JPS6152104A - 負荷電力制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は負荷電力制御回路に関し、特に負荷への電力制
御を行う制御素子が破壊され、導通状態になった場合に
、負荷への電力供給を遮断する負荷電力制御回路に関す
る。

〔従来技術〕

一般に定着ヒータを有する複写機においては、サーミス
タ断線、トライアック、５ＳＲ（ソリッドステートリレ
ー）静の制御素子の導通破壊及び制御系の不良等により
、定着ヒーメ制御が不能になった場合、定着ヒータが過
熱し、周辺部材の溶Ｍあるいは発煙、発火の恐れもあシ
、大変危険である。このため通常、定着ヒータ過熱保淳
のために、温度ヒユーズやサーマルプロテククを定着ヒ
ータと直列Ｋｔ１人し、定着ローラ近傍等に設けている
が、温度ヒユーズ等の故障率は高く、時として働かない
場合もあるばかりか、温度ヒユーズが設定温度に達して
切れたとしても、その時は定着ロー２あるいけ分離ツメ
が溶解し、定着器を交換しなければならなかった。また
、紙が定着ローラに巻きついだ状態で定着ヒータ制御不
能になった場合、温度ヒユーズ設定温度に達するまでに
紙が燃える場合もあシ、もつと安全な保護回路が要望さ
れていた。

その中で、サーミスタ断線に対してはサーミスタ断線検
知回路、ＯＰｕの暴走に対しては、暴走検知回路等を付
加することにより対策をたてているが、トライアック、
ＳＳＲ等の制御素子に対しては、瞬時電流の大きい負荷
を制御することもあって、故障率が高いにもかかわらず
、対策はたてられていなかった。

〔目的〕

本発明は、このような欠点を除去するもので、負荷への
電力供給を制御する制御素子の異常時の危険性を大幅に
削減し極めて安全性の高い負荷への電力供給制御を行う
ことが可能な負荷電力制御装置を提供することを目的と
する。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図及び第２図は本発明の一実施例を示す回路図であ
る。

第１図に示すように、１００ｖの交流電源に接続される
端子Ａ１．Ａ２間には定着ヒータＨ１に直列に温度ヒユ
ーズＦ’ｕ１、トライアックＴＲ工及び遮断用リレー接
点Ｒｙ１−ａが接続されている。

また、リレー接点Ｒｙ１−ａ及びトライアックＴＲ工の
両端には異常電圧吸収用スパーククエンチＦＪＱ、ｉ及
びＢＱ、２が接続される。

第２図において、１はホール素子で端子■には定電流素
子２及び可変抵抗器ＶＲ１が接続されている。また、端
子■にはオペアンプＯｐ、１の出力側が接続され、端子
■はオペアンプＯｐ、１の一入力端に接続されている。

また、オペアンプｏｐ、１の十入力側は接地されている
。さらにホール素子１の端子■はオペアンプＯｐ、２の
の十入力側に接続され、−入力端には抵抗Ｒ１７，Ｒ１
８が接続され、ホール素子の出力が１００倍程度となる
ようにその値が決められているウオペアンプＯｐ２の出
力側は抵抗Ｒ１９を介してコンパレータＣＯｍ、１の十
入力側に接続され、−個入力は接地している。

以上において、ツェナーダイオードｚＤ１〜ＺＤ５及び
トランジスタＱ、２．Ｑ、４．Ｑ５はそれぞれ同猶のも
のを使用し、以下ツェナーダイオードＺＤ１〜ＺＤ５（
Ｄ’）：ｒ−ｆ−電位をＶｚ、　Ｑ２．Ｑ４．Ｑ５のペ
ース、エミッタ間電位を”ＢＥとする。

定着ヒータの制御はトライブックＴＲ工を用いて、定着
ヒータ制御信号に基づき、全波及び半波通電の制御を行
なう様にしている。全波通電制御時は第２図ａの様にゼ
ロクロスと同期した正パルス波形の制御信号を出力して
いる。また、半波通電制御時は、第２図ａのパルスを１
個おきに出力している。いま、第２図ａの様に定着ヒー
タ制御パルスを出力した場合、トライアックＴＲＩのゲ
ートにパルスが印加され、定着ヒータＨ１け通電される
。（通常リレー接点Ｒｙ１−ａは閉じている。） このとき、第３図に示すように定着ヒータＩ（１のリー
ド線４を包み込む様にフェライトコア３を設置し、フェ
ライトコア５のギャップの中心にホール素子１を配設し
ている。ホール素子１には４つの端子があるが、端子■
、■間には定電流を流し、端子■、■間にホール電圧を
出力するようにしている、 また、コンパレータＣＱｍ、１の出力側にはプルアンプ
抵抗Ｒ２０及び抵抗Ｒ２１、Ｒ２２、トランジスタＱ６
よりなるスイッチング回路が接続されている。トランジ
スタＱ６の出力側には、抵抗Ｉｔ１０　、Ｒ１１、コン
デンアＣ２よりなる充放電回路及びツェナーダイオ−）
’　Ｚｎ２、抵抗Ｒ１２，Ｒ１３、トランジスタＱ４　
よりなるスイッチング回路が接続されている。一方、ヒ
ータ制御信号は抵抗Ｒ１、Ｒ２、トランジスタｑ１のス
イッチング回路に接続され、さらに、）ランジスタＱ１
の出力側には、抵抗Ｒ３，Ｒ４、コンデンサＣ１からな
る充放電回路、及びツェナーダイオードＺＤ１　、抵抗
Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８、トランジスタＱ、２　、Ｑ３
よりなるコンデンサＣ３への電流供給回路が接続されて
いる。また、前記トランジスタＱ４の出力側には、抵抗
Ｒ９，Ｒ１４、コンデンサ０３による充放電回路及ヒツ
：ｒ−ｆ−タイオートＺＤ３、抵抗Ｒ１５、Ｒ１６、ト
ランジスタＱ５よりなるスイッチング回路が接続され、
トランジスタＱ５の出力側にヒユーズ抵抗ＦＲ１とリレ
ーＲｙ１及び逆電圧防止用ダイオードＤ２が接続されて
いる。

定電施工０２は例えばアナログ・デバイセズ社のＡＤ５
８０を使用し、可変抵抗器ＶＲ１を調整することにより
、端子■、■間に流す一定電流ＩＣを決定することがで
きるつＡＤ５８０の場合はＩＣ＝　２．５　Ｘ　１０５
／ＶＲ１＋　１　　（ｍＡ）で決定される。

オペアンプＯｐｉはホール素子１に生じる同相電圧を除
去するために、端子■を接地電位（Ｏｖ）と同電位にな
るように制御している。ホール電圧ｖＨはＶＨ＝に、Ｉ
ｃ、Ｂ　（ｍＶ）　テある。ココでＫは積感度とも呼ば
れ、ホール素子の種類により決定される定数である（単
位はｍＶ／ｍＡ　、ＫＧで表わされる）。また、Ｂはホ
ール素子の半導体片に直角に加わる磁界である（単位は
ＫＧ）。このホール電圧ｖＨは端子■、■間に生じるが
、端子■は０電位であるので、端子■の電位がそのオま
ホー／Ｌ／電圧ｖＨとなる。ホール電圧ｖＨはオペアン
プＯｐ２により１００倍程度に増幅される。この電圧波
形は第４図りとほぼ同波形になるが、コンパレータＣａ
ｍ、　１で０電位と比較することにより、第２図ｄのよ
うな波形となる。

コンパレータＯｏｍ、１の出力は、抵抗Ｒ２０、Ｒ２１
。

Ｒ２２及びトランジスタＱ、６のスイッチング回路によ
り反転され、抵抗Ｒ１０，Ｒ１１、コンデンサＣ２の充
放電回路により、平滑化される。

咬だ、このときツェナーダイオードＺＤ２のツェナー電
位（ＶＺ）とトランジスタＱ４のペース、エミッタ間電
位（ＶＢｖ）を加えた電位（Ｖｚ＋ｖＢ、　）にコンデ
ンサＣ２の端子電圧ｅの電位が達するまで、トランジス
タＱ、　４０ベースに電流が流れ込まないため、トラン
ジスタＱ４はＯＮＬないが、ｅの電位が（ＶＺ＋ＶＩ１
１）に達すると、トランジスタＱ４はＯＮする。捷た、
ヒータ制御信号ａけ、トランジスタＱ１を介して抵抗Ｒ
１１、Ｒ４、コンデンサＣ１よりなる充放電回路によυ
、第２図すの様に平滑化され、先に説明した如く、コン
デンサＣ１端子電圧すの電位が（ｖ２＋ＶＢｚ）に達す
るとトランジスタＱ、２はＯＮする。トランジスタＱ２
がＯＮすると、トランジスタＱ３もＯＮする。すなわち
、ヒータ制御パルスが出力されている間はトランジスタ
Ｑ３がＯＦＦ　しているため、トランジスタＱ４がＯＮ
　、　ＯＦＦどちらでもコンデンサＣ５は充電されるこ
とがないが、定着ヒータ制御パルスが出力されていない
時に、トランジスタＱ４がＯＦＦ　、すなわち定着ヒー
タが導通している時は、コンデンサＣ５の充電が行なわ
れる。また、ヒータ制御パルスが出力されていない時に
、トランジスタＱ３がＯＮ　した場合、すなわち定着ヒ
ータが非導通の時（正常状態）は、トランジスタＱ４オ
ンでコンデンサＣ３は放電が行なわれる。コンデンサＣ
３の端子電圧ｆの電位は正常時であっても、信号の遅れ
等の関係で、コンデンサ０３の充電が行なわれ、第２図
ｆに示す波形の如く、定着ヒータ制御パルス出力の前後
で、コンデンサＣ３の電位が上昇することがあるが、ｆ
電位が（Ｖｚ＋ｖＢＫ　）以上にならない限シ、トラン
ジスタＱ５はＯＮ　ｌ、ない。

しかし、トライアックＴＲ工が導通破壊し、定着ヒータ
制御パルスを出力していないにもかかわらず、定着ヒー
タが導通状態になってしまった場合は、コンデンサＣ３
が徐々に充電され、一定時間後に、（ｖｚ＋Ｖ−ｎｘ）
以上の電位になるため、トランジスタＱ５がＯＮ　Ｌ、
リレーＲＹ１の入力端をほぼ同電位にすることにより、
接点Ｒｙ１−ａを開き、定着ヒータを遮断する。また、
このときヒユーズ抵抗ＦＲ，１に定格電力の数十倍の電
力がかかるため、ヒユーズ抵抗ＦＲ，１が溶断する。

これにより定着ヒータ遮断の状態を保持し、一旦電源ス
イッチＯＦＦ後に再度ＯＮＩ、、た場合でも定着ヒータ
は遮断した一！まとなるため安全である。

この様に、定着ヒータ制御信号と、定着ヒータを流れる
電流をホール素子等の磁気センサーを用いて検知した信
号とを比較することにより少なくともトライブック、Ｓ
ＳＲ等の制御素子の導通破壊を検出し、定着ヒータを強
制遮断するとともに、その状態を保持することにより、
定着ヒータの過熱による幣害及び危険性を大幅に削除す
ることを可能にしている。

尚、前記実施例においては、全波半波通電による制御方
式をとったため、ヒータ制御波形をゼロクロスに同期し
たパルス波形にしているが、全波通電のみによる制御方
式ならば、例えばヒータＯＦ’Ｆのとき１１″、ヒータ
ＯＮでＯ１′を出力するようなレベルによる制御波形で
もよく、この場合、トランジスタＱ２のペースＫｍ接制
御信号を入力すればよい。

また、前記実施例ではヒユーズ抵抗を用いて、異常時に
ヒータの遮断を保持するようにしているが、リレーＲｙ
１にラッチングリレー等を用いてヒータ遮断の保持を行
なう様にしてもよく、ヒユーズ抵抗の代わりにブレーカ
、ヒユーズ等の遮断保持手段を用いてもよい。

さらに、前記実施例では異常時に定着ヒータを遮断する
構成であったが、定着ヒータ以外の例えば駆動モータや
照明ランプ等を同時に遮断又、前記実施例では定着ヒー
タへの電力制御の場合を例にとシ説明したが、本発明は
定着ヒータに限るものでなく、他のヒータ、ランプ等の
、負荷への電力制御を行うものについても応用可能なも
のである。

〔効果Ｊ 以上のように、本発明によれば負荷電力制御信号と負荷
電流により生じる磁界に応じた信号とを比較することに
より、負荷への電力供給を制御する制御素子の異常が検
知でき、それによキ る危険性を大＠に削減し、極めて安全性の負荷電力制御
を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の実施例における回路図、
第３図はホール素子の設置位置を説明するための図、第
４図は水元、明の説明を行なうためのタイミング図であ
る。 １・・・ホール素子 ２・・・定電施工Ｃ ３・・・フェライトコア ４　・・・定着ヒータリードθ Ｒ１−Ｒ２２・・・抵抗 ０１〜Ｃ３・・・コンデンサ ｚＤ１〜ＺＤ３・・・ツェナーダイオードＤＩ、Ｄ２　
・・・ダイオード ＤＢｌ・・・ダイオードブリッジ Ｑ、１〜Ｑ６　・・・トランジスタ Ｏｐ、ｉ−〇ｐ、２・・・オペアンプ Ｃｏｍ１　・・・コンパレータ ＶＲｌ　・・・可変抵抗器 ＦＲｌ　・・・ヒユーズ抵抗

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）負荷電力制御信号に基づき負荷に供給される電力
   を制御するための制御素子、前記負荷に流れる負荷電流
   より生ずる磁界を検知する検知回路、負荷電力制御信号
   と、前記検知回路により検知される負荷電流に応じた信
   号とを比較し、各々の関係が通常生じない状態になつた
   場合には負荷電力を遮断する制御回路を有することを特
   徴とする負荷電力制御回路。
2. （２）前記制御回路は遮断状態を保持するための素子を
   備えたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の負
   荷電力制御回路。
3. （３）前記制御回路は負荷電力信号がオフ信号であるに
   もかかわらず、負荷が通電していた場合にのみ負荷を遮
   断することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の負
   荷電力制御回路。