專利名稱：加熱器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及OA設備、家用電器及精密制造設備等中作為加熱源使用的加熱器，另外還涉及安裝這種加熱器的復印機及傳真機等OA設備的色粉定影裝置及使用這種定影裝置的圖像形成裝置。
背景技術：
在電子設備的輕、薄、短、小的潮流中，為了實現(xiàn)電路基板的高密度化，構成的基板及零部件正向著小型化及多功能化方向發(fā)展。
例如在電子式復印機中，是將感光鼓表面形成的色粉圖像轉印到被加熱體即復印用紙或復印薄膜等上面，然后將該復印用紙夾在板狀加熱器與加壓輥之間，一邊加壓一邊使其通過，利用該加熱器的熱量對復印用紙進行加熱，使色粉熔融，進行定影。
作為這種加熱器，有美國專利5068517、5162635及5587097所揭示的發(fā)明。這些加熱器是在由Al2O3(氧化鋁)、AlN(氮化鋁)或SiC(碳化硅)等耐熱及電氣絕緣性的陶瓷材料制成的平面狀細長基板表面印刷涂布將Ag·Pd(銀鈀)合金粉末等與玻璃粉末(無機粘結劑)、有機粘結劑混合而成的糊漿，然后進行燒結，形成細長帶狀厚膜狀電阻發(fā)熱體。
另外，在該電阻發(fā)熱體的兩端部分設置Ag(銀)或Pt(鉑)等比上述電阻發(fā)熱體的形成材料的導電性能好的良導體被膜構成的饋電端子部，再在該電阻發(fā)熱體表面用絕緣性好的玻璃質(zhì)被覆層或保護層加以覆蓋，以防止電阻發(fā)熱體磨損及受到?jīng)_擊的影響，增加其機械強度，同時保護其不致氧化、硫化及觸電等，這種加熱器已經(jīng)實用化。
還有的在加熱器上，在上述基板的形成電阻發(fā)熱體的表面的反面一側，具有熱敏電阻等溫度檢測元件，用以檢測發(fā)熱體的溫度，并將該檢測的信號反饋至溫度控制電路裝置，以控制對加熱器所加的功率，保持一定的溫度。
裝有這樣的加熱器的定影裝置的優(yōu)點是，加熱器的啟動(升溫)特性好，同時由于能夠幾乎直接對色粉進行加熱，因此熱效率也高，能夠實現(xiàn)低功耗，另外還能夠使定影裝置小型化。
作為這種加熱器的電阻發(fā)熱體的形成材料，上述Ag·Pd(銀·鈀)合金從許多條件來看是很優(yōu)越的，因此現(xiàn)在多采用這種材料，但最近Pd(鈀)材料有價格上漲的傾向，為了降低板狀加熱器的成本，因此強烈要求減少其比例。
例如在日本專利申請公開公報的特開平7-201459號中揭示，用Ag·Pd(銀·鈀)合金為主成份的電阻發(fā)熱體，該Pd(鈀)的含有比例較低，為0.3～40重量％，在其中相對于活性金屬及上述Ag·Pd(銀·鈀)合金添加10重％以下的玻璃成分形成加熱器。
根據(jù)上述公報所述，該加熱器通過減少Pd(鈀)的含有比例，能夠在基板上以高附著強度形成電阻發(fā)熱體，同時能夠加快發(fā)熱體的加熱及冷卻速度，進行高精度的溫度控制。但是，若添加Ti或Zr等活性金屬，則可能與玻璃進行反應，發(fā)生結晶化，有時會產(chǎn)生電阻發(fā)熱體(膜)呈多孔狀的不正常情況。
另外，這些加熱器為了形成發(fā)熱體，必須使用上述粘結用的玻璃，但是問題是玻璃隨著時間的過去，特別是加熱器的情況下，由于通電和斷電的加熱循環(huán)或暴露在高溫下等原因，很容易變質(zhì)，不可避免地隨時間變化而發(fā)生電阻變化，隨著時間的過去，電阻值變得大于使用初期的值。
另外，近來由于導熱性好，因此，與Al2O3(氧化鋁熱導率約20W/mk)構成的基板相比，更多采用AlN(氮化鋁熱導率為100～180W/mk)或Si3N4(氮化硅)等氮化物陶瓷制的基板。
但是，該氮化物陶瓷例如AlN(氮化鋁)制基板，由于含有氮，因此在基板上印刷電阻發(fā)熱體、饋電端子、布線導體及被覆層等厚膜糊漿，然后以約850℃燒結形成厚膜圖形時產(chǎn)生的問題是，該AlN(氮化鋁)基板與厚膜糊漿發(fā)生反應，從基板表面產(chǎn)生氮氣(N2)，該氮氣(N2)在AlN(氮化鋁)基板與厚膜圖形的界面形成發(fā)泡，使基板與發(fā)熱體等厚膜圖形的附著性能降低，產(chǎn)生剝離。
而在Al2O3(氧化鋁)等氧化物制基板的情況下，由于玻璃由氧化物成份構成，因此相容性好，不容易產(chǎn)生發(fā)泡等反應，不易發(fā)生剝離。
另外，以上述Ag·Pd(銀·鈀)合金為主成分的電阻發(fā)熱體，若Pd(鈀)的含有比例高，則電阻發(fā)熱體本身的電阻溫度系數(shù)(TCR-Temperature Coefficient ofResistance電阻值隨溫度變化而變化的變化率)小，通電開始后短時間內(nèi)即升溫，但在過度升溫的情況下溫度控制電路動作等情況下，常常會產(chǎn)生問題。
即例如在復印機中安裝的色粉定影用的加熱器，由于裝在耐熱合成樹等制成的支架上，并對色粉的主成發(fā)即脂進行加熱定影，為此通常升溫至180～230℃使用，但若由于溫度檢測元件的安裝不合格或故障以及溫度控制電路裝置的不正?；蚬收系?，使得該溫度不能夠控制，則由于通電狀態(tài)持續(xù)，連續(xù)施加市電，由于過電流流過，達到電阻發(fā)熱體燒紅那樣的高溫。
若該發(fā)熱體持續(xù)燒紅，則會使得裝有加熱器的合成樹脂制支架、定影裝置的殼體和面向加熱器壓緊輸送的復印用紙等燒焦，或對加熱器形成構件及周圍其他零部件產(chǎn)生影響，或使其發(fā)生炭化，甚至發(fā)生冒煙起火等極其稀少的情況。因此，本發(fā)明人對于形成加熱器的電阻發(fā)熱體的Ag·Pd(銀·鉑)合金的成分比例以及為調(diào)整粘結情況及電阻用的玻璃構件及玻璃構件以外的添加物(填料)的添加量與TCR特性的關系及發(fā)泡的發(fā)生狀況等進行了研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述情況提出的，其目的在于提供降低基板上形成的電阻發(fā)熱體的成本，減少電阻值的制造偏差的加熱器。另外，本發(fā)明的目的還在于減少由于該加熱器通電和斷電而產(chǎn)生的加熱循環(huán)或高溫下電阻發(fā)熱體電阻值的變化，防止加熱器過熱。還有，本發(fā)明的目的還在于提供在基板、布線導體與被覆層的玻璃之間無發(fā)泡，能夠防止或減少剝離的板狀加熱器、使用這種加熱器的定影裝置及安裝這種定影裝置的圖像形成裝置。
本發(fā)明的加熱器具有由耐熱和具有電氣絕緣性的材料制成的基板、在該基板表面沿長度方向形成帶狀的電阻發(fā)熱體、以及與該電阻發(fā)熱體相連設置形成的饋電端部，所述電阻發(fā)熱體含有Ag與Pd的重量比例為，Ag/Pd為90/10～70/30的Ag·Pd合金、玻璃、以及相對于上述Ag·Pd合金的重量為0.1～20重量％的無機氧化物及/或無機氮化物。
另外，本發(fā)明的加熱器也可以具有由耐熱和具有電氣絕緣性的材料制成的基板、在該基板表面沿長度方向形成帶狀的電阻發(fā)熱體、以及與該電阻發(fā)熱體相連設置形成的饋電端部，而且所述電阻發(fā)熱體含有Ag與Pd的重量比例為，Ag/Pd為90/10～70/30的Ag·Pd合金、以及相對于該Ag·Pd合金的重量，添加10～70重量％的玻璃及無機氧化物及/或無機氮化物。
這種板狀加熱器的電阻發(fā)熱體，若Ag·Pd合金中添加的玻璃及無機氧化物及/或無機氮化物相對于Ag·Pd的重量比例記為x，與形成的薄膜電阻的薄膜電阻值記為y，在x與y滿足下式時，能夠得到更大的薄膜電阻值范圍。
Y＝aebx式中，a及b在這樣的范圍中，即0.01≤a≤0.03，b＝0.08～0.12。
本發(fā)明能夠適用于具有與記錄媒體加壓接觸的加壓輥和與該加壓輥相對配置的加熱體，以便使在前述記錄媒體上形成的圖像定影的定影裝置，上述加熱體采用上述加熱器，而且該電阻發(fā)熱體與前述加壓輥相對配置。
本發(fā)明適用于圖像形成裝置，上述圖像形成裝置具有這種定影裝置，具有使記錄媒體上形成的靜電潛像附著色粉，再將該色粉轉印至被復印體上形成規(guī)定圖像的手段。


圖1為表示本發(fā)明一實施例的板狀加熱器的將其中間部分切斷的正視圖。
圖2為圖1所示的板狀加熱器的后視圖。
圖3所示為沿圖1中的a-a線切開的放大部分縱向剖面圖。
圖4所示為板狀加熱器的通電電路圖。
圖5所示為通電循環(huán)(通斷次數(shù))與電阻值變化率(％)的關系曲線圖。
圖6所示為非晶態(tài)玻璃及無機氧化物的重量比例與薄膜電阻值(Ω/□/10μm)的關系曲線圖(雙對數(shù)坐標)。
圖7所示為本發(fā)明加熱器的其他實施例，圖7a為正視圖，圖7b為后視圖。
圖8所示為裝入本發(fā)明一實施例的板狀加熱器的復印機定影裝置一部分切開后的縱向剖視圖。
圖9所示為沿圖8中的b-b線切開放大的橫向剖視圖。
圖10為裝入圖8所示的定影裝置的圖像形成裝置的概要構成縱向剖視圖。
具體實施例方式
下面參照

本發(fā)明加熱器的實施形態(tài)。另外，各附圖中所示的電阻發(fā)熱體、饋電端子部、布線導體及被覆層等各層相對于基板的厚度及寬度是加以夸大顯示的，在尺寸上是不成比例的。另外，基板的上側表面及下側背面是為

所用，實用上也有相反的情況。
圖1所示為板狀加熱器H1，在該圖中，1表示以耐熱及電氣絕緣的例如AlN(氮化鋁)等氮化物陶瓷材料為主體的細長基板，其長度約為300mm(280～320mm)，寬度約為6mm(5～13mm)，厚度約為0.7mm(0.5～1.0mm)。除了AlN(氮化鋁)以外，還可以用Si3N4(氮化硅)等氮化物陶瓷、Al2O3(氧化鋁)等氧化物陶瓷或SiC(碳化硅)等碳化物陶瓷材料形成基板。
又，2是在該基板1的正面?zhèn)?a表面沿長度方向形成的帶狀電阻發(fā)熱體，長度約為280mm，寬度約為2mm，厚度約為10μm的，將Ag(銀)、Pd(鈀)合金作為導電體成分，其中將具有電氣絕緣性的作為無機氧化物的Al2O3(氧化鋁)作為填料，再在其中添加玻璃料，以該玻璃料作為粘結劑粘結。該玻璃料除了起到作為粘結劑的作用外，還是電氣絕緣體，還起到調(diào)整電阻的作用。
另外，3、3是在基板1兩端部附近的正面?zhèn)?a表面、上述電阻發(fā)熱體2端部上側或下側重疊形成的寬度較寬的饋電用膜狀電極構成的端子部分，其長度約為6mm，寬度約為5mm，由以Ag·Pd(銀·鉑)合金等為主成份的良導電性厚膜構成。形成該饋電用端子部分3時也可以加大膜厚以降低電阻值。
又，4是玻璃質(zhì)被覆層，由以SiO2(氧化硅)為主要成分的SiO2(氧化硅)-ZnO(氧化鋅)-Al2O3(氧化鋁)系玻璃材料構成，從上述電阻發(fā)熱體2沿上述饋電用端子部3的一部分及基板1的長度方向的兩側端部表面形成。即形成層厚為20～100μm的玻璃質(zhì)被覆層4，以覆蓋除上述端子部3、3的一部分以外的幾乎全部表面。該被覆層4所起的作用是，防止電阻發(fā)熱體因氧化及硫化等原因而變質(zhì)導致其電阻值發(fā)生變化，同時保護電氣絕緣性，防止因接觸等而引起損傷和磨損。
另外，51、51是在基板1的背面?zhèn)?b用與上述端子部3相同的材料形成的兩條布線導體，52、52是該布線導體51、51的端子部，在布線導體51、51的前端部之間，連接安裝有溫度檢測用傳感器6、例如熱敏電阻。
該傳感器6是具有很大的負電阻溫度系數(shù)的NTC元件，是具有在溫度上升時電阻值減小的特性的傳感器。
下面說明該傳感器6的結構及安裝，傳感器6包含由Al2O3(氧化鋁)等構成的陶瓷制平板狀基體、在該基體中間部突出的上表面上形成的由Mn(錳)、Co(鈷)、Ni(鎳)等氧化物(MnO2、CO3O4、NiO)的混合物構成的薄膜感熱部、以及在該感熱部兩側與感熱部連接形成的Pt(鉑)層構成的電極部。
而且，該傳感器6的安裝是將感熱部接觸或靠近基板1的背面?zhèn)?表面)1b，利用將Ag·Pd(銀·鈀)合金粉末等與樹脂混合的導電性粘接劑，將電極部分別與布線導體51、51連接。
下面說明該板加加熱器H1的制造方法。首先，準備由AlN(氮化鋁)構成的細長基板1及發(fā)熱體糊漿，所述發(fā)熱體糊漿是將Ag(銀)80重量％、Pd(鈀)20重量％的合金粉末、相對于上述Ag·Pd(銀·鈀)合金約20重量％的作為粘結劑及電阻調(diào)整用材料的SiO2(氧化硅)-Al2O3(氧化鋁)系非晶態(tài)玻璃料粉末、相對于上述Ag·Pd(銀·鈀)合金粉末總重量約10重量％的作為填料的Al2O3(氧化鋁)構成的無機氧化物粉末、乙基纖維素(有機粘結劑)、以及松油醇等有機溶劑混合而成。
然后利用絲網(wǎng)印刷法將該發(fā)熱體糊漿在基板1正面?zhèn)?a表面的預定形成部位沿長度方向印刷形成帶狀厚膜，從而形成涂布膜。然后，使上述涂布膜干燥，在燒結爐中以燒結峰值溫度約850℃燒結10分鐘(通過燒結爐的時間約為40分鐘)。在該燒結步驟中，糊漿中所含有機溶劑蒸發(fā)飛散，無機粘結劑即玻璃成分熔融，使Ag·Pd(銀·鈀)合金及無機氧化物的混合粉末粘結固定在基板1上表面1a的表面，形成電阻發(fā)熱體2。
接著，在與該電阻發(fā)熱體2的端部相鄰的基板1正面?zhèn)?a表面的兩端部及背面?zhèn)?b表面，利用絲網(wǎng)印刷法將單位面積的電阻值小于電阻發(fā)熱體2的材料、例如Ag·Pd(銀·鈀)合金作為導電成分的導電糊漿印刷涂布，干燥后進行與上述相同的燒結步驟，以此形成饋電用膜狀端子部3、3、布線導體51、51、以及端子部52、52。
然后，形成被覆層4。這是將例如以SiO2(氧化硅)為主成分的SiO2(氧化硅)-ZnO(氧化鋅)-Al2O3(氧化鋁)系玻璃粉末與乙基纖維素(有機粘結劑)混合得到的糊漿，從上述電阻發(fā)熱體2至上述饋電用端子部3、3的一部分和沿基板1上側1a的長度方向的兩側端部表面部分，無間隙地連續(xù)形成涂膜。
然后，在使該涂布膜干燥后，在燒結爐中以燒結峰值溫度約850℃燒結10分鐘(通過燒結爐的時間約為40分鐘)，形成厚度15μm～100μm的玻璃質(zhì)被覆層4。
該玻璃的軟化點約為600～800℃，低于構成上述電阻發(fā)熱體2的糊狀涂料的燒結溫度，若將燒結溫度升高，則上側1a表面部分形成的玻璃糊漿熔融，形成玻璃表面部分平坦、無凹凸的光滑的玻璃質(zhì)被覆層4。
然后，在最后制造步驟中，利用將Ag·Pd(銀·鈀)合金粉末等與有機粘結劑混合形成的導電性粘結劑，將傳感器分別與布線導體51、51連接。
這樣構成的板狀加熱器H1利用圖4所示的電路結構進行通電。即如果通過溫度控制電路T對饋電用端子部分3、3通電，則電流流過后電阻發(fā)熱體2，電阻發(fā)熱體發(fā)熱。另外，這時傳感器6也流過信號電流。
然后，由于該電阻發(fā)熱體2發(fā)熱，基板1也因熱傳導作用而溫度上升，該熱量傳遞到基板1背面?zhèn)?b上安裝的傳感器6中央的感熱部，使感熱部的電阻值發(fā)生變化。該感熱部的電阻值變化通過布線導體51、51從端子部52、52輸出，將該輸出信號輸入至溫度控制電路T，判斷是否在適當?shù)臏囟确秶鷥?nèi)，對電阻發(fā)熱體2所加的功率通過例如相位控制進行調(diào)整來進行調(diào)溫。另外，所述調(diào)溫不限于對功率進行相位控制，也可以控制電壓或電流，調(diào)整在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)。
采用這樣的結構，傳感器6能夠正確感熱，感受加熱器H1基板1的背面?zhèn)?b的溫度，高精度檢測其電阻值變化，并將其反饋至溫度控制電路T，以進行適當?shù)臏囟瓤刂啤?br> 另外，該傳感器6在加熱器H1過熱等情況下，也發(fā)出切斷饋電的信號，以防止事故，但萬一溫度控制電路T不動作，其電路不能切斷時，加熱器H1的電阻發(fā)熱體2發(fā)生作用，阻止其熱失控。另外，通常在這種設備中，作為完全裝置(電路)，除了該溫度控制電路T外，還同時設置溫度熔斷器或電流熔斷器等多重安全裝置。
上述結構的板狀加熱器H1的電阻發(fā)熱體2由Ag(銀)約80重量％及Pd(鈀)約重量％的合金構成的導體成分、相對于該Ag·Pd(銀·鈀)合金重量，約有20重量％的SiO2(氧化硅)-Al2O3(氧化鋁)系非晶態(tài)玻璃、以及相對于上述Ag·Pd(銀·鈀)合金的重量，約有10重量％的作為填料的無機氧化物Al2O3(氧化鋁)的混合物形成。以上述構成得到的板狀加熱器H1，雖然使用過程中的熱循環(huán)及高溫將對電阻發(fā)熱體2產(chǎn)生影響，但電阻值的變化小，能夠長期保持穩(wěn)定，在與導熱性良好的AlN(氮化鋁)基板1的界面上未發(fā)現(xiàn)發(fā)泡現(xiàn)象，使用過程中未發(fā)生電阻發(fā)熱體2剝離的現(xiàn)象。
該板狀加熱器H1由于始終能得到規(guī)定的發(fā)熱量，同時采用具有高導熱性的AlN(氮化鋁)基板1，因此通電后短時間內(nèi)能夠使整個基板1的溫度均勻上升，因此可以減少加熱器H1各部分的溫度不均勻。
另外，該板狀加熱器H1即使萬一溫度控制電路T等發(fā)生故障而繼續(xù)通電，由于TCR值不小，能夠抑制異常升溫，防止加熱器H1本身、支持構件或周圍構件被燒焦，發(fā)生炭化、冒煙或起火等意想不到的事故。
這種板狀加熱器H1由于電阻發(fā)熱體2添加了耐熱性及耐氣候性優(yōu)異的Al2O3(氧化鋁)等無機氧化物，因此提供的板狀加熱器H1能夠減少因熱循環(huán)或暴露在高溫下容易導致變質(zhì)的粘結用玻璃的使用量，發(fā)熱體2的電阻值經(jīng)過長時間幾乎不變化，或者其變化量很小。
另外，構成本發(fā)明板狀加熱器H1的電阻發(fā)熱體2中作為導體成分的Ag·Pd(銀·鈀)合金比例為Ag(銀)70～90重量％∶Pd(鈀)10～30重量％。另外，該Ag·Pd(銀·鈀)合金中添加的作為粘結劑及電阻體成分的非晶態(tài)玻璃添加量是，玻璃成分相對于Ag·Pd(銀·鈀)合金的重量，在3～50重量％的范圍，而無機氧化物構成的填料相對于Ag·Pd(銀鈀)合金的重量在0.1～20重量％的范圍。該電阻發(fā)熱體2的作為導體成分的Ag·Pd(銀·鈀)合金中，若Ag(銀)小于70重量％，Pd(鈀)超過30重量％，則由于TCR小，小于200ppm/℃，因此在溫度控制電路等異常時，加熱器將瞬時過熱，另外，若Ag(銀)超過90重量％，Pd(鈀)小于10重量％，則由于TCR達到1000ppm/℃以上，加熱器啟動特性變差。最好比例范圍在Ag(銀)73～87重量％∶Pd(鈀)13～27重量％左右。
若無機氧化物的量相對于該Ag·Pd(銀·鈀)合金的重量小于0.1重量％，則由于為了調(diào)整發(fā)熱體的電阻值必須更多添加玻璃，因此產(chǎn)生的問題是，發(fā)熱體在基板、布線導體與被覆層的玻璃之間發(fā)泡，或者電阻值有很大差異，而如果無機氧化物的量超過20重量％，則發(fā)熱體被膜的附著強度下降，容易產(chǎn)生剝離，因此并不理想。
另外，若玻璃量相對于Ag·Pd(銀·鈀)合金的重量小于3重量％，則產(chǎn)生的問題是發(fā)熱體被膜的附著強度下降，容易剝離等，另外，若玻璃量超過50重量％，則發(fā)熱體在基板、布線導體與被覆層的玻璃之間發(fā)泡，或者電阻值有很大差異。
形成電阻發(fā)熱體2的作為導體成分起作用的Ag·Pd(銀·鈀)合金與其中添加的作為電阻成分起作用的非晶態(tài)玻璃及作為填料的無機氧化物構成的絕緣性物質(zhì)的比例要選擇得能夠保持很好的平衡，這樣即使將玻璃及無機氧化物的總重量與Ag·Pd(銀·鈀)合金的重量的比例限制在10重量％以上，也能夠達到上述作用效果。
這種情況下的非晶態(tài)玻璃X與無機氧化物Y的重量比例X/Y為1/1～5/1，而且兩者的重量相對于Ag·Pd(銀·鈀)合金的重量為10～70重量％。還有，若玻璃及無機氧化物或無機氮化物的含量小于Ag·Pd(銀·鈀)合金重量的10重量％，則產(chǎn)生的問題是發(fā)熱體電阻值未達到100mΩ～數(shù)Ω/□的高電阻值，因而必須加長發(fā)熱體的全長，或使其寬度變窄等，發(fā)熱體的圖形設計自由度受到限制，另外，若超過總重量的70重量％，則發(fā)熱體由于與基板、導體及被覆層的玻璃等的反應，導致發(fā)泡或電阻值有很大偏差。
上述非晶態(tài)玻璃X與無機氧化物Y的重量比例X/Y若大于5/1，則產(chǎn)生的問題是，加熱器形成步驟中的電阻值增大，或由于與基板、布線導體或被覆層的玻璃的反應而導致電阻發(fā)熱體發(fā)泡等，而小于1/1則產(chǎn)生的問題是，電阻發(fā)熱體成為多孔狀，與基板的附著性下降，有損發(fā)熱體的質(zhì)量及可靠性等。
為形成本發(fā)明電阻發(fā)熱體2而添加的耐熱性、耐氣候性及電氣絕緣性等優(yōu)異的無機物以無機氧化物Al2O3(氧化鋁)為例進行說明，但并不限于此，也可以用SiO2(氧化硅)、TiO2(氧化鈦)、ZnO2(氧化鋅)·SiO2(氧化硅)或2MgO·2Al2O3·5SiO2(堇青石)等。也可以用無機氮化物、例如AlN(氮化鋁)等代替無機氧化物，總之可以采用無機氧化物及無機氮化物中選擇的至少一種。
通過添加這些無機氧化物或無機氮化物，能夠抑制電阻調(diào)整用的玻璃添加量，能夠防止基板、布線導體或被覆層的玻璃之間發(fā)泡，抑制制造時的電阻值的差異和波動。
另外，在玻璃質(zhì)被覆層的形成過程中，有時在下層電阻發(fā)熱體中添加的玻璃產(chǎn)生反應而變質(zhì)，但通過添加無機氧化物或無機氮化物，能夠防止這種情況，減少電阻發(fā)熱體的電阻值的變動。
另外，本發(fā)明電阻發(fā)熱體2的形成過程中添加的非晶態(tài)玻璃，當然具有作為電阻發(fā)熱體材料的粘結劑的功能，另外，由于具有電氣絕緣性，因此通過增減添加量，還能夠作為電阻物質(zhì)起電阻值調(diào)整作用，可以采用ZnO(氧化鋅)-SiO2(氧化硅)系、B2O3(氧化硼)-ZnO(氧化鋅)系或SiO2(氧化硅)-Al2O3(氧化鋁)系中選擇出的至少一種玻璃，或采用SiO2(氧化硅)-Al2O3(氧化鋁)-Cao(氧化鈣)系及B2O3(氧化硼)-BaO(氧化鋇)-ZnO(氧化鋅)系的玻璃。
而且，作為粘結用玻璃若采用結晶化玻璃，則由于加熱產(chǎn)生結晶，失去流動性，結果發(fā)熱體(膜)容易變成多孔狀，而非晶態(tài)玻璃在熔融時流動性好，能夠得到致密的發(fā)熱體(膜)。
另外，結晶化玻璃由于結晶狀態(tài)的差異，使電阻值容易變動，因此通過采用非晶態(tài)玻璃能夠防止電阻值的波動，防止長期使用時的電阻值變動。
另外，在電阻發(fā)熱體2的形成過程中，以重量比例1.0～1.5∶1.0～1.5∶0.2～1.0的比例添加SiO2(氧化硅)-Al2O3(氧化鋁)-CaO(氧化鈣)系及B2O3(氧化硼)-BaO(氧化鋇)-ZnO(氧化鋅)系這兩種非晶態(tài)玻璃、以及作為填料的由Al2O3(氧化鋁)構成的無機氧化物的情況下，兩種玻璃可調(diào)整電阻值和防止電阻值變動，或提高與基板1的附著性，防止剝離。
另外，作為無機物添加的Al2O3(氧化鋁)起到電阻值調(diào)整及防止發(fā)泡的作用，同時作為糊漿采用同一組成，很容易得到大范圍的電阻值。
另外，構成上述電阻發(fā)熱體2的導體成分、無機氧化物、無機氮化物及玻璃等的比例及材料的選擇，只要在上述范圍內(nèi)根據(jù)所要求的加熱器的規(guī)格、特性及形狀等加以適當選擇即可。
圖5所示的曲線，其橫軸為通斷循環(huán)(重復進行通電10秒種、不通電60秒鐘的反復通電次數(shù))，縱軸表示電阻值變化率(％)，實線A所示的曲線為本發(fā)明加熱器H1(Ag·Pd(銀·鈀)為80重量％∶20重量％)的情況。另外，虛線B及點劃線C是已有型號的電阻發(fā)熱體的曲線，它們分別是Ag·Pd(銀·鈀)重量比為50重量％∶50重量％及Ag·Pd(銀·鈀)重量比為70重量％∶30重量％的情況。
由這些曲線可知，在特性曲線C中，如果降低Pd(鈀)的比例，則電阻值變化率變大，而本發(fā)明的加熱器H1的Pd(鈀)的比例盡管低于已有的發(fā)熱體C，但電阻值變化率卻大大減小。另外，本發(fā)明的加熱器與Pd(鈀)的比例為50％的已有的加熱器B具有幾乎相同的電阻值變化率(％)，盡管Pd(鈀)的使用量減少，但特性與已有的加熱器相比卻并不遜色。
另外，板狀加熱器在對電阻發(fā)熱體通電升溫時，若TCR(電阻溫度系數(shù))小，則加熱器的啟動特性快，因此在溫度控制電路等有異常時，瞬時燒紅，達到高溫，而若像本發(fā)明那樣，使TCR值為200～1000mmp/℃左右，則溫度控制電路等有異常時，其升溫速度還是慢，能夠抑制對基板及周圍構件產(chǎn)生的熱影響，防止或推遲炭化、冒煙、起火等情況的發(fā)生，在這期間可以采用別的手段加以解決。
本發(fā)明者們確認，構成電阻發(fā)熱體2的導體成分即Ag·Pd(銀·鈀)合金中添加的非晶態(tài)玻璃及無機氧化物及/或無機氮化物的重量比例x與形成的電阻發(fā)熱體2的薄膜電阻值y之間，滿足下式所示的關系，根據(jù)下式加熱器能夠得到數(shù)10mΩ/□/10μm～數(shù)Ω/□/10μm的很大的薄膜電阻值范圍，而且電阻值差異小，生產(chǎn)及產(chǎn)品穩(wěn)定，而且能夠降低Pd的重量比例，提供廉價板狀發(fā)熱體。
Y＝aebx(式中，a及b為系數(shù)，0.01≤a≤0.03，b＝0.08～0.12)圖6為該非晶態(tài)玻璃及無機氧化物的重量比例與薄膜電阻值(Ω/□/10μm)的對比曲線圖(雙對數(shù)坐標)，由該圖可知，利用非晶態(tài)玻璃及無機氧化物的重量，在制造上容易形成具有規(guī)定電阻值的電阻發(fā)熱體2，而且其電阻值波動小。
對于板狀加熱器H1，為了防止電阻發(fā)熱體2的電阻值變化，保護電氣絕緣，避免損傷和磨損，在電阻發(fā)熱體2及基板1的一部分表面形成玻璃質(zhì)被覆層4，該形成的玻璃材料不限于上述實施形態(tài)的SiO2(氧化硅)-ZnO(氧化鋅)-Al2O3(氧化鋁)系玻璃，也可以是下列玻璃材料。
作為形成該被覆層4的其他玻璃材料，有PbO(氧化鉛)-B2O3(氧化硼)-SiO2(氧化硅系)系玻璃、ZnO(氧化鋅)-SiO2(氧化硅)-BaO(氧化鋇)系玻璃、SiO2(氧化硅)-B2O3(氧化硼)-Al2O3(氧化鋁)系玻璃、SiO2(氧化硅)-B2O3(氧化硼)-ZnO(氧化鋅)系玻璃、以及SiO2(氧化硅)-B2O3(氧化硼)-Na2O(氧化鈉)系等材料，除了具有與上述相同的作用外，還具有與構成電阻發(fā)熱體2的材料的反應小或完全不產(chǎn)生反應性質(zhì)。
另外，這些玻璃材料若還加入SiO2(氧化硅)、AlN(氮化鋁)、BN(氮化硼)或SiC(碳化硅)等填料，則能夠提高導熱性。
下面的圖7表示本發(fā)明其他實施例的板狀加熱器H2，在這里，圖7a為板狀加熱器H2的正視圖，圖7b為后視圖。在該圖中，對于與圖1至圖3的相同部分附加相同符號，并省略其說明。
該實施例所示的板狀加熱器H2在基板1的一端具有饋電用的膜狀端子3、3，與該饋電用端子3、3連接的電阻發(fā)熱體2呈U字形。另外，基板1及電阻發(fā)熱體2的材料及被覆膜等的配置與上述實施形態(tài)相同，該板狀加熱器H2的情況也具有與上述第1實施例所示板狀加熱器H1有同樣的作用效果。
另外，在板狀加熱器H2中，作為溫度檢測用的傳感器6，也可以與板狀加熱器H1一樣，采用熱敏電阻、熱電偶或自動溫度調(diào)節(jié)器等溫度檢測構件，該溫度傳感器6雖然不是必要的，但是不用說，設置了它能夠確保加熱器H2的精確溫度管理及高度安全性。
下面對裝入上述板狀加熱器H1的定影裝置7加以說明。圖8及圖9表示該實施形態(tài)，該定影裝置是復印機用的，圖8是將其一部分切開的縱向剖視圖，圖9是沿圖8中的b-b線剖開放大的橫向剖視圖，圖中加熱器H1部分由于與上述實施形態(tài)相同，因此省略其說明。
在這些圖中，71為加壓輥，在兩端面上突出設置軸支承于驅動單元(未圖示)的旋轉軸72上，在該旋轉軸72的外周形成的圓筒形輥的主體73的表面嵌入耐熱性彈性材料例如硅橡膠層74。
另外，81為與上述加壓輥71的旋轉軸72相對設置的加熱體支持構件，該支持構件81的凹部82內(nèi)安裝固定板狀加熱器H1，形成與加壓輥71并排放置的狀態(tài)。另外，在包含加熱器H1的支持構件81的周圍，卷繞安裝聚酰亞胺樹脂等耐熱性片材構成的連續(xù)環(huán)形的定影薄膜83，該定影薄膜能夠自由循環(huán)。
然后，在加熱器H1的上側形成的玻璃質(zhì)被覆層4的光滑表面通過該定影薄膜83，與上述加壓輥71的硅橡膠層74彈性接觸。另外，圖中P為被加熱體即復印用紙或復印薄膜等記錄媒體，這里是復印用紙，該復印用紙P上的T1表示復印的未定影色粉圖像，T2表示完成定影的色粉圖像。
定影裝置7將轉印至復印用紙P等被復印體的未定影色粉圖像T1定影。
在該定影裝置7中，板狀加熱器H1通過與端子部3、3接觸的將磷青銅片通過彎折等方法使其帶有彈性的接插件85、85進行通電，電阻發(fā)熱體2在以規(guī)定溫度發(fā)熱的狀態(tài)下，利用驅動單元使加壓輥71旋轉，與其隨動壓接的定影薄膜83也一面與覆蓋板狀加熱器H1的被覆層4表面滑動接觸，一面繞加熱器支持構件81的周圍循環(huán)。
然后，若轉印了未定影色粉圖像T1的復印用紙P送入定影裝置7，則復印用紙P在上下表面的加壓輥71的硅橡膠層74與定影薄膜83的表面兩者旋轉期間，以將上下面夾緊的狀態(tài)通過，使其向圖中箭頭方向伸出。這時，復印用紙P利用上述的加壓及電阻發(fā)熱體2的加熱，將未定影的色粉圖像T1熔化，在復印用紙P上附著定影形成色粉圖像T2。
即在加壓輥71的靠近紙的輸入側，復印用紙P上的未定影色粉圖像T1首先隔著定影薄膜83由加熱器H1加熱熔融，至少其表面部分大大超過熔點，使其完全軟化熔融。然后，在加壓輥71的紙排出側，復印用紙P離開加熱器H1，色粉圖像T2自然散熱，再度冷卻固化，定影薄膜83也與復印用紙P分離。
這時，覆蓋上述板狀加熱器H1的電阻發(fā)熱體2在最上層形成的玻璃質(zhì)被覆層4的光滑表面，由于與定影薄膜83滑動接觸，因此定影薄膜平滑轉動，在與加壓輥71之間，復印用紙P與定影薄膜83一起平滑輸送，能夠進行色粉沾污少的良好的定影。在該板狀加熱器H1產(chǎn)生異常，出現(xiàn)熱量失控時，在電阻發(fā)熱體部分切斷通電電路。另外，在該定影裝置中，也可以在板狀加熱器與被加熱體之間夾入不妨礙熱線透過的保護物體，在復印機等情況下，也可以設置輸送作為被加熱體的復印用紙用的薄膜等。
下面參照圖10說明安裝了本發(fā)明的上述板狀加熱器H1及定影裝置7的作為圖像形成裝置的復印機9。圖10所示為安裝了該定影裝置7的圖像形成裝置例如復印機9的簡要結構的縱向剖視圖，在圖中，由于定影裝置7的部分與上述實施形態(tài)相同，因此相同的部分附加同一符號，并省略其說明。
在圖10中，90為復印機9的機殼，91為機殼90上表面設置的玻璃等透明構件構成的原稿放置臺，沿箭頭Y的方向往復運動，對原稿P1進行掃描。
在機殼90內(nèi)的上方設置由光照射用燈及照射鏡構成的照明裝置9L，利用該照明裝置9L照射的原稿P1反射的光線利用短焦距小口徑的成像元件陣列9A，在感光鼓9D上進行狹縫曝光。另外，該感光鼓9D沿箭頭方向旋轉。
另外，92為帶電器，使被覆了例如氧化鋅感光層或有機半導體感層的感光鼓9D上均勻帶電。利用該帶電器92帶電的感光鼓9D上，利用成像元件陣列9A進行圖像曝光，形成靜電圖像。該靜電圖像利用色粉貯存部93貯存的色粉進行顯影。
另外，裝在放紙盒9C內(nèi)的復印用紙P，利用送紙輥94與感光鼓9D上的圖像同步的時序，利用在上下方向壓接旋轉的一對輸送輥95，送往感光鼓9D上，然后，利用轉印放電器96，將感光鼓9D上形成的色粉圖像轉印到復印用紙P上。
然后，從感光鼓9D上離開的復印用紙P，利用輸送導軌97，送往定影裝置7，進行加熱定影處理后，排出到托盤98內(nèi)。另外，將色粉圖像轉印后，感光鼓9D上殘留的色粉利用清潔器99除去。
上述定影裝置7在與復印用紙P移動方向垂直的方向上配置該復印機9能夠復印的最大開數(shù)用紙的寬度一致的有效長度、即發(fā)熱電阻體3延伸長度大于最大開數(shù)用紙寬度的板狀加熱器H1，同時在該加熱器H1的延伸方向上設置與發(fā)熱電阻體3相對而且輕輕彈性接觸的送進用加壓輥71。
然后，送入加熱器H1與加壓輥71之間的復印用紙P上的未定影的色粉圖像T1受到電阻發(fā)熱體2發(fā)出的熱量的加熱而熔融，在復印用紙P的紙面上顯出文字、英文字母及數(shù)字、符號、圖形等復印圖像。
這樣的復印機9具有與上述定影裝置7所述的同樣的作用效果，即對于復印機等，能夠防止發(fā)生由于定影用加熱器的過熱而產(chǎn)生的意想不到的事故。
另外，本發(fā)明不限定上述實施形態(tài)。例如在上述實施形態(tài)中，將板狀加熱器用作復印機的定影裝置，但也可以用于打印機及傳真機等其他OA設備的定影裝置。另外，還不限于OA設備，可以在家用電器、工作用或實驗用精密設備或化學反應用的設備等中，將其作為加熱用的裝置加以安裝。
權利要求
1.一種加熱器，其特征在于，具有由耐熱和具有電氣絕緣性的材料制成的基板、在該基板表面沿長度方向形成帶狀的電阻發(fā)熱體、以及與該電阻發(fā)熱體相連設置形成的饋電端子部，所述電阻發(fā)熱體含有Ag與Pd的重量比例為，Ag/Pd為90/10～70/30的Ag·Pd合金、玻璃、以及相對于所述Ag·Pd合金重量為0.1～20重量％的無機氧化物及/或無機氮化物。
2.一種加熱器，其特征在于，具有由耐熱和具有電氣絕緣性的材料制成的基板、在該基板表面沿長度方向形成帶狀的電阻發(fā)熱體、以及與該電阻發(fā)熱體相連設置形成的饋電端子部，所述電阻發(fā)熱體含有Ag與Pd的重量比例為，Ag/Pd為90/10～70/30的Ag·Pd合金、并且相對于該Ag·Pd合金重量，添加10～70重量％的玻璃及無機氧化物及/或無機氮化物。
3.如權利要求1或2所述的加熱器，其特征在于，電阻發(fā)熱體的Ag·Pd合金中添加的玻璃及無機氧化物及/或無機氮化物相對于Ag·Pd合金的重量比例x與形成的薄膜電阻值y的關系式為y＝aebx式中，a及b為系數(shù)，是0.01≤a≤0.03，b＝0.08～0.12。
4.如權利要求1或2所述的加熱器，其特征在于，電阻發(fā)熱體中的無機氧化物或無機氮化物由SiO2、Al2O3、TiO2、ZrO2·SiO2、2MgO·2Al2O3·5SiO2或AlN中的至少一種構成。
5.如權利要求1或2所述的加熱器，其特征在于，電阻發(fā)熱體中的玻璃由ZnO-SiO2系、B2O3-ZnO系或SiO2-Al2O3系中的至少一種非晶態(tài)玻璃構成。
6.如以利要求1或2所述的加熱器，其特征在于，電阻發(fā)熱體中的玻璃由SiO2-Al2O3-CaO系及B2O3-BaO-ZnO系的非晶態(tài)玻璃構成。
7.如權利要求6所述的加熱器，其特征在于，在上述SiO2-Al2O3-CaO系及B2O3-BaO-ZnO系的非晶態(tài)玻璃中添加Al2O3構成的無機氧化物，各材料的重量比例在1～1.5∶1～1.5∶0.2～1.0的范圍內(nèi)。
8.如權利要求1或2所述的加熱器，其特征在于，所述基板由AlN、Si3N4、Al2O3和SiC中的至少一種陶瓷材料構成。
9.如權利要求1或2所述的加熱器，其特征在于，在電阻發(fā)熱體及基板的表面具有玻璃質(zhì)的被覆層，該被覆層由PbO-B2O3-SiO2系的玻璃、ZnO-SiO2-BaO系的玻璃、SiO2-ZnO-Al2O3系的玻璃、SiO2-B2O3-Al2O3系的玻璃、SiO2-B2O3-ZnO系的玻璃和SiO2-B2O3-Na2O系的玻璃中的至少一種玻璃材料構成。
10.一種定影裝置，具備與記錄媒體加壓接觸的加壓輥及與該加壓輥相對配置的加熱體，其特征在于，所述加熱裝置使用所述權利要求1或2所述的加熱器，其電阻發(fā)熱體與所述加壓輥相對設置。
11.一種圖像形成裝置，其特征在于，是具有使媒體上形成的靜電潛像附著色粉，并將該色粉轉印至被復印體，形成規(guī)定圖像的手段、以及所述權利要求10所述的定影裝置的圖像形成裝置，一邊將所述媒體壓在所述加熱器上，一邊使其通過，在該媒體上形成定影的圖像。
全文摘要
本發(fā)明的加熱器具有由耐熱及電氣絕緣性的材料制成的基板、在該基板表面沿長度方向形成帶狀的電阻發(fā)熱體、以及與該電阻發(fā)熱體相連設置形成的饋電端子部,所述電阻發(fā)熱體由含有Ag與Pd的重量比例Ag/Pd為90/10～70/30的Ag·Pd合金、玻璃、以及相當于該Ag·Pd合金的重量的0.1～20重量%的無機氧化物及/或無機氮化物的材料構成。該加熱器適用于圖像形成裝置的定影裝置。
文檔編號H05B3/20GK1387390SQ0211859
公開日2002年12月25日 申請日期2002年4月26日 優(yōu)先權日2001年4月27日
發(fā)明者苅部幾惠, 江崎史郎, 苅部孝明 申請人:哈利盛東芝照明株式會社