JP2009076251A

JP2009076251A - Heater

Info

Publication number: JP2009076251A
Application number: JP2007242351A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Aritaki; 康之有瀧
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2007-09-19
Filing date: 2007-09-19
Publication date: 2009-04-09

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heater capable of obtaining better results in both runaway testing and heat cycle testing. <P>SOLUTION: The heater provided with a substrate, and a heating resistive element formed on the substrate and containing Ag-Pd and glass has a Pd content ratio Pc in the Ag-Pd of 65 wt.% or more and a glass content ratio Gc in the heating resistive element of 20 wt.% or less. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

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.

このようなヒータに課される試験には、暴走試験およびヒートサイクル試験がある。暴走試験とは、ヒータに定格電流よりも過大な電流を流す試験である。ヒータに過大な電流が流れた場合にトラブルが生じることを、ヒータが自律的に防止することが好ましい。ヒートサイクル試験とは、定格条件における加熱を定められた回数繰り返す試験である。数万回程度の加熱を繰り返した後において、ヒータの実際の抵抗値と定格抵抗値との差が小さいことが好ましい。レーザプリンタに用いられるヒータとしては、これらの双方の試験において好ましい結果が得られることが求められる。しかしながら、そのようなヒータ、特にそのような特性を示す発熱抵抗体を実現することは困難であった。 Tests imposed on such heaters include a runaway test and a heat cycle test. The runaway test is a test in which a current exceeding the rated current is passed through the heater. It is preferable that the heater autonomously prevent a trouble from occurring when an excessive current flows through the heater. The heat cycle test is a test in which heating under rated conditions is repeated a predetermined number of times. It is preferable that the difference between the actual resistance value of the heater and the rated resistance value is small after repeating the heating several tens of thousands of times. A heater used in a laser printer is required to obtain favorable results in both of these tests. However, it has been difficult to realize such a heater, particularly a heating resistor exhibiting such characteristics.

特開２００４−６２８９号公報JP 2004-6289 A

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、暴走試験およびヒートサイクル試験の双方においてよりよい結果を得ることができる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 circumstances described above, and an object thereof is to provide a heater capable of obtaining better results in both a runaway test and a heat cycle test.

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ており、Ａｇ−Ｐｄおよびガラスを含む発熱抵抗体と、を備えるヒータであって、上記Ａｇ−Ｐｄ中のＰｄ含有比率が６５ｗｔ％以上であり、上記発熱抵抗体中の上記ガラス含有比率が２０ｗｔ％以下であることを特徴としている。 The heater provided by the present invention is a heater comprising a substrate and a heating resistor formed on the substrate and containing Ag-Pd and glass, and the Pd content ratio in the Ag-Pd is 65 wt. %, And the glass content in the heating resistor is 20 wt% or less.

このような構成によれば、抵抗温度係数を３００ｐｐｍ／℃以上とすることが可能であり、暴走試験において良好な結果を得ることができる。また、ヒートサイクル試験において、５０，０００回の加熱を繰り返した後の抵抗値の誤差を０．２％以下とすることが可能である。さらに、上記発熱抵抗体のシート抵抗を比較的高い値とするのに適している。 According to such a configuration, the temperature coefficient of resistance can be set to 300 ppm / ° C. or more, and a good result can be obtained in the runaway test. Further, in the heat cycle test, it is possible to make the error of the resistance value after repeating the heating 50,000 times 0.2% or less. Furthermore, it is suitable for setting the sheet resistance of the heating resistor to a relatively high value.

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、および発熱抵抗体２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によってヒータＡに対して押し付けられることにより、上記記録紙はヒータＡに対して摺動させられる。これにより、上記記録紙に転写されたトナーが加熱され、記録紙に定着する。 FIG. 1 shows an example of a heater according to the present invention. The heater A of this embodiment includes a substrate 1 and a heating resistor 2. The heater A is used, for example, to thermally fix the toner transferred to the recording paper in the laser printer. For example, the recording paper is slid with respect to the heater A by being pressed against the heater A by a rotating platen roller. As a result, the toner transferred onto the recording paper is heated and fixed on the recording paper.

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 substrate 1 has a long rectangular shape and is made of an insulating material. Examples of the insulating material include AlN and Al ₂ O ₃ . The substrate 1 is formed by firing a substrate material containing, for example, AlN or Al ₂ O ₃ .

発熱抵抗体２は、基板１上に形成されており、たとえばコの字の帯状である。発熱抵抗体２は、抵抗体材料と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の比率ｙは、６５ｗｔ％以上とされている。発熱抵抗体２中の上記ガラスの比率は、２０ｗｔ％以下とされている。このガラスとしては、ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃−Ｒ、またはＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃−Ａｌ₂Ｏ₃−Ｒ（Ｒは、ＺｎＯ₂、Ｌｉ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂のいずれか）に代表される結晶化ガラスを用いることが好ましい。発熱抵抗体２は、Ａｇ−Ｐｄとガラスとを含む発熱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。 The heating resistor 2 is formed on the substrate 1 and has, for example, a U-shaped band shape. The heating resistor 2 includes a resistor material and glass. The resistor material is Ag-Pd. The ratio y of Pd in this Ag—Pd is 65 wt% or more. The ratio of the glass in the heating resistor 2 is 20 wt% or less. This glass is represented by SiO ₂ —B ₂ O ₃ —R or SiO ₂ —B ₂ O ₃ —Al ₂ O ₃ —R (R is any one of ZnO ₂ , Li ₂ O ₃ and TiO ₂ ). It is preferable to use crystallized glass. The heating resistor 2 is formed by applying a heating resistor paste containing Ag—Pd and glass to the substrate 1 and then baking it.

発熱抵抗体２は、保護膜（図示略）によって覆われている。この保護膜は、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 heating resistor 2 is covered with a protective film (not shown). This protective film is for protecting the heating resistor 2 and is made of, for example, crystallized glass or amorphous glass. The protective film 3 is formed, for example, by applying a glass paste so as to cover the heating resistor 2 and then baking it.

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、暴走試験およびヒートサイクル試験の結果が、ヒータＡのどのような構成要件に左右されるかを詳細に試験研究した。図２は、それから得られた知見を示している。まず、暴走試験においては、大電流が流れた場合に、大電流を遮断するかあるいは過度に過熱し続けることを防止するか、といった機能をヒータＡが果たすことが好ましい。このうち、加熱の継続を防止するには、発熱抵抗体２の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）を高めることが有効である。すなわち、大電流が流れることにより発熱抵抗体２の温度が上昇すると、それにつれて発熱抵抗体２の抵抗値が大となる。ヒータＡに印加された電圧が一定であれば、発熱抵抗体２からの発熱量は、発熱抵抗体２の抵抗値の二乗に反比例する。このため、発熱抵抗体２の温度が高くなるほど、発熱量が小さくなり、過度な昇温が防止される。このような過度な昇温を防止する機能は、抵抗温度係数が３００ｐｐｍ／℃であれば十分に発揮された。そして、図２に示すように、発明者らは発熱抵抗体２に含まれるＡｇ−Ｐｄ中のＰｄ含有比率Ｐｃが、３５ｗｔ％以下か、あるいは６５ｗｔ％以上であれば、抵抗温度係数を３００ｐｐｍ／℃とすることができるという相関を見出した。この抵抗温度係数は、発熱抵抗体２中のガラス含有比率Ｇｃにはほとんど依存しなかった。 The inventors conducted a detailed test and study on what component requirements of the heater A depend on the results of the runaway test and the heat cycle test. FIG. 2 shows the findings obtained from it. First, in the runaway test, when a large current flows, it is preferable that the heater A fulfills a function of interrupting the large current or preventing excessive overheating. Among these, in order to prevent the heating from continuing, it is effective to increase the thermal coefficient of resistance (TCR), which is the rate of change in resistance value per 1 ° C. of the heating resistor 2. That is, when the temperature of the heating resistor 2 rises due to the flow of a large current, the resistance value of the heating resistor 2 increases accordingly. If the voltage applied to the heater A is constant, the amount of heat generated from the heating resistor 2 is inversely proportional to the square of the resistance value of the heating resistor 2. For this reason, the higher the temperature of the heating resistor 2, the smaller the amount of heat generated and the excessive temperature rise is prevented. The function of preventing such excessive temperature rise was sufficiently exhibited when the temperature coefficient of resistance was 300 ppm / ° C. Then, as shown in FIG. 2, the inventors set the resistance temperature coefficient to 300 ppm / if the Pd content ratio Pc in Ag—Pd contained in the heating resistor 2 is 35 wt% or less or 65 wt% or more. A correlation was found that could be in ° C. This resistance temperature coefficient hardly depended on the glass content ratio Gc in the heating resistor 2.

また、発明者らは、ガラス含有比率Ｇｃが、ヒートサイクル試験の結果に大きな影響を与えるという知見を得た。レーザプリンタのトナー定着用途に用いられるヒータＡとしては、５０，０００回の加熱を繰り返した後の抵抗値と定格抵抗値との誤差が０．２％以下であることが求められることが多い。発明者らは、ガラス含有比率Ｇｃを２０ｗｔ％以下とすれば、上述した条件において誤差を０．２％以下とすることが可能であることを見出した。そして、従来においては、ヒートサイクル試験の結果は、抵抗温度係数に大きく依存すると考えられる場合もあった。しかし、発明者らの試験によれば、ヒートサイクル試験の結果は、ガラス含有比率Ｇｃに大きく依存し、抵抗温度係数の影響は比較的小であった。これにより、ヒートサイクル試験の結果を向上させるには、ガラス含有比率Ｇｃを２０％以下とすればよく、Ｐｄ含有比率Ｐｃとは相関が小さいという知見を得た。 The inventors have also found that the glass content ratio Gc has a great influence on the results of the heat cycle test. As the heater A used for laser printer toner fixing, it is often required that the error between the resistance value after repeated heating of 50,000 times and the rated resistance value is 0.2% or less. The inventors have found that if the glass content ratio Gc is 20 wt% or less, the error can be 0.2% or less under the above-described conditions. In the prior art, the result of the heat cycle test may be considered to largely depend on the temperature coefficient of resistance. However, according to the tests by the inventors, the result of the heat cycle test largely depends on the glass content ratio Gc, and the influence of the resistance temperature coefficient is relatively small. Thereby, in order to improve the result of the heat cycle test, the glass content ratio Gc should be 20% or less, and the knowledge that the correlation with the Pd content ratio Pc is small was obtained.

以上より、図２においては、Ｐｄ含有比率Ｐｃが３５ｗｔ％以下か６５ｗｔ％以上であって、ガラス含有比率Ｇｃが２０ｗｔ％以下の領域が、発熱抵抗体２の組成として好ましいといえる。さらに、発明者らは、発熱抵抗体２のシート抵抗を考慮した。シート抵抗とは、一様の厚さを持つ薄い膜の抵抗を表すものである。近年においては、特にレーザプリンタのトナー定着用途に用いられる場合に、シート抵抗が高い発熱抵抗体２を備えたヒータＡが求められる。図２において、曲線Ｒ１は、シート抵抗が比較的低い値で一定となる組成を示し、曲線Ｒ２は、シート抵抗が比較的高い値で一定となる組成を示している。同図から理解されるように、Ｐｄ含有率Ｐｃおよびガラス含有率Ｇｃのいずれが大きくなってもシート抵抗は高くなる。Ｐｄ含有比率Ｐｃが３５ｗｔ％以下の領域においては、抵抗温度係数を３００ｐｐｍ／℃以上とすることが可能であるが、求められるシート抵抗を達成するには、ガラス含有比率Ｇｃをある程度高める必要がある。この結果、たとえば曲線Ｒ２で表される発熱抵抗体２を得ようとすると、ガラス含有比率Ｇｃが２０ｗｔ％を大きく上回ってしまう。一方、Ｐｄ含有比率Ｐｃが６５ｗｔ％以上の領域においては、ガラス含有比率Ｇｃをそれほど大きくすることなくシート抵抗を高めることが可能である。したがって、Ｐｄ含有比率Ｐｃを６５ｗｔ％以上とし、かつガラス含有比率Ｇｃを２０ｗｔ％以下とすることにより、暴走試験およびヒートサイクル試験において良好な結果を得つつ、シート抵抗が比較的高い発熱抵抗体２を実現することができる。 From the above, in FIG. 2, it can be said that the region where the Pd content ratio Pc is 35 wt% or less or 65 wt% or more and the glass content ratio Gc is 20 wt% or less is preferable as the composition of the heating resistor 2. Furthermore, the inventors considered the sheet resistance of the heating resistor 2. The sheet resistance represents the resistance of a thin film having a uniform thickness. In recent years, especially when used in toner fixing applications of laser printers, a heater A including a heating resistor 2 having a high sheet resistance is required. In FIG. 2, a curve R1 indicates a composition in which the sheet resistance is constant at a relatively low value, and a curve R2 indicates a composition in which the sheet resistance is constant at a relatively high value. As understood from the figure, the sheet resistance increases regardless of which of the Pd content Pc and the glass content Gc increases. In the region where the Pd content ratio Pc is 35 wt% or less, the temperature coefficient of resistance can be 300 ppm / ° C. or more. However, in order to achieve the required sheet resistance, it is necessary to increase the glass content ratio Gc to some extent. . As a result, for example, when the heating resistor 2 represented by the curve R2 is to be obtained, the glass content ratio Gc greatly exceeds 20 wt%. On the other hand, in the region where the Pd content ratio Pc is 65 wt% or more, it is possible to increase the sheet resistance without increasing the glass content ratio Gc so much. Therefore, by setting the Pd content ratio Pc to 65 wt% or more and the glass content ratio Gc to 20 wt% or less, the heating resistor 2 having a relatively high sheet resistance while obtaining good results in the runaway test and the heat cycle test. Can be realized.

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.

本発明に係るヒータの一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the heater which concerns on this invention. 発熱抵抗体のガラス含有比率およびＰｄ含有比率と抵抗値との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the glass content rate and Pd content rate of a heating resistor, and resistance value.

Explanation of symbols

Ａヒータ
１基板
２発熱抵抗体 A Heater 1 Substrate 2 Heating resistor

Claims

A substrate,
A heating resistor formed on the substrate and comprising Ag-Pd and glass;
A heater comprising:
The Pd content ratio in the Ag-Pd is 65 wt% or more,
The heater, wherein the glass content ratio in the heating resistor is 20 wt% or less.