JP2005024440A

JP2005024440A - Noncontact temperature detecting apparatus

Info

Publication number: JP2005024440A
Application number: JP2003191649A
Authority: JP
Inventors: Chuji Ishikawa; 忠二石川; Sunao Miyatake; 直宮武; Kazuharu Oike; 一春大池; Toshiaki Hinokigaya; 敏明桧ケ谷; Tomohiro Kataoka; 朋宏片岡; Kenji Shinohara; 賢二篠原; Yoritsugu Hiraishi; 順嗣平石; Yuji Yoshimura; 雄二吉村; Takao Yamauchi; 崇生山内
Original assignee: Omron Corp; Ricoh Co Ltd; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp; Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-07-04
Filing date: 2003-07-04
Publication date: 2005-01-27

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a noncontact temperature detecting apparatus capable of acquiring correct temperatures even in the case that stains adhere to a section on which infrared rays are incident. <P>SOLUTION: The noncontact temperature detecting apparatus is constituted so as to correctly detect the temperature of a first measurement surface 9 detected by a first noncontact temperature sensor 3 by a noncontact temperature sensor 11. The temperature detecting apparatus corrects temperatures detected by a second noncontact temperature sensor 4 on the basis of deviations of temperatures detected by the sensors 3 and 11. The second noncontact temperature sensor 4 detects the temperature of a second measurement surface 10 to be measured. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば複写機などに内蔵される熱定着装置に用いられる非接触式温度検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複写機などに使用され、記録紙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熱定着装置がある。熱ローラ方式の定着装置を図６に示す。
【０００３】
図６に示すように、熱ローラ方式の定着装置１００は、ヒータ１０１を内蔵した加熱ローラ１０２と、この加熱ローラ１０２に圧接する加圧ローラ１０３とを備える。そして、加熱ローラ１０２と加圧ローラ１０３とで表面にトナー像が形成された記録紙１０４を挟持搬送する。このときのトナー像に対する加熱と加圧によりトナー像が記録紙１０４に融着し定着される。
【０００４】
このような定着装置１００では、トナー像に対する加熱を最適にするために、加熱ローラ１０２の表面温度を検知し、その温度検知に基づいてヒータ１０１の温度制御を行い加熱ローラ１０２の表面温度を一定範囲に維持するようにしている。
【０００５】
温度検知の方法の一つに接触式がある。接触式温度検知では、一般的にサーミスタ（図示せず）を加熱ローラ１０２の表面に接触させて、加熱ローラ１０２の表面の温度を検知する。しかしながら、サーミスタを加熱ローラ１０２に接触させるが故に、サーミスタで加熱ローラ１０２の表面を傷付けてしまうおそれがあり、加熱ローラ１０２に傷が付いた場合は、加熱ローラ１０２交換又は定着装置１００交換になり、多額の交換費用が必要となってしまっていた。更に、サーミスタは定着装置１００に一体に取り付けられているので、定着装置１００を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いものではなかった。
【０００６】
また、サーミスタは応答性が悪く、精密な制御を行うことが困難であった。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１００が求められている。よって、温度応答性の良い検知手段が求められている。以上は熱ロ−ラ方式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にも言える。ベルト定着は加熱ローラ１０２の立上り時間を短縮するために、ロ−ラの熱容量を減らすための一つの手段である。誘導加熱定着方式は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。
【０００７】
温度応答性の良い検知手段として、図６に示すようなサーモパイル１１１などを使用した非接触式温度センサ１１０を用いての非接触式温度検知が以前から提案されている（例えば、特許文献１ないし９参照）。
【０００８】
今までは、サーモパイル１１１、制御回路などのコスト高や、経時的に汚れ等が入射面に付着し検知精度が低下する、などの理由でそのようなセンサ１１０は商品化されていなかった。しかし最近では、再び非接触式の温度検知が要望されるようになってきた。つまり、カラープリンタ／複写機などが急速に普及してきたが、現在のカラー機はロ−ラ及びベルト表面がシリコンゴムであり、高価で傷がつきやすいため、接触式温度検知によって生じるロ−ラ傷による交換コストが非常に高くなってきたことによる。
【０００９】
ここで、図７は非接触式温度センサ１１０を示す外観斜視図、図８は非接触式温度センサ１１０の内部構造を概略的に示す断面図である。
【００１０】
図７及び図８に示すように、非接触式温度センサ１１０は、赤外線吸収部としてのサーモパイル１１１が台座１１２に取り付けられている。そして、サーモパイル１１１を覆うようにキャンケース１１３が台座１１２に取り付けられている。このキャンケース１１３には、赤外線を受け入れる開口部である入射窓１１４が形成されている。入射窓１１４には赤外線が透過可能な窓部材１１５が取り付けられて入射窓１１４を遮蔽している。非接触式温度センサ１１０には、検知した温度情報を出力する端子１１６が設けられている。
【００１１】
このような構造では、加熱ローラ１０２から放射される赤外線が、非接触式温度センサ１１０の入射窓１１４、窓部材１１５を通してサーモパイル１１１に照射され、これに伴い、受光した赤外線に応じた電気信号が出力され、端子１１６を通して外部に電圧として取り出せるようになっている。そして、定着装置１００ではこの非接触式温度センサ１１０の温度検知出力によってヒータ１０１を制御し、前述したように加熱ローラ１０２の表面温度を一定範囲に維持するようになっている。
【００１２】
【特許文献１】
特開昭６０−１３４２７１号公報
【特許文献２】
特開２００１−３４１０９公報
【特許文献３】
特許第３２１４０００号公報
【特許文献４】
特開２０００−２５９０３４公報
【特許文献５】
特開平１１−１５３９２３号公報
【特許文献６】
特開平０９−２１２０３３号公報
【特許文献７】
特開平０７−０７７８９２号公報
【特許文献８】
特開平０７−０７７８９１号公報
【特許文献９】
特開平０７−０７７８８８号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、複写機、プリンタなどではオフセット画像の発生を防止するために加熱ローラ１０２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（ガス化）して機内を浮遊する。また、プリント、コピー時は機械内の浮遊トナー等がファンによって撹拌されている。
【００１４】
これら、オイル、ワックス、浮遊トナーが長期使用によって非接触式温度センサ１１０の窓部材１１５の表面に付着し、付着した付着物によってサーモパイル１１１への赤外線入射光量が変化し、サーモパイル１１１の出力が変化するという現象が生じてくる。これによって、実際の温度測定対象である加熱ローラ１０２の温度よりも高く、あるいは低く温度検知をしてしまう。これにより、加熱ローラ１０２の制御温度が目標値よりも低く、あるいは高くなり、異常画像が発生することが問題になる。
【００１５】
上記現象をもう少し詳しく述べると、我々の実験では、汚れの初期においては、サーモパイル１１１の出力が増加することが分かっている。これは、ワックス等の汚れが非常に薄く付いた時、ワックス表面の微細凹凸によって、視野角外からも赤外線を拾って、出力が上昇するものと考えられる。さらに汚れが付着すると、今度は汚れに赤外線が吸収されてサーモパイル１１１の出力が減少し始める。
【００１６】
たとえば１８０℃を定着温度とし、それに相当するＶｏｕｔが２Ｖとしたとき、温度測定対象である加熱ローラ１０２の温度が１８０℃であったにも係わらず、初期汚れによって２．２Ｖに出力が上がったとする。つまり、検知温度が０．２Ｖ高くなり、２Ｖに戻そうと制御が働き、結果として１６０℃近くで定着制御することになる。この汚れを放置しておくと、やがてはＶｏｕｔが低下し始め、１８０℃の温度測定対象の温度に対し、ついには１．８Ｖになったとする。すると、２Ｖに戻そうとする制御によって、温度測定対象の温度が上げられ、結果として、２００℃近くで定着制御することになる。
【００１７】
本発明の目的は、赤外線が入射する部位に汚れが付着した場合でも正確な温度を得ることができる非接触式温度検知装置を得ることである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、温度測定対象から放射される赤外線を受光して温度測定対象の表面温度を非接触状態で検知する非接触式温度検知装置において、表面温度が既知である第１の領域の表面温度を検知する第１の非接触式温度センサと、温度測定対象である第２の領域の表面温度を検知する第２の非接触式温度センサと、前記第１の非接触式温度センサが検知した前記第１の領域の表面温度と前記第１の領域の既知の表面温度とのずれに基づいて前記第２の非接触式温度センサが検知する温度を補正する補正手段と、を備える。
【００１９】
ここで、第１及び第２の非接触式温度センサはそれぞれ単一であっても良いし、複数であっても良い。
【００２０】
したがって、第１及び第２の非接触式温度センサへ到る赤外線が入射する部位の環境を略同一とすることで、例えば、第１及び第２の非接触式温度センサへの赤外線が入射する部位に汚れが付着してそれらが検知する温度に誤差が生じても、第１の非接触式温度センサが検知した第１の領域の表面温度と第１の領域の既知の表面温度とのずれに基づいて第２の非接触式温度センサが検知する温度が補正され、温度測定対象の第２の領域の正確な表面温度が得られる。
【００２１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の非接触式温度検知装置において、前記第１の領域に接触して設けられ前記第１の領域の温度を接触状態で検知して前記第１の領域の温度を既知にする接触式温度センサを備える。
【００２２】
したがって、確実に第１の領域の正確な温度を得ることが可能である。
【００２３】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の非接触式温度検知装置において、前記接触式温度センサは、前記第１の非接触式温度センサの赤外線検知域内の前記第１の領域に接触している。
【００２４】
したがって、第１の非接触式温度センサと接触式温度センサとの温度検知部位が一致するので、より高精度な補正が可能となる。
【００２５】
請求項４記載の発明は、請求項１，２又は３記載の非接触式温度検知装置において、前記第１の領域の表面性状と前記第２の領域の表面性状とは、略同じである。
【００２６】
したがって、測定領域の放射率が略同じになり、温度測定精度が向上する。
【００２７】
請求項５記載の発明は、請求項１，２，３又は４記載の非接触式温度検知装置において、前記第１及び第２の非接触式温度センサを内蔵する単一のパッケージを備える。
【００２８】
したがって、非接触式温度検知装置の構造が簡素となる。
【００２９】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の非接触式温度検知装置において、前記パッケージに形成され前記非接触式温度センサに到達する赤外線が通過する開口部と、赤外線が透過し前記開口部を遮蔽する遮蔽部材と、を備える。
【００３０】
したがって、異物がパッケージ内部に侵入するのが防止され、これにより、パッケージ内部が汚れるのが防止される。
【００３１】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の非接触式温度検知装置において、前記遮蔽部材は、前記第１の領域から放射され前記第１の非接触式温度センサに到達する赤外線と前記第２の領域から放射され前記第２の非接触式温度センサに到達する赤外線とが通過する単一のレンズである。
【００３２】
したがって、第１及び第２の非接触式温度センサの設置環境は同一となり、かつ、第１及び第２の非接触式温度センサが受光する赤外線はパッケージに設けられた単一のレンズを介してパッケージの外側から内側へ入射するので、第１及び第２の非接触式温度センサへ到る赤外線が入射する部位の環境が同一となり、これにより、補正の精度が向上し、温度測定対象の表面温度をより正確に計測することが可能となる。また、レンズが単一であるので、非接触式温度検知装置の構造が簡素となる。
【００３３】
請求項８記載の発明は、請求項７記載の非接触式温度検知装置において、前記レンズは、凸レンズである。
【００３４】
したがって、第１及び第２の領域が離れた位置にある場合でもそれらが放射する赤外線を近い位置に結合させることが可能であり、これにより、第１及び第２の非接触式温度センサを近接して設けることができ、パッケージの小型化が可能である。
【００３５】
【発明の実施の形態】
本発明の第一の実施の形態を図１ないし図４に基づいて説明する。ここで、図１は、本実施の形態の非接触式温度検知装置を概略的に示す断面図である。
【００３６】
図１に示すように、非接触式温度検知装置１は、台座２に取り付けられた第１及び第２の非接触式温度センサ３，４を備えている。台座２には、第１及び第２の非接触式温度センサ３，４を覆うようにキャンケース５が取り付けられている。このキャンケース５と台座２とにより第１及び第２の非接触式温度センサ３，４を内部に収納するパッケージ６が形成されている。
【００３７】
キャンケース５には、赤外線が入射する開口部である入射窓７が形成されている。入射窓７には、赤外線が透過可能な遮蔽部材である凸レンズ８が取り付けられ、この凸レンズ８により入射窓７が遮蔽されてパッケージ６の内部が密閉される。凸レンズ８は、例えば、シリコンウエハにより形成されている。そして、第１の領域である第１測定面９（基準温度測定面）から放射され入射窓７を通過してパッケージ６内に入射した赤外線は、凸レンズ８により、第１の非接触式温度センサ３に到達する。また、第２の領域である温度測定対象の第２測定面１０から放射されて入射窓７を通過してパッケージ６内に入射した赤外線は、凸レンズ８により、第２の非接触式温度センサ４に到達する。ここで、第１測定面９の表面性は、温度測定対象物である第２測定面１０の表面性状と略同じに設定する。
【００３８】
第１及び第２の非接触式温度センサ３，４は、同じ構成であり、赤外線を受光して受光した赤外線の量に応じて電圧を出力するサーモパイル３ａ，４ａ（図２参照）、及び、このサーモパイル３ａ，４ａに近接して設けられた温度補償用のサーミスタ３ｂ，４ｂ（図２参照）などから構成されている。サーモパイル３ａ，４ａでは、詳しくは、赤外線を受光した黒体（赤外線吸収体）の温度が上がり、この黒体の周りに形成された熱電対が温度に応じた起電力を発生し、これにより電圧が出力される。サーモパイル３ａ，４ａは、環境温度依存性が強く、サーモパイル３ａ，４ａ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。そこで、一般的に、温度測定対象物の温度は以下の式から求められる。
【００３９】
Ｖｏｕｔ＝Ａ×（Ｔｂ^４−Ｔｓ^４）
Ｖｏｕｔ：サーモパイル出力電圧
Ａ：比例定数
Ｔｂ：温度測定対象の温度（Ｋ）
Ｔｓ：サーモパイル温度（Ｋ）
サーモパイル３ａ，４ａの温度はサーミスタ３ｂ，４ｂにより検知される。
【００４０】
第１測定面９には、接触式温度センサ１１が接触状態で取り付けられている。詳しくは、接触式温度センサ１１は、第１測定面９における第１の非接触式温度センサ３の赤外線検知域内に接触している。これにより、第１の非接触式温度センサ３と接触式温度センサ１１との温度検知部位が一致する。接触式温度センサ１１としてはサーミスタを例示することができる。接触式温度センサ１１は、接触状態で第１測定面９の表面温度を検知する。このように接触式温度センサ１１は、接触状態で温度を検知するので、周囲の環境に影響されることなく、第１測定面９の正確な温度を検知することができる。
【００４１】
このような非接触式温度検知装置１の電装系は図２に示すように構成されている。非接触式温度検知装置１は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）１２、コンピュータプログラムを格納するＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）１３、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）１４等で構成されるマイコン１５を保有している。
【００４２】
このマイコン１５には、第１及び第２の非接触式温度センサ３，４、接触式温度センサ１１が接続されており、マイコン１５には、これらのセンサ３，４，１１からの出力が入力される。
【００４３】
次に、第２の非接触式温度センサ３，４が検知する温度測定対象の表面温度の補正について説明する。概略的には、第１の非接触式温度センサ３の第１測定面９に対する温度検知誤差から第２の非接触式温度センサ４の第２測定面１０に対す検知温度を補正する。
【００４４】
ここで、サーモパイル４ａの出力異常（例えば、入射窓７の汚れなど）により発生する第２の非接触式温度センサ４の出力誤差はサーモパイル４ａ出力（第２の非接触式温度センサ４出力−サーミスタ４ｂ出力）に略比例する。そこで、第１の非接触式温度センサ３の第１測定面９に対する出力誤差から第２の非接触式温度センサ４の第２測定面１０に対する出力を補正するには、第１測定面９と第２測定面１０とのサーモパイル３ａ，４ａ出力の比率に応じて誤差から補正値を計算する必要がある。
【００４５】
以下、ＣＰＵ１２がコンピュータプログラムに基づいて実行する検知温度補正処理を図３に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００４６】
まず、各温度センサ３，４，１１、及び、サーミスタ３ｂ，４ｂの検知温度を取得する（ステップＳ１）。
【００４７】
ここで、各温度センサ３，４，１１の検知温度を以下のように示すこととする。
＜第１測定面関係＞
接触式温度センサ１１の第１測定面９の検知温度（接触式温度センサ１１出力の温度換算値）：Ｔｏ
第１の非接触式温度センサ３の第１測定面９の検知温度（第１の非接触式温度センサ３出力の温度換算値）：Ｔｘ１
第１の非接触式温度センサ３の第１測定面９測定時のサーミスタ３ｂの検知温度（サーミスタ３ｂ出力の温度換算値）：Ｔａ１
＜第２測定面関係＞
第２の非接触式温度センサ４の第２測定面１０の検知温度（第２の非接触式温度センサ４出力の温度換算値）：Ｔｘ２
第２の非接触式温度センサ４の第２測定面１０測定時のサーミスタ４ｂの検知温度（サーミスタ４ｂ出力の温度換算値）：Ｔａ２
【００４８】
次に、サーモパイル３ａ，４ａに関する誤差補正係数Ｄを算出する（ステップＳ２）。誤差補正係数Ｄは、第１の非接触式温度センサ３の出力誤差（Ｔｘ１−Ｔｏ）と、第１測定面９を測定したときの第１の非接触式温度センサ３のサーモパイル３ａ出力（Ｔｘ１−Ｔａ１）とから次のように求まる。
Ｄ＝（Ｔｘ１−Ｔｏ）／（Ｔｘ１−Ｔａ１）
これは、サーモパイル３ａ，４ａ出力１℃あたりの測定誤差に対するものである。
【００４９】
この誤差補正係数Ｄを用いて第２の非接触式温度センサ４のサーモパイル４ａ出力の補正量Ｔｖを求める（ステップＳ３）。ここで、第２の非接触式温度センサ４のサーモパイル４ａ出力はＴｘ２−Ｔａ２であり、これから
Ｔｖ＝Ｄ（Ｔｘ２−Ｔａ２）
となる。ここで、表１に各温度センサ３，４，１１の検知温度例を示す。
【００５０】
【表１】

【００５１】
このような検知温度の場合は、
Ｔｖ＝Ｄ（Ｔｘ２−Ｔａ２）＝６／４０×６０＝９℃
となる。
【００５２】
次に、この補正量Ｔｖを用いて第２の非接触式温度センサ４による第２測定面１０の検知温度の補正を行う（ステップＳ４）。すなわち、補正後の温度Ｔｘ´は、
Ｔｘ´＝Ｔｘ２＋Ｔｖ
となる。表１の例では、
Ｔｘ´＝Ｔｘ２＋Ｔｖ＝１７０＋９＝１７９℃
となる。ここで、ステップＳ２〜Ｓ４により補正手段の機能が実行される。
【００５３】
なお、非接触式温度検知装置１の初期誤差の補正としては、非接触式温度検知装置１が設置された初期状態（非接触式温度検知装置１が汚れておらずサーモパイル３ａ，４ａ出力が正常な状態）での第１の非接触式温度センサ３出力と、接触式温度センサ１１出力との誤差が０となるようにオフセット補正する。
【００５４】
次に、この非接触式温度検知装置１が画像形成装置（図示せず）において使用された場合の形態を図４に示すフローチャートに基づいて説明する。画像形成装置としては複写機、プリンタ、ファクシミリなどを例示することができる。画像形成装置は従来と同じ構成のものであり詳しい説明は省略するが、電子写真方式で用紙にトナー像を形成し、そのトナー像を定着装置によって加熱・加圧し定着させるものである。このような画像形成装置において非接触式温度検知装置１は定着装置の加熱ローラの温度を検知するために取り付けられる。ここで、マイコン１５は、画像形成装置全体の制御を司るものとする。マイコン１５のＲＡＭ１４には、誤差補正係数Ｄが記憶されている。この誤差補正係数の初期値は「０」に設定されている。
【００５５】
図４に示すように、ＣＰＵ１２は、電源ＯＮに伴う電源ＯＮ処理を実行する（ステップＳ１１）。その後、規定時間待機し（ステップＳ１２）てから、接触式温度センサ１１による第１測定面９の検知温度Ｔｏを取得する（ステップＳ１３）。電源投入後に規定時間待機する理由は、加熱ローラ周辺の温度が安定するのを待つためであり、また、センサと測定面との温度差が大きくなるのを待つためである。
【００５６】
次に、第１の非接触式温度センサ３による第１測定面９の検知温度と、サーミスタ３ｂの検知温度Ｔａ１とを取得し（ステップＳ１４）、それらから誤差補正係数Ｄ´を算出する（ステップＳ１５）。
【００５７】
算出した誤差補正係数Ｄ´とＲＡＭ１４に記憶されている誤差補正係数Ｄとの差が既定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１６）。それらの差が既定値以上であると判断した場合には（ステップＳ１６のＹ）、ＲＡＭ１４に記憶されている誤差補正係数Ｄの値をＤ´に変更し（ステップＳ１７）、ステップＳ１８に進む。一方、それらの値が既定値以上でない場合にはステップＳ１８に進む。
【００５８】
ステップＳ１８では、電源ＯＦＦがされたか否かを判断し、電源ＯＦＦがされていない場合には（ステップＳ１８のＮ）、ステップＳ１２に戻る。電源ＯＦＦがされた場合には（ステップＳ１８のＹ）、処理を終了する。
【００５９】
また、ステップＳ１１で電源ＯＮ処理を実行した後、ステップＳ１２の処理と並行してステップＳ１９の処理も実行する。ステップＳ１９では、第２の非接触式温度センサ４が常時検知している第２測定面１０の検知温度を取得して、その検知温度をＲＡＭ１４に記憶されている誤差補正係数Ｄに基づいて補正する。そしてステップＳ１８に進む。
【００６０】
このような温度検知に基づき定着装置の加圧ローラの温度の制御がなされる。
【００６１】
以上説明したように、本実施の形態の非接触式温度検知装置１は、第１及び第２の非接触式温度センサ３，４への赤外線が入射する部位である凸レンズ８に汚れが付着してそれらが検知する温度に誤差が生じても、第１の非接触式温度センサ３が検知した第１測定面９の表面温度と接触式温度センサ１１が検知した第１測定面９の表面温度とのずれに基づいて第２の非接触式温度センサ４が検知する第２測定面１０の温度が補正されるので、温度測定対象物である第２測定面１０の正確な表面温度を得ることができる。
【００６２】
このように温度測定対象物の正確な表面温度を得ることができるので、画像形成装置などにおいて、長期にわたって、高精度な温度制御が可能となる。
【００６３】
また、接触式温度センサ１１の温度検知部位と、第１の非接触式温度センサ３の温度検知部位とが一致しているので、より高精度な補正を行うことができる。
【００６４】
また、第１測定面９の表面性状と第２測定面１０の表面性状とが略同じであることにより、測定領域の放射率が略同じになるので、温度測定精度を向上させることができる。
【００６５】
また、第１及び第２の非接触式温度センサ３，４が単一のパッケージ６に内蔵されているので、各々を別々のパッケージに内蔵するのに比べて、非接触式温度検知装置１の構造を簡素にすることができる。
【００６６】
また、パッケージ６の入射窓７が凸レンズ８により遮蔽されているので、異物がパッケージ６内部に侵入するのを防止することができ、これにより、パッケージ６内部が汚れるのを防止することができる。
【００６７】
また、第１及び第２の非接触式温度センサ３，４は単一のパッケージ６に内蔵されているので設置環境が同一となり、かつ、第１及び第２の非接触式温度センサ３，４が受光する赤外線はパッケージ６に設けられた単一の凸レンズ８を介してパッケージ６の外側から内側へ入射するので、第１及び第２の非接触式温度センサ３，４へ到る赤外線が入射する非接触式温度検知装置１の各部の環境が同一となり、これにより、補正の精度が向上し、温度測定対象の表面温度をより正確に計測することができる。また、凸レンズ８が単一であるので、非接触式温度検知装置１の構造を簡素にすることができる。
【００６８】
また、凸レンズ８は、第１測定面９及び第２測定面１０が離れた位置にある場合でもそれらが放射する赤外線を近い位置に結合させることが可能であり、これにより、第１及び第２の非接触式温度センサ３，４を近接して設けることができ、パッケージ６を小型化することができる。
【００６９】
なお、非接触式温度検知装置１の使用例として画像形成装置の例を説明したが、非接触式温度検知装置１は様々な温度検知に使用することができる。特に、電子調理器、エアーコンディショナーなど装置内が汚れやすい装置に内蔵されることにより本実施の形態の非接触式温度検知装置１の効果が発揮される。
【００７０】
また、本実施の形態では、遮蔽部材として凸レンズ８を採用した例を説明したが、遮蔽部材はこれに限るものではなく、例えば、非球面レンズやフレネルレンズなどであっても良い。
【００７１】
次に、本発明の第二の実施の形態を図５に基づいて説明する。なお、第一の実施の形態と同じ部分は同一符号で示し説明も省略する。ここで、図５は本実施の形態の非接触式温度センサ３，４を概略的に示す断面図である。
【００７２】
本実施の形態の非接触式温度検知装置１のキャンケース５には、図５に示すように、赤外線が入射する開口部である入射窓２１，２２が第１及び第２非接触式温度センサ３，４毎に形成されている。
【００７３】
シリコンウエハ製であって赤外線が透過可能な単一の平板状の遮蔽板２３がそれらの入射窓２１，２２を遮蔽するように取り付けられている。そして、第１測定面９（基準温度測定面）から放射され入射窓２１からパッケージ６内に入射した赤外線は、遮蔽板２３を通過して第１の非接触式温度センサ３に到達する。また、温度測定対象の第２測定面１０から放射され入射窓７からパッケージ６内に入射した赤外線は、遮蔽板２３を通過して第２の非接触式温度センサ４に到達する。
【００７４】
このような構成により、平板状の遮蔽板２３は凸レンズ８よりも安価であるので、非接触式温度センサ３，４を安価にすることができる。
【００７５】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、温度測定対象から放射される赤外線を受光して温度測定対象の表面温度を非接触状態で検知する非接触式温度検知装置において、表面温度が既知である第１の領域の表面温度を検知する第１の非接触式温度センサと、温度測定対象である第２の領域の表面温度を検知する第２の非接触式温度センサと、前記第１の非接触式温度センサが検知した前記第１の領域の表面温度と前記第１の領域の既知の表面温度とのずれに基づいて前記第２の非接触式温度センサが検知する温度を補正する補正手段と、を備えることにより、第１及び第２の非接触式温度センサへ到る赤外線が入射する部位の環境が略同一となるように非接触式温度検知装置を設置することで、例えば、第１及び第２の非接触式温度センサへの赤外線が入射する部位に汚れが付着してそれらが検知する温度に誤差が生じても、第１の非接触式温度センサが検知した第１の領域の表面温度と第１の領域の既知の表面温度とのずれに基づいて第２の非接触式温度センサが検知する温度が補正されるので、温度測定対象の第２の領域の正確な表面温度を得ることができる。
【００７６】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の非接触式温度検知装置において、前記第１の領域に接触して設けられ前記第１の領域の温度を接触状態で検知して前記第１の領域の温度を既知にする接触式温度センサを備えることにより、確実に第１の領域の正確な温度を得ることができる。
【００７７】
請求項３記載の発明によれば、請求項２記載の非接触式温度検知装置において、前記接触式温度センサは、前記第１の非接触式温度センサの赤外線検知域内の前記第１の領域に接触していることにより、第１の非接触式温度センサと接触式温度センサとの温度検知部位が一致するので、より高精度な補正ができる。
【００７８】
請求項４記載の発明によれば、請求項１，２又は３記載の非接触式温度検知装置において、前記第１の領域の表面性状と前記第２の領域の表面性状とは、略同じであることにより、測定領域の放射率が略同じになるので、温度測定精度を向上させることができる。
【００７９】
請求項５記載の発明によれば、請求項１，２，３又は４記載の非接触式温度検知装置において、前記第１及び第２の非接触式温度センサを内蔵する単一のパッケージを備えることにより、非接触式温度検知装置の構造を簡素にすることができる。
【００８０】
請求項６記載の発明によれば、請求項５記載の非接触式温度検知装置において、前記パッケージに形成され前記非接触式温度センサに到達する赤外線が通過する開口部と、赤外線が透過し前記開口部を遮蔽する遮蔽部材と、を備えることにより、異物がパッケージ内部に侵入するのを防止することができ、これにより、パッケージ内部が汚れるのを防止することができる。
【００８１】
請求項７記載の発明によれば、請求項６記載の非接触式温度検知装置において、前記遮蔽部材は、前記第１の領域から放射され前記第１の非接触式温度センサに到達する赤外線と前記第２の領域から放射され前記第２の非接触式温度センサに到達する赤外線とが通過する単一のレンズであることにより、第１及び第２の非接触式温度センサの設置環境は同一となり、かつ、第１及び第２の非接触式温度センサが受光する赤外線はパッケージに設けられた単一のレンズを介してパッケージの外側から内側へ入射するので、第１及び第２の非接触式温度センサへ到る赤外線が入射する部位の環境が同一となり、これにより、補正の精度が向上し、温度測定対象の表面温度をより正確に計測することができる。また、レンズが単一であるので、非接触式温度検知装置の構造を簡素にすることができる。
【００８２】
請求項８記載の発明によれば、請求項７記載の非接触式温度検知装置において、前記レンズは、凸レンズであることにより、第１及び第２の領域が離れた位置にある場合でもそれらが放射する赤外線を近い位置に結合させることが可能であり、これにより、第１及び第２の非接触式温度センサを近接して設けることができ、パッケージを小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態の非接触式温度検知装置を概略的に示す断面図である。
【図２】非接触式温度センサの電気的接続を示すブロック図である。
【図３】検知温度補正処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】画像形成装置での検知温度補正処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】本発明の第二の実施の形態の非接触式温度センサを概略的に示す断面図である。
【図６】従来の定着装置を示す断面図である。
【図７】従来の非接触式温度センサを示す斜視図である。
【図８】その断面図である。
【符号の説明】
１非接触式温度検知装置
３第１の非接触式温度センサ
４第２の非接触式温度センサ
６パッケージ
７入射窓（開口部）
８凸レンズ（レンズ、遮蔽部材）
９第１測定面（第１の領域）
１０第２測定面（第２の領域）
１１接触式温度センサ
２３遮蔽板（遮蔽部材）
Ｓ２〜Ｓ４補正手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a non-contact temperature detecting device used for a thermal fixing device built in, for example, a copying machine.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, there is a thermal fixing device that is used in a copying machine or the like and is used to fix image information formed as a toner image on a recording paper to the sheet. A heat roller type fixing device is shown in FIG.
[0003]
As shown in FIG. 6, the heat roller type fixing device 100 includes a heating roller 102 having a built-in heater 101, and a pressure roller 103 in pressure contact with the heating roller 102. Then, the recording paper 104 on which the toner image is formed is sandwiched and conveyed by the heating roller 102 and the pressure roller 103. At this time, the toner image is fused and fixed to the recording paper 104 by heating and pressurizing the toner image.
[0004]
In such a fixing device 100, in order to optimize the heating of the toner image, the surface temperature of the heating roller 102 is detected, and the temperature of the heater 101 is controlled based on the temperature detection, so that the surface temperature of the heating roller 102 is kept constant. Try to keep in range.
[0005]
One of the temperature detection methods is a contact type. In the contact temperature detection, a thermistor (not shown) is generally brought into contact with the surface of the heating roller 102 to detect the temperature of the surface of the heating roller 102. However, since the thermistor is brought into contact with the heating roller 102, the thermistor may damage the surface of the heating roller 102. If the heating roller 102 is damaged, the heating roller 102 or the fixing device 100 must be replaced. , A large replacement cost was required. Further, since the thermistor is integrally attached to the fixing device 100, when the fixing device 100 is discarded, the thermistor is also discarded at the same time, which is not preferable in terms of cost and resource saving.
[0006]
Further, the thermistor has poor responsiveness and it is difficult to perform precise control. Recently, there is a demand for a fixing device 100 that saves power during standby for energy saving and starts up at high speed only during use. Therefore, a detection means with good temperature responsiveness is required. The above is not limited to the thermal roller method, but can be applied to the heating belt fixing method and the induction heating fixing method which have been rapidly spread recently. Belt fixing is one means for reducing the heat capacity of the roller in order to shorten the rise time of the heating roller 102. The induction heating fixing method is an effective energy saving means for increasing the thermal efficiency and reducing the power consumption of fixing.
[0007]
As a detection means with good temperature responsiveness, non-contact temperature detection using a non-contact temperature sensor 110 using a thermopile 111 as shown in FIG. 6 has been proposed (for example, Patent Documents 1 to 3). 9).
[0008]
Until now, such a sensor 110 has not been commercialized because of the high cost of the thermopile 111, the control circuit, and the like, and the fact that dirt or the like adheres to the incident surface over time and the detection accuracy decreases. Recently, however, non-contact temperature detection has been demanded again. In other words, color printers / copiers and the like have rapidly spread. However, current color machines have rollers and belt surfaces made of silicon rubber, which are expensive and easily damaged. This is because the replacement cost due to scratches has become very high.
[0009]
7 is an external perspective view showing the non-contact temperature sensor 110, and FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing the internal structure of the non-contact temperature sensor 110. As shown in FIG.
[0010]
As shown in FIGS. 7 and 8, the non-contact temperature sensor 110 has a thermopile 111 as an infrared absorption part attached to a pedestal 112. A can case 113 is attached to the pedestal 112 so as to cover the thermopile 111. The can case 113 is formed with an incident window 114 which is an opening for receiving infrared rays. A window member 115 capable of transmitting infrared rays is attached to the incident window 114 to shield the incident window 114. The non-contact temperature sensor 110 is provided with a terminal 116 that outputs detected temperature information.
[0011]
In such a structure, the infrared ray radiated from the heating roller 102 is irradiated to the thermopile 111 through the incident window 114 and the window member 115 of the non-contact temperature sensor 110, and accordingly, an electrical signal corresponding to the received infrared ray is generated. The voltage is output and can be taken out as a voltage through the terminal 116. In the fixing device 100, the heater 101 is controlled by the temperature detection output of the non-contact temperature sensor 110, and the surface temperature of the heating roller 102 is maintained within a certain range as described above.
[0012]
[Patent Document 1]
JP 60-134271 A
[Patent Document 2]
JP 2001-34109 A
[Patent Document 3]
Japanese Patent No. 3214000
[Patent Document 4]
JP 2000-259034 A
[Patent Document 5]
JP-A-11-153923
[Patent Document 6]
Japanese Patent Laid-Open No. 09-212033
[Patent Document 7]
Japanese Unexamined Patent Publication No. 07-077892
[Patent Document 8]
JP 07-077891 A
[Patent Document 9]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-077788
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in a copying machine, a printer, etc., a method of improving surface releasability by applying a slight amount of silicon oil to the surface of the heating roller 102 or containing wax in the toner in order to prevent the occurrence of an offset image. Has been taken. The oil, wax, etc. are evaporated (gasified) by the fixing heat and float in the machine. In printing and copying, floating toner in the machine is agitated by a fan.
[0014]
These oil, wax, and floating toner adhere to the surface of the window member 115 of the non-contact temperature sensor 110 due to long-term use, and the amount of infrared incident light on the thermopile 111 changes due to the adhered matter, and the output of the thermopile 111 changes. The phenomenon of doing occurs. As a result, the temperature is detected higher or lower than the temperature of the heating roller 102 that is the actual temperature measurement target. As a result, the control temperature of the heating roller 102 becomes lower or higher than the target value, and an abnormal image is generated.
[0015]
To describe the above phenomenon in more detail, in our experiment, it has been found that the output of the thermopile 111 increases in the early stage of the dirt. It is considered that when the dirt such as wax adheres very thinly, the infrared rays are picked up even from outside the viewing angle due to the fine irregularities on the wax surface, and the output is increased. If dirt further adheres, this time, infrared rays are absorbed by the dirt, and the output of the thermopile 111 begins to decrease.
[0016]
For example, when 180 ° C. is the fixing temperature and the corresponding Vout is 2 V, the output increases to 2.2 V due to initial contamination even though the temperature of the heating roller 102 that is the temperature measurement object is 180 ° C. To do. That is, the detected temperature increases by 0.2V, and the control works to return to 2V. As a result, the fixing control is performed near 160 ° C. If this dirt is left unattended, it will be assumed that Vout begins to decrease and eventually reaches 1.8 V with respect to the temperature of the temperature measurement target of 180 ° C. Then, the temperature to be measured is raised by the control to return to 2 V, and as a result, the fixing control is performed near 200 ° C.
[0017]
An object of the present invention is to obtain a non-contact temperature detecting device capable of obtaining an accurate temperature even when dirt is attached to a site where infrared rays are incident.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is a non-contact type temperature detecting device that receives infrared rays emitted from a temperature measurement object and detects the surface temperature of the temperature measurement object in a non-contact state. A first non-contact temperature sensor for detecting the surface temperature of the region; a second non-contact temperature sensor for detecting the surface temperature of the second region to be measured; and the first non-contact temperature. Correction means for correcting the temperature detected by the second non-contact temperature sensor based on a deviation between the surface temperature of the first region detected by the sensor and the known surface temperature of the first region; Prepare.
[0019]
Here, each of the first and second non-contact temperature sensors may be single or plural.
[0020]
Therefore, for example, the infrared rays are incident on the first and second non-contact temperature sensors by making the environments of the portions where the infrared rays reaching the first and second non-contact temperature sensors are substantially the same. Deviation between the surface temperature of the first region detected by the first non-contact temperature sensor and the known surface temperature of the first region even if dirt is attached to the part and an error occurs in the temperature detected by the part Based on this, the temperature detected by the second non-contact temperature sensor is corrected, and an accurate surface temperature of the second region to be measured is obtained.
[0021]
According to a second aspect of the present invention, in the non-contact temperature detecting device according to the first aspect, the first region is provided in contact with the first region, and the temperature of the first region is detected in a contact state. A contact temperature sensor is provided that makes the temperature of the region known.
[0022]
Therefore, it is possible to reliably obtain the accurate temperature of the first region.
[0023]
According to a third aspect of the present invention, in the non-contact temperature detecting device according to the second aspect, the contact-type temperature sensor is in contact with the first region in an infrared detection area of the first non-contact-type temperature sensor. ing.
[0024]
Therefore, since the temperature detection site | part of a 1st non-contact-type temperature sensor and a contact-type temperature sensor corresponds, more highly accurate correction | amendment is attained.
[0025]
According to a fourth aspect of the present invention, in the non-contact temperature detecting device according to the first, second, or third aspect, the surface texture of the first region and the surface property of the second region are substantially the same.
[0026]
Therefore, the emissivity of the measurement region becomes substantially the same, and the temperature measurement accuracy is improved.
[0027]
According to a fifth aspect of the present invention, in the non-contact temperature detecting device according to the first, second, third or fourth aspect of the present invention, a single package containing the first and second non-contact temperature sensors is provided.
[0028]
Therefore, the structure of the non-contact temperature detecting device is simplified.
[0029]
According to a sixth aspect of the present invention, in the non-contact temperature detecting device according to the fifth aspect, an opening that is formed in the package and through which infrared light that reaches the non-contact temperature sensor passes, and through which the infrared light passes and the opening. And a shielding member for shielding.
[0030]
Therefore, foreign matter is prevented from entering the inside of the package, thereby preventing the inside of the package from becoming dirty.
[0031]
According to a seventh aspect of the present invention, in the non-contact temperature detecting device according to the sixth aspect, the shielding member radiates from the first region and reaches the first non-contact temperature sensor and the first non-contact temperature sensor. And a single lens through which infrared rays radiated from two regions and reach the second non-contact temperature sensor pass.
[0032]
Accordingly, the installation environments of the first and second non-contact temperature sensors are the same, and the infrared rays received by the first and second non-contact temperature sensors are transmitted through a single lens provided in the package. Since the light is incident from the outside to the inside of the package, the environment where the infrared rays incident on the first and second non-contact temperature sensors are incident is the same, thereby improving the accuracy of the correction and the surface of the temperature measurement target. It becomes possible to measure temperature more accurately. In addition, since the lens is single, the structure of the non-contact temperature detecting device is simplified.
[0033]
According to an eighth aspect of the present invention, in the non-contact temperature detecting device according to the seventh aspect, the lens is a convex lens.
[0034]
Therefore, even when the first and second regions are at a remote position, it is possible to couple the infrared rays that they radiate to a close position, thereby bringing the first and second non-contact temperature sensors into proximity. The package can be downsized.
[0035]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the non-contact temperature detecting device of the present embodiment.
[0036]
As shown in FIG. 1, the non-contact type temperature detection device 1 includes first and second non-contact

type temperature sensors

3 and 4 attached to a pedestal 2. A can case 5 is attached to the base 2 so as to cover the first and second

non-contact temperature sensors

3 and 4. The can case 5 and the pedestal 2 form a package 6 that houses the first and second

non-contact temperature sensors

3 and 4 therein.
[0037]
The can case 5 is formed with an incident window 7 which is an opening through which infrared rays are incident. A convex lens 8 that is a shielding member capable of transmitting infrared rays is attached to the incident window 7, and the incident window 7 is shielded by the convex lens 8 and the inside of the package 6 is sealed. The convex lens 8 is formed of, for example, a silicon wafer. Infrared rays emitted from the first measurement surface 9 (reference temperature measurement surface), which is the first region, and incident on the package 6 through the incident window 7 are transmitted through the convex lens 8 to the first non-contact temperature sensor. Reach 3 Infrared rays emitted from the second measurement surface 10 as the temperature measurement target, which is the second region, and incident on the package 6 through the incident window 7 are incident on the second non-contact temperature sensor 4 by the convex lens 8. To reach. Here, the surface property of the first measurement surface 9 is set to be substantially the same as the surface property of the second measurement surface 10 which is a temperature measurement object.
[0038]
The first and second non-contact

type temperature sensors

3 and 4 have the same configuration, and receive thermopile 3a, 4a (see FIG. 2) that receives infrared rays and outputs a voltage according to the amount of received infrared rays, and The temperature compensation thermistors 3b and 4b (see FIG. 2) provided in the vicinity of the thermopile 3a and 4a are used. Specifically, in the thermopile 3a, 4a, the temperature of a black body (infrared absorber) that receives infrared rays rises, and a thermocouple formed around the black body generates an electromotive force according to the temperature, thereby generating a voltage. Is output. The thermopile 3a, 4a has a characteristic that the temperature dependence of the thermopile 3a, 4a is strong, and the output changes when the temperature of the thermopile 3a, 4a itself changes. Therefore, in general, the temperature of the temperature measurement object is obtained from the following equation.
[0039]
Vout = A × (Tb ⁴ -Ts ⁴ )
Vout: Thermopile output voltage
A: Proportional constant
Tb: Temperature of temperature measurement target (K)
Ts: Thermopile temperature (K)
The temperature of the thermopile 3a, 4a is detected by the thermistor 3b, 4b.
[0040]
A contact temperature sensor 11 is attached to the first measurement surface 9 in a contact state. Specifically, the contact temperature sensor 11 is in contact with the infrared detection area of the first non-contact temperature sensor 3 on the first measurement surface 9. Thereby, the temperature detection site | parts of the 1st non-contact-type temperature sensor 3 and the contact-type temperature sensor 11 correspond. An example of the contact temperature sensor 11 is a thermistor. The contact temperature sensor 11 detects the surface temperature of the first measurement surface 9 in a contact state. Thus, since the contact-type temperature sensor 11 detects temperature in a contact state, it can detect the exact temperature of the 1st measurement surface 9 without being influenced by the surrounding environment.
[0041]
The electrical system of such a non-contact temperature detection apparatus 1 is configured as shown in FIG. The non-contact temperature detection apparatus 1 has a microcomputer 15 including a CPU (Central Processing Unit) 12, a ROM (Read Only Memory) 13 for storing a computer program, a RAM (Random Access Memory) 14, and the like.
[0042]
The microcomputer 15 is connected to first and second

non-contact temperature sensors

3 and 4 and a contact temperature sensor 11. The microcomputer 15 receives outputs from these

sensors

3, 4 and 11. Is done.
[0043]
Next, correction of the surface temperature of the temperature measurement object detected by the second

non-contact temperature sensors

3 and 4 will be described. Schematically, the detected temperature for the second measurement surface 10 of the second non-contact temperature sensor 4 is corrected from the temperature detection error for the first measurement surface 9 of the first non-contact temperature sensor 3.
[0044]
Here, the output error of the second non-contact type temperature sensor 4 caused by the abnormal output of the thermopile 4a (for example, dirt on the entrance window 7) is the output of the thermopile 4a (second non-contact type temperature sensor 4 output-thermistor). 4b output). Therefore, in order to correct the output of the second non-contact temperature sensor 4 to the second measurement surface 10 from the output error of the first non-contact temperature sensor 3 to the first measurement surface 9, the first measurement surface 9 and It is necessary to calculate the correction value from the error according to the ratio of the thermopile 3a, 4a output with the second measurement surface 10.
[0045]
Hereinafter, the detected temperature correction process executed by the CPU 12 based on the computer program will be described based on the flowchart shown in FIG.
[0046]
First, the detected temperature of each

temperature sensor

3, 4, 11 and the thermistor 3b, 4b is acquired (step S1).
[0047]
Here, the detected temperatures of the

temperature sensors

3, 4 and 11 are indicated as follows.
<First measurement surface relationship>
Detection temperature of the first measurement surface 9 of the contact temperature sensor 11 (temperature conversion value of the output of the contact temperature sensor 11): To
Detected temperature of first measurement surface 9 of first non-contact temperature sensor 3 (temperature conversion value of first non-contact temperature sensor 3 output): Tx1
Temperature detected by thermistor 3b when measuring the first measurement surface 9 of the first non-contact temperature sensor 3 (temperature converted value of thermistor 3b output): Ta1
<Second measurement surface relation>
Detected temperature of second measurement surface 10 of second non-contact type temperature sensor 4 (temperature conversion value of second non-contact type temperature sensor 4 output): Tx2
Temperature detected by the thermistor 4b when measuring the second measurement surface 10 of the second non-contact temperature sensor 4 (temperature converted value of the output of the thermistor 4b): Ta2
[0048]
Next, an error correction coefficient D relating to the thermopile 3a, 4a is calculated (step S2). The error correction coefficient D includes the output error (Tx1-To) of the first non-contact temperature sensor 3 and the thermopile 3a output (Tx1) of the first non-contact temperature sensor 3 when the first measurement surface 9 is measured. -Ta1) is obtained as follows.
D = (Tx1-To) / (Tx1-Ta1)
This is for the measurement error per 1 ° C. output of the thermopile 3a, 4a.
[0049]
Using this error correction coefficient D, a correction amount Tv of the thermopile 4a output of the second non-contact temperature sensor 4 is obtained (step S3). Here, the thermopile 4a output of the second non-contact temperature sensor 4 is Tx2-Ta2.
Tv = D (Tx2-Ta2)
It becomes. Here, Table 1 shows examples of detected temperatures of the

temperature sensors

3, 4 and 11.
[0050]
[Table 1]

[0051]
In case of such detection temperature,
Tv = D (Tx2-Ta2) = 6/40 × 60 = 9 ° C.
It becomes.
[0052]
Next, the detected temperature of the second measurement surface 10 is corrected by the second non-contact temperature sensor 4 using the correction amount Tv (step S4). That is, the corrected temperature Tx ′ is
Tx ′ = Tx2 + Tv
It becomes. In the example of Table 1,
Tx ′ = Tx2 + Tv = 170 + 9 = 179 ° C.
It becomes. Here, the function of the correction means is executed in steps S2 to S4.
[0053]
As an initial error correction of the non-contact type temperature detection device 1, the initial state in which the non-contact type temperature detection device 1 is installed (the non-contact type temperature detection device 1 is not dirty and the outputs of the thermopile 3a and 4a are normal). Offset correction is performed so that the error between the output of the first non-contact temperature sensor 3 and the output of the contact temperature sensor 11 becomes zero.
[0054]
Next, an embodiment in which the non-contact temperature detecting device 1 is used in an image forming apparatus (not shown) will be described based on a flowchart shown in FIG. Examples of the image forming apparatus include a copying machine, a printer, and a facsimile. The image forming apparatus has the same configuration as the conventional one, and detailed description is omitted. However, a toner image is formed on a sheet by an electrophotographic method, and the toner image is heated and pressed by a fixing device to be fixed. In such an image forming apparatus, the non-contact temperature detecting device 1 is attached to detect the temperature of the heating roller of the fixing device. Here, it is assumed that the microcomputer 15 controls the entire image forming apparatus. An error correction coefficient D is stored in the RAM 14 of the microcomputer 15. The initial value of this error correction coefficient is set to “0”.
[0055]
As shown in FIG. 4, the CPU 12 executes a power-on process that accompanies power-on (step S11). Thereafter, after waiting for a specified time (step S12), the detected temperature To of the first measurement surface 9 by the contact temperature sensor 11 is acquired (step S13). The reason for waiting for the specified time after turning on the power is to wait for the temperature around the heating roller to stabilize, and to wait for the temperature difference between the sensor and the measurement surface to increase.
[0056]
Next, the detected temperature of the first measurement surface 9 by the first non-contact temperature sensor 3 and the detected temperature Ta1 of the thermistor 3b are acquired (step S14), and the error correction coefficient D ′ is calculated from them (step S14). S15).
[0057]
It is determined whether or not the difference between the calculated error correction coefficient D ′ and the error correction coefficient D stored in the RAM 14 is equal to or greater than a predetermined value (step S16). If it is determined that the difference is equal to or greater than the predetermined value (Y in step S16), the value of the error correction coefficient D stored in the RAM 14 is changed to D '(step S17), and the process proceeds to step S18. On the other hand, if those values are not equal to or greater than the predetermined values, the process proceeds to step S18.
[0058]
In step S18, it is determined whether or not the power is turned off. If the power is not turned off (N in step S18), the process returns to step S12. If the power is turned off (Y in step S18), the process ends.
[0059]
In addition, after executing the power ON process in step S11, the process of step S19 is also executed in parallel with the process of step S12. In step S19, the detected temperature of the second measurement surface 10 that is constantly detected by the second non-contact temperature sensor 4 is acquired, and the detected temperature is corrected based on the error correction coefficient D stored in the RAM 14. To do. Then, the process proceeds to step S18.
[0060]
Based on such temperature detection, the temperature of the pressure roller of the fixing device is controlled.
[0061]
As described above, the non-contact temperature detecting device 1 according to the present embodiment has dirt attached to the convex lens 8 that is a portion where infrared rays are incident on the first and second

non-contact temperature sensors

3 and 4. Even if an error occurs in the temperature detected by them, the surface temperature of the first measurement surface 9 detected by the first non-contact temperature sensor 3 and the surface temperature of the first measurement surface 9 detected by the contact temperature sensor 11 are detected. Since the temperature of the second measurement surface 10 detected by the second non-contact temperature sensor 4 is corrected based on the deviation from the above, an accurate surface temperature of the second measurement surface 10 that is a temperature measurement object is obtained. Can do.
[0062]
As described above, since an accurate surface temperature of the temperature measurement object can be obtained, it is possible to perform highly accurate temperature control over a long period in an image forming apparatus or the like.
[0063]
Moreover, since the temperature detection site | part of the contact-type temperature sensor 11 and the temperature detection site | part of the 1st non-contact-type temperature sensor 3 correspond, more highly accurate correction | amendment can be performed.
[0064]
Moreover, since the surface property of the 1st measurement surface 9 and the surface property of the 2nd measurement surface 10 are substantially the same, the emissivity of a measurement area | region becomes substantially the same, Therefore A temperature measurement precision can be improved.
[0065]
In addition, since the first and second

non-contact temperature sensors

3 and 4 are built in a single package 6, the non-contact type temperature sensor 1 can be compared with the case where each of them is built in a separate package. The structure can be simplified.
[0066]
In addition, since the incident window 7 of the package 6 is shielded by the convex lens 8, it is possible to prevent foreign matter from entering the inside of the package 6, thereby preventing the inside of the package 6 from becoming dirty.
[0067]
Further, since the first and second

non-contact temperature sensors

3 and 4 are incorporated in a single package 6, the installation environment is the same, and the first and second

non-contact temperature sensors

3 and 4 Is received from the outside of the package 6 through the single convex lens 8 provided on the package 6, so that the infrared rays reaching the first and second

non-contact temperature sensors

3 and 4 are incident. The environment of each part of the non-contact temperature detecting device 1 to be made becomes the same, thereby improving the accuracy of correction and measuring the surface temperature of the temperature measurement target more accurately. Moreover, since the convex lens 8 is single, the structure of the non-contact temperature detection apparatus 1 can be simplified.
[0068]
Further, even when the first measurement surface 9 and the second measurement surface 10 are separated from each other, the convex lens 8 can couple the infrared rays radiated from them closer to each other. The

non-contact temperature sensors

3 and 4 can be provided close to each other, and the package 6 can be downsized.
[0069]
Although an example of an image forming apparatus has been described as an example of use of the non-contact type temperature detection device 1, the non-contact type temperature detection device 1 can be used for various temperature detections. In particular, the effect of the non-contact type temperature detection device 1 of the present embodiment is exhibited by incorporating the inside of the device such as an electronic cooker and an air conditioner into a device that is easily contaminated.
[0070]
In this embodiment, an example in which the convex lens 8 is employed as the shielding member has been described. However, the shielding member is not limited to this, and may be, for example, an aspheric lens or a Fresnel lens.
[0071]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, the same part as 1st embodiment is shown with the same code | symbol, and description is also abbreviate | omitted. Here, FIG. 5 is a sectional view schematically showing the

non-contact temperature sensors

3 and 4 of the present embodiment.
[0072]
In the can case 5 of the non-contact temperature detecting device 1 of the present embodiment, as shown in FIG. 5, incident windows 21 and 22 that are openings through which infrared rays are incident include first and second non-contact temperature sensors. It is formed every 3 and 4.
[0073]
A single flat shielding plate 23 made of a silicon wafer and capable of transmitting infrared rays is attached so as to shield the incident windows 21 and 22. The infrared rays emitted from the first measurement surface 9 (reference temperature measurement surface) and incident into the package 6 from the incident window 21 pass through the shielding plate 23 and reach the first non-contact temperature sensor 3. Further, infrared rays emitted from the second measurement surface 10 to be measured for temperature and incident into the package 6 from the incident window 7 pass through the shielding plate 23 and reach the second non-contact temperature sensor 4.
[0074]
With such a configuration, the flat shielding plate 23 is less expensive than the convex lens 8, so that the

non-contact temperature sensors

3 and 4 can be made inexpensive.
[0075]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, in the non-contact type temperature detection device that receives the infrared rays emitted from the temperature measurement object and detects the surface temperature of the temperature measurement object in a non-contact state, the surface temperature is known. A first non-contact temperature sensor that detects a surface temperature of one region, a second non-contact temperature sensor that detects a surface temperature of a second region that is a temperature measurement target, and the first non-contact Correction means for correcting the temperature detected by the second non-contact temperature sensor based on a deviation between the surface temperature of the first area detected by the temperature sensor and the known surface temperature of the first area; By installing the non-contact temperature detecting device so that the environment of the part where the infrared rays reaching the first and second non-contact temperature sensors are incident is substantially the same, for example, the first And infrared to the second non-contact temperature sensor Even if dirt adheres to the incident site and an error occurs in the temperature detected by them, the surface temperature of the first region detected by the first non-contact temperature sensor and the known surface temperature of the first region Since the temperature detected by the second non-contact type temperature sensor is corrected based on the deviation, the accurate surface temperature of the second region to be measured can be obtained.
[0076]
According to a second aspect of the present invention, in the non-contact temperature detecting device according to the first aspect, the first region is provided in contact with the first region, and the temperature of the first region is detected in a contact state. By providing the contact-type temperature sensor that makes the temperature of the first region known, it is possible to reliably obtain the accurate temperature of the first region.
[0077]
According to a third aspect of the present invention, in the non-contact temperature detecting device according to the second aspect, the contact-type temperature sensor is located in the first region within the infrared detection area of the first non-contact-type temperature sensor. By being in contact, the temperature detection parts of the first non-contact temperature sensor and the contact temperature sensor coincide with each other, so that more accurate correction can be performed.
[0078]
According to a fourth aspect of the present invention, in the non-contact temperature detecting device according to the first, second, or third aspect, the surface property of the first region and the surface property of the second region are substantially the same. As a result, the emissivity of the measurement region becomes substantially the same, so that the temperature measurement accuracy can be improved.
[0079]
According to a fifth aspect of the present invention, in the non-contact temperature detecting device according to the first, second, third, or fourth aspect, a single package containing the first and second non-contact temperature sensors is provided. Thus, the structure of the non-contact temperature detecting device can be simplified.
[0080]
According to a sixth aspect of the present invention, in the non-contact type temperature detecting device according to the fifth aspect, an opening that is formed in the package and through which infrared rays that reach the non-contact type temperature sensor pass, infrared rays pass through and the By providing the shielding member that shields the opening, it is possible to prevent foreign matter from entering the inside of the package, thereby preventing the inside of the package from becoming dirty.
[0081]
According to a seventh aspect of the present invention, in the non-contact temperature detecting device according to the sixth aspect, the shielding member is an infrared ray that is radiated from the first region and reaches the first non-contact temperature sensor. The installation environment of the first and second non-contact temperature sensors is the same by being a single lens through which the infrared rays radiated from the second region and reaching the second non-contact temperature sensor pass. Infrared light received by the first and second non-contact temperature sensors is incident from the outside to the inside of the package through a single lens provided in the package, so that the first and second non-contact The environment of the part where the infrared rays reaching the temperature sensor are incident is the same, thereby improving the accuracy of correction and measuring the surface temperature of the temperature measurement object more accurately. Further, since the lens is single, the structure of the non-contact temperature detecting device can be simplified.
[0082]
According to an eighth aspect of the present invention, in the non-contact temperature detecting device according to the seventh aspect, the lens is a convex lens, so that even when the first and second regions are at positions apart from each other, It is possible to couple the radiated infrared rays to a close position, whereby the first and second non-contact temperature sensors can be provided close to each other, and the package can be miniaturized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a non-contact temperature detecting device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing electrical connection of a non-contact type temperature sensor.
FIG. 3 is a flowchart showing a flow of detected temperature correction processing.
FIG. 4 is a flowchart showing a flow of detected temperature correction processing in the image forming apparatus.
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a non-contact temperature sensor according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a conventional fixing device.
FIG. 7 is a perspective view showing a conventional non-contact temperature sensor.
FIG. 8 is a cross-sectional view thereof.
[Explanation of symbols]
1 Non-contact temperature detector
3 First non-contact temperature sensor
4 Second non-contact temperature sensor
6 packages
7 Entrance window (opening)
8 Convex lens (lens, shielding member)
9 First measurement surface (first region)
10 Second measurement surface (second region)
11 Contact temperature sensor
23 Shield plate (shield member)
S2 to S4 Correction means

Claims

In the non-contact type temperature detection device that detects the surface temperature of the temperature measurement object in a non-contact state by receiving infrared rays emitted from the temperature measurement object,
A first non-contact temperature sensor for detecting a surface temperature of a first region having a known surface temperature;
A second non-contact temperature sensor for detecting a surface temperature of the second region to be measured;
The temperature detected by the second non-contact temperature sensor based on the difference between the surface temperature of the first region detected by the first non-contact temperature sensor and the known surface temperature of the first region. Correction means for correcting
A non-contact temperature detecting device comprising:

2. A contact-type temperature sensor that is provided in contact with the first region and detects a temperature of the first region in a contact state so as to make the temperature of the first region known. The non-contact type temperature detection device described.

The non-contact type temperature detection device according to claim 2, wherein the contact type temperature sensor is in contact with the first region in an infrared detection region of the first non-contact type temperature sensor.

4. The non-contact temperature detecting device according to claim 1, wherein the surface texture of the first region and the surface property of the second region are substantially the same.

5. The non-contact type temperature detecting device according to claim 1, further comprising a single package in which the first and second non-contact type temperature sensors are built.

An opening through which infrared rays that are formed in the package and reach the non-contact temperature sensor pass;
A shielding member that transmits infrared rays and shields the opening;
The non-contact type temperature detection device according to claim 5, comprising:

The shielding member includes infrared rays that are emitted from the first region and reach the first non-contact temperature sensor, and infrared rays that are emitted from the second region and reach the second non-contact temperature sensor. The non-contact temperature detecting device according to claim 6, wherein the non-contact temperature detecting device is a single lens that passes therethrough.

The non-contact temperature detecting device according to claim 7, wherein the lens is a convex lens.