JPWO2015020081A1 - 赤外線温度センサ及び赤外線温度センサを用いた装置 - Google Patents

Abstract

フィルムの変形を軽減し、高精度化を可能にして、信頼性を確保できる赤外線温度センサ及びこの赤外線温度センサを用いた装置を提供する。赤外線温度センサ１は、赤外線を吸収するフィルム３と、このフィルム３を覆って保持するとともにフィルム３との間に密閉的な空間部２２ｃ、２４ｂを形成し、開口部２３ａを有して赤外線を導く導光部２３及び遮蔽壁２４ａを有して赤外線を遮蔽する遮蔽部２４を備えたケース１と、前記空間部と外部との通気性を許容する通気手段１１〜１７と、前記フィルム３上に配置され、前記導光部２３に対応する位置に配設された赤外線検知用感熱素子４と、前記フィルム３上に配置され、前記遮蔽部２４に対応する位置に配設された温度補償用感熱素子５とを備えている。

Description

本発明は、検知対象物からの赤外線を検知して、検知対象物の温度を測定する赤外線温度センサ及びこの赤外線温度センサを用いた装置に関する。

従来、例えば、複写機の定着装置に用いられる加熱定着ローラ等の検知対象物の温度を測定する温度センサとして、検知対象物からの赤外線を非接触で検知して、検知対象物の温度を測定する赤外線温度センサが使用されている。

このような赤外線温度センサは、周囲温度の変化に伴う追随性を改善し、周囲温度の変化を補償するため、赤外線検知用感熱素子の他に温度補償用感熱素子が設けられている。

また、赤外線検知用感熱素子及び温度補償用感熱素子は、熱吸収性のフィルム上に配置されており、このフィルムは、ケースによって密閉状態に保持されている（特許文献１乃至特許文献３参照）。

国際公開２０１３／０１４７０７号 特開２００３−１９４６３０号公報 特開２００４−６１２８３４号公報

しかしながら、上記のような従来の赤外線温度センサにおいては、赤外線温度センサの周囲温度が高くなると、密閉状態とされた空間部の空気が膨張して内圧が上昇し、フィルムが膨らみ変形する問題が発生する。また、過度に空間部の空気が膨張すると、フィルムの変形によりフィルムに配線された配線パターンが切断される等の不具合が発生する場合がある。さらに、フィルムが変形することによって、赤外線の入射量やフィルムからの放熱量が変化し、赤外線温度センサの出力が変動する問題も生じる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、フィルムの変形を軽減し、高精度化を可能にして、信頼性を確保できる赤外線温度センサ及びこの赤外線温度センサを用いた装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の赤外線温度センサは、赤外線を吸収するフィルムと、このフィルムを覆って保持するとともにフィルムとの間に密閉的な空間部を形成し、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、前記空間部と外部との通気性を許容する通気手段と、前記フィルム上に配置され、前記導光部に対応する位置に配設された赤外線検知用感熱素子と、前記フィルム上に配置され、前記遮蔽部に対応する位置に配設された温度補償用感熱素子と、を具備することを特徴とする。
通気手段は、空間部と外部との通気性を許容する手段であり、その形成位置や形態が格別限定されるものではない。

赤外線検知用感熱素子及び温度補償用感熱素子としては、薄膜サーミスタやチップサーミスタが好適に用いられるが、これらに限らず、例えば、熱電対や測温抵抗体等を用いることができる。
かかる発明によれば、フィルムの変形を軽減し、高精度化を可能にして、信頼性を確保できる。
請求項２に記載の赤外線温度センサは、請求項１に記載の赤外線温度センサにおいて、前記通気手段は、ケースに形成された貫通孔であることを特徴とする。
ケースは、例えば、第１のケース及び第２のケースから構成される場合、これら第１のケース及び第２のケースの少なくとも一方に貫通孔が形成されればよい。

請求項３に記載の赤外線温度センサは、請求項１に記載の赤外線温度センサにおいて、前記通気手段は、ケースとフィルムとの間に形成されていることを特徴とする。

請求項４に記載の赤外線温度センサは、請求項１に記載の赤外線温度センサにおいて、前記通気手段は、導光部及び遮蔽部に対応するフィルムに形成された貫通孔であることを特徴とする。

請求項５に記載の赤外線温度センサは、請求項１に記載の赤外線温度センサにおいて、前記通気手段は、遮蔽部に対応するフィルムに形成された貫通孔及びケースに形成された貫通孔であることを特徴とする。

請求項６に記載の赤外線温度センサは、請求項１乃至請求項５のいずれか一に記載の赤外線温度センサにおいて、前記導光部と遮蔽部とは、これらを仕切る区画壁を軸として略対称の形態に形成されていることを特徴とする。

請求項７に記載の赤外線温度センサは、請求項１乃至請求項６のいずれか一に記載の赤外線温度センサにおいて、前記フィルムには、赤外線検知用感熱素子及び温度補償用感熱素子が接続される配線パターンが形成されており、この配線パターンに接続された外部引出端子と外部リード線との接続部に微粒子のフィラーが混合された絶縁性を有する加熱硬化物が封入されていることを特徴とする。

請求項８に記載の赤外線温度センサは、請求項７に記載の赤外線温度センサにおいて、前記微粒子のフィラーの一次粒径が５ｎｍ〜８０ｎｍであることを特徴とする。

請求項９に記載の赤外線温度センサは、請求項７又は請求項８に記載の赤外線温度センサにおいて、前記加熱硬化物がエポキシ樹脂であり、微粒子のフィラーがシリカ、炭酸カルシウム、カーボンナノチューブ若しくはグラファイトであることを特徴とする。

請求項１０に記載の赤外線温度センサは、請求項１乃至請求項６のいずれか一に記載の赤外線温度センサにおいて、前記フィルムには、赤外線検知用感熱素子及び温度補償用感熱素子が接続される配線パターンが形成されており、この配線パターンに接続された外部引出端子と外部リード線とは、中継端子を介して接続されることを特徴とする。

請求項１１に記載の赤外線温度センサを用いた装置は、請求項１乃至請求項１０のいずれか一に記載された赤外線温度センサが備えられていることを特徴とする。

赤外線温度センサは、例えば、複写機の定着装置、バッテリーユニット、ＩＨクッキングヒータ等の各種装置に用いることができる。適用される装置が格別限定されるものではない。

本発明によれば、フィルムの変形を軽減し、高精度化を可能にして、信頼性を確保できる赤外線温度センサ及びこの赤外線温度センサを用いた装置を提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る赤外線温度センサを示す斜視図である。 同赤外線温度センサを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図、（ｄ）は背面図である。 図３（ａ）は図２（ａ）中、Ｘ−Ｘ線に沿った断面図、（ｂ）はＹ−Ｙ線に沿った断面図である。 同赤外線温度センサの配線接続関係を示す平面図である。 本発明の第２の実施形態に係る赤外線温度センサを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図、（ｄ）は背面図である。 図６（ａ）は図５（ａ）中、Ｘ−Ｘ線に沿った断面図、（ｂ）はＹ−Ｙ線に沿った断面図である。 同赤外線温度センサの配線接続関係を示す平面図である。 本発明の第３の実施形態に係る赤外線温度センサを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図、（ｄ）は背面図である。 図９（ａ）は図８（ａ）中、Ｘ−Ｘ線に沿った断面図、（ｂ）はＹ−Ｙ線に沿った断面図である。 同赤外線温度センサの配線接続関係を示す平面図である。 本発明の第４の実施形態に係る赤外線温度センサを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図、（ｄ）は背面図である。 図１２（ａ）は図１１（ａ）中、Ｘ−Ｘ線に沿った断面図、（ｂ）はＹ−Ｙ線に沿った断面図である。 同赤外線温度センサの配線接続関係を示す平面図である。 本発明の第５の実施形態に係る赤外線温度センサを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図、（ｄ）は背面図である。 図１５（ａ）は図１４（ａ）中、Ｘ−Ｘ線に沿った断面図、（ｂ）はＹ−Ｙ線に沿った断面図である。 同赤外線温度センサの配線接続関係を示す平面図である。 本発明の第６の実施形態に係る赤外線温度センサを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図、（ｄ）は背面図である。 図１８（ａ）は図１７（ａ）中、Ｘ−Ｘ線に沿った断面図、（ｂ）はＹ−Ｙ線に沿った断面図である。 同赤外線温度センサの配線接続関係を示す平面図である。

以下、本発明の第１の実施形態に係る赤外線温度センサについて図１乃至図４を参照して説明する。図１は、赤外線温度センサの斜視図を示し、図２（ａ）は、平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図、（ｄ）は背面図を示している。また、図３（ａ）及び（ｂ）は、断面図を示し、図４は、フィルム上の配線接続関係を示す平面図である。なお、各図では、各部材及び部分を認識可能な大きさとするために、各部材及び部材の縮尺を適宜変更している。

図１及び図２に示すように、赤外線温度センサ１は、ケース２と、フィルム３と、このフィルム３上に配設された赤外線検知用感熱素子４及び温度補償用感熱素子５とを備えている。

ケース２は、第１のケース２１と第２のケース２２とから構成されている。具体的には、第１のケース２１は、保持体であり、第２のケース２２は、蓋部材である。また、ケース２は、例えば、ナイロン、ＰＢＴ、ＰＰＳやＡＢＳ等の樹脂材料によって形成されている。

なお、ケース２を形成する材料は、格別限定されるものではなく、樹脂にカーボン、金属、セラミック等のフィラーを含有させた材料、アルミニウム、銅、鉄、ニッケル等の金属材料、金属材料に黒体塗装を施した材料などを用いることができる。

第１のケース２１は、前面側（図２（ｂ）における上側）へ突出する略直方体形状の本体部２１ａと、この本体部２１ａの周囲に形成された略長方形状のフランジ部２１ｂとを備えている。本体部２１ａには、赤外線を導く導光部２３及び赤外線を遮蔽する遮蔽部２４が形成されている。

導光部２３は、前面側に開口部２３ａ有して側壁２１ｃ及び区画壁２１ｄによって略直方体形状の筒状に形成されている。区画壁２１ｄは、導光部２３と遮蔽部２４との境界部に位置して導光部２３と遮蔽部２４とを仕切る役目をなしている。なお、導光部２３の内周面には、必要に応じて例えば、黒色塗装やアルマイト処理等を施して赤外線吸収層を形成するようにしてもよい。また、導光部２３の内周面を金属研磨したり、内周面に金属めっきを施したりして反射面を形成するようにしてもよい。

遮蔽部２４は、導光部２３に隣接して配置されており、区画壁２１ｄを軸として導光部２３と略対称の形態に形成されている。遮蔽部２４は、遮蔽壁２４ａを前面側に有して側壁２１ｃ及び区画壁２１ｄによって略直方体形状の空間部２４ｂが形成されている。また、遮蔽壁２４ａと対向する背面側は開口されている。

第２のケース２２は、背面側（図２（ｂ）における下側）へ突出する略直方体形状の本体部２２ａと、この本体部２２ａの周囲に形成された略長方形状のフランジ部２２ｂとを備えている。本体部２２ａは、第１のケース２１における本体部２１ａの背面側の形状と略合致する形態に形成されていて、内側には前記導光部２３と遮蔽部２４に対応して連続するような空間部２２ｃが形成されるようになっている。
本実施形態においては、後述するように、この空間部２２ｃ及び前記遮蔽部２４の空間部２４ｂと外部との通気性を許容する通気手段が設けられている。

フィルム３は、略長方形状に形成された樹脂フィルムであり、図４に示すように一表面に図示しない配線パターン７が形成され、この配線パターン７に赤外線検知用感熱素子４及び温度補償用感熱素子５が接続され配置されている。配線パターン７の終端には、外部引出端子８が形成されていて、この外部引出端子８には、外部リード線６がはんだ付けや溶接等の手段によって電気的に接続されている。

フィルム３は、フッ素、シリコン、ポリイミド、ポリエステル、ポリエチレン、ポリカーボネート、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）等の高分子材料からなる樹脂を用いることができる。赤外線を吸収する材料であれば他の材料を使用してもよい。さらに、これらの樹脂にカーボンブラック又は無機顔料（クロムイエロ、弁柄、チタンホワイト、群青の１種以上）を混合分散させて略全波長の赤外線を吸収し得るような材料を用いてもよい。

このフィルム３は、第１のケース２１と第２のケース２２とが組合わされ結合されることによって、第１のケース２１のフランジ部２１ｂと第２のケース２２のフランジ部２２ｂとの間に介在され固定されるようになっている。また、この場合、赤外線検知用感熱素子４は、導光部２３に対応する位置に配設され、温度補償用感熱素子５は、遮蔽部２４に対応する位置に配設され、ともに第２のケース２２の空間部２２ｃ側に位置されるようになる。

さらに、第１のケース２１と第２のケース２２とが結合されることによって、フィルム３は、ケース１に覆われ保持されるとともに、ケース１とフィルム３との間には、前記のような空間部２２ｃ及び空間部２４ｂが密閉的に形成される。

ここで、図２（ｂ）及び図３（ｂ）に示すように、第１のケース２１における本体部２１ａ（側壁２１ｃ）であって、遮蔽部２４に対応するフィルム３寄りには、空間部２４ｂと外部との通気性を許容する通気手段として、貫通孔１１が形成されている。また、第２のケース２２における本体部２２ａのフィルム３寄りには、同様に、空間部２２ｃと外部との通気性を許容する通気手段として、貫通孔１２が形成されている。

これら貫通孔１１、１２は、空間部２２ｃ及び空間部２４ｂに熱気、風等の侵入を防ぐため、格別限定されるものではないが、φ１μｍ〜φ８００μｍ程度に形成するのが好ましい。

なお、貫通孔は、第１のケース２１側と第２のケース２２側との双方に形成するのが望ましいが、少なくとも一方のケース、すなわち、第１のケース２１側又は第２のケース２２側に形成されていればよい場合がある。

赤外線検知用感熱素子４は、検知対象物からの赤外線を検知して、検知対象物の温度を測定する。温度補償用感熱素子５は、周囲温度を検知して、周囲温度を測定する。これら赤外線検知用感熱素子４及び温度補償用感熱素子５は、少なくとも略等しい温度特性を有する感熱素子で構成されており、前記フィルム３上に配置されている。

具体的には、赤外線検知用感熱素子４及び温度補償用感熱素子５は、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｃｕ及びＦｅの金属酸化物を含有するサーミスタ等のセラミックス半導体から構成されている。このセラミックス半導体は、温度係数であるＢ定数が高いため、赤外線を吸収するフィルム３の温度変化を感度よく検出することができる。

前記セラミックス半導体は、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望ましく、この場合、異方性もなく、また、不純物層がないので、セラミックス焼結体内で電気特性のばらつきが小さく、複数の赤外線温度センサを用いる際に高精度な測定が可能になる。さらに、安定した結晶構造のため、耐環境に対する信頼性も高い。なお、セラミックス半導体としては、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。

また、赤外線検知用感熱素子４及び温度補償用感熱素子５とが、セラミックス半導体で形成された同一のウエハから得たサーミスタ素子、薄膜サーミスタの中から所定の許容誤差内の抵抗値で選別したものであることが好ましい。

この場合、対となる赤外線検知用感熱素子４及び温度補償用感熱素子５とでＢ定数の相対誤差が小さくなり、同時に温度を検出する両者の温度差分を高精度に検出することができる。また、赤外線検知用感熱素子４及び温度補償用感熱素子５とについて、Ｂ定数の選別作業や抵抗値の調整工程が不要になり、生産性を向上させることができる。

なお、赤外線検知用感熱素子４及び温度補償用感熱素子５に用いるサーミスタ素子の構成は、例えば、バルク、積層、厚膜、薄膜のいずれの構成であってもよい。

次に、上記赤外線温度センサ１の動作について説明する。検知対象物の表面から放射された赤外線は、赤外線温度センサ１の導光部２３における開口部２３ａから入射し、導光部２３に導かれて導光部２３を通過しフィルム３に到達する。このフィルム３に到達した赤外線は、フィルム３に吸収されて熱エネルギーに変換される。

変換された熱エネルギーは、赤外線検知用感熱素子４に伝達され、赤外線検知用感熱素子４の温度を上昇させる。赤外線検知用感熱素子４と温度補償用感熱素子５とは、少なくともほぼ等しい温度特性を有するセラミックス半導体であり、検知対象物からの赤外線によって赤外線検知用感熱素子４の抵抗値が変化する。

同時に、赤外線は遮蔽部２４の遮蔽壁２４ａによって遮られるが、検知対象物からの輻射熱や周囲雰囲気温度によってケース２の温度が上昇するため、温度補償用感熱素子５の抵抗値もケース２の温度上昇に相当する抵抗値の変化を受ける。

この場合、導光部２３と遮蔽部２４とは、区画壁２１ｄを軸として略対称の形態に形成されているため、赤外線検知用感熱素子４と温度補償用感熱素子５とは、周囲の温度変化に対して同じように変化し、熱的外乱に対する影響を防ぐことができ、検知対象物からの赤外線による温度変化を確実に検出することが可能となる。

なお、ケース２が金属等の熱伝導性を有する材料で形成されている場合には、周囲の温度変化に追従して赤外線温度センサ１の温度変化が全体として均一化することができる。

以上のような動作において、従来の赤外線温度センサでは、赤外線温度センサの周囲温度が高くなると、密閉状態とされた空間部の空気が膨張して内圧が上昇し、フィルムが膨らみ変形し、また、過度に空間部の空気が膨張すると、フィルムに配線された配線パターンが切断される等の不具合が発生する場合がある。さらに、空間部の内圧の上昇、低下の繰り返しでフィルムの変形を助長することとなる。

しかしながら、本実施形態においては、第１のケース２１には、貫通孔１１が形成され、第２のケース２２には、貫通孔１２が形成されている。このため、空間部２４ｂ及び空間部２２ｃの内圧が上昇するような温度環境にあっても、貫通孔１１及び貫通孔１２によって外部との通気性が確保され、内圧の上昇を抑制し、フィルム３の変形を軽減することが可能となる。具体的には、空間部２４ｂは、貫通孔１１によって外部と連通し、空間部２２ｃは、貫通孔１２によって外部と連通する。
以上のように本実施形態によれば、フィルムの変形を軽減し、高精度化を可能にして、信頼性を確保できる赤外線温度センサ１を提供することができる。

次に、本発明の第２の実施形態に係る赤外線温度センサについて図５乃至図７を参照して説明する。図５（ａ）は、平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図、（ｄ）は背面図を示している。また、図６（ａ）及び（ｂ）は、断面図を示し、図７は、フィルム上の配線接続関係を示す平面図である。なお、第１の実施形態と同一又は相当部分には同一符号を付し重複する説明を省略する。

本実施形態は、赤外線温度センサの基本的な構成は、第１の実施形態と同様である。空間部２４ｂ及び空間部２２ｃと外部との通気性を許容する通気手段の形成態様が異なっている。通気手段は、ケース２とフィルム３との間に形成されるようになっている。

図５（ａ）及び（ｃ）並びに図６（ｂ）に示すように、通気手段として、第１のケース２のフランジ部２１ｂに凹溝１３が形成され、第２のケース２２のフランジ部２２ｂに凹溝１４が形成されている。これらケース２に形成された凹溝１３、１４は、フィルム３を介在して対向するようになってので、通気手段（凹溝１３、１４）は、ケース２とフィルム３との間に形成されるようになる。空間部２２ｃ及び空間部２４ｂに熱気、風等の侵入を防ぐため、格別限定されるものではないが、通気手段（凹溝１３、１４）の間隔は１μｍ〜５００μｍに形成するのが好ましい。

したがって、空間部２４ｂは、凹溝１３によって外部と連通し、空間部２２ｃは、凹溝１４によって外部と連通する。このため、空間部２４ｂ及び空間部２２ｃの内圧の上昇を抑制し、フィルム３の変形を軽減することができる。

なお、第１のケース２におけるフランジ部２１ｂの略全周とフィルム３との間、第２のケース２２におけるフランジ部２２ｂの略全周とフィルム３との間に僅かな隙間が形成されるように通気手段を構成してもよい。この場合は、例えば、第１のケース２１と第２のケース２２とを結合する緊密度を緩和する等の方法によって構成できる。

以上のように本実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、フィルムの変形を軽減し、高精度化を可能にして、信頼性を確保できる赤外線温度センサ１を提供することができる。

次に、本発明の第３の実施形態に係る赤外線温度センサについて図８乃至図１０を参照して説明する。図８（ａ）は、平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図、（ｄ）は背面図を示している。また、図９（ａ）及び（ｂ）は、断面図を示し、図７は、フィルム上の配線接続関係を示す平面図である。なお、第１の実施形態と同一又は相当部分には同一符号を付し重複する説明を省略する。

本実施形態は、赤外線温度センサの基本的な構成は、第１の実施形態と同様であるが、空間部２４ｂ及び空間部２２ｃと外部との通気性を許容する通気手段の形成態様が異なっている。

図８（ａ）、図９（ａ）及び図１０に示すように、通気手段として、フィルム３における導光部２３及び遮蔽部２４に対応する位置に、表裏に貫通する貫通孔１５、１６が配線パターン７を避けるように形成されている。貫通孔１５、１６は空間部２２ｃ及び空間部２４ｂに熱気、風等の侵入を防ぐため、格別限定されるものではないが、１μｍ〜５００μｍに形成するのが好ましい。
したがって、空間部２２ｃは、貫通孔１５によって外部と連通し、空間部２４ｂは、貫通孔１６から空間部２２ｃを介して貫通孔１５を経て外部と連通する。

したがって、上記各実施形態と同様に、空間部２４ｂ及び空間部２２ｃの内圧の上昇を抑制し、フィルム３の変形を軽減することができ、高精度化を可能にして、信頼性を確保することができる。

続いて、本発明の第４の実施形態に係る赤外線温度センサについて図１１乃至図１３を参照して説明する。図１１（ａ）は、平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図、（ｄ）は背面図を示している。また、図１２（ａ）及び（ｂ）は、断面図を示し、図１３は、フィルム上の配線接続関係を示す平面図である。なお、第１の実施形態と同一又は相当部分には同一符号を付し重複する説明を省略する。

本実施形態は、赤外線温度センサの基本的な構成は、第１の実施形態と同様であるが、空間部２４ｂ及び空間部２２ｃと外部との通気性を許容する通気手段の形成態様が異なっている。

図１１（ａ）、図１２（ａ）及び（ｂ）並びに図１３に示すように、通気手段として、フィルム３における遮蔽部２４に対応する位置に、表裏に貫通する貫通孔１６が配線パターン７を避けるように形成されている。また、第１のケース２１における本体部２１ａ（側壁２１ｃ）であって、遮蔽部２４に対応するフィルム３寄りには、通気手段として、貫通孔１７が形成されている。
したがって、空間部２４ｂは、貫通孔１７によって外部と連通し、空間部２２ｃは、貫通孔１６から空間部２４ｂを介して貫通孔１７を経て外部と連通する。
なお、前記第１のケース２１における本体部２１ａに形成された貫通孔１７は、第２のケース２２における本体部２２ａに形成するようにしてもよい。
したがって、上記各実施形態と同様に、空間部２４ｂ及び空間部２２ｃの内圧の上昇を抑制し、フィルム３の変形を軽減することが可能となる。

次に、本発明の第５の実施形態に係る赤外線温度センサについて図１４乃至図１６を参照して説明する。図１４（ａ）は、平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図、（ｄ）は背面図を示している。また、図１５（ａ）及び（ｂ）は、断面図を示し、図１６は、フィルム上の配線接続関係を示す平面図である。なお、第１の実施形態と同一又は相当部分には同一符号を付し重複する説明を省略する。

本実施形態は、赤外線温度センサの基本的な構成は、第１の実施形態と同様であるが、空間部２４ｂ及び空間部２２ｃと外部との通気性を許容する通気手段の形成態様が異なっている。また、外部リード線６の接続構成を示している。

図１４（ａ）、図１５（ａ）及び（ｂ）並びに図１６に示すように、通気手段として、フィルム３における遮蔽部２４に対応する位置に、表裏に貫通する貫通孔１６が配線パターン７を避けるように形成されている。また、第２のケース２２のフランジ部２２ｂに凹溝１４が形成されている。したがって、空間部２４ｂは、貫通孔１６から空間部２２ｃを介して凹溝１４を経て外部と連通し、空間部２２ｃは、凹溝１４によって外部と連通する。このため、空間部２４ｂ及び空間部２２ｃの内圧の上昇を抑制することができる。
図１４（ｄ）及び図１６に示すように、外部引出端子８に外部リード線６がはんだ付け等によって電気的に接続される。

この場合、はんだ付け等の接続部をエポキシ樹脂等の絶縁性の加熱硬化物Ｒｈを封入して保護し、接続部の強度と信頼性を向上させる方法がとられる。しかしながら、エポキシ樹脂は流動性が高いので封入に際して前記フイルム３とケース１の合わせ目やフィルム３を伝わって反対側まで回り込む可能性がある。これにより、通気手段としての例えば、凹溝１４がエポキシ樹脂によって閉塞され、空間部２４ｂ及び空間部２２ｃが密閉状態になってしまう問題が生じる。

本実施形態では、加熱硬化物Ｒｈであるエポキシ樹脂に、微粒子のフィラーを混合しエポキシ樹脂の液体の増粘やチキソトロピー性を付与することで回り込みを抑制している。したがって、空間部２４ｂ及び空間部２２ｃが密閉状態になってしまうことを回避することができる。

微粒子のフィラーの材質はシリカが最適で、一次粒径が５ｎｍ〜８０ｎｍの微粒子をエポキシ樹脂に混合することで流動性を低く抑えることができる。したがって、エポキシ樹脂が回り込む現象がなくなり、空間部２４ｂ及び空間部２２ｃが密閉状態となることを回避できる。なお、微粒子のフィラーの材質はシリカが好ましいが、カーボンナノチューブ、グラファイト及び炭酸カルシウム等であってもよい。炭酸カルシウムの場合、増粘やチキソトロピー性を付与する一次粒径は最大で８０μｍ程度である。

次に、本発明の第６の実施形態に係る赤外線温度センサについて図１７乃至図１９を参照して説明する。図１７（ａ）は、平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図、（ｄ）は背面図を示している。また、図１８（ａ）及び（ｂ）は、断面図を示し、図１９は、フィルム上の配線接続関係を示す平面図である。なお、第５の実施形態と同一又は相当部分には同一符号を付し重複する説明を省略する。

本実施形態は、赤外線温度センサの構成は、第５の実施形態と同様であり、通気手段の形成態様も同様であるが、外部リード線６の接続構成について中継端子９が用いられている。

すなわち、この外部引出端子８は、中継端子９を介して外部リード線６と接続されるようになっている。中継端子９は、やや幅広の接続端子部９１と、この接続端子部９１から延出されたリード部９２とを備えている。また、この中継端子９は、樹脂材料で形成された保持部材９３にインサート成形されて一体化されている。

このような中継端子９は、リード部９２が外部引出端子８にはんだ付けや溶接等の手段によって電気的に接続され、その後、第１のケースに第２のケースが結合されるようになる。なお、保持部材９３は第２のケース２２側に図示しない固定手段によって固定される。

このような構成によれば、中継端子９の接続端子部９１は、ケース２の背面側において外部に露出している状態になるので（図１７（ｄ）及び図１８（ａ）参照）、第１のケースと第２のケースとが結合された後に、この接続端子９１に任意の外部リード線６をはんだ付けや溶接等の手段によって接続することができる。

したがって、外部リード線６をフィルム３に形成された外部引出端子８に直接接続せずに、中継端子９を介在して接続するため、接続強度を高くすることができ、はんだ付け等の接続部にエポキシ樹脂等の絶縁性の加熱硬化物Ｒｈを封入する必要がなくなる。よって、流動性が高いエポキシ樹脂等の加熱硬化物Ｒｈを用いた場合に発生する通気手段を閉塞するという問題を回避することができる。

また、中継端子９を用いることにより、外部リード線６の長さ等が異なる多様な品種に対応することができ、量産性を向上することが可能となる。つまり、外部リード線６が接続されていない状態で赤外線温度センサ１を管理することができ、このような赤外線温度センサ１に外部リード線６の長さ等が異なる品種に応じて、外部リード線６を接続することができる。

以上のように本実施形態によれば、通気手段を閉塞するという問題を回避することができるとともに、外部リード線６の長さ等が異なる品種が増加し、少量多品種になった場合にも量産性を確保することができる。

以上説明してきた各実施形態における赤外線温度センサ１は、複写機の定着装置、バッテリーユニット、ＩＨクッキングヒータ等の各種装置に備えられ適用することができる。格別適用される装置が限定されるものではない。

なお、本発明は、上記各実施形態の構成に限定されることなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。また、上記各実施形態は、一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。
例えば、通気手段は、密閉的な空間部と外部とが連通するように形成されていればよく、形成位置、形状や個数等、格別限定されるものではない。

また、赤外線検知用感熱素子及び温度補償用感熱素子としては、セラミックス半導体で形成された薄膜サーミスタやチップサーミスタが好適に用いられるが、これらに限らず、熱電対や測温抵抗体等を用いることができる。

１・・・赤外線温度センサ
２・・・ケース
３・・・フィルム
４・・・赤外線検知用感熱素子
５・・・温度補償用感熱素子
６・・・外部リード線
７・・・配線パターン
８・・・外部引出端子
９・・・中継端子
１１〜１７・・・通気手段
２１・・・第１のケース（保持体）
２１ｄ・・・区画壁
２２・・・第２のケース（蓋部材）
２２ｃ、２４ｂ・・・空間部
２３・・・導光部
２３ａ・・・開口部
２４・・・遮蔽部
２４ａ・・・遮蔽壁
Ｒｈ・・・加熱硬化物（エポキシ樹脂）

請求項１に記載の赤外線温度センサは、赤外線を吸収するフィルムと、このフィルム上に配置された赤外線検知用感熱素子及び温度補償用感熱素子と、前記フィルムを保持するとともに、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、前記赤外線検知用感熱素子が前記導光部に対応する位置に配設され、前記温度補償用感熱素子が前記遮蔽部に対応する位置に配設されるケースと、このケースと前記フィルムとの間に形成された密閉的な空間部と、この空間部と外部との通気性を許容する通気手段と、を具備することを特徴とする。
通気手段は、空間部と外部との通気性を許容する手段であり、その形成位置や形態が格別限定されるものではない。

図３に示すように導光部２３は、前面側に開口部２３ａ有して側壁２１ｃ及び区画壁２１ｄによって略直方体形状の筒状に形成されている。区画壁２１ｄは、導光部２３と遮蔽部２４との境界部に位置して導光部２３と遮蔽部２４とを仕切る役目をなしている。なお、導光部２３の内周面には、必要に応じて例えば、黒色塗装やアルマイト処理等を施して赤外線吸収層を形成するようにしてもよい。また、導光部２３の内周面を金属研磨したり、内周面に金属めっきを施したりして反射面を形成するようにしてもよい。

フィルム３は、略長方形状に形成された樹脂フィルムであり、図４に示すように一表面に配線パターン７が形成され、この配線パターン７に赤外線検知用感熱素子４及び温度補償用感熱素子５が接続され配置されている。配線パターン７の終端には、外部引出端子８が形成されていて、この外部引出端子８には、外部リード線６がはんだ付けや溶接等の手段によって電気的に接続されている。

図５（ａ）及び（ｃ）並びに図６（ａ）に示すように、通気手段として、第１のケース２のフランジ部２１ｂに凹溝１３が形成され、第２のケース２２のフランジ部２２ｂに凹溝１４が形成されている。これらケース２に形成された凹溝１３、１４は、フィルム３を介在して対向するようになってので、通気手段（凹溝１３、１４）は、ケース２とフィルム３との間に形成されるようになる。空間部２２ｃ及び空間部２４ｂに熱気、風等の侵入を防ぐため、格別限定されるものではないが、通気手段（凹溝１３、１４）の間隔は１μｍ〜５００μｍに形成するのが好ましい。

請求項１に記載の赤外線温度センサは、赤外線を吸収するフィルムと、このフィルム上に配置された赤外線検知用感熱素子及び温度補償用感熱素子と、前記フィルムを保持するとともに、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、前記赤外線検知用感熱素子が前記導光部に対応する位置に配設され、前記温度補償用感熱素子が前記遮蔽部に対応する位置に配設されるケースと、このケースと前記フィルムとの間に形成された密閉的な空間部と、この密閉的な空間部が前記導光部の開口部と同じ大気圧下となるように通気性を確保する通気部と、を具備することを特徴とする。
通気部は、空間部と外部との通気性を許容する手段であり、その形成位置や形態が格別限定されるものではない

赤外線検知用感熱素子及び温度補償用感熱素子としては、薄膜サーミスタやチップサーミスタが好適に用いられるが、これらに限らず、例えば、熱電対や測温抵抗体等を用いることができる。
かかる発明によれば、フィルムの変形を軽減し、高精度化を可能にして、信頼性を確保できる。
請求項２に記載の赤外線温度センサは、請求項１に記載の赤外線温度センサにおいて、前記通気部は、ケースに形成された貫通孔であることを特徴とする。
ケースは、例えば、第１のケース及び第２のケースから構成される場合、これら第１のケース及び第２のケースの少なくとも一方に貫通孔が形成されればよい。

請求項３に記載の赤外線温度センサは、請求項１に記載の赤外線温度センサにおいて、前記通気部は、ケースとフィルムとの間に形成されていることを特徴とする。

請求項４に記載の赤外線温度センサは、請求項１に記載の赤外線温度センサにおいて、前記通気部は、導光部及び遮蔽部に対応するフィルムに形成された貫通孔であることを特徴とする。

請求項５に記載の赤外線温度センサは、請求項１に記載の赤外線温度センサにおいて、前記通気部は、遮蔽部に対応するフィルムに形成された貫通孔及びケースに形成された貫通孔であることを特徴とする。

第２のケース２２は、背面側（図２（ｂ）における下側）へ突出する略直方体形状の本体部２２ａと、この本体部２２ａの周囲に形成された略長方形状のフランジ部２２ｂとを備えている。本体部２２ａは、第１のケース２１における本体部２１ａの背面側の形状と略合致する形態に形成されていて、内側には前記導光部２３と遮蔽部２４に対応して連続するような空間部２２ｃが形成されるようになっている。
本実施形態においては、後述するように、この空間部２２ｃ及び前記遮蔽部２４の空間部２４ｂと外部との通気性を許容する通気手段、すなわち、通気部が設けられている。

１・・・赤外線温度センサ
２・・・ケース
３・・・フィルム
４・・・赤外線検知用感熱素子
５・・・温度補償用感熱素子
６・・・外部リード線
７・・・配線パターン
８・・・外部引出端子
９・・・中継端子
１１〜１７・・・通気手段（通気部）
２１・・・第１のケース（保持体）
２１ｄ・・・区画壁
２２・・・第２のケース（蓋部材）
２２ｃ、２４ｂ・・・空間部
２３・・・導光部
２３ａ・・・開口部
２４・・・遮蔽部
２４ａ・・・遮蔽壁
Ｒｈ・・・加熱硬化物（エポキシ樹脂）

Claims (11)

1. 赤外線を吸収するフィルムと、
   このフィルムを覆って保持するとともにフィルムとの間に密閉的な空間部を形成し、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、
   前記空間部と外部との通気性を許容する通気手段と、
   前記フィルム上に配置され、前記導光部に対応する位置に配設された赤外線検知用感熱素子と、
   前記フィルム上に配置され、前記遮蔽部に対応する位置に配設された温度補償用感熱素子と、
   を具備することを特徴とする赤外線温度センサ。
2. 前記通気手段は、ケースに形成された貫通孔であることを特徴とする請求項１に記載の赤外線温度センサ。
3. 前記通気手段は、ケースとフィルムとの間に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の赤外線温度センサ。
4. 前記通気手段は、導光部及び遮蔽部に対応するフィルムに形成された貫通孔であることを特徴とする請求項１に記載の赤外線温度センサ。
5. 前記通気手段は、遮蔽部に対応するフィルムに形成された貫通孔及びケースに形成された貫通孔であることを特徴とする請求項１に記載の赤外線温度センサ。
6. 前記導光部と遮蔽部とは、これらを仕切る区画壁を軸として略対称の形態に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一に記載の赤外線温度センサ。
7. 前記フィルムには、赤外線検知用感熱素子及び温度補償用感熱素子が接続される配線パターンが形成されており、この配線パターンに接続された外部引出端子と外部リード線との接続部に微粒子のフィラーが混合された絶縁性を有する加熱硬化物が封入されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一に記載の赤外線温度センサ。
8. 前記微粒子のフィラーの一次粒径が５ｎｍ〜８０ｎｍであることを特徴とする請求項７に記載の赤外線温度センサ。
9. 前記加熱硬化物がエポキシ樹脂であり、微粒子のフィラーがシリカ、炭酸カルシウム、カーボンナノチューブ若しくはグラファイトであることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の赤外線温度センサ。
10. 前記フィルムには、赤外線検知用感熱素子及び温度補償用感熱素子が接続される配線パターンが形成されており、この配線パターンに接続された外部引出端子と外部リード線とは、中継端子を介して接続されることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一に記載の赤外線温度センサ。
11. 請求項１乃至請求項１０のいずれか一に記載された赤外線温度センサが備えられていることを特徴とする赤外線温度センサを用いた装置。

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