JP2014204643A

JP2014204643A - Power supply and image formation device

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Publication number: JP2014204643A
Application number: JP2013081739A
Authority: JP
Inventors: 奈津世東; Natsuyo Azuma; 幹之青木; Mikiyuki Aoki; 信宏松尾; Nobuhiro Matsuo
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2013-04-10
Filing date: 2013-04-10
Publication date: 2014-10-27
Anticipated expiration: 2033-04-10
Also published as: JP6098311B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device for detecting an input current of a power factor improvement circuit performing switching operation, without the use of a current detection device.SOLUTION: A power supply, having a power factor improvement circuit for generating pulse width modulation signals according to a current input from an AC power supply to perform ON/OFF control of a switching element, includes: a detector unit for detecting an ON time which is the sum of pulse widths of pulse width modulation signals in a set period longer than the pulse period of the pulse width modulation signals; a storage unit for storing switching characteristic information representing the relationship between the input current of the power factor improvement circuit and the ON time of the pulse width modulation signals; and an identification unit for identifying an input current value on the basis of the switching characteristic information and the detected ON time.

Description

本発明は、力率改善回路を有する電源装置および画像形成装置に関する。 The present invention relates to a power supply device and an image forming apparatus having a power factor correction circuit.

商用交流電源を用いて直流負荷を作動させる各種の電気機器において、直流電源としてスイッチングレギュレータが用いられている。スイッチングレギュレータは、交流を整流して平滑した後、ＤＣ／ＤＣコンバーターによって所定電圧の直流電力を生成する。 In various electric devices that operate a DC load using a commercial AC power supply, a switching regulator is used as the DC power supply. The switching regulator rectifies and smoothes alternating current, and then generates direct-current power of a predetermined voltage by a DC / DC converter.

平滑用のコンデンサーを有するコンデンサ・インプット型のスイッチングレギュレータでは、リップルを含む整流後の電圧がコンデンサーの端子電圧を超えるときのみコンデンサーに電流が流れるので、電流波形が正弦波形から大きく歪んで高周波ノイズが発生し、力率も悪い。このことから、スイッチングレギュレータには、ＤＣ／ＤＣコンバーターの前段回路として、電流波形を正弦波に近づける力率改善回路が設けられている。 In a capacitor input type switching regulator with a smoothing capacitor, the current flows through the capacitor only when the voltage after rectification including ripple exceeds the terminal voltage of the capacitor, so the current waveform is greatly distorted from the sine waveform and high frequency noise is generated. It occurs and the power factor is bad. For this reason, the switching regulator is provided with a power factor correction circuit that brings the current waveform closer to a sine wave as a pre-stage circuit of the DC / DC converter.

一般に、コンバーター方式の力率改善回路が用いられている。この種の力率改善回路は、インダクタ、スイッチング素子およびスイッチングコントローラーを備え、インダクタを流れる電流をスイッチング素子によって制御する。スイッチングコントローラーは、入力電流に応じたパルス幅変調信号を生成し、このパルス幅変調信号によってスイッチング素子をオンオフ制御する。 In general, a converter type power factor correction circuit is used. This type of power factor correction circuit includes an inductor, a switching element, and a switching controller, and the current flowing through the inductor is controlled by the switching element. The switching controller generates a pulse width modulation signal corresponding to the input current, and performs on / off control of the switching element by the pulse width modulation signal.

力率改善回路における電流検出に関する先行技術がある。特許文献１において、電流検出用抵抗によって、スイッチング素子のオフ期間にインダクタに流れる電流を検出し、スイッチング素子のオフ期間の中央で、電流検出用抵抗の降下電圧をサンプリングして入力電流の平均値を検出する手法が開示されている。 There is prior art relating to current detection in power factor correction circuits. In Patent Document 1, the current flowing through the inductor is detected by the current detection resistor during the off period of the switching element, and the voltage drop of the current detection resistor is sampled at the center of the off period of the switching element to average the input current. A method for detecting the above is disclosed.

再表２０１０／０６１６５４号公報Table 2010/061654

電気機器の入力電流値を交流配電の規制値以下に抑える電力制御を行なったり、使用者に実際の消費電力を知らせる表示を行なったりするには、交流電源から電気機器に入力される電流の値をより正確に測定する必要がある。しかし、市販されているスイッチングレギュレータユニットを用いて電気機器を組み立てる場合、ユニット内でスイッチング動作のために電流を検出する手段とは別に、何らかの電流検出手段を付加しなければならない。カレントトランスやホールセンサーといった電流検出デバイスを用いる手法はコスト上昇を招く。 In order to perform power control that keeps the input current value of electrical equipment below the regulation value for AC power distribution, or to display the actual power consumption to the user, the value of the current input from the AC power supply to the electrical equipment Need to be measured more accurately. However, when an electrical apparatus is assembled using a commercially available switching regulator unit, some current detection means must be added separately from the means for detecting current for switching operation in the unit. A method using a current detection device such as a current transformer or a hall sensor causes an increase in cost.

本発明は、このような事情に鑑み、スイッチング動作を行なう力率改善回路の入力電流を電流検出デバイスによらずに検知する装置の提供を目的としている。 In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide an apparatus that detects an input current of a power factor correction circuit that performs a switching operation without using a current detection device.

上記目的を達成する装置は、交流電源から入力される電流に応じたパルス幅変調信号を生成してスイッチング素子をオンオフ制御する力率改善回路を有した電源装置であって、前記パルス幅変調信号のパルス周期よりも長い設定期間における当該パルス幅変調信号のパルス幅の合計であるオン時間を検知する検知部と、前記力率改善回路の入力電流と前記パルス幅変調信号の前記オン時間との関係を示すスイッチング特性情報を記憶する記憶部と、前記スイッチング特性情報と前記検知部によって検知された前記オン時間とに基づいて、前記入力電流の値を特定する特定部と、を備える A device that achieves the above object is a power supply device including a power factor correction circuit that generates a pulse width modulation signal corresponding to a current input from an AC power supply and controls on / off of a switching element, the pulse width modulation signal A detection unit that detects an on time that is a sum of pulse widths of the pulse width modulation signal in a set period longer than a pulse period of the input, an input current of the power factor correction circuit, and the on time of the pulse width modulation signal A storage unit that stores switching characteristic information indicating a relationship; and a specifying unit that specifies a value of the input current based on the switching characteristic information and the on-time detected by the detection unit.

本発明によれば、電流検出デバイスを用いることなく、スイッチング動作を行なう力率改善回路の入力電流を検知することができる。 According to the present invention, it is possible to detect an input current of a power factor correction circuit that performs a switching operation without using a current detection device.

本発明の実施形態に係る電源装置の概略の構成を示す図である。It is a figure which shows the schematic structure of the power supply device which concerns on embodiment of this invention. 電源装置のＰＦＣ回路のスイッチング動作を示す信号波形図である。It is a signal waveform diagram which shows the switching operation of the PFC circuit of a power supply device. 電源装置が有する制御回路のハードウェア構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the hardware constitutions of the control circuit which a power supply device has. 電源装置の構成の第１例を示す図である。It is a figure which shows the 1st example of a structure of a power supply device. ＰＦＣ回路におけるスイッチング信号のＯＮ時間と入力電圧値との関係の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the relationship between the ON time of the switching signal in a PFC circuit, and an input voltage value. 電源装置の制御回路が実行する電源制御処理の第１例のフローチャートである。It is a flowchart of the 1st example of the power supply control process which the control circuit of a power supply device performs. 電源装置の構成の第２例を示す図である。It is a figure which shows the 2nd example of a structure of a power supply device. スイッチング信号のＯＮ時間の検知に係る設定期間の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the setting period which concerns on the detection of the ON time of a switching signal. 電力モニターの出力信号電圧と直流出力電力との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the output signal voltage of a power monitor, and DC output power. 直流出力電力とスイッチング信号のオン時間との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between DC output power and the ON time of a switching signal. スイッチング信号のオン時間と入力電圧値との関係の例を示すグラフである。It is a graph which shows the example of the relationship between the ON time of a switching signal, and an input voltage value. 電源制御処理の第２例のフローチャートである。It is a flowchart of the 2nd example of a power supply control process. オン時間の検知サブルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of an on-time detection subroutine. 消費電力情報の表示例を示す図である。It is a figure which shows the example of a display of power consumption information. 電源装置を備える画像形成装置の構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a configuration of an image forming apparatus including a power supply device. 電源制御処理の第３例のフローチャートである。It is a flowchart of the 3rd example of a power supply control process.

図１に例示される電源装置２は、画像を印刷する画像形成装置１に組み込まれた電源回路３と制御回路５とから構成される。電源回路３は、直流電力を出力するために、整流ブリッジ１２、ＰＦＣ（Power Factor correction ）回路１３、およびＤＣ／ＤＣコンバーター１４を備えている。商用交流電源９から供給される交流電力が電源回路３によって直流電力に変換され、画像形成装置１内の直流負荷４に供給される。 A power supply device 2 illustrated in FIG. 1 includes a power supply circuit 3 and a control circuit 5 incorporated in an image forming apparatus 1 that prints an image. The power supply circuit 3 includes a rectifier bridge 12, a PFC (Power Factor correction) circuit 13, and a DC / DC converter 14 in order to output DC power. AC power supplied from the commercial AC power supply 9 is converted into DC power by the power supply circuit 3 and supplied to the DC load 4 in the image forming apparatus 1.

直流負荷４には、マイクロプロセッサーを有する制御回路５、ディスプレイを有する操作パネル６、およびモーターやソレノイドといった電気部品を有する駆動機構７が含まれる。電源回路３は、制御系統用の例えば５ボルトの電力および駆動系統用の例えば２４ボルトの電力を出力する。 The DC load 4 includes a control circuit 5 having a microprocessor, an operation panel 6 having a display, and a drive mechanism 7 having electric parts such as a motor and a solenoid. The power supply circuit 3 outputs, for example, 5 volt power for the control system and 24 volt power for the drive system.

また、電源回路３は、直流電力の出力と並行して交流電力を出力する。画像形成装置１における交流負荷として定着器２７内のヒーター３０がある。ヒーター３０にはノイズフィルター１１を経た交流がトライアック回路１６を介して出力される。トライアック回路１６は、交流の半周期ごとに通電を断続させる。通電の開始タイミングは制御回路５からの点灯指示信号Ｓ１６によって制御される。その制御のため、ゼロクロス検出回路１５からのゼロクロス信号Ｓ１５が制御回路５に入力される。 The power supply circuit 3 outputs AC power in parallel with the output of DC power. There is a heater 30 in the fixing device 27 as an AC load in the image forming apparatus 1. The heater 30 outputs an alternating current that has passed through the noise filter 11 via the triac circuit 16. The triac circuit 16 intermittently energizes every half cycle of alternating current. The start timing of energization is controlled by a lighting instruction signal S16 from the control circuit 5. For this control, the zero cross signal S15 from the zero cross detection circuit 15 is input to the control circuit 5.

制御回路５は、定着器２７の温度センサー３１の出力に基づいて、定着ローラー温度が所定温度になるように、点灯指示信号Ｓ１６によってトライアック回路１６を制御する。加えて、制御回路５は、直流負荷４による電力消費の増減に応じて、ヒーター３０による電力消費を調整する。つまり、商用交流電源９から画像形成装置１に入力される電流の値が交流配電設備の規定値（例えば、１５アンペア）を超えない範囲内で、商用交流電源９からの電力をより多く交流負荷に配分する制御が行われる。 Based on the output of the temperature sensor 31 of the fixing device 27, the control circuit 5 controls the triac circuit 16 with the lighting instruction signal S16 so that the fixing roller temperature becomes a predetermined temperature. In addition, the control circuit 5 adjusts the power consumption by the heater 30 according to the increase or decrease of the power consumption by the DC load 4. In other words, more AC power is supplied from the commercial AC power supply 9 within a range where the value of the current input from the commercial AC power supply 9 to the image forming apparatus 1 does not exceed a specified value (for example, 15 amperes) of the AC power distribution equipment. Control is performed to allocate to each other.

画像形成装置１が仕様上の最大速度で印刷を行なうには、定着用のヒーター３０に十分に電力を供給する必要がある。供給可能な電力が不足するときには、用紙の連続搬送における用紙間距離を長くしなければならず、単位時間あたりの印刷枚数が少なくなる（生産性が低下する）。また、低温時における印刷が可能になるまでの加熱時間が長くなる。 In order for the image forming apparatus 1 to perform printing at the maximum specification speed, it is necessary to supply sufficient power to the fixing heater 30. When the power that can be supplied is insufficient, the distance between sheets in the continuous conveyance of the sheet must be increased, and the number of printed sheets per unit time decreases (productivity decreases). Moreover, the heating time until printing at a low temperature becomes possible becomes longer.

直流負荷４の実際の消費電力を測定することにより、画像形成装置１の定格電力から直流負荷４の消費電力を差し引いた残りの電力、すなわち余剰電力を最大限にヒーター３０に配分することができる。これに対して、直流負荷４の実際の消費電力を測定しない場合、ヒーター３０に配分可能な電力は、画像形成装置１の定格電力から直流負荷４の仕様で定まる最大消費電力を差し引いた残りの電力となる。より多くの電力をヒーター３０に配分するために、直流負荷の実際の消費電力をより正確に測定する必要がある。 By measuring the actual power consumption of the DC load 4, the remaining power obtained by subtracting the power consumption of the DC load 4 from the rated power of the image forming apparatus 1, that is, surplus power can be distributed to the heater 30 to the maximum extent. . On the other hand, when the actual power consumption of the DC load 4 is not measured, the power that can be distributed to the heater 30 is the remaining power obtained by subtracting the maximum power consumption determined by the specifications of the DC load 4 from the rated power of the image forming apparatus 1. It becomes electric power. In order to distribute more power to the heater 30, it is necessary to measure the actual power consumption of the DC load more accurately.

ＤＣ／ＤＣコンバーター１４による損失を加味した直流負荷４の実際の消費電力は、既知である商用交流電源９の定常電圧と商用交流電源９から直流負荷４に向かって流れる電流との乗算結果に基づいて算出することができる。電源装置２は、商用交流電源９からＰＦＣ回路１３へ流れる電流の実効値（これを入力電流Ｉｉｎという）を、ＰＦＣ回路（力率改善回路）１３の内部で生成されるスイッチング信号Ｓ５５を利用して求める。 The actual power consumption of the DC load 4 taking into account the loss caused by the DC / DC converter 14 is based on the multiplication result of the known steady-state voltage of the commercial AC power supply 9 and the current flowing from the commercial AC power supply 9 toward the DC load 4. Can be calculated. The power supply device 2 uses an effective value of current flowing from the commercial AC power supply 9 to the PFC circuit 13 (referred to as input current Iin) using a switching signal S55 generated inside the PFC circuit (power factor correction circuit) 13. Ask.

図２（Ａ）はＰＦＣ回路１３の実際の入力電圧、実際の入力電流およびスイッチング信号の波形を模式的に示している。ＰＦＣ回路１３には整流ブリッジ１２によって全波整流された電力が入力される。ＰＦＣ回路１３は、スイッチング信号Ｓ５５に従うスイッチング動作を行なって電流波形を改善する。スイッチング信号Ｓ５５は、実際の入力電流の波形を正弦波形に近づけるように制御するために生成されたパルス幅変調信号である。 FIG. 2A schematically shows waveforms of the actual input voltage, actual input current, and switching signal of the PFC circuit 13. The PFC circuit 13 is supplied with the power that has been full-wave rectified by the rectifier bridge 12. The PFC circuit 13 performs a switching operation according to the switching signal S55 to improve the current waveform. The switching signal S55 is a pulse width modulation signal generated to control the actual input current waveform so as to approximate a sine waveform.

図２（Ｂ）は時間軸方向に拡大したスイッチング信号Ｓ５５の波形を模式的に示している。例示のスイッチング信号Ｓ５５において、各パルスのパルス幅Ｔｏｎとパルス間隔Ｔｏｆｆとの和であるパルス周期Ｔは一定である。例えば、スイッチング周波数が６０ｋＨｚに設定された場合、パルス周期Ｔは約１６．７μｓｅｃとなる。入力電流の瞬時値に応じてパルス幅Ｔｏｎがパルス周期Ｔごとに定められるので、少なくとも交流周期の４分の１以上の長さの設定期間におけるパルス幅Ｔｏｎの総和（これを“オン時間”と呼称する）から入力電流Ｉｉｎの大きさを判定することができる。実用上は設定期間を商用交流の１周期または半周期とすればよい。交流の半周期はパルス周期Ｔと比べて十分に長い。 FIG. 2B schematically shows the waveform of the switching signal S55 expanded in the time axis direction. In the exemplary switching signal S55, the pulse period T that is the sum of the pulse width Ton and the pulse interval Toff of each pulse is constant. For example, when the switching frequency is set to 60 kHz, the pulse period T is about 16.7 μsec. Since the pulse width Ton is determined for each pulse period T according to the instantaneous value of the input current, the sum of the pulse widths Ton in a set period of at least a quarter of the AC period (this is referred to as “on time”) The magnitude of the input current Iin can be determined. In practice, the set period may be one cycle or half cycle of commercial AC. The half cycle of the alternating current is sufficiently longer than the pulse cycle T.

なお、オン時間は、入力電流Ｉｉｎとの相関の上で、設定期間におけるパルス間隔Ｔｏｆｆの総和およびデューティー比の平均と同等である。つまり、パルス間隔Ｔｏｆｆの総和またはデューティー比の平均によって入力電流値を特定することは、実質的にオン時間によって特定することに他ならない。また、スイッチング周波数を変更するスイッチング制御を行なってもよい。 Note that the on-time is equivalent to the sum of the pulse intervals Toff and the average of the duty ratio in the set period in relation to the input current Iin. That is, specifying the input current value by the sum of the pulse intervals Toff or the average of the duty ratio is essentially specifying by the on-time. Moreover, you may perform switching control which changes a switching frequency.

図３は制御回路５のハードウェア構成を示している。制御回路５は、制御プログラムを実行するコンピュータとしてのＣＰＵ（central processing unit）８１、および入力電流検知のための特性情報を記憶する記憶部としての不揮発性メモリ８４を有する。ＣＰＵ８１は、ＲＯＭ（Read Only Memory）８２または図示しないハードディスクドライブのような大容量のストレージからプログラムをＲＡＭ（Random Access Memory）８３にロードして実行する。制御回路５には、画像形成装置１における消費電力の積算を含む使用実績管理に必要な日時情報を出力する集積化された時計回路８５が備わっている。 FIG. 3 shows the hardware configuration of the control circuit 5. The control circuit 5 includes a central processing unit (CPU) 81 as a computer that executes a control program, and a nonvolatile memory 84 as a storage unit that stores characteristic information for detecting input current. The CPU 81 loads a program from a large-capacity storage such as a ROM (Read Only Memory) 82 or a hard disk drive (not shown) to a RAM (Random Access Memory) 83 and executes it. The control circuit 5 includes an integrated clock circuit 85 that outputs date and time information necessary for usage record management including integration of power consumption in the image forming apparatus 1.

図４に示されるように、電源回路３に備えられたＰＦＣ回路１３は昇圧コンバーター型である。ＰＦＣ回路１３は、インダクタ（チョークコイル）５１、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）５２、保護ダイオード５３、整流ダイオード５４、スイッチング制御回路５５、および電圧検出回路５６を有している。 As shown in FIG. 4, the PFC circuit 13 provided in the power supply circuit 3 is a boost converter type. The PFC circuit 13 includes an inductor (choke coil) 51, an FET (Field Effect Transistor) 52, a protection diode 53, a rectifier diode 54, a switching control circuit 55, and a voltage detection circuit 56.

インダクタ５１とＦＥＴ５２とが前段の整流ブリッジ１２の出力端子間に直列接続されている。スイッチング素子としてのＦＥＴ５２がＯＮ状態のとき、インダクタ５１にＦＥＴ５２へ向かう電流が流れ、インダクタ５１にエネルギーが蓄えられる。ＦＥＴ５２がＯＦＦ状態に切り替わると、自己誘導によってインダクタ５１に整流ブリッジ１２の出力電圧よりも高い電圧が発生し、インダクタ５１から整流ダイオード５４を通って後段の平滑コンデンサー６０に電流が流れる。電流連続モードのスイッチングが行なわれる場合、インダクタ５１からの放電電流が０になる前にＦＥＴ５２はＯＮ状態に切り替わる。 An inductor 51 and an FET 52 are connected in series between the output terminals of the rectifier bridge 12 in the previous stage. When the FET 52 as the switching element is in an ON state, a current flowing to the FET 52 flows through the inductor 51 and energy is stored in the inductor 51. When the FET 52 is switched to the OFF state, a voltage higher than the output voltage of the rectifier bridge 12 is generated in the inductor 51 by self-induction, and a current flows from the inductor 51 through the rectifier diode 54 to the subsequent smoothing capacitor 60. When switching in the continuous current mode is performed, the FET 52 is switched to the ON state before the discharge current from the inductor 51 becomes zero.

スイッチング制御回路５５は、図示を省略した検出手段によって例えばＦＥＴ５２を流れる電流を検知するとともに、電圧検出回路５６によって平滑コンデンサー６０の両端電圧（一次側電圧）を検知する。そして、これらの検知結果に応じてパルス幅が変化するスイッチング信号Ｓ５５をＦＥＴ５２のゲートに印加する。スイッチング信号Ｓ５５に従うＦＥＴ５２のスイッチング動作によって、平滑コンデンサー６０の両端電圧が一定値（例えば２９０ボルト）に保持される。 The switching control circuit 55 detects, for example, a current flowing through the FET 52 by a detection unit (not shown), and detects the voltage (primary voltage) across the smoothing capacitor 60 by the voltage detection circuit 56. Then, a switching signal S55 whose pulse width changes according to these detection results is applied to the gate of the FET 52. By the switching operation of the FET 52 in accordance with the switching signal S55, the voltage across the smoothing capacitor 60 is held at a constant value (for example, 290 volts).

ＰＦＣ回路１３の入力電流Ｉｉｎの値を数値化するため、スイッチング信号Ｓ５５が制御回路５に伝達される。伝達には、ＤＣ／ＤＣコンバーター１４の一次側と制御回路５とを電気的に絶縁するため、例えばフォトカプラ６１が用いられる。パルストランスや他の絶縁用の信号伝達デバイスを用いてもよい。 A switching signal S55 is transmitted to the control circuit 5 in order to digitize the value of the input current Iin of the PFC circuit 13. For transmission, for example, a photocoupler 61 is used to electrically insulate the primary side of the DC / DC converter 14 from the control circuit 5. A pulse transformer or other signal transmission device for insulation may be used.

制御回路５は、オン時間検知部１０２、入力電流特定部１０４、および給電制御部１０６を有している。これらの要素は、ＣＰＵ８１が所定のプログラムを実行することによって実現される機能要素である。 The control circuit 5 includes an on-time detection unit 102, an input current specifying unit 104, and a power supply control unit 106. These elements are functional elements realized by the CPU 81 executing a predetermined program.

オン時間検知部１０２は、上述したオン時間を検知する。詳しくは、交流１周期の長さの設定期間において、電源回路３から入力されたスイッチング信号Ｓ５５の各パルスのパルス幅を計時し、得られた複数のパルス幅を合計する。パルス周期Ｔよりも短い周期でスイッチング信号Ｓ５５をサンプリングし、サンプリング値が閾値を超える連続したサンプリングの回数とサンプリング周期とを乗算すれば、パルス幅Ｔｏｎが求まる。オン時間検知部１０２は、検知したオン時間を示すデータＤｔを入力電流特定部１０４に送る。 The on-time detection unit 102 detects the above-described on-time. Specifically, the pulse width of each pulse of the switching signal S55 input from the power supply circuit 3 is measured in a set period of one AC cycle length, and the obtained plurality of pulse widths are summed. If the switching signal S55 is sampled at a period shorter than the pulse period T and the number of consecutive samplings whose sampling value exceeds the threshold value is multiplied by the sampling period, the pulse width Ton can be obtained. The on-time detection unit 102 sends data Dt indicating the detected on-time to the input current specifying unit 104.

入力電流特定部１０４は、記憶部８４によって記憶されている特性テーブルＴ１とオン時間検知部１０２からのデータＤｔによって示されるオン時間とに基づいて、ＰＦＣ回路１３の入力電流Ｉｉｎの値を特定する。特性テーブルＴ１は、図５に示されるようなオン時間と入力電流Ｉｉｎとの関係を示すスイッチング特性情報である。実測または理論式に基づく計算によって特性テーブルＴ１を作成することができる。図５の例において、例えばオン時間が８ｍｓであった場合、入力電流Ｉｉｎの値は３．３アンペアとなる。入力電流特定部１０４は、特定した入力電流Ｉｉｎの値を示すデータＤｉを給電制御部１０６に送る。 The input current specifying unit 104 specifies the value of the input current Iin of the PFC circuit 13 based on the characteristic table T1 stored in the storage unit 84 and the on time indicated by the data Dt from the on time detecting unit 102. . The characteristic table T1 is switching characteristic information indicating the relationship between the ON time and the input current Iin as shown in FIG. The characteristic table T1 can be created by actual measurement or calculation based on a theoretical formula. In the example of FIG. 5, for example, when the on-time is 8 ms, the value of the input current Iin is 3.3 amperes. The input current specifying unit 104 sends data Di indicating the value of the specified input current Iin to the power supply control unit 106.

なお、実測によって特性テーブルＴ１を作成する場合は、直流負荷４に代えて電流可変の電子負荷９１を電源回路３に接続し、負荷電流を所定刻みで切り替えるごとに、入力電流Ｉｉｎの値とオン時間とを測定する。入力電流Ｉｉｎの測定にはホールセンサーを用いることができ、オン時間の測定にはオン時間検知部１０２と同様の機能をもつ計測装置を用いることができる。 When the characteristic table T1 is created by actual measurement, the value of the input current Iin is turned on each time the variable current electronic load 91 is connected to the power supply circuit 3 instead of the DC load 4 and the load current is switched at a predetermined interval. Measure time. A Hall sensor can be used to measure the input current Iin, and a measuring device having the same function as the on-time detector 102 can be used to measure the on-time.

給電制御部１０６は、入力電流特定部１０４からのデータＤｉによって示される入力電流Ｉｉｎの値に応じて、商用交流電源９から画像形成装置１に流れ込む電流が規制値（例えば１５アンペア）を超えないように、定着器３０に配分可能な交流電力を計算する。そして、計算結果に応じた点灯指示信号Ｓ１６をトライアック回路１６に与え、ヒーター３０による電力消費を調整する。 In accordance with the value of the input current Iin indicated by the data Di from the input current specifying unit 104, the power supply control unit 106 does not exceed the regulation value (for example, 15 amperes) of the current flowing from the commercial AC power supply 9 to the image forming apparatus 1. Thus, the AC power that can be distributed to the fixing device 30 is calculated. Then, a lighting instruction signal S16 corresponding to the calculation result is given to the triac circuit 16, and the power consumption by the heater 30 is adjusted.

図６は制御回路５によって実行される電源制御処理の第１例のフローチャートである。メインスイッチ８（図１参照）がＯＮ状態であって（Ｓ１０でＹＥＳ）、ＰＦＣ回路１３からスイッチング信号Ｓ５５が入力されているとき（Ｓ１１でＹＥＳ）、オン時間検知部１０２がスイッチング信号Ｓ５５のパルス幅Ｔｏｎのカウントを開始する（Ｓ１２）。交流１周期分の設定期間にわたるカウントが終了すると（Ｓ１３でＹＥＳ）、入力電流特定部１０４がカウントされたパルス幅Ｔｏｎの合計であるオン時間に基づいて入力電流Ｉｉｎの値を特定する（Ｓ１４）。そして、給電制御部１０６が交流負荷に対する電力配分を調整する（Ｓ１４）。 FIG. 6 is a flowchart of a first example of the power supply control process executed by the control circuit 5. When the main switch 8 (see FIG. 1) is in the ON state (YES in S10) and the switching signal S55 is input from the PFC circuit 13 (YES in S11), the on-time detection unit 102 pulses the switching signal S55. The counting of the width Ton is started (S12). When the counting over the set period of one AC cycle is completed (YES in S13), the input current specifying unit 104 specifies the value of the input current Iin based on the ON time that is the total of the counted pulse width Ton (S14). . And the electric power feeding control part 106 adjusts the electric power distribution with respect to alternating current load (S14).

図７は電源装置の構成の第２例を示している。 FIG. 7 shows a second example of the configuration of the power supply device.

図７の電源装置２ｂにおいて、電源回路３ｂの構成は一部を除いて図４の例と同様である。電源装置２ｂには、ＤＣ／ＤＣコンバーター１４から出力される直流出力電力Ｐｏｕｔを検出する電力モニター回路１７が組み込まれている。また、電源装置２ｂは、ゼロクロス検出回路１５から出力されるゼロクロス信号Ｓ１５を制御回路５ｂに伝達するフォトカプラ６２を有している。 In the power supply device 2b of FIG. 7, the configuration of the power supply circuit 3b is the same as the example of FIG. A power monitor circuit 17 that detects the DC output power Pout output from the DC / DC converter 14 is incorporated in the power supply device 2b. In addition, the power supply device 2b includes a photocoupler 62 that transmits a zero-cross signal S15 output from the zero-cross detection circuit 15 to the control circuit 5b.

制御回路５ｂは、オン時間検知部１０２ｂ、出力電力検知部１０３、入力電流特定部１０４ｂ、給電制御部１０６、および電力情報表示部１０７を有している。これらの要素は、ＣＰＵ８１が所定のプログラムを実行することによって実現される機能要素である。 The control circuit 5b includes an on-time detection unit 102b, an output power detection unit 103, an input current specifying unit 104b, a power supply control unit 106, and a power information display unit 107. These elements are functional elements realized by the CPU 81 executing a predetermined program.

オン時間検知部１０２ｂは、図８のようにゼロクロス信号Ｓ１５によって示される交流半周期を設定期間としてオン時間を検知する。詳しくは、交流半周期のＮ倍（Ｎは２以上の整数）の長さの時間にわたって交流半周期ごとにオン時間を検知し、検知したＮ個のオン時間の平均を検知結果としたデータＤｔを入力電流特定部１０４ｂに送る。 The on-time detector 102b detects the on-time with the AC half cycle indicated by the zero cross signal S15 as a set period as shown in FIG. Specifically, the data Dt is obtained by detecting the on-time for each AC half-cycle over a time that is N times the AC half-cycle (N is an integer of 2 or more) and detecting the average of the detected N on-times. Is sent to the input current specifying unit 104b.

出力電力検知部１０３は、電力モニター回路１７からの電力量検出信号Ｓ１７によって、ＤＣ／ＤＣコンバーター１４から出力される直流出力電力Ｐｏｕｔを検知する。すなわち、電力量検出信号Ｓ１７の値と直流出力電力Ｐｏｕｔとの関係を示す換算テーブルＴ３から電力量検出信号Ｓ１７によって特定される電力量を読み出す。出力電力検知部１０３は、直流出力電力Ｐｏｕｔを示すデータＤｐを入力電流特定部１０４ｂに送る。 The output power detection unit 103 detects the DC output power Pout output from the DC / DC converter 14 based on the power amount detection signal S17 from the power monitor circuit 17. That is, the power amount specified by the power amount detection signal S17 is read from the conversion table T3 indicating the relationship between the value of the power amount detection signal S17 and the DC output power Pout. The output power detection unit 103 sends data Dp indicating the DC output power Pout to the input current specifying unit 104b.

入力電流特定部１０４ｂは、不揮発性メモリ８４によって記憶されている特性情報Ｔ２、オン時間検知部１０２ｂからのデータＤｔによって示されるオン時間、および出力電力検知部１０３からのデータＤｐによって示される直流出力電力Ｐｏｕｔに基づいて、ＰＦＣ回路１３の入力電流Ｉｉｎの値を特定する。特性情報Ｔ２は、図１０に示される直流出力電力Ｐｏｕｔとオン時間（Ｄｔ）との関係、および図１１に示されるオン時間（Ｄｔ）と入力電流Ｉｉｎとの関係の双方を表わす。入力電流特定部１０４ｂは、特定した入力電流Ｉｉｎの値を示すデータＤｉを給電制御部１０６と電力情報表示部１０７とに送る。それとともに、入力電流Ｉｉｎの値を特定する際に判明した商用交流電源９の電圧（交流電源電圧）を示すデータＤｖを電力情報表示部１０７に送る。 The input current specifying unit 104b includes the characteristic information T2 stored in the non-volatile memory 84, the ON time indicated by the data Dt from the ON time detecting unit 102b, and the DC output indicated by the data Dp from the output power detecting unit 103. Based on the power Pout, the value of the input current Iin of the PFC circuit 13 is specified. Characteristic information T2 represents both the relationship between DC output power Pout and on time (Dt) shown in FIG. 10, and the relationship between on time (Dt) and input current Iin shown in FIG. The input current specifying unit 104b sends data Di indicating the value of the specified input current Iin to the power supply control unit 106 and the power information display unit 107. At the same time, data Dv indicating the voltage of the commercial AC power supply 9 (AC power supply voltage) found when the value of the input current Iin is specified is sent to the power information display unit 107.

給電制御部１０６は、図４の例と同様に定着器３０に配分可能な交流電力を計算し、ヒーター３０による電力消費を調整する。 The power supply control unit 106 calculates AC power that can be distributed to the fixing device 30 as in the example of FIG. 4, and adjusts power consumption by the heater 30.

電力情報表示部１０７は、入力電流特定部１０４ｂからのデータＤｉおよびデータＤｖによってそれぞれ示される入力電流値および交流電源電圧から、直流系統の消費電力を算出する。給電制御部１０６から電力配分情報を取得して交流系統の消費電力を算出し、直流系統と交流系統とを合わせた画像形成装置１全体の消費電力を算出する。そして、不揮発性メモリ８４によって使用実績管理情報の一つとして記憶されている累積消費電力に今回の算出結果を反映させる。 The power information display unit 107 calculates the power consumption of the DC system from the input current value and the AC power supply voltage respectively indicated by the data Di and the data Dv from the input current specifying unit 104b. The power distribution information is acquired from the power supply control unit 106, the power consumption of the AC system is calculated, and the power consumption of the entire image forming apparatus 1 that combines the DC system and the AC system is calculated. Then, the current calculation result is reflected in the accumulated power consumption stored as one of the usage record management information by the nonvolatile memory 84.

また、電力情報表示部１０７は、表示を指示する操作がユーザーによって行なわれたときに、指示に従って、電力の消費に関する管理情報を操作パネル６のディスプレイに表示させる。 In addition, when an operation for instructing display is performed by the user, the power information display unit 107 displays management information regarding power consumption on the display of the operation panel 6 in accordance with the instruction.

図９は換算テーブルＴ３によって記憶されている電力モニター１７の出力特性、すなわち、電力モニター１７から出力される電力量検出信号Ｓ１７の値と当該電力モニター１７によって検出される電源回路３ｂの直流出力電力Ｐｏｕｔとの関係を示している。電力量検出信号Ｓ１７は、直流負荷に供給される直流出力電力の０〜６００ワットの変化に応じて０．５〜３ボルトの範囲内の値(電圧値）をとる。例えば、電力量検出信号Ｓ１７の電圧値が１．４２ボルトであるとき、直流出力電力Ｐｏｕｔは２２０ワットである。 FIG. 9 shows the output characteristics of the power monitor 17 stored by the conversion table T3, that is, the value of the power amount detection signal S17 output from the power monitor 17 and the DC output power of the power supply circuit 3b detected by the power monitor 17. The relationship with Pout is shown. The electric energy detection signal S17 takes a value (voltage value) within a range of 0.5 to 3 volts in accordance with a change of 0 to 600 watts of DC output power supplied to the DC load. For example, when the voltage value of the electric energy detection signal S17 is 1.42 volts, the DC output power Pout is 220 watts.

図１０は商用交流電源９において想定される電圧変動範囲内の電圧値である交流電源電圧をパラメータとして測定された、複数の交流電源電圧ごとの電源回路３ｂの直流出力電力Ｐｏｕｔとオン時間（Ｄｔ）との関係を示し、図１１は同様に測定された複数の交流電源電圧ごとのオン時間（Ｄｔ）と入力電流Ｉｉｎの値との関係を示している。例示において、パラメータとしての交流電源電圧（実効値）は、９５ボルト、１０１ボルトおよび１０７ボルトである。これらの図１０および図１１の関係は特性情報Ｔ２として不揮発性メモリ８４に格納されている。 FIG. 10 shows the DC output power Pout and the ON time (Dt) of the power supply circuit 3b for each of the plurality of AC power supply voltages, measured using the AC power supply voltage, which is a voltage value within the voltage fluctuation range assumed in the commercial AC power supply 9, as a parameter. 11 shows the relationship between the ON time (Dt) and the value of the input current Iin for each of a plurality of AC power supply voltages measured in the same manner. In the example, the AC power supply voltage (effective value) as a parameter is 95 volts, 101 volts, and 107 volts. The relationship between FIG. 10 and FIG. 11 is stored in the nonvolatile memory 84 as the characteristic information T2.

図１０の関係を適用することにより、電力モニター回路１７によって検出される直流出力電力Ｐｏｕｔとスイッチング信号Ｓ５５から検知されるオン時間（Ｄｔ）とに基づいて、商用交流電源９の電圧値を特定することができる。例えば、直流出力電力Ｐｏｕｔが２２０ワットであってオン時間が３．５ｍｓであったとき、商用交流電源９の電圧値は９５ボルトである。 By applying the relationship of FIG. 10, the voltage value of the commercial AC power supply 9 is specified based on the DC output power Pout detected by the power monitor circuit 17 and the ON time (Dt) detected from the switching signal S55. be able to. For example, when the DC output power Pout is 220 watts and the ON time is 3.5 ms, the voltage value of the commercial AC power supply 9 is 95 volts.

なお、直流出力電力Ｐｏｕｔとオン時間（Ｄｔ）とに対応する交流電源電圧の値が特性情報Ｔ２にない場合は、直流出力電力Ｐｏｕｔおよびオン時間（Ｄｔ）のそれぞれに近い複数の値に対応する交流電源電圧に基づく補間演算によって商用交流電源９の電圧値を算定する。 When the value of the AC power supply voltage corresponding to the DC output power Pout and the ON time (Dt) is not in the characteristic information T2, it corresponds to a plurality of values close to the DC output power Pout and the ON time (Dt). The voltage value of the commercial AC power supply 9 is calculated by interpolation based on the AC power supply voltage.

図１１の関係を適用することにより、スイッチング信号Ｓ５５から検知されたオン時間（Ｄｔ）と図１０の関係によって特定された交流電源電圧とから入力電流Ｉｉｎの値を特定することができる。例えば、交流電源電圧が９５ボルトである場合において、オン時間が３．５ｍｓであるとき、入力電流Ｉｉｎの値は３アンペアである。 By applying the relationship of FIG. 11, the value of the input current Iin can be specified from the on-time (Dt) detected from the switching signal S55 and the AC power supply voltage specified by the relationship of FIG. For example, when the AC power supply voltage is 95 volts and the on-time is 3.5 ms, the value of the input current Iin is 3 amperes.

図１２は制御回路５ｂによって実行される電源制御処理の第２例のフローチャートである。 FIG. 12 is a flowchart of a second example of the power supply control process executed by the control circuit 5b.

メインスイッチ８（図１参照）がＯＮ状態であって（Ｓ２１でＹＥＳ）、ＰＦＣ回路１３からスイッチング信号Ｓ５５が入力されているとき（Ｓ２２でＹＥＳ）、オン時間検知部１０２ｂがオン時間の検知サブルーチンの処理を実行する（Ｓ２３）。 When the main switch 8 (see FIG. 1) is in the ON state (YES in S21) and the switching signal S55 is input from the PFC circuit 13 (YES in S22), the on-time detection unit 102b performs an on-time detection subroutine. The process is executed (S23).

出力電力検知部１０３が電力モニター回路１７からの電力量検出信号Ｓ１７を取り込み（Ｓ２４でＹＥＳ）、換算テーブルＴ３を参照して直流出力電力Ｐｏｕｔの値を検知する（Ｓ２５）。入力電流特定部１０４ｂが特性情報Ｔ３を参照して交流電源電圧の値を特定し（Ｓ２６）、交流入力電圧値とオン時間（Ｄｔ）とに基づいて入力電流Ｉｉｎの値を特定する（Ｓ２７）。 The output power detection unit 103 takes in the power amount detection signal S17 from the power monitor circuit 17 (YES in S24), and detects the value of the DC output power Pout with reference to the conversion table T3 (S25). The input current specifying unit 104b specifies the value of the AC power supply voltage with reference to the characteristic information T3 (S26), and specifies the value of the input current Iin based on the AC input voltage value and the ON time (Dt) (S27). .

給電制御部１０６が交流負荷に対する電力配分を調整する（Ｓ２８）。そして、電力情報表示部１０７が、消費電力を積算して記憶する処理を行なう（Ｓ２９）。 The power supply control unit 106 adjusts the power distribution to the AC load (S28). Then, the power information display unit 107 performs a process of integrating and storing the power consumption (S29).

図１３はオン時間の検知サブルーチンのフローチャートである。オン時間検知部１０２ｂはゼロクロス信号Ｓ１５がＯＮレベルになると（Ｓ２３１でＹＥＳ）、スイッチング信号Ｓ５５のパルス幅Ｔｏｎのカウントを開始する（Ｓ２３２）。ＯＦＦレベルになったゼロクロス信号Ｓ１５が再びＯＮレベルになると、すなわちカウント開始から設定期間である交流半周期が経過すると（Ｓ２３３でＹＥＳ）、オン時間検知部１０２ｂは設定期間分のカウントをＮ回繰り返したかをチェックする（Ｓ２３５）。Ｎは設定回数であり例えば３である。カウントの実行回数がＮ未満であれば（Ｓ２３５でＮＯ）、オン時間検知部１０２ｂはその時点のカウント値を記憶してカウンタをリセットし（Ｓ２３６）、ステップＳ２３２に戻って改めてパルス幅Ｔｏｎのカウントを開始する。 FIG. 13 is a flowchart of an on-time detection subroutine. When the zero-cross signal S15 becomes ON level (YES in S231), the on-time detector 102b starts counting the pulse width Ton of the switching signal S55 (S232). When the zero-cross signal S15 that has become the OFF level becomes the ON level again, that is, when the AC half cycle that is the set period has elapsed from the start of counting (YES in S233), the on-time detector 102b repeats the count for the set period N times. Is checked (S235). N is the set number of times, for example, 3. If the count execution count is less than N (NO in S235), the on-time detection unit 102b stores the count value at that time and resets the counter (S236), returns to step S232, and again counts the pulse width Ton. To start.

Ｎ回のカウントを行なうと（Ｓ２３５でＹＥＳ）、オン時間検知部１０２ｂはカウントを終了し（Ｓ２３７）、Ｎ個のカウント値の平均値をオン時間として計算する（Ｓ２３８）。計算されたオン時間は入力電流特定部１０４ｂに通知される。 When counting N times (YES in S235), the on-time detecting unit 102b finishes counting (S237), and calculates the average value of the N count values as the on-time (S238). The calculated ON time is notified to the input current specifying unit 104b.

図１４は消費電力情報の表示例を示している。電力情報表示部１０７はユーザーによる表示指示操作に応えてエコロジー指標通知画面Ｑ１を操作パネル６に表示させる。エコロジー指標通知画面Ｑ１では、メインスイッチ８がＯＮ状態である通電時間、通電時間の内訳（待機、省電力および動作中）、消費電力量、および二酸化炭素排出量について、それぞれの月別の累積が表示される。 FIG. 14 shows a display example of power consumption information. The power information display unit 107 displays an ecology index notification screen Q1 on the operation panel 6 in response to a display instruction operation by the user. On the ecology index notification screen Q1, the cumulative amount for each month is displayed for the energizing time when the main switch 8 is ON, the breakdown of energizing time (standby, power saving and operating), power consumption, and carbon dioxide emissions. Is done.

図１５は本発明の実施形態に係る電源装置を備えた画像形成装置の構成例を示している。 FIG. 15 shows a configuration example of an image forming apparatus including a power supply device according to the embodiment of the present invention.

図示の画像形成装置１は、コピー機、カラープリンター、スキャナー、ファクシミリ機、ストレージなどとして使用可能なＭＦＰ(Multi-functional Peripheral)と呼ばれる複合型の情報機器である。画像形成装置１は、電子写真法によってカラー画像またはモノクロ画像を形成するタンデム式のプリンターエンジン２０を備える。 The illustrated image forming apparatus 1 is a composite information device called an MFP (Multi-functional Peripheral) that can be used as a copier, a color printer, a scanner, a facsimile machine, a storage, or the like. The image forming apparatus 1 includes a tandem printer engine 20 that forms a color image or a monochrome image by electrophotography.

プリンターエンジン２０は、中間転写ベルト２１に沿って並ぶ４個のプロセスユニットＵＹ，ＵＭ，ＵＣ，ＵＫを有しており、カラー印刷に際してイエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、および黒（Ｋ）の４色のトナー像を並行して形成する。プロセスユニットＵＹ，ＵＭ，ＵＣ，ＵＫは、それぞれ筒状の感光体、帯電チャージャー、現像器、およびクリーナーといったトナー像の作像に必要なデバイスを有する。 The printer engine 20 includes four process units UY, UM, UC, and UK arranged along the intermediate transfer belt 21. In color printing, yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and Four color toner images of black (K) are formed in parallel. Each of the process units UY, UM, UC, and UK has devices necessary for forming a toner image, such as a cylindrical photosensitive member, a charging charger, a developing device, and a cleaner.

画像形成装置１にはランプ加熱型の定着器２７が実装されている。定着器２７は、定着ローラ（加熱ローラ）２８および加圧ローラ２９を備える。定着ローラ２８の表面を昇温させる熱源としてのヒーター３０はハロゲンランプである。 A lamp heating type fixing device 27 is mounted on the image forming apparatus 1. The fixing device 27 includes a fixing roller (heating roller) 28 and a pressure roller 29. A heater 30 as a heat source for raising the temperature of the surface of the fixing roller 28 is a halogen lamp.

コピーに際して、ＡＤＦ（(Auto Document Feeder)）３６にセットされた原稿シートがイメージスキャナー３８の読取り位置に搬送され、原稿画像が読み取られる。原稿画像に応じて、プリントヘッド２２の射出する光ビームがオンオフ制御され、各プロセスユニットＵＹ，ＵＭ，ＵＣ，ＵＫの感光体の表面に潜像が形成される。潜像はトナー像に現像され、感光体から中間転写ベルト２１に一次転写される。中間転写ベルト２１の移動に同期した一次転写によって、４色のそれぞれのトナー像が中間転写ベルト２１上で重ねられる。４色のトナー像の形成と並行して、多段式の用紙スタッカー２４内の選択されたカセットから印刷用紙Ｐが取り出され、搬送ローラ２５によって中間転写ベルト２１と二次転写ローラ２６とが対向する二次転写位置へ搬送される。中間転写ベルト２１からトナー像が二次転写された印刷用紙Ｐは、定着器２７を経た後、排紙トレイ３５に排出される。印刷用紙Ｐが定着器２７を通過するとき、トナーが溶融して画像が印刷用紙Ｐに定着する。 At the time of copying, a document sheet set in an ADF ((Auto Document Feeder)) 36 is conveyed to a reading position of an image scanner 38 and a document image is read. The light beam emitted from the print head 22 is controlled on and off in accordance with the document image, and a latent image is formed on the surface of the photoreceptor of each process unit UY, UM, UC, UK. The latent image is developed into a toner image and is primarily transferred from the photoreceptor to the intermediate transfer belt 21. The toner images of the four colors are superimposed on the intermediate transfer belt 21 by primary transfer synchronized with the movement of the intermediate transfer belt 21. In parallel with the formation of the four color toner images, the printing paper P is taken out from the selected cassette in the multi-stage paper stacker 24, and the intermediate transfer belt 21 and the secondary transfer roller 26 face each other by the conveying roller 25. It is conveyed to the secondary transfer position. The printing paper P on which the toner image is secondarily transferred from the intermediate transfer belt 21 passes through the fixing device 27 and is then discharged to the paper discharge tray 35. When the printing paper P passes through the fixing device 27, the toner is melted and the image is fixed on the printing paper P.

図１６は電源制御処理の第３例のフローチャートである。 FIG. 16 is a flowchart of a third example of the power supply control process.

上述の制御回路５は、画像形成装置１に与えられるジョブによって決まる動作モードを判別する（Ｓ３０）。ここでいう動作モードは、予想される最大消費電力が設定値よりも大きい重負荷動作モードとそれ以外の動作モードとに分類されている。直流負荷を構成する複数のデバイスのうちの使用するデバイス（稼動させなければならないデバイス）は、与えられるジョブによって異なる。使用するデバイスが異なれば、ジョブの実行によって消費する電力にも差異が生じる。例えば多数枚の原稿シートのカラーコピージョブでは、ＡＤＦ３６およびイメージスキャナー３８による原稿画像の読取りを行いながら逐次にカラー印刷を行なうので、使用するデバイスが多く、消費電力は比較的に大きい。ソーターやステープラーといったオプション装置を使用する場合はさらに消費電力が大きくなる。これに対して、原稿シートから原稿画像を読み取って外部装置へ送信するスキャンジョブでは、プリンターエンジン２０が稼動しないので、コピージョブと比べて消費電力は小さい。 The control circuit 5 determines an operation mode determined by a job given to the image forming apparatus 1 (S30). The operation modes here are classified into a heavy load operation mode in which the predicted maximum power consumption is larger than a set value and other operation modes. A device to be used (a device that must be operated) among a plurality of devices constituting the DC load differs depending on a given job. If the device to be used is different, the power consumed by the job execution also varies. For example, in a color copy job of a large number of original sheets, color printing is performed sequentially while reading the original image by the ADF 36 and the image scanner 38, so that there are many devices used and the power consumption is relatively large. When using an optional device such as a sorter or stapler, the power consumption is further increased. On the other hand, in a scan job that reads a document image from a document sheet and transmits it to an external device, the printer engine 20 does not operate, so that power consumption is smaller than that of a copy job.

動作モードが重負荷動作モードでない場合（Ｓ３１でＮＯ）、定着器２７のヒーター３０に十分に交流電力を供給することができる。言い換えれば、ヒーター３０に供給する電力を減らして直流負荷４に供給する電力を確保する必要がない。したがって、この場合、オン時間の検知および入力電圧Ｉｉｎの特定を行なうことなく直ちに当該電源制御処理の実行を終了する。 When the operation mode is not the heavy load operation mode (NO in S31), the AC power can be sufficiently supplied to the heater 30 of the fixing device 27. In other words, it is not necessary to secure the power supplied to the DC load 4 by reducing the power supplied to the heater 30. Therefore, in this case, the execution of the power supply control process is immediately terminated without detecting the on-time and specifying the input voltage Iin.

動作モードが重負荷動作モードである場合のみ、制御回路５は、スイッチング信号Ｓ５５のオン時間の検知、オン時間に基づく入力電流Ｉｉｎの値の特定、および入力電流Ｉｉｎの値に応じた交流負荷の電力配分調整を行なう（Ｓ３２、Ｓ３３、Ｓ３４、Ｓ３５、Ｓ３６）。 Only when the operation mode is the heavy load operation mode, the control circuit 5 detects the ON time of the switching signal S55, specifies the value of the input current Iin based on the ON time, and determines the AC load corresponding to the value of the input current Iin. Power distribution adjustment is performed (S32, S33, S34, S35, S36).

上述の実施形態において、ＰＦＣ回路１３の回路方式を含めて電源装置２，２ｂの構成を本発明の趣旨に沿う範囲内で適宜変更することができる。オン時間の検知に係る設定時間は商用交流の１周期よりも長くてもよい。設定周期分のパルス幅の合計をスイッチング周波数で除算したパルス周期Ｔあたりのパルス幅の平均値と入力電流Ｉｉｎとの関係を、スイッチング特性情報として記憶しておいてもよい。 In the above-described embodiment, the configuration of the power supply devices 2 and 2b including the circuit scheme of the PFC circuit 13 can be changed as appropriate within the scope of the gist of the present invention. The set time for detecting the on-time may be longer than one cycle of commercial alternating current. The relationship between the average value of the pulse width per pulse period T obtained by dividing the total pulse width for the set period by the switching frequency and the input current Iin may be stored as switching characteristic information.

１画像形成装置
２，２ｂ電源装置
９商用交流電源
Ｓ５５スイッチング信号（パルス幅変調信号）
５３ＦＥＴ（スイッチング素子
１３ＰＦＣ回路（力率改善回路）
Ｔパルス周期
Ｔｏｎパルス幅
１０２，１０２ｂオン時間検知部
Ｉｉｎ入力電流
Ｔ１特性テーブル（スイッチング特性情報）
８４不揮発性メモリ（記憶部）
１０４，１０４ｂ入力電流特定部
１５ゼロクロス検出回路
６１フォトカプラ（信号伝達デバイス）
４直流負荷
１４ＤＣ／ＤＣコンバーター
１７電力モニター
Ｓ１７電力量検出信号
２７定着器
Ｐ印刷用紙
１０６給電制御部
１０７電力情報表示部
Ｄｔデータ（検知されたオン時間）
Ｄｉデータ（特定された入力電流値） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image forming apparatus 2, 2b Power supply device 9 Commercial alternating current power supply S55 Switching signal (pulse width modulation signal)
53 FET (switching element 13 PFC circuit (power factor correction circuit)
T pulse period Ton pulse width 102, 102b On-time detector Iin input current T1 characteristic table (switching characteristic information)
84 Nonvolatile memory (storage unit)
104, 104b Input current specifying unit 15 Zero-cross detection circuit 61 Photocoupler (signal transmission device)
4 DC load 14 DC / DC converter 17 Power monitor S17 Electric energy detection signal 27 Fixing device P Printing paper 106 Power supply control unit 107 Power information display unit Dt data (detected on-time)
Di data (specified input current value)

Claims

交流電源から入力される電流に応じたパルス幅変調信号を生成してスイッチング素子をオンオフ制御する力率改善回路を有した電源装置であって、
前記パルス幅変調信号のパルス周期よりも長い設定期間における当該パルス幅変調信号のパルス幅の合計であるオン時間を検知する検知部と、
前記力率改善回路の入力電流と前記パルス幅変調信号の前記オン時間との関係を示すスイッチング特性情報を記憶する記憶部と、
前記スイッチング特性情報と前記検知部によって検知された前記オン時間とに基づいて、前記入力電流の値を特定する特定部と、を備える
ことを特徴とする電源装置。 A power supply device having a power factor correction circuit that generates a pulse width modulation signal corresponding to a current input from an AC power supply and controls on / off of a switching element,
A detection unit that detects an on-time that is a sum of pulse widths of the pulse width modulation signal in a set period longer than a pulse period of the pulse width modulation signal;
A storage unit for storing switching characteristic information indicating a relationship between an input current of the power factor correction circuit and the on-time of the pulse width modulation signal;
A power supply device comprising: a specifying unit that specifies a value of the input current based on the switching characteristic information and the on-time detected by the detection unit.

前記スイッチング特性情報は、前記力率改善回路または当該力率改善回路と同型の回路を測定用回路として用いて当該測定用回路の入力電流と前記オン時間との関係を測定した実測データである
請求項１記載の電源装置。 The switching characteristic information is actual measurement data obtained by measuring a relationship between an input current of the measurement circuit and the on-time using the power factor improvement circuit or a circuit of the same type as the power factor improvement circuit as a measurement circuit. Item 1. The power supply device according to Item 1.

前記交流電源から入力される交流電力の電圧のゼロクロス点を検出する検出回路を備え、
前記検知部は、ゼロクロス点が検出されてから次のゼロクロス点が検出されるまでの交流半周期を前記設定期間として前記オン時間を検知する
請求項１または２記載の電源装置。 A detection circuit for detecting a zero-cross point of the voltage of the AC power input from the AC power supply;
The power supply device according to claim 1, wherein the detection unit detects the on-time with an AC half cycle from when a zero cross point is detected to when a next zero cross point is detected as the set period.

前記検知部は、前記設定期間の整数倍の長さの時間にわたって当該設定期間ごとに前記オン時間を検知し、検知した複数のオン時間の平均を当該オン時間の検知結果として前記特定部に通知する
請求項１ないし３のいずれかに記載の電源装置。 The detection unit detects the on-time for each set period over a time that is an integral multiple of the set period, and notifies the specific unit of an average of a plurality of detected on-times as a detection result of the on-time. The power supply device according to any one of claims 1 to 3.

入力側と出力側とが絶縁される信号伝達デバイスを介して、前記力率改善回路から前記検知部へ前記パルス幅変調信号が伝達される
請求項１ないし４のいずれかに記載の電源装置。 The power supply device according to any one of claims 1 to 4, wherein the pulse width modulation signal is transmitted from the power factor correction circuit to the detection unit via a signal transmission device in which an input side and an output side are insulated.

前記力率改善回路から出力される電力を直流負荷に適した電圧の直流電力に変換するコンバーターと、
前記コンバーターから前記直流負荷に供給される前記直流電力に応じた電力量検出信号を出力する電力モニター回路と、を備え、
前記スイッチング特性情報は、前記交流電源の電圧変動範囲内の電圧値をパラメータとして測定された複数の電圧値ごとの前記入力電流と前記オン時間との関係、および同様に測定された複数の電圧値ごとの前記直流負荷に供給される前記直流電力と前記オン時間との関係を示し、
前記特定部は、前記スイッチング特性情報、前記検知部によって検知された前記オン時間、および前記電力量検出信号によって示される電力量に基づいて、前記入力電流の値を特定する
請求項１記載の電源装置。 A converter that converts power output from the power factor correction circuit into DC power having a voltage suitable for a DC load;
A power monitor circuit that outputs a power amount detection signal corresponding to the DC power supplied from the converter to the DC load;
The switching characteristic information includes a relationship between the input current and the on-time for each of a plurality of voltage values measured using a voltage value within a voltage fluctuation range of the AC power supply as a parameter, and a plurality of voltage values measured similarly. Showing the relationship between the DC power supplied to the DC load for each and the ON time;
The power supply according to claim 1, wherein the specifying unit specifies the value of the input current based on the switching characteristic information, the on-time detected by the detection unit, and the amount of power indicated by the power amount detection signal. apparatus.

交流電源から供給される電力によって作動する画像形成装置であって、
交流電力を用いて印刷用紙を加熱する定着器と、
前記交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換する電源回路と、
前記電源回路の一部であって、前記交流電源から入力される電流に応じたパルス幅変調信号を生成してスイッチング素子をオンオフ制御する力率改善回路と、
前記パルス幅変調信号のパルス周期よりも長い設定期間における当該パルス幅変調信号のパルス幅の合計であるオン時間を検知する検知部と、
前記力率改善回路の入力電流と前記パルス幅変調信号の前記オン時間との関係を示すスイッチング特性情報を記憶する記憶部と、
前記スイッチング特性情報と前記検知部によって検知された前記オン時間とに基づいて、前記入力電流の値を特定する特定部と、
特定された前記入力電流の値に応じて、前記定着器へ供給する電力を増減する給電制御部と、を備える
ことを特徴とする画像形成装置。 An image forming apparatus operated by power supplied from an AC power source,
A fuser that heats printing paper using AC power;
A power supply circuit for converting AC power supplied from the AC power source into DC power;
A power factor correction circuit that is a part of the power supply circuit and generates a pulse width modulation signal corresponding to the current input from the AC power supply to control the on / off of the switching element;
A detection unit that detects an on-time that is a sum of pulse widths of the pulse width modulation signal in a set period longer than a pulse period of the pulse width modulation signal;
A storage unit for storing switching characteristic information indicating a relationship between an input current of the power factor correction circuit and the on-time of the pulse width modulation signal;
A specifying unit for specifying a value of the input current based on the switching characteristic information and the on-time detected by the detection unit;
An image forming apparatus comprising: a power supply control unit configured to increase or decrease the power supplied to the fixing device according to the specified value of the input current.

前記直流負荷を構成する複数のデバイスのうちの使用するデバイスが異なる複数の動作モードを有し、
前記検知部は、前記複数の動作モードのうちの予め選択された動作モードであって、予想される最大消費電力が設定値よりも大きい重負荷動作モードのみにおいて、前記オン時間を検知する
請求項７記載の画像形成装置。 Of the plurality of devices constituting the DC load, the device to be used has a plurality of different operation modes,
The detection unit detects the on-time only in a heavy load operation mode that is a pre-selected operation mode of the plurality of operation modes and in which an estimated maximum power consumption is larger than a set value. 8. The image forming apparatus according to 7.

特定された前記入力電流の値を用いて計算した消費電力をディスプレイに表示させる電力情報表示部を備える
請求項７または８記載の画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 7, further comprising a power information display unit that displays power consumption calculated using the specified value of the input current on a display.