JP5754223B2 - Fixing device - Google Patents

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  • Fixing For Electrophotography (AREA)

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。   The present invention relates to a fixing device used in an image forming apparatus such as a copying machine, and more particularly to a fixing device capable of measuring the temperature of a fixing roller or a fixing belt with high accuracy.

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。   Generally, an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile machine, or a printing machine has a built-in fixing device that forms image information as a toner image on a recording paper, heats it, and transfers it. The fixing device includes a heated fixing roller or a fixing belt and a pressure roller pressed against the fixing roller, and a fixing nip is formed at a pressure contact portion between the fixing roller or the fixing belt and the pressure roller to fix the fixing roller. When passing through the nip, pressure and heat are applied to the recording paper to fix the toner image. At this time, since it is necessary to control the temperature of the fixing roller and the fixing belt for fixing the toner image by heating, the surface temperature is detected using a temperature sensor.

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。   Conventionally, for example, Patent Document 1 includes temperature detection means for measuring the surface temperature of a heat generating rotating body heated by an induction heating unit, and the temperature detection unit is provided on the inner peripheral side of a coil loop provided in the induction heating unit. There has been proposed a fixing device that detects the surface temperature of a heat-generating rotating body through a hole formed therein. This temperature detecting means includes a thermopile element that is a non-contact type temperature sensor and a condenser lens, and is fixed to the housing via a support member in order to separate the thermopile element having a low heat-resistant temperature from the heat source. Further, since the temperature fluctuation is severe in the vicinity of the fixing roller, a structure is used in which the focal point is focused with a condenser lens away from the fixing roller.

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。   Patent Document 2 discloses a temperature sensor that measures the temperature of a heat fixing roller or the like used in a fixing device of a copying machine, and includes a resin film installed on a holder and a holder provided on the resin film. There has been proposed an infrared sensor including an infrared detection thermal element that detects infrared rays through a light guide portion and a temperature compensation thermal element that is provided in a light-shielding state on a resin film and detects the temperature of a holding body. In this infrared sensor, an infrared absorption film is formed on the inner side surface of the light guide section, and an infrared absorption material such as carbon black is included in the resin film to enhance infrared absorption. Further, in this infrared sensor, a heat sensitive element is built in a holding body which is a casing formed in a substantially block shape from a metal material having a high thermal conductivity such as aluminum and a low thermal emissivity.

特開2009−271129号公報JP 2009-271129 A 特開2002−156284号公報JP 2002-156284 A

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。
The following problems remain in the conventional technology.
In the fixing device described in Patent Document 1, a long distance (space) is required between the temperature sensor and the fixing device in order to thermally isolate the temperature sensor from the fixing roller. In addition, a support member for attaching a temperature sensor to form an integral structure needs to have a structure in which the cross-sectional area is reduced by thinning or thinning it in order to reduce heat conduction. For example, the infrared viewing angle is shifted and it is difficult to measure with high accuracy. In addition, the thermopile is difficult to detect temperature with high accuracy because the element is sealed with gas and is insensitive to ambient temperature fluctuations. Furthermore, in the infrared temperature sensor described in Patent Document 2, since the structure is greatly different between the detection side and the compensation side, a large difference occurs in the heat capacity, resulting in a temperature distribution, so that a high-accuracy temperature measurement cannot be performed. was there.

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。
Further, in the infrared sensor of Patent Document 2, a structure in which an infrared absorbing material such as carbon black is contained in a resin film and one heat sensitive element side is shielded for temperature compensation is used, but the infrared absorbing material is included. The heat conduction of the resin film is high, and there is a disadvantage that a temperature difference is hardly generated between the heat sensing elements for infrared detection and temperature compensation. Also, in order to increase the temperature difference between these thermal elements, it is necessary to increase the distance between the thermal elements, which increases the overall shape and makes it difficult to reduce the size. Furthermore, since it is necessary to provide the case itself with a structure that shields the temperature-compensating thermal element, the cost is increased.
In addition, the heat-sensitive element has a structure that shields infrared rays with a housing, but the shielding part absorbs infrared rays only by shielding the infrared rays, and the temperature of the shielding part changes. There was an inconvenience of being incomplete as a reference.

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。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and it is not necessary to isolate the heat from the fixing roller or the fixing belt, and the temperature of the fixing roller or the fixing belt can be accurately adjusted even if the amount of heat received by the temperature sensor is large. Another object of the present invention is to provide a fixing device including an infrared sensor that can be detected.

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。   The present invention employs the following configuration in order to solve the above problems. That is, the fixing device of the first invention generates heat in the fixing roller or the fixing belt, the pressure roller that forms a fixing nip between the fixing roller or the fixing belt, and the fixing roller and the fixing belt. A fixing device comprising a heating mechanism for holding the housing and a housing for holding them inside, and comprising an infrared sensor for detecting temperature by receiving infrared rays from the fixing roller or the fixing belt, An insulating film, a first heat sensitive element and a second heat sensitive element provided on one surface of the insulating film, and the first heat sensitive element formed on one surface of the insulating film. A conductive first wiring film connected to the element, a conductive second wiring film connected to the second thermal element, and the insulating film facing the second thermal element. And an infrared reflecting film provided on the surface of the insulating film, and the other surface of the insulating film is opposed to the outer surface of the fixing roller or the fixing belt or the inner surface of the fixing belt. It is characterized by.

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。   In this fixing device, an infrared sensor installed in the casing is provided on the first and second thermal elements provided on one surface of the insulating film so as to be separated from each other, and the second thermal element. And an infrared reflection film provided on the other surface of the insulating film so as to face each other, so that a first heat sensing element for detection and a second heat sensitive element for compensation are arranged on the insulating film. The temperature distribution that occurs in is reduced. For this reason, both heat sensitive elements on the insulating film are simultaneously affected and sensitively affected by temperature fluctuations due to heat from the fixing roller or fixing belt, so that the radiant heat from the fixing roller or fixing belt is detected with high accuracy. be able to. Therefore, even if the amount of heat received by the infrared sensor is large, the temperature of the fixing roller or the fixing belt can be detected in a non-contact manner with high accuracy, and there is a need for a space and a support structure for heat isolation from the fixing roller or the fixing belt. It can be installed in the housing in a small space, and the whole can be reduced in size and cost.

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。
In addition, since the said infrared sensor is equipped with the infrared reflective film provided in the other surface of the insulating film facing the 2nd thermal element, the 1st thermal element was irradiated with infrared rays and absorbed infrared rays. In contrast to measuring the partial temperature of the insulating film, the second thermosensitive element measures the partial temperature of the insulating film in which the infrared ray is reflected by the infrared reflecting film and the infrared absorption is greatly suppressed. Therefore, the first heat sensitive element is formed by the second heat sensitive element under the infrared reflecting film that can suppress the influence of infrared rays on the first heat sensitive element and obtain a high reference, and the thin insulating film having low thermal conductivity. A good temperature difference between the element and the second thermosensitive element can be obtained.
That is, even in a low thermal conductive insulating film that does not contain an infrared absorbing material or the like in the film, the infrared reflecting film can reflect the infrared rays directly above the second heat sensitive element to prevent the absorption. A temperature difference from the first thermosensitive element directly under the portion that does not reflect the light is obtained, and the second thermosensitive element can be used as a high reference.
Moreover, the medium which conducts the heat between the first heat sensitive element and the second heat sensitive element is only an insulating film other than air, and the conducting cross-sectional area is reduced. Accordingly, it is difficult for heat to be transmitted to the mutual heat sensitive elements, interference is reduced, and detection sensitivity is improved. As described above, since the thermal coupling between the first thermal element and the second thermal element is low, it is possible to arrange them close to each other, and the overall size can be reduced. Furthermore, since the infrared rays are shielded by the infrared reflecting film rather than the light shielding structure by the frame or the case, it can be manufactured at low cost.
Furthermore, even if the infrared reflective film is made of a conductive material, insulation between the first and second heat sensitive elements installed with the insulating film interposed therebetween is ensured, so that the insulating properties of the film It is possible to select an efficient material regardless of whether or not.
As described above, the first heat sensitive element and the second heat sensitive element in which the influence of heat on the low heat conductive insulating film is suppressed are respectively directly below the portion of the insulating film irradiated with infrared rays and the infrared rays. Has a structure for measuring the temperature immediately below the portion where the light is reflected. Therefore, it is possible to obtain a good temperature difference between the first thermosensitive element used for infrared detection and the second thermosensitive element used for temperature compensation, thereby achieving high sensitivity.
Note that an infrared absorption film may be formed on the insulating film and immediately above the first thermosensitive element. In this case, the infrared absorption effect in the first thermal element is further improved, and a better temperature difference between the first thermal element and the second thermal element can be obtained.

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。
A fixing device according to a second invention is characterized in that, in the first invention, the infrared sensor is installed inside the fixing roller.
That is, in this fixing device, an infrared sensor having a thin and low-profile structure is installed inside the fixing roller, so that it is not easily affected by toner or paper dust scattered in the device, and detection deterioration due to these is reduced. can do.

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。
A fixing device according to a third invention is the fixing device according to the first or second invention, wherein the first wiring film is arranged up to the periphery of the first thermal element and has a larger area than the second wiring film. It is formed.
That is, in this fixing device, since the first wiring film is arranged to the periphery of the first thermal element and has a larger area than the second wiring film, the infrared rays of the insulating film are absorbed. While improving the heat collection from the part, the heat capacity is close to the part of the insulating film where the infrared reflective film is formed, so that the fluctuation error can be reduced. In addition, it is preferable that the area and shape of the first wiring film are set to be substantially the same as the infrared reflective film so that the heat capacity is substantially equal to the portion of the insulating film where the infrared reflective film is formed.

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。
According to a fixing device of a fourth invention, in any one of the first to third inventions, the insulating film is formed of a polyimide substrate, and the infrared reflecting film, the first wiring film, and the second wiring. The film is formed of copper foil.
That is, in this fixing device, the insulating film is formed of a polyimide substrate, and the infrared reflecting film, the first wiring film, and the second wiring film are formed of copper foil. A double-sided flexible substrate can be used, and cost reduction can be achieved.

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。
According to a fixing device of a fifth invention, in the fourth invention, the infrared reflecting film is composed of the copper foil and a gold plating film laminated on the copper foil.
That is, in this fixing device, since the infrared reflecting film is composed of a copper foil and a gold plating film laminated on the copper foil, the gold plating film functions as an anti-oxidation film of the copper foil and transmits infrared rays. The reflectance can be improved.

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。
A fixing device according to a sixth aspect of the invention is characterized in that, in any one of the first to fifth aspects, the first thermal element and the second thermal element are thermistor elements.
That is, in this fixing device, since the first and second thermal elements are thermistor elements, the heat resistance is high, and an infrared sensor can be installed closer to the fixing roller, the fixing belt, or the heating mechanism. It becomes possible.

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。
The present invention has the following effects.
That is, according to the fixing device according to the present invention, the infrared sensor installed in the housing includes a first thermal element and a second thermal element provided on one surface of the insulating film so as to be separated from each other, And an infrared reflecting film provided on the other surface of the insulating film so as to face the second heat sensitive element, so that the temperature of the fixing roller or the fixing belt can be accurately detected even if the amount of heat received by the infrared sensor is large. Can be detected in a non-contact manner, and the overall size and cost can be reduced.
Therefore, in an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, or a facsimile provided with the fixing device of the present invention, the temperature of the fixing roller and the fixing belt is maintained with high accuracy, and high-quality copying and printing can be performed and the size can be reduced. And cost reduction can be realized.

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。1 is a schematic configuration diagram illustrating a first embodiment of a fixing device according to the present invention. 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。In 1st Embodiment, it is a perspective view which shows an infrared sensor. 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。In 1st Embodiment, it is a front view which shows an infrared sensor. 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。In 1st Embodiment, it is an enlarged front view of the principal part which shows the part (a) to which the 1st thermosensitive element was adhere | attached, and the part (b) to which the 2nd thermosensitive element was adhere | attached. 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。In 1st Embodiment, it is a bottom view which shows the insulating film before a thermal element is adhere | attached. 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。In 1st Embodiment, it is a top view which shows the insulating film before a thermal element is adhere | attached. 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。FIG. 3 is a schematic configuration diagram illustrating a second embodiment of a fixing device according to the present invention. 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。It is a block diagram which shows the apparatus for performing the performance comparison of the infrared sensor used for this invention. 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。In the infrared sensor used for this invention, it is a graph which shows the change of the absorption film temperature with respect to the temperature change of a Peltier device, and a reflecting film temperature. 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。In the infrared temperature sensor of patent document 2, it is a graph which shows the change of the absorption film temperature and the reflection film temperature with respect to the temperature change of a Peltier device. 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。In the infrared sensor used for this invention, it is a graph which shows the temperature of an infrared sensor, the measured temperature of a desk, and the calculated temperature of a desk. 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。In the infrared temperature sensor of patent document 2, it is a graph which shows the change of the temperature of an infrared temperature sensor, the measured temperature of a desk, and reflective film temperature.

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。   Hereinafter, a first embodiment of a fixing device according to the present invention will be described with reference to FIGS. In each drawing used for the following description, the scale is appropriately changed in order to make each member recognizable or easily recognizable.

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。   The fixing device 10 of this embodiment is mounted on an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile machine, or a printing machine, and forms a fixing nip between the fixing roller 11 and the fixing roller 11 as shown in FIG. A pressure roller 12 for heating, a heating mechanism 13 for generating heat in the fixing roller 11, a housing 14 for holding them inside, and an infrared sensor 1 for detecting the temperature by receiving infrared rays from the fixing roller 11. This is a roller fixing device.

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。   The heating mechanism 13 controls the halogen heater H based on the temperature of the fixing roller 11 detected by the infrared heater 1 and the halogen heater H that is a heat source disposed inside the fixing roller 11, for example. And a control unit C that keeps the constant. The heating mechanism 13 may be a mechanism that heats the fixing roller 11 by induction heating as a heat source.

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。
The fixing roller 11 is formed by coating a metal core such as aluminum, stainless steel, or iron with a fluororesin or a tube.
The pressure roller 12 is provided with an elastic layer such as silicon rubber on the surface of a cylindrical base made of, for example, a synthetic resin or metal, and a resin excellent in releasability such as a fluororesin on the elastic layer. It is coated with. The pressure roller 12 is rotatably installed in a state where it is in pressure contact with the outer peripheral surface of the fixing roller 11. The fixing roller 11 and the pressure roller 12 are connected to gears, and are driven to rotate in opposite directions by a motor connected to the gears.

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。
As shown in FIGS. 2 to 4, the infrared sensor 1 includes an insulating film 2, a first thermal element 3 </ b> A provided on one surface (lower surface) of the insulating film 2 so as to be spaced apart from each other, and The second heat sensitive element 3B and a pair of first wiring film 4A and second heat sensitive element 3B which are conductive metal films formed on one surface of the insulating film 2 and connected to the first heat sensitive element 3A. A pair of second wiring films 4B, which are conductive metal films connected to each other, and an infrared reflecting film 6 provided on the other surface of the insulating film 2 so as to face the second thermal element 3B. Yes.
The infrared sensor 1 is attached to the inner wall of the housing 14 and is disposed so as to face the other surface of the insulating film 2 toward the outer peripheral surface of the fixing roller 11. The infrared sensor 1 is a resin that is fixed to one surface of the insulating film 2 to support the insulating film 2 and that houses the first and second heat sensitive elements 3A and 3B in an inner housing portion. It may be installed via a sensor housing (not shown).

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。   As shown in FIG. 5, the first wiring film 4A is arranged up to the periphery of the first thermal element 3A and has a larger area than the second wiring film 4B. These first wiring films 4 </ b> A are provided with a first thermosensitive element 3 </ b> A at the center of a pair, and the outer shape of the first wiring film 4 </ b> A is set to be substantially the same as the infrared reflecting film 6. That is, the area and shape of the first wiring film 4A are substantially the same as those of the infrared reflection film 6, and the heat capacity is set to be substantially equal to the portion of the insulating film 2 where the infrared reflection film 6 is formed.

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。
The pair of first wiring films 4A is connected to the first adhesive electrode 5A formed on the insulating film 2 at one end thereof and to the other end portion on the insulating film 2 respectively. The first terminal electrode 7 </ b> A formed on is connected.
Further, the pair of second wiring films 4B are formed in a linear shape, and one end portion thereof is connected to the second adhesive electrode 5B formed on the insulating film 2, and the other end portion. A second terminal electrode 7B formed on the insulating film 2 is connected to each other.

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。
Note that the terminal electrodes 3a of the first heat sensitive element 3A and the second heat sensitive element 3B are bonded to the first adhesive electrode 5A and the second adhesive electrode 5B, respectively, with a conductive adhesive such as solder.
Further, the first terminal electrode 7A and the second terminal electrode 7B are electrodes for connection with an external circuit.

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。   The insulating film 2 is formed of a polyimide resin sheet, and the infrared reflection film 6, the first wiring film 4A, and the second wiring film 4B are formed of copper foil. That is, these are both surfaces in which the float electrode of copper foil used as the infrared reflecting film 6, the first wiring film 4A and the second wiring film 4B is patterned on both surfaces of the polyimide substrate used as the insulating film 2. It is made of a flexible substrate.

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。   Further, as shown in FIG. 6, the infrared reflection film 6 is arranged in a square shape directly above the second heat sensitive element 3B, and is composed of a copper foil and a gold plating film laminated on the copper foil. Has been. A polyimide resin cover is provided on the lower surface of the insulating film 2 to cover the entire lower surface including the first wiring film 4A and the second wiring film 4B except for the first terminal electrode 7A and the second terminal electrode 7B. A ray is formed.

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。   The infrared reflecting film 6 is formed of a material having an infrared emissivity higher than that of the insulating film 2 and is formed by applying a gold plating film on the copper foil as described above. In addition to the gold plating film, for example, a mirror-deposited aluminum vapor deposition film or an aluminum foil may be used. The infrared reflecting film 6 is formed to cover the second thermal element 3B with a size larger than that of the second thermal element 3B.

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。   The first heat sensitive element 3A and the second heat sensitive element 3B are chip thermistors in which terminal electrodes 3a are formed at both ends. As this thermistor, there are thermistors of NTC type, PTC type, CTR type and the like. In this embodiment, for example, NTC type thermistors are employed as the first thermal element 3A and the second thermal element 3B. This thermistor is formed of a thermistor material such as a Mn—Co—Cu-based material or a Mn—Co—Fe-based material. The first thermal element 3A and the second thermal element 3B are mounted on the insulating film 2 by bonding the terminal electrodes 3a onto the corresponding first adhesive electrode 5A or the second adhesive electrode 5B. Has been.

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。   As described above, in the fixing device 10 of the present embodiment, the infrared sensor 1 disposed opposite to the outer peripheral surface of the fixing roller 11 is provided on the one surface of the insulating film 2 so as to be spaced apart from each other. 3A and the second heat sensitive element 3B, and the infrared reflective film 6 provided on the other surface of the insulating film 2 so as to face the second heat sensitive element 3B. The temperature distribution generated in the first detection thermal element 3A and the second compensation thermal element 3B that are arranged side by side is reduced.

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。   For this reason, both the heat sensitive elements 3A and 3B on the insulating film 2 are simultaneously affected and sensitively affected by the temperature fluctuation due to the heat from the fixing roller 11, so that the radiant heat from the fixing roller 11 is accurately detected. be able to. Therefore, even if the amount of heat received by the infrared sensor 1 is large, the temperature of the fixing roller 11 can be detected in a non-contact manner with high accuracy, and there is no need for a space or a support structure for heat isolation from the fixing roller 11, and the temperature is small. It can be installed in the housing 14 in space, and the overall size and cost can be reduced.

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。   The infrared sensor 1 includes the infrared reflecting film 6 provided on the other surface of the insulating film 2 so as to face the second thermal element 3B, so that the first thermal element 3A is irradiated with infrared rays. The second thermal element 3B measures the partial temperature of the insulating film 2 that has absorbed infrared rays, while the infrared ray is reflected by the infrared reflecting film 6 so that the infrared absorption is greatly suppressed. Measure partial temperature. Therefore, the second heat sensitive element 3B under the infrared reflecting film 6 which can suppress the influence of infrared rays on the first heat sensitive element 3A and obtain a high reference, and the insulating film 2 which is thin and has low thermal conductivity, A good temperature difference between the first thermal element 3A and the second thermal element 3B can be obtained.

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。   That is, even in the low thermal conductive insulating film 2 in which the film does not contain an infrared absorbing material or the like, the infrared reflecting film 6 reflects the infrared rays directly above the second heat sensitive element 3B of the insulating film 2 and absorbs the infrared rays. Thus, a temperature difference from the first thermal element 3A directly below the portion that does not reflect infrared rays can be obtained, and the second thermal element 3B can be used as a high reference.

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。   Further, the medium that conducts heat between the first thermal element 3A and the second thermal element 3B is only the insulating film 2 other than air, and the conducting cross-sectional area is reduced. Accordingly, it is difficult for heat to be transmitted to the mutual heat sensitive elements, interference is reduced, and detection sensitivity is improved. As described above, since the thermal coupling between the first thermal element 3A and the second thermal element 3B is low, they can be arranged close to each other, and the overall size can be reduced. Furthermore, since the infrared rays are shielded by the infrared reflection film 6 rather than the light shielding structure by the frame body or case, it can be manufactured at low cost.

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。
Furthermore, even if the infrared reflective film 6 is made of a conductive material, insulation with the first thermal element 3A and the second thermal element 3B installed with the insulating film 2 interposed therebetween is ensured. An efficient material can be selected regardless of the insulating properties of the film.
In this way, the first heat sensitive element 3A and the second heat sensitive element 3B, on which the influence of heat on the low heat conductive insulating film 2 is suppressed, are respectively irradiated with infrared rays on the insulating film 2. It has the structure which measures the temperature of directly under and the part directly under the part in which infrared rays are reflected. Therefore, it is possible to obtain a good temperature difference between the first thermal element 3A for infrared detection and the second thermal element 3B for temperature compensation, thereby achieving high sensitivity.

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。
Further, since the first wiring film 4A is arranged up to the periphery of the first thermosensitive element 3A and has a larger area than the second wiring film 4B, the portion of the insulating film 2 that absorbs infrared rays As well as improving heat collection from the heat capacity, the heat capacity approaches the portion of the insulating film 2 where the infrared reflective film 6 is formed, so that the variation error can be reduced.
Furthermore, since the infrared reflecting film 6 is composed of a copper foil and a gold plating film laminated on the copper foil, the gold plating film functions as an antioxidant film for the copper foil and improves the infrared reflectance. Can be made.

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。   Next, a second embodiment of the infrared sensor according to the present invention will be described below with reference to FIG. Note that, in the following description of the embodiment, the same components described in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

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。   The difference between the second embodiment and the first embodiment is that the infrared sensor 1 is attached to the inner wall of the housing 14 in the first embodiment, whereas the fixing device 20 of the second embodiment is different from the first embodiment in FIG. 7, the infrared sensor 1 is installed inside (inside) the fixing roller 11. That is, in the second embodiment, the infrared sensor 1 is installed in a state of facing the inner peripheral surface of the fixing roller 11 with the other surface of the insulating film 2 facing the inner peripheral surface of the fixing roller 11.

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。   Therefore, in the fixing device 20 of the second embodiment, the infrared sensor 1 having a thin and low-profile structure is installed inside the fixing roller 11, so that the fixing device 20 is hardly affected by toner or paper dust scattered in the device. Detection deterioration due to these can be reduced. In particular, since the first heat sensitive element 3A and the second heat sensitive element 3B are thermistor elements having excellent heat resistance, they can be installed in the vicinity of the halogen heater H.

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。
The infrared sensor 1 used in the fixing device of the present invention was compared with the conventional infrared temperature sensor disclosed in Patent Document 2.
In this experiment, in order to make it easy to compare the sensor performance, as shown in FIG. 8, not the fixing roller of the fixing device, but the desk D with the black body tape T attached is used as the measurement object, and above the desk D. The infrared sensor 1 was installed at intervals, and a Peltier element P was placed on the infrared sensor 1, and the temperature of the desk D was measured while directly heating and cooling the infrared sensor 1. In addition, another temperature sensor (not shown) was directly attached to the desk D, and the temperature (actual value) of the desk D was measured.

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。
First, when the infrared sensor 1 is heated by the Peltier element P, the absorption film temperature (temperature at the first thermal element 3A) and the reflection film temperature (temperature at the second thermal element 3B) in the infrared sensor 1 used in the present invention. FIG. 9 shows the time change between the temperature and the temperature of the Peltier element P. Moreover, each temperature in the said conventional infrared temperature sensor similarly installed and measured as a comparison is shown in FIG.
As can be seen from FIGS. 9 and 10, the conventional infrared sensor described above has a large time change (the difference in inclination between the temperature difference between the absorption film temperature and the reflection film temperature), whereas the infrared sensor used in the present invention. In 1, the time change of the temperature difference between the absorption film temperature and the reflection film temperature is small.

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。   Next, when the Peltier element P is heated to 48 ° C. from a state where the Peltier element P is not operated (the temperature of the desk D is 22 ° C.), and then cooled to 4 ° C., the temperature of the infrared sensor 1 used in the present invention ( The time change between the “sensor” in the figure), the measured temperature of the desk D (the desk (actually measured) in the figure), and the calculated temperature of the desk D measured by the infrared sensor 1 (the desk (calculated) in the figure). As shown in FIG. Moreover, each temperature in the said conventional infrared temperature sensor similarly installed and measured as a comparison is shown in FIG.

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。   As can be seen from FIGS. 11 and 12, in the above-described conventional infrared temperature sensor, when the temperature of the infrared temperature sensor greatly changes due to the Peltier element P, the calculated temperature of the desk D measured by the infrared temperature sensor becomes the actually measured temperature of the desk D. On the other hand, in the infrared sensor 1 used in the present invention, the calculated temperature of the desk D measured by the infrared sensor 1 is almost the same as the measured temperature of the desk D. Therefore, the infrared sensor 1 used in the present invention can accurately estimate the temperature of the measurement object as compared with the conventional infrared sensor even if its own temperature changes.

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。
The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in each of the embodiments described above, a fixing roller is used as a toner image fixing mechanism, but a known fixing belt may be used. In this case, the infrared sensor is disposed to face the fixing belt with the other surface of the insulating film facing.

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。   In each of the above embodiments, the first heat sensitive element detects the heat conducted from the insulating film that directly absorbs infrared rays. However, the infrared ray is directly on the insulating film and directly above the first heat sensitive element. An absorption film may be formed. In this case, the infrared absorption effect in the first thermal element is further improved, and a better temperature difference between the first thermal element and the second thermal element can be obtained. That is, the infrared ray absorbing film absorbs infrared rays due to radiation from the fixing roller, and the temperature of the first heat-sensitive element immediately below is absorbed by heat conduction through the insulating film from the infrared ray absorbing film that has absorbed infrared rays and generated heat. It may be changed.

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。
This infrared absorbing film is formed of a material having an infrared absorption rate higher than that of the insulating film. For example, a film containing an infrared absorbing material such as carbon black or an infrared absorbing glass film (borosilicate containing 71% silicon dioxide). A material formed of a glass film or the like can be used. In particular, the infrared absorbing film is preferably an antimony-doped tin oxide (ATO) film. This ATO film has better infrared absorption and light resistance than carbon black or the like. In addition, since the ATO film is cured with ultraviolet rays, it has a high adhesive strength and is less likely to be peeled off than carbon black or the like.
In addition, it is preferable to form this infrared rays absorption film so that this may be covered with a larger size than a 1st thermal element.

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。
Moreover, although the 1st thermal element and the 2nd thermal element of a chip | tip thermistor are employ | adopted, you may employ | adopt the 1st thermal element and the 2nd thermal element which were formed with the thin film thermistor.
As described above, the thermosensitive element is preferably a thin film thermistor or a chip thermistor, but a pyroelectric element or the like can also be employed in addition to the thermistor element.

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   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Infrared sensor, 2 ... Insulating film, 3A ... 1st thermosensitive element, 3B ... 2nd thermosensitive element, 4A ... 1st wiring film, 4B ... 2nd wiring film, 6 ... Infrared reflective film, 10 , 20 ... fixing device, 11 ... fixing roller, 12 ... pressure roller, 13 ... heating mechanism, 14 ... housing

Claims (5)

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、前記定着ローラまたは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、
前記赤外線センサが、前記筐体内であって前記定着ローラまたは前記定着ベルトの内側において、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。
A fixing roller or a fixing belt, a pressure roller that forms a fixing nip between the fixing roller or the fixing belt, a heating mechanism that generates heat in the fixing roller or the fixing belt, and these are held inside. A fixing device including a housing,
An infrared sensor that detects the temperature by receiving infrared rays from the fixing roller or the fixing belt;
The infrared sensor is formed on an insulating film, a first thermal element and a second thermal element provided on one surface of the insulating film and spaced from each other, and one surface of the insulating film. A conductive first wiring film connected to the first thermal element, a conductive second wiring film connected to the second thermal element, and the second thermal element facing the second thermal element. An infrared reflective film provided on the other surface of the insulating film,
The infrared sensor is disposed in the casing and inside the fixing roller or the fixing belt so that the other surface of the insulating film faces the inner peripheral surface of the fixing roller or the fixing belt. A fixing device.
請求項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。
The fixing device according to claim 1 ,
The fixing device, wherein the first wiring film is disposed up to the periphery of the first thermal element and has a larger area than the second wiring film.
請求項1又は2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。
The fixing device according to claim 1 or 2 ,
The insulating film is formed of a polyimide substrate;
The fixing device, wherein the infrared reflection film, the first wiring film, and the second wiring film are formed of copper foil.
請求項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。
The fixing device according to claim 3 .
The fixing device, wherein the infrared reflecting film is composed of the copper foil and a gold plating film laminated on the copper foil.
請求項1から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。
In the fixing device according to any one of claims 1 to 4 ,
The fixing device, wherein the first thermal element and the second thermal element are thermistor elements.
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