JP6333113B2

JP6333113B2 - 画像形成装置および電気機器

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Publication number: JP6333113B2
Application number: JP2014167954A
Authority: JP
Inventors: 孝臣上薗
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2014-08-20
Filing date: 2014-08-20
Publication date: 2018-05-30
Anticipated expiration: 2034-08-20
Also published as: US20160054699A1; US9436150B2; JP2016045255A

Description

本発明は画像形成装置（例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリ（ＦＡＸ））などの電気機器に関する。

電子写真方式の画像形成装置の内部では商用電源の交流電圧よりも高い電圧が使用されている。その一方で、オペレータがカートリッジを交換したりジャムとなったシートを取り除いたりするために、画像形成装置に設けられたドアを開放することがある。また、画像形成装置の内部にはモータによって回転するギアなども存在する。そこで、ドアが開放されると、電源回路から供給される電流を遮断するインターロック機構が採用されている。これにより、ドアが開放されると電源回路から供給される電流が遮断される。インターロック機構としてインターロックスイッチに加え、リレーが設けられることがある。ドアが開放されるとインターロックスイッチがオフとなり、それに連動してリレーの接点もオープンとなり、電流の供給が停止される。

ところで、インターロックスイッチとリレーの駆動端子までのラインに近接して、電源ラインやＣＰＵなどの信号ラインが配置されることがある。これらのラインがショートすると、ドアが開放されているにもかかわらず、リレーの接点が閉じたままとなってしまうことがある。特許文献１では、これらのライン間の距離を一般的な絶縁距離よりも長くすることで、ライン間のショートを発生しにくくしている。

特開２００７−１５２６４６号公報

しかし、ライン間の距離を長くすると、それだけ回路基板のサイズが大きくなってしまう。そこで、本発明は、ライン間のショートが発生しても電源から負荷へ供給される電流を遮断可能でかつ回路基板サイズの縮小化についても有利な電気機器や画像形成装置を提供する。

本発明は、
開放および閉鎖することが可能な開閉部と、
駆動端子に印加される電圧が第１電圧未満になるとオフとなり、前記駆動端子に印加される電圧が前記第１電圧を超える第２電圧以上になるとオンとなるスイッチと、
駆動電圧を生成する電源部と、
前記スイッチの駆動端子に前記駆動電圧を印加する第１ラインと、
前記第１ラインに対して少なくとも一部が近接して配置された第２ラインと、
前記第１ラインに設けられ、前記駆動端子に印加される電圧を降下させる電圧降下素子と
を有し、
前記電圧降下素子は、前記開閉部が開放されている状態で前記第１ラインと前記第２ラインとがショートしているときに、前記第２ラインから前記第１ラインを通じて前記駆動端子に印加される電圧を所定電圧降下させることで、前記駆動端子に印加される電圧を前記第１電圧未満に低下させて前記スイッチをオフにすることを特徴とする画像形成装置を提供する。

本発明によれば、ライン間のショートが発生しても電源から負荷へ供給される電流を遮断可能でかつ回路スペースについても有利な電気機器や画像形成装置が提供される。

画像形成装置の全体構成を示す図画像形成装置の回路構成ブロック図定着制御部の回路図一般的なリレーの内部構造を示す図リレーＯＮ電圧とリレーＯＦＦ電圧を説明するための図とパターン間距離を説明するための図エラーモードを説明する図駆動回路やインターロック回路の回路図各素子に印加される電圧エラーモードを説明する図各素子に印加される電圧を説明する図各素子に印加される電圧を説明する図

＜実施例１＞
図１は画像形成装置の概略断面図である。画像形成装置１００は、たとえば、電子写真方式のプリンタ、ファクシミリ、複写機、複合機などの電気機器である。トナーカートリッジ１０１は、画像形成装置１００に着脱可能であり、トナーなどを収容するカートリッジである。感光体１０２は静電潜像およびトナー画像を担持する像担持体である。半導体レーザ１０３は入力画像に応じた光を出力する光源である。回転多面鏡１０５はスキャナモータ１０４にて回転し、レーザ光１０６を偏向して感光体１０２上を走査する露光装置または光走査装置である。レーザ光１０６は半導体レーザ１０３から出射し、回転多面鏡１０５によって偏向され、感光体１０２上を走査する光線である。帯電ローラ１０８は感光体１０２上を一様に帯電させる帯電器である。現像ローラ１０９は感光体１０２上に形成された静電潜像をトナーにて現像してトナー画像を形成する現像器である。転写ローラ１１０は現像ローラ１０９にて現像されたトナー像を所定のシートに転写する転写器である。定着器１１１はシートに転写されたトナーを熱にて融着して定着させるユニットである。給紙カセット１１３はシートを収容する収容器である。給紙ローラ１１４は１回転することによって給紙カセット１１３からシートを搬送路に給紙する。フィードローラ１１５とリタードローラ１１６は、給紙ローラ１１４にてピックアップされた複数枚のシートを１枚に分離するローラ対である。搬送路ローラ１１７、１１８、１２１、１２２はシートを搬送するローラである。

画像形成装置１００は、ユーザが開閉可能なドア１２０を有し、このドア１２０を開放することによって、定着器１１１やトナーカートリッジ１０１を着脱することができる。インターロック回路１３０はこのドア１２０が開放されると電源から各ユニットへ供給される電流を遮断する回路である。なお、インターロック回路１３０はドア１２０が閉じられると電源から各ユニットへ電流の供給を再開させる。

図２は、画像形成装置１００における制御系のブロック図である。プリンタコントローラ２０１はホストコンピュータ等の外部機器から送られる画像データをビットマップデータに展開するコントローラである。エンジンコントローラ２０２はプリンタコントローラ２０１の指示にしたがって画像形成装置１００の各部を制御するコントローラである。高圧制御部２０３はエンジンコントローラ２０２の指示にしたがって帯電電圧や現像電圧、転写電圧を制御する。露光制御部２０４はスキャナモータ１０４の駆動／停止や半導体レーザ１０３の点灯／消灯をエンジンコントローラ２０２の指示にしたがって制御する。定着制御部２０５は定着器１１１への交流電圧の供給／遮断をエンジンコントローラ２０２の指示にしたがって制御する。搬送制御部２０７はエンジンコントローラ２０２の指示にしたがい、搬送ローラや感光体１０２、定着器１１１の加圧ローラなどを駆動するモータの駆動／停止を制御する。電源部２０８はエンジンコントローラ２０２やプリンタコントローラ２０１などに電力を生成して供給する。電源部２０８は、たとえば、２４Ｖ、１２Ｖ、５Ｖ、３．３Ｖなどの直流電圧を生成する。これらの直流電圧のうち２４Ｖに関してはインターロック回路１３０を介して、高圧制御部２０３や露光制御部２０４、定着制御部２０５、搬送制御部２０７へ供給される。ユーザがドア１２０を開放すると、インターロック回路１３０が２４Ｖの供給を遮断する。定着制御部２０５は２４Ｖの電圧が遮断されると定着器１１１への交流を遮断する。別のインターロック回路１３０が交流を定着器１１１に供給する電源ライン（回路基板上の電源パターン）に挿入されていてもよい。

図３は定着制御部２０５の駆動回路の一例を示す回路図である。交流電源４０１は商用電源などの外部電源である。交流電源４０１から供給された交流はＡＣフィルタ４０２でノイズをカットされ、定着器１１１の定着ヒータ１１２に設けられた発熱体３０１、３０２に供給される。ゲート制御式半導体スイッチ４０３は発熱体３０１への電力を供給したり、遮断したりする。ゲート制御式半導体スイッチ４０４は発熱体３０２への電力を供給したり、遮断したりする。バイアス抵抗４０５、４０６はゲート制御式半導体スイッチ４０３を駆動するための抵抗素子である。バイアス抵抗４０７、４０８はゲート制御式半導体スイッチ４０４を駆動するための抵抗素子である。フォトゲート制御式半導体スイッチカプラ４０９、４１０は一次側と二次側を絶縁するための素子である。フォトゲート制御式半導体スイッチカプラ４０９、４１０に設けられた発光ダイオードにそれぞれ通電することによりゲート制御式半導体スイッチ４０３、４０４がそれぞれＯＮに切り替わる。制限抵抗４１１、４１２はフォトゲート制御式半導体スイッチカプラ４０９、４１０に流れる電流を制限する抵抗素子である。トランジスタ４１３、４１４はそれぞれフォトゲート制御式半導体スイッチカプラ４０９、４１０をＯＮ／ＯＦＦ制御する制御素子である。トランジスタ４１３は抵抗４１５を介してエンジンコントローラ２０２から供給されるヒータ駆動信号ＦＳＲＤ１にしたがって動作する。トランジスタ４１４は抵抗４１６を介してエンジンコントローラ２０２から供給されるヒータ駆動信号ＦＳＲＤ２にしたがって動作する。エンジンコントローラ２０２はヒータ駆動信号ＦＳＲＤ１の信号レベルをＨｉｇｈにすることでゲート制御式半導体スイッチ４０３をオンに切り替え、Ｌｏｗにすることでゲート制御式半導体スイッチ４０３をオフに切り替える。エンジンコントローラ２０２はヒータ駆動信号ＦＳＲＤ２の信号レベルをＨｉｇｈにすることでゲート制御式半導体スイッチ４０４をオンに切り替え、Ｌｏｗにすることでゲート制御式半導体スイッチ４０４をオフに切り替える。Ｈｉｇｈレベルに相当する電圧は、エンジンコントローラ２０２のポートから出力される電圧であり、エンジンコントローラ２０２に供給される動作電圧と同等の電圧である。Ｌｏｗレベルに相当する電圧は、エンジンコントローラ２０２の接地点の電位（グランド電位）と同等の電圧である。ゼロクロス検知回路４１８は交流電源４０１から供給された交流のゼロクロスを検知する。たとえば、ゼロクロス検知回路４１８は交流電圧が閾値以下の電圧になっていることをパルス信号（以下「ゼロクロス信号」と呼ぶ。）としてエンジンコントローラ２０２へ通知する。エンジンコントローラ２０２はゼロクロス信号のパルスのエッジを基準にゲート制御式半導体スイッチ４０３、４０４の通電タイミングを決定して、ゲート制御式半導体スイッチ４０３、４０４をＯＮ／ＯＦＦ制御する。

サーミスタ４１９は定着ヒータ１１２の中央部の温度を検知するセンサである。サーミスタ４２０、４２１は定着ヒータ１１２の端部の温度を検知するためのセンサである。サーミスタ４１９、４２０、４２１の出力はそれぞれ対応する抵抗４２３、４２４、４２５で分圧され、ＴＨ１、ＴＨ２、ＴＨ３の各信号としてエンジンコントローラ２０２および安全回路４２７に入力される。サーミスタ４１９、４２０、４２１はそれぞれＮＴＣサーミスタであってもよい。ＮＴＣはnegative temperature coefficientの略称である。ＮＴＣサーミスタは、温度上昇に伴い抵抗値が小さくなる。つまり、ＴＨ１、ＴＨ２、ＴＨ３信号の電圧も小さくなる。エンジンコントローラ２０２は定着ヒータ１１２の温度を監視し、目標温度となるように発熱体３０１、３０２に供給する電力を調整する。

電磁継電器であるリレー４３１は、一次側と二次側が絶縁された一種のスイッチである。リレー４３１の接点は交流電源４０１から発熱体３０１、３０２への電流を供給する電源ラインに配置されている。駆動回路４６０はエンジンコントローラ２０２のＣＰＵ２０９が出力するＲＬＤ信号にしたがってリレーを駆動する回路である。安全回路４２７は定着器１１１の温度エラー（例：過昇温）を検知して定着ヒータ１１２への通電を強制的に停止させる回路である。安全回路４２７は、たとえば、サーミスタ４１９、４２０、４２１によって得られたＴＨ１、ＴＨ２、ＴＨ３信号と定着器１１１の異常を判断する基準温度を比較する。安全回路４２７は比較結果に基づき定着ヒータ１１２が正常であると判定すると、ＳＡＦＥ信号をＬｏｗレベルに維持する。ＳＡＦＥ信号がＬｏｗレベルの場合、エンジンコントローラ２０２が出力するＲＬＤ信号が有効となり、エンジンコントローラ２０２がリレーを制御可能となる。安全回路４２７は定着ヒータ１１２が正常でないと判断した場合、ＳＡＦＥ信号をＨｉｇｈレベルにする。ＳＡＦＥ信号がＨｉｇｈレベルの場合、安全回路４２７は、エンジンコントローラ２０２の制御信号とは無関係に、強制的にリレー４３１をＯＦＦに切り替え、定着ヒータ１１２への通電を遮断する。これにより定着ヒータ１１２は過昇温から保護されている。

サーモスイッチ４３０は、定着ヒータ１１２に接触して設けられており、所定の温度を超えると接点が離れて電力を遮断する回路部品である。サーモスイッチ４３０も、定着器１１１の温度が高くなりすぎたときに通電を遮断する保護機構として機能する。サーモスイッチ４３０とリレー４３１はそれぞれ独立に動作して、定着器１１１の信頼性を高めている。

図４を用いてリレーＯＮ電圧とリレーＯＦＦ電圧について説明する。電磁石４５０はコイル４６１と鉄心４６２を有している。電磁石４５０の鉄心４６２の軸方向には可動板４５２が設けられている。可動板４５２は一種のシーソーである。ばね４５１は電磁石４５０と可動板４５２が離れるように可動板４５２の一端に力を作用させている。接点端子４５３は可動板４５２に接続されており、可動板４５２とともに移動する。端子ａ、ｂは一次側端子であり、端子ｃ、ｄは二次側端子である。接点端子４５３の一端は端子ａに接続されており、他端４６３は端子ｂに対向して配置されている。端子ｃはコイル４６１の一端に接続されており、端子ｄはコイル４６１の他端に接続されている。端子ｃ、ｄに通電すると、可動板４５２の接点が電磁石４５０に引かれる。可動板４５２の移動に伴い接点端子４５３が端子ｂと接触して、端子ａと端子ｂが導通する。端子ｃ、ｄへの通電が遮断されると、電磁石４５０の磁力が弱まり、ばね４５１の作用によって可動板４５２と電磁石４５０が離れる。可動板４５２に連動して接点端子４５３の他端４６３が端子ｂから離れ、端子ａと端子ｂの状態は絶縁状態となる。

図５（Ａ）は一般的なリレーのリレーＯＮ電圧とリレーＯＦＦ電圧を定格電圧に対するコイル印加電圧で示した図である。リレーＯＮ電圧はリレーをＯＮするために必要な電圧である。リレーＯＦＦ電圧はリレーをＯＦＦするために必要な電圧である。図５（Ａ）に示すとおり、リレーは磁気ヒステリシスを持つため、リレーＯＮ電圧とリレーＯＦＦ電圧が異なる。たとえば、２４Ｖ定格のリレーは、コイルに印加される電圧が１６．８Ｖ以上になるとＯＮし、２．４Ｖ未満になるとＯＦＦとなる。ＯＮしたリレーをＯＦＦしようとした場合、リレーのコイルに印加される電圧が２．４ＶまではＯＮ状態が保持されてしまう。

図５（Ｂ）および図５（Ｃ）は一般的なパターン間距離（ライン間距離）ｄ１と拡大されたパターン間距離ｄ２を示している。回路基板には様々な信号ラインや電源ラインなどの配線パターンが配置される。各ラインの干渉を防ぐために隣接したライン間にはある程度の距離が必要となる。一般的なパターン間距離ｄ１とは、たとえば、ＣＰＵ２０９の信号ラインと隣り合う別の信号ラインとの距離である。このため、一般的なパターン間距離ｄ１は信号ライン間距離と呼ばれてもよい。一方、拡大されたパターン間距離ｄ２とは、たとえば、インターロック回路１３０を経由した後の電源ラインとその他の電源ラインとの距離である。このため、拡大されたパターン間距離ｄ２は電源ライン間距離と呼ばれてもよい。従来、インターロック回路１３０を経由した後の電源ラインと信号ラインとのパターン間距離についても、この拡大されたパターン間距離ｄ２が採用されていた。このように隣り合ったラインが信号ラインであるのか、それとも電源ラインであるのかに応じて２種類のパターン間距離のうちの一方が採用されていた。電源ラインと信号ラインとの間の距離としても一般的なパターン間距離ｄ１を採用できれば、回路基板をさらに小型化できるであろう。

図６はインターロック回路１３０を経由した後の電源ラインと信号ラインとのパターン間距離が一般的なパターン間距離ｄ１だった場合に想定される画像形成装置１００の動作の一例を示す。Ｓ６０１でエンジンコントローラ２０２のＣＰＵ２０９はＲＬＤ信号のレベルをＨｉｇｈレベルに制御し、画像形成装置１００をスタンバイモードに遷移させる。Ｓ６０２でＲＬＤ信号がＨｉｇｈレベルになると、リレー４３１のコイル４６１に駆動電圧が印加されて一次側の接点が導通し、リレー４３１がＯＮ状態となる。Ｓ６０３でインターロック回路１３０を経由した後の２４Ｖ電源ラインとそれに隣り合うＣＰＵ２０９からの信号ラインとが異物などによって突発的にショートする。Ｓ６０４でＣＰＵ２０９のプログラム暴走が突発的に発生し、ＣＰＵ２０９がＲＬＤ信号をＨｉｇｈレベルに維持している。Ｓ６０５でユーザがドア１２０を開放する。Ｓ６０６でインターロック回路１３０はドア１２０の開放を検知して２４Ｖ電源ラインを遮断する。しかし、Ｓ６０３にてショートが発生している。そのため、６０７ではＣＰＵ２０９の出力電圧である３．３Ｖの電圧がショート箇所を通じて２４Ｖ電源ラインに供給される。リレー４３１の駆動端子である端子ｃ、ｄに印加される３．３Ｖの電圧は、リレーＯＦＦ電圧である２．４Ｖよりも高い。よって、Ｓ６０８ではリレー４３１がＯＮ状態を維持する。

このように電源ラインと信号ラインとのパターン間距離が一般的なパターン間距離ｄ１だった場合、電源ラインと信号ラインとがショートすることにより、リレー４３１がＯＮ状態を維持してしまう。つまり、定着器１１１には依然として交流電圧が印加されてしまう。したがって、電源ラインと信号ラインとのパターン間距離を一般的なパターン間距離ｄ１とするためには、ショートが発生しても確実にリレー４３１をＯＦＦにする安全機構が必要である。

図７（Ａ）は本発明の特徴部分である駆動回路４６０の回路図である。トランジスタ４３３はリレー４３１を駆動するスイッチ素子である。制限抵抗４３２はトランジスタ４３３のベース端子に印加される電流を制限する抵抗である。制限抵抗４２９はトランジスタ４２８のベース端子に印加される電流を制限する抵抗である。なお、トランジスタ４２８はトランジスタ４３３のベース端子の電位を強制的にＬｏｗにするためのトランジスタである。ダイオード４３５はリレー４３１のコイルで発生する逆起電力による電流を還流させる回生ダイオードである。インターロック回路１３０はドア１２０の閉鎖動作でＯＮし、ドア１２０の開放動作でＯＦＦするスイッチである。整流ダイオード４８１、４８２は電圧降下素子として機能するダイオードである。

整流ダイオード４８１と整流ダイオード４８２とを接続するパターン１２７の長さは短く、パターン１２７と隣り合う信号ラインはないものとする。また、整流ダイオード４８２とリレー４３１とを接続するパターン１２８の長さも短く、パターン１２８と隣り合う信号ラインはないものとする。インターロック回路１３０と整流ダイオード４８１とを接続する電源ライン１２５とＣＰＵ２０９からの信号ライン１２６とのパターン間距離は一般的なパターン間距離ｄ１とする。

整流ダイオード４８１、４８２は、一般的なダイオードであり、いずれも順方向電圧が０．７Ｖである。リレー４３１は２４Ｖ定格品であるため、リレーＯＮ電圧が１６．８Ｖであり、リレーＯＦＦ電圧が２．４Ｖであり、コイル４６１への最大印加定格電圧が３１．２Ｖである。トランジスタ４３３のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅは０．３Ｖである。これらの数値は一例に過ぎない。

エンジンコントローラ２０２のＣＰＵ２０９から出力されるＲＬＤ信号は、制限抵抗４３２を介して、トランジスタ４３３のベース端子に印加される。ＲＬＤ信号がＨｉｇｈレベルになると、トランジスタ４３３がリレー４３１のコイル４６１に電流を流す。これによりコイル４６１が励磁し、一次側の接点を導通させる。安全回路４２７から出力されるＳＡＦＥ信号はトランジスタ４２８のベース端子に印加される。ＳＡＦＥ信号がＨｉｇｈレベルになると、トランジスタ４２８は強制的にトランジスタ４３３のベース端子の電位をＬｏｗに制御する。

図８（Ａ）はリレー４３１がＯＮになるための各素子の印加電圧を示す。ドア１２０が閉鎖されるとインターロック回路１３０が２４Ｖの電圧を駆動回路４６０に供給する。ＣＰＵ２０９が出力するＲＬＤ信号によってトランジスタ４３３がＯＮすると、トランジスタ４３３のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅに０．３Ｖの電圧が印加される。整流ダイオード４８１には０．７Ｖの順方向電圧Ｖｆが印加される。整流ダイオード４８２にも０．７Ｖの順方向電圧Ｖｆが印加される。つまり、トランジスタ４３３、整流ダイオード４８１および整流ダイオード４８２による電圧降下の合計は１．７Ｖになる。したがって、リレー４３１に印加される電圧は２２．３Ｖとなり、これはリレーＯＮ電圧１６．８Ｖよりも高い。よって、リレー４３１がＯＮになる。

図８（Ｂ）はリレー４３１をＯＦＦする際の各素子の印加電圧と、図６で示したショートが発生したときの各素子の印加電圧を示す。リレー４３１をＯＦＦするためには、ＣＰＵ２０９がＲＬＤ信号をＬｏｗレベルに切り替える。その結果、トランジスタ４３３がＯＦＦし、リレー４３１に印加される電圧は０Ｖになる。一方、図６に示したショートが発生したときには、２４Ｖの電源ライン１２５に３．３Ｖの電圧が信号ライン１２６から印加されてしまう。一方で、トランジスタ４３３のコレクタ−エミッタ間には電圧Ｖｃｅとして０．３Ｖが印加され、整流ダイオード４８１、４８２にはそれぞれ順方向電圧Ｖｆである０．７Ｖが印加される。したがって、リレー４３１に印加される電圧は１．６Ｖ（＝３．３Ｖ−１．７Ｖ）となる。この電圧はリレー４３１のリレーＯＦＦ電圧である２．４Ｖよりも低いため、リレー４３１をＯＦＦにすることができる。

図９はショート発生時の駆動回路の動作を説明する図である。Ｓ６０１からＳ６０７は、図６と同じであるため、同一の参照符号を付与することで説明を省略する。ショートによって、インターロック回路１３０よりも後段側にある２４Ｖの電源ライン１２５には信号ライン１２６から３．３Ｖの電圧が出力される。Ｓ６２８で３．３Ｖの電圧は整流ダイオード４８１、４８２およびトランジスタ４３３によって電圧降下して１．６Ｖとなり、リレー４３１がＯＦＦになる。

このように電圧降下素子として整流ダイオード４８１、４８２を追加することによって、２４Ｖの電源ライン１２５とＣＰＵ２０９などの論理回路からの信号ライン１２６とのパターン間距離を一般的なパターン間距離ｄ１にすることが可能となる。ただし、整流ダイオード４８１からトランジスタ４３３までの電源ラインは、その他の電源ラインや信号ラインから十分に離されているものとする。つまり、この区間では拡大されたパターン間距離ｄ２が採用される。インターロック回路１３０を経由した後の電源ライン１２５は定着制御部２０５に加え高圧制御部２０３や露光制御部２０４、搬送制御部２０７にも接続されている。このような電源ライン１２５と信号ライン１２６とのパターン間距離として一般的なパターン間距離ｄ１を採用することで、基板サイズを縮小することが可能となる。

リレー４３１やリレー４３１を駆動するトランジスタ４３３と同一基板内に電圧降下素子を配置することで、距離ｄ２を確保しなければならない配線パターンの部分を短くすることが可能となる。また、電圧降下素子からリレー４３１やリレー４３１を駆動するトランジスタ４３３までの配線パターンの長さを短くすることで、距離ｄ２を確保しなければならない配線パターンの部分を短くすることが可能となる。

本実施例では、電圧降下素子をリレー４３１の前段に配置しているが、リレー４３１の後段やトランジスタ４３３の後段に配置してもよい。

以上説明したように整流ダイオード４８１、４８２をリレー４３１と直列に配置することで、電源ライン１２５と信号ライン１２６との間でショートが発生したとしても、インターロックを機能させることが可能となる。また、電源ライン１２５と信号ライン１２６との間の距離を一般的なパターン間距離ｄ１にできるため、回路および基板外形を縮小化することが可能となる。

＜実施例２＞
実施例１では定着器１１１へ電力を供給するためのリレー４３１を中心に説明した。実施例２ではインターロック回路１３０で使用されるリレーについて説明する。図１、図２、図４、図５（Ａ）および図５（Ｂ）に関しては実施例１と共通であるため、説明を省略する。

図７（Ｂ）は実施例２におけるインターロック回路１３０の回路図である。リレー４７１は、図４に示したリレー４３１と同様の構造を有している。回生ダイオード４７２は端子ｃと端子ｄに接続している。端子ｄは接地されている。スイッチ４８３はドア１２０の開放／閉鎖に連動してオフ／オンし、リレー４７１への電力を通電したり遮断したりする。ツェナーダイオード４３４は電圧降下素子である。スイッチ４８３は画像形成装置１００の本体に設けられ、ドア１２０の開閉を検知する。リレー４７１は、たとえば、電源部２０８の基板内に配置される。また、スイッチ４８３からツェナーダイオード４３４までの電源ライン４４１と信号ライン４４２とのパターン間距離は一般的なパターン間距離ｄ１とする。ツェナーダイオード４３４からリレー４７１まで電源ライン４４３の距離は短く、隣り合う信号ラインはない。ツェナーダイオード４３４のツェナー電圧は１２Ｖである。リレー４７１は１２Ｖ定格品であり、リレーＯＮ電圧が８．４Ｖであり、リレーＯＦＦ電圧が１．２Ｖであり、コイルへの最大印加定格電圧が１５．６Ｖである。インターロック回路１３０経由後の電源ライン４４４には＋２４Ｖの電圧が供給され、電源＋２４Ｕとして利用される。

ドア１２０が閉鎖されるとスイッチ４８３がＯＮし、リレー４７１に電力が供給され、リレー４７１のコイル４６１が励磁する。これにより、リレー４７１内のスイッチがＯＮして電源＋２４Ｕとして＋２４Ｖの電圧が出力される。一方、ドア１２０が開放されるとスイッチ４８３がＯＦＦし、リレー４７１への電力供給が遮断され、リレー４７１内のスイッチがＯＦＦする。これにより電源ライン４４４への＋２４Ｖの電圧の供給が遮断される。

電圧降下素子としてツェナーダイオード４３４を採用する利点を説明するために、まず、ツェナーダイオード４３４が無い場合の動作について説明する。スイッチ４８３からリレー４７１までの配線パターンである電源ライン４４１、４４３と信号ライン４４２との間が異物などでショートすることがある。ショートが発生すると、ドア１２０が開放されてスイッチ４８３がＯＦＦしても、電源ライン４４１、４４３には、ＣＰＵ２０９が生成した３．３Ｖの電圧が信号ライン４４２を通じて供給される。３．３Ｖの電圧はリレー４７１のリレーＯＦＦ電圧である１．２Ｖよりも高い。そのため、リレー４７１がＯＮした状態でドア１２０を開放しても、リレー４７１はＯＮ状態を継続してしまう。このようなショートが発生した際にもドア１２０の開放動作でリレー４７１をＯＦＦにするために、ツェナーダイオード４３４がリレー４７１の近傍に配置されている。

図１０（Ａ）はリレー４７１をＯＮする際の各素子の印加電圧を示す。ドア１２０が閉鎖されるとスイッチ４８３がＯＮする。スイッチ４８３の抵抗成分によって発生する電圧降下を０．１Ｖとする。ツェナーダイオード４３４のツェナー電圧Ｖｚは１２Ｖであるため、１２Ｖの電圧降下が発生する。したがって、リレー４７１に印加される電圧は１１．９Ｖ（＝２４Ｖ−（０．１Ｖ＋１２Ｖ））となるため、これはリレーＯＮ電圧８．４Ｖよりも高い。よって、リレー４７１をＯＮすることができる。このようにツェナーダイオード４３４を追加しても、ドア１２０を閉じることでリレー４７１をオンにすることができる。

図１０（Ｂ）はドア１２０を開放してリレー４７１をＯＦＦする際の各素子の印加電圧と、ショートが発生したときの各素子の印加電圧を示す。ドア１２０が開放されるとスイッチ４８３がＯＦＦし、リレー４７１に印加される電圧は０Ｖになる。一方、ショートが発生すると、電源ライン４４１の電位が３．３Ｖになる。ショートに起因した３．３Ｖの電圧はツェナーダイオード４３４のツェナー電圧Ｖｚよりも低い。よって、ツェナーダイオード４３４にはツェナー電流が流れない。したがって、リレー４７１に印加される電圧は０Ｖであり、リレー４７１をＯＦＦすることができる。

以上、説明したようにリレー４７１と直列にツェナーダイオード４３４を配置することで、ドア１２０が開放したときには確実に＋２４Ｖの電圧の供給を遮断できるようになる。これは、ドア１２０の開放を検知するスイッチ４８３からツェナーダイオード４３４までの電源ライン４４１とＣＰＵ２０９やＡＳＩＣなどの論理回路からの信号ライン４４２とがショートしても達成できる。よって、電源ライン４４１と信号ライン４４２とのパターン間距離を一般的なパターン間距離ｄ１で構成できるようになり、回路および基板外形の縮小化も達成できるようになる。

＜実施例３＞
実施例２では電圧降下素子としてツェナーダイオード４３４を使用した。実施例３では電圧降下素子として抵抗素子を使用する。図１、図２、図４、図５（Ｂ）は実施例１および実施例２と同じであるため、説明を省略する。

図７（Ｃ）は実施例３のインターロック回路１３０の回路図である。図７（Ｃ）を図７（Ｂ）と比較すると、ツェナーダイオード４３４が抵抗４８５に置換されている。抵抗４８５の抵抗値Ｒ１は３６０Ωである。リレー４７１のコイル４６１の抵抗値Ｒ２は３６０Ωであるとする。その他の構成は実施例２と同じであるため、説明を省略する。ただし、リレー４７１のリレーＯＦＦ電圧Ｖ１は２．４Ｖとして説明する。

図１１（Ａ）はリレー４７１をＯＮする際の各素子の印加電圧を示す。ドア１２０が閉鎖されるとスイッチ４８３がＯＮする。スイッチ４８３の抵抗成分によって発生する電圧降下は０．１Ｖである。抵抗４８５には、抵抗４８５とコイル４６１の抵抗で分圧されて得られた１１．９５Ｖの電圧が印加される。したがって、リレー４７１に印加される電圧は１１．９５Ｖとなり、リレーＯＮ電圧Ｖ２（８．４Ｖ）よりも高いため、リレー４７１をＯＮすることができる。

図１１（Ｂ）はドア１２０を開放してリレー４７１をＯＦＦする際の各素子の印加電圧と、ショートが発生したときの各素子の印加電圧を示す。ドア１２０が開放されるとスイッチ４８３がＯＦＦし、リレー４７１に印加される電圧が０Ｖになる。一方、ショート発生時には、信号ライン４４２から電源ライン４４１に３．３Ｖの電圧が出力される。抵抗４８５には３．３Ｖの電圧を抵抗４８５とリレー４７１で分圧して得られた１．６５Ｖの電圧が印加される。つまりリレー４７１には１．６５Ｖ（＝３．３Ｖ−１．６５Ｖ）が印加される。リレー４７１に印加された１．６５Ｖは、リレー４７１のリレーＯＦＦ電圧Ｖ１（２．４Ｖ）よりも低い。よって、リレー４７１をＯＦＦすることができる。

以上、説明したように電圧降下素子である抵抗４８５をリレー４７１と直列に配置することで、ドア１２０が開放したときには確実に＋２４Ｖの電圧の供給を遮断できるようになる。これは電源ライン４４１とＣＰＵ２０９やＡＳＩＣなどの信号ライン４４２との間でショートが発生しても実現可能である。電源ライン４４１と信号ライン４４２とのパターン間距離を一般的なパターン間距離ｄ１で構成でき、回路および基板外形の縮小化も可能となる。

＜まとめ＞
ユーザによって開放および閉鎖することが可能な開閉部の一例としてドア１２０について説明した。なお、開閉部は給紙カセット１１３など、他の開閉可能な構造部品であってもよい。図７（Ａ）では、駆動端子に印加される電圧が第１電圧未満になるとオフなり、駆動端子に印加される電圧が第１電圧を超える第２電圧以上になるとオンとなるスイッチとしてリレー４３１について説明した。駆動端子は、たとえば、端子ｃ、ｄである。また、図７（Ｂ）や図７（Ｃ）ではリレー４７１について説明した。なお、リレーに代えて半導体スイッチが採用されてもよい。半導体スイッチも駆動端子に印加される電圧が閾値電圧以上になるとオンとなり、閾値電圧未満になるとオフとなるからである。図２で説明したように、駆動電圧を生成する駆動部として電源部２０８を一例として説明した。スイッチの駆動端子に駆動電圧を印加する第１ラインの一例として、図７（Ａ）では電源ライン１２５について説明した。また、図７（Ｂ）や図７（Ｃ）では第１ラインの一例として電源ライン４４１について説明した。また、第１ラインに対して少なくとも一部が近接して配置された第２ラインとして信号ライン１２６、４４２について説明した。第１ライン上に設けられ、駆動端子に印加される電圧を降下させる電圧降下素子の一例として、整流ダイオード４８１、４８２、トランジスタ４３３、ツェナーダイオード４３４、抵抗４８５などを説明した。なお、これらは適宜組み合わされて使用されてもよい。電圧降下素子は、ドア１２０が開放されている状態で第１ラインと第２ラインとがショートしているときに、第２ラインから第１ラインを通じて駆動端子に供給される電圧を所定電圧降下させることで、駆動端子に印加される電圧を第１電圧未満に低下させてスイッチをオフにする。図８（Ｂ）を用いて説明したように、信号ライン１２６から電源ライン１２５を通じて供給される３．３Ｖの電圧は、整流ダイオード４８１、４８２やトランジスタ４３３によって１．６Ｖまで降下する。これは、リレー４３１の第１電圧である２．４Ｖを下回っているため、ショートが発生していてもドア１２０が開放されば、負荷である定着器１１１への交流を遮断できる。図１０（Ｂ）を用いて説明したように、信号ライン４４２から電源ライン４４１を通じて印加される３．３Ｖの電圧は、ツェナーダイオード４３４によって０Ｖまで降下する。これは、リレー４３１の第１電圧である１．２Ｖを下回っているため、ショートが発生していてもドア１２０が開放されば、負荷である搬送制御部２０７のモータへの直流を遮断できる。図１１（Ｂ）を用いて説明したように、信号ライン４４２から電源ライン４４１を通じて印加される３．３Ｖの電圧は、抵抗４８５とコイル４６１の抵抗によって分圧され、１．６５Ｖまで降下する。これは、リレー４３１の第１電圧である２．４Ｖを下回っているため、ショートが発生していてもドア１２０が開放されば、負荷である搬送制御部２０７のモータへの直流を遮断できる。

なお、ドア１２０が閉鎖されているときに電源部２０８が生成する駆動電圧Ｖ０と所定電圧Ｖｄとの差ΔＶは第２電圧Ｖ２以上である。図８（Ａ）ではＶ０は２４Ｖであり、所定電圧Ｖｄは１．７であり、差ΔＶは２２．３Ｖであり、Ｖ２は１６．８Ｖである。よって、電圧降下素子として整流ダイオード４８１、４８２を採用しても、リレー４３１はドア１２０の閉鎖に連動して付加への電力の供給を開始できる。

図７（Ａ）を用いて説明したように、第１ラインには複数のダイオードとして整流ダイオード４８１、４８２が挿入されている。この場合、所定電圧は、複数のダイオードの順方向電圧の合計値となる。なお、複数のダイオードの降伏電圧の合計値を採用してもよい。

電圧降下素子は、電源部２０８またはインターロック回路１３０から接地点までを結ぶ第１ライン上のいずれかの位置に配置されればよい。図７（Ａ）ではインターロック回路１３０リレー４３１との間に整流ダイオード４８１、４８２を配置し、リレー４３１から接地点までの電源ラインにトランジスタ４３３を配置している。なお、リレー４３１と接地点との間に設けられた素子としては、トランジスタ、ダイオードまたは抵抗素子のいずれであってもよい。このようにリレー４３１の前段または後段に分散して電圧降下素子が配置されてもよい。図７（Ｂ）ではリレー４７１の前段にツェナーダイオード４３４を配置している。また、図７（Ｃ）ではリレー４７１の前段に抵抗４８５を配置している。

図７（Ａ）ないし図７（Ｃ）を用いて説明したように、信号ライン１２６、４４２は論理回路または集積回路から出力されるハイレベルの信号とローレベルの信号を搬送する配線パターンであってもよい。ドア１２０が開放されている状態で第１ラインと第２ラインとがショートしているときに、第２ラインから第１ラインを通じて駆動端子に印加される電圧は、論理回路または集積回路から出力される信号の電圧のうちハイレベルの電圧である。ここでは、ハイレベルの電圧の一例として３．３Ｖを用いたが、これとは異なる電圧が採用されてもよい。

上述の例では、第２ラインとして信号ラインを説明したが、第２ラインは論理回路または集積回路に動作電圧を供給する電源ラインであってもよい。通常、論理回路から出力されるハイレベルの電圧は、論理回路の動作電圧に等しい。また、論理回路への電源ラインがリレーへの電源ラインと隣り合って配置されることもある。よって、このような場合にも本発明は有効であろう。

本実施例では電気機器の一例として画像形成装置１００を用いたが、本発明は安全回路としてインターロック回路を備える電気機器であれば同様に適用可能である。

なお、電圧降下の合計値をＶｄとし、電源部２０８から供給される駆動電圧をＶ０とし、ハイレベルの電圧をＶｈとする。この場合、Ｖ０−Ｖｄ＞＝Ｖ２が成り立ち、かつ、Ｖｈ−Ｖｄ＜Ｖ１が成り立つようにＶｄが設計されればよい。つまり、このようなＶｄが得られるように電圧降下素子の数と種類が選択されればよい。

１００‥‥画像形成装置、１３０‥‥インターロック回路、４３１、４７１‥‥リレー、４３４‥‥ツェナーダイオード、４６０‥‥駆動回路、４８１、４８２‥‥整流ダイオード、４８３‥‥スイッチ、１２０‥‥ドア、４８５‥‥抵抗

Claims

開放および閉鎖することが可能な開閉部と、
駆動端子に印加される電圧が第１電圧未満になるとオフとなり、前記駆動端子に印加される電圧が前記第１電圧を超える第２電圧以上になるとオンとなるスイッチと、
駆動電圧を生成する電源部と、
前記スイッチの駆動端子に前記駆動電圧を印加する第１ラインと、
前記第１ラインに対して少なくとも一部が近接して配置された第２ラインと、
前記第１ラインに設けられ、前記駆動端子に印加される電圧を降下させる電圧降下素子と
を有し、
前記電圧降下素子は、前記開閉部が開放されている状態で前記第１ラインと前記第２ラインとがショートしているときに、前記第２ラインから前記第１ラインを通じて前記駆動端子に印加される電圧を所定電圧降下させることで、前記駆動端子に印加される電圧を前記第１電圧未満に低下させて前記スイッチをオフにすることを特徴とする画像形成装置。
前記開閉部が閉鎖されているときに前記電源部が生成する駆動電圧と前記所定電圧との差は前記第２電圧以上であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記開閉部は、開閉可能なドアであることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
前記スイッチは、電磁継電器であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記スイッチは、半導体スイッチであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記電圧降下素子は、ダイオードを含むことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記ダイオードは、ツェナーダイオードであることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
前記第１ラインには複数のダイオードが挿入されており、
前記所定電圧は、前記複数のダイオードの順方向電圧または降伏電圧の合計値を含むことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
前記電圧降下素子は、抵抗素子を含むことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記電圧降下素子は、前記第１ライン上であって、かつ、前記開閉部の開閉に応じて動作するインターロック回路と前記スイッチとの間に設けられていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記電圧降下素子は、前記第１ライン上であって、かつ、前記スイッチと接地点との間に設けられていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記電圧降下素子は、
前記第１ライン上であって、かつ、前記開閉部の開閉に応じて動作するインターロック回路と前記スイッチとの間に設けられた素子と、
前記第１ライン上であって、かつ、前記スイッチと接地点との間に設けられた素子と
を有していることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記スイッチと接地点との間に設けられた素子は、トランジスタ、ダイオードまたは抵抗素子であることを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置。
前記第２ラインは論理回路または集積回路から出力されるハイレベルの信号とローレベルの信号を搬送する配線パターンであり、
前記開閉部が開放されている状態で前記第１ラインと前記第２ラインとがショートしているときに、前記第２ラインから前記第１ラインを通じて前記駆動端子に印加される電圧は、前記論理回路または前記集積回路から出力される信号の電圧のうちハイレベルの電圧であることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記第２ラインは論理回路または集積回路に動作電圧を供給する電源ラインであることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記スイッチは、負荷に対して交流を供給する電源ラインに設けられ、当該交流の通電と遮断とを切り替えるスイッチであることを特徴とする請求項１ないし１５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記負荷はシートに転写されたトナー像を該シートに定着するための定着器であることを特徴とする請求項１６に記載の画像形成装置。
前記スイッチは、負荷に対して直流を供給する電源ラインに設けられ、当該直流の通電と遮断とを切り替えるスイッチであることを特徴とする請求項１ないし１５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記負荷はモータであることを特徴とする請求項１８に記載の画像形成装置。
開放および閉鎖することが可能な開閉部と、
駆動端子に印加される電圧が第１電圧未満になるとオフとなり、前記駆動端子に印加される電圧が前記第１電圧を超える第２電圧以上になるとオンとなるスイッチ手段と、
駆動電圧を生成する電源部と、
前記スイッチ手段の駆動端子に前記駆動電圧を印加する第１ラインと、
前記第１ラインから絶縁された第２ラインと、
前記第１ラインに設けられ、前記駆動端子に印加される電圧を降下させる電圧降下部と
を有し、
前記電圧降下部は、前記開閉部が開放されている状態で前記第１ラインと前記第２ラインとがショートしているときに、前記第２ラインから前記第１ラインを通じて前記駆動端子に印加される電圧を所定電圧降下させることで、前記駆動端子に印加される電圧を前記第１電圧未満に低下させて前記スイッチ手段をオフに維持することを特徴とする電気機器。