JPH04274187A - ヒータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

［発明の目的］

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は複写機やファクシミリの
定着用などに用いられるヒータにおいて、端子と端子ピ
ンとの結合構造を改良したものである。

【０００２】

【従来の技術】従来複写機やファクシミリなどにおいて
、トナー像を定着させるヒータは、セラミックなどから
なる細長い板状基体前面に銀・パラジウム合金などから
なる細長い電気発熱体を形成し、この電気発熱体に接続
する端子を基端部などに形成し、さらにこの端子に端子
ピンを接続してある。そして、従来のヒータは端子と端
子ピンの表面に銀を焼付けなどの手段でめっきをし、両
者を鉛・錫はんだで接合してある。

【０００３】そして、複写や受信のたびに、端子ピンか
ら給電して加熱し、トナー像を形成した複写紙をこのヒ
ータ表面に接触させながら通過して加熱し、トナーを紙
面に融着させて定着している。そして、作業が終れば給
電を停止する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述の複写機において
は、端子の温度が１３０℃程度に達し、しかも１日当り
数十回も断続的に作業するのが普通である。そして、こ
の作業のたびにヒータの端子ピンを接合した鉛・錫はん
だが常温から１００℃以上の温度に反復加熱冷却されて
熱脆化し、かつ端子や端子ピン表面の銀層が鉛・錫はん
だ中に浸透して脆化し、熱脆化と相まって相俟っていわ
ゆる「はんだくわれ現像」が発生してはんだにき裂が生
じて通電が悪くなったり、はんだが剥離して端子ピンが
脱落したりする事故が多く発生する。

【０００５】そこで従来、この種のヒータには常温から
１００℃程度までの温度サイクルで数万回以上耐えられ
ることを要求されているが、この要求に答えることは困
難である。そこで、小容量のヒータにおいてはソケット
のコネクタを端子に圧接するいわゆるコネクタ方式が好
まれているが、この方法もヒータ容量が大きくなるとコ
ネクタ方式では能力的に不足し、かつ端子の温度がより
高くなるため、常温から１４０℃程度の温度サイクルを
１０万回以上に耐えられることを要求され、コネクタ方
式でも、端子ピンのはんだ付けでもこの要求に応じるこ
とは困難である。

【０００６】そこで本発明の課題はヒータにおいて、大
容量に耐え、かつ長期反復通電しても端子ピンのはんだ
にき裂や剥離による通電不良が発生しないようにするこ
とである。

【０００７】［発明の構成］

【０００８】

【課題を解決するための手段】端子ピンを有するヒータ
において、端子および端子ピンは少なくとも表面が銀、
金または銅を主体として構成され、かつ両者を鉛・イン
ジウムはんだで接合したものである。

【０００９】

【作用】鉛・インジウムはんだは軟質で初期の接着強度
は鉛・錫はんだより若干劣るが、長期間反復加熱しても
脆化せず、また銀、金、銅が浸透して脆化することがな
く、長期使用しても接合強度が低下せず、はんだに割れ
や剥離も生じないので信頼性が高い。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の詳細を図１ないし図４に示し
た実施例によって説明する。図は複写機、ファクシミリ
、プリンタなどのＯＡ機器に組込まれて複写機のトナー
像を定着させるヒータの一例を示し、図中、（１）はア
ルミナセラミクスなどの耐熱材料からなる細長い板状基
体、（２）はこの基体（１）の表裏両面に層状に付着し
たたとえば炭化けい素（ＳｉＣ）などからなる発泡剤、
（３）は基体（１）の表面においてその長手方向に沿っ
て発泡剤（２）上に形成された銀・パラジウム合金など
からなる細長い膜状の電気発熱体、（４）はこの電気発
熱体（３）の両端（図では一端だけ示す。）に接続して
基体（１）の端部に設けた端子、（５）はこの端子に取
付けられた端子ピン、（６）はこの端子ピン（５）と端
子（４）とを接合するはんだ、（７）は電気発熱体（３
）および基体（１）表面の露出発泡剤（２）を覆うガラ
ス保護膜である。

【００１１】上記発泡剤（２）はたとえばカーボランダ
ムで、基体（１）を研磨して平滑化したときに付着した
カーボランダム研磨剤を研磨後もそのまま残留させたも
ので、薄い層状に付着している。

【００１２】上記電気発熱体（３）は銀・パラジウム合
金ペーストを基体（１）の発泡剤（２）の上からプリン
ト配線して焼成したものである。

【００１３】上記端子（４）は上述の発熱体（３）の端
部を一体に延長して幅広に形成してなる延長部（４１）
表面に銀ペーストを焼付けてなる端子金属層（４２）を
被覆してなるものである。

【００１４】上記端子ピン（５）はたとえば銅板をプレ
ス成形して銀めっきしたもので、その接合部（５１）を
端子（４）上に載置し、電線接続部（５２）を基体（１
）外に延在させ、両者（５１），（５２）の中間部（５
３）は冷却のため適当な長さと表面積とを付与してある
。

【００１５】上記はんだ（６）は鉛とインジウム（Ｉｎ
）とが重量比で５０対５０の割合いで配合してなる合金
で、鉛・錫はんだと同様に端子（４）と端子ピン（５）
とを接合してある。そして接合の対象となる金属で端子
の金属層（４２）または端子ピン（５）に用いられる条
件に叶ったものは銀、金、銅およびこれらの合金であり
、またこれら金属を主成分とする合金でもよい。 そして、端子（４）あるいは端子ピン（５）は少なくと
も表層が上述の銀、金、銅、これらの合金あるいはこれ
らの金属を主成分とする合金で構成されていれば良好に
接合できる。

【００１６】上記ガラス保護膜（７）は低融点ガラスペ
ーストを電気発熱体（３）表面および基体（１）表面の
露出した発泡剤（２）の層上に塗布して焼付けてなるも
ので、電気発熱体（３）近傍は透明なガラス層（７１）
からなり、発泡剤（２）近傍は小気泡（７２），（７２
）…（図では大きさを誇張してある。）を含有して乳白
色を呈する。これはガラスペーストを焼付けたとき、発
泡剤（２）近傍においては、溶融したガラスと発泡剤（
２）の成分であるカーボランダムとが化学反応して炭酸
ガスを発生し、これが小気泡（７２），（７２）…とな
ってガラス保護膜（７）中に分散したのである。そして
、発泡剤（２）近傍のガラス保護膜（７）は気泡（７２
），（７２）…を含有して見掛けの体積が大きくなって
いる。これに対し、電気発熱体（３）の近傍においては
、溶融ガラスが発熱体（３）に阻止された発泡剤（２）
に接触できないので気泡を発生せず、このため透明で、
見掛けの体積が小さい。このように、ガラス保護膜（７
）は電気発熱体（３）のない部分で体積が大きくなって
、この発熱体（３）の厚さ分を補償するので、その表面
は電気発熱体（３）を設けた部位も、設けない部位もほ
ぼ同じ高さになっている。（第４図参照）このヒータは
両端子ピン（６），（６）間に通電すると、電気発熱体
（３）に通電して発熱し、その熱がガラス保護膜（７）
に伝達される。そこで、トナー像を形成した複写紙をこ
のガラス保護膜（７）に接触させながら通過させるとト
ナーが複写紙に溶着して、その像が定着する。このとき
、電気発熱体（３）の熱は一部端子（４）にも伝達され
、これがはんだ（６）を経由して端子ピンに伝達される
。このため、動作中はんだ（６）は１３０〜１４０℃ま
で熱せられ、通電を止めれば常温に戻る。

【００１７】しかして、上述のとおり、本実施例のヒー
タにおいて、はんだ（６）は鉛・インジウムはんだで構
成されているので、長期にわたりヒータを反復点滅して
、はんだ（６）が冷熱のサイクルを印加されても、はん
だ（６）が熱脆化することもなく、また、端子（４）の
端子金属層（４２）の銀、あるいは端子ピン（５）のめ
っき層の銀がはんだ（６）中に浸透して脆化することが
なく、したがって、長期使用によってはんだ（６）にき
裂が生じたり、剥離を生じたりすることがない。

【００１８】つぎに実験によって本発明の効果を実証し
た。試験に使ったヒータは図示の実施例のもので、定格
は一ｋＷで、１０秒通電し１０秒間停電の通電サイクル
を反復した。このとき、はんだ（６）は室温から１３０
℃程度の冷熱サイクルを反復し、これによって、サイク
ル数とはんだ（６）の接合強度との関係を調査した。さ
らに、比較のため、上述の実施例と同形、同定格ではん
だが従来の鉛・錫はんだを用いた従来例について同様な
調査を行なった。この結果を図５に示す。図は横軸に通
電サイクルのサイクル数を対数目盛でとり、縦軸に接合
強度を任意単位でとったもので、曲線Ｐｂ・Ｉｎは上述
の実施例ヒータ、曲線Ｐｂ・Ｓｎは上述の従来例ヒータ
のそれぞれの劣化特性を示す。この図からも明らかなと
おり、鉛・錫はんだを用いた従来のものは初期の接合強
度は高いが、数千回の通電サイクルにより、劣化が始ま
り、多数の試験品のうちにはほとんど接合強度がなくな
ったものも発生するに到った。これに対し、鉛・インジ
ウムはんだを用いた上記実施例のものは初期強度は従来
例に若干劣るが、数万回の通電サイクルによっても著し
い強度低下がほとんど見られなかった。

【００１９】さらに、上述の実験例ヒータの端子ピン（
５）を図６に示す銅製銀めっき三又フォーク形ピンに変
え、両側の刺刃（５５）を端子（４）の端子金属層（４
２）にはんだ接合し、中央の刺刃（５６）で基体（１）
の下面から挟着したものについて、鉛・インジウムはん
だ（６）を用いた実施例と鉛・錫はんだを用いた従来例
とについて上述と同様な劣化試験を行ったところ、上述
の第５図と同様な試験結果を得た。

【００２０】しかして、本発明において、鉛・インジウ
ムはんだを用いたときの上述の効果は端子（４）および
端子ピン（５）の少なくとも表面層を銀、金、銅あるい
はこれらの合金からなるか、あるいはこれらの金属を主
成分とする合金からなればよく、端子や端子ピンの形状
やその下層成分には関係ない。また、発泡剤はカーボン
、炭酸カルシウムなどでもよい。

【００２１】さらに、本発明のヒータは上述のＯＡ機器
の定着用に限らず、他の用途に用いるものでもよい。

【００２２】

【発明の効果】このように、本発明のヒータは耐熱性基
体表面に形成されて電気発熱体に給電する端子およびこ
の端子に接続した端子ピンを具備し、端子および端子ピ
ンは少なくとも表面が銀、金または銅の少なくとも１種
を主体としてなり、かつ上記端子と端子ピンとを鉛・イ
ンジウムはんだで接合したもので、長期反復使用しても
鉛・インジウムはんだが脆化してき裂を生じたり、剥離
して端子ピンが脱落したりすることが防止できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるヒータの一実施例縦断側面図であ
る。

【図２】上記実施例ヒータの平面図である。

【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った拡大断面図で
ある。

【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線に沿った拡大断面図である
。

【図５】本発明の効果を示すグラフである。

【図６】他の実施例の端子ピンの側面図である。

【符号の説明】

（１）　　…基体 （２）　　…発泡剤 （３）　　…電気発熱体 （４）　　…端子 （４１）…発熱体延長部 （４２）…端子金属層 （５）　　…端子ピン （５１）…接合部 （６）　　…はんだ （７）　　…ガラス保護膜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　耐熱性基体表面に形成されて電気発熱
   体に給電する端子およびこの端子に接続した端子ピンを
   具備し、上記端子および端子ピンは少なくとも表面が銀
   、金または銅を主体としてなり、かつ両者を鉛・インジ
   ウムはんだで接合したことを特徴とするヒータ。