(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
前記板ばねは、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、
前記主幹部分は、外部出力線から給電される電極端子を有し、
前記分枝部分は、主幹部分から分枝させた部分であり、互いに接近させて平行に配列され、
前記感熱素子は、各板ばねの分枝部分に取り付けられ、各分枝部分を引き出し線として主幹部分の電極端子に導通し、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り、
電極端子は、外部出力線に結線され、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り、
クッションは、両板ばね間にまたがり、板ばねの弾性に抗して各板ばねの主幹部分と分枝部分との間に介在させて前記各板ばねの分枝部分に取り付けられた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られ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。
【請求項２】
前記感熱素子は、一定の面積を有し、カバーシートの上から被温度検知体の表面に面接触させ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サーミスタ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。
【請求項３】
前記クッションは、切込溝を有し、切込溝は、前記感熱素子を受け入れて該感熱素子の表面と前記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。
【請求項４】
前記感熱素子と前記カバーシートとの間に金属箔を有し、
金属箔は、感熱素子より広い面積で被温度検知体の温度を受熱する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。
。
【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７−２８６９１１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４−００３３２５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、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、
前記板ばねは、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、
前記主幹部分は、外部出力線から給電される電極端子を有し、
前記分枝部分は、主幹部分から分枝させた部分であり、互いに接近させて平行に配列され、
前記感熱素子は、各板ばねの分枝部分に取り付けられ、各分枝部分を引き出し線として主幹部分の電極端子に導通し、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り、
電極端子は、外部出力線に結線され、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り、
クッションは、両板ばね間にまたがり、板ばねの弾性に抗して各板ばねの主幹部分と分枝部分との間に介在させて前記各板ばねの分枝部分に取り付けられた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られて感熱素子の表面を覆うものである。
【００１１】
また、前記感熱素子は、一定の面積を有し、カバーシートの上から被温度検知体の表面に面接触させ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サーミスタである。
【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、前記感熱素子と前記カバーシートとの間に金属箔を有し、
金属箔は、感熱素子より広い面積で被温度検知体の温度を受熱するものである。
【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１ａ，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１２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
【図１】
0003956168.tif 000002
【図２】
0003956168.tif 000003
【図３】
0003956168.tif 000004
【図４】
0003956168.tif 000005
【図５】
0003956168.tif 000006
【図６】
0003956168.tif 000007
【図７】
0003956168.tif 000008