JP2004354172A

JP2004354172A - Infrared temperature sensor

Info

Publication number: JP2004354172A
Application number: JP2003151366A
Authority: JP
Inventors: Takesuke Fukazawa; 健佑深澤; Takashi Yamamoto; 隆山本; Kazuo Fukunaga; 和男福永
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2003-05-28
Filing date: 2003-05-28
Publication date: 2004-12-16

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an infrared temperature sensor which has high measurement accuracy and which can be miniaturized. SOLUTION: In the infrared temperature sensor 1, a first resin film 8 for holding a detection thermistor 9 receives and absorbs an infrared ray emitted from an object to be measured through an aperture 6a formed in a housing 2. A second resin film 11 for holding a compensation thermistor 12 is completely shielded by a partition wall 3 from the infrared ray emitted from the object to be measured, and receives and absorbs the infrared ray emitted from the housing 2 or the partition wall 3. Accordingly, because the second resin film 11 is securely prevented from being irradiated with the infrared ray emitted from the object to be measured, the temperature of the object to be measured can be precisely measured. Further, because the resin films 8 and 11 are arranged so as to be disposed opposite each other in the housing 2, the infrared temperature sensor 1 can be miniaturized. COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、複写機において用紙にトナーを定着させる加熱定着ローラ等の表面温度を非接触で測定するための赤外線温度センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来におけるこの種のセンサとして、下記の特許文献１には次のような赤外線検出器が記載されている。すなわち、当該赤外線検出器は、赤外線入射窓が形成されたケースを有し、このケース内には、互いに対面するよう支持枠体に保持された２枚の樹脂フィルムが配置されている。そして、赤外線入射窓に臨む一方の樹脂フィルムの赤外線入射窓側の表面には赤外線検知用サーミスタ素子が固定され、また、他方の樹脂フィルムの赤外線入射窓側の表面には温度補償用サーミスタ素子が固定されている。さらに、各樹脂フィルムにおいて赤外線入射窓と反対側の表面には反射膜が形成されている。
【０００３】
ところが、この赤外線検出器にあっては、赤外線入射窓から入射した赤外線が、温度補償用サーミスタ素子が固定された樹脂フィルム上に照射されるのを完全に防止することができず、正確に温度を測定することができないという問題がある。
【０００４】
このような問題を解決し得る赤外線温度センサとして、次のようなものが下記の特許文献２に記載されている。すなわち、当該赤外線温度センサにおいては、１枚の樹脂フィルム上に赤外線検知用感熱素子と温度補償用感熱素子とが固定されており、各感熱素子は、樹脂フィルムを挟持する保持体と蓋部材とより形成された２つの空間部にそれぞれ配置されている。そして、赤外線検知用感熱素子が配置された空間部には、赤外線を入射させる開口部が設けられている。
【０００５】
この赤外線温度センサによれば、２つの空間部に各感熱素子が別々に配置されているため、温度補償用感熱素子が配置された空間部に露出する樹脂フィルムの露出領域に、開口部から入射した赤外線が照射されるのを確実に防止することができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−２６０５７９号公報
【特許文献２】
特開２００２−１５６２８４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献２記載の赤外線温度センサにあっては、赤外線検知用感熱素子と温度補償用感熱素子とを同一平面上に配置し、各感熱素子に対して空間部を形成する必要があるため、センサの小型化を図ることができない。
【０００８】
そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、測定精度が高く、しかも小型化を図ることができる赤外線温度センサを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る赤外線温度センサは、検知用感熱素子及び補償用感熱素子を用いた赤外線温度センサであって、測定対象物から放射される赤外線を入射させる開口が形成されたハウジングと、開口に臨むようにハウジング内に掛け渡され、検知用感熱素子を保持する第１の樹脂フィルムと、第１の樹脂フィルムと対面するようにハウジング内に掛け渡され、補償用感熱素子を保持する第２の樹脂フィルムと、第１の樹脂フィルムと第２の樹脂フィルムとの間においてハウジングに形成された隔壁とを備えることを特徴とする。
【００１０】
この赤外線温度センサにおいては、検知用感熱素子を保持する第１の樹脂フィルムは、ハウジングに形成された開口を介して、測定対象物から放射される赤外線を受光・吸収する。これに対し、補償用感熱素子を保持する第２の樹脂フィルムは、測定対象物から放射される赤外線からは隔壁によって完全に遮光され、隔壁やハウジングから放射される赤外線を受光・吸収する。このように、測定対象物から放射される赤外線が第２の樹脂フィルムに照射されるのを確実に防止することができるため、検知用感熱素子の出力信号と補償用感熱素子の出力信号とに基づいて測定対象物の温度を高精度に測定することが可能になる。しかも、第１の樹脂フィルムと第２の樹脂フィルムとがハウジング内において対面するように配置されるため、検知用感熱素子と補償用感熱素子とを同一平面上に配置する場合に比べ、赤外線温度センサの小型化を図ることができる。
【００１１】
また、検知用感熱素子は、第１の樹脂フィルムの隔壁側の表面に配置され、補償用感熱素子は、第２の樹脂フィルムの隔壁側の表面に配置されていることが好ましい。これにより、ハウジング内において検知用感熱素子と補償用感熱素子とが近付くことになるため、検知用感熱素子と補償用感熱素子との温度バランスを向上させることができ、赤外線温度センサの測定精度をより一層向上させることが可能になる。
【００１２】
ここで、温度バランスとは、ハウジングの開口を遮蔽した状態で赤外線温度センサの雰囲気温度を変化させた場合における各感熱素子の出力特性の同一性（バランス）を意味し、各感熱素子の当該出力特性が近いものほど温度バランスが良いものといえる。
【００１３】
また、補償用感熱素子は、第１の樹脂フィルムにおける赤外線受光領域と対面する領域内に配置されていることが好ましい。これにより、検知用感熱素子と補償用感熱素子との温度バランスの更なる向上や、赤外線温度センサの更なる小型化を図ることができる。
【００１４】
また、補償用感熱素子は、第１の樹脂フィルムの表面に対し垂直で且つ検知用感熱素子を通る軸線上に配置されていることが好ましい。このように各感熱素子を同一の軸線上に配置することで、各感熱素子間の温度バランスを容易に向上させることができる。
【００１５】
また、補償用感熱素子は、第１の樹脂フィルムの表面に対し垂直で且つ検知用感熱素子を通る軸線上から外れた位置に配置され、検知用感熱素子は、第１の樹脂フィルムの隔壁側の表面に配置され、隔壁には、検知用感熱素子と向い合う凹部が形成されていることが好ましい。このように、検知用感熱素子と向い合う凹部を隔壁に形成することで、検知用感熱素子に対する隔壁からの背景放射（隔壁から放射される赤外線の照射）の影響を抑えつつ、第１の樹脂フィルムと第２の樹脂フィルムとの上記軸線方向における距離を短くすることができる。したがって、各感熱素子間の温度バランスをより一層向上させることが可能になる。
【００１６】
一方、補償用感熱素子は、第２の樹脂フィルムの隔壁側の表面において、第１の樹脂フィルムの表面に対し垂直で且つ検知用感熱素子を通る軸線上から外れた位置に配置され、隔壁には、補償用感熱素子と向い合う凹部が形成されていることが好ましい。このように、補償用感熱素子と向い合う凹部を隔壁に形成することで、例えば、補償用感熱素子の一部を凹部内に収容するなどして、第１の樹脂フィルムと第２の樹脂フィルムとの上記軸線方向における距離を短くすることができる。しかも、この凹部を所定の形状に形成することで、温度バランスをより一層向上させたり、赤外線温度センサの感度や熱応答特性を所望の特性にしたりすることが可能になる。
【００１７】
また、隔壁には、第２の樹脂フィルム側の空間を分ける仕切部が形成されていることが好ましい。このような仕切部を設けることで、第２の樹脂フィルムにおいて、隔壁やハウジングから放射される赤外線を受光・吸収して補償用感熱素子に熱的影響を与える領域の面積を制御することができる。したがって、温度バランスをより一層向上させたり、赤外線温度センサの感度や熱応答特性を所望の特性にしたりすることが可能になる。
【００１８】
また、ハウジングは、開口が形成された導光部と、隔壁が形成された本体部と、補償用感熱素子が配置される空間を本体部とにより形成する蓋部とを有し、第１の樹脂フィルムは、導光部と本体部とにより挟持され、第２の樹脂フィルムは、本体部と蓋部とにより挟持されていることが好ましい。このような構成を採用することで、赤外線温度センサの組み立て、特には第１及び第２の樹脂フィルムの掛け渡しを容易に行うことが可能になる。
【００１９】
また、第１の樹脂フィルムの一端部と第２の樹脂フィルムの一端部とは、ハウジングに形成された同一の区画室内に引き出されていることが好ましい。これにより、各樹脂フィルムに形成された感熱素子のリード配線を樹脂フィルムと共に同一の区画室内に引き出すことができる。したがって、この区画室内において外部配線との接続を行うなどして、赤外線温度センサにおける配線の取り回しの煩雑化を防止することができる。
【００２０】
また、開口は、長穴状の形状を有していることが好ましい。このように開口を長穴状の形状とすることで、長尺物（例えば、複写機の加熱定着ローラ等）の温度測定に適合させることができる。つまり、開口の長手方向が長尺物の長手方向と一致するように赤外線温度センサを配置することで、長尺物の温度を正確に測定することができる。しかも、上述したように、第１の樹脂フィルムと第２の樹脂フィルムとがハウジング内において対面するように配置されるため、開口を長穴状の形状としても、赤外線温度センサの大型化を防止することができる。ここで、長穴状の形状とは、所定の方向における開口の幅が、当該所定の方向に直交する方向における開口の幅より大きい形状を意味し、例えば、長方形状や楕円形状等がある。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る赤外線温度センサの好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２２】
図１に示すように、赤外線温度センサ１は、検知用サーミスタや補償用サーミスタを収容するハウジング２を有している。このハウジング２は、図２に示すように、その内部空間を隔てる隔壁３が一体的に形成された本体部４を、導光部６と蓋部７とで挟み込むようにして構成されている。これにより、ハウジング２内には、隔壁３、本体部４及び導光部６により空間Ｓ１が形成され、隔壁３、本体部４及び蓋部７により空間Ｓ２が形成される。
【００２３】
なお、ハウジング２を構成する本体部４、導光部６及び蓋部７並びに隔壁３の材料には、熱伝導性に優れた材料としてアルミニウムが用いられている。また、本体部４には、赤外線温度センサ１を所定の位置に取り付けるべく固定用ネジ等が挿入される取付穴５が形成されている。
【００２４】
導光部６には、測定対象物から放射される赤外線を入射させる開口６ａが形成されている。この開口６ａは、略長方形状の長穴として形成されており（図１を参照）、その内側空間は、隔壁３、本体部４及び導光部６により形成された空間Ｓ１と一続きになっている。そして、この空間Ｓ１には、開口６ａの隔壁３側の端部を覆うようにテープ状の第１の樹脂フィルム８が掛け渡され、この第１の樹脂フィルム８は、導光部６と本体部４とで挟持された状態で固定されている。これにより、第１の樹脂フィルム８は、開口６ａに臨む赤外線受光領域Ｒ１において、測定対象物から放射される赤外線を受光する。なお、第１の樹脂フィルム８のベースフィルムには、赤外線吸収性を有するものとしてポリイミドフィルムが用いられている。
【００２５】
さらに、第１の樹脂フィルム８の隔壁３側の表面８ａには、検知用サーミスタ（検知用感熱素子）９が取り付けられている。この検知用サーミスタ９は、赤外線受光領域Ｒ１の中央に配置されており、赤外線受光領域Ｒ１における赤外線の受光・吸収に伴い加熱されて、その抵抗値を変化させる。この赤外線受光領域Ｒ１において受光・吸収される赤外線には、測定対象物から放射される赤外線だけでなく、ハウジング２や隔壁３から放射される赤外線がある。
【００２６】
また、隔壁３、本体部４及び蓋部７により形成された空間Ｓ２には、隔壁３を介在させて第１の樹脂フィルム８と対面するようにテープ状の第２の樹脂フィルム１１が掛け渡され、この第２の樹脂フィルム１１は、本体部４と蓋部７とで挟持された状態で固定されている。なお、第２の樹脂フィルム１１のベースフィルムにも、第１の樹脂フィルム８と同様に、ポリイミドフィルムが用いられている。
【００２７】
この第２の樹脂フィルム１１の隔壁３側の表面１１ａには、補償用サーミスタ（補償用感熱素子）１２が取り付けられている。この補償用サーミスタ１２は、第１の樹脂フィルム８の表面８ａに対し垂直で且つ検知用サーミスタ９を通る軸線Ｌ方向において赤外線受光領域Ｒ１と対面する領域内において、軸線Ｌ上から外れた位置（すなわち、軸線Ｌから所定量オフセットした位置）に配置されている。このように赤外線受光領域Ｒ１と対面する領域内に補償用サーミスタ１２を配置することで、検知用サーミスタ９と補償用サーミスタ１２との温度バランスの向上や、赤外線温度センサの小型化を図ることができる。
【００２８】
そして、隔壁３には、第２の樹脂フィルム１１側の空間を分ける仕切部１３が形成されており、この仕切部１３は、蓋部７に形成された突出部７ａとで第２の樹脂フィルム１１を挟持すると共に、突出部７ａとで空間Ｓ２を二分する。これにより、補償用サーミスタ１２は、仕切部１３及び突出部７ａにより二分された一方の空間内に配置されることとなり、当該空間内に露出する第２の樹脂フィルム１１の露出領域Ｒ２における赤外線の受光・吸収に伴い加熱されて、その抵抗値を変化させる。この露出領域Ｒ２において受光・吸収される赤外線は、ハウジング２や隔壁３から放射される赤外線である。
【００２９】
このような仕切部１３を設けることで、第２の樹脂フィルム１１において、ハウジング２や隔壁３から放射される赤外線を受光・吸収して補償用サーミスタ１２に熱的影響を与える領域（すなわち、露出領域Ｒ２）の面積を制御することができる。したがって、各サーミスタ９，１２間の温度バランスを向上させたり、赤外線温度センサ１の感度や熱応答特性を所望の特性にしたりすることが可能になる。
【００３０】
さらに、隔壁３の第２の樹脂フィルム１１側の表面には、軸線Ｌ方向において補償用サーミスタ１２と向い合う円形状の凹部１４が形成されている。この凹部１４も、上述の仕切部１３と同様に、各サーミスタ９，１２間の温度バランスを向上させたり、赤外線温度センサ１の感度や熱応答特性を所望の特性にしたりするのに極めて有効なものである。なお、凹部１４内に補償用サーミスタ１２の一部を収容すれば、第１の樹脂フィルム８と第２の樹脂フィルム１１との軸線Ｌ方向における距離を短くすることができ、各サーミスタ９，１２間の温度バランスのより一層の向上に寄与することとなる。
【００３１】
一方、隔壁３の第１の樹脂フィルム８側の表面には、凹部１４が形成された部分を残して落ち込ませるようにして、軸線Ｌ方向において検知用サーミスタ９と向い合う凹部１６が形成されている。このような凹部１６を隔壁３に形成することで、検知用サーミスタ９に対する隔壁からの背景放射の影響を抑えつつ、第１の樹脂フィルム８と第２の樹脂フィルム１１との軸線Ｌ方向における距離を短くすることができる。
【００３２】
また、本体部４において空間Ｓ１及び空間Ｓ２の側方には、外部に開口する区画室１７が形成されており、この区画室１７内には、第１の樹脂フィルム８の一端部８ｂと第２の樹脂フィルム１１の一端部１１ｂとが引き出されて固定されている。この第１の樹脂フィルム８の一端部８ｂには検知用サーミスタ９の２本のリード配線が終端しており、同様に、第２の樹脂フィルム１１の一端部１１ｂには、補償用サーミスタ１２の２本のリード配線が終端している。なお、各サーミスタ９，１２のリード配線は、樹脂フィルム８，１１のベースフィルム上に銅箔により形成され、カバーレイフィルムにより覆われている。
【００３３】
さらに、本体部４には、図２及び図３に示すように、区画室１７と外部とを結ぶ溝１８が複数形成されており、この溝部１８には、外部のリード線１９を嵌め込むことができる。したがって、この区画室１７において、各サーミスタ９，１２のリード配線と外部のリード線１９との接続を行うことができ、赤外線温度センサ１における配線の取り回しの煩雑化を防止することが可能になる。
【００３４】
以上のように構成された赤外線温度センサ１は、測定対象物から放射される赤外線を入射させる開口６ａが長穴状の形状であるため、特に、長尺状の形状を有する測定対象物の温度測定に適している。したがって、例えば、測定対象物が複写機の加熱定着ローラの場合、当該加熱定着ローラの表面から所定の距離に、開口６ａの長手方向を加熱定着ローラの中心軸線方向に一致させた状態で赤外線温度センサ１を設置する。
【００３５】
これにより、加熱定着ローラが加熱され、その表面から赤外線が放射されると、検知用サーミスタ９を保持する第１の樹脂フィルム８の赤外線受光領域Ｒ１は、当該赤外線のうち開口６ａを通過した赤外線を受光・吸収する。このとき、赤外線受光領域Ｒ１は、ハウジング２や隔壁３から放射される赤外線をも受光・吸収する。これに対し、補償用サーミスタ１２を保持する第２の樹脂フィルム１１の露出領域Ｒ２は、測定対象物から放射される赤外線からは隔壁３によって完全に遮光されているため、ハウジング２や隔壁３から放射される赤外線のみを受光・吸収する。
【００３６】
このように、測定対象物である加熱定着ローラの表面から放射される赤外線が、補償用サーミスタ１２を保持する第２の樹脂フィルム１１の露出領域Ｒ２に照射されるのを確実に防止することができるため、検知用サーミスタ９の出力信号と補償用サーミスタ１２の出力信号とに基づいて、加熱定着ローラの表面温度を高精度に測定することが可能になる。
【００３７】
しかも、赤外線温度センサ１においては、第１の樹脂フィルム８と第２の樹脂フィルム１１とがハウジング２内において対面するように配置されるため、検知用サーミスタ９と補償用サーミスタ１２とを同一平面上に配置するようなものに比べ、赤外線温度センサ１を小型化することができる。
【００３８】
また、検知用サーミスタ９は、第１の樹脂フィルム８の隔壁３側の表面８ａに配置され、補償用サーミスタ１２は、第２の樹脂フィルム１１の隔壁３側の表面１１ａに配置されている。これにより、ハウジング２内において検知用サーミスタ９と補償用サーミスタ１２とが近付くことになり、各サーミスタ９，１２間の温度バランスを向上させることができる。
【００３９】
さらに、第１の樹脂フィルム９を導光部６と本体部４とで挟持し、第２の樹脂フィルム１２を本体部４と蓋部７とで挟持する構成を採用することで、赤外線温度センサ１の組み立て、特には第１及び第２の樹脂フィルム８，１１の掛け渡し及び固定を容易に行うことが可能になる。
【００４０】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、補償用サーミスタ１２を軸線Ｌ上から外れた位置に配置したが、図４に示すように、補償用サーミスタ１２を軸線Ｌ上に配置してもよい。このように各サーミスタ９，１２を同一の軸線Ｌ上に配置することで、各サーミスタ９，１２間の温度バランスを容易に向上させることができる。
【００４１】
また、上記実施形態では、隔壁３に凹部１４，１６や仕切部１３を設けたが、図４に示す赤外線温度センサ１のように、隔壁３を平板状に形成してもよい。この場合にも、測定対象物から放射される赤外線が第２の樹脂フィルム１１に照射されるのを確実に防止することができ、測定対象物の温度を高精度に測定することが可能になる。そして、第１の樹脂フィルム８と第２の樹脂フィルム１１とがハウジング２内において対面するように配置されているため、赤外線温度センサ１の小型化を図ることも可能である。
【００４２】
さらに、上記実施形態では、第１の樹脂フィルム８と第２の樹脂フィルム１１とを別体としたが、図４に示す赤外線温度センサ１のように、第１の樹脂フィルム８と第２の樹脂フィルム１１とを一体としてもよい。つまり、１枚の樹脂フィルムをＵ字状に折り曲げることで、互いに対面する第１の樹脂フィルム８と第２の樹脂フィルム１１とを構成してもよい。このように第１の樹脂フィルム８と第２の樹脂フィルム１１とを一体とすることで、部品点数を減らすことができ、赤外線温度センサ１のコストダウンを図ることができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る赤外線温度センサよれば、高い精度で測定対象物の温度を測定することができ、しかも小型化を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る赤外線温度センサの一実施形態を示す正面図である。
【図２】図１に示す赤外線温度センサのＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】図１に示す赤外線温度センサの側面図である。
【図４】本発明に係る赤外線温度センサの他の実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
１…赤外線温度センサ、２…ハウジング、３…隔壁、４…本体部、６…導光部、６ａ…開口、７…蓋部、８…第１の樹脂フィルム、８ａ，１１ａ…表面、８ｂ，１１ｂ…一端部、９…検知用サーミスタ（検知用感熱素子）、１１…第２の樹脂フィルム、１２…補償用サーミスタ（補償用感熱素子）、１３…仕切部、１４，１６…凹部、１７…区画室、Ｒ１…赤外線受光領域、Ｌ…軸線。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an infrared temperature sensor for non-contact measurement of a surface temperature of, for example, a heat fixing roller for fixing toner on paper in a copying machine.
[0002]
[Prior art]
As a sensor of this type in the related art, the following infrared detector is described in Patent Document 1 below. That is, the infrared detector has a case in which an infrared incident window is formed, and in this case, two resin films held by a support frame so as to face each other are arranged. An infrared detecting thermistor element is fixed on the surface of one resin film facing the infrared incident window on the infrared incident window side, and a temperature compensating thermistor element is fixed on the surface of the other resin film on the infrared incident window side. ing. Further, a reflection film is formed on the surface of each resin film opposite to the infrared incident window.
[0003]
However, this infrared detector cannot completely prevent the infrared light incident from the infrared incident window from being irradiated on the resin film on which the temperature compensation thermistor element is fixed. There is a problem that can not be measured.
[0004]
As an infrared temperature sensor that can solve such a problem, the following is described in Patent Document 2 below. That is, in the infrared temperature sensor, a thermosensitive element for infrared detection and a thermosensitive element for temperature compensation are fixed on one resin film, and each thermosensitive element has a holding member and a lid member that sandwich the resin film. Are respectively arranged in two space portions formed. An opening through which infrared light is incident is provided in the space where the infrared sensing thermal element is arranged.
[0005]
According to this infrared temperature sensor, since each thermosensitive element is separately arranged in the two spaces, the light enters the exposed area of the resin film exposed in the space in which the thermocompensating thermosensitive element is arranged from the opening. Irradiation of the infrared rays can be reliably prevented.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-7-260579 [Patent Document 2]
JP-A-2002-156284
[Problems to be solved by the invention]
However, in the infrared temperature sensor described in Patent Literature 2, it is necessary to arrange the infrared sensing thermal element and the temperature compensating thermal element on the same plane and form a space for each thermal element. Therefore, the size of the sensor cannot be reduced.
[0008]
Therefore, the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an infrared temperature sensor that has high measurement accuracy and can be downsized.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an infrared temperature sensor according to the present invention is an infrared temperature sensor using a detection thermosensitive element and a compensation thermosensitive element, in which an opening through which infrared rays radiated from an object to be measured are formed. And a first resin film holding the sensing thermosensitive element, and the first resin film is held in the housing so as to face the first resin film. It is characterized by comprising a second resin film for holding the thermal element, and a partition formed in the housing between the first resin film and the second resin film.
[0010]
In this infrared temperature sensor, the first resin film holding the detection thermosensitive element receives and absorbs infrared radiation radiated from the measurement object through an opening formed in the housing. On the other hand, the second resin film holding the compensating thermosensitive element is completely shielded from infrared rays radiated from the measurement object by the partition walls, and receives and absorbs infrared rays radiated from the partition walls and the housing. As described above, since it is possible to reliably prevent the infrared rays radiated from the measurement object from being irradiated on the second resin film, the output signal of the detection thermosensitive element and the output signal of the compensation thermosensitive element are different from each other. Based on this, it becomes possible to measure the temperature of the measurement object with high accuracy. In addition, since the first resin film and the second resin film are arranged so as to face each other in the housing, compared with the case where the detecting thermosensitive element and the compensating thermosensitive element are arranged on the same plane, the infrared temperature is lower. The size of the sensor can be reduced.
[0011]
Further, it is preferable that the detection thermosensitive element is arranged on the partition wall surface of the first resin film, and the compensation thermosensitive element is arranged on the partition wall surface of the second resin film. As a result, the temperature sensor for detection and the temperature sensor for compensation move closer in the housing, so that the temperature balance between the temperature sensor for detection and the temperature sensor for compensation can be improved, and the measurement accuracy of the infrared temperature sensor can be improved. It is possible to further improve.
[0012]
Here, the temperature balance means the same (balance) of the output characteristics of each thermosensitive element when the ambient temperature of the infrared temperature sensor is changed in a state where the opening of the housing is blocked, and the output of each thermosensitive element is the same. It can be said that the closer the characteristics, the better the temperature balance.
[0013]
Further, it is preferable that the compensation thermosensitive element is arranged in a region of the first resin film facing the infrared receiving region. Thereby, it is possible to further improve the temperature balance between the detection thermal element and the compensation thermal element, and to further reduce the size of the infrared temperature sensor.
[0014]
Further, it is preferable that the compensation thermosensitive element is disposed on an axis perpendicular to the surface of the first resin film and passing through the sensing thermosensitive element. By arranging the thermal elements on the same axis in this manner, the temperature balance between the thermal elements can be easily improved.
[0015]
The compensation thermosensitive element is arranged at a position perpendicular to the surface of the first resin film and off the axis passing through the sensing thermosensitive element, and the sensing thermosensitive element is located on the partition wall side of the first resin film. It is preferable that a concave portion facing the thermosensitive element for detection is formed in the partition wall. As described above, by forming the concave portion facing the detection thermosensitive element in the partition, the influence of background radiation (irradiation of infrared rays emitted from the partition) from the partition on the detection thermosensitive element is suppressed, and the first resin is formed. The distance between the film and the second resin film in the axial direction can be reduced. Therefore, it is possible to further improve the temperature balance between the thermosensitive elements.
[0016]
On the other hand, the compensating thermosensitive element is arranged on the partition wall surface of the second resin film at a position perpendicular to the surface of the first resin film and off the axis passing through the detecting thermosensitive element. It is preferable that a concave portion facing the compensation thermosensitive element is formed. As described above, by forming the concave portion facing the compensation thermosensitive element in the partition wall, for example, a part of the compensation thermosensitive element is accommodated in the concave portion, and thus the first resin film and the second resin film are formed. Can be reduced in the axial direction. In addition, by forming the concave portion in a predetermined shape, it is possible to further improve the temperature balance and to make the sensitivity and the thermal response characteristics of the infrared temperature sensor desired characteristics.
[0017]
In addition, it is preferable that a partition part that divides the space on the second resin film side is formed in the partition wall. By providing such a partition portion, it is possible to control the area of a region in the second resin film that receives and absorbs infrared radiation radiated from the partition and the housing and thermally affects the compensation thermosensitive element. . Therefore, it is possible to further improve the temperature balance and to make the sensitivity and thermal response characteristics of the infrared temperature sensor desired characteristics.
[0018]
The housing also has a light guide having an opening, a main body having a partition formed therein, and a lid forming a space in which the compensation thermosensitive element is disposed by the main body. The resin film is preferably sandwiched between the light guide section and the main body, and the second resin film is preferably sandwiched between the main body and the lid. By adopting such a configuration, it is possible to easily assemble the infrared temperature sensor, in particular, to bridge the first and second resin films.
[0019]
Also, it is preferable that one end of the first resin film and one end of the second resin film are drawn into the same compartment formed in the housing. Thus, the lead wires of the thermal element formed on each resin film can be drawn out together with the resin film into the same compartment. Therefore, it is possible to prevent the wiring of the infrared temperature sensor from being complicated by connecting the external wiring in the compartment.
[0020]
Further, the opening preferably has an elongated hole shape. By forming the opening in the shape of a long hole as described above, it is possible to adapt to temperature measurement of a long object (for example, a heat fixing roller of a copying machine). That is, by arranging the infrared temperature sensor so that the longitudinal direction of the opening coincides with the longitudinal direction of the long object, the temperature of the long object can be accurately measured. Moreover, as described above, since the first resin film and the second resin film are arranged so as to face each other in the housing, even if the opening has a long hole shape, the infrared temperature sensor is prevented from being enlarged. can do. Here, the long hole shape means a shape in which the width of the opening in a predetermined direction is larger than the width of the opening in a direction orthogonal to the predetermined direction, and includes, for example, a rectangular shape and an elliptical shape.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of an infrared temperature sensor according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0022]
As shown in FIG. 1, the infrared temperature sensor 1 has a housing 2 that houses a detection thermistor and a compensation thermistor. As shown in FIG. 2, the housing 2 is configured such that a main body 4 in which a partition wall 3 for separating the internal space is integrally formed is sandwiched between a light guide 6 and a lid 7. Thus, a space S1 is formed in the housing 2 by the partition 3, the main body 4 and the light guide 6, and a space S2 is formed by the partition 3, the main body 4 and the lid 7.
[0023]
In addition, aluminum is used as a material having excellent thermal conductivity as a material of the main body 4, the light guide 6, the lid 7, and the partition 3 constituting the housing 2. The main body 4 has a mounting hole 5 into which a fixing screw or the like is inserted to mount the infrared temperature sensor 1 at a predetermined position.
[0024]
The light guide 6 has an opening 6a through which infrared light emitted from the measurement target is incident. The opening 6a is formed as a substantially rectangular elongated hole (see FIG. 1), and the inner space thereof is continuous with the space S1 formed by the partition 3, the main body 4, and the light guide 6. ing. Then, a tape-shaped first resin film 8 is wrapped around the space S1 so as to cover the end of the opening 6a on the partition 3 side, and the first resin film 8 is It is fixed in a state of being sandwiched by the part 4. Thereby, the first resin film 8 receives the infrared radiation radiated from the measurement target in the infrared receiving region R1 facing the opening 6a. Note that a polyimide film is used as the base film of the first resin film 8 as a film having infrared absorption.
[0025]
Further, a detection thermistor (detection thermosensitive element) 9 is attached to a surface 8a of the first resin film 8 on the partition wall 3 side. The detection thermistor 9 is arranged at the center of the infrared light receiving region R1, and is heated as the infrared light is received and absorbed in the infrared light receiving region R1 to change its resistance value. Infrared rays received and absorbed in the infrared ray receiving region R1 include not only infrared rays emitted from the measurement target but also infrared rays emitted from the housing 2 and the partition wall 3.
[0026]
Further, a tape-shaped second resin film 11 is laid over the space S2 formed by the partition 3, the main body 4 and the lid 7 so as to face the first resin film 8 with the partition 3 interposed therebetween. The second resin film 11 is fixed while being sandwiched between the main body 4 and the lid 7. In addition, a polyimide film is used for the base film of the second resin film 11 as well as the first resin film 8.
[0027]
A compensating thermistor (compensating thermosensitive element) 12 is attached to the surface 11 a of the second resin film 11 on the partition wall 3 side. The compensation thermistor 12 is located off the axis L in a region perpendicular to the surface 8a of the first resin film 8 and facing the infrared light receiving region R1 in the direction of the axis L passing through the thermistor 9 for detection. That is, it is disposed at a position offset by a predetermined amount from the axis L). By arranging the compensating thermistor 12 in the area facing the infrared receiving area R1, the temperature balance between the detecting thermistor 9 and the compensating thermistor 12 can be improved, and the infrared temperature sensor can be downsized. it can.
[0028]
The partition 3 is formed with a partition 13 that divides the space on the second resin film 11 side, and the partition 13 is formed by the projection 7 a formed on the lid 7 and the second resin film 11. 11, and the space S2 is bisected by the protrusion 7a. As a result, the compensation thermistor 12 is disposed in one of the two spaces divided by the partition 13 and the protruding portion 7a, and the infrared radiation in the exposed region R2 of the second resin film 11 exposed in the space is provided. It is heated by light reception and absorption, and changes its resistance value. The infrared rays received and absorbed in the exposed region R2 are infrared rays emitted from the housing 2 and the partition wall 3.
[0029]
By providing such a partition 13, in the second resin film 11, a region that receives and absorbs infrared radiation radiated from the housing 2 and the partition 3 and thermally affects the compensation thermistor 12 (that is, the exposed region). The area of the region R2) can be controlled. Therefore, it is possible to improve the temperature balance between the thermistors 9 and 12, and to make the sensitivity and thermal response characteristics of the infrared temperature sensor 1 desired.
[0030]
Further, a circular concave portion 14 facing the compensating thermistor 12 in the direction of the axis L is formed on the surface of the partition wall 3 on the second resin film 11 side. The concave portion 14 is also very effective in improving the temperature balance between the thermistors 9 and 12 and making the sensitivity and thermal response characteristics of the infrared temperature sensor 1 desired characteristics, similarly to the partition portion 13 described above. Things. If a part of the compensating thermistor 12 is accommodated in the recess 14, the distance between the first resin film 8 and the second resin film 11 in the direction of the axis L can be shortened. This contributes to further improvement of the temperature balance between the two.
[0031]
On the other hand, on the surface of the partition wall 3 on the side of the first resin film 8, a concave portion 16 facing the thermistor 9 for detection in the direction of the axis L is formed so as to fall down leaving a portion where the concave portion 14 is formed. I have. By forming such a concave portion 16 in the partition 3, the distance between the first resin film 8 and the second resin film 11 in the direction of the axis L while suppressing the influence of background radiation from the partition on the thermistor 9 for detection. Can be shortened.
[0032]
In the main body 4, a compartment 17 that opens to the outside is formed on the side of the space S 1 and the space S 2, and inside the compartment 17, one end 8 b of the first resin film 8 and the second One end 11b of the second resin film 11 is pulled out and fixed. Two lead wirings of the detection thermistor 9 are terminated at one end 8b of the first resin film 8, and similarly, at one end 11b of the second resin film 11, a compensation thermistor 12 is provided. Two lead wires are terminated. The lead wires of the thermistors 9 and 12 are formed of copper foil on the base films of the resin films 8 and 11 and are covered with a coverlay film.
[0033]
Further, as shown in FIGS. 2 and 3, a plurality of grooves 18 connecting the compartment 17 and the outside are formed in the main body 4, and an external lead wire 19 is fitted into the groove 18. Can be. Therefore, in the compartment 17, the lead wires of the thermistors 9, 12 can be connected to the external lead wires 19, and the wiring of the infrared temperature sensor 1 can be prevented from becoming complicated. .
[0034]
In the infrared temperature sensor 1 configured as described above, since the opening 6a through which the infrared radiation emitted from the measurement target is incident has a long hole shape, the temperature of the measurement target having a long shape is particularly high. Suitable for measurement. Therefore, for example, when the object to be measured is a heat-fixing roller of a copying machine, the infrared temperature is set at a predetermined distance from the surface of the heat-fixing roller with the longitudinal direction of the opening 6a aligned with the central axis of the heat-fixing roller. The sensor 1 is installed.
[0035]
As a result, when the heating and fixing roller is heated and infrared rays are emitted from the surface thereof, the infrared ray receiving region R1 of the first resin film 8 holding the detection thermistor 9 is the infrared ray that has passed through the opening 6a among the infrared rays. Receives and absorbs At this time, the infrared ray receiving region R1 also receives and absorbs infrared rays radiated from the housing 2 and the partition wall 3. On the other hand, the exposed region R2 of the second resin film 11 holding the compensating thermistor 12 is completely shielded from the infrared radiation radiated from the measurement target by the partition 3, so that the exposed region R2 is not covered by the housing 2 or the partition 3. Receives and absorbs only emitted infrared radiation.
[0036]
In this manner, it is possible to reliably prevent the infrared rays radiated from the surface of the heat fixing roller, which is the measurement target, from being irradiated to the exposed region R2 of the second resin film 11 holding the compensation thermistor 12. Therefore, the surface temperature of the heat fixing roller can be measured with high accuracy based on the output signal of the detection thermistor 9 and the output signal of the compensation thermistor 12.
[0037]
Moreover, in the infrared temperature sensor 1, the first resin film 8 and the second resin film 11 are disposed so as to face each other in the housing 2, so that the detection thermistor 9 and the compensation thermistor 12 are flush with each other. The size of the infrared temperature sensor 1 can be reduced as compared with the case where the infrared temperature sensor 1 is arranged above.
[0038]
Further, the detection thermistor 9 is arranged on the surface 8 a of the first resin film 8 on the partition 3 side, and the compensation thermistor 12 is arranged on the surface 11 a of the second resin film 11 on the partition 3 side. As a result, the thermistor 9 for detection and the thermistor 12 for compensation come closer in the housing 2, and the temperature balance between the thermistors 9 and 12 can be improved.
[0039]
Further, by adopting a configuration in which the first resin film 9 is sandwiched between the light guide section 6 and the main body section 4 and the second resin film 12 is sandwiched between the main body section 4 and the lid section 7, an infrared temperature sensor is provided. 1 can be easily assembled, particularly, the first and second resin films 8 and 11 can be easily bridged and fixed.
[0040]
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the compensation thermistor 12 is arranged at a position off the axis L, but the compensation thermistor 12 may be arranged on the axis L as shown in FIG. By arranging the thermistors 9 and 12 on the same axis L in this manner, the temperature balance between the thermistors 9 and 12 can be easily improved.
[0041]
Further, in the above-described embodiment, the concave portions 14 and 16 and the partition portion 13 are provided in the partition wall 3, but the partition wall 3 may be formed in a flat plate shape as in the infrared temperature sensor 1 shown in FIG. Also in this case, it is possible to reliably prevent the infrared rays radiated from the measurement target from being irradiated to the second resin film 11, and it is possible to measure the temperature of the measurement target with high accuracy. . Since the first resin film 8 and the second resin film 11 are arranged so as to face each other in the housing 2, the infrared temperature sensor 1 can be reduced in size.
[0042]
Further, in the above-described embodiment, the first resin film 8 and the second resin film 11 are separated from each other. However, as in the infrared temperature sensor 1 shown in FIG. The resin film 11 and the resin film 11 may be integrated. That is, the first resin film 8 and the second resin film 11 facing each other may be configured by bending one resin film into a U-shape. By thus integrating the first resin film 8 and the second resin film 11, the number of components can be reduced, and the cost of the infrared temperature sensor 1 can be reduced.
[0043]
【The invention's effect】
As described above, according to the infrared temperature sensor according to the present invention, the temperature of the object to be measured can be measured with high accuracy, and the size can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing an embodiment of an infrared temperature sensor according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the infrared temperature sensor shown in FIG. 1 taken along the line II-II.
FIG. 3 is a side view of the infrared temperature sensor shown in FIG. 1;
FIG. 4 is a cross-sectional view showing another embodiment of the infrared temperature sensor according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Infrared temperature sensor, 2 ... Housing, 3 ... Partition wall, 4 ... Body part, 6 ... Light guide part, 6a ... Opening, 7 ... Lid part, 8 ... First resin film, 8a, 11a ... Surface, 8b, 11b: One end, 9: Thermistor for detection (thermosensitive element for detection), 11: Second resin film, 12: Thermistor for compensation (thermosensitive element for compensation), 13: Partition, 14, 16 ... Recess, 17 ... Compartment room, R1 ... infrared receiving area, L ... axis.

Claims

An infrared temperature sensor using a detection thermal element and a compensation thermal element,
A housing having an opening through which infrared light emitted from the object to be measured is incident,
A first resin film that is wound around the housing so as to face the opening and that holds the detection thermosensitive element;
A second resin film that is wrapped inside the housing so as to face the first resin film and holds the compensation thermal element;
An infrared temperature sensor, comprising: a partition formed in the housing between the first resin film and the second resin film.

The thermal element for detection is arranged on the surface of the first resin film on the partition side, and the thermal element for compensation is arranged on the surface of the second resin film on the partition side. The infrared temperature sensor according to claim 1, wherein

The infrared temperature sensor according to claim 1, wherein the compensation thermosensitive element is disposed in a region of the first resin film that faces the infrared light receiving region.

The said compensation thermosensitive element is arrange | positioned at right angles to the surface of the said 1st resin film, and the axial line which passes through the said thermosensitive element for detection, The Claim 1 characterized by the above-mentioned. Infrared temperature sensor.

The compensation thermosensitive element is arranged at a position perpendicular to the surface of the first resin film and off the axis passing through the sensing thermosensitive element,
2. The detection thermosensitive element is disposed on the surface of the first resin film on the partition wall side, and the partition has a concave portion facing the detection thermosensitive element. 3. An infrared temperature sensor according to any one of claims 1 to 3.

The compensating thermosensitive element is disposed on the surface of the second resin film on the partition wall side at a position perpendicular to the surface of the first resin film and off the axis passing through the detecting thermosensitive element. The infrared temperature sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein a concave portion facing the compensation thermosensitive element is formed in the partition.

The infrared temperature sensor according to any one of claims 1 to 6, wherein a partition portion that divides a space on the second resin film side is formed in the partition wall.

The housing is
A light guide section in which the opening is formed,
A main body on which the partition wall is formed,
A lid that forms a space in which the compensation thermosensitive element is arranged with the main body,
The said 1st resin film is pinched by the said light-guide part and the said main-body part, The said 2nd resin film is pinched by the said main-body part and the said cover part, The characterized by the above-mentioned. An infrared temperature sensor according to any one of claims 1 to 7.

The one end of the first resin film and the one end of the second resin film are drawn into the same compartment formed in the housing. An infrared temperature sensor according to claim 1.

The infrared temperature sensor according to any one of claims 1 to 9, wherein the opening has an elongated hole shape.