JP5966989B2 - 温度検出装置、画像形成装置及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、温度検出装置、画像形成装置及びプログラムに関する。

特許文献１には、直流電源の一方の極にその一端が接続される負温度係数を有するサーミスタと、前記直流電源の他の一方の極と前記サーミスタの他の一端との間に接続され、
その抵抗値を第１の抵抗値と第１の抵抗値より大きい第２の抵抗値との間で切替可能な基準抵抗と、前記サーミスタの両端の電圧を所定のタイミングでサンプルし、次のサンプル時までホールドするサンプル／ホールド手段と、前記サーミスタの電圧を予め定められた閾値電圧と比較する比較手段と、前記比較手段の出力を所定のタイミングでラッチするラッチ手段と、前記基準抵抗の抵抗値が第１の抵抗値である、温度測定モードと第２の抵抗値である断線検出モードとの間で切替える切替指令、温度測定モード期間中に前記サンプル／ホールド手段に対してサンプル指令、ならびに断線検出モード期間中に前記ラッチ手段にラッチ指令を出力する指令発生手段と、を具備する温度検出回路が開示されている。

特開平１１−２８１４９９号公報

本発明は、１つの温度検出素子を用いた簡易な構成で、温度検知、断線検知及び過熱異常検知が可能な温度検出装置、画像形成装置及びプログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の温度検出装置は、温度検出対象の発熱体の温度変化に応じて抵抗値が変化する温度検出素子と、基準電圧を発生する電圧発生源と前記温度検出素子との間に接続されると共に、抵抗値が第１の値と前記第１の値より大きい第２の値とに切り替え可能な可変抵抗部と、前記可変抵抗部と前記温度検出素子との間の電位に基づいて、前記発熱体の温度を検知する温度検知手段と、前記可変抵抗部と前記温度検出素子との間の電位に基づいて、前記温度検出素子の断線を検知する断線検知手段と、前記可変抵抗部と前記温度検出素子との間の電位と予め定められた基準電位とに基づいて、前記発熱体の過熱を検知する過熱検知手段と、前記温度検知手段で検知された前記発熱体の温度が予め定められた温度未満の場合には、前記可変抵抗部の抵抗値が前記第１の値と前記第２の値とに交互に切り替わるように前記可変抵抗部を制御すると共に、前記温度検知手段で検知された前記発熱体の温度が前記予め定められた温度以上の場合には、前記第１の値になるように前記可変抵抗部を制御する制御手段と、を含むものである。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記温度検知手段で検知された前記発熱体の温度が前記予め定められた温度未満の場合には、前記可変抵抗部の抵抗値が前記第１の値となる期間で前記温度検知手段が温度を検知し、前記第２の値となる期間で前記断線検知手段が断線を検知し、前記温度検知手段で検知された前記発熱体の温度が前記予め定められた温度以上の場合には前記温度検知手段が温度を検知するものである。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記可変抵抗部は、抵抗値が前記第２の値を有する第２の抵抗体、前記第２の抵抗体に並列に接続された場合の合成抵抗値が前記第１の値となる第１の抵抗体、及び前記第１の抵抗体の前記第２の抵抗体への並列接続を有効にするか無効にするかを切り替える切替手段を具備するものである。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の発明において、前記温度検出素子に断続的に電流を流すための第２の切替手段をさらに含み、
前記制御手段は、前記発熱体の温度が予め定められた温度以上の場合、前記第２の切替手段を制御して前記温度検出素子に断続的に電流を流すようにさらに制御するものである。

さらに、上記目的を達成するために、請求項５に記載の画像形成装置は、前記発熱体が定着装置である請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の温度検出装置を含むものである。

請求項１、及び請求項５に記載の発明によれば、本発明を適用しない場合に比較して、１つの温度検出素子を用いた簡易な構成で、温度検知、断線検知及び過熱異常検知が可能になる、という効果を得ることができる。

また、請求項２に記載の発明によれば、本発明を適用しない場合に比較して、より簡易な処理で、温度検知、断線検知及び過熱異常検知が可能になる、という効果を得ることができる。

また、請求項３に記載の発明によれば、本発明を適用しない場合に比較して、より確実に、温度検知、断線検知及び過熱異常検知が可能になる、という効果を得ることができる。

さらに、請求項４に記載の発明によれば、本発明の第２の切替手段を有しない場合に比較して、温度検出素子の温度上昇が抑制され、検知温度の精度が向上する、という効果を得ることができる。

実施の形態に係る画像形成装置の構成の一例を示す側面断面図である。 実施の形態に係る定着ローラの温度監視制御のための構成の一例を示すブロック図である。 実施の形態に係る定着ローラの温度と温度信号との関係の一例を示すグラフである。 第１の実施の形態に係る定着ローラの温度監視制御のための回路構成の一例を示す回路図である。 第１の実施の形態に係る定着ローラの温度監視制御の動作例を説明するためのタイムチャートである。 第１の実施の形態に係る温度監視制御プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。 第２の実施の形態に係る定着ローラの温度監視制御のための回路構成の一例を示す回路図である。 第２の実施の形態に係る定着ローラの温度監視制御の動作例を説明するためのタイムチャートである。 第２の実施の形態に係る温度監視制御プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。 従来技術に係る定着ローラの温度監視制御のための回路構成を示す回路図である。 従来技術に係る定着ローラの温度監視制御の動作を説明するためのタイムチャートである。

以下、図面を参照して本実施の形態に係る画像形成装置１について詳細に説明する。

［第１の実施の形態］

図１は本実施の形態に係る画像形成装置１の内部構成を示す側面断面図である。
以下、図１を参照しながら、画像形成装置１の全体構成及び動作を説明する。
画像形成装置１は、制御装置１０、給紙装置２０、感光体ユニット３０、現像装置４０、転写装置５０、定着装置６０を含んで構成されている。画像形成装置１の上面には、画像が形成された用紙が排出・収容される排出部１ａが設けられている。

制御装置１０は、画像形成装置１の動作を制御するコントローラ１１と、コントローラ１１により動作を制御される画像処理部１２と、電源装置１３とを含んで構成されている。電源装置１３は、後述する帯電ローラ３２、現像ローラ４２、一次転写ローラ５２、二次転写ローラ５３等に電圧を印加する。

画像処理部１２は、外部の情報処理装置（例えばパーソナルコンピュータ等。図示省略。）から取得した印刷情報を潜像形成用の画像情報に変換し、予め設定されたタイミングで該画像情報に対応した駆動信号を露光装置ＬＨに出力する。本実施の形態の露光装置ＬＨは、一例として、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）が線状に配置されたＬＥＤへッドを含んで構成されている。

画像形成装置１の底部には、給紙装置２０が設けられている。給紙装置２０は、用紙積載板２１を備え、用紙積載板２１の上面には多数の用紙Ｐが積載される。用紙積載板２１に積載され、規制板（図示省略）で幅方向位置が決められた用紙Ｐは、上側から１枚ずつ用紙引き出し部２２により前方（図１に向かって左方）に引き出された後、レジストローラ対２３のニップ部まで搬送される。

感光体ユニット３０は、給紙装置２０の上方に４つ並列して設けられ、各々が回転駆動する感光体３１を備えている。感光体３１の回転方向（図１にＡで表された方向）に沿って、帯電ローラ３２、露光装置ＬＨ、現像装置４０、一次転写ローラ５２、クリーニングブレード３４が配置されている。帯電ローラ３２には、帯電ローラ３２の表面をクリーニングするクリーニングローラ３３が対向、接触して配置されている。

現像装置４０は、内部に現像剤が収容される現像ハウジング４１を有する。現像ハウジング４１内には、感光体３１に対向して配置された現像ローラ４２と、この現像ローラ４２の背面側（図１に向かって右方）斜め下方に配置された現像剤を現像ローラ４２側へ撹拌・搬送する一対の供給部４４、４５とが配設されている。現像ローラ４２には、現像剤の層厚を規制する層規制部材４６が近接して配置されている。
現像装置４０の各々は、現像ハウジング４１に収容される現像剤を除いて同様に構成され、それぞれがイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、及び黒（Ｋ）のトナー像を形成する。

回転する感光体３１の表面は帯電ローラ３２により帯電され、該帯電された表面には露光装置ＬＨから出射された潜像形成光により静電潜像が形成される。感光体３１上に形成された静電潜像は現像ローラ４２によりトナー像として現像される。

転写装置５０は、各感光体ユニット３０の感光体３１にて形成された各色のトナー像が多重転写される中間転写ベルト５１、各感光体ユニット３０にて形成された各色の卜ナー像を中間転写ベルト５１に順次転写（一次転写）する一次転写ローラ５２を備えている。
さらに、転写装置５０は、中間転写ベルト５１上に重畳して転写された各色のトナー像を用紙Ｐに一括転写（二次転写）する二次転写ローラ５３を備えている。

各感光体ユニット３０の感光体３１に形成された各色のトナー像は、コントローラ１１により制御される電源装置１３等から予め定められた転写電圧が印加された一次転写ローラ５２により中間転写ベルト５１上に順次静電転写（一次転写）され、各色のトナー像が重畳された重畳トナー像が形成される。

中間転写ベルト５１上の重畳トナー像は、中間転写ベルト５１の移動に伴って二次転写ローラ５３が配置された領域（二次転写部Ｔ）に搬送される。重畳トナー像が二次転写部Ｔに搬送されると、そのタイミングに合わせて給紙装置２０から用紙Ｐが二次転写部Ｔに供給される。そして、二次転写ローラ５３には、コントローラ１１により制御される電源装置１３等から予め定められた転写電圧が印加され、レジストローラ対２３から送り出され、搬送ガイドにより案内された用紙Ｐに中間転写ベルト５１上の多重トナー像が一括転写される。

感光体３１の表面の残留トナーは、クリーニングブレード３４により除去され、廃現像剤収容部（図示省略）に回収される。その後、感光体３１の表面は、帯電ローラ３２により再帯電される。尚、クリーニングブレード３４で除去しきれず帯電ローラ３２に付着した残留物は、帯電ローラ３２に接触して回転するクリーニングローラ３３の表面に捕捉され、蓄積される。

転写装置５０においてトナー像が転写された用紙Ｐは、トナー像が未定着の状態で搬送ガイドを経由して定着装置６０に搬送される。
定着装置６０は定着ローラ６１と加圧ローラ６２とを含み、定着ローラ６１と加圧ローラ６２の圧接領域によってニップ部Ｎ（定着領域）が形成される。また、定着ローラ６１には、定着ランプ６３が内蔵されており、該定着ランプ６３によって定着ローラ６１が加熱される。

定着装置６０に用紙Ｐが搬送されると、定着ローラ６１と加圧ローラ６２とによる圧着と加熱の作用で用紙Ｐ上のトナー像が定着される。定着したトナー像が形成された用紙Ｐは、搬送ガイド６５ａ、６５ｂによってガイドされ、排出ローラ対６９から画像形成装置１上面の排出部１ａに排出される。

次に、図２を参照して、本実施の形態に係る画像形成装置１における定着装置６０の定着ローラ６１の温度監視制御について説明する。図２は画像形成装置１の定着ローラ６１の温度監視制御のための構成の一例を示すブロック図である。
なお、温度監視制御の対象は定着ローラ６１及び定着ランプ６３のいずれでもよいが、
本実施の形態では定着ローラ６１の温度監視制御を実行する形態を例示して説明する。

上述したように、定着装置６０の定着ローラ６１には、発熱体の一例としての定着ランプ６３が内蔵されており、この定着ランプ６３の点灯時に発する熱によって定着ローラ６１が加熱される。定着装置６０の定着ランプ６３は、温度検出素子の一例としてのサーミスタ１１０にＡＤコンバータ（アナログ／ディジタル変換器）１５９を介して接続されたコントローラ１１と、電源装置１３の一部を構成する低電圧電源１３０とによって制御される。コントローラ１１は、ＣＰＵ（中央処理装置）１１ａ、ＲＯＭ１１ｂ、ＲＡＭ１１ｃ、及び記憶部１１ｄを含んで構成されている。

サーミスタ１１０は定着ローラ６１の温度を検出し温度信号Ｖｓとして出力する。そして、コントローラ１１のＣＰＵ１１ａに対し、ＡＤコンバータ１５９を介して、温度信号Ｖｓにより検出された温度を示す温度データを出力する。
ＣＰＵ１１ａは、画像形成装置１全体の動作を司るものである。ＲＯＭ１１ｂは、画像形成装置１の動作を制御する制御プログラム、後述する温度監視制御プログラムや各種パラメータ等を予め記憶する記憶手段として機能するものである。ＲＡＭ１１ｃは、各種プログラムの実行時のワークエリア等として用いられるものである。記憶部１１ｄは、画像形成装置１に設けられた図示しないスキャナ部で読み取られた画像の画像情報等、あるいは温度信号Ｖｓの平均値等を記憶させるためのものである。

一方、定着ランプ６３には、交流電源１４、スイッチ素子１１２、及び定着リレー１１１を含む回路が接続されている。

電源供給経路を断続する手段の一例としての定着リレー１１１は、低電圧電源１３０から駆動電圧を供給されて動作するスイッチ素子であり、交流電源１４から定着ランプ６３へ供給される電力を通電又は遮断する。
なお、定着リレー１１１は、例えば、ソリッドステートリレ一、トライアック又はその他のスイッチ素子であってもよい。

ＣＰＵ１１ａは、サーミスタ１１０からＡＤコンバータ１５９を介して入力された温度信号Ｖｓに対応する温度データに基づき、スイッチ素子１１２を介して定着ランプ６３を点灯又は非点灯とさせて、定着ローラ６１の表面温度が定着に適した温度になるように制御する。

次に、図３を参照して、定着ローラ６１の温度監視制御についてさらに具体的に説明する。図３は、サーミスタ１１０によって得られる温度信号Ｖｓと定着ローラ６１の温度との関係の一例を示すグラフである。

図３に示すように、温度信号Ｖｓは、定着ローラ６１の温度が上がると単調に減少し、
温度が下がると単調に上昇する。温度信号Ｖｓが予め設定されたしきい値Ｖｌより大きい（温度が目標温度Ｔｌより小さい）場合には、定着ローラ６１が加熱されて（定着ランプ６３に通電されて)温度が上がり温度信号Ｖｓは小さくなる。
逆に、温度信号Ｖｓが予め設定されたしきい値Ｖｕより小さい（温度が目標温度Ｔｕより大きい）場合には、定着ランプ６３への通電が遮断されて、定着ローラ６１の温度が下がり温度信号Ｖｓは大きくなる。

つまり、ＣＰＵ１１ａは、温度信号Ｖｓによって示される温度が予め設定された目標温度Ｔｌ以下である場合には、スイッチ素子１１２を閉状態にして、定着ランプ６３へ交流電源１４から電力を供給させ、温度信号Ｖｓによって示される温度が予め設定された目標温度Ｔｕを超える場合には、スイッチ素子１１２を開状態にして、定着ランプ６３への通電を遮断させる。

また、ＣＰＵ１１ａは、温度監視制御時に定着ローラ６１の温度が正常か異常かを常に判別している。具体的には、定着ローラ６１の過熱を判別する温度しきい値と比較することにより上記判別を行う。
例えば、温度信号Ｖｓが後述するコンパレータ１５４（図４も参照）のしきい値（基準電圧）Ｖｒｅｆより小さくなった場合、すなわち、定着ローラ６１の温度がしきい値温度Ｔｈを上回る場合には、定着ランプ６３への通電が定着リレー１１１により遮断される。

また、サーミスタ１１０が断線した場合には、温度信号Ｖｓが断線を判定するしきい値を超えて、例えば基準電源の電圧（本実施の形態では３．３ボルト。図３ではＶｃと表記。）を示す。かかる状態で定着ランプ６３が点灯され過熱することを防止するために、定着ランプ６３への通電が定着リレー１１１により遮断される。
なお、断線を判定するしきい値は、例えばＣＰＵ１１ａ内で設定される。また、図３に示されたＴｍ及びＶｍについては後述する。

ところで、サーミスタ１１０が正常に接続されていても、低温時、例えば０℃近辺ではサーミスタ１１０の抵抗が上昇して、例えば基準電源の電圧Ｖｃに近づく為、低温を断線と誤検知してしまう場合がある。
この誤検知を回避するための従来技術として、温度を検知する場合と断線を検知する場合とで、サーミスタ１１０の温度信号Ｖｓのオフセットをずらす方法がある。

図１０に、この方法を採用した従来技術における定着装置６０の定着ローラ６１の温度監視制御のための回路構成図を示す。同図に示すように、定着ローラ温度監視制御回路１５０は、断線検知回路と高温検知回路とを含んで構成されている。

断線検知回路は、定着ローラ６１の温度を検知するサーミスタ１１０に直列に接続されて基準電源の電圧Ｖｃを分圧するプルアップ抵抗１５１（本実施の形態では一例として抵抗値が１ＭΩの抵抗）と、プルアップ抵抗１５１に並列に接続され、サーミスタ１１０の断線を検知するトランジスタ１５２（本実施の形態では一例としてＰＮＰ型トランジスタ）と抵抗１５３（本実施の形態では一例として抵抗値が１．６ｋΩの抵抗）とを含んで構成されている。トランジスタ１５２は、ＣＰＵ１１ａの断線検知ポートＤＰからの信号によって制御される。なお、図１０の節点Ｓは、温度信号Ｖｓが発生する個所（上記分圧がなされた個所）を示している。

高温検知回路は、分圧されて入力された温度信号Ｖｓが予め定められたしきい値（Ｖｒｅｆ）以下になった時に作動する比較器の一例としてのコンパレータ１５４と、コンパレータ１５４からの出力電圧の上昇を遅延させる遅延回路１５５と、該出力電圧を急速放電させる放電回路１５６と、コンパレータ１５４から異常信号が出力された場合に該異常信号を保持したラッチ信号を送出するラッチ回路１５７と、インバータ１７４及び１７６と、を含んで構成されている。

なお、ラッチ回路１５７によって異常がラッチされた状態となった場合、当該ラッチ状態はラッチ解除回路１５８（図７では「リセットＩＣ」と表記）によって解除されるようになっている。
また、コンパレータ１５４に設定されるしきい値（Ｖｒｅｆ）は使用されるサーミスタ１１０の温度特性によって予め決定される。

分圧された温度信号ＶｓをＡＤ（Ａｎａｌｏｇ Ｄｉｇｉｔａｌ）変換しＣＰＵ１１ａへ通知する変換手段の一例としてのＡＤコンバータ１５９の入力部には、断線検知ポートＤＰをハイレベル（Ｈ）にしたときにサーミスタ１１０から断線検知値が入力され、ローレベル（Ｌ）にしたときに温度検知値が入力される。
なお、ＡＤコンバータ１５９の入力部には、フィルタ１６４及びバッファ１６２が接続されているが、これらは必要に応じて設ければよいものであって、必須のものではない。

高温検知回路のラッチ回路１５７からの出力信号は、２入力のＮＡＮＤ回路１６０の一方の入力端子に入力されている。ＮＡＮＤ回路１６０の他方の入力端子にはＣＰＵ１１ａからの出力信号が入力されており、双方の入力信号の論理積によりＮＡＮＤ回路１６０の出力が決まるので、その結果、定着リレー１１１は交流電源１４から定着ランプ６３への供給電力を通電又は遮断する。

なお、図１０では、ＮＡＮＤ回路１６０の出力が直接定着リレー１１１を駆動する形態としているが、これに限られず、低電圧電源１３０と定着リレー１１１との間にスイッチを設けＮＡＮＤ回路１６０の出力が、当該スイッチを開閉する形態としてもよい。
また、高温検知をハードウエアによる検知のみとする場合には、ＣＰＵ１１ａからＮＡＮＤ回路１６０に入力する信号のレベルをハイレベル（Ｈ）にしておけばよい。

図１１は、本従来技術に係る定着装置６０の定着ローラの温度監視制御の動作例を説明するタイムチャートである。

図１１には、サーミスタ１１０から出力され定着ローラ温度監視制御回路１５０に入力される温度信号Ｖｓの断線検知回路の状態毎の信号（同図（ａ））、高温検知回路におけるコンパレータ１５４の出力信号（節点Ａ）（同図（ｂ））、遅延回路１５５からの出力信号（節点Ｂ）（同図（ｃ））、及びラッチ回路１５７に入力される異常信号（節点Ｃ）（同図（ｄ））を時間の経過とともに模式的に示している。

定着ローラ温度監視制御回路１５０において、高温検知回路のコンパレータ１５４の出力部に接続された遅延回路１５５の時定数ＣＲは、定着装置６０の温度制御への影響が無いように設定されている。具体的には、低抵抗領域でのサーミスタ１１０への電流供給による自己発熱、ＣＰＵ１１ａで実行されるプログラムが暴走した場合の定着装置６０の無発煙限界時間、誤検知などを考慮して決定され、一例として１００ｍｓないし５００ｍｓに設定される。本従来技術では、この遅延回路１５５の時定数ＣＲを１００ｍｓとしている。

図１１（ａ）に示すように、低温状態では、ＣＰＵ１１ａは、一例として５０ｍｓごとに温度信号Ｖｓのオフセット値を切り替えることにより、当該温度信号Ｖｓを断線検知電圧値又は温度検知電圧値として交互に取り込む。そのため、低温領域で、低温を断線と誤検知することなく通常動作が可能となる。

一方、定着ランプ６３が点灯され、定着ローラ６１の温度が徐々に上昇していくと、断線検知電圧値も、温度検知電圧値も次第に低下してくる。そして、図１１（ｂ）に示すように、断線検知側の電圧がコンパレータ１５４の予め設定されたしきい値（Ｖｒｅｆ）に達してコンパレータ１５４の出力信号（節点Ａ）が一旦反転するが、５０ｍｓで温度検知電圧値に切り替わるのでしきい値（Ｖｒｅｆ）から外れ、コンパレータ１５４の出力信号（節点Ａ）は再び反転して元に戻る。
この際、図１１（ｃ）に示すように、コンパレータ１５４の出力部に接続された遅延回路１５５の時定数ＣＲによって定着リレー１１１へのラッチ回路の出力の伝達が阻止されるため、高温検知回路は動作しない。（図１１の時刻ｔａないしｔｂの範囲。）

そして、図１１（ｃ）に示すように、断線検知電圧値、温度検知電圧値ともに低下して、実際に高温検知すべき電圧値に到達した場合には、５０ｍｓで断線検知電圧値と温度検知電圧値を切り替えた場合、いずれの電圧においてもコンパレータ１５４のしきい値（Ｖｒｅｆ）に達するため、遅延回路１５５で設定された時定数ＣＲ（本実施の形態では１００ｍｓ）の時間が経過した後にラッチ回路が動作する。そして、図１１（ｄ）に示すように、このタイミングで定着リレー１１１が強制的に開状態とされる。（図１１の時刻ｔｃの部分。）

なお、本従来技術においては、コンパレータ１５４のしきい値（Ｖｒｅｆ）は、定着ローラ６１の目標温度Ｔｕを２５０℃とした場合に該温度に対応する温度信号Ｖｓの値、例えば０．７ボルトに設定されている。

本従来技術に係る定着ローラ温度監視制御回路１５０を用いれば、ＣＰＵ１１ａによる制御を介することなく断線検知と高温検知が判別されて定着リレー１１１が動作する。そのために、ＣＰＵ１１ａで実行されるプログラムが暴走した場合にも、確実に定着ローラ６１の過熱が防止される。

また、コンパレータ１５４の出力部には遅延回路１５５が接続されているため、断線検知側の電圧がコンパレータ１５４に予め設定されたしきい値（Ｖｒｅｆ）に達してコンパレータ１５４の出力信号（節点Ａ）が反転しても、遅延回路１５５の時定数ＣＲによって、ラッチ回路１５７の出力信号が定着リレー１１１へ伝達されることが阻止され、高温検知回路は動作しない。

さらに、断線検知電圧値、温度検知電圧値ともに低下して、実際に高温検知すべき電圧値に到達した場合には、遅延回路１５５で設定された時定数ＣＲ（本実施の形態では１００ｍｓ）の時間が経過した後にラッチ回路１５７が動作する。

しかしながら、上記従来技術に係る定着ローラ温度監視制御回路１５０においては、遅延回路１５５及び放電回路１５６を設ける必要があったため、回路が煩雑となり、またコスト高になっていた。

そこで、本実施の形態に係る画像形成装置１の定着ローラ温度監視制御回路１７０では、上記遅延回路１５５及び放電回路１５６を削除するとともに、削除することによって発生する高温における高温検知の誤検知を、ＣＰＵ１１ａの制御によって回避している。

図４に、本実施の形態に係る定着ローラ温度監視制御回路１７０の回路構成を示す。図４に示す定着ローラ温度監視制御回路１７０は、図１０に示す従来技術に係る定着ローラ温度監視制御回路１５０から、遅延回路１５５及び放電回路１５６を除いたものであり、
その他の回路は図１０と同様である。従って、同様の構成については同じ符号を付してその説明を省略する。

図４において、コンパレータ１５４の出力部に遅延回路１５５が接続されていないため、本実施の形態に係る回避策を施さない場合には、定着ローラ６１の温度が上昇して、断線検知の期間で温度信号Ｖｓがコンパレータ１５４のしきい値（Ｖｒｅｆ）を越えて下がると、実際には過熱異常ではないにもかかわらずコンパレータ１５４の出力が反転する。
すると、ラッチ回路１５７が動作し、定着リレー１１１が開状態となり、交流電源１４からの定着ランプ６３への電力の供給が遮断されてしまうことによる高温検知の誤検知が発生する。

本実施の形態に係る定着ローラ温度監視制御回路１７０では、上記誤検知を回避するため、定着ローラ６１の温度が予め定められた温度以上となった場合には、断線検知電圧値と温度検知電圧値とを切り替えるモード（以下、このモードを「スイッチングモード」と称する場合がある。）を停止させ、温度検知電圧値だけにするモード（以下、このモードを「温度検知モード」と称する場合がある。）に移行させる。以下、この予め定められた温度を「モード切替温度Ｔｍ」と称し、モード切替温度Ｔｍ時の温度信号Ｖｓの値を「モード切替電圧Ｖｍ」と称することにする（図３参照）。
なお、モード切替電圧Ｖｍの値は、例えば、２．５Ｖ、モード切替温度Ｔｍの値は、例えば、５０℃と設定される。

本回避策により、温度信号Ｖｓがモード切替電圧Ｖｍ以下（定着ローラ６１の温度がモード切替温度Ｔｍ以上）では断線検知が実行されず温度検知のみとなるので、上記高温検知の誤検知が回避される。温度信号Ｖｓがモード切替電圧Ｖｍより大きい場合（定着ローラ６１の温度がモード切替温度Ｔｍ未満の場合）には、先述した従来技術と同様に断線検知電圧値及び温度検知電圧値の切り替え（スイッチングモード）を実行して、断線検知及び温度検知を行うため、定着ローラ６１の温度が低下した場合に低温を断線と誤検知することも回避される。

この場合、温度信号Ｖｓがモード切替電圧Ｖｍ以下（定着ローラ６１の温度がモード切替温度Ｔｍ以上）の場合における断線検知は次のように実行されるので支障はない。
すなわち、サーミスタ１１０に断線が発生すると、図４の回路図から明らかなように、
節点Ｓの電圧は基準電源の電圧Ｖｃ（本実施の形態では３．３Ｖ）となるので、ＡＤコンバータ１５９を介して節点Ｓの電圧を入力したＣＰＵ１１ａは定着ローラ６１の温度が低下したものと判断する。すると、断線検知回路を制御して断線検知電圧値及び温度検知電圧値を切り替えるスイッチングモードに移行するので、再び断線検知が可能となる。

図５に、本実施の形態に係る定着ローラ温度監視制御回路１７０の動作例を説明するタイムチャートを示す。図５（ａ）は時間の経過に伴う温度信号Ｖｓの変化、図５（ｂ）は時間の経過に伴うコンパレータ１５４の出力（節点Ｄ）の変化、図５（ｃ）は時間の経過に伴うＣＰＵ１１ａのサンプリング信号の変化、図５（ｄ）は時間の経過に伴うＮＡＮＤ回路１６０の出力（節点Ｅ）を示している。

図５（ａ）に示すように、定着ローラ６１の温度が比較的低い値となっている時間の領域（同図中、温度信号Ｖｓの値が低下して、モード切替電圧Ｖｍと一致するまでの領域）においては、温度信号Ｖｓの値が断線検知電圧値及び温度検知電圧値が５０ｍｓの周期で交互に繰り返されている（スイッチングモード）。例えば、画像形成装置１の電源をオンにした直後はこの状態となっている。以下、断線検知電圧値を示す時間幅を「断線検知区間」、温度検知電圧値を示す時間幅を「温度検知区間」と称する場合がある。

この領域において、ＣＰＵ１１ａは、断線検知区間において、温度信号Ｖｓの値をＡＤコンバータ１５９を介し断線を検知するための値として取り込み、温度検知区間において、温度信号Ｖｓの値をＡＤコンバータ１５９を介し温度を検知するための値として取り込む。

図５（ｃ）は、ＣＰＵ１１ａがこれらの信号を取り込むタイミングを示すサンプリング信号を示している。すなわち、ＣＰＵ１１ａは、時刻ｔ０におけるサンプリング信号により温度信号Ｖｓを定着ローラ６１の温度を検知する信号として取り込み、時刻ｔ１におけるサンプリング信号により温度信号Ｖｓをサーミスタ１１０の断線を検知する信号として取り込む。以下、時刻ｔ５まで同様である。

なお、同図においては、断線検知区間及び温度検知区間の立ち上がり又は立ち下がりに同期させてサンプリング信号を発生させているが、これに限定されず、サンプリング信号の発生タイミングは、断線検知区間あるいは温度検知区間のいずれのタイミングとしてもよい。

図５（ａ）では、定着ランプ６３に通電する時間の経過とともに、断線検知電圧値及び温度検知電圧値は徐々に低下し、時刻ｔ６において温度信号Ｖｓがモード切替電圧Ｖｍに達している（定着ローラ６１の温度がモード切替温度Ｔｍに達している）。
そして、図５（ａ）及び図５（ｃ）に示すように、時刻ｔ７におけるサンプリング信号により、ＣＰＵ１１ａは温度信号Ｖｓがモード切替電圧Ｖｍ以下であることを検知する。

温度信号Ｖｓがモード切替電圧Ｖｍ以下であることを検知すると、ＣＰＵ１１ａは断線検知回路を制御してスイッチングモードを停止させ、温度検知モードに移行させる。
図５（ａ）に示すように、温度検知モードに移行すると、ＣＰＵ１１ａはトランジスタ１５２のスイッチングを停止してオン状態を継続させ、節点Ｓの電圧を温度検知電圧値に固定する。また、図５（ｃ）に示すように、ＣＰＵ１１ａは、サンプリング信号の周期をそれまでの周期（５０ｍｓ）から、より長い周期（本実施の形態では１００ｍｓ）に切り替える。

図５（ａ）には、温度信号Ｖｓがモード切替電圧Ｖｍに達した後に温度信号Ｖｓの値が徐々に低下していく様子が示されており、時刻ｔ８におけるサンプリング信号において、
ＣＰＵ１１ａは温度信号Ｖｓによって低下しつつある定着ローラ６１の温度を検知する。

そして、時刻ｔ９において温度信号Ｖｓはコンパレータ１５４のしきい値（Ｖｒｅｆ）に達しているので、図５（ｂ）に示すように、コンパレータ１５４の出力Ｄが反転して高温検知（過熱異常検知）がなされ、図５（ｄ）に示すように、定着リレー１１１が強制的にオフにされる。

以上詳述したように、温度信号Ｖｓがモード切替電圧Ｖｍより大きい場合には、ＣＰＵ１１ａはスイッチングモードによって定着ローラ６１の温度検知を行うとともにサーミスタ１１０の断線検知も行って、断線の発生も監視している。
一方、温度信号Ｖｓがモード切替電圧Ｖｍ以下になると、ＣＰＵ１１ａは温度検知モードに移行させ、一定の周期で温度検知のみを実行する。この間に温度信号Ｖｓがコンパレータ１５４のしきい値（Ｖｒｅｆ）以下になると、コンパレータ１５４によってハードウエア的に定着ローラ６１の過熱異常が検知される。

また、温度信号Ｖｓがモード切替電圧Ｖｍ以下の領域で断線が発生すると、節点Ｓの電圧は基準電源の電圧Ｖｃに固定されるので、ＣＰＵ１１ａは再びスイッチングモードに移行させ、断線検知が実行される状態とする。

次に、図６を参照して、本実施の形態に係る画像形成装置１の作用について説明する。

図６は、本実施の形態に係る定着ローラ６１の温度監視制御プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。このように本実施の形態では、本温度監視制御の処理を、プログラムを実行することによるコンピュータを利用したソフトウエア構成により実現しているが、これに限らない。例えば、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）を採用したハードウエア構成や、ハードウエア構成とソフトウエア構成の組み合わせによって実現してもよい。

以下では、本実施の形態に係る画像形成装置１が、上記プログラムを実行することにより定着ローラ６１の温度監視制御を実行する場合について説明する。この場合、当該プログラムをＲＯＭ１１ｂあるいは記憶部１１ｄに予めインストールしておく形態や、コンピュータにより読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線または無線による通信手段を介して配信される形態等を適用してもよい。

図６において、まず、ステップＳ５００では、断線検知ポートＤＰのレベルをＬレベルにしてトランジスタ１５２をオンにし、断線検知回路を温度検知側にする。
次のステップＳ５０２では、温度検知信号として温度信号Ｖｓを取り込み定着ローラ６１の温度を検知する。

次のステップＳ５０４では、温度信号Ｖｓがモード切替電圧Ｖｍより大きいか否かを判定し、肯定判定となった場合にはステップＳ５０８に移行する一方、否定判定となった場合にはステップＳ５０６に移行し、現在の状態を予め定められた期間（本実施の形態では１００ｍｓ）維持した後（ウエイトした後）ステップＳ５０２に戻る。

ここで、ステップＳ５０２、Ｓ５０４及びＳ５０６で形成されるループは温度検知モードに対応しており、１００ｍｓのウエイト時間は、図５（ｃ）に示す１００ｍｓのサンプリング周期に対応する。
また、温度検知モードで断線が発生した場合には、図４の節点Ｓの電圧が基準電源の電圧Ｖｃ（３．３Ｖ）となるので、ステップＳ５０４で肯定判定となり、再びスイッチングモードに移行して当該断線が検知される。

ステップＳ５０８では、予め定められた期間（本実施の形態では５０ｍｓ）ウエイトし、次のステップＳ５１０では、断線検知ポートＤＰのレベルをＨレベルにしてトランジスタ１５２をオフにし、断線検知回路を断線検知側にする。
次のステップＳ５１２では、サーミスタ１１０の断線の有無を検知するための断線検知信号として温度信号Ｖｓを取り込む。

次のステップＳ５１４では、温度信号Ｖｓが断線しきい値電圧Ｖｄより大きいか否かを判定し、否定判定となった場合には、ステップＳ５１６で５０ｍｓウエイトした後ステップＳ５００に戻る一方、肯定判定となった場合にはステップ５１８に移行する。

ここで、断線しきい値電圧Ｖｄとは、サーミスタ１１０に断線が発生しているか否かを判定するしきい値電圧であり、具体的には、基準電源の電圧Ｖｃ（本実施の形態では３．３Ｖ）から余裕をもって、例えば３．０Ｖに設定される。当該しきい値電圧Ｖｄは、例えば、ＣＰＵ１１ａ内に設定される。
また、ステップＳ５００ないしＳ５１６で形成されるループはスイッチングモードに対応しており、ステップＳ５０８及びステップＳ５１６における５０ｍｓのウエイト時間は、図５（ｃ）に示す５０ｍｓのサンプリング周期に対応している。

次のステップＳ５１８では、断線処理を実行した後、本温度監視制御プログラムを終了する。
ここで、本実施の形態に係る断線処理とは、例えば、画像形成装置１の動作を停止させ、図示しないＵＩ（ユーザ・インタフェース）パネル等の表示装置にサーミスタ１１０の断線が検知されたことを表示するとともに、警告を発生する処理等である。

以上詳述したように、本実施の形態に係る画像形成装置１によれば、１つの温度検出素子を用いた簡易な構成で、温度検知、断線検知及び過熱異常検知がなされる。

ここで、本実施の形態では、ステップＳ５０２で温度信号Ｖｓを読み取ってその時の定着ローラ６１の温度としているが、本発明はこれに限定されない。例えば、ステップＳ５０２で温度信号Ｖｓを読み取って定着ローラ６１の温度を検知した場合に、前回の検知温度値との平均値をとり、該平均値を定着ローラ６１の温度としてもよい。この場合、定着ローラ６１の温度の平均値は、例えば、記憶部１１ｄに記憶しておいてもよい。

また、本実施の形態では、スイッチングモードにおける断線検知区間及び温度検知区間を５０ｍｓとし、温度検知モードにおけるＣＰＵ１１ａのサンプリング周期を１００ｍｓとする形態を例示して説明したが、本発明はこれに限定されず、これらの値は具体的な実施に際し種々変更してよい。

［第２の実施の形態］
本実施の形態は、第１の実施の形態において、温度検知モードにおけるサーミスタ１１０の過熱を防止するための保護回路を追加した形態である。

ここで、第１の実施の形態で説明したように、温度検知モードに移行すると、ＣＰＵ１１ａは、図４に示すトランジスタ１５２をオンさせてサーミスタ１１０に常時電流を流すように制御する。この際、当該電流によってサーミスタ１１０が自己発熱することによってサーミスタ１１０の温度が上昇し、サーミスタ１１０の温度信号Ｖｓが示す温度に誤差を生ずる場合がある。本実施の形態は、このサーミスタ１１０の自己発熱を抑制するとともに、温度信号Ｖｓが示す温度における誤差の発生を抑制した形態である。

図７に本実施の形態に係る定着ローラ温度監視制御回路１８０の回路図を示す。図４に示す定着ローラ温度監視制御回路１７０と比較して、定着ローラ温度監視制御回路１８０では、サーミスタ１１０に対して直列に保護トランジスタ１７２が追加されている点が異なる。そして、この保護トランジスタ１７２はＣＰＵ１１ａに接続されており、ＣＰＵ１１ａによって制御される。

より具体的には、本実施の形態では、温度信号Ｖｓがモード切替電圧Ｖｍ以下となって温度検知モードに移行した場合には、温度を検知するタイミング以外のタイミングにおいて保護トランジスタ１７２をオフさせ電流を流さない時間を設ける制御を実行する。例えば、保護トランジスタ１７２をオン／オフさせる時間を１：１とすれば、サーミスタ１１０に流れる平均電流は半減し、その分サーミスタ１１０の温度上昇が抑制される。

図８に、本実施の形態に係る定着ローラ温度監視制御回路１８０の動作例を説明するタイムチャートを示す。図８（ａ）は時間の経過に伴う温度信号Ｖｓの変化、図８（ｂ）は時間の経過に伴うＣＰＵ１１ａのサンプリング信号の変化、図８（ｃ）は時間の経過に伴うサーミスタ１１０に流れる電流の変化を示している。図８において、温度信号Ｖｓがモード切替電圧Ｖｍに至るまでの領域における動作は、図５における同領域における動作と同様である。

図８（ａ）においては、図５で説明したように、時刻ｔ６において温度信号Ｖｓがモード切替電圧Ｖｍに至るまでの間スイッチングモードとなっている。従って、図８（ｃ）に示すサーミスタ１１０の電流もプルアップ抵抗１５１の抵抗値又はプルアプ抵抗１５１と抵抗１５３の並列合成抵抗値（図７の例ではプルアップ抵抗１５１の抵抗値が抵抗１５３の抵抗値に対して無視できるほど大きいので、実際上は抵抗１５３の抵抗値で決まる。）に対応する電流が交互に流れている。

そして、時刻ｔ６において温度信号Ｖｓがモード切替電圧Ｖｍに至ると、時刻ｔ７でＣＰＵ１１ａは温度検知モードに切り替えるとともに、保護トランジスタ１７２のオンとオフを交互に切り替えて、サーミスタ１１０に流す電流を断続的なものとする。
従って、図８（ｃ）における時刻ｔ７以降では、サーミスタ１１０に流れる電流値が、
抵抗１５３に対応した電流値と０又は０に近い電流値との間の断続的なものとなっている。

次に、図９を参照して、本実施の形態に係る画像形成装置１の作用について説明する。
図９は、本実施の形態に係る定着ローラ６１の温度監視制御プログラムの処理の流れを示すフローチャートであり、当該プログラムは、例えば、ＲＯＭ１１ｂあるいは記憶部１１ｄに予めインストールされている。

まず、ステップＳ６００で保護トランジスタ１７２をオンにする。
次のステップＳ６０２ないしＳ６０６は図６のステップＳ５００ないしＳ５０４と同様で、ステップＳ６０２で温度検知側に切り替え、ステップＳ６０４で温度信号Ｖｓを温度検知信号として読み込んで定着ローラ６１の温度を検知し、ステップＳ６０６で温度信号Ｖｓがモード切替電圧Ｖｍより大きいか否かを判定する。

ステップＳ６０６で否定判定となった場合には温度検知モード切り替えるべく後述するステップＳ６０８に移行する一方、肯定判定となった場合にはスイッチングモードを継続すべくステップＳ６１６に移行する。本実施の形態において、スイッチングモードを示すステップＳ６１６ないしＳ６２６については図６のステップＳ５０８ないしＳ５１８と同様なので説明を省略する。

ステップＳ６０８では、５０ｍｓウエイトし、次のステップ６１０では、保護トランジスタ１７２をオフにする。次のステップＳ６１２では、再び５０ｍｓウエイトした後、次のステップＳ６１４で再び保護トランジスタをオンにしてステップＳ６０４に戻る。

ここで、ステップＳ６０８及びステップＳ６１２における５０ｍｓのウエイト時間は、
図８（ｃ）に示された、時刻ｔ７以降においてサーミスタ１１０に流れる断続的な電流の１００ｍｓの周期に対応する。

以上のように、本実施の形態に係る画像形成装置１によれば、温度検出素子の温度上昇が抑制され、検知温度の精度が向上する。

なお、上記各実施の形態では、発熱体にハロゲンランプに代表される定着ランプを用いた加熱方式の定着装置を用いた構成を例示して説明したが、本発明はこれに限定されず、
例えば、電磁誘導加熱方式の定着装置にも適用される。

また、上記各実施の形態で説明した温度監視制御プログラムの処理の流れ（図６及び図９参照）は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において不要なステップを削除したり、新たなステップを追加したり、処理順序を入れ替えたりしてもよい。

１ 画像形成装置
１ａ 排出部
１０ 制御装置
１１ コントローラ
１１ａ ＣＰＵ
１１ｂ ＲＯＭ
１１ｃ ＲＡＭ
１１ｄ 記憶部
１２ 画像処理部
１３ 電源装置
１４ 交流電源
２０ 給紙装置
２１ 用紙積載板
２２ 用紙引き出し部
２３ レジストローラ対
３０ 感光体ユニット
３１ 感光体
３２ 帯電ローラ
３３ クリーニングローラ
３４ クリーニングブレード
４０ 現像装置
４１ 現像ハウジング
４２ 現像ローラ
４４、４５ 供給部
４６ 層規制部材
５０ 転写装置
５１ 中間転写ベルト
５２ 一次転写ローラ
５３ 二次転写ローラ
６０ 定着装置
６１ 定着ローラ
６２ 加圧ローラ
６３ 定着ランプ
６５ａ、６５ｂ 搬送ガイド
６９ 排出ローラ対
１１０ サーミスタ
１１１ 定着リレー
１１２ スイッチ素子
１３０ 低電圧電源
１５０、１７０、１８０ 定着ローラ温度監視制御回路
１５１ プルアップ抵抗
１５２ トランジスタ
１５３ 抵抗
１５４ コンパレータ
１５５ 遅延回路
１５６ 放電回路
１５７ ラッチ回路
１５８ ラッチ解除回路
１５９ ＡＤコンバータ
１６０ ＮＡＮＤ回路
１６２ バッファ
１６４ フィルタ
１７２ 保護トランジスタ
１７４、１７６ インバータ
ＤＰ 断線検知ポート
ＬＨ 露光装置
Ｎ ニップ部
Ｐ 用紙
Ｔ 二次転写部
Ｔｍ モード切替温度
Ｖｍ モード切替電圧
Ｖｓ 温度信号

Claims (5)

1. 温度検出対象の発熱体の温度変化に応じて抵抗値が変化する温度検出素子と、
   基準電圧を発生する電圧発生源と前記温度検出素子との間に接続されると共に、抵抗値が第１の値と前記第１の値より大きい第２の値とに切り替え可能な可変抵抗部と、
   前記可変抵抗部と前記温度検出素子との間の電位に基づいて、前記発熱体の温度を検知する温度検知手段と、
   前記可変抵抗部と前記温度検出素子との間の電位に基づいて、前記温度検出素子の断線を検知する断線検知手段と、
   前記可変抵抗部と前記温度検出素子との間の電位と予め定められた基準電位とに基づいて、前記発熱体の過熱を検知する過熱検知手段と、
   前記温度検知手段で検知された前記発熱体の温度が予め定められた温度未満の場合には、前記可変抵抗部の抵抗値が前記第１の値と前記第２の値とに交互に切り替わるように前記可変抵抗部を制御すると共に、前記温度検知手段で検知された前記発熱体の温度が前記予め定められた温度以上の場合には、前記第１の値になるように前記可変抵抗部を制御する制御手段と、
   を含む温度検出装置。
2. 前記温度検知手段で検知された前記発熱体の温度が前記予め定められた温度未満の場合には、前記可変抵抗部の抵抗値が前記第１の値となる期間で前記温度検知手段が温度を検知し、前記第２の値となる期間で前記断線検知手段が断線を検知し、
   前記温度検知手段で検知された前記発熱体の温度が前記予め定められた温度以上の場合には前記温度検知手段が温度を検知する
   請求項１に記載の温度検出装置。
3. 前記可変抵抗部は、抵抗値が前記第２の値を有する第２の抵抗体、前記第２の抵抗体に並列に接続された場合の合成抵抗値が前記第１の値となる第１の抵抗体、及び前記第１の抵抗体の前記第２の抵抗体への並列接続を有効にするか無効にするかを切り替える切替手段を具備する
   請求項１又は請求項２に記載の温度検出装置。
4. 前記温度検出素子に断続的に電流を流すための第２の切替手段をさらに含み、
   前記制御手段は、前記発熱体の温度が予め定められた温度以上の場合、前記第２の切替手段を制御して前記温度検出素子に断続的に電流を流すようにさらに制御する
   請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の温度検出装置。
5. 前記発熱体が定着装置である請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の温度検出装置を含む
   画像形成装置。

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