JP6962143B2 - 電圧検出処理装置、画像形成装置、電圧検出処理方法、及びプログラム - Google Patents
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Description
このような蛍光灯に発生するちらつきを防止するには、交流電圧の半波の一部位相において、外部電源と定着ヒータを接続するトライアックのON時間を制御するという位相制御技術が利用されている。
しかし、配線系統のインピーダンスが大きなユーザ先の場合は、蛍光灯のちらつきを抑えることができない場合があった。
この対策として、定着ヒータのON時とOFF時の電圧変動から、同一の外部電源に接続されている蛍光灯のちらつきを防止することに特化した制御に切替る制御が知られている。
特許文献1には、ちらつきを抑制することを目的として、定着ヒータに全波通電した場合と非通電の場合との電圧変動率に応じて、位相制御開始から全波通電までの移行時間を変更し、ちらつきを抑制する技術が開示されている。
ところで、外部電源の電圧変動が、8.8〜10Hzの周波数で発生すると、人間の目はちらつきとして敏感に感じる。すなわち、電圧変動の時間的長さでちらつきの感じ方が変わる。
しかしながら、従来のちらつき検出処理にあっては、電圧変動の時間的長さ(周波数)に対して判定していなかった。
特許文献1にあっても、外部電源の電圧変動の大きさのみでちらつき検出処理を行うので、電圧変動の時間的長さに対して、精度良く判定することができなかった。
本発明の一実施形態は、上記に鑑みてなされたもので、その目的は、交流電源の電圧変動の時間的長さに対して判定することができ、精度良くちらつき検出処理を行うことにある。
本発明は、交流電源の電圧変動の時間的長さに対して判定することができ、精度良くちらつき検出処理を行うために、以下の構成を有する。
すなわち、本発明の電圧検出処理装置は、交流電源から定着装置に予め設定された通電パターンで制御する半波制御を用いて供給される交流電圧が低下することに起因して発生するちらつきを、ちらつき検出処理により検出する電圧検出処理装置であって、交流電圧の半波毎の実効値を算出する実効値算出手段と、実効値算出手段により算出された交流電圧の半波毎の実効値に基づいて、N個連続した半波の電圧変動の時間的長さに対する電圧変動率を算出する電圧変動率算出手段と、Nの値に応じて、ちらつき検出処理の基準になる電圧変動率の閾値を予め記憶する閾値記憶手段と、電圧変動率算出手段により算出された連続した特定数の半波の電圧変動の時間的長さに対する電圧変動率が、当該特定数に応じて閾値記憶手段から取得した閾値を超えた場合に、ちらつきが発生したこととして判定するちらつき検出処理手段と、を備えることを特徴とする。
以上の構成を備えることにより、交流電源の電圧変動の時間的長さに対して判定することができ、精度良くちらつき検出処理を行うことができる。
上記記載の本発明の特徴について、以下の図面を用いて詳細に解説する。 但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
上記の本発明の特徴に関して、以下、図面を用いて詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略的な機構構成を示す断面図である。
図1に示す画像形成装置1は、デジタル複合機から構成され、複写機能、プリンタ機能、及びファクシミリ機能等を有している。
操作部のアプリケーション切り替えキーにより、複写機能、プリンタ機能、及びファクシミリ機能を順次に切り替えて選択することが可能となっており、複写機能の選択時には複写モードとなり、プリンタ機能の選択時にはプリンタモードとなり、ファクシミリモードの選択時にはファクシミリモードとなる。
図1を参照して、画像形成装置1での画像形成の流れについて複写モードを一例にあげて簡単に説明する。
複写モードでは、原稿束が自動原稿送り装置(ADF)2により、順に画像読み取り装置3に給送され、画像読み取り装置により、画像情報が読み取られる。そしてその読み取られた画像情報は、画像処理手段を介して書き込みユニット4により光情報に変換され、感光体ドラム5は、帯電器により一様に帯電された後に書き込みユニット4からの光情報で露光されて静電潜像が形成される。
この感光体ドラム5上の静電潜像は、現像装置6により現像されてトナー像となる。このトナー像は、搬送ベルト7により転写紙に転写され、転写紙は、定着装置8によりトナー像が定着され、排出される。
図2は、本発明の一実施形態に係る定着装置8とその電源系の構成を示すブロック図である。
図2に示すように、定着装置8は定着ヒータ8aを有し、定着ヒータ8aへ電力を供給する電源としては交流電源20を用いることができる。交流電源20は、定着装置8、電圧検出処理部22(モジュール)、ゼロクロス検出部24に供給される。
定着装置8に設けられた定着ヒータ8aに接続されている電源ライン26には、電磁リレー28、トライアック30(TRC)が直列に介在して設けられている。
トライアック30は、交流電源20から供給される交流電力を、定着ヒータ制御部32からの制御信号によってON/OFF制御され、定着ヒータ8aを点灯/消灯させる。
なお、電磁リレー28は、画像形成装置1の筐体に設けたドアの開閉に応動するスイッチによって定着ヒータ8aへの電源ラインを断続する、即ち、ドアを開くと定着ヒータ8aへの電源供給を切断するという動作を行う。
A/D変換器(ADC)22aは、交流電源20から入力した交流電圧信号(アナログ電気信号)をデジタルデータ値に変換し、交流電圧値(デジタルデータ値)をCPU22bへ出力する。
CPU22bは、ROM22cに予め記憶されるプログラムに従い、RAM22dをワークメモリとして用いて、画像形成装置1の全体の動作を制御する。
ROM22cは、読み出し専用の不揮発性記憶媒体であり、ファームウェア、及び各種データ、閾値データテーブル(図5)が格納されている。
RAM22dは、情報の高速な読み書きが可能な揮発性の記憶媒体であり、ワークメモリとして利用可能である。
電圧検出処理部22は、配電線が有するインピーダンスRによって変動した後の電圧実効値を半波ごとに演算し、閾値と比較して、ちらつき検出処理を実行する。
図3は、本発明の一実施形態に係る電圧検出処理部22の機能構成を示す機能ブロック図である。
CPU22bは、ROM22cからファームウェアを読み出して起動し、ファームウェア管理下において、ROM22cからアプリケーションソフトウエアのプログラム(処理モジュール)を読み出し、各種処理を実行することで、図3に示す各部を実現する。
電圧検出処理部22は、実効値算出部40、電圧変動率算出部42、ちらつき検出処理部44、ワークメモリ部46、閾値記憶部48を備えている。
実効値算出部40は、入力された外部電源の交流電圧の瞬時値を積算することにより、1半波毎の実効値を算出する。
電圧変動率算出部42は、実効値算出部40により算出された1半波毎の実効値に基づいて、電圧変動率を算出する。
このように、実効値算出部40によれば、交流電圧の瞬時値を積算することにより半波毎の実効値を算出することができる。
ちらつき検出処理部44は、電圧変動率算出部42により算出された連続した特定数の半波の電圧変動率が、当該特定数に応じて閾値記憶部48から取得した閾値を超えた場合に、ちらつきが発生したこととして判定する。
ワークメモリ部46は、ちらつき検出処理部44がちらつき検出処理を行う際にワークメモリエリアとしてメモリI〜Vが利用される。
閾値記憶部48は、外部電源の交流電圧のN個連続した半波数Nの値に応じて、ちらつき検出処理の基準になる電圧変動率の閾値Vnを予め記憶する。
定着ヒータ制御部32は、ちらつき検出処理部44がちらつきを検出した場合に、ちらつきに特化した位相制御に切替える。
図4は、特許文献1に用いる閾値と、本実施形態に用いる閾値について説明するための図である。
図4に示すように、特許文献1に用いる閾値は、半波数に依存せずに一定に保たれているため、一定の閾値に対する電圧変動率の大きさの大小比較のみで、ちらつきの有無を判断していた。
これに対して、本実施形態に用いる閾値は、変動電圧の長さを表す半波数に応じて閾値が変化するように設定されている。例えば、半波数が1である場合の閾値よりも、半波数が2である場合の閾値の方が小さく設定されている。
従って、半波数が1である場合、蛍光灯のちらつきに対する耐性が強い、1半波の電圧変動が発生しても、特許文献1では、ちらつきに特化した制御に切り替わる場合がある。
また、半波数が2である場合、蛍光灯のちらつきに対する耐性が弱い、2半波の電圧変動が発生した場合、ちらつきに特化した制御に切替えることができない場合がある。
図5は、半波が連続した半波数に対する閾値の一例について説明するための表で示す図である。
図5には、半波数欄、電圧変動の周波数欄(外部電源50Hz)、電圧変動率の閾値欄が設けられ、半波数(1〜7,・・・)に対応した電圧変動の周波数、電圧変動率の閾値がそれぞれ閾値テーブルとして閾値記憶部48に記憶されている。
1半波の電圧変動に比べて、2半波の電圧変動である場合の方が、人間の目にちらつきとして敏感に感じる周波数範囲である8.8〜10Hzに近い電圧変動なので、蛍光灯のちらつきに対する耐性が弱い。
従って、ちらつき検出の電圧変動率の閾値は、8.8〜10Hz付近の5〜6半波に近いほど、低く設定している。
電圧変動率の閾値は、2半波、3半波、4半波の場合の方が低く設定している。
なお、電圧変動率は、基準となる半波の電圧実効値から現在半波の電圧実効値を減算した値を、基準となる半波の電圧実効値で除算した値に100を乗算した値であり、次の式(1)で求める。
{(基準となる半波の電圧実効値―現在半波の電圧実効値)/基準となる半波の電圧実効値}×100 式(1)
なお、電圧変動率が正の場合は、基準となる半波の電圧実効値から電圧が降下したことになり、電圧変動率が負の場合は、基準となる半波の電圧実効値から電圧が上昇したことになる。
このように、連続した半波の数Nの値が特定数に向かって大きくなるほど閾値が小さくなるように設定されていることで、交流電源の電圧変動の時間的長さに対して判定することができる。
図6は、本発明の一実施形態に係る電圧検出処理部22が行う電圧検出処理のメインフローを示すフローチャートである。
はじめに、ステップS1では、初期化処理として、ちらつき検出処理に用いる全てのちらつき検出フラグ、半波電圧変動検出フラグ、メモリI〜Vをリセット(0)する。
ステップS5では、ゼロクロスポイントまで待機し、ゼロクロスポイントに到達した場合にステップS10に進み、実効値算出部40は、1半波の交流電圧の実効値を算出する。
ステップS15では、電圧変動率算出部42は、実効値算出部40により算出された1半波毎の実効値に基づいて、電圧変動率を算出する。
このように、交流電圧の半波毎の実効値の差に基づいて、電圧変動率を算出することができる。 また、交流電圧の瞬時値を積算することにより半波毎の実効値を算出することができる。
次に、ステップS20では、ちらつき検出処理部44は、ちらつき検出処理のサブルーチン(図7)をコールして、サブルーチンの処理に移行する。 サブルーチンでは、半波の交流電圧の実効値を用いて、ちらつき検出処理を行い、ちらつきが検出された場合は、ちらつき検出フラグを1とする。
ステップS25では、ちらつきが検出された場合(ちらつき検出フラグ=1の場合)は、ステップS30に進み、ちらつきに特化した制御に切替える。 一方、ちらつきが検出されない場合(S25、No)は、ステップS5に戻り、再度半波ごとの実効値を算出するために、ゼロクロスポイントまで待機に戻る。
このように、ちらつきが発生したこととして判定された場合に、電力の位相制御動作に移行して、定着ヒータ8aに電力を断続して供給することで、ちらつきの発生を抑制することができる。
図7は、本発明の一実施形態に係るちらつき検出処理部44によるちらつき検出処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
ちらつき検出処理のサブルーチンは、さらに7つのサブルーチンとして、ちらつき検出処理[1]〜[5]の各サブルーチンS100〜S500により構成されている。
図8〜図12は、それぞれ、ちらつき検出処理[1]〜[5]のフローチャートである。
図8〜図12は、ちらつき検出処理の一例として、1〜5半波までの電圧変動において、ちらつきを検出する際の動作を示している。
図8〜図12に示すステップに記載されたV1、V2、V3、V4、V5は、ちらつき検出処理部44が閾値記憶部48から取得した、それぞれ1半波〜5半波に対する電圧変動率の閾値を示している。
また、2〜5半波電圧変動検出フラグは、ちらつき検出処理部44が2半波〜5半波の電圧変動率の閾値を超える電圧降下があった場合は−1とし、電圧降下が連続した場合はさらに−1を加えることを意味する。
一方、ちらつき検出処理部44は、2半波〜5半波の電圧変動率の閾値を超える電圧上昇があった場合は+1とし、電圧上昇が連続した場合はさらに+1を加えることを意味する。
すなわち、2〜5半波電圧変動検出フラグは、連続して発生した電圧変動をカウントした値である。
また、ワークメモリ部46には、ワークメモリエリアにメモリI〜Vが設けられ、ちらつき検出処理の各ステップによりそれぞれ電圧値が保存される。
図13(a)〜(e)は、ちらつき検出処理[1][2]について説明するための図である。
図13(a)(b)を参照して、ちらつき検出処理部44による、図8に示すちらつき検出処理[1]について説明する。
始めに、ちらつき検出処理[1]では、算出された半波の実効値(以下、電圧値という)から、予め設定された1半波の電圧変動率の閾値(V1)以上の電圧変動率が発生したか否かを確認する。
ステップS105では、現在の電圧値と1半波前の電圧値との差(電圧変動率)が閾値+V1%以上か否かを判定することで、閾値+V1%以上の電圧変動があるかを確認する。
例えば、図13(a)を参照して、電圧値が100Vから半波後に90Vに電圧降下すると、1半波において10V下降することを表す。
ステップS105において、現在の電圧値と1半波前の電圧値との差(電圧変動率)が閾値V1以上である場合(Yes)、電圧降下によるちらつきが発生したこととして、ステップS115に進み、ちらつき検出フラグを+1とする。
一方、ステップS105において、現在の電圧値と1半波前の電圧値との差(電圧変動率)が閾値V1未満の場合(No)、電圧降下は発生していないこととして、ステップS110に進む。
例えば、図13(b)を参照して、電圧値が100Vから半波後に110Vに電圧上昇すると、1半波において10V上昇することを表す。
ステップS110において、現在の電圧値と1半波前の電圧値との差(電圧変動率)が閾値−V1%以下の場合(Yes)、ステップS115に進み、電圧上昇が発生したこととして、ちらつき検出フラグを+1とする。
一方、ステップS110において、電圧降下が発生していない場合(No)、復帰する。
図13(c)(d)(e)を参照して、ちらつき検出処理部44による、図9に示すちらつき検出処理[2]について説明する。
ちらつき検出処理[2]では、予め設定された2半波の電圧変動率の閾値(V2)以上の電圧変動率が発生したか否かを確認する。
ステップS205では、2半波電圧変動検出フラグ=0か否かを判定することで、2半波電圧変動検出フラグが0になっているか否かを確認する。
ステップS205において、2半波電圧変動検出フラグ=0のとき、すなわち、直前に閾値V2%以上の電圧変動がない場合(Yes)は、ステップS210に進む。
ステップS205において、2半波電圧変動検出フラグ=0以外の場合(No)、すなわち、直前に閾値±V2%以上の電圧変動があった場合は、ステップS220に進む。
ステップS210において、現在の電圧値と1半波前の電圧値との差(電圧変動率)が閾値V2%以上の場合(Yes)、電圧降下が発生したこととして、ステップS255に進み、2半波電圧変動検出フラグに−1を加え、ステップS265に進み、1半波前に得られた電圧値をメモリIIに保存する。
例えば、図13(c)を参照して、閾値+V2%以上の電圧降下がある場合、1半波前に得られた電圧値をメモリIIに保存する。
ステップS210において、現在の電圧値と1半波前の電圧値との差(電圧変動率)が閾値+V2%未満の場合(No)、電圧降下はないこととして、ステップS215に進む。
ステップS215において、現在の電圧値と1半波前の電圧値との差(電圧変動率)が閾値−V2%以下の場合(Yes)、電圧上昇が発生したこととして、ステップS260に進み、2半波電圧変動検出フラグに+1を加え、ステップS265に進み、1半波前に得られた電圧値をメモリIIに保存する。
ステップS215において、閾値−V2%以下ではない場合(No)、電圧上昇はないこととして、復帰する。
ステップS220において、2半波電圧変動検出フラグが−1の場合(Yes)、すなわち、直前に1半波での電圧降下があった場合、ステップS225に進む。
ステップS220において、2半波電圧変動検出フラグが−1ではない場合(No)、ステップS230に進む。
ステップS225において、現在の電圧値と1半波前の電圧値との差(電圧変動率)が閾値V2%以上の場合(Yes)、2半波連続で電圧が降下したこととして、ステップS270に進み、2半波電圧変動検出フラグに+1を加える。
例えば、図13(d)を参照して、メモリIIの電圧値との差が閾値V2%以上である場合、2半波電圧変動検出フラグに+1を加える。
ステップS225において、現在の電圧値と1半波前の電圧値との差(電圧変動率)が閾値V2%未満の場合(No)、2半波連続の電圧降下は発生しなかったこととして、ステップS275に進み、2半波電圧変動検出フラグをリセットし、ステップS205に戻る。
ステップS230において、2半波電圧変動検出フラグが+1の場合(Yes)、すなわち、直前に1半波での電圧上昇があった場合、ステップS235に進む。
ステップS230において、2半波電圧変動検出フラグが+1ではない場合(No)、ステップS240に進む。
ステップS235において、メモリIIの電圧値との差が閾値−V2%以下の場合(Yes)、2半波連続で電圧が上昇したこととして、ステップS280に進み、2半波電圧変動検出フラグに+1を加える。
ステップS235において、メモリIIの電圧値との差が閾値−V2%以下ではない場合(No)、2半波連続の電圧上昇は発生しなかったこととして、ステップS275に進み、2半波電圧変動検出フラグをリセットし、ステップS205に戻る。
ステップS240において、2半波電圧変動検出フラグ=−2の場合(Yes)、すなわち、直前に2連続の電圧降下があった場合は、ステップS245に進む。
ステップS240において、2半波電圧変動検出フラグ=−2ではない場合(No)、2半波電圧変動検出フラグが+2とみなし、ステップS250に進む。
[検出値−1半波前の電圧]≧[メモリII×V2%] 式(2)
か否かを判定することで、2半波連続で、閾値V2の電圧降下が発生してから、メモリIIの電圧値を基準とした閾値V2%以上の上昇が発生するか否かを確認する。
ステップS245において、式(2)が成立する場合(Yes)、2半波連続の電圧降下による、ちらつきが発生したこととして、ステップS285に進み、ちらつき検出フラグを+1とする。さらにステップS290に進み、2半波電圧変動検出フラグの値とメモリIIの電圧値をリセットする。
例えば、図13(e)を参照して、2半波連続で、閾値V2の電圧降下が発生してから、メモリIIの電圧値を基準とした閾値V2%以上の上昇が発生する場合、ちらつき検出フラグを+1とする。
一方、ステップS245において、式(2)が成立しない場合(No)、2半波連続の電圧降下によるちらつきは発生しないこととして、ステップS275に進み、2半波電圧変動検出フラグをリセットし、ステップS205に戻る。
[1半波前の電圧−検出値]≧[メモリIII×V2%] 式(3)
か否かを判定することで、2半波連続で、閾値V2の電圧上昇が発生してから、メモリIIIの電圧値を基準とした閾値V2%以上の降下が発生するか否かを確認する。
ステップS250において、式(3)が成立する場合(Yes)、2半波連続の電圧上昇による、ちらつきが発生したこととして、ステップS285に進み、ちらつき検出フラグを+1とする。さらに、ステップS290に進み、2半波電圧変動検出フラグとメモリIIの電圧値をリセットする。
一方、ステップS250において、式(3)が成立しない場合(No)、2半波連続の電圧上昇によるちらつきは発生しないこととして、ステップS275に進み、2半波電圧変動検出フラグをリセットし、ステップS205に戻る。
図10を参照して、ちらつき検出処理部44による、ちらつき検出処理[3]について説明する。
ちらつき検出処理[3]では、予め設定された2半波の電圧変動率の閾値(V2)以上の電圧変動率が発生したか否かを確認する。
ステップS305では、3半波電圧変動検出フラグ=0か否かを判定することで、3半波電圧変動検出フラグが0になっているか否かを確認する。
ステップS305において、3半波電圧変動検出フラグ=0のとき、すなわち、直前に閾値V3%以上の電圧変動がない場合(Yes)は、ステップS310に進む。
ステップS305において、3半波電圧変動検出フラグ=0以外の場合(No)、すなわち、直前に閾値±V3%以上の電圧変動があった場合は、ステップS320に進む。
ステップS310において、現在の電圧値と1半波前の電圧値との差(電圧変動率)が閾値V3%以上の場合(Yes)、電圧降下が発生したこととして、ステップS355に進み、3半波電圧変動検出フラグに−1を加え、ステップS365に進み、1半波前に得られた電圧値をメモリIIIに保存する。
ステップS310において、現在の電圧値と1半波前の電圧値との差(電圧変動率)が閾値+V3%未満の場合(No)、電圧降下はないこととして、ステップS315に進む。
ステップS315において、現在の電圧値と1半波前の電圧値との差(電圧変動率)が閾値−V3%以下の場合(Yes)、電圧上昇が発生したこととして、ステップS360に進み、3半波電圧変動検出フラグに+1を加え、ステップS365に進み、1半波前に得られた電圧値をメモリIIIに保存する。
ステップS315において、現在の電圧値と1半波前の電圧値との差(電圧変動率)が閾値−V3%以下ではない場合(No)、電圧上昇はないこととして、復帰する。
ステップS320において、3半波電圧変動検出フラグが(−1or−2)の場合(Yes)、すなわち、直前に1半波又は2半波の電圧降下があった場合、ステップS325に進む。
ステップS320において、3半波電圧変動検出フラグが(−1or−2)ではない場合(No)、ステップS330に進む。
ステップS325において、現在の電圧値と1半波前の電圧値との差(電圧変動率)が閾値V3%以上の場合(Yes)、3半波連続で電圧が降下したこととして、ステップS370に進み、3半波電圧変動検出フラグに+1を加える。
ステップS325において、現在の電圧値と1半波前の電圧値との差(電圧変動率)が閾値V3%未満の場合(No)、3半波連続の電圧降下は発生しなかったこととして、ステップS375に進み、3半波電圧変動検出フラグをリセットし、ステップS305に戻る。
ステップS330において、3半波電圧変動検出フラグが(+1or+2)の場合(Yes)、すなわち、直前に1半波又は2半波の電圧上昇があった場合、ステップS335に進む。
ステップS330において、3半波電圧変動検出フラグが(+1or+2)ではない場合(No)、ステップS340に進む。
ステップS335において、メモリIIIの電圧値との差が閾値−V3%以下の場合(Yes)、3半波連続で電圧が上昇したこととして、ステップS380に進み、2半波電圧変動検出フラグに+1を加える。
ステップS335において、メモリIIIの電圧値との差が閾値−V3%以下ではない場合(No)、3半波連続の電圧上昇は発生しなかったこととして、ステップS375に進み、3半波電圧変動検出フラグをリセットし、ステップS305に戻る。
ステップS340において、3半波電圧変動検出フラグ=−3の場合(Yes)、すなわち、直前に3連続の電圧降下があった場合は、ステップS345に進む。
ステップS340において、3半波電圧変動検出フラグ=−3ではない場合(No)、3半波電圧変動検出フラグが+3とみなし、ステップS350に進む。
[検出値−1半波前の電圧]≧[メモリIII×V3%] 式(4)
か否かを判定することで、3半波連続で、閾値V3の電圧降下が発生してから、メモリIIIの電圧値を基準とした閾値V3%以上の上昇が発生するか否かを確認する。
ステップS345において、式(4)が成立する場合(Yes)、3半波連続の電圧降下による、ちらつきが発生したこととして、ステップS385に進み、ちらつき検出フラグを+1とする。さらにステップS390に進み、3半波電圧変動検出フラグの値とメモリIIIの電圧値をリセットする。
一方、ステップS345において、式(4)が成立しない場合(No)、3半波連続の電圧降下によるちらつきは発生しないこととして、ステップS375に進み、3半波電圧変動検出フラグをリセットし、ステップS305に戻る。
[1半波前の電圧−検出値]≧[メモリIII×V3%] 式(5)
か否かを判定することで、3半波連続で、閾値V3の電圧上昇が発生してから、メモリIIIの電圧値を基準とした閾値V3%以上の降下が発生するか否かを確認する。
ステップS350において、式(5)が成立する場合(Yes)、3半波連続の電圧上昇による、ちらつきが発生したこととして、ステップS385に進み、ちらつき検出フラグを+1とする。さらに、ステップS390に進み、3半波電圧変動検出フラグとメモリIIの電圧値をリセットする。
一方、ステップS350において、式(5)が成立しない場合(No)、3半波連続の電圧上昇によるちらつきは発生しないこととして、ステップS375に進み、3半波電圧変動検出フラグをリセットし、ステップS305に戻る。
図11を参照して、ちらつき検出処理部44による、ちらつき検出処理[4]について説明する。
ちらつき検出処理[4]では、予め設定された4半波の電圧変動率の閾値(V4)以上の電圧変動率が発生したか否かを確認する。
ステップS405では、4半波電圧変動検出フラグ=0か否かを判定することで、4半波電圧変動検出フラグが0になっているか否かを確認する。
ステップS405において、4半波電圧変動検出フラグ=0のとき、すなわち、直前に閾値V4%以上の電圧変動がない場合(Yes)は、ステップS410に進む。
ステップS405において、4半波電圧変動検出フラグ=0以外の場合(No)、すなわち、直前に閾値±V4%以上の電圧変動があった場合は、ステップS420に進む。
ステップS410において、現在の電圧値と1半波前の電圧値との差(電圧変動率)が閾値V4%以上の場合(Yes)、電圧降下が発生したこととして、ステップS455に進み、4半波電圧変動検出フラグに−1を加え、ステップS465に進み、1半波前に得られた電圧値をメモリIVに保存する。
ステップS410において、現在の電圧値と1半波前の電圧値との差(電圧変動率)が閾値+V4%未満の場合(No)、電圧降下はないこととして、ステップS415に進む。
ステップS415において、現在の電圧値と1半波前の電圧値との差(電圧変動率)が閾値−V4%以下の場合(Yes)、電圧上昇が発生したこととして、ステップS460に進み、4半波電圧変動検出フラグに+1を加え、ステップS465に進み、1半波前に得られた電圧値をメモリIVに保存する。
ステップS415において、現在の電圧値と1半波前の電圧値との差(電圧変動率)が閾値−V4%以下ではない場合(No)、電圧上昇はないこととして、復帰する。
ステップS420において、4半波電圧変動検出フラグが−1〜−3の場合(Yes)、すなわち、直前に1半波〜3半波の電圧降下があった場合、ステップS425に進む。
ステップS420において、4半波電圧変動検出フラグが−1〜−3ではない場合(No)、ステップS430に進む。
ステップS425において、現在の電圧値と1半波前の電圧値との差(電圧変動率)が閾値V4%以上の場合(Yes)、4半波連続で電圧が降下したこととして、ステップS470に進み、4半波電圧変動検出フラグに+1を加える。
ステップS425において、現在の電圧値と1半波前の電圧値との差(電圧変動率)が閾値V4%未満の場合(No)、4半波連続の電圧降下は発生しなかったこととして、ステップS475に進み、4半波電圧変動検出フラグをリセットし、ステップS405に戻る。
ステップS430において、3半波電圧変動検出フラグが+1〜+3の場合(Yes)、すなわち、直前に1半波〜3半波の電圧上昇があった場合、ステップS435に進む。
ステップS430において、3半波電圧変動検出フラグが+1〜+3ではない場合(No)、ステップS440に進む。
ステップS435において、メモリIVの電圧値との差が閾値−V4%以下の場合(Yes)、4半波連続で電圧が上昇したこととして、ステップS480に進み、4半波電圧変動検出フラグに+1を加える。
ステップS435において、メモリIVの電圧値との差が閾値−V4%以下ではない場合(No)、4半波連続の電圧上昇は発生しなかったこととして、ステップS475に進み、4半波電圧変動検出フラグをリセットし、ステップS405に戻る。
ステップS440において、3半波電圧変動検出フラグ=−4の場合(Yes)、すなわち、直前に4連続の電圧降下があった場合は、ステップS445に進む。
ステップS440において、3半波電圧変動検出フラグ=−4ではない場合(No)、3半波電圧変動検出フラグが+4とみなし、ステップS450に進む。
[検出値−1半波前の電圧]≧[メモリIV×V4%] 式(6)
か否かを判定することで、4半波連続で、閾値V4の電圧降下が発生してから、メモリIVの電圧値を基準とした閾値V4%以上の上昇が発生するか否かを確認する。
ステップS445において、式(6)が成立する場合(Yes)、4半波連続の電圧降下による、ちらつきが発生したこととして、ステップS485に進み、ちらつき検出フラグを+1とする。さらにステップS490に進み、4半波電圧変動検出フラグの値とメモリIVの電圧値をリセットする。
一方、ステップS445において、式(6)が成立しない場合(No)、4半波連続の電圧降下によるちらつきは発生しないこととして、ステップS475に進み、4半波電圧変動検出フラグをリセットし、ステップS405に戻る。
[1半波前の電圧−検出値]≧[メモリIV×V4%] 式(7)
か否かを判定することで、4半波連続で、閾値V4の電圧上昇が発生してから、メモリIVの電圧値を基準とした閾値V4%以上の降下が発生するか否かを確認する。
ステップS450において、式(7)が成立する場合(Yes)、4半波連続の電圧上昇による、ちらつきが発生したこととして、ステップS485に進み、ちらつき検出フラグを+1とする。さらに、ステップS490に進み、4半波電圧変動検出フラグとメモリIVの電圧値をリセットする。
一方、ステップS450において、式(7)が成立しない場合(No)、4半波連続の電圧上昇によるちらつきは発生しないこととして、ステップS475に進み、4半波電圧変動検出フラグをリセットし、ステップS405に戻る。
図12を参照して、ちらつき検出処理部44による、ちらつき検出処理[5]について説明する。
ちらつき検出処理[5]では、予め設定された5半波の電圧変動率の閾値(V5)以上の電圧変動率が発生したか否かを確認する。
ステップS505では、5半波電圧変動検出フラグ=0か否かを判定することで、5半波電圧変動検出フラグが0になっているか否かを確認する。
ステップS505において、5半波電圧変動検出フラグ=0のとき、すなわち、直前に閾値V5%以上の電圧変動がない場合(Yes)は、ステップS510に進む。
ステップS505において、5半波電圧変動検出フラグ=0以外の場合(No)、すなわち、直前に閾値±V5%以上の電圧変動があった場合は、ステップS520に進む。
ステップS510において、現在の電圧値と1半波前の電圧値との差(電圧変動率)が閾値V5%以上の場合(Yes)、電圧降下が発生したこととして、ステップS555に進み、5半波電圧変動検出フラグに−1を加え、ステップS565に進み、1半波前に得られた電圧値をメモリVに保存する。
ステップS510において、現在の電圧値と1半波前の電圧値との差(電圧変動率)が閾値+V5%未満の場合(No)、電圧降下はないこととして、ステップS515に進む。
ステップS515において、現在の電圧値と1半波前の電圧値との差(電圧変動率)が閾値−V5%以下の場合(Yes)、電圧上昇が発生したこととして、ステップS560に進み、2半波電圧変動検出フラグに+1を加え、ステップS565に進み、1半波前に得られた電圧値をメモリVに保存する。
ステップS515において、現在の電圧値と1半波前の電圧値との差(電圧変動率)が閾値−V5%以下ではない場合(No)、電圧上昇はないこととして、復帰する。
ステップS520において、5半波電圧変動検出フラグが(−1〜−5)の場合(Yes)、すなわち、直前に1半波〜5半波の電圧降下があった場合、ステップS525に進む。
ステップS520において、5半波電圧変動検出フラグが(−1〜−5)ではない場合(No)、ステップS530に進む。
ステップS525において、現在の電圧値と1半波前の電圧値との差(電圧変動率)が閾値V5%以上の場合(Yes)、5半波連続で電圧が降下したこととして、ステップS570に進み、5半波電圧変動検出フラグに−1を加える。
ステップS525において、現在の電圧値と1半波前の電圧値との差(電圧変動率)が閾値V5%未満の場合(No)、5半波連続の電圧降下は発生しなかったこととして、ステップS575に進み、5半波電圧変動検出フラグをリセットし、ステップS505に戻る。
ステップS530において、3半波電圧変動検出フラグが+1〜+4の場合(Yes)、すなわち、直前に1半波〜4半波の電圧上昇があった場合、ステップS535に進む。
ステップS530において、3半波電圧変動検出フラグが+1〜+4ではない場合(No)、ステップS540に進む。
ステップS535において、メモリVの電圧値との差が閾値−V5%以下の場合(Yes)、5半波連続で電圧が上昇したこととして、ステップS580に進み、5半波電圧変動検出フラグに+1を加える。
ステップS535において、メモリVの電圧値との差が閾値−V5%以下ではない場合(No)、5半波連続の電圧上昇は発生しなかったこととして、ステップS575に進み、5半波電圧変動検出フラグをリセットし、ステップS505に戻る。
ステップS540において、3半波電圧変動検出フラグ=−5の場合(Yes)、すなわち、直前に5連続の電圧降下があった場合は、ステップS545に進む。
ステップS540において、3半波電圧変動検出フラグ=−5ではない場合(No)、5半波電圧変動検出フラグが+2とみなし、ステップS550に進む。
[検出値−1半波前の電圧]≧[メモリV×V5%] 式(8)
か否かを判定することで、2半波連続で、閾値V2の電圧降下が発生してから、メモリVの電圧値を基準とした閾値V5%以上の上昇が発生するか否かを確認する。
ステップS545において、式(8)が成立する場合(Yes)、2半波連続の電圧降下による、ちらつきが発生したこととして、ステップS585に進み、ちらつき検出フラグを+1とする。さらにステップS590に進み、5半波電圧変動検出フラグの値とメモリIIIの電圧値をリセットする。
一方、ステップS545において、式(8)が成立しない場合(No)、5半波連続の電圧降下によるちらつきは発生しないこととして、ステップS575に進み、5半波電圧変動検出フラグをリセットし、ステップS505に戻る。
[1半波前の電圧−検出値]≧[メモリV×V5%] 式(9)
か否かを判定することで、5半波連続で、閾値V5の電圧上昇が発生してから、メモリVの電圧値を基準とした閾値V5%以上の降下が発生するか否かを確認する。
ステップS550において、式(9)が成立する場合(Yes)、5半波連続の電圧上昇による、ちらつきが発生したこととして、ステップS585に進み、ちらつき検出フラグを+1とする。さらに、ステップS590に進み、5半波電圧変動検出フラグとメモリVの電圧値をリセットする。
一方、ステップS550において、式(9)が成立しない場合(No)、5半波連続の電圧上昇によるちらつきは発生しないこととして、ステップS575に進み、5半波電圧変動検出フラグをリセットし、ステップS505に戻る。
ステップS595では、1波前の電圧実効率をメモリIに保存する。
このように、交流電圧の半波毎の実効値に基づいて、N個連続した半波の電圧変動率を算出しておき、連続した特定数の半波の電圧変動率が、当該特定数に応じて閾値記憶部48から取得した閾値を超えた場合に、ちらつきが発生したこととして判定することで、交流電源の電圧変動の時間的長さに対して判定することができ、精度良くちらつき検出処理を行うことができる。
図14は、ちらつき検出処理部44による、ちらつき検出処理のタイミングについて説明するタイミングチャートである。
図14は、ちらつき検出実施のタイミングを示している。一例として、外部電源50Hz時に、5半波連続して、5半波電圧変動率閾値V5を超過した場合を取り上げている。
外部電源のゼロクロスのタイミングにおいて、10ms毎に、図6に示すステップS20において、1半波の電圧実効値を算出し、その実効値の変動率に基づいて、ちらつき検出処理を実行する。
図14に示す5半波電圧変動率閾値V5に対して、5半波連続で電圧変動率が超過した場合に、時刻90msにおいて、ちらつきが発生したこととして判定する。
そして、ちらつきが発生したことを、定着ヒータ8aを制御する定着ヒータ制御部32のCPU32aに通知する。定着ヒータ制御部32のCPU32aでは、ちらつきに特化した制御に切替えを実行する。
このように、交流電圧の半波毎の実効値に基づいて、N個連続した半波の電圧変動率を算出しておき、連続した特定数の半波の電圧変動率が、当該特定数に応じて閾値記憶部48から取得した閾値を超えた場合に、ちらつきが発生したこととして判定することで、交流電源の電圧変動の時間的長さに対して判定することができ、精度良くちらつき検出処理を行うことができる。
また、人間の目にちらつきとして敏感に感じる周波数である8.8〜10Hzを考慮して特定数を表すNの値と閾値との関連付けが設定されていることで、人間の目にちらつきとして敏感に感じる周波数でのちらつきを検出することができる。
図15は、従来のヒータ点灯制御(半波制御)の概要について説明するタイミングチャートである。
図15は通常のヒータ点灯制御の一例についてタイミングチャートで示しており、特に、図15に示す塗りつぶした領域がハロゲンヒータの点灯に相当する部分である。
近年、ヒータ点灯のある制御周期(図15では20半波)に対し、予め設定された全点灯または全消灯が割り当てられた通電パターンで制御する半波制御が用いられる。
半波制御では、要求されるヒータ電力に対する点灯パターンを予め設定しておき、その電力に対する点灯パターンで定着ヒータを点灯させる。
半波制御は、短い制御周期で要求されるヒータ電力を供給できるため、定着性に優れていることが特徴である。
半波制御の実施前後には、ちらつきを抑制する目的で、ソフトスタート/ソフトストップを実施することがあるが、半波制御は、全点灯と全消灯が繰り返されるので、一般的にちらつきに不利になる。
図16は、定着ヒータ制御部32による、ちらつきに特化した制御の概要について説明するタイミングチャートである。
図16は、ちらつきに特化した制御の一例について説明している。塗りつぶした領域がハロゲンヒータの点灯に相当する部分である。
ちらつきに特化した制御の一例としては、あるヒータ制御の周期内において、全波点灯前にちらつきを抑制する目的でソフトスタート期間を設け、全波点灯後にソフトストップ期間を設けた、ソフトスタート/ソフトストップと全波点灯を組み合わせた制御があげられる。
定着ヒータ制御部32により実行されるソフトスタートでは、図2に示すトライアック30を定着ヒータ制御部32から出力された制御信号によって交流電圧の半波長の一部期間のみ定着ヒータ8aをONし、ON時間を徐々に長くすることで、定着ヒータ8aの突入電流を抑制し、ちらつき発生の原因となる電圧変動を低下できる。
定着ヒータ制御部32により実行される制御では、図16に示す全波点灯時間を調整することで、要求されるヒータ電力に対する電力を供給する。
図16に示すように、制御周期内において、ソフトスタート、及びソフトストップを実施するので、制御周期を長くとる必要があり、定着装置8における定着性に不利がある。しかしながら、従来のような半波毎の制御と異なり、全点灯と全消灯が繰り返されることがないので、本実施形態による制御を用いれば、8.8〜10Hzの周波数で発生する人間の目に敏感に感じるちらつきを抑制することができる。
このように、人間の目にちらつきとして敏感に感じる周波数である8.8〜10Hzを考慮して特定数を表すNの値と閾値との関連付けが設定されていることで、人間の目にちらつきとして敏感に感じる周波数でのちらつきを検出することができる。
また、ちらつきが発生したこととして判定された場合に、電力の位相制御動作に移行して、定着ヒータ8aに電力を断続して供給することで、ちらつきの発生を抑制することができる。
<第1態様>
本態様の電圧検出処理部22は、交流電源20から定着装置8に予め設定された通電パターンで制御する半波制御を用いて供給される交流電圧が低下することに起因して発生するちらつきを、ちらつき検出処理により検出する電圧検出処理部22であって、交流電圧の半波毎の実効値を算出する実効値算出部40と、実効値算出部40により算出された交流電圧の半波毎の実効値に基づいて、N個連続した半波の電圧変動の時間的長さに対する電圧変動率を算出する電圧変動率算出部42と、Nの値に応じて、ちらつき検出処理の基準になる電圧変動率の閾値Vnを予め記憶する閾値記憶部48と、電圧変動率算出部42により算出された連続した特定数の半波の電圧変動の時間的長さに対する電圧変動率が、当該特定数に応じて閾値記憶部48から取得した閾値を超えた場合に、ちらつきが発生したこととして判定するちらつき検出処理部44と、を備えることを特徴とする。
本態様によれば、交流電圧の半波毎の実効値に基づいて、N個連続した半波の電圧変動率を算出しておき、連続した特定数の半波の電圧変動率が、当該特定数に応じて閾値記憶部48から取得した閾値を超えた場合に、ちらつきが発生したこととして判定することで、交流電源の電圧変動の時間的長さに対して判定することができ、精度良くちらつき検出処理を行うことができる。
本態様の電圧変動率算出部42は、交流電圧の半波毎の実効値の差に基づいて、電圧変動率を算出することを特徴とする。
本態様によれば、交流電圧の半波毎の実効値の差に基づいて、電圧変動率を算出することができる。
本態様の実効値算出部40は、交流電圧の瞬時値を積算することにより半波毎の実効値を算出することを特徴とする。
本態様によれば、交流電圧の瞬時値を積算することにより半波毎の実効値を算出することができる。
本態様の閾値記憶部48は、Nの値が特定数に向かって大きくなるほど閾値が小さくなるように設定されていることを特徴とする。
本態様によれば、Nの値が特定数に向かって大きくなるほど閾値が小さくなるように設定されていることで、交流電源の電圧変動の時間的長さに対して判定することができる。
本態様の閾値記憶部48は、人間の目にちらつきとして敏感に感じる周波数である8.8〜10Hzを考慮して特定数を表すNの値と閾値との関連付けが設定されていることを特徴とする。
本態様によれば、人間の目にちらつきとして敏感に感じる周波数である8.8〜10Hzを考慮して特定数を表すNの値と閾値との関連付けが設定されていることで、人間の目にちらつきとして敏感に感じる周波数でのちらつきを検出することができる。
本態様の画像形成装置1は、第1態様乃至第5態様の何れか一項に記載の電圧検出処理部22と、ちらつきが発生したこととして判定された場合に、電力の位相制御動作に移行するように制御する定着ヒータ制御部32と、位相制御動作により交流電源20から電力を断続して供給される定着ヒータ8aと、を備えることを特徴とする。
本態様によれば、ちらつきが発生したこととして判定された場合に、電力の位相制御動作に移行して、定着ヒータ8aに電力を断続して供給することで、ちらつきの発生を抑制することができる。
本態様の電圧検出処理方法は、交流電源20から定着装置8に予め設定された通電パターンで制御する半波制御を用いて供給される交流電圧が低下することに起因して発生するちらつきを、ちらつき検出処理により検出する電圧検出処理部22による電圧検出処理方法であって、交流電圧の半波毎の実効値を算出する実効値算出ステップ(S10)と、実効値算出ステップにより算出された交流電圧の半波毎の実効値に基づいて、N個連続した半波の電圧変動の時間的長さに対する電圧変動率を算出する電圧変動率算出ステップ(S15)と、Nの値に応じて、ちらつき検出処理の基準になる電圧変動率の閾値を予め閾値記憶部48に記憶するステップと、電圧変動率算出ステップにより算出された連続した特定数の半波の電圧変動の時間的長さに対する電圧変動率が、当該特定数に応じて閾値記憶部48から取得した閾値を超えた場合に、ちらつきが発生したこととして判定するちらつき検出処理ステップ(S20)と、を実行することを特徴とする。
第7態様の作用、及び効果は第1態様と同様であるので、その説明を省略する。
本態様のプログラムは、第7態様記載の位相制御方法における各ステップをプロセッサに実行させることを特徴とする。
本態様によれば、各ステップをプロセッサに実行させることができる。
Claims (8)
- 交流電源から定着装置に予め設定された通電パターンで制御する半波制御を用いて供給される交流電圧が低下することに起因して発生するちらつきを、ちらつき検出処理により検出する電圧検出処理装置であって、
前記交流電圧の半波毎の実効値を算出する実効値算出手段と、
前記実効値算出手段により算出された交流電圧の半波毎の実効値に基づいて、N個連続した半波の電圧変動の時間的長さに対する電圧変動率を算出する電圧変動率算出手段と、
前記Nの値に応じて、前記ちらつき検出処理の基準になる前記電圧変動率の閾値を予め記憶する閾値記憶手段と、
前記電圧変動率算出手段により算出された連続した特定数の半波の電圧変動の時間的長さに対する電圧変動率が、当該特定数に応じて前記閾値記憶手段から取得した閾値を超えた場合に、ちらつきが発生したこととして判定するちらつき検出処理手段と、
を備えることを特徴とする電圧検出処理装置。 - 前記電圧変動率算出手段は、前記交流電圧の半波毎の実効値の差に基づいて、電圧変動率を算出すること
を特徴とする請求項1記載の電圧検出処理装置。 - 前記実効値算出手段は、前記交流電圧の瞬時値を積算することにより半波毎の実効値を算出すること
を特徴とする請求項1記載の電圧検出処理装置。 - 前記閾値記憶手段は、前記Nの値が前記特定数に向かって大きくなるほど前記閾値が小さくなるように設定されていること
を特徴とする請求項1記載の電圧検出処理装置。 - 前記閾値記憶手段は、人間の目にちらつきとして敏感に感じる周波数である8.8〜10Hzを考慮して前記特定数を表すNの値と前記閾値との関連付けが設定されていること
を特徴とする請求項1又は4記載の電圧検出処理装置。 - 請求項1乃至5の何れか一項記載の電圧検出処理装置と、
ちらつきが発生したこととして判定された場合に、電力の位相制御動作に移行するように制御する制御手段と、
前記位相制御動作により交流電源から電力を断続して供給される定着ヒータと、
を備えることを特徴とする画像形成装置。 - 交流電源から定着装置に予め設定された通電パターンで制御する半波制御を用いて供給される交流電圧が低下することに起因して発生するちらつきを、ちらつき検出処理により検出する電圧検出処理装置による電圧検出処理方法であって、
前記交流電圧の半波毎の実効値を算出する実効値算出ステップと、
前記実効値算出ステップにより算出された交流電圧の半波毎の実効値に基づいて、N個連続した半波の電圧変動の時間的長さに対する電圧変動率を算出する電圧変動率算出ステップと、
前記Nの値に応じて、前記ちらつき検出処理の基準になる前記電圧変動率の閾値を予め閾値記憶手段に記憶するステップと、
前記電圧変動率算出ステップにより算出された連続した特定数の半波の電圧変動の時間的長さに対する電圧変動率が、当該特定数に応じて前記閾値記憶手段から取得した閾値を超えた場合に、ちらつきが発生したこととして判定するちらつき検出処理ステップと、
を実行することを特徴とする電圧検出処理方法。 - 請求項7記載の電圧検出処理方法における各ステップをプロセッサに実行させること
を特徴とするプログラム。
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