JPH0629793B2 - 温度センサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、被検知体に接触させて温度を検知する温度セ
ンサ、特に複写機などの定着装置に使用される回転体の
温度を検出するための温度センサに関する。

〔従来の技術〕 第８図は従来の上記のような温度センサを示す図であ
り、同図(b)は同図(a)のＡ−Ａ断面図である。

この温度センサ２０は、金属製の感熱板２１上にサーミ
スタ等の感熱素子２２が接着剤等によって固着され、こ
の感熱素子２２の導線２３は感熱板２１の絶縁を保つた
めの絶縁チューブ２４が被覆されて外部へ導出されてい
る。この温度センサ２０においては、感熱板２１の弾性
力を利用して感熱板２１が回転体に圧接され、回転体表
面の温度が検知される。

しかしながら、この温度センサ２０は感熱素子２２と被
検知体である回転体との間に熱容量が比較的大きい感熱
板２１が介在するため、熱応答特性が悪く温度検知が不
正確になるという問題があった。また、感熱素子２２の
導線２３がジュメット線のように比較的太いため感熱板
２１と導線２３の弾性力が作用し、あるいは、導線２３
の固定方法によっても、被検知体に圧接するときの弾性
力にバラツキが生じて検知温度に誤差が生じることがあ
った。

このような欠点を改善するため第９図および第１０図に
示した温度センサが考えられた。なお、第９図(b)は同
図(a)のＢ−Ｂ断面図である。

第９図に示したように、この温度センサのセンサ部３１
は、ポリイミド樹脂等からなる絶縁薄膜シート３２上に
エッチングあるいは接着等により導体箔３３が形成され
るとともに導体箔３３を覆うように接着あるいは熱融着
等によって開孔部３４ａを有する絶縁薄膜シート３４が
形成されている。そして、上記開孔部３４ａの絶縁薄膜
シート３２上に感熱素子３５が載置され、この感熱素子
３５の導線３５ａは上記導体箔３３に溶接等により電気
的に接続されて導体箔３３の接続部３３ａから外部に導
出されるようになっている。

上記のように絶縁薄膜シートと導体箔との積層によって
形成されたセンサ部３１はフレキシブル性に富む反面、
弾性力が弱いため、第１０図に示したようにセンサ部３
１の両端を保持部材３７に固定して接続部３３ａに外部
引出線３８を接続し、上記保持部材３７とセンサ部３１
との間にシリコンゴム等からなる弾性体３６を介在させ
て温度センサ３０を構成して上記弾性体３６の弾性力に
よって回転体に圧接するようにしている。

このように形成された温度センサ３０はフレキシブル性
があるセンサ部３１を使用しているため回転体に対する
密着性が良く、さらに、絶縁薄膜シートとして耐摩耗
性、耐熱性に優れているポリイミド樹脂製のものを使用
することができるため、長期間使用しても温度検知が比
較的正確で耐久性があるという利点があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかながら、上記第１０図に示した温度センサ３０は、
感熱素子３５が、この感熱素子に比べて体積が非常に大
きい弾性体３６に取り囲まれているので熱容量が相対的
にきくなり、熱応答特性に満足行く結果が得られず、前
記第８図について説明した温度センサ２０の欠点を充分
に解消することができなかった。また、感熱素子３５の
導線３５ａは通常６０μｍ前後と細いので、この導線３
５ａが弾性体３６によって圧迫されて断線することがあ
るなどの問題があった。

本発明は、熱応答特性に優れ、また、安定した圧接力を
得るとともに耐久性のある温度センサを提供することを
目的とする。

〔問題点を解決するための手段および作用〕

上記の目的を達成するためになした本発明の温度センサ
は、外部引出線を接続するための外部引出部を有する帯
状で平行な一対の弾性を有する金属板と、該一対の金属
板の間隙に配設されるととも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、上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、上記感熱素子およ
び上記一対の金属板の片面に設けられて被検知体に接触
される薄膜シートとを有することを特徴とする。

そして、本発明の温度センサにおいては、感熱素子が金
属板に接触していないために熱容量は極めて小さくな
る。また、上記保持体と金属板によって被検知体に対し
て安定した圧接がおこなわれ、薄膜シートを介して被検
知体に圧接される感熱素子の出力は導線および上記一対
の金属板を介して外部に導出される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図乃至第７図に従って詳細
に説明する。

第２図において、Ａはコバール、ニッケル、銅等の材料
からなる金属板をエッチング等によって成形したリード
フレームであり、このリードフレームＡは両側に帯状部
１１，１１′を有し、この帯状部１１，１１′のそれぞ
れから直角に延びる一対で一組の連結部１１ａ，１１
ａ′と、この連結部１１ａ，１１ａ′に連結された該連
結部１１ａ，１１ａ′より幅の広い対をなした多数組の
幅広部１，１′とを有する形状に成形されている。そし
て、この一対の金属板からなる幅広部１，１′には感熱
素子を挿入するための孔１ａと外部引出線を接続するた
めの接続孔１ｂが形成されている。図の破線は後述説明
するように第１の保持体４および第２の保持体５を形成
する位置を示すものであり、上記幅広部１，１′の一端
には保持体５のネジ孔５ａより大きなネジ止め用の孔１
ｃが形成されている。なお、上記感熱素子を挿入する孔
１ａは幅広部１，１′と感熱素子との接触を避けるため
のものであり、幅広部１，１′の隙間を大きくすれば、
必ずしも必要なものではない。また、ネジ止め用の孔１
ｃも、保持体５の形状およびネジ孔５ａの位置によって
は、なくてもよいことはいうまでもない。

第１図は上記リードフレームＡを利用して温度センサを
製造する過程を説明する図であり、次に、実施例の温度
センサを製造する方法について説明する。なお、同図
(a)は温度センサの表面となる側を、同図(b)は温度セン
サの裏面となる側を示す図である。

前記第２図について説明したリードフレームＡの幅広部
１，１′の両端にトランスファ成形等の方法により第１
の保持体４および第２の保持体５を樹脂成形し、このと
き同時に、この第１，第２の保持体４，５にそれぞれ取
付け用のネジ孔４ａ，５ａを形成するとともに第１の保
持体４には外部引出線を挿入するための孔４ｃと、外部
引出線と幅広部１，１′を半田接合するための開孔部４
ｂとをそれぞれ表面と裏面とに形成する。次に、ピード
サーミスタ等の感熱素子３を幅広部１，１′に形成され
た孔１ａに挿入し、この感熱素子３の導線３ａを幅広部
１，１′のそれぞれに溶接等の方法により電気的に接続
する。そして、幅広部１，１′の少なくとも回転体と接
触する部分、すなわち、幅広部１，１′の裏面の一部に
ポリイミドフィルム等の耐摩耗性および耐熱性のある腹
膜シート２を粘着し、さらに図示しない外部引出線を前
記第１の保持体４の孔４ｃを介して幅広部１，１′の接
続孔１ｂでそれぞれ半田接合する。

その後、リードフレームＡの連結部１１ａ，１１ａ′を
切断して帯状部１１，１１′および連結部１１ａ，１１
ａ′を切除し、個々の温度センサを得るようにする。

このように、リードフレームを成形して一定の数量の温
度センサをまとめて加工すると、従来のような単品毎の
加工作業に比べて著しく作業性が向上するばかりか、リ
ードフレームの仕上がり寸法の精度が高いので寸法バラ
ツキ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、上記の保持体の成形は上記のようにトランスファ
成形によるものに限定されるものではなく、予め樹脂成
形された保持体を用いてリードフレーム上に組立てるよ
うにしてもよい。また、上記感熱素子３の導線３ａを保
護するために、必要に応じて感熱素子３および導線３ａ
にシリコンゴム等の保護剤をコートするようにしてもよ
い。さらに、感熱素子にビードサーミスタのかわりにチ
ップサーミスタや他の感温素子を使用するようにしても
よいことはいうまでもない。

第３図は上記のうようにして得られた温度センサの側面
を示す図であり、この温度センサ１０の第１の保持体４
にはコネクタ６が取付けられており、このコネクタ６の
ピン６ａは外部引出線として幅広部１，１′にそれぞれ
接続されている。

なお、この実施例においては、上記のようにコネクタを
使用して外部引出線を保持体に設けるようにしてある
が、本発明の温度センサはこのような構成に限定される
ものではなく、例えば、前記リードフレーム上に形成さ
れた連結部１１ａ，１１ａ′を利用する等して外部引出
線を接続するようにしてもよい。

第４図は上記のように構成された温度センサ１０の取付
け状態を示す図であり、感熱素子３が設置された薄膜シ
ート２の部分が回転体４０に圧接するように湾曲させて
保持体４および保持体５を図示しない固定部材にネジ止
めしたものである。

なお、幅広部１，１′の回転体４０に接触する部分を予
め回転体４０の曲率に合わせて円弧状に成形しておけ
ば、回転体４０と温度センサ１０の接触状態をより一層
良好に保持することが可能となり、安定した温度検知を
行うことができる。

上記の実施例の温度センサ１０は両端に保持体４，５を
有する構成になっているが、本発明の温度センサは上記
のような構成に限定されるものではなく、前記第１図に
ついて説明した製造工程の最後に連結部１１ａ，１１
ａ′を切断するとき、第１図に一点鎖線で示したＢ−Ｂ
線で切断し、第５図に示したように、保持体４だけを有
するような構造の温度センサにすることもできる。

第６図は上記のような保持体を一端にだけ有するような
温度センサの取付け状態を示す図であり、感熱素子３が
設置された薄膜シート２の部分を回転体４０に当接し、
幅広部１，１′の弾性力によって薄膜シート２の部分が
回転体４０に圧接されるように湾曲させて保持体４を図
示しない固定部材にネジ止めしたものである。

なお、本発明の温度センサにおいては、幅広部１，１′
に多数の孔をメッシュ状に設け、この幅広部１，１′の
弾性力を調節するとともに、幅広部１，１′の蓄熱量を
低減させるようにすることもできる。

本発明の温度センサは、前記第８図乃至第１０図につい
て説明した従来の温度センサのように感熱素子が金属板
に配設されることがなく、また、体積の大きな弾性体等
にも接していないことから熱容量が小さなものとなり、
熱応答特性の優れた温度センサが実現できる。

次に示す表は、本発明による温度センサと第８図および
第１０図について説明した従来の温度センサとの比較実
験の結果を示すものであり、この実験は、表面温度ヲ１
８０℃に設定した回転体に各温度センサを圧接させ、そ
の熱応答特性を記録したものである。なお、第７図は上
記熱応答特性の代表的な例を示す図であり、次表に示し
たオーバーシュート温度Ｔ_Ｏ、リップル温度Ｔ_ｒ、応答
時間ｔ_１および安定化時間ｔ_２は、同図に符号Ｔ_Ｏ，Ｔ
_ｒ，ｔ_１，ｔ_２を付して示した量である。

上表から明らかなように、本発明の温度センサは従来の
温度センサに比べて熱応答特性のすべての点で格段に優
れていることがわかる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、帯状で平行な一対の弾性を有する金属
板の隙間の感熱素子を配設し、この感熱素子の導線を上
記一対の金属板に電気的に接続し、さらに一対の金属板
と上記感熱素子の被検体に接触する側に薄膜シートを設
けるようにしたので、感熱素子が金属板に当接しないた
めに熱容量が小さくなり熱応答特性が格段に優れ、金属
板の弾性力によって安定した圧接力がえられるとともに
耐久性のある温度センサを得ることができ、さらに、以
下のような諸効果がえられる。

(1) 上記金属板を弾性体として利用するだけでなく感
熱素子からの出力線として利用するようにするととも
に、保持体をリードフレームの状態で予め一体成形する
ことが可能であるので、組立部品数、組立工数が少なく
なり、組立工程における断線等を低減することができ
る。

(2) 感熱素子が金属板に直接接触していないので金属
板の厚みを厚くしても熱応答特性を低下させることがな
いので、被検知体に圧接する圧接力を加減することがで
き、使用目的に合った温度センサを自由に製造すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の温度センサを製造する過程を
説明する図、 第２図は本発明の実施例の温度センサに利用すリードフ
レームを示す図、 第３図は実施例の温度センサの側面図、 第４図は実施例の温度センサの取付け状態を示す図、 第５図は他の実施例の温度センサを示す図、 第６図は第５図に示した他の実施例の温度センサの取付
け状態を示す図、 第７図は熱応答特性の代表例を示す図、 第８図は従来の温度センサを示す図、 第９図は従来の他の温度センサに使用されるセンサ部を
示す図、 第１０図は第９図に示したセンサ部を使用した従来の温
度センサを示す図である。 １，１′……幅広部、２……薄膜シート、３……感熱素
子、４，５……保持体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−19630（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−160030（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−42932（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−82636（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−151102（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外部引出線を接続するための外部引出部を
   有する帯状で平行な一対の弾性を有する金属板と、該一
   対の金属板の間隙に配設されるとともに該一対の金属板
   に導線が電気的に接続された感熱素子と、上記一対の金
   属板の少なくとも一端に形成された保持体と、上記感熱
   素子および上記一対の金属板の片面に設けられて被検知
   体に接触される薄膜シートとを有することを特徴とする
   温度センサ。