(57)【要約】【課題】ヒータを用いる装置における、ヒータ温度を上昇させたり、維持したりするなどの調節制御において、使用される温度センサによる温度値が急激に低下した際に、ヒータへの通電を遮断する。【解決手段】温度センサから得られる温度値を定期的に監視し、前回の測定時点ｔ１に取得した温度をＴ１と、一定時間経過後の次の測定時点ｔ２に取得した温度をＴ２との、温度差Ｔ１−Ｔ２を求め、この値と判断基準値とを比較して、制御の対象が示す温度変化ではあり得ない急激な温度低下であるか否かを判断し、急激な温度低下であると判断した場合に、発熱体の温度を上げる制御を任意に設定した時間が経過するまで行わない状態に設定にし、温度を上げない指示を受けている時間中においては強制的に発熱体への通電を禁止させる。【選択図】　　図３
2004145502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体またはこの発熱体周辺の温度を測定する温度センサと、この温度センサの検出信号に基づいて温度を監視するとともに、前記発熱体の制御を行う制御手段とを有する機器の温度制御方法において、
前記温度センサの示す温度値を監視して所定の時間間隔における温度差を測定し、時間に対する温度変化の割合が所定値以上となった場合、一定時間温度上昇を行うことを禁止することを特徴とする温度制御方法。
【請求項２】
温度上昇を行うことを禁止してから一定時間経過したときの温度を測定し、この温度と、一定時間経過前の温度から予測した一定時間経過後の予測温度との差が所定値以上となった場合に、前記発熱体の温度上昇を行うことを禁止する時間を延長することを特徴とする請求項１記載の温度制御方法。
【請求項３】
温度変化の割合の値に応じて、前記発熱体の温度上昇を行うことを禁止する時間を変更することを特徴とする請求項１または２記載の温度制御方法。
【請求項４】
発熱体またはこの発熱体周辺の温度を測定する温度センサからの検出信号に基づいて温度を監視するとともに、前記発熱体の制御を行う温度制御装置において、
前記温度センサの示す温度値を監視して所定の時間間隔における温度差を測定し、時間に対する温度変化の割合が所定値以上となった場合、一定時間温度上昇を行うことを禁止する制御手段を有することを特徴とする温度制御装置。
【請求項５】
発熱体と、この発熱体または前記発熱体周辺の温度を測定する温度センサと、請求項４記載の温度制御装置とを有することを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式を用いたプリンタ、複写機、ファクシミリ装置における定着装置、ヒータと温度センサを有するコンロ、ホットプレートなどの調理器具、ストーブ、エアコンなどの空調器具等、ヒータを用いる機器に適用される温度制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
温度を調節する方法として、目標とする温度以下では加熱し、目標温度以上では加熱しないといった制御は一般的である。
【０００３】
ヒータを用いる装置が誤動作をすると、重大な損害を生じる可能性がある。然るに誤動作や異常な状態を検出する制御は重要である。ヒータの温度を調節するためには、ヒータの温度を検出する手段が必要であり、その温度検出手段あるいはヒータの通電制御を行う制御手段が異常な状態になれば、ヒータ装置の誤動作に繋がる。
【０００４】
特許文献１によれば、温度調節制御を担うＣＰＵが暴走し、制御不能になった際に、加熱装置の回路を遮断することによって異常事態を回避している。また、特許文献２によれば、ある温度以上では加熱装置への通電を強制的に遮断して異常事態を回避している。
【０００５】
【特許文献１】
特開平０５−３０７３４０号公報
【特許文献２】
特開平０９−１８５２８５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ヒータを用いる装置における、ヒータ温度を上昇させたり、維持したりするなどの調節制御において、使用される温度センサによる温度値が急激に低下した際に、ヒータへの通電を遮断する温度制御方法、温度制御装置および電子機器を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、発熱体またはこの発熱体周辺の温度を測定する温度センサと、この温度センサの検出信号に基づいて温度を監視するとともに、前記発熱体の制御を行う制御手段とを有する機器の温度制御方法において、前記温度センサの示す温度値を監視して所定の時間間隔における温度差を測定し、時間に対する温度変化の割合が所定値以上となった場合、一定時間温度上昇を行うことを禁止することを特徴とする。このように構成したことにより、温度センサの異常に伴う検出温度の急激な低下が発生しても、温度が下がったから発熱体の温度を上昇させるといった制御を行わないようにするので、発熱体あるいは発熱体の周辺が異常に高温になることを防止できる。
【０００８】
また請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、温度上昇を行うことを禁止してから一定時間経過したときの温度を測定し、この温度と、一定時間経過前の温度から予測した一定時間経過後の予測温度との差が所定値以上となった場合に、前記発熱体の温度上昇を行うことを禁止する時間を延長することを特徴とする。このように構成したことにより、温度センサの異常な状態が長期間継続した場合でも、発熱体の温度の上昇を行わないようにできるので、発熱体が異常に高温になることを防止できる。
【０００９】
また請求項３に係る発明は、請求項１また２に係る発明において、温度変化の割合の値に応じて、前記発熱体の温度上昇を行うことを禁止する時間を変更することを特徴とする。このように構成したことにより、急激な温度低下の具合により、発熱体の温度上昇を行なわない期間の設定を変更することができるので、急激な温度低下が発生しても、その温度差が少ない場合は無視してよいといった制御が行えるようになり、効果的に異常な温度の上昇を防止することができる。
【００１０】
また請求項４に係る発明は、発熱体またはこの発熱体周辺の温度を測定する温度センサからの検出信号に基づいて温度を監視するとともに、前記発熱体の制御を行う温度制御装置において、前記温度センサの示す温度値を監視して所定の時間間隔における温度差を測定し、時間に対する温度変化の割合が所定値以上となった場合、一定時間温度上昇を行うことを禁止する制御手段を有することを特徴とする。また、請求項５に係る発明は、発熱体と、この発熱体または前記発熱体周辺の温度を測定する温度センサと、請求項４に係る発明の温度制御装置とを有することを特徴とする。このように構成したことにより、温度センサの異常に伴う検出温度の急激な低下が発生しても、温度が下がったから発熱体の温度を上昇させるといった制御を行わないようにするので、発熱体あるいは発熱体の周辺が異常に高温になることを防止できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１２】
図１は定着装置の内部構造を示す側面図であり、１０は定着ローラ、１１は定着ローラ１０に圧接する加圧ローラ、１２は、ハロゲンヒータあるいはコイルからなり、定着ローラ１０の内部に配置されて定着ローラ１０を加熱する発熱体、１３は定着ローラ１０の温度を検出する温度センサ、１４は定着ローラ１０に貼り付いた記録紙を定着ローラ１０から分離させる分離爪、１５は定着ローラ１０に当接して定着ローラ１０をクリーニングするクリーニングパッド、１６はクリーニングパッド１５を支持するクリーニングパッドホルダ、１７はクリーニングパッド１５に対して定着ローラ１０の回転方向下流側に設けられたクリーニングパッド侵入規制部材、１８は定着装置本体の記録紙入口に取り付けられた入口ガイド板、１９は定着装置の記録紙出口側に設けられた排紙ローラを示す。
【００１３】
トナー像が転写された記録紙が入口ガイド板１８を介して定着ローラ１０と加圧ローラ１１とのニップ部に進入する。そして、ニップ部において加圧／加熱されることにより記録紙にトナー像が定着された後排紙ローラ１９を介して外部に排出される。記録紙がニップ部を通過する際に定着ローラ１０に付着したトナーはクリーニングパッド１５によって除去される。
【００１４】
温度センサ１３としてはサーミスタが一般的である。定着ローラ１０の表面温度が温度センサ１３によって検出され、この温度センサ１３の検出結果に基づいて発熱体１２に対する電源供給制御がなされる。
【００１５】
図２は定着装置の温度制御系を示すブロック図であり、１は定着装置、２はマイコン、３は時計回路を示す。なお、図示していないが、発熱体１２に電圧を供給して定着ローラ１０を昇温させるための電源回路があることは言うまでもない。
【００１６】
温度センサ１３によって取り込まれた温度情報はマイコン２に送られる。そして、マイコン２が温度情報に基づいて発熱体１２の発熱量を制御する信号をフィードバックすることにより、定着ローラ１０の温度を上昇させたり、維持したりするなどの調節制御が行われる。
【００１７】
マイコン２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＤＲＡＭおよびＳＲＡＭ等から構成されている。ここでは定着装置１やマイコン２を有する画像形成装置であって組み込み機器としての構成を例として上げているが、ＰＣなど外部接続のマイコンによって実行することも可能である。マイコン２は、定着装置やモータ制御部を含む画像形成装置全体の制御を行うことも可能である。時計回路３は、マイコン２を動作させる基本的なクロックを発生させるものである。ＲＯＭには温度検出および制御に関するプログラムが記憶されている。ＤＲＡＭには、計測した温度情報が一時的に記憶される。ここで、電源ＯＦＦによって温度情報を消失したくない場合はＳＲＡＭに記憶してもよい。
【００１８】
画像形成装置本体の電源がオンになったのち、温度センサ１３からの出力に基づいて定着ローラ１０の温度を検出し、ＤＲＡＭに一時記憶する。そして、一定時間後に検出した温度と前回の検出温度であるＤＲＡＭに一時記憶した温度との温度差を求め、この温度差と判断基準値とを比較することによって、“急激な温度低下”であるか否かを判断する。“急激な温度低下”であると判断した場合には発熱体の温度を上げる制御を行わない設定、すなわち強制的に発熱体１２への通電を禁止にするように設定する。“急激な温度低下”でないと判断した場合には温度センサ１３による温度の監視を継続する。
【００１９】
ここで、“急激な温度低下”とは、制御の対象が示す温度変化ではあり得ない温度低下のケースを指す。例えば、１０℃低下することに１０秒を要することが実験によって判明している場合に、１秒前の温度から１０℃低下していた場合に、それは急激な温度低下と判断する。
【００２０】
次に、“急激な温度低下”の判断基準値について説明する。
【００２１】
任意の計測間隔で温度センサ１３の値をモニタし、温度値の変化によって温度を調節しているような温度制御の場合、温度センサの値を複数回モニタして、複数の温度値からノイズを取り除くために平均した値を検出温度値として採用するといった手法、または、例えば５回モニタした値の、最高値と最低値をのぞき、残りの３回によって平均するといった手法が従来から行われている。そこで、平均して得られた温度値において、その計測間隔で発生し得る最大の温度低下を実験において求め、この最大の温度低下の値を判断基準として採用する。そして、前回の計測時点から現在の計測時点までの時間内に判断基準値よりも大きな温度低下が発生した場合に急激な温度低下が発生したと判断する。
【００２２】
また、温度センサ１３の値をモニタする時間間隔や、上述したような平均して温度値を決定するときの時間間隔より大きな間隔で温度値の変化によって調節しているような温度制御の場合（温度値は１００ｍｓ毎に決定しているが、温度調節の判断は１秒毎に行っているといったケース）、例えば、１秒前の温度より、Ｘ℃以上低下したときに、温度を上昇させるような制御ならば、Ｘ℃の値を実験において求め、このＸ℃の値を判断基準として採用する。そして、前回の温度調節の判断時点から現在の判断時点までの時間（前述した例では１秒）内に判断基準値よりも大きな温度低下が発生した場合に急激な温度低下が発生したと判断する。
【００２３】
なお、実験で求めた判断基準値を実際の制御に利用する際において、判断基準値を求める際の計測間隔となる時間と、適用する機器における温度の計測間隔あるいは温度の制御間隔となる時間とが一致しない場合には、判断基準値あるいは適用する機器における温度差の値を、単位時間における値に演算処理して比較するようにしても良い。
【００２４】
図３は本発明の第１実施形態における温度制御を示すフローチャートである。
【００２５】
温度センサ１３から得られる温度値を定期的に監視し、そのときの温度を測定し取得する制御において、前回の測定時点ｔ１に取得した温度をＴ１（℃）、一定時間経過後の次の測定時間ｔ２に取得した温度をＴ２（℃）とする。前回の測定時点ｔ１に取得した温度Ｔ１はＲＡＭに一時記憶しておく。そして、次の測定時点ｔ２において温度Ｔ２を取得した時に、温度差Ｔ１−Ｔ２を求め、この値が判断基準値を越えている場合には、発熱体１２の温度を上げる制御を任意に設定した時間が経過するまで行わない状態、すなわち温度上昇禁止状態にするように設定にする。温度を上げない指示を受けている時間（温度上昇禁止時間）中においては、例えば、定着ローラ１０の温度が目標温度より低下して発熱体１２の温度を上昇しなければならない場合でも、発熱体の温度を調節する制御を禁止して、定着ローラ１０の温度を上昇させないようにする。
【００２６】
Ｔ１−Ｔ２の温度差の判定基準は、ＲＯＭに記憶されるかＳＲＡＭに記憶されて利用される。ｔ２−ｔ１の時間差の判定基準も同様にＲＯＭまたはＳＲＡＭに記憶されて利用される。
【００２７】
なお、図３においては、ｔ１とｔ２の監視間隔は制御の間隔と一致しているが、一致しなくてもよい。すなわち、制御の間隔とそのときの温度が、ｔ１（Ｔ１），ｔ２（Ｔ２），ｔ３（Ｔ３），ｔ４（Ｔ４），……となっているときに、ｔ３−ｔ１の時間差でＴ３−Ｔ１の温度差を判定することも可能であり、ｔ４−ｔ２の時間差でＴ４−Ｔ２の温度差を判定するといった方法も可能なことは言うまでもない。
【００２８】
ところで、従来は、急激な温度低下が発生しても、その低下に対応した温度上昇を行っていた。または、温度調節を行う間隔（つまり１秒間隔なら１秒間）は、温度上昇を行わないように制御するようにしていた。それに対して本実施形態は、温度調節を行う間隔よりも長い間隔で、温度上昇を行わないようにしたものである。例えば、１秒間隔で制御した場合に、３℃低下したら温度を上昇させるようなケースを考えると、
【００２９】
【表１】
2004145502.tif 000003
【００３０】
（表１）に示したように、従来においても、急激な温度低下を検出した−２秒のところで、温度上昇を行わないようにすることができる可能性はあるが−１秒では、温度上昇を行ってしまう。一方、本実施形態においては、仮に温度上昇禁止時間を２秒に設定したとすると、−２秒でも確実に温度上昇を行わせないばかりか、それが継続しても温度上昇を行わないようにすることが可能であるため、０秒の時点では、従来は異常な高温になっている可能性があるが、本実施形態ではそのようなことは発生しない。
【００３１】
このように構成したことにより、温度センサの異常に伴う、温度の急激な低下が発生しても、温度が下がったから発熱体の温度を上昇させるといった制御を行わないようにするので、発熱体が異常に高温になることを防止できる。
【００３２】
図４は本発明の第２実施形態における温度制御を示すフローチャートであり、図３において、温度上昇禁止時間が終了した後の制御を示すものである。
【００３３】
ここで温度上昇禁止時間は２つの計測間隔分の時間と設定すると、ｔ２の時点で急激な温度低下が発生したため、ｔ３，ｔ４の時点では温度制御を行わず、ｔ５の時点で温度上昇禁止時間が終了する。温度上昇禁止時間が終了すると温度センサ１３による温度の監視を再開し、ｔ５の時点の温度Ｔ５を取得する。このとき、ＲＡＭには急激な温度低下が発生する前の温度Ｔ１℃が既に記憶されているため、この温度Ｔ１℃に対して、温度上昇禁止時間が経過するまでに予測される温度低下の補正値を加えて、測定時点ｔ５における予測温度Ｔ５’を求める。そして、温度Ｔ５が予測温度Ｔ５’より高い場合には、温度上昇禁止状態を解除して、マイコン１の制御により発熱体１２の温度を上昇させることが可能なように設定を切り替える。温度Ｔ５が予測温度Ｔ５’より低い場合には、温度上昇禁止時間を再設定して、温度上昇禁止状態を延長させる。
【００３４】
例えば、急激な温度低下が発生する前の温度をＸ℃とし、発生し得る温度低下が１℃／秒であるとすると、１秒間隔の温度調節制御において、２回分温度上昇を行わなかった場合には、３回目の温度調節制御のタイミングでは（Ｘ−３）℃程度の温度であることが推測できる。そのときに（Ｘ−３）℃より低い温度であれば、温度上昇を行わない。
【００３５】
このように構成したことにより、温度センサの異常な状態が長期間継続した場合でも、発熱体の温度の上昇を行わないようにできるので、発熱体が異常に高温になることを防止できる。
【００３６】
図５は本発明の第３実施形態における温度制御を示すフローチャートである。
【００３７】
温度センサ１３から得られる温度値を定期的に監視し、そのときの温度を測定し取得する制御において、前回の測定時点ｔ１に取得した温度をＴ１（℃）、一定時間経過後の次の測定時点ｔ２に取得した温度をＴ２（℃）とする。前回の測定時点ｔ１および測定時点ｔ１に取得した温度Ｔ１はＲＡＭに一時記憶しておく。Ｔ１−Ｔ２が任意の温度差以上のときに、ｔ２−ｔ１の時間差が任意の時間内であることを検出した場合に、単位時間あたりの温度差、すなわち温度下降率を算出し、この温度下降率に基づいて発熱体温度上昇禁止時間を設定する。温度下降率が単位時間あたりの判断基準値以下の場合には、発熱体温度上昇禁止時間を０とする。判断基準値以下の場合において、温度下降率が大きいときは、発熱体の温度上昇を行わない期間を長くし、温度下降率が小さいときは、発熱体の温度上昇を行わない期間を短くするように、発熱体温度上昇禁止時間を設定する。温度下降率と発熱体温度上昇禁止時間との関係はマトリクスにしてＲＯＭやＳＲＡＭに記憶して利用すると良い。そして、設定した発熱体温度上昇禁止時間が０であれば温度監視を継続し、それ以外は、発熱体温度上昇禁止時間が経過するまで発熱体の温度の上昇を行わないように設定する。
【００３８】
上記の（表１）に示す実施形態においては、１０℃低下した場合に２秒間（一定期間）は、温度上昇を行わないようにしている。そのため、従来は、１０℃低下しても、２０℃低下しても温度を上昇させてしまう。第３実施形態においては、５℃以上低下した場合は１秒間、１０℃以上低下した場合は３秒間といったように変更することができる。
【００３９】
このように構成したことにより、急激な温度低下の具合により、発熱体の温度上昇を行わない期間の設定を変更することができるので、急激な温度低下が発生しても、その温度差が少ない場合は無視してよいといった制御が行えるので、効果的に異常な温度の上昇を防止することができる。
【００４０】
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明における実施形態は上述したものに限るものではない。例えば、上述した実施形態は、画像形成装置の定着装置の温度制御系を例に説明してきたが、それ以外の装置の温度制御系、例えば、ヒータと温度センサを有するコンロ、ホットプレートなどの調理器具、ストーブ、エアコンなどの空調器具等にも適用可能である。
【００４１】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、温度センサの異常に伴う、温度の急激な低下が発生しても、温度が下がったから発熱体の温度を上昇させるといった制御を行わないようにするので、発熱体または発熱体の周辺が異常に高温になることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】定着装置の内部構造を示す側面図
【図２】定着装置の温度制御系を示すブロック図
【図３】本発明の第１実施形態における温度制御を示すフローチャート
【図４】本発明の第２実施形態における温度制御を示すフローチャート
【図５】本発明の第３実施形態における温度制御を示すフローチャート
【符号の説明】
１　定着装置
２　マイコン
３　時計回路
１０　定着ローラ
１１　加圧ローラ
１２　発熱体
１３　温度センサ
【図１】
2004145502.tif 000004
【図２】
2004145502.tif 000005
【図３】
2004145502.tif 000006
【図４】
2004145502.tif 000007
【図５】
2004145502.tif 000008