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JP5768725B2 - Endless heating element, heating belt and fixing device - Google Patents

Endless heating element, heating belt and fixing device Download PDF

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JP5768725B2 JP2012003846A JP2012003846A JP5768725B2 JP 5768725 B2 JP5768725 B2 JP 5768725B2 JP 2012003846 A JP2012003846 A JP 2012003846A JP 2012003846 A JP2012003846 A JP 2012003846A JP 5768725 B2 JP5768725 B2 JP 5768725B2
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endless heating
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Description

本発明は、無端状発熱体、発熱ベルト及び定着装置に関する。   The present invention relates to an endless heating element, a heating belt, and a fixing device.

電子写真方式のプリンターやコピー機等においては、用紙上にトナー画像が形成された後、当該用紙が定着装置によって熱と圧力で定着処理されることが一般的である。定着装置は、内部に熱源を持つ1対の定着ローラーを備え、この1対の定着ローラーが互いに圧接してニップを形成する。ニップによって用紙を挟持しながら、定着ローラーが回転し、用紙を加熱及び加圧する。   In electrophotographic printers and copiers, after a toner image is formed on a sheet, the sheet is generally fixed by heat and pressure by a fixing device. The fixing device includes a pair of fixing rollers each having a heat source therein, and the pair of fixing rollers press against each other to form a nip. The fixing roller rotates while sandwiching the sheet by the nip, and heats and pressurizes the sheet.

従来は、定着ローラー内にヒーター等の熱源を内蔵して加熱していたが、これに代えて、通電によって発熱する無端状発熱体が発熱層として形成された発熱ベルトが、利用されている。発熱ベルトが設けられた定着装置は、定着ローラーが熱源を内蔵する場合に比べて、定着温度までの加熱に要する時間や熱エネルギーが小さく、熱効率が良い。   Conventionally, a heat source such as a heater is built in the fixing roller and heated. Instead, a heat generating belt in which an endless heat generating element that generates heat when energized is formed as a heat generating layer is used. The fixing device provided with the heat generating belt has a shorter time and heat energy required for heating up to the fixing temperature than the case where the fixing roller has a built-in heat source, and has high thermal efficiency.

上記無端状発熱体の導電材としては、熱伝導率に優れたカーボンブラックが用いられることが多い。カーボンブラックをポリイミド樹脂等の基材中に分散させて無端状発熱体を作製するが、カーボンは分散性が低い。無端状発熱体と同様に、ポリイミド樹脂中にカーボンブラックを分散させて作製される中間転写体等では、ポリビニルピロリドン等の分散剤が用いられることがある(例えば、特許文献1、2参照)。   As the conductive material for the endless heating element, carbon black having excellent thermal conductivity is often used. Carbon black is dispersed in a substrate such as polyimide resin to produce an endless heating element, but carbon has low dispersibility. Similar to the endless heating element, a dispersant such as polyvinyl pyrrolidone may be used in an intermediate transfer body produced by dispersing carbon black in a polyimide resin (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

特開2005−181750号公報JP 2005-181750 A 特開2009−133969号公報JP 2009-133969 A

しかしながら、従来の無端状発熱体は、通電により発熱させると、電圧の印加時間に対して無端状発熱体の抵抗が変化するという問題があった。抵抗の変化によって、無端状発熱体が発熱したときの発熱ベルトの表面温度が不安定になり、定着処理の仕上がりにムラが生じて画質が低下する。一定の表面温度を維持するためには、無端状発熱体に印加する電圧を制御しなければならず、常に不規則に変化する抵抗に合わせて電圧を制御することは困難であった。   However, the conventional endless heating element has a problem that the resistance of the endless heating element changes with the voltage application time when it is heated by energization. Due to the change in resistance, the surface temperature of the heat generating belt becomes unstable when the endless heat generating element generates heat, and unevenness occurs in the finish of the fixing process, thereby degrading the image quality. In order to maintain a constant surface temperature, it is necessary to control the voltage applied to the endless heating element, and it is difficult to control the voltage in accordance with the resistance that changes constantly.

本発明の課題は、無端状発熱体の抵抗の変化を抑制することである。   An object of the present invention is to suppress a change in resistance of an endless heating element.

請求項1に記載の発明によれば、
ポリイミド樹脂中に繊維状導電材を分散させ、通電によって発熱する無端状発熱体であって、
ポリビニルピロリドンを、前記無端状発熱体の全構成成分に対し、0.1〜10.0質量%の範囲内で含有する無端状発熱体が提供される。
According to the invention of claim 1,
An endless heating element that disperses a fibrous conductive material in a polyimide resin and generates heat when energized,
There is provided an endless heating element containing polyvinyl pyrrolidone in a range of 0.1 to 10.0% by mass with respect to all components of the endless heating element.

請求項2に記載の発明によれば、
前記無端状発熱体の体積抵抗率が、0.08×10−4〜10.00×10−4(Ω・m)の範囲内にある請求項1に記載の無端状発熱体が提供される。
According to invention of Claim 2,
The endless heating element according to claim 1, wherein the endless heating element has a volume resistivity in the range of 0.08 × 10 −4 to 10.00 × 10 −4 (Ω · m). .

請求項3に記載の発明によれば、
請求項1又は2に記載の無端状発熱体が、発熱層として形成された発熱ベルトが提供される。
According to invention of Claim 3,
A heating belt in which the endless heating element according to claim 1 is formed as a heating layer is provided.

請求項4に記載の発明によれば、
請求項3に記載の発熱ベルトが具備されている定着装置が提供される。
According to invention of Claim 4,
A fixing device provided with the heat generating belt according to claim 3 is provided.

本発明によれば、通電によって発熱し、温度変化が生じた場合でも、無端状発熱体の抵抗の変化を抑制することができる。   According to the present invention, it is possible to suppress a change in resistance of an endless heating element even when heat is generated by energization and a temperature change occurs.

ポリイミド樹脂中に分散する繊維状黒鉛のイメージ図である。It is an image figure of the fibrous graphite disperse | distributed in a polyimide resin. 無端状発熱体塗布液の塗布装置の概略図である。It is the schematic of the coating device of an endless heat generating body coating liquid. 無端状発熱体が発熱層として用いられた発熱ベルトを具備する定着装置の概略図である。1 is a schematic view of a fixing device including a heat generating belt in which an endless heat generating element is used as a heat generating layer. 図3の定着装置の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of the fixing device in FIG. 3. 発熱ベルトの断面図である。It is sectional drawing of a heat generating belt. 無端状発熱体の抵抗の測定方法を説明する図である。It is a figure explaining the measuring method of resistance of an endless exothermic body.

以下、図面を参照して本発明の無端状発熱体、発熱ベルト及び定着装置の実施の形態について説明する。
なお、数値範囲を示す「〜」の記載は、下限値及び上限値をその数値範囲に含むことを表す。
Hereinafter, embodiments of an endless heating element, a heating belt, and a fixing device of the present invention will be described with reference to the drawings.
In addition, description of "-" which shows a numerical range represents that a lower limit and an upper limit are included in the numerical range.

<無端状発熱体>
本発明に係る無端状発熱体は、ポリイミド樹脂を基材として、当該ポリイミド樹脂中に繊維状導電材を分散させてなる発熱体が、無端状に形成され、通電によって発熱する。
<Endless heating element>
In the endless heating element according to the present invention, a heating element obtained by dispersing a fibrous conductive material in the polyimide resin using a polyimide resin as a base material is formed in an endless shape, and generates heat when energized.

ポリイミド樹脂は、テトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物を、略等モル量で混合、加熱し、重縮合反応させて調製したポリアミド酸溶液を前駆体として、これをイミド化させることにより、作製することができる。   A polyimide resin is prepared by imidating a polyamic acid solution prepared by mixing and heating a tetracarboxylic dianhydride and a diamine compound in an approximately equimolar amount and heating and polycondensation reaction. be able to.

テトラカルボン酸二無水物としては、例えば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、2,3,3’,4’ −ビフェニル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、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、2,2’−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、ベリレン−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、エチレンテトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。または、これらの誘導体を用いることもできる。   Examples of the tetracarboxylic dianhydride include pyromellitic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, and 2,3,3 ′, 4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride. Anhydride, 2,3,6,7-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 1,2,5,6-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic dianhydride 2,2′-bis (3,4-dicarboxyphenyl) propane dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) sulfone dianhydride, berylene-3,4,9,10-tetracarboxylic acid bis Anhydrides, bis (3,4-dicarboxyphenyl) ether dianhydride, ethylenetetracarboxylic dianhydride and the like can be mentioned. Alternatively, these derivatives can also be used.

ジアミン化合物としては、p−フェニレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジクロロベンジジン、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、1,5−ジアミノナフタレン、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、3,3’−ジメチル−4,4’−ビフェニルジアミン、ベンジジン、3,3’−ジメチルベンジジン、3,3’−ジメトキシベンジジン、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、2,4−ビス(β−アミノ−第三ブチル)トルエン、ビス(p−β−アミノ−第三ブチルフェニル)エーテル、ビス(p−β−メチル−6−アミノフェニル)ベンゼン、ビス−p−(1,1−ジメチル−5−アミノ−ペンチル)ベンゼン、1−イソプロピル−2、4−m−フェニレンジアミン、m−キシリレンジアミン、p−キシリレンジアミン、ジ(p−アミノシクロヘキシル)メタン、ヘキサメチレンジアミン、ヘプタメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、ジアミノプロピルテトラメチレン、3−メチルヘプタメチレンジアミン、4,4−ジメチルヘプタメチレンジアミン、2,11−ジアミノドデカン、1,2−ビス−3−アミノプロポキシエタン、2,2−ジメチルプロピレンジアミン、3−メトキシヘキサメチレンジアミン、2,5−ジメチルヘキサメチレンジアミン、2,5−ジメチルヘプタメチレンジアミン、3−メチルヘプタメチレンジアミン、5−メチルノナメチレンジアミン、2,17−ジアミノエイコサデカン、1,4−ジアミノシクロヘキサン、1,10−ジアミノ−1,10−ジメチルデカン、1,12−ジアミノシクロヘキサン、1,10−ジアミノ−1,10−ジメチルデカン、1,12−ジアミノオクタデカン、2,2−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕プロパン等が挙げられる。   Examples of the diamine compound include p-phenylenediamine, 4,4′-diaminodiphenyl ether, 4,4′-diaminodiphenylmethane, 3,3′-diaminodiphenylmethane, 3,3′-dichlorobenzidine, 4,4′-diaminodiphenyl sulfide. 3,3′-diaminodiphenylsulfone, 1,5-diaminonaphthalene, m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, 3,3′-dimethyl-4,4′-biphenyldiamine, benzidine, 3,3′-dimethyl Benzidine, 3,3′-dimethoxybenzidine, 4,4′-diaminodiphenylsulfone, 4,4′-diaminodiphenylpropane, 2,4-bis (β-amino-tert-butyl) toluene, bis (p-β- Amino-tert-butylphenyl) ether, bis (p-β-methyl-6- Minophenyl) benzene, bis-p- (1,1-dimethyl-5-amino-pentyl) benzene, 1-isopropyl-2,4-m-phenylenediamine, m-xylylenediamine, p-xylylenediamine, di ( p-aminocyclohexyl) methane, hexamethylenediamine, heptamethylenediamine, octamethylenediamine, nonamethylenediamine, decamethylenediamine, diaminopropyltetramethylene, 3-methylheptamethylenediamine, 4,4-dimethylheptamethylenediamine, 2, 11-diaminododecane, 1,2-bis-3-aminopropoxyethane, 2,2-dimethylpropylenediamine, 3-methoxyhexamethylenediamine, 2,5-dimethylhexamethylenediamine, 2,5-dimethylheptamethylenediamine 3-methylheptamethylenediamine, 5-methylnonamethylenediamine, 2,17-diaminoeicosadecane, 1,4-diaminocyclohexane, 1,10-diamino-1,10-dimethyldecane, 1,12-diaminocyclohexane, Examples include 1,10-diamino-1,10-dimethyldecane, 1,12-diaminooctadecane, and 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] propane.

上記テトラカルボン酸二無水物、ジアミン化合物は、何れも単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。   Any of the above tetracarboxylic dianhydrides and diamine compounds may be used alone or in combination of two or more.

上記テトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物は、有機極性溶媒中で混合される。
有機極性溶媒としては、例えばN,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、N,N−ジエチルアセトアミド、N,N−ジメチルメトキシアセトアミド等のN,N−ジアルキルアミド類の他、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホルトリアミド、N−メチル−2−ピロリドン、ピリジン、ジメチルスルホキシド、テトラメチレンスルホン、ジメチルテトラメチレンスルホン等が挙げられる。これらのうち、何れかを単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
The tetracarboxylic dianhydride and the diamine compound are mixed in an organic polar solvent.
Examples of the organic polar solvent include N, N-dialkylamides such as N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N, N-diethylformamide, N, N-diethylacetamide, N, N-dimethylmethoxyacetamide and the like. In addition to the above, dimethyl sulfoxide, hexamethyl phosphortriamide, N-methyl-2-pyrrolidone, pyridine, dimethyl sulfoxide, tetramethylene sulfone, dimethyl tetramethylene sulfone and the like can be mentioned. Any of these may be used alone or in combination of two or more.

ポリアミド酸を200〜450℃程度に加熱することによって、イミド化反応が進行し、ポリアミド酸はポリイミドに転化するが、触媒や脱水剤を用いることにより、より低温でイミド化反応を進行させることもできる。触媒としては、イミド化反応を促進するのであれば特に限定されないが、例えばイミダゾール類、第2級アミン、第3級アミン等が挙げられる。また、脱水剤としては、有機カルボン酸無水物、N、N’−ジアルキルカルボジイミド類、低級脂肪酸ハロゲン化物、ハロゲン化低級脂肪酸無水物、アリールホスホン酸ジハロゲン化物、チオニルハロゲン化物等が挙げられる。   By heating the polyamic acid to about 200 to 450 ° C., the imidization reaction proceeds and the polyamic acid is converted to polyimide. However, by using a catalyst or a dehydrating agent, the imidization reaction may be advanced at a lower temperature. it can. The catalyst is not particularly limited as long as the imidization reaction is promoted, and examples thereof include imidazoles, secondary amines, and tertiary amines. Examples of the dehydrating agent include organic carboxylic acid anhydrides, N, N′-dialkylcarbodiimides, lower fatty acid halides, halogenated lower fatty acid anhydrides, arylphosphonic acid dihalides, thionyl halides, and the like.

繊維状導電材としては、金、銀、鉄、アルミニウム等からなる純金属繊維、ステンレスニクロム等からなる合金繊維、炭素(カーボンとも呼ばれる)、黒鉛(グラファイトとも呼ばれる)等からなる非金属繊維等が挙げられる。黒鉛は、無定形炭素(いわゆるカーボンブラック)を2000度以上の高温で黒鉛化した人工黒鉛をいう。これらのなかでも、熱伝導率が良好であることから、繊維状黒鉛が好ましい。   Examples of fibrous conductive materials include pure metal fibers made of gold, silver, iron, aluminum, etc., alloy fibers made of stainless nichrome, etc., non-metallic fibers made of carbon (also called carbon), graphite (also called graphite), etc. Can be mentioned. Graphite refers to artificial graphite obtained by graphitizing amorphous carbon (so-called carbon black) at a high temperature of 2000 degrees or more. Among these, fibrous graphite is preferable because of its good thermal conductivity.

繊維状導電材は、無端状発熱体における含有体積比が、60体積%以下であることが好ましい。繊維状導電材は、無端状発熱体における含有質量比が多いほど、繊維状導電材同士の接触面積が増えるため、無端状発熱体が低抵抗となる。   It is preferable that the volume ratio of the fibrous conductive material in the endless heating element is 60% by volume or less. As the content ratio of the fibrous conductive material in the endless heating element increases, the contact area between the fibrous conductive materials increases, so that the endless heating element has a low resistance.

図1は、ポリイミド樹脂中に分散する繊維状導電材のイメージ図である。
図1に示すように、ポリイミド樹脂231中に、繊維状導電材232同士が重なり合って存在する。無端状発熱体に電圧が印加されると、自由電子がこの繊維状導電材232間を移動する。図1において矢印は自由電子の動きを例示している。移動中に、自由電子が無端状発熱体内に存在する分子に衝突することによって、分子が振動し、熱が発生する。
FIG. 1 is an image diagram of a fibrous conductive material dispersed in a polyimide resin.
As shown in FIG. 1, fibrous conductive materials 232 overlap each other in the polyimide resin 231. When a voltage is applied to the endless heating element, free electrons move between the fibrous conductive materials 232. In FIG. 1, the arrows illustrate the movement of free electrons. During the movement, free electrons collide with molecules existing in the endless heat generating body, so that the molecules vibrate and heat is generated.

ポリイミド樹脂は、耐熱性に優れるが、温度によって膨張、収縮する。ポリイミド樹脂の膨張、収縮により、繊維状導電材の位置が変化し、繊維状導電材間の接触面積が変化すると、無端状発熱体の抵抗が変化する。
この抵抗の変化を抑制するため、本発明に係る無端状発熱体は、ポリビニルピロリドンを含有する。
Polyimide resin is excellent in heat resistance, but expands and contracts depending on temperature. When the position of the fibrous conductive material changes due to expansion and contraction of the polyimide resin and the contact area between the fibrous conductive materials changes, the resistance of the endless heating element changes.
In order to suppress this change in resistance, the endless heating element according to the present invention contains polyvinylpyrrolidone.

ポリビニルピロリドンを含有することにより、発熱によって温度変化が生じた場合にも、無端状発熱体の抵抗の変化を抑制できる効果の発現機構は明確ではないが、無端状発熱体において、ポリビニルピロリドンが繊維状導電材の周囲を覆うことによると推察される。繊維状導電材同士が、その周囲を覆うポリビニルピロリドンによって結着され、温度変化によりポリイミド樹脂の膨張、収縮が生じても、繊維状導電材の位置関係に変化が無いか、又は変化が生じても小さな変化で済む。結果として、無端状発熱体の抵抗の変化を抑制することができると推察される。   When polyvinyl pyrrolidone is contained, the mechanism of the effect of suppressing the resistance change of the endless heating element is not clear even when the temperature changes due to heat generation. However, in the endless heating element, polyvinyl pyrrolidone is a fiber. It is presumed that it covers the periphery of the conductive material. Even if the fibrous conductive materials are bound together by polyvinylpyrrolidone covering the periphery, and the polyimide resin expands and contracts due to temperature changes, there is no change in the positional relationship of the fibrous conductive materials, or there is a change. Is a small change. As a result, it is speculated that the change in resistance of the endless heating element can be suppressed.

無端状発熱体は、ポリビニルピロリドンの含有質量比が、無端状発熱体の全構成成分に対して0.1〜10.0質量%の範囲内にある。含有質量比が0.1質量%未満である場合、ポリビニルピロリドンの結着剤としての機能が発揮されず、無端状発熱体の抵抗変化率が大きくなる。一方、含有質量比が10.0質量%を超える場合、ポリビニルピロリドンを添加したポリアミド酸溶液の粘度が上昇し、ポリビニルピロリドンの分散性が著しく低下する。その結果、ポリビニルピロリドンの結着剤としての機能が発揮されない。
上記含有質量比の範囲内であれば、ポリビニルピロリドンは、重量平均分子量が10000〜100000の範囲内にあることが好ましい。
The endless heating element has a content ratio of polyvinylpyrrolidone in the range of 0.1 to 10.0% by mass with respect to all components of the endless heating element. When the content mass ratio is less than 0.1% by mass, the function of polyvinylpyrrolidone as a binder is not exhibited, and the resistance change rate of the endless heating element increases. On the other hand, when the content mass ratio exceeds 10.0% by mass, the viscosity of the polyamic acid solution to which polyvinyl pyrrolidone is added increases, and the dispersibility of polyvinyl pyrrolidone significantly decreases. As a result, the function of polyvinylpyrrolidone as a binder is not exhibited.
If it is in the range of the said content mass ratio, it is preferable that a polyvinyl pyrrolidone exists in the range whose weight average molecular weight is 10,000-100,000.

無端状発熱体は体積抵抗率(Ω・m)が、0.08×10−4〜10.00×10−4(Ω・m)の範囲内にあることが、無端状発熱体の発熱性の点で好ましい。 The endless heating element has a volume resistivity (Ω · m) in the range of 0.08 × 10 −4 to 10.00 × 10 −4 (Ω · m). This is preferable.

(無端状発熱体の製造方法)
本発明に係る無端状発熱体の製造方法の一実施の形態として、以下の工程を含む製造方法が挙げられる。
(Method for producing endless heating element)
As one embodiment of a method for producing an endless heating element according to the present invention, a production method including the following steps is exemplified.

(1)ポリアミド酸溶液を調製する工程
テトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物とを等モル量ずつ有機極性溶媒に溶解させる。溶解物を混合、加熱し、重縮合反応させてポリアミド酸溶液を調製する。
(1) Step of preparing a polyamic acid solution Tetracarboxylic dianhydride and a diamine compound are dissolved in an organic polar solvent in equimolar amounts. The melt is mixed, heated, and subjected to a polycondensation reaction to prepare a polyamic acid solution.

(2)繊維状導電材の分散液を調製する工程
(1)工程で調製されたポリアミド酸溶液に、繊維状導電材を分散させ、繊維状導電材の分散液を調製する。分散方法は特に限定されず、例えばナノマイザー、超音波、ボールミル、サンドミル、バスケットミル、ホモジナイザー等を用いて分散することができる。
ポリアミド酸溶液中の繊維状導電材の含有量(体積%)は、無端状発熱体の強度の観点から、15〜60体積%の範囲内にあることが好ましい。
また、得られた分散液の粘度は、1〜100Pa・sの範囲が、一般的に塗工上最適な範囲である。粘度は、測定器TVB10形(東機産業社製)を用いて、温度25℃の下、測定された値である。
(2) Step of preparing a dispersion of a fibrous conductive material A fibrous conductive material is dispersed in the polyamic acid solution prepared in the step (1) to prepare a dispersion of a fibrous conductive material. The dispersion method is not particularly limited, and for example, the dispersion can be performed using a nanomizer, ultrasonic wave, ball mill, sand mill, basket mill, homogenizer, or the like.
The content (volume%) of the fibrous conductive material in the polyamic acid solution is preferably in the range of 15 to 60 volume% from the viewpoint of the strength of the endless heating element.
In addition, the viscosity of the obtained dispersion is generally in the range of 1 to 100 Pa · s, which is optimal in terms of coating. The viscosity is a value measured at a temperature of 25 ° C. using a measuring instrument TVB10 (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.).

(3)無端状発熱体塗布液を調製する工程
(2)工程で調製された分散液に、ポリビニルピロリドンを添加し、分散させて、無端状発熱体塗布液を得る。分散方法は、特に限定されず、上記繊維状導電材の分散方法として例示された方法を用いることができる。
上述のように、ポリビニルピロリドンの添加量は、無端状発熱体に対する含有質量比が0.1〜10.0質量%の範囲内となる添加量であることが好ましい。
(3) Step of preparing endless heating element coating solution (2) Polyvinylpyrrolidone is added and dispersed in the dispersion prepared in step (2) to obtain an endless heating element coating solution. The dispersion method is not particularly limited, and the method exemplified as the dispersion method of the fibrous conductive material can be used.
As described above, the addition amount of polyvinyl pyrrolidone is preferably such that the content mass ratio with respect to the endless heating element is in the range of 0.1 to 10.0% by mass.

(4)無端状発熱体の作製工程
(3)工程で調製された無端状発熱体塗布液の塗膜を無端状に形成する。無端状発熱体塗布液の塗布方法としては特に限定されないが、膜厚の均一性、制御のしやすさ等の観点から、円筒状の金型を回転させながら金型の表面上に塗布するスパイラル塗布方法が好ましい。例えば、図2に示すように、塗布装置に円筒状の金型a1をセットし、金型a1を一定の回転速度で回転させながら、塗布装置のノズルa2から無端状発熱体を吐出して均一に塗布する。これを乾燥して有機極性溶媒を除去後、イミド化反応を進行させて、無端状発熱体を作製する。イミド化反応は、300〜450℃程度の高温で焼成することによって進行させてもよいし、触媒と脱水剤を用いて低温加熱で進行させてもよい。
(4) Production process of endless heating element The coating film of the endless heating element coating solution prepared in the step (3) is formed endlessly. The endless heating element coating liquid coating method is not particularly limited, but from the viewpoint of uniformity of film thickness, ease of control, etc., a spiral that is coated on the surface of the mold while rotating the cylindrical mold A coating method is preferred. For example, as shown in FIG. 2, a cylindrical mold a1 is set in the coating apparatus, and the endless heating element is discharged uniformly from the nozzle a2 of the coating apparatus while rotating the mold a1 at a constant rotational speed. Apply to. After drying this and removing the organic polar solvent, the imidization reaction proceeds to produce an endless heating element. The imidization reaction may proceed by baking at a high temperature of about 300 to 450 ° C., or may proceed by low temperature heating using a catalyst and a dehydrating agent.

本発明に係る無端状発熱体は、定着装置等に具備される発熱ベルトの発熱層として、好適に用いられ得る。
以下、本発明に係る無端状発熱体が、発熱層として用いられた発熱ベルト及び当該発熱ベルトが具備された定着装置の一実施の形態を示す。
The endless heating element according to the present invention can be suitably used as a heating layer of a heating belt provided in a fixing device or the like.
Hereinafter, an embodiment of an endless heating element according to the present invention will be described as a heating belt used as a heating layer and a fixing device provided with the heating belt.

<定着装置>
図3は、本実施の形態に係る定着装置の概略図である。図4は、図3のX−X線における定着装置の断面図である。
図3及び図4に示すように、定着装置は、一対の定着ローラー1A、1Bと、発熱ベルト2とを備えて構成されている。定着ローラー1Aは発熱ベルト2の内部に配置され、定着ローラー1A、1Bは発熱ベルト2を介して接する。定着ローラー1A、1Bに搬送された用紙Pは、定着ローラー1A、1Bの圧接により形成されたニップNに挟持され、発熱ベルト2による加熱と、定着ローラー1A、1Bによる加圧とによって、定着処理される。
<Fixing device>
FIG. 3 is a schematic diagram of the fixing device according to the present embodiment. 4 is a cross-sectional view of the fixing device taken along line XX in FIG.
As shown in FIGS. 3 and 4, the fixing device includes a pair of fixing rollers 1 </ b> A and 1 </ b> B and a heat generating belt 2. The fixing roller 1 </ b> A is disposed inside the heat generating belt 2, and the fixing rollers 1 </ b> A and 1 </ b> B are in contact with each other through the heat generating belt 2. The sheet P conveyed to the fixing rollers 1A and 1B is sandwiched between nips N formed by the pressure contact of the fixing rollers 1A and 1B, and is subjected to a fixing process by heating with the heating belt 2 and pressing with the fixing rollers 1A and 1B. Is done.

定着ローラー1A、1Bは略同一に構成され、図4に示すように、芯金11、弾性層12等から構成されている。
芯金11としては熱伝導性の良好なアルミニウムが主に用いられるが、他にも非磁性ステンレス鋼材、耐熱性ガラス等も用いることができる。
弾性層12は、シリコーンゴムやフッ素ゴム等の合成ゴムが用いられている。
その他、弾性層12の表面をPFA等のフッ素樹脂で被覆する被覆層を設けてもよい。
The fixing rollers 1A and 1B are configured substantially the same, and include a cored bar 11, an elastic layer 12, and the like as shown in FIG.
As the metal core 11, aluminum having good thermal conductivity is mainly used, but nonmagnetic stainless steel materials, heat resistant glass, and the like can also be used.
The elastic layer 12 is made of synthetic rubber such as silicone rubber or fluorine rubber.
In addition, you may provide the coating layer which coat | covers the surface of the elastic layer 12 with fluororesins, such as PFA.

定着処理時、定着ローラー1Bの芯金11の両端が、図示しない付勢手段により付勢され、定着ローラー1Bが、発熱ベルト2を介して定着ローラー1Aに圧接する。
また、定着ローラー1A、1Bは、図示しない駆動部による回転駆動を受けて、芯金11を回転軸として回転する。定着ローラー1A、1Bの回転により、用紙は定着処理されながら搬送される。
During the fixing process, both ends of the core metal 11 of the fixing roller 1B are urged by an urging means (not shown), and the fixing roller 1B comes into pressure contact with the fixing roller 1A via the heat generating belt 2.
Further, the fixing rollers 1A and 1B are rotated by a driving unit (not shown) and rotate around the cored bar 11 as a rotation axis. By the rotation of the fixing rollers 1A and 1B, the sheet is conveyed while being fixed.

<発熱ベルト>
図5は、図3のX−X線における発熱ベルト2の断面図である。
発熱ベルト2は、図5に示すように、定着ローラー1Bに接する側から順に、補強層21、発熱層22、弾性層23、離型層24が形成されている。
<Heat belt>
FIG. 5 is a cross-sectional view of the heat generating belt 2 taken along the line XX of FIG.
As shown in FIG. 5, the heat generating belt 2 is formed with a reinforcing layer 21, a heat generating layer 22, an elastic layer 23, and a release layer 24 in this order from the side in contact with the fixing roller 1B.

補強層21は、強度保持のために設けられている。補強層21としては、発熱層22に用いられる基材と同じ材料、つまりポリイミド樹脂が用いられることが好ましい。
補強層21は、層厚が20〜80μmの範囲内にあることが好ましい。
The reinforcing layer 21 is provided to maintain strength. As the reinforcing layer 21, it is preferable to use the same material as the base material used for the heat generating layer 22, that is, a polyimide resin.
The reinforcing layer 21 preferably has a layer thickness in the range of 20 to 80 μm.

発熱層22としては、上述した無端状発熱体が用いられ、発熱層22は、基材であるポリイミド樹脂中に、繊維状導電材が分散されてなる。
発熱層22は、層厚が50〜200μmであることが好ましい。
As the heat generating layer 22, the endless heat generating element described above is used, and the heat generating layer 22 is formed by dispersing a fibrous conductive material in a polyimide resin as a base material.
The heat generating layer 22 preferably has a layer thickness of 50 to 200 μm.

発熱層22は、通電によって発熱する。図5に示すように、発熱ベルト2の両端では、弾性層23、離型層24に代えて、受電部25が設けられている。受電部25は、電極、導電体等である。受電部25に隣接して給電部3が設けられ、定着処理時、給電部3は付勢部4によって付勢されて、受電部25に接触する。受電部25は、給電部3を介して電源6から供給された電流を発熱層22に供給する。図5中の実線の矢印は、発熱層22に供給される電流の流れを示している。   The heat generating layer 22 generates heat when energized. As shown in FIG. 5, at both ends of the heat generating belt 2, a power receiving unit 25 is provided instead of the elastic layer 23 and the release layer 24. The power receiving unit 25 is an electrode, a conductor, or the like. The power feeding unit 3 is provided adjacent to the power receiving unit 25, and the power feeding unit 3 is urged by the urging unit 4 and contacts the power receiving unit 25 during the fixing process. The power receiving unit 25 supplies the current supplied from the power source 6 via the power supply unit 3 to the heat generating layer 22. The solid arrows in FIG. 5 indicate the flow of current supplied to the heat generating layer 22.

弾性層23としては、耐熱性を有する弾性体が用いられる。そのような弾性体としては、例えばシリコーンゴム、フッ素ゴム等が挙げられ、具体的にはシリコーンゴムKE1379(信越化学社製)、シリコーンゴムDY356013(東レダウコーニング社製)等が挙げられる。
弾性層23の層厚は、発熱層22による発熱の熱伝導性を向上させるため、20〜200μm程度が望ましい。
As the elastic layer 23, an elastic body having heat resistance is used. Examples of such an elastic body include silicone rubber and fluorine rubber, and specific examples include silicone rubber KE1379 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), silicone rubber DY356013 (manufactured by Toray Dow Corning), and the like.
The thickness of the elastic layer 23 is preferably about 20 to 200 μm in order to improve the thermal conductivity of heat generated by the heat generating layer 22.

離型層24は、発熱ベルト2に接した用紙P上のトナーTが、発熱ベルト2から離反しやすいように設けられている。離型層24としては、例えばフッ素樹脂が用いられ、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン等が挙げられる。離型層24の層厚は、5〜30μm程度が好ましい。   The release layer 24 is provided so that the toner T on the paper P in contact with the heat generating belt 2 is easily separated from the heat generating belt 2. As the release layer 24, for example, a fluororesin is used, and examples thereof include polytetrafluoroethylene, tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether polymer, and tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene. The layer thickness of the release layer 24 is preferably about 5 to 30 μm.

(発熱ベルトの製造方法)
発熱ベルト2は、次のような方法によって製造することができるが、製造方法はこれに限定されない
(補強層、発熱層の形成)
上述した無端状発熱体の製造方法と同様にして、ポリアミド酸溶液、無端状発熱体塗布液を調製する。
図2に示すように、塗布装置に円筒状の金型a1をセットし、金型a1を一定の回転速度で回転させながら、塗布装置のノズルa2からポリアミド酸溶液を吐出して均一に塗布する。その後、120℃に加熱し、40分間乾燥する。
乾燥させたポリアミド酸溶液の塗膜上に、無端状発熱体塗布液を均一に塗布する。塗布方法は、ポリアミド酸溶液と同じである。これを120℃に加熱し、40分間乾燥させる。その後、400℃で20分間焼成して、補強層21と発熱層22を形成する。
(弾性層、離型層の形成)
発熱層22上に、予め調製した弾性層塗布液を塗布する。次に、150℃で30分間加熱して一次加硫させた後、200℃で4時間加熱して二次加硫させ、弾性層23を形成する。
弾性層23上に離型層塗布液を塗布し、離型層24を形成する。最後に、室温まで冷却した後、金型a1から離型させて発熱ベルト2を得る。
(Method for manufacturing heat generating belt)
The heat generating belt 2 can be manufactured by the following method, but the manufacturing method is not limited to this (formation of reinforcing layer and heat generating layer).
A polyamic acid solution and an endless heating element coating solution are prepared in the same manner as in the method for manufacturing an endless heating element described above.
As shown in FIG. 2, a cylindrical mold a1 is set in the coating apparatus, and the polyamic acid solution is discharged from the nozzle a2 of the coating apparatus and uniformly coated while rotating the mold a1 at a constant rotational speed. . Thereafter, it is heated to 120 ° C. and dried for 40 minutes.
An endless heating element coating solution is uniformly coated on the dried polyamic acid solution coating film. The application method is the same as for the polyamic acid solution. This is heated to 120 ° C. and dried for 40 minutes. Thereafter, the reinforcing layer 21 and the heat generating layer 22 are formed by baking at 400 ° C. for 20 minutes.
(Formation of elastic layer and release layer)
An elastic layer coating solution prepared in advance is applied onto the heat generating layer 22. Next, after heating at 150 ° C. for 30 minutes for primary vulcanization, heating is performed at 200 ° C. for 4 hours for secondary vulcanization to form the elastic layer 23.
A release layer coating solution is applied onto the elastic layer 23 to form the release layer 24. Finally, after cooling to room temperature, the heat generating belt 2 is obtained by releasing from the mold a1.

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated concretely, this invention is not limited to these.

〔実施例1〕
<無端状発熱体11の作製>
容器に、溶媒であるN-メチル−2−ピロリドン680質量部を投入する。そこへ、下記ポリアミド酸組成物を投入し、溶媒に溶解させた後、混合、加熱して重縮合反応させ、ポリアミド酸溶液を調製した。
(ポリアミド酸組成物)
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;三菱化成社製) 0.42モル
ジアミン化合物(p−フェニレンジアミン;東京化成工業社製) 0.42モル
[Example 1]
<Preparation of endless heating element 11>
680 parts by mass of N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent is put into a container. Thereto, the following polyamic acid composition was charged and dissolved in a solvent, and then mixed and heated to cause a polycondensation reaction to prepare a polyamic acid solution.
(Polyamide acid composition)
Tetracarboxylic dianhydride (3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride; manufactured by Mitsubishi Kasei Co., Ltd.) 0.42 mol diamine compound (p-phenylenediamine; manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 0. 42 moles

調製されたポリアミド酸溶液100質量部に、繊維の平均長さが18(μm)の繊維状黒鉛(ミルドファイバーXN−100、日本グラファイト社製)90質量部を加え、ロボミックス(PRIMIX社製)で分散させ、無端状発熱体塗布液s1を調製した。無端状発熱体塗布液s1における繊維状黒鉛の含有体積比は、25質量%であった。   To 100 parts by mass of the prepared polyamic acid solution, 90 parts by mass of fibrous graphite (milled fiber XN-100, manufactured by Nippon Graphite Co., Ltd.) having an average fiber length of 18 (μm) is added, and Robomix (manufactured by PRIMIX). To prepare an endless heating element coating solution s1. The volume ratio of fibrous graphite in the endless heating element coating solution s1 was 25% by mass.

塗布装置にステンレス製の円筒状の金型を装着し、塗布装置によって、上記調製された無端状発熱体塗布液s1を金型の表面に均一に塗布した。塗布装置は、図2に示すように、金型a1を回転させながら、ノズルa2から塗布液を吐出して、塗布液を金型a1の周面に塗布する。ノズルa2は塗布液を吐出しながら、金型a1の回転軸方向に移動する。   A stainless steel cylindrical mold was attached to the coating apparatus, and the prepared endless heating element coating liquid s1 was uniformly applied to the mold surface by the coating apparatus. As shown in FIG. 2, the coating apparatus discharges the coating liquid from the nozzle a2 while rotating the mold a1, and applies the coating liquid to the peripheral surface of the mold a1. The nozzle a2 moves in the direction of the rotation axis of the mold a1 while discharging the coating liquid.

上記塗布装置による塗布条件は、下記の通りである。
ポリアミド酸溶液の温度:25℃
ノズルの吐出口の形状:円錐状
ノズルの吐出口の口径:2mm
ノズルの吐出口から金型の周面までの距離:5mm
ノズルからの塗布液の吐出量:5ml/min
ノズルの金型の回転軸方向への移動速度:1mm/sec
金型の回転速度:40rpm
なお、金型の回転速度は、HT−4200(小野測器社製)で測定した。
The coating conditions by the coating device are as follows.
Polyamic acid solution temperature: 25 ° C
Nozzle discharge port shape: conical Nozzle discharge port diameter: 2 mm
Distance from nozzle outlet to mold surface: 5mm
Discharge rate of coating liquid from nozzle: 5 ml / min
The moving speed of the nozzle mold in the direction of the rotation axis: 1 mm / sec
Mold rotation speed: 40rpm
The rotational speed of the mold was measured with HT-4200 (manufactured by Ono Sokki Co., Ltd.).

塗布後、回転速度40rpmで金型a1を回転させながら、温度120度で40分間加熱し、乾燥させて、溶媒を除去した。その後、温度400℃で20分間焼成し、室温まで冷却させると金型a1を外し、無端状発熱体1を得た。   After coating, the mold a1 was rotated at a rotation speed of 40 rpm, and heated at a temperature of 120 degrees for 40 minutes and dried to remove the solvent. Then, when it baked for 20 minutes at the temperature of 400 degreeC and it was made to cool to room temperature, the metal mold a1 was removed and the endless heating element 1 was obtained.

<無端状発熱体21、31、41、51、61の作製>
無端状発熱体11の作製において、繊維状黒鉛の添加量を変え、繊維状黒鉛の含有量(体積%)を、表1及び表2に示すように含有量とした以外は、無端状発熱体11と同様にして、無端状発熱体21、31、41、51、61を作製した。
<Preparation of endless heating elements 21, 31, 41, 51, 61>
In the production of the endless heating element 11, the endless heating element was changed except that the addition amount of fibrous graphite was changed and the content (volume%) of the fibrous graphite was changed to the content as shown in Tables 1 and 2. In the same manner as in Example 11, endless heating elements 21, 31, 41, 51 and 61 were produced.

<無端状発熱体12の作製>
無端状発熱体1と同様にして、ポリアミド酸溶液と繊維状黒鉛の分散液を調製した。この分散液に、重量平均分子量630000のポリビニルピロリドン(ポリビニルピロリドンK90、東京化成工業社製)を0.1質量部加え、ロボミックス(PRIMIX社製)で分散させ、無端状発熱体塗布液s2を得た。
<Preparation of endless heating element 12>
In the same manner as the endless heating element 1, a polyamic acid solution and a dispersion of fibrous graphite were prepared. To this dispersion, 0.1 part by mass of polyvinyl pyrrolidone (polyvinyl pyrrolidone K90, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) having a weight average molecular weight of 630000 is added and dispersed with Robomix (manufactured by PRIMIX) to prepare an endless heating element coating liquid s2. Obtained.

ステンレス製の円筒状の金型を塗布装置に装着し、塗布装置によって、上記調製された無端状発熱体塗布液s2を、均一に塗布した。塗布方法及び塗布条件は、無端状発熱体11における塗布方法及び塗布条件と同じである。
塗布後、回転速度40rpmで金型を回転させながら、温度120度で40分間加熱し、乾燥させて、溶媒を除去した。その後、温度400℃で20分間焼成し、無端状発熱体12を形成した。無端状発熱体12におけるポリイミド樹脂の固形分は20質量部であった。
A stainless steel cylindrical mold was mounted on the coating device, and the prepared endless heating element coating solution s2 was uniformly applied by the coating device. The application method and application conditions are the same as the application method and application conditions in the endless heating element 11.
After coating, the mold was rotated at a rotational speed of 40 rpm, and heated at a temperature of 120 degrees for 40 minutes and dried to remove the solvent. Then, it baked for 20 minutes at the temperature of 400 degreeC, and the endless heat generating body 12 was formed. The solid content of the polyimide resin in the endless heating element 12 was 20 parts by mass.

<無端状発熱体13〜16の作製>
無端状発熱体12の作製において、ポリビニルピロリドンの含有量(質量%)を、表1に示すように変えた以外は、無端状発熱体12と同様にして、無端状発熱体13〜16を作製した。
<Production of endless heating elements 13 to 16>
Endless heating elements 13 to 16 were prepared in the same manner as the endless heating element 12 except that the content (mass%) of polyvinylpyrrolidone was changed as shown in Table 1 in the preparation of the endless heating element 12. did.

<無端状発熱体22〜26、32〜36、42〜46、52〜56、62〜66の作製>
無端状発熱体12の作製において、繊維状黒鉛の含有量(体積%)及びポリビニルピロリドンの含有量(質量%)を、表1及び表2に示すように変えた以外は、無端状発熱体12と同様にして、無端状発熱体22〜26、32〜36、42〜46、52〜56、62〜66を作製した。
<Production of Endless Heating Elements 22-26, 32-36, 42-46, 52-56, 62-66>
In the production of the endless heating element 12, the endless heating element 12 was changed except that the content (volume%) of fibrous graphite and the content (mass%) of polyvinylpyrrolidone were changed as shown in Tables 1 and 2. In the same manner, endless heating elements 22 to 26, 32 to 36, 42 to 46, 52 to 56, and 62 to 66 were produced.

<評価>
作製した無端状発熱体11〜16、21〜26、31〜36、41〜46、51〜56、61〜66について、下記項目の評価を行った。
<Evaluation>
About the produced endless heat generating elements 11-16, 21-26, 31-36, 41-46, 51-56, 61-66, the following item was evaluated.

(1)体積抵抗率(Ω・m)
図6に示すように、無端状発熱体b1の両端に、銅テープb2(CU−35C、住友スリーエム社製)を貼り、電極とした。
電極間に電源b3(PCR2000L、菊水電子工業社製)と、LCRメーターb4(3532−80、日置電機社製)を接続した。電源b3により交流電圧を印加し、LCRメーターb4により電極間の抵抗(Ω)を測定した。印加する電圧は、無端状発熱体b1の表面温度が180℃となるように設定した。表面温度は、デジタル放射温度センサーFT−H20(キーエンス社製)による測定値である。
測定された抵抗(Ω)、電極間の距離z(mm)、無端状発熱体b1の厚さ(μm)から、体積抵抗率(Ω・m)を算出した。
(1) Volume resistivity (Ω · m)
As shown in FIG. 6, copper tape b2 (CU-35C, manufactured by Sumitomo 3M) was attached to both ends of the endless heating element b1 to form electrodes.
A power source b3 (PCR2000L, manufactured by Kikusui Electronics Co., Ltd.) and an LCR meter b4 (3532-80, manufactured by Hioki Electric Co., Ltd.) were connected between the electrodes. An AC voltage was applied by the power source b3, and the resistance (Ω) between the electrodes was measured by the LCR meter b4. The applied voltage was set so that the surface temperature of the endless heating element b1 was 180 ° C. The surface temperature is a value measured by a digital radiation temperature sensor FT-H20 (manufactured by Keyence Corporation).
The volume resistivity (Ω · m) was calculated from the measured resistance (Ω), the distance z (mm) between the electrodes, and the thickness (μm) of the endless heating element b1.

(2)抵抗変化率(%)
体積抵抗率と同様にして、交流電圧を印加して0時間と300時間のときに、抵抗(Ω)を測定した。交流電圧の印加時間が0時間のときの測定値と、300時間のときの測定値とから、下記式により抵抗変化率を求めた。
抵抗変化率(%)=(300時間のときの測定値−0時間のときの測定値)/0時間のときの測定値
(2) Resistance change rate (%)
Similarly to the volume resistivity, the resistance (Ω) was measured at 0 hours and 300 hours by applying an AC voltage. From the measured value when the application time of the alternating voltage was 0 hour and the measured value when the alternating voltage was 300 hours, the resistance change rate was obtained by the following equation.
Resistance change rate (%) = (measured value at 300 hours−measured value at 0 hour) / measured value at 0 hour

(3)画質レベル
無端状発熱体11〜16、21〜26、31〜36、41〜46、51〜56、61〜66をそれぞれ発熱層とする発熱ベルトを作製し、各発熱ベルトを具備する定着装置によって定着処理したときのトナー画像の画質レベルを評価した。
(3) Image quality level Heating belts having endless heating elements 11-16, 21-26, 31-36, 41-46, 51-56, 61-66 as heating layers are prepared, and each heating belt is provided. The image quality level of the toner image when the fixing process was performed by the fixing device was evaluated.

(発熱ベルトの作製)
無端状発熱体11の作製と同様にして、ポリアミド酸溶液、無端状発熱体塗布液s1を調製した。
図2に示すように、塗布装置により、ポリアミド酸溶液を吐出して円筒状の金型の周囲に均一に塗布した。その後、120℃に加熱し、40分間乾燥した。塗布装置により、乾燥させたポリアミド酸溶液の塗膜上に、調製した無端状発熱体塗布液s1を均一に塗布し、120℃で40分間乾燥した。その後、400℃で20分間焼成した。
冷却後、シリコーンゴムKE1379(信越化学社製)とシリコーンゴムDY356013(東レダウコーニング社製)を2:1の含有質量比で混合した混合液を、塗布装置により吐出して塗布した。次に、150℃で30分間加熱して一次加硫させた後、200℃で4時間加熱して二次加硫させた。
さらに、離型層塗布液(テフロン(登録商標)350-J:三井・ディポンフロロケミカル社製)を塗布し、室温まで冷却させると、金型から離型させて無端状発熱体11が発熱層として形成された発熱ベルトを得た。
(Production of heat generating belt)
In the same manner as the production of the endless heating element 11, a polyamic acid solution and an endless heating element coating solution s1 were prepared.
As shown in FIG. 2, the polyamic acid solution was discharged by a coating apparatus and uniformly applied around the cylindrical mold. Then, it heated at 120 degreeC and dried for 40 minutes. The prepared endless heating element coating solution s1 was uniformly coated on the dried polyamic acid solution coating film by a coating apparatus and dried at 120 ° C. for 40 minutes. Then, it baked at 400 degreeC for 20 minutes.
After cooling, a mixed liquid in which silicone rubber KE1379 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) and silicone rubber DY356013 (manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd.) were mixed at a content ratio of 2: 1 was discharged and applied by a coating apparatus. Next, primary vulcanization was performed by heating at 150 ° C. for 30 minutes, and then secondary vulcanization was performed by heating at 200 ° C. for 4 hours.
Further, when a release layer coating liquid (Teflon (registered trademark) 350-J: manufactured by Mitsui / Dupont Fluoro Chemical Co., Ltd.) is applied and cooled to room temperature, the endless heating element 11 generates heat by being released from the mold. A heat generating belt formed as a layer was obtained.

無端状発熱体11と同様にして、各無端状発熱体12〜16、21〜26、31〜36、41〜46、51〜56、61〜66が発熱層として形成された発熱ベルトを作製した。   In the same manner as the endless heating element 11, a heating belt in which each endless heating element 12-16, 21-26, 31-36, 41-46, 51-56, 61-66 was formed as a heating layer was produced. .

作製した発熱ベルトをそれぞれbizhubC550(コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製)に搭載し、印刷テストを印字率5%で、初期印刷後と90万枚の印刷後のトナー画像濃度を濃度センサーによりそれぞれ測定し、その差から画質レベルを下記のように評価した。
A:濃度差が無いか、ほとんど無く、濃度ムラが確認されない。
B:濃度差があり、濃度ムラが確認できるが、許容範囲である。
C:大きな濃度差があり、濃度ムラが明確に確認できる。
A〜Cのうち、A、Bを合格レベルとする。
The produced heating belts are mounted on bizhubC550 (made by Konica Minolta Business Technologies), respectively, and the printing test is performed at a printing rate of 5%, and the toner image density after initial printing and after printing 900,000 sheets is measured by a density sensor. The image quality level was evaluated from the difference as follows.
A: There is no density difference or almost no density unevenness.
B: Although there is a density difference and density unevenness can be confirmed, it is within an allowable range.
C: There is a large density difference, and density unevenness can be clearly confirmed.
Among A to C, A and B are assumed to be acceptable levels.

下記表1及び表2は、各項目の評価結果を示す。

Figure 0005768725
Tables 1 and 2 below show the evaluation results of each item.
Figure 0005768725

Figure 0005768725
Figure 0005768725

表1及び表2に示すように、実施例に係る無端状発熱体は、抵抗変化率が5.0%以下を示し、画質も全て合格レベルである。ポリビニルピロリドンの含有量に比例して、抵抗変化率は小さくなるが、0.1〜10質量%の範囲外では抵抗変化率が上昇し、画質が低下することが分かる。
一方、比較例に係る無端状発熱体は、何れも抵抗変化率が6%以上であり、画質が低下している。
また、比較例によれば、体積抵抗率が0.08×10−4〜10.00×10−4(Ω・m)の範囲外に至ると、抵抗変化率が10%以上に上昇し、画質が著しく低下することが分かる。
As shown in Tables 1 and 2, the endless heating elements according to the examples have a resistance change rate of 5.0% or less, and all the image quality is also acceptable. It can be seen that the rate of change in resistance decreases in proportion to the content of polyvinylpyrrolidone, but the rate of change in resistance increases outside the range of 0.1 to 10% by mass and the image quality decreases.
On the other hand, the endless heating elements according to the comparative examples all have a resistance change rate of 6% or more, and the image quality is degraded.
Moreover, according to the comparative example, when the volume resistivity is out of the range of 0.08 × 10 −4 to 10.00 × 10 −4 (Ω · m), the resistance change rate is increased to 10% or more, It can be seen that the image quality is significantly reduced.

〔実施例2〕
<無端状発熱体71の作製>
実施例1の無端状発熱体53の作製において、繊維状黒鉛ではなく、粒状黒鉛(UP−5;日本黒鉛社製)を用いた以外は、無端状発熱体53と同様にして無端状発熱体71を作製した。
[Example 2]
<Preparation of endless heating element 71>
The endless heating element 53 of Example 1 was manufactured in the same manner as the endless heating element 53 except that granular graphite (UP-5; manufactured by Nippon Graphite Co., Ltd.) was used instead of fibrous graphite. 71 was produced.

<無端状発熱体72の作製>
無端状発熱体71の作製において、ポリビニルピロリドンを無添加とした無端状発熱体塗布液を用いた以外は、無端状発熱体71と同様にして無端状発熱体72を作製した。
<Preparation of endless heating element 72>
An endless heating element 72 was prepared in the same manner as the endless heating element 71 except that an endless heating element coating solution without addition of polyvinylpyrrolidone was used in the preparation of the endless heating element 71.

<評価>
実施例1で作製された無端状発熱体53、実施例2で作製された無端状発熱体71、72について、抵抗変化率(%)を求め、評価した。
抵抗変化率(%)は、実施例1の抵抗変化率と同じ方法で求めた。
<Evaluation>
The resistance change rate (%) was determined and evaluated for the endless heating element 53 manufactured in Example 1 and the endless heating elements 71 and 72 manufactured in Example 2.
The resistance change rate (%) was obtained by the same method as the resistance change rate of Example 1.

下記表3は、無端状発熱体53、71、72の抵抗変化率(%)を示す。

Figure 0005768725
Table 3 below shows the resistance change rate (%) of the endless heating elements 53, 71 and 72.
Figure 0005768725

表3に示すように、繊維状黒鉛が用いられ、ポリビニルピロリドンが添加された無端状発熱体53は、抵抗変化率が2.0%にとどまっている。この数値は、実質的にほとんど抵抗に変化が無いことを示している。これに対し、粒状黒鉛が用いられた無端状発熱体71、72は、抵抗変化率が10%に近い。また、粒状黒鉛が用いられた無端状発熱体71、72は、ポリビニルピロリドンの添加の有無によって、抵抗変化率の差がほとんど見られない。   As shown in Table 3, the endless heating element 53 using fibrous graphite and added with polyvinylpyrrolidone has a resistance change rate of only 2.0%. This figure shows that there is virtually no change in resistance. On the other hand, the endless heating elements 71 and 72 using granular graphite have a resistance change rate close to 10%. In addition, the endless heating elements 71 and 72 using granular graphite show almost no difference in resistance change rate depending on whether or not polyvinylpyrrolidone is added.

1A、1B 定着ローラー
2 発熱ベルト
21 補強層
22 発熱層
23 弾性層
24 離型層
25 受電部
3 給電部
P 用紙
T トナー
1A, 1B Fixing roller 2 Heat generating belt 21 Reinforcing layer 22 Heat generating layer 23 Elastic layer 24 Release layer 25 Power receiving unit 3 Power feeding unit P Paper T Toner

Claims (4)

ポリイミド樹脂中に繊維状導電材を分散させ、通電によって発熱する無端状発熱体であって、
ポリビニルピロリドンを、前記無端状発熱体の全構成成分に対し、0.1〜10.0質量%の範囲内で含有する無端状発熱体。
An endless heating element that disperses a fibrous conductive material in a polyimide resin and generates heat when energized,
An endless heating element containing polyvinylpyrrolidone in a range of 0.1 to 10.0% by mass with respect to all components of the endless heating element.
前記無端状発熱体の体積抵抗率が、0.08×10−4〜10.00×10−4(Ω・m)の範囲内にある請求項1に記載の無端状発熱体。 2. The endless heating element according to claim 1, wherein a volume resistivity of the endless heating element is in a range of 0.08 × 10 −4 to 10.00 × 10 −4 (Ω · m). 請求項1又は2に記載の無端状発熱体が、発熱層として形成された発熱ベルト。   A heating belt in which the endless heating element according to claim 1 or 2 is formed as a heating layer. 請求項3に記載の発熱ベルトが具備されている定着装置。   A fixing device comprising the heat generating belt according to claim 3.
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