JP2022007106A - 電源装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 検出部と制御部とが通信している状態において検出部による電力の検出が行われると、A/D変換の精度(電力を検出する精度)が低下してしまう。
【解決手段】 検出部164が電流I及び電圧Vの検出を行う期間中、制御部165から搬送波が出力されない。即ち、検出部164が電流I及び電圧Vの検出を行う期間中、制御部165から検出部164への電力の供給が行われず、検出部164は平滑コンデンサ402に蓄えられた電力(平滑コンデンサ402から放電される電力)により動作する。この結果、搬送波による電磁波に起因してA/D変換の精度(電力を検出する精度)が低下してしまうことを抑制することができる。即ち、負荷に供給される電力が不安定になることを抑制することができる。
【選択図】 図9
【解決手段】 検出部164が電流I及び電圧Vの検出を行う期間中、制御部165から搬送波が出力されない。即ち、検出部164が電流I及び電圧Vの検出を行う期間中、制御部165から検出部164への電力の供給が行われず、検出部164は平滑コンデンサ402に蓄えられた電力(平滑コンデンサ402から放電される電力)により動作する。この結果、搬送波による電磁波に起因してA/D変換の精度(電力を検出する精度)が低下してしまうことを抑制することができる。即ち、負荷に供給される電力が不安定になることを抑制することができる。
【選択図】 図9
Description
本発明は、負荷に供給される電力を制御する電源装置及び画像形成装置に関する。
従来、商用電源から負荷に供給される電力を制御する電源装置において、1次回路と当該1次回路と絶縁された2次回路とが、アンテナによって電磁気的に結合される構成が知られている。
特許文献1には、2次回路に設けられた制御部からアンテナに出力された搬送波に起因して1次回路に設けられたアンテナに生じる搬送波(電力)によって、1次回路に設けられた検出部が動作する構成が記載されている。検出部は、負荷に供給される電力(電流)を検出し、アンテナを介して検出結果を制御部に送信する。制御部は、検出部から送信された検出結果に基づいて、負荷に供給される電力を制御する。
1次回路と2次回路との通信には、高周波の信号が用いられる。高周波の信号が用いられると当該高周波に起因する電磁波が空間に放射される。電磁波が放射されると、1次回路において検出された電流をA/D変換する際の基準電位が電磁波によって変動し、A/D変換の精度(電力を検出する精度)が低下してしまう可能性がある。即ち、検出部と制御部とが通信している状態において検出部による電力の検出が行われると、A/D変換の精度(電力を検出する精度)が低下してしまう。この結果、負荷に供給される電力の制御部による制御の精度が低下し、負荷に供給される電力が不安定になってしまう可能性がある。
上記課題に鑑み、本発明は負荷に供給される電力が不安定になることを抑制することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明に係る電源装置は、
所定電源と接続される第1回路と、前記第1回路と絶縁される第2回路と、を有する電源装置において、
前記第1回路に設けられ、前記所定電源から負荷に供給される電力を調整する調整手段と、
前記第1回路に設けられ、前記負荷に供給される電力に関するパラメータの値を検出する検出手段と、
前記第1回路に設けられた処理手段であって、前記検出手段によって検出された前記パラメータの値をアナログ値からデジタル値へと所定の時間間隔で変換する変換部を備える処理手段と、
前記第1回路に設けられ、前記処理手段に接続された第1通信部と、
前記第2回路に設けられ、前記第1通信部と絶縁され且つ当該第1通信部と無線通信を行う第2通信部と、
前記第2回路に設けられ且つ前記第2通信部に接続された制御手段であって、前記無線通信に用いられる搬送波を前記第2通信部に出力する制御手段と、
前記第1回路に設けられ、前記搬送波に起因して前記第1通信部に発生する電力を蓄える蓄電手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記搬送波を第1期間出力すると、当該搬送波の出力を第2期間停止し、
前記変換部は、前記第2期間中、前記蓄電手段に前記第1期間中に蓄えられた電力によって動作し、
前記制御手段は、前記第2期間後、前記搬送波を第3期間出力し、
前記処理手段は、前記第3期間中に、前記第2期間中における前記変換部の変換結果に関する情報を、前記第1通信部及び前記第2通信部による前記無線通信によって前記制御手段に送信し、
前記制御手段は、前記検出手段から送信された前記情報に基づいて、前記調整手段を制御することを特徴とする。
所定電源と接続される第1回路と、前記第1回路と絶縁される第2回路と、を有する電源装置において、
前記第1回路に設けられ、前記所定電源から負荷に供給される電力を調整する調整手段と、
前記第1回路に設けられ、前記負荷に供給される電力に関するパラメータの値を検出する検出手段と、
前記第1回路に設けられた処理手段であって、前記検出手段によって検出された前記パラメータの値をアナログ値からデジタル値へと所定の時間間隔で変換する変換部を備える処理手段と、
前記第1回路に設けられ、前記処理手段に接続された第1通信部と、
前記第2回路に設けられ、前記第1通信部と絶縁され且つ当該第1通信部と無線通信を行う第2通信部と、
前記第2回路に設けられ且つ前記第2通信部に接続された制御手段であって、前記無線通信に用いられる搬送波を前記第2通信部に出力する制御手段と、
前記第1回路に設けられ、前記搬送波に起因して前記第1通信部に発生する電力を蓄える蓄電手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記搬送波を第1期間出力すると、当該搬送波の出力を第2期間停止し、
前記変換部は、前記第2期間中、前記蓄電手段に前記第1期間中に蓄えられた電力によって動作し、
前記制御手段は、前記第2期間後、前記搬送波を第3期間出力し、
前記処理手段は、前記第3期間中に、前記第2期間中における前記変換部の変換結果に関する情報を、前記第1通信部及び前記第2通信部による前記無線通信によって前記制御手段に送信し、
前記制御手段は、前記検出手段から送信された前記情報に基づいて、前記調整手段を制御することを特徴とする。
本発明によれば、負荷に供給される電力が不安定になることを抑制することができる。
以下に図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の形状及びそれらの相対配置などは、この発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲が以下の実施の形態に限定される趣旨のものではない。
〔第1実施形態〕
[画像形成装置]
図1は、本実施形態で用いられるシート搬送装置を有するモノクロの電子写真方式の複写機(以下、画像形成装置と称する)100の構成を示す断面図である。なお、画像形成装置は複写機に限定されず、例えば、ファクシミリ装置、印刷機、プリンタ等であっても良い。また、記録方式は、電子写真方式に限らず、例えば、インクジェット等であっても良い。更に、画像形成装置の形式はモノクロ及びカラーのいずれの形式であっても良い。
[画像形成装置]
図1は、本実施形態で用いられるシート搬送装置を有するモノクロの電子写真方式の複写機(以下、画像形成装置と称する)100の構成を示す断面図である。なお、画像形成装置は複写機に限定されず、例えば、ファクシミリ装置、印刷機、プリンタ等であっても良い。また、記録方式は、電子写真方式に限らず、例えば、インクジェット等であっても良い。更に、画像形成装置の形式はモノクロ及びカラーのいずれの形式であっても良い。
以下に、図1を用いて、画像形成装置100の構成および機能について説明する。図1に示すように、画像形成装置100は、原稿給送装置201、読取装置202及び画像印刷装置301を有する。
原稿給送装置201の原稿積載部203に積載された原稿は、給紙ローラ204によって1枚ずつ給紙され、搬送ガイド206に沿って読取装置202の原稿ガラス台214上に搬送される。更に、原稿は、搬送ベルト208によって一定速度で搬送されて、排紙ローラ205によって不図示の排紙トレイへ排紙される。読取装置202の読取位置において照明209によって照明された原稿画像からの反射光は、反射ミラー210、211、212からなる光学系によって画像読取部111に導かれ、画像読取部111によって画像信号に変換される。画像読取部111は、レンズ、光電変換素子であるCCD、CCDの駆動回路等で構成される。画像読取部111から出力された画像信号は、ASIC等のハードウェアデバイスで構成される画像処理部112によって各種補正処理が行われた後、画像印刷装置301へ出力される。前述の如くして、原稿の読取が行われる。即ち、原稿給送装置201及び読取装置202は、原稿読取装置として機能する。
また、原稿の読取モードとして、第1読取モードと第2読取モードがある。第1読取モードは、一定速度で搬送される原稿の画像を、所定の位置に固定された照明系209及び光学系によって読み取るモードである。第2読取モードは、読取装置202の原稿ガラス214上に載置された原稿の画像を、一定速度で移動する照明系209及び光学系によって読み取るモードである。通常、シート状の原稿の画像は第1読取モードで読み取られ、本や冊子等の綴じられた原稿の画像は第2読取モードで読み取られる。
画像印刷装置301の内部には、シート収納トレイ302、304が設けられている。シート収納トレイ302、304には、それぞれ異なる種類の記録媒体を収納することができる。例えば、シート収納トレイ302にはA4サイズの普通紙が収納され、シート収納トレイ304にはA4サイズの厚紙が収納される。なお、記録媒体とは、画像形成装置によって画像が形成されるものであって、例えば、用紙、樹脂シート、布、OHPシート、ラベル等は記録媒体に含まれる。
シート収納トレイ302に収納された記録媒体は、給紙ローラ303によって給送されて、搬送ローラ306によってレジストレーションローラ308へ送り出される。また、シート収納トレイ304に収納された記録媒体は、給紙ローラ305によって給送されて、搬送ローラ307及び306によってレジストレーションローラ308へ送り出される。
読取装置202から出力された画像信号は、半導体レーザ及びポリゴンミラーを含む光走査装置311に入力される。
また、感光ドラム309は、帯電器310によって外周面が帯電される。感光ドラム309の外周面が帯電された後、読取装置202から光走査装置311に入力された画像信号に応じたレーザ光が、光走査装置311からポリゴンミラー及びミラー312、313を経由し、感光ドラム309の外周面に照射される。この結果、感光ドラム309の外周面に静電潜像が形成される。なお、感光ドラムの帯電には、例えば、コロナ帯電器や帯電ローラを用いた帯電方法が用いられる。
続いて、静電潜像が現像器314内のトナーによって現像され、感光ドラム309の外周面にトナー像が形成される。感光ドラム309に形成されたトナー像は、感光ドラム309と対向する位置(転写位置)に設けられた転写帯電器315によって記録媒体に転写される。この転写タイミングに合わせて、レジストレーションローラ308は記録媒体を転写位置へ送り込む。
前述の如くして、トナー像が転写された記録媒体は、搬送ベルト317によって定着器318へ送り込まれ、定着器318によって加熱加圧されて、トナー像が記録媒体に定着される。このようにして、画像形成装置100によって記録媒体に画像が形成される。
片面印刷モードで画像形成が行われる場合は、定着器318を通過した記録媒体は、排紙ローラ319、324によって、不図示の排紙トレイへ排紙される。また、両面印刷モードで画像形成が行われる場合は、定着器318によって記録媒体の第1面に定着処理が行われた後に、記録媒体は、排紙ローラ319、搬送ローラ320、及び反転ローラ321によって、反転パス325へと搬送される。その後、記録媒体は、搬送ローラ322、323によって再度レジストレーションローラ308へと搬送され、前述した方法で記録媒体の第2面に画像が形成される。その後、記録媒体は、排紙ローラ319、324によって不図示の排紙トレイへ排紙される。
また、第1面に画像形成された記録媒体がフェースダウンで画像形成装置100の外部へ排紙される場合は、定着器318を通過した記録媒体は、排紙ローラ319を通って搬送ローラ320へ向かう方向へ搬送される。その後、記録媒体の後端が搬送ローラ320のニップ部を通過する直前に搬送ローラ320の回転が反転することによって、記録媒体の第1面が下向きになった状態で、記録媒体が排紙ローラ324を経由して、画像形成装置100の外部へ排出される。
以上が画像形成装置100の構成および機能についての説明である。
図2は、画像形成装置100の制御構成の例を示すブロック図である。図2に示すように、画像形成装置100は商用電源としての交流電源1(AC)に接続されており、画像形成装置100の内部の各種装置は交流電源1から供給される電力によって稼働する。システムコントローラ151は、図2に示すように、CPU151a、ROM151b、RAM151cを備えている。また、システムコントローラ151は、画像処理部112、操作部152、アナログ・デジタル(A/D)変換器153、高圧制御部155、モータ制御装置157、センサ類159、ACドライバ160と接続されている。システムコントローラ151は、接続された各ユニットとの間でデータやコマンドの送受信をすることが可能である。
CPU151aは、ROM151bに格納された各種プログラムを読み出して実行することによって、予め定められた画像形成シーケンスに関連する各種シーケンスを実行する。
RAM151cは記憶デバイスである。RAM151cには、例えば、高圧制御部155に対する設定値、モータ制御装置157に対する指令値及び操作部152から受信される情報等の各種データが記憶される。
システムコントローラ151は、画像処理部112における画像処理に必要となる、画像形成装置100の内部に設けられた各種装置の設定値データを画像処理部112に送信する。更に、システムコントローラ151は、センサ類159からの信号を受信して、受信した信号に基づいて高圧制御部155の設定値を設定する。
高圧制御部155は、システムコントローラ151によって設定された設定値に応じて、高圧ユニット156(帯電器310、現像器314、転写帯電器315等)に必要な電圧を供給する。
モータ制御装置157は、CPU151aから出力された指令に応じて、画像形成装置100の内部に設けられた負荷を駆動するモータを制御する。なお、図2においては、画像形成装置のモータとしてモータ509のみが記載されているが、実際には、画像形成装置には複数個のモータが設けられている。また、1個のモータ制御装置が複数個のモータを制御する構成であっても良い。更に、図2においては、モータ制御装置が1個しか設けられていないが、2個以上のモータ制御装置が画像形成装置に設けられていてもよい。
A/D変換器153は、定着ヒータ161の温度を検出するためのサーミスタ154が検出した検出信号を受信し、検出信号をアナログ信号からデジタル信号に変換してシステムコントローラ151に送信する。システムコントローラ151は、A/D変換器153から受信したデジタル信号に基づいてACドライバ160の制御を行う。ACドライバ160は、定着ヒータ161の温度が定着処理を行うために必要な温度となるように定着ヒータ161を制御する。なお、定着ヒータ161は、定着処理に用いられるヒータであり、定着器318に含まれる。
システムコントローラ151は、使用する記録媒体の種類(以下、紙種と称する)等の設定をユーザが行うための操作画面を、操作部152に設けられた表示部に表示するように、操作部152を制御する。システムコントローラ151は、ユーザが設定した情報を操作部152から受信し、ユーザが設定した情報に基づいて画像形成装置100の動作シーケンスを制御する。また、システムコントローラ151は、画像形成装置の状態を示す情報を操作部152に送信する。なお、画像形成装置の状態を示す情報とは、例えば、画像形成枚数、画像形成動作の進行状況、原稿読取装置201及び画像印刷装置301におけるシート材のジャムや重送等に関する情報である。操作部152は、システムコントローラ151から受信した情報を表示部に表示する。
前述の如くして、システムコントローラ151は画像形成装置100の動作シーケンスを制御する。
[ACドライバ]
図3は、ACドライバの構成を示す制御ブロック図である。ACドライバ160は、交流電源1に接続される第1回路160aと当該第1回路160aと絶縁される第2回路160bとによって構成される。なお、図3に示すように、第1回路160aはACドライバ160における1次側に含まれ、第2回路160bはACドライバ160における2次側に含まれる。
図3は、ACドライバの構成を示す制御ブロック図である。ACドライバ160は、交流電源1に接続される第1回路160aと当該第1回路160aと絶縁される第2回路160bとによって構成される。なお、図3に示すように、第1回路160aはACドライバ160における1次側に含まれ、第2回路160bはACドライバ160における2次側に含まれる。
ACドライバ160は、交流電源1から供給される電圧V及び定着ヒータ161に流れる電流Iを検出する処理手段としての検出部164、交流電源1から定着器318への電力供給を制御するリレー回路166、調整手段としてのトライアック167、リレー回路166及びトライアック167を制御する制御手段としての制御部165を有する。
図3に示すように、検出部164は制御部165と絶縁されており、検出部164は第1回路160aに設けられ、制御部165は第2回路160bに設けられる。検出部164は制御部165とアンテナANTによって電磁気的に結合されている。また、制御部165は、CPU151aと接続されており、CPU151aによって制御される。なお、アンテナANTについては後に説明する。
図3に示すように、交流電源1から出力される電圧はAC/DC電源163にも入力される。AC/DC電源163は、交流電源1から出力される交流電圧を、例えば、5V及び24Vの直流電圧に変換して出力する。5Vの直流電圧は、CPU151a及び制御部165に供給される。また、24Vの直流電圧は、リレー回路166及びトライアック駆動回路167aに供給される。直流電圧5V及び24Vは、画像形成装置100の内部の各種装置にも供給される。なお、AC/DC電源163から出力される電圧は検出部164には供給されない。検出部164には、アンテナANTを介して制御部165から絶縁状態のまま電力が供給される。具体的な構成については後述する。
リレー回路166は、制御部165から出力される信号Aによって制御される。例えば、制御部165から信号A=‘H’が出力されると、リレー回路166は、交流電源1から定着器318に電力が供給される状態になる。また、制御部165から信号A=‘L’が出力されると、リレー回路166は、交流電源1から定着器318への電力供給を遮断する状態になる。例えば、定着ヒータ161に流れる電流が所定値より高くなると(即ち、異常時に)信号A=‘L’がリレー回路166に出力される。なお、制御部165は、CPU151aからの指令に応じて信号Aの出力を行う。
トライアック駆動回路167aはトライアック167を制御する回路である。図4は、トライアック駆動回路167aの構成を説明するブロック図である。図4に示すように、トライアック駆動回路167aは、第2回路160bに設けられた発光素子168a及び第1回路160aに設けられた受光素子168bによって構成されるフォトカプラ168と、受光素子168bの受光結果に応じてトライアック167を駆動する駆動回路169と、を有する。
制御部165からH-ON信号=‘H’が出力されると、トライアック駆動回路167aに設けられた発光素子168aが点灯する。そして、トライアック駆動回路167aに設けられた受光素子168bが発光素子168aから出力された光を受光することに応じて、駆動回路169は、トライアック167がON状態になるようにトライアック167を駆動する。このように、第1回路160aと第2回路160bとの絶縁が保たれた状態で、第2回路160b側から第1回路160aのトライアック167を制御することができる。
上述のようにしてトライアック167が制御されることによって、定着ヒータ161への電力の供給が行われる。定着ヒータ161に供給される電力の量は、トライアック167がON状態になるタイミングが制御されることによって調整される。
<定着ヒータの温度制御>
以下に、定着ヒータ161の温度を制御する方法を説明する。交流電源1から出力される電力はACドライバ160を介して定着器318に設けられた定着ヒータ161内部の発熱体161aに供給される。
以下に、定着ヒータ161の温度を制御する方法を説明する。交流電源1から出力される電力はACドライバ160を介して定着器318に設けられた定着ヒータ161内部の発熱体161aに供給される。
制御部165は、所定の制御周期T_cont毎に、アンテナANTを介して、電流I及び電圧Vの検出の開始を指示するコマンドを検出部164に送信する。コマンドの送信方法は後述する。なお、本実施形態では、所定の制御周期T_contは、交流電圧の周期と同じ周期であるが、この限りではない。例えば、所定の制御周期T_contは、交流電圧の周期以上の時間であればよい。
図3に示すように、交流電源1から供給される電圧V(抵抗器R2の両端電圧V)及び抵抗器R2の両端電圧(即ち、発熱体161aに流れる電流I)は、検出部164に設けられた変換部としてのA/D変換器164aに入力され、所定の時間間隔(例えば、50μs)でアナログ値からデジタル値に変換される。
検出部164は、電流I及び電圧Vの検出の開始を指示するコマンドが入力されると、当該コマンドを受信したことを、アンテナANTを介して制御部165に通知する。更に、検出部164は、電圧Vが負の値から正の値に変化するタイミング(以下、ゼロクロスタイミングと称する)を検出する。ゼロクロスタイミングが検出されると、検出部164は、A/D変換器164aから出力される値に基づいて、以下の式(1)乃至(3)のように、V^2、I^2、V*Iの積算を行う。
検出部164は、積算した値を格納部としてのメモリ164bに記憶する。
検出部164は、検出結果を要求するコマンドが制御部165からアンテナANTを介して入力されると、電圧Vの実効値Vrms、Iの実効値Irms、V*I(=P)の実効値Prmsを以下の式(4)乃至(6)を用いて演算する。
検出部164は、演算した実効値Vrms、Irms、Prmsをメモリ164bに記憶し、実効値Vrms、Irms、Prmsを検出結果(変換結果)として制御部165へ送信する。なお、検出部164は、ゼロクロスを検出するたびに、ゼロクロスタイミングを示す信号ZXをアンテナANTを介して制御部165に出力する。検出部164は、実効値Vrms、Irms、Prmsを演算する毎に、メモリ164bに記憶されているV^2、I^2、V*Iの積算値をリセットする。
制御部165は、検出部164から取得した実効値Vrms、Irms、Prmsをメモリ165aに記憶する。また、制御部165は、ゼロクロスタイミングタイミングを示す信号ZXをCPU151aに出力する。
CPU151aは、所定の制御周期T_contで、制御部165のメモリ165aに記憶されている実効値Vrms、Irms、Prmsを取得する。
定着器318は、サーモスタット162を有する。サーモスタット162は、当該サーモスタット162が所定の温度に到達すると発熱体161aに電力が供給されないようにする機能を有する。
定着ヒータ161の付近には、定着ヒータ161の温度を検出するサーミスタ154が設けられている。図3に示すように、サーミスタ154はグラウンド(GND)に接続されている。サーミスタ154は、例えば、温度が高くなるほど抵抗値が低下する特性を有する。サーミスタ154の温度が変化するとサーミスタ154の両端の電圧Vtも変化する。この電圧Vtを検出することによって定着ヒータ161の温度が検出される。
サーミスタ154から出力されるアナログ信号としての電圧VtはA/D変換器153に入力される。A/D変換器153は、電圧Vtをアナログ信号からデジタル信号に変換してCPU151aに出力する。
CPU151aは、制御部165から取得した実効値Vrms、Irms、Prms及びA/D変換器153から出力される電圧Vtに基づいて制御部165を介してトライアックを制御することによって、定着ヒータ161の温度を制御する。以下に、定着ヒータ161の温度が制御される具体的な方法を説明する。
図5は、交流電源1の電圧V、発熱体161aに流れる電流I、制御部165から出力されるH-ON信号及びゼロクロスタイミングを示すタイムチャートである。図5に示すように、ゼロクロスタイミングの周期Tzxは、交流電源1の電圧の周期に対応する。
図5に示すように、ゼロクロスタイミングからH-ON信号=‘H’が出力されるタイミングt_on1までの時間Thが制御されることによって、発熱体161aに流れる電流量(供給される電力量)が制御される。具体的には、例えば、時間Thが短いほど、発熱体161aに流れる電流量は多くなる。即ち、時間Thが短くなるように制御されると、定着ヒータ161の温度は増大する。
本実施形態では、CPU151aは、制御部165を介して、ゼロクロスタイミングからタイミングt_on1までの時間を制御することによって発熱体161aに流れる電流量を制御する。この結果、CPU151aは定着ヒータ161の温度を制御することができる。なお、本実施形態では、タイミングt_on1においてH-ON信号=‘H’が出力されることに起因して流れる電流と同じ量且つ逆極性である電流が発熱体161aに流れるように、トライアック167が制御される。具体的には、図5に示すように、タイミングt_on1から時間Tzx/2が経過したタイミング(即ち、交流電源1の電圧の半周期後のタイミング)t_on2においてもH-ON信号=‘H’が出力される。
図6は、定着ヒータ161の温度を制御する方法を示すフローチャートである。以下に、図6を用いて、本実施形態における定着ヒータ161の温度制御について説明する。このフローチャートの処理は、CPU151aによって実行される。なお、このフローチャートの処理は、例えば、画像形成装置100のジョブを開始する指示が入力されると実行される。
S101において、CPU151aは、例えば、A/D変換器153から取得した電圧Vtと定着ヒータ161の目標温度に対応する電圧V0との差分値に基づいて、時間Thを設定し、時間Thを制御部165に通知する。この結果、制御部165は、設定された時間Th及びゼロクロスタイミングに基づいてH-ON信号をトライアック駆動回路167aに出力する。
その後、S102において、制御部165からCPU151aに信号ZXが入力されると、S103において、CPU151aは、A/D変換器153から出力される電圧Vt及び制御部165のメモリ165aに記憶されている実効値Vrms、Irms、Prmsを取得する。
その後、S104において、電力の実効値Prmsが閾値Pth以上である(Prms≧Pth)場合は、S109において、CPU151aは、現在設定されている時間Thを増大させる指示を制御部165に出力する。なお、時間Thを増大させる量は、予め決められた量であっても良いし、実効値Prmsと閾値Pthとの差分値に基づいて決定されてもよい。
このように、電力の実効値Prmsが閾値Pth以上である場合に実効値Prmsが閾値Pthより小さくなるように時間Thが設定されることによって、定着ヒータ161に過剰な電力が供給されてしまうことを抑制することができる。この結果、消費電力が増大することを抑制することができる。なお、閾値Pthは、定着ヒータ161の温度を目標温度まで上昇させることができるような電力よりも大きい値に設定される。
その後、処理はS110に進む。
また、S104において、電力の実効値Prmsが閾値Pthより小さい(Prms<Pth)である場合は、処理はS105に進む。
S105において、電流の実効値Irmsが閾値Ith以上である(Irms≧Ith)場合は、S109において、CPU151aは、現在設定されている時間Thを増大させる指示を制御部165に出力する。なお、時間Thを増大させる量は、予め決められた量であっても良いし、実効値Irmsと閾値Ithとの差分値に基づいて決定されてもよい。
このように、実効値Irmsが閾値Ith以上である場合に実効値Irmsが閾値Ithより小さくなるように時間Thが制御されることによって、発熱体161aに過剰な電流が供給されてしまうことを抑制することができる。この結果、定着ヒータ161の温度が過剰に上昇してしまうことを抑制することができる。なお、閾値Ithは、定着ヒータ161の温度を目標温度まで上昇させることができるような電流よりも大きい値に設定される。
その後、処理はS110に進む。
また、S105において、実効値Irmsが閾値Ithより小さい(Irms<Ith)である場合は、処理はS106に進む。
S106において、A/D変換器153から取得した電圧Vtが、定着ヒータ161の目標温度に対応する電圧V0である場合は、処理はS110に進む。
また、S106において、A/D変換器153から取得した電圧Vtが、定着ヒータ161の目標温度に対応する電圧V0でない場合は、処理はS107に進む。
S107において、電圧Vtが電圧V0より大きい場合は、S109において、CPU151aは、電圧Vtと電圧V0との偏差が小さくなるように、現在設定されている時間Thを増大させる指示を制御部165に出力する。なお、時間Thを増大させる量は、予め決められた量であっても良いし、電圧V0と電圧Vtとの差分値に基づいて決定されてもよい。
また、S107において、電圧Vtが電圧V0より小さい場合は、S108において、CPU151aは、電圧Vtと電圧V0との偏差が小さくなるように、現在設定されている時間Thを減少させる指示を制御部165に出力する。なお、時間Thを減少させる量は、予め決められた量であっても良いし、電圧V0と電圧Vtとの差分値に基づいて決定されてもよい。
S110において、温度制御が継続される(即ち、印刷ジョブが継続される)場合は、処理はS102に戻る。
また、S110において、温度制御が終了する(即ち、印刷ジョブが終了する)場合は、S111において、CPU151aは、トライアック167の駆動を停止するように制御部165を制御する。
なお、例えば、時間Thを増大させることに起因して変化する電力の変化量は、電圧の実効値が例えば100Vである場合と80Vである場合とで異なる。具体的には、電圧の実効値が100Vである場合に時間Thを増大させることに起因して変化する電力の変化量は、電圧の実効値が80Vである場合に時間Thを増大させることに起因して変化する電力の変化量よりも大きい。CPU151aは、電圧の実効値Vrmsに基づいて時間Thを制御する。
以上が、定着ヒータ161の温度を制御する方法である。
<検出部と制御部との通信>
{制御部から検出部への電力供給}
図7は、検出部164の構成を示すブロック図である。以下に、図7を用いて、検出部164の構成について説明する。なお、図7において、抵抗器R1~R3は省略されている。
{制御部から検出部への電力供給}
図7は、検出部164の構成を示すブロック図である。以下に、図7を用いて、検出部164の構成について説明する。なお、図7において、抵抗器R1~R3は省略されている。
第1回路160aに設けられた検出部164は、第2回路160bに設けられた制御部165と絶縁され、第1通信部としてのコイル(巻線)L1及び第2通信部としてのコイル(巻線)L2で構成されるアンテナANTにより制御部165と電磁気的に結合される。なお、第1回路160aと第二回路160bとの間の無線通信には、コイルではなくコンデンサが用いられてもよい。
制御部165は、振幅変調された高周波(例えば13.56MHz)の信号をコイルL2に出力する。なお、制御部165は、検出部164にコマンドを送信する場合は、搬送波に対して振幅変調を行う。振幅変調については後述する。
コイルL2には当該振幅変調された信号に応じた交流電流が流れ、当該交流電流が流れることに起因してコイルL2に発生する交流磁界によって、コイルL1に交流電圧が誘起される。
図7に示すように、コイルL1の両端は、コイルL1に発生した交流電圧によって発生する交流電流を整流する整流手段としてのブリッジダイオード401の交流側端子に接続されている。ブリッジダイオード401の整流側端子には、平滑コンデンサ402、LDO(低損失レギュレータ)403が接続されている。
蓄電手段としての平滑コンデンサ402には、コイルL1に発生した電圧によって電荷が蓄えられる。
LDO403は、ブリッジダイオード401及び平滑コンデンサ402によって平滑化された電流を、CPU406、負荷変調制御部408、A/D変換器164a等に供給する。
このように、本実施形態では、制御部165からアンテナANTを介して検出部164に電力が供給される。この結果、第1回路160aに検出部164を動作させるための電源を設ける必要がないため、装置の大型化及びコストの増大を抑制することができる。なお、制御部165は、画像形成装置100がスリープ中である期間は、検出部164に電力を供給しなくてもよい。
{コマンドの送受信}
制御部165は、検出部164にコマンドを送信するために、搬送波に対して振幅変調を行う。図8は、振幅変調された信号を示す図である。図8に示すように、‘0’及び’1‘を表す信号は、第1の振幅を有する信号と第1の振幅よりも小さい第2の振幅を有する信号との組み合わせで表される。例えば、’1‘を表す信号は、1ビットの前半が第1の振幅を有する信号で表され、1ビットの後半が第2の振幅を有する信号で表される。また、’0‘を表す信号は、1ビットの前半が第2の振幅を有する信号で表され、1ビットの後半が第1の振幅を有する信号で表される。制御部165は、図8のような‘0’及び‘1’の信号を生成することによって、コマンドを検出部164に送信する。
制御部165は、検出部164にコマンドを送信するために、搬送波に対して振幅変調を行う。図8は、振幅変調された信号を示す図である。図8に示すように、‘0’及び’1‘を表す信号は、第1の振幅を有する信号と第1の振幅よりも小さい第2の振幅を有する信号との組み合わせで表される。例えば、’1‘を表す信号は、1ビットの前半が第1の振幅を有する信号で表され、1ビットの後半が第2の振幅を有する信号で表される。また、’0‘を表す信号は、1ビットの前半が第2の振幅を有する信号で表され、1ビットの後半が第1の振幅を有する信号で表される。制御部165は、図8のような‘0’及び‘1’の信号を生成することによって、コマンドを検出部164に送信する。
図7に示すように、コイルL1の両端は、カップリングコンデンサ404、405に接続されている。カップリングコンデンサ404、405のコイルL1とは反対側の端子は、CPU406に接続されている。
CPU406は、カップリングコンデンサ404、405を介して入力される信号の振幅に基づいて、制御部165から送信されたコマンドを読み取る。
CPU406は、コマンドを読み取ったことを後述する方法により制御部165に通知し、読み取ったコマンドに応じた動作を行う。
以上のように、本実施形態では、制御部165は、搬送波に対して振幅変調を行うことによって検出部164にコマンドを送信する。
{検出部から制御部へのデータ送信}
図7に示すように、カップリングコンデンサ406、407は、送信部としての負荷変調回路407に接続されている。
図7に示すように、カップリングコンデンサ406、407は、送信部としての負荷変調回路407に接続されている。
負荷変調回路407は、抵抗器410、411、412、FET413、414、415及び各FETのON/OFF状態を制御する負荷変調制御部408を備えている。なお、本実施形態では、抵抗器410の抵抗値Ra=700Ω、抵抗器411の抵抗値Rb=500Ω、抵抗器412の抵抗器Rc=300Ωであるが、各抵抗器の抵抗値はこれに限定されるわけではない。
負荷変調制御部408は、制御部165に送信すべきデータに応じてFET413、414、415のON/OFF状態を制御することによって、コイルL1に接続されている回路のインピーダンスを変調させる。なお、振幅変調によるデータの送信には、図8において説明した構成が適用される。
制御部165は、コイルL1に流れる電流の振幅の変化に応じてコイルL2の流れる電流の振幅を検出することにより、検出部164から送信されたデータを読み取る。なお、検出部164から送信されたデータには、ゼロクロスタイミングを示す信号ZX、電圧Vの実効値Vrms、Iの実効値Irms、V*I(=P)の実効値Prms、及び、制御部165からのコマンドを受信したことを示す通知等が含まれる。
このようにして、検出部164はアンテナANTによって電磁気的に結合された制御部165にデータを送信する。即ち、検出部164は、コイルL1とコイルL2との無線通信によって制御部165にデータを送信する。
{電流、電圧が検出される際の制御}
次に、電流、電圧が検出される際の制御について説明する。本実施形態では、以下の構成が適用されることによって、負荷に供給される電力が不安定になることが抑制される。
次に、電流、電圧が検出される際の制御について説明する。本実施形態では、以下の構成が適用されることによって、負荷に供給される電力が不安定になることが抑制される。
図9は、制御部165が検出部164の検出結果を取得する動作を説明するフローチャートである。このフローチャートの処理は、所定の制御周期毎に制御部165により実行される。
S201において、制御部165は、電流I及び電圧Vの検出を開始する指示を、コイルL2、L1を介して検出部164に送信する。
S202において、電流I及び電圧Vの検出を開始する指示(コマンド)が受信されたことが検出部164から通知されない場合は、処理はS207に進む。
S207において、所定のエラー時間が経過していない場合は、処理はS202に戻る。
一方、S207において、所定のエラー時間が経過した場合は、S208において、制御部165は、検出部164への電力の供給を停止する。
その後、S209において、制御部165は、所定のエラー時間が経過したことをCPU151aに通知する。CPU151aは、ACドライバ160にエラーが生じたことを示す情報を操作部152の表示部に表示し、ユーザに知らせる。
また、S202において、電流I及び電圧Vの検出を開始する指示(コマンド)が受信されたことが検出部164から通知されると、S203において、制御部165は、コイルL2への搬送波の出力を停止する。即ち、制御部165から検出部164への電力の供給が停止される。
次に、S204において、所定時間が経過すると、S205において、制御部165は、検出結果を要求するコマンド(要求信号)を、コイルL2、L1を介して検出部164に送信する。なお、所定時間は、A/D変換器164aが、電流I及び電圧Vのアナログ値からデジタル値への変換を交流電圧の半周期以上行うことができる時間に予め設定されている。また、所定時間は、平滑コンデンサ402に蓄えられた電力によって検出部164が動作可能な時間よりも短い時間に設定されている。
S206において、検出結果が検出部164から受信されない場合は、処理はS211に進む。
S211において、所定のエラー時間が経過していない場合は、処理はS206に戻る。
一方、S211において、所定のエラー時間が経過した場合は、S212において、制御部165は、検出部164への電力の供給を停止する。
その後、S213において、制御部165は、所定のエラー時間が経過したことをCPU151aに通知する。CPU151aは、ACドライバ160にエラーが生じたことを示す情報を操作部152の表示部に表示し、ユーザに知らせる。
また、S206において、検出結果(即ち、電圧Vの実効値Vrms、Iの実効値Irms、V*I(=P)の実効値Prms及び信号ZX)を検出部164から受信すると、制御部165は、このフローチャートの処理を終了する。
図10は、検出部164の動作を説明するフローチャートである。このフローチャートの処理は、CPU406により実行される。
S301において、電流I及び電圧Vの検出を開始する指示を受信すると、S302において、検出部164は、電流I及び電圧Vの検出を開始する指示(コマンド)を受信したことを制御部165に通知する。この結果、制御部165から検出部164への電力の供給が停止され、検出部164は平滑コンデンサ402に蓄えられた電力によって動作する。
次に、S303において、検出部164は、電流I及び電圧Vのサンプリングを開始する。
その後、S304において、検出結果を要求するコマンドを受信すると、S305において、検出部164は、電圧Vの実効値Vrms、Iの実効値Irms、V*I(=P)の実効値Prmsを算出する。
そして、S306において、検出部164は、S305において算出された実効値及びゼロクロスタイミング信号ZXを検出結果として制御部165に送信する。
以上のように、本実施形態では、検出部164が電流I及び電圧Vの検出を行う期間中、制御部165から搬送波が出力されない。即ち、検出部164が電流I及び電圧Vの検出を行う期間中、制御部165から検出部164への電力の供給が行われず、検出部164は平滑コンデンサ402に蓄えられた電力(平滑コンデンサ402から放電される電力)により動作する。この結果、搬送波による電磁波に起因してA/D変換の精度(電力を検出する精度)が低下してしまうことを抑制することができる。即ち、負荷に供給される電力が不安定になることを抑制することができる。
なお、本実施形態では、検出部164(A/D変換器164a)は、電流I及び電圧Vの検出を開始する指示が入力されると電圧V及び電流Iをアナログ値からデジタル値に変換するが、この限りではない。例えば、検出部164は、電流I及び電圧Vの検出を開始する指示が入力される前から電圧V及び電流Iをアナログ値からデジタル値に変換してもよい。この場合、検出部164は、電流I及び電圧Vの検出を開始する指示が入力されると、当該指示が入力されたあとに変換した結果を検出結果として用いる。
なお、本実施形態では、検出部164が電流I及び電圧Vの検出を行う期間中、検出部164は、平滑コンデンサ402に蓄えられた電力によって動作したが、この限りではない。例えば、第1回路160aに、搬送波に起因した電力が蓄えられるコンデンサを別途設け、検出部164が電流I及び電圧Vの検出を行う期間中は、検出部164は当該コンデンサに蓄えられた電力によって動作してもよい。
なお、本実施形態では、2次回路160bに設けられた制御部165がトライアック167を制御しているが、この限りではない。例えば、1次回路160aに設けられた検出部164がトライアックを制御する構成を有していてもよい。
なお、本実施形態におけるCPU151aの機能を制御部165が有する構成であってもよいし、制御部165の機能をCPU151aが有する構成であってもよい。
本実施形態における電圧V、電流I、電流I2等は、負荷に供給される電力に関するパラメータに対応する。
また、本実施形態におけるトライアック駆動回路167a及びトライアック167はそれぞれ調整手段及びトライアック回路に含まれる。
また、本実施形態では、発熱体161aに供給される電力を調整する構成として、トライアック167が用いられたが、この限りではない。例えば、第1回路160aにおける回路の抵抗を変化させて発熱体161aに供給される電圧及び電流の振幅を変調することによって発熱体161aに供給される電力を調整する構成が用いられてもよい。
また、本実施形態においては、検出部164と制御部165との間の無線通信を行う方法としてNFC(Near Field Communication)が用いられるが、検出部164と制御部165との間の無線通信を行う方法は、これに限定されるわけではない。例えば、検出部164と制御部165との間の無線通信を行う方法として赤外線通信などの方法が用いられてもよい。
また、本実施形態においては、第1回路160aは商用電源に接続されているが、この限りではない。例えば、第1回路160aは、バッテリー等の所定電源に接続される構成でもよい。
1 商用電源
100 画像形成装置
151a CPU
160 ACドライバ
161a 発熱体
164 検出部
164a A/D変換器
165 制御部
167 トライアック
167a トライアック駆動回路
402 平滑コンデンサ
L1、L2 コイル
R1、R2、R3 抵抗器
100 画像形成装置
151a CPU
160 ACドライバ
161a 発熱体
164 検出部
164a A/D変換器
165 制御部
167 トライアック
167a トライアック駆動回路
402 平滑コンデンサ
L1、L2 コイル
R1、R2、R3 抵抗器
Claims (18)
- 所定電源と接続される第1回路と、前記第1回路と絶縁される第2回路と、を有する電源装置において、
前記第1回路に設けられ、前記所定電源から負荷に供給される電力を調整する調整手段と、
前記第1回路に設けられ、前記負荷に供給される電力に関するパラメータの値を検出する検出手段と、
前記第1回路に設けられた処理手段であって、前記検出手段によって検出された前記パラメータの値をアナログ値からデジタル値へと所定の時間間隔で変換する変換部を備える処理手段と、
前記第1回路に設けられ、前記処理手段に接続された第1通信部と、
前記第2回路に設けられ、前記第1通信部と絶縁され且つ当該第1通信部と無線通信を行う第2通信部と、
前記第2回路に設けられ且つ前記第2通信部に接続された制御手段であって、前記無線通信に用いられる搬送波を前記第2通信部に出力する制御手段と、
前記第1回路に設けられ、前記搬送波に起因して前記第1通信部に発生する電力を蓄える蓄電手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記搬送波を第1期間出力すると、当該搬送波の出力を第2期間停止し、
前記変換部は、前記第2期間中、前記蓄電手段に前記第1期間中に蓄えられた電力によって動作し、
前記制御手段は、前記第2期間後、前記搬送波を第3期間出力し、
前記処理手段は、前記第3期間中に、前記第2期間中における前記変換部の変換結果に関する情報を、前記第1通信部及び前記第2通信部による前記無線通信によって前記制御手段に送信し、
前記制御手段は、前記検出手段から送信された前記情報に基づいて、前記調整手段を制御することを特徴とする電源装置。 - 前記制御手段は、前記第3期間において、前記情報を要求することを示す要求信号を前記搬送波を用いて前記処理手段に送信し、
前記処理手段は、前記要求信号を受信すると、前記第3期間において前記情報を前記制御手段に送信することを特徴とする請求項1に記載の電源装置。 - 前記処理手段は、前記変換部によって変換されたデジタル値を格納する格納部を備え、
前記処理手段は、前記要求信号を受信すると、前記第3期間において、前記第2期間中に前記変換部によって変換されたデジタル値であって前記格納部に格納されているデジタル値に基づいて前記パラメータの実効値を算出し、
前記処理手段は、前記算出された実効値を示す情報を前記情報として前記制御手段に送信することを特徴とする請求項1又は2に記載の電源装置。 - 前記第2期間の長さは、前記変換部が前記所定電源から供給される交流電圧の半周期以上のアナログ値を変換するのに要する時間よりも長い時間に設定されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の電源装置。
- 前記第2期間の長さは、前記蓄電手段に蓄えられた電力によって前記処理手段が動作可能な時間よりも短い時間に設定されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の電源装置。
- 電源装置は、前記第1回路に設けられ且つ前記搬送波に起因して前記第1通信部に発生する電力を整流する整流手段を有し、
前記処理手段は、前記第3期間中、前記整流手段によって整流された電力によって動作することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の電源装置。 - 前記蓄電手段は、前記整流手段によって整流された電力を平滑化するコンデンサであることを特徴とする請求項6に記載の電源装置。
- 前記蓄電手段は、コンデンサであることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の電源装置。
- 前記第1通信部は、巻線で構成される第1アンテナを備え、
前記第2通信部は、巻線で構成される第2アンテナを備え、
前記第1通信部と前記第2通信部との無線通信は、前記第1アンテナと前記第2アンテナとによって行われることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の電源装置。 - 前記第1通信部は、前記第1アンテナを構成する巻線のインピーダンスを制御することによって前記情報を送信する送信部を備える請求項9に記載の電源装置。
- 前記処理手段は、前記搬送波に起因して前記第1アンテナに誘起された電圧の信号を用いて、前記情報を前記制御手段に送信することを特徴とする請求項9又は10に記載の電源装置。
- 前記電源装置は、
前記第2回路に設けられ、光を出力する発光素子と、
前記第1回路に設けられ、前記発光素子から出力される前記光を受光する受光素子と、
前記受光素子による前記光の受光に応じて前記調整手段を駆動する駆動手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記発光素子の発光を制御することによって、前記調整手段を制御することを特徴とする請求項1乃至11のいずれか一項に記載の電源装置。 - 前記搬送波は、交流電圧であることを特徴とする請求項1乃至12のいずれか一項に記載の電源装置。
- 前記調整手段はトライアック回路であり、
前記制御手段は、前記負荷に供給される電力を増大させる場合は前記トライアック回路がON状態である期間を増大させ、前記負荷に供給される電力を減少させる場合は前記トライアック回路がON状態である期間を減少させることを特徴とする請求項1乃至13のいずれか一項に記載の電源装置。 - 前記第1通信部と前記第2通信部は、NFCによる無線通信を行うことを特徴とする請求項1乃至14のいずれか一項に記載の電源装置。
- 前記所定電源は、商用電源であることを特徴とする請求項1乃至15のいずれか一項に記載の電源装置。
- 前記検出手段は、抵抗器を含むことを特徴とする請求項1乃至16のいずれか一項に記載の電源装置。
- 請求項1乃至17のいずれか一項に記載の電源装置と、
前記負荷としてのヒータと、
前記ヒータの温度を検出する第2検出手段と、
シートにトナー像を転写する転写手段と、
前記転写手段によって前記シートに転写された前記トナー像を、前記ヒータによる熱によって前記シートに定着させる定着手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記ヒータの目標温度と前記第2検出手段によって検出される温度との偏差が小さくなるように、前記調整手段を制御することを特徴とする画像形成装置。
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