JP2007033261A - 異常検知方法、異常検知装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電流値の増減があったとしても接触個所の接触抵抗の異常を精度よく検知する。
【解決手段】電気的に接触する接続部を相互に連結するドロワコネクタ６１の接触抵抗６２の異常を検知する異常検知装置において、抵抗値が既知の基準抵抗５５と、基準抵抗５５及び接触抵抗６２に共通して流れる電流から基準抵抗５５の両端電位差を出力する第１のオペアンプ５２と、接触抵抗６２の両端電位差を出力する第２のオペアンプ５４と３前記第１及び第２のオペアンプ５２，５３の出力値を比較するコンパレータ５４とを備え、このコンパレータ５４の出力結果に基づいて接触抵抗６２の異常を出力が反転により検知する。
【選択図】図４

Description

接点を介して信号や電力を伝達する電気回路の接続部における状態を常時監視し、異常を迅速に検知する異常検知方法、この方法を実施する異常検知装置、及びこの異常検知装置を備えた画像形成装置に関する。

ＭＦＰとして知られるデジタル複合機などの画像形成装置では、画像形成時に用紙ジャムなどの不具合が発生したときに、前扉を開いてジャムした部分で用紙を手動で搬送したり、定着装置が格納されているユニットを引き出すことがある。定着ユニットと画像形成装置とは定着装置に電力を供給するため電気的に接続されている。この電気的接続には、例えば定着ユニットと画像形成装置本体とを物理的に接触させて通電させるドロワコネクタが使用されている。

しかし、定着ユニットの画像形成装置本体に対する抜き差しを繰り返していると、両者を連結しているドロワコネクタの抵抗値、いわゆる接触抵抗値が増加して電流が流れにくくなる傾向がある。この状態をそのまま放置すると、連結個所であるドロワコネクタの抵抗値の増加が甚だしくなり、この抵抗値の増大に起因する電流が流れにくさから、ドロワコネクタの接触部分が発熱し、ドロワコネクタを溶かしてしまうという状態にまでなることがある。もし、ドロワコネクタが溶けてしまうと、ドロワコネクタの接点が溶着し連結状態のままとなり、定着ユニットを引き出せないという問題にまで発展する。

このため、連結個所の異常をいち早く検知することが急務となり、例えば特許文献１には、費用と手間をかけることなく簡単に設置でき、配電盤装置や電気製品自体を大きくすることなく、接断部や電気部品類の断線・接触不良を検知できるようにするため、電気部品類への電力供給線に設けられた検出器により電力供給線の電流を電圧に変換して電圧変化を検出し、演算部により検出器による電圧変化を電気部品類内部の正常状態時及び異常状態時の電圧変化と比較して電気部品類内部の正常状態または断線・接触不良による異常状態を判定し、異常状態の判定時には、電磁開閉器により電力供給線を開放し、電気部品類への電力供給を遮断するようにした発明が開示されている。
特開２０００−１８２１６３号公報

前記特許文献１記載の発明では、前述のように電流を電圧に変換し、正常状態時の電圧変化と比較して異常か否かを判定している。しかし、電流は常に一定であるとは限らないため、正常時の電圧変化と比較すると、比較する電圧の元となる電流が変化した場合に、本来接触個所は正常であるにもかかわらず、電流値の増減、ひいては電圧値の増減により異常と誤判断する場合が生じる。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、電流値の増減があったとしても接触個所の接触抵抗の異常を精度よく検知することにある。

前記目的を達成するため、第１の手段は、電気的に接触する接続部を相互に連結する連結部の接触抵抗の異常を検知する異常検知方法において、抵抗値が既知の基準抵抗の両端電位差を検出し、前記基準抵抗と共通に前記接触抵抗に流れる電流から当該接触抵抗の両端電位差を検出し、前記基準抵抗と前記接触抵抗のそれぞれの両端部で得られた電位差を比較し、その比較結果から前記接触抵抗の異常を検知することを特徴とする。

第２の手段は、第１の手段において、前記比較結果により前記電位差の大小関係が逆転したときに異常と判断することを特徴とする。

第３の手段は、電気的に接触する接続部を相互に連結する連結部の接触抵抗の異常を検知する異常検知装置において、抵抗値が既知の基準抵抗と、前記基準抵抗及び前記接触抵抗に共通して流れる電流から求められる前記基準抵抗の両端電位差及び前記接触抵抗の両端電位差の関係から前記接触抵抗の異常を検知する検知手段とを備えていることを特徴とする。

第４の手段は、第３の手段において、前記検知手段が前記基準抵抗の両端電位差と前記接触抵抗の両端電位差とを比較し、異常を検知することを特徴とする。

第５の手段は、電気的に接触する接続部を相互に連結する連結部の接触抵抗の異常を検知する異常検知装置において、抵抗値が既知の基準抵抗と、前記基準抵抗及び前記接触抵抗に共通して流れる電流から前記基準抵抗の両端電位差を出力する第１の増幅手段と、前記電流によって前記接触抵抗の両端電位差を出力する第２の増幅手段と、前記第１及び第２の増幅手段の出力値を比較する比較手段とを備え、前記比較手段の出力結果に基づいて前記接触抵抗の異常を検知することを特徴とする。

第６の手段は、第５の手段において、前記比較手段は、前記第１及び第２の増幅手段の出力値の大小関係が逆転したときに異常と判断することを特徴とする。

第７の手段は、第３ないし第６の手段において、異常が検知されたときにその旨報知する報知手段を備えていることを特徴とする。

第８の手段は、第３ないし第７の手段において、異常が検知されたときに電源の供給を停止させることを特徴とする。

第９の手段は、第３ないし第８のいずれかの手段に係る異常検知装置を画像形成装置が備えていることを特徴とする。

なお、後述の実施形態において、連結部はドロワコネクタ６１に、基準抵抗は符号５５に、接触抵抗は符号６２に、検知手段はコンパレータ５４に、第１の増幅手段は第１のオペアンプ５２に、第２の増幅手段は第２のオペアンプ５３に、比較手段はコンパレータ５４に、報知手段は図示しないロジック回路及び表示装置にそれぞれ対応する。

本発明によれば、基準抵抗と接触抵抗のそれぞれの両端部で得られた電位差を比較し、その比較結果から接触抵抗の異常を検知するので、電流値の増減があったとしても接触個所の接触抵抗の異常を精度よく検知することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は本発明の実施形態に係る画像形成装置としての複写機の概観を示す正面図、図２は図１の複写機のドアを開けた状態を示す正面図である。これらの図において、複写機筐体１には、用紙を入れる給紙トレイ２があり、複写機筐体１の内部を隠すドア３とともに複写機の前面のほぼ全体を覆っている。複写機筐体１の前面には、さらに、人体検知装置４が設置されている。また、複写機筐体１の内部には、ドア３の開閉を検知するドア開閉検知装置５が配置されている。さらにドア３の内側面には、ジャム処理方法を説明するデカル２０が貼られている。

図３は複写機筐体１の内部構造を概念的に示す正面図である。給紙トレイ２の上部には、給紙を行う給紙コロ６が設けてある。用紙の搬送経路先には、レジストローラ７が設けてあり、その用紙搬送方向先側に感光体８が配置してある。この感光体８の下側には、転写ベルト９が設けてあり、その用紙搬送方向先側には、定着装置１０が設けてある。

この搬送経路に沿って用紙が搬送され、複写工程が実行される。これらの搬送経路の途中には、照明装置１１〜１４とジャム検出兼ジャム紙位置検出装置１５〜１８が設けられている。それぞれの位置は、照明装置１１が給紙ローラ６の用紙搬送方向で直後に、照明装置１２がレジストローラ７の直前に、照明装置１３が感光体８の直前に、照明装置１４が定着ローラ１０の近くに設置してある。また、ジャム検出兼ジャム紙位置検出装置１５は給紙ローラ６の用紙搬送方向直後に、同装置１６はレジストローラ７の直前に、同装置１７は感光体８の直後に、そして同装置１８が定着ローラ１０直後に配置されている。なお図中３２は大容量給紙トレイである。

図４は定着装置のドロワコネクタの異常検知装置の回路構成を示す図である。この例では、電源（＋２４Ｖ）を供給する側の装置本体５０に負荷ユニット６０をドロワコネクタ６１で接続している。電源（＋２４Ｖ）５１はコネクタの１番ピン６２より供給されており、負荷電流は図示しないＧＮＤ線で＋側と同様にコネクタで接続されている。ＧＮＤ線側にも同様の電流が流れるので、同様の回路構成の検知回路を設ける。

すなわち、装置本体（複写機本体）５０側には、第１及び第２のオペアンプ５２，５３と、第１及び第２のオペアンプ５２，５３の出力を比較するコンパレータ５４が設けられている。電源５１から負荷、ここでは定着装置（定着ユニット）１０側のドロワコネクタ６１に至る電源ラインに基準抵抗５５が設けられ、第１のオペアンプ５２はこの基準抵抗５５の両端電位差を増幅する。第２のオペアンプ５３はドロワコネクタ６１の１番ピン６２の接触抵抗の両端電位差を増幅する（以下、接触抵抗も符号６２を付して基準抵抗５５と区別する）。したがってコンパレータ５４は基準抵抗５５の両端の電位差と接触抵抗６２の両端の電位差を比較することになる。

基準抵抗５５は基準として入れてあるものなので当然既知であり、この実施形態では、抵抗値を１Ωとしている。、基準抵抗５５と接触抵抗６２とは直列であることから当然同一の電流Ｉ_Ａが流れる。仮に電流値が変動したとしても同じ値の電流、例えばＩ_Ｂが流れる。基準抵抗５５に電流Ｉ_Ａが流れることにより、第１のオペアンプ５２は基準抵抗５５の両端の電位差Ｖ_Ａ（Ｉ_Ａ×１）を出力する。接触抵抗６２にも基準抵抗５５を流れる電流Ｉ_Ａが流れるので、同様にして第２のオペアンプ５３は接触抵抗６２をαΩとすると、両端の電位差Ｖ_Ｂ（Ｉ_Ａ×α）を出力する。第１及び第２のオペアンプ５２，５３の増幅率は、コンパレータ５４に入力する信号のレベルとあわせるために任意に微調整されており、この条件下でコンパレータ５４は第１及び第２のオペアンプ５２，５３から入力されるそれぞれの電位差を常に比較して出力する。コンパレータ５４の出力はプルアップ電源５６によってプルアップされ、図示しない後段のロジック回路に入力される。

ここで、接触抵抗６２の両端の電位差が何らかの原因で変動した場合、その変動理由としては、電流値の増減あるいはドロワコネクタ６１の異常のいずれかであると推測される。しかし、この段階では、そのいずれが原因であるかは判断できない。そこで、電流値の変動について考えると、基準抵抗５５の両端の電位差を検出すれば、抵抗値は既知であることから、電流の増減は判断できる。すなわち、接触抵抗６２の両端の電位差が変動した場合に、基準抵抗５５の両端の電位差が変動していれば、電流の増減による変動であり、ドロワコネクタ６１の接触異常ではないと判断できる。これに対し、基準抵抗５５の両端の電位差が変動していないのに接触抵抗６２の両端の電位差が変動していれば、電流の変動が原因ではなく、ドロワコネクタ６１の接触抵抗６２が増加していると判断できる。

コンパレータ５４には、このような状態の第１及び第２のオペアンプ５２，５３の出力が入力されることからコンパレータ５４の出力の反転状況から前記接触抵抗６２の増大を検出することができる。すなわち、電流が変動したとしてもその電流は基準抵抗５５と接触抵抗６２に共通に流れているので、コンパレータ出力は正常のままで反転することはない。しかし、接触抵抗６２に何らかの異常が発生し、抵抗値が増加するとコンパレータ５４は異常を検知して反転する。したがって、コンパレータ５４の出力を常に監視することにより接触抵抗６２の異常を検知することができる。

図４の回路図に沿って動作を具体的に説明する。なお、前述のようにＧＮＤ線側にも同様の電流が流れるので、同様の回路構成の検知回路を設けるが、ここでは、＋側の回路に着目して、説明する。

装置本体５０側に設けられた基準抵抗５２は既知の抵抗値（ここでは１Ω）であるので、その両端の電圧とコネクタ６１の１番ピン６２の両側の電圧を比較すれば、通電電流にかかわらず１番ピン６２の接触抵抗の変化を把握できる。第１のオペアンプ５２は、基準抵抗５５の両端の電位差をＡ点を基準にして出力する。第２のオペアンプ５３は、１番ピン６２の両側の電位差をＢ点を基準にして出力する。ここで、
第１のオペアンプの出力＝Ｖ_Ａ−（２４−Ｖ_Ａ）
＝２Ｖ_Ａ−２４
第２のオペアンプの出力＝Ｖ_Ｂ−１０（Ｖ_Ａ−Ｖ_Ｂ）
＝１１Ｖ_Ｂ−１０Ｖ_Ａ
が成り立つ。１番ピン６２の接触抵抗は通常、数十ミリΩだが、仮に５０ｍΩとして計算すると、負荷電流１ＡのときＶ_Ａは２３Ｖで、Ｖ_Ｂは２２．９５Ｖなので、
第１のオペアンプの出力＝２２Ｖ
第２のオペアンプの出力＝２２．４５Ｖ
となり、図のように接続されたコンパレータ５４の出力はオープン状態で１０ｋΩでプルアップされた状態となる。

接触抵抗が増加して、第２のオペアンプ５３の出力が低下し、コンパレータ５４の出力が反転するとき、
２Ｖ_Ａ−２４＝１１Ｖ_Ｂ−１０Ｖ_Ａ ・・・（１）
が成り立つ。

負荷電流をＩとして、接触抵抗をＸとすると、
Ｖ_Ａ＝２４−Ｉ・１ ・・・（２）
Ｖ_Ａ−Ｖ_Ｂ＝Ｉ・Ｘ ・・・（３）
となり、式（１）ないし（３）から接触抵抗Ｘは、
Ｘ＝１／１１ Ω
で求められる。このことは、１番ピン６２の接触抵抗が約９０ｍΩに増加したときコンパレータ５４の出力が反転することを示している。コンパレータ出力は＋３．３Ｖでプルアップされているので、ＴＴＬレベル等のロジック回路に接続され、異常を検知したときには、図示しない表示装置に対して警告表示を行わせ、電源供給停止などの制御を行う。なお、検知信号を安定化するために、図５に示すようにコンパレータ５４に正帰還回路を設けるのが望ましい。

図４の回路で実行される異常検知の処理工程をフローチャートにまとめると図６のようになる。
この処理手順では、電源がＯＮされると（ステップＳ１）、基準抵抗５５の両端の電位差を第１のオペアンプ５２に取り込む（ステップＳ２）。同様に接触抵抗６２の両端の電位差を第２のオペアンプ５３に取り込む（ステップＳ）。第１及び第２のオペアンプ５２，５３の出力をコンパレータ５４で比較し（ステップＳ４）、コンパレータ５４の比較結果を監視する。そして、コンパレータ５４の出力が反転すると（ステップＳ５−Ｙ）、接触抵抗６１に異常、ここでは抵抗の増大が発生したと判断し（ステップＳ６）、異常発生を報知し（ステップＳ７）、さらには電源をＯＦＦにする（ステップＳ８）。これにより、電源ＯＮから常時接触抵抗の異常を監視し、異常発生時にはその旨報知し、さらには電源をＯＦＦにするので、ドロワコネクタ６１の接触異常による故障やトラブルの発生を防止することができる。

なお、本実施形態では、複写機の定着装置１０を例にとって説明しているが、コネクタを使用して装置本体５０に任意のユニット６０を挿抜し、装置本体５０側から電源の供給を受けるもの全てに適用できることは言うまでもない。

本発明の実施形態に係る複写機の概観を示す正面図である。 複写機のドアを開けた状態を示す正面図である。 複写機の内部構造を概念的に示す正面図である。 定着装置のドロワコネクタの異常検知装置の回路構成を示す図である。 定着装置のドロワコネクタの異常検知装置の回路構成の他の例を示す図である。 図４の異常検知装置の処理工程の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

５０ 装置本体（複写機）
５１ 電源
５２ 第１のオペアンプ
５３ 第２のオペアンプ
５４ コンパレータ
５５ 基準抵抗
５６ プルアップ電源
６０ ユニット（定着装置）
６１ ドロワコネクタ
６２ １番ピン（接触抵抗）

Claims (9)

1. 電気的に接触する接続部を相互に連結する連結部の接触抵抗の異常を検知する異常検知方法において、
   抵抗値が既知の基準抵抗の両端電位差を検出し、
   前記基準抵抗と共通に前記接触抵抗に流れる電流から当該接触抵抗の両端電位差を検出し、
   前記基準抵抗と前記接触抵抗のそれぞれの両端部で得られた電位差を比較し、
   その比較結果から前記接触抵抗の異常を検知することを特徴とする異常検知方法。
2. 前記比較結果により前記電位差の大小関係が逆転したときに異常と判断することを特徴とする請求項１記載の異常検知方法。
3. 電気的に接触する接続部を相互に連結する連結部の接触抵抗の異常を検知する異常検知装置において、
   抵抗値が既知の基準抵抗と、
   前記基準抵抗及び前記接触抵抗に共通して流れる電流から求められる前記基準抵抗の両端電位差及び前記接触抵抗の両端電位差の関係から前記接触抵抗の異常を検知する検知手段と、
   を備えていることを特徴とする異常検知装置。
4. 前記検知手段は、前記基準抵抗の両端電位差と前記接触抵抗の両端電位差とを比較し、異常を検知することを特徴とする請求項３記載の異常検知装置。
5. 電気的に接触する接続部を相互に連結する連結部の接触抵抗の異常を検知する異常検知装置において、
   抵抗値が既知の基準抵抗と、
   前記基準抵抗及び前記接触抵抗に共通して流れる電流から前記基準抵抗の両端電位差を出力する第１の増幅手段と、
   前記共通して流れる電流によって前記接触抵抗の両端電位差を出力する第２の増幅手段と、
   前記第１及び第２の増幅手段の出力値を比較する比較手段と、
   を備え、前記比較手段の出力結果に基づいて前記接触抵抗の異常を検知することを特徴とする異常検知装置。
6. 前記比較手段は、前記第１及び第２の増幅手段の出力値の大小関係が逆転したときに異常と判断することを特徴とする請求項５記載の異常検知装置。
7. 異常が検知されたときにその旨報知する報知手段を備えていることを特徴とする請求項３ないし６のいずれか１項に記載の異常検知装置。
8. 異常が検知されたときに電源の供給を停止させることを特徴とする請求項３ないし７のいずれか１項に記載の異常検知装置。
9. 請求項３ないし８のいずれか１項に記載の異常検知装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。

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