JP4675688B2 - Heating element - Google Patents

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Description

本願発明は、電子写真プロセスにおいてトナーを記録紙に熱定着させるために、記録紙を加熱する場合等に使用される加熱体に関し、特に基板にAlNを用いた加熱体に関する。   The present invention relates to a heating element used when heating a recording sheet in order to thermally fix toner onto the recording sheet in an electrophotographic process, and more particularly to a heating element using AlN as a substrate.

一般的な電子写真プロセスにおいては、感光ドラム表面に形成されたトナー像を記録紙上に転写した後に、上記記録紙を加熱体によって加熱し、この加熱体の熱によってトナーを記録紙に定着させている。このような定着処理は、通常、この記録紙の裏面側に配置した加熱体と表面側に配置したローラとの間に上記記録紙を挟圧しつつ搬送することにより行われる。記録紙を高速搬送しつつ上記のトナー定着処理を効率的に行うためには、加熱体による加熱面積、すなわち、記録紙搬送方向についての加熱幅をできるだけ拡げることが有効である。   In a general electrophotographic process, after a toner image formed on the surface of a photosensitive drum is transferred onto a recording paper, the recording paper is heated by a heating body, and the toner is fixed on the recording paper by the heat of the heating body. Yes. Such a fixing process is usually performed by conveying the recording paper while sandwiching the recording paper between a heating element arranged on the back side of the recording paper and a roller arranged on the front side. In order to efficiently perform the toner fixing process while conveying the recording paper at a high speed, it is effective to increase the heating area by the heating element, that is, the heating width in the recording paper conveyance direction as much as possible.

図2は、上記の考え方にしたがって構成された加熱体の一例を示している(特許文献1参照)。なお、図2はこの加熱体の断面を表しており、この加熱体は図2の紙面垂直方向を長手方向とする略短冊板状の形態を有する。   FIG. 2 shows an example of a heating element configured according to the above-described concept (see Patent Document 1). Note that FIG. 2 shows a cross section of the heating body, and the heating body has a substantially strip-like shape with the vertical direction in FIG. 2 as the longitudinal direction.

図2に示す加熱体Aは、窒化アルミニウム(AlN)を主成分とするセラミック基板(以下、これをAlN基板という。)101の表面および裏面を覆う酸化膜102を有し、上記AlN基板101の裏面、図2においては下面に、上記酸化膜102を隔てて厚膜印刷された帯状の発熱抵抗体103と、それを覆うように厚膜印刷されたたとえばガラスを主成分とする保護膜104とを有している。また、上記AlN基板101表面、図2においては上面は、酸化膜102を隔てて加圧ローラRと対向させられる。トナーTが転写された記録紙Pを上記加圧ローラRと加熱体Aとの間で挟圧しつつ搬送することにより、上記加熱体Aの熱により、記録紙PにトナーTを定着させることができる。   A heating body A shown in FIG. 2 has an oxide film 102 covering the front and back surfaces of a ceramic substrate (hereinafter referred to as an AlN substrate) 101 containing aluminum nitride (AlN) as a main component. On the back surface, in FIG. 2, on the bottom surface is a strip-shaped heating resistor 103 printed with a thick film across the oxide film 102, and a protective film 104 mainly composed of glass, for example, printed with a thick film so as to cover it. have. Further, the surface of the AlN substrate 101, that is, the upper surface in FIG. 2, is opposed to the pressure roller R with the oxide film 102 interposed therebetween. The recording paper P onto which the toner T has been transferred is conveyed while being pressed between the pressure roller R and the heating body A, whereby the toner T is fixed to the recording paper P by the heat of the heating body A. it can.

上記AlN基板101は熱伝導性が非常に良いので、上記のように発熱抵抗体103を基板裏面に設置し、上記AlN基板の表面側を加熱面とすると、発熱抵抗体103の形成幅が基板の幅より狭くとも、発熱抵抗体103が発した熱を上記AlN基板101の表面側の加熱面全域に拡げることができる。そのため、図2に示した加熱体Aは、発熱面の面積が拡張されたものとなる。   Since the AlN substrate 101 has very good thermal conductivity, if the heating resistor 103 is installed on the back side of the substrate as described above and the front side of the AlN substrate is a heating surface, the formation width of the heating resistor 103 is the substrate. The heat generated by the heating resistor 103 can be spread over the entire heating surface on the surface side of the AlN substrate 101. Therefore, the heating element A shown in FIG. 2 has an expanded heat generating surface area.

他方、たとえば、加熱体の基板としてアルミナセラミック製の基板を用いる場合には、発熱抵抗体は加熱面となる基板表面側に形成されるが、基板の熱伝導性がそれほど良くないので、加熱体の表面側における記録紙が接触搬送される部分の熱が記録紙に奪い取られてその他の部分に比べて温度が低くなり、このような表面側とそれ以外の部分との温度差が原因で基板が割れてしまうという問題があったが、熱伝導性のよい上記AlN基板101においては、接触搬送される記録紙に熱を奪い取られた部分に速やかに熱が供給されるために、上記のような基板割れの問題は発生しない。   On the other hand, for example, when an alumina ceramic substrate is used as the substrate of the heating body, the heating resistor is formed on the substrate surface side which becomes the heating surface, but the thermal conductivity of the substrate is not so good. The heat of the part where the recording paper is contacted and conveyed on the front side of the paper is taken away by the recording paper, and the temperature becomes lower than the other parts, and the temperature difference between the front side and the other parts causes the substrate However, in the AlN substrate 101 having good thermal conductivity, the heat is quickly supplied to the portion where the heat is taken away by the recording paper that is transported in contact. No problem of substrate cracking occurs.

しかしながら、AlN基板101には直接ガラス等を厚膜形成するとその過程においてガラスに発泡が生じ、孔欠陥が生じやすいという欠点があり、その欠点を補うためにAlN基板101の表面を酸化処理して10〜100μmの厚みをもつAl23を主成分とする酸化膜102を形成していた。上記酸化処理を基板101の片面のみに施すと、加熱体Aとしての使用時に基板101に反りが生じるため、基板101の両面に酸化膜102が形成されていた。 However, when a thick film of glass or the like is directly formed on the AlN substrate 101, there is a disadvantage that foaming occurs in the glass in the process, and a hole defect is likely to occur. An oxide film 102 mainly composed of Al 2 O 3 having a thickness of 10 to 100 μm was formed. When the oxidation treatment is performed only on one surface of the substrate 101, the substrate 101 is warped during use as the heating element A, and thus the oxide film 102 is formed on both surfaces of the substrate 101.

上記酸化膜102によって、上記AlN基板101は保護膜104の形成時の発泡による問題を防止することができる。しかし、上記酸化膜102の主成分であるAl23の層は熱伝導率が約20W/m・Kであるのに対してAlN基板101の熱伝導率は95〜200W/m・Kであり、その差は大きい。そのため、酸化膜102が厚くなると、AlN基板101を用いる理由である高い熱伝導性が失われるという問題があった。 With the oxide film 102, the AlN substrate 101 can prevent problems due to foaming when the protective film 104 is formed. However, the Al 2 O 3 layer which is the main component of the oxide film 102 has a thermal conductivity of about 20 W / m · K, whereas the AlN substrate 101 has a thermal conductivity of 95 to 200 W / m · K. There is a big difference. Therefore, when the oxide film 102 is thick, there is a problem that high thermal conductivity, which is the reason for using the AlN substrate 101, is lost.

例えば、上記AlN基板101の厚みが0.6mm程度であるとき、その基板の表裏面に0.1mmの厚みのAl23層を形成した場合と形成しなかった場合における裏面において発熱した熱の表面に伝わる面積を較べると、Al23層を形成した場合は形成しなかった場合の7割程度でしかなくなる。この面積の削減量は、そのまま加熱体Aの実質発熱面積が狭くなることを意味し、同じ定着効果を得るためには記録紙の搬送スピードを遅くする必要が生じる。これでは定着速度を高め、ひいては電子写真プロセスの処理速度を所定以上に高めることができない。 For example, when the thickness of the AlN substrate 101 is about 0.6 mm, heat generated on the back surface when the Al 2 O 3 layer having a thickness of 0.1 mm is formed on the front and back surfaces of the substrate and when the AlN substrate is not formed. If the Al 2 O 3 layer is formed, it is only about 70% of the case where the Al 2 O 3 layer is not formed. This reduction in area means that the actual heat generation area of the heating element A becomes narrow as it is, and it is necessary to slow down the conveyance speed of the recording paper in order to obtain the same fixing effect. This increases the fixing speed, and consequently the processing speed of the electrophotographic process cannot be increased beyond a predetermined level.

特開平11−273836JP-A-11-273736

本願発明は以上の事情のもとで考え出されたものであって、AlN基板の熱伝導の良さを最大限に生かした発熱面積のより大きな加熱体とその製造方法を提供することを課題とする。   The present invention has been conceived under the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a heating element having a larger heat generation area that maximizes the heat conductivity of the AlN substrate and a method for manufacturing the same. To do.

本願の発明者は、 従来のAlN基板を用いた加熱体においては酸化膜が発熱面積を実質的に削減し、これが加熱体の熱効率を低下させていることに着目し、酸化膜を極力形成せずに保護膜形成時の発泡に起因した問題を補う方法を種々検討した結果、本願発明に到達した。   The inventor of the present application pays attention to the fact that the oxide film substantially reduces the heat generation area in the heating body using the conventional AlN substrate, which reduces the thermal efficiency of the heating body, and forms the oxide film as much as possible. As a result of various studies on methods for compensating for the problems caused by foaming during the formation of the protective film, the present invention has been achieved.

すなわち、本願発明の第1の側面により提供される加熱体は、第1面とその反対側の第2面とを有するAlN基板と、上記第1面に直接させて、上記AlN基板の長手方向に沿って帯状に延びるように形成されたポーラスな発熱抵抗体と、上記第1面における上記発熱抵抗体で覆われていない領域および上記第2面にそれぞれ形成された酸化膜と、上記第1面における上記発熱抵抗体と上記酸化膜にわたってこれらを覆うように形成された保護膜とを有する加熱体であって、上記保護膜は、上記発熱抵抗体および上記酸化膜に接するポーラスな第1保護膜と、この第1保護膜を覆う非ポーラスな第2保護膜とを有しており、上記第1面における上記領域および上記第2面にそれぞれ形成された上記酸化膜の厚みがいずれも上記AlN基板の厚みの2%以内であり、かつ、上記第1保護膜はガラス軟化点が700℃以上の結晶化ガラスまたは半結晶化ガラスによって形成されていることを特徴とする That is, the heating element provided by the first aspect of the present invention includes an AlN substrate having a first surface and a second surface opposite to the first surface, and a lengthwise direction of the AlN substrate directly on the first surface. A porous heating resistor formed to extend in a strip shape along the first surface, a region of the first surface not covered with the heating resistor, and an oxide film formed on the second surface, and the first a heating member and a protective film formed so as to cover over the heating resistor and the oxide film in the surface, the protective film, porous first the upper Symbol heating resistor and in contact with the oxide film a protective film, has a non-porous second protective film covering the first protective film, both the thickness of the region and the second surface to form respectively the above oxide film in the first surface The thickness of the AlN substrate It is within 2% of the, and, the first protective film is characterized in that the glass softening point is formed by a 700 ° C. or more of the crystallized glass or semi-crystallized glass.

好ましい実施の形態においては、上記AlN基板の第2面が加熱面として機能させられる。 In a preferred embodiment, the second surface of the upper Symbol AlN substrate is caused to function as a heating surface.

好ましい実施の形態においては、Pdの重量比率が15%以上のAg・Pd抵抗体であり、また、好ましくは上記AlN基板の厚みが0.5〜0.7mmであり、上記AlN基板の上記酸化膜の厚みが1.0〜10μm以内である。 In a preferred embodiment, a Ag · Pd resistor weight ratio of 15% or more of Pd, or, preferably the thickness of the AlN substrate 0.5-0.7 mm, above the AlN substrate The thickness of the oxide film is within 1.0 to 10 μm.

本願発明の第1の側面に係る加熱体は、AlN基板を覆う酸化膜が従来に較べて大幅に薄くなっている。この酸化膜は、AlN基板に対して意識的に形成したものではなく、AlN基板に対して発熱抵抗体を厚膜形成する際の熱の影響で必然的に形成されるのであるが、焼成温度を所定の範囲内とすることにより、上記のようにして必然的に形成される酸化膜であっても、その厚みを所定以下にすることができる。しかも、この加熱体においては、AlN基板とこれに対して形成される発熱抵抗体との間には基本的に酸化膜は介在しない。したがって、発熱抵抗体をAlN基板の第1面側に形成し、AlN基板の第2面を加熱面として機能させる場合についていえば、発熱抵抗体からAlN基板への熱伝達がきわめて良好になされ、かつ、発熱面から記録紙への熱伝達もまた、良好になされる。このため、従来の加熱体では酸化膜によって十分に発揮されなかったAlN基板本来の高い熱伝導性が、本願発明による加熱体では発揮される。 In the heating body according to the first aspect of the present invention, the oxide film covering the AlN substrate is significantly thinner than the conventional one. This oxide film is not consciously formed on the AlN substrate, but is inevitably formed due to the influence of heat when forming a thick heating resistor on the AlN substrate. By setting the value within the predetermined range, even the oxide film inevitably formed as described above can be made to have a thickness equal to or less than the predetermined value. In addition, in this heating body, basically no oxide film is interposed between the AlN substrate and the heating resistor formed on the AlN substrate. Therefore, when the heating resistor is formed on the first surface side of the AlN substrate and the second surface of the AlN substrate functions as a heating surface, heat transfer from the heating resistor to the AlN substrate is extremely good. In addition, heat transfer from the heat generating surface to the recording paper is also excellent. For this reason, the high thermal conductivity inherent in the AlN substrate that was not sufficiently exhibited by the oxide film in the conventional heating body is exhibited in the heating body according to the present invention.

本願発明の第2の側面により提供される加熱体の製造方法は、第1面とその反対側の第2面とを有するAlN基板の上記第1面に直接させて、このAlN基板の長手方向に沿って帯状に延びる発熱抵抗体を形成するステップと、上記発熱抵抗体を覆うように上記第1面に第1保護膜を形成するステップと、上記第1保護膜を覆うように第2保護膜を形成するステップとを含む加熱体の製造方法であって、上記発熱抵抗体を形成するステップは、抵抗体成分に対するPdの重量比率が15%以上のAg・Pd抵抗体ペーストを印刷するステップ、および、上記印刷されたペーストを700〜850℃で焼成すると同時に、この焼成時に上記第1面における上記発熱抵抗体で覆われていない領域および上記第2面に酸化膜を形成するステップを含み、上記第1保護膜を形成するステップは、ガラス軟化点が700℃以上である結晶化ガラスまたは半結晶化ガラスのガラスペーストを上記発熱抵抗体を覆うように印刷するステップ、および、上記印刷されたペーストを800〜850℃で焼成するステップを含むことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a heating element, wherein the first surface of an AlN substrate having a first surface and a second surface opposite to the first surface is directly applied to the longitudinal direction of the AlN substrate. Forming a heating resistor extending in a strip shape along the surface, forming a first protective film on the first surface so as to cover the heating resistor, and second protection so as to cover the first protective film Forming the heating resistor, wherein the step of forming the heating resistor is a step of printing an Ag / Pd resistor paste in which the weight ratio of Pd to the resistor component is 15% or more. And baking the printed paste at 700 to 850 ° C., and simultaneously forming an oxide film on the second surface and a region of the first surface not covered with the heating resistor during the baking. Including , The step of forming the first protective film, the step of printing a glass paste of the crystallized glass or semi-crystallized glass glass softening point of 700 ° C. or higher so as to cover the heating resistor, and is the printed And baking the paste at 800 to 850 ° C.

本願発明の第2の側面に係る加熱体の製造方法は、AlN基板に事前に酸化膜を形成せずに加熱体を製造する方法である。従来、AlN基板に酸化膜が必要であったのは、AlN基板に発熱抵抗体およびガラス保護膜を厚膜印刷する際に、AlN基板とガラス成分等の反応によって発泡することを防ぐためであった。この問題を本願発明の第2の側面に係る加熱体の製造方法においては、発熱抵抗体の形成時に薄状の酸化膜を形成するようにし、ガラス成分とAlN基板との反応をできるだけ抑えることと、発熱抵抗体および第1保護膜をポーラスな膜に形成することで、発生したガスを速やかに抜くこととで解決している。従って、酸化膜を事前に形成する必要はない。 Method for manufacturing a heating element according to the second aspect of the present invention is a method of producing a heating element without Do what form the pre-oxide film on the AlN substrate. Conventionally, an oxide film is required for an AlN substrate in order to prevent foaming due to a reaction between the AlN substrate and a glass component or the like when a heating resistor and a glass protective film are printed on the AlN substrate in a thick film. It was. In the method of manufacturing a heating body according to the second aspect of the present invention, this problem is solved by forming a thin oxide film during the formation of the heating resistor and suppressing the reaction between the glass component and the AlN substrate as much as possible. The problem is solved by quickly removing the generated gas by forming the heating resistor and the first protective film in a porous film. Therefore, it is not necessary to form an oxide film in advance .

ただし、空気中で厚膜形成するために、AlN基板表面は幾分酸化されてしまう。たとえば、700〜850℃での焼成であれば1〜8μmの酸化膜が形成される。しかし、この厚みは従来の酸化膜の厚みに較べれば10分の1程度であり、AlN基板の熱伝導性を大幅に下げることはない。   However, since the thick film is formed in the air, the surface of the AlN substrate is somewhat oxidized. For example, if firing at 700 to 850 ° C., an oxide film of 1 to 8 μm is formed. However, this thickness is about one-tenth of the thickness of a conventional oxide film, and does not significantly reduce the thermal conductivity of the AlN substrate.

上記発熱抵抗体はAgとPdの重量比率により膜表面の状態が変化し、Agが90%以上でPdが10%以下の場合、Agの膜焼結が進む。この状態では、AlN基板と発熱抵抗体中のガラス成分が反応して発生するガスが抜ける前に焼結が進むため、膜のふくれや発泡につながる。このため、AgとPdの重量比率は少なくともPdの15%以上、望ましくはPd30%以上が良い。   In the heating resistor, the state of the film surface changes depending on the weight ratio of Ag and Pd. When Ag is 90% or more and Pd is 10% or less, Ag film sintering proceeds. In this state, sintering proceeds before the gas generated by the reaction between the glass component in the AlN substrate and the heating resistor is released, leading to blistering and foaming of the film. For this reason, the weight ratio of Ag and Pd is at least 15% or more, preferably 30% or more of Pd.

上記第1保護膜はAlN基板との反応を出来る限り抑制するために、流動性を極力抑える必要がある。そのため、ガラス軟化点が厚膜印刷時の焼成温度800〜850℃に近い、具体的には700℃以上であるガラスを用いる。さらに、ポーラスな膜になりやすい結晶化ガラス又は半結晶化ガラスを用いればより効果的である。   The first protective film needs to suppress the fluidity as much as possible in order to suppress the reaction with the AlN substrate as much as possible. Therefore, a glass having a glass softening point close to a firing temperature of 800 to 850 ° C., specifically, 700 ° C. or higher is used. Furthermore, it is more effective to use crystallized glass or semi-crystallized glass that tends to be a porous film.

以下、本願発明の好ましい実施の形態について図1を参照して具体的に説明する。   Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.

図1に示すように、この加熱体Aは、AlN基板1の裏面側に形成された発熱抵抗体3と、この発熱抵抗体3を覆うように形成された第1保護膜4aと、この第1保護膜4aをさらに覆うように形成された第2保護膜4bとを有する。なお、図1に示されているように、AlN基板1の裏面(第1面)において、発熱抵抗体3が形成された領域以外の領域、および、AlN基板1の表面(第2面)には、所定厚みの酸化膜(Al23)2が形成されているが、後記するように、この酸化膜2は、意識的に形成したものではなく、発熱抵抗体3の形成時に必然的に形成されるものである。 As shown in FIG. 1, the heating element A includes a heating resistor 3 formed on the back side of the AlN substrate 1, a first protective film 4 a formed so as to cover the heating resistor 3, And a second protective film 4b formed to further cover the first protective film 4a. As shown in FIG. 1, on the back surface (first surface) of the AlN substrate 1, the region other than the region where the heating resistor 3 is formed and the surface (second surface) of the AlN substrate 1. The oxide film (Al 2 O 3 ) 2 having a predetermined thickness is formed. However, as will be described later, this oxide film 2 is not intentionally formed, and is inevitably formed when the heating resistor 3 is formed. Is formed.

AlN基板1は、窒化アルミニウム・セラミック製の基板であり、たとえば厚み0.5〜0.7mmであり、7〜14mmの幅を有する図1の紙面直交方向に所望長さを有する短冊板状の外形を有する。このAlN基板1は、たとえば、95〜200W/m・Kといったきわめて良好な熱伝導性能をもっている。   The AlN substrate 1 is a substrate made of aluminum nitride / ceramic, and has a thickness of 0.5 to 0.7 mm, for example, and has a strip plate shape having a desired length in a direction orthogonal to the plane of FIG. 1 having a width of 7 to 14 mm. It has an outer shape. The AlN substrate 1 has a very good heat conduction performance of, for example, 95 to 200 W / m · K.

発熱抵抗体3は、厚膜印刷法によってAlN基板1の長手方向に沿って帯状に形成されており、比較的大電流を流すことによって大きなジュール熱を発する必要から、Ag・Pdを主成分とする発熱抵抗体3としてある。なお、このAg・Pd抵抗体は、Pdの重量比率が15%以上としてある。その理由は、製造方法の説明においても後述するが、この発熱抵抗体3の焼成時に抵抗体ペーストのガラス成分とAlN基板1の成分との反応によって発生するガスを好適に外部に逃がし、ポーラスな性状をもった発熱抵抗体3を形成するためである。なお、この発熱抵抗体3の厚みは、必要な発生熱量に応じて定めればよいが、たとえば7〜23μmとされる。   The heating resistor 3 is formed in a strip shape along the longitudinal direction of the AlN substrate 1 by a thick film printing method, and since it needs to generate large Joule heat by flowing a relatively large current, Ag / Pd is the main component. The heating resistor 3 is used. The Ag / Pd resistor has a Pd weight ratio of 15% or more. The reason for this will be described later in the description of the manufacturing method, but the gas generated by the reaction between the glass component of the resistor paste and the component of the AlN substrate 1 at the time of firing the heating resistor 3 is preferably released to the outside. This is to form the heating resistor 3 having properties. The thickness of the heating resistor 3 may be determined according to the required amount of generated heat, and is, for example, 7 to 23 μm.

酸化膜2は、上記のように発熱抵抗体3を形成する際の熱によって必然的に形成されるが、その厚みは、発熱抵抗体3の焼成温度を通常の焼成温度よりも低い温度に制御することにより、1.0〜10μmといった、きわめて薄状のものとすることができる。なお、このような酸化膜2の厚みは、AlN基板の厚みの2%以内とするべきである。   The oxide film 2 is inevitably formed by heat when forming the heating resistor 3 as described above, but the thickness thereof is controlled so that the firing temperature of the heating resistor 3 is lower than the normal firing temperature. By doing so, it can be made extremely thin, such as 1.0 to 10 μm. Note that the thickness of the oxide film 2 should be within 2% of the thickness of the AlN substrate.

第1保護膜4aは、結晶化ガラス、または半結晶化ガラスを主成分とするガラスペーストを用いて厚膜形成されたものであり、ポーラスな性状をもっているとともに、たとえば、20〜40μmの厚みに形成される。   The first protective film 4a is formed by using a glass paste mainly composed of crystallized glass or semi-crystallized glass, has a porous property, and has a thickness of, for example, 20 to 40 μm. It is formed.

第2保護膜4bは、非晶質ガラスを主成分とするガラスペースト用いて厚膜形成されたものであり、なめらかな表面をもっている。この第2保護膜4bは、たとえば、30〜50μmの厚みに形成される。   The second protective film 4b is formed with a thick film using a glass paste containing amorphous glass as a main component, and has a smooth surface. This 2nd protective film 4b is formed in the thickness of 30-50 micrometers, for example.

次に、上記加熱体Aの製造方法の一例について、説明する。   Next, an example of the manufacturing method of the heating body A will be described.

第1のステップとして、AlN基板1の裏面側に、発熱抵抗体3を形成する。このステップは、Ag・Pdからなる抵抗体成分を含むとともに、この抵抗体成分中、Pdの重量比率を15%以上とした抵抗体ペーストを用いて印刷し、これを700〜850℃で焼成する。Pdの重量比率を上記のように設定したことにより、焼成時にAgの膜焼結を抑制しつつ焼成が進行するため、抵抗体ペーストのガラス成分とAlN基板1の成分との反応によって生じるガスを好適に逃がし、焼成された発熱抵抗体3中に発泡に起因した孔欠陥が生じることを防止することができる。同時に、焼成後の発熱抵抗体3がポーラスな性状をもつことができるようになる。また、この発熱抵抗体3の焼成温度(700〜850℃)は、通常の焼成温度(たとえば1200℃)よりも低い温度であるため、AlN基板1における発熱抵抗体3が形成されない領域に必然的に形成される酸化膜2の厚みを1.0〜10μmといったきわめて薄状に抑制することができる。   As a first step, the heating resistor 3 is formed on the back side of the AlN substrate 1. This step includes printing using a resistor paste containing a resistor component made of Ag · Pd and having a Pd weight ratio of 15% or more in the resistor component, and firing the paste at 700 to 850 ° C. . By setting the weight ratio of Pd as described above, the firing proceeds while suppressing the film sintering of Ag during firing. Therefore, the gas generated by the reaction between the glass component of the resistor paste and the component of the AlN substrate 1 is reduced. It can escape suitably and it can prevent that the hole defect resulting from foaming arises in the heat-generating resistor 3 baked. At the same time, the heating resistor 3 after firing can have a porous property. Moreover, since the firing temperature (700 to 850 ° C.) of the heating resistor 3 is lower than the normal firing temperature (eg, 1200 ° C.), it is inevitable in the region where the heating resistor 3 is not formed in the AlN substrate 1. Thus, the thickness of the oxide film 2 formed can be suppressed to a very thin thickness of 1.0 to 10 μm.

第2のステップとして、発熱抵抗体3を覆うように、第1保護膜4aを形成する。この第1保護膜4aは、ガラスペーストを用いて印刷をするとともに、これを焼成することによって形成するが、使用するガラスは、そのガラス軟化点が焼成温度に比較的近いものを使用する。具体的には、使用するガラスは、そのガラス軟化点が通常の焼成温度である800〜850℃に近い、700℃以上のものを使用する。そうして、より好ましくは、使用するガラスとして、結晶化ガラスまたは半結晶化ガラスが選択できる。このようにすることにより、焼成時におけるガラスの流動性が抑制され、ガラス成分とAlN基板1の成分の反応を極力抑制し、ガス発泡に起因した孔欠陥の発生を抑制することができるし、また、この第1保護膜4aにポーラスな性状を与えることができる。   As a second step, a first protective film 4 a is formed so as to cover the heating resistor 3. The first protective film 4a is formed by printing using a glass paste and baking the first protective film 4a. The glass used has a glass softening point relatively close to the baking temperature. Specifically, the glass to be used is one having a glass softening point close to 800 to 850 ° C., which is a normal firing temperature, and 700 ° C. or higher. Thus, more preferably, crystallized glass or semi-crystallized glass can be selected as the glass to be used. By doing in this way, the fluidity of the glass at the time of baking is suppressed, the reaction between the glass component and the component of the AlN substrate 1 can be suppressed as much as possible, the occurrence of hole defects due to gas foaming can be suppressed, In addition, porous properties can be imparted to the first protective film 4a.

第3のステップとして、上記の第1保護膜4aを覆うようにして、第2保護膜4bを形成する。この第2保護膜4bは、好ましくは、非晶質ガラスを主成分としたガラスペーストを用いて印刷するとともに、これを焼成することによって形成される。非晶質ガラスを用いることにより、この第2保護膜4bはポーラスな性状をもつことはなく、また、表面は比較的滑らかとなる。また、第1保護膜4aがポーラスな膜としてあることから、第1保護膜4aと第2保護膜4bとの間の密着性が高まり、外的な衝撃に起因して第2保護膜4bが剥がれるといったことは回避される。   As a third step, the second protective film 4b is formed so as to cover the first protective film 4a. The second protective film 4b is preferably formed by printing using a glass paste containing amorphous glass as a main component and firing the glass paste. By using amorphous glass, the second protective film 4b does not have a porous property, and the surface becomes relatively smooth. Further, since the first protective film 4a is a porous film, the adhesion between the first protective film 4a and the second protective film 4b is enhanced, and the second protective film 4b is caused by an external impact. The peeling is avoided.

上記の方法によって製造される加熱体Aの作用効果について説明する。   The effect of the heating body A manufactured by said method is demonstrated.

発熱抵抗体3の成分および焼成温度を上記のように選択しているので、焼成時にAlN基板成分との反応によって生じるガスをうまく逃がすことができる。したがって、従来のように発熱抵抗体の形成前に意識的にAlN基板表面に酸化膜を形成する必要がなくなり、発熱抵抗体3は、AlN基板1の表面に直接的に形成される。しかも、焼成時に必然的に形成される酸化膜2の厚みは、上記したように非常に薄状である。その結果、発熱抵抗体3によって発生させられる熱がまずAlN基板1に直接的に伝達され、AlN基板1の表面全域を加熱面として機能されることに問題はなくなる。そして、AlN基板1の表面側に形成される酸化膜2の厚みも非常に薄いので、この加熱体3を電子写真プロセスのトナー定着用熱源として用いる場合においても、発熱面から記録紙への熱伝達がきわめて良好に行われる。   Since the components of the heating resistor 3 and the firing temperature are selected as described above, the gas generated by the reaction with the AlN substrate component during firing can be escaped well. Accordingly, it is not necessary to consciously form an oxide film on the surface of the AlN substrate before the formation of the heating resistor as in the prior art, and the heating resistor 3 is formed directly on the surface of the AlN substrate 1. Moreover, the thickness of the oxide film 2 inevitably formed at the time of firing is very thin as described above. As a result, the heat generated by the heating resistor 3 is first transmitted directly to the AlN substrate 1, and there is no problem that the entire surface of the AlN substrate 1 functions as a heating surface. Since the thickness of the oxide film 2 formed on the surface side of the AlN substrate 1 is very thin, the heat from the heat generating surface to the recording paper can be obtained even when this heating element 3 is used as a heat source for fixing toner in an electrophotographic process. Transmission is very good.

AlN基板1の裏面側に形成される発熱抵抗体3およびこれを覆う第1保護膜4aは、いずれもポーラスな膜となる。したがって、この第1保護膜4aが良好な断熱材として機能し、発熱抵抗体3が発する熱が無駄にAlN基板1の裏面側から逃げて熱効率が悪化するといったことも、好適に回避される。   The heating resistor 3 formed on the back side of the AlN substrate 1 and the first protective film 4a covering the heating resistor 3 are both porous films. Therefore, the first protective film 4a functions as a good heat insulating material, and it is also suitably avoided that the heat generated by the heating resistor 3 escapes from the back side of the AlN substrate 1 and the thermal efficiency deteriorates.

そうして、発熱抵抗体3および第1保護膜4aには、発泡による孔欠陥が生じるといった問題も同時に解消されている。   Thus, the problem that a hole defect due to foaming occurs in the heating resistor 3 and the first protective film 4a is solved at the same time.

さらに、第2保護膜4bの表面性状は滑らかであるので、かりに、この加熱体Aを裏面側を加熱面として用いる場合においても、加熱対象との円滑な摺動性を確保することができる。   Furthermore, since the surface property of the second protective film 4b is smooth, it is possible to ensure smooth slidability with the heating target even when the heating body A is used as the heating surface.

もちろん、この発明の範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した事項の範囲内でのあらゆる変更は、すべて本願発明の範囲に包摂される。   Of course, the scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and all modifications within the scope of the matters described in the claims are all included in the scope of the present invention.

本願発明に係る加熱体の一実施例を表した断面図である。It is sectional drawing showing one Example of the heating body which concerns on this invention. 従来の加熱体の一実施例を表した断面図である。It is sectional drawing showing one Example of the conventional heating body.

符号の説明Explanation of symbols

1 AlN基板
2 酸化膜
3 発熱抵抗体
4 保護膜
4a 第1保護膜
A 加熱体
P 記録紙
T トナー
R 加圧用ローラ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 AlN substrate 2 Oxide film 3 Heating resistor 4 Protective film 4a 1st protective film A Heating body P Recording paper T Toner R Pressure roller

Claims (5)

第1面とその反対側の第2面とを有するAlN基板と、上記第1面に直接させて、上記AlN基板の長手方向に沿って帯状に延びるように形成されたポーラスな発熱抵抗体と、上記第1面における上記発熱抵抗体で覆われていない領域および上記第2面にそれぞれ形成された酸化膜と、上記第1面における上記発熱抵抗体と上記酸化膜にわたってこれらを覆うように形成された保護膜とを有する加熱体であって、
上記保護膜は、上記発熱抵抗体および上記酸化膜に接するポーラスな第1保護膜と、この第1保護膜を覆う非ポーラスな第2保護膜とを有しており、
上記第1面における上記領域および上記第2面にそれぞれ形成された上記酸化膜の厚みがいずれも上記AlN基板の厚みの2%以内であり、かつ、
上記第1保護膜はガラス軟化点が700℃以上の結晶化ガラスまたは半結晶化ガラスによって形成されていることを特徴とする、加熱体。
An AlN substrate having a first surface and a second surface opposite to the first surface; and a porous heating resistor formed so as to extend in a strip shape along the longitudinal direction of the AlN substrate directly on the first surface ; A region of the first surface that is not covered with the heating resistor and an oxide film formed on the second surface, and the heating resistor and the oxide film on the first surface are formed so as to cover them. A heating body having a protective film formed,
The protective layer has a first protective layer of porous contacting the upper Symbol heating resistor and the oxide film, and a non-porous second protective layer which covers the first protective layer,
Also the thickness of the region and the above oxide films formed on the second surface is one of the first surface is within 2% of the thickness of the AlN substrate, and,
The heating body, wherein the first protective film is formed of crystallized glass or semi-crystallized glass having a glass softening point of 700 ° C or higher .
記AlN基板の上記第2面が加熱面として機能させられる、請求項1に記載の加熱体。 The second surface of the upper Symbol AlN substrate is caused to function as a heating surface, heating body according to claim 1. 上記発熱抵抗体は、上記Pdの重量比率が15%以上のAg・Pd抵抗体である、請求項1または2に記載の加熱体。   The heating element according to claim 1, wherein the heating resistor is an Ag · Pd resistor having a Pd weight ratio of 15% or more. 上記AlN基板の厚みが0.5〜0.7mmであり、上記酸化膜の厚みが1.0〜10μmである、請求項1ないし3のいずれかに記載の加熱体。 The thickness of the AlN substrate is 0.5-0.7 mm, the thickness of the oxide film is Ru 1.0~10μm der heating body according to any one of claims 1 to 3. 第1面とその反対側の第2面とを有するAlN基板の上記第1面に直接させて、このAlN基板の長手方向に沿って帯状に延びる発熱抵抗体を形成するステップと、上記発熱抵抗体を覆うように上記第1面に第1保護膜を形成するステップと、上記第1保護膜を覆うように第2保護膜を形成するステップとを含む加熱体の製造方法であって、
上記発熱抵抗体を形成するステップは、
抵抗体成分に対するPdの重量比率が15%以上のAg・Pd抵抗体ペーストを印刷するステップ、および、上記印刷されたペーストを700〜850℃で焼成すると同時に、この焼成時に上記第1面における上記発熱抵抗体で覆われていない領域および上記第2面に酸化膜を形成するステップを含み、
上記第1保護膜を形成するステップは、
ガラス軟化点が700℃以上である結晶化ガラスまたは半結晶化ガラスのガラスペーストを上記発熱抵抗体を覆うように印刷するステップ、および、上記印刷されたペーストを800〜850℃で焼成するステップを含むことを特徴とする、加熱体の製造方法
Forming a heating resistor extending in a strip shape along the longitudinal direction of the AlN substrate directly on the first surface of the AlN substrate having a first surface and a second surface opposite to the first surface; A method of manufacturing a heating body, comprising: forming a first protective film on the first surface so as to cover a body; and forming a second protective film so as to cover the first protective film,
The step of forming the heating resistor includes:
A step of printing an Ag · Pd resistor paste having a Pd weight ratio of 15% or more to the resistor component, and firing the printed paste at 700 to 850 ° C. Forming an oxide film on the region not covered with the heating resistor and the second surface;
The step of forming the first protective film includes:
A step of printing a glass paste of crystallized glass or semi-crystallized glass having a glass softening point of 700 ° C. or higher so as to cover the heating resistor, and a step of firing the printed paste at 800 to 850 ° C. A manufacturing method of a heating element characterized by including .
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