(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度検知対象である被測定体の温度を検知する温度検知装置において、
温度検知対象である被測定体の表面近傍に非接触配置される放電管素子と、
前記被測定体の温度を間接的に検知可能とするように放電管素子の周辺温度に依存する特性値を検出する特性値検出手段とを備え、
この特性値検出手段は、放電管素子のうち被測定体側に面していない面から照射される光が検出される光検出器と、この光検出器の検出面手前に設けられて当該検出面への浮遊物の付着が遮られる覆い部材とを有することを特徴とする温度検知装置。
【請求項２】
請求項１記載の温度検知装置において、
覆い部材は、光検出器の検出面に対向配置される放電管素子であり、光検出器の検出面が被測定体の表面と非対向配置されていることを特徴とする温度検知装置。
【請求項３】
請求項１記載の温度検知装置において、
覆い部材は、光検出器の検出面を覆い且つ一部に光入射口を有するガード部材であることを特徴とする温度検知装置。
【請求項４】
請求項１ないし３いずれかに記載の温度検知装置と、
この温度検知装置にて検知された温度情報に基づいて加熱源への通電を制御する温度制御装置とを備えたことを特徴とする温度制御システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被測定体の表面温度を検知する温度検知装置に係り、特に、被測定体の表面温度を非接触で検知する新規な温度検知装置及びこれを用いた温度制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来における温度検知装置としては、被測定体の表面に温度センサを接触配置する所謂接触型温度検知方式と、被測定体に対して温度センサを非接触配置する所謂非接触型温度検知方式とに大別される。
ここで、被測定体として、電子写真技術で適用される定着装置を例に挙げると、この種の定着装置は、例えば図１３に示すように、一対の定着ロール２０１，２０２を有し、少なくとも一方の定着ロール２０１にヒータ２０３を設けると共に、加圧機構２０４にて両定着ロール２０１，２０２を互いに圧接配置し、定着ロール２０１，２０２間でニップ搬送される記録材２０５上の未定着像２０６を熱と圧力とにより定着するものである。
このような定着装置では、ホットオフセット、コールドオフセット等を防ぐような適切な温度で定着を行う必要があり、例えばヒータ２０３の設けられた定着ロール２０１の表面温度を接触型温度センサ２１０又は非接触型温度センサ２１１にて検知し、この検知情報に基づいてヒータ２０３を制御する手法が採用されている。
【０００３】
特に、この種の定着装置においては、定着ニップ域通過時に記録材２０５上の未定着像（トナー画像）２０６に対してどれだけの熱量を与えるかが問題となるため、定着ロール２０１表面上の未定着像（トナー画像）２０６が接触する領域（以下「画像領域」という）、言い換えれば、記録材２０５の通過領域の表面温度を正確に検知することが必要である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような温度検知装置のうち、例えば図１３に仮想線で示す接触型温度センサ２１０を用いた接触型温度検知装置にあっては、図１４（ａ）に示すように、接触型温度センサ２１０と定着ロール２０１表面との摺動抵抗や、接触型温度センサ２１０表面に付着、堆積したトナー、紙粉等により、定着ロール２０１表面に擦過傷２１５が発生し、重大な画像障害が発生する懸念がある。
これに対し、例えば図１３に実線で示す非接触型温度センサ２１１を用いた非接触型温度検知装置にあっては、定着ロール２０１表面に擦過傷２１５が発生する懸念はないが、非接触型温度センサ２１１としては赤外線センサなどが用いられ、定着ロール２０１表面の輻射熱を検知する方式であるため、非接触型温度センサ２１１の検知窓が飛散トナー等２１６によって汚れると、正確な温度測定が困難になってしまうほか、前記温度センサ２１１の検知窓を清掃するために、清掃部材を設けることが必要になるなど装置構成が複雑化する懸念がある。
【０００５】
尚、このような技術的課題は、定着装置の温度検知装置に限られるものではなく、定着装置のような温度検知の要する被測定体にて用いられる温度検知装置全般についても生ずるものである。
本発明は、以上の技術的課題を解決するために為されたものであって、被測定体の損傷を抑え、かつ、被測定体の表面温度を正確に検知することが可能な新方式の温度検知装置及びこれを用いた温度制御システムを提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明者は、放電管素子の温度と放電管内に封入されている水銀(Hg)飽和蒸気圧との関係について調べたところ、例えば図２に示すように、水銀飽和蒸気圧が温度に依存していることを見出し、更に、水銀飽和蒸気圧が変化すると放電状態も変化することから、放電管素子の各種の特性値も変化することを見出した。
そして、本発明者は、放電管素子の特性値の温度依存性に着目すれば、放電管素子を温度検知素子として利用することが可能であるという知見を得た。
【０００７】
本発明の基本的着想は、上述した知見の下に為されたものであって、図１に示すように、温度検知対象である被測定体１の表面近傍に放電管素子２を非接触配置し、この放電管素子２の特性値の温度依存性に基づいて被測定体１の温度を検知する温度検知装置である。
つまり、本発明に係る温度検知装置は、図１に示すように、温度検知対象である被測定体１の温度を検知する温度検知装置において、温度検知対象である被測定体１の表面近傍に非接触配置される放電管素子２と、前記被測定体１の温度を間接的に検知可能とするように放電管素子２の周辺温度に依存する特性値を検出する特性値検出手段３とを備え、この特性値検出手段３が、放電管素子２のうち被測定体１側に面していない面から照射される光が検出される光検出器と、この光検出器の検出面手前に設けられて当該検出面への浮遊物の付着が遮られる覆い部材とを有するものである。
【０００８】
このような技術的手段において、被測定体１は温度検知対象であれば定着装置に限られるものではなく各種のものを含む。
また、放電管素子２の大きさについては特には問わないが、被測定体１の表面温度を検知可能な範囲で小型のものを用いることが好ましい。
更に、放電管素子２の特性値としては、温度依存性を有するものであれば、明るさ、放電電圧（放電開始電圧、放電維持電圧など）、放電電流、放電圧など任意に選定することは可能であるが、本発明では、放電管素子２の特性値として明るさが選定されている。
【０００９】
そして、放電管素子２の特性値が明るさである場合には、特性値検出手段３としては、放電管素子２のうち被測定体１側に面していない面から照射される光が検出される光検出器が用いられ、この光検出器の検出面手前には当該検出面への浮遊物の付着を遮る覆い部材が設けられる。
この覆い部材の代表的態様としては、例えば光検出器の検出面に対向配置される放電管素子２自体を用い、光検出器の検出面が被測定体１の表面と非対向配置されているものが挙げられる。
この態様にあっては、光検出器の検出面を放電管素子２にある程度接近して対向配置するようにすれば、放電管素子２が光検出器の検出面を汚れからガードする機能部材として働くため、光検出器の検出面の汚れを有効に防止することができる。
更に、光検出器の検出面の汚れをより確実に防止するという観点からすれば、光検出器の検出面が被測定体１の表面と非対向配置されている態様が好ましい。
ここで、「非対向配置」という要件は、光検出器の検出面が被測定体１の表面と対向配置する態様では、対流により被測定体１側からの浮遊物が直接的に付着し易いことを回避する趣旨である。
また、光検出器の検出面の汚れを防止する覆い部材の他の態様としては、一部に光入射口を有するガード部材で光検出器の検出面を覆うようにするものが挙げられる。
このガード部材は、対流により被測定体１側からの浮遊物の侵入を防止する作用を奏する。
【００１０】
また、本発明は、温度検知装置に限られるものではなく、これを用いた温度制御システムをも対象とする。
この場合、本発明に係る温度制御システムとしては、図１に示すように、温度検知対象である被測定体１の温度を検知する上述した温度検知装置４と、この温度検知装置４にて検知された温度情報に基づいて加熱源６への通電を制御する温度制御装置５とを備えた態様が挙げられる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
◎実施の形態１
図３（ａ）は本発明に係る温度検知装置の実施の形態１を組み込んだ定着装置示す説明図である。
同図において、定着装置１０の基本的構成は、一対の定着ロール１１，１２を有し、少なくとも一方の定着ロール１１にヒータ１３を設けると共に、加圧機構１４にて両定着ロール１１，１２を互いに圧接配置し、定着ロール１１，１２間でニップ搬送される記録材１５上の未定着像（トナー像）１６を熱と圧力とにより定着するものである。
そして、この定着装置１０には、例えば一方の定着ロール１１の表面温度を検知する温度検知装置２０が付設されている。
【００１２】
本実施の形態において、温度検知装置２０は、図３（ａ）（ｂ）に示すように、定着ロール１１の表面近傍に非接触配置される放電管素子２１と、この放電管素子２１の温度に依存する特性値である明るさを検出する光検出器２５とを備えている。
ここで、放電管素子２１は、定着ロール１１の表面に近接した位置に定着ロール１１の軸方向と平行に配設されており、図４に示すように、その両端を放電管点灯回路２２に接続し、放電管点灯回路２２により点灯せしめられるようになっている。
そして、本実施の形態では、放電管素子２１は、記録材１５上の未定着像１６に直接影響する定着ロール１１の表面温度を制御するために、定着ロール１１のうち記録材１５が通過する領域に対応した領域に対向して配設されている。
【００１３】
また、光検出器２５は放電管素子２１の光照射面に対向した部位に検出面を有するように配設されており、光検出器２５の検出面と放電管素子２１との間のギャップは適宜選定して差し支えないが、光検出器２５の検出面が周辺からの光の影響を極力受けないようにするという観点からすれば、前記ギャップは充分に近接した寸法であることが好ましい。
特に、本実施の形態においては、光検出器２５の検出面２５ａは定着ロール１１の表面に対して非対向配置されており、しかも、前記定着ロール１１の直上空間から外れた位置に配置されており、定着ロール１１からの対流に乗って浮遊トナー等が浮遊し、光検出器２５の検出面２５ａに直接付着する事態を有効に回避するようになっている。
【００１４】
更に、本実施の形態において、温度制御システムは例えば図４のように構築されている。
同図において、符号１７は定着ロール１１のヒータ１３をオンオフする電源回路であり、電源ユニット１７ａとこの電源ユニット１７ａからの電圧供給をオンオフするスイッチング素子１７ｂとを備えている。
また、光検出器２５の出力信号は温度制御装置４０に取り込まれるようになっており、温度制御装置４０は、光検出器２５の検出信号に基づいて放電管素子２１が感知した温度情報を判断し、この温度情報に基づいて定着ロール１１の表面温度を計測するものであり、計測した定着ロール１１の表面温度と目標温度との差に基づく制御信号を作成し、この制御信号に従って電源回路１７のスイッチング素子１７ｂを適宜オンオフさせ、ヒータ１３に必要な電力を供給するようになっている。
【００１５】
次に、本実施の形態に係る温度検知装置及び温度制御システムの作動について説明する。
一般に、定着装置１０による定着工程が行われる前に、温度検知装置２０による温度検知サイクルが行われる。
このとき、温度検知装置２０においては、放電管素子２１は定着ロール１１からの輻射熱により加熱されるため、放電管素子２１内に封入されている水銀飽和蒸気圧が温度によって変化し、これに伴って放電管素子２１からの照射光の明るさが変化する。
ここで、放電管素子２１の周辺温度と放電管素子２１からの照射光の明るさとの関係は例えば図５に示すように変化しており、例えば放電管素子２１の周辺温度の上限温度が６０℃であれば、温度と明るさとの間で一対一に対応していることが理解される。
【００１６】
このような状況において、光検出器２５は放電管素子２１からの照射光を受け、この照射光に対応した光出力信号を温度制御装置４０に出力する。
すると、温度制御装置４０は、光検出器２５の光出力信号に基づいて放電管素子２１の周辺温度を判断し、この温度情報から定着ロール１１の表面温度を算出すると共に、この算出温度と目標温度とを対比することで、定着ロール１１のヒータ１３に対するオンオフ制御を行い、定着ロール１１の表面温度を定着に必要な最適温度に制御する。
【００１７】
このような温度制御システムにおいては、定着装置１０の周辺では対流により浮遊トナー等が浮遊している。
ところが、光検出器２５の検出面２５ａの手前は放電管素子２１で覆われており、しかも、本例では、前記検出面２５ａは定着ロール１１の表面に非対向配置されているため、光検出器２５の検出面２５ａには浮遊トナー等が付着し難いばかりか、光検出器２５の検出面に対向する放電管素子２１部分も逆に光検出器２５で覆われ、しかも、定着ロール１１の表面と非対向配置されているため、当該部分に浮遊トナー等が付着することもほとんどない。
このため、放電管素子２１からの照射光のうち、光検出器２５で検出される光出力レベルが浮遊トナー等で阻害されることはなく、光検出器２５からは放電管素子２１の周辺温度に対応する光出力が正確に検出される。
【００１８】
また、本実施の形態においては、光検出器２５と放電管素子２１との間は単に空間になっているが、光検出器２５の検出面２５ａへの汚れ付着をより確実に防止するという観点からすれば、図６（ａ）に示すように、光検出器２５の検出面２５ａの手前に例えば板状の遮蔽部材２６を設け、この遮蔽部材２６の一部に透光用スリット２６ａを開設するようにしたり、あるいは、図６（ｂ）に示すように、光検出器２５と放電管素子２１との間のスペースを周辺から覆う筒状の遮蔽部材２７を設け、この遮蔽部材２７の通過路２７ａを光路とする等適宜選定することができる。
【００１９】
◎実施の形態２
図７は本発明が適用された定着装置の温度制御システムの実施の形態２を示す。尚、本実施の形態は、実施の形態１と異なる放電管素子の特性値を用いた参考の形態を示す。
同図において、温度制御システムの基本的構成は、実施の形態１と略同様であるが、実施の形態１と異なる温度検知装置２０を用い、この温度検知装置２０からの検知情報に基づいて温度制御するものである。尚、実施の形態１と同様な構成については実施の形態１と同様な符号を付してここではその詳細な説明を省略する。
本実施の形態において、温度検知装置２０は、図７及び図８（ａ）に示すように、定着ロール１１の表面近傍に放電管素子２１を設け、この放電管素子２１の両端には放電電圧が検出せしめられる電圧検出器２８を設けるようにしたものである。
【００２０】
ここで、放電電圧としては、図８（ｂ）に示すように、放電が開始される際の放電開始電圧Ｖsであってもよいし、あるいは、開始された放電が継続して行われる際の放電維持電圧Ｖcであってもよい。
また、放電管素子２１の放電電圧と温度との関係は例えば図９に示すように変化しており、例えば放電管素子２１の周辺温度の上限温度が６０℃あるいはこれを超えるものであるとしても、一対一に対応したものであることが理解される。
【００２１】
従って、本実施の形態にあっても、放電管素子２１の放電電圧を検出することにより、放電管素子２１の周辺温度を検知することが可能になるため、この温度検知装置２０を用いて放電管素子２１の周辺温度を正確に検知し、定着ロール１１の表面温度制御を行うことができる。
【００２２】
◎実施の形態３
図１０は本発明が適用された定着装置の温度制御システムの実施の形態３を示す。尚、本実施の形態は、実施の形態１と異なる放電管素子の特性値を用いた別の参考の形態を示す。
同図において、温度制御システムの基本的構成は、実施の形態２と略同様であるが、実施の形態２と異なる温度検知装置２０を用い、この温度検知装置２０からの検知情報に基づいて温度制御するものである。尚、実施の形態２と同様な構成については実施の形態１と同様な符号を付してここではその詳細な説明を省略する。
本実施の形態において、温度検知装置２０は、温度に依存して変化するパラメータとして放電管素子２１の放電電流に着目したものであり、定着ロール１１の表面近傍に放電管素子２１を設け、この放電管素子２１に流れる放電電流が検出せしめられる電流検出器２９を設けるようにしたものである。
【００２３】
本実施の形態によれば、放電管素子２１の放電電流を検出することにより、放電管素子２１の周辺温度を検知することが可能になるため、この温度検知装置２０を用いて放電管素子２１の周辺温度を正確に検知し、定着ロール１１の表面温度制御を行うことができる。
【００２４】
図１１は本発明が適用された定着装置の温度制御システムの実施の形態４を示す。尚、本実施の形態は、実施の形態１と異なる放電管素子の特性値を用いた更に別の参考の形態を示す。
同図において、温度制御システムの基本的構成は各実施の形態と略同様であるが、各実施の形態と異なる温度検知装置２０を用い、この温度検知装置２０からの検知情報に基づいて温度制御するものである。
本実施の形態に係る温度検知装置２０は、温度に依存して変化するパラメータとして放電管素子２１内に封入された水銀飽和蒸気圧に着目したものであり（例えば図２参照）、定着ロール１１の表面近傍に放電管素子２１を設け、この放電管素子２１内に封入された水銀飽和蒸気圧が検出せしめられる気圧検出器３０を設けるようにしたものである。
【００２５】
本実施の形態によれば、放電管素子２１内に封入された水銀飽和蒸気圧を検出することにより、放電管素子２１の周辺温度を検知することが可能になるため、この温度検知装置２０を用いて放電管素子２１の周辺温度を正確に検知し、定着ロール１１の表面温度制御を行うことができる。
【００２６】
◎実施の形態５
図１２は本発明が適用された定着装置の温度制御システムの実施の形態５を示す。
同図において、温度制御システムは、定着装置１０の定着ロール１１のうち図示外の記録材が通過する領域Ｍに対応した領域に対向して配設される非接触型温度検知装置２０（例えば実施の形態１の放電管素子２１＋光検出器２５を使用）と、前記定着ロール１１のうち図示外の記録材が通過しない領域Ｎに対応した領域に対向して配設される接触型温度検知装置（接触型温度センサ３１：例えばサーミスタなどを使用）とを備え、光検出器２５及び接触型温度センサ３１からの情報に基づいて定着ロール１１の表面の記録材通過部分の温度を計測し、定着ロール１１の表面温度を制御するようにしたものである。
【００２７】
本実施の形態によれば、実施の形態１に比べて、非接触型温度検知装置２０からの温度情報に加えて接触型温度センサ３１からの温度情報を参照することができるため、定着ロール１１の表面の記録材通過部分の温度をより正確に計測することが可能になり、定着ロール１１の表面温度をより高精度に制御することができる。
また、接触型温度センサ３１は定着ロール１１の表面に接触しているため、当該定着ロール１１の表面には擦過傷が生じてしまうが、当該部分は記録材が通過しない領域であるため、定着動作時において画像障害には何等影響しない。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明に係る温度検知装置によれば、被測定体の表面に対して放電管素子を非接触配置し、被測定体表面からの輻射熱の変化を放電管素子の特性値としての明るさに置き換え、この特性値としての明るさに基づいて被測定体の温度を間接的に検知可能とするように、特性値検出手段として、放電管素子のうち被測定体側に面していない面から照射される光が検出される光検出器と、この光検出器の検出面手前に設けられて当該検出面への浮遊物の付着が遮られる覆い部材とを有する態様にしたので、被測定体の表面に温度センサを接触させる必要はなく、しかも、被測定体周りで浮遊物が対流して放電管素子に付着しようとしても、放電管素子の特性値としての明るさに直接影響を与えることもない。
このため、被測定体の表面を損傷させる懸念は全くなく、しかも、被測定体周りで対流する浮遊物が温度検知に直接悪影響を与える懸念もないため、被測定体の損傷を抑え、かつ、被測定体の表面温度を正確に検知することができる。
更に、本発明に係る温度制御システムによれば、放電管素子が利用された温度検知装置を用い、この温度検知装置からの温度情報に基づいて被測定体の温度制御を行うようにしているので、被測定体の表面温度を正確に検知することが可能になり、その分、被測定体の損傷を抑え、かつ、被測定体の温度制御を正確に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る温度検知装置及びこれを用いた温度制御システムの概要を示す説明図である。
【図２】  放電管素子の温度特性例を示す説明図である。
【図３】  （ａ）は本発明が適用された温度検知装置の実施の形態１が組み込まれた定着装置の全体構成を示す説明図、（ｂ）は温度検知装置の概要を示す説明図である。
【図４】  実施の形態１で用いられる温度制御システムを示す説明図である。
【図５】  放電管素子の温度と明るさ相対値との関係を示すグラフ図である。
【図６】  （ａ）（ｂ）は実施の形態１に係る温度検知装置の変形形態を示す説明図である。
【図７】  実施の形態２に係る温度制御システムを示す説明図である。
【図８】  （ａ）は実施の形態２で用いられる温度検知装置の概要を示す説明図、（ｂ）は放電管素子の特性値としての放電電圧についての説明図である。
【図９】  放電管素子の温度と放電電圧相対値との関係を示すグラフ図である。
【図１０】  実施の形態３に係る温度制御システムを示す説明図である。
【図１１】  実施の形態４に係る温度制御システムを示す説明図である。
【図１２】  実施の形態５に係る温度制御システムを示す説明図である。
【図１３】  従来における定着装置の温度検知装置を示す説明図である。
【図１４】  （ａ）（ｂ）は従来における温度検知装置の弊害について示す説明図である。
【符号の説明】
１…被測定体，２…放電管素子，３…特性値検出手段，４…温度検知装置，５…温度制御装置，６…加熱源
【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】
0003925612.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0003925612.tif 000011
【図１１】
0003925612.tif 000012
【図１２】
0003925612.tif 000013
【図１３】
0003925612.tif 000014
【図１４】
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