JP6395315B2 - Thermal fuse ink, thermal fuse and heater using the same, and method for manufacturing thermal fuse using thermal fuse ink - Google Patents

Thermal fuse ink, thermal fuse and heater using the same, and method for manufacturing thermal fuse using thermal fuse ink Download PDF

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Description

本発明は、印刷により温度ヒューズを構成することが可能な温度ヒューズ用インク、これを用いた温度ヒューズおよびヒータ、ならびに温度ヒューズ用インクを用いた温度ヒューズの製造方法に関する。   The present invention relates to a thermal fuse ink capable of forming a thermal fuse by printing, a thermal fuse and a heater using the ink, and a thermal fuse manufacturing method using the thermal fuse ink.

稼働時に発熱する装置においては、周囲温度が所定以上に上昇したときには配線を遮断することで過剰昇温を防止し安全性を確保することが求められる。例えば、特許文献1には、所定温度となったときに運転を自動停止することができる導電体切断装置、反応装置、燃料電池セル、燃料電池装置、電子機器および導電体の切断方法が開示されている。   In an apparatus that generates heat during operation, when the ambient temperature rises above a predetermined level, it is required to prevent the excessive temperature rise and ensure safety by cutting off the wiring. For example, Patent Document 1 discloses a conductor cutting device, a reaction device, a fuel cell, a fuel cell device, an electronic device, and a conductor cutting method that can automatically stop operation when a predetermined temperature is reached. ing.

図9は、反応装置930の内部構造を示す模式図である。図10は、昇華性材料を用いた薄膜切断材964を示す模式断面図であり、図10(a)は通常運転時の薄膜切断材964を示す模式断面図であり、図10(b)は所定温度まで上昇したときの模式断面図である。   FIG. 9 is a schematic diagram showing the internal structure of the reaction device 930. FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a thin-film cutting material 964 using a sublimable material, FIG. 10 (a) is a schematic cross-sectional view showing the thin-film cutting material 964 during normal operation, and FIG. It is a schematic cross section when it rises to a predetermined temperature.

図9に示すように、薄膜導電体961と一部が重なる位置に薄膜切断材963が、薄膜導電体962と一部が重なる位置に薄膜切断材964が、図10(a)に示す2層の絶縁膜955、956の間に埋設されている。薄膜切断材963、964は、一定の温度以上になった場合に重なっている薄膜導電体961、962の一部を反応装置本体950から剥離する。   As shown in FIG. 9, the thin film cutting material 963 is located at a position partially overlapping with the thin film conductor 961, and the thin film cutting material 964 is located at a position partially overlapping with the thin film conductor 962, as shown in FIG. The insulating films 955 and 956 are buried. The thin-film cutting materials 963 and 964 peel a part of the thin-film conductors 961 and 962 that overlap each other when the temperature exceeds a certain temperature from the reactor main body 950.

薄膜切断材963、964の材料としては、通常運転時の温度では変形せず、通常運転時と解離した所定温度まで温度が上昇したときに変形する材料を用いることができる。例えば、所定温度まで上昇したときに反応装置本体950よりも大きく膨張または収縮する材料を用いることができる。あるいは、所定温度まで上昇したときに融解または昇華する材料を用いることができる。   As the material of the thin-film cutting materials 963 and 964, a material that does not deform at a temperature during normal operation but deforms when the temperature rises to a predetermined temperature dissociated from that during normal operation can be used. For example, a material that expands or contracts larger than the reactor main body 950 when the temperature rises to a predetermined temperature can be used. Alternatively, a material that melts or sublimes when it is raised to a predetermined temperature can be used.

例えば、昇華する材料を用いた反応装置本体950は、図10に示すように、所定温度以上になると薄膜切断材964が昇華し、気体になることにより体積が急激に増大して、上層の絶縁膜956および薄膜導電体962を破断するものである。   For example, in the reactor main body 950 using a material that sublimes, as shown in FIG. 10, the volume of the thin-film cutting material 964 sublimates when it reaches a predetermined temperature or more, and the volume rapidly increases due to gas, resulting in the insulation of the upper layer. The film 956 and the thin film conductor 962 are broken.

特開2009−70721号公報JP 2009-70721 A

しかしながら、二層の絶縁膜の間に昇華性物資を挟み、上層の絶縁膜の上面に配線を設けるため、構成が複雑であるとともに多くの工程を必要とするので製造も煩雑になるという問題があった。   However, since a sublimable material is sandwiched between two insulating films and wiring is provided on the upper surface of the upper insulating film, the structure is complicated and many processes are required, so that the manufacturing is complicated. there were.

本発明は、上述した課題を解決するもので、印刷により温度ヒューズを構成することが可能な温度ヒューズ用インク、これを用いた温度ヒューズおよびヒータ、ならびに温度ヒューズ用インクを用いた温度ヒューズの製造方法を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-described problems, and a thermal fuse ink capable of forming a thermal fuse by printing, a thermal fuse and a heater using the thermal fuse, and a thermal fuse manufacturing using the thermal fuse ink It aims to provide a method.

本発明の温度ヒューズ用インクは、印刷可能に調製されてなるインクであって、印刷後に、所定の温度以上の環境で気化させることが可能な導電性物質と、前記導電性物質を気化させる温度よりも低い軟化点を備えた絶縁性物質と、前記導電性物質と前記絶縁性物質とを分散させて保持するバインダーと、を有し、印刷によって前記導電性物質が電気伝導経路を形成するとともに、前記絶縁性物質が前記バインダーの消失する温度以上の環境においても前記導電性物質を保持可能な支持体を形成し、前記所定の温度以上の環境で前記絶縁性物質よりも前記導電性物質が先に気化することを特徴とする。   The temperature fuse ink of the present invention is an ink prepared so as to be printable, and a conductive substance that can be vaporized in an environment at a predetermined temperature or higher after printing, and a temperature at which the conductive substance is vaporized. An insulating material having a lower softening point, and a binder for dispersing and holding the conductive material and the insulating material, and the conductive material forms an electric conduction path by printing. Forming a support capable of holding the conductive material even in an environment where the insulating material is at a temperature equal to or higher than the temperature at which the binder disappears, and the conductive material is more effective than the insulating material in the environment above the predetermined temperature. It is characterized by vaporizing first.

絶縁性物質がバインダーの消失する温度以上の環境においても導電性物質を保持可能な支持体を形成し、所定の温度以上の環境で絶縁性物質よりも導電性物質が先に気化するので、所定の温度以上の環境で破断する温度ヒューズ用のインクを調製できる。これによって、印刷により温度ヒューズを構成することが可能となる。   A support capable of holding the conductive material is formed even in an environment where the insulating material is at or above the temperature at which the binder disappears, and the conductive material is vaporized earlier than the insulating material in the environment at or above the predetermined temperature. It is possible to prepare an ink for a thermal fuse that breaks in an environment at or above the temperature. This makes it possible to configure a thermal fuse by printing.

また、本発明の温度ヒューズ用インクにおいて、前記絶縁性物質は、熱膨張係数が3〜15ppm/℃で、且つ、前記軟化点が450℃以下であることを特徴とする。   In the thermal fuse ink of the present invention, the insulating substance has a thermal expansion coefficient of 3 to 15 ppm / ° C. and a softening point of 450 ° C. or less.

この構成によれば、導電性物質を気化させやすい支持体を形成することができる。   According to this configuration, it is possible to form a support that easily vaporizes the conductive substance.

また、本発明の温度ヒューズ用インクにおいて、記導電性物質の主成分はカーボンブラック粉末であり、前記絶縁性物質の主成分はガラス粉末であり、前記バインダーの主成分はエチルセルロース樹脂であることを特徴とする。   In the thermal fuse ink of the present invention, the main component of the conductive material is carbon black powder, the main component of the insulating material is glass powder, and the main component of the binder is ethyl cellulose resin. Features.

この構成によれば、エチルセルロース樹脂が300〜400℃で燃焼して消失してもガラス粉末がカーボンブラック粉末を保持しており、カーボンブラック粉末が500℃以上で燃焼して気化するので、500℃以上の温度になったときに電気伝導経路が消滅する温度ヒューズを印刷することができる。   According to this configuration, even if the ethyl cellulose resin burns and disappears at 300 to 400 ° C., the glass powder retains the carbon black powder, and the carbon black powder burns and vaporizes at 500 ° C. or higher. It is possible to print a thermal fuse in which the electric conduction path disappears when the above temperature is reached.

また、本発明の温度ヒューズは、少なくとも一方の面に配線部を有する基板に形成される温度ヒューズであって、上記の温度ヒューズ用インクを前記一方の面に印刷して、前記導電性物質が形成する電気伝導経路を前記配線部に電気的に接続させたことを特徴とする。   The thermal fuse of the present invention is a thermal fuse formed on a substrate having a wiring part on at least one surface, and the conductive material is printed on the one surface by printing the above thermal fuse ink. The electrical conduction path to be formed is electrically connected to the wiring portion.

この構成によれば、配線部と印刷した温度ヒューズ用インクの導電性物質とを電気的に接続することで、所定の温度以上で破断する温度ヒューズが簡単に形成できる。   According to this configuration, a thermal fuse that breaks at a predetermined temperature or more can be easily formed by electrically connecting the wiring portion and the printed conductive material of the thermal fuse ink.

また、前記基板が通電によって発熱する発熱体を備え、上記の温度ヒューズは、前記基板の前記一方の面に前記発熱体と平面視で重なる範囲内に配置される温度ヒューズであって、前記発熱体と同じ幅若しくはこれよも細い幅に形成されてなることが好適である。   The substrate includes a heating element that generates heat when energized, and the temperature fuse is a temperature fuse arranged in a range overlapping the heating element in plan view on the one surface of the substrate, wherein the heat generation It is preferable to be formed to have the same width as the body or a narrower width.

この構成によれば、発熱体と平面視で重なるように配置され、発熱体と同じ幅若しくはこれよも細い幅に形成されているので、発熱体から温度ヒューズに熱伝達される際の温度分布が少ない。そのため、発熱体の温度に対して精度よく温度ヒューズを作動させることができる。   According to this configuration, the heating element is arranged so as to overlap with the heating element in a plan view, and is formed to have the same width as the heating element or a narrower width. Therefore, the temperature distribution when heat is transferred from the heating element to the thermal fuse Less is. Therefore, the thermal fuse can be operated with high accuracy with respect to the temperature of the heating element.

また、前記基板の他方の面に前記発熱体を備え、上記の温度ヒューズは、前記一方の面に前記温度ヒューズ用インクが印刷され、前記発熱体と平面視で重なる範囲内に配置されることが好ましい。   Further, the heating element is provided on the other surface of the substrate, and the thermal fuse is disposed in a range where the thermal fuse ink is printed on the one surface and overlaps the heating element in a plan view. Is preferred.

この構成によれば、発熱体の温度に対して温度ヒューズが作動した場合でも、発熱体側に異物等が飛び散ることがない。   According to this configuration, even when the thermal fuse is operated with respect to the temperature of the heating element, foreign matter or the like is not scattered on the heating element side.

また、上記の温度ヒューズは、前記温度ヒューズ用インクが印刷された領域が複数であり、前記領域が前記発熱体と平面視で重なる範囲内に分割されて配置されることが好ましい。   In addition, it is preferable that the thermal fuse has a plurality of regions on which the thermal fuse ink is printed, and is divided and disposed in a range where the region overlaps the heating element in plan view.

この構成によれば、印刷される領域が分割されて配置されたので、温度ヒューズの熱膨張係数が基板や発熱体と異なる場合でも、熱膨張による変形が低減される。   According to this configuration, since the region to be printed is divided and disposed, even when the thermal expansion coefficient of the thermal fuse is different from that of the substrate or the heating element, deformation due to thermal expansion is reduced.

また、本発明のヒータは、前記発熱体へ通電するための電気経路を備え、前記発熱体が前記所定の温度より低い温度に昇温可能とされるヒータであって、上記の温度ヒューズを備え、前記配線部を介して前記温度ヒューズが前記電気経路の途中に接続されていることを特徴とする。   The heater of the present invention is a heater having an electrical path for energizing the heating element, the heating element being capable of raising the temperature to a temperature lower than the predetermined temperature, and including the temperature fuse. The thermal fuse is connected to the middle of the electrical path through the wiring portion.

この構成によれば、発熱体へ通電する電気経路に温度ヒューズを備えるので、ヒータの過昇温により、所定の温度以上に加熱されたときに、温度ヒューズが発熱体への通電を遮断できる。   According to this configuration, since the temperature fuse is provided in the electrical path for energizing the heating element, the temperature fuse can cut off the energization to the heating element when the heater is heated to a predetermined temperature or more due to excessive heating of the heater.

本発明の温度ヒューズの製造方法は、配線部を有する基板に形成される温度ヒューズの製造方法であって、上記の前記温度ヒューズ用インクを印刷し、前記バインダーが消失するとともに前記絶縁性物質が前記導電性物質を保持可能な支持体を形成する焼成温度で焼成し、前記絶縁性物質を溶融させて前記導電性物質を含有した膜を前記基板に一体形成することを特徴とする。   The method for manufacturing a thermal fuse of the present invention is a method for manufacturing a thermal fuse formed on a substrate having a wiring portion, wherein the thermal fuse ink is printed, the binder disappears, and the insulating substance is removed. Baking is performed at a baking temperature for forming a support capable of holding the conductive material, and the insulating material is melted to integrally form a film containing the conductive material on the substrate.

この構成によれば、温度ヒューズ用インクの印刷と焼成により形成するので、温度ヒューズを製造することが容易である。   According to this configuration, since the thermal fuse ink is formed by printing and firing, it is easy to manufacture the thermal fuse.

また、本発明の温度ヒューズの製造方法において、前記焼成温度は、前記バインダーの消失する温度より高く、前記絶縁性物質の前記軟化点よりも高く、前記所定の温度よりも低いことを特徴とする。   In the method for manufacturing a thermal fuse of the present invention, the firing temperature is higher than a temperature at which the binder disappears, higher than the softening point of the insulating material, and lower than the predetermined temperature. .

この構成によれば、温度ヒューズ用インクの焼成温度を製造に最適な温度とすることで、特性のばらつきが少ない温度ヒューズを製造することができる。   According to this configuration, by setting the firing temperature of the thermal fuse ink to an optimum temperature for manufacturing, it is possible to manufacture a thermal fuse with little variation in characteristics.

本発明の温度ヒューズ用インクは、所定の温度以上の環境で気化させることが可能な導電性物質と、前記導電性物質を気化させる温度よりも低い軟化点を備えた絶縁性物質と、これらを分散させて保持するバインダーと、を有し、印刷可能に調製されてなる。絶縁性物質がバインダーの消失する温度以上の環境においても導電性物質を保持可能な支持体を形成し、所定の温度以上の環境で絶縁性物質よりも導電性物質が先に気化するので、所定の温度以上の環境で破断する温度ヒューズを形成できる。これによって、印刷により温度ヒューズを構成することが可能となる温度ヒューズ用インクを提供することができる。   The ink for a thermal fuse of the present invention includes a conductive substance that can be vaporized in an environment of a predetermined temperature or higher, an insulating substance having a softening point lower than the temperature at which the conductive substance is vaporized, A binder that is dispersed and held, and is prepared to be printable. A support capable of holding the conductive material is formed even in an environment where the insulating material is at or above the temperature at which the binder disappears, and the conductive material is vaporized earlier than the insulating material in the environment at or above the predetermined temperature. It is possible to form a thermal fuse that breaks in an environment at or above the temperature. Accordingly, it is possible to provide a thermal fuse ink that can form a thermal fuse by printing.

また、本発明の温度ヒューズ用インクを用いて、基板の一方の面に設けられた配線部と、印刷した温度ヒューズ用インクの導電性物質とを電気的に接続することで、所定の温度以上で破断する温度ヒューズが簡単に形成できる。   In addition, by using the thermal fuse ink of the present invention, the wiring portion provided on one surface of the substrate is electrically connected to the conductive material of the printed thermal fuse ink so that the temperature exceeds a predetermined temperature. A thermal fuse that breaks can be easily formed.

さらに、上記の温度ヒューズを備えたヒータは、発熱体へ通電する電気経路に温度ヒューズを備えるので、ヒータの過昇温により、所定の温度以上に加熱されたときに、温度ヒューズが発熱体への通電を遮断できる。   Furthermore, since the heater having the above-described temperature fuse includes a temperature fuse in an electric path for energizing the heating element, when the heater is heated to a predetermined temperature or more due to excessive heating of the heater, the temperature fuse is transferred to the heating element. Can be turned off.

本発明の温度ヒューズの製造方法は、温度ヒューズ用インクを印刷し、バインダーが消失するとともに絶縁性物質が導電性物質を保持可能な支持体を形成する焼成温度で焼成し、絶縁性物質を溶融させて導電性物質を含有した膜を基板に一体形成する。温度ヒューズ用インクの印刷と焼成により形成するので、温度ヒューズを製造することが容易である。   The method for manufacturing a thermal fuse of the present invention prints the thermal fuse ink, fires at a firing temperature at which the binder disappears and the insulating material forms a support capable of holding the conductive material, and melts the insulating material. Thus, a film containing a conductive substance is integrally formed on the substrate. Since the thermal fuse ink is formed by printing and baking, it is easy to manufacture the thermal fuse.

本発明の実施形態の温度ヒューズを示す模式図であり、図1(a)は基板の一方の面を見た模式平面図であり、図1(b)は基板を透視して他方の面を見た模式図である。FIG. 1A is a schematic diagram illustrating a thermal fuse according to an embodiment of the present invention, FIG. 1A is a schematic plan view of one side of a substrate, and FIG. 1B is a perspective view of the other side of the substrate. It is the seen schematic diagram. 図1(a)のII−II線で切断した模式断面図である。It is the schematic cross section cut | disconnected by the II-II line | wire of Fig.1 (a). 温度ヒューズを印刷するために用いる温度ヒューズ用インクの説明図である。It is explanatory drawing of the ink for thermal fuses used in order to print a thermal fuse. 温度ヒューズの製造方法を示す説明図であり、図4(a)は印刷前の基板を示す説明図であり、図4(b)は温度ヒューズ用インクが印刷によって基板に塗布された状態を示す説明図である。FIG. 4A is an explanatory diagram showing a method for manufacturing a thermal fuse, FIG. 4A is an explanatory diagram showing a substrate before printing, and FIG. 4B is a diagram showing a state in which thermal fuse ink is applied to the substrate by printing. It is explanatory drawing. 塗布後に加熱された状態を示す説明図であり、図5(a)は溶剤が揮発する温度で加熱された状態を示す説明図、図5(b)はバインダーが消失する温度で加熱された状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state heated after application | coating, FIG. 5 (a) is explanatory drawing which shows the state heated at the temperature which a solvent volatilizes, FIG.5 (b) is the state heated at the temperature which a binder lose | disappears. It is explanatory drawing which shows. 製造された温度ヒューズを示す説明図であり、図6(a)は本発明の実施形態であり、図6(b)は本発明の変形例である。FIGS. 6A and 6B are explanatory views showing a manufactured thermal fuse, FIG. 6A is an embodiment of the present invention, and FIG. 6B is a modified example of the present invention. 本発明の実施形態のヒータを示すブロック図である。It is a block diagram which shows the heater of embodiment of this invention. 加熱温度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 heating temperature and resistance value. 特許文献1に記載の反応装置の内部構造を示す模式図である。2 is a schematic diagram showing an internal structure of a reaction apparatus described in Patent Document 1. FIG. 特許文献1に記載の昇華性材料を用いた薄膜切断材を示す模式断面図であり、図10(a)は通常運転時の薄膜切断材を示す模式断面図であり、図10(b)は所定温度まで上昇したときの模式断図である。It is a schematic cross section which shows the thin film cutting material using the sublimable material of patent document 1, FIG. 10 (a) is a schematic cross section which shows the thin film cutting material at the time of normal operation, FIG.10 (b) is FIG. It is a schematic cutaway view when it rises to a predetermined temperature.

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、分かりやすいように、図面は寸法を適宜変更している。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. For easy understanding, the dimensions of the drawings are appropriately changed.

[第1実施形態]
図1は、本発明の実施形態の温度ヒューズ1を示す模式平面図であり、図1(a)は基板20の一方の面20aを見た模式図であり、図1(b)は基板20を透視して他方の面20bを見た模式図である。図2は、図1のII−II線で切断した模式断面図である。図3は、温度ヒューズ1を印刷するために用いる温度ヒューズ用インク60の説明図である。図4は、温度ヒューズ1の製造方法を示す説明図であり、図4(a)は印刷前の基板20を示す説明図であり、図4(b)は温度ヒューズ用インク60が印刷によって基板20に塗布された状態を示す説明図である。図5は、塗布後に加熱された状態を示す説明図であり、図5(a)は溶剤が揮発する温度で加熱された状態を示す説明図、図5(b)はバインダーが消失する温度で加熱された状態を示す説明図である。図6は、製造された温度ヒューズを示す説明図であり、図6(a)は本発明の実施形態であり、図6(b)は本発明の変形例である。図7は、本発明の実施形態のヒータを示すブロック図8は、加熱温度と抵抗値との関係を示すグラフである。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic plan view showing a thermal fuse 1 according to an embodiment of the present invention. FIG. 1A is a schematic view of one surface 20a of a substrate 20, and FIG. 6 is a schematic view of the other surface 20b seen through. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. FIG. 3 is an explanatory diagram of the thermal fuse ink 60 used for printing the thermal fuse 1. 4A and 4B are explanatory views showing a method of manufacturing the thermal fuse 1, FIG. 4A is an explanatory view showing the substrate 20 before printing, and FIG. 4B is a substrate where the thermal fuse ink 60 is printed. It is explanatory drawing which shows the state apply | coated to 20. FIG. FIG. 5 is an explanatory view showing a state of being heated after coating, FIG. 5 (a) is an explanatory view showing a state of being heated at a temperature at which the solvent volatilizes, and FIG. 5 (b) is a temperature at which the binder disappears. It is explanatory drawing which shows the state heated. 6A and 6B are explanatory views showing the manufactured thermal fuse, FIG. 6A is an embodiment of the present invention, and FIG. 6B is a modification of the present invention. FIG. 7 is a block diagram showing the heater according to the embodiment of the present invention. FIG. 8 is a graph showing the relationship between the heating temperature and the resistance value.

(温度ヒューズ)
本実施形態の温度ヒューズ1は、図1および図2に示すように、基板20の一方の面20aに形成されるものである。基板20は、一方の面20aに配線部25を、他方の面20bに発熱体30と発熱体30へ通電するための電気経路40とを備えている(図1(b))。なお、温度ヒューズ1は、基板20の一方の面20aに形成される(図1(a))が、他方の面20bに形成された発熱体30と平面視で重なる範囲内の領域A1に配置される。
(Thermal fuse)
The thermal fuse 1 of the present embodiment is formed on one surface 20a of the substrate 20 as shown in FIGS. The substrate 20 includes a wiring portion 25 on one surface 20a, and a heating element 30 and an electric path 40 for energizing the heating element 30 on the other surface 20b (FIG. 1B). The thermal fuse 1 is formed on one surface 20a of the substrate 20 (FIG. 1A), but is disposed in a region A1 within a range overlapping with the heating element 30 formed on the other surface 20b in plan view. Is done.

基板20は、ガラス基板やアルミナ基板等の絶縁性の平板材料からなる。配線部25は、例えば、導電性の金属パターンである。   The substrate 20 is made of an insulating flat material such as a glass substrate or an alumina substrate. The wiring part 25 is, for example, a conductive metal pattern.

発熱体30は、例えばトナー定着装置の熱源として使用される。トナー定着装置は、記録紙上に配置されたトナーに対して、熱と圧力とを加えることによって、記録紙上にトナーを定着させるものである。電気経路40は、例えばトナー定着装置の制御部に接続される配線やコネクタである。   The heating element 30 is used as a heat source of a toner fixing device, for example. The toner fixing device fixes the toner on the recording paper by applying heat and pressure to the toner disposed on the recording paper. The electrical path 40 is, for example, a wiring or a connector connected to the control unit of the toner fixing device.

温度ヒューズ1は、図2に示すように、温度ヒューズ1a、1b、1cに分割され、それぞれの両端が配線部25に積層されている。なお、基板20の一方の面20aには、配線部25を覆うように保護膜を設けていてもよい。また、基板20の他方の面20bには、発熱体30を覆うように保護膜を設けておくことが好ましい。   As shown in FIG. 2, the thermal fuse 1 is divided into thermal fuses 1 a, 1 b, and 1 c, and both ends of each are stacked on the wiring portion 25. Note that a protective film may be provided on one surface 20 a of the substrate 20 so as to cover the wiring portion 25. Further, it is preferable to provide a protective film on the other surface 20 b of the substrate 20 so as to cover the heating element 30.

温度ヒューズ1は、基板20の一方の面20aに印刷によって形成されている。印刷に使用する温度ヒューズ用インク60は以下の特徴を備える。   The thermal fuse 1 is formed on one surface 20a of the substrate 20 by printing. The thermal fuse ink 60 used for printing has the following characteristics.

(温度ヒューズ用インク)
本実施形態の温度ヒューズ用インク60は、図3に示すように、導電性物質12と絶縁性物質11と、導電性物質12と絶縁性物質11とを分散させて保持するバインダー14と、を有し、溶剤によって印刷可能に調製されてなるインクである。
(Ink for thermal fuse)
As shown in FIG. 3, the thermal fuse ink 60 of this embodiment includes a conductive material 12, an insulating material 11, and a binder 14 that holds the conductive material 12 and the insulating material 11 in a dispersed manner. It is an ink that is prepared so as to be printable with a solvent.

バインダー14は、エチルセルロース樹脂を主成分とする合成樹脂である。この場合の溶剤には、ターピネオールやブチルカルビトールアセテートやカルビトールアセテートが好適に使用される。   The binder 14 is a synthetic resin mainly composed of ethyl cellulose resin. As the solvent in this case, terpineol, butyl carbitol acetate, or carbitol acetate is preferably used.

導電性物質12は、温度ヒューズ用インク60の状態での印刷後に焼成されることによって電気伝導経路P12(図5参照)を形成し、所定の温度以上の環境で気化させることが可能な材料から選定される。本実施形態の温度ヒューズ用インク60における導電性物質12には、比較的高温で気化する材料であるカーボンブラック粉末が用いられている。カーボンブラック粉末は、直径3〜500nm程度の炭素の微粒子であり、導電性を有する。大気圧の空気中において、カーボンブラック粉末は、環境温度500℃以上で酸素と反応し、燃焼して気化する。   The conductive substance 12 is made of a material that is fired after printing in the state of the thermal fuse ink 60 to form an electric conduction path P12 (see FIG. 5) and can be vaporized in an environment of a predetermined temperature or higher. Selected. Carbon black powder, which is a material that vaporizes at a relatively high temperature, is used for the conductive substance 12 in the thermal fuse ink 60 of the present embodiment. The carbon black powder is fine particles of carbon having a diameter of about 3 to 500 nm and has conductivity. In air at atmospheric pressure, the carbon black powder reacts with oxygen at an environmental temperature of 500 ° C. or higher, and burns and vaporizes.

絶縁性物質11は、導電性物質12を保持可能な支持体13(図5参照)を形成し、所定の温度以上の環境で導電性物質12のほうが先に気化する耐熱性の絶縁材料から選定される。本実施形態の温度ヒューズ用インク60における絶縁性物質11には、比較的軟化点が低いガラス粉末が用いられている。   The insulating substance 11 forms a support 13 (see FIG. 5) that can hold the conductive substance 12, and is selected from a heat-resistant insulating material in which the conductive substance 12 vaporizes first in an environment of a predetermined temperature or higher. Is done. Glass powder having a relatively low softening point is used for the insulating substance 11 in the thermal fuse ink 60 of the present embodiment.

溶剤は、印刷時の揮発性が低く、絶縁性物質11および導電性物質12を均一に分散させるものが好ましい。また、バインダー14が消失するとともに絶縁性物質11が支持体13を形成する焼成温度以下で、揮発することが好適である。   The solvent is preferably a solvent that has low volatility during printing and uniformly disperses the insulating substance 11 and the conductive substance 12. In addition, it is preferable that the binder 14 disappears and the insulating material 11 volatilizes at a temperature equal to or lower than the firing temperature at which the support 13 is formed.

このようにして、印刷に適した温度ヒューズ用インク60が調製される。   In this way, the thermal fuse ink 60 suitable for printing is prepared.

(温度ヒューズの製造方法)
本実施形態の温度ヒューズ1は、図4〜図6に示す工程によって製造される。
(Method for manufacturing thermal fuse)
The thermal fuse 1 of this embodiment is manufactured by the steps shown in FIGS.

図3に示す温度ヒューズ用インク60を印刷によって図4(a)に示す基板20の一方の面20aに塗布する。なお、印刷の方式は限定されないが、方式によって粘度等が適宜調整される。本実施形態の温度ヒューズ1は、図4(b)に示すように、温度ヒューズ用インク60が印刷された領域A1が複数(図4では3箇所)に分割されて配置される。   The thermal fuse ink 60 shown in FIG. 3 is applied to one surface 20a of the substrate 20 shown in FIG. 4A by printing. The printing method is not limited, but the viscosity and the like are appropriately adjusted depending on the method. As shown in FIG. 4B, the thermal fuse 1 of the present embodiment is arranged by dividing the area A1 printed with the thermal fuse ink 60 into a plurality (three in FIG. 4).

温度ヒューズ用インク60が印刷によって基板20に塗布されてから加熱され、溶剤が揮発する温度では図5(a)に示すようにバインダー14が収縮する。温度ヒューズ1として使用するためには、さらに高温で焼成される。焼成温度は、バインダー14の消失する温度より高く、絶縁性物質11の軟化点よりも高い。このとき、図5(b)に示すように、温度ヒューズ用インク60に含まれていたバインダー14が消失する。一方、絶縁性物質11の軟化点よりも高い焼成温度なので、バインダー14の主成分であるエチルセルロース樹脂が消失しても、絶縁性物質11が軟化して網目状に繋がっていることで支持体13を構成する。絶縁性物質11が支持体13を形成しているので、導電性物質12を保持可能となる。   As shown in FIG. 5 (a), the binder 14 contracts at a temperature at which the temperature fuse ink 60 is applied to the substrate 20 by printing and then heated to evaporate the solvent. In order to use as the thermal fuse 1, it is fired at a higher temperature. The firing temperature is higher than the temperature at which the binder 14 disappears and higher than the softening point of the insulating substance 11. At this time, as shown in FIG. 5B, the binder 14 contained in the thermal fuse ink 60 disappears. On the other hand, since the firing temperature is higher than the softening point of the insulating substance 11, even if the ethyl cellulose resin, which is the main component of the binder 14, disappears, the insulating substance 11 is softened and connected to a network. Configure. Since the insulating substance 11 forms the support 13, the conductive substance 12 can be held.

したがって、絶縁性物質11を溶融させて導電性物質12を含有した膜を基板20に一体形成することができる。導電性物質12は電気伝導経路P12を形成し、通電可能な状態になっている。   Therefore, the insulating material 11 can be melted and a film containing the conductive material 12 can be integrally formed on the substrate 20. The conductive substance 12 forms an electric conduction path P12 and is in a state where it can be energized.

本実施形態では、図6(a)に示すように、基板20の一方の面20aに温度ヒューズ1が分割されて形成され、それぞれの両端は配線部25に重なっている。これによって、分割された領域ごとに温度ヒューズ1a、1b、1cが独立して機能し、それぞれが破断することによって、それぞれの配線部25の導通を遮断できる。また、図6(b)に示すように、分割された温度ヒューズ1a、1b、1cを配線部25によって直列に接続してもよい。この場合は、いずれか1個が破断すると、全体の導通を遮断できる。   In the present embodiment, as shown in FIG. 6A, the thermal fuse 1 is divided and formed on one surface 20 a of the substrate 20, and both ends overlap the wiring portion 25. As a result, the thermal fuses 1a, 1b, and 1c function independently for each of the divided regions, and each of them breaks, whereby the conduction of the respective wiring portions 25 can be cut off. Further, as shown in FIG. 6B, the divided thermal fuses 1 a, 1 b, and 1 c may be connected in series by a wiring portion 25. In this case, if any one breaks, the entire conduction can be cut off.

温度ヒューズ用インク60の焼成温度を製造に最適な温度とすることで、特性のばらつきが少ない温度ヒューズ1を製造することができる。   By setting the firing temperature of the thermal fuse ink 60 to an optimum temperature for manufacturing, the thermal fuse 1 with little variation in characteristics can be manufactured.

温度ヒューズ用インク60の印刷と焼成により形成するので、温度ヒューズ1を製造することが容易である。   Since the thermal fuse ink 60 is formed by printing and firing, it is easy to manufacture the thermal fuse 1.

(ヒータ)
本実施形態のヒータ100は、例えばトナー定着装置の熱源として昇温可能になっており、図7に示すように、発熱体30へ通電するための電気経路40を備え、配線部25を介して温度ヒューズ1が電気経路40の途中に接続されている。トナー定着装置の場合には、発熱体30は比較的高温(400℃)で使用される。電気経路40は、図示しない電源部からの配線やコネクタ等からなる電力経路である。
(heater)
The heater 100 of the present embodiment can be heated as a heat source of the toner fixing device, for example, and includes an electric path 40 for energizing the heating element 30 as shown in FIG. The thermal fuse 1 is connected in the middle of the electrical path 40. In the case of a toner fixing device, the heating element 30 is used at a relatively high temperature (400 ° C.). The electrical path 40 is a power path composed of wiring, a connector, and the like from a power supply unit (not shown).

温度ヒューズ1は、導電性物質12が形成する電気伝導経路P12を配線部25に電気的に接続させて、所定の温度以上で配線部25の通電を遮断する安全装置として使用される。本実施形態のヒータ100は、発熱体30へ通電する電気経路40に温度ヒューズ1を備えるので、ヒータ100の過昇温により、所定の温度以上に加熱されたときに、温度ヒューズ1が発熱体30への通電を遮断できる。トナー定着装置の場合には、通電の遮断が必要な所定の温度は500℃程度であり、200℃〜300℃で破断する仕様の温度ヒューズは適用し難い。本実施形態のヒータ100が備える温度ヒューズ1は、より高温で破断する仕様を想定している。   The thermal fuse 1 is used as a safety device that electrically connects the electrical conduction path P12 formed by the conductive material 12 to the wiring part 25 and cuts off the power supply to the wiring part 25 at a predetermined temperature or higher. The heater 100 according to the present embodiment includes the thermal fuse 1 in the electrical path 40 through which the heating element 30 is energized. Therefore, when the heater 100 is heated to a predetermined temperature or higher due to overheating of the heater 100, the thermal fuse 1 is heated. The power supply to 30 can be cut off. In the case of a toner fixing device, the predetermined temperature that needs to be interrupted is about 500 ° C., and it is difficult to apply a temperature fuse that breaks at 200 ° C. to 300 ° C. The thermal fuse 1 provided in the heater 100 according to the present embodiment is assumed to be broken at a higher temperature.

また、基板20が通電によって発熱する発熱体30を備え、温度ヒューズ1は、基板20の一方の面20aに発熱体30と平面視で重なる範囲内に配置され、発熱体30と同じ幅若しくはこれよも細い幅に形成されてなる。   In addition, the substrate 20 includes a heating element 30 that generates heat when energized, and the thermal fuse 1 is disposed within a range overlapping the heating element 30 in plan view on one surface 20a of the substrate 20 and has the same width as the heating element 30 or the same. It is formed with a narrower width.

この構成によれば、温度ヒューズ1は、発熱体30と平面視で重なるように配置され、発熱体30と同じ幅若しくはこれよも細い幅に形成されているので、発熱体30から温度ヒューズ1に熱伝達される際の温度分布が少ない。そのため、発熱体30の温度に対して精度よく温度ヒューズ1を作動させることができる。   According to this configuration, the thermal fuse 1 is arranged so as to overlap the heating element 30 in plan view, and is formed to have the same width as the heating element 30 or a narrower width. There is little temperature distribution when heat is transferred. Therefore, the thermal fuse 1 can be accurately operated with respect to the temperature of the heating element 30.

また、基板20の他方の面20bに発熱体30を備え、温度ヒューズ1は、一方の面20aに温度ヒューズ用インク60が印刷され、発熱体30と平面視で重なる範囲内に配置される。   Further, the heating element 30 is provided on the other surface 20b of the substrate 20, and the temperature fuse 1 is disposed in a range where the temperature fuse ink 60 is printed on the one surface 20a and overlaps the heating element 30 in plan view.

この構成によれば、発熱体30の温度に対して温度ヒューズ1が作動した場合でも、基板20の他方の面20bに配設された発熱体30側に異物等が飛び散ることがない。   According to this configuration, even when the thermal fuse 1 is operated with respect to the temperature of the heating element 30, foreign matter or the like is not scattered on the heating element 30 side disposed on the other surface 20 b of the substrate 20.

一方の面20aに配線部25が形成された基板20に、以下の配合による温度ヒューズ用インク60を印刷した。
カーボンブラック粉末(東海カーボン(株)製のシースト9) 6.3wt%
ガラス粉末(奥野製薬工業(株)製のガラスフリットGF3410) 56.3wt%
エチルセルロース樹脂および溶剤混合物 37.5wt%
A thermal fuse ink 60 having the following composition was printed on the substrate 20 having the wiring portion 25 formed on one surface 20a.
Carbon black powder (Sheet 9 made by Tokai Carbon Co., Ltd.) 6.3 wt%
Glass powder (glass frit GF3410 manufactured by Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.) 56.3 wt%
Ethyl cellulose resin and solvent mixture 37.5 wt%

続いて、焼成炉で加熱することにより、加熱温度と配線部25で測定される抵抗値との関係を調べた。図8に示すように、印刷後の未焼成状態から400℃くらいまでの加熱では、測定される抵抗値が小さくなっていった。これはエチルセルロース樹脂が電気伝導を妨げるが、カーボンブラック粉末の電気伝導経路P12は形成されていることを示すと思われる。また、300℃〜400℃程度の焼成温度で焼成した状態では、抵抗値がもっとも小さくなり、エチルセルロース樹脂が燃焼して消失していると考えられる。さらに高温で加熱すると、500℃付近から急激に抵抗値が上昇することが確認された。これは、カーボンブラック粉末が500℃以上で燃焼して気化するので、500℃以上の温度になったときに電気伝導経路P12が消滅することによると思われる。   Then, the relationship between heating temperature and the resistance value measured by the wiring part 25 was investigated by heating with a baking furnace. As shown in FIG. 8, the measured resistance value decreased with heating from an unfired state after printing to about 400 ° C. This seems to indicate that the ethyl cellulose resin hinders electric conduction, but the electric conduction path P12 of the carbon black powder is formed. Moreover, in the state baked with the calcination temperature of about 300 to 400 degreeC, it is thought that resistance value becomes the smallest and the ethylcellulose resin burns and disappears. It was confirmed that the resistance value suddenly increased from around 500 ° C. when heated at a higher temperature. This is presumably due to the fact that the carbon black powder burns and vaporizes at 500 ° C. or higher, so that the electric conduction path P12 disappears when the temperature reaches 500 ° C. or higher.

なお、エチルセルロース樹脂が300〜400℃で消失しても、温度ヒューズ1が基板20から剥がれてしまうことはない。これは、ガラス粉末は軟化点が450℃以下であるものを用いているので、エチルセルロース樹脂が燃焼して消失する温度で、ガラス粉末が部分的に溶融し、網目状に繋がった支持体13を構成していると推測される。   Even if the ethyl cellulose resin disappears at 300 to 400 ° C., the thermal fuse 1 is not peeled off from the substrate 20. This is because glass powder having a softening point of 450 ° C. or less is used, and the support 13 in which the glass powder is partially melted and connected in a mesh form at a temperature at which the ethyl cellulose resin burns and disappears. Presumed to be composed.

ガラス粉末は、軟化点が450℃以下で熱膨張係数が3ppm/℃程度のものが最適であるが、熱膨張係数が15ppm/℃以下であることが好ましい。これにより、導電性物質12を気化させやすい支持体13を形成することができる。   The glass powder is optimally one having a softening point of 450 ° C. or less and a thermal expansion coefficient of about 3 ppm / ° C., but preferably has a thermal expansion coefficient of 15 ppm / ° C. or less. Thereby, the support body 13 which is easy to vaporize the electroconductive substance 12 can be formed.

導電性物質12として使用するカーボンブラック粉末は、微粒タイプの方が気化させることが確実である。   The carbon black powder used as the conductive material 12 is surely vaporized in the fine particle type.

なお、カーボンブラック粉末が気化した後も、ガラス粉末を主成分とする支持体13が気化せずに残存する。   Even after the carbon black powder is vaporized, the support 13 mainly composed of the glass powder remains without being vaporized.

熱膨張が大きい場合、基板20の反りが大きくなり過ぎるため、温度ヒューズ1は、印刷される領域A1が分割されて配置された。印刷される領域A1が分割されて配置されたので、熱膨張が大きい場合でも全体の反りを低減させている。これにより温度ヒューズ1の熱膨張係数が基板20や発熱体30と異なる場合でも、熱膨張による変形が低減される。   When the thermal expansion is large, the warp of the substrate 20 becomes too large, and thus the thermal fuse 1 is arranged by dividing the area A1 to be printed. Since the area A1 to be printed is divided and arranged, the entire warp is reduced even when the thermal expansion is large. Thereby, even when the thermal expansion coefficient of the thermal fuse 1 is different from that of the substrate 20 and the heating element 30, deformation due to thermal expansion is reduced.

以下、本実施形態としたことによる効果について説明する。   Hereinafter, the effect by having set it as this embodiment is demonstrated.

本実施形態の温度ヒューズ用インク60は、印刷可能に調製されてなるインクである。印刷後に、所定の温度以上の環境で気化させることが可能な導電性物質12と、導電性物質12を気化させる温度よりも低い軟化点を備えた絶縁性物質11と、導電性物質12と絶縁性物質11とを分散させて保持するバインダー14と、を有している。印刷によって導電性物質12が電気伝導経路P12を形成するとともに、絶縁性物質11がバインダー14の消失する温度以上の環境においても導電性物質12を保持可能な支持体13を形成し、所定の温度以上の環境で絶縁性物質11よりも導電性物質12が先に気化する。   The thermal fuse ink 60 of the present embodiment is an ink prepared so as to be printable. After printing, the conductive material 12 that can be vaporized in an environment of a predetermined temperature or higher, the insulating material 11 having a softening point lower than the temperature at which the conductive material 12 is vaporized, and the conductive material 12 are insulated. And a binder 14 for dispersing and holding the active substance 11. The conductive material 12 forms the electric conduction path P12 by printing, and the support 13 capable of holding the conductive material 12 is formed even in an environment higher than the temperature at which the insulating material 11 disappears from the binder 14. In the above environment, the conductive substance 12 is vaporized earlier than the insulating substance 11.

絶縁性物質11がバインダー14の消失する温度以上の環境においても導電性物質12を保持可能な支持体13を形成し、所定の温度以上の環境で絶縁性物質11よりも導電性物質12が先に気化するので、所定の温度以上の環境で破断する。これによって、印刷により温度ヒューズ1を構成することが可能となる。   The support 13 capable of holding the conductive material 12 is formed even in an environment where the insulating material 11 is at or above the temperature at which the binder 14 disappears, and the conductive material 12 precedes the insulating material 11 in the environment at a predetermined temperature or higher. Since it vaporizes, it breaks in an environment of a predetermined temperature or higher. Thereby, the thermal fuse 1 can be configured by printing.

また、本実施形態の温度ヒューズ用インク60において、絶縁性物質11は、熱膨張係数が3〜15ppm/℃で、且つ、軟化点が450℃以下であることが好ましい。   In the thermal fuse ink 60 of the present embodiment, the insulating substance 11 preferably has a thermal expansion coefficient of 3 to 15 ppm / ° C. and a softening point of 450 ° C. or less.

この構成によれば、導電性物質12を気化させやすい支持体13を形成することができる。   According to this configuration, it is possible to form the support 13 that easily vaporizes the conductive substance 12.

また、本実施形態の温度ヒューズ用インク60において、導電性物質12の主成分はカーボンブラック粉末であり、絶縁性物質11の主成分はガラス粉末であり、バインダー14の主成分はエチルセルロース樹脂であることが好ましい。   In the thermal fuse ink 60 of this embodiment, the main component of the conductive material 12 is carbon black powder, the main component of the insulating material 11 is glass powder, and the main component of the binder 14 is ethyl cellulose resin. It is preferable.

この構成によれば、エチルセルロース樹脂が300〜400℃で燃焼して消失してもガラス粉末がカーボンブラック粉末を保持しており、カーボンブラック粉末が500℃以上で燃焼して気化する。これにより、500℃以上の温度になったときに電気伝導経路P12が消滅する温度ヒューズを印刷することができる。   According to this configuration, even if the ethyl cellulose resin burns and disappears at 300 to 400 ° C., the glass powder holds the carbon black powder, and the carbon black powder burns and vaporizes at 500 ° C. or higher. As a result, it is possible to print a thermal fuse in which the electric conduction path P12 disappears when the temperature reaches 500 ° C. or higher.

また、本実施形態の温度ヒューズ1は、少なくとも一方の面20aに配線部25を有する基板20に形成される。上記の温度ヒューズ用インク60を一方の面に印刷して、導電性物質12が形成する電気伝導経路P12を配線部25に電気的に接続させたことを特徴とする。   Further, the thermal fuse 1 of the present embodiment is formed on the substrate 20 having the wiring portion 25 on at least one surface 20a. The thermal fuse ink 60 is printed on one surface, and the electrical conduction path P12 formed by the conductive material 12 is electrically connected to the wiring portion 25.

この構成によれば、配線部25と印刷した温度ヒューズ用インク60の導電性物質12とを電気的に接続することで、所定の温度以上で破断する温度ヒューズ1が簡単に形成できる。   According to this configuration, the thermal fuse 1 that breaks at a predetermined temperature or more can be easily formed by electrically connecting the wiring portion 25 and the printed conductive material 12 of the thermal fuse ink 60.

また、基板20が通電によって発熱する発熱体30を備え、温度ヒューズ1は、基板20の一方の面20aに発熱体30と平面視で重なる範囲内に配置され、発熱体30と同じ幅若しくはこれよも細い幅に形成されてなることが好ましい。   In addition, the substrate 20 includes a heating element 30 that generates heat when energized, and the thermal fuse 1 is disposed within a range overlapping the heating element 30 in plan view on one surface 20a of the substrate 20 and has the same width as the heating element 30 or the same. It is preferable that it is formed with a narrow width.

この構成によれば、温度ヒューズ1は、発熱体30と平面視で重なるように配置され、発熱体30と同じ幅若しくはこれよも細い幅に形成されているので、発熱体30から温度ヒューズ1に熱伝達される際の温度分布が少ない。そのため、発熱体30の温度に対して精度よく温度ヒューズ1を作動させることができる。   According to this configuration, the thermal fuse 1 is arranged so as to overlap the heating element 30 in plan view, and is formed to have the same width as the heating element 30 or a narrower width. There is little temperature distribution when heat is transferred. Therefore, the thermal fuse 1 can be accurately operated with respect to the temperature of the heating element 30.

また、基板20の他方の面20bに発熱体30を備え、温度ヒューズ1は、一方の面20aに温度ヒューズ用インク60が印刷され、発熱体30と平面視で重なる範囲内に配置される。   Further, the heating element 30 is provided on the other surface 20b of the substrate 20, and the temperature fuse 1 is disposed in a range where the temperature fuse ink 60 is printed on the one surface 20a and overlaps the heating element 30 in plan view.

この構成によれば、発熱体30の温度に対して温度ヒューズ1が作動した場合でも、発熱体30側に異物等が飛び散ることがない。   According to this configuration, even when the thermal fuse 1 is operated with respect to the temperature of the heating element 30, foreign matter or the like is not scattered on the heating element 30 side.

また、温度ヒューズ用インク60が印刷された領域A1が複数であり、領域A1が発熱体30と平面視で重なる範囲内に分割されて配置される。   Also, there are a plurality of regions A1 on which the thermal fuse ink 60 is printed, and the regions A1 are divided and arranged in a range overlapping the heating element 30 in plan view.

この構成によれば、印刷される領域A1が分割されて配置されたので、温度ヒューズ1の熱膨張係数が基板20や発熱体30と異なる場合でも、熱膨張による変形が低減される。   According to this configuration, since the printed area A1 is divided and disposed, even when the thermal expansion coefficient of the thermal fuse 1 is different from that of the substrate 20 and the heating element 30, deformation due to thermal expansion is reduced.

また、本実施形態のヒータ100は、発熱体30へ通電するための電気経路40を備え、発熱体30が所定の温度より低い温度に昇温可能とされる。ヒータ100は、上記の温度ヒューズ1を備え、配線部25を介して温度ヒューズ1が電気経路40の途中に接続されている。   In addition, the heater 100 according to the present embodiment includes an electric path 40 for energizing the heating element 30 so that the heating element 30 can be heated to a temperature lower than a predetermined temperature. The heater 100 includes the above-described thermal fuse 1, and the thermal fuse 1 is connected in the middle of the electrical path 40 through the wiring portion 25.

この構成によれば、発熱体30へ通電する電気経路40に温度ヒューズ1を備えるので、ヒータ100の過昇温により、所定の温度以上に加熱されたときに、温度ヒューズ1が発熱体30への通電を遮断できる。   According to this configuration, the temperature fuse 1 is provided in the electric path 40 for energizing the heating element 30, so that when the heater 100 is heated to a predetermined temperature or higher due to excessive temperature rise of the heater 100, the temperature fuse 1 is transferred to the heating element 30. Can be turned off.

本実施形態の温度ヒューズ1の製造方法は、配線部25を有する基板20に形成される温度ヒューズ1の製造方法であって、上記の温度ヒューズ用インク60を印刷する。続いて、バインダー14が消失するとともに絶縁性物質11が導電性物質12を保持可能な支持体13を形成する焼成温度で焼成し、絶縁性物質11を溶融させて導電性物質12を含有した膜を基板20に一体形成することを特徴とする。   The method for manufacturing the thermal fuse 1 of the present embodiment is a method for manufacturing the thermal fuse 1 formed on the substrate 20 having the wiring portion 25, and prints the thermal fuse ink 60 described above. Subsequently, the binder 14 disappears and the insulating material 11 is baked at a baking temperature to form a support 13 capable of holding the conductive material 12, and the insulating material 11 is melted to contain the conductive material 12. Are integrally formed on the substrate 20.

この構成によれば、温度ヒューズ用インク60の印刷と焼成により形成するので、温度ヒューズ1を製造することが容易である。   According to this configuration, since the thermal fuse ink 60 is formed by printing and baking, the thermal fuse 1 can be easily manufactured.

また、本実施形態の温度ヒューズ1の製造方法において、焼成温度は、バインダー14の消失する温度より高く、絶縁性物質11の軟化点よりも高く、所定の温度よりも低いことが好適である   In the method for manufacturing the thermal fuse 1 according to this embodiment, the firing temperature is preferably higher than the temperature at which the binder 14 disappears, higher than the softening point of the insulating material 11, and lower than a predetermined temperature.

この構成によれば、温度ヒューズ用インク60の焼成温度を製造に最適な温度とすることで、特性のばらつきが少ない温度ヒューズ1を製造することができる。   According to this configuration, by setting the firing temperature of the thermal fuse ink 60 to an optimum temperature for manufacturing, the thermal fuse 1 with little variation in characteristics can be manufactured.

以上のように、本発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することが可能である。例えば次のように変形して実施することができ、これらも本発明の技術的範囲に属する。   As described above, the embodiment of the present invention has been specifically described. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. . For example, the present invention can be modified as follows, and these also belong to the technical scope of the present invention.

(1)本実施形態において、基板20の他方の面20bに発熱体30が配置されているとしたが、一方の面20aに発熱体30と温度ヒューズ1とが積層された構成であってもよい。例えば、トナー定着装置は、基板20の他方の面20bがヒータ面となり、発熱体30から他方の面20bに伝達した熱によってトナーを定着させる。   (1) In the present embodiment, the heating element 30 is disposed on the other surface 20b of the substrate 20, but the heating element 30 and the thermal fuse 1 may be stacked on the one surface 20a. Good. For example, in the toner fixing device, the other surface 20b of the substrate 20 serves as a heater surface, and the toner is fixed by heat transmitted from the heating element 30 to the other surface 20b.

(2)本実施形態において、温度ヒューズ1の分割数を発熱体30の分割数に合わせ、それぞれの長さを合わせていたが、温度ヒューズ1の分割数をさらに増やしてもよい。熱膨張による基板20の反りを小さくするためには、温度ヒューズ1の分割数を増やすことが有効である。   (2) In the present embodiment, the number of divisions of the thermal fuse 1 is matched with the number of divisions of the heating element 30 and the respective lengths are matched. However, the number of divisions of the thermal fuse 1 may be further increased. In order to reduce the warpage of the substrate 20 due to thermal expansion, it is effective to increase the number of divisions of the thermal fuse 1.

(3)本実施形態において、バインダー14の主成分はエチルセルロース樹脂であるとしたが、所定の温度よりも低い焼成温度で燃焼によって消失する合成樹脂材料であれば適用可能である。また、導電性物質12は、カーボンブラック粉末以外に、所定の温度以上の環境で燃焼または昇華する導電性材料から選定してもよい。   (3) In the present embodiment, the main component of the binder 14 is ethyl cellulose resin, but any synthetic resin material that disappears by combustion at a firing temperature lower than a predetermined temperature is applicable. In addition to the carbon black powder, the conductive substance 12 may be selected from conductive materials that burn or sublime in an environment at a predetermined temperature or higher.

1、1a、1b、1c 温度ヒューズ
11 絶縁性物質
12 導電性物質
13 支持体
14 バインダー
20 基板
20a 一方の面
20b 他方の面
25 配線部
30 発熱体
40 電気経路
60 温度ヒューズ用インク
100 ヒータ
A1 領域

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1a, 1b, 1c Thermal fuse 11 Insulating substance 12 Conductive substance 13 Support body 14 Binder 20 Substrate 20a One side 20b The other side 25 Wiring part 30 Heating element 40 Electrical path 60 Thermal fuse ink 100 Heater A1 area | region

Claims (10)

印刷可能に調製されてなるインクであって、
印刷後に、所定の温度以上の環境で気化させることが可能な導電性物質と、前記導電性物質を気化させる温度よりも低い軟化点を備えた絶縁性物質と、前記導電性物質と前記絶縁性物質とを分散させて保持するバインダーと、を有し、
印刷によって前記導電性物質が電気伝導経路を形成するとともに、前記絶縁性物質が前記バインダーの消失する温度以上の環境においても前記導電性物質を保持可能な支持体を形成し、
前記所定の温度以上の環境で前記絶縁性物質よりも前記導電性物質が先に気化することを特徴とする温度ヒューズ用インク。
An ink prepared to be printable,
A conductive material that can be vaporized in an environment at a predetermined temperature or higher after printing, an insulating material having a softening point lower than the temperature at which the conductive material is vaporized, and the conductive material and the insulating material. A binder for dispersing and holding the substance,
The conductive substance forms an electric conduction path by printing, and forms a support capable of holding the conductive substance even in an environment at a temperature higher than the temperature at which the insulating substance disappears,
The thermal fuse ink, wherein the conductive material is vaporized earlier than the insulating material in an environment of the predetermined temperature or higher.
前記絶縁性物質は、熱膨張係数が3〜15ppm/℃で、且つ、前記軟化点が450℃以下であることを特徴とする請求項1に記載の温度ヒューズ用インク。   2. The thermal fuse ink according to claim 1, wherein the insulating substance has a thermal expansion coefficient of 3 to 15 ppm / ° C. and the softening point is 450 ° C. or less. 前記導電性物質の主成分はカーボンブラック粉末であり、前記絶縁性物質の主成分はガラス粉末であり、前記バインダーの主成分はエチルセルロース樹脂であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の温度ヒューズ用インク。   The main component of the conductive material is carbon black powder, the main component of the insulating material is glass powder, and the main component of the binder is ethyl cellulose resin. The thermal fuse ink described. 少なくとも一方の面に配線部を有する基板に形成される温度ヒューズであって、
請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の温度ヒューズ用インクを前記一方の面に印刷して、
前記導電性物質が形成する電気伝導経路を前記配線部に電気的に接続させたことを特徴とする温度ヒューズ。
A thermal fuse formed on a substrate having a wiring portion on at least one surface,
The thermal fuse ink according to any one of claims 1 to 3 is printed on the one surface,
A thermal fuse, wherein an electrical conduction path formed by the conductive material is electrically connected to the wiring portion.
前記基板が通電によって発熱する発熱体を備え、前記基板の前記一方の面に前記発熱体と平面視で重なる範囲内に配置される温度ヒューズであって、
前記発熱体と同じ幅若しくはこれよも細い幅に形成されてなることを特徴とする請求項4に記載の温度ヒューズ。
The substrate includes a heating element that generates heat when energized, and is a thermal fuse disposed in a range overlapping the heating element in plan view on the one surface of the substrate,
5. The thermal fuse according to claim 4, wherein the thermal fuse is formed to have the same width as the heating element or a narrower width.
前記基板の他方の面に前記発熱体を備え、前記一方の面に前記温度ヒューズ用インクが印刷され、前記発熱体と平面視で重なる範囲内に配置されることを特徴とする請求項5に記載の温度ヒューズ。   The heating element is provided on the other surface of the substrate, the thermal fuse ink is printed on the one surface, and the heating element is disposed in a range overlapping the heating element in a plan view. Thermal fuse described. 前記温度ヒューズ用インクが印刷された領域が複数であり、前記領域が前記発熱体と平面視で重なる範囲内に分割されて配置されることを特徴とする請求項5又は請求項6のいずれかに記載の温度ヒューズ。   The area where the thermal fuse ink is printed is plural, and the area is divided and arranged in a range overlapping the heating element in plan view. Thermal fuse described in. 前記発熱体へ通電するための電気経路を備え、
前記発熱体が前記所定の温度より低い温度に昇温可能とされるヒータであって、
請求項5乃至請求項7のいずれかに記載の温度ヒューズを備え、前記配線部を介して前記温度ヒューズが前記電気経路の途中に接続されていることを特徴とするヒータ。
An electrical path for energizing the heating element;
The heater is capable of raising the temperature to a temperature lower than the predetermined temperature,
A heater comprising the thermal fuse according to any one of claims 5 to 7, wherein the thermal fuse is connected in the middle of the electrical path via the wiring portion.
配線部を有する基板に形成される温度ヒューズの製造方法であって、
請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の前記温度ヒューズ用インクを印刷し、
前記バインダーが消失するとともに前記絶縁性物質が前記導電性物質を保持可能な支持体を形成する焼成温度で焼成し、
前記絶縁性物質を溶融させて前記導電性物質を含有した膜を前記基板に一体形成することを特徴とする温度ヒューズの製造方法。
A method of manufacturing a thermal fuse formed on a substrate having a wiring part,
Printing the thermal fuse ink according to any one of claims 1 to 3,
The binder disappears and the insulating material is baked at a baking temperature to form a support capable of holding the conductive material,
A method of manufacturing a thermal fuse, comprising melting the insulating material and integrally forming a film containing the conductive material on the substrate.
前記焼成温度は、前記バインダーの消失する温度より高く、前記絶縁性物質の前記軟化点よりも高く、前記所定の温度よりも低いことを特徴とする請求項9に記載の温度ヒューズの製造方法。

The method for manufacturing a thermal fuse according to claim 9, wherein the firing temperature is higher than a temperature at which the binder disappears, higher than the softening point of the insulating material, and lower than the predetermined temperature.

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Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5149454A (en) * 1974-10-25 1976-04-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd ONDOHYUUZU
JPH052961A (en) * 1991-06-20 1993-01-08 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Polymer switch and its manufacture
JPH07199702A (en) * 1993-12-28 1995-08-04 Canon Inc Heating device and image forming device
JPH1012110A (en) * 1996-06-26 1998-01-16 Harness Sogo Gijutsu Kenkyusho:Kk Thermal fuse and manufacture thereof
JPH10321106A (en) * 1997-05-20 1998-12-04 Mikuni Corp Sheet-like thermal fuse
US6985650B2 (en) * 2003-08-05 2006-01-10 Xerox Corporation Thermal actuator and an optical waveguide switch including the same
JP2005157485A (en) * 2003-11-20 2005-06-16 Dainippon Printing Co Ltd Non-contact type communication response object
CN101036199A (en) * 2004-10-08 2007-09-12 三井金属矿业株式会社 Conductive ink
JP2009070721A (en) * 2007-09-14 2009-04-02 Casio Comput Co Ltd Conductor cutting device, reacting device, fuel cell device, electronic equipment, and conductor cutting method
JP5489749B2 (en) * 2010-01-27 2014-05-14 京セラ株式会社 Resistance thermal fuse

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