(57)【要約】【課題】  電圧に依存して発熱量の変化が大きい部品と電流に依存して発熱量の変化が大きい部品とが電源ユニット内で離れた実装されている場合に、電源ユニットの入力電圧に応じて両方の部品を効率良く冷却する。【解決手段】  電圧依存型で入力電圧が第１の電圧における発熱量よりも第１の電圧よりも高い第２の電圧における発熱量が大きくなる発熱部品１１と、電流依存型で入力電圧が第１の電圧における発熱量よりも第２の電圧における発熱量が小さくなる発熱部品１２とに対し、入力電圧が２００Ｖ系である場合、発熱部品１１への風量が発熱部品１２への風量よりも多くなる様に可動風向板１６の向きを制御する。また、入力電圧が１００Ｖ系である場合は発熱部品１２への風量が発熱部品１１への風量よりも多くなる様に可動風向板１６の向きを制御する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源からの入力電圧に基づいて負荷へ電源を供給する電源装置の冷却装置において、
前記電源装置の部品として実装され、前記電源装置への入力電圧が第１の電圧における発熱量よりも前記第１の電圧よりも高い第２の電圧における発熱量が大きくなる第１の部品と、
前記電源装置の部品として実装され、前記電源装置への入力電圧が前記第１の電圧における発熱量よりも前記第２の電圧における発熱量が低くなる第２の部品と、
前記電源装置を冷却するためのファンと、
前記電源装置への入力電圧を検出する電圧検出回路と、
前記電圧検出回路により検出された入力電圧の値に応じて、前記第１の部品に対する風量と前記第２の部品に対する風量の比率を変更する制御部と、
を有することを特徴とする電源装置の冷却装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記入力電圧に応じた前記第１の部品と前記第２の部品との発熱比率に応じた風量比率に変更することを特徴とする請求項１記載の電源装置の冷却装置。
【請求項３】
前記ファンからの空気を流れる向きを変更する風向部材を有し、前記制御部は、前記入力電圧に応じて前記風向部材の向きを変更することを特徴とする請求項１記載の電源装置の冷却装置。
【請求項４】
前記風向部材の向きを変更するための駆動手段を有し、前記制御部は前記入力電圧に応じて前記駆動手段の動作を制御することを特徴とする請求項２記載の電源装置の冷却装置。
【請求項５】
前記電源装置のケースに設けられた空気の吸入口と、前記吸入口の大きさを変更する吸入口調整部材を有し、前記制御部は前記入力電圧に応じて前記吸入口調整部材の状態を制御することを特徴とする請求項１記載の電源装置の冷却装置。
【請求項６】
前記吸入口調整部材の状態を変更するための駆動手段を有し、前記制御部は前記入力電圧に応じて前記駆動手段の動作を制御することを特徴とする請求項５記載の電源装置の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器、例えば画像形成装置に設けられる電源装置の冷却装置に関し、特に外気を取り入れて強制空冷をし、内部温度や素子の温度上昇を制御する冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に画像形成装置の電源装置においては、トランスの１次側の直流電力をスイッチング素子により断続して２次側へ伝達するスイッチング電源ユニットの構成をとることが多い。このスイッチング電源ユニットの出力を電源として画像形成装置の各部へ給電し、所定の画像形成動作を行っている。
【０００３】
また、記録材に転写されたトナー像を定着させるための定着器を備え、定着器の構成として電磁誘導加熱（ＩＨ）方式も用いられるようになり、ＩＨ電源ユニットを備えているものもある。更に、前記スイッチング電源ユニットやＩＨ電源ユニットを複数備えている画像形成装置もある。
【０００４】
スイッチング電源やＩＨ電源ユニットは、内部回路の部品の発熱による電源ユニット内の温度上昇を抑えるために、ファンを用いてユニット内に外気を吸入またはユニット外へ排気することが多い。
【０００５】
ファンを用いた強制空冷の一般的な電源ユニットを図７に示す。
【０００６】
同図において、１０は電源ユニットが収められているケース、１１、１２は自身の動作により発熱する発熱部品、１３はファンである。（ａ）はファン１３がユニット内へ外気を取り入れる向きに取り付けられ、外気を発熱部品１１、１２に吹き付け、２つの排気口から排気する構成の電源ユニットを示している。（ｂ）はファン１３がユニット内の空気を外部へ排出する向きに取り付けられ、２つの吸入口からから取り入れた外気を発熱部品１１、１２を通して、ファン１３から排気する構成の電源ユニットを示している。
【０００７】
ファンを用いて温度上昇を抑える方法としては、スイッチング素子の駆動周波数や発熱部品の温度を検出してファンの回転数を制御したりする方法もある（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−１９８４９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、電源ユニット内の複数の発熱部品が、ノイズや相互干渉を防ぐために離れて配置され、電源ユニットへの商用電源の供給条件によって各発熱部品の発熱比率や発熱量が異なる場合がある。例えば発熱部品１１が供給される電圧の大きさに起因して発熱量が変化し、発熱部品１２が供給される電流の大きさに起因して発熱量が変化するような場合、各発熱部品の入力電圧と発熱量との関係は図８のようになる。即ち、発熱部品１１は入力電圧が高いほど発熱量が大きくなり、発熱部品１２は入力電圧が高いほど発熱量が小さくなる。なお、発熱部品１２への入力電圧が高くなるほど発熱量が少なくなる理由は、発熱部品１２を同じ電力で動作させようとした場合、入力電圧に反比例して流れる電流値が小さくなり、その結果発熱が少なくなるためである。
【０００９】
このような場合でも、各発熱部品に対するファンの風量比は固定なので、各発熱部品の最大発熱量の時にも十分な冷却が可能な風量を確保する必要がある。そのため、図８のように、発熱部品１１の発熱量が大きく、発熱部品１２の発熱量が少ない状態となるような入力電圧で動作する場合は、発熱部品１２を必要以上に冷却してしまい、発熱部品に悪影響を与えてしまう。逆に発熱部品１２の発熱量が大きく、発熱部品１１の発熱量が少ない状態となるような入力電圧で動作する場合は発熱部品１１を必要以上に冷却してしまう。また、ファン１３のサイズアップや電力アップ、騒音の増加といった問題が発生する可能性がある。
【００１０】
更に、特に、日本、米国、欧州向けに電源ユニットを共通にしている場合、地域により商用電源の電圧が異なるため、上記の症状が起きる可能性が高くなる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明に係る電源装置の冷却装置は、商用電源からの入力電圧に基づいて負荷へ電源を供給する電源装置の冷却装置において、前記電源装置の部品として実装され、前記電源装置への入力電圧が第１の電圧における発熱量よりも前記第１の電圧よりも高い第２の電圧における発熱量が大きくなる第１の部品と、前記電源装置の部品として実装され、前記電源装置への入力電圧が前記第１の電圧における発熱量よりも前記第２の電圧における発熱量が低くなる第２の部品と、前記電源装置を冷却するためのファンと、前記電源装置への入力電圧を検出する電圧検出回路と、前記電圧検出回路により検出された入力電圧の値に応じて、前記第１の部品に対する風量と前記第２の部品に対する風量の比率を変更する制御部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の電源装置の冷却装置によれば、電源装置の入力電圧に対する各発熱部品の発熱量の比に応じた風量比で各発熱部品を冷却出来るために、必要最小限の総風量で十分冷却できるようになり、小型化、省エネ、低騒音を実現することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る冷却装置に関して、図面を用いて詳しく説明する。
【００１４】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施形態である電源装置における冷却装置の概略構成図である。同図において、１は入力電圧検出回路、２は電源装置のエアフローを制御する制御部である。制御部２の内部には不図示のＣＰＵ、ＲＯＭ，ＲＡＭが設けられており、ＣＰＵはＲＯＭに格納されたプログラムに従って各部を制御する。１０は電源ユニットが収められているケース、１１、１２は自身の動作により発熱する発熱部品である。発熱部品１１，１２は電源ユニットが所定の電力を付加に供給するために動作する部品であり、例えば、発熱部品１１はスイッチング用のトランジスタ・ＦＥＴであり、発熱部品１２は交流を整流するダイオード等である。１３は電源ユニット内へ外気を吸入し、電源ユニット内部を冷却するためのファン、１４はステッピングモータ、１５はファン１３による空気を所定の向きに誘導する風向板である。１６はステッピングモータ１４によって空気の流れる向きを変更できる可動型風向部材であり、板状の部材から構成される。
【００１５】
可動型風向部材１６は図２に示すように駆動手段としてのステッピングモータ１４に回転軸１４ａを介して接続され、ステッピングモータ１４の回転によって可動型風向部材１６の向きを変えることができる。可動型風向部材１６の向きは回転軸１４ａに取り付けられたフラグとフォトインタラプタを用いた２つの向きセンサ２１及び２２によって検知している。向きセンサ２１がオンしている状態では、可動型風向部材１６は発熱部品１１への風量が発熱部品１２への風量よりも多くなる向きに設定されている。逆に、向きセンサ２２がオンしている状態では、可動型風向部材１６は発熱部品１２への風量が発熱部品１１への風量よりも多くなる向きに設定されている。ステッピングモータ１４は制御部２からの指示により動作する。
【００１６】
電源ユニットは入力された商用電源からの入力電圧を整流する整流素子である発熱部品１２で整流し、整流された直流電圧をスイッチ素子である発熱部品１１でスイッチングすることで負荷（図示せず）に電力を供給している。
【００１７】
また、電源ユニットは負荷に所定の電力を供給する場合、第１の部品としての発熱部品１１は入力電圧が第１の電圧（１００Ｖ）における発熱量よりも第１の電圧よりも高い第２の電圧（２００Ｖ）における発熱量が大きい。また、第２の部品としての発熱部品１２は入力電圧が第１の電圧（１００Ｖ）における発熱量よりも第２の電圧（２００Ｖ）における発熱量が小さい。その関係を示したのが図８である。即ち、所定の電力が供給された場合に、発熱部品１１は入力電圧が高いほど発熱量が大きく、第２の発熱部品は入力電圧が低いほど発熱量が小さくなる。
【００１８】
更に、発熱部品１１，１２はノイズや干渉による誤動作防止、プリント基板の配線最適化等の理由により、所定の距離だけ離れて実装されている。
【００１９】
また、この電源ユニットは、日本、米国、欧州等各地域向けに共通の構成となっており、各地域で異なる様々な商用電源電圧でも同一の直流電圧を出力する制御を行う構成になっている。
【００２０】
次に入力電圧に応じてエアフローを制御する動作を図１の構成図と図３のフローチャートを用いて説明する。図３のフローチャートは制御部２より実行される。
【００２１】
まず始めにステップ１００１において、制御部２は入力電圧検出回路１によって入力電圧を検出させる。ステップ１００２において、制御部２は検出された入力電圧の値が１５０Ｖより大きいかどうか、つまり商用電源が１００Ｖ系か２００Ｖ系かを判断する。検出された電圧値が１５０Ｖより大きい場合、即ち２００Ｖ系だと判断した場合は、ステップ１００３に移り、制御部２は、可動型風向部材１６が図１の（ａ）の向きになる様にステッピングモータ１４を回転させる。即ち、制御部２は向きセンサ２１がオンする様にステッピングモータ１４を回転させ、向きセンサ２１がオンになるとステッピングモータ１４の回転を停止させる。
【００２２】
これにより、入力電圧が高い（２００Ｖ系）時に発熱量が大きい発熱部品１１への風量が発熱部品１２への風量よりも大きくなるようにする。
【００２３】
ステップ１００２で電圧検出値が１５０Ｖ以下の場合、即ち１００Ｖ系だと判断した場合は、ステップ１００４に移り、制御部２は、可動型風向部材１６を図１（ｂ）の向きになる様にステッピングモータ１４を回転させる。即ち、制御部２は向きセンサ２２がオンする様にステッピングモータ１４を回転させ、向きセンサ２２がオンになるとステッピングモータ１４の回転を停止させる。
【００２４】
これにより、入力電電圧が低い（１００Ｖ系）時に発熱量が大きい発熱部品１２への風量が発熱部品１１への風量よりも大きくなるようにする。
【００２５】
上記の制御を行うことにより、図８に示すような入力電圧に応じた発熱部品１１と発熱部品１２の発熱比率に対応して、発熱部品１１と１２への風量比率を変化させることができる。
【００２６】
本実施形態では、１００Ｖ系と２００Ｖ系の２通りの切り替えについて説明したが、制御部２による判断する入力電圧値及び可動型風向板の向きの設定位置の種類を増やすことで、発熱比率に応じた風量比率をより細かく制御可能である。
【００２７】
（第２の実施の形態）
図４に本発明の第２の実施の形態である電源装置の冷却装置の概略構成図を示す。第１の実施の形態との差異は、ファン１３がユニット内の空気を外部に排出する様に取り付けられている点である。
【００２８】
図１と同じ構成備品に関しては同じ符号を付し、説明を省略する。１７はステッピングモータ１４によってケース１０の吸入口２５，２６から吸入される風量の比率を変化させるための吸入口調整部材であり、板状の部材から構成される。吸入口２５，２６はケース１０のファン１３が取り付けられている面とは対向する面に設けられ、外気を吸入する。
【００２９】
吸入口調整部材１７は図５に示すようにステッピングモータ１４に回転軸１４ａを介してギアで接続され、ステッピングモータ１４の回転によって吸入口調整部材１７の位置を変えることができる。吸入口調整部材の位置を変更することにより２つの吸入口の大きさの比率が変更される。吸入口調整部材１７の位置はフォトインタラプタを用いた２つの位置検知センサ２３及び２４によって検知している。位置検知センサ２３がオンしている状態では、吸入口調整板１７は発熱部品１２への風量が発熱部品１１への風量よりも多くなる位置に設定されている。この状態では吸入口２５の大きさは吸入口２６の大きさよりも小さくなる。逆に、位置検知センサ２４がオンしている状態では、吸入口調整板１７は発熱部品１１への風量が発熱部品１２への風量よりも多くなる位置に設定されている。この状態では吸入口２６の大きさは吸入口２５の大きさよりも小さくなる。
【００３０】
次に入力電圧に応じてエアフローを制御する動作を図４の構成図と図６のフローチャートを用いて説明する。図６のフローチャートは制御部２により実行される。
【００３１】
まず始めにステップ２００１において、制御部２は入力電圧検出回路１に入力電圧を検出させる。ステップ２００２において、制御部２は検出された入力電圧の値が１５０Ｖより大きいか、つまり１００Ｖ系か２００Ｖ系かを判断する。入力電圧が１５０Ｖより大きい（２００Ｖ系）と判断した場合は、ステップ２００３に移り、制御部２は吸入口調整部材１７を図４（ａ）の向きになるようにステッピングモータ１４を回転させる。即ち、制御部２は位置検知センサ２４がオンする様にステッピングモータ１４を回転させ、位置検知センサ２４がオンになるとステッピングモータ１４の回転を停止させる。
【００３２】
これにより、電圧が高い（２００Ｖ系）時に発熱量が大きい発熱部品１１への風量が発熱部品１２への風量よりも大きくなる。
【００３３】
ステップ１００２で電圧検出値が１５０Ｖ以下の１００Ｖ系だと判断した場合は、ステップ２００４に移り、ステッピングモータ１４を回転させて、吸入口調整部材１７を図４（ｂ）の向きになる様にステッピングモータ１４を回転させる。即ち、制御部２は位置検知センサ２３がオンする様にステッピングモータ１４を回転させ、位置検知センサ２３がオンになるとステッピングモータ１４の回転を停止させる。
【００３４】
これにより、電圧が低い（１００Ｖ系）時に発熱量が大きい発熱部品１２への風量が発熱部品１１への風量よりも大きくなる。
【００３５】
上記の制御を行うことにより、図８に示すような入力電圧に応じた発熱部品１１と発熱部品１２の発熱比率に対応して、発熱部品１１と１２への風量比率を変化させることができる。
【００３６】
第２の実施の形態でも同様に、１００Ｖ系と２００Ｖ系の２通りの切り替えについて説明したが、制御部２による判断される入力電圧値及び吸入口調整板の設定位置の種類を増やすことで、発熱比率に応じた風量比率をより細かく制御可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１の実施の形態の電源装置の冷却装置の概略構成図である。
【図２】可動型風向板の構成を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における制御部の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第２の実施の形態の電源装置の冷却装置の概略構成図である。
【図５】吸入口調整板の構成を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態における制御部の動作を示すフローチャートである。
【図７】従来の電源装置の冷却装置の概略構成図である。
【図８】入力電圧と各発熱体の発熱量の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  入力電圧検出回路
２  制御部
１１  発熱部品
１２  発熱部品
１３  ファン
１４  ステッピングモータ
１６  可動型風向板
１７  吸入口調整板
２１  向き検知センサ
２２  向き検知センサ
２３  位置検知センサ
２３  位置検知センサ
２５  吸入口
２６  吸入口
【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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