JP2008159502A - Heater - Google Patents
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Description
本発明は、たとえばレーザプリンタにおいて記録紙に転写されたトナーを熱定着させるために記録紙を加熱する手段として用いられるヒータに関する。 The present invention relates to a heater used as means for heating a recording sheet in order to thermally fix toner transferred to the recording sheet in a laser printer, for example.
この種のヒータは、たとえば、基板と発熱抵抗体とを備えている。上記基板は、たとえば長矩形状であり、絶縁材料によって形成されている。上記発熱抵抗体は、たとえばAg−Pdを含んでおり、上記基板に帯状に形成されている。上記発熱抵抗体は、たとえばガラス製の保護膜によって覆われている。このヒータは、記録紙にトナーを熱定着させるために用いられる。上記発熱抵抗体に交流電源から電力供給されると、上記発熱抵抗体が発熱する。発熱状態とされた上記ヒータに対して、トナーが転写された記録紙をプラテンローラによって押し付けると、トナーが記録紙に定着される。 This type of heater includes, for example, a substrate and a heating resistor. The substrate has, for example, a long rectangular shape and is made of an insulating material. The heating resistor includes, for example, Ag—Pd and is formed in a strip shape on the substrate. The heating resistor is covered with, for example, a glass protective film. This heater is used to heat-fix the toner on the recording paper. When the heating resistor is supplied with power from an AC power source, the heating resistor generates heat. When the recording paper onto which the toner has been transferred is pressed against the heater in a heat generating state by the platen roller, the toner is fixed to the recording paper.
しかしながら、Ag−Pdを含む上記発熱抵抗体は、温度によって抵抗値が変化する。このような抵抗値の温度依存性の大小は、一般に、1℃あたりの抵抗値の変化の割合である抵抗温度係数(thermal coefficient of resistance:TCR)で表される。たとえば、従来のヒータの抵抗温度係数は、300ppm/℃程度である。抵抗温度係数が大きいほど、上記ヒータの上記発熱抵抗体を一定の温度に保つための電流制御が困難となる。上記発熱抵抗体の温度にバラツキが生じると、トナーを記録紙に適切に熱定着させることが阻害される。近年においては、レーザプリンタの印刷速度の向上、印刷の高精細化などの要請が強く、上記発熱抵抗体の抵抗温度係数をさらに小さくすることが望まれていた。 However, the resistance value of the heating resistor containing Ag-Pd varies with temperature. The magnitude of the temperature dependence of the resistance value is generally represented by a thermal coefficient of resistance (TCR) which is a rate of change in resistance value per 1 ° C. For example, the resistance temperature coefficient of a conventional heater is about 300 ppm / ° C. The larger the resistance temperature coefficient, the more difficult the current control for keeping the heating resistor of the heater at a constant temperature. When the temperature of the heating resistor varies, it is impeded that the toner is appropriately heat-fixed on the recording paper. In recent years, there has been a strong demand for improving the printing speed of laser printers and increasing the definition of printing, and it has been desired to further reduce the resistance temperature coefficient of the heating resistor.
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、発熱抵抗体の温度抵抗係数を小さくすることが可能なヒータを提供することをその課題とする。 The present invention has been conceived under the above circumstances, and an object thereof is to provide a heater capable of reducing the temperature resistance coefficient of a heating resistor.
本発明によって提供されるヒータは、基板と、上記基板に形成された発熱抵抗体と、を備えるヒータであって、上記発熱抵抗体は、Ag−Pdとガラスとを含んでおり、上記発熱抵抗体中の上記ガラスの重量比率をxとした場合、上記Ag−Pd中のPdの重量比率yは、−0.091x+0.50≦y≦−0.091x+0.57とされていることを特徴としている。 The heater provided by the present invention is a heater including a substrate and a heating resistor formed on the substrate, and the heating resistor includes Ag-Pd and glass, and the heating resistor. When the weight ratio of the glass in the body is x, the weight ratio y of Pd in the Ag-Pd is -0.091x + 0.50 ≦ y ≦ −0.091x + 0.57. Yes.
このような構成によれば、上記発熱抵抗体の抵抗温度係数を100ppm/℃以下と、非常に小さい値とすることができる。これにより、上記発熱抵抗体を一定温度に制御することが容易となる。したがって、上記ヒータによってトナーを記録紙に安定して熱定着させることが可能であり、レーザプリンタの印刷速度の向上および印刷の高精細化を図ることができる。 According to such a configuration, the resistance temperature coefficient of the heating resistor can be set to a very small value of 100 ppm / ° C. or less. Thereby, it becomes easy to control the heating resistor to a constant temperature. Therefore, it is possible to stably heat-fix the toner on the recording paper by the heater, and it is possible to improve the printing speed of the laser printer and increase the printing precision.
本発明の好ましい実施の形態においては、上記発熱抵抗体中の上記ガラスの重量比率が、3〜25%とされている。上記ガラスをこのような割合に配合することにより上記発熱抵抗体と上記基板との結合力を高めつつ、絶縁体である上記ガラスが上記発熱抵抗体の導通を不当に妨げることを回避することができる。 In a preferred embodiment of the present invention, the weight ratio of the glass in the heating resistor is 3 to 25%. By blending the glass in such a ratio, it is possible to prevent the glass as an insulator from unduly hindering the conduction of the heating resistor while increasing the bonding force between the heating resistor and the substrate. it can.
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。 Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the detailed description given below with reference to the accompanying drawings.
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
図1および図2は、本発明に係るヒータの一例を示している。本実施形態のヒータAは、基板1、発熱抵抗体2、および保護膜3を備えている。ヒータAは、たとえば、レーザプリンタにおいて記録紙Pに転写されたトナーを熱定着させるために用いられる。たとえば回転するプラテンローラRによってヒータAに対して押し付けられることにより、記録紙PはヒータAに対して摺動させられる。これにより、記録紙Pに転写されたトナーが加熱され、記録紙Pに定着する。なお、図1においては理解の便宜上、保護膜3が省略されている。
1 and 2 show an example of a heater according to the present invention. The heater A of this embodiment includes a
基板1は、長矩形状とされており、絶縁材料からなる。絶縁材料の例としては、たとえばAlN、Al2O3が挙げられる。基板1は、たとえばAlNまたはAl2O3を含む基板材料を焼成することによって形成される。
The
発熱抵抗体2は、基板1上に形成されており、コの字の帯状である。発熱抵抗体2は、抵抗体材料と結晶化ガラスとを含んでいる。上記抵抗体材料は、Ag−Pdである。このAg−Pd中のPdの重量比率yは、−0.091x+0.50≦y≦−0.091x+0.57とされている。xは、発熱抵抗体2中の上記結晶化ガラスの重量比率である。たとえば、上記結晶化ガラスの重量比率xが10%である場合、Pdの重量比率yは49〜56%とされている。
The
発熱抵抗体2において上記結晶化ガラスが占める割合は、3〜25%が好ましい。上記結晶化ガラスとしては、SiO2−B2O3−R、またはSiO2−B2O3−Al2O3−R(Rは、ZnO2、Li2O3、TiO2のいずれか)を用いることが好適である。本実施形態においては、SiO2−B2O3−ZnO2が用いられている。この場合、上記結晶化ガラスは、軟化点温度が570℃程度、結晶化温度が730℃程度である。上記結晶化ガラスは、発熱抵抗体2と基板1との結合力を高めることを目的として含有されており、発熱抵抗体2の剥離防止を図ることができる。
The proportion of the crystallized glass in the
発熱抵抗体2は、Ag−PdとSiO2−B2O3−ZnO2をはじめとする上記結晶化ガラスとを含む抵抗体ペーストを基板1に塗布した後に、焼成することによって形成される。この焼成においては、焼成温度を、常温程度から850℃程度まで徐々に昇温させた後に、850℃で一定時間保持する。すなわち、上記結晶化ガラスの結晶化温度よりも100℃以上高い焼成温度で焼成する。
The
保護膜3は、発熱抵抗体2を保護するためのものであり、たとえば結晶化ガラスまたは非晶質ガラスからなる。保護膜3は、たとえば発熱抵抗体2を覆うようにガラスペーストを塗布した後に、これを焼成することによって形成される。
The
次に、ヒータAの作用について説明する。 Next, the operation of the heater A will be described.
発明者らは、従来300ppm/℃程度であった抵抗温度係数αを格段に低下させることを目的として、発熱抵抗体2の材質の研究を行った。図3は、その結果の一例であり、Ag−Pd中のPdの重量比率yと、重量比率yを種々に異ならせた発熱抵抗体2の抵抗温度係数αとの関係を示している。これらの発熱抵抗体2における上記結晶化ガラスの重量比率xは、すべて10%である。同図によく表れているように、抵抗温度係数αは、Pdの重量比率yに大きく依存する。
The inventors have studied the material of the
発熱抵抗体2の一般的な材質としてAg−Pdを工業上用いる場合、Pdの重量比率yを下げることが指向される。これは、Agに対してPdが顕著に高価であるからである。従来使用されているヒータは、抵抗温度係数αが300ppm/℃程度である。この程度の抵抗温度係数αを実現するには、Pdの重量比率yを25〜40%程度とすればよい。さらに、ヒータの製造コストを削減する観点から、採用されるPdの重量比率yは25%程度に収斂する。
When Ag-Pd is used industrially as a general material of the
しかしながら、発明者らは、さらなる抵抗温度係数αの低減を目的として、Pdの重量比率yを、従来は採用されなかった範囲である80%程度まで変化させた実験を行った。その結果、重量比率yが45%を超えると、抵抗温度係数αが急激に低下することが判明した。また、抵抗温度係数αは、重量比率yが52〜53%程度において最小値をとり、これよりも重量比率yが大きい領域においては増加することが分かった。そこで、Pdの重量比率yを49〜56%という従来は採用されていなかった範囲とすることにより、抵抗温度係数αを、少なくとも100ppm/℃以下、具体的には80ppm/℃程度まで低減することができた。発熱抵抗体2の抵抗温度係数αが、従来の1/3以下と顕著に小さいことにより、発熱抵抗体2の温度制御をより正確に行うことが可能となった。以上より、ヒータAによれば、トナーを記録紙Pに安定して熱定着させることが可能であり、レーザプリンタの印刷速度の向上および印刷の高精細化を図ることができる。
However, the inventors conducted an experiment in which the weight ratio y of Pd was changed to about 80%, which was a range not conventionally employed, for the purpose of further reducing the temperature coefficient of resistance α. As a result, it was found that when the weight ratio y exceeds 45%, the temperature coefficient of resistance α rapidly decreases. It was also found that the resistance temperature coefficient α takes the minimum value when the weight ratio y is about 52 to 53%, and increases in a region where the weight ratio y is larger than this. Therefore, the temperature coefficient of resistance α is reduced to at least 100 ppm / ° C. or less, specifically about 80 ppm / ° C. by setting the weight ratio y of Pd to 49 to 56%, which has not been conventionally adopted. I was able to. Since the temperature coefficient α of the
さらに、発明者らは、抵抗体αを100ppm/℃以下に抑えるためのPdの重量比率yの数値範囲は、発熱抵抗体2に含まれる上記結晶化ガラスの重量比率xによって変化することを明らかにした。すなわち、Pdの重量比率yと抵抗温度係数αとの関係は、図3に示すグラフによって基本的な関係が表される。しかし、上記結晶化ガラスの重量比率xが変化すると、図3に示すグラフが若干シフトすることが判明した。そこで、発明者らは、発熱抵抗体2における上記結晶化ガラスの重量比率xを、3%、14%、25%と異ならせた場合について、実験を行った。この実験に基づいて、抵抗体温度係数αを100ppm/℃以下とすることが可能であるPdの重量比率yの最大値ymaxと最小値yminとを図4に示す。同図に示すように、Pdの重量比率ymax,yminは、上記結晶化ガラスの重量比率xに対して単調減少となることを得た。以上の結果より、Pdの重量比率yを、−0.091x+0.50≦y≦―0.091x+0.57とすれば、発熱抵抗体2の抵抗温度係数αを100ppm/℃以下とすることができる。
Further, the inventors clearly show that the numerical range of the weight ratio y of Pd for suppressing the resistor α to 100 ppm / ° C. or less varies depending on the weight ratio x of the crystallized glass contained in the
発熱抵抗体2における上記結晶化ガラスの比率が3%以上であれば、上記結晶化ガラスによって発熱抵抗体2を基板1に強固に結合させる効果が奏される。また、上記結晶化ガラスの比率が25%以下であれば、絶縁体である上記結晶化ガラスが、発熱抵抗体2の導通を不当に妨げるおそれがない。
If the ratio of the crystallized glass in the
本発明に係るヒータは、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係るヒータの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。 The heater according to the present invention is not limited to the above-described embodiment. The specific configuration of each part of the heater according to the present invention can be varied in design in various ways.
本発明で言うガラスとしては、結晶化ガラスを用いることが発熱抵抗体の剥離防止に有利であるが、本発明はこれに限定されず、非晶質ガラスを用いてもよい。 As the glass referred to in the present invention, it is advantageous to use crystallized glass for preventing exfoliation of the heating resistor, but the present invention is not limited to this, and amorphous glass may be used.
A ヒータ
P 記録紙
R プラテンローラ
x ガラスの重量比率
y Pdの重量比率
1 基板
2 発熱抵抗体
3 保護膜
A Heater P Recording paper R Platen roller x Glass weight ratio y
Claims (2)
上記基板に形成された発熱抵抗体と、
を備えるヒータであって、
上記発熱抵抗体は、Ag−Pdとガラスとを含んでおり、
上記発熱抵抗体中の上記ガラスの重量比率をxとした場合、上記Ag−Pd中のPdの重量比率yは、−0.091x+0.50≦y≦−0.091x+0.57とされていることを特徴とする、ヒータ。 A substrate,
A heating resistor formed on the substrate;
A heater comprising:
The heating resistor includes Ag-Pd and glass,
When the weight ratio of the glass in the heating resistor is x, the weight ratio y of Pd in the Ag-Pd is -0.091x + 0.50 ≦ y ≦ −0.091x + 0.57. Features a heater.
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