CN106556984A - 电源装置和图像形成装置以及电源电压监视方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电源装置和图像形成装置以及电源电压监视方法，其目的在于降低用来监视外部电源提供的外部电源电压的监视装置的成本。本发明的电源装置包括接受AC电源供电的电源部(51)和具备CPU(56)的控制基板(55)，控制基板(55)的CPU(56)激活电源ON信号后，启动24V电源电路(53)，24V电源电路(53)以电源部(51)的AC电源提供的电源电压生成并输出24V直流电压，CPU(56)测定该24V电源电路(53)输出的直流电压的上升时间或电压上升斜率，根据测定的直流电压的上升时间或电压上升斜率，并参考存储器(57)保存的对应数据，获得AC电源的电源电压。

Description

电源装置和图像形成装置以及电源电压监视方法

技术领域

本发明涉及电源装置和图像形成装置以及电源电压监视方法。

背景技术

近年来，在电源电压环境不稳定的新兴国家中，图像形成装置的设置也逐步普及。对此，专利文献JP特开2006-293212号公报揭示了一项通过监视图像形成装置的供电电压，根据该电压来改变图像形成装置动作模态，保证商用电源电压下降时图像形成装置的动作的技术方案。

但是，以往需要通过以电压转换用变压器、二极管桥以及平滑电路输入A/D转换器构成的监视电路来监视商用电源电压，存在价格昂贵的问题。

图7是现有技术的图像形成装置中监视AC输入电源输入电压的输入电压监视部分的模块图。

AC电源监视电路70接通AC电源后，经过电压转换用变压器71降压后，二极管桥72对交流波形进行整流，而后经过平滑滤波电路73滤波，该输入电压被转换为具有直流波形的信号。

上述被转换为直流的信号从控制基板80搭载的CPU81的A/D端口输入，用A/D转换器测定随着AC电源电压变动的直流波电压，据此计算AC电源电压。

上述方法是将AC电源的交流波形转换为直流波形后测定，因此需要专用的变压器、二极管桥、以及平滑滤波电路。

这样，在AC电源的输入一侧监视AC电源的输入电压时，经由电压转换用变压器、二极管桥、以及平滑滤波电路输入到A/D转换器。换言之，此时需要实际测定输入电压的专用元件，因而成本较高。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于，降低用来监视外部电源提供的外部电源电压的监视装置的成本。

为了达到上述目的，本发明提供一种搭载于受外部电源供电的设备中的电源装置，其特征在于，具备：直流电源电路，用于以所述外部电源提供的电源电压生成并输出规定的直流电压；以及，电源电压监视装置，用于在所述直流电源电路启动之后，测定该直流电源电路输出的直流电压的上升时间或电压上升斜率，并根据测定到的所述直流电压的上升时间或电压上升斜率，获得所述外部电源的电源电压。

本发明的效果在于，能够用低成本构成来监视外部电源提供的外部电源电压。

附图说明

图1是具备本发明的电源装置的图像形成装置的一种实施方式的构成示意图。

图2是图1所示图像形成装置1所具有的本发明的电源装置50的一种实施方式的结构模块图。

图3是AC电源电压为230V时24V电源电压的上升波形和电源ON信号以及5V电源电压的波形的波形图。

图4是AC电源电压为190V时24V电源电压的上升波形和电源ON信号以及5V电源电压的波形的波形图。

图5是图2所示的电源部51的动作流程图。

图6是图2所示的CPU56关于本发明的动作流程图。

图7是现有技术的图像形成装置中监视AC输入电源输入电压的输入电压监视部分的模块图。

具体实施方式

以下参考附图详述本发明的实施方式。

首先描述具备本发明的电源装置的图像形成装置的一种实施方式。

图1是图像形成装置构成的示意图。图1所示的图像形成装置1接受外部电源即商用AC电源供电，在本实施方式中，是具有复印、打印、以及传真等多项功能的数字复合机(简称为MFP)。

为此，在相当于装置主机的打印单元40上依次层积搭载了写入单元30、图像读取装置20、以及自动稿件输送装置(简称为ADF)10。

打印单元40内的下方设有能够分别拉出的两层供纸盒41A和41B、以及具有供纸辊的供纸部42A和42B，供纸辊用来一张一张地输出被置于供纸盒41A和41B中的纸张。进而还设有输送部43，用来向上方输送从供纸部42A和42B输出的纸张。

打印单元40内上方设有按箭头方向转动的感光鼓44，沿着感光鼓44的外周，写入单元30的写入位置两侧的转动方向上游和下游分别设置充电器45和显影装置46。

打印单元40内还设有转印输送带47，与感光鼓44下部的外周表面接触。在转印输送带47的输送方向的下游设有定影装置48，进而在其排纸路径的外部具备排纸盘49。

除上述以外，打印单元40还具备用来驱动各种转动部，如供纸部42A和42B、输送部43、感光鼓44、显影装置46、转印输送带47、定影装置48等的电机、以及定影装置48的定影加热器等各种负载，图中省略了这些构成。进而还具备控制器(兼用于下述的电源装置50的控制基板55)，用来在整体上统一控制包括打印单元40内各种负载在内的图像形成装置1。

在具备传真功能的情况下，还具备作为传真通信部的调制解调器。

上述图像形成装置1在打印单元40的下部还搭载电源装置50。设于该图像形成装置1的电源线60前端的电源插头61被插入商用AC电源的插座后，电源装置50接受AC电源供电，并将其转换为直流电压，提供给上述的各种负载等以及控制器。

通过转换操作部的应用软件转换键，图像形成装置1能够依次转换并选择复印功能、打印功能、以及传真功能。选择复印功能时转换到复印模态，选择打印功能时转换到打印模态，选择传真功能时转换到传真模态。

在此以复印模态为例，用图1简单描述图像形成装置1的图像形成动作。

在复印模态中，从被置于ADF 10中的稿件叠中依次一张一张地将稿件送往图像读取装置20，由图像读取装置20读取稿件的图像信息。而后，被读取的图像信息经过图像处理后，通过写入单元30转换为光信息。

打印单元40内的感光体44沿着箭头方向转动，充电器45将感光体44充电，使其外周表面带电后，根据写入单元30提供的光信息曝光，形成静电潜像。感光鼓44上的静电潜像通过显影装置46中的调色剂显影，形成调色剂图像。该调色剂图像在感光鼓44与转印输送带47构成的夹持部中被转印到输送部43输送的记录媒体即纸张(也称为转印纸)上。

受到调色剂图像转印后的纸张通过转印输送带47被送往定影装置48，在通过该定影装置48之际受到加热加压，调色剂图像被固定，此后，被排除到装置外的排纸盘49上。

图2是图1所示图像形成装置1中具有的本发明的电源装置50的一种实施方式的结构模块图。

电源装置50包含电源部51和控制基板55。

电源部51具有5V电源电路52和24V电源电路53以及5V电源开关54等。电源部51接受外部电源，即商用AC电源的供电，通过5V电源电路52和24V电源电路53，生成双系统直流电压，提供到控制基板55。

当与图像形成装置1的电源线60连接的AC电源向电源部51供电后，5V电源电路52在没有外部控制的状态下启动，生成并输出5V直流电压。该电压是常时供电用直流电压，即便在图像形成装置1处于节能状态下也供电，在本实施方式中为“直流电压5VX”。为此该5V电源电路52是常时供电用直流电源电路。5V电压电路输出的直流电压5VX被输出到控制基板55，主要用于该控制基板55的动作。

5V电源电路52向控制基板55输出另一5V直流电压，该5V直流电压通过5V电源开关54切换输出的ON/OFF，5V电源开关54根据24V电源电路53输出的ON/OFF信号进行开关控制。

24V电源电路53也是直流电源电路，由AC电源常时供电，在控制基板55内下述微机算计输出的电源ON信号被激活时，24V电源电路53启动。24V电源电路53用AC电源生成24V直流电压并输出到控制基板55，该24V直流电压主要用于驱动图像形成装置1处于动作模态时发挥功能的电机等负载。24V电源电路53输出一方(即输出一方)与接地之间以电容C连接。

控制基板55上具备CPU、ROM以及RAM等构成的微机算计(以下简称为CPU)56、NV-RAM、闪存等非易失性存储装置的存储器57。

在搭载电源装置的设备即图像形成装置1接通交流电源期间，电源部51的5V电源电路52输出的直流电压5VX常时向该控制基板55供电，使得CPU56动作。

当图1所示的图像形成装置1中的硬件电源开关或软件电源开关断开或接通电源时，或者图像形成装置1从节能状态返回动作模态时，CPU56检测到该动作，激活电源ON信号。

电源ON信号被激活后，电源部51的24V电源电路53启动，用AC电源生成24V直流电压，并输出到控制基板55。此时，24V电源电路53向5V电源开关54输出ON信号，使得5V电源开关54接通。据此，5V电源电路52生成的5V直流电压通过5V电源开关54，输出到控制基板55。

控制基板55的CPU56在激活电源ON信号后，将24V电源电路53提供的直流电压施加到A/D电路板上，测定该直流电压的上升时间或者电压上升斜率。

24V电源电路53以与AC电源的电源电压值对应的斜率开始输出直流电压，为此，通过CPU56测定上升时间或者电压上升斜率，根据该测定值获得AC电源的电源电压。利用上升时间或电压上升斜率与电源电压的关系式能够计算AC电源的电源电压，除此之外，还可以参考预存在存储器57中的对应数据，从查询表获得。以下将描述具体的例子。

如上所述，CPU56起到电源电压监视装置的作用，监视外部电源即AC电源的电源电压。

该电源电压的监视结果可作如下利用。例如当AC电源电压较低时，图1所示的图像形成装置1中，定影装置48的加热器未能获得充分供电，因而加热器无法充分提供调色剂定影到转印纸上所需的热量，造成图像形成质量下降。对此，在CPU56获得的电源电压值低于规定阈值时，可以降低图像形成装置1的打印速度，减小所需热量，防止图像形成中产生次品。

此外，在CPU56获得的外部电源的电源电压小于规定阈值时，可以切换图像形成装置1的动作模态，从作为常规动作模态的第一动作模态切换到电能消耗比第一动作模态少的第二动作模态。

如上所述，上述控制基板55的CPU56不仅起到电源电压监视装置的作用，而且还兼有控制图像形成装置1的整体动作的作用，为此控制基板55还兼任图像形成装置1的控制器。

由电源部51向控制基板55提供的直流电压5VX，是向图像形成装置1提供，即便是在节能模态下也有必要实行待机动作所需要的传感器201之类最小限度消费的供电。5V直流电压在动作模态时，被提供到节能模态下不动作的控制电路202等。24V直流电压在动作模态时，被提供到节能模态下不动作的电机或线圈等负载203。

上述控制基板55中还输入设于图像形成装置1内的温度传感器204测定的环境温度测定值。关于该环境温度的利用将在以下详述。

图3和图4是在同一张图中显示24V电源电路的输出电压(24V电源电压)的上升波形和电源ON信号以及5V直流电压(5V电源电压)的波形的波形图。

图3和图4分别是AC电源电压为230V和190V时波形图。

从图3和图4可知，未激活的电源ON信号在时间t0时从高(H)变低(L)后，24V电源电路53启动。稍迟若干，在时间t1，开始输出直流电压，该电压具有基于AC电源电压的波形的斜率，基本上直线上升。

在图3所示的AC电源电压为230V的情况下，24V电源电压变化的斜率(电压变化量/时间变化量)较大，在时间t2达到目标电压的24V。此时，电压上升时间Tr1＝t2-t1＝5.0ms。此时的电压上升斜率α1＝24V/5.0ms。

在图4所示的AC电源电压为230V的情况下，24V电源电压变化的斜率比图3所示的小，在时间t3(t3﹥t2)达到目标电压的24V。此时，电压上升时间Tr2＝t3-t1＝11.0ms。此时的电压上升斜率α2＝24V/11.0ms。

用图2所示的CPU56的A/D转换器功能可以测定上述电压上升时间。

这样，24V电源电压的上升时间或者电压上升斜率与AC电源电压之间存在对应关系，因此，只要获得24V电源电压的上升时间或者电压上升斜率，便能够得到此时的AC电源电压值。

5V电源电路52通过5V电源开关54输出的5V电源电压，其上升稍晚于24V电源电压，但其达到目标电压5V的时间要早于24V电源电压达到24V的时间。在上述例子中24V电源电压的上升时间为生成的直流电压超过0V到达到目标电压24V所要的上升时间。但是在测定上升时间时，测定从目标电压的约10％的下限电压达到约90％的上限电压所要的时间更为方便。此时，例如可以测定2V至22V期间的上升时间。斜率也是该期间的电压差除以测定的上升时间。

表1是一例24V电源电压上升时间和AC电源电压的对应数据表。

该表示24V电源电压上升时间与AC电源电压之间关系的对应数据可预先通过的实验求出，并保存到控制基板55的存储器57中。这样，CPU56在测定24V电源电压的上升时间时，便能够参考存储器57保存的对应数据表，及时得到AC电源电压。

表1

电压上升时间/ms	AC电源电压/V
		5.0	230
6.5	220
		8.0	210
9.5	200
		11.0	190
12.5	180

以下参考图5和图6描述图2所示的电源装置50的电源部51和微机算计(CPU)56的动作。

图5是电源部51的动作流程图。图6是CPU56关于本发明的动作流程图。

首先，首先用图5描述电源部51的动作流程。

在步骤S1，图像形成装置1的电源线60接通AC电源后，电源部51启动5V电源电路52，生成并输出直流电压5VX。直流电压5VX是时常时供电的直流电压。

而后在步骤S2，等待CPU56发生电源ON信号激活。电源ON信号激活后，电源部51在步骤S3启动24V电源电路53，生成并输出直流电压24V(24V电源电压)。而后，在步骤S4，24V电源电路53输出ON信号，使得5V电源开关接通，输出直流电压5V。该步骤S4的处理是在步骤S3的24V电源电路53启动之后，且与直流电压24V的输出处理并行。

此后，电源部51在步骤S5监视电源ON信号是否转变为非激活，并在电源ON信号转变为非激活之前，保持3个系统的直流电源持续向控制基板55输出直流电压。

电源ON信号成为非激活之后，电源部51在步骤S6停止24V电源电路53动作，停止直流电压24V输出。接着在步骤S7，由于不再输出ON信号，为此5V电源开关断开，停止直流电压5V输出。

而后，在步骤S8，检查AC电源是否被切断(电源线拔掉或停电等)，如果AC电源未被切断，则返回步骤S2，反复实行到步骤S8为止的上述处理。而如果步骤S8中AC电源被切断，则在步骤S9停止5V电源电路动作，停止直流电压5VX输出。

据此，电源部51停止所有动作，控制基板55的直流电压供电完全停止，为此，CPU56完全停止动作。

本例中为了方便，设定步骤S8中检测AC电源是否被切断，而对于AC电源的切断，无法预测何时发生，且无论何时发生，电源部51的供电完全切断，所有动作停止。

对此，以下参考图6描述控制基板55的CPU56关于本发明的动作流程。

上述电源部51的5V电源电路52启动，输出常时供电用直流电压，即直流电压5VX，控制基板55获得该直流电压5VX的供电后，CPU56如图6所示，开始动作。

首先在步骤S11，CPU56判断图像形成装置是否电源接通或从节能状态恢复到动作状态。用户可以通过接通硬件或软件的电源开关，或者操作节能状态下的图像形成装置的操作面板，再或者打开压板或在ADF中设置稿件，来使得图像形成装置恢复到动作状态。

CPU56判断图像形成装置电源接通或从节能状态恢复到动作状态后，在步骤S12使得电源ON信号激活。此后在步骤S13，开始A/D端口的监视。

而后在步骤S14，等待A/D端口的电压检测。电源部51的24V电源电路53启动输出直流电压，如果检测到该电压，即检测到相当于0V以上的电压值，则在步骤S15启动上升时间计测用时钟。该上升时间计测用时钟为利用CPU56功能的时钟。

此后，CPU56在步骤S16等待检测到24V电压值。即判断24V电源电路53提供的直流电压是否达到目标电压24V。当检测到24V电压值后，在步骤S17停止时钟，并根据时钟的计策时间，取得的电压上升时间。

而后，CPU56根据在步骤S17取得的电压上升时间，在步骤S18参考保存在存储器57中的对比数据，获得AC电源的电源电压Vs。

接着，CPU56在步骤S19判断电源电压Vs是否达到规定的阈值以上。如果判断结果为达到阈值以上，则电源电压高，在步骤S20，图像形成装置保持常规的动作模态，即第一动作模态。相反，如果小于阈值，则进入步骤S21，使得图像形成装置的动作模态从第一动作模态转换到耗电少的第二动作模态。

该第二动作模态例如为上述降低图像形成装置打印速度的动作模态，此时所需热量受到限制，因而AC电源电压较低时也能够避免发生图像质量下降，维持图像形成装置的动作。

无论是哪一种动作模态，此后CPU56在步骤S22，在判断电源切断或进入节能状态之前，保持原来的动作状态。

CPU56在步骤S22判断电源被切断或出于节能状态，则进入步骤S23，使得电源ON信号非激活，返回步骤S11，反复上述动作。

用户按动图像形成装置的操作面板上的节能按钮或图像形成装置的未使用时间超过预设时间以上，则图像形成装置进入节能状态。

如上所述，现有技术在AC电源的输入一侧监视AC电源的输入电压时，经由电压转换用变压器、二极管桥、以及平滑滤波电路输入到A/D转换器。换言之，此时需要实际测定输入电压的专用元件，因而成本较高。

而在电源装置中，用AC电源生成向设备提供的直流电压的直流电源电路在次级一方输出直流电压时，输出电压的波形是从0上升到需要的电压，但是上升的时间和电压上升斜率随着AC电源电压的大小而发生变动。

本发明能够通过测定该直流电源电路的次级输出的上升时间或电压上升斜率，获得(包含计算)AC电源电压，因而，不需要现有的输入电压专用监视电路。

本发明使用的包含直流电源电路在内的电源部一般设于图像形成装置等设备之中，用于生成向负载供电的直流电压，不需要设置专用于监视外部电源的电源电压的设备。

以下描述本发明的电源装置中电源电压监视装置(控制基板55的CPU56)对获得的外部电源的电源电压进行补偿的例子。

在搭载本发明电源装置的图像形成装置中，随着负载总量的不同，上述直流电压上升波形的斜率发生变化。负载总量大则倾斜度比较平缓，负载总量小则倾斜度比较陡峭。

为此，需要预想在控制基板55的存储器57中保存负载总量的补偿数据。而后，如上所述，CPU56在获得AC电源的电源电压之际，掌握图像形成装置的构成，计算负载量，进而用存储器57内的补偿数据，按照该负载量来补偿电源电压。

换言之，优选电源电压监视装置具备根据设备的负载量来补偿获得的电源电压的补偿装置。

上述直流电压的上升波形斜率还会随着图像形成装置的环境温度而变动。环境温度高则倾斜度平缓，而环境温度低则倾斜度陡峭。

为此，还需要在控制基板55的存储器57中预存用于环境温度的补偿数据。而后，如上所述，CPU56在获得AC电源的电源电压之际，按照存储器57内的补偿数据，并根据从图像成装置1内如图2所示的温度传感器204得到的环境温度，来补偿获得的电源电压。

如上所述，优选电源电压监视装置具备根据环境温度补偿获得的电源电压的装置。

进而，构成电源装置50的元件上的偏差也会造成上述直流电压上升波形斜率发生变动。为了补偿电源装置50元件偏差引起的上升波形斜率的变动，存储器57中预存相对于产品出厂时输入的规定电源电压，CPU56获得的电源电压与上述规定电源电压之间的差值。

而后如上所述，CPU56在获得AC电源的电源电压之际，根据存储器57中保存的差值，补偿获得的电源电压。

即，需要保存在用规定电压取代外部电源的电源电压施加到直流电源电路上时电源电压监视装置获得的电源电压和上述规定电压之间差值的存储装置。而后，优选电源电压监视装置具备根据存储装置保存的该差值来补偿外部电源的实际电源电压被施加到上述直流电源电路上时获得的外部电源电源电压的补偿装置。

近年来，电源电压环境不稳定的新兴国家中逐渐普及图像形成装置等电子设备。电子设备的产品规格中通常规定电源电压动作保证范围。然而实际上在新兴国家中，电子设备有可能在大幅度低于动作保证范围的电源电压环境中使用。

另外，电子设备使用的电源多种多样，不仅有商用电源，还有储蓄太阳光发电或风力发电等电能的电源。这些电源的输出电压常会不稳定。

使用本发明的电源装置，能够监视电源电压的变动，并根据电压变动，转换到适合于搭载该电源装置的设备的模态，避免故障发生。

例如，在图像形成装置中，电源电压低则定影加热器不能产生充分的热量，加热器无法向转印纸提供固定调色剂所需要的热量，造成图像质量下降。对此，根据电源电压改变图像形成装置的打印控制，能够避免图像质量下降。

以上描述了本发明的实施方式，但是本发明不受该实施方式的限制。

本发明的电源装置不仅可以搭载于图像形成装置，而且还可搭载于办公设备、家用设备、生产设备等各种电子设备。上述实施方式中电源装置50被划分为电源部51和控制基板55，但本发明不受该构成的限制。

涉及本发明的图像形成装置不仅有数字复合机(MFP)，还有具备图像读取装置(扫描仪)的数字复印机或传真设备、单体打印机或简易打印装置等图像形成装置。图像形成装置既可以是彩色图像形成装置，也可以是黑白图像形成装置。

本发明涉及的电源电压监视方法是用于包含图像形成装置在内的各种设备。

本发明允许在上述各种实施方式的构成和功能等基础上，适当进行增删、更改或部分省略，进而可以在不会产生抵触的基础上任意组合。

Claims (9)

1.一种搭载于受外部电源供电的设备中的电源装置，其特征在于，具备：直流电源电路，用于以所述外部电源提供的电源电压生成并输出规定的直流电压；以及，

电源电压监视装置，用于在所述直流电源电路启动之后，测定该直流电源电路输出的直流电压的上升时间或电压上升斜率，并根据测定到的所述直流电压的上升时间或电压上升斜率，获得所述外部电源的电源电压。

2.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于，

进一步具备存储器，该存储器中保存所述直流电压的上升时间或所述电压上升斜率与所述外部电源的电源电压之间的对比数据，

所述电源电压监视装置根据测定的所述直流电压的上升时间或所述电压上升斜率，参考所述存储器中保存的所述对比数据，获得所述外部电源的电源电压。

3.根据权利要求1或2所述的电源装置，其特征在于，

进一步具备常时供电用直流电源电路，用于从所述外部电源提供的电源电压生成并输出规定的常时供电用直流电压，

所述常时供电用直流电源电路输出所述常时供电用直流电压，向所述电源电压监视装置常时供电，该电源电压监视装置在所述设备的电源从切断转入接通时，或者所述设备从节能状态恢复到动作模态时，启动所述直流电源电路，

所述直流电源电路输出所述规定的常时供电用直流电压，向所述设备的所述动作模态下动作的负载供电。

4.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于，在获得的所述外部电源的电源电压未达到规定阈值以上时，所述电源电压监视装置将所述设备的动作模态从第一动作模态转换到耗电少于该第一动作模态的第二动作模态。

5.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于，所述电源电压监视装置按照所述设备的负载大小来补偿获得的所述外部电源的电源电压。

6.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于，所述电源电压监视装置根据环境温度来补偿获得的所述外部电源的电源电压。

7.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于，

进一步具备存储装置，其中保存用规定电压取代所述外部电源的电源电压，施加到所述直流电源电路上时，所述电源电压监视装置获得的所述电源电压与所述规定电压之间的差值，

所述电源电压监视装置根据所述存储装置保存的所述差值，补偿所述外部电源的电源电压施加到所述直流电源电路上时获得的所述外部电源的电源电压。

8.一种图像形成装置，其特征在于，具备权利要求1至7中任意一项所述的电源装置。

9.一种电源电压监视方法，用于搭载于由外部电源供电的设备中的电源装置，其特征在于，具有以下步骤：

启动步骤，启动直流电源电路，该直流电源电路以所述外部电源提供的电源电压生成并输出规定的直流电压；

测定步骤，测定被启动的所述直流电源电路输出的直流电压的上升时间或电压上升斜率；

获得步骤，根据测定的所述直流电压的上升时间或所述电压上升斜率，获得所述外部电源的电源电压。