(57)【要約】【課題】  暴走試験およびヒートサイクル試験の双方においてよりよい結果を得ることができるヒータを提供すること。【解決手段】  基板と、上記基板に形成されており、Ａｇ−Ｐｄおよびガラスを含む発熱抵抗体と、を備えるヒータであって、上記Ａｇ−Ｐｄ中のＰｄ含有比率Ｐｄが６５ｗｔ％以上であり、上記発熱抵抗体中のガラス含有比率Ｇｃが２０ｗｔ％以下である。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
上記基板に形成されており、Ａｇ−Ｐｄおよびガラスを含む発熱抵抗体と、
を備えるヒータであって、
上記Ａｇ−Ｐｄ中のＰｄ含有比率が６５ｗｔ％以上であり、
上記発熱抵抗体中の上記ガラス含有比率が２０ｗｔ％以下であることを特徴とする、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】
このようなヒータに課される試験には、暴走試験およびヒートサイクル試験がある。暴走試験とは、ヒータに定格電流よりも過大な電流を流す試験である。ヒータに過大な電流が流れた場合にトラブルが生じることを、ヒータが自律的に防止することが好ましい。ヒートサイクル試験とは、定格条件における加熱を定められた回数繰り返す試験である。数万回程度の加熱を繰り返した後において、ヒータの実際の抵抗値と定格抵抗値との差が小さいことが好ましい。レーザプリンタに用いられるヒータとしては、これらの双方の試験において好ましい結果が得られることが求められる。しかしながら、そのようなヒータ、特にそのような特性を示す発熱抵抗体を実現することは困難であった。
【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、暴走試験およびヒートサイクル試験の双方においてよりよい結果を得ることができるヒータを提供することをその課題とする。
【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ており、Ａｇ−Ｐｄおよびガラスを含む発熱抵抗体と、を備えるヒータであって、上記Ａｇ−Ｐｄ中のＰｄ含有比率が６５ｗｔ％以上であり、上記発熱抵抗体中の上記ガラス含有比率が２０ｗｔ％以下であることを特徴としている。
【０００７】
このような構成によれば、抵抗温度係数を３００ｐｐｍ／℃以上とすることが可能であり、暴走試験において良好な結果を得ることができる。また、ヒートサイクル試験において、５０，０００回の加熱を繰り返した後の抵抗値の誤差を０．２％以下とすることが可能である。さらに、上記発熱抵抗体のシート抵抗を比較的高い値とするのに適している。
【０００８】
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】
【０００９】
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。
【００１０】
図１は、本発明に係るヒータの一例を示している。本実施形態のヒータＡは、基板１、および発熱抵抗体２を備えている。ヒータＡは、たとえば、レーザプリンタにおいて記録紙に転写されたトナーを熱定着させるために用いられる。たとえば回転するプラテンローラによってヒータＡに対して押し付けられることにより、上記記録紙はヒータＡに対して摺動させられる。これにより、上記記録紙に転写されたトナーが加熱され、記録紙に定着する。
【００１１】
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。
【００１２】
発熱抵抗体２は、基板１上に形成されており、たとえばコの字の帯状である。発熱抵抗体２は、抵抗体材料とガラスとを含んでいる。上記抵抗体材料は、Ａｇ−Ｐｄである。このＡｇ−Ｐｄ中のＰｄの比率ｙは、６５ｗｔ％以上とされている。発熱抵抗体２中の上記ガラスの比率は、２０ｗｔ％以下とされている。このガラスとしては、ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−Ｒ、またはＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−Ｒ（Ｒは、ＺｎＯ2、Ｌｉ2Ｏ3、ＴｉＯ2のいずれか）に代表される結晶化ガラスを用いることが好ましい。発熱抵抗体２は、Ａｇ−Ｐｄとガラスとを含む発熱抵抗体ペーストを基板１に塗布した後に、焼成することによって形成される。
【００１３】
発熱抵抗体２は、保護膜（図示略）によって覆われている。この保護膜は、発熱抵抗体２を保護するためのものであり、たとえば結晶化ガラスまたは非晶質ガラスからなる。保護膜３は、たとえば発熱抵抗体２を覆うようにガラスペーストを塗布した後に、これを焼成することによって形成される。
【００１４】
次に、ヒータＡの作用について説明する。
【００１５】
発明者らは、暴走試験およびヒートサイクル試験の結果が、ヒータＡのどのような構成要件に左右されるかを詳細に試験研究した。図２は、それから得られた知見を示している。まず、暴走試験においては、大電流が流れた場合に、大電流を遮断するかあるいは過度に過熱し続けることを防止するか、といった機能をヒータＡが果たすことが好ましい。このうち、加熱の継続を防止するには、発熱抵抗体２の１℃あたりの抵抗値の変化の割合である抵抗温度係数（thermal coefficient of resistance：TCR）を高めることが有効である。すなわち、大電流が流れることにより発熱抵抗体２の温度が上昇すると、それにつれて発熱抵抗体２の抵抗値が大となる。ヒータＡに印加された電圧が一定であれば、発熱抵抗体２からの発熱量は、発熱抵抗体２の抵抗値の二乗に反比例する。このため、発熱抵抗体２の温度が高くなるほど、発熱量が小さくなり、過度な昇温が防止される。このような過度な昇温を防止する機能は、抵抗温度係数が３００ｐｐｍ／℃であれば十分に発揮された。そして、図２に示すように、発明者らは発熱抵抗体２に含まれるＡｇ−Ｐｄ中のＰｄ含有比率Ｐｃが、３５ｗｔ％以下か、あるいは６５ｗｔ％以上であれば、抵抗温度係数を３００ｐｐｍ／℃とすることができるという相関を見出した。この抵抗温度係数は、発熱抵抗体２中のガラス含有比率Ｇｃにはほとんど依存しなかった。
【００１６】
また、発明者らは、ガラス含有比率Ｇｃが、ヒートサイクル試験の結果に大きな影響を与えるという知見を得た。レーザプリンタのトナー定着用途に用いられるヒータＡとしては、５０，０００回の加熱を繰り返した後の抵抗値と定格抵抗値との誤差が０．２％以下であることが求められることが多い。発明者らは、ガラス含有比率Ｇｃを２０ｗｔ％以下とすれば、上述した条件において誤差を０．２％以下とすることが可能であることを見出した。そして、従来においては、ヒートサイクル試験の結果は、抵抗温度係数に大きく依存すると考えられる場合もあった。しかし、発明者らの試験によれば、ヒートサイクル試験の結果は、ガラス含有比率Ｇｃに大きく依存し、抵抗温度係数の影響は比較的小であった。これにより、ヒートサイクル試験の結果を向上させるには、ガラス含有比率Ｇｃを２０％以下とすればよく、Ｐｄ含有比率Ｐｃとは相関が小さいという知見を得た。
【００１７】
以上より、図２においては、Ｐｄ含有比率Ｐｃが３５ｗｔ％以下か６５ｗｔ％以上であって、ガラス含有比率Ｇｃが２０ｗｔ％以下の領域が、発熱抵抗体２の組成として好ましいといえる。さらに、発明者らは、発熱抵抗体２のシート抵抗を考慮した。シート抵抗とは、一様の厚さを持つ薄い膜の抵抗を表すものである。近年においては、特にレーザプリンタのトナー定着用途に用いられる場合に、シート抵抗が高い発熱抵抗体２を備えたヒータＡが求められる。図２において、曲線Ｒ１は、シート抵抗が比較的低い値で一定となる組成を示し、曲線Ｒ２は、シート抵抗が比較的高い値で一定となる組成を示している。同図から理解されるように、Ｐｄ含有率Ｐｃおよびガラス含有率Ｇｃのいずれが大きくなってもシート抵抗は高くなる。Ｐｄ含有比率Ｐｃが３５ｗｔ％以下の領域においては、抵抗温度係数を３００ｐｐｍ／℃以上とすることが可能であるが、求められるシート抵抗を達成するには、ガラス含有比率Ｇｃをある程度高める必要がある。この結果、たとえば曲線Ｒ２で表される発熱抵抗体２を得ようとすると、ガラス含有比率Ｇｃが２０ｗｔ％を大きく上回ってしまう。一方、Ｐｄ含有比率Ｐｃが６５ｗｔ％以上の領域においては、ガラス含有比率Ｇｃをそれほど大きくすることなくシート抵抗を高めることが可能である。したがって、Ｐｄ含有比率Ｐｃを６５ｗｔ％以上とし、かつガラス含有比率Ｇｃを２０ｗｔ％以下とすることにより、暴走試験およびヒートサイクル試験において良好な結果を得つつ、シート抵抗が比較的高い発熱抵抗体２を実現することができる。
【００１８】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【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】発熱抵抗体のガラス含有比率およびＰｄ含有比率と抵抗値との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２０】
Ａ      ヒータ
１      基板
２      発熱抵抗体
【図１】
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【図２】
2009076251.tif 000004