JP2023032810A - 定着装置の温度測定装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的サーモパイルに近い温度となる部材からの輻射熱を迷光として取り込むことで、検知温度への影響を抑制することのできる、定着装置の温度測定装置を提供する。【解決手段】定着装置の温度測定装置であるサーモパイルセンサ２５は、基板５６によって保持され、基板５６には、サーモパイルセンサ２５の前面に伸びる筒状部材６１と、筒状部材６１の先端に設けられた絞り部６３と、が設けられる。【選択図】図５

Description

この発明は定着装置の温度測定装置および画像形成装置に関し、特にたとえば、定着回転体と加圧回転体とを備え、記録媒体上に形成されたトナー像を熱定着させる、定着装置の温度測定装置および画像形成装置に関する。

定着温度の制御のために、温度センサとして、応答性に優れたサーモパイルセンサが知られている。サーモパイルセンサの耐熱温度は１００℃以下なので、定着装置内に供えることはできない。しかし、サーモパイルセンサの受光角は狭く、対象物から離れて測定が可能である。このような、定着装置の温度測定装置の一例が特許文献１に開示される。特許文献１の定着装置の温度測定装置は、加熱源により加熱される被加熱体の表面温度を非接触検知する温度検知装置であって、被加熱体に対向配置され且つ当該被加熱体より放出された赤外線を測定する非接触型温度センサ（サーモパイルセンサ）と、非接触型温度センサを収容するケースとを備えたセンサユニットと、センサユニットを収容すると共に当該センサユニットの周囲温度を均一に維持せしめる外殻ケースとを備えている。

同様に、サーモパイルセンサを定着装置の温度測定装置に用いた例が特許文献２に開示されている。特許文献２の定着装置の温度測定装置においては、サーモパイルセンサから定着ベルトに空気を流すようにダクト部材が設けられ、定着カバー内に充満した水蒸気がサーモパイルセンサに流れ込んでサーモパイルセンサのレンズに結露し、定着ベルトの実温度とサーモパイルセンサでの検知温度との間に差異が生じるのを防止している。また、定着ベルトから流れてくる空気をガイドするためにガイド部材が設けられ、サーモパイルセンサからの気流が直接定着ベルトにあたって、定着ベルトの表面温度が局所的に低下するのを防止している。上記２つの対向する気流がぶつかってサーモパイルセンサと、定着ベルトとの対向する位置でそれに交わる方向に気流を逃がすことにより、お互いの気流による影響を受けないように構成されている。

特開２００３－３５６０１号公報 特開２０２０－１３０１８号公報

特許文献１の技術では、外殻ケースにより装置が大きくなる点や、外殻ケースの温度変化によってサーモパイルが受光する赤外線量が変化して、温度を誤検知するという問題がある。これはサーモパイルの受光角よりも広い角度の赤外線が、サーモパイルの集光レンズ鏡筒の内面反射によって、意図せずにサーモパイル受光面に到達するためである。以後、サーモパイルの受光角よりも広い角度で受光する赤外線を迷光と呼ぶ。また、外殻ケース等の測定対象以外からの輻射熱はサーモパイルへの迷光となりうるので、測定対象物以外からサーモパイルが受ける輻射を迷光輻射と呼ぶこととする。

また、特許文献２では、対向する、サーモパイルセンサからの気流と定着ベルトからの気流を、それに交わる方向に逃がすようにしているが、それらの気流がうまく逃げない場合や、気流自身が、温度測定に影響を及ぼして誤検出する場合がある。

そこで、本発明は、サーモパイルセンサが、誤検出をするのを防ぐことができる、温度測定装置を提供することを目的とする。

この発明による定着装置の温度測定装置は、定着装置に設けられた開口部を介して、定着装置内の温度検知対象物の温度を定着装置外に設けられたサーモパイルセンサによって測定する。サーモパイルセンサは、センサ保持部材によって保持され、センサ保持部材には、サーモパイルセンサの前面に伸びる筒状部材と、筒状部材の先端に設けられた絞り部と、が設けられる。

筒状部材によって外部からの輻射熱を防ぎ、迷光輻射をセンサ温度に近い筒状部材の内壁から受けることで、検知温度への影響を抑えるとともに、先端の絞りによって本来の受光範囲を妨げず、より多くの迷光を遮断できる。

その結果、サーモパイルセンサが、誤検知をするのを防ぐことができる、温度測定装置を提供できる。

好ましくは、筒状部材はサーモパイルセンサに接しており、サーモパイルセンサと筒状部材とは熱伝導可能である。

筒状部材の温度とサーモパイルセンサの温度との差を少なくし、迷光輻射量を抑えることができる。

さらに好ましくは、筒状部材の先端の絞り部の開口径は、サーモパイルセンサ本来の受光範囲を妨げない。

筒状部材の内壁に放射率の低い金属筒を備えるのが好ましい。その結果、放射率を抑え、迷光輻射量を少なくすることができる。

保持部先端を覆うように放射率の低い金属キャップをかぶせてもよい。

このようにすることにより、定着装置からの輻射による保持部の温度上昇を抑え、保持部とサーモパイルセンサの温度差を小さくできる。

この発明の一つの実施の形態によれば、筒状部材に通気口を設ける。

このように構成することにより、保持部の温度上昇を抑えることができる。

この発明の他の実施の形態によれば、定着装置に設けられた開口部と絞り部との間には、隙間が設けられ、定着装置に設けられた開口部から筒状部材内に入らない気流を生成するために、気流を外部へ排出する、排気ファンを含む。

この発明の他の局面によれば、画像形成装置は、上記したいずれかの定着装置の温度測定装置を備える。

この発明によれば、迷光輻射をセンサ温度に近い筒状内壁から受けることで、検知温度への影響を抑えるとともに、先端の絞りによって本来の受光範囲を妨げず、より多くの迷光を遮断できるため、サーモパイルセンサが、誤検知をするのを防ぐことができる、定着装置の温度測定装置を提供できる。

この発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点は、図面を参照して行なう後述の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。

この発明の一実施の形態に係る、画像形成装置の内部構造を示す概略断面図である。 定着装置を示す概略断面図である。 定着装置と定着装置の温度測定装置であるサーモパイルセンサとの位置関係を示す断面図である。 サーモパイルセンサで定着装置の温度を測定するときの赤外線の入射経路を示す図である。 サーモパイルセンサのレンズに入射する測定対象物からの赤外線と、意図しない赤外線（迷光）、および遮光部材の位置関係を示す図である。 サーモパイルの詳細な構成を示す図である。 筒状部材のダクトカバーの内側を示す図である。 筒状部材のダクトカバーの内側を示す図である。 筒状部材のダクトカバーの外側を示す図である。 筒状部材のダクトカバーの外側を示す図である。 筒状部材のダクトカバーの外側を示す図である。 筒状部材の開口部に設けた通気口を示す図である。画像形成装置を上から見たときのサーモパイルセンサ付近の断面図である。 筒状部材の開口部と定着装置の外カバーの開口部との対向部分を示す図である。 画像形成装置を上から見たときのサーモパイルセンサ付近の断面図である。

図１を参照して、この発明の一実施の形態である画像形成装置１０は、電子写真方式によって用紙に多色又は単色の画像を形成する装置である。詳細は後述するように、画像形成装置１０は、用紙（記録媒体）上に形成されたトナー像を熱定着させる定着装置４６を備える。

先ず、画像形成装置１０の基本構成について概略的に説明する。なお、この明細書では、ユーザの立ち位置に対向する面、つまり図示の無い操作ユニットが設けられる側の面を前面（正面）として画像形成装置１０およびその構成部材の前後方向（奥行方向）を規定する。また、画像形成装置１０およびその構成部材の左右方向（横方向）は、ユーザから画像形成装置１０を見た状態を基準として規定する。

図１に示すように、この実施の形態では、画像形成装置１０は、複写機能、プリンタ機能、スキャナ機能およびファクシミリ機能などを有する複合機（ＭＦＰ：Multifunction Peripheral）である。画像形成装置１０は、画像形成部３０等を備える装置本体１２、およびその上方に配置される画像読取装置１４を含む。

画像読取装置１４は、透明材によって形成される原稿載置台１６を備える。原稿載置台１６の上方には、ヒンジ等を介して原稿押えカバー１８が開閉自在に取り付けられる。この原稿押えカバー１８には、原稿載置トレイ２０に載置された原稿を画像読取位置２２に対して１枚ずつ自動的に給紙するＡＤＦ（自動原稿送り装置）２４が設けられる。また、原稿載置台１６の前面側には、ユーザによる印刷指示等の入力操作を受け付ける図示の無い操作ユニットが設けられる。この操作ユニットには、タッチパネルディスプレイ等のディスプレイおよび各種の操作ボタン等が適宜設けられる。

また、画像読取装置１４には、光源、複数のミラー、結像レンズおよびラインセンサ等を備える画像読取部２６が内蔵される。画像読取部２６は、原稿表面を光源によって露光し、原稿表面から反射した反射光を複数のミラーによって結像レンズに導く。そして、結像レンズによって反射光をラインセンサの受光素子に結像させる。ラインセンサでは、受光素子に結像した反射光の輝度や色度が検出され、原稿表面の画像に基づく画像データが生成される。ラインセンサとしては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）又はＣＩＳ（Contact Image Sensor）等が用いられる。

装置本体１２には、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＨＤＤ等を含む制御部２８、および画像形成部３０などが内蔵される。制御部２８（具体的にはＣＰＵ）は、ユーザによる操作ユニットへの入力操作などに応じて、定着装置４６を含む画像形成装置１０の各部位に制御信号を送信し、画像形成装置１０に種々の動作を実行させる。

画像形成部３０は、露光ユニット３２、現像器３４、感光体ドラム３６、クリーナユニット３８、帯電器４０、中間転写ベルトユニット４２、二次転写ローラ４４および定着装置４６等を備え、給紙トレイ４３又は手差し給紙トレイ５０から搬送される用紙上に画像を形成し、画像形成済みの用紙を排紙トレイ５２に排出する。用紙上に画像を形成するための画像データとしては、画像読取部２６で読み取った画像データ又は外部コンピュータから送信された画像データ等が利用される。

なお、画像形成装置１０において扱われる画像データは、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）およびイエロー（Ｙ）の４色のカラー画像に応じたものである。このため、現像器３４、感光体ドラム３６、クリーナユニット３８および帯電器４０のそれぞれは、各色に応じた４種類の潜像を形成するように４個ずつ設けられ、これらによって４つの画像ステーションが構成される。

感光体ドラム３６は、導電性を有する円筒状の基体の表面に感光層が形成された像担持体であり、帯電器４０は、この感光体ドラム３６の表面を所定の電位に帯電させる部材である。また、露光ユニット３２は、レーザ出射部および反射ミラー等を備えたレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）として構成され、帯電された感光体ドラム３６の表面を露光することによって、画像データに応じた静電潜像を感光体ドラム３６の表面に形成する。現像器３４は、感光体ドラム３６の表面に形成された静電潜像を４色（ＹＭＣＫ）のトナーによって顕像化するものである。また、クリーナユニット３８は、現像および画像転写後における感光体ドラム３６の表面に残留したトナーを除去する。

中間転写ベルトユニット４２は、中間転写ベルト５４、駆動ローラ５１、従動ローラ５３、および４つの中間転写ローラ５５などを備え、感光体ドラム３６の上方に配置される。中間転写ベルト５４は、可撓性を有する無端状のベルトであって、駆動ローラ５１および従動ローラ５３等の複数のローラによって張架されて、その表面（外周面）が感光体ドラム３６の表面に当接するように配置される。この中間転写ベルト５４は、駆動ローラ５１の回転駆動に伴い、所定方向に回転（周回移動）する。中間転写ローラ５５は、中間転写ベルト５４を挟んで各感光体ドラム３６と対向する位置のそれぞれに配置される。画像形成時には、この中間転写ローラ５５を用いて、各感光体ドラム３６に形成された各色のトナー像を中間転写ベルト５４に順次重ねて転写することで、中間転写ベルト５４上に多色のトナー像が形成される。

二次転写ローラ４４は、中間転写ベルト５４を挟んで駆動ローラ５１と対向するように設けられる。この二次転写ローラ４４と中間転写ベルト５４との間の二次転写ニップ部を用紙が通過することによって、中間転写ベルト５４に形成されたトナー像が用紙に転写される。

定着装置４６は、定着ベルト６２および加圧ローラ６４等を備え、二次転写ローラ４４の上方（用紙搬送方向の下流側）に配置される。定着ベルト６２内には、定着パッド７６および熱源８２など（図２参照）が設けられており、定着ベルト６２は、熱源８２によって所定の定着温度（たとえば１７０℃）となるように加熱される。また、加圧ローラ６４は、定着パッド７６との間で定着ベルト６２を押圧するように設けられる。この加圧ローラ６４と定着ベルト６２との間の定着ニップ部Ｎ（図２参照）を用紙が通過することによって、用紙に転写されたトナー像が溶融、混合および圧接されて、用紙に対してトナー像が熱定着される。定着装置４６の具体的構成については後述する。

このような装置本体１２内には、給紙トレイ４３又は手差し給紙トレイ５０からの用紙をレジストローラ６８、二次転写ローラ４４および定着装置４６を経由させて排紙トレイ５２に送るための第１用紙搬送路Ｌ１が形成される。また、用紙に対して両面印刷を行なう際に、片面印刷が終了して定着装置４６を通過した後の用紙を、二次転写ローラ４４の用紙搬送方向の上流側において第１用紙搬送路Ｌ１に戻すための第２用紙搬送路Ｌ２が形成される。この第１用紙搬送路Ｌ１および第２用紙搬送路Ｌ２には、用紙に対して補助的に推進力を与えるための複数の搬送ローラ６６が適宜設けられる。

続いて、図２を参照して、定着装置４６の機械的な構成について説明する。定着装置４６は、定着回転体の一例である定着ベルト６２と加圧回転体の一例である加圧ローラ６４とを備え、これらの間に形成される定着ニップ部Ｎに用紙を通過させることによって、用紙にトナー像を定着させる。

具体的には、図２に示すように、定着装置４６は、定着ベルト６２等を有するヒータユニット７０と、加圧ローラ６４等を有する加圧ユニット７２とを含む。これらヒータユニット７０および加圧ユニット７２が備える各部材は、図示しない定着フレームによって所定の配置態様で一体的に保持される。

ヒータユニット７０は、略円筒状に形成されて前後方向（用紙の幅方向）に延びる定着ベルト６２を備える。定着ベルト６２としては、たとえば、ポリイミド等の合成樹脂又はニッケル等の金属によって形成された帯状の基材の表面に離型層を設けたものが用いられる。このような定着ベルト６２は、その軸線回りに回転可能に設けられており、その内径は、たとえば３０ｍｍである。また、定着ベルト６２の内部には、定着パッド７６、支持部材７８、反射板８０および熱源８２などが設けられる。

定着パッド７６は、定着ベルト６２の内周面と摺接するように固定的に設けられる固定部材であって、定着ベルト６２の軸方向に沿って延びる長板状に形成される。定着パッド７６は、その外周面（少なくとも定着ベルト６２との摺接面）に摺接シート７６ａを有しており、この摺接シート７６ａには、定着ベルト６２との摩擦力を低減するための摺動オイルが塗布される。定着パッド７６の長さは、定着ベルト６２の軸方向長さ（幅）と同じ大きさである。

支持部材７８は、定着パッド７６を定着ベルト６２の内周面に押し当てながら支持する部材であって、その両端部は定着フレームに固定されている。この第１実施例では、支持部材７８は、断面略Ｌ字状に形成されており、定着パッド７６が固定される長板状の固定部７８ａと、固定部７８ａの幅方向端部から立設される長板状の立設部７８ｂとを有している。また、支持部材７８には、熱源８２側の面を覆うように、薄板状の反射板８０が取り付けられる。

熱源８２は、定着ベルト６２を加熱するための部材であって、定着ベルト６２の軸方向に沿って延びるように設けられる。熱源８２としては、ハロゲンランプ等のランプヒータが用いられる。この実施形態では、熱源８２は、定着ベルト６２の軸方向中央部を加熱する第１ランプヒータ８２ａと、定着ベルト６２の軸方向両端部を加熱する第２ランプヒータ８２ｂとを含む。第１ランプヒータ８２ａおよび第２ランプヒータ８２ｂは、用紙幅に応じて使い分けられる。

加圧ユニット７２は、定着ベルト６２を挟んで定着パッド７６と対向する位置に配置される加圧ローラ６４を備える。加圧ローラ６４は、定着ベルト６２の軸方向と平行に延びるように設けられ、定着パッド７６との間で定着ベルト６２を押圧することで、定着ベルト６２との間に定着ニップ部Ｎを形成する。

次に、この実施の形態に係る、定着装置４６とサーモパイルセンサ２５との位置関係について説明する。図３は、定着装置４６とサーモパイルセンサ２５との位置関係を示す図である。図３を参照して、定着装置４６は、定着装置カバー４５内に収容され、その前方にサーモパイルセンサ２５が配置されている。具体的には、定着ベルト６２のサーモパイルセンサ２５と対向する部分には、絞り部（開口部）６３が設けられている。

なお、絞り部６３は、サーモパイルセンサ２５の前面に設けられた筒状部材６１（図５参照）に設けられているが、ここでは、その詳細を省略している。

また、絞り部６３の前方には、定着装置カバー４５のフレーム４８と外カバー４７とがこの順に設けられ、その開口寸法は、絞り部６３の開口が、フレーム４８、および外カバー４７の開口より小さくなっている。なお、これらの開口部の形状は円形が好ましいが、他の形状であっても良い。

フレーム４８および外カバー４７の開口径は、光束の太さに関係し、太い方は大きく設計してもよいし、サーモパイルセンサ２５が傾いたときの光束の位置ずれを考慮して、フレーム４８の方の開口を大きく設計してもよい。

次に、サーモパイルセンサ２５に入射する赤外線の光束について説明する。図４は、サーモパイルセンサ２５の構成の詳細と、そこに入る赤外線の光束を説明する図であり、定着装置４６からの赤外線の光軸に沿った断面図である。図４を参照して、サーモパイルセンサ２５は、基板５６と、基板５６の上に設けられた環境温度測定素子５８、およびＣＡＮ５９と、ＣＡＮ５９の基板５６の中央部に設けられた受光素子５７と、を含む。ＣＡＮ５９は、定着装置４６側に延びる円筒状であり、その先端の中央に、赤外線を集光するレンズ６０が設けられている。

図４においては、ＣＡＮ５９の内部には、レンズ６０の中心を通過する光線のみを記載している。図４に示すように、レンズ６０の中心を通過する光線としては、定着装置４６からレンズ６０を介して受光素子５７に真っ直ぐ入射する赤外線８３と、定着装置カバー４５等の温度管理ができない物からの赤外線である、ＣＡＮ５９の斜め上から入射し、ＣＡＮ５９内の壁面５９ａでの反射を経て受光素子５７に入る光束８５とがある。

ここで、サーモパイルセンサ２５は、サーモパイルセンサ２５が測定する赤外線エネルギーと環境温度とから対象物の温度が算出できる測定原理を用いて対象物の温度を測定している。

サーモパイルセンサ２５は、対象物からの赤外線をレンズで集光することで感度を上げ、赤外線の受光範囲の目安となる視野角８４は７度程度に設計される。

一方で、上記したように、サーモパイルセンサ２５のＣＡＮ５９内の壁面５９ａで反射して受光素子５７に至るような意図しない光束（迷光）８５が存在する。そのような赤外線は光軸に対して２０～３０度以上から増え始め、図４に示したような約４５度で最も多くなる。一般に、温度が一様な無限大の平面から赤外線を受光した場合、およそ２０％が意図しない赤外線となる。

図４に示したような定着装置４６の温度を測定するとき、意図しない赤外線として、主に定着装置４６の外カバー４７からの赤外線が存在し、この迷光受光によって、定着装置カバー４５等の温度を拾ってしまうことになり、定着ベルトの温度にプラスされる形で重畳され、温度誤差の要因となりうる。

そこで、この実施の形態においては、このような迷光の影響を受けないように、次のような構成を有する。図５はこの構成、および外カバー４７、およびフレーム４８等の近傍の構成を示す図であり、この実施の形態においては、サーモパイルセンサ２５のＣＡＮ５９の前面に筒状部材６１を取り付ける。

［第１実施形態］
すなわち、図５を参照して、サーモパイルセンサは、ＣＡＮ５９（「センサ保持部材」として機能する）によって保持され、ＣＡＮ５９には、サーモパイルセンサの前面に伸びる筒状部材６１と、筒状部材６１の先端に設けられた絞り部６３と、が設けられる。

筒状部材６１によって外部からの輻射熱を防ぎ、迷光輻射をセンサ温度に近い筒状部材６１の内壁から受けることで、検知温度への影響を抑えるとともに、先端の絞り部６３によって本来の受光範囲を妨げず、より多くの迷光を遮断できる。

図５においては、サーモパイルセンサ２５のレンズ６０に垂直に入射している定着装置４６からの赤外線８３を点線で示し、意図しない赤外線（迷光）８３ａ，８３ｂを斜線で示し、意図しない赤外線（迷光）８３ａ，８３ｂに含まれるが、開口部より温度の高いフレーム４８からの赤外線であるフレーム輻射光８５ａ，８５ｂを一点鎖線で示す（これは、図４に示した意図しない光束（迷光）８５に対応する）。

この実施の形態では、サーモパイルセンサ２５には、図示の無い定着装置４６からの赤外線８３を全て受光し、意図しない赤外線（迷光）８３ａ，８３ｂをできるだけ排除し、フレーム輻射光８５ａ，８５ｂを図４に示したように受光素子５７で受光するように、筒状部材６１が設けられ、筒状部材６１の先端には絞り部６３が設けられる。ここで、筒状部材の先端の絞り部６３の開口径は、サーモパイルセンサ２５本来の受光範囲を妨げない。

すなわち、外カバー４７およびフレーム４８によって意図しない赤外線（迷光）８３ａ，８３ｂを遮断しているにも拘わらず、絞り部６３の開口径を狭くして、迷光のサーモパイルへの入射をさらに遮断している。

なお、この絞り部６３を、定着装置４６からの赤外線８３のみが入射するように、さらに絞ることも可能であるが、ここでは、絞り部６３を通して、開口部より温度の高い外カバー４７等からの赤外線であるフレーム輻射光を受光することができる寸法としている。このようにすることによって、サーモパイルセンサ２５に近い温度の迷光を受光して、測定温度への影響を減らしている。

［第２実施形態］
また、筒状部材６１はサーモパイルセンサ２５に接しており、サーモパイルセンサ２５と筒状部材６１とは熱伝導可能である。このように構成にすることによって、筒状部材６１とサーモパイルセンサ２５との温度差を少なくして、迷光輻射量を減らしている。

なお、具体的な開口寸法としては、例えば、絞り部６３の開口径寸法は６ｍｍであり、外カバー４７の開口径寸法は１２ｍｍであり、フレーム４８の開口径寸法は１６ｍｍである。

次に、サーモパイルセンサ２５の筒状部材６１の構成の詳細について説明する。図６は、サーモパイルセンサ２５の筒状部材６１の構成の詳細を説明する図である。図６を参照して、サーモパイルセンサ２５の筒状部材６１（図中点線で示す）は、サーモパイル保持部品８８と、ダクトカバー８９（図１１参照）とが一体化されて構成される。すなわち、筒状部材６１は、基板５６に取り付けられたサーモパイル本体２５ａと、サーモパイル保持部品８８とを含み、サーモパイル保持部品８８は、サーモパイル保持爪８８ａで基板５６に固定されている。サーモパイル保持部品８８は、ダクトカバー８９にピン９０で固定され、ダクトカバー８９はダクト９１（図１１参照）に取り付けられる。

図６に示すように、ダクトカバー８９は、サーモパイルセンサ２５のレンズ６０に面する部分に凹部８９ａを有し、凹部８９ａの中央にサーモパイルセンサ２５の開口部９２を有している。この開口部９２が絞り部６３の開口に対応する。

ここで、開口部９２の直径は、レンズ６０の径＋１ｍｍ～５ｍｍの範囲が好ましく、＋３ｍｍ程度がさらに好ましい。

開口部９２の直径が、レンズ６０の径＋１ｍｍ未満であると、対象物からの赤外線を遮蔽する恐れがあり。また、開口部９２の直径が、レンズ６０の径＋３ｍｍを超えると定着装置以外のカバーなどからの迷光を多く受光し、温度誤差が生じやすい。

次に、サーモパイル先端から開口部までの距離９３について説明する。距離は、２～８ｍｍの範囲が好ましく、５ｍｍ程度がさらに好ましい。距離が２ｍｍ未満だと、絞りの効果が弱まり、外カバー４７などからの迷光を多く受光し、温度誤差が生じやすい。距離が８ｍｍを超えると、定着装置に近づいてしまい輻射熱によって加熱されやすく、サーモパイルセンサとの温度差が生じ、開口部からの赤外線量が増え、温度誤差が生じやすくなる。

以上をまとめると、次のようになる。すなわち、開口部９２（ダクトカバー）の材質はＰＣ（ポリカーボネート）やＰＥＴ（ポリエチレン テレフタレート）等の樹脂等や前記樹脂のガラスファイバー入りのもの等から選ばれる。

サーモパイルセンサのレンズ６０の径が、４ｍｍのとき、サーモパイルセンサの開口部９２の直径はφ７ｍｍで、距離９３は５ｍｍである。

サーモパイルセンサのレンズ６０の径が６ｍｍのとき、サーモパイルセンサの開口部の直径はφ９ｍｍで、距離９３は５ｍｍである。

次に、開口部９２の材質について説明する。図７Ａ、図７Ｂ、および図８Ａ～図８Ｃは、開口部９２の具体的な構成を示す図であり、図７Ａ、図７Ｂは、開口部９２の内側に金属筒９４を設けた場合の詳細を示し、図８Ａ～図８Ｃは、開口部９２の外側に金属キャップ９７を設けた場合を示す。

まず、図７Ａを参照して、サーモパイルセンサ２５が配置されるダクトカバー８９の凹部８９ａに金属筒９４をはめ込み、その後、それをサーモパイルセンサ２５のＣＡＮ５９を収容するサーモパイル保持部品８８の前方にはめ込む（図７Ｂ）。

ここで、筒状部材６１の内壁となる金属筒９４は放射率の低い金属で構成される。放射率の低い金属を用いることにより放射を抑え、迷光輻射量を少なくすることができる。

放射率としては、ダクトカバー８９を構成するＰＣの放射率は０．９であり、金属筒９４を構成するＮｉメッキ鋼板の放射率は０．２以下である。また、アルミニウムの放射率は０．１以下であり、ステンレスの放射率は０．３～０．６である。

温度誤差を小さくするためには、開口部からの赤外線量を減らすことが必要である。そのためには、開口部とサーモパイルセンサとの温度差を小さくするほかに、赤外線放射量の少ない材料を開口部の内壁に用いることで、赤外線量をさらに減らすことができる。

上記したように、樹脂の放射率は０．９程度に対して、金属材料、例えばＮｉメッキ鋼板（０．２以下）、アルミニウム（０．１以下）を使うと、赤外線量を２０％以下に抑える事ができる。ステンレスの放射率は先の金属に比べて高く、先の金属に比べて効果が小さくなる。

したがって、放射率、コスト、加工性から、Ｎｉメッキ鋼板や、アルミニウム等が好ましい。

また、図８を参照して、ダクトカバー８９の凹部８９ａの外側においては、凸部８９ｂが設けられ（図８Ａ）、この凸部８９ｂに係合するような凹部（又は開口）を有する金属キャップ９７をかぶせる（図８Ｂ）。このように構成することにより、定着装置からの輻射による保持部の温度上昇を抑え、保持部とサーモパイルセンサの温度差を小さくする。

これを内側に設けた板金９８と組み合わせてサーモパイルセンサ２５の前に設置する（図８Ｃ）。なお、この係合に使用する凸部や凹部は、いずれかの部材に設ければよい。

開口部が定着ベルトに近い場合など、開口部の温度上昇が小さくなく、サーモパイルセンサとの温度差がついてしまう場合は、開口部外側に金属キャップを設けることで、開口部の温度上昇を抑える事ができる。

金属材料としては、反射率が高く輻射熱を受けにくいものが好ましく、その他コスト、加工性から、Ｎｉメッキ鋼板や、アルミニウム等が好ましい。

次に、開口部９２の通気口について説明する。図９は、図６と同様の図であるが、開口部９２に設けた通気口８７を示す図である。開口部９２とサーモパイルセンサ２５の温度を等しくするほど、迷光受光エネルギーは減少し、測定誤差が小さくなる。そこで、筒状部材となるダクトカバー８９の凹部８９ａに通気口８７を設けて、サーモパイル保持部品８８の温度上昇を抑える。なお、図９においては、図６に示した構成のダクトカバー８９の凹部８９ａを示しているが、図７Ａ～図８Ｃに示した構成であってもよい。

開口部９２の温度は、定着ベルト６２の輻射熱や、熱風によって加熱され、特に開口部９２内部の空気の温度が上昇する。そこで、温まった空気を逃がすための通気口８７を開口部９２の側壁に設けることによって、開口部９２の内部の温度を下げることができる。

通気口８７は図のように左右に設けても、上下（図面上は手前と奥）に設けても良い。開口部９２外側から迷光を受光しないように、開口部の厚みよりも小さい直径の孔を開けることが望ましい。

次に、このような構成による効果について説明する。

定着ベルト６２の温調設定１５０℃、環境温度２５℃のとき、電源ＯＮ直後定着ベルト温度１５０℃到達時点のサーモパイルセンサの検知温度を１５０℃として、通紙開始５分後と１時間後の検知温度を下記条件ごとに示す。

金属キャップはニッケルメッキ鋼板０．２ｍｍ厚を使用する。

開口部なしのとき、1時間後の温度ずれは5.3℃と大きくなったのに対して、本発明の開口部ありだと２．６℃、開口部内に金属が１．２℃、開口部外側に金属が１．０℃のズレに収める事が出来た。

参考までに、サーモパイルセンサ周辺部材の温度（℃）を表２に示す。

次に、この実施の形態における、サーモパイルセンサ２５の温度測定時の気流の影響を減らす方法について説明する。図１０は、この実施の形態における、サーモパイルセンサ２５の近傍における気流を説明する図であり、図１１は、図１０に示したサーモパイルセンサ２５が複数連続して（複数並べて）設けられた、画像形成装置１０を上から見たときの定着装置４６の断面図である。図において、左側が画像形成装置の前側であり、右側が画像形成装置の後側である。

図１０を参照して、サーモパイルセンサ２５の筒状部材６１の先端の絞り部６３の開口と、定着装置の外カバー４７やフレーム４８の開口部とは対向し、絞り部６３の開口の径φＡは、フレーム４８の開口部の径φＢより小さく、例えば、φＡは約６.５ｍｍであり、φＢは約１２ｍｍである。なお、ここでは、外カバー４７およびフレーム４８の形状は、図５とは異なっている。

この両者の間に気流があると、サーモパイルセンサ２５に結露を生じさせる。そこで、この実施の形態においては、φＢ＞φＡとするとともに、互いの開口部間に隙間を作ることにより、定着装置４６からの気流（図中矢印で示す）がサーモパイルセンサ２５の絞り部に入りにくくしている。

また、図１０に示すように、サーモパイルセンサのＣＡＮの部分（レンズ６０が設けられた部分）は、前面開口部以外、外気に通じる部分はない（特許文献２に示したようなダクト部材は無い）。さらに、サーモパイルＣＡＮは、前面開口部にのみ外気に対して露出している。すなわち、特許文献２のような、サーモパイル基板５６側から定着ベルト６２への気流は無い。

その結果、サーモパイルセンサ２５側からの吹き出しは無く、定着ベルト６２を冷やさない。

次に、このような定着装置４６からサーモパイルセンサ２５への気流を生成するための構成について説明する。図１１を参照して、定着装置４６の開口部からサーモパイルセンサ２５の筒状部材６１内に入らない気流（図中矢印で示す）生成するために、ダクト９１を介して、気流を外部へ排出する排気ファン９６を設ける。排気ファン９６を設けることで、画像形成装置内の温度上昇を抑制する。

サーモパイルに隙間があると、定着内部からの気流６７が排気ファン９６に引かれてサーモパイルに向かってくる。そうするとサーモパイルの結露や、ＣＡＮの温度上昇が生じる。

そこで、サーモパイルに隙間がないようにすることで、先の問題を防ぐことが出来る。

本発明は、その精神又は主要な特徴から逸脱することなく、他の種々な形で実施することができる。そのため、上述の実施形態は例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

本発明は、迷光輻射をセンサ温度に近い筒状内壁から受けることで、検知温度への影響を抑えるとともに、先端の絞りによって本来の受光範囲を妨げず、より多くの迷光を遮断でき、サーモパイルセンサが、誤検知をするのを防ぐことができるため、定着装置の温度測定装置に適用して、有用である。

１０ 画像形成装置
１２ 装置本体
２５ サーモパイルセンサ
４６ 定着装置
４７ 外カバー
４８ フレーム
５６ 基板
５７ 受光素子
５８ 環境温度測定素子
５９ ＣＡＮ
６０ レンズ
６１ 筒状部材
６２ 定着ベルト
８８ サーモパイル保持部品
８９ ダクトカバー
９１ ダクト
９２ サーモパイルセンサの開口部
９４ 金属筒
９５ 樹脂カバー
９６ 排気ファン

Claims (8)

1. 定着装置に設けられた開口部を介して、定着装置内の温度検知対象物の温度を定着装置外に設けられたサーモパイルセンサによって測定する温度測定装置であって、
   前記サーモパイルセンサは、センサ保持部材によって保持され、
   前記センサ保持部材には、前記サーモパイルセンサの前面に伸びる筒状部材と、前記筒状部材の先端に設けられた絞り部と、が設けられる、温度測定装置。
2. 前記筒状部材はサーモパイルセンサに接しており、前記サーモパイルセンサと前記筒状部材とは熱伝導可能である、請求項１に記載の定着装置の温度測定装置。
3. 前記筒状部材の先端の絞り部の開口径は、前記サーモパイルセンサ本来の受光範囲を妨げない、請求項１または２に記載の定着装置の温度測定装置。
4. 前記筒状部材の内壁には、放射率の低い金属筒が設けられる、請求項１～３のいずれか一つに記載の定着装置の温度測定装置。
5. 前記筒状部材の先端には、放射率の低い金属キャップが設けられる、請求項１～４のいずれか一つに記載の定着装置の温度測定装置。
6. 前記筒状部材には、通気口が設けられる、請求項１～５のいずれか一つに記載の定着装置の温度測定装置。
7. 前記定着装置に設けられた開口部と前記絞り部との間には、隙間が設けられ、
   前記定着装置に設けられた開口部から前記筒状部材内に入らない気流を生成するために、気流を外部へ排出する、排気ファンを含む、請求項１～６のいずれか一つに記載の定着装置の温度測定装置。
8. 請求項１から７のいずれか一つに記載の定着装置の温度測定装置を備えた画像形成装置。

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