(57)【要約】【課題】  特別に計測手段を設けることなく、消費電力を算出できる電子機器を提供する。【解決手段】  ＣＰＵ３は、スイッチング制御回路２からスイッチング素子Ｓ１に与えられるスイッチング信号のオン期間をサンプリングして累積し、その累積期間に対応して不揮発性メモリ４に記憶されている消費電力を読み出すことで消費電力を出力することにより、特別な手段を設けることなく消費電力を算出することができ、コスト的に高くなることがない。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された直流電圧をスイッチング制御によって所定の電源電圧に変換し、負荷に供給するスイッチング電源手段と、
前記スイッチング電源手段における制御期間を算出する制御期間算出手段と、
前記制御期間と、その制御期間に対応する消費電力との対応関係を予め記憶する記憶手段と、
前記制御期間算出手段によって制御期間が算出されたことに応じて、算出された制御期間に対応する消費電力を前記記憶手段から読出して出力する消費電力算出手段とを備えた、電子機器。
【請求項２】
前記スイッチング電源手段は、
スイッチング信号を出力し、前記負荷に応じて前記スイッチング信号のデューティ比を変化させるスイッチング信号発生手段と、
前記スイッチング信号に応じてスイッチングするスイッチング素子とを含み、
前記制御期間算出手段は、前記スイッチング信号に応じて前記スイッチング信号のデューティ比におけるオン期間を算出する、請求項１に記載の電子機器。
【請求項３】
前記制御期間算出手段は、前記スイッチング信号のデューティ比におけるオン期間をサンプリングして、それぞれのサンプリング値における期間を累積して前記オン期間の累積値を算出する、請求項２に記載の電子機器。
【請求項４】
前記スイッチング電源手段は、降圧型である、請求項１から３のいずれかに記載の電子機器。
【請求項５】
さらに、前記消費電力を表示する表示手段を含み、
前記消費電力算出手段は、前記消費電力を前記表示手段に表示する、請求項１から４のいずれかに記載の電子機器。
【請求項６】
前記電子機器は、画像を形成した後、画像形成モードから待機モードに移行し、所定時間経過後に待機モードから消費電力を最小にする省電力モードに移行し、新たな画像形成の要求が与えられたことに応じて前記省電力モードから画像を形成する起動モードに移行し、各モードで消費電力を前記消費電力算出手段で算出する画像形成装置であって、
前記消費電力算出手段は、
所定回数の画像形成要求が与えられたときに平均画像形成の要求間隔を計測する計測手段と、
予め設定している省電力モード移行時間が前記計測した平均画像形成の要求間隔時に対応した省電力モード移行時間よりも長ければ、前記所定時間を短く設定して省電力モードに移行させる判断手段とを含む、請求項１から５のいずれかに記載の電子機器。
【請求項７】
前記判断手段は、予め設定している省電力モード移行時間が前記計測した平均画像形成の要求間隔時に対応した省電力モード移行時間よりも短ければ、前記待機モードから省電力モードに移行することによる消費電力に比べて前記起動モードでの消費電力の大きいことに応じて、前記所定時間を延長する、請求項６に記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は電子機器に関し、特に、消費電力を計測する機能を備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近では、レーザプリンタや複写機などの画像形成装置において、省電力化が求められており、種々の工夫がされている。例えば、特開平７−３１９３１７号公報（特許文献１）には、定着ヒータに印加される電圧と、定着ヒータに流れる電流から消費電力を算出して、算出した消費電力と基準消費電力とがほぼ一致するように定着ヒータの設定温度を変更することで、定着温度を安定させ、消費電力を最小限に押える節電機能を備えた画像形成装置について記載されている。
【特許文献１】特開平７−３１９３１７号公報（段落番号００１４〜００１７、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に記載された画像形成装置においては、定着ヒータや種々の負荷に流れる電流および印加される電圧を電流計および電圧計で検出して演算処理部に入力しており、演算処理部ではサンプリング時の消費電力を演算している。
【０００４】
しかしながら、上記電流計や電圧計は、画像形成装置による画像形成時には必ずしも必要な機能ではなく、これらを設けることでコスト的に高くなってしまう。消費電力の算出は、画像形成装置に限ることなく、一般の電子機器においても行われている。
【０００５】
そこで、この発明の目的は、特別に計測手段を設けることなく、消費電力を算出できる電子機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、電子機器であって、入力された直流電圧をスイッチング制御によって所定の電源電圧に変換し、負荷に供給するスイッチング電源手段と、スイッチング電源手段における制御期間を算出する制御期間算出手段と、制御期間と、その制御期間に対応する消費電力との対応関係を予め記憶する記憶手段と、制御期間算出手段によって制御期間が算出されたことに応じて、算出された制御期間に対応する消費電力を記憶手段から読出して出力する消費電力算出手段とを備える。
【０００７】
好ましくは、スイッチング電源手段は、スイッチング信号を出力し、負荷に応じてスイッチング信号のデューティ比を変化させるスイッチング信号発生手段と、スイッチング信号に応じてスイッチングするスイッチング素子とを含み、制御期間算出手段はスイッチング信号に応じてスイッチング信号のデューティ比におけるオン期間を算出する。オン期間を算出する具体例として、スイッチング信号のデューティ比におけるオン期間をサンプリングして、それぞれのサンプリング値における期間を累積してオン期間の累積値を算出する。
【０００８】
好ましくは、スイッチング電源手段は、降圧型である。
【０００９】
好ましくは、出力手段は、消費電力を表示する表示手段を含む。
【００１０】
好ましくは、電子機器は、画像を形成した後、画像形成モードから待機モードに移行し、所定時間経過後に待機モードから消費電力を最小にする省電力モードに移行し、新たな画像を形成するための要求が与えられたことに応じて省電力モードから画像を形成する起動モードに移行し、各モードで消費電力を消費電力算出手段で算出する画像形成装置であって、消費電力算出手段は、所定回数の画像形成要求が与えられたときに平均画像形成の要求間隔を計測する計測手段と、予め設定している省電力モード移行時間が計測した平均画像形成の要求間隔時に対応した省電力モード移行時間よりも長ければ、所定時間を短く設定して省電力モードに移行させる判断手段とを含む。
【００１１】
判断手段は、予め設定している省電力モード移行時間が計測した平均画像形成の要求間隔時に対応した省電力モード移行時間よりも短ければ、待機モードから省電力モードに移行することによる消費電力に比べて起動モードでの消費電力の大きいことに応じて、所定時間を延長する。
【発明の効果】
【００１２】
この発明は、スイッチング電源手段における制御期間を算出し、制御期間が算出されたことに応じて、算出された制御期間に対応する消費電力を出力するようにしたので、特別な手段を設けることなく消費電力を算出することができ、コスト的に高くなることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１はこの発明の一実施形態における電子機器の消費電力算出回路のブロック図である。図１において、スイッチング電源回路１は、典型的な降圧型のスイッチング電源回路であって、スイッチング信号発生手段としてのスイッチング制御回路２と、スイッチング素子Ｓ１と、インダクタＬ１と、平滑用コンデンサＣ１と、転流ダイオードＤ１とを含む。なお、スイッチング電源回路１は昇圧型を用いてもよい。
【００１４】
スイッチング素子Ｓ１のドレインには商用電源の交流電圧から変換した直流電圧が供給されており、スイッチング制御回路２からパルス状に変化するスイッチング信号がスイッチング素子Ｓ１のゲートに与えられる。スイッチング素子Ｓ１のソースはインダクタＬ１の一端と、転流ダイオードＤ１のカソードとに接続されている。
【００１５】
インダクタＬ１の他端は電源出力とされるとともに平滑コンデンサＣ１の一方電極に接続されている。転流ダイオードＤ１のアノードと平滑用コンデンサＤ１の他方電極は接地されている。電源出力は負荷となる画像形成手段に与えられているとともに、スイッチング制御回路２にフィードバック信号として与えられる。負荷となる画像形成手段は、例えば電子機器において最も電力消費の大きな定着装置などである。スイッチング制御回路２は、フィードバック信号に基づいて、負荷の状態を判断してスイッチング信号のオン期間とオフ期間とのデューティ比を変化させる。
【００１６】
スイッチング制御回路２から出力されたスイッチング信号は、制御期間算出手段および消費電力算出手段としてのＣＰＵ３にも与えられている。ＣＰＵ３は電子機器の全体を制御するために設けられているものであって、電力消費を算出する手段に兼用されている。ＣＰＵ３には記憶手段としての不揮発性メモリ４と、表示手段としての表示装置５とが接続されている。不揮発性メモリ４には、スイッチング信号の制御期間であるオン期間とオフ期間のデューティ比と、これに対応する消費電力との関係がテーブルデータとして記憶されている。
【００１７】
図２は図１に示したスイッチング電源回路の動作を説明するための波形図であり、図３は図１に示したＣＰＵによる消費電力算出のための動作を示すフローチャートである。
【００１８】
次に、この発明の一実施形態における電子機器における電力消費量算出動作について説明する。スイッチング制御回路２からイッチング信号がスイッチング素子Ｓ１に与えられると、スイッチング素子Ｓ１はスイッチング信号が「Ｈ」レベルになる期間だけオンする。スイッチング素子Ｓ１がオンすることにより、入力された直流電圧によりインダクタＬ１にエネルギーが蓄積されるとともに、平滑用コンデンサＣ１が充電され、この充電電圧が直流電源出力として負荷に供給される。この直流電源出力は、スイッチング制御回路２にフィードバックされる。
【００１９】
スイッチング制御回路２は、この直流電源出力と図２（Ｂ）の点線で示す基準電圧とを比較し、直流電源出力が基準電圧を超えると図２（Ａ）に示すスイッチング信号を「Ｌ」レベルにしてスイッチング素子Ｓ１をオフにする。スイッチング素子Ｓ１がオフすると、インダクタＬ１に供給される電流が遮断されるが、インダクタＬ１に蓄積されているエネルギーが放出され、平滑用コンデンサＣ１，転流ダイオードＤ１の経路で平滑用コンデンサＣ１に電流が流れて平滑用コンデンサＣ１が充電され、この充電電圧が直流電源出力として負荷に供給される。
【００２０】
スイッチング素子Ｓ１がオフする状態が続くと、負荷で電流が消費されるにつれてスイッチング制御回路２にフィードバックされる直流電源出力が低下して基準電圧を下回ると、スイッチング制御回路２はスイッチング信号を「Ｈ」レベルにしてスイッチング素子Ｓ１をオンにする。スイッチング制御回路２は、この動作を繰り返すことで、スイッチング信号のオン期間とオフ期間のデューティ比を変化させて、一定電圧に降下した直流電源出力が負荷に供給される。
【００２１】
一方、ＣＰＵ３にはスイッチング制御回路２からスイッチング信号が与えられているので、図３に示すステップ（図示ではＳＰと略称する）ＳＰ１において、スイッチング制御信号がオンしているか否かを判別する。スイッチング制御回路２から出力されるスイッチング信号がオンする期間は、負荷側の消費電流によって変化するため、ＣＰＵ３はスイッチング信号がオンしていることを判別すると、ステップＳＰ２において、オンする期間をサンプリングし、ステップＳＰ３において、サンプリングしたオン期間を積算してオン期間の累積値を算出する。
【００２２】
不揮発性メモリ４は、ＣＰＵ３が消費電力を算出するのに必要なスイッチング信号のオン期間とオフ期間とのデューティ比と、消費電力との対応関係のテーブルデータを予め記憶しているので、ＣＰＵ３は、ステップＳＰ４において、このテーブルデータに基づいて、サンプリングしたオン期間の累積値に対応する消費電力を算出し、ステップＳＰ５において、算出した消費電力を表示装置５に表示する。
【００２３】
このように表示装置５に消費電力を表示することにより、ユーザに対して省電力をアピールできる。また、消費電力により電子機器に通電した時間や、電力料金の計算に利用することも可能になる。さらに、リサイクル時に、通電した時間が耐用年数よりも短かければ、使用可能な部品として選別するのにも利用できる。
【００２４】
また、継続的に電子機器の使用状況と消費電力とをデータとして記録することで、ユーザの使用状況に応じて、省電力効果を最適に制御できるように制御設定を変更することもできる。そのような実施形態について、以下に説明する。
【００２５】
図４はこの発明の一実施形態における電子機器の一例の画像形成装置の動作モードと消費電力との関係を示す図であり、横軸に画像形成装置の動作時間を示し、縦軸に単位時間当たりの消費電力を示している。
【００２６】
図４において、矢印はユーザが画像の形成を要求した画像形成要求のタイミングを示しており、（Ａ）は平均的な画像形成要求間隔に比べて、省電力モードに移行する時間が長い場合を示しており、（Ｂ）は平均的な画像形成要求間隔に比べて、省電力モードに移行する時間が短い場合を示している。
【００２７】
電子機器における画像形成の動作モードは、起動，印字，待機，省電力の各モードを含む。起動モードは省電力モードから電子機器を起動するモードであり、ユーザが要求する処理を行うために電子機器を必要な状態にまでウォームアップする区間であり、各モード中における消費電力が最大になる。
【００２８】
印字モードは、ユーザが要求した印字処理を提供している動作区間を示している。待機モードは、新たな処理要求に対して即時に処理を開始できる。省電力モードは、ユーザの処理要求は受け付けることはできるが、起動モードに一旦移行しないと処理を開始できない状態にある。この省電力モードは、各モード中消費電力が最小になる。なお、待機モードで所定時間経過すると、省電力モードに移行するように設定されている。
【００２９】
印字処理を終了してから省電力モードに移行するまでの待機モードの継続時間については、前述のごとく所定の時間となるように設定されているが、それぞれの使用環境にしたがって最適な状態が異なる。このため、消費電力を実際の使用環境において自動的に最適化できることが望ましい。
【００３０】
図４（Ａ）の場合、省電力モードに移行する時間が長いため、次の画像形成要求が発生しないにもかかわらず、待機状態が継続することで、斜線部分における積算電力が無駄になっている。そこで、この実施形態では、省電力モードへの移行時間を短くなるように制御することで総電力量を抑えることができる。
【００３１】
図４（Ｂ）の場合、省電力モードに移行する時間が短い状態になるため、次の画像形成要求が発生するまでの間に、ほとんどのケースで省電力モードに移行してしまっている状態になる。このため、印字処理できる状態になるまで一旦起動モードに移行した後、印字モードに移行する必要を生じ、待機モードを維持する場合に比べて消費電力が大きくなってしまう。
【００３２】
そこで、この実施形態では、省電力モードへの移行時間を延ばすことによって生じる市松模様で示す積算電力に比べて、斜線で示す起動モードの積算電力が大きければ、省電力モードに移行する時間を延長するように制御することで総電力量を抑えることができる。
【００３３】
図５は、図４（Ａ），（Ｂ）に示した各モードに移行する動作を説明するためのフローチャートである。このフローチャートに基づく処理は、図１に示したＣＰＵ１によって行われる。このために、ＣＰＵ１には、画像を形成するための画像形成要求がある都度、図示していないが画像形成要求信号が与えられている。
【００３４】
ステップＳＰ１１において、ＣＰＵ１は画像形成要求信号が与えられる都度、時間的な画像形成要求の間隔を判断しており、新たに画像形成要求信号が与えられると、ステップＳＰ１２において、図４（Ｂ）に示す現在設定している省電力モード移行時間が平均画像形成要求時における省電力モード移行時間よりも短いか否かを判別する。ここで、平均画像形成要求間隔は、例えば所定回数の画像形成要求が与えられるごとに画像要求間隔の時間を平均した値である。ステップＳＰ１１は計測手段を構成しており、ステップＳＰ１２は判断手段を構成している。
【００３５】
現在設定している省電力モード移行時間が平均画像形成要求時における省電力モード移行時間よりも短いことを判別したとき、すなわち、図４（Ｂ）に示した例に該当する場合は、ステップＳＰ１３において、省電力モードへの移行時間を延ばすことによって生じる増加分の積算電力（図４（Ｂ）の市松模様で示す部分）に比べて、起動モードの積算電力（図４（Ｂ）の斜線で示す部分）が大きいことを確認する。そして、ステップＳＰ１４において、省電力モードに移行する時間を延長する。
【００３６】
ステップＳＰ１２において、図４（Ａ）に示す現在設定されている省電力モード移行時間が平均画像形成要求時における省電力モード移行時間よりも長いことを判別したとき、すなわち、図４（Ａ）に示した例に該当する場合は、ステップＳＰ１５において、待機モードから省電力モードへの移行する時間を短く補正する。
【００３７】
この一連の処理により、電子機器における総電力量を抑えることができる。
【００３８】
なお、上述の説明では、この発明を画像形成装置に適用した例について説明したが、その他の電子機器で消費電力を軽減する場合にも適用できる。
【００３９】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示された実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】この発明の一実施形態における電子機器の主要部のブロック図である。
【図２】図１に示したスイッイング電源回路の動作を説明するための波形図である。
【図３】図１に示したＣＰＵによる消費電力算出のための動作を示すフローチャートである。
【図４】この発明の一実施形態における電子機器の動作モードと消費電力との関係を示す図である。
【図５】図４に示した各モードに移行する動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００４１】
１  スイッチング電源回路、２  スイッチング制御回路、３  ＣＰＵ、４  不揮発性メモリ、５  表示装置、Ｓ１  スイッチング素子、Ｌ１  インダクタ、Ｄ１  転流ダイオード、Ｃ１  平滑用コンデンサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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