JP5549540B2 - 印刷装置、定着装置及び定着装置の温度制御装置 - Google Patents

Description

本発明の一実施形態は、印刷装置等に使用される定着装置の温度制御装置に係り、特に複数の非接触サーミスタを用いて加熱ローラなどの熱源の温度を検知し、その検知結果に応じて熱源を適正な温度に制御する印刷装置、定着装置及び定着装置の温度制御装置に関する。

従来より、いわゆる電子写真方式の画像形成装置においては、像担持体としての感光体ドラムにトナー像を形成し、シート材にそのトナー像を転写してシート材の表面に画像を形成する画像形成部と、その下流側にシート材に形成されたトナー像を加熱することでトナーをシート材表面に溶着させて固定させる定着ユニットと、が備えられている。

定着ユニットは、シート材に一定の熱量が伝達されるようにヒータなどの発熱手段を内包しシート材を挟持搬送する加熱ローラ対などの加熱部の温度管理を正確に行なう必要がある。例えば、このような加熱部の温度を測定し管理するために、シート材の加熱部付近に温度検知用センサとしてのサーミスタが配設される。サーミスタの抵抗値が加熱部の温度に依存して変化するのを利用して加熱部の温度を検出し、加熱部の温度制御が行われている。

このようなサーミスタを利用した温度センサとして、例えば、特許文献１に非接触温度センサが開示されている。また、サーミスタと加熱ローラ表面との摩擦により加熱ローラ表面が劣化することを防止するため、赤外線センサにより加熱ローラの表面温度を非接触で検出する定着装置が開示されている。

特開２００６−０９８０６７号公報 特開２００８−０７７０３９号公報

しかしながら、例えば、特許文献２に示されるような構成では、非接触サーミスタを制御する場合、微小電圧を扱うため、回路で差動増幅器を一般的に使用するが、この差動増幅器は微小電圧を増幅しているため、ノイズ等の影響で誤動作しやすい。
そのため、差動増幅器の異常値を検知した場合は、正しい温度を計算できず、全体の制御に支障を及ぼしたり、高価なノイズ除去回路を設ける必要があった。

本発明の一実施形態は、差動増幅器がノイズ等で誤動作し、出力が異常値となり、一時的に温度計算が不能になった場合でも、印刷装置全体の制御に影響を与えないように温度計算値が提供できる印刷装置、定着装置及び定着装置の温度制御装置を提供するものである。

前記目的を果たすため、本発明の印刷装置の一態様は、記録媒体に印刷を行う印刷装置であって、画像形成手段と、前記記録媒体を搬送する搬送手段と、発熱体からの輻射熱により加熱される熱吸収部材の温度を測定する第１のサーミスタ及び当該第１のサーミスタの近傍温度を測定する第２のサーミスタと、前記第１のサーミスタの一方の端子及び前記第２のサーミスタの一方の端子を共に接地電位に接続する接地回路と、前記第１のサーミスタの他方の端子及び前記第２のサーミスタの他方の端子をそれぞれ所定の抵抗を介して定電圧電源に接続する電源供給回路と、前記第１のサーミスタの抵抗値に基づく第１の電圧を取り出す第１取出回路と、前記第２のサーミスタの抵抗値に基づく第２の電圧を取り出す第２取出回路と、前記第１の電圧と前記第２の電圧との差を増幅する差動増幅手段と、前記差動増幅手段の出力に基づいて前記発熱体の温度を演算し、その演算結果に基づいて前記発熱体の駆動を制御する処理手段と、を備え、前記差動増幅手段の前記出力が予め設定された範囲の数値を外れた値が識別された場合に、前記処理手段は、前記第１の電圧と前記第２の電圧とに基づいて、前記発熱体の温度を演算し、その演算結果に基づいて前記発熱体の駆動を制御する、ことを特徴とする。

前記目的を果たすため、本発明の定着装置の一態様は、記録媒体に印刷を行う印刷装置における当該記憶媒体に定着を行う定着装置であって、発熱体からの輻射熱により加熱される熱吸収部材の温度を測定する第１のサーミスタ及び当該第１のサーミスタの近傍温度を測定する第２のサーミスタと、前記第１のサーミスタの一方の端子及び前記第２のサーミスタの一方の端子を共に接地電位に接続する接地回路と、前記第１のサーミスタの他方の端子及び前記第２のサーミスタの他方の端子をそれぞれ所定の抵抗を介して定電圧電源に接続する電源供給回路と、前記第１のサーミスタの抵抗値に基づく第１の電圧を取り出す第１取出回路と、前記第２のサーミスタの抵抗値に基づく第２の電圧を取り出す第２取出回路と、前記第１の電圧と前記第２の電圧との差を増幅する差動増幅手段と、前記差動増幅手段の出力に基づいて前記発熱体の温度を演算し、その演算結果に基づいて前記発熱体の駆動を制御する処理手段と、を備え、前記差動増幅手段の前記出力が予め設定された範囲の数値を外れた値が識別された場合に、前記処理手段は、前記第１の電圧と前記第２の電圧とに基づいて、前記発熱体の温度を演算し、その演算結果に基づいて前記発熱体の駆動を制御する、ことを特徴とする。

前記目的を果たすため、本発明の定着装置の温度制御装置の一態様は、発熱体からの輻射熱により加熱される熱吸収部材と、前記熱吸収部材の温度を測定する第１のサーミスタ及び当該第１のサーミスタの近傍温度を測定する第２のサーミスタと、前記第１のサーミスタの一方の端子及び前記第２のサーミスタの一方の端子を共に接地電位に接続する接地回路と、前記第１のサーミスタの他方の端子及び前記第２のサーミスタの他方の端子をそれぞれ所定の抵抗を介して定電圧電源に接続する電源供給回路と、前記第１のサーミスタの抵抗値に基づく第１の電圧を取り出す第１取出回路と、前記第２のサーミスタの抵抗値に基づく第２の電圧を取り出す第２取出回路と、前記第１の電圧と前記第２の電圧との差を増幅する差動増幅手段と、前記差動増幅手段の出力に基づいて前記発熱体の温度を演算し、その演算結果に基づいて前記発熱体の駆動を制御する処理手段と、を有し、前記差動増幅手段の前記出力が予め設定された範囲の数値を外れた値が識別された場合に、前記処理手段は、前記第１の電圧と前記第２の電圧とに基づいて、前記発熱体の温度を演算し、その演算結果に基づいて前記発熱体の駆動を制御する、ことを特徴とする。

本発明の一実施形態によれば、差動増幅器がノイズ等で誤動作し、出力が異常値となり、一時的に温度計算が不能になった場合でも、印刷装置全体の制御に影響を与えないように温度計算値が提供できる。

本発明の一実施形態における、定着装置の温度制御装置を備えたカラー印刷装置の内部構成を説明する断面図である。 本発明の一実施形態における定着ユニットの内部構成を示す。 本発明の一実施形態に係る制御装置のブロック図を示す。 本発明の一実施形態に係る、定着装置の温度制御装置を構成する非接触温度センサの構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る、定着装置の温度制御装置を構成する非接触温度センサの回路図である。 本発明の一実施形態に係る、定着装置の温度制御を実現するためのＣＰＵの動作フロー図である。 本発明の一実施形態に係る、定着装置の温度制御動作において行われる異常報知処理を実現するためのＣＰＵの動作フロー図である。

以下に、本発明の一実施形態に係る定着装置の温度制御装置を図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る定着装置の温度制御装置を備えたカラー印刷装置（以下、単にプリンタ装置で示す）の内部構成を説明する断面図である。

図１に示すプリンタ装置１は、電子写真式で二次転写方式のタンデム型のカラープリンタであり、画像形成部２、中間転写ベルトユニット３、給紙部４、及び両面印刷用搬送ユニット５で構成されている。

上記画像形成部２は、図１の右から左へ４個の画像形成ユニット６（６Ｍ，６Ｃ，６Ｙ，６Ｋ）を多段式に並設した構成である。そして、上記４個の画像形成ユニット６のうちの上流側（図の右側）の３個の画像形成ユニット６Ｍ、６Ｃ、及び６Ｙは、それぞれ減法混色の三原色であるマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）の色トナーによるモノカラー画像を形成し、画像形成ユニット６Ｋは、主として文字や画像の暗黒部分等に用いられるブラック（Ｋ）トナーによるモノクロ画像を形成する。

上記の各画像形成ユニット６は、トナー容器（トナーカートリッジ）に収納されたトナーの色を除き全て同じ構成である。したがって、以下ブラック（Ｋ）用の画像形成ユニット６Ｋを例にしてその構成を説明する。

画像形成ユニット６は、最下部に感光体ドラム７を備えている。この感光体ドラム７は、その周面が例えば有機光導電性材料で構成されている。この感光体ドラム７の周面近傍を取り巻いて、クリーナ８、帯電ローラ９、光書込ヘッド１１、及び現像器１２の現像ローラ１３が配置されている。

光書き込みヘッド１１は、外部から不図示のインターフェースを介して入力した画像情報に対応する光像を感光体ドラム７面上に露光し静電潜像を形成する。画像形成ユニット６Ｍ、６Ｃ、６Ｙ、６Ｋ内の各光書き込みヘッド１１には、それぞれ外部から入力した画像情報のうちのマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの色に対応するデータに基づく駆動信号が供給され、それぞれの色に対応する光像が露光され潜像が形成される。

現像器１２は、上部のトナー容器に図ではＭ、Ｃ、Ｙ、Ｋと示されるように、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）のいずれかのトナーを収容し、中間部には下部へのトナー補給機構を備えている。

また、現像器１２の下部には側面開口部に上述した現像ローラ１３を備え、内部にトナー撹拌部材、現像ローラ１３にトナーを供給するトナー供給ローラ、現像ローラ１３上のトナー層を一定の層厚に規制するドクターブレード等を備えている。

現像ローラ１３の表面に形成された各色のトナー層は、上記潜像が形成された感光体ドラム７の表面近傍に近接し、静電潜像の電気的吸着力に応じて各現像器のトナー色に基づくトナーを付着させ感光体ドラム７表面上にトナー像を形成する。

中間転写ベルトユニット３は、本体装置のほぼ中央で図の左右のほぼ端から端まで扁平なループ状になって配置される無端状の転写ベルト１４と、この転写ベルト１４を掛け渡されて転写ベルト１４を図の反時計回り方向に循環移動させる駆動ローラ１５及び従動ローラ１６と、を備えている。

上記の転写ベルト１４は、各トナー色毎に設けられた画像形成ユニット６内の感光体ドラム７表面上に形成されたＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ色のトナー像を各色画像形成ユニット毎の転写部において全色のトナー像の位置が重なるように位置あわせされながら直接ベルト面に転写（一次転写）されて、その合成されたトナー像を更に用紙に転写（二次転写）すべく用紙への転写位置まで中間状態のトナー像を保持しながら搬送するので、ここでは転写ベルト１４を含むユニット全体を中間転写ベルトユニットという。

この中間転写ベルトユニット３は、上記扁平なループ状の転写ベルト１４のループ内にベルト位置制御機構１７を備えている。ベルト位置制御機構１７は、転写ベルト１４を介して感光体ドラム７の下部周面に押圧する導電性発泡スポンジから成る一次転写ローラ１８を備え、感光体ドラム７表面に形成されたトナー像を転写ベルト１４側に転写するために、一次転写ローラ１８に高電圧が印加される。

ベルト位置制御機構１７は、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、及びイエロー（Ｙ）の３個の画像形成ユニット６Ｍ、６Ｃ、及び６Ｙに対応する３個の一次転写ローラ１８を鉤型の支持軸を中心に同一周期で回転移動可能に構成し、転写ベルト１４をカラー色の感光体ドラム７から離接させる構造により、カラーの転写機構を能動／非能動状態に切り換え可能な構成としている。

そして、ベルト位置制御機構１７は、ブラック（Ｋ）の画像形成ユニット６Ｋに対応する１個の一次転写ローラ１８を上記３個の一次転写ローラ１８の周期と異なる回転移動周期で回転移動させて転写ベルト１４を感光体ドラム７から離接させる機構をもうけることにより、Ｋ（黒）色の転写機構だけを単独で能動／非能動状態に切り換え可能な構成としている。

すなわち、ベルト位置制御機構１７は、中間転写ベルトユニット３の転写ベルト１４の位置をフルカラーモード（４個全部の一次転写ローラ１８が転写ベルト１４に当接）、モノクロモード（画像形成ユニット６Ｋに対応する一次転写ローラ１８のみが転写ベルト１４に当接）、及び全非転写モード（４個全部の一次転写ローラ１８が転写ベルト１４から離れる）に切換えることができ、プリンタ装置１が記録処理を行わない状態では、全非転写モード状態として、転写ベルト１４が全ての画像形成ユニット６との接触が断たれ、また、プリンタ装置１がモノクロ印刷処理状態にあるときには、モノクロモードの位置に切り換えることにより転写ベルト１４とカラー印刷用の画像形成ユニット６Ｍ，６Ｃ，６Ｙとの関係が絶たれ、これにより、転写ベルト１４や感光体ドラム７の接触摩耗による消耗を防止する構成になっている。

上記の中間転写ベルトユニット３には、上面部のベルト移動方向最上流側の画像形成ユニット６Ｍの更に上流側に転写ベルト１４表面に残留した無駄なトナーを除去するベルトクリーナユニット３５が配置され、このベルトクリーナユニットが除去した廃棄トナーを収納すべく、転写ベルト１４の下面部のほぼ全面に沿い付けるように平らで薄型の廃トナー回収容器１９が着脱自在に配置されている。

給紙部４は、上下２段に配置された２個の給紙カセット２１を備え、２個の給紙カセット２１の給紙口（図の右方）近傍には、それぞれ用紙取出ローラ２２、給送ローラ２３、捌きローラ２４、待機搬送ローラ対２５が配置されている。

待機搬送ローラ対２５の用紙搬送方向（図の鉛直上方向）には、転写ベルト１４を介して従動ローラ１６に圧接する二次転写ローラ２６が配設され、用紙への二次転写部を形成している。

この二次転写部の下流（図では上方）側には定着ユニット２７が配置され、定着ユニット２７の更に下流側には、定着後の用紙を定着ユニット２７から搬出する搬出ローラ対２８、及びその搬出される用紙を装置上面に形成されている排紙トレー２９に排紙する排紙ローラ対３１が配設されている。

両面印刷用搬送ユニット５は、上記搬出ローラ対２８と排紙ローラ対３１との中間部の搬送路から図の右横方向に分岐した開始返送路３２ａ、それから下方に曲がる中間返送路３２ｂ、更に上記とは反対の左横方向に曲がって最終的に返送用紙を反転させる終端返送路３２ｃ、及びこれらの返送路の途中に配置された４組の返送ローラ対３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄを備えている。

上記終端返送路３２ｃの出口は、給紙部４の下方の給紙カセット２１に対応する待機搬送ローラ対２５への搬送路に連絡している。また、本例において中間転写ベルトユニット３の上面部には、転写ベルト１４表面を摺擦するブレード及び取り込みローラ３６からなるベルトクリーナユニット３５が配置されている。

本例のプリンタ装置１は、待機搬送ローラ対２５により二次転写部まで鉛直方向に搬送される用紙に中間転写ベルト１４を介してトナー像を転写する方式となっている。したがって、用紙の搬送路に発生する用紙ジャム等の不具合を回復するメンテナンス処理時には、図１の右側を開放するのみで対処できる構成である。

図２は、本実施形態における定着ユニット２７の内部構成を示す。図２（ａ）は、上記の構成において、本例の主要部となる定着ユニット２７の詳細を示す図であり、図２（ｂ）は、関わる各ローラのみを取り出して示す。尚、図２（ａ）、（ｂ）には、図１と同一構成部分には図１と同一の番号を付して説明する。

図２（ａ）は、用紙搬送方向（下から上）に沿って併設された用紙搬送ユニット３８、中間転写ベルトユニット３、二次転写ローラユニット３９、及び定着ユニット２７を示している。

用紙搬送ユニット３８は、図１でも説明した用紙取出ローラ２２、給送ローラ２３、捌きローラ２４、待機搬送ローラ対２５を備えており、待機搬送ローラ対２５により、他のユニット（中間転写ベルトユニット３）と連携する用紙搬送系を形成している。

また、中間転写ベルトユニット３は、二次転写ローラユニット３９と協働して他のユニット（用紙搬送ユニット３８及び定着ユニット２７）と連携する用紙搬送系を形成している。

定着ユニット２７は、ベルト式定着ユニットである。定着ユニット２７は、ガイド板３０ａ、３０ｂ、加熱ローラ４０、定着ローラ４１、加熱ローラ４０と定着ローラ４１との間に掛け渡された無端状の定着ベルト４２、この定着ベルト４２を介し定着ローラ４１に対向して配置され定着ローラ４１と定着ベルト４２とを押圧する加圧ローラ４３を備えており、定着ローラ４１と加圧ローラ４３とにより、他のユニット（中間転写ベルトユニット３）と連携する用紙搬送系を形成している。

定着ユニット２７では用紙のトナー像に熱と圧力を加えることで用紙に溶融定着している。定着方式はハロゲンヒータ４４，４５で加熱された加熱ローラ４０の熱を定着ベルト４２にて定着ローラ４１まで熱伝達させ、また定着ローラ４１と加圧ローラ４３とで加圧する方式である。なお用紙の種類により加圧ローラ４３側の加圧力は可変する機能を有している。

図２（ｂ）は、上記各構成部の用紙搬送精度に関わる各ローラ、即ち用紙搬送ユニット３８の待機搬送ローラ対２５、中間転写ベルトユニット３の従動ローラ１６、二次転写ローラユニット３９の二次転写ローラ２６、及び定着ユニット２７の定着ローラ４１と加圧ローラ４３のみを取り出して示している。

加熱ローラ４０上の定着ベルト４２の表面温度を監視するために、温度センサ５３が取り付けられている。温度センサ５３は、そのセンサの種類や設計仕様に応じ、定着ベルト４２に接触していても良いし、接触していなくてもよいが、以下に示す本発明の一実施形態では、非接触型の温度センサを例に説明する。

本発明に用いられる非接触方式の温度センサ５３は、加熱ローラ４０により加熱される定着ベルト４２表面から輻射される赤外線を検知することにより、定着ベルト４２の表面温度を検出するものであり、その内部に赤外線検知用サーミスタＴ１と温度補償用サーミスタＴ２とを備えている。赤外線検知用サーミスタＴ１は、定着ベルト４２表面から輻射される赤外線により加熱される赤外線吸収フィルムの温度を検知しているが、その出力電圧は周囲の温度に依存する。このような温度依存を補償するために赤外線検知用サーミスタＴ１自身の温度を検出する必要がある。このため、赤外線検知用サーミスタＴ１の近傍で定着ベルト４２表面から輻射される赤外線の影響を受けない位置に温度補償用サーミスタＴ２が配置され、これら２つのサーミスタの両端電位を検出することにより、加熱ローラ４０により加熱される定着ベルト４２表面の温度が把握できるように構成されている。
上記２つのサーミスタの両端電位の差分の平均値をＣＰＵ４９に内蔵されるＡ／Ｄコンバータでデジタル値に変換し、変換後のデジタル値をＣＰＵ４９は、所定のプログラムを実行することにより、入力されたデジタル値及び予め定められたテーブルに基づいて定着ベルト４２の表面温度を求め、この表面温度が一定に維持されるように加熱ローラ４０に内包されるハロゲンヒータ４４及びハロゲンヒータ４５の通電制御を行う。以下にその具体的制御方法について詳述する。

図３は本実施形態に係る、プリンタ装置１の制御装置４７のブロック図を示す。

制御装置４７は、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）４８に記憶された制御手順に従ってプリンタ装置１全体の制御を行うＣＰＵ４９と、制御装置４７の制御手順（制御プログラム）を記憶した読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）４８と、入力データの記憶や作業用記憶領域等として用いる主記憶装置であるところのランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）５１と、メインモータ等の負荷に対するＣＰＵ４９の制御信号の出力、およびセンサ等の信号を入力してＣＰＵ４９に送るインターフェース部（Ｉ／Ｏ）５２と、を備えている。

そして、Ｉ／Ｏ５２を介してプリンタ装置１に備えられた、又はプリンタ装置１に接続される各種装置の信号がＣＰＵ４９との間で伝達される。各種装置信号の一例としては、ソータ制御、用紙のジャム検知、シート材搬送等の制御などがあり、制御装置４７によってそれぞれの制御が行なわれる。また、ＲＡＭ５１には、随意に、後述する差動増幅器５６の出力（Vdef）の正常範囲を表す電圧値のデータが記録されていてもよい。

図４は、本発明の一実施形態に係る非接触温度センサ５３を用いた定着装置の温度制御装置の構成を示す図である。図４において、非接触温度センサ５３には、検知用サーミスタＴ１と、補償用サーミスタＴ２と、の２つのサーミスタが備えられている。検知用サーミスタは赤外線吸収フィルム５４と接触しており、加熱ローラ４０の温度を検出するために用いられる。赤外線吸収フィルム５４は、加熱ローラ４０からの赤外線５０を吸収して熱エネルギーに変換し、その熱を検知用サーミスタＴ１で検出する。一方、補償用サーミスタＴ２は非接触温度センサ５３自体の温度を検出するために用いられる。加熱ローラ４０の温度は、検知用サーミスタＴ１の検出温度により変化した抵抗値と、補償用サーミスタＴ２の検出温度により変化した抵抗値と、を利用して、計算される。

図５は、本発明の一実施形態に係る非接触温度センサ５３を用いた定着装置の温度制御装置の回路図である。非接触温度センサ５３が内蔵する２つのサーミスタＴ１、Ｔ２はそれぞれ抵抗Ｒ２、Ｒ１で電源（５Ｖ）に接続され、共通端子はＧＮＤに接続されている。
Ｒ２及びＲ１は、ほぼ同じ抵抗値を持つ抵抗素子であり、例えば、ここではどちらも３３ＫΩの抵抗値を有する。図５に示される検知用サーミスタＴ１及び補償用サーミスタＴ２の抵抗値は、温度が低くなると抵抗値が高くなるというように、温度に依存して数Ｋ〜数ＭΩの範囲で変化する（例えば、０℃付近の低い温度では約１ＭΩの抵抗値を有する）。抵抗Ｒ２と補償用サーミスタＴ２との間にかかる補償電圧Ｖ２は、差動増幅器５６のプラス端子５７に入力されるとともにＣＰＵ４９のＡ／ＤコンバータポートにあるＶ２値端子に入力する。一方、抵抗Ｒ１と検知用サーミスタＴ１との間にかかる検知電圧Ｖ１は、差動増幅器５６のマイナス端子５８に入力されるとともにＣＰＵ４９のＡ／ＤコンバータポートにあるＶ１値端子に入力する。また、差動増幅器５６には、オフセット電圧（例えば、ここでは０．５Ｖ）がかかっている。差動増幅器５６は、入力された検知電圧Ｖ１と補償電圧Ｖ２との差分電圧を増幅し、増幅した電圧にオフセット電圧を加算して、電圧Vdefを出力する。従って、Ｖ１とＶ２が等しい電圧である場合は、差分電圧が０となり、差動増幅器５６の出力Vdefとしてオフセット電圧０．５Ｖが出力される。差動増幅器５６の出力Vdefは、ＣＰＵ４９のＡ／Ｄコンバータポートの差分値端子に入力する。ＣＰＵ４９に内蔵されるＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）コンバータは、Vdef及びＶ１、Ｖ２を、電圧値からデジタル値へと変換する。ＣＰＵ４９は、Ａ／Ｄコンバータによりデジタル化されたデータを用いて、各種の制御処理、例えば、加熱ローラ４０の温度の算出などを行なう。

本発明の一実施形態に係る非接触温度センサ５３は、検知用サーミスタＴ１と補償用サーミスタＴ２とを内蔵し、高精度の温度検知を以下のような周辺の回路とともに行なう。即ち、定電圧回路５９により電圧、例えば、ここでは５Ｖを印加し、検知用サーミスタＴ１と抵抗Ｒ１との間に係る電圧Ｖ１と、補償用サーミスタＴ２と抵抗Ｒ２との間に係る電圧Ｖ２とが、差動増幅器５６に入力される。Ｖ１からＶ２を差し引いた差分電圧は温度センサ５３が利用される一般的な測定温度範囲から見積もると、最大でも２００ｍＶ程度の値になることが推測される。そのため、差動増幅器５６は差分電圧の増幅を行なっている。例として、本実施形態においては、差動増幅器５６のゲインは２０倍に設定されている。差動増幅器５６は、Ｖ１からＶ２を差し引いた差分電圧を増幅し、さらにオフセット電圧を加算した電圧Vdefを出力する。従って、例えば、Ｖ１からＶ２を差し引いた差分が最大の２００ｍＶ付近であった場合は、（０．２Ｖ×２０）＋０．５Ｖで、４．５Ｖが差動増幅器５６の出力Vdefとして出力されることになる。出力された電圧Vdefと、Ｖ２とはＣＰＵ４９のＡ／Ｄコンバータポートに送られ、ＣＰＵ４９に内蔵されるＡ／Ｄコンバータによりアナログ電圧がデジタル値に変換される。ＣＰＵ４９において、デジタル化された値を用いてメモリ（ＲＡＭ５１）に格納され、前記Vdef及びＶ２の値に対応する温度の関係を示した温度テーブルを参照することで加熱ローラ４０の温度を求める処理が行なわれ、求められた温度が予め所望される定着温度に維持されるようにハロゲンヒータ４４、ハロゲンヒータ４５への通電量が制御される。

また、本発明の温度制御装置に用いられるＣＰＵ４９のＡ／Ｄコンバータは、ローコストのＣＰＵで演算桁数が一般的な１０ビットタイプであり、従って、その演算する電圧値の分解能は５ｍＶとなっている。
しかしながら、実際にはＶ１とＶ２との差は非接触温度センサ５３の特性上最大でも２００ｍＶ程度で、温度変化１℃あたりの電圧変化は約１ｍＶと非常に小さいものである。
そこで、本発明の温度制御装置においては、この電圧Ｖ１とＶ２との差分は差動増幅器５６（ＩＣ１）で増幅を行い、Ｖ１、Ｖ２と共に、差分値（Vdef信号）としてＣＰＵ４９のＡ／Ｄコンバータポートに入力している。
この差動増幅器５６は、前述のようにオフセット電圧を０．５Ｖに設定しているので、Ｖ１とＶ２とが同電圧のときは出力が０．５Ｖとなる。

また、本発明の非接触温度センサ５３の特性上必ず、Ｖ１≧Ｖ２となるように構成されているため、差動増幅器５６の出力は０．５Ｖ以上ということになる。
またゲインは２０倍を設定してあり、Ｖ１とＶ２の差分の最大値２００ｍＶのときに差動増幅器５６の出力Vdefが４．５Ｖになるように設定されている。
従って、正常時はこのVdefの値は０．５Ｖ〜４．５Ｖの範囲ということになり、その電圧範囲外のときは、回路故障（サーミスタの断線、短絡、差動増幅器の故障）と判断し、従来であれば温度計算を中止するとともに印刷装置の稼働を停止するように制御していた。

しかしながら、差動増幅器５６は微小電圧を増幅しているため、ノイズ等の影響を受けやすく、回路は正常であるのにも係わらず、誤動作により、前述の異常電圧（０．５Ｖ以下または４．５Ｖ以上）となり、誤って異常と判断してしまう状態が発生する可能性が高く、この場合、正しい温度計算ができなくなってしまうエラー状態が頻繁に発生することになってしまう。
そこで本発明の実施形態においては、差動増幅器５６の出力値が、正常範囲外の値を測定した場合においても、単純に故障と判定し印刷装置を停止させることなく、安全に印刷作業を継続させることを可能とする制御方式を付加したものである。

図６は、本発明の一実施形態に係る温度制御装置が含むＣＰＵ４９の行う温度制御手順を示すフローチャートである。以下、図６のフローチャートに基づいて、ＣＰＵ４９が処理する具体的温度制御方法を詳述する。
ＣＰＵ４９は、まず最初に、差動増幅器５６に入力している前記Ｖ１とＶ２との電圧値をＡ／ＤコンバータポートのＶ１値端子に及びＶ２値端子に入力する電圧値に基づいて測定する（ステップ（以下、Ｓと記す）Ｓ１）。温度計算は基本的に前述のとおり、２個のサーミスタ電圧Ｖ１、Ｖ２から計算するので、まずはこのＶ１、Ｖ２より温度計算を行う（Ｓ２）。
しかるに前述のとおり、Ｖ１とＶ２との差分は微小のため、本実施例で使用しているような１０ビット分解能でのＡ／Ｄコンバータでは分解能が低く、Ｖ１、Ｖ２値をそのまま用いたのでは、正確な温度計算はできない。そこでここではＶ１、Ｖ２で計算された温度は仮値として記憶しておくに留める（Ｓ３）。

次に、差動増幅器５６の出力（Vdef）を測定して、前述どおり、Ｖ２とVdefとから温度計算を行う（Ｓ４）。差分値VdefはＶ１とＶ２との微小な差分を増幅しているので、本実施例で使用しているような１０ビット程度のＡ／Ｄコンバータ（分解能約５ｍＶ）でも、ノイズなどの悪影響を受けない限り、精度の良い温度計算ができるので正常の場合（Ｓ５がＮＯ）には、この計算値を基に温度制御を実施する（Ｓ６）。

一方、前述のとおり差動増幅器５６の出力（Vdef）はノイズ等の影響で異常値（前述０．５Ｖ以下または４．５Ｖ以上）となることがあり、この場合、故障でもないのに、正しい温度計算を実行出来る保証が無くなる。
そこで、本実施形態では、このように差動増幅器５６の出力（Vdef）が異常値を示した場合（Ｓ５がＹＥＳ）には、先ほどステップＳ３で仮値とした、Ｖ１とＶ２とから計算した温度を本値として、Vdef値から求めた温度値の代わりに採用する（Ｓ９）。

Ｖ１とＶ２とは微小電圧ではないので、差動増幅器出力値ほど誤動作はせず、単純入力なので、コンデンサーなどにより、回路的にもノイズ対策は容易である。このため、差動増幅器５６から得られる出力より、誤動作に対する信頼度は高くなる。従って、前述のとおり精度は良くないが、ノイズにより、全くかけ離れた異常温度を出力することは避けられ、前述の説明のように差動増幅器５６が異常値を示すのはノイズ等の影響による短期間であるので、外部の温度制御（ヒータ温度管理など）に及ぼす影響はほとんど無く、印刷装置を停止させることもなくなる。
また、ノイズ等の影響による短期間の障害ではなく、本当に差動増幅器５６が故障している場合は、一時的ではなく、常時この異常値が出力されるので、その場合には、予め規定した一定時間以上、異常値が続くことを判断（Ｓ７がＹＥＳ）して、回路異常として異常であることを報知する（Ｓ８）。

本発明の一実施形態によれば、例えば、２つのサーミスタを有し、その測定値の差異をもとに非接触で熱源の温度を測定する方式の非接触温度センサの制御において、その２つのサーミスタより発生する電圧の差分を増幅する差動増幅器を有した非接触温度センサ回路を利用し、その差動増幅器の出力電圧を監視することで、高い精度で定着装置の温度制御を行うことが可能になるとともに、差動増幅器がノイズ等で誤動作し、出力が異常値となり、温度計算が不能になった場合でも、印刷装置全体の制御に影響を与えないよう温度計算値を提供する補助的機能を備えるものである。

尚、前述した実施形態では、差動増幅器５６の出力（Vdef）が異常値（前述０．５Ｖ以下または４．５Ｖ以上）の場合のみＶ１とＶ２とで温度計算した値を出力したが、差動増幅器５６の出力（Vdef）は、明白な異常値（前述０．５Ｖ以下または４．５Ｖ以上）でなくても正しくないような誤動作も考えられる。
本発明の他の実施形態はこのような場合を鑑みて、差動増幅器５６の入力Ｖ１とＶ２とで温度計算した値と、差動増幅器５６の出力（Vdef）で温度計算した値と、を比較する。
即ち、差動増幅器５６の入力Ｖ１とＶ２とでの値は前述の通り、精度にかけるので、差動増幅器５６の出力（Vdef）で温度計算した値とは若干の差はあるものの、本来同じ要素なので、同じ値となるはずである。
従って、両者の値にある一定以上の開きがある場合は、ＣＰＵ４９は、差動増幅器５６の誤動作により、正しい値が計算されていないと判断し、この場合は差動増幅器５６の入力Ｖ１とＶ２とからの温度計算を出力し、両者の値の差がある一定以内の場合には、ＣＰＵ４９は、正確な値であると判断し、差動増幅器５６の出力で温度計算した値を出力するという判断の仕方を採用しても良い。

以上の実施形態においては、差動増幅器５６の出力の正常範囲として、０．５Ｖ〜４．５Ｖを用いたが、当然のことながら、これら範囲は限定的なものではなく、例示的に示された範囲であり、例えば、電源電圧である定電圧回路５９からの電圧、Ｒ１及びＲ２に用いた抵抗の抵抗値、サーミスタが検出する対象の温度範囲、オフセット電圧、ならびに差動増幅器のゲインの値などによって、様々な範囲が設定され得ることが当業者には理解されよう。

次に図７は、本実施形態に係る非接触温度センサ５３を用いた定着装置の温度制御動作において行われる異常報知処理を実現するためのＣＰＵ４９の動作を示すフローチャートである。尚、基本的な構成は前記実施形態と等しいため、説明は省略する。
ＣＰＵ４９は、前記実施形態と同様に、Ａ／Ｄコンバータポートの差分値端子に入力する差動増幅器の出力、Vdef値を測定し（ステップ（以下ＳＴと記す）１）、その大きさが異常値でないかどうか判断する。即ち、差動増幅器５６の出力Vdefが０．５Ｖ≦Vdef≦４．５Ｖの範囲に有るかどうか判断する（ＳＴ２）。
この判断で、差動増幅器５６の出力Vdefが正常値範囲にあれば（ＳＴ２がＮＯ）、Ａ／ＤコンバータポートＶ２値端子に入力する補償電圧Ｖ２の値を測定し（ＳＴ３）、測定された前記Vdef値とＶ２値に基づき、ＲＡＭ５１に格納されるテーブルを参照して、正確な温度を計算し温度制御を実行する。

一方本実施形態ではこの差動増幅器５６の出力（Vdef）が異常電圧（０．５Ｖ以下または４．５Ｖ以上）となった場合（ＳＴ２がＮＯ）、Vdef値は用いずに、差動増幅器５６へ入力している前記Ｖ１とＶ２との値をＡ／ＤコンバータポートのＶ１値端子に及びＶ２値端子に入力する電圧値に基づいて測定する（ＳＴ５）。差動増幅器５６の出力（Vdef）は差動増幅器の入力Ｖ１とＶ２との差分から生成されるため、当然ながらＶ１とＶ２との測定値でも差動増幅器の出力Vdefと同じ値が計算できる。しかるに前述のとおり、この差分電圧は微小のため、本発明で使用しているような１０ビット分解能でのＡ／Ｄコンバータでは分解能が低く正確な値とはならない。しかしながら、それは温度計算に使用するには正確な値とならないだけであり、異常電圧（差動増幅出力で０．５Ｖ以下または４．５Ｖ以上）であるかどうかの判別は十分できる。

たとえば、前述のとおり、Ｖ１はＶ２より大きく、この判断は１０ビット程度の分解能しかないローコストのＣＰＵでも十分可能である。すなわち差動増幅器５６の出力（Vdef）が０．５Ｖ以下であるという判断と同じことは可能である。
一方、差動増幅器５６は４．５Ｖ以上であるということはオフセット０．５Ｖ、ゲイン２０倍なので、Ｖ１とＶ２との差分電圧が０．２Ｖ以上ということになり（ＳＴ７がＹＥＳ）、これも１０ビット程度のＡ／Ｄコンバータ（分解能約５ｍＶ）でも十分判断が可能である。
したがって、本実施形態においては、差動増幅器５６が異常値（０．５Ｖ以下または４．５Ｖ以上）を示しても、すぐには異常である報知を行わず、前述のように差動増幅器５６の入力Ｖ１とＶ２とからも差分が本当に異常値であるかどうかを検証する。
差動増幅器５６の入力Ｖ１とＶ２とは微小電圧でないためノイズの影響を受けにくく、単電圧入力であるため、コンデンサーなどでノイズ対策も行いやすい。
従って、差動増幅器５６の出力（Vdef）が異常電圧でも、Ｖ１とＶ２とによる差分計算が異常、即ち、（Ｖ１＜Ｖ２）でない限り（ＳＴ６がＮＯ）、ノイズの影響とみなし、異常報知は行わない（ＳＴ９）。
当然、差動増幅器５６の入力Ｖ１とＶ２とによる差分計算（（Ｖ１−Ｖ２）＞０．２Ｖ）も異常値の場合（ＳＴ７がＹＥＳ）は、本当に回路異常とみなし、異常報知を行う（ＳＴ８）。

以上のような動作制御から、本実施形態においては、前記差動増幅器の出力が異常値でも、前記２つのサーミスタ電圧からもとめた差分が正常値である場合は、回路異常として報知することを取りやめる。
従って、差動増幅器がノイズ等で誤動作し、異常値を出力した場合であっても、誤って回路異常ということで異常報知を行い、印刷装置システムを停止させるような不具合を、未然に避けることが出来るようになる。

以上で、本発明のいくつかの実施形態に係る定着装置の温度制御装置に関して詳細に説明してきた。しかしながら、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。これらの実施形態は例示的なものとして提供されており、本発明の範囲を逸脱すること無く、上述の実施形態に対してあらゆる変更、追加及び代替が成され得ることが当業者には理解されるであろう。本発明の範囲は添付の特許請求の範囲とその均等物によってのみ確定されることが意図される。

１・・・プリンタ装置
２・・・画像形成部
３・・・中間転写ベルトユニット
４・・・給紙部
５・・・両面印刷用搬送ユニット
６・・・画像形成ユニット
７・・・感光体ドラム
８・・・クリーナ
９・・・帯電ローラ
１１・・・光書込ヘッド
１２・・・現像器
１３・・・現像ローラ
１４・・・中間転写ベルト
１５・・・駆動ローラ
１６・・・従動ローラ
１７・・・ベルト位置制御機構
１８・・・一次転写ローラ
１９・・・廃トナー回収容器
２１・・・給紙カセット
２２・・・用紙取出ローラ
２３・・・給送ローラ
２４・・・ローラ
２５・・・待機搬送ローラ対
２６・・・二次転写ローラ
２７・・・定着ユニット
２８・・・搬出ローラ対
２９・・・排紙トレー
３０ａ・・・ガイド板
３０ｂ・・・ガイド板
３１・・・排紙ローラ対
３２ａ・・・開始返送路
３２ｂ・・・中間返送路
３２ｃ・・・終端返送路
３３ａ・・・返送ローラ対
３３ｂ・・・返送ローラ対
３３ｃ・・・返送ローラ対
３３ｄ・・・返送ローラ対
３５・・・ベルトクリーナユニット
３６・・・ローラ
３８・・・用紙搬送ユニット
３９・・・二次転写ローラユニット
４０・・・加熱ローラ
４１・・・定着ローラ
４２・・・定着ベルト
４３・・・加圧ローラ
４４・・・ヒータ１
４５・・・ヒータ２
４７・・・制御装置
４８・・・専用メモリ（ＲＯＭ）
４９・・・ＣＰＵ
５０・・・赤外線
５１・・・ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）
５２・・・インターフェース部（Ｉ／Ｏ）
５３・・・温度センサ
５４・・・赤外線吸収フィルム
５６・・・差動増幅器
５７・・・プラス端子
５８・・・マイナス端子
５９・・・定電圧回路
６０・・・温度制御装置
Ｒ１，Ｒ２・・・抵抗
Ｔ１，Ｔ２・・・サーミスタ

Claims (11)

1. 記録媒体に印刷を行う印刷装置であって、
   画像形成手段と、
   前記記録媒体を搬送する搬送手段と、
   発熱体からの輻射熱により加熱される熱吸収部材の温度を測定する第１のサーミスタ及び当該第１のサーミスタの近傍温度を測定する第２のサーミスタと、
   前記第１のサーミスタの一方の端子及び前記第２のサーミスタの一方の端子を共に接地電位に接続する接地回路と、
   前記第１のサーミスタの他方の端子及び前記第２のサーミスタの他方の端子をそれぞれ所定の抵抗を介して定電圧電源に接続する電源供給回路と、
   前記第１のサーミスタの抵抗値に基づく第１の電圧を取り出す第１取出回路と、
   前記第２のサーミスタの抵抗値に基づく第２の電圧を取り出す第２取出回路と、
   前記第１の電圧と前記第２の電圧との差を増幅する差動増幅手段と、
   前記差動増幅手段の出力に基づいて前記発熱体の温度を演算し、その演算結果に基づいて前記発熱体の駆動を制御する処理手段と、
   を備え、
   前記差動増幅手段の前記出力が予め設定された範囲の数値を外れた値が識別された場合に、
   前記処理手段は、前記第１の電圧と前記第２の電圧とに基づいて、前記発熱体の温度を演算し、その演算結果に基づいて前記発熱体の駆動を制御する、
   ことを特徴とする印刷装置。
2. 前記差動増幅手段の前記出力が前記予め設定された範囲の数値を外れた状態が所定時間継続した場合に、前記発熱体の温度異常を報知する報知手段を備えることを特徴とする請求項１記載の印刷装置。
3. 前記処理手段は、前記差動増幅手段の前記出力に基づいて演算される温度値と、前記第１の電圧及び第２の電圧に基づいて演算される温度値と、の間に所定以上の差がある場合に、前記発熱体の温度異常を報知する報知手段を備えることを特徴とする請求項１記載の印刷装置。
4. 前記第１のサーミスタ及び前記第２のサーミスタは非接触型の温度センサであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の印刷装置。
5. 前記第２のサーミスタは前記発熱体からの前記輻射熱の影響を受けない位置に配置されていることを特徴とする請求項１乃至２に記載の印刷装置。
6. 前記発熱体はハロゲンヒータであることを特徴とする請求項１乃至３のうちのいずれかに記載の印刷装置。
7. 前記熱吸収部材は赤外線吸収フィルムであることを特徴とする請求項１乃至４のうちのいずれかに記載の印刷装置。
8. 前記差動増幅手段は、前記第１のサーミスタの電圧供給端子の電位と前記第２のサーミスタの電圧供給端子の電位との差分電圧の大きさを所定の倍率で増幅することを特徴とする請求項１乃至５のうちのいずれかに記載の印刷装置。
9. 前記差動増幅手段にはオフセット電圧が入力され、
   前記差動増幅手段は前記第１のサーミスタの電圧供給端子の電位と前記第２のサーミスタの電圧供給端子の電位との差分電圧の大きさを所定の倍率で増幅した電圧に、前記オフセット電圧を加えた電圧を前記処理手段に出力することを特徴とする請求項６に記載の印刷装置。
10. 記録媒体に印刷を行う印刷装置における当該記憶媒体に定着を行う定着装置であって、
    発熱体からの輻射熱により加熱される熱吸収部材の温度を測定する第１のサーミスタ及び当該第１のサーミスタの近傍温度を測定する第２のサーミスタと、
    前記第１のサーミスタの一方の端子及び前記第２のサーミスタの一方の端子を共に接地電位に接続する接地回路と、
    前記第１のサーミスタの他方の端子及び前記第２のサーミスタの他方の端子をそれぞれ所定の抵抗を介して定電圧電源に接続する電源供給回路と、
    前記第１のサーミスタの抵抗値に基づく第１の電圧を取り出す第１取出回路と、
    前記第２のサーミスタの抵抗値に基づく第２の電圧を取り出す第２取出回路と、
    前記第１の電圧と前記第２の電圧との差を増幅する差動増幅手段と、
    前記差動増幅手段の出力に基づいて前記発熱体の温度を演算し、その演算結果に基づいて前記発熱体の駆動を制御する処理手段と、
    を備え、
    前記差動増幅手段の前記出力が予め設定された範囲の数値を外れた値が識別された場合に、
    前記処理手段は、前記第１の電圧と前記第２の電圧とに基づいて、前記発熱体の温度を演算し、その演算結果に基づいて前記発熱体の駆動を制御する、
    ことを特徴とする定着装置。
11. 発熱体からの輻射熱により加熱される熱吸収部材と、
    前記熱吸収部材の温度を測定する第１のサーミスタ及び当該第１のサーミスタの近傍温度を測定する第２のサーミスタと、
    前記第１のサーミスタの一方の端子及び前記第２のサーミスタの一方の端子を共に接地電位に接続する接地回路と、
    前記第１のサーミスタの他方の端子及び前記第２のサーミスタの他方の端子をそれぞれ所定の抵抗を介して定電圧電源に接続する電源供給回路と、
    前記第１のサーミスタの抵抗値に基づく第１の電圧を取り出す第１取出回路と、
    前記第２のサーミスタの抵抗値に基づく第２の電圧を取り出す第２取出回路と、
    前記第１の電圧と前記第２の電圧との差を増幅する差動増幅手段と、
    前記差動増幅手段の出力に基づいて前記発熱体の温度を演算し、その演算結果に基づいて前記発熱体の駆動を制御する処理手段と、
    を有し、
    前記差動増幅手段の前記出力が予め設定された範囲の数値を外れた値が識別された場合に、
    前記処理手段は、前記第１の電圧と前記第２の電圧とに基づいて、前記発熱体の温度を演算し、その演算結果に基づいて前記発熱体の駆動を制御する、
    ことを特徴とする定着装置の温度制御装置。

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