JPH11318072A - 交流電源のゼロクロス検出装置 - Google Patents

交流電源のゼロクロス検出装置

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JPH11318072A
JPH11318072A JP10139133A JP13913398A JPH11318072A JP H11318072 A JPH11318072 A JP H11318072A JP 10139133 A JP10139133 A JP 10139133A JP 13913398 A JP13913398 A JP 13913398A JP H11318072 A JPH11318072 A JP H11318072A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ソフトウエア処理にてコストアップなく安定
したゼロクロス検出を行う交流電源のゼロクロス検出装
置を提供する。 【解決手段】 ゼロクロス検出回路16により交流電源
のゼロクロスポイントを検出し、CPU8により検出さ
れたゼロクロスポイントを任意の時間の間カウントし、
電源周波数を検出し、この検出周波数を基に所定の時間
にゼロクロスポイントと同期する出力信号または時間を
計数する。交流電源のゼロクロスポイントをトリガとし
て、交流電圧の出力制御を行う。例えば、交流電源を用
いた出力電圧制御を、ゼロクロスポイント管理による出
力信号の出力中または時間計数中であれば、ゼロクロス
ポイントをトリガとしての交流電圧の出力処理制御を行
わないこととする。よって、正規のゼロクロスポイント
にて、安定した交流電源を使用した交流電圧の出力制御
が行える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、複写機の定着ヒー
タ制御、露光ランプ制御の交流電圧出力処理制御等に適
用される交流電源のゼロクロス検出装置に関する。更に
詳述すると、本発明は、交流電源を用いてゼロクロスポ
イントを基点として、出力電圧制御を行う交流電源のゼ
ロクロス検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、交流電源のゼロクロス検出装置
は、ゼロクロス点の検出に、多かれ少なかれノイズの影
響を受けるのが一般的である。
【0003】従来例1として、ノイズ等によるゼロクロ
ス検出の誤動作をハード回路構成にて防止する技術を示
す。本従来例1では、ゼロクロスポイントを検出する回
路構成に加えて、ノイズ等よりも高いプラス/マイナス
のバイアス電圧を印可する回路を設けている。この2種
類の回路構成より得られた出力波形の組み合わせによ
り、ノイズ等の影響を除外した安定したゼロクロスポイ
ントを検出する装置が特開平6−6192号公報に開示
されている。
【0004】また、従来例2として、従来例1と同様
に、ノイズ等によるゼロクロス検出の誤動作をハード回
路構成にて防止を図る技術を示す。本従来例2では、ゼ
ロクロスポイントを検出する回路構成に加えて、電源電
圧の極性を検出する回路構成を設け、2種類の回路構成
より得られた出力波形を組み合わせることにより、ノイ
ズ等の影響を除外した安定したゼロクロスポイントを検
出する装置が特開平8−308215号公報に開示され
ている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来技術では、ゼロクロス検出回路にノイズ等の影響を
受け難くなるようにして、付加回路を追加して安定した
ゼロクロス検出をハードの回路構成にて行っているた
め、装置自体が高価になってしまうという問題点を伴
う。
【0006】本発明は、ソフトウエア処理にてコストア
ップすることなく安定したゼロクロス検出を行う交流電
源のゼロクロス検出装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項1記載の発明は、交流電源のゼロクロスポイ
ントを検出するゼロクロス検出手段と、交流電源を用い
てゼロクロスポイントをトリガとして、交流電圧の出力
制御処理を行う制御手段と、ゼロクロス検出手段により
検出されたゼロクロスポイントを任意の時間の間カウン
トして電源周波数を検出する電源周波数検出手段と、電
源周波数検出手段により検出された電源周波数を基に、
(1/検出周波数)−α、(但しαは任意の定数)の時
間にゼロクロスポイントと同期する出力信号または時間
を計数するゼロクロスポイント管理手段とを有し、交流
電源を用いた出力電圧制御をゼロクロスポイント管理手
段による出力信号を出力中または時間計数中であれば、
ゼロクロスポイントをトリガとして、交流電圧の出力制
御処理する制御を行わないことを特徴とする。
【0008】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発
明において、ゼロクロスポイント管理手段の信号出力時
間、または計数する時間「(1/検出周波数)−α」の
α時間は、公称電源周波数の許容値範囲よりも大きいこ
とを特徴とする。
【0009】請求項3記載の発明は、請求項2記載の発
明において、α時間は、調整可能なことを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】次に、添付図面を参照して本発明
による交流電源のゼロクロス検出装置の実施の形態を詳
細に説明する。図1〜図7を参照すると本発明の交流電
源のゼロクロス検出装置の実施形態が示されている。
【0011】図1は、本発明の実施形態である交流電源
のゼロクロス検出装置の概略を示す回路図である。ゼロ
クロス検出装置1は、定着ローラ2と、露光ランプ3
と、定着ヒータ4と、サーミスタ5と、交流電源6と、
電源スイッチ(SW)7と、CPU8と、制御用ドライ
バ9と、トライアック10と、制御用ドライバ11と、
トライアック12とから構成される。
【0012】図1において、定着ローラ2内には定着ヒ
ータ4が内蔵されている。また、定着ヒータ4は、定着
ローラ2が加熱されるように構成されている。この定着
ヒータ4は、電源スイッチ(SW)7を介して交流電源
6に接続され、また、トライアック10に接続されてい
る。トライアック10は、制御用ドライバ9を介してC
PU8に接続され、電源印加のON/OFF制御が行わ
れる。従って、電源スイッチ7がON状態でトライアッ
ク10がONした時に、定着ヒータ4へ電力が供給され
る。
【0013】定着ローラ2の中央部に接触してサーミス
タ5が設けられている。このサーミスタ5は、CPU8
に接続され、検出したローラ温度の検出信号をCPU8
に入力する。CPU8は、サーミスタ5からのアナログ
信号をデジタル信号に変換し、定着ローラ2の温度デー
タを得る。サーミスタ5により検出されたローラ温度の
信号を基に、CPU8がトライアック10を制御し、定
着ヒータ4への電源印加/非印加を制御する。
【0014】また、露光ランプ3は、図示しないが、複
写機等のコンタクトガラス上の原稿を露光するように構
成されている。露光ランプ3は、定着ヒータ4と同様に
電源スイッチ(SW)7を介して交流電源6と接続さ
れ、また、トライアック12に接続されている。このト
ライアック12は、制御用ドライバ11を介してCPU
8に接続され、ON/OFF制御が行われる。従って、
電源スイッチ(SW)7がON状態でトライアック12
がONした時、露光ランプ3に電力が供給される。
【0015】露光ランプ3の両端部の実効電圧を検出す
るために、実効値検出回路17が設けられている。この
実効値検出回路17は、交流電圧の実効値を直流に変換
して、CPU8に入力される。CPU8は、実効値検出
回路17からのアナログ信号をデジタル信号に変換し、
露光ランプ3に出力されている交流の実効値電圧を得
る。
【0016】また、交流電源6の電圧ゼロクロスポイン
トを検出するために、ゼロクロス検出回路16が設けら
れている。ゼロクロス検出回路16は、ゼロクロスポイ
ントを検出する毎に、CPU8に対して検出信号を出力
をする。
【0017】図2は、各種の波形を示したものである。
図2には7種類の波形の形態、「1交流波形」、「2ゼ
ロクロス検出」、「3出力電圧波形」、「4ゼロクロス
にノイズが混入したもの」、「5ノイズ混入時の出力電
圧波形」、「6ゼロクロスのノイズをマスクしたも
の」、「7ゼロクロスのノイズをマスクしたときの出力
電圧波形」、が示されている。
【0018】「1交流波形」は、複写機等へ供給される
交流電源の波形を示すものである。「2ゼロクロス検
出」は、ゼロクロス検出回路16に交流電源が供給さ
れ、ゼロクロスポイントを検出する毎にゼロクロス信号
をHighレベルで出力する形態を示した波形である。
「3出力電圧波形」は、定着ヒータまたは露光ランプ3
へ出力する電圧波形を示したものである。なお、網点で
示される部分が出力されている。
【0019】「4ゼロクロスにノイズが混入したもの」
は、「1交流波形」に何らかのノイズがのると、ゼロク
ロス検出波形に影響を与えてしまい、図示されるような
ゼロクロス検出波形になってしまうことを示したもので
ある。
【0020】「5ノイズ混入時の出力電圧波形」は、
「4ゼロクロスにノイズが混入したもの」の波形にて露
光ランプ3または定着ヒータ4の出力電圧制御を行う
と、この波形のような出力電圧しか出力されないという
1例を示したものである。なお、この例では、網点で示
される部分しか出力されない。
【0021】本来であれば、「3出力電圧波形」のよう
に出力されなければいけないのに、この出力波形では、
露光ランプ3であればランプ不点灯に近いので原稿が露
光されず、複写機等で仕上がるコピーは、トナーが全面
に定着された黒べた画像となる。また、定着ヒータ4で
あれば、定着ローラ2の表面温度が下降してしまい、ト
ナーが完全に定着されていない画像となってしまう。
【0022】「6ゼロクロスのノイズをマスクしたも
の」は、網点で囲ってある部分は、信号がHighレベ
ルになっても、ゼロクロス検出信号としてみなさないも
のであることを示したものである。これが、本発明の実
施形態を示すものである。
【0023】「7ゼロクロスのノイズをマスクしたとき
の出力電圧波形」は、「6ゼロクロスのノイズをマスク
したもの」を使用したときの、露光ランプ3または定着
ヒータ4の出力電圧波形である。「6ゼロクロスのノイ
ズをマスクしたもの」を使用することにより、ゼロクロ
ス検出波形にノイズがのっても、露光ランプ3または定
着ヒータ4の出力電圧波形は安定したものとなることを
示している。
【0024】図3〜図7は、複写機等の装置に電源が投
入されている時の周波数検出処理と露光ランプ3及び定
着ヒータ4による処理の手順例を示したものである。こ
こでの、露光ランプ点灯制御(ステップS10/図4)
は、電源が投入されていると常に点灯制御するような構
成としている。しかし、実際はコピースタート時からコ
ピー終了時の間のみ点灯していればよく、常に点灯して
いる必要はない。本発明の実施形態の説明では、これら
は本発明の技術内容と関係がないために、常に点灯制御
するような構成にしてある。
【0025】図3に示されるフローチャートに基づいて
処理手順を説明する。このフローチャートは、ゼロクロ
ス検出回路からの検出信号が、LowレベルからHig
hレベルとなった、エッジ検出毎に実行されるものであ
る。
【0026】まず、電源投入初期は、図示していない
が、CPU等の複写機をコントロールするための制御系
の初期化が行われる。例えば、CPU、RAM、I/O
制御用IC等である。初期化により、「周波数測定終
了」となると(ステップS1)、周波数測定終了を示す
メモリ状態は、周波数未測定状態となっている。このた
め、次の「ゼロクロスカウンタ+1」の処理に移る(ス
テップS2)。このカウンタの加算処理(周波数検出)
は、次の「周波数測定時間経過」が満足するまで(ステ
ップS3/はい)、ゼロクロス検出毎に行われる。通
常、周波数検出は、500msecかけて行われてい
る。
【0027】そして、「周波数測定時間経過」が満足す
ると(ステップS3/はい)、「周波数を求める」を実
行するが(ステップS4)、周波数測定時間を200m
secとすれば、ゼロクロスカウンタの値が「45以上
55以下」であれば50Hzとし、「56以上65以
下」であれば60Hzとしている。このように、カウン
タ値に幅をもたせているのは、周波数変動があることを
前提としているからである。
【0028】次に、周波数測定終了を示すために「周波
数測定終了」メモリを「ON」する(ステップS5)。
上記メモリをONすれば、この次にこのフローチャート
実行時には、周波数測定処理部は実行せずに「ゼロクロ
スマスク タイムアップ」の判断から実行するようにな
る。
【0029】次に、測定した周波数が50Hzまたは6
0Hzで確定できたかの判断を行うが、確定できていな
ければ、正規な露光ランプまたは定着ヒータ制御ができ
ないので、異常処理を行い、場合によっては、繰り返し
周波数測定処理が実行できるようにするか、あるいは、
そのまま異常として扱い複写機等の装置を使用できない
ようにする。
【0030】次に、周波数が50Hzまたは60Hzに
確定できていれば、「ゼロクロスタイマをタイムアップ
状態にする」処理を行う(ステップS8)。これは、上
記の周波数測定が50Hzまたは60Hzに確定できて
いたとすれば、ゼロクロス入力は正常だと判断して、次
の判断の「ゼロクロスタイマ タイムアップ?」で(ス
テップS9)、スムーズにそのまま「露光ランプ点灯制
御」に移行できるようにする(ステップS10)。
【0031】次に、「ゼロクロスタイマ タイムアップ
?」の判断であるが(ステップS10)、ここで判断す
るタイムアップの時間とは、50Hzの場合電源周波数
変動率が±3%が最大変動率とすれば、 ((1/50)/2)−((1/50)/2)×0.0
3[msec] 以下とする。
【0032】60Hzの場合は、 ((1/60)/2)−((1/60)/2)×0.0
3[msec] 以下である。従って、ここで、前回のゼロクロス検出に
よる露光ランプまたは定着ヒータ制御を実行してから、
上記タイムアップ時間経過以内では、ゼロクロス検出に
よる露光ランプまたは定着ヒータ制御は行わないことに
なる。それは、露光ランプまたは定着ヒータ制御を実行
すると「ゼロクロスタイマ」がリセットされて再スター
トするためである。そして、ゼロクロスタイマがタイム
アップすると、次の「露光ランプ点灯制御」(ステップ
S10)、「定着ヒータ点灯制御」(ステップS11)
が順次行われ、最後に「ゼロクロスタイマ」がリセット
され再スタートされる(ステップS12)。
【0033】図3のフローチャートで、図3に示した
「ゼロクロスタイマ」関連の処理「ゼロクロスマスク処
理」(ステップS8、ステップS9、ステップS12)
があることによって、正規なゼロクロス検出周期の間に
ノイズ等を拾って、ランダムにゼロクロス検出されて
も、不正に「露光ランプ点灯制御」(ステップS1
0)、「定着ヒータ点灯制御」(ステップS11)、が
順次行われることはなくなる。
【0034】図4〜図7は、図3で述べた、「露光ラン
プ点灯制御」(ステップS10/図4、図5)、「定着
ヒータ点灯制御」(ステップS11/図6、図7)の実
行状態を、さらに詳細なフローチャートで示したもので
ある。基本的に、「露光ランプ点灯制御」/図4のステ
ップS21〜ステップS23、「露光ランプ用トライア
ックON処理」/図5のステップS31〜ステップS3
3、「定着ヒータ点灯制御」/図6のステップS41〜
ステップS43、「定着ヒータ用トライアックON処
理」/図7のステップS51〜ステップS53は、何れ
も共にゼロクロスポイントを起点として、位相制御方式
を用いている。これらは、露光ランプの設定電圧の適正
値と定着ヒータの設定温度を一定に保つために、必要な
電圧の適正値となるように各トライアックをONする位
相角をプログラム上の演算により求める。
【0035】図4で示したステップS22における「実
効値検出回路から…」の処理の実効値検出は、図2で示
される「3出力電圧波形」図のトライアックをONする
ポイント(図中Aで指している箇所)にて、出力電圧の
実効値を求めている。
【0036】本発明は、交流電源のゼロクロス検出のみ
を行うことを前提とし、周波数は50Hzまたは60H
zのどちらかのみであることから、ゼロクロス検出回路
は現状のままとし、ソフトウエアにて安定したゼロクロ
ス検出を行うものとし、コストアップすることなく達成
しようとするものである。
【0037】(実施例1)本実施例1の交流電源のゼロ
クロス検出装置は、交流電源のゼロクロスポイントを検
出するゼロクロス検出回路と、交流電源を用いてゼロク
ロスポイントをトリガとして交流電圧の出力制御処理を
行う制御回路と、ゼロクロス検出回路により検出された
ゼロクロスポイントを任意の時間の間カウントし電源周
波数を検出する電源周波数検出回路と、電源周波数検出
回路により検出された検出周波数を基に、(1/検出周
波数)−αの時間にゼロクロスポイントと同期する出力
信号または時間を計数するゼロクロスポイント管理回路
とを有して構成される。
【0038】このように、交流電源を用いた出力電圧制
御をゼロクロスポイント管理回路による出力信号の出力
中または時間計数中である場合に、ゼロクロスポイント
をトリガとして、交流電圧の出力制御する処理を行わな
い。それは、ゼロクロス検出回路にノイズ等が混入する
と、本来の交流電源のゼロクロスポイント以外に、ノイ
ズもゼロクロス検出回路で拾ってしまい、予期せぬ間隔
でゼロクロスポイントが発生してしまうからである。こ
のようになると、複写機等でいうと、交流電圧でコント
ロールされる定着ヒータおよび露光ランプ等の出力電圧
制御に支障をきたし、点灯するべきタイミングのときに
点灯しないなどの障害が発生し、画像上に黒べた画像が
発生したり、定着不良を引き起こしてしまう。本実施例
1は、上記不具合を解消するためのものである。
【0039】電源周波数検出により、検出した周波数値
を基にゼロクロスポイント管理手段から、信号出力中ま
たは時間計数中であれば、ゼロクロスポイントとしてプ
ログラム処理を行わないので、正規のゼロクロスポイン
トにて、安定した交流電源を使用した交流電圧の出力制
御(露光ランプ制御、定着ヒータ制御等)が行える。
【0040】(実施例2)本実施例2の交流電源のゼロ
クロス検出装置は、実施例1のゼロクロスポイント管理
回路の信号出力時間、または計数する時間「(1/検出
周波数)−α」のα時間を、公称電源周波数の許容値範
囲よりも大きくする。その理由は、電源周波数は、全世
界公称値50Hzまたは60Hzであるが、変動率は、
各国毎に異なっている。そこで、海外規格通信社が発行
している「WORLD VOLTAGE」(全世界の電
圧変動率、周波数変動率等を示した書籍)での周波数変
動率はフォークランドの±3%が最大値と目されてお
り、この周波数変動率が大きい諸国でも、不具合なく複
写機等の装置が使用できることを目的とする。
【0041】ゼロクロスポイント管理からの信号出力ま
たは時間計数の時間を海外規格通信社が発行している
「WORLD VOLTAGE」に掲げられている、全
世界における周波数変動率が保証できる時間に設定して
おくことによって、本実施例2を用いた複写機等の装置
を全世界で不具合が発生することなく使用できることに
なる。
【0042】(実施例3)本実施例3の交流電源のゼロ
クロス検出装置は、上記の実施例に加え、さらに、α時
間を調整可能とする。それは、上記における周波数変動
率からはずれてしまう状況になっても、不具合が発生す
ることなく複写機等の装置が使用できることを目的とす
る。実施例3でいうゼロクロス検出をマスクする時間を
調整できるようにするものは、図示しないが、複写機等
の操作部上のキーアクセス操作にて、調整可能状態にな
るようにプログラムしておき、そこで、変更された値を
メモリ(RAM)に保存し、図3のステップS8におけ
る「ゼロクロスマスクタイマ」のタイムアップ条件で、
保存メモリの値とタイマ値を比較するようにプログラム
しておけばよい。
【0043】ゼロクロスポイント管理からの信号出力ま
たは時間計数の時間を、調整できるようにすることによ
り、電源事情により公称周波数変動率から外れてしまう
地域においても、不具合が発生することなく使用できる
ことになる。
【0044】尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施
の一例である。但し、これに限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施
が可能である。
【0045】
【発明の効果】以上の説明より明かなように、請求項1
記載の発明の交流電源のゼロクロス検出装置は、交流電
源のゼロクロスポイントを検出し、ゼロクロスポイント
をトリガとして交流電圧の出力制御処理を行う。検出さ
れたゼロクロスポイントを任意の時間の間カウントし電
源周波数を検出し、検出された検出周波数を基に、(1
/検出周波数)−α、の時間にゼロクロスポイントと同
期する出力信号または時間を計数する。交流電源を用い
た出力電圧制御を、ゼロクロスポイント管理による出力
信号の出力中または時間計数中であれば、ゼロクロスポ
イントをトリガとして、交流電圧の出力処理制御を行わ
ない。従って、検出した周波数値を基にゼロクロスポイ
ント管理の信号出力中または時間計数中であれば、ゼロ
クロスポイントとしてプログラム処理を行わないので、
正規のゼロクロスポイントにて、安定した交流電源を使
用した交流電圧の出力制御(露光ランプ制御、定着ヒー
タ制御等)が行える。
【0046】請求項2記載の発明によれば、請求項1記
載の発明において、ゼロクロスポイント管理の信号出力
時間、または計数する時間「(1/検出周波数)−α」
のα時間を、公称電源周波数の許容値範囲よりも大きく
する。例えば、ゼロクロスポイント管理の信号出力また
は時間計数の時間を、海外規格通信社が発行している
「WORLD VOLTAGE」に掲げられている、全
世界における周波数変動率が保証できる時間に設定して
おくことによって、本発明を用いた複写機等の装置を全
世界で不具合が発生することなく使用できる。
【0047】請求項3記載の発明によれば、請求項2記
載の発明において、α時間を調整可能とする。ゼロクロ
スポイント管理の信号出力または時間計数の時間を、調
整できるようにすることにより、電源事情により公称周
波数変動率からはずれてしまう地域においても、不具合
が発生することなく使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の交流電源のゼロクロス検出装置の実施
形態を示す構成図であり、本発明が適用される定着ヒー
タ及び露光ランプと、その制御系を示している。
【図2】本発明の実施形態における動作を説明するため
の各種の波形を示している。
【図3】複写機等の装置に電源が投入されている時の、
周波数検出処理と露光ランプ及び定着ヒータ処理の手順
例を示したフローチャートである。
【図4】図3のサブルーチン1を示している。
【図5】図3のサブルーチン2を示している。
【図6】図3のサブルーチン3を示している。
【図7】図3のサブルーチン4を示している。
【符号の説明】
1 ゼロクロス検出装置 2 定着ローラ 3 露光ランプ 4 定着ヒータ 5 サーミスタ 6 交流電源 7 電源スイッチ(SW) 8 CPU 9 制御用ドライバ 10 トライアック 11 制御用ドライバ 12 トライアック 17 実効値検出回路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 交流電源のゼロクロスポイントを検出す
    るゼロクロス検出手段と、 前記交流電源を用いてゼロクロスポイントをトリガとし
    て、交流電圧の出力制御処理を行う制御手段と、 前記ゼロクロス検出手段により検出された前記ゼロクロ
    スポイントを任意の時間の間カウントして電源周波数を
    検出する電源周波数検出手段と、 前記電源周波数検出手段により検出された前記電源周波
    数を基に、(1/検出周波数)−α、(但しαは任意の
    定数)の時間に前記ゼロクロスポイントと同期する出力
    信号または時間を計数するゼロクロスポイント管理手段
    とを有し、 前記交流電源を用いた出力電圧制御を前記ゼロクロスポ
    イント管理手段による前記出力信号の出力中または時間
    計数中である場合に、前記ゼロクロスポイントをトリガ
    として、前記交流電圧の出力制御する処理を行わないこ
    とを特徴とする交流電源のゼロクロス検出装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の交流電源のゼロクロス検
    出装置において、前記ゼロクロスポイント管理手段の信
    号出力時間、または計数する時間「(1/検出周波数)
    −α」のα時間は、公称電源周波数の許容値範囲よりも
    大きいことを特徴とする交流電源のゼロクロス検出装
    置。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の交流電源のゼロクロス検
    出装置において、前記α時間は、調整可能なことを特徴
    とする交流電源のゼロクロス検出装置。
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