包括过零检测电路的电源以及图像形成设备的制作方法

专利名称：包括过零检测电路的电源以及图像形成设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及其中装载有可用于控制电子设备的过零(zero-cross)检测电路的电源。
背景技术：
作为被装载到图像形成设备(诸如复印机或者打印机)中的定影设备的示例，包括环状带(或者环状膜)、接触环状带的内表面的陶瓷加热器以及在环状带两侧与陶瓷加热器一起形成定影压合部的加压辊的设备是已知的。作为用于向定影设备供应电力的控制方法，可以通过使用开关元件(诸如晶闸管(双向晶闸管(triac)))执行从交流(AC)电源供应给陶瓷加热器的电力的相位控制。为了执行从AC电源供应的电力的相位控制，需要精确地检测AC电压变为OV的时刻(这一时刻在下文中称为过零)以作为用于相位控制的基础。近年来，应该进一步减少在图像形成设备不执行图像形成操作的状态(在下文中也被称为休眠状态)中的功率消耗(也被称为待机电力)。为了进一步减少休眠状态中的功率消耗，需要减少由过零检测电路消耗的电力。这是因为即使在图像形成设备不操作的状态中也持续给过零检测电路供应电力。因此，为了防止过零检测电路在休眠状态中消耗电力，需要设置用于切断用于检测过零的电流的电路。日本专利申请公开N0.2003-199343讨论了一种电源电路，该电源电路包括过零检测电路和电容器(在下文中称为Y电容器)，该电容器用作在通过对来自AC电源的AC电压进行全波整流获得的电位与框架地(frame ground)(在下文中称为FG)之间的电容性组件。在电源电路中，需要用于使Y电容器放电的电阻器(在下文中称为Y电容器放电电阻器)来精确地检测过零。因此，如果使用传统的过零检测电路，则需要切断流过过零检测电路和Y电容器放电电阻器的电流，以便减少图像形成设备的休眠状态中的功率消耗。因此，需要设置多个切断电路。如果设置切断电路，则增大电路成本和电路规模。另一方面，电源电路可以包括用作设置在从AC电源供应有电力的线之间的电容性组件的电容器(在下文中称为X电容器)。X电容器通常被设置作为对抗噪声的手段。当用户拔出向电源电路供应电力的电源电缆时，X电容器可以被AC电源充电。当用户拔出电源电缆时，用户可能接触插座(outlet)的端子。因此，需要用于使X电容器的电荷放电的放电电阻器(在下文中称为X电容器放电电阻器)。因此，在电源电路中，在休眠状态和检测AC电压的过零的状态中，功率消耗的状态被要求可切换为在简单配置中进一步减少消耗。

发明内容
根据本发明一个方面，一种电源包括:第一电容器，设置在从AC电源输入有AC电压的线之间；过零检测电阻器，用于使第一电容器的电荷放电以及用于检测从AC电源输入的AC电压的过零；过零检测单元，被配置为基于来自过零检测电阻器的检测信号来检测从AC电源输入的AC电压的过零的时刻；第二电容器，设置在通过对从AC电源输入的AC电压进行全波整流获得的电压所输出到的线与图像形成设备的框架地之间；放电电阻器，具有比过零检测电阻器小的电阻值并且被配置为使第二电容器的电荷放电；以及第一开关，被配置为在切断给放电电阻器的电流的第一状态与电流流过放电电阻器的第二状态之间进行切换。根据本发明另一个方面，一种图像形成设备被配置为在记录材料上形成图像并且包括定影单元，所述定影单元被配置为使在记录材料上形成的图像定影，所述图像形成设备包括:电源，所述电源包括第一电容器、过零检测电阻器、过零检测单元、第二电容器、放电电阻器以及第一开关，所述第一电容器被设置在从AC电源输入有AC电压的线之间，所述过零检测电阻器用于使第一电容器的电荷放电以及用于检测从AC电源输入的AC电压的过零，所述过零检测单元被配置为基于来自过零检测电阻器的检测信号来检测从AC电源输入的AC电压的过零的时刻，所述第二电容器被设置在通过对从AC电源输入的AC电压进行全波整流获得的电压所输出到的线与图像形成设备的框架地之间，所述放电电阻器具有比过零检测电阻器小的电阻值并且被配置为使第二电容器的电荷放电，所述第一开关被配置为在切断给放电电阻器的电流的第一状态与电流流过放电电阻器的第二状态之间进行切换；电力供应开关，用于给定影单元供应电力；以及电力控制单元，被配置为通过控制电力供应开关的操作来控制供应给定影单元的电力，其中电力控制单元根据过零检测单元的检测结果来控制电力供应开关的操作。根据以下参考附图的示例性实施例的详细描述，本发明更多的特征和方面将变得清晰。


被并入且构成说明书一部分的附图示出了本发明的示例性实施例、特征和方面，并且与描述一起用来解释本发明的原理。图1为根据本发明的图像形成设备的示意图。图2示出根据第一示例性实施例的包括过零检测电路的电源电路。图3示出根据第一示例性实施例的过零检测电路。图4示出根据第一示例性实施例的包括过零检测电路的电源电路的控制序列。图5示出根据第二示例性实施例的包括过零检测电路的电源电路。图6示出根据第二示例性实施例的包括过零检测电路的电源电路的控制序列。图7示出根据第三示例性实施例的包括过零检测电路的电源电路。图8示出根据第三示例性实施例的包括过零检测电路的电源电路的控制序列。图9示出根据第四示例性实施例的包括过零检测电路的电源电路。图10示出根据第四示例性实施例的包括过零检测电路的电源电路的控制序列。图11示出在第一示例性实施例的第一修改示例中的包括过零检测电路的电源电路。图12示出用作比较示例的包括过零检测电路的电源电路。图13示出在第一示例性实施例的第二修改示例中的包括过零检测电路的电源电路。图14示出在第一示例性实施例的第三修改示例中的包括过零检测电路的电源电路。
具体实施例方式下面将参考附图来详细描述本发明的各个示例性实施例、特征以及方面。<可应用的设备的示例>图1示出使用电子照相的图像形成设备(截面)的示例来作为下面描述的电源可应用于其的设备的示例。已经被装载到片材盒11中的记录材料被拾取辊12每次一张地发送到片材盒11外，并且被馈送棍13朝向传送棍14传送。此外,记录材料被传送棍14传送到在预定时刻将图像转印于其上的转印位置(处理盒15)。处理盒15包括被一体化地和可拆卸地附接的用作带电单元的带电辊16、用作显影单元的显影辊17、用作清洁单元的清洁器18、以及用作电子照相型感光部件的感光鼓19。在通过感光鼓19和转印辊20形成的转印位置处将图像转印到记录材料上。通过一系列的已知的电子照相处理来将调色剂图像转印到记录材料上。感光鼓19在其表面被带电辊16均匀地带电之后经受由用作图像曝光单元的扫描器单元21产生的基于图像信号的图像曝光。因此，在感光鼓19上形成静电潜像。利用从扫描器单元21中的激光二极管22发射的激光束经由旋转的多边形的镜子23和反射镜24在感光鼓19的主扫描方向(与感光鼓19的旋转方向基本上垂直的方向)上实现扫描。通过感光鼓19的旋转在副扫描方向(感光鼓19的旋转方向)上也实现扫描，使得在感光鼓19的表面上形成静电潜像。显影辊17使感光鼓19上的静电潜像可视化为调色剂图像。转印辊20将调色剂图像转印到已经从传送辊14传送(对齐)的记录材料上。其上已经转印有调色剂图像的记录材料在传送到定影设备100时经受加热和加压处理，使得未定影的调色剂图像被定影在记录材料上。记录材料在图像已经被定影之后由中间排放辊26和排放辊27排放到图像形成设备外，从而结束一系列的打印操作。马达30将驱动力给予包括定影设备100的单元中的每一个。定影设备100基于下面描述的输入的AC电压的过零的时刻通过使半导体开关(诸如晶闸管(双向晶闸管))导通和截止来控制从AC电源供应给定影设备100的电力。在该控制中，下面描述的中央处理单元(CPU) 203操作作为功率控制单元。在图像形成设备中使用电源电路200。从外部电源单元40 (诸如商用电源)供应的AC电力经由电源电缆50连接到电源电路200。电源电路200给图像形成设备中的用作驱动单元的马达以及控制器(诸如控制单元)供应电力。向其应用下面描述的电源电路200的产品不限于上述图像形成设备。电源电路200也可应用于其它电子设备，只要该设备使用过零检测结果来控制操作。图2示出根据本示例性实施例的包括过零检测电路的电源电路200。外部电源单元40包括用作与地电位连接的接地点的地GND以及AC电源201。AC电源201在火线和零线之间输出AC电压。在本示例性实施例中，零线连接到外部电源单元40中的地GND。即使在火线连接到地GND时本示例性实施例的效果也是有效的。此外，即使在图像形成设备的框架地不连接到地GND时，也可以满足下面描述的过零检测精度。在本示例性实施例中，外部电源单元40和电源电路200经由三条线(B卩，火线、零线和地GND)彼此连接。图像形成设备的框架地连接到地GND。从AC电源201供应的AC电压被桥式二极管BDl全波整流，并且被电容器C2平滑。平滑后的较低的电位为DCL而平滑后的较高的电位为DCH。转换器I为绝缘型DC/DC转换器，并且根据初级侧的DC电压朝向次级侧输出直流(DC)电压VI。第一电容器(在下文中称为X电容器)Cl被用于噪声抑制,并且第二电容器(在下文中称为Y电容器)C3和C4被用作对抗噪声的手段。即使不存在Y电容器C3 (S卩，如果仅仅存在Y电容器C4),也可以获得将在本不例性实施例中描述的Y电容器放电电阻器的效果。类似地，即使不存在Y电容器C4 (即，如果仅仅存在Y电容器C3)，也可以获得将在本示例性实施例中描述的Y电容器放电电阻器的效果。X电容器放电电阻器Rl和R2用作用于使X电容器Cl放电的第一放电电阻器(X电容器放电电阻器R2还用作过零检测电阻器)。如果用户从外部电源单元40拔出电源电缆50，则外部电源单元40和电源电路200之间的三条线(即，火线、零线和地GND)被切断。在该情况下，X电容器Cl可以被充电。因此，用户可能在接触电源电缆50的端子时触电。为了防止这种情况，X电容器Cl的电荷需要被提早放电。如果X电容器Cl的充电状态为正(火线侧的电位高于零线侧的电位)，则经由X电容器放电电阻器Rl和桥式二极管BDl将X电容器Cl的电荷放电。如果X电容器Cl的充电状态为负(火线侧的电位低于零线侧的电位)，则经由X电容器放电电阻器R2和桥式二极管BDl将X电容器Cl的电荷放电。Y电容器放电电阻器R3和R4用作用于分别使Y电容器C3和C4放电的第二放电电阻器。二极管Dl和D2被用于防止逆流。下面在图3中将描述Y电容器放电电阻器的效果。高压晶体管(在本示例性实施例中为第一开关)Ql被用来切断流过Y电容器放电电阻器的电流。虽然在本示例性实施例中高压双极晶体管被用作晶体管Q1，但是还可以使用其它开关元件(诸如场效应晶体管(FET))。电阻器R9为用于驱动晶体管Ql的上拉电阻器，并且电阻器R8为用于保护晶体管Ql的电阻器。X电容器放电电阻器Rl和R2被定义为用来在用户拔出电源电缆50时使X电容器Cl的电荷放电的电阻元件。如上所述，电阻器Rl和R2为X电容器放电电阻器。电阻器R3和R4可以不用作用于在晶体管Ql被截止时使X电容器Cl放电的电阻器。因此，电阻器R3和R4不用作被用来防止用户触电的X电容器放电电阻器。X电容器放电电阻器Rl和R2还具有分别使Y电容器C3和C4的电荷放电的功能。然而，X电容器放电电阻器Rl和R2的电阻值相对于Y电容器C3和C4的电容不足够低。因此，过零检测精度由于下面图3中描述的时间常数(CR)的延迟影响而降低。Y电容器放电电阻器R3和R4具有至少比X电容器放电电阻器Rl和R2中的给过零检测电路202供应电流的X电容器放电电阻器R2低的电阻值。在第一示例性实施例中的配置中，电阻器R2用作过零检测电阻器和X电容器放电电阻器两者，并且具有以下电阻值:.Χ电容器放电电阻器(过零检测电阻器)R2的电阻值>Υ电容器放电电阻器R3的电阻值.Χ电容器放电电阻器(过零检测电阻器)R2的电阻值>Υ电容器放电电阻器R4的电阻值CPU 203被用来控制图1中示出的图像形成设备和电源电路200的操作。将参考下面描述的图4中示出的流程图描述由CPU 203执行的控制的细节。在图2中，从转换器I的辅助绕组(未示出)供应电压Vcc。经由光耦合器(photocoupler) PCl的初级侧的晶体管供应来自辅助绕组的电压Vcc。如果光耦合器PCl的初级侧的晶体管的供应能力不够，则可以通过使用用于输出增强的晶体管来输出来自辅助绕组的电压Vcc。当从CPU 203输出的Stanby信号进入高(High)状态时，电压Vcc被输出以使得电力被供应。因此，来自辅助绕组的电压Vcc进入高状态(输出电压的状态)。当从CPU 203输出的Stanby信号进入低(Low)状态时，不供应电压Vcc (电力)。因此，电压Vcc进入低状态(处于与基准电位DCL相同的电位的状态)。利用来自辅助绕组的电压Vcc，供应用于驱动下面描述的过零检测电路202和晶体管Ql (第一开关)的电力。将描述过零检测电路202。如果从AC电源201供应的零线的电位高于火线的电位，则电流经由X电容器放电电阻器R2流过过零检测电路202。当从X电容器放电电阻器R2供应的电流流过过零检测电路202中的晶体管Q2的基极端子时，晶体管Q2导通。电阻器R5和电容器C5是用于调节晶体管Q2的操作时刻的电路。当晶体管Q2导通时，施加到光耦合器PCl的初级侧的二极管的电压下降，使得光耦合器PCl的次级侧的晶体管截止。当光耦合器PCl的次级侧的晶体管截止时，过零(Zerox)信号的电压通过转换器I的输出Vl经由上拉电阻器R7而上升。CPU 203检测Zerox信号的高状态。如果零线的电位低于火线的电位，则电流经由X电容器放电电阻器Rl流动，并且电流不经由X电容器放电电阻器R2流动，使得晶体管Q2截止。当晶体管Q2截止时，电流经由上拉电阻器R6从辅助绕组的电压Vcc流到光耦合器PCl的初级侧的二极管。因此，光耦合器PCl的次级侧的晶体管导通。当光耦合器PCl的次级侧的晶体管导通时，Zerox信号的电压下降。CPU 203检测Zerox信号的低状态。将参考图3描述Zerox信号的波形。将描述其中在图像形成设备不操作(在下文中称为休眠模式)时进一步减少功率消耗的省电(power saving)状态(第一状态，也被称为节能状态)中的电路操作。由于Stanby信号在省电状态中处于低状态，因此来自辅助绕组的电压Vcc进入低状态。由于电压Vcc处于低状态，因此没有电流流过过零检测电路202中的电阻器R6、光耦合器PCl的初级侧的二极管以及晶体管Q2的集电极端子，使得可以减少功率消耗。由于来自辅助绕组的电压Vcc处于低状态，因此高压晶体管Ql截止。因此，从火线经由电阻器R3流动的电流和从零线经由电阻器R4流动的电流被切断，使得可以减少功率消耗。在功率消耗因此被减少的同时，光耦合器PCl的次级侧的晶体管总是被截止。因此，Zerox信号总是处于高状态(其中不能检测过零的状态)。将描述在其中能够检测Zerox信号的状态(第二状态，也被称为图像形成设备的操作状态)中、例如待机状态或者其中图像形成设备执行打印的状态中的电路操作。由于在能检测过零的同时Stanby信号处于高状态，因此来自辅助绕组的电压Vcc进入高状态。由于来自辅助绕组的电压Vcc处于高状态，因此供应用于驱动上面描述的过零检测电路202和晶体管Ql的电力。电流流过电阻器R6、光耦合器PCl的初级侧的二极管和晶体管Q2的集电极端子，使得由过零检测电路202消耗的电力增大。如果来自辅助绕组的电压Vcc处于高状态，则高压晶体管Ql导通。因此，由于从火线经由电阻器R3流动的电流和从零线经由电阻器R4流动的电流而增大了功率消耗。虽然在其中能够检测过零的状态(第二状态)中能够检测Zerox信号，但是由电源电路200消耗的电力增大。图3是用于示出本示例性实施例中的Y电容器放电电阻器R3和R4对过零检测精度的影响的操作波形图。在图3中，执行检验，其中X电容器Cl=0.56yF，Y电容器C3=C4=2200pF，X电容器放电电阻器Rl=R2=1000kΩ，并且Y电容器放电电阻器R3=R4=150kQ。波形301表示AC电源201的电压波形(220Vrms，50Hz)。波形301上的过零点 Zeroxl、Zerox2、Zerox3 和 Zerox4 由箭头指出。波形302表示在其中Y电容器放电电阻器通电的状态(第二状态)中的Zerox信号的波形。在波形302中，Zerox信号的下降的时刻匹配AC电源201的过零点Zeroxl和Zerox30在CPU 203内能够检测过零点Zerox4的时刻。更具体地说，CPU 203首先计算从Zeroxl到Zerox3的时段(对应于来自AC电源201的AC电压的一个周期)。在本示例性实施例中，该周期是20msec。CPU 3预测从过零点Zerox3开始逝去半个周期(在本示例性实施例中为10msec)之后的时刻，作为过零点Zerox4的时刻。如果找到Zerox信号的下降的时刻和Zerox信号的上升的时刻中的一个，则能够检测和预测上升和下降两者的过零。波形303表示在其中Y电容器放电电阻器被切断的状态中的Zerox信号的波形。在波形303中，Zerox信号的下降和上升的时刻不匹配具有波形301的AC电源的过零。由于直到Y电容器C3和C4的电荷被放电所需要的时间段，而出现该误差。在波形303的状态中，由于由X电容器放电电阻器Rl和R2以及Y电容器C3和C4所引起的CR(时间常数)延迟而出现过零检测误差。在波形302中，Y电容器放电电阻器R3和R4的电阻值低。因此，上述CR延迟被减少，使得过零检测精度能够被提高。在波形303的状态中的过零检测误差根据AC电源201的电压以及与外部电源单元40中的地GND的连接状态而不同。因此，难以精确地根据具有波形303的Zerox信号检测过零的时刻。在波形303中，能够基于上升或者下降的时刻以及其次数来检测由波形301表示的AC电源201的周期(或者频率)。图4是示出在本示例性实施例中的通过CPU 203执行的包括过零检测电路202的电源电路200的控制序列的流程图。如果在步骤S400中已经通过电源开关或者AC电源的连接发出将电源从断开状态转变(shift)到接通状态的请求，则处理进行到步骤S401。在步骤S401中，CPU 203使Stanby信号为低状态，以便切断给过零检测电路202的电力的供应，并且使Y电容器放电电阻器R3和R4为切断状态(第一状态)。根据本示例性实施例的电源电路200进入第一状态以便减少休眠状态中的功率消耗。在步骤S402中，CPU 203确定是否已经发出转变到断开状态的请求。如果已经发出转变到断开状态的请求(在步骤S402中为“是”)，则处理进行到步骤S407。在步骤S407中，CPU 203结束控制。如果没有发出转变到断开状态的请求(在步骤S402中为“否”)，则处理进行到步骤S403。在步骤S403中，CPU 203确定是否已经发出转变到待机状态的请求。如果已经发出转变到待机状态的请求(在步骤S403中为“是”)，则处理进行到步骤S404。
在步骤S404中，CPU 203使Stanby信号为高状态，以便给过零检测电路202供应电力，并且使Y电容器放电电阻器R3和R4为通电状态(第二状态)。根据本示例性实施例的电源电路200进入第二状态以便在待机状态中检测过零。在步骤S405中，CPU 203基于Zerox信号的下降的时刻来检测AC电源201的过零。在本示例性实施例中，Zerox信号的下降的时刻被调节到匹配AC电源的过零的时刻。如果Zerox信号的上升的时刻被调节到匹配AC电源的过零的时刻，则可以基于Zerox信号的上升的时刻来检测AC电源201的过零。上述处理被重复地执行直到CPU 203在步骤S406中确定已经发生到休眠状态的转变，以便检测AC电源201的过零。CPU 203将根据本示例性实施例的电源电路200与图12中示出的比较示例中的包括过零电路的电源电路1200进行比较。不重复与根据本示例性实施例的电源电路200共同的单元的描述。电源电路1200包括X电容器放电电阻器R1200。如果用户拔出电源电缆50，则X电容器Cl的电荷由X电容器放电电阻器R1200放电。电源电路1200包括Y电容器放电电阻器R3和R4。在比较示例中的电源电路1200中，过零检测电路1202通过使用流过Y电容器放电电阻器R4的电流来检测过零。为了获得足够的过零检测精度，Y电容器放电电阻器R3和R4具有被设定为比X电容器放电电阻器Rl200低的电阻值。在比较示例中的电源电路1200中，与根据本示例性实施例的电源电路200类似地，流过Y电容器放电电阻器R3和R4的电流需要被切断以便减少功率消耗。通过使用两个开关(即，继电器RLl和RL2)来切断流过Y电容器放电电阻器R3和R4的电流。在比较示例中的电源电路1200中，使CPU 1203的RLlon信号和RL2on信号为高状态，以便操作继电器驱动单元(未示出)，使得使继电器RLl和RL2的初级侧的接点进入接通状态(通电状态)。另一方面，在根据本示例性实施例的电源电路200中，通过使用具有高电阻值的X电容器放电电阻器R2来检测过零，并且用作第一开关的晶体管Ql在Y电容器放电电阻器R3和R4的通电状态与切断状态之间进行切换。因此，仅仅通过一个晶体管Ql (第一开关)获得与两个开关被用在比较示例中的电源电路1200中的情况类似的减少功率消耗的效果O如果这样使用根据本示例性实施例的包括过零检测电路202的电源电路200，则能够通过简单的电路切换能够检测过零的状态和进一步减少功率消耗的状态。更具体地说，能够在低成本的电路配置中精确地检测过零，使得能够进一步减少休眠状态中的功率消耗。图5中示出的根据第二示例性实施例的电源电路的特征在于，与第一示例性实施例中描述的第一状态和第二状态不同地，检测频率以便减少功率消耗(具有第三状态)。下面将描述电源电路500。图5中示出的根据本示例性实施例的电源电路500具有Stanby信号和Stanby2信号。当Stanby信号进入高状态时，来自辅助绕组的电压Vcc进入高状态，使得电力被供应给过零检测电路502。此外，当Stanby2信号进入高状态时，来自辅助绕组的电压Vcc2进入高状态，使得基极电流被供应给晶体管Ql (与第一示例性实施例中类似的第一开关)，以便使Y电容器放电电阻器R3和R4为通电状态。当Stanby信号和Stanby2信号处于低状态(与第一示例性实施例中类似的第一状态)时，Y电容器放电电阻器R3和R4处于切断状态，使得能够减少由Y电容器放电电阻器R3和R4消耗的电力。在该状态下，能够减少过零检测电路502中的上拉电阻器R6、晶体管Q2和光耦合器PCl的初级侧的二极管中消耗的电力。当Stanby信号和Stanby2信号处于高状态(与第一示例性实施例中类似的第二状态)时，Y电容器放电电阻器R3和R4处于通电状态并且处于其中电力被供应给过零检测电路502的状态。因此，能够检测AC电源201的过零，如图3中示出的波形302所指示的。当仅仅Stanby信号处于高状态而Stanby2信号处于低状态(第三状态，其作为本示例性实施例的特征)时，Y电容器放电电阻器R3和R4处于切断状态，使得能够减少由Y电容器放电电阻器R3和R4消耗的电力。此外，在该状态下，能够检测AC电源201的周期和频率，如上面描述的图3中示出的波形303所指示的。根据第二示例性实施例的电源电路500的特征在于，具有其中能够检测AC电源201的周期或者频率并且能够减少功率消耗的第三状态。图6是示出在本示例性实施例中的通过CPU 503进行的包括过零检测电路502的电源电路500的控制序列的流程图。在步骤S600中启动控制之前的断开状态中，CPU 503使Stanby信号为低状态，以便停止给过零检测电路502的电力的供应，并且使Stanby2信号为低状态以便使Y电容器放电电阻器R3和R4为切断状态(第一状态)。根据本示例性实施例的电源电路500进入第一状态以便减少断开状态中的功率消耗。如果在步骤S600中已经通过电源开关或者AC电源201的连接发出转变状态的请求，则处理进行到步骤S601。在步骤S601中，CPU 503使Stanby信号为高状态，以便给过零检测电路502供应电力，并且使Stanby2信号为低状态以便使Y电容器放电电阻器R3和R4为切断状态(第三状态)。根据本示例性实施例的电源电路500进入第二状态以便在休眠状态中检测AC电源201的频率。在步骤S602中，CPU 503基于Zerox信号来检测AC电源201的频率(周期)。如图3中所示出的，频率(周期)是为检测过零所需的。在步骤S602中，CPU 503能够在其中能够减少功率消耗的第三状态中预先检测频率。如果不能检测Zerox信号，则CPU 503能够检测AC电源201已经停电的状态。在步骤S603中，CPU 503确定是否已经发出转变到断开状态的请求。如果已经发出转变到断开状态的请求(在步骤S603中为“是”)，则处理进行到步骤S609。在步骤S609中，CPU 503使Stanby信号为低状态，以便停止给过零检测电路502的电力的供应，并且使Stanby2信号为低状态以便使Y电容器放电电阻器R3和R4为切断状态。在已经发生到第一状态的转变之后，处理进行到步骤S610。在步骤S610中，CPU 503结束控制。如果没有发出转变到断开状态的请求(在步骤S603中为“否”)，则处理进行到步骤S604。在步骤S604中，CPU 503确定是否已经发出转变到待机状态的请求。如果已经发出转变到待机状态的请求(在步骤S604中为“是”)，则处理进行到步骤S605。在步骤S605中，CPU 503使Stanby信号为高状态，以便给过零检测电路502供应电力，并且使Stanby2信号为高状态以便使Y电容器放电电阻器R3和R4为通电状态(第二状态)。根据本示例性实施例的电源电路500进入第二状态以便在待机状态中检测过零。在步骤S607中，CPU 503基于Zerox信号的下降的时刻来检测AC电源201的过零。上述处理被重复地执行直到CPU 503在步骤S608中确定已经发生到休眠状态的转变，并且检测AC电源201的过零。根据本示例性实施例的包括过零检测电路502的电源电路500能够利用简单的电路在其中在减少功率消耗的同时检测频率的状态、其中检测过零的状态与其中减少功率消耗的状态之间进行切换。因此，能够在低成本的电路配置中精确地检测过零，使得能够进一步减少休眠状态中的功率消耗。图7中示出的根据第三示例性实施例的电源电路700的特征在于，在根据第一示例性实施例的电源电路中包括电压检测单元705，该电压检测单元705被配置为通过使用流过Y电容器放电电阻器R3和R4的电流来进一步检测AC电源201的电压。下面将描述根据第三示例性实施例的电源电路700。不重复与第一示例性实施例中的那些类似的组件的描述。在图7中，电源电路700包括对输入的AC电压进行全波整流的桥式二极管BDl和电容器C2。第一转换器(转换器I)和第二转换器(转换器2)连接到后续的级。转换器2是绝缘型DC/DC转换器，并且将输入到初级侧的DC电压转换成要向次级侧输出的DC电压V2。利用流过Y电容器放电电阻器R3和R4的电流对电容器C6充电。电源电路700包括放电电阻器R10。已经被电阻器Rll和电容器C7平滑的电压Vin被输入到电压检测单元705。当AC电源201的电压下降时，到电容器C6的充电电流减少，并且输入到电压检测单元705的电压Vin下降。电压检测单元705在电压Vin变为预定的阈值电压Vth或更小时使电压Vout为低状态，以便停止转换器2的输出。当转换器2的输出被停止并且DC电压V2下降时，通过经由电阻器R12和R13分割输出电压V2而获得的信号(V2sense信号)的电压下降。CPU 703基于V2sense信号确定停止转换器2。根据本示例性实施例的电源电路700的特征在于，使晶体管Ql (第一开关)为断开状态，以便在减少由电压检测单元705消耗的电力的同时切断流过Y电容器放电电阻器R3和R4的电流。图8是示出第三示例性实施例中的通过CPU 703进行的电源电路700的控制序列的流程图。如果在步骤S800中已经通过电源开关或者通过AC电源201的连接发出转变到接通电源状态的请求，则处理进行到步骤S801。在步骤S801中，CPU 703使Stanby信号为低状态，以便停止给过零检测电路702的电力的供应，并且使Y电容器放电电阻器R3和R4为切断状态(第一状态)。在步骤S802中，CPU 703确定是否已经发出转变到电源断开状态的请求。如果已经发出转变到电源断开状态的请求(在步骤S802中为“是”)，则处理进行到步骤S809。在步骤S809中，CPU 703结束控制。如果没有发出转变到电源断开状态的请求(在步骤S802中为“否”)，则处理进行到步骤S803。在步骤S803中，CPU 703确定是否已经发出转变到待机状态的请求。如果已经发出转变到待机状态的请求(在步骤S803中为“是”)，则处理进行到步骤S804。在步骤S804中，CPU 703使Stanby信号为高状态，以便给过零检测电路702供应电力，并且使Y电容器放电电阻器R3和R4为通电状态(第二状态)。根据本示例性实施例的电源电路700进入第二状态以便在待机状态中检测AC电源201的过零和电压。在第二状态中，充电电流流过电压检测单元705中的电容器C6，使得电压检测单元705能够检测AC电源201的电压。在步骤S805中，CPU 703确定输入到电压检测单元705的电压Vin是否低于阈值电压Vth。如果输入到电压检测单元705的电压Vin低于阈值电压Vth (在步骤S805中为“是”)，则处理进行到步骤S808。在步骤S808中，CPU 703停止转换器2。当转换器2被停止时，输出电压V2下降。CPU 703能够基于V2sense信号检测其中转换器2被停止的状态。在步骤S808中，CPU 703检测AC电源201的异常状态(电力故障和电压下降)，并且使Stanby信号为低状态，以便停止给过零检测电路702的电力的供应，并且使Y电容器放电电阻器R3和R4为切断状态(第一状态)，并且随后处理进行到步骤S809。在步骤S809中，CPU 703结束控制。在步骤S806中，CPU 703基于Zerox信号的下降的时刻来检测AC电源201的过零。上述处理被重复地执行直到CPU 703在步骤S807中确定已经发生到休眠状态的转变，以便检测AC电源201的电压和过零。因此根据本示例性实施例的包括过零检测电路702和电压检测单元705的电源电路700能够利用简单的电路在其中检测AC电源201的电压和过零的状态与其中能够减少功率消耗的状态之间进行切换。因此，能够在低成本的电路配置中精确地检测过零，使得能够进一步减少休眠状态中的功率消耗。图9中示出的根据第四示例性实施例的电源电路900的特征在于，包括与第三示例性实施例类似的电压检测单元905。下面将描述根据本示例性实施例的电源电路900。不重复与第三示例性实施例中的那些类似的组件的描述。在图9中，电源电路900包括对输入的AC电压进行全波整流的桥式二极管BDl和电容器C2。转换器I连接到后续的级。电源电路900包括对输入的AC电压进行全波整流的桥式二极管BD2和电容器CS。转换器2连接到后续的级。虽然在本示例性实施例中通过对AC电压进行全波整流获得的电压被供应给转换器2，但是通过对AC电压进行倍压整流代替全波整流而获得的电压可以被供应给转换器2。至于给转换器2的电力的供应，用作第二开关的双向晶闸管TRl在电力供应状态与切断状态之间进行切换。控制电路(未示出)控制双向晶闸管TRl的操作。转换器2是绝缘型DC/DC转换器，并且转换从初级侧输入的DC电压，以便向次级侧输出DC电压V2。下面将描述根据本示例性实施例的电压检测单元905。利用流过Y电容器放电电阻器R3和R4的电流对电容器C6充电。电源电路900包括放电电阻器R10。已经被电阻器RlI和电容器C7平滑的电压Vin被输入到电压检测单元905。电压检测单元905在电压Vin变为预定的阈值电压Vth2或更大时使电压Vout为高状态，并且使双向晶闸管TRl为切断状态以便停止转换器2的输出。在第四示例性实施例中，转换器I与电容器C2被通用地(universally)配置，使得即使在输入不同电压范围(诸如100V系统(100V到127V)和200V系统(220V到240V))中的AC电压时AC电源201也是可操作的。电容器C8和转换器2仅仅对应于100V系统中的AC电源。当错误地连接到200V系统中的AC电源时，如果不采取防止故障的手段，则电容器CS和转换器2可能发生故障。在根据本示例性实施例的电源电路900中，当AC电源201的电压变高时，流到电容器C6的充电电流增大，并且输入到电压检测单元905的电压Vin上升。如果输入到电压检测单元905的电压Vin变为Vth2或更大，则使双向晶闸管TRl为切断状态，使得能够防止比规格范围高的电压被施加到电容器C8和转换器2。当使双向晶闸管TRl为切断状态时，停止给转换器2的电力的供应。当输出电压V2下降时，通过经由电阻器R12和Rl3分割输出电压V2而获得的V2sense信号的电压下降。CPU 903响应于V2sense信号确定其中转换器2的输出被停止的状态。如上所述，根据第四示例性实施例的电源电路900的特征在于电压检测单元905。用作第一开关的晶体管Ql截止，使得在由电压检测单元905消耗的电力也可以被减少的同时，流过Y电容器放电电阻器R3和R4的电流能够被切断。更具体地说，电压检测单元905通过使用流过Y电容器放电电阻器R3和R4的电流来检测电压。图10是示出电源电路900的控制序列的流程图。如果在步骤S1000中已经通过电源开关或者通过AC电源201的连接发出转变到接通电源状态的请求，则处理进行到步骤SlOOl0在步骤S1001中，CPU 903使Stanby信号为低状态，以便停止给过零检测电路902的电力的供应，并且使Y电容器放电电阻器R3和R4为切断状态(第一状态)。根据本示例性实施例的电源电路900进入第一状态以便在休眠状态和电源断开状态中减少功率消耗。在步骤S1002中，CPU 903确定是否已经发出转变到电源断开状态的请求。如果已经发出转变到电源断开状态的请求(在步骤S1002中为“是”)，则处理进行到步骤S1011。在步骤SlOll中，CPU 903结束控制。在步骤S1003中，CPU 903确定是否已经发出转变到待机状态的请求。如果已经发出转变到待机状态的请求(在步骤S1003中为“是”)，则处理进行到步骤S1004。在步骤S1004中，CPU 903使Stanby信号为高状态，以便给过零检测电路902供应电力，并且使Y电容器放电电阻器R3和R4为通电状态(第二状态)。根据本示例性实施例的电源电路900进入第二状态以便在待机状态中检测AC电源201的电压和过零。在第二状态中，充电电流流过电压检测单元905中的电容器C6，使得电压检测单元905能够检测AC电源201的电压。在步骤S1005中，CPU 903确定输入到电压检测单元905的电压Vin是否高于阈值电压Vth2。如果输入到电压检测单元905的电压Vin高于阈值电压Vth2 (在步骤S1005中为“是”)，则处理进行到步骤S1010。在步骤S1010中，CPU903使双向晶闸管TRl为切断状态。当转换器2的输出电压V2下降时，能够基于V2sense信号检测其中转换器2被停止的状态。在步骤S1010中，CPU 903使Stanby信号为低状态，以便停止给过零检测电路902的电力的供应，并且使Y电容器放电电阻器R3和R4为切断状态(第一状态)，并且随后处理进行到步骤S1011。在步骤SlOll中，CPU 903结束控制。在第一状态中，双向晶闸管TRl能够切断被施加到电容器C7和转换器2的电压。因此，双向晶闸管TRl用作在从AC电源201施加比规格高的电压的情况下的保护电路。在步骤S1006中，CPU 903使双向晶闸管TRl为通电状态以便启动转换器2。在步骤S1007中，CPU 903使得电压检测单元905检测AC电源201的电压并且确定输入到电压检测单元905的电压Vin是否高于阈值电压Vth2。如果输入到电压检测单元905的电压Vin变得高于阈值电压Vth2 (在步骤S1007中为“是”)，则处理进行到如上所述的步骤S1010。在步骤S1008中，CPU 903基于Zerox信号的下降的时刻来检测AC电源201的过零。上述处理被重复地执行直到CPU 903在步骤S1009中确定已经发生到休眠状态的转变，以便检测AC电源201的电压和过零。因此，根据本示例性实施例的包括过零检测电路902和电压检测单元905的电源电路900能够利用简单的电路在其中检测AC电源201的电压和过零的状态与其中能够减少功率消耗的状态之间进行切换。因此，能够在低成本的电路配置中精确地检测过零，使得能够进一步减少休眠状态中的功率消耗。<根据第一示例性实施例的电源电路的修改示例>下面将描述根据第一示例性实施例的电源电路200的修改示例。作为第一修改示例，将描述图11中示出的电源电路1100。不重复与第一示例性实施例中的那些类似的组件的描述。图11示出其中电源电路1100仅仅包括Y电容器放电电阻器R3并且仅仅包括Y电容器C4并且零线连接到外部电源单元40中的地GND的配置。根据本示例，外部电源单元40中的地GND的连接以及Y电容器C4的连接仅仅允许限制的配置。然而，即使在电源电路1100包括电源电路200中描述的两个Y电容器放电电阻器R3和R4中的任意一个时，也能够检测AC电源201的过零。电源电路1100作为比电源电路200小的电路，能够在其中能够检测过零的状态与其中能够减少功率消耗的状态之间进行切换。作为第二修改示例，下面将描述图13中示出的电源电路1300。不重复与第一示例性实施例中的那些类似的组件的描述。图13中示出的电源电路1300不包括X电容器，或者包括具有较小电容值的X电容器，使得在电源电缆50被拔出时X电容器不必被放电。如上所述，需要用于使Y电容器C3和C4放电的放电电阻器来如上所述地高精度地检测过零。过零检测电阻器R2还具有使Y电容器C3和C4的电荷放电的功能。然而，对于Y电容器C3和C4的电容，放电电阻器的相应的电阻值不足够低。因此，由于CR (时间常数)延迟而使过零检测精度降低。在该修改示例中，Y电容器放电电阻器R3和R4具有比过零检测电阻器R2低的电阻值。过零检测电阻器R2的电阻值〉Y电容器放电电阻器R3的电阻值过零检测电阻器R2的电阻值>Y电容器放电电阻器R4的电阻值即使在X电容器不必被放电的配置(诸如电源电路1300)中，也能够通过与过零检测电阻器R2分离地设置Y电容器放电电阻器R3和R4来减少过零检测电路202中的过零检测电阻器R2消耗的电力。此外，设置第一开关Ql，该第一开关Ql能够在能够检测过零的状态与能够减少功率消耗的状态之间进行切换。作为第三修改示例，下面将描述图14中示出的电源电路1400。不重复与第一示例性实施例中的那些类似的组件的描述。图14中示出的电源电路1400包括用于检测电源电缆50脱落的状态的X电容器放电电路1401，以便使X电容器Cl放电。X电容器放电电路1401检测AC电源201的电压，并且在不能检测AC电压时使X电容器Cl放电。在检测AC电压的同时，X电容器放电电路1401的电阻值高，使得能够减少功率消耗。如果不能检测AC电压，例如，如果电源电缆50被拔出，则能够以低电阻使X电容器Cl放电。此外在其中设置X电容器放电电路1401的配置(诸如电源电路1400)中，能够通过与过零检测电阻器R2分离地设置Y电容器放电电阻器R3和R4来减少用于过零检测电路202的过零检测电阻器R2消耗的电力。此外，设置第一开关Ql，该第一开关Ql能够在能够检测过零的状态与能够减少功率消耗的状态之间进行切换。此外通过在第一、第二和第三修改示例中描述的上述电源电路，能够在低成本的电路配置中精确地检测过零，使得能够进一步减少休眠状态中的功率消耗。虽然已经参考示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。以下权利要求的范围将被给予最宽的解释从而包括所有的修改、等同结构与功能。
权利要求
1.一种电源,包括: 第一电容器，设置在从AC电源输入有AC电压的线之间； 过零检测电阻器，用于使第一电容器的电荷放电以及用于检测从AC电源输入的AC电压的过零； 过零检测单元，被配置为基于来自过零检测电阻器的检测信号来检测从AC电源输入的AC电压的过零的时刻； 第二电容器，设置在通过对从AC电源输入的AC电压进行全波整流获得的电压所输出到的线与图像形成设备的框架地之间； 放电电阻器，具有比过零检测电阻器小的电阻值并且被配置为使第二电容器的电荷放电；以及 第一开关，被配置为在切断给放电电阻器的电流的第一状态与电流流过放电电阻器的第二状态之间进行切换。
2.根据权利要求1所述的电源，还具有第三状态，在所述第三状态中，通过第一开关切断给放电电阻器的电流，并且要供应给过零检测单元的电力被供应。
3.根据权利要求1或2所述的电源，还包括: 电压检测单元，被配置为使用流过放电电阻器的电流来检测从AC电源输入的AC电压已经下降。
4.根据权利要求3所述的电源，还包括: 第一转换器，被配置为转换通过对从AC电源输入的AC电压进行全波整流获得的电压， 其中在电压检测单元检测到电压已经下降时第一转换器被停止。
5.根据权利要求3所述的电源，还包括: 第二开关，以及 第二转换器，被配置为在第二开关的后续的级中转换通过对从AC电源输入的AC电压进行全波整流或者倍压整流获得的电压， 其中在电压检测单元检测到电压已经变得高于阈值时第二转换器由第二开关停止。
6.一种图像形成设备，被配置为在记录材料上形成图像并且包括定影单元，所述定影单元被配置为使在记录材料上形成的图像定影，所述图像形成设备包括: 电源，所述电源包括第一电容器、过零检测电阻器、过零检测单元、第二电容器、放电电阻器以及第一开关，所述第一电容器被设置在从AC电源输入有AC电压的线之间，所述过零检测电阻器用于使第一电容器的电荷放电以及用于检测从AC电源输入的AC电压的过零，所述过零检测单元被配置为基于来自过零检测电阻器的检测信号来检测从AC电源输入的AC电压的过零的时刻，所述第二电容器被设置在通过对从AC电源输入的AC电压进行全波整流获得的电压所输出到的线与图像形成设备的框架地之间，所述放电电阻器具有比过零检测电阻器小的电阻值并且被配置为使第二电容器的电荷放电，所述第一开关被配置为在切断给放电电阻器的电流的第一状态与电流流过放电电阻器的第二状态之间进行切换； 电力供应开关，用于给定影单元供应电力；以及 电力控制单元，被配置为通过控制电力供应开关的操作来控制供应给定影单元的电力， 其中电力控制单元根据过零检测单元的检测结果来控制电力供应开关的操作。
7.根据权利要求6所述的图像形成设备，还具有第三状态，在所述第三状态中，使用第一开关来切断给放电电阻器的电流，并且要供应给过零检测单元的电力被供应。
8.根据权利要求6或7所述的图像形成设备，还包括: 电压检测单元，被配置为使用流过放电电阻器的电流来检测从AC电源输入的AC电压已经下降。
9.根据权利要求8所述的图像形成设备，还包括: 第一转换器，被配置为转换通过对从AC电源输入的AC电压进行全波整流获得的电压， 其中在电压检测单元检测到电压已经下降时第一转换器被停止。
10.根据权利要求8所述的图像形成设备，还包括: 第二开关，以及 第二转换器，被配置为在第二开关的后续的级中转换通过对从AC电源输入的AC电压进行全波整流或者倍压整流获得的电压， 其中在电压检测单元检测 到电压已经变得高于阈值时第二转换器由第二开关停止。
全文摘要
本发明涉及包括过零检测电路的电源以及图像形成设备。该电源包括第一电容器、用于使第一电容器的电荷放电以及用于检测从AC电源输入的AC电压的过零的电阻器、第二电容器、框架地o、以及具有比该电阻器小的电阻值并且被配置为使第二电容器的电荷放电的放电电阻器，并且在切断给放电电阻器的电流的状态与电流流过放电电阻器的状态之间进行切换。
文档编号H02M7/04GK103166484SQ20121053406
公开日2013年6月19日 申请日期2012年12月12日 优先权日2011年12月12日
发明者志村泰洋 申请人:佳能株式会社