JP5505062B2 - 温度制御装置、それを用いた画像形成装置、温度制御装置の制御方法、及び温度制御装置の制御プログラム - Google Patents

Description

この発明は、温度制御装置、それを用いた画像形成装置、温度制御装置の制御方法、及び温度制御装置の制御プログラムに関し、特に、定着装置の温度制御を行う温度制御装置、それを用いた画像形成装置、温度制御装置の制御方法、及び温度制御装置の制御プログラムに関する。

電子写真式の画像形成装置（スキャナ機能、ファクシミリ機能、複写機能、プリンタとしての機能、データ通信機能、及びサーバ機能を備えたＭＦＰ（Ｍｕｌｔｉ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ）、ファクシミリ装置、複写機、プリンタなど）に用いられる定着装置は、適切な温度に制御されてトナーの定着を行う。定着装置の温度制御を行う温度制御装置においては、一般に、定着装置の温度が１６０〜２００℃付近であるときの温度の検知精度を上げることを優先して、固定抵抗の定数や使用される温度センサが決定される。しかしながら、この結果、０〜３０℃などの低温度域においては、温度に対する分解能が小さくなり、温度の検知精度が低くなる。このような問題に関し、例えば、下記特許文献１に記載されているような、低温側の温度検出精度を向上させるようにした温度制御装置が知られている。

下記特許文献１には、低温時だけ分圧回路の電源の電圧を高くすることで、熱定着装置の温度検出精度を向上させる定着制御装置が開示されている。この定着制御装置では、低温時に３．３Ｖから２４Ｖに入力電圧を切り換えることで、サーミスタの断線検出精度を向上させる。

下記特許文献２には、低温／高温でも精度良く定着温度を検出するために、分圧回路の分圧比を切り替える分圧切替回路を用いた温度制御装置が開示されている。分圧切替回路は、トランジスタなどを用いて分圧抵抗の大きさを切り替える。

特開２００８−９０１１０号公報 特開２００８−２１６３７６号公報

ところで、特許文献１に記載の定着制御装置は、温度センサをプルアップ側に設定して低温で電源を上昇させるものであり、高温時には、入力電圧を切り換えることができず、適正に温度を検出できない可能性がある。

特許文献２に記載の温度制御装置では、分圧抵抗を切り替えるために半導体（トランジスタ）を用いるので、分圧抵抗の大きさに半導体の動作が影響する。そのため、定着温度の検出精度が低下するという別の問題がある。

この発明はそのような問題点を解決するためになされたものであり、定着装置の温度範囲の全域にわたって高精度で定着温度を検知することができる温度制御装置、それを用いた画像形成装置、温度制御装置の制御方法、及び温度制御装置の制御プログラムを提供することを目的としている。

上記目的を達成するためこの発明のある局面に従うと、温度制御装置は、用紙に形成されたトナーをその用紙に定着させる定着部材の温度を検知するための温度センサと、温度センサに接続された分圧抵抗と、温度センサと分圧抵抗を有する分圧回路と、分圧回路に電力を供給する電源部と、分圧回路により分圧された出力電圧に基づいて、定着部材の温度を検知する検知部と、検知部の検知結果に基づいて、定着部材の温度を制御する温度制御部と、検知部の検知結果に基づいて電源部を制御することで、定着部材の温度の高低に応じて温度センサに流れる電流の向きを切り替えて定着部材の温度と出力電圧との関係を変化させる切替部とを備える。

好ましくは切替部は、複数の温度域毎に、電源部を制御して、温度センサに供給される電流及び電圧のうち少なくとも一方を変更する。

好ましくは切替部は、定着部材の温度が複数の温度域のうち一の温度域と他の温度域との境界部に対応する温度であるとき、温度センサに供給される電流及び電圧のうち少なくとも一方の変更を行う。

好ましくは切替部は、温度センサに供給される電流及び電圧のうち少なくとも一方を急激に変化させる。

好ましくは温度センサに供給される電流及び電圧のうち少なくとも一方の変更幅は、ユーザが自在に設定可能である。

この発明の他の局面に従うと、画像形成装置は、用紙にトナー像を形成するトナー像形成部と、トナー像形成部により用紙に形成されたトナーをその用紙に定着させる定着部材と、上述のいずれかに記載の温度制御装置とを備え、温度制御装置は、定着部材の温度の制御を行う。

この発明のさらに他の局面に従うと、用紙に形成されたトナーをその用紙に定着させる定着部材の温度を検出する温度センサと、温度センサに接続された分圧抵抗と、温度センサと分圧抵抗を有する分圧回路と、分圧回路に電力を供給する電源部とを備える温度制御装置の制御方法は、分圧回路により分圧された出力電圧に基づいて、定着部材の温度を検知する検知ステップと、検知ステップの検知結果に基づいて、定着部材の温度を制御する温度制御ステップと、検知ステップの検知結果に基づいて電源部を制御することで、定着部材の温度の高低に応じて温度センサに流れる電流の向きを切り替えて定着部材の温度と出力電圧との関係を変化させる切替ステップとを備える。

この発明のさらに他の局面に従うと、用紙に形成されたトナーをその用紙に定着させる定着部材の温度を検出する温度センサと、温度センサに接続された分圧抵抗と、温度センサと分圧抵抗を有する分圧回路と、分圧回路に電力を供給する電源部とを備える温度制御装置の制御プログラムは、分圧回路により分圧された出力電圧に基づいて、定着部材の温度を検知する検知ステップと、検知ステップの検知結果に基づいて、定着部材の温度を制御する温度制御ステップと、検知ステップの検知結果に基づいて電源部を制御することで、定着部材の温度の高低に応じて温度センサに流れる電流の向きを切り替えて定着部材の温度と出力電圧との関係を変化させる切替ステップとをコンピュータに実行させる。

これらの発明に従うと、定着部材の温度の検知結果に基づいて電源部が制御され、定着部材の温度の高低に応じて温度センサに流れる電流の向きが切り替わる。したがって、定着装置の温度範囲の全域にわたって高精度で定着温度を検知することができる温度制御装置、それを用いた画像形成装置、温度制御装置の制御方法、及び温度制御装置の制御プログラムを提供することができる。

本発明の実施の形態の１つにおける画像形成装置のハードウェア構成を示す側面図である。 画像形成装置の構成を示すブロック図である。 温度制御装置の回路構成を示す図である。 サーミスタから電流が流れ出るようにＤ／Ａコンバータが設定されているときの定着温度と温度モニタラインの電圧との関係の一例を示すグラフである。 サーミスタに電流が流れ込むようにＤ／Ａコンバータが設定されているときの定着温度と温度モニタラインの電圧との関係の一例を示すグラフである。 定着温度と温度モニタラインの電圧との関係の一例を示すグラフである。 ＣＰＵの動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態の１つにおける画像形成装置について説明する。

画像形成装置は、用紙などをローラにより搬送しその用紙などに電子写真方式により印刷（プリント）を行うプリント機能や、文書データなどをＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）などに保存するサーバ機能などを有している。画像形成装置は、用紙に形成されたトナーをその用紙に定着させる定着装置を有している。定着装置は、例えば定着ローラを加熱してその定着ローラにより搬送する用紙を加熱することで、トナーの定着を行う。定着ローラは、温度制御装置が定着ローラの温度を検出してその検出結果に応じた制御を行うことにより、適切な温度に制御される。

温度制御装置は、例えばサーミスタなどの温度センサと分圧抵抗を有する分圧回路を用いて定着ローラの温度の検出を行う。温度制御装置は、温度センサに流れる電流の向きを切り替えることで、定着ローラのとりうる温度範囲の全域にわたって高精度に定着温度を検出することができる。

［実施の形態］

まず、本実施の形態に係る画像形成装置の全体の構成について説明する。
［画像形成装置の全体の構成］

図１は、本発明の実施の形態の１つにおける画像形成装置のハードウェア構成を示す側面図である。

図を参照して画像形成装置１は、給紙カセット３と、排紙トレイ５と、プリント部３０とを備える。

給紙カセット３は、画像形成装置１の下部に、画像形成装置１の筐体に抜き差し可能に配置されている。各給紙カセット３に装てんされた用紙は、印字時に、１枚ずつ給紙カセット３から給紙され、プリント部３０に送られる。給紙カセット３の数は１つに限られず、それより多くてもよい。

排紙トレイ５は、画像形成装置１の筐体の上方に配置されている。排紙トレイ５には、プリント部３０により画像が形成された用紙が筐体の内部から排紙される。

プリント部３０は、画像形成装置１の筐体の内部に配置されている。プリント部３０は、おおまかに、用紙搬送部２００と、トナー像形成部３００と、定着装置４００と、駆動部（図２に図示）５００とを有している。プリント部３０は、いわゆるタンデム方式でＣＭＹＫの４色の画像を合成し、用紙にカラー画像を形成可能に構成されている。

用紙搬送部２００は、給紙ローラ２１０、搬送ローラ２２０、排紙ローラ２３０などで構成されている。給紙ローラ２１０、搬送ローラ２２０、及び排紙ローラ２３０は、それぞれ、例えば対向する２つのローラで用紙を挟みながらそのローラを回転させて用紙を搬送する。給紙ローラ２１０は、給紙カセット３から用紙を１枚ずつ給紙する。給紙ローラ２１０により、用紙が画像形成装置１の筐体の内部に給紙される。搬送ローラ２２０は、給紙ローラ２１０により給紙された用紙をトナー像形成部３００に搬送する。また、搬送ローラ２２０は、定着装置４００を経由した用紙を排紙ローラ２３０に搬送する。排紙ローラ２３０は、搬送ローラ２２０により搬送された用紙を画像形成装置１の筐体の外部に排出する。用紙搬送部２００は、これら以外にも用紙を搬送するためなどに用いられるローラを有していてもよい。

トナー像形成部３００は、４色のトナーボトル３０１Ｙ，３０１Ｍ，３０１Ｃ，３０１Ｋ（以下、これらをまとめてトナーボトル３０１と呼ぶことがある）と、中間転写ベルト３０５と、転写ローラ３０７と、４組の現像ユニット３１０Ｙ，３１０Ｍ，３１０Ｃ，３１０Ｋ（以下、これらをまとめて現像ユニット３１０と呼ぶことがある）と、レーザスキャンユニット３２０などで構成されている。

イエロートナーボトル３０１Ｙ、マゼンタトナーボトル３０１Ｍ、シアントナーボトル３０１Ｃ、ブラックトナーボトル３０１Ｋは、それぞれ、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、及びブラック（Ｋ）のＣＭＹＫ各色のトナーを貯蔵する。

中間転写ベルト３０５は、環状であり、２つのローラ間に架けわたされている。中間転写ベルト３０５は、用紙搬送部２００と連動して回転する。転写ローラ３０７は、中間転写ベルト３０５のうち一方のローラに接触している部分に対向するように配置されている。用紙は、中間転写ベルト３０５と転写ローラ３０７との間で挟持されながら搬送される。

現像ユニット３１０は、感光体３１１（現像ユニット毎に感光体３１１Ｙ，３１１Ｍ，３１１Ｃ，３１１Ｋが設けられる。）、現像装置、クリーナ、及び帯電器などを含む。イエロー現像ユニット３１０Ｙ，マゼンタ現像ユニット３１０Ｍ，シアン現像ユニット３１０Ｃ，ブラック現像ユニット３１０Ｋは、それぞれＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの画像を形成するために配置されている。現像ユニット３１０は、中間転写ベルト３０５の直下に並置されている。レーザスキャンユニット３２０は、各感光体３１１上にレーザ光を走査可能に配置されている。

トナー像形成部３００において、レーザスキャンユニット３２０は、ＹＭＣＫの各色別の画像データに基づいて、帯電器の作用により一様に帯電した感光体３１１上に、潜像を形成する。現像装置は、各感光体３１１に各色別のトナー像を形成する。各感光体３１１は、トナー像を中間転写ベルト３０５に転写し、その中間転写ベルト３０５上に、用紙に形成するトナー像の鏡像を形成する（１次転写）。その後、高電圧が印加された転写ローラ３０７により、中間転写ベルト３０５に形成されたトナー像が用紙に転写され、用紙上にトナー像が形成される（２次転写）。

画像形成により現像ユニット３１０内のトナーが少なくなると、各色のトナーボトル３０１内に保管されたトナーが現像ユニットに供給される。

定着装置４００は、ヒータ（図示せず）により加熱される加熱ローラ（定着部材の一例）４０１及び加圧ローラ４０３とを有している。定着装置４００は、加熱ローラ４０１と加圧ローラ４０３とでトナー像が形成された用紙を挟持しながら搬送し、その用紙に加熱及び加圧を行う。これにより、定着装置４００は、トナー像形成部３００により形成されたトナー像を溶融させて用紙に定着させ、用紙に画像を形成する。すなわち、定着装置４００は、ヒータが発生する熱を用いてトナー像を用紙に定着させる。定着装置４００を経由した用紙は、排紙ローラ２３０により、画像形成装置１の筐体から排紙トレイ５に排出される。

定着装置４００には、温度制御装置４５０が設けられている。温度制御装置４５０は、加熱ローラ４０１の温度の制御を行う。これにより、プリント時において、加熱ローラ４０１は、用紙にトナーの定着を行うのに適正な温度に加熱される。

駆動部５００は、例えば、メインモータ５０１、定着モータ５０２、黒現像モータ５０３、カラー現像モータ５０４、及びカラー感光体モータ５０５を有している（以下、これらのモータについて単にモータ５０１〜５０５などと称することがある。）。駆動部５００は、後述するＣＰＵ２１（図２に示す。）の制御の下で駆動される。メインモータ５０１は、給紙工程から転写工程までの用紙搬送と、中間転写ベルト３０５及び黒感光体３１１Ｋの駆動とを行う。定着モータ５０２は、定着装置４００の駆動を行う。黒現像モータ５０３は、ブラック現像ユニット３１０Ｋの駆動を行う。カラー現像モータ５０４は、イエロー・マゼンタ・シアンの現像ユニット３１０Ｙ，３１０Ｍ，３１０Ｃの駆動を行う。カラー感光体モータ５０５は、イエロー・マゼンタ・シアンの感光体３１１Ｙ，３１１Ｍ，３１１Ｃの駆動を行う。

画像形成装置１に印字が指示されると、給紙カセット３に格納された用紙は、給紙ローラ２１０により１枚ずつ取り出される。用紙は、給紙ローラ２１０、搬送ローラ２２０により搬送される。給紙と並行して、帯電された各色の感光体３１１Ｙ，３１１Ｍ，３１１Ｃ，３１１Ｋが、レーザスキャンユニット３２０により画像データに基づき露光される。感光体３１１上には、各色の現像ユニット３１０Ｙ，３１０Ｍ，３１０Ｃ，３１０Ｋ内のトナーで現像されることで、トナー画像が形成される。各色の感光体３１１上に形成されたトナー画像は中間転写ベルト３０５上に転写され、中間転写ベルト３０５上に４色分のトナー画像が形成される。次に、転写ローラ３０７に電圧が印加されることで、中間転写ベルト３０５上に形成されたトナー画像が搬送された用紙に転写される。用紙上に形成されたトナー画像は、用紙が定着装置４００を通過し熱と圧力が加えられることで、用紙に定着される。トナー画像が定着された用紙は、排紙ローラ２３０により排紙トレイ３に排出される。

図２は、画像形成装置１の構成を示すブロック図である。

図を参照して、画像形成装置１は、さらに、操作部１１と、制御部（ＣＰＵ部）２０と、不揮発性メモリ２７と、インターフェイス部２９と、電源装置６００とを備えている。

操作部１１は、画像形成装置１の筐体に、ユーザにより操作可能に配置されている。操作部１１には、表示パネル１３が配置されている。表示パネル１３は、例えば、タッチパネルを備えたＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）である。表示パネル１３は、ユーザに案内画面を表示したり、操作ボタンを表示してユーザからのタッチ操作を受け付けたりする。表示パネル１３は、制御部２０のＣＰＵ２１により制御されて表示を行う。操作部１１は、表示パネル１３や操作ボタン（図示せず）などがユーザにより操作されると、その操作に応じた操作信号又は所定のコマンドをＣＰＵ２１に送信する。すなわち、ユーザは、操作部１１に操作を行うことにより、画像形成装置１に種々の動作を実行させることができる。

制御部２０は、ＣＰＵ２１と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）２３と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２５などを有している。制御部２０は、操作部１１、不揮発性メモリ２７、インターフェイス部２９、及び電源装置６００などとともにシステムバスに接続されている。これにより、制御部２０と画像形成装置１の各部とが、信号を送受可能に接続されている。

ＣＰＵ２１は、ＲＯＭ２３、ＲＡＭ２５、又は不揮発性メモリ２７などに記憶された制御プログラム２３ａなどを実行することにより、画像形成装置１の種々の動作を制御する。ＣＰＵ２１は、操作部１１から操作信号が送られたり、クライアントＰＣなどから操作コマンドが送信されたりすると、それらに応じた制御プログラム２３ａを実行する。これにより、ユーザによる操作部１１の操作などに応じて、画像形成装置１の動作が行われる。

ＲＯＭ２３は、例えばフラッシュＲＯＭ（Ｆｌａｓｈ Ｍｅｍｏｒｙ）である。ＲＯＭ２３には、画像形成装置１の動作を行うために用いられるデータが記憶されている。また、ＲＯＭ２３には、画像形成装置１の種々の動作を行うための制御プログラム（プログラム）２３ａが記憶されている。そのほか、ＲＯＭ２３には、画像形成装置１の機能設定データなどが記憶されていてもよい。ＣＰＵ２１は、所定の処理を行うことにより、ＲＯＭ２３からのデータの読み込みや、ＲＯＭ２３へのデータの書き込みを行う。ＲＯＭ２３は、書換え不可能なものであってもよい。

ＲＡＭ２５は、ＣＰＵ２１のメインメモリである。ＲＡＭ２５は、ＣＰＵ２１が制御プログラム２３ａを実行するときに必要なデータを記憶するのに用いられる。

不揮発性メモリ２７は、例えばプリント枚数などの寿命状態に関する情報など、画像形成装置１の電源オフ後も維持が必要な情報を記憶する。また、不揮発性メモリ２７は、例えば、インターフェイス部２９を介して外部から送られたジョブのデータなどを記憶する。不揮発性メモリ２７は、画像形成装置１の設定情報や、画像形成装置１の種々の動作を行うための制御プログラムなどを記憶するように構成されていてもよい。不揮発性メモリ２７は、１つのクライアントＰＣ又は複数のクライアントＰＣなどから送信された複数のジョブを記憶可能である。不揮発性メモリ２７は、例えばＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）や、フラッシュＲＯＭなどで構成される。

インターフェイス部２９は、例えば、ＮＩＣ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｃａｒｄ）などのハードウェア部と、所定の通信プロトコルで通信を行うソフトウェア部とが組み合わされて構成されている。インターフェイス部２９は、画像形成装置１をＬＡＮなどの外部ネットワークに接続する。これにより、画像形成装置１は、外部ネットワークに接続されているクライアントＰＣなどの外部装置と通信可能になる。画像形成装置１は、クライアントＰＣからジョブを受信可能である。また、画像形成装置１は、画像データを、クライアントＰＣに送信したり、メールサーバなどを介してＥ−ｍａｉｌにより送信したりすることができる。

インターフェイス部２９は、無線通信により外部ネットワークに接続可能に構成されていてもよい。インターフェイス部２９は、例えば、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）インターフェイスであってもよい。この場合、インターフェイス部２９は、通信ケーブルを介して接続された外部装置と画像形成装置１とを通信可能にする。

電源装置６００は、画像形成装置１の筐体の内部に設けられている。電源装置６００は、商用電源に接続され、商用電源をもとに画像形成装置１の各部に電力を供給する。

現像ユニット３１０Ｙ，３１０Ｍ，３１０Ｃ，３１０Ｋには、それぞれ、不揮発性メモリ３１９Ｙ，３１９Ｍ，３１９Ｃ，３１９Ｋが設けられている。また、トナーボトル３０１Ｙ，３０１Ｍ，３０１Ｃ，３０１Ｋには、それぞれ、不揮発性メモリ３０９Ｙ，３０９Ｍ，３０９Ｃ，３０９Ｋが設けられている。

現像ユニット３１０に含まれる感光体３１１などは、プリントを繰り返すにつれて劣化するため、現像ユニット３１０には寿命がある。また、プリントを繰り返すにつれトナーボトル３０１に貯蔵されるトナーが少なくなるため、トナーボトル３０１には寿命がある。すなわち、現像ユニット３１０やトナーボトル３０１は、消耗品である。ＣＰＵ２１は、それぞれの消耗品に関する寿命状態などの情報を、これらの不揮発性メモリ３１９Ｙ〜３１９Ｋ，３０９Ｙ〜３０９Ｋ（以下、これらをまとめて不揮発性メモリ７１９と呼ぶことがある）に格納する。これにより、各消耗品を取り外して、別の画像形成装置に装着した場合であっても、その消耗品の寿命状態を、その移行先の画像形成装置に反映させることができる。したがって、各消耗品の寿命管理を確実に行い、適正に画像をプリント可能にすることができる。

［温度制御装置４５０の構成］

次に、温度制御装置４５０の構成について説明する。

図３は、温度制御装置４５０の回路構成を示す図である。

図を参照して、温度制御装置４５０は、サーミスタ（温度センサの一例）４５１及び分圧抵抗４５３を有する分圧回路４５５と、Ｄ／Ａコンバータ（電源部の一例）４５７と、第１の配線（ＤＡ）４６１及び第２の配線（ＤＡ）４６３と、ＣＰＵ（検知部の一例、温度制御部の一例、切替部の一例）４７０とを有している。

サーミスタ４５１は、加熱ローラ４０１の温度を検知するために、加熱ローラ４０１の表面付近に配置されている。分圧抵抗４５３は、サーミスタ４５１に直列に接続されている。すなわち、サーミスタ４５１と分圧抵抗４５３とで分圧回路４５５が構成されている。

第１の配線４６１は、Ｄ／Ａコンバータ４５７と分圧抵抗４５３とを接続している。第２の配線４６３は、Ｄ／Ａコンバータ４５７とサーミスタ４５１とを接続している。

ＣＰＵ４７０は、Ａ／Ｄコンバータ４７１と、メモリ４７３とを有している。ＣＰＵ４７０は、Ｄ／Ａコンバータ４５７に接続されており、Ｄ／Ａコンバータ４５７の制御を行う。ＣＰＵ４７０のＡ／Ｄコンバータ４７１は、サーミスタ４５１と分圧抵抗４５３との間に温度モニタライン４７１ａを介して接続されている。メモリ４７３は、例えば不揮発性メモリであり、制御プログラム４７３ａを記憶している。

ＣＰＵ４７０は、電源ＶＣＣ１と接地電位とに接続されている。電源ＶＣＣ１は、例えば、５Ｖの略一定の電圧である。ＣＰＵ４７０は、電源ＶＣＣ１から供給される電力を用いて動作する。

Ｄ／Ａコンバータ４５７は、電源ＶＣＣ２と接地電位とに接続されている。電源ＶＣＣ２は、例えば、２４Ｖの略一定の電圧である。Ｄ／Ａコンバータ４５７は、電源ＶＣＣ２から供給される電力を用いて、ＣＰＵ４７０から送られた信号に基づいて電力を生成し、その電力を第１の配線４６１及び第２の配線４６３を介してサーミスタ４５１及び分圧抵抗４５３に供給する。

分圧回路４５５により分圧された出力電圧は、温度モニタライン４７１ａを介してＡ／Ｄコンバータ４７１に入力され、アナログ−ディジタル変換によりディジタル値に変換される。ＣＰＵ４７０は、Ａ／Ｄコンバータ４７１から出力されたディジタル値に基づいて、加熱ローラ４０１の温度を検知する。

ＣＰＵ４７０は、加熱ローラ４０１の温度を検知すると、その検知結果に基づいて、定着装置４００の制御を行う。ＣＰＵ４７０は、例えばプリント時において、加熱ローラ４０１が適正な温度になるように、ヒータを制御する。ＣＰＵ４７０がサーミスタ４５１を用いて検知した加熱ローラ４０１の温度に基づいてヒータをフィードバック制御することにより、加熱ローラ４０１が適正な温度に保たれる。

［温度の検知レンジに関する制御］

ここで、ＣＰＵ４７０は、加熱ローラ４０１の温度の検知結果に基づいて、Ｄ／Ａコンバータ４５７を制御することで、サーミスタ４５１の温度の検知レンジに関する制御を行う。以下、この制御について説明する。ＣＰＵ４７０は、例えば制御プログラム４７３ａを実行することにより、このような制御を実行する。

Ａ／Ｄコンバータ４７１に入力される電圧の範囲すなわちサーミスタ４５１の検知レンジには、限界がある。温度モニタライン４７１ａの電圧がＡ／Ｄコンバータ４７１に入力可能な電圧の範囲内に納まるように、いくつかの定着温度域毎にサーミスタ４５１の検知レンジ切替えを行うことで、加熱ローラ４０１の温度すなわち定着温度が広い温度域で検知可能である。

検知レンジの切替えは、ＣＰＵ４７０が、複数の温度域毎に、Ｄ／Ａコンバータ４５７を制御して、サーミスタ４５１に供給される電力を変更することで行われる。ＣＰＵ４７０は、定着温度が同一の温度域内であるときには、サーミスタ４５１に供給される電力をほとんど変更させない。

ＣＰＵ４７０は、定着温度が複数の温度域のうち一の温度域と他の温度域との境界部に対応する温度であるとき、すなわち定着温度が互いに隣り合う温度域の境界の温度（境界温度）であるとき、サーミスタ４５１に供給される電力、電圧及び電流の少なくとも１つの変更を行う。電力、電圧及び電流の少なくとも１つは、急激に変更される。すなわち、検知レンジの切替えは、定着温度が境界温度であるときに、サーミスタ４５１の電流を急に増大／減少させたり、サーミスタ４５１の電圧を急降下／急上昇させることで行われる。ここで、急激に変化させるとは、例えば、略瞬間的に変化させることをいう。

本実施の形態において、温度制御装置４５０では、加熱ローラ４０１の温度の高低に応じて、サーミスタ４５１に流れる電流の向きが切り替えられる。すなわち、分圧回路４５５においてサーミスタ４５１がプルアップ側であるかプルダウン側であるかが切り替えられる。電流の向きの切替えは、ＣＰＵ４７０が、定着温度の検知結果に基づいてＤ／Ａコンバータ４５７を制御することで行われる。サーミスタ４５１に流れる電流の向きが切り替えられることで、定着温度と温度モニタライン４７１ａの電圧との関係が変化する。

図４は、サーミスタ４５１から電流が流れ出るようにＤ／Ａコンバータ４５７が設定されているときの定着温度と温度モニタライン４７１ａの電圧との関係の一例を示すグラフである。

図を参照して、サーミスタ４５１から電流が流れ出るように制御が行われているとき、定着温度が増大するに従い、温度モニタライン４７１ａの電圧も徐々に増大する。

図５は、サーミスタ４５１に電流が流れ込むようにＤ／Ａコンバータ４５７が設定されているときの定着温度と温度モニタライン４７１ａの電圧との関係の一例を示すグラフである。

図を参照して、サーミスタ４５１に電流が流れ込むように制御が行われているとき、定着温度が増大するに伴い、温度モニタライン４７１ａの電圧も減少する。

図６は、定着温度と温度モニタライン４７１ａの電圧との関係の一例を示すグラフである。

図を参照して、例えば、温度制御装置４５０は、定着温度が０℃〜２００℃の範囲で定着温度を検知可能である。ＣＰＵ４７０は、４つの温度域（第１〜第４の温度域）毎に、サーミスタ４５１の検知レンジの切替えを行い、定着温度の検知を行う。第１の温度域は、定着温度が０℃〜５０℃である範囲をいう。第２の温度域は、定着温度が５０℃〜１００℃である範囲をいう。第３の温度域は、定着温度が１００℃〜１５０℃である範囲をいう。第４の温度域は、定着温度が１５０℃〜２００℃である範囲をいう。第１の温度域と第２の温度域との境界となる定着温度は、５０℃である。第２の温度域と第３の温度域との境界となる定着温度は、１００℃である。第３の温度域と第４の温度域との境界となる定着温度は、１５０℃である。

各温度域の範囲は、定着温度がその上限又は下限の温度になったとき、Ａ／Ｄコンバータ４７１の入力レベルが略最大になるように設定されている。換言すると、ＣＰＵ４７０は、定着温度が各温度域の上限又は下限の温度になったとき、Ａ／Ｄコンバータ４７１の入力レベルが略最大になるように、その温度域についてＤ／Ａコンバータ４５７を制御し、サーミスタ４５１に電力供給を行う。

定着温度が比較的低い温度域、例えば第１の温度域又は第２の温度域にあるときには、ＣＰＵ４７０は、第２の配線４６３の電圧を０Ｖとして、第１の配線４６１の電圧を第２の配線４６３の電圧よりも高くする。これにより、電流の向きがサーミスタ４５１から流れ出る向きになり、温度モニタライン４７１ａを介してＡ／Ｄコンバータ４７１に入力される電圧が、加熱ローラ４０１の温度上昇とともに上昇するようになる。サーミスタ４５１の電流を増やすことで、Ａ／Ｄコンバータ４７１の入力レンジを最大限に利用して、比較的高精度に温度を検知できる。

加熱ローラ４０１の温度上昇に伴い、Ａ／Ｄコンバータ４７１の入力レベルが略最大に近づいた場合は、ＣＰＵ４７０は、サーミスタ４５１の電流を減らすように制御を行う。この場合、電流を減らす制御は、定着温度が一の温度域とそれに隣り合う温度域との境界にあるときに行われればよい。

例えば、図を参照して、第１の温度域と第２の温度域との境界にある第１の分岐点において、温度モニタライン４７１ａの電圧がＡ／Ｄコンバータ４７１の入力電圧範囲の最大値（最大入力電圧と呼ぶことがある。）と略等しくなるので、電流が削減される。これにより、さらに定着温度が上昇して第２の温度域に入っても、Ａ／Ｄコンバータ４７１の入力レンジ内で定着温度を高精度に検知可能である。このように電流調整を行うシーケンスを必要に応じて温度上昇とともに繰り返すことで、温度検出精度を向上させることができる。

一方、定着温度が比較的高い温度域、例えば第３の温度域又は第４の温度域にあるときには、ＣＰＵ４７０は、第１の配線４６１の電圧を０Ｖとして、第２の配線４６３の電圧を第１の配線４６１の電圧よりも高くする。これにより、電流の向きがサーミスタ４５１に流れ込む向きになり、温度モニタライン４７１ａを介してＡ／Ｄコンバータ４７１に入力される電圧が、加熱ローラ４０１の温度上昇とともに下降するようになる。本実施の形態においては、第２の温度域と第３の温度域との境界にある第２の分岐点において、温度モニタライン４７１ａの電圧がＡ／Ｄコンバータ４７１の最大入力電圧と略等しくなる。このとき、ＣＰＵ４７０の制御により、上述のようにして、電流の向きが変更される。

加熱ローラ４０１の温度上昇に伴い、Ａ／Ｄコンバータ４７１の入力レベルが略最小に近づいた場合は、ＣＰＵ４７０は、サーミスタ４５１の電流を増やすように制御を行う。この場合、電流を増やす制御は、定着温度が互いに隣り合う温度域同士の境界において行われればよい。例えば、図を参照して、第３の温度域と第４の温度域との境界にある第３の分岐点において、温度モニタライン４７１ａの電圧がＡ／Ｄコンバータ４７１の最大入力電圧と略等しくなるので、電流が増大される。これにより、さらに定着温度が上昇して第４の温度域に入っても、Ａ／Ｄコンバータ４７１の入力レンジ内で定着温度を高精度に検知可能である。このように電流調整を行うシーケンスを必要に応じて温度上昇とともに繰り返すことで、温度検出精度を向上させることができる。

なお、定着温度が第２の温度域から第１の温度域に移るときには、上述とは逆に、サーミスタ４５１の電流が増やされてもよい。また、定着温度が第３の温度域から第２の温度域に移るときには、電流の向きがそれまでとは逆になるように制御が行われてもよい。定着温度が第４の温度域から第３の温度域に移るときには、サーミスタ４５１の電流が減らされてもよい。

図７は、ＣＰＵ４７０の動作を示すフローチャートである。

図を参照して、ＣＰＵ４７０は、プリント時などに、定着温度の検知を開始する。ステップＳ１０１において、ＣＰＵ４７０は、サーミスタ（温度センサ）４５１から電流が流れ出るように、Ｄ／Ａコンバータ（Ｄ／Ａ）４５７の制御を行う。

ステップＳ１０３において、定着制御が開始されると、ＣＰＵ４７０は、引き続き定着温度の検知を行う。

ステップＳ１０５において、ＣＰＵ４７０は、定着温度が第１の温度域にあるか否かを確認する。

ステップＳ１０５で第１の温度域であれば、ステップＳ１０７において、ＣＰＵ４７０は、上記第１の分岐点（分岐１）に定着温度が到達したときに、電流値を絞る制御を行う。

ステップＳ１０５で第１の温度域でなければ、ステップＳ１０９において、ＣＰＵ４７０は、定着温度が第２の温度域にあるか否かを確認する。

ステップＳ１０５で第２の温度域であるとき、及びステップＳ１０７の処理が終了したとき、ステップＳ１１１において、ＣＰＵ４７０は、以下の処理を行う。すなわち、ＣＰＵ４７０は、上記第２の分岐点（分岐２）に定着温度が到達したときに、サーミスタ４５１に電流が流れ込むようにＤ／Ａコンバータ４５７を制御する。すなわち、サーミスタ４５１に流れる電流の向きを変更する。

ステップＳ１０９で第２の温度域でなければ、ステップＳ１１３において、ＣＰＵ４７０は、定着温度が第３の温度域にあるか否かを確認する。

ステップＳ１１３で第３の温度域であるとき、及びステップＳ１１１の処理が終了したとき、ステップＳ１１５において、ＣＰＵ４７０は、上記第３の分岐点（分岐３）に定着温度が到達したときに、電流値を増やす制御を行う。

ステップＳ１１３で第３の温度域でなく第４の温度域であるとき、及びステップＳ１１５の処理が終了したとき、ＣＰＵ４７０は、一連の処理を一旦終了する。

なお、このＣＰＵ４７０による処理は、例えば、プリント時に繰り返し実行されればよい。

［実施の形態における効果］

上述のように、Ａ／Ｄコンバータの入力電圧の高さには上限がある。そのため、サーミスタに流れる電流の向きが固定である場合は、分圧回路に流れる電力を変化させることによっては、定着温度の全温度域にわたって、定着温度の検出精度を向上させることは困難である。しかしながら、以上のように構成された画像形成装置では、ＣＰＵが、分圧抵抗を切り替えずにサーミスタの温度の検知レンジを切り替える。電流の向きが切り替わり、サーミスタがプルアップ側からプルダウン側に切り替わることで、低温時だけでなく高温時も電流値を上昇・下降などさせて温度の検知レンジの切替えを行うことができる。サーミスタなど温度センサの出力を増幅する回路や、検知レンジを切り替えるために分圧抵抗を切り換える回路などを用いることなく、定着部の温度範囲全体で、精度良く定着温度を検出することができる。

［その他］

サーミスタの検知レンジの切替えは、サーミスタに供給される電流及び電圧のうち少なくとも一方を変更したり、サーミスタに供給される電力を変更することで行われるようにすればよい。

温度センサとしては、サーミスタに限られない。また、分圧回路には、温度センサ及び分圧抵抗に加えて、他の回路素子が設けられていてもよい。

サーミスタに供給される電力の変更幅すなわちサーミスタの電流の変更幅は、ユーザが自在に設定可能であればよい。また、電流の変更幅は、用いる温度センサや分圧抵抗などの特性に応じてＣＰＵが算出して設定するようにしてもよい。

温度域の数は、上記の例のように４つに限られず、２つ又は３つであったり、５つ以上であってもよい。

画像形成装置としては、モノクロ／カラーの複写機、プリンタ、ファクシミリ装置などいずれであってもよい。また、画像形成装置は、スキャナ機能、複写機能、プリンタとしての機能、ファクシミリ機能、データ通信機能、及びサーバ機能を備えたＭＦＰ（Ｍｕｌｔｉ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ）であってもよい。スキャナ機能では、セットされた原稿の画像を読み取ってそれをＨＤＤ等に蓄積する。複写機能では、さらにそれを用紙等に印刷（プリント）する。プリンタとしての機能では、ＰＣ等の外部端末から印刷指示を受けるとその指示に基づいて用紙に印刷を行う。ファクシミリ機能では、外部のファクシミリ装置等からファクシミリデータを受信してそれをＨＤＤ等に蓄積する。データ通信機能では、接続された外部機器との間でデータを送受信する。サーバ機能では、複数のユーザでＨＤＤ等に記憶したデータなどを共有可能にする。

本発明は、定着装置の温度制御を行う温度制御装置に広く適用可能である。

なお、上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 画像形成装置
３００ トナー像形成部
４００ 定着装置
４０１ 加熱ローラ（定着部材の一例）
４５０ 温度制御装置
４５１ サーミスタ（温度センサの一例）
４５３ 分圧抵抗
４５５ 分圧回路
４５７ Ｄ／Ａコンバータ（電源部の一例）
４７０ ＣＰＵ（検知部の一例、温度制御部の一例、切替部の一例）

Claims (8)

1. 用紙に形成されたトナーをその用紙に定着させる定着部材の温度を検知するための温度センサと、
   前記温度センサに接続された分圧抵抗と、
   前記温度センサと前記分圧抵抗を有する分圧回路と、
   前記分圧回路に電力を供給する電源部と、
   前記分圧回路により分圧された出力電圧に基づいて、前記定着部材の温度を検知する検知部と、
   前記検知部の検知結果に基づいて、前記定着部材の温度を制御する温度制御部と、
   前記検知部の検知結果に基づいて前記電源部を制御することで、前記定着部材の温度の高低に応じて前記温度センサに流れる電流の向きを切り替えて前記定着部材の温度と前記出力電圧との関係を変化させる切替部とを備える、温度制御装置。
2. 前記切替部は、複数の温度域毎に、前記電源部を制御して、前記温度センサに供給される電流及び電圧のうち少なくとも一方を変更する、請求項１記載の温度制御装置。
3. 前記切替部は、前記定着部材の温度が前記複数の温度域のうち一の温度域と他の温度域との境界部に対応する温度であるとき、前記温度センサに供給される電流及び電圧のうち少なくとも一方の変更を行う、請求項１又は２に記載の温度制御装置。
4. 前記切替部は、前記温度センサに供給される電流及び電圧のうち少なくとも一方を急激に変化させる、請求項２又は３に記載の温度制御装置。
5. 前記温度センサに供給される電流及び電圧のうち少なくとも一方の変更幅は、ユーザが自在に設定可能である、請求項２から４のいずれかに記載の温度制御装置。
6. 用紙にトナー像を形成するトナー像形成部と、
   前記トナー像形成部により用紙に形成されたトナーをその用紙に定着させる定着部材と、
   請求項１から５のいずれかに記載の温度制御装置とを備え、
   前記温度制御装置は、前記定着部材の温度の制御を行う、画像形成装置。
7. 用紙に形成されたトナーをその用紙に定着させる定着部材の温度を検出する温度センサと、
   前記温度センサに接続された分圧抵抗と、
   前記温度センサと前記分圧抵抗を有する分圧回路と、
   前記分圧回路に電力を供給する電源部とを備える温度制御装置の制御方法であって、
   前記分圧回路により分圧された出力電圧に基づいて、前記定着部材の温度を検知する検知ステップと、
   前記検知ステップの検知結果に基づいて、前記定着部材の温度を制御する温度制御ステップと、
   前記検知ステップの検知結果に基づいて前記電源部を制御することで、前記定着部材の温度の高低に応じて前記温度センサに流れる電流の向きを切り替えて前記定着部材の温度と前記出力電圧との関係を変化させる切替ステップとを備える、温度制御装置の制御方法。
8. 用紙に形成されたトナーをその用紙に定着させる定着部材の温度を検出する温度センサと、
   前記温度センサに接続された分圧抵抗と、
   前記温度センサと前記分圧抵抗を有する分圧回路と、
   前記分圧回路に電力を供給する電源部とを備える温度制御装置の制御プログラムであって、
   前記分圧回路により分圧された出力電圧に基づいて、前記定着部材の温度を検知する検知ステップと、
   前記検知ステップの検知結果に基づいて、前記定着部材の温度を制御する温度制御ステップと、
   前記検知ステップの検知結果に基づいて前記電源部を制御することで、前記定着部材の温度の高低に応じて前記温度センサに流れる電流の向きを切り替えて前記定着部材の温度と前記出力電圧との関係を変化させる切替ステップとをコンピュータに実行させる、温度制御装置の制御プログラム。