(57)【要約】      （修正有）【課題】簡単な構成により故障を判定できる電源装置を提供する。【解決手段】電源装置は、直流電圧を変圧することにより得た出力電圧を空冷ファン１３に供給する変圧部３３と、変圧部３３の出力電圧を制御する出力電圧制御部４０ｃと、を備える。さらに、出力電圧制御部４０ｃにより出力電圧の垂下制御が行われている場合に、変圧部３３から空冷ファン１３に供給される出力電圧の所定の時間当たりの平均値又は振幅値を無故障時の閾値と比較することにより、空冷ファン１３又は変圧部３３に故障が発生したか否かを判定する判定部４０ｂを備える。【選択図】図３
2019115185.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電圧を変圧することにより得た出力電圧を負荷に供給する変圧手段と、
前記変圧手段の出力電圧を制御する出力電圧制御手段と、を備えた電源装置であって、
前記出力電圧制御手段により前記出力電圧の垂下制御が行われている場合に、前記変圧手段から負荷に供給される出力電圧の所定の時間当たりの平均値又は振幅値を無故障時の閾値と比較することにより、前記負荷又は前記変圧手段に故障が発生したか否かを判定する判定手段と、を備えたことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記変圧手段が前記負荷に供給する電圧を検出する電圧検出手段を備え、
前記判定手段は、
前記電圧検出手段により取得された電圧値に係る時間平均値を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段から取得した電圧値に係る時間平均値と無故障時の閾値と比較する比較手段と、
前記比較手段による比較結果に基づいて、前記負荷の故障、及び前記変圧手段に設けられた電子部品のうちの何れが故障したかを特定する故障特定手段と、を備えたことを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項３】
前記変圧手段が前記負荷に供給する電圧を検出する電圧検出手段を備え、
前記判定手段は、
前記電圧検出手段により取得された電圧値に係る振幅値を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段から取得した電圧値に係る振幅値と無故障時の閾値と比較する比較手段と、
前記比較手段による比較結果に基づいて、前記負荷の故障、及び前記変圧手段に設けられた電子部品のうちの何れが故障したかを特定する故障特定手段と、を備えたことを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項４】
前記負荷は、モータの異常を表すロック検知信号を出力する冷却ファンであり、
前記判定手段は、
前記比較手段による比較結果と前記冷却ファンから取得したロック検知信号とに基づいて、故障モードを特定し、故障している電子部品を特定することを特徴とする請求項２又は３記載の電源装置。
【請求項５】
前記判定手段は、
前記冷却ファンから取得したロック検知信号に基づいて、故障モードを特定し、前記変圧手段に設けられた電子部品の故障によって一律に当該冷却ファンを停止させないために、前記出力電圧制御手段に前記冷却ファンの制御を限定させることを特徴とする請求項２又は３記載の電源装置。
【請求項６】
前記負荷に係る複数の動作モードを表示するとともに、前記複数の動作モードうち何れか１つの指定を受け付ける操作表示手段を備え、
前記故障特定手段は、前記操作表示手段により前記動作モードの指定を受け付けた場合に、故障の発生箇所が前記負荷なのか、或いは何れの電子部品であるかを特定する処理を行うことを特徴とする請求項２又は３記載の電源装置。
【請求項７】
操作表示手段を備え、
前記判定手段は、特定した故障モードに係るメッセージを前記操作表示手段に表示することを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項記載の電源装置。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか一項記載の電源装置を備え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、電源装置、及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＤＣＤＣコンバータを用いて冷却ファンに供給する電圧を変圧制御するシステムにおいて、回路を構成する電子部品に故障が発生すると冷却ファンに適切な電圧を供給することができなくなる。それを避けるために、電子部品の故障を判定する技術が必要である。
従来技術としては、ＤＣＤＣコンバータの変圧部における出力電流と出力電圧の時間変位を測定し、その変位分を閾値と比較することにより、回路部品の故障を判定する技術が知られている。
【０００３】
特許文献１には、変圧部の垂下制御が行われている場合で、変圧部の出力電流の所定の時間あたりの増加量が所定の閾値以上になった時、ＤＣＤＣコンバータまたは周囲に故障が発生したと判定する技術が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の技術のように、出力電圧、出力電流の増加量を閾値と比較する方法では、電流と電圧を測定するために二つのセンサが必要な複雑な構成を有している。
特許文献１には、ＤＣＤＣコンバータの故障を検知することが開示されている。しかし、上述したようにセンサが二つ必要な複雑な構成を有しているという問題は解消できていない。
本発明の一実施形態は、上記に鑑みてなされたもので、その目的は、簡単な構成により故障を判定することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するたに、請求項１記載の発明は、直流電圧を変圧することにより得た出力電圧を負荷に供給する変圧手段と、前記変圧手段の出力電圧を制御する出力電圧制御手段と、を備えた電源装置であって、前記出力電圧制御手段により前記出力電圧の垂下制御が行われている場合に、前記変圧手段から負荷に供給される出力電圧の所定の時間当たりの平均値又は振幅値を無故障時の閾値と比較することにより、前記負荷又は前記変圧手段に故障が発生したか否かを判定する判定手段と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、簡単な構成により故障を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明が適用可能な画像形成装置の概略的な機構構成を示す断面図である。
【図２】図１に示す電源装置の電源供給系統の回路図を含むブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る電源装置の機能を示すブロック図である。
【図４】（ａ）は無故障時におけるファン供給電圧を示すグラフ図であり、（ｂ）は無故障時におけるファン供給電圧波形を示すグラフ図である。
【図５】（ａ）はＤ２がオープン故障時におけるファン供給電圧を示すグラフ図であり、（ｂ）はダイオードＤ２がオープン故障時におけるファン供給電圧波形を示すグラフ図である。
【図６】（ａ）はコイルＬ１がショート故障時におけるファン供給電圧を示すグラフ図であり、（ｂ）はコイルＬ１がショート故障時におけるファン供給電圧波形を示すグラフ図である。
【図７】（ａ）はコンデンサＣ３がオープン故障時におけるファン供給電圧を示すグラフ図であり、（ｂ）はコンデンサがＣ３オープン故障時におけるファン供給電圧波形を示すグラフ図である。
【図８】（ａ）は冷却ファンショート故障時におけるファン供給電圧波形を示すグラフ図であり、（ｂ）は冷却ファンオープン故障時におけるファン供給電圧波形を示すグラフ図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る電源装置であるＤＣＤＣコンバータの動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明を図面に示した実施の形態により詳細に説明する。
本発明は、簡単な構成により故障を判定するために、以下の構成を有する。
すなわち、本発明の電源装置は、直流電圧を変圧することにより得た出力電圧を負荷に供給する変圧手段と、変圧手段の出力電圧を制御する出力電圧制御手段と、を備えた電源装置であって、出力電圧制御手段により出力電圧の垂下制御が行われている場合に、変圧手段から負荷に供給される出力電圧の所定の時間当たりの平均値又は振幅値を無故障時の閾値と比較することにより、負荷又は変圧手段に故障が発生したか否かを判定する判定手段と、を備えたことを特徴とする。
以上の構成を備えることにより、簡単な構成により故障を判定することができる。
上記記載の本発明の特徴について、以下の図面を用いて詳細に解説する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
上記の本発明の特徴に関して、以下、図面を用いて詳細に説明する。
【０００９】
＜画像形成装置＞
図１は、本発明が適用可能な画像形成装置の概略的な機構構成を示す断面図である。
図１に示す画像形成装置１は、デジタル複合機からなり、複写機能と、プリンタ機能、およびファクシミリ機能等を有している。
操作表示部１１のアプリケーション切り替えキーにより、複写機能、プリンタ機能、およびファクシミリ機能を順次に切り替えて機能モードを選択することが可能となっており、複写機能の選択時には複写モードとなり、プリンタ機能の選択時にはプリンタモードとなり、ファクシミリモードの選択時にはファクシミリモードとなる。
【００１０】
図１を参照して、画像形成装置１での画像形成の流れの一例として複写モードについて簡単に説明する。
複写モードでは、原稿束が自動原稿送り装置（ＡＤＦ）２により順に画像読み取り部３に給送され、画像読み取り部３により画像情報が読み取られる。そして、その読み取られた画像情報は、画像処理手段を介して書き込みユニット４により光情報に変換され、感光体ドラム６は、帯電器により一様に帯電された後に書き込みユニット４からの光情報により露光されて静電潜像が形成される。
この感光体ドラム６上の静電潜像は、現像部７により現像されてトナー像となる。このトナー像は、搬送ベルト８により転写紙に転写される。転写紙は、定着部９によりトナー像が定着され、排出される。
【００１１】
画像形成装置１には、電源装置１０が設けられており、交流電源である外部電源１２から供給される電力を電源装置１０が直流電力に変換して、上述した各部の負荷、書き込みユニット４に設けられた冷却ファン１３等に直流電力を供給する。
操作表示部１１は、複数のキーや、メッセージを表示するＬＣＤパネルを備えている。
操作表示部１１は、制御部４０からのデータに応じて負荷に係る複数の動作モードを表示するとともに、複数の動作モードうち何れか１つの指定を受け付けて制御部４０に出力する。
本実施形態では、画像形成装置１を対象機器として扱っているが、対象機器は画像形成装置１に代わって、パーソナルコンピュータ、プロジェクタ、電子黒板等であってもよい。
【００１２】
＜電源装置＞
図２は、図１に示す電源装置１０の電源供給系統の回路図を含むブロック図である。
電源装置１０は、ＡＣＤＣコンバータ１６、ＤＣＤＣコンバータ３０を備えている。
【００１３】
＜ＡＣＤＣコンバータ＞
ＡＣＤＣコンバータ１６は、外部電源１２からの交流電圧がノイズフイルター１７を通過してノイズ成分が除去され、ダイオードブリッジＤＢ１により全波整流され、アルミ電解コンデンサＣ１において平滑され、整流平滑された電圧がトランスＴ１の１次巻線の一端に印加される。
トランスＴ１の１次巻線の他端にＦＥＴ２０のドレイン端子が接続され、ＦＥＴ２０のソース端子がアルミ電解コンデンサＣ１のマイナス端子に接続される。トランスＴ１の３次巻線の一端にＩＣ２１の入力端子が接続され、ＩＣ２１がＯＮ／ＯＦＦ制御信号を生成してＦＥＴ２０のゲート端子に供給され、ＦＥＴ２０がスイッチング動作を開始すると、トランスＴ１の２次巻線に電気エネルギが誘起して高周波電圧が発生する。
ダイオードＤ１とアルミ電解コンデンサＣ２では、高周波電圧を整流平滑して２４Ｖの直流電圧を生成する。
さらに、アルミ電解コンデンサＣ２に接続されたＤＣＤＣコンバータ３０が、２４Ｖの直流電圧から５Ｖの直流電圧を生成している。
【００１４】
＜ＤＣＤＣコンバータ＞
ＤＣＤＣコンバータ３０は、非絶縁型降圧式のＤＣＤＣコンバータであり、ＡＣＤＣコンバータ１６から変圧部３３に供給される直流電圧（２４Ｖ）から直流電圧（Ｖｏ）を生成する。ＤＣＤＣコンバータ３０が生成した直流電圧は、冷却ファン１３に供給される。
冷却ファン１３は、電源ライン（＋／ＧＮＤ）の他に、異常状態の有無を表す参照信号を出力する信号ラインとして、例えば、ロック検知信号を出力する信号ラインを備え、制御部４０にロック検知信号を出力する。このロック検知信号は、冷却ファン１３に設けられたモータの電源ラインに電圧が印加されているにもかかわらずモータが所定の回転をしない場合や、モータが停止したままの状態である場合に、正常レベル（例えば定レベルＬ）からロック有りを示すレベル（高レベルＨ）に切換わる。（特開２００５−２５６６１７参照）
【００１５】
＜変圧部＞
コントローラ３１の出力端子は、変圧部３３の抵抗Ｒ１の一端に接続され、抵抗Ｒ１，Ｒ２により分圧され、抵抗Ｒ１の他端がトランジスタＱ１（ｎ−ｃｈＦＥＴ）のゲート端子に接続される。トランジスタＱ１のソース端子はＧＮＤに接地され、ドレイン端子が直列接続された抵抗Ｒ３，Ｒ４を介してＡＣＤＣコンバータ１６の直流電圧（２４Ｖ）出力端子に接続される。
抵抗Ｒ３，Ｒ４の接続点は、トランジスタＱ２（ｐ−ｃｈＦＥＴ）のゲート端子に接続されており、ソース端子はダイオードＤ２のカソード端子に接続されており、ダイオードＤ２のアノード端子を介してＧＮＤに接続されている。
トランジスタＱ２のドレイン端子は、抵抗Ｒ４の他端、ＡＣＤＣコンバータ１６の直流電圧（２４Ｖ）出力端子に接続される。
さらに、トランジスタＱ２のソース端子は、コイルＬ１の一端に接続されており、コイルＬ１の他端がコンデンサＣ３を介してＧＮＤに接地されている。コイルＬ１の他端とコンデンサＣ３の接続点が、出力端子Ｖｏｕｔに接続されており、且つ電圧センサ３５の一端に接続されている。電圧センサ３５の他端がＧＮＤに接地されており、電圧センサ３５の出力端子がコントローラ３１のＡ／Ｄ変換器３１ｄの入力端子に接続されている。
【００１６】
＜変圧部の動作＞
コントローラ３１の出力端子から出力されるＰＷＭ信号がハイレベルである場合、トランジスタＱ１はＯＮするので、ドレイン−ソース間がＧＮＤレベルになり、抵抗Ｒ３，Ｒ４の接続点がローレベルになる。すなわち、トランジスタＱ２のソース端子よりもゲート端子に印加される電圧が低くなり、トランジスタＱ２がＯＮする。
一方、ＰＷＭ信号がローレベルである場合、トランジスタＱ１はＯＦＦするので、ドレイン−ソース間がオープンし、抵抗Ｒ３，Ｒ４の接続点がハイレベルになる。すなわち、トランジスタＱ２のソース端子とゲート端子に印加される電圧がほぼ同一のハイレベルになり、トランジスタＱ２がＯＦＦする。
トランジスタＱ２がＯＮしている間は、ＡＣＤＣコンバータ１６の直流電圧（２４Ｖ）からの電流がドレイン−ソース間、コイルＬ１を介してコンデンサＣ３を充電し、出力電流Ｉｏが供給される。
このとき、コイルＬ１に流れる電流が磁界を発生させ、電気エネルギーが磁気エネルギーに変換されてコイルＬ１に蓄積される。
一方、トランジスタＱ２がＯＦＦしている間は、ダイオードＤ２がＯＮし、コイルＬ１に蓄積されたエネルギーが出力端子Ｖｏｕｔへ放出される。
【００１７】
＜コントローラ＞
コントローラ３１は、ＣＰＵ（central processing unit）３１ａ、ＲＯＭ（read only memory）３１ｂ、ＲＡＭ（random access memory）３１ｃ、Ａ／Ｄ変換器（analog to digital converter）３１ｄを備えている。
ＣＰＵ３１ａは、ＲＯＭ３１ｂに予め記憶されるプログラムに従い、ＲＡＭ３１ｃをワークメモリとして用いて、画像形成装置１の全体の動作を制御する。
ＲＯＭ３１ｂは、読み出し専用の不揮発性記憶媒体であり、ファームウェア、及び各種データが格納されている。
ＲＡＭ３１ｃは、情報の高速な読み書きが可能な揮発性の記憶媒体であり、ワークメモリとして利用可能である。
Ａ／Ｄ変換器３１ｄは、電圧センサ３５から入力した出力電圧信号（アナログ電気信号）をデジタルデータ値に変換し、出力電圧（デジタルデータ値）をＣＰＵ３１ａへ出力する。
ＣＰＵ３１ａは、ＲＯＭ３１ｂからオペレーティングシステムＯＳを読み出してＲＡＭ３１ｃ上に展開してＯＳを起動し、ＯＳ管理下において、ＲＯＭ３１ｂからアプリケーションソフトウエアのプログラム（処理モジュール）を読み出し、各種処理を実行することで、図３に示す制御部４０を実現する。
【００１８】
＜機能ブロック図＞
図３は、本発明の一実施形態に係る電源装置の機能を示すブロック図である。
変圧部３３は、制御部４０から供給されるＰＷＭ信号に従って、ＡＣＤＣコンバータ１６から供給される直流電圧（２４Ｖ）を直流電圧（Ｖｏ）に変換して、直流電圧（Ｖｏ）を冷却ファン１３に供給する。
電圧センサ３５は、変圧部３３から冷却ファン１３に供給される電圧Ｖｏｕｔを読み取り、信号を電圧検出部４０ａに出力する。
電圧検出部４０ａは、電圧センサ３５から供給される信号に基づいて、Ａ／Ｄコンバータ３１ｄで電圧データに変換して、変圧部３３の出力電圧Ｖｏｕｔを検出し、出力電圧Ｖｏｕｔの検出値を判定部４０ｂに供給する。
【００１９】
判定部４０ｂは、記憶部４０ｄ、比較部４０ｅ、故障特定部４０ｆを備えている。
判定部４０ｂは、出力電圧制御部４０ｃにより出力電圧の垂下制御が行われている場合に、変圧部３３から空冷ファン１３（負荷）に供給される出力電圧の所定の時間当たりの平均値又は振幅値を無故障時の閾値と比較することにより、空冷ファン１３又は変圧部３３に故障が発生したか否かを判定する。
判定部４０ｂは、比較部４０ｅによる比較結果と冷却ファン１３から取得したロック検知信号とに基づいて、故障モードを特定し、故障している電子部品を特定する
判定部４０ｂは、冷却ファンから取得したロック検知信号に基づいて、故障モードを特定し、変圧部３３に設けられた電子部品の故障によって一律に当該冷却ファンを停止させないために、出力電圧制御部４０ｃに冷却ファンの制御を限定させる。
判定部４０ｂは、特定した故障モードに係るメッセージを操作表示部１１に表示する。
記憶部４０ｄは、電圧検出部４０ａにより取得された電圧値に係る振幅値、及び時間平均値を記憶する。
【００２０】
比較部４０ｅは、記憶部４０ｄから取得した電圧値に係る時間平均値と無故障時の閾値と比較する。また、比較部４０ｅは、記憶部４０ｄから取得した電圧値に係る振幅値と無故障時の閾値と比較する。
故障特定部４０ｆは、比較部４０ｅによる比較結果に基づいて、空冷ファン１３の故障、及び変圧部３３に設けられた電子部品のうちの何れが故障したかを特定する。
故障特定部４０ｆは、操作表示部１１により動作モードの指定を受け付けた場合に、故障の発生箇所が空冷ファン１３なのか、或いは何れの電子部品であるかを特定する処理を行う。
出力電圧制御部４０ｃは、制御信号であるＰＷＭ信号のＤＵＴＹ比を所望の値に設定することができ、これによりファン供給電圧を制御する。
制御部４０は、出力電圧制御部４０ｃが生成するＰＷＭ信号を用いて、ＰＷＭ信号のＤＵＴＹ比を複数パターンに変更し、各場合において得られるファン供給電圧を電圧センサ３５で読み取り、ＡＤ変換後の値から平均値、振幅を計算して記憶部４０ｂに記憶させる。制御部４０は、記憶部４０ｂに記憶した電圧値と無故障時の電圧値を比較することにより、どの部品が故障しているかを判別する。
【００２１】
＜無故障時のファン供給電圧＞
図４（ａ）は、無故障時におけるファン供給電圧を示すグラフ図であり、（ｂ）は、無故障時におけるファン供給電圧波形を示すグラフ図である。
図４は、図２に示す回路中の部品、及び回路負荷である冷却ファンに故障が生じていない場合におけるファン供給電圧特性を示している。図４（ａ）は、ＰＷＭ信号のＤＵＴＹ比を高くするにつれて電圧センサ３５で取得する電圧値が増加する様子、図４（ｂ）は各ＤＵＴＹ比に設定したときのファン供給電圧の振幅を示している。
以下、各故障モードにおいて想定される出力電圧波形を示す。
【００２２】
＜故障モード：ダイオードＤ２のオープン故障モード＞
図５（ａ）は、Ｄ２がオープン故障時におけるファン供給電圧を示すグラフ図であり、（ｂ）は、ダイオードＤ２がオープン故障時におけるファン供給電圧波形を示すグラフ図である。
図５（ａ）は、ダイオードＤ２にオープン故障が生じている場合におけるファン供給電圧特性を示している。
図５（ａ）は、ＰＷＭ信号のＤＵＴＹ比に対するファン供給電圧の平均値特性を示している。ダイオードＤ２がオープン故障した場合、無故障時と比べて低い電圧値が得られる。図５（ｂ）は各ＤＵＴＹ比に設定したときのファン供給電圧の波形、および振幅を示している。これは、ダイオードＤ２がオープン故障すると、トランジスタＱ１（ｎ−ｃｈＦＥＴ）、Ｑ２（ｐ−ｃｈＦＥＴ）のＯＦＦ時にコイルＬ１に発生する逆起電力を回生することができなくなる。その結果としてコイルＬ１の逆起電圧が抑制できなくなり、ＬＣ回路平滑化後のファン供給電圧が無故障時よりも低くなる。
図５（ｂ）に示す通り、振幅は無故障時と比べて変化はなし。
【００２３】
＜故障モード：コイルＬ１のショート故障モード＞
図６（ａ）は、コイルＬ１がショート故障時におけるファン供給電圧を示すグラフ図であり、（ｂ）は、コイルＬ１がショート故障時におけるファン供給電圧波形を示すグラフ図である。
図６（ａ）は、コイルＬ１にショート故障が生じている場合におけるファン供給電圧特性を示している。
図６（ａ）は、ＰＷＭ信号のＤＵＴＹ比に対するファン供給電圧の平均値特性を示している。コイルＬ１がショート故障した場合、無故障時と比べて高い電圧が得られる。これは、コイルＬ１がショート故障すると出力電流の時間変化量が大きくなるためである。
Ｖ＝Ｌ＊（ｄｉ／ｄｔ）                            式（１）
より、Ｌがショート故障（Ｌ→０）するとｄｉ／ｄｔが大きくなる。
その結果、電流のリプルが大きくなって電流の不連続モードが発生するため、出力電圧が無故障時と比べて高く出力される。
図６（ｂ）は、各ＤＵＴＹ比に設定したときのファン供給電圧の波形、および振幅を示している。図６（ｂ）に示す通り、振幅は無故障時と比べて大きくなる。これは、コイル電流のリプルが大きくなることによってファン供給電圧にもリプルが生じるためである。
【００２４】
＜故障モード：コンデンサＣ３のオープン故障モード＞
図７（ａ）は、コンデンサＣ３がオープン故障時におけるファン供給電圧を示すグラフ図であり、（ｂ）は、コンデンサがＣ３オープン故障時におけるファン供給電圧波形を示すグラフ図である。
図７（ａ）は、コンデンサＣ３がオープン故障した場合のファン供給電圧特性を示している。
図７（ａ）は、ＰＷＭ信号のＤＵＴＹ比に対するファン供給電圧の平均値特性を示している。コンデンサＣ３がオープン故障した場合、無故障時と比べて差異が発生しない。
図７（ｂ）は、各ＤＵＴＹ比に設定したときのファン供給電圧の振幅を示している。電圧振幅は無故障時と比べて大きくなる。コンデンサＣ３がオープン故障すると、ＬＣフィルタがカットオフ機能を果たせなくなるために電圧のリプル（＝高周波成分）がとりきれなくなる。その結果、電圧センサ３５で計測される電圧の振幅が大きくなる。
【００２５】
＜故障モード：冷却ファンのショート故障モード＞
図８（ａ）は、冷却ファンショート故障時におけるファン供給電圧波形を示すグラフ図であり、（ｂ）は、冷却ファンオープン故障時におけるファン供給電圧波形を示すグラフ図である。
図８（ａ）は、冷却ファン１３がショート故障した場合におけるファン供給電圧特性を示している。
図８（ａ）は、制御信号のＤＵＴＹ比に関わらず電圧センサ３５で取得する電圧値は０となる。これは、冷却ファン１３がショート故障した場合、電圧センサ３５が読み取る電圧値は常にＧＮＤレベルとなるためである。
【００２６】
＜故障モード：冷却ファンのオープン故障モード＞
図８（ｂ）は、冷却ファン１３がオープン故障した場合におけるファン供給電圧特性を示すグラフ図である。
図８（ｂ）は、ＰＷＭ信号のＤＵＴＹ比に関わらず電圧センサ３５で取得する電圧値は電源電圧レベルとなる。これは、冷却ファン１３がオープン故障した場合、負荷電流が０となってＤＣＤＣコンバータ３０が不連続モードとなり、ファン供給電圧が電源電圧と等しくなるためである。
【００２７】
＜動作説明＞
図９は、本発明の一実施形態に係る電源装置であるＤＣＤＣコンバータの動作を示すフローチャートである。
以下、制御部４０は、出力電圧の垂下制御を行う。すなわち、ステップＳ１からステップＳ４、さらにステップＳ７へと推移する際に、ＰＷＭ信号のＤＵＴＹ比をより低くなるように設定する。このため、ＰＷＭ信号のＤＵＴＹ比は、Ａ＞Ｂ＞Ｃという関係になる。
ステップＳ１において、制御部４０は、ＰＷＭ信号のＤＵＴＹ比をＡ％とし、変圧部３３にＰＷＭ信号を出力する。
ステップＳ２において、制御部４０は、電圧センサ３５から入力した電圧をＡＤ変換してファン供給電圧Ｖｏｕｔを取得する。この際、制御部４０は、例えば微小時間Δｔの間にＮ個（例えば、１６サンプル）のファン供給電圧Ｖｏｕｔを取得する。
ステップＳ３において、制御部４０は、ファン供給電圧Ｖｏｕｔの振幅（Ｖａｍｐ＿Ａ）、及びファン供給電圧Ｖｏｕｔの時間平均値（Ｖａｖｅ＿Ａ）を計算し、記憶部４０ｂに記憶する。
この際、制御部４０は、Ｎ個のファン供給電圧Ｖｏｕｔ１〜ＶｏｕｔＮのうち最大値から最小値を減算した値を振幅（Ｖａｍｐ＿Ａ）とする。
Ｖａｍｐ＿Ａ＝Ｖｏｕｔ・ｍａｘ−Ｖｏｕｔ・ｍｉｎ              式（２）
また、制御部４０は、Ｎ個のファン供給電圧Ｖｏｕｔ１〜ＶｏｕｔＮをそれぞれ加算した和値をＮで除算した値を時間平均値（Ｖａｖｅ＿Ａ）とする。
Ｖａｖｅ＿Ａ＝（Ｖｏｕｔ１＋・・・＋ＶｏｕｔＮ）／Ｎ        式（３）
【００２８】
ステップＳ４において、制御部４０は、ＰＷＭ信号のＤＵＴＹ比をＢ％とし、変圧部３３にＰＷＭ信号を出力する。
ステップＳ５において、制御部４０は、電圧センサ３５から入力した電圧をＡＤ変換してファン供給電圧Ｖｏｕｔを取得する。
ステップＳ６において、制御部４０は、ファン供給電圧Ｖｏｕｔの振幅（Ｖａｍｐ＿Ｂ）、およびファン供給電圧Ｖｏｕｔの時間平均値（Ｖａｖｅ＿Ｂ）を計算し、記憶部４０ｂに記憶する。
【００２９】
ステップＳ７において、制御部４０は、ＰＷＭ信号のＤＵＴＹ比をＣ％とし、変圧部３３にＰＷＭ信号を出力する。
ステップＳ８において、制御部４０は、電圧センサ３５から入力した電圧をＡＤ変換してファン供給電圧Ｖｏｕｔを取得する。
ステップＳ９において、制御部４０は、ファン供給電圧Ｖｏｕｔの振幅（Ｖａｍｐ＿Ｃ）、およびファン供給電圧Ｖｏｕｔの時間平均値（Ｖａｖｅ＿Ｃ）を計算し、記憶部４０ｂに記憶する。
【００３０】
ステップＳ１〜Ｓ９を実行した結果、表１に示すテーブルの記憶内容を取得することができる。
表１に示すテーブルには、レコード番号にそれぞれ対応して、ＰＷＭ信号のＤＵＴＹ比、ファン供給電圧の振幅Ｖａｍｐ、ファン供給電圧の時間平均値Ｖａｖｅが記憶されている。
【００３１】
【表１】
2019115185.tif 000003
なお、制御部４０は、出力電圧の垂下制御を行っているので、ＰＷＭ信号のＤＵＴＹ比は、Ａ＞Ｂ＞Ｃという関係になる。
【００３２】
ステップＳ１０において、制御部４０は、冷却ファンのロック検知信号がＬレベルであるか否かを判定し、Ｌレべルである場合にステップＳ１１に進み、一方、Ｌレべルではない場合にステップＳ１４に進む。
一方、ステップＳ１０において、制御部４０は、冷却ファンのロック検知信号がＬレべルでなければステップＳ１４に進む。
【００３３】
＜コイルＬ１のショート故障モードの判定＞
ステップＳ１１において、制御部４０は、ファン供給電圧の時間平均値の大小を無故障時と比較する。制御部４０は、記憶部４０ｂから取得したＶａｖｅ＿Ａ、Ｖａｖｅ＿Ｂ、Ｖａｖｅ＿Ｃが条件［１］を満たすか否かを判定する。
条件［１］：Ｖａｖｅ＿Ａ＞閾値Ａ＊無故障時、かつＶａｖｅ＿Ｂ＞閾値Ａ＊無故障時、且つＶａｖｅ＿Ｃ＞閾値Ａ＊無故障時
制御部４０は、条件［１］を満たす場合、すなわち、Ｖａｖｅ＿Ａ、Ｖａｖｅ＿Ｂ、Ｖａｖｅ＿Ｃがそれぞれ閾値Ａ＊無故障時よりも大きい場合には、ステップＳ２１において、コイルＬ１のショート故障モードであると特定する。
ステップＳ３１において、制御部４０は、コイルＬ１のショート故障モード時は冷却ファン１３を停止させる。
制御部４０は、条件［１］を満たさない場合、すなわち、Ｖａｖｅ＿Ａ、Ｖａｖｅ＿Ｂ、Ｖａｖｅ＿Ｃがそれぞれ閾値Ａ＊無故障時よりも大きくない場合には、ステップＳ１２に進む。
本実施の形態によれば、判定部４０ｂは、比較部４０ｅによる比較結果と冷却ファンから取得したロック検知信号とに基づいて、故障モードを特定し、故障している電子部品を特定することで、簡単な構成により故障を判定することができる。詳しくは、冷却ファン１３のロック検知信号を加味することで、コイルＬ１のショート故障を特定できるという効果が得られる。
【００３４】
＜ダイオードＤ２のオープン故障モードの判定＞
ステップＳ１２において、制御部４０は、ファン供給電圧の時間平均値の大小を無故障時と比較する。制御部４０は、記憶部４０ｂから取得したＶａｖｅ＿Ａ、Ｖａｖｅ＿Ｂ、Ｖａｖｅ＿Ｃが条件［２］を満たすか否かを判定する。
条件［２］：Ｖａｖｅ＿Ａ＜閾値Ａ＊無故障時、且つＶａｖｅ＿Ｂ＜閾値Ａ＊無故障時、且つＶａｖｅ＿Ｃ＜閾値Ａ＊無故障時
制御部４０は、条件［２］を満たす場合、すなわち、Ｖａｖｅ＿Ａ、Ｖａｖｅ＿Ｂ、Ｖａｖｅ＿Ｃがそれぞれ閾値Ａ＊無故障時よりも小さい場合には、ステップＳ２２において、ダイオードＤ２のオープン故障モードであると特定する。
ステップＳ３２において、制御部４０は、ダイオードＤ２のオープン故障モード時は全速駆動に限定して制御する。
一方、制御部４０は、条件［２］を満たさない場合、すなわち、Ｖａｖｅ＿Ａ、Ｖａｖｅ＿Ｂ、Ｖａｖｅ＿Ｃがそれぞれ閾値Ｂ＊無故障時と比較して小さくない場合には、ステップＳ１３に進む。
本実施の形態によれば、判定部４０ｂは、比較部４０ｅによる比較結果と冷却ファンから取得したロック検知信号とに基づいて、故障モードを特定し、故障している電子部品を特定することで、簡単な構成により故障を判定することができる。詳しくは、冷却ファン１３のロック検知信号を加味することで、ダイオードＤ２のオープン故障を特定できるという効果が得られる。
【００３５】
＜コンデンサＣ３のオープン故障モードの判定＞
ステップＳ１３において、制御部４０は、ファン供給電圧の振幅の大小を無故障時と比較する。制御部４０は、記憶部４０ｂから取得したＶａｍｐ＿Ａ、Ｖａｍｐ＿Ｂ、Ｖａｍｐ＿Ｃが条件［３］を満たすか否かを判定する。
条件［３］：Ｖａｍｐ＿Ａ＞閾値Ａ＊無故障時、且つＶａｍｐ＿Ｂ＞閾値Ａ＊無故障時、且つＶａｍｐ＿Ｃ＞閾値Ａ＊無故障時
制御部４０は、条件［３］を満たす場合、すなわち、Ｖａｍｐ＿Ａ、Ｖａｍｐ＿Ｂ、Ｖａｍｐ＿Ｃがそれぞれ閾値Ａ＊無故障時と比較して大きい場合には、ステップＳ２３において、コンデンサＣ３のオープン故障モードと特定する。
本実施の形態によれば、判定部４０ｂは、比較部４０ｅによる比較結果と冷却ファンから取得したロック検知信号とに基づいて、故障モードを特定し、故障している電子部品を特定することで、簡単な構成により故障を判定することができる。詳しくは、冷却ファン１３のロック検知信号を加味することで、コンデンサＣ３のオープン故障を特定できるという効果が得られる。
【００３６】
ステップＳ３３において、制御部４０は、コンデンサＣ３のオープン故障モード時は全ＤＵＴＹ比範囲において使用可能である。
一方、制御部４０は、条件［３］を満たさない場合、すなわち、Ｖａｍｐ＿Ａ、Ｖａｍｐ＿Ｂ、Ｖａｍｐ＿Ｃをそれぞれ閾値Ａ＊無故障時と比較して大きくない場合には、ステップＳ２４において、故障なしと特定する。
ステップＳ３４において、制御部４０は、全ＤＵＴＹ比範囲において使用可能であり、正常に駆動する。
【００３７】
＜冷却ファン１３のオープン故障モードの判定＞
ステップＳ１４において、制御部４０は、ファン供給電圧の時間平均値の大小を無故障時と比較する。制御部４０は、記憶部４０ｂから取得したＶａｖｅ＿Ａ、Ｖａｖｅ＿Ｂ、Ｖａｖｅ＿Ｃが上記条件［１］を満たすか否かを判定する。
制御部４０は、条件［１］を満たす場合、すなわち、Ｖａｖｅ＿Ａ、Ｖａｖｅ＿Ｂ、Ｖａｖｅ＿Ｃがそれぞれ閾値Ａ＊無故障時と比較して大きい場合には、ステップＳ２５において、冷却ファン１３のオープン故障モードであると特定する。
ステップＳ３５において、制御部４０は、ＰＷＭ信号の発生を停止して、冷却ファン１３の駆動を停止する。
本実施の形態によれば、判定部４０ｂは、比較部４０ｅによる比較結果と冷却ファンから取得したロック検知信号とに基づいて、故障モードを特定し、故障している電子部品を特定することで、簡単な構成により故障を判定することができる。詳しくは、冷却ファン１３のロック検知信号を加味することで、冷却ファン１３のオープン故障を特定できるという効果が得られる。
【００３８】
一方、制御部４０は、条件［１］を満たさない場合、すなわち、Ｖａｖｅ＿Ａ、Ｖａｖｅ＿Ｂ、Ｖａｖｅ＿Ｃがそれぞれ閾値Ａ＊無故障時と比較して大きくない場合には、ステップＳ２６において、故障部品の特定はできないがある部品が故障していると決定する。
ステップＳ３６において、制御部４０は、ＰＷＭ信号の発生を停止して、冷却ファン１３の駆動を停止する。
なお、制御部４０は、ステップＳ２１、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２４において、故障モードを特定した場合に、特定した故障モードに係るメッセージとして、例えば「コイルＬ１が故障しました。」というメッセージを操作表示部１１に表示させる。
本実施の形態によれば、故障特定部４０ｆは、操作表示部１１により動作モードの指定を受け付けた場合に、故障の発生箇所が空冷ファン１３なのか、或いは何れの電子部品であるかを特定する処理を行うことで、簡単な構成により故障を判定することができる。
【００３９】
本実施の形態によれば、判定部４０ｂは、特定した故障モードに係るメッセージを操作表示部１１に表示することで、何が故障した電子部品であるかを確認することができる。
本実施の形態によれば、判定部４０ｂは、冷却ファンから取得したロック検知信号に基づいて、故障モードを特定し、変圧部３３に設けられた電子部品の故障によって一律に当該冷却ファンを停止させないために、出力電圧制御部４０ｃに冷却ファンの制御を限定させることで、冷却ファンのダウンタイムを低減することができる。
詳しくは、コイルＬ１のショート故障時は冷却ファンを停止させる。また、ダイオードＤ２のオープン故障時は全速駆動に限定して制御する。さらに、コンデンサＣ３のオープン故障時はＰＷＭ信号の全Ｄｕｔｙ範囲において使用可能である。このように制御することで、電子部品に故障が発生した時であっても、電源装置の機能を限定して冷却ファン１３の使用を継続できるという効果が得られ、冷却ファンのダウンタイムを低減することができる。
【００４０】
＜本実施形態の効果＞
本実施の形態によれば、判定部４０ｂが、出力電圧制御部４０ｃにより出力電圧の垂下制御が行われている場合に、変圧部３３から空冷ファン１３に供給される出力電圧の所定の時間当たりの平均値又は振幅値を無故障時の閾値と比較することにより、空冷ファン１３又は変圧部３３に故障が発生したか否かを判定することで、簡単な構成により故障を判定することができる。この結果、電源装置１０の低コスト化を図ることができる。
また、故障特定部４０ｆが、比較部４０ｅによる比較結果に基づいて、空冷ファン１３の故障、及び変圧部３３に設けられた電子部品のうちの何れが故障したかを特定することで、簡単な構成により故障を判定することができる。
【００４１】
＜本実施形態の態様例の作用、効果のまとめ＞
＜第１態様＞
本態様の電源装置１０は、直流電圧を変圧することにより得た出力電圧を空冷ファン１３（負荷）に供給する変圧部３３と、変圧部３３の出力電圧を制御する出力電圧制御部４０ｃと、を備えた電源装置であって、出力電圧制御部４０ｃにより出力電圧の垂下制御が行われている場合に、変圧部３３から空冷ファン１３に供給される出力電圧の所定の時間当たりの平均値又は振幅値を無故障時の閾値と比較することにより、空冷ファン１３又は変圧部３３に故障が発生したか否かを判定する判定部４０ｂと、を備えたことを特徴とする。
本態様によれば、判定部４０ｂが、出力電圧制御部４０ｃにより出力電圧の垂下制御が行われている場合に、変圧部３３から空冷ファン１３に供給される出力電圧の所定の時間当たりの平均値又は振幅値を無故障時の閾値と比較することにより、空冷ファン１３又は変圧部３３に故障が発生したか否かを判定することで、簡単な構成により故障を判定することができる。この結果、電源装置１０の低コスト化を図ることができる。
【００４２】
＜第２態様＞
本態様の電源装置１０は、変圧部３３が空冷ファン１３に供給する電圧を検出する電圧検出部４０ａを備え、判定部４０ｂは、電圧検出部４０ａにより取得された電圧値に係る時間平均値を記憶する記憶部４０ｄと、記憶部４０ｄから取得した電圧値に係る時間平均値と無故障時の閾値と比較する比較部４０ｅと、比較部４０ｅによる比較結果に基づいて、空冷ファン１３の故障、及び変圧部３３に設けられた電子部品のうちの何れが故障したかを特定する故障特定部４０ｆと、を備えたことを特徴とする。
本態様によれば、故障特定部４０ｆが、比較部４０ｅによる比較結果に基づいて、空冷ファン１３の故障、及び変圧部３３に設けられた電子部品のうちの何れが故障したかを特定することで、簡単な構成により故障を判定することができる。
【００４３】
＜第３態様＞
本態様の電源装置１０は、変圧部３３が空冷ファン１３に供給する電圧を検出する電圧検出部４０ａを備え、判定部４０ｂは、電圧検出部４０ａにより取得された電圧値に係る振幅値を記憶する記憶部４０ｄと、記憶部４０ｄから取得した電圧値に係る振幅値と無故障時の閾値と比較する比較部４０ｅと、比較部４０ｅによる比較結果に基づいて、空冷ファン１３の故障、及び変圧部３３に設けられた電子部品のうちの何れが故障したかを特定する故障特定部４０ｆと、を備えたことを特徴とする。
本態様によれば、故障特定部４０ｆが、比較部４０ｅによる比較結果に基づいて、空冷ファン１３の故障、及び変圧部３３に設けられた電子部品のうちの何れが故障したかを特定することで、簡単な構成により故障を判定することができる。
【００４４】
＜第４態様＞
本態様の電源装置１０は、空冷ファン１３は、モータの異常を表すロック検知信号を出力する冷却ファン１３であり、判定部４０ｂは、比較部４０ｅによる比較結果と冷却ファンから取得したロック検知信号とに基づいて、故障モードを特定し、故障している電子部品を特定することを特徴とする。
本態様によれば、判定部４０ｂは、比較部４０ｅによる比較結果と冷却ファンから取得したロック検知信号とに基づいて、故障モードを特定し、故障している電子部品を特定することで、簡単な構成により故障を判定することができる。
詳しくは、ファン供給電圧の波形情報のみでは、コンデンサＣ３のオープン故障のみしか特定できないが、冷却ファン１３のロック検知信号を加味することで、冷却ファン１３のオープン故障、コイルＬ１のショート故障、ダイオードＤ２のオープン故障を特定できるという効果が得られる。
【００４５】
＜第５態様＞
本態様の判定部４０ｂは、冷却ファンから取得したロック検知信号に基づいて、故障モードを特定し、変圧部３３に設けられた電子部品の故障によって一律に当該冷却ファンを停止させないために、出力電圧制御部４０ｃに冷却ファンの制御を限定させることを特徴とする。
本態様によれば、判定部４０ｂは、冷却ファンから取得したロック検知信号に基づいて、故障モードを特定し、変圧部３３に設けられた電子部品の故障によって一律に当該冷却ファンを停止させないために、出力電圧制御部４０ｃに冷却ファンの制御を限定させることで、冷却ファンのダウンタイムを低減することができる。
詳しくは、コイルＬ１のショート故障時は冷却ファンを停止させる。また、ダイオードＤ２のオープン故障時は全速駆動に限定して制御する。さらに、コンデンサＣ３のオープン故障時はＰＷＭ信号の全Ｄｕｔｙ範囲において使用可能である。このように制御することで、電子部品に故障が発生した時であっても、電源装置の機能を限定して冷却ファン１３の使用を継続できるという効果が得られ、冷却ファンのダウンタイムを低減することができる。
【００４６】
＜第６態様＞
本態様の電源装置１０は、空冷ファン１３に係る複数の動作モードを表示するとともに、複数の動作モードうち何れか１つの指定を受け付ける操作表示部１１を備え、故障特定部４０ｆは、操作表示部１１により動作モードの指定を受け付けた場合に、故障の発生箇所が空冷ファン１３なのか、或いは何れの電子部品であるかを特定する処理を行うことを特徴とする。
本態様によれば、故障特定部４０ｆは、操作表示部１１により動作モードの指定を受け付けた場合に、故障の発生箇所が空冷ファン１３なのか、或いは何れの電子部品であるかを特定する処理を行うことで、簡単な構成により故障を判定することができる。
【００４７】
＜第７態様＞
本態様の電源装置１０は、操作表示部１１を備え、判定部４０ｂは、特定した故障モードに係るメッセージを操作表示部１１に表示することを特徴とする。
本態様によれば、判定部４０ｂは、特定した故障モードに係るメッセージを操作表示部１１に表示することで、何が故障した電子部品であるかを確認することができる。
【００４８】
＜第８態様＞
本態様の画像形成装置１は、第１態様乃至第７態様の何れか一項に記載の電源装置１０を備えることを特徴とする。
本態様によれば、簡単な構成により故障を判定することができる電源装置１０を画像形成装置１に備えることができる。
【符号の説明】
【００４９】
１…画像形成装置、１０…電源装置、１１…操作表示部、１２…外部電源、１３…空冷ファン、１３…冷却ファン、１６…ＡＣＤＣコンバータ、１７…ノイズフイルター、３０…ＤＣＤＣコンバータ、３１…コントローラ、３１ａ…ＣＰＵ、３１ｂ…ＲＯＭ、３１ｃ…ＲＡＭ、３１ｄ…Ｄコンバータ、３１ｄ…Ｄ変換器、３３…変圧部、３５…電圧センサ、４０…制御部、４０ａ…電圧検出部、４０ｂ…記憶部、４０ｂ…判定部、４０ｃ…出力電圧制御部、４０ｄ…記憶部、４０ｅ…比較部、４０ｆ…故障特定部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５０】
【特許文献１】特開２０１２−０６０７２３公報
【図１】
2019115185.tif 000004
【図２】
2019115185.tif 000005
【図３】
2019115185.tif 000006
【図４】
2019115185.tif 000007
【図５】
2019115185.tif 000008
【図６】
2019115185.tif 000009
【図７】
2019115185.tif 000010
【図８】
2019115185.tif 000011
【図９】
2019115185.tif 000012