CN108351261A - 异常温度检测电路 - Google Patents

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Abstract

本发明所涉及的异常温度检测电路具备：差动输出检测电路部(C1)，其具有检测用热敏电阻和补偿用热敏电阻，并检测检测用热敏电阻的输出与补偿用热敏电阻的输出之间的差动输出；阈值设定电路部(C2)，其为模拟电路，该模拟电路根据补偿用热敏电阻的输出来改变并输出判定用阈值，该判定用阈值用于判定检测用热敏电阻检测到的温度是异常温度；以及异常温度判定电路部(C3)，其在差动输出低于所输出的判定用阈值时，输出异常温度检测信号。

Description

异常温度检测电路
技术领域
本发明涉及一种使用了例如能够判定定影辊等成为异常温度的热敏电阻的异常温度检测电路。
背景技术
一直以来，热敏电阻被用作温度传感器，该温度传感器以非接触方式检测从复印机或打印机等的定影辊等测定对象通过辐射而放射的红外线，从而测定测定对象的温度。当用这种热敏电阻测定定影辊等的温度时，需要在定影辊等被加热而达到异常温度时使装置停止，因此在装置中使用了根据用热敏电阻检测到的温度来检测定影辊等的高温异常的异常温度检测电路。
例如，专利文献1中记载有在非接触温度传感器中使用了温度检测电路和比较运算电路的技术。即，在这些电路中，获取根据温度补偿用热敏元件与红外线检测用热敏元件之间的差动输出来抵消周围温度的影响的定影辊表面温度的输出信号ΔT，并且对输出信号ΔT与温度设定电路的阈值进行比较运算，由此进行定影装置的温度控制。并且，专利文献1中，作为其他方法，还记载有利用使用了微型计算机的数字式温度控制电路来检测定影辊的表面温度并进行定影温度控制的技术。
专利文献1：日本特开2008-111849号公报(段落号0029～0032、图7、图8)
上述现有技术中残留了以下课题。
一直以来，在温度设定电路设定固定的恒定阈值来判定高温异常，但此时，热敏电阻的电阻-温度特性是非线性的，因此存在能够判定异常温度并使定影辊等停止的温度范围窄这一缺点。例如，如图7所示，对通过电阻R15和电阻R16设定了恒定的阈值电压VTHR的异常温度检测电路的情况进行说明。该电路由温度检测电路和比较运算电路构成，该温度检测电路输出根据检测用热敏电阻R7的输出电压VDET(与检测温度TDET对应)和补偿用热敏电阻R2的输出电压VREF(与补偿温度TREF对应)计算出的差动电压VDIF；该比较运算电路对差动电压VDIF与恒定的阈值电压VTHR进行比较并输出指示加热或停止加热定影辊的信号输出VCOM。
如图8所示，该电路例中，对于根据检测用热敏电阻R7的输出电压VDET和补偿用热敏电阻R2的输出电压VREF计算出的差动电压VDIF的补偿温度-输出电压特性(对象物温度TBB(黑体温度)：260℃)，若设定为当“VDIF-VTHR＜0”时使定影辊的加热断开(OFF)，则存在在由补偿用热敏电阻R2得到的补偿温度为40℃以下的区域中导致差动电压VDIF超过阈值电压VTHR，因此无法判定异常温度，而无法使定影辊的加热断开的问题。即，在现有电路中，当在周围温度(补偿温度)还不高的状态下定影辊成为异常高温时，无法检测高温异常。
另外，当使用微型计算机控制时能够以各补偿温度详细地设定阈值，但存在导致成本变高的缺点。并且，就由微型计算机控制进行的异常温度检测而言，由于存在因热失控而无法运行的情况，因此优选避免该异常温度检测。
发明内容
本发明是鉴于前述课题而完成的，其目的在于提供一种不使用微型计算机控制而在更宽的温度范围内以良好的精度检测定影辊等的高温异常的异常温度检测电路。
本发明为了解决所述课题而采用了以下结构。即，第1发明所涉及的异常温度检测电路的特征在于，具备：差动输出检测电路部，其具有检测用热敏电阻和补偿用热敏电阻，并检测所述检测用热敏电阻的输出与所述补偿用热敏电阻的输出之间的差动输出；阈值设定电路部，其为模拟电路，该模拟电路根据所述补偿用热敏电阻的输出来改变并输出判定用阈值，该判定用阈值用于判定所述检测用热敏电阻检测到的温度是异常温度；以及异常温度判定电路部，其在所述差动输出低于所输出的所述判定用阈值时，输出异常温度检测信号。
本发明的异常温度检测电路中具备：阈值设定电路部，其为模拟电路，该模拟电路根据补偿用热敏电阻的输出来改变并输出判定用阈值，该判定用阈值用于判定检测用热敏电阻检测到的温度是异常温度；以及异常温度判定电路部，其在差动输出低于所输出的判定用阈值时，输出异常温度检测信号，因此通过在设定判定用阈值时使用补偿温度输出，判定用阈值与热敏电阻的电阻-温度特性的非线性对应地发生变化，从而能够在比以往更宽的温度范围内，通过简单的电路来高精度地检测异常温度。
根据第1发明，第2发明所涉及的异常温度检测电路的特征在于，当由所述补偿用热敏电阻的输出得到的补偿温度低于指定的温度时，所述阈值设定电路部随着所述补偿用热敏电阻的输出而使所述判定用阈值发生变动；当由所述补偿用热敏电阻的输出得到的补偿温度高于指定的温度时，所述阈值设定电路部将所述判定用阈值设定为恒定的固定值。
即，该异常温度检测电路中，就阈值设定电路部而言，当由补偿用热敏电阻的输出得到的补偿温度低于指定的温度时，随着补偿用热敏电阻的输出而使判定用阈值发生变动，当由补偿用热敏电阻的输出得到的补偿温度高于指定的温度时，将判定用阈值设定为恒定的固定值，因此与热敏电阻的电阻-温度特性的非线性相应地将判定用阈值划分为变动区域和恒定区域，从而能够通过简单的电路结构进行高精度的高温异常检测。
根据第1发明或第2发明，第3发明所涉及的异常温度检测电路的特征在于，所述阈值设定电路部能够根据由两个电阻构成的分压电路来调整所述补偿用热敏电阻的输出的输入电平。
即，该异常温度检测电路中，阈值设定电路部能够根据由两个电阻构成的分压电路来调整补偿用热敏电阻的输出的输入电平，因此根据两个电阻的电阻比，能够容易改变对补偿用热敏电阻电压的依赖部分的阈值电压。
根据第1发明至第3发明中的任一发明，第4发明所涉及的异常温度检测电路的特征在于，所述检测用热敏电阻为测定图像形成装置的定影辊的温度的温度传感器。
即，该异常温度检测电路中，检测用热敏电阻为测定图像形成装置的定影辊的温度的温度传感器，因此能够在宽的温度范围内检测定影辊的高温异常并停止加热。
根据本发明，发挥以下效果。
即，根据本发明所涉及的异常温度检测电路，其具备：阈值设定电路部，其为模拟电路，该模拟电路根据补偿用热敏电阻的输出来改变并输出判定用阈值，该判定用阈值用于判定检测用热敏电阻检测到的温度是异常温度；以及异常温度判定电路部，其在所输出的差动电压低于所输出的判定用阈值时，输出异常温度检测信号，因此判定用阈值与热敏电阻的电阻-温度特性的非线性对应地发生变化，从而能够在比以往更宽的温度范围内高精度地检测异常温度。
尤其，通过将检测用热敏电阻设为测定图像形成装置的定影辊的温度的温度传感器，能够在宽的温度范围内检测定影辊的高温异常并停止加热。
附图说明
图1是表示本发明所涉及的异常温度检测电路的一种实施方式的框图。
图2是在本实施方式中表示异常温度检测电路的电路图。
图3是在本实施方式中表示相对于补偿温度的阈值电压与差动电压之间的关系的曲线图。
图4是在本实施方式中表示当改变电阻R15与电阻R16之间的电阻比时的相对于补偿温度的阈值电压的曲线图。
图5是在本实施方式中表示当改变电阻R10与电阻R13之间的电阻比时的相对于补偿温度的阈值电压的曲线图。
图6是在本实施方式中表示关于多个对象物温度TBB的相对于补偿温度的差动电压和阈值电压的曲线图。
图7是表示本发明所涉及的异常温度检测电路的参考例的电路图。
图8是在本发明所涉及的参考例中表示相对于补偿温度的阈值电压与差动电压之间的关系的曲线图。
具体实施方式
以下，参考图1至图5，对本发明所涉及的异常温度检测电路的一种实施方式进行说明。
本实施方式的异常温度检测电路1为检测图像形成装置的定影辊的高温异常的电路，如图1和图2所示，该异常温度检测电路1具备：差动输出检测电路部C1，其具有检测用热敏电阻R7和补偿用热敏电阻R2，并检测检测用热敏电阻R7的输出与补偿用热敏电阻R2的输出之间的差动输出(差动电压VDIF)；阈值设定电路部C2，其为模拟电路，该模拟电路根据补偿用热敏电阻R2的输出(补偿用热敏电阻电压VREF)来改变并输出判定用阈值VTHR，该判定用阈值VTHR用于判定检测用热敏电阻R7检测到的温度是异常温度；以及异常温度判定电路部C3，其在差动输出低于所输出的判定用阈值VTHR时，输出异常温度检测信号(信号输出VCOM)。
并且，阈值设定电路部C2具有如下运算功能：当由补偿用热敏电阻R2的输出得到的补偿温度低于指定的温度时，随着补偿用热敏电阻R2的输出而使判定用阈值VTHR发生变动；当由补偿用热敏电阻R2的输出得到的补偿温度高于指定的温度时，将判定用阈值VTHR设定为恒定的固定值。
上述检测用热敏电阻R7为能够接收红外线而检测温度的非接触温度传感器，其与作为测定对象的定影辊相对配置，能够接收来自定影辊的红外线而测定定影辊的温度。并且，补偿用热敏电阻R2的结构与检测用热敏电阻R7相同，但遮断来自定影辊的红外线而能够检测周围温度(补偿温度)。
另外，检测用热敏电阻R7和补偿用热敏电阻R2为NTC热敏电阻元件。
上述差动输出检测电路部C1具备：桥电路部B1，其由检测用热敏电阻R7、补偿用热敏电阻R2、电阻R1、电阻R6以及电阻R12构成；缓冲部B2，通过桥电路部B1输入补偿用热敏电阻电压VREF，并以放大系数1输出补偿用热敏电阻电压VREF；以及差动放大部B3，输入经由缓冲部B2的补偿用热敏电阻电压VREF，并且直接输入检测用热敏电阻电压VDET，并将它们的差分(VDET-VREF)放大而输出作为差动输出的差动电压VDIF。
上述缓冲部B2为用于减小补偿用热敏电阻电压VREF的输出电阻的阻抗变换电路。
上述差动电压VDIF的放大系数依赖于电阻R3/电阻R5。
上述阈值设定电路部C2为输入有从缓冲部B2输出的补偿用热敏电阻电压VREF并计算判定用阈值VTHR的电路，该阈值设定电路部C2具备：第1运算部E1，对补偿用热敏电阻电压VREF进行分压并确定判定用阈值VTHR中对补偿用热敏电阻电压VREF的依赖部分(图3左侧的曲线部分)；第3运算部E3，其为二极管D3，当输入侧低时不使电流流过并设为判定用阈值VTHR＝恒定值(图3右侧的水平部分)，如果输入侧高则输出对补偿用热敏电阻电压VREF的依赖部分(图3左侧的曲线部分)的电压；第2运算部E2，设置在第1运算部E1与第3运算部E3之间，并补偿二极管D3的温度依赖性；以及第4运算部E4，对判定用阈值VTHR以电阻R15/电阻R16进行分压，并求出判定用阈值VTHR的恒定部分(图3右侧的水平部分)。
上述第2运算部E2是由于二极管D3的正向电压降具有温度依赖性因而使用与二极管D3温度耦合的同一封装内的二极管D2来补偿二极管D3的温度依赖性的电路。
另外，上述第3运算部E3中，由于是二极管，因而电流不从差分0V开始流过，若输入侧不高出相当于电压降的量(例如，0.7V左右)，则不会有电流流过。该相当于电压降的量(例如，0.7V左右)具有温度依赖性，导致阈值根据温度而不同例如0.6V等。因此，用第2运算部E2进行校正。
第3运算部E3的二极管D3中，依赖于补偿用热敏电阻电压VREF而成为接通(ON)或断开状态。即，当二极管D3为接通状态时，依赖于补偿用热敏电阻电压VREF的电压值作为判定用阈值VTHR而输出，当二极管D3为断开状态时，依赖于电阻R15/电阻R16的恒定的电压值作为判定用阈值VTHR而输出。
上述第1运算部E1中，能够根据电阻R10/电阻R13来调整补偿用热敏电阻电压VREF向第2运算部E2的输入电平。即，阈值设定电路部C2能够根据由两个电阻R10、R13构成的分压电路来调整补偿用热敏电阻R2的输出相对于第2运算部E2的输入电平。
上述异常温度判定电路部C3具有输出与差动电压VDIF与判定用阈值VTHR的大小对应且控制加热的信号输出VCOM的功能。
即，该异常温度判定电路部C3中，关于VDIF-VTHR，是输出与其大小对应的固定值即信号输出VCOM的比较运算部，当VDIF-VTHR＞0时，输出指示加热的信号输出VCOM(例如，3.3V)，当VDIF-VTHR＜0时，输出指示停止加热的信号输出VCOM(例如，-3.3V)。
例如，如图3所示，本实施方式的异常温度检测电路1中，对于根据检测用热敏电阻R7的检测温度TDET和补偿用热敏电阻R2的检测温度TREF计算出的差动电压VDIF的补偿温度-输出电压特性(对象物(定影辊)温度TBB(黑体温度)：260℃)，设定为当“VDIF-VTHR＜0”时使定影辊的加热断开。此时，可知在本实施方式的情况下，能够在现有电路中无法应对的补偿温度40℃至约20℃的温度范围内使定影辊的加热断开。
并且，本实施方式中，通过改变第4运算部E4的电阻R15与电阻R16的常数，能够调整阈值电平。例如，如图4所示，相对于电阻值恒定的电阻R15而改变电阻R16的电阻值，由此能够改变判定用阈值VTHR的恒定部分(图4右侧的水平部分)的电平。
而且，本实施方式中，通过改变第1运算部E1的电阻R10与电阻R13的常数，能够调整补偿用热敏电阻电压VREF向第2运算部E2的输入电平。例如，如图5所示，若相对于电阻值恒定的电阻R13而改变电阻R10的电阻值，则二极管D3的两端电压根据由电阻R10与电阻R13之间的电阻比产生的分压而发生变化，二极管D3成为断开状态的范围发生变化，由此能够改变对补偿用热敏电阻电压VREF的依赖部分(图5左侧的曲线部分)的阈值电压。即，本实施方式的异常温度检测电路1中，能够将从上述依赖部分切换为恒定部分的成为上述指定的温度的补偿温度变更为约50℃～约70℃的范围。
根据这些调整，例如对于对象物(定影辊)温度TBB(黑体温度)为200℃～320℃的差动电压VDIF的补偿温度-输出电压特性，如图6所示，通过设定判定用阈值VTHR-补偿温度特性，能够进行如下高精度的判定，即，在补偿温度约20℃～130℃的宽范围内，对象物温度TBB为240℃时不判定为高温异常，当成为260℃以上时判定为高温异常。另外，图6是改变对象物温度TBB而绘制根据补偿温度TREF变化时的响应(检测用热敏电阻电压VDET-补偿用热敏电阻电压VREF)计算出的差动电压VDIF值而成的曲线图，所设定的判定阈值VTHR的曲线也用虚线表示。
如此，本实施方式的异常温度检测电路1中具备：阈值设定电路部C2，其根据补偿用热敏电阻R2的输出来输出判定用阈值VTHR，该判定用阈值VTHR用于判定检测用热敏电阻R7检测到的温度是异常温度；以及异常温度判定电路部C3，其在差动输出VDIF低于所输出的判定用阈值VTHR时，输出异常温度检测的信号VCOM，因此通过在设定判定用阈值VTHR时使用补偿温度输出VREF，判定用阈值VTHR与热敏电阻的电阻-温度特性的非线性相应地发生变化，从而能够在比以往宽的温度范围内高精度地检测异常温度。
并且，阈值设定电路部C2具有如下运算部：当由补偿用热敏电阻R2的输出得到的补偿温度低于指定的温度时，随着补偿用热敏电阻R2的输出而使判定用阈值VTHR发生变动；当由补偿用热敏电阻R2的输出得到的补偿温度高于指定的温度时，将判定用阈值VTHR设定为恒定的固定值，因此与热敏电阻的电阻-温度特性的非线性相应地将判定用阈值VTHR划分为变动区域和恒定区域，从而能够以简单的电路结构来进行高精度的高温异常检测。
而且，阈值设定电路部C2能够根据由两个电阻R10、R13构成的分压电路来调整补偿用热敏电阻R2的输出的输入电平，因此能够根据两个电阻R10、R13的电阻比来简单地改变对补偿用热敏电阻电压VREF的依赖部分的阈值电压VTHR。
另外，本发明的技术范围并不限定于上述实施方式，在不脱离本发明的宗旨的范围内能够施加各种变更。
符号说明
1-异常温度检测电路，C1-差动输出检测电路部，C2-阈值设定电路部，C3-异常温度判定电路部，R2-补偿用热敏电阻，R7-检测用热敏电阻。

Claims (4)

1.一种异常温度检测电路，其特征在于，具备：
差动输出检测电路部，其具有检测用热敏电阻和补偿用热敏电阻，并检测所述检测用热敏电阻的输出与所述补偿用热敏电阻的输出之间的差动输出；
阈值设定电路部，其为模拟电路，该模拟电路根据所述补偿用热敏电阻的输出来改变并输出判定用阈值，该判定用阈值用于判定所述检测用热敏电阻检测到的温度是异常温度；以及
异常温度判定电路部，其在所述差动输出低于所输出的所述判定用阈值时，输出异常温度检测信号。
2.根据权利要求1所述的异常温度检测电路，其特征在于，
当由所述补偿用热敏电阻的输出得到的补偿温度低于指定的温度时，所述阈值设定电路部随着所述补偿用热敏电阻的输出而使所述判定用阈值发生变动；当由所述补偿用热敏电阻的输出得到的补偿温度高于指定的温度时，所述阈值设定电路部将所述判定用阈值设定为恒定的固定值。
3.根据权利要求1所述的异常温度检测电路，其特征在于，
所述阈值设定电路部能够根据由两个电阻构成的分压电路来调整所述补偿用热敏电阻的输出的输入电平。
4.根据权利要求1所述的异常温度检测电路，其特征在于，
所述检测用热敏电阻为测定图像形成装置的定影辊的温度的温度传感器。
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