JP6330781B2 - Power supply life determination apparatus and image forming apparatus having the same - Google Patents
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Description
本発明は、フォトカプラを含む電源装置の寿命を判断する装置に関する。また、この装置を含む画像形成装置に関する。 The present invention relates to a device for determining the life of a power supply device including a photocoupler. The present invention also relates to an image forming apparatus including this apparatus.
複合機、プリンター、複写機、ファクシミリ装置のような画像形成装置には、商用電源から供給される交流電圧から直流電圧を生成する電源装置が設けられる。この電源装置としてトランスを含むスイッチング電源が用いられることがある。このようなスイッチング電源の一例が特許文献1に記載されている。
Image forming apparatuses such as multifunction peripherals, printers, copiers, and facsimile machines are provided with a power supply device that generates a DC voltage from an AC voltage supplied from a commercial power supply. As this power supply device, a switching power supply including a transformer may be used. An example of such a switching power supply is described in
具体的に、特許文献1には、インダクタンス部品とスイッチング素子を有し、インダクタンス部品の第1の巻線に発生した電圧を駆動信号としてスイッチング素子の制御端子に
帰還してスイッチング素子にオンオフ動作を行わせ、インダクタンス部品の第2の巻線より自励式スイッチング電源への入力電圧に相当する電圧信号を得て、電圧信号から入力電圧が所定の値より低下したことを検出した時、スイッチング素子をオフ状態とする出力遮断回路を設けた自励式スイッチング電源回路が記載されている。負荷装置の誤動作や破損のおそれの観点から、入力電圧が所定の値に低下した時点で電力供給を停止させようとする(特許文献1:請求項1、段落[0011])。
Specifically,
複合機、プリンター、複写機、ファクシミリ装置のような画像形成装置では、トランスを含み、交流電源から直流電圧を得るスイッチング電源が電源基板に搭載されることがある。また、複数のフォトカプラを電源基板に搭載し、トランスの1次側と2次側を絶縁しつつ、1次側と2次側で信号(情報)のやりとりを行うことがある。 In an image forming apparatus such as a multifunction machine, a printer, a copier, and a facsimile machine, a switching power source that includes a transformer and obtains a DC voltage from an AC power source may be mounted on a power supply board. Further, a plurality of photocouplers are mounted on a power supply board, and signals (information) may be exchanged between the primary side and the secondary side while insulating the primary side and the secondary side of the transformer.
フォトカプラは、LEDのような発光素子と、発光素子からの光信号を受光する受光素子を含む。発光素子を始め、発光素子は使用しているうちに劣化が進む。劣化が進むに従って、同じ大きさの電流を流したときの発光素子の発光量が低下する。また、受光時に受光素子に流れる電流の大きさを同じ大きさで保つには、発光素子への入力電流を次第に大きくしなければならない場合がある。発光素子は、2次側の出力電圧に基づき発光する。2次側の出力電圧を必要以上に大きくしなければ、所望の光量で発光しない発光素子は交換する必要がある。 The photocoupler includes a light emitting element such as an LED and a light receiving element that receives an optical signal from the light emitting element. Deterioration progresses while using the light emitting element. As the deterioration progresses, the amount of light emitted from the light-emitting element when a current of the same magnitude flows is reduced. In addition, in order to keep the current flowing in the light receiving element at the same time during light reception, the input current to the light emitting element may have to be gradually increased. The light emitting element emits light based on the output voltage on the secondary side. Unless the output voltage on the secondary side is increased more than necessary, it is necessary to replace a light emitting element that does not emit light with a desired light amount.
一方、電源基板にはトランス、フォトカプラを始め様々な素子が搭載され、多くの資源が用いられている。環境保護や省資源のため、電源基板をリユース(再利用)することが考えられる。また、電源基板中、劣化が進んだ部品を交換し電源基板の寿命を大きく延ばして電源基板の廃棄時期を遅らせることができれば環境保護や省資源に貢献することができる。 On the other hand, various elements such as transformers and photocouplers are mounted on the power supply board, and many resources are used. In order to protect the environment and save resources, it is conceivable to reuse the power supply board. In addition, it is possible to contribute to environmental protection and resource saving if the deteriorated parts in the power supply board are replaced to greatly extend the life of the power supply board and delay the disposal time of the power supply board.
しかし、フォトカプラは、1つのパッケージ内(カバー内)に発光素子と受光素子が格納される。そのため、劣化の程度がわかりにくい。そのため、基板上の全フォトカプラに問題はなく電源基板をそのままリユースしてよいか否か、電源基板のリユースや延命化にどのフォトカプラの交換が必要かを一見しただけでは判断できない。このように、各フォトカプラの寿命が判断しづらく、電源基板のリユースや延命化の妨げになっているという問題がある。 However, in the photocoupler, the light emitting element and the light receiving element are stored in one package (in the cover). Therefore, the degree of deterioration is difficult to understand. Therefore, there is no problem with all the photocouplers on the substrate, and it cannot be determined at a glance whether the power substrate can be reused as it is or which photocoupler needs to be replaced to reuse or extend the life of the power substrate. As described above, there is a problem that it is difficult to determine the lifetime of each photocoupler, which hinders the reuse and extension of the life of the power supply board.
なお、上記の特許文献1に記載の電源回路は、トランスとフォトカプラを含む自励式スイッチング電源回路である。しかし、用いているフォトカプラは1つのみである。また、フォトカプラの寿命を判断できず上記の問題を解決できない。
The power supply circuit described in
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、実際の発光素子の点灯状態に基づきそれぞれのフォトカプラの寿命に関する情報を報知して電源基板のリユースや部品交換の必要性を判断に役立てる。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and informs the information on the lifetime of each photocoupler based on the actual lighting state of the light emitting element, and the necessity of reusing the power supply board or replacing parts To help judge.
上記目的を達成するために、請求項1に係る発明は、報知部、電源基板、計時部、記憶部、操作パネル、及び、制御部を含む。前記報知部は、寿命判断結果を報知する。前記電源基板は、入力された交流を直流に変換して出力する。また、前記電源基板は、スイッチング素子のスイッチング時間又は周波数を制御して出力電圧を調整するコントローラーを有する。また、前記電源基板は、発光素子と受光素子を備え前記受光素子が前記コントローラーと接続されるフォトカプラを複数含む。前記計時部は、それぞれの前記発光素子の点灯時間を計る。前記記憶部は、前記計時部の計時結果に基づき各前記発光素子の累計点灯時間を記憶する。前記操作パネルは、前記フォトカプラの寿命判断の実行指示を受け付ける。前記制御部は、前記実行指示がなされたとき、それぞれの前記発光素子の点灯可能時間を定め、前記点灯可能時間から対応する前記累計点灯時間を減じ、それぞれの前記フォトカプラの寿命が尽きるまでの推定残存時間を求め、それぞれの前記推定残存時間を前記寿命判断結果として前記報知部に報知させる。
In order to achieve the above object, an invention according to
本発明によれば、実際の発光素子の点灯状態に基づきフォトカプラの寿命に関する情報を報知する電源寿命判断装置や画像形成装置を提供することができる。また、電源基板のリユースや部品交換の必要性を容易に判断できる電源寿命判断装置や画像形成装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a power supply life determination apparatus and an image forming apparatus that notify information related to the life of a photocoupler based on an actual lighting state of a light emitting element. Further, it is possible to provide a power supply life determination device and an image forming apparatus that can easily determine the necessity of reuse of a power supply board and replacement of parts.
以下、図1〜図8を用いて、本発明に係る電源寿命判断装置1を含む画像形成装置を説明する。画像形成装置としてプリンター100を例にあげて説明する。但し、本実施の形態に記載されている構成、配置等の各要素は、発明の範囲を限定するものではなく単なる説明例にすぎない。
Hereinafter, an image forming apparatus including the power supply
(画像形成装置の概要)
まず、図1に基づき、実施形態に係るプリンター100を説明する。図1は、実施形態に係るプリンター100の一例を示す図である。
(Outline of image forming apparatus)
First, the
プリンター100は、制御部2(制御基板)と記憶部3を有する。制御部2は、装置全体の動作を統括しプリンター100の各部を制御する。そして、制御部2は、演算のような処理を行うCPU21、印刷に必要な画像処理を画像データに施す画像処理部22、時間を計る計時部23を含む。記憶部3は、ROM、RAM、HDDのような記憶装置であり、制御用プログラムやデータを記憶する。
The
又、制御部2は、操作パネル4と通信可能に接続される。操作パネル4は、設定用画面や、プリンター100の状態や、メッセージのような情報を表示する表示パネル41を含む。また、操作パネル4は、操作パネル4に設けられたタッチパネルやハードキーのような使用者の操作を受け付ける入力受付部42を含む。そして、制御部2は、入力受付部42でなされた設定、操作を認識する。制御部2は、使用者の設定どおりに動作するように、プリンター100を制御する。
The
又、プリンター100は、印刷部5を含む。印刷部5は、エンジン制御部50、給紙部5a、搬送部5b、画像形成部5c、定着部5eを含む。エンジン制御部50と制御部2は通信可能に接続される。制御部2は、印刷指示、印刷ジョブの内容、印刷に用いる画像データをエンジン制御部50に与える。エンジン制御部50は、制御部2の指示を受け、給紙部5a、搬送部5b、画像形成部5c、定着部5eの動作を制御し、給紙、用紙搬送、トナー像の形成、転写、定着のような印刷関連処理を実際に制御する。
The
エンジン制御部50は、用紙を一枚ずつ給紙部5aに供給させる。エンジン制御部50は、供給された用紙を、画像形成部5c、定着部5eを経て排出トレイ(不図示)まで搬送部5bに搬送させる。エンジン制御部50は、搬送部5bより搬送される用紙にのせるトナー像を画像形成部5cに形成させ、トナー像を用紙に転写させる。エンジン制御部50は、用紙に転写されたトナー像を定着部5eに定着させる。搬送部5bは、トナー像が定着された用紙を排出トレイに排出する。
The
又、プリンター100は、通信部24を含む。通信部24は、コンピューター200と通信するためのインターフェイスである。通信部24は、ネットワークやケーブルを介し、コンピューター200と通信する。制御部2は、通信部24と接続される。通信部24は、コンピューター200から画像データのような印刷内容を示すデータと印刷に関する設定を示すデータを含む印刷用データを受信する。制御部2は、印刷用データに基づく印刷を印刷部5に行わせる。
In addition, the
(電力供給系統)
次に、図2を用いて、実施形態に係るプリンター100での電力供給系統の一例を説明する。図2は、実施形態に係るプリンター100の電力供給系統の一例を示す図である。
(Power supply system)
Next, an example of the power supply system in the
プリンター100は、電源基板6(1次電源部)と2次電源部6aを含む。電源基板6は、電源ケーブル(不図示)により商用電源Vac(交流電源)と接続される。電源基板6は、交流から直流を生成するスイッチング電源を含む。なお、電源基板6の詳細は後述する。電源基板6は、商用電源Vacが接続されると直流電圧を出力する。電源基板6は、例えば、モータ駆動用のDC24Vを生成する。
The
2次電源部6aは、レギュレーターやDCDCコンバーターのような電力変換回路を複数含む。2次電源部6aは、電源基板6の生成電圧に基づき、複数種の直流電圧を生成する。各デバイスでは、入力(供給)されるべき電圧値の範囲は、定められている。2次電源部6aは、入力(供給)すべき電圧値の範囲内の電圧を複数種生成し、制御基板(CPU21、画像処理部22、記憶部3、計時部23、通信部24)、エンジン基板(エンジン制御部50)、パネル基板(表示パネル41、入力受付部42)のような各基板、及び、各基板に配されたそれぞれのデバイスに供給する。
The secondary
ここで、異常動作が生じないようにするため、各デバイスへの電圧の印加(電力供給)、及び、電圧遮断(電力供給の停止)の順番が予め定められる。また、1つのデバイスに複数種の電圧を印加する場合、印加する電圧の順番が決まっていることもある。そこで、プリンター100内には、電源シーケンス回路6bが設けられる。電源シーケンス回路6bは、プリンター100内の各基板、各デバイスへの電圧印加を予め定められた順番で開始させる。また、電源シーケンス回路6bは、プリンター100内の各基板、各デバイスへの電圧印加を予め定められた順番で停止させる。このため、電源シーケンス回路6bは2次電源部6aに含まれる電力変換回路のON/OFFを制御する。
Here, in order to prevent an abnormal operation from occurring, the order of voltage application (power supply) and voltage cutoff (power supply stop) to each device is predetermined. In addition, when a plurality of types of voltages are applied to one device, the order of voltages to be applied may be determined. Therefore, a power
(電源基板6)
次に、図3を用いて、実施形態に係る電源基板6を説明する。図3は、実施形態に係る電源基板6の一例を示す図である。
(Power supply board 6)
Next, the
電源基板6は、絶縁トランスL1を含む。絶縁トランスL1の1次側には、入力端子A、B、整流部61、コンデンサーC1、スイッチング素子Q1、コントローラー62、第1フォトトランジスタ91(第1フォトカプラ71の一部)、第2フォトトランジスタ92(第2フォトカプラ72の一部)、第3フォトトランジスタ93(第3フォトカプラ73の一部)が設けられる。
The
絶縁トランスL1の2次側には、出力端子C、D、ダイオードD5、平滑コンデンサーC2、平滑コイルL2、第1発光素子81(第1フォトカプラ71の一部)、抵抗R1、定電圧ダイオードZD、抵抗R2、第2発光素子82(第2フォトカプラ72の一部)、第3発光素子83(第3フォトカプラ73の一部)、抵抗R3、トランジスタTr1、抵抗R4が設けられる。第1発光素子81、第2発光素子82、第3発光素子83には、LEDを用いることができる。
On the secondary side of the insulation transformer L1, output terminals C and D, a diode D5, a smoothing capacitor C2, a smoothing coil L2, a first light emitting element 81 (a part of the first photocoupler 71), a resistor R1, and a constant voltage diode ZD , A resistor R2, a second light emitting element 82 (a part of the second photocoupler 72), a third light emitting element 83 (a part of the third photocoupler 73), a resistor R3, a transistor Tr1, and a resistor R4. As the first
まず1次側から説明する。入力端子A、Bには、商用電源Vac(交流電源)が接続される。電源基板6に入力された交流は、整流部61によって直流に全波整流される。整流部61は、入力端子E、Fと出力端子G、H、ダイオードD1、ダイオードD2、ダイオードD3、ダイオードD4を含むダイオードブリッジである。図3に示すように、入力端子Aは、入力端子Eと接続される。入力端子Eは、ダイオードD1のアノードとダイオードD4のカソードと接続される。入力端子Bは入力端子Fと接続される。入力端子Fは、ダイオードD2のアノードとダイオードD3のカソードと接続される。出力端子Gは、ダイオードD1のカソードとダイオードD2のカソードが接続される。出力端子HはダイオードD3のアノードとダイオードD4のアノードが接続される。
First, the primary side will be described. A commercial power supply Vac (AC power supply) is connected to the input terminals A and B. The alternating current input to the
コンデンサーC1は、一端が出力端子Gに他端が出力端子Hと接続される。コンデンサーC1は、整流部61で整流された電圧を1次直流電圧V1として平滑化する。1次直流電圧V1は、絶縁トランスL1の1次コイルL11の一端に入力される。1次コイルL11の他端には、スイッチング素子Q1が接続される。図3に示す例では、スイッチング素子Q1としてMOSFETを示している。
The capacitor C1 has one end connected to the output terminal G and the other end connected to the output terminal H. The capacitor C1 smoothes the voltage rectified by the rectifying
スイッチング素子Q1のドレインは、1次コイルL11の他端と接続される、スイッチング素子Q1のソースは出力端子Hと接続される。スイッチング素子Q1のゲートは、コントローラー62と接続される。コントローラー62は、スイッチング素子Q1のON/OFF(スイッチング周波数やデューティ比)を制御する制御用ICである。コントローラー62はPWM信号をスイッチング素子Q1のゲートに入力し、1次コイルL11の電流のON/OFFを行い、1次コイルL11にPWM信号の周波数に応じたパルスを発生させる。
The drain of the switching element Q1 is connected to the other end of the primary coil L11, and the source of the switching element Q1 is connected to the output terminal H. The gate of the switching element Q1 is connected to the
また、コントローラー62は、各フォトカプラの各フォトトランジスタ(第1フォトトランジスタ91、第2フォトトランジスタ92、第3フォトトランジスタ93)のコレクタと接続される。各フォトトランジスタのエミッタは、出力端子Hと接続される。各フォトトランジスタは、ON状態のとき、コントローラー62から電流を引き込む。
The
次に、2次側を説明する。電源基板6は、絶縁トランスL1の一端にダイオードD5のアノードが接続される。ダイオードD5は、電流の向きを一定とする。ダイオードD5のカソードには、平滑コンデンサーC2の一端と平滑コイルL2の一端が接続される。平滑コンデンサーC2の他端は、出力端子D(グランド)に接続される。平滑コイルL2の他端は、出力端子Cに接続される。平滑コイルL2、平滑コンデンサーC2は、2次コイルL12に誘導された電圧のリップルを除去し平滑化する。その結果、出力端子Cから平滑化された2次直流電圧V2が出力される。
Next, the secondary side will be described. In the
2次直流電圧V2とグランド(出力端子Cと出力端子D)の間に、第1フォトカプラ71の第1発光素子81と抵抗R1の直列回路が接続される。また、2次直流電圧V2とグランド(出力端子Cと出力端子D)の間に、定電圧ダイオードZDと第2フォトカプラ72の第2発光素子82と抵抗R2の直列回路が接続される。また、2次直流電圧V2とグランド(出力端子Cと出力端子D)の間に、第3フォトカプラ73の第3発光素子83と抵抗R3とトランジスタTr1の直列回路が接続される。
A series circuit of the first light-emitting
次に、第1フォトカプラ71のフィードバック信号を用いた2次直流電圧V2の制御を説明する。2次直流電圧V2が上昇し、第1フォトカプラ71の第1発光素子81に電流が流れると、第1発光素子81が発光する。第1発光素子81からの光(フィードバック信号)は、第1フォトカプラ71のパッケージ内で第1フォトトランジスタ91に到達する。これにより、第1フォトトランジスタ91がON状態となり、第1フォトトランジスタ91に電流が流れる。
Next, control of the secondary DC voltage V2 using the feedback signal of the
コントローラー62は、第1フォトトランジスタ91に流れる電流の大きさ(第1フォトトランジスタ91がコントローラー62から引き込む電流の大きさ)を認識する。そして、コントローラー62は第1フォトトランジスタ91の電流の大きさに対応したPWM信号をスイッチング素子Q1に供給する。第1フォトトランジスタ91の電流は、第1発光素子81の光量が大きいほど多くなり、光量が小さいほど少なくなる。例えば、2次直流電圧V2が設定値(例えば、DC24V)であるときの第1フォトトランジスタ91の電流として予め定められた基準電流値よりも小さいとき、ONデューティを増やすなどして2次直流電圧V2が大きくなる方向にPWM信号を変化させる。
The
このように、電源基板6が動作しているとき、第1発光素子81の電流→第1フォトトランジスタ91の電流→PWM信号調整→ スイッチング素子Q1のスイッチング→1次コイルL11でのパルス→誘導による2次コイルL12での電圧発生→平滑、リップルの除去→2次直流電圧V2の発生が、第1フォトカプラ71を利用したフィードバックを反映しつつ繰り返される。
Thus, when the
次に、第2フォトカプラ72を用いた2次直流電圧V2の過電圧検知を説明する。定電圧ダイオードZDによって、2次直流電圧V2の上限値が定められる。2次直流電圧V2が異常に上昇し、上限値以上となったとき、第2フォトカプラ72の第2発光素子82に電流が流れ、第2発光素子82が発光する。第2発光素子82からの光(過電圧検知信号)が第2フォトカプラ72のパッケージ内で第2フォトトランジスタ92に到達する。これにより、第2フォトトランジスタ92がON状態となり、第2フォトトランジスタ92に電流が流れる。
Next, overvoltage detection of the secondary DC voltage V2 using the
コントローラー62は、第2フォトトランジスタ92に電流が流れたことを認識する。つまり、コントローラー62は、過電圧検知信号に基づき、2次直流電圧V2の大きさが上限値を超えたことを認識する。このとき、コントローラー62は、スイッチング素子Q1のON/OFFを停止する(PWM信号のONデューティーをゼロにする)。これにより、電源基板6の動作(2次直流電圧V2の生成)を停止させ、電源基板6内の各回路や負荷のダメージを防ぐ。
The
次に、第3フォトカプラ73を用いたモード切替を説明する。まず、プリンター100のモードについて説明する。プリンター100は、プリンター100内の全てに電力を供給し、プリンター100を使用できる状態で保つ通常モードを有する。また、プリンター100は、予め定められた供給停止部分への電力供給を停止し、通常モードよりも消費電力を落とす省電力モードも有する。
Next, mode switching using the
具体的に、省電力モード中、電源シーケンス回路6bは、2次電源部6aのうち、供給停止部分に電力供給を行う電力変換回路を停止させる。プリンター100では、供給停止部分には、操作パネル4、印刷部5が含まれる。
Specifically, during the power saving mode, the power
制御部2(CPU21)は、通常モードで予め定められた省電力モードへの移行条件が満たされたことを認識する。このとき、制御部2は、プリンター100を省電力モードに移行させる。具体的に、制御部2は省電力モードへの移行の指示を電源シーケンス回路6bに与える。電源シーケンス回路6bは、指示に基づき、供給停止部分に電力を供給する電力変換回路を停止させる)。
The control unit 2 (CPU 21) recognizes that the condition for shifting to the power saving mode predetermined in the normal mode is satisfied. At this time, the
移行条件は適宜定められる。制御部2(CPU21)は、通常モードとなってから、あるいは、印刷ジョブが完了してから、通信部24に次の印刷ジョブの入力がないまま、数分のような予め定められた時間が経過したとき、移行条件が満たされたと判断する。また、制御部2は、操作パネル4に省電力モードの移行の指示入力がなされたとき、移行条件が満たされたと判断する。尚、移行条件は上記に限られない。
Transition conditions are determined as appropriate. The control unit 2 (CPU 21) sets a predetermined time such as several minutes without entering the next print job in the
省電力モード中、制御部2(CPU21)は、予め定められた復帰条件が満たされたことを認識する。このとき、制御部2は、プリンター100を通常モードに復帰させる。具体的に、制御部2は通常モードへの復帰指示を電源シーケンス回路6bに与える。電源シーケンス回路6bは、指示に基づき、供給停止部分に電力を供給する電力変換回路を動作させる。
During the power saving mode, the control unit 2 (CPU 21) recognizes that a predetermined return condition is satisfied. At this time, the
復帰条件も適宜定められる。制御部2(CPU21)は、省電力モード中に通信部24に印刷ジョブ(印刷用データ)の入力があったとき、復帰条件が満たされたと判断する。また、制御部2は、操作パネル4が操作されたとき、復帰条件が満たされたと判断する。なお、省電力モードでも通信部24や電操作パネル4の操作を受け付ける部分には、電力が供給される。尚、復帰条件は上記に限られない。
Return conditions are also determined as appropriate. The control unit 2 (CPU 21) determines that the return condition is satisfied when a print job (printing data) is input to the
第3フォトカプラ73を用いたモード切替信号の伝達(省電力モードへの移行や通常モードへの復帰)がコントローラー62に伝えられる。具体的に、制御部2のCPU21は、トランジスタTr1のベースに信号を入力する。例えば、省電力モードへの移行に伴い、CPU21は、トランジスタTr1のベースにHighを入力する。トランジスタTr1がON状態となることにより、第3フォトカプラ73の第3発光素子83に電流が流れ、第3発光素子83が発光する。第3発光素子83からの光(省電力モードとすべき旨のモード切替信号)が第3フォトカプラ73のパッケージ内で第3フォトトランジスタ93に到達する。これにより、第3フォトトランジスタ93がON状態となり、第3フォトトランジスタ93に電流が流れる。
Transmission of a mode switching signal using the third photocoupler 73 (transition to the power saving mode or return to the normal mode) is transmitted to the
コントローラー62は、第3フォトトランジスタ93に電流が流れたことを認識する。つまり、コントローラー62は、省電力モードに移行すべきことを認識する。省電力モードでは、プリンター100の消費電力は小さくなる。そこで、省電力モードへの移行に伴い、コントローラー62は、PWM信号の周波数を通常モードよりも落とす。これにより、スイッチングロスを減らすことができる。
The
一方、通常モードへの復帰に伴い、CPU21は、トランジスタTr1のベースにLowを入力する。トランジスタTr1がOFF状態となると、第3フォトカプラ73の第3発光素子83に電流が流れず第3発光素子83は消灯する(通常モードとすべき旨のモード切替信号)。これにより、第3フォトトランジスタ93がOFF状態に変化する。
On the other hand, with the return to the normal mode, the
コントローラー62は、第3フォトトランジスタ93がOFFしたことを認識する。つまり、コントローラー62は、通常モードに復帰すべきことを認識する。通常モードでは、急激な負荷電流にも反応する必要がある。そこで、通常モードへの復帰に伴い、コントローラー62は、PWM信号の周波数を省電力モードよりも高くする。
The
(各発光素子の点灯時間の計時)
次に、図4〜図6を用いて、実施形態に係る電源基板6に含まれる各発光素子の点灯時間の計時を説明する。図4は、各発光素子の点灯時間の計時の流れの一例を示すフローチャートである。図5は、電源基板6に含まれる各発光素子に関する計時を説明するための図である。図6は、実施形態に係る累計時間データ33の一例を示す図である。
(Time measurement of each light emitting element)
Next, timing of the lighting time of each light emitting element included in the
図4のスタートは、商用電源Vacに接続されることにより、電源基板6が2次直流電圧V2の生成を開始する時点である。図4のフローチャートは、電源ケーブルがコンセントから抜かれるなどにより、電源基板6の動作が停止するまで続けられる。
The start of FIG. 4 is a time when the
図5に示すように、第1フォトカプラ71の第1発光素子81には抵抗R1が、第2フォトカプラ72の第2発光素子82には抵抗R2が、第3フォトカプラ73の第3発光素子83には抵抗R3が、直列接続される。抵抗R1、抵抗R2、抵抗R3は、電流を制限するとともに、各発光素子に流れる電流を電圧に変換するための電流電圧変換部Rとして設けられる。言い換えると、電流電圧変換部Rとしての抵抗がそれぞれの発光素子に対して設けられる。
As shown in FIG. 5, the first
第1発光素子81と抵抗R1の間の電圧Vaと、第2発光素子82と抵抗R2の間の電圧Vbと、第3発光素子83と抵抗R3の間の電圧Vcがそれぞれ制御部2(CPU21)に入力される。そして、制御部2(CPU21)は、AD変換回路(不図示)を含み、各電流電圧変換部Rが変換した電圧Va、電圧Vb、電圧Vcの大きさを認識する(ステップ♯11)。
The voltage Va between the first
ここで、電圧Va、電圧Vb、電圧Vcのそれぞれに対し、発光素子に電流が流れているか否かを判断するための閾値が設けられる。新品の第1フォトカプラ71の第1発光素子81と抵抗R1の直列回路に2次直流電圧V2の設定電圧(例えば、DC24V)を印加して初めて第1発光素子81を点灯させたときの電圧Va(初期電圧)の値を第1発光素子81の閾値としてもよい。また、上限値の電圧を定電圧ダイオードZDと新品の第2フォトカプラ72の第2発光素子82と抵抗R2の直列回路に印加して第2発光素子82を初めて点灯させたときの電圧Vb(初期電圧)の値を第2発光素子82の閾値としてもよい。新品の第3フォトカプラ73の第3発光素子83と抵抗R3とトランジスタTr1の直列回路に2次直流電圧V2の設定電圧を印加しつつトランジスタTr1をONして第3発光素子83を初めて点灯させたときの電圧Vc(初期電圧)の値を第3発光素子83の閾値としてもよい。言い換えると、各発光素子の初期電圧を各発光素子の閾値としてもよい。各発光素子の閾値を示す閾値データ31は、記憶部3に不揮発的に記憶される(図5参照)。
Here, for each of the voltage Va, the voltage Vb, and the voltage Vc, a threshold for determining whether or not a current is flowing through the light emitting element is provided. Voltage when the first
そして、制御部2(CPU21)は、各発光素子の点灯、消灯を判定する(ステップ♯12)。制御部2は、この判定を周期的に(一定の周期で)繰り返す。具体的に、制御部2は、電圧が閾値を超えた発光素子を点灯している発光素子と判定し、対応する電圧が閾値を超えていない発光素子を消灯している発光素子と判定する。
Then, the control unit 2 (CPU 21) determines whether each light emitting element is turned on or off (step # 12). The
そして、CPU21は、点灯している発光素子の点灯時間を計時部23に計らせる(ステップ♯13)。点灯時間を計っていない状態の発光素子の点灯を認識したとき、CPU21は、その発光素子の点灯時間の計時を計時部23に開始させる。点灯時間の計時をしている状態の発光素子の点灯を認識したとき、CPU21はその発光素子の点灯時間の計時を計時部23に続けさせる。ステップ♯13まで点灯時間の計時を行っていた発光素子の消灯を認識したとき、CPU21はその発光素子の点灯時間の計時を終了させる。
Then, the
また、制御部2(CPU21)は、それぞれの電流電圧変換部Rの出力(電圧Va、電圧Vb、電圧Vcの大きさ)に基づき、計時している(点灯している)発光素子に流れる電流の大きさを求める(ステップ♯14)。抵抗R1、抵抗R2、抵抗R3の抵抗値は決まっている。そこで、制御部2は、電圧Va/抵抗R1により第1発光素子81に流れる電流の大きさを求める。また、制御部2は、電圧Vb/抵抗R2により第2発光素子82に流れる電流の大きさを求める。また、制御部2は、電圧Vc/抵抗R3により第3発光素子83に流れる電流の大きさを求める。
Moreover, the control part 2 (CPU21) is based on the output (the magnitude | size of the voltage Va, the voltage Vb, and the voltage Vc) of each current-voltage conversion part R, and the electric current which flows into the light emitting element currently timed (lighted) Is determined (step # 14). Resistance values of the resistor R1, the resistor R2, and the resistor R3 are determined. Therefore, the
そして、制御部2は、累計時間データ33を記憶部3に更新させる(ステップ♯15)。累計時間データ33は、各発光素子の累計点灯時間を示すデータである。制御部2は、累計時間データ33に含まれる累計点灯時間のうち、点灯時間の計時を終了した発光素子に対応する累計点灯時間に計時した時間を加算した値を求め、求めた値への累計時間データ33の更新を記憶部3に行わせる。つまり、記憶部3は計時部23の計時結果に基づき各発光素子の累計点灯時間を記憶する。
Then, the
また、制御部2は、計時している(点灯している)発光素子に流れる電流の大きさを電流値データ32として記憶させる(ステップ♯16)。尚、電流値データ32は、各発光素子の電流の平均値を求めるために記憶する。なお、記憶部3の記憶容量にも限界があるので、発光素子ごとに求めた電流値の記憶個数に上限を定め、最も古い記録を消し、求めた最新の電流値に書き換えるようにしてもよい。また、制御部2は、点灯期間中の平均値を発光素子に流れる電流の大きさとして記憶部3に記憶させてもよい。そして、ステップ♯16の後、フローは、ステップ♯11に戻る。
Further, the
(寿命判断)
次に、図7、図8を用いて、実施形態に係る各フォトカプラの寿命判断の流れの一例を説明する。図7は、実施形態に係る各フォトカプラの寿命判断の流れの一例を示すフローチャートである。図8は、各発光素子の点灯可能時間を定めるための時間設定用データ34の一例を示す図である。
(Life judgment)
Next, an example of the flow of determining the lifetime of each photocoupler according to the embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of a flow of determining the lifetime of each photocoupler according to the embodiment. FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the
まず、実施形態に係るプリンター100のうち、報知部(詳細は後述)、電源基板6、計時部23、記憶部3、操作パネル4、制御部2が各フォトカプラの寿命判断を行う電源寿命判断装置1として機能する。
First, in the
そして、操作パネル4の入力受付部42は、電源基板6に搭載された各フォトカプラの寿命判断の実行指示を受け付ける。図7のスタートは、実行指示に基づき、各フォトカプラの寿命判断処理を開始する時点である。
Then, the
まず、制御部2は、記憶部3の電流値データ32に基づき、それぞれの発光素子に流れる電流の大きさの平均値を求める(ステップ♯21)。そして、制御部2は、求めた各平均値に基づき、それぞれの発光素子の点灯可能時間を定める(ステップ♯22)。
First, the
具体的に、制御部2は、図8に示す時間設定用データ34に基づき、各発光素子の点灯可能時間を定める。発光素子は、点灯時の電流が大きいほど劣化が早く進む。そこで、時間設定用データ34は、平均値が小さいほど点灯可能時間が長くなり、平均値が大きいほど点灯可能時間が短くなるように定められている。
Specifically, the
図8に示す時間設定用データ34では、フォトカプラごとに電流の平均値に対する点灯可能時間が定められる。これは、電源基板6に搭載される各フォトカプラが同じ仕様(諸元)のものとは限らないためである。
In the
図8の時間設定用データ34のうち、第1フォトカプラ71に関し、A01は第1発光素子81に流れる電流の平均値である。A11、A12は、点灯可能時間を定めるうえでの境界となる電流値である。A11<A12の関係となっている。また、平均値が大きいほど点灯可能時間を短くするので、図8で定義されたT11、T12、T13は、T13<T12<T11の関係となっている。
In the
また、図8の時間設定用データ34のうち、第2フォトカプラ72に関し、A02は第2発光素子82に流れる電流の平均値である。A21、A22は、点灯可能時間を定めるうえでの境界となる電流値である。A21<A22の関係となっている。また、平均値が大きいほど点灯可能時間を短くするので、図8で定義されたT21、T22、T23は、T23<T22<T21の関係となっている。
In the
また、図8の時間設定用データ34のうち、第3フォトカプラ73に関し、A03は第3発光素子83に流れる電流の平均値である。A31、A32は、点灯可能時間を定めるうえでの境界となる電流値である。A31<A32の関係となっている。また、平均値が大きいほど点灯可能時間を短くするので、図8で定義されたT31、T32、T33は、T33<T32<T31の関係となっている。
In the
このように、制御部2は、平均値が小さい発光素子ほど点灯可能時間を長く設定し、平均値が大きい発光素子ほど点灯可能時間を短く設定する。
In this way, the
次に、制御部2は、それぞれの発光素子の点灯可能時間から対応する発光素子の累計点灯時間を減じて、それぞれのフォトカプラの寿命が尽きるまでの推定残存時間を求める(ステップ♯23)。そして、制御部2は、それぞれの推定残存時間を寿命判断結果として報知部に報知させる(ステップ♯24→エンド)。
Next, the
ここで、操作パネル4の表示パネル41を報知部として用いることができる。この場合、制御部2は、寿命判断結果を表示パネル41に表示させる。また、印刷部5を報知部として用いることもできる。この場合、制御部2は、寿命判断結果を印刷部5に印刷させる。また、通信部24を報知部として用いてもよい。この場合、制御部2は、寿命判断結果を示すデータを所定のコンピューター200に向けて通信部24に送信させる。
Here, the
なお、過電圧検知用の第2フォトカプラ72では、累計点灯時間がゼロの場合となる場合がある。言い換えると、第2発光素子82の電流電圧変換部Rから出力される電圧Vbが第2発光素子82に対して定められた閾値を超えない場合がある。この場合、予め定められた推定残存時間を寿命判断結果として報知してもよい。予め定められた推定残存時間は、第2フォトカプラ72のデータシートに基づき適宜定めればよい。
In the
このようにして、実施形態に係る電源寿命判断装置1は、寿命判断結果を報知する報知部(表示パネル41、印刷部5、通信部24)と、入力された交流を直流に変換して出力し、スイッチング素子Q1のスイッチング時間又は周波数を制御して出力電圧を調整するコントローラー62を有し、発光素子と受光素子を備え受光素子がコントローラー62と接続されるフォトカプラ(第1フォトカプラ71、第2フォトカプラ72、第3フォトカプラ)を複数含む電源基板6と、それぞれの発光素子の点灯時間を計る計時部23と、計時部23の計時結果に基づき各発光素子の累計点灯時間を記憶する記憶部3と、フォトカプラの寿命判断の実行指示を受け付ける操作パネル4と、実行指示がなされたとき、それぞれの発光素子の点灯可能時間を定め、点灯可能時間から対応する累計点灯時間を減じ、それぞれのフォトカプラの寿命が尽きるまでの推定残存時間を求め、それぞれの推定残存時間を寿命判断結果として報知部に報知させる制御部2と、を含む。
In this way, the power supply
これにより、電源基板6に設けられた各フォトカプラの寿命に関する情報を容易に得ることができる。また、各フォトカプラの点灯頻度が異なっていても、各フォトカプラの寿命に関する正確な情報を使用者に伝えることもできる。そのため、寿命判断結果に基づき、電源基板6のリユースが可能か否かを判断することができる。また、各フォトカプラの寿命に関する情報を得ることができるので、劣化して交換が必要なフォトカプラを見分け、電源基板6の寿命を延ばすこともできる。従って、電源基板6のリユースや延命化により、廃棄物の量を減らすことができ、環境保護や省資源に貢献することができる。
Thereby, information on the lifetime of each photocoupler provided on the
又、電流電圧変換部Rがそれぞれの発光素子に対して設けられる。制御部2は、それぞれの電流電圧変換部Rの出力電圧に基づき、それぞれの発光素子に流れる電流の大きさとその平均値を求め、平均値が小さい発光素子ほど点灯可能時間を長く設定し、平均値が大きい発光素子ほど点灯可能時間を短く設定する。これにより、流れる電流が大きいほど発熱等により発光素子の劣化が進みやすいことを考慮して各発光素子の点灯可能時間を定めることができる。
Moreover, the current-voltage conversion part R is provided with respect to each light emitting element. Based on the output voltage of each current-voltage conversion unit R, the
又、電源基板6は、絶縁トランスL1を含む。スイッチング素子Q1は、絶縁トランスL1への1次コイルL11と接続される。複数のフォトカプラのうち、1つのフォトカプラ(第1フォトカプラ71)の発光素子(第1発光素子81)は、電源基板6の出力に基づき発光してフィードバック信号を発する。コントローラー62は、フィードバック信号を受光する受光素子の出力に応じたPWM信号によりスイッチング素子Q1のON/OFFを行う。これにより、スイッチング電源の2次側から1次側に帰還をかけるためのフォトカプラの寿命に関する情報を得ることができる。
The
又、複数のフォトカプラのうち、1つのフォトカプラ(第2フォトカプラ72)の発光素子(第2発光素子82)は、電源基板6の出力電圧に基づき発光するとともに、電源基板6の出力電圧が予め定められた上限値以上となったとき発光して過電圧検知信号を発する。コントローラー62は、過電圧検知信号を受光する受光素子が過電圧検知信号を受光したとき、スイッチング素子Q1をOFFして電圧出力を停止する。これにより、スイッチング電源の2次側出力の過電圧を検知し、1次側に過電圧を伝えるためのフォトカプラの寿命に関する情報を得ることができる。
In addition, among the plurality of photocouplers, the light emitting element (second light emitting element 82) of one photocoupler (second photocoupler 72) emits light based on the output voltage of the
又、複数のフォトカプラのうち、1つのフォトカプラ(第3フォトカプラ73)の発光素子(第3発光素子83)は、電源基板6の出力電圧に基づき発光するとともに、制御部2の制御によりモード切替信号を発する。コントローラー62は、PWM信号を生成してスイッチング素子Q1のON/OFFを行い、モード切替信号を受光する受光素子が受光するモード切替信号に基づき、PWM信号の周波数をモードに応じた周波数とするこれにより、省電力モードや通常モードのようなモード切替を1次側に伝えるためのフォトカプラの寿命に関する情報を得ることができる。
In addition, among the plurality of photocouplers, the light emitting element (third light emitting element 83) of one photocoupler (third photocoupler 73) emits light based on the output voltage of the
又、画像形成装置は、電源寿命判断装置1を含む。この構成によれば、電源基板6のリユースの判断が容易な画像形成装置(プリンター100)を提供することができる。また、電源基板6上の複数のフォトカプラのうち、交換の必要性の高いフォトカプラを知らせる画像形成装置を提供することができる。
Further, the image forming apparatus includes a power supply
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the scope of the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
本発明は、電源基板及びこれを備えた画像形成装置において利用可能である。 The present invention can be used in a power supply board and an image forming apparatus including the power supply board.
100 プリンター(画像形成装置) 1 電源寿命判断装置
2 制御部 23 計時部
24 通信部(報知部) 3 記憶部
4 操作パネル 41 表示パネル(報知部)
5 印刷部(報知部) 6 電源基板
62 コントローラー 71 第1フォトカプラ
72 第2フォトカプラ 73 第3フォトカプラ
81 第1発光素子 82 第2発光素子
83 第3発光素子
91 第1フォトトランジスタ(受光素子)
92 第2フォトトランジスタ(受光素子)
93 第3フォトトランジスタ(受光素子)
L1 絶縁トランス L11 1次コイル
Q1 スイッチング素子 R 電流電圧変換部
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
92 Second phototransistor (light receiving element)
93 Third phototransistor (light receiving element)
L1 Insulation transformer L11 Primary coil Q1 Switching element R Current-voltage converter
Claims (6)
入力された交流を直流に変換して出力し、スイッチング素子のスイッチング時間又は周波数を制御して出力電圧を調整するコントローラーを有し、発光素子と受光素子を備え前記受光素子が前記コントローラーと接続されるフォトカプラを複数含む電源基板と、
それぞれの前記発光素子の点灯時間を計る計時部と、
前記計時部の計時結果に基づき各前記発光素子の累計点灯時間を記憶する記憶部と、
前記フォトカプラの寿命判断の実行指示を受け付ける操作パネルと、
前記実行指示がなされたとき、それぞれの前記発光素子の点灯可能時間を定め、前記点灯可能時間から対応する前記累計点灯時間を減じ、それぞれの前記フォトカプラの寿命が尽きるまでの推定残存時間を求め、それぞれの前記推定残存時間を前記寿命判断結果として前記報知部に報知させる制御部と、を含むことを特徴とする電源寿命判断装置。 An informing unit for informing a life judgment result;
It has a controller that converts the input alternating current into direct current and outputs it, and controls the switching time or frequency of the switching element to adjust the output voltage. The controller includes a light emitting element and a light receiving element, and the light receiving element is connected to the controller. A power supply board including a plurality of photocouplers,
A timing unit for measuring the lighting time of each of the light emitting elements;
A storage unit that stores a cumulative lighting time of each light emitting element based on a timing result of the timing unit;
An operation panel for accepting an execution instruction for determining the lifetime of the photocoupler;
When the execution instruction is made, the lighting time of each light emitting element is determined, the corresponding cumulative lighting time is subtracted from the lighting time, and the estimated remaining time until the lifetime of each photocoupler is obtained. And a control unit that causes the notification unit to notify each estimated remaining time as the lifetime determination result.
前記制御部は、それぞれの前記電流電圧変換部の出力電圧に基づき、それぞれの前記発光素子に流れる電流の大きさとその平均値を求め、前記平均値が小さい前記発光素子ほど前記点灯可能時間を長く設定し、前記平均値が大きい前記発光素子ほど前記点灯可能時間を短く設定することを特徴とする請求項1に記載の電源寿命判断装置。 A current-voltage converter is provided for each of the light-emitting elements;
The control unit obtains the magnitude of the current flowing through each of the light emitting elements and the average value thereof based on the output voltage of each of the current voltage conversion units, and the light emitting element having a smaller average value increases the lighting time. The power supply life determination apparatus according to claim 1, wherein the light-emitting element having a larger average value is set so that the lightable time is shorter.
前記スイッチング素子は、前記絶縁トランスへの1次コイルと接続され、
複数の前記フォトカプラのうち、1つの前記フォトカプラの前記発光素子は、前記電源基板の出力に基づき発光してフィードバック信号を発し、
前記コントローラーは、前記フィードバック信号を受光する前記受光素子の出力に応じたPWM信号により前記スイッチング素子のON/OFFを行うことを特徴とする請求項1又は2に記載の電源寿命判断装置。 The power supply board includes an insulating transformer,
The switching element is connected to a primary coil to the isolation transformer;
Of the plurality of photocouplers, the light emitting element of one of the photocouplers emits light based on the output of the power supply board to emit a feedback signal,
The power source life determination apparatus according to claim 1, wherein the controller turns on / off the switching element by a PWM signal corresponding to an output of the light receiving element that receives the feedback signal.
前記コントローラーは、前記過電圧検知信号を受光する前記受光素子が前記過電圧検知信号を受光したとき、前記スイッチング素子をOFFして電圧出力を停止することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の電源寿命判断装置。 Among the plurality of photocouplers, the light emitting element of one of the photocouplers emits light based on the output voltage of the power supply substrate, and emits light when the output voltage of the power supply substrate exceeds a predetermined upper limit value. To issue an overvoltage detection signal,
4. The controller according to claim 1, wherein when the light receiving element that receives the overvoltage detection signal receives the overvoltage detection signal, the controller turns off the switching element and stops voltage output. The power supply life judging device according to the item.
前記コントローラーは、PWM信号を生成して前記スイッチング素子のON/OFFを行い、前記モード切替信号を受光する前記受光素子が受光する前記モード切替信号に基づき、前記PWM信号の周波数をモードに応じた周波数とすることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の電源寿命判断装置。 Among the plurality of photocouplers, the light emitting element of one of the photocouplers emits light based on the output voltage of the power supply substrate, and emits a mode switching signal under the control of the control unit,
The controller generates a PWM signal to turn on / off the switching element, and based on the mode switching signal received by the light receiving element that receives the mode switching signal, the frequency of the PWM signal is set according to the mode. The apparatus according to claim 1, wherein the apparatus is a frequency.
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