JP2007264361A - ヒューズ溶断回路、画像形成装置、ヒューズ溶断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】安定してヒューズを溶断するヒューズ溶断回路、画像形成装置、ヒューズ溶断方法を提供する。
【解決手段】接続されたヒューズを溶断するヒューズ溶断回路であって、外部からヒューズＦ１の溶断の指示を受けた場合、ヒューズＦ１を溶断するための電流の供給を開始させるスイッチ手段Ｓ１と、ヒューズを溶断するための電流を、ヒューズＦ１を所定時間内に溶断するために必要な電流値に制限する電流リミッタＩ１とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヒューズに電流を流すことによりヒューズを溶断するためのヒューズ溶断回路、画像形成装置、ヒューズ溶断方法に関するものである。

ＭＦＰ（Multi Function Printer）などの画像形成装置において、プロセスユニット、定着器など、使用とともに特性が劣化するユニットを着脱可能な消耗部品とするものがある。このような画像形成装置において、消耗部品のユニットを新品に交換した場合、画像形成装置本体に設定されている特性設定は、初期値にリセットされる。

このため、ユニットの所定位置にヒューズを設け、画像形成装置は、ヒューズの導通状態でユニットが新品か使用済みかを判断する。すなわち、導通状態の場合、画像形成装置は、ユニットが新品であると判断し、特性設定をリセットする。また、画像形成装置は、ユニットが所定時間だけ動作した後にそのユニットに電流を流してヒューズを溶断するヒューズ溶断回路を備えることにより、ユニットが使用済みであることを判断できるようにする。

図４は、従来のヒューズ溶断回路の原理構成の一例を示す回路図である。画像形成装置本体側のヒューズ溶断回路は、電源端子Ｖｃｃ、スイッチ手段Ｓ１、抵抗Ｒ３、ユニット接続端子Ｃ１を備える。また、画像形成装置の消耗部品であり、ユニット接続端子Ｃ１に接続されるユニットは、ヒューズＦ１、アース端子Ｇ１を備える。電源端子Ｖｃｃからアース端子Ｇ１に向かって、順にスイッチ手段Ｓ１、抵抗Ｒ３、ユニット接続端子Ｃ１、ヒューズＦ１が接続されている。

画像形成装置のＣＰＵ（Central Processing Unit）は、ユニットの脱着操作が行われた可能性があると判断した場合、スイッチ手段Ｓ１を所定時間だけオンにする。スイッチ手段Ｓ１がオンの期間、電流を制限するための抵抗Ｒ３を介してヒューズＦ１に電流が流れる。

また、ユニット接続端子Ｃ１は、画像形成装置のＣＰＵに接続される。画像形成装置のＣＰＵは、ユニット接続端子Ｃ１の電圧が０Ｖ付近であれば、ヒューズが溶断されておらずユニットは新品であると判断し、ユニット接続端子Ｃ１の電圧がＶｃｃ付近であれば、ヒューズが溶断されておりユニットは使用済みであると判断する。

図５は、従来のヒューズ溶断回路の実装構成の一例を示す回路図である。この図において、図４と同一符号は図４に示された対象と同一又は相当物を示しており、ここでの説明を省略する。図４と比較すると、スイッチ手段Ｓ１の代わりに抵抗Ｒ１，Ｒ２、トランジスタＱ１、スイッチＳ２、アース端子Ｇ２を備える。ヒューズ溶断回路に接続されるユニットは、ヒューズＦ１、アース端子Ｇ２を備える。電源端子Ｖｃｃからアース端子Ｇ２に向かって、順に抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、スイッチＳ２が接続されている。また、トランジスタＱ１のエミッタは電源端子Ｖｃｃに接続され、トランジスタＱ１のベースは抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の間に接続されている。また、トランジスタＱ１のコレクタからアース端子Ｇ２に向かって、順に、抵抗Ｒ３、ユニット接続端子Ｃ１、ヒューズＦ１が接続されている。

画像形成装置のＣＰＵは、ユニットの脱着操作が行われた可能性があると判断した場合、スイッチＳ２を所定時間だけオンにする。スイッチＳ２がオンの期間、トランジスタＱ２が導通し、抵抗Ｒ３を介してヒューズＦ１に電流が流れる。

なお、本発明の関連ある従来技術として、使用限度期間の経過したドラムセットの使用を防止する新旧ユニット識別装置がある（例えば、特許文献１）。
特開平７−１５２２８９号公報

画像形成装置におけるヒューズ溶断回路の消費電力や回路規模を抑えるために、ユニットには小電流型ヒューズが用いられる。小電流型ヒューズは、ヒューズ自体の抵抗値が比較的大きく、抵抗値のばらつきも大きい。

例えば、ヒューズＦ１が８０ｍＡ定格の小電流型ヒューズであるとする。通常時のヒューズＦ１の抵抗値は、２〜４Ω程度であるが、溶断のための電流が流されるとヒューズＦ１が溶断直前で細くなることにより、ヒューズＦ１の抵抗値が４０Ω以上に上昇し、収束する。ここでは、ヒューズ抵抗最小値＝２Ω、ヒューズ抵抗最大値＝４５Ωとする。

また、例えば、画像形成装置のＣＰＵがヒューズＦ１の溶断を開始した後、ヒューズＦ１が溶断したか否かを１秒後に検知するとすれば、１秒以内で確実にヒューズＦ１を溶断する必要がある。この条件を満たすために、ヒューズ溶断回路は、一般的にヒューズＦ１の定格の３倍程度の電流をヒューズＦ１に流し続ける必要がある。このとき、ヒューズ溶断回路に関するパラメータは、以下のように算出される。

ヒューズ溶断電流＞ヒューズ定格電流の３倍
＝８０ｍＡ×３＝２４０ｍＡ
電源電圧＞ヒューズ抵抗最大値×ヒューズ溶断電流
＝４５Ω×２４０ｍＡ＝１０．８Ｖ

ここで、この電源電圧の条件を満たすように電源電圧＝１２Ｖとする。

Ｒ３＜（電源電圧÷ヒューズ溶断電流）−ヒューズ抵抗最大値
＝（１２Ｖ÷２４０ｍＡ）−４５Ω＝５Ω
Ｑ１を流れる最大電流＝電源電圧÷（Ｒ３＋ヒューズ抵抗最小値）
＝１２Ｖ÷（５Ω＋２Ω）＝１．７２Ａ

従って、このヒューズ溶断回路は、大きな定格電流（定格電流＞１．７２Ａ）を持つトランジスタＱ１、大きな最大電流（最大電流＞１．７２Ａ）を供給できる電源を必要とするため、ヒューズ溶断回路は、高価なものになる。

図６は、従来のヒューズ溶断回路によりヒューズに流される電流の時間変化の一例を示すグラフである。この図において、横軸は時間を表し、縦軸はヒューズＦ１に流れる電流を表す。上述した例において、図５におけるスイッチＳ２がオンになった直後、１．７２Ａの電流が流れ、時間の経過に伴い、ヒューズＦ１の抵抗値が上昇し、ヒューズＦ１を流れる電流が２４０ｍＡ程度に収束し、ヒューズＦ１が溶断する。スイッチＳ２がオンになってからヒューズＦ１が溶断するまでの期間Ｔ１は、１秒以内である。

このように、安定して小電流型ヒューズを溶断するためには、高価なヒューズ溶断回路が必要であった。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、安定してヒューズを溶断するヒューズ溶断回路、画像形成装置、ヒューズ溶断方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明は、接続されたヒューズを溶断するヒューズ溶断回路であって、外部から前記ヒューズの溶断の指示を受けた場合、前記ヒューズを溶断するための電流の供給を開始させるスイッチと、前記ヒューズを溶断するための電流を、前記ヒューズを所定時間内に溶断するために必要な電流値に制限する電流制限部とを備えたものである。

また、本発明は、ヒューズを備えたユニットに接続される画像形成装置であって、前記ヒューズの溶断の指示を行う制御部と、前記制御部から前記ヒューズの溶断の指示を受けた場合、前記ヒューズを溶断するための電流の供給を開始させるスイッチと、前記ヒューズを溶断するための電流を、前記ヒューズを所定時間内に溶断するために必要な電流値に制限する電流制限部とを備えたものである。

また、本発明は、ヒューズを溶断するヒューズ溶断方法であって、前記ヒューズを溶断するための電流の供給を開始させる電流供給開始ステップと、前記ヒューズを溶断するための電流を、前記ヒューズを所定時間内に溶断するために必要な電流値に制限する電流制限ステップとを実行するものである。

本発明によれば、安価な回路構成で、かつ安定してヒューズの溶断を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。

本実施の形態においては、上述した従来のヒューズ溶断回路と同様、画像形成装置の本体に搭載されるヒューズ溶断回路について説明する。上述した従来の画像形成装置と同様、画像形成装置の本体には、消耗部品のユニットが接続される。このユニットは、ヒューズを備え、このヒューズは、ヒューズ溶断回路に接続される。

まず、本実施の形態に係る画像形成装置のヒューズ溶断回路の構成について説明する。

図１は、本実施の形態に係るヒューズ溶断回路の原理構成の一例を示す回路図である。この図において、図４と同一符号は図４に示された対象と同一又は相当物を示しており、ここでの説明を省略する。図４と比較すると、電源端子Ｖｃｃとスイッチ手段Ｓ１の間に電流リミッタ（定電流源）Ｉ１を接続し、スイッチ手段Ｓ１とユニット接続端子Ｃ１の間の抵抗Ｒ３を必要としない。

また、本実施の形態に係る画像形成装置は、従来の画像形成装置の例と同様、このヒューズ溶断回路とＣＰＵを備え、ＣＰＵは、スイッチ手段Ｓ１をオンにしてヒューズＦ１の溶断を開始した後、ヒューズＦ１が溶断したか否かを１秒後に検知する。従って、ヒューズ溶断回路はスイッチ手段Ｓ１がオンになってから１秒以内にヒューズＦ１を溶断する必要がある。また、本実施の形態に係るヒューズＦ１は、従来のヒューズＦ１と同様、定格電流＝８０ｍＡとし、定格電流の３倍の電流を流しつづけると、１秒以内に溶断するものとする。

図２は、本実施の形態に係るヒューズ溶断回路の実装構成の一例を示す回路図である。この図において、図５と同一符号は図５に示された対象と同一又は相当物を示しており、ここでの説明を省略する。図５と比較すると、電源端子ＶｃｃとトランジスタＱ１のエミッタとの間に、抵抗Ｒ４が接続され、トランジスタＱ１のコレクタとユニット接続端子Ｃ１の間の抵抗Ｒ３を必要としない。

電源端子Ｖｃｃ、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ４、トランジスタＱ１、スイッチＳ２、アース端子Ｇ２は、電流リミッタを構成する。

ここでは、例えばヒューズ溶断回路の電源電圧Ｖｃｃ＝１２Ｖとする。また、画像形成装置のＣＰＵは、比較的低い電圧を使用する。ここでは、例えばＣＰＵの電源電圧Ｖｃｃ２＝５Ｖとする。このため、図５と比較すると、新たに、ＣＰＵ用電源端子Ｖｃｃ２、プルアップ抵抗Ｒ５、ヒューズ状態検知用端子Ｃ２、ダイオードＤ１を備え、ＣＰＵ用電源端子Ｖｃｃ２からユニット接続端子Ｃ１に向かって、順にプルアップ抵抗Ｒ５、ヒューズ状態検知用端子Ｃ２、ダイオードＤ１が接続される。また、図５と比較すると、新たに、プルダウン抵抗Ｒ６、アース端子Ｇ３を備え、ユニット接続端子Ｃ１とアース端子Ｇ３の間にプルダウン抵抗Ｒ６が接続される。ヒューズ状態検知用端子Ｃ２は、画像形成装置のＣＰＵに接続される。

ヒューズＦ１の溶断直前にヒューズＦ１の抵抗値が上昇しても溶断に必要な電流を流し続けるために、ヒューズ溶断回路の電源電圧は、通常、ＣＰＵの電源電圧より高くする必要がある。ＣＰＵ用電源端子Ｖｃｃ２、プルアップ抵抗Ｒ５、ヒューズ状態検知用端子Ｃ２、ダイオードＤ１、プルダウン抵抗Ｒ６、アース端子Ｇ３を備えることにより、ヒューズ溶断回路の電源電圧、ＣＰＵの電源電圧、ＣＰＵがヒューズの状態を検知するための電圧を、それぞれ異なる適切な値に設定することができる。

なお、ＣＰＵの電源電圧を考慮しなくて良い場合のヒューズ溶断回路は、ＣＰＵ用電源端子Ｖｃｃ２、プルアップ抵抗Ｒ５、ヒューズ状態検知用端子Ｃ２、ダイオードＤ１、プルダウン抵抗Ｒ６、アース端子Ｇ３を必要としない。

このヒューズ溶断回路は、電流リミッタＩ１を備えることにより、ヒューズＦ１に一定の電流を流すことができる。この電流値は、Ｒ１，Ｒ２による分圧比とＲ４の抵抗値で設定できる。従来のヒューズ溶断回路の説明に用いたヒューズＦ１を使用する場合、電流リミッタＩ１による電流制限値を２４０ｍＡに設定する。また、ヒューズＦ１は、２４０ｍＡの電流を流し続ければ、１秒以内に溶断するものである。

図３は、本実施の形態に係るヒューズ溶断回路によりヒューズに流される電流の時間変化の一例を示すグラフである。この図において、横軸は時間を表し、縦軸はヒューズＦ１に流れる電流を表す。図中の期間Ｔ１において、電流リミッタにより２４０ｍＡの一定の電流がヒューズＦ１に流れる。また、図中の期間Ｔ２において、トランジスタＱ１が飽和状態となり、抵抗Ｒ４とヒューズＦ１の抵抗値で決まる電流が流れる。スイッチＳ２がオンになってからヒューズＦ１が溶断するまでの期間であるＴ１＋Ｔ２は、１秒以内である。なお、ヒューズＦ１の選定や電流リミッタによる電流制限値の設定により、期間Ｔ２を無くしても良い。

なお、本実施の形態において、画像形成装置のＣＰＵは、スイッチ手段Ｓ１をオンにしてヒューズＦ１の溶断を開始した後、ヒューズＦ１が溶断したか否かを１秒後に検知するとしたが、この電流の供給開始からヒューズの状態の検知までの時間（所定時間）は、１秒でなくても良い。また、この所定時間に従って電流リミッタによる電流制限値は、ヒューズの定格電流の３倍としたが、電流制限値がヒューズの定格電流の３倍でなくても良く、電流制限値は、ヒューズの特性に基づいて所定時間内に溶断するように決定されるものである。

本実施の形態によれば、従来のヒューズ溶断回路と比較して、供給可能な最大電流が小さい電源や、定格電流が小さいトランジスタＱ１を用いて、安価なヒューズ溶断回路を構成することができる。例えば、上述した従来のヒューズ溶断回路により供給される最大電流が１．７２Ａであるのに対して、本実施の形態に係るヒューズ溶断回路により供給される最大電流は２４０ｍＡである。また、電流リミッタにより、溶断に必要な電流を溶断に必要な時間だけ安定して流し続けることができ、安定してヒューズを溶断することができるとともに、溶断に必要な時間と溶断に必要な電流の関係を用いた設計が容易になる。

なお、電流制限部は、実施の形態における電流リミッタＩ１、または、電源端子Ｖｃｃ、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ４、トランジスタＱ１、スイッチＳ２、アース端子Ｇ２に対応する。また、スイッチは、実施の形態におけるスイッチ手段Ｓ１またはスイッチＳ２に対応する。また、電圧変換部は、実施の形態におけるＣＰＵ用電源端子Ｖｃｃ２、プルアップ抵抗Ｒ５、ヒューズ状態検知用端子Ｃ２、ダイオードＤ１、プルダウン抵抗Ｒ６、アース端子Ｇ３に対応する。また、制御部は、実施の形態におけるＣＰＵに対応する。

また、電流供給開始ステップは、実施の形態におけるＣＰＵによるスイッチ手段Ｓ１またはスイッチＳ２のオンの動作に対応する。また、電流制限ステップは、実施の形態における電流リミッタＩ１、または、電源端子Ｖｃｃ、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ４、トランジスタＱ１、スイッチＳ２、アース端子Ｇ２による動作に対応する。また、ヒューズ状態検知ステップは、実施の形態におけるＣＰＵによるヒューズ状態検知用端子Ｃ２の電圧の計測の動作に対応する。

本実施の形態に係るヒューズ溶断回路の原理構成の一例を示す回路図である。 本実施の形態に係るヒューズ溶断回路の実装構成の一例を示す回路図である。 本実施の形態に係るヒューズ溶断回路によりヒューズに流される電流の時間変化の一例を示すグラフである。 従来のヒューズ溶断回路の原理構成の一例を示す回路図である。 従来のヒューズ溶断回路の実装構成の一例を示す回路図である。 従来のヒューズ溶断回路によりヒューズに流される電流の時間変化の一例を示すグラフである。

符号の説明

Ｖｃｃ 電源端子、Ｖｃｃ２ ＣＰＵ用電源端子、Ｓ１ スイッチ手段、Ｃ１ ユニット接続端子、Ｃ２ ヒューズ状態検知用端子、Ｆ１ ヒューズ、Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３ アース端子、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６ 抵抗、Ｑ１ トランジスタ、Ｓ２ スイッチ、Ｉ１ 電流リミッタ。

Claims (12)

1. 接続されたヒューズを溶断するヒューズ溶断回路であって、
   外部から前記ヒューズの溶断の指示を受けた場合、前記ヒューズを溶断するための電流の供給を開始させるスイッチと、
   前記ヒューズを溶断するための電流を、前記ヒューズを所定時間内に溶断するために必要な電流値に制限する電流制限部と
   を備えるヒューズ溶断回路。
2. 請求項１に記載のヒューズ溶断回路において、
   更に、外部から前記ヒューズの状態を検知するためのヒューズ状態検知用端子を備えることを特徴とするヒューズ溶断回路。
3. 請求項２に記載のヒューズ溶断回路において、
   前記所定時間は、前記外部により前記ヒューズの溶断の指示を受けてから、前記外部によりヒューズの状態を検知されるまでの時間であることを特徴とするヒューズ溶断回路。
4. 請求項２または請求項３に記載のヒューズ溶断回路において、
   更に、前記ヒューズの接続端の電圧に基づいて、前記ヒューズ状態検知用端子の電圧を決定する電圧変換部を備えることを特徴とするヒューズ溶断回路。
5. ヒューズを備えたユニットに接続される画像形成装置であって、
   前記ヒューズの溶断の指示を行う制御部と、
   前記制御部から前記ヒューズの溶断の指示を受けた場合、前記ヒューズを溶断するための電流の供給を開始させるスイッチと、
   前記ヒューズを溶断するための電流を、前記ヒューズを所定時間内に溶断するために必要な電流値に制限する電流制限部と
   を備える画像形成装置。
6. 請求項５に記載の画像形成装置において、
   前記制御部は更に、前記ヒューズの状態を検知することを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項６に記載のヒューズ溶断回路において、
   前記所定時間は、前記制御部が前記ヒューズの溶断の指示を行ってから、前記制御部が前記ヒューズの状態を検知するまでの時間であることを特徴とするヒューズ溶断回路。
8. 請求項６または請求項７に記載の画像形成装置において、
   更に、前記ヒューズの接続端の電圧に基づいて、前記制御部がヒューズの状態を検知するための電圧を決定する電圧変換部を備えることを特徴とする画像形成装置。
9. ヒューズを溶断するヒューズ溶断方法であって、
   前記ヒューズを溶断するための電流の供給を開始させる電流供給開始ステップと、
   前記ヒューズを溶断するための電流を、前記ヒューズを所定時間内に溶断するために必要な電流値に制限する電流制限ステップと
   を実行するヒューズ溶断方法。
10. 請求項９に記載のヒューズ溶断方法において、
    更に、前記電流制限ステップの後、前記ヒューズの状態を検知するヒューズ状態検知ステップを実行することを特徴とするヒューズ溶断方法。
11. 請求項１０に記載のヒューズ溶断方法において、
    前記所定時間は、前記電流供給開始ステップから前記ヒューズ状態検知ステップまでの時間であることを特徴とするヒューズ溶断方法。
12. 請求項１０または請求項１１に記載のヒューズ溶断方法において、
    前記電流制限ステップは更に、前記ヒューズが接続された接続端の電圧に基づいて、前記ヒューズ状態検知ステップにより前記ヒューズの状態を検知するための電圧を決定することを特徴とするヒューズ溶断方法。

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