(57)【要約】【課題】  電流検出抵抗をペルチェ素子と直列に接続し、ペルチェ素子に流れる電流をモニタすることによって、ペルチェ素子に流れる電流を検出するペルチェ素子駆動装置及びこれを備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】  ペルチェ素子４と、ペルチェ素子駆動ＤＣ電源装置３と、その駆動電圧をＰＷＭでスイッチングするスイッチング手段９とＰＷＭ出力時間をカウントするタイマカウンタ５を有し、ペルチェ素子駆動電源オン−オフ時に前記タイマカウンタ５をカウントし、ペルチェ素子駆動電圧のＰＷＭのデューティを徐々に変え、駆動電圧時間を徐々に上げ下げするペルチェ素子駆動装置において、前記ペルチェ素子４に流れる電流を検知する電流検出抵抗６を付加し、前記ペルチェ素子４に流れる電流を検出する。【選択図】  図３
2006183882.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、を備えることを特徴とするペルチェ素子駆動装置。
【請求項２】
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ことを特徴とする請求項１記載のペルチェ素子駆動装置。
【請求項３】
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ことを特徴とする請求項１記載のペルチェ素子駆動装置。
【請求項４】
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ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のペルチェ素子駆動装置。
【請求項５】
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、を備えることを特徴とするペルチェ素子駆動装置。
【請求項６】
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ことを特徴とする請求項５記載のペルチェ素子駆動装置。
【請求項７】
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ことを特徴とする請求項５記載のペルチェ素子駆動装置。
【請求項８】
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ことを特徴とする請求項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。
【請求項９】
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ことを特徴とする請求項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。
【請求項１０】
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ことを特徴とする請求項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。
【請求項１１】
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ことを特徴とする請求項９または請求項１０記載のペルチェ素子駆動装置。
【請求項１２】
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ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１１記載の何れか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ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１１記載の何れか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ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１１記載の何れか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ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１６】
請求項１乃至１１記載の何れか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ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１７】
請求項１乃至１１記載の何れか１項に記載のペルチェ素子駆動装置を色ズレ検知センサの温度制御に用いることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【特許文献１】特開平１１−２８９１１１号公報
【特許文献２】特開２０００−３２４６９２公報
【特許文献３】特開２００２−３５７９５２公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【発明の効果】
【０００７】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】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。
【図８】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。
【図９】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。
【図１０】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。
【図１１】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。
【図１２】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。
【図１３】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。
【図１４】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。
【図１５】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概略図。
【符号の説明】
【００１９】
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
【図１】
2006183882.tif 000003
【図２】
2006183882.tif 000004
【図３】
2006183882.tif 000005
【図４】
2006183882.tif 000006
【図５】
2006183882.tif 000007
【図６】
2006183882.tif 000008
【図７】
2006183882.tif 000009
【図８】
2006183882.tif 000010
【図９】
2006183882.tif 000011
【図１０】
2006183882.tif 000012
【図１１】
2006183882.tif 000013
【図１２】
2006183882.tif 000014
【図１３】
2006183882.tif 000015
【図１４】
2006183882.tif 000016
【図１５】
2006183882.tif 000017