(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のリードフレームと、前記一対のリードフレームに接続されたセンサ部と、前記一対のリードフレームと前記センサ部とを挟んで接着された絶縁性の保護テープと、前記一対のリードフレームに固定されて前記リードフレームを保持する絶縁性の保持部とを備え、
前記センサ部が、一方の面に前記リードフレームが接着された絶縁性フィルムと、
該絶縁性フィルムの前記一方の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、
前記薄膜サーミスタ部の上及び下の少なくとも一方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、
前記一対の櫛型電極と前記一対のリードフレームとに接続され前記絶縁性フィルムの前記一方の面にパターン形成された一対のパターン電極とを備え、
前記絶縁性フィルムの基端側が、前記一対のリードフレームの一方の面に配されていると共に、前記絶縁性フィルムの先端側が、前記リードフレームの先端で折り返されて前記一対のリードフレームの他方の面に配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、
前記パターン電極の端部が、前記絶縁性フィルムの先端側に配されていると共に前記リードフレームの他方の面に溶接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又は２に記載の温度センサにおいて、
一枚の前記保護テープの基端側が前記リードフレームの一方の面に配されていると共に、前記保護テープの先端側が前記リードフレームの先端側で折り返されて前記リードフレームの他方の面に配され、対向した前記保護テープの基端側と先端側とが互いに接着されてい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、複写機やプリンタ等の加熱ローラの温度を測定することに好適な温度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、複写機やプリンタに使用されている加熱ローラには、その温度を測定するために温度センサが接触状態に設置されている。このような温度センサとしては、例えば特許文献１に、一対のリードフレームと、これらのリードフレームの間に配設され接続された感熱素子と、一対のリードフレームの端部に形成された保持部と、リードフレーム及び感熱素子の片面に設けられ加熱ローラに接触させる保護テープ（薄膜シート）とを有する温度センサが提案されている。
上記特許文献１には、感熱素子として  ビードサーミスタやチップサーミスタの他に、アルミナ等の絶縁基板の一面に感熱膜が形成された薄膜サーミスタが採用されている。
【０００３】
また、近年、柔軟性に優れると共に全体を薄くすることができるフィルム型温度センサとして、絶縁性フィルム上に薄膜サーミスタを形成した温度センサが開発されている。例えば、特許文献２には、一対のリードフレームと、一対のリードフレームに接続されたセンサ部と、一対のリードフレームに固定されてリードフレームを保持する絶縁性の保持部とを備えた温度センサが提案されている。
【０００４】
この温度センサは、センサ部が、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及び下の少なくとも一方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、一対のリードフレームが、絶縁性フィルムの表面に薄膜サーミスタ部を間に配して延在して接着されていると共に一対のパターン電極に接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−７４７５２号公報
【特許文献２】特開２０１４−５２２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
すなわち、上記特許文献１に記載の技術では、一対の保護テープがリードフレームを挟んで互いに接着されているが、リードフレームの先端から保護テープの先端までの距離を長く設定した場合、加熱ローラ等の測定対象物に押し付けた際に保護テープの先端が測定対象物に当たると、保護テープが撓んでしまい、サーミスタ部分が測定対象物から浮いてしまう不都合があった。この場合、温度センサと測定対象物との接触が不十分になり、正確な温度測定が難しくなってしまう。そのため、リードフレームの先端から保護テープの先端までの距離を短く設定する必要があるが、その場合、互いに接着して貼り合わせた一対の保護テープの先端部分において接着力が低くなることで、先端部分が剥がれ易くなる問題があった。保護テープの先端部分に剥がれが生じると、沿面放電が生じて絶縁性が低下してしまう問題があった。
また、上記特許文献２に記載の技術では、絶縁性フィルムと保護テープとがリードフレームを挟んで互いに接着されているが、この場合もリードフレームの先端から保護テープ及び絶縁性フィルムの先端までの距離を短く設定すると、絶縁性フィルムと保護テープとの先端部分で剥がれ易くなり、絶縁性低下のおそれがあった。
【０００７】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、測定対象物に接触させて温度測定をする際に絶縁性の低下が生じ難く、高い信頼性が得られる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】
【０００８】
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、一対のリードフレームと、前記一対のリードフレームに接続されたセンサ部と、前記一対のリードフレームと前記センサ部とを挟んで接着された絶縁性の保護テープと、前記一対のリードフレームに固定されて前記リードフレームを保持する絶縁性の保持部とを備え、前記センサ部が、一方の面に前記リードフレームが接着された絶縁性フィルムと、該絶縁性フィルムの前記一方の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、前記薄膜サーミスタ部の上及び下の少なくとも一方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、前記一対の櫛型電極と前記一対のリードフレームとに接続され前記絶縁性フィルムの前記一方の面にパターン形成された一対のパターン電極とを備え、前記絶縁性フィルムの基端側が、前記一対のリードフレームの一方の面に配されていると共に、前記絶縁性フィルムの先端側が、前記リードフレームの先端で折り返されて前記一対のリードフレームの他方の面に配されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の温度センサでは、絶縁性フィルムの基端側が、リードフレームの一方の面に配されていると共に、絶縁性フィルムの先端側が、リードフレームの先端で折り返されてリードフレームの他方の面に配されているので、リードフレームの先端から保護テープの先端までの距離を短くしても、折り返された絶縁性フィルムによってリードフレームの先端側が覆われていることで、高い絶縁性を確保することができる。すなわち、保護テープの先端部に剥がれが生じても、折り返された絶縁性フィルムによって一対のリードフレームの先端部が覆われていると共に、折り畳まれた絶縁性フィルムの内面に薄膜サーミスタ部及びパターン電極が形成されているので、剥がれによる絶縁性の低下を防止することができる。
【００１０】
第２の発明に係る温度センサは、第１の発明において、前記パターン電極の端部が、前記絶縁性フィルムの先端側に配されていると共に前記リードフレームの他方の面に溶接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、パターン電極の端部が、絶縁性フィルムの先端側に配されていると共にリードフレームの他方の面に溶接されているので、折り曲げた絶縁性フィルムの先端側をリードフレームに確実に固定すると共に電気的接続を行うことができる。
【００１１】
第３の発明に係る温度センサは、第１又は第２の発明において、一枚の前記保護テープの基端側が前記リードフレームの一方の面に配されていると共に、前記保護テープの先端側が前記リードフレームの先端側で折り返されて前記リードフレームの他方の面に配され、対向した前記保護テープの基端側と先端側とが互いに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、一枚の保護テープの先端側がリードフレームの先端側で折り返されてリードフレームの他方の面に配され、対向した保護テープの基端側と先端側とが互いに接着されているので、折り返された保護テープによってリードフレームの先端及び絶縁性フィルムの折り返し部が覆われることで、さらに高い絶縁性を確保することができる。すなわち、リードフレーム及びセンサ部を挟んだ二枚の保護テープを互いに接着するのではなく、一枚の保護テープを先端側で折り曲げてリードフレーム及びセンサ部を挟み込むことで、先端部に接着面の端部が露出せず、剥がれが生じるおそれがない。
【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、絶縁性フィルムの基端側が、リードフレームの一方の面に配されていると共に、絶縁性フィルムの先端側が、リードフレームの先端で折り返されてリードフレームの他方の面に配されているので、保護テープの先端部を短くしても、折り返された絶縁性フィルムによってリードフレームの先端側が覆われていることで、高い絶縁性を確保することができる。
したがって、本発明の温度センサによれば、リードフレーム先端から保護テープ先端までの距離を短く設定しても高い絶縁性が得られることから、測定対象物に安定して接触させることができ、複写機やプリンタ等の加熱ローラの温度測定用として好適である。
【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実施形態を示す平面図（ａ）及びＡ−Ａ線断面図（ｂ）である。
【図２】第１実施形態において、センサ部を示す平面図である。
【図３】第１実施形態において、薄膜サーミスタ部形成工程を示す平面図（ａ）、電極形成工程を示す平面図（ｂ）及び保護膜形成工程（ｃ）である。
【図４】第１実施形態において、絶縁性フィルムを折り畳む前の状態を示す上面図（ａ）、折り畳み後の状態を示す上面図（ｂ）及び下面図（ｃ）である。
【図５】本発明に係る温度センサの第２実施形態を示す断面図である。
【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一実施形態を、図１から図４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、一対のリードフレーム２と、一対のリードフレーム２に接続されたセンサ部３と、一対のリードフレーム２とセンサ部３とを上下から挟んで接着された絶縁性の保護テープ９Ａ，９Ｂと、一対のリードフレーム２に固定されてリードフレーム２を保持する絶縁性の保持部４とを備えている。
上記センサ部３は、一方の面にリードフレーム２が接着された絶縁性フィルム５と、該絶縁性フィルム５の前記一方の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６と、薄膜サーミスタ部６の上に複数の櫛部７ａ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７と、一対の櫛型電極７と一対のリードフレーム２とに接続され絶縁性フィルム５の前記一方の面にパターン形成された一対のパターン電極８とを備えている。
【００１６】
上記絶縁性フィルム５の基端側５Ｂは、リードフレーム２の一方の面（下面）に配されていると共に、絶縁性フィルム５の先端側５Ａは、リードフレーム２の先端で折り返されてリードフレーム２の他方の面（上面）に配されている。
一対のリードフレーム２の先端部２ａは、薄膜サーミスタ部６よりも先端側でパターン電極８と接続されていると共に、基端側に比べて互いに内側に幅広な形状とされている。
すなわち、一対のパターン電極８の途中には、図２に示すように、リードフレーム２の先端部２ａに対応して幅広な一対のパッド部８ａが設けられている。一対のパッド部８ａは、対向するリードフレーム２と溶接により接続されている。
なお、互いに対向した先端側５Ａと基端側５Ｂとは接着剤等で接着することが望ましい。
【００１７】
また、パターン電極８の端部８ｂは、折り返された絶縁性フィルム５の先端側５Ａに配されていると共にリードフレーム２の他方の面に溶接されている。
上記パターン電極８の端部８ｂは、リードフレーム２の先端部２ａよりも基端側の部分と同じ幅で形成されている。
なお、パターン電極８のパッド部８ａ及び端部８ｂは、リードフレーム２に抵抗溶接されていることが好ましいが、ハンダ材や導電性樹脂接着剤等の接着剤によりリードフレーム２に接着されていても構わない。
【００１８】
なお、本実施形態の温度センサ１では、パッド部８ａ及び端部８ｂを除いたパターン電極８，薄膜サーミスタ部６及び櫛型電極７を覆う絶縁性の保護膜１０Ａ，１０Ｂが絶縁性フィルム５上に形成されている。保護膜１０Ａは、主に薄膜サーミスタ部６及び櫛型電極７を覆い、保護膜１０Ｂは、パターン電極８のパッド部８ａと端部７ｂとの間を覆って配されている。
【００１９】
上記絶縁性フィルム５は、略長方形状とされ、例えば厚さ７．５〜１２５μｍのポリイミド樹脂シートで帯状に形成されている。なお、絶縁性フィルム５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等でも作製できるが、加熱ローラの温度測定用としては、最高使用温度が２３０℃と高いためポリイミドフィルムが望ましい。
絶縁性フィルム５は、リードフレーム２先端に位置する屈曲部５ａを境にして基端側５Ｂと先端側５Ａとを有し、基端側５Ｂがリードフレーム２の一方の面（下面）側に配されていると共に、先端側５Ａがリードフレーム２の他方の面（上面）側に配されている。
【００２０】
上記薄膜サーミスタ部６は、絶縁性フィルム５の基端側に配され、例えばＴｉＡｌＮのサーミスタ材料で形成されている。特に、薄膜サーミスタ部６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。
【００２１】
上記パターン電極８及び櫛型電極７は、薄膜サーミスタ部６上に形成された膜厚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で形成された電極層とを有している。
一対の櫛型電極７は、互いに対向状態に配されて交互に櫛部７ａが並んだ櫛型パターンとされている。
【００２２】
なお、櫛部７ａは、絶縁性フィルム５の延在方向に沿って延在している。すなわち、絶縁性フィルム５の裏面側を、回転する加熱ローラに押し当てされて温度測定を行う場合、絶縁性フィルム５の延在方向に曲率を有して湾曲させられるため、薄膜サーミスタ部６にも同方向に曲げ応力が加わる。このとき、櫛部７ａが同方向に延在しているため、薄膜サーミスタ部６を補強することになり、クラックの発生を抑制することができる。
上記保護膜１０Ａ，１０Ｂは、絶縁性樹脂膜等であり、例えば厚さ２０μｍのポリイミド膜が採用される。
上記保護テープ９Ａ，９Ｂは、ポリイミドテープ又はテフロン（登録商標）等のフッ化炭素樹脂で形成されている。
なお、保持部４には、取付孔４ａが形成されている。
【００２３】
この温度センサ１の製造方法について、図１から図４を参照して以下に説明する。
本実施形態の温度センサ１の製造方法は、絶縁性フィルム５の表面に薄膜サーミスタ部６をパターン形成する薄膜サーミスタ部形成工程と、対向した一対の櫛型電極７を薄膜サーミスタ部６上に配して絶縁性フィルム５の表面に一対のパターン電極８をパターン形成する電極形成工程と、絶縁性フィルム５上に保護膜１０を形成する保護膜形成工程と、センサ部３にリードフレーム２を接続するリードフレーム接続工程と、絶縁性フィルム５を折り曲げるフィルム折り曲げ工程と、リードフレーム２及びセンサ部３を保護テープ９Ａ，９Ｂで挟んで互いに接着する保護テープ接着工程とを有している。
【００２４】
より具体的な製造方法の例としては、厚さ５０μｍのポリイミドフィルムの絶縁性フィルム５上（一方の面上）に、Ｔｉ−Ａｌ合金スパッタリングターゲットを用い、窒素含有雰囲気中で反応性スパッタ法にて、ＴｉｘＡｌｙＮｚ（ｘ＝０．０９、ｙ＝０．４３、ｚ＝０．４８）のサーミスタ膜を膜厚２００ｎｍで形成する。その時のスパッタ条件は、到達真空度５×１０−６Ｐａ、スパッタガス圧０．４Ｐａ、ターゲット投入電力（出力）２００Ｗで、Ａｒガス＋窒素ガスの混合ガス雰囲気下において、窒素ガス分率を２０％で作製する。
【００２５】
成膜したサーミスタ膜の上にレジスト液をスピンコーターで塗布した後、１１０℃で１分３０秒プリベークを行い、露光装置で感光後、現像液で不要部分を除去し、さらに１５０℃で５分のポストベークにてパターニングを行う。その後、不要なＴｉｘＡｌｙＮｚのサーミスタ膜を市販のＴｉエッチャントでウェットエッチングを行い、図３の（ａ）に示すように、レジスト剥離にて所望の形状の薄膜サーミスタ部６にする。
【００２６】
次に、薄膜サーミスタ部６及び絶縁性フィルム５上に、スパッタ法にて、Ｃｒ膜の接合層を膜厚２０ｎｍ形成する。さらに、この接合層上に、スパッタ法にてＡｕ膜の電極層を膜厚２００ｎｍ形成する。
次に、成膜した電極層の上にレジスト液をスピンコーターで塗布した後、１１０℃で１分３０秒プリベークを行い、露光装置で感光後、現像液で不要部分を除去し、１５０℃で５分のポストベークにてパターニングを行う。その後、不要な電極部分を市販のＡｕエッチャント及びＣｒエッチャントの順番でウェットエッチングを行い、図３の（ｂ）に示すように、レジスト剥離にて所望の櫛型電極７及びパターン電極８を形成する。
【００２７】
さらに、絶縁性フィルム５の表面にポリイミドワニスを印刷法により所定部分に塗布して、１８０℃、３０分でキュアを行い、２０μｍ厚のポリイミド保護膜１０Ａ，１０Ｂを形成する。
次に、パッド部８ａ及び端部８ｂとなる領域にＮｉめっきを施して、パッド部８ａ及び端部８ｂを形成する。
なお、複数のセンサ部３を同時に作製する場合、絶縁性フィルム５の大判シートに複数の薄膜サーミスタ部６、櫛型電極７、パターン電極８、保護膜１０Ａ，１０Ｂ、パッド部８ａ及び端部８ｂを上述のように形成した後に、大判シートから各センサ部３に切断する。
【００２８】
次に、図４の（ａ）に示すように、一対のパッド部８ａにリードフレーム２の先端部２ａを抵抗溶接により接着する。
この後、絶縁性フィルム５の先端側５Ａを、リードフレーム２の先端で上面側に折り返し、端部８ｂとリードフレーム２の途中部分とを抵抗溶接により接着する。すなわち、絶縁性フィルム５の先端側５Ａは、基端側５Ｂよりも長く、折り曲げた際に基端側５Ｂよりも突出し、パターン電極８の端部８ｂが露出するように設定されている。このように、センサ部３は、絶縁性フィルム５がリードフレーム２を挟んで折り畳んだ状態でリードフレーム２に取り付けられる。
【００２９】
さらに、センサ部３及びリードフレーム２を一対の保護テープ９Ａ，９Ｂで挟んで、一対の保護テープ９Ａ，９Ｂの対向する接着面をプレスして互いを接着剤で接着することで、図１に示す温度センサ１が作製される。
【００３０】
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５の基端側５Ｂが、リードフレーム２の一方の面に配されていると共に、絶縁性フィルム５の先端側５Ａが、リードフレーム２の先端で折り返されてリードフレーム２の他方の面に配されているので、リードフレーム２の先端から保護テープ９Ａ，９Ｂの先端までの距離Ｌを短くしても、折り返された絶縁性フィルム５によってリードフレーム２の先端側が覆われていることで、高い絶縁性を確保することができる。
【００３１】
すなわち、保護テープ９Ａ，９Ｂの先端部に剥がれが生じても、折り返された絶縁性フィルム５によって一対のリードフレーム２の先端部が覆われていると共に、折り畳まれた絶縁性フィルム５の内面に薄膜サーミスタ部６及びパターン電極８が形成されているので、剥がれによる絶縁性の低下を防止することができる。
また、パターン電極８の端部８ｂが、絶縁性フィルム５の先端側に配されていると共にリードフレーム２の他方の面に溶接されているので、折り曲げた絶縁性フィルム５の先端側をリードフレーム２に確実に固定すると共に電気的接続を行うことができる。
【００３２】
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５を参照して以下に説明する。なお、以下の各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。
【００３３】
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、一対の保護テープ９Ａ，９Ｂでリードフレーム２及びセンサ部３を挟んでいるのに対し、第２実施形態の温度センサ２１では、図５に示すように、一枚の保護テープ１９の基端側１９Ｂがリードフレーム２の一方の面（下面）に配されていると共に、保護テープ１９の先端側１９Ａがリードフレーム２の先端側で折り返されてリードフレーム２の他方の面（上面）に配され、対向した保護テープ９Ａ，９Ｂの基端側１９Ｂと先端側１９Ａとが互いに接着されている点である。
【００３４】
すなわち、第２実施形態では、第１実施形態の保護テープ９Ａ，９Ｂよりも長い保護テープ１９を用いて、一枚の保護テープ１９がリードフレーム２及びセンサ部３を挟んで２つに折り畳んだ状態とされている。
このように第２実施形態の温度センサ２１では、一枚の保護テープ１９の先端側１９Ａがリードフレーム２の先端側で折り返されてリードフレーム２の他方の面に配され、対向した保護テープ１９の基端側１９Ｂと先端側１９Ａとが互いに接着されているので、折り返された保護テープ１９によってリードフレーム２の先端及び絶縁性フィルム５の屈曲部５ａが覆われることで、さらに高い絶縁性を確保することができる。
【００３５】
すなわち、リードフレーム２及びセンサ部３を挟んだ二枚の保護テープ９Ａ，９Ｂを互いに接着するのではなく、一枚の保護テープ１９を先端側で折り曲げてリードフレーム２及びセンサ部３を挟み込むことで、先端部に接着面の端部が露出せず、剥がれが生じるおそれがない。
【００３６】
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。
【符号の説明】
【００３７】
１，２１…温度センサ、２…リードフレーム、３…センサ部、４…保持部、５…絶縁性フィルム、５Ａ…絶縁性フィルムの先端側、５Ｂ…絶縁性フィルムの基端側、６…薄膜サーミスタ部、７…櫛型電極、７ａ…櫛部、８…パターン電極、８ｂ…パターン電極の端部、９Ａ，９Ｂ，１９…保護テープ、１９Ｂ…保護テープの基端側、１９Ａ…保護テープの先端側
【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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