電力制御方法、電力制御装置および画像形成装置
【課題】電力供給の自由度があってかつ力率をできるだけ高く維持しつつ高調波を抑制すること。
【解決手段】位相制御を行って第１負荷および第２負荷に交流電力を供給するための電力制御方法であって、交流電力の半波において、第１負荷には位相角０から位相角φ１の範囲で交流電力を供給し、かつ第２負荷には位相角φ１よりも小さい位相角φ２から位相角πの範囲で交流電力を供給し、その際に、位相角φ１および位相角φ２を、第１負荷および第２負荷についての力率および高調波に関連して設定された禁止領域ＥＫに入らないように設定する。
【解決手段】位相制御を行って第１負荷および第２負荷に交流電力を供給するための電力制御方法であって、交流電力の半波において、第１負荷には位相角０から位相角φ１の範囲で交流電力を供給し、かつ第２負荷には位相角φ１よりも小さい位相角φ２から位相角πの範囲で交流電力を供給し、その際に、位相角φ１および位相角φ２を、第１負荷および第２負荷についての力率および高調波に関連して設定された禁止領域ＥＫに入らないように設定する。
【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】
電子写真方式を用いた画像形成装置では、用紙上に形成された未定着トナー像を熱で溶融して定着させるために、その熱源としてヒーターを備えている。ヒーターの温度を制御するために、ヒーターに供給する電力が種々の方法によって制御される。そのような電力制御方法として、位相制御、波数制御、またはこれらを組み合わせた制御が従来から用いられている。
【０００３】
図１５は位相制御について説明するための電圧の波形を示す図であり、図１６は波数制御について説明するための電圧の波形を示す図である。
【０００４】
位相制御は、負荷に対して、交流電源からの交流電力を半サイクル（半波）内の任意の位相角からゼロクロス点まで電力を供給し、この任意の位相角を変化させることで供給電力を可変にする制御方法である。例えば、負荷であるヒーターには図１５に示す波形の電圧が加えられることになる。図１５において、半サイクルが１制御周期である。図１５に示すように、１制御周期当たりの電圧の印加時間つまり導通角が時間の経過とともに大きくなることによって、ヒーターに供給される電力が徐々に増加していく。
【０００５】
位相制御によって、このようなスルーアップ制御が行われる。また、これとは逆に、ヒーターの通電終期において供給電力を時間の経過とともに徐々に減少させるスルーダウン制御も行われる。
【０００６】
このような制御によって、ヒーターへの突入電流による一時的な電源電圧の降下を抑制し、蛍光灯のちらつきなどを低減することができる。
【０００７】
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、負荷に対する供給電力を可変にする制御方法である。例えば、負荷であるヒーターには図１６に示す波形の電圧が加えられることになる。図１６において、４サイクルが１制御周期である。図１６に示す例では、１制御周期あたりの電力供給量は５０％である。
【０００８】
位相制御と波数制御を組み合わせた制御方法の１つが特許文献１に提案されている。
【０００９】
しかし、位相制御および波数制御では次のような問題がある。すなわち、位相制御では、交流の半サイクル内でヒーターをオンまたはオフするため、オンする際に生じる急激な電流変動によって高調波電流歪やスイッチングノイズが発生するという問題がある。また、波数制御では、位相制御と比較して交流電源の電圧変動が大きくなる可能性があり、同一電源環境下の蛍光灯などにちらつき（フリッカー）が発生しやすいという問題がある。
【００１０】
また、昇圧チョッパなどを用いた電力制御装置もあるが、コストが高くなるという問題がある。
【００１１】
位相制御における力率を改善するために、３種類の負荷のうちの１つがオンとなっている場合に他の２つの負荷をオフし、いずれかの負荷に電力を供給するように制御する制御方法が提案されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１０−２８６６４９号公報
【特許文献２】特開２０１０−１８６２１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかし、特許文献２に開示された制御方法では、１つの負荷のオン期間が決まると他の負荷をオンできる期間が限られることになるので、各負荷に対する電力供給の自由度があまり高くなく、電力可変性が低い。
【００１４】
また、電力制御においては、力率をできるだけ高く維持しつつ高調波を抑制できることが望ましい。
【００１５】
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、電力供給の自由度があってかつ力率をできるだけ高く維持しつつ高調波を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る電力制御方法は、位相制御を行って第１負荷および第２負荷に交流電力を供給するための電力制御方法であって、交流電力の半波において、前記第１負荷には位相角０から位相角φ１の範囲で交流電力を供給し、かつ前記第２負荷には前記位相角φ１よりも小さい位相角φ２から位相角πの範囲で交流電力を供給し、その際に、前記位相角φ１および前記位相角φ２を、前記第１負荷および前記第２負荷についての力率および高調波に関連して設定された禁止領域に入らないように設定する。
【００１７】
また、本発明に係る画像形成装置は、位相制御により交流電力が供給される第１負荷および第２負荷を備えた画像形成装置であって、前記第１負荷への交流電力の供給を制御する第１スイッチング手段と、前記第２負荷への交流電力の供給を制御する第２スイッチング手段と、前記第１スイッチング手段および前記第２スイッチング手段を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、交流電力の半波において、前記第１負荷には位相角０から位相角φ１の範囲で交流電力を供給し、かつ前記第２負荷には前記位相角φ１よりも小さい位相角φ２から位相角πの範囲で交流電力を供給し、その際に、前記位相角φ１および前記位相角φ２を、前記第１負荷および前記第２負荷についての力率および高調波に関連して設定された禁止領域に入らないように設定する、制御を行う。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると、電力供給の自由度があってかつ力率をできるだけ高く維持しつつ高調波を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略の内部構成を示す図である。
【図２】本実施形態に係る画像形成装置の加熱ローラーの内部を示す透視図である。
【図３】画像形成装置の電力制御に関係する部分についてのブロック図である。
【図４】画像形成装置の電力制御装置の構成を示す図である。
【図５】オーバーラップ制御における各部の波形を示す図である。
【図６】改良オーバーラップ制御における禁止領域を示す図である。
【図７】デューティ比が同じであるときの力率および高調波の変化を示す図である。
【図８】図７の一部が拡大して示す図である。
【図９】ブロック制御に用いる制御データの例を示す図である。
【図１０】ブロック制御に用いる制御データの具体例を示す図である。
【図１１】ブロック制御における各部の波形を示す図である。
【図１２】デューティ比が異なるときの力率および高調波の変化を示す図である。
【図１３】図１２の一部を拡大して示す図である。
【図１４】デューティ比が異なる場合のブロック制御における各部の波形を示す図である。
【図１５】位相制御について説明するための電圧の波形を示す図である。
【図１６】波数制御について説明するための電圧の波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
〔概要〕
以下において、本発明に基づく電力制御方法を採用した画像形成装置１の一実施形態について説明する。実施形態では、画像形成装置１の定着装置に設けられた加熱ローラーを加熱するヒーターに対し、本発明に基づく電力制御方法が適用される。
【００２１】
実施形態で説明する電力制御方法では、負荷である２つのヒーターに対し、交流電力の半波において、第１負荷には位相角０から位相角φ１の範囲で交流電力を供給し、かつ第２負荷には位相角φ１よりも小さい位相角φ２から位相角πの範囲で交流電力を供給する。
【００２２】
つまり、２つの負荷に対する電力の供給がオーバーラップするように制御する。なお、オーバーラップとは、お互いの一部が重なることである。
【００２３】
そして、その際に、位相角φ１および位相角φ２を、第１負荷および第２負荷についての力率および高調波に関連して設定された禁止領域（不使用範囲）に入らないように設定する。
【００２４】
禁止領域として、力率が力率基準値以下であるかまたは高調波が高調波基準値以上である位相角の範囲が設定される。
【００２５】
力率基準値は、例えば０．９５である。
【００２６】
また、１つの半波の全位相角に対する負荷へ電力を供給する位相角の範囲（導通角）の割合をデューティ比と定義したときに、第１負荷についてのデューティ比と第２負荷についてのデューティ比とを同じにする。
【００２７】
また、第１負荷についてのデューティ比と第２負荷についてのデューティ比とに差を設け、その差を所定の値とすることもある。
【００２８】
また、負荷である２つのヒーターに対して、電源からの交流電力における連続する複数個の半波を１つの周期（制御サイクル）として位相制御を行う。
【００２９】
複数個の半波からなるブロックを１つの制御サイクルとして位相制御を行う制御方法を「ブロック制御」ということがある。また、２つの負荷に対する電力の供給がオーバーラップするように制御する制御方法を「オーバーラップ制御」ということがある。
【００３０】
以下において詳しく説明する。
〔画像形成装置の構成〕
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り、図２は本実施形態に係る画像形成装置１の加熱ローラー５１の内部を示す透視図である。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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配置されている。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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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に対向するように配置されている。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。
【００３７】
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。
【００３８】
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と用紙ＹＳを挟んで対向する位置に配置されて加熱ローラー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および加圧ローラー５２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。
【００３９】
加熱ローラー５１および加圧ローラー５２によって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。
【００４０】
図２に示すように、加熱ローラー５１の内部には、熱源である第１ヒーター８１および第２ヒーター８２が配置されている。第１ヒーター８１および第２ヒーター８２には、例えばハロゲンヒーターが用いられる。
【００４１】
第１ヒーター８１は、加熱ローラー５１の中央部付近に配置され、加熱ローラー５１の軸方向に沿って伸びる棒状の形状であり、加熱ローラー５１の中央部付近を加熱する。第２ヒーター８２は、加熱ローラー５１の両端部付近にそれぞれ配置された２つのヒーター部８２ａ、８２ｂを有し、これら２つのヒーター部８２ａ、８２ｂは互いに離間して設けられている。ヒーター部８２ａ、８２ｂは、例えば、リード線で電気的に直列接続される。さらに、第１ヒーター８１および第２ヒーター８２のそれぞれには、電力の供給のためのード線Ｌ１、Ｌ２が接続されている。第１ヒーター８１および第２ヒーター８２に供給する電力を制御することにより、加熱ローラー５１の温度が制御される。
【００４２】
また、第１ヒーター８１および第２ヒーター８２のそれぞれには、これらの温度を測定するための第１温度センサー９１および第２温度センサー９２が設けられている。第１温度センサー９１および第２温度センサー９２によって検知された温度検知信号Ｓｔ１、Ｓｔ２は、制御部３３に送られる。これら第１温度センサー９１および第２温度センサー９２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。
〔画像形成装置の電力制御〕
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。
【００４３】
図３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４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。
【００４４】
図３に示すように、画像形成装置１には、電力制御装置３０および制御部３３が設けられる。二次側負荷３４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。
【００４５】
つまり、二次側負荷３４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３３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ることから、これらの電子回路も二次側負荷３４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３４に含まれることがある。
【００４６】
制御部３３および電力制御装置３０は、位相制御を行って第１負荷（第１ヒーター８１）および第２負荷（第２ヒーター８２）に、それぞれ所定の交流電力を供給する。なお、第１ヒーター８１および第２ヒーター８２を、単に「負荷」と記載することがある。
【００４７】
制御部３３は、加熱ローラー５１の表面が所定の温度となるように、温度検知信号Ｓｔ１、Ｓｔ２に基づいて、第１ヒーター８１および第２ヒーター８２に供給する電力を制御する。
【００４８】
交流電源３５は、商用電源からの交流電力を画像形成装置１に供給する。電力制御装置３０は、交流電源３５から交流電力を供給され、供給された交流電力の一部を加熱ローラー５１の第１ヒーター８１および第２ヒーター８２に供給する。また、交流電力の一部は、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３４および制御部３３に供給される。
【００４９】
二次側負荷３４には、各ローラーを回転駆動させるために用いられるモーター、クラッチなどの負荷、ディスプレイを表示させるための負荷などが含まれる。
【００５０】
電力制御装置３０は、レギュレーター１０、第１スイッチング部３１、第２スイッチング部３２、およびゼロクロス検出回路３６を備える。
【００５１】
図４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、および整流スイッチング回路１７を備える。
【００５２】
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。
【００５３】
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の後段には整流スイッチング回路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によって整流スイッチング回路１７が所定の間隔でオン／オフを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。整流スイッチング回路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。
【００５４】
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は整流スイッチング回路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は二次側負荷３４に供給される。
【００５５】
ゼロクロス検出回路３６は、交流電源３５の交流電圧Ｖｉ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３３に送る。
【００５６】
第１スイッチング部３１および第２スイッチング部３２は、それぞれ、制御部３３から送られてくるヒーター制御信号Ｓｈ１、Ｓｈ２に応じてオンまたはオフする。
【００５７】
第１スイッチング部３１および第２スイッチング部３２は、それぞれ、制御部３３から送られてくるヒーター制御信号Ｓｈ１、Ｓｈ２に応じてオンまたはオフする。これにより、第１スイッチング部３１および第２スイッチング部３２は、それぞれ、第１ヒーター８１および第２ヒーター８２に供給する交流電力の位相制御を行う。第１ヒーター８１および第２ヒーター８２には、それぞれ、位相制御されたヒーター電流Ｉｈ１、Ｉｈ２が流れ込む。なお、ヒーター電流Ｉｈ１とＩｈ２の合計が後で説明する総合電流Ｉａである。
【００５８】
第１スイッチング部３１および第２スイッチング部３２は、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor ）やＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor ）などの自己消弧能力のある素子により構成される。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ヒーター電流Ｉｈ１、Ｉｈ２を生成することができる。
【００５９】
制御部３３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３３からの指令を受けて動作し、制御部３３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。
【００６０】
制御部３３は、温度検知信号Ｓｔ１、Ｓｔ２に基づいて、加熱ローラー５１を所定の温度に維持するために第１ヒーター８１および第２ヒーター８２に供給すべき電力（必要電力）Ｐｎ１、Ｐｎ２を求める。そして、求めた必要電力Ｐｎ１、Ｐｎ２が第１ヒーター８１または第２ヒーター８２に供給されるように、制御部３３は、制御データＴＤに基づいて、ヒーター制御信号Ｓｈ１、Ｓｈ２を生成する。生成されたヒーター制御信号Ｓｈ１、Ｓｈ２は、電力制御装置３０に出力される。
【００６１】
なお、必要電力Ｐｎ１、Ｐｎ２は、通常は互いに異なるが、互いに同じとなるように制御を行ってもよい。
【００６２】
ヒーター制御信号Ｓｈ１、Ｓｈ２は、第１スイッチング部３１および第２スイッチング部３２におけるスイッチング素子のオン、オフのタイミング（位相角）、つまり導通角の始点および終点を指定することの可能な信号である。
【００６３】
したがって、ヒーター制御信号Ｓｈ１、Ｓｈ２は、例えば、スイッチング素子の導通角に対応したオンオフ信号であってよい。つまり、スイッチング素子をオンさせる間においてオン（Ｈ）となり、オフさせる間においてオフ（Ｌ）となる２値信号とすることが可能である。また、スイッチング素子の導通角の始点および終点で立ち上がるパルス信号であってよい。また、第１スイッチング部３１に対しては導通角の終点で立ち上がるパルス信号、第２スイッチング部３２に対しては導通角の始点で立ち上がるパルス信号であってもよい。または、このような信号を生成することのできる信号、またはこのような信号に対応する信号であってもよい。
【００６４】
制御データＴＤは、第１ヒーター８１および第２ヒーター８２について、必要電力Ｐｎに対応したヒーター制御信号Ｓｈ１、Ｓｈ２を生成するに必要なデータを記録したものである。このような制御データＴＤは、演算または実験などにより予め取得しておく。制御データＴＤは、制御部３３のメモリ領域または他の適当なメモリ領域に格納されている。また、後述する禁止領域ＥＫについてのデータなども、制御部３３のメモリ領域または他の適当なメモリ領域に格納されている。
〔オーバーラップ制御〕
次に、制御部３３によって実行されるオーバーラップ制御について説明する。
【００６５】
なお、本実施形態の電力制御方法では、オーバーラップ制御を行うことに特徴があるが、それのみではなく、オーバーラップ制御において、力率をできるだけ高く維持しつつ高調波を抑制するように制御を行うことに大きな特徴がある。また、そのような制御を行いつつ、全体としてブロック制御を行うことにも特徴がある。
【００６６】
図５には、オーバーラップ制御において第１ヒーター８１および第２ヒーター８２に印加される電圧波形および総合電流Ｉａの波形が示されている。図５において、交流電力の半波の期間を１つの区間とし、便宜上順に、第１区間、第２区間、第３区間…として示してある。各区間の始点は位相角０、中央の点は位相角π／２、終点は位相角πである。
【００６７】
図５に示される第１区間において、第１負荷である第１ヒーター８１には、位相角０から位相角π／２の範囲で交流電力が供給され、第２負荷である第２ヒーター８２には、位相角π／２から位相角πの範囲で交流電力が供給される。
【００６８】
つまり、第１区間では、２つの負荷に対する電力の供給がオーバーラップすることなく、しかも区間の全位相角にわたって欠落することのないように電力が供給される。したがって、第１区間単独での位相制御はオーバーラップ制御ではない。
【００６９】
第２区間および第３区間においては、第１負荷に、位相角０から、位相角π／２よりも大きい位相角φ１までの範囲で交流電力が供給され、第２負荷に、位相角π／２よりも小さい位相角φ２から位相角πの範囲で交流電力が供給される。
【００７０】
つまり、第２区間および第３区間では、２つの負荷に対する電力の供給がオーバーラップしている。したがって、第２区間および第３区間での位相制御はオーバーラップ制御である。
【００７１】
第４区間では、２つの負荷に対する電力の供給が区間の全位相角にわたって行われる。つまり、第４区間単独では位相制御は行われていない。
【００７２】
なお、第１区間、第２区間、第３区間、第４区間における電力供給のデューティ比は、それぞれの負荷について、５０％（パーセント）、６０％、７０％、１００％である。
【００７３】
上に述べた第２区間および第３区間のように、一組の負荷に対してオーバーラップ制御を行い、電力を供給する位相角の範囲つまりデューティ比を変更することによって、それら負荷に対して所望の必要な電力を供給することができる。また、各負荷についてのデューティ比を互いに異ならせることによって、それぞれの負荷に供給する電力を独立して設定することができる。したがって、電力供給の自由度が高い。
【００７４】
また、一組の負荷の全体では区間の全位相角にわたって欠落することのないように電力が供給されるので、力率を高く維持することが可能であり、しかも高調波を抑制することができる。
【００７５】
さて、オーバーラップ制御においては、デューティ比の値に応じて、力率および高調波の量が変化することが分かった。
【００７６】
すなわち、２つの負荷に対する電力の供給がオーバーラップしている（重複している）領域が、特定の領域つまり特定の位相角の範囲に入る場合は、高調波が大きくなり、力率が低くなるということが分かった。
【００７７】
本実施形態では、位相角φ１、φ２がそのような特定の領域（禁止領域）に入らないように設定して、オーバーラップ制御を行う。以下、このようなオーバーラップ制御を「改良オーバーラップ制御」ということがある。
【００７８】
そこで、次に、改良オーバーラップ制御について説明する。
〔改良オーバーラップ制御〕
図６には、改良オーバーラップ制御におけるデューティ比と禁止領域ＥＫとの関係が示されている。図７には、オーバーラップ制御において、２つの負荷に対するデューティ比を互いに同一とし、そのデューティ比を変化させたときの力率および高調波の変化が示されている。図８には、図７の一部が拡大して示されている。
【００７９】
図７において、横軸はデューティ比であり、縦軸は力率（右側目盛り）および高調波比率（左側目盛り）である。曲線ＣＶ１は力率を示し、曲線ＣＶ２は高調波比率を示す。
【００８０】
なお、ここでの高調波比率は、シミュレーションにより求めた高調波の検証値の規格値に対する割合、つまり（検証値／規格値）×１００％である。検証値は、負荷に流れる電流（合成電流）をフーリエ変換して２次〜４０次の高調波を検出した値（検出値）に基づいた値である。規格値は、ＪＩＳ Ｃ６１０００−３−２：２００５で決められた２次〜４０次の高調波の値である。２次〜４０次の全ての次数について検出値を規格値と比較し、その中で高調波比率が最大となった次数の検出値を、そのデューティ比における検証値とした。
【００８１】
図７に示すように、力率および高調波はデューティ比によって変化する。力率は、デューティ比が０のときは力率０であり、デューティ比が５０％になると力率１となる。デューティ比が５０％を越えると力率がやや低下し、デューティ比が１００％になると力率１となる。
【００８２】
また、高調波は、デューティ比が０および１００のときに０であるが、中間においては、デューティ比が５０のときを除き、１００を越える部分がある。特にデューティ比が５０に満たない場合には、区間の中で負荷に電力が供給されない欠落部分が生じることから、高調波が高いレベルで発生する。しかし、本実施形態では、オーバーラップ制御の対象はデューティ比が５０％以上であることから、５０％以上の部分のみについて考察する。
【００８３】
図８において、禁止領域ＥＫとして、力率が力率基準値である０．９５以下であるか、または高調波（高調波比率）が高調波基準値である１００以上である範囲が設定されている。図８から分かるように、このような禁止領域ＥＫは、およそ、デューティ比が５０％を越え、６５以下の範囲である。
【００８４】
禁止領域ＥＫ以外の領域においては、高調波比率は、高調波基準値である１００以下であり、したがって高調波の全ての検出値がＪＩＳの規格値を下回る。また、力率については、０．９５を上回り、良好な力率が維持されるといえる。
【００８５】
改良オーバーラップ制御では、禁止領域ＥＫ以外の領域となるように、位相角φ１、φ２を設定して制御を行う。つまり、デューティ比が６５％を越えるよう、つまり６５％を越えるデューティ比に対応する位相角の範囲において、位相角φ１、φ２が設定される。
【００８６】
なお、第１ヒーター８１については、デューティ比が０のときは位相角は０であり、デューティ比が５０、１００のときは、位相角はそれぞれπ／２、πである。デューティ比が６５のときは、位相角は６５π／１００である。このように、デューティ比〔％〕にπ／１００を掛けると位相角になる。
【００８７】
また、第２ヒーター８２については、デューティ比が０のときは位相角はπであり、デューティ比が５０、１００のときは、位相角はそれぞれπ／２、０である。デューティ比が６５のときは、位相角は３５π／１００である。このように、デューティ比〔％〕から１００を引いた値にπ／１００を掛けると位相角になる。
【００８８】
図６において、１つの区間についての禁止領域ＥＫが示されている。禁止領域ＥＫの範囲は、位相角φ１について、５０π／１００＜φ１≦６５π／１００の範囲であり、位相角φ２について、３５π／１００≦φ１＜５０π／１００の範囲である。
【００８９】
したがって、第１ヒーター８１には、位相角０を始点として、位相角φ１が６５π／１００を越えるまでの範囲で交流電力が供給される。第２ヒーター８２には、位相角φ２がπ／２以下である点を始点として、位相角πまでの範囲で交流電力が供給される。
【００９０】
また、オーバーラップするデューティ比（重複デューティ比）は、３０〜１００％の範囲で可変できる。
【００９１】
なお、図６には、デューティ比が７０％の場合、つまり、φ１＝７０π／１００、φ２＝３０π／１００の場合が示されている。この場合に、重複デューティ比は４０％である。
【００９２】
第１ヒーター８１および第２ヒーター８２に対して、デューティ比が７０％のヒーター制御信号Ｓｈ１、Ｓｈ２により位相制御が行われ、その導通角に対応した電流が流れる。総合電流Ｉａは、オーバーラップしている部分である位相角φ２〜位相角φ１において加算された波形となる。
【００９３】
このような改良オーバーラップ制御を行うことにより、力率を高く維持することができ、高調波を抑制することができる。
〔ブロック制御〕
さて、上に述べたように、改良オーバーラップ制御では、禁止領域ＥＫを設け、位相角φ１、φ２が禁止領域ＥＫに入らないようにするため、通常のオーバーラップ制御に比べてデューティ比が制限され、そのため負荷に供給できる電力が制限される。
【００９４】
しかし、次に説明するブロック制御を行うことにより、改良オーバーラップ制御における供給電力の制限が緩和される。
【００９５】
すなわち、ブロック制御においては、交流電力における連続する複数個の半波を１つの周期（制御サイクル）として位相制御を行う。
【００９６】
また、１つの制御サイクルに含まれる１つの半波については、２つの負荷に対する電力の供給がオーバーラップすることなくかつ全位相角にわたって欠落することのないように制御し、他の半波についてはオーバーラップ制御を行う。
【００９７】
なお、本実施形態のブロック制御においては、オーバーラップ制御として改良オーバーラップ制御を行う。
【００９８】
図９にはブロック制御に用いられる制御データＴＤ１の例が、図１０にはブロック制御に用いられる制御データＴＤ２の具体例が、それぞれ示されている。
【００９９】
図９において、制御データＴＤ１は、種々の必要電力Ｐｎについて、制御サイクルの各区間における第１ヒーター８１および第２ヒーター８２のオン期間のデューティ比を示す。
【０１００】
図９に示す制御データＴＤ１によると、例えば、第１ヒーター８１は、第１区間において、デューティ比が「Ａｍ１１」となるように、つまり半波の期間において、位相角０でオンした後、オンが「Ａｍ１１」で示される期間続いた後である位相角φ１でオフとなる。また、第２ヒーター８２は、第１区間において、デューティ比が「Ａｍ２１」となるように、つまり半波の期間において、位相角φ２でオンし、位相角πでオフとなる。
【０１０１】
なお、本実施形態では、「Ａｍ１１」と「Ａｍ２１」とは同じであり、その結果、位相角φ１，φ２はともにπ／２となり、図５に示す第１区間と同じ状態の位相制御が行われる。
【０１０２】
すなわち、第１区間については、第１負荷および第２負荷に供給する交流電力の位相角の範囲がオーバーラップすることなく、かつ全位相角にわたって欠落することのないようにする。
【０１０３】
したがって、第１区間では、いずれかの負荷に連続して電力が供給され、しかも負荷の大きな変動を防げるので、力率が良好でありかつ高調波も少ない。
【０１０４】
また、ここでは、第１ヒーター８１および第２ヒーター８２の定格電力は互いに同じであるが、異なっていてもよい。
【０１０５】
制御データＴＤ１の各数値などは、例えば次のようにして決定される。
【０１０６】
まず、第１区間におけるデューティ比「Ａｍ１１」「Ａｍ２１」が、合計が１００パーセントとなるように決定される。例えば、上に述べたように、いずれも５０パーセントに決定される。
【０１０７】
第１ヒーター８１および第２ヒーター８２の定格電力、交流電源３５から供給される交流電力の電圧、およびデューティ比「Ａｍ１１」「Ａｍ２１」に基づいて、第１ヒーター８１および第２ヒーター８２にそれぞれ供給される電力（供給電力）Ｐｒ１が求められる。
【０１０８】
なお、ここでは簡単化するため、第１ヒーター８１および第２ヒーター８２の定格電力は同じであり、供給電力Ｐｒ１も互いに同じである。
【０１０９】
なお、１つの区間における供給電力Ｐｒは、その区間において供給される電力の平均値である。つまり、区間における供給電力Ｐｒは、区間における電力波形による面積を区間内において均した高さに等しい。
【０１１０】
次に、第２区間におけるデューティ比「Ａｍ１２」「Ａｍ２２」が、それらによる供給電力Ｐｒ２がそれぞれ必要電力Ｐｎと等しくなるように求められる。第２区間においては、２つの負荷に供給する交流電力の位相角の範囲がオーバーラップするので、デューティ比「Ａｍ１２」「Ａｍ２２」の合計が１００を越える。
【０１１１】
そして、第３区間におけるデューティ比「Ａｍ１３」「Ａｍ２３」が、それらによる供給電力Ｐｒ３が次の（１）式を満たすように求められる。
【０１１２】
Ｐｎ＝（Ｐｒ１＋Ｐｒ２＋Ｐｒ３）／３ ……（１）
つまり、第１区間から第３区間までの全ての供給電力Ｐｒの平均値が必要電力Ｐｎに等しくなるように、第３区間における供給電力Ｐｒ３が算出される。第３区間においても、２つの負荷に供給する交流電力の位相角の範囲がオーバーラップするので、デューティ比「Ａｍ１３」「Ａｍ２３」の合計が１００を越える。
【０１１３】
なお、本実施形態では、「Ａｍ１２」「Ａｍ２２」「Ａｍ１３」「Ａｍ２３」は互いに同じである。また、Ｐｒ２、Ｐｒ３についても、互いに同じである。
【０１１４】
なお、制御データＴＤの作成に当たって、各負荷への供給電力Ｐｒは、各負荷の定格電力、交流電源３５の電圧、およびデューティ比に基づいて決まるので、供給電力Ｐｒ２、Ｐｒ３が求められれば、これからデューティ比を算出することができる。
【０１１５】
図１０に具体的な一例を示す制御データＴＤ２では、第１区間についてはデューティ比が５０であり、第２区間および第３区間についてはデューティ比がいずれも７０である。
【０１１６】
制御部３３は、第１ヒーター８１および第２ヒーター８２への必要電力Ｐｎに対応して、制御データＴＤ１を参照し、デューティ比を読み出す。読み出したデューティ比に基づいて、各ヒーター制御信号Ｓｈ１、Ｓｈ２を生成する。
【０１１７】
なお、実際の制御において、必要電力Ｐｎに対応した制御データＴＤがない場合には、その必要電力Ｐｎに近い複数の制御データＴＤに基づいて、例えば補間演算などを行って、ヒーター制御信号Ｓｈ１、Ｓｈ２を生成すればよい。
【０１１８】
次に、ブロック制御の具体例について説明する。説明中において、デューティ比または電力などについて具体的な数値が示されることがあるが、数値は理解を助けるための例示として挙げたものであり、各パラメータの間で整合性を持ったものではない。
【０１１９】
図１１には、図１０に示す制御データＴＤ２を用いた場合のブロック制御における各部の波形が示されている。
【０１２０】
ここでは、第１ヒーター８１および第２ヒーター８２に対する必要電力Ｐｎが、いずれも６３０Ｗであるとする。この必要電力Ｐｎを供給するためには、ブロック制御でない単純な改良オーバーラップ制御ではデューティ比が６３％となり、禁止領域ＥＫに入ってしまう。したがって、このままでは改良オーバーラップ制御を行えない。
【０１２１】
そこで、３つの区間を１つの制御サイクルとして、１つの制御サイクル内において平均的に６３０Ｗの電力を供給するというブロック制御を行う。つまり、デューティ比が禁止領域ＥＫに入るのを避けるために、１つの区間では供給電力Ｐｒ１を必要電力Ｐｎよりも小さくし、他の２つの区間では供給電力Ｐｒ２，３を必要電力Ｐｎよりも大きくし、それら３つの区間での供給電力Ｐｒ１〜３の平均が必要電力Ｐｎに一致するように制御を行う。
【０１２２】
図１１において、第１区間から第３区間までが１つの制御サイクルである。第３区間の後は次の制御サイクルの第１区間が続く。
【０１２３】
各区間において、第１ヒーター８１には位相角０で電力の供給が開始され、第２ヒーター８２には位相角πで電力の供給が終了する。
【０１２４】
第１区間では、第１ヒーター８１および第２ヒーター８２のデューティ比はそれぞれ５０％であり、それぞれのヒーターに５００Ｗの電力が供給される。
【０１２５】
第２区間では、第１ヒーター８１および第２ヒーター８２のデューティ比がそれぞれ７０％であり、位相角φ１、φ２は禁止領域ＥＫには入らない。これにより、それぞれのヒーターに７００Ｗの電力が供給される。
【０１２６】
第３区間では、第２区間と同様に、第１ヒーター８１および第２ヒーター８２のデューティ比がそれぞれ７０％であり、それぞれのヒーターに７００Ｗの電力が供給される。
【０１２７】
第１〜３区間からなる制御サイクルにおける供給電力Ｐｒは、いずれのヒーターについても、
Ｐｒ＝（５００＋７００＋７００）／３
＝６３３〔Ｗ〕
であり、約６３０Ｗである。
【０１２８】
つまり、ブロック制御によって、平均的な供給電力Ｐｒは、必要電力Ｐｎである６３０Ｗとほぼ等しくなり、目的を達することができる。
【０１２９】
このような制御サイクルを連続して繰り返すことにより、第１ヒーター８１および第２ヒーター８２への供給電力を必要電力Ｐｎである６３０Ｗに一致させることができる。
【０１３０】
しかも、改良オーバーラップ制御が行われているので、力率が高く維持され、高調波も抑制される。
【０１３１】
また、図８から分かるように、デューティ比が５０％である場合に、力率は１に近く、高調波も大幅に少ない。そのため、制御サイクルの全体として、力率を向上させることが可能であり、しかも高調波を一層抑制することが可能である。
【０１３２】
なお、ここでの実施形態では、第２区間および第３区間のデューティ比を７０％としたが、必要電力Ｐｎに応じて異なる値とすることができる。また、第２区間と第３区間とを異なるデューティ比とすることも可能である。
【０１３３】
また、上のようにデューティ比を決めた第１区間、第２区間、第３区間について、この順とは異なる順となるように制御してもよい。例えば、第３区間、第２区間、第１区間の順、第２区間、第１区間、第３区間の順などである。
【０１３４】
また、連続する２つの制御サイクルにおいて、２つの目の制御サイクルでは区間の順を逆にし、第１区間、第２区間、第３区間、第３区間、第２区間、第１区間の順となるように制御してもよい。または、第２区間、第３区間、第１区間、第２区間、第３区間、第１区間の順となるように制御してもよい。この場合には、６個の半波で１つの制御サイクルを構成したことにもなる。このように、１つの制御サイクルの中に第１区間に相当する半波が２個以上含まれていてもよい。
〔２つの負荷のデューティ比が異なる場合の改良オーバーラップ制御およびブロック制御〕
次に、２つの負荷のデューティ比が異なる場合について、改良オーバーラップ制御およびブロック制御の例を説明する。
【０１３５】
図１２には、オーバーラップ制御において、２つの負荷に対するデューティ比を互いに異ならせ、そのデューティ比を変化させたときの力率および高調波の変化が示されている。図１３には、図１２の一部が拡大して示されている。
【０１３６】
本実施形態においては、第１ヒーター８１のデューティ比が第２ヒーター８２のデューティ比よりも大きく、その差は２０％である。
【０１３７】
例えば、第１ヒーター８１のデューティ比が８０％である場合に、第２ヒーター８２のデューティ比は６０％である。第１ヒーター８１のデューティ比が６１％である場合には、第２ヒーター８２のデューティ比は４１％である。
【０１３８】
図１２において、曲線ＣＶ３はデューティ比の差が２０％の場合の力率を示し、曲線ＣＶ４はデューティ比の差が２０％の場合の高調波比率を示す。
【０１３９】
つまり、曲線ＣＶ３，４は、第１ヒーター８１に電力を供給するデューティ比（第１デューティ比）と、第２ヒーター８２に電力を供給するデューティ比（第２デューティ比）との差（デューティ比差）を２０％とし、デューティ比差を２０％に維持したまま第１デューティ比を変化させたときの力率と高調波比率とを示す。
【０１４０】
なお、図１２、１３においては、図７、図８で説明したデューティ比が同一の場合の曲線ＣＶ１，２についても、比較のために示した。
【０１４１】
図１２によると、デューティ比が異なる場合であっても、力率および高調波比率の変化の傾向はデューティ比が同一である場合と似ていることが分かる。
【０１４２】
図１３において、図８で説明したのと同様に、禁止領域ＥＫとして、力率が力率基準値である０．９５以下であるか、または高調波（高調波比率）が高調波基準値である１００以上である範囲が設定されている。図１３から分かるように、このような禁止領域ＥＫは、およそ、デューティ比が６０％を越え、７８以下の範囲である。
【０１４３】
禁止領域ＥＫ以外の領域においては、高調波比率は高調波基準値である１００以下であり、力率は、０．９５を上回る。
【０１４４】
改良オーバーラップ制御では、禁止領域ＥＫ以外の領域となるように、位相角φ１、φ２を設定して制御を行う。つまり、第１ヒーター８１については、デューティ比が７８％を越えるよう、つまり７８％を越えるデューティ比に対応する位相角の範囲において、位相角φ１が設定される。第２ヒーター８２については、デューティ比が５８％を越えるよう、つまり５８％を越えるデューティ比に対応する位相角の範囲において、位相角φ２が設定される。
【０１４５】
なお、図１３に示す禁止領域ＥＫは、デューティ比差が２０％の場合において、デューティ比が大きい方についての禁止領域ＥＫ（第１禁止領域ＥＫＡ）であり、デューティ比が小さい方についての禁止領域ＥＫ（第２禁止領域ＥＫＢ）は、この第１禁止領域ＥＫＡを低い方へ２０％平行移動させたものとなる。つまり、デューティ比が小さい方についての第２禁止領域ＥＫＢは、デューティ比が４０％を越え、５８以下の範囲である。
【０１４６】
このように、２つの負荷のデューティ比が異なる場合の改良オーバーラップ制御では、第１負荷についての第１禁止領域ＥＫＡおよび第２負荷についての第２禁止領域ＥＫＢが設定される。第１禁止領域ＥＫＡおよび第２禁止領域ＥＫＢは、第１負荷についてのデューティ比と第２負荷についてのデューティ比との差に対応する位相角分だけずれて設定されることになる。
【０１４７】
このように、各負荷についてのデューティ比を互いに異ならせて改良オーバーラップ制御を行うことにより、それぞれの負荷に供給する電力を独立して設定することができるので、電力供給の自由度が高くなる。しかも、力率を高く維持することができ、高調波を抑制することができる。
【０１４８】
図１４には、２つの負荷のデューティ比が異なる場合のブロック制御における各部の波形が示されている。
【０１４９】
ここでは、第１ヒーター８１および第２ヒーター８２に対する合計の必要電力Ｐｎが６３０Ｗであるとし、デューティ比差を２０％とする。必要電力Ｐｎを供給するために、ブロック制御でない単純な改良オーバーラップ制御による場合は、第１ヒーター８１のデューティ比が７３％、第２ヒーター８２のデューティ比が５３％となり、禁止領域ＥＫに入ってしまう。したがって、このままでは改良オーバーラップ制御を行えない。
【０１５０】
図１４において、第１区間では、第１ヒーター８１および第２ヒーター８２のデューティ比はそれぞれ５０％であり、合計で５００Ｗの電力が供給される。
【０１５１】
第２区間では、第１ヒーター８１のデューティ比は８０％、第２ヒーター８２のデューティ比は６０％であり、位相角φ１、φ２はそれぞれ禁止領域ＥＫには入らない。これにより、ヒーターに合計で７００Ｗの電力が供給される。
【０１５２】
第３区間では、第２区間と同様に、第１ヒーター８１のデューティ比は８０％、第２ヒーター８２のデューティ比は６０％であり、位相角φ１、φ２はそれぞれ禁止領域ＥＫには入らない。これにより、合計で７００Ｗの電力が供給される。
【０１５３】
第１〜３区間からなる制御サイクルにおける供給電力Ｐｒは、
Ｐｒ＝（５００＋７００＋７００）／３
＝６３３〔Ｗ〕
であり、約６３０Ｗである。
【０１５４】
つまり、ブロック制御によって、平均的な供給電力Ｐｒは、必要電力Ｐｎである６３０Ｗとほぼ等しくなり、目的を達することができる。
【０１５５】
このような制御サイクルを連続して繰り返すことにより、第１ヒーター８１および第２ヒーター８２への供給電力を必要電力Ｐｎである６３０Ｗに一致させることができる。
【０１５６】
しかも、改良オーバーラップ制御が行われているので、力率が高く維持され、高調波も抑制される。
【０１５７】
なお、ここでの実施形態では、第２区間および第３区間のデューティ比を同じとしたが、異なるデューティ比とすることも可能である。また、デューティ比差を２０％としたが、これ以外の値、例えば、１０％、２５％、４０％などとすることも可能である。
【０１５８】
上に述べたように、本実施形態に係る画像形成装置１は、改良オーバーラップ制御を行うことから、第１ヒーター８１および第２ヒーター８２への電力供給において、力率を高く維持することが可能であり、しかも高調波を抑制することができる。さらに改良オーバーラップ制御に加えてブロック制御を行うことから、第１ヒーター８１および第２ヒーター８２に供給する電力の可変自由度が高い。また、これらの制御は比較的安価な部品により実現可能である。
【０１５９】
上に述べた実施形態では、禁止領域ＥＫを決定する際に、力率が０．９５以下であり、かつ、高調波比率（検証値／規格値）が１００パーセント以上であることとしたが、このような条件は画像形成装置１の使用環境や使用状況に応じて適切な条件とすればよい。例えば、力率基準値を、０．９４、０．９６、または０．９８などとしてもよい。高調波基準値を、９６パーセントまたは９８などとしてマージンを持たせてもよく、１０２パーセントまたは１０３パーセントなどとしてもよい。また、高調波基準値を決定するための規格としてＪＩＳ規格を用いたが、他の規格、基準、標準、データなどを用いてもよい。
【０１６０】
上に述べた実施形態では、ブロック制御において、１つの制御サイクルを構成する区間の数は３つに限定されるものではなく、２つの区間、または４つ以上の区間としてもよい。
【０１６１】
また、画像形成装置１において、第１ヒーター８１および第２ヒーター８２に供給する電力を可変し、スルーアップ制御およびスルーダウン制御を行うことができる。
【０１６２】
上に述べた実施形態において、制御部３３では、制御データＴＤを用いてヒーター制御信号Ｓｈ１、Ｓｈ２を生成したが、制御データＴＤに代えて、またはこれとともに、メモリに格納した演算式などを用いてヒーター制御信号Ｓｈ１、Ｓｈ２を生成してもよい。
【０１６３】
上に述べた実施形態においては、第１負荷および第２負荷の２つの負荷に対してブロック制御およびオーバーラップ制御を行ったが、３つ以上の負荷に対してもそのような制御を適用することが可能である。
【０１６４】
上に述べた実施形態では、画像形成装置１において、第１ヒーター８１および第２ヒーター８２は、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、第１ヒーター８１および第２ヒーター８２を構成してもよい。
【０１６５】
また、上に述べた説明では、第２ヒーター８２を２つのヒーター部８２ａ、８２ｂにより構成したが、１つまたは３つ以上のヒーター部により構成してもよい。また、第１ヒーター８１を複数のヒーター部により構成してもよい。このように、ヒーターを複数のヒーター部から構成することにより、精密な温度制御を行うことができるとともに、加熱ローラー５１内におけるヒーターの配置の自由度が高まって設計が容易になる。
【０１６６】
上に述べた実施形態において、電力制御装置３０、制御部３３、制御データＴＤ、禁止領域ＥＫ、デューティ比、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、個数、材質、回路構成、処理内容、処理順序、処理タイミングなどは、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】
【０１６７】
１ 画像形成装置
３０ 電力制御装置
３１ 第１スイッチング部（第１スイッチング手段）
３２ 第２スイッチング部（第２スイッチング手段）
３３ 制御部
３５ 交流電源
３６ ゼロクロス検出回路
５１ 加熱ローラー
８１ 第１ヒーター（第１負荷）
８２ 第２ヒーター（第２負荷）
８２ａ、８２ｂ ヒーター部（負荷）
Ｐｒ 供給電力
Ｐｎ 必要電力（所定の交流電力）
ＥＫ 禁止領域
【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】
電子写真方式を用いた画像形成装置では、用紙上に形成された未定着トナー像を熱で溶融して定着させるために、その熱源としてヒーターを備えている。ヒーターの温度を制御するために、ヒーターに供給する電力が種々の方法によって制御される。そのような電力制御方法として、位相制御、波数制御、またはこれらを組み合わせた制御が従来から用いられている。
【０００３】
図１５は位相制御について説明するための電圧の波形を示す図であり、図１６は波数制御について説明するための電圧の波形を示す図である。
【０００４】
位相制御は、負荷に対して、交流電源からの交流電力を半サイクル（半波）内の任意の位相角からゼロクロス点まで電力を供給し、この任意の位相角を変化させることで供給電力を可変にする制御方法である。例えば、負荷であるヒーターには図１５に示す波形の電圧が加えられることになる。図１５において、半サイクルが１制御周期である。図１５に示すように、１制御周期当たりの電圧の印加時間つまり導通角が時間の経過とともに大きくなることによって、ヒーターに供給される電力が徐々に増加していく。
【０００５】
位相制御によって、このようなスルーアップ制御が行われる。また、これとは逆に、ヒーターの通電終期において供給電力を時間の経過とともに徐々に減少させるスルーダウン制御も行われる。
【０００６】
このような制御によって、ヒーターへの突入電流による一時的な電源電圧の降下を抑制し、蛍光灯のちらつきなどを低減することができる。
【０００７】
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、負荷に対する供給電力を可変にする制御方法である。例えば、負荷であるヒーターには図１６に示す波形の電圧が加えられることになる。図１６において、４サイクルが１制御周期である。図１６に示す例では、１制御周期あたりの電力供給量は５０％である。
【０００８】
位相制御と波数制御を組み合わせた制御方法の１つが特許文献１に提案されている。
【０００９】
しかし、位相制御および波数制御では次のような問題がある。すなわち、位相制御では、交流の半サイクル内でヒーターをオンまたはオフするため、オンする際に生じる急激な電流変動によって高調波電流歪やスイッチングノイズが発生するという問題がある。また、波数制御では、位相制御と比較して交流電源の電圧変動が大きくなる可能性があり、同一電源環境下の蛍光灯などにちらつき（フリッカー）が発生しやすいという問題がある。
【００１０】
また、昇圧チョッパなどを用いた電力制御装置もあるが、コストが高くなるという問題がある。
【００１１】
位相制御における力率を改善するために、３種類の負荷のうちの１つがオンとなっている場合に他の２つの負荷をオフし、いずれかの負荷に電力を供給するように制御する制御方法が提案されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１０−２８６６４９号公報
【特許文献２】特開２０１０−１８６２１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかし、特許文献２に開示された制御方法では、１つの負荷のオン期間が決まると他の負荷をオンできる期間が限られることになるので、各負荷に対する電力供給の自由度があまり高くなく、電力可変性が低い。
【００１４】
また、電力制御においては、力率をできるだけ高く維持しつつ高調波を抑制できることが望ましい。
【００１５】
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、電力供給の自由度があってかつ力率をできるだけ高く維持しつつ高調波を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る電力制御方法は、位相制御を行って第１負荷および第２負荷に交流電力を供給するための電力制御方法であって、交流電力の半波において、前記第１負荷には位相角０から位相角φ１の範囲で交流電力を供給し、かつ前記第２負荷には前記位相角φ１よりも小さい位相角φ２から位相角πの範囲で交流電力を供給し、その際に、前記位相角φ１および前記位相角φ２を、前記第１負荷および前記第２負荷についての力率および高調波に関連して設定された禁止領域に入らないように設定する。
【００１７】
また、本発明に係る画像形成装置は、位相制御により交流電力が供給される第１負荷および第２負荷を備えた画像形成装置であって、前記第１負荷への交流電力の供給を制御する第１スイッチング手段と、前記第２負荷への交流電力の供給を制御する第２スイッチング手段と、前記第１スイッチング手段および前記第２スイッチング手段を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、交流電力の半波において、前記第１負荷には位相角０から位相角φ１の範囲で交流電力を供給し、かつ前記第２負荷には前記位相角φ１よりも小さい位相角φ２から位相角πの範囲で交流電力を供給し、その際に、前記位相角φ１および前記位相角φ２を、前記第１負荷および前記第２負荷についての力率および高調波に関連して設定された禁止領域に入らないように設定する、制御を行う。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると、電力供給の自由度があってかつ力率をできるだけ高く維持しつつ高調波を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略の内部構成を示す図である。
【図２】本実施形態に係る画像形成装置の加熱ローラーの内部を示す透視図である。
【図３】画像形成装置の電力制御に関係する部分についてのブロック図である。
【図４】画像形成装置の電力制御装置の構成を示す図である。
【図５】オーバーラップ制御における各部の波形を示す図である。
【図６】改良オーバーラップ制御における禁止領域を示す図である。
【図７】デューティ比が同じであるときの力率および高調波の変化を示す図である。
【図８】図７の一部が拡大して示す図である。
【図９】ブロック制御に用いる制御データの例を示す図である。
【図１０】ブロック制御に用いる制御データの具体例を示す図である。
【図１１】ブロック制御における各部の波形を示す図である。
【図１２】デューティ比が異なるときの力率および高調波の変化を示す図である。
【図１３】図１２の一部を拡大して示す図である。
【図１４】デューティ比が異なる場合のブロック制御における各部の波形を示す図である。
【図１５】位相制御について説明するための電圧の波形を示す図である。
【図１６】波数制御について説明するための電圧の波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
〔概要〕
以下において、本発明に基づく電力制御方法を採用した画像形成装置１の一実施形態について説明する。実施形態では、画像形成装置１の定着装置に設けられた加熱ローラーを加熱するヒーターに対し、本発明に基づく電力制御方法が適用される。
【００２１】
実施形態で説明する電力制御方法では、負荷である２つのヒーターに対し、交流電力の半波において、第１負荷には位相角０から位相角φ１の範囲で交流電力を供給し、かつ第２負荷には位相角φ１よりも小さい位相角φ２から位相角πの範囲で交流電力を供給する。
【００２２】
つまり、２つの負荷に対する電力の供給がオーバーラップするように制御する。なお、オーバーラップとは、お互いの一部が重なることである。
【００２３】
そして、その際に、位相角φ１および位相角φ２を、第１負荷および第２負荷についての力率および高調波に関連して設定された禁止領域（不使用範囲）に入らないように設定する。
【００２４】
禁止領域として、力率が力率基準値以下であるかまたは高調波が高調波基準値以上である位相角の範囲が設定される。
【００２５】
力率基準値は、例えば０．９５である。
【００２６】
また、１つの半波の全位相角に対する負荷へ電力を供給する位相角の範囲（導通角）の割合をデューティ比と定義したときに、第１負荷についてのデューティ比と第２負荷についてのデューティ比とを同じにする。
【００２７】
また、第１負荷についてのデューティ比と第２負荷についてのデューティ比とに差を設け、その差を所定の値とすることもある。
【００２８】
また、負荷である２つのヒーターに対して、電源からの交流電力における連続する複数個の半波を１つの周期（制御サイクル）として位相制御を行う。
【００２９】
複数個の半波からなるブロックを１つの制御サイクルとして位相制御を行う制御方法を「ブロック制御」ということがある。また、２つの負荷に対する電力の供給がオーバーラップするように制御する制御方法を「オーバーラップ制御」ということがある。
【００３０】
以下において詳しく説明する。
〔画像形成装置の構成〕
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り、図２は本実施形態に係る画像形成装置１の加熱ローラー５１の内部を示す透視図である。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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配置されている。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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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に対向するように配置されている。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。
【００３７】
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。
【００３８】
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と用紙ＹＳを挟んで対向する位置に配置されて加熱ローラー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および加圧ローラー５２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。
【００３９】
加熱ローラー５１および加圧ローラー５２によって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。
【００４０】
図２に示すように、加熱ローラー５１の内部には、熱源である第１ヒーター８１および第２ヒーター８２が配置されている。第１ヒーター８１および第２ヒーター８２には、例えばハロゲンヒーターが用いられる。
【００４１】
第１ヒーター８１は、加熱ローラー５１の中央部付近に配置され、加熱ローラー５１の軸方向に沿って伸びる棒状の形状であり、加熱ローラー５１の中央部付近を加熱する。第２ヒーター８２は、加熱ローラー５１の両端部付近にそれぞれ配置された２つのヒーター部８２ａ、８２ｂを有し、これら２つのヒーター部８２ａ、８２ｂは互いに離間して設けられている。ヒーター部８２ａ、８２ｂは、例えば、リード線で電気的に直列接続される。さらに、第１ヒーター８１および第２ヒーター８２のそれぞれには、電力の供給のためのード線Ｌ１、Ｌ２が接続されている。第１ヒーター８１および第２ヒーター８２に供給する電力を制御することにより、加熱ローラー５１の温度が制御される。
【００４２】
また、第１ヒーター８１および第２ヒーター８２のそれぞれには、これらの温度を測定するための第１温度センサー９１および第２温度センサー９２が設けられている。第１温度センサー９１および第２温度センサー９２によって検知された温度検知信号Ｓｔ１、Ｓｔ２は、制御部３３に送られる。これら第１温度センサー９１および第２温度センサー９２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。
〔画像形成装置の電力制御〕
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。
【００４３】
図３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４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。
【００４４】
図３に示すように、画像形成装置１には、電力制御装置３０および制御部３３が設けられる。二次側負荷３４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。
【００４５】
つまり、二次側負荷３４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３３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ることから、これらの電子回路も二次側負荷３４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３４に含まれることがある。
【００４６】
制御部３３および電力制御装置３０は、位相制御を行って第１負荷（第１ヒーター８１）および第２負荷（第２ヒーター８２）に、それぞれ所定の交流電力を供給する。なお、第１ヒーター８１および第２ヒーター８２を、単に「負荷」と記載することがある。
【００４７】
制御部３３は、加熱ローラー５１の表面が所定の温度となるように、温度検知信号Ｓｔ１、Ｓｔ２に基づいて、第１ヒーター８１および第２ヒーター８２に供給する電力を制御する。
【００４８】
交流電源３５は、商用電源からの交流電力を画像形成装置１に供給する。電力制御装置３０は、交流電源３５から交流電力を供給され、供給された交流電力の一部を加熱ローラー５１の第１ヒーター８１および第２ヒーター８２に供給する。また、交流電力の一部は、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３４および制御部３３に供給される。
【００４９】
二次側負荷３４には、各ローラーを回転駆動させるために用いられるモーター、クラッチなどの負荷、ディスプレイを表示させるための負荷などが含まれる。
【００５０】
電力制御装置３０は、レギュレーター１０、第１スイッチング部３１、第２スイッチング部３２、およびゼロクロス検出回路３６を備える。
【００５１】
図４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、および整流スイッチング回路１７を備える。
【００５２】
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。
【００５３】
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の後段には整流スイッチング回路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によって整流スイッチング回路１７が所定の間隔でオン／オフを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。整流スイッチング回路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。
【００５４】
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は整流スイッチング回路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は二次側負荷３４に供給される。
【００５５】
ゼロクロス検出回路３６は、交流電源３５の交流電圧Ｖｉ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３３に送る。
【００５６】
第１スイッチング部３１および第２スイッチング部３２は、それぞれ、制御部３３から送られてくるヒーター制御信号Ｓｈ１、Ｓｈ２に応じてオンまたはオフする。
【００５７】
第１スイッチング部３１および第２スイッチング部３２は、それぞれ、制御部３３から送られてくるヒーター制御信号Ｓｈ１、Ｓｈ２に応じてオンまたはオフする。これにより、第１スイッチング部３１および第２スイッチング部３２は、それぞれ、第１ヒーター８１および第２ヒーター８２に供給する交流電力の位相制御を行う。第１ヒーター８１および第２ヒーター８２には、それぞれ、位相制御されたヒーター電流Ｉｈ１、Ｉｈ２が流れ込む。なお、ヒーター電流Ｉｈ１とＩｈ２の合計が後で説明する総合電流Ｉａである。
【００５８】
第１スイッチング部３１および第２スイッチング部３２は、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor ）やＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor ）などの自己消弧能力のある素子により構成される。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ヒーター電流Ｉｈ１、Ｉｈ２を生成することができる。
【００５９】
制御部３３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３３からの指令を受けて動作し、制御部３３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。
【００６０】
制御部３３は、温度検知信号Ｓｔ１、Ｓｔ２に基づいて、加熱ローラー５１を所定の温度に維持するために第１ヒーター８１および第２ヒーター８２に供給すべき電力（必要電力）Ｐｎ１、Ｐｎ２を求める。そして、求めた必要電力Ｐｎ１、Ｐｎ２が第１ヒーター８１または第２ヒーター８２に供給されるように、制御部３３は、制御データＴＤに基づいて、ヒーター制御信号Ｓｈ１、Ｓｈ２を生成する。生成されたヒーター制御信号Ｓｈ１、Ｓｈ２は、電力制御装置３０に出力される。
【００６１】
なお、必要電力Ｐｎ１、Ｐｎ２は、通常は互いに異なるが、互いに同じとなるように制御を行ってもよい。
【００６２】
ヒーター制御信号Ｓｈ１、Ｓｈ２は、第１スイッチング部３１および第２スイッチング部３２におけるスイッチング素子のオン、オフのタイミング（位相角）、つまり導通角の始点および終点を指定することの可能な信号である。
【００６３】
したがって、ヒーター制御信号Ｓｈ１、Ｓｈ２は、例えば、スイッチング素子の導通角に対応したオンオフ信号であってよい。つまり、スイッチング素子をオンさせる間においてオン（Ｈ）となり、オフさせる間においてオフ（Ｌ）となる２値信号とすることが可能である。また、スイッチング素子の導通角の始点および終点で立ち上がるパルス信号であってよい。また、第１スイッチング部３１に対しては導通角の終点で立ち上がるパルス信号、第２スイッチング部３２に対しては導通角の始点で立ち上がるパルス信号であってもよい。または、このような信号を生成することのできる信号、またはこのような信号に対応する信号であってもよい。
【００６４】
制御データＴＤは、第１ヒーター８１および第２ヒーター８２について、必要電力Ｐｎに対応したヒーター制御信号Ｓｈ１、Ｓｈ２を生成するに必要なデータを記録したものである。このような制御データＴＤは、演算または実験などにより予め取得しておく。制御データＴＤは、制御部３３のメモリ領域または他の適当なメモリ領域に格納されている。また、後述する禁止領域ＥＫについてのデータなども、制御部３３のメモリ領域または他の適当なメモリ領域に格納されている。
〔オーバーラップ制御〕
次に、制御部３３によって実行されるオーバーラップ制御について説明する。
【００６５】
なお、本実施形態の電力制御方法では、オーバーラップ制御を行うことに特徴があるが、それのみではなく、オーバーラップ制御において、力率をできるだけ高く維持しつつ高調波を抑制するように制御を行うことに大きな特徴がある。また、そのような制御を行いつつ、全体としてブロック制御を行うことにも特徴がある。
【００６６】
図５には、オーバーラップ制御において第１ヒーター８１および第２ヒーター８２に印加される電圧波形および総合電流Ｉａの波形が示されている。図５において、交流電力の半波の期間を１つの区間とし、便宜上順に、第１区間、第２区間、第３区間…として示してある。各区間の始点は位相角０、中央の点は位相角π／２、終点は位相角πである。
【００６７】
図５に示される第１区間において、第１負荷である第１ヒーター８１には、位相角０から位相角π／２の範囲で交流電力が供給され、第２負荷である第２ヒーター８２には、位相角π／２から位相角πの範囲で交流電力が供給される。
【００６８】
つまり、第１区間では、２つの負荷に対する電力の供給がオーバーラップすることなく、しかも区間の全位相角にわたって欠落することのないように電力が供給される。したがって、第１区間単独での位相制御はオーバーラップ制御ではない。
【００６９】
第２区間および第３区間においては、第１負荷に、位相角０から、位相角π／２よりも大きい位相角φ１までの範囲で交流電力が供給され、第２負荷に、位相角π／２よりも小さい位相角φ２から位相角πの範囲で交流電力が供給される。
【００７０】
つまり、第２区間および第３区間では、２つの負荷に対する電力の供給がオーバーラップしている。したがって、第２区間および第３区間での位相制御はオーバーラップ制御である。
【００７１】
第４区間では、２つの負荷に対する電力の供給が区間の全位相角にわたって行われる。つまり、第４区間単独では位相制御は行われていない。
【００７２】
なお、第１区間、第２区間、第３区間、第４区間における電力供給のデューティ比は、それぞれの負荷について、５０％（パーセント）、６０％、７０％、１００％である。
【００７３】
上に述べた第２区間および第３区間のように、一組の負荷に対してオーバーラップ制御を行い、電力を供給する位相角の範囲つまりデューティ比を変更することによって、それら負荷に対して所望の必要な電力を供給することができる。また、各負荷についてのデューティ比を互いに異ならせることによって、それぞれの負荷に供給する電力を独立して設定することができる。したがって、電力供給の自由度が高い。
【００７４】
また、一組の負荷の全体では区間の全位相角にわたって欠落することのないように電力が供給されるので、力率を高く維持することが可能であり、しかも高調波を抑制することができる。
【００７５】
さて、オーバーラップ制御においては、デューティ比の値に応じて、力率および高調波の量が変化することが分かった。
【００７６】
すなわち、２つの負荷に対する電力の供給がオーバーラップしている（重複している）領域が、特定の領域つまり特定の位相角の範囲に入る場合は、高調波が大きくなり、力率が低くなるということが分かった。
【００７７】
本実施形態では、位相角φ１、φ２がそのような特定の領域（禁止領域）に入らないように設定して、オーバーラップ制御を行う。以下、このようなオーバーラップ制御を「改良オーバーラップ制御」ということがある。
【００７８】
そこで、次に、改良オーバーラップ制御について説明する。
〔改良オーバーラップ制御〕
図６には、改良オーバーラップ制御におけるデューティ比と禁止領域ＥＫとの関係が示されている。図７には、オーバーラップ制御において、２つの負荷に対するデューティ比を互いに同一とし、そのデューティ比を変化させたときの力率および高調波の変化が示されている。図８には、図７の一部が拡大して示されている。
【００７９】
図７において、横軸はデューティ比であり、縦軸は力率（右側目盛り）および高調波比率（左側目盛り）である。曲線ＣＶ１は力率を示し、曲線ＣＶ２は高調波比率を示す。
【００８０】
なお、ここでの高調波比率は、シミュレーションにより求めた高調波の検証値の規格値に対する割合、つまり（検証値／規格値）×１００％である。検証値は、負荷に流れる電流（合成電流）をフーリエ変換して２次〜４０次の高調波を検出した値（検出値）に基づいた値である。規格値は、ＪＩＳ Ｃ６１０００−３−２：２００５で決められた２次〜４０次の高調波の値である。２次〜４０次の全ての次数について検出値を規格値と比較し、その中で高調波比率が最大となった次数の検出値を、そのデューティ比における検証値とした。
【００８１】
図７に示すように、力率および高調波はデューティ比によって変化する。力率は、デューティ比が０のときは力率０であり、デューティ比が５０％になると力率１となる。デューティ比が５０％を越えると力率がやや低下し、デューティ比が１００％になると力率１となる。
【００８２】
また、高調波は、デューティ比が０および１００のときに０であるが、中間においては、デューティ比が５０のときを除き、１００を越える部分がある。特にデューティ比が５０に満たない場合には、区間の中で負荷に電力が供給されない欠落部分が生じることから、高調波が高いレベルで発生する。しかし、本実施形態では、オーバーラップ制御の対象はデューティ比が５０％以上であることから、５０％以上の部分のみについて考察する。
【００８３】
図８において、禁止領域ＥＫとして、力率が力率基準値である０．９５以下であるか、または高調波（高調波比率）が高調波基準値である１００以上である範囲が設定されている。図８から分かるように、このような禁止領域ＥＫは、およそ、デューティ比が５０％を越え、６５以下の範囲である。
【００８４】
禁止領域ＥＫ以外の領域においては、高調波比率は、高調波基準値である１００以下であり、したがって高調波の全ての検出値がＪＩＳの規格値を下回る。また、力率については、０．９５を上回り、良好な力率が維持されるといえる。
【００８５】
改良オーバーラップ制御では、禁止領域ＥＫ以外の領域となるように、位相角φ１、φ２を設定して制御を行う。つまり、デューティ比が６５％を越えるよう、つまり６５％を越えるデューティ比に対応する位相角の範囲において、位相角φ１、φ２が設定される。
【００８６】
なお、第１ヒーター８１については、デューティ比が０のときは位相角は０であり、デューティ比が５０、１００のときは、位相角はそれぞれπ／２、πである。デューティ比が６５のときは、位相角は６５π／１００である。このように、デューティ比〔％〕にπ／１００を掛けると位相角になる。
【００８７】
また、第２ヒーター８２については、デューティ比が０のときは位相角はπであり、デューティ比が５０、１００のときは、位相角はそれぞれπ／２、０である。デューティ比が６５のときは、位相角は３５π／１００である。このように、デューティ比〔％〕から１００を引いた値にπ／１００を掛けると位相角になる。
【００８８】
図６において、１つの区間についての禁止領域ＥＫが示されている。禁止領域ＥＫの範囲は、位相角φ１について、５０π／１００＜φ１≦６５π／１００の範囲であり、位相角φ２について、３５π／１００≦φ１＜５０π／１００の範囲である。
【００８９】
したがって、第１ヒーター８１には、位相角０を始点として、位相角φ１が６５π／１００を越えるまでの範囲で交流電力が供給される。第２ヒーター８２には、位相角φ２がπ／２以下である点を始点として、位相角πまでの範囲で交流電力が供給される。
【００９０】
また、オーバーラップするデューティ比（重複デューティ比）は、３０〜１００％の範囲で可変できる。
【００９１】
なお、図６には、デューティ比が７０％の場合、つまり、φ１＝７０π／１００、φ２＝３０π／１００の場合が示されている。この場合に、重複デューティ比は４０％である。
【００９２】
第１ヒーター８１および第２ヒーター８２に対して、デューティ比が７０％のヒーター制御信号Ｓｈ１、Ｓｈ２により位相制御が行われ、その導通角に対応した電流が流れる。総合電流Ｉａは、オーバーラップしている部分である位相角φ２〜位相角φ１において加算された波形となる。
【００９３】
このような改良オーバーラップ制御を行うことにより、力率を高く維持することができ、高調波を抑制することができる。
〔ブロック制御〕
さて、上に述べたように、改良オーバーラップ制御では、禁止領域ＥＫを設け、位相角φ１、φ２が禁止領域ＥＫに入らないようにするため、通常のオーバーラップ制御に比べてデューティ比が制限され、そのため負荷に供給できる電力が制限される。
【００９４】
しかし、次に説明するブロック制御を行うことにより、改良オーバーラップ制御における供給電力の制限が緩和される。
【００９５】
すなわち、ブロック制御においては、交流電力における連続する複数個の半波を１つの周期（制御サイクル）として位相制御を行う。
【００９６】
また、１つの制御サイクルに含まれる１つの半波については、２つの負荷に対する電力の供給がオーバーラップすることなくかつ全位相角にわたって欠落することのないように制御し、他の半波についてはオーバーラップ制御を行う。
【００９７】
なお、本実施形態のブロック制御においては、オーバーラップ制御として改良オーバーラップ制御を行う。
【００９８】
図９にはブロック制御に用いられる制御データＴＤ１の例が、図１０にはブロック制御に用いられる制御データＴＤ２の具体例が、それぞれ示されている。
【００９９】
図９において、制御データＴＤ１は、種々の必要電力Ｐｎについて、制御サイクルの各区間における第１ヒーター８１および第２ヒーター８２のオン期間のデューティ比を示す。
【０１００】
図９に示す制御データＴＤ１によると、例えば、第１ヒーター８１は、第１区間において、デューティ比が「Ａｍ１１」となるように、つまり半波の期間において、位相角０でオンした後、オンが「Ａｍ１１」で示される期間続いた後である位相角φ１でオフとなる。また、第２ヒーター８２は、第１区間において、デューティ比が「Ａｍ２１」となるように、つまり半波の期間において、位相角φ２でオンし、位相角πでオフとなる。
【０１０１】
なお、本実施形態では、「Ａｍ１１」と「Ａｍ２１」とは同じであり、その結果、位相角φ１，φ２はともにπ／２となり、図５に示す第１区間と同じ状態の位相制御が行われる。
【０１０２】
すなわち、第１区間については、第１負荷および第２負荷に供給する交流電力の位相角の範囲がオーバーラップすることなく、かつ全位相角にわたって欠落することのないようにする。
【０１０３】
したがって、第１区間では、いずれかの負荷に連続して電力が供給され、しかも負荷の大きな変動を防げるので、力率が良好でありかつ高調波も少ない。
【０１０４】
また、ここでは、第１ヒーター８１および第２ヒーター８２の定格電力は互いに同じであるが、異なっていてもよい。
【０１０５】
制御データＴＤ１の各数値などは、例えば次のようにして決定される。
【０１０６】
まず、第１区間におけるデューティ比「Ａｍ１１」「Ａｍ２１」が、合計が１００パーセントとなるように決定される。例えば、上に述べたように、いずれも５０パーセントに決定される。
【０１０７】
第１ヒーター８１および第２ヒーター８２の定格電力、交流電源３５から供給される交流電力の電圧、およびデューティ比「Ａｍ１１」「Ａｍ２１」に基づいて、第１ヒーター８１および第２ヒーター８２にそれぞれ供給される電力（供給電力）Ｐｒ１が求められる。
【０１０８】
なお、ここでは簡単化するため、第１ヒーター８１および第２ヒーター８２の定格電力は同じであり、供給電力Ｐｒ１も互いに同じである。
【０１０９】
なお、１つの区間における供給電力Ｐｒは、その区間において供給される電力の平均値である。つまり、区間における供給電力Ｐｒは、区間における電力波形による面積を区間内において均した高さに等しい。
【０１１０】
次に、第２区間におけるデューティ比「Ａｍ１２」「Ａｍ２２」が、それらによる供給電力Ｐｒ２がそれぞれ必要電力Ｐｎと等しくなるように求められる。第２区間においては、２つの負荷に供給する交流電力の位相角の範囲がオーバーラップするので、デューティ比「Ａｍ１２」「Ａｍ２２」の合計が１００を越える。
【０１１１】
そして、第３区間におけるデューティ比「Ａｍ１３」「Ａｍ２３」が、それらによる供給電力Ｐｒ３が次の（１）式を満たすように求められる。
【０１１２】
Ｐｎ＝（Ｐｒ１＋Ｐｒ２＋Ｐｒ３）／３ ……（１）
つまり、第１区間から第３区間までの全ての供給電力Ｐｒの平均値が必要電力Ｐｎに等しくなるように、第３区間における供給電力Ｐｒ３が算出される。第３区間においても、２つの負荷に供給する交流電力の位相角の範囲がオーバーラップするので、デューティ比「Ａｍ１３」「Ａｍ２３」の合計が１００を越える。
【０１１３】
なお、本実施形態では、「Ａｍ１２」「Ａｍ２２」「Ａｍ１３」「Ａｍ２３」は互いに同じである。また、Ｐｒ２、Ｐｒ３についても、互いに同じである。
【０１１４】
なお、制御データＴＤの作成に当たって、各負荷への供給電力Ｐｒは、各負荷の定格電力、交流電源３５の電圧、およびデューティ比に基づいて決まるので、供給電力Ｐｒ２、Ｐｒ３が求められれば、これからデューティ比を算出することができる。
【０１１５】
図１０に具体的な一例を示す制御データＴＤ２では、第１区間についてはデューティ比が５０であり、第２区間および第３区間についてはデューティ比がいずれも７０である。
【０１１６】
制御部３３は、第１ヒーター８１および第２ヒーター８２への必要電力Ｐｎに対応して、制御データＴＤ１を参照し、デューティ比を読み出す。読み出したデューティ比に基づいて、各ヒーター制御信号Ｓｈ１、Ｓｈ２を生成する。
【０１１７】
なお、実際の制御において、必要電力Ｐｎに対応した制御データＴＤがない場合には、その必要電力Ｐｎに近い複数の制御データＴＤに基づいて、例えば補間演算などを行って、ヒーター制御信号Ｓｈ１、Ｓｈ２を生成すればよい。
【０１１８】
次に、ブロック制御の具体例について説明する。説明中において、デューティ比または電力などについて具体的な数値が示されることがあるが、数値は理解を助けるための例示として挙げたものであり、各パラメータの間で整合性を持ったものではない。
【０１１９】
図１１には、図１０に示す制御データＴＤ２を用いた場合のブロック制御における各部の波形が示されている。
【０１２０】
ここでは、第１ヒーター８１および第２ヒーター８２に対する必要電力Ｐｎが、いずれも６３０Ｗであるとする。この必要電力Ｐｎを供給するためには、ブロック制御でない単純な改良オーバーラップ制御ではデューティ比が６３％となり、禁止領域ＥＫに入ってしまう。したがって、このままでは改良オーバーラップ制御を行えない。
【０１２１】
そこで、３つの区間を１つの制御サイクルとして、１つの制御サイクル内において平均的に６３０Ｗの電力を供給するというブロック制御を行う。つまり、デューティ比が禁止領域ＥＫに入るのを避けるために、１つの区間では供給電力Ｐｒ１を必要電力Ｐｎよりも小さくし、他の２つの区間では供給電力Ｐｒ２，３を必要電力Ｐｎよりも大きくし、それら３つの区間での供給電力Ｐｒ１〜３の平均が必要電力Ｐｎに一致するように制御を行う。
【０１２２】
図１１において、第１区間から第３区間までが１つの制御サイクルである。第３区間の後は次の制御サイクルの第１区間が続く。
【０１２３】
各区間において、第１ヒーター８１には位相角０で電力の供給が開始され、第２ヒーター８２には位相角πで電力の供給が終了する。
【０１２４】
第１区間では、第１ヒーター８１および第２ヒーター８２のデューティ比はそれぞれ５０％であり、それぞれのヒーターに５００Ｗの電力が供給される。
【０１２５】
第２区間では、第１ヒーター８１および第２ヒーター８２のデューティ比がそれぞれ７０％であり、位相角φ１、φ２は禁止領域ＥＫには入らない。これにより、それぞれのヒーターに７００Ｗの電力が供給される。
【０１２６】
第３区間では、第２区間と同様に、第１ヒーター８１および第２ヒーター８２のデューティ比がそれぞれ７０％であり、それぞれのヒーターに７００Ｗの電力が供給される。
【０１２７】
第１〜３区間からなる制御サイクルにおける供給電力Ｐｒは、いずれのヒーターについても、
Ｐｒ＝（５００＋７００＋７００）／３
＝６３３〔Ｗ〕
であり、約６３０Ｗである。
【０１２８】
つまり、ブロック制御によって、平均的な供給電力Ｐｒは、必要電力Ｐｎである６３０Ｗとほぼ等しくなり、目的を達することができる。
【０１２９】
このような制御サイクルを連続して繰り返すことにより、第１ヒーター８１および第２ヒーター８２への供給電力を必要電力Ｐｎである６３０Ｗに一致させることができる。
【０１３０】
しかも、改良オーバーラップ制御が行われているので、力率が高く維持され、高調波も抑制される。
【０１３１】
また、図８から分かるように、デューティ比が５０％である場合に、力率は１に近く、高調波も大幅に少ない。そのため、制御サイクルの全体として、力率を向上させることが可能であり、しかも高調波を一層抑制することが可能である。
【０１３２】
なお、ここでの実施形態では、第２区間および第３区間のデューティ比を７０％としたが、必要電力Ｐｎに応じて異なる値とすることができる。また、第２区間と第３区間とを異なるデューティ比とすることも可能である。
【０１３３】
また、上のようにデューティ比を決めた第１区間、第２区間、第３区間について、この順とは異なる順となるように制御してもよい。例えば、第３区間、第２区間、第１区間の順、第２区間、第１区間、第３区間の順などである。
【０１３４】
また、連続する２つの制御サイクルにおいて、２つの目の制御サイクルでは区間の順を逆にし、第１区間、第２区間、第３区間、第３区間、第２区間、第１区間の順となるように制御してもよい。または、第２区間、第３区間、第１区間、第２区間、第３区間、第１区間の順となるように制御してもよい。この場合には、６個の半波で１つの制御サイクルを構成したことにもなる。このように、１つの制御サイクルの中に第１区間に相当する半波が２個以上含まれていてもよい。
〔２つの負荷のデューティ比が異なる場合の改良オーバーラップ制御およびブロック制御〕
次に、２つの負荷のデューティ比が異なる場合について、改良オーバーラップ制御およびブロック制御の例を説明する。
【０１３５】
図１２には、オーバーラップ制御において、２つの負荷に対するデューティ比を互いに異ならせ、そのデューティ比を変化させたときの力率および高調波の変化が示されている。図１３には、図１２の一部が拡大して示されている。
【０１３６】
本実施形態においては、第１ヒーター８１のデューティ比が第２ヒーター８２のデューティ比よりも大きく、その差は２０％である。
【０１３７】
例えば、第１ヒーター８１のデューティ比が８０％である場合に、第２ヒーター８２のデューティ比は６０％である。第１ヒーター８１のデューティ比が６１％である場合には、第２ヒーター８２のデューティ比は４１％である。
【０１３８】
図１２において、曲線ＣＶ３はデューティ比の差が２０％の場合の力率を示し、曲線ＣＶ４はデューティ比の差が２０％の場合の高調波比率を示す。
【０１３９】
つまり、曲線ＣＶ３，４は、第１ヒーター８１に電力を供給するデューティ比（第１デューティ比）と、第２ヒーター８２に電力を供給するデューティ比（第２デューティ比）との差（デューティ比差）を２０％とし、デューティ比差を２０％に維持したまま第１デューティ比を変化させたときの力率と高調波比率とを示す。
【０１４０】
なお、図１２、１３においては、図７、図８で説明したデューティ比が同一の場合の曲線ＣＶ１，２についても、比較のために示した。
【０１４１】
図１２によると、デューティ比が異なる場合であっても、力率および高調波比率の変化の傾向はデューティ比が同一である場合と似ていることが分かる。
【０１４２】
図１３において、図８で説明したのと同様に、禁止領域ＥＫとして、力率が力率基準値である０．９５以下であるか、または高調波（高調波比率）が高調波基準値である１００以上である範囲が設定されている。図１３から分かるように、このような禁止領域ＥＫは、およそ、デューティ比が６０％を越え、７８以下の範囲である。
【０１４３】
禁止領域ＥＫ以外の領域においては、高調波比率は高調波基準値である１００以下であり、力率は、０．９５を上回る。
【０１４４】
改良オーバーラップ制御では、禁止領域ＥＫ以外の領域となるように、位相角φ１、φ２を設定して制御を行う。つまり、第１ヒーター８１については、デューティ比が７８％を越えるよう、つまり７８％を越えるデューティ比に対応する位相角の範囲において、位相角φ１が設定される。第２ヒーター８２については、デューティ比が５８％を越えるよう、つまり５８％を越えるデューティ比に対応する位相角の範囲において、位相角φ２が設定される。
【０１４５】
なお、図１３に示す禁止領域ＥＫは、デューティ比差が２０％の場合において、デューティ比が大きい方についての禁止領域ＥＫ（第１禁止領域ＥＫＡ）であり、デューティ比が小さい方についての禁止領域ＥＫ（第２禁止領域ＥＫＢ）は、この第１禁止領域ＥＫＡを低い方へ２０％平行移動させたものとなる。つまり、デューティ比が小さい方についての第２禁止領域ＥＫＢは、デューティ比が４０％を越え、５８以下の範囲である。
【０１４６】
このように、２つの負荷のデューティ比が異なる場合の改良オーバーラップ制御では、第１負荷についての第１禁止領域ＥＫＡおよび第２負荷についての第２禁止領域ＥＫＢが設定される。第１禁止領域ＥＫＡおよび第２禁止領域ＥＫＢは、第１負荷についてのデューティ比と第２負荷についてのデューティ比との差に対応する位相角分だけずれて設定されることになる。
【０１４７】
このように、各負荷についてのデューティ比を互いに異ならせて改良オーバーラップ制御を行うことにより、それぞれの負荷に供給する電力を独立して設定することができるので、電力供給の自由度が高くなる。しかも、力率を高く維持することができ、高調波を抑制することができる。
【０１４８】
図１４には、２つの負荷のデューティ比が異なる場合のブロック制御における各部の波形が示されている。
【０１４９】
ここでは、第１ヒーター８１および第２ヒーター８２に対する合計の必要電力Ｐｎが６３０Ｗであるとし、デューティ比差を２０％とする。必要電力Ｐｎを供給するために、ブロック制御でない単純な改良オーバーラップ制御による場合は、第１ヒーター８１のデューティ比が７３％、第２ヒーター８２のデューティ比が５３％となり、禁止領域ＥＫに入ってしまう。したがって、このままでは改良オーバーラップ制御を行えない。
【０１５０】
図１４において、第１区間では、第１ヒーター８１および第２ヒーター８２のデューティ比はそれぞれ５０％であり、合計で５００Ｗの電力が供給される。
【０１５１】
第２区間では、第１ヒーター８１のデューティ比は８０％、第２ヒーター８２のデューティ比は６０％であり、位相角φ１、φ２はそれぞれ禁止領域ＥＫには入らない。これにより、ヒーターに合計で７００Ｗの電力が供給される。
【０１５２】
第３区間では、第２区間と同様に、第１ヒーター８１のデューティ比は８０％、第２ヒーター８２のデューティ比は６０％であり、位相角φ１、φ２はそれぞれ禁止領域ＥＫには入らない。これにより、合計で７００Ｗの電力が供給される。
【０１５３】
第１〜３区間からなる制御サイクルにおける供給電力Ｐｒは、
Ｐｒ＝（５００＋７００＋７００）／３
＝６３３〔Ｗ〕
であり、約６３０Ｗである。
【０１５４】
つまり、ブロック制御によって、平均的な供給電力Ｐｒは、必要電力Ｐｎである６３０Ｗとほぼ等しくなり、目的を達することができる。
【０１５５】
このような制御サイクルを連続して繰り返すことにより、第１ヒーター８１および第２ヒーター８２への供給電力を必要電力Ｐｎである６３０Ｗに一致させることができる。
【０１５６】
しかも、改良オーバーラップ制御が行われているので、力率が高く維持され、高調波も抑制される。
【０１５７】
なお、ここでの実施形態では、第２区間および第３区間のデューティ比を同じとしたが、異なるデューティ比とすることも可能である。また、デューティ比差を２０％としたが、これ以外の値、例えば、１０％、２５％、４０％などとすることも可能である。
【０１５８】
上に述べたように、本実施形態に係る画像形成装置１は、改良オーバーラップ制御を行うことから、第１ヒーター８１および第２ヒーター８２への電力供給において、力率を高く維持することが可能であり、しかも高調波を抑制することができる。さらに改良オーバーラップ制御に加えてブロック制御を行うことから、第１ヒーター８１および第２ヒーター８２に供給する電力の可変自由度が高い。また、これらの制御は比較的安価な部品により実現可能である。
【０１５９】
上に述べた実施形態では、禁止領域ＥＫを決定する際に、力率が０．９５以下であり、かつ、高調波比率（検証値／規格値）が１００パーセント以上であることとしたが、このような条件は画像形成装置１の使用環境や使用状況に応じて適切な条件とすればよい。例えば、力率基準値を、０．９４、０．９６、または０．９８などとしてもよい。高調波基準値を、９６パーセントまたは９８などとしてマージンを持たせてもよく、１０２パーセントまたは１０３パーセントなどとしてもよい。また、高調波基準値を決定するための規格としてＪＩＳ規格を用いたが、他の規格、基準、標準、データなどを用いてもよい。
【０１６０】
上に述べた実施形態では、ブロック制御において、１つの制御サイクルを構成する区間の数は３つに限定されるものではなく、２つの区間、または４つ以上の区間としてもよい。
【０１６１】
また、画像形成装置１において、第１ヒーター８１および第２ヒーター８２に供給する電力を可変し、スルーアップ制御およびスルーダウン制御を行うことができる。
【０１６２】
上に述べた実施形態において、制御部３３では、制御データＴＤを用いてヒーター制御信号Ｓｈ１、Ｓｈ２を生成したが、制御データＴＤに代えて、またはこれとともに、メモリに格納した演算式などを用いてヒーター制御信号Ｓｈ１、Ｓｈ２を生成してもよい。
【０１６３】
上に述べた実施形態においては、第１負荷および第２負荷の２つの負荷に対してブロック制御およびオーバーラップ制御を行ったが、３つ以上の負荷に対してもそのような制御を適用することが可能である。
【０１６４】
上に述べた実施形態では、画像形成装置１において、第１ヒーター８１および第２ヒーター８２は、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、第１ヒーター８１および第２ヒーター８２を構成してもよい。
【０１６５】
また、上に述べた説明では、第２ヒーター８２を２つのヒーター部８２ａ、８２ｂにより構成したが、１つまたは３つ以上のヒーター部により構成してもよい。また、第１ヒーター８１を複数のヒーター部により構成してもよい。このように、ヒーターを複数のヒーター部から構成することにより、精密な温度制御を行うことができるとともに、加熱ローラー５１内におけるヒーターの配置の自由度が高まって設計が容易になる。
【０１６６】
上に述べた実施形態において、電力制御装置３０、制御部３３、制御データＴＤ、禁止領域ＥＫ、デューティ比、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、個数、材質、回路構成、処理内容、処理順序、処理タイミングなどは、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】
【０１６７】
１ 画像形成装置
３０ 電力制御装置
３１ 第１スイッチング部（第１スイッチング手段）
３２ 第２スイッチング部（第２スイッチング手段）
３３ 制御部
３５ 交流電源
３６ ゼロクロス検出回路
５１ 加熱ローラー
８１ 第１ヒーター（第１負荷）
８２ 第２ヒーター（第２負荷）
８２ａ、８２ｂ ヒーター部（負荷）
Ｐｒ 供給電力
Ｐｎ 必要電力（所定の交流電力）
ＥＫ 禁止領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位相制御を行って第１負荷および第２負荷に交流電力を供給するための電力制御方法であって、
交流電力の半波において、前記第１負荷には位相角０から位相角φ１の範囲で交流電力を供給し、かつ前記第２負荷には前記位相角φ１よりも小さい位相角φ２から位相角πの範囲で交流電力を供給し、
その際に、前記位相角φ１および前記位相角φ２を、前記第１負荷および前記第２負荷についての力率および高調波に関連して設定された禁止領域に入らないように設定する、
ことを特徴とする電力制御方法。
【請求項２】
前記禁止領域として、前記力率が力率基準値以下であるかまたは前記高調波が高調波基準値以上である位相角の範囲が設定されている、
請求項１記載の電力制御方法。
【請求項３】
前記力率基準値は、０．９５である、
請求項２記載の電力制御方法。
【請求項４】
１つの半波の全位相角に対する負荷へ電力を供給する位相角の範囲の割合をデューティ比と定義したときに、前記第１負荷についてのデューティ比と前記第２負荷についてのデューティ比とを同じにする、
請求項２または３記載の電力制御方法。
【請求項５】
前記禁止領域として、５０パーセントを越え６５以下の前記デューティ比に対応する位相角の範囲が設定されている、
請求項４記載の電力制御方法。
【請求項６】
１つの半波の全位相角に対する負荷へ電力を供給する位相角の範囲の割合をデューティ比と定義したときに、前記第１負荷についてのデューティ比と前記第２負荷についてのデューティ比との差を所定の値とする、
請求項２または３記載の電力制御方法。
【請求項７】
前記禁止領域として、前記第１負荷についての第１禁止領域および前記第２負荷についての第２禁止領域が設定されており、
前記第１禁止領域および前記第２禁止領域は、前記第１負荷についてのデューティ比と前記第２負荷についてのデューティ比との差に対応する位相角分だけずれて設定されている、
請求項６記載の電力制御方法。
【請求項８】
位相制御を行って第１負荷および第２負荷に交流電力を供給するための電力制御方法であって、
前記交流電力における連続する複数個の半波を１つの周期とし、
前記半波において、前記第１負荷には位相角０から位相角φ１の範囲で交流電力を供給し、かつ前記第２負荷には位相角φ２から位相角πの範囲で交流電力を供給し、
前記各周期内の１つの半波においては、前記位相角φ１と前記位相角φ２とを同じとして前記第１負荷と前記第２負荷とに供給する交流電力の位相角の範囲がオーバーラップしないようにし、
前記各周期内の前記１つの半波以外の半波においては、前記位相角φ１を前記位相角φ２よりも大きくして前記第１負荷と前記第２負荷とに供給する交流電力の位相角の範囲がオーバーラップするようにし、かつ、前記位相角φ１および前記位相角φ２を、前記第１負荷および前記第２負荷についての力率および高調波に関連して設定された禁止領域に入らないように設定する、
ことを特徴とする電力制御方法。
【請求項９】
位相制御を行って第１負荷および第２負荷に交流電力を供給する電力制御装置であって、
前記第１負荷への交流電力の供給を制御する第１スイッチング手段と、
前記第２負荷への交流電力の供給を制御する第２スイッチング手段と、
前記第１スイッチング手段および前記第２スイッチング手段を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
交流電力の半波において、前記第１負荷には位相角０から位相角φ１の範囲で交流電力を供給し、かつ前記第２負荷には前記位相角φ１よりも小さい位相角φ２から位相角πの範囲で交流電力を供給し、
その際に、前記位相角φ１および前記位相角φ２を、前記第１負荷および前記第２負荷についての力率および高調波に関連して設定された禁止領域に入らないように設定する、制御を行う、
ことを特徴とする電力制御装置。
【請求項１０】
位相制御により交流電力が供給される第１負荷および第２負荷を備えた画像形成装置であって、
前記第１負荷への交流電力の供給を制御する第１スイッチング手段と、
前記第２負荷への交流電力の供給を制御する第２スイッチング手段と、
前記第１スイッチング手段および前記第２スイッチング手段を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
交流電力の半波において、前記第１負荷には位相角０から位相角φ１の範囲で交流電力を供給し、かつ前記第２負荷には前記位相角φ１よりも小さい位相角φ２から位相角πの範囲で交流電力を供給し、
その際に、前記位相角φ１および前記位相角φ２を、前記第１負荷および前記第２負荷についての力率および高調波に関連して設定された禁止領域に入らないように設定する、制御を行う、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
前記第１負荷および前記第２負荷は、定着装置に設けられたヒーターである、
請求項１０記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記第１負荷および前記第２負荷の内の少なくともいずれか１つが複数の負荷によって構成されている、
請求項１０または１１記載の画像形成装置。
【請求項１】
位相制御を行って第１負荷および第２負荷に交流電力を供給するための電力制御方法であって、
交流電力の半波において、前記第１負荷には位相角０から位相角φ１の範囲で交流電力を供給し、かつ前記第２負荷には前記位相角φ１よりも小さい位相角φ２から位相角πの範囲で交流電力を供給し、
その際に、前記位相角φ１および前記位相角φ２を、前記第１負荷および前記第２負荷についての力率および高調波に関連して設定された禁止領域に入らないように設定する、
ことを特徴とする電力制御方法。
【請求項２】
前記禁止領域として、前記力率が力率基準値以下であるかまたは前記高調波が高調波基準値以上である位相角の範囲が設定されている、
請求項１記載の電力制御方法。
【請求項３】
前記力率基準値は、０．９５である、
請求項２記載の電力制御方法。
【請求項４】
１つの半波の全位相角に対する負荷へ電力を供給する位相角の範囲の割合をデューティ比と定義したときに、前記第１負荷についてのデューティ比と前記第２負荷についてのデューティ比とを同じにする、
請求項２または３記載の電力制御方法。
【請求項５】
前記禁止領域として、５０パーセントを越え６５以下の前記デューティ比に対応する位相角の範囲が設定されている、
請求項４記載の電力制御方法。
【請求項６】
１つの半波の全位相角に対する負荷へ電力を供給する位相角の範囲の割合をデューティ比と定義したときに、前記第１負荷についてのデューティ比と前記第２負荷についてのデューティ比との差を所定の値とする、
請求項２または３記載の電力制御方法。
【請求項７】
前記禁止領域として、前記第１負荷についての第１禁止領域および前記第２負荷についての第２禁止領域が設定されており、
前記第１禁止領域および前記第２禁止領域は、前記第１負荷についてのデューティ比と前記第２負荷についてのデューティ比との差に対応する位相角分だけずれて設定されている、
請求項６記載の電力制御方法。
【請求項８】
位相制御を行って第１負荷および第２負荷に交流電力を供給するための電力制御方法であって、
前記交流電力における連続する複数個の半波を１つの周期とし、
前記半波において、前記第１負荷には位相角０から位相角φ１の範囲で交流電力を供給し、かつ前記第２負荷には位相角φ２から位相角πの範囲で交流電力を供給し、
前記各周期内の１つの半波においては、前記位相角φ１と前記位相角φ２とを同じとして前記第１負荷と前記第２負荷とに供給する交流電力の位相角の範囲がオーバーラップしないようにし、
前記各周期内の前記１つの半波以外の半波においては、前記位相角φ１を前記位相角φ２よりも大きくして前記第１負荷と前記第２負荷とに供給する交流電力の位相角の範囲がオーバーラップするようにし、かつ、前記位相角φ１および前記位相角φ２を、前記第１負荷および前記第２負荷についての力率および高調波に関連して設定された禁止領域に入らないように設定する、
ことを特徴とする電力制御方法。
【請求項９】
位相制御を行って第１負荷および第２負荷に交流電力を供給する電力制御装置であって、
前記第１負荷への交流電力の供給を制御する第１スイッチング手段と、
前記第２負荷への交流電力の供給を制御する第２スイッチング手段と、
前記第１スイッチング手段および前記第２スイッチング手段を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
交流電力の半波において、前記第１負荷には位相角０から位相角φ１の範囲で交流電力を供給し、かつ前記第２負荷には前記位相角φ１よりも小さい位相角φ２から位相角πの範囲で交流電力を供給し、
その際に、前記位相角φ１および前記位相角φ２を、前記第１負荷および前記第２負荷についての力率および高調波に関連して設定された禁止領域に入らないように設定する、制御を行う、
ことを特徴とする電力制御装置。
【請求項１０】
位相制御により交流電力が供給される第１負荷および第２負荷を備えた画像形成装置であって、
前記第１負荷への交流電力の供給を制御する第１スイッチング手段と、
前記第２負荷への交流電力の供給を制御する第２スイッチング手段と、
前記第１スイッチング手段および前記第２スイッチング手段を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
交流電力の半波において、前記第１負荷には位相角０から位相角φ１の範囲で交流電力を供給し、かつ前記第２負荷には前記位相角φ１よりも小さい位相角φ２から位相角πの範囲で交流電力を供給し、
その際に、前記位相角φ１および前記位相角φ２を、前記第１負荷および前記第２負荷についての力率および高調波に関連して設定された禁止領域に入らないように設定する、制御を行う、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
前記第１負荷および前記第２負荷は、定着装置に設けられたヒーターである、
請求項１０記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記第１負荷および前記第２負荷の内の少なくともいずれか１つが複数の負荷によって構成されている、
請求項１０または１１記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１３−９７６０２（Ｐ２０１３−９７６０２Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４０３９０（Ｐ２０１１−２４０３９０）
【出願日】平成２３年１１月１日（２０１１．１１．１）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１日（２０１１．１１．１）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
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