JP2011215131A - リレー故障検出装置、電源装置、画像形成装置、リレー故障検出方法、及びリレー故障検出プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】電力を浪費せずにリレーの故障を検出することができるリレー故障検出装置、電源装置、画像形成装置、リレー故障検出方法、及びリレー故障検出プログラムを提供する。
【解決手段】コイル１２６によって駆動され、電流経路を開閉する接点１２４と、コイル１２６に流れる電流の電流値を検出する電流検出回路１３２と、接点１２４の開閉を指示するリレーオン信号を出力するとともに、リレーオン信号の出力から所定期間内に電流検出回路１３２から出力される電流値を用いて、接点１２４の異常を検出する制御部１３４と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、リレー故障検出装置、電源装置、画像形成装置、リレー故障検出方法、及びリレー故障検出プログラムに関する。

従来から、ＡＣ電源又はＤＣ電源の電流遮断用途に遮断リレーが用いられている。遮断リレーの故障を検出する技術として、電源供給からの入力検出回路を遮断リレー後段に接続し、入力検出回路からの検知信号（例えば、ゼロクロス信号など）の有無を確認して遮断リレーの故障（例えば、常開故障や溶着故障など）を検出する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、上述したような従来技術では、リレーの接点側に検出回路を設ける必要があり、構成部品（例えば、フォトカプラなど）の電力が消費されてしまうという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、電力を浪費せずにリレーの故障を検出することができるリレー故障検出装置、電源装置、画像形成装置、リレー故障検出方法、及びリレー故障検出プログラムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様にかかるリレー故障検出装置は、コイルによって駆動され、電流経路を開閉する開閉手段と、前記コイルに流れる電流の電流値を検出する検出手段と、前記開閉手段の開閉を指示する指示信号を出力するとともに、前記指示信号の出力から所定期間内に前記検出手段から出力される前記電流値を用いて、前記開閉手段の異常を検出する制御手段と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の別の態様にかかる電源装置は、上記リレー故障検出装置を備えることを特徴とする。

また、本発明の別の態様にかかる画像形成装置は、上記電源装置を備えることを特徴とする。

また、本発明の別の態様にかかるリレー故障検出方法は、制御手段が、開閉手段の開閉を指示する指示信号を出力する出力ステップと、前記開閉手段が、コイルの駆動に伴って、電流経路を開閉する開閉ステップと、検出手段が、前記コイルに流れる電流の電流値を検出する電流検出ステップと、前記制御手段が、前記指示信号の出力から所定期間内に前記検出手段から出力される前記電流値を用いて、前記開閉手段の異常を検出する異常検出ステップと、を含むことを特徴とする。

また、本発明の別の態様にかかるリレー故障検出プログラムは、リレー故障検出プログラムであって、コイルによって駆動され、電流経路を開閉する開閉手段と、前記コイルに流れる電流の電流値を検出する検出手段と、前記開閉手段の開閉を指示する指示信号を出力する開閉指示手段と、を備えるリレー故障検出装置のコンピュータに、前記指示信号の出力から所定期間の間、前記検出手段により検出された前記電流値を所定周期で取得する取得ステップと、取得された前記電流値それぞれを微分した微分値の変化から、前記開閉手段の異常を検出する検出ステップと、を実行させるためのものである。

本発明によれば、電力を浪費せずにリレーの故障を検出することができるという効果を奏する。

図１は、第１実施形態の画像形成装置の構成例を示すブロック図である。 図２は、第１実施形態のシャットダウンリレーが正常である場合の電流波形の一例を示す図である。 図３は、第１実施形態のシャットダウンリレーが故障している場合の電流波形の一例を示す図である。 図４は、図２に示す電流波形を微分した微分波形を示す図である。 図５は、図３に示す電流波形を微分した微分波形を示す図である。 図６は、異常告知画面の一例を示す図である。 図７は、異常告知画面の一例を示す図である。 図８は、第１実施形態の画像形成装置の動作例を示すフローチャートである。 図９は、第２実施形態の電源装置の構成例を示すブロック図である。 図１０は、第２実施形態の画像形成装置の動作例を示すフローチャートである。 図１１は、第３実施形態の電源装置の構成例を示すブロック図である。 図１２は、第４実施形態の電源装置の構成例を示すブロック図である。 図１３は、第５実施形態の電源装置の構成例を示すブロック図である。 図１４は、図２に示す電流波形を第５実施形態の微分値検出回路に入力した場合に出力される微分値波形の一例を示す図である。 図１５は、図３に示す電流波形を第５実施形態の微分値検出回路に入力した場合に出力される微分値波形の一例を示す図である。 図１６は、第５実施形態の画像形成装置の動作例を示すフローチャートである。 図１７は、第６実施形態の画像形成装置の構成例を示すブロック図である。 図１８は、第６実施形態の画像形成装置の動作例を示すフローチャートである。 図１９は、第７実施形態の電源装置の構成例を示すブロック図である。 図２０は、第７実施形態の画像形成装置の動作例を示すフローチャートである。 図２１は、第８実施形態の電源装置の構成例を示すブロック図である。 図２２は、第８実施形態の画像形成装置の動作例を示すフローチャートである。 図２３は、変形例の電流検出手法を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明にかかるリレー故障検出装置、電源装置、画像形成装置、リレー故障検出方法、及びリレー故障検出プログラムの実施形態を詳細に説明する。なお、以下の各実施形態では、画像形成装置の電源装置にリレー故障検出装置を適用した場合を例にとり説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。また画像形成装置は、スキャナ装置、印刷装置、ファクシミリ装置、複写機、又は複合機などのいずれの装置であってもよい。

（第１実施形態）
第１実施形態では、シャットダウンリレーの故障検出を例に取り説明する。ここで、「シャットダウンリレー」とは、セキュリティーの向上、及びＨＤＤ（Hard Disk Drive）保護を目的として、ＡＣスイッチと並列に搭載されたリレーを指す。シャットダウンリレーは、ＨＤＤへの書込中にＡＣスイッチが突然切られた場合であっても、当該シャットダウンリレー側の経路から電源を供給し、ＨＤＤへの書込完了後に電源の供給を停止するので、ＨＤＤを保護することができる。但し、故障検出対象のリレーはシャットダウンリレーに限定されるものではない。

リレーは、正常時にはリレー接点が開閉することによりリレー内部コイルのインダクタンスが変化し、故障時にはリレー接点が開閉しないためリレー内部コイルのインダクタンスは変化しない。そこで、第１実施形態の画像形成装置では、リレー内部コイルを流れる電流値の変化から、リレー内部コイルのインダクタンス変化の有無を検出する事でリレーの故障を検出する。

図１は、第１実施形態の画像形成装置１００の構成の一例を示すブロック図である。図１に示すように、画像形成装置１００は、電源装置１１０と、コントローラ１５０と、操作表示部１５２とを、備える。電源装置１１０は、ＡＣスイッチ１１２と、ＡＣ回路１１４と、リレー故障検出装置１２０とを、備える。リレー故障検出装置１２０は、シャットダウンリレー１２２と、定電圧回路１２８と、リレー駆動素子１３０と、電流検出回路１３２と、制御部１３４とを、備える。

ＡＣスイッチ１１２（メインスイッチの一例）は、ＡＣ電源１０５からＡＣ回路１１４への電流の供給をオン／オフするスイッチである。ＡＣスイッチ１１２は、メカスイッチであっても半導体であってもよい。ＡＣ回路１１４は、ＡＣスイッチ１１２がオンされて電流が流れると、図示せぬコンバータを用いて、定電圧回路１２８、制御部１３４、及びコントローラ１５０などへ電源を供給する。

シャットダウンリレー１２２は、ＡＣスイッチ１１２と並列に備えられたリレーであり、前述したＨＤＤ保護などのシャットダウン機能を実現する。シャットダウンリレー１２２は、電流経路を開閉する接点１２４（開閉手段の一例）と、接点１２４を駆動してシャットダウンリレー１２２をオン／オフするコイル１２６とを備える。

定電圧回路１２８は、コイル１２６の電圧を一定にする。リレー駆動素子１３０は、シャットダウンリレー１２２をオン／オフする。電流検出回路１３２（検出手段の一例）は、リレー駆動素子１３０によりシャットダウンリレー１２２がオンされると、コイル１２６を流れる電流を検出する。

図２及び図３に、電流検出回路１３２により検出された電流波形の一例を示す。図２に示す電流波形は、シャットダウンリレー１２２が正常である場合のコイル１２６を流れる電流値であり、時間経過に伴う電流値の増減が一様ではない。図３に示す電流波形は、シャットダウンリレー１２２が故障している場合のコイル１２６を流れる電流値であり、時間経過に伴い電流値が一様に増加している。

制御部１３４は、電流検出回路１３２により検出された電流値をＡ／Ｄ変換するＡＤコンバータ１３６と、信号の出力や演算を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）１３８と、ＣＰＵ１３８により算出された微分値を記憶する記憶部１４０とを、備える。ＣＰＵ１３８は、リレー駆動素子１３０を駆動する信号を出力する開閉指示手段と、ＡＤコンバータ１３６によりＡ／Ｄ変換された電流値を微分して微分値を算出する異常検出手段とを備える。記憶部１４０は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）などのメモリ装置により実現できる。

図４に、図２に示す電流波形を微分した微分波形を示す。図４に示すように、シャットダウンリレー１２２が正常である場合、時間経過に伴う微分値の増減は一様ではない。シャットダウンリレー１２２の正常時には、接点１２４が物理的に開閉することにより磁束が変化し、コイル１２６のインダクタンスが変化する。このコイル１２６のインダクタンス変化が微分値の減少（電流値の増加）を一様にしない原因となる。このためＣＰＵ１３８は、時間経過に伴い微分値が一様に減少しないことを検出した場合に、コイル１２６のインダクタンスが変化したと判断し、リレーの故障を検出する。なお、一般的には、接点１２４が閉じてから約２０ｍｓで、電流値は一定となる。

図５に、図３に示す電流波形を微分した微分波形を示す。図５に示すように、シャットダウンリレー１２２が故障している場合、時間経過に伴い微分値は一様に減少している。シャットダウンリレー１２２の故障時には、接点１２４の位置が変化しないのでコイル１２６のインダクタンスが変化しないためである。このためＣＰＵ１３８は、時間経過に伴い微分値が一様に減少（電流値が一様に増加）することを検出した場合に、コイル１２６のインダクタンスが変化していないと判断し、リレーが正常であることを検出する。なお、シャットダウンリレー１２２の故障が、常開故障であっても溶着故障であっても、接点１２４の位置が物理的に動かずコイル１２６のインダクタンスが一定となるため、微分値の減少（電流値の増加）は一様となる。

ＣＰＵ１３８は、記憶部１４０に記憶されている微分値に基づいて、コイル１２６のインダクタンス変化の有無を検出し、シャットダウンリレー１２２の故障を検出する。なお、ＣＰＵ１３８は、シャットダウンリレー１２２の故障を検出した場合、異常処理の一例として、電流を漏電ブレーカに流して遮断する命令を行い、画像形成装置１００の動作を停止するようにしてもよい。また、シャットダウンリレー１２２の故障を検出するタイミングは任意でよい。例えば、画像形成装置１００が起動する毎に行っても良いし、一定時間毎に行っても良いし、画像形成装置１００の起動終了時に行っても良い。

コントローラ１５０は、画像形成装置１００の全体を制御する。コントローラ１５０は、制御部１３４によりシャットダウンリレー１２２の故障が検出されると、操作表示部１５２へ異常告知の報知を指示する。

操作表示部１５２は、コントローラ１５０からの指示を受け、異常告知の報知を行う。操作表示部１５２は、例えば、図６に示すように、シャットダウンを正常に行えない旨の告知画面を表示したり、ＨＤＤへの書込が終了した後に、図７に示すように、電源コードを抜くことを促す旨の告知画面を表示したりする。

図８は、第１実施形態の画像形成装置１００の動作の一例を示すフローチャートである。なお、図８に示す例では、制御部１３４が、電流検出回路１３２により検出された電流値を２ｍｓの周期で８回読み込み、読み込んだ８回分の電流値を微分した微分値を算出して、シャットダウンリレー１２２の故障を検出する場合を例に取り説明する。但し、読込周期や読込回数などはこれに限定されるものではない。

まず、ＣＰＵ１３８を初期化する（ステップＳ１００）。この際、変数ｘの値を１に設定する。

続いて、制御部１３４は、リレーオン信号（指示信号の一例）をリレー駆動素子１３０に送信して駆動させることにより、シャットダウンリレー１２２をオンする（ステップＳ１０２）。これにより、電流検出回路１３２は、コイル１２６を流れる電流値の検出を開始する。

続いて、ＡＤコンバータ１３６は、２ｍｓ経過するまで待機し（ステップＳ１０４でＮｏ）、２ｍｓ経過すると（ステップＳ１０４でＹｅｓ）、電流検出回路１３２により検出された時刻ｔ_ｘでの電流値ｉ_ｘを読み込む（ステップＳ１０６）。

続いて、ＣＰＵ１３８は、ＡＤコンバータ１３６により読み込まれた電流値ｉ_ｘを時刻ｔ_ｘで微分した微分値ｄｉ／ｄｔ（ｔ_ｘ）を演算する（ステップＳ１０８）。なお、ＣＰＵ１３８は、微分値ｄｉ／ｄｔ（ｔ_ｘ）を、読込周期あたりの電流値の増加割合（増加した電流値／読込周期）として演算している。

続いて、ＣＰＵ１３８は、演算した微分値ｄｉ／ｄｔ（ｔ_ｘ）を、記憶部１４０に記憶する（ステップＳ１１０）。

続いて、ＣＰＵ１３８は、変数ｘをインクリメントする（ステップＳ１１２）。そして、制御部１３４では、変数ｘの値が８を超えるまで（ステップＳ１１４でＮｏ）、ステップＳ１０４〜ステップＳ１１０の処理を繰り返す。つまり、第１実施形態では、制御部１３４による検出期間はリレーオン信号から送信されてから１６ｍｓに設定されている。なお、制御部１３４による検出期間は、少なくともリレーオン信号を送信してから接点１２４が閉じるまでの期間よりも長ければよい。

続いて、ＣＰＵ１３８は、変数ｘの値が８を超えると（ステップＳ１１４でＹｅｓ）、変数ｘの値を１に初期化する（ステップＳ１１６）。

続いて、ＣＰＵ１３８は、時刻ｔ_ｘ＋１の微分値ｄｉ／ｄｔ（ｔ_ｘ＋１）と時刻ｔ_ｘの微分値ｄｉ／ｄｔ（ｔ_ｘ）との差分値ｄｉ／ｄｔ（ｔ_ｘ＋１）−ｄｉ／ｄｔ（ｔ_ｘ）が、０以上であるか否かを判定する（ステップＳ１１８）。

ＣＰＵ１３８は、差分値ｄｉ／ｄｔ（ｔ_ｘ＋１）−ｄｉ／ｄｔ（ｔ_ｘ）が０未満であると判定した場合（ステップＳ１１８でＮｏ）、変数ｘをインクリメントし（ステップＳ１２０）、変数ｘの値が７を超えるまで（ステップＳ１２２でＮｏ）、ステップＳ１１８〜ステップＳ１２０の処理を繰り返す。

そして、変数ｘの値が７を超えた場合（ステップＳ１２２でＹｅｓ）、即ち、差分値ｄｉ／ｄｔ（ｔ_ｘ＋１）−ｄｉ／ｄｔ（ｔ_ｘ）が７回とも０未満であり、時間経過に伴い微分値が一様に減少している場合には（図５参照）、ＣＰＵ１３８は、シャットダウンリレー１２２の故障を検出し、異常処理を行う（ステップＳ１２４）。ＣＰＵ１３８は、異常処理として、コントローラ１５０を介して操作表示部１５２へ異常告知の報知を指示する。これにより、操作表示部１５２は、例えば、図６や図７に示すような告知画面を表示する。

一方、変数ｘの値が７を超える前に、差分値ｄｉ／ｄｔ（ｔ_ｘ＋１）−ｄｉ／ｄｔ（ｔ_ｘ）が０以上になった場合（ステップＳ１１８でＹｅｓ）には（図４参照）、ＣＰＵ１３８は、シャットダウンリレー１２２が正常であると判断し、通常処理を行う（ステップＳ１２６）。

以上のように、第１実施形態によれば、リレーのコイル側の電流検出回路を用いてリレーの故障を検出するため、電力を浪費せずにリレーの故障を検出することができる。また第１実施形態によれば、リレーのコイル側に電流検出回路が設けられているため、リレーの接点側からコイル側へ電流値を送信する必要がなく、接点側の回路とコイル側の回路とを絶縁分離する回路を考慮しなくて済む。更に第１実施形態によれば、リレーのコイル側に設けられた電流検出回路でリレー内部コイルのインダクタンスの変化を検出しているため、ＡＣスイッチと並列にリレーを搭載したシャットダウンリレーでＡＣスイッチがオンしている状態であってもリレーの故障を検出することができる。

なお、電流検出回路１３２にフィルタを設けるようにしてもよい。このようにすれば、リレーオン信号の送信直後や接点１２４のオン時のチャタリングノイズなどを除去する事が可能となり、ＣＰＵ１３８によるリレーオン指示の直後からＡＤコンバータ１３６による電流値の読み込みを開始でき、更に、接点１２４のオン直後のノイズを誤検出する事も防止できる。

また第１実施形態では、リレーがオフからオンになる時の電流値により故障を検出したが、リレーがオンからオフになる場合であっても同様に故障を検出できる。

（第２実施形態）
第２実施形態では、電流値から演算した微分値を、前回演算した微分値と比較して、リレーの故障を検出する例について説明する。以下では、第１実施形態との相違点の説明を主に行い、第１実施形態と同様の機能を有する構成要素については、第１実施形態と同様の名称・符号を付し、その説明を省略する。

図９は、第２実施形態の電源装置２１０の構成の一例を示すブロック図である。第２実施形態の画像形成装置２００の電源装置２１０では、リレー故障検出装置２２０の制御部２３４が、第１実施形態と相違する。

制御部２３４では、ＣＰＵ２３８により前回演算された微分値を記憶部２４０が記憶しておき、ＣＰＵ２３８が新たに演算した新たな微分値と前回の微分値を比較して、リレーの故障を検出する。具体的には、ＣＰＵ２３８は、新たな微分値と前回の微分値との間に差異がある場合にリレーの故障を検出する。なお、記憶部２４０は、工場出荷時にはリレー正常時の微分値を記憶しており、２回目の故障検出以降は、前回の微分値を記憶している。

図１０は、第２実施形態の画像形成装置２００の動作の一例を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ２００〜Ｓ２１４までの処理は、図８に示すフローチャートのステップＳ１００〜Ｓ１１４までの処理と同様であるため、説明を省略する。

続いて、ＣＰＵ２３８は、変数ｘの値が８を超え（ステップＳ２１４でＹｅｓ）、シャットダウンリレー１２２がオンしてから２０ｍｓ経過すると（ステップＳ２１６でＹｅｓ）、記憶部２４０から前回の微分値ｄｉ／ｄｔ（ｔｔ_ｘ）を取得する（ステップＳ２１８）。

続いて、ＣＰＵ２３８は、変数ｘの値を１に初期化する（ステップＳ２２０）。

続いて、ＣＰＵ２３８は、時刻ｔｔ_ｘ＋１の前回の微分値ｄｉ／ｄｔ（ｔｔ_ｘ＋１）と時刻ｔ_ｘの新たな微分値ｄｉ／ｄｔ（ｔ_ｘ）との差分値の割合（ｄｉ／ｄｔ（ｔｔ_ｘ）−ｄｉ／ｄｔ（ｔ_ｘ））／ｄｉ／ｄｔ（ｔｔ_ｘ）が、０．２以下であるか否かを判定する（ステップＳ２２２）。なお、第２実施形態では、前回の微分値と新たな微分値との差分値の割合の範囲を０．２以下としたが、範囲はこれに限定されるものではない。

ＣＰＵ２３８は、差分値の割合（ｄｉ／ｄｔ（ｔｔ_ｘ）−ｄｉ／ｄｔ（ｔ_ｘ））／ｄｉ／ｄｔ（ｔｔ_ｘ）が０．２以下であると判定した場合（ステップＳ２２２でＹｅｓ）、変数ｘをインクリメントし（ステップＳ２２４）、変数ｘの値が８を超えるまで（ステップＳ２２６でＮｏ）、ステップＳ２２２〜ステップＳ２２４の処理を繰り返す。

そして、変数ｘの値が８を超えた場合（ステップＳ２２６でＹｅｓ）、即ち、差分値の割合（ｄｉ／ｄｔ（ｔｔ_ｘ）−ｄｉ／ｄｔ（ｔ_ｘ））／ｄｉ／ｄｔ（ｔｔ_ｘ）が８回とも０．２以下である場合には、シャットダウンリレー１２２が正常であると判断し、通常処理を行う（ステップＳ２２８）。

一方、変数ｘの値が８を超える前に、差分値の割合（ｄｉ／ｄｔ（ｔｔ_ｘ）−ｄｉ／ｄｔ（ｔ_ｘ））／ｄｉ／ｄｔ（ｔｔ_ｘ）が０．２を超えた場合には（ステップＳ２２２でＮｏ）、ＣＰＵ２３８は、シャットダウンリレー１２２の故障を検出し、異常処理を行う（ステップＳ２３０）。

以上のような第２実施形態の態様であっても、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。なお、記憶部２４０が記憶する前回の微分値は、リレーの基本特性を満足したサンプルデータや前回までの微分値の平均値などであってもよい。

（第３実施形態）
第３実施形態では、温度変化に応じた電流値の変化に合わせて、リレーの故障検出処理を補正する例について説明する。例えば、温度が上昇すると抵抗値が大きくなり電流値が小さくなり、温度が下降すると抵抗値が小さくなり電流値が大きくなる。以下では、第１実施形態との相違点の説明を主に行い、第１実施形態と同様の機能を有する構成要素については、第１実施形態と同様の名称・符号を付し、その説明を省略する。

図１１は、第３実施形態の電源装置３１０の構成の一例を示すブロック図である。第３実施形態の画像形成装置３００の電源装置３１０では、リレー故障検出装置３２０が温度センサ３４２を備える点、及び制御部３３４が、第１実施形態と相違する。

温度センサ３４２は、シャットダウンリレー１２２の近傍に配置され、シャットダウンリレー１２２の温度を検出して、制御部３３４のＡＤコンバータ３３６に入力する。なお、ＡＤコンバータ３３６は、電流検出回路１３２により検出された電流値を読み込むＡＤコンバータと同一のものであってもよいし、異なるものであってもよい。

記憶部３４０は、ＡＤコンバータ３３６により電流検出回路１３２から読み込まれた常温時の電流値をＣＰＵ３３８が微分した微分値をテーブルとして記憶する。ＣＰＵ３３８は、新たに演算した微分値と記憶部３４０の微分値とを比較し、値が大きく異なる場合には、時刻ｔ_ｘ＋１の微分値ｄｉ／ｄｔ（ｔ_ｘ＋１）と時刻ｔ_ｘの微分値ｄｉ／ｄｔ（ｔ_ｘ）との差分値ｄｉ／ｄｔ（ｔ_ｘ＋１）−ｄｉ／ｄｔ（ｔ_ｘ）と比較する閾値を補正する。例えば、第１実施形態では、当該閾値は０であったが、低温時の場合には電流が大きく微分値も大きくなるので、閾値を上げるように補正する。これにより、温度変化に伴うリレーの故障の誤検出を防止できる。

なお、閾値ではなく電流値や微分値を補正するようにしてもよい。また、記憶部３４０は、ＡＤコンバータ３３６により電流検出回路１３２から読み込まれた常温時の電流値をテーブルとして記憶し、ＣＰＵ３３８は、新たな電流値と記憶部３４０の電流値とを比較して、補正の有無を判別するようにしてもよい。また、補正をするタイミングは、故障を検出する直前などどのようなタイミングであってもよい。

（第４実施形態）
第１実施形態では、ＡＣ回路を遮断するシャットダウンリレーの故障検出について説明したが、第４実施形態では、ＤＣ回路を遮断するシャットダウンリレーの故障検出について説明する。以下では、第１実施形態との相違点の説明を主に行い、第１実施形態と同様の機能を有する構成要素については、第１実施形態と同様の名称・符号を付し、その説明を省略する。

図１２は、第４実施形態の電源装置４１０の構成の一例を示すブロック図である。第４実施形態の画像形成装置４００の電源装置４１０では、ＡＣスイッチ、ＡＣ回路に代えて、ＤＣスイッチ４１２、ＤＣ回路４１４、及びＤＣ電源４０５を備える点で第１実施形態と相違する。なお、リレー故障検出装置１２０の内容は、第１実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。

このように、ＡＣ回路を遮断するシャットダウンリレーの故障検出ではなく、ＤＣ回路を遮断するシャットダウンリレーの故障検出であっても、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

（第５実施形態）
第５実施形態では、リレーの故障検出をハードウェアで行う例について説明する。以下では、第１実施形態との相違点の説明を主に行い、第１実施形態と同様の機能を有する構成要素については、第１実施形態と同様の名称・符号を付し、その説明を省略する。

図１３は、第５実施形態の電源装置５１０の構成の一例を示すブロック図である。第５実施形態の画像形成装置５００の電源装置５１０では、リレー故障検出装置５２０が、微分値検出回路５６０と、コンパレータ５６８と、遅延回路５７０と、ＡＮＤ回路５７２と、ラッチ５７４とを、備える点、及び制御部５３４が、第１実施形態と相違する。

微分値検出回路５６０（微分手段の一例）は、ローパスフィルタ５６２と、２段のハイパスフィルタ５６４、５６６とを、有しており、電流検出回路１３２から電流値が入力されると、チャタリングノイズ等を除去して出力する。

図１４に、図２に示す電流波形を微分値検出回路５６０に入力した場合に出力される微分値波形の一例を示す。図１４に示すように、シャットダウンリレー１２２が正常である場合、微分値検出回路５６０から出力される微分値波形は、リレーオン開始時と接点開閉時にパルスが発生する微分値波形となる。図１５に、図３に示す電流波形を微分値検出回路５６０に入力した場合に出力される微分値波形の一例を示す。図１５に示すように、シャットダウンリレー１２２が故障している場合、微分値検出回路５６０から出力される微分値波形は、リレーオン開始時のみパルスが発生する微分値波形となる。

つまり、微分値検出回路５６０から出力される微分値波形からパルスが検出されればシャットダウンリレー１２２は正常であると判断でき、パルスが検出されなければシャットダウンリレー１２２は故障であると判断できる。

コンパレータ５６８は、微分値検出回路５６０から出力されるパルスをコンパレータ出力する。遅延回路５７０は、制御部５３４から送信されるリレーオン信号を数ｍｓ遅延させる。ＡＮＤ回路５７２は、コンパレータ５６８からのコンパレータ出力と、遅延回路５７０からのリレーオン信号とのＡＮＤをとって出力する。ラッチ５７４は、ＡＮＤ回路５７２からの出力をラッチして制御部５３４の入力ポート５３６に入力する。

このように、遅延回路５７０でリレーオン信号を遅延させ、ＡＮＤ回路５７２でコンパレータ出力とのＡＮＤをとっているため、リレーオン開始時のパルスは、入力ポート５３６に入力されない。

ＣＰＵ５３８は、入力ポート５３６に入力されたパルスの有無からリレーの故障を検出する。

図１６は、第５実施形態の画像形成装置５００の動作の一例を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ５００〜Ｓ５０２までの処理は、図８に示すフローチャートのステップＳ１００〜Ｓ１０２までの処理と同様であるため、説明を省略する。

続いて、ＣＰＵ５３８は、制御部５３４によりリレーオン信号が送信された後、例えば２０ｍｓなどの所定期間、入力ポート５３６への入力を監視する。

そして、入力ポート５３６へラッチ信号が入力された場合には（ステップＳ５０４でＹｅｓ）、ＣＰＵ５３８は、シャットダウンリレー１２２が正常であると判断し、通常処理を行う（ステップＳ５０６）。

一方、入力ポート５３６へラッチ信号が入力されなかった場合には（ステップＳ５０４でＮｏ）、ＣＰＵ５３８は、シャットダウンリレー１２２の故障を検出し、異常処理を行う（ステップＳ５０８）。

なお、ラッチ信号を制御部５３４の割り込みポートに直接入力し、割込処理によりシャットダウンリレー１２２の故障を検出した場合の異常処理を行ってもよい。また、ラッチ信号の閾値についてはノイズ等で誤検知しないよう任意に設定することができ、コンパレータ出力の基準電圧を可変する事で適切に設定できる。

以上のような第５実施形態の態様であっても、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

（第６実施形態）
第６実施形態では、シャットダウンリレーにラッチングリレーを用いる例について説明する。第６実施形態の画像形成装置では、ラッチングリレーのような接点の状態を保持することが可能なリレーにおいて、コイルに流れる電圧・電流の関係から接点の状態が接であるのか離であるのかを判別してリレーの故障を検出する。以下では、第１実施形態との相違点の説明を主に行い、第１実施形態と同様の機能を有する構成要素については、第１実施形態と同様の名称・符号を付し、その説明を省略する。

図１７は、第６実施形態の画像形成装置６００の構成の一例を示すブロック図である。図１７に示すように、画像形成装置６００は、電源装置６１０と、コントローラ１５０と、操作表示部１５２とを、備える。電源装置６１０は、ＡＣスイッチ６１２と、定電圧生成部６１４と、リレー故障検出装置６２０とを、備える。リレー故障検出装置６２０は、シャットダウンリレー６２２と、駆動素子６３０、６３１と、電流検出部６３２と、ＣＰＵ６３８と、記憶部６４０とを、備える。なお、シャットダウンリレー６２２、及び駆動素子６３０、６３１は、ＡＣ制御板６０７に搭載され、電流検出部６３２、ＣＰＵ６３８、及び記憶部６４０は、制御板６０９に搭載されている。

ＡＣスイッチ６１２は、ＡＣ電源１０５からＡＣ制御板６０７への電流の供給をオン／オフするスイッチである。ＡＣスイッチ６１２は、メカスイッチであっても半導体であってもよい。

定電圧生成部６１４は、ＡＣスイッチ６１２がオンされてＡＣ制御板６０７へ電流が流れると、制御板６０９、及びコントローラ１５０などへ電源を供給する。

シャットダウンリレー６２２は、ＡＣスイッチ６１２と並列に備えられたリレーであり、ラッチングリレーにより実現される。シャットダウンリレー６２２は、電流経路を開閉する電磁式のスイッチ素子６２４と、スイッチ素子６２４を駆動してシャットダウンリレー６２２をオン／オフするセットコイル６２６及びリセットコイル６２８とを、備える。

駆動素子６３０、６３１は、それぞれ、セットコイル６２６、リセットコイル６２８に電流を流してスイッチ素子６２４を開閉し、シャットダウンリレー６２２をオン／オフする。なお、駆動素子６３０、６３１は、ＡＣ制御板６０７に搭載されているが、実装可能な場所であれば任意でよい。

電流検出部６３２は、セットコイル６２６及び駆動素子６３０と直列に挿入されており、セットコイル６２６に流れる電流を検出する。シャットダウンリレー６２２が正常であり、接点が開から閉に変化した場合のセットコイル６２６を流れる電流値は、図２と同様である。また、シャットダウンリレー６２２の接点が閉状態でセットコイル６２６を流れる電流値は、図３と同様である。第６実施形態では、セットコイル６２６に流れる電流のみを検出するが、セットコイル６２６に流れる電流のみを検出するようにしてもよいし、双方に流れる電流を検出するようにしてもよい。

ＣＰＵ６３８は、駆動素子６３０、６３１を駆動したり、電流検出部６３２により検出され、ＡＤコンバータ（図示省略）によりＡ／Ｄ変換された電流値を微分して微分値を算出したりする。記憶部６４０は、ＣＰＵ６３８により算出された微分値を記憶する。なお、図２、図３に示す電流波形を微分した微分波形は、それぞれ、図４、図５に示す微分波形と同様である。ＣＰＵ６３８は、記憶部６４０に記憶されている微分値に基づいて、セットコイル６２６のインダクタンス変化の有無を検出し、シャットダウンリレー６２２の故障を検出する。

図１８は、第６実施形態の画像形成装置６００の動作の一例を示すフローチャートである。

まず、ＣＰＵ６３８を初期化する（ステップＳ６００）。この際、変数ｘの値を１に設定する。

続いて、ＣＰＵ６３８は、駆動素子６３１を駆動することによりリセットコイル６２８に通電する（ステップＳ６０２）。この場合、リセットコイル６２８を駆動し、一度接点を開としてからシャットダウンリレー６２２の故障検出を行っているが、接点の状態を認識できている場合にはステップＳ６０２の処理を省略できる。

続いて、ＣＰＵ６３８は、５０ｍｓ待機し（ステップＳ６０４でＮｏ）、５０ｍｓ経過すると、駆動素子６３０を駆動することによりセットコイル６２６に通電する（ステップＳ６０６）。

続いて、ステップＳ６０８〜Ｓ６１８までの処理は、図８に示すフローチャートのステップＳ１０４〜Ｓ１１４までの処理と同様であるため、説明を省略する。

続いて、ＣＰＵ６３８は、駆動素子６３０の駆動を終了することによりセットコイル６２６の通電を終了する（ステップＳ６２０）。

続いて、ステップＳ６２２〜Ｓ６２８までの処理は、図８に示すフローチャートのステップＳ１１６〜Ｓ１２２までの処理と同様であるため、説明を省略する。

そして、変数ｘの値が７を超えた場合（ステップＳ６２８でＹｅｓ）、即ち、差分値ｄｉ／ｄｔ（ｔ_ｘ＋１）−ｄｉ／ｄｔ（ｔ_ｘ）が７回とも０未満であり、時間経過に伴い微分値が一様に減少している場合には（図５参照）、ＣＰＵ６３８は、シャットダウンリレー６２２の接点状態が変化したか否かを確認する（ステップＳ６３０）。これは、ステップＳ６２８でＹｅｓとなるケースは、シャットダウンリレー６２２が故障状態で接点が開から閉になる様にセットコイル６２６に電流を流した場合と、シャットダウンリレー６２２の接点が閉又は開状態から同一状態となるようにセットコイル６２６又はリセットコイル６２８に電流を流した場合との２通り考えられるためである。

ＣＰＵ６３８は、シャットダウンリレー６２２の接点状態が変化した場合には（ステップＳ６３０でＹｅｓ）、シャットダウンリレー６２２の故障を検出し、異常処理を行う（ステップＳ６３２）。一方、ＣＰＵ６３８は、シャットダウンリレー６２２の接点状態が変化しなかった場合には（ステップＳ６３０でＮｏ）、シャットダウンリレー６２２が正常であると判断し、通常処理を行う（ステップＳ６３４）。

一方、変数ｘの値が７を超える前に、差分値ｄｉ／ｄｔ（ｔ_ｘ＋１）−ｄｉ／ｄｔ（ｔ_ｘ）が０以上になった場合（ステップＳ６２４でＹｅｓ）には（図４参照）、ＣＰＵ６３８は、シャットダウンリレー６２２が正常であると判断し、通常処理を行う（ステップＳ６３４）。なお、ステップＳ６２４でＹｅｓとなるケースは、シャットダウンリレー６２２の接点を開から閉にすると接点が正常に移動した場合である。

以上のような第６実施形態の態様であっても、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。特に第６実施形態では、シャットダウンリレーにラッチングリレーを用いているため、消費電流をより低減することができる。また、シャットダウンリレーにラッチングリレーを用いることで、コイルをオン／オフせずに、パルス電圧をコイルにかけ電流の変化の差異により故障検出が可能となる。

なお、第６実施形態では、リセットコイル６２８に一度電流を流し、検出開始時にセットコイル６２６に電流を流す方法として、シャットダウンリレー６２２のリレー接点が開から閉になる時の電流値により故障判断をした。但し、これに限られず、リレーの接点状態を確認するために、セットコイル６２６とリセットコイル６２８に電流を流す制御、例えば、接点が閉状態であることを確認するために、パルス上の電圧をセット側コイルにかけその時の電流変化を読み取ることもできる。

また、第６実施形態においても、第３実施形態で説明したように、温度変化に応じた電流値の変化に合わせて、リレーの故障検出処理を補正するようにしてもよい。同様に、第６実施形態の内容を、第４実施形態で説明したように、ＤＣ回路を遮断するシャットダウンリレーの故障検出に適用してもよい。

（第７実施形態）
第７実施形態では、シャットダウンリレーにラッチングリレーを用いる場合に、電流値から演算した微分値を、前回演算した微分値と比較して、リレーの故障を検出する例について説明する。以下では、第６実施形態との相違点の説明を主に行い、第６実施形態と同様の機能を有する構成要素については、第６実施形態と同様の名称・符号を付し、その説明を省略する。

図１９は、第７実施形態の電源装置７１０の構成の一例を示すブロック図である。第７実施形態の画像形成装置７００の電源装置７１０では、リレー故障検出装置７２０のＣＰＵ７３８及び記憶部７４０が、第１実施形態と相違する。

記憶部７４０は、ＣＰＵ７３８により前回演算された微分値を記憶する。ＣＰＵ７３８は、新たに演算した新たな微分値と前回の微分値を比較して、リレーの故障を検出する。具体的には、ＣＰＵ７３８は、新たな微分値と前回の微分値との間に差異がある場合にリレーの故障を検出する。但し、ＣＰＵ７３８は、検出開始時に接点が既に開である場合には正常であると判定する。なお、記憶部７４０は、工場出荷時にはリレー正常時の微分値を記憶しており、２回目の故障検出以降は、前回の微分値を記憶している。

図２０は、第７実施形態の画像形成装置７００の動作の一例を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ７００〜Ｓ７２０までの処理は、図１８に示すフローチャートのステップＳ６００〜Ｓ６２０までの処理と同様であるため、説明を省略する。

続いて、ステップＳ７２２〜Ｓ７３６までの処理は、図１０に示すフローチャートのステップＳ２１６〜Ｓ２３０までの処理と同様であるため、説明を省略する。

以上のような第７実施形態の態様であっても、第６実施形態と同様の効果を奏することができる。なお、記憶部７４０が記憶する前回の微分値は、リレーの基本特性を満足したサンプルデータや前回までの微分値の平均値などであってもよい。

（第８実施形態）
第８実施形態では、シャットダウンリレーにラッチングリレーを用いる場合に、リレーの故障検出をハードウェアで行う例について説明する。以下では、第６実施形態との相違点の説明を主に行い、第６実施形態と同様の機能を有する構成要素については、第６実施形態と同様の名称・符号を付し、その説明を省略する。

図２１は、第８実施形態の電源装置８１０の構成の一例を示すブロック図である。第８実施形態の画像形成装置８００の電源装置８１０では、リレー故障検出装置８２０が、微分値検出回路８６０と、コンパレータ８６８と、遅延回路８７０と、ＡＮＤ回路８７２と、ラッチ８７４と、入力ポート８３６とを、備える点、及びＣＰＵ８３８が、第６実施形態と相違する。

微分値検出回路８６０は、ローパスフィルタ８６２と、２段のハイパスフィルタ８６４、８６６とを、有しており、電流検出部６３２から電流値が入力されると、チャタリングノイズ等を除去して出力する。なお、微分値検出回路８６０から出力される微分値波形は、図１４及び図１５と同様である。

つまり、微分値検出回路８６０から出力される微分値波形からパルスが検出されればシャットダウンリレー６２２は正常であると判断でき、パルスが検出されなければシャットダウンリレー６２２は故障であると判断できる。但し、シャットダウンリレー６２２の接点が閉状態で、セットコイル６２６を駆動した場合にも図１５のような微分値波形となるが、この場合には、接点の状態を判断した後に、正常／異常の判断を変更することもできる。

コンパレータ８６８は、微分値検出回路８６０から出力されるパルスをコンパレータ出力する。遅延回路８７０は、ＣＰＵ８３８から送信されるリレーオン信号を数ｍｓ遅延させる。ＡＮＤ回路８７２は、コンパレータ８６８からのコンパレータ出力と、遅延回路８７０からのリレーオン信号とのＡＮＤをとって出力する。ラッチ８７４は、ＡＮＤ回路８７２からの出力をラッチして入力ポート８３６に入力する。

このように、遅延回路８７０でリレーオン信号を遅延させ、ＡＮＤ回路８７２でコンパレータ出力とのＡＮＤをとっているため、リレーオン開始時のパルスは、入力ポート８３６に入力されない。

ＣＰＵ８３８は、入力ポート８３６に入力されたパルスの有無からリレーの故障を検出する。

図２２は、第８実施形態の画像形成装置８００の動作の一例を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ８００〜Ｓ８０６までの処理は、図１８に示すフローチャートのステップＳ６００〜Ｓ６０６までの処理と同様であるため、説明を省略する。

続いて、ＣＰＵ８３８は、リレーオン信号が送信された後、例えば２０ｍｓなどの所定期間、入力ポート８３６への入力を監視する（Ｓ８０８〜Ｓ８１０でＮｏ）。

続いて、ＣＰＵ８３８は、入力ポート８３６への入力の監視を終了すると（Ｓ８１０でＹｅｓ）、駆動素子６３０の駆動を終了することによりセットコイル６２６の通電を終了する（ステップＳ８１２）。

続いて、ステップＳ８１４〜Ｓ８１８までの処理は、図１６に示すフローチャートのステップＳ５０４〜Ｓ５０８までの処理と同様であるため、説明を省略する。

以上のような第８実施形態の態様であっても、第６実施形態と同様の効果を奏することができる。

なお、第１〜第４及び第６〜第７実施形態で説明したリレー故障検出装置の制御部で実行されるリレー故障検出プログラムは、ＲＯＭ等に予め組み込まれて提供される。

第１〜第４及び第６〜第７実施形態で説明したリレー故障検出装置の制御部で実行されるリレー故障検出プログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記録して提供するように構成してもよい。

さらに、第１〜第４及び第６〜第７実施形態で説明したリレー故障検出装置の制御部で実行されるリレー故障検出プログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、第１〜第４及び第６〜第７実施形態で説明したリレー故障検出装置の制御部で実行されるリレー故障検出プログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。

第１〜第４及び第６〜第７実施形態で説明したリレー故障検出装置の制御部で実行されるリレー故障検出プログラムは、上述した制御部の機能をコンピュータ上で実現させるためのモジュール構成となっている。実際のハードウェアとしてはＣＰＵがＲＯＭからリレー故障検出プログラムをＲＡＭ上に読み出して実行することにより、上記制御部の機能がコンピュータ上で実現されるようになっている。

（変形例）
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、第６〜８実施形態で説明した故障検出方法で、リレーのコイルに流れる電流を検出する際に、ある一定の期間のパルス信号により判断することも可能である。その一例を図示したものが、図２３である。この場合、まず、リセットコイルを駆動し、接点を一度、閉としてから、ある時間経過後にセットコイルを駆動し、そのときの電流変化を検出するが、接点の状態に関わらず、パルスにより故障の検出をすることが可能である。また、上記各実施の形態を適宜組み合わせることも可能である。

１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００ 画像形成装置
１０５ ＡＣ電源
１１０、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０、７１０、８１０ 電源装置
１１２、６１２ ＡＣスイッチ
１１４ ＡＣ回路
１２０、２２０、３２０、５２０、６２０、７２０、８２０ リレー故障検出装置
１２２、６２２ シャットダウンリレー
１２４ 接点
１２６ コイル
１２８ 定電圧回路
１３０ リレー駆動素子
１３２ 電流検出回路
１３４、２３４、３３４、５３４ 制御部
１３６、３３６ ＡＤコンバータ
１３８、２３８、３３８、５３８、６３８、７３８、８３８ ＣＰＵ
１４０、２４０、３４０、６４０、７４０ 記憶部
１５０ コントローラ
１５２ 操作表示部
３４２ 温度センサ
４０５ ＤＣ電源
４１２ ＤＣスイッチ
４１４ ＤＣ回路
５６０、８６０ 微分値検出回路
５６２、８６２ ローパスフィルタ
５６４、５６６、８６４、８６６ ハイパスフィルタ
５６８、８６８ コンパレータ
５７０、８７０ 遅延回路
５７２、８７２ ＡＮＤ回路
５７４、８７４ ラッチ
５３６、８３６ 入力ポート
６０７ ＡＣ制御板
６０９ 制御板
６１４ 定電圧生成部
６２４ スイッチ素子
６２６ セットコイル
６２８ リセットコイル
６３０、６３１ 駆動素子
６３２ 電流検出部

特開２００２−２１４９６５号公報

Claims (12)

1. コイルによって駆動され、電流経路を開閉する開閉手段と、
   前記コイルに流れる電流の電流値を検出する検出手段と、
   前記開閉手段の開閉を指示する指示信号を出力する開閉指示手段と、
   前記指示信号の出力から所定期間内に前記検出手段から出力される前記電流値を用いて、前記開閉手段の異常を検出する異常検出手段と、
   を備えることを特徴とするリレー故障検出装置。
2. 前記異常検出手段は、前記所定期間の間、前記検出手段により検出された前記電流値を所定周期で取得し、取得した前記電流値それぞれを微分した微分値の変化から、前記開閉手段の異常を検出することを特徴とする請求項１に記載のリレー故障検出装置。
3. 前記異常検出手段は、前記微分値を過去に演算した微分値と比較して、前記開閉手段の異常を検出することを特徴とする請求項２に記載のリレー故障検出装置。
4. 前記検出手段により検出される前記電流値を前記所定期間の間入力し、前記所定期間の間入力された前記電流値を微分した微分波形を出力する微分手段を更に備え、
   前記異常検出手段は、前記微分波形に基づくパルスを検出した場合に、前記開閉手段の異常を検出することを特徴とする請求項１に記載のリレー故障検出装置。
5. 前記開閉手段は、メインスイッチと並列に配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のリレー故障検出装置。
6. 前記異常検出手段は、前記開閉手段の異常を検出した場合に、異常処理を行わせることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のリレー故障検出装置。
7. 前記開閉手段は、スイッチ素子であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載のリレー故障検出装置。
8. 前記開閉手段は、セットコイル及びリセットコイルによって駆動されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載のリレー故障検出装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１つに記載のリレー故障検出装置を備えることを特徴とする電源装置。
10. 請求項９に記載の電源装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
11. 制御手段が、開閉手段の開閉を指示する指示信号を出力する出力ステップと、
    前記開閉手段が、コイルの駆動に伴って、電流経路を開閉する開閉ステップと、
    検出手段が、前記コイルに流れる電流の電流値を検出する電流検出ステップと、
    前記制御手段が、前記指示信号の出力から所定期間内に前記検出手段から出力される前記電流値を用いて、前記開閉手段の異常を検出する異常検出ステップと、
    を含むことを特徴とするリレー故障検出方法。
12. リレー故障検出プログラムであって、
    コイルによって駆動され、電流経路を開閉する開閉手段と、
    前記コイルに流れる電流の電流値を検出する検出手段と、
    前記開閉手段の開閉を指示する指示信号を出力する開閉指示手段と、
    を備えるリレー故障検出装置のコンピュータに、
    前記指示信号の出力から所定期間の間、前記検出手段により検出された前記電流値を所定周期で取得する取得ステップと、
    取得された前記電流値それぞれを微分した微分値の変化から、前記開閉手段の異常を検出する検出ステップと、
    を実行させるためのリレー故障検出プログラム。

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