JPH05283147A - 厚膜抵抗発熱体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【構成】 厚膜抵抗発熱体は、基板１表面に形成された
厚膜抵抗体層３と、この厚膜抵抗体層の両通電部端に形
成された厚膜電極層２と、この厚膜電極層に高温半田で
半田付けされた一対の電極端子１１と、電極端子に接続
された外部リード線１３を具備している。厚膜電極層
は、半田層と厚膜抵抗体層との間の構成成分の拡散を防
止する絶縁層を構成する。 【効果】 単純に厚膜抵抗体層に電極端子を高温半田付
けした場合に生じる、半田層と厚膜抵抗体層との間の構
成成分の拡散という欠点を起こさず、さらに拡散によっ
て生ずる厚膜抵抗体層の溶融という欠点も起こさずに高
温半田を可能にし、その結果リード線を電気的かつ機械
的に確実に厚膜抵抗発熱体に接続できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば複写機のトナ
ー定着等に用いられる定着ヒーターに関する。

【０００２】

【従来の技術】電子式複写機のトナー定着等に用いられ
る厚膜抵抗発熱体として、近年、細長いセラミック等の
絶縁基板の表面に銀・パラジウム合金粉末等のペースト
を塗布焼成して細長いライン状の厚膜抵抗発熱体を形成
したものが実用化されている。このライン状の厚膜抵抗
発熱体の両端に電圧を印加し、厚膜抵抗発熱体の発熱で
トナーを定着するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この厚膜抵抗発熱体
は、電源回路との接続は、特別仕様のソケットを設け、
基板にクリップのような弾性金属片で導通接触を図るも
のである。この場合、電源回路とソケットはリード線に
より接続されているが、ヒーターそのものには、リード
線は接続されていない。

【０００４】しかし、このような特別仕様のソケット
は、原価低減の障害になっており、このためリード線を
直接ヒーターに接続する試みがなされている。この場
合、定着ヒーターには瞬間的に最大１２Ａの大電流が流
れるので、通常の電気回路のようにリード線を厚膜抵抗
発熱体に半田付けをすると、半田の酸化劣化のため接合
部がはずれる虞があり、この場合、漏電事故につながる
危険がある。また、リード線を厚膜抵抗発熱体に溶接す
ると、厚膜抵抗体層が溶融してしまい、確実に接続がで
きないという問題が生じてしまう。

【０００５】そこで本発明の目的とするところは、リー
ド線が電気的かつ機械的に確実に接続された厚膜抵抗発
熱体を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１ないし請求項５に記載の厚膜抵抗発熱体
は、基板表面に形成された厚膜抵抗体層と、この厚膜抵
抗体層の両通電部端に形成された厚膜電極層と、この厚
膜電極層に高温半田で半田付けされた一対の電極端子
と、電極端子に接続された外部リード線を具備してい
る。上記厚膜電極層は、半田層と厚膜抵抗体層との間の
構成成分の拡散を防止する絶縁層を構成する。

【０００７】

【作用】本発明の厚膜抵抗発熱体は、リード線と強固に
接続された電極端子が厚膜抵抗体層に電気的に接続され
た厚膜電極層に接続されているので、厚膜電極層が半田
層と厚膜抵抗体層との間の構成成分の拡散を防止し、厚
膜抵抗体層の溶融を防止する絶縁層を構成している。こ
れにより、単純に厚膜抵抗体層に電極端子を高温半田付
けした場合に生じる、半田層と厚膜抵抗体層との間の構
成成分の拡散と厚膜抵抗体層の溶融という欠点を起こさ
ずに高温半田を可能にし、その結果リード線を電気的か
つ機械的に確実に厚膜抵抗発熱体に接続できる。

【０００８】

【実施例】以下図１ないし図５を参照して本発明の第一
の実施例を説明する。図１は第一の実施例の厚膜抵抗発
熱体の平面図、図２は図１中のＡ−Ａ線の部分断面図、
図３は電極端子の斜視図、図４は電極端子とリード線の
接続状態を示す斜視図、図５は図４中のＢ−Ｂ線の断面
図である。基板（１）は長形平板（約２７０mm×７mm×
１mm程度の大きさ）のアルミナセラミックス（Ａｌ２Ｏ
３）からなる。 基板（１）の表面には帯状に厚膜抵抗
体層（３）が形成されている。厚膜抵抗体層（３）は導
電性のペースト状塗料（材質は銀パラジウム合金（Ａｇ
／Ｐｄ）、又はこれに酸化ルテニウムを加えた金属（Ａ
ｇ／Ｐｄ＋ＲｕＯ2）に結着剤としてのガラス成分を混
合したもの）を基板（１）上にスクリーン印刷・塗布
し、その後焼成することにより厚さ約１０μｍに形成し
たものである。焼成により有機成分は蒸発し、導電性を
生む金属成分と結着剤として働くガラス成分が残る。こ
の合金に含まれるパラジウムが電気的な抵抗要素とな
り、その比率によって抵抗率が調節される。本実施例で
は、３４オーム［Ω］の抵抗値を有し、１００Ｖの電圧
印加により３Ａの電流が流れ、３００Ｗの発熱量とな
る。厚膜抵抗体層（３）の両端は幅広に形成されており
電極層接続部（５）を構成する。厚膜抵抗体層（３）の
電極層接続部（５）を除いた帯状部分が発熱する。

【０００９】厚膜抵抗体層（３）の両端の電極層接続部
（５）の表面および、厚膜抵抗体層（３）が形成されて
いない基板（１）の露出している基板（１）両端表面に
は外部電極（電極端子（１１））と接続をするための厚
膜電極層（７）が各々形成されている。第２図は、この
うち一方のみを図示したものであるが、他方も同一の構
成を有している。この厚膜電極層（７）は、ニッケルを
主成分とする厚膜ペースト（ニッケル粉末とガラス粉末
をペースト状にしたもの）を、電極層接続部（５）を含
めて厚膜抵抗体層（３）が形成された後（抵抗発熱体ペ
ーストを印刷塗布・焼成後）、電極層接続部（５）上お
よび厚膜抵抗体層（３）が形成されていない基板（１）
が露出している基板（１）両端の表面上にスクリーン印
刷・塗布し、その後焼成することで厚さ約１０μｍに形
成される。このニッケルが導電性を作り、ガラス成分が
溶けて結着剤として機能する。

【００１０】上記厚膜抵抗体層（３）の帯状部分の表面
は、電気絶縁性の高いガラス質によってコーティングさ
れて、絶縁ガラス被覆層（９）が形成されている。この
絶縁ガラス被覆層（９）はほう珪酸ガラスを主成分とし
ており、例えば日本電気ガラス（株）製の絶縁ガラスペ
ーストＰＬＳ３３１０をスクリーン印刷により塗布し、
その後焼成して厚さ約１０μｍに形成したものである。
ＰＬＳ３３１０を用いた絶縁ガラスは厚さ３５μｍの場
合に直流電圧を印加する条件で電気絶縁耐圧が２０００
Ｖを有する。絶縁ガラスペーストＰＬＳ３３１０は厚膜
抵抗体層（３）形成後に印刷塗布・焼成される。

【００１１】絶縁ガラス被覆層（９）は厚膜抵抗体層
（３）の帯状部分だけでなく厚膜電極層（７）の境界部
分まで塗布されている。これは厚膜抵抗体層（３）の帯
状部分と電極層接続部（５）の境界付近の温度勾配が急
なために、この付近の厚膜抵抗体層（３）が断線する可
能性が高いが、この部分を絶縁ガラス被覆層（９）で覆
うことにより、この危険性を低減している。また厚膜電
極層（７）の境界付近（図１において実線ａが厚膜電極
層（７）の境界を表す）は発熱の影響で剥離しやすい
が、この部分を絶縁ガラス被覆層（９）で覆うことによ
り、この危険性も低減している。なお、図１において破
線ｂ、破線ｃはそれぞれ絶縁ガラス被覆層（９）の境界
線と厚膜抵抗体層（３）の境界線を意味している。

【００１２】厚膜電極層（７）が直接基板（１）上に塗
布形成されている領域に電極端子（１１）が高温半田付
けの一種である銀ろうを介して固定されている。電極端
子（１１）は長方形の金属平板部（１１ａ）にコの字状
のリード線挟持爪部（１１ｂ）からなっており、リード
線挟持爪部（１１ｂ）は金属平板部（１１ａ）に予め溶
接接続されている。電極端子（１１）は例えばニッケル
板等で形成されている。電極端子（１１）が厚膜電極層
（７）に接続される前に、電源回路（図示せず）に接続
されるリード線（１３）がリード線挟持爪部（１１ｂ）
に挟持固定される。リード線（１３）のリード線挟持爪
部（１１ｂ）に挟持固定されている部分は、リード線挟
持爪部（１１ｂ）に溶接固定され、その他の部分は、絶
縁被覆されている。

【００１３】上記のように予めリード線（１３）が接続
された電極端子（１１）は銀ろう層（１５）で厚膜電極
層（７）に接続固定されている。銀ろう層（１５）は電
気的導通と機械的固定の両方の機能を有する。銀ろう自
体は周知の技術であるが、例えば、ナイス（株）製Ｓｉ
ｌ１０８などがある。このものは銀５６ｗｔ％、銅２０
ｗｔ％、亜鉛１７ｗｔ％、錫５ｗｔ％に若干の微量成分
が添加されたものである。

【００１４】以上の構成を有する厚膜抵抗発熱体は、リ
ード線と強固に接続された電極端子が厚膜抵抗体層
（３）と銀ろう（１５）で電気的に、かつ強い接着力で
接続されている。そしてニッケルを主成分とする厚膜電
極層（７）が銀ろう層（１５）の銀を溶かし込まないの
で厚膜抵抗体層（３）の銀成分の拡散を防止するととも
に、銀成分の拡散の結果銀ろうが厚膜抵抗体層（３）を
溶かしてしまうという欠点を解消できる。

【００１５】さらに、厚膜電極層（７）はニッケルを主
成分としているが、ニッケルは高温半田付け作業時、表
面が酸化しにくく、従って例えば銅ペーストやアルミペ
ースト、鉄ペーストを使用したときに表面が酸化するこ
とで接続不良を起こしてしまうような欠点がなく、電気
的な接続を確実に行える。しかし、表面の酸化という欠
点に目をつむるならば、銅ペーストやアルミペースト、
鉄ペーストも使用可能である。

【００１６】本発明は上記実施例に限定されない。例え
ば、図６のように電極層接続部（５）が基板（１）端部
まで印刷塗布・形成されて、この電極層接続部（５）上
に厚膜電極層（７）を形成しても良い。すなわち、第１
の実施例は発熱体にＡｇが拡散し、抵抗値が上がること
を防止するという効果を併せ持つことを目的としている
が、この効果をねらわなければ、図６のような構成でも
良い。

【００１７】また、上記実施例では、高温半田層（１
５）が銀ろうで構成されているが、金（Ａｕ）ろうであ
ってもよく、この場合は厚膜抵抗体層（３）が銀・パラ
ジウム（Ａｇ／Ｐｄ）合金であると、相互拡散が生じる
ので本発明のような拡散防止機能を有する厚膜電極層
（７）が有効である。

【００１８】さらに本発明は種々変形可能である。例え
ば、リード線先端の非被覆部が十分に広い面積をもって
いて、特別な部材を必要とせずに電極端子として導電性
銀ろう（１５）を介して厚膜電極層（７）と接続できれ
ば、本発明は適用可能である。この場合、リード線先端
に続く部分に非導電性銀ろう（１７）を塗布して、リー
ド線先端と厚膜電極層との固定を強固にすることとな
る。リード線先端とこれに続く部分が電極端子を兼用す
る。

【００１９】さらに上記２つの実施例とも、基板の片面
のみに各種厚膜層や電極端子が形成されているが、両面
を利用しても良く、さらに基板両端に電極端子が形成さ
れているものに限定されず、基板の片端の表裏両面に２
つの電極端子が形成されたものであってもよい。さら
に、厚膜抵抗体層（３）が基板中央付近で枝分かれし
て、その結果、片側表面に複数の電極端子が並んで配置
されたような抵抗発熱体にも本発明は適用可能である。

【００２０】さらに本発明は、基板（１）をセラミック
とすることに限定されず、金属やポリイミド樹脂のよう
な、耐熱性の高い合成樹脂部材を用いることができる。
金属を用いる場合には、厚膜抵抗体層との間に絶縁下地
層が必要となることは勿論である。また形状に付いても
平板であることには限定されない。また、厚膜抵抗体層
（３）の発熱部分が直線である必要もなく、用途も、定
着用ヒーター以外に応用可能である。

【００２１】また、電極端子（１１）の構造も上記実施
例に限定されない。電極端子が平板でなくても、銀ろう
が使用可能なものは、本発明が適用可能である。また、
リード線（１３）と電極端子（１１）とは、溶接により
接続されているものに限らず、単なるかしめ止めされて
いるものでも良く、逆に上記実施例のようなかしめ止め
をせず、溶接だけで固定されているものでも良い。

【００２２】

【発明の効果】本発明は、単純に厚膜抵抗体層に電極端
子を高温半田付けした場合に生じる、半田層と厚膜抵抗
体層との間の構成成分の拡散という欠点を起こさず、従
って拡散によって生ずる厚膜抵抗体層の溶融という欠点
も起こさず、高温半田を可能にし、その結果リード線を
電気的かつ機械的に確実に厚膜抵抗発熱体に接続でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る抵抗発熱体の平面
図

【図２】図１中のＡ−Ａ線における部分断面図

【図３】第１の実施例に使用される電極端子の斜視図

【図４】図３示の電極端子にリード線を接続した状態を
示す斜視図

【図５】図４中Ｂ−Ｂ線における断面図

【図６】本発明の第２の実施例に係る抵抗発熱体の図２
に対応する部分断面図

【符号の説明】

１・・・基板、 ３・・・厚膜抵抗体層、 ５・・・電
極層接続部 ７・・・厚膜電極層、 ９・・・絶縁ガラス被覆層、
１１・・・電極端子 １３・・・リード線、 １５・・・導電性銀ろう

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板と、基板表面に形成された厚膜抵抗
   体層と、この厚膜抵抗体層の両通電部端に形成された厚
   膜電極層と、この厚膜電極層に高温半田で半田付けされ
   た一対の電極端子と、電極端子に接続された外部リード
   線を具備し、上記厚膜電極層は、半田層と厚膜抵抗体層
   との間の構成成分の拡散を防止する絶縁層の働きを有す
   ることを特徴とする厚膜抵抗発熱体。
2. 【請求項２】 上記厚膜電極層の酸化温度は、高温半田
   の融点よりも高いことを特徴とする請求項１の厚膜抵抗
   発熱体。
3. 【請求項３】 厚膜抵抗体層は銀を含み、高温半田は銀
   ろうが主成分であり、厚膜電極層はニッケルが主成分で
   あることを特徴とする請求項２の厚膜抵抗発熱体。
4. 【請求項４】 電極端子とリード線は溶接されているこ
   とを特徴とする請求項１の厚膜抵抗発熱体。
5. 【請求項５】 リード線先端が電極端子を兼用している
   ことを特徴とする請求項１の厚膜抵抗発熱体。