JP2021196465A - Power supply device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電源装置、及び電源装置を備える画像形成装置に関する。 The present invention relates to a power supply device and an image forming apparatus including a power supply device.
電源装置や電源装置を備えた画像形成装置は、電源装置のトランスの温度を検知し、検知したトランスの温度に応じて冷却ファンを駆動してトランスを冷却し、トランスの温度上昇を防止する構成を有している(例えば、特許文献1参照)。 An image forming device equipped with a power supply device or a power supply device detects the temperature of the transformer of the power supply device and drives a cooling fan according to the detected temperature of the transformer to cool the transformer and prevent the temperature of the transformer from rising. (For example, see Patent Document 1).
画像形成装置では、冷却ファンを駆動してトランスを冷却するための要否を判断するために、トランスの温度検知を行う。トランスの温度検知の方法としては、トランスにサーミスタ等の温度センサを接続して、トランスの温度を直接検知する方法や、間接的にトランス近傍の部品の温度を検知する簡易な方法がある。しかしながら、トランスの温度を直接検知する方法では、絶縁を考慮してトランスと温度センサとを接続する必要があるため、接続方法と構成が複雑になる場合がある。一方、間接的にトランス近傍の部品の温度を検知する方法の場合には、温度センサで検知した温度が同一でも、例えば入力電圧が低い場合には、トランスの温度上昇率が大きくなるといったように、トランスの入力電圧によってトランスの温度上昇率が異なる。そのため、入力電圧が低い場合に、冷却ファンを駆動すると冷却ファンの駆動時間が長くなり、その結果、耳障りな冷却ファンの風切り音の発生している時間も長くなってしまう。温度センサにより検知された温度や温度上昇率だけに基づいて冷却ファンの制御を行うと、冷却ファンを駆動する必要のない場合でも冷却ファンを駆動させて、耳障りな冷却ファンの風切り音を発生させてしまう場合がある。 In the image forming apparatus, the temperature of the transformer is detected in order to determine whether or not it is necessary to drive the cooling fan to cool the transformer. As a method of detecting the temperature of the transformer, there are a method of directly detecting the temperature of the transformer by connecting a temperature sensor such as a thermistor to the transformer, and a simple method of indirectly detecting the temperature of a component near the transformer. However, in the method of directly detecting the temperature of the transformer, it is necessary to connect the transformer and the temperature sensor in consideration of insulation, so that the connection method and the configuration may be complicated. On the other hand, in the case of a method of indirectly detecting the temperature of a component near the transformer, even if the temperature detected by the temperature sensor is the same, for example, when the input voltage is low, the temperature rise rate of the transformer becomes large. , The temperature rise rate of the transformer differs depending on the input voltage of the transformer. Therefore, when the cooling fan is driven when the input voltage is low, the driving time of the cooling fan becomes long, and as a result, the time during which the wind noise of the cooling fan that is offensive to the ear is generated also becomes long. If the cooling fan is controlled based only on the temperature detected by the temperature sensor and the temperature rise rate, the cooling fan is driven even when it is not necessary to drive the cooling fan, and the wind noise of the cooling fan is generated. It may end up.
本発明は、このような状況のもとでなされたもので、冷却ファンの駆動を制御し、静音化を図ることを目的とする。 The present invention has been made under such circumstances, and an object of the present invention is to control the drive of a cooling fan to reduce noise.
上述した課題を解決するために、本発明では、以下の構成を備える。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention has the following configurations.
(1)交流電圧が入力され、直流電圧を出力する電源装置であって、一次巻線と二次巻線とを有し、一次側と二次側が絶縁されたトランスと、交流電源から入力される前記交流電圧を整流し、平滑化する整流平滑手段と、前記整流平滑手段より出力され、前記トランスの前記一次巻線に印加される入力電圧を検知する電圧検知手段と、前記トランスの温度を検知するための温度検知手段と、前記トランスを冷却する冷却手段と、前記温度検知手段、及び前記電圧検知手段が検知した結果に基づいて、前記冷却手段を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、第1の時間において前記温度検知手段が検知した第1の温度と、前記第1の温度を検知した後の第2の時間において前記温度検知手段が検知した第2の温度と、に基づいて算出された前記第1の時間から前記第2の時間の期間における温度上昇率と、前記第2の温度と、前記電圧検知手段により検知された前記入力電圧とに基づいて、前記冷却手段の制御を行うことを特徴とする電源装置。 (1) A power supply device to which an AC voltage is input and outputs a DC voltage, which has a primary winding and a secondary winding, and is input from an AC power supply and a transformer in which the primary side and the secondary side are insulated. The rectifying and smoothing means for rectifying and smoothing the AC voltage, the voltage detecting means for detecting the input voltage output from the rectifying and smoothing means and applied to the primary winding of the transformer, and the temperature of the transformer. The temperature detecting means for detecting, a cooling means for cooling the transformer, the temperature detecting means, and a control means for controlling the cooling means based on the result detected by the voltage detecting means are provided. The control means includes a first temperature detected by the temperature detecting means in the first time, a second temperature detected by the temperature detecting means in the second time after detecting the first temperature, and the like. The cooling is based on the temperature rise rate during the period from the first time to the second time calculated based on the above, the second temperature, and the input voltage detected by the voltage detecting means. A power supply device characterized by controlling means.
(2)シートにトナー像を転写することにより画像形成を行う画像形成部と、シート上に転写されたトナー像を加熱、加圧してシートに定着させる定着部と、前記画像形成部を制御する制御部と、前記画像形成部、前記定着部、及び前記制御部に前記直流電圧を供給する前記(1)に記載の電源装置と、を備えることを特徴とする画像形成装置。 (2) Control the image forming portion that forms an image by transferring the toner image to the sheet, the fixing portion that heats and pressurizes the toner image transferred onto the sheet to fix the image on the sheet, and the image forming portion. An image forming apparatus comprising: a control unit, the image forming unit, the fixing unit, and the power supply device according to (1), which supplies the DC voltage to the control unit.
本発明によれば、冷却ファンの駆動を制御し、静音化を図ることができる。 According to the present invention, it is possible to control the drive of the cooling fan to reduce the noise.
以下に、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[電源装置の概要]
図1は、実施例1の電源装置100の構成を示すブロック図である。図1において、商用交流電源1は、電源装置100に交流電圧Vacを供給する交流電源である。電源装置100は、整流部2、平滑部3、及びスイッチング部4から構成されている。整流部2は、商用交流電源1から入力された交流電圧Vacを整流するブリッジダイオードで構成されている。平滑部3は、整流部2にて整流された電圧を平滑化する平滑コンデンサで構成されている。整流部2と平滑部3は、整流平滑手段を構成する。スイッチング手段であるスイッチング部4は、平滑部3から入力される直流電圧Vdc(以下、電圧Vdcという)を、スイッチング動作により直流の出力電圧Voutに変換する。負荷5は、電源装置100から出力電圧Voutが供給されるユニットであり、例えばコンピュータ等の情報処理装置や、イメージスキャナやプリンタ等の画像入出力装置等の電力を消費するユニットである。電圧検知手段である入力電圧検知部6は、平滑部3からスイッチング部4に入力される電圧Vdcを検知する。温度検知手段である温度検知部7には、サーミスタが用いられ、スイッチング部4の温度を検知する。以下では、温度検知部7は、サーミスタ7とする。冷却手段である冷却部8は、スイッチング損失に伴う発熱により温度が上昇するスイッチング部4を送風により冷却する。
[Overview of power supply]
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the
制御手段である制御部9は、負荷5の動作を制御し、スイッチング部4からは出力電圧Voutが入力され、入力電圧検知部6からは、入力電圧Vdcに応じた電圧信号が入力される。制御部9は、負荷5の動作を制御する中央処理装置(以下、CPUという)、動作手順を指示するプログラムやデータが格納された不揮発性メモリ(以下、ROMという)、一時的に情報を保持する揮発性メモリ(以下、RAMという)を有している。なお、制御部9は、CPU、ROM、RAMが一体となった1チップのマイクロコンピュータでもよい。また、制御部9には、入力されたアナログ信号をディジタル信号に変換するアナログ−ディジタル変換(以下、A/D変換という)機能を有する端子が配置されている。記憶手段である記憶部10は、書換え可能な不揮発性メモリであり、制御部9の動作に必要な情報が格納される。なお、記憶部10は、図1に示すように、制御部9の内部に配置された1チップのマイクロコンピュータの一部であってもよい。また、記憶部10の内部に格納される情報と同等の情報をROM(不図示)に格納し、制御部9内部に記憶部10を設けない構成であってもよい。
The
[電源装置の構成]
図2は、図1の電源装置100の回路構成を示した回路図である。スイッチング部4において、スイッチング素子11bは、導通状態−非導通状態を繰り返して、トランス12のスイッチング動作を行う。スイッチング素子11bには、例えばMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)等のスイッチング素子が用いられる。また、スイッチング制御IC11aは、スイッチング素子11bのスイッチング動作を制御するICである。
[Power supply configuration]
FIG. 2 is a circuit diagram showing a circuit configuration of the
スイッチングトランス12(以下、トランス12という)は、一次巻線12a、補助巻線12b、及び直列に接続された二次巻線12c、12dを有し、一次側と二次側とは電気的に絶縁された構成となっている。商用交流電源1から入力された交流電圧Vacは、ブリッジダイオード2により全波整流され、平滑コンデンサ3に入力され、平滑化される。平滑コンデンサ3の電位の高い側の電位をDCH、電位の低い側の電位をDCLとする。
The switching transformer 12 (hereinafter referred to as a transformer 12) has a
一次巻線12aには、スイッチング素子11bのスイッチング動作により、平滑コンデンサ3から直流電圧の電圧Vdcが印加される。そして、トランス12の補助巻線12b、及び二次巻線12c、12dには、それぞれの巻線の巻数に比例した直流電圧が出力される。整流回路13は、二次巻線12c、12dから出力される直流電圧を整流する回路であり、本実施例では、ダイオード(以下、ダイオード13ともいう)が用いられている。コンデンサ14は、整流回路13にて整流された電圧を平滑化し、コンデンサ14の充電電圧は出力電圧Voutとして負荷5に供給される。また、出力電圧Voutは、制御部9の電源端子VCC2に入力され、制御部9を動作させる電源電圧として供給されている。
A DC voltage voltage Vdc is applied to the
入力電圧検知部6は、ダイオード60、コンデンサ61、抵抗62、63を有している。ダイオード60は、アノード端子が二次巻線12cの一端と二次巻線12dの一端が接続された接続点と接続され、カソード端子がコンデンサ61の一端と抵抗62の一端と接続されている。コンデンサ61の他端は、ダイオード13のアノード端子と接続されている。抵抗62は、一端がダイオード60のカソード端子とコンデンサ61の一端とに接続され、他端は抵抗63の一端と接続されている。抵抗63の他端はコンデンサ61の他端、及びカソード端子が二次巻線12cに接続されたダイオード13のアノード端子と接続されている。また、抵抗62の他端と抵抗63の一端が接続された接続点は、制御部9のACDET端子と接続されている。
The input
入力電圧検知部6は、コンデンサ14に充電された出力電圧Voutと二次巻線12dから出力されるフォワード電圧を、ダイオード60で整流し、コンデンサ61で平滑化する。コンデンサ61の充電電圧は、トランス12の一次巻線12aに印加される平滑コンデンサ3に充電された電圧Vdcに比例した電圧と、出力電圧Voutとを重畳した電圧である。コンデンサ61に充電された電圧は、抵抗62、63により分圧され、分圧された電圧が制御部9のACDET端子に入力される。制御部9は、ACDET端子に入力された直流電圧(以下、ACDET電圧という)をA/D変換し、電圧データとして取得する。
The input
サーミスタ7は、トランス12の二次側に設けられた整流回路13の近傍に配置されており、整流回路13近傍の温度を検知することにより、トランス12の温度を間接的に検知している。なお、サーミスタ7が配置される位置は、整流回路13近傍に限定されるものではなく、例えばスイッチング素子11bやトランス12の近傍に配置して、トランス12の温度を間接的に検知する構成でもよい。プルアップ抵抗71は、一端が出力電圧Voutに接続され、他端がサーミスタ7と制御部9のTDET端子に接続されている。制御部9のTDET端子には、出力電圧Voutをプルアップ抵抗71とサーミスタ7で分圧した電圧が入力される。サーミスタ7は、整流回路13周辺の温度が変化することにより、抵抗値が変化する。そのため、トランス12の温度が変化し、これに伴いトランス12の近傍に設置された整流回路13の温度が変化することによりサーミスタ7の抵抗値が変化し、その結果、制御部9のTDET端子に入力する電圧(以下、TDET電圧という)も変化する。制御部9は、TDET電圧をA/D変換し、トランス12の温度データとして取得する。
The
冷却部8は、冷却ファン81と、冷却ファン81の駆動を制御するトランジスタ82を有している。制御部9は、FAN_DRV端子から出力する信号によりトランジスタ82をオン状態又はオフ状態を設定することにより、冷却ファン81の駆動又は駆動停止を行う。冷却ファン81が駆動されると、図中白抜き矢印の方向に送風が行われ、電源装置100の構成部品であるトランス12やその他の部品が冷却される。
The
フォトカプラ15は、発光ダイオードと発光ダイオードからの光で動作するフォトトランジスタを有する。シャントレギュレータ16には、出力電圧Voutを抵抗17、18で分圧された電圧が入力される。シャントレギュレータ16は、内部の基準電圧と入力された電圧とを比較し、比較結果に応じて導通又は非導通状態を設定する。フォトカプラ15の発光ダイオードは、シャントレギュレータ16が導通状態の場合には導通状態となり、フォトトランジスタもオン状態となる。一方、シャントレギュレータ16が非導通状態の場合には、フォトカプラ15の発光ダイオードは非導通状態となり、フォトトランジスタもオフ状態となる。このように、フォトカプラ15は、出力電圧Voutの状態をFB信号として、スイッチング制御IC11aのFB端子にフィードバックする。そして、スイッチング制御IC11aは、FB信号に応じて、スイッチング素子11bのスイッチング動作を制御する。なお、抵抗19は、電流制限抵抗である。
The
トランス12の補助巻線12bには、ダイオード20及びコンデンサ21で構成された整流平滑回路が接続されており、補助巻線12bに誘起された電圧が電源電圧Vfbとしてコンデンサ21に充電される。コンデンサ21はスイッチング制御IC11aの電源端子VCC1に接続されており、電源電圧Vfbがスイッチング制御IC11aを動作させるための電圧として供給される。
A rectifying smoothing circuit composed of a diode 20 and a
抵抗22、23は、スイッチング素子11bが導通状態のときにトランス12の一次巻線12aに流れる電流を検知するための抵抗である。スイッチング制御IC11aは、スイッチング素子11bが導通状態のときに、抵抗23を介してIS端子に入力されるIS信号と、上述したFB端子に入力されるFB信号とに基づいて、スイッチング素子11bのスイッチング動作を制御する。スイッチング制御IC11aは、内部の電流検知閾値電圧とIS信号の電圧値とを比較し、IS信号の電圧が閾値電圧より低い場合にはスイッチング素子11bを導通状態に設定する。一方、スイッチング制御IC11aは、IS信号の電圧が閾値電圧以上の場合にはスイッチング素子11bを非導通状態に設定するように制御する。なお、スイッチング制御IC11aは、商用交流電源1から交流電圧Vacが供給された直後は、平滑コンデンサ3に接続されたST端子を介して、スイッチング制御IC11aを動作させるための電源電圧が入力される。その後、平滑コンデンサ3に充電された電圧Vdcの電圧上昇に伴い、スイッチング制御IC11aは動作を開始する。
The
制御部9は、CTRL信号を介して、電源装置100から出力電圧Voutが供給される負荷5を制御する。例えば、制御部9から出力されるCTRL信号がローレベル状態の場合には、負荷5は電力消費量が極めて小さい軽負荷状態となる。負荷5が軽負荷状態であれば、制御部9が冷却部8の冷却ファン81を停止状態に設定していても、トランス12と整流回路13の温度上昇が小さい状態となる。一方、制御部9から出力されるCTRL信号がハイレベル状態の場合には、負荷5は電力の消費量が大きい負荷状態となり、トランス12と整流回路13の温度が上昇する。そして、トランス12と整流回路13の温度が上昇する場合には、熱による破壊を防止するために、冷却部8の冷却ファン81を駆動して電源装置100の冷却が必要となる場合があるものとする。なお、図2では、制御部9は、電源装置100に外付けされた構成となっているが、電源装置100の一部として内蔵された構成でもよい。
The
[入力電圧に応じたトランスの温度上昇]
図3は、負荷5が電源装置100から供給される電力を消費している状態における、平滑コンデンサ3から入力される入力電圧Vdcに対応したトランス12の温度変化と、サーミスタ7の温度変化を示したグラフである。図3において、細い実線で示すグラフは、サーミスタ7の温度変化を示すグラフである。太い実線で示すグラフは、入力電圧Vdcが高い場合のトランス12の温度変化を示すグラフである。一方、一点鎖線で示すグラフは、入力電圧Vdcが低い場合のトランス12の温度変化を示すグラフである。なお、図3の縦軸は温度を示し、T0、T1、T2はトランス12の温度を示し、THmaxは、サーミスタ7の最大温度(閾値)を示す。図3の横軸は時間を示し、t0、t1、t2,tmaxは、時間(タイミング)を示す。
[Temperature rise according to input voltage]
FIG. 3 shows the temperature change of the
負荷5が電力を消費することで、負荷5に電力を供給する電源装置100のスイッチング部4のトランス12の温度が上昇する。図3に示すように、負荷5における消費電力が同一でも、入力電圧Vdcが低い場合には、入力電圧Vdcが高い場合と比べて、スイッチング素子11bの導通状態の時間が長くなる。その結果、トランス12の電力損失が大きくなり、トランス12の温度が高くなる。なお、整流回路13近傍に配置されたサーミスタ7の温度は、出力電圧Voutが一定であることから、負荷5の消費電力が同一の場合には、入力電圧Vdcの影響は少ないものとする。
When the
図3において、時間t0から負荷5における電力消費が始まると、トランス12の温度が上昇するとともに、整流回路13の温度も上昇し、整流回路13の近傍に設置されたサーミスタ7の温度が時間t0における温度T0から上昇する。図3では、サーミスタ7の温度が第1の時間である時間t1において第1の温度である温度T1、更に時間が経過した第2の時間である時間t2において第2の温度である温度T2であることを示している。時間t0から時間t1までのサーミスタ7の温度変化率を△T1とすると、温度変化率△T1=(温度T1−温度T0)/(時間t1−時間t0)となる。一方、時間t1から時間t2までのサーミスタ7の温度変化率を△T2とすると、温度変化率△T2=(温度T2−温度T1)/(時間t2−時間t1)となる。図3に示すように、負荷5における電力消費が始まった直後の時間t0から時間t1までの温度変化率△T1の方が、その後の時間t1から時間t2までの温度変化率△T2よりも大きい関係(温度変化率△T1>温度変化率△T2)となっている。トランス12の温度変化についても、サーミスタ7の温度変化と同様に、負荷5における電力消費が始まった初期の温度変化率(温度上昇率)の方が、その後の温度変化率よりも大きい。
In FIG. 3, when the power consumption in the
また、図3に示すように、トランス12の入力電圧Vdcが低い方が、入力電圧Vdcが高い方よりも、トランス12の温度及び温度変化率が大きくなる。トランス12は、安全規格で定められている上限温度を超過すると、絶縁機能が低下する場合がある。そのため、サーミスタ7の温度が上限温度に到達する前に、冷却部8の冷却ファン81を駆動させて、トランス12を冷却する必要がある。図3に示すように、トランス12の入力電圧Vdcが高い場合には、時間tmaxにおいてサーミスタ7の温度が温度THmaxに到達しても、トランス12の温度がトランス12の上限温度を超過しない場合がある。この場合には、制御部9は、冷却部8の冷却ファン81を駆動させる必要がなく、冷却ファン81の動作音の発生を回避することができ、静音化を図ることができる。そのため、制御部9は、トランス12の温度や温度上昇率だけでなく、トランス12の入力電圧Vdcにも基づいて、冷却ファン81の駆動制御を行う必要がある。
Further, as shown in FIG. 3, when the input voltage Vdc of the
なお、サーミスタ7の配置された位置がトランス12により近い構成の場合は、図3におけるサーミスタ7の温度変化は、入力電圧Vdcが高い場合の温度変化よりも低い温度で推移する状態になる。その場合、サーミスタ7の上限温度(閾値)は図3の上限温度THmaxより低い温度であり、時間tmaxにおける、入力電圧Vdcが高い場合のトランス12の温度よりも低い温度に設定される。
When the position of the
[冷却部の冷却ファンの駆動制御]
図4は、トランス12の入力電圧Vdcと、トランス12近傍の温度を検知するサーミスタ7の温度及び温度変化率に基づいて、冷却部8の冷却ファン81の駆動制御を決定する制御シーケンスを示すフローチャートである。図4に示す処理は、商用交流電源1から交流電圧Vacが供給され、電源装置100が動作を開始すると起動され、電源装置100が動作している間、常時、制御部9により実行される。なお、制御部9の記憶部10には、サーミスタ7と接続された制御部9のTDET端子に入力されるTDET電圧と、サーミスタ7の温度とを対応づけた情報が格納されたテーブルが格納されている。また、制御部9の記憶部10には、トランス12の入力電圧Vdcと、サーミスタ7の温度及び温度変化率と、冷却部8を制御する制御情報と、を対応づけた情報テーブルが格納されているものとする。情報テーブルの詳細については、後述する。
[Drive control of cooling fan of cooling unit]
FIG. 4 is a flowchart showing a control sequence for determining the drive control of the cooling
ステップ(以下、Sとする)101では、制御部9は、入力電圧検知部6からACDET端子に入力されるACDET電圧を取得する。S102では、制御部9は、サーミスタ7により検知されたトランス12の近傍に設置された整流回路(ダイオード13)の温度を検知するため、TDET端子に入力されるTDET電圧を取得する。S103では、制御部9は、記憶部10に格納されたテーブルから、S102で取得したTDET電圧に対応するサーミスタ7の温度を取得し、取得したサーミスタ7の温度を温度T1とする。そして、制御部9は、タイマをリセットしてスタートさせる。
In step 101 (hereinafter referred to as S) 101, the
S104では、制御部9は、タイマを参照して、予め時間twとして設定した待ち時間が経過したかどうか判断する。なお、時間twは、図3の時間t1から時間t2までの時間(時間tw=時間t2−時間t1)である。制御部9は、待ち時間twが経過したと判断した場合には処理をS105に進め、待ち時間twが経過していないと判断した場合には処理をS104に戻す。S105では、制御部9は、サーミスタ7により検知された整流回路13の温度を検知するため、TDET端子に入力されるTDET電圧を取得する。
In S104, the
S106では、制御部9は、記憶部10に格納されたテーブルから、S105で取得したTDET電圧に対応するサーミスタ7の温度を取得し、取得したサーミスタ7の温度を温度T2とする。S107では、制御部9は、S103、S106で取得したサーミスタ7の温度T1、T2を用いて、サーミスタ7の温度変化率△Tを算出する。なお、制御部9は、温度変化率△Tを、式△T=(温度T2−温度T1)/時間twを用いて算出する。S108では、制御部9は、記憶部10に格納された情報テーブルから、時間t2におけるサーミスタ7の温度T2、温度変化率△T、及びS101で取得したACDET電圧に対応する冷却部8の制御情報fcを取得し、処理を終了する。
In S106, the
図5は、図4の処理で取得した冷却部8の制御情報fcに応じて、冷却部8に設けられた冷却ファン81の駆動制御(冷却制御)を行う制御シーケンスを示すフローチャートである。図5の処理は、電源装置100が動作している間、常時、制御部9により実行される。
FIG. 5 is a flowchart showing a control sequence for performing drive control (cooling control) of the cooling
S201では,制御部9は、図4のS108で取得した冷却部8の制御情報fcが1(冷却ファン81を駆動)かどうか判断する。制御部9は、制御情報fcが1であると判断した場合には、冷却ファン81を駆動するため、処理をS202に進める。一方、制御情報fcが1ではない(制御情報fcは0(冷却ファン81を停止))と判断した場合には、冷却ファン81を停止するため、処理をS203に進める。S202では、制御部9は、FAN_DRV端子から出力する信号により、トランジスタ82をオン状態に設定し、冷却ファン81を駆動し、処理を終了する。S203では、制御部9は、FAN_DRV端子から出力する信号により、トランジスタ82をオフ状態に設定し、冷却ファン81の駆動を停止して処理を終了する。
In S201, the
[制御情報テーブル]
表1は、図4のS108の処理で用いた情報テーブルの一例を示した表である。表1は、ACDET電圧と、温度変化率△Tと、TDET電圧により示される時間t2におけるサーミスタ7の温度と、に基づいて、冷却部8の冷却ファン81の制御情報fcを取得するためのテーブルである。
[Control information table]
Table 1 is a table showing an example of the information table used in the process of S108 of FIG. Table 1 is a table for acquiring the control information fc of the cooling
表1は、TDET電圧(単位:V)により示されるサーミスタ7の温度(単位:℃)、サーミスタ7の温度変化率△T(単位:℃/s)、ACDET電圧(単位:V)により示されるトランス12の入力電圧Vdc(単位:V)の項目から構成されている。
Table 1 shows the temperature (unit: ° C.) of the
表1において、サーミスタ7の温度の列は、30℃、・・、60℃、・・、80℃、・・、90℃、95℃以上に分けられている。サーミスタ7の温度30℃、60℃、80℃、90℃、95℃以上は、それぞれTDET電圧が2.5V、1.43V、0.24V、0.10V、0.05V以下の場合に対応する。また、サーミスタ7の温度変化率の列は、サーミスタ7の温度の温度毎に、温度変化率が0.0、0.1、・・、0.5、・・、0.9、1.0以上に分けられている。
In Table 1, the temperature column of the
更に、ACDET電圧は、ACDET電圧に応じて、1.0V未満、1.0V以上で1.2V未満、・・、1.8V以上で2.0V未満、2.0V以上に分けられている。ACDET電圧の1.0V未満、1.0V以上で1.2V未満、1.8V以上で2.0V未満、2.0V以上は、それぞれ入力電圧Vdcが100V未満、100V以上で120V未満、180V以上で200V未満、200V以上に対応する。そして、ACDET電圧の列のサーミスタ7の温度、サーミスタ7の温度変化率の項目に対応した欄には、冷却部8に対する制御情報fcが設定されている。表1において、制御情報fcとして設定されている「0」、「1」は、それぞれ冷却ファン81の停止、冷却ファン81の駆動を意味している。
Further, the ACDET voltage is divided into less than 1.0 V, 1.0 V or more and less than 1.2 V, ... 1.8 V or more and less than 2.0 V, and 2.0 V or more, depending on the ACDET voltage. When the ACDET voltage is less than 1.0V, 1.0V or more and less than 1.2V, 1.8V or more and less than 2.0V, and 2.0V or more, the input voltage Vdc is less than 100V, 100V or more and less than 120V, and 180V or more, respectively. It corresponds to less than 200V and more than 200V. Then, the control information fc for the
例えば、制御部9が図4に示す処理により取得したACDET電圧が1.0(V)、TDET電圧が2.5(V)、算出した温度変化率△Tが0.1(℃/s)とする。表1では、ACDET電圧が1.0(V)の場合は、対応する入力電圧Vdcは100Vとなる。同様に、TDET電圧が2.5(V)であれば、サーミスタ7の温度が30(℃)となる。表1において、ACDET電圧が1.0(V)(入力電圧Vdcが100V)、TDET電圧が2.5(V)(サーミスタ7の温度が30(℃))で、温度変化率△Tが0.1(℃/s)の場合の冷却部8の制御情報fcは「0」となっている。したがって、この場合には、制御部9は、図5に示す処理により、冷却部8の冷却ファンを停止する。
For example, the ACDET voltage acquired by the
また、制御部9が図4に示す処理により取得したACDET電圧が0.9(V)、TDET電圧が0.1(V)とする。表1では、ACDET電圧が0.9(V)の場合は、対応する入力電圧Vdcは100V未満となる。同様に、TDET電圧が0.1(V)であれば、サーミスタ7の温度が90(℃)となる。表1において、ACDET電圧が0.9(V)(入力電圧Vdcが100V未満)、TDET電圧が0.1(V)(サーミスタ7の温度が90(℃))の場合には、温度変化率△Tの数値に関係なく、冷却部8の制御情報fcは「1」となっている。したがって、この場合には、制御部9は、図5に示す処理により、冷却部8の冷却ファンを駆動する。
Further, the ACDET voltage acquired by the
上述したように、制御部9は、入力電圧Vdcと、トランス12の近傍に配置された整流回路のサーミスタ7による検知温度及び温度変化率に基づいて、トランス12を冷却する冷却ファン81の駆動・停止を適切に制御することができる。その結果、制御部9は、電源装置100のトランス12の冷却が必要なときのみ冷却ファン81の駆動を行うことにより、冷却ファンの風切り音が生じる時間を短くして電源装置100の静音化を図ることができる。
As described above, the
以上説明したように、本実施例によれば、冷却ファンの駆動を制御し、静音化を図ることができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to control the drive of the cooling fan to reduce the noise.
実施例2では、実施例1で説明した電源装置を画像形成装置に適用した例について説明する。また、実施例1では、入力電圧は電源装置内部で検知した電圧に基づいて算出していた。本実施例では、入力電圧は、画像形成装置の定着部に商用交流電源から供給される電流値に基づいて算出する例について説明する。 In the second embodiment, an example in which the power supply device described in the first embodiment is applied to the image forming apparatus will be described. Further, in the first embodiment, the input voltage was calculated based on the voltage detected inside the power supply device. In this embodiment, an example in which the input voltage is calculated based on the current value supplied from the commercial AC power supply to the fixing portion of the image forming apparatus will be described.
[画像形成装置]
図6は、本実施例の電源装置100を備える画像形成装置200の構成を示す断面図である。画像形成制御部201は、画像形成装置200を制御する制御部(CPU)であり、画像形成装置200の画像形成動作を制御する手順やデータが格納されたROMや、一時的に情報を保持するRAMを有する。なお、画像形成制御部201は、CPUやROM、RAMが一体となっている1チップのマイクロコンピュータや、個別に同等の機能を有する回路が接続されて構成されたものでもよい。シート202は、画像形成が行われる紙等の記録媒体である。ピックアップローラ203は、シート202への画像形成を行う際にシート202を給送し、レジストローラ204は、給送されたシート202の先端を揃える。画像形成部205は、公知の電子写真プロセスにより搬送されたシート202上(シート上)に画像形成を行う。露光部205aは、感光体205b上に光ビームを照射して、電子写真プロセスにおける画像イメージの静電潜像を形成する。現像部205cは、感光体205b上に形成された静電潜像にトナーを付着し、トナー像を形成する。転写部材205dは、感光体205b上に形成されたトナー像を、シート202に転写する。
[Image forming device]
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the configuration of an
像加熱手段である定着部300は、シート202上に転写されたトナー像を加熱、加圧してシート202に定着させる。加熱部材であるヒータ301は、商用交流電源1から交流電圧を供給されて発熱する。フィルム部材である定着フィルム300aは、ヒータ301の熱をシート202に伝達する。加圧部材である加圧ローラ300bは、定着フィルム300aとともにニップ部を形成する。ニップ部に搬送されたシート202は、定着フィルム300aによりヒータ301からの熱で加熱されるとともに、加圧ローラ300bによりシート202とトナー像が加圧されて、トナー像はシート202に定着される。定着記憶部310は、定着部300に配置された書換え可能な不揮発性メモリであり、ヒータ301の特性情報である抵抗値R等が格納されている。
The fixing
排出ローラ206は、画像形成装置200の上部に設けられた排出トレイ207に、シート202を排出する。シート208は、画像形成が行われたシート202が排出トレイ207に排出され、積載された状態を表している。電流検知部311は、商用交流電源1から定着部300に流れる電流の電流実効値を検知する。モータ210は、電源装置100から電力を供給され、シート202を搬送するピックアップローラ203、レジストローラ204、画像形成部205を駆動する。一方、モータ211は、電源装置100から電力を供給され、定着部300を駆動する。なお、ピックアップローラ203、レジストローラ204、排出ローラ206、及びモータ210、211は、シート202を搬送する搬送系を構成する。
The
[電源装置の構成]
図7は、画像形成装置200に備えられた電源装置100と、画像形成装置200の定着部300との制御関係を説明するブロック図である。図7に示す電源装置100では、実施例1の図1と比べて、スイッチング部4の内部に設けられていた入力電圧検知部6が削除されている点が異なる。また、制御部9と負荷5、冷却部8との接続は、実施例1と同様であり、電源装置100から負荷5である画像形成装置200内の各装置に出力電圧Voutが供給される。更に、本実施例では、制御部9は、電流検知部311から入力電圧Vdcを算出するための情報を取得する。また、本実施例では、制御部9は、画像形成制御部201からの指示に基づいて、定着部300の制御を行うとともに、定着部300に設けられた定着記憶部310から定着部300の情報を取得する。
[Power supply configuration]
FIG. 7 is a block diagram illustrating a control relationship between the
[電源装置の回路構成]
図8は、図7で示した電源装置100や電流検知部311、定着部300の回路構成を示す回路図である。上述したように、実施例2の制御部9では、入力電圧Vacを算出するための情報を電流検知部311から取得する。そのため、図8に示す電源装置100のスイッチング部4からは入力電圧検知部6の回路、及びトランス12の二次巻線12dが削除され、これに伴い、制御部9のACDET端子も削除されている。なお、電源装置100のその他の回路構成や、冷却部8の回路構成は実施例1の図2と同様であり、ここでの説明は省略する。
[Circuit configuration of power supply]
FIG. 8 is a circuit diagram showing a circuit configuration of the
定着部300は、商用交流電源1からヒータ301への電流経路を接続又は切断するスイッチであるトライアック302を有している。定着部300のヒータ301は、トライアック302が導通状態となると、商用交流電源1から交流電圧Vacが供給され、発熱する。フォトトライアックカプラ303は、抵抗304を介して、制御部9がFSR_DRV端子から出力する制御信号に応じて、トライアック302を導通状態又は非導通状態に設定する。抵抗305、306は、フォトトライアックカプラ303及びトライアック302の電流を制限する電流制限抵抗である。
The fixing
定着サーミスタ307は、ヒータ301近傍に配置され、ヒータ301の温度を検知する。プルアップ抵抗308は、一端が出力電圧Voutに接続され、他端が定着サーミスタ307と制御部9のFSR_TH端子に接続されている。制御部9のFSR_TH端子には、出力電圧Voutをプルアップ抵抗308と定着サーミスタ307で分圧した電圧が入力される。定着サーミスタ307は、ヒータ301の温度が変化することにより抵抗値も変化する。そのため、ヒータ301の温度が変化することにより定着サーミスタ307の抵抗値も変化し、その結果、制御部9のFSR_TH端子に入力する電圧(以下、FSR_TH電圧という)も変化する。制御部9は、FSR_TH電圧をA/D変換し、ヒータ301の温度データとして取得し、取得したヒータ301の温度データに基づいて、FSR_DRV端子より制御信号を出力してトライアック302を制御し、ヒータ301の温度を制御する。
The fixing
ゼロクロス検知部309は、商用交流電源1から入力される交流電圧Vacの正負が切り替わる電圧0Vのゼロクロスタイミングを検知して、ゼロクロスタイミングを示すZRX信号(ゼロクロス信号)を制御部9のZRX端子に出力する。定着部300に設けられた定着記憶部310は、制御部9のCOM端子と信号線で接続されており、制御部9は、COM端子を介して定着記憶部310をアクセスして、予め定着記憶部310に格納されているヒータ301の抵抗値Rを取得する。
The zero-cross detection unit 309 detects the zero-cross timing of the voltage 0V at which the positive / negative of the AC voltage Vac input from the commercial
電流検知部311は、電流検知回路312と電流検知トランス313とを有している。電流検知回路312は、トライアック302が導通状態のときのヒータ301の電流実効値Irmsに対応する電圧を、制御部9のIDET端子に出力する。制御部9は、IDET端子に入力される電圧をA/D変換し、電圧Videtを取得する。なお、制御部9は、定着部300の電流実効値Irmsを、取得した電圧Videtに係数αを乗じることにより算出する(電流実効値Irms=係数α×電圧Videt)。
The
[定着部、電流検知回路の信号波形]
図9は、画像形成装置200の定着部300のヒータ301に商用交流電源1から交流電圧が供給されているときの、定着部300、電流検知回路312の信号波形を示した図である。図9において、(a)商用交流電源電圧Vacは、商用交流電源1から入力される交流電圧Vacの電圧波形を示している。(b)ゼロクロス信号ZRXは、定着部300のゼロクロス検知部309から制御部9のZRX端子に出力されるゼロクロス信号の信号波形である。ゼロクロス信号ZRXは、(a)に示す商用交流電源1の交流電圧が0Vになるたびに、ハイ(High)レベルとロー(Low)が切り替わる信号である。(c)トライアック302の駆動信号FSR_DRVは、制御部9のFSR_DRV端子からフォトトライアックカプラ303に出力される信号で、トライアック302の導通状態、非導通状態を制御するフォトトライアックカプラ303の制御を行う。フォトトライアックカプラ303は、駆動信号FSR_DRVがオン(ON)状態のときにはトライアック302を導通状態に設定し、駆動信号FSR_DRVがオフ(OFF)状態のときにはトライアック302を非導通状態に設定する。(d)ヒータ301電流実効値は、電流検知部311で検知されるヒータ301に流れる電流実効値Irmsを示す波形である。制御部9は、電流検知回路312から電流実効値Irmsに対応する電圧がIDET端子に入力され、電圧Videtを取得する。また、図9の横軸は、時間を示し、t10〜t16はタイミング(時間)を示している。
[Fixed part, signal waveform of current detection circuit]
FIG. 9 is a diagram showing signal waveforms of the fixing
時間t10において、制御部9は、ゼロクロス信号ZRXがハイレベルからローレベルになったことを検知すると、FSR_DRV端子から出力するFSR_DRV信号を時間t10から時間t11まで、オン状態に設定する。これにより、トライアック302は導通状態に設定され、トライアック302の導通状態は、商用交流電源1から入力される交流電圧Vacが0Vになる時間t12まで継続される。その結果、電流検知部311を経由して、商用交流電源1から定着部300のヒータ301への電力供給が、時間t10〜時間t12まで継続される。電流検知回路312は、商用交流電源1から定着部300のヒータ301へ流れる電流実効値Irmsに対応する電圧を制御部9のIDET端子へと出力する。
When the
次に、時間t12において、制御部9は、ゼロクロス信号ZRXがローレベルからハイレベルになったことを検知すると、FSR_DRV端子から出力するFSR_DRV信号を時間t12から時間t14までオン状態に設定する。これにより、トライアック302は導通状態に設定され、トライアック302の導通状態は、商用交流電源1から入力される交流電圧Vacが0Vになる時間t15まで継続される。電流検知回路312は、ゼロクロス信号ZRXがハイレベルの期間のうち、時間t12〜時間t13の期間は、制御部9のIDET端子に出力するための、商用交流電源1からヒータ301に流れる電流実効値Irmsに対応する電圧を保持している。制御部9は、IDET端子に入力される電圧をA/D変換して電圧Videtを取得する。なお、商用交流電源1からヒータ301に流れる電流は、時間t12〜時間t15の期間と、時間t10〜時間t12の期間では、電流が流れる方向が逆になる。そのため、時間t12〜時間t15の期間では、電流実効値Irmsに対応する電圧が出力されない。
Next, at the time t12, when the
時間t15になると、時間t10における制御部9、定着部300、電流検知部311の上述した動作が行われ、同様に、時間t16になると、時間t12における制御部9、定着部300、電流検知部311の上述した動作が繰り返される。
At the time t15, the above-mentioned operations of the
[入力電圧Vacの算出]
図10は、本実施例の制御部9が、電流検知部311で検知した電流実効値Irmsに基づいて、入力電圧Vdcを算出する制御シーケンスを示すフローチャートであり、図10に示す処理は、制御部9により実行される。実施例1では、制御部9は、電源装置100のスイッチング部4に設けられた入力電圧検知部6から出力され、ACDET端子に入力されるACDET電圧を用いて、表1より入力電圧Vdcを算出していた。一方、本実施例では、制御部9は、電流検知部311で検知した電流実効値Irmsと、商用交流電源1から供給される電流が流れるヒータ301の抵抗値を用いて、入力電圧Vdcを算出する。
[Calculation of input voltage Vac]
FIG. 10 is a flowchart showing a control sequence in which the
S301では、制御部9は、COM端子を介して、定着部300の定着記憶部310からヒータ301の抵抗値Rを読み出す。S302では、上述した図9の時間t10〜時間t12の期間と同様に、商用交流電源1から定着部300のヒータ301に電力を供給する制御を行う。S303では、制御部9は、電流検知部311の電流検知回路312からIDET端子に出力される、ヒータ301に流れる電流実効値Irmsに対応する電圧Videtを取得する。S304では、制御部9は、電流実効値Irmsを、S303で取得した電圧Videtに係数αを乗じた式、電流実効値Irms=係数α×電圧Videtを用いて算出する。S305では、制御部9は、入力電圧Vdcを、S304で算出したヒータ301の電流実効値Irmsと、S301で取得したヒータ301の抵抗値Rを用いた式、入力電圧Vdc=√2×電流実効値Irms×抵抗値Rにより算出する。
In S301, the
制御部9は、図10に示す処理により算出した入力電圧Vacと、実施例1の図4に示すS102〜S107で取得したサーミスタ7の温度及び温度変化率に基づいて、記憶部10に格納された表1より、冷却部8の制御情報fcを取得することができる。なお、実施例1で説明した表1は、入力電圧Vdcの代わりにACDET電圧を用いている。そのため、実施例2で使用する表1は、ACDET電圧でなく、実施例1のACDET電圧に対応する入力電圧Vdcを用いているものとする。
The
以上説明したように、レーザビームプリンタのような画像形成装置200においても、制御部9は、定着部300のヒータ301の電流実効値とヒータ301の抵抗値Rから入力電圧Vdcを算出することで、冷却部8の制御情報fcを取得することができる。その結果、制御部9は、画像形成装置200内の電源装置100の冷却が必要なときのみ冷却ファン81を駆動し、風切り音が発生する期間を短くすることにより、画像形成装置200の静音化を図ることができる。
As described above, also in the
以上説明したように、本実施例によれば、冷却ファンの駆動を制御し、静音化を図ることができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to control the drive of the cooling fan to reduce the noise.
3 平滑部
6 入力電圧検知部
7 温度検知部
8 冷却部
9 制御部
12 トランス
3 Smoothing
Claims (10)
一次巻線と二次巻線とを有し、一次側と二次側が絶縁されたトランスと、
交流電源から入力される前記交流電圧を整流し、平滑化する整流平滑手段と、
前記整流平滑手段より出力され、前記トランスの前記一次巻線に印加される入力電圧を検知する電圧検知手段と、
前記トランスの温度を検知するための温度検知手段と、
前記トランスを冷却する冷却手段と、
前記温度検知手段、及び前記電圧検知手段が検知した結果に基づいて、前記冷却手段を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、第1の時間において前記温度検知手段が検知した第1の温度と、前記第1の温度を検知した後の第2の時間において前記温度検知手段が検知した第2の温度と、に基づいて算出された前記第1の時間から前記第2の時間の期間における温度上昇率と、前記第2の温度と、前記電圧検知手段により検知された前記入力電圧とに基づいて、前記冷却手段の制御を行うことを特徴とする電源装置。 A power supply unit that inputs AC voltage and outputs DC voltage.
A transformer that has a primary winding and a secondary winding, and the primary side and the secondary side are insulated.
A rectifying and smoothing means that rectifies and smoothes the AC voltage input from the AC power supply,
A voltage detecting means for detecting an input voltage output from the rectifying and smoothing means and applied to the primary winding of the transformer.
A temperature detecting means for detecting the temperature of the transformer and
A cooling means for cooling the transformer and
A control means for controlling the cooling means based on the temperature detecting means and the result detected by the voltage detecting means.
Equipped with
The control means includes a first temperature detected by the temperature detecting means in the first time and a second temperature detected by the temperature detecting means in the second time after detecting the first temperature. , The temperature rise rate during the period from the first time to the second time calculated based on, the second temperature, and the input voltage detected by the voltage detecting means. A power supply device characterized by controlling cooling means.
前記制御手段は、前記冷却ファンの駆動又は停止を行うことを特徴とする請求項1に記載の電源装置。 The cooling means has a cooling fan for cooling the transformer.
The power supply device according to claim 1, wherein the control means drives or stops the cooling fan.
前記サーミスタは、前記トランスの近傍に配置されていることを特徴とする請求項2に記載の電源装置。 The temperature detecting means is a thermistor.
The power supply device according to claim 2, wherein the thermistor is arranged in the vicinity of the transformer.
前記記憶手段から取得した前記冷却ファンの制御情報に基づいて、前記冷却ファンの制御を行うことを特徴とする請求項4に記載の電源装置。 The control means stores storage information in which the second temperature, the temperature rise rate, and the voltage detected by the voltage detecting means are associated with control information for driving or stopping the cooling fan. Have,
The power supply device according to claim 4, wherein the cooling fan is controlled based on the control information of the cooling fan acquired from the storage means.
シート上に転写されたトナー像を加熱、加圧してシートに定着させる定着部と、
前記画像形成部を制御する制御部と、
前記画像形成部、前記定着部、及び前記制御部に前記直流電圧を供給する請求項3に記載の電源装置と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。 An image forming unit that forms an image by transferring a toner image to a sheet,
A fixing part that heats and pressurizes the toner image transferred on the sheet to fix it on the sheet,
A control unit that controls the image forming unit and
The power supply device according to claim 3, wherein the DC voltage is supplied to the image forming unit, the fixing unit, and the control unit.
An image forming apparatus comprising.
前記交流電源から前記定着部に流れる電流を検知する電流検知手段を備え、
前記電圧検知手段は、前記電流検知手段で検知した前記電流の電流値と、前記ヒータの抵抗値と、に基づいて、前記トランスの前記一次巻線に印加される前記入力電圧を算出することを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。 The fixing portion has a heater for heating the toner image.
A current detecting means for detecting a current flowing from the AC power supply to the fixing portion is provided.
The voltage detecting means calculates the input voltage applied to the primary winding of the transformer based on the current value of the current detected by the current detecting means and the resistance value of the heater. The image forming apparatus according to claim 6.
前記制御手段は、前記記憶部から前記ヒータの抵抗値を取得することを特徴とする請求項7に記載の画像形成装置。 The fixing unit has a storage unit that stores the resistance value of the heater.
The image forming apparatus according to claim 7, wherein the control means acquires the resistance value of the heater from the storage unit.
前記記憶手段から取得した前記冷却ファンの制御情報に基づいて、前記冷却ファンの制御を行うことを特徴とする請求項8に記載の画像形成装置。 The control means stores information in which the second temperature, the temperature rise rate, and the input voltage calculated by the voltage detecting means are associated with control information for driving or stopping the cooling fan. Have a means,
The image forming apparatus according to claim 8, wherein the cooling fan is controlled based on the control information of the cooling fan acquired from the storage means.
前記制御手段は、前記サーミスタにより検知された前記ヒータの温度に基づいて前記スイッチの制御を行うことにより、前記ヒータの温度を制御することを特徴とする請求項9に記載の画像形成装置。 The fixing portion has a switch for connecting or disconnecting a current path between the AC power supply and the heater, and a thermistor for detecting the temperature of the heater.
The image forming apparatus according to claim 9, wherein the control means controls the temperature of the heater by controlling the switch based on the temperature of the heater detected by the thermistor.
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