JP2017194392A - Temperature detection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、温度検出装置に関するものである。 The present invention relates to a temperature detection device.
電子機器の特定部位の温度を検出する場合、サーミスターやサーモパイルが使用される。例えば、電子写真方式の画像形成装置において、サーモパイルで定着装置のヒートローラーからの赤外線量を検出することでヒートローラーの温度を検出する非接触型温度センサーが用いられることがある(例えば特許文献1参照)。 When detecting the temperature of a specific part of an electronic device, a thermistor or a thermopile is used. For example, in an electrophotographic image forming apparatus, a non-contact type temperature sensor that detects the temperature of the heat roller by detecting the amount of infrared rays from the heat roller of the fixing device with a thermopile may be used (for example, Patent Document 1). reference).
そのような非接触型温度センサーのセンサーモジュールには、熱電対を直列に接続したサーモパイルと、サーモパイルの冷点温度(基準温度)を測定するためのサーミスターとを有するものがあり、そのようなセンサーモジュールは、サーモパイルの出力電圧(つまり、温度差情報)と、サーミスターによる温度検出回路の出力電圧(つまり、基準温度情報)とを出力する。 Some sensor modules of such non-contact type temperature sensors have a thermopile in which thermocouples are connected in series, and a thermistor for measuring the cold spot temperature (reference temperature) of the thermopile. The sensor module outputs the output voltage of the thermopile (that is, temperature difference information) and the output voltage of the temperature detection circuit by the thermistor (that is, reference temperature information).
図3は、温度検出装置の一例を示すブロック図である。図3に示す温度検出装置では、センサーモジュール101は、サーモパイル部111、サーミスター部112、基準電圧回路113、および不揮発性のメモリー114を備える。基準電圧回路113は、入力電源電圧Vccから一定な基準電圧Vref1を生成し、サーモパイル部111、サーミスター部112などの内部回路に電源電圧として印加している。不揮発性のメモリー114は、センサーモジュール101に固有な、センサーモジュール101の出力電圧と検出温度との関係を示す特性データ121を格納している。図4は、センサーモジュール101に格納されている特性データ121により示される出力電圧とサーモパイル部111の温度差との関係の一例を示す図である。
FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of the temperature detection device. In the temperature detection device shown in FIG. 3, the
A/D(Analog to Digital)変換器102は、入力電源電圧Vccを基準電圧として、センサーモジュール101のサーモパイル部111からの出力電圧Vout1とセンサーモジュール101のサーミスター部112からの出力電圧Vout2とをそれぞれA/D変換し、A/D変換により得られたデジタルデータData1,Data2を制御回路103へ出力している。制御回路103は、特性データ121を読み出し、特性データ121に基づいて、デジタルデータData1,Data2から検出温度を特定する。
The A / D (Analog to Digital)
しかしながら、図3に示す装置では、センサーモジュール101およびA/D変換器102の入力電源電圧Vccが変動した場合、サーモパイル部111およびサーミスター部112の電源電圧は基準電圧Vref1で一定になっているため、入力電源電圧Vccの変動の影響を受けないが、A/D変換器102は、入力電源電圧VccをA/D変換の基準電圧Vref0に使用するため、センサーモジュール101の出力値が変動しなくても、入力電源電圧Vccの変動に起因して、出力されるデジタルデータData1,Data2の値が変動してしまう。
However, in the apparatus shown in FIG. 3, when the input power supply voltage Vcc of the
つまり、A/D変換の基準電圧Vref0に変動がない場合には、Data1の値は、次式のようになる。 That is, when there is no change in the A / D conversion reference voltage Vref0, the value of Data1 is expressed by the following equation.
Data1=n×Vout1/Vref0 Data1 = n × Vout1 / Vref0
ただし、nはA/D変換の最大値(定数)である。 However, n is the maximum value (constant) of A / D conversion.
一方、Vref0がp倍に変動した場合、Data1の値(Data1_error)は、次式のようになる。 On the other hand, when Vref0 fluctuates p times, the value of Data1 (Data1_error) is expressed by the following equation.
Data1_error=n×Vout1/(Vref0×p)=Data1×(1/p) Data1_error = n × Vout1 / (Vref0 × p) = Data1 × (1 / p)
図5は、入力電源電圧Vccの変動に起因する温度制御における誤差について説明する図である。図5は、正規の基準電圧が3.3ボルトであり、基準電圧が5%低下して3.135ボルトとなった場合(p=0.95)について示している。上述のように、センサーモジュール101は入力電源電圧Vccの変動の影響を受けないが、A/D変換器102は、入力電源電圧Vccの変動の影響を受けるため、図5に示すように、例えば、温度制御対象(例えば定着装置のヒートローラー)の温度を摂氏230度にしたいとき、Data2に基づく冷点温度を考慮した上で、センサーモジュール101の特性データ121から導出されるVout1のA/D変換値(デジタルデータの値)は651となるため、A/D変換値が651となるように温度制御対象の温度を調整する。しかしながら、A/D変換器102の基準電圧Vref0が変動している場合、A/D変換値が651となるように温度制御対象の温度を調整すると、図5に示すように、温度制御対象の温度が摂氏215.5度に調整されてしまう。
FIG. 5 is a diagram for explaining an error in temperature control caused by fluctuations in the input power supply voltage Vcc. FIG. 5 shows a case where the normal reference voltage is 3.3 volts and the reference voltage is reduced by 5% to 3.135 volts (p = 0.95). As described above, the
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、電源電圧の変動に起因した検出温度の誤差が小さい温度検出装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain a temperature detection device with a small detection temperature error due to fluctuations in power supply voltage.
本発明に係る温度検出装置は、センサーモジュールと、A/D変換器とを備える。前記センサーモジュールは、サーモパイル部と、入力電源電圧から基準電圧を生成し前記サーモパイル部に印加する基準電圧回路と、前記基準電圧を出力する出力端子とを備える。前記A/D変換器は、前記サーモパイル部の出力電圧を印加される第1入力端子と、前記センサーモジュールの出力端子に接続される第2入力端子を備え、前記第2入力端子に印加される電圧を、A/D変換の基準電圧として、前記第1入力端子に印加される前記サーモパイル部の出力電圧をA/D変換する。 The temperature detection device according to the present invention includes a sensor module and an A / D converter. The sensor module includes a thermopile unit, a reference voltage circuit that generates a reference voltage from an input power supply voltage and applies the reference voltage to the thermopile unit, and an output terminal that outputs the reference voltage. The A / D converter includes a first input terminal to which an output voltage of the thermopile unit is applied and a second input terminal connected to the output terminal of the sensor module, and is applied to the second input terminal. Using the voltage as a reference voltage for A / D conversion, the output voltage of the thermopile unit applied to the first input terminal is A / D converted.
本発明によれば、電源電圧の変動に起因した検出温度の誤差が小さい温度検出装置が得られる。 According to the present invention, it is possible to obtain a temperature detection device with a small detection temperature error caused by fluctuations in power supply voltage.
本発明の上記又は他の目的、特徴および優位性は、添付の図面とともに以下の詳細な説明から更に明らかになる。 These and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description when taken in conjunction with the accompanying drawings.
以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施の形態に係る温度検出装置の構成を示すブロック図である。この実施の形態では、温度検出装置は、定着装置のヒートローラーの温度(つまり、定着温度)を検出するために画像形成装置(プリンター、複合機など)に内蔵されている。ただし、同様の温度検出装置を他の種類の電子機器に内蔵させることも可能である。 FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a temperature detection device according to an embodiment of the present invention. In this embodiment, the temperature detection device is built in an image forming device (printer, multifunction device, etc.) in order to detect the temperature of the heat roller of the fixing device (that is, the fixing temperature). However, a similar temperature detection device can be incorporated in other types of electronic devices.
図1に示す温度検出装置は、センサーモジュール1、A/D変換器2、および制御回路3を備える。
The temperature detection apparatus shown in FIG. 1 includes a
センサーモジュール1は、サーモパイル部11と、サーミスター部12と、基準電圧回路13と、不揮発性のメモリー14と、基準電圧回路13による基準電圧Vref1を出力する出力端子VrefOutと、サーモパイル部11の出力電圧を出力する出力端子Vout1と、サーミスター部12の出力電圧を出力する出力端子Vout2と、外部からメモリー14からデータを読み出すためのデータ出力端子Dataと、入力電源電圧Vccを印加される入力端子VccInとを備える。
The
基準電圧回路13は、サーミスター部12と、入力電源電圧Vccから基準電圧Vref1を生成しサーモパイル部11、サーミスター部12などに印加する。
The
サーモパイル部11の特性はセンサーモジュール1の個体ごとに異なるため、メモリー14は、センサーモジュール1固有な特性データ21を格納している。特性データ21は、基準電圧回路13による基準電圧Vref1およびサーモパイル部11の出力電圧の間の比率と検出温度との関係を示す。図2は、図1におけるセンサーモジュール1に格納されている特性データ21により示される基準電圧および出力電圧の間の比率とサーモパイル部11の温度差との関係の一例を示す図である。
Since the characteristics of the
例えば、特性データ21は、特定の近似関数のパラメーター(係数)である。例えば、特性データ21は、所定の次数の多項式による近似関数における各次数の係数である。
For example, the
A/D変換器2は、センサーモジュール1の出力電圧をA/D変換し、A/D変換により得られたデジタルデータを出力する。
The A /
A/D変換器2は、サーモパイル部11の出力電圧を印加される入力端子Vin1と、サーミスター部12の出力電圧を印加される入力端子Vin2と、センサーモジュールの出力端子VrefOutに接続される入力端子VrefInとを備える。
The A /
そして、A/D変換器2は、入力端子VrefInに印加される電圧をA/D変換の基準電圧として、入力端子Vin1に印加されるサーモパイル部11の出力電圧をデジタルデータData1へA/D変換するとともに、入力端子Vin2に印加されるサーミスター部12の出力電圧をデジタルデータData2へA/D変換する。なお、A/D変換器2は、データ出力端子DataOutからデジタルデータData1,Data2を出力する。なお、デジタルデータData1,Data2は、シリアルに出力されてもよいし、パラレルに出力されてもよい。
Then, the A /
制御回路3は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)や、プロセッサー(例えばCPU(Central Processing Unit))などを含むコンピューターを備え、各種処理を行う。制御回路3は、入力電源電圧Vccをセンサーモジュール1およびA/D変換器2に印加し、A/D変換器2から、サーモパイル部11の出力電圧およびサーミスター部12の出力電圧をA/D変換して得られるデジタルデータData1,Data2を取得し、データ出力端子Dataを介してメモリー14から特性データ21を読み出し、特性データ21に基づいて、取得したデジタルデータData1,Data2から検出温度を特定する。
The
ここでは、特性データ21は、基準電圧Vref1に対する出力値Vout1の比率に対応する温度差を示すため、変動する可能性のある入力電源電圧Vccの値を考慮せずに、検出温度が特定される。
Here, since the
つまり、サーミスター部12の特性に基づいてData2からサーミスター部12の基準温度を特定し、Data1とデジタルデータの最大値との比率および特性データ21から(その比率に対する、特性データ21に基づく関数や関係式の値を求めることで)サーモパイル部11の温度差を特定することができるため、特性データ21およびデジタルデータData1,Data2から検出温度が特定される。
That is, the reference temperature of the
なお、この実施の形態では、制御回路3は、その検出温度に基づいて、ヒートローラーへの通電を制御することで、印刷用紙上のトナーを加熱加圧方式で定着する定着装置の定着温度を制御する。
In this embodiment, the
次に、上記温度検出装置の動作について説明する。 Next, the operation of the temperature detection device will be described.
センサーモジュール1は、サーモパイル部11の出力電圧およびサーミスター部12の出力電圧とともに、内蔵の基準電圧回路13による基準電圧Vref1をA/D変換器2へ出力する。
The
A/D変換器2は、その基準電圧Vref1をA/D変換の基準電圧Vref0として、サーモパイル部11の出力電圧およびサーミスター部12の出力電圧をデジタルデータData1,Data2へA/D変換し、デジタルデータData1,Data2を制御回路3へ出力する。
The A /
制御回路3は、モジュール1のメモリー14から特性データ21を読み出し、その特性データ21に基づいて、デジタルデータData1,Data2から、検出温度を特定する。そして、制御回路3は、特定した検出温度に基づいて、温度制御対象の温度を制御する。
The
以上のように、上記実施の形態によれば、センサーモジュール1は、サーモパイル部11と、サーミスター部12と、入力電源電圧から基準電圧を生成しサーモパイル部11およびサーミスター部12に印加する基準電圧回路13と、その基準電圧を出力する出力端子VrefOutとを備える。A/D変換器2は、サーモパイル部11の出力電圧を印加される入力端子Vin1と、センサーモジュール11の出力端子VrefOutに接続される入力端子VrefInを備え、入力端子VrefInに印加される電圧を、A/D変換の基準電圧Vref0として、入力端子Vin1に印加されるサーモパイル部11の出力電圧をA/D変換する。
As described above, according to the embodiment, the
これにより、電源電圧Vccが変動しても、A/D変換器2は、センサーモジュール1のサーモパイル部11およびサーミスター部12と共通な一定の基準電圧Vref1に基づいてA/D変換を行うため、A/D変換後のデジタルデータの値が電源電圧Vccの変動の影響を受けずに済み、電源電圧Vccの変動に起因した検出温度の誤差が小さくなる。
Thereby, even if the power supply voltage Vcc varies, the A /
なお、上述の実施の形態に対する様々な変更および修正については、当業者には明らかである。そのような変更および修正は、その主題の趣旨および範囲から離れることなく、かつ、意図された利点を弱めることなく行われてもよい。つまり、そのような変更および修正が請求の範囲に含まれることを意図している。 Various changes and modifications to the above-described embodiment will be apparent to those skilled in the art. Such changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the subject matter and without diminishing its intended advantages. That is, such changes and modifications are intended to be included within the scope of the claims.
本発明は、例えば、定着温度の制御に適用可能である。 The present invention is applicable to, for example, fixing temperature control.
1 センサーモジュール
2 A/D変換器
3 制御回路
11 サーモパイル部
12 サーミスター部
13 基準電圧回路
14 メモリー
21 特性データ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
A/D変換器とを備え、
前記センサーモジュールは、サーモパイル部と、入力電源電圧から基準電圧を生成し前記サーモパイル部に印加する基準電圧回路と、前記基準電圧を出力する出力端子とを備え、
前記A/D変換器は、前記サーモパイル部の出力電圧を印加される第1入力端子と、前記センサーモジュールの出力端子に接続される第2入力端子を備え、前記第2入力端子に印加される電圧を、A/D変換の基準電圧として、前記第1入力端子に印加される前記サーモパイル部の出力電圧をA/D変換すること、
を特徴とする温度検出装置。 A sensor module;
An A / D converter,
The sensor module includes a thermopile unit, a reference voltage circuit that generates a reference voltage from an input power supply voltage and applies the reference voltage to the thermopile unit, and an output terminal that outputs the reference voltage,
The A / D converter includes a first input terminal to which an output voltage of the thermopile unit is applied and a second input terminal connected to the output terminal of the sensor module, and is applied to the second input terminal. A / D conversion is performed on the output voltage of the thermopile unit applied to the first input terminal using a voltage as a reference voltage for A / D conversion;
A temperature detection device characterized by.
前記メモリーは、前記基準電圧回路による前記基準電圧および前記サーモパイル部の出力電圧の間の比率と検出温度との関係を示す特性データを格納していること、
を特徴とする請求項1記載の温度検出装置。 The sensor module further includes a nonvolatile memory and a data output terminal for reading data in the memory from the outside,
The memory stores characteristic data indicating a relationship between a ratio between the reference voltage by the reference voltage circuit and an output voltage of the thermopile unit and a detected temperature;
The temperature detection device according to claim 1.
前記センサーモジュールは、サーミスター部をさらに備え、
前記基準電圧回路は、前記基準電圧を前記サーモパイル部および前記サーミスター部に印加し、
前記A/D変換器は、前記サーミスター部の出力電圧を印加される第3入力端子をさらに備え、前記第3入力端子に印加される前記サーミスター部の出力電圧をA/D変換し、
前記制御回路は、前記A/D変換器から、前記サーモパイル部の出力電圧および前記サーミスター部の出力電圧をA/D変換して得られるデジタルデータを取得し、前記メモリーから前記特性データを読み出し、前記特性データに基づいて、取得した前記デジタルデータから検出温度を特定すること、
を特徴とする請求項2記載の温度検出装置。 A control circuit,
The sensor module further includes a thermistor portion,
The reference voltage circuit applies the reference voltage to the thermopile part and the thermistor part,
The A / D converter further includes a third input terminal to which the output voltage of the thermistor unit is applied, and A / D converts the output voltage of the thermistor unit to be applied to the third input terminal,
The control circuit acquires digital data obtained by A / D converting the output voltage of the thermopile unit and the output voltage of the thermistor unit from the A / D converter, and reads the characteristic data from the memory Identifying the detected temperature from the acquired digital data based on the characteristic data;
The temperature detection device according to claim 2.
前記基準電圧回路は、前記基準電圧を前記サーモパイル部および前記サーミスター部に印加し、
前記A/D変換器は、前記サーミスター部の出力電圧を印加される第3入力端子をさらに備え、前記第3入力端子に印加される前記サーミスター部の出力電圧をA/D変換すること、
を特徴とする請求項1記載の温度検出装置。 The sensor module further includes a thermistor portion,
The reference voltage circuit applies the reference voltage to the thermopile part and the thermistor part,
The A / D converter further includes a third input terminal to which the output voltage of the thermistor section is applied, and A / D converts the output voltage of the thermistor section applied to the third input terminal. ,
The temperature detection device according to claim 1.
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