专利名称：消耗零件及其识别装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及将安装在电气设备中的消耗零件识别为正规零件或规格外零件的装置。
背景技术：
电气设备有必要安装满足规定规格的消耗零件。这是因为，如果安装规格外的消耗零件，则电气设备不能正常工作或发生故障，或者无法安全使用。为了实现该目的，正在开发将安装在电气设备中的消耗零件识别为正规零件和规格外零件的系统。(参照专利文献1)(专利文献1)特开平5-198293号公报记载于该公报的消耗零件通过通信端子连接在电气设备上。如果消耗零件安装在电气设备中，则呼叫信号从电气设备通过通信端子转送到消耗零件。如果输入呼叫信号，则消耗零件将运算该信号而获得的处理数据通过通信端子输出到电气设备。电气设备判定从消耗零件输入的处理数据，识别消耗零件是正规零件还是规格外零件。
如上所述，识别消耗零件为正规零件还是规格外零件的系统，可以使规格外的消耗零件与正规消耗零件同样的输出处理数据。这是因为，检测通过通信端子的信号，可以检测出从电气设备输入到消耗零件的呼叫信号和从消耗零件输入到电气设备的处理数据。因此，一边制造规格外的消耗零件一边制作与正规消耗零件同样的输出处理数据的消耗零件，会发生用户将规格外的消耗零件错误地使用为正规的消耗零件的弊病。
该方式是通过将呼叫信号和处理数据复杂化，而可以更可靠地识别规格外的零件。但是，即使将呼叫信号和处理数据如何复杂化，呼叫信号与处理数据之间也存在一定的关系，如果特定该关系，则可以运算出相对于呼叫信号的处理数据。因此，即使将呼叫信号和处理数据如何复杂化，也无法在理想状态下识别规格外的零件。另外，若将呼叫信号和处理数据复杂化，则运算其的电路也变为复杂，有零件成本增加的缺点。因此，具有识别正规零件和规格外零件所需的零件成本增加的缺点。由于正规零件和规格外零件的识别与机器主体和消耗零件的原来动作没有关系，故尽可能地以低成本来可靠地识别规格外零件是重要的。
发明内容
本发明是为了解决上述的缺点为目的而开发的。本发明的重要目的在于，提供一种以极低的成本、可靠地识别正规零件和规格外零件，可以有效防止用户使用规格外消耗零件的消耗零件识别装置。
本发明的消耗零件的识别装置具备内置电子电路的机器主体1和可拆卸地连接在该机器主体1上的消耗零件2。消耗零件2内置有如果安装在机器主体1上并通电，则模拟值的电气特性连续变动的特性变动模拟元件5。机器主体1内置有向消耗零件2的特性变动模拟元件5通电的通电部3；和检测被该通电部3通电的特性变动模拟元件5的电气特性变动的检测部4。识别装置是在消耗零件2安装于机器主体1的状态下，机器主体1的检测部4检测出消耗零件2的特性变动模拟元件5的时效变动的电气特性，从检测出的电气特性，将消耗零件2识别为正规零件和规格外零件。
特性变动模拟元件5可以是将通电的时间作为参数而变化电气特性的元件；或是将通电的电流作为参数而变化电气特性的元件；或将通电状态下施加的电压作为参数而变化电气特性的元件；或如果通电就变化静电电容的元件、如果通电就变化电阻的元件；或是如果通电就变化电感的元件。
机器主体1的通电部3可以是在特性变动模拟元件5中通过一定电流的电路；或以时间为函数而变化向特性变动模拟元件5通电的电流的电路；或在特性变动模拟元件5中通过脉冲电流的电路；或变化向特性变动模拟元件5供给的电压的电路；或将一定电压向特性变动模拟元件5供给的电路。
机器主体1的检测部4可以时效地多次检测特性变动模拟元件5的电气特性。并且，检测部4可以检测特性变动模拟元件5的电阻的变化。
另外，将特性变动模拟元件5和分压电阻串联之后供给电力，来检测特性变动模拟元件5的电阻的变化。
另外，本发明的消耗零件是可拆卸地安装在内置电子电路的机器主体1上的消耗零件2，消耗零件2内置有如果安装在机器主体1上且被通电，则模拟值的电气特性连续变动的特性变动模拟元件5，在消耗零件2安装在机器主体1上的状态下，由机器主体1检测出消耗零件2的特性变动模拟元件5的时效变动的电气特性，从被检测的电气特性识别为正规零件。
本发明的消耗零件的识别装置具有极其低的成本、可靠地识别正规零件和规格外零件的特长。那是因为，本发明的识别装置是在消耗零件中安装如果通电则模拟值的电阻连续变动的特性变动模拟元件，用内置于机器主体的检测部检测该特性变动模拟元件的变动的电气特性，来识别正规零件和规格外零件的缘故。特性变动模拟元件不是数值处理而变化电气特性的元件。该特性变动模拟元件是若用内置于机器主体的通电部进行通电，则模拟值的电气特性时效地连续变化的元件。该特性变动模拟元件虽然在各种制造条件下可以特定电气特性变化的特性，但是，无法从电气特性特定制造条件。因此，即使检测出特性变动模拟元件的电气特性，也无法从这个制造出相同的特性变动模拟元件。特别是，本发明的识别装置不是利用点来检测特定条件的电气特性，而是检测电气特性变化的状态来识别正规零件和规格外零件，所以，即使检测出电气特性，也不能简单地制造相同特性的特性变动模拟元件。再有，由于本发明的识别装置是检测特性变动模拟元件的电气特性变化来识别正规零件和规格外零件，故其特性变动模拟元件有必要在特定的条件下制造，但由于只要制造条件相同就变为相同的电气特性，故可以以低价大量生产。没有必要构成数字电路等复杂的电路构成。因此，本发明的识别装置使用极其简单且低价的零件，并形成简单的电路构成，可以可靠地防止和正规零件同样地在规格外零件上安装的特性变动模拟元件。因此，本发明的识别装置具有可以有效防止用户使用规格外的消耗零件，放心、安全，可以一边可靠地防止机器的故障等一边正常使用的特长。
图1是本发明的一实施例的消耗零件识别装置的概略构成图。
图2是表示特性变动模拟元件的电气特性变化的一例的曲线图。
图3是表示将消耗零件作为组合电池的识别装置的一例的框图。
图4是表示通电部使流过特性变动模拟元件的电流变化的一例的曲线图。
图5是表示电阻相对于特性变动模拟元件的温度变化的一例的曲线图。
图6是识别装置识别消耗零件为正规零件和规格外零件的流程图。
图中1—机器主体，2—消耗零件，3—通电部，4—检测部，5—特性变动模拟元件，6—充电电源，7—充电控制电路，8—电源端子，9—通信端子，10—二次电池，11—保护电路。
具体实施例方式
下面，根据附图，说明本发明的实施例。但是，以下所示的实施例是用来具体化本发明的技术思想的消耗零件识别装置的示例，本发明并未将识别装置特定为以下的装置。
并且，本说明书将对应于实施例所示部件的号码，附记为「技术方案范围」和「用来解决问题的方法栏」中所示的部件，以便容易理解技术方案范围。但决不是将技术方案范围所示的部件特定为实施例的部件。
图1所示的消耗零件的识别装置具备内置电子电路的机器主体1和可拆卸地连接在该机器主体1的消耗零件2。消耗零件2是可拆卸地连接在该机器主体1上的零件，例如，可以是向电气设备供给电力的组合电池、或者安装在作为打印机的电气设备上的墨粉或墨盒等。但是，本发明不特定机器主体和消耗零件。消耗零件可以是所有可拆卸地连接于机器主体，如果使用一定时间就更换为新的零件。
机器主体1内置有向消耗零件2的特性变动模拟元件5通电的通电部3；和检测被该通电部3通电的特性变动模拟元件5的变动电气特性的检测部4。消耗零件2内置有如果安装在机器主体1且被通电部3通电，则模拟值的电气特性连续变动的特性变动模拟元件5。
安装在消耗零件2的特性变动模拟元件5可以使用以通电时间作为参数而变化电气特性的元件；或以通电电流作为参数而变化电气特性的元件；或以通电状态下施加的电压作为参数而变化电气特性的元件等。
作为以通电时间为参数而变化电气特性的元件，有电阻随温度变化的元件，例如，热敏电阻或压敏电阻；电感随温度变化的线圈；静电电容随温度变化的电容器等。如果通电时间变长，则特性变动模拟元件的温度上升。这是因为，如果通电，则以焦耳热而被加热的缘故。因此，电阻随温度变化的元件，若通电时间变长，则温度上升，电阻随温度而变化。电阻随温度变化的元件，有若温度变高则电阻变小的热敏电阻等元件和电阻增加的压敏电阻等元件。若通电时间变长，则线圈的温度也上升。这是因为，如果温度上升，则线圈材料伸长而电感变化的缘故。线圈是用电阻和热膨胀系数大的金属线来制作，可以使电感随温度的变化增大。另外，线圈可以用由于热而形状弯曲的双金属来制作金属线材，可以使电感随着温度变化。如果通过交流电，则电容器由于电介质损耗而发热。如果发热，则温度上升，从而变化静电电容。
以通电电流大小作为参数而变化电气特性的元件可以使用例如，作为电阻随着温度变化的元件的热敏电阻或压敏电阻、电感随着温度变化的线圈、静电电容随着温度变化的电容器等。如果特性变动模拟元件的通电电流变大，则由于焦耳热变大，而温度上升。因此，电阻随着温度变化的元件，若通电电流的变大则温度上升，电阻随温度变化。电阻随温度变化的元件是热敏电阻或压敏电阻。如果通电电流变大，则由于焦耳热变大，线圈的温度也上升，如果温度上升，则线圈材料伸长而变化电感。如果所供给的频率变大，通过的交流电流增大，则电介质损耗增大，电容器的发热量也增加。如果发热，则温度上升而变化静电电容。
以通电状态下施加的电压大小作为参数而变化电气特性的元件，也可以使用以通电电流作为参数来变化电气特性的元件。这是因为，如果电压变大，则通过特性变动模拟元件的电流也变大的缘故。可是，作为将电压作为参数而可以使静电电容变大的特性变动模拟元件，可以使用可变电容二极管(变容二极管)。该电容器可以随供给电压而变化静电电容。因此，不使电流通过特性变动模拟元件即可增大静电电容。
通电部3向特性变动模拟元件5通电。通电部3将一定的电流或一定的电压供给到特性变动模拟元件5，或者将以时间作为函数而变化的电流或电压供给到特性变动模拟元件5。供给以时间作为函数而变化电流的通电部3逐渐变大或变小所供给的电流或电压。另外，通电部3不是连续地供给电流或电压，而可以断续地供给为脉冲状。
检测部4检测特性变动模拟元件5的变动的电气特性，将消耗零件2识别为正规零件和规格外零件。若特性变动模拟元件5是电阻变动的元件，则检测部4检测特性变动模拟元件5的电阻，来识别正规零件和规格外零件。若特性变动模拟元件5是线圈的电感变动的元件，则检测部4检测电感，来识别正规零件和规格外零件。在线圈上连接特定的静电电容的电容器，检测共振频率，或从供给到线圈两端的电压、所通过的电流和所供给的交流的频率，检测阻抗，从检测出的阻抗进行运算，从而可以检测出电感。另外，如果特性变动模拟元件5是电容器的静电电容变动的元件，则可以在电容器上连接特定的电感的线圈，检测共振频率，或是从供给到电容器的两端的电压、所通过的电流和所供给的交流频率，检测出阻抗，从检测出的阻抗运算出，而进行检测。
检测部4时效地多次检测特性变动模拟元件5的电气特性。检测部4优选检测3次以上特性变动模拟元件5的电气特性，来识别正规零件和规格外零件。检测部4越是增加检测特性变动模拟元件5的电气特性次数，越可以正确地识别正规零件和规格外零件。检测部4以绝对值检测特性变动模拟元件5的电气特性，或以相对值进行检测，或者再检测变换率，来识别正规零件和规格外零件。
图2表示特性变动模拟元件5的电气特性变化的一例(用虚线、实线、点划线来表示三种形式的变化)。该图中示出的特性变动模拟元件，以时间、电流、电压等(横轴)作为函数，电气特性(纵轴)变化。检测部4错开这样变化的特性变动模拟元件5的电气特性的时间，或变更电流、电压，时效地进行多次，优选三次以上检测。如果检测出的电气特性在设定范围内，则判定消耗零件2为正规零件。如果电气特性在设定范围外，则判定为规格外零件。
(实施例1)图3表示消耗零件2为组合电池的具体例。组合电池可拆卸地连接在作为机器主体1的充电器上，用充电器来进行充电。组合电池在安装于电气设备的状态下与充电器连接，或从电气设备中取出后连接在充电器上而被充电。充电器识别所连接的组合电池是正规零件还是规格外零件，正规零件的组合电池正常充电，规格外零件的组合电池停止充电或限制充电。这是因为规格外零件的组合电池无法保证安全充电的缘故。充电器一边对组合电池进行充电，一边识别正规零件和规格外零件。如果判定为正规零件，则继续充电，识别为规格外零件的组合电池，停止之后的充电或限制充电。由于一边充电一边识别正规零件和规格外零件的识别装置同时进行识别和充电，故识别所需时间不会增长充电时间。因此，识别上花费时间，即增加检测特性变动模拟元件5的电气特性的次数，可以更正确地识别正规零件和规格外零件。
作为机器主体1的充电器内置有充电电源6和充电控制电路7。充电控制电路7内置有向特性变动模拟元件5通电的通电部3；和检测特性变动模拟元件5的电气特性的检测部4。
另外，充电控制电路7内置有根据检测部4的检测结果，识别正规零件和规格外零件的功能。充电控制电路7由微型计算机等构成，控制作为充电器的机器主体1的各种功能。
消耗零件2的组合电池，通过正负的电源端子8和通信端子9，连接在作为机器主体1的充电器上。
如图4所示，通电部3随着时间的经过，增加通过特性变动模拟元件5的电流。虽然该通电部3随着时间的经过，阶段性地增加电流，但也可以连续增加电流或变更脉冲电流的负载，而增加或减少平均电流。
若经过一定时间，而成为设定时间(T1、T2、T3，T1＜T2＜T3)，则检测部4检测特性变动模拟元件5的电气特性，将检测出的电气特性和预先存储的设定范围进行比较。如果检测出的电气特性在设定范围内，则判定为正规零件，如果不在设定范围则判定为规格外零件。
作为消耗零件2的组合电池具备二次电池10、二次电池10的保护电路11和特性变动模拟元件5。二次电池10是锂离子电池。但是，二次电池可以是氢化镍电池或镍镉电池等可以充电的所有二次电池。保护电路11是如果过电流通过二次电池10则断路电流或防止二次电池10的过充电、过放电的电路。
如图5所示，特性变动模拟元件5是若温度变高则电阻就变大的元件。如果增加通过的电流，则由于焦耳热，该特性变动模拟元件5自己发热而导致温度变高，如果温度变高则电阻逐渐变大。这样，如图4所示，如果逐渐增加所通过的电流，则如果温度变高电阻就变化的特性变动模拟元件5的温度变高，从而电气特性增加。一边增加通过特性变动模拟元件5的电流一边检测电气特性的装置，使电阻变化变大，可以更正确地识别正规零件和规格外零件。但是，温度上升而电气特性变化的特性变动模拟元件5，即使所通过的电流相同，也由于随着时间的经过，温度升高到一定温度为止，电阻变化，故可以使电流恒定来检测电阻，利用充电控制电路7从所检测的电阻识别正规零件和规格外零件。
上述识别装置利用如下的步骤，如图6的流程图所示，识别消耗零件2为正规零件和规格外零件。
通电部3使消耗零件2内置的特性变动模拟元件5通过确认电流A1。确认电流A1经由通信端子9和一方的电源端子8，而流过特性变动模拟元件5。确认电流A1在二次电池10通电或二次电池10不通电的状态下通过。确认电流不流经二次电池10的方式是一边用充电电流充电二次电池10，一边使确认电流A1通过特性变动模拟元件5的方式。
经过规定的时间T1之后，检测部4检测特性变动模拟元件5的电阻R1。如果检测出的电阻R1不在设定范围内，则判定作为消耗零件2的组合电池为规格外零件而停止充电。
然后，使通过特性变动模拟元件5的电流从A1变更为A2。
经过规定时间T2之后，检测部4检测特性变动模拟元件5的电阻R2。如果被检测出的电阻R2不在设定范围内，则判定作为消耗零件2的组合电池为规格外零件而停止充电。
然后，使通过特性变动模拟元件5的电流从A2变更为A3。
经过规定时间T3之后，检测部4检测特性变动模拟元件5的电阻R3。如果被检测出的电阻R3不在设定范围内，则判定作为消耗零件2的组合电池为规格外零件而停止充电。被判定为正规零件的作为消耗零件2的组合电池之后正常充电。
虽然上述识别装置检测特性变动模拟元件5的电阻的绝对值，但也可以检测电阻的相对值或变化率之后，以其是否在设定范围来检测出正规零件和规格外零件。另外，如果在特性变动模拟元件5中使用可变电容二极管，不需等到经过了设定时间，即可切换供给到特性变动模拟元件5的电压后，立即检测静电电容，来识别正规零件和规格外零件。这是因为若变更供给电压则可变电容二极管立即改变静电电容的缘故。将检测出的静电电容和所存储的设定范围进行比较，如果在设定范围内，则判定消耗零件2的组合电池为正规零件，如果不在设定范围，则判定为规格外零件的组合电池。
下面说明，识别在本实施例的特性变动模拟元件5中采用作为特殊的PTC热敏电阻的元件的正规零件的消耗零件2(组合电池)和利用一般的PTC元件的规格外零件的消耗零件2(组合电池)的结构、方法。
图2的实线表示利用通电部3、检测部4和充电控制电路7，向特性变动模拟元件5通电时的检测电压(曲线图的纵轴)与时间(曲线图的横轴)之间的关系。这种情况下，为了在通电端子9、9、电源端子8、8(图3下侧的电源端子8、8)之间供给电力而通电，在与充电控制电路7内置的分压电阻串联的状态下，供给恒压，用检测部4检测施加在元件5上的电压(下面称元件的电压)。另外，也可以向特性变动模拟元件5和分压电阻供给恒流，来测定元件电压，以替代其。另外，也可以分别检测元件电压和电流值之后，运算元件的电阻值，来检测元件5的电阻变化。
另外，一般的PTC元件表示图2的双点划线所示的电压特性。在此，一般的PTC元件意味着正电温度系数热敏电阻(Positive TemperatureCoefficient Thermistor)的元件，具有随着温度的上升电阻急剧上升的特性。因此，伴随通电而元件温度上升，电阻值急剧上升，从而元件电压也急剧上升。并且，在图2的双点划线的电压特性中，从电压上升开始时间P′开始，元件电压(即元件的电阻)急剧上升。
另一方面，本实施例的特殊的PTC热敏电阻的元件5，和一般的PTC元件(双点划线)比较，从温度电压上升时间P开始，描绘成缓慢的上升(图2的实线)。即，元件5在伴随通电而温度上升时，和一般的PTC元件相比较，电阻值缓慢上升。
在这里，如果计测从通电开始或温度电压上升开始时间(P、P′)到元件5的检测电压达到规定电压(Vp)的时间，则可以识别本实施例的作为特殊PTC热敏电阻的元件5和一般PTC元件，即，可以识别消耗零件2(＝组合电池)是正规零件还是规格外零件。
这种特殊的PTC热敏电阻是在一般的PTC元件的材料配合、制造条件中，如下所述可以采用减少温度对电阻值特性(＝电阻温度特性)的急剧上升的方法。作为一般的PTC元件的材料，是用半导体化剂(稀土族等)、移相剂(shifter)(Pb、Sr等)来置换BaTiO3的Ba的一部分，作为烧结辅助剂加入SiO2。然后，通过在这样的材料中调整所添加Mn，而能够控制电阻温度特性的上升。这样，通过加入Mn来使电阻温度特性急剧变化的方法记载于特公昭63-28324号中，如果Mn的添加量为少量，则电阻温度特性变得平缓。
另外，在上述材料中，通过控制烧结条件(冷却气氛和冷却速度)，而可以控制电阻温度特性的上升。这样，控制烧结条件(冷却气氛和冷却速度)的方法记载在「陶瓷电介质工学」(出版社学献社 作者岗崎清 第380～381页)，若在O2气体中加快冷却速度，则电阻温度特性变得缓慢。
权利要求
1.一种消耗零件识别装置，其特征在于，具备内置电子电路的机器主体(1)；和可拆卸地连接在该机器主体(1)上的消耗零件(2)，消耗零件(2)内置有如果安装在机器主体(1)上且通电，则模拟值的电气特性连续变动的特性变动模拟元件(5)，机器主体(1)内置有向消耗零件(2)的特性变动模拟元件(5)通电的通电部(3)；和检测由该通电部(3)通电的特性变动模拟元件(5)的电气特性变动的检测部(4)，在消耗零件(2)安装于机器主体(1)的状态下，机器主体(1)的检测部(4)检测出消耗零件(2)的特性变动模拟元件(5)的时效变动的电气特性，从检测出的电气特性，将消耗零件(2)识别为正规零件和规格外零件。
2.根据权利要求1所述的消耗零件识别装置，其特征在于，特性变动模拟元件(5)是以通电时间作为参数，变化电气特性的元件。
3.根据权利要求1所述的消耗零件识别装置，其特征在于，特性变动模拟元件(5)是以通电电流作为参数，变化电气特性的元件。
4.根据权利要求1所述的消耗零件识别装置，其特征在于，特性变动模拟元件(5)是以通电状态下所施加的电压作为参数，变化电气特性的元件。
5.根据权利要求1所述的消耗零件识别装置，其特征在于，特性变动模拟元件(5)是如果通电、静电电容就变化的元件。
6.根据权利要求1所述的消耗零件识别装置，其特征在于，特性变动模拟元件(5)是如果通电，电阻就变化的元件。
7.根据权利要求1所述的消耗零件识别装置，其特征在于，特性变动模拟元件(5)是如果通电、电感就变化的元件。
8.根据权利要求1所述的消耗零件识别装置，其特征在于，机器主体(1)的通电部(3)是使一定电流通过特性变动模拟元件(5)的电路。
9.根据权利要求1所述的消耗零件识别装置，其特征在于，机器主体(1)的通电部(3)是以时间作为函数来变化通过特性变动模拟元件(5)的电流的电路。
10.根据权利要求1所述的消耗零件识别装置，其特征在于，机器主体(1)的通电部(3)是使脉冲电流通过特性变动模拟元件(5)的电路。
11.根据权利要求1所述的消耗零件识别装置，其特征在于，机器主体(1)的通电部(3)是使向特性变动模拟元件(5)供给的电压发生变化的电路。
12.根据权利要求1所述的消耗零件识别装置，其特征在于，机器主体(1)的通电部(3)是向特性变动模拟元件(5)供给一定电压的电路。
13.根据权利要求1所述的消耗零件识别装置，其特征在于，机器主体(1)的检测部(4)时效地多次检测特性变动模拟元件(5)的电气特性。
14.根据权利要求1所述的消耗零件识别装置，其特征在于，机器主体(1)的检测部(4)检测特性变动模拟元件(5)的电阻的变化。
15.根据权利要求1所述的消耗零件识别装置，其特征在于，将特性变动模拟元件(5)和分压电阻串联之后供给电力，以检测出施加在特性变动模拟元件(5)上的电压。
16.一种可拆卸地连接于内置电子电路的机器主体(1)的消耗零件(2)，其特征在于，消耗零件(2)内置有如果安装在机器主体(1)上且通电，则模拟值的电气特性连续变动的特性变动模拟元件(5)；在将消耗零件(2)安装在机器主体(1)的状态下，由机器主体(1)检测出消耗零件(2)的特性变动模拟元件(5)的时效变动的电气特性，从检测出的电气特性，识别为正规零件。
全文摘要
消耗零件的识别装置具备内置电子电路的机器主体(1)和可拆卸地连接在该机器主体(1)上的消耗零件(2)。消耗零件(2)内置有如果安装在机器主体(1)上且通电，则模拟值的电气特性连续变化的特性变动模拟元件(5)。机器主体(1)内置有向消耗零件(2)的特性变动模拟元件(5)通电的通电部(3)；和检测被该通电部(3)通电的特性变动模拟元件(5)的变动的电气特性的检测部(4)。识别装置是在消耗零件(2)安装于机器主体(1)的状态下，机器主体(1)的检测部(4)检测消耗零件(2)的特性变动模拟元件(5)的时效变动的电气特性，从所检测的电气特性识别消耗零件(2)为正规零件和规格外零件。
文档编号G03G21/00GK1595185SQ200410077048
公开日2005年3月16日 申请日期2004年9月9日 优先权日2003年9月10日
发明者远矢正一 申请人:三洋电机株式会社