CN101563657B - 定影加热器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供定影加热器及其制造方法。定影加热器(A2)包括：绝缘性的基板(1)、形成在该基板上的发热电阻体(2)、和与该发热电阻体的两端部分别重叠的一对电极(4)。发热电阻体(2)包含Ag-Pd和结晶化玻璃。各电极(4)含有与上述结晶化玻璃组成相同的玻璃。在使发热电阻体(2)中的上述结晶玻璃的重量比率为x的情况下，上述Ag-Pd中的Pd的重量比率y为满足-0.091x+0.50≤y≤-0.091x+0.57的值。
Description
技术领域
本发明涉及例如在激光打印机中，用于将转印至记录纸的调色剂热定影于该记录纸的定影加热器。此外，本发明涉及这样的定影加热器的制造方法。
背景技术
现有技术中，提出了各种类型的定影加热器(以下简称作“加热器”)。例如，在下述的专利文献1中，公开了在发热电阻体上形成有多个缝隙的加热器。
专利文献1：日本特开2004-6289号公报
现有的典型的加热器例如具有本申请的图12所示的结构。即，图示的加热器X具有绝缘性的基板91、设置在该基板上的发热电阻体92、和一对电极93。发热电阻体92例如由Ag-Pd构成，在基板91上形成为一部分弯折的带状。各电极93与发热电阻体92的一端部分重合。虽然没有图示，但发热电阻体92被玻璃保护膜覆盖。当向发热电阻体92供给电力时，发热电阻体92发热。在该状态下，将记录纸通过压印辊按压在加热器X上，从而调色剂被热定影在记录纸上。
在具有上述加热器X的激光打印机中，为了提高印刷速度，需要提高记录纸相对于加热器X的滑动速度，因此也需要提高压印辊相对于记录纸的按压力。但是，其结果，隔着上述玻璃保护膜施加在发热电阻体92上的负载变大，发热电阻体92的一部分92a可能会从基板91剥离。此外，在上述加热器X中，存在发热电阻体92中与电极93重合的部分92b剥离的问题。这样的剥离由残留在上述玻璃保护膜中的内部应力、使用加热器X时重复进行加热和冷却而产生的热应力等引起。
而且，由Ag-Pd构成的上述发热电阻体，其电阻值根据温度而变化。一般地说，这样的电阻值的温度依赖性的大小由电阻值的每1℃的变化率，即电阻温度系数(TCR)表示。现有的加热器的电阻温度系数是300ppm/℃左右。电阻温度系数越大，用于将加热器的发热电阻体保持为一定的温度的电流控制越困难。当上述发热电阻体的温度产生偏差时，会对在记录纸上适当地热定影调色剂造成妨碍。近年来，提高激光打印机的印刷速度、印刷的高精细化等要求越发强烈，希望减少发热电阻体的电阻温度系数。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而完成的。本发明的目的在于提供能够抑制发热电阻体从基板或电极剥离的加热器、和发热电阻体的温度电阻系数小的加热器。
本发明的第一方案提供的定影加热器包括：基板；和形成在该基板上，并且包含电阻体材料和结晶化玻璃的发热电阻体。优选的是，上述结晶化玻璃的结晶化温度为750℃以下，而且上述结晶化玻璃的软化点温度和上述结晶化温度的差为100℃以上。上述结晶化玻璃例如是SiO2-B2O3-R和SiO2-B2O3-Al2O3-R中的任一种，上述R是ZnO2、Li2O3和TiO2中的任一种。优选的是，上述发热电阻体中的上述结晶化玻璃的重量比率为3～25％。
本发明的定影加热器也可以还具有形成在上述基板上且与上述发热电阻体重叠的电极。在此情况下，优选上述电极包含与在上述发热电阻体中所包含的上述玻璃为相同组成的玻璃。
优选上述电阻体材料为Ag-Pd，上述电极包含Ag。上述电极也可以还包含Pd。
在本发明的定影加热器中，也可以是，在令上述电阻体材料为Ag-Pd时，设定上述Ag-Pd中的Pd的重量比率y，使得满足-0.091x+0.50≤y≤-0.091x+0.57。此处，x是上述发热电阻体中的上述玻璃的重量比率，例如设定在3～25％的范围内。
本发明的第二方案提供的定影加热器包括：基板；和形成在该基板上，并且包含Ag-Pd和玻璃的发热电阻体，在这样的结构中，在使上述发热电阻体中的上述玻璃的重量比率为x的情况下，上述Ag-Pd中的Pd的重量比率y被设定为满足-0.091x+0.50≤y≤-0.091x+0.57。上述玻璃可以是结晶化玻璃或非晶玻璃中的任一种。
本发明的第三方案提供的定影加热器包括：基板；形成在该基板上的发热电阻体；和形成在上述基板上，并且与上述发热电阻体相互重叠的电极，在这样的结构中，上述发热电阻体和上述电极包含组成相同的玻璃。该玻璃可以是结晶化玻璃或非晶玻璃中的任一种。
根据本发明的第四方案，提供定影加热器的制造方法。该方法包括：将包含电阻体材料和结晶化玻璃的电阻体糊料(paste)涂敷在基板上的工序；和在使烧制温度从比上述结晶化玻璃的软化点温度低的温度上升到比上述结晶化玻璃的结晶化温度高100℃以上的温度的同时，对上述电阻体糊料进行烧制的工序。
根据本发明的第五方案，提供定影加热器的制造方法。该方法包括：将电阻体糊料和导电体糊料以相互重叠的方式涂敷在基板上的工序；和通过对上述电阻体糊料和上述导电体糊料一并进行烧制，形成相互重叠的发热电阻体和电极的工序。此处，上述电阻体糊料和上述导电体糊料包含组成相同的玻璃。
本发明的其它特征和优点能够通过参照附图进行的以下的详细说明而变得更明确。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施例的定影加热器的立体图。
图2是沿图1的II-II线的截面图。
图3是表示电阻温度系数α与Pd重量比率的关系的图表。
图4是表示Pd重量比率ymax、ymin与玻璃重量比率的关系的图表。
图5是表示本发明的第二实施例的定影加热器的立体图。
图6是沿图5的VI-VI线的截面图。
图7是沿图5的VII-VII线的截面图。
图8是表示在基板上涂敷导电体糊料的工序的截面图。
图9是表示在基板上涂敷电阻体糊料的工序的截面图。
图10是表示烧制导电体糊料和电阻体糊料的工序的截面图。
图11是表示本发明的第三实施例的定影加热器的主要部分的截面图。
图12是表示现有的定影加热器的立体图。
具体实施方式
以下，参照附图具体地说明本发明的优选的实施方式。
图1和图2表示本发明的第一实施例的加热器A1。加热器A1包括基板1、发热电阻体2、和保护膜3(在图1中省略)。加热器A1例如为了在激光打印机中使转印到记录纸P上的调色剂热定影而被设置。记录纸P利用旋转的压印辊R被按压在加热器A1上，从而相对于加热器A1滑动。转印到记录纸P上的调色剂通过加热器A1被加热，从而被定影在记录纸P上。
基板1为长矩形状，由绝缘材料构成。作为绝缘材料的例子，例如能够举出AlN或Al2O3。
发热电阻体2是在基板1上形成的带状部件，包括相互平行地延伸的两个直线部和连接这些直线部的相对较短的连结部。发热电阻体2含有电阻体材料和结晶化玻璃，电阻体材料例如是Ag-Pd。该Ag-Pd中的Pd的重量比率y例如为约50～60％的范围。更具体地说，在令x为发热电阻体2中的结晶化玻璃的重量比率时，形成为满足-0.091x+0.50≤y≤-0.091x+0.57的值。此处，当令x为0.1(即10％)时，y为0.49(49％)～0.56(56％)的范围。作为上述结晶化玻璃，优选使用结晶化温度为750℃以下的材料，例如，使用SiO2-B2O3-R、或者SiO2-B2O3-Al2O3-R(此处，R是ZnO2、Li2O3、TiO2中的任一种)。在本实施例中，使用SiO2-B2O3-ZnO2。在该情况下，上述结晶化玻璃的软化点温度为570℃左右，结晶化温度为730℃左右。此外，在发热电阻体2中上述结晶化玻璃所占的比例优选为3～25％。
保护膜3用于保护发热电阻体2，例如由结晶化玻璃或非晶玻璃构成。
接着，以下对加热器A1的制造方法的一个例子进行说明。
首先，将包含AlN的基板材料在例如850℃的烧制温度下进行烧制。由此，形成由AlN构成的基板1。
接着，在基板1上例如通过厚膜印刷涂敷包含上述电阻体材料和上述结晶化玻璃的电阻体糊料。上述结晶化玻璃例如以粉粒状的玻璃粉的状态混入上述电阻体糊料。
接着，烧制上述电阻体糊料。在该烧制中使烧制温度缓慢上升，从常温开始，经由作为上述结晶化玻璃的软化点温度的570℃，直到比作为上述结晶化玻璃的结晶化温度的730℃还高100℃以上的例如850℃。850℃的温度是在烧制包含Ag-Pd的电阻体糊料的情况下，适于得到优质的发热电阻体的上限温度。而且，在上述电阻体糊料被充分烧制的时间中，将烧制温度保持为850℃。由此，形成发热电阻体2。
之后，例如以覆盖发热电阻体2的方式涂敷玻璃糊料。然后将该涂敷的玻璃糊料在810℃的烧制温度下进行烧制，从而形成保护膜3。经由上述工序，得到加热器A1。
接着，对加热器A1的作用进行说明。
在用于形成上述发热电阻体2的烧制工序中，首先，在烧制温度达到混入发热电阻体2的上述结晶化玻璃的软化点温度、即570℃的时刻，上述结晶化玻璃软化。此时，处于玻璃粉的状态的上述结晶化玻璃成为接近液体的状态。成为液状的上述结晶化玻璃与基板1的表面的亲和性好，因此，上述结晶化玻璃与上述基板1接触的部分显著变大。特别是，上述结晶化玻璃的软化点温度与结晶化温度的差极大，为160℃。因此，在烧制温度从上述结晶化玻璃的软化点温度上升至结晶化温度的过程中，能够使上述结晶化玻璃充分地与基板1亲和。
当烧制温度达到作为上述结晶化玻璃的结晶化温度的730℃时，上述结晶化玻璃开始结晶化。该结晶化以上述结晶化玻璃与基板1在宽广面积中接触的状态进行。上述结晶化玻璃的结晶化在烧制温度上升至作为上限温度的850℃的过程中持续进行。为了良好地烧制包含Ag-Pd的电阻体糊料，必须将烧制温度的上限温度限制于850℃左右，上述结晶化玻璃的结晶化在比烧制温度的上限温度低100℃以上的温度开始。因此，上述结晶化玻璃充分结晶化，成为坚固的结构。从而，能够以与基板1在宽广面积中接触的状态通过结晶化使发热电阻体2充分硬化，能够抑制发热电阻体2从基板1剥离。
发明者们研究了根据上述结晶化玻璃的软化点温度与结晶化温度的差的不同，发热电阻体2的剥离的难易度。结果，在将软化点温度与结晶化温度的差设定为100℃和150℃的情况下，在撕开粘贴在发热电阻体2上的粘接带的程度的力量下发热电阻体2不会剥离。另一方面，在将软化点温度与结晶化温度的差设定为50℃的情况下，当撕开粘接带时发热电阻体2很容易地剥离。如果将SiO2-B2O3-R、或者SiO2-B2O3-Al2O3-R(R是ZnO2、Li2O3、TiO2中的任一种)用作上述结晶化玻璃，则优选令软化点温度与结晶化温度的差为100℃以上，并且令结晶化温度为750℃以下。
如果发热电阻体2中的上述结晶化玻璃的比率为3％以上，则利用上述结晶化玻璃能够达到使发热电阻体2与基板1紧固结合的效果。此外，如果上述结晶化玻璃的比率为25％以下，则作为绝缘体的上述结晶化玻璃不会妨碍发热电阻体2的导通。
进一步，为了大幅降低现有技术中为300ppm/℃左右的电阻温度系数α，发明者们研究了发热电阻体2的材质。图3是表示其结果的一部分的图表，表示Ag-Pd中的Pd的重量比率y与发热电阻体2的电阻温度系数α的关系。这些发热电阻体2中的上述结晶化玻璃的重量比率x全部为10％。如该图所示，电阻温度系数α很大程度依赖于Pd的重量比率y。
在作为发热电阻体2的材质使用Ag-Pd的情况下，一般采用使Pd的重量比率y下降的方式。这是因为Pd相对于Ag来说非常昂贵。现有技术中使用的加热器的电阻温度系数α为300ppm/℃左右，为了实现该程度的电阻温度系数α，使Pd的重量比率y为25～40％左右即可。从削减加热器的制造成本的观点出发，采用的Pd的重量比率采用25％左右。
但是，为了进一步降低电阻温度系数α，发明者进行了使Pd的重量比率y变化至在现有技术中未采用的值(80％左右)的范围的实验。结果，能够明确以下内容。即，电阻温度系数α在重量比率y超过45％时迅速下降，在重量比率y为52～53％左右处得到最小值，之后则增加。于是，通过使Pd的重量比率y为49～56％的范围，能够使电阻温度系数α减少到至少100ppm/℃以下，具体地说是80ppm/℃左右。通过这样使电阻温度系数α变小(现有技术的1/3以下)，能够更正确地进行发热电阻体2的温度控制。结果，利用加热器A1，能够使调色剂稳定地热定影于记录纸P，能够实现激光打印机的印刷速度的提高和印刷的高精细化。
进一步，发明者们发现，用于将电阻体α抑制在100ppm/℃以下的Pd的重量比率y的数据值范围，根据包含在发热电阻体2中的上述结晶化玻璃的重量比率x的不同而变化。即，Pd的重量比率y与电阻温度系数α的关系表示在图3所示的图表中。但是发现，当上述结晶化玻璃的重量比率x变化时，图3所示的图表有一定程度的偏移。于是，发明者们在使发热电阻体2中的上述结晶化玻璃的重量比率x为3％、14％、25％这样分别不同的情况进行了实验。基于该实验，在图4中表示能够使电阻体温度系数α为100ppm/℃以下的Pd的重量比率y(纵轴)的最大值ymax和最小值ymin。如该图所示，可知Pd的重量比率ymax、ymin相对于上述结晶化玻璃的重量比率x(横轴)单调减少。根据以上的结果可知，如果使Pd的重量比率y满足-0.091x+0.50≤y≤-0.091x+0.57，则发热电阻体2的电阻温度系数α为100ppm/℃以下。
图5～7表示本发明的第二实施例的加热器A2。加热器A2包括基板1、发热电阻体2、保护膜3和一对电极4。
基板1与上述第一实施例的情况同样地被形成为长矩形状，由绝缘材料构成。作为绝缘材料的例子，能够列举例如AlN、Al2O3。
发热电阻体2与上述第一实施例的情况相同，在基板1上形成为带状。发热电阻体2含有电阻体材料和结晶化玻璃。上述电阻体材料例如是Ag-Pd。该Ag-Pd中的Pd的重量比率y例如为约50～60％的范围。更具体地说，在令x为发热电阻体2中的结晶化玻璃的重量比率时，满足-0.091x+0.50≤y≤-0.091x+0.57。此处，当使x为0.1(即10％)时，y为0.49(49％)～0.56(56％)的范围。作为上述结晶化玻璃，优选使用结晶化温度为750℃以下的材料，具体地说，使用SiO2-B2O3-R、或者SiO2-B2O3-Al2O3-R(此处，R是ZnO2、Li2O3、TiO2中的任一种)。在本实施例中，使用SiO2-B2O3-ZnO2。在发热电阻体2中上述结晶化玻璃所占的比例优选为3～25％。在图6～图10中将上述结晶化玻璃示意性地表示为小径的粒状物。
保护膜3用于保护发热电阻体2，例如由结晶化玻璃或非晶玻璃构成。
一对电极4用于相对于发热电阻体2供给例如来自交流电源的电力。如图7所示，各电极4形成在基板1上，其一部分与发热电阻体2的一端部重叠。电极4包含Ag-Pd和结晶化玻璃。作为包含在电极4中的Ag-Pd，例如采用Ag的重量比率为97％、Pd的重量比率为3％的材料。Ag-Pd中的Pd的重量比率优选为1～5％左右。包含在电极4中的结晶化玻璃与包含在发热电阻体2中的结晶化玻璃为相同组成，在本实施例中，使用SiO2-B2O3-ZnO2。在电极4中上述结晶化玻璃所占的比例小于在发热电阻体2中上述结晶化玻璃所占的比例。在图6～图10中，将上述结晶化玻璃示意性地表示为小径的粒状物。
接着，参照图8～图10说明加热器A2的制造方法的一个例子。
首先，如图8所示，在基板1上例如通过厚膜印刷涂敷包含作为导电体材料的Ag-Pd和结晶化玻璃的导电体糊料4A。导电体糊料4A所包含的Ag-Pd中Ag的重量比率为97％、Pd的重量比率为3％。上述结晶化玻璃为SiO2-B2O3-ZnO2，在导电体糊料4A中所占的比例为数％左右。上述结晶化玻璃例如以粉粒状的玻璃粉的状态混入导电体糊料4A。
接着，如图9所示，例如通过厚膜印刷涂敷包含作为电阻体材料的Ag-Pd和结晶化玻璃的电阻体糊料2A。此时，以覆盖已涂敷的导电体糊料4A的一部分的方式，涂敷电阻体糊料2A。电阻体糊料2A所包含的Ag-Pd中Pd的重量比率为49～56％的范围的值。上述结晶化玻璃是SiO2-B2O3-ZnO2，在电阻体糊料2A中所占的比例为3～25％。上述结晶化玻璃例如以粉粒状的玻璃粉的状态混入电阻体糊料2A。
接着，一并烧制已涂敷的电阻体糊料2A和导电体糊料4A。在该烧制中使烧制温度缓慢上升，从常温开始，经由作为上述结晶化玻璃的软化点温度的570℃，直到比作为上述结晶化玻璃的结晶化温度的730℃还高100℃以上的例如850℃。而且，在上述电阻体糊料被充分烧制的时间中，将烧制温度保持为850℃。由此，如图10所示，形成各自的一部分相互重叠的发热电阻体2和电极4。
之后，例如以覆盖发热电阻体2的方式涂敷玻璃糊料，将其在810℃的烧制温度下进行烧制，形成保护膜3。经由上述工序，得到加热器A2。
接着，说明加热器A2的作用。
根据本实施例，发热电阻体2和电极4分别包含组成相同的结晶化玻璃。为相同组成的结晶化玻璃彼此例如在被烧制的过程中相互容易结合。从而，能够提高发热电阻体2与电极4的接合力，能够抑制发热电阻体2与电极4的剥离。
此外，发热电阻体2和电极4均包含Ag和Pd。两者均以高比例含有Ag能够使得发热电阻体2与电极4的亲和良好。另一方面，在电极4中包含的Pd为较少量，在Ag-Pd中的重量比率为3％左右，但能够与发热电阻体2所包含的Pd牢固结合。从而，能够进一步提高发热电阻体2与电极4的结合力。
在加热器A2的制造工序中，一并烧制电阻体糊料2A和导电体糊料4A。在烧制时，电阻体糊料2A和导电体糊料4A中的结晶化玻璃由于重力具有沉降的倾向。例如，与本实施例不同，在采用在烧制成导电体糊料4A之后涂敷电阻体糊料2A的顺序的情况下，电极4中与电阻体糊料2A相接的部分中，结晶化玻璃所占的比例显著变小。如果这样，则会弱化利用结晶化玻璃提高发热电阻体2与电极4的结合力的效果。与此相对，如果在烧制前的导电体糊料4A上涂敷电阻体糊料2A，则在导电体糊料4A中与电阻体糊料2A接触的部分，结晶化玻璃所占的比例不会下降。因此，包含在导电体糊料4A中的结晶化玻璃和包含在电阻体糊料2A中的结晶化玻璃在相互紧贴的状态下被烧制。从而，能够提高发热电阻体2与电极4的结合力。
图11是表示本发明的第三实施例的加热器A3的主要部分的截面图。该图所示的加热器A3与上述加热器A2实质上具有相同的结构，但发热电阻体2和电极4的重叠顺序与上述第二实施例相反。即，在发热电阻体2与电极4相互重叠的部分，以发热电阻体2与基板1接触的方式设置，在其上设置有电极4。与第二实施例同样，在制造加热器A3时，也一并烧制电阻体糊料2A和导电体糊料4A。
在上述第三实施例的情况下，也能够提高发热电阻体2与电极4的结合力。此外，无电极4介于发热电阻体2与基板1之间的部分。从而，能够将发热电阻体2形成为沿基板1的表面起伏极小的形状。这对于抑制发热电阻体2的电阻值的偏差是有利的。包含在发热电阻体2和电极4中的玻璃只要具有相互相同的组成即可，也可以使用上述的种类以外的结晶化玻璃、非晶玻璃等其它玻璃。
Claims (14)
1.一种定影加热器，其特征在于，包括：
基板；和
发热电阻体，其形成在所述基板上，并且包含电阻体材料和结晶化玻璃，该发热电阻体的电阻温度系数为100ppm/℃以下。
2.如权利要求1所述的定影加热器，其特征在于：
所述结晶化玻璃的结晶化温度为750℃以下。
3.如权利要求2所述的定影加热器，其特征在于：
所述结晶化玻璃的软化点温度和所述结晶化温度的差为100℃以上。
4.如权利要求1所述的定影加热器，其特征在于：
所述结晶化玻璃是SiO2-B2O3-R和SiO2-B2O3-Al2O3-R中的任一种，所述R是ZnO2、Li2O3和TiO2中的任一种。
5.如权利要求1所述的定影加热器，其特征在于：
所述发热电阻体中的所述结晶化玻璃的重量比率为3～25％。
6.如权利要求1所述的定影加热器，其特征在于：
还具备电极，该电极形成在所述基板上且与所述发热电阻体重叠，其中，所述电极包含与在所述发热电阻体中所包含的所述玻璃为相同组成的玻璃。
7.如权利要求6所述的定影加热器，其特征在于：
所述电阻体材料为Ag-Pd，所述电极包含Ag。
8.如权利要求7所述的定影加热器，其特征在于：
所述电极还包含Pd。
9.如权利要求1所述的定影加热器，其特征在于：
所述电阻体材料为Ag-Pd，在令所述发热电阻体中的所述结晶化玻璃的重量比率为x的情况下，所述Ag-Pd中的Pd的重量比率y为-0.091x+0.50≤y≤-0.091x+0.57。
10.如权利要求9所述的定影加热器，其特征在于：
所述发热电阻体中的所述结晶化玻璃的重量比率为3～25％。
11.一种定影加热器，其特征在于，包括：
基板；和
发热电阻体，其形成在所述基板上，并且包含Ag-Pd和结晶化玻璃，
其中，在令所述发热电阻体中的所述结晶化玻璃的重量比率为x的情况下，通过将所述Ag-Pd中的Pd的重量比率y设定为-0.091x+0.50≤y≤-0.091x+0.57，使得所述发热电阻体的电阻温度系数为100ppm/℃以下。
12.一种定影加热器，其特征在于，包括：
基板；
形成在所述基板上的发热电阻体；和
电极，其形成在所述基板上，并且与所述发热电阻体重叠，
其中，所述发热电阻体和所述电极包含相同组成的结晶化玻璃，所述发热电阻体的电阻温度系数为100ppm/℃以下。
13.一种定影加热器的制造方法，其特征在于，包括：
将包含电阻体材料和结晶化玻璃的电阻体糊料涂敷在基板上的工序；和
在使烧制温度从比所述结晶化玻璃的软化点温度低的温度上升到比所述结晶化玻璃的结晶化温度高100℃以上的温度的同时，对所述电阻体糊料进行烧制，形成电阻温度系数为100ppm/℃以下的发热电阻体的工序。
14.一种定影加热器的制造方法，其特征在于，包括：
将电阻体糊料和导电体糊料以相互重叠的方式涂敷在基板上的工序；和
通过对所述电阻体糊料和所述导电体糊料一并进行烧制，形成相互重叠的发热电阻体和电极的工序，其中
所述电阻体糊料和所述导电体糊料包含相同组成的结晶化玻璃，使得所述发热电阻体的电阻温度系数为100ppm/℃以下。
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