(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
臨界温度を越えると反転動作する略長方形の感熱体と、前記感熱体の表裏面の一方側を保持する支持部材と、前記感熱体の表裏面の他方側を保持するキャップ部材とを備えるサーモスタットであって、
前記キャップ部材には、前記感熱体の保持を損なわない開口穴を設け、前記略長方形の全ての角又は一部の角において前記感熱体を保持しており、
前記感熱体は、長手方向の湾曲曲率半径が、短手方向の湾曲曲率半径よりも十分大きく形成されており、
前記キャップ部材に対面する前記感熱体の表面には、耐熱性の黒色塗料を塗布することで熱吸収処理が施されており、
前記略長方形の感熱体は、コピー機やプリンタの定着ローラの軸方向に長辺を合わせて配置される
ことを特徴とするサーモスタット。
【請求項２】
前記支持部材には、ガイドピンを案内する貫通穴の外側にも貫通部が設けられている請求項１に記載のサーモスタット。
【請求項３】
前記キャップ部材は、ステンレス製である請求項１または請求項２に記載のサーモスタット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、監視対象物を磨耗させることがなく、熱応答性にも優れるサーモスタットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コピー機やプリンタでは、印刷インクを用紙に確実に定着させるために、加熱状態で回転する定着ローラに印字用紙を接触させている。そして、この定着ローラの加熱異常を防止するため、定着ローラに接触させてサーモスタットを配置している。
【０００３】
コピー機やプリンタには、このような保護装置を設けているので、サーミスタなどによる温度制御機構の故障によって定着ローラの温度が異常に上昇しても、所定値に達するとサーモスタットの感熱体が湾曲反転して電源を強制遮断し、温度過昇による発煙などを未然に防止している。なお、サーモスタットと定着ローラとの接触面には、定着ローラの磨耗を考慮して、樹脂フィルムを貼着するなどの対策が採られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような構成のサーモスタットでは、樹脂フィルムを貼着する必要のため、サーモスタットの製造に手間がかかるという欠点があり、しかも、このような手間をかけたところで、定着ローラがサーモスタットと常時接触するため、定着ローラの経時的な劣化が大きいという問題点があった。
【０００５】
なお、かかる問題点を解決するため、サーモスタットと定着ローラとを非接触にすることも考えられるが、単純にサーモスタットを非接触状態にするだけでは、熱伝導性の悪さが致命傷となり、温度過昇を防止するための感度が劣ったものとなってしまう。特に、最近のコピー機やプリンタは、電源を投入すると迅速に作業が開始されるよう、定着ローラが急速に加熱される構成になっているので、熱応答性が悪いと、サーモスタットが動作したときには既に発煙などのトラブルが生じている可能性さえ考えられるほどである。
【０００６】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、監視対象物が回転体などの移動体であっても、これを磨耗させる恐れがなく、しかも、熱応答性にも優れたサーモスタットを提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明は、臨界温度を越えると反転動作する略長方形の感熱体と、前記感熱体の表裏面の一方側を保持する支持部材と、前記感熱体の表裏面の他方側を保持するキャップ部材とを備えるサーモスタットであって、前記キャップ部材には、前記感熱体の保持を損なわない開口穴を設け、前記略長方形の全ての角又は一部の角において前記感熱体を保持しており、前記感熱体は、長手方向の湾曲曲率半径が、短手方向の湾曲曲率半径よりも十分大きく形成されており、前記キャップ部材に対面する前記感熱体の表面には、耐熱性の黒色塗料を塗布することで熱吸収処理が施されており、前記略長方形の感熱体は、コピー機やプリンタの定着ローラの軸方向に長辺を合わせて配置されることを特徴とするサーモスタットである。
【０００９】
本発明では、キャップ部材には感熱体の保持を損なわない形状と大きさの開口穴を設けているので、感熱体は、定着ローラなどで熱せられた空気に直接接触する上、定着ローラなどから放射される輻射熱も直接受けて熱応答性が劣ることがない。しかも、本発明では、略長方形の全ての角又は一部の角において感熱体を保持しているので、感熱体からキャップ部材への熱損失も少なく熱応答性が良い。
【００１０】
なお、本発明において、感熱体の表裏面の一方側又は他方側を保持するとは、直接感熱体に接触して保持する場合に限らず、サーモスタットから感熱体が離脱するのを防止するよう保持することも含んでいる。したがって、キャップ部材の垂直下方に感熱体が位置するようにサーモスタットを配置した場合には、キャップ部材と感熱体が非接触でも良く、逆に、サーモスタットを上下反転させて、キャップ部材の垂直上方に感熱体が位置する場合には、支持部材と感熱体が非接触でも良い。
【００１１】
本発明における感熱体は、キャップ部材に対面する表面に、熱吸収処理が施されている。熱吸収処理の具体的内容は、耐熱性を有する熱吸収性に優れた塗料の塗布である。この熱吸収性に優れた塗料としては、黒色塗料である。このような熱吸収処理を施した場合には、熱吸収率が良いので熱応答性が更に良好となる。なお、通常のサーモスタットは動作温度が最高３００℃程度であるから、それ以上の熱に対しても変質しない耐熱性の塗料が好適である。
【００１２】
塗料の膜厚は３０μ以下が好ましく、これ以上の膜厚にすると、感熱体の湾曲反転動作を強固な塗装膜が阻害することになり、感熱体が繰り返し湾曲反転動作をした場合には、塗装膜が剥がれ落ちる恐れもある。そのため、経済性も考慮しつつ種々検討した結果、耐熱性の塗料であれば、その種類にかかわらず４〜６μｍ程度の膜厚が特に好適であることを確認した。
【００１３】
感熱体は、キャップ部材の開口穴を通して、なるべく全面積を露出させるべきであり、キャップ部材は、感熱体を保持している部分だけが感熱体を覆っている構成が好ましい。
【００１４】
本発明では、感熱体は、略長方形に形成される。しかも、この場合、長手方向の湾曲の曲率半径を、短手方向の湾曲の曲率半径よりも十分大きく形成するので、定着ローラのように監視対象が軸形状の場合に、感熱体の長手方向を監視対象の長手方向と一致させることによって、より確実な吸熱動作を実現できる。なお、感熱体の短手方向の曲率半径は、ガイドピンを移動させてスイッチを動作させるに十分な小径に設定するのは勿論である。
【００１７】
一般に、サーモスタットには、感熱体の湾曲反転動作を接点に伝達するガイドピンが内蔵され、支持部材には前記ガイドピンを案内する貫通穴が設けられるが、好ましくは、ガイドピン用の貫通穴の径方向外側にも貫通部を設けるべきである。この場合には、感熱体から支持部材への伝熱が阻害されて熱応答性が良くなる。
【００１８】
また、感熱体から他の部材に接触により逃げる熱は、接触対象の熱伝導性が悪ければ小さくなる。そこで、キャップ部材は、伝熱性の悪い材料を選択するのが好適であり、典型的にはステンレス材が好ましい。
【００１９】
【発明の実施の態様】
以下、実施例に基づいて、この発明を更に詳細に説明する。
図１は、本発明が適用されるサーモスタットの全体形状を概略的に図示したものである。図示の通り、サーモスタットＴＨは、有底円筒形又は有底中空角柱状のベース部１と、ベース部１の上部から被せられる支持部材２と、支持部材２の外周部に支持されるバイメタル３と、固定接点４ａ及び可動接点４ｂからなる接点部４と、可動接点４ｂを上向きに付勢する板バネ５と、支持部材２の中央穴を通ってバイメタル３と板バネ５とを接続するガイドピン６と、これら全体を覆う円形又は矩形のキャップ部材７などを中心に構成されている。
【００２０】
ここで、キャップ部材７には、バイメタル３の保持を損なわない開口穴７ａが形成されている。また、図示の例ではバイメタル３の上側にキャップ部材７が位置するが、図示の状態から上下反転させて使用しても良く、その場合には、キャップ部材７とバイメタル３とが接触することになる。なお、図１は、基本形態を略記していたものであり、キャップ部材７に、径方向内向きに突出する内向片を設ける場合や、その内向片のバイメタル側の端面に下向き突起を設ける場合もある。また、支持部材２についても、バイメタル側の端面に上向き突出を設ける場合や、ガイドピン６を案内する貫通穴の外側に貫通部を設ける場合もある。
【００２１】
［実施例１］
図１のような基本形状のサーモスタットＴＨを、円柱形状の定着ローラに非接触で近接させて図示の姿勢で配置した。実施例１では、バイメタル３は円盤状のものを使用し、定着ローラである熱源側（＝低膨張率側）に耐熱性の黒色塗料を約１０μmの厚さで均一に塗布し、焼き付け乾燥させた。また、黒色塗料による熱応答性の効果を確認するため、同一材料、同一形状のバイメタルを非塗装状態で対比実験した。
【００２２】
キャップ部材７はアルミニウム製であり円形の開口７ａを設けている。そして、定着ローラを交流２００Ｖの電源電圧で加熱する場合と、交流２４０Ｖの電源電圧で加熱する場合の効果を確認した。また、塗料として耐熱温度６００℃の塗料１と、耐熱温度４００℃の塗料２とを用いた。塗料１の耐熱温度は公称値６００℃、塗料２の耐熱温度は公称値４００℃である。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
表１の▲１▼と▲２▼▲３▼の関係から明らかなように、電源電圧に係わらす、黒色の塗装によって最高到達温度が９２％〜９６％程に降下することが確認された。なお、最高到達温度の少し手前でサーモスタットが湾曲反転して電源を遮断しており、電源電圧が２４０Ｖの場合、電源電圧２００Ｖの場合より最高到達温度が高いのは、前者の方が加熱速度は速いからである。表１の結果より、耐熱温度が公称値６００℃の塗料１の方が塗料２より性能的に優れていることが確認される。
【００２５】
［実施例２］
キャップ部材７、バイメタル３、支持部材２について種々の組み合わせ（試料０〜試料７）について性能比較をした。なお、塗料１で黒塗装しており、実施例２では、サーモスタットＴＨを図１とは上下反転させ、定着ローラの上側に配置している。
【００２６】
【表２】
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【００２７】
試料２は、バイメタル３とほぼ同一形状の円形穴７ａをキャップ部材７に設けると共に、径方向内向きに突出する部分（内向片７ｂ）を１２０度間隔で３箇所設け（図２）、この内向片７ｂの部分だけでバイメタル３を保持している。すなわち、キャップ部材７は、バイメタル３を保持している部分だけがバイメタル３を覆っている。また、試料２では、前記内向片７ｂの部分にはバイメタル３に向けた突起が設けられている。
【００２８】
試料４は、支持部材２には、バイメタル３に向けた突起２ａが周方向に１２０度間隔で３箇所設けられており、この３箇所でバイメタル３を保持している。試料５は、ガイドピン６を案内する貫通穴２ｂの外側にも貫通部２ｃが設けられている。
【００２９】
試料６は、略正方形のバイメタル３を使用し、その４隅だけがキャップ部材７と係合している。試料７は、略長方形のバイメタル３を使用し（図５（ｃ））、その４隅だけがキャップ部材７と係合している（図５（ａ））。すなわち、試料６，７とも、キャップ部材７は、バイメタル３を保持している部分だけがバイメタル３を覆っている。
【００３０】
試料７のバイメタル３は、定着ローラの軸方向に長辺を合わせて配置している。なお、バイメタル３の短辺は、ガイドピンが十分に移動できる程度の曲率半径で湾曲されているが、長辺は、十分に大きい曲率半径としているので、定着ローラとの距離は、長辺の全長において殆ど変わらない。
【００３１】
試料０〜試料７の測定結果は、表３に示す通りである。
【００３２】
【表３】
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【００３３】
なお、表３のグラフを拡大すると表４の通りである。
【００３４】
【表４】
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【００３５】
表４に示す通り、試料０＞試料１＞試料５＞試料３＞試料４≒試料６＞試料２＞試料７の順番に最高到達温度が低下しており、試料７が熱応答性に最も優れていることが確認される。また、全般にキャップ部材をステンレス製にした方が高性能となることが確認される。
【００３６】
［実施例３］
試料３、試料４、試料５について、サーモスタットＴＨを全て定着ローラの下側に配置して実験した。その結果は、表５に示す通りである。
【００３７】
【表５】
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【００３８】
上記のグラフを拡大すると表６の通りである。
【００３９】
【表６】
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【００４０】
表６に示すように、試料３＞試料５＞試料４の順番に最高到達温度が低下している。支持部材２に貫通部を設ける試料５より、突起を設けた試料４の方が高性能となっている。定着ローラで熱せられた空気が、支持部材２の非突起部分を通してバイメタル３の裏側に回り込み、バイメタルをより迅速に加熱しているものと想像される。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、監視対象物が移動体であっても、これを磨耗させる恐れがなく、しかも、熱応答性にも優れたサーモスタットを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】サーモスタットの全体形状を概略的に図示したものである。
【図２】キャップ部材の一例を示す斜視図である。
【図３】支持部材の一例を図示したものである。
【図４】支持部材の別の一例を図示したものである。
【図５】角柱状のキャップ部材と長方形状のバイメタルを図示したものである。
【符号の説明】
３      感熱体（バイメタル）
２      支持部材
７      キャップ部材
ＴＨ    サーモスタット
７ａ    開口穴
【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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