JPH09138166A - 温度検知装置及びその使用方法並びにこれを用いた定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被測定体を損傷することなく、小型で、か
つ、急激な温度変化に対する温度追従性を良好に保つこ
とができ、更に、周囲環境による変動を有効に抑える。 【解決手段】 曲面状の被測定体１に接触して温度を検
知する温度検知装置において、弓形面２ａを有する支持
部材２と、この弓形面２ａの弓形方向の両端に張架され
た薄膜４と、この薄膜４の前記弓形面２ａに対向した箇
所に設けられた感熱素子５とを備える。また、必要に応
じて、感熱素子５を熱伝導性シートで被覆したり、感熱
素子５の被測定体１側を熱伝導性シートを介して薄膜４
に設ける。更に、このような温度検知装置を組み込んだ
定着装置装置も包含する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、温度検知装置及
びその使用方法並びにこれを用いた定着装置に係り、特
に、定着装置の加熱ロール等の曲面状被測定体に接触し
て温度を検出するタイプの温度検知装置及びその使用方
法並びにこれを用いた定着装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電子写真方式を採用した複写機
等の画像形成装置では、記録紙（記録材）に転写された
トナー像を定着させるために通常加熱式定着装置が設け
られている。従来この種の定着装置としては、互いに圧
接しながら回転する加熱ロールと加圧ロールとを備え、
未定着トナー像が形成された記録紙をこれらロール間に
挿通させて未定着トナー像の定着を行うようにしたもの
である。

【０００３】このような定着装置においては、通常定着
温度が一定になるように例えば加熱ロールの加熱源を温
度制御し、定着条件を均一に保つようにする手法が採用
されるが、この種の手法を採用するに当たって、前記加
熱ロールの表面温度を検知する温度検知装置が必要にな
る。従来における温度検知装置は、例えば図２５に示す
ように、図示外のセンサホルダのセンサ取付部位に被測
定体である加熱ロール１０１に接触するセンサユニット
１１０を取り付けたものであり、当該センサユニット１
１０としては、保持部材１１１に中空弾性体１１２を保
持し、前記中空弾性体１１２の加熱ロール１０１側面に
サーミスタ等の感熱素子１１３を配設すると共に、ポリ
イミド等からなる保護シート１１４で前記感熱素子１１
３を被覆するようにしたものが用いられる（例えば特公
昭５８−３３４９２号）。尚、符号１０２は加熱ロール
１０１に圧接する加圧ロール、１０３は加熱ロール１０
１内に内蔵されている加熱ランプである。

【０００４】また、従来の温度検知装置の他の例のセン
サユニット１１０としては、図２６に示すように、薄膜
シート１２１の裏面側にＣＡ熱電対やサーミスタ等の感
熱素子１１３を配設すると共に、その薄膜シート１２１
の表面側にフッ素樹脂等の摩擦係数の少ない表面層１２
２を設けて加熱ロール１０１などの被測定体との接触を
円滑にする一方、Ｕ字チャンネル状の支持部材１２３に
シート状のスポンジ弾性体１２４を張り渡し、前記薄膜
シート１２１を加熱ロール１０１側へ弾性的に押し付け
るようにしたものがある（例えば実公昭５７−１９６１
２号）。

【０００５】このような温度検知装置にあっては、前記
中空弾性体１１２やシート状のスポンジ弾性体１２４を
設けることにより、加熱ロール１０１の表面温度を忠実
に検知でき、しかも、環境温度の変化の影響を受け難い
という利点がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
温度検知装置の例えば前者のタイプにあっては、中空弾
性体１１２は内部に空間部を有するものであるため、そ
の分、厚さ方向寸法が大きくなってしまう。このとき、
前記加熱ロール１０１が回転すると、その加熱ロール１
０１の回転方向に沿って前記中空弾性体１１２が引っ張
られて倒れ変形し易くなり、これを防止する上で、剛性
のある保持部材１１１で前記中空弾性体１１２の側面を
拘束保持することが必要になる。従って、中空弾性体１
１２自体の大きさが大きくなり、しかも、これを保持す
る保持部材も必要不可欠であることからすれば、温度検
知装置全体の大きさを小型化することが困難である。

【０００７】また、感熱素子１１３にて温度検知する際
には、感熱素子１１３の支持部材（中空弾性体１１２、
保持部材１１１）全体に熱が奪われることから、温度検
知装置全体が均一の温度になるまで感熱素子１１３の検
知温度は安定しないことになるが、前記支持部材全体の
熱容量が大きいと、その分、温度検知装置全体が均一の
温度になるまでの時間が嵩むため、感熱素子１１３によ
る温度検知性能として、急激な温度変化に追従すること
ができないという技術的課題が見られる。

【０００８】一方、従来の温度検知装置の後者のタイプ
にあっても、前者のタイプに比べて、装置自体の小型化
は可能かも知れないが、シート状スポンジ弾性体１２４
（厚さ方向に弾性を有するものである分、ある程度の厚
さが必要）及び支持部材１２３の熱容量が大きいため、
前者のタイプと同様に、感熱素子１１３による温度検知
性能として、急激な温度変化に追従することができない
という技術的課題が見られる。

【０００９】このような技術的課題を解決する手段とし
ては、例えば図２７に示すように、Ｕ字チャンネル状の
支持部材１３１の一対の脚片を弾性変形可能な弾性脚片
１３２として構成し、サーミスタ等の感熱素子１１３が
挟持される耐熱性フィルム１３３を前記支持部材１３１
の弾性脚片１３２先端間に掛け渡し、前記耐熱性フィル
ム１３３を加熱ロール１０１などの被測定体に弾性的に
接触させるようにしたものや、あるいは、図２８に示す
ように、固定板１４１に対して板バネ１４２をネジにて
片持ち支持し、固定板１４１と板バネ１４２の自由端と
の間にサーミスタ等の感熱素子１１３が挟持される耐熱
性フィルム１３３を掛け渡し、前記耐熱性フィルム１３
３を加熱ロール１０１などの被測定体に弾性的に接触さ
せるようにしたものが提供されている（例えば実開昭６
０−１８１７６８号）。

【００１０】このタイプによれば、耐熱性フイルム１３
３は支持部材１３１の弾性脚片１３２の弾性作用、ある
いは、板バネ１４２の弾性作用により加熱ロール１０１
に密接するため、感熱素子１１３によって加熱ロール１
０１の表面温度を忠実に検知することができ、また、感
熱素子１１３を支持する部材が耐熱性フィルム１３３だ
けであり、当該耐熱性フィルム１３３は薄膜状で熱容量
が極めて小さいので、感熱素子１１３から耐熱性フィル
ム１３３へ伝達される熱量はごく僅かであり、感熱素子
１１３による温度検知性能として、急激な温度変化にも
迅速に追従することは可能である。

【００１１】しかしながら、このようなタイプにあって
は、加熱ロール１０１などの被測定体が回転し、周囲に
気流が形成されると、当該気流が空間部１３４を容易に
通過する事態を生じ、この気流による影響で、感熱素子
１１３の熱が奪われ易くなり、感熱素子１１３による温
度検知性能が周囲環境により変動し易いという技術的課
題がある。特に、前述したようなタイプにあっては、例
えば図２７に示すように、感熱素子１１３の背面から放
出される熱や加熱ロール１０１から耐熱性フィルム１３
３をすり抜けた熱は耐熱性フィルム１３３とその支持部
材１３１との空間部１３４内で矢印Ｘで示すように放熱
してしまう。一方、図２８のタイプにあっては、感熱素
子１１３の背面側に放出された熱の一部は矢印Ｙに示す
ように板バネ１４２にて反射されて再度感熱素子１１３
側へ戻されるが、放出された熱の多くは耐熱性フィルム
１３３とその支持部材１４１，１４２との空間部１３４
内で矢印Ｘで示すように放熱してしまう。このため、図
２７，図２８のタイプにあっては、前記放熱による熱の
損失分について感熱素子１１３の応答性が低下する事態
はやむを得ないものであった。

【００１２】尚、このような不具合は、定着装置の温度
検知装置に限られるものではなく、例えば曲面状の被測
定体の温度を検知する温度検知装置全般について生ずる
ものである。

【００１３】この発明は、以上の技術的課題を解決する
ためになされたものであって、被測定体を損傷すること
なく、小型で、かつ、急激な温度変化に対する温度追従
性を良好に保つことができ、更に、周囲環境による変動
を有効に抑えられるようにした温度検知装置及びその使
用方法並びにこれを用いた定着装置を提供するものであ
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】すなわち、この発明は、
図１に示すように、曲面状の被測定体１に接触して温度
を検知する温度検知装置において、弓形面２ａを有する
支持部材２と、この弓形面２ａの弓形方向の両端に張架
される薄膜４と、この薄膜４の前記弓形面２ａに対向し
た面上に設けられる感熱素子５とを備えたものである。

【００１５】そして、この温度検知装置を使用する際に
は、前記被測定体１に感熱素子５領域が含まれる薄膜４
部分のみを接触させ、被測定体１と支持部材２とを非接
触配置するようにすればよい。

【００１６】このような技術的手段において、本発明に
係る温度検知装置において、被測定体１としては、温度
検知を必要とする曲面状のものであれば全て対象とな
る。例えば電子写真方式の画像形成装置に用いられる定
着装置であれば、通常加熱源が内蔵されている加熱ロー
ルであるが、この加熱ロールに圧接する加圧ロールであ
ってもよい。また、定着装置以外の例としては、熱風を
送る加熱器のシャフトや、エンジンと発電器とのつなぎ
シャフト等、温度検知を必要とする曲面状のロール、シ
ャフトなど広く包含する。

【００１７】また、支持部材２については、弓形面２ａ
を有するものであれば、それ自体が剛体であってもよい
し、弾性変形可能な部材であってもよく、適宜選定して
差し支えない。ここでいう弓形面２ａとは、感熱素子５
に対向する面が所謂弓形状の形状部を有するものであれ
ば、断面山型状のもの、滑らかな湾曲面状のものを始
め、これに近似した態様（例えば断面台形状等）を広く
含むものであり、例えば板状の支持部材２を屈曲形成し
て構成してもよいが、必ずしも支持部材２の外形までを
弓形状にする必要はない。更に、弓形面２ａの形状につ
いては、対称形状、非対称形状を問わず、弓形面２ａの
形状が弓形面２ａと薄膜４との間の空間部３内に放出さ
れた熱を反射し、その反射熱を薄膜４の感熱素子５へ効
率的に集中させるという観点に基づいて適宜選定するこ
とが好ましく、特に、滑らかな湾曲面状の弓形面２ａが
よい。更にまた、弓形面２ａの形状については、少なく
とも一方向に対するもので差し支えないが、任意の二方
向あるいはそれ以上の方向に対するもの（究極的には任
意の全方向に対して弓形面２ａを形成する所謂お椀状
面）も含まれる。このとき、複数方向に対して弓形面２
ａを形成するということは、夫々の方向について反射熱
を薄膜４の感熱素子５へ効率的に集中させることが可能
になる分、熱効率が向上する点で好ましい。

【００１８】更に、薄膜４としては、素材的には適宜選
定して差し支えないが、少なくとも被測定体１の測定温
度範囲に対する耐熱性を備えていることが必要である。
ここで、被測定体１に対して感熱素子５を適性位置に確
実にセットするという観点からすれば、薄膜４として面
方向に弾性を有する弾性薄膜を用いることが好ましく、
この場合、支持部材２の取付誤差が前記弾性薄膜の弾性
作用により吸収され、感熱素子５に対応した弾性薄膜部
分が常時被測定体１に対して密接配置されるようにな
る。但し、弾性薄膜に代えて、支持部材２の弓形面２ａ
構成部分に弾性作用を持たせるようにしてもよい。そし
て、弾性薄膜としては、通常耐熱性を備えた弾性素材で
構成するようにすればよいが、耐熱性のない弾性素材で
あっても、その表面に耐熱性コート層を設けるようにす
ればよい。また、感熱素子５への熱伝達性（感熱素子５
の感度）を考慮すると、薄膜４としては５０μｍ以下が
好ましく、また、強度的限界を考慮すれば、２５μｍ以
上、両者を考慮すれば、２５〜５０μｍ程度の厚さが好
ましい。

【００１９】更に、感熱素子５の配設位置については、
前記弓形面２ａの形状に対応して弓形面２ａからの反射
熱が効率的に集中する箇所に設けるようにすればよい。
ここで、感熱素子５と支持部材２の弓形面２ａとの間の
空間部３の距離については、１ｍｍ未満であると、空間
部３の空気層による断熱効果が不十分になり易く、一
方、５ｍｍを超えると、空間部３が広すぎて周囲の気流
浸入量が増大し、感熱素子５の熱が気流によって多く奪
われ易くなることから、１乃至５ｍｍ程度が好ましい。
但し、当該空間部３については気流が浸入しないように
略密閉空間とするようにしても差し支えない。

【００２０】また、感熱素子５については、被測定体１
の温度を検知し得るものであれば、熱電対、サーミスタ
等が適宜選定して差し支えない。この場合において、感
熱素子５の感度を良好に保つには感熱素子５の被測定体
１側面を平面状にすることが好ましい。更に、薄膜４へ
の感熱素子５の取り付けについては、接着剤やテープを
用いて貼着してもよいし、薄膜４そのものに感熱素子５
の取り付け部を一体的に成形してもよい。

【００２１】また、感熱素子５からの放熱をより少なく
抑えるという観点からすれば、感熱素子５の空間部３側
を例えばアルミニウム箔のような熱伝導性シートで被覆
するようにすることが好ましい。

【００２２】また、感熱素子５の応答性を犠牲にするこ
となく、温度検知装置の寿命をより長くするという観点
からすれば、感熱素子５を例えばアルミニウム、りん青
銅若しくは銅からなる熱伝導性シート（保護板）を介し
て薄膜４に設けるようにすることが好ましい。

【００２３】また、感熱素子５の応答性を高めるという
観点からすれば、感熱素子５及び薄膜４の熱容量を可能
な限り少なくする必要があるが、本願にあっては、被測
定体１との接触部位における感熱素子５及び薄膜４さら
に感熱素子５に接する金属製部材（アルミニウム箔やア
ルミニウム、りん青銅若しくは銅からなる熱伝導性シー
ト）があればこれも含めて熱容量の合計が０．０４Ｊ／
゜Ｃ以下であることが好ましい。

【００２４】更に、本発明は、温度検知対象用の曲面状
の被測定体１を有する定着装置において、本発明に係る
温度検知装置を組み込んだものをも対象とする。この場
合において、組み込まれる温度検知装置としては前述し
た各種の態様のものを全て含むものである。

【００２５】上述したような技術的手段によれば、セン
サユニット（支持部材２、薄膜４、感熱素子５）を被測
定体１にセットする場合には、被測定体１に感熱素子５
領域が含まれる薄膜４部分のみを接触させ、被測定体１
と支持部材２とを非接触配置するようにすればよい。こ
のとき、感熱素子５部分と被測定体１との密接状態は良
好に保たれ、被測定体１の熱は感熱素子５に迅速に伝達
される。また、センサユニットの厚さ方向寸法は、空間
部３領域に略対応したもので済み、空間部３領域をある
程度狭く設定することにより、従来のタイプ（中空弾性
体、保持部材を用いたタイプ）に比べて小さいもので済
む。しかも、感熱素子５に接する薄膜４の熱容量は小さ
いため、感熱素子５の熱が薄膜４を通じて支持部材２に
伝達されることはほとんどなく、その分、感熱素子５か
ら奪われる熱が支持部材２側へ不必要に伝達されること
はない。

【００２６】特に、本発明にあっては、支持部材２は弓
形面２ａを有しており、薄膜４の空間部３側で弓形面２
ａに対向した箇所に感熱素子５が設けられているため、
感熱素子５の背面からの熱や被測定体１から薄膜４をす
り抜けた熱は空間部３内に放出されるが、当該放出熱の
多くは、図１に矢印Ｚで示すように、弓形面２ａで反射
された後に再度感熱素子５側へと集中的に戻される。こ
のため、空間部３内に放出された熱がそのまま無駄に放
散することはなく、感熱素子５の温度検知用の熱として
効率的に利用される。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に示す実施の形態
に基づいてこの発明を詳細に説明する。 ◎実施の形態１ 図２はこの発明が適用される定着装置の温度検知装置の
実施の形態１を示す。同図において、定着装置は、互い
に圧接しながら回転する加熱ロール１１と弾性体被覆の
加圧ロール１２とを備え、未定着トナー像が形成された
記録紙１３をこれらロール１１，１２間に挿通させて未
定着トナー像の定着を行うものである。尚、符号１４は
加熱ロール１１内に内蔵されている加熱ランプ（ヒー
タ）である。

【００２８】図３は本実施の形態で用いられる温度検知
装置２０の詳細を示す。この実施例に係る温度検知装置
２０は、剛性板からなるセンサホルダ２１の基端を取付
具２２を介して所定の固定部１５へ取付け、前記センサ
ホルダ２１にセンサユニット２３を設けるようにしたも
のである。この実施例に係るセンサユニット２３は、セ
ンサホルダ２１に断面二等辺三角形状（山型状）の弓形
面２１１を形成すると共に、この弓形面２１１の両端に
は内部に空間部２４が確保されるように面方向に沿って
弾性変形可能な弾性薄膜２５を張設し、図４（ａ）
（ｂ）に示すように、この弾性薄膜２５の裏面のうち弓
形面２１１の頂点（線対称位置）に対向した部位に例え
ばＣＡ熱電対を潰して偏平にした感熱素子２６を耐熱性
接着剤にて貼付するようにしたものである。尚、図４
（ａ）（ｂ）中、符号２６１は感熱素子２６のリード線
である。

【００２９】また、本実施の形態では、前記弾性薄膜２
５はセンサホルダ２１の表面及び裏面（空間部２４は除
く）を覆っており、前記取付具２２は、取付具本体２２
１にセンサホルダ２１の基端が挿入される挿入スリット
２２２を例えば水平方向に沿って形成すると共に、ネジ
挿通孔２２３を上下方向に沿って貫通開設し、前記セン
サホルダ２１の基端を前記挿入スリット２２２に嵌挿さ
せ、取付具本体２２１のネジ挿通孔２２３及びセンサホ
ルダ２１のネジ挿通孔に取付ネジ２２４を挿通させ、所
定の固定部１５に止着するようにしたものである。

【００３０】更に、本実施の形態において、センサホル
ダ２１としては、りん青銅板、ＳＵＳ３０４ＣＳＰ板、
ＳＫ５Ｍ熱処理板、ベイナイト鋼板、その他金属一般
（焼結、鋳物、押し出し成形品を含む）、樹脂板、セラ
ミック板等を用いることが可能であるが、本実施の形態
では、例えばりん青銅板を用いた。

【００３１】また、弾性薄膜２５としては、ポリイミド
シート、テフロンシート、ガラスクロス入りテフロンシ
ートその他、りん青銅板、ＳＵＳ３０４ＣＳＰ板、ＳＫ
５Ｍ熱処理板で、その厚さが２５μｍ〜５０μｍのもの
であれば使用可能であるが、本実施の形態では、例えば
ポリイミドシート２５〜５０μｍのものを用いた。

【００３２】更に、本実施の形態において、弾性薄膜２
５の幅寸法ｄ2は、図４（ｂ）に示すように、感熱素子
２６の幅寸法ｄ1の数倍より大きく設定されており、被
測定体に接触する部分の感熱素子２６及び弾性薄膜２５
の熱容量が０．０４Ｊ／゜Ｃ以下になっている。

【００３３】そして、このような温度検知装置は、図５
に示すように、前記センサユニット２３の弾性薄膜２５
の感熱素子２６のある部分周辺を被測定体である加熱ロ
ール１１に弾接させるように取り付けられる。このと
き、本実施の形態においては、前記空間部２４の感熱素
子２６と弓形面２１１の屈曲箇所との間の距離ｓは１〜
５ｍｍ程度に設定されている。更に、前記弾性薄膜２５
は前記加熱ロール１１の表面形状に追従して弾性的に広
がり変形するが、その弾性応力は弾性薄膜２５全域に亘
って充分に小さいものであるため、弾性薄膜２５の弾性
変形に伴う反力は加熱ロール１１側へそれ程強く作用せ
ず、センサユニット２３は加熱ロール１１の表面に軽接
触した状態で取付けられる。

【００３４】ここで、本実施の形態に係る温度検知装置
の性能を調べたところ、加熱ロール１１の表面に傷が見
られずに、感熱素子２６の温度追従性が良好であり、更
に、周囲環境による温度変動性が少なく抑えられること
が確認された。このことは、図６に矢印Ｚで示すよう
に、感熱素子２６の背面から放出される熱や加熱ロール
１１から弾性薄膜２５をすり抜けた熱が空間部２４内で
弓形面２１１で反射された後に再度感熱素子２６へ集中
的に戻り、感熱素子２６へ与えられる熱の損失を少なく
抑えていることに起因するものと推測される。

【００３５】また、本実施の形態において、感熱素子２
６の取付方法については、前記した耐熱接着剤による貼
付に限られるものではなく、例えば図７（ａ）に示すよ
うに、感熱素子２６を耐熱性接着テープ２７で貼付する
ようにしてもよいし、あるいは、図７（ｂ）に示すよう
に、弾性薄膜２５の成型時に感熱素子２６の収容部２５
１を一体的に成形し、当該収容部に感熱素子２６を挿入
保持するようにしてもよい。

【００３６】更に、本実施の形態において、感熱素子２
６についても、前記したＣＡ熱電対を潰した偏平のもの
に限られるものではなく、例えば通常の熱電対をそのま
ま用いてよいことは勿論であり、その他に、例えば図８
（ａ）に示すように、ビード型（ＳＢ型を含む）サーミ
スタ２６ａや薄膜サーミスタ等を用いてよいことは勿論
である。この場合において、例えばビード型サーミスタ
２６ａをもう少し感度良く使用したいという要請を満た
すには、例えば図８（ｂ）に示すように、被測定体側面
が平面状に形成されたビード型サーミスタ２６ｂを用い
るようにすればよい。このときの製法例としては、例え
ばビード型サーミスタにガラスをコーティングする際、
コーティングするガラスを溶かしながらプレスし、その
後冷却するようにすればよい。

【００３７】更に、センサホルダ２１の形状については
取付位置と被測定体との位置関係に応じて適宜変更でき
るものであり、例えば図９に示すように、略直線状のホ
ルダ板部２１２の先端側に断面二等辺三角形状の弓形面
２１１を設け、この弓形面２１１内に空間部２４が確保
されるように弾性薄膜２５を張設するようにしてもよ
い。尚、本変形例でも、弾性薄膜２５はセンサホルダ２
１の表面及び裏面（空間部２４を除く）を覆っている
が、本変形例では、センサホルダ２１の表面側、裏面側
に弾性薄膜２５の接合片部２５２を設け、この接合片部
２５２を接合することによりセンサホルダ２１に弾性薄
膜２５を取付けるようにしている。

【００３８】◎実施の形態２ 図１０は温度検知装置の実施の形態２を示す。尚、実施
の形態１と同様な構成要素については実施の形態１と同
様な符号を付してここではその詳細な説明を省略する。
同図において、温度検知装置の基本的構成は、実施の形
態１と略同様であるが、実施の形態１と異なり、感熱素
子２６の空間部２４側がアルミニウム箔４１で被覆され
ており、感熱素子２６及びアルミニウム箔４１が耐熱性
接着テープ２７で固定されている。

【００３９】従って、本実施の形態によれば、実施の形
態１と基本的に同様な作用を奏するが、実施の形態１に
比べて、感熱素子２６の温度追従性がより良好になるこ
とが確認された。これは、アルミニウム箔４１が感熱素
子２６から放出された熱を輻射熱として感熱素子２６側
へ戻すという作用を奏し、感熱素子２６からの熱損失が
より少なくなるためと推測される。

【００４０】◎実施の形態３ 図１１は温度検知装置の実施の形態３を示し、図１０の
要部と同様な説明図である。尚、実施の形態１と同様な
構成要素については実施の形態１と同様な符号を付して
ここではその詳細な説明を省略する。同図において、温
度検知装置の基本的構成は、実施の形態１と略同様であ
るが、実施の形態１と異なり、感熱素子２６の被測定体
側にはアルミニウム、りん青銅若しくは銅からなる良熱
伝導性の保護板５１が設けられ、感熱素子２６及び保護
板５１が耐熱性接着テープ２７で固定されている。

【００４１】従って、本実施の形態によれば、実施の形
態１と基本的に同様な作用を奏するが、実施の形態１に
比べて、温度検知装置の寿命が長くなることが確認され
た。これは、前記保護板５１が感熱素子２６に対して局
部圧がかかるのを阻止する分、感熱素子２６の寿命が延
びることによる。

【００４２】◎実施の形態４ 図１２は温度検知装置の実施の形態４を示し、図１０の
要部と同様な説明図である。尚、実施の形態２，３と同
様な構成要素については実施の形態２，３と同様な符号
を付してここではその詳細な説明を省略する。同図にお
いて、温度検知装置の基本的構成は、実施の形態２及び
実施の形態３を組み合わせたものであり、感熱素子２６
の空間部２４側がアルミニウム箔４１で被覆されてお
り、一方、感熱素子２６の被測定体側にはアルミニウ
ム、りん青銅若しくは銅からなる良熱伝導性の保護板５
１が設けられ、感熱素子２６、アルミニウム箔４１及び
保護板５１が耐熱性接着テープ２７で固定されている。

【００４３】従って、本実施の形態によれば、実施の形
態１に比べて、感熱素子２６の温度追従性がより良好に
なり、しかも、温度検知装置の寿命が長くなることが確
認された。

【００４４】尚、実施の形態２〜４においても、実施の
形態１と同様に、各種の変形例を包含することは勿論で
ある。

【００４５】◎実施の形態５ 図１３は温度検知装置の実施の形態５を示す説明図であ
る。尚、実施の形態１と同様な構成要素については実施
の形態１と同様な符号を付してここではその詳細な説明
を省略する。同図において、温度検知装置の基本的構成
は実施の形態１と略同様であるが、実施の形態１と異な
り、センサホルダ２１が二つのユニットに分離形成され
ており、第一のホルダユニット２１ａの基端が所定の固
定部１５に取付具２２ａを介して固定され、一方、第二
のホルダユニット２１ｂは例えば断面山型状の弓形面２
１１を有し、その基端が第一のホルダユニット２１ａの
先端部に取付具２２ｂを介して連結固定されている。
尚、図中２８は回り止め用の位置決めボスであり、所定
の固定部に形成された位置決め用凹部に嵌合するように
なっている。このタイプによれば、センサホルダ２１が
二つのホルダユニット２１ａ，２１ｂに分離形成されて
いることから、第一のホルダユニット２１ａが所定の固
定部に回り止めした状態で確実に固定され、第二のホル
ダユニット２１ｂが第一のホルダユニット２１ａに対し
て位置調整可能に取り付けられる。このため、センサホ
ルダ２１の取付位置調整が容易に行なわれる。

【００４６】尚、本実施の形態に対し、実施の形態２〜
４の構造を適用してもよいことは勿論である。

【００４７】◎実施の形態６ 図１４は温度検知装置の実施の形態６を示す。尚、実施
の形態５と同様な構成要素については実施の形態５と同
様な符号を付してここではその詳細な説明を省略する。
同図において、温度検知装置の基本的構成は実施の形態
５と略同様であるが、実施の形態５と異なり、センサホ
ルダ２１は断面山型状ではなく、断面台形状に形成され
た弓形面２１３を具備している。このタイプにあって
も、断面山型状の弓形面２１１と略同様な作用を奏する
ことが確認された。

【００４８】◎実施の形態７ 図１５は温度検知装置の実施の形態７である。同図にお
いて、温度検知装置の基本的構成は実施の形態１と略同
様であるが、センサユニット２３のセンサホルダ２１の
構成及び取り付け方が実施の形態１と異なる。すなわ
ち、本実施の形態では、センサホルダ２１は先端側に滑
らかな湾曲面状（例えば半楕円面形状）の弓形面２１５
を形成し、一方、基端側には取付部２１６を形成し、弓
形面２１５と取付部２１６との間を傾斜連結部２１７に
て連結したものである。そして、上記センサホルダ２１
の取付部２１６は所定の固定部１５に押え板７１を介し
て取付具２２で固定され、また、弓形面２１５から傾斜
連結部２１７にかけての一部には切り起こし片２１８が
切り起こされ、この切り起こし片２１８と傾斜連結部２
１７と間にセンサ基板７２が挟持固定され、更に、前記
押え板７１の一部でセンサ基板７２の離脱が防止される
ように押え込まれている。

【００４９】また、本実施の形態において、弓形面２１
５には内部に空間部２４が確保されるように面方向に沿
って弾性変形可能な弾性薄膜２５が張設され、この弾性
薄膜２５の裏面のうち弓形面２１５の頂点（線対称位
置）に対向した部位に感熱素子２６が設けられている。
そして、このような温度検知装置は、センサユニット２
３の弾性薄膜２５の感熱素子２６のある部分周辺を被測
定体である加熱ロール１１に弾接させるように取り付け
られる。このとき、本実施の形態においては、前記空間
部２４の感熱素子２６と弓形面２１５の屈曲箇所との間
の距離ｓは１〜５ｍｍ程度に設定されている。

【００５０】本実施の形態においては、実施の形態１
（断面山型状の弓形面２１１タイプ）と略同様な作用を
奏するが、実施の形態１に比べて、わずかながら感熱素
子２６の温度追従性が良好になることが確認された。
尚、本実施の形態において、実施の形態２〜４の構造を
適用してもよいことは勿論である。

【００５１】◎実施の形態８ 図１６は温度検知装置の実施の形態８を示す。同図にお
いて、温度検知装置の基本的構成は実施の形態１の変形
例（図９タイプ）と同様であるが、図９タイプと異な
り、略直線状のホルダ板部２１２に断面不等辺三角形状
の弓形面２１９を設け、この弓形面２１９内に空間部２
４が確保されるように弾性薄膜２５を張設し、この弾性
薄膜２５上の弓形面２１９からの反射熱が効率的に戻さ
れる部位に感熱素子２６を固着したものである。尚、図
９と同様な構成要素については図９と同様な符号を付し
てここではさの詳細な説明を省略する。このタイプにあ
っても、実施の形態９と略同様な作用を奏することが確
認された。

【００５２】◎実施の形態９ 図１７は本発明に係る温度検知装置が適用される他の装
置例として軸受磨耗試験機を示す。同図において、軸受
磨耗試験機は、両支持軸受６１，６２にシャフト６３
（ヒータ６４内蔵）を回転自在に支承し、一方、ハウジ
ング６５に供試軸受６６を装着し、この供試軸受６６に
前記シャフト６３を係合させ、シャフト６３を所定温度
に加熱した状態で、モータ６７からの駆動力にてシャフ
ト６３を回転させることにより供試軸受６６の磨耗度合
を検査するものである。このような装置において、例え
ば前記シャフト６３の温度を制御するために、シャフト
６３に対して本発明が適用された温度検知装置２０（実
施の形態１〜８）が組込まれている。従って、実施の形
態１〜８については、定着装置の温度検知について本発
明が適用されているが、本実施の形態においては、軸受
磨耗試験機の温度検知に対して本発明が適用されてい
る。

【００５３】

【実施例】

◎実施例１ 今、実施の形態７に係る温度検知装置（図１５タイプ：
滑らかな湾曲面状弓形面タイプ，ｓ＝３ｍｍ，アルミニ
ウム箔４１あり、感熱素子２６及び弾性薄膜２５の熱容
量０．０１Ｊ／゜Ｃ）を用い、温度追従試験及び周囲環
境変動試験を実施した。先ず、試験装置について説明す
ると、図１８に示すように、Ｆｅ系薄肉加熱ロール１１
に対し、本実施例タイプに係る温度検知装置２０（Ａ）
をセットし、更に、比較例として、キーエンス製の非接
触赤外線温度計（Ｂ）、ＣＡ熱電対を直に貼付した温度
検知装置（Ｃ）、更に、図２５のスポンジ型温度検知装
置（Ｄ）を夫々セットし、加熱ロール１１をヒータ１４
で加熱した。尚、非接触赤外線温度計（Ｂ）は温度検知
装置（Ｃ）によって放射率の設定をした。

【００５４】各温度検知装置Ａ〜Ｄの温度変化をプロッ
トしたものを図１９に示す。同図によれば、赤外線温度
計Ｂは立ち上がり、立ち下がりが最も速く、その後、温
度安定域に入って温度検知装置Ｃと同じ温度を示した。
このことは、温度計の性能から見て、加熱ロールの表面
温度を最も忠実に表していると考えられる。次いで、本
実施例に係る温度検知装置Ａが速く立ち上がり、温度安
定域に入って最も高い温度を示した。このことは、最も
赤外線温度計Ｂに近い高性能を有していることを表して
いる。尚、安定域における温度は加熱ロールに直に貼付
したＣＡ熱電対より正しい温度を表示していることを示
す。また、熱電対直貼付タイプＣの温度立ち上がり特性
は本実施例タイプＡよりも遅く、また、スポンジ付きタ
イプＤの温度立ち上がり特性は最も遅かった。これによ
り、本実施例タイプＡの温度立ち上がり特性が良好であ
ることが把握され、温度追従性がよいことが確認され
る。

【００５５】また、温度安定域に到達した時点で、加熱
ロール１１部分にうちわで風を強制的に送ったところ、
図２０に示すような結果が得られた。同図において、本
実施例タイプＡと赤外線温度計タイプＢとは同じような
結果を示した。しかし、熱電対直貼付タイプＣはエアフ
ローに振られたような変化を示した。尚、スポンジ付き
タイプＤは熱電対直貼付タイプＣのようにエアフローに
振られる変化は見られないが、温度変化の追従性が本実
施例タイプＡ及び赤外線温度計タイプＢに比べて遅いこ
とが確認される。

【００５６】◎実施例２ 次に、実施の形態２に係る温度検知装置（図８タイプ：
断面山型状弓形面タイプ，アルミニウム箔４１あり、感
熱素子２６及び弾性薄膜２５の熱容量０．０１Ｊ／゜
Ｃ）を用い、感熱素子２６と弓形面２１１の屈曲部との
距離ｓ（空間部２４の大きさ）を変化させ、温度追従試
験を実施した。但し、試験については、扇風機で強制的
な風を送る状況下で、本実施例タイプＡと比較例Ｂ〜Ｃ
（赤外線温度計タイプＢ、熱電対直貼付タイプＣ）とを
対比した。

【００５７】ここで、本実施例タイプＡの前記距離ｓを
２ｍｍ、５ｍｍ、６ｍｍ、０ｍｍ（接触状態）として、
加熱ロール１１をヒータにて加熱したところ、Ａ〜Ｃの
立ち上がり温度特性を図２１〜図２４に示す。図２１，
図２２によれば、本実施例タイプＡの立ち上がり特性が
赤外線温度計タイプＢに近接していることが確認され
る。図２３によれば、図２１，２２に比べて、本実施例
タイプＡの立ち上がり特性が赤外線温度計タイプＢから
離れていることが確認される。尚、本実施例タイプＡの
前記距離ｓを１ｍｍ未満として、加熱ロール１１をヒー
タにて加熱したところ、図２３と同様に、本実施例タイ
プＡの立ち上がり特性が赤外線温度計タイプＢから離れ
ていることが確認された。更に、図２４によれば、本実
施例タイプＡの立ち上がり特性が熱電対直貼付タイプＣ
によりも劣ることが確認された。従って、この実験結果
からすれば、温度検知装置の温度追従性を良好に保つ上
で空間部の大きさが影響していることが把握され、本実
施例タイプＡにおいて、温度追従性を良好に保つには１
ｍｍ≦ｓ≦５ｍｍ程度が好ましいことが確認される。
尚、この傾向（温度追従性良好範囲：１ｍｍ≦ｓ≦５ｍ
ｍ）については、実施例１タイプにおいても同様であっ
た。

【００５８】◎実施例３ 次に、実施の形態１に係る温度検知装置（図３タイプ、
アルミニウム箔４１なし、感熱素子２６及び弾性薄膜２
５の熱容量０．０１Ｊ／゜Ｃ）を用い、実施例１と同様
な温度追従試験及び周囲環境変動試験を実施した。この
とき、実施例１タイプ（アルミニウム箔４１あり）に比
べて、僅かに温度追従性が低下するものの、図１９及び
図２０と略同様な結果が得られた。

【００５９】◎実施例４ 次に、実施の形態３に係る温度検知装置（図１１タイ
プ、りん青銅製の保護板５１、感熱素子２６及び弾性薄
膜２５の熱容量０．０１Ｊ／゜Ｃ）を用い、温度追従試
験及び耐久試験を行なったところ、実施例３タイプに比
べて、温度追従性については実施例３タイプとほとんど
差異はなく、装置寿命が大幅に延びることが確認され
た。

【００６０】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、支持部材の弓形面との間に空間部を介して薄膜を張
設すると共に、この薄膜の空間部側に感熱素子を配設
し、被測定体に薄膜を接触させ、被測定体に対する感熱
素子のフィット感を良好に保つようにしたので、従来の
ような中空弾性体及びこれを保持するための保持部材を
用いる必要がなくなり、温度検知装置全体を小さくする
ことができる。更に、感熱素子を支持する支持部材が薄
膜自体であり、空間部による断熱効果が期待でき、しか
も、薄膜を通じて面方向に熱伝達されることは少ないた
め、従来のような中空弾性体やシート状弾性体とそれを
保持する部材に比べて、感熱素子からの熱が伝達される
部材の熱容量を極めて小さくすることが可能になり、そ
の分、被測定体の急激な温度変化に対する感熱素子の温
度追従性を良好に保つことができる。

【００６１】特に、本発明によれば、支持部材には略線
対称形状の弓形面を有し、薄膜の空間部側で弓形面に対
向した箇所に感熱素子を設けるようにしたので、感熱素
子の背面からの熱や被測定体から薄膜をすり抜けた熱が
空間部内に放出されたとしても、当該放出熱の多くを弓
形面で反射した後に再度感熱素子側へと集中的に戻すこ
とができる。このため、感熱素子への温度検知用の熱を
効率的に利用することができ、その分、たとえ被測定体
が回転した際の気流の影響で、感熱素子からの熱損失が
あるとしても、その損失分を有効に補填することが可能
になり、感熱素子からの熱損失を最小限に抑えることが
できる。従って、周囲環境変動による感熱素子の温度追
従性低下を有効に防止することができる。

【００６２】また、本発明において、薄膜を面方向に沿
って弾性変形可能な弾性薄膜とし、弾性薄膜の変形部分
を空間部で吸収し、弾性薄膜の弾性変形時における被測
定体に対して抵抗となる反力を少なく抑えるようにすれ
ば、被測定体に対して低接触圧でも、被測定体と感熱素
子との安定した接触状態を得ることができ、その分、感
熱素子による温度検知性能を良好に保つことが可能にな
り、また、被測定体の表面が損傷する事態を有効に防止
することができる。

【００６３】更に、本発明において、空間部の大きさを
最適に設定することにより、周囲環境変化、例えば気流
等が生じたとしても、空間部内での気流の通過を抑制す
ることが可能になる。このため、気流による感熱素子の
熱損失をも効果的に抑えることができ、もって、周囲環
境変動による感熱素子の温度追従性低下をより有効に防
止することができる。特に、本発明において、感熱素子
と感熱素子に対向する弓形面との間の距離を１ｍｍ〜５
ｍｍに設定すれば、周囲環境変動による感熱素子の温度
追従性低下を簡単且つ確実に防止することができる。

【００６４】更にまた、本発明において、滑らかな湾曲
面状の弓形面を用いるようにすれば、弓形面形状の最適
化を図ることにより、弓形面の略全域を感熱素子への熱
反射面として有効に利用することが可能になる。このた
め、感熱素子への熱戻し量を十分に確保することが可能
になり、周囲環境変動による感熱素子の温度追従性低下
をより有効に防止することができる。

【００６５】また、本発明において、感熱素子の空間部
側を例えばアルミニウム箔のような熱伝導性シートで被
覆するようにするようにすれば、感熱素子からの放熱を
より少なく抑えることができ、感熱素子の応答性をより
良好に保つことができる。

【００６６】また、本発明において、感熱素子を例えば
アルミニウム、りん青銅若しくは銅からなる熱伝導性シ
ートを介して薄膜に設けるようにすれば、感熱素子の応
答性を犠牲にすることなく、温度検知装置の寿命をより
延ばすことができる。

【００６７】更に、本発明によれば、温度検知対象用の
曲面状の被測定体を有する定着装置に対し、本発明に係
る温度検知装置を組み込んだものを容易に構築すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明に係る温度検知装置の構成を示す説
明図である。

【図２】 実施の形態１に係る定着装置の構成を示す説
明図である。

【図３】 実施の形態１の定着装置で用いられる温度検
知装置の詳細を示す説明図である。

【図４】 （ａ）は弾性薄膜と感熱素子との位置関係を
示す正面説明図、（ｂ）はその平面図である。

【図５】 実施の形態１に係る温度検知装置の取り付け
状態を示す説明図である。

【図６】 実施の形態１に係る温度検知装置の弓形面の
働きを示す説明図である。

【図７】 （ａ）（ｂ）は実施の形態１に係る感熱素子
の取付構造の夫々異なる変形例を示す説明図である。

【図８】 （ａ）（ｂ）は実施の形態１に係る感熱素子
の夫々異なる変形例を示す説明図である。

【図９】 （ａ）は実施の形態１に係る温度検知装置の
変形例を示す正面説明図、（ｂ）はその一部破断平面図
である。

【図１０】 実施の形態２に係る温度検知装置を示す説
明図である。

【図１１】 実施の形態３に係る温度検知装置の要部を
示す説明図である。

【図１２】 実施の形態４に係る温度検知装置の要部を
示す説明図である。

【図１３】 実施の形態５に係る温度検知装置を示す説
明図である。

【図１４】 実施の形態６に係る温度検知装置を示す説
明図である。

【図１５】 実施の形態７に係る温度検知装置を示す説
明図である。

【図１６】 実施の形態８に係る温度検知装置を示す説
明図である。

【図１７】 実施の形態９に係る軸受磨耗試験機の概略
を示す説明図である。

【図１８】 実施例１に係る試験装置例を示す説明図で
ある。

【図１９】 実施例１及び比較例の温度追従試験結果を
示すグラフ図である。

【図２０】 実施例１及び比較例の周囲環境変動試験結
果を示すグラフ図である。

【図２１】 実施例２（ｓ＝２ｍｍ）及び比較例の温度
追従試験結果を示すグラフ図である。

【図２２】 実施例２（ｓ＝５ｍｍ）及び比較例の温度
追従試験結果を示すグラフ図である。

【図２３】 実施例２（ｓ＝６ｍｍ）及び比較例の温度
追従試験結果を示すグラフ図である。

【図２４】 実施例２（ｓ＝０ｍｍ）及び比較例の温度
追従試験結果を示すグラフ図である。

【図２５】 従来における温度検知装置の一例を示す説
明図である。

【図２６】 従来における温度検知装置の他の例を示す
説明図である。

【図２７】 従来における温度検知装置の更に他の例を
示す説明図である。

【図２８】 従来における温度検知装置の更に別の例を
示す説明図である。

【符号の説明】

１…被測定体，２…支持部材，２ａ…弓形面，３…空間
部，４…薄膜，５…感熱素子

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 曲面状の被測定体（１）に接触して温度
   を検知する温度検知装置において、 弓形面（２ａ）を有する支持部材（２）と、 この弓形面（２ａ）の弓形方向の両端に張架された薄膜
   （４）と、 この薄膜（４）の前記弓形面（２ａ）に対向した箇所に
   設けられた感熱素子（５）とを備えた温度検知装置。
2. 【請求項２】 曲面状の被測定体（１）に接触して温度
   を検知する温度検知装置において、 弓形面（２ａ）を有する支持部材（２）と、 この弓形面（２ａ）の弓形方向の両端に張架された薄膜
   （４）と、 この薄膜（４）の前記弓形面（２ａ）に対向した箇所に
   設けられた感熱素子（５）とを備え、 前記被測定体（１）に感熱素子（５）領域が含まれる薄
   膜（４）部分のみを接触させ、被測定体（１）と支持部
   材（２）とを非接触配置したことを特徴とする温度検知
   装置の使用方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の温度検知装置において、
   薄膜（４）が弾性体であることを特徴とする温度検知装
   置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の温度検知装置において、
   支持部材（２）の弓形面（２ａ）が熱反射性であること
   を特徴とする温度検知装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載のものにおいて、支持部材
   （２）が板状であって前記弓形面（２ａ）がこの板状の
   支持部材（２）を屈曲させて形成されていることを特徴
   とする温度検知装置。
6. 【請求項６】 請求項１記載の温度検知装置において、
   感熱素子（５）が支持部材（２）の弓形面（２ａ）に対
   向する薄膜（４）の略中央に配置されていることを特徴
   とする温度検知装置。
7. 【請求項７】 請求項１記載の温度検知装置において、
   支持部材（２）の弓形面（２ａ）が滑らかに変化する湾
   曲面形状に形成されていることを特徴とする温度検知装
   置。
8. 【請求項８】 請求項１記載の温度検知装置において、
   感熱素子（５）の弓形面（２ａ）側が熱伝導性シートで
   被覆されていることを特徴とする温度検知装置。
9. 【請求項９】 請求項１記載の温度検知装置において、
   感熱素子（５）が薄膜（４）上に熱伝導性シートを介し
   て設けられていることを特徴とする温度検知装置。
10. 【請求項１０】 請求項１記載の温度検知装置におい
    て、感熱素子（５）が薄膜（４）上に接着シートを介し
    て設けられていることを特徴とする温度検知装置。
11. 【請求項１１】 請求項１記載の温度検知装置におい
    て、感熱素子（５）と当該感熱素子（５）に対向する弓
    形面（２ａ）との間の空間部（３）の距離を１乃至５ｍ
    ｍとしたことを特徴とする温度検知装置。
12. 【請求項１２】 請求項１記載の温度検知装置におい
    て、薄膜（４）が耐熱性であることを特徴とする温度検
    知装置。
13. 【請求項１３】 被測定体（１）としての加熱ロールに
    接触する温度検知装置を有する定着装置であって、 温度検知装置が、 弓形面（２ａ）を有する支持部材（２）と、 この弓形面（２ａ）の弓形方向の両端に張架された薄膜
    （４）と、 この薄膜（４）の前記弓形面（２ａ）に対向した箇所に
    設けられた感熱素子（５）とを備えていることを特徴と
    する定着装置。