(57)【要約】【課題】  冷却ファンの劣化により、冷却ファンを制御する回路を流れる電流が増大しても、規定の回転速度を得ることができる冷却ファンの制御回路を提供する。【解決手段】  冷却ファン４０を低速モードで駆動させるための第１の抵抗部２１と、第１の抵抗部２１に並列接続された第２の抵抗部２２，２３を備える。ＣＰＵ３１は、駆動電圧ＶＦが第１の閾値未満となった場合、トランジスタＴＲ２及びＴＲ３をオンさせ、駆動電圧ＶＦが第２の閾値（＜第１の閾値）となった場合、トランジスタＴＲ２、ＴＲ３、ＴＲ４をオンさせる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機器の冷却に用いられる冷却ファンを制御する冷却ファンの制御回路であって、
制御信号により抵抗値が調節可能な抵抗部を含み、電源からの電圧を前記抵抗部で降下させて駆動電圧とし、前記冷却ファンに導く駆動電圧供給部と、
前記冷却ファンの劣化に起因する駆動電圧の低下を監視する監視部とを備え、
前記監視部は、前記駆動電圧が規定値を下回った場合、前記抵抗部の抵抗値を低下させる制御信号を、前記駆動電圧供給部に出力し、前記駆動電圧を増大させることを特徴とする冷却ファンの制御回路。
【請求項２】
前記抵抗部は、第１の抵抗部と、当該第１の抵抗部に並列接続されるｎ（ｎは整数）段の第２の抵抗部とを備え、
前記監視部は、並列接続される第２の抵抗部の段数を調節することにより、前記抵抗部の抵抗値を低下させることを特徴とする請求項１記載の冷却ファンの制御回路。
【請求項３】
前記第１の抵抗部は、前記電源に接続された第１のスイッチング素子と、当該第１のスイッチング素子及び前記冷却ファン間に接続された第１の抵抗素子とを備え、
前記第２の抵抗部は、第２のスイッチング素子と当該第２のスイッチング素子と直列接続された第２の抵抗素子とが、前記第１の抵抗素子に並列接続されたものであり、
前記監視部は、前記第１のスイッチング素子をオンさせて、前記冷却ファンに駆動電圧を供給し、前記第２の抵抗部を構成する少なくとも１つの第２のスイッチング素子をオンさせることで、前記抵抗部の抵抗値を低下させることを特徴とする請求項２記載の冷却ファンの制御回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタやコンピュータ等の装置が、機内を冷却するために使用する冷却ファンを制御する冷却ファンの制御回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷却ファンの長寿命化を図る従来の制御回路として、例えば特許文献１の発明が開示されている。図３は、従来の制御回路（二段式回転速度制御の冷却ファン）の回路図を示している。図３に示す回路は、緩衝回路１００及び冷却ファン（放熱ファン）１２０からなる。緩衝回路１００は、ｐｎｐバイポーラトランジスタ（ＴＲ）１０２と、ＴＲ１０２のエミッタコレクタ間に接続された抵抗１０１と、ＴＲ１０２のエミッタベース間に接続された抵抗１０４と、ＴＲ１０２のベースに接続された抵抗１０３とから構成されている。
【０００３】
冷却ファン１２０は、ＴＲ１０２のコレクタに接続されている。ＴＲ１０２のエミッタには、電源電圧ＶＣＣが入力され、ベースには、抵抗１０３を介して制御電圧Ｖｃｔｒが入力される。そして、電源電圧ＶＣＣと制御電圧Ｖｃｔｒとが等しい時、ＴＲ１０２はオフとなり、エミッタコレクタ間側に電流が流れず、抵抗１０１側に電流が流れるため、駆動電圧ＶＦは降下する。そのため、冷却ファン１２０は、低速モードで回転される。
【０００４】
また、制御電圧Ｖｃｔｒが０の時、ＴＲ１０２はオンとなり、抵抗１０１側には電流が流れないため、駆動電圧ＶＦは電源電圧ＶＣＣと等しくなる。そのため、冷却ファン１２０は、高速モードで回転される。
【０００５】
すなわち、図３に示す回路は、抵抗１０１を備えており、結果、モード切り替え時において、ＴＲ１０２のオンオフに伴う冷却ファン１２０の回転速度の急変が抑制され、冷却ファンの寿命を長くすることができるものである。
【特許文献１】特開２００２−１７１７８５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、冷却ファンが劣化すると、ファンを回転させるモータを構成する電機子の劣化等に起因し、同じ電圧を印加した場合であっても回路全体を流れる電流が増大することが知られている。しかしながら、図３に示す回路では、回路を流れる電流が増大した場合、ＴＲ１０２のオフ状態において、抵抗Ｒ１に流れる電流が増大する結果、駆動電圧ＶＦは、小さくなってしまう。したがって、冷却ファン１２０が劣化が進行すると、低速モードにおいて、規定の回転速度を得ることができなくなる。また、冷却ファン１２０は、ある一定の電圧が印加されなければ駆動することができないため、さらに劣化が進行すると、冷却ファン１２０は停止してしまう。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、冷却ファンの劣化により、冷却ファンを制御する回路を流れる電流が増大しても、規定の回転速度を得ることができる冷却ファンの制御回路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】
【０００８】
本発明にかかる冷却ファンの制御回路は、機器の冷却に用いられる冷却ファンを制御する冷却ファンの制御回路であって、制御信号により抵抗値が調節可能な抵抗部を含み、電源からの電圧を前記抵抗部で降下させて駆動電圧とし、前記冷却ファンに導く駆動電圧供給部と、前記冷却ファンの劣化に起因する駆動電圧の低下を監視する監視部とを備え、前記監視部は、前記駆動電圧が規定値を下回った場合、前記抵抗部の抵抗値を低下させる制御信号を、前記駆動電圧供給部に出力し、前記駆動電圧を増大させることを特徴とする。
【０００９】
また、前記抵抗部は、第１の抵抗部と、当該第１の抵抗部に並列接続されるｎ（ｎは整数）段の第２の抵抗部とを備え、前記監視部は、並列接続される第２の抵抗部の段数を調節することにより、前記抵抗部の抵抗値を低下させることが好ましい。
【００１０】
また、前記第１の抵抗部は、前記電源に接続された第１のスイッチング素子と、当該第１のスイッチング素子及び前記冷却ファン間に接続された第１の抵抗素子とを備え、前記第２の抵抗部は、第２のスイッチング素子と当該第２のスイッチング素子と直列接続された第２の抵抗素子とが、前記第１の抵抗素子に並列接続されたものであり、前記監視部は、前記第１のスイッチング素子をオンさせて、前記冷却ファンに駆動電圧を供給し、前記第２の抵抗部を構成する少なくとも１つの第２のスイッチング素子をオンさせることで、前記抵抗部の抵抗値を低下させることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１記載の発明によれば、冷却ファンの劣化に起因して、駆動電圧が低下し、規定値を下回った場合、電源からの電圧を降下させて駆動電圧として冷却ファンに導く抵抗部の抵抗値が低下されるため、抵抗部による電圧降下が小さくなる結果、駆動電圧の低下が抑制され、冷却ファンを規定の回転速度で駆動させることができるとともに、冷却ファンが停止するという事態を防止することができる。
【００１２】
請求項２記載の発明によれば、第１の抵抗部に並列接続される第２の抵抗部の段数を調節することにより、抵抗部全体としての抵抗値が調節される（段数を増やすほど抵抗値は小さくなる）。したがって、駆動電圧の低下が抑制されるように、第２の抵抗部の段数を調節することで、冷却ファンを規定の回転速度で駆動することができる。
【００１３】
請求項３記載の発明によれば、スイッチング素子及び抵抗という簡略化された構成により、抵抗部の抵抗値を調節することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明にかかる冷却ファンの制御回路の回路図を示している。冷却ファンの制御回路は、冷却ファン４０と、冷却ファン４０を高速モードで駆動させる高速駆動回路１０と、冷却ファン４０を低速モードで駆動させる低速駆動回路２０と、冷却ファン４０への駆動電圧を監視し、高速駆動回路１０及び低速駆動回路２０に制御信号を出力する監視部３０とを備えている。本実施形態では、冷却ファンの制御回路をネットワークプリンタ、ファクシミリ、複写機、デジタル複合機等の画像形成装置に適用する。
【００１５】
冷却ファン４０は、一般に市販されているプリンタやパソコンに内蔵されるＤＣファンである。ＤＣファンは、電圧（駆動電圧ＶＦ）により駆動され、駆動電圧ＶＦが所定の値未満の場合、駆動することができない。したがって、冷却ファン４０を駆動させるためには、所定の値以上の駆動電圧ＶＦを印加しなければならない。
【００１６】
高速駆動回路１０は、コレクタが冷却ファン４０に接続され、エミッタが電源５０に接続されたトランジスタＴＲ１と、トランジスタＴＲ１のベース及びエミッタ間に接続された抵抗Ｒ１と、一端がトランジスタＴＲ１のベースに接続され、他端がＣＰＵ３１に接続されたベース抵抗Ｒ２とを備えている。トランジスタＴＲ１は、ｐｎｐバイポーラトランジスタが採用されている。抵抗Ｒ１は、トランジスタＴＲ１のオフ時において、トランジスタＴＲ１のベースの電圧を安定させるための抵抗である。
【００１７】
低速駆動回路（電源電圧供給手段）２０は、第１の抵抗部２１と、第２の抵抗部２２，２３とを備えている。第１の抵抗部２１は、冷却ファン４０に接続された抵抗Ｒ７と、コレクタが抵抗Ｒ７に接続され、エミッタが電源５０に接続されたトランジスタＴＲ２と、トランジスタＴＲ２のエミッタベース間に接続された抵抗Ｒ３と、一端がトランジスタＴＲ２のベースに接続され、他端がＣＰＵ３１に接続されたベース抵抗Ｒ４とを備えている。
【００１８】
第２の抵抗部２２は、冷却ファン４０に接続された抵抗Ｒ８と、コレクタが抵抗Ｒ８に接続され、エミッタがトランジスタＴＲ２のコレクタに接続されたトランジスタＴＲ３と、一端がトランジスタＴＲ３のベースに接続され、他端がＣＰＵ３１に接続されたベース抵抗Ｒ５とを備える。
【００１９】
第２の抵抗部２３は、冷却ファン４０に接続された抵抗Ｒ９と、コレクタが抵抗Ｒ９に接続され、エミッタがトランジスタＴＲ３のコレクタに接続されたトランジスタＴＲ４と、一端がトランジスタＴＲ４のベースに接続され、他端がＣＰＵ３１に接続されたベース抵抗Ｒ６とを備えている。
【００２０】
監視部３０は、冷却ファン４０に接続された抵抗Ｒ１０と、一端が抵抗Ｒ１０に接続され、他端が接地された抵抗Ｒ１１と、駆動電圧ＶＦの抵抗Ｒ１０及びＲ１１による分圧ＶＦ１をアナログデジタル変換し、ＣＰＵ３１に導くＡ／Ｄ変換器３２と、画像形成装置全体を制御するＣＰＵ３１とを備える。ＣＰＵ３１は、複数の入力ポートを備え、ベース抵抗Ｒ２，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６は、これら各ポートに接続されている。なお、ＣＰＵ３１が備えるＡ／Ｄ変換機能を利用する場合は、Ａ／Ｄ変換器３２を用いずに、分圧ＶＦ１を直接ＣＰＵ３１に入力すればよい。
【００２１】
ＣＰＵ３１は、画像形成装置の印字中は、機内が高温となるため、冷却ファン４０を高速モードで駆動するために、トランジスタＴＲ１にベース電流を流してオンさせ、トランジスタＴＲ２〜ＴＲ４のベースに電流を流さずオフさせて、冷却ファン４０に電源電圧ＶＤＤを印加する。これにより、冷却ファン４０は、電源５０からフルの電圧が印加され、高速モードで駆動される。
【００２２】
一方、画像形成装置の待機時には、印字中ほど機内が高温とならないため、冷却ファン４０を低速モードで駆動させる。低速モードは、基本的には、トランジスタＴＲ１、ＴＲ３及びＴＲ４をオフ、トランジスタＴＲ２をオンさせることで行なわれる。これにより、冷却ファン４０は、電源電圧ＶＤＤから抵抗Ｒ７による電圧降下を差し引いた電圧が印加されるため、冷却ファン４０は、低速モードで駆動される。
【００２３】
しかしながら、冷却ファン４０は、経年的使用により劣化すると、制御回路中を流れる電流が増加することが知られている。制御回路中を流れる電流が増加すると、トランジスタＴＲ２をオンしたときの抵抗Ｒ７による電圧降下が大きくなるため、駆動電圧ＶＦは小さくなってしまう。そして、かかる電流の増加は、冷却ファン４０の劣化の進行に伴って増大することから、かかる劣化の進行に伴って駆動電圧ＶＦは、さらに低下していく。そして、駆動電圧ＶＦが、駆動下限値未満になると、冷却ファン４０は停止する。
【００２４】
そこで、冷却ファン４０を低速モードにおいて規定の回転速度で駆動させるために、図２に示すフローチャートの処理を実行する。まず、ステップＳ１において、画像形成装置が印字中の場合（ステップＳ１でＹＥＳ）、冷却ファン４０を高速モードで駆動させるために、トランジスタＴＲ１にベース電流を流してオンさせ、トランジスタＴＲ２〜ＴＲ４にベース電流を流さずオフさせる（ステップＳ２）。
【００２５】
ステップＳ１において、画像形成装置が待機状態の場合（ステップＳ１でＮＯ）、ＣＰＵ３１は、分圧ＶＦ１を第１の閾値と比較し（ステップＳ３）、分圧ＶＦ１が第１の閾値以上である場合（ステップＳ３でＹＥＳ）、すなわち、冷却ファン４０がほとんど劣化していない場合、トランジスタＴＲ２をオンし、トランジスタＴＲ１，ＴＲ３，ＴＲ４をオフにする（ステップＳ４）。
【００２６】
一方、ステップＳ３において、冷却ファン４０の劣化が進み、分圧ＶＦ１が第１の閾値未満となった場合（ステップＳ３でＮＯ）、ＣＰＵ３１は、分圧ＶＦ１が第２の閾値以上か否かを判定し（ステップＳ５）、分圧ＶＦ１が第２の閾値（＜第１の閾値）以上である場合（ステップＳ５でＹＥＳ）、トランジスタＴＲ２及びＴＲ３をオン、トランジスタＴＲ１，ＴＲ４をオフにする（ステップＳ６）。これにより、抵抗Ｒ７及びＲ８が並列接続され、抵抗Ｒ７及びＲ８による電圧降下は抵抗Ｒ７のみの場合に比べて低下するため、冷却ファン４０の劣化に伴う駆動電圧ＶＦの低下が抑制される。そのため、冷却ファン４０は、低速モードにおいて、規定の回転速度で駆動することができる。
【００２７】
一方、ステップＳ５において、冷却ファン４０の劣化がさらに進み、分圧ＶＦ１が第２の閾値未満となった場合（ステップＳ５でＮＯ）、ＣＰＵ１は、トランジスタＴＲ２，ＴＲ３，ＴＲ４をオンにする（ステップＳ７）。これにより、抵抗Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９が並列接続され、これらの抵抗による電圧降下は、抵抗Ｒ７及びＲ８の場合に比べて低下するため、冷却ファン４０の劣化に伴う駆動電圧ＶＦの低下が抑制される。そのため、冷却ファン４０は、低速モードにおいて、規定の回転速度で駆動することができる。
【００２８】
本発明は、以下の態様を採ることができる。
【００２９】
（１）上記実施形態では、トランジスタＴＲ１〜ＴＲ４としてｐｎｐバイポーラトランジスタを用いたが、これに限定されず、ｎｐｎバイポーラトランジスタを用いてもよい。さらに、バイポーラ型に代えて電界効果型のトランジスタを用いてもよい。
【００３０】
（２）上記実施形態では、第２の抵抗部を２段としたが、これに限定されず、３段以上又は、１段にしてもよい。
【００３１】
（３）上記実施形態では、画像形成装置に適用した例を示したが、これに限定されず、パソコン等、冷却ファンを備える装置であればどのような装置であっても適用することができる。
【００３２】
（４）上記実施形態では、第１の抵抗部に対して並列接続される第２の抵抗部の段数を調節することで、低速駆動回路２０の抵抗値を調節したが、これに限定されず、可変抵抗を採用することで、抵抗値を調節してもよい。また、それぞれ抵抗値が同一又は異なる複数の抵抗素子と、これらの抵抗素子のうち、１又は複数の抵抗素子を選択するスイッチとを備え、ＣＰＵがこのスイッチに制御信号を出力し、１又は複数の抵抗素子を選択させることで抵抗部の抵抗値を調節してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明にかかる冷却ファンの制御回路の回路図を示している。
【図２】冷却ファンを低速モードにおいて好適な速度で回転させるためのＣＰＵの処理を示したフローチャートの処理を実行する。
【図３】従来の回路図を示している。
【符号の説明】
【００３４】
１０  高速駆動回路
２０  低速駆動回路
２１  第１の抵抗部
２２  ２３  第２の抵抗部
３０  監視部
３１  ＣＰＵ
３２  Ａ／Ｄ変換器
４０  冷却ファン
Ｒ１  Ｒ３  Ｒ７  Ｒ８  Ｒ９  Ｒ１０  Ｒ１１  抵抗
Ｒ２  Ｒ４  Ｒ５  Ｒ６  ベース抵抗
ＴＲ１  ＴＲ２  ＴＲ３  ＴＲ４  トランジスタ
ＶＤＤ  電源電圧
ＶＦ  駆動電圧
ＶＦ１  分圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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