JPH11211579A - 表面温度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被温度検出体の表面温度を安定して検出す
る。 【解決手段】 対の板ばね１ａ，１ｂとクッション２
と、感熱素子３と、カバーシート４と保持体８との組立
体である。対の板ばね１ａ，１ｂは保持体８に平行に保
型される。感熱素子３は、ソリッドタイプの角チップサ
ーミスタ又は厚膜型のチップサーミスタである。板バネ
１ａ，１ｂはそれぞれ主幹部５と、分枝部６とからな
り、感熱素子３は両板ばね１ａ，１ｂの分枝部６，６に
接続される。クッション２は、両板ばね１ａ，１ｂ間に
またがって、主幹部５と、分枝部６との間に介在され、
カバーシート４は、感熱素子３及びクッション２を覆っ
て板ばね１ａ，１ｂに取付けられている。両板ばね１
ａ，１ｂの主幹部５は、電極端子７を有し、感熱素子３
へは、外部出力線１２から板ばね１ａ，１ｂを通して通
電され、熱応答出力は、板ばね１ａ，１ｂを通して外部
出力１２に取出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、物体表面の温度を
測定するセンサ、特に複写機、プリンタなどの定着装置
に使用される加熱ローラのような高温物体の表面に接触
させてその表面温度を検知する表面温度センサに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】複写機の定着装置などに使用される加熱
ローラの温度は、印字精度に大きく関わるため、その温
度管理は重要である。加熱ローラの温度の検知には、加
熱ローラ表面に接触させる温度センサが用いられ、温度
センサの感熱素子には従来より主としてビード型サーミ
スタ又はガラス封止型サーミスタが使用されてきた。

【０００３】この目的に使用される温度センサとして
は、例えば特開平７−２８６９１１号公報に記載された
センサがある。また、特開平７−２８６９１１号公報に
は、従来の技術として実開平４−８１０２３号公報に記
載された温度センサを取り上げている。この温度センサ
は、図５に示すように一対の金属板２１ａ，２１ｂの隙
間に感熱素子２３が配置され、被温度検知体に接触する
薄膜シート２２が金属板２１ａ，２１ｂの一面に被着さ
れ、感熱素子２３は、その隙間の薄膜シート２２に載置
されて充填材２６で囲撓されたものであると説明してい
る。

【０００４】特開平７−２８６９１１号公報の記載によ
れば、実開平４−８１０２３号公報に記載された温度セ
ンサは、図６のように温度センサの感熱面が回転ローラ
等の被温度検知体３０にその薄膜シート２２面と接触し
て使用され、被温度検知体３０の熱が薄膜シート２２と
充填材２６を通して感熱素子２３の全面から吸収される
ものであって、熱応答性に優れているが、実際に製造さ
れた温度センサには、被温度検知面の薄膜シート側に、
感熱素子の球形頭部による突出部ができ、この突出部が
ローラ表面に傷を付け、この傷が大きくなった場合は、
温度センサがローラ表面に密着され難くなり、正確な温
度検出ができなくなる欠点があるという問題点を指摘し
ている。

【０００５】特開平７−２８６９１１号の温度センサ
は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、図
７のように感熱素子３１がスポンジ等の弾性体３２と薄
膜シート３０ａ，３０ｂに挾まれた形状となっており、
感熱部を被温度検知体の表面に圧接した際に、感熱素子
３１の頭部が弾性体３２に嵌入するので、従来の接触形
温度センサにありがちであった感熱素子３１が薄膜シー
トから突出した局部的な圧力によって被温度検知体の表
面に損傷を与えることがない利点があるという効果が強
調されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】特開平７−２８６９１
１号公報が指摘する問題点は、要するに感熱素子にビー
ド型のサーミスタを使用することによる問題点であるも
のと思われる。たしかに感熱素子にビード型のサーミス
タを用いる限り、感熱素子と、被温度検知体との接触が
点接触となるため、感熱ローラの表面を傷付けることに
なるのであり、この問題を解決するため、感熱素子をス
ポンジ等の弾性体で支えたとても、ビード型のサーミス
タを使用する限り感熱素子と、被温度検知体との接触が
点接触であることには変りがなく、被温度検知体からの
受熱面積を大きくするには集熱板（特開平４−００３３
２５号参照）、や感熱ローラ（実開平２−１１７５６１
号参照）が必要となり、また、熱伝導性を上げるために
感熱素子をアルミ箔などで覆うといった集熱効果を高め
るための対策がどうしても必要となる。

【０００７】さらに、特開平７−２８６９１１号公報に
記載された温度センサでは、表面に箱状突出部が形成さ
れた薄膜シートを用い、箱状突出部とスポンジ等の弾性
体とで感熱素子を挟持する構造のため、感熱素子の設置
位置が必ずしも安定せず、また、感熱素子３１のリード
線３３ａ，３３ｂは、細幅金属板部３４ａ，３４ｂを固
定する保持体３５の溝３６ａ，３６ｂを通して外部引出
線３７ａ，３７ｂに接続するため、その配線接続並びに
リード線の処理に工数が必要である。

【０００８】この点、先行例として挙げられた特開平４
−８１０２３号に記載のものは、一対の金属板の隙間に
感熱素子が配設され、感熱素子の電極が夫々一対の金属
板に電気的に接続されるため、リード線の配線処理は不
要であるが、感熱素子は、充填材で囲撓して金属板に固
定されるものであるため、感熱素子の保持強度と、被温
度検知体に接触させる接触圧との兼ね合いを適正に調節
することが難しいのではないかと思われる。

【０００９】本発明の目的は、上記の課題を解決し、感
熱素子を被温度検知体に面接触させて被温度検知体の表
面温度を安定して検出しうる表面温度センサを提供する
ことにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による表面温度センサにおいては、感温素子
を有する表面温度センサであって、感温素子は、ソリッ
ドタイプの角チップサーミスタ又は厚膜型のチップサー
ミスタであり、感熱素子が受熱すべき加熱ローラなどの
被温度検知体の表面に面接触させるものである。

【００１１】また、板ばねと、クッションと、感熱素子
と、カバーシートを有する表面温度センサであって、板
ばねは、対をなし、対をなす板ばねは、それぞれ主幹部
分と分枝部分とを有し、平行に保型して配列され、主幹
部分は、感熱素子を定位置に支えるものであり、分枝部
分は、主幹部分から分枝させた部分であり、感熱素子
は、各板ばねの分枝部分に電気的に接続されたものであ
り、クッションは、感熱素子を支えるものであり、カバ
ーシートは、クッションおよび板ばねに支えて感熱素子
の表面を覆うものである。

【００１２】また、主幹部分に電極端子を有し、電極端
子は、外部出力線に結線され、板ばねを通じて感熱素子
より出力される熱応答信号を外部出力線に出力するもの
である。

【００１３】また、クッションは、両板ばね間にまたが
り、且つ各板ばねの主幹部分と分枝部分との間に介在さ
せたものである。

【００１４】また、クッションは、切込溝を有し、切込
溝は、感熱素子を受け入れて該感熱素子の表面とクッシ
ョンの表面との段差をなくすものである。

【００１５】また、受熱面積を増大させる金属箔で感熱
素子の表面を覆ったものである。、

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に本発明による表面温度セン
サの実施の形態を図によって説明する。図１、２におい
て、本発明による表面温度センサ１は、ステンレスなど
のばね板を用いた対をなす第１及び第２の板ばね１ａ，
１ｂと、クッション２と、感熱素子３と、カバーシート
４との組立体である。各板ばね１ａ，１ｂは、主幹部分
５と、分枝部分６とからなり、主幹部分５は、感熱素子
３を保持するホルダであり、電極端子７を一体に有して
いる。

【００１７】分枝部分６は、主幹部分５から正面に引き
起して分枝させた部分である。第１の板ばね１ａと第２
の板ばね１ｂとは左右対称形であり、分枝部分６，６を
互いに接近させて平行に配列され、平行を保持させたま
まＰＰＳモールドなどによる保持体８に保型させたもの
である。

【００１８】感熱素子３は、第１および第２の板ばね１
ａ，１ｂの分枝部分６，６に取付けられる。本発明にお
いて、感熱素子３には、ソリッドタイプの角チップサー
ミスタ又は厚膜型チップサーミスタを用いるものであ
り、感熱素子３のチップの電極をそれぞれ第１及び第２
の板ばね１ａ，１ｂの分枝部分６，６の端末に、導電性
接着剤をもって電気的に接続し、各分枝部分６を引出し
用リード線として主幹部分５の電極端子７に導通させて
いる。

【００１９】クッション２は、例えばシリコンスポンジ
であり、定型の直方体をなし、両板ばね１ａ，１ｂ間に
またがり、板ばねの弾性体に抗してそれぞれの主幹部分
５と、分枝部分６との間に介在させる。分枝部分６は、
一部折曲してクッション２の表面に沿わせ、感熱素子３
をクッション２の外面の中央部分に配置させるが、クッ
ション２の表面には、切込溝９を形成し、切込溝９内に
感熱素子３を受入れ、感熱素子３の表面と、クッション
２の表面との間の段差をなくしている。

【００２０】カバーシート４は、クッション２および両
板ばね１ａ，１ｂに支えて感熱素子３の表面を覆うもの
である。このカバーシート４には、耐熱性の合成樹脂シ
ート、例えばポリイミドフィルムが用いられる。

【００２１】本発明において、板ばね１ａ，１ｂの対
は、例えば図３（ａ）に示すようにタイバー１０で接続
されたリードフレーム１１の形態に成形されており、こ
のリードフレーム１１には、各板ばね１ａ，１ｂについ
て、主幹部分５より分枝部分６を分枝させ、主幹部分５
の基部には電極端子７が平坦面として形成されている。
本発明においては、このリードフレーム１１の搬送途中
で保持体８のモールド成形と、感熱素子３及びクッショ
ン２の取付けとカバーシート４の被覆並びに電極端子７
の曲げ加工によって、外部出力線１２の取付けを順次に
行い、その後、リードフレーム１１をタイバー１０より
切離して表面温度センサを完成する。

【００２２】勿論，図３（ｂ）に示すようにプレスによ
る打ち抜き加工によって、板ばね１ａ、１ｂの対を形成
し、その板ばね１ａ、１ｂを用いて表面温度センサを組
み立てることもできる。本発明において、外部出力線１
２から電極端子７，７に給電された通電電流が各板ばね
１ａ，１ｂの主幹部分５から分枝部分６を経て感熱素子
７に通電される。感熱素子７は、カバーシート４を介し
て複写機の加熱ローラなどの被温度検知体に圧接され、
被温度検知体の熱は、カバーシート４を通して感熱素子
３に感知され、感熱素子３は熱応答信号を出力し、その
出力信号が板ばね１ａ，１ｂを通じて外部出力線１２に
取出される。

【００２３】もっとも、本発明においても、図４
（ａ）、（ｂ）に示すように従来と同じように受熱面積
を増大させるため、熱伝導性に優れた金属箔１３を用
い、金属箔１３を感熱素子３とカバーシート４との間に
介在させてより広い面積で被温度検知体の温度を受熱す
ることができる。本発明において、感熱素子３は、その
表面が平坦のため、ビード型サーミスタや、ガラス封止
型サーミスタを用いる場合のように金属箔１３の表面に
尖った突起が形成されることはなく、したがって、熱応
答性を低下させぬために金属箔に薄膜を用いても局部的
に摩耗するようなことがない。

【００２４】

【発明の効果】以上のように本発明によるときには、感
熱素子３は、一定の面積を有するソリッドタイプの角チ
ップサーミスタ又は厚膜型のチップを用いているため、
カバーシートの上から被温度検知体の表面に面接触して
受熱できる。特に厚膜型のチップサーミスタを用いたと
きには、素子構造上、感応速度が早く、優れた熱応答性
が得られる。また、感熱素子を支えるクッションに切込
溝を付し、切込溝内に感熱素子を受入れて感熱素子と、
クッションの表面間の段差をなくし、あるいは減少させ
ることにより、相手方に負担をかけずに一定の面積で出
力できる。さらに、受熱面積を上げるために金属箔で感
熱素子の表面を覆っても金属箔を傷つけることがなく、
金属箔に薄膜を用いて熱応答性を低下させることなく受
熱して、その温度信号を出力できる。

【００２５】また、感熱素子にチップ型のサーミスタを
用い、その電極に板ばねの一部である分枝部を直接電気
的に接続することにより、ビード型サーミスタを用いる
場合のように素子リード線、引出用リード線の配線や板
ばねと素子リード線間の絶縁処理は一切不要となる。ま
た、クッションは板ばねの主幹部と分枝部間に挾んで保
持され、また、感熱素子は分枝部に固定され、さらには
クッションの切込溝に収納されるものであるため、感熱
素子に位置ずれは生ぜず、しかも感熱素子を支えるクッ
ションは、主幹部と分枝部間に挾んで安定に保持するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す平面図である。

【図２】本発明の一実施形態を示す断面側面図である。

【図３】本発明の表面温度センサに用いる板ばねの実施
形態を示す図である。

【図４】（ａ）は本発明の他の実施形態を示す平面図、
（ｂ）は同断面側面図である。

【図５】（ａ）は、従来の表面温度センサの一例を示す
平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。

【図６】従来の表面温度センサの使用例を示す図であ
る。

【図７】改良された表面温度センサの従来例を示す図で
ある。

【符号の説明】

１ 表面温度センサ １ａ，１ｂ 板ばね ２ クッション ３ 感熱素子 ４ カバーシート ５ 主幹部分 ６ 分枝部分 ７ 電極端子 ８ 保持体 ９ 切込溝 １０ タイバー １１ リードフレーム １２ 外部出力線 １３ 金属箔

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 感熱素子を有する表面温度センサであっ
   て、 感温素子は、ソリッドタイプの角チップサーミスタ又は
   厚膜型のチップサーミ、スタであり、感熱素子が受熱す
   べき加熱ローラなどの被温度検知体の表面に面接、させ
   るものであることを特徴とする表面温度センサ。
2. 【請求項２】 板ばねと、クッションと、感熱素子と、
   カバーシートを有する表面温度センサであって、 板ばねは、対をなし、対をなす板ばねは、それぞれ主幹
   部分と分枝部分とを有し、平行に保型して配列され、 主幹部分は、感熱素子を定位置に支えるものであり、 分枝部分は、主幹部分から分枝させた部分であり、 感熱素子は、各板ばねの分枝部分に電気的に接続された
   ものであり、 クッションは、感熱素子を支えるものであり、 カバーシートは、クッションおよび板ばねに支えて感熱
   素子の表面を覆うものであることを特徴とする請求項１
   に記載の表面温度センサ。
3. 【請求項３】 主幹部分に電極端子を有し、 電極端子は、外部出力線に結線され、板ばねを通じて感
   熱素子より出力される熱応答信号を外部出力線に出力す
   るものであることを特徴とする請求項２に記載の表面温
   度センサ。
4. 【請求項４】 クッションは、両板ばね間にまたがり、
   且つ各板ばねの主幹部分と分枝部分との間に介在させた
   ものであることを特徴とする請求項２に記載の表面温度
   センサ。
5. 【請求項５】 クッションは、切込溝を有し、 切込溝は、感熱素子を受け入れて該感熱素子の表面とク
   ッションの表面との段差をなくすものであることを特徴
   とする請求項２に記載の表面温度センサ。
6. 【請求項６】 受熱面積を増大させる金属箔で感熱素子
   の表面を覆ったことを特徴とする請求項１、２又は５に
   記載の表面温度センサ。