JP2006183882A - Peltier element driving device and image forming device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷却装置として使用するペルチェ素子を駆動するペルチェ素子駆動装置、これを備えた画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a Peltier element driving device that drives a Peltier element used as a cooling device, and an image forming apparatus including the same.
従来、ペルチェ素子を駆動するペルチェ素子駆動装置においては、定電圧またはPWMによりペルチェ素子に電源供給を行うようにしている。
また画形成装置内でペルチェ素子駆動装置を構成する場合、画像形成装置の電源ユニットが利用される。そして電源ユニットにより生成した直流定電圧をそのまま、またはFET等のスイッチング素子でPWMを施してペルチェ素子に供給するようにしている。なお先行文献としては特許文献1〜3等がある。
When the Peltier element driving device is configured in the image forming apparatus, the power supply unit of the image forming apparatus is used. The DC constant voltage generated by the power supply unit is supplied to the Peltier element as it is or PWM is applied by a switching element such as an FET. Note that there are
ところで、ペルチェ素子のオン/オフ制御する際に、ペルチェ素子の発熱面と吸熱面の温度差を急激に与えてしまうとペルチェ素子自体の寿命が短くなってしまうという不都合が生じる。このため、ペルチェ素子のオン時(立ち上げ時)には、ペルチェ素子駆動装置から印加する印加電圧を0ボルトから数ボルトステップで可変して徐々にペルチェ素子に与える電圧を上げることと、ペルチェ素子のオフ時(立ち下げ時)には、ペルチェ素子駆動装置からペルチェ素子に印加する印加電圧を定格電圧から数ボルトステップで可変して、0ボルトになるまで徐々に下げることで、ペルチェ素子の寿命が短くすることなく、ペルチェ素子の発熱面と吸熱面の温度差を時間とともに与えるようにしている。この際、印加電圧をPWM駆動して、そのデューティを0%から徐々に100%まで立ち上げる。また、デューティ100%から徐々に0%まで可変する手法を採っている。
しかしながら、使用環境などによりペルチェ素子の消費電流が異なるため、ペルチェ素子駆動装置を画像形成装置の電源ユニットを利用して構成した場合、ペルチェ素子駆動装置の消費電流変動によって電源ユニットの電流容量をオーバーするおそれがあった。
そこで、本発明はペルチェ素子の消費電力を所定レベルに制御することができるペルチェ素子駆動装置と、そのようなペルチェ素子駆動装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
By the way, when the ON / OFF control of the Peltier element is performed, if the temperature difference between the heat generating surface and the heat absorbing surface of the Peltier element is abruptly given, there is a disadvantage that the life of the Peltier element itself is shortened. Therefore, when the Peltier element is turned on (started up), the applied voltage applied from the Peltier element driving device is varied in steps of 0 to several volts to gradually increase the voltage applied to the Peltier element, At the time of turning off (at the time of falling), the applied voltage applied to the Peltier element from the Peltier element driving device can be varied from the rated voltage in several volt steps and gradually lowered to 0 volt, so that the life of the Peltier element However, the temperature difference between the heat generating surface and the heat absorbing surface of the Peltier element is given over time without shortening. At this time, the applied voltage is PWM driven, and the duty is gradually increased from 0% to 100%. Further, a method of changing the duty from 100% to 0% gradually is adopted.
However, since the current consumption of the Peltier element varies depending on the usage environment, etc., when the Peltier element driving device is configured using the power supply unit of the image forming apparatus, the current capacity of the power supply unit exceeds the current capacity of the Peltier element driving device. There was a risk.
SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides a Peltier element driving apparatus capable of controlling the power consumption of a Peltier element to a predetermined level, and an image forming apparatus including such a Peltier element driving apparatus.
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、ペルチェ素子を駆動する直流電源装置と、該直流電源装置の駆動電圧をスイッチングするスイッチング手段と、を備え、前記ペルチェ素子のオン時には前記ペルチェ素子に前記駆動電圧を供給する供給期間が徐々に長くし、前記ペルチェ素子のオフ時には前記ペルチェ素子に前記駆動電圧を供給する供給期間が徐々に短くなるように前記ペルチェ素子の駆動電圧をパルス幅変調するペルチェ素子駆動装置において、前記ペルチェ素子に流れる電流を検知する電流検知手段と、前記電流検知手段により検知される検知電流に基づいて、前記スイッチング手段のオン/オフ周期を制御する制御手段と、を備えるペルチェ素子駆動装置を特徴とする。
また請求項2に記載の発明は、前記制御手段は、前記電流検知手段の検知電流をA/D変換するA/Dコンバータを備える請求項1記載のペルチェ素子駆動装置を特徴とする。
また請求項3に記載の発明は、前記制御手段は、前記電流検知手段の検知電流を所定の基準値と比較するコンパレータを備える請求項1記載のペルチェ素子駆動装置を特徴とする。
また請求項4に記載の発明は、前記ペルチェ素子の平均消費電力を設定する平均消費電力設定手段を備え、前記制御手段は、前記平均消費電力設定手段の設定データに基づいて前記スイッチング手段のオン/オフ周期を制御する請求項1乃至3のいずれか1項に記載のペルチェ素子駆動装置を特徴とする。
また請求項5に記載の発明は、ペルチェ素子に駆動電圧を供給する可変直流電源装置と、を備え、前記ペルチェ素子のオン時には前記可変直流電源装置から前記ペルチェ素子に供給する駆動電圧を徐々に高くし、前記ペルチェ素子のオフ時には前記可変直流電源装置から前記ペルチェ素子に供給する駆動電圧を徐々低くなるように制御するペルチェ素子駆動装置において、前記ペルチェ素子に流れる電流を検知する電流検知手段と、前記電流検知手段により検知される検知電流に基づいて、前記可変直流電源装置から出力される出力電圧を制御する制御手段と、を備えるペルチェ素子駆動装置を特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention described in
The invention according to
The invention according to
According to a fourth aspect of the invention, there is provided an average power consumption setting means for setting an average power consumption of the Peltier element, and the control means turns on the switching means based on setting data of the average power consumption setting means. 4. The Peltier device driving device according to
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a variable DC power supply device that supplies a drive voltage to the Peltier element, and when the Peltier element is turned on, the drive voltage supplied from the variable DC power supply device to the Peltier element is gradually increased. Current detecting means for detecting a current flowing in the Peltier element in a Peltier element driving device that controls the driving voltage supplied from the variable DC power supply to the Peltier element to be gradually lowered when the Peltier element is turned off. And a control means for controlling an output voltage output from the variable DC power supply device based on a detection current detected by the current detection means.
また請求項6に記載の発明は、前記制御手段は、前記電流検知手段の検知電流をA/D変換するA/Dコンバータを備える請求項5記載のペルチェ素子駆動装置を特徴とする。
また請求項7に記載の発明は、前記制御手段は、前記電流検知手段の検知電流を所定の基準値と比較するコンパレータを備える請求項5記載のペルチェ素子駆動装置を特徴とする。
また請求項8に記載の発明は、前記ペルチェ素子に供給する最大供給電流を設定する最大供給電流設定手段を備え、前記制御手段は、前記可変直流電源装置の出力電圧を可変することで、前記ペルチェ素子の電流値が常に設定電流値となるように制御する請求項5乃至請求項7のいずれか1項記載のペルチェ素子駆動装置を特徴とする。
また請求項9に記載の発明は、被測定部品の近傍に配置され、前記被測定部品の近傍の湿度を検知する湿度検知手段を備え、前記制御手段は、前記湿度検知手段の検知結果に基づいて、前記ペルチェ素子の駆動を制御する請求項1乃至請求項8の何れか1項に記載のペルチェ素子駆動装置を特徴とする。
また請求項10に記載の発明は、被測定部品の近傍に配置され、前記被測定部品の近傍の温度を検知する温度検知手段を備え、前記制御手段は、前記温度検知手段の検知結果に基づいて、前記ペルチェ素子の駆動を制御する請求項1乃至請求項9の何れか1項に記載のペルチェ素子駆動装置を特徴とする。
また請求項11に記載の発明は、前記ペルチェ素子に送風を送るファンと、該ファンに駆動電圧を供給するファン駆動電圧供給手段と、を備え、前記ファンの駆動電圧を前記可変直流電源装置の出力電圧に応じて変化させる請求項9または請求項10記載のペルチェ素子駆動装置を特徴とする。
The invention according to
The invention according to claim 7 is characterized in that the control means comprises a comparator for comparing the detection current of the current detection means with a predetermined reference value.
The invention according to claim 8 further includes maximum supply current setting means for setting a maximum supply current to be supplied to the Peltier element, and the control means varies the output voltage of the variable DC power supply device, thereby 8. The Peltier element driving device according to
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a humidity detection means that is disposed in the vicinity of the part to be measured and detects the humidity in the vicinity of the part to be measured, and the control means is based on a detection result of the humidity detection means. The Peltier element driving device according to any one of
The invention according to
The invention described in
また請求項12に記載の発明は、請求項1乃至11の何れか1項に記載のペルチェ素子駆動装置をレーザダイオードの温度制御に用いる画像形成装置を特徴とする。
また請求項13に記載の発明は、請求項1乃至11の何れか1項に記載のペルチェ素子駆動装置を感光体ドラムの湿度制御に用いる画像形成装置を特徴とする。
また請求項14に記載の発明は、請求項1乃至11の何れか1項に記載のペルチェ素子駆動装置を用紙の除湿の湿度制御に用いる画像形成装置を特徴とする。
また請求項15に記載の発明は、請求項1乃至11の何れか1項に記載のペルチェ素子駆動装置を光センサの温度制御に用いる画像形成装置を特徴とする。
また請求項16に記載の発明は、請求項1乃至11の何れか1項に記載のペルチェ素子駆動装置をトナー付着量検知センサの温度制御に用いる画像形成装置を特徴とする。
また請求項17に記載の発明は、請求項1乃至11の何れか1項に記載のペルチェ素子駆動装置を色ズレ(位置ズレ)検知センサの温度制御に用いる画像形成装置を特徴とする。
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus using the Peltier device driving device according to any one of the first to eleventh aspects for temperature control of a laser diode.
According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus using the Peltier element driving device according to any one of the first to eleventh aspects for controlling humidity of the photosensitive drum.
According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus that uses the Peltier element driving device according to any one of the first to eleventh aspects for humidity control for dehumidifying a sheet.
According to a fifteenth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus using the Peltier device driving device according to any one of the first to eleventh aspects for temperature control of an optical sensor.
According to a sixteenth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus using the Peltier element driving device according to any one of the first to eleventh aspects for temperature control of a toner adhesion amount detection sensor.
According to a seventeenth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus that uses the Peltier element driving device according to any one of the first to eleventh aspects for temperature control of a color misregistration detection sensor.
本発明のペルチェ駆動装置によれば、ペルチェ素子と直列に電流検知手段を挿入し、この電流検知手段の検知結果に基づいてペルチェ素子の駆動を制御するようにしているので、使用環境によってペルチェ素子の消費電力変動を抑制することができる。したがって、本発明のペルチェ駆動装置を画像形成装置に適用すれば、ペルチェ素子の消費電力変動によって画像形成装置の電源ユニットにおいて電流容量オーバーが発生するのを防止することができる。 According to the Peltier drive device of the present invention, the current detection means is inserted in series with the Peltier element, and the drive of the Peltier element is controlled based on the detection result of the current detection means. Fluctuations in power consumption can be suppressed. Therefore, when the Peltier driving device of the present invention is applied to the image forming apparatus, it is possible to prevent the current capacity from being exceeded in the power supply unit of the image forming apparatus due to the power consumption fluctuation of the Peltier element.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図1は本発明の第1の実施形態に係るペルチェ素子駆動装置を用いた平均電力制御システムの構成を示したブロック図である。
この図1に示す平均電力制御システムは、ペルチェ素子制御部1、電源装置3、ペルチェ素子4とから構成される。
ペルチェ素子制御部1は、CPU2、複数のタイマカウンタ5,5・・・5、電流検出抵抗6、A/Dコンバータ7、設定レジスタ8、スイッチング駆動素子9を備えている。
このように構成されるペルチェ素子制御部1においては、ペルチェ素子4をPWM駆動する場合、CPU2からスイッチング駆動素子9にPWM制御信号を出力する。スイッチ駆動素子9は、電源装置3から供給されるペルチェ素子4用の直流電圧をCPU2からPWM制御信号によりオン/オフしてペルチェ素子4にPWMを施した駆動電圧を供給するようにしている。
例えば電源投入時、CPU2は電源装置3からペルチェ素子4に駆動電圧を供給する供給期間が徐々に長くなるようにパルス幅を可変しながらスイッチング駆動素子9にPWM信号を出力するようにしている。このため、CPU2は各パルス幅のPWM信号の出力時間をカウントするタイマカウンタ5,5・・・5が設けられている。この場合のタイマカウンタ5の個数Nはパルス幅による出力段数分設けられることになる。このようには電源投入時は、CPU2がタイマカウンタ5により各パルス幅のPWM信号の出力時間を管理することにより、ペルチェ素子4の発熱面と吸熱面の急激な温度差を与えないようにしてペルチェ素子4の寿命が短くなるのを防止するようにしている。
また同様に電源オフ時(電源立ち下げ時)は、CPU2は電源装置3からペルチェ素子4に駆動電圧を供給する供給期間が徐々に短くなるようにパルス幅を可変しながらスイッチング駆動素子9にPWM信号を出力することにより、ペルチェ素子4の発熱面と吸熱面の急激な温度差を与えないようにしてペルチェ素子4の寿命が短くなるのを防止するようにしている。
そのうえで、第1の実施形態に係るペルチェ制御部1においては、ペルチェ素子4の電流検出用の電流検出抵抗6をペルチェ素子4と直列に接続するようにしている。ここで、電流検出抵抗6の抵抗値R、電流検出抵抗6を流れる電流の値をIpとすると、電流検出抵抗6の検知出力(検知電圧)は抵抗値R×電流値Ipにより示すことができる。ADコンバータ7では、その検出電圧を数ビットのデジタル値に変換する。設定レジスタ8は目標の平均電力値を設定するレジスタである。
CPU2は検出したIp(電流値)と、Va(駆動電圧)と、Ton/T(PWMのパルス幅(オン幅)/パルス周期)の積で平均電力を割り出して目標の平均電力となるようにPWMのパルス幅を制御するようにしている。これにより、使用環境によってペルチェ素子の消費電力変動を抑制するようにしている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an average power control system using a Peltier device driving apparatus according to a first embodiment of the present invention.
The average power control system shown in FIG. 1 includes a Peltier
The Peltier
In the Peltier
For example, when the power is turned on, the
Similarly, when the power is turned off (when the power is turned off), the
In addition, in the Peltier
The
図2は第1の実施形態に係るペルチェ素子駆動装置の電源投入時におけるペルチェ素子への駆動電圧の供給タイミングを示した図である。
この図2(a)にはペルチェ素子を駆動する駆動トリガ信号、(b)にはペルチェ素子4に供給される駆動電圧、(c)にはペルチェ素子の電流、(d)にはステップ毎の平均電力がそれぞれ示されている。この場合、(c)に示すペルチェ素子4の電流値はペルチェ素子4の発熱面と吸熱面の温度差等によって変動する。
そこで、第1の実施形態では、(d)に示す平均電力が或る値以下に収まるように電源装置3から供給される駆動電圧をスイッチング駆動素子9によりPWM制御してデューティ(Duty)を可変するようにしている。
なお、CPU2は、電源投入時に関わらず、トリガ信号TRGがオンしているときは常に平均電力が閾値となるように制御している。
図3は第2の実施形態に係るペルチェ素子駆動装置を用いた平均電力制御システムの構成を示したブロック図である。なお、図1と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
この図3に示す平均電力制御システムのペルチェ素子制御部は、上記図1に示したペルチェ素子制御部において用いていたA/Dコンバータ7の代わりにコンパレータ10を用いてペルチェ素子4の平均電力制御を行うようにしている。
この場合、電流検出抵抗6の検出電圧値はコンパレータ10の差動入力端子のマイナス端子に入力する。一方、コンパレータ10の差動入力プラス端子には予め固定電圧値Vrefを入力するようにしている。
なお、固定電圧値Vrefは、Vref=R(抵抗値)×Ipms(設定電流値)により定めることができる。
設定電流値Ipmsはペルチェ素子4の平均電力であるIpms(設定電流値)×Va×Ton/Tにより決まる。
この場合、コンパレータ10は、Ip>Ipmsの時に‘L’を出力し、平均電力がIpms(設定電流値)×Va×Ton/TになるようにTon時間を変え、電力制御する。なお、コンパレータ10の差動入力端子への入力信号はプラス端子とマイナス端子とを入れ換えることが可能であることは言うまでもない。
FIG. 2 is a diagram showing the supply timing of the driving voltage to the Peltier device when the Peltier device driving apparatus according to the first embodiment is turned on.
2A shows a drive trigger signal for driving the Peltier element, FIG. 2B shows a drive voltage supplied to the
Therefore, in the first embodiment, the drive voltage supplied from the
Note that the
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of an average power control system using the Peltier device driving apparatus according to the second embodiment. Note that the same parts as those in FIG.
The Peltier device control unit of the average power control system shown in FIG. 3 uses the
In this case, the detection voltage value of the
The fixed voltage value Vref can be determined by Vref = R (resistance value) × Ipms (set current value).
The set current value Ipms is determined by Ipms (set current value) × Va × Ton / T which is the average power of the
In this case, the
図4は第3の実施形態に係るペルチェ素子駆動装置を用いた平均電力制御システムの構成を示したブロック図である。なお、図4において図1、図3と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
この図4に示す平均電力制御システムのペルチェ素子制御部は、設定レジスタ8に平均電力データをセットしておくことで、D/Aコンバータ11を介してコンパレータ10の差動入力端子に基準電圧として入力するようにしている。従って、この場合は基準電圧を変化させることで設定平均電力を制御することになる。
図5は第4の実施形態に係るペルチェ素子駆動装置を用いた平均電力制御システムの構成を示したブロック図である。なお、図5において図1と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
この図5に示す平均電力制御システムのペルチェ素子制御部は、ペルチェ素子4の供給電圧レベルを可変するようにしている。この場合のペルチェ素子4の駆動電圧生成部としてFET9とコイル12を用いた降圧回路が設けられている。
この場合、FET9にはCPU2によりPWM信号が入力されることで、デューティに比例した電圧を出力するようにしている。これにより、使用環境によってペルチェ素子の消費電力変動を抑制するようにしている。
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of an average power control system using the Peltier device driving apparatus according to the third embodiment. 4 that are the same as those in FIGS. 1 and 3 are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
The Peltier device control unit of the average power control system shown in FIG. 4 sets the average power data in the setting register 8, so that the differential input terminal of the
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of an average power control system using a Peltier device driving apparatus according to the fourth embodiment. In FIG. 5, the same parts as those in FIG.
The Peltier element control unit of the average power control system shown in FIG. 5 is configured to vary the supply voltage level of the
In this case, the PWM signal is input to the FET 9 by the
図6は第4の実施形態に係るペルチェ素子駆動装置の電源投入時におけるペルチェ素子への駆動電圧の供給タイミングを示した図である。
この図6(a)には、ペルチェ素子を駆動する駆動トリガ信号、(b)にはペルチェ素子4を駆動する駆動電圧、(c)にはペルチェ素子の電流がそれぞれ示されている。
(c)に示すペルチェ素子4の電流値は印加電圧レベルやペルチェ素子の発熱面と吸熱面の温度差等によって変化する。電流がある値内に収まるように電源電圧レベルを可変することで電流制御を行うようにしている。なお、この場合も、電源投入時に関わらず、(a)に示すトリガ信号がオンしているときは常にペルチェ素子4の電流が閾値内となるように制御する。
図7は第5の実施形態に係るペルチェ素子駆動装置を用いた平均電力制御システムの構成を示したブロック図である。なお、図5と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
この図7に示す平均電力制御システムのペルチェ素子制御部は、上記図5に示したペルチェ素子制御部において用いていたA/Dコンバータ7の代わりにコンパレータ10を用いてペルチェ素子4の平均電力制御を行うようにしている。
この場合、電流検出抵抗6の検出電圧値はコンパレータ10の差動入力端子のマイナス端子に入力する。一方、コンパレータ10の差動入力プラス端子には予め固定電圧値Vrefを入力するようにしている。
なお、固定電圧値Vrefは、Vref=R(抵抗値)×Ipms(設定電流値)により定めることができる。
設定電流値Ipmsはペルチェ素子4の平均電力であるIpms(設定電流値)×Va×Ton/Tにより決まる。
この場合、コンパレータ10は、Ip>Ipmsの時に‘L’を出力し、平均電力がIpms(設定電流値)×Va×Ton/TになるようにTon時間を変え、電力制御する。なお、コンパレータ10の差動入力端子への入力信号はプラス端子とマイナス端子とを入れ換えることが可能であることは言うまでもない。
FIG. 6 is a diagram showing the supply timing of the drive voltage to the Peltier device when the Peltier device driving apparatus according to the fourth embodiment is turned on.
6A shows a driving trigger signal for driving the Peltier element, FIG. 6B shows a driving voltage for driving the
The current value of the
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of an average power control system using the Peltier device driving apparatus according to the fifth embodiment. The same parts as those in FIG.
The Peltier element control unit of the average power control system shown in FIG. 7 uses the
In this case, the detection voltage value of the
The fixed voltage value Vref can be determined by Vref = R (resistance value) × Ipms (set current value).
The set current value Ipms is determined by Ipms (set current value) × Va × Ton / T which is the average power of the
In this case, the
図8は第6の実施形態に係るペルチェ素子駆動装置を用いた平均電力制御システムの構成を示したブロック図である。なお、図8において図5、図7と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
図8に示す平均電力制御システムのペルチェ素子制御部は、設定レジスタ8に平均電力データをセットしておくことで、D/Aコンバータ11を介してコンパレータ10の差動入力端子に基準電圧として入力するようにしている。従って、この場合は基準電圧を変化させることで設定平均電力を制御することになる。
図9は第7の実施形態に係るペルチェ素子駆動装置を用いた湿度制御システムの構成を示したブロック図である。なお、図9において図5と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
図9に示す湿度制御システムは、CPU21において、A/Dコンバータ7を介して入力される湿度センサ13の情報を基にペルチェ素子駆動装置をオン−オフ制御するように構成したものである。
図10は、第8の実施形態に係るペルチェ素子駆動装置を用いた温湿度制御システムの構成を示したブロック図である。図10において図9と同一部分には同一符号を付して不必要な説明を省略する。
図10に示す温度または湿度制御する温湿度制御システムは、CPU21において、A/Dコンバータ7を介して入力される温湿度センサ13aの情報を基に、ペルチェ素子4を駆動する駆動電圧により風量可変装置(ファン)23を動作させるようにしている。ファン23及びモータ駆動回路24はペルチェ素子4により冷却された空気及び乾燥空気を送るようにしている。この場合、ファン23の風量をペルチェ素子4の電源電圧により制御することにより、効率良く温度または湿度制御する。例えば、電源電圧が低いとき(デューティが小さいとき)は、ファンモータのモータコントロールICへ、モータ回転スピードを落とす信号を司令しファンモータの風量を減らす。
ここではファン23のファンモータの回転スピード制御にD/Aコンバータ25を使い、アナログ値でスピード設定を可能としているが、ファンモータの回転スピード制御の方法に関しては特に限定しない。
FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of an average power control system using the Peltier device driving apparatus according to the sixth embodiment. In FIG. 8, the same parts as those in FIGS.
The Peltier device control unit of the average power control system shown in FIG. 8 sets the average power data in the setting register 8 and inputs it as a reference voltage to the differential input terminal of the
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a humidity control system using the Peltier device driving apparatus according to the seventh embodiment. In FIG. 9, the same parts as those in FIG.
The humidity control system shown in FIG. 9 is configured such that the
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a temperature / humidity control system using the Peltier device driving apparatus according to the eighth embodiment. 10, parts that are the same as those in FIG. 9 are given the same reference numerals, and unnecessary descriptions are omitted.
In the temperature / humidity control system for controlling temperature or humidity shown in FIG. 10, the air volume is variable by the drive voltage for driving the
Here, the D /
図11は本発明に係るPWM駆動方式のペルチェ素子駆動装置における平均電力制御を説明するフローチャートである。
本実施形態のペルチェ素子駆動装置は、12Vの電源を周波数2kHzでPWMのデューティを可変して設定平均電力48Wでペルチェ素子の駆動電圧を制御するようにしている。
ペルチェ素子4のオン時(立ち上げ時及びオン−オフ制御時)、ペルチェ素子オン命令により、PWMデューティを20%にし、ペルチェ素子4に駆動電圧を供給する(S1)。次に、タイマカウンタ5の一つである1sカウンタをカウントアップする(S2)。次に、1s毎に平均電力(Ip×12V×0.2)を演算し48Wと比較する(S3)。平均電力が48W以下であり、タイマカウンタ5により15sカウントしたら(S4)、PWMのデューティを20%上げ、ペルチェ素子4に駆動電圧を供給する(S5)。すなわち、平均電力演算は1s毎に行い48W以下で、タイマカウンタ5により15sカウントしたら、PWMのデューティを20%上げてペルチェ素子4に駆動電圧を供給する。15s毎にデューティを20%上げ、その間平均電力が48W以下でペルチェ素子4の電源電圧が12Vになったら立ち上げ終了となる。
もし、ステップ(S3)で演算結果が48Wを超えてしまったら、デューティを20%下げて、ペルチェ素子を駆動する(S8)。そして15s後(S4)に再び20%上げ(S5)、平均電力が48W以下であるかを比較し(S7)、平均電力が48W以内となるようにデューティを変えつつ(S9)、上記を繰り返してデューティ100%まで立ち上げ、平均電力が48W以下であるならば終了する。
FIG. 11 is a flowchart for explaining average power control in the Peltier element driving device of the PWM driving system according to the present invention.
The Peltier device driving apparatus of this embodiment is configured to control the drive voltage of the Peltier device with a set average power of 48 W by varying the PWM duty of a 12 V power source at a frequency of 2 kHz.
When the
If the calculation result exceeds 48 W in step (S3), the duty is reduced by 20% and the Peltier element is driven (S8). Then, after 15 seconds (S4), it is again increased by 20% (S5), and it is compared whether the average power is 48 W or less (S7), and the above is repeated while changing the duty so that the average power is within 48 W (S9). When the average power is 48 W or less, the process ends.
図12は本発明に係る可変電圧方式のペルチェ素子駆動装置における電流制御を説明するフローチャートである。
この場合のペルチェ素子駆動装置は、PWMのデューティを変えることで供給電圧を可変して電流Ipms=4Aで制御する(起動時及びオン−オフ制御時)。
ペルチェ素子4のオン時はペルチェ素子4のオン命令により2.4V出力(PWMデューティ10%)してペルチェ素子に駆動電圧を供給する(S11)。
次に、タイマカウンタ5の一つである1sカウンタをカウントアップする(S12)。Ipを1s毎にA/D変換して、その電流値を4Aと比較する(S13)。Ip<4Aかつタイマカウンタ5により15sカウントしたら(S15)、PWMのデューティを10%上げ、ペルチェ素子4の駆動電圧を4.8Vにする。
もし、電流Ipが4Aを超えてしまったら、2.4V(デューティを10%)下げてペルチェ素子を駆動する(S14)。1s毎に電流をサンプリングし、電流値を検知する。タイマカウンタ5により15sカウントしたら、さらにPWMのデューティを10%上げ、ペルチェ素子4の駆動電圧を7.2Vにする。Ip<4Aかつ15s毎にデューティを10%上げ、ペルチェ素子電源電圧が12Vになったら(S16)立ち上げ終了となる。
もし、デューティを50%で(S17)、電流Ipが4Aを超えてしまったら(S18)、2.4V(デューティを10%)下げてペルチェ素子を駆動する(S19)。その後、ステップ(S12)以下を繰り返し、15s後に再び2.4V(デューティを10%)上げ、電流Ipが4A以下であるかを比較し(S16)、Ipが4A以内(S17)となるようにデューティを変えつつデューティ12Vまで(S16)立ち上げる。
FIG. 12 is a flowchart for explaining current control in the variable voltage type Peltier device driving apparatus according to the present invention.
In this case, the Peltier device driving device changes the supply voltage by changing the PWM duty and controls the current Ipms = 4 A (at the time of start-up and on-off control).
When the
Next, the 1s counter which is one of the timer counters 5 is counted up (S12). Ip is A / D converted every 1 s, and the current value is compared with 4 A (S13). When Ip <4A and 15 s are counted by the timer counter 5 (S15), the PWM duty is increased by 10% and the drive voltage of the
If the current Ip exceeds 4 A, the Peltier element is driven by reducing 2.4 V (
If the duty is 50% (S17) and the current Ip exceeds 4A (S18), the Peltier element is driven by reducing 2.4V (duty is 10%) (S19). Then, step (S12) and subsequent steps are repeated, and after 15 s, 2.4 V (duty is increased by 10%) is again increased to compare whether the current Ip is 4 A or less (S16), so that Ip is within 4 A (S17). Start up to a duty of 12V while changing the duty (S16).
図13は複写機における感光体を露光する書き込みユニット内のレーザダイオードの温度を制御する制御システムを示した概略図である。
図13において、ペルチェ素子装置16には電源制御基板15から駆動電圧が供給され、この電源制御基板15にはペルチェ素子装置16と温度センサと接続される。ペルチェ素子装置16には、ペルチェ素子17の両端に放熱フィン18及びファンモータ19、20が備えてある。ペルチェ素子17に電圧を印加し、ペルチェ素子17の発熱面はファンモータ19で機外へ廃熱する。そして、ペルチェ素子17の吸熱面で低温の空気をファンモータ20でダクト21を通し、書き込みユニット22内に注ぎ込む。そしてユニット内の高温空気をファンモータ24によりダクト29を通して排気する。
温度センサ25によりユニット内温度を検知し、温度制御基板15内のCPUでペルチェ素子装置16を制御することで書き込みユニット22内のレーザダイオードの温度制御を可能とする。
図14は、複写機における感光体ユニット内の湿度を制御するシステムの概略図である。
電源制御基板15はペルチェ素子装置16に電源を供給するためにあり、ペルチェ素子装置16と湿度センサ31とに接続される。ペルチェ素子装置16はペルチェ素子17の両端に放熱フィン18及びファンモータ19、20が備えてある。ペルチェ素子17に電圧を印加し、ペルチェ素子17の発熱面はファンモータ20で機外へ廃熱する。そしてペルチェ素子17の吸熱面の空気を冷却し、ファンモータ20で乾燥空気を、ダクト21を通して感光体ユニット26内に注ぎ込む。感光体ユニット26内の高湿空気をファンモータ24によりダクト29を通して排気する。湿度センサ31により感光体ユニット26内の湿度を監視し、制御基板15内のCPU(図示せず)でペルチェ素子装置16を制御することで感光体ユニット26の環境制御を可能とする。
図15は複写機における用紙トレイ内の用紙を除湿制御するシステムの外略図である。用紙トレイ28内に設けた湿度センサ31により用紙トレイ28内の湿度を監視し、制御基板15内のCPU(図示せず)でペルチェ素子装置16を制御し、用紙27の環境制御を可能とする。
なお、複写機及びプリンタの動作公知であるのと、本発明には直接関わらないため、詳細な説明は省略する。
FIG. 13 is a schematic view showing a control system for controlling the temperature of the laser diode in the writing unit for exposing the photosensitive member in the copying machine.
In FIG. 13, a drive voltage is supplied to the
The temperature in the unit is detected by the
FIG. 14 is a schematic diagram of a system for controlling the humidity in the photosensitive unit in the copying machine.
The
FIG. 15 is a schematic diagram of a system for controlling dehumidification of paper in a paper tray in a copying machine. The
Note that the known operations of the copying machine and the printer are not directly related to the present invention, and thus detailed description thereof is omitted.
以上の構成及び動作制御によって本発明を実施することができる。
そして、このような本実施形態のペルチェ素子駆動装置は、電流値の監視にA/Dコンバータを使用して電流検出した値をA/DコンバータでA/D変換してCPU2に供給することで細かく平均電力を制御することができる。
また本実施形態のペルチェ素子駆動装置は、電流値の監視にコンパレータで基準値と比較するだけのため、ペルチェ素子駆動装置は、電流を監視するのにコンパレータを使用し上限だけを設けることで、ハード回路だけで構成でき、システムが容易でかつ安価とすることができる。
また、本実施形態のペルチェ素子駆動装置は、コンパレータ10で比較する基準値を2つ以上持たすことで、より細かくコンパレータの比較電圧を制御することができる。
また、本実施形態のペルチェ素子駆動装置は、その駆動電圧が他の機器と共通電源の場合に、他で消費する消費電力によって、ペルチェ素子駆動装置の平均消費電力を操作できるので、ペルチェ素子で消費してもよい電力を設定することができる。
また、本実施形態のペルチェ素子駆動装置は、ペルチェ素子の電流をモニタして、供給電圧を操作することでペルチェ素子に流れる消費電流を制御することができる。
また本実施形態のペルチェ素子駆動装置における電力または電流制御の際に、ペルチェ素子の駆動電圧操作の命令をCPU2が受けたときに制御プログラムを実行するので、本実施形態のペルチェ素子駆動装置は、CPU2に他の実行プログラムと一緒にペルチェ素子の駆動制御プログラムを格納しておくことで、ペルチェ素子駆動装置を他の装置と組み合わせることができる。
さらに本実施形態によれば、湿度センサ13の情報により、ペルチェ素子4のオン及びオフ制御するシステムの平均消費電力、または平均電流を制御するので、ペルチェ素子駆動装置は、湿度制御システムにおいて、ペルチェ素子駆動装置消費電力、または平均電流を制御することができる。
The present invention can be implemented by the above configuration and operation control.
The Peltier device driving apparatus according to this embodiment uses an A / D converter to monitor a current value, A / D converts the value detected by the A / D converter, and supplies it to the
Further, since the Peltier device driving device of the present embodiment only compares the reference value with a comparator for monitoring the current value, the Peltier device driving device uses a comparator to monitor the current and provides only an upper limit. It can be configured only by a hard circuit, and the system can be easily and inexpensively.
In addition, the Peltier device driving device according to the present embodiment can control the comparison voltage of the comparator more finely by providing two or more reference values to be compared by the
Further, the Peltier element driving device of the present embodiment can operate the average power consumption of the Peltier element driving device by the power consumption consumed by other devices when the driving voltage is a common power supply with other devices. Electric power that can be consumed can be set.
In addition, the Peltier element driving device of the present embodiment can control the current consumed by the Peltier element by monitoring the current of the Peltier element and operating the supply voltage.
Further, when controlling the power or current in the Peltier device driving device of the present embodiment, the
Furthermore, according to the present embodiment, the average power consumption or the average current of the system that controls on / off of the
また本実施形態によれば、画像形成装置の半導体レーザ用いた書き込み装置では温度によって結像光学系位置ずれを生じることがわかっている。
そのために、レーザダイオードを一定温度環境下で使用するようにペルチェ素子を用いて温度制御を行い、画像形成装置の消費電力の制御することができる。
また画像形成装置の感光体の保存湿度が感光体の寿命に影響している。また作像時にも感光体の湿度によりトナー付着具合、そしてその後の転写の具合が影響することがわかっている。そのため、本実施形態によれば、感光体ドラムを一定湿度環境下で使用するようにペルチェ素子を用いることで画像形成装置の消費電力の制御することができる。
また本実施形態のペルチェ素子駆動装置を画像形成装置の給紙トレイ内における転写紙の湿度コントロールに用いることができ、それによって画像形成装置の消費電力の制御することができる。
また本実施形態のペルチェ素子駆動装置は、LEDとフォトダイオードまたはフォトトランジスタのようなフォトセンサの湿度制御に使ってセンサ温度を一定に保つことで安定したフォトセンサ出力を得ることができる。
また本実施形態のペルチェ素子駆動装置を画像形成装置のトナー付着量検知センサに使用することで、高品質な画像を提供かつ、消費電力の制御することができる。さらに本実施形態のペルチェ素子駆動装置をカラー画像形成装置の色ずれ検知センサに用いることで、高品質な画像の提供と、消費電力の制御を実現することができる。
Further, according to the present embodiment, it is known that a writing apparatus using a semiconductor laser of the image forming apparatus causes a position shift of the imaging optical system due to temperature.
Therefore, temperature control is performed using a Peltier element so that the laser diode is used in a constant temperature environment, and the power consumption of the image forming apparatus can be controlled.
In addition, the storage humidity of the photoreceptor of the image forming apparatus affects the life of the photoreceptor. It has also been found that the toner adhesion and the subsequent transfer are affected by the humidity of the photosensitive member during image formation. Therefore, according to the present embodiment, the power consumption of the image forming apparatus can be controlled by using the Peltier element so that the photosensitive drum is used in a constant humidity environment.
In addition, the Peltier element driving device of the present embodiment can be used for humidity control of transfer paper in the paper feed tray of the image forming apparatus, thereby controlling the power consumption of the image forming apparatus.
In addition, the Peltier device driving device of the present embodiment can obtain a stable photosensor output by keeping the sensor temperature constant by using the humidity control of a photosensor such as an LED and a photodiode or a phototransistor.
Further, by using the Peltier device driving device of this embodiment as a toner adhesion amount detection sensor of an image forming apparatus, it is possible to provide a high-quality image and control power consumption. Furthermore, by using the Peltier device driving device of this embodiment as a color misregistration detection sensor of a color image forming apparatus, it is possible to provide a high-quality image and control power consumption.
1 ペルチェ素子駆動装置、2 CPU、3 電源装置、4 ペルチェ素子、5 タイマカウンタ、6 電流検出抵抗、7 A/Dコンバータ、8 設定レジスタ、9 スイッチング駆動素子(電源生成部、FET)、10 コンパレータ、11 D/Aコンバータ、12 コイル、13 湿度センサ、15 制御基板、16 ペルチェ素子装置、17 ペルチェ素子、22 書き込みユニット、23 ファン、24 モータ駆動回路(ファンモータ)、25 温度センサ、26 感光体ユニット、28 用紙トレイ、31 湿度センサ
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Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008238065A (en) * | 2007-03-27 | 2008-10-09 | Matsushita Electric Works Ltd | Electrostatic atomizing device |
JP2009114385A (en) * | 2007-11-08 | 2009-05-28 | Sumitomo Rubber Ind Ltd | Rubber composition and pneumatic tire using the same |
US7750287B2 (en) | 2006-10-20 | 2010-07-06 | Sony Corporation | Temperature control apparatus and method, and program |
US7980084B2 (en) | 2006-10-20 | 2011-07-19 | Sony Corporation | Temperature control apparatus, method and program for peltier element |
JP2012077853A (en) * | 2010-10-01 | 2012-04-19 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | Electromagnetic proportional valve drive control device |
JP2013536934A (en) * | 2010-08-30 | 2013-09-26 | ビーイー・エアロスペース・インコーポレーテッド | Control system for food and beverage compartment thermoelectric cooling system |
WO2014192211A1 (en) * | 2013-05-28 | 2014-12-04 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Cooling control circuit and electrostatic atomizing device comprising same |
JP2018112335A (en) * | 2017-01-10 | 2018-07-19 | キーナスデザイン株式会社 | Temperature adjustment device |
WO2020056934A1 (en) * | 2018-09-20 | 2020-03-26 | 珠海格力电器股份有限公司 | Control circuit, temperature controller, device, and method and apparatus for adjusting display color |
-
2004
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Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7750287B2 (en) | 2006-10-20 | 2010-07-06 | Sony Corporation | Temperature control apparatus and method, and program |
US7980084B2 (en) | 2006-10-20 | 2011-07-19 | Sony Corporation | Temperature control apparatus, method and program for peltier element |
JP2008238065A (en) * | 2007-03-27 | 2008-10-09 | Matsushita Electric Works Ltd | Electrostatic atomizing device |
JP2009114385A (en) * | 2007-11-08 | 2009-05-28 | Sumitomo Rubber Ind Ltd | Rubber composition and pneumatic tire using the same |
JP2013536934A (en) * | 2010-08-30 | 2013-09-26 | ビーイー・エアロスペース・インコーポレーテッド | Control system for food and beverage compartment thermoelectric cooling system |
JP2012077853A (en) * | 2010-10-01 | 2012-04-19 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | Electromagnetic proportional valve drive control device |
WO2014192211A1 (en) * | 2013-05-28 | 2014-12-04 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Cooling control circuit and electrostatic atomizing device comprising same |
JP2018112335A (en) * | 2017-01-10 | 2018-07-19 | キーナスデザイン株式会社 | Temperature adjustment device |
WO2020056934A1 (en) * | 2018-09-20 | 2020-03-26 | 珠海格力电器股份有限公司 | Control circuit, temperature controller, device, and method and apparatus for adjusting display color |
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