JP2010062058A

JP2010062058A - Heater

Info

Publication number: JP2010062058A
Application number: JP2008228054A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Tajiri; 浩之田尻; Yasuhiro Yoshikawa; 泰弘吉川; Yasuyuki Aritaki; 康之有瀧
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2008-09-05
Filing date: 2008-09-05
Publication date: 2010-03-18

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heater capable of restraining variation of temperature detected by a temperature detection means. SOLUTION: The heater A1 includes a substrate 1, a heating resistive element 2 fitted on a top face in the figure of the substrate 1, and the temperature detection means 4 fitted on the substrate 1, wherein the temperature detection means 4 includes a conductor film 41 formed on a rear face of the substrate 1. COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、印刷媒体を加熱するためのヒータに関する。 The present invention relates to a heater for heating a print medium.

図６に、従来のヒータの要部断面図を示している（特許文献１参照）。同図に示されたヒータ９Ａは、たとえばプリンタにおいて記録紙などの印刷媒体に転写されたトナーを熱定着させるために用いられる。ヒータ９Ａは、基板９１、発熱抵抗体９２、電極９３、および、温度検出手段９４を備えている。基板９１は、長矩形状である。発熱抵抗体９２は、長手方向ｘに沿って、基板９１上に形成されている。発熱抵抗体９２は、その両端において、電極９３と導通している。発熱抵抗体９２は、ヒータ９Ａの外部から電極９３を介して電力を供給され、発熱する。電極９３は、基板９１の長手方向ｘの両端に形成されている。温度検出手段９４は、ヒータ９Ａの温度を検出するためのものである。このようなヒータ９Ａにおいて、温度が過度に上昇した場合には、温度検出手段９４から出力した情報に基づいて、制御手段（図示略）が発熱抵抗体９２の発熱量の制御をする。これにより、ヒータ９Ａの温度を、所望の値に保っている。 FIG. 6 shows a cross-sectional view of a main part of a conventional heater (see Patent Document 1). The heater 9A shown in the figure is used to thermally fix toner transferred to a printing medium such as recording paper in a printer, for example. The heater 9 A includes a substrate 91, a heating resistor 92, an electrode 93, and temperature detection means 94. The substrate 91 has a long rectangular shape. The heating resistor 92 is formed on the substrate 91 along the longitudinal direction x. The heating resistor 92 is electrically connected to the electrode 93 at both ends thereof. The heating resistor 92 is supplied with electric power from the outside of the heater 9A through the electrode 93 and generates heat. The electrodes 93 are formed at both ends of the substrate 91 in the longitudinal direction x. The temperature detection means 94 is for detecting the temperature of the heater 9A. In such a heater 9 A, when the temperature rises excessively, the control means (not shown) controls the amount of heat generated by the heating resistor 92 based on the information output from the temperature detection means 94. Thereby, the temperature of the heater 9A is kept at a desired value.

このようなヒータ９Ａにおいて、発熱抵抗体９２を実装する位置が、本来予定していた実装する位置からずれることがある。また、基板９１の面においては、部分によって温度が多少異なる。そのため、異なるヒータ９Ａ間において、発熱抵抗体９２が同様の発熱状態であった場合でも、温度検出手段９４により出力される温度に関する情報が、同様のものとならないことがある。これにより、維持している発熱抵抗体９２の温度が、ヒータ９Ａごとにばらついてしまう。 In such a heater 9A, the position where the heating resistor 92 is mounted may deviate from the originally planned mounting position. Further, the temperature on the surface of the substrate 91 is slightly different depending on the portion. Therefore, even when the heating resistor 92 is in a similar heat generation state between different heaters 9A, the information regarding the temperature output by the temperature detection means 94 may not be the same. As a result, the temperature of the heating resistor 92 maintained varies from one heater 9A to another.

特開２００６−１３４７４６号公報JP 2006-134746 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、温度検出手段が検出する温度のばらつきを抑制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 of the present invention is to provide a heater that can suppress variations in temperature detected by the temperature detecting means.

本発明によって提供されるヒータは、基板と、上記基板の第１の面上に設けられた発熱抵抗体と、上記基板上に設けられた温度検出手段と、を備えているヒータであって、上記温度検出手段は、上記基板の第１の面上、または、上記基板の上記第１の面と反対の第２の面上に形成された導電体膜を含むことを特徴としている。 The heater provided by the present invention is a heater comprising a substrate, a heating resistor provided on the first surface of the substrate, and a temperature detection means provided on the substrate, The temperature detecting means includes a conductor film formed on a first surface of the substrate or a second surface opposite to the first surface of the substrate.

このような構成によれば、上記基板の上記第１または第２の面における、上記温度検出手段により温度を検出できる領域が、より広範囲となる。そのため、上記温度検出手段が設けられた上記基板における一定範囲の温度変化により、上記温度検出手段が影響を受けにくくなる。その結果、上記温度検出手段が検出する温度のばらつきを抑制することができる。 According to such a configuration, a region where the temperature can be detected by the temperature detecting means on the first or second surface of the substrate becomes wider. For this reason, the temperature detecting means is not easily affected by a certain range of temperature changes in the substrate provided with the temperature detecting means. As a result, variation in temperature detected by the temperature detecting means can be suppressed.

本発明の好ましい実施の形態においては、上記導電体膜は、圧電特性を有する材料から構成されている。 In a preferred embodiment of the present invention, the conductor film is made of a material having piezoelectric characteristics.

本発明の好ましい実施の形態においては、上記導電体膜は、サーミスタの特性を有する材料から構成されている。 In a preferred embodiment of the present invention, the conductor film is made of a material having thermistor characteristics.

本発明の好ましい実施の形態においては、上記導電体膜は、ＢａＴｉＯ₃から構成されている。 In a preferred embodiment of the present invention, the conductor film is made of BaTiO ₃ .

本発明の好ましい実施の形態においては、上記基板は長矩形状であり、上記導電体膜は、上記基板の長手方向に延びる形状を有する。 In a preferred embodiment of the present invention, the substrate has a long rectangular shape, and the conductor film has a shape extending in the longitudinal direction of the substrate.

本発明の好ましい実施の形態においては、上記導電体膜と上記基板の長手方向の両端においてそれぞれ導通している一対の電極を備えている。 In a preferred embodiment of the present invention, a pair of electrodes are provided which are electrically connected to both ends of the conductor film and the substrate in the longitudinal direction.

本発明の好ましい実施の形態においては、上記導電体膜は、上記第２の面に形成された２の導電膜要素を有し、上記基板の厚さ方向視において、一方の上記導電膜要素は上記発熱抵抗体と重なる部分を有しており、上記基板の厚さ方向視において、他方の上記導電膜要素は上記発熱抵抗体と重なっていない。このような構成によれば、上記基板の短手方向の温度分布を検出することが可能である。その結果、上記温度検出手段を用いて、温度制御をより緻密に行うことができる。 In a preferred embodiment of the present invention, the conductor film has two conductive film elements formed on the second surface, and when viewed in the thickness direction of the substrate, one of the conductive film elements is It has a portion that overlaps the heating resistor, and the other conductive film element does not overlap the heating resistor when viewed in the thickness direction of the substrate. According to such a configuration, it is possible to detect the temperature distribution in the short direction of the substrate. As a result, temperature control can be performed more precisely using the temperature detection means.

本発明の好ましい実施の形態においては、上記基板の上記第２の面の全面にわたって、上記導電体膜が形成されている。このような構成によれば、上記導電体膜を形成する際に、上記導電体膜に加工を施す必要がない。そのため、上記ヒータを容易に製造できる。 In a preferred embodiment of the present invention, the conductor film is formed over the entire second surface of the substrate. According to such a structure, when forming the said conductor film, it is not necessary to process the said conductor film. Therefore, the heater can be easily manufactured.

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１，２は、本発明の第１実施形態にかかるヒータの平面図、底面図を示している。図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った要部断面図を示している。 1 and 2 show a plan view and a bottom view of the heater according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 shows a cross-sectional view of the main part along the line III-III in FIG.

これらの図に示されたヒータＡ１は、基板１、発熱抵抗体２、電極３１，３２，５１，５２、温度検出手段４、および、保護膜６を備えている。ヒータＡ１は、たとえばレーザプリンタにおいて印刷媒体に転写されたトナーを熱定着するために用いられる。 The heater A1 shown in these drawings includes a substrate 1, a heating resistor 2, electrodes 31, 32, 51, 52, temperature detection means 4, and a protective film 6. The heater A1 is used for heat-fixing toner transferred to a print medium in a laser printer, for example.

基板１は、長尺状とされており、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，Ａｌ₂Ｏ₃を含む基板材料を焼成することにより形成される。 The substrate 1 has a long shape and is made of an insulating material. Examples of the insulating material, for example AlN, include Al ₂ O _3. The substrate 1 is formed, for example, by firing a substrate material containing AlN and Al ₂ O ₃ .

発熱抵抗体２は、基板１上に形成されている。発熱抵抗体２は、長手方向ｘに延びる形状とされている。発熱抵抗体２は、ニクロムや酸化ルテニウムなどの抵抗体材料から構成されている。また、発熱抵抗体２は、ＰＴＣ特性を有するＢａＴｉＯ₃系の半導体セラミックから構成されていてもよい。 The heating resistor 2 is formed on the substrate 1. The heating resistor 2 has a shape extending in the longitudinal direction x. The heating resistor 2 is made of a resistor material such as nichrome or ruthenium oxide. The heating resistor 2 may be composed of a BaTiO ₃ based semiconductor ceramic having PTC characteristics.

電極３１，３２は、基板１の長手方向の一端または他端に形成されている。電極３１，３２は、発熱抵抗体２に電力を供給するために用いられるものであり、発熱抵抗体２と導通している。電極３１，３２は、たとえばＰｔやＮｉからなる。ヒータＡ１をプリンタに組み込む際には、電極３１，３２に電力供給用の端子が接続される。 The electrodes 31 and 32 are formed on one end or the other end of the substrate 1 in the longitudinal direction. The electrodes 31 and 32 are used to supply power to the heating resistor 2 and are electrically connected to the heating resistor 2. The electrodes 31 and 32 are made of, for example, Pt or Ni. When the heater A1 is incorporated in the printer, a power supply terminal is connected to the electrodes 31 and 32.

温度検出手段４は、ヒータＡ１の温度を検出するためのものである。図２，３によく表れているように、温度検出手段４は、導電体膜４１とされており、基板１の裏面の全面にわたって形成されている。このとき、導電体膜４１は、基板１の長手方向ｘに延びる形状を有しているともいえる。導電体膜４１の厚さは、たとえば１０μｍである。導電体膜４１は、圧電特性を有する材料から構成されている。圧電特性を有する材料として、基板１の裏面に形成・配置可能なものであれば、公知の材料を用いることができる。導電体膜４１は、たとえば長手方向ｘの圧力に応じて、長手方向に電圧を発生させるものである。 The temperature detection means 4 is for detecting the temperature of the heater A1. As clearly shown in FIGS. 2 and 3, the temperature detecting means 4 is a conductor film 41 and is formed over the entire back surface of the substrate 1. At this time, it can be said that the conductor film 41 has a shape extending in the longitudinal direction x of the substrate 1. The thickness of the conductor film 41 is, for example, 10 μm. The conductor film 41 is made of a material having piezoelectric characteristics. As a material having piezoelectric characteristics, a known material can be used as long as it can be formed and arranged on the back surface of the substrate 1. The conductor film 41 generates a voltage in the longitudinal direction according to, for example, the pressure in the longitudinal direction x.

導電体膜４１は、サーミスタの特性を有する材料から構成されていてもよい。また、サーミスタの特性を有する材料として、基板１の裏面に形成・配置可能なものであれば、公知の材料を用いることができる。さらに、導電体膜４１として、圧電特性およびサーミスタの特性のいずれをも有する材料から構成されていてもよい。このいずれの特性をも有する材料として、たとえばＢａＴｉＯ₃が挙げられる。なお、図示してはいないが、導電体膜４１を保護するための保護膜を形成してもよい。 The conductor film 41 may be made of a material having thermistor characteristics. In addition, as a material having thermistor characteristics, a known material can be used as long as it can be formed and arranged on the back surface of the substrate 1. Furthermore, the conductor film 41 may be made of a material having both piezoelectric characteristics and thermistor characteristics. An example of a material having any of these characteristics is BaTiO ₃ . Although not shown, a protective film for protecting the conductor film 41 may be formed.

図によく表れているように、電極５１，５２は、基板１の長手方向ｘの両端に形成されている。電極５１，５２は、導電体膜４１と導通している。 As clearly shown in the figure, the electrodes 51 and 52 are formed at both ends of the substrate 1 in the longitudinal direction x. The electrodes 51 and 52 are electrically connected to the conductor film 41.

保護膜６は、発熱抵抗体２、電極３１，３２の一部を覆っている。保護膜６は、たとえばガラスからなる。 The protective film 6 covers a part of the heating resistor 2 and the electrodes 31 and 32. The protective film 6 is made of glass, for example.

次に、ヒータＡ１の作用について説明する。 Next, the operation of the heater A1 will be described.

本実施形態においては、温度検出手段４により温度を検出する基板１の面の領域が、広範囲となっている。そのため、温度検出手段４が設けられている基板１における一定範囲の温度変化により、温度検出手段４が受ける影響は、少なくなる。その結果、温度検出手段４が検出する温度のばらつきを抑制することが可能となる。 In the present embodiment, the area of the surface of the substrate 1 where the temperature is detected by the temperature detecting means 4 is wide. Therefore, the influence of the temperature detecting means 4 due to a certain range of temperature change in the substrate 1 provided with the temperature detecting means 4 is reduced. As a result, it is possible to suppress variations in temperature detected by the temperature detecting means 4.

また、導電体膜４１に圧電特性を有する材料を用いた場合、導電体膜４１と基板１との線膨張率は異なるため、温度の変化により導電体膜４１が基板１に引っ張られ、導電体膜４１の形状に歪みが発生する。そのため、長手方向ｘに沿って導電体膜４１に電圧が発生する。この電圧を測定することにより、温度の変化を検出できる。 Further, when a material having piezoelectric characteristics is used for the conductor film 41, the conductor film 41 and the substrate 1 have different linear expansion coefficients. Therefore, the conductor film 41 is pulled by the substrate 1 due to a change in temperature. Distortion occurs in the shape of the film 41. Therefore, a voltage is generated in the conductor film 41 along the longitudinal direction x. By measuring this voltage, a change in temperature can be detected.

また、導電体膜４１が長手方向ｘに沿って形成されているため、導電体膜４１を短手方向ｙに沿って形成する場合と比較して、導電体膜４１と基板１との接触部分が大きいものとなっている。その結果、ヒータＡ１の温度上昇に対する導電体膜４１の変位を大きくすることができる。これにより、ヒータＡ１の温度変化をより正確に検出することが可能となっている。 Further, since the conductive film 41 is formed along the longitudinal direction x, the contact portion between the conductive film 41 and the substrate 1 is compared with the case where the conductive film 41 is formed along the short direction y. Is a big one. As a result, the displacement of the conductor film 41 with respect to the temperature rise of the heater A1 can be increased. Thereby, it is possible to detect the temperature change of the heater A1 more accurately.

このような構成によれば、導電体膜４１を形成する際に、導電体膜４１をエッチングするなどの加工を施す必要がない。そのため、ヒータＡ１を容易に製造できる。また、導電体膜４１を基板１の全面に形成した場合、導電体膜４１の表面を平坦にすることができる。そのためヒータＡ１をプリンタへ実装しやすくなる。 According to such a configuration, it is not necessary to perform processing such as etching the conductor film 41 when forming the conductor film 41. Therefore, the heater A1 can be easily manufactured. Further, when the conductor film 41 is formed on the entire surface of the substrate 1, the surface of the conductor film 41 can be flattened. Therefore, it becomes easy to mount the heater A1 on the printer.

図４，５は、本発明の第２実施形態を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。 4 and 5 show a second embodiment of the present invention. In these drawings, the same or similar elements as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the above embodiment.

図４，５は、本発明の第２実施形態にかかるヒータの平面図、底面図を示している。これらの図に示されたヒータＡ２は、第１実施形態にかかるヒータＡ１と比較して、発熱抵抗体２および導電体膜４１の形状が異なっている。 4 and 5 show a plan view and a bottom view of the heater according to the second embodiment of the present invention. The heater A2 shown in these drawings differs from the heater A1 according to the first embodiment in the shapes of the heating resistor 2 and the conductor film 41.

図４によく表れているように、ヒータＡ２における発熱抵抗体２は、ヒータＡ１におけるものと比較して、短手方向ｙにおける大きさが小さくなっている。図５に表れているように、導電体膜４１は、導電膜要素４１ａ，４１ｂ，４１ｃから構成されている。導電膜要素４１ａ，４１ｂ，４１ｃはそれぞれ、基板１の長手方向ｘに延びるように形成されている。導電膜要素４１ｂは、基板１の厚さ方向（図２の紙面に垂直方向）から見て、発熱抵抗体２と重なっている部分を有する。一方、導電膜要素４１ａ，４１ｃは、基板１の厚さ方向視において、発熱抵抗体２と重なっていない。 As clearly shown in FIG. 4, the heating resistor 2 in the heater A 2 is smaller in the lateral direction y than that in the heater A 1. As shown in FIG. 5, the conductor film 41 includes conductive film elements 41a, 41b, and 41c. The conductive film elements 41a, 41b, and 41c are formed so as to extend in the longitudinal direction x of the substrate 1, respectively. The conductive film element 41b has a portion that overlaps the heating resistor 2 when viewed from the thickness direction of the substrate 1 (the direction perpendicular to the paper surface of FIG. 2). On the other hand, the conductive film elements 41 a and 41 c do not overlap the heating resistor 2 when viewed in the thickness direction of the substrate 1.

このような構成によれば、上述と同様の効果に加え、基板１の短手方向ｙの温度分布を検出することが可能となる。これにより、温度検出手段４を用いて、温度制御をより緻密に行うことができる。 According to such a configuration, in addition to the same effects as described above, it is possible to detect the temperature distribution in the short direction y of the substrate 1. Thereby, temperature control can be performed more precisely using the temperature detection means 4.

本発明の範囲は、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。たとえば、本発明にかかる導電体膜は、チップ状の圧電特性を有する導電部材が、複数形成されていてもよい。また、上記導電体膜は、図２で示した基板１の裏面に必ずしも形成されている必要はない。すなわち、図２で示した基板１の図中上面のうち発熱抵抗体２の形成されていない領域に、上記導電体膜が形成されていてもよい。 The scope of the present invention is not limited to the embodiment described above. The specific configuration of each part of the heater according to the present invention can be varied in design in various ways. For example, the conductor film according to the present invention may include a plurality of conductive members having chip-like piezoelectric characteristics. Further, the conductor film is not necessarily formed on the back surface of the substrate 1 shown in FIG. That is, the conductor film may be formed in a region where the heating resistor 2 is not formed on the upper surface of the substrate 1 shown in FIG.

また、基板１は、ＡｌＮ，Ａｌ₂Ｏ₃のみからなるものに限られない。すなわち、基板１は、ＡｌＮ，Ａｌ₂Ｏ₃からなる板材に、上記導電体膜と熱膨張率が大きく異なる板を貼り合わせたものを含む。この板に接触するように、基板１に上記導電体膜を形成した場合、温度変化に対する上記導電体膜の歪みがより大きくなる。その結果、圧電効果による起電力がより大きなものとなる。 The substrate 1 is not limited to those comprising AlN, only Al ₂ O _3. That is, the substrate 1 includes a plate material made of AlN and Al ₂ O ₃ and a plate having a coefficient of thermal expansion significantly different from that of the conductor film. When the conductor film is formed on the substrate 1 so as to be in contact with this plate, the distortion of the conductor film with respect to temperature change is further increased. As a result, the electromotive force due to the piezoelectric effect becomes larger.

また、上記導電体膜と導通している電極が、本発明の基板の端部に形成されたものに限られないのは、もちろんである。 Of course, the electrode that is electrically connected to the conductor film is not limited to that formed at the end of the substrate of the present invention.

本発明の第１実施形態にかかるヒータの平面図である。It is a top view of the heater concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第１実施形態にかかるヒータの底面図である。It is a bottom view of the heater concerning a 1st embodiment of the present invention. 図１，２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った要部断面図である。It is principal part sectional drawing along the III-III line in FIG. 本発明の第２実施形態にかかるヒータの平面図である。It is a top view of the heater concerning a 2nd embodiment of the present invention. 本発明の第２実施形態にかかるヒータの底面図である。It is a bottom view of the heater concerning 2nd Embodiment of this invention. 従来のヒータの要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the conventional heater.

Explanation of symbols

Ａ１，Ａ２ヒータ
１基板
２発熱抵抗体
３１，３２，５１，５２電極
４温度検出手段
４１導電体膜
４１ａ，４１ｂ，４１ｃ導電膜要素
６保護膜
ｘ長手方向
ｙ短手方向 A1, A2 Heater 1 Substrate 2 Heating resistor 31, 32, 51, 52 Electrode 4 Temperature detection means 41 Conductor film 41a, 41b, 41c Conductive film element 6 Protective film x Longitudinal direction y Short direction

Claims

A heater comprising: a substrate; a heating resistor provided on the first surface of the substrate; and a temperature detecting means provided on the substrate,
The temperature detecting means includes a conductor film formed on a first surface of the substrate or on a second surface opposite to the first surface of the substrate.

The heater according to claim 1, wherein the conductor film is made of a material having piezoelectric characteristics.

The heater according to claim 1, wherein the conductor film is made of a material having thermistor characteristics.

The heater according to any one of claims 1 to 3, wherein the conductor film is made of BaTiO ₃ .

The substrate has a long rectangular shape,
The heater according to any one of claims 1 to 4, wherein the conductor film has a shape extending in a longitudinal direction of the substrate.

The heater according to claim 5, comprising a pair of electrodes that are electrically connected to both ends of the conductor film and the substrate in the longitudinal direction.

The conductor film has two conductive film elements formed on the second surface,
In the thickness direction view of the substrate, one of the conductive film elements has a portion overlapping the heating resistor,
The heater according to any one of claims 1 to 6, wherein the conductive film element on the other side does not overlap the heating resistor when viewed in the thickness direction of the substrate.

The heater according to claim 1, wherein the conductor film is formed over the entire surface of the second surface of the substrate.