JP2010216957A - 部品識別システム、部品識別方法、および消耗部品 - Google Patents

Abstract

【課題】部分的に構成材料を入れ替えて再利用しようとした消耗部品であっても、通常の正規品として判断されることのない部品識別システムを実現する。
【解決手段】消耗部品１０には、ＰＴＣ素子１００およびアンチヒューズ１０３を有する特性検出部１０１が備えられてる。消耗部品１０を識別する場合には、電源部２００から識別用電圧信号を特性検出部１０１へ印加することで、ＰＴＣ素子１００の変動特性に応じた検出電圧信号が出力される。ここで、特性切替用電圧信号の印加前にはアンチヒューズ１０３が開放となり、特性切替用電圧信号の印加後にはアンチヒューズ１０３が短絡するので、特性切替用電圧信号の印加前後では検出電圧信号が変化する。これを利用し、主制御部１１１は、消耗部品１０の十分な消耗を検出すると、特性検出部１０１のアンチヒューズ１０３へ特性切替用電圧信号を印加する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、本体装置に装着される消耗部品が正規品であるか規格外品であるかを判定する部品識別システムおよび部品識別方法と、該部品識別システムおよび部品識別方法によって判定される消耗部品とに関するものである。

従来、装着された消耗部品を利用して、所望の機能を実現する電子機器が各種存在する。このような電子機器では、消耗部品が正規品でないと、所望の機能を確実に実現できなかったり、場合によっては電子機器が故障してしまう可能性がある。

このため、従来、特許文献１に示すように、消耗部品が正規品であるか規格外品であるかを識別する識別装置が考案されている。

特許文献１の識別装置では、通電部および検出部を備える。識別装置の通電部は、当該識別装置本体に装着される消耗部品に対して通電を行う。消耗部品は特性変動アナログ素子を備えており、この通電により電気特性が変動する。識別装置の検出部は、この電気特性の変動を検出し、この検出した電気特性から正規品と規格外品とを識別する。

特開２００５−１１０２１０号公報

しかしながら、上述の特許文献１の識別装置では、特性変動アナログ素子が正規品と識別されれば、何度でも消耗部品を利用することができる。このため、消耗部品の機能的内包材料を入れ替えて、消耗部品を再利用することが容易にできてしまう。ところが、このような機能的内包材料のみを入れ替えた場合も上述のような規格外品と同様の問題が発生する可能性がある。

本発明の目的は、部分的に構成材料を入れ替えて再利用しようとした消耗部品であっても、通常の正規品として判断されることのない部品識別システム、部品識別方法および当該部品識別システムおよび部品識別方法で識別される消耗部品を提供することにある。

（１）この発明の部品識別システムは、消耗部品、主制御部、電源、および判定部を備える。消耗部品は、識別用電圧信号の電圧レベルによって特性が変動する特性変動アナログ素子を有する。主制御部は、識別用電圧信号を制御するとともに、消耗部品の十分な消耗を検出すると特性切替用電圧信号を生成する制御を行う。電源は、識別用電圧信号または特性切替用電圧信号を特性変動アナログ素子へ供給する。判定部は、識別用電圧信号による特性変動アナログ素子の特性変化に応じた検出信号が正規規格範囲内にあるかどうかを判定する。さらに、消耗部品は、特性切替用電圧信号に応じて特性変動アナログ素子に基づく検出信号の特性を強制的に切り替えるスイッチ素子を備える。

この構成では、消耗部品が十分に消耗されたことが検出されると、消耗部品に備えられたスイッチ素子により検出信号の特性が変化するので、当該特性が変化した検出信号により、特性変動アナログ素子が正規品でないように、判定部へ判定させることができる。

（２）また、この発明の部品識別システムのスイッチ素子は、特性変動アナログ素子に並列接続されている。

（３）また、この発明の部品識別システムの消耗部品は、特性変動アナログ素子に直列接続された定抵抗素子を備える。そして、スイッチ素子は定抵抗素子に並列接続されている。

これらの構成は、消耗部品に備えられるスイッチ素子の特性変動アナログ素子に対する接続関係を具体的に示すものである。そして、これらの構成を用いることで、特性変動アナログ素子の特性変動に基づく電圧レベルの信号である検出信号を、スイッチ素子の状態に応じて、容易に変化させることができる。

（４）また、この発明の部品識別システムのスイッチ素子はアンチヒューズである。そして、制御部は、アンチヒューズを開放状態から導通状態に遷移させるレベルの電圧信号を特性切替用電圧信号として生成する制御を行う。

この構成では、スイッチ素子の具体的構成としてアンチヒューズを用いており、アンチヒューズを用いることで、検出信号を決定する特性変動アナログ素子を含む回路のインピーダンス（抵抗値）を急激に変化させることができる。

（５）また、この発明の部品識別システムは、消耗部品が装着されるとともに特性変動アナログ素子の判定基準となる基準特性変動アナログ素子を有する本体装置を備える。そして、電源部は、特性変動アナログ素子とともに基準特性変動アナログ素子にも識別用電圧信号を供給する。判定部は、識別用電圧信号による特性変動アナログ素子の特性変化と基準特性変動アナログ素子の特性変化との差分に応じた検出信号が正規規格範囲内にあるかどうかを判定する。

この構成では、消耗部品の特性変動アナログ素子の判定基準となる基準特性変動アナログ素子が、本体装置に備えられていることで、これら特性変動アナログ素子と基準特性変動アナログ素子との比較により消耗部品の識別が可能になる。そして、このような部品識別方法を用いる場合でも、十分に消耗された消耗品を規格外品として識別させる処理を実行することができる。

（６）また、この発明の部品識別方法は、消耗部品に備えられた特性変動アナログ素子に対して識別用電圧信号を印加することで、特性変動アナログ素子に基づく検出信号が正規規格範囲内であるかどうかを判定するとともに、消耗部品の消耗状態を検出する。そして、消耗部品の十分な消耗を検出すると、消耗部品に備えられたスイッチ素子へ特性切替用電圧信号を印加することでスイッチ素子の特性を切り替えて、検出信号の特性を変化させる。

この方法では、消耗部品が十分に消耗されたことが検出されると、消耗部品に備えられたスイッチ素子により検出信号の特性が変化するので、当該特性が変化した検出信号により、特性変動アナログ素子が正規品でないように判定できる。

（７）また、この発明の消耗部品は特性変動アナログ素子とスイッチ素子とを有する特性検出部とを備える。特性変動アナログ素子は、識別用電圧信号の電圧レベルによって特性が変化する。スイッチ素子は、識別用電圧信号とは異なる特性切替用電圧信号で電気的状態が切り替わる。特性検出部は、特性切替用電圧信号の印加の前後において検出信号の特性が異なるように特性変動アナログ素子とスイッチ素子とが接続された回路構成からなる。

この構成では、消耗部品に備えられたスイッチ素子により、特性切替用電圧信号の印加前後で消耗部品の特性検出部から出力される検出信号の特性が変化するので、当該特性が変化した検出信号により、特性変動アナログ素子が正規品でないように判定させることができる。

（８）また、この発明の消耗部品のスイッチ素子は特性変動アナログ素子に並列接続されている。

（９）また、この発明の消耗部品は、特性変動アナログ素子に直列接続された定抵抗素子を備え、スイッチ素子は定抵抗素子に並列接続されている。

これらの構成は、消耗部品におけるスイッチ素子の特性変動アナログ素子に対する接続関係を具体的に示すものである。そして、これらの構成を用いることで、特性変動アナログ素子の特性変化に基づく電圧レベルの信号である検出信号を、スイッチ素子の状態に応じて、容易に変化させることができる。

（１０）また、この発明の消耗部品の特性変動アナログ素子およびスイッチ素子は樹脂封止されている。

この構成では、特性変動アナログ素子とスイッチ素子とが樹脂封止されているので、これらを容易に取り替えることができない。

（１１）また、この発明の消耗部品のスイッチ素子はアンチヒューズである。

この構成では、スイッチ素子の具体的構成としてアンチヒューズを用いており、アンチヒューズを用いることで、検出信号を決定する特性変動アナログ素子を含む回路のインピーダンス（抵抗値）を急激に変化させることができる。

この発明によれば、部分的に構成材料を入れ替えて再利用しようとした消耗部品であっても、通常の正規品として判断されないようにすることができる。これにより、再利用品を使用することが容易にできなくなるとともに、延いては、再利用品の製造を抑制することができる。

第１の実施形態の部品識別システム１の構成を示すブロック図および特性検出部１０１の回路図である。 消耗部品１０の部品識別処理時のマイコン１１０の制御フローを示すフローチャートである。 消耗部品１０に対する特性切替処理を説明するための図である。 第２の実施形態の部品識別システム１’の構成を示すブロック図および特性検出部１０１、基準特性検出部２１１の回路図である。 消耗部品１０’の部品識別処理時のマイコン１１０’の制御フローを示すフローチャートである。 特性検出部の他の回路構成例を示す図である。

本発明の第１の実施形態に係る部品識別システムおよび当該部品識別システムの識別対象となる消耗部品について、図を参照して説明する。

図１（Ａ）は本実施形態の部品識別システム１の構成を示すブロック図であり、図１（Ｂ）は特性検出部１０１の主要構成を示す回路図である。図１（Ａ）に示すように、部品識別システム１は、識別対象である消耗部品１０と、この消耗部品１０が装着される機器本体２０とを備える。

機器本体２０は、電源２００、本体機能部２０１、操作部２０２、表示部２０３、および消耗部品装着部２１０を備える。

消耗部品装着部２１０には、消耗部品１０が装着される。本体機能部２０１は、機器本体２０の機能を実現する回路であり、機器本体２０が消耗部品１０に電気的に作用することで実現される機能を実行する。また、本体機能部２０１は、操作部２０２を用いたユーザからの操作入力や、消耗部品１０の消耗部品装着部２１０への装着の検出や、機器本体２０の電源投入に応じて、消耗部品１０の主制御部１１１に対して、部品識別処理を実行するように指示する。そして、本体機能部２０１は、消耗部品１０の主制御部１１１から識別結果を取得すると、表示部２０３へ識別結果を表示する表示制御を行う。また、本体機能部２０１は、消耗部品１０の主制御部１１１から内包材料消耗情報を取得すると、表示部２０３へ、当該内包材料消耗情報を表示する表示制御を行う。

電源２００は、例えば、交流電力を直流電力に変換するインバータと所定レベルの直流電圧を生成するＤＣ−ＤＣコンバータとからなり、本体機能部２０１等の機器本体２０の各部に電源供給をするとともに、消耗部品１０に対しても電源供給を行う。また、電源２００は、部品識別処理に際して、消耗部品１０の主制御部１１１から印加電圧制御を受けると、ＤＣ−ＤＣコンバータをコントロールして該印加電圧制御にしたがった所定の電圧波形からなる識別用電圧信号を発生し、消耗部品１０の特性検出部１０１へ供給する。また、電源２００は、消耗部品１０の特性切替処理に際して、消耗部品１０の主制御部１１１から、特性切替用電圧制御を受けると、ＤＣ−ＤＣコンバータをコントロールして該特性切替用電圧制御にしたがった所定の電圧レベルからなる特性切替用電圧信号を発生し、消耗部品１０の特性検出部１０１へ供給する。この際、特性切替用電圧信号のレベルは、識別用電圧信号のレベルよりも高く設定されている。

操作部２０２は、ユーザからの操作入力を受け付け、本体機能部２０１へ操作入力信号を与える。例えば、ユーザから部品識別の操作入力を受け付けると、部品識別処理を開始させる操作入力信号を、本体機能部２０１へ与える。

表示部２０３は、本体機能部２０１から表示制御を受け、画像表示を行う。例えば、消耗部品１０の主制御部１１１から識別結果を本体機能部２０１が受け付けると、当該本体機能部２０１から識別結果表示制御を受け、表示部２０３に識別結果が表示される。また、本体機能部２０１が内包材料消耗情報を受け付けると、表示部２０３に当該内包材料消耗情報が表示される。

消耗部品１０は、マイコン１１０と、特性検出部１０１と、メモリ１２０とを備える。
消耗部品１０は、筐体と該筐体内に設置された回路基板とを備え、当該回路基板上に、マイコン１１０と、特性検出部１０１と、メモリ１２０とが実装される構造からなる。そして、この特性検出部１０１のＰＴＣ素子１００とアンチヒューズ１０３とを少なくとも覆うように、樹脂によって封止されている。このように、ＰＴＣ素子１００やアンチヒューズ１０３が樹脂封止されていることで、これらの素子を容易に調整したり、取り替えたりすることができない。

マイコン１１０は、主制御部１１１および判定部１１２を備える、所定ビットからなる演算素子と、該演算素子に部品識別処理等の各種処理を実行させるプログラムとにより実現される。なお、プログラムは、判定基準データが記憶されたメモリ１２０に記憶しても良く、別途プログラム用のメモリを用意し、当該プログラム用メモリに記憶しても良い。

主制御部１１１は、上述のような機器本体２０との通信制御や、部品識別処理および特性切替処理を制御する。主制御部１１１は、部品識別処理を実行する際に、機器本体２０の電源２００に対して部品識別用の印加電圧制御を行う。また、主制御部１１１は、判定部１１２からのＰＴＣ素子１００の判定結果に基づく消耗部品１０の識別結果を本体機能部２０１に与える。より具体的には、主制御部１１１は、ＰＴＣ素子１００が正規品と判定されれば、消耗部品１０が正規品であると識別し、本体機能部２０１へ通知する。

また、主制御部１１１は、消耗部品１０の機能を果たすために消耗されていく内包部材の消耗状態を検出し、内包材料消耗情報を生成し、本体機能部２０１に出力する。さらに、主制御部１１１は、内包材料が十分に消耗されたこと、すなわち消耗部品１０として機能できない程度に内包部材が無くなったことを検出すると、特性切替処理を実行する。主制御部１１１は、特性切替処理を実行する際に、機器本体２０の電源２００に対して特性切替用の印加電圧制御を行う。

判定部１１２は、特性検出部１０１からの検出電圧信号をＡ／Ｄ変換して判定用データを生成する。そして、判定部１１２は、判定用データと、メモリ１２０に記憶されている判定基準データとを比較する。判定基準データは判定用データが正規規格範囲内であることを判定する基準のデータであり、判定部１１２は、判定用データが判定基準データに適合すれば、ＰＴＣ素子１００が正規品であると判定する。一方、判定部１１２は、判定用データが判定基準データに適合しなければ、ＰＴＣ素子１００が規格外品であると判定する。これらの判定結果は主制御部１１１へ与えられる。

特性検出部１０１は、本発明の「特性変動アナログ素子」に相当するＰＴＣ素子１００を備え、機器本体２０の電源２００から識別用電圧信号が与えられる。なお、本実施形態では、特性変動アナログ素子としてＰＴＣ素子を例に説明したが、印加させる電圧や電流によって電気的特性が変動する他の素子を用いてもよい。さらには、外的な作用により電気的特性が変動するような素子を用いてもよい。

また、特性検出部１０１は、本発明の「スイッチ素子」に相当するアンチヒューズ１０３を備え、特性切替処理が実行される場合には、機器本体２０の電源２００から特性切替用電圧信号が与えられる。なお、本実施形態では、スイッチ素子としてアンチヒューズを例に説明したが、特性切替用電圧信号の印加前後で検出信号の特性を切り替えられる素子であれば、他の素子を用いてもよい。

特性検出部１０１は、図１（Ｂ）に示すような回路構成からなる。特性検出部１０１は、アンチヒューズ１０３および抵抗素子１０４の直列回路とＰＴＣ素子１００との並列回路を備える。当該並列回路の抵抗素子１０４側の端部はグランドに接続され、当該並列回路のアンチヒューズ１０３側の端部には、抵抗素子１０２が直列接続されている。この抵抗素子１０２における並列回路と反対側の端部は電圧印加端子であり、識別用電圧信号や特性切替用電圧信号が印加される。抵抗素子１０２と並列回路との接続点は、判定部１１２への出力端であり、識別用電圧信号に基づく並列回路と抵抗素子１０２との抵抗比すなわち分圧比からなる検出電圧信号が出力される。

このような構成とすることで、本実施形態の部品識別システムでは、識別用電圧信号に基づくＰＴＣ素子１００の特性変動を利用して、消耗部品１０が正規品であるか規格外品であるかを識別する。

ここで、正規のＰＴＣ素子は正の抵抗温度特性を有し、キュリー温度を超えることで、抵抗値が急激に増加する特性を有する。このため、正規のＰＴＣ素子を取り付けた正規品と、例えば抵抗素子等の取り付けた規格外品とでは、識別用電圧信号が印加された場合の検出電圧信号の特性が異なる。

これを利用し、判定部１１２は、検出電圧信号に基づく判定用データを生成し、予めメモリ１２０に記憶されている判定基準データと比較することで、消耗部品１０に装着されているＰＴＣ素子１００が正規品であるか規格外品であるかを判定する。

この部品識別フローについて、図２を参照して説明する。図２は、図１に示す消耗部品１０の部品識別処理時のマイコン１１０の制御フローを示すフローチャートである。

まず、上述のように部品識別処理の開始が指定されると、消耗部品１０の主制御部１１１は、機器本体２０の電源２００に対して印加電圧制御を行う（Ｓ１０１）。印加電圧制御が実行されると、特性検出部１０１は、識別用電圧信号に基づくＰＣＴ素子１００の特性変動に応じた検出電圧信号を出力する。

判定部１１２は、この検出電圧信号を取得してＡ／Ｄ変換し、判定用データを取得する（Ｓ１０２）。判定部１１２は、メモリ１２０から判定基準データを取得し、判定用データと判定基準データとを比較する（Ｓ１０３）。判定部１１２は、判定用データが判定基準データに適合すればＰＴＣ素子１００が正規品であると判定し（Ｓ１０４：Ｙｅｓ→Ｓ１０５）、判定用データが判定基準データに適合しなければＰＴＣ素子１００が規格外品であると判定する（Ｓ１０４：Ｎｏ→Ｓ１０６）。判定部１１２は判定結果を主制御部１１１に与え、主制御部１１１は判定結果に基づく識別結果を、本体機能部２０１を介して表示部２０３へ表示する（Ｓ１０７）。

このような構成および処理を行うことで、消耗部品１０が正規品であるか規格外品であるかの部品識別処理を、マイコン１１０で正確に行うことができる。

ところで、本実施形態の部品識別システムでは、上述のように特性検出部１０１にアンチヒューズ１０３を備えることで、次に示すような特性切替処理を実現できる。

アンチヒューズは閾値電圧未満のレベルの電圧信号が印加されている間はオープン（開放）状態すなわちインピーダンス無限大となり、閾値電圧以上のレベルの電圧信号が印加されると、ショート（短絡）状態すなわち理想的にはインピーダンスが「０」となる素子である。

この特性を利用し、アンチヒューズ１０３へ閾値電圧以上の特性切替用電圧信号を印加する前後で回路構成が変化するように特性検出部１０１の回路を、上述の図１（Ｂ）に示すように構成する。これにより、特性切替用電圧信号の印加前後で検出電圧信号のレベルを変化させることができる。そして、消耗部品１０の十分な消耗を検出した時点で、特性切替用電圧信号を印加するように設定することで、十分に消耗した消耗部品１０を規格外品と判定させることができる。

具体的には、次に示す方法で特性切替処理を実行する。図３は特性切替処理を説明するための図であり、図３（Ａ）は特性切替処理のフローチャートを示し、図３（Ｂ）は特性切替処理前の特性検出部１０１の等価回路のブロック図を示し、図３（Ｃ）は特性切替処理後の特性検出部１０１の等価回路のブロック図を示す。

マイコン１１０の主制御部１１１は、消耗部品１０の内包部材の消耗状況を検出する（Ｓ１１１）。そして、消耗部品１０が十分に消耗されていることを検出するまでは、消耗部品１０の消耗状況を検出し続ける（Ｓ１１２：Ｎｏ→Ｓ１１１）。この際、識別用電圧信号の最大レベルはアンチヒューズ１０３の閾値電圧未満となるように設定されている。逆に言えば、アンチヒューズ１０３の閾値電圧は、識別用電圧信号の最大レベル以上に設定されている。この状況下では、アンチヒューズ１０３へ、閾値電圧以上となる特性切替用電圧信号が印加されていないので、アンチヒューズ１０３は、図３（Ｂ）に示すようにオープン状態である。したがって、特性検出部１０１から出力される検出電圧信号のレベルＶｓは、ＰＴＣ素子１００のインピーダンスＺ_ＰＴＣと抵抗素子１０２のインピーダンスＲｒとの抵抗比で決定されるレベルとなる。すなわち、検出電圧信号のレベルＶｓは、ＰＴＣ素子１００と抵抗素子１０２との直列回路による分圧レベルとなる。ここで、識別用電圧信号の電圧レベルをＶｄとすると、この状態での検出電圧信号のレベルＶｓは次式で与えられる。

Ｖｓ＝Ｖｄ・｛Ｚ_ＰＴＣ／（Ｚ_ＰＴＣ＋Ｒｒ）｝
そして、この分圧比で得られる検出電圧信号のレベルＶｓに基づく判定用データが、正規のＰＴＣ素子を用いた場合に正規品として適合するように、基準判定用データを設定することで、消耗部品１０が十分に消耗していない状態における上述の消耗部品１０の識別処理を正確に行うことができる。

次に、主制御部１１１は、消耗部品１０が十分に消耗したと検出すると（Ｓ１１２：Ｙｅｓ）、特性切替用電圧信号の生成制御を行う。この制御に応じ、電源２００は、特性検出部１０１に対して特性切替用電圧信号を供給する（Ｓ１１３）。

アンチヒューズ１０３は、上述のように閾値電圧以上となる特性切替用電圧信号が印加されると、短絡状態となる。これにより、特性検出部１０１は、図３（Ｃ）のような回路構成となる。具体的には、特性検出部１０１は、ＰＴＣ素子１００および抵抗素子１０４からなる並列回路と抵抗素子１０２との直列回路になる。

このため、特性検出部１０１から出力される検出電圧信号のレベルＶ’ｓは、ＰＴＣ素子１００のインピーダンスＺ_ＰＴＣと抵抗素子１０４のインピーダンスＲｒ’との並列合成インピーダンス（Ｚ_ＰＴＣ／／Ｒｒ’）と抵抗素子１０２のインピーダンスＲｒとの抵抗比で決定されるレベルとなる。すなわち、検出電圧信号のレベルＶ’ｓは、ＰＴＣ素子１００および抵抗素子１０４の並列回路と抵抗素子１０２との直列回路による分圧レベルとなる。ここで、先と同様に識別用電圧信号の電圧レベルをＶｄとすると、この状態での検出電圧信号のレベルＶ’ｓは次式で与えられる。

Ｖ’ｓ＝Ｖｄ・｛Ｚ_ＰＴＣ／（（Ｚ_ＰＴＣ／／Ｒｒ’）＋Ｒｒ）｝
このように、識別用電圧信号を同じレベルＶｄで印加しても、特性切替用電圧信号印加後の検出電圧信号のレベルＶ’ｓは、特性切替用電圧信号印加前の検出電圧信号のレベルＶｓと確実に異なる値となる。そして、このような検出電圧信号のレベルＶ’ｓに基づく判定用データが基準判定用データに適合しないように設定することで、十分に消耗された消耗部品１０は、元々が正規品であったにも関わらず、規格外品と識別される。

これにより、消耗部品として機能しない程度に内包材料が消耗した消耗部品１０は、規格外品として識別される。そして、この内包材料が消耗した消耗部品１０の内包材料のみを入れ替えるような簡素な再生処理による再利用品も規格外品として識別させることができる。この結果、内装材料を取り替える程度の簡単な再生処理を行った再利用品の使用を防止でき、当該再利用品の製造を抑制することができる。

さらに、上述のようにＰＴＣ素子１１０やアンチヒューズ１０３を樹脂で封止することで、これらＰＴＣ素子１１０やアンチヒューズ１０３の取り替えが容易ではなく、規格外品が故意に製造されることを、より抑圧することができる。

なお、上述のマイコン１１０およびメモリ１２０は、消耗部品１０に形成されることが望ましいが、機器本体２０側や、全く外部に形成されても良い。また、上述の識別用電圧信号や特性切替用電圧信号を発生する電源は、機器本体２０に備えられた電源２００を用いることで部品識別のための余分な電源を用意する必要がないが、別途電源を設けても良い。

次に、第２の実施形態に係る部品識別システムについて、図を参照して説明する。図４（Ａ）は本実施形態の部品識別システム１’の構成を示すブロック図であり、図４（Ｂ）は特性検出部１０１および基準特性検出部２１１の主要構成を示す回路図である。

本実施形態の部品識別システム１’は、上述の第１の実施形態の部品識別システム１に対して、基準特性検出部２１１が追加され、判定部１１２’は、特性検出部１０１からの判定用データと基準特性検出部２１１からの基準データとを比較して、正規品または規格外品の判定及び識別を行うものである。

基準特性検出部２１１は、機器本体２０’の本体機能部２０１’に備えられている。具体的には、基準特性検出部２１１は、基準ＰＴＣ素子３００と抵抗器３０２との直列回路により形成されている。当該直列回路の抵抗器３０２側の端部は識別用電圧印加端子であり、直列回路の基準ＰＴＣ素子３００側の端部はグランドに接続されており、この直列回路に、消耗部品１０’の特性検出部１０１と同期して、識別用電圧信号が印加される。基準特性検出部２１１は、識別用電圧信号が印加されると、基準ＰＴＣ素子３００と抵抗素子３０２との接続点の電圧すなわち直列回路の分圧電圧による基準電圧信号を判定部１１２’へ出力する。ここで、基準ＰＴＣ素子３００は、正規のＰＴＣ素子を代表する特性を有する素子であり、抵抗素子３０２は、正規品の消耗部品の特性検出部１０１に実装される抵抗素子１０１と同じ特性を有する素子である。

判定部１１２’は、特性検出部１０１からの判定用データと基準特性検出部２１１からの基準データとを、所定間隔からなるサンプリングタイミング毎に比較する。判定部１１２’は、各タイミングでの判定用データと基準データとの差が予め設定した正規規格範囲を決定する閾値以下であれば、消耗部品１０が正規品であると判定する。一方で、判定部１１２’は、正規規格範囲を決定する閾値よりも大きな差を、全てのサンプリングタイミング中で一度でも検出すれば、規格外品であると判定する。

上述の構成とすることで、図５に示すようなフローで部品識別処理が実行される。図５は、図４に示す消耗部品１０’の部品識別処理時のマイコン１１０’の制御フローを示すフローチャートである。

まず、部品識別処理の開始が指定されると、消耗部品１０の主制御部１１１は、機器本体２０’の電源２００に対して印加電圧制御を行う（Ｓ２０１）。この際、主制御部１１１は、特性検出部１０１と基準特性検出部２１１とに電圧を印加するように印加電圧制御を行う。印加電圧制御が実行されると、特性検出部１０１は検出電圧信号を出力し、基準特性検出部２１１は基準電圧信号を出力する。判定部１１２’は、検出電圧信号を取得してＡ／Ｄ変換して判定用データを取得するとともに、基準電圧信号を取得してＡ／Ｄ変換して基準データを取得する（Ｓ２０２）。判定部１１２’は、判定用データと基準データとの差をサンプリングタイミング毎に算出し、各サンプリングタイミングでのデータ値の差と閾値とを比較する（Ｓ２０３）。判定部１１２’は、全てのサンプリングタイミングでの判定用データと基準データとの差が閾値以下であれば、ＰＴＣ素子１００が正規品であると判定し（Ｓ２０４：Ｙｅｓ→Ｓ２０５）、各サンプリングタイミングでの差が一つでも閾値よりも大きければＰＴＣ素子１００が規格外品であると判定する（Ｓ２０４：Ｎｏ→Ｓ２０６）。判定部１１２’は判定結果を主制御部１１１に与え、主制御部１１１は判定結果に基づく識別結果を、本体機能部２０１’を介して表示部２０３へ表示する（Ｓ２０７）。

このような構成および処理を行うことでも、正規品と規格外品とを正確に識別することができ、規格外品が容易に製造されることを抑制することができる。

そして、このような部品識別システム１’であっても、上述の第１の実施形態の部品識別システム１と同様に、消耗部品１０’の特性検出部１０１にアンチヒューズ１０３を装備し、消耗部品１０’の十分な消耗を検出した時点で、特性切替用電圧信号を特性検出部１０１に印加すれば、特性切替用電圧信号印加後の検出電圧信号を変化させることができる。この際、アンチヒューズ１０３に直列接続する抵抗素子１０４のインピーダンスを、特性切替用電圧信号印加後の検出電圧信号に基づく判定用データと基準データとの差が正規規格範囲外になるように設定する。これにより、特性切替用電圧信号印加後は、消耗部品１０’が規格外品と識別され、容易な再生による再利用を抑制することができる。

なお、本実施形態では、特性検出部１０１にアンチヒューズ１０３を備える例を示したが、アンチヒューズを機器本体２０’の基準特性検出部２１１内に備えるようにしても良い。このような構成であっても、特性切替用電圧信号の印加前後で、判定用データと基準データとの差が正規期間範囲外となるので、消耗された消耗部品１０’や容易な再生による再利用品を規格外品として識別させることができる。この場合、アンチヒューズが一旦機能すると、機器本体２０’が一時的に機能しなくなるようにすることができる。そして、機器本体２０’に復帰スイッチを別途設け、当該復帰スイッチを操作することで、機器本体２０’を復帰させるようにするとよい。

また、上述の各実施形態では、アンチヒューズとＰＴＣ素子とを並列接続する例を示したが、図６に示すように、特性検出部を他の回路構成にしてもよい。図６は特性検出部の他の回路構成例を示す図である。

図６（Ａ）に示す特性検出部５０１は、アンチヒューズ１０３および抵抗素子１０２の並列回路とＰＴＣ素子１００との直列回路からなる。また、図６（Ｂ）に示す特性検出部５０２は、アンチヒューズ１０３および抵抗素子１０４の並列回路と、抵抗素子１０２と、ＰＴＣ素子１００との直列回路からなる。これらのような回路構成であっても、特性切替用電圧信号を特性検出部５０１，５０２へ印加前後で検出電圧信号のレベルを変化させることができる。なお、特性検出部の回路構成は、これらに限るものではなく、アンチヒューズを用いて、特性切替用電圧信号の印加する前後でＰＴＣ素子の特性変動に応じた検出電圧信号の特性が変化するような構成であればよい。

１，１’−部品識別システム、１０，１０’−消耗部品、１００−ＰＴＣ素子、１０２，３０２−抵抗素子、１０１，１０１’，５０１，５０２−特性検出部、１１０，１１０’−マイコン、１１１−主制御部、１１２，１１２’−判定部、１２０−メモリ、２０，２０’−機器本体、２００−電源、２０１，２０１’−本体機能部、２０２−操作部、２０３−表示部、２１０−消耗品装着部、２１１−基準特性検出部、３００−基準ＰＴＣ素子

Claims (11)

1. 識別用電圧信号の電圧レベルによって特性が変化する特性変動アナログ素子を有する消耗部品と、
   前記識別用電圧信号を制御するとともに、前記消耗部品の十分な消耗を検出すると特性切替用電圧信号を生成する制御を行う主制御部と、
   前記識別用電圧信号または前記特性切替用電圧信号を前記特性変動アナログ素子へ供給する電源と、
   前記識別用電圧信号による前記特性変動アナログ素子の特性変化に応じた検出信号が正規規格範囲内にあるかどうかを判定する判定部と、を備えるとともに、
   前記消耗部品は、前記特性切替用電圧信号に応じて前記特性変動アナログ素子に基づく前記検出信号の特性を強制的に切り替えるスイッチ素子をさらに備えた、部品識別システム。
2. 前記スイッチ素子は、前記特性変動アナログ素子に並列接続されている、請求項１に記載の部品識別システム。
3. 前記消耗部品は、前記特性変動アナログ素子に直列接続された定抵抗素子を備え、前記スイッチ素子は、前記定抵抗素子に並列接続されている、請求項１に記載の部品識別システム。
4. 前記スイッチ素子はアンチヒューズであり、
   前記主制御部は、前記アンチヒューズを開放状態から導通状態に遷移させるレベルの電圧信号を前記特性切替用電圧信号として生成する制御を行う、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の部品識別システム。
5. 前記消耗部品が装着されるとともに、前記特性変動アナログ素子の判定基準となる基準特性変動アナログ素子を有する本体装置を備え、
   前記電源部は、前記特性変動アナログ素子とともに前記基準特性変動アナログ素子にも前記識別用電圧信号を供給し、
   前記判定部は、前記識別用電圧信号による前記特性変動アナログ素子の特性変化と前記基準特性変動アナログ素子の特性変化との差分に応じた検出信号が正規規格範囲内にあるかどうかを判定する、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の請求項部品識別システム。
6. 消耗部品に備えられた特性変動アナログ素子に対して識別用電圧信号を印加することで、前記特性変動アナログ素子に基づく検出信号が正規規格範囲内であるかどうかを判定するとともに、前記消耗部品の消耗状態を検出し、
   消耗部品の十分な消耗を検出すると、前記消耗部品に備えられたスイッチ素子へ特性切替用電圧信号を印加することで前記スイッチ素子の特性を切り替えて、前記検出信号の特性を変化させる、部品識別方法。
7. 識別用電圧信号の電圧レベルによって特性が変化する特性変動アナログ素子と、前記識別用電圧信号とは異なる特性切替用電圧信号で電気的状態が切り替わるスイッチ素子と、を有し、前記特性切替用電圧信号の印加の前後において検出信号の特性が異なるように前記特性変動アナログ素子と前記スイッチ素子とが接続された特性検出部を備えた、消耗部品。
8. 前記スイッチ素子は、前記特性変動アナログ素子に並列接続されている、請求項７に記載の消耗部品。
9. 前記特性変動アナログ素子に直列接続された定抵抗素子を備え、前記スイッチ素子は、前記定抵抗素子に並列接続されている、請求項７に記載の消耗部品。
10. 前記特性変動アナログ素子および前記スイッチ素子が樹脂封止されている請求項７〜請求項９のいずれかに記載の消耗部品。
11. 前記スイッチ素子はアンチヒューズである請求項７〜請求項１０のいずれかに記載の消耗部品。

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