(57)【要約】【課題】発熱抵抗体の温度抵抗係数を小さくすることが可能なヒータを提供すること。【解決手段】基板１と、基板１に形成された発熱抵抗体２と、を備えるヒータＡであって、発熱抵抗体２は、Ａｇ−Ｐｄとガラスとを含んでおり、発熱抵抗体２中の上記ガラスの重量比率をｘとした場合、上記Ａｇ−Ｐｄ中のＰｄの重量比率ｙは、−０．０９１ｘ＋０．５０≦ｙ≦−０．０９１ｘ＋０．５７とされている。【選択図】  図１
2008159502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
上記基板に形成された発熱抵抗体と、
を備えるヒータであって、
上記発熱抵抗体は、Ａｇ−Ｐｄとガラスとを含んでおり、
上記発熱抵抗体中の上記ガラスの重量比率をｘとした場合、上記Ａｇ−Ｐｄ中のＰｄの重量比率ｙは、−０．０９１ｘ＋０．５０≦ｙ≦−０．０９１ｘ＋０．５７とされていることを特徴とする、ヒータ。
【請求項２】
上記発熱抵抗体中の上記ガラスの重量比率が、３〜２５％とされている、請求項１に記載のヒータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
しかしながら、Ａｇ−Ｐｄを含む上記発熱抵抗体は、温度によって抵抗値が変化する。このような抵抗値の温度依存性の大小は、一般に、１℃あたりの抵抗値の変化の割合である抵抗温度係数（thermal coefficient of resistance：TCR）で表される。たとえば、従来のヒータの抵抗温度係数は、３００ｐｐｍ／℃程度である。抵抗温度係数が大きいほど、上記ヒータの上記発熱抵抗体を一定の温度に保つための電流制御が困難となる。上記発熱抵抗体の温度にバラツキが生じると、トナーを記録紙に適切に熱定着させることが阻害される。近年においては、レーザプリンタの印刷速度の向上、印刷の高精細化などの要請が強く、上記発熱抵抗体の抵抗温度係数をさらに小さくすることが望まれていた。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−６２８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、発熱抵抗体の温度抵抗係数を小さくすることが可能なヒータを提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によって提供されるヒータは、基板と、上記基板に形成された発熱抵抗体と、を備えるヒータであって、上記発熱抵抗体は、Ａｇ−Ｐｄとガラスとを含んでおり、上記発熱抵抗体中の上記ガラスの重量比率をｘとした場合、上記Ａｇ−Ｐｄ中のＰｄの重量比率ｙは、−０．０９１ｘ＋０．５０≦ｙ≦−０．０９１ｘ＋０．５７とされていることを特徴としている。
【０００７】
このような構成によれば、上記発熱抵抗体の抵抗温度係数を１００ｐｐｍ／℃以下と、非常に小さい値とすることができる。これにより、上記発熱抵抗体を一定温度に制御することが容易となる。したがって、上記ヒータによってトナーを記録紙に安定して熱定着させることが可能であり、レーザプリンタの印刷速度の向上および印刷の高精細化を図ることができる。
【０００８】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記発熱抵抗体中の上記ガラスの重量比率が、３〜２５％とされている。上記ガラスをこのような割合に配合することにより上記発熱抵抗体と上記基板との結合力を高めつつ、絶縁体である上記ガラスが上記発熱抵抗体の導通を不当に妨げることを回避することができる。
【０００９】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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。
【００１１】
図１および図２は、本発明に係るヒータの一例を示している。本実施形態のヒータＡは、基板１、発熱抵抗体２、および保護膜３を備えている。ヒータＡは、たとえば、レーザプリンタにおいて記録紙Ｐに転写されたトナーを熱定着させるために用いられる。たとえば回転するプラテンローラＲによってヒータＡに対して押し付けられることにより、記録紙ＰはヒータＡに対して摺動させられる。これにより、記録紙Ｐに転写されたトナーが加熱され、記録紙Ｐに定着する。なお、図１においては理解の便宜上、保護膜３が省略されている。
【００１２】
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。
【００１３】
発熱抵抗体２は、基板１上に形成されており、コの字の帯状である。発熱抵抗体２は、抵抗体材料と結晶化ガラスとを含んでいる。上記抵抗体材料は、Ａｇ−Ｐｄである。このＡｇ−Ｐｄ中のＰｄの重量比率ｙは、−０．０９１ｘ＋０．５０≦ｙ≦−０．０９１ｘ＋０．５７とされている。ｘは、発熱抵抗体２中の上記結晶化ガラスの重量比率である。たとえば、上記結晶化ガラスの重量比率ｘが１０％である場合、Ｐｄの重量比率ｙは４９〜５６％とされている。
【００１４】
発熱抵抗体２において上記結晶化ガラスが占める割合は、３〜２５％が好ましい。上記結晶化ガラスとしては、ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−Ｒ、またはＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−Ｒ（Ｒは、ＺｎＯ2、Ｌｉ2Ｏ3、ＴｉＯ2のいずれか）を用いることが好適である。本実施形態においては、ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−ＺｎＯ2が用いられている。この場合、上記結晶化ガラスは、軟化点温度が５７０℃程度、結晶化温度が７３０℃程度である。上記結晶化ガラスは、発熱抵抗体２と基板１との結合力を高めることを目的として含有されており、発熱抵抗体２の剥離防止を図ることができる。
【００１５】
発熱抵抗体２は、Ａｇ−ＰｄとＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−ＺｎＯ2をはじめとする上記結晶化ガラスとを含む抵抗体ペーストを基板１に塗布した後に、焼成することによって形成される。この焼成においては、焼成温度を、常温程度から８５０℃程度まで徐々に昇温させた後に、８５０℃で一定時間保持する。すなわち、上記結晶化ガラスの結晶化温度よりも１００℃以上高い焼成温度で焼成する。
【００１６】
保護膜３は、発熱抵抗体２を保護するためのものであり、たとえば結晶化ガラスまたは非晶質ガラスからなる。保護膜３は、たとえば発熱抵抗体２を覆うようにガラスペーストを塗布した後に、これを焼成することによって形成される。
【００１７】
次に、ヒータＡの作用について説明する。
【００１８】
発明者らは、従来３００ｐｐｍ／℃程度であった抵抗温度係数αを格段に低下させることを目的として、発熱抵抗体２の材質の研究を行った。図３は、その結果の一例であり、Ａｇ−Ｐｄ中のＰｄの重量比率ｙと、重量比率ｙを種々に異ならせた発熱抵抗体２の抵抗温度係数αとの関係を示している。これらの発熱抵抗体２における上記結晶化ガラスの重量比率ｘは、すべて１０％である。同図によく表れているように、抵抗温度係数αは、Ｐｄの重量比率ｙに大きく依存する。
【００１９】
発熱抵抗体２の一般的な材質としてＡｇ−Ｐｄを工業上用いる場合、Ｐｄの重量比率ｙを下げることが指向される。これは、Ａｇに対してＰｄが顕著に高価であるからである。従来使用されているヒータは、抵抗温度係数αが３００ｐｐｍ／℃程度である。この程度の抵抗温度係数αを実現するには、Ｐｄの重量比率ｙを２５〜４０％程度とすればよい。さらに、ヒータの製造コストを削減する観点から、採用されるＰｄの重量比率ｙは２５％程度に収斂する。
【００２０】
しかしながら、発明者らは、さらなる抵抗温度係数αの低減を目的として、Ｐｄの重量比率ｙを、従来は採用されなかった範囲である８０％程度まで変化させた実験を行った。その結果、重量比率ｙが４５％を超えると、抵抗温度係数αが急激に低下することが判明した。また、抵抗温度係数αは、重量比率ｙが５２〜５３％程度において最小値をとり、これよりも重量比率ｙが大きい領域においては増加することが分かった。そこで、Ｐｄの重量比率ｙを４９〜５６％という従来は採用されていなかった範囲とすることにより、抵抗温度係数αを、少なくとも１００ｐｐｍ／℃以下、具体的には８０ｐｐｍ／℃程度まで低減することができた。発熱抵抗体２の抵抗温度係数αが、従来の１／３以下と顕著に小さいことにより、発熱抵抗体２の温度制御をより正確に行うことが可能となった。以上より、ヒータＡによれば、トナーを記録紙Ｐに安定して熱定着させることが可能であり、レーザプリンタの印刷速度の向上および印刷の高精細化を図ることができる。
【００２１】
さらに、発明者らは、抵抗体αを１００ｐｐｍ／℃以下に抑えるためのＰｄの重量比率ｙの数値範囲は、発熱抵抗体２に含まれる上記結晶化ガラスの重量比率ｘによって変化することを明らかにした。すなわち、Ｐｄの重量比率ｙと抵抗温度係数αとの関係は、図３に示すグラフによって基本的な関係が表される。しかし、上記結晶化ガラスの重量比率ｘが変化すると、図３に示すグラフが若干シフトすることが判明した。そこで、発明者らは、発熱抵抗体２における上記結晶化ガラスの重量比率ｘを、３％、１４％、２５％と異ならせた場合について、実験を行った。この実験に基づいて、抵抗体温度係数αを１００ｐｐｍ／℃以下とすることが可能であるＰｄの重量比率ｙの最大値ｙmaxと最小値ｙminとを図４に示す。同図に示すように、Ｐｄの重量比率ｙmax，ｙminは、上記結晶化ガラスの重量比率ｘに対して単調減少となることを得た。以上の結果より、Ｐｄの重量比率ｙを、−０．０９１ｘ＋０．５０≦ｙ≦―０．０９１ｘ＋０．５７とすれば、発熱抵抗体２の抵抗温度係数αを１００ｐｐｍ／℃以下とすることができる。
【００２２】
発熱抵抗体２における上記結晶化ガラスの比率が３％以上であれば、上記結晶化ガラスによって発熱抵抗体２を基板１に強固に結合させる効果が奏される。また、上記結晶化ガラスの比率が２５％以下であれば、絶縁体である上記結晶化ガラスが、発熱抵抗体２の導通を不当に妨げるおそれがない。
【００２３】
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。
【００２４】
本発明で言うガラスとしては、結晶化ガラスを用いることが発熱抵抗体の剥離防止に有利であるが、本発明はこれに限定されず、非晶質ガラスを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係るヒータの一例を示す斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】抵抗温度係数αとＰｄ重量比率ｙとの関係を示すグラフである。
【図４】Ｐｄ重量比率ｙｍａｘ，ｙｍｉｎとガラス重量比率ｘとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２６】
Ａ      ヒータ
Ｐ      記録紙
Ｒ      プラテンローラ
ｘ      ガラスの重量比率
ｙ      Ｐｄの重量比率
１      基板
２      発熱抵抗体
３      保護膜
【図１】
2008159502.tif 000003
【図２】
2008159502.tif 000004
【図３】
2008159502.tif 000005
【図４】
2008159502.tif 000006