(57)【要約】【課題】  装置を構成する回路部品を誤接続した場合でも、回路部品等が破損することがなく、且つ、低コストの過電流検出・遮断装置を提供する。【解決手段】  電源回路１１から各抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を通じて負荷Ａ、Ｂ、Ｃに対し、電源電圧VDDが給電されている状態で、負荷Ｃに短絡が生じると、電源回路１１から抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、及び抵抗Ｒ３を通じて負荷Ｃに過電流が流れる。これにより、スイッチングトランジスタＱ１のベース端子の電位も0Vに低下するので、スイッチングトランジスタＱ１のVebが略0.6Vになって、スイッチングトランジスタＱ１がターンオンする。そして、スイッチングトランジスタＱ１のコレクタ端子からコントローラ１１に対して所定の論理レベル信号を出力することで、負荷側に短絡が生じた旨（過電流が生じた旨）を報知する。【選択図】        図２
2005287266.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源回路からの給電によって駆動する複数の負荷と、
前記複数の負荷の何れかが異常になったことに起因してオン動作し、所定の電圧信号を出力するスイッチング手段と、
前記スイッチング手段から前記電圧信号が入力されたとき、前記複数の負荷の何れかに前記電源回路から過電流が流れたものと判断して、前記電源回路から前記各負荷への給電を遮断する遮断手段と、
を備える過電流検出・遮断装置。
【請求項２】
請求項１記載の過電流検出・遮断装置において、
前記スイッチング手段が、前記電源回路から前記各負荷への給電が継続されている間、オン動作状態を維持して前記電圧信号の出力を継続する過電流検出・遮断装置。
【請求項３】
請求項１記載の過電流検出・遮断装置において、
前記スイッチング手段が、前記複数の負荷の何れかが異常になったとき、その異常によってベース―エミッタ電圧が上昇することによりオン動作するトランジスタ、又はＦＥＴなどのスイッチング素子を備える過電流検出・遮断装置。
【請求項４】
請求項１記載の過電流検出・遮断装置において、
前記スイッチング手段が、
前記複数の負荷の何れかが異常になったとき、その異常によってベース―エミッタ電圧が上昇することによりオン動作するＰＮＰ型のトランジスタと、
ベース電位が該ＰＮＰ型のトランジシタからの出力によって上昇することでオン動作するＮＰＮ型のトランジスタと、
を含み、
前記ＰＮＰ型のトランジスタと、前記ＮＰＮ型のトランジスタとで、前記電源回路から前記各負荷への給電が継続されている間、前記電圧信号の出力を継続する自己保持回路を構成する過電流検出・遮断装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の過電流検出・遮断装置において、
前記スイッチング手段が、前記電源回路と前記各負荷との間に介在し、前記複数の負荷の何れかが短絡したとき、前記電源回路が給電動作を継続している間だけオフ動作する電界効果型のトランジスタである過電流検出・遮断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばインクジェットプリンタのような電子装置に適用が可能な過電流検出・遮断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インクジェットプリンタのような電子装置において、複数の負荷の何れかに短絡が生じると、電源回路と該負荷との間の給電線路に接続されたヒューズが過電流により溶断して該負荷への給電を遮断する、例えば図１に記載の回路構成を持つ電子装置がある。図１の回路構成では、給電線路９において、最も電源回路１寄りには最も電流容量の大きい負荷Ａが、最も電源回路１から離れた位置には最も電流容量の小さい負荷Ｃが、負荷Ａと負荷Ｃとの中間の位置には電流容量が負荷Ａと負荷Ｃとの間の大きさの負荷Ｂが、夫々接続されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、図１に記載の回路構成では、負荷Ａに対応して給電線路９の最も電源回路１寄りに接続されるヒューズ３には、最も溶断電流の大きいものが、負荷Ｃに対応して給電線路９の最も電源回路１から離れた位置に接続されるヒューズ７には、最も溶断電流の小さいものが、夫々用いられる。また、負荷Ｂに対応して給電線路９の上記ヒューズ３、及びヒューズ７の接続位置の中間に接続されるヒューズ５には、溶断電流の大きさがヒューズ３の溶断電流の大きさとヒューズ７の溶断電流の大きさとの中間の大きさを持つものが用いられる。
【０００４】
そのため、例えば負荷Ｃに短絡が生じた場合には、ヒューズ７が過電流によって溶断するので、負荷Ｃに対する電源回路１からの給電だけが遮断される。しかし、例えば負荷Ｂに短絡が生じた場合には、負荷Ａに対しては電源回路１からの給電が継続されるものの、ヒューズ５が過電流によって溶断して負荷Ｂに対する電源回路１からの給電が遮断されてしまうと、ヒューズ７が溶断したか否かとは無関係に（つまり、負荷Ｃに短絡が生じたか否かとは無関係に）、負荷Ｂに対する給電遮断と同時に負荷Ｃへの給電も遮断されてしまうという問題がある。
【０００５】
また、例えば負荷Ａに短絡が生じた場合には、ヒューズ３が過電流によって溶断して負荷Ａに対する電源回路１からの給電が遮断されるが、負荷Ａへの給電が遮断されてしまうと、ヒューズ５、及びヒューズ７が溶断したか否かとは無関係に（つまり、負荷Ｂ、及び負荷Ｃに短絡が生じたか否かとは無関係に）、負荷Ａに対する給電遮断と同時に負荷Ｂ、及び負荷Ｃへの給電も遮断されてしまうという問題がある。
【０００６】
また、ヒューズは一旦溶断すると修理に手間がかかる上、価格が高いために、ヒューズの多く使用すると装置のコスト高を招来するという問題もある。
【０００７】
更には、上記電子装置の組立て時に、例えば負荷Ａを接続すべき箇所に、誤って負荷Ｃを接続したような場合には、負荷Ｃの電流容量を超える大電流が電源回路１からヒューズ３を通じて負荷Ｃに流れることで負荷Ｃが焼損するなどの回路部品の破損を招来する虞もあった。
【０００８】
従って本発明の目的は、装置の組立て時に、該装置を構成する回路部品を誤って接続したような場合でも、それにより回路部品等が破損することがなく、且つ、低コストの過電流検出・遮断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に従う過電流検出・遮断装置は、電源回路からの給電によって駆動する複数の負荷と、上記複数の負荷の何れかが異常になったことに起因してオン動作し、所定の電圧信号を出力するスイッチング手段と、上記スイッチング手段から上記電圧信号が入力されたとき、上記複数の負荷の何れかに上記電源回路から過電流が流れたものと判断して、上記電源回路から上記各負荷への給電を遮断する遮断手段と、を備える。
【００１０】
本発明に係る好適な実施形態では、上記スイッチング手段が、上記電源回路から上記各負荷への給電が継続されている間、オン動作状態を維持して上記電圧信号の出力を継続する。
【００１１】
上記とは別の実施形態では、上記スイッチング手段が、上記複数の負荷の何れかが異常になったとき、その異常によってベース―エミッタ電圧が上昇することによりオン動作するトランジスタ、又はＦＥＴなどのスイッチング素子を備える。
【００１２】
また、上記とは別の実施形態では、上記スイッチング手段が、上記複数の負荷の何れかが異常になったとき、その異常によってベース―エミッタ電圧が上昇することによりオン動作するＰＮＰ型のトランジスタと、ベース電位がそのＰＮＰ型のトランジシタからの出力によって上昇することでオン動作するＮＰＮ型のトランジスタと、を含み、上記ＰＮＰ型のトランジスタと、上記ＮＰＮ型のトランジスタとで、上記電源回路から上記各負荷への給電が継続されている間、上記電圧信号の出力を継続する自己保持回路を構成する。
【００１３】
更に、上記とは別の実施形態では、上記スイッチング手段が、上記電源回路と上記各負荷との間に介在し、上記複数の負荷の何れかが短絡したとき、上記電源回路が給電動作を継続している間だけオフ動作する電界効果型のトランジスタである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、装置の組立て時に、該装置を構成する回路部品を誤って接続したような場合でも、それにより回路部品等が破損することがなく、且つ、低コストの過電流検出・遮断装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を、図面により詳細に説明する。
【００１６】
図２は、本発明の一実施形態に係る過電流検出・遮断装置の回路構成を示す図である。
【００１７】
この過電流検出・遮断装置は、図２に示すように、電源回路１１と、コントローラ１３と、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、抵抗Ｒ３と、負荷Ａ、負荷Ｂ、負荷Ｃと、スイッチングトランジスタＱ１とを備える。
【００１８】
抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、及び抵抗Ｒ３は、電源回路１１寄りに抵抗Ｒ１、次に抵抗Ｒ２、そして最もアース寄りに抵抗Ｒ３の順で互いに直列に接続されている。即ち、上記３つの抵抗Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３で抵抗の直列体を形成している。抵抗Ｒ１は、その一方の端子が、電源回路１１の出力端子に対してスイッチングトランジスタＱ１（のエミッタ端子）と並列に接続されており、その他方の端子には、負荷Ａの一方の端子と抵抗Ｒ２の一方の端子とが夫々並列に接続されている。次に、抵抗Ｒ２は、その一方の端子が、上記のように、抵抗Ｒ１の他方の端子に対して負荷Ａの一方の端子と並列に接続されており、その他方の端子には、負荷Ｂの一方の端子と抵抗Ｒ３の一方の端子とが夫々並列に接続されている。更に、抵抗Ｒ３は、その一方の端子が、上記のように、抵抗Ｒ２の他方の端子に対して負荷Ｂの一方の端子と並列に接続されており、その他方の端子には、負荷Ｃの一方の端子とスイッチングトランジスタＱ１（のベース端子）とが夫々並列に接続されている。
【００１９】
ここで、電源回路１１から電源電圧VDDが印加されたとき、電源回路１１から抵抗Ｒ１を通じて負荷Ａに流れる電流の大きさは、0.6V／Ｒ１で表される。また、同じく電源回路１１から電源電圧VDDが印加されたとき、電源回路１１から抵抗Ｒ１、及び抵抗Ｒ２を通じて負荷Ｂに流れる電流の大きさは、0.6V／（Ｒ１＋Ｒ２）で表される。更に、同じく電源回路１１から電源電圧VDDが印加されたとき、電源回路１１から抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、及び抵抗Ｒ３を通じて負荷Ｃに流れる電流の大きさは、0.6V／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３）で表される。
【００２０】
よって、抵抗Ｒ１には、該抵抗Ｒ１に対応する負荷である負荷Ａに流れる電流の大きさ（負荷Ａの電流容量）に見合った抵抗値を持つ素子が、選定されて用いられる。また、抵抗Ｒ２には、該抵抗Ｒ２と上記抵抗Ｒ１とに対応する負荷である負荷Ｂに流れる電流の大きさ（負荷Ｂの電流容量）に見合った抵抗値を持つ素子が、選定されて用いられる。更に、抵抗Ｒ３には、該抵抗Ｒ３にと、上記抵抗Ｒ１、Ｒ２とに対応する負荷である負荷Ｃに流れる電流の大きさ（負荷Ｃの電流容量）に見合った抵抗値を持つ素子が、選定されて用いられる。
【００２１】
なお、上記0.6Vとは、スイッチングトランジスタＱ１がターンオンする（つまり、非導通状態から導通状態に切り替わる）ための電圧であるスイッチングトランジスタＱ１のエミッタ〜ベース間電圧Veb（＝−Vbe）のことである（本実施形態では、スイッチングトランジスタＱ１がＰＮＰ型のトランジスタであるため、「Veb」になる）。
【００２２】
負荷Ａ、負荷Ｂ、及び負荷Ｃについては、それら各負荷（Ａ、Ｂ、Ｃ）の他方の端子が、何れもアースされている。上述した回路構成では、３つの負荷Ａ、Ｂ、Ｃのうちで、電流容量の最も小さい負荷が電源回路１１から最も離れた位置に接続される（電源回路１１と負荷との間に接続される抵抗素子の数が最も多く、従ってそれらの合成抵抗値が最大になるからである）。これとは逆に、電流容量の最も大きい負荷が、電源回路１１から最も近い位置に接続される（電源回路１１と負荷との間に接続される抵抗素子の数が最も少なく（１個）、従ってその抵抗値も最小になるからである）。
【００２３】
本実施形態では、負荷Ａが電流容量の最も大きい負荷であるので、電源回路１１から最も近い位置に接続され、負荷Ｃが電流容量の最も小さい負荷であるので、電源回路１１から最も離れた位置に接続される。負荷Ｂについては、電流容量の大きさが負荷Ａの電流容量よりも小さく、且つ、負荷Ｃの電流容量よりも大きいので、負荷Ａと、負荷Ｃとの間の位置に接続される。
【００２４】
スイッチングトランジスタＱ１には、図から明らかなように、例えばＰＮＰ型のトランジスタ素子が採用されている。スイッチングトランジスタＱ１は、上述したように、そのエミッタ端子が電源回路１１の出力端子に対して、抵抗Ｒ１の一方の端子と並列に接続されていると共に、そのベース端子が抵抗Ｒ３の他方の端子に対して、負荷Ｃの一方の端子と並列に接続されている。更に、スイッチングトランジスタＱ１は、そのコレクタ端子が、コントローラ１３の入力端子に接続されている。
【００２５】
スイッチングトランジスタＱ１は、例えば上記負荷Ａ、Ｂ、Ｃの何れかが短絡したことで、電源回路１１側から該短絡が生じた負荷（Ａ、Ｂ、Ｃの何れか）に過電流が流れることによって上記Vebが略0.6Vに達するとターンオンする。これにより、スイッチングトランジスタＱ１は、コレクタ端子からコントローラ１３に、所定の論理レベル信号（電圧信号）を出力して、コントローラ１３に、負荷側に過電流が生じた旨を報知する。
【００２６】
コントローラ１３は、その入力端子が、上記のように、スイッチングトランジスタＱ１のコレクタ端子に接続されていると共に、その出力端子が、電源回路１１に接続されている。コントローラ１３は、スイッチングトランジスタＱ１のコレクタ端子から上記所定の論理レベル信号を入力すると、負荷（Ａ、Ｂ、Ｃ）側に短絡が生じたものと判断する。そして、電源回路１１に対し、負荷（Ａ、Ｂ、Ｃ）側への給電を停止させるため、給電停止を指令する所定の論理レベル信号を出力する。これにより、電源回路１１から負荷（Ａ、Ｂ、Ｃ）側への給電が停止される。
【００２７】
上記構成において、電源回路１１から各抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を通じて各負荷（Ａ、Ｂ、Ｃ）に対し、電源電圧VDDが給電されている状態で、例えば負荷Ｃに短絡が生じたとすると、電源回路１１から抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、及び抵抗Ｒ３を通じて負荷Ｃに過電流が流れる。これにより、スイッチングトランジスタＱ１のベース（端子の）電位も0Vに低下するので、スイッチングトランジスタＱ１のVebが略0.6Vになって、スイッチングトランジスタＱ１がターンオンする。そして、スイッチングトランジスタＱ１のコレクタ端子からコントローラ１３に対して所定の論理レベル信号を出力することで、負荷側に過電流が生じた旨を報知する。
【００２８】
電源電圧VDDが給電されている状態で、例えば負荷Ｂに短絡が生じた場合には、電源回路１１から抵抗Ｒ１、及び抵抗Ｒ２を通じて負荷Ｂに過電流が流れる。これにより、電源回路１１から抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、及び抵抗Ｒ３を通じて負荷Ｃに供給されていた電圧も0Vになるので、スイッチングトランジスタＱ１のベース（端子の）電位も0Vに低下し、スイッチングトランジスタＱ１がターンオンする。負荷Ｂに替わって負荷Ａに短絡が生じた場合にも、負荷Ｂ、負荷Ｃに供給されていた電圧が0Vになるので、スイッチングトランジスタＱ１のベース（端子の）電位も0Vに低下し、スイッチングトランジスタＱ１がターンオンする。
【００２９】
以上説明したように、本発明の一実施形態によれば、過電流の検出・遮断を、電源回路と負荷とを接続する給電線路にヒューズを設けて、該ヒューズの溶断によって行うのではなく、各負荷に過電流が流れたか否かを、コントローラ１３が上述したスイッチングトランジスタＱ１などの半導体スイッチング素子のオン／オフ動作により検知して、電源回路１１の駆動を停止するようにしたので、高価なヒューズを使用しなくても、負荷に流れる過電流の検出、及び遮断が行える。そのため、過電流によって溶断したヒューズを新品と交換して接続し直す手間が不要であり、また、高価なヒューズを数多く使用しなくて済むので、装置の低コスト化を図ることも可能になった。
【００３０】
更には、装置の組立て時に、例えば負荷Ａを接続すべき箇所に、誤って負荷Ｃを接続したような場合にも、過電流によって負荷Ｃが焼損するなどの回路部品の破損を招来する虞もなくなった。
【００３１】
図３は、本発明の一実施形態の変形例に係る過電流検出・遮断装置の回路構成を示す図である。
【００３２】
本変形例は、図３に示すように、図２で示した回路構成に、新たにＮＰＮ型のトランジスタであるスイッチングトランジスタＱ２と、電界効果型のトランジスタ（ＦＥＴ）であるスイッチングトランジスタＱ３と、抵抗Ｒ４とを付加した点で、図２で示した回路構成と相違する。その他の構成については、図２で示したものと同様であるので、図３において、図２で示した物と同一物には同一符号を付してそれらの詳細な説明を省略する。
【００３３】
図３において、スイッチングトランジスタＱ１と、スイッチングトランジスタＱ２とは、スイッチングトランジスタＱ１のベース端子にスイッチングトランジスタＱ２のコレクタ端子が、スイッチングトランジスタＱ１のコレクタ端子にスイッチングトランジスタＱ２のベース端子が、夫々接続されることにより、自己保持回路１５を構成する。スイッチングトランジスタＱ３は、そのドレイン端子が電源回路１１の出力端子に対し、スイッチングトランジスタＱ１のエミッタ端子と並列に接続されており、そのソース端子が抵抗Ｒ１側に接続されていると共に、そのゲート端子が抵抗Ｒ４を通じてアースされている。スイッチングトランジスタＱ３は、ゲート端子の電位が所定値に達するまで導通状態を保持する。なお、抵抗Ｒ４には、スイッチングトランジスタＱ２のコレクタ端子も接続されている。
【００３４】
上記構成において、電源回路１１から各抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を通じて各負荷（Ａ，Ｂ、Ｃ）に対し、電源電圧VDDが給電されている状態で、例えば負荷Ｃに短絡が生じたとすると、電源回路１１から抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、及び抵抗Ｒ３を通じて負荷Ｃに過電流が流れる。これにより、スイッチングトランジスタＱ１のベース（端子の）電位（、及びスイッチングトランジスタＱ２のコレクタ（端子の）電位）も0Vに低下するので、スイッチングトランジスタＱ１のVebが略0.6Vになって、スイッチングトランジスタＱ１がターンオンする。スイッチングトランジスタＱ１がターンオンすることにより、電源回路１１より供給される電流が、スイッチングトランジスタＱ１のエミッタ端子からコレクタ端子を通じてスイッチングトランジスタＱ２のベース端子に流れ込む。
【００３５】
これにより、スイッチングトランジスタＱ２のベース（端子の）電位が上昇してスイッチングトランジスタＱ２のベース〜エミッタ間電圧（Vbe）が略0.6Vに達することでスイッチングトランジスタＱ２がターンオンする。スイッチングトランジスタＱ２がターンオンすることにより、スイッチングトランジスタＱ１のベース端子からスイッチングトランジスタＱ２のコレクタ端子側に電流が流れるので、スイッチングトランジスタＱ１はターンオン状態を継続する。スイッチングトランジスタＱ１がターンオン状態を継続することで、スイッチングトランジスタＱ２もターンオン状態を継続する。
【００３６】
上述した自己保持回路１５による自己保持状態は、コントローラ１３によって電源回路１１から負荷（Ａ，Ｂ，Ｃ）側への給電が停止されるまでの間、継続される。スイッチングトランジスタＱ２がターンオンしていることにより、スイッチングトランジスタＱ２のコレクタ端子から抵抗Ｒ４に流れ込む電流によって抵抗Ｒ４における電圧降下、即ち、スイッチングトランジスタＱ３のゲート電位が上昇して所定値に達すると、それまで導通状態であったスイッチングトランジスタＱ３がターンオフする。
【００３７】
これにより、電源回路１１から負荷（Ａ、Ｂ、Ｃ）側への給電が遮断される。スイッチングトランジスタＱ３のターンオフは、コントローラ１３が電源回路１１の駆動を停止させることにより、自己保持回路１５による自己保持状態を解除して、スイッチングトランジスタＱ２のコレクタ端子からの抵抗Ｒ４への電流の流れ込みを遮断するまでの間継続される。
【００３８】
本変形例においても、上述した本発明の一実施形態におけると同様の効果を奏し得る。
【００３９】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、これは本発明の説明のための例示であって、本発明の範囲をこの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、他の種々の形態でも実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】従来の過電流検出・遮断装置の回路構成を示す図。
【図２】本発明の一実施形態に係る過電流検出・遮断装置の回路構成を示す図。
【図３】本発明の一実施形態の変形例に係る過電流検出・遮断装置の回路構成を示す図。
【符号の説明】
【００４１】
１１  電源回路
１３  コントローラ
Ａ、Ｂ、Ｃ  負荷
Ｑ１  （ＰＮＰ型の）スイッチングトランジスタ
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３  抵抗
【図１】
2005287266.tif 000003
【図２】
2005287266.tif 000004
【図３】
2005287266.tif 000005