JP2506241Y2 - 非接触形温度検出器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、用紙上の未定着トナー像を定着させるため
に複写機の内部に設けられた定着装置の加熱定着ローラ
のような回転体或いは静止体の表面温度を非接触で検出
する温度検出器に関する。

〔従来の技術とその課題〕

従来、前述の複写機の加熱定着ローラの温度検出装置
としては、例えば特開昭59-44633号公報記載の加熱ロー
ル型定着装置の温度検出器のように、感熱素子を加熱ロ
ール表面に接触させる接触型の温度検出器が、主として
使用されてきた。

この種の接触型の温度検出器は、加熱ロールの表面温
度が正確に検出できる利点はあるものの、感熱素子の取
付部材が一定圧で加熱ロール表面に圧接されるため、取
付部材や感熱素子が加熱ロール表面を傷つける欠点があ
った。

又、取付部材として耐摩耗性の高いものを用いても、
長期に亘る使用中に摩耗のおそれがあり、更に感熱素子
を圧接するバネ材の圧力が加わるため一定厚以上の材料
を使用しなければならない。

そのため、バネ材を含んだ感熱素子部分の熱容量が大
きくなり、充分な熱応答特性が得られない欠点があっ
た。

このような接触型の温度検出器の欠点を除くため、本
出願人の考案に係る実公昭63-26741号公報記載の非接触
型の温度センサが提案されている。

この温度センサは、２本の金属線間に感熱素子を取付
け、この感熱素子を加熱ロールの表面に近接させておく
ものである。

この温度センサにおいては、感熱素子の支持を２本の
金属線で支持するためにある程度の強度が必要であるこ
と、加熱ロールの表面とのすき間は0.5mm程度で、その
精度が必要なこと等によって２本の金属線を細くするこ
とはできない。

そのため感熱素子部の熱容量が大きくなり、未だ充分
な熱応答特性が得られない欠点が残っていた。

更に、ビードサーミスタ等の感熱素子のリード線を金
属線間に溶接により接続するための作業性が悪く、感熱
素子の位置ずれや、溶接による金属線の変形による寸法
のばらつきを生ずる等の欠点もあった。

〔考案の目的〕

本考案は、従来の温度検出器の前述の課題を解決し、
感熱素子部の熱容量、熱放散を小さくして、非接触形で
あるにも拘らず、感熱素子部の熱容量を小さくして、優
れた熱応答特性が得られると共に、精度が高くて被測定
体との距離の均一性が保持され、且つ製作が容易な非接
触形温度検出器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〕

本考案は、前述の目的を達成するための非接触形温度
検出器の手段に関し、プリント基板にリード部を形成し
て、このリード部に感熱素子を接続することを主体と
し、その第１の手段としては、プリント基板が厚い場合
には、感熱素子の載置部に小孔を形成して、感熱素子へ
の熱伝導を良くすると共に、リード部を残し基板強度を
損なわない程度にできるだけ大きな開口を設ける。

第２の手段としては、プリント基板がそれ程厚くはな
く、それだけでは充分な平面強度が得られず、或いは感
熱位置と取付位置が同一平面にない場合には、取付孔を
有する支持板に基板を取り付ける。

第３の手段としては、プリント基板として、薄いフレ
キシブルのプリント基板を用いる場合で、取付孔を有す
る支持板に大きな開口を設け、その中央付近に感熱素子
が位置するように、基板と支持板を接合する。

第４の手段としては、プリント基板がそれ程厚くなく
て、それだけでは充分な平面強度が得られないか、或い
は薄いフレキシブルのプリント基板が用いられる場合
で、取付孔を有する支持板に大きな開口を設けて、その
中に感熱素子が位置するように、支持板の下面にプリン
ト基板の導電箔面を接合し、支持板の上面から導いた外
部引出線をプリント基板のリード部に接続するものであ
る。

第５の手段としては、感熱素子を接続した少なくとも
一側のリード部に、被温度測定物と平行な部分につづら
折り状の屈折部を設け、これによりリード部の熱抵抗を
大きくしたものである。

〔考案の実施例〕

次に、本考案の第一の手段の実施例を、第１図につい
て説明する。

この実施例に使用する基板１は、ガラス繊維等を補強
基材とし、これにポリイミド樹脂を含浸させた積層基板
の一面全域に銅箔を形成した銅張積層基板が用いられ
る。

この銅張積層基板１には、写真製版等を利用したエッ
チング等の手段によって、２本のリード部２となる銅箔
の部分を除いて、他の部分を除去し、リード部２を形成
すると共に、リード部２間の感熱素子３を載置する部分
に図示しない小孔、これに隣接して大きな面積の開口
４、および取付孔５を穿設する。

感熱素子３は、第２図に示すように、アルミナ等の絶
縁基板3a上に、シリコンカーバイトSiCやマンガン、コ
バルト、ニッケル等の酸化物をスパッタリング等で形成
した感熱膜3bと、この感熱膜3bに設けた電極3cで構成さ
れ、必要に応じて感熱膜3b上に保護膜が設けられる。

一方、感熱素子３は、リード部２の端部上に前記感熱
素子３の電極3cが位置するように位置決めして載置し、
ハンダ付け等の手段でこれ等を電気的に接続するもので
あるが、感熱素子３の熱がリード部２によって逃げるの
を防ぐため、電極3cとのハンダ付けを行う部分を含むそ
の近傍の部分を除いて、外部に接続するためのランド部
2cとをつなぐ部分2a,2bは、できるだけ細い方が望まし
い。

そして、開口４はリード部２を残して、基板１の強度
を損じないで、できるだけ大きくする方が感熱素子３付
近の熱容量を小さくすることができるので、望ましいも
のである。

このようにすることで、感熱素子３の感熱膜3b面が加
熱ローラ表面側に露出するので、基板１の厚さに関係な
く感熱素子３に熱を伝達できる。

従って、この温度検出器の熱応答性が大きく改善され
るもので、加熱ローラと基板１の感熱面側との距離が0.
5mm程度になるように、取付孔５によって取り付けられ
る。

一般的に、温度検出器の熱応答特性は、第３図に示さ
れ、同図において、オーバーシュート特性T_oが小さい
程、設定温度に到達するまでの時間が短かくなり、リッ
プルT_rが小さいほど設定温度における制御特性が良いの
で、T_o，T_rによって熱応答特性を表わすことができる。

前述の実公昭63-26741号公報記載の非接触形の温度検
出器においては、加熱ローラの表面温度を180℃に設定
した時、T_o＝16.5℃，T_r＝６〜７℃であった。

又、前述の特開昭59-44633号公報記載の接触形の温度
検出器においては、同条件でT_o＝8.8℃，T_r＝４℃であ
り、これに対して本実施例のものはT_o＝10.0℃，T_r＝４
℃と接触形に比して、遜色のない程度にまで改善され
た。

次に、本考案の第２の手段の実施例を、第４図につい
て説明する。

この実施例においても、基板１は或る程度の平面強度
を有するものを用いるが、ポリイミド樹脂フィルムの上
に銅箔を形成したような可撓性のプリント基板のような
場合には、次の第３の手段が望ましい。

この実施例に用いる基板１は、前実施例と同様な基板
１が用いられるが、その厚さは前実施例よりも薄くでき
る。

そして、この基板１には銅箔によって２本のリード部
２が形成されるが、この２本のリード部２の間には小孔
６が穿設され、この小孔６の上に感熱素子３が載置さ
れ、その電極3cがリード部２にハンダ付けされる。

このリード部２に対しては、前実施例において述べた
様な配慮をすることが望ましい。

この基板１は、取付孔７を穿設した支持板８から折曲
した取付部９に接着、或いはビス等によって、又は取付
部９と重なる部分の銅箔を残し、これ等をハンダ付けす
る等の手段によって、取り付けるものである。

この実施例においては、T_o＝13.5℃，T_r＝3.5℃であ
った。

更に、基板１には前実施例の開口４と同じような開口
を穿設し、感熱素子３周辺の熱容量を減少する等の手段
をとることができる。

前実施例、および本実施例においては、積層板を基板
１として用いたので、その硬さにより一般のプリント基
板と同様に取扱うことができ、作業性が良く、量産性に
優れている。

次に、本考案の第３の手段の実施例を、第５図、第６
図について説明する。

本実施例に使用する基板１は、厚さ25〜200μｍ程度
の薄いポリイミド樹脂の上に銅箔を形成した可撓性の耐
熱フィルムが用いられる。

この基板１の銅箔を２本のリード部２として残し、そ
のリード部２間に感熱素子３を、その電極3cをリード部
２にハンダ付することによって取り付ける。

リード部２に対しては、第１実施例と同様な熱の逃げ
に対する考慮、外部に接続するリード線をハンダ付けを
するランド部2cの設置等を必要とする。

10は取付孔11を穿設して折曲されている支持板で、そ
の一面には大きな面積の開口12が設けられている。

この支持板10には、感熱素子３が開口12の略中心に位
置するようにして、開口12の周辺に基板１が接着等の手
段で接合されている。

この開口12と、前記のリード部２に対する配慮によ
り、全体の熱容量を小さく、感熱素子３の熱の逃げを小
さくすることができると共に、基板１の熱伝導率の低さ
によって、感熱素子３の熱応答特性が改善される。

この実施例においては、T_o＝12.0℃，T_r＝3.5℃であ
あった。

この実施例において、感熱素子３を載置する部分の基
板１に小孔を穿設し、直接的に加熱ローラの熱が感熱素
子３に伝わるようにすることで、T_o＝9.5℃，T_r＝３℃
と一層改善することができる。

更に、本考案の第４の手段の実施例を、第７図〜第11
図について説明する。

この実施例に使用される基板１は、ポリイミドのよう
な耐熱性と電気絶縁性を有する可撓性の基板１である
が、ガラス繊維等を補強基材とし、これにポリイミド樹
脂を含浸させた耐熱性、電気絶縁性を有する積層基板で
もよい。

この基板１には、前記各実施例と同様に、写真製版等
を利用してエッチング等の手段によって、表面の銅箔
に、２本のリード部２と、２個所にランド部13が形成さ
れる。

そして、２本のリード部２が直線状に対向する部分
に、小孔６が穿設されると共に、この小孔６と２本のリ
ード部２の両側には、開口４が穿設される。

しかし、この小孔６、開口４は、使用する基板１の厚
さ、材質によって、その大きさが選択され、その厚さが
数百ミクロンのフィルムの場合には、小孔６、開口４を
穿設しなくても、熱応答性をそれ程悪化させることはな
い。

この実施例に使用される感熱素子３は、第２図に示す
ものが用いられ、小孔６の上に載置されてリード部２に
ハンダ付けされるが、このような薄膜の感熱素子３に代
えて、厚膜感熱素子、チップ形サーミスタを使用しても
よい。

リード部２の他端には、ランド部2cが設けられてい
て、これに外部引出線14の端部がハンダ付けされる。

このように、リード部２には一端が感熱素子３に、他
端のランド部2cが外部引出線14にハンダ付けされるの
で、感熱素子３の熱がリード部２を伝わって逃げるのを
防ぐため、リード部２はできるだけ細い方が望ましい。

又、開口４は、感熱素子３が取り付けられている部分
から、基板１内を伝わって感熱素子３の熱が逃げない程
度の大きさとすればよい。

更に、このようにして基板１に取り付けられた感熱素
子３は、小孔６によってその感熱膜3bが加熱ローラ表面
側に露出することとなり、基板１の厚さに関係なく加熱
ローラ表面の熱が伝達される。

この温度検出器を、複写機に取り付けるための取付孔
15を穿設した支持板16には、少なくともリード部２に重
ならない程度の開口17を穿設し、前記基板１のリード部
２が形成されている銅箔面を、開口17の下面に重ねる。

そして、この支持板16の開口17の周縁と、基板１のラ
ンド部13とをハンダ付けして、両者を接合するが、この
接合は、接着剤による接着等の方法が用いられる場合も
ある。

この支持板16には、第９図，第10図に示すような切り
起し18が形成されており、この切り起し18によって支持
板16の上面に、リード部２にハンダ付けされている外部
引出線14を止着する。

この外部引出線14の止着方法としては、支持板16の基
板１の取付面と直交する面16aに、その一縁に直方形の
突出部を形成し、この突出部に外部引出線14を一緒にし
て、熱収縮チューブを嵌め、その加熱による収縮で、外
部引出線14をこの突出部に止着する等、種々の手段をと
ることができる。

この温度検出器は、例えば複写機に、基板１の長手方
向が被測温体であるローラの軸に対して平行になるよう
にして、基板１の下面被測温体表面との間が0.5mm程度
となるように取り付けられ、ローラの発する熱を感熱素
子３が感知するものである。

この実施例による第３図の熱応答特性はT_o＝13℃，T_r
＝3.5℃であった。

更に又、本考案の第５の手段の実施例を第12図，第13
図について説明する。

この実施例に使用する基板１は、ガラス繊維等を補強
基材として、これにポリイミド樹脂を含浸させ、その上
の全域に銅箔を形成した耐熱性の銅張積層基板等が用い
られる。

この基板１に写真製版技術等によって、感熱素子３の
載置、取付け用の小孔６を挟んで両側に２本のリード部
２を形成するが、このリード部２には小孔６から僅かに
離れた位置からつづら折り状の屈折部2dが形成される。

この左右のつづら折り状の屈折部2dは、第12図に示す
ように、直線状の熱源、即ち複写機の定着ローラ21の軸
方向と平行な直線に対して略直角に形成される。

この屈折部2dから先に、幾つかの直角の折れ曲がりを
経てリード部２は、ランド部2cに至るものである。

この屈折部2dと小孔６の前後両側の基板１には、これ
らの部分を基板１の他の部分から熱遮断するための細長
い開口４が設けられている。

又、基板１には、支持体20に取付けるための取付孔５
が穿設され、更には第１の実施例と同様にして、第１の
実施例に記載した第２図の感熱素子３が、小孔６の上に
載置されて、リード部２にその電極3cがハンダ付けさ
れ、リード部２と感熱素子３とは電気的に接続される。

この感熱素子３からランド部2cに至るリード部２は、
できるだけ細い方が望ましい。

この基板１を複写機の定着部に取付けるには、基板１
の取付孔５を利用して支持体20の下面に基板１を取付
け、支持体20をその取付孔20aによって複写機の定着部
に取付けるものである。

この支持体20には、基板１のリード部2,感熱素子3,開
口４を含む面積の開口20bが穿設されていて、この開口2
0b内にこれらを位置させて支持体20に基板１を取付ける
ものである。

支持体20と基板１との前記取付けは、取付孔５を利用
したビス、リベット等の締着の他に、取付孔５の部分を
ランド部としての前実施例と同様なハンダ付け、或いは
接着剤による接着等の手段が用いられる。

従って、感熱素子３の感熱膜3bは、小孔６を介して定
着ロール21と対面することとなり、定着ロール21からの
主として輻射熱によって、加熱されることとなる。

定着ロール21からの輻射熱は、感熱素子３を加熱する
と同時に、基板１を裏面から加熱する。

このようにして、加熱された感熱素子３からはリード
部２を通って、その熱は逃げようとするが、リード部２
は細く、且つ、つづら折り状の屈折部2dによって、その
長さを長くされて熱抵抗が大きくなっている。

そのため、感熱素子３からは熱が放散しにくくなって
おり、しかも屈折部2dの部分は定着ロール21と平行に設
けられていて、その部分の基板１は定着ロール21で加熱
されて高温となっているので、感熱素子３からの熱放散
は極めて僅少なもとなる。

このように、感熱素子３からの熱放散が少ないため
に、感熱素子３は速やかに発熱体等の被温度測定物の温
度に近ずき、その温度を速やかに、且つ小さいオーバー
シュト特性で正確に示すようになる。

この実施例による第３図の熱応答特性はT_o＝９℃，T_r
＝６℃と接触形に比して遜色のない極めて優れた非接触
形温度検出器が得られた。

又、本考案の第３手段の実施例では、基板１として銅
箔、ポリイミド樹脂のフィルム、或いはポリイミド樹脂
を含浸した積層板、基板板の３層より成るプリント基板
を使用することもでき、リード部２の銅箔を残し、感熱
素子３の下面の金属板を大きく除去することで、前述の
各実施例の基板１として使用して、同様な作用効果を生
じさせることができる。

更に、感熱素子３としては、第３図に示すものの他、
チップタイプ、ビードタイプの素子を使用してもよい。

更に、第４の手段の実施例においては、基板１として
ポリイミド樹脂にガラス繊維を補強材として添加した銅
張積層基板を用いたが、銅箔、ポリイミド樹脂のフィル
ムの２層からなる可撓性のプリント基板を用いることが
できる。

なお、前記した実施例にあっては、つづら折り状部を
被温度測定物と平行な線に対して略直交するように形成
したものを示したが、このつづら折り状部は被温度測定
物と平行な線に対して略平行となるように形成しても良
い。

〔考案の効果〕

本考案は叙上のように、リード部の銅箔の薄さ及びそ
の巾を小さくすることにより、或いはリード部につづら
折り状の屈折部を発熱体と平行に設けることにより、リ
ード部に接続された感熱素子から熱の逃げるのを防止で
きるばかりでなく、基板の熱伝導性の低さ、基板と支持
板の開口による全体としての熱容量の低下によって、熱
応答性の優れた非接触形の温度検出器が得られる。

そして、基板それ自体の強度、或いは支持板の強度を
ある程度強くできることによって、温度検出器自体も精
度の高いものが製作可能となった。

しかも、被測定体と対面する部分は、平面な基板の下
面であり、且つ基板の下面より下側には、支持板、外部
引出線等が出っ張らないようにすることもできるから、
感熱部と被測定体の距離を正確に設定し易く、従って被
測定温体の温度を正確に測定できる。

更に、基板としては、硬質な積層プリント基板、フレ
キシブル基板のいづれに対しても、それぞれの手段で対
応して、これ等を使用できる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第１の手段の実施例の斜視図、 第２図は感熱素子の斜面図、 第３図は温度検出器の熱応答特性図、 第４図は第２の手段の実施例の斜面図、 第５図は第３の手段の実施例の斜面図、 第６図は第５図のＡ−Ａ線断面図、 第７図は第４の手段の基板の平面図、 第８図は同上の裏面図、 第９図は支持板の平面図、 第10図は同上の側面図、 第11図は組立状態の平面図、 第12図は第５の手段の基板の平面図、 第13図は同上の複写器への取付け状態の斜面図 である。 １……基板、２……リード部、３……感熱素子、4,12…
…開口、5,7,11……取付孔、8,10,20……支持板。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｇ 15/20 １０９ Ｇ０３Ｇ 15/20 １０９ (56)参考文献 特開 平３−48127（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−187373（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−147125（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−140432（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−103832（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−152431（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−82637（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭63−26741（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (5)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】取付孔が形成されると共に、導電箔によっ
   て形成された２本のリード部を有する電気絶縁性の耐熱
   基板と、該耐熱基板の２本のリード部間に形成された小
   孔上に載置されて、該２本のリード部に接続された感熱
   素子とを具備し、前記リード部と感熱素子とに隣接する
   部分の前記耐熱基板に開口を設けたことを特徴とする非
   接触形温度検出器。
2. 【請求項２】導電箔によって形成された２本のリード部
   を有する電気絶縁性の耐熱基板と、該耐熱基板の２本の
   リード部間に形成された小孔上に配置されて、該２本の
   リード部に接続された感熱素子と、取付孔が形成されて
   いると共に、前記耐熱基板を取付けた支持板とを備えた
   ことを特徴とする非接触形温度検出器。
3. 【請求項３】導電箔によって形成された２本のリード部
   を有する電気絶縁性の耐熱フィルムと、前記２本のリー
   ド部の間に接続された感熱素子と、取付孔が形成されて
   いると共に、開口を有する支持板とを備え、前記支持板
   の開口に対応する部分に感熱素子が配置される前記耐熱
   フィルムが前記支持板に接合されていることを特徴とす
   る非接触形温度検出器。
4. 【請求項４】導電箔によって形成された２本のリード部
   を有する電気絶縁性の耐熱基板と、前記２本のリード部
   の間に設けた小孔上に配置されて、該２本のリード部間
   に接続された感熱素子と、前記感熱素子の周囲の前記耐
   熱基板に設けられた開口と、取付孔が形成され、且つ、
   前記感熱素子が配置される部分が開口され、その開口に
   リード部形成面が露呈するように前記耐熱基板が接合さ
   れる支持板と、前記２本のリード部に接続されて、前記
   支持板の上面を通る外部引出線とを備えたことを特徴と
   する非接触形温度検出器。
5. 【請求項５】電気絶縁性の耐熱基板と、前記耐熱基板に
   導電箔によって形成された２本のつづら折り状に屈曲し
   たリード部と、前記２本のリード部の間の前記耐熱基板
   に設けられた小孔と、該小孔に位置し、該２本のリード
   部の間の接続された感熱素子と、前記感熱素子及びつづ
   ら折り状に屈曲させたリード部の周囲の前記耐熱基板に
   形成された開口と、前記耐熱基板のつづら折り状に屈曲
   したリード部と前記感熱素子に対応する部分が開口さ
   れ、前記耐熱基板を下面に取付けた支持板とを備えたこ
   とを特徴とする非接触形温度検出器。