JPH07159254A

JPH07159254A - 非接触形温度センサ

Info

Publication number: JPH07159254A
Application number: JP30785693A
Authority: JP
Inventors: Jun Kamiyama; 準神山
Original assignee: ISHIZUKA DENSHI KK
Current assignee: ISHIZUKA DENSHI KK
Priority date: 1993-12-08
Filing date: 1993-12-08
Publication date: 1995-06-23

Abstract

(57)【要約】【目的】熱応答性に優れ、安定した温度検知能力を有
する耐久性のある非接触形温度センサを提供することを
目的とするものである。【構成】保持体３の延在部に開口部４が形成された内
枠体６ａが一体に成形され、耐熱フィルム５を内枠体６
ａと外枠体６ｂで挟持し、耐熱フィルム５の感熱面の裏
面に温度センサ７が固着され、そのリード線８が保持体
３に形成された溝に配線され、外部引出線９に接続した
ものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、非接触形温度センサに
関し、殊に、複写機等の定着装置に使用する加熱ローラ
等の回転体又は静止体からなる被検知体の表面温度を非
接触で検知するための非接触形の温度センサに係るもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、上記に示したような複写機などの
定着装置等に使用される温度センサの一例として、特公
平２−５９９３９号公報に記載されたような非接触形温
度センサが提案されている。図７は、非接触形温度セン
サの設置状態を示しており、発熱体２０を中心軸に備え
る加熱ローラ２１に非接触形温度センサ１５が配置され
ている。この温度センサは図８に示されており、断面が
コの字形の箱形のフード１６の開口部を密閉するように
耐熱テープ１９ａを貼付け、この耐熱テープ上の中央部
に感熱素子１７を載置し、この感熱素子１７を固定する
ために、更にその上に耐熱テープ１９ｂを貼付けて感熱
素子１７を固定する。更に、箱形のフード１６の一部に
圧力調整用の孔１８を形成してフード１６内の空気がロ
ーラからの熱変動によって、膨張収縮して耐熱テープ１
９ａ，１９ｂに撓みが発生しないようにした構造のもの
である。

【０００３】そして、このような構造の温度センサは、
感熱素子周辺の空気の移動を阻止した構造であるので、
温度制御の精度を向上させることができ、応答時間の短
い非接触形温度センサを提供できるというものである。
また、本出願人の考案に係る実公昭６３−２６７４１号
公報記載の非接触形温度センサも提案されている。この
温度センサは、２本の金属線間に感熱素子を取り付け、
この感熱素子を加熱ローラの表面に近づけさせて非接触
で被検知体表面の温度を検知しようとするものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記第
１に示された温度センサは、フード１６の開口面に予め
耐熱テープ１９ａを貼り、感熱素子１７をこの耐熱テー
プ１９ａ上に載置してその上から更に耐熱テープ１９ｂ
で固定する構造であるために、感熱面側の一部分が突出
してしまう。このために感熱素子１７の形状にバラツキ
があると突出部分の高さにバラツキが生じることにな
り、非接触方法で温度センサを取り付けた場合、被検知
体と温度センサの感熱面との距離が不正確になる欠点が
あった。即ち、被検知体との距離が不正確になるという
ことは、正確な温度検知が困難であることを意味してい
る。

【０００５】また、２枚の耐熱テープ１９ａ，１９ｂを
貼合わせた構造であるために、２００℃以上の高温に長
時間曝された場合、テープ上の接着剤が硬化したり、或
いは軟化するなど接着剤の性質が変化することによっ
て、感熱面の平面性が損なわれたり、フードに接着固定
したテープの部分が剥がれたりして、被検知体と温度セ
ンサの感熱面のギャップの距離が不正確になり易く、正
確な温度検知ができなくなる等の欠点があった。更に、
フード内は圧力調整用の孔１８があるとはいえ、密閉状
態になるためにフード内の熱の移動がなくなり、実質的
に熱容量が大きくなり、結果として熱時定数の大きな温
度センサとなって熱応答特性が悪くなる欠点があった。

【０００６】また、第２に示した非接触形温度センサで
は、金属線間に感熱素子を取り付けるときの作業性が悪
いことと、回転体の温度を検知する場合に回転体表面の
周辺に対流が発生するために、感熱素子がこの影響を受
けて正確な温度検知ができないおそれがあり、改善の余
地があった。

【０００７】本発明は、上述の問題点に鑑みなされたも
のであり、熱応答性に優れ、また安定した温度検知能力
を有するとともに耐久性のある非接触形温度センサを提
供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めに、本発明の非接触形温度センサは、保持体と、該保
持体の延在する部分に形成した開口部と、該開口部に設
置し、前記開口部に嵌合する枠体によって張設固定され
る耐熱性フィルムからなる感熱部と、前記耐熱性フィル
ムの感熱面の裏面に載置固定した感熱素子とからなり、
前記感熱素子のリード線を保持体に配設した外部引出線
に接続してなることを特徴とするものである。また、本
発明の非接触形温度センサは、保持体と、該保持体の延
在する部分に形成した開口部と、該開口部の底部を同一
材料によって一体形成した感熱部と、前記感熱部の感熱
面の裏面に載置固定した感熱素子とからなり、前記感熱
素子のリード線を保持体に配置した外部引出線に接続し
てなることを特徴とすることによって、その目的を達成
するものである。

【０００９】

【作用】本発明の非接触形温度センサは、長期にわたっ
て高温度に曝されても感熱面の平坦性が維持されるため
に、被検知体と温度センサの感熱面との距離（ギャッ
プ）が長期間使用しても変動することがなく、距離の変
動に起因する熱応答特性のバラツキを改善することがで
きる。また感熱面に張設した耐熱性フィルムで吸収され
た熱をその裏面に設置した感熱素子によって検知するよ
うになされているために、温度センサの位置ズレによる
熱応答特性のバラツキが小さくなる。更に、耐熱性フィ
ルムの開口部への固定が、接着剤で固定するのではな
く、枠体によるために感熱面の平面性が高温においても
保たれるので、正確な温度検知ができるとともに、温度
センサの固定方法が簡単なために作業性がよく量産に優
れている。

【００１０】

【実施例】以下、本発明に係る非接触形温度センサの実
施例について図面を参照して説明する。図１（ａ）は、
本発明に係る非接触形温度センサの一実施例を示す斜視
図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＸ−Ｘ断面図、図
１（ｃ）は図１（ａ）のＹ−Ｙ断面図である。図１
（ａ）乃至（ｃ）において、取付用ネジ孔１と位置決め
用突起部（又と凹部でもよい）２を有する保持体部３と
該保持体部３に延設して開口部４が形成された内枠体６
ａからなる樹脂体を形成する。この樹脂体の開口部４の
一面に耐熱性フィルム５を配置する。次に、開口部４に
外枠体６ｂを嵌合するように圧入することにより、内枠
体６ａに形成された開口部４の内側面と外枠体６ｂの隙
間に耐熱性フィルム５の端部が挟まれ、耐熱性フィルム
５は開口部４の一面に張設固定される。そして、前記耐
熱性フィルム５の感熱面の裏面の略中央付近にサーミス
ター等の感熱素子７を接着剤等で固定し、感熱素子７の
リード線８を溝を通して配線され、保持体３に固定され
た外部引出線９に接続される。

【００１１】このようにして組み立てられた温度センサ
Ａは、図１（ｃ）に示すように、その感熱面が破線で示
すローラのような被検知体Ｒの表面から０．５〜１．０
ｍｍの間隙を形成するように取り付けられる。被検知体
表面から放射される熱は、耐熱性フィルム５で吸収さ
れ、フィルムの温度が上昇することによってフィルム裏
面に取り付けられた感熱素子７がその温度を検知する。
フィルム裏面は大きい開口面を有するので、フィルムに
吸収された熱は素早く放散されるために被検知体表面の
温度変化を正確に検知できる。

【００１２】図２（ａ）は、本発明に係る非接触形温度
センサの他の実施例を示す斜視図であり、図２（ｂ），
（ｃ）はそれぞれ図２（ａ）のＸ−Ｘ断面図，Ｙ−Ｙ断
面図である。図２（ａ）は、取付用ネジ孔１と位置決め
用突起部（又と凹部でもよい）２を有する保持体３の延
在部が外枠体６ｂを形成した樹脂体であり、外枠体６ｂ
に内枠体６ａが嵌合する形状となっており、耐熱フィル
ム５は外枠体６ｂと内枠体６ａとの係合部に挟まれてそ
の開口面に張設されている。耐熱性フィルム５の一面上
に金属膜からなる導体パターン１１を形成し、該導体パ
ターン１１の一端に感熱素子１２を接続し、他端に外部
引出線９を接続するための端子部１３を形成し、該端子
部１３に外部引出線９を半田付け等の方法で接続する。

【００１３】この方法によれば、予め帯状の耐熱性フィ
ルム上に多数の導体パターンを感熱面の背面に形成して
その導電パターンに感熱素子を接続した後、切り離して
から上記樹脂体の開口部に外枠体６ｂに内枠体６ａを嵌
合させることによって、耐熱性フィルムを張設固定す
る。その開口部の略中央に感熱素子７が位置し、耐熱性
フィルムの端部に導体パターンの端部１３が露出するよ
うにすることにより、その後の作業がし易くなる利点が
ある。

【００１４】図３（ａ）は、本発明に係る非接触形温度
センサの他の実施例を示す斜視図であり、図３（ｂ），
（ｃ）はそれぞれ図３（ａ）のＸ−Ｘ断面図，Ｙ−Ｙ断
面図である。図３は、取付用ネジ孔１と位置決め用突起
部（又と凹部でもよい）２を有する保持体３の延在部が
外枠体６ｂが平坦な樹脂体で一体に形成されものであ
り、外枠体６ｂに内枠体６ａが嵌合する形状となってい
る。耐熱フィルム５は外枠体６ｂと内枠体６ａとの係合
部に挟まれてその開口面に張設されている。耐熱性フィ
ルム５の感熱面の裏面に感熱素子７を接着し、感熱素子
７のリード線を溝を通して外部引出線９に接続する。図
３の実施例は、図１及び図２と異なり、保持体３と外枠
体６ｂが同一平面に一体に形成されており、温度センサ
の取り付け位置及び被検知体の位置に応じた形状とす
る。

【００１５】一般に、温度センサの熱応答特性は、図４
に示すオーバーシュート特性とリップルによって表すこ
とができ、オーバーシュートＴ₀が小さい程、設定温度
に到達するまでの時間が短くなり、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く熱応答特性が優
れているといえる。

【００１６】本実施例の温度センサにおいては、温度セ
ンサの感熱面と加熱ローラ（被検知体Ｒ）の表面との間
隙が０．５ｍｍになるように取り付け、加熱ローラの表
面温度を１８０℃に設定した時、オーバーシュートＴ₀
＝１２．５℃、リップルＴ_r＝３．５℃であり、この値
は本出願人が提案した実公昭６３−２６７４１号公報記
載の非接触形の温度センサの同一条件でのＴ₀＝１６．
５℃、Ｔ_r＝７℃に比べても優れた熱応答特性を得るこ
とができた。また、従来の温度センサは、取付位置がわ
ずかにずれるだけで、温度ズレが発生していたが、図５
に示すように、本実施例の温度センサは、感熱面全体で
検知するために感熱素子の位置ズレに対しても温度ズレ
がほとんど発生しないことを示している。因に、図５は
感熱素子が被検知体に最も接近した位置を零とし、その
位置からの位置ズレを横軸に示し、縦軸に被検知体の温
度とのズレを示している。

【００１７】更に、保持体３には、位置決め用突起部２
が形成されており、本発明の温度センサを装置に取り付
けるときに、前記保持体３の突起部２を回り止めとして
使用し得る。前記保持体３の突起部２を装置側に設けた
孔または突起部（図示なし）に嵌合し、ネジ孔９によっ
てネジ止めすれば、温度センサは２点で支持固定される
ために、感熱素子を、被検知体である加熱定着ローラの
表面に近接させて正確に位置決め取り付けが可能であ
る。耐熱性フィルムを固定する方法は、上記したような
枠体に代えてバネ性を有する金属板をコ字状に形成して
開口部にはめ込んで固定したり、本願実施例では、内枠
体を上方から外枠体に嵌合するようにしていたが、逆に
下方から内枠体を嵌合するようにして、耐熱性フィルム
をはめ込んで固定してもよく、耐熱性フィルムを固定す
る固定方法、即ち、接着剤を用いないで挟持、圧接等の
全てのフィルム固定方法が本願発明の範囲に含まれる。
無論、感熱素子は耐熱性フィルムの感熱面の裏面に形成
される。

【００１８】図６（ａ）は、本発明に係る非接触形温度
センサの他の実施例を示す斜視図であり、図６（ｂ），
（ｃ）はそれぞれ図６（ａ）のＸ−Ｘ断面図，Ｙ−Ｙ断
面図である。この実施例は、保持体、開口部、開口部に
固定した耐熱性フィルムを一体的に樹脂の射出成形によ
って形成した構造の温度センサである。保持体３と開口
部の構造は、図２に示した実施例と同様な形状である
が、耐熱性フィルム５に相当する感熱部１０が保持体３
及び有底状の開口部４を形成した枠体６と同一樹脂で形
成されている。本実施例においては、耐熱性と樹脂成形
時の流動性に優れたスーパーエンプラを使用することに
よって、感熱部１０の厚みを０．１〜０．３ｍｍに成形
することが可能であり、これによって作業性が更に向上
し、本発明の目的を十分に達成することが可能である。

【００１９】このようにして形成された非接触形温度セ
ンサＡは、例えば、複写機の定着装置等の加熱定着ロー
ラに取り付ける場合、保持体３に設けた突起部（凹陥部
でもよい）２を、装置の温度センサ取付部に形成した孔
または突起部（図示しなし）に嵌合させ、ネジ孔１によ
ってネジ止めして固定し、感熱素子７が載置されている
耐熱フィルム５や枠体と一体に形成された感熱部１０の
感熱面側を加熱定着ローラ等の被検知体に最も近接させ
て取り付けることができる。

【００２０】

【発明の効果】上述のように、本発明は、保持体の延長
部分に耐熱性フィルムが配設される開口部に、外枠体の
開口部に内枠体を嵌合することよって、耐熱性フィルム
をこの開口面に張設固定するものであり、耐熱性フィル
ムの感熱面の裏面側に感熱素子を載置して接着剤等で固
定し、該感熱素子のリード線を保持体に配置した外部引
出線に接続した構造の温度センサである。

【００２１】従って、保持体に設けられた突起部等を被
検知体の取り付け部に取り付けることによって、温度セ
ンサの感熱素子部が被検知体の最も近接した位置に取り
付けられる。また、被検知体表面から放射された熱を吸
収する耐熱性フィルムは広い開口部に張設されており、
感熱面を実質的に広げることが可能である。このような
ことから、かならずしも被検知体に感熱素子を正確に位
置するように取付る必要はなく、耐熱性フィルムの感熱
面側と被検知体との間隙のみに注意して取り付ければよ
いので取付が非常に簡単となり、作業性が良好であり、
量産性も優れたものとなる利点がある。また、本発明の
非接触形温度センサは、感熱素子は、感熱面に張設した
耐熱性フィルムによって吸収された熱を検知するため
に、温度センサの位置ズレによる熱応答特性のバラツキ
が小さくなり、また、耐熱性フィルムの感熱面が接着剤
によることなく機械的に固定されているために、長期間
の使用においても、弛むことがないために被検知体と感
熱面との距離（ギャップ）のバラツキに起因する熱応答
特性のバラツキを改善することができる利点がある。

【００２２】更に、本発明の非接触形温度センサは、長
期にわたって高温度に曝されても感熱面の平坦性が維持
されるために、被検知体と温度センサの感熱面との距離
が長期間使用しても変動することがなく、距離が変動す
ることによる検出感度のバラツキが発生することがな
く、感熱面の劣化に起因する熱応答特性のバラツキを改
善することができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、本発明に係る非接触形温度センサの
一実施例を示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ
線に沿った断面図、（ｃ）は（ａ）のＹ−Ｙ線に沿った
断面図である。

【図２】（ａ）は、本発明に係る非接触形温度センサの
他の実施例を示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＸ−
Ｘ線に沿った断面図、（ｃ）は（ａ）のＹ−Ｙ線に沿っ
た断面図である。

【図３】（ａ）は、本発明に係る非接触形温度センサの
他の実施例を示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＸ−
Ｘ線に沿った断面図、（ｃ）は（ａ）のＹ−Ｙ線に沿っ
た断面図である。

【図４】温度センサの特性を説明するための図である。

【図５】実施例の位置ズレに対する温度差を示す図であ
る。

【図６】（ａ）は、本発明に係る非接触形温度センサの
他の実施例を示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＸ−
Ｘ線に沿った断面図、（ｃ）は（ａ）のＹ−Ｙ線に沿っ
た断面図である。

【図７】従来の非接触形温度センサの実装状態を示す図
である。

【図８】従来の非接触形温度センサの断面図である。

【符号の説明】１取付用ネジ孔２位置決め用突起部３保持体４開口部５耐熱性フィルム６枠体６ａ内枠体６ｂ外枠体７，１２感熱素子８リード線９外部引出線１０感熱部１１導体パターン１３端子部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】保持体と、該保持体の延在する部分に形
成した開口部と、該開口部に設置し、前記開口部に嵌合
する枠体によって張設固定される耐熱性フィルムからな
る感熱部と、前記耐熱性フィルムの感熱面の裏面に載置
固定した感熱素子とからなり、前記感熱素子のリード線
を保持体に配設した外部引出線に接続してなることを特
徴とする非接触形温度センサ。
【請求項２】保持体と、該保持体の延在する部分に形
成した開口部と、該開口部の底部を同一材料によって一
体形成した感熱部と、前記感熱部の感熱面の裏面に載置
固定した感熱素子とからなり、前記感熱素子のリード線
を保持体に配置した外部引出線に接続してなることを特
徴とする非接触形温度センサ。