JP2002359059A - Heater with current-carrying cutoff function - Google Patents
Heater with current-carrying cutoff functionInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、通電遮断機能付き
ヒーターに関し、更に詳しくは、基準値を超える温度上
昇に対して発火、発煙及び感電を発生させない自己断線
機能を有する通電遮断機能付きヒーターに関する。本発
明の通電遮断機能付きヒーターは、複写機及びレーザー
プリンターのトナー定着用に、あるいは塗料乾燥用等に
好適に用いられる。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heater with a power cutoff function, and more particularly, to a heater with a power cutoff function having a self-disconnection function that does not generate fire, smoke, or electric shock when a temperature rise exceeds a reference value. . The heater with an energization shut-off function of the present invention is suitably used for fixing a toner in a copying machine and a laser printer, or for drying a paint.
【0002】[0002]
【従来の技術】ヒーターを備えた機器では、異常が発生
した場合に基準値を超えて温度が上昇することがある。
これによって、発煙や発火を招き、ヒーターの周辺部品
に引火する等の問題がある。このような異常に備えて温
度制御装置とともにヒーターへの通電回路中に温度ヒュ
ーズを配設し、所定の基準値を超える温度上昇があった
とき、温度ヒューズを溶断させて通電回路を遮断してい
る。しかし、この方法は二次的なものであるため、より
安全性を高めるためヒーター自体に自己断線機能を付加
することが求められている。2. Description of the Related Art In equipment provided with a heater, when an abnormality occurs, the temperature may exceed a reference value and rise.
As a result, there is a problem that smoke or fire is caused, and parts surrounding the heater are ignited. In order to prepare for such abnormalities, a temperature fuse is provided in the power supply circuit to the heater together with the temperature control device, and when a temperature rise exceeds a predetermined reference value, the temperature fuse is blown to cut off the power supply circuit. I have. However, since this method is secondary, it is required to add a self-disconnection function to the heater itself in order to further enhance safety.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記実情に
鑑みてなされたものであり、ヒーター単体においてもフ
ェールセーフを達成し、基準値を超える温度上昇に対し
て発火、発煙及び感電を発生させない自己断線機能を有
する通電遮断機能付きヒーターを提供することを目的と
する。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and achieves fail-safe even for a single heater, and generates fire, smoke and electric shock when the temperature rises above a reference value. It is an object of the present invention to provide a heater with an energization shut-off function having a self-disconnection function that does not cause a disconnection.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明者は、製品規格内
の電気抵抗値を有する発熱体を得るための電気抵抗値調
整方法並びに発熱体及びその製造方法について検討した
結果、本発明を完成するに至った。即ち、本発明の通電
遮断機能付きヒーターは、金属材料又は無機材料からな
る基板と、該基板の上に形成された絶縁層と、該絶縁層
の上に形成された抵抗体パターンとを備えるヒーターに
おいて、発熱する該抵抗体パターンの上の少なくとも一
部に、所定温度となった場合、該抵抗体パターンを構成
する成分と反応して絶縁体となり通電を遮断する遮断部
が形成されていることを特徴とする。Means for Solving the Problems The present inventor has studied the method of adjusting the electric resistance value for obtaining a heating element having an electric resistance value within the product standard, the heating element and the manufacturing method thereof, and as a result, completed the present invention. I came to. That is, a heater with an energization cutoff function of the present invention includes a substrate made of a metal material or an inorganic material, an insulating layer formed on the substrate, and a resistor pattern formed on the insulating layer. In the above, at least a part of the resistor pattern that generates heat is provided with a cut-off portion that, when a predetermined temperature is reached, reacts with a component constituting the resistor pattern to become an insulator and cut off electricity. It is characterized by.
【0005】上記抵抗体の上には、更に保護層を備える
ことができる。また、上記保護層の上にはオーバーコー
ト層を備えることができる。[0005] A protective layer can be further provided on the resistor. Further, an overcoat layer can be provided on the protective layer.
【0006】上記基板を構成する材料としては、従来よ
りヒーター素材として用いられているものであれば特に
限定されない。その例としては、金属材料としてはステ
ンレス等が、無機材料としてはセラミックス等が挙げら
れる。これらのうち、ステンレスとしてはフェライト系
耐熱鋼が好ましい。更に、フェライト系耐熱鋼としては
例えばSUS430、SUS444及びSUS436等
が挙げられるが、SUS430及びSUS444が好ま
しい。また、無機材料としては、アルミナ、窒化アルミ
ニウム等が挙げられる。The material constituting the substrate is not particularly limited as long as it has been conventionally used as a heater material. Examples thereof include stainless steel and the like as the metal material, and ceramics and the like as the inorganic material. Among these, ferritic heat-resistant steel is preferable as stainless steel. Further, examples of the ferritic heat-resistant steel include SUS430, SUS444, and SUS436, and SUS430 and SUS444 are preferable. In addition, examples of the inorganic material include alumina and aluminum nitride.
【0007】上記絶縁層を構成する成分としては特に限
定されないが、上記基板を構成する材料との熱膨張バラ
ンスを考慮して選ぶことが必要である。例えば、上記基
板がステンレスの場合、ガラス(結晶化ガラスでも非晶
質ガラスでもよい。)等が挙げられるが、結晶化ガラス
あるいは半結晶化ガラスが好ましい。このときの、ガラ
スを構成する成分も特に限定されず、軟化点が好ましく
は600℃以上、より好ましくは650℃以上、更に好
ましくは700℃以上のガラスが好ましい。このような
性質を有するガラスとしては、SiO2−Al2O3−R
O系ガラス〔ROはアルカリ土類金属の酸化物(Mg
O,CaO,BaO,SrO等)である。〕等が挙げら
れる。また、上記絶縁層の厚さは特に限定されないが、
好ましくは60〜120μm、より好ましくは70〜1
10μm、更に好ましくは75〜100μmである。
尚、上記基板を構成する材料が無機材料である場合には
上記絶縁層を備えても備えなくてもいずれでもよい。The components constituting the insulating layer are not particularly limited, but need to be selected in consideration of the thermal expansion balance with the material constituting the substrate. For example, when the substrate is made of stainless steel, glass (which may be crystallized glass or amorphous glass) may be mentioned, but crystallized glass or semi-crystallized glass is preferred. At this time, the components constituting the glass are also not particularly limited, and a glass having a softening point of preferably 600 ° C. or higher, more preferably 650 ° C. or higher, and further preferably 700 ° C. or higher is preferable. Glasses having such properties include SiO 2 —Al 2 O 3 —R
O-based glass [RO is an oxide of alkaline earth metal (Mg
O, CaO, BaO, SrO, etc.). And the like. Further, the thickness of the insulating layer is not particularly limited,
Preferably from 60 to 120 μm, more preferably from 70 to 1 μm.
It is 10 μm, more preferably 75-100 μm.
When the material forming the substrate is an inorganic material, the substrate may or may not include the insulating layer.
【0008】上記抵抗体パターンは、目的に応じて直
線、曲線及び各種形状を組み合わせて形成されるもので
あるが、その構成成分としては特に限定されない。例え
ば、銀を含む銀系材料、RuO2、X2Ru2O6 〜 7(X
はBi、Pb等の金属元素)、Ta2N等が挙げられ
る。これらのうち、好ましくは銀を含むものが、より好
ましくは銀及びパラジウムを含むものがよく、更には、
鉛、カドミウム及びニッケル等を含まないものがよい。
特に、銀及びパラジウムを含むものによって形成された
抵抗体パターンは、加熱硬化時の表面酸化の度合いが小
さく、導電性を維持しやすい。尚、上記抵抗体パターン
は、銀等を含むペーストを用いて印刷等され、焼成処理
等により形成される。また、上記抵抗体パターンの線厚
は特に限定されないが、好ましくは5〜30μm、より
好ましくは8〜20μm、更に好ましくは10〜15μ
mである。The resistor pattern is formed by combining straight lines, curves, and various shapes according to the purpose, but the constituent components are not particularly limited. For example, a silver-based material containing silver, RuO 2 , X 2 Ru 2 O 6 to 7 (X
Is a metal element such as Bi and Pb), Ta 2 N, and the like. Among these, those containing preferably silver, more preferably those containing silver and palladium, furthermore,
Those containing no lead, cadmium, nickel or the like are preferable.
In particular, a resistor pattern formed of a material containing silver and palladium has a small degree of surface oxidation at the time of heat curing, and easily maintains conductivity. The resistor pattern is printed or the like using a paste containing silver or the like, and is formed by a baking process or the like. The thickness of the resistor pattern is not particularly limited, but is preferably 5 to 30 μm, more preferably 8 to 20 μm, and still more preferably 10 to 15 μm.
m.
【0009】上記遮断部は、ヒーターが発熱し、使用温
度を異常に上回る所定の温度となった場合にヒーターを
構成する上記抵抗体パターンの通電を遮断する。即ち、
上記遮断部を構成する成分と上記抵抗体パターンを構成
する成分とが所定の温度となったときに反応して絶縁体
となり、これにより通電が遮断される。絶縁体とするた
めには、上記抵抗体パターンを構成する成分を、反応に
よって上記遮断部を構成する成分の中に分散等させるこ
とによって、抵抗体パターンの導電性が損なわれるよう
な構成とすればよい。上記遮断部を構成する成分として
は、上記抵抗体パターンを構成する成分と反応して絶縁
体となるものであれば特に限定されないが、ガラス等が
挙げられる。このガラスは結晶化ガラスでも非晶質ガラ
スでもよいが、Pb系及び/又はBi系の非晶質ガラス
が好ましい。Pb系のガラスとしては、PbO−B2O3
系ガラス等が、また、Bi系のガラスとしては、Bi2
O3−ZnO−B2O3系ガラスが挙げられる。このほ
か、Ag系の非晶質ガラス(例えばAgO−P2O
5系)、P2O5−SnO2−ZnO系ガラス、ZnO−B
2O3系ガラス等も挙げられる。The cutoff section cuts off the power supply to the resistor pattern constituting the heater when the heater generates heat and reaches a predetermined temperature abnormally higher than the operating temperature. That is,
When the component constituting the interrupting portion and the component constituting the resistor pattern react at a predetermined temperature, they react to form an insulator, thereby interrupting the energization. In order to use an insulator, a component constituting the resistor pattern is dispersed or the like in a component constituting the blocking portion by a reaction, so that the conductivity of the resistor pattern is impaired. I just need. The component that constitutes the blocking portion is not particularly limited as long as it reacts with the component that constitutes the resistor pattern to become an insulator, and examples thereof include glass. This glass may be crystallized glass or amorphous glass, but Pb-based and / or Bi-based amorphous glass is preferred. The Pb-based glass, PbO-B 2 O 3
Glass and the like, and Bi-based glass is Bi 2
O 3 -ZnO-B 2 O 3 system glass. In addition, Ag-based amorphous glass (for example, AgO—P 2 O)
5 system), P 2 O 5 -SnO 2 -ZnO -based glass, ZnO-B
2 O 3 -based glass and the like are also included.
【0010】また、上記遮断部を構成する成分がガラス
である場合には、通電遮断を希望する温度として設定し
た上記「所定温度」は上記絶縁層を構成する成分及び下
記において例示する保護層を構成する成分の転移点より
低いことが好ましい。このとき、上記抵抗体パターンを
構成する成分とガラスとの反応は、上記所定温度がガラ
スの転移点近くであっても、軟化点近くであっても、更
にそれより高温の溶融状態であってもいずれでもよい。
反応後にガラスが結晶化していてもしていなくてもよ
い。When the component constituting the interrupting portion is glass, the above-mentioned "predetermined temperature" set as the temperature at which energization interruption is desired is determined by the component constituting the insulating layer and the protective layer exemplified below. It is preferably lower than the transition point of the constituent components. At this time, the reaction between the components constituting the resistor pattern and the glass is such that the predetermined temperature is near the transition point of the glass, even near the softening point, or in a molten state at a higher temperature. May be either.
The glass may or may not be crystallized after the reaction.
【0011】上記遮断部は、上記抵抗体パターンの上の
少なくとも一部に設ければよいが、何箇所設けてもよ
い。また、用途に応じて設計されたヒーターが最も高温
に達しやすい抵抗体パターン上の位置に設けることが好
ましい。更に、上記遮断部は、上記抵抗体パターンの幅
方向に対して、好ましくは80%以上、より好ましくは
90%以上、更に好ましくは100%覆うのがよい。
尚、上記抵抗体パターンの幅を超えて覆ってもよい。ま
た、上記遮断部の厚さは特に限定されないが、好ましく
は5〜100μm、より好ましくは10〜60μm、更
に好ましくは15〜40μmである。The interrupting portion may be provided at least partially on the resistor pattern, but may be provided at any number of places. Further, it is preferable that a heater designed according to the application is provided at a position on the resistor pattern where the highest temperature is most likely to be reached. Further, the blocking portion preferably covers 80% or more, more preferably 90% or more, and further preferably 100% of the width direction of the resistor pattern.
The resistor pattern may be covered beyond the width of the resistor pattern. The thickness of the blocking portion is not particularly limited, but is preferably 5 to 100 μm, more preferably 10 to 60 μm, and still more preferably 15 to 40 μm.
【0012】上記保護層は、上記抵抗体パターンを保護
するために設けるものであり、ヒーターが発熱している
際に上記抵抗体パターンの表面酸化等による劣化等によ
ってヒーターが異常な動作を引き起こさないようにする
ものである。上記保護層は、上記抵抗体パターンの上だ
けでなく、上記遮断部を被覆するように形成されていて
もよい。上記保護層を構成する成分としては特に限定さ
れないが、ガラス等が挙げられる。このガラスは結晶化
ガラスでも非晶質ガラスでもよい。この例としては、上
記絶縁層を構成する成分として例示したSiO2−Al2
O3−RO系ガラス等のSi系ガラス等が挙げられる。
上記遮断部を構成する成分及び上記保護層を構成する成
分がいずれもガラスである場合には、前者は後者よりも
軟化点が低いことが好ましい。両者の温度の差は、好ま
しくは500℃以上、より好ましくは400℃以上、更
に好ましくは350℃以上である。これにより、ヒータ
ーが所定温度となった場合に遮断部のみで通電遮断を容
易に機能させることができる。また、上記遮断部以外の
上記保護層の厚さは特に限定されないが、好ましくは1
5〜75μm、より好ましくは20〜40μm、更に好
ましくは25〜35μmである。The protective layer is provided to protect the resistor pattern, and does not cause abnormal operation of the heater due to deterioration of the resistor pattern due to surface oxidation or the like when the heater is generating heat. Is to do so. The protective layer may be formed so as to cover not only the resistor pattern but also the blocking portion. The component constituting the protective layer is not particularly limited, and examples thereof include glass. This glass may be crystallized glass or amorphous glass. As an example of this, SiO 2 —Al 2 exemplified as a component constituting the above-mentioned insulating layer
Si-based glass such as O 3 -RO-based glass and the like can be mentioned.
When both the component constituting the blocking portion and the component constituting the protective layer are glass, the former preferably has a lower softening point than the latter. The difference between the two temperatures is preferably 500 ° C. or higher, more preferably 400 ° C. or higher, and even more preferably 350 ° C. or higher. Thus, when the heater reaches a predetermined temperature, the power cutoff can be easily performed only by the cutoff portion. Further, the thickness of the protective layer other than the blocking portion is not particularly limited, but is preferably 1
The thickness is 5 to 75 μm, more preferably 20 to 40 μm, and still more preferably 25 to 35 μm.
【0013】上記オーバーコート層は、必要に応じて1
層でも2層以上でも設けることができ、主としてヒータ
ー表面をより平滑にするため、あるいは防塵のために設
けられるものである。上記オーバーコート層は、上記抵
抗体パターンの上に形成されている保護層や、遮断部を
完全に被覆していてもしていなくてもよい。上記オーバ
ーコート層を構成する成分としては特に限定されない
が、ガラス等が挙げられる。このガラスは結晶化ガラス
でも非晶質ガラスでもよい。この例としては、SiO2
−Al2O3−B2O3−RO系ガラス等が挙げられる。上
記保護層を構成する成分及び上記オーバーコート層を構
成する成分がいずれもガラスである場合には、前者は後
者よりも軟化点が低いことが好ましい。両者の温度の差
は、好ましくは400℃以上、より好ましくは250℃
以上、更に好ましくは160℃以上である。また、上記
オーバーコート層の厚さは特に限定されないが、好まし
くは10〜50μm、より好ましくは10〜40μm、
更に好ましくは20〜30μmである。The above-mentioned overcoat layer may be used if necessary.
It can be provided as a layer or as two or more layers, and is provided mainly for smoothing the heater surface or for preventing dust. The overcoat layer may or may not completely cover the protective layer formed on the resistor pattern and the blocking portion. The component constituting the overcoat layer is not particularly limited, and examples thereof include glass. This glass may be crystallized glass or amorphous glass. An example of this is SiO 2
—Al 2 O 3 —B 2 O 3 —RO glass. When both the components constituting the protective layer and the components constituting the overcoat layer are glass, the former preferably has a lower softening point than the latter. The difference between the two temperatures is preferably 400 ° C. or more, more preferably 250 ° C.
The temperature is more preferably 160 ° C. or more. The thickness of the overcoat layer is not particularly limited, but is preferably 10 to 50 μm, more preferably 10 to 40 μm,
More preferably, it is 20 to 30 μm.
【0014】本発明の通電遮断機能付きヒーターは、基
板の寸法安定性、例えば各層が形成された際に発生する
ことがある基板の反りを低減するために、裏面に反り防
止層を備えることができる。この反り防止層を構成する
成分としては特に限定されないが、ガラスが好ましい。
また、上記反り防止層の厚さはヒーター層を構成する材
料及びその厚みによるが、好ましくは25〜150μ
m、より好ましくは70〜140μm、更に好ましくは
110〜130μmである。The heater with an energization cut-off function of the present invention may have an anti-warpage layer on the back surface in order to reduce dimensional stability of the substrate, for example, warpage of the substrate which may occur when each layer is formed. it can. The component constituting the warpage preventing layer is not particularly limited, but glass is preferable.
The thickness of the warpage prevention layer depends on the material constituting the heater layer and its thickness, but is preferably 25 to 150 μm.
m, more preferably 70 to 140 μm, even more preferably 110 to 130 μm.
【0015】[0015]
【発明の実施の形態】本発明の実施例を図面に基づき、
更に詳しく説明する。 実施例1 (1)通電遮断機能付きヒーターの作製 縦272.5mm、横8.75mm、厚さ0.6mmの
SUS430製基板11の表面を平滑処理した後、結晶
化ガラス(商品名「3500N」、デュポン社製、転移
点;700℃、軟化点;740℃)を乾燥処理後125
μmとなるように塗布し、850℃で焼成して膜厚80
μmの絶縁層12を設けた。その後、鉛、カドミウム、
ニッケルを含まず、銀−パラジウムを含む抵抗体ペース
トを用いて、図1に示すような回路状パターンを印刷
し、850℃で焼成して抵抗体パターン14を形成した
(図1参照)。尚、この線幅は2.06mm、線厚は1
1μmである。更に、この抵抗体パターン14の各端子
の部分には電極として銀ペーストを用いて印刷して、取
り出し電極部13a、13bを形成し、焼成処理(85
0℃、30分)を行った。次に、遮断部15となる抵抗
体パターンの一部(長さ2mm、幅2.06mm)をマ
スキングして遮断部以外の部分を上記絶縁層12を形成
する際に用いた結晶化ガラスを用いて膜厚40μmの保
護層16を設けた。続けて、非晶質ガラス(SiO2−
Al2O3−B2O3−RO、転移点;540℃、軟化点;
580℃)を用いて塗布し、750℃で焼成し、膜厚2
0μmのオーバーコート層17を設けた。その後、マス
キングによって切り欠き部となった部分にPb系非晶質
ガラス(PbO−B2O3、転移点;310℃、軟化点;
375℃)を用いて充填し、460℃で焼成して遮断部
15を設けて、通電遮断機能付きヒーターを作製した
(図1及び図2参照)。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.
This will be described in more detail. Example 1 (1) Production of a heater with an energization cutoff function After smoothing the surface of a SUS430 substrate 11 having a length of 272.5 mm, a width of 8.75 mm and a thickness of 0.6 mm, crystallized glass (trade name “3500N”) (Manufactured by DuPont, transition point: 700 ° C., softening point: 740 ° C.) after drying.
μm and baked at 850 ° C.
A μm insulating layer 12 was provided. Then lead, cadmium,
A circuit pattern as shown in FIG. 1 was printed using a resistor paste containing silver-palladium without nickel, and baked at 850 ° C. to form a resistor pattern 14 (see FIG. 1). The line width is 2.06 mm and the line thickness is 1
1 μm. Furthermore, printing is performed on each terminal portion of the resistor pattern 14 using silver paste as an electrode to form extraction electrode portions 13a and 13b, and a firing process (85)
(0 ° C., 30 minutes). Next, a part (2 mm in length and 2.06 mm in width) of the resistor pattern serving as the blocking portion 15 is masked, and the portion other than the blocking portion is made of crystallized glass used for forming the insulating layer 12. Thus, a protective layer 16 having a thickness of 40 μm was provided. Subsequently, the amorphous glass (SiO 2 −
Al 2 O 3 —B 2 O 3 —RO, transition point; 540 ° C., softening point;
(580 ° C.) and baked at 750 ° C.
An overcoat layer 17 of 0 μm was provided. Thereafter, Pb-based amorphous glass notches and became part by masking (PbO-B 2 O 3, transition point; 310 ° C., a softening point;
(375 ° C.), and baked at 460 ° C. to provide a cut-off portion 15 to produce a heater with an energization cut-off function (see FIGS. 1 and 2).
【0016】上記で得られた通電遮断機能付きヒーター
の概略断面図を図2に示す。図2において、11は基
板、12は絶縁層、13a及び13bは取り出し電極
部、14は抵抗体パターン、15は遮断部、16は保護
層、17はオーバーコート層である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the heater with the power cutoff function obtained above. In FIG. 2, 11 is a substrate, 12 is an insulating layer, 13a and 13b are extraction electrode portions, 14 is a resistor pattern, 15 is a blocking portion, 16 is a protective layer, and 17 is an overcoat layer.
【0017】(2)ヒーターの性能試験 上記で得られた通電遮断機能付きヒーターを図3に示す
装置を用いて、ヒーター回路に、瞬時に約800℃にな
るようにAC200Vの電圧を印加して、ヒーターの通
電遮断部が破壊するまでの時間及び破壊時の遮断部の表
面温度を測定した。この時、電圧印加時の電流と破壊時
の電流も同時に測定した。また、破壊後に絶縁性を評価
するために自動耐電・絶縁試験機(TOS8850A
型、菊水電子工業社製)を用いて、取り出し電極部13
aと遮断部15上面を完全に覆う電極を用いて遮断部の
耐電圧を測定した。その結果を表1に示す。(2) Performance test of the heater The heater with the current blocking function obtained above was applied to the heater circuit by instantaneously applying a voltage of 200 V AC to about 800 ° C. using the apparatus shown in FIG. Then, the time until the current interruption section of the heater was destroyed and the surface temperature of the interruption section at the time of the breakdown were measured. At this time, the current at the time of voltage application and the current at the time of destruction were simultaneously measured. In addition, in order to evaluate the insulation after breakdown, an automatic withstand / insulation tester (TOS8850A) was used.
Using a mold, manufactured by Kikusui Electronics Co., Ltd.)
a and the electrode completely covering the upper surface of the breaking portion 15 were used to measure the withstand voltage of the breaking portion. Table 1 shows the results.
【0018】[0018]
【表1】 [Table 1]
【0019】実施例2〜4 遮断部15及びオーバーコート層17に用いるガラス
を、Pb系非晶質ガラス(PbO−B2O3、転移点;3
10℃、軟化点;375℃)とし、保護層16を形成
後、マスキングをはずして遮断部15への充填及びオー
バーコート層17を1回で塗布した以外は、実施例1と
同様にして通電遮断機能付きヒーターを作製した(図4
参照)。このヒーターをオーバーコート層17の膜厚を
変えて3個作製し、上記と同様の評価を行い、その結果
を表1に示した。尚、図4には便宜上、同じ番号を付
し、以下の他態様も同じである。Examples 2 to 4 Pb-based amorphous glass (PbO-B 2 O 3 , transition point: 3)
10 ° C., softening point: 375 ° C.). A heater with a cutoff function was manufactured (FIG. 4).
reference). Three heaters were manufactured by changing the film thickness of the overcoat layer 17, and the same evaluation was performed as described above. The results are shown in Table 1. In FIG. 4, for convenience, the same reference numerals are given, and the following other aspects are also the same.
【0020】実施例5〜7 遮断部15及びオーバーコート層17に用いるガラス
を、Bi系非晶質ガラス(Bi2O3−ZnO−B2O3、
転移点;390℃、軟化点;455℃)とし、これを5
00℃で焼成した以外は、実施例2〜4と同様にして通
電遮断機能付きヒーターを作製した。このヒーターをオ
ーバーコート層17の膜厚を変えて3個作製し、上記と
同様の評価を行い、その結果を表1に示した。Examples 5 to 7 The glass used for the blocking portion 15 and the overcoat layer 17 was Bi-based amorphous glass (Bi 2 O 3 -ZnO-B 2 O 3 ,
Transition point; 390 ° C .; softening point: 455 ° C.)
Except for baking at 00 ° C., a heater with a current blocking function was produced in the same manner as in Examples 2 to 4. Three heaters were manufactured by changing the film thickness of the overcoat layer 17, and the same evaluation was performed as described above. The results are shown in Table 1.
【0021】比較例1〜4 実施例1において遮断部15を形成するためのマスキン
グを用いず、抵抗体パターン14の上に保護層16及び
オーバーコート層17を順次積層した以外は実施例1と
同様にしてヒーターを作製した(図13参照)。このヒ
ーターをオーバーコート層17の膜厚を変えて4個作製
し、上記と同様の評価を行い、その結果を表1に示し
た。Comparative Examples 1 to 4 Comparative Examples 1 to 4 were the same as Example 1 except that the protective layer 16 and the overcoat layer 17 were sequentially laminated on the resistor pattern 14 without using the masking for forming the blocking portion 15. A heater was produced in the same manner (see FIG. 13). Four heaters were manufactured with the thickness of the overcoat layer 17 changed, and the same evaluation was performed as described above. The results are shown in Table 1.
【0022】実施例の効果 実施例1〜7は、ヒーターにおいて抵抗体パターンを構
成する成分と反応して絶縁体となる遮断部が形成されて
いる例であり、遮断部を構成するガラス成分の軟化点が
保護層を構成するガラス成分のそれよりも低いため、い
ずれも20秒以内に遮断部のみでヒーターが破壊され
た。破壊時には、遮断部が破裂することなく瞬時に溶け
たガラスが放冷されて固まった。また、破壊後の抵抗体
とオーバーコート表面の間の耐電圧も0.65〜1.9
0kVと高く、絶縁性が良好であった。遮断部を構成す
る成分としてPb系のガラスとBi系のガラスを用いた
が、転移点及び軟化点の低いBi系のガラスを用いた場
合は、オーバーコート層の膜厚によらず破壊までの時間
が早くなった。Effects of Embodiments Embodiments 1 to 7 are examples in which a heater is provided with a cut-off portion which becomes an insulator by reacting with a component forming a resistor pattern. Since the softening point was lower than that of the glass component constituting the protective layer, the heater was broken only at the cutoff portion within 20 seconds in each case. At the time of destruction, the melted glass was allowed to cool and harden instantaneously without bursting of the break. The withstand voltage between the resistor after breakdown and the surface of the overcoat is also 0.65 to 1.9.
It was as high as 0 kV and the insulation was good. Although Pb-based glass and Bi-based glass were used as components constituting the blocking portion, when a Bi-based glass having a low transition point and a softening point was used, it was possible to break until the breakdown regardless of the thickness of the overcoat layer. Time got faster.
【0023】一方、比較例1〜4は、上記のような遮断
部が形成されていない例であり、破壊する位置が抵抗体
パターンのいろいろな場所、例えば取り出し電極部13
a又は13b近くの抵抗体パターン上、取り出し電極部
13a及び13bの中間点等不規則で、破壊までの時間
が26〜30秒と長く、破壊後の抵抗体とオーバーコー
ト表面の間の耐電圧も0.3〜0.65kVと低く、絶
縁性が劣っていた。On the other hand, Comparative Examples 1 to 4 are examples in which the above-mentioned interrupting portions are not formed, and the breaking positions are various places in the resistor pattern, for example, the extraction electrode portion 13.
On the resistor pattern near a or 13b, the intermediate point between the extraction electrode portions 13a and 13b is irregular, and the time until breakdown is as long as 26 to 30 seconds. The withstand voltage between the resistor after breakdown and the overcoat surface Was as low as 0.3 to 0.65 kV, and the insulation was inferior.
【0024】尚、本発明においては、上記実施例に限定
されるものではなく、目的、用途に応じて本発明の範囲
内で種々変更した実施例とすることができる。即ち、ヒ
ーターの形態としては、上記実施例に示すもの以外に、
例えば、以下のような態様とすることもできる。The present invention is not limited to the above embodiment, but may be variously modified within the scope of the present invention in accordance with the purpose and application. That is, as the form of the heater, in addition to those shown in the above embodiments,
For example, the following mode can be adopted.
【0025】(1)図5に示すように、実施例1におい
て作製したヒーター(図2)のオーバーコート層17及
び遮断部15を更に被覆する第2オーバーコート層18
を設けることができる。 (2)図6に示すように、実施例2において作製したヒ
ーター(図4)のオーバーコート層17及び遮断部15
を更に被覆する第2オーバーコート層18を設けること
ができる。 上記(1)及び(2)の場合、第2オーバーコート層と
しては、上記オーバーコート層において説明したものと
同様とすることができる。第2オーバーコート層を設け
た場合、ヒーターの表面の平滑化が一段と図られる。(1) As shown in FIG. 5, a second overcoat layer 18 for further covering the overcoat layer 17 and the blocking portion 15 of the heater (FIG. 2) manufactured in Example 1
Can be provided. (2) As shown in FIG. 6, the overcoat layer 17 and the blocking portion 15 of the heater (FIG. 4) manufactured in Example 2
May be provided. In the above cases (1) and (2), the second overcoat layer can be the same as that described for the overcoat layer. When the second overcoat layer is provided, the surface of the heater is further smoothed.
【0026】(3)図7〜12に示すように、抵抗体パ
ターン14と遮断部15が直接接していないものとする
ことができる。 この場合、断面方向に見た抵抗体パターン14と遮断部
15との間隔は短いほうが好ましく、通常、25μm以
下、好ましくは20μm以下、より好ましくは15μm
以下である。25μmを超えると、異常昇温した場合に
抵抗体パターンを構成する成分と遮断部を構成する成分
との反応が起こりにくくなることがある。また、図8、
図10及び図12における第2オーバーコート層18は
上記と同様とすることができる。(3) As shown in FIGS. 7 to 12, the resistor pattern 14 and the cutoff portion 15 may not be in direct contact. In this case, it is preferable that the distance between the resistor pattern 14 and the cutoff portion 15 as viewed in the cross-sectional direction is short, and is usually 25 μm or less, preferably 20 μm or less, more preferably 15 μm.
It is as follows. If the thickness exceeds 25 μm, the reaction between the components constituting the resistor pattern and the components constituting the cutoff portion may not easily occur when the temperature is abnormally increased. Also, FIG.
The second overcoat layer 18 in FIGS. 10 and 12 can be the same as described above.
【0027】[0027]
【発明の効果】本発明の通電遮断機能付きヒーターによ
れば、温度制御装置や温度ヒューズ等新たな装置を設け
ることなく、ヒーターが異常動作し、所定温度を超えた
場合に自ら通電を遮断することができる。また、通電が
遮断されても発煙及び発火の恐れがない。ヒーター素子
である抵抗体パターンの上に設けられた遮断部は、異常
昇温した際に抵抗体パターンを構成する成分と反応して
絶縁体となり、通電が遮断されるが、この反応は破裂を
引き起こすことがないため、ヒーター周辺部品への影響
も小さい。基板を構成する材料としてステンレスを用い
た場合は、異常昇温によって割れることもない。また、
反応後の遮断部表面は遮断部を構成する成分(例えばガ
ラス)が溶けて固まった状態であるので、ヒーターを交
換する作業も安全に行うことができる。更に、遮断部を
構成する成分をうまく選択することによって、用途に応
じた異常値を設定でき、規格内の温度で機器を安全に使
用することができる。According to the heater with the power cutoff function of the present invention, the heater operates abnormally and cuts off the power supply itself when the temperature exceeds a predetermined temperature without providing a new device such as a temperature control device or a temperature fuse. be able to. Also, there is no danger of smoke and ignition even when the power supply is cut off. When the temperature rises abnormally, the cut-off section provided above the resistor pattern, which is a heater element, reacts with the components that make up the resistor pattern to become an insulator, and the current is cut off. Since it does not cause any effect, the effect on the parts around the heater is small. When stainless steel is used as a material forming the substrate, the substrate does not crack due to abnormal temperature rise. Also,
After the reaction, the surface of the blocking part after the reaction (for example, glass) constituting the blocking part is melted and solidified, so that the work of replacing the heater can be performed safely. Furthermore, by properly selecting the components constituting the shut-off section, an abnormal value can be set according to the application, and the device can be used safely at a temperature within the standard.
【図1】実施例1において用いた通電遮断機能付きヒー
ターの概略平面図である。FIG. 1 is a schematic plan view of a heater with a power cutoff function used in Example 1.
【図2】実施例1において用いた通電遮断機能付きヒー
ターの説明断面図である。FIG. 2 is an explanatory cross-sectional view of a heater with a power cutoff function used in Example 1.
【図3】ヒーター性能試験の説明概略図である。FIG. 3 is an explanatory schematic diagram of a heater performance test.
【図4】実施例2〜7において用いた通電遮断機能付き
ヒーターの説明断面図である。FIG. 4 is an explanatory cross-sectional view of a heater with a power cutoff function used in Examples 2 to 7.
【図5】本発明の別の態様を示す通電遮断機能付きヒー
ターの説明断面図である。FIG. 5 is an explanatory sectional view of a heater with an energization shut-off function according to another embodiment of the present invention.
【図6】本発明の別の態様を示す通電遮断機能付きヒー
ターの説明断面図である。FIG. 6 is an explanatory sectional view of a heater with an energization shut-off function according to another embodiment of the present invention.
【図7】本発明の別の態様を示す通電遮断機能付きヒー
ターの説明断面図である。FIG. 7 is an explanatory cross-sectional view of a heater with a power cutoff function according to another embodiment of the present invention.
【図8】本発明の別の態様を示す通電遮断機能付きヒー
ターの説明断面図である。FIG. 8 is an explanatory cross-sectional view of a heater with an energization cutoff function showing another embodiment of the present invention.
【図9】本発明の別の態様を示す通電遮断機能付きヒー
ターの説明断面図である。FIG. 9 is an explanatory sectional view of a heater with an energization shut-off function according to another embodiment of the present invention.
【図10】本発明の別の態様を示す通電遮断機能付きヒ
ーターの説明断面図である。FIG. 10 is an explanatory cross-sectional view of a heater with an energization cutoff function showing another embodiment of the present invention.
【図11】本発明の別の態様を示す通電遮断機能付きヒ
ーターの説明断面図である。FIG. 11 is an explanatory sectional view of a heater with an energization shut-off function according to another embodiment of the present invention.
【図12】本発明の別の態様を示す通電遮断機能付きヒ
ーターの説明断面図である。FIG. 12 is an explanatory cross-sectional view of a heater with a power cutoff function according to another embodiment of the present invention.
【図13】比較例1〜4において用いた通電遮断機能付
きヒーターの説明断面図である。FIG. 13 is an explanatory sectional view of a heater with an energization cutoff function used in Comparative Examples 1 to 4.
【符号の説明】 1;通電遮断機能付きヒーター、11;基板、12;絶
縁層、13a及び13b;取り出し電極部、14;抵抗
体パターン、15;遮断部、16;保護層、17;オー
バーコート層、18;第2オーバーコート層。DESCRIPTION OF THE SYMBOLS 1: Heater with power cutoff function, 11; Substrate, 12; Insulating layer, 13a and 13b; Extraction electrode part, 14; Resistor pattern, 15; Cutoff part, 16; Protective layer, 17; Overcoat Layer, 18; second overcoat layer.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 丸田 睦 愛知県小牧市大字上末969番地 株式会社 美鈴工業内 (72)発明者 田口 韶 愛知県小牧市大字上末969番地 株式会社 美鈴工業内 Fターム(参考) 2H033 AA24 AA42 BA30 BA38 BA39 3K034 AA10 AA20 AA34 BA05 BA15 BB02 BB06 BB14 DA08 HA10 JA10 3K058 AA12 AA94 AA95 BA18 CA12 CA23 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor: Mutsumi Maruta 969, Oaza, Koshiro-shi, Aichi Pref. Misuzu Kogyo Co., Ltd. Terms (reference) 2H033 AA24 AA42 BA30 BA38 BA39 3K034 AA10 AA20 AA34 BA05 BA15 BB02 BB06 BB14 DA08 HA10 JA10 3K058 AA12 AA94 AA95 BA18 CA12 CA23
Claims (9)
該基板の上に形成された絶縁層と、該絶縁層の上に形成
された抵抗体パターンとを備えるヒーターにおいて、発
熱する該抵抗体パターンの上の少なくとも一部に、所定
温度となった場合、該抵抗体パターンを構成する成分と
反応して絶縁体となり通電を遮断する遮断部が形成され
ていることを特徴とする通電遮断機能付きヒーター。A substrate made of a metal material or an inorganic material;
In a heater including an insulating layer formed on the substrate and a resistor pattern formed on the insulating layer, at least a part of the resistor pattern that generates heat has a predetermined temperature. A heater having an energization interruption function, wherein an interruption part for reacting with a component constituting the resistor pattern to become an insulator and interrupting energization is formed.
備える請求項1記載の通電遮断機能付きヒーター。2. The heater according to claim 1, further comprising a protective layer on the resistor pattern.
分はガラスであり、該遮断部を構成するガラスは該保護
層を構成するガラスよりも軟化点が低い請求項1又は2
に記載の通電遮断機能付きヒーター。3. The component constituting the blocking part and the protective layer is glass, and the glass forming the blocking part has a lower softening point than the glass forming the protective layer.
A heater with an energization cutoff function described in 1.
び/又はBi系のガラスであり、上記保護層を構成する
ガラスはSi系のガラスである請求項2又は3に記載の
通電遮断機能付きヒーター。4. The current blocking function according to claim 2, wherein the glass forming the blocking portion is a Pb-based glass and / or a Bi-based glass, and the glass forming the protective layer is a Si-based glass. With heater.
なる請求項1乃至4のいずれかに記載の通電遮断機能付
きヒーター。5. The heater according to claim 1, wherein the resistor pattern is made of a component containing silver.
ンレスである請求項1乃至5のいずれかに記載の通電遮
断機能付きヒーター。6. The heater according to claim 1, wherein the metal material forming the substrate is stainless steel.
ある請求項1乃至6のいずれかに記載の通電遮断機能付
きヒーター。7. The heater according to claim 1, wherein the stainless steel is a heat-resistant ferritic steel.
7のいずれかに記載の通電遮断機能付きヒーター。8. The heater according to claim 1, wherein the insulating layer is made of glass.
を備える請求項2乃至8のいずれかに記載の通電遮断機
能付きヒーター。9. The heater according to claim 2, further comprising an overcoat layer on the protective layer.
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