(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の上面に設けられた感熱部であるセンサ本体と、
前記センサ本体の上方に開口部を有して前記センサ本体の感熱面の周囲を覆う筒状の導光路部材とを備え、
前記導光路部材が、前記基板との間に少なくとも１カ所の隙間部を有して前記基板上に設置され、
前記基板が、前記導光路部材用の２つの取り付け孔を有し、
前記導光路部材が、前記取り付け孔に対して貫通状態に嵌め込まれた固定用爪部と、
前記基板上に下端が当接状態とされた複数の支持凸部とを下部に有し、
前記隙間部が、前記固定用爪部と前記支持凸部との間及び前記支持凸部間の少なくとも一方に形成され、
前記取り付け孔が円形状であり、
前記取り付け孔毎に一対の前記固定用爪部が挿入され、
前記隙間部が、一対の前記固定用爪部の両側に形成され、
一対の前記固定用爪部が、互いに反対方向に突出した爪部分が外側縁に設けられている板状であると共に弾性を有しており、前記取り付け孔に差し込む際に、互いに内側に撓んで前記取り付け孔に挿入され、前記取り付け孔を貫通した際に、前記撓みが戻って互いに外側に広がることで、前記爪部分が前記基板の裏面に係止されることを特徴とする赤外線センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の赤外線センサにおいて、
前記導光路部材が、前記固定用爪部及び前記支持凸部と共に樹脂で一体成形されていることを特徴とする赤外線センサ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の赤外線センサにおいて、
前記基板が、その上面に前記センサ本体と接続された複数の配線パターンを備え、
前記配線パターンが、前記隙間部を通って配されていることを特徴とする赤外線センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象物からの赤外線を検出して該測定対象物の温度を測定する赤外線センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、複写機やプリンタ等の画像形成装置に使用されている定着ローラ等の測定対象物の温度を測定するために、測定対象物に対向配置させ、その輻射熱を受けて温度を測定する赤外線センサが設置されている。
例えば、特許文献１には、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出する赤外線検出用感熱素子と、樹脂フィルムに遮光状態に設けられ保持体の温度を検出する温度補償用感熱素子とを備えた赤外線温度センサが提案されている。
【０００３】
また、特許文献２には、赤外線センサ素子と、開口部を有し、かつ、赤外線センサ素子の視野の一部を覆う視野制御部とを備えた赤外線センサ装置が提案されている。
これらの赤外線センサでは、外部からの輻射熱の入射を一定の視野角で制限するため、導光部や視野制御部として導光路部材が設置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１５６２８４号公報
【特許文献２】特開２０１４−８１２０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
従来の赤外線センサでは、感熱部への輻射熱の入射視野角を制限するために導光路部材を感熱部又は基板上に密着状態で設置しているが、導光路部材自体も赤外線を吸収して熱を発生させてしまうため、導光路部材から感熱部又は基板に熱が伝達されて感熱部による測定に影響を与えてしまう不都合があった。
【０００６】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、導光路部材からの熱の伝達を抑制して高精度な測定が可能な赤外線センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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の発明に係る赤外線センサは、基板と、前記基板の上面に設けられた感熱部であるセンサ本体と、前記センサ本体の上方に開口部を有して前記センサ本体の感熱面の周囲を覆う筒状の導光路部材とを備え、前記導光路部材が、前記基板との間に少なくとも１カ所の隙間部を有して前記基板上に設置されていることを特徴とする。
【０００８】
すなわち、この赤外線センサでは、導光路部材が、基板との間に少なくとも１カ所の隙間部を有して基板上に設置されているので、隙間部によって導光路部材が部分的に基板から離れることで、導光路部材の熱が基板に伝わり難くなり、感熱部であるセンサ本体による測定に影響を与え難い。
【０００９】
第２の発明に係る赤外線センサは、第１の発明において、前記基板が、前記導光路部材用の複数の取り付け孔を有し、前記導光路部材が、前記取り付け孔に貫通状態に嵌め込まれた複数の固定用爪部と、前記基板上に下端が当接状態とされた複数の支持凸部とを下部に有し、前記隙間部が、前記固定用爪部と前記支持凸部との間及び前記支持凸部間の少なくとも一方に形成されていることを特徴とする。
すなわち、この赤外線センサでは、導光路部材が、取り付け孔に貫通状態に嵌め込まれた複数の固定用爪部と、前記基板上に下端が当接状態とされた複数の支持凸部とを下部に有しているので、固定用爪部により導光路部材が基板に抜け止め固定されると共に、支持凸部により導光路部材の高さ位置が規制されて隙間部が確保される。
【００１０】
第３の発明に係る赤外線センサは、第２の発明において、前記導光路部材が、前記固定用爪部及び前記支持凸部と共に樹脂で一体成形されていることを特徴とする。
すなわち、この赤外線センサでは、導光路部材が、固定用爪部及び支持凸部と共に樹脂で一体成形されているので、量産性に優れ、低コストに作製することが可能になる。
【００１１】
第４の発明に係る赤外線センサは、第１から第３の発明において、前記基板が、その上面に前記センサ本体と接続された複数の配線パターンを備え、前記配線パターンが、前記隙間部を通って配されていることを特徴とする。
すなわち、この赤外線センサでは、配線パターンが、隙間部を通って配されているので、配線パターンが導光路部材と接触せず、導光路部材と配線パターンとの間の熱の伝達が抑制されることで、より対象物温度の高精度検出が可能になる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る赤外線センサによれば、導光路部材が、基板との間に少なくとも１カ所の隙間部を有して基板上に設置されているので、導光路部材の熱が隙間によって基板に伝わり難くなり、感熱部であるセンサ本体による測定に影響を与え難く、高精度な測定が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る赤外線センサの第１実施形態を示す側面図である。
【図２】第１実施形態において、赤外線センサを示す平面図である。
【図３】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。
【図４】第１実施形態において、導光路部材を示す側面図（ａ）及び正面図（ｂ）である。
【図５】第１実施形態において、センサ本体を示す断面図である。
【図６】本発明に係る赤外線センサの第２実施形態において、固定用爪部及び支持凸部を示す拡大断面図である。
【図７】第２実施形態において、赤外線センサを示す平面図である。
【図８】第１実施形態の他の例において、赤外線センサを示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る赤外線センサの第１実施形態を、図１から図５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。
【００１５】
本実施形態の赤外線センサ１は、図１から図３に示すように、基板２と、基板２の上面に設けられた感熱部であるセンサ本体３と、センサ本体３の上方に開口部を有してセンサ本体３の感熱面７ａの周囲を覆う筒状の導光路部材４とを備えている。
上記導光路部材４は、基板２との間に少なくとも１カ所の隙間部４ａを有して基板２上に設置されている。
【００１６】
上記基板２は、導光路部材４用の複数の取り付け孔２ａを有している。
導光路部材４は、取り付け孔２ａに貫通状態に嵌め込まれた複数の固定用爪部４ｂと、基板２上に下端が当接状態とされた複数の支持凸部４ｃとを下部に有している。これら固定用爪部４ｂと支持凸部４ｃとは、導光路部材４の下部から下方に向けて突出して形成されている。
また、隙間部４ａは、固定用爪部４ｂと支持凸部４ｃとの間及び支持凸部４ｃ間に形成されている。すなわち、固定用爪部４ｂと支持凸部４ｃとの間及び支持凸部４ｃ間に形成された凹部４ａ’が、基板２との間の隙間部４ａとなる。
【００１７】
このように、導光路部材４の両側面の下部に、それぞれ一対の固定用爪部４ｂが形成されていると共に、基板２には、２つの固定用爪部４ｂに対応した２つの取り付け孔２ａが形成されている。
なお、図２において、分かり易くするために各支持凸部４ｃの周囲を二点鎖線で囲んで示している。
【００１８】
上記一対の固定用爪部４ｂは、弾性を有しており、取り付け孔２ａに差し込む際に、互いに内側に撓んで取り付け孔２ａに挿入され、貫通した際に、撓みが戻って互いに外側に広がることで、爪部分が基板２の裏面に係止される。
また、支持凸部４ｃは、導光路部材４の対向する一対の側面の下部であって一対の固定用爪部４ｂの両側に形成されていると共に、導光路部材４の正面及び背面の下部にそれぞれ１つ形成されている。すなわち、導光路部材４の下部に６カ所の支持凸部４ｃが形成されている。
【００１９】
なお、導光路部材４は、角筒状であり、固定用爪部４ｂ及び支持凸部４ｃと共に樹脂で一体成形されている。導光路部材４を構成する樹脂としては、例えばポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリカーボネート、ポリプロピレン、塩化ビニルなどが採用される。
【００２０】
上記センサ本体３は、例えば図５に示すように、基板２の上面に設置される筐体６と、筐体６上に設置された絶縁性フィルム７、絶縁性フィルム７の基板２側である一方の面に設けられた感熱素子８と、絶縁性フィルム７の一方の面に形成され感熱素子８に接続された導電性の配線膜（図示略）とを備えている。すなわち、このセンサ本体３では、絶縁性フィルム７の他方の面（上面）が感熱面７ａ（受光面）とされている。
なお、上記筐体６の底部には、各配線膜と接続された複数の金属端子部（図示略）が設けられている。
【００２１】
上記基板２は、例えばプリント基板（ＰＣＢ）であり、長方形状に形成されている。
この基板２は、その上面にセンサ本体３と接続され銅箔等でパターン形成された複数の配線パターン２ｂを備えている。各配線パターン２ｂは、その一端がセンサ本体３の各金属端子部（図示略）に接続され、他端が基板２の端部側に配されている。すなわち、配線パターン２ｂは、金属端子部及び配線膜を介して感熱素子８に電気的に接続されている。また、これら配線パターン２ｂは、隙間部４ａを通って配されている。すなわち、配線パターン２ｂは、隙間部４ａを介して導光路部材４の内外にわたって基板２上に配線されている。
【００２２】
上記感熱素子８は、例えば両端部に端子電極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、感熱素子８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。
【００２３】
特に、本実施形態では、感熱素子８として、Ｍｎ，ＣｏおよびＦｅの金属酸化物を含有するセラミックス焼結体、すなわちＭｎ−Ｃｏ−Ｆｅ系材料で形成されたサーミスタ素子を採用している。さらに、このセラミックス焼結体は、立方晶スピネル相を主相とする結晶構造を有していることが好ましい。特に、セラミックス焼結体としては、立方晶スピネル相からなる単相の結晶構造が最も望ましい。
【００２４】
上記絶縁性フィルム７は、ポリイミド樹脂シートで形成され、配線膜が銅箔で形成されている。
上記筐体６は、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の樹脂で箱形に形成されており、上部に絶縁性フィルム７を設置して感熱素子８を収納すると共に、基板２の上面に表面実装されている。
なお、筐体６は、側面に設けられ配線膜に上端が接続されていると共に底部まで延在された複数の側面電極部（図示略）と、側面下部において側面電極部の下端に接続されて設けられ下部の基板２の上面の配線に接続させる複数の実装用外部端子（図示略）とを備えている。
【００２５】
このように本実施形態の赤外線センサ１では、導光路部材４が、基板２との間に少なくとも１カ所の隙間部４ａを有して基板２上に設置されているので、隙間部４ａによって導光路部材４が部分的に基板２から離れることで、導光路部材４の熱が基板２に伝わり難くなり、感熱部であるセンサ本体３による測定に影響を与え難い。
【００２６】
また、導光路部材４が、取り付け孔２ａに貫通状態に嵌め込まれた複数の固定用爪部４ｂと、基板２上に下端が当接状態とされた複数の支持凸部４ｃとを下部に有しているので、固定用爪部４ｂにより導光路部材４が基板２に抜け止め固定されると共に、支持凸部４ｃにより導光路部材４の高さ位置が規制されて隙間部４ａが確保される。
さらに、導光路部材４が、固定用爪部４ｂ及び支持凸部４ｃと共に樹脂で一体成形されているので、量産性に優れ、低コストに作製することが可能になる。
【００２７】
また、配線パターン２ｂが、隙間部４ａを通って配されているので、配線パターン２ｂが導光路部材４と接触せず、導光路部材４と配線パターン２ｂとの間の熱の伝達が抑制されることで、より対象物温度の高精度検出が可能になる。
【００２８】
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６及び図７を参照して以下に説明する。なお、以下の各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。
【００２９】
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、固定用爪部４ｂと支持凸部４ｃとが別々の位置に設けられているのに対し、第２実施形態の赤外線センサ２１では、図６及び図７に示すように、固定用爪部２４ｂと支持凸部２４ｃとが同じ位置に一体に設けられている点である。
すなわち、第２実施形態では、図６に示すように、固定用爪部２４ｂの基端部に段部状に形成された支持凸部２４ｃが形成されている。したがって、固定用爪部２４ｂを取り付け孔２ａに挿入して嵌め込むと、同時に支持凸部２４ｃが基板２の上面に当接して高さ方向の位置決めがなされる。
【００３０】
また、第２実施形態の導光路部材２４では、図７に示すように、固定用爪部２４ｂが一方の側面の中央部と他方の側面の両端部との３カ所に設けられており、基板２には、これら固定用爪部２４ｂに対応して取り付け孔２ａが３カ所設けられている。
このように第２実施形態の赤外線センサ２１では、固定用爪部２４ｂと支持凸部２４ｃとが同じ位置に一体に設けられているので、支持凸部の数を減らすことができ、隙間部４ａを拡げることも可能になる。
【００３１】
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。
【００３２】
例えば、第１実施形態の他の例として、図８に示すように、導光路部材３４の両側面において支持凸部４ｃを削除し、支持凸部４ｃの数を減らした赤外線センサ３１としても構わない。この場合、支持凸部４ｃの数が減ったことにより、隙間部４ａを拡げることが可能になる。なお、図８では、配線パターン２ｂを省略して図示している。
【００３３】
また、上記実施形態では、１つの感熱素子を有するセンサ本体を採用しているが、複数の感熱素子を有するセンサ本体を採用しても構わない。例えば、２つの感熱素子のうち一方の感熱素子を赤外線検出用とすると共に他方の感熱素子を補償用とし、絶縁性フィルムの他方の面における他方の感熱素子側に赤外線反射膜を形成したものをセンサ本体として採用しても構わない。
【００３４】
また、チップサーミスタ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用いられるが、サーミスタ以外に焦電素子等も採用可能である。
また、上記各実施形態では、基板の上面に設置した筐体の上に絶縁性フィルムを設けているが、基板の上面に絶縁性フィルムを直接、設置してセンサ本体を設けても構わない。
【符号の説明】
【００３５】
１，２１，３１…赤外線センサ、２…基板、２ａ…取り付け孔、２ｂ…配線パターン、３…センサ本体、４，２４，３４…導光路部材、４ａ…隙間部、４ｂ，２４ｂ…固定用爪部、４ｃ，２４ｃ…支持凸部
【図１】
0006620608.tif 000002
【図２】
0006620608.tif 000003
【図３】
0006620608.tif 000004
【図４】
0006620608.tif 000005
【図５】
0006620608.tif 000006
【図６】
0006620608.tif 000007
【図７】
0006620608.tif 000008
【図８】
0006620608.tif 000009