(57)【要約】【課題】  ＣＰＵとは電気的に絶縁分離されている、トランス、フォトカプラなどの１次側の電気部品の情報も入手できる各種電子装置を低コストで実現する。【解決手段】  制御部２１１と電気部品２０５、２１８、２０８、２２３、２３０とを備えた電子装置であって、前記電気部品は、当該電気部品の状態を検出する状態検出手段と、該状態検出手段で検出した情報を前記制御部に送信する無線通信ＩＣ２０６、２０７、２２７、２２９、２３１とを搭載した電子装置により前記課題を解決する。【選択図】        図２
2006302086.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御部と電気部品とを備えた電子装置であって、
前記電気部品は、当該電気部品の状態を検出する状態検出手段と、該状態検出手段で検出した情報を前記制御部に送信する無線通信ＩＣとを搭載したことを特徴とする電子装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電子装置において、
前記電気部品は、前記制御部とは電気的に絶縁分離されていることを特徴とする電子装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電子装置において、
前記無線通信ＩＣは、前記状態検出手段で検出した情報を当該電子装置以外の外部機器に送信できることを特徴とする電子装置。
【請求項４】
制御部と、該制御部とは電気的に絶縁分離されている電気部品とを備えた電子装置であって、
前記電気部品は、当該電気部品の状態を検出する状態検出手段と無線通信ＩＣとを搭載しており、
前記無線通信ＩＣは、送受信手段と情報処理手段と第１の記憶手段と電力生成手段とを有しており、
前記第１の記憶手段は、前記無線通信ＩＣを搭載している電気部品の固有の番号と前記電子装置の固有の番号とを記憶し、前記状態検出手段により検出した電気部品の状態を逐次記憶しており、
前記制御部は、前記無線通信ＩＣとの通信により、前記第１の記憶手段からの情報に基づき前記電子部品が異常状態にあると判断した場合に、前記電気部品の動作モードの切り替えを行うとともに、異常状態発生時刻を含む状態の履歴情報を当該制御部内の第２の記憶手段に書き込むことを特徴とする電子装置。
【請求項５】
請求項４に記載の電子装置において、
前記状態検出手段は温度検出手段であって、該温度検出手段を搭載する電気部品の温度を検出するとともに、逐次前記第１の記憶手段に記憶しており、
前記無線通信ＩＣは、前記送受信手段により前記制御部からの要求に応じて、前記第１の記憶手段の温度情報を送信し、
前記情報処理手段は、前記温度検出手段で検出した温度が閾値を超えた場合に、前記制御部からの要求の有無に拘らず、異常情報を前記制御部へ送信するように処理することを特徴とする電子装置。
【請求項６】
請求項４に記載の電子装置において、
前記状態検出手段は周波数解析手段であって、該周波数解析手段を搭載する電気部品から発生する電磁波を解析して、スイッチング周波数を検出するとともに、逐次前記第１の記憶手段に記憶しており、
前記無線通信ＩＣは、前記送受信手段により前記制御部からの要求に応じて、前記スイッチング周波数情報を送信し、
前記情報処理手段は、前記周波数解析手段で検出したスイッチング周波数が閾値を超えた場合に、前記制御部からの要求の有無に拘らず、異常情報を前記制御部へ送信するよう処理することを特徴とする電子装置。
【請求項７】
請求項４ないし６のいずれかに記載の電子装置において、
前記無線通信ＩＣは、前記電力生成手段によって、当該無線通信ＩＣを搭載する電気部品の外気との温度差によって電力を生成するか、前記制御手段より送信された電磁波から電力を生成するか、または当該無線通信ＩＣを搭載する電気部品から発生する不要電磁波から電力を生成し、当該無線通信ＩＣの電源とすることを特徴とする電子装置。
【請求項８】
請求項４ないし７のいずれかに記載の電子装置において、
前記無線通信ＩＣは、電気回路パターンをアンテナとするものであることを特徴とする電子装置。
【請求項９】
請求項４ないし８のいずれかに記載の電子装置において、
前記無線通信ＩＣは、当該電子装置の外部との通信をも可能とすることによって、当該電子装置内部のいずれかが故障し動作不可能状態であっても、前記無線通信ＩＣとの通信によって前記電子装置の故障状態を報知可能としたことを特徴とする電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置などの電子装置に関し、その電気部品（電子部品を含む）の状態検出に関するものである。
【０００２】
詳しくは、制御部とは電気的に絶縁分離された電気部品（商用電源を直流電源に変換する電源部部品、高圧電源部部品等）の状態検出に好適な、電子装置に関するものである。
【０００３】
また、電子装置内部の電気部品の異常状態を検出するため、ＩＥＣ１５６９３に準じたＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）、非接触ＩＣタグ、無線ＩＣタグと呼ばれる小型化されたＩＣを電気部品に搭載する電子装置に関するものである。
【背景技術】
【０００４】
従来、電子装置内部の故障を検知するために、各部品に温度検出素子、もしくは電流検出素子等を実装し、電線で配線してＣＰＵ等に接続し、自己診断プログラム等により異常等を検出していた。異常発熱の場合は、電気部品に組み込まれたサーマルシャットダウン回路が独立して動作していた。また、特許文献１に記載のものように自己診断プログラムによって、不揮発性メモリに記憶する事を行っていた。
【特許文献１】特開平０８−０５２９２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述の従来技術では、温度検出素子や電流検出素子等の検出素子をＣＰＵまで配線していた。そこで、トランス、フォトカプラなどの２次側に接続されている、ＣＰＵとは電気的に絶縁分離されている１次側の電気部品の情報を入手するには、１次と２次間の絶縁が必要となり、さらには１次と２次のノイズカップリングによる誤検知防止、ノイズの放射対策が必要とり、コスト高を招いていた。さらには、電源部分の故障においては、ＣＰＵ等の電子装置制御部が動作不能となるため、サービスマン等も外部から電源部分の故障情報が引き出せずに、分解しないと故障状況がわからなかった。
【０００６】
本発明は、このような状況のもとでなされたもので、ＣＰＵとは電気的に絶縁分離されている、トランス、フォトカプラなどの１次側の電気部品の情報も入手できる各種電子装置を低コストで実現することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明では、電子装置を次の（１）のとおりに構成する。
【０００８】
（１）制御部と電気部品とを備えた電子装置であって、
前記電気部品は、当該電気部品の状態を検出する状態検出手段と、該状態検出手段で検出した情報を前記制御部に送信する無線通信ＩＣとを搭載した電子装置。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ＣＰＵとは電気的に絶縁分離されている、トランス、フォトカプラなどの１次側の電気部品の状態情報も入手できる各種電子装置を低コストで実現することができる。また、状態情報を入手することにより電子装置の故障を予め回避することができる。さらには、外部装置との通信を可能とすることによって、サービス、メンテナンス性の向上、電気部品の寿命時間確認を可能とするものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下本発明の最良の実施形態を実施例により詳しく説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１ないし図７により、実施例１である電子写真方式の“画像形成装置”について説明する。図１は実施例１の電気ブロックの概念図（概念図なので電子装置と表現を一般化している）、図２は画像形成装置を用いて具体的に説明するためのブロック図、図３は本画像形成装置で使用される電気回路基板ユニットの斜視図、図４と図５は無線通信ＩＣの動作を示すフローチャート、７図は無線通信ＩＣを組み込んだ半導体素子を示す図である。
【００１２】
図１において、１０１は電子装置であり、１２４は電子装置１０１を制御する電子装置制御部、１２２は電子装置に電源の供給を行う電源部であり、商用電源１２３から電力の供給を受けて各電気部品（電子部品を含む）に電力を供給している。
【００１３】
１０２はトランス１次側の電気部品であり、無線通信ＩＣ１３１を搭載している。アンテナ１０５に入出力される信号の復変調を行うＲＦ回路部１０６は、電力生成部１１０と通信制御部１０７に接続される。通信制御部１０７は情報処理部１０８に接続され、情報処理部１０８は電気部品の状態検出部１１１と記憶部１０９に接続される。なお、状態検出部１１１は、無線通信ＩＣ１３１の一部として表示しているが、無線通信ＩＣ１３１に外付けする部材であってもよい。
【００１４】
無線通信ＩＣ１１２と１１３は、１次側の電気部品１０３と１０４に取り付けられており、無線通信ＩＣ１３１と同様の構成である。無線通信ＩＣ１１２と１１３は、各部品の動作状況を逐次記憶部１０９に記憶しながら、無線通信ＩＣ１３１とともに、各電気部品の動作状況を電磁波１１４、１１５、１１６によって電子装置制御部１２４に接続された通信部１３２と通信を行う。
【００１５】
通信部１３２は、各電気部品に取り付けられた無線通信ＩＣと通信を行う通信部であり、アンテナ１１８とＲＦ回路１１９と通信制御部１２０と情報処理部１２１とから構成され、得られた情報は電子装置制御部１２４のＣＰＵ１２６に送られる。ＣＰＵ１２６は、得られた情報を記憶部１２５に記憶する。
【００１６】
もし、いずれかの電気部品に異常が発生したと判断された場合は、モード切り替え部１２７は、不図示のライン１１７によって、間接的に、異常の発生した電気部品に負担のかからないような動作モードに切り替え、表示部１２８にその旨を表示し、通信部１２９を通じてホストコンピュータなど外部の上位装置にその旨を報知する。ここで、間接的とは、１次側と２次側の回路部は、電気的に絶縁されており、１次側と２次側が絶縁されたトランス、フォトカプラなどを介しで制御することをいう。
【００１７】
図２は、図１の概念図を具体的に説明するための図であり、本実施例では、電子写真方式の画像形成装置を例により説明する。
【００１８】
図２において、２０１は画像形成装置であり、画像形成装置は、以下の構成からなっている。
２０２は外部の商用電源であり、電力が供給され、２２５は電源ＳＷ、２０３はノイズフィルタ、２０４は商用電源電圧を整流するためのダイオードブリッジ、２０５は平滑用のコンデンサ、２０８は、１次側と２次側を絶縁し変圧するためのトランスである。ダイオードブリッジ２０４で整流された商用電源電流は、半導体スイッチング素子２１８によって制御され、トランス２０８の２次側の回路に電力伝達される。
【００１９】
２０９は２次側回路の平滑回路であり、変換された電力は、各装置に送られる。２１１は制御部（ＣＰＵ）である。制御部２１１は、周知の電子写真プロセスによって、モータ２１３、ポリゴンスキャナモータ２１５、各部センサ２１７、定着ヒータ２２４、電子写真プロセス部用高圧電源２１９などの制御を行う。２２６は表示部である。
【００２０】
制御部２１１は、各無線通信ＩＣである２０６、２０７、２２７、２２９、２３１と、通信を行うための通信部２２８と送受信を行う。ここで、２０５は平滑コンデンサであり、平滑コンデンサは、使用される温度条件によって寿命が異なる部品であり、寿命が近づくと内部抵抗分が大きくなり加速度的に昇温することから、本無線通信ＩＣ２０６により温度状態を検出する事によって異常状態を検出する事が出来る。また、スイッチング素子２１８とトランス２０８は、消費電力が大きくなると昇温が大きくなることから、負荷状態の異常による発熱などの異常状態を検出する事が出来る。電子写真プロセス用の高圧電源もトランス２３０により発生されており、本トランス２３０に無線通信ＩＣ２３１を添付することによって異常温度等を検出する事ができる。制御部２１１は、各電気部品の異常を検知すると、負荷を軽減するモードに移行させる。たとえば、平滑コンデンサ２０５、スイッチング素子２１８、トランス２０８，２３０に異常温度を検知すれば、全体の消費電力を下げるために、各負荷の駆動を停止するとともに、表示部２２６にその旨を表示する。また、定着器ヒータスイッチング素子の異常温度を検知した場合も、制御部２１１はフォトカプラ２２０を介して電力供給をＯＦＦし、それでも温度が下がらない場合は、安全装置（不図示）を動作させ、その旨を報知する。
【００２１】
図３は、画像形成装置で使用される電気回路基板ユニットを示す斜視図である。３０１は、電気回路基板（ＰＣＢ）であり、電源回路の電気部品が実装されている。３１１は平滑用コンデンサ、３０６はスイッチング素子、３０９は電源トランスである。それぞれ、無線通信ＩＣ３１２、３０７、３０８が貼付されている。３０３は、各無線通信ＩＣとマルチアクセスを行うための通信用ＩＣであり、電子写真制御ＣＰＵと接続される。
【００２２】
ここで、３０８は電気回路基板３０１に配線されたアンテナパターンである。
アンテナパターン３０８は、電気回路基板３０１の外周を巡るように、各無線通信ＩＣを囲むように配線されている。各無線通信ＩＣ３０７、３０８、３１２は、基板のアンテナパターン３０８と通信効率を上げられるように、同じように水平に配置する。
【００２３】
図４と図７は、熱起電力を利用した無線通信ＩＣの動作を説明するためのフローチャートと無線通信ＩＣの貼付概念図である。
【００２４】
図７は、無線通信ＩＣに周知のゼーベック効果を利用した熱起電力の発生手段と、温度検出手段を設けた例を示すものである。
図７において、無線通信ＩＣ７０２は、画像形成装置の電源が入力され、取り付けられた電気部品７０１が動作し始めたら、電気部品７０１の発熱と電気部品の外気との温度差によって起電力を発生する。７１０はアンテナであり、７１１は熱起電力を発生するための部品である。７１１の内側は電気部品と接し高い温度となっており、外側は放熱を兼ねたアンテナ面に接し外気に近い温度であり、約５℃程度の温度差になる。
【００２５】
図４において、ステップ４０２と４０３で電気部品と外気との温度差が熱起電力を発生するのに十分になると、無線通信ＩＣは、ステップ４０５にて装置の制御部の無線手段と通信を開始する。もし、ステップ４０６において、制御部からコマンドを受信したならば、そのコマンドに従いステップ４０７で以前収集した温度情報、もしくは以前のスイッチング周波数情報を送信する。ステップ４０６において、コマンドを受信しなくても、ステップ４０９において貼付された電気部品の現在の温度、現在のスイッチング周波数に異常を検知した場合は、制御部からのコマンドの有無によらず、異常情報を報知する。
【００２６】
図５は、周波数解析回路を設けた場合の例を示すものである。
図５において、無線通信ＩＣは、画像形成装置の電源が入力され、ステップ５０２のように画像形成装置からの電波、もしくは、ステップ５０３のように取り付けられた電気部品のスイッチングノイズである電磁波を電力に変換し、ステップ５０４において無線通信ＩＣを起動する。該周波数解析回路を搭載する電気部品から発生する電磁波を解析して、スイッチング周波数を検出する後は、図４と同様に異常温度、もしくは異常を報知する構成となっている。
【００２７】
各無線通信ＩＣは、送受信回路と情報処理回路と記憶部と電力生成部と、状態検出部とを有している。
【００２８】
前記記憶部は、少なくとも無線通信ＩＣを搭載する電気部品の固有の番号と、前記画像形成装置の固有の番号と、前記状態検出部から得られる電気部品の動作状況を逐次記憶している。
【００２９】
画像形成装置の制御部は、各無線通信ＩＣとの通信において、各電気部品の動作情報を収集し、異常状態と判断した場合に、画像形成装置の動作モードの切り替えを行うとともに、異常状態発生時刻を含む動作状況の履歴情報を画像形成装置内の記憶部へ書き込むことによって、ユーザもしくはサービスマンへの報知を行う。
【００３０】
温度検出部を有する無線通信ＩＣは、搭載する電気部品の温度を検出するとともに、逐次記憶部に記憶し、制御部からの要求に応じて、温度情報を送信する。記憶部には、温度閾値情報が記憶され、検出した温度が前記温度閾値を超えた場合は、異常状態と判断して制御部からの要求の有無に拘らず、異常情報を送信する。
【００３１】
周波数解析部を有する無線通信ＩＣは、搭載する電気部品から発生する電磁波を解析して、スイッチング周波数を検出するとともに、逐次記憶部に記憶し、制御部からの要求に応じて、スイッチング周波数情報を送信する。記憶部には、スイッチング周波数閾値情報が記憶され、検出したスイッチング周波数が所定のスイッチング周波数閾値を超えた場合は、異常状態と判断し制御部からの要求の有無に拘らず、異常情報を制御部へ送信する。
【００３２】
以上、説明したように、本実施例では、制御部の電源（２次側）から絶縁分離されている１次側の電気部品に無線通信ＩＣを組み込むことによって、各電気部品の状態を認識する事を可能として、画像形成装置の故障を回避し、故障情報を記憶する事を可能とするものである。すなわち、サービス、メンテナンス性の向上、電気部品の寿命時間確認を可能とするものである。
【実施例２】
【００３３】
図６、図８、図１０により、実施例２である“画像形成装置”について説明する。無線通信ＩＣ以外の点は、実施例１と同様なので、実施例１の説明を援用する。実施例１では、無線通信ＩＣのアンテナは、ＩＣとともにワンパッケィジにされていた例を示した。本実施例では、アンテナを無線通信ＩＣの外部に設けた場合を示すものである。
【００３４】
図６において、６０１は半導体部品であり、半導体チップ６０４はリードフレーム６０８にダイボンディングされており、リードフレーム６０７，６０９へはワイヤボンディングされて電気的に接続される。６０３はリードフレームの固定と半導体素子６０４を保護するためのモールドである。ここで、無線通信ＩＣ６０２もリードフレーム６０８にダイボンディングされ電気的に接続されている。
【００３５】
図１０は図６の半導体素子を放熱器とともに電気回路基板に半田付けを行ったところを示すものである。１００２は半導体素子であり、１００３は半導体素子の発熱を放熱するための放熱器である。無線通信ＩＣ１００１は、リードフレームにダイボンディングされ電気的に接続されている。１００４は電気回路基板上に設けられたアンテナパターンである。
【００３６】
図８は、電気回路基板ユニットの斜視図を示すものであり、半導体素子８１１は放熱器８１３とともに実装されている。８１２は１００４同様にアンテナパターンである。
【００３７】
無線通信ＩＣは、０．４ｍｍ×０．４ｍｍとより小型化されてきている。しかしながら、電波の送受信を行うアンテナの小型化が困難となっている。そこで、本実施例では、小型化された無線通信ＩＣを、半導体素子、もしくは電気部品の電極、もしくはＧＮＤに電気的に接続することにより、電気回路パターンや、放熱器をアンテナに利用することで近距離の通信を可能とするものである。
【実施例３】
【００３８】
図９は実施例３である電子装置の構成を示す概念図である。
実施例１及び実施例２は、画像形成装置（電子装置）内部で通信を行う例を説明した。本実施例は、電子装置内部の通信に加えて、外部との通信を可能とする例を示すものである。
【００３９】
図９において、９０１は電子装置であり、９１８は外部機器である、ハンディーターミナルである。ハンディーターミナル９１８は、無線通信ＩＣと送受信可能な構成となっている。
【００４０】
本実施例によれば、無線通信ＩＣは外部のリーダライタ装置との通信も可能なため、電子装置がたとえ電源が故障して立ち上がらない場合であっても、無線通信ＩＣと独立に通信することができることから、サービスマン等は電子装置を分解し、部品の付け替えなどを行わずとも電子装置内部の故障部品の捜査が可能となり、メンテナンス時間の短縮が実現できる。また、故障せずとも外部から電気部品の温度、スイッチング周波数等の履歴情報から、電子装置内部の動作状況、寿命などが推定でき、電気部品が故障する前に交換することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】実施例１の概念図
【図２】実施例１の構成を示すブロック図
【図３】実施例１で用いる電気回路基板ユニットの斜視図
【図４】無線通信ＩＣの動作を示すフローチャート
【図５】無線通信ＩＣの動作を示すフローチャート
【図６】実施例２で用いる電気部品を示す図
【図７】実施例１で用いる電気部品を示す図
【図８】実施例２で用いる電気回路基板ユニットの斜視図
【図９】実施例３の概念図
【図１０】実施例２で用いる半導体素子を示す図
【符号の説明】
【００４２】
３０７、３０８、３１２    無線通信ＩＣ
３０６、３０９、３１１    無線通信ＩＣが貼付される電気部品
【図１】
2006302086.tif 000003
【図２】
2006302086.tif 000004
【図３】
2006302086.tif 000005
【図４】
2006302086.tif 000006
【図５】
2006302086.tif 000007
【図６】
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【図７】
2006302086.tif 000009
【図８】
2006302086.tif 000010
【図９】
2006302086.tif 000011
【図１０】
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