JP2012226022A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 定着ローラから熱隔離する必要が無く、温度センサが受ける熱量が大きくても高精度に定着ローラの温度を高精度に検出可能な定着装置を提供すること。
【解決手段】 定着ローラ１１と、定着ローラとの間に定着ニップを形成する加圧ローラ１２と、定着ローラに熱を発生させる加熱機構１３と、これらを内部に保持する筐体１４とを備えた定着装置１０であって、定着ローラからの赤外線を受けて温度を検出する赤外線センサ１を備え、絶縁性フィルムと、絶縁性フィルムの一方の面に互いに離間させて並べて設けられた第１の感熱素子及び第２の感熱素子と、絶縁性フィルムの一方の面に形成され第１の感熱素子に接続された導電性の第１の配線膜及び第２の感熱素子に接続された導電性の第２の配線膜と、第２の感熱素子に対向して絶縁性フィルムの他方の面に設けられた赤外線反射膜とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機等の画像形成装置に用いられる定着装置に関し、特に定着ローラまたは定着ベルトの温度を高精度に測定可能な定着装置に関する。

一般に、複写機、プリンタ、ファクシミリ、印刷機等の画像形成装置には、記録紙上に画像情報をトナー像として形成して加熱定着させ転写する定着装置が内蔵されている。この定着装置では、加熱された定着ローラまたは定着ベルトとこれに圧接させた加圧ローラとを備え、定着ローラまたは定着ベルトと加圧ローラとの間の圧接部に定着ニップを構成して、定着ニップを通過する際に記録紙に圧力および熱を加えてトナー像を定着させる。この際、トナー像を加熱定着させる定着ローラや定着ベルトの温度を一定に制御する必要があるため、温度センサを用いてこれらの表面温度を検出している。

従来、例えば特許文献１には、誘導加熱部により加熱される発熱回転体の表面温度を測定する温度検出手段を備え、該温度検出手段が、誘導加熱部が備えるコイルループ内周側に設けられている空孔部を通して発熱回転体の表面温度を検知している定着装置が提案されている。この温度検出手段は、非接触型の温度センサであるサーモパイル素子と集光レンズとを備え、耐熱温度が低いサーモパイル素子を熱源から離すために筐体に支持部材を介して固定されている。また、定着ローラ付近は、温度変動が激しいため、定着ローラから遠ざけて集光レンズで焦点を絞る構造を用いている。

また、特許文献２には、複写機の定着装置に使用されている加熱定着ローラ等の温度を測定する温度センサであって、保持体に設置した樹脂フィルムと、該樹脂フィルムに設けられ保持体の導光部を介して赤外線を検知する赤外線検知用感熱素子と、樹脂フィルムに遮光状態に設けられ保持体の温度を検知する温度補償用感熱素子とを備えた赤外線センサが提案されている。この赤外線センサでは、導光部の内側面に赤外線吸収膜を形成すると共に、樹脂フィルムにカーボンブラック等の赤外線吸収材料を含有させて赤外線の吸収を高めている。また、この赤外線センサでは、アルミニウムなどの熱伝導率が大きく熱放射率の小さい金属材料から略ブロック状に形成された筐体である保持体に感熱素子が内蔵されている。

特開２００９−２７１１２９号公報 特開２００２−１５６２８４号公報

上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
特許文献１に記載の定着装置では、温度センサを定着ローラから熱隔離するために温度センサと定着装置との間に長い距離（空間）を必要とし、全体が大型化してしまう問題があった。また、温度センサを取り付けて一体構造とするための支持部材は、熱伝導を低減するために薄くまたは細くして断面積を小さくした構造とする必要があり、取り付け時に支持部材が曲がったり、振動等により赤外線の視野角がずれて高精度な測定が難しいなどの不都合があった。また、サーモパイルは、素子がガスで封止され周囲の温度変動に鈍感なため、高精度な温度検出が困難であった。さらに、特許文献２に記載の赤外線温度センサでは、検知側と補償側とで大きく構造が異なるので、熱容量に大きな差が生じ、温度分布が生じてしまうことから高精度な温度測定ができないという問題があった。

また、特許文献２の赤外線センサでは、樹脂フィルムにカーボンブラック等の赤外線吸収材料を含有させると共に一方の感熱素子側を温度補償用に遮光する構造が採用されているが、赤外線吸収材料を含有した樹脂フィルムの熱伝導が高く、赤外線検知用と温度補償用との感熱素子間で温度差分が生じ難いという不都合があった。また、これら感熱素子間で温度差分を大きくするためには、感熱素子間の距離を大きくする必要があり、全体形状が大きくなってしまい、小型化が困難になる問題がある。さらに、温度補償用の感熱素子を遮光する構造をケース自体に設ける必要があるため、高価になってしまう。
さらに、一方の感熱素子について赤外線を筐体で遮光する構造を採用しているが、赤外線を遮っているだけで遮蔽部分が赤外線を吸収してしまい、遮蔽部分の温度が変化してしまうことからリファレンスとして不完全となってしまう不都合があった。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、定着ローラまたは定着ベルトから熱隔離する必要が無く、温度センサが受ける熱量が大きくても高精度に定着ローラまたは定着ベルトの温度を高精度に検出可能な赤外線センサを備えた定着装置を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明の定着装置は、定着ローラまたは定着ベルトと、前記定着ローラまたは前記定着ベルトとの間に定着ニップを形成する加圧ローラと、前記定着ローラおよび前記定着ベルトに熱を発生させる加熱機構と、これらを内部に保持する筐体とを備えた定着装置であって、前記定着ローラまたは前記定着ベルトからの赤外線を受けて温度を検出する赤外線センサを備え、該赤外線センサが、絶縁性フィルムと、該絶縁性フィルムの一方の面に互いに離間させて設けられた第１の感熱素子及び第２の感熱素子と、前記絶縁性フィルムの一方の面に形成され前記第１の感熱素子に接続された導電性の第１の配線膜及び前記第２の感熱素子に接続された導電性の第２の配線膜と、前記第２の感熱素子に対向して前記絶縁性フィルムの他方の面に設けられた赤外線反射膜とを備え、前記筐体内に、前記絶縁性フィルムの他方の面を前記定着ローラまたは前記定着ベルトの外周面または内周面に向けて対向設置されていることを特徴とする。

この定着装置では、前記筐体内に設置された赤外線センサが、絶縁性フィルムの一方の面に互いに離間させて設けられた第１の感熱素子及び第２の感熱素子と、第２の感熱素子に対向して絶縁性フィルムの他方の面に設けられた赤外線反射膜とを備えているので、互いに絶縁性フィルム上に並んだ検知用の第１の感熱素子と補償用の第２の感熱素子とに生じる温度分布が小さくなる。このため、定着ローラまたは定着ベルトからの熱による温度変動の影響を絶縁性フィルム上の両方の感熱素子が同時に受けると共に敏感に反応することから、定着ローラまたは定着ベルトからの輻射熱を精度良く検出することができる。したがって、赤外線センサが受ける熱量が大きくても、高精度に定着ローラまたは定着ベルトの温度を非接触に検出可能であると共に、定着ローラまたは定着ベルトから熱隔離するための空間や支持構造の必要が無く、小さなスペースで筐体内に設置することができ、全体の小型化や低コスト化が可能になる。

なお、上記赤外線センサが、第２の感熱素子に対向して絶縁性フィルムの他方の面に設けられた赤外線反射膜を備えているので、第１の感熱素子は赤外線が照射されて赤外線吸収した絶縁性フィルムの部分的な温度を測定するのに対し、第２の感熱素子は赤外線反射膜によって赤外線が反射されて赤外線吸収が大幅に抑制された絶縁性フィルムの部分的な温度を測定する。したがって、第１の感熱素子に対して赤外線の影響を抑制して高いリファレンスが得られる赤外線反射膜下の第２の感熱素子と、薄く熱伝導性の低い絶縁性フィルムとによって、第１の感熱素子と第２の感熱素子との良好な温度差分を得ることができる。
すなわち、フィルムに赤外線吸収材料等を含有させていない低熱伝導性の絶縁性フィルムでも、赤外線反射膜によって第２の感熱素子の直上部分における赤外線を反射してその吸収を阻止することができ、赤外線を反射しない部分の直下にある第１の感熱素子との温度差分が得られ、第２の感熱素子を高いリファレンスとすることができる。
また、第１の感熱素子と第２の感熱素子との間の熱を伝導する媒体が、空気以外に絶縁性フィルムのみとなり、伝導する断面積が小さくなる。したがって、相互の感熱素子への熱が伝わり難くなり、干渉が少なくなって検出感度が向上する。このように第１の感熱素子と第２の感熱素子との熱結合が低いので、互いに近づけて配置することも可能になり、全体の小型化を図ることができる。さらに、枠体やケースによる遮光構造ではなく、赤外線反射膜によって赤外線を遮光しているので、安価に作製することができる。
さらに、赤外線反射膜が導電性材料で構成されていても、絶縁性フィルムを挟んで設置された第１の感熱素子及び第２の感熱素子との絶縁が確保されているので、膜の絶縁性を問わずに効率の良い材料の選択が可能になる。
このように、低熱伝導性の絶縁性フィルム上で互いに熱の影響が抑制された第１の感熱素子と第２の感熱素子とが、それぞれ絶縁性フィルムにおいて赤外線が照射される部分の直下と赤外線が反射される部分の直下との温度を測定する構造を有している。したがって、赤外線検知用とされる第１の感熱素子と温度補償用とされる第２の感熱素子との良好な温度差分を得られ、高感度化を図ることができる。
なお、絶縁性フィルム上であって第１の感熱素子の直上に赤外線吸収膜を形成しても構わない。この場合、さらに第１の感熱素子における赤外線吸収効果が向上して、第１の感熱素子と第２の感熱素子とのより良好な温度差分を得ることができる。

第２の発明の定着装置は、第１の発明において、前記赤外線センサが、前記定着ローラの内側に設置されていることを特徴とする。
すなわち、この定着装置では、薄く低背構造である赤外線センサが、定着ローラの内側に設置されているので、装置内で飛散するトナーや紙粉などの影響を受け難く、これらによる検出劣化を低減することができる。

第３の発明の定着装置は、第１または第２の発明において、前記第１の配線膜が、前記第１の感熱素子の周囲にまで配されて前記第２の配線膜よりも大きな面積で形成されていることを特徴とする。
すなわち、この定着装置では、第１の配線膜が、第１の感熱素子の周囲にまで配されて第２の配線膜よりも大きな面積で形成されているので、絶縁性フィルムの赤外線を吸収した部分からの熱収集を改善すると共に、絶縁性フィルムの赤外線反射膜が形成された部分と熱容量が近づくので、変動誤差を小さくすることができる。なお、第１の配線膜の面積及び形状を赤外線反射膜と略同じにして、絶縁性フィルムの赤外線反射膜が形成された部分と熱容量がほぼ等しくなるように設定することが好ましい。

第４の発明の定着装置は、第１から第３の発明のいずれかにおいて、前記絶縁性フィルムが、ポリイミド基板で形成され、前記赤外線反射膜、前記第１の配線膜及び前記第２の配線膜が銅箔で形成されていることを特徴とする。
すなわち、この定着装置では、絶縁性フィルムが、ポリイミド基板で形成され、赤外線反射膜、第１の配線膜及び第２の配線膜が銅箔で形成されているので、材料費が安い汎用的な両面フレキシブル基板を利用することができ、低コスト化を図ることができる。

第５の発明の定着装置は、第４の発明において、前記赤外線反射膜が、前記銅箔と、該銅箔上に積層された金メッキ膜とで構成されていることを特徴とする。
すなわち、この定着装置では、赤外線反射膜が、銅箔と、該銅箔上に積層された金メッキ膜とで構成されているので、金メッキ膜が、銅箔の酸化防止膜として機能すると共に赤外線の反射率を向上させることができる。

第６の発明の定着装置は、第１から第５の発明のいずれかにおいて、前記第１の感熱素子および前記第２の感熱素子が、サーミスタ素子であることを特徴とする。
すなわち、この定着装置では、第１の感熱素子および第２の感熱素子が、サーミスタ素子であるので、耐熱性が高く、定着ローラ、定着ベルトまたは加熱機構のより近傍に赤外線センサを設置することが可能になる。

本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る定着装置によれば、筐体内に設置された赤外線センサが、絶縁性フィルムの一方の面に互いに離間させて設けられた第１の感熱素子及び第２の感熱素子と、第２の感熱素子に対向して絶縁性フィルムの他方の面に設けられた赤外線反射膜とを備えているので、赤外線センサが受ける熱量が大きくても、高精度に定着ローラまたは定着ベルトの温度を非接触に検出可能であると共に、全体の小型化や低コスト化が可能になる。
したがって、本発明の定着装置を備えた複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置では、高精度に定着ローラや定着ベルトの温度が維持されて、高品質な複写や印刷が可能になると共に小型化や低コスト化を実現することができる。

本発明に係る定着装置の第１実施形態を示す概略的な構成図である。 第１実施形態において、赤外線センサを示す斜視図である。 第１実施形態において、赤外線センサを示す正面図である。 第１実施形態において、第１の感熱素子が接着された部分（ａ）と第２の感熱素子が接着された部分（ｂ）とを示す要部の拡大正面図である。 第１実施形態において、感熱素子が接着される前の絶縁性フィルムを示す底面図である。 第１実施形態において、感熱素子が接着される前の絶縁性フィルムを示す平面図である。 本発明に係る定着装置の第２実施形態を示す概略的な構成図である。 本発明に用いる赤外線センサの性能比較を行うための装置を示す構成図である。 本発明に用いる赤外線センサにおいて、ペルチェ素子の温度変化に対する吸収膜温度および反射膜温度の変化を示すグラフである。 特許文献２の赤外線温度センサにおいて、ペルチェ素子の温度変化に対する吸収膜温度および反射膜温度の変化を示すグラフである。 本発明に用いる赤外線センサにおいて、赤外線センサの温度と机の実測温度と机の算出温度とを示すグラフである。 特許文献２の赤外線温度センサにおいて、赤外線温度センサの温度と机の実測温度および反射膜温度の変化を示すグラフである。

以下、本発明に係る定着装置の第１実施形態を、図１から図６を参照しながら説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能又は認識容易な大きさとするために縮尺を適宜変更している。

本実施形態の定着装置１０は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、印刷機等の画像形成装置に搭載され、図１に示すように、定着ローラ１１と、定着ローラ１１との間に定着ニップを形成する加圧ローラ１２と、定着ローラ１１に熱を発生させる加熱機構１３と、これらを内部に保持する筐体１４と、定着ローラ１１からの赤外線を受けて温度を検出する赤外線センサ１とを備えたローラ定着方式の装置である。

上記加熱機構１３は、例えば定着ローラ１１の内部に配置された熱源であるハロゲンヒータＨと、赤外線センサ１で検出した定着ローラ１１の温度に基づいてハロゲンヒータＨを制御し、定着ローラ１１の温度を一定に保持する制御部Ｃとを備えている。なお、加熱機構１３として、熱源として誘導加熱により定着ローラ１１を加熱する機構を用いても構わない。

上記定着ローラ１１は、例えばアルミニウム、ステンレス、鉄等の金属円筒の芯金上にフッ素樹脂でコーティングされたものやチューブが被覆されたものである。
上記加圧ローラ１２は、例えば合成樹脂や金属などで形成された円筒状基材の表面にシリコンゴムなどの弾性層が設けられ、該弾性層上をフッ素樹脂等の離形性に優れた樹脂で被覆したものである。この加圧ローラ１２は、定着ローラ１１の外周面に圧接した状態で回転可能に設置されている。これらの定着ローラ１１および加圧ローラ１２は、それぞれギアに接続され、さらにギアに接続されたモータにより互いに逆方向に回転駆動される。

上記赤外線センサ１は、図２から図４に示すように、絶縁性フィルム２と、該絶縁性フィルム２の一方の面（下面）に互いに離間させて並べて設けられた第１の感熱素子３Ａ及び第２の感熱素子３Ｂと、絶縁性フィルム２の一方の面に形成され第１の感熱素子３Ａに接続された導電性金属膜である一対の第１の配線膜４Ａ及び第２の感熱素子３Ｂに接続された導電性金属膜である一対の第２の配線膜４Ｂと、第２の感熱素子３Ｂに対向して絶縁性フィルム２の他方の面に設けられた赤外線反射膜６とを備えている。
この赤外線センサ１は、筐体１４の内壁に取り付けられ、絶縁性フィルム２の他方の面を定着ローラ１１の外周面に向けて対向設置されている。なお、赤外線センサ１は、絶縁性フィルム２の一方の面に固定されて該絶縁性フィルム２を支持すると共に第１の感熱素子３Ａ及び第２の感熱素子３Ｂを内部の収納部に収納する樹脂製のセンサ筐体（図示略）を介して設置されても構わない。

上記第１の配線膜４Ａは、図５に示すように、第１の感熱素子３Ａの周囲にまで配されて第２の配線膜４Ｂよりも大きな面積で形成されている。これらの第１の配線膜４Ａは、一対の中央に第１の感熱素子３Ａを配し、一対で外形状が赤外線反射膜６と略同じの四角形状に設定されている。すなわち、第１の配線膜４Ａの面積及び形状は赤外線反射膜６と略同じとし、絶縁性フィルム２の赤外線反射膜６が形成された部分と熱容量がほぼ等しくなるように設定している。

また、一対の第１の配線膜４Ａには、その一端部にそれぞれ絶縁性フィルム２上に形成された第１の接着電極５Ａが接続されていると共に、他端部にそれぞれ絶縁性フィルム２上に形成された第１の端子電極７Ａが接続されている。
また、一対の第２の配線膜４Ｂは、線状に形成されており、その一端部にそれぞれ絶縁性フィルム２上に形成された第２の接着電極５Ｂが接続されていると共に、他端部にそれぞれ絶縁性フィルム２上に形成された第２の端子電極７Ｂが接続されている。

なお、上記第１の接着電極５Ａ及び第２の接着電極５Ｂには、それぞれ第１の感熱素子３Ａ及び第２の感熱素子３Ｂの端子電極３ａが半田等の導電性接着剤で接着される。
また、上記第１の端子電極７Ａ及び第２の端子電極７Ｂは、外部の回路との接続を行うための電極である。

上記絶縁性フィルム２は、ポリイミド樹脂シートで形成され、赤外線反射膜６、第１の配線膜４Ａ及び第２の配線膜４Ｂが銅箔で形成されている。すなわち、これらは、絶縁性フィルム２とされるポリイミド基板の両面に、赤外線反射膜６、第１の配線膜４Ａ及び第２の配線膜４Ｂとされる銅箔のフロート電極がパターン形成された両面フレキシブル基板によって作製されたものである。

さらに、上記赤外線反射膜６は、図６に示すように、第２の感熱素子３Ｂの直上に四角形状で配されており、銅箔と、該銅箔上に積層された金メッキ膜とで構成されている。なお、絶縁性フィルム２の下面には、第１の端子電極７Ａ及び第２の端子電極７Ｂを除いて第１の配線膜４Ａ及び第２の配線膜４Ｂを含む下面全体を覆うポリイミド樹脂のカバーレイが形成されている。

この赤外線反射膜６は、絶縁性フィルム２よりも高い赤外線放射率を有する材料で形成され、上述したように、銅箔上に金メッキ膜が施されて形成されている。なお、金メッキ膜の他に、例えば鏡面のアルミニウム蒸着膜やアルミニウム箔等で形成しても構わない。この赤外線反射膜６は、第２の感熱素子３Ｂよりも大きなサイズでこれを覆うように形成されている。

上記第１の感熱素子３Ａ及び第２の感熱素子３Ｂは、両端部に端子電極３ａが形成されたチップサーミスタである。このサーミスタとしては、ＮＴＣ型、ＰＴＣ型、ＣＴＲ型等のサーミスタがあるが、本実施形態では、第１の感熱素子３Ａ及び第２の感熱素子３Ｂとして、例えばＮＴＣ型サーミスタを採用している。このサーミスタは、Ｍｎ−Ｃｏ−Ｃｕ系材料、Ｍｎ−Ｃｏ−Ｆｅ系材料等のサーミスタ材料で形成されている。なお、これら第１の感熱素子３Ａ及び第２の感熱素子３Ｂは、各端子電極３ａを対応する第１の接着電極５Ａ上又は第２の接着電極５Ｂ上に接合させて絶縁性フィルム２に実装されている。

このように本実施形態の定着装置１０では、定着ローラ１１の外周面に対向配置された赤外線センサ１が、絶縁性フィルム２の一方の面に互いに離間させて並べて設けられた第１の感熱素子３Ａ及び第２の感熱素子３Ｂと、第２の感熱素子３Ｂに対向して絶縁性フィルム２の他方の面に設けられた赤外線反射膜６とを備えているので、互いに絶縁性フィルム２上に並んだ検知用の第１の感熱素子３Ａと補償用の第２の感熱素子３Ｂとに生じる温度分布が小さくなる。

このため、定着ローラ１１からの熱による温度変動の影響を絶縁性フィルム２上の両方の感熱素子３Ａ，３Ｂが同時に受けると共に敏感に反応することから、定着ローラ１１からの輻射熱を精度良く検出することができる。したがって、赤外線センサ１が受ける熱量が大きくても、高精度に定着ローラ１１の温度を非接触に検出可能であると共に、定着ローラ１１から熱隔離するための空間や支持構造の必要が無く、小さなスペースで筐体１４内に設置することができ、全体の小型化や低コスト化が可能になる。

なお、赤外線センサ１は、第２の感熱素子３Ｂに対向して絶縁性フィルム２の他方の面に設けられた赤外線反射膜６を備えているので、第１の感熱素子３Ａは赤外線が照射されて赤外線吸収した絶縁性フィルム２の部分的な温度を測定するのに対し、第２の感熱素子３Ｂは赤外線反射膜６によって赤外線が反射されて赤外線吸収が大幅に抑制された絶縁性フィルム２の部分的な温度を測定する。したがって、第１の感熱素子３Ａに対して赤外線の影響を抑制して高いリファレンスが得られる赤外線反射膜６下の第２の感熱素子３Ｂと、薄く熱伝導性の低い絶縁性フィルム２と、によって、第１の感熱素子３Ａと第２の感熱素子３Ｂとの良好な温度差分を得ることができる。

すなわち、フィルムに赤外線吸収材料等を含有させていない低熱伝導性の絶縁性フィルム２でも、赤外線反射膜６によって絶縁性フィルム２の第２の感熱素子３Ｂの直上部分における赤外線を反射してその吸収を阻止することができ、赤外線を反射しない部分の直下にある第１の感熱素子３Ａとの温度差分が得られ、第２の感熱素子３Ｂを高いリファレンスとすることができる。

また、第１の感熱素子３Ａと第２の感熱素子３Ｂとの間の熱を伝導する媒体が、空気以外に絶縁性フィルム２のみとなり、伝導する断面積が小さくなる。したがって、相互の感熱素子への熱が伝わり難くなり、干渉が少なくなって検出感度が向上する。このように第１の感熱素子３Ａと第２の感熱素子３Ｂとの熱結合が低いので、互いに近づけて配置することも可能になり、全体の小型化を図ることができる。さらに、枠体やケースによる遮光構造ではなく、赤外線反射膜６によって赤外線を遮光しているので、安価に作製することができる。

さらに、赤外線反射膜６が導電性材料で構成されていても、絶縁性フィルム２を挟んで設置された第１の感熱素子３Ａ及び第２の感熱素子３Ｂとの絶縁が確保されているので、膜の絶縁性を問わずに効率の良い材料の選択が可能になる。
このように、低熱伝導性の絶縁性フィルム２上で互いに熱の影響が抑制された第１の感熱素子３Ａと第２の感熱素子３Ｂとが、それぞれ絶縁性フィルム２において赤外線が照射される部分の直下と赤外線が反射される部分の直下との温度を測定する構造を有している。したがって、赤外線検知用とされる第１の感熱素子３Ａと温度補償用とされる第２の感熱素子３Ｂとの良好な温度差分を得られ、高感度化を図ることができる。

また、第１の配線膜４Ａが、第１の感熱素子３Ａの周囲にまで配されて第２の配線膜４Ｂよりも大きな面積で形成されているので、絶縁性フィルム２の赤外線を吸収した部分からの熱収集を改善すると共に、絶縁性フィルム２の赤外線反射膜６が形成された部分と熱容量が近づくので、変動誤差を小さくすることができる。
さらに、赤外線反射膜６が、銅箔と、該銅箔上に積層された金メッキ膜とで構成されているので、金メッキ膜が、銅箔の酸化防止膜として機能すると共に赤外線の反射率を向上させることができる。

次に、本発明に係る赤外線センサの第２実施形態について、図７を参照して以下に説明する。なお、以下の実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。

第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、筐体１４の内壁に赤外線センサ１が取り付けられているのに対し、第２実施形態の定着装置２０では、図７に示すように、定着ローラ１１の内側（内部）に赤外線センサ１が設置されている点である。すなわち、第２実施形態では、絶縁性フィルム２の他方の面を定着ローラ１１の内周面に向けて定着ローラ１１の内周面に対向状態に赤外線センサ１が設置されている。

したがって、第２実施形態の定着装置２０では、薄く低背構造である赤外線センサ１が定着ローラ１１の内側に設置されているので、装置内で飛散するトナーや紙粉などの影響を受け難く、これらによる検出劣化を低減することができる。特に、第１の感熱素子３Ａおよび第２の感熱素子３Ｂが耐熱性に優れているサーミスタ素子であるので、ハロゲンヒータＨの近傍に設置することが可能である。

本発明の定着装置に用いられる赤外線センサ１について、特許文献２の従来の赤外線温度センサと比較した実験を行った。
この実験では、センサ性能を比較し易くするために、図８に示すように、定着装置の定着ローラではなく、黒体テープＴを貼った机Ｄを測定対象物とし、この机Ｄの上方に間隔を空けて赤外線センサ１を設置し、さらに赤外線センサ１上にペルチェ素子Ｐを載せ、赤外線センサ１を直接加熱冷却しながら机Ｄの温度を測定した。なお、机Ｄには、別途、他の温度センサ（図示略）を直接取り付けて、机Ｄの温度（実測値）を測定した。

まず、ペルチェ素子Ｐにより赤外線センサ１を加熱した際、本発明に用いられる赤外線センサ１における吸収膜温度（第１の感熱素子３Ａでの温度）と反射膜温度（第２の感熱素子３Ｂでの温度）とペルチェ素子Ｐの温度との時間変化を、図９に示す。また、比較として同様に設置して測定した上記従来の赤外線温度センサにおける各温度を、図１０に示す。
図９および図１０からわかるように、上記従来の赤外線センサでは、吸収膜温度と反射膜温度との温度差の時間変化（両者の傾き差）が大きいのに対し、本発明に用いられる赤外線センサ１では、吸収膜温度と反射膜温度との温度差の時間変化が小さい。

次に、ペルチェ素子Ｐを動作させていない状態（机Ｄの温度は２２℃）からペルチェ素子Ｐを４８℃に加熱し、その後４℃まで冷却した際、本発明に用いる赤外線センサ１の温度（図中の「センサ」）と、机Ｄの実測温度（図中の机（実測））と、赤外線センサ１により測定した机Ｄの算出温度（図中の机（算出））との時間変化を、図１１に示す。また、比較として同様に設置して測定した上記従来の赤外線温度センサにおける各温度を、図１２に示す。

図１１および図１２からわかるように、上記従来の赤外線温度センサでは、ペルチェ素子Ｐにより赤外線温度センサの温度が大きく変化すると、赤外線温度センサにより測定した机Ｄの算出温度が、机Ｄの実測温度と大きく解離した値となってしまうのに対し、本発明に用いられる赤外線センサ１では、赤外線センサ１により測定した机Ｄの算出温度が、机Ｄの実測温度とほぼ同じ値となっている。したがって、本発明に用いられる赤外線センサ１は、自己の温度が変化しても、従来の赤外線センサに比べて測定対象物の温度を正確に見積もることが可能である。

なお、本発明の技術範囲は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記各実施形態では、トナー像の定着機構として定着ローラを用いているが、公知の定着ベルトを採用しても構わない。この場合、赤外線センサは、定着ベルトに対して絶縁性フィルムの他方の面を向けて対向配置される。

また、上記各実施形態では、第１の感熱素子が赤外線を直接吸収した絶縁性フィルムから伝導される熱を検出しているが、第１の感熱素子の直上であって絶縁性フィルム上に赤外線吸収膜を形成しても構わない。この場合、さらに第１の感熱素子における赤外線吸収効果が向上して、第１の感熱素子と第２の感熱素子とのより良好な温度差分を得ることができる。すなわち、この赤外線吸収膜によって定着ローラからの輻射による赤外線を吸収するようにし、赤外線を吸収し発熱した赤外線吸収膜から絶縁性フィルムを介した熱伝導によって、直下の第１の感熱素子の温度が変化するようにしてもよい。

この赤外線吸収膜は、絶縁性フィルムよりも高い赤外線吸収率を有する材料で形成され、例えば、カーボンブラック等の赤外線吸収材料を含むフィルムや赤外線吸収性ガラス膜（二酸化珪素を７１％含有するホウケイ酸ガラス膜など）で形成されているもの等が採用可能である。特に、赤外線吸収膜は、アンチモンドープ酸化錫（ＡＴＯ）膜であることが望ましい。このＡＴＯ膜は、カーボンブラック等に比べて赤外線の吸収率が良いと共に耐光性に優れている。また、ＡＴＯ膜は、紫外線で硬化させるので、接着強度が強く、カーボンブラック等に比べて剥がれ難い。
なお、この赤外線吸収膜は、第１の感熱素子よりも大きなサイズでこれを覆うように形成することが好ましい。

また、チップサーミスタの第１の感熱素子及び第２の感熱素子を採用しているが、薄膜サーミスタで形成された第１の感熱素子及び第２の感熱素子を採用しても構わない。
なお、感熱素子としては、上述したように薄膜サーミスタやチップサーミスタが好ましいが、サーミスタ素子以外に焦電素子等も採用可能である。

１…赤外線センサ、２…絶縁性フィルム、３Ａ…第１の感熱素子、３Ｂ…第２の感熱素子、４Ａ…第１の配線膜、４Ｂ…第２の配線膜、６…赤外線反射膜、１０，２０…定着装置、１１…定着ローラ、１２…加圧ローラ、１３…加熱機構、１４…筐体

Claims (6)

1. 定着ローラまたは定着ベルトと、前記定着ローラまたは前記定着ベルトとの間に定着ニップを形成する加圧ローラと、前記定着ローラおよび前記定着ベルトに熱を発生させる加熱機構と、これらを内部に保持する筐体とを備えた定着装置であって、
   前記定着ローラまたは前記定着ベルトからの赤外線を受けて温度を検出する赤外線センサを備え、
   該赤外線センサが、絶縁性フィルムと、該絶縁性フィルムの一方の面に互いに離間させて設けられた第１の感熱素子及び第２の感熱素子と、前記絶縁性フィルムの一方の面に形成され前記第１の感熱素子に接続された導電性の第１の配線膜及び前記第２の感熱素子に接続された導電性の第２の配線膜と、前記第２の感熱素子に対向して前記絶縁性フィルムの他方の面に設けられた赤外線反射膜とを備え、前記筐体内に、前記絶縁性フィルムの他方の面を前記定着ローラまたは前記定着ベルトの外周面または内周面に向けて対向設置されていることを特徴とする定着装置。
2. 請求項１に記載の定着装置において、
   前記赤外線センサが、前記定着ローラの内側に設置されていることを特徴とする定着装置。
3. 請求項１または２に記載の定着装置において、
   前記第１の配線膜が、前記第１の感熱素子の周囲にまで配されて前記第２の配線膜よりも大きな面積で形成されていることを特徴とする定着装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の定着装置において、
   前記絶縁性フィルムが、ポリイミド基板で形成され、
   前記赤外線反射膜、前記第１の配線膜及び前記第２の配線膜が銅箔で形成されていることを特徴とする定着装置。
5. 請求項４に記載の定着装置において、
   前記赤外線反射膜が、前記銅箔と、該銅箔上に積層された金メッキ膜とで構成されていることを特徴とする定着装置。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の定着装置において、
   前記第１の感熱素子および前記第２の感熱素子が、サーミスタ素子であることを特徴とする定着装置。