形をダイオードブリッジＤ１１・Ｄ１２にて全波波形に変えている。そして、全波波形に変換された電圧波形は、抵抗Ｒ３１・Ｒ３２により電圧分圧され、分圧された電圧がＳＲＧ回路に入力される。
【００７１】
また、ＳＲＧ回路の内部の等価回路は、コンパレータ３１を有し、コンパレータ３１の出力側にはトランジスタＴＲ１が設けられている。
【００７２】
ここでは、波形の動作説明上、ＳＲＧ回路の入力、つまりコンパレータ３１の入力「−」に抵抗Ｒ３１・Ｒ３２から分圧された電圧を入力する。コンパレータ３１の「＋」には、ある任意の設定＋電圧３０を入力する。
【００７３】
ダイオードブリッジＤ１１・Ｄ１２から供給される電圧は、「０」から次第に上がっていくが、ここで、コンパレータ３１の入力と出力との関係は、入力「−」の電圧が「＋」より高い場合は出力がローレベル（Ｌ）となり、逆に、入力「−」の電圧が「＋」より低い場合はコンパレータ３１の出力はハイレベル（Ｈ）となる。
【００７４】
この関係から、ダイオードブリッジＤ１１・Ｄ１２から供給され、さらには抵抗Ｒ３１・Ｒ３２分圧された電圧が、「０」から徐々に上がっていき、コンパレータ３１の「＋」端子の電圧より「−」端子の電圧の方が低い場合には、コンパレータ３１の出力はハイレベル（Ｈ）となり、その結果トランジスタＴＲ１もＯＮ状態となる。
【００７５】
トランジスタＴＲ１がＯＮのときは、ＰＣ3 のフォトダイオード４０に電流が流れて発光し、ＰＣ3 の出力フォトトランジスタ４１がＯＮされる。
【００７６】
また、さらにはコンパレータ３１の「＋」端子の電圧より「−」端子の電圧の方が高い場合には、コンパレータ３１の出力はローレベル（Ｌ）となり、トランジスタＴＲ１もＯＦＦ状態となる。トランジスタＴＲ１がＯＦＦ状態の時には、ＰＣ3 のフォトダイオード４０には電流が流れないため発光せず、ＰＣ3 の出力フォトトランジスタ４１もＯＦＦされる。
【００７７】
以上の繰り返しにより、交流正弦波形から全波波形化され、かつＯＮ／ＯＦＦされた波形をコンパレータ３１で取り囲むことにより、フルウェーブ「ＦＷ」信号が形成される。続いて、このＦＷ信号を本体制御回路（ＣＰＵ）２８に入力することで、ＦＷ信号のタイミングに基づいてＨＬ信号の出力／非出力を切り替える。そして、ＨＬ信号に基づいて、トランジスタＴ４がＯＮ／ＯＦＦされ、その結果、ＰＣ2 フォトダイオード４２がＯＮ／ＯＦＦされ、さらにはフォトトライアック４３がこれに応じてＯＮ／ＯＦＦされ、ＨＬ１３には該ＯＮ／ＯＦＦに基づいて形成された交流正弦波電力を供給することができる。
【００７８】
なお、ＨＬ１３等の定着ヒータは、かなり大きな負荷が生じていることが多く、このような負荷に電力を供給した瞬間は突入電流が流れ、商用電源２１の交流波形は大なり小なり電圧ドロップを起こしてしまう。
【００７９】
これは、正弦波形に歪があることを示しており、このような歪を含む正弦波形を基にしては、これから生成するＦＷ信号波形は正規のタイミングを示すように形成できなくなる。
【００８０】
そこで、本発明の電力制御装置では、正規なＦＷ信号波形を生成するべく、歪んでしまった波形部分を取り除くために、ＳＲＧ回路を備えている。
【００８１】
上述のように、ＳＲＧ回路の等価回路は、コンパレータ３１とトランジスタＴＲ１を備えており、ＳＲＧ回路の入力「＋」端子の電圧に予め任意の電圧を入力しておくことで、正弦波から全波波形化され、かつ該波形を分圧した電圧をコンパレータ３１の「−」に入力し、それぞれの「＋」、「−」電圧を比較した結果、出力端子側のトランジスタＴＲ１が、ＯＮ／ＯＦＦされることで、必然的にトランジスタＴＲ１がＯＮ／ＯＦＦするスレッシュ値が、「＋」に入力している任意の電圧および抵抗Ｒ３１・Ｒ３２分圧により決まっているためになされるものであって、これにより正弦波形の歪んだ部分の波形を除去している。
【００８２】
なお、ここでは、スレッシュ値の設定が、正弦波形の歪んだ部分より低くなくてはならない。もし、歪んだ部分よりも高い値にスレッシュ値の設定をしている場合には、分圧されている電圧が一様にならなくなり、生成するＦＷ信号のタイミングが規則的な波形にならなくなる。よって、ＨＬ１３に電力を規則正しく供給できなくなる。
【００８３】
したがって、正弦波形の歪んでいない部分の波形を取り込むことで、常に安定して生成されたＦＷ信号波形を本体制御回路２８に入力することが可能になり、ＨＬ１３に対して電力を規則正しく供給できる。
【００８４】
さらに、本発明では、以上で説明した電力制御装置２０・５１の発展形として、図７に示すような電力制御装置６１を用いてもよい。
【００８５】
電力制御装置６１は、図７に示すように、ダイオードブリッジ３９の下流側に、ダイオードＤ４１、ツェナーダイオードＺＤ、トランジスタＴ４１、抵抗Ｒ４１・Ｒ４２・Ｒ４３、およびフォトカプラＰＣ3 を備えた回路６０を備えている。
【００８６】
この回路６０においては、ダイオードブリッジ３９で変換された図４（ｂ）に示す電圧波形に対して、ツェナーダイオードＺＤにより定まるツェナー電圧に対応する上位電圧分を電圧波形から除去し、その上位電圧分を除去された電圧波形に対して、トランジスタＴ４１によりＯＮレベル・ＯＦＦレベルの設定がなされて、パルス波形、すなわちＦＷ信号が生成される。
【００８７】
これにより、歪成分が生じやすい最高電圧近傍の波形を除去した電圧波形に基づいてＦＷ信号を生成することができ、パルス幅の感度を向上させて、より正確な電力制御を行うことができる。
【００８８】
すなわち、図７に示す回路６０では、図６の回路５０と同様に、交流電源２１から供給される交流波形をダイオードブリッジＤ１１・Ｄ１２にて全波波形に変換し、全波波形に変換された電圧波形に対して、ツェナーダイオードＺＤによりある任意の電圧部分を除外している。
【００８９】
そして、除外された電圧をトランジスタＴ４１のベースに入力／非入力させることで、トランジスタＴ４１をＯＮ／ＯＦＦ状態にさせ、かつＰＣ3 フォトダイオードをＯＮ／ＯＦＦさせると、ＰＣ3 フォトトランジスタ４１がＯＮ／ＯＦＦ状態となる。
【００９０】
交流電源リブとニュートラルとの関係から、上述のツェナーダイオードＺＤによる任意の電圧の除外およびＰＣ3 のＯＮ／ＯＦＦ動作を繰り返すことで、正弦波形からある任意の電圧を除外した分から生成された全波波形フルウェーブＦＷ信号が生成される。
【００９１】
ここでは、ＦＷ信号を本体制御回路（ＣＰＵ）２８に入力することで、該ＦＷ信号のタイミングに基づいて、ＨＬ信号を出力／非出力させている。
【００９２】
これにより、図６の場合と同様に、ＨＬ信号にあわせて、トランジスタＴ４がＯＮ／ＯＦＦされ、その結果、ＰＣ2 フォトダイオード４２がＯＮ／ＯＦＦされ、さらにはフォトトライアック４３がこれに応じてＯＮ／ＯＦＦされ、ＨＬ１３には該ＯＮ／ＯＦＦに基づいて形成された交流正弦波電力を供給することができる。
【００９３】
なお、ＨＬ１３等の定着ヒータは、図６の場合と同様に、かなり大きな負荷が生じていることが多く、このような負荷に電力を供給した瞬間は突入電流が流れ、商用電源２１の交流波形は大なり小なり電圧ドロップを起こしてしまう。
【００９４】
そこで、本発明の電力制御装置では、正規なＦＷ信号波形を生成するべく、歪んでしまった波形部分を取り除くために、ツェナーダイオードＺＤを備えている。
【００９５】
上述のように、ツェナーダイオードＺＤにより、ある任意の電圧部分を除外すること、つまり制限波形が歪んでいる部分を除去し、安定した部分を取り込むことでトランジスタＴ４１をＯＮ／ＯＦＦ状態とし、これによりＦＷ信号を生成することで正規なタイミングのＦＷ信号を本体制御回路２８に入力することができる。
【００９６】
ここで重要となるのは、スレッシュ値の設定、つまりツェナーダイオードＺＤのツェナー電圧の設定である。
【００９７】
ツェナーダイオードＺＤにより、取り込まれる正弦波形電圧は、該波形の歪んだ部分よりも低くなくてはならない。
【００９８】
もし、歪んだ部分より高いところで設定を行っていると、ツェナーダイオードＺＤにより取り込まれる電圧が一様にならなくなり、生成したＦＷ信号のタイミングが規則的な波形にならなくなり、ＨＬ１３に供給される電力が規則正しくならない。
【００９９】
したがって、正弦波形の歪んでいない部分の波形を取り込むことで、常に安定して生成されたＦＷ波形を本体制御回路２８に入力することができ、ＨＬ１３に対して電力を規則正しく供給することができる。
【０１００】
なお、上記上位電圧に対応するツェナー電圧は、パルス波形を整形するトランジスタＴ４１により決定される閾値電圧よりも高い電圧であればよい。これにより、パルス波形を整形する際の閾値電圧よりも高い電圧に対応する波形に含まれる歪成分を完全にカットして、正確な電力制御を行うことができる。
【０１０１】
また、本実施形態では、定着装置５のヒータランプ１３に対する電力供給について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、照明装置等の電力制御が必要な他の被電力供給体に対する電力制御に関しても同様に適用することができる。
【０１０２】
【発明の効果】
本発明の電力制御装置は、以上のように、モニタリングされた交流電圧を直流電圧に変換するＤＣ変換回路と、該変換された直流電圧のうち、閾値電圧以上の電圧が印加された場合にはＯＮレベルとし、上記閾値電圧より小さい電圧が印加された場合にはＯＦＦレベルとして、パルス波形を整形するＯＮ・ＯＦＦ設定手段と、電源投入時から被電力供給体に電力を供給する時までの間に上記交流電圧のモニタリングを行い、上記パルス波形に対応する上記交流電圧の全波整流波形に対して点弧制御を行う制御回路とを備えている構成である。
【０１０３】
それゆえ、制御回路が商用電源として与えられる交流電圧をモニタリングし、ＤＣ変換回路がモニタリングされた交流電圧を直流電圧に変換し、該変換された直流電圧に基づいて、ＯＮ・ＯＦＦ設定手段が所定の閾値電圧以上の電圧が印加された際にＯＮレベル、上記閾値電圧より小さい電圧が印加された際にＯＦＦレベルとして、全波整流波形からパルス波形を整形する。そして、上記パルス波形に基づく交流電圧の全波整流波形に対して点弧制御を行うことにより、被電力供給体に対する電力供給を制御することができるとともに、従来の電力制御装置が備えている電源電圧を定期的に監視する電源電圧モニタ等を不要にでき、電力制御装置の構成を簡素化できるという効果を奏する。
【０１０４】
また、交流電圧のモニタリングを電源投入から被電力供給体に電力を供給するまでの間に行っているため、負荷が軽く、被電力供給体に電力を供給した際に生じる電圧波形の歪成分や電圧降下が発生する前の精度の高い電圧波形を検出し、これを記憶することができる。よって、この精度の高い電圧波形に基づいて点弧制御を行うため、従来の電力制御装置で行われている歪成分の検出、除去を行わなくても、被電力供給体に対して正確な電力供給を行うことができる。
【０１０５】
さらに、交流電圧のモニタリングの際に、上記のように歪成分等を含まない正確な電圧波形を検出できるため、それ以降、定期的に電圧波形を検出する必要が無く、従来の電力制御装置よりも処理工程を減らして制御回路の負担を軽減できる。
【０１０６】
上記ＯＮ・ＯＦＦ設定手段は、定電圧素子であることがより好ましい。
【０１０７】
それゆえ、ツェナーダイオード等の定電圧素子を通過する電圧を上記閾値電圧として、全波整流波形からパルス波形を整形することができ、簡易な回路構成で正確な電力供給制御を行うことができるという効果を奏する。
【０１０８】
上記ＯＮ・ＯＦＦ設定手段は、シャントレギュレータ回路であることがより好ましい。
【０１０９】
それゆえ、シャントレギュレータ回路が有しているトランジスタに電流を流す電圧を上記閾値電圧として、全波整流波形からパルス波形を整形することができ、簡易な回路構成で正確な電力供給制御を行うことができるという効果を奏する。
【０１１０】
上記ＯＮ・ＯＦＦ設定手段の前段に、上記全波整流波形から上記閾値電圧よりも高い上位電圧分を除く定電圧素子を備えていることがより好ましい。
【０１１１】
それゆえ、歪成分が発生しやすい全波整流波形の電圧が高い部分を除去した波形からＯＮ・ＯＦＦ設定手段がパルス波形を整形するため、より正確なパルス波形を整形することができるという効果を奏する。よって、電圧変動に対するパルス幅の感度を上げることが可能になる。
【０１１２】
本発明の電力制御方法は、以上のように、電源投入から被電力供給体に電力を供給するまでの間に交流電圧のモニタリングを行い、供給される交流電圧を変換した直流電圧に基づいて、閾値電圧以上の電圧が印加された場合にはＯＮレベル、閾値電圧よりも低い電圧が印加された場合にはＯＦＦレベルとしてパルス波形を整形し、上記パルス波形に変換された交流電圧の全波整流波形に対して点弧制御を行い、被電力供給体に対して供給される電力を制御する制御方法である。
【０１１３】
それゆえ、制御回路が商用電源として与えられる交流電圧をモニタリングし、ＤＣ変換回路がモニタリングされた交流電圧を直流電圧に変換し、該変換された直流電圧に基づいて、ＯＮ・ＯＦＦ設定手段が所定の閾値電圧以上の電圧が印加された際にＯＮレベル、上記閾値電圧より小さい電圧が印加された際にＯＦＦレベルとして、全波整流波形からパルス波形を整形する。そして、上記パルス波形に基づく交流電圧の全波整流波形に対して点弧制御を行うことにより、被電力供給体に対する電力供給を制御することができるとともに、従来の電力制御装置が備えている電源電圧を定期的に監視する電源電圧モニタ等を不要にでき、電力制御装置の構成を簡素化できるという効果を奏する。
【０１１４】
また、交流電圧のモニタリングを電源投入から被電力供給体に電力を供給するまでの間に行っているため、負荷が軽く、被電力供給体に電力を供給した際に生じる電圧波形の歪成分や電圧降下が発生する前の精度の高い電圧波形を検出し、これを記憶することができる。よって、この精度の高い電圧波形に基づいて点弧制御を行うため、従来の電力制御装置で行われている歪成分の検出、除去を行わなくても、被電力供給体に対して正確な電力供給を行うことができる。
【０１１５】
さらに、被電力供給体や他の回路もＯＦＦ状態である交流電圧のモニタリングを電源投入時に行った場合には、上記のように歪成分等を含まない正確な電圧波形を検出できるため、それ以降、再度電圧波形を検出する必要が無くなり、従来の電力制御装置よりも処理工程を減らすことで制御回路の負担を軽減できる。
【０１１６】
上記全波整流波形の最大値から、上記閾値電圧よりも高い上位電圧分を除いた波形から上記パルス波形を整形することがより好ましい。
【０１１７】
それゆえ、歪成分が発生しやすい全波整流波形の最大電圧近傍の部分を除去した波形からパルス波形を整形するため、より正確なパルス波形を整形することができるという効果を奏する。さらに、歪成分等をほとんど含まないパルス波形を整形できるため、電圧変動に対するパルス幅の感度を従来よりも上げることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す電力制御装置の回路図である。
【図２】図１の電力制御装置を備えている複写機の内部の構成を示す断面図である。
【図３】図２の複写機が備えている定着装置の構成を示す側面図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、図１の電力制御装置に供給される交流電圧波形、直列電圧に変換後の波形、図１の地点Ｖｚにおけるパルス波形、図１の地点Ｖｐｃ3 におけるパルス波形をそれぞれ示す波形図である。
【図５】（ａ）・（ｂ）は、点弧制御により生成したＨＬ信号のパルス波形、およびＨＬ信号に対応する供給電力を示す波形図である。
【図６】図１の電力制御装置の他の例を示す回路図である。
【図７】図１および図６の電力制御装置を発展させた一例を示す回路図である。
【図８】従来の電力制御装置の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
１      複写機
２      スキャナ部
３      画像形成部
５      定着装置
１０      上定着ローラ
１１      下定着ローラ
１２      加圧手段
１３      ヒータランプ（被電力供給体）
１４      定着サーミスタ
１５      定着剥離爪
１６      温度ヒューズ
２０      電力制御装置
２１      商用電源
３９      ダイオードブリッジ
４０      フォトカプラ（発光側）
４１      フォトトランジスタ
４２      フォトカプラ（発光側）
４３      フォトカプラ
４４      トライアック
５０      回路
５１      電力制御装置
６０      回路
６１      電力制御装置
ＨＬ      ヒータランプ（被電力供給体）
ＺＤ      ツェナーダイオード（ＯＮ・ＯＦＦ設定手段、定電圧素子）
Ｖｚ      地点
Ｖｐｃ3   地点
【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】
0003832644.tif 000008
【図８】
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