JPH0922225A - 電圧制御装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 負荷に対する通電を制御する位相制御をＡＣ
入力電圧波形の振幅の小さいところで行うことにより、
過渡特性に応じた急激な電流の立ち上がりで電源端子上
に発生するノイズを低減する。 【構成】 電源２８から出力されるＡＣ入力電圧の±を
モニタすると共に，ＡＣ入力電圧のゼロクロス点を検知
してゼロクロス信号を発生するＡＣモニタ及びゼロクロ
ス発生回路２５と、ゼロクロス信号の発生時点からスイ
ッチング素子２７をＯＮとして定着ヒータ２６に通電さ
せる位相制御信号を発生させる時点までの時間を演算す
ると共に、演算した時間に基づき位相制御信号を発生す
るコントローラ２４とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電圧制御装置及び
画像形成装置に係り、特に電源端子上に発生するノイズ
を低減する場合に好適な電圧制御装置及び画像形成装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、画像形成装置等の交流負荷に対す
る通電の制御を位相制御手段によって行う場合は、交流
入力電圧波形の振幅の大きいところで位相制御により通
電を開始したり、あるいは交流入力電圧波形の振幅の小
さいところで位相制御により通電を開始するといった如
く、交流入力電圧波形の振幅の大小に関係なく位相制御
を行うというのが現状であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術においては、上述したように交流入力電圧波形の振幅
の大小に関係なく位相制御を行っていたため、交流入力
電圧波形の振幅の小さいところで位相制御により通電を
開始する場合には問題は無いが、交流入力電圧波形の振
幅の大きいところで位相制御により通電を開始すると、
過渡特性に応じた急激な電流の立ち上がりが発生してし
まい、電源端子にノイズが発生するという不具合があっ
た。また、近年、高調波規制が厳しくなってきているた
め、電源端子にノイズが発生することは好ましくない。

【０００４】本発明は、上記課題を有効に解決するもの
で、負荷に対する通電を制御する位相制御を交流入力電
圧波形の振幅の小さいところで行うことにより、過渡特
性に応じた急激な電流の立ち上がりで電源端子上に発生
するノイズを低減することを達成した電圧制御装置及び
画像形成装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、負荷
に接続されたスイッチング素子をオン・オフして電源か
ら出力される交流入力電圧を位相制御することにより、
前記電源から負荷に電圧を印加する電圧制御装置におい
て、前記交流入力電圧のゼロクロス点を検知してゼロク
ロス信号を発生するゼロクロス信号発生手段と、ゼロク
ロス信号の発生時点から前記スイッチング素子をオンし
て前記負荷ヘの前記印加電圧の通電を開始させる位相制
御信号を発生させる時点までの時間を演算する演算手段
と、演算した時間に基づき位相制御信号を発生する位相
制御信号発生手段と、前記演算手段によって得られた値
を予め決められた所定値と比較する比較手段とを具備
し、前記比較手段による比較結果に応じて前記前記交流
入力電圧に対して前記位相制御信号の発生を禁止する発
生禁止区間を設けたことを具備することを特徴とする。
請求項１の発明によれば、ゼロクロス信号発生手段が、
負荷から出力される交流入力電圧のゼロクロス点を検知
してゼロクロス信号を発生すると、演算手段は、ゼロク
ロス信号発生手段によるゼロクロス信号の発生時点か
ら、スイッチング素子をオンとして負荷への印加電圧の
通電を開始させる位相制御信号を発生させる時点までの
時間を演算し、位相制御信号発生手段は、この演算した
時間に基づき位相制御信号を発生する。比較手段は、前
記演算手段によって得られた値を予め決められた所定値
と比較し、前記比較手段による比較結果によって発生禁
止区間内であれば、前記位相制御信号の発生が禁止され
る。これにより、負荷に対する通電を制御する位相制御
を交流入力電圧波形の振幅の小さいところで行うことが
可能となり、過渡特性に応じた急激な電流の立ち上がり
で電源端子上に発生するノイズが低減される。

【０００６】請求項２の発明は、前記位相制御信号発生
手段は、前記位相制御信号が発生禁止区間内にあるとき
は、所定区間の位相制御信号を発生すると共に、今回演
算して求めた位相制御信号と前記所定区間の位相制御信
号との差分を次回演算して求めた位相制御信号に加算あ
るいは減算することを特徴とする。請求項２の発明によ
れば、位相制御信号が発生禁止区間内にあるとき、位相
制御信号発生手段は、所定区間の位相制御信号を発生
し、演算して求めた位相制御信号と所定区間の位相制御
信号との差分を次回に演算して求めた位相制御信号に加
減算する。これにより、負荷に印加する電圧の＋成分の
合計と―成分の合計とが同等量となるように制御できる
ため、負荷に対する通電を制御する位相制御を交流入力
電圧波形の振幅の小さいところで行うことが可能とな
り、過渡特性に応じた急激な電流の立ち上がりで電源端
子上に発生するノイズが低減される。

【０００７】請求項３の発明は、前記位相制御信号発生
手段は、前記負荷への印加電圧を前記交流入力電圧の半
波分全印加を基準とすることを特徴とする。請求項３の
発明によれば、位相制御信号発生手段は、負荷に印加す
る電圧を電源から出力される交流入力電圧の半波分全印
加を基準とすることを特徴とする。これにより、負荷に
印加する電圧の＋成分の合計と―成分の合計とが同等量
となるように制御できるため、負荷に対する通電を制御
する位相制御を交流入力電圧波形の振幅の小さいところ
で行うことが可能となり、過渡特性に応じた急激な電流
の立ち上がりで電源端子上に発生するノイズが低減され
る。

【０００８】請求項４の発明は、前記位相制御信号発生
手段は、前記負荷に対する通電期間中は当該負荷への印
加電圧の＋成分の合計と―成分の合計とが同等量となる
ように制御することを特徴とする。請求項４の発明によ
れば、電源から負荷への通電期間中においては、位相制
御信号発生手段は、負荷に印加する電圧の＋成分の合計
と―成分の合計とが同等量となるように制御する。これ
により、負荷に対する通電を制御する位相制御を交流入
力電圧波形の振幅の小さいところで行うことが可能とな
り、過渡特性に応じた急激な電流の立ち上がりで電源端
子上に発生するノイズが低減される。

【０００９】請求項５の発明は、前記請求項１または３
記載の電圧制御装置を備えると共に、前記負荷がトナー
を用紙に定着させる定着ヒータであることを特徴とす
る。請求項５の発明によれば、画像形成装置の定着ヒー
タに対する通電を制御する位相制御を交流入力電圧波形
の振幅の小さいところで行うことが可能となり、過渡特
性に応じた急激な電流の立ち上がりで電源端子上に発生
するノイズが低減される。

【００１０】請求項６の発明は、前記請求項１または３
記載の電圧制御装置を備えると共に、前記負荷が原稿読
み取り用光源のハロゲンランプであることを特徴する。
請求項６の発明によれば、画像形成装置のハロゲンラン
プに対する通電を制御する位相制御を交流入力電圧波形
の振幅の小さいところで行うことが可能となり、過渡特
性に応じた急激な電流の立ち上がりで電源端子上に発生
するノイズが低減される。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００１２】（１）実施の第１の形態 図２は本実施の第１の形態の画像形成装置の内部の構成
を示す説明図である。先ず、画像形成装置の給紙部、用
紙搬送部、感光部、，定着部の構成について説明する
と、画像形成装置内部の下方部には、給紙ユニット１が
配置されており、給紙ユニット１の用紙が搬送される経
路には、搬送ローラ２及びレジストローラ３が配置され
ると共に、搬送ローラ２の間には、紙検知センサ４が配
置されている。また、レジストローラ３の付近には、現
像器５，感光体ドラム６，一次帯電ローラ７，転写帯電
ローラ８，クリーニングユニット９が配置されている。
感光体ドラム６，一次帯電ローラ７，クリーニングユニ
ット９は一体化されドラムユニット１０を構成してい
る。

【００１３】現像器５は、トナーを感光体ドラム６の帯
電されている量に比例して付着させる。感光体ドラム６
は、円柱形状で図中時計方向に回転駆動されることによ
り、感光体ドラム周囲に配置された各部に順次接近して
一連の処理を受ける。一連の処理とは、感光体ドラム６
の回転に伴い順次行われる一次帯電，ブランク露光，光
学系からの光による画像露光、現像、転写、クリーニン
グである。一次帯電ローラ７は、感光体ドラム６に接触
すると共に感光体ドラム回転軸に対して平行に配置され
ており、感光体ドラム６を全面帯電させる。転写帯電ロ
ーラ８は、感光体ドラム６に接触すると共に感光体ドラ
ム回転軸に対して平行に配置されており、用紙がトナー
を引きつける極性となるように帯電させる。クリーニン
グユニット９は、転写された用紙が感光体ドラム６から
剥離された後、感光体ドラム表面の転写されずに残留し
たトナーを掻き取って収容することにより感光体ドラム
６を清掃する。

【００１４】感光体ドラム６の上方には、例えば９個の
ヒューズランプを備えた前露光基板１１が感光体ドラム
回転軸に対して平行に配置されている。前露光基板１１
は、感光体ドラム６の帯電を均一に消去する。また、感
光体ドラム６の下流側には、ベルト搬送機構１２，交流
シンクロナスモータ１３，定着ヒータユニット１４，紙
検知センサ１５が配置されている。交流シンクロナスモ
ータ１３は、給紙部，用紙搬送部、感光部、，定着部を
駆動するメイン駆動系の駆動源である。定着ヒータユニ
ット１４は、トナーを熱で溶融することにより用紙に対
するトナーの定着を行う。

【００１５】次に、画像形成装置の光学系の構成につい
て説明すると、画像形成装置内部の上方部には、ハロゲ
ンランプ１６，ミラー１７，１８，１９，２０，２１，
２２，ステッピングモータ２３，コントローラ（制御
部）２４が配置されている。ハロゲンランプ１６は、露
光用の光源であり、ハロゲンランプ１６から発した光が
ミラー１７〜２２を介して感光体ドラム６へ導かれるこ
とにより、感光体ドラム６の表面に原稿画像が鏡像で照
射される。図中１点鎖線は光の経路を示している。ステ
ッピングモータ２３は、負荷となる光学系を駆動する光
学駆動系の駆動源である。コントローラ２４は、ハロゲ
ンランプ１６の点灯電圧が一定となるように交流入力電
圧の位相制御を行う他に、後述する各種制御を行う。

【００１６】上述した画像形成装置による用紙への画像
形成処理は下記の手順で行われる。先ず、給紙ユニット
１内部の用紙が紙パスに供給されると、搬送ローラ２に
より用紙が搬送され、レジストローラ３に用紙が突き立
てられる。紙検知センサ４が用紙を検知してから所定時
間経過すると、搬送ローラ２の駆動は停止される。続い
て、用紙先端と画像先端とが一致するようにメイン駆動
系と光学系とのタイミングを取りながら、レジストロー
ラ３の回転が開始される。

【００１７】レジストローラ３により搬送された用紙
は、感光体ドラム６と転写帯電ローラ８との間を通過す
る際にトナー画像が転写された後、ベルト搬送機構１２
を介して定着ヒータユニット１４へ供給される。定着ヒ
ータユニット１４へ用紙が送り込まれてくると、トナー
が熱で溶融され用紙に定着される。この後、紙検知セン
サ１５が用紙の通過を検知すると、トナーが定着されコ
ピーの終了した用紙が画像形成装置の外部へ排出され
る。尚、紙検知センサ１５は、用紙のジャムを検知した
り，用紙１枚のコピーが終了したことを検知する際にも
使用される。

【００１８】次に、上述した感光体ドラム６が受ける一
連の処理の詳細について説明する。前露光は、前露光基
板１１により感光体ドラム６の帯電を均一に消去するた
めの処理であり、前露光を一次帯電よりも前に行うこと
により均一な一次帯電が行えるようにしている。前露光
基板１１の各ヒューズランプの点灯及び消灯は、コント
ローラ２４により制御される。

【００１９】一次帯電は、感光体ドラム６を全面帯電さ
せる処理であり、一次帯電ローラ７に高圧ユニットから
供給された高圧直流成分を加え感光体ドラム６の帯電を
行う。高圧ユニットからの高圧直流成分の出力のオン・
オフは、コントローラ２４により制御される。

【００２０】ブランク露光は、画像を形成しない領域に
露光を行うことにより感光体ドラム６の帯電を消去する
処理であり、前露光基板１１の光を反射させてブランク
露光の光を形成する領域には露光されないようにシャッ
タで光を遮る。

【００２１】画像露光は、ハロゲンランプ１６の点灯電
圧が一定となるように交流入力電圧の位相制御を行うこ
とにより成される処理であり、ハロゲンランプ１６の光
がミラー１７〜２２により導かれ感光体ドラム６に原稿
画像が鏡像で照射される。明るい光が当たった箇所ほど
感光体ドラム６の帯電が大きく消去される。

【００２２】現像は、現像器５によりトナーを感光体ド
ラム６の帯電されている量に比例して付着させる処理で
あり、高圧ユニットから供給される高圧直流成分に高圧
交流成分を重畳させて現像器５内のトナーを感光体ドラ
ム６に飛ばすジャンピング現象を行っている。上記画像
露光時には感光体ドラム６が原稿画像の鏡像に帯電して
いるため、感光体ドラム６には鏡像のトナー画像が形成
される。高圧ユニットからの高圧直流成分、高圧交流成
分の出力のオン・オフは、コントローラ２４により制御
される。

【００２３】転写帯電は、転写帯電ローラ８と感光体ド
ラム６との間を感光体ドラム６の周速と同じ速度で用紙
を搬送し、転写帯電ローラ８に高圧ユニットから供給さ
れる高圧直流成分を加えることによりトナーを引きつけ
る極性に用紙を帯電させる処理である。この場合、用紙
と感光体ドラム６との接触箇所では、感光体ドラム６か
らのトナーが用紙に引き寄せられる。即ち、感光体ドラ
ム６上のトナーは用紙に転写される。高圧ユニットから
の高圧直流成分の出力のオン・オフは、コントローラ２
４により制御される。

【００２４】図１は本実施の第１の形態の画像形成装置
の電気的構成を示すブロック図であり、コントローラ２
４と、交流モニタ及びゼロクロス発生回路２５と、定着
ヒータ２６と、スイッチング素子（サイリスタ）２７
と、交流電源２８とから構成されている。コントローラ
２４は、定着ヒータ２６のオン・オフ制御を行う。交流
モニタ及びゼロクロス発生回路２５は、交流入力電圧の
±をモニタすると共に、交流入力電圧のゼロクロス点を
検知してゼロクロス信号を発生させる。定着ヒータ２６
は、セラミック基板上に抵抗体を印刷した熱応答が極め
て優れたヒータであり、トナーを熱で溶融することによ
り用紙に定着させる。スイッチング素子２７は、コント
ローラ２４の信号に基づきスイッチング動作を行うこと
により定着ヒータ２６のオン・オフを行う。

【００２５】次に、本実施の第１の形態の動作について
説明する。オペレータが画像形成装置のスタートキー
（図示略）を押すと、用紙上のトナーを定着させるべく
コントローラ２４の制御により交流電源２８から定着ヒ
ータ２６へ通電が開始される。ところで、定着ヒータ２
６は、上述したように熱応答に極めて優れているため、
通常のオン・オフ制御では温度に対してリップルが大き
くなったり，定着ヒータ２６に電力がかかり過ぎたりす
る結果、定着ヒータ２６にダメージを与えることにな
る。そこで、本実施の第１の形態では、定着ヒータ２６
に一定の電力がかかるような電力制御を行うと共に、リ
ップルを小さくするためにサーミスタで検知した温度に
応じて電力を切り換える制御を行う。

【００２６】ここで、前述した定着ヒータ２６の電力制
御について説明すると、当該電力制御は、コントローラ
２４の位相制御信号を受けたスイッチング素子２７のス
イッチング動作に基づく位相制御により行っている。定
着ヒータ２６は純粋に抵抗負荷であるため、定着ヒータ
２６に付与する電圧をＶH，定着ヒータ２６の抵抗値を
Ｒとすると、定着ヒータ２６に供給される電力Ｗは、 Ｗ＝ＶH2／Ｒ で表される式で求めることができる。

【００２７】定着ヒータ２６の抵抗値Ｒは、各々の画像
形成装置ごとに不揮発性メモリに格納してあり、また、
定着ヒータ２６に供給される電力も予め判明しているた
め、定着ヒータ２６に印加する電圧ＶHは上式から、 ＶH2＝Ｒ×Ｗ となる。また、実効電圧の式から、

【００２８】

【数１】

【００２９】が成立するため、定着ヒータ２６に印加す
る電圧ＶHは、

【００３０】

【数２】

【００３１】となる。これを変形すると、

【００３２】

【数３】

【００３３】

【数４】

【００３４】となる。

【００３５】以上の式からＶH2を計算し、Ｅrms2を求
め、Ｅrms2／ＶH2を計算することによって、ゼロクロス
信号の発生時点から位相制御信号（スイッチング素子２
７をオンとして定着ヒータ２６に通電させる信号）を発
生させる時点までの時間ＴHを求めることができる。
尚、本実施の第１の形態では、ＲＯＭに格納したテーブ
ルに基づきＥrms2／ＶH2から時間ＴHを求めている。

【００３６】本実施の第１の形態では、上述したような
アルゴリズムによって定着ヒータ２６の電力制御を行
う。定着ヒータ２６の電力制御は、用紙へのコピー期間
中は常時行うことにより定着ヒータ２６の温度が一定と
なるようにしている。ここでは、環境状態（目標電力、
交流入力電圧値、定着ヒータ２６の温度、定着ヒータ２
６の抵抗値）から、前述した時間ＴHより定着ヒータ２
６へ印加する電圧が交流入力電圧半波の６０％と計算さ
れた場合を例に上げて説明する。

【００３７】図３において、ゼロクロス信号は交流入力
電圧が０と交差するときに発生する信号、交流モニタは
交流入力電圧が＋周期のときに発生する信号、位相制御
信号はスイッチング素子２７をオンさせて交流電源２８
から定着ヒータ２６に通電させる信号であり、ヒータ印
加電圧の波形のうち斜線部分（交流入力電圧半波の６０
％）が定着ヒータ２６に印加される部分である。

【００３８】位相制御に際しては、コントローラ２４
が、位相制御信号を出力することによりスイッチング素
子２７をオンとし、定着ヒータ２６へ印加する電圧（実
効値電圧）が予め設定された一定値となるように位相制
御を行う。ここで、図４に示す如く、位相制御信号発生
禁止区間を交流入力電圧波形半波の３０％〜７０％とし
た場合、コントローラ２４は、図示のような位相制御信
号を出力することにより、定着ヒータ２６に印加する電
圧を前述した交流入力電圧半波の６０％の場合と同等量
になるように制御する。

【００３９】前記位相制御信号を出力させる動作を図５
乃至図８のフローチャートを用いて説明する。図５はコ
ントローラ（制御部）２４のフローであり、コントロー
ラ２４のプログラムは初期設定ルーチン（ステップＳ
２）と，メインルーチン（ステップＳ３，ステップＳ
４）とに大別され、メインルーチンは更にヒータ制御サ
ブルーチン及びその他の負荷処理サブルーチンから構成
されている。初期設定ルーチンは、画像形成装置の電源
投入（ステップＳ１）や電圧変動等によるリセットがあ
る毎に１度だけ行う処理である。メインルーチンは、電
源が落とされるまで繰り返し行う処理である。

【００４０】前記ヒータ制御サブルーチンは、図６に示
す如く、環境状態検知で定着ヒータ２６の温度、交流入
力電圧、定着ヒータ２６の抵抗値等を検知し（ステップ
Ｓ５）、目標電力に対する必要電圧を計算する（ステッ
プＳ６）。更に、位相制御信号発生時間ｔ０を計算し
（ステップＳ７）、定着ヒータ２６への印加電圧に対す
る交流入力電圧半波の割合Ｘを計算する（ステップＳ
８）。次に、割合Ｘが交流入力電圧波形半波の３０％〜
７０％の間に有るか否かを判定し（ステップＳ９）、割
合Ｘが交流入力電圧波形半波の３０％〜７０％の間に有
る場合は、交流入力電圧の±の成分を何％づつに分ける
かを計算する（ステップＳ１０）。

【００４１】本実施の第１の形態では、＋周期時Ｘ１を
交流入力電圧の振幅が小さくなる９５％に設定してある
ため、＋周期時半波６０％に対して、 Ｘ―６０＝９５―６０＝３５（％） と計算されるが、この３５％が余分であるため、―周期
時Ｘ２を、 ６０―３５＝２５（％） と計算する。そして、＋周期時Ｘ１及び―周期時Ｘ２の
結果に基づき、＋周期時の発生時間ｔ１を計算し（ステ
ップＳ１１）、―周期時の発生時間ｔ２を計算する（ス
テップＳ１２）。一方、上記ステップＳ９の判定で、割
合Ｘが交流入力電圧波形半波の３０％〜７０％の間に無
い場合は、＋周期時の発生時間ｔ１をｔ０とし（ステッ
プＳ１３）、―周期時の発生時間ｔ２をｔ０とする（ス
テップＳ１４）。

【００４２】また、前記ゼロクロス割り込みサブルーチ
ンは、図７に示す如く、ゼロクロス信号の立ち上がりエ
ッジを検知した後（ステップＳ１５）、定着ヒータ２６
がオンか否かを判定し（ステップＳ１６）、オンの場合
には、上述したヒータ制御サブルーチンで求めた＋周期
時の発生時間ｔ１を＋周期における位相制御信号発生タ
イマ（ゼロクロス信号の立ち上がりから位相制御信号を
出力するまでの時間を計時するタイマ）にセットし（ス
テップＳ１７）、―周期時の発生時間ｔ２を―周期にお
ける位相制御信号発生タイマにセットする（ステップＳ
１８）。この後、リターンする（ステップＳ１９）。

【００４３】次に、図８の位相制御信号発生サブルーチ
ンで、タイマのカウントが終了したならば（ステップＳ
２０）、位相制御信号を発生させ（ステップＳ２１）、
定着ヒータ２６に通電を開始する。この後、リターンす
る（ステップＳ２２）。

【００４４】尚、実施の第１の形態では、位相制御信号
発生禁止区間を交流入力電圧波形半波の３０〜７０％に
設定したが、例えば２５〜７５％等の任意の区間に設定
してもよい。

【００４５】（２）実施の第２の形態 図９は、本実施の第２の形態の画像形成装置において、
交流入力電圧半波分全印加を基準としたときの交流入力
電圧，ゼロクロス信号，交流モニタ，位相制御信号，ヒ
ータ印加電圧の関係を示すタイミング図である。本実施
の第２の形態では、定着ヒータ２６へ印加する電圧が交
流入力電圧半波の６０％の場合に、図９に示す如く、コ
ントローラ２４が位相制御信号を出力することにより、
定着ヒータ２６に印加する電圧を前述した交流入力電圧
半波の６０％の場合と同等量になるように制御する。
尚、実施の第２の形態の画像形成装置の構成は、実施の
第２の形態の図１及び図２に示したものと同様であるた
め説明を省略する。

【００４６】前記位相制御信号を出力させる動作を図１
０〜図１３のフローチャートを用いて説明する。図１０
はコントローラ（制御部）２４のフローであり、コント
ローラ２４のプログラムは初期設定ルーチン（ステップ
Ｓ１０２）と，メインルーチン（ステップＳ１０３，ス
テップＳ１０４）とに大別され、メインルーチンは更に
ヒータ制御サブルーチン及びその他の負荷処理サブルー
チンから構成されている。初期設定ルーチンは、画像形
成装置の電源投入（ステップＳ１０１）や電圧変動等に
よるリセットがある毎に１度だけ行う処理である。メイ
ンルーチンは、電源が落とされるまで繰り返し行う処理
である。

【００４７】前記ヒータ制御ルーチンは、図１１に示す
如く、環境状態検知で定着ヒータ２６の温度、交流入力
電圧、定着ヒータ２６の抵抗値等を検知し（ステップＳ
１０５）、目標電力に対する必要電圧を計算し（ステッ
プＳ１０６）、定着ヒータ２６への印加電圧に対する交
流入力電圧半波の割合Ｘを計算する（ステップＳ１０
７）。次に、交流入力電圧全波の割合２Ｘから半波分１
００％を減算した値の発生時間ｔ１’を計算する（ステ
ップＳ１０８）。これを具体例で説明すると、Ｘ＝６０
（％）であるから、 ２Ｘ―１００＝２・６０―１００＝２０（％） となり、交流入力電圧半波２０％分を印加させるｔ１’
を計算する。

【００４８】また、前記ゼロクロス割り込みサブルーチ
ンは、図１２に示す如く、ゼロクロス信号の立ち上がり
エッジを検知した後（ステップＳ１１１）、定着ヒータ
２６がオンか否かを判定し（ステップＳ１１２）、オン
の場合には、上述したヒータ制御サブルーチンで求めた
＋周期時の発生時間ｔ１を＋周期における位相制御信号
発生タイマ（ゼロクロス信号の立ち上がりから位相制御
信号を出力するまでの時間を計時するタイマ）にセット
し（ステップＳ１１３）、―周期時の発生時間ｔ２を―
周期における位相制御信号発生タイマにセットする（ス
テップＳ１１４）。この後、リターンする（ステップＳ
１１５）。

【００４９】次に、図１３の位相制御信号発生サブルー
チンで、タイマのカウントが終了したならば（ステップ
Ｓ１１６）、位相制御信号を発生させ（ステップＳ１１
７）、定着ヒータ２６に通電を開始する。この後、リタ
ーンする（ステップＳ１１８）。

【００５０】（３）実施の第３の形態 図１４は、本実施の第３の形態の画像形成装置におい
て、位相制御信号発生禁止区間を設け，定着ヒータ２６
への印加電圧の＋成と―成分とを同等量にしたときの交
流入力電圧，ゼロクロス信号，交流モニタ，位相制御信
号，ヒータ印加電圧の関係を示すタイミング図である。
本実施の第３の形態では、定着ヒータ２６へ印加する電
圧が交流入力電圧半波の６０％の場合で、交流入力電圧
波形半波の３０〜７０％が位相制御信号発生禁止区間の
時、図１４に示す如く、コントローラ２４が位相制御信
号を出力することにより、定着ヒータ２６に印加する電
圧の＋成分と―成分とが同等量になるように制御する。
尚、実施の第３の形態の画像形成装置の構成は、実施の
第１の形態の図１及び図２に示したものと同様であるた
め説明を省略する。

【００５１】前記位相制御信号を出力させる動作を図１
５及び図１７のフローチャートを用いて説明する。図１
５は交流入力電圧波形の３０〜７０％が位相制御信号発
生禁止区間の時、定着ヒータ印加電圧の＋成分と―成分
とを同等量にするヒータ制御サブルーチンである。環境
状態検知で定着ヒータ２６の温度，交流入力電圧，定着
ヒータ２６の抵抗値等を検知し（ステップＳ２０１）、
目標電力に対する必要電圧を計算する（ステップＳ２０
２）。更に、位相制御信号発生時間ｔ０を計算し（ステ
ップＳ２０３）、定着ヒータ２６への印加電圧に対する
交流入力電圧半波の割合Ｘを計算する（ステップＳ２０
４）。次に、割合Ｘが交流入力電圧波形半波の３０％〜
７０％の間に有るか否かを判定し（ステップＳ２０
５）、割合Ｘが交流入力電圧波形半波の３０％〜７０％
の間に有る場合は、交流入力電圧の±の成分を何％ずつ
に分けるかを計算する（ステップＳ２０６）。

【００５２】＋周期時Ｘ１が９５％，―周期時Ｘ２が２
５％と求められたならば、交流入力電圧半波のＸ１を得
るための発生時間ｔ１を計算し（ステップＳ２０７）、
交流入力電圧半波のＸ２を得るための発生時間ｔ２を計
算する（ステップＳ２０８）。次に、前回＋周期時がＸ
１であるか否かを判定し（ステップＳ２０９）、前回＋
周期時がＸ１である場合は、＋周期時の発生時間をｔ２
とし（ステップＳ２１０）、―周期時の発生時間をｔ１
とする（ステップＳ２１１）。一方、前回＋周期時がＸ
１で無い場合（定着ヒータ２６にまだ電圧を印加してい
ない場合）は、＋周期時の発生時間をｔ１とし（ステッ
プＳ２１２）、―周期時の発生時間をｔ２とする（ステ
ップＳ２１３）。

【００５３】また、上記ステップＳ２０５の判定で、割
合Ｘが交流入力電圧波形半波の３０％〜７０％の間に無
い場合は、＋周期時の発生時間をｔ０とし（ステップＳ
２１４）、―周期時の発生時間をｔ０とする（ステップ
Ｓ２１５）。

【００５４】そして、上述した手順で求めた発生時間ｔ
１，ｔ２を、上記図７のゼロクロス割り込みサブルーチ
ンの位相制御信号発生タイマ（ゼロクロス信号の立ち上
がりから位相制御信号を出力するまでの時間を計時する
タイマ）にセットすることにより、定着ヒータ２６に印
加する電圧の＋成分と―成分とが同等量になるように制
御することができる。

【００５５】図１７は交流入力電圧波形半波分全印加を
基準とした時、定着ヒータ印加電圧の＋成分と―成分と
を同等量にするヒータ制御サブルーチンである。環境状
態検知で定着ヒータ２６の温度，交流入力電圧，定着ヒ
ータ２６の抵抗値等を検知し（ステップＳ２１６）、目
標電力に対する必要電圧を計算し（ステップＳ２１
７）、定着ヒータ２６への印加電圧に対する交流入力電
圧半波の割合Ｘを計算する（ステップＳ２１８）。次
に、交流入力電圧全波の割合２Ｘから半波分１００％を
減算した値の発生時間ｔ１’を計算する（ステップＳ２
１９）。

【００５６】更に、定着ヒータ２６に前回＋成分を全印
加（１００％印加）したか否かを判定し（ステップＳ２
２０）、定着ヒータ２６に前回＋成分を全印加していな
い場合（定着ヒータ２６にまだ電圧を印加していない場
合）は、＋周期時の発生時間ｔ１を０とし（ステップＳ
２２１）、―周期時の発生時間ｔ２をｔ１’とする（ス
テップＳ２２２）。一方、定着ヒータ２６に前回＋成分
を全印加している場合は、＋周期時の発生時間ｔ１をｔ
１’とし（ステップＳ２２３）、―周期時の発生時間ｔ
２を０とする（ステップＳ２２４）。

【００５７】そして、上述した手順で求めた発生時間ｔ
１，ｔ２を、上記図１２のゼロクロス割り込みサブルー
チンの位相制御信号発生タイマ（ゼロクロス信号の立ち
上がりから位相制御信号を出力するまでの時間を計時す
るタイマ）にセットすることにより、定着ヒータ２６に
印加する電圧の＋成分と―成分とが同等量になるように
制御することができる。

【００５８】尚、本発明の実施の第１の形態乃至実施の
第３の形態では、画像形成装置の定着ヒータ２６に対す
る位相制御について説明したが、定着ヒータ２６に対す
る位相制御に限定されるものではなく、画像形成装置の
ハロゲンランプ１６（上記図１参照）に対する位相制御
についても同様に適用できることは言うまでもない。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、電源から出力される交流入力電圧のゼロクロス
点を検知してゼロクロス信号を発生するゼロクロス信号
発生手段と、ゼロクロス信号の発生時点から前記スイッ
チング素子をオンして前記負荷ヘの前記印加電圧の通電
を開始させる位相制御信号を発生させる時点までの時間
を演算する演算手段と、演算した時間に基づき位相制御
信号を発生する位相制御信号発生手段と、前記演算手段
によって得られた値を予め決められた所定値と比較する
比較手段とを具備し、前記比較手段による比較結果に応
じて前記前記交流入力電圧に対して前記位相制御信号の
発生を禁止する発生禁止区間を設けたので、負荷に対す
る通電を制御する位相制御を交流入力電圧波形の振幅の
小さいところで行うことが可能となり、従って、過渡特
性に応じた急激な電流の立ち上がりで電源端子上に発生
するノイズを低減することができる、という効果を奏す
る。

【００６０】請求項２の発明によれば、位相制御信号発
生手段は、位相制御信号が発生禁止区間内にあるとき
は，所定区間の位相制御信号を発生すると共に，今回演
算して求めた位相制御信号と所定区間の位相制御信号と
の差分を次回演算して求めた位相制御信号に加算あるい
は減算するため、負荷に印加する電圧の＋成分の合計と
―成分の合計とが同等量となるように制御することがで
き、この結果、請求項１の発明と同様に、負荷に対する
通電を制御する位相制御を交流入力電圧波形の振幅の小
さいところで行うことが可能となり、従って、過渡特性
に応じた急激な電流の立ち上がりで電源端子上に発生す
るノイズを低減することができる、という効果を奏す
る。

【００６１】請求項３の発明によれば、位相制御信号発
生手段は、負荷に印加する電圧を電源から出力される交
流入力電圧の半波分全印加を基準とするため、負荷に印
加する電圧の＋成分の合計と―成分の合計とが同等量と
なるように制御することができ、この結果、請求項１の
発明と同様に、負荷に対する通電を制御する位相制御を
交流入力電圧波形の振幅の小さいところで行うことが可
能となり、従って、過渡特性に応じた急激な電流の立ち
上がりで電源端子上に発生するノイズを低減することが
できる、という効果を奏する。

【００６２】請求項４の発明によれば、位相制御信号発
生手段は、負荷に対する通電期間中は負荷への印加電圧
の＋成分の合計と―成分の合計とが同等量となるように
制御するため、請求項１の発明と同様に、負荷に対する
通電を制御する位相制御を交流入力電圧波形の振幅の小
さいところで行うことが可能となり、従って、過渡特性
に応じた急激な電流の立ち上がりで電源端子上に発生す
るノイズを低減することができる、という効果を奏す
る。

【００６３】請求項５の発明によれば、画像形成装置が
請求項１または２記載の電圧制御装置を備えているた
め、請求項１の発明と同様に、負荷である定着ヒータに
対する通電を制御する位相制御を交流入力電圧波形の振
幅の小さいところで行うことが可能となり、従って、過
渡特性に応じた急激な電流の立ち上がりで電源端子上に
発生するノイズを低減することができる、という効果を
奏する。

【００６４】請求項６の発明によれば、画像形成装置が
請求項１または２記載の電圧制御装置を備えているた
め、請求項１の発明と同様に、負荷であるハロゲンラン
プに対する通電を制御する位相制御を交流入力電圧波形
の振幅の小さいところで行うことが可能となり、従っ
て、過渡特性に応じた急激な電流の立ち上がりで電源端
子上に発生するノイズを低減することができる、という
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の第１の形態乃至実施の第３の形
態に共通の画像形成装置の電気的構成を示す説明図であ
る。

【図２】実施の第１の形態乃至実施の第３の形態に共通
の画像形成装置の内部構成を示すブロック図である。

【図３】実施の第１の形態の交流入力電圧、ゼロクロス
信号、交流モニタ、，位相制御信号、ヒータ印加電圧の
関係を示すタイミング図である。

【図４】実施の第１の形態の位相制御信号発生禁止区間
を設けたときの交流入力電圧、ゼロクロス信号、交流モ
ニタ、位相制御信号、ヒータ印加電圧の関係を示すタイ
ミング図である。

【図５】実施の第１の形態のメインルーチンを示すフロ
ーチャートである。

【図６】実施の第１の形態の位相制御信号発生禁止区間
を設けたときの定着ヒータ制御サブルーチンを示すフロ
ーチャートである。

【図７】実施の第１の形態のゼロクロス割り込みサブル
ーチンを示すフローチャートである。

【図８】実施の第１の形態の位相制御信号発生サブルー
チンを示すフローチャートである。

【図９】実施の第２の形態の交流入力電圧半波分全印加
を基準としたときの交流入力電圧，ゼロクロス信号、交
流モニタ、位相制御信号、，ヒータ印加電圧の関係を示
すタイミング図である。

【図１０】実施の第２の形態のメインルーチンを示すフ
ローチャートである。

【図１１】実施の第２の形態の交流入力電圧半波分全印
加を基準としたときの定着ヒータ制御サブルーチンを示
すフローチャートである。

【図１２】実施の第２の形態のゼロクロス割り込みルー
チンを示すフローチャートである。

【図１３】実施の第２の形態の位相制御信号発生サブル
ーチンを示すフローチャートである。

【図１４】実施の第３の形態の位相制御信号発生禁止区
間を設け、定着ヒータへの印加電圧の＋成分及び―成分
を同等量にしたときの交流入力電圧、ゼロクロス信号、
交流モニタ、位相制御信号、ヒータ印加電圧の関係を示
すタイミング図である。

【図１５】実施の第３の形態の位相制御信号発生禁止区
間を設け、定着ヒータへの印加電圧の＋成分及び―成分
を同等量にしたときの定着ヒータ制御サブルーチンを示
すフローチャートである。

【図１６】実施の第３の形態の交流入力電圧半波分全印
加を基準とし、定着ヒータへの印加電圧の＋成分及び―
成分を同等量にしたときの交流入力電圧、ゼロクロス信
号、交流モニタ、位相制御信号、ヒータ印加電圧の関係
を示すタイミング図である。

【図１７】実施の第３の形態の交流入力電圧半波分全印
加を基準とし、定着ヒータへの印加電圧の＋成分及び―
成分を同等量にしたときの定着ヒータ制御サブルーチン
を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１６ ハロゲンランプ（負荷） ２４ コントローラ（位相制御信号発生手段） ２５ 交流モニタ及びゼロクロス発生回路（ゼロクロス
信号発生手段） ２６ 定着ヒータ（負荷） ２７ スイッチング素子 ２８ 電源

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 負荷に接続されたスイッチング素子をオ
   ン・オフして電源から出力される交流入力電圧を位相制
   御することにより、前記電源から負荷に電圧を印加する
   電圧制御装置において、 前記交流入力電圧のゼロクロス点を検知してゼロクロス
   信号を発生するゼロクロス信号発生手段と、ゼロクロス
   信号の発生時点から前記スイッチング素子をオンして前
   記負荷ヘの前記印加電圧の通電を開始させる位相制御信
   号を発生させる時点までの時間を演算する演算手段と、
   演算した時間に基づき位相制御信号を発生する位相制御
   信号発生手段と、前記演算手段によって得られた値を予
   め決められた所定値と比較する比較手段とを具備し、前
   記比較手段による比較結果に応じて前記前記交流入力電
   圧に対して前記位相制御信号の発生を禁止する発生禁止
   区間を設けたことを具備することを特徴とした電圧制御
   装置。
2. 【請求項２】 前記位相制御信号発生手段は、前記位相
   制御信号が発生禁止区間内にあるときは、所定区間の位
   相制御信号を発生すると共に、今回演算して求めた位相
   制御信号と前記所定区間の位相制御信号との差分を次回
   演算して求めた位相制御信号に加算あるいは減算するこ
   とを特徴とした前記請求項１記載の電圧制御装置。
3. 【請求項３】 前記位相制御信号発生手段は、前記負荷
   への印加電圧を前記交流入力電圧の半波分全印加を基準
   とすることを特徴とした前記請求項１記載の電圧制御装
   置。
4. 【請求項４】 前記位相制御信号発生手段は、前記負荷
   に対する通電期間中は当該負荷への印加電圧の＋成分の
   合計と―成分の合計とが同等量となるように制御するこ
   とを特徴とした前記請求項１または３記載の電圧制御装
   置。
5. 【請求項５】 前記請求項１または３記載の電圧制御装
   置を備えると共に、前記負荷がトナーを用紙に定着させ
   る定着ヒータであることを特徴とした画像形成装置。
6. 【請求項６】 前記請求項１または３記載の電圧制御装
   置を備えると共に、前記負荷が原稿読み取り用光源のハ
   ロゲンランプであることを特徴とした画像形成装置。