加熱体およびその製造方法
【課題】耐電圧を向上させた加熱体およびその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る加熱体Ａは、ＡｌＮ基板１と、ＡｌＮ基板１上に帯状に形成された発熱抵抗体３と、発熱抵抗体３を覆うように形成された保護膜４とを有する加熱体Ａであって、保護膜４は、発熱抵抗体３を覆う第１保護膜４１と、この第１保護膜４１を覆う第２保護膜４２とを有しており、第１保護膜４１は、結晶化温度がガラス軟化点よりも５０℃以上高い結晶化ガラスまたは半結晶化ガラスを上記ガラス軟化点よりも高温でかつその差が７０℃以内である焼成温度で焼成されており、第２保護膜４２は、非晶質ガラスで形成されていることを特徴とする。
【解決手段】本発明に係る加熱体Ａは、ＡｌＮ基板１と、ＡｌＮ基板１上に帯状に形成された発熱抵抗体３と、発熱抵抗体３を覆うように形成された保護膜４とを有する加熱体Ａであって、保護膜４は、発熱抵抗体３を覆う第１保護膜４１と、この第１保護膜４１を覆う第２保護膜４２とを有しており、第１保護膜４１は、結晶化温度がガラス軟化点よりも５０℃以上高い結晶化ガラスまたは半結晶化ガラスを上記ガラス軟化点よりも高温でかつその差が７０℃以内である焼成温度で焼成されており、第２保護膜４２は、非晶質ガラスで形成されていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタ等において、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およびその製造方法に関し、特に基板に窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系セラミックを用いた加熱体およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、トナーを記録紙表面に熱定着させて印刷する場合、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加圧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。
【０００３】
図７には、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（たとえば特許文献１参照）。この加熱体Ｘは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。この加熱体Ｘは、トナーＴが転写された記録紙Ｐを加圧ローラＲとの間で挟圧して加熱することで、トナーＴを記録紙Ｐに定着させるためのものである。
【０００４】
図７に示す加熱体Ｘ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１０１ａおよび裏面１０１ｂを覆う酸化膜１０２と、裏面１０１ｂに形成された銀・パラジウムからなる発熱抵抗体１０３と、発熱抵抗体１０３を覆うように厚膜印刷された保護膜１０４とを備えている。なお、図７においては、図中の上面側をＡｌＮ基板１０１の表面１０１ａとし、下面側を裏面１０１ｂとしている。保護膜１０４は、発熱抵抗体１０３を覆うように形成された第１保護膜１４１と、この第１保護膜１４１を覆うように形成された第２保護膜１４２とによって構成されている。なお、酸化膜１０２は発熱抵抗体１０３をＡｌＮ基板１０１に焼成する際に、ＡｌＮ基板１０１の表面１０１ａおよび裏面１０１ｂが酸化されて形成されたものである。第１保護膜１４１は結晶化ガラスで形成されており、第２保護膜１４２は非晶質ガラスで形成されている。また、図示していないが、ＡｌＮ基板１０１の裏面１０１ｂには、発熱抵抗体１０３に電力を供給するための電極層が形成されている。
【０００５】
加熱体Ｘでは、図示しない電極層を介して発熱抵抗体１０３に電力が供給されると発熱抵抗体１０３は所定の発熱量で発熱する。この加熱体Ｘでは、熱伝導性に優れたＡｌＮ基板が用いられているので、基板全体に熱が伝わりやすい。このため、図７に示すように、ＡｌＮ基板１０１の裏面１０１ｂに発熱抵抗体１０３を設置し、表面１０１ａに記録紙Ｐを設置すると、ＡｌＮ基板１０１の表面１０１ａ全体が加熱面として機能し、好適に記録紙Ｐを加熱できる。さらに、ＡｌＮ基板１０１全体に熱が広がるため、ＡｌＮ基板１０１は内部の温度差によって割れたりすることが起こりにくくなっている。
【０００６】
このような加熱体Ｘを製造する際には、発熱抵抗体１０３の焼成後、ガラスペーストを印刷焼成することで第１保護膜１４１、第２保護膜１４２を順次形成する。ＡｌＮ基板１０１にガラスペーストを印刷焼成すると、ガラス成分中の酸素とＡｌＮ基板１０１中の窒素とが反応し発泡する。このため、加熱体Ｘでは、第１保護膜１４１として一般に多孔質である結晶化ガラスを用い、泡を速やかに逃がす構成となっている。
【０００７】
しかしながら、近年、印刷機器においても、雷サージなどへの対策が求められており、印刷機器に組み込まれる加熱体Ｘなどの各部品においても耐電圧のさらなる向上が求められている。図示していないが、加熱体Ｘにおいては、ＡｌＮ基板１０１の表面１０１ａを記録紙Ｐが通るために、加熱体Ｘを制御するサーミスタや何らかの理由で制御がきかなくなった時に通電を止めるためのサーモスイッチや温度ヒューズが第２保護膜１４２に取り付けられている。一般的に、これらのサーミスタ、サーモスイッチや温度ヒューズなどは金属部品を含んでいる。これらの金属部品がアースとなり、スイッチングおよび雷の過渡現象によって発熱抵抗体１０３にサージが生じた際に、第１保護膜１４１および第２保護膜１４２が絶縁破壊を起こすことがあった。加熱体Ｘにおいては、第１保護膜１４１として、多孔質になりやすい結晶化ガラスを用いているため、絶縁性においては不利であり、この問題は特に深刻であった。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−７５５９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記の事情によって考え出されたものであり、耐電圧を高めることができる加熱体とその製造方法の提供を課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を採用した。
【００１１】
本発明の第１の側面により提供される加熱体は、ＡｌＮ基板と、上記ＡｌＮ基板上に帯状に形成された発熱抵抗体と、上記発熱抵抗体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、上記発熱抵抗体を覆う第１保護膜と、この第１保護膜を覆う第２保護膜とを有しており、上記第１保護膜は、結晶化温度がガラス軟化点よりも５０℃以上高い、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おり、上記第２保護膜は、非晶質ガラスによって形成されていることを特徴とする。
【００１２】
このような構成によると、上記結晶化ガラスまたは半結晶化ガラスは、多孔質になりにくく緻密な膜となるので、上記第１保護膜の耐電圧が向上する。一般的に、結晶化ガラスまたは半結晶化ガラスは、それら結晶化ガラスまたは半結晶化ガラスの素材となるガラスを加熱することで形成される。この素材となるガラスのガラス軟化点が、上記結晶化ガラスまたは半結晶化ガラスの結晶化温度よりも５０℃以上低いため、上記結晶化ガラスまたは半結晶化ガラスは、素材のガラスが軟化してから結晶化するまでの間にガラス成分が流動する。このため、上記第１保護膜は、上記結晶化ガラスまたは半結晶化ガラスによる、緻密な非ポーラスな膜として形成される。また、上記第２保護膜は非晶質ガラスで形成されているので緻密であり耐電圧を高めることができる。
【００１３】
好ましい実施の形態においては、上記ＡｌＮ基板上の上記第１保護膜が形成された側の面のうち、上記第１保護膜が設けられていない領域の少なくとも一部を覆う第３保護膜をさらに有しており、上記第３保護膜は、上記第２保護膜を形成する非晶質ガラスのガラス軟化点よりも高いガラス軟化点を有する非晶質ガラスによって形成されており、上記第２保護膜が、上記第１保護膜と、上記第３保護膜との少なくとも一部を土台として形成されている。
【００１４】
このような構成によると、焼成してから硬化するのに必要な時間が上記第２保護膜の場合よりも短くて済む上記第３保護膜を上記ＡｌＮ基板に直接形成するため、ガラス成分と上記ＡｌＮ基板との反応をより抑制することができる。したがって、発泡による孔欠陥を最小限に抑えることができる。
【００１５】
本発明の第２の側面により提供される加熱体の製造方法は、ＡｌＮ基板上に発熱抵抗体を帯状に焼成する工程と、上記発熱抵抗体を覆うように第１保護膜を焼成する工程と、上記第１保護膜を覆うように第２保護膜を焼成する工程とを含んでおり、上記第１保護膜を焼成する工程においては、結晶化温度がガラス軟化点よりも５０℃以上高い、結晶化ガラスまたは半結晶化ガラスを用い、かつ、上記結晶化ガラスまたは半結晶化ガラスのガラス軟化点よりも５０℃〜７０℃高い温度で焼成し、上記第２保護膜を焼成する工程においては、非晶質ガラスを用いており、上記非晶質ガラスのガラス軟化点よりも高温で、かつ、その差が１００℃以内となる焼成温度で焼成することを特徴とする。
【００１６】
好ましい実施の形態においては、上記第１保護膜に用いられる結晶化ガラスまたは半結晶化ガラスのガラス軟化点が７４０℃以上であり、かつ、上記第１保護膜の焼成温度が８００〜８５０℃である。
【００１７】
このような製造方法によると、上記第１保護膜を焼成する工程において、焼成温度をガラス軟化点よりも高温で、かつ、その差が５０℃〜７０℃である範囲に絞っているため、上記結晶化ガラスまたは半結晶化ガラスは緻密な膜として形成される。さらに、上記第２保護膜の焼成温度を上記非晶質ガラスの軟化点から１００℃以内とすることが、上記ＡｌＮ基板が非晶質ガラスと反応して発泡することを抑制するのに好ましい。
【００１８】
さらに好ましい実施の形態においては、上記第２保護膜を焼成する前に、第３保護膜を上記ＡｌＮ基板上に焼成する工程をさらに含み、上記第２保護膜を焼成する工程において、上記第２保護膜を、上記第１保護膜と上記第３保護膜の少なくとも一部とを土台として形成する。上記第３保護膜を焼成する工程においては、上記第２保護膜に用いられている非晶質ガラスのガラス軟化点よりも高いガラス軟化点を有する非晶質ガラスを用いており、この非晶質ガラスのガラス軟化点よりも高温であり、かつ、その差が３０℃以内となる焼成温度で焼成するのがよい。
【００１９】
このような製造方法によると、上記第３保護膜は、ガラス軟化点に近い温度で焼成されるので、上記ＡｌＮ基板と反応して発泡することを防止することができる。このような第３保護膜を上記ＡｌＮ基板に形成した後に上記第２保護膜を形成するので、上記第２保護膜を形成する際には、非晶質ガラスと上記ＡｌＮ基板との反応は起こらない。
【００２０】
本発明のその他の特徴および利点は、図面を参照して以下に行う詳細な説明から、より明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は、本発明に係る発熱体の一実施形態を示す断面図である。図１に示す加熱体Ａは、ＡｌＮ基板１と、酸化膜２と、発熱抵抗体３と、保護膜４とを備えて構成されている。以下、図１において、加熱体Ａの図１中におけるＡｌＮ基板１の上面側を表面１ａとし、下面側を裏面１ｂとする。この加熱体Ａは、トナーＴを記録紙Ｐに定着させるための熱を供給するために、プリンタ等に具備されるものである。すなわち、トナーＴが転写された記録紙Ｐを加圧ローラＲによって狭圧しつつ加熱体Ａの表面に沿って搬送し、加熱体Ａの熱によってトナーＴを記録紙Ｐに定着させている。
【００２２】
ＡｌＮ基板１は、窒化アルミニウム系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の紙面垂直方向を長手方向とする略短冊板状の外形を有する。窒化アルミニウム系セラミックは、熱応答性に優れているので、ＡｌＮ基板１は基板全体にほぼ均一に熱が広まり、基板割れの発生を抑えるのに有利である。また、この優れた熱応答性によって、図１に示すような、ＡｌＮ基板１の表面１ａを加熱面とし、裏面１ｂに発熱抵抗体３を設ける構成が実施可能となっている。また、図１では、省略されているが、ＡｌＮ基板１上には、発熱抵抗体３に電力を供給するための電極層が形成されている。
【００２３】
発熱抵抗体３は、たとえば、パラジウムの重量比率が１５％以上の銀・パラジウム抵抗体であり、ＡｌＮ基板１の裏面１ｂにＡｌＮ基板１の長手方向に沿って延びるように形成されている。上記の図示しない電極層に対して図示しない駆動装置から電力が供給されることにより、発熱抵抗体３は所定の発熱量で発熱する。この発熱抵抗体３は、抵抗体ペーストを焼成することで、所定幅を有し、かつ厚膜状となるように形成されている。発熱抵抗体３の重量比率を上記のようにしているのは、発熱抵抗体３を焼成する際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すためである。なお、この発熱抵抗体３の厚みは、必要な発熱量に応じて定めればよいが、たとえば７〜２３μｍとされる。
【００２４】
酸化膜２は、発熱抵抗体３を焼成する際に、ＡｌＮ基板１の表面１ａおよび裏面１ｂが酸化されて形成される酸化アルミニウムの膜である。なお、発熱抵抗体３を形成する前に、意図的にＡｌＮ基板１を加熱し、酸化膜２を予め形成する場合もある。このような酸化膜２は、ＡｌＮ基板１中の窒素とガラスペーストのガラス成分が反応することを予防する効果がある。
【００２５】
保護膜４は、ＡｌＮ基板１の裏面１ｂに形成された図示しない電極層や発熱抵抗体３などを保護するために形成されるガラス製の保護膜である。この保護膜４は、発熱抵抗体３を覆う第１保護膜４１と、この第１保護膜４１を覆う第２保護膜４２と、ＡｌＮ基板１の裏面のうち、第１保護膜４１が形成されていない部分に形成された第３保護膜４３とで構成されている。
【００２６】
第１保護膜４１は、発熱抵抗体３とＡｌＮ基板１の裏面１ｂの一部とを土台とし、発熱抵抗体３を覆うように、結晶化ガラスまたは半結晶化ガラスの素材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、たとえば、２０〜４０μｍの厚みを有する。この第１保護膜４１の主成分である結晶化ガラスはまたは半結晶化ガラスは、ガラス軟化点が７４０℃であり、結晶化温度が７９０〜８１０℃である。一般的に結晶化ガラスはまたは半結晶化ガラスは、耐熱性が優れているので、第１保護膜４１は、発熱抵抗体３からの発熱を直接受けても融解することはない。さらに、発熱抵抗体３からの発熱が、第１保護膜４１に伝わりにくいため、大部分の熱量がＡｌＮ基板１へ伝わり、ＡｌＮ基板１の表面における発熱を促進する効果もある。
【００２７】
第３保護膜４３は、ＡｌＮ基板１の裏面１ｂのうち、第１保護膜４１が形成されていない領域に、第１保護膜４１に隣接し、これを囲うように形成されている。この第３保護膜４３は、非晶質ガラスを主成分とするガラスペーストを用いて、１０〜２５μｍの厚みを有する緻密な膜として形成されている。この第３保護膜４３の主成分である非晶質ガラスは、ガラス軟化点が７８０℃〜８１０℃のものである。
【００２８】
第２保護膜４２は、非晶質ガラスを主成分とするガラスペーストを用いて第１保護膜４１と第３保護膜４３を覆うように、たとえば、３０〜５０μｍの厚みに厚膜形成されたものであり、滑らかな表面をもっている。この第２保護膜４２は、表面が滑らかなので、塵などの異物によって損傷することが少なく、かつ、非晶質ガラスの緻密な膜なので外部から水分等の異物が侵入することを防ぐことができる。また、この第２保護膜４２の外側には、加熱体Ａを制御するサーミスタや何らかの理由で制御がきかなくなった時に通電を止めるためのサーモスイッチや温度ヒューズなどの金属部品が取り付けられている。
【００２９】
このような加熱体Ａの製造方法について以下に説明を行う。
【００３０】
図２〜５は、加熱体Ａの製造方法の一実施形態における製造過程を断面図によって示したものである。以下、これらの図を参照して説明を行う。なお、図２〜５においては、ＡｌＮ基板１の上下が図１とは逆になっている。このため、ＡｌＮ基板１の図２〜５における上面を裏面１ｂとし、下面を表面１ａと表記する。
【００３１】
まず、図２に示すように、ＡｌＮ基板１の裏面１ｂの所定位置に、発熱抵抗体３を形成する。この工程においては、銀・パラジウムからなる抵抗体成分を含むとともに、この抵抗体成分中のパラジウムの重量比率を１５％以上とした抵抗体ペーストを、ＡｌＮ基板１の裏面１ｂの所定位置に厚膜状に印刷塗布する。その後、この抵抗体ペーストを乾燥させ、７００〜８５０℃で焼成する。パラジウムの重量比率を上記のように設定したことにより、焼成時に銀の膜焼結を抑制しつつ焼成が進行する。このため、上記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。また、この抵抗体ペーストの焼成時には、同時に酸化膜２が、ＡｌＮ基板１における発熱抵抗体３が形成されない領域に１．０〜１０μｍ程度の厚みに形成される。この酸化膜２は、以降のＡｌＮ基板１とガラス成分との反応を抑制する効果を備えている。なお、この工程の前に、ＡｌＮ基板１の裏面１ｂに発熱抵抗体３へ電力を供給するための配線パターンを形成しておくのが好ましい。
【００３２】
次に、図３に示すように、発熱抵抗体３を覆うように、第１保護膜４１を形成する。この工程においては、まず、ガラス軟化点が７４０℃であり、結晶化温度が７９０〜８１０℃である、結晶化ガラスまたは半結晶化ガラスの素材を主成分とするガラスペーストを、７４０℃まで加熱し軟化させ、発熱抵抗体３を覆うように厚膜印刷する。この際、図３に示すように、ＡｌＮ基板１の裏面１ｂの図３中の左右両端付近が露出するように、このガラスペーストを印刷塗布する。上記のように印刷されたガラスペーストを乾燥させた後に、焼成温度を８００〜８５０℃、好ましくは８１０℃としてこのガラスペーストを加熱し、結晶化ガラスまたは半結晶化ガラスを結晶化させる。以上の手順によって第１保護膜４１は形成される。
【００３３】
次に、図４に示すように、ＡｌＮ基板１の裏面１ｂのうち、発熱抵抗体３もしくは第１保護膜４１が形成されてない領域に第３保護膜４３を形成する。この工程においては、まず、ガラス軟化点が７８０℃〜８１０℃である非晶質ガラスを主成分とするガラスペーストを、ＡｌＮ基板１の裏面１ｂのうち第１保護膜４１が形成されていない領域に、第１保護膜４１を囲うように、１０〜２５μｍ程度の厚さに厚膜印刷する。次に、このガラスペーストを乾燥させ、８１０℃で焼成を行い、冷却して硬化させる。ただし、この焼成温度はガラス軟化点よりも高温でかつその差が３０℃以内である範囲において変更可能である。
【００３４】
次に、図５に示すように、第１保護膜４１と第３保護膜４３とを覆うように、第２保護膜４２を形成する。この工程においては、まず、ガラス軟化点が７００℃以上である非晶質ガラスを主成分とするガラスペーストを、第１保護膜４１と第３保護膜４３とを土台にして厚膜印刷する。次に、印刷されたガラスペーストを乾燥させてから、８００〜８５０℃でこのガラスペーストを焼成し、冷却して硬化させる。なお、この焼成温度に対して、第２保護膜４２に用いられる非晶質ガラスのガラス軟化点は低温であり、かつその差が１００℃以内であることが望ましい。この工程の後に、第２保護膜４２の外側に、加熱体Ａを制御するサーミスタや何らかの理由で制御がきかなくなった時に通電を止めるためのサーモスイッチや温度ヒューズなどの図示しない金属部品を取り付けるのが好ましい。
【００３５】
以上によって、加熱体Ａを効率よく製造することができる。なお、これらの工程に加えて、ＡｌＮ基板１の表面１ａを滑らかで熱伝導性のよい樹脂でコーティングする工程や、ＡｌＮ基板１の表面１ａおよび裏面１ｂに酸化膜２を予め形成しておく工程などを含んでもよい。
【００３６】
このような加熱体Ａの作用について以下に説明を行う。
【００３７】
第１保護膜４１は、結晶化ガラスまたは半結晶化ガラスの素材を含むガラスペーストを、このガラスペーストのガラス軟化点よりも高温でありその差が５０℃以上７０℃以内となるような焼成温度で焼成されている。この焼成温度の範囲内に、第１保護膜４１の主成分である結晶化ガラスまたは半結晶化ガラスの結晶化温度が含まれているので、この焼成中に第１保護膜４１は結晶化して硬化する。この第１保護膜４１の結晶化温度は、上記ガラスペーストのガラス軟化点よりも５０℃以上高温であるので、第１保護膜４１がペーストの状態から結晶化する間にペースト中のガラス成分が流動する。このため、第１保護膜４１は多孔質とならず緻密な膜となり、高い電気絶縁性を備えた膜となる。加えて、第２保護膜４２および第３保護膜４３は、ともに非晶質ガラスによる緻密な膜であるため、電気絶縁性に優れている。したがって、加熱体Ａにおいては、上記金属部品と発熱抵抗体３との間に電気絶縁性に優れた保護膜４が設けられているので、耐電圧を高めることができ、落雷などによってサージが発生しても故障しにくくなっている。
【００３８】
さらに、第１保護膜４１の焼成温度を上記ガラスペーストのガラス軟化点から７０℃以内に抑えているので、ガラス成分が液状化し過ぎることはなく、ガラス成分とＡｌＮ基板１の成分との反応を抑制することができる。このため、第１保護膜４１は、発泡に起因した孔欠陥の発生が抑えられている。また、一般に結晶化ガラスまたは半結晶化ガラスは耐熱性に優れ、一旦結晶化した後は再融解しないので、第２保護膜４２と第３保護膜４３との焼成中に第１保護膜４１が再融解することもない。
【００３９】
第３保護膜４３は、その主成分である非晶質ガラスを、そのガラス軟化点より高温であり、その差が３０℃以内であるような焼成温度で焼成されている。このようにガラス軟化点と焼成温度とが非常に近い場合には、焼成してからガラス成分が硬化するまでに必要な時間が短いので、ガラス成分が液状化している時間が短くなる。このため、ガラス成分とＡｌＮ基板１の成分との反応が抑制され、発泡に起因した孔欠陥の発生を防ぐことができる。また、この第３保護膜４３の厚みを１０〜２５μｍ程度としているのでさらに焼成および冷却に必要な時間を抑えることができる。また、第３保護膜４３は、第１保護膜４１と隣接し、これを囲うように形成されているので、ＡｌＮ基板１の裏面１ｂの全面は、第１保護膜４１もしくは第３保護膜４３のどちらかに覆われていることになる。すなわち、ＡｌＮ基板１の裏面１ｂは、発泡に起因した孔欠陥の発生が抑制された第１保護膜４１と第３保護膜４３とでその全体を覆われることになる。このような第１保護膜４１と第３保護膜４３とを土台として第２保護膜４２は焼成されるので、第２保護膜４２を形成する際に、ガラス成分とＡｌＮ基板１の成分が反応することはない。
【００４０】
第２保護膜４２は、ガラス軟化点が７００℃以上である非晶質ガラスを主成分とするガラスペーストを８００〜８５０℃で焼成して形成されている。ガラス軟化点と焼成温度との差を１００℃以内に抑えることで、仮に、第１保護膜４１あるいは第３保護膜４３に欠損が生じていた場合でもガラス成分がＡｌＮ基板１と反応するのをある程度抑制することができる。また、第２保護膜４２を焼成する際に、第３保護膜４３が軟化することがある。しかし、第３保護膜４３の主成分である非晶質ガラスのガラス軟化点は７８０℃以上であり、第２保護膜４２の焼成温度が８００〜８５０℃であるため、第３保護膜４３が軟化している時間は短く、発泡は最小限に抑えられる。このように、加熱体Ａにおいて、保護膜４は、発泡による孔欠陥が生じにくくなっており、保護膜４の強度においても優れている。また、保護膜４のうち外部に面する部分は滑らかな非晶質ガラスとなっているので、外部の異物が保護膜４にひっかかり、保護膜４が剥がされて破損することが起こりにくい。
【００４１】
別の実施形態として、図６に示すように、上述の実施形態における加熱体Ａの第３保護膜４３の一部が第１保護膜４１に入り込むような構成の加熱体Ｂも実施可能である。このような加熱体Ｂにおいては、第３保護膜４３と第１保護膜４１との接触面が傾斜しているため、第２保護膜４２とＡｌＮ基板１の裏面１ｂとを隔絶する上で好ましい形態となっている。このような加熱体Ｂの製造方法においては、第３保護膜４３を形成した後に第１保護膜４１を形成することが好ましい。なお、加熱体Ｂのその他の構成においては加熱体Ａと同様である。
【００４２】
さらに別の実施形態として、加熱体Ａにおける第３保護膜４３を設けず、保護膜４を第１保護膜４１および第２保護膜４２だけで形成する場合もある。この場合においては、耐電圧においては上述の実施形態と同様の性能を備えた加熱体をより簡素な構成で実現可能である。ただし、第２保護膜４２の一部がＡｌＮ基板１の裏面１ｂに直接形成されるため、第２保護膜４２の形成時に、ガラス成分とＡｌＮ基板１の成分とが反応し発泡する問題に関しては上述の実施形態よりも劣っている。
【００４３】
本発明に係る加熱体とその製造方法は、上述した実施形態に限定されるものではない。たとえば、上述した実施形態における加熱体Ａの製造工程において、第１保護膜４１を形成する工程と第３保護膜４３を形成する工程とを入れ替えてもよい。また、第１保護膜４１、第２保護膜４２および第３保護膜４３の形状に関しても自在に設計可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係る加熱体の一実施形態を表す断面図である。
【図２】図１の加熱体の製造方法の一実施形態において発熱抵抗体を形成する工程を表す断面図である。
【図３】図１の加熱体の製造方法の一実施形態において第１保護膜を形成する工程を表す断面図である。
【図４】図１の加熱体の製造方法の一実施形態において第３保護膜を形成する工程を表す断面図である。
【図５】図１の加熱体の製造方法の一実施形態において第２保護膜を形成する工程を表す断面図である。
【図６】本発明に係る加熱体の別の実施形態を表す断面図である。
【図７】従来の加熱体の一例を表す断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
Ａ，Ｂ 加熱体
Ｐ 記録紙
Ｔ トナー
Ｒ 加圧ローラ
１ ＡｌＮ基板
１ａ 表面
１ｂ 裏面
２ 酸化膜
３ 発熱抵抗体
４ 保護膜
４１ 第１保護膜
４２ 第２保護膜
４３ 第３保護膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタ等において、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およびその製造方法に関し、特に基板に窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系セラミックを用いた加熱体およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、トナーを記録紙表面に熱定着させて印刷する場合、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加圧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。
【０００３】
図７には、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（たとえば特許文献１参照）。この加熱体Ｘは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。この加熱体Ｘは、トナーＴが転写された記録紙Ｐを加圧ローラＲとの間で挟圧して加熱することで、トナーＴを記録紙Ｐに定着させるためのものである。
【０００４】
図７に示す加熱体Ｘ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１０１ａおよび裏面１０１ｂを覆う酸化膜１０２と、裏面１０１ｂに形成された銀・パラジウムからなる発熱抵抗体１０３と、発熱抵抗体１０３を覆うように厚膜印刷された保護膜１０４とを備えている。なお、図７においては、図中の上面側をＡｌＮ基板１０１の表面１０１ａとし、下面側を裏面１０１ｂとしている。保護膜１０４は、発熱抵抗体１０３を覆うように形成された第１保護膜１４１と、この第１保護膜１４１を覆うように形成された第２保護膜１４２とによって構成されている。なお、酸化膜１０２は発熱抵抗体１０３をＡｌＮ基板１０１に焼成する際に、ＡｌＮ基板１０１の表面１０１ａおよび裏面１０１ｂが酸化されて形成されたものである。第１保護膜１４１は結晶化ガラスで形成されており、第２保護膜１４２は非晶質ガラスで形成されている。また、図示していないが、ＡｌＮ基板１０１の裏面１０１ｂには、発熱抵抗体１０３に電力を供給するための電極層が形成されている。
【０００５】
加熱体Ｘでは、図示しない電極層を介して発熱抵抗体１０３に電力が供給されると発熱抵抗体１０３は所定の発熱量で発熱する。この加熱体Ｘでは、熱伝導性に優れたＡｌＮ基板が用いられているので、基板全体に熱が伝わりやすい。このため、図７に示すように、ＡｌＮ基板１０１の裏面１０１ｂに発熱抵抗体１０３を設置し、表面１０１ａに記録紙Ｐを設置すると、ＡｌＮ基板１０１の表面１０１ａ全体が加熱面として機能し、好適に記録紙Ｐを加熱できる。さらに、ＡｌＮ基板１０１全体に熱が広がるため、ＡｌＮ基板１０１は内部の温度差によって割れたりすることが起こりにくくなっている。
【０００６】
このような加熱体Ｘを製造する際には、発熱抵抗体１０３の焼成後、ガラスペーストを印刷焼成することで第１保護膜１４１、第２保護膜１４２を順次形成する。ＡｌＮ基板１０１にガラスペーストを印刷焼成すると、ガラス成分中の酸素とＡｌＮ基板１０１中の窒素とが反応し発泡する。このため、加熱体Ｘでは、第１保護膜１４１として一般に多孔質である結晶化ガラスを用い、泡を速やかに逃がす構成となっている。
【０００７】
しかしながら、近年、印刷機器においても、雷サージなどへの対策が求められており、印刷機器に組み込まれる加熱体Ｘなどの各部品においても耐電圧のさらなる向上が求められている。図示していないが、加熱体Ｘにおいては、ＡｌＮ基板１０１の表面１０１ａを記録紙Ｐが通るために、加熱体Ｘを制御するサーミスタや何らかの理由で制御がきかなくなった時に通電を止めるためのサーモスイッチや温度ヒューズが第２保護膜１４２に取り付けられている。一般的に、これらのサーミスタ、サーモスイッチや温度ヒューズなどは金属部品を含んでいる。これらの金属部品がアースとなり、スイッチングおよび雷の過渡現象によって発熱抵抗体１０３にサージが生じた際に、第１保護膜１４１および第２保護膜１４２が絶縁破壊を起こすことがあった。加熱体Ｘにおいては、第１保護膜１４１として、多孔質になりやすい結晶化ガラスを用いているため、絶縁性においては不利であり、この問題は特に深刻であった。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−７５５９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記の事情によって考え出されたものであり、耐電圧を高めることができる加熱体とその製造方法の提供を課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を採用した。
【００１１】
本発明の第１の側面により提供される加熱体は、ＡｌＮ基板と、上記ＡｌＮ基板上に帯状に形成された発熱抵抗体と、上記発熱抵抗体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、上記発熱抵抗体を覆う第１保護膜と、この第１保護膜を覆う第２保護膜とを有しており、上記第１保護膜は、結晶化温度がガラス軟化点よりも５０℃以上高い、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おり、上記第２保護膜は、非晶質ガラスによって形成されていることを特徴とする。
【００１２】
このような構成によると、上記結晶化ガラスまたは半結晶化ガラスは、多孔質になりにくく緻密な膜となるので、上記第１保護膜の耐電圧が向上する。一般的に、結晶化ガラスまたは半結晶化ガラスは、それら結晶化ガラスまたは半結晶化ガラスの素材となるガラスを加熱することで形成される。この素材となるガラスのガラス軟化点が、上記結晶化ガラスまたは半結晶化ガラスの結晶化温度よりも５０℃以上低いため、上記結晶化ガラスまたは半結晶化ガラスは、素材のガラスが軟化してから結晶化するまでの間にガラス成分が流動する。このため、上記第１保護膜は、上記結晶化ガラスまたは半結晶化ガラスによる、緻密な非ポーラスな膜として形成される。また、上記第２保護膜は非晶質ガラスで形成されているので緻密であり耐電圧を高めることができる。
【００１３】
好ましい実施の形態においては、上記ＡｌＮ基板上の上記第１保護膜が形成された側の面のうち、上記第１保護膜が設けられていない領域の少なくとも一部を覆う第３保護膜をさらに有しており、上記第３保護膜は、上記第２保護膜を形成する非晶質ガラスのガラス軟化点よりも高いガラス軟化点を有する非晶質ガラスによって形成されており、上記第２保護膜が、上記第１保護膜と、上記第３保護膜との少なくとも一部を土台として形成されている。
【００１４】
このような構成によると、焼成してから硬化するのに必要な時間が上記第２保護膜の場合よりも短くて済む上記第３保護膜を上記ＡｌＮ基板に直接形成するため、ガラス成分と上記ＡｌＮ基板との反応をより抑制することができる。したがって、発泡による孔欠陥を最小限に抑えることができる。
【００１５】
本発明の第２の側面により提供される加熱体の製造方法は、ＡｌＮ基板上に発熱抵抗体を帯状に焼成する工程と、上記発熱抵抗体を覆うように第１保護膜を焼成する工程と、上記第１保護膜を覆うように第２保護膜を焼成する工程とを含んでおり、上記第１保護膜を焼成する工程においては、結晶化温度がガラス軟化点よりも５０℃以上高い、結晶化ガラスまたは半結晶化ガラスを用い、かつ、上記結晶化ガラスまたは半結晶化ガラスのガラス軟化点よりも５０℃〜７０℃高い温度で焼成し、上記第２保護膜を焼成する工程においては、非晶質ガラスを用いており、上記非晶質ガラスのガラス軟化点よりも高温で、かつ、その差が１００℃以内となる焼成温度で焼成することを特徴とする。
【００１６】
好ましい実施の形態においては、上記第１保護膜に用いられる結晶化ガラスまたは半結晶化ガラスのガラス軟化点が７４０℃以上であり、かつ、上記第１保護膜の焼成温度が８００〜８５０℃である。
【００１７】
このような製造方法によると、上記第１保護膜を焼成する工程において、焼成温度をガラス軟化点よりも高温で、かつ、その差が５０℃〜７０℃である範囲に絞っているため、上記結晶化ガラスまたは半結晶化ガラスは緻密な膜として形成される。さらに、上記第２保護膜の焼成温度を上記非晶質ガラスの軟化点から１００℃以内とすることが、上記ＡｌＮ基板が非晶質ガラスと反応して発泡することを抑制するのに好ましい。
【００１８】
さらに好ましい実施の形態においては、上記第２保護膜を焼成する前に、第３保護膜を上記ＡｌＮ基板上に焼成する工程をさらに含み、上記第２保護膜を焼成する工程において、上記第２保護膜を、上記第１保護膜と上記第３保護膜の少なくとも一部とを土台として形成する。上記第３保護膜を焼成する工程においては、上記第２保護膜に用いられている非晶質ガラスのガラス軟化点よりも高いガラス軟化点を有する非晶質ガラスを用いており、この非晶質ガラスのガラス軟化点よりも高温であり、かつ、その差が３０℃以内となる焼成温度で焼成するのがよい。
【００１９】
このような製造方法によると、上記第３保護膜は、ガラス軟化点に近い温度で焼成されるので、上記ＡｌＮ基板と反応して発泡することを防止することができる。このような第３保護膜を上記ＡｌＮ基板に形成した後に上記第２保護膜を形成するので、上記第２保護膜を形成する際には、非晶質ガラスと上記ＡｌＮ基板との反応は起こらない。
【００２０】
本発明のその他の特徴および利点は、図面を参照して以下に行う詳細な説明から、より明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は、本発明に係る発熱体の一実施形態を示す断面図である。図１に示す加熱体Ａは、ＡｌＮ基板１と、酸化膜２と、発熱抵抗体３と、保護膜４とを備えて構成されている。以下、図１において、加熱体Ａの図１中におけるＡｌＮ基板１の上面側を表面１ａとし、下面側を裏面１ｂとする。この加熱体Ａは、トナーＴを記録紙Ｐに定着させるための熱を供給するために、プリンタ等に具備されるものである。すなわち、トナーＴが転写された記録紙Ｐを加圧ローラＲによって狭圧しつつ加熱体Ａの表面に沿って搬送し、加熱体Ａの熱によってトナーＴを記録紙Ｐに定着させている。
【００２２】
ＡｌＮ基板１は、窒化アルミニウム系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の紙面垂直方向を長手方向とする略短冊板状の外形を有する。窒化アルミニウム系セラミックは、熱応答性に優れているので、ＡｌＮ基板１は基板全体にほぼ均一に熱が広まり、基板割れの発生を抑えるのに有利である。また、この優れた熱応答性によって、図１に示すような、ＡｌＮ基板１の表面１ａを加熱面とし、裏面１ｂに発熱抵抗体３を設ける構成が実施可能となっている。また、図１では、省略されているが、ＡｌＮ基板１上には、発熱抵抗体３に電力を供給するための電極層が形成されている。
【００２３】
発熱抵抗体３は、たとえば、パラジウムの重量比率が１５％以上の銀・パラジウム抵抗体であり、ＡｌＮ基板１の裏面１ｂにＡｌＮ基板１の長手方向に沿って延びるように形成されている。上記の図示しない電極層に対して図示しない駆動装置から電力が供給されることにより、発熱抵抗体３は所定の発熱量で発熱する。この発熱抵抗体３は、抵抗体ペーストを焼成することで、所定幅を有し、かつ厚膜状となるように形成されている。発熱抵抗体３の重量比率を上記のようにしているのは、発熱抵抗体３を焼成する際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すためである。なお、この発熱抵抗体３の厚みは、必要な発熱量に応じて定めればよいが、たとえば７〜２３μｍとされる。
【００２４】
酸化膜２は、発熱抵抗体３を焼成する際に、ＡｌＮ基板１の表面１ａおよび裏面１ｂが酸化されて形成される酸化アルミニウムの膜である。なお、発熱抵抗体３を形成する前に、意図的にＡｌＮ基板１を加熱し、酸化膜２を予め形成する場合もある。このような酸化膜２は、ＡｌＮ基板１中の窒素とガラスペーストのガラス成分が反応することを予防する効果がある。
【００２５】
保護膜４は、ＡｌＮ基板１の裏面１ｂに形成された図示しない電極層や発熱抵抗体３などを保護するために形成されるガラス製の保護膜である。この保護膜４は、発熱抵抗体３を覆う第１保護膜４１と、この第１保護膜４１を覆う第２保護膜４２と、ＡｌＮ基板１の裏面のうち、第１保護膜４１が形成されていない部分に形成された第３保護膜４３とで構成されている。
【００２６】
第１保護膜４１は、発熱抵抗体３とＡｌＮ基板１の裏面１ｂの一部とを土台とし、発熱抵抗体３を覆うように、結晶化ガラスまたは半結晶化ガラスの素材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、たとえば、２０〜４０μｍの厚みを有する。この第１保護膜４１の主成分である結晶化ガラスはまたは半結晶化ガラスは、ガラス軟化点が７４０℃であり、結晶化温度が７９０〜８１０℃である。一般的に結晶化ガラスはまたは半結晶化ガラスは、耐熱性が優れているので、第１保護膜４１は、発熱抵抗体３からの発熱を直接受けても融解することはない。さらに、発熱抵抗体３からの発熱が、第１保護膜４１に伝わりにくいため、大部分の熱量がＡｌＮ基板１へ伝わり、ＡｌＮ基板１の表面における発熱を促進する効果もある。
【００２７】
第３保護膜４３は、ＡｌＮ基板１の裏面１ｂのうち、第１保護膜４１が形成されていない領域に、第１保護膜４１に隣接し、これを囲うように形成されている。この第３保護膜４３は、非晶質ガラスを主成分とするガラスペーストを用いて、１０〜２５μｍの厚みを有する緻密な膜として形成されている。この第３保護膜４３の主成分である非晶質ガラスは、ガラス軟化点が７８０℃〜８１０℃のものである。
【００２８】
第２保護膜４２は、非晶質ガラスを主成分とするガラスペーストを用いて第１保護膜４１と第３保護膜４３を覆うように、たとえば、３０〜５０μｍの厚みに厚膜形成されたものであり、滑らかな表面をもっている。この第２保護膜４２は、表面が滑らかなので、塵などの異物によって損傷することが少なく、かつ、非晶質ガラスの緻密な膜なので外部から水分等の異物が侵入することを防ぐことができる。また、この第２保護膜４２の外側には、加熱体Ａを制御するサーミスタや何らかの理由で制御がきかなくなった時に通電を止めるためのサーモスイッチや温度ヒューズなどの金属部品が取り付けられている。
【００２９】
このような加熱体Ａの製造方法について以下に説明を行う。
【００３０】
図２〜５は、加熱体Ａの製造方法の一実施形態における製造過程を断面図によって示したものである。以下、これらの図を参照して説明を行う。なお、図２〜５においては、ＡｌＮ基板１の上下が図１とは逆になっている。このため、ＡｌＮ基板１の図２〜５における上面を裏面１ｂとし、下面を表面１ａと表記する。
【００３１】
まず、図２に示すように、ＡｌＮ基板１の裏面１ｂの所定位置に、発熱抵抗体３を形成する。この工程においては、銀・パラジウムからなる抵抗体成分を含むとともに、この抵抗体成分中のパラジウムの重量比率を１５％以上とした抵抗体ペーストを、ＡｌＮ基板１の裏面１ｂの所定位置に厚膜状に印刷塗布する。その後、この抵抗体ペーストを乾燥させ、７００〜８５０℃で焼成する。パラジウムの重量比率を上記のように設定したことにより、焼成時に銀の膜焼結を抑制しつつ焼成が進行する。このため、上記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。また、この抵抗体ペーストの焼成時には、同時に酸化膜２が、ＡｌＮ基板１における発熱抵抗体３が形成されない領域に１．０〜１０μｍ程度の厚みに形成される。この酸化膜２は、以降のＡｌＮ基板１とガラス成分との反応を抑制する効果を備えている。なお、この工程の前に、ＡｌＮ基板１の裏面１ｂに発熱抵抗体３へ電力を供給するための配線パターンを形成しておくのが好ましい。
【００３２】
次に、図３に示すように、発熱抵抗体３を覆うように、第１保護膜４１を形成する。この工程においては、まず、ガラス軟化点が７４０℃であり、結晶化温度が７９０〜８１０℃である、結晶化ガラスまたは半結晶化ガラスの素材を主成分とするガラスペーストを、７４０℃まで加熱し軟化させ、発熱抵抗体３を覆うように厚膜印刷する。この際、図３に示すように、ＡｌＮ基板１の裏面１ｂの図３中の左右両端付近が露出するように、このガラスペーストを印刷塗布する。上記のように印刷されたガラスペーストを乾燥させた後に、焼成温度を８００〜８５０℃、好ましくは８１０℃としてこのガラスペーストを加熱し、結晶化ガラスまたは半結晶化ガラスを結晶化させる。以上の手順によって第１保護膜４１は形成される。
【００３３】
次に、図４に示すように、ＡｌＮ基板１の裏面１ｂのうち、発熱抵抗体３もしくは第１保護膜４１が形成されてない領域に第３保護膜４３を形成する。この工程においては、まず、ガラス軟化点が７８０℃〜８１０℃である非晶質ガラスを主成分とするガラスペーストを、ＡｌＮ基板１の裏面１ｂのうち第１保護膜４１が形成されていない領域に、第１保護膜４１を囲うように、１０〜２５μｍ程度の厚さに厚膜印刷する。次に、このガラスペーストを乾燥させ、８１０℃で焼成を行い、冷却して硬化させる。ただし、この焼成温度はガラス軟化点よりも高温でかつその差が３０℃以内である範囲において変更可能である。
【００３４】
次に、図５に示すように、第１保護膜４１と第３保護膜４３とを覆うように、第２保護膜４２を形成する。この工程においては、まず、ガラス軟化点が７００℃以上である非晶質ガラスを主成分とするガラスペーストを、第１保護膜４１と第３保護膜４３とを土台にして厚膜印刷する。次に、印刷されたガラスペーストを乾燥させてから、８００〜８５０℃でこのガラスペーストを焼成し、冷却して硬化させる。なお、この焼成温度に対して、第２保護膜４２に用いられる非晶質ガラスのガラス軟化点は低温であり、かつその差が１００℃以内であることが望ましい。この工程の後に、第２保護膜４２の外側に、加熱体Ａを制御するサーミスタや何らかの理由で制御がきかなくなった時に通電を止めるためのサーモスイッチや温度ヒューズなどの図示しない金属部品を取り付けるのが好ましい。
【００３５】
以上によって、加熱体Ａを効率よく製造することができる。なお、これらの工程に加えて、ＡｌＮ基板１の表面１ａを滑らかで熱伝導性のよい樹脂でコーティングする工程や、ＡｌＮ基板１の表面１ａおよび裏面１ｂに酸化膜２を予め形成しておく工程などを含んでもよい。
【００３６】
このような加熱体Ａの作用について以下に説明を行う。
【００３７】
第１保護膜４１は、結晶化ガラスまたは半結晶化ガラスの素材を含むガラスペーストを、このガラスペーストのガラス軟化点よりも高温でありその差が５０℃以上７０℃以内となるような焼成温度で焼成されている。この焼成温度の範囲内に、第１保護膜４１の主成分である結晶化ガラスまたは半結晶化ガラスの結晶化温度が含まれているので、この焼成中に第１保護膜４１は結晶化して硬化する。この第１保護膜４１の結晶化温度は、上記ガラスペーストのガラス軟化点よりも５０℃以上高温であるので、第１保護膜４１がペーストの状態から結晶化する間にペースト中のガラス成分が流動する。このため、第１保護膜４１は多孔質とならず緻密な膜となり、高い電気絶縁性を備えた膜となる。加えて、第２保護膜４２および第３保護膜４３は、ともに非晶質ガラスによる緻密な膜であるため、電気絶縁性に優れている。したがって、加熱体Ａにおいては、上記金属部品と発熱抵抗体３との間に電気絶縁性に優れた保護膜４が設けられているので、耐電圧を高めることができ、落雷などによってサージが発生しても故障しにくくなっている。
【００３８】
さらに、第１保護膜４１の焼成温度を上記ガラスペーストのガラス軟化点から７０℃以内に抑えているので、ガラス成分が液状化し過ぎることはなく、ガラス成分とＡｌＮ基板１の成分との反応を抑制することができる。このため、第１保護膜４１は、発泡に起因した孔欠陥の発生が抑えられている。また、一般に結晶化ガラスまたは半結晶化ガラスは耐熱性に優れ、一旦結晶化した後は再融解しないので、第２保護膜４２と第３保護膜４３との焼成中に第１保護膜４１が再融解することもない。
【００３９】
第３保護膜４３は、その主成分である非晶質ガラスを、そのガラス軟化点より高温であり、その差が３０℃以内であるような焼成温度で焼成されている。このようにガラス軟化点と焼成温度とが非常に近い場合には、焼成してからガラス成分が硬化するまでに必要な時間が短いので、ガラス成分が液状化している時間が短くなる。このため、ガラス成分とＡｌＮ基板１の成分との反応が抑制され、発泡に起因した孔欠陥の発生を防ぐことができる。また、この第３保護膜４３の厚みを１０〜２５μｍ程度としているのでさらに焼成および冷却に必要な時間を抑えることができる。また、第３保護膜４３は、第１保護膜４１と隣接し、これを囲うように形成されているので、ＡｌＮ基板１の裏面１ｂの全面は、第１保護膜４１もしくは第３保護膜４３のどちらかに覆われていることになる。すなわち、ＡｌＮ基板１の裏面１ｂは、発泡に起因した孔欠陥の発生が抑制された第１保護膜４１と第３保護膜４３とでその全体を覆われることになる。このような第１保護膜４１と第３保護膜４３とを土台として第２保護膜４２は焼成されるので、第２保護膜４２を形成する際に、ガラス成分とＡｌＮ基板１の成分が反応することはない。
【００４０】
第２保護膜４２は、ガラス軟化点が７００℃以上である非晶質ガラスを主成分とするガラスペーストを８００〜８５０℃で焼成して形成されている。ガラス軟化点と焼成温度との差を１００℃以内に抑えることで、仮に、第１保護膜４１あるいは第３保護膜４３に欠損が生じていた場合でもガラス成分がＡｌＮ基板１と反応するのをある程度抑制することができる。また、第２保護膜４２を焼成する際に、第３保護膜４３が軟化することがある。しかし、第３保護膜４３の主成分である非晶質ガラスのガラス軟化点は７８０℃以上であり、第２保護膜４２の焼成温度が８００〜８５０℃であるため、第３保護膜４３が軟化している時間は短く、発泡は最小限に抑えられる。このように、加熱体Ａにおいて、保護膜４は、発泡による孔欠陥が生じにくくなっており、保護膜４の強度においても優れている。また、保護膜４のうち外部に面する部分は滑らかな非晶質ガラスとなっているので、外部の異物が保護膜４にひっかかり、保護膜４が剥がされて破損することが起こりにくい。
【００４１】
別の実施形態として、図６に示すように、上述の実施形態における加熱体Ａの第３保護膜４３の一部が第１保護膜４１に入り込むような構成の加熱体Ｂも実施可能である。このような加熱体Ｂにおいては、第３保護膜４３と第１保護膜４１との接触面が傾斜しているため、第２保護膜４２とＡｌＮ基板１の裏面１ｂとを隔絶する上で好ましい形態となっている。このような加熱体Ｂの製造方法においては、第３保護膜４３を形成した後に第１保護膜４１を形成することが好ましい。なお、加熱体Ｂのその他の構成においては加熱体Ａと同様である。
【００４２】
さらに別の実施形態として、加熱体Ａにおける第３保護膜４３を設けず、保護膜４を第１保護膜４１および第２保護膜４２だけで形成する場合もある。この場合においては、耐電圧においては上述の実施形態と同様の性能を備えた加熱体をより簡素な構成で実現可能である。ただし、第２保護膜４２の一部がＡｌＮ基板１の裏面１ｂに直接形成されるため、第２保護膜４２の形成時に、ガラス成分とＡｌＮ基板１の成分とが反応し発泡する問題に関しては上述の実施形態よりも劣っている。
【００４３】
本発明に係る加熱体とその製造方法は、上述した実施形態に限定されるものではない。たとえば、上述した実施形態における加熱体Ａの製造工程において、第１保護膜４１を形成する工程と第３保護膜４３を形成する工程とを入れ替えてもよい。また、第１保護膜４１、第２保護膜４２および第３保護膜４３の形状に関しても自在に設計可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係る加熱体の一実施形態を表す断面図である。
【図２】図１の加熱体の製造方法の一実施形態において発熱抵抗体を形成する工程を表す断面図である。
【図３】図１の加熱体の製造方法の一実施形態において第１保護膜を形成する工程を表す断面図である。
【図４】図１の加熱体の製造方法の一実施形態において第３保護膜を形成する工程を表す断面図である。
【図５】図１の加熱体の製造方法の一実施形態において第２保護膜を形成する工程を表す断面図である。
【図６】本発明に係る加熱体の別の実施形態を表す断面図である。
【図７】従来の加熱体の一例を表す断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
Ａ，Ｂ 加熱体
Ｐ 記録紙
Ｔ トナー
Ｒ 加圧ローラ
１ ＡｌＮ基板
１ａ 表面
１ｂ 裏面
２ 酸化膜
３ 発熱抵抗体
４ 保護膜
４１ 第１保護膜
４２ 第２保護膜
４３ 第３保護膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡｌＮ基板と、
上記ＡｌＮ基板上に帯状に形成された発熱抵抗体と、
上記発熱抵抗体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、上記発熱抵抗体を覆う第１保護膜と、この第１保護膜を覆う第２保護膜とを有しており、
上記第１保護膜は、結晶化温度がガラス軟化点よりも５０℃以上高い、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おり、上記第２保護膜は、非晶質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。
【請求項２】
上記ＡｌＮ基板上の上記第１保護膜が形成された側の面のうち、上記第１保護膜が設けられていない領域の少なくとも一部を覆う第３保護膜をさらに有しており、
上記第３保護膜は、上記第２保護膜を形成する非晶質ガラスのガラス軟化点よりも高いガラス軟化点を有する非晶質ガラスによって形成されており、
上記第２保護膜が、上記第１保護膜と、上記第３保護膜の少なくとも一部とを土台として形成されている請求項１に記載の加熱体。
【請求項３】
ＡｌＮ基板上に発熱抵抗体を帯状に焼成する工程と、
上記発熱抵抗体を覆うように第１保護膜を焼成する工程と、
上記第１保護膜を覆うように第２保護膜を焼成する工程とを含んでおり、
上記第１保護膜を焼成する工程においては、結晶化温度がガラス軟化点よりも５０℃以上高い、結晶化ガラスまたは半結晶化ガラスを用い、かつ、上記結晶化ガラスまたは半結晶化ガラスのガラス軟化点よりも５０℃〜７０℃高い温度で焼成し、
上記第２保護膜を焼成する工程においては、非晶質ガラスを用いており、上記非晶質ガラスのガラス軟化点よりも高温で、かつ、その差が１００℃以内となる焼成温度で焼成することを特徴とする加熱体の製造方法。
【請求項４】
上記第１保護膜に用いられる結晶化ガラスまたは半結晶化ガラスのガラス軟化点が７４０℃以上であり、かつ、上記第１保護膜の焼成温度が８００〜８５０℃である請求項３に記載の加熱体の製造方法。
【請求項５】
上記第２保護膜に用いられる非晶質ガラスのガラス軟化点が７００℃以上であり、かつ、上記第２保護膜の焼成温度が８００〜８５０℃である請求項３または４に記載の加熱体の製造方法。
【請求項６】
上記第２保護膜を焼成する前に、第３保護膜を上記ＡｌＮ基板上に焼成する工程をさらに含み、上記第２保護膜を焼成する工程において、上記第２保護膜を、上記第１保護膜と上記第３保護膜の少なくとも一部とを土台として形成する請求項３〜５のいずれかに記載の加熱体の製造方法。
【請求項７】
上記第３保護膜を焼成する工程においては、上記第２保護膜に用いられている非晶質ガラスのガラス軟化点よりも高いガラス軟化点を有する非晶質ガラスを用いており、この非晶質ガラスのガラス軟化点よりも高温であり、かつ、その差が３０℃以内となる焼成温度で焼成する請求項６に記載の加熱体の製造方法。
【請求項１】
ＡｌＮ基板と、
上記ＡｌＮ基板上に帯状に形成された発熱抵抗体と、
上記発熱抵抗体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、上記発熱抵抗体を覆う第１保護膜と、この第１保護膜を覆う第２保護膜とを有しており、
上記第１保護膜は、結晶化温度がガラス軟化点よりも５０℃以上高い、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おり、上記第２保護膜は、非晶質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。
【請求項２】
上記ＡｌＮ基板上の上記第１保護膜が形成された側の面のうち、上記第１保護膜が設けられていない領域の少なくとも一部を覆う第３保護膜をさらに有しており、
上記第３保護膜は、上記第２保護膜を形成する非晶質ガラスのガラス軟化点よりも高いガラス軟化点を有する非晶質ガラスによって形成されており、
上記第２保護膜が、上記第１保護膜と、上記第３保護膜の少なくとも一部とを土台として形成されている請求項１に記載の加熱体。
【請求項３】
ＡｌＮ基板上に発熱抵抗体を帯状に焼成する工程と、
上記発熱抵抗体を覆うように第１保護膜を焼成する工程と、
上記第１保護膜を覆うように第２保護膜を焼成する工程とを含んでおり、
上記第１保護膜を焼成する工程においては、結晶化温度がガラス軟化点よりも５０℃以上高い、結晶化ガラスまたは半結晶化ガラスを用い、かつ、上記結晶化ガラスまたは半結晶化ガラスのガラス軟化点よりも５０℃〜７０℃高い温度で焼成し、
上記第２保護膜を焼成する工程においては、非晶質ガラスを用いており、上記非晶質ガラスのガラス軟化点よりも高温で、かつ、その差が１００℃以内となる焼成温度で焼成することを特徴とする加熱体の製造方法。
【請求項４】
上記第１保護膜に用いられる結晶化ガラスまたは半結晶化ガラスのガラス軟化点が７４０℃以上であり、かつ、上記第１保護膜の焼成温度が８００〜８５０℃である請求項３に記載の加熱体の製造方法。
【請求項５】
上記第２保護膜に用いられる非晶質ガラスのガラス軟化点が７００℃以上であり、かつ、上記第２保護膜の焼成温度が８００〜８５０℃である請求項３または４に記載の加熱体の製造方法。
【請求項６】
上記第２保護膜を焼成する前に、第３保護膜を上記ＡｌＮ基板上に焼成する工程をさらに含み、上記第２保護膜を焼成する工程において、上記第２保護膜を、上記第１保護膜と上記第３保護膜の少なくとも一部とを土台として形成する請求項３〜５のいずれかに記載の加熱体の製造方法。
【請求項７】
上記第３保護膜を焼成する工程においては、上記第２保護膜に用いられている非晶質ガラスのガラス軟化点よりも高いガラス軟化点を有する非晶質ガラスを用いており、この非晶質ガラスのガラス軟化点よりも高温であり、かつ、その差が３０℃以内となる焼成温度で焼成する請求項６に記載の加熱体の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−２８０９０３（Ｐ２００７−２８０９０３Ａ）
【公開日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１０９４０３（Ｐ２００６−１０９４０３）
【出願日】平成１８年４月１２日（２００６．４．１２）
【出願人】（０００１１６０２４）ローム株式会社 (3,539)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月１２日（２００６．４．１２）
【出願人】（０００１１６０２４）ローム株式会社 (3,539)
【Ｆターム（参考）】
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