JPH10239170A - 温度センサ - Google Patents
温度センサInfo
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- JPH10239170A JPH10239170A JP4347597A JP4347597A JPH10239170A JP H10239170 A JPH10239170 A JP H10239170A JP 4347597 A JP4347597 A JP 4347597A JP 4347597 A JP4347597 A JP 4347597A JP H10239170 A JPH10239170 A JP H10239170A
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Abstract
く、耐久性を備え、かつ温度検知が安定し、熱応答性に
優れた温度センサを提供することを目的とする。 【解決手段】 外部引出線12を接続するための端子部
と連接して延びる細幅金属板部3aと、細幅金属板部3
aを囲むように形成され外部引出線12′を接続するた
めの端子部と連接しているU字状金属板部4aと、細幅
金属板部3aとU字状金属板部4a間に取り付けられた
感熱素子9と、細幅金属板部3aと細幅金属板部3aを
囲むように形成されたU字状金属板部4aの端子部側の
一部に形成された保持体6と、感熱素子9の感熱部を含
む金属板部の面に設けられた薄膜シート11と、保持体
6に可撓性を与えるために形成した切欠溝または切欠部
6dとかなる温度センサである。
Description
サに関し、詳しくは、複写機、プリンタなどの定着装置
に使用される加熱定着ローラ等の回転体または静止体等
の被検知体表面に感熱部側を接触させ、被検知体の表面
温度を検知する温度センサであり、耐久性に優れ、熱応
答性と感度が安定性した温度センサに関するものであ
る。
熱素子としてビードサーミスタ素子が用いられ、感熱素
子を絶縁性の薄膜シートで被覆し、保持体で支持して使
用されている。また、図10に示した従来の温度センサ
では、一対の金属板20の細幅金属板23の先端間に感
熱素子22が載置され、他端に保持体21が設けられて
いる。25は外部引出線部であり、24は取り付けのた
めのネジ孔である。この温度センサは、図12に示した
ように、その先端部を加熱定着ローラ30の表面に金属
板20の弾性力を利用して接触させて温度を検出してい
る。
一端に外部引出線を接続するための外部引出部25を有
する帯状で平行な一対の細幅金属板27a、28aの先
端部の金属板27b、28bに電気的に接続した感熱素
子22と、一対の金属板の少なくとも一端に形成された
保持体21と、感熱素子22と一対の金属板の片面に設
けられた薄膜シート29とから構成された温度センサで
ある。感熱素子22が接続された金属板27a、28a
の周囲に金属板26が囲まれ、金属板27a、28aは
それぞれ外部引出部25に接続されている(特公平6−
29793号公報)。
7b,28b間に感熱素子22を配設した構造であり、
感熱素子22が金属板26に接触しない構造であるため
に熱容量が小さく熱応答性に優れ、かつ金属板26の弾
性力によって、加熱定着ローラ等の被検知体との安定し
た圧接力が得られる効果がある。その他の優れた点は、
帯状の金属板をリードフレーム状で構成できるととも
に、更に取付部分の保持体21をリードフレームの状態
で樹脂成形することができるために、寸法精度が優れた
温度センサが製造できる。
ンサの感熱素子として、ビードサーミスタ素子を使用し
た場合は、素子の形状が約1mm程度の球状もしくは楕
円を有しており、温度センサを加熱定着ローラの表面に
圧接した際に、感熱素子の感熱部が加熱定着ローラに対
して点接触することになり、被検知体に傷を付けるおそ
れがあるとともに、温度センサを固定する際の取付角度
や位置ずれにより、感熱素子がローラ表面からずれた
り、あるいは検出位置から離れて取り付けられることに
よって、温度を正確に検知することが難しい欠点があ
る。
加熱定着ローラの回転軸に対して直角に取付たときに、
一対の金属板27a、28aが正確にローラ表面を圧接
せず捻れて取り付けられたりすると、先端部に固定した
感熱素子22がローラ面から浮き上がったり、あるいは
感熱素子22のリード部に不要な力が加わって金属板と
リード部の接合部分に歪みが生じて、加熱定着ローラの
回転に伴う振動と相俟って感熱素子のリード部が剥離し
たり断線する欠点があった。ビードサーミスタ素子を用
いた温度センサのような問題は改善されるが、機械的振
動が発生するような厳しい条件下で使用される温度セン
サとしては、温度検知の安定性が未だ不十分であり、熱
応答性の観点からも改善し得る余地があった。
であり、被検知体やその周辺からの機械的振動に強く、
耐久性を備え、かつ温度検知が安定し、熱応答性に優れ
た温度センサを提供することを目的とする。
成するためになされたものであり、請求項1の発明は、
一方の端子部と連接して延びる細幅金属板部と、前記細
幅金属板部を囲むように形成され他方の端子部と連接し
ているU字状金属板部と、前記細幅金属板部と前記U字
状金属板部間に設けられた感熱素子と、前記細幅金属板
部と前記U字状金属板部の端子部側の一部に形成された
保持体と、前記金属板部面に設けられた薄膜シートとか
らなることを特徴とする温度センサである。この発明で
は、細幅金属板部を囲むようにU字状金属板部が設けら
れ、リードフレームで形成された細幅金属板部とU字状
金属板部は端子部に連接されて、これらの端子部を保持
体で強固に固定することができるので、機械的振動に対
して強い。
部と、前記細幅金属部の先端と対向する前記U字状金属
板部に形成した舌片部との間に架橋状に前記感熱素子を
取り付けたことを特徴とする請求項1に記載の温度セン
サであり、被検知体が回転体であっても、その軸に対し
て直角方向に感熱素子が接続されており、被検知体との
摩擦が低減できるとともに、取り付け時の位置ずれに対
する制御温度誤差が低減できる。
部および前記U字状金属板部に形成された舌片部の先端
部にハーフエッチング部を形成したことを特徴とする請
求項1または2に記載の温度センサであり、感熱部に加
わる応力を緩和することができるとともに、被検知体と
の摩擦が低減できる。
置決めのための突出部および/または凹陥部とネジ孔を
形成した請求項1、2または3に記載の温度センサであ
り、被検知体の温度検知位置に正確の感熱部に位置決め
できる。
部に金属板部に連接する端子部を露出させた一対の円弧
状切欠部を設けるとともに、外部引出線を導出するため
の前記一対の円弧状切欠部に連続した溝を形成した請求
項1ないし4の何れかに記載の温度センサであり、保持
体に弾力性を与えることで振動を吸収できるとともに、
溝から露出する端子部に強固に外部引出線を接続するこ
とができる。
少なくとも被検知体に接触する側が平面で構成されたこ
とを特徴とする請求項1ないし5の何れかに記載の温度
センサであり、被検知体との接触が十分になされるとと
もに、位置ずれによる制御温度誤差を低減できる。
少なくとも被検知体に接触する他に設けた絶縁シートの
両側端部を上面側に折り返して前記感熱素子を被覆した
ことを特徴とする請求項1ないし6の何れかに記載の温
度センサであり、感熱素子の保護が可能であり、被検知
体に傷を付けにくくなり、また絶縁シートで感熱素子と
金属板部とを圧接することで、感熱部を保護することが
できる。
少なくとも被検知体と接触する面の裏面に、少なくとも
前記感熱素子を覆う絶縁シートを設けたことを特徴とす
る請求項1ないし6の何れかに記載の温度センサであ
り、感熱素子の保護が可能であり、絶縁シートと感熱素
子と金属板部との圧接力で、機械的に強固となる。
リード部を前記細幅金属板部と前記U字状金属板部に形
成した舌片部に接続して、前記感熱素子が弾性体を挟持
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
の温度センサであり、弾性体を挟むことによって、感熱
素子の絶縁シートを通して接触が確実になされ、被検知
体との接触が十分になされる。
に基づいて説明する。図1は、本発明の一実施形態を示
す斜視図であり、図2は、図1の温度センサを更に詳細
に示すための図であり、同図(a)はその底面図、同図
(b)はその側面図、同図(c)はその正面図である。
図3(a)はリードフレームを示し、同図(b)はリー
ドフレームに保持体を樹脂成形した図である。図4
(a)は感熱素子の斜視図であり、同図(b)は同図
(a)のX−X線に沿った断面図である。
は、外部引出線12を接続するための端子部と連接して
延びる細幅金属板部3aと、細幅金属板部3aを囲むよ
うに形成され、外部引出線12′を接続するための端子
部と連接するU字状金属板部4aと、細幅金属板部3a
とU字状金属板部4a間にリード部10によって取り付
けられた感熱素子9と、細幅金属板部3aと細幅金属板
部3aを囲むように形成されたU字状金属板部4aの端
子部の一部に樹脂成形された保持体6と、感熱素子9の
感熱部を含む金属板部の少なくとも被検知体に接触する
面に設けられた薄膜シート11とからなる。
成した保持部材6a、6b、6cからなり、保持部材6
bにはネジ孔5と突出部7および凹陥部8または突出部
8′および凹陥部7′が設けられている。保持部材6a
と6bを区分する切欠部6dは、円弧状切欠部6eと外
部引出線12′が配置される溝6fへと連接されてお
り、かつ保持部材6bと6cを区分けする切欠部6d
は、円弧状切欠部6eと外部引出線12が配置される溝
6fへと連接されている。なお、保持体6に突出部7お
よび凹陥部8は、どちらか一方が形成されたものでもよ
い。また、保持体6の切欠溝または切欠部6dは、端子
部と感熱素子の電気的な接続を確実なものとするため
に、平板状の感熱素子に更に引き出しリード線を設けた
場合、これらのリード線を切欠溝または切欠部6dを通
してそれぞれ端子部に電気的に接続してもよい。その
際、感熱素子はリードフレームに弾力性を与えるように
架橋状に支持固定するとよい。
ミスタであって、厚さが100〜300μmで、1.0
×0.5mm角程度のアルミナ等の絶縁基板13が用い
られ、その一面には、SiC、またはマンガン、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公知
の薄膜形成技術で形成した感熱膜14が形成され、この
感熱膜14の両側に二つの電極面15、15′が形成さ
れている。更に、感熱膜14上には保護膜16が形成さ
れている。電極面15、15′からはリード部10がそ
れぞれ導出されている。リード部10と電極面15、1
5′との接合は導電性ペースト、溶接等の公知の技術で
行われる。そして、リード部10の剥離強度を大きくす
るには、絶縁基板13の感熱膜側全体をガラス等の図示
しない絶縁性材料でコーティングするとよい。無論、感
熱素子9は、薄膜サーミスタに限定するものではなく、
被検知体と接触する面が平面形状であり、電気的な接続
が可能な感熱素子であればよく、感熱素子の側面に電極
を形成した長方形のチップサーミスタであってもよい。
ける際に、被検知体の装置側に設けた図示しなし孔また
は突起部に、保持体6の突出部7や凹陥部8を嵌合させ
て、装置に固定することができる。保持体6の突出部7
(または凹陥部7′)や凹陥部8(または突出部8′)
は、温度センサの回り止めとして使用し、ネジ孔5によ
って温度センサを装置にネジ止めすれば、温度センサは
2点で確実に支持固定され、感熱位置に正確に位置決め
することができる。また、この温度センサは、被検知体
として、主に回転する加熱定着ローラに使用され、図2
(c)中の感熱素子9とリード部10を通過する中心線
Cに対して、加熱定着ローラの回転軸に対して、直角方
向に配置される。
について、各製造工程に従って詳細に説明する。先ず、
リードフレームは、図3(a)に示したように、ステン
レス、またはコバール、ニッケル合金等の帯状の金属板
を化学エッチング、プレス等の手段で形成されている。
このリードフレームAには、スプロケット用孔1を長手
方向に一定間隔で形成した帯状部2と、帯状部2から直
角方向に延びる端子部3bから連続する細幅金属板部3
aと、帯状部2から直角方向に延びる端子部4bに連続
し、細幅金属板部3aを囲むように形成されたU字状金
属板部4aとから構成されている。
るU字状金属板部4aには舌片部4cが形成される。そ
して、細幅金属板部3aの端子部3bと隣接するU字状
金属板部4aの端子部4bはタイバー2aで接続され、
かつ隣接するU字状金属板部4a同志がタイバー2bで
接続されている。狭い幅の金属板からなるタイバー2
a、2bはリードフレームAの取り扱いを容易とし、保
持体6の樹脂成形に効果的である。
(b)に示すように、保持体6が絶縁性樹脂材料等によ
り、トランスファー成形によって樹脂成形されている。
保持体6は、リードフレームAの帯状部2から延びる細
幅金属板部3aの一部と端子部3bおよびU字状金属板
部4aの一部と端子部4bを被覆し、ネジ孔5が形成さ
れている。
形成される。感熱素子9は保持体6を樹脂成形したリー
ドフレームAの細幅金属板部3aの先端部と、U字状金
属板部4aの舌片部4cとの間に設けられている。感熱
素子9のリード部10は細幅金属板部3aの先端部とU
字状金属板部4aの舌片部4cにそれぞれ溶接等で電気
的に接続され、感熱素子9を構成する絶縁基板13の感
熱膜14側と対向する面が被検知体側になるように配置
されている。リード部10は、弾性のある金属で形成さ
れ、感熱素子9と被検知体との摩擦を低減することがで
きる。
後、続いて、細幅金属板部3aとU字状金属板部4aの
感熱素子9の載置部分を含む被検知体との接触面側にポ
リイミドフィルム等の耐磨耗性および耐熱性のある薄膜
シート11が貼着されている。なお、金属板の露出面の
電気的絶縁が要求される場合は、図5や図8に示すよう
に、必要に応じて両面に薄膜シートを貼着してもよい。
切り離して、端子部3b、4bに外部引出線12、1
2′を溶接または半田付け等の方法によって電気的に接
続固定し、その後、リードフレームAの細幅金属板部9
aとU字状金属板部4aのそれぞれ隣接する連接部分の
タイバー2a、2bを切断して除くことにより、図1お
よび図2(a)、(b)、(c)に示す温度センサが得
られる。なお、保持体6は、前述のトランスファー成形
に限定することなく、予め樹脂成形された保持体を用い
て、リードフレームA上で組み込んでもよい。
2、12′との接続強度を増すために外部引出線を接続
後、円弧状切欠部6eの部分に樹脂を注入硬化させて固
定してもよい。
例えば定着装置の加熱定着ローラに取り付ける場合、保
持体6に設けた突出部7(または凹陥部7′)あるいは
凹陥部8(または突出部8′)を装置の温度センサ取付
部に形成した図示しない孔または突起部に嵌合させ、ネ
ジ孔5によってネジ止めして固定し、感熱素子9が載置
されている金属板部裏面に貼着した薄膜シート11を被
検知体である加熱定着ローラの表面に圧接するように取
り付けられる。感熱素子9の感熱面は、薄膜シート11
を介して被検知体に接触している。
る。同図は、U字状金属板部4aと細幅金属板部3a部
分の断面図である。同図の温度センサは、被検知体と接
触する側に貼着した薄膜シート11の両側端部を少し突
出させて折り返し、リードフレームの上面側に貼着した
構造である。このように薄膜シートの両側端部を少し突
出させた状態で折り返すことによって、薄膜シートの端
部が加熱定着ローラの表面を擦ることがなくなり、ロー
ラ表面に傷を付けるおそれが低減できる。しかも金属板
部が薄膜シートで被覆されるので、機械的強度を高める
ことができる。
形態について、図6(a)、(b)、(c)、(d)を
参照して説明する。同図(a)〜(d)において、舌片
部4cと細幅金属板部3aの先端の斜線部は、ハーフエ
ッチングを施した部分である。同図(e)は、例えば、
同図(a)のY−Y線に沿った断面図に感熱素子9が配
設された構造を示し、このようなハーフエッチングを施
したU字状金属板部4aの舌片部4cと細幅金属板部3
a間に感熱素子9のリード部10が電気的に接続されて
いる。図に示すようにリード部10はハーフエッチング
部17a,17cを避けて接合されている。また、被検
知体側に設けられる薄膜シートはハーフエッチングが形
成されない側に設けられる。ハーフエッチング部17
a、17cは板厚が薄くなり、しかも感熱素子9はリー
ド部10によって架橋状に接続される。従って、リード
部10は弾力性を有しており、本実施形態の温度センサ
をローラに圧接した際に、圧接力に順応して僅かな力で
感熱部近傍の部材が撓むために、細幅金属板部3aと舌
片部4cの先端部によってローラ表面が傷付けられるこ
とを更に減少できる。
架橋状に接続されており、感熱素子9に伝わった熱がリ
ード部10を通して細幅金属板部3aやU字状金属板部
4aに伝導しようとするが、リード部10の幅を狭くし
て、熱が伝わり難くすることで、熱抵抗を大きくする。
しかも、保持体6から伝わる振動を金属板部3a、4a
とリード部10により、吸収することができるので、機
械的振動に対して強く、耐久性のある温度センサを得る
ことができる。
端部のハーフエッチング部をU字状とし、このU字内に
感熱素子9を配置することで、U字状のハーフエッチン
グ部で感熱素子9を保護し、被検知体との接触圧を緩和
することができる。なお、図6(c)の場合では、U字
状金属板部4aが感熱素子に近接するようにすること
で、同様の効果を得ることができる。また、図示してい
ないが、上記細幅金属板部3aおよびU字状金属板部4
aに、多数の孔を設けることにより、感熱部分の熱抵抗
を大きくして熱応答特性の悪化を防ぐことが可能であ
る。
す斜視図であり、温度センサの先端部分の拡大図であ
る。図1に示した温度センサは、薄膜シート11が貼着
された裏面に、感熱素子9を覆うように絶縁シート19
が貼着されたものである。このような構造とすること
で、この温度センサを実装する装置の設置環境に耐え得
る構造とすることができる。即ち、その設置環境におけ
る周囲雰囲気の対流による影響を解消することで、温度
検出における不安定性を解消することができる効果を有
する。
部の切欠斜視図である。同図において、U字状金属板部
4aの先端部にシリコンスポンジ等の弾性体18を載置
して、弾性体18上に感熱素子9を載せるとともに、感
熱素子9のリード部10を細幅金属板部4aの先端部と
U字状金属板部4aに形成された舌片部4cに溶接等で
取り付ける。更に、感熱素子9の少なくとも被検知体に
接触する側に薄膜シート11aが貼着されている。この
温度センサでは、感熱素子側を被検知体(定着ローラ)
に圧接した際に、感熱素子部が弾性体によって、被検知
体である加熱定着ローラ面に密着するために、取り付け
誤差によって位置ずれが生じても検知誤差が発生し難い
利点がある。即ち、取り付け位置がずれても正確な温度
検出ができる。
応答特性について、図9を参照して説明する。図9で
は、オーバーシュート特性とリップルについて測定した
結果が示されている。比較例としては、図11の温度セ
ンサを用いた。なお、オーバーシュートT0 は小さいほ
ど、設定温度に到達するまでの時間が短くなり、リップ
ルTrは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。
性の測定は、加熱定着ローラの表面温度を180℃に設
定して同じ条件で行った。今回の測定結果では、本実施
例の温度センサがオーバーシュート特性T0 が8.0
℃、リップルTrが2.5℃であったのに対し、図11
の温度センサでは、オーバーシュート特性T0 が8.8
℃、リップルTrが2.9℃であった。この測定結果か
ら本実施例の温度センサが優れた熱応答特性を得ること
が実証された。無論、加熱定着ローラからは、一定の振
動が温度センサに加えられている。また、温度センサの
取付時の位置ずれに関する特性比較を行った。その結
果、感熱素子の中心部からリード部方向への取付位置の
ずれについては、±1mmの位置ずれに対し、本発明の
温度センサはT0 =+3℃、Tr=+1℃の変動であっ
た。従来の温度センサでは、±1mmの位置ずれに対
し、T0 =+8℃、Tr=+4℃であるので、本発明の
温度センサが優れた特性を示している。
に、リードフレームの状態で保持体6に突出部7と凹陥
部8の両方が形成されているので、各リードフレームを
積み重ねた場合、互いに嵌合し合うので規則正しく積み
重ねられ、作業、運送時におけるリードフレーム同志の
ぶつかり合いによる損傷を防止できる利点がある。更
に、リードフレームAに複数の保持体6を同時に樹脂成
形することで、従来の単品毎の成形、加工に比べ著しく
作業性が向上するとともに、リードフレームAの加工精
度が高いので、寸法のバラツキによる不良品の発生が低
減できる。
幅金属板部の先端部とU字状金属板部の舌片部間に、リ
ード部によって感熱素子を接続した構造であり、温度セ
ンサが固定された部分からの振動や被検知体の機械的振
動の吸収ができるとともに、感熱素子の感熱部とリード
部を通る中心軸が加熱定着ローラの回転軸に対して直角
となるように温度センサを配置する際に、取付時の僅か
な不具合による金属板部の捻れに対しても感熱素子に加
わる応力が小さくなる。
先端部を細長くし、かつ細幅金属板部の先端部と対向す
る部分のU字状金属板部に舌片部を設けて、感熱素子の
リード部を接続することで、熱抵抗が大きく、被温度検
知体からの熱の放散を小さくできる。また、感熱素子の
少なくとも被検知体に接触する側が平面で構成されるこ
とにより、温度センサの取り付け位置がずれてもローラ
面には正確に接触させることができる。
被検知体等の機械的振動が緩和されて、接触不良や断線
不良が改善できる利点があるとともに、感熱素子からリ
ード部を伝わって散逸する熱を最小限にすることで、熱
抵抗を大きくして、熱応答性が改善できる利点がある。
触する側が平面であり、しかも感熱素子はリード部と細
幅金属板部によって弾力性を有するので、取り付け時に
金属板部に捻れが生じたとしても感熱素子に加わる応力
は小さくなり、温度センサの取り付け位置がずれてもロ
ーラ面には正確に接触させることができるので、位置ず
れ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。
れ、形状や寸法のバラツキを小さくすることができると
ともに、細幅金属板部の周囲にU字状金属板部を形成す
ることで、加熱定着ローラへの圧接力の低下を防止する
ことができるとともに、被検知体表面の異物による温度
センサが損傷を受けるのを防ぐ効果がある。
の側面図、(c)はその正面図である。
(b)はリードフレームに保持体を形成した図である。
のX−X線に沿った断面図である。
図、(e)は同図(a)のY−Y線に沿った断面図であ
る。
図である。
図である。
る。
る。
Claims (9)
- 【請求項1】 一方の端子部と連接して延びる細幅金属
板部と、前記細幅金属板部を囲むように形成され他方の
端子部と連接しているU字状金属板部と、前記細幅金属
板部と前記U字状金属板部間に設けられた感熱素子と、
前記細幅金属板部と前記U字状金属板部の端子部側の一
部に形成された保持体と、前記金属板部面に設けられた
薄膜シートとからなることを特徴とする温度センサ。 - 【請求項2】 前記細幅金属板部と、前記細幅金属部の
先端と対向する前記U字状金属板部に形成した舌片部と
の間に架橋状に前記感熱素子を取り付けたことを特徴と
する請求項1に記載の温度センサ。 - 【請求項3】 前記細幅金属板部および前記U字状金属
板部に形成された舌片部の先端部にハーフエッチング部
を形成したことを特徴とする請求項1または2に記載の
温度センサ。 - 【請求項4】 前記保持体に位置決めのための突出部お
よび/または凹陥部とネジ孔を形成した請求項1、2ま
たは3に記載の温度センサ。 - 【請求項5】 前記保持体の一部に金属板部に連接する
端子部を露出させた一対の円弧状切欠部を設けるととも
に、外部引出線を配置するための前記一対の円弧状切欠
部にそれぞれ連続した溝を形成した請求項1ないし4の
何れかに記載の温度センサ。 - 【請求項6】 前記感熱素子の少なくとも被検知体に接
触する側が平面で構成されたことを特徴とする請求項1
ないし5の何れかに記載の温度センサ。 - 【請求項7】 前記感熱素子の少なくとも被検知体に接
触する他に設けた絶縁シートの両側端部を上面側に折り
返して前記感熱素子を被覆したことを特徴とする請求項
1ないし6の何れかに記載の温度センサ。 - 【請求項8】 前記感熱素子の少なくとも被検知体と接
触する面の裏面に、少なくとも前記感熱素子を覆う絶縁
シートを設けたことを特徴とする請求項1ないし6の何
れかに記載の温度センサ。 - 【請求項9】 前記感熱素子のリード部を前記細幅金属
板部と前記U字状金属板部に形成した舌片部に接続し
て、前記感熱素子が弾性体を挟持したことを特徴とする
請求項1ないし8の何れかに記載の温度センサ。
Priority Applications (1)
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