JP4919541B2 - Power supply method, power supply device, and image forming apparatus - Google Patents
Power supply method, power supply device, and image forming apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP4919541B2 JP4919541B2 JP2001133982A JP2001133982A JP4919541B2 JP 4919541 B2 JP4919541 B2 JP 4919541B2 JP 2001133982 A JP2001133982 A JP 2001133982A JP 2001133982 A JP2001133982 A JP 2001133982A JP 4919541 B2 JP4919541 B2 JP 4919541B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power supply
- value
- voltage
- current
- instantaneous
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Fixing For Electrophotography (AREA)
- Control Or Security For Electrophotography (AREA)
- Control Of Voltage And Current In General (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、交流電源より電力を受けて負荷に、調整した電力を給電する給電方法,電源装置および画像形成装置に関する。具体的には、例えばプリンタ,複写機,ファクシミリなどの画像形成装置、又は原稿画像読取装置で、AC電源からの電力の、比較的に電力消費が大きい負荷への高パワー給電に関し、また、制御系回路あるいは電子デバイス等の比較的に電力消費が少ない負荷にも同時に給電する複合給電に関する。
【0002】
【従来技術】
例えば画像形成装置の電源装置などの、動作電圧が異なる数種の負荷に給電する電源装置では、与えられるAC電源の電圧変動などにより、供給電力が変動した場合の下限の電圧、ならびに、装置にオプション等が接続され装置内の消費電力が最大となる条件、の何れでも装置への入力電流が所定上限値以下となるように、装置内の各負荷電流値を設定している。
【0003】
このためAC電源が標準の電圧時や装置にオプションが接続されていない場合は、装置への入力電流は所定の値よりもかなり低い値となっている。所謂マージンを持たせた使い方となっている。
【0004】
直流負荷には、入力交流電圧を整流平滑し、必要に応じてDC/DCコンバータで電圧値を調整(変圧)して、そのまま給電するか、あるいはスイッチング回路を介して、PWM制御でパルス通電する。交流負荷への通電の場合には、トライアックを用いる導通位相制御により、交流負荷への通電電力を制御する。
【0005】
入力交流電圧を直流電圧に変換する整流平滑回路がある場合、負荷電流が低いと、入力交流電圧のピーク値付近のみで入力交流電流にて整流平滑回路のコンデンサを充電するので、入力交流電流波形が正弦波から崩れて高調波成分が発生し、交流電力の力率が低下する(電力損失が大きくなる)ばかりでなく、電源ノイズの原因ともなる。トライアックを用いる導通位相制御による交流通電でも、所要負荷電流が低いと、導通(オントリガ)位相角が大きくなり、入力交流電流波形の崩れが大きくなる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、交流入力電流の波形歪を低減することを第1の目的とする。加えて、AC電源の電圧が高いとか同時給電負荷数が少ないなどの、1つの負荷に対する給電環境が恵まれている時の、該負荷に対する給電を好適にすることを第2の目的とする。画像形成装置の交流入力電流の波形歪を低減することを第3の目的とし、画像形成装置の省エネルギーのための休止モードから画像形成あるいはその準備のための作動モードへの復帰時の画像形成可となるまでの遅れ時間を短くすることを第4の目的とし、具体的には、画像形成装置の定着ヒータの昇温を、交流入力電流の波形歪を低減しつつ可及的に速くまた定着温度の安定性を高くすることを第5の目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
(1)交流電力を受け、負荷(123C)に調整した電力を給電する方法において、
交流入力の瞬時電圧値(V0),瞬時電流値(I0)およびピーク電圧値(Vp)を検出し、
前記ピーク電圧値(Vp)に対する、交流入力が定格電圧(Vs)かつ定格電流(Is)のときのピーク電圧値であるピーク電圧基準値(Vps)の比(Kv)、および、前記定格電圧に対する前記定格電流の比(Ki)、を前記瞬時電圧値(VO)に乗算した瞬時電流目標値(TIO)を生成し、
交流入力の瞬時電流値(IO)が前記瞬時電流目標値(TIO)に合致するように、負荷(123C)への給電電力を制御する、ことを特徴とする給電方法。
【0008】
なお、理解を容易にするためにカッコ内には、図面に示し後述する実施例の対応要素または対応事項の記号を、参考までに付記した。以下も同様である。
【0009】
ここで、交流入力が定格電圧Vs,定格電流Isのときのピーク電圧値をピーク電圧基準値Vpsと表現すると、実際の交流瞬時電圧がV0、そのピーク値がVpのときには、仮に交流瞬時電流I0を、次の瞬時電流目標値TI0、
TI0=(Is/Vs)・V0・(Vps/Vp) ・・・(1)
=Ki・Vps・V0/Vp ・・・(2)
=K・V0/Vp ・・・(3)
=Ki・Kv・V0 ・・・(4)
Ki=Is/Vs ・・・(5)
K=Ki・Vps ・・・(6)
Kv=Vps/Vp ・・・(7)
に合致するように調整すると、交流瞬時電流I0が定格電流値Isと合致し、しかも交流瞬時電圧V0に比例するものとなるので、交流瞬時電圧V0が正弦波の変化を示すものであると、交流瞬時電流I0が正弦波の変化を示すものとなる。
【0010】
本発明では、交流瞬時電流I0が上記(4)式に従う瞬時電流目標値TI0=Ki・Kv・V0となるように、負荷(123C)への給電電力を制御するので、交流入力電流の波形歪が低減する。AC電源のピーク電圧値(Vp)が高いとか同時給電負荷数が少ないなどの、1つの負荷(123C)に対する給電環境が恵まれている時には、該負荷(123C)に対する給電電流値が自動的に高くなる。例えば負荷が定着ヒータ(123C)の場合は、温度上昇が早く、省エネルギーのための休止モードから画像形成あるいはその準備のための作動モードへの復帰時の画像形成可となるまでの遅れ時間が短くなり、また定温度制御中では通電時の温度上昇が速いので、定着温度の安定性が高くなる。
【0011】
【発明の実施の形態】
(2)前記交流入力の瞬時電圧値(VO)の時系列変化を追ってピーク電圧値(Vp)を検出する、上記(1)に記載の給電方法。
これによれば、比較的に簡単な処理により、ピーク電圧値(Vp)を確定することが出来る。
【0012】
(3)交流電力を受けて負荷(123C)に調整した電力を給電する電源装置(80)において、
交流入力の瞬時電圧値(V0)を検出する手段(R2,85);
該交流入力の瞬時電流値(I0)を検出する手段(ISEN0,85);
交流入力電圧のピーク電圧値(Vp)を検出する手段(R2,85);
前記ピーク電圧値(Vp)に対する、交流入力が定格電圧(Vs)かつ定格電流(Is)のときのピーク電圧値であるピーク電圧基準値(Vps)の比(Kv)、および、前記定格電圧に対する前記定格電流の比(Ki)、を前記瞬時電圧値(VO)に乗算した瞬時電流目標値(TIO)を生成する手段(85);および、
前記交流入力の瞬時電流値(IO)が前記瞬時電流目標値(TIO)に合致するように、負荷(123C)への給電電力を制御する給電制御手段(85);
を備えることを特徴とする電源装置。
【0013】
これによれば、交流瞬時電流I0が上記(4)式に従う瞬時電流目標値(TI0)となるように、給電制御手段(85)が負荷(123C)への給電電力を制御するので、交流入力電流の波形歪が低減する。AC電源のピーク電圧値(Vp)が高いとか同時給電負荷数が少ないなどの、1つの負荷(123C)に対する給電環境が恵まれている時には、該負荷(123C)に対する給電電流値が自動的に高くなる。例えば負荷が定着ヒータ(123C)の場合は、温度上昇が早く、省エネルギーのための休止モードから画像形成あるいはその準備のための作動モードへの復帰時の画像形成可となるまでの遅れ時間が短くなり、また定温度制御中では通電時の温度上昇が速いので、定着温度の安定性が高くなる。
【0014】
(4)前記交流入力電圧のピーク電圧値(Vp)を検出する手段(R2,85)は、前記交流入力の一周期間(T)における正負極性それぞれのピーク電圧を検出し、その平均値をピーク電圧値(Vp)とする;上記(3)に記載の電源装置。これによれば、AC電源の変動が大きい自家発電等の電源事情の良くない環境でも、精度良く代表値(Vp)の検出が行なえる。
【0015】
(5)オペレータの指示を入力する手段(20)および制御手段(50,60)を有し、画像信号に対応した顕像を用紙上に形成する顕像形成装置(100);該前記顕像形成装置(100)の電気的負荷への給電電力を調整する通電調整手段(Q);および、上記(3)に記載の電源装置;を備え、
該電源装置の前記給電制御手段(85)が、前記通電調整手段(Q)に与える給電制御信号(PWM3)を、前記交流入力の瞬時電流値(IO)が前記瞬時電流目標値(TIO)に合致するように変更する;
画像形成装置。
【0016】
これによれば、画像形成装置において上記(3)に記述した作用効果が同様に得られる。
【0017】
(6)前記給電制御信号はPWMパルス(PWM3)であってそれが与えられる通電調整手段は、定着ヒータ(123C)に通電するスイッチング手段(Q)であり;
前記給電制御手段(85)は、前記給電制御信号を、前記瞬時電流目標値(TIO)に対する前記電流瞬時値(IO)の偏差(TIO-IO)に対応して、該偏差を少なくするものに変更し、かつ、前記顕像形成装置(100)の温度センサ(TH)が検出した定着温度(THM)が設定値(180℃)以下のときに前記PWMパルス(PWM3)のデューティを、前記偏差(TI0-I0)を少なくするものに変更し、定着温度(THM)が設定値(180℃)を越えるときには、定着ヒータ(123C)の通電電流値をゼロを含む低値に制限する;
上記(5)に記載の画像形成装置。
【0018】
これによれば、交流瞬時電流I0が上記(4)式に従う瞬時電流目標値(TI0)となるように、給電制御手段(85)がスイッチング手段(Q)に与えるPWMパルス(PWM3)を変更するので、画像形成装置の交流入力電流の波形歪が低減する。AC電源の電圧(Vp)が高いとか、画像形成装置の電源オン直後あるいは省エネルギーのための休止モードから画像形成又はその準備のための作動モードへの復帰時のウォームアップ時等、同時給電負荷数が少ないときは、定着ヒータ(123C)に対する給電電流値が高く、温度上昇が早く、ウォームアップ時間が短くなる。
【0019】
定着温度(THM)が設定値(180℃又はそれより低い例えば170℃)に達すると画像形成開始可となる。画像形成のため他の多くの負荷への給電があるときには、交流入力電流値が上昇するため、定着ヒータ(123C)への給電電流値は自動的に低下する。画像形成終了等により通電負荷数が減ると、定着温度(THM)が設定値(180℃)未満になっている時には高電流が定着ヒータ(123C)に流れる。このように、定着ヒータ(123C)と他の負荷への電流値の合理的な配分が自動的に行われることになる。
【0020】
(7)前記瞬時電流目標値(TIO)を生成する手段(85)は、AC電源の半周期内での各電圧値における入力電流の目標値を予め設定しておき、検出したピーク電圧値Vpに対するピーク電圧基準値Vpsとの比Kv=Vps/Vpに応じて、AC電源の半周期内での各電圧値V0における入力電流I0の目標値を補正する(TI0=Ki・Kv・V0)、上記(3)の電源装置。
【0021】
これによれば、電源事情の良くない環境でも、精度良く電源装置へ入力する電流を制御することができる。
【0022】
(8)瞬時電圧値(VO)を検出する手段(R2,85)および瞬時電流値(IO)を検出する手段(ISEN0,85)はそれぞれ、AC電源から入力する電圧V0と入力電流I0をAC電源の半周期よりも短い周期で繰返し検出し;給電制御手段(85,PWM3,Q)は、AC電源の入力電流I0が目標値TI0と等しくなるように、負荷電流をPWM制御する;上記(3)の電源装置。
【0023】
これによれば、入力電流の波形を正弦波状とすることができ、AC電源を効率良く使うことができる。高調波電流を低減できる。
【0024】
(9)給電制御手段(85,PWM3,Q)は、入力電流I0が目標値TI0と等しくなるように、装置(100)内の定着装置(123C)へ供給する負荷電流をPWM制御し(PWM3)、併せて、定着装置(123C)の温度(THM)を検出し検出された温度が予定の温度(180℃)よりも高い場合は、入力電流I0の制御よりも優先して定着装置(123C)の負荷電流を制限する制御(PWM3=0)を行なう;上記(5)の画像形成装置。
【0025】
これによれば、装置(100)の待機状態から画像形成可への立上り時間を短くすることができ、さらに定着温度の安定性を向上することができる。
【0026】
(10)PWM制御(PWM3)による定着装置(123C)への通電デューティーは0%から100%までの間である、上記(9)の画像形成装置。
【0027】
これによれば、装置(100)への入力電流I0を細かく制御することができ、省エネルギーな画像形成装置を提供できる。
【0028】
本発明の他の目的および特徴は、図面を参照した以下の実施例の説明により明らかになろう。
【0029】
【実施例】
図1に本発明の一実施例の電源装置を組込んだ複合機能複写機の外観を示す。この複合機能複写機は、大略で、自動原稿送り装置〔ADF〕30と、操作部20と、カラースキャナ10と、カラープリンタ100と、中継ユニット32と、ステープラ及び作像された用紙を大量に積載可能なシフトトレイ付きのフィニッシャ34と、両面反転ユニット33と、給紙バンク35と、大容量給紙トレイ36及び1ビン排紙トレイ31、の各ユニットで構成されている。
【0030】
図2に、カラープリンタ100の構成を示す。101はベルト状像担持体たる可撓性の感光体ベルトであり、感光体ベルト101は、回動ローラ102,3間に架設され、回動ローラ102の回転駆動により図中矢印A方向(時計方向)に搬送される。図中104は、感光体ベルト101表面を均一に帯電する帯電チャージャ、図中105は、像書込みユニットであるレーザ露光装置である。また、図中106はカラー現像装置であり、106aはマゼンタ、106bはシアン、106cはイエロー、106dは黒現像ユニットである。
【0031】
更に、図中109は、像担持体かつ中間転写媒体たる中間転写ベルトであり、中間転写ベルト109は回動ローラ110−112に架設され、回動ローラ110の回転駆動により図中矢印B方向(反時計方向)に搬送される。感光体ベルト101と、中間転写ベルト109は、感光体ベルト101の無記号の回動ローラ部で接触している。該接触部の中間転写ベルト109側には、導電性を有するバイアスローラ113が、中間転写ベルト110裏面に所定の条件で接触している。
【0032】
感光体ベルト101は帯電チャージャ104により一様に帯電された後、レーザ露光装置105による、画像記録信号で変調されたレーザ光の走査により、露光される。これにより感光体ベルト101上に静電潜像が形成される。ここで、レーザ光を変調する画像記録信号は、所望のフルカラー画像をマゼンタ,シアン,イエロー、及び黒(Bk)の色情報に分解した、各色(単色)宛てのものであり、1色宛ての静電潜像の形成と、現像装置106a−106dの中の該色宛のものによる現像が、色数分(例えばマゼンタ,シアン,イエロー、及び黒、計4回)繰返される。現像により現われた顕像(トナー像)は、それぞれ中間転写ベルト9に重ね合わせ転写される。
【0033】
即ち、図中矢印A方向に回転する感光体ベルト1上に形成される各単色画像(トナー像)は、感光体ベルト101と同期して図中矢印B方向に回転する中間転写ベルト109上に、マゼンタ,シアン,イエロー、及び黒の単色毎に、バイアスローラ113に印加された所定の転写バイアスにより順次重ね転写される。中間転写ベルト109上に重ね合わされたマゼンタ,シアン,イエロー、及び黒の画像は、給紙台116の給紙カセット116aから給紙ローラ117,搬送ローラ対118a,118b、レジストローラ対119a,119bを経て転写ローラ114へ搬送された転写紙上に一括転写される。転写終了後、転写紙上のトナー像は定着装置120により転写紙に定着(加熱圧着)される。これによりフルカラー画像が完成し、転写紙は、排紙ローラ対121a,121bを経て排紙スタック部122に排出される。
【0034】
なお、図中107は、感光体ベルト101に常時当接し、感光体ベルト101上のトナーを拭い取るクリーニングブレード、図中115は、中間転写ベルト109のクリーニング装置で、該クリーニング装置115のクリーニングブラシ115aは、画像形成動作中には中間転写ベルト110表面から離間した位置に保持され、形成像が上述の転写紙上に転写された後に中間転写ベルト110表面に当接される。
【0035】
また、感光体ベルト101,帯電チャージャ104,中間転写ベルト109,クリーニング装置107,115は、プロセスカートリッジに一体的に組付けられてユニット化されている。
【0036】
108が、感光体ベルト101上のトナー付着量を検出するためのトナー付着量センサである。今回使用したトナー付着量センサ108は、発光部が赤外発光ダイオード、拡散反射光受光部がフォトダイオードの、フォトダイオードの受光量に応じたレベルの電圧即ち検出信号を発生し出力するもの、即ち、拡散反射光光量を測定するトナー濃度センサ、である。
【0037】
定着装置120の定着ローラの内部には、定着ヒータ(ハロゲンランプ)123Cがあり、この定着ヒータ123Cに、第3電源回路PC3(図4)が通電し、これにより定着ヒータ123Cが発熱し且つ赤外線を発生して、定着ローラを加熱する。
【0038】
図3に、図1に示す複写機の電気系システムの概要を示す。複写機メカ制御部すなわち画像読取りおよび画像形成プロセス制御の主要部に、メイン制御板50上の1つのMPU51と、スキャナ制御板11上の1つのCPU12が用いられている。MPU51は作像シーケンスおよび定着制御とシステム関係の制御を、CPU12はスキャナ関係の制御をそれぞれ行う。MPU51とCPU12とは、画像データインターフェース及びシリアルインターフエースによって接続されている。
【0039】
また、図3において、20は操作部、70は入出力電気回路を搭載したI/O制御板、92は画像露光用のレーザ光を制御するLD制御板、41は給紙制御板、13はCCDを搭載する読み取り制御板、80はDC電源装置、90はマザーボードである。
【0040】
60は、パソコン,ワープロなどホストのドキュメントを印刷するプリンタ機能及びコピー,ファクシミリ,プリンタの複合動作モードを制御するためのプリンタコントローラ(ボード)である。91は、複合機能を実現するためのアプリケーション拡張ユニットで、FAX機能を搭載したファクシミリ制御ユニットである。80はDC電源/AC制御板である。
【0041】
図4にDC電源装置80上の電源回路の概要とそれによって給電される電気負荷の概要を示す。DC電源装置80には、サーキットブレーカCB,アレスタARおよび交流ACのノイズを除去するフィルタ81と、交流ACの入力電流瞬時値を検出する交流電流検出回路ISEN0と、主電源スイッチSWap(交流入力スイッチ)の閉(オン)によって給電される、交流電圧を整流平滑する整流平滑回路82、その出力直流が供給されそれぞれが直流電圧5Vおよび24Vを生成する第1および第2電源回路(DC/DCコンバータ)PC1,PC2と、パワーリレーRA2の閉(オン)によって給電される、交流電圧を100V直流に変換する第3電源回路PC3がある。第3電源回路PC3内には交流電圧を整流平滑する整流平滑回路があり、その出力直流である100Vの直流電圧をスイッチングトランジスタQ(図5)を介して定着ヒータ123Cに印加する。
【0042】
第1および第2電源回路PC1,PC2のスイッチングFET1,2(図5)ならびに第3電源回路PC3のスイッチングトランジスタQの導通を、デジタルコントローラ85が、それらにPWMパルスPWM1〜3のそれぞれを与えて、制御する。この実施例では、デジタルコントローラ85に、デジタルシグナルプロセッサDSPを用いた。以下、DSPと表現する。
【0043】
主電源スイッチSWapが開(OFF)から閉(ON)に切換えられて交流電源ACが印加され整流平滑回路82に直流電圧が表れると、それによってスイッチ回路(SW)83がオンになってバッテリ84の電圧をDSP85に印加する。DSP85がリレードライバを付勢すると、制御リレーRA3がオンしてパワーリレーRA2に給電し、パワーリレーRA2がオンして交流電圧を第3電源回路PC3に供給する。
【0044】
5V,24Vの第1,第2電源回路PC1,PC2は、スキャナモータ、ADF(原稿自動送り装置)などの負荷につながり、各負荷に必要な電圧を供給する。100V直流電圧を出力する第3電源回路PC3は、定着ヒータ123Cに100Vを出力する。
【0045】
DSP85は、マザーボード90に搭載のプリンタコントローラ60とUART(ユニバーサル・アシンクロナス・レシーバ・トランスミッタ:シリアル通信)による通信を行う。図示しないが、プリンタコントローラ60は、CPU,不揮発性メモリ,ROM,RAMおよび画像メモリを含むコンピュータシステムである。
【0046】
図5に、図4に示すスイッチ回路83と、5V生成の第1電源回路PC1および100V生成の第3電源回路PC3の構成を示す。100V商用交流電圧が、主電源スイッチSWapのオンによりノイズフィルタ81を通して、整流平滑回路82に印加される。
【0047】
ノイズフィルタ81は、100V商用交流ラインの高周波ノイズがスイッチング電源すなわち電源回路PC1〜PC3の内部に入るのを遮断し、しかもスイッチング電源が発生する高周波ノイズが商用交流ラインに漏出するのを防ぐ入力フィルタである。交流電圧はこの入力フィルタ81を通して、全波整流ダイオードブリッジと平滑コンデンサで構成される整流平滑回路82および第3電源回路PC3の全波整流回路に印加される。
【0048】
整流平滑回路82の出力電圧は抵抗とリレーRA1からなる起動回路にも加わる。整流平滑回路82の出力電圧が加わると、リレーRA1の、スイッチ回路(SW)83のダイオードD4とDSP85の動作電圧入力端Vccの間に介挿したリレー接点をリレー接片RA1で閉じる。ダイオードD4はバッテリ84に接続しているので、バッテリ電圧がDSP85に加わり、これによりDSP85が起動して、5V生成の第1電源回路PC1のスイッチングドライバDRIVE1に第1のPWMパルスPWM1を出力する。
【0049】
これにより、5V生成の第1電源回路PC1が動作状態になり、5V直流電圧を発生する。整流平滑回路82の出力直流電圧は、第1電源回路PC1の中のトランスTR1の1次巻線に印加される。スイッチング素子であるFET1がオンになると、整流平滑回路82から、1次巻線,スイッチング素子FET1ならびに電流値検出回路ISEN1介して、1次側グランドに電流が流れる。
【0050】
スイッチングドライバDRIV1は、DSP85のスイッチングON/OFF信号である第1のPWMパルスPWM1を出力するPWM出力ポートにつながっている。DRIV1,トランスTR1およびスイッチング素子FET1によって、1次側スイッチング回路が構成され、整流平滑回路82の出力電圧をPWMパルスに応答したスイッチングによりチョッピングして、トランスTR1の1次巻線にパルス通電する。
【0051】
トランスTR1の2次側には、2次巻線に誘起したパルス状電圧を直流に変換して出力する出力回路がある。出力回路は、ダイオードD1,D2、チョークコイルCH1、出力電圧検出回路VSEN1および平滑コンデンサにより構成される。
【0052】
もう1つの、24V生成の、第2電源回路PC2の構成および動作、ならびにそれらに対するDSP85の制御動作も同様である(PWM2をあたえる)。しかし、生成回路の電力容量が大きい24V生成の第2電源回路PC2は、スイッチング素子FETが複数個並列接続で用いられる。
【0053】
定着ヒータ123Cに通電する100V直流生成の第3電源回路PC3には、負荷電流値および出力電圧を検出する電流検出回路ISEN3および電圧検出回路VSEN3があり、また、定着ヒータ123Cまわりの定着温度を検出するサーミスタTHが接続されている。
【0054】
プリンタコントローラ60,I/O制御板70およびメイン制御板50の、省エネ待機モードでも入力監視をするCPUおよびMPU、ならびに省エネ待機モードで外部入力信号を発生する回路には、第1電源回路PC1が給電する。
【0055】
図6に、DSP85の構成を示す。この例では、イベントマネジャをPWMパルス発生器85eに用いている。これには、複数のPWMパルス出力ポートがあり、CPU85aが、各出力ポート宛ての、PWMパルスおよびパルスデューティを規定するデータを、PWMパルス発生器85e内のパルス生成制御用のレジスタにロードする。このロードがあるとPWMパルス発生器85eは、レジスタのデータで規定されるPWMパルスを発生して、PWMパルス出力ポートから出力する。この実施例では、3つのPWMパルス出力ポートPWM1,PWM2およびPWM3から、第1電源回路PC1,第2電源回路PC2および第3電源回路PC3のスイッチングドライバDRIVE1,DRIVE2およびDRIVE3に、各PWMパルスPWM1,PWM2およびPWM3を出力する。各PWMパルスの周期およびデューティ(通電デューティ)を規定するデータは、CPU85aがパルス発生器85eに設定する。
【0056】
DSP85内のA/D変換器85iの入力チャンネルNo.0〜8のそれぞれには、第1電源回路PC1の出力電圧V1および出力電流I1,第2電源回路PC2の出力電圧V2および出力電流I2,第3電源回路PC3の出力電圧V3および出力電流I3,交流入力瞬時電流I0,交流入力瞬時電圧V0ならびに定着温度THMのそれぞれを表す電圧(アナログ信号)すなわち検出信号が印加される。
【0057】
A/D変換器85iは、インターフェイス85hを介したCPU85aの制御(指示)のもとに、指定された入力チャンネルに加わっている検出信号(フィードバック信号)をデジタルデータに変換して、自身の出力レジスタにラッチし、変換完了信号を発生する。
【0058】
CPU85aはこの変換完了信号に応答して、デジタルデータ(A/D変換データ)すなわち検出データ(フィードバックデータ)を読み込んで、第1および第2電源回路PC1およびPC2の出力電圧を設定電圧(5V,24V)とするためのPWM1,2パルスデューティの演算と、それを規定するデータの、パルス発生器85eへの書込み,交流入力電流波形を交流入力電圧波形に相似にし、しかも交流入力電流を定電流にするための第3電源回路PC3へのPWM3パルスデューティの演算と、それを規定するデータの、パルス発生器85eへの書込み、ならびに、第1〜3電源回路PC1〜PC3の出力電圧異常および出力電流異常のチェックと、異常がある時のPWMパルス出力の停止を行う。
【0059】
CPU85aの、上述の動作或いは処理を行うプログラムは、EEPROM7bに書きこまれている。RAM85cは、データの一時的な保持或いは保存に用いられる。
【0060】
図7の(a)に、主電源スイッチSWapが開(オフ)から閉(オン)に切換ったときの、電源装置80の起動動作を示す。主電源スイッチSWapをオンすると(ステップ1)、起動回路のリレーRA1に電流が流れその接片RA1が接点がオンする(ステップ2)。なお、以下において、カッコ内には、ステップという語を省略して、ステップNo.数字のみを記す。リレー接片RA1のオンにより、DSP85の電源端子Vccにバッテリ84からダイオードD4を介して電圧が供給され、DSP85が起動する(3)。DSP85が起動すると、DSP85は5V直流電圧を生成するDC/DCコンバータである第1電源回路PC1を起動する。すなわち、それへの第1のPWMパルスPWM1の出力と、その出力電圧を参照してそれが目標値5Vになるように、第1のPWMパルスのデューティを調整するPWM制御(図8の「5V電圧制御」(72)および「5V電流異常制御」(74))を開始する(4)。第1電源回路PC1が起動すると、その5V直流が、マザーボード90のプリンタコントローラ60およびメイン制御板50のMPU51(図3)ならびにそれらによる状態監視および制御に所要の回路部に供給され、エンジン制御手段(コントローラ60のCPUとMPU51)が起動する(5)。コントローラ60は起動を完了すると、DSP85にパワーリレーRA2のオン(制御リレーRA3のリレーコイルへの通電)を指示し、これに従ってDSP85がリレードライバを付勢し、これにより制御リレーRA3がオンし、これによりパワーリレーRA2がオンする(6)。
【0061】
次に、コントローラ60がDSP85に定着ヒートアップを指示し、これに応答してDSP85は定着ヒータ用の第3電源回路PC5の出力トランジスタQをスイッチングするPWM3の出力を開始する(7)。これは、定着ヒータ123Cを内蔵する定着ローラの熱容量が大きく、温度の立上りに時間を要するために、動力系に給電する第2電源回路PC2よりも早いタイミングで起動している。定着ヒータ123Cの温度が所定値(リロード温度:170℃)に達したら、立上げのための処理を終了し、定着目標温度(180℃)とする温度制御に切換える。この切換えを終えると、DC/DCコンバータである第2電源回路PC2を起動する(8)。これらの電源回路PC1,PC2およびPC3の出力電圧がすべて所定値以上になると、DSP85は電源レデイをUART通信によりコントローラ60のCPUに報知し、コントローラ60のCPUがこれに応答して、MPU51を介して、ホーミングを行う(9)。
【0062】
このホーミングでプリンタコントローラ60のCPUは、複写機の各部位に、スキャナ位置、FIN(フィニッシャー)のトレイ位置などホーミング位置調整のホーミング動作実行を指示する。
【0063】
ホーミング動作が終了すれば、プリンタコントローラ60のCPUは、以降は、複写機の通常処理を行う。この通常処理で、公知であるが、複写又はプリント指示がなく、操作部20に操作がなく設定時間が経過したときに、プリンタコントローラ60のCPUは、省電力モードを設定する。この実施例では、第2および第3電源回路PC2,PC3の直流電圧生成を停止するよう、DSP85に指令する。これを受け、DSP85が第2および第3電源回路PC2,PC3の電圧生成制御を停止する。
【0064】
すなわち、本実施例の複写機は省電力モードである「休止モード」を持っている。これは、複写機を長時間使用しないとき、5V生成の第1電源回路PC1の5V電圧のみを残して、他の直流電圧は出力をオフして、低消費電力状態を実現させるモードである。この「休止モード」には複写機の操作を、あらかじめ設定した時間以上行わないとき、自動的に移行する。または、操作部20にある電源サブキーを数秒押下すれば移行する。省電力モードの解除には、電源サブキーを数秒押下する。
【0065】
図7の(b)に、プリンタコントローラ60のCPUによる電源供給モードの切換え制御を示す。前述のホーミング動作を終了したときから、プリンタコントローラ60のCPUは、省電力機能が設定されているかどうかを調べ、設定されていれば、省電力の「休止モード」への移行条件が成立したかどうかをチェックして(11,12)、成立していると、24V生成の第2電源回路PC2および定着ヒータに給電する第3電源回路PC3を停止し、そしてパワリレーRA2をオフにするよう、DSP85に指令する(13,14)。これを受け、DSP85は上記回路PC2,PC3の電圧生成制御を停止する。これは、これらの電源回路PC2,PC3へのPWMパルス出力ポートを、FET,トランジスタへのオフ指示レベルに開放し、かつ、それらへのPWMパルス出力PWM2,PWM3を停止(デューティを0に設定)し、そして制御リレーRA3をオフにすることにより行う。これにより、生成部PC2,PC3の内部における電力消費も実質上なくなる。
【0066】
例えば、複写機不使用のまま設定時間が経過すると、あるいは電源サブキーにより「休止モード」への移行指示があると、プリンタコントローラ60のCPUは、「休止モード」を設定して、DSP85に5V生成部PC1以外の、直流電圧生成(PC2,PC3)を停止するよう指令する。これに応答してDSP85は、第2,第3電源回路PC2,PC3への、第2,第3PWMパルスPWM2,PWM3の出力を停止すると共に、パワーリレーRA2をオフにする。
【0067】
「休止モード」を設定しているときに、電源サブキーが数秒押下され、あるいは、複写機に対するオペレータの操作又はホスト(パソコン)からのプリント指令があると、プリンタコントローラ60のCPUは、「休止モード」を解除して、DSP85に、電源復帰すなわち「作動モード」の設定を指示する(11,20,21,22)。DSP85はこれに応答して、まずパワーリレーRA2のオンと第3電源回路PC3へのPWMパルスPWM3の出力を開始し、サーミスタTHの検出温度を参照して、それがリロード温度170°C未満であると温度上昇を待ち、定着ヒータ123Cの温度がリロード温度170℃以上であった場合、あるいは170℃以上になると、DSP85は、第2電源回路PC2へのPWMパルスPWM2の出力を開始する。この第2電源回路PC2の出力電圧が所定値以上になると、DSP85は電源レデイをUART通信によりコントローラ60のCPUに報知する。
【0068】
「作動モード」を設定中でも、例えば設定枚数プリントプロセスが終了すると、第3電源回路PC3へのPWMパルスPWM3の出力を停止する(16,17)。逆に、PWM3の出力を停止しているときに、プリントプロセスが必要になると、第3電源回路PC3へのPWMパルスPWM3の出力を開始する(15,18,19)。
【0069】
図8に、DSP85のCPU85aの電源出力制御の概要を示す。リレー接片RA1の閉により、バッテリ84の電圧がDSP85に加わると、CPU85aに動作電圧が加わる(61)。これによってCPU85aが起動して、その入出力ポート,内部タイマおよびレジスタを初期設定し、待機時に割り当てられた状態に設定し、DSP85の他の要素を初期状態に設定する(62)。
【0070】
次にCPU85aは、A/D変換器85iを用いる交流瞬時電圧V0の読込み周期(サンプリング周期)Tsを定めるための、Ts時限のタイマーをスタートして(63)、そのタイムオーバに応答して実行するタイマ割込みを許可する(64)。この実施例では、Tsは50μsec.であるので、入力交流電圧の周波数が50Hz(半周期が1000×1000/100=10000μsec.)であると、入力交流電圧の半波期間に、200回タイマ割込み処理(図9)を実行する事になる。
【0071】
タイマ割込みを許可するとCPU85aは、PWM1に割り当てられた基準値デューティでPWMパルスPWM1の発振を開始して、第1電源回路PC1のFETドライバDRIV1に出力する(65)。そして、プリンタコントローラ60からの送信に応答する通信割込みを許可する(66a)。
【0072】
以上が、DC電源装置80の図7の(a)に示す起動時の動作の1〜4に対応するDSP85の初期動作であり、これにより、第1電源回路PC1が電圧を発生して、メイン制御板50およびプリンタコントローラ60のCPU又はMPUが起動する(図7の(a))。これによってプリンタコントローラ60のCPUが、通信によりDSP85のCPU85aにコマンドを与えて、図7の(a)のステップ6〜9の起動を行う。これに対応するDSP85のCPU85aのタスクを、図8には、「起動」(66b)と示した。
【0073】
「起動」(66b)がスタートしたときから、DSP85のCPU85aは、図8のステップ67〜82の、第1,第2電源回路の5V,24V出力電圧制御と出力異常ならびに第3電源回路PC3の出力異常制御を実行する。この制御を総称して、「全体制御」ということにする。なおこの「全体制御」の間でも、タイマTsがタイムオーバすると、タイマTs割込み(図9のTSI)を実行する。「全体制御」(図8のステップ67〜82)においては、タイマTs割込み(図9のTSI)の最後のステップ48で0にクリアされるレジスタCARのデータを参照して(67)、それが「0」(タイマTs割込みを完了してから、「全体制御」を完遂していない)であると、「全体制御」の実行回数CNRを1インクレメントして(68)、回数値CNRが6になったときには0に初期化して(69,70)、回数値CNRに対応して、CNR=0のときには、「5V電圧制御」(72)を実行する。CNR=1,2,3,4又は5のときにはそれぞれ、「5V電流異常制御」(74),「24V電圧制御」(76),「24V電流異常制御」(78),「100V電圧異常制御」(80)又は「100V電流異常制御」(82)に進む。ただし、5V系以外の上記制御は、プリンタコントローラ60の図7の(b)に示す電源供給モードの切換え制御の結果、DSP85にPWM2,PWM3の出力が指示されている場合であり、PWM2,PWM3の出力停止が指示されているときには、対応の上記制御はバイパスする。すなわち実行しない(75−73,77−73,79−73,81−73)。何れにしても、「全体制御」を1回通過すると、レジスタCARに1(「全体制御」を完遂した後、タイマTs割込みを実行していない)を書込む。
【0074】
レジスタCARのデータを上述のように0,1と操作して、ステップ67でそれを参照して「全体制御」に進むか否を決定しているので、タイマTs割込みを完了すると、上述の「全体制御」の中の6種の制御の1つを開始し、それを完了してから、一回のタイマTs割込みを完了してからでないと、上述の「全体制御」の中の6種の制御のもう1つを開始することはない。したがって上述の「全体制御」の中の6種の制御のそれぞれは、6Ts以上の周期で繰り返し実行される。これにより、Tsを交流入力電圧,電流の瞬時値をサンプリングするために短い時間に定めているが、正しくその周期Tsで、タイマTs割込み処理(TSI)が繰返えされる。タイマTs割込み処理(TSI)の内容は、図9を参照して後述する。
【0075】
図8の「5V電圧制御」(72)に進むとCPU85aは、A/D変換器85iのチャンネルNo.0の、第1電源回路PC1の出力電圧V1をA/D変換して読み込み、それが設定値Rf5VU以上(過電圧異常)であるか、あるいは設定値Rf5VL以下(低電圧異常)であるか、をチェックする。設定値Rf5VU未満かつRf5VL超であると、すなわち適正範囲内であると、今回読みこんだ出力電圧データの、5Vに対する誤差量を算出して誤差量をPWMパルスデューティに変換し、このパルスデューティを規定するPWM1データを算出して、それをCPU85aの内部又はRAM85cに定めたPWM1レジスタに更新書込みして、PWM1レジスタのデータをパルス発生器85eのPWM1パルス生成制御用のレジスタに書き込む。これにより、パルス発生器85eがパルス出力ポートPWM1に出力するPWMパルスが、前記出力電圧の誤差量を0にするためのデューティに変わる。これが、第1電源回路PC1の出力電圧のフィードバック制御である。
【0076】
第1電源回路PC1の出力電圧が設定値Rf5VU以上又はRf5VL以下であったときすなわち電圧異常のときには、CPU85aは、PWM1レジスタ,PWM2レジスタおよびPWM3レジスタにPWMデューティ0%のデータを書込む。これにより、パルス発生器85eのパルス出力(PWM1〜3)がすべてとまり、第1電源回路PC1のFET1,第2電源回路PC2のFET2および第3電源回路PC3のスイッチングトランジスタQがすべてオフになる。次いでCPU85aは、それ自身に許可している割込みをすべて禁止する。これにより、交流電圧(スイッチSWap)が1度遮断されてもう一度投入されるまで、DSP85が動作を停止し、第1電源回路PC1,第2電源回路PC2および第3電源回路PC3共に、動作を停止し出力がなくなる。
【0077】
図8の「5V電流異常制御」(74)に進むとCPU85aは、A/D変換器85iのチャンネルNo.1の第1電源回路PC1の出力電流I1を読み込んで、それが設定値Rf5ViU以上(過電流異常)又はRf5ViL以下(低電流異常)であるかをチェックする。そうであるとそこでCPU85aはPWM1レジスタ,PWM2レジスタおよびPWM3レジスタにPWMデューティ0%のデータを書込む。これにより、パルス発生器85eのパルス出力(PWM1〜3)がすべてとまり、第1電源回路PC1のFET1,第2電源回路PC2のFET2および第3電源回路PC3のスイッチングトランジスタQがオフになる。次いでCPU85aは、それ自身に許可している割込みをすべて禁止する。
【0078】
図8の「24V電圧制御」(76)の内容は、上述の「5V電圧制御」(72)と同様であり、CPU85aは、A/D変換器85iのチャンネルNo.2の第2電源回路PC2の出力電圧V2を読み込んで、それを設定値24Vにするように、第2電源回路PC2のドライバFET2に与えるPWM2パルスのデューティを、同様にフィードバック制御する。第2電源回路PC2の出力電圧V2が過電圧異常(出力電圧がRf24VU以上)もしくは低電圧異常(Rf24VL以下)であると、DSP85のCPU85はPWM2データを0(通電デューティ0:通電停止)とし、すなわち第2電源回路PC2の駆動を停止する。
【0079】
図8の「24V電流異常制御」(78)の内容は、上述の「5V電流異常制御」(74)と大要は同様である。この「24V電流異常制御」(78)でCPU85aは、A/D変換器85iのチャンネルNo.3の第2電源回路PC2の出力電流I2を読み込んで、それが過電流異常(出力電流がRf24iU以上)もしくは低電流異常(Rf24iL以下)であると、PWM2データを0にする。すなわち第2電源回路PC2の駆動を停止する。
【0080】
図8の「100V電圧異常制御」(80)でCPU85aは、A/D変換器85iのチャンネルNo.4の第3電源回路PC3の出力電圧V3を読み込んで、それが過電圧異常(出力電圧がRf100VU以上)もしくは低電圧異常(Rf100VL以下)であると、PWM3データを0にする。すなわち第3電源回路PC3の駆動を停止する。
【0081】
図8の「100V電流異常制御」(82)でCPU85aは、A/D変換器85iのチャンネルNo.5の第3電源回路PC3の出力電流I3を読み込んで、それが過電流異常(出力電流がRf100iU以上)もしくは低電流異常(Rf100iL以下)であると、PWM3データを0にする。すなわち第3電源回路PC3の駆動を停止する。
【0082】
図9を参照する。タイマTsのタイムオーバに応答して、DSP85のCPU85aが、図9に示す「タイマ割込み」(TSI)に進み、まず次回のタイマTs割込みまでの時間を定めるために、タイマTsを再スタートする(30)。次にCPU85aは、A/D変換器85iに入力チャンネルNo.7の入力電圧A/D変換を指示し、A/D変換器85iが変換したデジタルデータ、このときの交流入力電圧の瞬時電圧値データV0を読み込んでレジスタRV0にセーブする(31)。なお、レジスタとは、CPU85aの内部メモリの1領域を指す。
【0083】
次にCPU85aは、プリンタコントローラ60の図7の(b)に示す電源供給モードの切換え制御の結果、DSP85にPWM3の出力が指示されている状態(PWM3出力要)であるかチエックして(32)、そうであると「定電流制御」(33)を実行する。「定電流制御」(33)の内容は、図10に示し後述する。
【0084】
PWM3の出力が不要であると、又は「定電流制御」(33)を実行すると、次にCPU85aは、今回読みこんだ瞬時電圧値データV0を、前回の処理(ここでは50μsec.前のTSI)で検出しレジスタRPV0に保存している瞬時電圧値データPV0と比較して(34)、前回値PV0よりも大きい場合は、今回値V0をピーク電圧PeV0としてレジスタRPeV0に保存する(35)。次にピーク電圧とした値PeV0が真のピーク電圧かどうか判断するために、前回値PV0からの増加分V0−PV0の累積AiV0を演算して累積AiV0を更新する(36)。次に、今回値V0を前回値PV0としてレジスタRPV0に保存し(37)、レジスタCARをクリアして(48)、今回の割込み処理を終了する。
【0085】
一方、今回値V0が前回値PV0よりも小さかった場合は、その差分である減少分PV0−V0の累積ArV0を演算して、累積ArV0を更新する(38)。次に、今回値V0を前回値PV0としてレジスタRPV0に保存する(39)。このあと、ピーク電圧の検出値として保存しているデータPeV0が真のピークであるか判定するために、入力電圧が100V以上減少および50V以上増加した期間内で検出されたものであるか判断し(40,41)、これに適合しない場合はデータPeV0は真のピーク電圧では無いと判断し、レジスタCARをクリアして(48)、今回の割込み処理を終了する。
【0086】
しかし、適合した場合には、データPeV0が真のピーク電圧と確定し、前の半周期で検出したピーク電圧であるレジスタRVpのピーク値Vpを前回ピーク値PVpとしてレジスタRPVpに移し(42)、今回検出したピーク値PeV0を今回の半周期のピーク値VpとしてレジスタRVpに保存する(43)。次にAC電源の一周期である正負極性のピーク電圧PVp(レジスタRPVpのデータ),Vp(レジスタRPeのデータ)の平均値Vpを演算する(44)。次に、この平均値Vpに対する、予め設定してある基準のピーク電圧値Vps(これはAC電源の定格電圧時の値で、ここでは100Vrmsなので141V=100Vrms×√2)の比Kv=Vps/Vpを演算する(45)。この比Kvは、後述の「定電流制御」(33)で、入力電圧瞬時値V0に対応する電流の目標瞬時値を生成するのに使用する。次にCPU85aは、増加分の累積AiV0およびを減少分の累積ArV0をリセットし(46,46)、レジスタCARをクリアして(48)、今回の割込み処理を終了する。
【0087】
次に、図10を参照して、「定電流制御」(33)の内容を説明する。ここでCPU85aはまず、A/D変換器85iに入力チャンネルNo.8の入力電圧A/D変換を指示し、A/D変換器85iが変換したデジタルデータ、このときの定着温度センサTHの検出温度をあらわす定着温度データTHMを読み込んでレジスタRTHにセーブする(51)。次にCPU85aは、定着温度THMが所定値(ここでは180℃)以下であるかチェックし(52)、越えている場合はPWMパルスPWM3のデューティを0%に指定して(53)、PWMパルス発生器85eからのPWM3の出力を停止する。これにより、第3電源回路PC3のスイッチングトランジスタQがオフを維持し、定着ヒータ123Cへの通電が止まる。
【0088】
定着温度THMが所定値(ここでは180℃)以下であった場合は、DC電源装置80の交流入力電流が該装置80の交流定格電流(実効値15A)となるように定着ヒータ123Cに通電するために、検出した瞬時電圧値V0を同じ位相での定格瞬時電圧値Vs相当値AV0=Kv×V0に校正し(54)、その電圧における入力電流の定格瞬時電流値Is相当値TI0=AV0×Kiを算出してこれを瞬時電流目標値とする(55)。
【0089】
この実施例では、DC電源装置80の交流入力の定格電圧は100V(実効値)、定格電流は15Aなので、その時の負荷抵抗(Vs/Is)は100/15≒6.7Ωであり、その逆数Ki=Is/Vs=15/100=0.15としている。
【0090】
次にCPU85aは、A/D変換器85iのチャンネルNo.6の、交流入力電流の瞬時値I0をあらわす、電流検出回路ISEN0の検出信号をA/D変換して読込んでレジスタRI0に保存する(56)。そして、瞬時電流目標値TI0に対する検出値I0の偏差TI0−I0を算出して、これを0にするためのPWMパルスPWM3のデューティ補正量G・(TI0−I0)を算出して、その分の補正を現在設定しているデューティに加えた、
補正後デューティ=現PWM3のデューティ+G・(TI0−I0)
を、PWM3のデューティに指定する(58)。これにより、PWMパルス発生器85eが第3電源回路PC3のスイッチングトランジスタQに出力するPWM3が、瞬時電圧値V0に対応する定格瞬時電圧値Vs(すなわちAV0=Kv×V0)における定格瞬時電流値Is(すなわちTI0=AV0×Ki=Ki×Kv×V0)に、入力交流電流瞬時値I0を合致させるPWMデューティとなり、I0=Ki・V0となる。すなわち、入力交流電流(I0)が、入力交流電圧(V0)の波形に相似の、定格電流値(15A)になる。
【0091】
以上に説明したように、DSP85のCPU85aは、定着温度を所定値180℃に保つために定着ヒータ123Cに供給する負荷電流を制御する。この制御には、AC電源からDC電源装置80への入力電流が、許容されている定格電流以内(ここでは実効値15A)となるように負荷電流(ここでは定着ヒータ)を制御することも含んでいる。
【0092】
この実施例では、主に定着ヒータ123Cの温度の応答性を向上するために、DC電源装置80に許容される入力電流の範囲で最大の負荷電流を供給するようにしている。この負荷電流は、定着ヒータ123C以外の負荷の付勢状態(例えば、プリント中、プリント待機中など)により変動するため、入力電流I0を検出しその範囲内で前記の負荷電流の制御をおこなっている。また、AC電源は一般に正弦波であるが、入力電流I0が電源電圧の波形と相似となるように、電源電圧の瞬時値V0を検出し、その電圧に対応した電流値となるように定電流制御を行なっている。また、AC電源の電源電圧V0も同AC電源に接続される他の機器の有無などで変動するため、この変動によらず定格電流となるようにしている。
【0093】
図11に、AC電源の波形と対応させて描いたDSP85のCPU85aによる制御シーケンスを示す。図11に示す電源電圧はAC電源からDC電源装置80への入力電圧波形であり、電圧は100V(実効値)である。検出電圧は、第3電源回路PC3の分圧抵抗R2に現われる電圧の波形である。パワーリレーRA2がオンすると、検出電圧が発生する。DSP85のCPU85aは、プリンタコントローラ60からPWM3の出力を指示されているときに、前述の「定電流制御」(33)に進入し、そこで定着温度THMが所定値(180℃)以下の間のみ、交流入力電流I0を定格電流値Isとする負荷電流値制御すなわち定着ヒータ123Cへの通電を行う。
【0094】
ピーク電圧Peの検出は、定格電圧Vsに対する検出電圧V0のずれ、すなわち入力交流電圧の変動、にもかかわらず、定格電流を流すために検出し、ピーク電圧Pe(入力交流電圧)が低いときには、その分検出電圧V0を高く補正(AV0=Kv・V0)する。このため、タイマTs割込み(TSI)の中で、まず、ピーク電圧検出:nにて、全波整流された検出電圧V0から、AC電源の一周期内(ここでは位相0から360度)の正負極性のピーク電圧Vp:1pとVp:1mをそれぞれ検出し、その平均値をその周期のピーク電圧と確定する。これをもとに次の半周期(ここでは位相360度から540度)で定電流制御:nを実行し、一つの定電流制御が完了する。
【0095】
次に残りの半周期(ここでは位相540度から720度)は、前回検出したピーク電圧の後の方のデータVp:1mと、定電流制御:nの処理と併行して検出したピーク電圧Vp:2Pの平均値を、前の一周期(位相180度から540度)のピーク電圧として確定し、定電流制御:n+1を実行する。以降、この繰り返しで、ピーク電圧Peを決定している。
【0096】
図12は、図11で説明した半周期内の定電流制御のサンプリングタイミングを、模式的に示す。目標入力電流は定格電流を絶対値で表わしてある。AC電源の周波数は50Hzである。定電流制御はTs=50μS(20KHz)の周期で繰り返し実行している。この処理の中では、そのときの入力電圧(交流瞬時電圧V0)に応じた入力電流の目標値(瞬時電流目標値TI0)を演算し、入力瞬時電流値I0がその目標値となるように、定着ヒータ123Cに供給する負荷電流を、スイッチングトランジスタQのPWM制御(パルス幅変調制御)で制御している。
【0097】
尚、目標値TI0は入力瞬時電圧V0をもとに演算してるが、入力瞬時電圧V0は、変動する場合があるため前の一周期で検出したピーク電圧Vpに対する定格電圧のピーク電圧Vpsの比Kvを用いて補正(入力電圧の正規化)を行なっている。
【0098】
図13は、図12のサンプリングタイミングを、時間軸をさらに拡大して示すものである。PWM制御は、周期をTsに固定して、トランジスタオン時間を制御していて、PWM周期Tsに対するオン時間の比率であるデューティ(通電デューティ)を0から100%まで可変するようにしている。すなわち図13に示すPWM3信号の、パルスデューティ〔高レベルHの区間幅/パルス周期Ts〕×100%を、0から100%まで可変するようにしている。PWM3信号はPWMパルス発生器85eが発生し、第3電源回路PC3の駆動回路DRIV3に与えられ、駆動回路DRIV3が、PWM3信号の高レベルHの区間でスイッチングトランジスタQをオンにし、低レベルLの区間でオフにする。したがって、パルス電流が定着ヒータ123Cに流れその時系列平均値が前記デューティに比例する。
【0099】
【発明の効果】
交流瞬時電圧V0が正弦波の変化を示すものであると、交流瞬時電流I0が正弦波の変化を示すものとなり、交流入力電流の波形歪が低減する。AC電源の電圧(Vp)が高いとか同時給電負荷数が少ないなどの、1つの負荷(123C)に対する給電環境が恵まれている時には、該負荷(123C)に対する給電電流値が自動的に高くなる。例えば負荷が定着ヒータ(123C)の場合は、温度上昇が早く、省エネルギーのための休止モードから画像形成あるいはその準備のための作動モードへの復帰時の画像形成可となるまでの遅れ時間が短くなり、また定温度制御中では通電時の温度上昇が速いので、定着温度の安定性が高くなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例の電源装置80を装備したプリンタ100を含む複合機能複写機の外観を示す正面図である。
【図2】 図1に示すプリンタ100の画像形成機構の概要を示すブロック図である。
【図3】 図1に示す複写機の電気系統のシステム構成を示すブロック図である。
【図4】 図3に示すDC電源装置80上の電源回路の概要を示すブロック図である。
【図5】 図4に示す第1〜3電源回路PC1〜3の一部の回路構成を示す電気回路図である。
【図6】 図5に示すDSP85の電気システムを示すブロック図である。
【図7】 (a)は、図4に示すDC電源装置80およびプリンタコントローラ60の、主電源スイッチSWapが投入された直後の、複写機を起動する処理の概要を示すフローチャートであり、(b)は、該起動を完了した後の、プリンタコントローラ60の電源出力のオン/オフ制御を示すフローチャートである。
【図8】 図6に示すDSP85のCPU85aの、電源回路制御の内容を示すフローチャートである。
【図9】 図6に示すDSP85のCPU85aの、Ts時限タイマのタイムオーバに応答する割込み処理の内容を示すフローチャートである。
【図10】 図9に示す「定電流制御」(33)の内容を示すフローチャートである。
【図11】 図4に示すDC電源装置80に供給される交流電圧および装置80ないでそれを検出した電圧ならびにCPU85aによるピーク電圧検出と定電流制御のタイミングを示すタイムチャートである。
【図12】 図4に示すDC電源装置80に供給される交流電圧および目標電流ならびに電圧および電流のサンプリングタイミングを示すタイムチャートである。
【図13】 図6に示すDSP85が第3電源回路PC3に与えるパルス信号PWM3,これに応答して第3電源回路PC3が出力するヒータ電流、および、ヒータ電流が流出することによる交流入力電流の変化、を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
101:感光体ベルト 102,103:回動ローラ
104:帯電チャージャ 105:レーザ露光装置
106:カラー現像装置 107:クリーニングブレード
109:中間転写ベルト 110−112:回動ローラ
113:バイアスローラ 114:転写ローラ
115:クリーニング装置 116:給紙台
117:給紙ローラ 118a,118b:搬送ローラ対
119a,119b:レジストローラ対
120:定着装置 121a,121b:排紙ローラ対
122:排紙スタック部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a power supply method, a power supply apparatus, and an image forming apparatus that receive power from an AC power supply and supply adjusted power to a load. Specifically, for example, in an image forming apparatus such as a printer, a copier, a facsimile, or an original image reading apparatus, the power from an AC power source is supplied to a relatively high power consumption load, and control is performed. The present invention relates to a composite power supply that simultaneously supplies power to a load with relatively low power consumption such as a system circuit or an electronic device.
[0002]
[Prior art]
For example, in a power supply device that supplies power to several types of loads having different operating voltages, such as a power supply device of an image forming apparatus, a lower limit voltage when supply power fluctuates due to voltage fluctuation of an AC power supply, and the like. Each load current value in the apparatus is set so that the input current to the apparatus is less than or equal to a predetermined upper limit value under any of the conditions where the option is connected and the power consumption in the apparatus is maximized.
[0003]
For this reason, when the AC power supply is at a standard voltage or when no option is connected to the device, the input current to the device is much lower than a predetermined value. This is a usage with a so-called margin.
[0004]
For DC loads, the input AC voltage is rectified and smoothed, and if necessary, the voltage value is adjusted (transformed) by a DC / DC converter and then supplied directly, or pulsed by PWM control via a switching circuit. . In the case of energizing the AC load, the energization power to the AC load is controlled by conduction phase control using a triac.
[0005]
When there is a rectifying and smoothing circuit that converts input AC voltage to DC voltage, if the load current is low, the capacitor of the rectifying and smoothing circuit is charged with the input AC current only near the peak value of the input AC voltage. Collapses from the sine wave to generate a harmonic component, which not only lowers the power factor of the AC power (increases power loss) but also causes power supply noise. Even in the AC energization based on the conduction phase control using the triac, if the required load current is low, the conduction (on trigger) phase angle increases and the collapse of the input AC current waveform increases.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The first object of the present invention is to reduce the waveform distortion of the AC input current. In addition, the second object is to make the power supply to the load suitable when the power supply environment for one load is favorable, such as when the voltage of the AC power supply is high or the number of simultaneous power supply loads is small. The third object is to reduce the waveform distortion of the AC input current of the image forming apparatus, and image formation is possible when the image forming apparatus returns from the sleep mode for energy saving to the operation mode for image formation or preparation. The fourth purpose is to shorten the delay time until the image becomes, specifically, the temperature of the fixing heater of the image forming apparatus is increased as quickly as possible while reducing the waveform distortion of the AC input current. The fifth object is to increase the temperature stability.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
(1) In a method of receiving AC power and supplying adjusted power to a load (123C),
AC input instantaneous voltage (V0) , Instantaneous current value (I0) And peak voltage Detect value (Vp)
Above Peak voltage For value (Vp) AC input is rated voltage (Vs) And rated current (Is) The peak voltage that is the peak voltage value at Ratio of reference value (Vps) (Kv ) And the rated voltage Against Said rating Current ratio (Ki) The To the instantaneous voltage value (VO) Multiplied Instantaneous current Goal Generate a value (TIO)
The instantaneous current value (IO) of AC input is the instantaneous current Goal A power supply method characterized by controlling power supply to a load (123C) so as to match a value (TIO).
[0008]
In addition, in order to make an understanding easy, the code | symbol of the corresponding element or the corresponding matter of the Example shown in drawing and mentioned later in parenthesis was added for reference. The same applies to the following.
[0009]
here, Peak voltage when AC input is rated voltage Vs and rated current Is value The peak voltage Standard Value V When expressed as ps, the actual AC instantaneous voltage is V0, peak When the value is Vp, the alternating instantaneous current I0 is assumed to be the next instantaneous current. Goal Value TI0,
TI0 = (Is / Vs) · V0 · (Vps / Vp) (1)
= Ki ・ Vps ・ V0 / Vp (2)
= K ・ V0 / Vp (3)
= Ki / Kv / V0 (4)
Ki = Is / Vs (5)
K = Ki ・ Vps (6)
Kv = Vps / Vp (7)
If adjusted to match the AC instantaneous current I0 is Rated current Since it coincides with the value Is and is proportional to the AC instantaneous voltage V0, if the AC instantaneous voltage V0 indicates a change in sine wave, the AC instantaneous current I0 indicates a change in sine wave.
[0010]
In the present invention, the AC instantaneous current I0 is the instantaneous current according to the above equation (4). Goal Since the power supplied to the load (123C) is controlled so that the value TI0 = Ki · Kv · V0, the waveform distortion of the AC input current is reduced. AC power supply peak Voltage value When the power supply environment for one load (123C) is favorable, such as when (Vp) is high or the number of simultaneous power supply loads is small, the power supply current value for the load (123C) automatically increases. For example, when the load is a fixing heater (123C), the temperature rises quickly, and the delay time until image formation is possible when returning from the sleep mode for energy saving to the operation mode for image formation or preparation is short. In addition, during the constant temperature control, the temperature rise during energization is fast, so that the stability of the fixing temperature is increased.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(2) Peak following time series change of instantaneous voltage value (VO) of AC input Voltage Value (Vp) put out The power feeding method according to (1) above.
According to this, with a relatively simple process, Peak voltage The value (Vp) can be determined.
[0012]
(3) In the power supply device (80) that receives AC power and supplies the adjusted power to the load (123C),
Means for detecting instantaneous voltage value (V0) of AC input (R2,85);
Means (ISEN0, 85) for detecting the instantaneous current value (I0) of the AC input;
AC input voltage Peak voltage Means (R2,85) for detecting the value (Vp);
Above Peak voltage For value (Vp) AC input is rated voltage (Vs) And rated current (Is) The peak voltage that is the peak voltage value at Ratio of reference value (Vps) (Kv ) And the rated voltage Against Said rating Current ratio (Ki) The To the instantaneous voltage value (VO) Multiplied Instantaneous current Goal Means (85) for generating a value (TIO); and
The instantaneous current value (IO) of the AC input is the instantaneous current. Goal Power supply control means (85) for controlling the power supplied to the load (123C) so as to match the value (TIO);
A power supply apparatus comprising:
[0013]
According to this, the AC instantaneous current I0 is the instantaneous current according to the above equation (4). Goal Since the power supply control means (85) controls the power supply to the load (123C) so that the value (TI0) is obtained, the waveform distortion of the AC input current is reduced. AC power supply peak Voltage value When the power supply environment for one load (123C) is favorable, such as when (Vp) is high or the number of simultaneous power supply loads is small, the power supply current value for the load (123C) automatically increases. For example, when the load is a fixing heater (123C), the temperature rises quickly, and the delay time until image formation is possible when returning from the sleep mode for energy saving to the operation mode for image formation or preparation is short. In addition, during the constant temperature control, the temperature rise during energization is fast, so that the stability of the fixing temperature is increased.
[0014]
(4) of the AC input voltage Peak voltage The means (R2, 85) for detecting the value (Vp) detects the peak voltages of the positive and negative polarities during one period (T) of the AC input, and calculates the average value thereof. Peak voltage Value (Vp); The power supply device according to (3) above. According to this, the representative value (Vp) can be detected with high accuracy even in an environment where the power supply situation is not good, such as private power generation, in which the fluctuation of the AC power supply is large.
[0015]
(5) A visible image forming apparatus (100) having means (20) and control means (50, 60) for inputting instructions from an operator, and forming a visible image corresponding to an image signal on a sheet; An energization adjusting means (Q) for adjusting the power supplied to the electrical load of the forming apparatus (100); and the power supply apparatus according to (3) above,
The power supply control means (85) of the power supply device supplies a power supply control signal (PWM3) to the power supply adjustment means (Q), and the instantaneous current value (IO) of the AC input is the instantaneous current. Goal Change to match the value (TIO);
Image forming apparatus.
[0016]
According to this, the function and effect described in the above (3) can be similarly obtained in the image forming apparatus.
[0017]
(6) The power supply control signal is a PWM pulse (PWM3), and the energization adjusting means to which it is supplied is a switching means (Q) for energizing the fixing heater (123C);
The power supply control means (85) outputs the power supply control signal to the instantaneous current. Goal Corresponding to the deviation (TIO-IO) of the instantaneous current value (IO) with respect to the value (TIO), the deviation is reduced and the temperature sensor (TH) of the visible image forming apparatus (100) is changed. When the fixing temperature (THM) detected by the printer is below the set value (180 ° C), the duty of the PWM pulse (PWM3) is changed to one that reduces the deviation (TI0-I0), and the fixing temperature (THM) When the set value (180 ° C) is exceeded, the energizing current value of the fixing heater (123C) is limited to a low value including zero;
The image forming apparatus according to (5) above.
[0018]
According to this, the AC instantaneous current I0 is the instantaneous current according to the above equation (4). Goal Since the PWM pulse (PWM3) given to the switching means (Q) by the power supply control means (85) is changed so that the value (TI0) is obtained, the waveform distortion of the AC input current of the image forming apparatus is reduced. The number of simultaneous power supply loads, such as when the AC power supply voltage (Vp) is high, immediately after the image forming apparatus is turned on, or when warming up when returning from the sleep mode for energy saving to the operation mode for image formation or preparation When there is little, the current supplied to the fixing heater (123C) is high, the temperature rises quickly, and the warm-up time is short. Become .
[0019]
When the fixing temperature (THM) reaches a set value (180 ° C. or lower, such as 170 ° C.), image formation can be started. When power is supplied to many other loads for image formation, the AC input current value increases, so the power supply current value to the fixing heater (123C) automatically decreases. When the number of energized loads decreases due to the end of image formation or the like, a high current flows through the fixing heater (123C) when the fixing temperature (THM) is lower than the set value (180 ° C.). In this way, rational distribution of the current value to the fixing heater (123C) and other loads is automatically performed.
[0020]
(7) Instantaneous current Goal The means (85) for generating the value (TIO) presets the target value of the input current at each voltage value within the half cycle of the AC power source, and detects the detected peak voltage. value Vp Rupi Voltage Standard value According to the ratio Kv = Vps / Vp with Vps, the target value of the input current I0 at each voltage value V0 within the half cycle of the AC power supply is corrected (TI0 = Ki · Kv · V0). Power supply.
[0021]
According to this, even in an environment where the power supply situation is not good, it is possible to accurately control the current input to the power supply device.
[0022]
(8) The means (R2,85) for detecting the instantaneous voltage value (VO) and the means (ISEN0,85) for detecting the instantaneous current value (IO) are respectively connected to the voltage V0 and the input current I0 input from the AC power source. The power supply control means (85, PWM3, Q) performs PWM control of the load current so that the input current I0 of the AC power supply becomes equal to the target value TI0; 3) Power supply device.
[0023]
According to this, the waveform of the input current can be made sinusoidal, and the AC power supply can be used efficiently. Harmonic current can be reduced.
[0024]
(9) The power supply control means (85, PWM3, Q) performs PWM control on the load current supplied to the fixing device (123C) in the device (100) so that the input current I0 becomes equal to the target value TI0 (PWM3 In addition, when the temperature (THM) of the fixing device (123C) is detected and the detected temperature is higher than a predetermined temperature (180 ° C.), the fixing device (123C) has priority over the control of the input current I0. ) To limit the load current (PWM3 = 0); the image forming apparatus of (5) above.
[0025]
According to this, it is possible to shorten the rise time from the standby state of the apparatus (100) until image formation is possible, and to further improve the stability of the fixing temperature.
[0026]
(10) The image forming apparatus according to (9), wherein an energization duty to the fixing device (123C) by PWM control (PWM3) is between 0% and 100%.
[0027]
According to this, the input current I0 to the apparatus (100) can be finely controlled, and an energy-saving image forming apparatus can be provided.
[0028]
Other objects and features of the present invention will become apparent from the following description of embodiments with reference to the drawings.
[0029]
【Example】
FIG. 1 shows the external appearance of a multifunction copying machine incorporating a power supply apparatus according to an embodiment of the present invention. This multi-function copier is roughly an automatic document feeder [ADF] 30, an
[0030]
FIG. 2 shows the configuration of the
[0031]
Further,
[0032]
The
[0033]
That is, each single-color image (toner image) formed on the
[0034]
In the figure, reference numeral 107 denotes a cleaning blade that always contacts the
[0035]
Further, the
[0036]
[0037]
Inside the fixing roller of the fixing
[0038]
FIG. 3 shows an outline of the electric system of the copying machine shown in FIG. One
[0039]
In FIG. 3, 20 is an operation unit, 70 is an I / O control board equipped with an input / output electric circuit, 92 is an LD control board for controlling laser light for image exposure, 41 is a paper feed control board, 13 is A reading control board on which a CCD is mounted, 80 is a DC power supply, and 90 is a motherboard.
[0040]
A printer controller (board) 60 controls a printer function for printing a document of a host such as a personal computer or a word processor, and a combined operation mode of a copy, facsimile, and printer.
[0041]
FIG. 4 shows an outline of a power supply circuit on the DC
[0042]
The
[0043]
When the main power switch SWap is switched from open (OFF) to closed (ON) and the AC power supply AC is applied and a DC voltage appears in the rectifying / smoothing circuit 82, the switch circuit (SW) 83 is thereby turned on and the
[0044]
First and second power supply circuits PC1 and PC2 of 5V and 24V are connected to loads such as a scanner motor and an ADF (automatic document feeder), and supply necessary voltages to the loads. The third power supply circuit PC3 that outputs a 100V
[0045]
The
[0046]
FIG. 5 shows the configuration of the switch circuit 83 shown in FIG. 4, the first power supply circuit PC1 generating 5V, and the third power supply circuit PC3 generating 100V. A 100 V commercial AC voltage is applied to the rectifying and smoothing circuit 82 through the
[0047]
The
[0048]
The output voltage of the rectifying / smoothing circuit 82 is also applied to a starting circuit composed of a resistor and a relay RA1. When the output voltage of the rectifying / smoothing circuit 82 is applied, the relay contact of the relay RA1 between the diode D4 of the switch circuit (SW) 83 and the operating voltage input terminal Vcc of the
[0049]
As a result, the first power supply circuit PC1 that generates 5V enters an operating state and generates a 5V DC voltage. The output DC voltage of the rectifying / smoothing circuit 82 is applied to the primary winding of the transformer TR1 in the first power supply circuit PC1. When the switching element FET1 is turned on, a current flows from the rectifying / smoothing circuit 82 to the primary side ground via the primary winding, the switching element FET1 and the current value detection circuit ISEN1.
[0050]
The switching driver DRIV1 is connected to a PWM output port that outputs a first PWM pulse PWM1 that is a switching ON / OFF signal of the
[0051]
On the secondary side of the transformer TR1, there is an output circuit that converts a pulse voltage induced in the secondary winding into a direct current and outputs it. The output circuit includes diodes D1 and D2, a choke coil CH1, an output voltage detection circuit VSEN1, and a smoothing capacitor.
[0052]
The same is true for the configuration and operation of the second power supply circuit PC2 that generates 24V, and the control operation of the
[0053]
The third power supply circuit PC3 that generates 100V DC that energizes the fixing
[0054]
The CPU and MPU that monitor inputs even in the energy saving standby mode and the circuit that generates an external input signal in the energy saving standby mode of the
[0055]
FIG. 6 shows the configuration of the
[0056]
The input channel No. of the A / D converter 85i in the
[0057]
The A / D converter 85i converts the detection signal (feedback signal) applied to the designated input channel into digital data under the control (instruction) of the CPU 85a via the interface 85h and outputs its own output. Latch in register and generate conversion complete signal.
[0058]
In response to the conversion completion signal, the CPU 85a reads digital data (A / D conversion data), that is, detection data (feedback data), and sets the output voltages of the first and second power supply circuits PC1 and PC2 to the set voltage (5V, 24V) to calculate PWM1, 2 pulse duty, write the data defining it to the pulse generator 85e, make the AC input current waveform similar to the AC input voltage waveform, and make the AC input current constant current To calculate the PWM3 pulse duty to the third power supply circuit PC3, write the data defining it to the pulse generator 85e, and output voltage abnormality and output of the first to third power supply circuits PC1 to PC3 Checks for current abnormality and stops PWM pulse output when there is abnormality.
[0059]
A program for performing the above-described operation or processing of the CPU 85a is written in the EEPROM 7b. The RAM 85c is used for temporary storage or storage of data.
[0060]
FIG. 7A shows a start-up operation of the
[0061]
Next, the
[0062]
In this homing, the CPU of the
[0063]
When the homing operation is completed, the CPU of the
[0064]
That is, the copying machine of this embodiment has a “pause mode” that is a power saving mode. In this mode, when the copying machine is not used for a long time, only the 5V voltage of the first power supply circuit PC1 that generates 5V is left, and the output of other DC voltages is turned off to realize a low power consumption state. The “pause mode” is automatically shifted when the operation of the copying machine is not performed for a preset time. Alternatively, when the power subkey on the
[0065]
FIG. 7B shows the power supply mode switching control by the CPU of the
[0066]
For example, when the set time elapses without using the copying machine or when there is an instruction to shift to the “pause mode” by the power subkey, the CPU of the
[0067]
While the “pause mode” is set, if the power sub key is pressed for a few seconds, or if there is an operator's operation on the copying machine or a print command from the host (personal computer), the CPU of the
[0068]
Even when the “operation mode” is set, for example, when the set number of sheets printing process is completed, the output of the PWM pulse PWM3 to the third power supply circuit PC3 is stopped (16, 17). On the contrary, when the output of PWM3 is stopped, if a printing process is required, output of PWM pulse PWM3 to the third power supply circuit PC3 is started (15, 18, 19).
[0069]
FIG. 8 shows an outline of power output control of the CPU 85a of the
[0070]
Next, the CPU 85a starts a timer of Ts time limit for determining the reading cycle (sampling cycle) Ts of the AC instantaneous voltage V0 using the A / D converter 85i (63), and executes it in response to the time over. The timer interrupt to be performed is permitted (64). In this embodiment, Ts is 50 μsec. Therefore, when the frequency of the input AC voltage is 50 Hz (half cycle is 1000 × 1000/100 = 10000 μsec.), 200 timer interruptions are performed during the half-wave period of the input AC voltage. Processing (FIG. 9) is executed.
[0071]
When the timer interrupt is permitted, the CPU 85a starts oscillation of the PWM pulse PWM1 with the reference value duty assigned to the PWM1, and outputs it to the FET driver DRIV1 of the first power supply circuit PC1 (65). Then, the communication interruption in response to the transmission from the
[0072]
The above is the initial operation of the
[0073]
When “start-up” (66b) starts, the CPU 85a of the
[0074]
Since the data of the register CAR is manipulated as 0 and 1 as described above and it is determined in
[0075]
When proceeding to “5V voltage control” (72) in FIG. 8, the CPU 85a determines the channel number of the A / D converter 85i. 0, the output voltage V1 of the first power supply circuit PC1 is A / D converted and read, and whether it is equal to or higher than the set value Rf5VU (abnormal overvoltage) or lower than the set value Rf5VL (abnormal undervoltage) To check. If it is less than the set value Rf5VU and exceeds Rf5VL, that is, within the appropriate range, the error amount for 5V of the output voltage data read this time is calculated, and the error amount is converted into a PWM pulse duty. The prescribed PWM1 data is calculated, updated and written in the PWM1 register set in the CPU 85a or RAM 85c, and the data in the PWM1 register is written in the PWM1 pulse generation control register of the pulse generator 85e. As a result, the PWM pulse output from the pulse generator 85e to the pulse output port PWM1 changes to a duty for reducing the error amount of the output voltage to zero. This is feedback control of the output voltage of the first power supply circuit PC1.
[0076]
When the output voltage of the first power supply circuit PC1 is the set value Rf5VU or more or Rf5VL or less, that is, when the voltage is abnormal, the CPU 85a writes the data of the
[0077]
When proceeding to “5V current abnormality control” (74) in FIG. 8, the CPU 85a determines the channel No. of the A / D converter 85i. The output current I1 of one first power supply circuit PC1 is read, and it is checked whether it is equal to or higher than a set value Rf5ViU (overcurrent abnormality) or Rf5ViL (low current abnormality). If so, then the CPU 85a writes the data of the
[0078]
The content of “24V voltage control” (76) in FIG. 8 is the same as that of the “5V voltage control” (72) described above, and the CPU 85a determines the channel number of the A / D converter 85i. The output voltage V2 of the second second power supply circuit PC2 is read, and the duty of the PWM2 pulse applied to the driver FET2 of the second power supply circuit PC2 is similarly feedback-controlled so that it is set to the set value 24V. If the output voltage V2 of the second power supply circuit PC2 is an overvoltage abnormality (output voltage is Rf24VU or more) or a low voltage abnormality (Rf24VL or less), the
[0079]
The contents of “24V current abnormality control” (78) in FIG. 8 are substantially the same as the above-mentioned “5V current abnormality control” (74). In the “24V current abnormality control” (78), the CPU 85a sets the channel number of the A / D converter 85i. When the output current I2 of the second power supply circuit PC2 of No. 3 is read and it is an overcurrent abnormality (output current is Rf24iU or more) or a low current abnormality (Rf24iL or less), the PWM2 data is set to zero. That is, the driving of the second power supply circuit PC2 is stopped.
[0080]
In “100V voltage abnormality control” (80) in FIG. 8, the CPU 85a sets the channel number of the A / D converter 85i. The output voltage V3 of the third power supply circuit PC3 is read, and if it is an overvoltage abnormality (output voltage is Rf100VU or more) or a low voltage abnormality (Rf100VL or less), the PWM3 data is set to zero. That is, the driving of the third power supply circuit PC3 is stopped.
[0081]
In “100V current abnormality control” (82) in FIG. 8, the CPU 85a determines the channel number of the A / D converter 85i. The output current I3 of the third power supply circuit PC3 is read, and if it is an overcurrent abnormality (output current is Rf100iU or more) or a low current abnormality (Rf100iL or less), the PWM3 data is set to zero. That is, the driving of the third power supply circuit PC3 is stopped.
[0082]
Please refer to FIG. In response to the timer Ts time-over, the CPU 85a of the
[0083]
Next, the CPU 85a checks whether the output of PWM3 is instructed to the DSP 85 (PWM3 output required) as a result of the switching control of the power supply mode shown in FIG. If so, “constant current control” (33) is executed. The content of “constant current control” (33) is shown in FIG. 10 and will be described later.
[0084]
If the output of PWM3 is unnecessary, or if "constant current control" (33) is executed, the CPU 85a next processes the instantaneous voltage value data V0 read this time in the previous process (here, TSI before 50 μsec.). Compared with the instantaneous voltage value data PV0 detected in step S34 and stored in the register RPV0 (34), if it is larger than the previous value PV0, the current value V0 is stored in the register RPeV0 as the peak voltage PeV0 (35). Next, in order to determine whether the peak voltage value PeV0 is a true peak voltage, the cumulative AiV0 of the increment V0-PV0 from the previous value PV0 is calculated to update the cumulative AiV0 (36). Next, the current value V0 is stored in the register RPV0 as the previous value PV0 (37), the register CAR is cleared (48), and the current interrupt process is terminated.
[0085]
On the other hand, if the current value V0 is smaller than the previous value PV0, the cumulative ArV0 of the decrease PV0-V0 which is the difference is calculated and the cumulative ArV0 is updated (38). Next, the current value V0 is stored in the register RPV0 as the previous value PV0 (39). Thereafter, in order to determine whether the data PeV0 stored as the detected value of the peak voltage is a true peak, it is determined whether the input voltage is detected within a period in which the input voltage is decreased by 100 V or more and increased by 50 V or more. (40, 41) If it does not conform to this, it is determined that the data PeV0 is not a true peak voltage, the register CAR is cleared (48), and the current interrupt process is terminated.
[0086]
However, if it matches, the data PeV0 is determined as the true peak voltage, and the peak value Vp of the register RVp, which is the peak voltage detected in the previous half cycle, is moved to the register RPVp as the previous peak value PVp (42), The peak value PeV0 detected this time is stored in the register RVp as the peak value Vp of the current half cycle (43). Next, an average value Vp of positive and negative peak voltages PVp (data of the register RPVp) and Vp (data of the register RPe), which is one cycle of the AC power supply, is calculated (44). Next, a ratio of a reference peak voltage value Vps (this is a value at the rated voltage of the AC power supply, and here, it is 100 Vrms, 141 V = 100 Vrms × √2) to the average value Vp, Kv = Vps / Vp is calculated (45). This ratio Kv is used to generate a target instantaneous value of the current corresponding to the input voltage instantaneous value V0 in “constant current control” (33) described later. Next, the CPU 85a resets the cumulative AiV0 for the increase and the cumulative ArV0 for the decrease (46, 46), clears the register CAR (48), and ends the current interrupt process.
[0087]
Next, the contents of “constant current control” (33) will be described with reference to FIG. Here, the CPU 85a first inputs an input channel No. to the A / D converter 85i. 8 is input, digital data converted by the A / D converter 85i, and fixing temperature data THM representing the temperature detected by the fixing temperature sensor TH at this time are read and saved in the register RTH (51 ). Next, the CPU 85a checks whether or not the fixing temperature THM is equal to or lower than a predetermined value (here, 180 ° C.) (52), and if it exceeds, the duty of the PWM pulse PWM3 is designated as 0% (53), and the PWM pulse The output of PWM3 from the generator 85e is stopped. As a result, the switching transistor Q of the third power supply circuit PC3 is kept off, and the energization to the fixing
[0088]
When the fixing temperature THM is equal to or lower than a predetermined value (here, 180 ° C.), the fixing
[0089]
In this embodiment, since the rated voltage of the AC input of the
[0090]
Next, the CPU 85a determines the channel number of the A / D converter 85i. 6, the detection signal of the current detection circuit ISEN0 representing the instantaneous value I0 of the AC input current is A / D converted and read and stored in the register RI0 (56). Then, a deviation TI0-I0 of the detected value I0 with respect to the instantaneous current target value TI0 is calculated, and a duty correction amount G · (TI0-I0) of the PWM pulse PWM3 for setting this to 0 is calculated. The correction is added to the currently set duty,
Duty after correction = duty of current PWM3 + G · (TI0-I0)
Is designated as the duty of PWM3 (58). As a result, the PWM3 output from the PWM pulse generator 85e to the switching transistor Q of the third power supply circuit PC3 is the rated instantaneous current value Is at the rated instantaneous voltage value Vs corresponding to the instantaneous voltage value V0 (ie AV0 = Kv × V0). (Ie, TI0 = AV0 × Ki = Ki × Kv × V0) is a PWM duty that matches the input AC current instantaneous value I0, and I0 = Ki · V0. That is, the input alternating current (I0) has a rated current value (15A) similar to the waveform of the input alternating voltage (V0).
[0091]
As described above, the CPU 85a of the
[0092]
In this embodiment, in order to mainly improve the temperature responsiveness of the fixing
[0093]
FIG. 11 shows a control sequence by the CPU 85a of the
[0094]
The detection of the peak voltage Pe is detected in order to allow the rated current to flow despite the deviation of the detection voltage V0 from the rated voltage Vs, that is, the fluctuation of the input AC voltage, and when the peak voltage Pe (input AC voltage) is low, Accordingly, the detection voltage V0 is corrected to be higher (AV0 = Kv · V0). Therefore, in the timer Ts interrupt (TSI), first, the positive / negative of the AC voltage within one cycle (here,
[0095]
Next, the remaining half period (here,
[0096]
FIG. 12 schematically shows the sampling timing of the constant current control within the half cycle described in FIG. The target input current represents the rated current as an absolute value. The frequency of the AC power supply is 50 Hz. The constant current control is repeatedly executed at a cycle of Ts = 50 μS (20 KHz). In this process, a target value (instantaneous current target value TI0) of the input current corresponding to the input voltage (AC instantaneous voltage V0) at that time is calculated, and the input instantaneous current value I0 becomes the target value. The load current supplied to the fixing
[0097]
The target value TI0 is calculated based on the input instantaneous voltage V0. However, since the input instantaneous voltage V0 may fluctuate, the ratio of the peak voltage Vps of the rated voltage to the peak voltage Vp detected in the previous one cycle. Correction (normalization of input voltage) is performed using Kv.
[0098]
FIG. 13 shows the sampling timing of FIG. 12 with the time axis further enlarged. In the PWM control, the cycle is fixed to Ts and the transistor on-time is controlled, and the duty (energization duty) that is the ratio of the on-time to the PWM cycle Ts is varied from 0 to 100%. That is, the pulse duty [high-level H interval width / pulse period Ts] × 100% of the PWM3 signal shown in FIG. 13 is varied from 0 to 100%. The PWM3 signal is generated by the PWM pulse generator 85e and is supplied to the drive circuit DRIV3 of the third power supply circuit PC3. The drive circuit DRIV3 turns on the switching transistor Q in the high level H section of the PWM3 signal, and the low level L Turn off at intervals. Therefore, a pulse current flows through the fixing
[0099]
【Effect of the invention】
If the AC instantaneous voltage V0 indicates a change in sine wave, the AC instantaneous current I0 indicates a change in sine wave, and the waveform distortion of the AC input current is reduced. When the power supply environment for one load (123C) is favorable, such as when the voltage of the AC power supply (Vp) is high or the number of simultaneous power supply loads is small, the power supply current value for the load (123C) automatically increases. For example, when the load is a fixing heater (123C), the temperature rises quickly, and the delay time until image formation is possible when returning from the sleep mode for energy saving to the operation mode for image formation or preparation is short. In addition, during the constant temperature control, the temperature rise during energization is fast, so that the stability of the fixing temperature is increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing an external appearance of a multifunction copying machine including a
FIG. 2 is a block diagram showing an outline of an image forming mechanism of the
3 is a block diagram showing a system configuration of an electric system of the copying machine shown in FIG.
4 is a block diagram showing an outline of a power supply circuit on the DC
FIG. 5 is an electric circuit diagram showing a partial circuit configuration of first to third power supply circuits PC1 to PC3 shown in FIG. 4;
6 is a block diagram showing an electrical system of the
7A is a flowchart showing an outline of processing for starting the copier immediately after the main power switch SWap of the DC
8 is a flowchart showing the contents of power supply circuit control of the CPU 85a of the
9 is a flowchart showing the contents of an interrupt process in response to the time-out of the Ts time timer of the CPU 85a of the
FIG. 10 is a flowchart showing the contents of “constant current control” (33) shown in FIG. 9;
11 is a time chart showing the AC voltage supplied to DC
12 is a time chart showing AC voltage and target current supplied to DC
13 is a pulse signal PWM3 given to the third power supply circuit PC3 by the
[Explanation of symbols]
101: Photoconductor belt 102, 103: Rotating roller
104: Charging charger 105: Laser exposure apparatus
106: Color developing device 107: Cleaning blade
109: Intermediate transfer belt 110-112: Rotating roller
113: Bias roller 114: Transfer roller
115: Cleaning device 116: Paper feed stand
117: Paper feed roller 118a, 118b: Pair of transport rollers
119a, 119b: registration roller pair
120: fixing device 121a, 121b: pair of paper discharge rollers
122: Paper discharge stack
Claims (6)
交流入力の瞬時電圧値,瞬時電流値およびピーク電圧値を検出し、
前記ピーク電圧値に対する、交流入力が定格電圧かつ定格電流のときのピーク電圧値であるピーク電圧基準値の比、および、前記定格電圧に対する前記定格電流の比、を前記瞬時電圧値に乗算した瞬時電流目標値を生成し、
交流入力の瞬時電流値が前記瞬時電流目標値に合致するように、負荷への給電電力を制御する、ことを特徴とする給電方法。In a method of receiving AC power and supplying adjusted power to a load,
Detects the instantaneous voltage value , instantaneous current value and peak voltage value of AC input,
With respect to the peak voltage value, the ratio of the peak voltage reference value is the peak voltage value when the AC input voltage rating and current rating, and the instantaneous obtained by multiplying the ratio of the rated current for the rated voltage, to the instantaneous voltage value Generate current target value,
A power feeding method characterized by controlling power feeding to a load so that an instantaneous current value of an AC input matches the instantaneous current target value.
交流入力の瞬時電圧値を検出する手段;
該交流入力の瞬時電流値を検出する手段;
交流入力電圧のピーク電圧値を検出する手段;
前記ピーク電圧値に対する、交流入力が定格電圧かつ定格電流のときのピーク電圧値であるピーク電圧基準値の比、および、前記定格電圧に対する前記定格電流の比、を前記瞬時電圧値に乗算した瞬時電流目標値を生成する手段;および、
前記交流入力の瞬時電流値が前記瞬時電流目標値に合致するように、負荷への給電電力を制御する給電制御手段;
を備えることを特徴とする電源装置。In a power supply device that receives AC power and supplies power adjusted to a load,
Means for detecting the instantaneous voltage value of the AC input;
Means for detecting an instantaneous current value of the AC input;
Means for detecting a peak voltage value of the AC input voltage;
With respect to the peak voltage value, the ratio of the peak voltage reference value is the peak voltage value when the AC input voltage rating and current rating, and the instantaneous obtained by multiplying the ratio of the rated current for the rated voltage, to the instantaneous voltage value Means for generating a current target value; and
Power supply control means for controlling the power supplied to the load so that the instantaneous current value of the AC input matches the instantaneous current target value;
A power supply apparatus comprising:
該電源装置の前記給電制御手段が、前記通電調整手段に与える給電制御信号を、前記交流入力の瞬時電流値が前記瞬時電流目標値に合致するように変更する;
画像形成装置。A visible image forming apparatus having a means for inputting an operator instruction and a control means, and forming a visible image corresponding to an image signal on a sheet; an energization adjustment for adjusting power supplied to an electrical load of the visible image forming apparatus; Means; and a power supply device according to claim 3,
The power supply control means of the power supply device changes the power supply control signal supplied to the power supply adjusting means so that the instantaneous current value of the AC input matches the instantaneous current target value;
Image forming apparatus.
前記給電制御手段は、前記給電制御信号を、前記瞬時電流目標値に対する前記電流瞬時値の偏差に対応して、該偏差を少なくするものに変更し、かつ、前記顕像形成装置の温度センサが検出した定着温度が設定値以下のときに前記PWMパルスのデューティを、前記偏差を少なくするものに変更し、定着温度が設定値を越えるときには、定着ヒータの通電電流値をゼロを含む低値に制限する;
請求項5に記載の画像形成装置。The power supply control signal is a PWM pulse, and the energization adjusting means to which it is applied is a switching means for energizing the fixing heater;
The power supply control means changes the power supply control signal to a value that reduces the deviation corresponding to the deviation of the instantaneous current value with respect to the instantaneous current target value, and the temperature sensor of the visible image forming apparatus When the detected fixing temperature is equal to or lower than the set value, the duty of the PWM pulse is changed to one that reduces the deviation, and when the fixing temperature exceeds the set value, the energizing current value of the fixing heater is set to a low value including zero. Restrict;
The image forming apparatus according to claim 5.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001133982A JP4919541B2 (en) | 2001-05-01 | 2001-05-01 | Power supply method, power supply device, and image forming apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001133982A JP4919541B2 (en) | 2001-05-01 | 2001-05-01 | Power supply method, power supply device, and image forming apparatus |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002328731A JP2002328731A (en) | 2002-11-15 |
JP4919541B2 true JP4919541B2 (en) | 2012-04-18 |
Family
ID=18981749
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001133982A Expired - Fee Related JP4919541B2 (en) | 2001-05-01 | 2001-05-01 | Power supply method, power supply device, and image forming apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4919541B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005185045A (en) * | 2003-12-22 | 2005-07-07 | Fuji Xerox Co Ltd | Digital control power supply device and manufacturing method therefor |
JP4233517B2 (en) * | 2004-12-08 | 2009-03-04 | 京セラミタ株式会社 | Image forming apparatus |
JP5039601B2 (en) * | 2008-02-15 | 2012-10-03 | 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 | Image forming apparatus |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05297965A (en) * | 1992-04-16 | 1993-11-12 | Fuji Electric Co Ltd | Cutrrent limiting circuit of high power-factor type converter |
JP3483956B2 (en) * | 1994-10-20 | 2004-01-06 | 株式会社日出ハイテック | Constant power control device |
-
2001
- 2001-05-01 JP JP2001133982A patent/JP4919541B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2002328731A (en) | 2002-11-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8266462B2 (en) | Image forming apparatus including a boosting-step-down transformer and power control method | |
JP5429689B2 (en) | Power supply device and image forming apparatus | |
US20090003868A1 (en) | Image forming apparatus | |
US7127189B2 (en) | Heating unit, auxiliary power unit, fixing unit, and image forming apparatus | |
US9122224B2 (en) | Image forming apparatus and power supply device | |
US20100215391A1 (en) | Image forming apparatus | |
JP4721249B2 (en) | Power supply device and image forming apparatus | |
JP7224860B2 (en) | image forming device | |
JP4812180B2 (en) | Image forming apparatus | |
JP4919541B2 (en) | Power supply method, power supply device, and image forming apparatus | |
JPH10333490A (en) | Image forming device and power controlling method | |
JP4944546B2 (en) | Electrical apparatus and image forming apparatus | |
JP2005257831A (en) | Image forming apparatus | |
JP2002238259A (en) | Overcurrent protecting method, power supply unit and image forming device | |
JP4211911B2 (en) | Power supply device and image forming apparatus | |
JP4341945B2 (en) | Zero-cross detection method, power supply device, and image forming apparatus | |
JP4336318B2 (en) | Electronic apparatus and image forming apparatus | |
JP2016025827A (en) | Current controller and image forming apparatus | |
JP4363557B2 (en) | Power supply device and image forming apparatus | |
JP2013029746A (en) | Image forming apparatus | |
JP4994721B2 (en) | Image forming apparatus | |
JP4293568B2 (en) | Image forming apparatus | |
JP5311893B2 (en) | Image forming apparatus | |
JP2006288090A (en) | Capacitor apparatus, charging method for the same and image forming apparatus | |
JP5530617B2 (en) | Power supply |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080403 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100910 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100916 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20101025 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110704 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110830 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120130 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120131 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150210 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |