(57)【要約】 【課題】脈動ポンプを効果的に駆動して、非接触温度センサの赤外線受光部へ塵や埃などの付着を長期間にわたって防止する。【解決手段】ヒータにより加熱される定着ローラに対して非接触で温度を検知する非接触温度検知センサと、この非接触温度検知センサの出口部の空気圧力を大気圧より高くするように空気を吹き付ける脈動ポンプ９０とを備えた定着装置において、脈動ポンプ９０を、定着ローラの動作時に非接触温度検知センサの出口部の空気の流量を多くするように制御する。【選択図】図１０
2005241544.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源により加熱される被加熱体に対して非接触で温度を検知する非接触温度検知センサと、該非接触温度検知センサの出口部の空気圧力を大気圧より高くするように空気を吹き付ける脈動ポンプとを備えた非接触温度検知装置の制御方法において、
前記脈動ポンプの駆動速度を変更することにより前記非接触温度検知センサの出口部の空気圧力を制御することを特徴とする非接触温度検知装置の制御方法。
【請求項２】
前記被加熱体の動作時に前記非接触温度検知センサの出口部の空気の流量を多くするように前記脈動ポンプの駆動速度を制御することを特徴とする請求項１記載の非接触温度検知装置の制御方法。
【請求項３】
前記脈動ポンプを直流ソレノイド駆動により制御することを特徴とする請求項１または２記載の非接触温度検知装置の制御方法。
【請求項４】
前記脈動ポンプを交流ソレノイド駆動により制御することを特徴とする請求項１または２記載の非接触温度検知装置の制御方法。
【請求項５】
前記脈動ポンプのポンプ駆動周波数を変えることにより前記空気流量を制御することを特徴とする請求項２記載の非接触温度検知装置の制御方法。
【請求項６】
前記脈動ポンプのポンプ駆動電圧を変えることにより前記空気流量を制御することを特徴とする請求項２記載の非接触温度検知装置の制御方法。
【請求項７】
前記制御は、前記非接触温度検知センサの検出対象である機械の稼動状態に応じて行われることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の非接触温度検知装置の制御方法。
【請求項８】
熱源により加熱される被加熱体に対して非接触で温度を検知する非接触温度検知センサと、該非接触温度検知センサの出口部の空気圧力を大気圧より高くするように空気を吹き付ける脈動ポンプとを備えた非接触温度検知装置において、
前記脈動ポンプの駆動速度を変更し、前記非接触温度検知センサの出口部の空気圧力を制御する制御手段を備えていることを特徴とする非接触温度検知装置。
【請求項９】
前記制御手段は、前記被加熱体の動作時に前記非接触温度検知センサの出口部の空気の流量を多くするように前記脈動ポンプの駆動速度を制御することを特徴とする請求項８記載の非接触温度検知装置。
【請求項１０】
前記制御手段は、前記脈動ポンプを直流ソレノイド駆動により制御することを特徴とする請求項８または９記載の非接触温度検知装置。
【請求項１１】
前記制御手段は、前記脈動ポンプを交流ソレノイド駆動により制御することを特徴とする請求項８または９記載の非接触温度検知装置の制御方法。
【請求項１２】
前記制御手段は、前記脈動ポンプのポンプ駆動周波数を変えることにより当該脈動ポンプの駆動速度を制御することを特徴とする請求項８または９記載の非接触温度検知装置。
【請求項１３】
前記制御手段は、前記脈動ポンプのポンプ駆動電圧を変えることにより当該脈動ポンプの駆動速度を制御することを特徴とする請求項８または９記載の非接触温度検知装置。
【請求項１４】
前記制御手段は、前記非接触温度検知センサの検出対象である機械の稼動状態に応じて前記脈動ポンプの駆動速度の制御を実行することを特徴とする請求項８ないし１３のいずれか１項に記載の非接触温度検知装置。
【請求項１５】
請求項８ないし１４のいずれか１項に記載の非接触温度検知装置を備えていることを特徴とする定着装置。
【請求項１６】
前記定着装置が、熱ローラ加熱装置、ベルト加熱装置及び電磁誘導加熱装置のいずれか１つの装置を備えていることを特徴とする請求項１５記載の定着装置。
【請求項１７】
請求項１５または１６に記載の定着装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定体の温度を非接触で検知する温度検知装置の制御方法、非接触温度検知装置、この非接触温度検知装置を備えた定着装置及びこの定着装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置においては、電子写真方式により転写紙などの記録媒体上に担持された未定着トナー像を定着する定着装置が設けられている。この種の定着装置としては、未定着トナー像を担持する記録媒体を加熱する加熱ローラと、この加熱ローラに圧着するように配置された加圧ローラとを備え、加熱ローラと加圧ローラとで記録媒体を挟持搬送して熱及び圧力により未定着トナー像を記録媒体上に定着する熱ローラ方式が周知である。また、昨今では加熱ローラと加圧ローラとの間に記録媒体を搬送する定着ベルトを介在させた方式の定着装置も提供されている。これらいずれの方式にあっても、未定着トナーを溶融軟化させ、記録媒体への浸透による定着を良好に行わせるために、加熱温度の管理が重要となる。
【０００３】
定着装置の温度管理に用いられている温度検知方法としては、接触方式と非接触方式とが知られている。接触方式の温度検知装置としては、一般にサーミスタが温度検知素子として用いられている。サーミスタは、加熱ローラ表面に接触させて、ローラ表面の温度を検知し、その検知結果に応じて加熱ローラの温度制御を行うものである。しかしながら、この方式では、サーミスタを加熱ローラに接触させることが必須であり、当該サーミスタで加熱ローラ表面を傷付けてしまうおそれがある。そして、もし傷が付いた場合は記録画像に汚れが生じ、加熱ローラあるいは定着ユニットを交換せざるを得なくなり、その分のコストがかかるという結果になっていた。
【０００４】
また、サーミスタは通常、定着ユニットに取り付けられているので、定着ユニットを交換し、廃棄する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、このような接触式のサーミスタでは、応答速度が悪く、精密な制御を行うことが困難であった。特に最近では、省エネのために待機時は低電力にしておき、使用時のみ高速で立ちあげる定着装置が求められている。そのため温度応答性の良い検知手段が求められている。
【０００５】
一方、非接触方式の温度検知装置では、加熱ローラの表面から放射される赤外線の入射量を検知可能なサーモパイルのような非接触センサを用いて温度を検知している。そして、非接触方式で温度を検知し、加熱ローラの温度制御を行っている。
【０００６】
この非接触センサは、素子、制御回路などのコスト高や、経時的な汚れなどが受光面に付着し検知精度が低下するなどの理由で商品化されていなかった。しかし最近では、再び非接触温度検知方式のセンサが要望されるようになってきた。それというのも、カラープリンタ／カラー複写機などが急速に普及してきたが、カラー機は画質向上のためローラ及びベルトがシリコンゴム層であり、表面がやわらかく、最表面にフッ素系離形層を設けている。しかし、このようなものであっても、摺動状態が続くと傷が付きやすい。更にシリコンゴム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ってしまう。また、環境保護（省資源）の観点からもローラおよ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、このような検知手段としてサーモパイルが最適な手段といえる。サーモパイルを用いた非接触温度センサは、例えば特許文献１ないし５に記載されている。
【０００７】
また、特許文献６においては、加熱ローラからの赤外線を遮断するシャッタ部材を設け、温度検知をしない場合はシャッタを閉じて、サーモパイルが周囲雰囲気に曝されないようにし、これにより水分や塵或いは埃などがサーモパイルに付着するのを防止することが提案され、特許文献７においては、加熱ローラと非接触温度センサとの間に空間部を形成し、この空間部に送風ファンや脈動ポンプにより空気を送り、空間部に空気の遮蔽層を形成して、非接触温度センサの受光部に塵や埃が付着しないようにすることが提案されている。
【特許文献１】特公平１−１７５８７号公報
【特許文献２】特開平７−７７８８８号公報
【特許文献３】特開平７−７７８９１号公報
【特許文献４】特開平７−７７８９２号公報
【特許文献５】特開２００２−３５０２３４号公報
【特許文献６】特開２００３-１６２１７７号公報
【特許文献７】特開２００３−３０７９６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図１８は非接触温度センサを備えた従来の定着装置の構成の一例を示す概念図であり、非接触温度センサ１は、加熱ローラ２と加圧ローラ４とが互いに当接して回転するように上ケース３１と下ケース４１内に配設され定着装置に設けられている。加熱ローラ２内には熱源であるヒータ３が設けられ、加熱ローラ２と加圧ローラ４のニップ部にトナー像１２が転写された記録紙１１が通される。非接触温度センサ１は、加熱ローラ２が矢印で示すように時計方向に回転しているとき、回転方向から見て加熱ローラ２と加圧ローラ４のニップ部より上流側の加熱ローラ２と所定の間隔を置いて非接触状態に配置されている。
【０００９】
非接触温度センサ１であるサーモパイルは、赤外線を受光してこれを電気信号に変換する赤外線センサであり、例えば図１９，２０に示すように構成されている。図１９は非接触温度センサ１の外観を示す斜視図、図２０は内部構造を示す断面図である。これらの図において、サーモパイル１は、赤外線入光部用に開口窓５が形成されたケーシングを構成するキャンケース６と、キャンケース６の開口窓５を覆って赤外線の透過部となる窓部材７と、キャンケース６の内部に配置された赤外線吸収部９ａを有するサーモパイル素子９と、サーモパイル素子９の赤外線吸収部９ａに配置されている熱電対（図示しない）で生じた起電力を外部に出力するための端子８と、サーモパイル素子９、端子８そして熱電対などを支持するとともに、キャンケース６の底板となる座面部材１０とを備えている。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、たとえばシリコンウエハなどで構成される。端子１０は図示しない制御手段に電気的に接続されている。
【００１０】
ところで赤外線を感知して電圧出力する非接触温度センサには、上述のサーモパイルの外に、焦電型センサ、サーモパイル等があげられるが、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がある。
【００１１】
サーモパイルを使用した場合には、被測定物である加熱ローラの温度は、以下の式によって求められる。
【００１２】
Ｖｏｕｔ＝Ａ（Ｔｂ＾４−Ｔｓ＾４）
ここで、
Ａ：比例定数
Ｔｂ：測定物の温度（Ｋ）
Ｔｓ：サーモパイル温度（Ｋ）
であり、＾は冪乗を表す。
【００１３】
このため通常の利用方法では、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、サーミスタの出力をもってサーモパイルの温度を認識し、補正を行うのが一般的である。
【００１４】
このように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はそれに追従できなくなり測定物の温度を正確に検出できなくなる。そのため急激に周囲温度が変化したときには制御の精度が悪くなる。例えば、朝、機内が冷えているときに電源を入れたとき、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、周囲温度変化を察知して補正するが、サーミスタは応答性が悪いため、周囲温度を低く検出する。その結果、正確な測定物の温度を把握することができなくなり、設定した温度に制御することも不可能になる。このように設定温度への温度制御が不可能になると、定着性に問題を生じる場合が出てくる。
【００１５】
また、サーモパイル素子の熱的問題として、一般的には素子の最大使用温度は８０℃程度であるが、定着ローラの近くに持っていくと１００℃を超える場合も生じるため、最悪時は素子が壊れるおそれがある。したがって、熱から遮断したり、放熱させる策を講じることが必要である。
【００１６】
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の表面にわずかなシリコンオイルを塗布したり、トナー中にワックスを含有し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、ワックスなどが定着熱によって蒸発して機内を浮遊し、加えて、未定着の微紛トナーも機内を浮遊する。そしてこれらの浮遊物が機械の冷却ファンによって撹拌されることになる。その他、用紙搬送過程において紙粉も発生し、また定着時の熱により用紙中の水分が蒸発して機内に充満する。
【００１７】
これらオイル、ワックス、浮遊トナー、紙紛、水蒸気がサーモパイルの赤外線受光窓（フィルタ、レンズなど）表面に付着すると（経時的に付着量が増える）、その付着物に赤外線が吸収され、赤外線の入射量が減少してサーモパイル出力が低下する現象が生じてくる。これによって、実際の温度よりも低く検知してしまい、正常に戻そうとして、結果として制御温度が高くなり、異常画像が発生することがあった。例えば１８０℃を定着温度とし、それに相当するＶｏｕｔが２Ｖとしたとき、汚れによって１．８Ｖに出力が落ちたとする。つまり、検知温度が０．２ｖ低くなり、２Ｖに戻そうと制御が働き、結果として２００℃近くで定着温度を上昇させることになる。これが加速すると、もっと制御温度が上がり、機械が高温エラーを検知して停止したり、最悪時は発煙等のおそれがある。
【００１８】
ている。特許文献６記載の発明では、温度検知を実施する際にはシャッタが開き、通常時は影響を受けないように配慮されているが、シャッタが解放されれば周囲雰囲気中の塵や埃などがサーモパイルに付着する可能性がある。
【００１９】
また、特許文献７で提案している送風ファンは浮遊物を素子近傍から排除することはできるが、圧力損失が大きすぎ、一般の画像形成装置に使用することはできない。圧力損失の点では脈動ポンプは効果的であるが、画像形成装置が動作している間、回しっぱなしにしておくと、寿命が持たない欠点がある。
【００２０】
本発明はこのような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、脈動ポンプを効果的に駆動して、非接触温度センサの赤外線受光部へ塵や埃などが付着するのを防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
前記目的を達成するため、第１の手段は、熱源により加熱される被加熱体に対して非接触で温度を検知する非接触温度検知センサと、該非接触温度検知センサの出口部の空気圧力を大気圧より高くするように空気を吹き付ける脈動ポンプとを備えた非接触温度検知装置の制御方法において、前記脈動ポンプの駆動速度を変更することにより前記非接触温度検知センサの出口部の空気圧力を制御することを特徴とする。
【００２２】
第２の手段は、第１の手段において、前記被加熱体の動作時に前記非接触温度検知センサの出口部の空気の流量を多くするように前記脈動ポンプの駆動速度を制御することを特徴とする。
【００２３】
第３の手段は、第１または第２の手段において、前記脈動ポンプを直流ソレノイド駆動により制御することを特徴とする。
【００２４】
第４の手段は、第１または第２の手段において、前記脈動ポンプを交流ソレノイド駆動により制御することを特徴とする。
【００２５】
第５の手段は、第２の手段において、前記脈動ポンプのポンプ駆動周波数を変えることにより前記空気流量を制御することを特徴とする。
【００２６】
第６の手段は、第２の手段において、前記脈動ポンプのポンプ駆動電圧を変えることにより前記空気流量を制御することを特徴とする。
【００２７】
第７の手段は、第１ないし第６の手段において、前記制御は、前記非接触温度検知センサの検出対象である機械の稼動状態に応じて行われることを特徴とする。
【００２８】
第８の手段は、熱源により加熱される被加熱体に対して非接触で温度を検知する非接触温度検知センサと、該非接触温度検知センサの出口部の空気圧力を大気圧より高くするように空気を吹き付ける脈動ポンプとを備えた非接触温度検知装置において、前記脈動ポンプの駆動速度を変更し、前記非接触温度検知センサの出口部の空気圧力を制御する制御手段を備えていることを特徴とする。
【００２９】
第９の手段は、第８の手段において、前記制御手段は前記被加熱体の動作時に前記非接触温度検知センサの出口部の空気の流量を多くするように前記脈動ポンプの駆動速度を制御することを特徴とする。
【００３０】
第１０の手段は、第８または第９の手段において、前記制御手段は前記脈動ポンプを直流ソレノイド駆動により制御することを特徴とする。
【００３１】
第１１の手段は、第８または第９の手段において、前記制御手段は前記脈動ポンプを交流ソレノイド駆動により制御することを特徴とする。
【００３２】
第１２の手段は、第８または第９の手段において、前記制御手段は前記脈動ポンプのポンプ駆動周波数を変えることにより当該脈動ポンプの駆動速度を制御することを特徴とする。
【００３３】
第１３の手段は、第８または第９の手段において、前記制御手段は前記脈動ポンプのポンプ駆動電圧を変えることにより当該脈動ポンプの駆動速度を制御することを特徴とする。
【００３４】
第１４の手段は、第８ないし第１３のいずれかの手段において、前記制御手段は前記非接触温度検知センサの検出対象である機械の稼動状態に応じて前記脈動ポンプの駆動速度の制御を実行することを特徴とする。
【００３５】
第１５の手段は、第８ないし第１４のいずれかの手段に係る非接触温度検知装置を定着装置が備えていることを特徴とする。
【００３６】
第１６の手段は、第１５の手段において、前記定着装置が、熱ローラ加熱装置、ベルト加熱装置及び電磁誘導加熱装置のいずれか１つの装置を備えていることを特徴とする。
【００３７】
第１７の手段は、第１５または１６に記載の定着装置を画像形成装置が備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３８】
脈動ポンプは、前記被加熱体の動作時に前記非接触温度検知センサの出口部の空気の流量を多くするように制御されているので、脈動ポンプを効果的に駆動して、非接触温度センサの赤外線受光部へ塵や埃などが付着するのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。上述した従来技術と同一の構成要素は同一の参照番号を付し、特に必要がない限りその構成や機能についての説明は省略する。
【００４０】
図１５は画像形成装置としてのプリンタの概略構成を示す図である。プリンタは、給紙装置１０４と、レジストローラ対１０６と、像担持体としての感光体ドラム１０８と、転写装置１１０と、定着装置３０などを備えている。
【００４１】
給紙装置１０４は、記録紙１１が積載状態で収容される給紙トレイ１１４と、給紙トレイ１１４に収容されている記録紙１１を最上のものから順に給送する給紙コロ１１６及び分離部材１１７などを備えている。給紙コロ１１６によって給紙トレイ１１４から給送された記録紙１１は、レジストローラ対１０６で一旦停止され、斜めずれを修正した後、感光体ドラム１０８上に形成されたトナー像の先端と記録紙１１の搬送方向先端部の予め設定された位置とが一致するタイミングでレジストローラ対１０６から転写位置Ｎへ送り出される。
【００４２】
感光体ドラム１０８の周囲には、矢印で示す回転方向順に、帯電手段としての帯電ローラ１１８と、図示しない露光装置の一部を構成するミラー１２０と、現像ローラ１２２ａを備えた現像装置１２２と、転写装置１１０と、クリーニングブレード１２４ａを備えたクリーニング装置１２４などが配置されている。帯電ローラ１１８と現像装置１２２間においてミラー１２０を介して感光体ドラム１０８上の露光部１２６に露光光１０３が照射され、走査される。
【００４３】
プリンタにおける画像形成動作は、従来と同様に行われる。すなわち、感光体ドラム１０８が回転を始めると、感光体ドラム１０８の表面が帯電ローラ１１８によって均一に帯電され、画像情報に基づいて露光光１０３が露光部１２６に照射、走査されて作成すべき画像に対応した静電潜像が形成される。この静電潜像は感光体ドラム１０８の回転により現像装置１２２へ移動し、現像ローラ１２２ａによりトナーが供給されて顕像化され、トナー像１２が形成される。感光体ドラム１０８上に形成されたトナー像１２は、所定のタイミングで転写位置Ｎに進入してきた記録紙１１上に転写装置１１０による転写バイアスの印加により転写される。トナー像１２を担持した記録紙１１は定着装置３０へ搬送され、定着された後、図示しない排紙トレイへ排出される。
【００４４】
転写位置Ｎで転写されずに感光体ドラム１０８上に残った残留トナーは、感光体ドラム１０８の回転に伴ってクリーニング装置１２４に至り、このクリーニング装置１２４を通過する間にクリーニングブレード１２４ａにより掻き落とされる。その後、感光体ドラム１０８上の残留電位が図示しない除電装置によって除去され、次の作像工程に備える。
【００４５】
図１ないし３は非接触温度センサの構造及び加熱ローラに対する配置状態を示すものである。図１は加熱ローラと非接触温度検知装置の配置関係を説明するための図、図２は非接触温度センサを保持するセンサホルダの分解斜視図、図３は加熱ローラに対する非接触温度センサの配置関係を説明するための図である。
【００４６】
図１ないし３において、符号２１はセンサホルダである。このセンサホルダ２１は、耐熱性樹脂で一体的に形成されるとともに、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ようにしている。センサホルダ２１は、中央に非接触温度センサ１を収容する胴部２２と、筒状のひさし部２３とで構成され、ひさし部２３が被検知体である定着装置３０の加熱ローラ２と相対している。非接触温度センサ１は制御回路などが印刷された制御回路基板５２の所定の位置に固定されて、センサモジュール部５１を構成している。非接触温度センサ２１は、センサホルダ２１の胴部２２に形成された穴（この穴はひさし部２３の開口に連通している）２４に図面において右側から挿入され、制御回路基板５２がセンサホルダの胴部２２の端面２５と当たって前後方向の位置決めがされる。穴２４とキャンケース６の外形は隙間なく嵌合しており、これで外形部の位置が保持される。胴部２２の下端部には、穴２７が形成されたリブ突起が形成されている。２６はセンサ押えで、下部に形成された突起２８が胴部２２の穴２７とゆるく嵌合しており、センサ押え２６は、嵌合状態で穴２７と突起２８を中心に矢印方向に回転する。５３はセンサモジュール全体を示す。センサモジュール５３を組み立てるときは、センサ押え２６は時計方向に倒しておき、センサモジュール部５１を挿入後、センサ押え２６を反時計方向に回転させ、ねじ２９でセンサホルダ２１に固定する。３１はねじ穴（タップ穴）である。３０は制御回路基板５２の抜け防止のため、制御回路基板５２を背面から押えるためのリブである。本実施例では３ヶ所で押えている。このような最小２部品構成で簡単で高精度なセンサモジュールの位置決めが可能で、センサ組立や交換時はねじ１本で取り外し、組立が出来、サービスメンテ性が向上する。
【００４７】
図３においてセンサモジュール５３は、符号Ａで示すように加熱ローラ２の上方から温度を検知するように配置した場合と、符号Ｂで示すように加熱ローラ２の横方から温度を検知するように配置する場合とが考えられる。浮遊物５０は定着装置３０の周辺全体に浮遊しており、このような取り付け状態において受光面の汚れを測定した結果を図４ないし５に示す。図４は加熱ローラの上方にセンサモジュールを配置した場合の受光面の汚れを示す図、図５は加熱ローラの横方にセンサモジュールを配置した場合の受光面の汚れを示す図である。これら図は実際の機械に搭載して４０万枚通紙したときの顕微鏡写真（１００倍）を縮小したものである。図５の黒点はトナー、ワックスなどであり、大きい粒の大きさは数ミクロンである。図４はこれらが成長し、互いに結合したものである。これから明らかなように、浮遊物５０は上方に向いて流れている。結果的に図３のＢの状態で取付ければ長期の使用に十分耐えることも証明された。しかし、機械設計の制約上、どうしても上、または斜め上から検知しなければならない場合もあり、どちらかといえば一般的には、図１や図１５に示すように、記録紙１１が水平方向に進むため、記録紙の入口側や出口側となる横方向は取付けスペースに余裕がないことが多い。また、下方向は印刷時、記録紙が搬送されるときには温度検知が遮断され、更に汚れが上から落ちてきたりする。従って上方向から検知できれば好都合である。
【００４８】
本発明は上方向からでも検知できるように積極的に汚れ防止を行ったものであり、図６及び図７に示すように、外部からセンサホルダ２１の出口付近にエアーを流してその圧力差でセンサホルダ２１内に汚れが入らなくしたものである。図６はセンサホルダのひさし部からエアーを導入する場合を示す図、図７はセンサホルダの胴部からエアーを導入する場合を示す図である。図６においては、センサホルダ２１のひさし部２３の胴部２２寄りにひさし部２３の空洞部に連通するように開口を形成し、そこにジョイント部材７１を設け、このジョイント部材７１にポンプ側に他端が接続されているチューブ７０の一端を接続している。外部から圧力Ｐのエアーが供給され、そのエアーは矢印方向に向けて進んでいく。出口圧力Ｐ１は周辺圧力（大気圧）Ｐ０よりも高いため汚れが内部に入りこむことは無い。
【００４９】
図７はエアーの流れを更にスムーズに外に向けるようにした構成である。すなわち、非接触温度センサ１のキャンケース６に向けてエアーを当てたものである。この方法は、センサホルダ２１の胴部２２に非接触温度センサ１のキャンケース６の外周部と相対するように空隙７２を設けて、この空隙に連通するように開口を形成し、そこにジョイント部材７１を介してチューブ７０の一端を接続している。これによって、チューブ７０からのエアーを外周に沿って一度流した後、出口に向けて吹き出させることができる。この方法では図６に矢印７３で示すようなエアーのよどみ、滞留が無いため、接触温度センサ１の受光窓５の汚れ防止はより効果的である。これらのエアーは外部からフレッシュなエアーを流せば、接触温度センサ１自身の冷却効果もあり、温度上昇防止にも効果的である。センサ温度が一定値以上になったときに圧力（流量）を増せば効果的である。
【００５０】
図８ないし図１０は、チューブ７０に対するエアー供給装置の例を示すものである。図８はエアー供給装置を送風ファンで構成した場合を示す断面図、図９は図８の送風ファンの正面図、図１０はエアー供給装置を往復ポンプで構成した場合を示す断面図である。
【００５１】
図８及び９において、送風ファン７５は、ケーシング８１に複数のネジ８２により着脱自在に取り付けられている。ケーシング８１はプリンタの外装カバー８３に複数のネジ８４により着脱自在に取り付けられている。ケーシング８１の先端部にはチューブ７０の他端が接続されている。図８に示す送風ファン７５のファン圧力Ｐ２は、チューブ７０の入口部７６の開口径が小さいため圧力損失が生じ、センサ入口部圧力Ｐがほとんど生じない。つまり汚れ防止効果がない。
【００５２】
これに対し、図１０は送風ファン７５の代わりにエアーポンプである脈動ポンプ９０を用いたものである。脈動ポンプ９０は有底円筒状をした伸縮自在なダイヤフラム７７と、このダイヤフラム７７の開放端を保持する保持部９１と、ダイヤフラム７７の底部に設けられたアマチュア７９を備えている。保持部９１にはチューブ７０の他端が接続され、外気をダイヤフラム７７に取り入れるための弁７８ａと、ダイヤフラム７７内のエアーを非接触温度センサ１に排出するための弁７８ｂとが設けられている。エアーは矢印方向に入出する。この方法で実験したとき、エアー圧力はエアーポンプによるエアー圧力のグラフである図１２のようになり、その圧力Ｐが高いため十分にセンサ内部に供給されることがわかった。図１２において、ｔ１は脈動ポンプ９０の１往復時間で、１往復する間に吐出工程と吸入工程とがあるが、図１２では吐出工程のみを示している。縦軸のＰは圧力である。これにより、脈流ポンプ９０を使用すれば本発明の狙いが達成できることが確認できた。ポンプの駆動手段としては交流駆動と直流駆動がある。
【００５３】
脈動ポンプの駆動手段として、図１０において交流駆動ではアマチュア７９を電磁石にして、図示しないソレノイドに図１１の（ａ）に示すような交流電圧を印加すると、交流周波数と同じ周期でＳ極、Ｎ極が発生し、アマチュア７９がソレノイドに吸着、反発し、矢印方向にダイヤフラム７７が往復動し、エアーが供給される。周波数を変えればポンプ圧力（流量）を変えることができる。このソレノイドへの通電制御は図示しない制御装置から行われる。なお、この制御装置が特許請求の範囲でいう制御手段に対応する。この方法は簡単な構成ででき、たとえば熱帯魚の水槽に使用しているエアーポンプなどと同じ構成である。図１１（ａ）において、縦軸は電圧（Ｖ）、横軸は時間（ｓｅｃ）である。交流は中心に対し、上に＋方向、下に−方向となる。
【００５４】
また脈動ポンプ９０の駆動手段としては、直流駆動も可能である。直流駆動ではアマチュア７９を純鉄などの磁性体で構成し、図示しないソレノイドに図１１（ｂ）に示すような直流電圧を印加すると、図１０の右方向にダイヤフラム７７が引っ張られ、印加を切ると図示しないスプリングで反対向き（左方向）にダイヤフラム７７が動きエアーを吐出する。この逆で吐出する時にソレノイドの力を利用しても良い。なお、図１１（ｂ）において、縦軸は電圧（Ｖ）、横軸は時間（ｓｅｃ）であり、Ｘ軸との交点が０Ｖで、上に＋電圧となる。なお、交流の場合は周波数が５０Ｈｚの場合にｔ１は２０ｍｓとなる。直流の場合には、ｔ１は駆動パルス波形やダイヤフラム７７の戻しスプリング力によって変わるが、１往復時間を２０ｍｓになるように設定すれば交流５０Ｈｚと同じ周期になる。このように直流駆動で流量を変えるには、印加パルス周波数を変えたり、印加電圧を変えたりして容易にコントロールできる。このソレノイドへの通電制御、周波数制御は図示しない制御装置から行われる。なお、この制御装置が特許請求の範囲でいう制御手段に対応する。
【００５５】
図１３は圧力変化を示すグラフである。図１３の（Ａ）は図１２の周波数を２倍にした場合を、（Ｂ）は駆動電圧を下げて圧力を弱めた場合を示している。なお、直流駆動の場合は（Ｂ）のように弱めるには、電圧を変える他、１往復の時間（ｔ１）を延ばすことによっても実施できる。なお、交流駆動の場合は高電圧のため安全性対策で安全装置を考慮する必要があるが、直流の場合には電圧も低くその心配がない。
【００５６】
このようにして脈動ポンプ９０を使用することで十分な圧力を得ることができ、上取り付けでも非接触温度センサ１の開口窓５に汚れが入り込まない。図７の構成でセンサモジュール５３を上取付け（図３のＡの位置）した場合に、４０万枚通紙したときの顕微鏡写真（１００倍）を縮小したものを図１４に示す。汚れがほとんど付かず、これによってどのような取付け位置でも効果のあることが証明された。また、脈動ポンプ９０の駆動であるが、印刷時は汚れが舞うことから上述した方法で圧力を高め、印刷以外の待機中は圧力を低くすることができ、これにより、ポンプの寿命を延ばし、長期的に信頼性を確保できる。なお、印刷時や待機はプリンタの全体の制御を行うＣＰＵなどによって判別することができる。
【００５７】
上述した形態では、温度検知を熱ローラによる定着装置で説明したが、本発明は熱ローラ（定着ローラ）に限定するものではない。今後、急速に伸びて行くカラープリンタ、カラーコピアなどでは、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）でなく軟質ローラ又はベルト（金属ローラ又はベルトの表面にシリコンゴム層）を使用している。この場合、接触センサでは表面がゴムのためにすぐ傷が付きやすい。よって、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。
【００５８】
図１６は熱ローラの代わりにベルトを使用して定着させるベルト定着方式の定着装置を示すもので、定着回転体としてヒータ２０５で加熱される加熱ローラ２０１とテンションローラ２０２間に巻き掛けられたベルト部材としての定着ベルト２０３を用いる場合は、定着ベルト２０３を測定対象として、同定着ベルト２０３からの赤外線を非接触温度センサ１で検知するようにすればよい。これにより熱ローラと同様の効果を持つことが出来る。
【００５９】
更に、冒頭で触れたが、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の消費電力を減らすための有効な省エネ手段である。図１７は本発明を誘導加熱定着装置に応用した場合の一例を示す図である。同図において、３０１は加熱ローラ、３０２は定着ローラ、３０３は加熱ベルト、３０４は加圧ローラ、３０６は誘導加熱装置である。誘導加熱装置３０６は、励磁コイル３０７と、コイルガイド板３０８と、励磁コイルコア３０９、支持部材３１０とから構成されており、従来の誘導加熱装置と同様な動作によって発熱し、ベルト３０３を加熱する。そして、ベルト３０３に非接触温度センサ１と対向させ、ベルト３０３からの赤外線を非接触温度センサ１で検知するようにすることによって、熱ローラの温度を非接触で検知する場合と同様の効果を持つことができる。
【００６０】
上述した形態では、画像形成装置の定着装置の温度検知について説明したが、本発明の非接触温度検知装置は、電子調理器、エアーコンディショナーなど汚れやすい環境における温度検知装置にも適用でき、これにより温度検知の信頼性を向上させることができ、温度上昇対策にも適切に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本実施形態に係る定着装置の加熱ローラと非接触温度検知装置の配置関係を説明するための図である。
【図２】本実施形態に係る非接触温度センサを保持するセンサホルダの分解斜視図である。
【図３】加熱ローラに対する非接触温度センサの配置関係を説明するための図である。
【図４】加熱ローラの上方にセンサモジュールを配置した場合の受光面の汚れを示す図である。
【図５】加熱ローラの横方にセンサモジュールを配置した場合の受光面の汚れを示す図である。
【図６】センサホルダのひさし部からエアーを導入する構成を示す図である。
【図７】センサホルダの胴部からエアーを導入する構成を示す図である。
【図８】送風ファンを使用したエアー供給装置の要部を示す断面図である。
【図９】図８の送風ファンの正面図である。
【図１０】脈動ポンプを使用したエアー供給装置の断面図である。
【図１１】脈動ポンプを駆動する電源の波形を示す波形図で（ａ）は交流電源、（ｂ）は直流電源の場合を示す。
【図１２】脈動ポンプによるエアー圧力を示す波形図である。
【図１３】脈動ポンプによる圧力変化を示す波形図である。
【図１４】脈動ポンプの場合におけるセンサモジュールの受光面の汚れを示す図である。
【図１５】本発明に係る定着装置を備えた画像形成装置の概略構成図である。
【図１６】ベルト定着方式の定着装置の概略構成図である。
【図１７】誘導過熱方式の定着装置の概略構成図である。
【図１８】非接触温度検知センサを備えた従来の定着装置の構成の一例を示す概念図である。
【図１９】図１７の非接触温度センサの外観を示す斜視図である。
【図２０】図１８の非接触温度センサの内部構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６２】
１  非接触温度センサ
２  加熱ローラ
３  ヒータ
４  加圧ローラ
５  開口窓
６  キャンケース
７  窓部材
９  サーモパイル素子
１１  記録紙
１２  トナー像
２１  センサホルダ
２２  胴部
２３  ひさし部
３０  定着装置
７０  チューブ
７２  空隙
７５  送風ファン
９０  脈動ポンプ
１０８  感光体ドラム
１１０  転写装置
１２２  現像装置
２０１，３０１  加熱ローラ
２０３  定着ベルト
３０２  定着ローラ
３０３  加熱ベルト
３０６  誘導加熱装置
【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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【図１９】
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【図２０】
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