JPH0519929U - 温度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 温度被検知体への接触力が適正に得られるに
もかかわらず、薄膜サーミスタ付近の熱容量を高めるこ
とがなく、熱応答特性に優れ、製造も容易て、しかも、
感熱素子の金属板先端への取付けに際して固定位置を正
確に行える温度センサを提供する。 【構成】 一端に外部引出線６を接続するための接続端
子２ｅ，３ｅが、他端に後述する感熱素子５を接合する
ための幅狭部２ｄ，３ｄが形成された一対の細長金属板
２，３と、該一対の金属板の前記幅狭部を略平行に近接
させた状態で前記接続端子側を保持する保持体４と、絶
縁基板５ａ上に感熱膜５ｂを形成し、かつ、この感熱膜
に２つの電極面５ｃを形成した薄膜サーミスタよりなる
感熱素子５とを具備し、前記金属板の前記幅狭部の先端
に前記感熱素子の前記電極面を接合固定したものであ
り、又、前記幅狭部の先端に前記感熱素子と略同じ大き
さの窪み６ｆ，７ｆを形成してもよい。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、特に複写機、プリンタ等の定着装置に使用される回転体、又は静止 体等の温度被検知体表面に接触させて、この温度被検知体の表面温度を検出する 温度センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来のこの種の接触形の温度検出装置としては、例えば特開昭６３−２０５５ ３０号公報記載の温度センサのように、感熱素子を加熱ロール表面に接触させる 接触形の温度センサが、主として使用されてきた。

【０００３】 この温度センサは、外部引出線を接続するための外部引出部を有する一対の帯 状の金属板と、該一対の金属板の隙間に配設されると共に、該一対の金属板に導 線が電気的に接続された感熱素子と、前記一対の金属板の少なくとも一端に形成 された保持体と、前記感熱素子および前記一対の金属板の温度被検知体に接触す る面に設けられた薄膜シートとによって構成されている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、一対の帯状の金属板の両端に保持体を有する温度センサは、形 状が大きくなりがちで、複写機やプリンタ等の定着装置のような限られた空間し かない場合には、これを取り付けることができない場合が生じた。

【０００５】 又、一対の金属板の一端に保持体を形成した片支持タイプの温度センサは、形 状を小さくできる利点はあるものの、従来から使用されているビードサーミスタ を使用した場合、感熱素子の導線が、通常６０μｍ前後と非常に細く、且つ保持 体とは反対側の金属板の端部は、可撓性の薄膜シートで固定されている程度で、 比較的自由に動いてしまう。

【０００６】 そのため、取付けの際の捩じれや振動で、感熱素子が薄膜シート面より浮き上 がり、感熱素子を接着剤で固定しなければならないこともある。 このように、接着剤を使用すると、感熱素子部の熱容量が大きくなり、熱応答 特性を悪化させてしまう欠点を生じさせてしまう。

【０００７】 更に、温度被検知体への圧接力を大きくしようとすると、金属板の幅を大きく しなければならないが、その場合には全体の熱容量が大きくなる。 これを避けるため、金属板の幅を小さくすると、圧接力が弱くなって、熱の伝 導がスムースでなくなり、何れの場合でも熱応答特性が悪化してしまう。

【０００８】 又、ビードサーミスタは、形状が球形であり、温度被検知体との接触が、点接 触となってしまい、これらが相まって、熱応答特性の面で充分に満足のいく結果 が得られなかった。

【０００９】 本考案は従来の接触形の温度センサの前述の欠点を解消し、製作も容易で温度 被検知体への接触力も感熱素子部の熱容量を高めることなくして得られ、又感熱 素子として薄膜サーミスタを使用することで熱応答特性に優れ、更に感熱素子の 金属板先端への取付けに際して固定位置を正確に行える温度センサを提供するこ とを目的とする。

【００１０】

【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温度センサの手段を要旨とするもので、 一端に外部引出線を接続するための接続端子が、他端に後述する感熱素子を接合 するための幅狭部が形成された一対の細長い金属板と、該一対の金属板の前記幅 狭部を略平行に近接させた状態で前記接続端子側を保持する保持体と、絶縁基板 上に感熱膜を形成し、かつ、この感熱膜に２つの電極面を形成した薄膜サーミス タよりなる感熱素子とを具備し、前記金属板の前記幅狭部の先端に前記感熱素子 の前記電極面を接合固定したものであり、又、前記幅狭部の先端に、前記感熱素 子と略同じ大きさの窪みを形成し、この窪みに感熱素子を接合固定することが望 ましい。

【００１１】

【作用】

本考案の温度センサは、感熱素子が接合されている一対の金属板は、感熱素子 が接合されている一端に向かって、外側辺が斜状の幅狭に形成されているので、 感熱素子の接合されている部分の熱容量は小さくなり、速やかに周囲の温度に同 化する。そのため、一対の金属板に対する温度被検知体や、感熱素子からの熱伝 導が少なくて済み、感熱素子の温度検知特性を高めることができる。

【００１２】 又、この金属板の先端に向かっての幅狭の形状は、金属板に対する曲げモーメ ントの応力と同じであるため、幅狭であるための感熱素子の温度被検知体への接 触力が弱まることにはならず、従って感熱素子への温度被検知体からの熱伝導は 良好に行われるものである。

【００１３】 又、感熱素子を金属板の幅狭部に形成した窪みに載置し、電気的に接続するた め感熱素子を正確な位置に正しい方向で接続固定でき、位置ずれのバラツキに起 因する熱応答特性のバラツキを改善できるものである。

【００１４】

【実施例】

次に、本考案の実施の一例を、図１〜図５につて、以下に説明する。 図１、図２は、この実施例の製造過程を示すもので、Ａはステンレス、コバー ル、ニッケル合金等の帯状の金属板を化学エッチング等の手段で形成したリード フレームであり、図１に示すように、このリードフレームＡには、スプロケット 用孔１ａを長手方向に一定間隔で形成した帯状板１と、該帯状板１から直角方向 に、一定の小間隔を介して延びる一対で一組をなす細長い金属板２，３とが順次 に複数組設けられている。

【００１５】 この金属板２，３は、帯状板１から連接された細幅部２ａ，３ａと、該細幅部 ２ａ，３ａから連接され後述する保持体４によりモールド保持される幅広部２ｂ ，３ｂと、該幅広部２ｂ，３ｂから連接され対向縁が平行に外側縁が斜めに形成 された幅狭部２ｄ，３ｄとから構成されている。

【００１６】 なお、幅広部２ｂ，３ｂの対向縁には保持体４に形成されるネジ孔４ａよりも 大きく切欠した孔状部２ｃ，３ｃが形成されている。又、幅狭部２ｄ，３ｄの先 端の幅は、後述の薄膜サーミスタ５が接合できる程度の幅まで狭められるのが好 ましい。

【００１７】 リードフレームＡは、図１に示すように、その孔状部２ｃ，３ｃにネジ孔４ａ を形成するようにして、その幅広部２ｂ，３ｂとを絶縁性プラスチック等の材料 の一つで保持体４をトランスファー成形等の手段でモールドする。又、前記の孔 状部２ｃ，３ｃは、保持体４の形状、ネジ孔４ａの位置によっては必要ではない 。

【００１８】 薄膜サーミスタ５は、図３に示すように、厚さ１００〜３００μｍ、１．６× ０．８ｍｍ程度の寸法のアルミナ等の絶縁基板５ａの上に、ＳｉＣや、マンガン 、コバルト、ニッケル等の金属酸化物をスパッタリング等の既に知られている薄 膜形成技術で形成した感熱膜５ｂが形成されていて、この感熱膜５ｂの両側上に 、２つの電極面５ｃが形成されているものである。

【００１９】 そして、図５に示すように、薄膜サーミスタ５を金属板２，３の幅狭部２ｄ， ３ｄに接合する際には、該幅狭部２ｄ，３ｄの先端に予め半田ペースト等のろう 材をスクリーン印刷等の公知の方法によって塗布するか、薄膜サーミスタ５の電 極面５ｃに予め半田ペースト等のろう材を前記したと同様な方法によって塗布し て、薄膜サーミスタ５の電極面５ｃがそれぞれ重ね合わされるように載置し、加 熱等の方法により接合して電気的に接続されるものである。

【００２０】 このようにして、２つの金属板２，３を保持体４で一体化して保持した後、リ ードフレームＡを細幅部２ａ，３ａから切断し、図４に示す温度センサが得られ る。なお、同図において、２ｅ，３ｅは図示しない外部引出線を接続するための 接続端子である。

【００２１】 上記したように、この温度センサは、リードフレームＡを連続的に成形した後 、保持体４をトランスファー成形して、その細幅部２ａ，３ａを切断すれば良い ので、多くの温度センサを連続的に製造することができ、従来のような単品加工 に比して生産の作業性が著しく向上する。

【００２２】 更に、リードフレームＡの加工精度が高いことと相まって、寸法ばらつきによ る不良品の発生を極めて少なくすることができる。 なお、保持体４の成形は、前述したトランスファー成形に限定されず、予め樹 脂成形した保持体４をリードフレームＡ上で組み立てるようにしても良い。

【００２３】 次に、本考案の第２の実施例を、図６〜図１０について説明する。 図５、図６は、前実施例の図１、図２に相当する製造過程を示す図で、図５に おけるリードフレームＡは、図１のリードフレームＡに比して、細幅部２ａ，３ ａが長くなっている点が相違するだけである。

【００２４】 そして、図６に示す保持体４は細幅部２ａ，３ａを露出させてモールドすると 共に、細幅部２ａ，３ａ間の部分に、貫通孔４ｂを貫通させ、該貫通孔４ｂの上 端には、環状突出部４ｃを形成し、且つその下端には、環状突出部４ｃが嵌入す る環状凹陥部４ｄが、更には幅狭部２ｄ，３ｄ側の上面には窪部４ｅが、その反 対面には、窪部４ｅに挿入される突条４ｆが形成される。

【００２５】 前記の細幅部２ａ，３ａを露出させて保持体４でモールドするのは、図９に示 すように、これに半田付けされた外部引出線６の上に収縮チューブ７を被せ、こ の部分の絶縁を行うものである。

【００２６】 又、貫通孔４ｂの上下に、環状突出部４ｃ、環状凹陥部４ｄ、更には窪部４ｅ 、突条４ｆを形成したのは、図１０に示すように、これらが嵌合し合うようにし て保持体４を順次に積み重ねれば、その重ね合わした状態からずれることがなく なり、幅狭部２ｄ，３ｄのぶつかり合いによる損傷を防止できるようにするため である。これらを除いて、この実施例は前実施例と異なるものではない。

【００２７】 次に、リードフレームＡの他の実施例を図１１と共に説明するに、本実施例に あっては、前記幅狭部２ｄ，３ｄの先端に薄膜サーミスタ５と略同じ外形寸法で 薄膜サーミスタ５を位置決めできる窪み６ｆ，７ｆを図１２の一部拡大図で示す 如くエッチング等の方法で形成したものである。

【００２８】 このように構成したリードフレームＡにおける各金属板２，３の前記窪み６ｆ ，７ｆ内に感熱素子である薄膜サーミスタ５を載置し、接合させるものである。 すなわち、窪み６ｆ，７ｆに予め半田ペースト等のろう材をスクリーン印刷等の 公知の方法によって塗布するか、薄膜サーミスタ５の電極面５ｃに予め半田ペー スト等のろう材を前記したと同様な方法によって塗布して、薄膜サーミスタ５の 電極面５ｃがそれぞれ重ね合わされるように窪み６ｆ，７ｆ内に載置し、加熱等 の方法により接合して電気的に接続されるものである。

【００２９】 前記幅狭部２ｄ，３ｄの先端に窪み６ｆ，７ｆを形成し、この窪み６ｆ，７ｆ 内に薄膜サーミスタ５を載置して、その電極面５ｃとろう材によって接合すると き、接合時の加熱によってろう材が溶融したときに薄膜サーミスタ５が窪み６ｆ ，７ｆによって窪み内に固定されるために、特別な治具等を使用することなく正 確に位置決めして接合することが可能である。

【００３０】 又、必要に応じて窪み６ｆ，７ｆ内に孔（図示せず）を設けることにより、過 剰なろう材が加熱溶融時に、この孔を通して裏面にでることで金属板と薄膜サー ミスタの電極面の接合をより強固なものとすることができる。

【００３１】 前述のように、薄膜サーミスタ５が接合されている金属板２，３の幅狭部２ｄ ，３ｄの断面は、図５、図１３に示すように、平面となり、従って複写機の加熱 ロールのような温度被検知体に面接触させることができる。

【００３２】 そして、薄膜サーミスタ５を使用しているため、絶縁基板５ａ上に感熱膜５ｂ が設けられているため、薄膜サーミスタ５を直接に、温度被検知体に接触させて も、感熱膜５ｂは絶縁基板５ａを介して温度被検知体に接触することとなり、温 度被検知体とは電気的に絶縁された状態となる。

【００３３】 又、前記のように面接触していること、および絶縁基板５ｂにアルミナを使用 すれば、アルミナが熱伝導率に優れていることとが相まって、熱応答特性が従来 の温度センサに比して非常に優れたものとすることができる。しかも幅狭部２ｄ ，３ｄの先端に、薄膜サーミスタ５が面接合されているので、温度センサとして 機器に取り付けた際の捩じれや振動に対し、充分な強度が得られる。

【００３４】 更に、幅広部２ｂ，３ｂから幅狭部２ｄ，３ｄの先端の薄膜サーミスタ５に至 るに従い、外側辺を斜状として順次幅狭くしているため、薄膜サーミスタ５に伝 達された熱が幅広部２ｂ，３ｂに熱伝導され難くすると共に、薄膜サーミスタ５ に対する弾性を適正として、薄膜サーミスタ５と温度被検知体との接触が、スム ースに行われるようにしている。

【００３５】 前記２実施例の熱応答特性は、薄膜サーミスタ５付近では変わることはなく、 その熱応答特性を調べるために熱時定数を測定した。熱時定数は、温度センサを １８０°Ｃで温度コントロールした被測温体に接触させた時に、温度センサが２ ５°Ｃから１８０°Ｃの温度スパン１５５°Ｃの６３．２％（１２３°Ｃ）に到 達するまでに、必要な時間である。

【００３６】 本実施例では、予め測定する温度センサの抵抗温度特性を測定し、２５°Ｃと １２３°Ｃの時の抵抗値を求めておき、温度センサを被測温体に接触させ、２５ °Ｃの時の抵抗値で計測を始め、１２３°Ｃの時の抵抗値になった時に計測を止 め、この間の時間を求めた。

【００３７】 前述の特開昭６３−２０５５３０号公報記載の温度センサにおいては、熱時定 数は１．８秒であったが、本実施例のものは０．３秒であり、従来に比して大幅 に熱応答特性が改善されていることが判る。

【００３８】

【考案の効果】

本考案は叙上のように、先端の外側辺を斜状とすることにより、先端が細くな っている一対の細長金属板の先端間に、薄膜の感熱素子を載置、接合し、この感 熱素子を直接に温度被検知体に接触させるようにしたので、感熱素子の付近の熱 容量を従来の温度センサに比して小さくすることができ、そのため、従来よりも 熱時定数を大幅に改善できる。

【００３９】 しかも、薄膜の感熱素子を支持する細長金属板は、その形状からして感熱素子 を温度被検知体に適正な押圧力で接触させる弾性体としての作用のみでなく、感 熱素子からの電気的な引出線としても利用される。 更に、金属板をリードフレームとして、帯状部の一側に連続的に形成し、保持 体をトランスファー成形することが可能となるため、組立部品数、組立工数を簡 略化できると共に、自動組立も可能となる。

【００４０】 更に、本考案に使用される感熱素子は、セラミック等の絶縁基板上に感熱膜を 形成した薄膜構造であるため、この温度センサを温度被検知体の温度を測定すべ く取り付けた際、感熱膜は絶縁基板を介して温度被検知体に接触するため、特別 な絶縁処理を施す必要がなく、構造を簡素化できる等の利点を有しているもので ある。

【００４１】 又、感熱素子を金属板の幅狭部に形成した窪みに載置し、電気的に接続するた め感熱素子を正確な位置に正しい方向で接続固定でき、位置ずれのバラツキに起 因する熱応答特性のバラツキを改善できる等の効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１実施例のリードフレームの平面図
である。

【図２】同上のリードフレームに保持体を形成した平面
図である。

【図３】薄膜サーミスタの斜面図である。

【図４】図２のものを分離した状態の斜面図である。

【図５】同上のＢ−Ｂ線断面図である。

【図６】本考案の第２実施例のリードフレームの平面図
である。

【図７】同上のリードフレームに保持体を形成した平面
図である。

【図８】図７のものを分離した状態の斜面図である。

【図９】同上のものに外部引出線を接続した斜面図であ
る。

【図１０】図８の温度センサを積み重ねた状態の側面図
である。

【図１１】本考案の第３実施例のリードフレームの平面
図である。

【図１２】同上の一部拡大斜面図である。

【図１３】薄膜サーミスタを取付けた状態の断面図であ
る。

【符号の説明】

Ａ リードフレーム ２，３ 金属板 ２ｄ，３ｄ 幅狭部 ２ｅ，３ｅ 接続端子 ４ 保持体 ５ 薄膜サーミスタ ５ａ 絶縁基板 ５ｂ 感熱膜 ６ｆ，７ｆ 窪み ６ 外部引出線

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】一端に外部引出線を接続するための接続端
   子が、他端に後述する感熱素子を接合するための幅狭部
   が形成された一対の細長い金属板と、該一対の金属板の
   前記幅狭部を略平行に近接させた状態で前記接続端子側
   を保持する保持体と、絶縁基板上に感熱膜を形成し、か
   つ、この感熱膜に２つの電極面を形成した薄膜サーミス
   タよりなる感熱素子とを具備し、前記金属板の前記幅狭
   部の先端に前記感熱素子の前記電極面を接合固定したこ
   とを特徴とする温度センサ。
2. 【請求項２】前記幅狭部の先端に、前記感熱素子と略同
   じ大きさの窪みを形成し、この窪みに感熱素子を接合固
   定したことを特徴とする請求項１記載の温度センサ。