JP6365488B2 - Electrical equipment - Google Patents
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Description
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。 The present invention relates to an electrical apparatus such as an MFP having a fixing device that thermally fixes a toner image onto a recording sheet.
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。
As shown in FIG. 4, the electrical apparatus 1 such as an image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile machine, or a multifunction machine includes a
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。
The
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。 A commercial AC power supply AC is connected to the AC input terminals ACL and ACN of the rectifier circuit DB having a diode bridge configuration, and the AC voltage input from the commercial AC power supply AC is full-wave rectified and output from the rectifier circuit DB. A smoothing capacitor C1 is connected between the rectified output positive terminal and the rectified output negative terminal of the rectifier circuit DB. Further, the rectified output negative terminal of the rectifier circuit DB is connected to the ground terminal. As a result, a DC voltage obtained by rectifying and smoothing the commercial AC power supply AC using the rectifier circuit DB and the smoothing capacitor C1 is obtained.
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。
The power supply control IC 31 incorporates a control circuit for performing on / off control of a switching element Q1 such as a power MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor). The power
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。
A smoothing capacitor C2 is connected between both terminals of the secondary winding S of the transformer T via a rectifier diode D1. The voltage induced in the secondary winding S of the transformer T is rectified and smoothed by the rectifying diode D1 and the smoothing capacitor C2. Then, the inter-terminal voltage of the smoothing capacitor C2 is output as the output voltage Vo from the power supply output terminals T3a and T3b, and is supplied to the
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。
In an image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile machine, or a multifunction machine, a plurality of models having different printing speeds are prepared, and a common
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。 However, in a model with a small load, even if a part of the output is short-circuited due to a machine abnormality, the current Id does not rise up to the overcurrent detection point, and the partial short-circuit state may continue and cause damage. The same can be said for the same model because the load is reduced under high temperature conditions.
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。
Patent Document 1 discloses a technique for setting an overcurrent detection point suitable for a standby state, an operation state, and a load current at the start of operation, and
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。 An object of the present invention is to solve the above problems and to provide an electric device that can reliably detect a state such as a partial short circuit even in a model with a small load.
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。
The electrical device of the present invention is an electrical device having a power supply unit that generates power by on / off control of a switching element, and a main body that operates by the power supplied from the power supply unit, and the power supply unit includes the switching unit. A control circuit that performs on / off control of an element; and a current output terminal that outputs a current flowing through the switching element; and the main body is connected to the current output terminal of the power supply unit and flows through the switching element And an overcurrent detection circuit that is connected between the current input terminal and the ground terminal and converts a current flowing through the switching element into a voltage signal using a resistor. The control circuit is configured to detect the voltage signal detected by the overcurrent detection circuit as a preset overcurrent value. Upon reaching the cement, to limit the power supplied to the main body portion, an overcurrent detecting circuit of the main body portion, comprises a thermistor having a connected positive temperature characteristic between the ground terminal and the current input terminal It is characterized by doing .
Et al is in electrical equipment of the present invention, the overcurrent detection circuit of the main body portion, the connected between the current input terminal and the ground terminal, the resistance value comprises a modifiable current detecting variable resistor May be.
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。 According to the present invention, even when a common power supply unit is used for models with different loads, the overcurrent detection point can be apparently changed in conjunction with the load fluctuation due to the model difference, and the model with a small load Even so, there is an effect that a state such as a partial short circuit can be reliably detected.
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。 Next, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
(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。
(First embodiment)
An
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。
The
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。 A commercial AC power supply AC is connected to the AC input terminals ACL and ACN of the rectifier circuit DB having a diode bridge configuration, and the AC voltage input from the commercial AC power supply AC is full-wave rectified and output from the rectifier circuit DB. A smoothing capacitor C1 is connected between the rectified output positive terminal and the rectified output negative terminal of the rectifier circuit DB. Further, the rectified output negative terminal of the rectifier circuit DB is connected to the ground terminal. As a result, a DC voltage obtained by rectifying and smoothing the commercial AC power supply AC using the rectifier circuit DB and the smoothing capacitor C1 is obtained.
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。
The power supply control IC 31 incorporates a control circuit for performing on / off control of a switching element Q1 such as a power MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor). The power
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。
The current output terminal T3c of the
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。
By turning on / off the switching element Q1, the power applied to the primary winding P of the transformer T is transmitted to the secondary winding S of the transformer T. The overcurrent detection circuit 22 detects the current Id flowing through the switching element Q1, that is, the current Id input from the current input terminal T2c as a voltage signal. The voltage signal detected by the overcurrent detection circuit 22 is input to the power
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。
A smoothing capacitor C2 is connected between both terminals of the secondary winding S of the transformer T via a rectifier diode D1. The voltage induced in the secondary winding S of the transformer T is rectified and smoothed by the rectifying diode D1 and the smoothing capacitor C2. The inter-terminal voltage of the smoothing capacitor C2 is output as the output voltage Vo from the power supply output terminals T3a and T3b, and is supplied to the
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。
At the same temperature, the resistance of the overcurrent detection circuit 22, that is, the combined resistance of the thermistor TH1 connected in parallel with the current detection resistor R2, is smaller in the model with the
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。 Further, the thermistor TH1 uses a PTC (Positive Temperature Coefficient) having a positive temperature characteristic in which the resistance increases as the temperature increases. Therefore, the voltage signal detected by the overcurrent detection circuit 22 is larger at a high temperature than at a low temperature even if the current Id flowing through the switching element Q1 is the same. Accordingly, when the overcurrent detection point to be compared with the voltage signal is constant, the high temperature overcurrent detection point is apparently smaller than the low temperature overcurrent detection point as shown in FIG. In other words, the overcurrent detection point apparently fluctuates in conjunction with load fluctuations due to temperature differences, so even if the temperature is high and the load is small, it is possible to reliably detect a state such as a partial short-circuit and use it more safely .
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。
As described above, the first embodiment is an
With this configuration, by changing the resistance value of the overcurrent detection circuit 22 according to the model load, even if the common
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。
Furthermore, in the first embodiment, the overcurrent detection circuit 22 of the
With this configuration, the overcurrent detection point can be apparently changed in conjunction with the load change due to the temperature difference.
(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。
(Second Embodiment)
In the second embodiment, referring to FIG. 3, the
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。
As described above, in the second embodiment, the
With this configuration, the
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。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it is obvious that the embodiments can be appropriately changed within the scope of the technical idea of the present invention. In addition, the number, position, shape, and the like of the constituent members are not limited to the above-described embodiment, and can be set to a number, position, shape, and the like that are suitable for implementing the present invention. In each figure, the same numerals are given to the same component.
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
DESCRIPTION OF
AC commercial AC power supply C1, C2 smoothing capacitor D1 rectifier diode DB rectifier circuit R1, R2 current detection resistor R3 current detection variable resistor Q1 switching element T transformer T2a, T2b power input terminal T2c current input terminal T3a, T3b power output terminal T3c current output Terminal TH1 Thermistor
Claims (2)
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。 An electric device having a power supply unit that generates electric power by on / off control of a switching element, and a main body that operates by electric power supplied from the power supply unit,
The power supply unit is
A control circuit for performing on / off control of the switching element;
A current output terminal for outputting a current flowing through the switching element;
The main body is
A current input terminal connected to the current output terminal of the power supply unit, to which a current flowing through the switching element is input;
An overcurrent detection circuit which is connected between the current input terminal and the ground terminal and converts a current flowing through the switching element into a voltage signal by a resistor;
When the voltage signal detected by the overcurrent detection circuit reaches a preset overcurrent point, the control circuit of the power supply unit limits power supplied to the main body ,
The overcurrent detection circuit of the main body includes an electrical device having a positive temperature characteristic connected between the current input terminal and the ground terminal .
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