JPS6039666A

JPS6039666A - ランプ制御装置

Info

Publication number: JPS6039666A
Application number: JP14729383A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Takayanagi; 義章高柳
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1983-08-13
Filing date: 1983-08-13
Publication date: 1985-03-01

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、ランプの電力を制御するランプ制御装置に
関するものである。

以下、複写装置を例にとって説明する。

従来、複写機の原稿露光ランプに使用するハロゲンラン
プの電力制御はランプレギュレータ（ＣＶＲ）による位
相制御で行われてきた。ＣＶＲは回路構成が複雑であり
、かつ、大形のものである。そして、電源電圧の変動に
対し、ハロゲンランプの点灯電圧が第１図のように変動
してしまう。すなわち、第１図で、曲線Ｉは電源電圧、
曲線且はハロゲンランプの点灯電圧を示している。

この図かられかるように、電源電圧の大きな変動に対し
て、ハロゲンランプの点灯電圧が変化してしまうので、
ハーフトニン原稿等をコピーする場合、仕上りに濃淡む
らが出てしまうという欠点があった。

この発明は、上記従来のランプレギュレータ（ＣＶ　Ｒ
）の欠点を除去するためになされたものである。以下、
この発明を図面について説明する。

第２図はこの発明の一実施例を示すランプの制御装置の
回路図である。

第２図において、１は電源、２はハロゲンランプ、３は
トライアック、４はチョークコイルであり、トチイアツ
ク３のゲートの位相制御のために整流回路５とトリガ素
子６とが設けられる。トリガ素子６は、発光ダイオード
６ａとフォトサイリスタ６ｂとからなる。７は電源電圧
用のモニタトランスで、その２次側に整流回路８が接続
され。

さらにその出力は、ツェナーダイオード９．比較器１０
．トランジスタ１１に加えられる。そして、上記９〜１
１の各部でゼロクロス回路Ａが構成され、電源１の交流
電圧の各サイクルのゼロクロス点で、ゼロクロスパルス
信号１２が発生する。

１３はサイリスタ、１４．１５はダイオード、１６．１
７は抵抗器、１８はコンデンサであり、また、１９は抵
抗器、２０はコンデンサで、両者でローパスフィルタ２
１が構成されている。２２はオペアンプ、２３はトラン
ジスタであり、以上の１３〜２３で、実効値検出回路Ｂ
が構成され、点灯電圧モニタ信号２４を出力する。２５
はスイッチング用のトランジスタ、２６はオア回路であ
る。

２７は１イクロコンピユータ（以下マイコンという）で
、例えば８ピツ）１チツプのものであり、内部タイマ２
８．ＡＤコンバータ２９等を備えている。３０は定着ヒ
ータ、３１は倍率設定器である。定着ヒータ３０はマイ
コン２７から発せられるオン信号３２でスタートし、そ
のヒータ温度は図示しない温度センサからの温度検知信
号３３によってマイコン２７に入力される。また、マイ
コン２７からは露光信号３４とトリガ信号３５が発せら
れる。なお、特に説明上必要でないものには符号を省略
しである。

次に動作の概略について、ゼロクロス回路Ａ。

ハロゲンランプ２の点灯の動作、および実効値検出回路
Ｂの順に説明し、マイコン２７による制御についてはフ
ローチャートによって説明する。

はじめに、ゼロクロス回路Ａの動作について述べる。モ
ニタトランス７の２次側に接続された整流回路８の出力
は、比較器１０の反転入力端子に加えられる。比較器１
０の非反転入力端子には抵抗分割された一定の電圧が印
加されており、したがって、反転入力端子の入力電圧が
非反転入力端子と同じになったときをゼロクロス点とし
て出力を出し、これがトランジスタ１１で増幅され、ゼ
ロクロスパルス信号１２となってマイコン２７に加えら
れ、マイコン２７はこのゼロクロスパルス信号１２が入
るたびに割込みをかける。

第３図に示す波形すはゼロクロスパルス信号１２を示し
ており、波形Ｃの点線で示す電ｓ１の波形のゼロクロス
点に対応している。

次に、第２図のハロゲンランプ２の点灯動作について説
明する。マイコン２７から、第３図の波形ａ、波形ｄで
示される露光信号３４とトリガ信号３５が発せられると
、これがオア回路２６を通ってトランジスタ２５のベー
スに加わり、このトランジスタ２５をオンにする。した
がって、トリガ素子６中の発光ダイオード６ａが発光し
、その光がフォトサイリスタ６ｂに入射し、これにより
フォトサイリスタ６ｂが導通する。したがって、整流回
路５の出力がトライアック３のゲートに印加され、この
トチイアツク３がオンとなり、チョークコイル４を介し
て電源１の電圧がハロゲンランプ２に加わり、これを発
光させる。第３図の波形Ｃの斜線を施した部分がハロゲ
ンランプ２に印加される電圧波形であり、その立上りは
第３図の波形ｄに示すトリガ信号３５の印加時点と一致
している。したがって、トリガ信号３５の印加のタイミ
ングを変えることでハロゲンランプ２の点灯電圧を変化
することができる。

次に、実効値検出回路Ｂについて説明する。

トランジスタ２５がオンし、発光ダイオード６ａが発光
するのと同時に、トランジスタ２３が導通し、サイリス
タ１３のゲートに電圧を印加し、こ、・、れを導通させ
る。したがって、整流回路８の出力１．“はダイオード
１４．１５を通゛ってコンデンサ１８を充電する。とこ
ろが、ダイオード１５側の方がダイオード１４側より電
位が低いので、先に充電が終了し、以後はダイオード１
４側からのみ充電が行われる。そして、コンデンサ１８
の端子電圧はローパスフィルタ２１を介してオペアンプ
２２のボルテージホロワによりマイコン２７に点灯重下
モニタ信号２４として入力される。ここで、コンデンサ
１８への充電を抵抗器１６．１７を通じて並列に充電し
ているのは、モニタトランス７の２次側のハロゲンラン
プ２の点灯電圧波形を一つのＣＲ回路で積分してしまう
と平均値検出となり、これを実効値検出として使用する
と、ハロゲンランプ２の点灯電圧の位相角に対して無視
できない誤差を生じてしまい、ハロゲンランプ２の点灯
電圧として使用できない。そのために、抵抗器１６’、
１７に適当な値を選択してコンデンサ１８を充電するこ
とにより、ハロゲンランプ２の点灯電圧の実効値を近似
的に検出するものである。

このようにして、ゼロクロスパルス信号１２がマイコン
２７に入力されるたびに割込みが行われ、第３図の波形
ｅに示すようなサンプリング点Ｓの電圧の実効値がとり
込まれ点灯電圧モニタ信号２４としてマイコン２７に入
力される。この点灯電圧モニタ信号２４によるモニタ電
圧が目標値と一致するようにトリガ信号３５の印加のタ
イミングがマイコン２７により制御される。

次に、第４図、第５図（ａ）〜（ｃ）の各フローチャー
トによってマイコン２７による位相制御について説明す
る。なお、（１）、（２）、・・・・・・は各ステップ
を表わし、Ｆはフラグを表わす。

第４図はゼロクロスパルス信号１２による外部割込みフ
ローチャートである。

まず、位相制御の基準のための内部タイマ２８をスター
Ｉ・させ（１）、次いで点灯電圧モニタ信号２４をＡＤ
コンバータ２９でＡ／Ｄ変換して（２）、メモリに格納
しく３）、定着ヒータ３０のＯＮ　、ＯＦＦをチェック
しく４）、ＯＮのフラグが立っていれば定着ヒータ３０
をＯＮする（５）。

第５図（ａ）〜（Ｃ）は内部タイマ２８による内部タイ
マ割込みルーチンである。以下、第５図（ａ）から順に
説明する。

まず、内部タイマ２８をストップさせ（１１）、ハロゲ
ンランプ２のＯＮを判断しく１２）、ＹＥＳならトリガ
信号３５を立ち上がらせ（１３）、マイコン２７により
２００．ｐｓ経過したら（１４）、立ち上がらせ（１５
）、幅２００ｇ、ｓのトリガパルスを出力する。この時
、トリガ信号３５と露光信号３４が同時に入力されてい
れば、ハロゲンランプ２は既に説明したように点灯する
。

次のステップでは、再スタートＦをチェックするが（１
６）、再スタートＦはマルチコピー実行の際、コピー２
枚目以降の原稿露光に必要なフラグであり、このフラグ
が立っていれば、再スタートＦはリセットしく１７）、
ンフトスタートＦが立っていなければ（１８）、前回の
原稿露光の最終位相角と定着ヒータ３０のＯＮ　、ＯＦ
Ｆ状態を参照しく１９）、現在の定着ヒータ３０のＯＮ
、ＯＦＦ状態の比較により両者が一致している場合は（
２０）、前回の原稿露光の最終位相角によりハロゲンラ
ンプ２の点灯を開始するためトリガ信号３５を発生しく
２１）、一方、両者の状態が異なり、定着ヒータ３０が
前回の露光状態の最終時にＯＮ状態に対し現在ＯＦＦ状
態に移行している場合には、内部タイマ２８により位相
角を１００＃ｉ、ｓ大さくり、（２２）、また、定着ヒ
ータ３０の状態をチェックしく２３）、同様にＯＦＦ状
態からＯＮ状態に移行している場合には、内部タイマ２
８により位相角を２００ｐＬＳ小さくしている（２４）
。ステップ（１８）〜（２４）によって、定着ヒータ３
０のＯＮ　、ＯＦＦ状態移行による電源１の電圧低下を
あらかじめ定着ヒータ３０のＯＮ　、ＯＦＦ状態により
位相角を補正する。

ただし、ステップ（１８）においてソフトスタート中は
第５図（ｂ）の制御■に移行する。また、内部割込ルー
チンの最初でハロゲンランプ２のオン指令Ｆが立ってい
ないときは、現在コピー中であるか否かを判別して（２
５）、コピー中である場合は、位相角演算Ｆをリセット
しく２Ｇ）、再スタートＦをセットして（２７）、露光
信号３４をＯＦＦにする（２９）。一方、コピー中でな
い場合は再スタートＦをリセットし次回のコピーの準備
をしてソフトスタートＦをセットし、内部タイマ２８を
４ｍｓにセットして（２８）、露光信号３４をＯＦＦに
する（２８）。なお、ステップ（２日）で内部タイマ２
８を４ｍｓにセットしたのは、内部割込ルーチンに割込
みをかけるために必要な設定値であることによる。

次に、ステップ（１８）で移行する■ルーチンについて
第５図（ｂ）で説明する。

まず、ハロゲンランプ２の点灯電圧の目標値である設定
レベルＨｎ　（８ビツト）とＡＤコンバータ２９のＡＤ
変換値ＡＤｎ　Ｇ８ビット）との減算値Ｎをめ（３１）
、減算値Ｎの正負の判断により（３２）、減算値Ｏ以下
のときはランプ電圧一致Ｆおよびランプ電圧オーバＦを
それぞれリセット、セットする（３３）。

続いて、ソフトスタートＦをチェックして（３４）　、
ソフトスタートＦが立っているとき、内部タイマ２８を
７ｍｓにセットしく３５）、ヒータオフ切替Ｆ、ヒータ
オン切替Ｆ１位相角演算Ｆをそれぞれリセットしく３６
）、定着ヒータ３０のＯＮ。

ＯＦＦ状態をチェックして（３７）、ＯＮ状態ならばヒ
ータ記憶Ｆをセットしく３８）、ＯＦＦ状態ならばヒー
タ記憶Ｆをリセットする（３８）。

ステップ（３８）で示したヒータオフ切替Ｆと、ヒータ
オン切替Ｆはハロゲンランプ２点灯中に定着ヒータ３０
のＯＮ　、ＯＦＦの切換えによってセットされるフラグ
である。

また、ステップ（３４）でソフトスタートＦが立ってい
ない時は、ソフトスタート中Ｆをチェックしく４０）、
ソフトスタート中Ｆが立っている場合にはランプ電圧オ
ーバＦをチェックして（４１）、ソフトスタート中Ｆを
リセットしく４２）、ソフトスタートを終了する。さて
、この実施例ではマイコン２７が８ビツトであるため、
２８＝２５６ビツトを設定レベルＨｎに使用できるので
、その設定値をＬＳＢで示すことにする。例えば４０Ｌ
ＳＢといえば４０７２５６の分割点を示す。一方、ラン
プ電圧オーバＦが立っていない場合は（４１）、前記減
算値Ｎの値が４０ＬＳＢ以下のときは（４３）、内部タ
イマ２８を５ｐｓずつ小さくセットしく４５）、減算値
Ｎ≧４０ＬＳＨのときは内部タイマ２８を４０ｇ、ｓず
つ小さくセットする（４４）。すなわち、ハロゲンラン
プ２への設定レベルＨｎに対しＡＤ変換値ＡＤｎとの差
である減算値Ｎが４０ＬＳＢを境にソフトスタートＦの
スピードを切り換えている。ここで、この発明において
は下位からの分割点て２００ＬＳＢを入力設定レベルＨ
ｎとしているので、（２００−４０）／２００　（ＬＳＢ）つまりハロゲン
ランプ２の設定電圧レベルで８０％を境にソフトスター
トを切り換えているものである。

また、ステップ（３２）で設定レベルＨｎとＡＤ変換値
ＡＤｎとの比較で両者が一致したときは、ランプ電圧一
致Ｆをセットし、ランプ電圧オーバＦをリセットし、ス
テップ（３４）へとぶ。一方、ステップ（３２）の比較
で設定レベルＨｎが正のときは、ランプ電圧一致Ｆとラ
ンプ電圧オーバＦをリセッ）Ｌ（４Ｂ）、ステップ（３
４）へとぶ。

次に、ステップ（４０）で移行する◎ルーチンについて
第５図（Ｃ）で説明する。

まず、ヒータオン切替Ｆとヒータオフ切替Ｆをチェック
する（５１）、（５２）。ヒータオン切替Ｆが立ってい
るときは内部タイマ２８を２００ｐｓ減算しく５３）、
ヒータオフ切替Ｆが立っているときは内部タイマ２８を
１００１Ｌｓ加算する（５４）。このステップ（５３）
　、　（５４）により定着ヒータ３０のＯＮ。

ＯＦＦ状態による電圧のドロップを考慮する。一方、ヒ
ータオフ切替Ｆ、ヒータオン切替Ｆの両フラグとも席っ
ていないときは、位相角演算フラグをチェックしく５５
）、このフラグが立っていないときは、位相角演算フラ
グをセットして（５６）、前回の半波の位相と同位相で
次回の半波も制御し、位相角演算フラグが立っていると
きは、次回の半波の位相角をステップ（３１）でめた減
算値Ｎにより算出して、電源周波数１サイクルに１回ハ
ロゲンランプの点灯電圧が入力設定電圧に一致するよう
に位相角を変更する。

まず、ランプ電圧一致Ｆをチェックしく５７）、このフ
ラグが立っているときは位相角を変更せず次回の１サイ
クルも前回の１サイクルと同様の位相角により制御し、
ランプ電圧一致Ｆが立っていないときはランプ電圧オー
バＦをチェックしく５８）、このフラグが立っていると
きはランプ電圧が設定レベルＨｎに比べて大きいので減
算値Ｎの値により、内部タイマ２８のセット値を前回の
１サイクル間制御した値に対し大きくセットする（５９
）〜（６７）。一方、電圧オーバＦが立っていないとき
はランプ電圧が設定レベルＨｎに比べて小さいので、内
部タイマ２８のセット値を前回の１サイクル間制御した
値に対して小さくセラｉ・する（８８）〜（７８）。こ
のステップ（５９）〜（８７）、　（８８）〜（７６）
により、減算値Ｎの値に応じて補正定数を変化させ、ハ
ロゲンランプの点灯電圧の設定レベルＨｎへの収束を迅
速に行うことができる。

次に、ハロゲンランプ２の位相制御に関連する定着ヒー
タ３０の温度制御について図面で説明する。

第６図は定着ヒータ３ｏの温度制御のフローチャートで
ある。なお、（８１）　、　（８２）　、・・団・は各
ステップを、Ｆはフラグを表わす。

第７図の（ａ）〜（ｄ）は、ハロゲンランプ２、点灯電
圧モニタ信号２４９位相角演算Ｆ、定着ヒータ３０の各
制御波形図である。以下、第７図を参照ルながら第６図
のフローチャー１・につぃて説明する。

電源オン後、ローラ表面温度ＬＬが１８０（０Ｃ）に達
するとＷＡＩＴ−ＵＰＬ（８１）、ＷＡＩＴ−ＵＰ後は
、ハロゲンランプ２のオン時を除いてローラ表面温度Ｌ
ｔを１８０（’Ｏ）に保つために、ＬＬ＜１８０（’Ｏ
）のとき定着ヒータ３０をオンしく１１２）　、　（９
５）　、　（８２）、ヒータオン後１秒後にローラ表面
温度Ｌｔが１８０（’Ｃ）に達している場合は定着ヒー
タ３０をオフする（８７）、（８８）　。

（８Ｑ）　、　（ｓｏ）。一方、１秒後にローラ表面温
度Ｌｔが１８０（’Ｏ）にＷＡＩＴ＠ＵＰしてぃない場
合には、Ｌｔ＝１８０（’（１りになるまで定着ヒータ
３０のオン状態を１秒間継続する（９１）。

また、定着ヒータ３０がオフ状態で１秒後再びローラ表
面温度Ｌｔを定着ヒータ３０の温度検知信号３３で検出
し、Ｌｔ　＜１８０　（’Ｃり　（７）場合には再び定
着ヒータ３０をオンする（８３）、（８４）　。

（８５）、（８Ｂ）　、一方、Ｌｔ　＞１８０　（’Ｃ
）　（７）時にはＬｔ＜１８０（’（りになるまで定着
ヒータ３０をオフ状態にしておく。このステップ（８２
）〜（８１）と、（８３）〜（８６）のステップにより
定着ヒータ３０のＯＮ　、ＯＦＦ制御を温度条件に応じ
て、いずれかの状態を少なくとも１秒間は継続する。

ハロゲンランプ２のオン時は定着ヒータ３ｏのＯＮ　、
ＯＦＦの切換えがハロゲンランプの点灯電圧に大きく影
響するため、ソフトスタート中（８６）は定着ヒータ３
０の切換えを禁止し、位相角演算Ｆが立っているとき（
９７）のみ定着ヒータ３０の切換えを必要に応じて許可
している。ステップ（８７）で位相角演算Ｆが立ってい
る場合のみ定着ヒータ３０の切換えを許可しているのは
、第７図に示されるように、点灯電圧モニタ信号２４の
サンプリング点Ｓが、上述のように１サイクル毎である
ために、第８図に示すタイミングで定着ヒータ３゜をオ
ンすれば、次のサンプリング点ｓ（Ｘ点のところ）で点
灯電圧モニタ信号２４のサンプリングをすると定着ヒー
タ３０のオンによる影響を含ん７６点灯電圧モニタ信号
２４をモニタできて、次回のサイクルの位相角α３を決
定できる。例えば、Ｘ点で定着ヒータ３０をオンすると
、次回の１サイクルの位相角α３に定着ヒータ３ｏがオ
ンに切り換わった影響が含まれずハロゲンランプ２の点
灯電圧の収束が１サイクル分遅れてしまう。ここで、ｌ
サイクル毎に点灯電圧モニタ信号２４をサンプリングし
たのは、商用電源の上側の半波と下側の半波の歪み方に
差がある場合に、どちらか一方の半波で点灯電圧モニタ
信号２４を検知した方が精度よく制御できるからである
。

第８図は２枚コピーの場合のシーケンスを説明するため
の要部の波形図で、（ａ）はコピー中Ｆ、（ｂ）は露光
信号３４、（Ｃ）はトリガ信号３５、（ｄ）はハロゲン
ランプ２の点灯波形であり、ソフトスタート点灯ＳＴは
１枚目のコピーのはじめだけに行われることを示してい
る。

次に、この発明に基づいて、位相制御を実行した測定例
について第９図、第１Ｏ図で説明する。

第９図は電源電圧対ハロゲンランプの光量変化の変動対
応図であり、曲線Ｉは電源電圧を示し、曲線■は光量変
化を表わす。

第１Ｏ図は電源電圧対ハロゲンランプの点灯電圧の応答
特性図であり、（ａ）はハロゲンランプ２の点灯電圧、
（ｂ）は電源１の電圧を示す。

第９図かられかるように、電源１の電圧ＡＣ１００Ｖに
対して±１０％の電圧変動に対し／＼ロゲンランプ２の
光量変動を４％に抑制できた。

また、第１Ｏ図かられかるように電源１の電圧ＡＣ１０
０Ｖに対する±１０％の電圧変動に対するハロゲンラン
プ２の電圧の応答時間は７００ｍ５で迅速に収束してい
る。

以上詳細に説明したように、この発明はソフトスタート
機構を段階的に施すようにしたので、ランプの点灯電圧
の急激な変動を抑えて、ランプの点灯電圧の目標値への
収束を迅速に実行でき、また、ランプの寿命を伸ばすこ
とができる。

また、マイコンと簡単な電気回路でランプの点灯電圧の
位相制御が実現でき、従来のランプレギュレータ（ＣＶ
　Ｒ）に比べてコスト面で大幅に改善され、さらに、小
形化がはかれる等の利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は入力電圧対ハロゲンランプの点灯電圧の変動特
性図、第２図はこの発明の一実施例を示すランプ制御装
置の回路図、第３図は第２図の実施例の動作説明のため
の要部の波形図、第４図は外部割込みフローチャート、
第５図（ａ）〜（Ｃ）は内部タイマ割込みルーチンを示
す図、第６図は温度制御のフローチャート、第７図は制
御波形図、第８図は２枚コピーの場合の要部の波形図、
第９図は入力電圧対ハロゲンランプの点灯電圧の変動対
応図、第１Ｏ図は入力電圧対ハロゲンランプの点灯電圧
の応答特性図である。図中、１は電源、２はハロゲンランプ、３はトライアッ
ク、４はチゴークコイル、５，８は整流回路、６はトリ
ガ素子、７はモニタトランス、９はツェナーダイオード
、１０は比較器、１１゜２３．２５はトランジスタ、１
２はゼロクロスパルス信号、１３はサイリスタ、１４．
１５はダイオード、１６，１７．１９は抵抗器、１８．
２０はコンデンサ、２１はローパスフィルタ、２２はオ
ペアンプ、２４は点灯電圧モニタ信号、２６はオア回路
、２７はマイコン、２８は内部タイマ。２９はＡＤコンバータ、３０は定着ヒータ、３１は倍率
設定器、３２はオン信号、３３は温度検知信号、３４は
露光信号、３５はトリガ信号、Ａはゼロクロス回路、Ｂ
は実行値検出回路である。

Claims

【特許請求の範囲】

ランプの点灯電圧をマイクロコンピュータにより制御す
るランプ制御装置において、動作開始後前記ランプの点
灯電圧が所定の設定電圧レベルに達するまでは、前記ラ
ンプへ印加する電源電圧を少なくとも半サイクル毎に第
１の時間間隔で位相制御＾を順次広げていき、前記所定
の設定電圧レベルに達した後は、前記第１の時間間隔よ
りも短い第２の時間間隔で前記位相制御角を広げていく
ソフトスタート機構を有することを特徴とするランプ制
御装置。