JP2008175703A - 温度検出装置、定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の温度検出素子を用いる場合において、温度検出素子を備えた温度検出装置の取付け作業性の向上、および温度検出装置の設置スペースの縮小を図りつつ、温度検出の応答性能を向上させる。
【解決手段】枠状の基材８２と、検出対象物２４に接触しない状態で検出対象物２４の温度を検出する温度検出素子９０とを備え、温度検出素子９０が、基材８２に囲まれた内側空間８９において、基材８２から所定距離以上離間した位置に配置された温度検出装置８０において、複数の温度検出素子９０を、１つの内側空間８９に間隔を空けて配置する。
【選択図】図４

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に搭載された定着装置の加熱部材等の検出対象物の表面温度を、検出対象物の表面に接触しない状態で検出する温度検出装置と、該温度検出装置を備えた定着装置と、該定着装置を備えた画像形成装置とに関する。

電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置として、加熱ローラまたは加熱ベルト等の加熱部材と、加圧ローラまたは加圧ベルト等の加圧部材とにより、これらのニップ部に搬送された記録媒体を加熱、加圧することで、記録媒体の表面にトナー像を定着させるものが提案されている。

この種の定着装置では、加熱部材または加圧部材の表面温度が所定温度以上に上昇しないように制御するために、加熱部材等の表面温度を検出するための温度検出装置が設けられる。

温度検出装置としては、従来、サーミスタ等の温度検出素子を加熱部材等の表面に接触させた状態で加熱部材等の表面温度を検出する接触型の温度検出装置が用いられてきた。接触型の温度検出装置を用いる場合、加熱部材等の表面温度を正確に検出できる利点はあるが、温度検出装置の加熱部材等との接触面、および加熱部材等の表面が摩耗してしまう欠点がある。温度検出装置の加熱部材等との接触面が摩耗すると、温度検出を正確に行うことができなくなり、加熱部材等の表面が摩耗すると、画像ノイズが発生する恐れがある。また、接触型の温度検出装置を用いる場合、温度検出装置と加熱部材等との間に堆積した紙粉やトナー等の異物が、加熱部材等の表面を傷つけたり、記録媒体の表面に付着したりする恐れがある。

このような問題に鑑みて、近年では、加熱部材等の表面に接触しない状態で加熱部材等の表面温度を検出できる非接触型の温度検出装置が好適に用いられている。

非接触型の温度検出装置としては、例えば図７に示すように、枠状の基材１８２に貼り付けられた樹脂フィルム１８８の表面に、サーミスタ等の温度検出素子１９０が固定されたものが提案されている。この種の温度検出装置では、検出対象物の表面から放射される赤外線を樹脂フィルム１８８が吸収し、これにより上昇する樹脂フィルム１８８の温度を温度検出素子１９０により検知し、検知された値を所定の補正式を用いて補正することで、検出対象物の表面温度が検出される。基材１８２の素材としては、所要の熱容量を有する素材（例えば耐熱性樹脂）が用いられ、これにより、基材１８２の温度の安定化が図られ、温度安定性能が高められる。温度検出素子１９０は、基材１８２で囲まれた内側空間に配置されるが、仮に温度検出素子１９０が基材１８２のフレーム部近傍に配置されると、樹脂フィルム１８８における温度検出素子１９０周辺部の熱が基材１８２へ移動しやすく、温度検出の応答性能が悪くなってしまう。そのため、温度検出素子１９０は、基材１８２で囲まれた内側空間において、基材１８２のフレーム部から所定距離以上離間した位置に配置されることが好ましい。

ところで、温度検出装置を用いて定着装置の加熱部材等の表面温度を検出する際、温度検出装置に断線や読み取りエラーが生じ、加熱部材等の表面温度を正確に検出できなくなると、加熱部材等の表面温度を設定温度以下に制御できなくなり、加熱部材等の表面温度が異常に上昇して、発煙や発火が生じる恐れがある。

そのため、図７に示す定着装置１２２のように、温調用の温度検出装置１８０ａとは別に、異常昇温防止用の温度検出装置１８０ｂを設ける技術が提案されている。この種の定着装置では、温調用の温度検出装置１８０ａが故障しても、異常昇温防止用の温度検出装置１８０ｂにより加熱部材１２４等の表面温度を検出できるため、異常昇温防止用の温度検出装置１８０ｂによる検出温度が所定の温度まで上昇したとき、加熱部材１２４等を加熱するヒータの電源がオフになるように制御することで、加熱部材１２４等の発煙や発火を防止できる。

しかし、図７に示すように２つの温度検出装置１８０ａ，１８０ｂを設けると、温度検出装置１８０ａ，１８０ｂの取付け作業が煩雑となるとともに、この取付けに用いる部品点数が増加する欠点を有する。また、２つの温度検出装置１８０ａ，１８０ｂを設置するためには、そのための設置スペースを広く確保する必要があるため、定着装置の小型化の妨げとなってしまう。

温度検出装置を２つ設けることによる不具合を解消するため、例えば特許文献１に開示されているように、１つの温度検出装置に２つの温度検出素子を設けることが考えられる。２つの温度検出素子を備えた温度検出装置では、温度検出装置の取付け作業の簡略化、およびその取付けに用いる部品点数の低減化を図りつつ、一方の温度検出素子を温調用として用い、他方の温度検出素子を異常昇温防止用として用いることで、加熱部材等の発煙や発火を確実に防止できる。
特開２００５−１５６２８４号公報

しかしながら、２つの温度検出素子を備えた温度検出装置では、特許文献１の技術のように、温度検出素子を収容する空間を、温度検出素子毎に個別に設けた場合、温度検出素子の収容空間を囲む基材が大型化してしまう。すなわち、かかる構成において、温度検出の応答性能を高めることを目的として、各温度検出素子と基材のフレーム部との間に所要の距離を確保しようとすれば、各収容空間を広く確保する必要があるため、基材の大型化を招いてしまう。そのため、２つの温度検出装置を設置する場合と同様、温度検出装置の設置スペースを広く確保しなければならない。

そこで、本発明は、複数の温度検出素子を用いる場合において、温度検出素子を備えた温度検出装置の取付け作業性の向上、および温度検出装置の設置スペースの縮小を図りつつ、温度検出の応答性能を向上させることを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る温度検出装置は、
枠状の基材と、
検出対象物に接触しない状態で該検出対象物の温度を検出する温度検出素子とを備え、
該温度検出素子が、上記基材に囲まれた内側空間において、上記基材から所定距離以上離間した位置に配置された温度検出装置であって、
複数の上記温度検出素子が、１つの上記内側空間に間隔を空けて配置されていることを特徴とする。

本発明に係る定着装置は、
上記の温度検出装置と、
記録媒体を加熱する加熱部材と、
該加熱部材と共に上記記録媒体を挟圧する加圧部材とを備え、
上記温度検出装置の上記温度検出素子が、上記加熱部材の表面または上記加圧部材の表面に近接して配置されていることを特徴とする。

本発明に係る画像形成装置は、上記の定着装置を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、複数の温度検出素子が、枠状の基材で囲まれた１つの内側空間に配置されているため、基材の小型化を図りつつ、基材と各温度検出素子との平均距離を大きくして、温度検出素子周辺の熱を基材へ伝え難くすることができる。したがって、温度検出装置の設置スペースの縮小を図りつつ、温度検出の応答性能を向上できる。また、１つの温度検出装置に複数の温度検出素子が設けられているため、複数の温度検出装置を設置しなくても済み、装置の取付け作業性を向上できる。

以下、添付図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」及びそれらの用語を含む別の用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。

図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置２の概略構成を示す。画像形成装置２は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又はそれらの機能を複合的に備えた複合機等の電子写真方式の画像形成装置である。現在、電子写真方式の画像形成装置として種々の形態のものが提案されているが、図示する画像形成装置は所謂タンデム方式のカラー画像形成装置である。ただし、本発明は、この種の画像形成装置にのみ適用されるものではなく、例えば、所謂４サイクル方式のカラー画像形成装置、または、静電潜像担持体上のトナー像を記録媒体に直接転写させる直接転写方式のカラー画像形成装置等にも等しく適用できる。さらに、本発明は、一つの現像装置しか備えていないモノクロ画像形成装置にも適用可能である。

画像形成装置２は、無端状の中間転写ベルト３０を有する。中間転写ベルト３０には、導電性を有する素材が用いられる。

本実施形態では、中間転写ベルト３０は図面の左側と右側にそれぞれ配置された一対のローラ３２，３４に巻回されている。図面の左側のローラ３２は、図示しないモータに駆動連結されており、モータの駆動に基づいて該モータに連結されたローラ３２が回転し、ベルト３０とこれに接する他方のローラ３４が図中時計回り方向に回転するようにしてある。

図中左側に配置されているローラ３２に支持されているベルト部分の外側には、二次転写ローラ４０が設けてある。二次転写ローラ４０は、ベルト外周面に接触しており、その接触部（ニップ部）が二次転写領域４１を形成している。

図中右側に配置されているローラ３４に支持されているベルト部分の外側には、中間転写ベルトクリーニング部材４２が設けてある。クリーニング部材４２はベルト３０を介してローラ３４に圧接しており、その接触部が未転写トナーを回収する回収領域６２を形成している。

図中右側のローラ３４から図中左側のローラ３２に移動するベルト部分の下には、図中右側から左側に向かって順に、ブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の現像剤をそれぞれ用いて対応する色のトナー像を作成する４つの作像部３（３Ｋ，３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ）が、中間転写ベルト３０に沿って配置されている。

各作像部３は、静電潜像担持体として円筒状の感光体４を有する。感光体４の周囲には、その回転方向（図中反時計回り方向）に沿って順に、帯電器８、露光装置１０，現像装置１８、一次転写ローラ１４、および感光体クリーニング部材１６が配置されている。一次転写ローラ１４は無端状中間転写ベルト３０の内側に配置されている。

実施の形態では、感光体クリーニング部材１６として板状のブレードが使用されており、その一端側が感光体４の外周面に接触している。ただし、感光体クリーニング部材１６はブレードに限るものでなく、その他のクリーニング部材（例えば、固定ブラシ、回転ブラシ、ローラ、又はそれら複数の部材を組み合わせたもの）を使用することもできる。さらに、感光体クリーニング部材１６は必ずしも設ける必要はなく、感光体４上の未転写トナーの回収を現像装置１８により行うクリーナレス方式を採用することもできる。

４つの作像部３の下側には、露光装置１０の動作を制御する露光制御装置１２が設けられている。

画像形成装置２の下部には、給紙装置として給紙カセット４４が着脱可能に配置されている。給紙カセット４４内に積載収容された用紙等の記録媒体３６は、給紙カセット４４の近傍に配置された給紙ローラ５２の回転によって最上部のものから１枚ずつ搬送路５０に送り出されるようになっている。給紙ローラ５２の近傍には、所定のタイミングで記録媒体３６を二次転写領域４１へ送り出すためのレジストローラ５４が設けられている。

画像形成装置２の図中左側には、記録媒体３６が排出される排紙部５８が設けられ、排紙部５８の近傍に定着装置２２が設けられている。定着装置２２の構成は後述する。

搬送路５０は、給紙カセット４４から、レジストローラ対５４のニップ部、二次転写領域４１、定着装置２２を通って、排紙部５８まで延びている。

画像形成装置２の図中右側端部には、画像形成装置２の各動作を制御する制御部６０が設けられている。ただし、制御部６０が配置される位置は特に限定されるものではない。

画像形成装置２は、１色のトナー（例えばブラック）を用いてモノクロ画像を形成するモノクロモードと、４色のトナーを用いてカラー画像を形成するカラーモードとの間で切り替え可能となっている。

カラーモードにおける画像形成動作の一例について簡単に説明する。

先ず、各作像部３では、所定の周速度で回転駆動されている感光体４の外周面が帯電器８により一様に帯電される。次に、帯電された感光体４の外周面には、画像情報に応じた光が露光装置１０から投射され、静電潜像が形成される。続いて、静電潜像は、現像装置１８の現像ローラ３８から供給される現像剤のトナーにより顕在化される。具体的に説明すると、現像ローラ３８に担持されたトナーが、現像ローラ３８の回転により感光体４と対向する現像領域に達したとき、感光体４の外周面に形成された静電潜像部分に付着し、これによりトナー像が形成される。

このようにして感光体４上に形成された各色のトナー像は、感光体４の回転により一次転写領域に達すると、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの順で、感光体４から中間転写ベルト３０上へ転写（一次転写）されて重ねられる。

中間転写ベルト３０に転写されることなく感光体４上に残留している未転写トナーは、感光体４とクリーニング部材１６との接触部に達すると、クリーニング部材１６で掻き取られ、感光体４の外周面から除去される。

重ね合わされた４色のトナー像は、中間転写ベルト３０によって二次転写領域４１に搬送される。一方、そのタイミングに合わせて、給紙カセット４４に収容された記録媒体３６が、二次転写領域４１に搬送される。そして、４色のトナー像が、二次転写領域４１において中間転写ベルト３０から記録媒体３６に転写（二次転写）される。４色のトナー像が転写された記録媒体３６は、搬送路５０のさらに下流側へ搬送され、定着装置２２によってトナー像が記録媒体３６に定着された後、排紙部５８に送り出される。

二次転写領域４１を通過した中間転写ベルト３０は、クリーニングブレード４２で清掃され、ブレード４２によりベルト３０の表面から除去されたトナーは、図示しない搬送スクリューにより搬送され、図示しない廃トナー容器に回収される。その後、各感光体４及び中間転写ベルト３０の回転駆動が停止される。

次に、定着装置２２の構成について説明する。

図２に示すように、定着装置２２は、記録媒体３６上の未定着トナー像４６を加熱溶融して該未定着トナー像４６を記録媒体３６に定着させる加熱ローラ２４（特許請求の範囲における加熱部材に対応。）と、加熱ローラ２４と共に記録媒体３６を挟圧する加圧ベルト２６（特許請求の範囲における加熱部材に対応。）とを備えている。

加熱ローラ２４は、図示しない駆動モータに連結され、駆動モータの駆動により図中反時計回り方向に回転駆動される。加熱ローラ２４は、円筒状の芯金６４と、芯金６４の外周面を覆う軟質層６６とを備えている。軟質層６６の外側には図示しない離型層が設けられている。

加熱ローラ２４の内部には、加熱ヒータ６８が設けられており、加熱ヒータ６８に接続された図示しない電源をオンにすることで、加熱ローラ２４が加熱される。

加熱ローラ２４の外径は例えば２６ｍｍとされている。加熱ローラ２４の厚みは、例えば、芯金６４が２ｍｍ、軟質層６６が２００μｍ、離型層が２０μｍとされている。

芯金６４の素材としては、例えばアルミニウムが用いられる。軟質層６６の素材としては、軟質のゴムまたは樹脂が用いられ、具体的には例えばシリコンゴムが用いられる。離型層の素材としては、離型性に優れた素材が用いられ、例えばテトラフルオロエチレン・パープルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）等のフッ素樹脂が用いられる。

加圧ベルト２６は、無端状のベルトであり、例えば樹脂製の加圧パッド７０により加熱ローラ２４の表面へ押し当てられることで、加熱ローラ２４との間にニップ部を形成している。加圧ベルト２６は、加熱ローラ２４への押し当て部分を除く残りの部分が断面略円形となるように、ベルト２６の内側に設けられた図示しないガイド部材により支持されている。加圧ベルト２６は、加熱ローラ２４の回転駆動に伴い、ガイド部材に案内されながら図中時計回り方向に従動回転する。加圧ベルト２６は、その断面略円形とされた部分の外径が例えば３０ｍｍとされている。加圧ベルト２６の厚みは例えば７０μｍとされている。加圧ベルト２６の素材としては、例えばポリイミド樹脂が用いられる。

加圧パッド７０は、ローラ２４の軸方向に所定の幅（例えば１２ｍｍ）を有する部材であり、加圧ベルト２６を加熱ローラ２４へ押し当てる面が、例えば半径１５．４ｍｍの断面円弧状の曲面となっている。加圧パッド７０の厚みは、図中の上下方向において中央部から両端に向かうに連れて大きくなっている。なお、加圧パッド７０には例えば倒Ｕ字形の補強部材７２が取り付けられている。補強部材７２の素材としては例えばステンレスが用いられる。

加熱ローラ２４と加圧ベルト２６とのニップ部は、未定着トナー像４６を記録媒体３６に定着させるための定着領域６９となっている。定着領域６９において、加圧ベルト２６が加熱ローラ２４に押し当てられる荷重の大きさは、例えば１００Ｎ以上５３０Ｎ以下とされている。定着領域６９を形成するニップ部は、ローラ２４の移動方向の幅が例えば９ｍｍとされ、ローラ２４の軸方向の幅が例えば２４０ｍｍとされている。

加熱ローラ２４の外周面の近傍には温度検出装置８０が設けられている。温度検出装置８０は、加熱ローラ２４と加圧ベルト２６を収容する図示しない枠体に固定されている。温度検出装置８０の構成については後述する。

このように構成された定着装置２２において、定着領域６９には、二次転写を終えた記録媒体３６が、トナー像４６が転写された面が加圧ベルト２６側に配置される向きで搬送される。定着領域６９に搬送された記録媒体３６は、加熱ローラ２４および加圧ベルト２６による加熱および加圧によってトナー像４６が定着され、加熱ローラ２４と加圧ベルト２６の回転により、搬送経路５０のさらに下流側へ搬送される。

定着装置２２では、加熱ローラ２４の表面および加圧ベルト２６の表面が所定の温度未満であるとき、記録媒体３６へトナー像４６を適切に定着させることができないため、加熱ローラ２４の表面および加圧ベルト２６の表面を定着可能な温度になるまで加熱させるウォームアップ動作が、所定のタイミングで行われる。ウォームアップ動作が行われる具体的なタイミングとしては、例えば、画像形成装置２の電源入力時、ジャム復旧時、画像形成装置２の本体カバーのクローズ時、スリープモード解除時等が挙げられる。

ウォームアップ動作が開始されると、制御部６０の制御により、加熱ヒータ６８の電源がオンになり、加熱ローラ２４が加熱される。また、制御部６０の制御により、加熱ローラ２４を駆動する駆動モータの電源がオンとなり、これにより、加熱ローラ２４が回転駆動され、加圧ベルト２６が従動回転して、加熱ローラ２４の表面の熱が加圧ベルト２６の表面に伝えられる。このようにして、加熱ローラ２４の表面と加圧ベルト２６の表面は、定着可能な温度になるまで短時間で加熱される。ここで、加熱ローラ２４の表面温度および加圧ベルト２６の表面温度は、必要以上に上昇しないように制御されるが、その制御方法については後述する。

続いて、温度検出装置８０の構成について説明する。

図３と図４に示すように、実施形態において、温度検出装置８０は、加熱ローラ２４の表面温度を検出するために用いられる。温度検出装置８０は、加熱ローラ２４の軸方向中央部の表面に近接して設置されているが、軸方向端部の表面に近接して配置してもよい。

温度検出装置８０は、例えば方形枠状の基材８２と、所定の取付け箇所へ取り付けられる取付部９４と、基材８２に貼り付けられたフィルム８８と、検出対象物の表面に接触しない状態で検出対象物の表面温度を検出する２つの温度検出素子９０と、温度検出素子９０をフィルム８８の表面に固定する固定シート９２とを備えている。

図４に示すように、基材８２は、互いに平行な一対の縦フレーム部８５，８６と、縦フレーム部８５，８６の端部同士を繋ぐ互いに平行な一対の横フレーム部８３，８４とを備えている。温度検出装置８０の取付け状態において、基材８２は、その横フレーム部８３，８４がローラ２４の軸方向に平行または略平行となるように配置される。各フレーム部８３〜８６の幅と厚みは例えば１ｍｍとされている。縦フレーム部８５，８６の長さは、例えば１５ｍｍとされ、横フレーム部８３，８４の長さは例えば２０ｍｍとされている。基材８２の素材としては、例えば、耐熱性を有する樹脂が用いられ、具体的には、ＰＰＳ樹脂にガラスを添加したものが好適に用いられる。

取付部９４は、基材８２の横フレーム部８４の外周面から外側へ向かって張り出して設けられている。図４に示すように、取付部９４には、例えば一対のネジ穴９６が形成されている。取付部９４は、基材８２と一体に設けられているが、別体としてもよい。なお、取付部９４を基材８２と別体に設けた場合、取付部９４の素材としては、基材８２と同様、耐熱性を有する樹脂が用いられる。

図３に示すように、取付部９４は、所定の取付け箇所へネジ７８により固定される。図３に示す使用状態では、定着装置２２の枠体７４の所定箇所に形成されたネジ挿通穴７６に挿通されたネジ７８が、取付部９４のネジ穴９６にねじ込まれることで、取付部９４が枠体７４に固定されている。

本実施形態において、フィルム８８は、基材８２の検出対象物側の開口部を塞ぐようにして基材８２に貼り付けられている。フィルム８８の素材としては、耐熱性を有する樹脂が用いられ、具体的には、例えば、ポリイミド樹脂が用いられる。フィルム８８の厚みは、１０μｍ以上１００μｍ以下とすることが好ましく、具体的には、例えば２５μｍとされている。フィルム８８の厚みを１０μｍ以上とすることで、検出温度の安定性能を確保でき、フィルム８８の厚みを１００μｍ以下とすることで、熱応答性能を確保できる。

温度検出素子９０としては、公知のサーミスタが用いられる。使用状態において、温度検出素子９０は、検出対象物の表面から所定距離、具体的には例えば２ｍｍ離間した位置に配置される。２つの温度検出素子９０は、互いに略同一の形状および応答性能を有する。実施形態では、２つの温度検出素子９０のうち、一方の温度検出素子９０ａが加熱ローラ２４の温調用として用いられ、他方の温度検出素子９０ｂが加熱ローラ２４の異常昇温防止用として用いられる。

図４に示すように、２つの温度検出素子９０は、基材８２の横フレーム部８３，８４の長さ方向、すなわちローラ２４の軸方向に平行な方向に沿って間隔を空けて並べて配置されている。２つの温度検出素子９０の間隔は、例えば５．６ｍｍとされている。本実施形態において、温度検出素子９０は、フィルム８８の検出対象物との対向面と反対側の面に固定されている。各温度検出素子９０には一対のジュメット線９８の一端部が接続され、ジュメット線９８の他端部は、ハーネスを接続するための図示しない接続端子に接続されている。

各温度検出素子９０は、基材８２に囲まれた内側空間８９において、基材８２のフレーム部８３〜８６から所定距離以上離間した位置に配置されている。具体的に、横フレーム部８３に対して、各温度検出素子９０は例えば５ｍｍ離間し、横フレーム部８４に対して、各温度検出素子９０は例えば７．２ｍｍ離間している。また、縦フレーム部８５に対しては、一方の温度検出素子９０ａが５．８ｍｍ離間し、他方の温度検出素子９０ｂが１１．６ｍｍ離間しており、縦フレーム部８６に対しては、一方の温度検出素子９０ａが１１．６ｍｍ離間し、他方の温度検出素子９０ｂが５．８ｍｍ離間している。

２つの温度検出素子９０は、基材８２に囲まれた１つの内側空間８９に配置されている。すなわち、フィルム８８に垂直で、且つ、２つの温度検出素子９０を通る断面に、基材８２が配置されていない。そのため、温度検出素子９０ａ（９０ｂ）と、その温度検出素子９０ａ（９０ｂ）から見て他方の温度検出素子９０ｂ（９０ａ）側に位置するフレーム部８６（８５）との距離が大きく確保されるため、温度検出素子９０と基材８２のフレーム部８３〜８６との平均距離を大きくすることができる。

ここで、仮に、２つの内側空間８９が形成されるように基材８２を構成して、各内側空間８９に温度検出素子９０を１つずつ配置する場合を考える。この場合、基材８２の構成は、図７に示すように１つの温度検出素子を備えた基材１８２を２つ合わせて一まとめにした構成となる。したがって、この場合、温度検出素子と基材のフレーム部との平均距離を大きく確保しようとすれば、基材の大型化を招いてしまう。

これに対して、図４に示す本発明の構成では、１つの内側空間８９に複数の温度検出素子９０が収容されるため、基材８２の小型化を図りつつ、温度検出素子９０と基材８２のフレーム部８３〜８６との平均距離を大きくすることができる。したがって、温度検出装置９０の設置スペースの縮小を図りつつ、温度検出の応答性能を高めることができる。

固定シート９２は、固定シート９２とフィルム８８との間に温度検出素子９０が介在されるように、フィルム８８の表面に貼り付けられている。固定シート９２の素材としては例えばアルミニウムが用いられる。固定シート９２の熱伝導率は、１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上とされており、これにより、集熱効果を得ることができる。

固定シート９２の寸法は、縦フレーム部８５，８６の長さ方向、すなわちローラ２４の軸方向と直角な方向の幅は例えば３ｍｍとされ、横フレーム部８３，８４の長さ方向、すなわちローラ２４の軸方向の幅が例えば１０ｍｍとされている。固定シート９２の厚みは、１０μｍ以上４０μｍ以下とすることが好ましく、具体的には、例えば２４μｍとされている。固定シート９２の厚みを１０μｍ以上とすることで、検出温度の安定性能を確保でき、４０μｍ以下とすることで、応答性能を向上できる。固定シート９２の周縁部と各フレーム部８３〜８６との距離は、横フレーム部８３との距離が例えば３．４ｍｍ、横フレーム部８４との距離が例えば６．６ｍｍ、縦フレーム部８５との距離が例えば４ｍｍ、縦フレーム部８６との距離が例えば４ｍｍとされている。

このように構成された温度検出装置８０では、検出対象物の表面から放射される赤外線をフィルム８８が吸収し、これにより上昇するフィルム８８の温度が、温度検出素子９０により検知される。温度検出素子９０により検知される温度をＴ、予め設定された補正係数をＲ、補正後の温度、すなわち検出温度をＴ’としたとき、検出温度Ｔ’は、下記の補正式（１）により算出される。
Ｔ’＝Ｒ×Ｔ・・・（１）
実施形態では、温度検出装置８０が２つの温度検出素子９０を備えるため、以下の説明において、温調用の温度検出素子９０ａにより検知される温度をＴ₁、温度Ｔ₁と補正式（１）とから算出される温調用の検出温度をＴ₁’、異常昇温防止用の温度検出素子９０ｂにより検知される温度をＴ₂、温度Ｔ₂と補正式（１）とから算出される異常昇温防止用の検出温度をＴ₂’で表すこととする。

温度検出装置８０を用いて、加熱ローラ２４の表面温度を制御する方法の具体例を説明する。

実施形態において、制御部６０では、加熱ローラ２４の表面温度に関して、第１の設定温度と第２の設定温度が設定されており、具体的に、例えば、第１の設定温度は１９０℃と設定され、第２の設定温度は２３０℃と設定されている。

ウォームアップ動作により、温度検出装置８０により検出される温調用の検出温度Ｔ₁’が第１の設定温度（１９０℃）まで上昇したとき、制御部６０がプリント信号を受信していなければ画像形成装置２がプリント待機状態となり、制御部６０がプリント信号を受信していればプリント動作が開始される。

ウォームアップ動作の後、プリント待機状態となった場合は、加熱ローラ２４の回転駆動が停止され、これに伴って加圧ベルト２６の従動回転が停止される。他方、ウォームアップ動作の後、プリント動作が開始された場合は、加熱ローラ２４が引き続き回転駆動される。プリント待機状態の後、プリント動作が開始される際は、加熱ローラ２４の回転駆動が再開され、これに伴い加圧ベルト２６が従動回転するため、記録媒体３６が定着領域６９に搬送される前に、加圧ベルト２６の表面温度が定着可能な温度まで上昇する。

プリント待機状態とプリント動作のいずれの際も、温調用の検出温度Ｔ₁’が第１の設定温度（１９０℃）に維持されるように、制御部６０により加熱ヒータ６８の電源のオン、オフが制御される。したがって、温調用の検出温度Ｔ₁’が正確に検出される限り、加熱ローラ２４の表面温度を適温に維持できる。

異常昇温防止用の検出温度Ｔ₂’は、何らかの理由により温調用の検出温度Ｔ₁’を正確に検出できなくなり、加熱ローラ２４の表面温度が第１の設定温度（１９０℃）を超えて上昇してしまうときのために用いられる。温調用の検出温度Ｔ₁’が正確に検出できなくなる理由としては、例えば、温調用の温度検出素子９０ａに接続されたジュメット線９８、またはジュメット線９８に接続されるハーネスが断線することにより、検知温度Ｔ₁にエラーが発生することが考えられる。

異常昇温防止用の検出温度Ｔ₂’が第１の設定温度（１９０℃）以上となっても、温調用の検出温度Ｔ₁’が第１の設定温度（１９０℃）未満であれば、加熱ヒータ６８の電源はオンの状態が維持されるため、加熱ローラ２４の表面温度は上昇し続ける。加熱ローラ２４の表面温度の上昇により、異常昇温防止用の検出温度Ｔ₂’が、第２の設定温度（２３０℃）まで上昇すると、制御部６０の制御により加熱ヒータ６８の電源がオフにされる。これにより、仮に温調用の検出温度Ｔ₁’を正確に検出できなくなっても、加熱ローラ２４の表面温度が異常に上昇することを防止でき、加熱ローラ２４の発煙や発火を確実に防止できる。

なお、温調用の検出温度Ｔ₁’と異常昇温防止用の検出温度Ｔ₂’の両方を正確に検出できなくなり、加熱ローラ２４の表面温度が所定温度以上に上昇した場合は、図示しないサーモスタットにより加熱ヒータ６８のヒータラインが機械的に切られ、加熱ローラ２４の発火を防止できる。

以上、上述の実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。

例えば、上述の実施形態では、温度検出装置８０により加熱部材の表面温度を検出する場合について説明したが、本発明は、温度検出装置８０により加圧部材の表面温度を検出する場合にも同様に適用できる。さらに、本発明は、画像形成装置の定着装置の加熱部材または加圧部材の表面温度を検出するための装置に限られず、その他の検出対象物の表面温度を検出するための装置にも適用できる。

また、上述の実施形態では、温度検出素子９０としてサーミスタを用いる場合について説明したが、本発明は、温度検出素子９０として熱電対を用いる場合にも同様に適用できる。

さらに、上述の実施形態では、１つの温度検出装置８０に２つの温度検出素子９０を設ける構成を説明したが、本発明では、１つの温度検出装置８０に３つ以上の温度検出素子９０を設けてもよい。

さらにまた、上述の実施形態では、フィルム８８が基材８２の検出対象物側の開口部を塞ぐように基材８２に貼り付けられ、フィルム８８の検出対象物との対向面と反対側の面に温度検出素子９０を固定する構成について説明したが、基材８２にフィルム８８を取り付ける構成、およびフィルム８８に温度検出素子９０を取り付ける構成はこれに限られず、図５に示す各構成としてもよい。具体的に、図５（ａ）に示す構成では、フィルム８８が、基材８２の検出対象物と反対側の開口部を塞ぐように基材８２に貼り付けられ、温度検出素子９０が、フィルム８８の検出対象物との対向面に固定されている。図５（ｂ）に示す構成では、フィルム８８が、基材８２の検出対象物側の開口部を塞ぐように基材８２に固定され、温度検出素子９０が、フィルム８８の検出対象物との対向面に固定されている。図５（ｃ）に示す構成では、フィルム８８が、基材８２の検出対象物と反対側の開口部を塞ぐように基材８２に貼り付けられ、温度検出素子９０が、フィルム８８の検出対象物との対向面と反対側の面に固定されている。なお、図５に示す各実施形態において、その他の構成及び効果は、図１〜図４に示す上述の実施形態と同様であり、図５において、上述の実施形態と同様の機能を有する部材については同符号を付してある。

（試験１）
図３と図４に示す本発明の温度検出装置を実施例とし、図７に示す従来の温度検出装置を従来例としたとき、それらの実施例と従来例について、定着装置の加熱ローラの表面温度を検出する際の応答性能を比較する試験を行った。

実施例と従来例のいずれについても、図２の定着装置を用いた。温度検出装置は、温度検出素子と加熱ローラ表面との距離が２ｍｍとなるように設置した。定着装置の周辺の雰囲気温度が２３℃である条件下で、加熱ローラを加熱する加熱ヒータの電源をオンにした後、実施例または従来例の温度検出装置による加熱ローラの表面温度の検出を３０秒間行うとともに、接触型のサーミスタを用いて加熱ローラ表面の実際の温度を計測した。応答性能の比較は、温度検出素子により検知されるフィルムの温度（検知温度Ｔ）と、加熱ローラの実際の表面温度とを比較することで行った。

試験１の結果を図６に示す。

図６に示すように、従来例の装置による検知温度Ｔと比較して、実施例の装置による検知温度Ｔは高く、加熱ローラの実際の表面温度に近いことを確認できた。すなわち、本発明の温度検出装置は、温度検出の応答性能が従来よりも向上していることを確認できた。

（試験２）
試験１と同じ実施例と従来例について、定着装置の加熱ローラの表面温度を検出する際の温度安定性能を比較する試験を行った。

実施例と従来例のいずれについても、図２の定着装置を用いて次の計測を行った。すなわち、温度検出素子と加熱ローラ表面との距離が１．５ｍｍ〜２．５ｍｍであり、定着装置の周辺の雰囲気温度が１８℃〜２８℃である複数の条件下で、加熱ローラを加熱する加熱ヒータの電源をオンにした後の３０秒間、温度検出装置により検知温度Ｔを計測するとともに、接触型のサーミスタを用いて加熱ローラ表面の実際の温度を計測した。計測後、実施例と従来例のそれぞれについて、中心条件（温度検出素子と加熱ローラ表面との距離が２ｍｍ、定着装置の周辺の雰囲気温度が２３℃）の３０秒加熱時点の検知温度Ｔと、加熱ローラの実際の表面温度とから補正係数Ｒを算出した（表１参照）。補正係数Ｒの算出後、上記の各条件について、３０秒加熱時点の検知温度Ｔと補正係数Ｒとから検出温度Ｔ’を算出した後、検出温度Ｔ’の最大値と最小値との差（温度ずれ）を求め、温度ずれの大きさにより温度安定性能を評価した。

試験２の結果を表１に示す。

表１に示すように、実施例の温度ずれは±３．８℃であり、従来例の温度ずれ±４．７℃と比較して約２０％小さいことを確認できた。すなわち、本発明の温度検出装置は、温度安定性能が従来よりも向上していることを確認できた。

本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。 本発明に係る定着装置の構成を示す図である。 図２に示す定着装置に、本発明に係る温度検出装置を取り付けた状態を示す縦断面図である。 図３に示す温度検出装置の横断面図である。 その他の実施形態に係る温度検出装置を示す模式図である。 試験１の結果を示すグラフである。 従来の温度検出装置の構成を示す図である。

符号の説明

２：画像形成装置、
２２：定着装置、
２４：加熱部材（加熱ローラ）、
２６：加圧部材（加圧ベルト）、
３６：記録媒体、
８０：温度検出装置、
８２：基材、
８８：フィルム、
８９：内側空間、
９０：温度検出素子、
９２：固定シート。

Claims (8)

1. 枠状の基材と、
   検出対象物に接触しない状態で該検出対象物の温度を検出する温度検出素子とを備え、
   該温度検出素子が、上記基材に囲まれた内側空間において、上記基材から所定距離以上離間した位置に配置された温度検出装置において、
   複数の上記温度検出素子が、１つの上記内側空間に間隔を空けて配置されていることを特徴とする温度検出装置。
2. 上記温度検出素子はサーミスタであることを特徴とする請求項１に記載の温度検出装置。
3. 上記温度検出素子は、上記基材に貼り付けられたフィルムに固定されていることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の温度検出装置。
4. 上記フィルムはポリイミド樹脂からなり、上記フィルムの厚みは１０μｍ以上１００μｍ以下とされていることを特徴とする請求項３に記載の温度検出装置。
5. 上記温度検出素子を上記フィルムの表面に固定するための固定シートを備え、
   該固定シートの熱伝導率は、１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上とされていることを特徴とする請求項３または４のいずれかに記載の温度検出装置。
6. 上記固定シートの厚みは１０μｍ以上４０μｍ以下とされていることを特徴とする請求項５に記載の温度検出装置。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の温度検出装置と、
   記録媒体を加熱する加熱部材と、
   該加熱部材と共に上記記録媒体を挟圧する加圧部材とを備え、
   上記温度検出装置の上記温度検出素子が、上記加熱部材の表面または上記加圧部材の表面に近接して配置されていることを特徴とする定着装置。
8. 請求項７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。

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