TW201903366A - 紅外線感測器 - Google Patents

Abstract

提供抑制熱從紅外線反射膜逸散至補償側配線，可謀求高精度化的紅外線感測器。本發明的紅外線感測器，係具備絕緣性薄膜(2)、一對第1端子電極(4A)、一對第2端子電極(4B)、第1感熱元件(5A)、第2感熱元件(5B)、圖案形成於絕緣性薄膜的一方之面的一對第1圖案配線(6A)及一對第2圖案配線(6B)、設置於絕緣性薄膜的另一方之面，與第1感熱元件對向的受光區域、形成於絕緣性薄膜的另一方之面，避開受光區域至少覆蓋與第2感熱元件對向之區域的紅外線反射膜(8)，紅外線反射膜，係避開與一對前述第2圖案配線對向的區域，往與第2感熱元件對向的區域的周圍擴散。

Description

紅外線感測器

本發明係關於適合測定影印機及印表機等之加熱輥的溫度且具優良回應性的紅外線感測器。

一般來說，為了測定影印機及印表機等的畫像形成裝置所使用之定影輥等的測定對象物之溫度，設置有與測定對象物對向配置，接收其輻射熱而測定溫度的紅外線感測器。 　　作為此種紅外線感測器，近年來，開發有在具優良柔軟性且可薄化整體之絕緣性薄膜上形成薄膜熱敏電阻的薄膜型紅外線感測器。

例如，專利文獻1記載具備絕緣性薄膜、相互隔開而設置於該絕緣性薄膜的一方之面的第1感熱元件及第2感熱元件、形成於絕緣性薄膜的一方之面，連接於第1感熱元件之導電性的第1配線膜及連接於第2感熱元件之導電性的第2配線膜、與第2感熱元件對向而設置於絕緣性薄膜的另一方之面的紅外線反射膜的紅外線感測器。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1] 日本特開2013-160635號公報

[發明所欲解決之課題]

於前述先前技術，還留有以下的課題。 　　亦即，在先前的紅外線感測器中，紅外線反射膜與補償側的感熱元件對向形成，但擴散於補償側之整面，也與連接於補償側之感熱元件的配線膜對向，故有從偵測側傳導至補償側的熱從紅外線反射膜傳導至補償側的配線膜，從連接於補償側的配線膜的端子電極逸散至外部的問題。尤其，配線膜的配線長度及配線寬度的公差，係對於受光側與補償側的溫度差之一種影響因子，從紅外線反射膜逸散至補償側的配線膜及端子電極的熱的影響也因為前述公差而變化，因此，有檢測溫度發生誤差之虞。

本發明係有鑑於前述課題所發明者，目的為提供抑制熱從紅外線反射膜逸散至補償側配線，可謀求高精度化的紅外線感測器。 [用以解決課題之手段]

本發明為了解決前述課題，採用以下的構造。亦即，第1發明的紅外線感測器，其特徵為具備：絕緣性薄膜；一對第1端子電極及一對第2端子電極，係圖案形成於前述絕緣性薄膜的一方之面；第1感熱元件及第2感熱元件，係設置於前述絕緣性薄膜的一方之面；一對第1圖案配線，係一端連接於前述第1感熱元件，並且另一端連接於一對前述第1端子電極，圖案形成於前述絕緣性薄膜的一方之面；一對第2圖案配線，係一端連接於前述第2感熱元件，並且另一端連接於一對前述第2端子電極，圖案形成於前述絕緣性薄膜的一方之面；受光區域，係設置於前述絕緣性薄膜的另一方之面，並與前述第1感熱元件對向；及紅外線反射膜，係形成於前述絕緣性薄膜的另一方之面，避開前述受光區域而至少覆蓋與前述第2感熱元件對向的區域；前述紅外線反射膜，係避開與一對前述第2圖案配線對向的區域，往與前述第2感熱元件對向的區域的周圍擴散。

在該紅外線感測器中，紅外線反射膜避開與一對第2圖案配線對向的區域，往與第2感熱元件對向的區域周圍擴散，所以，於補償側即與第2圖案配線對向的部分，並未形成紅外線反射膜，可抑制熱從紅外線反射膜逸散至第2圖案配線。又，利用於與第2圖案配線對向的部分未形成紅外線反射膜，起因於配線長度及配線寬度的變化之影響在第1圖案配線與第2圖案配線中相抵消，整體可抑制影響，可進行高精度的檢測。

第2發明的紅外線感測器，其特徵為於第1發明中，前述紅外線反射膜，係避開與一對前述第2端子電極對向的區域，擴散至與一對前述第2端子電極間的區域對向的區域為止。 　　亦即，在該紅外線感測器中，紅外線反射膜避開與一對第2端子電極對向的區域，擴散至與一對第2端子電極間的區域對向的區域為止，所以，可抑制熱也從紅外線反射膜逸散至補償側即第2端子電極之狀況。又，紅外線反射膜利用擴散至與一對第2端子電極間的區域對向的區域為止，可在補償側的廣泛範圍反射紅外線。

第3發明的紅外線感測器，其特徵為於第1或第2所記載的紅外線感測器中，前述紅外線反射膜，係具有接近前述第1圖案配線的一部分的熱結合部。 　　亦即，在該紅外線感測器中，紅外線反射膜具有接近於第1圖案配線的一部分的熱結合部，所以，可藉由熱結合部與第1圖案配線的一部分熱結合，在受光側與補償側之間相互有效率地傳導環境溫度的變化，受光側與補償側的熱均衡的正常化變快，提升熱回應性。再者，因為絕緣性薄膜很薄，透過熱結合部，一方之面的熱快速傳導至另一方之面的紅外線反射膜，尤其，紅外線反射膜是金屬膜時，具有高度的熱傳導性，在受光側與補償側中相互傳導熱，可快速謀求熱均衡的正常化。又，透過熱結合部傳導至紅外線反射膜的熱，難以逸散至補償側的第2圖案配線，故可更快速地讓熱均衡正常化。

第4發明的紅外線感測器，其特徵為於第1至第3發明任一中，前述紅外線反射膜，也覆蓋前述受光區域的周圍形成。 　　亦即，在該紅外線感測器中，紅外線反射膜也覆蓋受光區域的周圍而形成，所以，透過熱結合部傳導之環境溫度的變化也傳導至受光區域的周圍整體，進而可更快讓熱均衡正常化。所以，第1感熱元件側與第2感熱元件側之間的空氣對流所致之溫度梯度變小，可讓兩個感熱元件的回應速度同等。尤其，熱也難從紅外線反射膜逸散至補償側的第2圖案配線，故紅外線反射膜的熱容易藉由受光區域的周圍整體傳導。 [發明的效果]

依據本發明，可發揮以下效果。 　　亦即，依據本發明的紅外線感測器，紅外線反射膜避開與一對第2圖案配線對向的區域，往與第2感熱元件對向的區域周圍擴散，所以，可抑制熱從紅外線反射膜逸散至第2圖案配線之狀況。所以，在本發明的紅外線感測器中，也可抑制起因於配線長度及配線寬度的變化之影響，可進行高精度的檢測，適合用來作為影印機及印表機等的加熱輥的溫度測定用。

以下，一邊參照圖1及圖2一邊說明本發明的紅外線感測器之第1實施形態。

本實施形態的紅外線感測器1，係如圖1及圖2所示，具備絕緣性薄膜2、圖案形成於絕緣性薄膜2的一方之面(表面)的一對第1端子電極4A及一對第2端子電極4B、設置於絕緣性薄膜2的一方之面的第1感熱元件5A及第2感熱元件5B、一端連接於第1感熱元件5A，並且另一端連接於一對第1端子電極4A，圖案形成於絕緣性薄膜2的一方之面的一對第1圖案配線6A、一端連接於第2感熱元件5B，並且另一端連接於一對第2端子電極4B，圖案形成於絕緣性薄膜2的一方之面的一對第2圖案配線6B、設置於絕緣性薄膜2的另一方之面(受光側之面，背面)，並與第1感熱元件5A對向的受光區域D、及形成於絕緣性薄膜2的另一方之面，避開受光區域D而至少覆蓋與第2感熱元件5B對向的區域的紅外線反射膜8。

前述紅外線反射膜8係避開與一對第2圖案配線6B對向的區域(一對第2圖案配線6B的正下方)，往與第2感熱元件5B對向的區域的周圍擴散。 　　又，紅外線反射膜8係避開與一對第2端子電極4B對向的區域(一對第2端子電極4的正下方)，擴散至與一對第2端子電極4B之間的區域對向的區域為止。

前述一對第2圖案配線6B係具有一端連接於第2感熱元件5B的一對第2接著電極3B、一端連接於一對第2接著電極3B，相互平行延伸的一對第1延伸部6a、從一對第1延伸部6a的另一端沿著絕緣性薄膜2的短邊延伸至第2端子電極4B為止的第2延伸部6b。

亦即，紅外線反射膜8係具有延伸於相互平行之一對第1延伸部6a間的區域正下方的配線間延伸部8a，與擴散突出於一對第2端子電極4B與一對第1延伸部6a之間的一對端子側突出部8b。該等端子側突出部8b係擴散至與一對第2端子電極4B間的區域對向的區域為止並突出。然後，在位於與一對第2圖案配線6B對向的區域的配線間延伸部8a與一對端子側突出部8b之間，分別形成切入部8c，部分地排除紅外線反射膜8。

又，本實施形態的紅外線感測器1係具備與第1圖案配線6A分別連接於一對第1接著電極3A，以熱傳導率高於絕緣性薄膜2的薄膜形成於絕緣性薄膜2的一方之面且圖案形成於第1接著電極3A的附近的一對傳熱膜7。

前述紅外線反射膜8係以避開與一對傳熱膜7對向的區域之方式形成。 　　亦即，在本實施形態中，與紅外線的受光面對向配置的第1感熱元件5A設為紅外線的檢測用元件，與紅外線反射膜8對向配置的第2感熱元件5B設為補償用元件。 　　再者，於圖1中，以虛線揭示背面側的紅外線反射膜8。又，於圖2(a)(b)中，以影線圖示各端子電極、各圖案配線、傳熱膜7及紅外線反射膜8。

前述紅外線反射膜8係具有接近第1圖案配線6A的一部分的熱結合部C。 　　該熱結合部C係用以與第1圖案配線6A的一部分熱結合的部分，與第1圖案配線6A的一部分對向形成。 　　前述一對第1圖案配線6A係於一端具有連接於第1感熱元件5A的一對第1接著電極3A。

第1圖案配線6A係延伸到第2感熱元件5B的附近為止。又，熱結合部C具有與第1圖案配線6A中延伸到第2感熱元件5B的附近之部分對向的補償側附近結合部C1。 　　又，第1圖案配線6A更延伸到絕緣性薄膜2的外緣的附近區域為止。又，熱結合部C具有與前述附近區域的第1圖案配線6A對向的外緣附近結合部C2。 　　進而，前述紅外線反射膜8也覆蓋受光區域D的周圍形成。

如此，一對前述第1圖案配線6A係從一對第1接著電極3A朝向與一對第1端子電極4A側相反側延伸，進而沿著一對傳熱膜7的外周的一部分延伸而到達分別對應的第1端子電極4A。 　　亦即，第1圖案配線6A係首先從第1接著電極3A朝向第2感熱元件5B延伸於一對傳熱膜7之間，然後，在一對傳熱膜7的端部附近沿著絕緣性薄膜2的短邊的方向朝向長邊延伸。

以與該延伸部分對向之方式對向形成補償側之紅外線反射膜8的一部分，設為補償側附近結合部C1。進而，第1圖案配線6A係於傳熱膜7的外側沿著絕緣性薄膜2的長邊延伸到第1端子電極4A為止。紅外線反射膜8與該延伸部分對向而延伸於絕緣性薄膜2的外緣附近，該部分設為外緣附近結合部C2。 　　再者，第2圖案配線6B係相較於第1圖案配線6A以較短距離延伸，到達第2端子電極4B。 　　於前述第1接著電極3A及第2接著電極3B，分別對應之第1感熱元件5A及第2感熱元件5B的端子電極以焊錫等的導電性接著劑接著。

前述絕緣性薄膜2係以聚醯亞胺樹脂薄片形成為大略長方形狀，以銅箔形成紅外線反射膜8、各圖案配線、各端子電極、各接著電極及傳熱膜7。亦即，該等係藉由於設為絕緣性薄膜2之聚醯亞胺基板的兩面，紅外線反射膜8、各圖案配線、各端子電極、各接著電極及傳熱膜7以銅箔進行圖案形成之兩面可撓性基板所製作者。 　　前述一對第1端子電極4A及一對第2端子電極4B係配設於絕緣性薄膜2的角部附近。

前述紅外線反射膜8係以上述之銅箔與層積於該銅箔上的鍍金膜所構成。 　　該紅外線反射膜8係以具有比絕緣性薄膜2還高之紅外線反射率的材料形成，如上所述，於銅箔上施加鍍金膜形成。再者，鍍金膜之外，例如以鏡面的鋁蒸鍍膜或鋁箔等形成亦可。

前述第1感熱元件5A及第2感熱元件5B係於兩端部形成端子電極(省略圖示)的芯片熱敏電阻。作為該熱敏電阻，有NTC型、PTC型、CTR型等的熱敏電阻，但在本實施形態中，作為第1感熱元件5A及第2感熱元件5B，例如採用NTC型熱敏電阻。該熱敏電阻係以Mn-Co-Cu系材料、Mn-Co-Fe系材料等的熱敏電阻材料形成。

如此，在本實施形態的紅外線感測器1中，紅外線反射膜8避開與一對第2圖案配線6B對向的區域，往與第2感熱元件5B對向的區域周圍擴散，所以，於補償側即與第2圖案配線6B對向的部分，並未形成紅外線反射膜8，可抑制熱從紅外線反射膜8逸散至第2圖案配線6B。

又，利用於與第2圖案配線6B對向的部分未形成紅外線反射膜8，起因於配線長度及配線寬度的變化之影響在第1圖案配線6A與第2圖案配線6B中相抵消，整體可抑制影響，可進行高精度的檢測。 　　亦即，利用在偵測側與補償側中同樣作用，可抵消配線膜的配線長度及配線寬度之公差的影響。絕緣性薄膜2上的熱係朝向4個端子電極4A、4B傳導。此時之端子電極4A、4B為止的熱阻抗，係根據配線寬度及配線間距離決定，配線寬度及配線間距離係因為蝕刻等之製造上的制約會產生某種程度的公差，此呈現為特性(感度)的公差。

因此，在紅外線反射膜8與第2圖案配線6B對向配置之狀況中，比較偵測側與補償側的構造的話，偵測側係以第1端子電極4A與薄細之第1圖案配線6A連接，相對於此，補償側係即使位於對向面之紅外線反射膜8也透過絕緣性薄膜2間接連接於第2端子電極4B。此係事實上與面中熱連接相同狀況，所以，多少之配線寬度的公差作為熱阻抗也不會受到影響。亦即，製造公差僅大幅影響偵測側，特性(感度)是偵測側與補償側的差，所以，製造公差直接顯現於特性。

相對於此，在本實施形態中，於與第2圖案配線6B對向的部分未形成紅外線反射膜8，所以，利用將補償側之與第2端子電極4B的連接從面設為線，也與偵測側同樣地會受到影響，作為特性(偵測側-補償側的差)相互抵銷。重疊絕緣性薄膜2的表面及背面的集熱膜7、配線6A、6B與紅外線反射膜8時，偵測側之「集熱膜7-感熱元件5A-配線6A-端子電極4A」與補償側之「紅外線反射膜8-感熱元件5B-配線6B-端子電極4B」成為相似的形狀。此構造產生出使配線寬度公差相互抵銷的效果。

又，紅外線反射膜8避開與一對第2端子電極4B對向的區域，擴散至與一對第2端子電極4B間的區域對向的區域為止，所以，可抑制熱也從紅外線反射膜8逸散至補償側即第2端子電極4B之狀況。又，紅外線反射膜8利用擴散至與一對第2端子電極4B間的區域對向的區域為止，可在補償側的廣泛範圍反射紅外線。

又，紅外線反射膜8具有接近於第1圖案配線6A的一部分的熱結合部C，所以，可藉由熱結合部C與第1圖案配線6A的一部分熱結合，在受光側與補償側之間相互有效率地傳導環境溫度的變化，受光側與補償側的熱均衡的正常化變快，提升熱回應性。再者，因為絕緣性薄膜2很薄，透過熱結合部C，一方之面的熱快速傳導至另一方之面的紅外線反射膜8，尤其，紅外線反射膜是金屬膜，所以，具有高度的熱傳導性，在受光側與補償側中相互傳導熱，可快速謀求熱均衡的正常化。又，透過熱結合部C傳導至紅外線反射膜8的熱，難以逸散至補償側的第2圖案配線6B，故可更快速地讓熱均衡正常化。

進而，紅外線反射膜8也覆蓋受光區域D的周圍而形成，所以，透過熱結合部C傳導之環境溫度的變化也傳導至受光區域D的周圍整體，進而可更快讓熱均衡正常化。所以，第1感熱元件5A側與第2感熱元件5B側之間的空氣對流所致之溫度梯度變小，可讓兩個感熱元件的回應速度同等。尤其，熱也難從紅外線反射膜8逸散至補償側的第2圖案配線6B，故紅外線反射膜8的熱容易藉由受光區域D的周圍整體傳導。

接著，針對本發明之紅外線感測器的第2實施形態，參照圖3及圖4以下進行說明。再者，於以下之實施形態的說明中，對於前述實施形態中所說明之相同構造附加相同符號，省略其說明。又在圖3中，以虛線揭示形成於絕緣性薄膜2的另一方之面的紅外線反射膜8。

第2實施形態與第1實施形態的不同處，係在第1實施形態中，一對第2圖案配線6B具有相互平行之一對第1延伸部6a，與沿著絕緣性薄膜2的短邊延伸的一對第2延伸部6b，避開該等的正下方，紅外線反射膜8擴散至補償側，相對於此，在第2實施形態的紅外線感測器21中，如圖3及圖4所示，一對第2圖案配線26B具有相互往相反方向延伸之一對第1延伸部26a，與沿著絕緣性薄膜2的長邊延伸的一對第2延伸部26b，避開該等的正下方，紅外線反射膜28擴散至補償側之處。

在第2實施形態中，一對第1延伸部26a從第2接著電極3B沿著絕緣性薄膜2的短邊，相互往相反方向延伸，一對第2延伸部26b延伸至絕緣性薄膜2的長邊附近。 　　亦即，紅外線反射膜28係具有突出於一對第2端子電極4B間的區域正下方的第1突出部28a，與突出於第1延伸部26a和第2延伸部26b和第2端子電極4B之間的一對第2突出部28b。然後，於與一對第1延伸部26a對向的區域，分別形成切入部28c，部分性排除紅外線反射膜28。

即使如此第2實施形態的紅外線感測器21中，也與第1實施形態相同，紅外線反射膜28避開與一對第2圖案配線26B對向的區域，往與第2感熱元件5B對向的區域周圍擴散，所以，於補償側即與第2圖案配線26B對向的部分，並未形成紅外線反射膜28，可抑制熱從紅外線反射膜28逸散至第2圖案配線26B。

再者，本發明的技術範圍並不限定於前述各實施形態，於不脫出本技術之要旨的範圍中可施加各種變更。

例如，在前述各實施形態中，第1感熱元件檢測出直接吸收紅外線的絕緣性薄膜傳導的熱，但是，在第1感熱元件的正下方，於絕緣性薄膜的一方之面上，形成紅外線吸收性比絕緣性薄膜高的紅外線吸收膜亦可。此時，可更提升第1感熱元件之紅外線吸收效果，可獲得第1感熱元件與第2感熱元件的更良好的溫度差分。亦即，藉由該紅外線吸收膜吸收來自測定對象物的輻射所致之紅外線，藉由從吸收紅外線而發熱的紅外線吸收膜透過絕緣性薄膜的熱傳導，讓對向之第1感熱元件的溫度變化亦可。

1‧‧‧紅外線感測器

2‧‧‧絕緣性薄膜

3A‧‧‧第1接著電極

3B‧‧‧第2接著電極

4A‧‧‧第1端子電極

4B‧‧‧第2端子電極

5A‧‧‧第1感熱元件

5B‧‧‧第2感熱元件

6A‧‧‧第1圖案配線

6B‧‧‧第2圖案配線

6a‧‧‧第1延伸部

6b‧‧‧第2延伸部

7‧‧‧傳熱膜

8‧‧‧紅外線反射膜

8a‧‧‧配線間延伸部

8b‧‧‧端子側突出部

8c‧‧‧切入部

21‧‧‧紅外線感測器

26B‧‧‧第2圖案配線

26a‧‧‧第1延伸部

26b‧‧‧第2延伸部

28‧‧‧紅外線反射膜

28a‧‧‧第1突出部

28b‧‧‧第2突出部

28c‧‧‧切入部

C‧‧‧熱結合部

C1‧‧‧補償側附近結合部

C2‧‧‧外緣附近結合部

D‧‧‧受光區域

[圖1] 揭示本發明的紅外線感測器之第1實施形態的俯視圖。 　　[圖2] 於第1實施形態中，揭示卸下感熱元件之狀態的紅外線感測器的俯視圖(a)及仰視圖(b)。 　　[圖3] 揭示本發明的紅外線感測器之第2實施形態的俯視圖。 　　[圖4] 於第2實施形態中，揭示卸下感熱元件之狀態的紅外線感測器的俯視圖(a)及仰視圖(b)。

Claims (4)

1. 一種紅外線感測器，其特徵為： 　　具備： 　　絕緣性薄膜； 　　一對第1端子電極及一對第2端子電極，係圖案形成於前述絕緣性薄膜的一方之面； 　　第1感熱元件及第2感熱元件，係設置於前述絕緣性薄膜的一方之面； 　　一對第1圖案配線，係一端連接於前述第1感熱元件，並且另一端連接於一對前述第1端子電極，圖案形成於前述絕緣性薄膜的一方之面； 　　一對第2圖案配線，係一端連接於前述第2感熱元件，並且另一端連接於一對前述第2端子電極，圖案形成於前述絕緣性薄膜的一方之面； 　　受光區域，係設置於前述絕緣性薄膜的另一方之面，並與前述第1感熱元件對向；及 　　紅外線反射膜，係形成於前述絕緣性薄膜的另一方之面，避開前述受光區域而至少覆蓋與前述第2感熱元件對向的區域； 　　前述紅外線反射膜，係避開與一對前述第2圖案配線對向的區域，往與前述第2感熱元件對向的區域的周圍擴散。
2. 如申請專利範圍第1項所記載之紅外線感測器，其中， 　　前述紅外線反射膜，係避開與一對前述第2端子電極對向的區域，擴散至與一對前述第2端子電極間的區域對向的區域。
3. 如申請專利範圍第1項所記載之紅外線感測器，其中， 　　前述紅外線反射膜，係具有接近前述第1圖案配線的一部分的熱結合部。
4. 如申請專利範圍第1項所記載之紅外線感測器，其中， 　　前述紅外線反射膜，也覆蓋前述受光區域的周圍形成。