JP2008026201A - 断線検出装置、ならびに画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】サーミスタを含む配線の切断の有無を短時間に容易に、かつ少ない素子数で確実に判断することができる断線検出装置及びこの断線検出装置を用いた画像形成装置の提供。
【解決手段】断線検出装置１は、電源３に接続され周囲温度に応じて抵抗値が変化するサーミスタ４と、分圧抵抗５と、ＭＯＳＦＥＴ６と、断線判断部１１とを含む。分圧抵抗５は、サーミスタ４を通じて電源３から電力の供給を受ける。ＭＯＳＦＥＴ６は、分圧抵抗５及びサーミスタ４の間に直列に接続され、サーミスタ４と分圧抵抗５とを接続及び切り離しを行う。断線判断部１１は、ＭＯＳＦＥＴ６によりサーミスタ４と分圧抵抗５とが接続及び切り離された場合のサーミスタ４とＭＯＳＦＥＴ６との接続点における電圧の値に応じて、サーミスタ４を含む配線の断線の有無を判断する。
【選択図】図２

Description

本発明は、断線検出装置、ならびに画像形成装置に関する。

プリンタや複合機等の画像形成装置としては、感光体ドラム表面に形成されたトナー像を用紙等に転写する転写装置や、ヒータを加熱させて転写後のトナー像を定着させる定着装置を含む装置がある。

更に、このような画像形成装置は、定着装置における定着動作が安全に行われるように、ヒータの加熱度合いを検知し、その検知結果に基づいて定着動作を制御するための制御装置を有している。ヒータの加熱度合いを検知する際には、周囲温度の変化に応じて抵抗値が変化するサーミスタが良く用いられる。しかし、サーミスタを含む配線が切断していると、サーミスタの実際の抵抗値を正確に検出することができないため、制御装置はヒータを加熱しすぎるなどの誤った制御を行ってしまう恐れがある。

そこで、サーミスタの断線を検出するための方法としては、ヒータを一定期間発熱させてサーミスタの抵抗値の変化の度合いを検出する方法や（特許文献１）、サーミスタに電圧を印加し、サーミスタの抵抗値の変化を検出する方法（特許文献２）、分圧抵抗素子を２つ設け、ヒータをオンさせた状態で１つの分圧抵抗素子を接続または短絡させることにより、分圧された電圧値を監視する方法（特許文献３）等が知られている。
特開２００５−１１５０４５号公報 特開平７−２２５５３０号公報 特開平５−６６６９１号公報

しかし、特許文献１の方法では、サーミスタの取り付け位置やヒータの熱容量等の影響によりサーミスタの抵抗値の変化が小さいと、ヒータが加熱していないと誤って検出され、更にヒータを加熱させる恐れがある。また、サーミスタを含む配線が既に断線している場合、ヒータの温度を正常に検知することができないため、ヒータを更に加熱させてしまう。このように、ヒータが加熱しすぎると、定着装置自体が破損してしまう。

特許文献２の方法は、ヒータをオンさせる前に行われるが、サーミスタの抵抗値の変化を検出するためには所定時間を必要とするため、時間がかかってしまう。

また、一般的に、サーミスタは周囲の温度が低い程抵抗値は高くなり、温度が高い程抵抗値は小さくなる性質を持つ。従って、特許文献３の方法では、ヒータが高温である状態で分圧された電圧値の監視を開始した場合、サーミスタの抵抗値が元々小さいため、１つの分圧抵抗素子を接続または短絡させたとしても、それぞれの時に測定される分圧された電圧値はあまり変わらない。そのため、サーミスタの断線を確実に測定できるとは限らない。

更に、多くの画像形成装置は、サーミスタの断線やヒータの異常温度等を検知すると、例えば操作パネルにこの旨を表示しユーザに知らせる。定着装置における異常は、危険を伴う場合があるため、一般的にはユーザは解除することができない。そのため、ユーザは、定着装置における異常が操作パネルに表示される度にカスタマーセンターに問い合わせなければない。従って、画像形成装置は、ユーザの利便性のためにも、サーミスタの断線を誤検出なく確実に検出する必要がある。

そこで、本発明は、サーミスタを含む配線の切断の有無を短時間に容易に、かつ少ない素子数で確実に判断することができる断線検出装置及びこの断線検出装置を適用した画像形成装置の提供を目的とする。

前記課題を解決するために、発明１は、温度検出素子と、分圧抵抗素子と、切替手段と、判断手段とを含む断線検出装置を提供する。温度検出素子は、電力の供給を行う電源に接続され、周囲温度に応じて抵抗値が変化する。分圧抵抗素子は、前記温度検出素子を通じて前記電源から電力の供給を受ける。切替手段は、前記分圧抵抗素子及び前記温度検出素子の間に直列に接続され、前記温度検出素子と前記分圧抵抗素子とを接続及び切り離し可能なものである。判断手段は、前記切替手段が前記温度検出素子と前記分圧抵抗素子とを接続及び切り離した場合の前記温度検出素子と前記切替手段との接続点における電圧の値に応じて、前記温度検出素子を含む配線の断線の有無を判断する。

先ず、切替手段により温度検出素子と分圧抵抗素子とが切り離された場合、断線検出装置は、接続点における電圧の値が電源電圧である場合は配線が断線されておらず正常であると判断し、電源電圧でない場合は配線が断線されていると判断する。次いで、切替手段により温度検出素子と分圧抵抗素子とが接続された時、断線検出装置は、接続点における電圧の値が例えば温度検出素子と分圧抵抗素子とにより分圧された電圧を含む所定の範囲内である場合、配線は断線されておらず正常であると判断し、電源電圧である場合は配線が断線されていると判断する。このように、この装置は、温度検出素子を含む配線の断線の有無を短時間に容易に、かつ少ない素子数で確実に判断することができる。

発明２は、前記発明１において、前記切替手段により前記温度検出素子と前記分圧抵抗素子とが切り離された場合の前記接続点における電圧の値が前記電源の電圧と一致しない場合、前記判断手段は、前記温度検出素子を含む配線が断線していると判断する断線検出装置を提供する。

このように温度検出素子と分圧抵抗素子とが切り離された際、温度検出素子とＧＮＤとを接続する配線がないため、温度検出素子には電流が流れない。従って、温度検出素子の抵抗値が小さい場合であっても大きな電流が流れる恐れがなく、温度検出素子を含む配線の断線の有無を安全に検出することができる。

発明３は、前記発明１または２において、前記切替手段により前記温度検出素子と前記分圧抵抗素子とが接続された場合の前記接続点における電圧の値が前記電源の電圧と一致する場合、前記判断手段は、前記温度検出素子を含む配線が断線していると判断する断線検出装置を提供する。

これにより、温度検出素子を含む配線のうち、特に切替手段及び分圧抵抗素子を含む配線の断線の有無を検出することができる。

また、前記課題を解決するために、発明４は、発明１〜３のいずれかに記載の断線検出装置と、前記温度検出素子により周囲の温度が検出され、被記録体にトナーを加熱して定着させる定着装置と、前記温度検出素子を含む配線は断線していないと前記判断手段が判断した場合に、前記定着装置の加熱を開始させる制御手段とを含む、画像形成装置を提供する。

このように、断線検出装置は、画像形成装置の定着装置の温度を制御するための制御装置に適用することができる。この画像形成装置は、温度検出素子が正常に機能すると判断した場合にのみ定着装置の加熱を開始させるため、温度検出素子が定着装置の温度を検出しこれを用いて温度制御を行う際、温度制御が安全に行われる。

本発明の断線検出装置及び画像形成装置によると、サーミスタを含む配線の切断の有無を短時間に容易に、かつ少ない素子数で確実に判断することができる。

＜実施形態＞
（１）画像形成装置の構成
図１は、本実施形態に係る断線検出装置１が採用された画像形成装置１０１を模式的に示すブロック図である。

画像形成装置１０１は、操作パネル１０２、画像形成部１０３、温度検出部２、他の入出部１０５及び制御部８を含む。

操作パネル１０２は、操作キー及びタッチパネルを有している。操作キーは、画像形成処理の開始を指示するためのスタートキーや各種設定のための設定キー及びテンキー等を有している。タッチパネルは液晶ディスプレイで構成されており、設定画面や各種メッセージ等を表示する。

画像形成部１０３は、原稿読取部（図示せず）で読み取られた画像情報や、外部と接続されたＰＣ等の他の端末から取得した画像データに基づいて画像を形成するためのものであって、感光体ドラム、現像装置、転写装置及び定着装置１０４を含む。感光体ドラムの表面には、静電潜像が形成される。現像装置は、感光体ドラム表面にトナーを供給して静電潜像をトナー像として現像する。転写装置は、現像装置により現像されたトナー像を用紙に転写する。定着装置１０４は、用紙に転写されたトナー像を加熱して定着させるためのものであって、図２に示すように定着ヒータ１０４ａを含む。

温度検出部２は、定着装置１０４の定着ヒータ１０４ａをオンさせて加熱させる前に、制御部８が定着ヒータ１０４ａの温度を正常に検出できるか否かを判断するための動作を行うと共に（以下、断線検出装置１という）、定着ヒータ１０４ａの温度が正常に検出されると制御部８により判断された後、定着ヒータ１０４ａの温度を検出する動作を行う。尚、断線検出装置１については後述する。

他の入出部１０５は、原稿読取部（図示せず）や給紙部（図示せず）等を含む。

制御部８は、ＣＰＵ及びメモリを含むコンピュータで構成されており、図１に示すように操作パネル１０２、画像形成部１０３、温度検出部２及び他の入出部１０５と接続されている。制御部８は、画像形成部１０３等の接続された各機能部の動作の制御等を行う。特に、本実施形態に係る制御部８は、図２に示すように、定着装置１０４における定着ヒータ１０４ａのオン及びオフを制御するための定着ヒータ制御部８ａとして機能したり、断線検出装置１としての制御を行ったりする。

（２）断線検出装置の構成
次に、本実施形態に係る断線検出装置１について、図２を用いて説明する。

図２の断線検出装置１は、電源３、サーミスタ４（温度検出素子に相当）、分圧抵抗素子５、ＭＯＳＦＥＴ６（切替手段に相当）、Ａ／Ｄ変換部７及び制御部８を含む。

電源３は、サーミスタ４に接続されており、サーミスタ４及びサーミスタ４に接続されている各素子に電力、即ち所定の電圧値を印加する。

サーミスタ４は、周囲の温度に応じて抵抗値が大きく変化する抵抗体である。本実施形態に係るサーミスタ４は、定着装置１０４の定着ヒータ１０４ａ近傍に配置されており、定着ヒータ１０４ａの温度を検出する。

分圧抵抗素子５は、一端がＭＯＳＦＥＴ６に、他端がＧＮＤにそれぞれ接続されており、サーミスタ４及びＭＯＳＦＥＴ６を通じて電源３から電力が供給される。

ＭＯＳＦＥＴ６は、サーミスタ４及び分圧抵抗素子５の間に直列に接続されており、サーミスタ４及び分圧抵抗素子５間の接続をオン及びオフさせる。

Ａ／Ｄ変換部７は、その入力端子がサーミスタ４とＭＯＳＦＥＴ６との接続点Ａと接続され、出力端子が制御部８と接続されている。Ａ／Ｄ変換部７は、接続点Ａの電圧を取り込むと、これをＡ／Ｄ変換して制御部８に出力する。

制御部８は、電源３、Ａ／Ｄ変換部７の出力端子及びＭＯＳＦＥＴ６のゲート端子と接続されており、電源３及びＭＯＳＦＥＴ６のオン及びオフの制御や、Ａ／Ｄ変換部７の出力値に基づいてサーミスタ４を含む配線の断線の有無を検出する。このような動作を行うため、制御部８は、既に説明した定着ヒータ制御部８ａの他、電圧制御部８ｂ、断線判断部８ｃ及び切替制御部８ｄとして機能する。

電圧制御部８ｂは、電源３のオン及びオフの制御を行う。

断線判断部８ｃは、Ａ／Ｄ変換部７の出力値に基づいて、サーミスタ４を含む配線が断線しているか否かを判断する。

切替制御部８ｄは、ＭＯＳＦＥＴ６のゲート端子に印加させるための電圧、例えば電源３の電圧及び“0V”を出力してＭＯＳＦＥＴ６のオン及びオフの制御を行う。具体的には、ＭＯＭＦＥＴ６がＮ型である場合には、切替制御部８ｄは電源３の電圧を出力することでＭＯＳＦＥＴ６をオンさせ、“0V”を出力することでＭＯＳＧＥＴ６をオフさせる。

（３）動作
次に、断線検出装置１の動作を、図３を用いて説明する。以下より、ＭＯＳＦＥＴ６がＮ型である場合を例に取る。

ステップＳ１〜２：切替制御部８ｄは“0V”を出力しＭＯＳＦＥＴ６をオフさせ、電源制御部８ｂは電源３をオンさせる。これにより、サーミスタ４と分圧抵抗素子５との間は切り離され、サーミスタ４からＧＮＤに延びた配線がなくなる。この時、電源３、サーミスタ４、Ａ／Ｄ変換部７及び制御部８を結ぶ配線（以下、「電源３及びサーミスタ４を含む配線」という）が断線なく接続されていれば、サーミスタ４には電源３の電圧が印加される。Ａ／Ｄ変換部７は、接続点Ａにおける電圧をＡ／Ｄ変換し、制御部８に出力する。

ステップＳ３〜４：制御部８の断線判断部８ｃは、Ａ／Ｄ変換部７により出力された接続点Ａにおける電圧が電源３の電圧である場合、電源３及びサーミスタ４を含む配線が切断されておらず正常であると判断する。次いで、切替制御部８ｄは、電源３の電圧を出力してＭＯＳＦＥＴ６をオンさせる。これにより、サーミスタ４と分圧抵抗５との間は接続され、電源３及びサーミスタ４を含む配線は、ＭＯＳＦＥＴ６及び分圧抵抗５を介してＧＮＤへ接続される。このように、電源３及びサーミスタ４を含む配線が、断線なくＧＮＤに接続されていれば、接続点Ａにおける電圧は、電源３の電圧がサーミスタ４の抵抗値と分圧抵抗５とにより分圧された値となる。Ａ／Ｄ変換部７は、接続点Ａにおける電圧をＡ／Ｄ変換し、制御部８に出力する。

ステップＳ５〜８：Ａ／Ｄ変換部７により出力された接続点Ａにおける電圧が、電源３の電圧がサーミスタ４の抵抗値と分圧抵抗５とにより分圧された値を含む所定の範囲である場合、断線判断部８ｃは、電源３、サーミスタ４、ＭＯＳＦＥＴ６及び分圧抵抗５を含む配線が断線のない状態であると判断する。定着ヒータ制御部８ａは、定着装置１０４の定着ヒータ１０４ａをオンさせて加熱を開始させる。温度検出部２は定着ヒータ１０４ａの温度検出を開始し、画像形成装置１０１は定着ヒータ１０４ａの温度制御を開始する。

ステップＳ９：ステップＳ３において、Ａ／Ｄ変換部７により出力された接続点Ａの電圧の値が、例えば“0V”付近等であって、電源３の電圧値でない場合、断線判断部８ｃは電源３とサーミスタ４とを含む配線が断線していると判断する。また、ステップＳ５において、Ａ／Ｄ変換部７により出力された接続点Ａの電圧の値が所定の範囲外の例えば電源３の電圧等である場合、断線判断部８ｃは、電源３、サーミスタ４、ＭＯＳＦＥＴ６及び分圧抵抗５を含む配線のうち接続点Ａ以下の部分、即ちＭＯＳＦＥＴ６及び分圧抵抗５を含む配線の部分が断線していると判断する。この場合、温度検出部２における定着ヒータ１０４ａの温度検知は正常に行われないため、定着装置１０４に不具合がある旨が例えば画像形成装置１０１の操作パネル１０２におけるタッチパネル上に表示される等してユーザに報知される。

（４）効果
断線検出装置１は、ＭＯＳＦＥＴ６によりサーミスタ４と分圧抵抗素子５とが切り離された時、接続点Ａにおける電圧の値が電源３の電圧値である場合は配線が断線されておらず正常であると判断し、電源３の電圧値でない場合は配線が断線されていると判断する。このように、サーミスタ４と分圧抵抗素子５とを切り離すとサーミスタ４とＧＮＤとを接続する配線がないため、サーミスタ４には電流が流れない。従って、サーミスタ４の抵抗値が小さい場合であっても大きな電流が流れる恐れがなく、サーミスタ４を含む配線の断線の有無を安全に検出することができる。次いで、断線検出装置１は、ＭＯＳＦＥＴ６によりサーミスタ４と分圧抵抗素子５とが接続された時、接続点Ａにおける電圧の値が例えばサーミスタ４と分圧抵抗素子５とにより分圧された電圧を含む所定の範囲内である場合、サーミスタ４を含む配線は断線されておらず正常であると判断し、例えば電源３の電圧値等の所定の範囲外である場合はこの配線が断線されていると判断する。このように、断線検出装置１は、サーミスタ４を含む配線の断線の有無を短時間に容易に、かつ少ない素子数で確実に判断することができる。

更に、断線検出装置１を画像形成装置１０１における定着装置１０４の定着ヒータ１０４ａの温度を制御するための制御装置に適用した時、画像形成装置１０１は、サーミスタ４が正常に機能すると断線検出装置１が判断した場合にのみ定着装置１０４の加熱を開始させるため、その後の定着ヒータ１０４ａの温度制御を安全に行うことができる。

また、画像形成装置１０１は、サーミスタ４を含む配線が確実に断線していると断線検出装置１が判断した場合に限り、操作パネル１０２のタッチパネル上にその旨を表示する。そのため、この画像形成装置１０１を利用するユーザは、サーミスタを含む配線の断線を誤検出してしまう画像形成装置を利用する場合に比してカスタマーセンターに問い合わせる回数が少なくて済む。即ちユーザの使い勝手がよくなる。

＜その他の実施形態＞
（ａ）上記実施形態では、ＭＯＳＦＥＴがＮ型である場合について記載したが、ＭＯＳＦＥＴはＰ型であってもよい。また、サーミスタと分圧抵抗素子とを接続する素子は、サーミスタと分圧抵抗素子との間を接続または切り離し可能なものであれば、ＭＯＳＦＥＴ以外の素子を用いることができる。その他の素子としては、バイポーラトランジスタやリレー等が挙げられる。

（ｂ）上記実施形態では、分圧抵抗素子は１つであるが、ＭＯＳＦＥＴとＧＮＤとの間であれば、２以上の抵抗が直列または並列に接続されていてもよい。

（ｃ）上記実施形態では、断線検出装置を画像形成装置に採用した例について記載したが、本発明に係る断線検出装置は、加熱する装置を備えた電気機器であれば画像形成装置以外のどのようなものにも採用することができる。

本発明の断線検出装置は、例えば画像形成装置の定着装置における定着ヒータ等のように、加熱するものを含む電気機器において、その温度を検出するために用いられるサーミスタの断線を検出する装置として適用することができる。

本実施形態に係る断線検出装置が採用された画像形成装置の構造を模式的に示すブロック図。 本実施形態に係る断線検出装置の構成を示すブロック図。 断線検出装置の動作を説明するためのフローチャート。

符号の説明

１ 断線検出装置
３ 電源
４ サーミスタ
５ 分圧抵抗
６ ＭＯＳＦＥＴ
７ Ａ／Ｄ変換部
８ 制御部
Ａ 接続点

Claims (4)

1. 電力の供給を行う電源に接続され、周囲温度に応じて抵抗値が変化する温度検出素子と、
   前記温度検出素子を通じて前記電源から電力の供給を受ける分圧抵抗素子と、
   前記分圧抵抗素子及び前記温度検出素子の間に直列に接続され、前記温度検出素子と前記分圧抵抗素子とを接続及び切り離し可能な切替手段と、
   前記切替手段が前記温度検出素子と前記分圧抵抗素子とを接続及び切り離した場合の前記温度検出素子と前記切替手段との接続点における電圧の値に応じて、前記温度検出素子を含む配線の断線の有無を判断する判断手段と、
   を含む、断線検出装置。
2. 前記切替手段により前記温度検出素子と前記分圧抵抗素子とが切り離された場合の前記接続点における電圧の値が前記電源の電圧と一致しない場合、前記判断手段は、前記温度検出素子を含む配線が断線していると判断する、請求項１に記載の断線検出装置。
3. 前記切替手段により前記温度検出素子と前記分圧抵抗素子とが接続された場合の前記接続点における電圧の値が前記電源の電圧と一致する場合、前記判断手段は、前記温度検出素子を含む配線が断線していると判断する、請求項１または２に記載の断線検出装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の断線検出装置と、
   前記温度検出素子により周囲の温度が検出され、被記録体にトナーを加熱して定着させる定着装置と、
   前記温度検出素子を含む配線は断線していないと前記判断手段が判断した場合に、前記定着装置の加熱を開始させる制御手段と、
   を含む、画像形成装置。

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