JP5736906B2 - 赤外線センサ - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1には、複写機の定着装置に使用されている加熱定着ローラ等の温度を測定する温度センサであって、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知する赤外線検知用感熱素子と、樹脂フィルムに遮光状態に設けられ保持体の温度を検知する温度補償用感熱素子とを備えた赤外線センサが提案されている。この赤外線センサでは、導光部の内側面に赤外線吸収膜を形成すると共に、樹脂フィルムにカーボンブラック等の赤外線吸収材料を含有させて赤外線の吸収を高めている。また、この赤外線センサでは、アルミニウムなどの熱伝導率が大きく熱放射率の小さい金属材料から略ブロック状に形成された筐体である保持体に感熱素子が内蔵されている。
また、特許文献2では、熱伝導の良い枠体を採用しているため、赤外線吸収膜からの熱も放熱されてしまい感度が劣化する不都合がある。また、リード線が接続された松葉型のため、サーミスタとリード線との間で熱の空間伝導が生じてしまう。
さらに、一方の感熱素子について赤外線を筐体で遮光する構造を採用しているが、赤外線を遮っているだけで遮蔽部分が赤外線を吸収してしまい、遮蔽部分の温度が変化してしまうことからリファレンスとして不完全となってしまう不都合があった。
特許文献1から3に記載の赤外線センサを取り付ける場合、ブロック状の筐体またはケースを取り付けるために大きな専用の取り付け構造および支持構造を採用する必要があり、広い設置スペースを確保しなければならないと共に高コストになってしまう不都合があった。
また、例えば、図7に示すように、赤外線センサとしてサーモパイル101を垂直に立てた実装基板102に固定してデバイスの横方向から温度を検出することも考えられるが、この場合、サーモパイル101が金属缶に封止された構造であり、大きな容積を有して厚いために上記各特許文献と同様に広い設置面積および空間が必要になるという不都合があった。このため、赤外線センサが搭載される装置または回路基板全体の小型化および高密度化が困難になってしまう問題があった。また、サーモパイル101が重いため、実装基板102を回路基板104に垂直に立てるには、大きな支持部材103等の支持構造により高い支持強度を得る必要があると共に、サーモパイル101の半田付けなどが必要になり、取り付け工程が多くなり、コストの増大を招いてしまうという問題があった。
すなわち、この赤外線センサでは、センサ部用窓部を塞ぐシール材が補強板に貼り付けられているので、シール材によって空間を空けた状態でセンサ部をカバーでき、背面からの空気対流や赤外線の影響を軽減することができる。
すなわち、この赤外線センサでは、絶縁性フィルム上に形成された回路部を備え、補強板に回路部に対応した回路部用窓部が形成されているので、センサ部と共にその制御回路等の回路部とが同一フィルム上に一体化されることで、装置全体の小型化及び低コスト化が可能になる。また、回路部用窓部により回路部に対応した領域に空間を形成して、補強板が邪魔にならずオペアンプ等の電子部品の実装が可能になる。
すなわち、この赤外線センサでは、第1の配線膜が、第1の感熱素子の周囲にまで配されて第2の配線膜よりも大きな面積で形成されているので、絶縁性フィルムの赤外線を吸収した部分からの熱収集を改善すると共に、絶縁性フィルムの赤外線反射膜が形成された部分と熱容量が近づくので、変動誤差を小さくすることができる。なお、第1の配線膜の面積及び形状は、絶縁性フィルムの赤外線反射膜が形成された部分と熱容量がほぼ等しくなるように設定することが好ましい。
すなわち、本発明に係る赤外線センサによれば、センサ部用窓部が形成されて絶縁性フィルムの一方の面に貼り付けられた補強板と、第1の配線膜および第2の配線膜に接続され絶縁性フィルムの他方の面における端部に形成され外部のコネクタに嵌め込み可能な複数の端子電極とを備えているので、端子電極が形成された端部をコネクタに差し込むだけで立設状態で容易に取り付け可能であると共に、狭い設置スペースでも実装可能で、高密度化にも適している。
また、一対の第2の配線膜4Bは、その一端部にそれぞれ絶縁性フィルム2上に形成された一対の第2の接着電極5Bを有していると共に、他端部にそれぞれ絶縁性フィルム2の反対面(他方の面)に形成された一対の第2の端子電極7Bがスルーホール(図示略)を介して接続されている。
なお、上記第1の接着電極5A及び第2の接着電極5Bには、それぞれ第1の感熱素子3A及び第2の感熱素子3Bの端子電極3aが半田等の導電性接着剤で接着される。
また、補強板8には、図5の(c)に示すように、センサ部用窓部8aを塞ぐシール材10が背面に貼り付けられている。このシール材10は、外部からの赤外線を反射可能なものが好ましく、上記赤外線反射膜6と同じ膜やアルミニウム箔などが適用可能である。
また、センサ部用窓部8aを塞ぐシール材10が補強板8に貼り付けられているので、シール材10によって空間を空けた状態でセンサ部をカバーでき、背面からの空気対流や赤外線の影響を軽減することができる。
また、補強板28には、回路部22に対応した矩形状の回路部用窓部28bが形成されている点でも第1実施形態と異なっている。なお、図6では、シール材10を省いて図示している。
したがって、第2実施形態の赤外線センサ21では、絶縁性フィルム2上に形成され第1の配線膜4A及び第2の配線膜4Bに接続された回路部22を備えているので、センサ部と共にその検出回路等の回路部22とが同一フィルム上に一体化されることで、装置全体の小型化及び低コスト化が可能になる。
さらに、回路部22のオペアンプ等で生じた熱が第1の感熱素子3Aおよび第2の感熱素子3Bへ伝わることを長孔部2aにより遮断するため、回路部22で発生する熱の温度検出への影響も抑制することができる。
なお、この赤外線吸収膜は、第1の感熱素子よりも大きなサイズでこれを覆うように形成することが好ましい。
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。
Claims (3)
- 絶縁性フィルムと、
該絶縁性フィルムの一方の面に互いに離間させて設けられた第1の感熱素子及び第2の感熱素子と、
前記絶縁性フィルムの一方の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、
前記第2の感熱素子に対向して前記絶縁性フィルムの他方の面に設けられた赤外線反射膜と、
前記第1の感熱素子、前記第2の感熱素子および前記赤外線反射膜の領域に対応したセンサ部用窓部が形成されて前記絶縁性フィルムの一方の面に貼り付けられた補強板と、
前記第1の配線膜および前記第2の配線膜に接続され前記絶縁性フィルムの他方の面における端部に形成され外部のコネクタに嵌め込み可能な複数の端子電極とを備え、
前記センサ部用窓部を塞ぐと共に外部からの赤外線を反射可能なシール材が前記補強板に貼り付けら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、
前記絶縁性フィルム上に形成された回路部を備え、
前記補強板に前記回路部に対応した回路部用窓部が形成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、
前記第1の配線膜が、前記第1の感熱素子の周囲にまで配されて前記第2の配線膜よりも大きな面積で形成されていることを特徴とする赤外線センサ。
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