JP6346391B1 - 赤外線温度センサおよびその製造方法 - Google Patents
赤外線温度センサおよびその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6346391B1 JP6346391B1 JP2018509849A JP2018509849A JP6346391B1 JP 6346391 B1 JP6346391 B1 JP 6346391B1 JP 2018509849 A JP2018509849 A JP 2018509849A JP 2018509849 A JP2018509849 A JP 2018509849A JP 6346391 B1 JP6346391 B1 JP 6346391B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- infrared
- temperature
- light guide
- sensor
- region
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 90
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 77
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 22
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims description 13
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 12
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 abstract description 3
- 230000010485 coping Effects 0.000 abstract 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 74
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 18
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 17
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 17
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 14
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 description 11
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 7
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 description 4
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 4
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 3
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 230000004308 accommodation Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000002788 crimping Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000004512 die casting Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 230000037303 wrinkles Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/10—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
- G01J5/20—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors using resistors, thermistors or semiconductors sensitive to radiation, e.g. photoconductive devices
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/02—Constructional details
- G01J5/04—Casings
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/02—Constructional details
- G01J5/04—Casings
- G01J5/041—Mountings in enclosures or in a particular environment
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/02—Constructional details
- G01J5/06—Arrangements for eliminating effects of disturbing radiation; Arrangements for compensating changes in sensitivity
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/02—Constructional details
- G01J5/06—Arrangements for eliminating effects of disturbing radiation; Arrangements for compensating changes in sensitivity
- G01J5/064—Ambient temperature sensor; Housing temperature sensor; Constructional details thereof
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/10—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/48—Thermography; Techniques using wholly visual means
- G01J5/485—Temperature profile
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J2005/0092—Temperature by averaging, e.g. by scan
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/02—Constructional details
- G01J5/04—Casings
- G01J5/046—Materials; Selection of thermal materials
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
Abstract
Description
定着器は、記録紙と、記録紙に静電気によって担持させたトナーとを、回転しながら搬送するローラからなる定着手段と、定着手段に圧接しながら反対方向に回転するローラからなる加圧手段とで挟み込んで、熱と圧力を加えながら移動させることによって、トナーを溶着して記録紙に定着させる。トナーは、樹脂材、磁性体および着色料からなる。
定着器のローラの温度は、画像品質に大きく影響する。そこで、ローラの温度を制御するために、ローラ表面の温度をセンサで検知することが行われている。この温度検知には、ローラを傷つけるのを避けるために、非接触で温度を検知できる赤外線温度センサが用いられる。赤外線温度センサは、赤外線検知素子と温度補償素子を備え、検知対象物である定着手段としてのローラの赤外線放射熱量を赤外線検知素子で検知し、さらに温度補償素子により雰囲気温度を検知することで温度補償して、検知対象物の温度を特定する。
本発明は、出力のばらつきに対処することができるとともに、外乱にも強く、検知対象物の温度を正確に計測することが可能な赤外線温度センサおよびその製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明の赤外線温度センサにおいて、区画壁は、センサケースにおいて片持ち支持されていることが好ましい。
その上、フードに備わる遮蔽部を使用して、赤外線温度センサの出力の補正を行うことができる。
さらに、赤外線温度センサ10において、ローラ2等の赤外線放射源から赤外線が放射される側を表(おもて)側と定義し、その反対側を裏(うら)側と定義する。
赤外線温度センサ10は、センサケース20と、センサケース20の裏側に対向するセンサカバー30と、センサケース20およびセンサカバー30の間に保持される熱変換フィルム40(以下、フィルム40)と、フィルム40に配置される赤外線検知素子41および温度補償素子42と、フィルム40の電線固定域45(図1(b))に固定される複数の電線60とを備えている。
センサケース20(図1(a)および図2)は、検知対象物としてのローラ2から放射(輻射)される赤外線をフィルム40へと導く導光域201(図2)と、導光域201に隣接し、周囲に対して閉じられて赤外線が遮蔽されている遮光域202(図2)とを形成する。
センサケース20は、ケース基部21と、ケース基部21から垂直方向D3の上方向に起立したフード22とを備えている。
加えて、製造コストの削減および小型化の観点より、センサケース20は、金属材料からなる所定の厚みの板材を用いて形成されることが好ましい。金属材料からなる板材からプレス、打ち抜き、折り曲げ等の機械加工によりセンサケース20を製作すれば、センサケース20全体に対応する金型が必要な鋳造(ダイカストを含む)と比べて製造コストを抑えつつ、高い寸法精度も実現しながら、肉厚を抑えて小型化を図ることができるからである。
このフード22は、後述するように、ローラ2の温度上昇により生じる風が赤外線温度センサ10による検知温度に影響を与えるのを防止するためのものである。
遮蔽部23は、開口部201Aおよび導光域201を区画しつつフード22の内側に向けて突出し、赤外線を遮光域202に対して遮蔽する。
本実施形態の遮蔽部23は、開口部201Aを区画すると共に赤外線を遮光域202に対して遮蔽する遮蔽部本体230と、開口部201Aおよび遮蔽部本体230の境界部Bからフード22の内側に向けて突出し、導光域201および遮光域202を区分する区画壁25とを有している。
開口部201Aおよび遮蔽部本体230は、フード22を平面視で幅方向D2において略二等分するようにいずれも矩形状に形成される。
赤外線の入射量を十分に確保するため、側壁24において少なくとも導光域201を区画する部分をケース基部21に対して略垂直に立ち上げ、側壁24の上端縁の内側に位置する頂部220に、遮蔽部本体230を残しつつ長手方向D1および幅方向D2の両方においてほぼ最大の面積で開口部201Aを形成することが好ましい。
導光域201は、区画壁25、側壁24、およびフィルム40により囲まれ、開口部201Aへと開放された空間に相当する。
遮光域202は、遮蔽部23、側壁24、およびフィルム40により囲まれた空間に相当する。
本実施形態の区画壁25は、遮蔽部本体230の端縁231で折り曲げられた折り曲げ片である。図2に示す端縁231は、後述するように区画壁25を傾斜自在としている屈曲部に相当する。センサケース20を製作する過程においてフード22の頂部220の一部を打ち抜き、フード22の内側に向けて折り曲げることで、区画壁25および遮蔽部本体230が形成されるとともに、頂部220に開口部201Aが形成される。この区画壁25は、遮蔽部本体230と一体的に形成され、境界部Bから遮蔽部本体230に対して所定の傾きで折り曲げられている。
ローラ2から放射された赤外線は、区画壁25および側壁24により囲まれた導光域201のみを通ってフィルム40に直接的に放射される。導光域201を直進した赤外線は、区画壁25の端縁25Aをフィルム40に沿って超えないので、遮光域202には赤外線が漏れない。
区画壁25を図2に二点鎖線で示すように方向D3に対して傾斜させることで、後述するように、赤外線温度センサ10の出力を補正(校正)することができる。
なお、高さH1は、検知対象物であるローラ2から赤外線温度センサ10までの距離等に応じて決定することができる。
フィルム40(図2)は、赤外線が照射されると、赤外線が有するエネルギーを熱に変換する。フィルム40により変換された熱は、赤外線検知素子41および温度補償素子42に伝達される。
フィルム40の周縁部は、四辺に亘り、センサケース20とセンサカバー30との間に保持される。このフィルム40により、フード22の基端側の開口22A(図2)が塞がれる。
フィルム40の厚みは任意であるが、赤外線吸収率を十分に確保し、センサケース20とセンサカバー30との間にフィルム40が挟まれる際にしわが出来るのを防止する観点より、フィルム40の厚みを5〜50μm程度に定めることが好ましい。
赤外線検知素子41は、検知対象物であるローラ2の表面から放射された赤外線がフィルム40に吸収されて生ずる熱により上昇した温度を検知し、温度補償素子42は雰囲気温度を検知する。これら赤外線検知素子41および温度補償素子42は、略等しい温度特性を有する。
赤外線検知素子41は、導光域201に対応するフィルム40の部分に配置される。
温度補償素子42は、遮光域202に対応するフィルム40の部分に配置される。
赤外線検知素子41および温度補償素子42としては、小型の例えば薄膜サーミスタ、白金温度センサ等の温度係数を持つ抵抗体を広く使用できるのであって、特定の材質、形態に限定されない。
赤外線検知素子41は、ローラ2から放射される赤外線に加えて雰囲気温度(センサケース20、センサカバー30を含む)による熱影響下で温度を検知し、温度補償素子42は、雰囲気温度による熱影響下で温度を検知するので、各素子41,42への熱影響としては、概念的に、下記のようになるのが理想的である。
赤外線検知素子−温度補償素子=
(「直接輻射」+「熱伝導」+「対流」+「再輻射」)−(「熱伝導」+「対流」+「再輻射」)
したがって、赤外線検知素子41と温度補償素子42とのそれぞれへの熱伝導、対流および再輻射による熱影響を同じにすることが望まれる。
本実施形態では、後述するように、素子41,42の位置の対称性および導光域201および遮光域202の形態の対称性により、ローラ2からの赤外線の直接輻射を除けば、赤外線検知素子41および温度補償素子42が受ける熱影響を略同等にしている。
センサカバー30は、図1(b)および図2に示すように、平坦な板状のカバー基部31と、カバー基部31から赤外線温度センサ10の裏側へと突出し、内側に赤外線検知素子41および温度補償素子42を収容する中空部34を有する素子収容ドーム32とを備えている。
本実施形態のセンサカバー30は、例えば、熱伝導率が高い樹脂材料を用いて、射出成形により形成されている。但し、金属材料からなる板材を用いて、プレス加工によりセンサカバー30を形成しても良い。
カバー基部31には、電線固定域45を露出させる切欠き33が形成されている。切欠き33は、カバー基部31の後端31Aから前方の所定範囲を略U字状に打ち抜くことで形成される。
カバー基部31とケース基部21とは、フィルム40を介在させて重ね合わせられる。ケース基部21に備えられた接合片211がカバー基部31の裏側に折り曲げられてカシメられることにより、センサケース20とセンサカバー30とが組み付けられている。
なお、本実施形態に限らず、センサケース20とセンサカバー30とは適宜な方法で接合することができる。
素子収容ドーム32は、導光域201および遮光域202を投影した領域を含む範囲に亘りセンサカバー30に形成されている。
本実施形態とは異なり、センサケース20に切欠きを形成することもできる。その場合は、センサケース20に電線60の外径以上の板厚を与え、センサカバー30の板厚をセンサケース20の板厚よりも薄く設定することができる。
赤外線を放射する検知対象物の温度を正確に検知するため、本実施形態は、素子41,42と、素子41,42の周囲の空間に関して対称に構成されている。
まず、上述したように、導光域201と遮光域202とが略対称の形態をなしている。
次に、赤外線検知素子41と温度補償素子42とが、略対称に配置されている。具体的には、導光域201と遮光域202との境界部にも相当する開口部201Aと遮蔽部本体230との境界部Bを対称の軸(図1(a)の中心線C1上にある)として、赤外線検知素子41と温度補償素子42とが線対称の位置に配置されている。線対称の配置の例としては、本実施形態の如く、平面視で、赤外線検知素子41が導光域201の中央に配置され、温度補償素子42が遮光域202の中央に配置された構成の他、赤外線検知素子41と温度補償素子42とが、本実施形態における位置(導光域201の中央あるいは遮光域202の中央)から境界部Bに近付くまたは離れた構成が挙げられる。さらに、他の例としては、赤外線検知素子41と温度補償素子42との双方が、本実施形態における位置(中央)から長手方向D1のいずれか一方の同じ向きに変位した構成が挙げられる。
以上に加えて、素子収容ドーム32も、境界部Bに対して線対称の形態に形成されることが好ましい。
本実施形態のように、赤外線検知素子41と温度補償素子42とが略対称の形態をなし、かつ、赤外線検知素子41と温度補償素子42とが対称に配置されていると、ローラ2からの「熱伝導」+「対流」+「再輻射」を赤外線検知素子41と温度補償素子42のいずれも同等に受けることができる。
そのため、赤外線検知素子41と温度補償素子42への熱影響の差は、赤外線の「直接輻射」のみとなり、赤外線を放射(輻射)するローラ2の表面の温度を正確に検知できる。つまり、ローラ2の温度が上昇して赤外線の放射量が増えると、赤外線検知素子41および温度補償素子42の抵抗値が変化し、「直接輻射」の影響が、素子41,42の抵抗値の変化の差として出力される。
赤外線温度センサ10は、例えば図3に示す手順により製造することができる。
センサケース20、センサカバー30、フィルム40、赤外線検知素子41、温度補償素子42、および電線60は、それぞれ用意される(ステップS1〜S5)。なお、これらをそれぞれ用意する各ステップの順序は問わない。
金属製のセンサケース20は、金属材料からなる板材を用いて、深絞り(S11)、打ち抜きおよび折り曲げ(S12)によってフード22を形成し、ケース基部21を所定の外形に打ち抜く(S13)ことで製作することができる(ステップS1)。
センサカバー30は、樹脂製である場合は、射出成形により製作することができる(ステップS2)。
以上の手順を経て、赤外線温度センサ10の組立てが完了する(ステップS8)。赤外線温度センサ10において特徴的な要素であるフード22と、フード22に備わる区画壁25とが形成されたセンサケース20は、入手が容易な金属板材を用いて、プレス、打ち抜き、折り曲げを施すことで、安価にかつ小型に製造することができる。
しかも、折り曲げによりフード22に形成された区画壁25の突出方向や姿勢を調整することで、赤外線温度センサ10の出力の補正を行うことができる(ステップS9)。
以上により、赤外線温度センサ10が製造される。
本実施形態では、電線固定域45が赤外線温度センサ10の裏側に位置するため、熱源のローラ2から赤外線温度センサ10の表側に向けて放射される赤外線が電線固定域45に直接的には照射されない。したがって、電線固定域45に設けられたモールド樹脂の溶融や飛散を避けることができる。
以下、赤外線温度センサ10がフード22を備えていることによる作用効果について説明する。
赤外線温度センサ10は、図4(a)に示すように、フード22の先端に位置する開口部201Aをローラ2の表面に向けて、ローラ2から離して設置される。このとき、熱源であるローラ2に対して赤外線検知素子41と温度補償素子42の温度勾配が同じになるように、図4(a)に示すように、赤外線検知素子41と温度補償素子42とを結ぶ幅方向D2が、ローラ2の軸線Cと平行になるように赤外線温度センサ10が配置される。
なお、幅方向D2が軸線Cと厳密に平行である必要はなく、若干のずれは許容される。ローラ2の表面から赤外線検知素子41までの距離と、ローラ2の表面から温度補償素子42までの距離とが一致する、あるいはほぼ一致することが好ましい。
ここで、フィルム40に吸収される赤外線は、上記のように導光域201を通過してフィルム40に直接輻射される成分の他に、ローラ2から赤外線が輻射されることで温度が上昇したフード22の側壁24等により再輻射された成分も含む。
上述したように、直接輻射および再輻射がフィルム40上の素子41,42に熱影響を与える以外に、ローラ2からの空気を介した熱伝導、およびローラ2の周囲で発生した対流も、フィルム40上の素子41,42に熱影響を与える。
赤外線温度センサ7は、本実施形態の赤外線温度センサ10とは異なり、フード22が形成されていないセンサケース70を備えている。センサケース70の平坦な基部71には、基部71を板厚方向に貫通する孔(図示しない)が形成されている。その孔の内壁に囲まれた空間が、本実施形態で言う導光域に相当し、基部71の表面に位置するその孔の開口が、本実施形態で言う開口部に相当する。センサケース70には、基部71から基部71の板厚とほぼ同等の寸法で突出した遮光ドーム72が形成されている。遮光ドーム72の外殻は四角錐台状に形成されている。この遮光ドーム72の内部空間が、本実施形態で言う遮光域に相当する。
赤外線温度センサ7は、センサケース70の形態を除き、本実施形態の赤外線温度センサ10と同様に構成されている。外形の寸法や、素子41,42の特性も同様である。
比較例の赤外線温度センサ7も、フィルム40上の赤外線検知素子41および温度補償素子42を結ぶ方向である幅方向D2がローラ2の軸線Cと平行になるように設置される。
図5〜図7に示す検知結果に関し、フィルム40上の赤外線検知素子41および温度補償素子42からローラ2の表面までの距離L(図3)は、本実施形態および比較例のいずれにおいても同一に設定されている。
実線および破線の意味は、図6、および図7(a)、(b)でも同様である。
本実施形態によれば、比較例にはないフード22を備えているため、ローラ2の周囲で対流が発生していても、比較例と比べると素子41,42に接触する空気の流動が起こり難い。そのため、ローラ2からの赤外線の放射量が一定であれば、本実施形態の赤外線温度センサ10は一定の検知温度を出力する。熱源であるローラ2の表面の温度が変化すれば、ローラ2の表面温度に赤外線温度センサ10による検知温度が追従して変化する。
図6に、送風機により送風している時間をONで示す。ONの時間の前後では、送風をOFFにしている。
本実施形態によるローラ2の検知温度(実線)も、送風がONの間、送風がOFFの時の検知温度と比べると変動している。但し、フード22により導光域201および遮光域202が包囲されているため、赤外線温度センサ10に側方から吹き付けられる風がフード22により遮蔽されるので、導光域201および遮光域202にそれぞれ対応する素子41,42により得られる温度に風が及ぼす影響が比較例と比べると明らかに小さい。
図7(b)に、比較例の赤外線温度センサ7に備わる赤外線検知素子41により検知された温度をSで示し、比較例の赤外線温度センサ7に備わる温度補償素子42により検知された温度をCで示す。
この図7(b)からわかるように、赤外線検知素子41により取得される温度(S)と、温度補償素子42により取得される温度(C)とは、波形が相違する。赤外線検知素子41により取得される温度(S)は、温度補償素子42により取得される温度(C)と比べてリップルが大きい。これは、ローラ2の周囲で起きている風が導光域に入るので、赤外線検知素子41に接触する空気の流動が大きいことを示している。つまり、比較例では、風により、赤外線検知素子41による熱の検知への影響が直接的に及ぶ。そうすると、温度(S)と温度(C)との差分が大きく変動することとなり、ローラ2の検知温度が顕著に変動する。
本実施形態の赤外線温度センサ10は、フード22を備えているため、風が吹き付けたとしても、そのことが検知温度に直接的に影響しない。ローラ2の周囲に風が起きている間は、対流の影響により検知温度が変動するにしても、その変動幅は少なく(例えば±0.5℃程度)、検知温度が安定している。
したがって、本実施形態の赤外線温度センサ10によれば、風による外乱に強く、検知対象物であるローラ2の温度を正確に検知することができる。そのため、ローラ2の温度を制御する用途にも赤外線温度センサ10を提供することができる。
つまり、本実施形態によれば、風を遮るフード22が備えられていることに加えて、導光域201および遮光域202が対称の形態をなすとともに、素子41,42が対称に配置されることにより、検知対象物の温度をより一層正確に検知することができる。
上述のように検知温度への風による影響を抑えることが可能なフード22には、区画壁25を有する遮蔽部23が備えられている。この遮蔽部23の区画壁25の姿勢を図2に二点鎖線で示すように変更することができる。このようにして、フード22の内側に向けた区画壁25の突出方向が調整されることで、個々の赤外線温度センサ10の出力を補正(校正)することができる。
例えば、区画壁25が遮蔽部23の遮蔽部本体230に対してなす折り曲げ角度θを大きくするように、フィルム40と垂直な方向D3に対して区画壁25を傾斜させると、垂直方向D3に沿って導光域201へと入射した赤外線IRの一部が区画壁25により遮られる。そのため、フィルム40へと到達する赤外線のエネルギーが減少し、フィルム40の赤外線吸収により生ずる熱エネルギーも減少するので、赤外線温度センサ10の出力が減少する。
上記とは逆に、折り曲げ角度θを小さくするように、垂直方向D3に対して区画壁25を傾斜させると、垂直方向D3に沿って導光域201に入射して直進する赤外線が、開口部201Aの位置からフィルム40の位置までに亘り、区画壁25により遮られない。そのため、フィルム40へと到達する赤外線のエネルギーを増やして、赤外線温度センサ10の出力を増加させることができる。
本実施形態によれば、フード22に備わる区画壁25を使用し、所定の基準出力に合わせる補正を行うことにより、出力のばらつきを抑えて赤外線温度センサ10の品質を安定させることができる。区画壁25が折り曲げにより形成されていることで、区画壁25の姿勢を容易に調整することができる。
本発明の赤外線温度センサは、検知対象物、例えばローラ2の温度が過度に上昇したときにトナー定着器1の運転を緊急停止させるための所謂ハイカット用のセンサとして用いることもできる。
フード本体260は、導光域201および遮光域202を包囲する側壁24と、遮蔽部本体230と、開口部201Aとを有している。
区画壁261は、フード本体260の遮蔽部本体230の端縁231(境界部B)の近傍に、接着剤等を用いて取り付けられている。区画壁261は、金属材料または樹脂材料から平坦な板状に形成することができる。
この区画壁261も、上記実施形態の区画壁25(図2)と同様、遮蔽部本体230に片持ち支持された状態で境界部Bからフード本体260の内側に向けて突出し、導光域201および遮光域202を区分している。
図8(a)に示す区画壁261も、例えば、区画壁261を垂直方向D3に対して少し傾斜した方向に向けて遮蔽部本体230に接着することにより、フード本体260の内側に向けた突出方向を調整することができる。また、必要に応じて、区画壁261の上端面が板厚方向に対して傾斜するように区画壁261の上端部を例えば切削することにより、遮蔽部本体230の端縁231の近傍に突き当てられたときに区画壁261が遮蔽部本体230に対してなす角度θを調整することができる。
図9(a)や(b)に示す例においても、フード22の内側に向けた遮蔽部23全体の突出方向を調整することにより、図2の区画壁25の突出方向を調整する場合とほぼ同様に、赤外線温度センサ10の出力を補正することができる。
ここで、遮蔽部23の「突出方向を調整する」ことには、図9(a)の遮蔽部本体230に対する区画壁25の姿勢を調整したり、図9(b)の側壁24に対する遮蔽部23の傾斜角度を調整したりすることの他、図9(a)に示すように湾曲した区画壁25の曲率を調整すること等も含まれるものとする。
そして、導光域201と遮光域202とが、厳密に対称の形態である必要もない。所望の検知精度を実現できる限りにおいて、導光域201と遮光域202の形状や寸法が少し異なる構成をも本発明は包含する。
2 ローラ(検知対象物)
10 赤外線温度センサ
20 センサケース
21 ケース基部
22 フード
22A 開口
23 遮蔽部
24 側壁
25 区画壁
25A 端縁
30 センサカバー
31 カバー基部
31A 後端
32 素子収容ドーム
33 切欠き
34 中空部
40 熱変換フィルム
41 赤外線検知素子
42 温度補償素子
45 電線固定域
60 電線
70 センサケース
71 基部
72 遮光ドーム
201 導光域
201A 開口部
202 遮光域
211 接合片
220 頂部
230 遮蔽部本体
231 端縁
251 クリアランス
321 側壁
322 底床
B 境界部
C 軸線
C1 中心線
D1 長手方向
D2 幅方向
D3 垂直方向
IR 赤外線
L 距離
H1 高さ
W1 寸法
θ 折り曲げ角度
Claims (6)
- 検知対象物の温度を非接触で検知するセンサであって、
前記検知対象物から放射される赤外線を吸収して熱に変換するためのフィルムと、
前記フィルムに配置される赤外線検知素子と、
前記フィルムに前記赤外線検知素子から所定の間隔をおいて配置される温度補償素子と、
前記フィルムの前記赤外線検知素子が配置された領域へ前記赤外線を導く導光域と、
前記フィルムの前記温度補償素子が配置された領域を前記赤外線から遮る遮光域と、
前記導光域および前記遮光域を形成するセンサケースと、を備え、
前記センサケースは、
前記フィルムとは交差する方向へ延在して前記導光域と前記遮光域とを区画し、前記導光域に入射した前記赤外線から前記遮光域を遮る区画壁と、
前記フィルムとは直交する方向に対し前記区画壁を傾斜自在としている屈曲部と、を有する、
ことを特徴とする赤外線温度センサ。 - 前記区画壁および前記屈曲部は、前記センサケースにおいて一体的に構成されている、
請求項1に記載の赤外線温度センサ。 - 前記センサケースは、
基部と、前記導光域および前記遮光域を包囲して前記基部に対して起立したフードと、を含んで一部材から構成され、
前記区画壁および前記屈曲部は、前記フードに設けられている、
請求項1または2に記載の赤外線温度センサ。 - 前記区画壁は、前記センサケースにおいて片持ち支持されている、
請求項1から3のいずれか一項に記載の赤外線温度センサ。 - 検知対象物の温度を非接触で検知するセンサを製造する方法であって、
前記検知対象物から放射される赤外線を導く導光域、および、前記赤外線が遮蔽されている遮光域が形成されたセンサケースを製作するステップと、
前記導光域および前記遮光域に対向し、前記導光域を通って到達した赤外線を吸収して熱に変換するものであって、前記導光域に対応する領域に赤外線検知素子が配置されるとともに前記遮光域に対応する領域に温度補償素子が配置されるフィルムを用意するステップと、を備え、
前記センサケースを製作するステップでは、
金属材料からなる板材を用いたプレス加工により、前記導光域および前記遮光域を包囲するフードを基部から起立させるとともに、前記板材における前記導光域に対応する領域を打ち抜いて前記フードの内側に折り曲げることにより、前記導光域および前記遮光域を区画する、
ことを特徴とする赤外線温度センサの製造方法。 - 前記導光域および前記遮光域を区画する壁の姿勢を調整するステップをさらに備える、
請求項5に記載の赤外線温度センサの製造方法。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2017/020923 WO2018225141A1 (ja) | 2017-06-06 | 2017-06-06 | 赤外線温度センサおよびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP6346391B1 true JP6346391B1 (ja) | 2018-06-20 |
JPWO2018225141A1 JPWO2018225141A1 (ja) | 2019-06-27 |
Family
ID=62635823
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018509849A Active JP6346391B1 (ja) | 2017-06-06 | 2017-06-06 | 赤外線温度センサおよびその製造方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11441952B2 (ja) |
JP (1) | JP6346391B1 (ja) |
CN (1) | CN109416283B (ja) |
WO (1) | WO2018225141A1 (ja) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002156284A (ja) * | 2000-11-20 | 2002-05-31 | Ishizuka Electronics Corp | 赤外線温度センサ |
JP2006118993A (ja) * | 2004-10-21 | 2006-05-11 | Tdk Corp | 非接触温度センサ及びその出力調整方法 |
JP2012237571A (ja) * | 2011-05-10 | 2012-12-06 | Tdk Corp | 非接触温度センサ |
JP2014089108A (ja) * | 2012-10-30 | 2014-05-15 | Tdk Corp | 非接触温度センサ |
JP2015172537A (ja) * | 2014-03-12 | 2015-10-01 | Semitec株式会社 | 赤外線温度センサ、赤外線温度センサを用いた装置及び赤外線温度センサの製造方法 |
JP2016169978A (ja) * | 2015-03-11 | 2016-09-23 | 三菱マテリアル株式会社 | 赤外線センサ |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS527329B2 (ja) | 1973-01-16 | 1977-03-01 | ||
JP2003194630A (ja) * | 2001-12-27 | 2003-07-09 | Ishizuka Electronics Corp | 非接触温度センサおよび非接触温度センサ用検出回路 |
JP2007086208A (ja) * | 2005-09-20 | 2007-04-05 | Sharp Corp | 定着装置及び画像形成装置 |
JP4567806B1 (ja) * | 2010-01-08 | 2010-10-20 | 立山科学工業株式会社 | 非接触温度センサ |
EP2743658B1 (en) | 2011-07-26 | 2016-02-10 | Shibaura Electronics Co., Ltd. | Infrared temperature sensor and fixing device using same |
WO2013065091A1 (ja) * | 2011-11-04 | 2013-05-10 | 株式会社芝浦電子 | 赤外線温度センサ、及び、それを用いた定着器 |
DE112014003676T5 (de) * | 2013-08-09 | 2016-05-04 | Semitec Corporation | Infrarottemperatursensor und den Infrarottemperatursensor verwendende Vorrichtung |
JP5488751B1 (ja) * | 2013-08-30 | 2014-05-14 | 富士ゼロックス株式会社 | 温度センサ、定着装置、および画像形成装置 |
WO2016152220A1 (ja) * | 2015-03-25 | 2016-09-29 | Semitec株式会社 | 赤外線温度センサ、回路基板及び赤外線温度センサを用いた装置 |
JP6691681B2 (ja) * | 2016-02-22 | 2020-05-13 | 三菱マテリアル株式会社 | 赤外線センサ装置 |
-
2017
- 2017-06-06 JP JP2018509849A patent/JP6346391B1/ja active Active
- 2017-06-06 US US16/075,863 patent/US11441952B2/en active Active
- 2017-06-06 WO PCT/JP2017/020923 patent/WO2018225141A1/ja active Application Filing
- 2017-06-06 CN CN201780010603.1A patent/CN109416283B/zh active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002156284A (ja) * | 2000-11-20 | 2002-05-31 | Ishizuka Electronics Corp | 赤外線温度センサ |
JP2006118993A (ja) * | 2004-10-21 | 2006-05-11 | Tdk Corp | 非接触温度センサ及びその出力調整方法 |
JP2012237571A (ja) * | 2011-05-10 | 2012-12-06 | Tdk Corp | 非接触温度センサ |
JP2014089108A (ja) * | 2012-10-30 | 2014-05-15 | Tdk Corp | 非接触温度センサ |
JP2015172537A (ja) * | 2014-03-12 | 2015-10-01 | Semitec株式会社 | 赤外線温度センサ、赤外線温度センサを用いた装置及び赤外線温度センサの製造方法 |
JP2016169978A (ja) * | 2015-03-11 | 2016-09-23 | 三菱マテリアル株式会社 | 赤外線センサ |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN109416283B (zh) | 2019-12-24 |
JPWO2018225141A1 (ja) | 2019-06-27 |
US11441952B2 (en) | 2022-09-13 |
CN109416283A (zh) | 2019-03-01 |
US20210003455A1 (en) | 2021-01-07 |
WO2018225141A1 (ja) | 2018-12-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5832007B2 (ja) | 赤外線センサ及びその製造方法 | |
JP5847985B2 (ja) | 赤外線温度センサ及び赤外線温度センサを用いた装置 | |
JP4567806B1 (ja) | 非接触温度センサ | |
WO2017145670A1 (ja) | 赤外線センサ装置 | |
JP5207329B1 (ja) | 赤外線温度センサ、及び、それを用いた定着器 | |
JP6357328B2 (ja) | 赤外線温度センサの製造方法 | |
JP6076549B1 (ja) | 赤外線温度センサ、回路基板及び赤外線温度センサを用いた装置 | |
JP6382472B2 (ja) | 赤外線温度センサ | |
JP6346391B1 (ja) | 赤外線温度センサおよびその製造方法 | |
JP4561309B2 (ja) | 非接触温度センサ及びその出力調整方法 | |
JP2006118992A (ja) | 非接触温度センサ | |
JP2004354172A (ja) | 赤外線温度センサ | |
JP6726771B2 (ja) | 赤外線温度センサ | |
JP5206484B2 (ja) | 温度センサ | |
JP7008881B2 (ja) | 赤外線温度センサ、温度検出装置、および画像形成装置 | |
JP2017181130A (ja) | 赤外線センサ装置 | |
JP6892500B2 (ja) | 赤外線温度センサ | |
JP2020153667A (ja) | 導光路部材及びその製造方法 | |
JP2014055819A (ja) | 赤外線センサモジュール |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180220 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180220 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20180220 |
|
A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20180316 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180327 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180507 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180522 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180524 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6346391 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |