特許 6382472 赤外線温度センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6382472

(24)【登録日】2018年8月10日

(45)【発行日】2018年8月29日

(54)【発明の名称】赤外線温度センサ

(51)【国際特許分類】

   G01J 5/02 20060101AFI20180820BHJP

   G01J 5/04 20060101ALI20180820BHJP

   G01J 5/10 20060101ALI20180820BHJP

【ＦＩ】

   G01J5/02 J

   G01J5/04

   G01J5/10 B

【請求項の数】7

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2018-506442(P2018-506442)

(86)(22)【出願日】2017年6月5日

(86)【国際出願番号】JP2017020818

(87)【国際公開番号】WO2017217272

(87)【国際公開日】20171221

【審査請求日】2018年2月7日

(31)【優先権主張番号】特願2016-117128(P2016-117128)

(32)【優先日】2016年6月13日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000145242

【氏名又は名称】株式会社芝浦電子

(74)【代理人】

【識別番号】100100077

【弁理士】

【氏名又は名称】大場 充

(74)【代理人】

【識別番号】100136010

【弁理士】

【氏名又は名称】堀川 美夕紀

(74)【代理人】

【識別番号】100130030

【弁理士】

【氏名又は名称】大竹 夕香子

(74)【代理人】

【識別番号】100203046

【弁理士】

【氏名又は名称】山下 聖子

(72)【発明者】

【氏名】濱田 守富

(72)【発明者】

【氏名】今野 達也

(72)【発明者】

【氏名】▲樋▼口 祐子

(72)【発明者】

【氏名】蒲田 恭平

【審査官】 越柴 洋哉

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−１４９３００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１１８９９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 再公表特許第２０１３／０１４７０７（ＪＰ，Ａ１）

【文献】 特開２０１５−１７２５３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１５／０２００８１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１５−２２４９６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−１８１１３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０９１７６４４３（ＵＳ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｊ ５／００− ５／６２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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た赤外線を吸収して熱に変換するフィルムと、
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、
前記フィルムの一面側に対向して配置されるセンサケースと、
前記フィルムを介して前記センサケースに対向して配置されるセンサカバーと、を備え、
前記センサケースのケース基部には、
前記ケース基部を貫通する開口からなり、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が内側に形成された錐台状の遮光部と、が設けられ、
前記ケース基部の平面視において前記遮光域と前記導光域とは同一の形状に形成されている、
ことを特徴とする赤外線温度センサ。

【請求項2】

前記遮光部と前記導光域とは、前記ケース基部において隣接して形成され、
前記遮光部は、少なくとも前記導光域に隣接する領域が傾斜している、
請求項１に記載の赤外線温度センサ。

【請求項3】

前記遮光部は、四角錐台状に形成されている、
請求項１または請求項２に記載の赤外線温度センサ。

【請求項4】

前記導光域と前記遮光域とは、略対称の形態をなしている、
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の赤外線温度センサ。

【請求項5】

前記導光域の容積と前記遮光域の容積とは、略同一である、
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の赤外線温度センサ。

【請求項6】

前記遮光部は、中空のドームである、
請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の赤外線温度センサ。

【請求項7】

前記導光域は、前記ケース基部の所定範囲を打ち抜くことにより形成され、
前記遮光部は、前記ケース基部の一部をプレス加工することにより形成される、
請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の赤外線温度センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、非接触で検知対象物の温度を検知する赤外線温度センサに関するものである。

【背景技術】

【0002】

コピー機やプリンタ等の画像形成装置に用いられるトナー定着器としては、電子写真方式の作動プロセスによって記録紙上に画像情報に対応してトナー像を形成したのち、記録紙を移動させながら未定着トナーを加熱して定着させる方式のものが一般に用いられている。
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。

【0003】

本出願人は、厳しい検知温度環境においても検知対象物の表面温度を正確に計測することができる赤外線温度センサを、特許文献１において提案している。つまり、特許文献１の赤外線温度センサは、赤外線検知素子に対応する導光域と温度補償素子に対応する遮光域を、略対称の形態にすることにより、赤外線の照射を除いて赤外線検知素子と温度補償素子が受ける熱エネルギーを同等にできる。そして、特許文献１の赤外線温度センサは、赤外線検知素子による検知温度と温度補償素子による検知温度との差分を取ることにより、赤外線の照射による熱エネルギーのみを正確に検知できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第５２０７３２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、検知対象物の表面温度を正確に計測できるという検知感度を担保しつつ、小型化に対応できる赤外線温度センサを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の赤外線温度センサは、検知対象物の温度を非接触で検知するセンサであって、検知対象物から放射された赤外線を吸収して熱に変換するフィルムと、フィルムに配置される赤外線検知素子と、フィルムに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、フィルムの一面側に対向して配置されるセンサケースと、フィルムを介してセンサケースに対向して配置されるセンサカバーと、を備え、センサケースは、ケース基部と、ケース基部に形成され、フィルムの赤外線検知素子が配置された領域へ赤外線を導く導光域と、ケース基部に形成され、フィルムの温度補償素子が配置された領域を赤外線から遮る遮光域と、を備え、センサケースのケース基部には、ケース基部を貫通する開口からなり、フィルムの赤外線検知素子が配置された領域へ赤外線を導く導光域と、フィルムの温度補償素子が配置された領域を赤外線から遮る遮光域が内側に形成された錐台状の遮光部と、が設けられ、ケース基部の平面視において遮光域と導光域とは同一の形状に形成されていることを特徴とする。
遮光部は、四角錐台状に形成されていると好ましい。
本発明の赤外線温度センサにおいては、赤外線検知素子と温度補償素子とが、導光域と、導光域に隣接した遮光域との境界部を軸として略対称に、あるいは、センサを赤外線検知素子と温度補償素子とを結ぶ方向において二等分する中心線に対して略対称に、配置されていることが好ましい。
さらに、本発明の赤外線温度センサにおいて、導光域は、導光域が貫通したケース基部の板厚の範囲にのみ設けられることが好ましい。
そして、本発明の赤外線温度センサは、導光域の容積と遮光域の容積とが略同一であることが好ましい。
本発明の赤外線温度センサは、遮光域を除けば、検知対象物から照射される赤外線が赤外線入射窓を介して導光域に入射されるのを遮る部位がない。したがって、本発明の赤外線温度センサによれば、小型化しても導光域に取り込む赤外線量を確保できるので、検知感度を担保できる。
本発明の赤外線温度センサにおいて、この効果を得る上で好ましくは、ケース基部は、少なくともおもて面が平坦な面からなり、導光域は、おもて面からうら面までのケース基部の板厚の範囲に設けられる。

【0007】

本発明の赤外線温度センサにおいて、センサカバーは、側壁と、側壁の先端を繋ぐ底床とからなる錐台状の素子収容部を備えることが好ましい。

【0008】

本発明の赤外線温度センサにおいて、素子収容部は、矩形状の底床と、赤外線検知素子及び温度補償素子を受け入れる矩形状の開口とを有し、四角錐台状に形成されていることが好ましい。

【0009】

本発明の赤外線温度センサにおいて、センサカバーは、カバー基部の一部をプレス加工することにより形成されることが好ましい。

【0010】

本発明の赤外線温度センサにおいて、遮光部と導光域とは、ケース基部において隣接して形成され、遮光部は、少なくとも導光域に隣接する領域が傾斜していることが好ましい。
そうすることにより、検知対象物から放射される赤外線が赤外線入射窓に入射されるのを遮る程度を抑えることができる。
また、上記の遮光部は、中空のドームであることが好ましい。

【0011】

本発明の赤外線温度センサにおいて、導光域は、ケース基部の所定範囲を打ち抜くことにより形成され、遮光域が内在する遮光部は、ケース基部の一部をプレス加工することにより形成することができる。このようにして、センサケースを打抜き加工及びプレス加工により作製すれば、例えば鋳造により作製するのに比べて、低コストで赤外線温度センサを製造することができる。

【0012】

本発明の赤外線温度センサにおいて、導光域と遮光域が略対称の形態をなしていると、赤外線の照射を除いて赤外線検知素子と温度補償素子が受ける熱エネルギーを同等にできる。
この具体的な形態として、導光域は、入射窓を含めて、平面視した形状が矩形をなし、遮光ドームは、四角錐台からなる外観形状をなしており、遮光域は、うら面の側から先細りの空隙からなることが好ましい。
さらに、上記同様、赤外線の照射を除いて赤外線検知素子と温度補償素子が受ける熱エネルギーを同等にする観点より、本発明の赤外線温度センサにおいて、赤外線検知素子と温度補償素子とは、導光域及び遮光域の境界部を軸として略対称に配置されていることが好ましい。

【0013】

本発明の赤外線温度センサにおいて、センサカバーは、ケース基部に対向するカバー基部の後端から前方の所定範囲に切欠きを備え、カバー基部の切欠きと切欠きに対向する領域のケース基部とにより、赤外線検知素子と温度補償素子に接続される電線を収容し、かつ固定する電線固定域が形成され、カバー基部は、ケース基部より厚肉であり、かつ、電線の太さ以上の厚さを有することが好ましい。
この赤外線温度センサによれば、厚さ方向において、電線がカバー基部よりはみ出さないように電線固定域に収めることができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明の赤外線温度センサによれば、導光域が、ケース基部のおもて面及びうら面を貫通して形成されるものであり、遮光ドームを除けば、検知対象物から照射される赤外線が赤外線入射窓を介して導光域に入射されるのを遮る部位がない。したがって、本発明の赤外線温度センサによれば、小型化しても導光域に取り込む赤外線量を確保できるので、検知感度を担保できる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明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）は側面図、（ｃ）は底面図、（ｄ）は（ａ）のＩｄ−Ｉｄ線断面図である。

【図2】本実施形態に係るセンサケースを示し、（ａ）はおもて面から示す平面図、（ｂ）は（ａ）のIIｂ−IIｂ線断面図、（ｃ）は（ａ）のIIｃ−IIｃ線断面図である。

【図3】本実施形態に係るセンサカバーを示し、（ａ）はうら面から示す平面図、（ｂ）は（ａ）のIIIb方向からの側面図、（ｃ）は（ａ）のIIIｃ−IIIｃ線断面図、（ｄ）は（ａ）のIIIｄ−IIIｄ線断面図である。

【図4】本実施形態に係る定着器の概略構成を示す構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。

【図5】（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係る赤外線温度センサの効果を説明する図である。（ｃ）において、遮光ドーム２２の図示を省略している。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、添付図面に示す実施形態に基づいて本発明の赤外線温度センサ１０を詳細に説明する。
赤外線温度センサ１０は、例えば図４（ａ），（ｂ）に示されるように、コピー機やプリンタ等の画像形成装置に用いられるトナー定着器１の定着手段としてのローラ２の温度を非接触で検知するセンサである。トナー定着器１は、定着手段としてのローラ２と、加圧手段としてのローラ３と、を備えている。

【0017】

赤外線温度センサ１０は、図１に示すように、センサケース２０と、センサケース２０のうら面２１２（図１（ｂ）、図２（ｂ）参照）の側に組み付けられるセンサカバー３０（図１（ｂ））と、センサケース２０とセンサカバー３０の間に保持される熱変換フィルム４０（図１（ｄ））と、熱変換フィルム４０の一部に保持されて、ローラ２から放射される赤外線を検知する赤外線検知素子４３と、熱変換フィルム４０の一部に保持されて、雰囲気温度を検知する温度補償素子４５と、から構成されている。なお、本実施形態の赤外線温度センサ１０において、図１に示すように、電線６０が引き出される側を後Ｒと定義し、また、その逆側を前Ｆと定義する。また、前Ｆと後Ｒを結ぶ方向を長手方向Ｌ（前後方向）と定義し、長手方向Ｌとは直交する方向を幅方向Ｗと定義する。上記の定義は、センサケース２０及びセンサカバー３０についても適用される。なお、図１（ｂ）等において、長手方向Ｌおよび幅方向Ｗと直交する厚さ方向Ｔを示している。
以下、赤外線温度センサ１０の構成要素を説明する。

【0018】

［センサケース２０］
センサケース２０は、図２（ａ）に示すように、平面視した形状が矩形のケース基部２１と、ケース基部２１のおもて面２１１から突出する遮光ドーム２２と、遮光ドーム２２と幅方向Ｗに隣接して設けられ、平面視した開口形状が矩形の赤外線入射窓２６と、を備えている。トナー定着器１に対して所定の位置に赤外線温度センサ１０が設置されると、図４（ａ）,（ｂ）に示すように、センサケース２０のおもて面２１１がローラ２に臨むように配置される。

【0019】

ケース基部２１は、図２（ａ）,（ｂ）に示すように、おもて面２１１と、おもて面２１１の反対側に位置するうら面２１２と、を有している。本実施形態におけるおもて面２１１とうら面２１２は、遮光ドーム２２と赤外線入射窓２６の部分を除いて、平坦な面から構成される。

【0020】

遮光ドーム２２は、図２（ａ），（ｂ）に示すように、外殻が四角錐台状に形成されている。遮光ドーム２２は、ケース基部２１から傾斜して立ち上る側壁２３と、側壁２３の先端を繋ぐ上壁２４と、を備えている。遮光ドーム２２は、おもて面２１１からの高さがＨ１とされる。側壁２３が傾斜する角度は任意であり、また、検知感度の校正等のため事後的に、傾斜角度を変更することもできる。傾斜角度を調整することにより、個々の赤外線温度センサ１０の特性を調整できる。

【0021】

遮光ドーム２２は、図２（ｂ）に示すように、その内部の四角錐台状の空隙が遮光域２５をなしている。この遮光域２５は、おもて面２１１の側が側壁２３及び上壁２４により外部に対して閉じられているが、うら面２１２の側は外部に対して開放されている。ただし、センサケース２０にセンサカバー３０が組み付けられた状態では、図１（ｄ）に示すように、この開放されている部分も、センサケース２０とセンサカバー３０との間に介在する熱変換フィルム４０によって閉じられる。
遮光域２５は、四角錐台状の空隙からなるので、平面視した形状は矩形をなしている。この矩形の寸法は、上壁２４からうら面２１２に向けて連続的に大きくなり、遮光ドーム２２がうら面２１２と連なる周縁２１３の部分で最大となる。このように、遮光域２５は、うら面２１２の側から上壁２４、つまり先端に向けて先細りの空隙からなる。

【0022】

次に、赤外線入射窓２６は、図２（ａ），（ｃ）に示すように、ケース基部２１のおもて面２１１に位置している。
ケース基部２１には、おもて面２１１の開口である赤外線入射窓２６からうら面２１２までが貫通することにより、赤外線入射窓２６に連なる導光域２８が備えられている。そして、図２（ｃ）に示すように、導光域２８は、ケース基部２１のおもて面２１１とうら面２１２を繋ぐ側壁２７に取り囲まれる。導光域２８の導光長Ｔ２は、ケース基部２１の厚さＴ１と等しい。

【0023】

赤外線入射窓２６及び導光域２８は、平面視した形状が矩形をなしているが、遮光ドーム２２の遮光域２５を平面視した形状と相似形をなしており、遮光域２５の周縁２１３における矩形と略合同をなしている。
赤外線入射窓２６及び導光域２８と遮光ドーム２２は、図２（ａ）に示すように、互いの一つの辺同士が対向するように、かつ、互いの長手方向Ｌの中央部が一致するように、幅方向Ｗに微小間隔をおいて並んで配列されている。
図１（ｄ）に示すように、導光域２８と遮光域２５の境界部分に位置する側壁２３の裾の部分が、導光域２８と遮光域２５を区画する区画壁２９として機能している。ローラ２から放射された赤外線は、導光域２８のみを介して熱変換フィルム４０に入射する。導光域２８から、区画壁２９よりも内側、つまり遮光域２５には赤外線が漏れない。

【0024】

センサケース２０には、赤外線入射窓２６及び導光域２８がケース基部２１の前方に偏って設けられ、赤外線入射窓２６及び導光域２８よりも後方側のケース基部２１はスペースが空いている。このスペースが空いている領域は、後述するセンサカバー３０の切欠き３６に対応する。

【0025】

センサケース２０は、例えばアルミニウム、銅のように熱伝導率の高い金属材料により、ケース基部２１と遮光ドーム２２及び赤外線入射窓２６を含む導光域２８とが一体的に形成される。本実施形態では、例えばアルミニウム合金からなる板材に機械加工を施すことにより、センサケース２０を一体成形する。具体的には、ケース基部２１の所定範囲を打ち抜くことにより赤外線入射窓２６及び導光域２８を形成し、かつ、ケース基部２１の所定範囲をプレス加工により塑性変形することにより遮光ドーム２２を形成することで、センサケース２０が作製される。したがって、センサケース２０は、ケース基部２１及び遮光ドーム２２の肉厚がＴ１で一定である。
後述するセンサカバー３０も、熱伝導率の高い金属材料からなる板材を、打抜加工、プレス加工を施すことで、一体的に形成される。このように、センサケース２０及びセンサカバー３０を高熱伝導率の金属により形成することで、周囲の温度変化に追従して赤外線温度センサ１０が全体として迅速に均一な温度になるのに寄与する。

【0026】

センサケース２０において、遮光ドーム２２の高さＨ１は、ケース基部２１の厚さＴ１と同等〜数倍程度であり、ケース基部２１の厚さＴ１が例えば０．５ｍｍだとすれば、高さＨ１を０．５〜２．０ｍｍ程度に抑えることができる。上壁２４の厚さがケース基部２１の厚さＴ１と同等のため、遮光域２５の高さは、高さＨ１と同等である。
このように、センサケース２０は、ケース基部２１の厚さＴ１の数倍程度しか有さない、非常に薄い部材である。また、赤外線入射窓２６の周囲は、背の低い遮光ドーム２２が一つの辺に隣接して設けられているだけである。
また、本実施形態において、遮光域２５と導光域２８は、うら面２１２側における平面形状が略合同であるため、容積が同等に形成されている。ここでいう同等とは、遮光域２５と導光域２８の容積が一致するのに加えて、遮光域２５と導光域２８の容積の差が３０％程度までを含む。この差は、２０％以下であることが好ましく、１０％以下であることが好ましい。

【0027】

［センサカバー３０］
次に、センサカバー３０について説明する。
センサカバー３０は、図３に示すように、平面視した形状が矩形のカバー基部３１と、カバー基部３１のうら面３１２から突出する素子収容ドーム３２（素子収容部）と、を備えている。

【0028】

カバー基部３１は、図３（ａ），（ｂ）に示すように、おもて面３１１と、おもて面３１１の反対側に位置するうら面３１２と、を有している。なお、センサカバー３０がセンサケース２０に組み付けられると、センサケース２０のうら面２１２とセンサカバー３０のおもて面３１１が突き合わされる。カバー基部３１は、図１（ａ），（ｃ）に示すように、平面視した外形の寸法が、センサケース２０のケース基部２１の外形と一致するように形成されている。
カバー基部３１には、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、切欠き３６が形成されている。切欠き３６は、幅方向Ｗの両端の所定範囲を除いて、カバー基部３１の後端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。

【0029】

素子収容ドーム３２は、図３（ｃ），（ｄ）に示すように、外殻が四角錐台状に形成されている。素子収容ドーム３２は、カバー基部３１から傾斜して立ち上る側壁３５と、側壁３５の先端を繋ぐ矩形状の底床３４と、赤外線検知素子４３及び前記温度補償素子４５を受け入れる矩形状の開口３８とを備えている。素子収容ドーム３２は、図３（ｃ）に示すように、うら面３１２からの高さがＨ２とされる。
素子収容ドーム３２は、幅方向Ｗの寸法が、センサケース２０の遮光ドーム２２と赤外線入射窓２６を合わせた幅方向Ｗの寸法とほぼ一致するように形成され、また、長手方向Ｌの寸法が遮光ドーム２２や赤外線入射窓２６の長手方向Ｌの寸法とほぼ一致するように形成されている。そして、センサカバー３０にセンサケース２０が組み付けられると、素子収容ドーム３２の投影面に遮光ドーム２２と赤外線入射窓２６の全体が含まれる。

【0030】

素子収容ドーム３２は、図３（ｃ），（ｄ）に示すように、その内部の四角錐台状の空隙が素子収容室３３をなしている。素子収容室３３は、おもて面３１１の側が外部に対して開放されているが、うら面３１２の側は側壁３５及び底床３４により外部に対して閉じられている。ただし、センサカバー３０にセンサケース２０が組み付けられた状態では、図１（ｄ）に示すように、この開放されている部分も、センサカバー３０とセンサケース２０との間に介在する熱変換フィルム４０によって閉じられる。

【0031】

素子収容ドーム３２およびセンサケース２０の遮光ドーム２２は、平面視で矩形状に形成されている本実施形態には限定されず、円形、楕円、長円等の適宜な平面形状に形成することができる。平面視の形状に応じて、素子収容ドーム３２および遮光ドーム２２のそれぞれの側壁２３，３５の形態も変わる。例えば、素子収容ドーム３２が、円形状の底床３４と、赤外線検知素子４３及び温度補償素子４５を受け入れる円形状の開口３８とを有し、円錐台状に形成されていてもよい。素子収容ドーム３２と遮光ドーム２２とを対称に形成する場合は、遮光ドーム２２も円錐台状に形成すればよい。

【0032】

素子収容ドーム３２の内部（素子収容室３３）には、図１（ｄ）に示すように、赤外線検知素子４３及び温度補償素子４５が配置される。素子収容室３３において、赤外線検知素子４３及び温度補償素子４５は、素子収容ドーム３２の底床３４と直接的に接触していない。素子収容室３３内に含まれる空気は、断熱層の役割を果たし、赤外線検知素子４３及び温度補償素子４５への外部、特に赤外線温度センサ１０の後方からの熱影響を最小限に抑える。ただし、空気による断熱層を設けることは望ましい形態ではあるが、本発明は赤外線検知素子４３及び温度補償素子４５がセンサカバー３０と直接接触する形態を排除するものではない。なお、素子収容室３３が外部と連通していると外部から異物が進入して赤外線検知素子４３及び温度補償素子４５の特性に悪影響を及ぼすおそれがあるので、素子収容室３３は異物の進入を防げる程度の外部との密閉性を有していることが望ましい。

【0033】

図３に戻り、センサカバー３０において、カバー基部３１、側壁３５及び底床３４の厚さＴ３は任意であるが、電線６０を切欠き３６に引き回した際に、電線６０がカバー基部３１の板厚の範囲に納まるようにするために、電線６０の太さ以上の厚さＴ３に設定されることが好ましい。例えば、電線６０の直径が１ｍｍだとすれば、カバー基部３１の厚さＴ３を１ｍｍ以上とする。通常、センサケース２０の厚さＴ１を電線６０の太さよりも薄くしても必要な剛性を備えることができるので、センサカバー３０よりセンサケース２０を薄くできる。なお、切欠き３６をセンサケース２０の側に設ければ、この板厚の関係は逆になる。

【0034】

センサカバー３０において、素子収容ドーム３２の高さＨ２は、カバー基部３１の厚さＴ３と同等であり、カバー基部３１の厚さＴ３が例えば１ｍｍ〜２ｍｍ程度だとすれば、高さＨ２を１ｍｍ〜４ｍｍ程度に抑えることができる。
このように、センサカバー３０は、カバー基部３１の厚さＴ３の２倍程度しか有さない、非常に薄い部材である。

【0035】

［熱変換フィルム４０］
熱変換フィルム４０（図１（ｄ））は、赤外線が照射されると赤外線が持つエネルギーを熱に変換し、変換された熱が赤外線検知素子４３に伝達されることにより、赤外線検知素子４３により温度が検知される。

【0036】

熱変換フィルム４０は、赤外線検知素子４３と温度補償素子４５を保持する。なお、赤外線検知素子４３と温度補償素子４５は、熱変換フィルム４０上の図示を省略する配線パターンに電気的に接続されている。配線パターンの端末には、図１（ｃ）に示すように、電線６０が繋がれている。電線６０は、電線固定域３７（図１（ｃ））から、長手方向Ｌに沿って外部へと引き出される。
熱変換フィルム４０は、センサケース２０およびセンサカバー３０の外形にほぼ一致する形状に形成されている。熱変換フィルム４０は、赤外線検知素子４３および温度補償素子４５を支持することに加え、赤外線検知素子４３および温度補償素子４５への熱影響（赤外線の直接輻射によるものを除く）を同等にするため、赤外線が入射しない遮光域２５も含め、導光域２８および遮光域２５の両方に亘り配置されている。
熱変換フィルム４０がセンサケース２０とセンサカバー３０の間に保持されると、赤外線検知素子４３と温度補償素子４５は、図１（ｄ）に示すように、センサカバー３０の素子収容室３３の内部に配置される。特に、本実施形態においては、赤外線検知素子４３と温度補償素子４５が、赤外線温度センサ１０の幅方向Ｗの中心を基準に線対称の位置に配置される。より具体的に、赤外線検知素子４３と温度補償素子４５は、赤外線温度センサ１０を幅方向Ｗに二等分する中心線Ｃ１（図１（ａ））に対して線対称に配置される。中心線Ｃ１は、導光域２８と遮光域２５との境界部に位置する。

【0037】

熱変換フィルム４０は、高分子材料からなる樹脂により形成される。赤外線を吸収する材料であれば樹脂の材質は問われず、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド），ポリイミド、ポリエステル、ポリエチレン等の公知の樹脂を用いることができる。また、赤外線を吸収する材料であれば、樹脂以外の材料を用いることもできる。
また、熱変換フィルム４０は、その厚さは任意であるが、赤外線吸収率を向上できること、及び、センサケース２０とセンサカバー３０の間に保持させる作業の際にしわが形成されるのを防ぐこと、を考慮すると、５〜５０μｍ程度の厚さにすることが好ましい。

【0038】

［赤外線検知素子４３及び温度補償素子４５］
赤外線検知素子４３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熱変換フィルム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４５は雰囲気温度を検知する。
赤外線検知素子４３及び温度補償素子４５としては、例えば、小型の薄膜サーミスタ、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。

【0039】

赤外線検知素子４３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４５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」）
この時、検知対象物からの熱影響の内、赤外線検知素子４３と温度補償素子４５への影響の差は、赤外線の「直接輻射」のみとなるため、赤外線検知素子４３による検知温度と温度補償素子４５による検知温度との差に基づいて、検知対象物から発せられる赤外線を正確に検知できる。ただし、赤外線検知素子４３における「熱伝導」＋「対流」＋「再輻射」による熱影響と、温度補償素子４５による「熱伝導」＋「対流」＋「再輻射」における熱影響が同じであることが前提となる。
したがって、この赤外線検知素子４３と温度補償素子４５における熱伝導、対流及び再輻射による熱影響を同じにすることが望まれる。

【0040】

［赤外線温度センサ１０］
赤外線温度センサ１０においては、図１に示すように、センサケース２０とセンサカバー３０が、各々の基部２１，３１の互いの周縁が一致するように位置決めされ、熱変換フィルム４０を介して接合される。
熱変換フィルム４０がセンサケース２０とセンサカバー３０により保持されると、平面視で、赤外線検知素子４３は導光域２８の略中央に配置され、温度補償素子４５は遮光域２５の略中央に配置される。本実施形態によれば、後述するように、赤外線検知素子４３及び温度補償素子４５が受ける熱影響を、ローラ２からの赤外線の照射を除けば、略同等にすることができる。

【0041】

また、センサケース２０とセンサカバー３０が組み付けられると、カバー基部３１の切欠き３６と切欠き３６に対向する領域のケース基部２１とにより、外部に引き出される電線６０を固定する電線固定域３７が形成される。つまり、図１（ｃ）に示すように、前述した熱変換フィルム４０上の配線パターンに接続される電線６０は、ケース基部２１のうら面２１２と切欠き３６に取り囲まれる空間に配置され、かつ、この電線６０の上からモールド用の樹脂を塗布することで、赤外線温度センサ１０に固定される。電線６０を固定するために用いる樹脂としては、エポキシ等の公知の樹脂を用いることができる。
なお、本実施形態では、カバー基部３１の厚さＴ３が電線６０の太さと同等以上であるため、図１（ｂ）に示すように、電線６０は、カバー基部３１のうら面３１２からその外周面がはみ出すことがない。

【0042】

赤外線温度センサ１０は、図４に示すように、センサケース２０のおもて面２１１の側が検知対象物であるローラ２に対向するように配置される。したがって、電線固定域３７は、ローラ２との間にケース基部２１が配置されるので、ローラ２から放射される赤外線が固定用の樹脂に照射されるのを防ぐことができる。また、モールド樹脂が電線固定域３７から剥離した場合に、ローラ２に飛散するのを防ぐこともできる。

【0043】

赤外線温度センサ１０は、図示を省略するが、温度検知用の回路を備えている。この検知回路は任意であり、例えば特許文献１に記載されている公知の検知回路を用いることができる。また、温度検知の手順についても同様である。

【0044】

［赤外線温度センサ１０の動作］
次に、赤外線温度センサ１０の動作について説明する。
赤外線温度センサ１０は、熱源であるローラ２に対して赤外線検知素子４３と温度補償素子４５の温度勾配が同じになるように、図４（ｂ）に示すように、ローラ２の回転軸線Ｃに対して平行に配置される（赤外線検知素子４３と温度補償素子４５とが並ぶ幅方向Ｗと回転軸線Ｃが平行）。なお、赤外線温度センサ１０が回転軸線Ｃに対して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４３までの距離と、ローラ２の表面から温度補償素子４５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。

【0045】

そして、トナー定着器１の定着手段としてのローラ２の発熱等により対流が発生する。
ローラ２から赤外線温度センサ１０に向けて照射される赤外線は、赤外線入射窓２６（図１（ｄ））から取り込まれ、導光域２８を通過して熱変換フィルム４０に照射される。このようにローラ２の表面から放射される赤外線が導光域２８を経て熱変換フィルム４０に達すると、熱変換フィルム４０に吸収されて赤外線が持つエネルギーは熱に変換され、赤外線検知素子４３に伝達され、赤外線検知素子４３の温度が上昇する。

【0046】

また、ローラ２から赤外線温度センサ１０に向けて照射される赤外線は、遮光ドーム２２の側壁２３、上壁２４及びケース基部２１にも照射される。また、これら各要素はローラ２の発熱等により発生する対流の影響も受ける。
赤外線検知素子４３に通じる導光域２８と温度補償素子４５が位置する遮光域２５を略対称の形態とする。ここでいう略対称の形態とは、平面視して、導光域２８と遮光域２５の形状と寸法が同等であることをいう。
また、本実施形態は、赤外線検知素子４３及び温度補償素子４５の配置が対称をなしている。ここでいう位置の対称とは、図１（ｄ）において、区画壁２９の下端部分を対称の軸（図１（ａ）の中心線Ｃ１上にある）として、赤外線検知素子４３と温度補償素子４５が線対称の位置に配置されていることをいう。この線対称の位置の例としては、本実施形態の如く、平面視で、赤外線検知素子４３が導光域２８の中央に配置され、温度補償素子４５が遮光域２５の中央に配置されるのに加え、赤外線検知素子４３と温度補償素子４５が、この中央から区画壁２９に近寄る又は離れる場合が挙げられる。また、他の例として、赤外線検知素子４３と温度補償素子４５の双方が、この中央から長手方向Ｌのいずれか一方の同じ向きに変位する場合が掲げられる。
本実施形態においては、センサケース２０およびセンサカバー３０を熱伝導率の高い金属材料で形成することにより、赤外線温度センサ１０の均熱化が図られる。それに加えて、赤外線検知素子４３の位置する導光域２８と温度補償素子４５の位置する遮光域２５が略対称の形態をなし、かつ、赤外線検知素子４３と温度補償素子４５が位置の対称をなしていることにより、ローラ２からの「熱伝導」＋「対流」＋「再輻射」を赤外線温度センサ１０全体として均一に受け、温度を検知する赤外線検知素子４３および温度補償素子４５に同等に熱影響を与えることができる。
本実施形態のように、赤外線検知素子４３と温度補償素子４５が略対称の形態をなし、かつ、赤外線検知素子４３と温度補償素子４５が位置の対称をなしていると、ローラ２からの「熱伝導」＋「対流」＋「再輻射」を赤外線検知素子４３と温度補償素子４５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４３と温度補償素子４５への熱影響の差は、赤外線の「直接輻射」のみとなり、ローラ２から発せられる赤外線を正確に検知できる。つまり、「直接輻射」の影響が、抵抗値の変化の差として出力される。

【0047】

［赤外線温度センサ１０の効果］
赤外線温度センサ１０が奏する効果について説明する。
赤外線温度センサ１０は、導光域２８と遮光域２５が、略対称の形態をなしており、加えて、赤外線検知素子４３と温度補償素子４５は、幅方向Ｗについて、対称の位置に配置されているので、赤外線の照射を除いて赤外線検知素子４３と温度補償素子４５が受ける熱エネルギーを同等にできる。したがって、赤外線温度センサ１０は、赤外線検知素子４３による検知温度と温度補償素子４５による検知温度との差分を取ることにより、赤外線の照射による熱エネルギーのみを正確に検知することができる。

【0048】

次に、赤外線温度センサ１０の赤外線入射窓２６の周囲は、遮光ドーム２２を除けば平坦な面からなり、遮光ドーム２２を除けば、ローラ２から赤外線温度センサ１０に向けて照射される赤外線が赤外線入射窓２６を介して導光域２８に入射されるのを遮る部位がない。したがって、赤外線入射窓２６が小さくても、導光域２８に取り込まれる赤外線量を確保できる。
例えば、図５（ｃ）の破線で示すように、側壁１２７がおもて面２１１から突出して形成されており、その先端に赤外線入射窓１２６が開口されているものとする。これは特許文献１に開示される赤外線温度センサを想定している。この形態によれば、図５（ｃ）の一点鎖線で示す境界Ｂよりも下方において、赤外線入射窓１２６に入射しようとする赤外線Ｉの一部が側壁１２７に遮られてしまう。これに対して、本実施形態の赤外線入射窓２６は、おもて面２１１に開口しているので、図５（ｃ）に示すように、ローラ２から放射される赤外線Ｉが遮られずに赤外線入射窓２６に入射される。

【0049】

遮光ドーム２２は、赤外線入射窓２６に入射される赤外線を遮る要素にはなるが、上壁２４に向けて先細りになっており、側壁２３が傾斜している。したがって、図５（ｂ）に示すように、側壁２３の角度に応じて、ローラ２から赤外線温度センサ１０に向けて照射される赤外線を極力遮ることなく赤外線入射窓２６に入射させることができる。
これに対して、図５（ａ）に示すように、おもて面２１１から側壁２３が垂直に立ち上がると、図５（ａ）の一点鎖線で示す境界Ｂよりも下方において、赤外線Ｉが遮られる。ただし、遮光ドーム２２は、高さＨ１がケース基部２１の厚さＴ１の数倍程度に留まるので、側壁２３が垂直に立ち上がったとしても、そもそも赤外線を遮る程度が小さい。

【0050】

赤外線温度センサ１０は、遮光ドーム２２の高さＨ１がケース基部２１の厚さＴ１の数倍程度と低いことにより、以下の効果も奏する。
赤外線温度センサ１０は、ローラ２から放射された赤外線を熱変換フィルム４０で熱へ変換して温度を計測するので、ローラ２から赤外線温度センサ１０までの距離は、ローラ２と赤外線を直接受ける熱変換フィルム４０との間の距離となる。そのため、遮光ドーム２２の高さＨ１をより低く形成できれば、ローラ２から遮光ドーム２２の上壁２４までの距離をより長くして、遮光ドーム２２から熱変換フィルム４０への熱影響を抑えることができる。つまり、高さＨ１が低いことにより、赤外線温度センサ１０がローラ２から受ける熱影響が小さいので、センサケース２０、センサカバー３０を耐熱性の高い高価な金属材料で構成しなくてすむ。

【0051】

次に、熱変換フィルム４０が設けられる開放部分を除いて、遮光域２５及び導光域２８は、センサケース２０を構成する金属材料に直接的に臨む。導光域２８を区画するケース基部２１の壁面や、遮光域２５を区画する遮光ドーム２２の内壁面には、部材が何ら配置されていない。これは、本実施形態の赤外線温度センサ１０では、特許文献１が必要としている赤外線吸収成形体（５０）が排除されていることを意味する。したがって、赤外線温度センサ１０によれば、従来の赤外線温度センサに比べて部品点数を削減できるので、赤外線温度センサ１０の低コスト化に寄与できる。
赤外線吸収成形体（５０）は、胴部（２２）の内壁面から反射する赤外線、及び、加熱された胴部（２２）から発せられる赤外線による影響が赤外線検知素子４３及び温度補償素子４５に及ぶのを回避又は抑制するために設けられる。しかし、本実施形態による赤外線温度センサ１０は、遮光ドーム２２の側壁２３及び導光域２８を取り囲む側壁２７の高さが低く、壁の面積が小さいので、上記赤外線の反射や放射による影響が微小であることから、赤外線吸収成形体（５０）を省くことができる。

【0052】

次に、センサカバー３０については、赤外線検知素子４３及び温度補償素子４５を囲む側壁３５がカバー基部３１に対して傾斜していることにより、次のような効果が得られる。
素子４３，４５から、素子４３，４５に対向する底床３４までの距離が一定とした場合に、側壁３５が傾斜していると、カバー基部３１に対して側壁３５が垂直に形成されている場合と比べ、素子収容ドーム３２の内側（素子収容室３３）の容積を小さく抑えることができる。
ここで、素子４３，４５と、素子４３，４５に対向するセンサカバー３０の部位との間の距離は、素子４３，４５とセンサカバー３０との間にショート（短絡）を発生させない耐電圧と、若干のマージンとによって決められる。そして、素子収容ドーム３２内の容積が小さいほど、素子収容ドーム３２の内部温度が、素子収容ドーム３２の周囲の温度変化に迅速に追従し、その内部温度が素子４３，４５により検知されることとなる。
したがって、センサカバー３０の側壁３５が傾斜していることにより、素子４３，４５とセンサカバー３０との間に耐電圧確保に必要な距離を取りつつ、赤外線温度センサ１０の応答性を向上させることができる。

【0053】

以上に加えて、センサカバー３０が、カバー基部３１から傾斜して立ち上がる側壁３５を備えることは、センサカバー３０の製造上の利点も有する。カバー基部３１から側壁３５が傾斜して立ち上がっていると、センサカバー３０をプレス加工や射出成形により形成する際に、センサカバー３０を金型から取り外し易い。そのため、金型から取り外されたセンサカバー３０の変形を抑え、センサカバー３０の変形が検知精度に影響するのを避けることができる。この傾斜した側壁３５により、例えば熱源が発生した熱風がセンサカバー３０に当たることにより素子４３，４５に直接的に影響が及んで計測値が変化してしまうことなどを防ぐことができる。

【0054】

次に、赤外線温度センサ１０は、センサケース２０及びセンサカバー３０を、打抜き加工及びプレス加工により作製できるので、例えば鋳造により作製するのに比べて、低コストで赤外線温度センサ１０を製造することができる。
また、遮光ドーム２２が突出する高さＨ１及び素子収容ドーム３２が突出する高さＨ２は、ケース基部２１やカバー基部３１の板厚の数倍程度と低いので、赤外線温度センサ１０の全体としての厚さを抑えることができる。

【0055】

以上、本発明を好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。

【0056】

例えば、本実施形態では、導光域２８と遮光域２５は側壁２３の裾の部分の区画壁２９により区画されるが、さらに、導光域２８と遮光域２５の間隔を長くすることで、ケース基部２１も区画壁に含めることができる。

【0057】

また、本実施形態における側壁２３は、その全周が傾斜してケース基部２１から立ち上るが、少なくとも導光域２８に隣接する領域が傾斜していればよい。この形態においても、赤外線が赤外線入射窓２６に入射されるのを遮る程度を小さくできる。

【0058】

本発明の赤外線温度センサの用途は限定されず、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、いわゆるハイカット用のセンサとして用いることもできるし、それ以外の検知対象物の温度制御に用いることもできる。

【0059】

また、本発明において、センサケース２０とセンサカバー３０の素材は、高熱伝導率の金属は望ましい形態であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、必要とされる熱伝導率を備えていれば、樹脂、その他の素材により形成できる。

【0060】

赤外線検知素子４３と温度補償素子４５は、必ずしも、上記実施形態のように導光域２８と遮光域２５との境界部を軸として厳密に線対称である必要はない。本発明の目的を達成できる限りにおいて、導光域２８と遮光域２５の境界部を軸として線対称をなす位置から赤外線検知素子４３と温度補償素子４５が少しずれている構成をも本発明は包含する。
同様に、導光域２８と遮光域２５は、厳密に対称の形態である必要はない。本発明の目的を達成できる限りにおいて、導光域２８と遮光域２５の形状や寸法が少し異なる構成をも本発明は包含する。

【符号の説明】

【0061】

１ トナー定着器
２，３ ローラ
１０ 赤外線温度センサ
２０ センサケース
２１ ケース基部
２２ 遮光ドーム
２３ 側壁
２４ 上壁
２５ 遮光域
２６ 赤外線入射窓
２７ 側壁
２８ 導光域
２９ 区画壁
３０ センサカバー
３１ カバー基部
３２ 素子収容ドーム（素子収容部）
３３ 素子収容室
３４ 底床
３５ 側壁
３６ 切欠き
３７ 電線固定域
３８ 開口
４０ 熱変換フィルム
４３ 赤外線検知素子
４５ 温度補償素子
６０ 電線
１２６ 赤外線入射窓
１２７ 側壁
２１１ おもて面
２１２ うら面
２１３ 周縁
３１１ おもて面
３１２ うら面
Ｃ１ 中心線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】