JPH04122341U - 非接触形温度検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 温度検出器周辺の乱れた空気流に対しても安
定して、優れた熱応答特性を示す非接触形温度検出器を
提供する。 【構成】 電気絶縁性の耐熱基板１上に形成された２本
のリード部２の小孔５上に載置されて、これに接続され
ている感熱素子３と、前記リード部２の部分が開口６ｂ
とされている支持体６の一面に、前記の基板１を取付
け、その他面の開口６ｂ上に、支持体６よりも熱容量の
小さい薄板状の遮蔽板８を取付けた。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、用紙上の未定着トナー像を定着させるために、複写機の内部に設け られた定着装置の加熱定着ローラのような回転体、或いは静止体の表面温度を非 接触で検出する温度検出器に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、前述の複写機の加熱定着ローラの温度検出装置としては、例えば特開昭 ５９−４４６３３号公報記載の加熱ロール型定着装置の温度検出器のように、感 熱素子を加熱ロール表面に接触させる接触型の温度検出器が、主として使用され てきた。 この種の接触型の温度検出器は、加熱ロールの表面温度が正確に検出できる利 点はあるものの、感熱素子の取付部材が一定圧で加熱ロール表面に圧接されるた め、取付部材や感熱素子が加熱ロール表面を傷つける欠点があった。

【０００３】 又、取付部材として耐摩耗性の高いものを用いても、長期に亘る使用中に摩耗 のおそれがあり、更に感熱素子を圧接するバネ材の圧力が加わるため一定厚以上 の材料を使用しなければならない。 そのため、バネ材を含んだ感熱素子部分の熱容量が大きくなり、充分な熱応答 特性が得られない欠点があった。

【０００４】 このような接触型の温度検出器の欠点を除くため、本出願人の考案に係る実公 昭６３−２６７４１号公報記載の非接触型温度センサが提案されている。 この温度センサは、２本の金属線間に感熱素子を取付け、この感熱素子を加熱 ロールの表面に近接させておくものである。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

この温度センサにおいては、感熱素子の支持を２本の金属線で支持するために ある程度の強度が必要であること、加熱ロールの表面とのすき間は0.5 _mm程度で 、その精度が必要なこと等によって２本の金属線を細くすることはできない。 そのため感熱素子部の熱容量が大きくなり、未だ充分な熱応答特性が得られな い欠点が残っていた。

【０００６】 更に、ビードサーミスタ等の感熱素子のリード線を、金属線間に溶接により接 続するための作業性が悪く、感熱素子の位置ずれや、溶接による金属線の変形に よる寸法のばらつきを生ずる等の欠点もあった。 又、このような複写機の定着装置においては、定着装置内の熱を排気するため のフアン、およびローラの回転の影響によって、温度センサ周辺の空気の流れを 生ずるばかりでなく、その空気の流れも乱れたものとなり、この乱れた空気の流 れによって、熱応答特性が変動して、精度の高い温度制御ができなくなる欠点も あった。

【０００７】 本考案は、従来の温度検出器の前述の課題を解決し、感熱素子部の熱容量、熱 放散を小さくして、非接触形であるにも係わらず、感熱素子部の熱容量を小さく して、優れた熱応答特性が得られると共に、精度が高くて被測温体との距離の均 一性が保持され、しかも温度検出器周辺の乱れた空気流に対しても安定した熱応 答特性を示し、且つ製作が容易な非接触形温度検出器を提供することを目的とす るものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

本考案は、前述の目的を達成するための非接触形温度検出器の手段に関し、導 電箔によって形成された２本のリード部を有する電気絶縁性の耐熱基板と、該耐 熱基板の２本のリード部間の小孔上に載置されて、２本のリード部に接続された 感熱素子と、少なくとも該感熱素子の部分および前記耐熱基板のリード部とが大 きく開口されていて、その開口の下面に前記耐熱基板を取付けた支持体と、該支 持体の前記開口の上面に取付けられた支持体よりも熱容量の小さい薄板状の遮蔽 板とで構成することによって、その目的を達成することができる。

【０００９】

【作用】

本考案の非接触形温度検出器は、導電箔のリード部を電気絶縁性を有する耐熱 基板に形成することで、この耐熱基板をプリント基板とすることができ、その製 作の容易化を図ることができると共に、リード部の断面積を小さくして、感熱素 子の熱がリード部を通って逃げるのを防止し、且つ耐熱基板の熱伝導性の低さに よる熱容量の低さで、全体としての熱容量を低下させ、熱応答性を高めることが できる。

【００１０】 又、この非接触形温度検出器を複写機に取付ける支持体には、少なくとも前記 の耐熱基板のリード部と、感熱素子の部分には大きく開口を設けることで、支持 体の上面に取付けられている遮蔽板と支持体に、感熱素子からの熱の逃げるのを 防止し、且つこの遮蔽板で感熱素子に対する乱れた空気流を制御し、感熱素子に 対する空気流の悪影響を無くすものである。

【００１１】

【実施例】

次に、本考案の実施の一例を、図面について以下に説明する。 この実施例に使用する基板１は、ガラス繊維等を補強基材とし、これにポリイ ミド樹脂を含浸させた積層基板の一面全域に、銅箔を形成した銅張積層の基板が 用いられる。

【００１２】 この銅張積層の基板１には、写真製版等を利用したエッチング等の手段によっ て、２本のリード部２となる銅箔の部分を除いて、他の部分を除去し、リード部 ２を形成すると共に、リード部２間の感熱素子３を載置する部分に小孔５、およ び該小孔５と、この小孔５に連続するリード部２の両側に隣接して大きな面積の 開口４を穿設する。

【００１３】 しかし、この開口４、小孔５は、使用する基板１の厚さ、材質によって、その 厚さが数百ミクロンの薄い材質の場合には、小孔５、開口４を穿設しなくても、 熱応答特性をそれほど悪化させることはない。 前記リード部２の小孔５とは反対の端部に、ランド部２ａが形成されていて、 これに外部引出線１０がハンダ付けされる。

【００１４】 感熱素子３は、図４に示すように、アルミナ等の絶縁基板３ａ上に、シリコン カーバイトＳｉＣやマンガン、コバルト、ニッケル等の酸化物をスパッタリング 等で形成した感熱膜３ｂと、この感熱膜３ｂに設けた電極３ｃで構成され、必要 に応じて感熱膜３ｂ上に保護膜が設けられる。

【００１５】 一方、リード部２は、その端部上に電極３ｃが載置されるように位置決めし、 ハンダ付け等の手段でこれ等を電気的に接続するものであるが、感熱素子３の熱 がリード部２のランド部２ａにハンダ付けされた外部引出線１０、およびリード 部２によって逃げるのを防ぐため、電極３ｃとのハンダ付けを行う部分を含むそ の近傍の部分を除いて、ランド部２ａとをつなぐリード部２は、できるだけ細い 方が望ましい。

【００１６】 そして、開口４は、感熱素子３が取付けられている部分から、基板１内を伝わ って感熱素子３の熱が逃げず、且つ基板１の強度を損じない程度の大きさとする 方が感熱素子３付近の熱容量を小さくすることができるので、望ましい。 このようにして、基板１に取付けられた感熱素子３は、小孔５によってその感 熱膜３ｂが加熱ローラ側に露出することとなり、基板１の厚さに関係なく加熱ロ ーラ表面の熱が伝達される。

【００１７】 図１、図２において、６は複写機の定着部に取付ける取付け孔６ａが穿設され ている支持体で、これには基板１のリード部２と感熱素子３の上面を含む大きさ の開口６ｂが穿設されており、この開口６ｂがリード部２と感熱素子３の位置に あるようにして、支持体６の下面に基板１を接着、或いはビス、リベット等の締 結手段で取付ける。

【００１８】 更に、支持体６には、開口６ｂに取付けられている基板１の取付け面とは反対 面に、ポリイミドフィルム等の支持体６よりも熱容量の小さい遮蔽板８が取付け られるが、この遮蔽板８は基板１の上全面を完全に密閉するよりも、一部に図示 していないが窓孔を穿設した方が望ましい。

【００１９】 これは、基板１と遮蔽板８とで囲まれた空間９において、感熱素子３の周辺の 空気の流れに乱れを生じない程度に、空気の流れがあった方が、温度検知器周囲 の空気の乱れに起因する感熱素子３への悪影響を軽減することができ、熱応答特 性が良くなることが実験的に確認されているからである。

【００２０】 この非接触形温度検出器は、基板１と複写機の加熱定着ローラ７の表面との間 隔が、0.5 _mm程度となるように、複写機の加熱定着装置に取付け、ローラ７を回 転させ、実際の複写器が稼働状態に入った時とが同じ状態になるように、加熱定 着装置の近辺に排気ファンを設置して、この排気ファンを回転させた状態で、本 実施例の非接触形温度検出器と、この実施例の遮蔽板８を取り去った非接触形温 度検出器とで、その熱応答特性を比較した。

【００２１】 一般的に、温度検出器の熱応答特性は、図５に示され、同図において、オー バーシュート特性Ｔ₀ が小さい程、設定温度に到達するまでの時間が短かくなり 、リップルＴ_r が小さいほど設定温度における制御特性が良いので、Ｔ_{0 ,} Ｔ_r によって熱応答特性を表わすことができる。 同図は、時間ｔ₁ の点から，排気ファンの回転を開始し、この排気ファンが回 転されている状態での遮蔽板８のない場合の熱応答特性ａと、ある場合の熱応答 特性ｂとが示されている。

【００２２】 即ち、排気ファンが回転されていない時間ｔ₁ までのローラ７のみが回転して いる状態では、遮蔽板８の有無に関して殆ど関係なく、Ｔ₀ ＝１３℃、Ｔ_r ＝3. 5 ℃であった。 しかし、時間ｔ₁ で排気ファンを回転させると、遮蔽板８のない非接触形温度 検出器においては、図５の熱応答特性ａに示すように、リップルＴ_r の変動が大 きくなり、その変動値は3.5 〜７℃となり、又制御温度の変動も大きくなって、 実際に使用する場合には、大きな問題となる。

【００２３】 これに対し、遮蔽板８のある本実施例の場合には、熱応答特性ｂに示すように 、排気ファンの回転の有無に係わらず、リップルＴ_r 、制御温度点の変動がなく 安定した温度制御が可能となるものである。

【００２４】 前記の遮蔽板８は、基板１、支持体６の開口６ｂ、遮蔽板８とで構成される空 間９を完全に密閉するよりも、前記実施例のように、遮蔽板８に窓孔を形成した 方が、空気の流れに乱れを生じたり空間９に熱が籠もったりすることがなく、図 ５の熱応答特性ｂのような良い熱応答特性がえられる。

【００２５】 本考案において、遮蔽板８の形状、材質、厚さ等は、前記実施例に記載された ものに限定されず、支持体６よりも熱容量が小さく、感熱素子３の熱変動に影響 を与えないものであれば、支持体６の形成時に、同時に形成する等、種々の形状 、材質、厚さとすることができるものである。

【００２６】

【考案の効果】

本考案は叙上のように、リード部の銅箔の薄さ及びその巾を小さくすることに より、リード部に接続された感熱素子から熱の逃げるのを防止できるばかりでな く、基板の熱伝導性の低さ、基板と支持板の開口による全体としての熱容量の低 下とが相まって、熱応答性の優れた非接触形の温度検出器が得られる。

【００２７】 そして、基板それ自体の強度、或いは支持板の強度を或る程度強くできること によって、温度検出器自体も精度の高いものが製作可能となった。 しかも、被測温体と対面する部分は、平面な基板の下面であり、且つ基板の下 面より下側には、支持板、外部引出線等が出っ張らないようにすることもできる から、感熱部と被測温体の距離を正確に設定し易く、従って被測温体の温度を正 確に測定できる。

【００２８】 更に、基板と、支持体の開口と、遮蔽板とで、複写機の加熱定着装置を冷却す る為の排気ファンによる感熱素子、或いは非接触形温度検出器の周辺の空気の流 れを制御したり、空気の流れの乱れを防止できるため、排気ファンの影響を防ぐ ことができ、排気ファンの回転に影響されない非接触形温度検出器がえられるも のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の非接触形温度検出きを複写
機の加熱定着装置に取りつけた状態の斜面図である。

【図２】図１の実施例の断面図である。

【図３】図２の基板の平面図である。

【図４】図３の感熱素子の斜面図である。

【図５】図１の遮蔽板の有無による差を示す熱応答特性
図である。

【符号の説明】

１ 基板 ２ リード部 ３ 感熱素子 ６ 支持体 ６ｂ 開口 ８ 遮蔽板

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】導電箔によって形成された２本のリード部
   を有する電気絶縁性の耐熱基板と、該耐熱基板の２本の
   リード部間の小孔上に載置されて、２本のリード部に接
   続された感熱素子と、少なくとも該感熱素子の部分およ
   び前記耐熱基板のリード部とが大きく開口されていて、
   その開口の下面に前記耐熱基板を取付けた支持体と、該
   支持体の前記開口の上面に取付けられた支持体よりも熱
   容量の小さい薄板状の遮蔽板とを備えたことを特徴とす
   る非接触形温度検出器。