JP2004086068A

JP2004086068A - 複写装置

Info

Publication number: JP2004086068A
Application number: JP2002249656A
Authority: JP
Inventors: Hideo Kikuchi; 菊地　英夫
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-08-28
Filing date: 2002-08-28
Publication date: 2004-03-18

Abstract

【課題】スイッチング回路の制御において、従来のフィードバックによるデジタル制御をより簡潔にし、複写機の省エネ、コストダウン、安定動作を行うことを目的とする。
【解決手段】整流平滑回路１とスイッチング回路２、出力回路３、デジタル制御回路５、複写制御回路６等からなる制御回路において、所定の複写動作を行うにあたり、必要な電圧を発生させる機能を複数有し、複写動作の制御情報を格納するメモリを有し、スイッチング制御回路と複写機の制御回路とを一つの回路として取り扱うことにより、上記目的を達成する。
【選択図】　　　　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電力制御を行う複写装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のスイッチング電源は、大まかに言って、ＤＣ／ＤＣコンバータと比較回路、パルス幅変調（ＰＷＭ）回路、駆動回路から構成されている。ＤＣ／ＤＣコンバータからの出力電圧は基準電圧と比較され、その誤差電圧を受けて、ＰＷＭ回路は駆動回路を通じてＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチのオン、オフを操作し、デューティ比（時比率）を変化させ、出力電圧を調整する。
デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）を用いてスイッチの制御を行う場合、比較回路の代わりにＰＷＭ回路の前段にＡ／Ｄコンバータが設置され、デジタル制御が行われる。
【０００３】
よりよい電圧制御を行う一例が、特許文献１と特許文献２とに紹介されている。通常時や温度異常などの異常時の動作、あるいはインダクタ電流の連続・不連続の場合の動作など、それぞれの場面に応じた適切なデューティ比を算出する複数の演算式を予めメモリに入れておき、これを用いてスイッチの制御を行う。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２０６１１９号公報
【特許文献２】
特開平１１−２７５８５８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来は状態の変化を検出してから制御を行うフィードバック制御により、ＰＷＭ回路の出力を決定していたが、コピー、プリンタ等の複写機を制御する場合、予め決まっている動作に対して、制御過程の簡略化が行われていない。
【０００６】
本発明では、フィードバックに加えて、予め行う予定である動作群については制御アルゴリズムを与えておき、複数のＤＣ／ＤＣコンバータにより複数の電圧を発生させ、複写動作プロセスに基づいて最適な電力供給を行い、省エネ、複写機の安定動作を行うことを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、平滑入力された電圧をスイッチングして直流出力に変換する直流出力変換手段と、上記直流出力電圧を検知するＡ／Ｄ変換手段と、上記直流出力手段にスイッチング信号を供給するデジタル制御手段と、複写機動作を制御する複写動作制御手段と、上記複写動作制御手段により複写プロセスを決定するプロセス決定手段と、上記複写プロセスに必要な電力供給をする電力供給手段とを備え、上記の必要電力信号を、上記複写機動作制御手段より、上記デジタル制御手段に出力し、電力制御を行う電力制御手段とを有することを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、平滑入力された電圧をスイッチングして直流出力に変換する複数の直流出力変換手段と、上記直流出力電圧を検知する複数のＡ／Ｄ変換手段と、上記直流出力手段にスイッチング信号を供給するデジタル制御手段と、複写機動作を制御する複写動作制御手段と、上記複写動作制御手段により複写プロセスを決定するプロセス決定手段と、上記複写プロセスに必要な電力供給を判定する電力判定手段と、上記電力判定手段に基づいて、上記直流出力変換手段を選択する選択手段と、上記選択手段により発生される選択信号と、選択された直流出力変換手段に必要電力を供給する信号とを、上記複写機動作制御手段より、上記デジタル制御手段に出力し、電力制御を行う電力制御手段とを有することを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、上記Ａ／Ｄ変換手段、上記デジタル制御手段、上記複写動作制御手段を、同一チップで構成したことを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の発明は、上記複写プロセスの制御情報を記憶する手段を有することを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の発明は、上記複数の直流出力変換手段は、それぞれ出力電圧が異なる複数のＤＣ／ＤＣコンバータ回路を有することを特徴とする。
【００１２】
請求項６記載の発明は、上記デジタル制御回路は、各種センサとＤＣ／ＤＣコンバータとからの出力を入力とするＡ／Ｄコンバータ回路と、複写動作を制御するデジタルシグナルプロセッサと、上記記憶装置と、ＤＣ／ＤＣコンバータのデューティ比を制御するＰＷＭ信号発生回路と、装置間の信号の入出力制御を行うＩ／Ｏ制御板とを有することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を以下に示す。
交流電源ＡＣを入力し整流平滑回路１にトランスＴ５１に供給する電圧を約１００ＫＨｚでスイッチングを行い、トランスの２次側から直流電圧を出力し、その出力電圧を検出してスイッチングの比率（デューティ比）を制御することで、出力電圧の安定化を行っている。
【００１４】
この制御を行う手段として従来は、アナログ回路によるパルス幅制御（ＰＷＭ）が行われていた。本考案では制御回路としてＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）を用いた、デジタル制御を行うことで電圧の変更、切換を簡単にしている。
また本願ではこのＤＳＰにより、複写機の制御も行い、複写モードにより、電圧の切換も行っている。
【００１５】
尚メインスイッチをオンして、装置を起動する場合にスイッチング電源のＰＷＭ回路を動作させるための電源が必要になるが、これは別に備えている電源ＢＴ１２１によって行っている。
【００１６】
商用電源ＡＣからメインスイッチＳＷ１１を通してノイズフィルタ回路４に交流電源が入力される。その出力は全波整流ダイオードＤＢ２１と平滑コンデンサＣ３１とで構成される整流平滑回路１に入力される。整流平滑回路１の出力はスイッチング回路２のトランスＴ５１の一次側に入力される。
【００１７】
スイッチング回路２はトランスＴ５１をＯＮ、ＯＦＦするＦＥＴ４１とこのＦＥＴをスイッチングするドライバ回路９１で構成される。スイッチング回路２の出力は、出力回路３のダイオードＤ６１に入力される。
【００１８】
出力回路３は、整流平滑回路であり、スイッチング回路２から供給されたスイッチング出力を直流に変換して出力する。出力回路３は、安定化出力を得るためにチョークインプット平滑回路になっている。平滑回路はダイオードＤ６１、Ｄ６２と、インダクタンスＣＨ７１とコンデンサＣ３２で構成される。
出力回路３からの出力は、電圧検出回路１０１によりアナログ信号として検出されデジタル制御回路５のＡ／Ｄコンバータ回路１６２に入力される。
【００１９】
デジタル制御回路５は出力回路３から出力され、電圧検出回路１０１によりアナログ信号として検出されたアナログ信号をＡ／Ｄコンバーター１６２によりデジタル信号に変換し、予め設定された、比較データ（出力電圧を決定する値）と比較を行い、スイッチング回路２のＯＮ、ＯＦＦ時間（デューティ比）を決定するための演算を行う。スイッチング時間のＯＮ時間及びＯＦＦ時間を定める代わりに、あるいはそれに加えて、スイッチング周期を定めるようにしてもよい。
尚Ａ／Ｄコンバータ１６２は、定着ヒータの温度監視を行うサーミスタなど、各種センサからの信号も入力としている。
【００２０】
演算によって得られたスイッチングパルスはＦＥＴ４１をＯＮ、ＯＦＦするドライバ回路９１に入力され、スイッチング回路２が動作する。
尚、演算処理時間短縮のために、予め記憶手段（ＲＡＭ）に記憶された制御情報と、検出された電圧情報と比較し、所定のデューティ比の制御パルスを発生させてもよい。
【００２１】
整流平滑回路１の出力はＤＣ／ＤＣコンバータ８２、ＤＣ／ＤＣコンバータ８３に入力され前記と同じ動作が行われる。
複写動作モードにより、コンバータＤＣ／ＤＣ８１と第二のコンバータＤＣ／ＤＣ８２を使用するか、コンバータＤＣ／ＤＣ８１〜ＤＣ／ＤＣ８３を使用して電圧の切換を行うかは任意である。
【００２２】
デジタル制御回路５は、電圧検出回路１０１〜１０３のアナログ信号をＡ／Ｄコンバータ回路１６２に入力し、各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を検出している。このＡ／ＤコンバータはＰＷＭの周期で検出できるように予めプログラムにより設定されている。この時間で出力電圧を検出し、フィードバック制御が行われる。ＰＷＭの周期、デューティ比はタイマ割り込みで発生する構成になっており、数メガのクロックに基づいた分解能で周期固定のＰＷＭ又は、周期変動のＰＷＭを発生させる構成になっている。
【００２３】
複写制御は複写制御回路６で制御させる。
プログラムメモリ１６５に格納した、プログラムにより、Ｉ／Ｏポート１６１より複写機の入出力制御を行い複写動作は制御させる。ＲＡＭ１６４は電池ＢＴ１２１でバックアップされており、このＲＡＭ１６４に、演算処理時間短縮のために、予め記憶された制御情報が格納されている。
【００２４】
メインスイッチＳＷ１１がＯＮされた状態で、スイッチＳＷ１２がＯＮされると、電池ＢＴ１２１からダイオードＤ６７を通して、デジタル制御回路５、複写制御回路６に電源が供給される。デジタル制御回路５は電源が供給されると前記した動作を行い所定の電圧を発生させる。所定の電圧になると、電源が立ち上がったことを知らせる信号をＩ／Ｏ制御回路１６１に出力する。ＬＥＤ１６６が点灯されると、スイッチＳＷ１１がＯＦＦされ、バッテリーＢＴ１２１からの電源端子ＶＣＣへの電源供給は停止される。その後は、デジタル制御回路５により電源は供給される。すなわち起動時のみ、電池を利用する。
【００２５】
全ての電源電圧が図１に示すタイマ割り込み処理のフローにより制御される。
ＤＣ／ＤＣコンバータからの出力がＡ／Ｄコンバータに入力される（ステップ１０１）。Ａ／Ｄ入力は、タイマ割り込みで処理されるように予め設定されている（ステップ１０２）。比較するＡ／Ｄ入力値は複写プロセスにより決定された電圧を発生する値となる。例として、待機時は５Ｖに電圧が制御され、省エネ時は３．５Ｖに電圧が制御されるように、比較するＡ／Ｄ値は設定される（ステップ１０３／ｎｏ）。この電圧になるようにＰＷＭ（パルス幅制御）のデューディ比が演算され、直流出力手段に出力される（ステップ１０４）。目標とする設定値が得られたら（ステップ１０３／ｙｅｓ）、ループを抜けて次の動作を行う（ステップ１０５）。
【００２６】
以下に複写機プロセスの一例を図２に沿って説明する。
電源ＯＮ時は補助電源で起動する（ステップ２０１）。ＰＷＭを発生させるデジタル制御回路及び複写機を動作させる制御回路を初期化する（ステップ２０２）。その後待機時電圧である５Ｖ電圧を検出する値と５Ｖ電圧を検出するタイマを設定し、Ａ／Ｄ入力の割り込みを許可する（ステップ２０３）。
【００２７】
コピースタートキーがＯＮされたかチェックする（ステップ２０４）。モータ起動のため、最大電力である２８Ｖ電圧値とタイマを設定し、Ａ／Ｄ入力の割り込みを許可する（ステップ２０５）。２８Ｖを検出したら、メインモータを起動する（ステップ２０６）。待機時間をカウントし（ステップ２０７）、定められた時間になるとコピー動作電圧である２４Ｖ電圧を検出する値を設定する（ステップ２０８）。２４Ｖを検出したらコピー動作を実施する（ステップ２０９）。コピーが終了したら（ステップ２１０／ｙｅｓ）、２４Ｖ電圧をＯＦＦする（ＰＷＭ信号をＯＦＦし、２４Ｖの割り込みを禁止する）（ステップ２１１）。
【００２８】
コピースタートキーが押されないまま（ステップ２０４／ｎｏ、ステップ２１２）、ある時間経過すると（ステップ２１３／ｙｅｓ）、５Ｖ電圧を省エネ電圧（３．５Ｖ）にするために、３．５Ｖを検出する電圧値を設定し省エネ状態に入る（ステップ２１４）。省エネ状態が解除されると（ステップ２１５／ｙｅｓ）、５Ｖ電圧を検出する値を設定し、待機状態にはいる（ステップ２１６）。
【００２９】
以下複数のＤＣ／ＤＣコンバータがそれぞれ異なる電圧を出力する場合の動作の一例を図３に沿って説明する。
電源ＯＮ時は補助電源で起動する（ステップ３０１）。ＰＷＭを発生させるデジタル制御回路及び複写機を動作させる制御回路を初期化する（ステップ３０２）。その後５Ｖ電圧を発生するＤＣ／ＤＣコンバータを選択し、５Ｖ電圧を検出する値と５Ｖ電圧を検出するタイマを設定し、Ａ／Ｄ入力の割り込みを許可する（ステップ３０３）。
【００３０】
コピースタートキーがＯＮされたかをチェックし、ＯＮされた場合は（ステップ３０４／ｙｅｓ）、２４Ｖ電圧を発生するＤＣ／ＤＣコンバータを選択し、２４Ｖ電圧を検出する値を設定する（ステップ３０５）。２４Ｖ電圧を検出したらメインモータを起動し（ステップ３０６）、コピー動作を実施する（ステップ３０７）。コピー動作が終了した場合は（ステップ３０８）、２４Ｖ電圧をＯＦＦ（ＰＷＭ信号をＯＦＦし、２４Ｖの割り込みを禁止する）（ステップ３０９）。
【００３１】
待機状態に入り、コピースタートキーが押されないままに時間が過ぎ（ステップ３０４／ｎｏ、ステップ３１０）、予め定められた時間が経過すると（ステップ３１１／ｙｅｓ）、省エネ電圧（３．５Ｖ）のＤＣ／ＤＣコンバータを選択し３．５Ｖを検出する電圧値を設定し、３．５Ｖを検出するタイマ、Ａ／Ｄ入力割り込みを許可する（ステップ３１２）。次に５Ｖ電圧をＯＦＦし（ＰＷＭ信号をＯＦＦ、５Ｖの割り込みを禁止する）、省エネ状態に入る（ステップ３１３）。省エネ状態が解除されると（ステップ３１４／ｙｅｓ）、５Ｖ電圧を検出する値と５Ｖ電圧を検出するタイマを設定し、Ａ／Ｄ入力の割り込みを許可して待機状態に入る（ステップ３１５）。
【００３２】
このようにして、待機時を含めた各複写動作が必要とする電力を判断し供給することで電圧を最適に制御する。
【００３３】
図４に一例を示すように、Ａ／Ｄ変換回路とデジタル制御回路、複写機動作制御回路を同一のチップに実装することができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、待機時、最大電力時、コピー時、省エネ時（ネットワークと一部の制御部のみ通電）では、使用電流や電圧が異なる。また、使用電流により、電源の効率も異なる。
請求項１記載の発明は、この各モードに対応した電力供給を行うことにより省エネを実現する。
駆動用電源電圧をモータ起動時等は、高い電圧にし、通常コピー時は定格電圧にし、待機時はＯＦＦにする。制御回路に供給する電圧を待機時、コピー時は定格電圧とし、省エネモード時は低い電圧として制御し、省エネすることができる。
また、ＤＣ／ＤＣコンバータを使用して複数の電圧が簡単に作れる。
【００３５】
請求項２と４から６記載の発明によれば、複写動作のモードにより、電力供給手段を切り替えるので省エネが実現できる。
請求項１と請求項２の発明とを組み合わせれば、さらに多くのＤＣ電源が作れる。
【００３６】
請求項３記載の発明によれば、１チップにより、小型化し、複写機の制御と電源の制御、省エネを実現できるのでコストパフォーマンスがよくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電源電圧制御の基本的な動作フローである。
【図２】コピー機能を利用する場合の動作フローである。
【図３】複数の複写機能選択可能な複写機において、コピー機能を選択して利用する場合の動作フローである。
【図４】本発明の複写装置のスイッチング回路と制御回路の一実施例である。
【符号の説明】
１　整流平滑回路
２　スイッチング回路
３　出力回路
４　ノイズフィルタ
５　デジタル制御回路
６　複写制御回路
１６１　Ｉ／Ｏ制御板
１６２　Ａ／Ｄコンバータ
１６３　ＤＳＰコントローラ

Claims

平滑入力された電圧をスイッチングして直流出力に変換する直流出力変換手段と、
前記直流出力電圧を検知するＡ／Ｄ変換手段と、
前記直流出力手段にスイッチング信号を供給するデジタル制御手段と、
複写機動作を制御する複写動作制御手段と、
前記複写動作制御手段により複写プロセスを決定するプロセス決定手段と、
前記複写プロセスに必要な電力供給をする電力供給手段とを備え、
前記の必要電力信号を、前記複写機動作制御手段より、前記デジタル制御手段に出力し、電力制御を行う電力制御手段とを有することを特徴とする複写装置。
平滑入力された電圧をスイッチングして直流出力に変換する複数の直流出力変換手段と、
前記直流出力電圧を検知する複数のＡ／Ｄ変換手段と、
前記直流出力手段にスイッチング信号を供給するデジタル制御手段と、
複写機動作を制御する複写動作制御手段と、
前記複写動作制御手段により複写プロセスを決定するプロセス決定手段と、
前記複写プロセスに必要な電力供給を判定する電力判定手段と、
前記電力判定手段に基づいて、前記直流出力変換手段を選択する選択手段と、
前記選択手段により発生される選択信号と、選択された直流出力変換手段に必要電力を供給する信号とを、前記複写機動作制御手段より、前記デジタル制御手段に出力し、電力制御を行う電力制御手段とを有することを特徴とする複写装置。
前記Ａ／Ｄ変換手段、前記デジタル制御手段、前記複写動作制御手段を、同一チップで構成した請求項１記載の複写装置。
前記複写プロセスの制御情報を記憶する手段を有することを特徴とする請求項２記載の複写装置。
前記複数の直流出力変換手段は、それぞれ出力電圧が異なる複数のＤＣ／ＤＣコンバータ回路を有することを特徴とする請求項４記載の複写装置。
前記デジタル制御手段は、
各種センサと前記ＤＣ／ＤＣコンバータからの出力を入力とするＡ／Ｄコンバータ回路と、
複写動作を制御するデジタルシグナルプロセッサと、
前記記憶手段と、
ＤＣ／ＤＣコンバータのデューティ比を制御するＰＷＭ信号発生回路と、
装置間の信号の入出力制御を行うＩ／Ｏ制御板とを有することを特徴とする請求項５記載の複写装置。