JPH0447275A - 商用電源の周波数検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は商用電源の周波数検出方法に関し、例えば複
写機の露光ランプ電圧制御時、あるいは定着ヒータによ
る定着ローラ温度制御時などの制御係数決定のためや、
機器が規格外の商用電源に接続された場合の異常動作を
防止するため等に利用される。

〔従来の技術〕

従来、このような商用電源の周波数検出は、ある一定期
間に入力されるゼロクロス信号（ＡＣ信号がその平均Ｄ
Ｃレベルをクロスするのを検出するゼロクロス検出回路
によってゼロクロス毎に出力されるパルス信号）をカウ
ントして行ない、検出された周波数がある範囲以内であ
れば正常電源周波数と判断し、それ以外であると電源周
波数異常と判断していた。

ところで、複写機の露光ランプ電圧制御や定着ローラ温
度制御等は、商用電源を位相制御しながら行っているも
のが多い。

例えば、後通電方式で位相制御を行っているランプ電圧
の実効値を求める場合は、マイクロコンピュータにより
、商用電源の周波数の２分の１の半サイクル毎に、露光
ランプＯＮからゼロクロスポイントでのＯＦＦまで一定
時間間隔毎に露光ランプ電圧をサンプリングし、さらに
サンプリングされた個々のデータを二乗してその値をす
べて加算し、この二乗積和された値を周波数によって決
まる定数で割り、平方根をとって実効値電圧としている
。

さらに、マイクロコンピュータはその検出された実効値
電圧と目標とする露光ランプ電圧を比べて通電角を制御
し、出力電圧の実効値が目標電圧と等しくなるように制
御を行っている。

ここで、周波数によって決まる定数と記述したが、周波
数とは商用電源の周波数のことを云う。

商用電源の周波数は、東日本やヨーロッパ等の５０Ｈｚ
と、西日本やアメリカ等の６０Ｈｚに大別できる。

５０　／　６０　Ｈｚの切り替えは、スイッチなどによ
り製造時あるいは設置時に人為的に行われてきた。最近
では、ある一定時間に検出されるゼロクロス信号の発生
回数をカウントし、５５　Ｈｚ以下の信号発生状況であ
れば接続されている商用電源は５０Ｈｚであると判断し
、５６Ｈｚ以上であれば６０　Ｈｚであると判断出来る
。

また１例えば４５Ｈｚ以下のゼロクロス信号の検出や６
６　Ｈｚを超えるようなゼロクロス信号の検出状況では
、検出異常と判断して警告を発生するものもある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、この様な場合は商用電源の周波数が異常
と言うよりも、商用電源にスパイク性のノイズが混入し
たり、ゼロクロス検出回路にノイズが混入して異常とみ
なされてしまう場合が殆んどである。

ノイズが混入した場合はゼロクロス信号のカウント値が
増加する。６０Ｈ２の場合カウント値が増加しても、上
記検出異常の判断により６５Ｈｚを超えていれば異常と
し、再度計測し直すことが出来る。またノイズによって
３．４Ｈｚ多くなっても６０　Ｈｚと判断することが出
来る。

ところが、５０Ｈｚの商用電源にスパイク性のノイズが
混入した場合には、カウント値が増加するため６０Ｈｚ
と誤判断してしまう場合がある。

前述のように５５　Ｈｚ以下を５０Ｈｚと判断し。

５６Ｈｚ以上を６０　Ｈｚと判断する場合には、真のゼ
ロクロスに対して１割を超えるノイズ↓こよるゼロクロ
スの誤検知があると、５０Ｈｚの商用電源に接続されて
いるにも関わらず６０Ｈｚと判断してしまうことになる
。

この様に、５０Ｈｚの電源周波数をを６０Ｈｚとみなし
て露光ランプ電圧制御を行った場合１周波数によって決
まる定数が実際の周波数に対してマツチングがとれなく
なるために１例えば、６２Ｖｒｍｓのランプ電圧を出力
しているにも関わらず、マイクロコンピュータでの計算
結果は７０Ｖｒｍｓとなったりする。

そして、目標値と計算結果が一致するように制御するた
めに、目標値が７０Ｖｒｍｓの場合は出力ＯＫとみなし
、実際は６２　Ｖ　ｒ　ｍ　ｓ　Ｌか出力されていない
のに、現在の出力電圧を維持しようとする。

このように、ランプ電圧が低く制御されると複写される
画像は濃くなり、適正濃度の画像が得られなくなる。

また、現像器内のトナー濃度を作像したテストパンチの
濃さでコントロールするものなどでは、テストパッチを
作像したものが基準よりも濃くなるために、現像器内の
トナー濃度を低くしようとする。トナー濃度が低くなる
と、２成分現像のシステムでは現像剤が流出すると云う
不具合が起きてしまう。

さらに１周波数検出は常に行う必要はなく、通常電源投
入時に１回行なう。ところが、電源投入時は各種負荷を
イニシャライズするために１例えば、レンズを等倍にす
るためにステッピングモータを動作させたり、給紙トレ
イを上昇させるためにモータを回転させたりして、ノイ
ズが発生し易い環境にある。

この発明は上記のような従来の問題点に鑑みてなされた
ものであり、上述のようにゼロクロス信号にノイズが加
わっていても、５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚと判断された
値が誤検知によるものなのか否かを精度良く認識し、露
光ランプ制御等を接続された商用電源の周波数に合わせ
て正確に行なえるようにすることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は上記の目的を達成するため、上述のように商
用電源のゼロクロス信号をカウントしてその周波数を検
出する商用電源の周波数検出方法において、一定期間内
に発生する上記ゼロクロス信号を第１のカウンタによっ
てカウントし、この第１のカウンタがカウントを開始し
た後予め設定した上記一定期間より短かい所定期間は該
第１のカウンタのカウント動作を停止させ、その間に入
力されるゼロクロス信号又はそれと同等なパルス信号を
第２のカウンタによってカウントし、第１のカウンタの
カウント値によって周波数を検出すると共に、第２のカ
ウンタのカウント値によって前記検出された周波数が有
効か否かを判断するようにしたものである。

〔作　用〕

第１のカウンタがカウントを開始した後所定期間はその
カウント動作を停止させることによって、チャタリング
等のノイズによるパルスをカウントしてしまうことによ
る周波数の誤検知を防止することができる。

さらに、第１のカウンタがカウント動作を停止している
間に入力されるゼロクロス信号又はそれと同等なパルス
信号を第２のカウンタによってカウントすることにより
、そのカウント値が設定値以上であれば、周期的なノイ
ズの混入あるいは電源周波数が異常に高いことになるの
で、第１のカウンタのカウント値による周波数の検出結
果が有効でないと判断することができる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面に基づいて具体的に説明
する。

第１図は、この発明による商用電源の周波数検出方法を
実施した複写機の露光ランプ制御部のブロック回路図で
ある。

この回路は、ＡＣ電源ｌを接続するＡＣドライブ板２と
、これを制御する光学ＡＣ制御板３、及びリレー４とＯ
Ｒ回路５等によって構成されている。

ＡＣドライブ板２は、ＡＣ電源１に対してトライアック
６と露光ランプ７とリレー接点４ａを直列に接続してお
り、−次側をＡＣ電源ｌに並列に接続した降圧用トラン
スＴの２次０ＩＪａ力をゼロクロス信号生成回路８に印
加している。

ゼロクロス信号生成回路８は、入力されるＡＣ信号がそ
の平均ＤＣレベルをクロスするのを検出して、その検呂
争にゼロクロス信号（パルス信号）を出力する 例えば、ＡＣ電源ｌとして５０Ｈｚの商用電源に接続さ
れた場合、ＡＣの１サイクルに２回平均ＤＣレベルをク
ロスするので、このゼロクロス信号生成口Ｎ８から１０
　ｍ　ｓ　ｅ　ｃに１パルスの割合でゼロクロス信号が
出力される。また、ＡＣ！Ｃ電源１て６０　Ｈｚの商用
電源に接続された場合は。

８．３３ｍ５ｅｃに１パルスの割合でゼロクロス信号が
出力されることになる。

この、ゼロクロス信号は、光学ＡＣ制御板３に送られ、
インバータ１２によって反転されてマイクロコンピュー
タ１１の割り込み端子ＮＭＩに入力される。

マイクロコンピュータ１１はこのゼロクロス信号の立ち
上りで割り込みかがかり、割り込み処理を行う。

また、出力端子Ｐ１６から露光ランプＯＮ１０Ｆ信号を
出力して、ＯＲ回路５を介してリレー４を制御し、露光
ランプ７の点灯／消灯の制御を行なう。

リレー４の接、４４ａをＯＮにして、露光ランプ７を点
灯状態にしているとき、露光ランプトリガが同じマイク
ロコンピュータ１１の呂カボートＰ１０から出力される
。

その露光ランプトリガによって、アンプ１３及びドライ
ブ回路９を介してトライアック６をトリガして導通させ
、露光ランプ７の両端に電圧を印加させる。

そして、露光ランプ７に印加された電圧を、降圧・整流
回路１０にて全波整流した後マイクロコンピュータ１１
のアナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換入力の許容入力電圧
まで電圧を降圧させ、マイクロコンピュータ１１のＡ／
Ｄ変換入力端子ＡＮＯに入力させる。

この電圧は、マイクロコンピュータ１１内でＡ／Ｄ変換
され、露光ランプトリガをＯＮにした時点からゼロクロ
ス割り込みがかかるまでの間、定時間間隔でサンプリン
グされるに のサンプリングの目的は、出力した露光ランプ電圧の実
効値電圧を計測するためである６実効値の計算方法は、
サンプリングされた電圧を二乗し、それぞれを加算（二
乗積和）Ｌ、５０Ｈｚと６０Ｈｚではサンプリングの回
数が異なってくるのでそれを補正するため、５０Ｈｚ、
６０Ｈｚそれぞれ特有の定数で割り、平方根を取ること
によってなされる。

５０Ｈｚと６０　Ｈｚでサンプリング回数が異なってく
ると述べたが、例えば１００μＳｅＣインターバルでＡ
／Ｄ変換が行われていて、５０Ｈｚも６０Ｈｚも１／４
サイクル分をサンプリングすると仮定すると、５０Ｈｚ
では５０回のサンプリングが可能であり、６０Ｈｚでは
４１回のサンプリングが可能となる。

マイクロコンピュータ１１は、出力目標とするランプ実
効値電圧と前述したＡ／Ｄ入力のサンプリングによる実
効値電圧とを比較し、ゼロクロス割り込みからスタート
する露光ランプトリガ出力タイミング計測用の位相角タ
イマのタイマ値を決定する。

このタイマがオーバフローすることによってタイマ割り
込みがかかり１割り込み内で露光ランプトリガをＯＮす
る。

以上のようなフィードバック回路構成とソフトウェアに
よって露光ランプ７は制御されているが。

制御方法は最も簡単な比例制御（Ｐ制御）、この比例制
御に積分項を加えた比例積分制御（ＰＩ副制御、さらに
微分項を加えた比例微積分制御（ＰＩＤ制御）等が使用
されることが多い。

第２図は、第１図に示したブロック回路図中の波形チエ
ツクポイントａ、ｂ、ｄ、ｅの信号波形と位相タイマの
動作との関係を示す。

さて、この実施例による周波数計測は、マイクロコンピ
ュータ１１の割り込み端子ＮＭＩに一定期間内に入力さ
れるゼロクロス信号をカウントし、接続されたＡｃｔ源
の周波数を判定するのである。

ここでは説明し易いように、上記一定期間を５００ｍ５
ｅｃとする。つまり、ＡＣの１サイクルで２回ゼロクロ
スがあるので、５０Ｈｚの商用電源では、通常５００ｍ
５ｅｃ間に５ｏ回のゼロクロス信号の入力があり、６０
Ｈｚの商用電源では６０回のゼロクロス入力がある。

この周波数計測は、電源投入時に一度周波数を計測し、
その情報を基に制御を行うのが一般的である。ところが
、電源投入時には複写機は各負荷をイニシアライズする
。例えば、光学系レンズを等倍に設定するためにレンズ
駆動モータを回転させたり、給紙トレイの上昇を行うた
めにモータを回転させる。

この時、種々の負荷が同時に動作するのでノイズを発生
しやすく、ゼロクロス信号にもノイズがのりやすくなっ
てしまう。

前述のように５５Ｈｚを境に、検出されたゼロクロス割
り込み回数が５５Ｈｚ以下であれば５０Ｈｚと判断し、
これを超える値であれば６０Ｈｚと判断するだけでは、
５０　Ｈｚの電源に接続されていても、５００ｍ５ｅｃ
間の周波数計測期間に割り込みがかかるレベルのノイズ
が６回以上ゼロクロス信号に混入してしまうと、６０Ｈ
ｚと誤判断してしまうことになる。

そこで、この実施例においては、周波数計測時にこのよ
うなノイズによる誤検知を防止するために、以下に説明
するような方法をとっている。

周波数測定モードになったら、ゼロクロス割り込みにて
チャタリングタイマ（ＴＩＭＺＸ）をスタートさせる。

このタイマは、７．５ｍ５ｅｃ　間はカウントするが７
．５ｍ　ｓ　ｅ　ｃ　　をオーバするとリセットされて
「０」になる。このタイマはタイマ割り込みにてカウン
トされている。

次回からのゼロクロス割り込みでは、このチャタリング
タイマ（ＴＩＭＺＸ）がｒＯＪのとき、周波数を判定す
るための第１のカウント手段である周波数カウンタ（Ｃ
ＮＴＦＲＱ）を＋１する。

また、このチャタリングタイマ（ＴＩＭＺＸ）が「○」
でない、つまりタイマカウントアツプ中は、第２のカウ
ント手段である周波数エラーカウンタ（ＣＮＴＦＥＲ）
を＋１する。

したがって、最小でも７．５ｍ　ｓ　ｅ　ｃ　毎にしか
周波数カウンタ（ＣＮＴＦＲＱ）はカウントアツプされ
ないため、５００ｍ５ｅｃ／７．５ｍ５ｅｃの計算によ
る値は最大でも６６である。

ところで、周波数エラーカウンタ（ＣＮＴＦＥＲ）を使
用しなくても、７．５ｍ５ｅｃ　　のチャタリングタイ
マがあるのである程度の周期性のないノイズは除去でき
るが、商用周波数以外の電源に接続されて、ゼロクロス
信号が３００Ｈｚになっても４００　Ｈｚになっても最
大６６回のゼロクロスカウントしか行わないため、６０
　Ｈｚと判断してしまうことになる。

また、５０Ｈｚの場合、最初の真のゼロクロス信号から
、約８．３ｍ５ｅｃ　　ピッチで周期的にノイズずが混
入したときなどには、真のゼロクロス信号を検知できな
くなり、６０Ｈｚと誤検知してしまう場合もあり得る。

この様な不具合を解消するために、周波数エラーカウン
タ（ＣＮＴＦＥＲ）がある。

すなわち、チャタリング防止期間内に入力された信号を
カウントし、このカウント値がある一定の値以上であれ
ば誤計測と判断する。この実施例では４力ウント以上の
カウントが確認されたときには誤計測と判断し、再度の
周波数計泄を行うことにしている。

これにより、例えば前述のように３００Ｈｚの電源に接
続された場合には、周波数エラーカウンタ（ＣＮＴＦＥ
Ｒ）が約２３４カウントとなるので、誤検知と判断する
ことが８来る。

また、８．３ｍ５ｅｃ　　の周期でノイズが混入したと
きなども、周波数エラーカウンタ（ＣＮ　Ｔ　ＦＥＲ）
は５０前後の値をカウントすることになるので、誤検知
と判断することができる。

その他、ときどき混入するノイズに対しても、チャタリ
ング防止期間であればカウントすることができるので、
周波数の誤検知判断に対して有効である。

なお、誤検知と判断した場合は、再度周波数計測を行う
が、何度再計測を行っても誤検知する場合は、周波数異
常として警告表示を行うようにしてもよい。

第３図は、電源波形とそのゼロクロス信号及びノイズ（
木印を付して示す）、並びに周波数カウンタ（ＣＮＴＦ
ＲＱ）と周波数エラーカウンタ（ＣＮＴＦＥＲ）のカウ
ントタイミングを示すタイムチャートである。

そして、この第３図に斜線で示す期間はチャタリングタ
イマによって周波数カウントとして入力されない期間で
あり、この間のゼロクロス端子割り込みは周波数カウン
タ（ＣＮＴＦＲＱ）によってカウントされず、すべて周
波数エラーカウンタ（ＣＮＴＦＥＲ）によってカウント
される。

第４図は、第１図のマイクロコンピュータ１１によって
実行されるゼロクロス信号端子割り込みの処理を示すフ
ローチャートである。

周波数測定モードの時は、チャタリングタイマの値によ
って、周波数カウンタ（ＣＮＴＦＲＱ）をカウントアツ
プするか、周波数エラーカウンタ（ＣＮＴＦＥＲ）をカ
ウントアツプするかに分岐する。

周波数測定モードが完了すると、通常の露光ランプ電圧
制御を実行する。

この実施例ではゼロクロスでＯＦＦする後通電方式の位
相制御を行っているので、露光ランプをＯＦＦするため
にランプトリガをＯＦＦする。

次いで、実効値検出のためのＡ／Ｄサンプリングを停止
して、実効値電圧の計算を開始する。

そして、求められた実効値電圧と目標電圧とを比較して
、新しい位相角タイマ値を決定し、位相角タイマをスタ
ートさせる。

なお、ここには記述されていないフローにて、先に決定
された位相角タイマ値に、スタートした位相角タイマの
値が到達したら、露光ランプトリガをＯＮして露光ラン
プを点灯させる。

第５図は、同しく第１図のマイクロコンピュータ１１に
よって実行されるタイマ割り込み処理のフローチャート
である。

まず、周波数測定モートか否かをチエツクし、測定期間
すなわち５００ｍ５ｅｃ経過していない状態では、チャ
タリングタイマを７．５ｍ　ｓ　ｅ　ｃまでカウントし
、７．５ｍ５ｅｃ　　までカウントしたらリセットする
動作を繰り返す。

周波数測定期間の５００　ｍ　ｓ　ｅ　ｃが経過したら
、ゼロクロス信号割り込みでカウントアツプする周波数
エラーカウンタ（ＣＮＴＦＥＲ）をチエツクする。

チャタリング期間に４発以上のゼロクロス入力があれば
周波数誤検知と判断して、再度周波数測定モードをスタ
ートさせる。

この再設定を５回行うと、すなわち５回測定しても周波
数誤検知と判断したならば、周波数異常と判断し警告を
発生する。

一方、周波数エラーカウンタ（ＣＮＴＦＥＲ）のカウン
ト値が３以下の値であれば周波数カウンタ（ＣＮＴＦＲ
Ｑ）のカウント数をチエツクし、「４５」以下であれば
、やはり誤検知と判断して周波数測定モードを再設定す
る。

周波数エラーカウンタ（ＣＮＴＦＲＱ）のカウント値が
「５５」を超えた場合は、以後の制御を６０Ｈｚで行う
ために６０Ｈｚ制御フラグをセットする。５５カウント
以下であれば５０Ｈｚ制御フラグをセットする。

機器の接続されている商用周波数が５０Ｈｚか６０　Ｈ
ｚを判定したところで、一連の周波数測定モードを終了
する。

このように、この実施例によれば、複写機に接続された
商用電源の周波数を正確に検出することができで、露光
ランプ電圧の制御を接続された商用電源の周波数に合わ
せて正しく切り換えることができでき、複写機本来の性
能を常に発揮させることができる。

なお、この発明は複写機の定着ヒータによる定着ローラ
温度制御時における制御係数決定のための商用電源の周
波数検出等にも同様に適用でき、さらに機器が規格外の
商用電源に接続された場合の異常動作を防止するため等
にも利用できる。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、この発明によれば、周波数計
測時のゼロクロス信号にノイズが加わっていても、５０
Ｈｚ又は６０　Ｈｚと判定された値が誤検知によるもの
なのか否かを精度良く認識し、制御を接続された商用電
源の周波数に合わせて正確に実行することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例である複写機の露光ランプ
制御部のブロック回路図、 第２図及び第３図は同じくその作用を説明するための波
形等を示すタイミング図、 第４図及び第５図は第１図におけるマイクロコンピュー
タ１１が実行するゼロ久ロス信号端子割り込み処理及び
タイマ割り込み処理のフロー図である。 １・・・ＡＣ電源（商用電源） ２・・・ＡＣドライブ板　　３・・光学ＡＣ制御板４・
・リレー　　　　　　６・・・トライアック７・・・露
光ランプ　　８・・・ゼロクロス信号生成回路１０・・
降圧・整流回路 １１・・・マイクロコンピュータ 第２ 図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　商用電源のＡＣ信号がその平均ＤＣレベルをクロス
   する毎にゼロクロス信号を発生させ、一定期間内に発生
   する前記ゼロクロス信号を第１のカウンタによつてカウ
   ントし、この第１のカウンタがカウントを開始した後予
   め設定した前記一定期間より短かい所定期間は該第１の
   カウンタのカウント動作を停止させ、その間に入力され
   るゼロクロス信号又はそれと同等なパルス信号を第２の
   カウンタによつてカウントし、前記第１のカウンタのカ
   ウント値によつて周波数を検出すると共に、前記第２の
   カウンタのカウント値によつて前記検出された周波数が
   有効か否かを判断することを特徴とする商用電源の周波
   数検出方法。