JP3780681B2

JP3780681B2 - Voltage fluctuation reduction circuit

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Publication number: JP3780681B2
Application number: JP01833098A
Authority: JP
Inventors: 公克神田
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1998-01-16
Filing date: 1998-01-16
Publication date: 2006-05-31
Anticipated expiration: 2018-01-16
Also published as: JPH11202680A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、商用電源からヒータなどの負荷に電力を供給する回路において、負荷に流れる電流をスイッチング素子によるスイッチング制御で制限する場合に、電流波形のくずれを少なくして、雑音を少なくし、電圧変動を低減する電圧変動低減回路に関する。特に、ヒータ等の低温時に低い抵抗値となる負荷、あるいは定電圧電源の入力のような容量性負荷、または、通電開始時に突入電流を発生するような機器などの電源回路に用いて、好適な電圧変動低減回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、通電開始時には低い抵抗値となっている負荷に電流を流す場合のように、突入電流が発生するような負荷の電源回路では、その突入電流を防止するための様々な回路構成が採用されている。このような電源回路として、例えば、特開平６−２３０７０２号公報に記載されている「ヒータ駆動装置」が参照できる。このヒータ駆動装置では、ヒータとしてタングステンフィラメントによるハロゲンランプを用いた場合、そのヒータオン時の突入電流を防止するため、オン時の電流を徐々に増加させる方法を採っている。
【０００３】
このため、このヒータ駆動装置の発明は、記録材上の画像を加熱定着するためのヒータを駆動するヒータ駆動手段において、交流電力を整流する整流手段と、この整流手段によって整流された電力をスイッチングするスイッチング手段と、ヒータのオン直後はヒータ電流を小さく、その後ヒータ電流が大きくなるようにスイッチング手段によるスイッチング時間を制御する制御手段とを有することを特徴としている。具体的な制御方法としては、誤差電圧に応じて内蔵発振器の出力をＰＷＭ変調し、ＰＷＭパルスによりスイッチング時間を制御するようにし、これにより、ヒータ電源のオン時から電流を徐々に増加させるようにしている。
【０００４】
また、特開平７−３０６６０５号公報に記載の「ハロゲン化金属ランプを用いる画像形成装置」では、定着器の加熱部材としてハロゲン化金属ランプを用いた場合において、電源投入時には低抵抗であるハロゲン化金属ランプに、大きな突入電流が流れるのを防ぐようにするため、電源投入時には、スイッチ回路に抵抗を挿入してハロゲン化金属ランプに電流を流し、その突入電流を押さえ、一定時間の経過後に、ランプ温度が十分に高くなったところで、スイッチ回路に挿入した抵抗を介することなく直接にハロゲン化金属ランプに電流を供給するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特開平６−２３０７０２号公報に記載の「ヒータ駆動装置」では、ヒータの電源オン時から、ヒータの電流を小さな量から大きな量へ徐々に大きくする制御の方法として、ＰＷＭパルスによるスイッチング時間を利用し、そのスイッチング回路のオン・オフのデューティを始めは小さく設定し、徐々に大きくしていくような制御方法を採用している。
【０００６】
このため、このような制御方法によると、電源投入時のヒータへの突入電流は防止できるものの、電源投入時には、ヒータへの電流が大幅に制限されているため、ヒータ温度の上昇が遅くなる。したがって、複写機としてはウォームアップ時間が長くなり、ユーザが電源を投入したときに、その複写機が使用できるようになるまでの待ち時間が長くなる。
【０００７】
このようなウォームアップ時間の待ち時間を少なくするには、電源投入時の電流を極端に制限することは望ましくなく、また、逆に、電源投入時の電流が大きいと、これによる電圧降下が大きく、他にも影響を与えるので好ましくない。
【０００８】
また、別の例として、特開平７−３０６６０５号公報に記載の「ハロゲン化金属ランプを用いる画像形成装置」では、ランプの駆動電源投入時に、スイッチに並列に接続された抵抗により突入電流を押さえているが、これについても、同様に、電源投入時の電流がランプ温度が十分に高くなるまでの長い時間の間、電流が制限されており、ウォームアップ時間が長くなる。ユーザが電源を投入したときに画像形成装置が使用できるまでの待ち時間が長くなる。
【０００９】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、ヒータ負荷の場合など、電源投入時において予め設定した電流値によりも大きな電流が流れようとする期間のみに電流を制限し、電源供給端の電圧降下を低減する電圧変動低減回路を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するため、本発明の電圧変動低減回路は、第１の特徴として、商用電源を整流する整流手段（図１：１２）と、前記整流手段からの整流出力を商用電源の周波数より高い周波数でスイッチングして電流を供給するスイッチング手段（１８，２４）と、負荷に流れる電流を検出する電流検出手段（１７）と、前記電流検出手段の検出結果と前記整流出力による電流制限値（２０，２１）に基づき前記スイッチング手段のオンオフを制御する制御手段（２２）と、負荷に流れる電流の時間変化を抑制するチョークコイル及びダイオードからなる回路手段（１４，１５）を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の電圧変動低減回路は、第２の特徴として、商用電源を整流する整流手段（図５：１２）と、前記整流手段からの整流出力を商用電源の周波数より高い周波数でスイッチングして電流を供給するスイッチング手段（１８，２４）と、負荷に流れる電流を検出する電流検出手段（１７）と、前記電流検出手段の検出結果と一定電圧による電流制限値（３０，３１）に基づき前記スイッチング手段のオンオフを制御する制御手段（２２）と、負荷に流れる電流の時間変化を抑制するチョークコイル及びダイオードからなる回路手段（１４，１５）を備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明による第１の特徴を持つ電圧変動低減回路においては、整流手段により商用電源を整流し、スイッチング手段により整流手段からの整流出力を商用電源の周波数より高い周波数でスイッチングして負荷に電流を供給する。この場合、電流検出手段により負荷に流れる電流を検出し、制御手段によって、電流検出手段の検出結果と整流出力による電流制限値に基づき前記スイッチング手段のオンオフを制御する。これにより、負荷に流れる電流値は、整流出力による実効値に基づき制限される。また、負荷に流れる電流の時間変化を抑制する抑制手段として、チョークコイル及びダイオードからなる回路手段が設けられており、負荷に流れる電流の変動を少なくする。この結果、負荷に流れる電流がスイッチング手段によるスイッチング制御で制限される場合においても、その電流波形の乱れが少なくなり、ここから発生する雑音を減少させることができる。
【００１３】
また、本発明の第２の特徴を持つ電圧変動低減回路においては、制御手段により、負荷に流れる電流を制限する場合、整流出力による電流制限値に基づく制御に替えて、一定電圧による電流制限値に基づく制御に替えることができる。この場合においても、負荷に流れる電流の波形の乱れが少なくなり、更に、このような構成によると、負荷に電流を流して電力を供給する電力回路系の回路構成と、その電流量を制限する制御回路系の回路構成とを分離して構成でき、装置を組み立てる場合の構造において雑音の回り込みを防止できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施する場合の形態について、具体的に図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施例の電圧変動低減回路によるヒータ回路の構成を示す図である。図１において、１０は商用電源、１１はノイズフィルター、１２は整流回路、１３はコンデンサ、１４はダイオード、１５はチョークコイル、１６は負荷となるヒータのハロゲンランプ、１７は電流センサー、１８はスイッチング素子のトランジスタ、１９はベース抵抗、２０は第１の分圧抵抗、２１は第２の分圧抵抗、２２は比較器、２３はプルアップ抵抗、２４は発振器、２５はフリップフロップ、２６はアンドゲート、２７は温度制御回路、２８は温度検知用のサーミスタ、２９は温度出力抵抗である。
【００１５】
図１に示すヒータ回路は、複写機の定着装置に用いるハロゲンランプによるヒータ回路である。このヒータ回路では、定着ローラの温度が設定した一定温度となるように、温度検知用のサーミスタ２８で温度を検出して、ヒータのハロゲンランプ１６のオンオフを制御する。
【００１６】
図１を参照して説明する。商用電源１０からの電力は、ノイズフィルター１１を介して整流回路１２に入力され、整流回路１２において全波整流され、整流出力が供給される。整流回路１２の出力端には整流出力の平滑と、ノイズ吸収用のコンデンサ１３が接続されている。整流回路１２からの整流出力は、チョークコイル１５を介して、負荷となるヒータのハロゲンランプ１６に供給される。負荷のハロゲンランプ１６に流れる電流は、電流センサー１７により検出される。
【００１７】
スイッチング素子のトランジスタ１８は、後述するように、負荷となるヒータのハロゲンランプ１６に突入電流が流れようとしたときに、流れる電流をスイッチングして制限する。このため、トランジスタ１８は、そのベース端子にベース抵抗１９を介してアンドゲート２６からの制御信号が加えられており、このアンドゲート２６の出力により、トランジスタ１８のオンオフが制御される。
【００１８】
アンドゲート２６の一方端の入力端子には、温度制御回路２７からの出力信号が加えられており、他方端の入力端子には、フリップフロップ２５からの出力信号が加えられている。フリップフロップ２５のセット端子Ｓには、商用電源の周波数より高い周波数で発振する発振器２４の出力が加えられている。また、リセット端子Ｒには、プルアップ抵抗２３が接続された比較器２２の出力端子が接続されている。
【００１９】
比較器２２の一方の入力端子には、電流センサー１７からの出力信号が加えられており、また、参照電圧が加えられる他方の端子には、整流器１２の全波整流電圧が第１の分圧抵抗２０および第２の分圧抵抗２１により分圧されて加えられている。第１の分圧抵抗２０および第２の分圧抵抗２１の分圧比が、電流制限値に応じて設定される。
【００２０】
温度制御回路２７は、サーミスタ２８および出力抵抗２９から構成されている温度センサーによって、ハロゲンランプ１６の通電で加熱された定着器（図示せず）からの温度検出信号を受け取り、別に入力される制御温度信号Ｔとの比較からヒータのハロゲンランプ１６をオンとする制御信号を出力する。
【００２１】
つまり、温度制御回路２７では、設定された温度となるように、温度制御を行う。図２に示すように、温度センサーから検出される定着器の温度（センサー温度）が、制御温度より低い場合には、ハロゲンランプ１６をオンとする制御信号を出力し、定着器の温度（センサー温度）が高い場合には、ハロゲンランプ１６をオフとする制御信号を出力する。このオンオフの制御信号により、ハロゲンランプ１６の通電のオンオフが制御され、ハロゲンランプ１６により加熱された定着器の温度は、ほぼ一定に保たれる。このような温度制御は、従来から行われているものであり、ここでの詳細な説明は省略する。ここでは、このような温度制御に加えて、更に、ハロゲンランプ１６の通電開始時の突入電流を防止するための電流制限の制御が加わる。
【００２２】
次に、このように構成されている第１の実施例の電圧変動低減回路の動作について説明する。図３は、負荷となるヒータのハロゲンランプ１６に流れる電流波形を示す図であり、図４は、電源投入時から負荷となるヒータのハロゲンランプ１６に流れる電流値を示す図である。これらの図を参照して、図１に示すように構成されている電圧変動低減回路の動作について説明する。
【００２３】
電源が投入された直後の状態においては、定着器の温度は低いので、温度制御回路２７は、ヒータのハロゲンランプ１６をオンとする制御信号を出力し、これがアンドゲートに供給されている。このヒータのハロゲンランプ１６をオンとする制御信号は、サーミスタ２８および出力抵抗２９から構成される温度センサーから受け取るハロゲンランプ１６の温度検出信号の温度が、設定温度の制御温度Ｔを越えるまで連続して出し続けられる。
【００２４】
この間、電源投入の初期状態において、負荷となるヒータのハロゲンランプ１６のフィラメントは、その温度が低く、そのため、抵抗値が低く、突入電流が流れようとするが、後述するように、負荷のハロゲンランプ１６の電源ラインに直列に接続されたスイッチング素子のトランジスタ１８によりスイッチング制御が行われて、負荷に流れる電流値が制限される。
【００２５】
電源投入時から、発振器２４は、商用電源の周波数より高い周波数で発振出力を出力しており、この発振出力がフリップフロップ２５のセット端子Ｓに加えられ、フリップフロップ２５がセットされ続けている。このため、アンドゲート２６の出力は、フリップフロップ２５のセット出力と、温度制御回路２７からのハロゲンランプをオンとする制御信号により、アンドゲート２６からの出力は、オン状態となり、スイッチング素子のトランジスタ１８はオン状態となる。
【００２６】
スイッチング素子のトランジスタ１８はオン状態であるとき、負荷となるヒータのハロゲンランプ１６には、整流器１２からの全波整流出力がチョークコイル１５を介して流れる。ハロゲンランプ１６に流れる電流は、電流センサー１７により検出されて、比較器２２の一方の入力端子に加えられる。比較器２２の他方の入力端子には、整流器１２から、その全波整流電圧に対応した電圧が負荷（ハロゲンランプ）を流れる電流制限値の参照電圧として、第１の分圧抵抗２０および第２の分圧抵抗２１により分圧されて加えられている。
【００２７】
この結果、比較器２２の出力は、ハロゲンランプ１６に流れる電流値が、全波整流電圧に対応した電流制限値の参照電圧値より大きくなったときに、ハイレベルとなり、フリップフロップ２５をリセットするので、アンドゲート２６はオフとなり、スイッチング素子のトランジスタ１８はオフ状態となる。
【００２８】
トランジスタ１８がオフ状態となると、整流器１２からの全波整流出力電圧による電流がチョークコイル１５およびハロゲンランプ１６に流れている間において、オフ状態であったダイオード１４がオン状態となり、ダイオード１４とチョークコイル１５の直列回路により、負荷のハロゲンランプ１６に電流を流し続ける。すなわち、この回路は、負荷に流れる電流の時間変化を抑制するように機能する。これにより、負荷となるヒータのハロゲンランプ１６に流れる電流値は減少していくが、直ちにゼロとなることなく、流れ続ける。
【００２９】
この間にも、ハロゲンランプ１６に流れる電流は、電流センサー１７により検出されており、比較器２２の一方の入力端子に加えられている。負荷のハロゲンランプ１６に流れる電流値が、全波整流電圧に対応した電流制限値の参照電圧値より小さくなったとき、比較器２２の出力はローレベルとなり、フリップフロップ２５をリセットすることを停止する。
【００３０】
比較器２２の出力により、フリップフロップ２５をリセットすることが停止されると、その後の発振器２４からの出力により、つまり、発振器２４から出力されるパルスの次のタイミングで、アンドゲート２７がオン状態とされる。
【００３１】
トランジスタ１８はオン状態となると、再びハロゲンランプ１６に整流器１２からの全波整流出力がチョークコイル１５を介して流れ、ハロゲンランプ１６に流れる電流値が上昇していく、この電流値は電流センサー１７により検出され、比較器２２の一方の入力端子に加えられる。
【００３２】
前述したように、比較器２２の他方の入力端子には、整流器１２からその全波整流電圧に対応した電圧が負荷を流れる電流制限値の参照電圧として、第１の分圧抵抗２０および第２の分圧抵抗２１により分圧されて加えられているので、ハロゲンランプ１６に流れる電流値が、全波整流電圧に対応した電流制限値の参照電圧値より大きくなるまで上昇する。ハロゲンランプ１６に流れる電流値が、その参照電圧値より大きくなったときに、比較器２２の出力がハイレベルとなり、フリップフロップ２５をリセットするので、アンドゲート２６はオフとなり、トランジスタ１８はオフ状態となる。
【００３３】
トランジスタ１８はオフ状態となると、ダイオード１４がオン状態となり、ハロゲンランプ１６に流れる電流値は、ダイオード１４とチョークコイル１５の直列回路による閉回路の電流となり、負荷のハロゲンランプ１６に電流が流れ続ける。これにより、負荷となるヒータのハロゲンランプ１６に流れる電流値は減少するが、ゼロとなることなく、流れ続ける。このような動作を繰り返すので、ハロゲンランプ１６に流れる電流値は、全波整流電圧に対応した電流制限値の参照電圧値に応じて、その全波整流波形に追随してオンオフの制御がなされ、負荷のハロゲンランプ１６に流れる電流波形は、図３に示すように、全波整流波形に近いものとなる。
【００３４】
このようにして、ハロゲンランプ１６に流れる電流値は、全波整流波形に追随してオンオフ制御され、電流制限値（全波整流電圧の実効値）に制限されるが、流れる電流の変動が少なくなり、この結果、電流波形の乱れが少なくなり、ここから発生する雑音を減少させることができる。
【００３５】
そして、ヒータのハロゲンランプ１６の通電により、定着器の温度が所定の制御温度になるまでは、上記のような電流制限の制御が行われるが、温度が所定の温度（Ｔ）まで上昇すると、この温度上昇を温度センサーのサーミスタ２８により検知して、温度制御回路２７にフィードバックする。温度制御回路２７は、サーミスタ２８からのセンサー温度が制御温度以上の温度となると、ハロゲンランプ１６をオフとする制御信号をアンドゲート２６に出力するので、これにより、スイッチング素子のトランジスタ２７は、強制的にオフ状態とされる。
【００３６】
図４は、電源投入時から負荷となるヒータのハロゲンランプ１６に流れる電流値の変化を示す図である。図４に示すように、タイミングｔ０において、電源が投入されると、ハロゲンランプ１６の温度制御を行う温度制御回路回路２８からは、定着器の温度が十分に上昇していないので、この状態においては、ハロゲンランプをオンとする制御信号が継続して出力される。このとき、ハロゲンランプ１６がオンに制御されて通電が開始され、突入電流が流れようとするが、前述のように、ハロゲンランプ１６に流れる電流を電流センサー１７により検出して、電流センサー１７と比較器２２による制御により電流制限の制御が行われる。この状態はタイミングｔ１まで持続する。
【００３７】
タイミングｔ１になると、ハロゲンランプ１６の温度が上昇し、そのフィラメント抵抗が高くなるので、これにより、ここに流れる電流が少なくなり、ハロゲンランプ１６に流れる電流量は、設定した電流制限値（第１の分圧抵抗２０および第２の分圧抵抗２１により設定される設定値）以下となる。電流センサー１７と比較器２２による制御により電流制限の制御が行われなくなる。この状態は、次のタイミングｔ２まで持続する。このｔ１からｔ２の間においては、ハロゲンランプ１６の温度が上昇し、そのフィラメント抵抗が徐々に高くなり、これにより、ここに流れる電流が徐々に少なくなる。この結果、ハロゲンランプ１６の通電による温度上昇で定着器の温度が上昇し、この温度が制御温度（Ｔ）まで上昇すると、温度制御回路２７による温度制御が実質的に始まることになる。すなわち、温度制御回路２７からランプをオフとする制御信号が出力され、ハロゲンランプ１６がオフ状態とされる。このタイミングｔ２以降は、通常の温度制御のオンオフ制御が行われる。
【００３８】
タイミングｔ２において、ハロゲンランプ１６がオフ状態とされると、定着器の温度（センサー温度）が下降し始め、タイミングｔ３において、定着器の温度が制御温度まで下降すると、この温度をサーミスタ２８で検出し、温度制御回路２７が、ランプをオンとする制御信号を出力する。これにより、ハロゲンランプ１６が再びオン状態とされる。このタイミングｔ３以降は、前述のような電流制限の制御を加えた温度制御が繰り返し行われる。
【００３９】
このような通常の温度制御によって、ハロゲンランプ１６がオンオフが制御され、その中で、ハロゲンランプ１６の通電開始時の温度によっては、ハロゲンランプのフィラメント抵抗が低いことによる突入電流が生ずることになるので、これを電流制限の制御を行うことにより防止する。このような温度制御と電流制限の制御の動作を繰り返すことになる。図４に示すタイミングｔ３以降は、同様である。
【００４０】
ここでの負荷となるヒータのハロゲンランプに流れる電流は、温度制御と電流制限の制御の動作が組合わさった制御動作により制御され、その電流波形は、負荷のハロゲンランプに供給される全波整流電圧の波形とほぼ等しいものに制御される。これにより、従来のように、負荷に流れる電流量の制御においてスイッチングを完全なオンオフ制御で行い、ミクロ的にみて一時的には完全に流れる電流量をゼロにすると、その電流波形は矩形パルス状になり、ここから雑音が発生する要因となるが、本発明においては、負荷に供給される電圧波形に応じて、負荷に流れる電流量を制限する制御を行うので、流れる電流波形のひずみが少なくなり、ここから発生する雑音を減少することができる。
【００４１】
ところで、上述した第１の実施例の電圧変動低減回路においては、負荷のハロゲンランプ１６に流れる電流を制限する場合、全波整流電圧波形に対応した電流制限値（分圧抵抗による設定値）に基づく制御を行っているが、これに替えて、一定電圧による電流制限値に基づく制御に替えることができる。これにより、負荷に電流を流して電力を供給する電力回路系の回路構成と、その電流量を制限する制御回路系の回路構成とを分離して構成でき、装置を組み立てる構造において雑音の回り込みを防止できる。このような実施例について、第２の実施例として説明する。
【００４２】
図５は、本発明の第２の実施例の電圧変動低減回路によるヒータ回路の構成を示す図である。第２の実施例に説明において、第１の実施例と同じ部品は、同じ参照番号を付けて説明する。図５において、１０は商用電源、１１はノイズフィルター、１２は整流回路、１３はコンデンサ、１４はダイオード、１５はチョークコイル、１６は負荷となるヒータのハロゲンランプ、１７は電流センサー、１８はスイッチング素子のトランジスタ、１９はベース抵抗、２２は比較器、２３はプルアップ抵抗、２４は発振器、２５はフリップフロップ、２６はアンドゲート、２７は温度制御回路、２８は温度検知用のサーミスタ、２９は温度出力抵抗、３０は第３の分圧抵抗、３１は第４の分圧抵抗である。
【００４３】
図５に示すヒータ回路は、複写機の定着装置に用いるハロゲンランプによるヒータ回路である。このヒータ回路では、定着ローラの温度が設定した一定温度となるように、温度検知用のサーミスタで温度を検出して、ヒータのオンオフを制御する。第２の実施例の電圧変動低減回路においては、前述した第１の実施例と異なり、ハロゲンランプに流れる電流を制限する制御を行う場合に、一定電圧の参照電圧を用いて、電流制限の制御を行う。
【００４４】
図５を参照して説明すると、商用電源１０から供給される電力は、ノイズフィルター１１を介して整流回路１２に入力され、整流回路１２において全波整流され、整流出力として供給される。整流回路１２の出力端には整流出力の平滑と、ノイズ吸収用のコンデンサ１３が接続されており、整流回路１２からの整流出力は、チョークコイル１５を介して、ハロゲンランプ１６に供給される。ハロゲンランプ１６に流れる電流は、電流センサー１７により検出される。
【００４５】
スイッチング素子のトランジスタ１８は、ハロゲンランプ１６に突入電流が流れようとしたときに、電流をスイッチング制御により制限する。このため、トランジスタ１８は、そのベース端子にベース抵抗１９を介してアンドゲート２６からの制御信号が加えられており、アンドゲート２６の出力により、トランジスタ１８のオンオフが制御される。
【００４６】
アンドゲート２６の一方端の入力端子には、温度制御回路２７からの出力信号が加えられており、他方端の入力端子には、フリップフロップ２５からの出力信号が加えられている。フリップフロップ２５のセット端子Ｓには、商用電源の周波数より高い周波数で発振する発振器２４の出力が加えられている。また、リセット端子Ｒには、プルアップ抵抗２３が接続された比較器２２の出力端子が接続されている。
【００４７】
比較器２２の一方の入力端子には、電流センサー１７からの出力信号が加えられており、また、参照電圧が加えられる他方の端子には、一定電圧を第３の分圧抵抗３０および第４の分圧抵抗３１により分圧した電圧Ｖ０が加えられている。第３の分圧抵抗３０および第４の分圧抵抗３１の分圧による電圧値は、電流制限値に応じて設定される。
【００４８】
温度制御回路２７は、サーミスタ２８および出力抵抗２９により構成される温度センサーにより、ハロゲンランプ１６の通電で加熱された定着器（図示せず）からの温度検出信号を受け取り、別に入力される制御温度信号Ｔとの比較からヒータのハロゲンランプ１６をオンとする制御信号を出力する。
【００４９】
図６は、第２の実施例の負荷のハロゲンランプ１６に流れる電流波形を示す図である。図５に示す第２の実施例の電圧変動低減回路において、電源が投入された直後の状態では、ハロゲンランプ１６の通電で加熱される定着器の温度は低いので、温度制御回路２７は、ヒータのハロゲンランプ１６をオンとする制御信号を出力し、アンドゲート２６に供給される。つまり、電源投入時の状態においては、ハロゲンランプ１６で加熱される定着器の温度が低く、温度制御回路２７から、ハロゲンランプ１６をオンとする制御信号が出力される。この制御信号は、サーミスタ２８および出力抵抗２９から構成される温度センサーから受け取る温度検出信号の検出温度が、設定温度を越えるまで連続して出し続けられる。
【００５０】
電源投入時の状態の間、負荷となるヒータのハロゲンランプ１６のフィラメント自体は、その温度が低く、そのため抵抗値が低く、突入電流が流れようとするが、負荷の電源ラインに直列に接続されたスイッチング素子のトランジスタ１８によりスイッチング制御が行われて、負荷に流れる電流値が制限される。
【００５１】
電源投入時から、発振器２４は商用電源の周波数より高い周波数で発振出力を出力しており、この発振出力がフリップフロップ２５のセット端子Ｓに加えられて、フリップフロップ２５がセットし続けられる。このため、アンドゲート２６の出力は、フリップフロップ２５のセット出力と、温度制御回路２７からのハロゲンランプをオンとする制御信号により、アンドゲート２６の出力は、オン状態となり、スイッチング素子のトランジスタ１８はオン状態となる。
【００５２】
トランジスタ１８はオン状態であるとき、負荷となるヒータのハロゲンランプ１６には整流器１２からの全波整流出力がチョークコイル１５を介して流れる。ハロゲンランプ１６に流れる電流は、電流センサー１７により検出されて、比較器２２の一方の入力端子に加えられる。比較器２２の他方の入力端子には、一定電圧を第３の分圧抵抗３０および第４の分圧抵抗３１により分圧した電圧Ｖ０が参照値として加えられている。
【００５３】
この結果、比較器２２の出力は、ハロゲンランプ１６に流れる電流値が、全波整流電圧に対応した電流制限値の参照電圧値より大きくなったときに、ハイレベルとなり、フリップフロップ２５をリセットするので、アンドゲート２６はオフとなり、スイッチング素子のトランジスタ１８はオフ状態となる。
【００５４】
トランジスタ１８がオフ状態となると、整流器１２からの全波整流出力電圧による電流がチョークコイル１５およびハロゲンランプ１６に流れている間、オフ状態であったダイオード１４がオン状態となり、ダイオード１４とチョークコイル１５の直列回路により、負荷のハロゲンランプ１６に電流を流し続ける。これにより、負荷となるヒータのハロゲンランプ１６に流れる電流値は減少していくが、直ちにゼロとなることなく、流れ続ける。
【００５５】
この間にも、ハロゲンランプ１６に流れる電流は、電流センサー１７により検出されており、比較器２２の一方の入力端子に加えられている。負荷のハロゲンランプ１６に流れる電流値が、一定の電流制限値の参照電圧値より小さくなったとき、比較器２２の出力はローレベルとなり、フリップフロップ２５をリセットすることを停止する。
【００５６】
比較器２２の出力により、フリップフロップ２５をリセットすることが停止されると、その後の発振器２４からの出力により、つまり、発振器２４から出力されるパルスの次のタイミングで、アンドゲート２７がオン状態とされる。
【００５７】
トランジスタ１８はオン状態となると、再びハロゲンランプ１６に整流器１２からの全波整流出力がチョークコイル１５を介して流れ、ハロゲンランプ１６に流れる電流値が上昇する。この電流値は電流センサー１７により検出されて、比較器２２の一方の入力端子に加えられる。
【００５８】
比較器２２の他方の入力端子には、一定電圧Ｖ０が負荷を流れる電流制限値の参照電圧として、第３の分圧抵抗３０および第４の分圧抵抗３１により分圧されて加えられているので、ハロゲンランプ１６に流れる電流値が、一定電圧Ｖ０に対応した電流制限値の参照電圧値より大きくなるまで上昇する。ハロゲンランプ１６に流れる電流値が、その参照電圧値より大きくなったときに、比較器２２の出力がハイレベルとなり、フリップフロップ２５をリセットするので、アンドゲート２６はオフとなり、トランジスタ１８はオフ状態となる。
【００５９】
トランジスタ１８はオフ状態となると、ダイオード１４がオン状態となり、ハロゲンランプ１６に流れる電流値は、ダイオード１４とチョークコイル１５の直列回路により、負荷のハロゲンランプ１６に電流を流し続ける。すなわち、この回路は、負荷に流れる電流の時間変化を抑制するように機能する。これにより、負荷となるヒータのハロゲンランプ１６に流れる電流値は減少するが、ゼロとなることなく、流れ続ける。このような動作を繰り返すので、ハロゲンランプ１６に流れる電流値は、一定電圧Ｖ０に対応した電流制限値の参照電圧値に応じてオンオフされ、負荷のハロゲンランプ１６に流れる電流波形は、図６に示すように、全波整流波形を一定電圧Ｖ０で制限したような波形となる。
【００６０】
このようにして、ハロゲンランプ１６に流れる電流値は、一定電圧Ｖ０に対応した電流制限値に制限される。この場合、全波整流波形に追随して一定電圧Ｖ０に対応する電流値まで上昇し、そこでオンオフ制御により制限されるが、電流値がゼロとなることはなく、電流値の上昇と下降が繰り返される。したがって、流れる電流の変動が少なくなる。これにより、電流波形の乱れが少なくなり、ここから発生する雑音を減少させることができる。
【００６１】
そして、ヒータのハロゲンランプ１６の通電により、定着器の温度が所定の制御温度になるまでは、上記のような電流制限の制御が行われるが、温度が所定の温度まで上昇すると、この温度上昇を温度センサーのサーミスタ２８により検知し、温度制御回路２７にフィードバックする。温度制御回路２７は、サーミスタ２８からのセンサー温度が制御温度以上の温度となると、ハロゲンランプ１６をオフとする制御信号をアンドゲート２６に出力するので、これにより、スイッチング素子のトランジスタ２７は、強制的にオフ状態とされる。
【００６２】
以上、説明したように、本発明による電圧変動低減回路では、基本的な構成として、電流を制限するための基準信号を発生する回路と、負荷に流れる電流を検出する回路と、負荷に流れる電流を制御するスイッチング回路と、基準信号と負荷電流からスイッチング信号を発生する回路とを備え、負荷電流の波形を入力電圧の波形とほぼ同一の波形として電流を制限する場合には、基準信号として入力電源の波形に合わせた波形を用いる。また、負荷電流の波形として、その波形の歪みを許容し、負荷電流に高調波成分が含まれることを認める場合には、基準信号として入力電源の波形とは無関係な一定電圧を用いることができる。このような構成によると、負荷に電流を流して電力を供給する電力回路系の回路構成と、その電流量を制限する制御回路系の回路構成とを分離して構成でき、装置を組み立てる場合の構造において雑音の回り込みを防止できる。
【００６３】
負荷に流れる電流を制限する制御を行う場合に、本発明による電圧変動低減回路では、設定した最大実効電流値あるいは最大直流電流値（この設定値は通常の電流値よりやや大きな値に設定する）に基づいて電流値を制限し、電圧変動を低減する。これにより、通電開始時には、設定された制限値内で最大電流が負荷のヒータに印加されるようになり、突入電流の防止のために、押さえられているヒータの発熱量の低下による温度上昇の遅れを最小限に押さえながら、ピーク電流を押さえることができる。
【００６４】
最大実効電流値による電流制限の制御では、基準信号として入力電圧から生成した正弦波を全波整流した信号を所定のレベルに変換して用いる。この方法によると、負荷電流の波形が入力電圧の波形を保った形で制限されるため電力効率に優れた方法となる。
【００６５】
また、最大直流電流値による電流制限の制御では、基準信号として入力電源の波形とは無関係に制限電流値を設定する。したがって、最大実効電流値を制御する方法で必要な入力電源の波形を検出するための回路が不要となり、簡易な構成で目的を実現できるようになる。
【００６６】
【発明の効果】
本発明の電圧変動低減回路によれば、突入電流の発生を防止でき、商用電源の電圧の低下を低減することができる。また、負荷がヒータの場合に発熱量の低下が大幅に改善され、複写機としてみた場合にウォームアップ時間の遅延を防ぐことができる。また、定電圧電源とした場合には出力電圧の立ち上がり速度の低下を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の電圧変動低減回路によるヒータ回路の構成を示す図である。
【図２】温度制御のタイミングを説明する図である。
【図３】第１の実施例の電圧変動低減回路による負荷となるヒータのハロゲンランプに流れる電流波形を示す図である。
【図４】電源投入時から負荷となるヒータのハロゲンランプに流れる電流値を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施例の電圧変動低減回路によるヒータ回路の構成を示す図である。
【図６】第２の実施例の電圧変動低減回路による負荷のハロゲンランプに流れる電流波形を示す図である。
【符号の説明】
１０は商用電源、１１はノイズフィルター、１２は整流回路、１３はコンデンサ、１４はダイオード、１５はチョークコイル、１６はハロゲンランプ、１７は電流センサー、１８はスイッチングトランジスタ、１９はベース抵抗、２０は第１の分圧抵抗、２１は第２の分圧抵抗、２２は比較器、２３はプルアップ抵抗、２４は発振器、２５はフリップフロップ、２６はアンドゲート、２７は温度制御回路、２８は温度検知用のサーミスタ、２９は温度出力抵抗、３０は第３の分圧抵抗、３１は第４の分圧抵抗。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
In a circuit for supplying power from a commercial power source to a load such as a heater, the current flowing through the load is limited by switching control using a switching element, thereby reducing current waveform distortion, reducing noise, The present invention relates to a voltage fluctuation reducing circuit for reducing fluctuation. It is particularly suitable for use in power supply circuits such as a load that has a low resistance value at a low temperature such as a heater, a capacitive load such as an input of a constant voltage power supply, or a device that generates an inrush current at the start of energization. The present invention relates to a voltage fluctuation reducing circuit.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, various circuit configurations have been adopted to prevent inrush current in load power supply circuits that generate inrush current, such as when a current flows through a load that has a low resistance value at the start of energization. Has been. As such a power supply circuit, for example, a “heater driving device” described in JP-A-6-230702 can be referred to. In this heater driving apparatus, when a halogen lamp using a tungsten filament is used as a heater, a method of gradually increasing the current when the heater is turned on is employed in order to prevent an inrush current when the heater is turned on.
[0003]
For this reason, the invention of this heater driving device switches the rectified means for rectifying AC power and the power rectified by the rectifying means in the heater driving means for driving the heater for heating and fixing the image on the recording material. And switching means for controlling the switching time by the switching means so that the heater current is reduced immediately after the heater is turned on and then the heater current is increased. As a specific control method, the output of the internal oscillator is PWM-modulated according to the error voltage, and the switching time is controlled by the PWM pulse, so that the current is gradually increased when the heater power is turned on. ing.
[0004]
In addition, in the “image forming apparatus using a metal halide lamp” described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-306605, when a metal halide lamp is used as a heating member of a fixing device, the halogenation has a low resistance when the power is turned on. In order to prevent a large inrush current from flowing through the metal lamp, when power is turned on, a resistor is inserted into the switch circuit to pass a current through the metal halide lamp, and the inrush current is suppressed. When the lamp temperature becomes sufficiently high, current is directly supplied to the metal halide lamp without going through a resistor inserted in the switch circuit.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the “heater driving device” described in JP-A-6-230702, as a control method for gradually increasing the heater current from a small amount to a large amount after the heater is turned on, a switching time by a PWM pulse is used. A control method is employed in which the on / off duty of the switching circuit is initially set small and gradually increased.
[0006]
For this reason, according to such a control method, an inrush current to the heater when the power is turned on can be prevented, but when the power is turned on, the current to the heater is greatly limited, so that the heater temperature rises slowly. Therefore, the warm-up time for the copying machine becomes longer, and the waiting time until the copying machine becomes usable when the user turns on the power becomes longer.
[0007]
In order to reduce the waiting time for such warm-up time, it is not desirable to limit the current at power-on extremely, and conversely, if the current at power-on is large, the voltage drop due to this is large. This is not preferable because it affects other factors.
[0008]
As another example, in the “image forming apparatus using a metal halide lamp” described in Japanese Patent Laid-Open No. 7-306605, an inrush current is suppressed by a resistor connected in parallel to a switch when the lamp driving power is turned on. However, similarly, the current is limited for a long time until the lamp temperature becomes sufficiently high when the power is turned on, and the warm-up time becomes long. When the user turns on the power, the waiting time until the image forming apparatus can be used becomes long.
[0009]
The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to cause a larger current to flow than a preset current value when the power is turned on, such as in the case of a heater load. An object of the present invention is to provide a voltage fluctuation reducing circuit that limits a current only during a period and reduces a voltage drop at a power supply end.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a voltage fluctuation reducing circuit according to the present invention has, as a first feature, a rectifying means (FIG. 1:12) for rectifying a commercial power supply, and a rectified output from the rectifying means as a commercial power supply. Switching means (18, 24) for supplying current by switching at a frequency higher than the frequency of Flowing into the load Current detection means (17) for detecting current; control means (22) for controlling on / off of the switching means based on a detection result of the current detection means and a current limit value (20, 21) by the rectified output; Flowing into the load Suppresses changes in current over time Circuit consisting of choke coil and diode Means (14, 15) are provided.
[0011]
The voltage fluctuation reducing circuit of the present invention has, as a second feature, rectifying means (FIG. 5: 12) for rectifying the commercial power supply, and switching the rectified output from the rectifying means at a frequency higher than the frequency of the commercial power supply. Switching means (18, 24) for supplying current, Flowing into the load Current detection means (17) for detecting current; control means (22) for controlling on / off of the switching means based on a detection result of the current detection means and a current limit value (30, 31) based on a constant voltage; Flowing into the load Suppresses changes in current over time Circuit consisting of choke coil and diode Means (14, 15) are provided.
[0012]
In the voltage fluctuation reducing circuit according to the first aspect of the present invention, the commercial power supply is rectified by the rectifying means, the rectified output from the rectifying means is switched at a frequency higher than the frequency of the commercial power supply by the switching means, and a current is supplied to the load. Supply. In this case, the current flowing through the load is detected by the current detection unit, and the control unit controls on / off of the switching unit based on the detection result of the current detection unit and the current limit value by the rectified output. Thereby, the value of the current flowing through the load is limited based on the effective value by the rectified output. Also, Flowing into the load Suppressing means to suppress time variation of current Circuit means comprising a choke coil and a diode Is provided to reduce fluctuations in the current flowing through the load. As a result, even when the current flowing through the load is limited by the switching control by the switching means, the disturbance of the current waveform is reduced, and the noise generated therefrom can be reduced.
[0013]
In the voltage fluctuation reduction circuit having the second feature of the present invention, when the current flowing through the load is limited by the control means, the current limit value by a constant voltage is substituted for the control based on the current limit value by the rectified output. It is possible to replace the control based on. Even in this case, the disturbance of the waveform of the current flowing through the load is reduced. Further, according to such a configuration, the circuit configuration of the power circuit system that supplies current by flowing current to the load and the amount of current are limited. It can be configured separately from the circuit configuration of the control circuit system, and noise can be prevented from wrapping around in the structure when assembling the device.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a heater circuit using a voltage fluctuation reducing circuit according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, 10 is a commercial power supply, 11 is a noise filter, 12 is a rectifier circuit, 13 is a capacitor, 14 is a diode, 15 is a choke coil, 16 is a halogen lamp of a heater serving as a load, 17 is a current sensor, and 18 is switching. The transistor of the element, 19 is a base resistor, 20 is a first voltage dividing resistor, 21 is a second voltage dividing resistor, 22 is a comparator, 23 is a pull-up resistor, 24 is an oscillator, 25 is a flip-flop, 26 is an AND A gate, 27 is a temperature control circuit, 28 is a temperature detection thermistor, and 29 is a temperature output resistance.
[0015]
The heater circuit shown in FIG. 1 is a heater circuit using a halogen lamp used in a fixing device of a copying machine. In this heater circuit, the temperature is detected by the thermistor 28 for temperature detection so that the temperature of the fixing roller becomes a set constant temperature, and the on / off of the halogen lamp 16 of the heater is controlled.
[0016]
A description will be given with reference to FIG. The electric power from the commercial power supply 10 is input to the rectifier circuit 12 via the noise filter 11, is full-wave rectified in the rectifier circuit 12, and is supplied with a rectified output. The output terminal of the rectifier circuit 12 is connected to a capacitor 13 for smoothing the rectified output and for absorbing noise. The rectified output from the rectifier circuit 12 is supplied via a choke coil 15 to a halogen lamp 16 of a heater serving as a load. The current flowing through the halogen lamp 16 of the load is detected by a current sensor 17.
[0017]
As will be described later, the transistor 18 of the switching element switches and limits the flowing current when an inrush current is about to flow to the halogen lamp 16 of the heater serving as a load. Therefore, the control signal from the AND gate 26 is applied to the base terminal of the transistor 18 via the base resistor 19, and the ON / OFF state of the transistor 18 is controlled by the output of the AND gate 26.
[0018]
An output signal from the temperature control circuit 27 is applied to one input terminal of the AND gate 26, and an output signal from the flip-flop 25 is applied to the other input terminal. The output of the oscillator 24 that oscillates at a frequency higher than the frequency of the commercial power supply is applied to the set terminal S of the flip-flop 25. The reset terminal R is connected to the output terminal of the comparator 22 to which the pull-up resistor 23 is connected.
[0019]
The output signal from the current sensor 17 is applied to one input terminal of the comparator 22, and the full-wave rectified voltage of the rectifier 12 is supplied to the first divided voltage at the other terminal to which the reference voltage is applied. The voltage is divided and applied by the resistor 20 and the second voltage dividing resistor 21. The voltage dividing ratio between the first voltage dividing resistor 20 and the second voltage dividing resistor 21 is set according to the current limit value.
[0020]
The temperature control circuit 27 receives a temperature detection signal from a fixing device (not shown) heated by energization of the halogen lamp 16 by a temperature sensor including a thermistor 28 and an output resistor 29, and is input separately. From the comparison with the temperature signal T, a control signal for turning on the halogen lamp 16 of the heater is output.
[0021]
That is, the temperature control circuit 27 performs temperature control so that the set temperature is reached. As shown in FIG. 2, when the temperature of the fixing device (sensor temperature) detected from the temperature sensor is lower than the control temperature, a control signal for turning on the halogen lamp 16 is output, and the temperature of the fixing device (sensor When the temperature is high, a control signal for turning off the halogen lamp 16 is output. The on / off control signal controls on / off of the energization of the halogen lamp 16, and the temperature of the fixing device heated by the halogen lamp 16 is kept substantially constant. Such temperature control is conventionally performed, and a detailed description thereof is omitted here. Here, in addition to such temperature control, current limit control for preventing an inrush current at the start of energization of the halogen lamp 16 is further added.
[0022]
Next, the operation of the voltage fluctuation reducing circuit of the first embodiment configured as described above will be described. FIG. 3 is a diagram illustrating a waveform of a current flowing through the halogen lamp 16 of the heater serving as a load, and FIG. 4 is a diagram illustrating a value of a current flowing through the halogen lamp 16 of the heater serving as a load since the power is turned on. The operation of the voltage variation reducing circuit configured as shown in FIG. 1 will be described with reference to these drawings.
[0023]
Since the temperature of the fixing unit is low immediately after the power is turned on, the temperature control circuit 27 outputs a control signal for turning on the halogen lamp 16 of the heater, which is supplied to the AND gate. The control signal for turning on the halogen lamp 16 of the heater continues until the temperature of the temperature detection signal of the halogen lamp 16 received from the temperature sensor composed of the thermistor 28 and the output resistor 29 exceeds the control temperature T of the set temperature. I can continue to put out.
[0024]
During this time, in the initial state of power-on, the filament of the halogen lamp 16 of the heater serving as a load has a low temperature, and therefore its resistance value is low and an inrush current tends to flow. Switching control is performed by the transistor 18 of the switching element connected in series to the power supply line of the lamp 16, and the current value flowing through the load is limited.
[0025]
Since the power is turned on, the oscillator 24 has output an oscillation output at a frequency higher than the frequency of the commercial power supply. This oscillation output is applied to the set terminal S of the flip-flop 25, and the flip-flop 25 is continuously set. For this reason, the output of the AND gate 26 is turned on by the set output of the flip-flop 25 and the control signal for turning on the halogen lamp from the temperature control circuit 27, and the output from the AND gate 26 is turned on. 18 is turned on.
[0026]
When the transistor 18 of the switching element is in the ON state, the full-wave rectified output from the rectifier 12 flows through the choke coil 15 to the halogen lamp 16 of the heater serving as a load. The current flowing through the halogen lamp 16 is detected by the current sensor 17 and applied to one input terminal of the comparator 22. The other input terminal of the comparator 22 is supplied with a first voltage dividing resistor 20 and a second voltage from the rectifier 12 as a reference voltage of a current limit value through which a voltage corresponding to the full-wave rectified voltage flows through the load (halogen lamp). The voltage is divided by the voltage dividing resistor 21 and added.
[0027]
As a result, the output of the comparator 22 becomes high level when the value of the current flowing through the halogen lamp 16 becomes larger than the reference voltage value of the current limit value corresponding to the full-wave rectified voltage, and the flip-flop 25 is reset. Therefore, the AND gate 26 is turned off, and the transistor 18 of the switching element is turned off.
[0028]
When the transistor 18 is turned off, the diode 14 that has been turned off is turned on while the current due to the full-wave rectified output voltage from the rectifier 12 flows to the choke coil 15 and the halogen lamp 16, and the diode 14 and choke are turned on. Due to the series circuit of the coil 15, the current continues to flow through the halogen lamp 16 of the load. That is, this circuit functions to suppress a time change of the current flowing through the load. As a result, the value of the current flowing through the halogen lamp 16 of the heater serving as a load decreases, but continues to flow without immediately becoming zero.
[0029]
During this time, the current flowing through the halogen lamp 16 is detected by the current sensor 17 and applied to one input terminal of the comparator 22. When the value of the current flowing through the halogen lamp 16 of the load becomes smaller than the reference voltage value of the current limit value corresponding to the full-wave rectified voltage, the output of the comparator 22 goes to a low level and stops resetting the flip-flop 25. To do.
[0030]
When the reset of the flip-flop 25 is stopped by the output of the comparator 22, the AND gate 27 is turned on by the subsequent output from the oscillator 24, that is, at the next timing of the pulse output from the oscillator 24. It is said.
[0031]
When the transistor 18 is turned on, the full-wave rectified output from the rectifier 12 again flows through the halogen lamp 16 through the choke coil 15 and the current value flowing through the halogen lamp 16 increases. This current value is the current sensor 17. And is applied to one input terminal of the comparator 22.
[0032]
As described above, the other input terminal of the comparator 22 is connected to the first voltage dividing resistor 20 and the second voltage reference voltage as a reference voltage of the current limit value that the voltage corresponding to the full-wave rectified voltage from the rectifier 12 flows through the load. Therefore, the value of the current flowing through the halogen lamp 16 increases until it exceeds the reference voltage value of the current limit value corresponding to the full-wave rectified voltage. When the value of the current flowing through the halogen lamp 16 becomes larger than the reference voltage value, the output of the comparator 22 becomes high level and the flip-flop 25 is reset, so that the AND gate 26 is turned off and the transistor 18 is turned off. It becomes.
[0033]
When the transistor 18 is turned off, the diode 14 is turned on, and the current value flowing through the halogen lamp 16 becomes a closed circuit current formed by a series circuit of the diode 14 and the choke coil 15, and the current continues to flow through the load halogen lamp 16. . As a result, the value of the current flowing through the halogen lamp 16 of the heater serving as a load decreases, but continues to flow without becoming zero. Since such an operation is repeated, the current value flowing through the halogen lamp 16 is controlled to be turned on and off following the full-wave rectified waveform according to the reference voltage value of the current limit value corresponding to the full-wave rectified voltage. The current waveform flowing through the halogen lamp 16 of the load is close to a full wave rectified waveform as shown in FIG.
[0034]
In this way, the value of the current flowing through the halogen lamp 16 is controlled to be turned on and off following the full-wave rectified waveform and is limited to the current limit value (the effective value of the full-wave rectified voltage). As a result, the disturbance of the current waveform is reduced, and the noise generated therefrom can be reduced.
[0035]
The current limiting control as described above is performed until the temperature of the fixing device reaches a predetermined control temperature by energization of the halogen lamp 16 of the heater, but when the temperature rises to a predetermined temperature (T), This temperature rise is detected by the thermistor 28 of the temperature sensor and fed back to the temperature control circuit 27. The temperature control circuit 27 outputs a control signal for turning off the halogen lamp 16 to the AND gate 26 when the sensor temperature from the thermistor 28 becomes equal to or higher than the control temperature. Is turned off.
[0036]
FIG. 4 is a diagram showing a change in the value of the current flowing through the halogen lamp 16 of the heater serving as a load after the power is turned on. As shown in FIG. 4, when the power is turned on at timing t0, the temperature control circuit 28 that controls the temperature of the halogen lamp 16 does not sufficiently raise the temperature of the fixing device. Continuously outputs a control signal to turn on the halogen lamp. At this time, the halogen lamp 16 is controlled to be turned on and energization is started, and an inrush current tends to flow. As described above, the current flowing through the halogen lamp 16 is detected by the current sensor 17, and the current sensor 17 The current limit is controlled by the control of the comparator 22. This state continues until timing t1.
[0037]
At the timing t1, the temperature of the halogen lamp 16 rises and its filament resistance increases, so that the current flowing therethrough decreases, and the amount of current flowing through the halogen lamp 16 is set to a set current limit value (first value). Set value set by the voltage dividing resistor 20 and the second voltage dividing resistor 21). The current limit control is not performed by the control by the current sensor 17 and the comparator 22. This state continues until the next timing t2. During the period from t1 to t2, the temperature of the halogen lamp 16 rises, and the filament resistance gradually increases, whereby the current flowing therethrough gradually decreases. As a result, the temperature of the fixing device rises due to the temperature rise due to the energization of the halogen lamp 16, and when this temperature rises to the control temperature (T), the temperature control by the temperature control circuit 27 starts substantially. That is, a control signal for turning off the lamp is output from the temperature control circuit 27, and the halogen lamp 16 is turned off. After this timing t2, normal temperature control on / off control is performed.
[0038]
When the halogen lamp 16 is turned off at timing t2, the temperature of the fixing device (sensor temperature) starts to decrease. When the temperature of the fixing device decreases to the control temperature at timing t3, the temperature is detected by the thermistor 28. Then, the temperature control circuit 27 outputs a control signal for turning on the lamp. As a result, the halogen lamp 16 is turned on again. After this timing t3, the temperature control with the current limiting control as described above is repeatedly performed.
[0039]
By such normal temperature control, the halogen lamp 16 is turned on / off, and depending on the temperature at the start of energization of the halogen lamp 16, an inrush current is generated due to the low filament resistance of the halogen lamp. Therefore, this is prevented by controlling the current limit. Such temperature control and current limit control operations are repeated. The same applies after timing t3 shown in FIG.
[0040]
The current that flows through the halogen lamp of the heater that is the load here is controlled by a control operation that combines temperature control and current limit control operations, and the current waveform is a full-wave rectification supplied to the halogen lamp of the load. It is controlled to be approximately equal to the voltage waveform. As a result, when the amount of current flowing to the load is controlled with complete on / off control as in the past, and when the amount of current that flows completely is temporarily reduced to zero from a microscopic viewpoint, the current waveform becomes a rectangular pulse shape. In the present invention, since the control for limiting the amount of current flowing to the load is performed according to the voltage waveform supplied to the load, distortion of the flowing current waveform is small. Thus, the noise generated from this can be reduced.
[0041]
By the way, in the voltage fluctuation reduction circuit of the first embodiment described above, when the current flowing through the halogen lamp 16 of the load is limited, the current limit value (set value by the voltage dividing resistor) corresponding to the full-wave rectified voltage waveform is set. Although control based on this is performed, it can be replaced with control based on a current limit value with a constant voltage. As a result, it is possible to separate the circuit configuration of the power circuit system that supplies power by supplying current by supplying current to the load and the circuit configuration of the control circuit system that limits the amount of current, thereby reducing noise in the structure of assembling the device. Can be prevented. Such an embodiment will be described as a second embodiment.
[0042]
FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the heater circuit by the voltage fluctuation reducing circuit of the second embodiment of the present invention. In the description of the second embodiment, the same parts as those in the first embodiment will be described with the same reference numerals. In FIG. 5, 10 is a commercial power supply, 11 is a noise filter, 12 is a rectifier circuit, 13 is a capacitor, 14 is a diode, 15 is a choke coil, 16 is a heater halogen lamp serving as a load, 17 is a current sensor, and 18 is switching. The transistor of the element, 19 is a base resistance, 22 is a comparator, 23 is a pull-up resistor, 24 is an oscillator, 25 is a flip-flop, 26 is an AND gate, 27 is a temperature control circuit, 28 is a thermistor for temperature detection, 29 is A temperature output resistor, 30 is a third voltage dividing resistor, and 31 is a fourth voltage dividing resistor.
[0043]
The heater circuit shown in FIG. 5 is a heater circuit using a halogen lamp used in a fixing device of a copying machine. In this heater circuit, the temperature is detected by a thermistor for temperature detection so that the temperature of the fixing roller becomes a set constant temperature, and on / off of the heater is controlled. In the voltage fluctuation reducing circuit of the second embodiment, unlike the first embodiment described above, when control for limiting the current flowing through the halogen lamp is performed, current limit control is performed using a constant reference voltage. I do.
[0044]
Referring to FIG. 5, the power supplied from the commercial power supply 10 is input to the rectifier circuit 12 via the noise filter 11, is full-wave rectified in the rectifier circuit 12, and is supplied as a rectified output. The output terminal of the rectifier circuit 12 is connected with a smoothed rectified output and a noise absorbing capacitor 13, and the rectified output from the rectifier circuit 12 is supplied to the halogen lamp 16 via the choke coil 15. The current flowing through the halogen lamp 16 is detected by a current sensor 17.
[0045]
The transistor 18 of the switching element limits the current by switching control when an inrush current is about to flow through the halogen lamp 16. Therefore, the control signal from the AND gate 26 is applied to the base terminal of the transistor 18 via the base resistor 19, and the ON / OFF state of the transistor 18 is controlled by the output of the AND gate 26.
[0046]
An output signal from the temperature control circuit 27 is applied to one input terminal of the AND gate 26, and an output signal from the flip-flop 25 is applied to the other input terminal. The output of the oscillator 24 that oscillates at a frequency higher than the frequency of the commercial power supply is applied to the set terminal S of the flip-flop 25. The reset terminal R is connected to the output terminal of the comparator 22 to which the pull-up resistor 23 is connected.
[0047]
An output signal from the current sensor 17 is applied to one input terminal of the comparator 22, and a constant voltage is applied to the other terminal to which the reference voltage is applied. A voltage V0 divided by the voltage dividing resistor 31 is applied. The voltage value by the voltage division of the third voltage dividing resistor 30 and the fourth voltage dividing resistor 31 is set according to the current limit value.
[0048]
The temperature control circuit 27 receives a temperature detection signal from a fixing device (not shown) heated by energization of the halogen lamp 16 by a temperature sensor composed of a thermistor 28 and an output resistor 29, and is inputted separately. From the comparison with the signal T, a control signal for turning on the halogen lamp 16 of the heater is output.
[0049]
FIG. 6 is a diagram showing a waveform of a current flowing through the halogen lamp 16 of the load according to the second embodiment. In the voltage fluctuation reducing circuit of the second embodiment shown in FIG. 5, in the state immediately after the power is turned on, the temperature of the fixing device heated by energization of the halogen lamp 16 is low. A control signal for turning on the halogen lamp 16 is output and supplied to the AND gate 26. That is, when the power is turned on, the temperature of the fixing unit heated by the halogen lamp 16 is low, and a control signal for turning on the halogen lamp 16 is output from the temperature control circuit 27. This control signal is continuously output until the detected temperature of the temperature detection signal received from the temperature sensor composed of the thermistor 28 and the output resistor 29 exceeds the set temperature.
[0050]
During the state when the power is turned on, the filament of the halogen lamp 16 of the heater serving as a load is low in temperature, so that the resistance value is low and an inrush current tends to flow, but it is connected in series to the power line of the load. Switching control is performed by the transistor 18 of the switching element, and the current value flowing through the load is limited.
[0051]
Since the power is turned on, the oscillator 24 has output an oscillation output at a frequency higher than that of the commercial power supply. This oscillation output is applied to the set terminal S of the flip-flop 25, and the flip-flop 25 continues to be set. For this reason, the output of the AND gate 26 is turned on by the set output of the flip-flop 25 and the control signal for turning on the halogen lamp from the temperature control circuit 27, and the output of the AND gate 26 is turned on. Is turned on.
[0052]
When the transistor 18 is in the ON state, the full-wave rectified output from the rectifier 12 flows through the choke coil 15 to the halogen lamp 16 of the heater serving as a load. The current flowing through the halogen lamp 16 is detected by the current sensor 17 and applied to one input terminal of the comparator 22. A voltage V0 obtained by dividing a constant voltage by the third voltage dividing resistor 30 and the fourth voltage dividing resistor 31 is applied to the other input terminal of the comparator 22 as a reference value.
[0053]
As a result, the output of the comparator 22 becomes high level when the value of the current flowing through the halogen lamp 16 becomes larger than the reference voltage value of the current limit value corresponding to the full-wave rectified voltage, and the flip-flop 25 is reset. Therefore, the AND gate 26 is turned off, and the transistor 18 of the switching element is turned off.
[0054]
When the transistor 18 is turned off, the diode 14 that has been turned off is turned on while the current due to the full-wave rectified output voltage from the rectifier 12 flows to the choke coil 15 and the halogen lamp 16, and the diode 14 and the choke coil are turned on. A series circuit of 15 continues to pass current through the halogen lamp 16 of the load. As a result, the value of the current flowing through the halogen lamp 16 of the heater serving as a load decreases, but continues to flow without immediately becoming zero.
[0055]
During this time, the current flowing through the halogen lamp 16 is detected by the current sensor 17 and applied to one input terminal of the comparator 22. When the value of the current flowing through the halogen lamp 16 of the load becomes smaller than the reference voltage value of the constant current limit value, the output of the comparator 22 becomes low level, and the resetting of the flip-flop 25 is stopped.
[0056]
When the reset of the flip-flop 25 is stopped by the output of the comparator 22, the AND gate 27 is turned on by the subsequent output from the oscillator 24, that is, at the next timing of the pulse output from the oscillator 24. It is said.
[0057]
When the transistor 18 is turned on, the full-wave rectified output from the rectifier 12 flows again to the halogen lamp 16 via the choke coil 15, and the value of the current flowing to the halogen lamp 16 increases. This current value is detected by the current sensor 17 and applied to one input terminal of the comparator 22.
[0058]
A constant voltage V0 is applied to the other input terminal of the comparator 22 as a reference voltage of a current limit value flowing through the load by being divided by the third voltage dividing resistor 30 and the fourth voltage dividing resistor 31. Therefore, the value of the current flowing through the halogen lamp 16 increases until it becomes larger than the reference voltage value of the current limit value corresponding to the constant voltage V0. When the value of the current flowing through the halogen lamp 16 becomes larger than the reference voltage value, the output of the comparator 22 becomes high level and the flip-flop 25 is reset, so that the AND gate 26 is turned off and the transistor 18 is turned off. It becomes.
[0059]
When the transistor 18 is turned off, the diode 14 is turned on, and the current value flowing through the halogen lamp 16 continues to flow through the load halogen lamp 16 by the series circuit of the diode 14 and the choke coil 15. That is, this circuit functions to suppress a time change of the current flowing through the load. As a result, the value of the current flowing through the halogen lamp 16 of the heater serving as a load decreases, but continues to flow without becoming zero. Since such an operation is repeated, the current value flowing through the halogen lamp 16 is turned on / off according to the reference voltage value of the current limit value corresponding to the constant voltage V0, and the current waveform flowing through the load halogen lamp 16 is shown in FIG. As shown, the full-wave rectified waveform is limited to a constant voltage V0.
[0060]
In this way, the current value flowing through the halogen lamp 16 is limited to the current limit value corresponding to the constant voltage V0. In this case, following the full-wave rectified waveform, the current value rises to a current value corresponding to the constant voltage V0 and is limited by the on / off control. However, the current value never becomes zero, and the current value rises and falls repeatedly. It is. Therefore, fluctuations in the flowing current are reduced. Thereby, the disturbance of the current waveform is reduced, and the noise generated therefrom can be reduced.
[0061]
The current limit control as described above is performed until the temperature of the fixing device reaches a predetermined control temperature by energization of the halogen lamp 16 of the heater. When the temperature rises to the predetermined temperature, the temperature rises. Is detected by the thermistor 28 of the temperature sensor and fed back to the temperature control circuit 27. The temperature control circuit 27 outputs a control signal for turning off the halogen lamp 16 to the AND gate 26 when the sensor temperature from the thermistor 28 becomes equal to or higher than the control temperature. Is turned off.
[0062]
As described above, in the voltage fluctuation reduction circuit according to the present invention, as a basic configuration, a circuit for generating a reference signal for limiting the current, a circuit for detecting a current flowing through the load, and a current flowing through the load When the current is limited so that the waveform of the load current is almost the same as the waveform of the input voltage, it is input as a reference signal. Use a waveform that matches the waveform of the power supply. In addition, when the waveform of the load current is allowed to be distorted and the load current includes a harmonic component, a constant voltage unrelated to the waveform of the input power supply can be used as the reference signal. . According to such a configuration, the circuit configuration of the power circuit system that supplies electric power by flowing current to the load and the circuit configuration of the control circuit system that limits the amount of current can be configured separately. Noise wraparound can be prevented in the structure.
[0063]
When performing control to limit the current flowing through the load, the voltage fluctuation reduction circuit according to the present invention sets the maximum effective current value or the maximum DC current value (this setting value is set to a value slightly larger than the normal current value). Based on this, the current value is limited to reduce the voltage fluctuation. As a result, at the start of energization, the maximum current within the set limit value is applied to the heater of the load, and in order to prevent an inrush current, the temperature rise due to a decrease in the amount of heat generated by the heater being held down Peak current can be suppressed while minimizing delay.
[0064]
In the control of current limitation based on the maximum effective current value, a signal obtained by full-wave rectifying a sine wave generated from an input voltage is used as a reference signal after converting it to a predetermined level. According to this method, the load current waveform is limited while maintaining the waveform of the input voltage, so that the method is excellent in power efficiency.
[0065]
In the current limit control using the maximum DC current value, the limit current value is set as the reference signal regardless of the waveform of the input power supply. Therefore, a circuit for detecting the waveform of the required input power supply by the method for controlling the maximum effective current value is not necessary, and the object can be realized with a simple configuration.
[0066]
【The invention's effect】
According to the voltage fluctuation reducing circuit of the present invention, it is possible to prevent the occurrence of an inrush current and reduce the voltage drop of the commercial power supply. Further, when the load is a heater, the decrease in the amount of heat generation is greatly improved, and when viewed as a copying machine, a delay in warm-up time can be prevented. Further, when a constant voltage power supply is used, it is possible to prevent a decrease in the rising speed of the output voltage.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a heater circuit using a voltage fluctuation reducing circuit according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating timing of temperature control.
FIG. 3 is a diagram illustrating a waveform of a current flowing through a halogen lamp of a heater serving as a load by the voltage fluctuation reducing circuit according to the first embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing a value of a current flowing through a halogen lamp of a heater serving as a load after power is turned on.
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a heater circuit by a voltage fluctuation reducing circuit according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a waveform of a current flowing through a halogen lamp of a load by the voltage fluctuation reducing circuit according to the second embodiment.
[Explanation of symbols]
10 is a commercial power supply, 11 is a noise filter, 12 is a rectifier circuit, 13 is a capacitor, 14 is a diode, 15 is a choke coil, 16 is a halogen lamp, 17 is a current sensor, 18 is a switching transistor, 19 is a base resistance, and 20 is First voltage dividing resistor, 21 is a second voltage dividing resistor, 22 is a comparator, 23 is a pull-up resistor, 24 is an oscillator, 25 is a flip-flop, 26 is an AND gate, 27 is a temperature control circuit, and 28 is a temperature. A thermistor for detection, 29 is a temperature output resistor, 30 is a third voltage dividing resistor, and 31 is a fourth voltage dividing resistor.

Claims

Rectifying means for rectifying the commercial power supply;
Switching means for switching the rectified output from the rectifying means at a frequency higher than the frequency of the commercial power supply to supply current;
Current detection means for detecting the current flowing through the load ;
Control means for controlling on / off of the switching means based on a detection result of the current detection means and a current limit value by the rectified output;
A voltage fluctuation reducing circuit comprising circuit means comprising a choke coil and a diode for suppressing a time change of a current flowing through a load .

Rectifying means for rectifying the commercial power supply;
Switching means for switching the rectified output from the rectifying means at a frequency higher than the frequency of the commercial power supply to supply current;
Current detection means for detecting the current flowing through the load ;
Control means for controlling on / off of the switching means based on a detection result of the current detection means and a current limit value by a constant voltage;
A voltage fluctuation reducing circuit comprising circuit means comprising a choke coil and a diode for suppressing a time change of a current flowing through a load .