电力控制方法、电力控制装置以及图像形成装置的制作方法

专利名称：电力控制方法、电力控制装置以及图像形成装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及复印机、打印机、传真装置、以及它们的复合机等的利用了电子照片方 式的图像形成装置。
背景技术：
利用了电子照相方式的图像形成装置，通过加热融化在纸张上形成的未定影调色 剂像从而使其定影，因此作为热源而具有加热器。在对加热器的电力供应中，为了抑制冲击 电流导致的临时的电源电压的下降等，利用向上通过控制(through up-reglulation)以及 向下通过控制(through down-reglulation)。向上通过控制是在加热器的通电初期随着时 间的经过逐渐地增加供应电力的控制方式。此外，向下通过控制是在加热器的通电末期随 着时间的经过逐渐地减少供应电力的控制方式。
作为向上通过控制以及向下通过控制等的电力控制方法，利用相位控制以及波数 控制等的控制方法。图11是表示用于说明相位控制的电压波形的图，图12是表示用于说 明波数控制的电压波形的图。
相位控制是将来自交流电源的交流电力从半周期内的任意的相位角开始到过零 点为止对负载供应电力，并通过改变该任意的相位角从而使供应电力可变的控制方式。例 如，对作为负载的加热器施加图11所示的波形的电压。在图11中，半周期为一个控制周期。 如图11所示，一个控制周期的电压的供应量随着时间的经过而增大时，对加热器供应的电 力也逐渐增加。
此外，波数控制是将交流电力的半周期作为一个单位，在每个半周期设为ON (导 通)或者OFF (截止),从而使对于负载的供应电力可变的控制方式。例如,对作为负载的加 热器施加图12所示的波形的电压。在图12中，4周期为一个控制周期。如图12所示，一个 控制周期的电压供应量为50%。
以往开始，在控制电力上利用相位控制或者波数控制。此外，也利用将相位控制和 波数控制组合的控制方法。例如在专利文献I中公开。但是，相位控制以及波数控制具有 以下所示的问题点。相位控制在交流的半周期内将加热器设为导通或者截止，因此存在导 通时产生的剧烈的交流变动导致发生高次谐波电流失真和开关噪声的问题。此外，波数控 制能够抑制高次谐波电流失真和开关噪声，但与相位控制相比交流电源的电压变动可能会 增大，因此存在容易发生闪变的问题。
此外，也有利用了升压斩波器(chopper)等的电力控制装置，但存在成本变高的问题。
因此，要求更优选的电力控制装置，也提出了几种方案。例如，在专利文献2中公 开了 一种电力控制装置，其具有通过交流电力驱动的两个加热器以及通过直流电力驱动的 电机等的次级侧电气构件，仅对其中一个加热器供应电力而不对双方的加热器供应电力的 情况下，对次级侧电气构件供应电力。
根据该电力控制装置，能够将从交流电源供应的电力分配给两个加热器的每一个和次级侧电气构件，能够改善功率因数，且能够有效利用电力。
[专利文献I](日本)特开2010-286649号公报
[专利文献2](日本)特开2010-186218号公报
但是，专利文献2公开的图像形成装置无法对两个加热器的每一个和次级侧电气构件重复供应电力，因此例如在对一个加热器供应电力的期间，无法对剩余的加热器以及次级侧电气构件供应电力。因此，对于各负载的电力的供应量的自由度低，存在难以对各负载均衡地供应电力的问题。发明内容
本发明是鉴于上述情况的发明，其目的在于，对各负载提供理想的量的电力而不会使功率因数下降。
本发明的电力控制方法为用于对第I负载以及第2负载分别供应交流电力的电力控制方法，其特征在于，对所述第I负载供应每半个周期中的相位角(Γ相位角Φ1的范围的交流电力，对所述第2负载供应每半个周期中的相位角Φ2 相位角π的范围的交流电力，其中，Φ I为大于O且31以下，Φ2为O以上且小于π，并且Φ I大于Φ2。
此外，本发明的另一电力控制方法为用于对第I负载、第2负载以及第3负载分别供应交流电力的电力控制方法，其特征在于，对所述第I负载供应每半个周期中的相位角 (Γ相位角Φ I的范围的交流电力，对所述第2负载供应每半个周期中的相位角Φ2 相位角η的范围的交流电力，对所述第3负载供应每半个周期中的相位角Φ3 相位角Φ4的范围的交流电力，其中，Φ I为大于O且31以下，Φ2为O以上且小于31，Φ3为O以上且小于Φ1, Φ4为以下且大于Φ2。
此外，本发明的电力控制装置为用于从交流电源对第I负载以及第2负载分别供应交流电力的电力控 制装置，其特征在于，包括第I开关部件，控制所述交流电源和所述第I负载之间的导通或者截止，从而将来自所述交流电源的交流电力中、每半个周期中的相位角(Γ相位角Φ I的范围的交流电力供应给所述第I负载；以及第2开关部件，控制所述交流电源和所述第2负载之间的导通或者截止，从而将来自所述交流电源的交流电力中、 每半个周期中的相位角Φ2 相位角π的范围的交流电力供应给所述第2负载，其中，Φ1 为大于O且31以下，Φ 2为O以上且小于π ,并且Φ I大于Φ 2。
此外，本发明的图像形成装置为具有从交流电流分别被供应交流电力的第I负载以及第2负载的图像形成装置，其特征在于，包括 第I开关部件，根据相位角来控制被供应给所述第I负载的第I输入电力在每半个周期中的导通或者截止；以及第2开关部件，根据相位角来控制被供应给所述第2负载的第2输入电力在每半个周期中的导通或者截止， 所述第I开关部件控制所述第I输入电力在每半个周期中的导通或者截止，从而在所述第 I输入电力的每半个周期中，将相位角(Γ相位角ΦI的范围的交流电力供应给所述第I负载，所述第2开关部件控制所述第2输入电力在每半个周期中的导通或者截止，从而在所述第2输入电力的每半个周期中，将相位角Φ2 相位角π的范围的交流电力供应给所述第 2负载,其中，Φ I为大于O且以下，Φ2为O以上且小于，并且Φ I大于Φ2。
本发明起到能够对各负载供应理想的量的电力而不会使功率因数下降的效果。I是表示本发明的一实施方式的图像形成装置的概略的内部结构的图。2是表示本实施方式的图像形成装置的加热辊的内部的透视图。3是对本实施方式的图像形成装置的电力控制装置相关的部分的功能方框图。 4是用于表示图像形成装置的电力控制方法的一例的定时图。5是表示考虑了次级侧负载的电力控制方法的一例的流程图。6是用于表示考虑了次级侧负载的电力控制方法的一例的定时图。7是用于表示考虑了次级侧负载的电力控制方法的另一例的定时图。8是对本实施方式的变形例中的图像形成装置的电力控制装置相关的部分的


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图 功能方框图。
图9是表示本实施方式的变形例的图像形成装置I中的加热辊的内部的透视图。
图10是用于说明变形例的图像形成装置中的电力控制方法的一例的定时图。
图11是表示用于说明相位控制的电压的波形的图。
图12是表示用于说明波数控制的电压的波形的图。
标号说明
1、IB图像形成装置
11第I温度传感器
12第2温度传感器
13第3温度传感器
30、30B电力控制装置
31第I开关部
32第2开关部
33第3开关部
34控制部(运算部件)
35交流电源
36 过零(zero cross)检测电路
37次级侧负载
51、51B 加热辊
81第I加热器(第I负载)
82第2加热器(第2负载)
83第3加热器(第3负载)
82a、82b加热部(负载)具体实施方式
首先，说明本发明的一实施方式的图像形成装置I的概要。
图1是表示本发明的一实施方式的图像形成装置I的概略的内部结构的图。如图1所示，图像形成装置I是内置了串联(tandem)型的打印引擎的电子照相方式的全彩色图 像形成装置。图像形成装置I是一般被称为复合机或者MFP (多功能外部设备)的装置，是 集中了复印、网络打印(PC打印)、传真、以及扫描仪等的功能的装置。
图像形成装置I包括图像形成部20以及供纸部60等。供纸部60包括用于收纳 各尺寸的纸张YS的供纸盒61、一张张取出在供纸盒61中存积的纸张YS后传送到搬运路径 HR的辊组62 66。被传送到搬运路径HR的纸张YS沿着箭头标记Ml方向前进。
辊组62 66具体为拾取辊62、供纸辊63、分离辊64、搬运辊对65以及对齐辊 (resist roller)对66。拾取辊62从供纸盒61取出纸张YS。供纸辊63将取出的纸张YS 传送到搬运路径HR。分离辊64被设置在隔着纸张YS与供纸辊63相对的位置上。分离辊 64将多张重叠的状态的纸张YS分离成一张一张，使得不会有多张重叠的纸张YS被传送到 搬运路径HR。搬运辊对65将一张张传送来的纸张YS沿搬运路径HR进行传送。对齐辊对 66在使纸张YS暂时等待之后在规定的定时提供给中间转印部40。
图像形成部20通过电子照相方式在纸张上形成图像，包括成像单元U、中间转印 部40以及定影部50。
成像单元U由与Y (黄)、M (品红)、C (青)、K (黑)的四色分别对应的成像单元UY、 UM、UC、UK构成。各成像单元UY、UM、UC、UK按照该顺序沿中间转印带41配置。各成像单 元UY、UM、UC、UK分别包括感光体鼓21、带电器22、对感光体鼓21的表面进行曝光从而形成 静电潜像的曝光部23、通过各色的调色剂对静电潜像进行显影从而形成调色剂像的显影部24、用于将调色剂像转印(一次转印)到中间转印带41的转印充电器(transfercharger)25、清洁感光体鼓21的表面的清洁器26、以及未图示的转印辊等。通过成像单元U，各色的 调色剂像(调色剂图像)以转印位置重合的方式依次被重叠转印到沿箭头标记M2方向移动 的中间转印带41上。
中间转印部40中设置有被转印了调色剂像的中间转印带41、多个辊42、43、44、二 次转印辊45。中间转印带41通过辊42 44被支承，通过它们旋转驱动而沿着箭头标记M2 方向移动。二次转印辊45被设置为经由中间转印带41与辊44对置。二次转印辊45能够 与中间转印带41接触分离,通过二次转印棍45被压接到中间转印带41从而在二次转印棍 45和辊44之间形成转印咬合部。
纸张YS与中间转印带41的移动同步地被搬运，在转印咬合部中与形成了调色剂 像的中间转印带41接触。通过在二次转印辊45上被施加偏置电压，从而中间转印带41上 形成的调色剂像被转印(二次转印)到纸张YS上。通过二次转印而转印了调色剂像的纸张 YS被搬运到定影部50。
在定影部50中设置在内部具有热源的加热辊51、在与加热辊51之间形成咬合部 的加压辊52、以及纸张搬运导杆53。形成了调色剂像的纸张YS被搬运到定影部50。纸张 YS通过纸张搬运导杆53引导而在搬运路径HR上被搬运，并在由加热辊51和加压辊52形 成的咬合部中被加热。调色剂通过加热而熔化，调色剂像在纸张YS上定影。
调色剂像被定影的纸张YS在搬运路径HR上搬运而排出到托盘70上。
加热辊51在其内部具有作为卤素加热器的第I加热器81以及第2加热器82。图 2是表示本实施方式的图像形成装置I的加热辊51的内部的透视图。
如图2所示，在加热辊51的内部配置有第I加热器81以及第2加热器82。第I 加热器81配置在加热辊51的中央部附近，是沿加热辊51的轴方向延伸的棒状的形状，对 加热辊51的中央部附近进行加热。第2加热器82具有在加热辊51的两端部附近分别配 置的两个加热部82a、82b。这两个加热部82a、82b互相分离设置。它们也可以通过导线串连地电连接。进而，第I加热器81以及第2加热器82上分别连接了供应电力的导线LI以 及L2。通过控制从导线LI以及L2供应的电力量，从而能够控制第I加热器81以及第2加 热器82的温度。
此外，第I加热器81以及第2加热器82上分别设置了用于测定它们的温度的第 I温度传感器11以及第2温度传感器12。
另外，在图1中未图示，但图像形成装置I与交流电源35连接，被供应交流电力。 此外，图像形成装置I除了上述的构件之外还具备电力控制装置30等。以下说明加热辊51 的温度控制，届时还将说明这些构件。
图3是对本实施方式的图像形成装置I的电力控制装置30相关的部分的功能方 框图。如图3所示，图像形成装置I包括电力控制装置30、加热辊51、以及次级侧负载37。
交流电源35将来自商用电源的交流电力提供给图像形成装置I。交流电源35可 以是商用电源本身、与商用电源连接的连接器或者电线、或者利用了变压器或者开关元件 等的交流电源装置等。电力控制装置30从交流电源35被供应交流电力，交流电力的一部 分被提供给加热辊51的第I加热器81以及第2加热器82。并且，交流电力的一部分被提 供给对加热辊51进行加热以外的负载的次级侧负载37。
次级侧负载37是主要为了使各个辊旋转驱动而使用的负载，例如电机、离合器、 螺线管等。除此之外，还包含用于使显示器显示的负载等。
电力控制装置30包括控制部34、第I开关部31、第2开关部32、以及过零检测电 路36。
控制部34例如利用CPU、非易失性存储等构成，控制图像形成装置I的各部分的动 作。各部分接受来自控制部34的指示而动作，控制部34通过来自各部分的信号等掌握各 部分的动作状态，并管理各部分的动作。
过零检测电路36检测从交流电源35施加的电压的过零点，并将检测的结果传送 到控制部34。控制部34基于该检测结果而决定导通或者截止的定时，并对第I开关部31 以及第2开关部32提供指示。
第I开关部31根据控制部34的指示而被切换导通或者截止，控制交流电源35和 第I加热器81之间的导通或者截止。由此，第I开关部31控制对第I加热器81的交流电 力的供应量。
此外，第2开关部32根据控制部34的指示而被切换导通或者截止，控制交流电源 35和第2加热器82之间的导通或者截止。由此，第2开关部32控制对第2加热器82的交 流电力的供应量。
另外，第I开关部31以及第2开关部32例如由IGBT (绝缘栅型双极性晶体管)或 者MOSFET (金属氧化物半导体场效应晶体管)等具有自灭弧能力的元件构成。由此，能够 在规定的相位角进行交流电力的导通或者截止的控制。
加热辊51的结构如上所述。另外，第I加热器81经由第I开关部31与交流电源 35连接，第2加热器82经由第2开关部32与交流电源35连接。
第I温度传感器11将作为检测结果的第I加热器81的温度传送到控制部34。第 2温度传感器12将作为检测结果的第2加热器82的温度传送到控制部34。被输入了这些 检测结果的控制部34基于这些检测结果而决定导通或者截止的定时，并对第I开关部31以及第2开关部32提供指示。
第I温度传感器11以及第2温度传感器12例如由热电偶构成。
通过第I开关部31导通或者截止，从而对第I加热器81供应每半个周期中的相位角(Γ相位角Φ1 (弧度)的范围的交流电力。并且，通过第2开关部32导通或者截止， 从而对第2加热器82供应每半个周期中的相位角Φ 2 相位角π (弧度)的范围的交流电力。这里，Φ I为大于O且31以下，Φ2为O以上且小于31，φ I大于Φ2。由此,不会产生对第I加热器81以及第2加热器82的任一个都不供应交流电力的期间。并且，设为存在对第I加热器81以及第2加热器82的双方供应交流电力的期间即可。由此，在加热辊51 的加热器整体中不会产生电力的缺失，因此供应给加热器的电力的功率因数变高，本实施方式的图像形成装置I成为高效率。
控制部34根据图像形成装置I的当前的动作状态，对第I开关部31以及第2开关部32传送指示使得加热辊51成为理想的温度。第I开关部31以及第2开关部32按照控制部34的指示，调整对第I加热器81以及第2加热器82的电力的供应量。
例如，在图像形成装置I的启动时，通过向上通过控制对第I加热器81以及第2 加热器82供应电力，第I开关部31以及第2开关部32进行导通或者截止的动作使得加热辊51的发热量随着时间的经过而提高。此外，如果图像形成装置I虽然接通了电源但没有使用的时间经过规定时间，则从节能等观点出发，图像形成装置I成为准备模式，加热辊51 的温度大幅下降。在这样的情况或电源被切断的情况等，第I开关部31以及第2开关部32 进行导通或者截止的动作使得向下通过控制导致加热辊51的发热量随着时间的经过而降低。
为了控制加热辊51的发热量，第I开关部31以及第2开关部32改变相位角Φ I 以及Φ 2的值即可。通过改变相位角Φ1以及Φ 2的值，能够调整对第I加热器81以及第 2加热器82的任一个都供应电力的期间(以下，称为交叠(overlap)期间)。通过调整交叠期间，能够调整对第I加热器81的电力供应量以及对第2加热器82的电力供应量之和(合计)。即，能够调整加热辊51的发热量。如上所述，第I开关部31以及第2开关部32由具有自灭弧能力的元件构成，因此能够分别连续地改变对第I加热器81以及第2加热器82 的电力供应量。由此，能够在宽范围内高精度地调整加热辊51的发热量。
下面，参照定时图说明图像形成装置I的电力控制方法的一例。图4是用于表示图像形成装置I的电力控制方法的一例的定时图。图4的各段所示的图从最上段开始依次表示对加热器整体供应的电力、第I加热器81的电压、第2加热器82的电压、以及加热器整体的电流，在横轴方向上表示各自相对于时间经过的变化。其中，加热器整体的电力是对第I加热器81供应的电力以及对第2加热器82供应的电力之和。此外，加热器整体的电流是第I加热器81中流过的电流和第2加热器82中流过的电流之和。
图4中示出了两个周期的量的波形。即，半周期示出了 4个。以下，设为对这些半周期的每一个附加次序而表示。如图4所示，表示为第I期间(时间0、lb)、第2期间埘间 tllTtle)、第3期间(时间tleTtlh)、以及第4期间(时间tltTtli)。各期间为半周期，若表示为相位角则分别是(Γπ的期间。
第I加热器81以及第2加热器82分别是500W的卤素加热器。此外，利用向上通过控制进行控制使得加热器整体的电力随着时间的经过而增大。
首先，说明第I期间中的各波形。第I加热器81在时间(Ttla的期间被施加了电 压。第2加热器82在时间tla、lb中被施加了电压。这时，不存在交叠期间。加热器整体 中流过的电流如图4所示那样成为正弦波，第I期间中的加热器整体的电力为500W。
接着，说明第2期间中的各波形。第I加热器81在时间tlb、ld的期间被施加了 电压。第2加热器82在时间tittle中被施加了电压。这时，时间tlc、ld为交叠期间。 第2期间中的加热器整体的电力比第I期间中的加热器整体的电力多相应于该交叠期间的 量。加热器整体中流过的电流成为图4所示那样的波形。
接着，说明第3期间中的各波形。第I加热器81在时间tle、lg的期间被施加了 电压。第2加热器82在时间tlf tlh中被施加了电压。这时，时间tlf tig为交叠期 间。第3期间中的加热器整体的电力比第2期间中的加热器整体的电力多。加热器整体中 流过的电流成为图4所示那样的波形。
接着，说明第4期间中的各波形。第I加热器81在时间tltTtli的期间被施加了 电压。第2加热器82在时间tltTtli中被施加了电压。这时，时间tltTtl1、即第4期间的 整个范围是交叠期间。加热器整体中流过的电流如图4所示那样成为正弦波，第4期间中 的加热器整体的电力比第3期间中的加热器整体的电力多且为1000W。加热器整体中流过 的电流成为图4所示那样的波形。
如图像形成装置I的启动时等那样进行向上通过控制时，第I加热器81以及第2 加热器82通过控制部34被如上控制即可。这时，控制部34根据由第I温度传感器11以 及第2温度传感器12检测出的第I加热器81以及第2加热器82的温度，决定交叠期间即 可。并且，根据必要的交叠期间，求第I加热器81以及第2加热器82分别导通的相位角的 范围即可。
控制部34根据来自过零检测电路36的过零信号，对第I开关部31以及第2开关 部32传送指示，使得第I加热器81以及第2加热器82在上述求得的各相位角的范围中流 过电流。
第I开关部31以及第2开关部32根据来自控制部34的指示而控制导通或者截止。
如上所述，通过根据图像形成装置I的状态来调整第I加热器81以及第2加热器 82中的交叠期间，从而能够调整加热辊51的发热量。此外，由于没有第I加热器81以及第 2加热器82的双方都截止的状态，因此没有电力的缺失，能够抑制功率因数的下降。另外， 这里说明了向上通过控制，但除此以外的控制也能够同样地进行。
至此，说明了对加热辊51的加热器的电力控制。图像形成装置I除了第I加热器 81以及第2加热器82之外还具有次级侧负载37。因此，优选的是考虑对次级侧负载37供 应的电力而决定对第I加热器81以及第2加热器82供应的电力。以下，说明考虑了对次 级侧负载37供应的电力的电力控制方法。
图5是表示考虑了次级侧负载37的电力控制方法的一例的流程图。参照图5，说 明考虑了对次级侧负载37供应的次级侧电力(由次级侧负载37消耗的电力)的电力控制方法。
通过控制部34，基于图像形成装置I的各部分的动作状态，检测对次级侧负载37 供应的电力(#101)。
基于检测出的电力，通过控制部34计算能够对加热器供应的电力即加热器可供应电力(#102)。具体地说，可供加热器以及次级侧负载37的最大电力和检测出的对次级侧负载37供应的次级侧电力之差为加热器可供应电力。这里的最大电力为预先决定的值，控制部34预先存储该最大电力即可。
通过第I温度传感器11以及第2温度传感器12检测第I加热器81以及第2加热器82的温度(#103)。
基于检测出的温度，通过控制部34计算第I加热器81以及第2加热器82分别到达目标温度所需的必要温度(#104)。目标温度是加热辊51根据图像形成装置I的状态而获得必要的温度所需的、第I加热器81以及第2加热器82的温度。目标温度和检测出的温度之差为必要温度。
基于算出的第I加热器81以及第2加热器82的必要温度，控制部34计算对第I 加热器81供应的电力和对第2加热器82供应的电力之比即加热器电力比(#105)。对第I 加热器81供应的电力是将第I加热器81的温度提高必要温度所需的电力。同样地，对第 2加热器82供应的电力是将第2加热器82的温度提高必要温度所需的电力。
基于算出的加热器电力比等，由控制部34决定第I开关部31以及第2开关部32 的导通或者截止的定时(#106)。根据算出的加热器电力比和在#102的步骤中算出的加热器可供应电力，能够算出第I加热器81以及第2加热器82分别成为理想的温度的供应电力。由此,能够决定理想的相位角Φ1以及相位角Φ2。如果决定相位角Φ1以及相位角 Φ 2，则能够决定第I开关部31以及第2开关部32的导通或者截止的定时。
参照定时图说明通过上述的方法来决定第I开关部31以及第2开关部32的导通或者截止的定时的控制方法 。
图6是用于表示考虑了次级侧负载37的电力控制方法的一例的定时图。
图6中示出了 4周期量的波形。即，半周期示出了 8个。以下，设为对这些半周期的每一个附加次序而表示。如图6所示，表示为第I期间(时间0、2a)、第2期间(时间 t2a t2b)、第3期间(时间t2tTt2c)、第4期间(时间t2(Tt2d)、第5期间(时间t2cTt2g)、第 6期间(时间t2g、2j)、第7期间(时间t2 t2m)、以及第8期间(时间t2nTt2n)。各期间为半周期，若表示为相位角则分别是(Γ π的期间。
在图6中，最上段表示在图像形成装置I中由次级侧负载37消耗的电力(次级侧电力)和可对第I加热器81以及第2加热器82供应的电力(加热器可供应电力)的关系。 即，表示在图像形成装置I能够使用的最大电力中由次级侧负载37消耗的电力和可对第I 加热器81以及第2加热器82供应的电力分别占据的比例。
在图6中，从上开始第2段以及第3段分别表示由第I温度传感器11以及第2温度传感器12测定的第I加热器81以及第2加热器82的温度变化。分别示出了加热器的目标温度。目标温度和测定的温度之差为当前需要加热的温度(必要温度)。
在图6中，从上开始第4段表示为了使第I加热器81以及第2加热器82分别到达目标温度，需要对第I加热器81以及第2加热器82分别供应的电力之比(加热器电力比)。
在图6中，从上开始第5段以及第6段分别表示为了实现图6的第4段所示的电力比所需的第I开关部31以及第2开关部32的控制信号。
在图6中，从上开始第7段、第8段以及第9段表示第I加热器81的电压、第2加热器82的电压、以及加热器整体的电流。横轴方向上表示各自相对于时间经过的变化。
在第I期间以及第2期间中，不需要对次级侧负载37供应电力，因此能够将图像形成装置I中可使用的电力的全部供应给第I加热器81以及第2加热器82。此外，第I加热器81以及第2加热器82都没有到达目标温度，因此加热器电力比成为1:1。因此，第I 加热器81以及第2加热器82的任一个中都是在相位角为(Γπ的范围内被施加电压。即， 在时间0、2b的范围中，第I开关部31以及第2开关部32都导通。在第I期间和第2期间中，时间(Tt2a、时间t2a、2b均为交叠时间。
在第3期间中，对次级侧负载37供应的电力增大。图像形成装置I中可使用的电力中、能够对第I加热器81以及第2加热器82供应的电力为一半左右。此外，在第3期间的起点的时间t2b中，第I加热器81已经到达目标温度，但第2加热器82没有到达目标温度。因此，不需要对第I加热器81供应电力，加热器电力比成为O :1。
因此，第I开关部31在时间t2b、2c的期间中成为截止。第2开关部32在时间 t2b、2c的期间中成为导通。由此，第I加热器81在时间t2lTt2c的期间中不被施加电压。 第2加热器82在时间t2b、2c的期间中被施加电压。交叠期间不存在。·
第4期间中也同样，能够对第I加热器81以及第2加热器82供应的电力为整体的一半左右的电力。此外，在第4期间的起点的时间t2c中，第I加热器81没有到达目标温度，但第2加热器82已经到达目标温度。因此，不需要对第2加热器82供应电力，加热器电力比成为1:0。
因此，第I开关部31在时间t2(Tt2d的期间中成为导通。第2开关部32在时间 t2c"t2d的期间中成为截止。由此，第I加热器81在时间t2c t2d的期间中被施加电压。 第2加热器82在时间t2(Tt2d的期间中不被施加电压。交叠期间不存在。
第5期间中也同样，能够对第I加热器81以及第2加热器82供应的电力为整体的一半左右的电力。此外，在第5期间的起点的时间t2d中，第I加热器81以及第2加热器82都没有到达目标温度。进而，第2加热器82比第I加热器81温度低，加热器电力比成为1:2。
因此，第I开关部31在时间t2cTt2f·的期间中成为导通。第2开关部32在时间 t2e"t2g的期间中成为导通。由此，第I加热器81在时间t2cTt2f的期间中被施加电压。 第2加热器82在时间t2e t2g的期间中被施加电压。时间t2e t2f为交叠期间。
第6期间中也同样，能够对第I加热器81以及第2加热器82供应的电力为整体的一半左右的电力。此外，在第6期间的起点的时间t2g中，第I加热器81以及第2加热器82都没有到达目标温度，且它们的温度相同，因此加热器电力比成为1:1。
因此，第I开关部31在时间t2g、2i的期间中成为导通。第2开关部32在时间 t2h"t2j的期间中成为导通。由此，第I加热器81在时间t2g t2i的期间中被施加电压。 第2加热器82在时间t2h、2j的期间中被施加电压。时间t2h、2i为交叠期间。
在第7期间中，对次级侧负载37供应的电力减少。图像形成装置I中可使用的电力中、能够对第I加热器81以及第2加热器82供应的电力为80%左右。此外，在第7期间的起点的时间t2j中，第I加热器81以及第2加热器82都没有到达目标温度，且它们的温度相同，因此加热器电力比成为1:1。
因此，第I开关部31在时间t2j、21的期间中成为导通。第2开关部32在时间t2k"t2m的期间中成为导通。由此，第I加热器81在时间t2j t21的期间中被施加电压。 第2加热器82在时间t2lTt2m的期间中被施加电压。时间t2k、21为交叠期间。
第8期间也同样，能够对第I加热器81以及第2加热器82供应的电力为整体的 80%左右的电力。此外，在第8期间的起点的时间t2m中，第I加热器81已经到达目标温度，但第2加热器82没有到达目标温度。因此，不需要对第I加热器81供应电力，加热器电力比成为O :1。
因此，第I开关部31在时间t2nTt2n的期间中成为截止。第2开关部32在时间 t2nTt2n的期间中成为导通。由此，第I加热器81在时间t2nTt2n的期间中不被施加电压。 第2加热器82在时间t2nTt2n的期间中被施加电压。交叠期间不存在。
在上面叙述的控制方法中，如图6的最上段所示那样，通过从图像形成装置I能够使用的最大电力中减去对次级侧负载37供应的电力(次级侧电力)，从而算出可对加热器供应的电力(加热器可供应电力)(参照图5的#101以及#102)。但是，根据图像形成装置I 的驱动状态，可对加热器供应的电力大致决定，因此即使不进行这样的运算，也能够预料可对加热器供应的电力。即，如果根据图像形成装置I的驱动状态而预先求可对加热器供应的电力，则能够通过驱动状态求可对加热器供应的电力。
图7是用于表示考虑了次级侧负载的电力控制方法的另一例的定时图。在图7中， 最上段以外的部分与图6相同，因此关于这些省略说明。假设驱动状态有模式广3的三个不同的状态。
在图7中，最上段表示在表示图像形成装置I的驱动状态的各模式f 3中的、可对第I加热器81以及第2加热器82供应的电力。模式I的驱动状态是没有使用次级侧负载的状态，例如是图像形成装置I的预热( Warm-up)状态。此外，模式2的驱动状态例如是与复印配合而运行修整(finisher)功能的状态。此外，模式3的驱动状态例如是仅进行复印的状态。
控制部34预先存储各模式中的加热器可供应电力即可。第Γ8期间中的加热器可供应电力可通过表示当前的图像形成装置I的驱动状态为哪一模式的信号输入到控制部34而容易求得。
下面，说明图像形成装置I的变形例。在上述的说明中，加热辊51的内部的加热器为两个，但也可以将加热器设为三个。图8是对本实施方式的变形例中的图像形成装置 IB的电力控制装置30B相关的部分的功能方框图。图9是表示本实施方式的变形例的图像形成装置IB中的加热辊51B的内部的透视图。图10是用于说明变形例的图像形成装置 IB中的电力控制方法的一例的定时图。
如图8所示，变形例的加热辊5IB是在图3的加热辊51上进一步追加了作为卤素加热器的第3加热器83、用于测定第3加热器83的温度的第3温度传感器13的结构。此外，变形例的电力控制装置30B是在图3的电力控制装置30上进一步追加了第3开关部33 的结构。
检测第3加热器83的温度的第3温度传感器13将各自的检测结果传送到控制部 34。如图9所示，在加热辊51B的内部配置了第I加热器81、第2加热器82以及第3加热器83。第I加热器81是在加热辊5IB的两端部之间沿着加热辊5IB的轴方向延伸的棒状的形状，对加热辊51B的整体进行加热。第3加热器83上连接了用于供应电力的导线L3。通过控制从导线L3供应的电力量，能够控制第3加热器83的温度。此外，在第3加热器83 中配置了用于测定温度的第3温度传感器13。第3温度传感器13例如设为热电偶即可。
在电力控制装置30B中设置的第3开关部33通过控制部34的指示而被切换成导通或者截止，控制交流电源35和第3加热器83之间的导通或者截止。第3开关部33例如由IGBT或MOSFET等具有自灭弧能力的元件构成。由此，第3开关部33控制对第3加热器 83的交流电力的供应量。
在变形例的图像形成装置IB中，通过第I开关部31导通或者截止，从而第I加热器81中被提供每半个周期中的相位角(Γ相位角Φ1的范围的交流电力。并且，通过第2 开关部32导通或者截止，从而第2加热器82中被提供每半个周期中的相位角Φ 2 相位角 η的范围的交流电力。并且，通过第3开关部33导通或者截止，从而第3加热器83中被提供每半个周期中的相位角Φ3 相位角Φ4的范围的交流电力。
这里，Φ I为大于O且以下，Φ 2为O以上且小于Ji，φ 3为O以上且小于Φ I,Φ4为π以下且大于Φ2。由此，不会产生对第I加热器81、第2加热器82、以及第3加热器83的任一个都不供应交流电力的期间。并且，设为存在对第I加热器81以及第2加热器82、第3加热器83中的至少任意两个供应交流电力的期间即可。由此，不会在加热辊 51Β的整体中产生电力的缺失，对加热器供应的电力的功率因数提高，变形例的图像形成装置IB成为高效率。
为了控制加热辊51Β的发热量，第I开关部31、第2开关部32、以及第3开关部 33改变相位角Φ1、Φ2、Φ3以及Φ4的值即可。通过改变这些值，能够调整对第I加热器 81、第2加热器82、以及第3加热器83中的至少任意两个供应交流电力的期间(以下，称为交叠期间)。通过调整交叠期间，调整对第I加热器81的电力供应量、第2加热器82的电力供应量以及第3加热器83的电力供应量之和，从而能够调整加热辊51Β的发热量。
下面，参照图10说明变形例的图像形成装置IB的电力控制方法。在图10中，从最上段开始顺序表示加热器整体的电力 、第I加热器81的电压、第2加热器82的电压、第 3加热器83的电压、以及加热器整体的电流，在横轴方向上表示各自相对于时间经过的变化。其中，加热器整体的电力为对第I加热器81供应的电力、对第2加热器82供应的电力以及对第3加热器83供应的电力之和。此外，加热器整体的电流为第I加热器81中流过的电流、第2加热器82中流过的电流、以及第3加热器83中流过的电流之和。
图10中示出了两个周期的量的波形。即，半周期示出了 4个。以下，设为对这些半周期的每一个附加次序而表示。如图10所示，表示为第I期间(时间(Tt3c)、第2期间(时间t3(Tt3h)、第3期间(时间t3tTt3m)、以及第4期间(时间t3nTt3o)。各期间为半周期，若表示为相位角则分别是(Γπ的期间。
第I加热器81、第2加热器82以及第3加热器83分别是500W的卤素加热器。此外，利用向上通过控制进行控制。
首先，说明第I期间中的各波形。第I加热器81在时间(Tt3a的期间被施加了电压。第2加热器82在时间t3lTt3c中被施加了电压。第3加热器83在时间t3a、3b中被施加了电压。这时，交叠期间不存在。加热器整体中流过的电流如图10所示那样成为正弦波，第I期间中的加热器整体的电力为500W。
接着，说明第2期间中的各波形。第I加热器81在时间t3c、3e的期间被施加了电压。第2加热器82在时间t3f t3h中被施加了电压。第3加热器83在时间t3cTt3g 中被施加了电压。这时，时间t3cTt3e以及时间t3f t3g为交叠期间。第2期间中的加 热器整体的电力比第I期间中的加热器整体的电力多相应于该交叠期间的量。加热器整体 中流过的电流成为图10所示那样的波形。
接着，说明第3期间中的各波形。第I加热器81在时间t3h、3j的期间被施加了 电压。第2加热器82在时间t3lTt3m中被施加了电压。第3加热器83在时间t3i t31中 被施加了电压。这时，时间t31、3j以及时间t3k、31为交叠期间。第3期间中的加热器 整体的电力比第2期间中的加热器整体的电力多。加热器整体中流过的电流成为图10所 示那样的波形。
接着，说明第4期间中的各波形。第I加热器81在时间t3nTt3n的期间被施加了 电压。第2加热器82在时间t3rTt3o中被施加了电压。第3加热器83在时间t3nTt3o中 被施加了电压。这时，时间t3nTt3o、即第4期间的全部范围是交叠期间。加热器整体中流 过的电流如图10所示那样成为正弦波，第4期间中的加热器整体的电力比第3期间中的加 热器整体的电力多且为1000W。加热器整体中流过的电流成为图10所示那样的波形。
通过第I加热器81、第2加热器82、以及第3加热器83被如上那样控制，从而进 行向上通过控制。这时控制部34根据由第I温度传感器11、第2温度传感器12、以及第3 温度传感器13检测的第I加热器81、第2加热器82、以及第3加热器83的温度，决定交叠 期间即可。然后，根据需要的交叠期间，求第I加热器81、第2加热器82、以及第3加热器 83的各自导通的相位角的范围即可。
控制部34根据来自过零检测电路36的过零信号，对第I开关部31、第2开关部 32、以及第3开关部33传送指示，使得第I加热器81、第2加热器82、以及第3加热器83 在上述求得的各相位角的范围中流过电流。
第I开关部31、第2开关部32、以及第3开关部33根据来自控制部34的指示而 控制导通或者截止。
如上所述，根据图像形成装置IB的状态来调整第I加热器81、第2加热器82、以 及第3加热器83中的交叠期间，从而能够调整加热辊51B的加热量。此外，由于第I加热 器81、第2加热器82、以及第3加热器83都截止的状态不存在，因此不存在电力的缺失，能 够抑制功率因数的下降。另外，对向上通过控制进行了说明，但除此以外的控制也能够同样 地进行。
根据本实施方式的图像形成装置1、1B，能够对各负载供应理想的量的电力而不会 使功率因数降低。
以上，说明了本实施方式的图像形成装置1、1B。另外，作为第I加热器81、第2加 热器82、以及第3加热器83，例示了利用卤素加热器的结构。但是，除了卤素加热器之外， 也可以利用碳素加热器、电热线、陶瓷加热器或者感应加热(IH Jnduction Heating)线圈 等构成第I加热器81、第2加热器82、以及第3加热器83。
此外，在上述的说明中设为第2加热器82由两个加热部82a、82b构成，但加热部 并非限定于两个。第2加热器82也可以如第I加热器81以及第3加热器83那样由一个 棒形状的加热部构成，也可以由个数大于两个的加热部构成。此外，第I加热器81以及第3 加热器83也可以如第2加热器82那样由两个加热部构成，也可以由个数大于两个的加热部构成。这样，通过由多个加热部构成加热器，从而加热辊51、51B中的加热器的配置的自 由度提高，设计变得容易。
此外，在本实施方式中，控制部34被设置在电力控制装置30、30B的内部，但也可 以设为在电力控制装置30、30B的外部设置的结构。
在以上叙述的实施方式中，图像形成装置1、1B的整体或者各部分的构造、形状、 尺寸、个数、材质、组成等能够根据本发明的宗旨而适当变更。
权利要求
1.一种电力控制方法，用于对第I负载以及第2负载分别供应交流电力，其特征在于， 对所述第I负载供应每半个周期中的相位角(Γ相位角Φ1的范围的交流电力， 对所述第2负载供应每半个周期中的相位角Φ2 相位角π的范围的交流电力， 其中，Φ I为大于O且31以下，Φ2为O以上且小于π，并且Φ I大于Φ2。
2.如权利要求1所述的电力控制方法，其中， 检测所述第I负载的温度以及所述第2负载的温度， 基于所述第I负载的目标温度和检测出的所述第I负载的所述温度之差、所述第2负载的目标温度和检测出的所述第2负载的所述温度之差、以及被供应给所述第I负载和所 述第2负载的电力，决定对所述第I负载以及所述第2负载供应的电力。
3.—种电力控制方法,用于对第I负载、第2负载以及第3负载分别供应交流电力,其特征在于， 对所述第I负载供应每半个周期中的相位角(Γ相位角Φ I的范围的交流电力， 对所述第2负载供应每半个周期中的相位角Φ2 相位角π的范围的交流电力， 对所述第3负载供应每半个周期中的相位角Φ 3 相位角Φ4的范围的交流电力，其中，Φ I为大于O且31以下，Φ2为O以上且小于π，Φ3为O以上且小于Φ I, Φ4为π以下且大于Φ2。
4.如权利要求3所述的电力控制方法，其中， 检测所述第I负载的温度、所述第2负载的温度以及所述第3负载的温度， 基于所述第I负载的目标温度和检测出的所述第I负载的所述温度之差、所述第2负载的目标温度和检测出的所述第2负载的所述温度之差、所述第3负载的目标温度和检测出的所述第3负载的所述温度之差、以及被供应给所述第I负载、所述第2负载以及所述第3负载的电力，决定对所述第I负载、所述第2负载以及第3负载供应的电力。
5.一种电力控制装置，用于从交流电源对第I负载以及第2负载分别供应交流电力，其特征在于，包括 第I开关部件，该第I开关部件控制所述交流电源和所述第I负载之间的导通或者截止，从而将来自所述交流电源的交流电力中、每半个周期中的相位角(Γ相位角Φ1的范围的交流电力供应给所述第I负载；以及 第2开关部件，该第2开关部件控制所述交流电源和所述第2负载之间的导通或者截止，从而将来自所述交流电源的交流电力中、每半个周期中的相位角Φ 2 相位角31的范围的交流电力供应给所述第2负载， 其中，Φ I为大于O且以下，Φ2为O以上且小于π，并且Φ I大于Φ2。
6.如权利要求5所述的电力控制装置，包括 运算部件，该运算部件从外部被输入所述第I负载的温度以及所述第2负载的温度的检测值， 所述运算部件计算所述第I负载的目标温度和检测出的所述第I负载的所述温度差、以及所述第2负载的目标温度和检测出的所述第2负载的所述温度差，并基于算出的两个所述温度差和被供应给所述第I负载以及所述第2负载的电力，决定对所述第I负载以及所述第2负载供应的电力。
7.一种电力控制装置，用于从交流电源对第I负载、第2负载以及第3负载分别供应交流电力，其特征在于，包括 第I开关部件，该第I开关部件控制所述交流电源和所述第I负载之间的导通或者截止，从而将来自所述交流电源的交流电力中、每半个周期中的相位角(Γ相位角φι的范围的交流电力供应给所述第I负载； 第2开关部件，该第2开关部件控制所述交流电源和所述第2负载之间的导通或者截止，从而将来自所述交流电源的交流电力中、每半个周期中的相位角Φ 2 相位角31的范围的交流电力供应给所述第2负载；以及 第3开关部件，该第3开关部件控制所述交流电源和所述第3负载之间的导通或者截止，从而将来自所述交流电源的交流电力中、每半个周期中的相位角Φ3 相位角Φ4的范围的交流电力供应给所述第3负载， 其中，Φ I为大于O且31以下，Φ2为O以上且小于π，Φ3为O以上且小于Φ I, Φ4为π以下且大于Φ2。
8.如权利要求7所述的电力控制装置，包括 运算部件，该运算部件从外部被输入所述第I负载的温度、所述第2负载的温度以及所述第3负载的温度的检测值， 所述运算部件计算所述第I负载的目标温度和检测出的所述第I负载的所述温度之差、所述第2负载的目标温度和检测出的所述第2负载的所述温度之差、以及所述第3负载的目标温度和检测出的所述第3负载的所述温度之差，并基于算出的三个该差和被供应给所述第I负载、所述第2负载以及所述第3负载的电力，决定对所述第I负载、所述第2负载以及所述第3负载供应的电力。
9.一种图像形成装置，具有从交流电流分别被供应交流电力的第I负载以及第2负载，其特征在于，包括 第I开关部件，该第I开关部件根据相位角来控制被供应给所述第I负载的第I输入电力在每半个周期中的导通或者截止；以及 第2开关部件，该第2开关部件根据相位角来控制被供应给所述第2负载的第2输入电力在每半个周期中的导通或者截止， 所述第I开关部件控制所述第I输入电力在每半个周期中的导通或者截止，从而在所述第I输入电力的每半个周期中，将相位角(Γ相位角Φ I的范围的交流电力供应给所述第I负载， 所述第2开关部件控制所述第2输入电力在每半个周期中的导通或者截止，从而在所述第2输入电力的每半个周期中，将相位角Φ2 相位角π的范围的交流电力供应给所述第2负载， 其中，Φ I为大于O且以下，Φ2为O以上且小于π，并且Φ I大于Φ2。
10.如权利要求9所述的图像形成装置，包括 第I温度传感器，该第I温度传感器被设置在所述第I负载中且检测所述第I负载的温度; 第2温度传感器，该第2温度传感器被设置在所述第2负载中且检测所述第2负载的温度；以及 运算部件，该运算部件被输入所述第I温度传感器以及所述第2温度传感器的检测值，所述运算部件计算所述第I负载的目标温度和检测出的所述第I负载的所述温度之差、以及所述第2负载的目标温度和检测出的所述第2负载的所述温度之差，并基于算出的两个该差和被供应给所述第I负载以及所述第2负载的电力，决定对所述第I负载以及所述第2负载供应的电力。
11.如权利要求10所述的图像形成装置，其中， 除了所述第I负载以及所述第2负载之外，还包括从所述交流电源被供应所述交流电力的次级侧负载， 所述运算部件检测被供应给所述次级侧负载的次级侧电力， 预先存储能够被供应给所述第I负载、所述第2负载以及所述次级侧负载的最大电力， 计算所述最大电力和检测的所述次级侧电力之差，作为被供应给所述第I负载以及所述第2负载的电力。
12.如权利要求10所述的图像形成装置，其中， 所述运算部件预先存储根据该图像形成装置的驱动状态而变化的、能够被供应给所述第I负载以及所述第2负载的电力，并且通过检测所述驱动状态，将与该驱动状态相应的能够被供应给所述第I负载以及所述第2负载的电力设为被供应给所述第I负载以及所述第2负载的电力。
13.一种图像形成装置，具有从交流电流分别被供应交流电力的第I负载、第2负载以及第3负载，其特征在于，包括 第I开关部件，该第I开关部件根据相位角来控制被供应给所述第I负载的第I输入电力在每半个周期中的导通或者截止； 第2开关部件，该第2开关部件根据相位角来控制被供应给所述第2负载的第2输入电力在每半个周期中的导通或者截止；以及 第3开关部件，该第3开关部件根据相位角来控制被供应给所述第3负载的第3输入电力在每半个周期中的导通或者截止， 所述第I开关部件控制所述第I输入电力在每半个周期中的导通或者截止，从而在所述第I输入电力的每半个周期中，将相位角(Γ相位角Φ I的范围的交流电力供应给所述第I负载， 所述第2开关部件控制所述第2输入电力在每半个周期中的导通或者截止，从而在所述第2输入电力的每半个周期中，将相位角Φ2 相位角π的范围的交流电力供应给所述第2负载， 所述第3开关部件控制所述第3输入电力在每半个周期中的导通或者截止，从而在所述第3输入电力的每半个周期中，将相位角Φ3 相位角Φ4的范围的交流电力供应给所述第3负载， 其中，Φ I为大于O且31以下，Φ2为O以上且小于π，Φ3为O以上且小于Φ I, Φ4为π以下且大于Φ2。
14.如权利要求13所述的图像形成装置，包括 第I温度传感器，该第I温度传感器被设置在所述第I负载中且检测所述第I负载的温度; 第2温度传感器，该第I温度传感器被设置在所述第2负载中且检测所述第2负载的温度; 第3温度传感器，该第3温度传感器被设置在所述第3负载中且检测所述第3负载的温度；以及 运算部件，该运算部件被输入所述第I温度传感器、所述第2温度传感器以及第3温度传感器的检测值， 所述运算部件计算所述第I负载的目标温度和检测出的所述第I负载的所述温度之差、所述第2负载的目标温度和检测出的所述第2负载的所述温度之差、以及所述第3负载的目标温度和检测的所述第3负载的所述温度之差，并基于算出的三个该差和被供应给所述第I负载、所述第2负载以及所述第3负载的电力，决定对所述第I负载、所述第2负载以及所述第3负载供应的电力。
15.如权利要求14所述的图像形成装置，其中， 除了所述第I负载、所述第2负载以及所述第3负载之外，包括从所述交流电源被供应所述交流电力的次级侧负载， 所述运算部件检测被供应给所述次级侧负载的次级侧电力， 预先存储能够被供应给所述第I负载、所述第2负载、所述第3负载以及所述次级侧负载的最大电力， 计算所述最大电力和检测出的所述次级侧电力之差，作为被供应给所述第I负载、所述第2负载以及所述第3负载的电力。
16.如权利要求14所述的图像形成装置，其中， 所述运算部件预先存储根据该图像形成装置的驱动状态而变化的、能够被供应给所述第I负载、所述第2负载以及所述第3负载的电力，并且通过检测所述驱动状态，将与该驱动状态相应的能够被供应给所述第I负载、所述第2负载以及所述第3负载的电力设为被供应给所述第I负载、所述第2负载以及所述第3负载的电力。
全文摘要
本发明提供一种电力控制方法、电力控制装置以及图像形成装置，对各负载供应理想的量的电力而不会使功率因数下降。本发明的电力控制方法用于对第1负载以及第2负载分别供应交流电力，对第1负载供应每半个周期中的相位角0~相位角φ1的范围的交流电力，对第2负载供应每半个周期中的相位角φ2~相位角π的范围的交流电力。其中，φ1为大于0且π以下，φ2为0以上且小于π，并且φ1大于φ2。
文档编号G03G15/20GK103019075SQ201210341869
公开日2013年4月3日 申请日期2012年9月14日 优先权日2011年9月20日
发明者光义彦, 夏目宗佑, 丰泉辉彦, 张光荣, 林健一, 松尾信宏 申请人:柯尼卡美能达商用科技株式会社