JPH03156331A - 温度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は弱い接触型の温度センサに関し、詳しくは高感
度センサ部分とこれを保持する保持部材とをｒｆする温
度センサが、被検体表面に弾性的に接触する保持部材の
部分を有し、その部分から伝わった熱を保持部材等を介
して上記センサ部分に伝えることにより温度検出する温
度センサに関するものである ［従来の技術］ 従来、常温から２００℃の被検体（移動物体も含む。例
えば、コピー機定着ロール、電動機シャフト）の表面温
度をδｔｊ定可定色能、小型かつ安価な温度センサとし
ては、接触型のものと非接触型のものとがある。

接触型の例としては第２図の（ａ）　、　（ｂ）に示す
ようなビーズ型サーミスタを用いたものがある。まず、
第′２図の（ａ）に示すものは導線５ｏの先端にビーズ
型サーミスタからなるセンサ部分５１を取り付け、セン
サ部分５１を直接被検体に接触させて検温するものであ
り、通常広く使用されているタイプである。また、第２
図の（ｂ）は第２図の（ａ）に示したセンサ部分を耐熱
性軟質樹脂５２に取りつけ、良伝熱性絶縁物物質からな
る伝媒板５３をセンサ部分に取りつけたものをポリイミ
ドテープ５４で巻きつけ一体構成とし、伝媒板５３を介
して被検体に接触させて検温するタイプである。（ａ）
　、　（ｂ）いずれのタイプもセンサ部分５１は約１關
φの非常に小さなもので感度も良好である。ただ、第２
図に示すものは被検体やセンサ自体を損傷する恐れのあ
る被検体に対しては余り採用されない。

これに対し非接触型の例として、本出願人による特願平
１−１７８９９３号に提案されたものがある。第３図は
この特許願の明細書に記載されたセンサヘッドの構造を
示す模式斜視図である。図において、被検体１の近傍に
平行して設置されるセンサヘッド平板２１には、強度が
大きく比較的熱容量の小さイ材質のＳＵＳ板を用いてい
る。このセンサヘッド平板２１はＬ字型に折り曲げてフ
レームとの取付け面を有する形状のものとした。センサ
ヘッド平板２Ｉに図示したようにａ、ｂ、ｃ、ｄの四角
状の開口部２１ａを設け、被検体１側にチップ基板４を
開口部２１ａにはめこみフレキシブルリード線７をセン
サヘッド平板２１に装着する。このフレキシブルリード
線７を固定する場合被検体１側に厚さの大きい物を用い
ると、チップ基板４（温度センサ）と被測定面とのギャ
ップｄが大きくなるため好ましくない（第４図参照）。

そこで、この実施例では厚さ７０−の粘着ポリイミドテ
ープ２２でチップ基板４付きフレキシブルリード線７を
センサヘッド平板２１へ固定した。ポリイミドテープ２
２をセンサヘッド平板２１の表裏面を一周して張り合わ
せることにより、チップ基板４付きフレキシブルリード
線７が固定して装着される。また、開口部２１ａも同様
にポリイミドテープ２２で塞ぐ構造としている。なお、
１１はポリイミドフィルムである。

第３図に示す非接触型の温度センサは次のような特長が
ある。すなわち、 （イ）まず、薄膜センサが好ましいのは、チップ基板が
厚くても、感温部が表層の薄膜であるため、熱応答性が
良い。薄膜にすればする程、熱応答性が向上する。

（ロ）非接触故、被検体やセンサ自体を損傷することは
ない。

（ハ）薄型、小型、安価のセンサを実現できる。

（ニ）空気層の熱抵抗のみが外乱となる。従って、薄膜
にすればする程、熱応答性が向上する。

（ホ）熱伝導を測定原理としているため、広い温度範囲
の測定ができる。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のような従来の温度センサでは、それぞれ下記のよ
うな実用上の課題がある。この場合、この発明による温
度センサを含めて各種従来形の温度センサの試験結果を
第４図及び第５図に示し比較対象しながら説明する。第
４図は各種温度センサの複写機定着温度上昇に対する応
答曲線を示す線図である。図において、縦軸は定着ロー
ル表面温度であり、横軸は時間である。また、第５図の
（ａ）　、（ｂ）　、（ｃ）　、　（ｄ）は温度制御試
験の結果を示す線図であり、縦軸はロール表面温度及び
制御電圧、横軸は試験開始後の時間である。

（Ａ）ビード型サーミスタを用いた温度センサでは、第
２図の（ｂ）に示したように、サーミスタは通常軟質の
樹脂内に装着され、しかも精管ポリイミドテープ５４で
固定されている。かかるセンサを被検体１に接触させる
と、センサの熱時定数は５〜ｌＯ秒程度となる。この原
因は、比熱の大きな上記樹脂の存在である。このセンサ
を使用して温度制御を行った場合において、被検体１の
昇温速度が大きいと、第５図の（ｄ）に示したように、
被検体１の温度にオーバーシュートが発生してしまう。

また、第４図の（Ｇ）曲線の点線でみられるように、サ
ーミスタの軟質樹脂との装着不良（熱膨張差が原因と考
えられる）による検温障害を生ずる恐れもある。

（Ｂ）第２図の（ａ）　、　（ｂ）に示す構造のセンサ
では、サーミスタ部分と被検体１とを成る程度強く接触
させる必要性が生ずる。例えば特殊な固定部材により、
温度センサを被検体１に確実に押し付けておく必要があ
る。このため、被検体に傷が発生したり、温度センサが
摩耗し破損する等のトラブルが発生する。それ故、かか
る接触圧を小さくすることが強く望まれる。

（Ｃ）第３図の従来型の非接触型温度センサにあっては
、空気層の熱抵抗が原因となって第５図の（Ｃ）に示す
ように制御温度にオーバーシュートが発生する。

（Ｄ）また、第３図の非接触型温度センサにあっては、
（Ｃ）と同様の理由から、感温部と被検体との間の距離
（空気層の厚さｄ）によって、熱応答性が変動する。第
４図の（Ｂ）、（Ｃ）。

（Ｄ）、（Ｅ）曲線によれば、ｄが大きくなる程、温度
センサの熱応答性が低下することが分かる。

例えば、第６図は非接触温度センサのｄ値（横軸）とロ
ール表面温度（Ｔ　　）に対するセンサ温度（ＴＮ）の
遅れ時間τと、オーバーシュートのピーク温度到達後４
０分間の制御で変化する温度（Δ）との関係を示す線図
である（ここでτとΔは縦軸で示す）。第６図の５曲線
によれば、コピー機定着ロール表面温度（ヒータ温度：
ｖｈ−１３０■としたとき）に対するセンサ温度の遅れ
時間τは、ｄ値増加にほぼ比例して増加することが分か
る。又、第６図の８曲線によれば、オーバーシュートの
ピーク到達後４０分間の制御による温度変化が、遅れ時
間τと同様に、ｄ値増加に伴い増加することが分かる。

従って、このオーバーシュートを小さい値に一定に抑え
るためには、測定距Ｍ（ｄ値）を小さい値に一定に保つ
必要がある。

しかし、コピー機等の量産機では、目標ｄ値に対して±
０．３ｕ＋に無調整で設定するのは困難と言われている
。

この発明は、上記のような接触型・非接触型の温度セン
サの持つ問題を解決するためになされたもので、熱応答
性が良く、検温精度が高く、ｄ値調整を特に考慮する必
要のない温度センサの提供を目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る温度センサは、被検体表面の近傍に装着
した保持部材により保持される温度センサにおいて、チ
ップ型のセンサ部分と、該センサ部分を保持し、これと
熱的に結合する良伝熱性絶縁物質から成る保持部材と、
該保持部材を支持する支持部材と、前記保持部材を前記
被検体表面に弾性的に接触させる接触機構と、を有する
ことを特徴とする温度センサである。

また、前記センサ部分はチップ基板表面の絶縁膜上に形
成した薄膜サーミスタから成ることを特徴とする温度セ
ンサである。この場合、チップ型センサ部分は、何も薄
膜サーミスタから成るものに限定される訳ではない。す
なわち、 ■チップサーミスタから成るもの ■薄膜測温抵抗体から成るもの ■薄膜熱電対から成るもの 等であっても良い。

また、前記接触機構は保持部材を被検体表面に弾性的に
垂下させる機構でることを特徴とする特のであってもよ
い。保持部材を被検体表面に弾性的に接触させることも
特徴である。これは温度センサの自重により保持部材が
湾曲し垂下する場合も含まれるものである。

前記接触機構により被検体表面に接触する保持部材の接
触領域は良伝熱性絶縁物質を介して前記被検体表面に接
触してもよい。良伝熱性絶縁物質は保持部材の構成要素
であるポリイミドフィルム自体であってもよいし、ポリ
イミドシートを別に取り付けてもよい。ポリイミドシー
トをスペーサとして用い、かつ、センサ部分を非接触状
態にしたものも請求項１記載の温度センサに含まれる。

この場合は、前述の特願平１−１７８９９３号の非接触
型温度センサとしての性質をも兼ね備えることとなる。

前記接触領域の保持部材の幅がその領域以外領域の保持
部材の幅より広いものとしてもよい。

前記保持部材は、ポリイミドフィルムと、前記薄膜サー
ミスタの電極に接続され前記ポリイミドフィルム上に銅
箔で形成されたフレキシブルリード導線とを有していて
もよい。

前記接触領域の保持部材におけるフレキシブルリード導
線の銅箔の面積が、その領域以外領域の保持部材におけ
るフレキシブルリード導線の銅箔の面積より大きいもの
としてもよい。

さらに、前記接触機構は、前記保持部材を被検体に接触
させる押し付けフレームからなる少なくとも一つの押し
付け手段を有する部材であってもよいし、その部材は、
前記支持部材と一体であってもよい。

［作用コ この発明においては、チップ型のセンサ部分と熱的に結
合する保持部材を良伝熱性絶縁物質とし、これを被検体
表面とを弾性的に接触させるから、接触型と非接触型の
中間の弱い接触状態のタイプとなり被検体の熱が接触領
域からすみやかにセンサ部分へ伝熱されるので遅れ時間
がなく即応するようになる。

また、センサ部分にチップサーミスタを用いればバルク
の抵抗変化からｎ１温するので熱応答性が若干悪いが低
価格であるから実用的である。また薄膜７Ｉｌｌｌ温抵
抗体や薄膜熱雷対と比較すると性能的には大差ないが、
薄膜サーミスタからなるものは、チップが低置であり、
回路系も従来のサーミスタ用のものが使用できるから、
トータルとして安価となるので実装的な見地から最も好
ましい。

また、保持部材はポリイミドフィルム上に銅箔からなる
フレキシブル導線を用いてもよいので、このような構成
の保持部材であれば適度に軽量でり、弾性もあるので、
湾曲、或いは、自重等により、被検体表面への弱い接触
の実現が可能である。

接触強度を高めるには、ポリイミドフィルム厚を大にす
る方法もあるが、熱応答性の低下を招くので、別に弾性
部材を取り付けることにより熱応答性を高め得るように
なる。

この弾性部材に関連して、センサを有する部分の保持部
材を被検体に押し付けるフレームからなる押し付け手段
を採用した場合は、この弾性部材のもつ熱応答性をより
高めることに加えて、センサ部分の被覆膜等のはがれ等
を防止する。

さらに、接触領域の保持部材の幅がその領域以外の領域
の幅より広くすると、受熱面積が高められるし、保持部
材のフレキシブルリード導線の銅箔の面積がその領域以
外の領域の銅箔の面積より大きくすれば更に受熱面積を
高めるのに役立つ。

その理由は銅箔が専ら伝熱の担い手となるからである。

［実施例］ 以下この発明による軽接触型の温度センサの実施例をセ
ンサ部分が主として薄膜サーミスタからなるものについ
て説明する。

（Ａ）センサ部分 第７図はこの発明の温度センサのセンサ部分のチップに
用いた薄膜サーミスタの一実施例を示す模式構造図であ
り、第７図の（ａ）は平面図、第７図の（ｂ）は断面、
図である。図において、チップ基板４はシリコンウェー
ハを用い、表面に酸化膜を形成しない絶縁膜を形成して
いる。薄膜サーミスタは、この絶縁膜上にホトリソグラ
フィとスパッタの技術を用い、良導体からなる電極５及
び酸化物サーミスタ６を順次成膜して形成したものであ
る。電極５は櫛形状の電極を櫛の部分で接触しないよう
にかみ合わせて向い合わせて形成されており、この櫛の
部分の上に酸化物サーミスタ６を堆積して覆うように被
着したものである。なお、この櫛形形状の電極はこの形
状に限定される必要はない。この場合のチップ基板４の
大きさは例えば厚さ０　、５２５　ｍ＋＊で３．２　Ｘ
ｌ、８−である。この薄膜サーミスタの特徴は感温部す
なわち酸化物サーミスタ６の厚さが約１１Ｊ１１と極め
て薄く形成されていることである。

（Ｂ）保持部材 第８Ａ図は、この発明の温度センサのセンサ部分を保持
する保持部材の実施例である。

これは、センサ部分４（特に薄膜サーミスタ）に接続さ
れるフレキシブルリード線７のパターンがその表面に銅
箔８で形成された耐熱性ポリイミドフィルム１１（厚さ
２５〜５０ＩＪＩ１１）である。フィルム厚は、厚いと
弾性が向上し接触させる上では好ましいが、熱応答性低
下を招くので、好ましくは、厚さ２５〜５０１Ｊｍのま
まで、熱応答性に影響を与えない物質（例えば、ポリイ
ミド板・棒）を熱応答性に影響を与えない位置（接触領
域から離隔した所）に設置して、適宜調節するのがよい
。その位置のフィルム厚だけを大にしてもよい。

但し、厚さ２５〜５０ｕｍのままであっても十分に目的
を達成できる。この厚さならば自重と弾性強度、更には
支持部材の構造との関係で、十分接触領域を確保できる
からである（第１図参照）。

なお、保持部材の要件は、自重や湾曲或いは適当な錘や
機能上鏝と等価な押し付け手段により被検体に弱く弾性
的に接触するに足るだけの弾性を有することである。勿
論、耐熱性物質であることが前提である。「弱く弾性的
に接触」とは、「通常の接触型温度センサよりも接触が
弱いが、前述の既出願の非接触型温度センサよりも接触
が強い」という意味であり、この明細書ではしばしば「
軽接触」という言葉で使用しているものである。ちなみ
に、通常の接触型温度センサにおける接触荷重は１００
グラム程度といわれており、被検体が軟質の場合には被
検体を傷つけ、逆に硬質の場合にはセンサの破損を招く
。一方、この発明に係る軽接触型温度センサにおいては
、接触荷重は５グラム程度以下であり、上記弊害もなく
高熱応答性を発揮する。

第８Ｂ図は銅張りの耐熱性ポリイミドフィルム１１の銅
箔をエツチング処理して２本の導線８を形成した種々の
形状のフレキシブルリード線７を形成したものを示す模
式図である。第８Ｂ図の（ａ）〜（ｒ）に示すフレキシ
ブルリード線７は保持部材の接触領域の幅を広げるため
に、受熱面積の増大を図った例を示すものである。この
うち第８Ｂ図の（ｃ）〜（ｅ）は銅箔の導線８の面積を
増大させて受熱効率を更に増加させたものである。第８
Ａ図の（「）は上記耐熱性ポリイミドフィルム７自体を
保持部材とするのではなく、それと別の部品例えば特殊
部品１２とを結合するなどして、目的の保持部材とする
ものである。特殊部品１２としては、支持部材に支持さ
れ易いような構造のもとして図示しであるが、これに限
定されない。部品は、金属、耐熱樹脂等でよい。

（Ｃ）センサ部分と保持部材 第９図はこの発明のセンサ部分が保持部材に取り付けら
れた状態を示す模式斜視図である。図に示すように、フ
レキシブルリード線７の各導線８にチップ基板４の２個
の電極５が接続するようにリフロー半田で接着されてい
る。ここで、使用した耐熱性ポリイミドフィルムｌｌは
弾性材料であり、全体が板ばねのように機能するもので
あるから、種々の形状に例えば次に述べる第１図の（ａ
）〜（ｈ）の実施例に示すように折り曲げたりした弾性
体として使用できるものである。

（Ｄ）温度センサ 第１図はセンサ部分４ａを保持する保持部材を支持部材
に取り付けることにより形成される温度センサを被検体
１表面に接触させた状態で構成されるこの発明による弱
い接触型の温度センサを示す実施例の模式説明図である
。第１図の（ａ）〜（ｈ）に示す種々の形態で実用する
ことができる。

第１図の（ａ）〜（ｄ）は、保持部材３１を被検体１表
面に弾性的に垂下させて、センサ部分４ａ近傍の領域を
接触させたものである。接触領域の保持部材３１の幅は
、第８Ｂ図に示したように、他の領域の幅よりも大きく
することができる。

第１図（ａ）〜（ｃ）における接触機構は、支持部材３
２の保持部材３１取り付けねじ３３、補強材３４の強度
・形状等、支持部材位置調節機構（図示せず）とにより
実現される。第１図の（ｄ）においては、第８Ｂ図の（
ｒ）のような保持部材の一部を構成する特殊部品１２（
例えばＳＵＳの板ばね用薄板を加工したもの）も接触機
構実現に寄与する。言うまでもなく、接触機構は第１図
の実施例に限定されない。

第１図の（ｃ）　、　（ｅ）〜（ｇ）のように、良伝熱
性・耐熱性を有するポリイミドシート３５を介して、ｄ
−〇、２〜０．３ｍｍとなるように、被検体１に保持部
材３１を接触させてもよい。３７は補強用の弾性部材で
ある。この場合、ポリイミドシート３５は、ｄ値を一定
に保つスペーサの機能も果たし、シートの積層数で任意
にｄ値を調整できる。

但し、センサ部分直下に被検体との接触領域を有するタ
イプのもの（例えば第１図の（Ｃ）の温度センサ）にあ
っては、ポリイミドシート３５のような接触介在物の存
在は好ましくない。接触介在物が熱抵抗となり、温度セ
ンサの熱応答性に悪影響を及ぼすおそれがあるからであ
る。例えば、立ち上げ時間３５秒で目標温度に対する接
点の単純なるオン・オフ制御が８　（ｄｅｇ）であるの
に対して、それが介在しない温度センサを用いた場合の
制御振幅は５　（ｄｅｇ）となる。それ故、このタイプ
では、被検体との接触部分近傍の破損・変形等特殊な事
情がある場合を除き、ポリイミドシート３５のような接
触介在物を置かないことが望ましい。

第１図の（ｈ）のように、保持部材３１のポリイミドフ
ィルムだけを直接接触させてもよい。自重だけで、十分
な接触強度が得られないときは、第１図の（ｅ）のよう
に、適当なｆｉ３６を取り付けもよい。

錘３６を付ける代わりに、特殊部品の使用して強湾曲化
を図ることでもよい。尚、第１図の（ｇ）のように−保
持部材３１に２個以上のセンサ部分４ａを取り付け、異
なる被検体位置の同時測定が可能となるようにもできる
ことは言うもでもない。

なお、第１図の（ａ）〜（ｄ）に示すように、センサ部
分４ａの直下が被検体１の表面に接触している型のもの
を軽接触型温度センサと呼ぶこととする。そして、軽接
触型温度センサの中でも、特に第１図の（ｅ）〜（ｈ）
のように、センサ部分４ａの近傍に位置し、センサ部分
４ａへの伝熱効率この発明の目的に叶う保持部材３１の
位置が被検体１に接触している型のものを準非接触型温
度センサと呼ぶこととする。

この実施例に係る温度センサでは、補強のため、第１０
図の（ａ）　、（ｂ）　、　（ｃ）に示すようにチップ
基板４をポリイミドテープ５４で巻いて保持部材３１に
取付けて使用しても良い。

特に準非接触温度センサとして用いる場合には、薄膜サ
ーミスタが被検体１側に設置された第１０図の（ｂ）の
場合の方が、反対側に設置された第１Ｏ図の（Ｃ）の場
合より熱応答性に優れているので、第１０図の（ｂ）の
方が好ましい。更には、第１Ｏ図の（ｂ）の場合にあっ
ては、被検体側のセンサ部分直下にはポリイミドテープ
５４がない方が熱応答性確保の意味から好ましい。

なお、第１０図の（ｂ）のような配置を採る準非接触型
温度センサでは、構成上上述の特許願の非接触型温度セ
ンサの性質・機能を併せ持つので好ましい。

（Ｅ）検温及び温度制御装置 第１１図はこの発明による温度センサを用いて検温する
状態を示す温度制御のシステムを示す模式説明図である
。図において５６は被検体１を昇温するための電熱ヒー
タであり、温度制御回路５７により制御される。また５
８は温度センサの出力を検出する温度検出回路、５９は
温度表示器である。

検出温度を直視・表示する方法としては、−例として、
サーミスタによる温度計測の最も普及している電子温度
計を用いるものがある。第１１図の回路はこの電子温度
計に相当するものである。電子温度計は、サーミスタの
抵抗変化を周波数に変換し、周波数と温度の関係を市販
のＩＣに記憶し、温度変換して表示するものである。

温度検出は、チップ基板４上に形成された薄膜サーミス
タの出力を温度検出回路５８で行い、その出力は、温度
表示器５９若しくは温度制御回路５７へ入力される。こ
の１Ｍ−１定温度の出力を制御信号として被検体１中の
電熱ヒータ５６の電力を制御し被検体の温度を目標値に
保つようになっている。制御方法は、通常のものであり
その説明は省略する。

（Ｆ）この発明の温度センサの性能 この発明による温度センサの例として、第１図の（ａ）
に示す軽接触型温度センサと、第１図の（ｈ）に示す準
非接触型温度センサの２つの型のものを採り挙げてその
性能を検討した結果を前述の第４図及び第５図の線図に
よって説明する。

（Ｆ）−１センサの熱応答性 第４図は、−例としてのコピー機の定着ロールのヒータ
ーに電圧印加（Ｖｈ−１３０Ｖ）後、各種温度センサを
用いて（Ｅ）項の検温方法により同一位置で測定した、
検温値の経時変化である。図において、（Ａ）曲線は軽
接触型温度センサ、（Ｂ）〜（Ｅ）曲線は前述の非接触
型温度センサ、（Ｆ）曲線はこの発明による準非接触型
温度センサ、（Ｇ）曲線は従来の接触型セルによる応答
曲線・である。

第４図の結果から次の事柄が判明する。すなわち（イ）
非接触型温度センサはｄ　＜０．７　ｍｍ　（Ｄ。

Ｅ曲線）ではｄ　＞ｏ、’ｙ　１１１１１　（Ｂ、　Ｃ
曲線）に比べて熱応答性が優れているのは既述の通りで
ある。そして、ｄ値小さくなる程熱応答性が向上する。

しかし、ｄ≦０．２關とするのは実際上難かしい。

（ロ）ビーズ型サーミスタの接触型温度センサ（６曲線
）は非接触型のｄ〉〜０．７能に比べ熱応答性に優れ、
非接触型のｄ＝０．６＋ｕと同等の熱応答性を示す。（
ハ）準非接触型温度センサ（ｄ−０，３＋ｕ）は非接触
型のｄ−０，３ｍ■よりやや良好な熱応答性をもつ。（
ニ）軽接触型温度センサは上記（イ）、（ロ）、（ハ）
の温度センサよりはるかに熱応答性が優れている。以上
の結果から熱応答性は（ニ）〉（ハ）〉（イ）（ｄく〜
Ｏ，［ｉｍ＋ｅ）〉（ロ）〉（イ）（ｄ〉〜０．８ｍ＋
＊）になる。

（Ｆ）・−２温度制御時のオーバーシュート被検体１と
してコピー機の定着ロールを用い、その表面温度（以下
ロール表面温度という）の測定において、（Ｆ）−１項
で熱応答性のとくに優れたこの発明による軽接触型温度
センサと非接触型、準非接触型、接触型の各温度センサ
との比較を温度制御時のオーバーシュートについて実施
した。その結果が既述の第５図（ａ）〜（ｄ）であり、
（ａ）はこの発明による軽接触型の特性線図である。

（Ｃ）〜（ｄ）は既に説明した通りである。この結果を
詳しく表に示した。

第５図（ａ）　、（ｂ）　、（ｃ）　、（ｄ）は電熱ヒ
ータ５６の電圧Ｖｈ−１３０Ｖを印加後ロール表面温度
Ｔｘを測定しつつ、第４図に示した各種温度センサを用
いてａｎ定したロール表面検温値Ｔ、（ｋ−Ｒ，Ｎ。

Ｎ１．、Ｘ）に基づき（Ｅ）項で既述した温度制御方法
によりＴ　を目標値となるように制御した結果を示す線
図である。立ち上げ時間を７５秒として、制御領域に入
ってから５秒おきにパルス信号を出して制御した結果を
示すものである。この発明による軽接触型温度センサで
ｆｉｌｌ定した温度を第４図の縦軸のＴ　としている。

第５図（ａ）〜（ｄ）によれば、熱応答性が軽接触型温
度センサより劣る温度センサはど、熱応答の遅れから生
ずる■制御電圧、及び、■制御対象のロール表面温度Ｔ
　の各オーバーシュートが増加することが分かる。

表は、コピー機の立ち上がり時間毎に、各種温度センサ
におけるロール表面温度Ｔ　のオーバーシュート量（オ
ーバーシュート量の定義は、表下欄参照）を測定した結
果をまとめて示したものである。

この表から、オーバーシュート量はこの発明の軽接触型
温度センサが最も小さく、大兄は次の順序に大きくなる
ことがわかる。軽接触型く準非接触型〈非接触型（ｄ　
＜０．６　ｍｍ）　＜接触型く非接触型（ｄ　＜　０．
６　ｍｍ）　、ただし、立上り時間が３００ｓｅｃ位に
大きくなれば若干の例外が生ずるようである。

以上、（Ａ）〜（Ｆ）までの説明から、この発明による
軽接触型及び準非接触型温度センサが熱応答性の向上と
オーバーシュートの低減する性能改良が確認された。

（Ｇ）温度センサの配置 この発明による軽接触型・準非接触型温度センサの熱応
答性を最適にする配置例を第１２図、第１３図、第１４
図の模式図に示す。第１２図、第１３図は被検体が円筒
状の回転体で温度センサがそれぞれ軽接触型・準非接触
型である場合を示す。

第１４図は円筒形回転体の平板面を軽接触型温度センサ
を用いて配置した場合を示すものである。

（Ｇ）−１被検体１が回転体の円周面である場合、第１
２図の（ａ）の斜視図、第１２図の（ｂ）の側面図に示
したように、保持部材３１のポリイミドフィルムをその
長平方向が回転体の回転軸と略垂直になるように配置し
、かつそのフィルム面のうち接触領域以外の領域の略全
部が回転体表面から略等間隔に離隔させて温度センサを
設置する。この設置は温度センサ４ａの受熱効率を考慮
して配置したものである。回転体が例えばコピー機定着
ロールの場合にはロール回転下手方向側にセンサ部分を
取り付けると、複写用紙通過の障害とならずにすむので
都合がよい。なお、第１２図は軽接触型温度センサの場
合を示すが、準非接触型温度センサの場合は第１３図に
示すように保持部材３１の中間部を接触領域とし、この
接触領域以外の領域Ａ、　　Ｂは被検体１の表面に略平
行になるように配置する。

一般に被検体１がロール回転体の場合は第１２図の配置
とするのが一般的である。

（Ｇ）　−２被検体１が平板面を有する回転体である温
度センサをこの平板面に取り付ける場合は、第１４図に
示すように、上記（Ｇ）−１項の配置に加えて、保持部
材３１のポリイミドフィルムの長平方向が平板面の回転
接線ｇ方向に略平行になるように設置する。この配置も
やはり受熱効率を考慮したものである。（Ｇ）−１項の
場合と同様に回転体の回転下手方向にくるようにセンサ
部分を取り付けると温度センサの損傷が少なくなり好都
合である。

（Ｇ）　−３以上のほか、被検体１が高速回転体に対し
て軽接触型温度センサを使用する場合は、回転体に随伴
する空気がいわゆる気体潤滑剤となり、保持部材の回転
体表面への接触が更に弱まり摩擦抵抗の増加やセンサ部
分損傷等の問題はかなり緩和される。しかも、上記空気
の動圧により若干量保持部材が浮上するので、前述の非
接触型温度センサとしての性質に近づく結果、良好な検
査が可能であり、上記問題はかなり解消されることがこ
の発明の効果として期待される。

（Ｈ）センサ部分の押し付手段 （Ｈ）−１第１５図（ａ）　、　（ｂ）はコノ発明ニヨ
ルセンサ部分の押し付け手段を設けた場合の実施例を示
す模式図である。第１５図（ａ）は請求項８に対応する
実施例で、押し付けフレームを有する温度センサを示し
、第１５図（ｂ）は請求項８，９に対応する実施例で、
押し付けフレームと支持部材が一定化したものを示して
いる。

第１５図（ａ）において、ポリイミドフィルムからなる
保持部材３１に配設したセンサ部分４ａをポリイミドフ
ィルムを介して被検体１と接触する接触領域を軽く押圧
するため、支持部材３２と接続する保持部材３１のポリ
イミドフィルムの先端部分でセンサ部分４ａを有する接
触領域はコの字状の押し付けフレーム１０１の押し付け
板１０１ａ、　１０１ｂが一つの角の部分でポリイミド
テープ１０２によって接合されることによって押し付け
手段が形成される。

例えば押し付けフレーム１０１を被検体１の付近に設置
し、支持部材３２を適当な他の場所に設定して、押し付
けフレーム１０１を被検体１に図のように押し当ててや
ればセンサ部分４ａは軽く押し付けられるように設定さ
れ、この状態で被検体１の温度を測定することができる
。

第１５図（ｂ）は押し付けフレームｌＯ１の他端を兼用
して支持部材３２ａとしたもので、この支持部材３２ａ
と保持部材３２のポリイミドフィルムを取付けねじ３３
で固定したことによって請求項（９）の要件である支持
部材３２ａと保持部材３１を一体成形したものである。

この構成においては支持部材３２ａを被検体１近傍に設
定することにより、接触部分を第１５図（ａ）の実施例
と同様に被検体１に押し付けて測温するようになってい
る。

（Ｈ）−２第１６図（ａ）　、（ｂ）は上記のような押
し付け手段を有する場合の他の実施例を示す模式説明図
である。第１６図（ａ）はこの場合の温度センサの斜視
図で、第１６図（ｂ）は実用状態の説明図である。両図
において、支持部材３２ａは押し付けフレーム１０１と
同一部材により一体成形されており、センサ部分４ａを
先端近傍に設置したポリイミドフィルムからなる保持部
材３Ｉを先端側ではポリイミドテープ１０２で、つけ根
側ではポリイミドテープ１０２ａでそれぞれ押し付けフ
レーム１０１と保持部材３１を固定している。その他の
部分は（Ａ）〜（Ｇ）及び（Ｈ）−１項で示した部材と
同−又は相当部分であるので説明を省略した。第１５図
（ａ）。

（ｂ）と同様に接触領域が被検体１に押し付けられて側
温が行われる。

（Ｈ）−３第１７図は押し付け板が１個のみの場合の他
の実施例を示す模式図である。図から明らかなように、
押し付けフレーム１０１には押し付け板１０１ａのみが
取り付けられ、これまで対になって存在していた押し付
け板１０１ｂを省略したものである。その他は第１８図
（ａ）　、（ｂ）と殆んど同様な構成であり、同様な取
り付けによる使用法に適用される。ただ、第１６図（ｂ
）の場合より軽接触が可能であり、必要に応じてこの方
が温度測定法として好ましい場合に使用される。

上述の押し付け手段を有する温度センサを採用するに至
ったのは下記の事情によるものである。

すなわち、 ■　ポリイミドフィルム３１とフレキシブルリード１８
とを有する保持部材３１の接触領域と、被検体１との間
に、ポリイミドテープ３５のような接触介在物が存在す
るのは好ましくはないということは、前記（Ｄ）項にお
いて述べたが、上記接触介在物なしの本発明に係る温度
センサにおいては、高温から冷却した場合に、上記接触
領域近傍の保持部材３１が反ってしまう等の変形が生じ
、被検体との接触状態が健全には保たれなくなる場合が
ある。また、被検体が回転体等の動的なものである場合
や被検体表面に凹凸がある場合にも接触状態が健全には
保たれなくなる場合がある。

■　かかる不健全な接触状態は、本発明に係る温度セン
サにおいてはそれが高い熱応答性を有するが故に検出値
に敏感に悪影響を与えるとともに、それを制御系に用い
た場合には制御性低下を招くからである。

したがって、保持部材の接触領域の両隅を固定手段や押
し付け手段により被検体に向かって一定の力で押し付け
る構成の支持部材を用いることによって、上記■、■の
問題を解決したものである。

なお、この実施例においてはコの字形又はそれに類似す
る構成によって押し付け手段を構成した場合について説
明したが、これに限定されない。

（Ｈ）項の実施例において、第１５図（ａ）　、（ｂ）
及び第１６図（ａ）　、（ｂ）のように２つの押し付け
板１０１ａ。

１０１ｂを有する温度センサと、第１７図のように押し
付け板１０１ａのみををする温度センサの温度制御性を
、前述のように目標温度に対する接点の単純なオン、オ
フ制御による温度制御条件として立ち上げ時間３５秒の
場合について、比較検討した結果は下記の通りである。

すなわち、制御振幅からみた制御性は押し付け板１．０
　ｌ　ｂがある場合は５　（ｄｅｇ）に対し、押し付け
板１０１ｂがない場合は２０（ｄｅｇ）であった。この
結果から押し付け板１０１ｂがある場合の方が接触状態
が健全であるといえよう。したがって、押し付け手段の
効果は大きいことが結論される。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、良伝熱性で絶縁物質か
らなる保持部材に温度センサを取付け、保持部材により
被検体に弾性的に接触させるようにしたので、熱応答性
が良く、オーバーシュートが少なく、被検体とのギャッ
プすなわちｄ値の調整を特に考慮する必要のない温度セ
ンサを提供できる。また、この構成により被検体表面に
傷を付けることなく、さらにセンサ部分の損傷も生じな
いような長寿命の温度センサが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による温度センサの構成模式全体図に
よる実施態様側説明図、第２図は従来の温度センサを示
す模式構成図、第３図は特願平１−１、７８９９３号に
より出願した非接触型温度センサの説明図、第４図は本
発明の温度センサを含む各種温度センサの熱応答性を示
す線図、第５図は同様な各種温度センサを用いて温度制
御時のオーバーシュートの試験データ線図、第６図は従
来の非接触型温度センサの被検体とのギャップｄと遅れ
時間τ及び制御温度変化量との関係を示す線図、第７図
はこの発明の温度センサのセンサ部分のチップに用いた
薄膜サーミスタの一実施例を示す説明図、第８Ａ図、第
８Ｂ図はこの発明による保持部材、特にフレキシブルリ
ード線のパターンの実施態様を示す模式図、第９図はこ
の発明のフレキシブル基板にチップ基板を装着した状態
を示す斜視図、第１０図はこの発明による温度センサの
ポリイミドテープを巻いて実装した例のセンサ部分を示
し、特にその（ａ）　、　（ｂ）は準非接触型温度セン
サに係る模式断面図、第１１図はこの発明の温度センサ
を用いたＡＰＩ定回路系を含む温度計測手段の構成説明
図、第１２図は被検体が回転体のときのこの発明による
軽接触型温度センサの配置図、第１３図は同じく準非接
触型温度センサの配置図、第１４図は被検体が平板面を
有する回転体の場合のこの発明の軽接触型温度センサを
平板面に取り付ける場合の配置図、第１５図（ａ）はこ
の発明によるセンサ部分の押し付け手段を支持部材と保
持部材が別々に構成した場合の模式図、第１５図（ｂ）
は支持部材と保持部材を一体化構成した場合の模式図、
第１６図（ａ）は押し付け手段の支持部材と保持部材が
一体成形された他の実施例を示す模式図、第１６図（ｂ
）はその実用状態を示す説明図、第１７図は押し付け手
段の押し付け板が１個のみの場合を示す他の実施例の説
明図である。 図において、１は被検体、４はチップ基板、４ａはセン
サ部分、５は電極（１）（２）、６は酸化物サーミスタ
、７はフレキシブルリード線、８は導線（銅箔）　、１
１はポリイミドフィルム、１２は特殊部品、３１は保持
部材、３２は支持部材、３３は取り付けねじ、３４は補
強材、３５はポリイミドシート、３Ｂはおもり、３７は
弾性部材、１０１は押し付けフレーム、１０１ａ、　１
０１ｂは押し付け板、１０２．１０２ａはポリイミドテ
ープである。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）被検体表面の近傍に装着して該被検体表面の温度
   を検知する温度センサにおいて、チップ型のセンサ部分
   と、該センサ部分を保持しこれと熱的に結合する良伝熱
   性絶縁物質から成る保持部材と、該保持部材を支持する
   支持部材と、前記保持部材を前記被検体表面に弾性的に
   接触させる接触機構とを有することを特徴とする温度セ
   ンサ。
2. （２）センサ部分はチップ基板表面の絶縁膜上に形成し
   た薄膜サーミスタから成ることを特徴とする請求項１記
   載の温度センサ。
3. （３）接触機構は保持部材を被検体表面に弾性的に垂下
   させる機構であることを特徴とする請求項１又は２記載
   の温度センサ。
4. （４）接触機構により被検体表面に接触する保持部材の
   接触領域は良伝熱性絶縁物質を介して前記被検体表面に
   接触していることを特徴とする請求項１乃至３の何れか
   一つに記載の温度センサ。
5. （５）接触領域の保持部材の幅がその領域以外の領域の
   保持部材の幅より広いことを特徴とする請求項１乃至４
   の何れか一つに記載の温度センサ。
6. （６）保持部材は、ポリイミドフィルムと、前記センサ
   部分の電極に接続され前記ポリイミドフィルム上に銅箔
   で形成されたフレキシブルリード導線とを有することを
   特徴とする請求項１乃至５の何れか一つに記載の温度セ
   ンサ。
7. （７）接触領域の保持部材におけるフレキシブルリード
   導線の銅箔の面積が、その領域以外領域の保持部材にお
   けるフレキシブルリード導線の銅箔の面積より大きいこ
   とを特徴とする請求項６記載の温度センサ。
8. （８）接触機構は接触領域とそれ以外の領域を画定する
   位置の近傍に設けられ、該接触領域の保持部材を被検体
   に押し付ける押し付けフレームからなる少くとも一つの
   押し付け手段を有することを特徴とする請求項１乃至７
   のいづれか一つに記載の温度センサ。
9. （９）押し付けフレームは支持部材と一体成形されたも
   のであることを特徴とする請求項８記載の温度センサ。