(57)【要約】【課題】受光窓表面への汚れの付着を防止し、視野角以外からの不必要な赤外線の入射を少なくして正確な温度検知を行う。【解決手段】熱定着装置は、内部にヒータを有する加熱ローラ２と加圧ローラ４とが圧接されて構成され、加熱ローラ２と加圧ローラ４との間を記録紙１１が矢印の方向に移動するように構成されている。加熱ローラ２の表面温度は、加熱ローラ２から放射される赤外線を非接触温度センサ１を含んで構成される温度検知装置５３により検出される。温度検知装置５３は、センサホルダ２１と、センサモジュール５１と、センサ押さえ部材２６とにより構成され、センサホルダ２１は、熱伝導率の低い耐熱性樹脂等により一体的に形成されて温度上昇を低く押える。また、センサホルダ２１は、胴部２２と筒状のひさし部２３とにより構成され、ひさし部２３が被検知体である定着ローラ２と相対している。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検知体から放射される赤外線を受光して、前記被検知体の表面温度を非接触状態で検知する温度検知装置において、赤外線温度センサの受光開口面に筒型のひさし部を設け、該ひさし部の長さを、前記赤外線温度センサの受光面開口径の２倍以上とし、前記被検知体に対する取付け角度を水平面から±４５度の角度範囲とすることを特徴とする温度検知装置。
【請求項２】
前記赤外線温度センサが、キャンケースとキャンケース後部に設けられる制御回路基板とにより構成されるセンサモジュールの前記キャンケース内設けられ、前記キャンケースが、前記筒型ひさし部に同軸上の後部から挿入可能にし、前記センサモジュールが、キャンケース外形部と前記制御回路基板面とにより位置決めされ、かつ、一端が回転可能なセンサ押さえ部材により固定されていることを特徴とする請求項１記載の温度検知装置。
【請求項３】
前記ひさし部の開口領域を前記赤外線温度センサの視野領域の外となるようにしたことを特徴とする請求項１または２記載の温度検知装置。
【請求項４】
前記ひさし部の内面に凹凸加工を施したことを特徴とする請求項１、２または３記載の温度検知装置。
【請求項５】
前記ひさし部の内面に反射防止塗装を施したことを特徴とする請求項１、２または３記載の温度検知装置。
【請求項６】
前記ひさし部の内面に不織布を設けたことを特徴とする請求項１、２または３記載の温度検知装置。
【請求項７】
前記不織布が着脱可能であることを特徴とする請求項６記載の温度検知装置。
【請求項８】
前記ひさし部の内面に金属繊維を設けたことを特徴とする請求項１、２または３記載の温度検知装置。
【請求項９】
前記金属繊維が着脱可能であることを特徴とする請求項８記載の温度検知装置。
【請求項１０】
前記赤外線温度センサがサーモパイルであることを特徴とする請求項１ないし９のうちいずれか１記載の温度検知装置。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のうちいずれか１記載の温度検知装置が組み込まれて構成されたことを特徴とする熱ローラ定着装置。
【請求項１２】
請求項１ないし１０のうちいずれか１記載の温度検知装置が組み込まれて構成されたことを特徴とするベルト加熱定着装置。
【請求項１３】
請求項１ないし１０のうちいずれか１記載の温度検知装置が組み込まれて構成されたことを特徴とする誘導加熱定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度検知装置及び熱定着装置に係り、特に、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置の熱定着装置、あるいは、電子調理器、エアーコンディショナー等の汚れやすい環境にある装置の温度制御に使用して好適なセンサ自身の汚れ対策や温度上昇対策を施した温度検知装置、及び、これを使用する熱定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
非接触温度検知装置、温度検知装置を構成するセンサ自身の汚れ対策や温度上昇対策の方法に関する従来技術は、種々知られているが、ここでは、複写機等に使われる熱定着装置を例として従来技術について説明する。
【０００３】
記録シート上にトナー像として形成された画像情報を、当該シートに定着させるために用いられる定着装置は、例えば、熱ローラ方式で言えば、ヒータを内蔵する「加熱ローラ（定着ローラ）」と「加圧ローラ」とからなり、これらローラを対向して圧接させた状態にするように構成されているのが一般的であり、その温度制御は、接触式の温度検知装置または非接触式の温度検知装置を使用して行われる。
【０００４】
接触式温度検知による温度制御の方法は、一般的に、サーミスタをローラ表面に接触させて、ローラ表面の温度を検知し、定着ローラの温度制御を行うというものである。しかし、この方法は、サーミスタをローラに接触させる必要があり、このため、センサとしてのサーミスタでローラ表面を傷付けてしまうという恐れがあり、ローラ表面に傷が付いた場合、記録画像に汚れが生じ、ローラ交換またはユニット交換を行わなければならず、交換コストが多額になってしまうものである。また、接触式温度検知による温度制御の方法は、サーミスタを、通常、定着ユニットに取り付けて使用しているので、定着ユニットの交換廃棄の際にはサーミスタも同時に廃棄することになり、コスト的な面でも資源節約の面でも好ましくないものであった。さらに、接触式温度検知による温度制御の方法は、温度検知用のセンサであるサーミスタの応答速度が悪く、精密な制御を行うことが困難であった。
【０００５】
一方、近年、装置の省エネのため、待機時に低消費電力にしておき、使用時に高速で立ちあげることが可能な定着装置が求められており、このため温度応答性の良い温度検知手段が求められている。
【０００６】
前述した接触式温度検知の方法を用いる場合の問題は、熱ローラ方式に適用した場合に限定されるものではなく、最近急速に普及してきた加熱ベルト定着方式や誘導加熱定着方式の場合も同様である。ベルト定着方式は、定着ローラの立上り時間を短縮するために、ローラの熱容量を減らすための１つの手段であり、また、誘導加熱定着方式は、立上り時間短縮や熱効率を上げて定着における消費電力を減らすための有効な省エネ手段である。
【０００７】
他方、高精度な温度検知を行うことができ温度応答性のよい温度検知手段として、サーモパイルのような非接触センサを用いて温度検知を行うことが従来から提案されている。このような非接触温度検知による温度制御の方法は、今まで、素子、制御回路等のコスト高や、経時的に汚れ等が入射面に付着し検知精度が低下する等の理由で商品化されていなかった。しかし、最近、再び非接触温度検知による温度制御が要望されるようになってきた。この理由は、近年、急速に普及してきたカラープリンタ、カラーコピー等のカラー機が、そのローラ及びベルトの表面がシリコンゴム層であり表面が柔らかく、表面にフッ素系離形層があるものの傷が付きやすいためである。また、これらは、高価であるため傷が付くと、金属ローラよりもはるかに交換コストが高くなることによる。さらに、環境保護（省資源）の観点からもローラ及びベルトの長寿命化が求められている。このため、非接触かつ高精度で温度応答性の良い検知手段が求められており、サーモパイルが最適な手段である。
【０００８】
図１６は加熱ローラの表面温度を非接触センサで測定して温度制御を行う従来技術による定着装置の概略構成を示す図、図１７は非接触温度センサの外観を示す斜視図、図１８は非接触温度センサの内部の概略構成を示す断面図であり、以下、図１６〜図１８を参照して、従来技術による定着装置及び非接触温度センサについて説明する。図１６〜図１８において、１は非接触温度センサ、２は被検知体としての加熱ローラ（定着ローラ）、３はヒータ、４は加圧ローラ、５は受光窓、６はキャンケース、７は窓部材、８は端子、９は赤外線吸収部としてのサーモパイル素子、１０は座面、１１は記録紙、１２はトナーである。
【０００９】
図１６に示す熱ローラ式定着装置は、内部にヒータ３を有する加熱ローラ２と加圧ローラ４とが圧接されて構成され、加熱ローラ２と加圧ローラ４との間を記録紙１１が矢印の方向に移動する。記録紙１１は、その表面にトナー像１２が形成されており、両ローラの間を通ることによって、熱と圧力とによりトナー像が記録紙に定着される。加熱ローラ２の表面温度は、加熱ローラ２から放射される赤外線を非接触温度センサ１により検出することにより計測され、この検出結果は、図１６には示していない制御手段により、ヒータ３の制御のために使用される。
【００１０】
非接触温度センサ１は、図１７、図１８に示すように、窓部材７を備えた受光窓５と座面１０とを有するキャンケース６の内部にサーモパイル９が設けられて構成され、サーモパイル９からの検出出力信号が取り出される端子８が設けられている。加熱ローラ２から放射される赤外線は、非接触温度センサ１の受光窓５、窓部材７を通してサ−モパイル素子９に照射され、これに伴い、受光した赤外線の線量に応じた電気信号が出力され、端子８を通して外部に検知温度を示す電圧として取り出される。定着装置は、この検知出力によってヒータ３の点灯を制御し、加熱ローラ２の表面温度を一定範囲に維持するように制御されている。窓部材７は、少なくとも赤外線が透過できる材料からなり、例えば、シリコンウエハ等により構成される。
【００１１】
前述において、キャンケース６は筒形状をしており、受光窓５はレンズ形状とされている。この受光窓５のレンズ形状により、被検知体である加熱ローラ２から放射された赤外線をサーモパイル素子９に効率よく集光させることができる。
【００１２】
なお、サーモパイル素子を使用した各種機器の温度制御に関する従来技術として、例えば、特許文献１、２等に記載された技術が知られている。
【特許文献１】特公平１−１７５８７号公報
【特許文献２】特開２００２−３５０２３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、赤外線を感知して電圧を出力する非接触温度センサとしては、焦電型センサ、サーモパイル等を挙げることができるが、サーモパイルは、素子の環境温度依存性が強く、素子自身の温度が変化すると出力も変化してしまうという特徴を有している。
【００１４】
そして、サーモパイルにより測定される被測定物の温度、この場合、加熱ローラ２の温度と、サーモパイルの出力電圧との関係は、以下の式によって表され、
Ｖout＝Ａ（Ｔｂ4−Ｔｓ4）
但し、Ａ：比例定数
Ｔｂ：測定物の温度（Ｋ）
Ｔｓ：サーモパイル温度（Ｋ）
となる。
【００１５】
前述したような特徴を有するサーモパイルは、通常、サーモパイルの内部に温度補償用のサーミスタを内蔵し、サーミスタの出力によりサーモパイル自体の温度を認識して、補正を行うのが一般的である。
【００１６】
前述したように、サーモパイルを使用する非接触温度センサは、周囲温度の影響を受けるため、周囲温度を検知して温度補償を行っているが、サーミスタの応答性が悪いため、急激に周囲温度が変化したときにそれに追従することができなくなり、測定物の温度を正確に検出できなくなる。このため、サーモパイルによる非接触温度センサを用いて温度制御が行われる機器は、温度制御の精度が悪くなるという問題点を生じてしまう。例えば、朝、機器の内部が冷えている状態で電源を入れたとき、加熱ローラは、急激に温度が上昇するため、その近傍にあるサーモパイル周囲温度も急激に温度上昇する。そして、サーミスタ出力が変化して周囲温度変化を察知してサーモパイルの検知出力を補正するが、サーミスタは、応答性が悪いため、周囲温度を実際の温度より低く見て、サーモパイルの検知出力を補正することになる。この結果、サーモパイルを使用する非接触温度センサからの出力信号によっては、正確な測定物の温度を把握することができず、被制御体としての加熱ローラを設定した温度に制御できず、定着性に問題を生じさせる場合が生じる。
【００１７】
また、サーモパイル素子の熱的問題として、素子の最大使用温度が８０℃程度であるという点がある。一般に、定着ローラの近くでの周囲温度は１００℃を超える場合も生じ、このような場所にサーモパイル素子を配置した場合、素子が破壊される恐れがあり、このため、サーモパイル素子を熱から遮断したり、放熱させる手段を講じることが必要となる。
【００１８】
一方、オフセット画像の発生を防止するために、定着ローラは、その表面にわずかなシリコンオイルが塗布されたり、トナー中にワックスを含有させたりして表面離形性を向上させる方法がとられている。このオイル、ワックス等は、定着熱によって蒸発して機器内に浮遊する。また、プリント時、コピー時には、機械内の浮遊トナー等がファンによって撹拌されて浮遊しており、さらに、用紙搬送過程において発生する紙粉、定着時の熱により蒸発した用紙中の水分が機器内に充満する。
【００１９】
前述したようなオイル、ワックス、浮遊トナー、紙紛、水蒸気は、サーモパイルに対する赤外線受光窓（フィルタ、レンズ等）の表面に付着し、その付着物に赤外線が吸収されてサーモパイルの入射量が減少しサーモパイル出力が低下するという現象が生じてくる。これによって、サーモパイルによる非接触温度センサは、被検知体の温度を実際の温度よりも低く検知してしまい、この結果、サーモパイルを使用する非接触温度センサからの出力信号によっては、正確な測定物の温度を把握することができず、被制御体としての加熱ローラを設定した温度に制御できず、定着性に問題を生じさせる場合が生じる。例えば、１８０℃を定着温度とし、それに相当するサーモパイルの出力電圧Ｖout が２Ｖであるとし、汚れによって出力電圧Ｖout が１．８Ｖに落ちたものとする。この場合、検知出力が０．２Ｖ低くなり、２Ｖに戻そうと制御が働き、結果として、定着ローラが２００℃近くまで加熱されることになり、この温度により定着制御が行われることになる。
【００２０】
前述した特許文献１に記載された従来技術による温度検知装置は、前述したような問題を解決しようとするもので、センサとしてのサーモパイル素子に筒型スリットを設け、このスリットの内面に植毛が施されて構成され、さらに、センサ視野角内に筒部全体が含まれるように構成されている。
【００２１】
この従来技術による温度検知装置は、センサ視野が大きいため被検知体以外の温度も検知してしまい、検出使用とする肝心の被検知体の温度検知範囲が全体の何割かにしかならず、被検知体の正確な温度を検知することができないという問題点を有している。すなわち、サーモパイル等の赤外線センサは、赤外線受光量に対応した電圧値を出力するものであり、被検知体から放射された赤外線エネルギーのみを検知しないと正確な温度を検知することができないものであるが、特許文献１に記載の温度検知装置は、筒型スリットも視野に含まれるためその温度も検知してしまうことになり、被検知体の正確な温度を検知することができないことになる。
【００２２】
また、前述の従来技術は、スリットの内面に施された植毛の長さや形が変形するとセンサへの赤外線入射光量が変化するため検知精度が悪くなるという問題点をも有しており、さらに、植毛の取付け方法や、交換方法が不明であり、長期の使用により植毛の汚れが増加し、汚れが植毛に付着することなくセンサ受光面に付着するようになるという問題点を有している。
【００２３】
また、前述した特許文献２に記載された従来技術による温度検知装置は、特許文献１のの場合と同様な筒型スリットを有しているが、スリットの内面を反射体とし、内面に入射された赤外線を反射させてセンサに受光させる工夫をし、同時に、筒型スリットが熱せられて赤外線の再放射を防ぐためにスリットを構成する材料の熱伝導率を低く押えたものとしている。
【００２４】
このような構成による前述の従来技術は、筒部の温度上昇を少なくし検知精度を良くするために効果的であるが、筒型スリット開口部以外からの赤外線が筒内部に入ってきてしまい、また、筒温度を低くしてもその温度上昇を避けることができず、その場合には反射面の作用によって、エネルギー受光量が増加してしまい、このため、正確な温度を検知することができないという問題点を生じる。
【００２５】
本発明の目的は、前述した従来技術の種々の問題を解決し、サーモパイルの受光窓表面への汚れの付着を防止することができ、視野角以外からの不必要な赤外線の入射を少なくして正確な温度検知を行うことができる温度検知装置、これを使用する熱定着装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
前述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明の第１の手段は、被検知体から放射される赤外線を受光して、前記被検知体の表面温度を非接触状態で検知する温度検知装置において、赤外線温度センサの受光開口面に筒型のひさし部を設け、該ひさし部の長さを、前記赤外線温度センサの受光面開口径の２倍以上とし、前記被検知体に対する取付け角度を水平面から±４５度の角度範囲とすることを特徴とする。
【００２７】
また、本発明の第２の手段は、第１の手段において、前記赤外線温度センサが、キャンケースとキャンケース後部に設けられる制御回路基板とにより構成されるセンサモジュールの前記キャンケース内設けられ、前記キャンケースが、前記筒型ひさし部に同軸上の後部から挿入可能にし、前記センサモジュールが、キャンケース外形部と前記制御回路基板面とにより位置決めされ、かつ、一端が回転可能なセンサ押さえ部材により固定されていることを特徴とする。
【００２８】
また、本発明の第３の手段は、第１または第２の手段において、前記ひさし部の開口領域を前記赤外線温度センサの視野領域の外となるようにしたことを特徴とする。
【００２９】
また、本発明の第４の手段は、第１、第２または第３の手段において、前記ひさし部の内面に凹凸加工を施したことを特徴とする。
【００３０】
また、本発明の第５の手段は、第１、第２または第３の手段において、前記ひさし部の内面に反射防止塗装を施したことを特徴とする。
【００３１】
また、本発明の第６の手段は、第１、第２または第３の手段において、前記ひさし部の内面に不織布を設けたことを特徴とする。
【００３２】
また、本発明の第７の手段は、第６の手段において、前記不織布が着脱可能であることを特徴とする。
【００３３】
また、本発明の第８の手段は、第１、第２または第３の手段において、前記ひさし部の内面に金属繊維を設けたことを特徴とする。
【００３４】
また、本発明の第９の手段は、第８の手段において、前記金属繊維が着脱可能であることを特徴とする。
【００３５】
また、本発明の第１０の手段は、第１手段ないし第９の手段のうち１つの手段において、前記赤外線温度センサがサーモパイルであることを特徴とする。
【００３６】
さらに、本発明の第１１〜第１３の手段は、第１の手段ないし第１０の手段のうちいずれか１つの手段による温度検知装置を組み込んで、熱ローラ定着装置、ベルト加熱定着装置または誘導加熱定着装置を構成することを特徴とする。
【００３７】
前述した本発明の第１〜第１０の手段による温度検知装置によれば、受光窓表面への汚れの付着を防止することができ、視野角以外からの不必要な赤外線の入射を少なくすることができ、正確な温度検知を行うことができる。
【００３８】
また、前述した本発明の第１１〜第１３の手段による定着装置によれば、定着装置の温度を正確に制御することが可能となる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によれば、受光窓表面への汚れの付着を防止することができ、視野角以外からの不必要な赤外線の入射を少なくすることができ、正確な温度検知を行うことができる。これにより、熱定着装置の温度を正確に制御することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、本発明による温度検知装置、及び、これを使用する熱定着装置の実施形態を図面により詳細に説明する。
【００４１】
図１は加熱ローラの表面温度を非接触センサで測定して温度制御を行う本発明の一実施形態による熱定着装置の概略構成を示す図、図２は本発明の一実施形態による非接触温度検知装置の構造を説明する分解斜視図である。図１、図２において、２１はセンサホルダ、２２は胴部、２３はひさし部、２４、２７は穴、２５は端面、２６はセンサ押さえ部材、２８は突起、２９はねじ、３０は押さえ用リブ、３１はねじ穴、５１はセンサモジュール、５２は制御回路ＰＣＢ、５３は温度検知装置（センサモジュール全体）である。
【００４２】
図１に示す本発明の実施形態による熱定着装置は、図１６により説明した従来技術の場合と同様に、内部にヒータを有する加熱ローラ２と加圧ローラ４とが圧接されて構成され、加熱ローラ２と加圧ローラ４との間を記録紙１１が矢印の方向に移動するように構成されている。加熱ローラ２の表面温度は、加熱ローラ２から放射される赤外線を非接触温度センサ１を含んで構成される本発明の実施形態による温度検知装置５３により検出することにより計測され、この検出結果は、後述する制御手段により、ヒータの制御のために使用される。そして、本発明の実施形態による温度検知装置５３は、図１、図２に示すように、センサホルダ２１と、センサモジュール５１と、センサ押さえ部材２６とにより構成される。
【００４３】
センサホルダ２１は、耐熱性樹脂等により一体的に形成されており、熱伝導率の低い材料を使用して、センサ自身の温度上昇を低く押えることができるように工夫されている。センサホルダ２１は、胴部２２と筒状のひさし部２３とにより構成され、ひさし部２３が被検知体である定着ローラ２と相対している。
【００４４】
センサモジュール５１は、図１７、図１８により説明した従来技術と同様な非接触温度センサ１とセンサ１の後部に取り付けた制御回路板ＰＣＢ５２とにより構成される。そして、センサモジュール５１は、キャンケース６がセンサホルダ２１の胴部２２に設けた後部の穴２４から挿入され、制御回路板ＰＣＢ５２が胴部２２の端面２５と当たって前後方向の位置決めがなされる。穴２４とキャンケース６の外形とは隙間なく勘合しており、これにより外形部の位置が保持される。
【００４５】
センサ押え部材２６は、センサモジュール５１をセンサホルダ２１に固定する部材であり、センサホルダ２１の胴部２２に設けた穴２７と勘合する突起２８と、センサモジュール５１の抜け防止のため制御回路板ＰＣＢを背面から押えるための３か所のリブ３０を有して構成される。穴２７と突起２８とは、はゆるく勘合しており、センサ押さえ部材２６は、勘合状態で穴２７、突起２８を中心に矢印方向に回転可能である。センサモジュール全体５３を組み立てるとき、センサ押さえ部材２６を時計方向に倒しておき、センサモジュール５１をセンサホルダ２１に挿入した後、センサ押さえ部材２６を反時計方向に回転させ、ねじ２９によりセンサホルダ２１のねじ穴（タップ穴）３１を使用して、センサモジュール５１を固定する。
【００４６】
前述したように、本発明の実施形態による温度検知装置は、被検知体方向に向けて非接触温度センサの受光部に、その内面に汚れ吸着部材を設けた筒型のひさし部を設け、その長さと取付け角度を決め、開口部を視野角よりも大きくしているので、内部に進入した汚れをひさし部の内面に設けた吸着部材に吸着させることができ、汚れた場合でも吸着部材を簡単に着脱することができ、さらに、センサモジュールの着脱を容易に行うことができ、メンテナンス性を向上させることができる。
【００４７】
前述したような本発明の実施形態による温度検知装置は、最小数の部品により構成することができ、簡単で高精度なセンサモジュールの位置決めを行うことが可能であり、センサ組立や交換時にはねじ１本で取り外し、組立を行うことができ、サービスメンテナンス性を向上させることができる。
【００４８】
図３は本発明の実施形態による温度検知装置のひさし部２３の基本的な構造例を示す断面図であり、視野角と開口径との関係を示したものである。次に、これについて説明する。
【００４９】
ひさし部２３は、図３に示すように、その内部がセンサ受光面から赤外線の到来方向に向けてテーパ状に広がる筒状の穴が設けられて構成されている。この筒状の穴は、センサの視野角θ１に沿った形状とされており、視野角θ１よりも開口径による角度θ２が大きくなるように形成されている。このような構造のひさし部２３を持つ温度検知装置は、センサの視野をさえぎるものが無くなり、披検知体としての加熱ローラ２から放射された赤外線エネルギを正確に読み取ることができる。図３において、φＤ１はセンサ受光面の外径、φＤ２はホルダ受光面の外径である。そして、本発明の実施形態では、θ１＝１１度、θ２＝１２度、φＤ１＝５．５ｍｍ、φＤ２＝６ｍｍとした。
【００５０】
ひさし部２３は、前述した浮遊物が受光窓５に付着しないようにするための覆いであり、できる限り長く取ったほうがよい。本発明の実施形態では、ひさし部２３の長さを１８ｍｍとした。このひさし部２３の長さと汚れ防止の効果との関係については後に説明する。また、被検知体である加熱ローラ２の温度を正確に測定するには、ひさし部２３の内面の反射を少なくする必要がある。これは、定着ローラ以外からもひさし部２３の内面に赤外線３５が入射され、これが反射してセンサの受光窓に入ると、入射エネルギーが増加して温度検知装置の検出出力が高くなり、対象物の正確な温度検知を行うことができなくなるので、これを防止するためである。
【００５１】
図４、図５は定着ローラ以外からひさし部２３の内面に照射される赤外線の反射を防止する反射防止処理を施したひさし部の構造を示す図である。
【００５２】
図４に示す例は、ひさし部２３の内面に凹凸加工３６を施したものであり、この例では、ひさし部２３の内面を概略三角山形形状を持つ凹凸形状として、センサホルダと一体成形可能に構成したものである。これにより、ひさし部２３の内面に入射した赤外線を、複雑に乱反射させ、受光窓に入りにくくすることができる。
【００５３】
図５に示す例は、ひさし部２３の内面に反射防止塗装３７を施したものである。ひさし部２３の樹脂内面（成形面）は、平滑でつやがありそのままでは光を反射するが、内面につや消し塗装をすることにより赤外線の反射を防止することができる。そして、塗料に粉末（アルミ紛、カ−ボン紛、その他）を混入させて表面を粗し処理することにより、赤外線を乱反射させるようにすることにより、さらに効果を上げることができる。このように内面を粗すことにより、乱反射効果を得ることができると同時に、進入してきた浮遊物が付着しやすくなり、付着したものが動きにくくなってその状態で汚れが保持され、受光窓まで進入しにくくなる。
【００５４】
図６は図４、図５により説明した例をさらに進めたものであり、ひさし部２３の内面に汚れをトラップさせる材料を設けたひさし部の構造を示す図、図７、図８は汚れをトラップさせる材料とその形状について説明する図である。
【００５５】
なお、図６に示す例は、ひさし部２３をテーパ状の広がりのない筒状の穴が設けられた構成として示しているが、この例の場合も、ひさし部２３をテーパ状の広がりを持った筒状の穴が設けられた構成としてもよい。但し、図６に示す例の場合にも、図３により説明したように、視野角θ１よりも開口径による角度θ２が大きくなるようにしておく必要がある。
【００５６】
図６（ａ）に示す例は、ひさし部２３の内面に、汚れをトラップさせる材料を設けるものである。この材料の１つとしては、図７に示すように、不織布（フェルト、布繊維）３８等である。この不織布３８の表面に汚れ、浮遊物が付着すると、細かい繊維で浮遊物が吸収、トラップされて再び浮遊することはない。また、他の材料としては、図８に示すように、金属繊維３９を使用することができる。この金属繊維は、ステンレス細線等を複雑に編んだもので、メッシュの大きさが数ミクロン程度のものを使用する。このような金属繊維は、一般的には液体中の不純物除去等に使用されいるものであり、浮遊物に対しては不織布と同じ効果を持つ。本発明の実施形態は、不織布３８、金属繊維３９をシート状に切断したものを丸めてひさし部２３の内面に矢印方向に挿入して固定している。また、不織布３８、金属繊維３９の抜け防止のために、図６（ｂ）に示すように、ひさし部２３の内面の開口入口部にわずかな突起１０１を設けており、これにより、不織布３８、金属繊維３９が飛び出てこないようにしている。これにより、不織布３８、金属繊維３９が汚れた場合にも容易に交換を行うことができ、長期使用により効果が薄れてセンサ受光窓を汚すことはない。
【００５７】
前述したように、本発明の実施形態による温度検知装置は、被検知体方向に向けて非接触温度センサの受光部に筒型のひさし部を設け、その長さと取付け角度を決め、開口部を視野角よりも大きくしているので、内部に進入した汚れを吸着部材に吸着させることができ、受光窓に汚れが付着しにくくすることができるので、正確な温度検知を行うことができる。また、吸着部材が汚れた場合でも吸着部材を簡単に着脱することができ、さらに、センサモジュールの着脱を容易に行うことができるので、メンテナンス性を向上させることができる。
【００５８】
前述までに説明した本発明の実施形態は、本発明による温度検知装置を熱ローラ定着装置に適用して温度検知を行うものとして説明したが、本発明は、熱ローラ（定着ローラ）に限定するものではなく、今後、急速に伸びて行くカラープリンタ、カラーコピア等に対して適用することができる。カラープリンタ、カラーコピア等に使用される定着装置は、高品質の画質を得るため熱ローラ（金属ローラの表面にテフロン（登録商標）塗装）ではなく、軟質ローラまたはベルト（金属ローラまたはベルトの表面にシリコンゴム層）を使用して構成されている。この場合、接触センサを用いると、表面がゴムのためにすぐ傷が付きやすい。このため、本発明のような非接触センサが、今後、益々必要になってくる。
【００５９】
図９は加熱ローラの代わりとしてのベルトの表面温度を非接触センサで測定して温度制御を行う本発明の他の実施形態による熱定着装置の概略構成を示す図である。
【００６０】
図９に示すベルト式定着装置は、熱ローラの代わりにベルトを使用した場合の例であり、符号を付していないが、ヒータを有する定着ローラと、テンションローラと、定着ローラ及びテンションローラの間に巻き掛けられた定着ベルトと、ヒータを有する加圧ローラとにより、図示のように構成され、トナー像が形成された記録紙が、加圧ローラと定着ベルトとの間を通過する際に加圧、加熱されてトナー像の定着を行う。定着ベルトの表面温度は、定着ベルトから放射される赤外線を非接触温度センサにより検出することにより計測され、この検出結果は、図９には示していない制御手段により、ヒータの制御のために使用される。図９における温度センサとしての温度検知装置５３は、図１、図２により説明したものと同じものである。このようなベルト式定着装置も、熱ローラ式の定着装置の場合と同様な効果を奏することができる。
【００６１】
図１０は本発明による温度検知装置を誘導加熱定着装置に適用して温度制御を行う本発明のさらに他の実施形態による熱定着装置の概略構成を示す図である。図１０において、４４は加熱ローラ、４５は定着ベルト、４６は誘導加熱手段、４７は励磁コイル、４８はコイルガイド板、４９は励磁コイルコア、５０は支持部材である。
【００６２】
誘導加熱定着装置は、図１０に示すように、励磁コイル４７、コイルガイド板４８、励磁コイルコア４９、支持部材５０により構成される誘導加熱手段４６と、この誘導加熱手段４６により加熱される加熱ローラ４４と、加熱ローラ４４により加熱される定着ベルト４５と、加熱ローラ４４との間で定着ベルト４５を巻き掛ける定着ローラ２と、加圧ローラ４とにより構成される。記録紙１１の表面には、トナー像Ｔが形成されており、定着ベルト４５が巻き掛けられた定着ローラ２と加圧ローラ４との間を通ることによって、熱と圧力とによりトナー像が記録紙に定着される。定着ベルト４５の表面温度は、定着ベルト４５から放射される赤外線を非接触温度センサ５３により検出することにより計測され、この検出結果は、図１０には示していない制御手段により、ヒータ３の制御のために使用される。非接触温度センサとしての温度検知装置５３は、図１、図２により説明したものと同じものである。このような誘導加熱式の定着装置は、立上り時間短縮や熱効率を上げて定着の消費電力を減らすための有効な省エネ手段であり、本発明の適用により、熱ローラ式の定着装置の場合と同様な効果を奏することができる。
【００６３】
図１１はひさし無しでセンサ受光窓が露出状態（図１６により説明したような状態）で実機で３０万枚通紙したときの受光窓の汚れを示す図である。図１１において、黒点はトナー、ＷＡＸ等であり、大きい粒子の大きさは数ミクロンである。
【００６４】
図１２は本発明による温度検知装置「ひさし付き内面凹凸加工（図４）」を横方向に取り付けて、実機で３０万枚通紙したときの受光窓の汚れを示す図である。図１２に示すように、本発明を使用した場合、受光窓の汚れ量は、図１１に示す場合と比較して数十分の１とすることができる。言い換えれば、本発明による温度検知装置は、露出状態のもの（従来技術）に比較し数１０倍以上汚れに対して強い寿命を持っていることになる。
【００６５】
図１１に示す汚れの場合、汚れによる温度検知装置の出力の低下（検知温度ズレ）は１８５℃の検知温度に対して１８２℃であった。これに対して、図１２に示す汚れの場合、変化が認められなかった（測定誤差範囲）。この種の温度検知装置を使用する複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置の熱定着装置における現在の規格値は、３０万枚通紙で±３℃であり、本発明による温度検知装置を使用することにより、ほとんど受光窓のクリーニングが不要となり、本発明は、簡単な方法で効果が非常にあがることを実証することができた。
【００６６】
一方、ひさし部による汚れ防止効果を得るためには、ひさし部の長さとセンサの取り付け角度とが関係してくる。
【００６７】
図１３は定着部周辺の残トナー、紙紛等が浮遊状態と、温度検知装置の設置状態の例を示す図、図１４は本発明の実施形態による温度検知装置の取付け角度を加熱ローラに対して真上にして、実機で３０万枚通紙したときの受光窓の汚れを示す図である。
【００６８】
図１４は、図１１、図１２により説明した受光窓の汚れの実験時に、本発明の実施形態による温度検知装置の取付け角度を加熱ローラに対して図１３にＡとして示すように真上にしたときの受光窓の汚れを示している。この図から判るように、ひさし部があっても、加熱ローラの真上に温度検知装置を設置して温度の検知を行った場合には、開口窓から汚れが進入し受光窓に付着する。図１１に示す場合よりも汚れは少ないが、図１３にＣとして示すいち、すなわち、加熱ローラの真横に温度検知装置を設置した場合の図１２に示す汚れとは全く異なっていることが判る。
【００６９】
図１５はひさし部の長さと温度検知装置の加熱ローラに対する角度との条件を求めるための説明図である。
【００７０】
いま、受光窓の外径をＤ１として、真下に浮遊しているトナー等がそのまま上昇するものとする。温度検知装置が加熱ローラに対して４５度の角度で設置されている場合、図１５に示すように、トナー等は、ひさし部の開口部入口からＤ１の位置までに付着する。実際には、エアーの流れや粒子の大きさ等でばらつきが生じる。そのマ−ジンを２倍としたとき、４５度の角度で、ひさし部の開口部入口から２Ｄ１の長さと見れば受光窓にトナー等が届くことは非常に少なくすることができる。
【００７１】
温度検知装置の設置角度を４５度の角度より更に大きくすることは、マージンが少なくなり、また、ひさし部の長さをやたらに長くすることも装置を大きくするので、温度検知装置の設置角度を４５度以下とし、ひさし部の開口部入り口からの長さを受光窓の外径の２倍以上とすることにより、受光窓の汚れを少なくすることができることになり、受光窓のクリーニングが不要となり、長期信頼性を確保することができることになる。
【００７２】
図１５では温度検知装置を加熱ローラに対して水平方向から上方に設置するものとして説明したが、温度検知装置を加熱ローラに対して水平方向からした方に設置する場合も同様なことが言える。すなわち、温度検知装置を加熱ローラの真下に設置した場合、浮遊しているトナー等がそのまま下降して、トナー等が上昇する場合と同様となる。
【００７３】
前述した本発明の実施形態による温度検知装置は、センサの視野角の領域が被検知体だけに向いており、それ以外から筒状のひさし部の内部に入射された赤外線を反射せずに吸収または乱反射させているので、高精度な温度の検知を行うことができる。また、赤外線のエネルギーを吸収すればホルダの温度が上昇するが、反射が少ないためエネルギー受光量が増すことはなく、ホルダ形状や肉厚を工夫して放熱させることにより高精度な温度検知を行うことが可能である。
【００７４】
前述した本発明の実施形態による温度検知装置は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置の熱定着装置に使用するとして説明したが、本発明による温度検知装置は、他の各種の加熱装置、例えば、電子調理器、エアーコンディショナー等の汚れやすい環境にある装置の温度制御に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】加熱ローラの表面温度を非接触センサで測定して温度制御を行う本発明の一実施形態による熱定着装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態による非接触温度検知装置の構造を説明する分解斜視図である。
【図３】本発明の実施形態による温度検知装置のひさし部２３の基本的な構造例を示す断面図である。
【図４】定着ローラ以外からひさし部２３の内面に照射される赤外線の反射を防止する反射防止処理を施したひさし部の構造を示す図（その１）である。
【図５】定着ローラ以外からひさし部２３の内面に照射される赤外線の反射を防止する反射防止処理を施したひさし部の構造を示す図（その２）である。
【図６】ひさし部２３の内面に汚れをトラップさせる材料を設けたひさし部の構造を示す図である。
【図７】汚れをトラップさせる材料とその形状について説明する図（その１）である。
【図８】汚れをトラップさせる材料とその形状について説明する図（その２）である。
【図９】加熱ローラの代わりとしてのベルトの表面温度を非接触センサで測定して温度制御を行う本発明の他の実施形態による熱定着装置の概略構成を示す図である。
【図１０】本発明による温度検知装置を誘導加熱定着装置に適用して温度制御を行う本発明のさらに他の実施形態による熱定着装置の概略構成を示す図である。
【図１１】ひさし無しでセンサ受光窓が露出状態で実機で３０万枚通紙したときの受光窓の汚れを示す図である。
【図１２】本発明による温度検知装置を横方向に取り付けて、実機で３０万枚通紙したときの受光窓の汚れを示す図である。
【図１３】本発明の実施形態による温度検知装置の取付け角度を加熱ローラに対して真上にして、実機で３０万枚通紙したときの受光窓の汚れを示す図である。
【図１４】定着部周辺の残トナー、紙紛等が浮遊状態と、温度検知装置の設置状態の例を示す図である。
【図１５】ひさし部の長さと温度検知装置の加熱ローラに対する角度との条件を求めるための説明図である。
【図１６】加熱ローラの表面温度を非接触センサで測定して温度制御を行う従来技術による定着装置の概略構成を示す図である。
【図１７】非接触温度センサの外観を示す斜視図である。
【図１８】非接触温度センサの内部の概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７６】
１  非接触温度センサ
２  被検知体としての加熱ローラ（定着ローラ）
３  ヒータ
４  加圧ローラ
５  受光窓
６  キャンケース
７  窓部材
８  端子
９  サーモパイル素子
１０  座面
１１  記録紙
１２  トナー
２１  センサホルダ
２２  胴部
２３  ひさし部
２４、２７  穴
２５  端面
２６  センサ押さえ部材
２８  突起
２９  ねじ
３０  押さえ用リブ
３１  ねじ穴
４４  加熱ローラ
４５  定着ベルト
４６  誘導加熱手段
４７  励磁コイル
４８  コイルガイド板
４９  励磁コイルコア
５０  支持部材
５１  センサモジュール
５２  制御回路ＰＣＢ
５３  温度検知装置（センサモジュール全体）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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