CN101606433A - 加热器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种加热器(A1)，其具备基板(1)、形成在基板(1)上的发热电阻器(2)以及与发热电阻器(2)导通并含有金属成分的电极(3)。而且上述加热器(A1)与电极(3)的至少一部分相连接，还具备抑制上述金属成分从电极(3)扩散的扩散抑制层(4)。通过抑制上述金属成分从电极(3)向发热电阻器(2)的扩散，能够防止发热电阻器(2)及电极(3)的剥离。
Description
技术领域
本发明涉及例如激光打印机(laser printer)中用于将翻印到记录纸上的墨粉进行热固定用途的加热器。而且本发明也涉及这样的加热器的制造方法。
背景技术
图10表示的是现有的加热器的一例。同一附图中所示的加热器X包括基板91、发热电阻器92、电极93及保护膜94。基板91为长矩形状，由绝缘材料形成。发热电阻器92由例如Ag-Pd构成，在基板91上以带状形成。电极93用于向发热电阻器92供给电力，主要成分是Ag。保护膜94例如由玻璃(glass)制成，覆盖发热电阻器92和电极93的一部分。加热器X用于将墨粉热固定在记录纸上。如果由电源向发热电阻器92供给电力，发热电阻器92发热。对于发热状态下的加热器X，已翻印有墨粉的记录纸被压纸轴(flatten roller)滚压，墨粉被固定在记录纸上。
加热器X中，存在发热电阻器92及电极93的剥落的问题。能够考虑到的剥落的原因之一是电极93中含有的Ag扩散导致的气泡产生、粘合力的下降。这样的剥离在发热电阻器92和电极93重合的部分特别显著。制造过程中如果发生剥离，则该加热器X作为不良品被废弃。而且，如果使用中发热电阻器92和电极93之间的紧密性被破坏，会因为发热电阻器92的加热不足而导致印刷混乱、无法印刷等故障发生。
专利文献1：日本特开2004-6289号公报
发明内容
本发明基于上述情况所提出的，其提供能够抑制发热电阻器和电极相互剥离的现象的加热器及其制造方法。
为了解决上述问题，本发明采用下述的技术手段。
基于本发明的第一方面提供的加热器为：具备基板、形成在上述基板上的发热电阻器、与上述发热电阻器导通并含有金属成分的电极的加热器，还具备：与上述电极的至少一部分连接，抑制上述金属成分从上述电极扩散的扩散抑制层。
本发明优选实施方式中，上述扩散抑制层存在于上述发热电阻器和上述电极之间。
本发明优选实施方式中，上述扩散抑制层的Pd的含有比例大于上述电极的Pd的含有比例。
本发明优选实施方式中，还具备由覆盖上述发热电阻器的玻璃形成的保护膜，上述扩散抑制层包含软化点为形成上述保护膜的玻璃的软化点以上的玻璃。
本发明优选实施方式中，上述电极具有从上述发热电阻器离开的连接用垫(pad)和从上述连接用垫向上述发热电阻器延伸的延伸部。
本发明的第二方面提供一种加热器的制造方法，其包括：按照玻璃导电体胶(paste)存在于导电体胶和电阻胶之间的方式在基板上涂布上述导电体胶、上述玻璃导电体胶及上述电阻胶的工序；和通过至少一起烧成上述玻璃导电体胶及上述电阻胶，形成电极、扩散抑制层及发热电阻器的工序。
本发明优选实施方式中，上述烧成工序之后，还具备使用软化点为上述玻璃导电体胶中含有的玻璃的软化点以下的玻璃，形成覆盖上述发热电阻器的保护膜的工序。
本发明的其他的特征及优点，通过参照附图进行的以下的详细说明得以明确。
附图说明
图1是表示本发明涉及的加热器的第一实施方式的主要部分的平面图。
图2是图1的沿II-II线的主要部分截面图。
图3表示的是如图1中所示的加热器的制造方法的一个工序中，在基板上已涂布导电性胶及玻璃导电性胶的状态的主要部分截面图。
图4表示的是如图1中所示的加热器的制造方法的一个工序中，已涂布电阻胶的状态的主要部分截面图。
图5是本发明涉及的加热器的第二实施方式的主要部分截面图。
图6是本发明涉及的加热器的第三实施方式的主要部分截面图。
图7是本发明涉及的加热器的第四实施方式的主要部分截面图。
图8是本发明涉及的加热器的第五实施方式的主要部分截面图。
图9是本发明涉及的加热器的第六实施方式的主要部分截面图。
图10是现有的加热器的一例的主要部分截面图。
具体实施方式
以下，针对本发明的优选实施方式，参照附图进行具体说明。
图1及图2表示的是本发明涉及的加热器的第一实施方式。本实施方式的加热器A1具备基板1、发热电阻器2、电极3、扩散抑制层4及保护膜5。加热器A1用于例如在激光打印机中对翻印在记录纸上的墨粉进行热固定。而且，在图1中为了理解方便，省略了保护膜5。
基板1是长矩形状，由绝缘材料构成。绝缘材料可例举出，例如AlN、Al2O3。
发热电阻器2被形成在基板1上，是日文コ字形的带状。发热电阻器2的电阻器材料为，例如含有Pd的重量比例为50～60wt％的Ag-Pd。发热电阻器2中含有的Ag其粒径为1.0～3.0μm左右。而且，发热电阻器2中含有SiO2-B2O3-R系玻璃、或SiO2-B2O3-Al2O3-R系玻璃(R是ZnO2、LiO2、TiO2中的任一个)等的结晶化玻璃。发热电阻器2的片电阻为例如100～2000mΩ/□。
电极3用于对发热电阻器2供给来自电源(图中省略)的电力。电极3的主要成分是Ag。电极3中含有的Ag的粒径为1.0～3.0μm左右。且在电极3中以少于5wt％比例混入Pd也可以。电极3的片电阻为例如1～10mΩ/□。电极3具有连接用垫3a和延伸部3b。连接用垫3a被形成为大致正方形状，被设置在离开发热电阻器2的位置。连接用垫3a在例如加热器A1被组合于激光打印机中时，作为连接插头(connector)(图中省略)等的部分。延伸部3b是从连接用垫3a向发热电阻器2延伸的带状部分，其宽度小于连接用垫3a的一边的长度。
扩散抑制层4是与电极3的至少一部分相接的层，Ag为其主要成分。扩散抑制层4中含有的Ag的粒径为1.0～3.0μm左右。在本实施方式中，扩散抑制层4中混入有Pd及玻璃。扩散抑制层4的Pd的含有比例大于电极3的Pd的含有比例，例如为5～15wt％左右。而且，扩散抑制层4中混入的玻璃，例如为SiO2-BaO-Al2O3-ZnO等的结晶化玻璃。本实施方式中，扩散抑制层4覆盖了电极3的全部。由此，形成了扩散抑制层4存在于发热电阻器2和电极3之间的形态，发热电阻器2和电极3并未直接连接。且在图2中为了理解方便，扩散抑制层4中含有的玻璃以小圆点形状表示，在后面的图中也同样。扩散抑制层4的片电阻为例如10～100mΩ/□。
保护膜5用于保护发热电阻器2，覆盖发热电阻器2、和电极3及扩散抑制层4的各一部分。对于保护膜5，由软化点与扩散抑制层4中所含有的玻璃的软化点相同、温度比此更低的玻璃所构成。在本实施方式中，扩散抑制层4的结构为：由例如SiO2-BaO-Al2O3-ZnO系玻璃等的结晶化玻璃、BaO-SiO2系玻璃等的半结晶化玻璃、SiO2-ZnO-MgO系玻璃等的非晶质玻璃层积而成。
接着，针对加热器A1的制造方法的一例，参照图3及图4在下面进行说明。
首先，如图3中所示的基板1上，按照导电体胶3A、玻璃导电体胶4A的顺序进行涂布。导电体胶3A是在粘合剂(binder)中混入有Ag的物质，成为电极3。玻璃导电体胶4A是在粘合剂中混入有Ag、Pd及玻璃的物质，成为扩散抑制层4。含有Pd的比例为例如5～15wt％左右。继而，使已涂布的导电体胶3A及玻璃导电体胶4A充分干燥。
接着，如图4中所示般地涂布电阻胶2A。在此涂布过程中，使电阻胶2A的一部分重叠于玻璃导电体胶4A。电阻胶2A在粘合剂中混入Ag-Pd及少量的玻璃，形成发热电阻器2。继而，使已涂布的电阻胶2A充分干燥。此后，对导电体胶3A、玻璃导电体胶4A及电阻胶2A一起进行烧成。由此，形成发热电阻器2、扩散抑制层4及电极3。最后，通过形成保护膜5，得到加热器A1。
接着，针对加热器A1及其制造方法的作用进行说明。
本发明的目的是防止发热电阻器2及电极3的剥离。作为剥离的原因之一能够例举出在发热电阻器2及电极3重合的部分产生气泡的情况。发明者们在制造工序中发现电极3的Ag向发热电阻器2的扩散会助长气泡的产生。
首先，在本实施方式中，发热电阻器2和电极3并未直接连接。存在于其间的扩散抑制层4，含有比较多的Pd。由于Pd实现了束缚Ag的功能，Ag几乎不从扩散抑制层4扩散。而且，此扩散抑制层4阻止Ag从电极3向发热电阻器2扩散。于是，适合防止发热电阻器2的剥离。而且，含Pd比较多的扩散抑制层4易成为多孔状(porous)。由此，即使一旦从基板1等产生气泡，也能够适当地将此气泡放出。
而且，连接用垫3a至发热电阻器2的区域，被形成为延伸部3b与扩散抑制层4重叠的结构。通过混入作为绝缘体的玻璃使得扩散抑制层4的电阻值变得比较大。相对于此，由作为良好的导电性材料的Ag构成的延伸部3b，阻抗值非常小。由此，扩散抑制层4和延伸部3b重合的部分中，电流有选择地流向延伸部3b。由此，能够防止加热器A1全体的阻抗值增大。
接着，用于烧成保护膜5的烧成温度，是使得保护膜5中含有的玻璃充分固化的同时，不会因烧成而出现不合适的流动的温度。这样的烧成温度并不是远远超越上述玻璃的软化点的温度。而且，扩散抑制层4中，含有与形成保护膜5的玻璃的软化点相同或比其更高的玻璃。因此，形成保护膜5的烧成工序中，确保预先形成的扩散抑制层4确实为已经固化的状态，而不会成为流动状态。结果，扩散抑制层4的主要成分的Ag被玻璃所束缚。由此，扩散抑制层4的Ag向发热电阻器2的扩散能够被抑制。于是，在发热电阻器2和电极3重合的部分，能够避免产生气泡，能够防止发热电阻器2及电极3的剥离。
进一步，为了与本实施方式进行比较，对通过烧成形成电极3及扩散抑制层4之后，涂布电阻胶2A的参考例进行了考虑。在涂布电阻胶2A，并进行干燥及烧成的工序中，Ag从Ag的浓度比较高的扩散抑制层4向Ag的浓度比较低的电阻胶2A或发热电阻器2扩散。由此，扩散抑制层4中与发热电阻器2连接的部分会产生微小的空洞。以此微小的空洞为起点，发热电阻器2和扩散抑制层4的剥离可能被诱发。
与之相对，本实施方式中，烧成电阻胶2A时，导电体胶3A及玻璃导电体胶4A尚未烧成。因此，即使Ag从Ag的浓度高的玻璃导电体胶4A向Ag的浓度低的电阻胶2A扩散，在玻璃导电体胶4A中，会成为玻璃埋入原本存在Ag的微小区域的情况。因此，能够抑制在扩散抑制层4中与发热电阻器2连接的部分产生微小的空洞的情况。于是，能够提高发热电阻器2和扩散抑制层4的结合力。而且，通过预先烧成电极3而形成之后，即便按照上述的顺序形成扩散抑制层4及发热电阻器2，提高发热电阻器2和扩散抑制层4的结合力的效果也能够实现。
图5～图9表示的是本发明的其他的实施方式。而且，在这些附图中，与上述实施方式相同或类似的要素，与上述实施方式使用同样的符号。
图5表示的是涉及本发明的加热器的第二实施方式。本实施方式的加热器A2的发热电阻器2的端部的位置与上述实施方式不同。在本实施方式中，发热电阻器2超越了扩散抑制层4的超过电极3的部分，按照与电极3的一部分重合的方式形成。
利用这样的实施方式，能够抑制发热电阻器2及电极3的剥离。而且，扩散抑制层4至少与发热电阻器2及电极3的任一个重合。因此，加热器A2中流通的电流流向扩散抑制层4及发热电阻器2的双方，或流向扩散抑制层4及电极3的双方。因此，能够防止扩散抑制层4的一部分极端地发热。
图6表示的是本发明涉及的加热器的第三实施方式。本实施方式中的加热器A3的扩散抑制层4的形状与上述的任一个的实施方式都不同。本实施方式中，扩散抑制层4被形成为分离成分隔部4b和垫部4a的结构。分隔部4b存在于发热电阻器2和电极3之间。垫部4a从保护膜5暴露，被形成为例如平面视图下的矩形形状。利用这样的实施方式，也能够抑制发热电阻器2及电极3的剥离。而且，垫部4b很适合形成为被向加热器A3供电用的供电夹所夹的部分。
图7表示的是本发明涉及的加热器的第四实施方式。本实施方式的加热器A4与加热器A3同样，扩散抑制层4由分隔部4b及垫部4a构成，与加热器A2同样，发热电阻器2被形成为与电极3的一部分重合的方式。利用这样的实施方式也能够实现本发明想要达到的效果。
图8表示的是本发明涉及的加热器的第五实施方式。本实施方式的加热器A5中，基板1和电极3之间存在扩散抑制层4的要点，与上述的实施方式不同。利用这样的实施方式，能够通过扩散抑制层4防止电极3中所含有的Ag向基板1扩散。由此，能够抑制因基板1和Ag的反应而导致的产生气泡。
图9表示本发明涉及的加热器的第六实施方式。本实施方式的加热器A6的扩散抑制层4通过分隔部4b和垫部4a构成。垫部4b存在于电极3的连接用垫部3a和基板1之间。通过这样的实施方式也能够抑制发热电阻体2和电极3的剥离。
本发明涉及的加热器及其制造方法，并不仅限定于上述的实施方式。本发明涉及的加热器及其制造方法的具体的结构，能够自由地进行多种的设计变更。
本发明涉及的加热器，优选扩散抑制层的Pd的含有比率大于电极的Pd的含有比率的情况，例如电极中完全不含有Pd的结构也可以。而且，扩散抑制层中含有的玻璃，并不限定于上述的实施方式这样的与形成保护膜的玻璃相同的物质，也可以使用软化点比形成保护膜的玻璃还高的玻璃。
Claims (7)
1、一种加热器，其具备基板、形成于所述基板上的发热电阻器和与所述发热电阻器导通并含有金属成分的电极，其特征在于，还具备：
与所述电极的至少一部分连接，抑制所述金属成分从所述电极扩散的扩散抑制层。
2、如权利要求1所述的加热器，其特征在于：
所述扩散抑制层存在于所述发热电阻器和所述电极之间。
3、如权利要求1所述的加热器，其特征在于：
所述扩散抑制层的Pd的含有比例大于所述电极的Pd的含有比例。
4、如权利要求1所述的加热器，还具备由覆盖所述发热电阻器的玻璃形成的保护膜，其特征在于：
所述扩散抑制层包含软化点为形成所述保护膜的玻璃的软化点以上的玻璃。
5、如权利要求1所述的加热器，其特征在于：
所述电极具有从所述发热电阻器离开的连接用垫和从所述连接用垫向所述发热电阻器延伸的延伸部。
6、一种加热器的制造方法，其特征在于，包括：
按照玻璃导电体胶存在于导电体胶和电阻胶之间的方式在基板上涂布所述导电体胶、所述玻璃导电体胶及所述电阻胶的工序；和
通过至少一起烧成所述玻璃导电体胶及所述电阻胶，形成电极、扩散抑制层及发热电阻器的工序。
7、如权利要求6所述的加热器的制造方法，其特征在于，
所述烧成工序之后，还具备使用软化点为所述玻璃导电体胶中含有的玻璃的软化点以下的玻璃，形成覆盖所述发热电阻器的保护膜的工序。
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