(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング素子のオンオフ制御によって電力を生成する電源ユニットと、該電源ユニットから供給された電力によって動作する本体部とを有する電気機器であって、
前記電源ユニットは、
前記スイッチング素子のオンオフ制御を行う制御回路と、
前記スイッチング素子を流れる電流を出力する電流出力端子とを具備し、
前記本体部は、
前記電源ユニットの前記電流出力端子に接続され、前記スイッチング素子を流れる電流が入力される電流入力端子と、
該電流入力端子と接地端子との間に接続され、前記スイッチング素子を流れる電流を抵抗によって電圧信号に変換する過電流検出回路とを具備し、
前記電源ユニットの前記制御回路は、前記過電流検出回路によって検出された前記電圧信号が予め設定された過電流ポイントに到達すると、前記本体部に供給する電力を制限し、
前記本体部の過電流検出回路は、前記電流入力端子と前記接地端子との間に接続された正の温度特性をもつサーミスタを具備することを特徴とする電気機器。
【請求項２】
前記本体部の過電流検出回路は、前記電流入力端子と前記接地端子との間に接続された、抵抗値を変更可能な電流検出可変抵抗を具備することを特徴とする請求項１記載の電気機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナー像を記録紙に熱定着させる定着装置を有するＭＦＰ等の電気機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、ファクシミリ、複合機等の画像形成装置といった電気機器１では、図４に示すように、本体部２に設けられたモーター等の負荷２１に電力を供給する電源ユニット３を備えている。
【０００３】
電源ユニット３は、商用交流電源ＡＣから供給された電力を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバーターであり、図４を参照すると、整流回路ＤＢと、平滑コンデンサＣ１、Ｃ２と、トランスＴと、電源制御ＩＣ３１と、整流ダイオードＤ１と、スイッチング素子Ｑ１と、電流検出抵抗Ｒ１とを備えている。
【０００４】
ダイオードがブリッジ構成された整流回路ＤＢの交流入力端子ＡＣＬ、ＡＣＮには商用交流電源ＡＣが接続され、商用交流電源ＡＣから入力された交流電圧が全波整流されて整流回路ＤＢから出力される。整流回路ＤＢの整流出力正極端子と整流出力負極端子との間には、平滑コンデンサＣ１が接続されている。また、整流回路ＤＢの整流出力負極端子は接地端子に接続されている。これにより、商用交流電源ＡＣを整流回路ＤＢと平滑コンデンサＣ１とで整流平滑した直流電圧が得られる。
【０００５】
電源制御ＩＣ３１は、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）等のスイッチング素子Ｑ１のオンオフ制御を行うための制御回路が内蔵されている。電源制御ＩＣ３１は、スイッチング素子Ｑ１のゲート端子に駆動信号を出力し、スイッチング素子Ｑ１をオンオフ制御する。整流回路ＤＢの整流出力正極端子がトランスＴの一次巻線Ｐの一端部に接続され、トランスＴの一次巻線Ｐの他端部がスイッチング素子Ｑ１のドレイン端子に接続されていると共に、スイッチング素子Ｑ１のソース端子が電流検出抵抗Ｒ１を介して接地端子に接続されている。これにより、スイッチング素子Ｑ１をオン／オフ制御することで、トランスＴの一次巻線Ｐに与えられた電力が、トランスＴの二次巻線Ｓに伝達される。また、電流検出抵抗Ｒ１は、スイッチング素子Ｑ１を流れる電流Ｉｄを電圧信号として検出する。電流検出抵抗Ｒ１によって検出された電圧信号は電源制御ＩＣ３１に入力され、電源制御ＩＣ３１は、電流Ｉｄが過電流検出ポイントに到達すると、本体部２に供給する電力を制限する。
【０００６】
トランスＴの二次巻線Ｓの両端子間には、整流ダイオードＤ１を介して平滑コンデンサＣ２が接続されている。トランスＴの二次巻線Ｓに誘起される電圧は、整流ダイオードＤ１と平滑コンデンサＣ２により整流平滑される。そして、平滑コンデンサＣ２の端子間電圧が出力電圧Ｖｏとして電源出力端子Ｔ３ａ、Ｔ３ｂから出力され、コネクタ等で接続された本体部２の電源入力端子Ｔ２ａ、Ｔ２ｂを介して負荷２１に供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６−３０８７８５号公報
【特許文献２】特開２００６−２９６１５９号公報
【特許文献３】特開２０１４−１５４６６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
複写機、ファクシミリ、複合機等の画像形成装置では、印字速度等の異なる複数のモデルが用意され、部品コストの削減のため、複数のモデルに対して共通の電源ユニット３が用いられている。この場合、複数のモデル間では負荷２１が大きく異なるため、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、モデルによってスイッチング素子Ｑ１を流れる電流Ｉｄも異なる（負荷がモデルＡ＜モデルＢの場合、電流ＩｄもモデルＡ＜モデルＢ）。また、同一モデルでも、低温環境下においては、駆動トルクが増えることで、負荷２１が大きくなり、図５（ｂ）、（ｃ）に示すように、本体部２の温度によってスイッチング素子Ｑ１を流れる電流Ｉｄも異なる（低温＞高温）。従って、共通の電源ユニット３を用いる場合には、過電流検出ポイントを、図６に示すように、一番高い条件に合わせて設定する必要がある。
【０００９】
しかしながら、負荷の小さいモデルではマシン異常で出力の一部が短絡しても、過電流検出ポイントまで電流Ｉｄがあがらず、部分短絡の状態が続き破損に至る虞があった。同一モデルでも、高温環境下では負荷が小さくなるので、同様のことがいえる。
【００１０】
なお、特許文献１には、待機状態，動作状態，動作開始時の負荷電流に適した過電流検出ポイントを設定する技術が、特許文献２及び３には、スイッチング素子の温度特性に応じて過電流検出条件を変更する技術がそれぞれ開示されているが、上記問題点を解決するものではない。
【００１１】
本発明の目的は、上記問題点を解決し、負荷の小さいモデルであっても、部分短絡等の状態を確実に検出できる電気機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の電気機器は、スイッチング素子のオンオフ制御によって電力を生成する電源ユニットと、該電源ユニットから供給された電力によって動作する本体部とを有する電気機器であって、前記電源ユニットは、前記スイッチング素子のオンオフ制御を行う制御回路と、前記スイッチング素子を流れる電流を出力する電流出力端子とを具備し、前記本体部は、前記電源ユニットの前記電流出力端子に接続され、前記スイッチング素子を流れる電流が入力される電流入力端子と、該電流入力端子と接地端子との間に接続され、前記スイッチング素子を流れる電流を抵抗によって電圧信号に変換する過電流検出回路とを具備し、前記電源ユニットの前記制御回路は、前記過電流検出回路によって検出された前記電圧信号が予め設定された過電流ポイントに到達すると、前記本体部に供給する電力を制限し、前記本体部の過電流検出回路は、前記電流入力端子と前記接地端子との間に接続された正の温度特性をもつサーミスタを具備することを特徴とする。
さらに、本発明の電気機器において、前記本体部の過電流検出回路は、前記電流入力端子と前記接地端子との間に接続された、抵抗値を変更可能な電流検出可変抵抗を具備しても良い。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、負荷の異なるモデルに対して共通の電源ユニットを用いても、モデルの違いによる負荷変動と連動して、過電流検出ポイントを見かけ上変動させることができ、負荷の小さいモデルであっても、部分短絡等の状態を確実に検出できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る電気機器の第１の実施の形態の構成を示す図である。
【図２】本発明に係る電気機器の第１の実施の形態における過電流ポイントとスイッチング素子を流れる電流との関係を示すグラフである。
【図３】本発明に係る電気機器の第２の実施の形態の構成を示す図である。
【図４】従来の電気機器の構成を示す図である。
【図５】スイッチング素子を流れる電流を異なるモデル及び異なる温度で比較したグラフである。
【図６】従来の電気機器における過電流ポイントとスイッチング素子を流れる電流との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、本発明の実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
【００１６】
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態の電気機器１０は、複写機、ファクシミリ、複合機等の画像形成装置であり、図１を参照すると、画像形成を行うための各種の構成を備えた本体部２０と、本体部２０に設けられたモーター等の負荷２１に電力を供給する電源ユニット３０とを備えている。
【００１７】
電源ユニット３０は、商用交流電源ＡＣから供給された電力を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバーターであり、図４を参照すると、整流回路ＤＢと、平滑コンデンサＣ１、Ｃ２と、トランスＴと、電源制御ＩＣ３１と、整流ダイオードＤ１と、スイッチング素子Ｑ１とを備えている。
【００１８】
ダイオードがブリッジ構成された整流回路ＤＢの交流入力端子ＡＣＬ、ＡＣＮには商用交流電源ＡＣが接続され、商用交流電源ＡＣから入力された交流電圧が全波整流されて整流回路ＤＢから出力される。整流回路ＤＢの整流出力正極端子と整流出力負極端子との間には、平滑コンデンサＣ１が接続されている。また、整流回路ＤＢの整流出力負極端子は接地端子に接続されている。これにより、商用交流電源ＡＣを整流回路ＤＢと平滑コンデンサＣ１とで整流平滑した直流電圧が得られる。
【００１９】
電源制御ＩＣ３１は、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）等のスイッチング素子Ｑ１のオンオフ制御を行うための制御回路が内蔵されている。電源制御ＩＣ３１は、スイッチング素子Ｑ１のゲート端子に駆動信号を出力し、スイッチング素子Ｑ１をオンオフ制御する。整流回路ＤＢの整流出力正極端子がトランスＴの一次巻線Ｐの一端部に接続され、トランスＴの一次巻線Ｐの他端部がスイッチング素子Ｑ１のドレイン端子に接続されていると共に、スイッチング素子Ｑ１のソース端子が電流出力端子Ｔ３ｃに接続されている。
【００２０】
電源ユニット３０の電流出力端子Ｔ３ｃは、コネクタ等によって本体部２０の電流入力端子Ｔ２ｃに接続されている。これにより、スイッチング素子Ｑ１を流れる電流Ｉｄは、電源ユニット３０の電流出力端子Ｔ３ｃから出力され、本体部２０の電流入力端子Ｔ２ｃから入力される。本体部２０において、電流入力端子Ｔ２ｃは、サーミスタＴＨ１と、電流検出抵抗Ｒ２とからなる並列回路を介して接地端子に接続されている。本体部２０に備えられたサーミスタＴＨ１と、電流検出抵抗Ｒ２とからなる並列回路は、過電流検出回路２２として機能する。
【００２１】
スイッチング素子Ｑ１をオンオフ制御することで、トランスＴの一次巻線Ｐに与えられた電力が、トランスＴの二次巻線Ｓに伝達される。また、過電流検出回路２２は、スイッチング素子Ｑ１を流れる電流Ｉｄ、すなわち電流入力端子Ｔ２ｃから入力される電流Ｉｄを電圧信号として検出する。過電流検出回路２２によって検出された電圧信号は、電流入力端子Ｔ２ｃ及び電流出力端子Ｔ３ｃを介して電源制御ＩＣ３１に入力され、電源制御ＩＣ３１は、電流Ｉｄが過電流検出ポイントに到達すると、本体部２０に供給する電力を制限する。
【００２２】
トランスＴの二次巻線Ｓの両端子間には、整流ダイオードＤ１を介して平滑コンデンサＣ２が接続されている。トランスＴの二次巻線Ｓに誘起される電圧は、整流ダイオードＤ１と平滑コンデンサＣ２により整流平滑される。そして、平滑コンデンサＣ２の端子間電圧が出力電圧Ｖｏとして電源出力端子Ｔ３ａ、Ｔ３ｂから出力され、コネクタ等で接続された本体部２０の電源入力端子Ｔ２ａ、Ｔ２ｂを介して負荷２１に供給される。
【００２３】
同一温度化では、過電流検出回路２２の抵抗、すなわち並列に接続されたサーミスタＴＨ１と電流検出抵抗Ｒ２との合成抵抗は、負荷２１の小さいモデルの方が、負荷２１の大きいモデルに比べて、大きくなるように設定されている。従って、過電流検出回路２２によって検出される電圧信号は、スイッチング素子Ｑ１を流れる電流Ｉｄが同じであっても、負荷２１の小さいモデルＡの方が、負荷２１の大きいモデルＢに比べて、大きくなる。これにより、電圧信号と比較する過電流検出ポイントが一定である場合、図２に示すように、負荷２１の小さいモデルＡの過電流検出ポイントの方が、負荷２１の大きいモデルＢの過電流検出ポイントに比べて、見かけ上小さくなる。すなわち、モデルの違いによる負荷変動と連動して、過電流検出ポイントが見かけ上変動するので、負荷の小さいモデルであっても、部分短絡等の状態を確実に検出でき、より安全に使用できる。
【００２４】
また、サーミスタＴＨ１は、温度が高くなるほど抵抗が大きくなる正の温度特性をもつＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）が用いられている。従って、過電流検出回路２２によって検出される電圧信号は、スイッチング素子Ｑ１を流れる電流Ｉｄが同じであっても、高温の方が、低温に比べて、大きくなる。これにより、電圧信号と比較する過電流検出ポイントが一定である場合、図２に示すように、高温の過電流検出ポイントの方が、低温の過電流検出ポイントに比べて、見かけ上小さくなる。すなわち、温度の違いによる負荷変動と連動して、過電流検出ポイントが見かけ上変動するので、温度が高く負荷が小さくなっても、部分短絡等の状態を確実に検出でき、より安全に使用できる。
【００２５】
以上説明したように第１の実施の形態は、スイッチング素子Ｑ１のオンオフ制御によって電力を生成する電源ユニット３０と、電源ユニット３０から供給された電力によって動作する本体部２０とを有する電気機器１０であって、電源ユニット３０は、スイッチング素子Ｑ１のオンオフ制御を行う電源制御ＩＣ３１と、スイッチング素子Ｑ１を流れる電流Ｉｄを出力する電流出力端子Ｔ３ｃとを具備し、本体部２０は、電源ユニット３０の電流出力端子Ｔ３ｃに接続され、スイッチング素子Ｑ１を流れる電流Ｉｄが入力される電流入力端子Ｔ２ｃと、電流入力端子Ｔ２ｃと接地端子との間に接続され、スイッチング素子Ｑ１を流れる電流Ｉｄを抵抗によって電圧信号に変換する過電流検出回路２２とを具備し、電源ユニット３０の電源制御ＩＣ３１は、過電流検出回路２２によって検出された電圧信号が予め設定された過電流ポイントに到達すると、本体部２０に供給する電力を制限する。
この構成により、過電流検出回路２２の抵抗値をモデルの負荷に応じて変更することで、負荷の異なるモデルに対して共通の電源ユニット３０を用いても、モデルの違いによる負荷変動と連動して、過電流検出ポイントを見かけ上変動させることができる。従って、負荷の小さいモデルであっても、部分短絡等の状態を確実に検出でき、より安全に使用できる。
【００２６】
さらに、第１の実施の形態において、本体部２０の過電流検出回路２２は、電流入力端子Ｔ２ｃと接地端子との間に接続された正の温度特性をもつサーミスタＴＨ１を備えている。
この構成により、温度の違いによる負荷変動と連動して、過電流検出ポイントを見かけ上変動させることができる。
【００２７】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態では、図３を参照すると、本体部２０に備えられた過電流検出回路２２ａが、サーミスタＴＨ１と、抵抗値を変更可能な電流検出可変抵抗Ｒ３との並列回路で構成されている点で第１の実施の形態と異なっている。従って、第２の実施の形態では、モデルの負荷２１の大きさに応じて、電流検出可変抵抗Ｒ３の抵抗値を変更し、過電流検出回路２２ａの抵抗値を設定することができる。すなわち、本体部２０の過電流検出回路２２ａも共通化することができる。
【００２８】
以上説明したように第２の実施の形態は、本体部２０の過電流検出回路２２ａは、電流入力端子Ｔ２ｃと接地端子との間に接続された、抵抗値を変更可能な電流検出可変抵抗Ｒ３を備えている。
この構成により、過電流検出回路２２ａも共通化することができる。
【００２９】
なお、本発明が上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、上記構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。なお、各図において、同一構成要素には同一符号を付している。
【符号の説明】
【００３０】
１、１０  電気機器
２、２０  本体部
２１  負荷
２２、２２ａ  過電流検出回路
３、３０  電源ユニット
３１  電源制御ＩＣ
ＡＣ  商用交流電源
Ｃ１、Ｃ２  平滑コンデンサ
Ｄ１  整流ダイオード
ＤＢ  整流回路
Ｒ１、Ｒ２  電流検出抵抗
Ｒ３  電流検出可変抵抗
Ｑ１  スイッチング素子
Ｔ  トランス
Ｔ２ａ、Ｔ２ｂ  電源入力端子
Ｔ２ｃ  電流入力端子
Ｔ３ａ、Ｔ３ｂ  電源出力端子
Ｔ３ｃ  電流出力端子
ＴＨ１  サーミスタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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