JP2020067288A - 赤外線センサ - Google Patents
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Abstract
【課題】 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。【解決手段】 実装基板21と、実装基板に設けられた赤外線センサ本体1と、実装基板に設置され赤外線センサ本体の上方に開口部22bを有した導光路部材22とを備え、赤外線センサ本体が、絶縁性基板と、絶縁性基板に設けられた検出用感熱素子及び補償用感熱素子と、絶縁性基板に設けられた赤外線遮蔽部5と、絶縁性基板上の赤外線の受光領域6とを備え、検出用感熱素子が受光領域の直下に配されていると共に、補償用感熱素子が赤外線遮蔽部の直下に配され、導光路部材が、長方形状の開口部を有した角筒状であり、受光領域が、開口部の長辺方向において導光路部材の中央に配されていると共に開口部22bの短辺方向に長辺を有する略長方形状とされている。【選択図】図1
Description
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。
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、導光部を有した保持体に設置された樹脂フィルムと、該樹脂フィルムに設けられ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。
例えば、特許文献1には、導光部を有した保持体に設置された樹脂フィルムと、該樹脂フィルムに設けられ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。
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。
また、特許文献3には、検出用及び補償用の感熱素子を有したセンサ本体が角筒状の導光路部材内に設置された赤外線センサが記載されている。
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。
また、特許文献3には、検出用及び補償用の感熱素子を有したセンサ本体が角筒状の導光路部材内に設置された赤外線センサが記載されている。
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基板上に設置しているが、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に熱が伝達されて感熱部による測定に影響を与え、精度が悪化してしまう不都合があった。
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基板上に設置しているが、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に熱が伝達されて感熱部による測定に影響を与え、精度が悪化してしまう不都合があった。
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。
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、上面に赤外線が入射する受光領域を備えた絶縁性基板と、前記受光領域又はその直下に配された検出用感熱素子と、前記受光領域の上方に開口部を有して前記受光領域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、長方形状の前記開口部を有した角筒状であり、前記受光領域が、前記開口部の長辺方向において前記導光路部材の中央に配されていると共に前記開口部の短辺方向に長辺を有する略長方形状とされていることを特徴とする。
この赤外線センサでは、導光路部材が、長方形状の開口部を有した角筒状であり、受光領域が、開口部の長辺方向において導光路部材の中央に配されていると共に開口部の短辺方向に長辺を有する略長方形状とされているので、受光領域が導光路部材の長手方向にある一対の側壁部から遠く配されることで、これら側壁部からの輻射熱の影響を抑制することができる。すなわち、導光路部材の影響による赤外線センサ本体の温度変化が抑制され、検出誤差の抑制及び感度の向上が可能になる。
また、受光領域が開口部の短辺方向に長辺を有する略長方形状とされているので、導光路部材の短辺方向に対して赤外線センサ本体の位置ずれが生じても検出誤差を抑制することができる。特に、開口部の短辺方向で規定される視野角が測定において重要な場合、受光領域が開口部の短辺方向に広いため、高感度な測定が可能になる。
また、受光領域が開口部の短辺方向に長辺を有する略長方形状とされているので、導光路部材の短辺方向に対して赤外線センサ本体の位置ずれが生じても検出誤差を抑制することができる。特に、開口部の短辺方向で規定される視野角が測定において重要な場合、受光領域が開口部の短辺方向に広いため、高感度な測定が可能になる。
第2の発明に係る赤外線センサは、第1の発明において、実装基板と、前記実装基板の上面に設けられた赤外線センサ本体とを備え、前記赤外線センサ本体が、前記絶縁性基板と、前記検出用感熱素子と、前記絶縁性基板に設けられた補償用感熱素子と、前記絶縁性基板の上面又は直上に設けられた赤外線遮蔽部とを備え、前記導光路部材が、前記実装基板の上面に設置され、前記補償用感熱素子が、前記赤外線遮蔽部の直下に配されていることを特徴とする。
この赤外線センサでは、補償用感熱素子が、赤外線遮蔽部の直下に配されているので、導光路部材の開口部から入射された赤外線が赤外線遮蔽部によって遮られ、その直下の補償用感熱素子には届かないことで、補償用の温度測定を高精度に行うことができる。
この赤外線センサでは、補償用感熱素子が、赤外線遮蔽部の直下に配されているので、導光路部材の開口部から入射された赤外線が赤外線遮蔽部によって遮られ、その直下の補償用感熱素子には届かないことで、補償用の温度測定を高精度に行うことができる。
第3の発明に係る赤外線センサは、第1又は第2の発明において、一定の幅で一定の方向に長い測定対象物に対向配置され、前記開口部が、その長辺方向を前記測定対象物の長さ方向に沿って配されることを特徴とする。
すなわち、この赤外線センサでは、開口部が、その長辺方向を測定対象物の長さ方向に沿って配されるので、測定対象物の長さ方向では広い視野角が得られると共に測定対象物の幅方向では、狭い視野角が得られ、測定対象物の形状に対応した視野角を得ることができる。
すなわち、この赤外線センサでは、開口部が、その長辺方向を測定対象物の長さ方向に沿って配されるので、測定対象物の長さ方向では広い視野角が得られると共に測定対象物の幅方向では、狭い視野角が得られ、測定対象物の形状に対応した視野角を得ることができる。
第4の発明に係る赤外線センサは、第3の発明において、前記測定対象物が、画像形成装置に使用される定着ローラであることを特徴とする。
すなわち、この赤外線センサでは、測定対象物が、画像形成装置に使用される定着ローラであるので、円筒形状である定着ローラの長さ及び幅(直径)のそれぞれに対応した視野角が容易に得られる。特に、定着ローラの温度を測定する場合、定着ローラの幅(直径)方向に対する視野角が重要であるが、受光領域が定着ローラの幅方向に沿って長いと共に前記幅方向で視野角が狭いため、高精度かつ高感度に定着ローラの温度を測定することが可能になる。
すなわち、この赤外線センサでは、測定対象物が、画像形成装置に使用される定着ローラであるので、円筒形状である定着ローラの長さ及び幅(直径)のそれぞれに対応した視野角が容易に得られる。特に、定着ローラの温度を測定する場合、定着ローラの幅(直径)方向に対する視野角が重要であるが、受光領域が定着ローラの幅方向に沿って長いと共に前記幅方向で視野角が狭いため、高精度かつ高感度に定着ローラの温度を測定することが可能になる。
第5の発明に係る赤外線センサは、第1から第4の発明のいずれかにおいて、前記赤外線遮蔽部が、前記開口部の長辺方向で一方の側に配され、前記実装基板の上面が、前記導光路部材内において前記開口部の長辺方向で一方の側よりも他方の側に広く露出し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、赤外線遮蔽部が、開口部の長辺方向で一方の側に配され、実装基板の上面が、導光路部材内において前記開口部の長辺方向で一方の側よりも他方の側に広く露出しているので、導光路部材内の赤外線遮蔽部側(開口部の長辺方向の一方の側)は赤外線遮蔽部で実装基板の上面の多くの部分が覆われて赤外線を吸収せずに温度が低くなるが、導光路部材内の受光領域及びその他方の側(赤外線遮蔽部の反対側)では受光領域と共に実装基板の上面が広く露出して赤外線を多く吸収するために温度が高くなる。したがって、赤外線遮蔽部側(補償側)と受光領域側(検出側)との温度差が付き易くなって感度を向上させることができる。
すなわち、この赤外線センサでは、赤外線遮蔽部が、開口部の長辺方向で一方の側に配され、実装基板の上面が、導光路部材内において前記開口部の長辺方向で一方の側よりも他方の側に広く露出しているので、導光路部材内の赤外線遮蔽部側(開口部の長辺方向の一方の側)は赤外線遮蔽部で実装基板の上面の多くの部分が覆われて赤外線を吸収せずに温度が低くなるが、導光路部材内の受光領域及びその他方の側(赤外線遮蔽部の反対側)では受光領域と共に実装基板の上面が広く露出して赤外線を多く吸収するために温度が高くなる。したがって、赤外線遮蔽部側(補償側)と受光領域側(検出側)との温度差が付き易くなって感度を向上させることができる。
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、長方形状の開口部を有した角筒状であり、受光領域が、開口部の長辺方向において導光路部材の中央に配されていると共に開口部の短辺方向に長辺を有する略長方形状とされているので、導光路部材の長手方向にある一対の側壁部からの輻射熱の影響を抑制することができると共に、開口部の短辺方向で高感度な測定が可能になる。
したがって、本発明の赤外線センサでは、導光路部材からの熱の影響を赤外線センサ本体が受け難く、高精度な測定が可能になる。特に、本発明の赤外線センサは、定着ローラの温度測定に好適である。
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、長方形状の開口部を有した角筒状であり、受光領域が、開口部の長辺方向において導光路部材の中央に配されていると共に開口部の短辺方向に長辺を有する略長方形状とされているので、導光路部材の長手方向にある一対の側壁部からの輻射熱の影響を抑制することができると共に、開口部の短辺方向で高感度な測定が可能になる。
したがって、本発明の赤外線センサでは、導光路部材からの熱の影響を赤外線センサ本体が受け難く、高精度な測定が可能になる。特に、本発明の赤外線センサは、定着ローラの温度測定に好適である。
以下、本発明に係る赤外線センサの一実施形態を、図1から図8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。
本実施形態の赤外線センサ10は、図1から図3に示すように、実装基板21と、実装基板21の上面にベース部材11を介して設けられた赤外線センサ本体1と、実装基板21の上面に設置され赤外線センサ本体1の上方に開口部22bを有して赤外線センサ本体1の周囲を覆う筒状の導光路部材22とを備えている。
上記赤外線センサ本体1は、図4及び図6に示すように、絶縁性基板2と、絶縁性基板2に設けられた検出用感熱素子3A及び補償用感熱素子3Bと、絶縁性基板2に設けられ検出用感熱素子3Aに接続された一対の検出側配線4A及び補償用感熱素子3Bに接続された一対の補償側配線4Bと、絶縁性基板2の上面に設けられた赤外線遮蔽部5と、絶縁性基板2の上面で赤外線遮蔽部5によって赤外線の入射が遮られていない赤外線の受光領域6とを備えている。
すなわち、上記受光領域6は、絶縁性基板2の上面のうち赤外線が入射する領域である。また、導光路部材22は、赤外線センサ本体1の周囲を覆っているため、受光領域6の周囲も覆っている。
すなわち、上記受光領域6は、絶縁性基板2の上面のうち赤外線が入射する領域である。また、導光路部材22は、赤外線センサ本体1の周囲を覆っているため、受光領域6の周囲も覆っている。
上記検出用感熱素子3Aは受光領域6の直下に配されていると共に、補償用感熱素子3Bは赤外線遮蔽部5の直下に配されている。本実施形態では、絶縁性基板2の下面に検出用感熱素子3A及び補償用感熱素子3Bが実装されている。
上記導光路部材22は、長方形状の開口部22bを有した角筒状である。
上記受光領域6は、開口部22bの長辺方向において導光路部材22の中央に配されていると共に開口部22bの短辺方向に長辺を有する略長方形状とされている。
なお、図3に示すように、矢印xの方向が開口部22bの長辺方向であり、矢印yの方向が開口部22bの短辺方向である。
上記導光路部材22は、長方形状の開口部22bを有した角筒状である。
上記受光領域6は、開口部22bの長辺方向において導光路部材22の中央に配されていると共に開口部22bの短辺方向に長辺を有する略長方形状とされている。
なお、図3に示すように、矢印xの方向が開口部22bの長辺方向であり、矢印yの方向が開口部22bの短辺方向である。
上記赤外線遮蔽部5は、補償用感熱素子3Bを直下に配した主遮蔽部5aと、絶縁性基板2の外縁に沿って延在し受光領域6を囲んで形成された外周遮蔽部5bとを有している。
上記主遮蔽部5aは、開口部22bの長辺方向で一方の側に配され、実装基板21の上面が、導光路部材22内において開口部22bの長辺方向で一方の側よりも他方の側に広く露出している。なお、開口部22bの長辺方向で一方の側は、図2において開口部22b内の右側の部分(符号Rの部分)であり、開口部22bの長辺方向で他方の側は、図2において開口部22b内の左側の部分(符号Lの部分)である。
上記主遮蔽部5aは、開口部22bの長辺方向で一方の側に配され、実装基板21の上面が、導光路部材22内において開口部22bの長辺方向で一方の側よりも他方の側に広く露出している。なお、開口部22bの長辺方向で一方の側は、図2において開口部22b内の右側の部分(符号Rの部分)であり、開口部22bの長辺方向で他方の側は、図2において開口部22b内の左側の部分(符号Lの部分)である。
上記検出側配線4A及び補償側配線4Bには、その一端部にそれぞれ絶縁性基板2に形成された一対の接着電極4aが接続されていると共に、他端部にそれぞれ絶縁性基板2に形成された端子電極4cが接続されている。また、検出側配線4A及び補償側配線4Bは、接着電極4aと端子電極4cとを接続して延在する接続配線部4bをそれぞれ有している。
二対の端子電極4cは、絶縁性基板2の四隅近傍に配されている。
なお、上記接着電極4aには、それぞれ対応する検出用感熱素子3A及び補償用感熱素子3Bの端子部が半田等の導電性接着材で接着されている。
二対の端子電極4cは、絶縁性基板2の四隅近傍に配されている。
なお、上記接着電極4aには、それぞれ対応する検出用感熱素子3A及び補償用感熱素子3Bの端子部が半田等の導電性接着材で接着されている。
上記絶縁性基板2は、ポリイミド樹脂シート等の絶縁性フィルムで略長方形状又は略正方形状に形成され、赤外線遮蔽部5,検出側配線4A及び補償側配線4Bが銅箔で形成されている。すなわち、これらは、絶縁性基板2とされるポリイミド基板の両面に、赤外線遮蔽部5,検出側配線4A及び補償側配線4B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。
上記赤外線遮蔽部5は、絶縁性基板2よりも高い赤外線反射率を有する材料で形成された赤外線反射膜であり、本実施形態では銅箔上に金メッキ膜が施されてパターン形成されている。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。
なお、図1及び図3において赤外線遮蔽部5には、ハッチングを施している。
なお、図1及び図3において赤外線遮蔽部5には、ハッチングを施している。
上記検出用感熱素子3A及び補償用感熱素子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、検出用感熱素子3A及び補償用感熱素子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。
上記実装基板21は、端子部材13及び検出側配線4Aを介して検出用感熱素子3A又は補償用感熱素子3Bに接続される複数の基板側配線23を上面に有している。
上記基板側配線23は、導光路部材22内において開口部22bの長辺方向で一方の側(図1の右側)よりも他方の側(図1の左側)に長く実装基板21の上面に配されている。
基板側配線23の端部には、外部配線との接続用にパッド部23aが形成されている。
実装基板21には、導光路部材22取り付け用に複数の貫通孔21aが形成されている。
この実装基板21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。
上記基板側配線23は、導光路部材22内において開口部22bの長辺方向で一方の側(図1の右側)よりも他方の側(図1の左側)に長く実装基板21の上面に配されている。
基板側配線23の端部には、外部配線との接続用にパッド部23aが形成されている。
実装基板21には、導光路部材22取り付け用に複数の貫通孔21aが形成されている。
この実装基板21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。
上記導光路部材22は、下部に複数の貫通孔21aに挿通された複数の固定用爪部22aを有し、固定用爪部22aの実装基板21の下面から突出した部分が折り曲げられている。
なお、本実施形態では、導光路部材22の両側面の下部に固定用爪部22aが形成されていると共に、実装基板21には、2つの固定用爪部22aに対応した2つの貫通孔21aが形成されている。
なお、本実施形態では、導光路部材22の両側面の下部に固定用爪部22aが形成されていると共に、実装基板21には、2つの固定用爪部22aに対応した2つの貫通孔21aが形成されている。
導光路部材22は、角筒状であり、固定用爪部22aと共に金属または樹脂で一体成形されている。導光路部材22を構成する材質としては、例えば金属の場合、ステンレス等の金属薄板などが採用され、樹脂の場合、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。
本実施形態の赤外線センサ10は、図8に示すように、一定の幅で一定の方向に長い測定対象物Mに対向配置されている。
導光路部材22の開口部22bは、その長辺方向を測定対象物Mの長さ方向に沿って配される。
なお、本実施形態の測定対象物Mは、画像形成装置に使用される定着ローラである。
導光路部材22の開口部22bは、その長辺方向を測定対象物Mの長さ方向に沿って配される。
なお、本実施形態の測定対象物Mは、画像形成装置に使用される定着ローラである。
上記ベース部材11は、図7に示すように、平面視で略長方形状又は略正方形状とされ、実装基板21上に実装されていると共に、赤外線センサ本体1を上部に搭載している。
このベース部材11は、絶縁性基板2よりも平面視で広い面積を有していると共に導光路部材22内において開口部22bの長辺方向で一方の側に寄って実装されている。
すなわち、ベース部材11も、絶縁性基板2と同様に、導光路部材22の中心から開口部22bの長辺方向で一方の側(補償側)に偏って配置されている。
このベース部材11は、絶縁性基板2よりも平面視で広い面積を有していると共に導光路部材22内において開口部22bの長辺方向で一方の側に寄って実装されている。
すなわち、ベース部材11も、絶縁性基板2と同様に、導光路部材22の中心から開口部22bの長辺方向で一方の側(補償側)に偏って配置されている。
ベース部材11は、図4,図5及び図7に示すように、樹脂等で成形された絶縁性のベース本体12と、ベース本体12に取り付けられ上端部が端子電極4cにはんだ等の導電性接着材で接続されると共に下面が実装基板21の検出側配線4A又は補償側配線4Bにはんだ等の導電性接着材で接続される導電性の複数の端子部材13とを備えている。
上記端子部材13は、ベース本体12より熱伝導性の高い金属等の材料で形成されていると共に、側方に突出した端子ピン部13aを有している。
上記ベース本体12は、側部に形成され端子ピン部13aが差し込み固定される端子部材用穴部12aと、上部に形成され感熱素子3A,3Bの直下に配された素子収納用穴部12cと、横方向に貫通し、検出用感熱素子3Aの直下の空間と補償用感熱素子3Bの直下の空間とに連通している溝部12dとを有している。
また、ベース部材11は、上部に検出用感熱素子3Aと補償用感熱素子3Bとの間に溝部12dよりも深く形成された中間穴部12eを有している。
長く突出した端子ピン部13aは、長孔形状の端子部材用穴部12aに差し込まれて嵌め込まれることで固定される。
上記ベース本体12は、側部に形成され端子ピン部13aが差し込み固定される端子部材用穴部12aと、上部に形成され感熱素子3A,3Bの直下に配された素子収納用穴部12cと、横方向に貫通し、検出用感熱素子3Aの直下の空間と補償用感熱素子3Bの直下の空間とに連通している溝部12dとを有している。
また、ベース部材11は、上部に検出用感熱素子3Aと補償用感熱素子3Bとの間に溝部12dよりも深く形成された中間穴部12eを有している。
長く突出した端子ピン部13aは、長孔形状の端子部材用穴部12aに差し込まれて嵌め込まれることで固定される。
本実施形態では、ベース本体12が平面視で略長方形状又は略正方形状に形成された薄板状のブロック形状であり、4つの端子部材13が4つの角部の近傍に嵌め込まれ、対向する両側にそれぞれ2つずつ端子部材13が配されている。すなわち、ベース本体12の両側にそれぞれ赤外線センサ本体1を支持する部分が2つずつ互いに間隔を空けて設けられ、全部で4箇所で赤外線センサ本体1が支持、固定される。
なお、赤外線センサ本体1は、ベース本体12との間に隙間を設けて支持されている。すなわち、上記端子部材13は、その上部がベース本体12の上面から一定量だけ突出しており、上端部にはんだ付け等の導電性接着材で接続された赤外線センサ本体1をベース本体12から浮かせた状態で支持している。
上記端子部材13は、端子ピン部13aの下に該端子ピン部13aの突出方向と逆に延在した端子スリット部13bを有し、ベース本体12は、端子スリット部13bに差し込まれる端子用差し込み部12bを有している。
端子部材13の上端部及び下端部は、はんだ付け用に平坦部とされている。
なお、上記端子部材13は、金属板から型抜き加工、エッチング加工又はレーザ加工によって形成された板状である。
端子部材13の上端部及び下端部は、はんだ付け用に平坦部とされている。
なお、上記端子部材13は、金属板から型抜き加工、エッチング加工又はレーザ加工によって形成された板状である。
このように本実施形態の赤外線センサ10では、導光路部材22が、長方形状の開口部22bを有した角筒状であり、受光領域6が、導光路部材22の中央に配されていると共に開口部22bの短辺方向に長辺を有する略長方形状とされているので、受光領域6が導光路部材22の長手方向にある一対の側壁部から遠く配されることで、これら側壁部からの輻射熱の影響を抑制することができる。すなわち、導光路部材22の影響による赤外線センサ本体1の温度変化が抑制され、検出誤差の抑制及び感度の向上が可能になる。
また、図8の(a)(b)に示すように、受光領域6が開口部22bの短辺方向に長辺を有する略長方形状とされているので、導光路部材22の短辺方向に対して赤外線センサ本体1の位置ずれが生じても検出誤差を抑制することができる。特に、開口部22bの短辺方向で規定される視野角θ1が測定において重要な場合、受光領域6が開口部22bの短辺方向に広いため、高感度な測定が可能になる。
また、上記開口部22bが、その長辺方向を測定対象物Mの長さ方向に沿って配されるので、測定対象物Mの長さ方向では広い視野角θ2が得られると共に測定対象物Mの幅方向では、狭い視野角θ1が得られ、測定対象物Mの形状に対応した視野角を得ることができる。
特に、本実施形態では、測定対象物Mが、画像形成装置に使用される定着ローラであるので、円筒形状である定着ローラの長さ及び幅(直径)のそれぞれに対応した視野角が容易に得られる。特に、定着ローラの温度を測定する場合、定着ローラの幅(直径)方向に対する視野角θ1が重要であるが、受光領域6が定着ローラの幅方向に沿って長いと共に前記幅方向で視野角θ1が狭いため、高精度かつ高感度に定着ローラの温度を測定することが可能になる。
特に、本実施形態では、測定対象物Mが、画像形成装置に使用される定着ローラであるので、円筒形状である定着ローラの長さ及び幅(直径)のそれぞれに対応した視野角が容易に得られる。特に、定着ローラの温度を測定する場合、定着ローラの幅(直径)方向に対する視野角θ1が重要であるが、受光領域6が定着ローラの幅方向に沿って長いと共に前記幅方向で視野角θ1が狭いため、高精度かつ高感度に定着ローラの温度を測定することが可能になる。
さらに、主遮蔽部5aが、開口部22bの長辺方向で一方の側に配され、実装基板21の上面が、導光路部材22内において開口部22bの長辺方向で一方の側よりも他方の側に広く露出しているので、導光路部材22内の主遮蔽部5a側(開口部22bの長辺方向で一方の側)は主遮蔽部5aで実装基板21の上面の多くの部分が覆われて赤外線を吸収せずに温度が低くなるが、導光路部材22内の受光領域6及びその他方の側(主遮蔽部の反対側)では受光領域6と共に実装基板21の上面が広く露出して赤外線を多く吸収するために温度が高くなる。したがって、主遮蔽部5a側(補償側)と受光領域6側(検出側)との温度差が付き易くなって感度を向上させることができる。
なお、本発明の技術範囲は上記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、上記実施形態では、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、上記実施形態では、絶縁性基板の上面に銅箔等で赤外線遮蔽部が設けられているが、絶縁性基板の上又は直上に板部材等で赤外線遮蔽部を設けても構わない。
また、上記実施形態では、検出用感熱素子が受光領域の直下、すなわち絶縁性基板の下面に配されているが、受光領域上に配されていても構わない。すなわち、絶縁性基板の上面の受光領域に検出用感熱素子を直接実装しても構わない。
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、上記実施形態では、絶縁性基板の上面に銅箔等で赤外線遮蔽部が設けられているが、絶縁性基板の上又は直上に板部材等で赤外線遮蔽部を設けても構わない。
また、上記実施形態では、検出用感熱素子が受光領域の直下、すなわち絶縁性基板の下面に配されているが、受光領域上に配されていても構わない。すなわち、絶縁性基板の上面の受光領域に検出用感熱素子を直接実装しても構わない。
1…赤外線センサ本体、2…絶縁性基板、3A…検出用感熱素子、3B…補償用感熱素子、4A…検出側配線、4B…補償側配線、5…赤外線遮蔽部、5a…主遮蔽部、6…受光領域、10…赤外線センサ、21…実装基板、22…導光路部材、M…測定対象物
第3の発明に係る赤外線センサは、第2の発明において、前記赤外線遮蔽部が、前記開口部の長辺方向で一方の側に配され、前記実装基板の上面が、前記導光路部材内において前記開口部の長辺方向で一方の側よりも他方の側に広く露出し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、赤外線遮蔽部が、開口部の長辺方向で一方の側に配され、実装基板の上面が、導光路部材内において前記開口部の長辺方向で一方の側よりも他方の側に広く露出しているので、導光路部材内の赤外線遮蔽部側(開口部の長辺方向の一方の側)は赤外線遮蔽部で実装基板の上面の多くの部分が覆われて赤外線を吸収せずに温度が低くなるが、導光路部材内の受光領域及びその他方の側(赤外線遮蔽部の反対側)では受光領域と共に実装基板の上面が広く露出して赤外線を多く吸収するために温度が高くなる。したがって、赤外線遮蔽部側(補償側)と受光領域側(検出側)との温度差が付き易くなって感度を向上させることができる。
すなわち、この赤外線センサでは、赤外線遮蔽部が、開口部の長辺方向で一方の側に配され、実装基板の上面が、導光路部材内において前記開口部の長辺方向で一方の側よりも他方の側に広く露出しているので、導光路部材内の赤外線遮蔽部側(開口部の長辺方向の一方の側)は赤外線遮蔽部で実装基板の上面の多くの部分が覆われて赤外線を吸収せずに温度が低くなるが、導光路部材内の受光領域及びその他方の側(赤外線遮蔽部の反対側)では受光領域と共に実装基板の上面が広く露出して赤外線を多く吸収するために温度が高くなる。したがって、赤外線遮蔽部側(補償側)と受光領域側(検出側)との温度差が付き易くなって感度を向上させることができる。
第4の発明に係る赤外線センサは、第1から第3の発明のいずれかにおいて、一定の幅で一定の方向に長い測定対象物に対向配置され、前記開口部が、その長辺方向を前記測定対象物の長さ方向に沿って配されることを特徴とする。
すなわち、この赤外線センサでは、開口部が、その長辺方向を測定対象物の長さ方向に沿って配されるので、測定対象物の長さ方向では広い視野角が得られると共に測定対象物の幅方向では、狭い視野角が得られ、測定対象物の形状に対応した視野角を得ることができる。
すなわち、この赤外線センサでは、開口部が、その長辺方向を測定対象物の長さ方向に沿って配されるので、測定対象物の長さ方向では広い視野角が得られると共に測定対象物の幅方向では、狭い視野角が得られ、測定対象物の形状に対応した視野角を得ることができる。
第5の発明に係る赤外線センサは、第4の発明において、前記測定対象物が、画像形成装置に使用される定着ローラであることを特徴とする。
すなわち、この赤外線センサでは、測定対象物が、画像形成装置に使用される定着ローラであるので、円筒形状である定着ローラの長さ及び幅(直径)のそれぞれに対応した視野角が容易に得られる。特に、定着ローラの温度を測定する場合、定着ローラの幅(直径)方向に対する視野角が重要であるが、受光領域が定着ローラの幅方向に沿って長いと共に前記幅方向で視野角が狭いため、高精度かつ高感度に定着ローラの温度を測定することが可能になる。
すなわち、この赤外線センサでは、測定対象物が、画像形成装置に使用される定着ローラであるので、円筒形状である定着ローラの長さ及び幅(直径)のそれぞれに対応した視野角が容易に得られる。特に、定着ローラの温度を測定する場合、定着ローラの幅(直径)方向に対する視野角が重要であるが、受光領域が定着ローラの幅方向に沿って長いと共に前記幅方向で視野角が狭いため、高精度かつ高感度に定着ローラの温度を測定することが可能になる。
Claims (5)
- 上面に赤外線が入射する受光領域を備えた絶縁性基板と、
前記受光領域又はその直下に配された検出用感熱素子と、
前記受光領域の上方に開口部を有して前記受光領域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、長方形状の前記開口部を有した角筒状であり、
前記受光領域が、前記開口部の長辺方向において前記導光路部材の中央に配されていると共に前記開口部の短辺方向に長辺を有する略長方形状とされていることを特徴とする赤外線センサ。 - 請求項1に記載の赤外線センサにおいて、
実装基板と、
前記実装基板の上面に設けられた赤外線センサ本体とを備え、
前記赤外線センサ本体が、前記絶縁性基板と、
前記検出用感熱素子と、
前記絶縁性基板に設けられた補償用感熱素子と、
前記絶縁性基板の上面又は直上に設けられた赤外線遮蔽部とを備え、
前記導光路部材が、前記実装基板の上面に設置され、
前記補償用感熱素子が、前記赤外線遮蔽部の直下に配されていることを特徴とする赤外線センサ。 - 請求項1又は2に記載の赤外線センサにおいて、
一定の幅で一定の方向に長い測定対象物に対向配置され、
前記開口部が、その長辺方向を前記測定対象物の長さ方向に沿って配されることを特徴とする赤外線センサ。 - 請求項3に記載の赤外線センサにおいて、
前記測定対象物が、画像形成装置に使用される定着ローラであることを特徴とする赤外線センサ。 - 請求項1から4のいずれか一項に記載の赤外線センサにおいて、
前記赤外線遮蔽部が、前記開口部の長辺方向で一方の側に配され、
前記実装基板の上面が、前記導光路部材内において前記開口部の長辺方向で一方の側よりも他方の側に広く露出していることを特徴とする赤外線センサ。
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