(57)【要約】【課題】ＣＰＵなど制御素子の動作速度切り替えをきめ細かくおこなって効果的な省電力制御を実現することができる消費電力制御装置などを提供する。【解決手段】複数の消費電力モードのいずれかに従って消費電力を制御する消費電力制御装置において、外部からの信号入力または予め設定されたタイミングを起点にして所定の経過時間を計測し、前記経過時間が経過した時点から所定の時間、別の消費電力モードに切り替えるクロック切り替え制御回路３３と、切り替えられた消費電力モードに従って動作周波数を切り替えるＰＬＬ３４とを備えた。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の消費電力モードのいずれかに従って消費電力を制御する消費電力制御装置において、外部からの信号入力または予め設定されたタイミングを起点にして所定の経過時間を計測する計時手段と、前記経過時間が経過した時点から所定の時間、別の消費電力モードに切り替える電力モード切り替え手段と、切り替えられた消費電力モードに従って動作周波数を切り替える動作周波数切り替え手段とを備えたことを特徴とする消費電力制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の消費電力制御装置において、前記計時手段と電力モード切り替え手段とを１個の専用ＬＳＩで構成し、該専用ＬＳＩは、消費電力制御対象部からのそれぞれの指示に対応づけて個別の所定時間を計測し、該所定時間が経過した時点からそれぞれ設定した時間間隔だけ前記動作周波数を切り替える切り替え信号を出力する構成にしたことを特徴とする消費電力制御装置。
【請求項３】
請求項１記載の消費電力制御装置において、消費電力制御対象機器内の所定の発熱部分の温度上昇を監視する温度監視手段と、該温度監視手段による監視結果に基づいて、前記発熱部分の温度上昇がどの制御素子と関係するかを判別する判別手段と、該判別手段による判別結果に従って対応する制御素子の動作周波数を変化させるクロック制御手段とを備えたことを特徴とする消費電力制御装置。
【請求項４】
複数の消費電力モードのいずれかに従って消費電力を制御する消費電力制御方法において、外部からの信号入力または予め設定されたタイミングを起点にして所定の経過時間を計測し、その経過時間が経過した時点から所定の時間、別の消費電力モードに切り替え、切り替えられた消費電力モードに従って動作周波数を切り替えることを特徴とする消費電力制御方法。
【請求項５】
請求項４記載の消費電力制御方法において、外部からの信号入力は、ＣＰＵが高速処理に入る必要性から予め設定されたタイミングを検出するセンサからの信号入力であることを特徴とする消費電力制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種電子機器や各種事務機器など制御手段を備えた機器の消費電力制御装置に係わり、特に、複数の消費電力モードを有し、消費電力モードを切り替えることができる消費電力制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
省エネルギー化という近年の社会的課題などから、各種電子機器や各種事務機器など制御手段を備えた機器の消費電力制御装置では、複数の消費電力モードを有し、状況に応じて消費電力モードを切り替えることができるようになっている。
例えば、原稿を走査する移動走査系を有する例えば複写機やファクシミリ装置などにおいて、走査系のステッピングモータの消費電力を低減するため、操作部に速度指示手段を設け、その速度指示手段による指示に従って、主走査系の復動速度を落とす技術が知られている（特許文献１参照）。
又、複写機などにおいて、操作後、所定時間が経過しても次の操作が発生しない場合、定着手段への電源供給を低減させるが、その際、省エネルギーの効果を図りつつ作業効率を上げるために、周辺温度と定着部温度と過去の平均使用間隔とから前記所定時間を調節する技術も知られている（例えば、特許文献２参照）が、この消費電力制御では消費電力モードそのものについては言及していない。
一方、制御素子の高速化に伴う消費電力の増大も大きな問題になっている。従来、一般にはアイドリング状態にあるときでもクロックは高速で動いているので、コントローラの消費電力は大きく（図１２参照）、無駄が多い。また、高速動作によりＣＰＵなど制御素子の発熱が大きくなるので、そのような制御素子に放熱板などが必要になる場合もあり、コストアップを生じていた。
そのため、アイドリング状態にあるときには、ＣＰＵなど制御素子を低速動作にして省電力化を図った従来技術も提供されるに至っている。
【特許文献１】特開平０８−１４６５２９号公報
【特許文献２】特開平１０−１４９０６２号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＣＰＵなど制御素子の動作速度切り替えをおこなう従来技術においては、省電力モードに入ったり、そのモードから抜け出したりするときのタイミングがラフであったし、アイドリングの定義もラフであったので、効果的な省電力制御を実現する上では不十分であった。
本発明の目的は、このような従来技術の問題を解決することにあり、具体的には、ＣＰＵなど制御素子の動作速度切り替えをきめ細かくおこなって効果的な省電力制御を実現することができる消費電力制御装置などを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明では、複数の消費電力モードのいずれかに従って消費電力を制御する消費電力制御装置において、外部からの信号入力または予め設定されたタイミングを起点にして所定の経過時間を計測する計時手段と、前記経過時間が経過した時点から所定の時間、別の消費電力モードに切り替える電力モード切り替え手段と、切り替えられた消費電力モードに従って動作周波数を切り替える動作周波数切り替え手段とを備えた。
また、請求項２記載の発明では、請求項１記載の消費電力制御装置において、前記計時手段と電力モード切り替え手段とを１個の専用ＬＳＩで構成し、該専用ＬＳＩは、消費電力制御対象部からのそれぞれの指示に対応づけて個別の所定時間を計測し、該所定時間が経過した時点からそれぞれ設定した時間間隔だけ前記動作周波数を切り替える切り替え信号を出力する構成にした。
また、請求項３記載の発明では、請求項１記載の発明において、消費電力制御対象機器内の所定の発熱部分の温度上昇を監視する温度監視手段と、その温度監視手段による監視結果に基づいて、その温度上昇がどの制御素子と関係するかを判別する判別手段と、その判別手段による判別結果に従って対応する制御素子の動作周波数を変化させるクロック制御手段とを備えた。
また、請求項４記載の発明では、複数の消費電力モードのいずれかに従って消費電力を制御する消費電力制御方法において、外部からの信号入力または予め設定されたタイミングを起点にして所定の経過時間を計測し、その経過時間が経過した時点から所定の時間、別の消費電力モードに切り替え、切り替えられた消費電力モードに従って動作周波数を切り替える構成にした。
また、請求項５記載の発明では、請求項４記載の発明において、外部からの信号入力は、ＣＰＵが高速処理に入る必要性から予め設定されたタイミングを検出するセンサからの信号入力である構成にした。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は本発明の消費電力制御装置の第１の実施例を示す複写機要部の概略構成図である。図示したように、この実施例の複写機は、概略、制御部としてシステムコントローラ１およびメカコントローラ２を備え、それぞれのコントローラには、専用の制御ＣＰＵが搭載されている。そして、このシステムコントローラ１では、システム全体（複写機全体）の管理、画像データの管理、およびネットワーク管理などをおこない、メカコントローラ２に対して指示をおこなう。
一方、メカコントローラ（エンジン制御部とも称する）２では、複写機の各部からのセンサ入力信号を入力としてメカ各部の制御、定着制御、画像データの読み取り制御、書込み制御などをおこなう。
また、図示したように、電源ユニット３を備え、この電源ユニット３からは、前記システムコントローラ１、メカコントローラ２、そのメカコントローラ２の制御対象であるモータやアクチュエータなど駆動部４および定着制御部５などに対して各種電圧の電源を供給する。
【０００６】
図２に、前記各部のうち、システムコントローラ１およびメカコントローラ２について詳細を示す。図示したように、システムコントローラ１はＣＰＵ１１およびＬＳＩ１２を備え、個別の発振器（または発振子）１３により駆動され、メカコントローラ２はＣＰＵ２１およびＬＳＩ２２を備え、個別の発振器（または発振子）２３により駆動されている。つまり、それぞれの発振器１３、２３により与えられる周波数に従って、システムコントローラ１およびメカコントローラ２はそれぞれ制御され、その発振周波数は、各コントローラの処理が最も集中するタイミングでも充分間に合う周波数に設定されている。そのため、処理が忙しくないときは、不必要に高い周波数になっている。なお、ＣＰＵはＣＭＯＳで構成されている場合がほとんどであるので、消費電力は周波数に比例して増大する。
高速動作によりＣＰＵなど素子の発熱が大きくなるので、その場合、素子に放熱板などが必要になる場合もあり、そのため、従来はコストアップを生じていたが、この実施例では、この問題を解決するため、制御する上で必要な場合だけ動作速度をアップする。複写機などの制御の一連の動作は大体において決まっており、ＣＰＵの処理が忙しくなるのは、搬送されてきた記録紙がセンサを横切ったことにより急いで対応する処理を実行する場合などに限られ、それ以外の時間帯はアイドリング状態が大部分を占めているので、そのような速度制御が可能なのである。高速動作が不要な低消費電力モードは数十秒単位の長いレンジになるので、全体に占める高速動作モードの比率は小さくなり、効果的な省電力が可能になる。つまり、本発明では、１つには、ここからはＣＰＵが高速処理に入る必要性があると設計時点で明らかであるタイミングをセンサで検出するようにして、そのセンサ信号により、「これから処理が忙しくなる」と判断して、ｍｓオーダー以下の短時間の高速動作モードに切り替えるのである。また、もう１つには、センサがなくてもプログラムから、「これから処理が忙しくなる」と判断して短時間の高速動作モードに切り替えるのである。
【０００７】
図３に、この実施例の各コントローラの構成ブロック図を示す。このような構成で、低速動作から高速動作に入るタイミングを検出するセンサなどからの信号による外部インタラプト（外部割込み）が入ると、それがコントローラ内部のインタラプトペンディングレジスタ３２に一旦登録され、その後、そのインタラプトを許可し、ＣＰＵ３１がプログラム中のインタラプトルーチンを実行する。この実施例ではインタラプトペンディングレジスタ３２がオンになると、クロック切り替え制御回路３３内のウェイトタイマが起動し、ウェイトレジスタに予め設定された時間だけウェイト後、ＰＬＬ３４の分周値を切り替えて（つまり動作周波数を切り替えて）ＣＰＵ３１の動作クロックを高速化する。また、クロック切り替え制御回路３３内の高速動作期間タイマに予め設定された時間だけ高速動作をおこなった後、分周値を低速モード値にもどし、ＣＰＵ３１は再び低速動作に移行する。なお、この実施例では、請求項１記載の動作周波数切り替え手段がＰＬＬ３４により実現される。
外部インタラプトではなく、内部レジスタ３５を用いてトリガを掛ける場合はＣＰＵ３１からプログラムに従って逆にセットする方法を取る。内部レジスタ３５によりスタートをかけられると、同様に所定の時間後、高速モードに切り替わる。そして、所定時間だけ高速動作を実行した後、低速動作に切り替わる。複写機などの場合、動作様式（一連のシーケンス）がかなり固定されるので、内部レジスタ３５を用いてトリガをかけた後、どの程度時間が経過してから高速動作が必要になるかを決めることができるのである。例えばコピースタートを押してから常に一定時間後に複写プロセスに入るので、その時間より少し少ない時間をウェイト時間に設定すればよい。なお、外部インタラプトについては、殆どの場合ウェイト時間は必要ないが、センサ検知後、一定時間後にインタラプトによりＣＰＵ３１に通知したい場合は、ウェイト時間を設定する。
【０００８】
クロック切り替え制御回路３３などのブロック図を図４に示す。図示したように、複数のスタートレジスタ（図３に示したインタラプトペンディングレジスタ３２と内部レジスタ３５の機能から成る）４１に対応して複数のウェイトタイマ（ウェイトレジスタの機能を含む）４２を有し、起動がかかるとウェイトタイマ４２はカウントを開始する。そして、カウントが終了すると、高速モードに切り替えるための信号を出力する。また、それと同時に高速動作期間タイマ４３がスタートし、設定された値の期間は高速動作を継続させる。そして、タイマ動作が終了すると高速期間信号がオフになり高速動作モードから再び低速動作モードに復帰する。なお、この実施例では、請求項１記載の計時手段が前記スタートレジスタ４１およびウェイトタイマ４２により実現され、電力モード切り替え手段が高速動作期間タイマ４３により実現される。
この様子（低速→高速）を示すタイミングチャートを図５に示す。図４に示した高速期間信号の頭で図５に示したＰＬＬ周波数設定信号を出している。この方式ではＰＬＬの値を直接操作しているので、ＰＬＬ周波数設定信号で設定値を切り替えた後、図５に示したように、一定期間ＰＬＬ  ＬＯＣＫ  ＴＩＭＥが生じ、この期間はクロックが出力されない。
このような不具合をなくしたのが図６に示した構成である。この構成では、ＰＬＬ３４ａの一定の出力を分周器３６により分周したクロックとそのままのクロックの２系統に分け、位相調整回路３７により位相調整後、セレクタ３８により２つのうちから１つを選ぶようにする。位相調整は切り替えの際にグリッジが発生しないようにするために設けている。このときのタイミングチャートを図７に示す。切り替え信号をクロックＡの立ち下がりでラッチすることにより、セレクタ出力にヒゲが発生しないようにしている。このような一連の動作を示したタイミングチャートを図８に示す。
【０００９】
図８に示したように、内部レジスタ３５への設定時に発生するスタート信号から一定期間は低速動作区間が続く。その後、高速モードに切り替わった方が良いと予め設定したタイミングになると、高速動作モードに切り替わる。そして、一定の高速動作時間経過後、低速動作モードに復帰する。
一方、センサからのインタラプトの場合はウェイト時間なしで高速モードに入り、一定時間継続する。
このように、この実施例によれば、予め予測できる動作状態によってこまめに動作クロックを切り替えることにより、高速動作が不要な期間の動作クロック速度を落とすことが可能になり、ＣＰＵおよび周辺ＬＳＩなどの消費電力を落とすことが可能になるし、動作クロック切り替えタイミングが正確であるので、高速動作すべきときに低速動作をおこなって機器の本来の性能を低下させることもないし、低速動作でよいときに高速動作させて省電力効果を低くしてしまうこともない。
【００１０】
次に、本発明の第２の実施例について説明する。
第１の実施例では図３に示したようなコントローラ（制御回路）が必要であった。このような回路のＣＰＵや汎用ＬＳＩの外をディスクリート素子で実現するとかなりコストアップになるので、実際には、ＣＰＵや汎用ＬＳＩの周辺素子を内部に組み込まざるを得ない。つまり、専用のＣＰＵを機器制御用に作る必要がある。ところが、この実施例の機器（複写機）には、ＣＰＵはシステムコントローラ１、メカコントローラ２、周辺機器のコントローラなどそれぞれのために複数必要であり、専用ＣＰＵをそれぞれで作るのは得策ではない。
そこで、第２の実施例では、複写機内にある消費電力制御対象である複数のＣＰＵは、そのまま汎用のものを使い、消費電力制御側だけを専用ＣＰＵを含む専用ＬＳＩで構成する。つまり、その専用ＬＳＩ（専用ＣＰＵ）は、消費電力制御対象部からのそれぞれの指示に対応づけて個別の所定時間（ウェイト時間）を計測し、その所定時間が経過した時点からそれぞれ設定した時間だけ動作周波数を切り替えさせる切り替え信号を出力する。その構成図を図９に示す。
【００１１】
図９において、システムコントローラ１内にある前記専用ＣＰＵとしての電力制御ＣＰＵ４０は消費電力制御対象側のＣＰＵとの通信によってシステム全体の動作状態（シーケンス中の各動作時点などを含む）を知る。また、一部は電力制御ＣＰＵ４０へのインタラプトの形式で直接入力される。インタラプト信号として外部から高速モードトリガ信号が入力されると、電力制御ＣＰＵ４０内でウェイトタイマおよび高速動作期間タイマがそれぞれ順番に働き、ＰＬＬ出力の分周値を切り替える。この実施例では、このような複数組のウェイトタイマや高速動作期間タイマなどを用いて実現される複数の動作モードの制御・管理を電力制御ＣＰＵ４０が専らおこなうのである。
こうして、この実施例によれば、安価な電力制御ＣＰＵを１個追加するだけで、他は汎用ＣＰＵを使って、低消費電力システムを実現することが可能になる。
【００１２】
次に、本発明の第３の実施例について説明する。
この実施例では各制御素子の温度を監視してそれを制御に反映することを特徴とする。消費電力制御対象機器内の所定の発熱部分の温度上昇を監視する温度監視手段と、その温度監視手段による監視結果に基づいて、その温度上昇がどの制御素子と関係するかを判別する判別手段とを備え、その判別手段による判別結果に従ってクロック制御手段が対応する制御素子の動作周波数を変化させるのである。構成図を図１０に示す。
図示したように、発熱が問題となるＣＰＵ１１やＬＳＩ１２の温度情報を温度センサ４４により電力制御ＣＰＵ４０に知らせるのである。電力制御ＣＰＵ４０は対象となるＣＰＵ１１やＬＳＩ１２の温度上昇が規定値を超えそうになるとＰＬＬ出力の分周値を変えてＣＰＵ１１などの動作速度を落とす。これにより、各制御素子の温度上昇を自動的に一定値以下に抑えることができ、特別な放熱手段および高価なパッケージなどを用いることなく熱的に安定なシステムを実現することが可能になる。なお、この実施例では、前記温度監視手段が電力制御ＣＰＵ４０および温度センサ４４により実現され、判別手段およびクロック制御手段が電力制御ＣＰＵ４０により実現される。
【００１３】
この実施例における動作状態を図１１に示す。図示したように、最初は高速モードで動作する。そして、素子の温度上昇が規格値に近くなってくると、電力制御ＣＰＵ４０からの指示でクロック速度が遅くなり、動作速度が遅くなり発熱も抑えられる。その結果、温度は下降傾向をたどるが、一定値以下になると再び電力制御ＣＰＵ４０からの指示でクロック速度が早くなり温度は上昇する。以下、このようにして規格温度内で最大のパフォーマンスを得ることができる。なお、ＣＰＵ１１の動作速度が遅くなった場合、メカシーケンスの処理が間に合わなくなることも発生し得る。その場合は、そのようなことを避けるため、システム全体を一旦休息させ、温度低下を待つようにする。
以上、消費電力制御装置が複写機に内蔵されている場合について説明したが、消費電力制御の対象となる機器は複写機に限定されるものでなく、本発明はＣＰＵなどを用いた各種電子機器や各種事務機器に実施することができる。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、請求項１および請求項４記載の発明では、外部からの信号入力または予め設定されたタイミングを起点にして所定の経過時間を計測し、その経過時間が経過した時点から所定の時間、別の消費電力モードに切り替え、切り替えられた消費電力モードに従って動作周波数を切り替えることができるので、ＣＰＵなど制御素子の動作速度切り替えをきめ細かくおこなうことができ、したがって、効果的な省電力制御を実現することができる。
また、請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明において、計時手段と電力モード切り替え手段とが１個の専用ＬＳＩで構成され、その専用ＬＳＩは、消費電力制御対象部からのそれぞれの指示に対応づけて個別の所定時間を計測し、その所定時間が経過した時点からそれぞれ設定した時間だけ動作周波数を切り替えさせる切り替え信号を出力することができるので、専用ＬＳＩとして例えば安価な電力制御ＣＰＵを１個追加するだけで、他は汎用ＣＰＵを使って、低消費電力システムを実現することが可能になる。
また、請求項３記載の発明では、請求項１記載の発明において、消費電力制御対象機器内の所定の発熱部分の温度上昇を監視し、その監視結果に基づいて、その温度上昇がどの制御素子と関係するかを判別し、その判別結果に従って対応する制御素子の動作周波数を変化させることができるので、素子の温度が規格値を超えることなくその範囲内で最大限の速度の動作をさせることが可能になる。
また、請求項５記載の発明では、請求項４記載の発明において、外部からの信号入力は、ＣＰＵが高速処理に入る必要性から予め設定されたタイミングを検出するセンサからの信号入力であるので、請求項４記載の発明の効果を容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の消費電力制御装置の第１の実施例を示す複写機要部の概略構成図である。
【図２】本発明の消費電力制御装置の第１の実施例を示す複写機要部の詳細構成図である。
【図３】本発明の消費電力制御装置の第１の実施例を示す複写機コントローラの構成ブロック図である。
【図４】本発明の消費電力制御装置の第１の実施例を示すコントローラ要部の回路ブロック図である。
【図５】本発明の消費電力制御装置の第１の実施例を示すコントローラ要部のタイミングチャートである。
【図６】本発明の消費電力制御装置の第１の実施例を示すコントローラ要部の他の回路ブロック図である。
【図７】本発明の消費電力制御装置の第１の実施例を示すコントローラ要部の他のタイミングチャートである。
【図８】本発明の消費電力制御装置の第１の実施例を示すコントローラ要部の他のタイミングチャートである。
【図９】本発明の消費電力制御装置の第２の実施例を示す複写機要部の詳細構成図である。
【図１０】本発明の消費電力制御装置の第３の実施例を示す複写機要部の詳細構成図である。
【図１１】本発明の消費電力制御装置の第３の実施例を示す説明図である。
【図１２】従来技術の一例を示す消費電力制御装置に係る説明図である。
【符号の説明】
１  システムコントローラ、２  メカコントローラ、３  電源ユニット、１１ＣＰＵ、１２  ＬＳＩ、１３  発信器、２１  ＣＰＵ、２２  ＬＳＩ、２３  発信器、３１  ＣＰＵ、３２  インタラプトペンディングレジスタ、３３  クロック切り替え制御回路、３４  ＰＬＬ、３５  内部レジスタ、３６  分周器、３７  位相調整回路、３８  セレクタ、４０  電力制御ＣＰＵ、４１  スタートレジスタ、４２  ウェイトタイマ、４３  高速動作期間タイマ、４４  温度センサ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2004242217.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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