JP3630208B2

JP3630208B2 - Illumination control device for image forming apparatus

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Publication number: JP3630208B2
Application number: JP23089297A
Authority: JP
Inventors: 隆渡延
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1997-08-27
Filing date: 1997-08-27
Publication date: 2005-03-16
Anticipated expiration: 2017-08-27
Also published as: JPH1164997A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置における照明制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、ファクシミリ等の画像形成装置の照明制御装置においては、露光ランプからの光量を精密に制御するために、一般に位相制御を行っている。位相制御は、基本的には、交流波形の各サイクルの通電時間と非通電時間とのデューティを調整することにより、露光ランプに印加される電力を制御するものである。以下、従来の画像形成装置における照明制御装置の例について説明する。
【０００３】
図１３は、画像形成装置としての複写機の画像形成プロセスを説明するための図である。図１３において、周知のように、原稿はコンタクトガラス１上にセットされ、コンタクトガラス１の下方にある照明用光源としての露光ランプ２から出た照明光が原稿を照明する。照明光は原稿面で反射され、第１ミラー３ａ、第２ミラー３ｂ、第３ミラー３ｃで反射され、レンズ４を通り、第４ミラー３ｄ、第５ミラー３ｅ、第６ミラー３ｆで反射されて、感光体ドラム５に達する。これにより、原稿面の像が感光体ドラム５上に結像する。その際、露光ランプ２および第１ミラー３ａを搭載した第１スキャナ６が原稿面に沿って走査するとともに、第２ミラー３ｂおよび第３ミラー３ｃを搭載した第２スキャナ７が第１スキャナ６の速度の１／２の速度で原稿面に沿って走査し、これに同期して感光体ドラム５が回転することにより、感光体ドラム５の表面に原稿の画像が静電潜像として形成されていく。そして、この感光体５の表面に形成された静電潜像はトナーで現像され、トナー像が用紙に転写され、これを加熱圧着して定着を行うことで、用紙に画像が形成される。
【０００４】
上記の画像形成プロセスで、原稿画像を光学的に走査する行程において用いられる露光ランプ２への通電は、図１４に示すような回路で制御される。図１４において、露光ランプ２は、回路を遮断できるリレー１２、トライアックのような双方向スイッチング素子１３およびヒューズ２１を直列に介して、交流電源１１に接続されている。また、露光ランプ２の両端にはトランス１５の１次側が接続され、露光ランプ２の両端にかかる電圧がトランス１５で降圧される。トランス１５の２次側は全波整流器１６で全波整流されて直流に変換される。この直流電圧は印加電圧検出回路１７に入力され、印加電圧検出回路１７による検出電圧信号が制御手段としてのマイクロコンピュータ（またはマイクロコントローラ、以下「マイコン」という）２０に入力される。交流ラインにはまた、トランス１８を介してゼロクロス検知回路１９も接続されており、ゼロクロス検知回路１９によって検知されるゼロクロス信号を制御の基本タイミングとして、上記検出電圧をもとに、マイコン２０がトリガ回路１４を通して双方向スイッチング素子１３をオン・オフ制御する。このような回路により、露光ランプ２からの光量を一定にする制御が行われる。
【０００５】
上記制御回路による制御波形を図１５に示す。図１５に示すように、まず交流入力波形（ＡＣ入力波形）に対し、上記ゼロクロス検知回路１９により各ゼロクロス点でゼロクロス信号を発生させており、マイコン２０はこのゼロクロス信号に同期して位相角タイマをスタートさせる。位相角タイマには、あらかじめ電圧検出回路１７で検出された電圧値をもとに、通電時間と非通電時間とのデューティに応じた時間がセットされており、上記位相角タイマがそのセットされた時間を計数するとタイマ割り込みが発生する。このタイマ割り込みによってトリガ回路１４がオンになり、双方向スイッチング素子１３をオンさせてランプ２に交流電源１１が通電されることになる。そして、交流入力電圧がゼロクロス点近傍まで下がってくると、次のゼロクロス信号が発生し、マイコン２０によりトリガ回路１４をオフして露光ランプ２への通電をオフし、位相角タイマがリセットされ再びスタートされることになる。このような制御サイクルで図１５の最下段に示すようなランプ検出電圧が得られ、ランプ光量がほぼ一定となる。
【０００６】
ところが、交流入力電圧は複写機等の場合、一般的に商用電源が用いられており、必ずしもその波形がきれいな正弦波とは限らない。そのため、その商用電源波形から得られるゼロクロス信号も、例えば５０［Ｈｚ］の場合、その周期は本来１０［ｍｓｅｃ］周期で一定であるはずのものが、不規則な周期であったり、電源の瞬断といった現象も充分ありうる。かかる現象が生じると、ゼロクロス信号と交流入力の位相が違ってしまうため、ランプへの通電のオン・オフが切り換わらずに１サイクル以上の通電状態が継続してしまったり、もしくは非通電状態が継続してしまったりする。その結果、複写機等の画像形成装置では、形成された画像中に白帯や黒帯が生じ、さらには全面が白紙画像や全面が真っ黒の画像となってしまうこともある。
【０００７】
このような現象に対処するために、各種の技術が提案されている。例えば、特開昭６３−９５８５０号公報、特開平８−６９３２７号公報記載の技術がある。特開昭６３−９５８５０号公報記載の技術は、ゼロクロス信号が欠落した場合に対処するもので、タイマを用いてゼロクロス信号の欠落を監視し、ゼロクロス信号の欠落を検出したら、タイマからゼロクロス信号に代わる割り込み信号を発生させ、この割り込み信号により、ランプ印加電圧波形のデューティーを決定するタイマをスタートさせるものである。また、特開平８−６９３２７号公報記載の技術は、制御対象が露光ランプではなく、複写機の定着ヒーターであるが、交流電源が瞬間的にオフするいわゆる電源瞬断時に対処する技術である点で本発明に関連がある。すなわち、ゼロクロス点の検知時点から所定のタイミングでヒーターへの通電を制御してヒーターの温度を制御するもので、ゼロクロス信号が欠落して交流電源の極性の反転が所定時間以上ないと判断した場合は、定着ヒーターへの通電を停止し、その後、交流電源が回復して極性反転が生じた場合には、定着ヒーターへの通電を開始するようにしたものである。
【０００８】
また、未だ公開されていないが、本出願人が先に特許出願した特開平８−２７５９５１号、特開平９−２４５９９号、特開平９−１３４９０６号にかかる発明も交流入力波形が乱れた場合の交流電源制御の対処法の各例である。上記特開平８−２７５９５１号記載の発明は、ゼロクロス点近傍でない位置でのノイズ発生によりゼロクロス回路が誤検知を起こした場合に対処するために、露光ランプ点灯時、スイッチング手段がオンの状態のときにのみ、ゼロクロス検知回路から出力されるゼロクロス信号に同期してスイッチング手段を制御するようにしたものである。上記特開平９−２４５９９号公報にかかる発明は、交流入力電圧変動によりゼロクロス信号が実際の交流入力電圧のゼロクロスより遅れた場合に対処するために、位相角タイマと同時に周期タイマを動かし、ゼロクロス信号が遅れた場合はその周期タイマによりスイッチング手段のオフ制御を行うものである。また、上記特開平９−１３４９０６号にかかる発明は、ゼロクロス信号の欠落・誤検知・遅延といった３つの制御異常に対処するために、位相角タイマと共に周期タイマを動かし、そのリセット・スタート方法および位相角タイマのスタート方法などを工夫したものである。
上記各公報に記載された発明および上記各出願にかかる発明は、いずれも交流入力波形が乱れた場合に交流電源を制御して対処する方法の例である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
特開昭６３−９５８５０号公報や特開平８−６９３２７号公報記載の技術は、ゼロクロス信号が欠落したときの対処法であり、特開平８−２７５９５１号記載の技術は、ゼロクロス近傍でない位置でのゼロクロス信号誤検知の対処法である。また、特開平９−２４５９９記載の技術はゼロクロス信号誤検知と入力電圧変動による遅延に対処するものである。さらに特開平９−１３４９０６号にかかる技術はゼロクロス信号の欠落・ゼロクロス信号の誤検知・ゼロクロス信号の遅延といった３つの現象に対処するものである。
上記５つの技術は、それぞれが対処しようとしている現象が発生したとき、制御の異常を防止でき、形成された画像中に白帯や黒帯、また真っ白画像や真っ黒画像が発生するということはなくなる。
【００１０】
しかしながら、機械の内部負荷、もしくは電源外部の過負荷等によって交流電源の１サイクルもしくは数サイクルのみにおいて電圧変動が起こった場合、以下のような不具合が生じる可能性がある。図１６の最上段に破線で示すような電圧変動、例えば電圧の降下が１サイクルにおいて起こった場合、上記５つの技術では、まず電圧変動が起こった直後のゼロクロス信号の位置ズレが発生する。このゼロクロス信号の位置ズレは、前述したゼロクロス信号が遅延する現象とは異なる。位相角タイマおよび周期タイマは定常時と同じ値がセットされてスタートするため、これらタイマのストップするタイミングもずれ、ランプ印加電圧波形は、図１６の最下段に示すような波形となる。この波形図から明らかなように、ランプ印加電圧波形の立ち上がりタイミングのずれと相俟って交流入力波形の電圧変動も加わり、定常時と比較すると斜線で示した部分の違いが生じる。このような違いが発生しても、印加電圧検出回路１７の検出信号が制御サイクルにフィードバックされるので、徐々にではあるが、定常状態へ復帰して行くことになる。しかし、一時的にせよランプの発光量が変動するため、形成された画像には、白すじや黒すじが発生することもあり得る。
【００１１】
本発明は上記のような従来技術の問題点に鑑みなされたもので、複写機等の画像形成装置の照明制御装置において、ゼロクロス信号の欠落、ゼロクロス信号の誤検知、ゼロクロス信号の遅延といった現象による露光ランプ制御の異常を防止するとともに、交流入力電圧の１サイクルもしくは数サイクル内での電圧変動によるゼロクロス信号の位置ズレが発生してしまった場合でも、位相角タイマおよび周期タイマを補正することで、ランプに印加する電源電圧の変動に対する応答性を向上させ、白すじ画像や黒すじ画像の発生を防止することができ、機器の信頼性を高めることができる画像形成装置の照明制御装置を提供することを目的とする。
【００１２】
本発明はまた、位相角タイマ、周期タイマの補正をより高い精度で行うことができ、もって、機器の信頼性をより高めることができる画像形成装置の照明制御装置を提供することを目的とする。
本発明はまた、露光ランプの点灯直前の電源電圧の状態を検出することによって、電源電圧の情報を取り入れられるようにし、もって、定格電圧以外の電源電圧である場合、あるいは電源事情の悪い環境下でも対応することができ、より一層機器の信頼性を高めた画像形成装置の照明制御装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１記載の発明は、交流電源からの交流入力により駆動される露光ランプと、上記交流入力のゼロクロス点を検知するゼロクロス検知回路と、上記露光ランプの通電をオン・オフするスイッチング手段と、このスイッチング手段のオン・オフを制御する制御手段と、上記露光ランプの印加電圧を検出する印加電圧検出回路と、上記交流電源の電圧を検出する電源電圧検出回路とを有する複写機の照明制御装置において、上記制御手段が、上記スイッチング手段のトリガをオンするタイミングを決める位相角タイマと上記スイッチング手段のトリガをオン・オフする周期を監視する周期タイマとを具備し、上記スイッチング手段のトリガが、上記位相角タイマによりオンし、トリガオフ時は上記周期タイマが所定の時間以上計数した後に出力された次のゼロクロス信号のタイミングと周期タイマの上限設定値を計数したタイミングの何れか早い方に対応してトリガオフし、上記制御手段はそのトリガオフと同時に、次のトリガオンを決める位相角タイマと次のオン・オフを監視する周期タイマをスタートさせ、トリガオフが周期タイマにより行われた場合、所定の時間内にゼロクロス信号が出力されたとき既にスタートしている位相角タイマをリセットしスタートさせ、上記位相角タイマの値を、上記スイッチング手段がトリガオンしたときに上記印加電圧検出回路で検出したランプ電圧と、交流電源の９０度または２７０度位相時の電源電圧検出回路による検出電圧より算出するようにした。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、電源電圧検出回路による検出を、交流電源の９０度または２７０度位相時に限らず、ゼロクロス信号発生から次のゼロクロス信号発生まで行い、その値をピークホールドすることで得られる値を上記位相角タイマ値算出に用いるようにした。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、露光ランプ点灯開始直前の電源電圧検出を行い、この検出電圧と、露光ランプ点灯中毎サイクルごとに検出される電源電圧値との比較結果を上記位相角タイマ値算出に用いるようにした。
【００１６】
【実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明にかかる画像形成装置の照明制御装置の実施例について説明する。
本実施の形態は、図１３に示すような画像形成プロセスを持つ複写機等の画像形成装置において、原稿画像を光学走査するための照明用光源としての露光ランプ２が、図１に示すような回路で制御される。図１に示す回路は、図１４に示した従来の回路に、電源電圧検出回路３２が付加されたもので、トランス１８とゼロクロス回路１９の間から全波整流器３１を介して上記電源電圧検出回路３２が接続され、電源電圧検出回路３２の検出信号がマイコン２０へ入力されるようになっている。マイコン２０は、露光ランプ２への通電をオン・オフするスイッチング手段１３を制御する制御手段として機能するもので、上記スイッチング手段１３のトリガをオンするタイミングを決める位相角タイマと、上記スイッチング手段１３のトリガをオン・オフする周期を監視する周期タイマを具備している。上記ゼロクロス回路１９に全波整流器が用いられているのであれば、上記全波整流器３１を省略して上記ゼロクロス回路１９の全波整流器に電源電圧検出回路３２を接続してもよい。
【００１７】
本発明にかかる画像形成装置の照明制御装置の一実施形態の制御フローを図２、図３に示す。この制御フローは図１に示す回路のマイコン２０内で実施される。図２中、「位相角割り込み」は位相角タイマが設定されたタイマ値を計数したとき発生し、「ゼロクロス割り込み」はゼロクロス信号が出力されたとき発生する。図３において、「周期割り込み１」は周期タイマが設定されたタイマ上限値を計数したとき発生する。また、「周期割り込み２」は交流電源の位相角９０度または２７０度に相当する時間を周期タイマが計数したとき、例えば交流電源の周波数が５０［Ｈｚ］であれば、周期タイマが５［ｍｓ］計数したとき発生するものである。以下、正常時と異常時の制御波形の図を参照しながら図２、図３に示す制御フローについて説明する。
【００１８】
図４に示す制御波形は正常時の動作をあらわしたものである。まず、位相角タイマと周期タイマがスタートしている状態から説明する。発生する割り込みとして、位相角割り込みと周期割り込み２のどちらが先かはそのときの位相角タイマにセットされている値による。ここでは仮に図４の例に従い周期割り込み２が先とする。周期割り込み２では、図３（ｂ）に示すステップＳ４１により、電源電圧検出回路３２で電源電圧をサンプリングし、その値をＶｓとする。次にステップＳ４２にて、次の式（１）により次回位相角タイマの補正値Δｔを計算する。
Δｔ＝−α（Ｖｓ−Ｅ）・・・・（１）
ここで、Ｅ：定常時の電源電圧、α：定数
なお、仮に画像形成装置の電源電圧の定格が１００［Ｖ］とすると、位相９０度または２７０度の電圧Ｅは約１４１［Ｖ］となる。また定数αは、電源電圧の変動によりどれだけゼロクロス点がずれるかを示すその回路特有の値である。図４の例では、正常時であるのでΔｔ＝０となる。
【００１９】
次に、位相角タイマが設定されたタイマ値を計数すると、位相角割り込みが入力される。図２（ａ）に示すステップＳ１１において、ランプＯＮ指示があるかどうかをチェックし、ランプＯＮ指示があれば、ステップＳ１２においてトリガ出力をＯＮする。トリガ出力ＯＮで、図１に示すスイッチング手段１３が瞬時にＯＮし、露光ランプ２に通電される。このとき、印加電圧検出回路１７でランプ印加電圧をサンプリングし（ステップＳ１３）、次回の位相角タイマ値ｔＬを計算する（ステップＳ１４）。なお、ランプ印加電圧のサンプリング方法、上記位相角タイマ値ｔＬの算出方法については、従来より種々の方法があるが、どの方法でも問題ない。
【００２０】
次に、交流入力波形が正常であれば、ゼロクロス信号によるゼロクロス割り込みが入力される。図２（ｂ）に示すステップＳ２１、ステップＳ２６により周期タイマの計数値をチェックし、この計数値が所定の許容値内に入っているかどうかチェックする。ステップＳ２１で示したＡ［ｍｓ］、ステップＳ２６で示したＢ［ｍｓ］の値は、例えば、入力交流電源周波数が５０［Ｈｚ］のとき、画像形成装置としての機械仕様で許容周波数が４５〜５５［Ｈｚ］であったとすると、Ａ［ｍｓ］を１．０１［ｍｓ］（５５−５０［Ｈｚ］分）とし、Ｂ［ｍｓ］を９．０９［ｍｓ］（４５［Ｈｚ］分）と設定し、上記ステップＳ２１、ステップＳ２６により周期タイマの計数値が上記設定された範囲内に入っているかどうかをチェックすることになる。こうすることで、ゼロクロス割り込みが正常に入っている図４の制御では、制御フロー図２（ｂ）において、ステップＳ２１、ステップＳ２６を経て、ステップＳ２７に進むことになり、トリガ出力ＯＦＦにする。トリガ出力ＯＦＦにより、図１におけるスイッチング手段１３がオフ状態となる。次に周期タイマをリセットしかつスタートをかける（ステップＳ２８、Ｓ２９）。また同時に、ステップＳ２３において、位相角タイマ値ｔを次の式（２）で補正する。
ｔ＝ｔＬ＋ｔ・・・・（２）
この図４の例では、正常時の動作であるので、ｔ＝ｔＬ（Δｔ＝０）となる。補正計算後、ステップＳ２４、Ｓ２５にて位相角タイマに値をセットしてスタートをかけ、次回の位相角割り込みまたは周期割り込み２を待つことになる。なお、この正常時の動作では、図３（ａ）に示す周期割り込み１は全く使わない。
【００２１】
次に異常時の動作として、図５に示した状態について説明する。図５に示す例は、交流入力波形のゼロクロス点近傍にノイズが乗ってしまい、ゼロクロス信号が欠落してしまった例である。正常時同様、位相角タイマと周期タイマが動いている状態から説明すると、まず、発生する割り込みとしては、位相角割り込みと周期割り込み２であり、これらのどちらが先かはそのときの位相角タイマにセットされている値による。ここでは仮に図５に示す例に従い周期割り込み２が先とする。正常時の場合と同様に、図３（ｂ）に示すステップＳ４１、Ｓ４２により電源電圧をサンプリングし、次回位相角タイマ補正値Δｔを式（１）により算出する。なお、この図５の例も正常時と同様に電源電圧の変動は起こっていないので、Δｔ＝０である。
【００２２】
次に、位相角割り込みが入力され、図２（ａ）に示す制御フローに沿って正常時と同様にステップＳ１１からＳ１４までが問題なく行われ、次回位相角タイマ値ｔＬが算出される。
【００２３】
次に、正常時であれば、ゼロクロス割り込みが入力されるが、図５に示す例ではゼロクロス付近のノイズによって、ゼロクロス信号が欠落しているので、ここでは周期タイマが上限値を計数し、周期割り込み１が入力される。周期割り込み１の入力により図３（ａ）に示すステップＳ３１によりトリガ出力はオフされ、図１におけるスイッチング手段１３がオフ状態になる。次にステップＳ３２で位相角タイマ値ｔを次の式（３）にて算出する。
ｔ＝ｔＬ・・・・（３）
タイマ値ｔにはランプ印加電圧ｔＬの値が代入され、補正値Δｔは計算に用いられていない。これは、補正値Δｔが電圧変動によるゼロクロス割り込みのずれを補正するためのものであるためで、周期割り込み１のフローでは上記補正値Δｔを適用していない。上記のようにして位相角タイマ値が算出されると、ステップＳ３３で位相角タイマ値をセットし、ステップＳ３４で位相角タイマをスタートさせ、同時に周期タイマもスタートさせ（ステップＳ３５）、次の位相角割り込み、もしくは周期割り込み２待ちとなる。この動作フローによりランプトリガがＯＮしたままになるようなことはなく、ランプ制御として異常動作となることが回避される。
【００２４】
次に異常時の動作として、図６に示した状態について説明する。図６に示す例は、交流入力波形のゼロクロス点近傍ではない位置にノイズが乗ることによって、ゼロクロス回路が誤検知してしまい、予定外の位置にゼロクロス信号が入力される場合の例である。図２に示す制御フローによれば、直ちに、ゼロクロス割り込みが入力される。そこで、ステップＳ２１、Ｓ２６において、周期タイマの計数値がチェックされ、前述したようにＡ［ｍｓ］（１．０１［ｍｓ］）以下でありかつＢ［ｍｓ］（９．０９［ｍｓ］）以上の範囲内でないと、トリガをオフするステップＳ２７には進まない。この場合、ゼロクロス点近傍でない位置でゼロクロス割り込みが入力されるので、Ａ［ｍｓ］からＢ［ｍｓ］までの範囲から外れ、ステップＳ２２、Ｓ２６でのチェックからリターンへ抜けることになる。他の制御フローとしては正常時と全く同じ流れとなり、ランプ制御として異常動作とはならない。
【００２５】
次に異常時の動作として、図７に示した状態について説明する。図７に示す例は、外部ノイズや内部の交流負荷などによって交流入力波形が歪んでしまい、ゼロクロス信号が交流入力の真のゼロクロス点よりも遅延してしまった場合の例である。まず、図３に示す制御フローにより周期割り込み２の処理が行われ、トリガ出力をＯＦＦとしたあとステップＳ２３で位相角タイマ補正値Δｔが算出される。なお、この図７の例では電源電圧波形が歪んでいるので、サンプリング電圧Ｖｓが定格電圧と異なっており、Δｔは０にはならない。
【００２６】
次に、図２（ａ）に示す位相角割り込みの処理（ステップＳ１１〜Ｓ１４）が正常時と同様に行われる。次に、本来ならゼロクロス割り込みが入力されるが、図７に示すようにゼロクロス信号が交流入力の真のゼロクロス点よりも遅延することにより周期タイマによる周期割り込み１が先に入力される。これにより、図３（ａ）に示すステップＳ３１〜Ｓ３５において、トリガオフ、位相角タイマ値ｔの算出、位相角タイマのスタート、周期タイマの再スタートがなされる。
【００２７】
そして、数ｍｓ遅れてゼロクロス信号が出力されると、ゼロクロス割り込みが入力され、図２（ｂ）に示すように、まず周期タイマのチェックがステップＳ２１にて行われる。このとき機械としての許容周波数内を目安として、Ａ［ｍｓ］（１．０１［ｍｓ］）以内であれば、ステップＳ２２に抜け、位相角タイマのリセット、スタートをかける。この際、ステップＳ２３において、位相角タイマ値の補正計算が式（２）により行われ、前述したように０でないΔｔ値により、ゼロクロス信号が遅延した分、位相角タイマ値を少なく補正し、次回位相角割り込みが適切なタイミングで起こるように補正する。なお、周期監視を続けるため、このとき周期タイマのリセット、スタートはかけない。ステップＳ２１、Ｓ２６にて、もし許容周波数外であればリターンを返すだけで、位相角タイマのリセット、スタートは行われない。この後、どちらにせよ、位相角タイマ、周期タイマは動いており、次の位相角割り込み、もしくは周期割り込み２を待つことになり、ランプ制御として異常動作は起こらない。
【００２８】
次に、異常時の動作として、図８に示した状態について説明する。図８は、交流入力波形に１サイクルもしくは数サイクルのみの電圧変動が起こった場合の例で、図１６で従来技術の不具合を説明した場合と同じである。この場合、電圧変動が起こった直後のゼロクロス信号が位置ずれを起こしている。前述のゼロクロス信号が実際のゼロクロスよりも遅延してしまう例とは異なる。
【００２９】
図８に示す例では周期割り込み２が位相角割り込みよりも先に出力され、まず、図３（ｂ）に示す制御フローに示す周期割り込み２の処理が行われ、ステップＳ４２で位相角タイマ補正値Δｔが算出される。この図８の例では電源電圧波形が降下しているので、サンプリング電圧Ｖｓが定格電圧を下回っており、Δｔは式（１）により正の０でない値となる。
【００３０】
次に、図２（ａ）に示す位相角割り込みの処理（ステップＳ１１〜Ｓ１４）が正常時と同様に行われる。ただし、印加電圧としては、図８と図１６を比較しても確認できるが、正常時よりも小さい印加電圧となってしまっている。なお、ゼロクロス信号の位置ずれの程度によっては、正常時と同様に、位相角割り込みが周期割り込み２よりも先の場合もある。
【００３１】
次に、次のゼロクロス割り込みが入力されるが、電圧の降下により、本来のゼロクロス位置よりも早いタイミングでゼロクロス割り込みが入力されており、位置ずれを起こしている。しかしながら、制御フローとしては、正常時と同様に図２（ｂ）に示すようにステップＳ２１、Ｓ２６〜Ｓ２９、Ｓ２３と進んで処理されていく。ただし、この際ステップＳ２３において、位相角タイマｔの補正が計算式（２）により行われ、補正計算前のｔＬよりも大きい値に補正される。そのため、位相角割り込みが図８に示すように発生する。図８に示すランプ印加電圧波形を図１６に示すランプ印加電圧波形と比較すると、図１６に平行斜線で示す部分が補正されており、その違いを明確に確認することができる。これにより、電源電圧変動によるランプ印加電圧の定常状態への復帰時間を早めることができ、応答性のよいランプ制御が可能となる。
【００３２】
なお、図８では電圧が降下した場合の電圧変動について示したが、電圧が上昇した場合は、ゼロクロス割り込みが遅れた形で位置ずれを起こす。この場合、図３（ｂ）の周期割り込み２に示すフローの補正値計算において、Δｔが負の０でない値となり、位相角タイマは小さい値に補正されることで、適切な位相角割り込みのタイミングが得られる。この補正は、図７に示したゼロクロス信号の遅延の場合に含まれて行われている。
【００３３】
以上説明した制御により、正常時だけでなく、ゼロクロス信号の欠落、誤検知、遅延、位置ずれといった４つの異常時全てについても、露光ランプへの通電のオン・オフを正しい周期で行うことができ、露光ランプのフル点灯やフル消灯、また印加電圧の変動といった現象を確実に防止することができ、信頼性の高い照明制御が可能となる。
【００３４】
ところで、電源電圧の変動については各種の形態がある。電源電圧変動の各種形態を図９に示す。図９に示す波形ａが正常時を表しており、波形ｂは電圧が降下した場合、ｃは電圧が上昇した場合を表している。これらの現象については、前述した制御方法で対処できることは図８にて説明したとおりである。しかし、ｄで示す波形のように、位相９０度または２７０度を過ぎたところに電圧変動のピークＡがある場合、これまで説明してきた制御方法では対処できない。これをさらに説明する。電源電圧のサンプリングは位相９０度もしくは２７０度で行われるため、上記波形ｄのように位相９０度または２７０度を過ぎたところに電圧変動のピークがある場合には、正常時とそれ程と違わない検出値となる。しかしながら、ｄで示す波形では、位相９０度または２７０度を過ぎたところで電圧変動のピークＡがきており、ゼロクロス信号のタイミングを決める基準電圧でみると、正常時というよりは、上記波形ｃで示すような電圧が上昇した状態に近いレベルとなっている。このため、前述した制御方法では、本来補正したいΔｔ値よりも小さい、０に近い値すなわち正常時の値となってしまい、この場合、従来技術と変わらない現象が生じてしまうことになる。
【００３５】
そこで、図１０〜図１２に示すフローでは、上記の現象に対処するために、以下の制御を行うようになっている。図１０、図１１に示した制御フローは、図２、図３に示した制御フローにおいて、ゼロクロス割り込みと周期割り込み２を変更したものである。前述した制御方法では、位相９０度および２７０度で発生する周期割り込み２を用いて、その瞬間の電源電圧のみをサンプリングしていたが、この制御フローでは、図１１に示す周期割り込み２により、電源電圧のサンプリングをスタートさせている（ステップＳ５４）。このスタート指令により、制御サイクル（５０［Ｈｚ］電源であれば、１０［ｍｓ］）よりも短い一定周期でサンプリングを行わせる。
【００３６】
なお、電源電圧サンプリングストップは、図１０に示すゼロクロス割り込み中のフローで、位相角タイマリセット（ステップＳ２２）、または周期タイマスタート（ステップＳ２９）によりステップＳ５１にて行う。すなわち、電源電圧波形の位相約９０度から１８０度の間または２７０度から３６０度の間で、電源電圧サンプリングを続けていることになる。この間でのサンプリングが終了すると、ステップＳ５２にて、その間のサンプリングのピーク値を取り出す。すなわち、上記サンプリングの間ピークホールドし、そのピーク値を摘出する。このピーク値をＶｓとする。これによって、図９で説明した本来のピーク位置からずれた位置に現れるピークＡをとらえることが可能となる。あとの制御フローとしては、前述の制御と同じく補正計算式（１）を実行することで、位相角タイマ値の補正を行っている。
【００３７】
なお、この場合のタイミングチャートとしては、図４〜図８に示したものと変わることはない。
また、サンプリング期間は位相９０度から１８０度または２７０度から３６０度としたが、これはゼロクロス信号の発生に関わる区間が、ハード的に決まってくるためであり、ゼロクロス信号ごとにスタート・ストップさせるのでも構わない。上記サンプリング期間は、位相９０度から１８０度までと、位相２７０度から３６０度までのどちらか一方だけでもよいが、制御の精度をより高めるためには、位相９０度から１８０度までと２７０度から３６０度までの両者においてそれぞれサンプリングし、各サンプリング信号ごとに位相角タイマ値の補正を行うようにするとよい。
【００３８】
以上の制御で、図９に曲線ｄで示すような電圧変動に対しても、位相角割り込みの適切なタイミングをとることができ、前述の制御よりも、より精密で、より確実な制御が可能となる。
【００３９】
以上説明してきた２つの実施の形態にかかる制御は、ゼロクロス信号の欠落、誤検知、遅延、位置ずれについて対処してきたものである。しかしながら、ゼロクロス信号の位置ずれ補正では、現象として、定格電源電圧で機器が動いている状態で、内部負荷や外部負荷により、１サイクルもしくは数サイクルの電圧変動が起こったときに対処するものである。従って、ある一定時間継続的に、定格電源電圧よりも高かったり、低かったりする、電源事情の悪い環境では、これに対処しきれるものではない。ランプ印加電圧によるフィードバックが掛かっているので、それなりの制御は可能であるが、フィードバックの掛かっていないソフトスタート時などは印加電圧の立ち上げ時間が変わってしまい、画像品質に影響を与えかねないのである。
【００４０】
そこで、以下に説明するような制御を行うとよい。図１２に示す制御フローは、図２もしくは図１０に示した制御フローにおいて、位相角割り込みを変更したものである。本制御フローの位相角割り込みが入力されると、まず、ステップＳ１１にてランプＯＮ指示があるかどうかをチェックし、もしランプＯＮ指示が出ていれば、ステップＳ６１に進み、ランプＯＮ指示が出てから１サイクル目かどうかをチェックする。もし、１サイクル目であれば、ランプＯＮ指示を受けた直前の周期割り込み２もしくはゼロクロス割り込み中の電源電圧サンプリング値Ｖｓを電源基準電圧として定常時の電源電圧Ｅへ代行する。換言すれば、露光ランプ点灯開始直前の電源電圧検出を行い、この検出電圧と、露光ランプ点灯中毎サイクルごとに検出される電源電圧値との比較結果を上記位相角タイマ値算出に用いることになる。この後の制御はランプＯＮ指示が解かれるまで、前述の２つの実施の形態における制御と同じフローとなるが、式（１）の計算において、今までの定格電源電圧基準の補正からランプ点灯直前の電源電圧基準へ変わったことになる。
【００４１】
これにより、ランプ点灯直前の電源電圧の情報を取り入れることができるので、前述の２つの実施の形態における制御にはできなかった、ある一定時間、定格電源電圧よりも高かったり、低かったりするという電源事情の悪い環境下での電圧変動にも対処することができ、より一層信頼性の高い画像形成装置における照明制御が可能となる。
【００４２】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、複写機等の画像形成装置の照明制御装置において、ゼロクロス信号の欠落、ゼロクロス信号の誤検知、ゼロクロス信号の遅延といった現象による制御の異常を防止することができるとともに、１サイクルもしくは数サイクルの交流入力電圧の変動によるゼロクロス信号の位置ずれが発生してしまった場合でも、位相角タイマおよび周期タイマを補正することで、ランプ印加電圧の電源電圧変動に対する応答性が向上し、形成された画像に白すじや黒すじが発生することを防止することができ、より信頼性の高い画像形成装置の照明制御装置を実現することができる。
【００４３】
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、電源電圧の監視を１サイクル１ポイントから複数ポイントに変えているため、電源電圧変動をより正確にとらえることが可能となり、請求項１記載の発明の効果に加え、位相角タイマおよび周期タイマの補正をより精度高く行うことで、より信頼性の高い画像形成装置の照明制御装置を実現することができる。
【００４４】
請求項３記載の発明によれば、請求項１または２記載の発明において、露光ランプの点灯直前の電源電圧の状態を検出することで、電源電圧の情報を取り入れることができるので、請求項１または２記載の発明による制御にはできなかった、ある一定時間、定格電源電圧よりも高かったり、低かったりするという電源事情の悪い環境下での電圧変動に対処することができ、より一層信頼性の高い画像形成装置の照明制御装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる画像形成装置の照明制御装置に適用可能な電気回路の例を示すブロック図である。
【図２】本発明にかかる画像形成装置の照明制御装置の実施の形態の動作を示すフローチャートである。
【図３】同上実施の形態の他の動作を示すフローチャートである。
【図４】上記実施の形態の動作を示すタイミングチャートである。
【図５】上記実施の形態の別の動作を示すタイミングチャートである。
【図６】上記実施の形態のさらに別の動作を示すタイミングチャートである。
【図７】上記実施の形態のさらに別の動作を示すタイミングチャートである。
【図８】上記実施の形態のさらに別の動作を示すタイミングチャートである。
【図９】電源電圧変動の各種の形態を示す波形図である。
【図１０】本発明にかかる画像形成装置の照明制御装置の別の実施の形態の動作を示すフローチャートである。
【図１１】同上実施の形態の他の動作を示すフローチャートである。
【図１２】同上実施の形態のさらに他の動作を示すフローチャートである。
【図１３】一般的な画像形成装置の例を概略的に示す正面図である。
【図１４】従来の画像形成装置の照明制御装置に用いられる電気回路の例を示すブロック図である。
【図１５】従来の画像形成装置の照明制御の例を示すタイミングチャートである。
【図１６】従来の画像形成装置の照明制御の問題点を説明するためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
２露光ランプ
１１交流電源
１３スイッチング手段
１４トリガ回路
１７印加電圧検出回路
１９ゼロクロス検知回路
２０マイコン
３２電源電圧検出回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an illumination control device in an image forming apparatus such as a copying machine or a facsimile.
[0002]
[Prior art]
In an illumination control device of an image forming apparatus such as a copying machine or a facsimile, phase control is generally performed in order to precisely control the amount of light from an exposure lamp. The phase control basically controls the power applied to the exposure lamp by adjusting the duty between the energization time and the non-energization time of each cycle of the AC waveform. Hereinafter, an example of an illumination control device in a conventional image forming apparatus will be described.
[0003]
FIG. 13 is a diagram for explaining an image forming process of a copying machine as an image forming apparatus. In FIG. 13, as is well known, the document is set on the contact glass 1, and the illumination light emitted from the exposure lamp 2 as an illumination light source below the contact glass 1 illuminates the document. The illumination light is reflected by the document surface, reflected by the first mirror 3a, the second mirror 3b, and the third mirror 3c, passes through the lens 4, and is reflected by the fourth mirror 3d, the fifth mirror 3e, and the sixth mirror 3f. The photosensitive drum 5 is reached. As a result, an image of the original surface is formed on the photosensitive drum 5. At that time, the first scanner 6 equipped with the exposure lamp 2 and the first mirror 3 a scans along the original surface, and the second scanner 7 equipped with the second mirror 3 b and the third mirror 3 c serves as the first scanner 6. Scanning along the document surface at half the speed, and the photosensitive drum 5 rotates in synchronization with the scanning, whereby an image of the document is formed on the surface of the photosensitive drum 5 as an electrostatic latent image. Go. The electrostatic latent image formed on the surface of the photosensitive member 5 is developed with toner, the toner image is transferred to a sheet, and the image is formed on the sheet by fixing it by thermocompression.
[0004]
In the image forming process described above, energization to the exposure lamp 2 used in the process of optically scanning the document image is controlled by a circuit as shown in FIG. In FIG. 14, the exposure lamp 2 is connected to the AC power supply 11 through a relay 12 that can cut off the circuit, a bidirectional switching element 13 such as a triac, and a fuse 21 in series. The primary side of the transformer 15 is connected to both ends of the exposure lamp 2, and the voltage applied to both ends of the exposure lamp 2 is stepped down by the transformer 15. The secondary side of the transformer 15 is full-wave rectified by a full-wave rectifier 16 and converted to direct current. This DC voltage is input to the applied voltage detection circuit 17, and a detection voltage signal from the applied voltage detection circuit 17 is input to a microcomputer (or a microcontroller, hereinafter referred to as “microcomputer”) 20 as control means. A zero cross detection circuit 19 is also connected to the AC line via a transformer 18, and the microcomputer 20 triggers on the basis of the detection voltage with the zero cross signal detected by the zero cross detection circuit 19 as a basic control timing. The bidirectional switching element 13 is on / off controlled through the circuit 14. By such a circuit, control for making the light quantity from the exposure lamp 2 constant is performed.
[0005]
FIG. 15 shows a control waveform by the control circuit. As shown in FIG. 15, first, a zero cross signal is generated at each zero cross point by the zero cross detection circuit 19 with respect to an AC input waveform (AC input waveform), and the microcomputer 20 synchronizes with this zero cross signal and a phase angle timer. Start. In the phase angle timer, a time corresponding to the duty of the energization time and the non-energization time is set based on the voltage value detected in advance by the voltage detection circuit 17, and the phase angle timer is set. When the time is counted, a timer interrupt is generated. The trigger circuit 14 is turned on by this timer interruption, the bidirectional switching element 13 is turned on, and the AC power supply 11 is energized to the lamp 2. When the AC input voltage drops to near the zero cross point, the next zero cross signal is generated, the microcomputer 20 turns off the trigger circuit 14 and turns off the exposure lamp 2, and the phase angle timer is reset again. Will be started. In such a control cycle, a lamp detection voltage as shown at the bottom of FIG. 15 is obtained, and the lamp light quantity becomes substantially constant.
[0006]
However, in the case of a copying machine or the like, a commercial power supply is generally used for the AC input voltage, and the waveform is not necessarily a clean sine wave. For this reason, when the zero cross signal obtained from the commercial power supply waveform is 50 [Hz], for example, the period should be constant at 10 [msec] period, but the period may be irregular or There may be a phenomenon such as disconnection. If this phenomenon occurs, the phase of the zero cross signal and the AC input will be different, so that the energization state of one cycle or more will continue without switching on / off the energization of the lamp, or the non-energization state may be It will continue. As a result, in an image forming apparatus such as a copying machine, a white band or a black band may be generated in the formed image, and further, the entire surface may be a blank paper image or an entire black image.
[0007]
Various techniques have been proposed to deal with such a phenomenon. For example, there are techniques described in JP-A-63-95850 and JP-A-8-69327. The technology described in Japanese Patent Laid-Open No. Sho 63-95850 deals with a case where a zero-cross signal is lost. When a zero-cross signal is monitored using a timer and a zero-cross signal is detected, the timer changes the zero-cross signal. An alternative interrupt signal is generated, and a timer that determines the duty of the lamp applied voltage waveform is started by this interrupt signal. The technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 8-69327 is a technique for dealing with a so-called instantaneous power supply interruption in which an AC power supply is instantaneously turned off, although a control target is not an exposure lamp but a fixing heater of a copying machine. And is relevant to the present invention. That is, the heater temperature is controlled by controlling the energization of the heater at a predetermined timing from the time of detection of the zero cross point, and when the zero cross signal is missing and it is determined that the polarity inversion of the AC power supply is not longer than the predetermined time In this case, the energization to the fixing heater is stopped, and then the energization to the fixing heater is started when the polarity of the AC power supply is recovered and the polarity is reversed.
[0008]
Although not disclosed yet, the invention according to Japanese Patent Laid-Open No. 8-275951, Japanese Patent Laid-Open No. 9-24599, and Japanese Patent Laid-Open No. 9-134906 previously filed by the present applicant is also applied when the AC input waveform is disturbed. It is each example of the countermeasure of AC power supply control. In the invention described in Japanese Patent Laid-Open No. 8-275951, when the exposure lamp is turned on and the switching means is turned on in order to cope with the case where the zero cross circuit has erroneously detected due to the occurrence of noise at a position not near the zero cross point. Only the switching means is controlled in synchronization with the zero-cross signal output from the zero-cross detection circuit. In order to cope with the case where the zero cross signal is delayed from the actual zero cross of the AC input voltage due to the fluctuation of the AC input voltage, the invention according to the above Japanese Patent Laid-Open No. 9-24599 moves the period timer simultaneously with the phase angle timer to Is delayed, the switching means is turned off by the period timer. In addition, the invention according to the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-134906 moves the period timer together with the phase angle timer in order to cope with three control abnormalities such as missing zero-cross signal, false detection and delay, and its reset / start method and phase The start method of the angle timer has been devised.
Each of the inventions described in the above publications and the inventions according to the above applications are examples of a method for controlling an AC power supply when an AC input waveform is disturbed.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The techniques described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-95850 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-69327 are countermeasures when a zero-cross signal is lost, and the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-275951 is provided at a position not near the zero-cross signal. This is a countermeasure for false detection of the zero cross signal. The technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 9-24599 deals with a delay due to zero-cross signal false detection and input voltage fluctuation. Further, the technique according to Japanese Patent Laid-Open No. 9-134906 addresses three phenomena such as missing zero-cross signals, erroneous detection of zero-cross signals, and delay of zero-cross signals.
The above five techniques can prevent abnormal control when the phenomenon that each of them is trying to deal with does not occur, and white and black bands, and white and black images are not generated in the formed image. .
[0010]
However, when voltage fluctuation occurs only in one cycle or several cycles of the AC power supply due to an internal load of the machine or an overload outside the power supply, the following problems may occur. When a voltage fluctuation as shown by a broken line in the uppermost stage of FIG. 16, for example, a voltage drop occurs in one cycle, the above five techniques first cause a positional shift of the zero cross signal immediately after the voltage fluctuation occurs. This positional shift of the zero cross signal is different from the phenomenon in which the zero cross signal is delayed. Since the phase angle timer and the period timer are started with the same values as in the steady state, the timing at which these timers stop is also shifted, and the lamp applied voltage waveform becomes a waveform as shown in the lowermost stage of FIG. As is apparent from this waveform diagram, voltage fluctuations in the AC input waveform are also added in conjunction with the rise in timing of the ramp applied voltage waveform, and there are differences in the hatched portions compared to the steady state. Even if such a difference occurs, the detection signal of the applied voltage detection circuit 17 is fed back to the control cycle, so that it gradually returns to the steady state. However, since the amount of light emitted from the lamp fluctuates temporarily or not, white streaks and black streaks may occur in the formed image.
[0011]
The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and in an illumination control device of an image forming apparatus such as a copying machine, due to phenomena such as missing zero-cross signals, false detection of zero-cross signals, and delay of zero-cross signals. By correcting the phase angle timer and period timer even if the zero-cross signal misalignment occurs due to voltage fluctuations within one cycle or several cycles of the AC input voltage, while preventing exposure lamp control abnormalities An illumination control device for an image forming apparatus capable of improving the responsiveness to fluctuations in the power supply voltage applied to the lamp, preventing the occurrence of white streak images and black streak images, and improving the reliability of the device. The purpose is to do.
[0012]
It is another object of the present invention to provide an illumination control device for an image forming apparatus that can correct the phase angle timer and the cycle timer with higher accuracy, and can further improve the reliability of the device. .
The present invention also makes it possible to take in power supply voltage information by detecting the state of the power supply voltage immediately before the exposure lamp is turned on, so that the power supply voltage is other than the rated voltage or under an environment where the power supply situation is bad. However, an object of the present invention is to provide an illumination control device for an image forming apparatus that can cope with the above problem and further improve the reliability of the device.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is directed to an exposure lamp driven by an AC input from an AC power source, a zero cross detection circuit for detecting a zero cross point of the AC input, and energization of the exposure lamp. Switching means for turning on / off, control means for controlling on / off of the switching means, applied voltage detection circuit for detecting the applied voltage of the exposure lamp, and power supply voltage detection circuit for detecting the voltage of the AC power supply The control means comprises a phase angle timer that determines the timing for turning on the trigger of the switching means and a period timer for monitoring the period for turning on and off the trigger of the switching means. The trigger of the switching means is turned on by the phase angle timer, and when the trigger is off, the periodic timer is The trigger is turned off in response to the timing of the next zero cross signal output after counting for a certain time or the timing of counting the upper limit set value of the cycle timer, whichever comes first. When the phase angle timer that determines the trigger on and the periodic timer that monitors the next on / off are started and the trigger off is performed by the periodic timer, the phase angle that is already started when the zero cross signal is output within the predetermined time The timer is reset and started, and the value of the phase angle timer is detected with the ramp voltage detected by the applied voltage detection circuit when the switching means is triggered on, and the power supply voltage detection circuit at the 90-degree or 270-degree phase of the AC power supply. It was made to calculate from the detection voltage by.
[0014]
The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, wherein the detection by the power supply voltage detection circuit is not limited to the 90-degree or 270-degree phase of the AC power supply, but from the zero-cross signal generation to the next zero-cross signal generation, A value obtained by peak-holding the value is used for calculating the phase angle timer value.
[0015]
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the power supply voltage is detected immediately before the start of exposure lamp lighting, and the detected voltage and a power supply voltage value detected for each cycle during exposure lamp lighting. The comparison result was used for the calculation of the phase angle timer value.
[0016]
Embodiment
Embodiments of an illumination control apparatus for an image forming apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
In this embodiment, in an image forming apparatus such as a copying machine having an image forming process as shown in FIG. 13, an exposure lamp 2 as an illumination light source for optically scanning a document image is as shown in FIG. Controlled by circuit. The circuit shown in FIG. 1 is obtained by adding a power supply voltage detection circuit 32 to the conventional circuit shown in FIG. 14. The power supply voltage detection circuit is provided between the transformer 18 and the zero cross circuit 19 via a full-wave rectifier 31. 32 is connected, and a detection signal of the power supply voltage detection circuit 32 is input to the microcomputer 20. The microcomputer 20 functions as control means for controlling the switching means 13 for turning on / off the energization of the exposure lamp 2, and includes a phase angle timer that determines the timing for turning on the trigger of the switching means 13, and the switching means 13. A period timer for monitoring a period for turning on / off the trigger is provided. If a full-wave rectifier is used for the zero-cross circuit 19, the full-wave rectifier 31 may be omitted and the power supply voltage detection circuit 32 may be connected to the full-wave rectifier of the zero-cross circuit 19.
[0017]
A control flow of an embodiment of the illumination control device of the image forming apparatus according to the present invention is shown in FIGS. This control flow is performed in the microcomputer 20 of the circuit shown in FIG. In FIG. 2, the “phase angle interrupt” occurs when the timer value set by the phase angle timer is counted, and the “zero cross interrupt” occurs when the zero cross signal is output. In FIG. 3, “periodic interrupt 1” occurs when the timer upper limit value set by the periodic timer is counted. Further, “periodic interrupt 2” indicates that when the period timer counts the time corresponding to the phase angle of 90 degrees or 270 degrees of the AC power source, for example, if the frequency of the AC power source is 50 [Hz], the period timer is 5 [ms. It occurs when counting. The control flow shown in FIGS. 2 and 3 will be described below with reference to control waveform diagrams at normal time and abnormal time.
[0018]
The control waveform shown in FIG. 4 represents the normal operation. First, the state where the phase angle timer and the period timer are started will be described. As an interrupt to be generated, which one of the phase angle interrupt and the periodic interrupt 2 is first depends on the value set in the phase angle timer at that time. Here, it is assumed that the periodic interrupt 2 is first according to the example of FIG. In periodic interrupt 2, the power supply voltage is sampled by the power supply voltage detection circuit 32 in step S41 shown in FIG. 3B, and the value is set to Vs. Next, in step S42, the correction value Δt of the next phase angle timer is calculated by the following equation (1).
Δt = −α (Vs−E) (1)
Where E: power supply voltage at steady state, α: constant
If the power supply voltage rating of the image forming apparatus is 100 [V], the voltage E with a phase of 90 degrees or 270 degrees is about 141 [V]. Further, the constant α is a value peculiar to the circuit indicating how much the zero cross point is shifted due to the fluctuation of the power supply voltage. In the example of FIG. 4, since it is normal, Δt = 0.
[0019]
Next, when the timer value set by the phase angle timer is counted, a phase angle interrupt is input. In step S11 shown in FIG. 2A, it is checked whether there is a lamp ON instruction. If there is a lamp ON instruction, the trigger output is turned ON in step S12. When the trigger output is ON, the switching means 13 shown in FIG. 1 is instantaneously turned ON, and the exposure lamp 2 is energized. At this time, the applied voltage detection circuit 17 samples the lamp applied voltage (step S13), and calculates the next phase angle timer value tL (step S14). There are various conventional methods for sampling the applied voltage of the lamp and calculating the phase angle timer value tL, but any method is acceptable.
[0020]
Next, if the AC input waveform is normal, a zero cross interrupt by a zero cross signal is input. The count value of the cycle timer is checked in steps S21 and S26 shown in FIG. 2B, and it is checked whether or not the count value is within a predetermined allowable value. The values of A [ms] shown in step S21 and B [ms] shown in step S26 are, for example, an allowable frequency of 45 to 45 in the machine specifications as the image forming apparatus when the input AC power supply frequency is 50 [Hz]. Assuming 55 [Hz], A [ms] is set to 1.01 [ms] (55-50 [Hz] minutes), and B [ms] is set to 9.09 [ms] (45 [Hz] minutes). In step S21 and step S26, it is checked whether or not the count value of the cycle timer is within the set range. In this way, in the control of FIG. 4 in which the zero-cross interrupt is normally entered, the process proceeds to step S27 through step S21 and step S26 in the control flow diagram 2B, and the trigger output is turned OFF. The switching means 13 in FIG. 1 is turned off by the trigger output OFF. Next, the cycle timer is reset and started (steps S28 and S29). At the same time, in step S23, the phase angle timer value t is corrected by the following equation (2).
t = tL + t (2)
In the example of FIG. 4, since the operation is normal, t = tL (Δt = 0). After the correction calculation, a value is set in the phase angle timer in steps S24 and S25 to start, and the next phase angle interruption or period interruption 2 is waited for. In this normal operation, the periodic interrupt 1 shown in FIG. 3A is not used at all.
[0021]
Next, the state shown in FIG. 5 will be described as an operation at the time of abnormality. The example shown in FIG. 5 is an example in which noise is placed near the zero cross point of the AC input waveform and the zero cross signal is lost. When the phase angle timer and the cycle timer are operating as in the normal state, the interrupts that are generated are the phase angle interrupt and the cycle interrupt 2, and whichever comes first depends on the phase angle timer at that time. Depends on the set value. Here, it is assumed that the periodic interrupt 2 is first according to the example shown in FIG. As in the normal case, the power supply voltage is sampled in steps S41 and S42 shown in FIG. 3B, and the next phase angle timer correction value Δt is calculated by equation (1). Note that in the example of FIG. 5 as well, since the power supply voltage does not fluctuate as in the normal state, Δt = 0.
[0022]
Next, a phase angle interrupt is input, and steps S11 to S14 are performed without any problem as in the normal state along the control flow shown in FIG. 2A, and the next phase angle timer value tL is calculated.
[0023]
Next, if it is normal, a zero-cross interrupt is input, but in the example shown in FIG. 5, the zero-cross signal is missing due to noise near the zero-cross, so here the period timer counts the upper limit value and the period Interrupt 1 is input. When the periodic interrupt 1 is input, the trigger output is turned off in step S31 shown in FIG. 3A, and the switching means 13 in FIG. 1 is turned off. Next, in step S32, the phase angle timer value t is calculated by the following equation (3).
t = tL (3)
The value of the lamp applied voltage tL is substituted for the timer value t, and the correction value Δt is not used in the calculation. This is because the correction value Δt is for correcting the deviation of the zero-crossing interrupt due to the voltage fluctuation, and the correction value Δt is not applied in the flow of the periodic interrupt 1. When the phase angle timer value is calculated as described above, the phase angle timer value is set in step S33, the phase angle timer is started in step S34, and the period timer is also started simultaneously (step S35). Wait for corner interrupt or periodic interrupt 2. With this operation flow, the lamp trigger does not remain ON, and an abnormal operation is avoided as lamp control.
[0024]
Next, the state shown in FIG. 6 will be described as an operation at the time of abnormality. The example shown in FIG. 6 is an example in which the zero-cross circuit erroneously detects when noise is placed at a position that is not near the zero-cross point of the AC input waveform, and a zero-cross signal is input at an unscheduled position. According to the control flow shown in FIG. 2, a zero cross interrupt is immediately input. Therefore, in steps S21 and S26, the count value of the periodic timer is checked, and as described above, A [ms] (1.01 [ms]) or less and B [ms] (9.09 [ms]) or more. Otherwise, the process does not proceed to step S27 for turning off the trigger. In this case, a zero cross interrupt is input at a position that is not in the vicinity of the zero cross point, so that it deviates from the range from A [ms] to B [ms], and returns from the check in steps S22 and S26 to return. The other control flow is exactly the same as in normal operation, and the lamp control does not become an abnormal operation.
[0025]
Next, the state shown in FIG. 7 will be described as an operation at the time of abnormality. The example shown in FIG. 7 is an example when the AC input waveform is distorted by external noise, an internal AC load, or the like, and the zero cross signal is delayed from the true zero cross point of the AC input. First, the processing of the periodic interrupt 2 is performed according to the control flow shown in FIG. 3, and after the trigger output is turned OFF, the phase angle timer correction value Δt is calculated in step S23. In the example of FIG. 7, since the power supply voltage waveform is distorted, the sampling voltage Vs is different from the rated voltage, and Δt does not become zero.
[0026]
Next, the phase angle interruption process (steps S11 to S14) shown in FIG. Next, a zero-cross interrupt is originally input. However, as shown in FIG. 7, the zero-cross signal is delayed from the true zero-cross point of the AC input, so that the periodic interrupt 1 by the periodic timer is input first. Thereby, in steps S31 to S35 shown in FIG. 3A, trigger off, calculation of the phase angle timer value t, start of the phase angle timer, and restart of the period timer are performed.
[0027]
When a zero-cross signal is output with a delay of several ms, a zero-cross interrupt is input, and as shown in FIG. 2B, a periodic timer is first checked in step S21. At this time, if it is within A [ms] (1.01 [ms]) with reference to the allowable frequency as a machine, the process goes to step S22 to reset and start the phase angle timer. At this time, in step S23, the correction calculation of the phase angle timer value is performed by the equation (2), and as described above, the phase angle timer value is corrected to be less by the amount of delay of the zero cross signal due to the Δt value which is not 0. Correct so that the phase angle interruption occurs at an appropriate timing. In order to continue the cycle monitoring, the cycle timer is not reset or started at this time. In steps S21 and S26, if the frequency is outside the allowable frequency, only return is returned, and the phase angle timer is not reset or started. After this, in any case, the phase angle timer and the cycle timer are in operation, and the next phase angle interrupt or cycle interrupt 2 is waited, and no abnormal operation occurs as the lamp control.
[0028]
Next, the state shown in FIG. 8 will be described as an operation at the time of abnormality. FIG. 8 shows an example of a case where a voltage fluctuation of only one cycle or several cycles occurs in the AC input waveform, and is the same as the case where the problem of the prior art is explained in FIG. In this case, the zero cross signal immediately after the voltage fluctuation has caused a position shift. This is different from the example in which the zero cross signal is delayed from the actual zero cross.
[0029]
In the example shown in FIG. 8, the periodic interrupt 2 is output before the phase angle interrupt. First, the processing of the periodic interrupt 2 shown in the control flow shown in FIG. 3B is performed, and the phase angle timer correction value is obtained in step S42. Δt is calculated. In the example of FIG. 8, since the power supply voltage waveform is lowered, the sampling voltage Vs is lower than the rated voltage, and Δt becomes a non-positive value according to the equation (1).
[0030]
Next, the phase angle interruption process (steps S11 to S14) shown in FIG. However, the applied voltage can be confirmed by comparing FIG. 8 and FIG. 16, but the applied voltage is smaller than that in the normal state. Depending on the degree of positional deviation of the zero cross signal, the phase angle interrupt may precede the periodic interrupt 2 as in the normal state.
[0031]
Next, the next zero-cross interrupt is input, but due to the voltage drop, the zero-cross interrupt is input at a timing earlier than the original zero-cross position, causing a position shift. However, the control flow proceeds to steps S21, S26 to S29, and S23 as shown in FIG. However, in this case, in step S23, the phase angle timer t is corrected by the calculation formula (2), and is corrected to a value larger than tL before the correction calculation. Therefore, a phase angle interruption occurs as shown in FIG. When the lamp applied voltage waveform shown in FIG. 8 is compared with the lamp applied voltage waveform shown in FIG. 16, the portion indicated by the parallel oblique lines in FIG. 16 is corrected, and the difference can be clearly confirmed. As a result, it is possible to shorten the return time of the lamp applied voltage to the steady state due to the power supply voltage fluctuation, and it is possible to perform lamp control with good responsiveness.
[0032]
FIG. 8 shows voltage fluctuations when the voltage drops. However, when the voltage rises, position shift occurs in a form in which the zero cross interrupt is delayed. In this case, in the calculation of the correction value of the flow indicated by the periodic interrupt 2 in FIG. 3B, Δt is a negative non-zero value, and the phase angle timer is corrected to a small value, so that an appropriate phase angle interrupt timing is obtained. Is obtained. This correction is performed in the case of the delay of the zero cross signal shown in FIG.
[0033]
With the control described above, the energization of the exposure lamp can be turned on and off at the correct cycle not only in normal times but also in all four abnormal situations such as missing zero-cross signals, false detections, delays, and misalignments. In addition, it is possible to reliably prevent phenomena such as full exposure and full extinction of the exposure lamp and fluctuations in applied voltage, and highly reliable illumination control is possible.
[0034]
By the way, there are various forms of fluctuations in the power supply voltage. Various forms of power supply voltage fluctuation are shown in FIG. A waveform a shown in FIG. 9 represents a normal state, a waveform b represents a case where the voltage has dropped, and c represents a case where the voltage has risen. As described with reference to FIG. 8, these phenomena can be dealt with by the control method described above. However, when there is a voltage fluctuation peak A where the phase has passed 90 degrees or 270 degrees as in the waveform indicated by d, the control method described so far cannot cope with it. This will be further described. Since the sampling of the power supply voltage is performed at a phase of 90 degrees or 270 degrees, when there is a voltage fluctuation peak at the phase 90 degrees or 270 degrees past as shown in the waveform d, it is not so different from the normal time. This is the detection value. However, in the waveform shown by d, the peak A of the voltage fluctuation comes after the phase of 90 degrees or 270 degrees. When viewed from the reference voltage that determines the timing of the zero cross signal, the waveform c is shown rather than the normal time. Such a level is close to the increased state. For this reason, in the control method described above, a value close to 0, that is, a value at normal time, which is smaller than the Δt value originally intended to be corrected, results in a phenomenon that is not different from the conventional technique.
[0035]
Therefore, in the flows shown in FIGS. 10 to 12, the following control is performed in order to deal with the above phenomenon. The control flow shown in FIGS. 10 and 11 is obtained by changing the zero-crossing interrupt and the periodic interrupt 2 in the control flow shown in FIGS. In the control method described above, only the power supply voltage at that moment is sampled by using the periodic interrupt 2 generated at the phases of 90 degrees and 270 degrees. However, in this control flow, the periodic interrupt 2 shown in FIG. Voltage sampling is started (step S54). By this start command, sampling is performed at a constant cycle shorter than the control cycle (10 [ms] if the power source is 50 [Hz]).
[0036]
The power supply voltage sampling stop is performed in step S51 by a phase angle timer reset (step S22) or a periodic timer start (step S29) in the flow during the zero cross interrupt shown in FIG. That is, the power supply voltage sampling is continued in the phase of the power supply voltage waveform between about 90 degrees and 180 degrees or between 270 degrees and 360 degrees. When the sampling during this time is completed, the peak value of the sampling during that time is taken out in step S52. That is, the peak is held during the sampling, and the peak value is extracted. Let this peak value be Vs. This makes it possible to capture the peak A that appears at a position deviated from the original peak position described in FIG. As the subsequent control flow, the correction of the phase angle timer value is performed by executing the correction calculation formula (1) in the same manner as the control described above.
[0037]
Note that the timing chart in this case is not different from that shown in FIGS.
Also, the sampling period is set to 90 to 180 degrees or 270 to 360 degrees in phase, because the section related to the generation of the zero cross signal is determined by hardware, and is started and stopped for each zero cross signal. It doesn't matter. The sampling period may be only one of the phase from 90 degrees to 180 degrees and the phase from 270 degrees to 360 degrees, but in order to further improve the control accuracy, the phase from 90 degrees to 180 degrees and 270 degrees. It is preferable to sample at both from 360 to 360 degrees and to correct the phase angle timer value for each sampling signal.
[0038]
With the above control, appropriate timing of phase angle interruption can be taken even for voltage fluctuations as shown by the curve d in FIG. 9, and more precise and reliable control is possible than the control described above. It becomes.
[0039]
The control according to the two embodiments described above has dealt with missing zero cross signals, erroneous detection, delay, and misalignment. However, the zero-cross signal misalignment correction deals with a case where a voltage fluctuation of one cycle or several cycles occurs due to an internal load or an external load while the device is operating at the rated power supply voltage. . Therefore, this cannot be dealt with in an environment where the power supply situation is bad, which is continuously higher or lower than the rated power supply voltage for a certain period of time. Since feedback by the applied voltage of the lamp is applied, it is possible to control it properly, but at the time of soft start etc. where feedback is not applied, the rise time of the applied voltage changes, which may affect the image quality. is there.
[0040]
Therefore, it is preferable to perform control as described below. The control flow shown in FIG. 12 is obtained by changing the phase angle interruption in the control flow shown in FIG. 2 or FIG. When the phase angle interruption of this control flow is input, first, in step S11, it is checked whether there is a lamp ON instruction. If a lamp ON instruction is issued, the process proceeds to step S61, where a lamp ON instruction is output. Check if it is the first cycle. If it is the first cycle, the power supply voltage sampling value Vs during the period interruption 2 or zero cross interruption immediately before receiving the lamp ON instruction is used as the power supply reference voltage, and the power supply voltage E at the steady state is substituted. In other words, the power supply voltage is detected immediately before the start of exposure lamp lighting, and the comparison result between this detected voltage and the power supply voltage value detected every cycle during exposure lamp lighting is used for the calculation of the phase angle timer value. Become. The subsequent control is the same flow as the control in the above-described two embodiments until the lamp ON instruction is released. However, in the calculation of the formula (1), the correction of the rated power supply voltage reference is performed immediately before the lamp is lit. This is a change to the power supply voltage standard.
[0041]
As a result, it is possible to incorporate information on the power supply voltage immediately before the lamp is lit, so that the power supply that is higher or lower than the rated power supply voltage for a certain period of time that could not be controlled in the above-described two embodiments. It is possible to cope with voltage fluctuations in an unfavorable environment, and it is possible to perform illumination control in the image forming apparatus with higher reliability.
[0042]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, in an illumination control device of an image forming apparatus such as a copying machine, it is possible to prevent control abnormality due to phenomena such as missing zero-cross signals, erroneous detection of zero-cross signals, and delay of zero-cross signals. At the same time, even if a zero-cross signal misalignment occurs due to fluctuations in the AC input voltage for one cycle or several cycles, the responsiveness to fluctuations in the power supply voltage of the lamp applied voltage is corrected by correcting the phase angle timer and period timer. As a result, it is possible to prevent white streaks and black streaks from occurring in the formed image, and to realize a more reliable illumination control device for an image forming apparatus.
[0043]
According to the invention described in claim 2, in the invention described in claim 1, since the monitoring of the power supply voltage is changed from one point per cycle to a plurality of points, it becomes possible to more accurately detect power supply voltage fluctuations. In addition to the effect of the invention described in item 1, it is possible to realize a more reliable illumination control device for an image forming apparatus by performing correction of the phase angle timer and the cycle timer with higher accuracy.
[0044]
According to the third aspect of the invention, in the first or second aspect of the invention, the power supply voltage information can be taken in by detecting the state of the power supply voltage immediately before the exposure lamp is turned on. Alternatively, it is possible to cope with voltage fluctuations in an environment where power supply conditions are poor such as being higher or lower than the rated power supply voltage for a certain period of time, which could not be controlled by the invention described in 2, and further reliability It is possible to realize an illumination control device for an image forming apparatus having a high height.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of an electric circuit applicable to an illumination control device of an image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the embodiment of the illumination control device of the image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 3 is a flowchart showing another operation of the embodiment.
FIG. 4 is a timing chart showing the operation of the embodiment.
FIG. 5 is a timing chart showing another operation of the embodiment.
FIG. 6 is a timing chart showing still another operation of the embodiment.
FIG. 7 is a timing chart showing still another operation of the embodiment.
FIG. 8 is a timing chart showing still another operation of the embodiment.
FIG. 9 is a waveform diagram showing various forms of power supply voltage fluctuations.
FIG. 10 is a flowchart showing the operation of another embodiment of the illumination control device of the image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 11 is a flowchart showing another operation of the embodiment;
FIG. 12 is a flowchart showing still another operation of the embodiment.
FIG. 13 is a front view schematically showing an example of a general image forming apparatus.
FIG. 14 is a block diagram illustrating an example of an electric circuit used in a lighting control device of a conventional image forming apparatus.
FIG. 15 is a timing chart illustrating an example of illumination control of a conventional image forming apparatus.
FIG. 16 is a timing chart for explaining problems of illumination control of a conventional image forming apparatus.
[Explanation of symbols]
2 Exposure lamp
11 AC power supply
13 Switching means
14 Trigger circuit
17 Applied voltage detection circuit
19 Zero cross detection circuit
20 Microcomputer
32 Power supply voltage detection circuit

Claims

交流電源と、この交流電源からの交流入力により駆動される露光ランプと、上記交流入力のゼロクロス点を検知するゼロクロス検知回路と、上記露光ランプの通電をオン・オフするスイッチング手段と、上記スイッチング手段のオン・オフを制御する制御手段と、上記露光ランプの印加電圧を検出する印加電圧検出回路と、上記交流電源の電圧を検出する電源電圧検出回路とを有する複写機の照明制御装置において、
上記制御手段が、上記スイッチング手段のトリガをオンするタイミングを決める位相角タイマと上記スイッチング手段のトリガをオン・オフする周期を監視する周期タイマを具備し、
上記スイッチング手段のトリガが、上記位相角タイマによりオンし、トリガオフ時は上記周期タイマが所定の時間以上計数した後に出力された次のゼロクロス信号のタイミングと周期タイマの上限設定値を計数したタイミングの何れか早い方に対応してトリガオフし、
上記制御手段はそのトリガオフと同時に、次のトリガオンを決める位相角タイマと次のオン・オフを監視する周期タイマをスタートさせ、トリガオフが周期タイマにより行われた場合、所定の時間内にゼロクロス信号が出力されたとき既にスタートしている位相角タイマをリセットしスタートさせ、
上記位相角タイマの値を、上記スイッチング手段がトリガオンしたときに上記印加電圧検出回路で検出したランプ電圧と、交流電源の９０度または２７０度位相時の電源電圧検出回路による検出電圧より算出していることを特徴とする画像形成装置の照明制御装置。AC power supply, exposure lamp driven by AC input from AC power supply, zero cross detection circuit for detecting zero cross point of AC input, switching means for turning on / off energization of exposure lamp, and switching means In an illumination control apparatus for a copying machine, comprising: a control means for controlling on / off of the light source; an applied voltage detection circuit for detecting an applied voltage of the exposure lamp;
The control means comprises a phase angle timer for determining when to turn on the trigger of the switching means and a period timer for monitoring the period of turning on and off the trigger of the switching means;
The trigger of the switching means is turned on by the phase angle timer, and when the trigger is turned off, the timing of the next zero cross signal output after the period timer counts for a predetermined time or more and the timing at which the upper limit set value of the period timer is counted. Trigger off in response to whichever comes first,
Simultaneously with the trigger off, the control means starts a phase angle timer for determining the next trigger on and a periodic timer for monitoring the next on / off. When the trigger off is performed by the periodic timer, a zero cross signal is generated within a predetermined time. When it is output, reset and start the phase angle timer that has already started.
The value of the phase angle timer is calculated from the lamp voltage detected by the applied voltage detection circuit when the switching means is triggered on and the detection voltage by the power supply voltage detection circuit at the phase of 90 degrees or 270 degrees of the AC power supply. An illumination control apparatus for an image forming apparatus.

電源電圧検出回路による検出を、交流電源の９０度または２７０度位相時に限らず、ゼロクロス信号発生から次のゼロクロス信号発生まで行い、その値をピークホールドすることで得られる値を上記位相角タイマ値算出に用いていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置の照明制御装置。The detection by the power supply voltage detection circuit is not limited to the phase of the AC power supply at 90 degrees or 270 degrees, but from the zero cross signal generation to the next zero cross signal generation, the value obtained by peak holding the value is the above phase angle timer value The illumination control apparatus for an image forming apparatus according to claim 1, wherein the illumination control apparatus is used for calculation.

露光ランプ点灯開始直前の電源電圧検出を行い、この検出電圧と、露光ランプ点灯中毎サイクルごとに検出される電源電圧値との比較結果を上記位相角タイマ値算出に用いていることを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置の照明制御装置。The power supply voltage is detected immediately before the start of exposure lamp lighting, and the comparison result between this detected voltage and the power supply voltage value detected every cycle during exposure lamp lighting is used for calculating the phase angle timer value. The illumination control device for an image forming apparatus according to claim 1 or 2.