JP2009300959A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、AC入力電圧が100系と200V系の両方に対応する電源を有する画像形成装置に関するものであり、プリンタ、ファクシミリ、複写機等により紙等の印字媒体上にトナー画像を形成し、トナー定着のためにヒータで加熱し加圧して定着させる定着ユニットを有する画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus having a power supply corresponding to both an AC input voltage of 100 system and 200 V system, and forms a toner image on a print medium such as paper by a printer, a facsimile, a copying machine, etc. The present invention relates to an image forming apparatus having a fixing unit for fixing by heating and pressurizing with a heater for toner fixing.
画像形成装置は、商用電源のAC(交流)ラインからの電圧を変換してDC(直流)電圧を生成して使用している。またAC電圧を負荷である定着(加熱)ヒータに供給して画像形成動作を行っている。 The image forming apparatus converts a voltage from an AC (alternating current) line of a commercial power source to generate a DC (direct current) voltage for use. In addition, an image forming operation is performed by supplying an AC voltage to a fixing (heating) heater as a load.
AC入力電圧をDC電圧出力する電源ユニットとしてスイッチング方式の電源が広く使用されているが、国や地域ごとに商用電源のAC電圧値が異なる。大別すると100V系および200V系の2つに分かれる。100V系はAC入力100Vから120V、200V系は200Vから240Vを公称電圧として持っている。同一の電源ユニットを内蔵し100V系と200V系両方に対応する画像形成装置が存在する。さらに画像形成装置内でAC電圧を印加して加熱する定着ヒータ等のAC負荷で、画像を紙などに定着する機能を有する定着ユニットを100V系と200V系を分けずに同一ユニットとしているものもある。 Switching power supplies are widely used as power supply units that output AC input voltage to DC voltage, but the AC voltage value of commercial power supplies varies from country to country. Broadly divided into two types, 100V and 200V. The 100V system has an AC input of 100V to 120V and the 200V system has a nominal voltage of 200V to 240V. There are image forming apparatuses that incorporate the same power supply unit and are compatible with both 100V and 200V systems. In addition, there is an AC load such as a fixing heater that heats by applying an AC voltage in the image forming apparatus, and the fixing unit having the function of fixing the image on paper etc. is made the same unit without dividing the 100V system and the 200V system. is there.
100V系と200V系両方に対応した電源と定着ヒータ等のAC負荷である定着ユニットを有する画像形成装置では、AC入力電圧によって動作する回路を切り換える構成が必要となる。 An image forming apparatus having a power supply compatible with both 100V system and 200V system and a fixing unit that is an AC load such as a fixing heater needs to be configured to switch a circuit that operates according to an AC input voltage.
例えば、特許文献1および特許文献2のように、入力するAC電圧値を検知して100V系の入力電圧であればDC電圧への整流を倍電圧整流とし、200V系であれば全波整流する構成がある。また、定着ヒータに対しては、100V系のAC入力電圧であれば全波を印加するか、200V系のAC入力電圧であれば印加タイミングを調整して半波を印加する装置がある。
For example, as in Patent Document 1 and
一般的に、このような定着ヒータへは、トライアック等のスイッチング素子を介して、ACラインから電力が供給されるようになっている。ハロゲンヒータを熱源とする定着ユニットにおいては、定着ユニットの温度がサーミスタ感温素子のような温度検出素子により検出され、検出された温度に基づいて画像形成装置内に有するシーケンスコントローラによりスイッチング素子がオン/オフ制御される。すなわちハロゲンヒータへの電力供給がオン/オフ制御され、定着器の温度が目標の温度になるように温度制御される。 In general, such a fixing heater is supplied with electric power from an AC line via a switching element such as a triac. In a fixing unit using a halogen heater as a heat source, the temperature of the fixing unit is detected by a temperature detection element such as a thermistor temperature sensing element, and the switching element is turned on by a sequence controller included in the image forming apparatus based on the detected temperature. / Off controlled. That is, the power supply to the halogen heater is turned on / off, and the temperature is controlled so that the temperature of the fixing device becomes a target temperature.
他方、セラミック面発ヒータを熱源とする定着ユニットにおいては、画像形成装置内のシーケンスコントローラにより、温度検出素子により検出された温度と、予め設定されている目標温度との温度差に基づき算出されたセラミック面発ヒータに供給する電力比に相当する位相角または波数が決定され、決定された位相または波数で、スイッチング素子がオン/オフ制御され、定着ユニットの温度が温度制御される。
しかしながら、上記従来例(特許文献1および特許文献2)では、DC電圧に整流する際にAC入力電圧を直接検知して倍電圧整流か全波整流を切り換える為、入力のACライン直接に電圧検知用の部品を接続する必要がある。このため、数百Vの耐電圧を考慮した部品を組み合わせて回路を構成する必要があり、高価な部品を使用する必要があると考えられる。 However, in the above conventional examples (Patent Document 1 and Patent Document 2), when the voltage is rectified to DC voltage, the AC input voltage is directly detected to switch between voltage doubler rectification or full wave rectification. It is necessary to connect parts for use. For this reason, it is necessary to configure a circuit by combining parts considering a withstand voltage of several hundred volts, and it is considered necessary to use expensive parts.
また定着ユニットについては100V系と200V系で同じヒータを用いると100Vで1KWのヒータはそのまま全点灯すると4KWを消費してしまうという問題がある。このため電流流通角を切り換えるような制御が必要となる。 As for the fixing unit, if the same heater is used for the 100V system and the 200V system, there is a problem that 4KW is consumed if the heater of 1KW at 100V is fully lit. For this reason, control that switches the current flow angle is required.
そこで本出願に係る第1の発明の目的は、AC入力電圧を直接検知することなくAC入力電圧に対応して倍電圧整流と全波整流を選択して切り換え、また負荷の温度を検知して温度変化率を算出し、動作を選択することで、安価な構成でAC100V系およびAC 200V系の入力電圧に対応できる画像形成装置を提供することである。
また、第2の発明の目的は、AC入力電圧を直接検知することなくAC入力電圧に対応して倍電圧整流と全波整流を選択して切り換え、AC負荷に対して電流値を検知し、また電流変化率を検知して動作を選択することで、安価な構成でAC 100V系およびAC 200V系の入力電圧に対応できる画像形成装置を提供することである。
Therefore, the object of the first invention according to the present application is to select and switch between double voltage rectification and full wave rectification corresponding to the AC input voltage without directly detecting the AC input voltage, and to detect the temperature of the load. An object of the present invention is to provide an image forming apparatus that can cope with an input voltage of an
Further, the object of the second invention is to select and switch between double voltage rectification and full wave rectification corresponding to the AC input voltage without directly detecting the AC input voltage, and to detect the current value with respect to the AC load. It is another object of the present invention to provide an image forming apparatus that can cope with an input voltage of an
また、第3の発明の目的は、AC入力電圧に対応して画像形成動作時にAC 100V系もしくはAC 200V系の処理を選択して幅広いAC入力電圧範囲に対応できる画像形成装置を提供することである。
In addition, an object of the third invention is to provide an image forming apparatus capable of supporting a wide AC input voltage range by selecting an
上記目的を達成するため、本出願にかかる第1の発明における画像形成装置は、
AC入力電圧の整流を全波整流か倍電圧整流に切り換える整流切り換え手段と、AC入力電圧のゼロクロスを検知して出力するゼロクロス信号出力手段と、負荷に電力を投入した後の負荷の温度状態を検知する負荷温度検知手段と、所定期間の負荷の温度変化から変化率を算出する温度変化率算出手段とを有し、温度変化率が所定変化率より大きいかどうか判断し、ゼロクロス信号のデューティー比から通常動作か異常処理動作かを選択する動作選択手段を有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, an image forming apparatus according to the first invention of the present application,
Rectification switching means for switching AC input voltage rectification to full-wave rectification or voltage doubler rectification, zero-cross signal output means for detecting and outputting a zero-cross of AC input voltage, and the temperature state of the load after power is applied to the load A load temperature detecting means for detecting and a temperature change rate calculating means for calculating a change rate from a load temperature change for a predetermined period, determining whether the temperature change rate is greater than the predetermined change rate, and duty ratio of the zero cross signal The operation selecting means for selecting the normal operation or the abnormal processing operation from the above.
また、本出願にかかる第2の発明における画像形成装置は、AC入力電圧の整流を全波整流か倍電圧整流に切り換える整流切り換え手段と、AC入力電圧のゼロクロスを検知して出力するゼロクロス信号出力手段と、AC入力を電力供給源とする負荷への供給電流を検知する電流検知手段と、所定期間の負荷への電流値の変化率を算出する電流変化率算出手段とを有し、電流変化率が所定変化率より大きいかどうか判断し、ゼロクロス信号のデューティー比から通常動作か異常処理動作かを選択する動作選択手段を有することを特徴とする。 Further, the image forming apparatus according to the second invention of the present application includes a rectification switching means for switching the rectification of the AC input voltage to full wave rectification or double voltage rectification, and a zero cross signal output for detecting and outputting the zero cross of the AC input voltage. Current detecting means for detecting a supply current to a load using an AC input as a power supply source, and a current change rate calculating means for calculating a change rate of a current value to the load for a predetermined period. It is characterized by having operation selection means for determining whether the rate is larger than a predetermined change rate and selecting normal operation or abnormal processing operation from the duty ratio of the zero cross signal.
また、本出願にかかる第3の発明における画像形成装置は、前記第1および第2記載の発明の画像形成装置において、通常動作時にAC入力電圧の100V系もしくは200V系の処理を選択する入力電圧選択手段を有することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus according to the first and second aspects, wherein the input voltage for selecting 100V or 200V AC input voltage processing during normal operation is selected. It has a selection means.
以上説明したように、本発明によれば、直接ACラインの電圧値を検知せずに倍電圧整流と全波整流を選択して、安価な部品の構成で100V系および200V系の入力電圧に安定して対応できる画像形成装置を提供することが可能となる。 As described above, according to the present invention, voltage doubler rectification and full-wave rectification are selected without directly detecting the voltage value of the AC line, and the input voltage of 100 V system and 200 V system can be obtained with an inexpensive component configuration. It is possible to provide an image forming apparatus that can be handled stably.
次に、本発明の詳細を実施例の記述に従って説明する。 Next, details of the present invention will be described in accordance with the description of the embodiments.
以下に本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施例に係る画像形成装置1を表す図であり、外形図および断面図を示したものである。 FIG. 1 is a diagram showing an image forming apparatus 1 according to an embodiment of the present invention, and shows an outline view and a cross-sectional view.
画像形成装置1内部の電源部(PS)2と画像形成装置1での処理および画像形成時の制御を行うための制御部(CON)3を図示したものである。電源部2は、モータ4および5、画像形成を行うための光学ユニットでありレーザや反射ミラーやモータを内蔵したスキャナユニット(SCN)6やソレノイド(SL)7に電源供給を行う。
2 shows a power supply unit (PS) 2 in the image forming apparatus 1 and a control unit (CON) 3 for performing processing in the image forming apparatus 1 and control during image formation. The
シート8は、画像形成装置1内に複数枚積載され、画像形成時にシート8を蹴り出すピックアップローラ9とシートを1枚分離するためのフィードリタードローラ10と搬送ローラ対11を経由して、シート8の姿勢を調整するレジスト部12に達する。シート8のピックアップタイミングは、ソレノイド7の吸引タイミングであり、モータ4および5やスキャナモータ6はそれ以前に起動される。また、モータ4および5やスキャナユニット6およびソレノイド7は、シート8を搬送し、画像形成を行う際に駆動するものであり、本実施例での個数に限定するものではない。また、画像形成装置1内の複数ローラの駆動やシートへの画像形成のために必要な部材を駆動する。
A plurality of sheets 8 are stacked in the image forming apparatus 1, and pass through a
レジスト部12に達したシート8は、姿勢を調整されて転写部13に達し、画像形成用トナーを収容したトナー収容部14から供給されるトナーを転写され、定着部15aに搬送される。
The sheet 8 reaching the registration unit 12 is adjusted in posture and reaches the
定着部15aでは、シート8に画像を加圧および加熱定着する。加熱は定着ヒータ15bへのAC電圧の印加によって行われる。シート8は排紙ローラ対16を経由する。17搬送路切り換えフラッパは、シート8を画像形成装置1内に画像形成面を下にして排出積載する場合は、シート排出トレイ18に排出して積載するように搬送路を切り換える。また、17搬送路切り換えフラッパは、不図示の後処理装置等に搬送するために画像形成装置上部にシート8を搬送する場合も搬送路を切り換える。
The fixing unit 15 a presses and heat-fixes an image on the sheet 8. Heating is performed by applying an AC voltage to the fixing heater 15b. The sheet 8 passes through the paper
図2は、本発明の実施例に係る画像形成装置内の電源部と負荷制御部と負荷の接続構成を表す図である。 FIG. 2 is a diagram illustrating a connection configuration of a power supply unit, a load control unit, and a load in the image forming apparatus according to the embodiment of the present invention.
図2は画像形成装置内の電気回路構成全体を表しており、2は電源部(PS)を表したブロックである。商用電源等の交流(AC)供給源から電源部2内で直流(DC)に変換するスイッチング電源である。100はスイッチ、101はブリッジ整流回路である。
FIG. 2 shows an entire electric circuit configuration in the image forming apparatus, and 2 is a block showing a power supply unit (PS). This is a switching power supply that converts an alternating current (AC) supply source such as a commercial power supply into direct current (DC) within the
102トライアックは、104平滑用コンデンサ、および105平滑用コンデンサに整流後のDC電圧を印加する方法を全波整流か倍電圧整流に切り換えるために配置されている。また、102トライアックは103全波整流/倍電圧整流切り換え部からの出力パルスの有無によってオン/オフを切り換えるものである。オン状態では倍電圧整流に、オフ状態では全波整流となる。SELHおよびSELL間にはパルス状の電圧が発生し、103aコンデンサは、103b抵抗、103cツェナーダイオード、103dスイッチング素子(例えばMOSFET)で構成される回路へ印加される電圧を平滑する。103cのツェナー電圧以上でかつ103dのスイッチング素子がオン可能な電圧が103dに印加された場合、SELHおよびSELL間のパルス状の電圧は102トライアックに印加されることなく、103dでバイパスされる。SELHおよびSELL間のパルス状の電圧が102トライアックに印加されなければ、全波整流状態となる。103dのスイッチング素子がオンできない電圧であれば、SELHおよびSELL間のパルス状の電圧は102トライアックに印加されて102トライアックはオン状態となり、倍電圧整流となる。
AC入力電圧の電位が高いほど、SELHおよびSELL間のパルスの電圧振幅が大きくなり、103aで平滑された後の電圧も高くなる。
The 102 triac is arranged to switch the method of applying the DC voltage after rectification to the 104 smoothing capacitor and the 105 smoothing capacitor to full wave rectification or voltage doubler rectification. The 102 triac is switched on / off depending on the presence or absence of an output pulse from the 103 full-wave rectification / double voltage rectification switching unit. In the on state, voltage doubler rectification is performed, and in the off state, full wave rectification is performed. A pulsed voltage is generated between SELH and SELL, and the 103a capacitor smoothes the voltage applied to the circuit composed of the 103b resistor, the 103c Zener diode, and the 103d switching element (for example, MOSFET). When a voltage which is equal to or higher than the zener voltage of 103c and can turn on the switching element of 103d is applied to 103d, the pulsed voltage between SELH and SELL is bypassed by 103d without being applied to 102 triac. If the pulse voltage between SELH and SELL is not applied to 102 triacs, a full-wave rectification state is established. If the voltage at which the
The higher the potential of the AC input voltage, the larger the voltage amplitude of the pulse between SELH and SELL, and the higher the voltage after smoothing at 103a.
そして、AC入力電圧の100V系と200V系の違いで103dのスイッチング素子のオフ/オンを切り換えることで、102トライアックの駆動を制御できる。つまり、AC100V系入力時は103dのスイッチング素子がオフするようにし、AC200V系入力時は103dのスイッチング素子がオンするように103cのツェナーダイオードを設定する。
The driving of the 102 triac can be controlled by switching the
106aおよび106bダイオードは、104および105平滑用コンデンサの各々の両極に接続されており、104および105平滑用コンデンサの電位を安定させるものである。106aおよび106bダイオードは、104および105平滑用コンデンサの放電時にコンデンサの残留電荷によってコンデンサ電位がアンバランスとなった場合、中点電位DCMを中心として104および105平滑用コンデンサの電位が平衡状態となるようにしてコンデンサに逆電位が印加されることを防止する。 The 106a and 106b diodes are connected to both electrodes of the 104 and 105 smoothing capacitors, and stabilize the potential of the 104 and 105 smoothing capacitors. In the 106a and 106b diodes, when the capacitor potential becomes unbalanced due to the residual charge of the capacitor during the discharging of the 104 and 105 smoothing capacitors, the potentials of the 104 and 105 smoothing capacitors are in an equilibrium state around the midpoint potential DCM. In this way, the reverse potential is prevented from being applied to the capacitor.
107aおよび107b抵抗は、104および105平滑用コンデンサの中点電位DCMを安定させるために接続している。また、スイッチ100オフ時に104および105平滑用コンデンサに残留している電荷を放電させるために接続している。
The 107a and 107b resistors are connected to stabilize the midpoint potential DCM of the 104 and 105 smoothing capacitors. Further, the switch 104 is connected to discharge the electric charge remaining in the smoothing capacitors 104 and 105 when the
109はACラインからの入力を半波整流するダイオードである。113はトランジスタであり、115フォトカプラと110および111および112抵抗の組み合わせで、114抵抗にてプルアップされているゼロクロス(ZEROX)信号の出力を切り換える。
Reference numeral 109 denotes a diode for half-wave rectifying the input from the AC line. A
115フォトカプラ内の発光素子は112抵抗を経由して前述の104および105平滑用コンデンサの正電位側のDCH側に接続され、DCHより低い電位である中点電位DCMにも接続されている。109ダイオードから半波整流された電圧で113トランジスタがオンとなる場合、115フォトカプラ内の発光素子は消灯してZEROX信号はHigh出力となる。113トランジスタがオフ状態であれば115フォトカプラ内の発光素子は点灯してZEROX信号はLow出力信号となる。このZEROX信号の切り替わりタイミングは、ACライン電圧の正負が切り替わるタイミングとなる。 The light emitting element in the 115 photocoupler is connected to the DCH side on the positive potential side of the above-described 104 and 105 smoothing capacitors via the 112 resistor, and is also connected to the midpoint potential DCM which is a potential lower than DCH. When the 113 transistor is turned on with the voltage half-wave rectified from the 109 diode, the light emitting element in the 115 photocoupler is turned off and the ZEROX signal becomes a high output. If the 113 transistor is off, the light emitting element in the 115 photocoupler is lit and the ZEROX signal becomes a low output signal. This ZEROX signal switching timing is the timing at which the AC line voltage is switched between positive and negative.
200負荷制御部は、画像形成装置内の208負荷1(定着ヒータ)および209負荷2、210負荷Nを制御する。また、ZEROX信号ラインが200負荷制御部に入力されおり、ZEROX波形のHighの比率もしくはLowの比率であるデューティー比を200負荷制御部にて算出する。
The 200 load control unit controls 208 load 1 (fixing heater), 209
207は208負荷1(定着ヒータ)の温度を検知するセンサであり、208負荷1(定着ヒータ)に接触もしくは間接的に接触しているもしくは非接触で設置されており、207温度センサの出力は負荷制御部に入力される。本実施例では、208負荷1(定着ヒータ)はAC負荷であるセラミック面発ヒータとする。209負荷2および210負荷NはDC負荷でGNDに接続されており、DCモータやその他アクチュエータ等の負荷であるとする。
207 is a sensor that detects the temperature of 208 load 1 (fixing heater), and is installed in contact, indirect contact, or non-contact with 208 load 1 (fixing heater). Input to the load controller. In the present embodiment, 208 load 1 (fixing heater) is an AC load ceramic surface heater. The 209
図3は本発明の実施例に係る画像形成装置内の電源部にある108スイッチング部の構成を表す図である。 FIG. 3 is a diagram illustrating the configuration of the 108 switching unit in the power supply unit in the image forming apparatus according to the embodiment of the present invention.
116はスイッチングトランスである。116aは1次側のメイン巻き線である。整流後のDCHとDCL間の電圧が117電源ICで制御される118スイッチング素子によって印加される。116bは117電源ICに動作電力を供給する補助巻き線である。116cは2次側出力のVcc1出力巻き線であり、116dは2次側出力のVcc2出力巻き線である。 Reference numeral 116 denotes a switching transformer. Reference numeral 116a denotes a primary main winding. The voltage between DCH and DCL after rectification is applied by 118 switching elements controlled by a 117 power supply IC. Reference numeral 116b denotes an auxiliary winding for supplying operating power to the 117 power supply IC. Reference numeral 116c denotes a secondary output Vcc1 output winding, and reference numeral 116d denotes a secondary output Vcc2 output winding.
116eは1次側にある整流切り換え巻き線であり、この巻き線とメイン巻き線との巻き線数比によって決まる電圧を出力する巻き線である。116aメイン巻き線には、117電源ICと118スイッチング素子でパルス状にDCH-DCL間の電圧が印加される。SELHおよびSELL間にはパルス状の電圧が発生する。SELHおよびSELL間に発生したパルス状の電圧は、図1の103全波整流/倍電圧整流切り換え部に入力される。AC入力電圧がAC100V系もしくはAC200V系の両方でほぼ等しくなるようにDCHとDCL間の電圧を確保する場合、103全波整流/倍電圧整流切り換え部は、100V系の電圧が入力された場合、SELHおよびSELL間に所定電圧以下の電位が発生して102トライアックをオンするように制御する。102トライアックがオンした状態では倍電圧整流となる。 Reference numeral 116e denotes a rectification switching winding on the primary side, which is a winding that outputs a voltage determined by a winding ratio between the winding and the main winding. A voltage between DCH and DCL is applied to the main winding 116a in a pulsed manner by a 117 power supply IC and 118 switching elements. A pulsed voltage is generated between SELH and SELL. The pulse voltage generated between SELH and SELL is input to the 103 full-wave rectification / double voltage rectification switching unit in FIG. When securing the voltage between DCH and DCL so that the AC input voltage is almost the same for both the AC100V system and AC200V system, the 103 full-wave rectification / double voltage rectification switching unit, when the 100V system voltage is input, Control is performed so that a potential equal to or lower than a predetermined voltage is generated between SELH and SELL to turn on 102 triac. When the 102 triac is turned on, voltage doubler rectification occurs.
AC200V系の電圧が入力された場合、SELHおよびSELL間に前記所定電圧より高い電位が発生する。この場合、103全波整流/倍電圧整流切り換え部は、102トライアックをオフするように制御する。102トライアックがオフした状態では全波整流となる。 When an AC200V system voltage is input, a potential higher than the predetermined voltage is generated between SELH and SELL. In this case, the 103 full-wave rectification / double voltage rectification switching unit controls to turn off the 102 triac. Full-wave rectification occurs when the 102 triac is off.
図3の119ダイオードは116c巻き線からの出力を整流する整流ダイオードであり、120は平滑コンデンサである。平滑化された電圧はVcc1となる。 The 119 diode in FIG. 3 is a rectifier diode that rectifies the output from the 116c winding, and 120 is a smoothing capacitor. The smoothed voltage becomes Vcc1.
121ダイオードは116d巻き線からの出力を整流する整流ダイオードであり、122は平滑コンデンサである。平滑化された電圧はVcc2となる。 A 121 diode is a rectifier diode that rectifies the output from the 116d winding, and 122 is a smoothing capacitor. The smoothed voltage becomes Vcc2.
ただし、本実施例では、Vcc1<Vcc2とし、123フォトカプラおよび124フィードバック部はVcc1の電位を安定させるための回路であり、Vcc2はVcc1の出力に対応して変動するものとする。 However, in this embodiment, Vcc1 <Vcc2, and the 123 photocoupler and the 124 feedback unit are circuits for stabilizing the potential of Vcc1, and Vcc2 varies according to the output of Vcc1.
Vcc1およびVcc2の電圧制御フィードバックに関しては、特に方法や構成を限定するものではない。 Regarding the voltage control feedback of Vcc1 and Vcc2, the method and configuration are not particularly limited.
図4は本発明の実施例に係る画像形成装置内にある200負荷制御部の構成を表す図である。 FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a 200 load control unit in the image forming apparatus according to the embodiment of the present invention.
201は中央演算処理部であるCPU(Central Processing Unit)であり、201aは不揮発性メモリであるROM(Read Only Memory)を内蔵している。ただし201aは書き換え可能なメモリであってもよく、電源出力停止状態でも記憶内容が保持されているものとする。201bは揮発性メモリであるRAM(Random Access Memory)であり、201CPU内で演算した結果やデータを保持し、201cのI/O(Input/Output)からの入出力情報およびA/D(Analog/Digital)変換器からの入力値を保存するメモリである。201cのI/OおよびA/D変換器は、201CPUの外部回路と接続されており、例えば所定電圧レベルの信号を201CPUの外部から入出力することや、外部からのアナログ値である電圧をA/D変換してディジタル値として取得する処理を行うものである。
202電流検知部は、ACラインからの電力を消費する際の電流を検知するものであり、203駆動回路1に接続されており、202aカレントトランスや202b電流検知回路を内蔵している。202b電流検知回路は電流値の検知および所定期間の電流値積算が可能なように構成され、201CPUに201cのI/OおよびA/D変換器を経由して接続されている。また、所定期間の電流値積算は、202電流検知部からの出力電圧を201cのA/D変換を経由して201CPUで算出してもよい。 The 202 current detection unit detects a current when power from the AC line is consumed, and is connected to the 203 drive circuit 1 and incorporates a 202a current transformer and a 202b current detection circuit. The 202b current detection circuit is configured to be capable of detecting a current value and integrating the current value for a predetermined period, and is connected to the 201 CPU via an I / O and A / D converter of 201c. In addition, in the integration of the current value for a predetermined period, the output voltage from the 202 current detection unit may be calculated by 201 CPU via the A / D conversion of 201c.
203駆動回路1はACラインであるACHとACNに接続されており、204駆動回路2および205駆動回路NはVcc1およびVcc2の出力に接続されている。
The 203 drive circuit 1 is connected to AC lines ACH and ACN, and the 204
さらに、それぞれの駆動回路は201CPUに201cのI/Oを経由して接続されている。 Further, each drive circuit is connected to 201 CPU via 201c I / O.
201CPUは201aのROM内に保持されている処理手順にて画像形成処理に必要な処理を行う。その際201CPUは、201bのRAM内に処理中のデータを保存しながら201cのI/Oポートを経由して各駆動回路を制御して各負荷を制御する。
The 201 CPU performs processing necessary for the image forming process according to the processing procedure stored in the ROM 201 a. At that time, the 201 CPU controls each drive circuit via the I /
また、201CPUは所定期間内の電流値の時間変化率(di/dt)も算出する。たとえば、電流値の時間変化率(di/dt)は、203駆動回路1に接続されているAC負荷の電流値の時間変化率に応じて処理の切り換えを行う判断基準のための情報として用いるものとする。 The 201 CPU also calculates a time change rate (di / dt) of the current value within a predetermined period. For example, the time change rate (di / dt) of the current value is used as information for a criterion for switching processing according to the time change rate of the current value of the AC load connected to the 203 drive circuit 1. And
206は207温度センサからの出力を201CPUに入力する前に電圧レベルを調整するセンサ入力回路である。また、201CPUは、206センサ入力回路からの温度値を所定期間Δtの温度変化率であるdT/dtとして算出する処理を行う。
A
207温度センサによって検出される温度は、206センサ入力回路を経由して201CPUにA/D入力される。208負荷1(定着ヒータ)の温度は、200負荷制御部において監視され、200負荷制御部で設定されている208負荷1(定着ヒータ)の設定温度と比較することによって供給すべき電力比を算出し、その供給する電力比を位相角(位相制御)または波数(波数制御)に換算し、その制御条件により201CPUが203駆動回路1を制御する。 The temperature detected by the 207 temperature sensor is A / D input to the 201 CPU via the 206 sensor input circuit. The temperature of 208 load 1 (fixing heater) is monitored by the 200 load control unit, and the power ratio to be supplied is calculated by comparing with the set temperature of 208 load 1 (fixing heater) set by the 200 load control unit. Then, the supplied power ratio is converted into a phase angle (phase control) or a wave number (wave number control), and the 201 CPU controls the 203 drive circuit 1 according to the control condition.
208負荷1(定着ヒータ)に供給する電力比を算出する際に、例えば、位相制御の場合、次に示すような制御表を201aのROM内に有しており、この制御表に基づき制御を行う。 When calculating the power ratio supplied to the 208 load 1 (fixing heater), for example, in the case of phase control, the following control table is provided in the ROM 201a, and control is performed based on this control table. Do.
208負荷1(定着ヒータ)の抵抗成分がAC100V系および200V系で共通の場合、例えば、AC100V系入力時の電力比を設定する位相角もしくは波数と、AC200V系入力時の電力比を設定する位相角もしくは波数を別の設定とする方法があり、AC100V系の処理とAC200V系の処理を切り換えるとする。 If the resistance component of 208 load 1 (fixing heater) is common to the AC100V system and 200V system, for example, the phase angle or wave number that sets the power ratio at the time of AC100V system input and the phase that sets the power ratio at the time of AC200V system input There is a method of setting the angle or wave number differently, and it is assumed that processing between AC100V system and AC200V system is switched.
図5は画像形成装置での処理をフローチャートで表した図であり、図6および図7のAC入力波形と整流後のDC波形およびゼロクロス(ZEROX)波形を示した図も参照して動作を説明する。 FIG. 5 is a flowchart showing processing in the image forming apparatus, and the operation will be described with reference to the AC input waveform, the DC waveform after rectification, and the zero cross (ZEROX) waveform in FIGS. To do.
図6および図7では、整流後に平滑化されたDC電圧がDCHとDCLとして実線で表されており、図2の104および105平滑コンデンサの中点電位DCMが点線で、AC入力電圧波形が一点鎖線で表されている。 6 and 7, the DC voltage smoothed after rectification is represented by solid lines as DCH and DCL, the midpoint potential DCM of 104 and 105 smoothing capacitors in FIG. 2 is a dotted line, and the AC input voltage waveform is a single point. It is represented by a chain line.
また、図2の109ダイオードのカソード側電圧(Di_K)と中点電位DCMとの差分がDi_K-DCMとして実線で表されている。 Further, the difference between the cathode side voltage (Di_K) of the 109 diode of FIG. 2 and the midpoint potential DCM is represented by a solid line as Di_K-DCM.
ステップ300では画像形成時の208負荷1(定着ヒータ)の温度を検知する処理を行う。
In
ステップ301は、所定期間Δtの温度変化率であるdT/dtを算出する処理である。算出処理は、201CPU内で行う。ただし、温度変化率の算出方法は、例えば、所定期間Δtについて、複数回の温度検知処理後の温度情報を積算し、平均値や温度ばらつきを考慮した算出方法で得られた温度変化ΔTであれば特に方法を限定するものではない。また、ヒータの各温度範囲における変化率として算出しても良い。例えば、許容到達温度までを所定の温度範囲で区切り、各々の範囲内での温度変化率として201bのRAMに保持するように設定し、予め保持されている201aのROM内の対応するデータと比較することも可能である。 Step 301 is a process of calculating dT / dt, which is the temperature change rate during the predetermined period Δt. The calculation process is performed within the 201 CPU. However, the temperature change rate calculation method may be, for example, the temperature change ΔT obtained by a calculation method in which temperature information after a plurality of temperature detection processes is integrated for a predetermined period Δt and an average value and temperature variation are taken into account. The method is not particularly limited. Further, it may be calculated as a change rate in each temperature range of the heater. For example, up to the allowable temperature limit is divided by a predetermined temperature range, and the temperature change rate within each range is set to be stored in the 201b RAM, and compared with the corresponding data in the 201a ROM stored in advance. It is also possible to do.
208負荷1(定着ヒータ)が同一抵抗値であり同一波数の通電を行う場合、通電される1周期あたりの電流はAC100V系の場合よりAC200V系の方が大きくなり温度変化率も大きい。また、位相制御の場合、AC100V系での電力比を基準にした場合、例えば50%デューティーである位相角90°で電力を投入した場合、AC200V系の温度変化が大きくなり、温度変化率も大きくなる。 When 208 load 1 (fixing heater) has the same resistance value and energization with the same wave number, the current per cycle to be energized is larger in the AC200V system and the temperature change rate is larger than in the AC100V system. Also, in the case of phase control, when the power ratio in the AC100V system is used as a reference, for example, when power is turned on at a phase angle of 90 °, which is 50% duty, the temperature change of the AC200V system increases and the rate of temperature change also increases. Become.
ステップ302で温度変化率の算出が終了したか判断し、ステップ303で温度変化率が所定値より大きいかどうか比較判断する。例えば、ステップ303での判断基準である所定値をAC100V系入力時の温度変化率dT/dt_100とした場合、AC200V系入力時の温度変化率dT/dt_200と比較すると、dT/dt_100<dT/dt_200の関係となる。
In
ステップ303で温度変化率が所定値以下の場合、ステップ304に進む。
If the temperature change rate is equal to or less than the predetermined value in
電源部2では、AC入力電圧が100V系の場合に倍電圧整流となっており、図6で示すACおよびDC波形で表されるように動作している。また、ZEROX波形のデューティー比は50%となっている。これは、図2の109ダイオードのカソード側電圧(Di_K)と104および105の平滑コンデンサの中点電位DCMとの差分(Di_K-DCM)について、DCL電圧より高い期間とDCL電位である期間が同じであることを示している。ステップ304でZEROX波形のデューティー比が50%かどうか判断する。ほぼ50%の場合にステップ305にて通常処理のAC100V系の処理を行う。50%から大きく外れる場合、ZEROX回路故障か整流回路故障の異常状態である可能性があるとして、ステップ306に進み、安全確保のため故障処理として208負荷1(定着ヒータ)への通電をカットする処理を行う。
The
ステップ303で温度変化率がAC100V系入力時のdT/dt_100より大きいと判断した場合、ステップ307にてZEROX波形のデューティー比が50%かどうか判断する。ほぼ50%の場合、208負荷1(定着ヒータ)の異常温度上昇が発生したとしてステップ306に進み、安全確保のため故障処理として208負荷1(定着ヒータ)への通電をカットする処理を行う。
If it is determined in
ステップ307でZEROX波形のデューティー比が図7のように50%から大きく外れる場合、AC200V系の入力であるとして、ステップ308に進み通常処理のAC200V系の処理を行う。
If the duty ratio of the ZEROX waveform greatly deviates from 50% as shown in FIG. 7 in
図5のフローチャートで示したこれらの処理は、画像形成装置の電源が投入されている状態で繰り返し実行している。 These processes shown in the flowchart of FIG. 5 are repeatedly executed while the image forming apparatus is powered on.
以上述べたように、直接ACラインの電圧値を検知せずに全波整流もしくは倍電圧整流を切り換え、ゼロクロス信号のデューティー比および負荷へのAC電力の投入による負荷の温度変化率を算出し処理を切り換えることにより、AC入力が100V系か200V系か入力電圧に応じて画像形成装置の処理を切り換えて動作を行うことができる。 As described above, full-wave rectification or voltage doubler rectification is switched without directly detecting the voltage value of the AC line, and the temperature change rate of the load due to the duty ratio of the zero cross signal and the input of AC power to the load is calculated and processed. By switching the, the processing of the image forming apparatus can be switched according to the input voltage depending on whether the AC input is 100V or 200V.
本発明の第2の実施例を述べる。 A second embodiment of the present invention will be described.
図8は画像形成装置での処理をフローチャートで表した図である。ステップ304からステップ308は前述した実施例1のフローチャート図5での処理と同一である。
FIG. 8 is a flowchart showing processing in the image forming apparatus.
ステップ400では画像形成時の208負荷1(定着ヒータ)への電流値を検知する処理を行う。
In
ステップ401は、図4で示した200負荷制御部にて所定期間内の電流値の時間変化率(di/dt)を算出する処理である。 Step 401 is a process of calculating a time change rate (di / dt) of a current value within a predetermined period by the 200 load control unit shown in FIG.
ステップ402で電流変化率の算出が終了したか判断し、ステップ403で電流変化率が所定値より大きいか比較判断する。208負荷1(定着ヒータ)が同一抵抗値であり同一波数の通電を行う場合、通電される1周期あたりの電流はAC100V系の場合よりAC200V系の方が大きくなり電流変化率も大きい。また、位相制御の場合、AC100V系での電力比を基準にした場合、例えば50%デューティーである位相角90°で電力を投入した場合、AC200V系の電流変化が大きくなり、電流変化率も大きくなる。
In
例えば、ステップ403での判断基準をAC 100V系入力時の電流変化率di/dt_100とした場合、AC200V系入力時の電流変化率di/dt_200と比較すると、di/dt_100<di/dt_200の関係となる。
For example, if the judgment criterion in
AC入力電圧が100V系の場合10電源部では倍電圧整流となっており、ZEROX波形のデューティー比は50%となっている。 When the AC input voltage is 100V, the 10 power supplies are double voltage rectified, and the duty ratio of the ZEROX waveform is 50%.
ステップ304では、ZEROX波形のデューティー比が50%かどうか判断する。ほぼ50%の場合にステップ305にて通常処理のAC100V系の処理を行う。50%から大きく外れる場合、ZEROX回路故障か整流回路故障の異常状態である可能性があるとして、ステップ306に進み、安全確保のため故障処理として208負荷1(定着ヒータ)への通電をカットする処理を行う。
In
ステップ403で電流変化率が100V系入力時のdi/dt_100より大きいと判断した場合、ステップ307にてZEROX波形のデューティー比が50%かどうか判断する。ほぼ50%の場合、208負荷1(定着ヒータ)の異常電流変化としてステップ306に進み、安全確保のため故障処理として208負荷1(定着ヒータ)への通電をカットする処理を行う。
If it is determined in
ステップ307でZEROX波形のデューティー比が50%から大きく外れる場合、ステップ308に進み通常処理のAC200V系の処理を行う。このようにして入力電圧の選択を行なう。
If the duty ratio of the ZEROX waveform greatly deviates from 50% in
図8のフローチャートで示したこれらの処理は、画像形成装置の電源が投入されている状態で繰り返し実行している。 These processes shown in the flowchart of FIG. 8 are repeatedly executed while the power of the image forming apparatus is turned on.
以上述べたように、直接ACラインの電圧値を検知せずに全波整流もしくは倍電圧整流を切り換え、ゼロクロス信号のデューティー比および負荷へのAC電力の投入による負荷の電流変化率を算出し処理を切り換えることにより、AC入力が100V系か200V系か入力電圧に応じて画像形成装置の処理を切り換えて動作を行うことができる。 As described above, full-wave rectification or voltage doubler rectification is switched without directly detecting the voltage value of the AC line, and the duty ratio of the zero cross signal and the rate of change in the load current due to the input of AC power to the load are calculated and processed. By switching the, the processing of the image forming apparatus can be switched according to the input voltage depending on whether the AC input is 100V or 200V.
1 画像形成装置
2 電源部
15a 定着部
15b 定着ヒータ(負荷1)
101 ブリッジ整流回路
102 トライアック
103 全波整流/倍電圧整流切り換え部
104、105 1次側平滑コンデンサ
108 スイッチング部
116 スイッチングトランス
117 電源制御IC
118 一次側スイッチング素子
200 負荷制御部
201 CPU
202 電流検知回路
202a カレントトランス
202b 電流値積分回路
203、204、205 駆動回路1,2,3
207 温度センサ
208、209、210 負荷1(定着ヒータ),2,N
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101
118 Primary-
202
207 Temperature sensor 208, 209, 210 Load 1 (fixing heater), 2, N
Claims (3)
AC入力電圧のゼロクロスを検知して出力するゼロクロス信号出力手段と、
負荷に電力を投入した後の負荷の温度状態を検知する負荷温度検知手段と、
所定期間の負荷の温度変化から変化率を算出する温度変化率算出手段とを有し、
温度変化率が所定変化率より大きいかどうか判断し、
ゼロクロス信号のデューティー比から通常動作か異常処理動作かを選択する動作選択手段を有することを特徴とする画像形成装置。 Rectification switching means for switching the rectification of the AC input voltage to full-wave rectification or voltage doubler rectification,
Zero cross signal output means to detect and output zero cross of AC input voltage,
Load temperature detecting means for detecting the temperature state of the load after power is applied to the load;
Temperature change rate calculating means for calculating the change rate from the temperature change of the load during a predetermined period,
Determine if the temperature change rate is greater than the predetermined change rate,
An image forming apparatus comprising operation selection means for selecting a normal operation or an abnormal processing operation from a duty ratio of a zero cross signal.
AC入力電圧のゼロクロスを検知して出力するゼロクロス信号出力手段と、
AC入力を電力供給源とする負荷への供給電流を検知する電流検知手段と、
所定期間の負荷への電流値の変化率を算出する電流変化率算出手段とを有し、
電流変化率が所定変化率より大きいかどうか判断し、
ゼロクロス信号のデューティー比から通常動作か異常処理動作かを選択する動作選択手段を有することを特徴とする画像形成装置。 Rectification switching means for switching the rectification of the AC input voltage to full-wave rectification or voltage doubler rectification,
Zero cross signal output means to detect and output zero cross of AC input voltage,
Current detection means for detecting a supply current to a load using an AC input as a power supply source;
Current rate of change calculation means for calculating the rate of change of the current value to the load for a predetermined period;
Determine whether the current change rate is greater than the predetermined change rate,
An image forming apparatus comprising operation selection means for selecting a normal operation or an abnormal processing operation from a duty ratio of a zero cross signal.
通常動作時にAC入力電圧の100V系もしくは200V系の処理を選択する入力電圧選択手段を有することを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1, wherein:
An image forming apparatus comprising input voltage selection means for selecting 100V or 200V AC input voltage processing during normal operation.
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