JPH084582Y2 - 温度検知器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、複写機やレーザプリンタの定着ロール等回
転加熱体の温度制御等に用いられる温度検知器に関す
る。

（従来の技術） 近年、複写機やレーザプリンタの定着ロール等回転加
熱体の温度制御等に、所謂、ソフトタッチセンサ（以下
「STS」と略す。）と称される温度検知器が実用に供さ
れている。

この温度検知器の概要は、実公昭57−19612号公報，
考案の名称「温度検知器」によって開示され、その後、
当該出願人は、耐久性，信頼性等について改善を施した
温度検知器を提案している（実願平１−116470号公
報）。

第５図は、上記提案の温度検知器の構成を説明するた
めの斜視図である。

シリコーンゴム等からなる耐熱スポンジ21の上面に凹
状埋込部22が形成され、その凹み部分に感熱素子である
サーミスタ23が収容されている。

サーミスタ23のリード線24は、凹状埋込部22に連通する
溝29に案内されてスポンジ21の前後に導出されている。
溝29内を案内されているそれぞれのリード線24の上に
は、後述する定着ローラが発する熱を集熱し、サーミス
タ23本体に伝達するため、アルミ箔等の集熱板25が貼付
されている。

スポンジ21は、ガラスエポキシ等からなるプリント配線
基板26に搭載されており、サーミスタ23のリード線24
は、プリント配線基板26の前部と後部にそれぞれ設けら
れた穴30を通ってプリント配管基板26の裏面に導かれて
いる。リード線24の端部は、プリント配線基板26の裏面
に形成されている導体パターンのランドにハンダ付けさ
れている。

外部に引き出されている温度検知器20のリード線27は、
その端部が、同様にプリント配線基板26裏面の導体パタ
ーンのランドにハンダ付けされ、サーミスタ23のリード
線24と温度検知器のリード線27とが電気的に接続されて
いる。

上記プリント配線基板26と、サーミスタ23を搭載した
スポンジ21の組体には、スポンジのサーミスタ搭載面全
体を覆うようにポリイミド等の滑性耐熱絶縁テープ28が
巻き付けられている。

このように構成された温度検知器20は、サーミスタ23
の搭載面が、例えば、複写機の回転加熱体である定着ロ
ールの表面に押し当てられ、プリント配線基板前後の突
起部31によって複写機基部に固定される。

複写機等に取り付けられた状態では、温度検知器20の
スポンジ21は、サーミスタ23を回転加熱体へ押圧する機
能と、サーミスタ23後方へ熱が伝達しないようにする断
熱機能を担っている。さらに、スポンジ21の表面に設け
られた凹状埋込部22は、サーミスタ23がスポンジ表面か
ら突出することを制限し、ポリイミドテープ28と回転加
熱体の摩耗を防ぐ機能を担っている。

プリント配線基板26は、スポンジ21,サーミスタ23の
リード線24等の各部を固定し、当該温度検知器を機器へ
の取付けるためのものであるが、プリント配線基板以外
のものを使用することもできる。

（考案が解決しようとする課題） 上記温度検知器は、開示当初のものに比べ、上述のよ
うに集熱板や埋込部を設けることにより、熱応答時間を
短縮し信頼性を向上させている。

しかしながら、製造工程において、アルミ箔のサーミス
タリード線への取付作業は困難で、取付けに時間がかか
り、経済性の面で問題があった。

また、回転加熱体への接触を良好にするため、スポンジ
の硬度（日本ゴム協会規格SRIS−0101ゴム硬度計Ｃ型）
を15〜20度にしなければならず、かなり柔らか目である
ので、回転加熱体への押圧管理のため複雑な取付金具を
用いて距離合わせをする必要があった。

万一、距離合わせを間違えたり、距離合わせをしなかっ
たりして、強い接触圧で回転加熱体に接触させると、第
６図に示すように温度検知器の表面が回転加熱体の曲面
に沿った凹状に永久圧縮歪を受け、サーミスタがスポン
ジの中に潜り込んだ状態となり、圧力をかけないで接触
させたと同様の状態となって正確な温度検知ができなく
なってしまうという欠点があった。

この原因は、サーミスタの保持，押圧および断熱の機能
を一つのスポンジが兼ねていると考えられるからであ
る。

本考案の目的は、上記欠点を解決するもので、押圧管
理のための複雑な取付金具およびその煩雑な距離合わせ
を省略しても正確な温度検知ができる温度検知器を提供
することにある。

（課題を解決するための手段） 前記目的を達成するために本考案による温度検知器
は、 サーミスタを保持体に搭載し、前記保持体のサーミス
タ搭載面を、摩擦係数の小さい耐熱絶縁フィルムを介し
て回転移動体表面に押し当てて前記回転移動体の温度を
検知する温度検知器において、 前記保持体を、 スポンジ状弾性体部分と、 前記スポンジ状弾性体上面に搭載され前記スポンジ状弾
性体より高硬度で、熱伝導性，耐熱性，弾性を有する成
形物部分とから形成し、 前記サーミスタが前記保持体にその素子部が前記成形
物部分に収容されリード線が成形物部分表面に接触させ
られるかまたは埋め込まれた状態で搭載され、 前記サーミスタ保持体表面である成形物部分を前記耐熱
絶縁フィルムを介して前記回転移動体に圧接させ前記リ
ード線を前記回転移動体に熱結合させるように構成され
ている。

（作用） 前述の構成によれば、感熱素子であるサーミスタのリ
ード線が熱伝導性および耐熱性の良好な保持体に接触し
ているので、前記回転移動体に良好に熱結合させられ、
集熱作用は大きく熱応答特性は従来同等またはそれ以上
となる。

また、感熱素子の保持は、硬度の大きい感熱素子保持体
が受け持ち、押圧と断熱の機能は、スポンジ状弾性体が
担うような構造としたので、距離合わせを行なわず、仮
に強い押圧で回転加熱体へ接触させても過大の押圧は柔
らかいスポンジ状弾性体で吸収され、感熱素子保持体の
表面は、凹状の永久歪を受けににくなり、感熱素子もス
ポンジ中に潜ることはなくなる。したがって、複雑な取
付金具を用いず距離合わせを行うことなく、広範な押圧
範囲での正確な温度検知が可能になる。この機能は、長
期間の加熱使用に際し、その効果が一段と顕著となる。

（実施例） 以下、図面を参照して本考案をさらに詳しく説明す
る。

第１図（ａ）は、本考案による温度検知器の実施例を示
す斜視図、同図（ｂ）はその正面図である。

一辺の長さが10mm,厚さが9mmで硬度15度のシリコーンゴ
ムスポンジ（スポンジ状弾性体）２の上に、一辺が10m
m,厚さ1.2mmで硬度90度の高熱伝導率シリコーンゴム成
形体の感熱素子保持体４が形成されている。

第２図に硬度15度のシリコーンゴムスポンジ（縦，横お
よび厚さ10×10×10mm）と硬度80度の高熱伝導材料添加
シリコーンゴム成形物（縦，横および厚さ10×10×10mm
と10×10×1mmの２種類）の各押圧（横軸ｇ）に対する
圧縮長（縦軸mm）の関係を示す。図中、実線はTa＝150
℃の動作温度近傍におけるシリコーンゴムスポンジ，破
線は同条件における厚さ10mmの高熱伝導材料添加シリコ
ーンゴム成形物，一点鎖線は同条件における厚さ1mmの
高熱伝導材料添加シリコーンゴム成形物の特性をそれぞ
れ示している。例えば、押圧500gでシリコーンゴムスポ
ンジの圧縮長2.75mmに対し厚さ10mmの高熱伝導材料添加
シリコーンゴム成形物のそれは0.3mmであり、シリコー
ンゴムスポンジの方が10倍近くの圧縮長を有し、これら
を積層した場合、弾性体として作用するのはシリコーン
ゴムスポンジが支配的であることは明らかである。

感熱素子であるサーミスタの保持体４を形成する成形
物の中心部には、直径約1mmのサーミスタの素子部が一
体に成形されて埋め込まれている。シリコーンゴムスポ
ンジ２は、裏面に導体パターンが形成されたガラスエポ
キシ系のプリント配線基板５に取り付けられている。

感熱素子保持体４の両側面から出ているサーミスタのリ
ード線６は、プリント配線基板５の前部と後部に設けら
れている穴９をそれぞれ通って裏面の導体パターンのラ
ンドにハンダ付けされている。温度検知器のリード線７
は、同様に導体パターンのランドにハンダ付けされ、サ
ーミスタのリード線６と電気的に接続されている。

厚さ0.05mmのポリイミドテープ８は、感熱素子保持体４
の上面全体を覆うように、プリント配線基板の裏面側ま
で巻き付けられている。

高熱伝導率シリコーンゴム成形体の感熱素子保持体４
は、シリコーンゴムに、アルミナ，シリカ，酸化亜鉛，
少量の窒化ボロン等を配合して高熱伝導率特性を実現し
ており、通常の成形と同様に金型でサーミスタ３と一体
成形される。

この実施例による温度検知器１と第５図に示す従来例
の温度検知器20の応答時間を測定したところ、25℃から
180℃までの90％応答時間は、従来例は9.0秒であったも
のが、この実施例では9.2秒であり、ほぼ同等であっ
た。

次に180℃に精密に温度制御された直径30mmの回転加
熱体に上記２種類の試料を接触させ押圧を暫時増加させ
たときのサーミスタの抵抗値を換算して得た回転加熱体
の温度変化を調べた。その結果、第３図に示すようなグ
ラフが得られた。グラフＡは本実施例によるもの、グラ
フＢは従来例によるものであり、測定値は、加重を変化
させて10分経過後に測定した値である。

また、上記２種類の温度検知器を複写機に実装し、押
圧300gで接触させ２万回のコピー運転を行った後に、第
６図で示すような凹状変形距離ｌを測定し、押圧に対す
る永久圧縮歪を調べた。従来例では、0.9mmであったも
のが、この実施例では0.4mmであった。このときの検知
温度は、回転加熱体の温度が180.0℃に対し、従来例で
は176.0℃，この実施例では178.8℃であった。

第４図は、本考案の第２の実施例を示す斜視図であ
る。

シリコーンゴムスポンジ12上に、先の実施例で説明した
と同様一辺が10mm,厚さ1mmの高熱伝導率の熱硬化性シリ
コーン樹脂成形体の感熱素子保持体15が形成されてい
る。

感熱素子保持体15の中央部には、直径1.5mmの穴13が設
けられ、この穴13の前後に、深さ，幅とも0.3mmの溝14
が連設されている。

穴13には、サーミスタ16本体が収容され、溝14には、リ
ード線17が収容されている。リード線17は、溝14の内壁
に密に接触した状態となり、先の実施例と同様、シリコ
ーンゴムスポンジ12が取り付けられたプリント配線基板
18の穴11に通され、プリント配線基板裏面の導体パター
ンのランドにハンダ付けされている。この組体には、厚
さ0.05mmのポリイミドテープ19が、組体全体を覆うよう
に巻き付けられている。この実施例の感熱素子保持体15
の高熱伝導率特性は先の実施例と同様な手段で実現され
ている。穴13および溝14は、金型により成形される。穴
13と溝14の空隙部には、充分な熱伝導を確保するため、
高熱伝導率シリコーン系グリースが充填されている。

この実施例による温度検知器による熱応答時間を第１の
実施例と同じ条件で測定したところ、8.9秒であり、従
来例と同等であった。

次に押圧に対する検知温度の変化を第１の実施例と同
じ条件で測定した。その結果、第３図で示すグラフＣが
得られた。

さらに、スポンジの永久圧縮歪を第１の実施例と同じ条
件で測定したところ、凹状変形距離ｌは、0.2mmであ
り、このときの検知温度は、回転加熱体の温度が180.0
℃に対し、179.6℃であった。

以上の説明から明らかなように、本考案において、熱
応答時間が従来と同等でありながら押圧に対する検知温
度は、広範な押圧範囲に渡り、被測定対象である回転加
熱体の温度に極めて近い値を示し、かつ、スポンジの永
久圧縮歪による凹状変形は、極めて小さく、したがって
長時間加熱使用後の検知温度の変化も著しく小さくなっ
た。

以上の実施例では、感熱素子保持体は、シリコーン系
ゴムや樹脂の例について説明したが、フッ素樹脂やポリ
イミド樹脂等の耐熱絶縁性成形物についても同様な作用
を呈することは明らかである。また、第２の実施例で説
明した形状の感熱保持体にサーミスタを収容した状態
で、サーミスタがスポンジと相対する方向すなわち蓋を
するような形でスポンジ上に配置しても同様の効果が得
られるものである。このときのサーミスタ収容部は穴で
はなく、凹状成形部であってもよい。

また、第１の実施例等で、感熱素子保持体表面に高熱伝
導率のシリコーン系グリースを塗布したり、第２の実施
例において、サーミスタのリード線にアルミ箔等の集熱
板を設置することにより、熱応答時間をさらに向上させ
ることができる。

さらに、本実施例では、感熱素子としてサーミスタを用
いた例を説明したが、熱電対等を用いてもよい。

（考案の効果） 以上、説明したように本考案による温度検知器は、集
熱と感熱素子の保持機能は硬度の大きい感熱素子保持体
が、押圧と断熱機能はスポンジ状弾性体がそれぞれ分担
して行っているので、以下のような利点を有する。

まず、熱応答時間について、アルミ箔等の集熱板を複雑
な作業により取り付けた従来の温度検知器に比較し、変
わらないので、集熱板を省略できる。また、押圧変化に
対する検知温度は、広い押圧範囲に亘って被回転加熱測
定体の実際の温度とほぼ同じ値を示している。

これは、温度検知器に過大な押圧が加わわっても、その
力は、柔らかいスポンジ状弾性体に吸収され、感熱素子
は硬い感熱素子保持体に支持され、スポンジ状弾性体お
よび感熱素子保持体は特定部分だけ歪を受けることがな
いので、例えば、感熱素子保持体の穴に収容するタイプ
のものは、穴の奥に潜り込む恐れはなく、また、感熱素
子埋込形のものは殆ど変形しないので、押圧の大小によ
って、検知温度の正確性を損なうことはない。

したがって、従来必要とした温度検知器取付のための複
雑な取付金具や、煩雑な押圧管理のための位置合わせが
不要になる。

さらに、スポンジ状弾性体の永久歪による回転加熱体
への接触面の凹状変形は極めて小さいので、長期間加熱
後の検知温度の変化も従来例に比較し、著しく小さくな
る。

以上の種々の効果を得ることから、従来の温度検知器
より高い信頼性および経済性を有する温度検知器を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は，本考案による温度検知器の実施例を示す図
で、同図（ａ）は，温度検知器の斜視図、同図（ｂ）
は，正面図をそれぞれ示している。第２図は，硬度15度
のシリコーンゴムスポンジ（縦，横および厚さ10×10×
10mm）と硬度80度の高熱伝導材料添加シリコーンゴム成
形物（縦，横および厚さ10×10×10mmと10×10×1mmの
２種類）の各押圧（横軸ｇ）に対する圧縮長（縦軸mm）
の関係を示す図、第３図は，本考案および従来例におけ
る押圧変化に対する検知温度の関係を説明するためのグ
ラフ、第４図は，本考案の第２の実施例を示す斜視図、
第５図は，温度検知器の従来例を示す斜視図、第６図
は，従来の温度検知器の欠点を説明するための正面図で
ある。 1,10…温度検知器 2,12…シリコーンゴムスポンジ 3,16…サーミスタ 4,15…感熱素子保持体 5,18…プリント配線基板 6,17…サーミスタリード線 ７…温度検知器リード線 8,19…ポリイミドテープ 9,11,30…穴 14…溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−237331（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−137439（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−55540（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】サーミスタを保持体に搭載し、前記保持体
   のサーミスタ搭載面を、摩擦係数の小さい耐熱絶縁フィ
   ルムを介して回転移動体表面に押し当てて前記回転移動
   体の温度を検知する温度検知器において、 前記保持体を、 スポンジ状弾性体部分と、 前記スポンジ状弾性体上面に搭載され前記スポンジ状弾
   性体より高硬度で、熱伝導性，耐熱性，弾性を有する成
   形物部分とから形成し、 前記サーミスタが前記保持体にその素子部が前記成形物
   部分に収容されリード線が成形物部分表面に接触させら
   れるかまたは埋め込まれた状態で搭載され、 前記サーミスタ保持体表面である成形物部分を前記耐熱
   絶縁フィルムを介して前記回転移動体に圧接させ前記リ
   ード線を前記回転移動体に熱結合させるように構成した
   ことを特徴とする温度検知器。