JP2022155330A - 画像形成装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱部材の温度を精度よく決定することができる画像形成装置及びその制御方法を提供する。【解決手段】制御部（１０）は、第２増幅回路からの第２差分値が所定範囲内であれば、当該第２差分値と補償用サーミスタからの第２検出値とを用いて加熱ローラの温度を決定する。また、制御部（１０）は、上記第２差分値が所定範囲外であれば、第１増幅回路からの第１差分値と上記第２検出値とを用いて加熱ローラの温度を決定する。【選択図】図１

Description

本開示は、画像形成装置及びその制御方法に関する。

画像形成対象の用紙を加熱してトナー像を定着させる定着器を備えたものが知られている。このような定着器では、用紙を通過させて加熱するごとに、用紙に熱を奪われて温度が低下する。このため、定着器では、用紙を加熱する加熱ローラ（加熱部材）の温度を正確に判定することが求められている。

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値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、変換された差分値と、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決定する。

特開２００３‐２５７５９１号公報

しかしながら、上記従来技術では、検出用サーミスタと補償用サーミスタとの差分値を１つの増幅回路によって増幅し、その結果を用いて、加熱部材の温度を決定していたので、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。

本開示は、上記課題に鑑みたものであり、加熱部材の温度を精度よく決定することができる画像形成装置及びその制御方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本開示の第１態様の画像形成装置は、トナー像が形成された用紙を加熱する加熱部材と、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、前記第１検出値と前記第２検出値とを用いた値を第１増幅率で増幅した値である第１差分値を出力する第１増幅回路と、前記第１検出値と前記第２検出値とを用いた値を前記第１増幅率よりも大きな第２増幅率で増幅した値である第２差分値を出力する第２増幅回路と、前記第２検出値と前記第１差分値と前記第２差分値とが入力される制御部と、を備え、前記制御部は、前記第２差分値が、所定範囲内であれば、当該第２差分値と前記第２検出値とを用いて前記加熱部材の温度を決定し、前記第２差分値が、前記所定範囲外であれば、前記第１差分値と前記第２検出値とを用いて前記加熱部材の温度を決定する構成を備える。

上記構成によれば、制御部には第１増幅回路からの第１差分値と当該第１増幅回路よりも増幅率が大きい第２増幅回路からの第２差分値とが入力される。そして、制御部は、第２差分値が所定範囲内であれば、当該第２差分値と補償用サーミスタからの第２検出値とを用いて加熱部材の温度を決定する。また、制御部は、第２差分値が所定範囲外であれば、第１差分値と上記第２検出値とを用いて加熱部材の温度を決定する。このように、制御部は、第１差分値に比べて、分解能を向上した第２差分値が所定範囲内であるか所定範囲外であるかに応じて、第１増幅回路による第１差分値、又は、第２増幅回路による第２差分値の何れかを用いて、加熱部材の温度を決定する。この結果、制御部は、加熱部材の温度を精度よく決定することができる。

本開示の第２態様は、第１態様の画像形成装置であって、前記制御部は、前記第２検出値を用いて前記補償用サーミスタの補償温度を決定し、前記第１差分値と前記補償温度との組み合わせに対して前記加熱部材の温度が予め計算されている第１テーブルと、前記第２差分値と前記補償温度との組み合わせに対して前記加熱部材の温度が予め計算されている第２テーブルと、が記憶されている記憶部、を更に備えてもよい。

上記構成によれば、制御部は、第１テーブルまたは第２テーブルを参照することにより、加熱部材の温度を直ちに決定することができる。

本開示の第３態様は、第１態様または第２態様の画像形成装置であって、前記制御部は、前記第１増幅回路からの前記第１差分値と前記第２増幅回路からの前記第２差分値とを同時に取得してもよい。

上記構成によれば、第２差分値が所定範囲内または所定範囲外のいずれの場合でも、制御部は、適切な加熱部材の温度を早急に決定することができる。

本開示の第４態様は、第１態様から第３態様のいずれか１つの画像形成装置であって、前記第２増幅回路は、前記第１検出値と前記第２検出値とを用いた値を前記第２増幅率で増幅するオペアンプを有し、
前記所定範囲は、前記オペアンプの許容電源電圧範囲内となるように規定されてもよい。

上記構成によれば、制御部は、精度よく加熱部材の温度を決定することができる。

本開示の第５態様は、第１態様から第４態様のいずれか１つの画像形成装置であって、トナー像を用紙に定着させる定着部を更に備え、前記定着部は、トナー像を用紙に定着させる際に前記加熱部材を用いて前記用紙を加熱してもよい。

上記構成によれば、制御部は、定着部の加熱部材の温度を精度よく決定することができるので、トナー像の定着性を向上させることができ、優れた画像形成精度を有する画像形成装置を容易に構成することができる。

本開示の第６態様の画像形成装置の制御方法は、トナー像が形成された用紙を加熱する加熱部材と、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、を備える画像形成装置の制御方法であって、前記第１検出値と前記第２検出値とを用いた値を第１増幅率で増幅した値である第１差分値を出力する第１出力ステップと、前記第１検出値と前記第２検出値とを用いた値を前記第１増幅率よりも大きな第２増幅率で増幅した値である第２差分値を出力する第２出力ステップと、前記第２差分値が、所定範囲内であるか否かを判定する判定ステップと、前記判定ステップにおいて、前記第２差分値が所定範囲内であれば、当該第２差分値と前記第２検出値とを用いて前記加熱部材の温度を決定し、前記判定ステップにおいて、前記第２差分値が前記所定範囲外であれば、前記第１差分値と前記第２検出値とを用いて前記加熱部材の温度を決定することを具備する。

上記構成によれば、判定ステップにおいて、第１差分値に比べて、増幅率が大きくて分解能を向上した第２差分値が所定範囲内であるか否かについて判定している。そして、第２差分値が所定範囲内であれば、当該第２差分値と補償用サーミスタからの第２検出値とを用いて加熱部材の温度を決定する。また、第２差分値が所定範囲外であれば、第１増幅回路からの第１差分値と上記第２検出値とを用いて加熱部材の温度を決定する。判定ステップにおいて、第２差分値が所定範囲内であるか所定範囲外であるかに応じて、第１増幅回路による第１差分値、又は、第２増幅回路による第２差分値の何れかを用いて、加熱部材の温度を決定する。この結果、制御部は、加熱部材の温度を精度よく決定することができる。

本開示の一態様によれば、加熱部材の温度を精度よく決定することができる画像形成装置及びその制御方法が実現できる。

本開示の一実施形態に係る画像形成装置の要部構成を示すブロック図である。 上記画像形成装置の概略構成を説明する図である。 図１に示した温度センサの構成例を説明する図である。 図１に示した増幅部の構成例を説明する回路図である。 上記画像形成装置の動作の一例を説明するフローチャートである。 図１に示した制御部での加熱ローラの温度を決定する動作の一例を説明する図である。 上記制御部での加熱ローラの温度を決定する具体的な動作例を説明する図である。 上記制御部での加熱ローラの温度を決定する別の動作の一例を説明する図である。

以下、本開示の一実施形態について図１～図８を参照しつつ説明する。本実施形態では、画像形成装置１の一例として、トナーを用いて用紙Ｓ１に画像を形成するレーザプリンタについて説明する。

〔画像形成装置１の構成〕
図１は、本開示の一実施形態に係る画像形成装置１の要部構成を示すブロック図である。図２は、画像形成装置１の概略構成を説明する図である。尚、以下の説明では、画像形成装置１として、モノクロ画像の画像形成処理を行うモノクロプリンタを例示するが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、フルカラー画像の画像形成処理を行うカラープリンタであってもよい。

図１及び図２に示すように、画像形成装置１は、本体筐体２と、給紙部３と、画像形成部４と、排出ローラ５と、排出トレイ６と、操作パネル７と、表示部８と、制御部１０と、通信部２０と、通電回路２１と、増幅部２２と、を備える。本体筐体２は、上記各部を収容している。

図２に示すように、給紙部３は、用紙Ｓ１を供給する。給紙部３は、給紙トレイ３１と、給送ローラ３２と、押圧板３３と、搬送ローラ３４と、レジストレーションローラ３５と、を備える。給紙トレイ３１は、上面が開放した箱状の部材であり、所定量の用紙Ｓ１を収容する。また、用紙Ｓ１は、画像形成処理が施される記録媒体であって、紙またはプラスチックなどである。

給送ローラ３２は、給紙トレイ３１に収容された用紙Ｓ１を送り出す。すなわち、用紙Ｓ１が送り出される場合、給紙トレイ３１上の用紙Ｓ１は、押圧板３３によって給送ローラ３２に寄せられ、給送ローラ３２の回転に伴い搬送ローラ３４に給送される。搬送ローラ３４は、用紙Ｓ１をレジストレーションローラ３５に向けて搬送する。レジストレーションローラ３５は、用紙Ｓ１の先端の位置を揃えた後、画像形成部４に向けて用紙Ｓ１を搬送する。

画像形成部４は、給紙部３によって送り出された用紙Ｓ１に画像形成処理を施して画像を形成する。図２に示すように、画像形成部４は、露光部４１と、転写部４２と、帯電部４３と、現像部４４と、定着部４５と、感光体４６と、温度センサ５０と、を備える。露光部４１は、図示しないレーザ光源と、ポリゴンミラー４１Ｇと、走査レンズ４１Ｌと、ポリゴンモータ４１Ｍと、反射鏡４１Ｒと、を備える。

ポリゴンミラー４１Ｇは正六角柱の側面を６つの反射面とする回転多面鏡である。ポリゴンミラー４１Ｇは、レーザ光源が出射した光ビームＬ１を感光体４６に向かう方向へ偏向するためのものである。ポリゴンモータ４１Ｍは、図１に示すモータドライバ４１Ｄによって駆動されることにより、ポリゴンミラー４１Ｇを回転駆動する。

露光部４１は、光ビームＬ１をポリゴンミラー４１Ｇにより偏向し、ポリゴンミラー４１Ｇから走査レンズ４１Ｌ及び反射鏡４１Ｒを介して感光体４６の表面に光ビームＬ１を出射する。露光部４１は、光ビームＬ１によって感光体４６の表面を走査して露光する。これにより、感光体４６に静電潜像が形成される。ポリゴンモータ４１Ｍは、例えばブラシレスＤＣモータである。

転写部４２は、感光体４６との間で用紙Ｓ１を挟む転写ローラである。帯電部４３は、例えば、図示しない帯電ワイヤ及びグリッド部を有するスコロトロン型の帯電器を含む。この帯電部４３では、図示しない高電圧生成回路により、上記帯電ワイヤに帯電電圧が印加され、上記グリッド部にグリッド電圧が印加されることでコロナ放電が発生し、感光体４６の表面が一様に帯電される。現像部４４は、現像ローラ４４Ｒ、及び現像剤、例えばトナーを収容したトナーカートリッジ４４Ａを備える。

画像形成部４では、感光体４６の表面が帯電部４３により一様に帯電された後、露光部４１からの光ビームＬ１により、制御部１０からの印刷データに基づいた静電潜像が感光体４６の表面に形成される。また、現像ローラ４４Ｒは、トナーカートリッジ４４Ａ内のトナーを静電潜像が形成された感光体４６の表面に供給する。これにより、静電潜像が可視像化され、感光体４６の表面上にトナー像（現像剤像）が形成される。その後、給紙部３から給紙された用紙Ｓ１が、感光体４６と転写部４２との間である転写位置に搬送されることによって感光体４６の表面上に形成されたトナー像が用紙Ｓ１上に転写される。

トナー像が転写された用紙Ｓ１は、感光体４６及び転写部４２によって、定着部４５に搬送される。定着部４５は、感光体４６及び転写部４２から搬送される用紙Ｓ１上のトナー像を熱定着させる。トナー像が熱定着された用紙Ｓ１は、排出ローラ５によって排出トレイ６上に排出される。

また、定着部４５は、トナー像が形成された用紙Ｓ１に接して当該用紙Ｓ１を加熱する加熱ローラ４５ＨＲと、図示しない押圧部によって加熱ローラ４５ＨＲ側に押圧される加圧ローラ４５ＰＲと、加熱ローラ４５ＨＲを加熱するヒーター４５Ｈと、を備える。加熱ローラ４５ＨＲは、加熱部材の一例である。さらに、定着部４５では、制御部１０の指示に従って上記押圧部が制御されることにより、加熱ローラ４５ＨＲと加圧ローラ４５ＰＲの間に所定の圧力が加えられた状態で、用紙Ｓ１に対するトナー像の定着処理が行われる。

具体的にいえば、加熱ローラ４５ＨＲは、例えば、図２の紙面に垂直な方向に延ばされた筒状体であり、用紙Ｓ１を加熱する加熱ローラを構成している。また、加熱ローラ４５ＨＲは、本体筐体２の内部に回転可能に支持されており、図示しないモータに接続されている。加熱ローラ４５ＨＲは、制御部１０からの指示に従って、上記モータにより、例えば、反時計方向回りに回転駆動される。

また、加圧ローラ４５ＰＲは、例えば、図２の紙面に垂直な方向に延ばされた回転体であり、本体筐体２の内部に回転可能に、かつ、上記押圧部によって加熱ローラ４５ＨＲに近接または離間可能に支持されている。また、加圧ローラ４５ＰＲは、図示しないモータに接続されており、制御部１０からの指示に従って、当該モータにより、例えば、時計方向回りに回転駆動される。

また、加熱ローラ４５ＨＲの内部には、図２に示すように、例えば、２つのヒーター４５Ｈが配置されている。また、ヒーター４５Ｈは、加熱ローラ４５ＨＲの内部で当該加熱ローラ４５ＨＲの回転軸線に沿って配置されている。また、ヒーター４５Ｈは、例えば、ハロゲンランプを用いて構成されている。さらに、ヒーター４５Ｈは、通電によって発光するとともに発熱し、輻射熱によって加熱ローラ４５ＨＲを内側から加熱する。

具体的には、制御部１０は、図１に示した通電回路２１の制御を行うことにより、通電回路２１からヒーター４５Ｈへの供給電流を制御して、加熱ローラ４５ＨＲの加熱が行われる。すなわち、通電回路２１は、トライアックなどのスイッチング素子を有している。制御部１０からの指示に従って、通電回路２１は、上記スイッチング素子をオンまたはオフすることにより、図示しない交流電源からヒーター４５Ｈに電流を供給する通電状態と、電流を供給しない非通電状態とを切り替える。これにより、ヒーター４５Ｈから加熱ローラ４５ＨＲへの加熱が、制御部１０によって制御される。

そして、定着部４５では、トナー像が転写された用紙Ｓ１が、加熱ローラ４５ＨＲと加圧ローラ４５ＰＲとの間に搬送されることで、トナー像が用紙Ｓ１上に熱定着される。

なお、上記の説明では、加熱ローラ４５ＨＲ及び加圧ローラ４５ＰＲを有する定着部４５を用いた場合について説明したが、本実施形態の定着部４５はこれに限定されない。例えば、用紙Ｓ１を加熱ローラ４５ＨＲとで挟持する無端ベルトと、無端ベルトを加熱ローラ４５ＨＲ側に加圧する加圧パッドを有するニップ形成部材とを設けた加圧パッド方式の定着部を用いることができる。

また、定着部４５では、温度センサ５０によって加熱ローラ４５ＨＲの温度が検出されており、制御部１０は、後に詳述するように、温度センサ５０の検出結果を用いた制御を行うことにより、加熱ローラ４５ＨＲの温度を精度よく決定することが可能となっている。

〔温度センサ５０の構成〕
図３は、図１に示した温度センサ５０の構成例を説明する図である。温度センサ５０は、図３に例示するように、加熱ローラ４５ＨＲと接触しない、非接触型の温度センサである。また、温度センサ５０は、加熱ローラ４５ＨＲからの赤外線を吸収するフィルム５３と、フィルム５３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５１と、フィルム５３を保持する保持体５４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５２と、を備える。

具体的には、保持体５４は、加熱ローラ４５ＨＲに対向する対向面５４Ａと、一端部が対向面５４Ａで開口した開口部５４Ｂと、開口部５４Ｂの他端部を閉塞するように設けられたフィルム５３を介在させて当該他端部に連続して設けられたセンサ収容部５４Ｃを備えている。検出用サーミスタ５１は、フィルム５３に当接した状態でセンサ収容部５４Ｃ内に配置されている。また、補償用サーミスタ５２は、フィルム５３に当接しない状態で、かつ、検出用サーミスタ５１の近傍でセンサ収容部５４Ｃの内壁に当接した状態で当該センサ収容部５４Ｃ内に配置されている。

また、温度センサ５０では、加熱ローラ４５ＨＲからの赤外線が開口部５４Ｂを通過してフィルム５３に伝搬されて、当該フィルム５３を加熱する。そして、検出用サーミスタ５１がフィルム５３の温度を検出して、検出用サーミスタ５１は上記第１検出値として検出したフィルム５３の温度に応じた第１検出電圧Ｖａを増幅部２２に出力する。また、補償用サーミスタ５２が保持体５４の温度を検出して、補償用サーミスタ５２は上記第２検出値として検出した保持体５４の温度に応じた第２検出電圧Ｖｂを増幅部２２に出力する。

以上のように、温度センサ５０では、検出用サーミスタ５１及び補償用サーミスタ５２は、所定周期でアナログの電圧信号である第１検出電圧Ｖａ及び第２検出電圧Ｖｂをそれぞれ増幅部２２に出力する。尚、増幅部２２での第１検出値及び第２検出値に対する具体的な増幅動作は後述する。

再び図１に戻り、操作パネル７は、操作ボタンなどの所定の操作部材が設けられており、ユーザによって操作されることにより、画像形成装置１に対するユーザからの指示を受付け、制御部１０に通知する。

表示部８は、ＬＥＤや液晶ディスプレイなどを備えており、制御部１０からの指示に従って、ユーザに対して所定の情報表示を行う。なお、この説明以外に、例えば、タッチパネルを表示部８に一体的に設けて、当該表示部８を画像形成装置１の操作部としても機能させてもよい。

通信部２０は、通信インターフェースを備えており、有線形式または無線形式のネットワークを介して画像形成装置１の外部の機器（例えば、コンピュータ端末）との間で双方向のデータ通信を行う。

制御部１０は、画像形成装置１の各部を制御するコントローラであり、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit：特定用途向け集積回路）１１と、記憶部１２と、Ａ／Ｄコンバータ１３とを有する。制御部１０は、種々の処理を実行することによって、画像形成装置１に印刷処理およびそれに付随する処理を行わせる。

なお、制御部１０は、ＣＰＵ等のプロセッサを備えてもよい。この場合、記憶部１２に印刷制御方法を実現する制御プログラムが記憶されていてもよい。そして、制御部１０のプロセッサが、記憶部１２が記憶する制御プログラムにしたがって動作することにより、画像形成装置１における印刷処理が実行されてもよい。

また、制御部１０自体が、制御プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を備えていてもよい。記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の他、磁気ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、制御プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などを利用してもよい。

また、制御プログラムは、制御プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して前記コンピュータに供給されてもよい。

記憶部１２は、情報の読み出し及び書き込みが可能なメモリである。記憶部１２は、ＲＡＭまたはＮＶＭ（不揮発性メモリ）である。記憶部１２には、印刷枚数等の所定の情報が記憶される。また、記憶部１２には、後述するように、所定範囲の上限値及び下限値と、第１テーブル及び第２テーブルとが記憶されている。なお、上記所定範囲は、加熱ローラ４５ＨＲの温度決定の際に、後述の第１差分値または第２差分値を用いるかを決定するための範囲である。また、上限値及び下限値と、第１テーブル及び第２テーブルとは、例えば、画像形成装置１の工場出荷時に予め記憶されてもよいし、通信部２０を通じて適宜更新されてもよい。

〔増幅部２２の構成〕
図４は、図１に示した増幅部２２の構成例を説明する回路図である。図４に示すように、Ａ／Ｄコンバータ１３は、増幅部２２からのアナログの電圧信号を入力する、４つの入力端子９１、９２、９３、９４を備えており、各入力端子９１～９４に入力した電圧信号をデジタルデータに変換する。Ａ／Ｄコンバータ１３は、変換したデジタルデータをＡＳＩＣ１１に出力する。これにより、制御部１０では、増幅部２２で増幅された温度センサ５０の検出結果を用いて、加熱ローラ４５ＨＲの温度検出が行われる（詳細は後述。）。

また、図４に示すように、増幅部２２は、第１増幅回路１６０と、第２増幅回路１７０とを備える。第１増幅回路１６０は、第１検出電圧Ｖａと第２検出電圧Ｖｂとを用いた値を第１増幅率Ａ１で増幅した値である、第１差分値としての第１増幅後差分電圧ΔＶ１を出力する。第１増幅回路１６０における第２検出電圧Ｖｂを用いた値は、後述する第３オペアンプ１６４の第３増幅率Ａ３によって増幅された値である。第２増幅回路１７０は、第１検出電圧Ｖａと第２検出電圧Ｖｂとを用いた値を第１増幅率Ａ１よりも大きな第２増幅率Ａ２で増幅した値である、第２差分値としての第２増幅後差分電圧ΔＶ２を出力する。第２増幅回路１７０における第２検出電圧Ｖｂを用いた値は、後述する第４オペアンプ１７４の第４増幅率Ａ４によって増幅された値である。

第１増幅回路１６０は、入力端子６１及び６２と、出力端子６５及び６６とを備える。入力端子６１及び６２は、配線Ｌ１及び配線Ｌ２をそれぞれ介して検出用サーミスタ５１及び補償用サーミスタ５２に接続されている。出力端子６５及び６６は、配線Ｌ５及び配線Ｌ６をそれぞれ介して上記入力端子９１及び９２に接続されている。

また、第１増幅回路１６０は、検出用の第１オペアンプ１６１と、補償用の第３オペアンプ１６４とを備える。第１オペアンプ１６１の非反転入力端子には、入力端子６１に接続された配線１６２が接続されており、検出用サーミスタ５１からの第１検出電圧Ｖａが入力される。また、第１オペアンプ１６１の反転入力端子には、分岐点ＫＴ１と抵抗Ｒ１を介して第３オペアンプ１６４の出力端子が接続されている。また、第１オペアンプ１６１の反転入力端子と出力端子とには、抵抗Ｒ２とコンデンサＣ１との並列回路が接続されており、当該第１オペアンプ１６１の第１増幅率Ａ１は（１＋Ｒ２／Ｒ１）で示される。また、第１オペアンプ１６１の出力端子には、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）１を介して上記出力端子６５が接続されている。

また、第３オペアンプ１６４の非反転入力端子には、入力端子６２に接続された配線１６５が接続されており、補償用サーミスタ５２からの第２検出電圧Ｖｂが入力される。また、第３オペアンプ１６４の反転入力端子には、一端が接地された抵抗Ｒ５が接続されている。また、第３オペアンプ１６４の反転入力端子と出力端子とには、抵抗Ｒ６とコンデンサＣ３との並列回路が接続されており、当該第３オペアンプ１６４の第３増幅率Ａ３は（１＋Ｒ６／Ｒ５）で示される。また、第３オペアンプ１６４の出力端子には、ＬＰＦ２を介して上記出力端子６６が接続されている。

また、第１増幅回路１６０は、その出力端子６５から上記第１増幅後差分電圧ΔＶ１（＝（１＋Ｒ２／Ｒ１）×第１検出電圧Ｖａ－（１＋Ｒ６／Ｒ５）×第２検出電圧Ｖｂ×（Ｒ２／Ｒ１））をＡ／Ｄコンバータ１３に出力する。また、第１増幅回路１６０は、出力端子６６から第３増幅率Ａ３で増幅した第２検出電圧ＶｂをＡ／Ｄコンバータ１３に出力する。

第２増幅回路１７０は、入力端子６３及び６４と、出力端子６７及び６８とを備える。入力端子６３及び６４は、配線Ｌ３及び配線Ｌ４をそれぞれ介して検出用サーミスタ５１及び補償用サーミスタ５２に接続されている。出力端子６７及び６８は、配線Ｌ７及び配線Ｌ８をそれぞれ介して上記入力端子９３及び９４に接続されている。

また、第２増幅回路１７０は、検出用の第２オペアンプ１７１と、補償用の第４オペアンプ１７４とを備える。第２オペアンプ１７１の非反転入力端子には、入力端子６３に接続された配線１７２が接続されており、検出用サーミスタ５１からの第１検出電圧Ｖａが入力される。また、第２オペアンプ１７１の反転入力端子には、分岐点ＫＴ１１と抵抗Ｒ１１を介して第４オペアンプ１７４の出力端子が接続されている。また、第２オペアンプ１７１の反転入力端子と出力端子とには、抵抗Ｒ１２とコンデンサＣ１１との並列回路が接続されており、当該第２オペアンプ１７１の第２増幅率Ａ２は（１＋Ｒ１２／Ｒ１１）で示される。また、第２オペアンプ１７１の出力端子には、ＬＰＦ３を介して上記出力端子６７が接続されている。

また、第４オペアンプ１７４の非反転入力端子には、入力端子６４に接続された配線１７５が接続されており、補償用サーミスタ５２からの第２検出電圧Ｖｂが入力される。また、第４オペアンプ１７４の反転入力端子には、一端が接地された抵抗Ｒ１５が接続されている。また、第４オペアンプ１７４の反転入力端子と出力端子とには、抵抗Ｒ１６とコンデンサＣ１３との並列回路が接続されており、当該第４オペアンプ１７４の第４増幅率Ａ４は（１＋Ｒ１６／Ｒ１５）で示される。また、第４オペアンプ１７４の出力端子には、上記抵抗Ｒ１１及びＬＰＦ４を介して上記出力端子６８が接続されている。

また、第２増幅回路１７０は、その出力端子６７から上記第２増幅後差分電圧ΔＶ２（＝（１＋Ｒ１２／Ｒ１１）×第１検出電圧Ｖａ－（１＋Ｒ１６／Ｒ１５）×第２検出電圧Ｖｂ×（Ｒ１２／Ｒ１１））をＡ／Ｄコンバータ１３に出力する。また、第２増幅回路１７０は、出力端子６８から第４増幅率Ａ４で増幅した第２検出電圧ＶｂをＡ／Ｄコンバータ１３に出力する。

尚、第１増幅回路１６０及び第２増幅回路１７０では、第１～第４オペアンプ１６１、１６４、１７１、１７４は、図示しない電源からの電圧の印加が行われることにより駆動される。

制御部１０では、Ａ／Ｄコンバータ１３がアナログ／デジタル変換を行うことにより、増幅部２２からの第１増幅後差分電圧ΔＶ１及び第２増幅後差分電圧ΔＶ２がそれぞれ第１差分値のデータ値であるデータ値ΔＶ１Ｄ及び第２差分値のデータ値であるデータ値ΔＶ２Ｄに変換されて取得される。尚、Ａ／Ｄコンバータ１３は、例えば、１０ビットのデータ値ΔＶ１Ｄ及びデータ値ΔＶ２Ｄに、第１増幅後差分電圧ΔＶ１及び第２増幅後差分電圧ΔＶ２をそれぞれ変換する。

また、制御部１０では、Ａ／Ｄコンバータ１３がアナログ／デジタル変換を行うことにより、増幅部２２からの第２検出電圧Ｖｂを第３増幅率Ａ３で増幅したデータ値及び第２検出電圧Ｖｂを第４増幅率Ａ４で増幅したデータ値が取得される。また、制御部１０では、後掲の図５のステップＳ２に示すように、例えば、第２検出電圧Ｖｂを第４増幅率Ａ４で増幅したデータ値を基に補償温度が決定される。このように制御部１０には、アナログ／デジタル変換後の第２検出値と第１差分値と第２差分値とが入力される。

また、制御部１０は、第１差分値よりも増幅率が大きく、分解能が向上された第２差分値が所定範囲内であるか否かについて判定して、その判定結果を用いて、加熱ローラ４５ＨＲの温度を決定する。

〔画像形成装置１の動作例〕
図５は、画像形成装置１の動作の一例を説明するフローチャートである。なお、以下の説明では、制御部１０での加熱ローラ４５ＨＲの温度の決定動作の処理手順の一例について説明する。

図５のステップＳ１に示すように、制御部１０は、第２増幅回路１７０における第２検出電圧Ｖｂを第４増幅率Ａ４で増幅したデータ値を取得する。同時に、制御部１０は、第１増幅回路１６０における第２検出電圧Ｖｂを第３増幅率Ａ３で増幅したデータ値を取得する。

次に、ステップＳ２において、制御部１０は、取得したデータ値に基づいて、第２増幅回路１７０および第１増幅回路１６０のそれぞれの温度センサ５０での補償温度として決定する。

具体的には、第２増幅回路１７０において、第２検出電圧Ｖｂを第４増幅率Ａ４で増幅したデータ値は、第４増幅率Ａ４で増幅した第２検出電圧Ｖｂを、例えば、１０ビットのデータに変換した１０２４階調のデータ値であり、各階調のデータ値は補償用サーミスタ５２の補償温度範囲（例えば、０℃～１５０℃）のいずれか１つの補償温度に関連付けられて記憶部１２に記憶されている。そして、制御部１０は、記憶部１２を参照することにより、第２検出電圧Ｖｂを第４増幅率Ａ４で増幅したデータ値から第２増幅回路１７０における補償温度を決定する。

同様に、第１増幅回路１６０において、第２検出電圧Ｖｂを第３増幅率Ａ３で増幅したデータ値は、第３増幅率Ａ３で増幅した第２検出電圧Ｖｂを１０ビットのデータに変換した１０２４階調のデータ値であり、各階調のデータ値は補償用サーミスタ５２の上記補償温度範囲のいずれか１つの補償温度に関連付けられて記憶部１２に記憶されている。

すなわち、記憶部１２では、第３増幅率Ａ３で増幅した第２検出電圧Ｖｂの各データ値に対して、例えば、０℃～１５０℃の上記補償温度範囲の１つの補償温度が関連付けられて記憶されている。すなわち、本実施形態では、上記のいずれかのデータ値を用いて、第１増幅回路１６０における補償用サーミスタ５２の補償温度が決定可能とされている。

続いて、ステップＳ３において、制御部１０は、データ値ΔＶ２Ｄ及びデータ値ΔＶ１Ｄを同時に取得する。その後、ステップＳ４において、制御部１０は、取得したデータ値ΔＶ２Ｄが記憶部１２に記憶されている所定範囲内、つまり下限値よりも大きく、かつ、上限値よりも小さいか否かについて判定する。

制御部１０は、取得したデータ値ΔＶ２Ｄが下限値よりも大きく、かつ、上限値よりも小さいことを判定した場合（ステップＳ４でＹＥＳ）、ステップＳ５において、補償温度とデータ値ΔＶ２Ｄとを用いて記憶部１２に記憶されている第２テーブルを使用して加熱ローラ４５ＨＲの温度を決定する。

つまり、記憶部１２では、第２テーブルにおいて、ステップＳ３で取得されたデータ値ΔＶ２Ｄが第２差分値とされ、ステップＳ２で決定された補償温度と組み合わせられており、この第２差分値と補償温度との組み合わせに対して加熱ローラ４５ＨＲの温度が予め計算されている。そして、制御部１０は、第２差分値としてのデータ値ΔＶ２Ｄと補償温度とを基に、第２テーブルを参照することにより、加熱ローラ４５ＨＲの温度を求めて決定する。

一方、制御部１０は、取得したデータ値ΔＶ２Ｄが所定範囲外、つまり下限値以下、または上限値以上であることを判定した場合（ステップＳ４でＮＯ）、ステップＳ６において、補償温度とデータ値ΔＶ１Ｄとを用いて記憶部１２に記憶されている第１テーブルを使用して加熱ローラ４５ＨＲの温度を決定する。

つまり、記憶部１２では、第１テーブルにおいて、ステップＳ４で取得されたデータ値ΔＶ１Ｄが第１差分値とされ、ステップＳ２で決定された補償温度とが組み合わせられており、この第１差分値と補償温度との組み合わせに対して加熱ローラ４５ＨＲの温度が予め計算されている。そして、制御部１０は、第１差分値としてのデータ値ΔＶ１Ｄと補償温度とを基に、第１テーブルを参照することにより、加熱ローラ４５ＨＲの温度を求めて決定する。

ここで、図６～図８も参照して、上記ステップＳ５及びＳ６に示した加熱ローラ４５ＨＲの温度の決定動作について具体的に説明する。尚、以下の説明では、Ａ／Ｄコンバータ１３がアナログ／デジタル変換前の第２増幅後差分電圧ΔＶ２及び第１幅後差分電圧ΔＶ１を用いて説明する。図６は、図１に示した制御部１０の加熱ローラ４５ＨＲの温度を決定する動作の一例を説明する図である。図７は、制御部１０での加熱ローラ４５ＨＲの温度を決定する具体的な動作例を説明する図である。図８は、制御部１０での加熱ローラ４５ＨＲの温度を決定する別の動作の一例を説明する図である。

具体的にいえば、図６に示すように、制御部１０は、ステップＳ２に示したように、取得したデータ値を基に、例えば、４つの曲線Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４で示す補償温度のうち、いずれか１つの補償温度を決定する。なお、第２検出値のデータ値が上記１０２４階調のデータである場合には、補償温度の曲線は互いに異なる１０２４通りの曲線となるが、図６では、図面の簡略化のために、４つの補償温度をそれぞれ示す４つの曲線Ｋ１～Ｋ４のみ図示している。

そして、制御部１０は、ステップＳ３で取得したデータ値ΔＶ２Ｄのアナログ／デジタル変換前の第２増幅後差分電圧ΔＶ２が所定範囲の下限値ＶＳ１よりも大きく、かつ、上限値ＶＳ２よりも小さいか否かについて判定する。また、所定範囲の下限値ＶＳ１及び上限値ＶＳ２は、例えば、第２増幅回路１７０の第２オペアンプ１７１の許容電源電圧範囲内となるように規定されている。

具体的にいえば、オペアンプとしての第２オペアンプ１７１を駆動する電源（図示せず）の許容電源電圧範囲が、例えば、０Ｖ～３．３Ｖである場合、下限値ＶＳ１及び上限値ＶＳ２は、例えば、０．１６１Ｖ及び３．１３９Ｖにそれぞれ設定される。このように第２オペアンプ１７１の許容電源電圧範囲内となるように所定範囲を設定することにより、第２増幅回路１７０が出力する、第２増幅後差分電圧ΔＶ２から得られるデータ値ΔＶ２Ｄの精度低下を抑制することができ、このデータ値ΔＶ２Ｄを用いた加熱ローラ４５ＨＲの温度を精度よく決定することができる。

より具体的には、制御部１０は、上記第２増幅後差分電圧ΔＶ２が下限値ＶＳ１よりも大きく、かつ、上限値ＶＳ２よりも小さいことを判定した場合、図７に示すように、制御部１０は、ステップＳ２において、例えば、曲線Ｋ２で示される補償温度を決定する。そして、この場合に、上記第２増幅後差分電圧ΔＶ２が２.３Ｖとすると、制御部１０は、第２テーブルを参照して、図７に矢印Ｙ１にて示すように、加熱ローラ４５ＨＲの温度が１７０℃であると決定する。同様に、上記第２増幅後差分電圧ΔＶ２が０．７Ｖとすると、制御部１０は、第２テーブルを参照して、図７に矢印Ｙ２にて示すように、加熱ローラ４５ＨＲの温度が２７０℃であると決定する。

一方、制御部１０が、上記第２増幅後差分電圧ΔＶ２が下限値ＶＳ１未満または上限値ＶＳ２を超えることを判定した場合、制御部１０は、第２テーブルではなく、第１テーブルを使用して、加熱ローラ４５ＨＲの温度を決定する。具体的には、上記第２増幅後差分電圧ΔＶ２が上限値ＶＳ２を超える、例えば、３．５Ｖである場合には、制御部１０は、当該第２増幅後差分電圧ΔＶ２がオーバーフローしたと判断して上記ステップＳ６に進む。

具体的にいえば、図８に示すように、制御部１０は、ステップＳ２に示したように、取得したデータ値を基に、例えば、４つの曲線Ｋ５、Ｋ６、Ｋ７、Ｋ８で示す補償温度のうち、いずれか１つの補償温度を決定する。また、曲線Ｋ５～Ｋ８で示す補償温度は、第３増幅率Ａ３で増幅した第２検出電圧Ｖｂをアナログ／デジタル変換した第２検出値のデータ値に関連付けられている。なお、この第２検出値のデータ値が上記１０２４階調のデータである場合には、補償温度の曲線は互いに異なる１０２４通りの曲線となるが、図８では、図面の簡略化のために、４つの補償温度をそれぞれ示す４つの曲線Ｋ５～Ｋ８のみ図示している。

そして、制御部１０は、データ値ΔＶ２Ｄの場合と同様に、ステップＳ２において、１つの補償温度を決定するとともに、記憶部１６に記憶されている第１テーブルを参照して、決定した補償温度とステップＳ３で取得したデータ値ΔＶ１Ｄとから加熱ローラ４５ＨＲの温度を決定する。

また、上記第１テーブルでは、加熱ローラ４５ＨＲの温度として想定され得る全温度範囲（例えば、０℃～３００℃）をカバーするように、データ値ΔＶ１Ｄのアナログ／デジタル変換前の第１増幅後差分電圧ΔＶ１が下限値ＶＳ１と上限値ＶＳ２との所定範囲内の値に設定されている。具体的には、第１増幅回路１６０において、第１増幅後差分電圧ΔＶ１が所定範囲内の値となるように、第１増幅率Ａ１及び第３増幅率Ａ３は設定されている。

また、図６に示した曲線Ｋ１～Ｋ４と図８に示した曲線Ｋ５～Ｋ８にて明らかなように、制御部１０は、第１増幅回路１６０よりも、増幅率が大きい第２増幅回路１７０の検出結果を用いる場合の方が向上された分解能で加熱ローラ４５ＨＲの温度を決定することができる。すなわち、例えば、図６及び図８に点線にて示す特定温度範囲、例えば１５０℃～２００℃の加熱ローラ４５ＨＲの温度範囲において、曲線Ｋ５～Ｋ８の傾きに比べて、曲線Ｋ１～Ｋ４の傾きの方が急峻である。つまり、制御部１０は、同一の補償温度において、データ値ΔＶ１Ｄよりも、データ値ΔＶ２Ｄを用いた場合の方が、幅広い温度範囲から加熱ローラ４５ＨＲの温度を高精度に決定することができるからである。

言い換えれば、加熱ローラ４５ＨＲの温度として想定され得る上記全温度範囲に対応した第１テーブルに対して、第２テーブルは、画像形成装置１の動作時において、加熱ローラ４５ＨＲの取り得る現実的な上記特定温度範囲に対応しており、当該第２テーブルを用いることにより、第１テーブルよりも、当該特定温度範囲内の加熱ローラ４５ＨＲの温度を精度よく決定することができる。

尚、図６及び図７の説明では、データ値ΔＶ２Ｄにアナログ／デジタル変換前の第２増幅後差分電圧ΔＶ２と、所定範囲の下限値ＶＳ１及び上限値ＶＳ２とを比較する場合について説明したが、制御部１０では、ステップＳ４に示したように、データ値ΔＶ２Ｄと下限値ＶＳ１及び上限値ＶＳ２の上記ＡＤ変換値に応じた下限値ＶＳ１の下限値のデータ及び上限値ＶＳ２の上限値のデータとの比較を行うことにより、当該ステップＳ４での判定処理は実施される。

以上のように、本実施形態の画像形成装置１では、制御部１０には第１増幅回路１６０からの第１差分値と当該第１増幅回路１６０よりも増幅率が大きい第２増幅回路１７０からの第２差分値とが入力される。そして、制御部１０は、第２差分値が所定範囲内であれば、当該第２差分値と補償用サーミスタ５２からの第２検出値を第４増幅率Ａ４で増幅した値とを用いて加熱ローラ４５ＨＲの温度を決定する。また、制御部１０は、第２差分値が所定範囲外であれば、第１差分値と補償用サーミスタ５２からの第２検出値を第３増幅率Ａ３で増幅した値とを用いて加熱ローラ４５ＨＲの温度を決定する。このように、制御３部１０は、第１差分値に比べて、分解能を向上した第２差分値が所定範囲内であるか所定範囲外であるかに応じて、第１増幅回路１６０による第１差分値、又は、第２増幅回路１７０による第２差分値の何れかを用いて、加熱ローラ４５ＨＲの温度を決定する。この結果、制御部１０は、加熱ローラ４５ＨＲの温度を精度よく決定することができる。

また、本実施形態では、制御部１０は、記憶部１２に記憶されている第１テーブルまたは第２テーブルを参照することにより、加熱ローラ４５ＨＲの温度を決定しているので、当該加熱ローラ４５ＨＲの温度を直ちに決定することができる。

尚、第１テーブル及び第２テーブルに代えて、例えば、第１差分値または第２差分値と第２検出値との組み合わせから加熱ローラ４５ＨＲの温度を計算する近似式を記憶部１２に記憶する構成でもよい。そして、制御部１０が、近似式に対して、取得された第１差分値または第２差分値と、第２検出値とを用いて加熱ローラ４５ＨＲの温度を算出してもよい。つまり、例えば、このような近似式を用いる場合には、上記実施形態と異なり、第３増幅率または第４増幅率で増幅した第２検出値を用いることなく、第１増幅回路１６０からの第１検出値と第２増幅回路１７０からの第２検出値とを用いた値と、当該第２検出値とを用いて、加熱ローラ４５ＨＲの温度を決定することができる。

また、本実施形態では、ステップＳ３に示したように、制御部１０は第１増幅回路１６０からの第１差分値と第２増幅回路１７０からの第２差分値とを同時に取得している。これにより、本実施形態では、第２差分値が所定範囲内または所定範囲外のいずれの場合でも、制御部１０は、適切な加熱ローラ４５ＨＲの温度を早急に決定することができる。

また、本実施形態では、加熱ローラ４５ＨＲの温度を精度よく決定することができるので、定着部４５でのトナー像の定着性を向上させることができ、優れた画像形成精度を有する画像形成装置１を容易に構成することができる。つまり、加熱ローラ４５ＨＲでは、用紙Ｓ１に対する定着処理を行うことにより、用紙Ｓ１に熱が奪われて当該加熱ローラ４５ＨＲの温度の低下が発生する。これに対して、制御部１０が、逐次、加熱ローラ４５ＨＲの温度を精度よく決定することにより、上記温度の低下を補償して、適切な定着処理を継続的に行うことができる。

本開示は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる構成についても本開示の技術的範囲に含まれる。

１ 画像形成装置
１０ 制御部
１２ 記憶部
４５ 定着部
４５ＨＲ 加熱ローラ
５１ 検出用サーミスタ
５２ 補償用サーミスタ
５３ フィルム
５４ 保持体
１６０ 第１増幅回路
１７０ 第２増幅回路
１７１ 第２オペアンプ

Claims (6)

1. トナー像が形成された用紙を加熱する加熱部材と、
   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、
   前記第１検出値と前記第２検出値とを用いた値を第１増幅率で増幅した値である第１差分値を出力する第１増幅回路と、
   前記第１検出値と前記第２検出値とを用いた値を前記第１増幅率よりも大きな第２増幅率で増幅した値である第２差分値を出力する第２増幅回路と、
   前記第２検出値と前記第１差分値と前記第２差分値とが入力される制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記第２差分値が、所定範囲内であれば、当該第２差分値と前記第２検出値とを用いて前記加熱部材の温度を決定し、
   前記第２差分値が、前記所定範囲外であれば、前記第１差分値と前記第２検出値とを用いて前記加熱部材の温度を決定する、
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御部は、前記第２検出値を用いて前記補償用サーミスタの補償温度を決定し、
   前記第１差分値と前記補償温度との組み合わせに対して前記加熱部材の温度が予め計算されている第１テーブルと、
   前記第２差分値と前記補償温度との組み合わせに対して前記加熱部材の温度が予め計算されている第２テーブルと、
   が記憶されている記憶部、を更に備える、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御部は、
   前記第１増幅回路からの前記第１差分値と前記第２増幅回路からの前記第２差分値とを同時に取得する、請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記第２増幅回路は、前記第１検出値と前記第２検出値とを用いた値を前記第２増幅率で増幅するオペアンプを有し、
   前記所定範囲は、前記オペアンプの許容電源電圧範囲内となるように規定されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. トナー像を用紙に定着させる定着部を更に備え、
   前記定着部は、トナー像を用紙に定着させる際に前記加熱部材を用いて前記用紙を加熱する、請求項１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. トナー像が形成された用紙を加熱する加熱部材と、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、を備える画像形成装置の制御方法であって、
   前記第１検出値と前記第２検出値とを用いた値を第１増幅率で増幅した値である第１差分値を出力する第１出力ステップと、
   前記第１検出値と前記第２検出値とを用いた値を前記第１増幅率よりも大きな第２増幅率で増幅した値である第２差分値を出力する第２出力ステップと、
   前記第２差分値が、所定範囲内であるか否かを判定する判定ステップと、
   前記判定ステップにおいて、前記第２差分値が所定範囲内であれば、当該第２差分値と前記第２検出値とを用いて前記加熱部材の温度を決定し、
   前記判定ステップにおいて、前記第２差分値が前記所定範囲外であれば、前記第１差分値と前記第２検出値とを用いて前記加熱部材の温度を決定する、画像形成装置の制御方法。

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