JPH1090083A

JPH1090083A - 温度センサ及び定着装置

Info

Publication number: JPH1090083A
Application number: JP25044596A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Tanaka; 智田中
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1996-09-20
Filing date: 1996-09-20
Publication date: 1998-04-10
Anticipated expiration: 2016-09-20
Also published as: JP3410301B2

Abstract

(57)【要約】【課題】被測定物との間で摺動するような場合でも、接
触面７ａが摩耗しにくく、長期間良好に使用できる温度
センサ１を得る。【解決手段】感温素子３をセラミックス体７で覆い、該
セラミックス体７の表面に被測定物との接触面７ａを形
成して温度センサ１を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被測定物の温度を
検出する温度センサ、及びこの温度センサを用いた電子
写真装置の定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、プリンタ等の電子写真装置に
おける定着装置は、発熱手段を備えた定着用ヒートロー
ラと加圧ローラを対向して配置し、これらのローラ間に
印字後の用紙を通過させることによって、トナーを加熱
定着するようになっている。

【０００３】上記ヒートローラとしてはアルミニウムや
ステンレス等の金属パイプ中にハロゲンランプ等の加熱
素子を設けたものが用いられている。これに対し、発熱
効率を向上させ、消費電力を小さくするために、金属パ
イプの表面に絶縁層を介して発熱抵抗体を備えた定着用
ヒートローラが提案されている（特開昭６２−２００３
７９号、特開昭５８−４０５７１号公報等参照）。

【０００４】後者の定着用ヒートローラを用いた定着装
置の構造は、図４に示すように、金属パイプからなる円
筒体１１の外周表面にガラス、セラミックス、樹脂等の
絶縁層１２を介してニッケルメッキ等の発熱抵抗体１３
を形成し、この両端部にリング状の電極部材１４を配置
するとともに、その他の発熱抵抗体１３上をフッ素樹脂
等の離形層１５で覆った構造の定着用ヒートローラ１０
と、加圧ローラ２０とを対向して配置したものである。

【０００５】上記の定着用ヒートローラ１０では、円筒
体１１を回転させながら、両端の電極部材１４、１４の
外周面に給電部材（不図示）を当て、摺動しながら給電
することによって、発熱抵抗体１３に通電して発熱させ
ることができ、加圧ローラ２０との間に印字後の用紙を
通過させることによって、トナーを加熱定着することが
できる。

【０００６】ところで、このような定着装置においては
温度のコントロールが重要であり、適性な温度に調整す
るため、定着用ヒートローラ１０の離形層１５の表面に
温度センサ１を当接させて、温度を測定することが行わ
れている。

【０００７】この温度センサ１は、例えば図５に示すよ
うに、温度変化により抵抗値が変化する感温素子３にリ
ード線５を接続してなるサーミスタが用いられている。
そして、温度センサ１の感温素子３をポリイミド等から
なる樹脂フィルム８で覆うことによって絶縁性を持た
せ、この樹脂フィルム８の表面を定着用ヒートローラ１
０と当接するようになっている。

【０００８】なお、図４では発熱抵抗体層１３を備えた
定着用ヒートローラ１０について説明したが、前述した
ハロゲンランプを用いた定着用ヒートローラについて
も、同様の温度センサ１を用いている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記定着装
置を使用する際に、回転する定着用ヒートローラ１０と
温度センサ１が摺動するため、温度センサ１を覆う樹脂
フィルム８が摩耗して剥がれやすかった。そして、樹脂
フィルム８が剥がれると感温素子３が剥き出しになって
しまい、絶縁性が維持できなくなって正確な温度検知が
できなくなっり、感温素子３が破損したりするという問
題点があった。

【００１０】また、樹脂フィルム８が剥がれて感温素子
３が剥き出しになると、感温素子３との摺動によって、
定着用ヒートローラ１０の離形層１５が剥離しやすいと
いう問題もあった。特に図４に示すような構造の定着用
ヒートローラ１０では、離形層１５が剥離すると発熱抵
抗体１３が露出し、短絡したり、火花が発生して用紙が
燃えてしまう等の事故が生じる恐れがあった。

【００１１】そのため、比較的短期間の使用で温度セン
サ１を覆う樹脂フィルム８を交換したり、あるいは温度
センサ１自体を交換する必要があるという不都合があっ
た。

【００１２】

【課題を解決するための手段】そこで本発明は、感温素
子を有する温度センサにおいて、少なくとも被測定物と
の接触面をセラミックス又はガラスで形成したことを特
徴とする。

【００１３】また本発明は、上記接触面の中心線平均粗
さ（Ｒａ）を０．５μｍ以下としたことを特徴とする。

【００１４】さらに本発明は、定着用ヒートローラと加
圧ローラからなる定着装置において、上記定着用ヒート
ローラの表面に、上記の温度センサの接触面を当接させ
たことを特徴とする。

【００１５】

【作用】本発明の温度センサは、被測定物との接触面を
セラミックス又はガラスで形成したことから、接触面が
摩耗しにくく、長期使用しても感温素子が露出すること
を防止できる。

【００１６】そのため、本発明の温度センサを定着用ヒ
ートローラに当接して定着装置を構成すれば、温度セン
サに異常が生じることなく長期使用することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下本発明の温度センサの実施形
態を図によって説明する。

【００１８】図１に示すように、本発明の温度センサ１
は、基板２上に弾性体６を介して感温素子３を配置し、
この感温素子３に接続した２本の取り出し線４、４の端
部を基板２上に固定し、この部分でそれぞれリード線
５、５と接続してある。また、感温素子３を覆うように
セラミックス又はガラスからなる板状体７を備え、接着
剤等で固定している。

【００１９】上記感温素子３は、温度変化によって抵抗
値が変化するサーミスタであり、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ｍ
ｏ，Ｃｕ等の酸化物、炭酸塩、硝酸塩、塩化物等を焼結
したものである。そして、本発明の温度センサ１は、上
記板状体７の表面に備えた接触面７ａを被測定物に当接
させ、温度変化に伴う感温素子３の抵抗値の変化をリー
ド線５から検知し、温度を検出することができる。

【００２０】上記弾性体６は、樹脂やゴム等弾性変形し
やすい材料からなり、本発明の温度センサ１を被測定物
に当接させた時の衝撃を吸収して、感温素子３の破損等
を防止することができる。

【００２１】また、本発明の温度センサ１では、感温素
子３を高硬度のセラミックス又はガラスからなる板状体
７で覆い、この表面を接触面７ａとしたため、被測定物
と摺動するような場合でも接触面７ａが摩耗することを
防止できる。したがって、長期間使用しても感温素子３
の破損等を防止し、絶縁性を維持し続けることができ
る。

【００２２】この板状体７を成すセラミックス又はガラ
スとしては、例えば表１に示すようにさまざまな材質を
用いることができる。

【００２３】ここでアルミナセラミックスは、Ａｌ₂Ｏ
₃を主成分とし、焼結助剤としてＳｉＯ₂、ＭｇＯ、Ｃ
ａＯ等を含むものであり、特にＡｌ₂Ｏ₃含有量を９
９．５重量％以上とした高純度アルミナセラミックスが
好ましい。窒化珪素質セラミックスは、Ｓｉ₃Ｎ₄を主
成分としＡｌ₂Ｏ₃、Ｙ₂Ｏ₃、その他の希土類元素酸
化物等の焼結助剤を含むものである。窒化アルミニウム
質セラミックスは、ＡｌＮを主成分とし、焼結助剤とし
てＹ₂Ｏ₃、Ｙｂ₂Ｏ₃、Ｅｒ₂Ｏ₃等を含むものであ
る。ジルコニアセラミックスは、ＺｒＯ₂を主成分と
し、Ｙ₂Ｏ₃、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＣｅＯ₂等の安定化剤
を含む部分安定化ジルコニアセラミックスである。ま
た、ガラスとしては、ホウ珪酸ガラス、アルミノホウ珪
酸ガラス、結晶化ガラス等さまざまなものを用いること
ができる。

【００２４】これらのセラミックス又はガラスはいずれ
も体積固有抵抗が１０¹⁴Ω・ｃｍ以上と絶縁性に優れて
いるため、感温素子３の絶縁性を維持できる。また、感
温素子３の応答性を良くするためには、板状体７の熱伝
達性を高くすればよい。そのためには、熱伝導性の高い
窒化アルミニウム質セラミックス、窒化珪素質セラミッ
クス、高純度アルミナセラミックスを用いるか、あるい
は板状体７を薄く形成するために高強度、高靱性のジル
コニアセラミックスを用いることが好ましい。

【００２５】

【表１】

【００２６】上記セラミックス体７の厚みｔ、即ち感温
素子３と接触面７ａとの距離は０．１〜３ｍｍとするこ
とが好ましい。これは、厚みｔが０．１ｍｍ未満では、
取扱時にセラミックス体７が破損したり、使用時に摩耗
しやすいためであり、一方厚みｔが３ｍｍを超えると、
熱伝達性が低くなって、温度センサ１の応答性が悪くな
るためである。なお、上述した各種セラミックスやガラ
スのうち、熱伝導率が低いものでも、厚みｔを薄くする
ことによって、実用上問題なく使用できる。

【００２７】さらに、上記セラミックス体７の接触面７
ａが被測定物と摺動するような場合、被測定物側に傷等
をつけにくくするためには、この接触面７ａを滑らかな
面としておくことが好ましい。具体的には、接触面７ａ
の中心線平均粗さ（Ｒａ）を０．５μｍ以下、好ましく
は０．３μｍ以下、さらに好ましくは０．１５μｍ以下
とすれば良い。

【００２８】また、板状体７を成すセラミックス又はガ
ラスの気孔率は１．０％以下、好ましくは０．２％以下
とし、接触面７ａに存在する気孔の最大径を５０μｍ以
下とすることが好ましい。これは、気孔が存在すると、
被測定物との摺動時に摩耗しやすくなるためであり、ま
た気孔による断熱作用で感温素子３の応答性が低下して
しまうためである。

【００２９】一般に、セラミックスは極めて高硬度の材
質であるが、研磨等によって接触面７ａを上記のような
滑らかな面としておけば、摺動する相手の被測定物に傷
をつけにくくすることができる。そのため、後述するよ
うに定着装置の温度測定に用いても、定着用ヒートロー
ラ表面のフッ素樹脂コート層を摩耗させにくく、長寿命
とできる。

【００３０】また、図１では板状体７を備えた構造を示
したが、他の実施形態として、図２（ａ）に示すように
板状体７を有底筒状として、この板状体７で上記弾性体
６をも覆うように備え、その表面を接触面７ａとするこ
ともできる。要するに本発明の温度センサ１では、感温
素子３を覆うとともに、接触面７ａを構成するようにセ
ラミックス体７を備えておけば良い。

【００３１】さらに、図１では、感温素子３に取り出し
線４を取付け、基板２上でリード線５に接合した構造を
示したが、この他の実施形態として、図２（ｂ）に示す
ように、板状体７の裏面に感温素子３を取付け、この裏
面上にメタライズパターン等によって取り出し線４を形
成し、この取り出し線４にリード線５を接合する構造と
することもできる。

【００３２】また、図２（ｃ）に示すように、板状体７
の上をさらにポリイミド等の樹脂フィルム８で覆うこと
もできる。

【００３３】さらに、図２（ｄ）に示すように、高強
度、高靱性のジルコニアセラミックス等からなる板状体
７上に感温素子３、取り出し線４、リード線５を接合
し、この板状体７を撓ませることによって、弾性的に接
触面７ａを被測定物に当接させることもできる。

【００３４】次に、本発明の温度センサ１を用いた定着
装置について説明する。

【００３５】図３に示すように、本発明の定着装置は定
着用ヒートローラ１０と加圧ローラ２０を対向して配置
させて構成する。

【００３６】定着用ヒートローラ１０は、アルミニウム
やステンレス等の金属パイプからなる円筒体１１の内周
面にポリイミド等からなる絶縁層１２を備え、この絶縁
層１２上にＡｇ，Ｎｉ等の金属材あるいはこれらとガラ
ス等の混合物からなる発熱抵抗体１３を形成し、該発熱
抵抗体１３の端部に導電ペーストを用いて電極部材１４
を固着し、円筒体１１の外周面にはフッ素樹脂等からな
る離形層１５を備えている。

【００３７】そして、この定着装置を使用する際は、定
着用ヒートローラ１０を回転させながら、両端に備えた
電極部材１４に給電部材（不図示）を当接させ、摺動さ
せながら給電することによって、発熱抵抗体１３に通電
し、発熱させることができる。この状態で定着用ヒート
ローラ１０と加圧ローラ２０の間に印字後の用紙を通過
させることによって、トナーを加熱定着することができ
る。

【００３８】また、この定着装置では、定着用ヒートロ
ーラ１０の離形層１５の表面に上述した本発明の温度セ
ンサ１の接触面７ａを当接させている。そのため、定着
用ヒートローラ１０の表面温度を検知して制御すること
ができる。このとき、温度センサ１の接触面７ａはセラ
ミックスからなるため、定着用ヒートローラ１０と摺動
しても摩耗を防止できる。同時に、接触面７ａを滑らか
な面としておけば、定着用ヒートローラ１０側の離形層
１５の摩耗も防止でき、その結果長期間にわたって良好
に使用することができる。

【００３９】なお、図３では発熱抵抗体１３を円筒体１
１の内側に形成した定着用ヒートローラ１０を用いて説
明したが、図４に示すように円筒体１１の外側に発熱抵
抗体１３を形成した定着用ヒートローラ１０や、あるい
はハロゲンランプ等を中央に配置した構造の定着用ヒー
トローラであっても、同様に本発明の温度センサ１を用
いることができる。

【００４０】ただし、図３の実施形態では、発熱抵抗体
１３を円筒体１１の内側に形成したため、仮に温度セン
サ１との摺動によって離形層１５が摩耗しても、発熱抵
抗体１３が露出することを防止し、事故を防ぐことがで
きる。このように、温度センサ１と組み合わせて使用す
る場合は、発熱抵抗体１３を円筒体１１の内側に備える
ことが好ましい。

【００４１】以上の実施形態では定着装置について説明
したが、本発明の温度センサ１は、被測定物と摺動しな
がら温度を検出するようなさまざまな用途に用いること
ができる。

【００４２】

【実施例】本発明実施例として、図１に示す温度センサ
１を作製し、図３に示す定着装置に用いる使用試験を行
った。

【００４３】温度センサ１のセラミックス体７は窒化ア
ルミニウム質セラミックスで形成し、厚み０．４ｍｍと
した。定着用ヒートローラ１０は、直径２０ｍｍ、長さ
２８０ｍｍとし、この表面に温度センサ１を当接させ
て、６０回転／分で回転させ、温度センサ１が摩耗によ
り温度測定に異常が生じるまでの時間を調べた。一方、
比較例として図５に示す従来の温度センサを用いて同様
の試験を行った。

【００４４】その結果、比較例では１万時間で樹脂フィ
ルム８が剥がれて温度測定に異常が生じたのに対し、本
発明実施例では、５万時間後も全く異常はなかった。し
たがって、本発明の温度センサ１を用いれば、長期間良
好に使用できることがわかる。

【００４５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、感温素子
をセラミックス体で覆い、該セラミックス体の表面に被
測定物との接触面を形成して温度センサを構成したこと
によって、被測定物との間で摺動するような場合でも、
接触面が摩耗しにくく、長期間良好に使用することがで
きる。

【００４６】また、本発明によれば、定着用ヒートロー
ラの表面に、上記温度センサの接触面を当接させて定着
装置を構成したことによって、使用時に定着用ヒートロ
ーラと摺動しても温度センサがの接触面が摩耗しにく
く、長期間良好に使用することができる。その結果、メ
ンテナンスの必要がなく、温度制御の可能な定着装置を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の温度センサを示す斜視図、
（ｂ）は（ａ）中のＸ−Ｘ線断面図である。

【図２】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の他の実施形態を示
す図である。

【図３】本発明の定着装置を示す一部破断側面図であ
る。

【図４】従来の定着装置を示す一部破断側面図である。

【図５】従来の温度センサを示す断面図である。

【符号の説明】

１：温度センサ２：基板３：感温素子４：取り出し線５：リード線６：弾性体７：セラミックス体８：樹脂フィルム１０：定着用ヒートローラ１１：円筒体１２：絶縁層１３：発熱抵抗体１４：電極部材１５：離形層２０：加圧ローラ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】感温素子を有し、被測定物と接触してその
表面温度を測定するようにした温度センサであって、少
なくとも被測定物と接触する面をセラミックス又はガラ
スで形成したことを特徴とする温度センサ。
【請求項２】上記接触面の中心線平均粗さ（Ｒａ）が
０．５μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の
温度センサ。
【請求項３】定着用ヒートローラと加圧ローラからな
り、上記熱定着用ローラの表面に、請求項１記載の温度
センサの接触面を当接させたことを特徴とする定着装
置。