(57)【要約】【課題】  耐湿性及び応答性に優れた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、絶縁性フィルムの一方の面にサーミスタ材料で形成された薄膜サーミスタ部３と、薄膜サーミスタ部の上に互いに対向して形成された一対の対向電極４と、一端が一対の対向電極に接続され絶縁性フィルムの一方の面に形成された一対のパターン電極５と、少なくとも薄膜サーミスタ部の直上を覆って形成されたパラキシリレン薄膜６とを備えている。【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互いに対向して形成された一対の対向電極と、
一端が前記一対の対向電極に接続され前記絶縁性フィルムの一方の面に形成された一対のパターン電極と、
少なくとも前記薄膜サーミスタ部の直上を覆って形成されたパラキシリレン薄膜とを備え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、
前記パラキシリレン薄膜が、前記絶縁性フィルムの他方の面における前記薄膜サーミスタ部の直下部分を除いて形成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２に記載の温度センサにおいて、
前記パラキシリレン薄膜が、前記絶縁性フィルムの他方の面全体を除いて形成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、
前記一対のパターン電極に接続された一対のリードフレームを備え、
少なくとも前記リードフレームの前記パターン電極に接続された部分の表面及びその周囲も前記パラキシリレン薄膜で覆わ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、車載機器や複写機等の定着ローラの温度を測定することに好適で耐湿性及び応答性に優れた温度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車載機器や複写機等の画像形成装置に使用されている定着ローラ（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、ガラス封止サーミスタ素子を薄板上ガラス板上に載置して、これを上下から絶縁シートで挟み込んだ定着器用温度センサが提案されている。
この定着器用温度センサでは、絶縁シートしてポリイミド樹脂やフッ素樹脂を採用している。
【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２０１０−２７７０５４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。
定着ローラ等に温度センサを押し当てて温度測定する場合、高温多湿な外部環境に曝されることで生じる特性変化（電気特性等の変化）を防止するために、従来では、感熱素子側の表面をポリイミド樹脂やフッ素樹脂等の絶縁シートで覆っている。しかしながら、十分な耐湿性を確保するために厚い絶縁シートを採用しなければならず、熱容量が増大してしまうことで、定着ローラから感熱素子への熱伝導率が低下して応答性が犠牲になる不都合があった。すなわち、絶縁シートを構成するポリイミド樹脂やフッ素樹脂等の有機系ポリマーは、水蒸気透過係数が十分に小さくないため、高温多湿な外部環境で長期間の使用に耐えるように、絶縁シートとして少なくとも数十μｍの厚みを必要としていた。
【０００７】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、耐湿性及び応答性に優れた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、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互いに対向して形成された一対の対向電極と、一端が前記一対の対向電極に接続され前記絶縁性フィルムの一方の面に形成された一対のパターン電極と、少なくとも前記薄膜サーミスタ部の直上を覆って形成されたパラキシリレン薄膜とを備えていることを特徴とする。
【０００９】
この温度センサでは、少なくとも薄膜サーミスタ部の直上を覆って形成されたパラキシリレン薄膜を備えているので、水蒸気透過係数がポリイミド樹脂やフッ素樹脂等の有機系ポリマーに比べて大幅に小さいパラキシリレン薄膜により、薄膜サーミスタ部への水分到達を従来よりも抑制することができる。特に、絶縁性フィルムと薄膜サーミスタ部又は各電極との界面もパラキシリレン薄膜で覆うことで、前記界面からの水分の浸透を抑制することができる。また、パラキシリレン薄膜は、十分な水蒸気透過性能を得るために必要な膜厚をポリイミド樹脂やフッ素樹脂等の有機系ポリマーに比べて一桁以上薄くできるため、熱容量の増大を抑え、応答性を向上させることができる。
【００１０】
第２の発明に係る温度センサは、第１の発明において、前記パラキシリレン薄膜が、前記絶縁性フィルムの他方の面における前記薄膜サーミスタ部の直下部分を除いて形成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、パラキシリレン薄膜が、絶縁性フィルムの他方の面における薄膜サーミスタ部の直下部分を除いて形成されているので、絶縁性フィルムの他方の面における薄膜サーミスタ部の直下部分に定着ローラ等の測定対象物を接触させる場合、パラキシリレン薄膜で覆われていない薄膜サーミスタ部の直下の絶縁性フィルムに直接、熱が伝わることで薄膜サーミスタ部への熱伝導率が低下することがない。
【００１１】
第３の発明に係る温度センサは、第２の発明において、前記パラキシリレン薄膜が、前記絶縁性フィルムの他方の面全体を除いて形成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、パラキシリレン薄膜が、絶縁性フィルムの他方の面全体を除いて形成されているので、パラキシリレン薄膜で覆う範囲が大幅に少なくなり、熱容量を増大をさらに抑制することができる。
【００１２】
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、前記一対のパターン電極に接続された一対のリードフレームを備え、少なくとも前記リードフレームの前記パターン電極に接続された部分の表面及びその周囲も前記パラキシリレン薄膜で覆わ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、少なくともリードフレームのパターン電極に接続された部分の表面及びその周囲もパラキシリレン薄膜で覆われているので、前記接続された部分の境界からの水分の浸透も抑制することができる。
【発明の効果】
【００１３】
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、少なくとも薄膜サーミスタ部の直上を覆って形成されたパラキシリレン薄膜を備えているので、水蒸気透過係数が非常に小さいパラキシリレン薄膜により、薄膜サーミスタ部への水分到達を従来よりも抑制することができると共に、薄膜化により熱容量の増大を抑え、応答性を向上させることができる。
したがって、本発明の温度センサによれば、高い応答性や耐湿性が求められる車載機器や複写機等の定着ローラの温度測定用センサとして好適である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【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、センサ本体を示す平面図である。
【図３】本発明に係る温度センサの第２実施形態を示す平面図（ａ）及びＢ−Ｂ線断面図（ｂ）である。
【図４】本発明に係る温度センサの第３実施形態を示す平面図（ａ）及びＣ−Ｃ線断面図（ｂ）である。
【図５】本発明に係る温度センサの第４実施形態を示す平面図（ａ）及びＤ−Ｄ線断面図（ｂ）である。
【図６】本発明に係る温度センサの第５実施形態を示す平面図（ａ）及びＥ−Ｅ線断面図（ｂ）である。
【図７】本発明に係る温度センサの第６実施形態を示す平面図（ａ）及びＦ−Ｆ線断面図（ｂ）である。
【図８】本発明に係る温度センサの第７実施形態を示す平面図（ａ）及びＧ−Ｇ線断面図（ｂ）である。
【図９】本発明に係る温度センサの第８実施形態を示す平面図（ａ）及びＨ−Ｈ線断面図（ｂ）である。
【図１０】本発明に係る温度センサの第９実施形態を示す平面図（ａ）及びＩ−Ｉ線断面図（ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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及び図２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。
【００１６】
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（表面）にサーミスタ材料で形成された薄膜サーミスタ部３と、薄膜サーミスタ部３の上に互いに対向して形成された一対の対向電極４と、一端が一対の対向電極４に接続され絶縁性フィルム２の一方の面に形成された一対のパターン電極５と、少なくとも薄膜サーミスタ部３の直上を覆って形成されたパラキシリレン薄膜６とを備えている。
【００１７】
なお、本発明では、絶縁性フィルム２の一方の面側を、表面側又は上面側として記載している。
また、上記絶縁性フィルム２，薄膜サーミスタ部３，対向電極４及びパターン電極５は、センサ本体７を構成している。
上記一対の対向電極４は、薄膜サーミスタ部３の上に互いに対向して櫛型状にパターン形成された複数の櫛部４ａを有している。
一対の上記パターン電極５の一端側には、リードフレーム等を接続するための幅広なパッド部５ａが形成されている。なお、図２において、パッド部５ａにハッチングを施して図示している。
【００１８】
なお、パッド部５ａを除いたパターン電極５，薄膜サーミスタ部３及びパターン電極５を覆う絶縁性の保護膜（図示略）を絶縁性フィルム２上に形成しても構わない。この場合、パラキシリレン薄膜６は、保護膜を介して薄膜サーミスタ部３の直上に形成される。また、保護膜は、絶縁性樹脂膜等であり、例えばポリイミド膜が採用可能であるが、パラキシリレン薄膜６により耐湿性を確保するので、従来よりも薄い膜厚に設定される。
【００１９】
上記絶縁性フィルム２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２としては、他にＬＣＰ：液晶ポリマー，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、定着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や液晶ポリマーが望ましい。
【００２０】
上記薄膜サーミスタ部３は、絶縁性フィルム２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３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。
上記パターン電極５は、薄膜サーミスタ部３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形成された電極層とを有している。
【００２１】
上記パラキシリレン薄膜６は、水蒸気透過度３．２（ｇ／ｍ２・２４ｈ）のパリレン（登録商標）Ｃ（耐熱８０℃）や、水蒸気透過度８．８（ｇ／ｍ２・２４ｈ）のパリレン（登録商標）ＨＴ（耐熱３５０℃）などが採用可能である。なお、上記水蒸気透過度は、上記各種ポリマーを厚み２５μｍとしたとき、原則として２５℃，９０％ＲＨにて、１平方メートル当たり２４ｈに透過する水蒸気重量を示す値である。ちなみに、ポリイミド樹脂は、水蒸気透過度８４（ｇ／ｍ２・２４ｈ）である。
【００２２】
このパラキシリレン薄膜６は、ＣＶＤ装置を使った気相蒸着重合により、例えば１〜２５μｍ成膜される。
本実施形態の温度センサ１では、図１の（ａ）に示すように、パッド部５ａ側の表面右半分、すなわち一対のパッド部５ａの表面及びその周囲を除く部分が、パラキシリレン薄膜６でコーティングされている。すなわち、一対のパッド部５ａ及びその周囲（パッド部５ａ側の表面右半分）にシール等でマスキングを施し、その状態で全体にパラキシリレン薄膜６をＣＶＤ装置でコーティングした後、マスキングを除去することで、温度センサ１が作製される。
【００２３】
このように本実施形態の温度センサ１では、少なくとも薄膜サーミスタ部３の直上を覆って形成されたパラキシリレン薄膜６を備えているので、水蒸気透過係数がポリイミド樹脂やフッ素樹脂等の有機系ポリマーに比べて大幅に小さいパラキシリレン薄膜６により、薄膜サーミスタ部３への水分到達を従来よりも抑制することができる。特に、絶縁性フィルム２と薄膜サーミスタ部３又は各電極との界面もパラキシリレン薄膜６で覆うことで、前記界面からの水分の浸透を抑制することができる。また、パラキシリレン薄膜６は、十分な水蒸気透過性能を得るために必要な膜厚をポリイミド樹脂やフッ素樹脂等の有機系ポリマーに比べて一桁以上薄くできるため、熱容量の増大を抑え、応答性を向上させることができる。
【００２４】
次に、本発明に係る温度センサの第２〜第９実施形態について、図３及び図１０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。
【００２５】
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、センサ本体７のパッド部５ａ側の表面半分以外をパラキシリレン薄膜６で覆っているのに対し、第２実施形態の温度センサ２１では、図３に示すように、一対のパッド部５ａの間もパラキシリレン薄膜６で覆われている点である。
【００２６】
すなわち、第２実施形態では、絶縁性フィルム２において一対のパッド部５ａ上だけにマスキングした状態で、パラキシリレン薄膜６をコーティングした後、マスキングを除去することで、温度センサ２１を作製している。
したがって、第２実施形態の温度センサ２１では、一対のパッド部５ａの間もパラキシリレン薄膜６で覆われているので、一対のパッド部５ａの間からの水分の侵入も抑制することができる。
【００２７】
次に、第３及び第４実施形態と第１及び第２実施形態との異なる点は、第１及び第２実施形態では、絶縁性フィルム２の他方の面（裏面）全体がパラキシリレン薄膜６で覆われているのに対し、第３及び第４実施形態の温度センサ３１，４１では、図４及び図５に示すように、パラキシリレン薄膜６が、絶縁性フィルム２の他方の面における薄膜サーミスタ部３の直下部分を除いて形成されている点である。これらの温度センサ３１，４１では、パラキシリレン薄膜６で覆われていない部分に定着ローラ等の測定対象物を接触させて温度測定を行う。
【００２８】
すなわち、第３及び第４実施形態では、絶縁性フィルム２において薄膜サーミスタ部３側の裏面半分もマスキングした状態で、パラキシリレン薄膜６をコーティングした後、マスキングを除去することで、温度センサ３１，４１を作製している。
このように第３及び第４実施形態の温度センサ３１，４１では、パラキシリレン薄膜６が、絶縁性フィルム２の他方の面における薄膜サーミスタ部３の直下部分を除いて形成されているので、絶縁性フィルム２の他方の面における薄膜サーミスタ部３の直下部分に定着ローラ等の測定対象物を接触させる場合、パラキシリレン薄膜６で覆われていない薄膜サーミスタ部３の直下の絶縁性フィルム２に直接、熱が伝わることで薄膜サーミスタ部３への熱伝導率が低下することがない。
【００２９】
次に、第５及び第６実施形態と第３及び第４実施形態との異なる点は、第３及び第４実施形態では、パラキシリレン薄膜６が絶縁性フィルム２の裏面半分を覆っているのに対し、第５及び第６実施形態の温度センサ５１，６１では、図６及び図７に示すように、パラキシリレン薄膜６が、絶縁性フィルム２の他方の面（裏面）全体を除いて形成されている点である。
【００３０】
すなわち、第５及び第６実施形態では、絶縁性フィルム２において薄膜サーミスタ部３側の裏面全体もマスキングした状態で、パラキシリレン薄膜６をコーティングした後、マスキングを除去することで、温度センサ５１，６１を作製している。
このように第５及び第６実施形態の温度センサ５１，６１では、パラキシリレン薄膜６が、絶縁性フィルム２の他方の面全体を除いて形成されているので、パラキシリレン薄膜６で覆う範囲が大幅に少なくなり、熱容量の増大をさらに抑制することができる。
【００３１】
次に、第７実施形態の温度センサ７１について、図８を参照して説明する。
この温度センサ７１は、一対のパターン電極５に接続された一対のリードフレーム７８を備え、少なくともリードフレーム７８のパターン電極５に接続された部分の表面及びその周囲もパラキシリレン薄膜６で覆われている。
すなわち、上記センサ本体７の一対のパッド部５ａにリードフレーム７８の先端部が固定され、全体がパラキシリレン薄膜６でコーティングされている。
【００３２】
一対のリードフレーム７８の基端側には、一対のリードフレーム７８を保持する絶縁性の保持部７９が固定されている。
一対のリードフレーム７８は、抵抗溶接、レーザー溶接、スポット溶接、ハンダ材又は導電性樹脂接着剤等の接着剤により一対のパッド部５ａに接着されている。
なお、このリードフレーム７８を備えた温度センサ７１は、コーティング前であるセンサ本体７のパッド部５ａにリードフレーム７８を固定した後に、その状態で全体にパラキシリレン薄膜６をコーティングすることで、温度センサ７１が作製される。
【００３３】
すなわち、センサ本体７及びリードフレーム７８だけでなく、保持部７９も含めて全体がパラキシリレン薄膜６で覆われている。
このように第７実施形態の温度センサ７１では、少なくともリードフレーム７８のパターン電極５に接続された部分の表面及びその周囲もパラキシリレン薄膜６で覆われているので、前記接続された部分の境界からの水分の浸透も抑制することができる。
【００３４】
次に、第８実施形態と第７実施形態との異なる点は、第７実施形態では、絶縁性フィルム２の裏面全体もパラキシリレン薄膜６で覆われているのに対し、第８実施形態の温度センサ８１は、図９に示すように、パラキシリレン薄膜６が、絶縁性フィルム２の他方の面（裏面）における薄膜サーミスタ部３の直下部分を除いて形成されている点である。
すなわち、第８実施形態では、絶縁性フィルム２において薄膜サーミスタ部３側の裏面半分もマスキングした状態で、パラキシリレン薄膜６をコーティングした後、マスキングを除去することで、温度センサ８１を作製している。
【００３５】
このように第８の温度センサ８１では、第３実施形態の温度センサ３１と同様に、絶縁性フィルム２の他方の面における薄膜サーミスタ部３の直下部分に定着ローラ等の測定対象物を接触させる場合、パラキシリレン薄膜６で覆われていない薄膜サーミスタ部３の直下の絶縁性フィルム２に直接、熱が伝わることで薄膜サーミスタ部３への熱伝導率が低下することがない。
【００３６】
次に、第９実施形態と第８実施形態との異なる点は、第８実施形態では、絶縁性フィルム２の裏面において半分を除いてパラキシリレン薄膜６が形成されているのに対し、第９実施形態の温度センサ９１では、図１０に示すように、パラキシリレン薄膜６が、絶縁性フィルム２の他方の面（裏面）全体を除いて形成されている点である。
【００３７】
すなわち、第９実施形態では、絶縁性フィルム２において薄膜サーミスタ部３側の裏面全体をマスキングした状態で、パラキシリレン薄膜６をコーティングした後、マスキングを除去することで、温度センサ９１を作製している。
このように第９実施形態の温度センサ９１では、第５実施形態の温度センサ５１と同様に、パラキシリレン薄膜６で覆う範囲が大幅に少なくなり、熱容量を増大をさらに抑制することができる。
【００３８】
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。
例えば、上記各実施形態では、薄膜サーミスタ部の上に一対の対向電極を形成しているが、薄膜サーミスタ部の下、すなわち絶縁性フィルムの一方の面上に一対の対向電極を形成し、その上に薄膜サーミスタ部を形成しても構わない。
【符号の説明】
【００３９】
１，２１，３１，４１，５１，６１，７１，８１，９１…温度センサ、２…絶縁性フィルム、３…薄膜サーミスタ部、４…対向電極、５…パターン電極、６…パラキシリレン薄膜、７８…リードフレーム
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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