JP2017069202A - Planar heating element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に搭載される加熱定着装置等に好適に用いることができる面状発熱体に関する。 The present invention relates to a sheet heating element that can be suitably used in a heat fixing device mounted on an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile using an electrophotographic system.
電子写真方式を用いた複写機やプリンタ等の画像形成装置では、複写紙上に形成される未定着のトナー像を熱定着するための定着方式としてポリイミド樹脂シームレスベルトや金属薄膜シームレス管を使用したベルト定着方式が用いられている。
このようなベルト定着方式が採用される画像形成装置では、例えば、過去に「カーボンナノ材料及びフィラメント状金属微粒子が分散されるポリイミド樹脂からなる発熱層を用いた面状発熱体」が提案されている（特許文献１）。この面状発熱体は、通電されると自己発熱し、電子写真画像形成装置の画像定着部の主要部品として用いられる。
In image forming apparatuses such as copiers and printers using electrophotography, belts that use polyimide resin seamless belts or metal thin film seamless tubes as a fixing method for thermally fixing unfixed toner images formed on copy paper A fixing method is used.
In an image forming apparatus employing such a belt fixing method, for example, “a planar heating element using a heating layer made of a polyimide resin in which carbon nanomaterials and filamentous metal fine particles are dispersed” has been proposed in the past. (Patent Document 1). This planar heating element self-heats when energized, and is used as a main part of the image fixing unit of the electrophotographic image forming apparatus.
また、過去に「高熱伝導層、発熱層、ならびに高熱伝導層と発熱層の間に形成される絶縁層、及び発熱層に電力を供給するための給電部及び給電端子部、及び発熱層と給電部を被覆する絶縁被覆層を有する面状発熱体」が提案されている（特許文献２）。この面状発熱体は、高熱伝導層を設けることで均一に熱を伝えることができる。 In addition, in the past, “a high heat conduction layer, a heat generation layer, an insulating layer formed between the high heat conduction layer and the heat generation layer, a power supply unit and a power supply terminal unit for supplying power to the heat generation layer, and a heat generation layer and a power supply. "A planar heating element having an insulating coating layer covering the portion" has been proposed (Patent Document 2). This planar heating element can transmit heat uniformly by providing a high thermal conductive layer.
しかしながら、これらの面状発熱体は、常温から３００℃以上の高温のサイクルを繰り返した場合の耐久性に関して、長期的な抵抗安定性が得られず、安定した発熱状態を維持できない問題があった。 However, these planar heating elements have a problem that long-term resistance stability cannot be obtained with respect to durability when a cycle from room temperature to 300 ° C. or higher is repeated, and a stable heating state cannot be maintained. .
本発明の課題は、長期間使用しても安定した発熱を行うことができる面状発熱体を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a planar heating element capable of generating stable heat even after long-term use.
本発明に係る面状発熱体は、基材層とポリイミド樹脂層を有し、前記ポリイミド樹脂層は発熱層を備えた面状発熱体であって、前記面状発熱体の３５０℃×５００サイクルの抵抗変動率が−３．５％以上３．５％以下であることを特徴とする。３５０℃×５００サイクルの抵抗変動率が−３．５％以上３．５％以下であることにより、長時間使用した場合においても安定した発熱を行うことができる。なお、ここでいう「面状」との文言には、シート状や管状も含まれ得る。 The planar heating element according to the present invention has a base material layer and a polyimide resin layer, and the polyimide resin layer is a planar heating element having a heating layer, and the planar heating element has a 350 ° C. × 500 cycle. The resistance fluctuation rate is -3.5% or more and 3.5% or less. When the resistance variation rate at 350 ° C. × 500 cycles is −3.5% or more and 3.5% or less, stable heat generation can be performed even when used for a long time. It should be noted that the term “planar” herein may include a sheet form and a tubular form.
本発明に係る面状発熱体は、発熱層が、少なくともポリイミド樹脂と導電剤からなることを特徴とする。 The planar heating element according to the present invention is characterized in that the heating layer is composed of at least a polyimide resin and a conductive agent.
本発明に係る面状発熱体は、導電剤の粒径が、１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることを特徴とする。 The planar heating element according to the present invention is characterized in that the particle size of the conductive agent is 10 nm or more and 500 nm or less.
本発明に係る面状発熱体は、導電剤が、非晶質カーボンまたはカーボンナノ材料であることを特徴とする。 The planar heating element according to the present invention is characterized in that the conductive agent is amorphous carbon or a carbon nanomaterial.
本発明に係る面状発熱体は、基材層は、鉄系合金であることを特徴とする。 The planar heating element according to the present invention is characterized in that the base material layer is an iron-based alloy.
本発明に係る面状発熱体は、基材層のヤング率が、１００ＧＰａ以上２５０ＧＰａ以下であることを特徴とする。 The planar heating element according to the present invention is characterized in that the Young's modulus of the base material layer is 100 GPa or more and 250 GPa or less.
本発明に係る面状発熱体は、基材層の線膨張係数が、０ｐｐｍ／Ｋ以上２５．０ｐｐｍ／Ｋ以下であることを特徴とする。 The planar heating element according to the present invention is characterized in that the linear expansion coefficient of the base material layer is 0 ppm / K or more and 25.0 ppm / K or less.
本発明に係る面状発熱体は、ポリイミド樹脂層の線膨張係数が、０ｐｐｍ／Ｋ以上２５．０ｐｐｍ／Ｋ以下であることを特徴とする。 In the planar heating element according to the present invention, the linear expansion coefficient of the polyimide resin layer is 0 ppm / K or more and 25.0 ppm / K or less.
本発明に係る面状発熱体は、ポリイミド樹脂層が、第１ポリイミド樹脂層、発熱層および第２ポリイミド樹脂層の順で積層されていることを特徴とする。 The planar heating element according to the present invention is characterized in that a polyimide resin layer is laminated in the order of a first polyimide resin layer, a heating layer, and a second polyimide resin layer.
本発明に係る面状発熱体は、体積抵抗率が、０．０５Ω・ｃｍ以上１６Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする。 The planar heating element according to the present invention has a volume resistivity of 0.05Ω · cm to 16Ω · cm.
本発明に係る面状発熱体は、反り量が、−５．０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下であることを特徴とする。 The planar heating element according to the present invention is characterized in that the amount of warpage is −5.0 mm to 5.0 mm.
＜面状発熱体の構成＞
本発明の面状発熱体は、基材層とポリイミド樹脂層から構成される。図１〜図４を用いて、面状発熱体の詳細を説明する。
<Configuration of planar heating element>
The planar heating element of the present invention is composed of a base material layer and a polyimide resin layer. The details of the sheet heating element will be described with reference to FIGS.
本発明の実施の形態に係る面状発熱体は、図１〜図４に示すように、主に基材層とポリイミド樹脂層から構成され、ポリイミド樹脂層は複数のポリイミド樹脂層から構成されてもよく、発熱層のみから構成されてもよい。 As shown in FIGS. 1 to 4, the planar heating element according to the embodiment of the present invention is mainly composed of a base material layer and a polyimide resin layer, and the polyimide resin layer is composed of a plurality of polyimide resin layers. Alternatively, it may be composed only of the heat generating layer.
（基材層）
基材層１は、主として線膨張係数が０ｐｐｍ／Ｋ以上２５．０ｐｐｍ／Ｋ以下の材料から構成され、セラミックやニッケル等の非鉄系金属、鉄系合金、繊維強化プラスチックなどが使用することができる。中でも鉄系合金は、強度、耐熱性、ポリイミド樹脂層との接着性などの観点から好ましい。また、鉄系合金としては、鋼（軟鋼や合金鋼、高速度鋼）やステンレス鋼（オーステナイト系、マルテンサイト系、フェライト系、析出硬化型）、鋳鉄（ねずみ鋳鉄、黒心可鍛鋳鉄）などが挙げられる。
(Base material layer)
The base material layer 1 is mainly composed of a material having a linear expansion coefficient of 0 ppm / K or more and 25.0 ppm / K or less, and nonferrous metals such as ceramics and nickel, iron alloys, fiber reinforced plastics, and the like can be used. . Among these, an iron-based alloy is preferable from the viewpoints of strength, heat resistance, adhesion to the polyimide resin layer, and the like. Iron-based alloys include steel (soft steel, alloy steel, high-speed steel), stainless steel (austenite, martensite, ferrite, precipitation hardening), cast iron (gray cast iron, black core malleable cast iron), etc. Is mentioned.
（ポリイミド樹脂層）
ポリイミド樹脂層は、発熱層２、電極層およびポリイミド樹脂絶縁層４から構成される。ポリイミド樹脂絶縁層４が、発熱層２の両面に積層される場合、一方を第１ポリイミド樹脂層、もう一方を第２ポリイミド樹脂層とする（図１参照）。また、ポリイミド樹脂層は、発熱層２のみから構成されてもよい（図２参照）。
(Polyimide resin layer)
The polyimide resin layer includes a heat generating layer 2, an electrode layer, and a polyimide resin insulating layer 4. When the polyimide resin insulating layer 4 is laminated on both surfaces of the heat generating layer 2, one is a first polyimide resin layer and the other is a second polyimide resin layer (see FIG. 1). Moreover, the polyimide resin layer may be composed of only the heat generating layer 2 (see FIG. 2).
本発明のポリイミド樹脂層に使用されるポリイミド樹脂は、少なくとも一種の芳香族ジアミンと少なくとも一種の芳香族テトラカルボン酸二無水物とを有機極性溶媒中で重合させて得られるポリイミド前駆体をイミド転化してなるポリイミドであることが好ましい。 The polyimide resin used in the polyimide resin layer of the present invention is an imide conversion of a polyimide precursor obtained by polymerizing at least one aromatic diamine and at least one aromatic tetracarboxylic dianhydride in an organic polar solvent. It is preferable that it is the polyimide formed.
芳香族ジアミンの代表例としては、４，４′−ジアミノジフェニルエーテル、ｐ−フェニレンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン、１，５−ジアミノナフタレン、３，３′−ジクロロベンジジン、３，３′−ジアミノジフェニルメタン、４，４′−ジアミノジフェニルメタン、３，３′−ジメチル−４，４′−ビフェニルジアミン、４，４′−ジアミノジフェニルスルフィド、３，３′−ジアミノジフェニルスルホン、３，３′−ジメチルベンジジン、４，４′−ジアミノジフェニルスルホン、４，４′−ジアミノジフェニルプロパン、ｍ−キシリレンジアミン、４，４’−ジアミノベンズアニリド、ヘキサメチレンジアミン、４,４−ジアミノジフェニルメタン、ジアミノプロピルテトラメチレン、２,２−ビス〔４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕プロパン、３−メチルヘプタメチレンジアミン等を挙げることができる。中でも線膨張係数を０ｐｐｍ／Ｋ以上２５ｐｐｍ／Ｋ以下にするためには、４，４′−ジアミノジフェニルエーテル、ｐ−フェニレンジアミンが特に好ましい。 Representative examples of aromatic diamines include 4,4'-diaminodiphenyl ether, p-phenylenediamine, m-phenylenediamine, 1,5-diaminonaphthalene, 3,3'-dichlorobenzidine, 3,3'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 3,3'-dimethyl-4,4'-biphenyldiamine, 4,4'-diaminodiphenyl sulfide, 3,3'-diaminodiphenyl sulfone, 3,3'-dimethylbenzidine, 4, , 4'-diaminodiphenylsulfone, 4,4'-diaminodiphenylpropane, m-xylylenediamine, 4,4'-diaminobenzanilide, hexamethylenediamine, 4,4-diaminodiphenylmethane, diaminopropyltetramethylene, 2, 2-bis [4- (4-aminophenoxy ) Phenyl] propane, can be mentioned 3-methyl heptamethylene diamine and the like. Among these, 4,4′-diaminodiphenyl ether and p-phenylenediamine are particularly preferable in order to obtain a linear expansion coefficient of 0 ppm / K or more and 25 ppm / K or less.
また、芳香族テトラカルボン酸二無水物の代表例としては、３，３′，４，４′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ピロメリット酸二無水物、２，３，３′，４−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、３，３′，４，４′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、１，２，５，６−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、１，４，５，８−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、２，３，６，７−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、２，２′−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）プロパン二無水物、ペリレン−３，４，９，１０−テトラカルボン酸二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）エーテル二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）スルホン二無水物等を挙げることができる。中でも線膨張係数を０ｐｐｍ／Ｋ以上２５ｐｐｍ／Ｋ以下にするためには、ピロメリット酸二無水物、３，３′，４，４′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物が特に好ましい。 Representative examples of the aromatic tetracarboxylic dianhydride include 3,3 ′, 4,4′-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, pyromellitic dianhydride, 2,3,3 ′, 4- Biphenyltetracarboxylic dianhydride, 3,3 ', 4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 1,2,5,6-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 1,4,5,8- Naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 2,3,6,7-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 2,2'-bis (3,4-dicarboxyphenyl) propane dianhydride, perylene-3,4, Examples include 9,10-tetracarboxylic dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) ether dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) sulfone dianhydride, and the like. Among them, pyromellitic dianhydride and 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride are particularly preferable in order to obtain a linear expansion coefficient of 0 ppm / K or more and 25 ppm / K or less.
また、ポリイミド前駆体溶液には、本発明の性質を損なわない範囲内で、分散剤、固体潤滑剤、沈降防止剤、レベリング剤、表面調節剤、水分吸収剤、ゲル化防止剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、可塑剤、皮張り防止剤、界面活性剤、帯電防止剤、消泡剤、抗菌剤、防カビ剤、防腐剤、増粘剤などの公知の添加剤が添加されてもよい。さらに、このポリイミド前駆体溶液には、化学量論以上の脱水剤およびイミド化触媒が添加されてもよい。 In addition, the polyimide precursor solution includes a dispersant, a solid lubricant, an anti-settling agent, a leveling agent, a surface conditioner, a moisture absorbent, an anti-gelling agent, and an antioxidant within the range not impairing the properties of the present invention. Addition of known additives such as UV absorbers, light stabilizers, plasticizers, anti-skinning agents, surfactants, antistatic agents, antifoaming agents, antibacterial agents, antifungal agents, antiseptics, thickeners May be. Furthermore, a stoichiometric or higher dehydrating agent and an imidization catalyst may be added to the polyimide precursor solution.
また、本発明のポリイミド樹脂層に含まれる発熱層２には、ポリイミド樹脂と導電剤を含んでなり、前記導電剤は、本発明の効果を発現するものであれば特に限定されないが、炭素系粒子であることが好ましい。前記炭素系粒子の粒径は、１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが好ましく、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であるとより好ましく、１０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下であるとさらに好ましく、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であるとさらに好ましく、１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であるとさらに好ましく、１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下であると最も好ましい。前記粒径が、１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であれば、発熱体の抵抗変動率を小さくすることができる。さらに、前記粒径が、１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であれば、基材層の種類に依存することなく、抵抗変動率を小さくすることができる。 In addition, the heat generation layer 2 included in the polyimide resin layer of the present invention includes a polyimide resin and a conductive agent, and the conductive agent is not particularly limited as long as it exhibits the effects of the present invention. Particles are preferred. The carbon-based particles preferably have a particle size of 10 nm to 500 nm, more preferably 10 nm to 200 nm, still more preferably 10 nm to 150 nm, and even more preferably 10 nm to 100 nm. The thickness is more preferably 50 nm or less and most preferably 10 nm or more and 30 nm or less. When the particle size is 10 nm or more and 500 nm or less, the resistance variation rate of the heating element can be reduced. Furthermore, if the particle diameter is 10 nm or more and 50 nm or less, the resistance fluctuation rate can be reduced without depending on the type of the base material layer.
また、粒径が１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下である炭素系粒子としては、カーボンブラック等の非晶質カーボンが挙げられる。粒径が５０ｎｍより大きく５００ｎｍ以下である炭素系粒子としては、カーボンナノチューブやカーボンナノファイバー等のカーボンナノ材料が挙げられる。粒径が５００ｎｍより大きい炭素系粒子としては、黒鉛や炭素繊維等が挙げられる。 Examples of the carbon-based particles having a particle size of 10 nm or more and 50 nm or less include amorphous carbon such as carbon black. Examples of the carbon-based particles having a particle size larger than 50 nm and not larger than 500 nm include carbon nanomaterials such as carbon nanotubes and carbon nanofibers. Examples of carbon-based particles having a particle size larger than 500 nm include graphite and carbon fibers.
また、ポリイミド樹脂絶縁層４には、高熱伝導性や線膨張制御を目的として、絶縁性を有する熱伝導性フィラーや線膨張係数を制御するためのフィラー等を添加してもよい。熱伝導性フィラーや線膨張係数を制御するためのフィラーとしては、針状アルミナや鱗片状アルミナなどの絶縁性を有しながら、熱伝導性及び低線膨張を達成できる材料から選択されることが好ましい。 Moreover, you may add to the polyimide resin insulating layer 4 the heat conductive filler which has insulation, the filler for controlling a linear expansion coefficient, etc. for the purpose of high thermal conductivity and linear expansion control. The heat conductive filler and filler for controlling the linear expansion coefficient may be selected from materials that can achieve thermal conductivity and low linear expansion while having insulating properties such as acicular alumina and scaly alumina. preferable.
（電極層）
本発明に係る面状発熱体の電極層３は、発熱層２に接するように設けられ、外部から給電することで、発熱層２を発熱させるため、ポリイミド樹脂絶縁層４より一部露出させることが好ましい。また、電極層３は発熱層１に給電できればよいため、面状発熱体形成後に外部から取り付けても良い。この電極層３は、銀ペースト等から形成され得る。なお、銀ペーストとしては、例えば、国際公開第０８／０１６１４８号に開示されているものが利用可能である。また、その他には銀、銅、ニッケル等又はこれらを積層しためっき、スパッタリング、ろう付け、溶射等で設けられても良い。
(Electrode layer)
The electrode layer 3 of the planar heating element according to the present invention is provided so as to be in contact with the heat generating layer 2 and is partially exposed from the polyimide resin insulating layer 4 in order to generate heat by supplying power from the outside. Is preferred. Moreover, since the electrode layer 3 should just be able to supply electric power to the heat generating layer 1, you may attach from the exterior after planar heating element formation. The electrode layer 3 can be formed from a silver paste or the like. As the silver paste, for example, those disclosed in International Publication No. 08/016148 can be used. In addition, it may be provided by silver, copper, nickel or the like, or plating, sputtering, brazing, thermal spraying, or the like obtained by laminating these.
＜面状発熱体の物性＞
（１）線膨張係数
本発明の実施の形態に係る面状発熱体５は、基材層の線膨張係数が０ｐｐｍ／Ｋ以上２５．０ｐｐｍ／Ｋ以下であることが好ましく、０ｐｐｍ／Ｋ以上２０．０ｐｐｍ／Ｋ以下であることがより好ましく、０ｐｐｍ／Ｋ以上１５．０ｐｐｍ／Ｋ以下であることがさらに好ましい。基材層の線膨張係数は０ｐｐｍ／Ｋ以上２５．０ｐｐｍ／Ｋ以下であれば、面状発熱体が発熱時に基材層の膨張が小さくなり、使用時の抵抗安定性を損なう事がないので好ましい。
また、ポリイミド樹脂層の線膨張係数は、０ｐｐｍ／Ｋ以上２５．０ｐｐｍ／Ｋ以下であることが好ましく、５．０ｐｐｍ／Ｋ以上２５．０ｐｐｍ／Ｋ以下であることがより好ましく、５．０ｐｐｍ／Ｋ以上１５．０ｐｐｍ／Ｋ以下であることがさらに好ましく、１０．０ｐｐｍ／Ｋ以上１５．０ｐｐｍ／Ｋ以下であることがさらに好ましい。
また、基材層に鉄系合金が使用される場合、ポリイミド樹脂層より硬度が高いため、ポリイミド樹脂層の線膨張係数が０ｐｐｍ／Ｋ以上２５．０ｐｐｍ／Ｋ以下の範囲であれば、ポリイミド樹脂層の膨張も抑制され、ポリイミド樹脂層内の発熱層に含まれる導電剤同士の距離が変化しづらくなり、抵抗変動の抑制につながるため、好ましい。
<Physical properties of planar heating element>
(1) Linear expansion coefficient As for the planar heating element 5 which concerns on embodiment of this invention, it is preferable that the linear expansion coefficient of a base material layer is 0 ppm / K or more and 25.0 ppm / K or less, and 0 ppm / K or more and 20 It is more preferably 0.0 ppm / K or less, and further preferably 0 ppm / K or more and 15.0 ppm / K or less. If the linear expansion coefficient of the base material layer is 0 ppm / K or more and 25.0 ppm / K or less, the planar heating element reduces expansion of the base material layer when it generates heat, and does not impair resistance stability during use. preferable.
The linear expansion coefficient of the polyimide resin layer is preferably 0 ppm / K or more and 25.0 ppm / K or less, more preferably 5.0 ppm / K or more and 25.0 ppm / K or less, and 5.0 ppm / K or less. It is more preferably K or more and 15.0 ppm / K or less, and further preferably 10.0 ppm / K or more and 15.0 ppm / K or less.
In addition, when an iron-based alloy is used for the base material layer, since the hardness is higher than that of the polyimide resin layer, if the linear expansion coefficient of the polyimide resin layer is in the range of 0 ppm / K or more and 25.0 ppm / K or less, the polyimide resin The expansion of the layer is also suppressed, and the distance between the conductive agents contained in the heat generating layer in the polyimide resin layer is difficult to change, which leads to suppression of resistance variation.
（２）体積抵抗率
本発明の実施の形態に係る面状発熱体５は、体積抵抗率が０．０５Ω・ｃｍ以上１６Ω・ｃｍ以下であることが好ましく、０．１０Ω・ｃｍ以上８．０Ω・ｃｍ以下であることがより好ましく、０．３０Ω・ｃｍ以上３．０Ω・ｃｍ以下であることがさらに好ましい。
(2) Volume resistivity The planar heating element 5 according to the embodiment of the present invention preferably has a volume resistivity of 0.05Ω · cm to 16Ω · cm, and more preferably 0.10Ω · cm to 8.0Ω. More preferably, it is not more than cm, more preferably not less than 0.30 Ω · cm and not more than 3.0 Ω · cm.
（３）抵抗変動率
本発明の実施の形態に係る面状発熱体５は、上述のように構成されることによって、１ｃｍ２あたり２０Ｗの電力を投入して、３５０℃まで面状発熱体を昇温させ、３５０℃に達したあと、常温まで冷却する工程を５００サイクル繰り返した後の抵抗値変動率を−３．５％以上３．５％以下の範囲内に抑えることができる。また、前記抵抗変動率は、初期の体積抵抗率から３５０℃×５００サイクル後の体積抵抗率の増減値を初期の体積抵抗率で割り返すことで求められる。面状発熱体の抵抗変動率は、−２．５％以上２．５％以下であるとより好ましく、−１．５％以上１．５％以下であるとさらに好ましく、−１．０％以上１．０％以下であるとさらに好ましく、−０．５％以上０．５％以下であると最も好ましい。
(3) Resistance Fluctuation Rate The planar heating element 5 according to the embodiment of the present invention is configured as described above, so that power of 20 W per 1 cm 2 is applied to the planar heating element up to 350 ° C. After the temperature is increased and the temperature reaches 350 ° C., the resistance value fluctuation rate after repeating the process of cooling to room temperature for 500 cycles can be suppressed within a range of −3.5% to 3.5%. Further, the resistance fluctuation rate is obtained by dividing the increase / decrease value of the volume resistivity after 350 ° C. × 500 cycles from the initial volume resistivity by the initial volume resistivity. The resistance variation rate of the planar heating element is more preferably −2.5% or more and 2.5% or less, further preferably −1.5% or more and 1.5% or less, and −1.0% or more. More preferably, it is 1.0% or less, and most preferably -0.5% or more and 0.5% or less.
（４）反り量
本発明の実施の形態に係る面状発熱体５は、反り量が、−５．０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下であることが好ましい。反り量が、−５．０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下であることで、定着ベルト内面などに設置された際に、定着ベルト間で隙間を生む事がなく、安定して熱を伝える事ができる。更に、他部材と加工される場合において、無駄に反りを押さえるための固定工程等を省くことができるため、好ましい。
(4) Warpage amount The planar heating element 5 according to the embodiment of the present invention preferably has a warpage amount of −5.0 mm to 5.0 mm. When the amount of warpage is −5.0 mm or more and 5.0 mm or less, there is no gap between the fixing belts when installed on the inner surface of the fixing belt, and heat can be transferred stably. Furthermore, in the case of processing with other members, it is preferable because a fixing step for suppressing warp unnecessarily can be omitted.
（４）基材層のヤング率
本発明の実施の形態に係る面状発熱体５は、基材層のヤング率が１００ＧＰａ以上２５０ＧＰａ以下であることが好ましい。基材層のヤング率が１００ＧＰａ以上２５０ＧＰａ以下であれば、使用時の曲げ剛性を上げるために膜厚を厚くする等の対応をせずに、十分な強度を有することができ、定着ベルト内面に接触させる際に変形が起こりにくく、安定した形状で接触させることができる。
(4) Young's modulus of base material layer In the sheet heating element 5 according to the embodiment of the present invention, the Young's modulus of the base material layer is preferably 100 GPa or more and 250 GPa or less. If the Young's modulus of the base material layer is 100 GPa or more and 250 GPa or less, it can have sufficient strength without taking measures such as increasing the film thickness in order to increase the bending rigidity during use, and can be applied to the inner surface of the fixing belt. Deformation hardly occurs when the contact is made, and the contact can be made in a stable shape.
＜面状発熱体の抵抗変動率を小さく抑えるための好ましい実施形態＞
（１）発熱層に添加される導電剤の影響
本発明に係る面状発熱体の抵抗変動率を小さく抑えるためには、発熱層に添加される導電剤（特には炭素系粒子）の粒径が小さいほど好ましい。具体的には、粒径が１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であると、基材層の線膨張係数が若干大きくても、具体的には０ｐｐｍ／Ｋ以上２５．０ｐｐｍ／Ｋ以下であっても、面状発熱体の抵抗変動率を小さく、具体的には面状発熱体の抵抗変動率が−３．５％以上３．５％以下の範囲内に抑えることができる。
<Preferred embodiment for suppressing the resistance fluctuation rate of the planar heating element>
(1) Influence of the conductive agent added to the heat generating layer In order to keep the resistance fluctuation rate of the planar heating element according to the present invention small, the particle size of the conductive agent (particularly, carbon-based particles) added to the heat generating layer. Is preferably as small as possible. Specifically, when the particle size is 10 nm or more and 50 nm or less, even if the linear expansion coefficient of the base material layer is slightly large, specifically, even if the substrate layer is 0 ppm / K or more and 25.0 ppm / K or less, the surface shape The resistance fluctuation rate of the heating element can be reduced, specifically, the resistance fluctuation rate of the planar heating element can be suppressed within a range of −3.5% to 3.5%.
また、発熱層に添加される導電剤（特には炭素系粒子）の粒径が若干大きくなっても、具体的には粒径が１０ｎｍより大きく５００ｎｍ以下であっても、基材層の線膨張係数を小さくすれば、具体的には基材層の線膨張係数が０ｐｐｍ／Ｋ以上１５ｐｐｍ／Ｋ以下であれば、面状発熱体の抵抗変動率を小さく、具体的には面状発熱体の抵抗変動率が−３．５％以上３．５％以下の範囲内に抑えることができる。 Further, even if the particle size of the conductive agent (particularly carbon-based particles) added to the heat generating layer is slightly larger, specifically, even if the particle size is larger than 10 nm and not larger than 500 nm, the linear expansion of the base material layer If the coefficient is reduced, specifically, if the linear expansion coefficient of the base material layer is 0 ppm / K or more and 15 ppm / K or less, the resistance fluctuation rate of the planar heating element is reduced. The resistance fluctuation rate can be suppressed within a range of −3.5% to 3.5%.
また、発熱層に添加される導電剤（特には炭素系粒子）の粒径が大きい、具体的には粒径が５００ｎｍより大きい場合は、基材層の線膨張係数が小さくても、具体的には基材層の線膨張係数が０ｐｐｍ／Ｋ以上１５ｐｐｍ／Ｋ以下であったとしても、面状発熱体の抵抗変動率を小さく、具体的には面状発熱体の抵抗変動率が−３．５％以上３．５％以下の範囲内に抑えることはできない。 In addition, when the particle size of the conductive agent (particularly, carbon-based particles) added to the heat generating layer is large, specifically when the particle size is larger than 500 nm, Even if the linear expansion coefficient of the base material layer is 0 ppm / K or more and 15 ppm / K or less, the resistance variation rate of the planar heating element is small, specifically, the resistance variation rate of the planar heating element is −3. It cannot be kept within the range of 5% or more and 3.5% or less.
（２）第１の実施形態
本発明に係る面状発熱体の抵抗変動率を小さく、具体的には面状発熱体の抵抗変動率が−３．５％以上３．５％以下の範囲内に抑えるためには、基材層とポリイミド樹脂層を有し、前記ポリイミド樹脂層は発熱層を備えた面状発熱体であって、前記発熱層はポリイミド樹脂と導電剤（特には炭素系粒子）からなり、前記導電剤の粒径が１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることが好ましい。
(2) First Embodiment The resistance variation rate of the planar heating element according to the present invention is small, specifically, the resistance variation rate of the planar heating element is within a range of −3.5% to 3.5%. In order to suppress the heat generation, a base layer and a polyimide resin layer are included, and the polyimide resin layer is a planar heating element including a heat generation layer, and the heat generation layer includes a polyimide resin and a conductive agent (particularly carbon-based particles). It is preferable that the conductive agent has a particle size of 10 nm to 50 nm.
（３）第２の実施形態
本発明に係る面状発熱体の抵抗変動率を小さく、具体的には面状発熱体の抵抗変動率が−３．５％以上３．５％以下の範囲内に抑えるためには、基材層とポリイミド樹脂層を有し、前記ポリイミド樹脂層は発熱層を備えた面状発熱体であって、前記発熱層はポリイミド樹脂と導電剤（特には炭素系粒子）からなり、前記導電剤の粒径が１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、前記基材層の線膨張係数が０ｐｐｍ／Ｋ以上１５ｐｐｍ／Ｋ以下であることが好ましい。
(3) Second Embodiment The resistance variation rate of the planar heating element according to the present invention is small, specifically, the resistance variation rate of the planar heating element is within a range of −3.5% to 3.5%. In order to suppress the heat generation, a base layer and a polyimide resin layer are included, and the polyimide resin layer is a planar heating element including a heat generation layer, and the heat generation layer includes a polyimide resin and a conductive agent (particularly carbon-based particles). It is preferable that the conductive agent has a particle size of 10 nm to 500 nm and a linear expansion coefficient of the base material layer of 0 ppm / K to 15 ppm / K.
（４）第３の実施形態
本発明に係る面状発熱体の抵抗変動率をさらに小さく、具体的には面状発熱体の抵抗変動率が−３．５％以上３．５％以下の範囲内よりさらに小さく抑えるためには、基材層とポリイミド樹脂層を有し、前記ポリイミド樹脂層は発熱層を備えた面状発熱体であって、前記発熱層はポリイミド樹脂と導電剤（特には炭素系粒子）からなり、前記導電剤の粒径が１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であり、前記基材層の線膨張係数が０ｐｐｍ／Ｋ以上１５ｐｐｍ／Ｋ以下であることが好ましい。
(4) Third Embodiment The rate of resistance variation of the planar heating element according to the present invention is further reduced, specifically, the range of resistance variation of the planar heating element is from −3.5% to 3.5%. In order to keep it smaller than the inside, it has a base material layer and a polyimide resin layer, and the polyimide resin layer is a planar heating element provided with a heat generating layer, and the heat generating layer includes a polyimide resin and a conductive agent (particularly, Preferably, the conductive agent has a particle size of 10 nm or more and 50 nm or less, and the base layer has a linear expansion coefficient of 0 ppm / K or more and 15 ppm / K or less.
以下、実施例を用いて本発明の実施の形態に係る面状発熱体について更に詳しく説明する。また、本発明に係る面状発熱体の評価方法は下記の測定器で評価した。 Hereinafter, the planar heating element according to the embodiment of the present invention will be described in more detail using examples. Moreover, the evaluation method of the planar heating element which concerns on this invention evaluated with the following measuring device.
（１）発熱層用ポリイミド前駆体溶液の調整
ポリアミック酸溶液（組成：３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（以下「ＢＰＤＡ」と略する。）／パラフェニレンジアミン（以下「ＰＰＤ」と略する。）、固形分１７．０質量％）１００．０ｇ、Ｎーメチルピロリドン（以下「ＮＭＰ」と略する。）５４．９ｇおよびカーボンナノファイバー（粒径：１５０ｎｍ、密度：２．１ｇ/ｃｍ３）８．５ｇを混合して発熱層用ポリイミド前駆体溶液を調製した。発熱層全体の固形分に対するカーボンナノファイバーの添加量は２６．５体積％であった。
(1) Preparation of polyimide precursor solution for heat generation layer Polyamic acid solution (composition: 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride (hereinafter abbreviated as “BPDA”) / paraphenylenediamine ( Hereinafter, abbreviated as “PPD”), solid content 17.0% by mass) 100.0 g, N-methylpyrrolidone (hereinafter abbreviated as “NMP”) 54.9 g, and carbon nanofiber (particle size: 150 nm, density) : 2.1 g / cm 3 ) 8.5 g was mixed to prepare a polyimide precursor solution for the heat generating layer. The amount of carbon nanofiber added to the solid content of the entire heat generating layer was 26.5% by volume.
（２）電極層用ポリイミド前駆体溶液の調製
ポリアミック酸溶液（組成：ピロメリット酸二無水物（以下「ＰＭＤＡ」と略する）／４，４’−ジアミノジフェニルエーテル（以下「ＯＤＡ」と略する）、固形分１５．４質量％）１６４．６４ｇ、銀粉５９．４４ｇ、ＮＭＰ３８．３５ｇおよび２−ジ−ｎ−ブチルアミノ−４，６−ジメルカプト−１，３，５−トリアジン（以下「ＤＢＤＭＴ」と略する。）０．１２ｇを混合して電極層用ポリイミド前駆体溶液を得た。
(2) Preparation of polyimide precursor solution for electrode layer Polyamic acid solution (composition: pyromellitic dianhydride (hereinafter abbreviated as “PMDA”) / 4,4′-diaminodiphenyl ether (hereinafter abbreviated as “ODA”) , Solid content 15.4% by mass) 166.44 g, silver powder 59.44 g, NMP 38.35 g and 2-di-n-butylamino-4,6-dimercapto-1,3,5-triazine (hereinafter referred to as “DBDMT”) (Omitted) 0.12 g was mixed to obtain a polyimide precursor solution for an electrode layer.
（３）面状発熱体の作製
先ず、基材層となるＳＵＳ４３０（線膨張係数：１０．４ｐｐｍ／Ｋ、厚み：０．３ｍｍ）表面をアルコールで洗浄し、接着前処理を行った。
(3) Production of planar heating element First, the surface of SUS430 (linear expansion coefficient: 10.4 ppm / K, thickness: 0.3 mm) serving as the base material layer was washed with alcohol, and pre-bonding treatment was performed.
次に、ポリイミド樹脂絶縁層として、ポリアミック酸溶液を接着前処理したＳＵＳ４３０上に塗布し、１２０℃で２０分間乾燥させた。 Next, as a polyimide resin insulating layer, a polyamic acid solution was applied onto SUS430 pretreated for adhesion, and dried at 120 ° C. for 20 minutes.
続いて、発熱層として、ポリイミド樹脂絶縁層上に、発熱層用ポリイミド前駆体溶液を塗布し、１２０℃で１０分間乾燥させた。 Subsequently, as a heat generating layer, a polyimide precursor solution for a heat generating layer was applied on the polyimide resin insulating layer and dried at 120 ° C. for 10 minutes.
更に、電極層として、発熱層の端部に電極用ポリイミド前駆体溶液を塗布し、１２０℃で３０分間乾燥させ、発熱層と電極層を覆うように、ポリイミド樹脂絶縁層として、ポリアミック酸溶液を塗布し、１２０℃で２０分間乾燥した。 Furthermore, as an electrode layer, a polyimide precursor solution for an electrode is applied to the end of the heat generating layer, dried at 120 ° C. for 30 minutes, and a polyamic acid solution is applied as a polyimide resin insulating layer so as to cover the heat generating layer and the electrode layer. It was applied and dried at 120 ° C. for 20 minutes.
形成されたポリイミド樹脂層（ポリイミド樹脂絶縁層、発熱層、電極層）を更に２００℃で３０分間、４００℃で１時間焼成し、イミド化を行い、面状発熱体を得た。得られた面状発熱体のポリイミド樹脂層の厚みは、ポリイミド樹脂絶縁層４５μｍ、発熱層１０μｍであり、総厚みが１００μｍであった。 The formed polyimide resin layer (polyimide resin insulating layer, heat generation layer, electrode layer) was further baked at 200 ° C. for 30 minutes and at 400 ° C. for 1 hour, and imidized to obtain a planar heating element. The thickness of the polyimide resin layer of the obtained planar heating element was 45 μm for the polyimide resin insulating layer and 10 μm for the heating layer, and the total thickness was 100 μm.
（４）線膨張係数の測定
熱機械分析装置ＴＭＡ−６０（島津製作所製）を用いてポリイミド樹脂層の線膨張係数を測定した。測定は以下の条件で行った。
試験片：３．５×１３ｍｍ
引張荷重：２ｇ
チャック間距離：１０ｍｍ
温度範囲：常温〜４００℃
昇温速度：１０℃／ｍｉｎ
測定した結果、ポリイミド樹脂層の線膨張係数は１４．５ｐｐｍ／Ｋであった。
(4) Measurement of linear expansion coefficient The linear expansion coefficient of the polyimide resin layer was measured using a thermomechanical analyzer TMA-60 (manufactured by Shimadzu Corporation). The measurement was performed under the following conditions.
Test piece: 3.5 × 13mm
Tensile load: 2g
Distance between chucks: 10mm
Temperature range: normal temperature to 400 ° C
Temperature increase rate: 10 ° C / min
As a result of measurement, the linear expansion coefficient of the polyimide resin layer was 14.5 ppm / K.
（５）抵抗変動率の測定
デジタルマルチメーターＭｏｄｅｌ７５６２（横河電気株式会社製）を用いた四端子法により、面状発熱体の体積抵抗率を測定した。その結果、初期の体積抵抗率は０．１２Ω・ｃｍであった。また、３５０℃まで面状発熱体を昇温させ、３５０℃に達したあと、常温まで冷却する工程を５００サイクル繰り返した後の抵抗値変動率は−１．１％であった。
(5) Measurement of resistance fluctuation rate The volume resistivity of the planar heating element was measured by a four-terminal method using a digital multimeter Model 7562 (manufactured by Yokogawa Electric Corporation). As a result, the initial volume resistivity was 0.12 Ω · cm. Moreover, after heating the planar heating element to 350 ° C., reaching 350 ° C., and then cooling to room temperature for 500 cycles, the resistance value fluctuation rate was −1.1%.
（６）反り量の測定
試験片（３５ｍｍ×３５０ｍｍ）を水平な板の上に設置し、試験片の中央部が水平な板から浮いた部分の隙間の最上部から水平な板までの距離を測定した。なお、水平な板に対してポリイミド樹脂層が上側になるように設置し、試験片の中央部が浮いた状態を正の反り量とした。また、水平な板に対して基材層が上側になるように設置し、試験片の中央部が浮いた状態を負の反り量とした。その結果、反り量は−１．０ｍｍであった。
(6) Measurement of the amount of warpage A test piece (35 mm x 350 mm) is placed on a horizontal plate, and the distance from the top of the gap of the part where the center of the test piece floats from the horizontal plate to the horizontal plate is measured. It was measured. In addition, it installed so that a polyimide resin layer might become an upper side with respect to a horizontal board, and the state which the center part of the test piece floated was made into the amount of positive curvature. Moreover, it installed so that a base material layer might become an upper side with respect to a horizontal board, and the state which the center part of the test piece floated was made into the amount of negative curvature. As a result, the warpage amount was -1.0 mm.
（７）ヤング率の測定
オートグラフ引張試験機（島津製作所製）を用いて金属材料引張試験方法ＪＩＳＺ２２４１に準じて、基材層のヤング率を測定した。測定した結果、２００ＧＰａであった。
(7) Measurement of Young's modulus The Young's modulus of the base material layer was measured according to the metal material tensile test method JISZ2241 using an autograph tensile tester (manufactured by Shimadzu Corporation). As a result of measurement, it was 200 GPa.
基材層となるＳＵＳ４３０の厚みを０．１ｍｍに変更した以外は、実施例１と同様にして面状発熱体を得た。 A planar heating element was obtained in the same manner as in Example 1 except that the thickness of SUS430 serving as the base material layer was changed to 0.1 mm.
得られた面状発熱体の体積抵抗率は０．１２Ω・ｃｍであり、抵抗変動率は−２．２％であり、反り量は−３．０ｍｍであった。 The obtained sheet heating element had a volume resistivity of 0.12 Ω · cm, a resistance fluctuation rate of −2.2%, and a warpage amount of −3.0 mm.
ポリイミド樹脂絶縁層に用いるポリアミック酸溶液をＢＰＤＡ／ＰＰＤとＢＰＤＡ／ＯＤＡを１：１の比率で混合してポリアミック酸溶液に変更した以外は、実施例１と同様にして面状発熱体を得た。 A planar heating element was obtained in the same manner as in Example 1 except that the polyamic acid solution used for the polyimide resin insulating layer was changed to a polyamic acid solution by mixing BPDA / PPD and BPDA / ODA at a ratio of 1: 1. .
得られた面状発熱体は、ポリイミド樹脂層の線膨張係数が２０．９ｐｐｍ／Ｋであり、体積抵抗率が０．１２Ω・ｃｍであり、抵抗変動率は−３．２％であり、反り量は−４．５ｍｍであった。 The obtained sheet heating element had a linear expansion coefficient of the polyimide resin layer of 20.9 ppm / K, a volume resistivity of 0.12 Ω · cm, a resistance fluctuation rate of −3.2%, and a warp. The amount was -4.5 mm.
導電剤をカーボンナノファイバーからカーボンブラック（粒径：４２ｎｍ、密度：１．８ｇ/ｃｍ３）に変更し、発熱層全体の固形分に対する導電剤の添加量を２０．０体積％にし、発熱層の厚みを１５μｍにした以外は、実施例１と同様にして面状発熱体を得た。 The conductive agent was changed from carbon nanofibers to carbon black (particle size: 42 nm, density: 1.8 g / cm 3 ), and the amount of conductive agent added to the solid content of the entire heat generating layer was 20.0% by volume. A sheet heating element was obtained in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the sheet was 15 μm.
得られた面状発熱体の体積抵抗率は０．３０Ω・ｃｍであり、抵抗変動率は−０．４％であった。 The obtained sheet heating element had a volume resistivity of 0.30 Ω · cm and a resistance variation of −0.4%.
導電剤をカーボンナノファイバーからカーボンブラック（粒径：４２ｎｍ、比重：１．８ｇ/ｃｍ３）に変更し、発熱層全体の固形分に対する導電剤の添加量を１２．０体積％にし、発熱層の厚みを１５μｍにした以外は、実施例１と同様にして面状発熱体を得た。 The conductive agent was changed from carbon nanofibers to carbon black (particle size: 42 nm, specific gravity: 1.8 g / cm 3 ), the amount of conductive agent added to the solid content of the entire heat generating layer was 12.0% by volume, and the heat generating layer A sheet heating element was obtained in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the sheet was 15 μm.
得られた面状発熱体の体積抵抗率は１．２０Ω・ｃｍであり、抵抗変動率は−０．５％であった。 The obtained sheet heating element had a volume resistivity of 1.20 Ω · cm and a resistance variation of −0.5%.
基材層となるＳＵＳ４３０の厚みを０．１ｍｍに変更し、導電剤をカーボンナノファイバーからカーボンブラック（粒径：４２ｎｍ、密度：１．８ｇ/ｃｍ３）に変更し、発熱層全体の固形分に対する導電剤の添加量を２０．０体積％にし、発熱層の厚みを１５μｍにした以外は、実施例１と同様にして面状発熱体を得た。 The thickness of SUS430 used as the base material layer was changed to 0.1 mm, the conductive agent was changed from carbon nanofibers to carbon black (particle size: 42 nm, density: 1.8 g / cm 3 ), and the solid content of the entire heating layer A sheet heating element was obtained in the same manner as in Example 1, except that the amount of the conductive agent added to the A was 20.0% by volume and the thickness of the heating layer was 15 μm.
得られた面状発熱体の体積抵抗率は０．３０Ω・ｃｍであり、抵抗変動率は−０．５％であった。 The obtained sheet heating element had a volume resistivity of 0.30 Ω · cm and a resistance variation of −0.5%.
基材層であるＳＵＳ４３０をＳＵＳ３０４（線膨張係数：１７．３ｐｐｍ／Ｋ、厚み：０．３ｍｍ）に変更し、導電剤をカーボンナノファイバーからカーボンブラック（粒径：４２ｎｍ、密度：１．８ｇ/ｃｍ３）に変更し、発熱層全体の固形分に対する導電剤の添加量を２０．０体積％にし、発熱層の厚みを１５μｍにした以外は、実施例１と同様にして面状発熱体を得た。 The base layer SUS430 was changed to SUS304 (linear expansion coefficient: 17.3 ppm / K, thickness: 0.3 mm), and the conductive agent was changed from carbon nanofibers to carbon black (particle size: 42 nm, density: 1.8 g / cm 3 ), the amount of the conductive agent added to the solid content of the entire heat generating layer was 20.0% by volume, and the thickness of the heat generating layer was changed to 15 μm. Obtained.
得られた面状発熱体は、基材層のヤング率が１９８ＧＰａであり、体積抵抗率が０．３０Ω・ｃｍであり、抵抗変動率は−０．２％であった。 The obtained sheet heating element had a substrate layer with a Young's modulus of 198 GPa, a volume resistivity of 0.30 Ω · cm, and a resistance variation of -0.2%.
基材層であるＳＵＳ４３０をアルミニウムＡ５０５２（線膨張係数：２３．６ｐｐｍ／Ｋ、厚み：０．３ｍｍ）に変更し、導電剤をカーボンナノファイバーからカーボンブラック（粒径：４２ｎｍ、密度：１．８ｇ/ｃｍ３）に変更し、発熱層全体の固形分に対する導電剤の添加量を２０．０体積％にし、発熱層の厚みを１５μｍにした以外は、実施例１と同様にして面状発熱体を得た。 The base layer SUS430 was changed to aluminum A5052 (linear expansion coefficient: 23.6 ppm / K, thickness: 0.3 mm), and the conductive agent was changed from carbon nanofiber to carbon black (particle size: 42 nm, density: 1.8 g). / change in cm 3), the amount of the conductive agent relative to the solid content of the whole heat generating layer was 20.0% by volume, except that the thickness of the heating layer was 15 [mu] m, the planar heating element in the same manner as in example 1 Got.
得られた面状発熱体は、基材層のヤング率が７１ＧＰａであり、体積抵抗率が０．３０Ω・ｃｍであり、抵抗変動率は−０．３％であった。 The obtained sheet heating element had a substrate layer with a Young's modulus of 71 GPa, a volume resistivity of 0.30 Ω · cm, and a resistance variation of −0.3%.
導電剤をカーボンナノファイバーからカーボンブラック（粒径：３４ｎｍ、密度：１．８ｇ/ｃｍ３）に変更し、発熱層全体の固形分に対する導電剤の添加量を１５．０体積％にした以外は、実施例１と同様にして面状発熱体を得た。 The conductive agent was changed from carbon nanofibers to carbon black (particle size: 34 nm, density: 1.8 g / cm 3 ), and the addition amount of the conductive agent with respect to the solid content of the entire heat generating layer was changed to 15.0% by volume. In the same manner as in Example 1, a planar heating element was obtained.
得られた面状発熱体の体積抵抗率は０．４０Ω・ｃｍであり、抵抗変動率は−０．５％であった。 The obtained sheet heating element had a volume resistivity of 0.40 Ω · cm and a resistance variation of −0.5%.
導電剤をカーボンナノファイバーからカーボンブラック（粒径：４８ｎｍ、密度：１．８ｇ/ｃｍ３）に変更し、発熱層全体の固形分に対する導電剤の添加量を２０．０体積％にし、発熱層の厚みを１５μｍにした以外は、実施例１と同様にして面状発熱体を得た。 The conductive agent was changed from carbon nanofibers to carbon black (particle size: 48 nm, density: 1.8 g / cm 3 ), the amount of conductive agent added to the solid content of the entire heat generating layer was 20.0% by volume, and the heat generating layer A sheet heating element was obtained in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the sheet was 15 μm.
得られた面状発熱体の体積抵抗率は０．７０Ω・ｃｍであり、抵抗変動率は−１．１％であった。 The obtained planar heating element had a volume resistivity of 0.70 Ω · cm and a resistance variation of -1.1%.
導電剤をカーボンナノファイバーからカーボンブラック（粒径：４８ｎｍ、密度：１．８ｇ/ｃｍ３）に変更し、発熱層全体の固形分に対する導電剤の添加量を３７．５体積％にし、発熱層の厚みを１５μｍにした以外は、実施例１と同様にして面状発熱体を得た。 The conductive agent was changed from carbon nanofibers to carbon black (particle size: 48 nm, density: 1.8 g / cm 3 ), the amount of conductive agent added to the solid content of the entire heat generation layer was 37.5% by volume, and the heat generation layer A sheet heating element was obtained in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the sheet was 15 μm.
得られた面状発熱体の体積抵抗率は０．１９Ω・ｃｍであり、抵抗変動率は−０．８％であった。 The obtained sheet heating element had a volume resistivity of 0.19 Ω · cm and a resistance variation of −0.8%.
（比較例１）
基材層をＳＵＳ３０４（線膨張係数：１７．３ｐｐｍ／Ｋ、厚み：０．１ｍｍ）に変更した以外は、実施例１と同様にして面状発熱体を得た。
(Comparative Example 1)
A planar heating element was obtained in the same manner as in Example 1 except that the base material layer was changed to SUS304 (linear expansion coefficient: 17.3 ppm / K, thickness: 0.1 mm).
得られた面状発熱体の体積抵抗率は０．１２Ω・ｃｍであり、抵抗変動率は−４．６％であり、反り量が５．０ｍｍであった。 The obtained planar heating element had a volume resistivity of 0.12 Ω · cm, a resistance fluctuation rate of −4.6%, and a warpage of 5.0 mm.
（比較例２）
基材層をアルミニウムＡ５０５２（線膨張係数：２３．６ｐｐｍ／Ｋ、厚み：０．３ｍｍ）に変更した以外は、実施例１と同様にして面状発熱体を得た。
(Comparative Example 2)
A planar heating element was obtained in the same manner as in Example 1 except that the base material layer was changed to aluminum A5052 (linear expansion coefficient: 23.6 ppm / K, thickness: 0.3 mm).
得られた面状発熱体の体積抵抗率は０．１２Ω・ｃｍであり、抵抗変動率は−５．２％であり、反り量が１５．０ｍｍであった。 The obtained planar heating element had a volume resistivity of 0.12 Ω · cm, a resistance fluctuation rate of −5.2%, and a warpage of 15.0 mm.
（比較例３）
導電剤をカーボンナノファイバーから黒鉛（粒径：８０００ｎｍ、密度：２.１ｇ/ｃｍ３）に変更し、発熱層全体の固形分に対する導電剤の添加量を４０．０体積％にした以外は、実施例１と同様にして面状発熱体を得た。
(Comparative Example 3)
Except for changing the conductive agent from carbon nanofibers to graphite (particle size: 8000 nm, density: 2.1 g / cm 3 ), and adding the conductive agent to the solid content of the entire heat generation layer to 40.0% by volume, A planar heating element was obtained in the same manner as in Example 1.
得られた面状発熱体の体積抵抗率は０．３５Ω・ｃｍであり、抵抗変動率は−４．９％であった。 The obtained planar heating element had a volume resistivity of 0.35 Ω · cm, and a resistance fluctuation rate of −4.9%.
本発明に係る面状抵抗発熱体は、長期間使用した場合の抵抗値変動が十分に小さいという特徴を有し、複写機、レーザービームプリンター等の画像形成装置の画像定着装置並びにその画像定着装置の加熱手段として広く利用することができる。また、複写機、レーザービームプリンター等の画像形成装置の画像定着装置並びにその画像定着装置に用いられる定着ベルトや定着チューブ等としても利用することができる。 The sheet resistance heating element according to the present invention has a feature that the fluctuation in resistance value when used for a long period of time is sufficiently small, and an image fixing apparatus of an image forming apparatus such as a copying machine or a laser beam printer, and the image fixing apparatus It can be widely used as a heating means. Further, it can also be used as an image fixing device of an image forming apparatus such as a copying machine or a laser beam printer, and a fixing belt or a fixing tube used in the image fixing device.
１ 基材層
２ 発熱樹脂層
３ 電極層
４ ポリイミド樹脂絶縁層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base material layer 2 Heat generating resin layer 3 Electrode layer 4 Polyimide resin insulation layer
Claims (15)
An image forming apparatus comprising the planar heating element according to claim 1.
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2017069202A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7497167B2 (en) | 2020-02-20 | 2024-06-10 | キヤノン株式会社 | Fixing device and image forming apparatus |
-
2016
- 2016-09-29 JP JP2016192084A patent/JP2017069202A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7497167B2 (en) | 2020-02-20 | 2024-06-10 | キヤノン株式会社 | Fixing device and image forming apparatus |
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