CN101300531A - 定影器驱动装置以及定影器驱动方法 - Google Patents

Abstract

电压检测电路(21)检测负载灯(16)的施加电压，电流检测电路(22)检测整流器(14)上流过的电流。控制部(31)利用零交检测部(15)的输出，根据交流电源电压的半周期中的检测电压以及检测电流计算出负载灯(16)的消耗电力。控制部(31)基于计算出的消耗电力来计算PWM控制的控制量。然后，控制部(31)将计算出的控制量在交流电源电压的下一半周期中固定地提供给驱动电路(17)。由此，在交流电源电压的半周期中晶体管Q1的负荷率成为一定，整流器(14)上流过的电流成为正弦波形。这样，电路的功率因数得以改善，就可以进行效率良好的灯驱动。在进行恒定消耗电力控制的同时使电路的功率因数提高。

Description

定影器驱动装置以及定影器驱动方法

技术领域

[0001]本发明是涉及适合于复印机等的定影器驱动装置以及定影器驱动方法。

背景技术

[0002]以往，在复印机等中使用加热灯作为定影器的加热装置。作为对此加热灯的供电方法有使用三端双向开关等开关从商业交流电源进行供电的方法。但是在此方法中，因灯上施加的交流电源电压(灯电压)的变动，加热器温度也将变动。

[0003]因而，在日本国专利公开特开平5-216358号公报(以下，称为文献1)中公开了为了高精度地进行加热灯的温度控制而对灯电压进行PWM控制的技术。在此提案中，基于使灯电压平滑化而得到的值使PWM控制的导通占空比进行变化。由此，尽管交流电源电压的变动但是能够得到稳定的消耗电力，以谋求加热器温度的稳定化。

[0004]然而，在复印机的定影器中，要求使待机状态下的消耗电力降低。因而，在待机时将定影器的加热灯切断，在复印开始时将加热灯接通。在此情况下，为了在将加热灯接通以后的短时间使加热器温度达到所希望的设定温度，就需要投入较大电力。但是，在从一般的电源配线设备可以接受的最大电流上有制限。为此，就需要使电路的功率因数以及效率提高，以使加热器温度的恢复加快。

[0005]但是，在文献1的提案中，通过整流电路对商业交流电源电压进行整流，并通过开关晶体管对整流输出(脉动电流)进行PWM控制，再施加在灯上。即，灯上所施加的电压其包络线为脉动电流的矩形波，振幅以商业交流电源电压的周期发生变化。而且，在文献1中，利用使灯电压平滑化而得到的值来进行PWM控制，PWM控制中的导通占空比将依照脉动电流状的灯电压的振幅变化而发生变化。为此，在文献1的提案中，整流电路上流过的电流发生变化，而成为具有畸变的波形。即，电路功率因数将会低下，加热器温度达到所希望的设定温度将需要比较长的时间。

[0006]本发明的目的在于提供尽管因高频驱动交流电源电压的变动还是可以进行稳定的电力供给，同时能够使电路功率因数提高的定影器驱动装置以及定影器驱动方法。

发明内容

[0007]本发明所涉及的定影器驱动装置，具备：整流器，对交流电源电压进行整流；电力供给部，对负载灯供给上述整流器的输出；消耗电力检测部，检测上述负载灯的消耗电力；控制量计算部，为了向上述负载灯供给恒定电力，基于上述消耗电力检测部的检测结果来计算对于上述电力供给部的控制量；以及控制部，以规定的周期固定地对上述电力供给部设定上述控制量计算部计算出的控制量。

[0008]另外，本发明所涉及的定影器驱动方法，通过开关晶体管将交流电源电压的整流器输出断续地供给负载灯，同时通过对上述开关晶体管的导通占空比进行PWM控制来进行上述负载灯的调光，该定影器驱动方法的特征在于包括：设定上述PWM控制的初始值的步骤；取得上述负载灯的消耗电力的步骤；以及基于上述负载灯的消耗电力，在上述交流电源电压的半周期内固定地设定上述PWM控制的控制值的步骤。

附图说明

[0009]图1是表示与本发明的一个实施方式有关的定影器驱动装置的电路图。

图2是表示各部分的信号波形的波形图。

图3是用于说明本实施方式中的恒定消耗电力控制的流程图。

具体实施方式

[0010]以下，参照附图就本发明的实施方式详细地进行说明。图1是表示与本发明第1实施方式有关的定影器驱动装置的电路图。

[0011]在本实施方式中，就通过负载灯16而构成复印机定影器的加热器的例子进行说明。

[0012]在图1中，在电源端子11、12相互之间供给例如来自交流电源的交流电源电压。经由电源端子11、12所供给的电源电压被提供给噪声滤波器13。噪声滤波器13除去所供给的电源电压的噪声部分。整流器14被连接在噪声滤波器13的输出端相互间。整流器14是例如由二极管电桥所构成的全波整流器。

[0013]在整流器14的输出端相互间设置有利用滤波器扼流圈L1以及电容器C1的噪声滤波器。在电容器C1的两端产生从来自整流器14的全波整流输出中除去了噪声的脉动电流电压。

[0014]在电容器C1的两端并联连接着二极管D1以及开关晶体管Q1的串联电路。在二极管D1的两端并联连接着负载灯16。晶体管Q1被驱动电路17所控制，以规定的占空比进行接通/切断。即，负载灯16上所施加的电压按照晶体管Q1的接通/切断产生断续，在负载灯16上供给与晶体管Q1的导通占空比相应的实效电压。

[0015]在本实施方式中，为了对负载灯16进行恒定电力控制，进行利用消耗电力检测部20以及控制部30的反馈控制。消耗电力检测部20由电压检测电路21以及电流检测电路22而构成。电压检测电路21使电容器C1的两端电压平滑化，并作为检测电压输出到控制部30。

[0016]电流检测电路22检测整流器14的输入侧上流过的电流。即，电流检测电路22具有在噪声滤波器13与整流器14之间的配线上所设置的变流器23以及整流器24。变流器23检测整流器14的输入侧上流过的电流，整流器24将由变流器23检测出的交流电流变换成直流电流。来自电流检测电路22的检测电流被供给到控制部30。

[0017]控制部30的计测部32对来自消耗电力检测部20的检测电压以及检测电流进行计测，以求解负载灯16的消耗电力。此外，消耗电力检测部20的检测电压以及检测电流是负载灯16的消耗电力与电路损失之和，通常，电路损失已知，计测部32能够根据消耗电力检测部20的输出与已知的电路损失来求解负载灯16的消耗电力。

[0018]在本实施方式中，控制部30为了在求解消耗电力的计测定时的同时，如后述那样求解晶体管Q1的控制定时，而利用零交检测部15的输出。零交检测部15被连接到整流器14的输出端相互间，由电阻器R1、R2、光耦合器的发光部PT和受光部PR以及齐纳二极管DZ1所构成。光耦合器的发光部PT通过使整流器14输出端的电压成为由齐纳二极管DZ1所规定的预定电平的范围内来进行发光。光耦合器的受光部PR通过光耦合器的发光部PT发光而导通，并经由电阻器R2对控制部30供给检测信号。

[0019]如上述那样，整流器14的输出是脉动电流。零交检测部15每当整流器14的输出成为零交附近的值、即交流电源电压的每个半周期，将零交检测信号输出到控制部30。

[0020]控制部30具有CPU31，CPU31控制控制部30内的各部分。CPU31控制计测部32，以零交定时作为基准，在交流电源电压的半周期内的多个定时使之计测负载灯16的消耗电力。例如，CPU31控制计测部32，根据从零交定时起每数m秒的采样定时中的检测电压以及检测电流，使之计测各采样定时中的消耗电力。

[0021]在本实施方式中，CPU31暂时将消耗电力的计测结果提供给计测值存储器33并使之存储。计测值存储器33至少能够存储交流电源电压的半周期的采样定时中的消耗电力值。

[0022]CPU31从计测值存储器33读出在交流电源电压的规定的半周期所求出的消耗电力值，并将已读出的值供给运算部35，使之计算下一半周期中的PWM控制的控制量。运算部35基于在交流电源电压的规定的半周期所求出的消耗电力的例如平均值、和与调光信号相应的消耗电力，来求解对晶体管Q1的导通占空比进行设定的控制量(设定值)。此外，作为调光信号既可以是数字地表示设定温度的信号也可以是模拟地表示的信号。

[0023]在本实施方式中，运算部35在交流电源电压的规定的半周期的下一半周期，固定地计算设定值。CPU31将计算出的控制量(设定值)保存在设定值存储器34中，并在下一半周期作为PWM控制信号供给驱动电路17。驱动电路17基于由控制部31所提供的PWM控制信号来设定晶体管Q1的导通占空比。由此，在本实施方式中，就在交流电源电压的半周期之间、使晶体管Q1的导通占空比被固定。

[0024]CPU31在交流电源电压的各半周期，进行消耗电力的计算以及PWM控制的控制量的计算，并每半周期进行设定值的变更。此外，在控制部30上还被提供用于指示负载灯16的接通/切断的接通/切断信号。

[0025]接着，参照图2以及图3就如此构成的实施方式的动作进行说明。图2是表示各部分的信号波形的波形图。图2(a)、(b)、(d)～(g)，分别表示图1的(a)、(b)、(d)～(g)中的信号波形。此外，图2(c)表示与以往同样地依照经过平滑化的灯电压逐次进行PWM控制时的整流器14输入侧的电流变化。另外，图3是用于说明本实施方式中的恒定消耗电力控制的流程图。

[0026]从电源端子11、12所供给的交流电源电压在通过噪声滤波器13除去了噪声后，被供给整流器14。整流器14通过全波整流将交流电压变换成脉动电流。通过滤波器扼流圈L1以及电容器C1，整流器14的输出的噪声被除去。这样，在电容器C1的两端发生交流电源电压的整流输出即脉动电流电压。图2(b)的包络线表示负载灯16上所施加的脉动电流。

[0027]在此，设通过接通/切断信号指示接通。CPU31在图3的步骤S1中，设定用于PWM控制的初始值，在步骤S2中，将设定初始值作为PWM控制信号输出到驱动电路17。由此，驱动电路17以规定的导通占空比驱动晶体管Q1。即，电容器C1两端的脉动电流电压通过晶体管Q1而产生断续，在负载灯16上施加矩形波电压。

[0028]此外，PWM控制的控制量与晶体管Q1的导通占空比相对应。例如，在负载灯16的全点灯下消耗1KW的电力，设此情况下的导通占空比的初始值为100％。另外，在待机状态下，作为负载灯16的消耗电力例如设定为0～100W所以设导通占空比的初始值为0～20％。在调光量为待机状态与全点灯之间的值的情况下，CPU31按照与调光信号相应的消耗电力，使导通占空比线性地进行变化。

[0029]在此情况下，如图2(a)前半的高温控制指示所示那样，设提供使负载灯16的发生温度比较高的调光信号。在此情况下，驱动电路17以比较大的导通占空比驱动晶体管Q1。

[0030]图2(b)的斜线区域表示晶体管Q1的接通期间，表示负载灯16上所施加的电压。此外，晶体管Q1的接通/切断频率是20KHz～100KHz左右。

[0031]电压检测电路21使该斜线区域的电压平滑化，并发生图2(d)所示的检测电压。反之，如文献1那样，若仅利用此检测电压进行PWM控制，使晶体管Q1的导通占空比逐次变化，则在电压高的期间导通占空比变小，在电压低的期间导通占空比变大，如图2(c)所示那样，整流器14上流过的电流就会畸变。于是，电路的功率因数低下，负载灯16的发生温度达到规定的设定温度就会需要较长时间。

[0032]相对于此，在本实施方式中，通过使PWM控制的控制量针对交流电源电压的每半周期的期间发生变化，而使电路的功率因数提高。另外，通过不仅检测负载灯16上所施加的电压，还检测整流器14上流过的电流，就可以进行与负载灯16的消耗电力相应的控制，而使PWM控制的精度提高。

[0033]即，CPU31，使用来自零交检测部15的零交检测信号，取得负载灯16上所施加的电压的零交定时。接着，CPU31以零交定时作为基准，在整流器14上所输入的交流电压的半周期内设定多个采样定时。然后，CPU31控制计测部32，根据各采样定时中的电压检测电路21的检测电压以及电流检测电路22的检测电流，来计算负载灯16的消耗电力。

[0034]CPU31在步骤S3中，取得来自电压检测电路21的检测电压，在步骤S4中，取得来自电流检测电路22的检测电流。然后，在步骤S5中，根据从检测电压以及检测电流之积来计算消耗电力，进而，通过减去已知的电路损失来求解负载灯16的消耗电力。

[0035]CPU31将计算出的消耗电力的数据提供给计测值存储器33并使之存储(步骤S6)。CPU31反复步骤S3～S6的处理，直到求得全部采样定时中的消耗电力。当求得全部采样点的消耗电力，就将处理转移到步骤S8。

[0036]CPU31在步骤S8中控制运算部35，计算在交流电源电压的半周期中设定的PWM控制的控制量。例如，CPU31求解交流电压的半周期部分的消耗电力的平均值、和依照调光信号所规定的消耗电力之差分，并求得与差分相应的控制量。此控制量(设定值)的数据作为PWM控制值被保存在设定值存储器34中。

[0037]CPU31在步骤S9中检测零交。零交检测部15在整流器14的输出的零交定时输出零交检测信号，CPU31根据零交检测信号来检测交流电源电压的半周期的切换定时。当CPU31检测出零交后，将处理返回到步骤S2，读出在步骤S8中计算出的PWM控制值并提供给驱动电路17。

[0038]例如，当在图2的定时t2检测出零交后，将基于在图2的期间T2中收集到的检测电压以及检测电流计算出的PWM控制值，固定地提供给驱动电路17。这样，在下一半周期即期间T3中，驱动电路17以基于使用期间T2的消费电流所计算的PWM控制值的固定导通占空比来驱动晶体管Q1。由此，在交流电源电压的半周期期间以导通占空比不变化地固定的导通占空比驱动晶体管Q1.此外，在图2中表示期间T2、T3中的导通占空比大致相同的例子。

[0039]另外，虽然在图3的例子中，表示了控制部31在交流电源电压的半周期以分时方式进行负载灯16的消耗电力的计算和PWM控制的控制量的计算的例子，但还可以使这些处理并行同时进行实施。这样，控制部31对交流电源电压的每半周期变更PWM控制的控制量。

[0040]在使负载灯16上设定的发生温度变化的情况下，即调光信号变化的情况下，PWM控制的控制量的变更也是对交流电源电压的每半周期进行。例如，如图2(a)所示那样，在交流电源电压的规定的半周期中途的定时t1，调光信号变化的情况下，与此调光信号相应的PWM控制也是如图2(f)所示那样，在交流电源电压的下一半周期的开始定时t3得以变更。对于调光信号的低温控制指示，实际的低温控制在期间T4以后进行。

[0041]这样，在本实施方式中，PWM控制的控制量对交流电源电压的每半周期发生变化。在交流电源电压的半周期内，PWM控制的控制量被固定，整流器14上流过的电流的变化恒定。即，如图2(g)所示那样，就在整流器14上流过正弦波形的电流。由此，就能够使电路的功率因数提高，能够构成高效率的灯驱动电路。这样，即便在例如负载灯16从切断点灯的待机状态转移到点灯状态的情况下也可以进行高输出的使用，能够在短时间使之达到所希望的设定温度。

Claims (12)

1.一种定影器驱动装置，其特征在于包括：

整流器，对交流电源电压进行整流；

电力供给部，对负载灯供给上述整流器的输出；

消耗电力检测部，检测上述负载灯的消耗电力；

控制量计算部，为了向上述负载灯供给恒定电力，基于上述消耗电力检测部的检测结果来计算对于上述电力供给部的控制量；以及

控制部，以规定的周期固定地对上述电力供给部设定上述控制量计算部计算出的控制量。

2.按照权利要求1所述的定影器驱动装置，其特征在于：

上述控制部在上述交流电源电压的半周期内固定地对上述电力供给部设定上述控制量计算部计算出的控制量。

3.按照权利要求1所述的定影器驱动装置，其特征在于：

上述消耗电力检测部具备：

电压检测部，检测上述负载灯的施加电压；以及

电流检测部，在上述整流器的输入侧检测在上述整流器上流过的电流。

4.按照权利要求3所述的定影器驱动装置，其特征在于：

上述消耗电力检测部根据上述电压检测部检测出的上述负载灯的施加电压以及上述电流检测部检测出的上述整流器的输入侧的电流之积、和已知的电路损失来求解上述负载灯的消耗电力。

5.按照权利要求2所述的定影器驱动装置，其特征在于：

上述控制部以上述交流电源电压的零交定时作为基准，来规定上述交流电源电压的半周期的期间。

6.按照权利要求2所述的定影器驱动装置，其特征在于：

上述消耗电力检测部以及控制量计算部以上述交流电源电压的零交定时作为基准，在上述交流电源电压的半周期的期间，检测上述负载灯的消耗电力并计算上述控制量，

上述控制部在上述消耗电力检测部以及控制量计算部进行了消耗电力的检测以及控制量的计算的上述半周期的期间的下一半周期的期间，对上述电力供给部固定地设定上述控制量。

7.按照权利要求6所述的定影器驱动装置，其特征在于：

上述控制量计算部在上述交流电源电压的半周期内设定多个采样定时，求解各采样定时中的消耗电力的平均值，并求解已求出的消耗电力的平均值、和依照决定上述负载灯的调光量的调光信号所规定的消耗电力之差分，而求得与差分相应的控制量。

8.按照权利要求1所述的定影器驱动装置，其特征在于：

上述电力供给部具有将上述整流器的输出断续地供给上述负载灯的开关元件，

上述控制部通过基于上述控制量使上述开关元件的导通占空比变化，来进行上述负载灯的调光控制。

9.一种定影器驱动装置，其特征在于包括：

第一整流器，对交流电源电压进行整流；

电容器，使上述第一整流器的输出平滑；

电力供给部，由上述电容器的输出端上所连接的二极管以及开关晶体管而构成，将上述电容器上发生的电压断续地供给上述二极管的两端；

负载灯，并联连接于上述二极管并由上述电力供给部供给电力；

驱动器，驱动上述开关晶体管；

电压检测部，检测上述电容器的端子电压；

电流检测部，由上述第一整流器的输入侧上所连接的变流器以及第二整流器而构成，检测在上述第一整流器的输入侧上流过的电流；

控制量计算部，基于上述电压检测部以及电流检测部的输出，来计算对于上述电力供给部的开关晶体管的控制量；以及

控制部，通过基于上述控制量计算部计算出的控制量来控制上述驱动器，在上述交流电源电压的半周期内固定地设定上述电力供给部的开关晶体管的导通占空比。

10.按照权利要求9所述的定影器驱动装置，其特征在于还包括：

零交检测部，具有上述第一整流器的输出端上所连接的光耦合器以及齐纳二极管，并检测上述第一整流器的输出发生零交的定时，

上述控制部以上述零交检测部的检测结果作为基准，在上述交流电源电压的半周期决定上述开关晶体管的导通占空比。

11.一种定影器驱动方法，通过开关晶体管将交流电源电压的整流器输出断续地供给负载灯，同时通过对上述开关晶体管的导通占空比进行PWM控制来进行上述负载灯的调光，该定影器驱动方法的特征在于包括：

设定上述PWM控制的初始值的步骤；

取得上述负载灯的消耗电力的步骤；以及

基于上述负载灯的消耗电力，在上述交流电源电压的半周期内固定地设定上述PWM控制的控制值的步骤。

12.按照权利要求11所述的定影器驱动方法，其特征在于：

取得上述负载灯的消耗电力的步骤在上述交流电源电压的规定的半周内期取得消耗电力，

固定地设定上述PWM控制的控制值的步骤基于上述规定的半周期内所取得的消耗电力，在上述规定的半周期的下一半周期内固定地设定上述PWM控制的控制值。

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