(57)【要約】【課題】  ゴミや汚れ等の付着による影響を抑制し、高精度に温度を測定することができる赤外線センサ装置を提供すること。【解決手段】  検出用の第１の感熱素子と補償用の第２の感熱素子とを有する赤外線センサ本体２と、赤外線センサ本体を囲んで設けられ第１の感熱素子側の直上に開口部を有する導光路部材４とを備え、導光路部材が、第２の感熱素子側の直上を覆う第１遮蔽部５ａと、第１遮蔽部の直上に設けられ第１遮蔽部から離間した第２遮蔽部６ａとを有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出用の第１の感熱素子と補償用の第２の感熱素子とを有する赤外線センサ本体と、
前記赤外線センサ本体を囲んで設けられ前記第１の感熱素子側の直上に開口部を有する導光路部材とを備え、
前記導光路部材が、前記第２の感熱素子側の直上を覆う第１遮蔽部と、前記第１遮蔽部の直上に設けられ前記第１遮蔽部から離間した第２遮蔽部とを有していることを特徴とする赤外線センサ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の赤外線センサ装置において、
前記第２遮蔽部が、下端を前記第１の感熱素子側に向けて傾斜した傾斜部とされていることを特徴とする赤外線センサ装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の赤外線センサ装置において、
前記赤外線センサ本体と前記導光路部材とが設置される基板を備え、
前記導光路部材が、前記赤外線センサ本体を囲んで前記基板上に設置されていると共に前記第１遮蔽部を有した内側部材と、
前記内側部材との間に隙間を空けた状態で前記内側部材を囲んで前記基板上に設置されていると共に前記第２遮蔽部を有した外側部材とで構成されていることを特徴とする赤外線センサ装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の赤外線センサ装置において、
前記導光路部材が、前記基板に形成された取り付け孔を貫通する複数の下部突出端部を有し、
前記下部突出端部が、前記基板の裏面側で折り曲げられた状態で前記第１の感熱素子及び前記第２の感熱素子の直下の領域を覆った裏面遮蔽部とされていることを特徴とする赤外線センサ装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の赤外線センサ装置において、
前記赤外線センサ本体が、受光面を上面に有する絶縁性フィルムと、
前記絶縁性フィルムの下面に互いに離間させて設けられた前記第１の感熱素子及び前記第２の感熱素子と、
前記絶縁性フィルムの下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の配線膜とを備えていることを特徴とする赤外線センサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナーの定着ローラ等の測定対象物からの赤外線を検知して該測定対象物の温度等を測定する赤外線センサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、測定対象物から輻射により放射される赤外線を非接触で検知して測定対象物の温度を測定する温度センサとして、赤外線センサが使用されている。このような赤外線センサは、例えば複写機やプリンタなどに内蔵されているトナー（現像剤）の定着ローラの温度測定やエアコンの室内温度制御等の種々の分野で用いられている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、開口部を有して赤外線を導く導光部及び遮蔽壁を有して赤外線を遮蔽する遮蔽部を備えたケースと、赤外線検知用感熱素子と温度補償用感熱素子とが配置されたフィルムとを具備した赤外線温度センサが記載されている。この赤外線温度センサでは、遮蔽部内に温度補償用感熱素子が設置されている。
また、特許文献２には、赤外線検知用感熱素子と温度補償用感熱素子とが配置された樹脂フィルムと、導光部を有する保持体とを備えた赤外線温度センサが記載されている。この赤外線温度センサでは、温度補償用感熱素子が、保持体と蓋部材との内部に配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１７２５３７号公報
【特許文献２】特開２００２−１５６２８４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。
すなわち、従来の技術では、温度補償用の感熱素子に赤外線が入射されないように赤外線を遮蔽部や蓋部材で覆っているが、遮蔽部や蓋部材の上にゴミや汚れ等が付着する場合があり、付着したゴミや汚れ等が赤外線を吸収して加熱され、その熱が遮蔽部や蓋部材に伝わって温度補償用の感熱素子に影響を与えてしまう問題があった。
【０００６】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、ゴミや汚れ等の付着による影響を抑制し、高精度に温度を測定することができる赤外線センサ装置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装置は、検出用の第１の感熱素子と補償用の第２の感熱素子とを有する赤外線センサ本体と、前記赤外線センサ本体を囲んで設けられ前記第１の感熱素子側の直上に開口部を有する導光路部材とを備え、前記導光路部材が、前記第２の感熱素子側の直上を覆う第１遮蔽部と、前記第１遮蔽部の直上に設けられ前記第１遮蔽部から離間した第２遮蔽部とを有していることを特徴とする。
【０００８】
すなわち、この赤外線センサ装置では、導光路部材が、第２の感熱素子側の直上を覆う第１遮蔽部と、第１遮蔽部の直上に設けられ第１遮蔽部から離間した第２遮蔽部とを有しているので、第２遮蔽部上にゴミや汚れ等が付着して第２遮蔽部に熱が伝わっても第１遮蔽部が第２遮蔽部からの赤外線を遮断することで、温度補償用の第２の感熱素子が影響を受けることを抑制可能である。
【０００９】
第２の発明に係る赤外線センサ装置は、第１の発明において、前記第２遮蔽部が、下端を前記第１の感熱素子側に向けて傾斜した傾斜部とされていることを特徴とする。
すなわち、この赤外線センサ装置では、第２遮蔽部が、下端を第１の感熱素子側に向けて傾斜した傾斜部とされているので、第２遮蔽部の傾斜角度に応じて検出用の第１の感熱素子側の受光面に対して視野角を確保することができる。
【００１０】
第３の発明に係る赤外線センサ装置は、第１又は第２の発明において、前記赤外線センサ本体と前記導光路部材とが設置される基板を備え、前記導光路部材が、前記赤外線センサ本体を囲んで前記基板上に設置されていると共に前記第１遮蔽部を有した内側部材と、前記内側部材との間に隙間を空けた状態で前記内側部材を囲んで前記基板上に設置されていると共に前記第２遮蔽部を有した外側部材とで構成されていることを特徴とする。
すなわち、この赤外線センサ装置では、導光路部材が、赤外線センサ本体を囲んで基板上に設置されていると共に第１遮蔽部を有した内側部材と、内側部材との間に隙間を空けた状態で内側部材を囲んで基板上に設置されていると共に第２遮蔽部を有した外側部材とで構成されているので、第２遮蔽部を有した外側部材から熱が内側部材に直接伝わることを抑制することができる。
【００１１】
第４の発明に係る赤外線センサ装置は、第１から第３の発明のいずれかにおいて、前記導光路部材が、前記基板に形成された取り付け孔を貫通する複数の下部突出端部を有し、前記下部突出端部が、前記基板の裏面側で折り曲げられた状態で前記第１の感熱素子及び前記第２の感熱素子の直下の領域を覆った裏面遮蔽部とされていることを特徴とする。
すなわち、この赤外線センサ装置では、下部突出端部が、基板の裏面側で折り曲げられた状態で第１の感熱素子及び第２の感熱素子の直下の領域を覆った裏面遮蔽部とされているので、裏面側からの輻射熱を裏面遮蔽部で遮蔽し、その影響から隔離することができる。
【００１２】
第５の発明に係る赤外線センサ装置は、第１から第４の発明のいずれかにおいて、前記赤外線センサ本体が、受光面を上面に有する絶縁性フィルムと、前記絶縁性フィルムの下面に互いに離間させて設けられた前記第１の感熱素子及び前記第２の感熱素子と、前記絶縁性フィルムの下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の配線膜とを備えていることを特徴とする。
すなわち、この赤外線センサ装置では、絶縁性フィルムに感熱素子が設けられているので、導光路部材から感熱素子への熱伝達がさらに抑制されて高精度な測定が可能になる。
【発明の効果】
【００１３】
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装置によれば、導光路部材が、第２の感熱素子側の直上を覆う第１遮蔽部と、第１遮蔽部の直上に設けられ第１遮蔽部から離間した第２遮蔽部とを有しているので、第２遮蔽部上にゴミや汚れ等が付着して第２遮蔽部に熱が伝わっても第１遮蔽部が第２遮蔽部からの赤外線を遮断することで、補償用の第２の感熱素子が影響を受けることを抑制可能である。
したがって、本発明の赤外線センサ装置は、ゴミや汚れ等が付着しても高精度な温度測定が維持でき、特に、複写機やプリンタ等のトナーの定着ローラを測定する温度センサとして好適である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る赤外線センサ装置の第１実施形態を示す断面図である。
【図２】第１実施形態において、赤外線センサ装置を示す平面図である。
【図３】第１実施形態において、赤外線センサ装置を示す斜視図である。
【図４】第１実施形態において、基板に取り付ける前の内側部材を示す斜視図である。
【図５】第１実施形態において、基板を示す裏面図（ａ）及び赤外線センサ装置を示す裏面図（ｂ）である。
【図６】第１実施形態において、赤外線センサ本体を示す斜視図である。
【図７】第１実施形態において、赤外線センサ本体を示す断面図である。
【図８】第１実施形態において、配線膜を形成した絶縁性フィルムを示す裏面図である。
【図９】第１実施形態において、外側部材を外した赤外線センサ装置を示す斜視図である。
【図１０】本発明に係る赤外線センサ装置の第２実施形態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る赤外線センサ装置の第１実施形態を、図１から図９を参照しながら説明する。
【００１６】
本実施形態の赤外線センサ装置１は、例えばトナーの定着ローラの温度を測定するものであって、図１から図３に示すように、検出用の第１の感熱素子３Ａと補償用の第２の感熱素子３Ｂとを有する赤外線センサ本体２と、赤外線センサ本体２を囲んで設けられ第１の感熱素子３Ａ側の直上に開口部を有する導光路部材４とを備えている。
なお、図１において、赤外線センサ本体２は、概略的に図示している。
上記導光路部材４は、第２の感熱素子３Ｂ側の直上を覆う第１遮蔽部５ａと、第１遮蔽部５ａの直上に設けられ第１遮蔽部５ａから離間した第２遮蔽部６ａとを有している。すなわち、導光路部材４は、第１遮蔽部５ａと第２遮蔽部６ａとの二重ひさし構造を有している。
【００１７】
上記第２遮蔽部６ａは、第１遮蔽部５ａの直上を覆っており、下端を第１の感熱素子３Ａ側に向けて傾斜した傾斜部とされている。
また、本実施形態の赤外線センサ装置１は、赤外線センサ本体２と導光路部材４とが設置される基板７を備えている。
なお、上記第１遮蔽部５ａは、基板７に平行に設置されている。
上記導光路部材４は、赤外線センサ本体２を囲んで基板７上に設置されていると共に第１遮蔽部５ａを有した内側部材５と、内側部材５との間に隙間を空けた状態で内側部材５を囲んで基板７上に設置されていると共に第２遮蔽部６ａを有した外側部材６とで構成されている。
【００１８】
上記導光路部材４の内側部材５は、図４及び図５に示すように、基板７に形成された取り付け孔７ａを貫通する複数の下部突出端部５ｂを有している。
これら下部突出端部５ｂは、基板７の裏面側で折り曲げられた状態で第１の感熱素子３Ａ及び第２の感熱素子３Ｂの直下の領域を覆った裏面遮蔽部５ｃとされている。
すなわち、内側部材５は、図４に示すように、矩形平板状に下方に突出した一対の下部突出端部５ｂを下部に有しており、これら下部突出端部５ｂを図５の（ａ）に示す基板７の取り付け孔７ａに差し込んだ後、基板７の裏面側を覆うようにそれぞれ内側に折り曲げている。これによって、内側部材５が抜け止め固定されると共に、一対の裏面遮蔽部５ｃが形成される。
【００１９】
なお、外側部材６の下部には複数の固定用突起６ｂが設けられており、基板７に形成された取り付け孔７ｂに固定用突起６ｂを差し込むと共に、一部の固定用突起６ｂを折り曲げることで外側部材６が基板７上に抜け止め固定されている。
上記外側部材６及び内側部材５は、全体が略四角筒状であり、ＳＵＳ（ステンレス）等の金属板や樹脂成形体等で形成されている。
【００２０】
上記赤外線センサ本体２は、図６から図９に示すように、受光面２ａを上面に有する絶縁性フィルム１０と、絶縁性フィルム１０の下面に互いに離間させて設けられた第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１０の下面に形成され第１の感熱素子３Ａに接続された導電性の第１の配線膜１１Ａ及び第２の感熱素子３Ｂに接続された導電性の第２の配線膜１１Ｂとを備えている。
【００２１】
また、赤外線センサ本体２は、絶縁性フィルム１０の下面側に配された樹脂製の端子支持体１２と、該端子支持体１２に設けられ下部が端子支持体１２の下部に配された複数の実装用端子１３とを備えている。
【００２２】
また、絶縁性フィルム１０の上面のうち、第１の感熱素子３Ａ側の領域に受光面２ａが設けられていると共に、第２の感熱素子３Ｂ側の領域が赤外線を遮蔽した領域とされている。
上記第２の感熱素子３Ｂ側の領域には、赤外線反射膜１４がパターン形成されて赤外線が遮蔽されており、赤外線を遮蔽した領域を設けている。
【００２３】
すなわち、第２の感熱素子３Ｂに対向して絶縁性フィルム１０の上面に赤外線反射膜１４が設けられている。この赤外線反射膜１４は、絶縁性フィルム１０の上面において第２の感熱素子３Ｂ側の領域に矩形状に形成されている。
上記赤外線反射膜１４は、絶縁性フィルム１０よりも高い赤外線反射率を有する材料で形成され、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１４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。
【００２４】
上記第１の感熱素子３Ａ及び第２の感熱素子３Ｂは、両端部に端子部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。
【００２５】
第１の配線膜１１Ａ及び第２の配線膜１１Ｂには、その一端部にそれぞれ絶縁性フィルム１０に形成された接着電極１５Ａ，１５Ｂ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１０に形成された端子電極１６Ａ，１６Ｂが接続されている。
なお、上記接着電極１５Ａ，１５Ｂには、それぞれ対応する第１の感熱素子３Ａ及び第２の感熱素子３Ｂの端子部が半田等の導電性接着剤で接着される。
上記基板７は、例えばＰＣＢ基板等の回路基板である。
【００２６】
上記絶縁性フィルム１０は、ポリイミド樹脂シートで長方形状に形成され、赤外線反射膜１４、第１の配線膜１１Ａ及び第２の配線膜１１Ｂ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１０とされるポリイミド基板の表面に、赤外線反射膜１４、第１の配線膜１１Ａ及び第２の配線膜１１Ｂとされる銅箔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。
【００２７】
上記実装用端子１３は、例えば錫めっきされた銅合金で形成されている。この実装用端子１３は、端子支持体１２の上部まで延在し、対応する第１の配線膜１１Ａ及び第２の配線膜１１Ｂにおける第１の端子電極１６Ａ及び第２の端子電極１６Ｂに接続されている。
また、実装用端子１３の下部１３ａは、端子支持体１２の下面よりも下方に突出して設けられている。すなわち、実装用端子１３は、上下に延在し、下部１３ａが端子支持体１２の下面よりも下方に突出していると共に、さらに下部１３ａが側方に向けて屈曲し突出しており、全体としてＬ字状に形成されている。
実装用端子１３は、端子支持体１２の四隅近傍にそれぞれ配置され、インサート成形や嵌め込み等によって端子支持体１２内に組み込まれている。
【００２８】
上記端子支持体１２は、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）等の樹脂で形成されており、絶縁性フィルム１０の少なくとも外縁部に沿った枠状に形成されている。すなわち、この端子支持体１２は、絶縁性フィルム１０の外縁部に沿った外枠部分と、第１の感熱素子３Ａと第２の感熱素子３Ｂとの中間部分を横切る中間枠部とで構成されている。
【００２９】
このように本実施形態の赤外線センサ装置１では、導光路部材４が、第２の感熱素子３Ｂ側の直上を覆う第１遮蔽部５ａと、第１遮蔽部５ａの直上に設けられ第１遮蔽部５ａから離間した第２遮蔽部６ａとを有しているので、図１に示すように、第２遮蔽部６ａ上にゴミや汚れＧ等が付着して第２遮蔽部６ａに熱が伝わっても第１遮蔽部５ａが第２遮蔽部６ａからの赤外線を遮断することで、温度補償用の第２の感熱素子３Ｂが影響を受けることを抑制可能である。
【００３０】
また、第２遮蔽部６ａが、下端を第１の感熱素子３Ａ側に向けて傾斜した傾斜部とされているので、第２遮蔽部６ａの傾斜角度に応じて検出用の第１の感熱素子３Ａ側の受光面２ａに対して視野角を確保することができる。
また、導光路部材４が、赤外線センサ本体２を囲んで基板７上に設置されていると共に第１遮蔽部５ａを有した内側部材５と、内側部材５との間に隙間を空けた状態で内側部材５を囲んで基板７上に設置されていると共に第２遮蔽部６ａを有した外側部材６とで構成されているので、第２遮蔽部６ａを有した外側部材６から熱が内側部材５に直接伝わることを抑制することができる。
【００３１】
また、下部突出端部５ｂが、基板７の裏面側で折り曲げられた状態で第１の感熱素子３Ａ及び第２の感熱素子３Ｂの直下の領域を覆った裏面遮蔽部５ｃとされているので、裏面側からの輻射熱を裏面遮蔽部５ｃで遮蔽し、その影響から隔離することができる。
さらに、絶縁性フィルム１０に感熱素子３Ａ，３Ｂが設けられているので、導光路部材４から感熱素子３Ａ，３Ｂへの熱伝達がさらに抑制されて高精度な測定が可能になる。
【００３２】
次に、本発明に係る赤外線センサ装置の第２実施形態について、図１０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。
【００３３】
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、第２遮蔽部６ａが傾斜部とされているのに対し、第２実施形態の赤外線センサ装置２１は、図１０に示すように、第２遮蔽部２６ａが基板７に対して平行に設置されている点である。
すなわち、第２実施形態では、外側部材２６の高さ方向中間部に水平板状の第２遮蔽部２６ａが第１遮蔽部５ａと平行に設けられている。なお、第２遮蔽部２６ａの高さは、受光面２ａに対する視野角を確保可能な高さに設定される。
【００３４】
したがって、第２遮蔽部が第１実施形態のように傾斜している場合では付着したゴミや汚れ等が受光面２ａ側に滑り落ちるおそれもあるが、第２実施形態の赤外線センサ装置２１では、第２遮蔽部２６ａが基板７に対して平行に設置されているので、ゴミや汚れ等が受光面２ａ側に落ち難くなる。
【００３５】
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。
【００３６】
例えば、第１実施形態では、第２遮蔽部の下端を前記第１の感熱素子側に向けて第２遮蔽部を傾斜させて視野角を確保することが好ましいが、視野角を確保可能であれば第２傾斜部を逆方向に傾けて設置しても構わない。
【００３７】
また、上記各実施形態では、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。
【符号の説明】
【００３８】
１，２１…赤外線センサ装置、２…赤外線センサ本体、２ａ…受光面、３Ａ…第１の感熱素子、３Ｂ…第２の感熱素子、４…導光路部材、５…内側部材、５ａ…第１遮蔽部、５ｂ…下部突出端部、５ｃ…裏面遮蔽部、６，２６…外側部材、６ａ，２６ａ…第２遮蔽部、７…基板、７ａ，７ｂ…取り付け孔、１０…絶縁性フィルム、１１Ａ…第１の配線膜、１１Ｂ…第２の配線膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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