(57)【要約】【課題】  曲げて使用する際でも曲げる前に対して抵抗値が変化し難い温度センサを提供すること。【解決手段】  絶縁性フィルム２と、絶縁性フィルム２上の第１薄膜サーミスタ部３Ａ及び第２薄膜サーミスタ部３Ｂと、第１薄膜サーミスタ部上に形成された一対の第１対向電極４Ａと、第２薄膜サーミスタ部上に形成された一対の第２対向電極４Ｂと、第１対向電極の一方と第２対向電極の一方とに接続された一対のパターン電極５と、第１対向電極の他方と第２対向電極の他方とを接続した接続配線部６とを備え、絶縁性フィルムが、第１薄膜サーミスタ部と第２薄膜サーミスタ部との間で折れ曲がって第１薄膜サーミスタ部側の部分と第２薄膜サーミスタ部側の部分とが重なっており、第１薄膜サーミスタ部と第２薄膜サーミスタ部とが、互いに対向配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性フィルムと、
前記絶縁性フィルムの一方の面にサーミスタ材料で形成された第１薄膜サーミスタ部と、
前記絶縁性フィルムの一方の面にサーミスタ材料で形成され前記第１薄膜サーミスタ部と同形状とされた第２薄膜サーミスタ部と、
前記第１薄膜サーミスタ部の上及び下の少なくとも一方に互いに対向して形成された一対の第１対向電極と、
前記第２薄膜サーミスタ部の上及び下の少なくとも一方に互いに対向して形成された一対の第２対向電極と、
前記絶縁性フィルムの一方の面に形成され一対の前記第１対向電極の一方と一対の前記第２対向電極の一方とに接続された一対のパターン電極と、
一対の前記第１対向電極の他方と一対の前記第２対向電極の他方とを接続した接続配線部、又は一対の前記第１対向電極の一方と一対の前記第２対向電極の他方および一対の前記第１対向電極の他方と一対の前記第２対向電極の一方とを接続した接続配線部とを備え、
前記絶縁性フィルムが、前記第１薄膜サーミスタ部と前記第２薄膜サーミスタ部との間で折れ曲がって前記第１薄膜サーミスタ部側の部分と前記第２薄膜サーミスタ部側の部分とが重なっており、
前記第１薄膜サーミスタ部と前記第２薄膜サーミスタ部とが、互いに対向配置されていることを特徴とする温度センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の温度センサにおいて、
前記絶縁性フィルムの前記第１薄膜サーミスタ部側の部分と前記第２薄膜サーミスタ部側の部分とが、接着剤で接着されていることを特徴とする温度センサ。
【請求項３】
請求項１に記載の温度センサにおいて、
前記絶縁性フィルムの前記第１薄膜サーミスタ部側の部分と前記第２薄膜サーミスタ部側の部分とが、クリップ部材で挟持されていることを特徴とする温度センサ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の温度センサにおいて、
一対の前記パターン電極が、前記絶縁性フィルムの前記第１薄膜サーミスタ部側の部分に形成された一対のパッド部を有していることを特徴とする温度センサ。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の温度センサにおいて、
少なくとも前記第１薄膜サーミスタ部と前記絶縁性フィルムと前記第２薄膜サーミスタ部とが積層されている部分が湾曲状態とされて使用されることを特徴とする温度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、曲げた状態での使用に優れた温度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ポリイミド樹脂等で形成された絶縁性フィルム上に薄膜状のサーミスタ部を形成したフィルム型の温度センサが開発されている。例えば、特許文献１には、絶縁性フィルムと、該絶縁性フィルムの表面にサーミスタ材料でパターン形成された薄膜サーミスタ部と、薄膜サーミスタ部の上に複数の櫛部を有して互いに対向してパターン形成された一対の櫛型電極と、一対の櫛型電極に接続され絶縁性フィルムの表面にパターン形成された一対のパターン電極とを備えている温度センサが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２０５３１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
従来のフィルム型温度センサは、表面が湾曲している測定対象物に対応して曲げて設置する場合、ポリイミドフィルムが湾曲することで、薄膜サーミスタ部に伸縮応力が働くため、湾曲させる前の状態に対して抵抗値が変化してしまう不都合があった。例えば、図６に示すように、複写機の加熱ローラＲ（半径６ｍｍ）を測定対象物とし、加熱ローラＲの表面に沿って薄膜サーミスタ部１０１を外側にして温度センサ１００を１８０度分曲げると、薄膜サーミスタ部１０１が引っ張られて０．４２％伸びる。このとき、抵抗値は例えば３〜４％増加する。逆に、薄膜サーミスタ部１０１をポリイミドフィルム１０２の内側にして温度センサ１００を１８０度分曲げると、薄膜サーミスタ部１０１が０．４２％圧縮される。このとき、抵抗値は薄膜サーミスタ部１０１を外側に配した場合と逆に３〜４％減少する。なお、この測定では、ポリイミドフィルム１０２の厚さを５０μｍとし、薄膜サーミスタ部１０１の厚さを０．１μｍとした。
【０００５】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、曲げて使用する際でも曲げる前に対して抵抗値が変化し難い温度センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明に係る温度センサは、絶縁性フィルムと、前記絶縁性フィルムの一方の面にサーミスタ材料で形成された第１薄膜サーミスタ部と、前記絶縁性フィルムの一方の面にサーミスタ材料で形成され前記第１薄膜サーミスタ部と同形状とされた第２薄膜サーミスタ部と、前記第１薄膜サーミスタ部の上及び下の少なくとも一方に互いに対向して形成された一対の第１対向電極と、前記第２薄膜サーミスタ部の上及び下の少なくとも一方に互いに対向して形成された一対の第２対向電極と、前記絶縁性フィルムの一方の面に形成され一対の前記第１対向電極の一方と一対の前記第２対向電極の一方とに接続された一対のパターン電極と、一対の前記第１対向電極の他方と一対の前記第２対向電極の他方とを接続した接続配線部、又は一対の前記第１対向電極の一方と一対の前記第２対向電極の他方および一対の前記第１対向電極の他方と一対の前記第２対向電極の一方とを接続した接続配線部とを備え、前記絶縁性フィルムが、前記第１薄膜サーミスタ部と前記第２薄膜サーミスタ部との間で折れ曲がって前記第１薄膜サーミスタ部側の部分と前記第２薄膜サーミスタ部側の部分とが重なっており、前記第１薄膜サーミスタ部と前記第２薄膜サーミスタ部とが、互いに対向配置されていることを特徴とする。
【０００７】
この温度センサでは、絶縁性フィルムが、第１薄膜サーミスタ部と第２薄膜サーミスタ部との間で折れ曲がって第１薄膜サーミスタ部側の部分と第２薄膜サーミスタ部側の部分とが重なっており、第１薄膜サーミスタ部と第２薄膜サーミスタ部とが、互いに対向配置されているので、第１薄膜サーミスタ部及び第２薄膜サーミスタ部が、折り畳まれた絶縁性フィルムの両外側又は内側に対向配置された状態で直列接続又は並列接続されている。したがって、絶縁性フィルムを折り畳まれた状態で更に曲げた際に、凸面側に配された薄膜サーミスタ部の伸びによる抵抗値変化と、凹面側に配された薄膜サーミスタ部の圧縮による抵抗値変化とが上記直列接続又は並列接続によって相殺され、曲げによる抵抗値変化が抑制される。
【０００８】
第２の発明に係る温度センサは、第１の発明において、前記絶縁性フィルムの前記第１薄膜サーミスタ部側の部分と前記第２薄膜サーミスタ部側の部分とが、接着剤で接着されていることを特徴とする。
すなわち、この温度センサでは、絶縁性フィルムの第１薄膜サーミスタ部側の部分と第２薄膜サーミスタ部側の部分とが、接着剤で接着されているので、折り曲げられた絶縁性フィルムが元に戻ろうとする弾性力を接着剤で抑えて折り畳み状態を安定的に保持することができる。
【０００９】
第３の発明に係る温度センサは、第１の発明において、前記絶縁性フィルムの前記第１薄膜サーミスタ部側の部分と前記第２薄膜サーミスタ部側の部分とが、クリップ部材で挟持されていることを特徴とする。
すなわち、この温度センサでは、絶縁性フィルムの第１薄膜サーミスタ部側の部分と第２薄膜サーミスタ部側の部分とが、クリップ部材で挟持されているので、折り曲げられた絶縁性フィルムが元に戻ろうとする弾性力をクリップ部材で抑えて折り畳み状態を安定的に保持することができる。
【００１０】
第４の発明に係る温度センサは、第１から第３の発明のいずれかにおいて、一対の前記パターン電極が、前記絶縁性フィルムの前記第１薄膜サーミスタ部側の部分に形成された一対のパッド部を有していることを特徴とする。
すなわち、この温度センサでは、一対のパターン電極が、絶縁性フィルムの第１薄膜サーミスタ部側の部分に形成された一対のパッド部を有しているので、一対のパッド部が両方とも第１薄膜サーミスタ部側の部分に配置されることで、リードフレームやリード線との接続が容易になる。
【００１１】
第５の発明に係る温度センサは、第１から第４の発明のいずれかにおいて、少なくとも前記第１薄膜サーミスタ部と前記絶縁性フィルムと前記第２薄膜サーミスタ部とが積層されている部分が湾曲状態とされて使用されることを特徴とする。
すなわち、この温度センサでは、少なくとも第１薄膜サーミスタ部と絶縁性フィルムと第２薄膜サーミスタ部とが積層されている部分が湾曲状態とされて使用されるが、湾曲前と変わらない抵抗値を得ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る温度センサによれば、絶縁性フィルムが、第１薄膜サーミスタ部と第２薄膜サーミスタ部との間で折れ曲がって第１薄膜サーミスタ部側の部分と第２薄膜サーミスタ部側の部分とが重なっており、第１薄膜サーミスタ部と第２薄膜サーミスタ部が、互いに対向配置されているので、絶縁性フィルムを曲げた際に、凸面側の薄膜サーミスタ部と凹面側の薄膜サーミスタ部との抵抗値変化が相殺される。したがって、本発明の温度センサでは、少なくとも第１薄膜サーミスタ部と絶縁性フィルムと第２薄膜サーミスタ部とが積層されている部分が湾曲状態とされて使用されても、湾曲前と変わらない抵抗値を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る温度センサの第１実施形態を示す折り曲げ前の平面図（ａ）及び折り曲げ後の平面図（ｂ）である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】第１実施形態において、温度センサを加熱ローラに沿って曲げた状態を示す概略的な断面図である。
【図４】本発明に係る温度センサの第２実施形態を示す折り曲げ後の平面図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】本発明に係る温度センサの従来例を、加熱ローラに沿って曲げた状態を示す概略的な断面による説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る温度センサにおける第１実施形態を、図１から図３を参照しながら説明する。なお、以下の説明に用いる図面の一部では、各部を認識可能又は認識容易な大きさとするために必要に応じて縮尺を適宜変更している。
【００１５】
本実施形態の温度センサ１は、図１及び図２に示すように、絶縁性フィルム２と、絶縁性フィルム２の一方の面にサーミスタ材料で形成された第１薄膜サーミスタ部３Ａと、絶縁性フィルム２の一方の面にサーミスタ材料で形成され第１薄膜サーミスタ部３Ａと同形状とされた第２薄膜サーミスタ部３Ｂと、第１薄膜サーミスタ部３Ａの上及び下の少なくとも一方に互いに対向して形成された一対の第１対向電極４Ａと、第２薄膜サーミスタ部３Ｂの上及び下の少なくとも一方に互いに対向して形成された一対の第２対向電極４Ｂと、絶縁性フィルム２の一方の面に形成され一対の第１対向電極４Ａの一方と一対の第２対向電極４Ｂの一方とに接続された一対のパターン電極５と、一対の第１対向電極４Ａの他方と第２対向電極４Ｂの他方とを接続した接続配線部６とを備えている。
【００１６】
また、上記絶縁性フィルム２は、第１薄膜サーミスタ部３Ａと第２薄膜サーミスタ部３Ｂとの間で折れ曲がって第１薄膜サーミスタ部３Ａ側の部分と第２薄膜サーミスタ部３Ｂ側の部分とが重なっており、第１薄膜サーミスタ部３Ａと第２薄膜サーミスタ部３Ｂとが、互いに対向配置されている。
さらに、絶縁性フィルム２の第１薄膜サーミスタ部３Ａ側の部分と第２薄膜サーミスタ部３Ｂ側の部分とが、接着剤７で接着されている。
【００１７】
一対のパターン電極５は、絶縁性フィルム２の第１薄膜サーミスタ部３Ａ側の部分に形成された一対のパッド部５ａを有している。これらパッド部５ａは、第１薄膜サーミスタ部３Ａ側の部分の端部に形成されている。
上記パッド部５ａは、リードフレーム等を接続するためにパターン電極５の他の部分よりも幅広に形成された端子部である。
【００１８】
上記絶縁性フィルム２は、第１薄膜サーミスタ部３Ａ及び第２薄膜サーミスタ部３Ｂがそれぞれ外側になるように折り畳まれて互いの内側面において接着剤７で折り畳み状態を保持して接着されている。すなわち、絶縁性フィルム２を、第１薄膜サーミスタ部３Ａと第２薄膜サーミスタ部３Ｂとの間（図１の（ａ）における仮想線Ｙ）で山折りで折り曲げ、絶縁性フィルム２の対向させた裏面同士を接着剤７で接着している。
【００１９】
上記温度センサ１では、一対のパターン電極５の一方が一対の第１対向電極４Ａの一方に接続されていると共に、一対の第１対向電極４Ａの他方が接続配線部６を介して反対側の一対の第２対向電極４Ｂの他方に接続され、さらに一対の第２対向電極４Ｂの一方は、一対のパターン電極５の他方に接続されている。したがって、一対のパターン電極５の一方から他方まで、表裏の第１薄膜サーミスタ部３Ａ及び第２薄膜サーミスタ部３Ｂを介して直列接続されている。
【００２０】
なお、本実施形態の温度センサ１は、少なくとも第１薄膜サーミスタ部３Ａ及び第２薄膜サーミスタ部３Ｂの直上を覆って絶縁性フィルム２の一方の面上に形成された絶縁性の一対の保護膜（図示略）を備えている。
上記保護膜は、例えばポリイミド樹脂で形成されている。
【００２１】
上記一対の第１対向電極４Ａ及び一対の第２対向電極４Ｂは、第１薄膜サーミスタ部３Ａ又は第２薄膜サーミスタ部３Ｂの上に互いに対向して櫛型状にパターン形成された櫛型電極であり、複数の櫛部４ａを有している。
上記第１対向電極４Ａ、第２対向電極４Ｂ、パターン電極５及び接続配線部６は、例えば膜厚５〜１００ｎｍのＣｒ又はＮｉＣｒの接合層と、該接合層上にＡｕ等の貴金属で膜厚５０〜１０００ｎｍ形成された電極層とを有している。
【００２２】
上記絶縁性フィルム２は、帯状の長方形とされ、例えば厚さ７．５〜１２５μｍのポリイミド樹脂シートで形成されている。なお、絶縁性フィルム２としては、他にＰＥＴ：ポリエチレンテレフタレート，ＰＥＮ：ポリエチレンナフタレート，ＬＣＰ：液晶ポリマー等でも作製できる。
【００２３】
上記第１薄膜サーミスタ部３Ａ及び第２薄膜サーミスタ部３Ｂは、例えばＴｉ−Ａｌ−Ｎのサーミスタ材料で矩形状に形成されている。特に、第１薄膜サーミスタ部３Ａ及び第２薄膜サーミスタ部３Ｂは、一般式：ＴｉｘＡｌｙＮｚ（０．７０≦ｙ／（ｘ＋ｙ）≦０．９５、０．４≦ｚ≦０．５、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で示される金属窒化物からなり、その結晶構造が、六方晶系のウルツ鉱型の単相である。
【００２４】
このように本実施形態の温度センサ１では、絶縁性フィルム２が、第１薄膜サーミスタ部３Ａと第２薄膜サーミスタ部３Ｂとの間で折れ曲がって第１薄膜サーミスタ部３Ａ側の部分と第２薄膜サーミスタ部３Ｂ側の部分とが重なっており、第１薄膜サーミスタ部３Ａと第２薄膜サーミスタ部３Ｂとが、互いに対向配置されているので、第１薄膜サーミスタ部３Ａ及び第２薄膜サーミスタ部３Ｂが、折り畳まれた絶縁性フィルム２の両外側又は内側に対向配置された状態で直列接続されている。
【００２５】
したがって、絶縁性フィルム２を曲げた際に、凸面側に配された薄膜サーミスタ部の伸びによる抵抗値変化と、凹面側に配された薄膜サーミスタ部の圧縮による抵抗値変化とが上記直列接続によって相殺され、曲げによる抵抗値変化が抑制される。
例えば、図３に示すように、加熱ローラＲに沿って温度センサ１を曲げて使用する場合であって、少なくとも第１薄膜サーミスタ部３Ａと絶縁性フィルム２と第２薄膜サーミスタ部３Ｂとが積層されている部分が湾曲状態とされても、湾曲前と変わらない抵抗値を得ることができる。
【００２６】
また、絶縁性フィルム２の第１薄膜サーミスタ部３Ａ側の部分と第２薄膜サーミスタ部３Ｂ側の部分とが、接着剤７で接着されているので、折り曲げられた絶縁性フィルム２が元に戻ろうとする弾性力を接着剤７で抑えて折り畳み状態を安定的に保持することができる。
さらに、一対のパターン電極５が、絶縁性フィルム２の第１薄膜サーミスタ部３Ａ側の部分に形成された一対のパッド部５ａを有しているので、一対のパッド部５ａが両方とも第１薄膜サーミスタ部３Ａ側の部分に配置されることで、リードフレームやリード線との接続が容易になる。
【００２７】
次に、本発明に係る温度センサの第２実施形態について、図４及び図５を参照して以下に説明する。なお、以下の実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００２８】
第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、絶縁性フィルム２の第１薄膜サーミスタ部３Ａ側の部分と第２薄膜サーミスタ部３Ｂ側の部分とが、接着剤７で接着されているのに対し、第２実施形態の温度センサ２１では、図４及び図５に示すように、絶縁性フィルム２の第１薄膜サーミスタ部３Ａ側の部分と第２薄膜サーミスタ部３Ｂ側の部分とが、クリップ部材２７で挟持されている点である。
【００２９】
すなわち、第２実施形態では、絶縁性フィルム２の折り曲げられた先端部分にクリップ部材２７が取り付けられており、折り畳まれた絶縁性フィルム２が開かないように固定されている。
上記クリップ部材２７は、断面コ字状に形成されており、樹脂等の絶縁性材料で形成されていることが好ましい。なお、クリップ部材２７を金属等の導電性材料で形成した場合、接続配線部６や対向電極等に接触しないように絶縁性フィルム２を挟持するように取り付ける。
【００３０】
したがって、第２実施形態の温度センサ２１では、絶縁性フィルム２の第１薄膜サーミスタ部３Ａ側の部分と第２薄膜サーミスタ部３Ｂ側の部分とが、クリップ部材２７で挟持されているので、折り曲げられた絶縁性フィルム２が元に戻ろうとする弾性力をクリップ部材２７で抑えて折り畳み状態を安定的に保持することができる。
【００３１】
なお、本発明の技術範囲は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【００３２】
例えば、上記各実施形態では、第１薄膜サーミスタ部及び第２薄膜サーミスタ部をそれぞれ外側にして絶縁性フィルムを折り畳んでいるが、逆に第１薄膜サーミスタ部及び第２薄膜サーミスタ部をそれぞれ内側にして絶縁性フィルムを折り畳んでも構わない。この場合、第１薄膜サーミスタ部、第２薄膜サーミスタ部、第１対向電極及び第２対向電極の上にはポリイミド樹脂等の絶縁性の保護膜で覆っておくことが好ましい。
また、上記各実施形態では、絶縁性フィルムの折り曲げた状態を保持するために接着剤又はクリップ部材を使用しているが、折り曲げた絶縁性フィルムの弾性力が弱く、元に戻らずに折り畳み状態を保持可能であれば、接着剤やクリップ部材を用いなくても構わない。
さらに、上記各実施形態では、接続配線部が、一対の第１対向電極の他方と一対の第２対向電極の他方とを接続し、第１薄膜サーミスタ部と第２薄膜サーミスタ部とを直列に接続しているが、一対の第１対向電極の一方と一対の第２対向電極の他方および一対の第１対向電極の他方と一対の第２対向電極の一方とを接続した接続配線部とし、第１薄膜サーミスタ部と第２薄膜サーミスタ部とを並列に接続しても構わない。
【符号の説明】
【００３３】
１，２１…温度センサ、２…絶縁性フィルム、３Ａ…第１薄膜サーミスタ部、３Ｂ…第２薄膜サーミスタ部、４Ａ…第１対向電極、４Ｂ…第２対向電極、５…パターン電極、５ａ…パッド部、７…接着剤、２７…クリップ部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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