JP4536887B2 - Heating element, fixing device using the same, and method of manufacturing heating element - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、たとえばプリンタ等の定着器に備えられる発熱体に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、プリンタ等においては、熱によりトナーを用紙に定着させるための定着器が具備され、この定着器には、熱を供給するための発熱体が備えられている。図3は、上記発熱体の一例を示す概略断面図である。この発熱体は、たとえばチッ化アルミニウム系セラミックスからなる基板1と、この基板1上に厚膜状に形成された、たとえば銀・パラジウムからなる抵抗体2と、この抵抗体2を保護するために形成された結晶化ガラス層3と、結晶化ガラス層3の上面に形成された絶縁性および平滑性を有する非晶質ガラス層4とによって大略構成されている。なお、図3には示されていないが、基板1上には、抵抗体2に対して電力を供給するための電極層が形成されている。
【0003】
このような構成の発熱体では、図示しない電極層を介して抵抗体2に電力が供給されると、抵抗体2は、所定の発熱量で発熱する。この発熱体では、基板材料に熱応答性に優れたチッ化アルミニウム系セラミックスが用いられているため、基板全体に熱が広がる。そのため、基板全体を、たとえばプリンタ等の定着器における発熱体として利用することができる。また、たとえばサーマルプリントヘッドに用いられるアルミナ系セラミックス基板等では、発熱抵抗体の部分でのみしか発熱せず、熱分布が悪いために基板割れが生じることがある。しかし、上記発熱体では、基板全体に熱が広がるため、上記基板割れは起こりにくいといった利点がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、その一方で、上記発熱体では、基板1にチッ化アルミニウム系セラミックスが用いられているために、以下に示す不都合が生じる。すなわち、この発熱体では、最上層に非晶質ガラス層4が形成されるが、この非晶質ガラス層4の材料となるガラスペーストが基板1上で印刷焼成されると、ガラス中の酸素と反応して発泡する場合がある。そして、この発泡する部分では、たとえば水分が通過しやすくなり適切な層が形成されず、非晶質ガラス層4は、その絶縁性を損うことになる。
【0005】
そこで、通常は、そのような発泡を生じさせないように、図3に示すように、非晶質ガラス層4と基板1との間に、結晶化ガラス層3を介在させ、それらを平面視でほぼ同等の大きさに重なるように形成している。このようにすれば、非晶質ガラス層4は、基板1と接することがなく、その絶縁性を維持することができる。
【0006】
しかしながら、非晶質ガラス層4および結晶化ガラス層3を平面視でほぼ同等の大きさに形成すると、結晶化ガラス層3の側面3a部分が外部に露出することになる。結晶化ガラス層3では、外部に露出する部分があると、その露出部分から水分が浸入することがあり、結晶化ガラス層3は一般に多孔質であるため、水分は結晶化ガラス層3に徐々にしみ入り、抵抗体2に達する場合がある。そうすれば、結晶化ガラス層3全体が導通状態となり、耐圧が低下し、破壊の一因となることがある。特に、図4に示すように、非晶質ガラス層4の印刷時に、印刷ずれをおこした場合、結晶化ガラス層3の上面3bにも露出部分が広がり、水分が結晶化ガラス層3に吸収される可能性が高くなる。
【0007】
【発明の開示】
本願発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、外部からの水分の浸入を防止して、絶縁性を良好に維持することのできる、発熱体を提供することを、その課題とする。
【0008】
上記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【0009】
本願発明の第1の側面によって提供される発熱体によれば、チッ化アルミニウム系セラミックスからなる基板と、上記基板上に形成された抵抗体と、上記抵抗体を覆うように形成された結晶化ガラス層と、上記結晶化ガラス層のガラスペーストが印刷焼成されることにより上記基板上の上記結晶化ガラス層の周囲に形成された滲出部と、上記結晶化ガラス層上に上記結晶化ガラス層が外部に露出することのないようにそれを覆い、かつ周部が上記滲出部に接するように形成された非晶質ガラス層と、を備えたことを特徴としている。
【0010】
本願発明の構成によれば、結晶化ガラス層の上面に形成される非晶質ガラス層は、結晶化ガラス層を覆うように形成されるので、結晶化ガラス層が外部に露出することがなくなる。そのため、結晶化ガラス層においては、外部からの水分の浸入を防止することができ、結晶化ガラス層における耐圧性の低下を抑制することができる。
【0012】
さらには、従来の技術の欄で説明したように、この発熱体では、非晶質ガラス層のガラスペーストが基板上で印刷焼成されると、ガラス中の酸素と反応し、発泡する場合があり、非晶質ガラス層の絶縁性が損なわれることがある。しかしながら、結晶化ガラス層の材料となるガラスペーストを基板上に印刷焼成する場合、その印刷焼成した領域の周囲には、焼成時のガラスペーストが基板上に滲み出し、滲出部が形成される。この滲出部は、基板上に形成された薄い膜状の領域を有し、本願発明では、この滲出部を利用し、すなわち、滲出部上に、非晶質ガラス層の周縁部を形成するようにする。このようにすれば、非晶質ガラス層のガラスペーストが基板上において印刷焼成されることを防止でき、非晶質ガラス層の絶縁性を損なうことが抑制される。
【0013】
本願発明の第2の側面によって提供される定着器によれば、本願発明の第1の側面によって提供される発熱体を用いたことを特徴としている。このように、たとえばプリンタ等に具備され、熱によりトナーを用紙に定着させるための定着器に対して、上記した絶縁性が良好に維持された発熱体を用いれば、信頼性の高い定着器を提供することができる。
【0014】
また、本願発明の第3の側面によって提供される発熱体の製造方法によれば、チッ化アルミニウム系セラミックスからなる基板上に抵抗体を形成する工程と、上記抵抗体を覆うようにガラスペーストを印刷焼成することにより、結晶化ガラス層を、上記基板上の同結晶化ガラス層の周囲に滲出部が形成されるように形成する工程と、上記結晶化ガラス層上に上記結晶化ガラス層が外部に露出することのないようにそれを覆い、かつ周部が上記滲出部に接するように非晶質ガラス層を形成する工程と、を含むことを特徴としている。
【0015】
本願発明の第3の側面に係る発熱体の製造方法によれば、本願発明の第1の側面によって提供される発熱体を製造することができ、また、上記第1の側面によって得られる作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
【0016】
本願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。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態を、添付図面を参照して具体的に説明する。
【0018】
図1は、本願発明に係る発熱体の一例を示す概略断面図である。この発熱体は、プリンタ等に具備された、熱によりトナーを用紙に定着させるための定着器に備えられ、用紙に対して熱を供給するためのものである。上記発熱体は、たとえばチッ化アルミニウム系セラミックスからなる略平板状の基板1を具備している。チッ化アルミニウム系セラミックスは、熱応答性に優れているため、基板1全体に熱を広げることができる。そのため、この発熱体では、熱分布に劣るアルミナ系セラミックス等に比べ、それらで生じる可能性のある基板割れの発生を抑えることができるといった利点を有する。
【0019】
基板1上には、たとえば銀・パラジウムからなる抵抗体2が、図1における紙面と垂直方向に延びて形成されている。抵抗体2は、所定幅を有し、かつ厚膜状に形成されている。なお、図1では、省略されているが、基板1上には、抵抗体2に電力を供給するための電極層が形成されている。この電極層に対して図示しない駆動装置から電力が供給されることにより、抵抗体2が所定の発熱量で発熱する。そして、この発熱体では、基板1に、熱応答性に優れたチッ化アルミニウム系セラミックスが用いられているため、基板1全体に熱が広がる。したがって、この発熱体を、たとえばプリンタ等の定着器に用いれば、基板1全体を利用して、トナーを紙面に対して良好に定着させることができる。
【0020】
抵抗体2の上面には、結晶化ガラス層3が抵抗体2の上面を覆うように、基板1に対して所定の面積を有して形成されている。結晶化ガラス層3は、この層の材料となるガラスペーストを印刷焼成することにより形成される。結晶化ガラス層3は、後述する非晶質ガラス層4における発泡を防止する目的で形成される。すなわち、上記非晶質ガラス層4は、抵抗体2を保護する目的で形成されるものであるが、基板1上において印刷焼成されると、ガラス中の酸素と反応して発泡する場合があり、この発泡する部分から水分が浸入し、その絶縁性を損うことがある。そのため、結晶化ガラス層3は、非晶質ガラス層4と基板1との間に介在させて形成され、非晶質ガラス層4の発泡を防止するようにしている。
【0021】
そして、結晶化ガラス層3上には、非晶質ガラス層4が積層されている。非晶質ガラス層4は、たとえばPb−Si−B−Al−Ca−Ba−Mg系からなり、絶縁性および平滑性を有している。非晶質ガラス層4は、この層の材料となるガラスペーストを印刷焼成することにより形成される。
【0022】
非晶質ガラス層4は、結晶化ガラス層3の上面3bおよび各側面3aの全てを覆うように形成され、すなわち、結晶化ガラス層3は、外部に露出されないようにされている。これにより、結晶化ガラス層3には、外部から水分が侵入しなくなるので、従来の技術の欄で説明したように、外部に露出した部分から水分が侵入し、結晶化ガラス層3全体が導通状態となって破壊するといったことを、本実施形態による構成により防止することができる。したがって、結晶化ガラス層3における耐圧性の低下を防止でき、信頼性の高い発熱体、およびこれを備えた定着器を提供することができる。
【0023】
ところで、上記したように、非晶質ガラス層4が結晶化ガラス層3を覆うように形成した場合、非晶質ガラス層4の周縁部4aは、基板1に接触することになる。非晶質ガラス層4が基板1と接すると、上記したように非晶質ガラス層4が発泡するといった不具合が発生する。そこで、本実施形態では、上記対策として、以下に示す方法により、非晶質ガラス層4の発泡を防止している。
【0024】
すなわち、チッ化アルミニウム系セラミックスからなる基板1に、結晶化ガラス層3の材料となるガラスペーストを印刷焼成すると、図2に示すように、基板1上において、ガラスペーストを印刷焼成した領域の周囲に、焼成時のガラスペーストが基板1上に滲み出る、滲出部5が形成される。すなわち、本滲出部5は、基板1上に広がった薄い膜状とされ、この滲出部5の幅Lは、外側に向けて約0.5〜0.9mmとされる。
【0025】
そして、非晶質ガラス層4が形成される際、非晶質ガラス層4の周縁部4aは、上記滲出部5上に形成される。すなわち、非晶質ガラス層4の周縁部4aは、上記滲出部5の幅Lより外側に広がらないように、換言すれば、基板1と接触しないように形成される。このように、結晶化ガラス層3のガラスペーストが印刷焼成する際に形成される滲出部5を利用することにより、非晶質ガラス層4が基板1に直接、接することを防止することができ、非晶質ガラス層4の絶縁性を良好に維持することができる。
【0026】
なお、上記した滲出部5の幅Lは、上記した値に限らず、たとえば非晶質ガラス層4のガラスペーストが、結晶化ガラス層3のガラスペーストと同様に、印刷焼成されるときに基板1上に滲み出ることを考慮して、やや長めに形成するようにしてもよい。
【0027】
次に、この発熱体の製造方法について説明する。まず、チッ化アルミニウム系セラミックスの原材料をたとえば押出し成形によりグリーンシートの状態に成形する。そして、焼成後、所定の形状に切断することにより、基板1を形成する。
【0028】
次いで、基板1上に、帯状の抵抗体2を形成する。すなわち、銀・パラジウムの抵抗体ペーストを、基板1上の所定位置に帯状に塗布し、その後、所定時間の間、乾燥し、所定の焼成温度で焼成することにより、抵抗体2を形成する。
【0029】
続いて、基板1上に、抵抗体2を覆うようにして、結晶化ガラス層3の材料となるガラスペーストを印刷、乾燥し、所定の焼成温度で焼成することにより、結晶化ガラス層3を形成する。この場合、基板1上には、結晶化ガラス層3のガラスペーストを印刷焼成した領域の周囲において、焼成時におけるガラスペーストが基板1の表面上に滲み出て、滲出部5が形成される(図2参照)。
【0030】
そして、結晶化ガラス層3の上面3bおよび側面3aを覆うように、すなわち、結晶化ガラス層3を外部に露出させないように、非晶質ガラス層4を形成する。すなわち、非晶質ガラス層4の材料となるガラスペーストを印刷し、その後、乾燥させ、所定の焼成温度で焼成することにより、非晶質ガラス層4を形成する。
【0031】
ここで、チッ化アルミニウム系セラミックスからなる基板1の表面上に、非晶質ガラス層4のガラスペーストを印刷焼成すると、非晶質ガラス層4において発泡が生じ、非晶質ガラス層4が適切に形成されなくなる。しかし、上記したように、結晶化ガラス層3の、ガラスペーストが印刷焼成された周囲において滲出部5が形成されているため、非晶質ガラス層4用のガラスペーストをその滲出部5上に印刷して非晶質ガラス層4を形成するようにする。この滲出部5によって非晶質ガラス層4は、基板1表面と接触することがなくなり、発泡の発生が抑制され、非晶質ガラス層4が適切に形成される。
【0032】
もちろん、この発明の範囲は上述した実施の形態に限定されるものではない。たとえば、この発明をプリンタ等の定着器だけでなく、サーマルプリントヘッド等の他の電子部品に適用するようにしてもよい。また、上記した基板1、抵抗体2、結晶化ガラス層3および非晶質ガラス層4のそれぞれの材質、形状等は上記した実施形態に限るものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明に係る発熱体の要部断面図である。
【図2】図1に示す発熱体の要部詳細断面図である。
【図3】従来の発熱体の要部断面図である。
【図4】印刷ずれが生じた場合の、従来の発熱体の要部断面図である。
【符号の説明】
1 基板
2 抵抗体
3 結晶化ガラス層
4 非晶質ガラス層
4a 周縁部
5 滲出部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a heating element provided in a fixing device such as a printer.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a printer or the like is provided with a fixing device for fixing toner on a sheet by heat, and this fixing device is provided with a heating element for supplying heat. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of the heating element. The heating element includes, for example, a
[0003]
In the heating element having such a configuration, when electric power is supplied to the
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
On the other hand, in the heating element, since the aluminum nitride ceramic is used for the
[0005]
Therefore, normally, as shown in FIG. 3, a crystallized
[0006]
However, when the
[0007]
DISCLOSURE OF THE INVENTION
The present invention has been conceived under the circumstances described above, and it is intended to provide a heating element that can prevent moisture from entering from the outside and maintain good insulation. Let that be the issue.
[0008]
In order to solve the above problems, the present invention takes the following technical means.
[0009]
According to the heating element to a first aspect of the present invention, the substrate ing from aluminum nitride-based ceramic, a resistor formed on the substrate, which is formed so as to cover the resistor crystals a glass layer, and the exuded portion formed around the crystallized glass layer on the substrate by glass paste of the crystallized glass layer is printed and baked, the crystallized glass of the above crystallized glass layer They cover it so as not to layer is exposed to the outside, and the peripheral portion is characterized by comprising, an amorphous glass layer formed in contact with the exudate unit.
[0010]
According to the configuration of the present invention, since the amorphous glass layer formed on the upper surface of the crystallized glass layer is formed so as to cover the crystallized glass layer, the crystallized glass layer is not exposed to the outside. . Therefore, in the crystallized glass layer, it is possible to prevent moisture from entering from the outside, and it is possible to suppress a decrease in pressure resistance in the crystallized glass layer.
[0012]
Furthermore , as described in the section of the prior art, in this heating element, when the glass paste of the amorphous glass layer is printed and fired on the substrate, it may react with oxygen in the glass and foam. The insulating properties of the amorphous glass layer may be impaired. However, when the glass paste used as the material of the crystallized glass layer is printed and fired on the substrate, the glass paste at the time of firing oozes out on the substrate around the printed and fired region, and an exuded portion is formed. This exudation portion has a thin film-like region formed on the substrate. In the present invention, this exudation portion is used, that is, the peripheral portion of the amorphous glass layer is formed on the exudation portion. To. If it does in this way, it can prevent that the glass paste of an amorphous glass layer is printed and baked on a board | substrate, and it will be suppressed that the insulation property of an amorphous glass layer is impaired.
[0013]
The fixing device provided by the second aspect of the present invention is characterized by using the heating element provided by the first aspect of the present invention. Thus, for example, a highly reliable fixing device can be obtained by using a heating element that maintains good insulation as described above for a fixing device that is provided in a printer or the like and that fixes toner on paper by heat. Can be provided.
[0014]
In addition, according to the method for manufacturing a heating element provided by the third aspect of the present invention, a step of forming a resistor on a substrate made of an aluminum nitride ceramic , and a glass paste so as to cover the resistor A step of forming a crystallized glass layer by printing and baking so that an exudation part is formed around the crystallized glass layer on the substrate, and the crystallized glass layer is formed on the crystallized glass layer. And a step of forming an amorphous glass layer so as to cover it so as not to be exposed to the outside and so that a peripheral portion is in contact with the exudation portion .
[0015]
According to the method for manufacturing a heating element according to the third aspect of the present invention, the heating element provided by the first aspect of the present invention can be manufactured, and the effects obtained by the first aspect can be obtained. The same effect can be obtained.
[0016]
Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the detailed description given below with reference to the accompanying drawings.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings.
[0018]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a heating element according to the present invention. This heating element is provided in a fixing device provided in a printer or the like for fixing toner onto a sheet by heat, and supplies heat to the sheet. The heating element includes a substantially
[0019]
A
[0020]
On the upper surface of the
[0021]
An
[0022]
The
[0023]
Incidentally, as described above, when the
[0024]
That is, when the glass paste used as the material of the crystallized
[0025]
When the
[0026]
The width L of the exuded
[0027]
Next, the manufacturing method of this heat generating body is demonstrated. First, an aluminum nitride ceramic material is formed into a green sheet by, for example, extrusion molding. Then, after firing, the
[0028]
Next, a strip-shaped
[0029]
Subsequently, a glass paste as a material for the crystallized
[0030]
Then, the
[0031]
Here, when the glass paste of the
[0032]
Of course, the scope of the present invention is not limited to the embodiment described above. For example, the present invention may be applied not only to a fixing device such as a printer but also to other electronic components such as a thermal print head. The materials, shapes, etc., of the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of a heating element according to the present invention.
2 is a detailed cross-sectional view of a main part of the heating element shown in FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part of a conventional heating element.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part of a conventional heating element when printing misalignment occurs.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (3)
上記基板上に形成された抵抗体と、
上記抵抗体を覆うように形成された結晶化ガラス層と、
上記結晶化ガラス層のガラスペーストが印刷焼成されることにより上記基板上の上記結晶化ガラス層の周囲に形成された滲出部と、
上記結晶化ガラス層上に上記結晶化ガラス層が外部に露出することのないようにそれを覆い、かつ周部が上記滲出部に接するように形成された非晶質ガラス層と、
を備えたことを特徴とする、発熱体。A substrate ing from aluminum nitride-based ceramics,
A resistor formed on said substrate,
And the formed crystallized glass layer so as to cover the resistor,
An exuded portion formed around the crystallized glass layer on the substrate by printing and baking the glass paste of the crystallized glass layer;
An amorphous glass layer formed on the crystallized glass layer so as to cover the crystallized glass layer so that the crystallized glass layer is not exposed to the outside, and so that a peripheral part is in contact with the exuded part ;
A heating element, comprising:
上記抵抗体を覆うようにガラスペーストを印刷焼成することにより、結晶化ガラス層を、上記基板上の同結晶化ガラス層の周囲に滲出部が形成されるように形成する工程と、
上記結晶化ガラス層上に上記結晶化ガラス層が外部に露出することのないようにそれを覆い、かつ周部が上記滲出部に接するように非晶質ガラス層を形成する工程と、
を含むことを特徴とする、発熱体の製造方法。 Forming a resistor on a substrate made of an aluminum nitride ceramic ,
Forming a crystallized glass layer so as to form an exudation part around the crystallized glass layer on the substrate by printing and baking a glass paste so as to cover the resistor;
Covering the crystallized glass layer on the crystallized glass layer so that the crystallized glass layer is not exposed to the outside, and forming an amorphous glass layer so that the peripheral part is in contact with the exuded part;
The manufacturing method of the heat generating body characterized by including.
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