JP2021140150A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検出温度に対する変換回路による量子化誤差の影響を少なくすることにより、加熱ローラの温度を精度よく判定することができる画像形成装置を提供する。【解決手段】プリンタは、第１増幅部１６０と、第２増幅部１７０とを有する増幅回路１６を備えている。ＡＤＣは、第１増幅部１６０により増幅された差分電圧をアナログ・デジタル変換して第１温度情報を生成し、第２増幅部１７０により増幅された差分電圧をアナログ・デジタル変換して第２温度情報を生成する。ＣＰＵは、特定温度範囲ＷＳ１での加熱ローラの温度を第２温度情報及び第２補償温度情報に基づいて判定し、特定温度範囲ＷＳ１を除く加熱ローラの温度を第１温度情報及び第１補償温度情報に基づいて判定する。【選択図】図７

Description

本発明は、加熱部材の温度を判定する技術に関する。

特許文献１には、検出用サーミスタと、補償用サーミスタとを有する温度センサを用いて、加熱部材の温度を判定する画像形成装置が記載されている。各サーミスタからの検出値の差分は増幅回路により増幅された後、変換回路によりアナログ・デジタル変換され、マイクロコンピュータに出力される。マイクロコンピュータは、変換された差分と、補償用サーミスタからの出力値とを用いて加熱部材の温度を判定する。

特開２００３-２５７５９１号公報

一般的に、変換回路では、アナログ値をデジタル値に変換する際に量子化誤差が生じることが知られている。そのため、変換回路での量子化誤差に起因して、加熱部材の実際の温度に対して検出温度の誤差が大きくなることが懸念される。

本発明は、上記課題に鑑みたものであり、温度センサにより検出された温度に対する変換回路による量子化誤差の影響を少なくすることにより、加熱ローラの温度を精度よく判定することができる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明に係る画像形成装置は、トナー像が形成されたシートを加熱する加熱部材を有する定着部と、加熱部材からの赤外線を吸収するフィルムと、フィルムの温度に応じた第１検出値を出力する検出用サーミスタと、フィルムを保持する保持体の温度に応じた第２検出値を出力する補償用サーミスタと、を有する温度センサと、第１検出値に基づく電圧と第２検出値に基づく電圧との差分値を第１増幅率で増幅し、第１出力電圧を出力する第１増幅部と、第１検出値に基づく電圧と第２検出値に基づく電圧との差分値を第１増幅率よりも大きな第２増幅率で増幅し、第２出力電圧を出力する第２増幅部と、第１出力電圧をアナログ・デジタル変換して第１温度情報を生成し、第２出力電圧をアナログ・デジタル変換して第２温度情報を生成し、第２検出値に基づく電圧をアナログ・デジタル変換して補償温度情報を生成する変換部と、特定温度範囲での加熱部材の温度を第２温度情報及び補償温度情報に基づいて判定し、特定温度範囲を除く加熱部材の温度を第１温度情報及び補償温度情報に基づいて判定する温度判定部と、を備える。

上記構成では、特定温度範囲を除く温度では、第１検出値に基づく電圧と第２検出値に基づく電圧との差分値が第１増幅率で増幅されることで、第１出力電圧が出力され、この第１出力電圧をアナログ・デジタル変換した第１温度情報と、補償温度情報とを用いて、加熱部材の温度が判定される。一方で、特定温度範囲では、差分値が第２増幅率で増幅されることで、第２出力電圧が出力され、この第２出力電圧をアナログ・デジタル変換した第２温度情報と、補償温度情報とを用いて、加熱部材の温度が判定される。これにより、加熱部材の温度における特定温度範囲では、温度分解能を高くすることができるため、特定温度範囲において、温度センサにより検出された温度に対する変換回路の量子化誤差の影響を少なくし、加熱部材を精度よく判定することができる。

本発明の一態様では、特定温度範囲は、加熱部材によってシートを加熱する期間の温度を含む。

本発明の一態様では、第１増幅部は、差分値を増幅する第１オペアンプと、第１オペアンプの増幅率を第１増幅率に定める第１外部抵抗部と、を有し、第２増幅部は、差分値を増幅する第２オペアンプと、第２オペアンプの増幅率を第２増幅率に定める第２外部抵抗部とを有する。上記構成では、第１外部抵抗部と、第２外部抵抗部との間の抵抗差を調整することにより、第１増幅部と第２増幅部との間の増幅率の大小を定めることができる。

本発明の一態様では、第１増幅部は、第２検出値を増幅する第１サブオペアンプと、第１サブオペアンプの増幅率を第３増幅率に定める第３外部抵抗部と、を有し、第２増幅部は、第２検出値を増幅する第２サブオペアンプと、第２サブオペアンプの増幅率を第４増幅率に定める第４外部抵抗部と、を有し、第１オペアンプには、第１検出値に基づく電圧と、第１サブオペアンプの出力電圧とが入力され、第２オペアンプには、第１検出値に基づく電圧と、第２サブオペアンプの出力電圧とが入力される。

本発明の一態様では、変換部は、第１サブオペアンプの出力電圧を変換して補償温度情報を生成する。

本発明の一態様では、加熱部材の温度を制御する温度制御部を備え、温度制御部は、第１温度情報又は第２温度情報により示される温度が特定温度範囲に含まれる場合に、第２温度情報及び補償温度情報に基づいて判定された温度を用いて、加熱部材の温度を制御する。上記構成では、加熱部材の温度を特定温度範囲内の温度に制御する場合に、量子化誤差に起因する悪影響を少なくすることができるため、加熱部材の温度を精度よく制御することができる。

本発明の一態様では、温度制御部は、補償温度情報により示される温度が所定の条件温度範囲に含まれ、かつ第１温度情報又は第２温度情報により示される温度が特定温度範囲に含まれる場合に、第２温度情報及び補償温度情報に基づいて判定された温度を用いて、加熱部材の温度を制御する。これにより、特定温度範囲での加熱部材の温度をいっそう精度よく制御することができる。

本発明の一態様では、条件温度範囲は、特定温度範囲に対応する第２出力電圧が変換部の入力電圧範囲に含まれる温度範囲である。

本発明の一態様では、温度制御部は、補償温度情報により示される温度が、所定の条件温度範囲に含まれない場合、又は第１温度情報又は第２温度情報により示される温度が特定温度範囲に含まれない場合に、第１温度情報及び補償温度情報に基づいて判定された温度を用いて、加熱部材の温度を制御する。

本発明の一態様では、トナー像が形成されたシートを加熱する加熱部材を有する定着部と、温度センサであって、加熱部材の表面温度に対応する第１検出値を出力する検出用サーミスタと、温度センサの環境温度に対応する第２検出値を出力する補償用サーミスタと、を有する温度センサと、第１検出値に基づく電圧と第２検出値に基づく電圧とが入力され、第１増幅率を有する第１差動増幅部と、第１検出値に基づく電圧と第２検出値に基づく電圧とが入力され、第１増幅率よりも大きい第２増幅率を有する第２差動増幅部と、第１差動増幅部の出力をアナログ・デジタル変換して第１温度情報を生成し、第２差動増幅部の出力をアナログ・デジタル変換して第２温度情報を生成し、第２検出値に基づく電圧をアナログ・デジタル変換して補償温度情報を生成する変換部と、特定温度範囲での加熱部材の温度を第２温度情報及び補償温度情報に基づいて判定し、特定温度範囲を除く加熱部材の温度を第１温度情報及び補償温度情報に基づいて判定する温度判定部と、を備える。

以上説明した本発明では、温度センサにより検出された加熱部材の温度に対する変換回路の量子化誤差の影響を少なくすることができ、加熱部材の温度を制御よく判定することができる。

レーザプリンタの縦断面構造の概略を示す図。 レーザプリンタの構成図。 温度センサの構成を説明する図。 特定温度範囲を説明する図。 第１増幅率における出力電圧と温度との関係を説明する図。 第２増幅率における出力電圧と温度との関係を説明する図。 増幅回路とＡＳＩＣとの接続態様を説明する図。 温度制御の手順を説明するフローチャート。 条件温度範囲ＷＳ２を説明する図。

本実施形態に係る画像形成装置を、図面を参照しつつ説明する。画像形成装置は、現像剤としてのトナーを用いて、記録用紙やＯＨＰシート等のシートに画像を形成するレーザプリンタである。

図１に示すように、レーザプリンタ１は、シート供給部３と、露光部４と、プロセス部６と、定着部８と、制御部１０と、筐体２とを備えている。

シート供給部３は、シートＳを収容する供給トレイ３１と、シート押圧板３２と、供給機構３３とを備えている。供給機構３３は、ピックアップローラ３３Ａと、分離ローラ３３Ｂと、第１搬送ローラ３３Ｃと、レジストレーションローラ３３Ｄとを備えている。シート供給部３では、供給トレイ３１内のシートＳが、シート押圧板３２によってピックアップローラ３３Ａに寄せられ、ピックアップローラ３３Ａによって分離ローラ３３Ｂに送られる。シートＳは、分離ローラ３３Ｂによって１枚に分離され、第１搬送ローラ３３Ｃによって搬送される。レジストレーションローラ３３Ｄは、シートＳの先端の位置を揃えた後、プロセス部６に向けてシートＳを搬送する。

露光部４は、図示しないレーザ光源や、符号を省略して示すポリゴンミラー、レンズ、反射鏡などを備えている。露光部４では、レーザ光源から出射される画像データに基づくレーザ光が、後述するプロセス部６の感光体ドラム６１の表面で走査されることで、感光体ドラム６１に静電潜像が形成される。

プロセス部６は、シートＳにトナー像を形成する。プロセス部６は、筐体２内において露光部４の下方に配置されている。プロセス部６は、感光体ドラム６１と、帯電器６２と、転写ローラ６３と、現像ローラ７１と、供給ローラ７２と、トナーとしての乾式トナーを収容するトナー収容部７４とを備えている。

プロセス部６では、感光体ドラム６１の表面が帯電器６２により一様に帯電された後、露光部からのレーザ光によって感光体ドラム６１に画像データに基づく静電潜像が形成される。また、トナー収容部７４内のトナーは、供給ローラ７２を介して現像ローラ７１に供給される。現像ローラ７１は、トナーを静電潜像が形成された感光体ドラム６１に供給する。これにより、静電潜像が可視像化され、感光体ドラム６１上にトナー像が形成される。その後、シート供給部３から供給されたシートＳが、感光体ドラム６１と転写ローラ６３の間を搬送されることにより、感光体ドラム６１上に形成されたトナー像がシートＳ上に転写される。

トナー像が転写されたシートＳは、感光体ドラム６１及び転写ローラ６３によって、定着部８に搬送される。定着部８は、プロセス部６から搬送されてくるシートＳ上にトナー像を定着させる。定着部８は、シートＳを加熱する加熱ローラ８１と、加熱ローラ８１との間でシートＳを挟む加圧ローラ８２とを有している。加熱ローラ８１は、筐体２内において回転可能に保持された円筒形状のローラである。加圧ローラ８２は、筐体２の内部において回転可能に保持されたローラである。定着部８では、トナー像が転写されたシートＳが、加熱ローラ８１と加圧ローラ８２の間で搬送されることで、トナー像がシートＳ上に熱定着される。

加熱ローラ８１の内部には、ヒータ８３が配置されている。本実施形態では、ヒータ８３は、２本のハロゲンランプである。各ヒータ８３は、加熱ローラ８１における幅方向での長さ寸法と略同じ長さ寸法で延びた形状であり、加熱ローラ８１の内部に並んで配置されている。加熱ローラ８１は、加熱部材の一例である。

トナー像が熱定着されたシートＳは、第２搬送ローラ２３および排出ローラ２４によって排出トレイ２２上に排出される。

図２に示すように、制御部１０は、シート供給部３と、露光部４と、プロセス部６と、定着部８と、ヒータ８３とに接続されており、シート供給部３、露光部４，プロセス部６，定着部８，ヒータ８３の駆動を制御する。具体的には、制御部１０は、シート供給部３の各ローラを回転させるモータ、定着部８の加熱ローラ８１及び加圧ローラ８２を回転させるモータ、更には、プロセス部６の各光源の発光を制御する。

制御部１０は、加熱ローラ８１の温度を検出する温度センサ４０が接続されている。温度センサ４０から出力される検出電圧（後述する、Ｖａ，Ｖｂ）は、制御部１０に入力される。

制御部１０は、温度センサ４０から出力される検出電圧を用いて、加熱ローラ８１の温度を制御する温度制御を行う。具体的には、制御部１０は、印刷処理においてシートＳにトナーを定着させる場合に、加熱ローラ８１の温度を所定の温度範囲内に制御する。一方、制御部１０は、レーザプリンタ１が印刷処理を行わない待機モードにおいて、加熱ローラ８１の温度を定着処理時での温度範囲よりも低い温度範囲に制御する。

次に、温度センサ４０について説明する。
温度センサ４０は、非接触型のセンサであり、本実施形態では、サーミスタ温度センサである。図３に示すように、温度センサ４０は、保持体の一例である本体４４と、フィルム４３と、検出用サーミスタ４１と、補償用サーミスタ４２と、を有している。本体４４には、加熱ローラ８１に向けられる面４４ａで開口する開口部４４ｂが形成されている。開口部４４ｂは、本体４４の内部で検出用サーミスタ４１及び補償用サーミスタ４２が収容されるセンサ収容空間４４ｃまで延びている。開口部４４ｂにおける、面４４ａと反対側の端はフィルム４３により閉塞されており、開口部４４ｂとセンサ収容空間４４ｃとの境界がフィルム４３により間仕切られている。検出用サーミスタ４１は、フィルム４３に固定された状態でセンサ収容空間４４ｃ内に保持されている。補償用サーミスタ４２は、センサ収容空間４４ｃを形成する壁部に固定された状態で、センサ収容空間４４ｃ内に保持されている。

上記構成の温度センサ４０では、加熱ローラ８１から放射された赤外線は、開口部４４ｂを通じてフィルム４３に伝わり、フィルム４３に吸収される。検出用サーミスタ４１は、フィルム４３の温度に応じた第１検出電圧Ｖａを出力する。すなわち、検出用サーミスタ４１は加熱ローラ８１の表面の温度に対応した第１検出電圧Ｖａを出力する。また、補償用サーミスタ４２は、本体４４の温度に応じた第２検出電圧Ｖｂを出力する。すなわち、補償用サーミスタ４２は温度センサ４０の環境温度に対応した第２検出電圧Ｖｂを出力する。第１検出電圧Ｖａは、フィルム４３の温度に応じてその電圧値が変化するアナログ信号である。第２検出電圧Ｖｂは、本体４４の温度に応じてその電圧値が変化するアナログ信号であり、第１検出電圧Ｖａを補償するために用いられる信号である。

次に、制御部１０の構成を説明する。制御部１０は、ＡＳＩＣ１１と、通電回路１５と、増幅回路１６とを備えている。

通電回路１５は、スイッチング素子としてのトライアックを有しており、不図示の交流電源から供給された交流電圧をヒータ８３に供給する通電状態と、交流電圧をヒータ８３に供給しない非通電状態とを切り替える。

増幅回路１６は、温度センサ４０から受信した第１検出電圧Ｖａに基づく入力値と第２検出電圧Ｖｂに基づく入力値との差分である差分電圧ΔＶを増幅し、出力電圧ＶｏをＡＳＩＣ１１に出力する。また、増幅回路１６は、第２検出電圧Ｖｂを増幅し、補償出力電圧ＶｓをＡＳＩＣ１１に出力する。なお、増幅回路１６の詳細な構成については後述する。

ＡＳＩＣ１１は、ＣＰＵ１２と、メモリ１３と、ＡＤＣ（アナログ・デジタルコンバータ）１４とを有している。ＡＤＣ１４は、出力電圧Ｖｏをアナログ・デジタル変換して温度情報Ｔｄを生成する。ＡＤＣ１４は、変換部の一例である。また、ＡＤＣ１４は、補償出力電圧Ｖｓをアナログ・デジタル変換して補償温度情報Ｔｒを生成する。温度情報Ｔｄ及び補償温度情報Ｔｒは、離散的な値を取るデジタル信号である。

ＣＰＵ１２は、ＡＤＣ１４により生成された温度情報Ｔｄ及び補償温度情報Ｔｒを用いて、加熱ローラ８１の温度を判定する。ＣＰＵ１２は、温度判定部の一例である。メモリ１３には、温度情報Ｔｄと補償温度情報Ｔｒとの組み合わせと、加熱ローラ８１の温度との対応関係を定めた温度テーブルを記憶している。ＣＰＵ１２は、温度テーブルを参照することにより、温度情報Ｔｄと補償温度情報Ｔｒとの組み合わせに対応する温度を加熱ローラ８１の温度として判定する。なお、ＣＰＵ１２は、温度情報Ｔｄと補償温度情報Ｔｒとを用いた演算により温度を算出し、算出した温度を加熱ローラ８１の温度として判定してもよい。

ＣＰＵ１２は、判定した加熱ローラ８１の温度を用いて、通電回路１５によりヒータ８３に供給される交流電圧の通電時間を可変する。ＣＰＵ１２は、温度制御部の一例である。具体的には、ＡＳＩＣ１１は、加熱ローラ８１の温度をもとにヒータ駆動信号を生成し、生成したヒータ駆動信号を通電回路１５に出力する。ヒータ駆動信号は、通電回路１５によりヒータに供給される交流電力の量を定める信号であり、具体的には、トライアックをオンオフ操作させる信号である。

次に、加熱ローラ８１の温度変化を説明する。図４は、定着部８によりシートＳに対してトナー像の定着が行われている場合の加熱ローラ８１の温度変化を示しており、具体的には、シートＳが加熱ローラ８１と加圧ローラ８２との間を通過する期間（ｔ１〜ｔ２）での温度変化を示している。

時刻ｔ１よりも前では、ヒータ８３に対する交流電力の供給が開始されることにより、加熱ローラ８１の温度が上昇していく。時刻ｔ１以後では、加熱ローラ８１と加圧ローラ８２との間にシートＳが挟まれており、加熱ローラ８１の温度は１６０[℃]付近で変化している。図４では図示していないが、時刻ｔ２以後は、加熱ローラ８１と加圧ローラ８２との間にシートＳが挟まれておらず、加熱ローラ８１の温度は一時的に増加する。そのため、シートＳに対してトナー像の定着が行われる期間では、加熱ローラ８１の温度は、１５０[℃]から２００[℃]の温度範囲である特定温度範囲ＷＳ１で変化している。特定温度範囲ＷＳ１は、ヒータ８３が通電され、加熱ローラ８１が加熱制御されている状態で取りえる温度範囲の一部であって、シートＳに対してトナー像の定着が行われている期間において、加熱ローラ８１の温度が取りえる温度範囲を含む。また特定温度範囲ＷＳ１は、レーザプリンタ１の動作条件の下限温度として定められた温度（例えば、０［℃］）や室温（例えば、２５［℃］）は含まない。

特定温度範囲ＷＳ１において、加熱ローラ８１の温度に対するＡＤＣ１４の量子化誤差が大きくなると、トナー像の定着が適正に行われない場合がある。本発明者は、シートＳにトナー像を定着している期間での加熱ローラ８１の温度が特定温度範囲ＷＳ１で変化することに着目し、加熱ローラ８１の温度が特定温度範囲ＷＳ１に含まれる場合に、この特定温度範囲ＷＳ１においてのみ高い分解能を有する温度情報Ｔｄを用いることを思い立った。具体的には、加熱ローラ８１の温度が特定温度範囲ＷＳ１に含まれない場合は、第１温度情報ＴｄＡを用いて加熱ローラ８１に対する温度制御を行う。第１温度情報ＴｄＡは、加熱ローラ８１が取り得る温度として想定される全温度範囲での分解能が一定の範囲となる温度情報Ｔｄである。一方、加熱ローラ８１の温度が、特定温度範囲ＷＳ１に含まれる場合に、この特定温度範囲ＷＳ１での分解能が第１温度情報ＴｄＡよりも高い第２温度情報ＴｄＢを用いて加熱ローラ８１に対する温度制御を行う。

次に、温度情報Ｔｄの分解能を変化させる原理を説明する。
図５は、差分電圧ΔＶを第１増幅率Ａ１で増幅した出力電圧Ｖｏ１を示している。横軸は加熱ローラ８１の温度を示している。図５において、Ｖｏ１＿ａ，Ｖｏ１＿ｂは、第２検出電圧Ｖｂが異なる例を示している。図６は、加熱ローラ８１の温度が図５と同じ条件において、差分電圧ΔＶを第２増幅率Ａ２で増幅した出力電圧Ｖｏ２を示している。図６において、Ｖｏ２＿ａ，Ｖｏ２＿ｂは、第２検出電圧Ｖｂが異なる例を示している。ＡＤＣ１４の入力電圧範囲の下限値をＬｏｗとし、上限値をＵｐとして示している。

出力電圧Ｖｏ１＿ａ，Ｖｏ１＿ｂは、加熱ローラ８１の温度が増加するに従い電圧値が緩やかに減少しており、加熱ローラ８１の温度の変化に対する電圧値の変化を示す傾きが小さい。一方で、図６で示す、出力電圧Ｖｏ２＿ａ，Ｖｏ２＿ｂでは、加熱ローラ８１の温度変化に対する傾きが出力電圧Ｖｏ１＿ａ，Ｖｏ１＿ｂ（図５）よりも大きくなっている。そのため、特定温度範囲ＷＳ１において、出力電圧Ｖｏ２＿ａ，Ｖｏ２＿ｂを用いて算出される第２温度情報ＴｄＢは、出力電圧Ｖｏ１＿ａ，Ｖｏ１＿ｂを用いて算出される第１温度情報ＴｄＡよりも分解能が高くなる。

一方で、第２増幅率Ａ２で増幅された出力電圧Ｖｏ２＿ａ，Ｖｏ２＿ｂは、特定温度範囲ＷＳ１以外の温度において、上限値Ｕｐを上回る温度や、下限値Ｌｏｗを下回る温度が存在する。増幅後の出力電圧Ｖｏ２＿ａ，Ｖｏ２＿ｂにおいて、上限値Ｕｐを上回る温度は上限値Ｕｐに飽和し、下限値Ｌｏｗを下回る温度は下限値Ｌｏｗに飽和する。そのため、特定温度範囲ＷＳ１以外では、第１温度情報ＴｄＡの方が、第２温度情報ＴｄＢよりも正確である。

次に、増幅回路１６の具体的な構成を、図７を用いて説明する。
増幅回路１６は、温度センサ４０に接続された第１入力端子５１、第２入力端子５２、第３入力端子５３、及び第４入力端子５４を有している。具体的には、第１入力端子５１は、第１接続線Ｌ１を介して検出用サーミスタ４１に接続されており、第１検出電圧Ｖａが入力される。第２入力端子５２は、第２接続線Ｌ２を介して補償用サーミスタ４２に接続されており、第２検出電圧Ｖｂが入力される。第３入力端子５３は、第１接続線Ｌ１から分岐する第３接続線Ｌ３を介して検出用サーミスタ４１に接続されており、第１検出電圧Ｖａが入力される。第４入力端子５４は、第２接続線Ｌ２から分岐する第４接続線Ｌ４を介して補償用サーミスタ４２に接続されており、第２検出電圧Ｖｂが入力される。

また、増幅回路１６は、出力電圧Ｖｏを出力する第１出力端子５５及び第３出力端子５７と、補償出力電圧Ｖｓを出力する第２出力端子５６及び第４出力端子５８を有している。具体的には、第１出力端子５５は、接続線Ｌ５を介してＡＳＩＣ１１の第１差分電圧端子９１に接続されている。第２出力端子５６は、接続線Ｌ６を介してＡＳＩＣ１１の第１補償電圧端子９２に接続されている。第３出力端子５７は、接続線Ｌ７を介してＡＳＩＣ１１の第２差分電圧端子９３に接続されている。第４出力端子５８は、接続線Ｌ８を介してＡＳＩＣ１１の第２補償電圧端子９４に接続されている。

増幅回路１６は、第１増幅部１６０と、第２増幅部１７０とを備えている。第１増幅部１６０は、第１検出電圧Ｖａに基づく入力値と第２検出電圧Ｖｂに基づく入力値との差分である差分電圧ΔＶを、第１増幅率Ａ１で増幅し、出力電圧Ｖｏ１を出力する。第２増幅部１７０は、第１検出電圧Ｖａに基づく入力値と第２検出電圧Ｖｂに基づく入力値との差分である差分電圧ΔＶを、第１増幅率Ａ１よりも大きな第２増幅率Ａ２で増幅し、出力電圧Ｖｏ２を出力する。

第１増幅部１６０は、非反転増幅器として機能する第１メインオペアンプ１６１及び第１サブオペアンプ１６４を有している。第１メインオペアンプ１６１の非反転入力端子は、第１入力端子５１に繋がる第１入力ライン１６２に接続されており、検出用サーミスタ４１からの第１検出電圧Ｖａが入力される。１メインオペアンプ１６１の出力端子は、抵抗Ｒ３が直列接続された第１出力ライン１６３の一端に接続されている。第１出力ライン１６３の他端は、第１出力端子５５に接続されている。第１メインオペアンプ１６１の反転入力端子と出力端子とは、抵抗Ｒ２により接続されている。本実施形態では、抵抗Ｒ２には、コンデンサＣ１が並列接続されている。また、第１出力ライン１６３は、コンデンサＣ２を介してシグナルグランドに接続されている。

第１サブオペアンプ１６４の非反転入力端子は、第２入力端子５２に繋がる第２入力ライン１６５に接続されており、補償用サーミスタ４２からの第２検出電圧Ｖｂが入力される。第１サブオペアンプ１６４の反転入力端子は、抵抗Ｒ５を介してシグナルグランドに接続されている。第１サブオペアンプ１６４の出力端子は、抵抗Ｒ７が直列接続された第２出力ライン１６６の一端に接続されている。第２出力ライン１６６の他端は第２出力端子５６に接続されている。第１サブオペアンプ１６４の反転入力端子と出力端子とは、抵抗Ｒ６により接続されている。本実施形態では、抵抗Ｒ６には、コンデンサＣ３が並列接続されている。また、第２出力ライン１６６は、コンデンサＣ４を介してシグナルグランドに接続されている。

第１メインオペアンプ１６１の反転入力端と第１サブオペアンプ１６４の出力端子とは、抵抗Ｒ４を介して接続されている。具体的には、抵抗Ｒ４の一端は、第１メインオペアンプ１６１の反転入力端子に繋がる抵抗Ｒ１に接続されており、他端は、第２出力ライン１６６のうち抵抗Ｒ６が接続された接点と、抵抗Ｒ７との間の接点Ｋ１に接続されている。第１メインオペアンプ１６１は、差動増幅回路（第１差動増幅部）を構成する。

上記構成の第１増幅部１６０では、第２入力端子５２を介して入力された第２検出電圧Ｖｂは、第１サブオペアンプ１６４により増幅された後、第２出力端子５６に出力される。第１サブオペアンプ１６４の出力端子からは、非反転入力端子に入力された第２検出電圧Ｖｂを、第３増幅率Ａ３（＝（Ｒ５+Ｒ６）／Ｒ５）で増幅した電圧が、補償出力電圧Ｖｓ１として出力される。補償出力電圧Ｖｓ１は、抵抗Ｒ４を介して第１メインオペアンプ１６１の反転入力端子にも出力される。

第１メインオペアンプ１６１は、反転入力端子に入力された補償出力電圧Ｖｓ１と、非反転入力端子に入力された第１検出電圧Ｖａとの差分（Ｖａ−Ｖｓ１）である差分電圧ΔＶを増幅し、出力電圧Ｖｏ１を第１出力端子５５に出力する。ここで、抵抗Ｒ２の抵抗値は、抵抗Ｒ１の抵抗値よりも大きい。これにより、第１メインオペアンプ１６１の出力端子からは、差分電圧ΔＶを、第１増幅率Ａ１（＝（Ｒ１+Ｒ２）／Ｒ１）で増幅した電圧が、出力電圧Ｖｏ１として出力される。

本実施形態では、第３増幅率Ａ３は、補償出力電圧Ｖｓ１に対応する温度範囲において、補償出力電圧Ｖｓ１が飽和しないようにその値が定められていればよい。例えば、補償出力電圧Ｖｓ１に対応する温度範囲は、レーザプリンタ１の動作条件の下限温度として定められた温度（例えば、０［℃］）と、温度センサ４０の耐熱温度の上限温度として定めらえた温度（例えば、１５０［℃］）との間の温度範囲である。

第２増幅部１７０は、非反転増幅器として機能する第２メインオペアンプ１７１及び第２サブオペアンプ１７４を有している。第２メインオペアンプ１７１の非反転入力端子は、第３入力端子５３に繋がる第３入力ライン１７２に接続されており、検出用サーミスタ４１からの第１検出電圧Ｖａが入力される。第２メインオペアンプ１７１の出力端子は、抵抗Ｒ１３が直列接続された第３出力ライン１７３の一端に接続されている。第３出力ライン１７３の他端は第３出力端子５７に接続されている。第２メインオペアンプ１７１の反転入力端子と出力端子とは、抵抗Ｒ１２により接続されている。本実施形態では、抵抗Ｒ１２には、コンデンサＣ１１が並列接続されている。また、第３出力ライン１７３は、コンデンサＣ１２を介してシグナルグランドに接続されている。

第２サブオペアンプ１７４の非反転入力端子は、第４入力端子５４に繋がる第４入力ライン１７５に接続されており、補償用サーミスタ４２からの第２検出電圧Ｖｂが入力される。第２サブオペアンプ１７４の反転入力端子は、抵抗Ｒ１５を介してシグナルグランドに接続されている。第２サブオペアンプ１７４の出力端子は、抵抗Ｒ１７が直列接続された第４出力ライン１７６の一端に接続されている。第４出力ライン１７６の他端は第４出力端子５８に接続されている。第２サブオペアンプ１７４の反転入力端子と出力端子とは、抵抗Ｒ１６により接続されている。本実施形態では、抵抗Ｒ１６には、コンデンサＣ１３が並列接続されている。また、第４出力ライン１７６は、コンデンサＣ１４を介してシグナルグランドに接続されている。

第２メインオペアンプ１７１の反転入力端と第２サブオペアンプ１７４の出力端子とは、抵抗Ｒ１４を介して接続されている。具体的には、抵抗Ｒ１４の一端は、第２メインオペアンプ１７１の反転入力端子に繋がる抵抗Ｒ１１に接続されており、他端は、第４出力ライン１７６のうち抵抗Ｒ１６が接続された接点と、抵抗Ｒ１７との間の接点Ｋ１１に接続されている。第２メインオペアンプ１７１は、差動増幅回路（第２差動増幅部）を構成する。

上記構成の第２増幅部１７０では、第４入力端子５４を介して入力された第２検出電圧Ｖｂは、第２サブオペアンプ１７４により増幅された後、第４出力端子５８から出力される。第２サブオペアンプ１７４の出力端子からは、非反転入力端子に入力された第２検出電圧Ｖｂを、第４増幅率Ａ４（＝（Ｒ１５+Ｒ１６）／Ｒ１５）で増幅した電圧が、補償出力電圧Ｖｓ２として出力される。補償出力電圧Ｖｓ２は、抵抗Ｒ１４を介して第２メインオペアンプ１７１の反転入力端子にも出力される。

第２メインオペアンプ１７１は、反転入力端子に入力された補償出力電圧Ｖｓ２と、非反転入力端子に入力された第１検出電圧Ｖａとの差分（Ｖａ−Ｖｓ２）である差分電圧ΔＶを増幅し、出力電圧Ｖｏ２を第３出力端子５７に出力する。ここで、抵抗Ｒ１２の抵抗値は、抵抗Ｒ１１の抵抗値よりも大きい。これにより、第２メインオペアンプ１７１の出力端子からは、差分電圧ΔＶを、第２増幅率Ａ２（（Ｒ１１+Ｒ１２）／Ｒ１１）で増幅した電圧が、出力電圧Ｖｏ２として出力される。第２増幅率Ａ２は、第１増幅率Ａ１よりも大きくなるように、各抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ１１，Ｒ１２の抵抗値が定められている。本実施形態では、第４増幅率Ａ４は、増幅後の第２検出電圧Ｖｂにより検出される温度範囲において第２検出電圧Ｖｂが飽和しないように、その値が定められていればよい。

第１差分電圧端子９１を通じて入力された出力電圧Ｖｏ１と、第１補償電圧端子９２を通じて入力された補償出力電圧Ｖｓ１とは、ＡＤＣ１４に入力される。ＡＤＣ１４は、出力電圧Ｖｏ１をアナログ・デジタル変換することで、第１温度情報ＴｄＡを出力し、補償出力電圧Ｖｓ１をアナログ・デジタル変換することで、第１補償温度情報ＴｒＡを出力する。第２差分電圧端子９３を通じて入力された出力電圧Ｖｏ２と、第２補償電圧端子９４を通じて入力された補償出力電圧Ｖｓ２とは、制御部１０のＡＤＣ１４に入力される。ＡＤＣ１４は、出力電圧Ｖｏ２をアナログ・デジタル変換することで、第２温度情報ＴｄＢを出力し、補償出力電圧Ｖｓ２をアナログ・デジタル変換することで、第２補償温度情報ＴｒＢを出力する。

次に、第１，第２温度情報ＴｄＡ，ＴｄＢ及び第１，第２補償温度情報ＴｒＡ，ＴｒＢを用いた温度制御を、図８を用いて説明する。図８に示す処理は、レーザプリンタ１がシートＳに対してトナー像の定着を開始することを契機に、ＣＰＵ１２により実行される処理であり、主体の記載を省略する。

ステップＳ１１では、ＡＤＣ１４により生成された第１温度情報ＴｄＡ及び第１補償温度情報ＴｒＡを取得する。ステップＳ１２では、ＡＤＣ１４により生成された第２温度情報ＴｄＢ及び第２補償温度情報ＴｒＢを取得する。

ステップＳ１３では、第１補償温度情報ＴｒＡにより示される温度が、条件温度範囲ＷＳ２に含まれるか否かを判断する。条件温度範囲ＷＳ２は、特定温度範囲ＷＳ１での第２温度情報ＴｄＢを精度よく検出するための補償温度情報Ｔｒの温度範囲である。図９は、出力電圧Ｖｏ２を示している。ここで、出力電圧Ｖｏ２＿１は、補償温度情報Ｔｒが「１０℃」の場合の検出電圧であり、出力電圧Ｖｏ２＿２は、補償温度情報Ｔｒが「８０℃」の場合の検出電圧であり、出力電圧Ｖｏ２＿３は、補償温度情報Ｔｒが「１００℃」の場合の検出電圧である。

出力電圧Ｖｏ２＿１では、特定温度範囲ＷＳ１において、入力電圧範囲の下限値Ｌｏｗに飽和している。これは、出力電圧Ｖｏ２＿１が第２増幅率Ａ２で増幅されたことにより、特定温度範囲ＷＳ１において下限値Ｌｏｗを下回ったためである（図中、破線で示す。）。即ち、出力電圧Ｖｏ２＿１を用いて算出される第２温度情報ＴｄＢは、特定温度範囲ＷＳ１において不正確である。一方で、出力電圧Ｖｏ２＿２及び出力電圧Ｖｏ２＿３は、特定温度範囲ＷＳ１において、入力電圧範囲の上限値Ｕｐと下限値Ｌｏｗとの間の値を取っている。

そこで、本実施形態では、特定温度範囲ＷＳ１における第１補償温度情報ＴｒＡの範囲を、第２温度情報ＴｄＢを不正確にしない条件温度範囲ＷＳ２に定めている。具体的には、特定温度範囲ＷＳ１における第１補償温度情報ＴｒＡの範囲を、出力電圧Ｖｏ２がＡＤＣ１４の入力電圧範囲の上限値Ｕｐと下限値Ｌｏｗとの間の値となる条件温度範囲ＷＳ２に定めている。例えば、条件温度範囲は、シートＳの定着時に想定される温度センサ４０の本体４４の温度範囲であり、例えば、下限値Ｈ３を２０[℃]とし、上限値Ｈ４を１２５[℃]とする温度範囲である。

ステップＳ１３では、第１補償温度情報ＴｒＡが、条件温度範囲ＷＳ２に含まれることを条件に、ステップＳ１４に進み、第１温度情報ＴｄＡが特定温度範囲ＷＳ１に含まれるか否かを判定する。具体的には、ステップＳ１３では、第１補償温度情報ＴｒＡにより示される温度が、条件温度範囲ＷＳ２の下限値Ｈ３以上であり、かつ条件温度範囲ＷＳ２の上限値Ｈ４以下であるか否かを判断する。

ステップＳ１３を肯定判定すると、ステップＳ１４に進む。ステップＳ１４では、加熱ローラ８１の温度が、特定温度範囲ＷＳ１に含まれるか否かを判断する。本実施形態では、第１温度情報ＴｄＡにより示される温度が、特定温度範囲ＷＳ１の下限値Ｈ１以上であり、かつ特定温度範囲ＷＳ１の上限値Ｈ２以下であるか否かを判断する。

ステップＳ１４を肯定判定すると、ステップＳ１６に進む。加熱ローラ８１の温度が特定温度範囲ＷＳ１に含まれる場合、第２温度情報ＴｄＢの分解能が、第１温度情報ＴｄＡの分解能よりも高くなる。そのため、ステップＳ１６では、第２温度情報ＴｄＢ及び第２補償温度情報ＴｒＢを用いて、加熱ローラ８１に対する温度制御を行う。上述したように、温度テーブルを参照して、第２温度情報ＴｄＢ及び第２補償温度情報ＴｒＢの組み合わせに対応する加熱ローラ８１の温度を判定する。そして、判定した温度を用いてヒータ駆動信号を生成し、生成したヒータ駆動信号を通電回路１５に出力する。

ステップＳ１３を否定判定する場合、又はステップＳ１４を否定判定する場合、ステップＳ１５に進む。ステップＳ１５に進む場合、第２温度情報ＴｄＢは、第１温度情報ＴｄＡよりも不正確である。そのため、本実施形態では、第１温度情報ＴｄＡ及び第１補償温度情報ＴｒＡを用いて、加熱ローラ８１に対する温度制御を行う。

ステップＳ１５又はステップＳ１６の処理を終了する場合、図８の処理を一旦終了する。第１検出電圧Ｖａが第１検出値の一例であり、第２検出電圧Ｖｂが第２検出値の一例である。抵抗Ｒ１，Ｒ２が第１外部抵抗部の一例であり、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２が第２外部抵抗部の一例である。

以上説明した本実施形態では、以下の効果を奏することができる。
レーザプリンタ１は、温度センサ４０により出力された第１検出電圧Ｖａに基づく電圧と、第２検出電圧Ｖｂに基づく電圧との差分を、第１増幅部１６０により第１増幅率Ａ１で増幅することで、出力電圧Ｖｏ１を出力する。また、第１増幅部１６０と、第１検出電圧Ｖａに基づく電圧と、第２検出電圧Ｖｂに基づく電圧との差分を、第２増幅部１７０により第２増幅率Ａ２で増幅することで、出力電圧Ｖｏ２を出力する。ＡＤＣ１４は、出力電圧Ｖｏ１をアナログ・デジタル変換して第１温度情報ＴｄＡを生成し、出力電圧Ｖｏ２をアナログ・デジタル変換して第２温度情報ＴｄＢを生成する。ＣＰＵ１２は、特定温度範囲ＷＳ１での加熱ローラ８１の温度を第２温度情報ＴｄＢ及び第２補償温度情報ＴｒＢに基づいて判定し、特定温度範囲ＷＳ１を除く加熱ローラ８１の温度を第１温度情報ＴｄＡ及び第１補償温度情報ＴｒＡに基づいて判定する。

これにより、特定温度範囲ＷＳ１では、この特定温度範囲ＷＳ１において温度分解能が高い第２温度情報ＴｄＢを用いて加熱ローラ８１の温度が判定されるため、加熱ローラの検出温度に対する変換回路による量子化誤差の影響を少なくすることにより、加熱ローラ８１の温度を精度よく検出することができる。

第１増幅部１６０は、第１メインオペアンプ１６１と、第１メインオペアンプ１６１の増幅率を第１増幅率に定める抵抗Ｒ１，Ｒ２と、を有し、第２増幅部１７０は、第２メインオペアンプ１７１と、第２メインオペアンプ１７１の増幅率を第２増幅率Ａ２に定める抵抗Ｒ１１，Ｒ１２とを有する。これにより、各抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ１１，Ｒ１２間の抵抗差を調整することにより、第１増幅部１６０と第２増幅部１７０との間の増幅率の大小を定めることができる。

ＣＰＵ１２は、第１温度情報ＴｄＡにより示される温度が特定温度範囲ＷＳ１に含まれる場合に、第２温度情報ＴｄＢ及び第２補償温度情報ＴｒＢに基づいて判定された温度を用いて、加熱ローラ８１の温度を制御する。これにより、加熱ローラ８１の温度を精度よく制御することができる。

ＣＰＵ１２は、第１補償温度情報ＴｒＡにより示される温度が所定の条件温度範囲ＷＳ２に含まれ、かつ第１温度情報ＴｄＡにより示される温度が特定温度範囲ＷＳ１に含まれる場合に、第２温度情報ＴｄＢ及び第２補償温度情報ＴｒＢに基づいて判定された温度を用いて、加熱ローラ８１の温度を制御する。これにより、加熱ローラ８１の温度をいっそう精度よく制御することができる。

ＣＰＵ１２は、第１補償温度情報ＴｒＡにより示される温度が、所定の条件温度範囲ＷＳ２に含まれない場合、又は第１温度情報Ｔｄにより示される温度が特定温度範囲ＷＳ１に含まれない場合に、第１温度情報ＴｄＡ及び第１補償温度情報ＴｒＡに基づいて判定された温度を用いて、加熱ローラ８１の温度を制御する。これにより、温度制御の精度を極力低下させないようにすることができる。

（その他の実施形態）
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。
・ＣＰＵ１２は、図８のステップＳ１４において、第２温度情報ＴｄＢを用いて、加熱ローラ８１の温度が特定温度範囲ＷＳ１に含まれるか否かを判断してもよい。

・ＣＰＵ１２は、図８のステップＳ１３において、第２補償温度情報ＴｒＢが条件温度範囲ＷＳ２に含まれているか否かを判断してもよい。

・シートＳにトナー像を定着させる際に加熱ローラ８１で取り得る温度範囲を特定温度範囲ＷＳ１に用いたことは一例に過ぎない。例えば、レーザプリンタ１が印刷処理を行わない待機モードでの温度範囲を、特定温度範囲ＷＳ１に用いてもよい。

・条件温度範囲ＷＳ２と特定温度範囲ＷＳ１とが一部の温度で重なっていてもよい。例えば、条件温度範囲ＷＳ２の上限値Ｈ４が、特定温度範囲ＷＳ１の下限値Ｈ１よりも高くてもよい。

・温度判定部及び温度制御部の各機能は、ＡＳＩＣ１１により実行されるものに限定されない。例えば、レーザプリンタ１が複数のＡＳＩＣや、ＣＰＵを備えている場合に、何れか一つのＡＳＩＣやＣＰＵが、温度判定部や、温度制御部として機能するものであってもよい。

・画像形成装置は、レーザプリンタ１に限定されず、複写機や複合機であってもよい。また、画像形成装置は、それぞれ異なる色に対応する複数のプロセス部を有するカラープリンタであってもよい。

・加熱部材は、加熱ローラ８１に限定されない。加熱部材は、無端状のベルトと、ベルト内周面を加熱するヒータとを備えた加熱ベルトであってもよい。また、加熱部材は、ローラ又はベルトからなる回転体と、回転体の外周面を加熱するヒータとを備えた外部加熱方式の加熱部材であってもよい。

１…レーザプリンタ、８…定着部、１０…制御部、１１…ＡＳＩＣ、１２…ＣＰＵ、４０…温度センサ、８１…加熱ローラ、８３…ヒータ

Claims (10)

1. トナー像が形成されたシートを加熱する加熱部材を有する定着部と、
   前記加熱部材からの赤外線を吸収するフィルムと、前記フィルムの温度に応じた第１検出値を出力する検出用サーミスタと、前記フィルムを保持する保持体の温度に応じた第２検出値を出力する補償用サーミスタと、を有する温度センサと、
   前記第１検出値に基づく電圧と前記第２検出値に基づく電圧との差分値を第１増幅率で増幅し、第１出力電圧を出力する第１増幅部と、
   前記第１検出値に基づく電圧と前記第２検出値に基づく電圧との差分値を前記第１増幅率よりも大きな第２増幅率で増幅し、第２出力電圧を出力する第２増幅部と、
   前記第１出力電圧をアナログ・デジタル変換して第１温度情報を生成し、前記第２出力電圧をアナログ・デジタル変換して第２温度情報を生成し、前記第２検出値に基づく電圧をアナログ・デジタル変換して補償温度情報を生成する変換部と、
   特定温度範囲での前記加熱部材の温度を前記第２温度情報及び前記補償温度情報に基づいて判定し、前記特定温度範囲を除く前記加熱部材の温度を前記第１温度情報及び前記補償温度情報に基づいて判定する温度判定部と、
   を備える画像形成装置。
2. 前記特定温度範囲は、前記加熱部材によってシートを加熱する期間の温度を含む請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記第１増幅部は、前記差分値を増幅する第１オペアンプと、前記第１オペアンプの増幅率を前記第１増幅率に定める第１外部抵抗部と、を有し、
   前記第２増幅部は、前記差分値を増幅する第２オペアンプと、前記第２オペアンプの増幅率を前記第２増幅率に定める第２外部抵抗部とを有する請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記第１増幅部は、前記第２検出値を増幅する第１サブオペアンプと、前記第１サブオペアンプの増幅率を第３増幅率に定める第３外部抵抗部と、を有し、
   前記第２増幅部は、前記第２検出値を増幅する第２サブオペアンプと、前記第２サブオペアンプの増幅率を第４増幅率に定める第４外部抵抗部と、を有し、
   前記第１オペアンプには、前記第１検出値に基づく電圧と、前記第１サブオペアンプの出力電圧とが入力され、前記第２オペアンプには、前記第１検出値に基づく電圧と、前記第２サブオペアンプの出力電圧とが入力される請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記変換部は、前記第１サブオペアンプの出力電圧を変換して前記補償温度情報を生成する請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記加熱部材の温度を制御する温度制御部を備え、
   前記温度制御部は、前記第１温度情報又は前記第２温度情報により示される温度が前記特定温度範囲に含まれる場合に、前記第２温度情報及び前記補償温度情報に基づいて判定された温度を用いて、前記加熱部材の温度を制御する請求項１〜５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
7. 前記温度制御部は、前記補償温度情報により示される温度が所定の条件温度範囲に含まれ、かつ前記第１温度情報又は前記第２温度情報により示される温度が前記特定温度範囲に含まれる場合に、前記第２温度情報及び前記補償温度情報に基づいて判定された温度を用いて、前記加熱部材の温度を制御する請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記条件温度範囲は、前記特定温度範囲に対応する前記第２出力電圧が前記変換部の入力電圧範囲に含まれる温度範囲である請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記温度制御部は、前記補償温度情報により示される温度が、前記条件温度範囲に含まれない場合、又は前記第１温度情報又は前記第２温度情報により示される温度が前記特定温度範囲に含まれない場合に、前記第１温度情報及び前記補償温度情報に基づいて判定された温度を用いて、前記加熱部材の温度を制御する請求項６〜８のいずれか一項に記載の画像形成装置。
10. トナー像が形成されたシートを加熱する加熱部材を有する定着部と、
    温度センサであって、前記加熱部材の表面温度に対応する第１検出値を出力する検出用サーミスタと、前記温度センサの環境温度に対応する第２検出値を出力する補償用サーミスタと、を有する温度センサと、
    前記第１検出値に基づく電圧と前記第２検出値に基づく電圧とが入力され、第１増幅率を有する第１差動増幅部と、
    前記第１検出値に基づく電圧と前記第２検出値に基づく電圧とが入力され、前記第１増幅率よりも大きい第２増幅率を有する第２差動増幅部と、
    前記第１差動増幅部の出力をアナログ・デジタル変換して第１温度情報を生成し、前記第２差動増幅部の出力をアナログ・デジタル変換して第２温度情報を生成し、前記第２検出値に基づく電圧をアナログ・デジタル変換して補償温度情報を生成する変換部と、
    特定温度範囲での前記加熱部材の温度を前記第２温度情報及び前記補償温度情報に基づいて判定し、前記特定温度範囲を除く前記加熱部材の温度を前記第１温度情報及び前記補償温度情報に基づいて判定する温度判定部と、
    を備える画像形成装置。
    

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