(57)【要約】【課題】ＡＣ／ＤＣコンバータの特性を考慮に入れた上で、ＡＣ／ＤＣコンバータの変換効率を改善する。【解決手段】商用電源をＡＣ／ＤＣ変換するＡＣ／ＤＣコンバータと、前記ＡＣ／ＤＣコンバータへの入力電流を検知する電流検知手段と、前記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電力が供給される負荷が省エネモードのときに、前記入力電流を検知しながら前記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を決定する電圧切替制御部を有する。【選択図】図２
2015104902.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源をＡＣ／ＤＣ変換するＡＣ／ＤＣコンバータと、
前記ＡＣ／ＤＣコンバータへの入力電流を検知する電流検知手段と、
前記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電力が供給される負荷が省エネモードのときに、前記入力電流を検知しながら前記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を決定する電圧切替制御部と、
を有することを特徴とする、電源制御装置。
【請求項２】
制御装置を有し、制御装置によるデジタル制御により前記電流検知手段の機能と、前記電圧切替制御部の機能が実現されることを特徴とする、請求項１に記載の電源制御装置。
【請求項３】
不揮発メモリを有し、前記不揮発メモリは、決定した前記出力電圧を保存することを特徴とする、請求項１又は２に記載の電源制御装置。
【請求項４】
前記電圧切替制御部は、前記出力電圧の決定を、前記負荷の初回起動時と、所定の条件の時に実行することを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の電源制御装置。
【請求項５】
商用電源をＡＣ／ＤＣ変換する工程と、
前記ＡＣ／ＤＣ変換する工程への入力電流を検知する電流検知工程と、
前記ＡＣ／ＤＣ変換する工程の出力電力が供給される負荷が省エネモードのときに、前記入力電流を検知しながら前記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を決定する電圧切替制御工程と、
を有することを特徴とする、電源制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源制御装置及び方法に関し、特に、ＡＣ／ＤＣコンバータの変換効率の改善に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＡＣ／ＤＣコンバータによって変換された直流を、ＤＣ／ＤＣコンバータを介して変圧し、出力する電源装置の技術分野においては、電源装置が電力を供給する装置の省エネモード時の消費電力を低減するために、ＤＣ／ＤＣコンバータが出力する電流の電圧をＡＣ／ＤＣコンバータの変換効率が最も高くなる電圧に変更することが、従来知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、１コンバータ方式の電源装置を有する画像形成装置において、省エネモード時の消費電力を、従来の１コンバータ方式の電源装置よりもさらに低減することを目的として、省電力モードにおいては、第１の直流出力手段からの出力電流を前記電源ユニットの出力部において遮断し、第１の直流出力手段が出力する電流の電圧を前記ＡＣ／ＤＣコンバータの変換効率が最も高くなる電圧に変更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、今までの、ＤＣ／ＤＣコンバータが出力する電流の電圧をＡＣ／ＤＣコンバータの変換効率が最も高くなる電圧に変更する技術（例えば、特許文献１）では、ＡＣ／ＤＣコンバータの特性が加味されていないため、ＡＣ／ＤＣコンバータの変換効率が最も高くなる電圧に設定されていない問題があった。ここで言うＡＣ／ＤＣコンバータの特性とは、ＤＣ／ＤＣコンバータの特性を生かし入力電圧を下げる事で、変換効率が向上させることが可能になり、省エネモード時の消費電力を低減しているが、出力電圧を上げると、変換効率が悪化するという特性である。
【０００５】
本発明は、上記従来技術の課題に鑑みてなされたものであって、ＡＣ／ＤＣコンバータの特性を考慮に入れた上で、ＡＣ／ＤＣコンバータの変換効率を改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために本発明の一側面は、商用電源をＡＣ／ＤＣ変換するＡＣ／ＤＣコンバータと、前記ＡＣ／ＤＣコンバータへの入力電流を検知する電流検知手段と、前記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電力が供給される負荷が省エネモードのときに、前記入力電流を検知しながら前記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を決定する電圧切替制御部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ＡＣ／ＤＣコンバータの変換効率を改善することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明による実施形態の概略構成を示すブロック図である。
【図２】上記実施形態の詳細な構成を示す回路図である。
【図３】上記実施形態における入力電流（Ｉ１）の検知と出力電圧（ＶＣＣ１）の変更を、デジタル制御する場合の構成例である。
【図４】上記実施形態の詳細なＶＣＣ１の電圧設定方法の流れ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】
【０００９】
本明細書により開示される技術的思想は、ＡＣ／ＤＣコンバータによって変換された直流を、ＤＣ／ＤＣコンバータを介して変圧し、出力する電源装置に関して、次の特徴を有する。要するに、ＡＣ／ＤＣコンバータの入力電流を検出して、ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を決定することが特徴になっている。
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１０】
図１に、本実施形態の概略構成を示す。図１に示されるように、本実施形態は、本発明に係る技術的思想をプリンタに適用し、実施する場合の一例である。実施対象がプリンタに限定されるものではないことは、明らかである。
【００１１】
図１のプリンタは、ＡＣ／ＤＣコンバータであるＡＣ／ＤＣ（Ｓ１）やＤＣ／ＤＣコンバータであるＤＣ／ＤＣ（Ｓ２）を含む電源装置を用いて商用電源から電源供給を受ける。また、一例としてインクジェット方式で画像形成を行うため、インクジェットヘッド（以下、「ヘッド」と略記）やＤＣモータやＳＴＰモータや各種ソレノイドを備える。また、レジストセンサやインクの残量を検知するセンサなど、各種センサも備える。パーソナルコンピュータ（以下、「ＰＣ」と略記）などの外部機器と通信するためのインターフェース（ＰＣＩ／Ｆ（Ｓ６））も備える。
【００１２】
図１に示す例では、プリンタ制御板に、ＤＣ／ＤＣ（Ｓ２）、ヘッド制御部（Ｓ３）、アクチュエータ制御部（Ｓ４）、センサ制御部（Ｓ５）、ＰＣＩ／Ｆ（Ｓ６）が搭載するように構成されている。
【００１３】
ＡＣ／ＤＣ（Ｓ１）は、商用電源から直流であるＶＣＣ１を生成する。また、プリンタ制御板に搭載されたＤＣ／ＤＣ（Ｓ２）が、ＶＣＣ１からＶＣＣ２を生成する。
ＶＣＣ１は、駆動系電源（３７Ｖ）として用いられ、ヘッド制御部（Ｓ３）、アクチュエータ制御部（Ｓ４）へ出力される。
ＶＣＣ２は、ロジック電源（５Ｖ）として用いられ、センサ制御部（Ｓ５）、ＰＣＩ／Ｆ（Ｓ６）へ出力され、ＰＣから出力された印刷ジョブに応じて印刷動作を実行したり、メンテナンス動作を実行する。
【００１４】
プリンタは、省エネモードを有し、省エネモードに入ることでＡＣ／ＤＣ（Ｓ１）、ＤＣ／ＤＣ（Ｓ２）の消費電力を低減し、商用電源の消費電力を低減する機能を搭載している。プリンタは、一定時間印刷ジョブが無い時や、メンテナンスの実行命令が無いときに省電力モード状態となり、ヘッド制御部（Ｓ３）、アクチュエータ制御部（Ｓ４）の機能を停止する。こうして省エネモード時、ヘッド制御部（Ｓ３）、アクチュエータ制御部（Ｓ４）が電力を消費しない状態となる。また、センサ制御部（Ｓ５）、ＰＣＩ／Ｆ（Ｓ６）の一部機能も停止する事により、ＡＣ／ＤＣ（Ｓ１）、ＤＣ／ＤＣ（Ｓ２）の消費電力を低減する。
【００１５】
上記省エネモード時の商用電源の消費電力は、以下の式で表す事が出来る。
商用電源の消費電力＝ＶＣＣ２の消費電力÷（ＤＣ／ＤＣ（Ｓ２）の変換効率）×（ＡＣ／ＤＣ（Ｓ１）の変換効率）
上記式によれば、「ＤＣ／ＤＣ（Ｓ２）の変換効率」と「ＡＣ／ＤＣ（Ｓ１）の変換効率」をそれぞれ大きく出来れば、商用電源の消費電力が低減できる事になる。
【００１６】
しかしながら、「ＤＣ／ＤＣ（Ｓ２）の変換効率」は、ＶＣＣ１の電圧が低くなると向上する特性を持っており、「ＡＣ／ＤＣ（Ｓ１）の変換効率」は、ＶＣＣ１の電圧が高くなると向上するトレードオフの特性があるため、「ＤＣ／ＤＣ（Ｓ２）の変換効率」と「ＡＣ／ＤＣ（Ｓ１）の変換効率」が最大となる、ＶＣＣ１の電圧を設定する必要がある。
【００１７】
ＤＣ／ＤＣ（Ｓ２）の変換効率とＡＣ／ＤＣ（Ｓ１）の変換効率が最大となる、ＶＣＣ１の電圧設定方法について以下に詳細を記載する。
【００１８】
図２は、本実施形態の詳細な構成を示す回路図である。
一般的に効率の計算は（１）式によって表される。
効率（τ）＝出力電力（ＰＯＵＴ）／入力電力（ＰＩＮ）・・・（１式）
省電力モード時は、図２のＦＥＴ（Ｓ１１）がＯＦＦとなり、ＶＣＣ１の負荷へ電力が供給されない為、省電力モード時の効率は、（２式）に表す事が出来る。
効率（τ）＝（ＶＣＣ２×Ｉ２）÷（Ｉ１×Ｖ２）・・・（２式）
ＶＣＣ２、Ｉ２、Ｖ２の値はほとんど変動しない為、Ｉ１の電流が最小となる様にＶＣＣ１の電圧を設定することで、最適な効率を設定する事が可能となる。
【００１９】
Ｉ１の電流検出は、電流検知（Ｓ７）で検出する構成となっており、電流検知（Ｓ７）は、一般的なカレントトランスと抵抗で構成されており、電流（Ｉ１）を電圧に変換し、変換後の電圧が電流検知制御部Ｓ１３へ出力される。電流検知制御部Ｓ１３で検出された電圧は、ＣＰＵ（Ｓ１５）で演算される。
【００２０】
ＣＰＵ（Ｓ１５）で演算された結果は、電圧切り替え制御部（Ｓ１２）で電圧に変換され、電圧切替（Ｓ１０）に出力する事で、出力した電圧に応じてＶＣＣ１の電圧を変化させることが可能となる。
【００２１】
上記構成を用いることで、ＡＣ／ＤＣの入力電流（Ｉ１）を検知しながら、省電力モード時のＡＣ／ＤＣの出力電圧（ＶＣＣ１）を決定することが可能となる。また、この結果により、ＤＣ／ＤＣ（Ｓ２）の変換効率とＡＣ／ＤＣ（Ｓ１）の変換効率が最大となる、ＶＣＣ１の電圧の設定が可能になるため、商用電源の消費電力を低減できる。
【００２２】
図２を参照しながら述べた入力電流（Ｉ１）の検知と出力電圧（ＶＣＣ１）の変更は、デジタル制御することが好ましい。また、出力電圧（ＶＣＣ１）を不揮発性メモリに格納することも好ましい。このような好ましい限定を加えた場合の構成を、図３に示す。
【００２３】
図３は、入力電流（Ｉ１）の検知と出力電圧（ＶＣＣ１）の変更を、デジタル制御する場合の構成例である。
電流検知制御部（Ｓ１３）は、Ａ／Ｄコンバータ（Ｓ１３−ｂ）で構成されており、電流検知（Ｓ７）から出力される電圧をＡ／Ｄ変換することにより、一次側電流（Ｉ１）を、ＣＰＵ（Ｓ１５）で検出することが可能となる。
電圧切り替え制御部（Ｓ１２）は、Ｄ／Ａコンバータ（Ｓ１２−ｂ）で構成されており、ＣＰＵ（Ｓ１５）から送られてくるデジタルデータをＤ／Ａ変換することで、電圧切替（Ｓ１０）に出力する電圧レベルを変化させることが可能となる。
上記電圧レベルの変化に応じて、ＶＣＣ１の電圧が変化する。
また、出力した電圧は、デジタルデータとして不揮発メモリ（Ｓ１７）に格納可能な構成となっている。
【００２４】
このように、入力電流（Ｉ１）の検知と出力電圧（ＶＣＣ１）の変更を、デジタル制御することにより、ＣＰＵ（Ｓ１５）を介した制御ができるため、精度よくＡＣ／ＤＣの出力電圧を決定することができる。また、決定した出力電圧を不揮発性メモリに格納するため、毎回電圧測定する必要がなくなり、時間や電力を節減することが可能になる。
【００２５】
また、ＤＣ／ＤＣ（Ｓ２）の変換効率とＡＣ／ＤＣ（Ｓ１）の変換効率が最大となる、ＶＣＣ１の電圧設定方法は、より詳細には、例えば、図４に示す流れのようにすることが好ましい。図４は、本実施形態の詳細なＶＣＣ１の電圧設定方法の流れを示すフローチャートである。なお、図４では、図３に示した好ましい限定を前提にした構成を開示している。
【００２６】
図４に示すように、まず、電源投入が１回目であるか否かを判断し（Ｓ１０１）、１回目であれば、ＶＣＣ１の電圧設定を実行する（Ｓ１０３〜Ｓ１０９）。一方で、２回目以降であれば（Ｓ１０１、Ｎｏ）、ＶＣＣ１の電圧レベルを設定する条件であるか否かを判断し（Ｓ１０２）、条件に合致すれば、ＶＣＣ１の電圧設定を実行する（Ｓ１０３〜Ｓ１０９）。
【００２７】
ＶＣＣ１の電圧設定は、いったんＶＣＣ１の電圧レベルを最大に設定した上で（Ｓ１０３）、ＡＣ／ＤＣの入力電流（Ｉ１）を検出、監視しながら、ＶＣＣ１の電圧レベルを降下させていく（Ｓ１０４〜Ｓ１０７）。入力電流（Ｉ１）が上がったときにＶＣＣ１の電圧レベルを一段階上昇させて（Ｓ１０８）、当該電圧レベルを不揮発メモリ（Ｓ１７）に保存する（Ｓ１０９）。ＶＣＣ１は、電圧切替回路（Ｓ１０）に出力する。
【００２８】
本例においては要するに、ＶＣＣ１の電圧設定が、初めて電源を投入した際（電源投入１回目）は、強制的に実行される。また、電源投入２回目以降は、ＶＣＣ１の電圧レベルを再設定する条件となった場合、実行される。再設定する条件は、例えば、温度、湿度、経時による特性劣化等、変換効率に影響出る条件とすることが最良である。
【００２９】
このように、出力電圧ＶＣＣ１の電圧設定を、初回起動時と、変換効率に影響が出る条件となったときに実行するように構成すれば、環境変換や経時変化での変換効率の劣化の影響をなくすことが可能になる。
【符号の説明】
【００３０】
Ｓ１    ＡＣ／ＤＣ
Ｓ２    ＤＣ／ＤＣ
Ｓ７    電流検知
Ｓ１０    電圧切替
Ｓ１２    電圧切り替え制御部
Ｓ１３    電流検知制御部
Ｓ１５    ＣＰＵ
Ｓ１７    不揮発メモリ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３１】
【特許文献１】特開２００３−２６６８７８号公報
【図１】
2015104902.tif 000003
【図２】
2015104902.tif 000004
【図３】
2015104902.tif 000005
【図４】
2015104902.tif 000006