JPH11223555A - Non-contacting temperature sensor and detection circuit therefor - Google Patents
Non-contacting temperature sensor and detection circuit thereforInfo
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- JPH11223555A JPH11223555A JP10275262A JP27526298A JPH11223555A JP H11223555 A JPH11223555 A JP H11223555A JP 10275262 A JP10275262 A JP 10275262A JP 27526298 A JP27526298 A JP 27526298A JP H11223555 A JPH11223555 A JP H11223555A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、非接触温度センサ
および同用検出回路に関し、詳しくは、複写機等の定着
装置において、用紙上の未定着トナー像を定着されるた
めに、定着装置の加熱定着ローラのような回転体の表面
温度を非接触で検知する非接触温度センサおよび同用検
出回路に係わるものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-contact temperature sensor and a detection circuit for the same, and more particularly, to a fixing device such as a copying machine for fixing an unfixed toner image on paper in a fixing device. The present invention relates to a non-contact temperature sensor for detecting the surface temperature of a rotating body such as a heat fixing roller in a non-contact manner, and a detection circuit for the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、複写機の加熱定着ローラの温度セ
ンサとしては、感熱素子をローラ表面に接触させて温度
検出する接触型の温度センサが主として使用されてい
る。この種の接触型温度センサは、加熱定着ローラの表
面温度を正確に検知できる利点があるものの、感熱素子
の接触部が一定圧で加熱定着ローラ表面に圧接されてい
るために、接触部の部材や感熱素子によって加熱定着ロ
ーラ表面を傷つける欠点があった。2. Description of the Related Art Conventionally, as a temperature sensor for a heat fixing roller of a copying machine, a contact-type temperature sensor for detecting a temperature by bringing a heat-sensitive element into contact with a roller surface is mainly used. This type of contact temperature sensor has the advantage of being able to accurately detect the surface temperature of the heat-fixing roller, but because the contact portion of the heat-sensitive element is pressed against the surface of the heat-fixing roller at a constant pressure, the contact member And the heat-sensitive element damages the surface of the heat fixing roller.
【０００３】また、接触型温度センサの接触部材は、長
時間の使用に耐え得る耐磨耗性の高いものであって、か
つ感熱素子を圧接するバネ材の圧力が加わるために一定
厚み以上の材料を使用しなければならない。そのため
に、接触型温度センサの感熱素子部分の熱容量が大きく
なり、所望の熱応答特性が得られない欠点がある。The contact member of the contact-type temperature sensor has a high abrasion resistance that can withstand long-time use, and has a certain thickness or more due to the pressure of a spring material for pressing the heat-sensitive element. Materials must be used. Therefore, the heat capacity of the heat-sensitive element portion of the contact-type temperature sensor becomes large, and there is a disadvantage that desired thermal response characteristics cannot be obtained.
【０００４】このような欠点を解決する温度センサとし
て、非接触型の温度検出器がある。この種の従来例１と
しは、本出願人が、実願平３−２７５１５号で開示した
温度センサがある。この非接触温度検出器は、導電箔に
よる二本のリード部を形成した電気絶縁性の耐熱基板
と、この耐熱基板の二本のリード部間の小孔上に載置さ
れて、二本のリード部間に接続された感熱素子と、少な
くともこの感熱素子の部分および前記耐熱基板のリード
部近傍が大きく開口されていて、その開口の下面に前記
耐熱基板を取り付ける支持体と、前記支持体の前記開口
部の上面に取り付けた支持体よりも熱容量の小さい薄膜
状の遮蔽板とで構成したものである。この温度センサ
は、被検知体の温度を非接触で検知することができると
ともに、センサの熱容量を低下させることができるの
で、熱応答性の優れた特性を得ることができる。As a temperature sensor that solves such a disadvantage, there is a non-contact type temperature detector. As a conventional example 1 of this kind, there is a temperature sensor disclosed by the present applicant in Japanese Utility Model Application No. 3-27515. This non-contact temperature detector is mounted on an electrically insulating heat-resistant substrate having two leads formed of a conductive foil and a small hole between the two leads of the heat-resistant substrate, and has two leads. A heat-sensitive element connected between the lead portions, at least a portion of the heat-sensitive element and the vicinity of the lead portion of the heat-resistant substrate are largely opened, and a support for attaching the heat-resistant substrate to a lower surface of the opening; A thin-film shielding plate having a smaller heat capacity than the support attached to the upper surface of the opening. This temperature sensor can detect the temperature of the detection target in a non-contact manner and can reduce the heat capacity of the sensor, so that characteristics with excellent thermal responsiveness can be obtained.
【０００５】従来例２としは、図１３に示した非接触型
温度センサがある。この温度センサは、円筒状の非接触
型温度センサ本体１０の先端に、フレンネルレンズから
なる光学系３が設けられ、本体内にサーモパイルからな
る赤外線検出器１と、赤外線検出器１の温度を計測する
温度センサ２と、光学系３の温度を計測する温度センサ
４とが備えられている。温度センサ２，４はポジスタが
用いられている。As a conventional example 2, there is a non-contact type temperature sensor shown in FIG. In this temperature sensor, an optical system 3 composed of a Fresnel lens is provided at the tip of a cylindrical non-contact temperature sensor main body 10, and an infrared detector 1 composed of a thermopile and a temperature of the infrared detector 1 are provided in the main body. A temperature sensor 2 for measuring and a temperature sensor 4 for measuring the temperature of the optical system 3 are provided. The temperature sensors 2 and 4 use posistors.
【０００６】図１４は、図１３の非接触型温度センサの
信号処理回路を示している。赤外線検出器１からの出力
は、極性切換部５を経て増幅部６で増幅され、二重積分
回路からなるＡ／Ｄ変換部９でデジタル信号に変換さ
れ、その後、マイクロコンピュータ１１で演算処理され
ている。温度センサ２，４には定電流源８から定電流が
供給され、温度センサ２，４からの信号は、スイッチン
グ部７で切り換えてＡ／Ｄ変換部９でデジタル信号に変
換した後、マイクロコンピュータ１１で演算処理されて
いる。温度センサ２は、赤外線検出器１の温度を検出
し、温度センサ４は光学系３の温度を検出している。こ
れらの温度センサにより計測された温度差に基づいて、
光学系に起因する誤差を補償する温度補償手段を備えた
非接触型温度センサの信号処理回路である。FIG. 14 shows a signal processing circuit of the non-contact type temperature sensor of FIG. The output from the infrared detector 1 is amplified by the amplifier 6 via the polarity switching unit 5 and converted into a digital signal by the A / D converter 9 comprising a double integration circuit. ing. A constant current is supplied to the temperature sensors 2 and 4 from a constant current source 8, and signals from the temperature sensors 2 and 4 are switched by a switching unit 7 and converted into digital signals by an A / D conversion unit 9. The arithmetic processing is performed at 11. The temperature sensor 2 detects the temperature of the infrared detector 1, and the temperature sensor 4 detects the temperature of the optical system 3. Based on the temperature difference measured by these temperature sensors,
5 is a signal processing circuit of a non-contact type temperature sensor including a temperature compensating unit for compensating an error caused by an optical system.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】従来例１の非接触型温
度センサは、複写機の加熱定着ローラに使用した場合、
耐熱基板上の感熱素子の感熱面と、ローラ表面との距離
を０．５ｍｍ程度に設定しなければ十分な感度が得られ
ない欠点がある。このような距離設定は、極めて難し
く、加熱定着ローラに近接して実装した場合、複写機の
紙詰まりが発生した際に温度センサを壊すなどの問題が
あった。When the non-contact type temperature sensor of the prior art 1 is used for a heat fixing roller of a copying machine,
Unless the distance between the heat-sensitive surface of the heat-sensitive element on the heat-resistant substrate and the roller surface is set to about 0.5 mm, sufficient sensitivity cannot be obtained. Such a distance setting is extremely difficult, and when mounted near the heat-fixing roller, there is a problem that the temperature sensor is broken when a paper jam occurs in the copying machine.
【０００８】図１３の従来例２の非接触型温度センサで
は、赤外線入射面に光学系３が設けられており、加熱定
着ローラに装着された場合、光学系３にトナーが付着し
易い欠点があり、光学系３の表面にトナーが付着して汚
染による赤外線透過量の変化が生じる欠点がある。赤外
線フィルタ等の光学系３の表面にトナーやほこりが付着
して、光学系３の表面の汚染が進行すると、検知出力が
低下して、正確な温度検知ができない欠点があり、正確
に温度制御しなけれがならない用途には、利用すること
ができない欠点があった。従って、非接触型温度センサ
では、周囲温度の変化によって、被検知体からの赤外線
の放射則が変化するために、周囲温度を計測する別の温
度補償用の温度センサを取り付けて、周囲温度の変化を
検出している。図１４に示した信号処理回路を用いて、
光学系３の汚染による透過量の変化を併せて、周囲温度
の変化に応じて関数テーブルを切り換えるといった複雑
な数値計算を、マイクロコンピュータ１１で演算処理す
る必要があった。In the non-contact type temperature sensor of the second prior art shown in FIG. 13, the optical system 3 is provided on the infrared incident surface, and the toner is likely to adhere to the optical system 3 when mounted on a heat fixing roller. There is a disadvantage that the toner adheres to the surface of the optical system 3 and the amount of transmitted infrared rays changes due to contamination. If toner or dust adheres to the surface of the optical system 3 such as an infrared filter and the surface of the optical system 3 becomes contaminated, the detection output decreases, and there is a disadvantage that accurate temperature detection cannot be performed. Applications that must be done have the drawback that they cannot be used. Therefore, in the non-contact type temperature sensor, since the emission law of the infrared ray from the detection object changes due to the change in the ambient temperature, another temperature compensation temperature sensor for measuring the ambient temperature is attached, and the ambient temperature is measured. A change has been detected. Using the signal processing circuit shown in FIG.
A complicated numerical calculation, such as switching the function table according to a change in the ambient temperature, in addition to a change in the amount of transmission due to contamination of the optical system 3, has to be processed by the microcomputer 11.
【０００９】さらに、赤外線検出器として知られている
サーミスタボロメータ、サーモパイル、焦電センサ等を
用いる方法がある。しかし、サーミスタボロメータ、サ
ーモパイルは、感度が小さくコストが高い欠点がある。
また、焦電センサは、チョッパが必要であるために信頼
性に問題があり、定着装置等の高温下で用いるために
は、温度補償等の技術的な問題点があって、使用するの
が難しい。Further, there is a method using a thermistor bolometer, a thermopile, a pyroelectric sensor or the like known as an infrared detector. However, the thermistor bolometer and the thermopile have disadvantages of low sensitivity and high cost.
In addition, the pyroelectric sensor has a reliability problem due to the necessity of a chopper, and has a technical problem such as temperature compensation when used under a high temperature such as a fixing device. difficult.
【００１０】本発明は、上述のような課題に鑑みなされ
たものであり、被検知体の表面温度を正確に検出し、被
検知体の表面温度を短時間に、かつ正確に計測すること
ができる非接触温度センサおよび同用検出回路を提供す
ることを目的とするものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in consideration of the above-described problems, and it is an object of the present invention to accurately detect the surface temperature of a detection target and accurately measure the surface temperature of the detection target in a short time. It is an object of the present invention to provide a non-contact temperature sensor and a detection circuit for the same.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を達
成するためになされたものであり、請求項１の発明は、
開口部から入射した赤外線を導く導光部を有する保持体
と、該保持体の前記導光部の他端開口部に配置した樹脂
フィルムと、該樹脂フィルムの背後に形成された空間部
と、前記樹脂フィルムの前記空間部側に配置され、前記
開口部から入射する赤外線を検知する赤外線検知用感熱
素子と、前記保持体の温度を検知する温度補償用感熱素
子とからなることを特徴とする非接触温度センサであ
る。Means for Solving the Problems The present invention has been made to achieve the above object, and the invention of claim 1 has the following features.
A holder having a light guide that guides infrared light incident from an opening, a resin film disposed at the other end of the light guide of the holder, and a space formed behind the resin film, It is arranged on the space portion side of the resin film, and comprises a thermosensitive element for detecting infrared rays incident from the opening, and a thermosensitive element for temperature compensation for detecting the temperature of the holder. It is a non-contact temperature sensor.
【００１２】また、請求項２の発明は、赤外線入射開口
部を有する保持体と、該保持体の前記開口部の裏側に配
置した樹脂フィルムと、該樹脂フィルムの背後に形成さ
れた空間部と、前記樹脂フィルムの前記空間部側に配置
され、前記開口部から入射する赤外線を検知する赤外線
検知用感熱素子と、前記保持体の温度を検知する温度補
償用感熱素子とからなることを特徴とする非接触温度セ
ンサである。Further, according to the present invention, there is provided a holding member having an infrared incident opening, a resin film disposed behind the opening of the holding member, and a space formed behind the resin film. It is arranged on the space part side of the resin film, and comprises a thermosensitive element for infrared detection for detecting infrared rays incident from the opening, and a thermosensitive element for temperature compensation for detecting the temperature of the holder. A non-contact temperature sensor.
【００１３】これら請求項１または２の発明は、被検知
体から放射される赤外線が樹脂フィルムに吸収され、樹
脂フィルムに吸収された熱を赤外線検知用感熱素子で検
出し、かつ赤外線検知用感熱素子から離れた位置に温度
補償用感熱素子が備えられ、赤外線検知用感熱素子の背
後に空間部を形成することによって、熱的絶縁を保つと
ともに赤外線検知用感熱素子の対流等による外気（セン
サ周囲）の影響を排除し、赤外線検知用感熱素子と温度
補償用感熱素子との温度差で正確な被検知体の温度を検
出することができる非接触温度センサである。なお、請
求項２の発明では、例えば保持体を平板状として、この
平板状の保持体に赤外線入射開口部を形成し、その僅か
な板厚部を赤外線が導かれる導光部としてもよい。According to the first or second aspect of the present invention, the infrared ray radiated from the object to be detected is absorbed by the resin film, the heat absorbed by the resin film is detected by the infrared detecting thermosensitive element, and the infrared detecting thermosensitive element is used. A thermal compensation element for temperature compensation is provided at a position distant from the element. By forming a space behind the thermal sensing element for infrared detection, thermal insulation is maintained and the outside air due to convection of the thermal sensing element for infrared sensing (around the sensor) This is a non-contact temperature sensor that can eliminate the effect of (1) and accurately detect the temperature of the object to be detected based on the temperature difference between the infrared sensor and the temperature compensation sensor. According to the second aspect of the present invention, for example, the holder may be formed in a flat plate shape, the flat plate-shaped holder may be formed with an infrared incident opening, and the slightly thick portion may be used as a light guide portion through which infrared rays are guided.
【００１４】また、請求項３の発明は、前記保持体の赤
外線が入射する側の開口部に導光部を付設したことを特
徴とする請求項２に記載の非接触温度センサである。こ
の発明は、請求項１または２を前提とし、保持体に導光
部を形成することで、被検知体からの放射された熱を導
光部で導くことができるので、非接触温度センサに指向
性を与えることが可能になり、被検知体の温度を確実に
捉えることができる。According to a third aspect of the present invention, there is provided the non-contact temperature sensor according to the second aspect, wherein a light guide is provided at an opening of the holder on the side where infrared rays are incident. According to the present invention, since the light guide section is formed on the holder, the heat radiated from the detected object can be guided by the light guide section. Directivity can be provided, and the temperature of the detection target can be reliably detected.
【００１５】また、請求項４の発明は、前記保持体の温
度を検知する前記温度補償用感熱素子が第１と第２の温
度補償用感熱素子とからなることを特徴とする請求項
１，２または３に記載の非接触温度センサである。この
発明は、請求項１〜３を前提とし、第１および第２の温
度補償用感熱素子を、ほぼ等しい温度となる位置に配置
することによって、温度検出回路をブリッジ回路で構成
することが容易であり、検出精度が高められる。According to a fourth aspect of the present invention, the temperature-compensating thermosensitive element for detecting the temperature of the holder comprises first and second temperature-compensating thermosensitive elements. A non-contact temperature sensor according to 2 or 3. According to the present invention, the first and second temperature-compensating thermosensitive elements are arranged at positions having substantially the same temperature, so that the temperature detecting circuit can be easily constituted by a bridge circuit. And the detection accuracy is improved.
【００１６】また、請求項５の発明は、前記温度補償用
感熱素子が前記樹脂フィルム上に配置されたことを特徴
とする請求項１ないし４の何れかに記載の非接触温度セ
ンサである。この発明では、請求項１〜４を前提とし、
樹脂フィルムに温度補償用感熱素子を形成することで、
組立工数が低減するとともに、配置を一義的に設定し得
る構成である。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the non-contact temperature sensor according to any one of the first to fourth aspects, wherein the temperature-compensating thermosensitive element is disposed on the resin film. In the present invention, based on claims 1 to 4,
By forming the temperature compensation thermosensitive element on the resin film,
This is a configuration in which the number of assembling steps is reduced and the arrangement can be uniquely set.
【００１７】また、請求項６の発明は、前記導光部を樹
脂で形成したことを特徴とする請求項１ないし５の何れ
かに記載の非接触温度センサである。この発明は、請求
項１〜５を前提とし、保持体に樹脂による導光部を形成
することで、非接触温度センサに指向性を与えることが
できるので、被検知体からの放射熱を導光部に正確に導
くことができるとともに、赤外線を樹脂で吸収すること
ができるので、被検知体の温度を確実に捉えることがで
きる。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the non-contact temperature sensor according to any one of the first to fifth aspects, wherein the light guide is formed of a resin. According to the present invention, since the non-contact temperature sensor can be provided with directivity by forming a light guide portion made of resin on the holder, the radiant heat from the detected object can be conducted. Since it is possible to accurately guide the light to the light portion and absorb the infrared rays with the resin, the temperature of the detection target can be reliably detected.
【００１８】また、請求項７の発明は、前記赤外線が入
射する側の開口部または前記導光部の内面に赤外線反射
膜を形成したことを特徴とする請求項１ないし６の何れ
かに記載の非接触温度センサである。この発明は、請求
項１〜６の何れかを前提とし、開口部から入射する赤外
線を反射させて樹脂フィルムに集束するようにして被検
知体の温度を検出する。The invention according to claim 7 is characterized in that an infrared reflection film is formed on the opening on the side where the infrared light enters or on the inner surface of the light guide. Is a non-contact temperature sensor. The present invention is based on the premise of any one of claims 1 to 6, and detects the temperature of the object to be detected by reflecting infrared light incident from the opening and converging it on the resin film.
【００１９】また、請求項８の発明は、前記保持体の導
光部の内面の少なくとも一部に赤外線吸収膜を形成した
ことを特徴とする請求項１ないし７の何れかに記載の非
接触温度センサである。この発明は、請求項１〜７の何
れかを前提とし、保持体の内面に赤外線吸収膜を形成す
ることで、被検知体以外から放射される放射熱を吸収し
て、被検知体から直接放射される熱のみを赤外線検知用
感熱素子で検出する。The invention according to claim 8 is characterized in that an infrared absorbing film is formed on at least a part of the inner surface of the light guide of the holder. It is a temperature sensor. The present invention is based on any one of claims 1 to 7, and by forming an infrared absorbing film on the inner surface of the holder, absorbs radiant heat radiated from other than the detected object and directly receives the radiated heat from the detected object. Only the radiated heat is detected by the infrared detecting thermosensitive element.
【００２０】また、請求項９の発明は、前記温度補償用
感熱素子を、前記保持体の表面または内部の何れかに配
置したことを特徴とする請求項１ないし８の何れかに記
載の非接触温度センサである。この発明は、請求項１〜
８の何れかを前提とし、温度補償用感熱素子が保持体と
ほぼ等しい温度或いは周囲温度を検出する位置に設置す
ることで、赤外線検知用感熱素子に基づく検出温度を補
正して検出精度を高めることができる。According to a ninth aspect of the present invention, the temperature compensation thermosensitive element is disposed on either the surface or the inside of the holder. It is a contact temperature sensor. This invention is claimed in claims 1 to
8, the temperature compensation thermosensitive element is installed at a position for detecting a temperature substantially equal to the temperature of the holder or the ambient temperature, so that the detection temperature based on the infrared sensing thermosensitive element is corrected to increase the detection accuracy. be able to.
【００２１】また、請求項１０の発明は、前記保持体の
赤外線が入射する側の開口部または前記導光部の断面が
横長形状であることを特徴とする請求項１ないし９の何
れかに記載の非接触温度センサである。この発明は、請
求項１〜９の何れかを前提とし、長手方向の発熱体（例
えば、加熱定着ローラ）である被検知体に対応させた検
知面とすることで、この面に樹脂フィルムが設けられて
おり、被検知体からの赤外線がこの樹脂フィルムに吸収
されて、被検知体の温度の検出精度を高めることができ
る。According to a tenth aspect of the present invention, the cross section of the opening of the holder on the side where the infrared ray is incident or the light guide is a horizontally long shape. It is a non-contact temperature sensor of description. The present invention is based on any one of the first to ninth aspects, and the resin film is formed on the detection surface corresponding to a detection target that is a longitudinal heating element (for example, a heat fixing roller). The resin film absorbs infrared rays from the object to be detected, so that the accuracy of detecting the temperature of the object to be detected can be improved.
【００２２】また、請求項１１の発明は、前記樹脂フィ
ルムが、テフロン、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樹脂の何
れか一つからなることを特徴とする請求項１ないし１０
の何れかに記載の非接触温度センサである。この発明
は、請求項１〜１０の何れかを前提とし、樹脂フィルム
が赤外線を吸収し易い材質から構成されており、検出感
度の向上に寄与する。The invention of claim 11 is characterized in that the resin film is made of any one of Teflon, silicon, polyimide, polyester, polyethylene, polycarbonate and PPS resin.
A non-contact temperature sensor according to any one of the above. According to the present invention, based on any one of the first to tenth aspects, the resin film is made of a material that easily absorbs infrared rays, and contributes to improvement in detection sensitivity.
【００２３】また、請求項１２の発明は、前記樹脂フィ
ルムが、カーボンブラックまたは無機顔料を分散した高
分子材料からなることを特徴とする請求項１ないし１０
の何れかに記載の非接触温度センサである。この発明
は、請求項１〜１１の何れかを前提とし、樹脂フィルム
にこの種の材料を分散させることによって、赤外線の波
長に合わせた吸収特性を有する樹脂フィルムとすること
によって、検出感度を一層高めることができる。According to a twelfth aspect of the present invention, the resin film is made of a polymer material in which carbon black or an inorganic pigment is dispersed.
A non-contact temperature sensor according to any one of the above. The present invention presupposes any one of claims 1 to 11, and further increases the detection sensitivity by dispersing this kind of material in a resin film to form a resin film having absorption characteristics according to the wavelength of infrared rays. Can be enhanced.
【００２４】また、請求項１３の発明は、前記樹脂フィ
ルムの背後に形成された空間部内面に赤外線反射膜を形
成したことを特徴とする請求項１ないし１２の何れかに
記載の非接触温度センサである。この発明は、請求項１
〜１２の何れかを前提とし、空間部内面に反射膜を形成
することで、入射される赤外線を反射させて集束すると
ともに、樹脂フィルムや赤外線検知用感熱素子から放射
される熱を反射膜で反射させて検出感度を高めている。According to a thirteenth aspect of the present invention, the non-contact temperature according to any one of the first to twelfth aspects, wherein an infrared reflecting film is formed on an inner surface of a space formed behind the resin film. It is a sensor. This invention is claimed in claim 1
-12 as a prerequisite, by forming a reflective film on the inner surface of the space to reflect and focus the incident infrared light, and to radiate the heat radiated from the resin film or the infrared detecting thermosensitive element with the reflective film. Reflection increases the detection sensitivity.
【００２５】また、請求項１４の発明は、請求項１ない
し１３の何れかに記載の非接触温度センサを用いた非接
触温度センサ用検出回路であって、前記赤外線検知用感
熱素子と前記温度補償用感熱素子とによる直列回路から
の出力電圧と、他の温度補償用感熱素子と抵抗素子とに
よる直列回路からの出力電圧とを演算処理手段で処理し
て、被温度検出対象の表面温度を検出することを特徴と
する非接触温度センサ用検出回路である。According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided a detection circuit for a non-contact temperature sensor using the non-contact temperature sensor according to any one of the first to thirteenth aspects, wherein The output voltage from the series circuit with the compensation thermal element and the output voltage from the series circuit with the other temperature compensation thermal element and the resistance element are processed by the arithmetic processing means to calculate the surface temperature of the temperature detection target. It is a detection circuit for a non-contact temperature sensor, which detects.
【００２６】また、請求項１５の発明は、請求項１ない
し１３の何れかに記載の非接触温度センサを用いた非接
触温度センサ用検出回路であって、抵抗素子と前記赤外
線検知用感熱素子の直列回路の出力電圧と、温度補償用
感熱素子と抵抗素子との直列回路の出力電圧とを演算処
理手段で処理して、被温度検出対象の表面温度を検出す
ることを特徴とする非接触温度センサ用検出回路であ
る。According to a fifteenth aspect of the present invention, there is provided a detection circuit for a non-contact temperature sensor using the non-contact temperature sensor according to any one of the first to thirteenth aspects, wherein a resistance element and the thermosensitive element for detecting infrared rays are provided. The output voltage of the series circuit and the output voltage of the series circuit of the thermal compensation element for temperature compensation and the resistance element are processed by the arithmetic processing means to detect the surface temperature of the temperature detection target. It is a detection circuit for a temperature sensor.
【００２７】また、請求項１６の発明は、請求項１ない
し１１の何れかに記載の非接触温度センサを用いた非接
触温度センサ用検出回路であって、前記赤外線検知用感
熱素子と前記温度補償用感熱素子との直列回路に定電流
を印加し、前記赤外線検知用感熱素子と前記温度補償用
感熱素子との直列回路の出力電圧と、前記温度補償用感
熱素子による出力電圧とを演算処理手段で処理して、被
温度検出対象の表面温度を検出することを特徴とする非
接触温度センサ用検出回路である。この発明は、請求項
１ないし１３の非接触温度センサを用いることによっ
て、赤外線検知用感熱素子と温度補償用感熱素子ととも
にブリッジ回路を構成し易い形状であり、かつ定電流を
供給することによって、安定した検出感度を得ることが
できる。その周囲温度を考慮して被検知体の表面温度を
正確に検出することができる。演算処理手段は、演算増
幅回路やマイクロコンピュータである。According to a sixteenth aspect of the present invention, there is provided a detection circuit for a non-contact temperature sensor using the non-contact temperature sensor according to any one of the first to eleventh aspects, wherein the infrared sensing thermosensitive element and the temperature sensor are connected to each other. A constant current is applied to the series circuit with the compensation thermal element, and the output voltage of the series circuit of the infrared detection thermal element and the temperature compensation thermal element and the output voltage of the temperature compensation thermal element are calculated. A detection circuit for a non-contact temperature sensor, wherein the detection circuit detects the surface temperature of a temperature detection target by processing by means. According to the present invention, by using the non-contact temperature sensor according to any one of claims 1 to 13, a bridge circuit is easily formed together with the infrared sensing thermal element and the temperature compensating thermal element, and a constant current is supplied. Stable detection sensitivity can be obtained. The surface temperature of the detection target can be accurately detected in consideration of the ambient temperature. The arithmetic processing means is an operational amplifier circuit or a microcomputer.
【００２８】また、請求項１７の発明は、請求項１ない
し１３の何れかに記載の非接触温度センサを用いた非接
触温度センサ用検出回路であって、前記演算処理手段で
得られる数値をデータテーブルで温度に変換して、被検
出対象の表面温度を検出することを特徴とする請求項１
４，１５または１６に記載の非接触温度センサ用検出回
路である。この発明は、請求項１ないし１３の非接触温
度センサの赤外線検知用感熱素子が、マイクロコンピュ
ータによる演算処理装置で演算処理して、温度補償用感
熱素子による変動分を演算処理で直ちに処理すること
で、周囲温度を考慮した被検知体の表面温度を正確に検
出することができる。According to a seventeenth aspect of the present invention, there is provided a detection circuit for a non-contact temperature sensor using the non-contact temperature sensor according to any one of the first to thirteenth aspects, wherein a numerical value obtained by the arithmetic processing means is provided. 2. The apparatus according to claim 1, wherein the temperature is converted into a temperature by a data table to detect a surface temperature of the detection target.
It is a detection circuit for a non-contact temperature sensor described in 4, 15 or 16. According to the present invention, the thermal element for infrared detection of the non-contact temperature sensor according to any one of claims 1 to 13 performs arithmetic processing by an arithmetic processing device using a microcomputer, and immediately processes the variation due to the thermal element for temperature compensation by arithmetic processing. Thus, the surface temperature of the detection target in consideration of the ambient temperature can be accurately detected.
【００２９】上記のように、本発明の非接触温度センサ
は、例えば加熱定着ローラ等の表面から放射される赤外
線が保持体の一端の赤外線入射開口部から入射して導光
部に導かれて、他端に配置した樹脂フィルム面に到達す
ると、赤外線検知用感熱素子を固着した樹脂フィルムが
その固有の吸収スペクトルに応じた波長の赤外光を吸収
することで、樹脂フィルムの温度が上昇し、この温度上
昇を樹脂フィルムに密着固定した感熱素子により検出す
ることによって、被温度検知体の表面温度を検出する。
また、温度補償用感熱素子が保持体表面に配置されるこ
とによって、保持体の温度変動とともにセンサ周囲の熱
輻射や対流の影響による温度変化を検出し、これらの温
度変化により補償することにより、被検知体の表面温度
の検出精度および検出感度を高めたものである。As described above, in the non-contact temperature sensor of the present invention, for example, the infrared radiation radiated from the surface of the heat fixing roller or the like is incident from the infrared incident opening at one end of the holder and guided to the light guide. On reaching the surface of the resin film disposed at the other end, the temperature of the resin film rises because the resin film to which the thermosensitive element for infrared detection is fixed absorbs infrared light having a wavelength according to its unique absorption spectrum. The surface temperature of the temperature-detected body is detected by detecting the temperature rise by a heat-sensitive element closely adhered to the resin film.
Further, by arranging the temperature-compensating thermosensitive element on the surface of the holder, the temperature change of the holder is detected together with the temperature change due to the influence of heat radiation and convection around the sensor, and the temperature is compensated by these temperature changes. The detection accuracy and the detection sensitivity of the surface temperature of the detection target are improved.
【００３０】[0030]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係わる非接触温度
センサおよび同用検出回路の実施の形態について、図面
を参照して説明する。図１は、本発明の非接触温度セン
サの一実施形態を示す分解斜視図、図２は、その非接触
温度センサを加熱定着ローラに実装した例を示す斜視
図、図３は、図１または図２の非接触温度センサのＸ−
Ｙ断面図である。図１において、非接触温度センサ２０
は、断面形状が長方形の導光部からなる保持体２１と、
感熱素子が設けられた樹脂フィルム２３と、蓋部材２９
とで構成されている。保持体２１は、保持体２１の一端
が赤外線の入射する開口部２１ａであり、その他端が開
口部２１ｂであり、その内部は赤外線を導く導光部とな
っている。開口部２１ｂは、樹脂フィルム２３で覆われ
て蓋部材２９で閉塞されている。樹脂フィルム２３の裏
面（赤外線入射面とは反対の面）には、赤外線検知用感
熱素子２５が設けられている。樹脂フィルム２３と蓋部
材２９との間には、図３に示したように、空間部３０が
形成されている。保持体２１には、非接触温度センサ２
０を被検知体近傍に近接させて実装するために取付穴２
２ａを有する取付耳部２２が設けられている。感熱素子
２５〜２７は、薄膜サーミスタを用いるが、それに限定
するものではない。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a non-contact temperature sensor and a detection circuit according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an exploded perspective view showing an embodiment of the non-contact temperature sensor of the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing an example in which the non-contact temperature sensor is mounted on a heat fixing roller, and FIG. X- of the non-contact temperature sensor of FIG.
It is a Y sectional view. In FIG. 1, a non-contact temperature sensor 20
Is a holding member 21 having a rectangular cross-sectional shape formed of a light guide portion,
A resin film 23 provided with a heat-sensitive element;
It is composed of One end of the holder 21 is an opening 21a into which infrared rays are incident, the other end is an opening 21b, and the inside thereof is a light guide for guiding infrared rays. The opening 21b is covered with the resin film 23 and closed with the lid member 29. On the back surface (the surface opposite to the infrared incident surface) of the resin film 23, a thermosensitive element 25 for infrared detection is provided. As shown in FIG. 3, a space 30 is formed between the resin film 23 and the lid member 29. The holder 21 includes a non-contact temperature sensor 2
Mounting hole 2 for mounting the sensor 0 near the object to be detected.
A mounting ear 22 having 2a is provided. The thermal elements 25 to 27 use thin film thermistors, but are not limited thereto.
【００３１】保持体２１は、その材質がアルミニウム等
の熱伝導率の大きい、熱放射率の小さい金属からなり、
その内面は、赤外線を反射する反射面である。この反射
面は、必要に応じて研磨して赤外線の反射率を高める構
造であってもよいし、保持体２１自体を樹脂で形成し
て、その内面に積極的に赤外線を反射させる金属層によ
る反射面としてもよい。さらに、導光部の内面全体また
は少なくとも一部分に、赤外線を吸収する赤外線吸収膜
を設けてもよい。赤外線吸収膜を設けることにより、定
着装置の周辺に飛散しているトナーが保持体２１の内面
に付着したとしてもトナーの熱の放射率が１に近い値で
あり、赤外線センサの出力信号には殆ど影響を与えな
い。The holder 21 is made of a metal having a high thermal conductivity and a low thermal emissivity, such as aluminum.
Its inner surface is a reflecting surface that reflects infrared light. The reflection surface may be polished as necessary to increase the reflectance of infrared rays, or may be formed by forming the holding body 21 itself from a resin and using a metal layer that positively reflects infrared rays on its inner surface. It may be a reflecting surface. Furthermore, an infrared absorbing film that absorbs infrared light may be provided on the entire inner surface or at least a part of the light guide. By providing the infrared absorbing film, even if the toner scattered around the fixing device adheres to the inner surface of the holding member 21, the heat emissivity of the toner is a value close to 1, and the output signal of the infrared sensor is Has little effect.
【００３２】また、上記赤外線吸収膜は、プラスチッ
ク、ゴム等を導光部の内面または／および外面に塗装等
の方法によって形成される。例えば、これらの材料は、
輻射率が０．９４以上の黒体吸収膜が好ましい。この他
の材質としては、保持体２１の内面の少なくとも一部
に、陽極酸化処理やアルマイト処理したとしても赤外線
吸収膜と同等の効果が得られる。The infrared absorbing film is formed by coating plastic, rubber, or the like on the inner surface and / or outer surface of the light guide by coating or the like. For example, these materials
A black body absorbing film having an emissivity of 0.94 or more is preferable. As other materials, even if at least a part of the inner surface of the holder 21 is anodized or alumite-treated, the same effect as the infrared absorbing film can be obtained.
【００３３】さらに、この保持体２１の開口部２１ａの
形状は、被検知体の大きさや形状、温度センサとの距離
等の諸条件により適切に選択される。例えば、加熱定着
ローラ表面温度を計測する場合、加熱定着ローラが横長
形状の発熱体であるので、保持体２１の開口部２１ａ
は、そのローラの軸方向に沿って広がった横長形状また
は楕円形状にする。このような形状とすることによっ
て、保持体２１の集熱効果が良好となり、検出感度、熱
応答性を高めることができる。Further, the shape of the opening 21a of the holder 21 is appropriately selected according to various conditions such as the size and shape of the object to be detected and the distance from the temperature sensor. For example, when measuring the surface temperature of the heat fixing roller, since the heat fixing roller is a horizontally long heating element, the opening 21 a
Is formed into a horizontally long shape or an elliptical shape spread along the axial direction of the roller. By adopting such a shape, the heat collecting effect of the holder 21 is improved, and the detection sensitivity and the thermal responsiveness can be improved.
【００３４】また、被検知体から非接触温度センサをさ
らに離して設置した場合は、赤外線入射開口部２１ａ
も、被検知体表面からさらに離れるので、導光部内面に
赤外線吸収膜を形成しておけば、被検知体以外のバック
グラウンド部分から放射された熱は、導光部内に入射し
て内面の赤外線吸収膜で吸収されるので、樹脂フィルム
２３までには到達しない。従って、バックグラウンド部
分からの熱放射による検知温度誤差を排除し、被検知体
からの放射される熱のみを正確に検出することができ
る。また、前記導光部内部面に赤外線吸収膜を設ける代
わりに、導光部を樹脂成形することによっても同等の効
果を得ることができる。When the non-contact temperature sensor is installed further away from the object to be detected, the infrared incident opening 21a
Also, since it is further away from the surface of the detected object, if an infrared absorbing film is formed on the inner surface of the light guide, heat radiated from the background portion other than the detected object will enter the light guide and enter the inner surface. Since it is absorbed by the infrared absorbing film, it does not reach the resin film 23. Therefore, it is possible to eliminate a detection temperature error due to heat radiation from the background portion, and to accurately detect only heat radiated from the detected object. Further, instead of providing the infrared absorbing film on the inner surface of the light guide section, the same effect can be obtained by molding the light guide section with resin.
【００３５】次に、樹脂フィルム２３について詳細に説
明すると、樹脂フィルム２３は、一表面に配線パターン
２４が形成され、赤外線検知用感熱素子２５と、近接し
て配置した第１および第２の温度補償用感熱素子２６，
２７とが配線パターン２４に電気的に接続されている。
配線パターン２４の終端には、外部引出端子２８が形成
されている。赤外線検知用感熱素子２５は、樹脂フィル
ム２３の略中央面に位置し、赤外線入射側と反対側の樹
脂フィルム２３面に配置される。第１および第２の温度
補償用感熱素子２６，２７は、樹脂フィルム２３の端部
近くに形成されている。樹脂フィルム２３を開口部２１
ｂに密着するように取り付け、蓋部材２９を装着するこ
とにより、赤外線検知用感熱素子２５は、開口部２１ｂ
の略中央に配置され、第１および第２の温度補償用感熱
素子２６，２７は、保持体２１の側面に配置される。第
１および第２の温度補償用感熱素子２６，２７は、周囲
温度を検出する。なお、温度補償用感熱素子２６，２７
は、保持体の肉厚部に配置した構造として、保持体２１
の温度を検知する。Next, the resin film 23 will be described in detail. The resin film 23 has a wiring pattern 24 formed on one surface thereof, and the first and second temperature sensors disposed in close proximity to the infrared detecting thermosensitive element 25. Compensation thermal element 26,
27 are electrically connected to the wiring pattern 24.
At the end of the wiring pattern 24, an external lead terminal 28 is formed. The infrared detecting thermosensitive element 25 is located at a substantially central surface of the resin film 23 and is disposed on the surface of the resin film 23 opposite to the infrared incident side. The first and second temperature-compensating thermosensitive elements 26 and 27 are formed near the end of the resin film 23. Open the resin film 23 to the opening 21
b, and by attaching the lid member 29, the infrared sensing thermosensitive element 25 is opened.
And the first and second temperature-compensating thermosensitive elements 26 and 27 are arranged on the side surface of the holder 21. The first and second temperature compensation thermal elements 26 and 27 detect the ambient temperature. Note that the temperature compensation thermosensitive elements 26 and 27
Is a structure arranged in the thick part of the holder,
Detect the temperature of
【００３６】樹脂フィルム２３は、テフロン、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が使用され、赤外光を吸収する
材料であれば他の材質を使用してもよい。さらに、これ
らの樹脂にカーボンブラックまたは無機顔料（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
用いる。また、樹脂フィルム２３の裏面またはその背後
の空間部３０に赤外線反射膜を設けることによって、樹
脂フィルム２３から放射された熱を反射させることで、
一層検出感度を向上させることができる。For the resin film 23, a resin made of a polymer material such as Teflon, silicon, polyimide, polyester, polyethylene, polycarbonate, PPS (polyphenylene sulfide) or the like is used. May be used. Further, carbon black or an inorganic pigment (at least one of chrome yellow, red iron oxide, titanium white, and ultramarine blue) is mixed and dispersed in these resins to use a material capable of absorbing infrared rays of substantially all wavelengths. In addition, by providing an infrared reflecting film on the back surface of the resin film 23 or the space 30 behind the resin film 23, the heat radiated from the resin film 23 is reflected,
The detection sensitivity can be further improved.
【００３７】一方、本発明の非接触温度センサは、主に
複射機等の定着装置に装着することを想定しており、前
記非接触温度センサの外側周囲の部材類からの熱放射が
あるために、この熱放射によって温度検知誤差が生じ易
くなる。このために、非接触温度センサの保持体や蓋部
材の外表面をメッキしたり、また鏡面仕上げ、あるいは
薄膜や箔等の赤外線反射材を貼着する等の方法によって
赤外線が反射するような構造にし、外界の影響を最小限
に留めるようにすることによって、一層の検知感度の向
上を図ることができる。On the other hand, the non-contact temperature sensor of the present invention is supposed to be mainly mounted on a fixing device such as a bijector, and there is heat radiation from members outside the non-contact temperature sensor. Therefore, a temperature detection error easily occurs due to the heat radiation. For this purpose, a structure in which infrared rays are reflected by a method such as plating the outer surface of a holder or a cover member of the non-contact temperature sensor, or applying a mirror finish or attaching an infrared reflecting material such as a thin film or foil. By minimizing the influence of the outside world, the detection sensitivity can be further improved.
【００３８】図２は、図１に示した非接触温度センサ２
０の実装例を示している。同図に示したように、加熱定
着ローラ１２の軸方向に併設されたＬ字状金具１３に装
着される。Ｌ字状金具１３には、開口部１５が形成さ
れ、非接触温度センサ２０の開口部２１ａが開口部１５
に一致するようにＬ字状金具１３にボルト１４で固定さ
れている。非接触温度センサ２０の開口部２１ａは、加
熱定着ローラ１２の軸方向に沿って横長の開口を有して
いる。このように非接触温度センサ２０が横長方向の開
口部２１ａを有することで、加熱定着ローラ１２から放
射された熱を効率よく捕捉することができる。また、開
口部２１ａから入射した赤外線は、保持体２１の内面で
反射して、開口部２１ｂの樹脂フィルム２３面と赤外線
検知用感熱素子２５に到達する。赤外線検知用感熱素子
２５と温度補償用感熱素子２６，２７の出力は、検出回
路Ｄに入力される。FIG. 2 shows the non-contact temperature sensor 2 shown in FIG.
0 shows an implementation example. As shown in the figure, the heat fixing roller 12 is mounted on an L-shaped metal fitting 13 provided in the axial direction. An opening 15 is formed in the L-shaped bracket 13, and the opening 21 a of the non-contact temperature sensor 20 is connected to the opening 15.
Are fixed to the L-shaped bracket 13 with bolts 14 so as to coincide with. The opening 21 a of the non-contact temperature sensor 20 has a horizontally long opening along the axial direction of the heat fixing roller 12. Since the non-contact temperature sensor 20 has the opening 21a in the horizontally long direction, the heat radiated from the heat fixing roller 12 can be efficiently captured. Further, the infrared light incident from the opening 21a is reflected by the inner surface of the holding body 21 and reaches the surface of the resin film 23 of the opening 21b and the infrared detecting thermal element 25. Outputs of the infrared sensing thermal element 25 and the temperature compensating thermal elements 26 and 27 are input to the detection circuit D.
【００３９】次に、上記非接触温度センサの検出回路の
実施形態について、図４（ａ）〜（ｃ）を参照して説明
する。図４（ａ）において、温度補償用感熱素子２７と
赤外線検知用感熱素子２５は、電源端子Ｖと接地間に直
列接続され、かつ温度補償用感熱素子２６と抵抗３１は
同様に電源端子Ｖと接地間に直列接続されている。温度
補償用感熱素子２７と赤外線検知用感熱素子２５との接
続点Ａと、温度補償用感熱素子２６と抵抗３１との接続
点Ｂは、演算増幅器３２の入力端子にそれぞれ接続さ
れ、その出力は出力端子３３から得られる。これら回路
素子はブリッジ回路を構成している。Next, an embodiment of the detection circuit of the non-contact temperature sensor will be described with reference to FIGS. In FIG. 4A, the temperature compensation thermosensitive element 27 and the infrared sensing thermosensitive element 25 are connected in series between the power supply terminal V and the ground, and the temperature compensation thermosensitive element 26 and the resistor 31 are similarly connected to the power supply terminal V It is connected in series between the grounds. A connection point A between the temperature compensation thermal element 27 and the infrared detection thermal element 25 and a connection point B between the temperature compensation thermal element 26 and the resistor 31 are connected to the input terminal of an operational amplifier 32, respectively. It is obtained from the output terminal 33. These circuit elements constitute a bridge circuit.
【００４０】上記非接触温度センサを参照して説明する
と、加熱定着ローラ表面から放射される赤外線は、非接
触温度センサ２０の開口部２１ａから入射して、導光部
を経て樹脂フィルム２３の上に達し、樹脂フィルム２３
に吸収されて赤外線エネルギは熱に変換され、赤外線検
知用感熱素子２５に伝達され、赤外線検知用感熱素子２
５の温度が上昇する。このとき樹脂フィルム２３も開口
面積に相当する部分が赤外線を受光するために赤外線エ
ネルギが熱変換されて、樹脂フィルム２３の温度も上昇
して赤外線検知用感熱素子２５に効果的に伝達される。
赤外線検知用感熱素子２５と温度補償用感熱素子２６は
少なくともほぼ等しい温度特性を有する感熱素子であ
る。被検知体からの赤外線によって赤外線検知用感熱素
子２５の抵抗値が変化すると接続点Ａの電位が変化す
る。同時に被検知体からの輻射熱や周囲雰囲気温度によ
って保持体２１の温度も上昇するために保持体２１の外
面に載置した温度補償用感熱素子２６，２７の抵抗値も
保持体２１の温度上昇に相当する抵抗値変化を受ける。
そして、温度補償用感熱素子２６，２７は、ほぼ等しい
温度特性を有するので、接続点Ａの電位は、被検知体か
らの赤外線による温度変化のみを検出できる。無論、図
４（ｂ）の検出回路であってもよい。Referring to the non-contact temperature sensor, the infrared rays radiated from the surface of the heat-fixing roller enter the opening 21a of the non-contact temperature sensor 20 and pass through the light guide to the resin film 23. Reaches the resin film 23
The infrared energy is converted into heat and transmitted to the infrared detecting thermosensitive element 25, where the infrared energy is converted into heat.
The temperature of 5 rises. At this time, since the portion corresponding to the opening area of the resin film 23 receives infrared rays, infrared energy is thermally converted, so that the temperature of the resin film 23 also rises and is effectively transmitted to the infrared detecting thermosensitive element 25.
The infrared detecting thermal element 25 and the temperature compensating thermal element 26 are thermal elements having at least substantially the same temperature characteristics. When the resistance value of the infrared detecting thermosensitive element 25 changes due to infrared rays from the detection target, the potential at the connection point A changes. At the same time, the temperature of the holder 21 rises due to the radiant heat from the object to be detected and the ambient temperature, so that the resistance values of the temperature compensation thermosensitive elements 26 and 27 mounted on the outer surface of the holder 21 also increase. Receive a corresponding change in resistance.
Since the temperature compensation thermosensitive elements 26 and 27 have substantially the same temperature characteristics, the potential at the connection point A can detect only a temperature change due to infrared rays from the detection target. Of course, the detection circuit of FIG. 4B may be used.
【００４１】図４（ｃ）の検出回路は、赤外線検知用感
熱素子２５と温度補償用感熱素子２６が直列接続されて
定電流源３４に接続されている。そして定電流源３４と
赤外線検知用感熱素子２５との接続点Ａ、赤外線検知用
感熱素子２５と温度補償用感熱素子２６の接続点Ｂは演
算増幅器３２の入力端子にそれぞれ接続され、その出力
端子３３から得られる。接続点Ａの出力は、赤外線検知
用感熱素子２５と温度補償用感熱素子２６との接続点Ｂ
の出力が加算されて出力される。従って、この定電流方
式は、接続点Ａの出力と、接続点Ｂの温度補償用感熱素
子２６の出力分を加減算することによって、演算増幅器
３２の出力側には、周囲雰囲気の影響を相殺した出力が
得られ、他の回路方式に比べて回路構成が簡単にできる
利点がある。In the detection circuit shown in FIG. 4C, a thermal element 25 for detecting infrared rays and a thermal element 26 for temperature compensation are connected in series and connected to a constant current source 34. A connection point A between the constant current source 34 and the infrared sensing thermal element 25 and a connection point B between the infrared sensing thermal element 25 and the temperature compensating thermal element 26 are connected to the input terminal of the operational amplifier 32 and the output terminal thereof. 33. The output at the connection point A is the connection point B between the infrared sensing thermal element 25 and the temperature compensating thermal element 26.
Are added and output. Therefore, in the constant current method, the influence of the ambient atmosphere is offset on the output side of the operational amplifier 32 by adding or subtracting the output of the connection point A and the output of the temperature compensation thermosensitive element 26 at the connection point B. There is an advantage that an output can be obtained and the circuit configuration can be simplified as compared with other circuit systems.
【００４２】図５は、加熱定着ローラを例とした実際の
温度制御を示しており、この被検知体から放射される熱
やセンサ周辺の対流によって、保持体２１の温度が変動
するために、図４の検出回路の接続点Ａの電位は、保持
体２１の温度変動に比例して、図５の曲線ａに示すよう
に、時間とともに制御出力（制御温度）が変化して正確
な温度コントロールができない場合がある。本発明で
は、第２の温度補償用感熱素子２６を第１の温度補償用
感熱素子２７に近接して配置し、センサ周辺の温度が上
昇すると、保持体２１の表面温度も上昇していくため
に、第２の温度補償用感熱素子２６と抵抗３１から構成
されるブリッジ回路の出力、即ち、接続点Ｂの電位は、
図５の曲線ｂのように時間とともに上昇していく。この
ために制御温度が曲線ａのように変動する原因となる。
本発明では、周囲雰囲気の変化を第２の温度補償用感熱
素子２６によって検知し、その出力を第１の温度補償用
感熱素子２７と赤外線検知用感熱素子２５からなる出力
に加算することによって、周囲雰囲気の影響を相殺し
て、図５の曲線ｃに示すように、被検知体の赤外線出力
を正確に検出することができる。FIG. 5 shows actual temperature control using a heat-fixing roller as an example. Since the temperature of the holder 21 fluctuates due to heat radiated from the detected object and convection around the sensor. The potential at the connection point A of the detection circuit shown in FIG. 4 is proportional to the temperature fluctuation of the holder 21 and the control output (control temperature) changes with time as shown by the curve a in FIG. May not be possible. In the present invention, the second temperature-compensating thermosensitive element 26 is arranged close to the first temperature-compensating thermosensitive element 27, and when the temperature around the sensor increases, the surface temperature of the holder 21 also increases. The output of the bridge circuit composed of the second temperature-compensating thermosensitive element 26 and the resistor 31, that is, the potential of the connection point B is
It rises with time as shown by the curve b in FIG. This causes the control temperature to fluctuate as shown by the curve a.
In the present invention, the change in the ambient atmosphere is detected by the second temperature-compensating thermosensitive element 26, and the output is added to the output composed of the first temperature-compensating thermosensitive element 27 and the infrared detecting thermosensitive element 25, By offsetting the influence of the surrounding atmosphere, the infrared output of the object can be accurately detected as shown by the curve c in FIG.
【００４３】次に、非接触温度センサ用の検出回路の具
体例について、図６〜図８の検出回路を参照して説明す
る。図６において、温度補償用感熱素子２７と赤外線検
知用感熱素子２５が電源端子Ｖと接地間に直列接続さ
れ、かつ抵抗Ｒ１、可変抵抗Ｒ２、抵抗Ｒ３が直列接続
されて基準電圧源回路３７を構成し、同様な構成で温度
補償用感熱素子２６と抵抗３１が電源端子Ｖと接地間に
直列接続され、かつ基準電圧源回路３８が抵抗Ｒ１、可
変抵抗Ｒ２、抵抗Ｒ３が直列接続されて構成されてい
る。温度補償用感熱素子２６，２７は、近接して配置さ
れている。Next, a specific example of the detection circuit for the non-contact temperature sensor will be described with reference to the detection circuits shown in FIGS. In FIG. 6, a temperature compensation thermosensitive element 27 and an infrared sensing thermosensitive element 25 are connected in series between a power supply terminal V and the ground, and a resistor R1, a variable resistor R2, and a resistor R3 are connected in series to form a reference voltage source circuit 37. In a similar configuration, the temperature compensation thermosensitive element 26 and the resistor 31 are connected in series between the power supply terminal V and the ground, and the reference voltage source circuit 38 is formed by connecting the resistor R1, the variable resistor R2, and the resistor R3 in series. Have been. The temperature compensation thermal elements 26 and 27 are arranged close to each other.
【００４４】反転増幅器Ａ１は、その反転入力端子と接
続点Ａ間に抵抗Ｒ４が接続され、反転入力端子と出力端
子間に抵抗Ｒ６が接続され、可変抵抗Ｒ２（非反転入力
端子）と非反転端子間に抵抗Ｒ４が接続され、その非反
転端子と接地間に抵抗Ｒ５が接続されている。反転増幅
器Ａ１の出力端子は、抵抗Ｒ７を介して演算増幅器Ａ３
の非反転入力端子に接続されている。そして、反転増幅
器Ａ２は、その反転入力端子と接続点Ｂ間に抵抗Ｒ４が
接続され、反転入力端子と出力端子間に抵抗Ｒ６が接続
され、可変抵抗Ｒ２とその非反転入力端子間に抵抗Ｒ４
が接続され、その非反転入力端子と接地間に抵抗Ｒ５が
接続されている。抵抗Ｒ５とＲ６は同一抵抗値のものを
用いる。反転増幅器Ａ２の出力端子は、抵抗Ｒ９を介し
て演算増幅器Ａ３の反転入力端子に接続されている。演
算増幅器Ａ３は、その反転入力端子と出力端子間に抵抗
Ｒ１０が接続され、非反転入力端子と接地間に抵抗Ｒ８
が接続されている。演算増幅器Ａ３によって、出力点Ｐ
ＡとＰＢとの出力を加算することで、その出力端子ＰＣ
から周囲の温度の影響を相殺した加熱定着ローラ１２の
表面温度ΔＴの出力が得られる。In the inverting amplifier A1, a resistor R4 is connected between the inverting input terminal and the connection point A, a resistor R6 is connected between the inverting input terminal and the output terminal, and a variable resistor R2 (non-inverting input terminal) and a non-inverting terminal. A resistor R4 is connected between the terminals, and a resistor R5 is connected between the non-inverting terminal and the ground. The output terminal of the inverting amplifier A1 is connected to the operational amplifier A3 via a resistor R7.
Connected to the non-inverting input terminal of The inverting amplifier A2 has a resistor R4 connected between the inverting input terminal and the connection point B, a resistor R6 connected between the inverting input terminal and the output terminal, and a resistor R4 connected between the variable resistor R2 and the non-inverting input terminal.
Is connected, and a resistor R5 is connected between the non-inverting input terminal and the ground. The resistors R5 and R6 have the same resistance value. The output terminal of the inverting amplifier A2 is connected via a resistor R9 to the inverting input terminal of the operational amplifier A3. The operational amplifier A3 has a resistor R10 connected between its inverting input terminal and output terminal, and a resistor R8 connected between its non-inverting input terminal and ground.
Is connected. The output point P is determined by the operational amplifier A3.
By adding the outputs of A and PB, the output terminal PC
As a result, the output of the surface temperature ΔT of the heat fixing roller 12 in which the influence of the surrounding temperature is canceled can be obtained.
【００４５】上記の出力信号ΔＴは、図７に示した演算
増幅器Ａ４を付加して比較演算することによって、制御
出力信号を取り出すことができる。この制御出力信号を
定着装置の温度制御に利用する。図７において、基準電
圧源３９に接続された抵抗Ｒ１２，Ｒ１３と可変抵抗Ｖ
Ｒとの直列回路からなる温度設定回路のＥ点を演算増幅
器Ａ４の非反転入力端子に接続し、演算増幅器Ａ３の出
力端子を抵抗を介して反転入力端子に接続する。出力信
号ΔＴを演算増幅器Ａ４の反転入力端子に入力し、所望
の温度に設定するために温度設定回路のＶＲを調整し
て、Ｅ点の電位と出力信号ΔＴとを比較演算し、その出
力信号によって、ソリッド・ステート・リレーＳ１を制
御することで任意の設定温度での制御信号を取り出すこ
とができる。A control output signal can be extracted from the output signal ΔT by performing a comparison operation by adding the operational amplifier A4 shown in FIG. This control output signal is used for controlling the temperature of the fixing device. 7, the resistors R12 and R13 connected to the reference voltage source 39 and the variable resistor V
The point E of the temperature setting circuit composed of a series circuit with R is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier A4, and the output terminal of the operational amplifier A3 is connected to the inverting input terminal via a resistor. The output signal ΔT is input to the inverting input terminal of the operational amplifier A4, the VR of the temperature setting circuit is adjusted to set a desired temperature, the potential at the point E is compared with the output signal ΔT, and the output signal is calculated. Thus, by controlling the solid state relay S1, a control signal at an arbitrary set temperature can be extracted.
【００４６】無論、図８に示したように、マイクロコン
ピュータを用いたデジタル方式の温度制御回路で被検知
体の表面温度を検出することもできる。図８において、
定電流源４０に接続された赤外線検知用感熱素子２５と
温度補償用感熱素子２６の直列回路のＣ点とＤ点の出力
電圧（ΔＴ′＋Δｔ）とΔｔを抵抗Ｒ１，Ｒ２を介し
て、Ａ／Ｄ変換器４６，４７にそれぞれ入力して、デジ
タル化した（ΔＴ′＋Δｔ）とΔｔを得る。Ａ／Ｄ変換
器４７からのデジタル化された出力Δｔは温度補償出力
分となる。このΔＴ′とΔｔの関係をマイクロコンピュ
ータＣＰＵに入力して、減算手段４８によって、ΔＴ′
を算出し、条件判定手段４９に入力する。条件判定手段
４９では、図８に示すように、ΔＴ′と設定温度Ｔａと
の関係が予め記憶されたデータテーブル５０を参照して
判断し、「１」，「０」を判断して、ソリッド・ステー
ト・リレーＳ１を制御する。「１」の場合は、ヒータに
通電し、「０」の場合は、ヒータへの通電を遮断する。
このような制御によって、加熱定着ローラの表面温度を
所定の温度に設定する。Of course, as shown in FIG. 8, a digital temperature control circuit using a microcomputer can detect the surface temperature of the object to be detected. In FIG.
The output voltage (ΔT ′ + Δt) and Δt at points C and D of the series circuit of the infrared sensing thermal element 25 and the temperature compensating thermal element 26 connected to the constant current source 40 are connected to the A through resistors R1 and R2. / D converters 46 and 47, respectively, to obtain digitized (ΔT ′ + Δt) and Δt. The digitized output Δt from the A / D converter 47 becomes the temperature compensation output. The relationship between .DELTA.T 'and .DELTA.t is input to the microcomputer CPU, and subtracted by .DELTA.T'.
Is calculated and input to the condition determining means 49. As shown in FIG. 8, the condition determining means 49 determines the relationship between ΔT ′ and the set temperature Ta with reference to a data table 50 stored in advance, determines “1” and “0”, Control the state relay S1. In the case of "1", the heater is energized, and in the case of "0", the energization of the heater is cut off.
By such control, the surface temperature of the heat fixing roller is set to a predetermined temperature.
【００４７】また、図８の温度検出回路は、図４（ｃ）
の検出回路を用いたが、図４（ａ），（ｂ）の検出回路
であってもよい。図４（ａ）の場合、温度補償された出
力が得られるので、この出力をＡ／Ｄ変換器を介してマ
イクロコンピュ−タＣＰＵに入力して、データテーブル
５０により、表面温度を検出する。また、図４（ｂ）で
は、図８のマイクロコンピュ−タＣＰＵを用いた温度検
出回路と同様な処理を行うことで、被検知体の表面温度
を検出することができる。Further, the temperature detection circuit of FIG.
Although the detection circuit of FIG. 4 is used, the detection circuit of FIGS. 4A and 4B may be used. In the case of FIG. 4A, a temperature-compensated output is obtained. This output is input to the microcomputer CPU via the A / D converter, and the surface temperature is detected by the data table 50. In FIG. 4B, by performing the same processing as that of the temperature detection circuit using the microcomputer CPU of FIG. 8, the surface temperature of the detection target can be detected.
【００４８】因みに、本発明の非接触温度センサの動作
原理について、図９を参照して説明する。上記演算増幅
器Ａ３の出力電圧は、加熱定着ローラ１２の表面温度Δ
Ｔを表しており、その動作原理について説明する。保持
体２１の温度（ケース温度）ｔ1 は、ｔ1 ＝Δｆ（Ｔ）
＋Δｆ（ｔ）と表される。ただし、Δｆ（Ｔ）は、加熱
定着ローラ１２による温度の変化を示し、Δｆ（ｔ）
は、周囲温度の変化を示している。The principle of operation of the non-contact temperature sensor of the present invention will be described with reference to FIG. The output voltage of the operational amplifier A3 is the surface temperature Δ
T represents the principle of operation. The temperature (case temperature) t 1 of the holder 21 is t 1 = Δf (T)
+ Δf (t). Here, Δf (T) indicates a change in temperature due to the heat fixing roller 12, and Δf (t)
Indicates a change in ambient temperature.
【００４９】赤外線検知用感熱素子２５の周囲温度
ｔ1 ′は、略ケース温度ｔ1 に等しいので、ｔ1 ′＝ｔ
1 ＋ａと表される。ａはケース温度ｔ1 以外の因子であ
る。従って、加熱定着ローラ１２からの熱放射による温
度変化を赤外線検知用感熱素子２５で検出し、その温度
変化をΔＴとすると、ΔＴは、ｆ（ＩＲ）＝ΔＴの関数
で表される。また、赤外線検知用感熱素子２５は、周囲
温度ｔ1 ′の影響を受ける。基準電圧源回路３７，３８
の基準電圧を、それぞれ基準電圧の抵抗成分の関係で表
すと、ΔＲ≒ΔＲ′＋ｂの関係がある。温度補償用感熱
素子２６，２７は、熱的に結合されており、ｆ（Ｒｅｆ
１）＝ｆ（Ｒｅｆ２）＝ｔ1 （＝ｔ1 ′−ａ）の関係が
ある。Since the ambient temperature t 1 ′ of the infrared detecting thermal element 25 is substantially equal to the case temperature t 1 , t 1 ′ = t 1
It is represented as 1 + a. a is a factor other than the case temperature t 1 . Accordingly, if a temperature change due to heat radiation from the heat fixing roller 12 is detected by the infrared detecting thermosensitive element 25 and the temperature change is represented by ΔT, ΔT is represented by a function of f (IR) = ΔT. Further, the infrared sensing thermal element 25 is affected by the ambient temperature t 1 ′. Reference voltage source circuits 37, 38
Is represented by the relationship of the resistance components of the reference voltage, there is a relationship of ΔR ≒ ΔR ′ + b. The temperature-compensating thermosensitive elements 26 and 27 are thermally coupled, and f (Ref
1) = f (Ref2) = t 1 (= t 1 '-a)
【００５０】反転増幅器Ａ１の出力を温度としてとらえ
ると、その出力端子の出力は、ＰＡ＝ΔＴ＋ｔ1 ′と表
される。同様に反転増幅器Ａ２の出力端の出力は、ＰＢ
＝ｔ 1 と表される。従って、図６の検出回路の演算増幅
器Ａ３の出力端は、ＰＣ＝ΔＴ＋ａ≒ΔＴと表される。
このように本発明では、本実施形態の非接触温度センサ
を用いることによって、複雑な関数を使った演算処理を
行わなくとも、温度を検出することができる。Taking the output of the inverting amplifier A1 as temperature
Then, the output of the output terminal is PA = ΔT + t1′ And table
Is done. Similarly, the output of the output terminal of the inverting amplifier A2 is PB
= T 1It is expressed as Accordingly, the operational amplification of the detection circuit of FIG.
The output end of the device A3 is expressed as PC = ΔT + a ≒ ΔT.
Thus, in the present invention, the non-contact temperature sensor of the present embodiment
By using, the operation processing using complex functions
Even without performing, the temperature can be detected.
【００５１】次に、図１の非接触温度センサの他の実施
形態について、図１０を参照して説明する。樹脂フィル
ム２３の装着構造は、図１の実施形態に限定することな
く、同図（ａ）〜（ｃ）に示した形態であってもよい。
同図（ａ）は、温度補償用感熱素子２６，２７が保持体
の両外面にそれぞれ配置され、同図（ｂ）は、温度補償
用感熱素子２６，２７が保持体の一方の外面に配置され
ている。また、同図（ｃ）では赤外線検知用感熱素子２
５が収納された空間部の背後に温度補償用感熱素子２
６，２７が配置されている。さらに、感熱素子を設けた
樹脂フィルム２３は、一方を開口し他端を塞いだ導光部
の保持体の後部にスリットを形成して、このスリットに
樹脂フィルム２３を挿入して、保持体内の開口部から離
れた位置に感熱部を形成してもよい。Next, another embodiment of the non-contact temperature sensor of FIG. 1 will be described with reference to FIG. The mounting structure of the resin film 23 is not limited to the embodiment shown in FIG. 1 and may be in the form shown in FIGS.
FIG. 2A shows the temperature compensation thermosensitive elements 26 and 27 arranged on both outer surfaces of the holder, and FIG. 2B shows the temperature compensation thermosensitive elements 26 and 27 arranged on one outer surface of the holder. Have been. Also, in FIG. 3C, the infrared sensing thermal element 2
Temperature-compensating thermosensitive element 2 behind the space in which
6, 27 are arranged. Further, the resin film 23 provided with the heat-sensitive element has a slit formed in the rear portion of the holding body of the light guide section having one opening and the other end closed. The heat-sensitive portion may be formed at a position away from the opening.
【００５２】また、非接触温度センサの導光部の保持体
をテーパ状とし、被検知体から導光部内に入射した赤外
線を感熱素子部に集光するようにして検出感度を向上さ
せてもよい（図示なし）。The detection sensitivity may be improved by making the holder of the light guide portion of the non-contact temperature sensor tapered so as to condense the infrared light entering the light guide portion from the object to be detected to the heat-sensitive element portion. Good (not shown).
【００５３】なお、第１と第２の温度補償用感熱素子２
６，２７の配置位置は、前記両感熱素子の温度がほぼ等
しい温度となるような保持体上の位置であればよく、本
実施形態に記載したように、両温度補償用感熱素子を必
ずしも互いに近接して配置する必要はない。The first and second temperature-compensating thermosensitive elements 2
The arrangement positions of the thermal sensing elements 6 and 27 may be any positions on the holding body where the temperatures of the thermal sensing elements are substantially equal to each other. As described in the present embodiment, the thermal sensing elements for temperature compensation are not necessarily connected to each other. It is not necessary to arrange them closely.
【００５４】次に、本発明の非接触温度センサの他の実
施形態について、図１１を参照して説明する。同図
（ａ）はその分解斜視図、同図（ｂ）は断面図、同図
（ｃ）は斜視図である。図１１の非接触温度センサは、
被検知体の温度を近接して非接触で検出する温度センサ
である。非接触温度センサ３９は、開口部４１が形成さ
れた板状の保持体４０と、赤外線検知用感熱素子２５と
第１および第２の温度補償用感熱素子２６，２７を電気
的に接続した配線パターンが形成された樹脂フィルム２
３と、蓋部材４２とから構成されている。蓋部材４２に
は、赤外線検知用感熱素子２５の背後に空間を設けるた
めの空間部４３と、温度補償用感熱素子２６，２７の背
に空間を設けるための凹部４４が形成され、保持体４０
と蓋部材４２とによって樹脂フィルム２３を固定保持す
ると、蓋部材４２に形成された空間部４３には、赤外線
検知用感熱素子２５が収納され、凹部４４には、温度補
償用感熱素子２６，２７が収納される。Next, another embodiment of the non-contact temperature sensor of the present invention will be described with reference to FIG. 2A is an exploded perspective view, FIG. 2B is a sectional view, and FIG. 1C is a perspective view. The non-contact temperature sensor of FIG.
This is a temperature sensor that detects the temperature of the detected object in close proximity and without contact. The non-contact temperature sensor 39 includes a plate-like holding member 40 having an opening 41 formed thereon, and a wiring that electrically connects the infrared detecting thermosensitive element 25 and the first and second temperature compensating thermosensitive elements 26 and 27. Patterned resin film 2
3 and a lid member 42. The cover member 42 is formed with a space 43 for providing a space behind the thermosensitive element 25 for infrared detection and a concave portion 44 for providing a space behind the thermosensitive elements 26 and 27 for temperature compensation.
When the resin film 23 is fixed and held by the cover member 42 and the cover member 42, the space 43 formed in the cover member 42 accommodates the infrared sensing thermosensitive element 25, and the recess 44 includes the temperature compensation thermosensitive elements 26 and 27. Is stored.
【００５５】樹脂フィルム２３は、保持体４０の裏面
（赤外線の入射面と反対面）に、開口部４１を覆うよう
に配置される。赤外線は、保持体４０に形成された開口
部４１から入射し、開口部４１内に露呈する樹脂フィル
ムに照射される。樹脂フィルム２３は、先に説明したよ
うに、ポリエステルやポリイミド樹脂等の赤外線を吸収
する材料を使用するか、あるいはこれらの樹脂にカーボ
ンブラックまたは無機顔料を分散させて略全波長の赤外
線を吸収し得るような材料が用いられる。樹脂フィルム
２３上には、赤外線検知用感熱素子２５と第１および第
２の温度補償用感熱素子２６，２７が、赤外線が入射す
る面と反対面に形成された配線パターンに接着固定され
ている。赤外線検知用感熱素子２５は、保持体４０の開
口部４１の略中央部に配置され、第１および第２の温度
補償用感熱素子２６，２７は、保持体４０に蓋部材４２
を取り付けた際に、保持体４０の表面に樹脂フィルム２
３が密着し、凹部４４に収納されるように取り付けられ
る。これらの感熱素子は、空間内に閉塞されるように収
納されている。第１および第２の温度補償用感熱素子２
６，２７は、蓋部材４２を含む保持体４０の温度を検知
するように配置される。The resin film 23 is disposed on the back surface of the holder 40 (the surface opposite to the infrared light incident surface) so as to cover the opening 41. The infrared rays are incident from an opening 41 formed in the holder 40 and are irradiated on the resin film exposed in the opening 41. As described above, the resin film 23 uses a material that absorbs infrared rays such as polyester or polyimide resin, or absorbs infrared rays of almost all wavelengths by dispersing carbon black or an inorganic pigment in these resins. The material used is obtained. On the resin film 23, the infrared detecting thermal element 25 and the first and second temperature compensating thermal elements 26 and 27 are bonded and fixed to a wiring pattern formed on a surface opposite to a surface on which infrared light is incident. . The infrared detecting thermosensitive element 25 is disposed substantially at the center of the opening 41 of the holding body 40, and the first and second temperature compensating thermosensitive elements 26 and 27 are attached to the holding body 40 by the lid member 42.
When the resin film 2 is attached to the surface of the holder 40,
3 are attached so that they come into close contact with each other and are housed in the concave portions 44. These thermal elements are housed so as to be closed in the space. First and second temperature-compensating thermosensitive elements 2
6 and 27 are arranged so as to detect the temperature of the holding body 40 including the lid member 42.
【００５６】さらに、第１および第２の温度補償用感熱
素子２６，２７は、同一場所の周囲雰囲気温度が検知で
きるようになるべく近接して配置され、配線パターンの
端部には、外部引出端子２８が形成されている。これら
の感熱素子としては、薄膜サーミスタが使用され、樹脂
フィルム２３上に形成された配線パターンに電気的に接
続される。なお、感熱素子は、薄膜サーミスタに限定さ
れるものではなく、他の半導体温度センサであってもよ
い。また、本実施形態では、温度補償用感熱素子は樹脂
フィルム上に赤外線検知用感熱素子とともに配置する構
造について述べたが、前記温度補償用感熱素子は必ずし
も同一の樹脂フィルム上に載置する必要はなく、保持体
の温度を検知できるのであれば単独で保持体表面あるい
は保持体内部に配置してもよい。Further, the first and second temperature-compensating thermosensitive elements 26 and 27 are arranged as close as possible so that the ambient temperature of the same place can be detected. 28 are formed. As these heat-sensitive elements, thin-film thermistors are used and are electrically connected to a wiring pattern formed on the resin film 23. The thermal element is not limited to a thin film thermistor, but may be another semiconductor temperature sensor. Further, in the present embodiment, the structure in which the temperature-compensating thermosensitive element is arranged together with the infrared sensing thermosensitive element on the resin film has been described, but the temperature compensating thermosensitive element does not necessarily need to be mounted on the same resin film. Alternatively, as long as the temperature of the holder can be detected, it may be disposed alone on the surface of the holder or inside the holder.
【００５７】保持体４０の材質は、アルミニウム等の熱
伝導率が大きく、熱放射率の小さい金属から構成されて
いる。また、保持体４０を金属で形成する代わりに、保
持体４０を樹脂で形成して、その表面に金属層を形成し
た構造の保持体であってもよい。この保持体４０の開口
部４１の形状は、被検知体の大きさや形状、センサとの
距離等の条件によって適切に選択される。例えば、複写
機等の熱定着ローラの表面温度を計測する場合、保持体
の開口部４１は、ローラの軸方向に広がる横長形状また
は楕円形状にすることによって、検知感度、熱応答性を
高めることができる。また、ローラ径が小さい場合に
は、開口部４１の視野角を小さくするために、ローラ軸
に垂直な開口部の巾を小さくし、軸方向の開口部の長さ
を長くする。The material of the holding body 40 is made of a metal having a high thermal conductivity and a low thermal emissivity, such as aluminum. Further, instead of forming the holding body 40 with a metal, the holding body 40 may be formed of a resin, and may be a holding body having a structure in which a metal layer is formed on the surface thereof. The shape of the opening 41 of the holder 40 is appropriately selected depending on conditions such as the size and shape of the detection target and the distance from the sensor. For example, when measuring the surface temperature of a heat fixing roller of a copying machine or the like, the opening 41 of the holder is formed in a horizontally long shape or an elliptical shape which spreads in the axial direction of the roller, thereby improving the detection sensitivity and the thermal response. Can be. When the roller diameter is small, the width of the opening perpendicular to the roller axis is reduced and the length of the opening in the axial direction is increased in order to reduce the viewing angle of the opening 41.
【００５８】図１１の非接触温度センサの検知出力は、
被検知体に近接して配置されるため、上記実施形態の導
光部を有する保持体からなる温度センサと略同等である
が、設置条件によっては１０〜１５％程度低下する場合
があるが、十分使用できるレベルである。この温度セン
サの検出感度は、被検知体との距離に依存するために、
本発明の図１の非接触温度センサを設置するための十分
なスペースが無い場合、図１１の非接触温度センサを被
検知体に接近して設置することによって被検知体の温度
を正確に検出することができる。The detection output of the non-contact temperature sensor of FIG.
Since it is arranged close to the detected object, it is substantially the same as the temperature sensor formed of the holder having the light guide of the above embodiment, but may be reduced by about 10 to 15% depending on the installation condition. It is a level that can be used enough. Since the detection sensitivity of this temperature sensor depends on the distance to the object to be detected,
When there is not enough space for installing the non-contact temperature sensor of FIG. 1 of the present invention, the temperature of the object is accurately detected by installing the non-contact temperature sensor of FIG. 11 close to the object. can do.
【００５９】図１２は、本発明の他の実施形態の非接触
温度センサを示している。図１１に示した非接触温度セ
ンサに樹脂成形した楕円柱状の導光部４５を付加した構
造の非接触温度センサ３９である。本実施例の非接触温
度センサ３９は、図１１で示した開口部４１に樹脂で構
成した導光部４５を取り付けること以外は、図１１の構
成と同じである。図１２の非接触温度センサは、導光部
４５の開口部４１ａから被検知体以外の部分から入射し
てくる赤外線の影響を無視できるために、被検知体の温
度変化のみを正確に検知することが可能になる。FIG. 12 shows a non-contact temperature sensor according to another embodiment of the present invention. This is a non-contact temperature sensor 39 having a structure in which an elliptic column-shaped light guide part 45 formed of resin is added to the non-contact temperature sensor shown in FIG. The non-contact temperature sensor 39 of this embodiment has the same configuration as that of FIG. 11 except that a light guide 45 made of resin is attached to the opening 41 shown in FIG. The non-contact temperature sensor of FIG. 12 can accurately detect only a change in the temperature of the detected object because the effect of infrared rays entering from an area other than the detected object from the opening 41a of the light guide 45 can be ignored. It becomes possible.
【００６０】さらに、蓋部材４２の形状は、図１１に限
定することなく、スライド式であってもよい。図１の非
接触温度センサであっても同様である。なお、上記実施
形態において、外部引出端子は、公知の手法によってコ
ードを接続して、検出回路と接続すればよい。無論、本
実施形態は、加熱定着ローラの温度検知について述べた
が、これに限定されるものではなく、非接触で温度検知
を行う用途に巾広く利用できる。Further, the shape of the lid member 42 is not limited to that shown in FIG. 11, and may be a slide type. The same applies to the non-contact temperature sensor of FIG. In the above-described embodiment, the external lead-out terminal may be connected to a detection circuit by connecting a cord by a known method. Needless to say, the present embodiment has described the temperature detection of the heat-fixing roller, but the present invention is not limited to this and can be widely used for non-contact temperature detection.
【００６１】[0061]
【発明の効果】上述のように、本発明によれば、被検知
体から放射された赤外線が入射する非接触温度センサの
開口部を横長とすることで、加熱定着ローラのような軸
方向に長い発熱体であっても、開口部の長手方向を軸方
向に配置することで、加熱定着ローラからの輻射熱を効
果的に捕捉することが可能であり、検出感度を向上させ
ることができる利点があり、しかも感熱素子が収納され
た空間部が熱的に絶縁層となっており、被検知体からの
赤外線と周囲温度を検出することによって、被検知体の
温度を正確に検出することができる。As described above, according to the present invention, by making the opening of the non-contact temperature sensor into which the infrared ray radiated from the object to be detected is made horizontally long, the opening in the axial direction like the heat fixing roller can be obtained. Even with a long heating element, by arranging the longitudinal direction of the opening in the axial direction, it is possible to effectively capture the radiant heat from the heat fixing roller, and the advantage that the detection sensitivity can be improved. In addition, the space in which the heat-sensitive element is housed is a thermally insulating layer, and the temperature of the object can be accurately detected by detecting infrared rays from the object and the ambient temperature. .
【００６２】また、非接触温度センサの導光部の内面が
反射面であり、この反射面で赤外線を反射するようにし
て、感熱部に輻射熱が効果的に捕捉されることによっ
て、検出感度を向上させることができる利点がある。Further, the inner surface of the light guide portion of the non-contact temperature sensor is a reflection surface, and the infrared radiation is reflected by this reflection surface, so that the radiant heat is effectively captured by the heat-sensitive portion, thereby increasing the detection sensitivity. There are advantages that can be improved.
【００６３】また、二つの温度補償用感熱素子を近接配
置することで熱的に結合される結果、検出用感熱素子の
出力から周囲温度の影響を消去することができる利点が
あり、その検出回路が簡便な構成となる利点がある。Further, as a result of the two temperature compensating thermosensitive elements being disposed close to each other and being thermally coupled, there is an advantage that the influence of the ambient temperature can be eliminated from the output of the detecting thermosensitive element. Has the advantage of a simple configuration.
【００６４】また、感熱部の樹脂フィルムが、赤外線吸
収体で形成されており、検出感度が高い非接触温度セン
サである。A non-contact temperature sensor having high detection sensitivity, in which the resin film of the heat-sensitive portion is formed of an infrared absorber.
【００６５】また、赤外線検知用感熱素子と第１の温度
補償用感熱素子とからなる出力電圧と、第２の温度補償
用感熱素子による出力電圧を、演算増幅回路に入力して
加算することで、周囲温度を相殺して、被温度検出対象
の表面温度を正確に検出することができる利点がある。Further, the output voltage of the thermal element for infrared detection and the thermal element for temperature compensation and the output voltage of the thermal element for temperature compensation are input to the operational amplifier circuit and added. There is an advantage that the ambient temperature can be canceled and the surface temperature of the temperature detection target can be accurately detected.
【００６６】さらに、赤外線検知用感熱素子が、樹脂フ
ィルム背後の空間部側に設けられ、周囲雰囲気に露呈し
ていないので、汚染されることがなく、被検知体の温度
検出を長期間安定して行うことができる。Further, since the infrared sensing thermal element is provided on the space side behind the resin film and is not exposed to the surrounding atmosphere, it is not contaminated and can stably detect the temperature of the detection object for a long period of time. Can be done.
【図１】本発明の非接触温度センサの一実施形態を示し
た分解斜視図である。FIG. 1 is an exploded perspective view showing one embodiment of a non-contact temperature sensor of the present invention.
【図２】本発明の非接触温度センサを加熱定着ローラに
実装した斜視図である。FIG. 2 is a perspective view in which the non-contact temperature sensor of the present invention is mounted on a heat fixing roller.
【図３】図２の非接触温度センサのＸ−Ｙ線に沿った断
面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the non-contact temperature sensor of FIG. 2 taken along line XY.
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の非接触温度センサ
用検出回路の回路図である。4A to 4C are circuit diagrams of a detection circuit for a non-contact temperature sensor according to the present invention.
【図５】本発明による非接触温度センサによる温度制御
を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining temperature control by a non-contact temperature sensor according to the present invention.
【図６】本発明の非接触温度センサ用検出回路の他の実
施例を示す回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram showing another embodiment of the detection circuit for a non-contact temperature sensor of the present invention.
【図７】本発明の非接触温度センサ用検出回路の他の実
施例を示す回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram showing another embodiment of the detection circuit for a non-contact temperature sensor of the present invention.
【図８】本発明の非接触温度センサ用検出回路の他の実
施例を示す回路図である。FIG. 8 is a circuit diagram showing another embodiment of the detection circuit for a non-contact temperature sensor of the present invention.
【図９】本発明の非接触温度センサの動作を説明するた
めの図である。FIG. 9 is a diagram for explaining the operation of the non-contact temperature sensor of the present invention.
【図１０】本発明の非接触温度センサの他の実施形態を
示す断面図である。FIG. 10 is a sectional view showing another embodiment of the non-contact temperature sensor of the present invention.
【図１１】本発明の非接触温度センサの他の実施形態を
示す図である。FIG. 11 is a view showing another embodiment of the non-contact temperature sensor of the present invention.
【図１２】本発明の非接触温度センサの他の実施形態を
示す図である。FIG. 12 is a view showing another embodiment of the non-contact temperature sensor of the present invention.
【図１３】従来の非接触温度センサの一例を示す断面図
である。FIG. 13 is a sectional view showing an example of a conventional non-contact temperature sensor.
【図１４】従来の非接触温度センサの検出回路を示す回
路図である。FIG. 14 is a circuit diagram showing a detection circuit of a conventional non-contact temperature sensor.
２１ 保持体 ２１ａ，２１ｂ 開口部 ２２ 取付耳部 ２３ 樹脂フィルム ２４ 配線パターン ２５ 赤外線検知用感熱素子 ２６，２７ 温度補償用感熱素子 ２８ 外部引出端子 ２９ 蓋部材 ４０ 保持体 ４１，４１ａ 開口部 ４２ 蓋部材 ４３ 空間部 ４４ 凹部 ４５ 導光部 Ａ１，Ａ２ 反転増幅器 Ａ３，Ａ４ 演算増幅器 Ｄ 検出回路 ＣＰＵ マイクロコンピュータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 Holder 21a, 21b Opening 22 Mounting ear 23 Resin film 24 Wiring pattern 25 Infrared detection thermal element 26, 27 Temperature compensation thermal element 28 External lead-out terminal 29 Lid member 40 Retainer 41, 41a Opening 42 Lid member 43 space part 44 concave part 45 light guide part A1, A2 inversion amplifier A3, A4 operational amplifier D detection circuit CPU microcomputer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 廣江 健一 東京都墨田区錦糸１丁目７番７号 石塚電 子株式会社内 (72)発明者 岡田 俊一 東京都墨田区錦糸１丁目７番７号 石塚電 子株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Kenichi Hiroe 1-7-7 Kinshi, Sumida-ku, Tokyo Inside Ishizuka Denshi Co., Ltd. (72) Inventor Shunichi Okada 1-7-7 Kinshi, Sumida-ku, Tokyo Ishizuka Electronic Co., Ltd.
Claims (17)
を有する保持体と、該保持体の前記導光部の他端開口部
に配置した樹脂フィルムと、該樹脂フィルムの背後に形
成された空間部と、前記樹脂フィルムの前記空間部側に
配置され、前記開口部から入射する赤外線を検知する赤
外線検知用感熱素子と、前記保持体の温度を検知する温
度補償用感熱素子とからなることを特徴とする非接触温
度センサ。1. A holding member having a light guide for guiding infrared light incident from an opening, a resin film disposed at an opening at the other end of the light guide of the holding member, and formed behind the resin film. Space portion, a thermosensitive element for infrared detection, which is arranged on the space portion side of the resin film and detects infrared light incident from the opening, and a temperature compensation thermosensitive element for detecting the temperature of the holder. Non-contact temperature sensor characterized by the above-mentioned.
保持体の前記開口部の裏側に配置した樹脂フィルムと、
該樹脂フィルムの背後に形成された空間部と、前記樹脂
フィルムの前記空間部側に配置され、前記開口部から入
射する赤外線を検知する赤外線検知用感熱素子と、前記
保持体の温度を検知する温度補償用感熱素子とからなる
ことを特徴とする非接触温度センサ。2. A holder having an infrared incident opening, a resin film disposed on the back side of the opening of the holder,
A space formed behind the resin film, a thermosensitive element for infrared detection which is arranged on the space side of the resin film and detects infrared light incident from the opening, and detects a temperature of the holder. A non-contact temperature sensor comprising: a temperature compensation thermosensitive element.
部に導光部を付設したことを特徴とする請求項２に記載
の非接触温度センサ。3. The non-contact temperature sensor according to claim 2, wherein a light guide is provided in an opening of the holder on the side where infrared rays are incident.
償用感熱素子が第１と第２の温度補償用感熱素子とから
なることを特徴とする請求項１，２または３に記載の非
接触温度センサ。4. The non-heating device according to claim 1, wherein said temperature-compensating thermosensitive element for detecting the temperature of said holding body comprises first and second temperature-compensating thermosensitive elements. Contact temperature sensor.
ルム上に配置されたことを特徴とする請求項１ないし４
の何れかに記載の非接触温度センサ。5. The thermosensitive element for temperature compensation is disposed on the resin film.
A non-contact temperature sensor according to any one of the above.
とする請求項１ないし５の何れかに記載の非接触温度セ
ンサ。6. The non-contact temperature sensor according to claim 1, wherein the light guide is formed of a resin.
前記導光部の内面に赤外線反射膜を形成したことを特徴
とする請求項１ないし６の何れかに記載の非接触温度セ
ンサ。7. The non-contact temperature sensor according to claim 1, wherein an infrared reflection film is formed on an opening on the side where the infrared light is incident or on an inner surface of the light guide.
一部に赤外線吸収膜を形成したことを特徴とする請求項
１ないし７の何れかに記載の非接触温度センサ。8. The non-contact temperature sensor according to claim 1, wherein an infrared absorbing film is formed on at least a part of the inner surface of the light guide of the holder.
の表面または内部の何れかに配置したことを特徴とする
請求項１ないし８の何れかに記載の非接触温度センサ。9. The non-contact temperature sensor according to claim 1, wherein the temperature-compensating thermosensitive element is disposed on either the surface or the inside of the holder.
口部または前記導光部の断面が横長形状であることを特
徴とする請求項１ないし９の何れかに記載の非接触温度
センサ。10. The non-contact temperature sensor according to claim 1, wherein the cross section of the opening of the holder on the side where infrared rays are incident or the light guide is horizontally long.
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樹脂の何れか一つからなることを
特徴とする請求項１ないし１０の何れかに記載の非接触
温度センサ。11. The non-contact temperature according to claim 1, wherein the resin film is made of any one of Teflon, silicon, polyimide, polyester, polyethylene, polycarbonate, and PPS resin. Sensor.
クまたは無機顔料を分散した高分子材料からなることを
特徴とする請求項１ないし１１の何れかに記載の非接触
温度センサ。12. The non-contact temperature sensor according to claim 1, wherein the resin film is made of a polymer material in which carbon black or an inorganic pigment is dispersed.
空間部内面に赤外線反射膜を形成したことを特徴とする
請求項１ないし１２の何れかに記載の非接触温度セン
サ。13. The non-contact temperature sensor according to claim 1, wherein an infrared reflection film is formed on an inner surface of a space formed behind the resin film.
非接触温度センサを用いた非接触温度センサ用検出回路
であって、前記赤外線検知用感熱素子と前記温度補償用
感熱素子とによる直列回路からの出力電圧と、他の温度
補償用感熱素子と抵抗素子とによる直列回路からの出力
電圧とを演算処理手段で処理して、被温度検出対象の表
面温度を検出することを特徴とする非接触温度センサ用
検出回路。14. A detection circuit for a non-contact temperature sensor using the non-contact temperature sensor according to claim 1, wherein a series connection of the infrared detection thermo-sensitive element and the temperature compensation thermo-sensitive element. An output voltage from the circuit and an output voltage from a series circuit formed by another temperature-compensating thermosensitive element and a resistance element are processed by an arithmetic processing unit to detect a surface temperature of a temperature detection target. Detection circuit for non-contact temperature sensor.
非接触温度センサを用いた非接触温度センサ用検出回路
であって、抵抗素子と前記赤外線検知用感熱素子の直列
回路の出力電圧と、温度補償用感熱素子と抵抗素子との
直列回路の出力電圧とを演算処理手段で処理して、被温
度検出対象の表面温度を検出することを特徴とする非接
触温度センサ用検出回路。15. A detection circuit for a non-contact temperature sensor using the non-contact temperature sensor according to claim 1, wherein an output voltage of a series circuit of a resistance element and the infrared detection thermo-sensitive element is determined. A detection circuit for a non-contact temperature sensor, wherein an output voltage of a series circuit of a temperature compensation thermosensitive element and a resistance element is processed by an arithmetic processing means to detect a surface temperature of a temperature detection target.
非接触温度センサを用いた非接触温度センサ用検出回路
であって、前記赤外線検知用感熱素子と前記温度補償用
感熱素子との直列回路に定電流を印加し、前記赤外線検
知用感熱素子と前記温度補償用感熱素子との直列回路の
出力電圧と、前記温度補償用感熱素子による出力電圧と
を演算処理手段で処理して、被温度検出対象の表面温度
を検出することを特徴とする非接触温度センサ用検出回
路。16. A detection circuit for a non-contact temperature sensor using the non-contact temperature sensor according to claim 1, wherein the thermo-element for detecting infrared rays and the thermo-element for temperature compensation are connected in series. A constant current is applied to the circuit, and the output voltage of the series circuit of the infrared detecting thermal element and the temperature compensating thermal element and the output voltage of the temperature compensating thermal element are processed by arithmetic processing means. A detection circuit for a non-contact temperature sensor, which detects a surface temperature of a temperature detection target.
非接触温度センサを用いた非接触温度センサ用検出回路
であって、 前記演算処理手段で得られる数値をデータテーブルで温
度に変換して、被検出対象の表面温度を検出することを
特徴とする請求項１４，１５または１６に記載の非接触
温度センサ用検出回路。17. A non-contact temperature sensor detection circuit using the non-contact temperature sensor according to claim 1, wherein a numerical value obtained by said arithmetic processing means is converted into a temperature by a data table. 17. The detection circuit for a non-contact temperature sensor according to claim 14, wherein the surface temperature of the detection target is detected.
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|---|---|---|---|
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