(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動されることにより温度上昇を伴う電装部と、
前記電装部を冷却する冷却ファンと、
前記電装部の周囲温度を測定する周囲温度測定手段と、
前記周囲温度測定手段により測定された前記周囲温度と、前記冷却ファンの駆動を開始してからの経過時間とに基づき、前記電装部内の素子の温度を推定する温度推定手段と、
前記温度推定手段の推定結果に応じて前記冷却ファンの停止タイミングを制御する制御手段と、を有することを特徴とするファン制御装置。
【請求項２】
前記冷却ファンの駆動を開始してからの前記経過時間を計測する計測手段を有することを特徴とする請求項１に記載のファン制御装置。
【請求項３】
前記ファン制御装置はシートに画像形成を行う画像形成装置に用いられ、
前記画像形成装置のジョブ量に基づいて前記冷却ファンの駆動を開始してからの前記経過時間を推定する経過時間推定手段を有することを特徴とする請求項１に記載のファン制御装置。
【請求項４】
前記周囲温度測定手段は、前記冷却ファンの吸い込み目、又は吐き出し目近傍に設けられることを特徴とする請求項１に記載のファン制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電装部を冷却する冷却ファンを有し、該冷却ファンを制御するファン制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１に従来の画像形成装置の基本構成を表すブロック図を示す。
【０００３】
この図においてＸ１は画像形成装置の各種動作（例えば、印刷枚数や、用紙サイズ、印刷のスタート／ストップなど）を設定するための操作部、Ｘ２は前記操作部Ｘ１の設定に基づいて画像形成装置の印刷動作を制御する制御部、Ｘ３は制御部Ｘ２からの制御信号に応じて画像形成に関わる種々の駆動動作を行い、該駆動動作に伴う電力消費によって温度上昇を生じる電装部、Ｘ４は前記制御部からの制御信号に応じて動作し、前記電装部Ｘ３を冷却する冷却ファン、Ｘ５は前記電装部Ｘ３周辺など諸所の温度を検出する温度センサである。
【０００４】
以上の構成において、オペレータにより操作部Ｘ１に種々の設定がなされ印刷スタートが指示されると、制御部Ｘ２に前記設定された種々の設定と印刷スタートの指示が伝えられ、該制御部Ｘ２は前記設定に従って制御信号を出力し、電装部Ｘ３内の各駆動部の動作、及び、タイミングを制御する。
【０００５】
一方、冷却ファンＸ４は、制御部Ｘ２からの制御信号に応じて動作し、例えば、電装部Ｘ３の動作と同様にＯＮ／ＯＦＦされたり、電装部Ｘ３の作動と同時に駆動が開始され、電装部Ｘ３の停止から所定の期間をおいて駆動が停止されるといった動作が行われる。
【０００６】
また、温度センサＸ５は電装部周辺などに設置され諸所の温度を検出し、検出結果を制御部Ｘ２に送信する。制御部Ｘ２はこの温度センサＸ５からの信号を受けて、例えば、電装部Ｘ３の温度が所定の値に達した時に前記冷却ファンＸ４を動作させるといった電装部の温度制御を行う。尚、前記温度センサは通常省略されることも多く、その場合は、前述の記載のように、電装部の温度に関わらず、所定のタイミングで冷却ファンＸ４はＯＮ／ＯＦＦされる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような従来の画像形成装置のファン制御装置においては、画像形成装置の置かれた環境温度や、設定される使用モードなどの種々の条件に関わらず所定のファン制御を行うため、その制御動作の設定は使用限界として設定される最悪環境下、更には、如何なる設定モードの動作においても、前記電装部上の素子の温度が仕様上認められる使用最高温度以下となるように一律に設定されており、実際には必要とされない動作領域においてもファンが駆動され、余分な電力や余計な騒音を生じるといった問題があった。
【０００８】
本発明はファンの駆動を最適なタイミングで行えるようにし、不要なファン動作を排除することで、省エネ、低騒音化を実現することができるファン制御装置の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係るファン制御装置は、駆動されることにより温度上昇を伴う電装部と、前記電装部を冷却する冷却ファンと、前記電装部の周囲温度を測定する周囲温度測定手段と、前記周囲温度測定手段により測定された前記周囲温度と、前記冷却ファンの駆動を開始してからの経過時間とに基づき、前記電装部内の素子の温度を推定する温度推定手段と、前記温度推定手段の推定結果に応じて前記冷却ファンの停止タイミングを制御する制御手段と、を有することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
ここでは、従来例の回路構成において図の制御部Ｘ２に電装部Ｘ３内のある一つの素子の温度を推定する温度推定手段を設けた場合について説明する。ここで推定対象は、最も温度上昇に注意が必要な素子を選ぶものとして、これによって、電装部上の他のどの素子に関しても使用最高温度を越えないように制御するものである。
【００１１】
尚、回路ブロックとしては従来例の制御部Ｘ２内に温度推定手段を持たせただけなのでここでは詳細な説明は省略するが、本実施例における温度センサＸ５は電装部Ｘ３の周囲温度を測定するように配置されているものとする。
【００１２】
図１に、ファンによる冷却を行わない場合における推定対象の素子の温度変化を、前記電装部の周囲温度をパラメータとして、横軸に時間軸を取って示す。この図において、Ｔａは電装部の周囲温度、Ｔｊは素子の最高使用温度を示し、時間ｔ０において電装部の動作が開始するものとする。図に示すとおり、周囲温度Ｔａ１においては、電装部の動作開始より急激に温度上昇が生じ、時間ｔ２で最高使用温度Ｔｊに到達する。
【００１３】
一方、周囲温度が前記周囲温度Ｔａ１より高いＴａ２の場合は、図に示すとおり、周囲温度Ｔａ１の時よりも早い時間ｔ１で最高使用温度Ｔｊに到達する。本実施例はこの周囲温度と素子温度との関係を利用するもので、本実施例を搭載した場合の温度変化を図２に示す。
【００１４】
図に示すように、本図の場合では、推定される素子温度がＴｉに差し掛かる時刻ｔ３，ｔ４でファンがＯＮするため、それ以降の素子温度は低下し、それぞれＴｓ１，Ｔｓ２に収束する。
【００１５】
また、上記における素子温度の推定は、例えば、図１に示した温度上昇の特性を近似式で表現して求めることで可能である。また、実際の制御では、素子の温度が最高使用温度を超えないように所定のマージンを確保し、素子温度が最高使用温度Ｔｊからマージン分を差し引いた温度Ｔｉになるまでの時間を推定して該推定結果に基づいてファン駆動をスタートさせるように構成する。この場合は、図３に示すように電装部の周囲温度とファンＯＮさせるべき時間との関係を予め把握しておき、この関係から近似式を作成してファンＯＮの時間を推定するようにすれば良い。
【００１６】
次に、ファン停止に至るまでの制御について説明する。図２に示すように、ファンＯＮ後の素子の温度は装置の設定モードと素子の周囲温度とによってそれぞれの条件下でのＴｓに収束する。つまり、各モードにおけるＴａとＴｓとの関係を予め把握しておくことによって、設定モードにおける諸所の周囲温度に対するＴｓを簡単に推定することができる。例えば、あるモードにおいて、周囲温度Ｔａに対してファンＯＮ時の素子の収束温度がＴｓとなったとすると、Ｔｓ−Ｔａ＝ΔＴがこのモードにおける素子の温度上昇となる。従って、このΔＴを把握しておけば、例えば、周囲温度Ｔａ１でのファンＯＮ時の素子の収束温度Ｔｓ１はΔＴ＋Ｔａ１として得ることができる。
【００１７】
また、素子温度がＴｉとなりファンＯＮしてからＴｓに至るまでの素子温度の降下特性を、前記と同様にして近似式で把握しておけば、Ｔｓに至る過程での素子温度についても簡単に推定することができる。また、ファンＯＮ後の状態で電装部の駆動が停止されると更に温度降下が加速される。この場合、前記推定温度から周囲温度Ｔａに収束する温度降下が生じるが、この特性についても前記同様近似式などで把握しておくことによって任意の時間における素子の温度を簡単に推定することができる。
【００１８】
尚、電装部の駆動を停止してからのある期間は、ファン動作を停止すると素子の温度上昇を生じる。これは、素子内部の電力損失による発熱が解消されていないために発生するもので、この温度上昇による不具合を防ぐ上から、ファン動作の停止は電装部の駆動停止から所定の期間をおいて行うように制御する。なお、前述の所定期間については、各条件下での傾向を踏まえて設定する。
【００１９】
図４に上記実施例における制御フローの一例を示す。先ず（ＳＵＢ Ａ）はファンスタートに至るまでの制御である。
【００２０】
この図において、Ｓａ１にて操作部からのオペレータの印刷指示を検出し、印刷開始の指示を受けるとＳａ２にて、操作部に入力された装置の各種設定を読み込む。続いてＳａ３にて、印刷スタート時の電装部の周囲温度Ｔａを測定し、測定結果をメモリ内に格納した上で、Ｓａ４にて前記設定に応じた印刷を開始し、電装部の駆動が開始される。この直後、Ｓａ５にてタイマーカウンタｔａが動作を開始し、Ｓａ６にてＳａ３にて測定した周囲温度Ｔａを基にファンを駆動させるべき時間ｔｐを演算する。演算の後、Ｓａ７にて印刷シーケンスの終了を確認し、印刷シーケンスが終了した場合はファン駆動を行わずに終了するが、印刷シーケンスが続いている場合は、Ｓａ８にて前記タイマーのカウント値ｔａが前記ファン駆動を開始すべき時間ｔｐに達したか否かを確認し、達した場合はＳａ９にてファン駆動をスタートしてファン駆動のスタートまでの一連の制御を終了する。一方、達しない間はＳａ７に戻る。
【００２１】
次に図５の制御を説明する。（ＳＵＢ Ｂ）はファン駆動のスタートからファン駆動停止に至るまでの制御フローである。先ず、（ＳＵＢ Ａ）にてファン駆動が開始され、印刷シーケンスが継続されていると、Ｓｂ１にて、ファン駆動の開始からの時間ｔｂのカウントが開始される。Ｓｂ２にて印刷シーケンスの終了を判断し、該シーケンスが終了するまではカウンタ動作が継続され、印刷シーケンスの終了を確認するとＳｂ３にてそのときのカウント値ｔｂ、及び、前述の周囲温度Ｔａを基に素子温度を推定する。続いて、該素子温度を基に、ファン駆動を継続すべき時間ｔｃを演算し、直後にＳｂ５にて新たなカウンタがスタートされ、Ｓｂ６にてカウント結果がｔｃに達したか否かが判断され、カウント結果がｔｃに至るとＳｂ７にてファン駆動が停止される。
【００２２】
以上（ＳＵＢ Ａ）、（ＳＵＢ Ｂ）のフローにより、ファン駆動の開始と停止を制御する一方で、装置の動作が断続的に続けられたり、（ＳＵＢ Ａ）のフローで素子の温度がファン駆動の時間に至る前（カウンタ値ｔａがｔｐに至る前）に装置の動作が終了しだ場合など、素子の温度が装置の動作開始の時点である程度の温度上昇を有している場合には、図６のフローが必要となる。
【００２３】
以下に、これを説明する。
【００２４】
先ずＳｃｌで素子の推定温度を演算し、結果をメモリ内に格納。Ｓｃ２で素子温度が周囲温度Ｔａとみなせる温度に低下するまでの時間ｔｓを推定し、Ｓｃ３で新たなタイマーカウンタをスタートさせる。このタイマーカウンタはＳｃ４〜Ｓｃ６に示すように、前記ｔｓに至ると停止され、カウント終了を示すグラフｆをＯＮさせる。（ＳＵＢ Ｃ）でのカウンタのカウント値ｔｄとカウントアップフラグｆは、フロー（ＳＵＢ Ａ）のＳａ４とＳａ５の間に、図７のフローを加えて使用される。この（ＳＵＢ Ｄ）のフローはＳｄ１でカウントアップフラグの有無を判断し、フラグが立っていない場合は、Ｓｄ２で前記カウンタのカウント値ｔｄでの素子の推定温度を演算するものである。
【００２５】
これによって、素子が充分冷却されている場合（周囲温度Ｔａに充分近い場合）は、ファンは前述した制御を実行し、素子がある程度の温度上昇を有していると推定される場合は、（ＳＵＢ Ａ）のフローにおいて、Ｓａ６でのファン駆動開始の推定時間演算に、前記素子温度を見込んだ推定を行うようシーケンスが設定される。
【００２６】
以上のようにファンの駆動が制御されることによって、必要不可欠なファン駆動の制御が可能となり、不必要なエネルギーの消費や騒音の発生を最小限に抑えることができる。
【００２７】
（実施例２）
実施例１では制御手段の中にいくつかのタイマー手段を持たせて該タイマーによる時間を基に素子の温度を推定、ファン動作を制御する場合について説明した。ここでは、前記タイマーの代わりにジョブ量を用いる場合について説明する。
【００２８】
基本的には、図４に示したフローにおいて、タイマーカウンタの変わりにジョブ量カウンタを用いることで可能であり、例えば、印刷枚数カウンタで代用することができる。但し、この場合、印刷用紙のサイズや、画面印刷など、各種設定によって一枚あたりのジョブの重み付け（温度上昇素子への温度上昇に関する影響度）が変わるので、これについては、各ジョブ毎に予め設定しておく必要がある。
【００２９】
図８にこの場合の制御フロー（ＳＵＢ Ｅ）を示す。この図は、（ＳＵＢ Ａ）のフローをタイマーカウンタからジョブ量カウンタに置き換えた場合の例である。この図において、Ｓｅ１にて操作部からのオペレータの印刷指示を検出し、印刷開始の指示を受けるとＳｅ２にて、操作部に入力された装置の各種設定を読み込む。続いてＳｅ３にて、読み込んだ設定における印刷一枚毎のジョブの重み付けを選定し、Ｓｅ４にて印刷スタート時の電装部の周囲温度Ｔａを測定、測定結果をメモリ内に格納する。
【００３０】
続いて、Ｓｅ５にて前記設定に応じた印刷を開始し、これに伴う電装部の駆動が開始され、この直後、Ｓｅ６にてファン駆動を開始すべき印刷枚数Ｎｐを、Ｓｅ３にて測定した周囲温度Ｔａと選定したジョブの重み付けから演算する。演算の後、Ｓｅ７にて印刷シーケンスの終了を確認し、印刷シーケンスが終了した場合はファン駆動を行わずに終了する一方、印刷シーケンスが続いている場合は、Ｓｅ８にて印刷の完了枚数Ｎが前記ファン駆動を開始すべき印刷枚数Ｎｐに達したか否かを確認して、達した場合はＳｅ９にてファン駆動をスタートし、達しない場合はＳｅ７に戻るよう制御される。
【００３１】
以上説明したように、他の制御に関しても実施例１に示したフローを、ジョブ量を基に行うよう置き換えることによって、実施例１同様、必要不可欠なファン駆動の制御が可能となり、不必要なエネルギーの消費や騒政の発生を最小限に抑えることができる。
【００３２】
（実施例３）
実施例１、実施例２において、前記ファンからの送風が、電装部の最も温度上昇に注意が必要な素子に吹きつけられるようその風向を設定し、更に、前述の周囲温度として、前記送風温度を検出するように構成すれば、素子温度の推定をより安定的、かつ、正確にすることが可能である。
【００３３】
また、サーミスタ等の温度検出手段の設置場所や設置方法の都合上、温度上昇素子の近傍に前記温度検出手段を設置できない場合は、前記送風ファンの吸い込み目、或いは、吐き出し目近傍に前記温度検出手段を設置し、前述の周囲温度の検出手段として用いること可能であり、これによって前述と同様、必要不可欠なファン駆動の制御が可能となり、不必要なエネルギーの消費や騒音の発生を最小限に抑えることができる。
【００３４】
（実施例４）
ここでは、温度上昇素子そのものの温度を検出できる場合、具体的には、温度上昇素子そのものに温度検出素子を取り付けられる場合について、本発明を具体化して説明する。尚、全体構成を示す回路ブロックに関しては、前述の実施例１〜実施例３と同様であるのでここでは説明を省略する。
【００３５】
本実施例において、温度センサは電装部の温度上昇素子の温度を直接測定するよう構成されており、従って、制御手段は素子温度を推定する手段は持たず、前記温度センサの検出結果に応じてファンの回転を制御する。より具体的には、装置の作動が指示され電装部の動作が開始されると、前記温度センサは温度上昇素子の温度を直接検出し、この結果を制御部に通達する。制御部はこの検出結果が予め定められた基準温度Ｔｉに達すると冷却ファンを動作させ、素子の冷却を開始する。
【００３６】
更に、前記温度センサは冷却が開始された素子の温度を継続して検出し、制御部はこの検出結果が所定の温度領域に収まるように（例えば、前記Ｔｉとなるように）ファンの風量を変化させる。
【００３７】
図９（ａ），（ｂ）に本実施例における風量の制御回路を示す。
【００３８】
先ず図９（ａ）は、ファンの回転速度をＰＷＭによるＯＮ／ＯＦＦで制御しようとする回路である。この図において、Ｂは制御部に設けられるＣＰＵ等の制御回路から送信されるＰＷＭ信号を電力増幅するバッファ、Ｔｒはファンヘの通電をＯＮ／ＯＦＦする駆動用トランジスタ、Ｆはファン、Ｒは抵抗、Ｖｐは電源である。
【００３９】
本構成により、制御部よりＰＷＭ信号がバッファＢに送信されるとこのバッファＢは前記送信されたＰＷＭ信号に基づいて電力増幅を行い、駆動用トランジスタＴｒをＯＮ／ＯＦＦする。このＯＮ／ＯＦＦによりファンＦにはこのＯＮ期間に電源Ｖｐからの電力が抵抗Ｒを介して供給され、ＯＦＦ期間には停止される。従って、前期ＯＮ期間がＯＦＦ期間に比して長ければ長いほどファンＦへ供給される電力は増大し、ファンの風量（ファンの回転速度）も増大する。従って、制御部は送信するＰＷＭ信号の制御によってファンの風量をコントロールすることができる。
【００４０】
次に図９（ｂ）は、ファンの回転速度をアナログ信号による電圧値の加減で制御しようとする回路である。この図において、Ｄ／Ａは制御部に設けられるＤ／Ａ変換回路、ＡＭＰは前記Ｄ／Ａ変換回路Ｄ／Ａからのアナログ信号を増幅する増幅器である。
【００４１】
本構成により、制御部内のＤ／Ａ変換回路Ｄ／Ａよりアナログの電圧値信号が増幅器ＡＭＰに送信されると、この増幅器ＡＭＰは前記送信された電圧値信号を増幅しトランジスタＴｒを動作させる。このトランジスタＴｒはエミッタフォロア接続されているため、ファンＦは前記増幅器ＡＭＰによって増幅された電圧値で電源Ｖｐからの電力供給を受け駆動される。従って、制御部はアナログ信号の電庄値の加減によってファンＦの駆動電圧を変更し、これによってファンの風量をコントロールすることができる。
【００４２】
図１０に本実施例における冷却ファンの制御フロー（ＳＵＢ Ｆ）を示す。この図において、Ｓｆ１で温度センサの検出結果をメモリ内に格納し、素子温度Ｔｃを測定、Ｓｆ２で前記素子温度Ｔｃと予め定められた基準温度Ｔｉとが等しければ本フローを終了し、等しくなければＳｆ３にてＴｃとＴｉとを比較してＴｃ＞ＴｉならばＳｆ４にてＰＷＭ信号のＯＮ期間を延長する演算（例えば、Ｐｏｎ＝Ｐｏｎ＋ΔＰｕｐここで、ＰｏｎはＰＷＭ信号のＯＮ期間を示し、ΔＰｕｐは予め定められる一演算あたりのＯＮ期間加算量）を行い、ファン駆動のＰＷＭ信号を変更する。
【００４３】
一方、前記Ｓｆ３にて、Ｔｃ＜Ｔｉと判断された場合は、Ｓｆ５にてＰＷＭ信号のＯＮ期間を縮小する演算（例えば、Ｐｏｎ＝Ｐｏｎ−ΔＰｄｎ  ここで、ΔＰｄｎは予め定められる一演算あたりのＯＮ期間減算量）を行いファン駆動のＰＷＭ信号を変更する。
【００４４】
以上のシーケンスを装置の制御部にて、所定期間ごとに実行される割り込み制御等に組み込むことにより、前記冷却ファンは、素子の温度がＴｉに達した時点から駆動され、かつ、素子の温度が前記Ｔｉとなるようにファンの風量が調整されるように制御される。また、装置の停止状態が続いた場合など素子の温度がＴｉを下回る状態では、ファンの動作を自動的に停止に至らしめるよう制御される。
【００４５】
尚、以上のフローにおいてはファンの動作をＰＷＭ信号によって制御する場合を例に説明したが、同様にして、Ｄ／Ａ出力によりファンの動作を制御できることは改めて詳述するまでもない。
【００４６】
以上のようにファンの駆動が制御されることによって、必要不可欠なファン駆動の制御が可能となり、不必要なエネルギーの消費や騒音の発生を最小限に抑えることができる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば前述の如くファンの駆動を最適なタイミングで行えるようにし、不要なファン動作を排除することで、省エネ、低騒音化を実現することができるファン制御装置を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施例１の説明図
【図２】  実施例１の説明図
【図３】  実施例１の説明図
【図４】  実施例１における制御フローチャート
【図５】 実施例１における制御フローチャート
【図６】 実施例１における制御フローチャート
【図７】 実施例１における制御フローチャート
【図８】  実施例２における制御フローチャート
【図９】  実施例４を説明する回路ブロック図
【図１０】  実施例４を説明する制御フローチャート従来例の説明図
【図１１】  従来例を説明する回路ブロック図
【符号の説明】
Ｘ１  操作部
Ｘ２  制御部
Ｘ３  電装部
Ｘ４  ファン
Ｘ５  温度センサ
【図１】
0004684496.tif 000002
【図２】
0004684496.tif 000003
【図３】
0004684496.tif 000004
【図４】
0004684496.tif 000005
0004684496.tif 000006
0004684496.tif 000007
0004684496.tif 000008
【図５】
0004684496.tif 000009
【図６】
0004684496.tif 000010
【図７】
0004684496.tif 000011
【図８】
0004684496.tif 000012
【図９】
0004684496.tif 000013
【図１０】
0004684496.tif 000014
【図１１】
0004684496.tif 000015