(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主たる構成単位が下記繰り返し単位（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び／又は（Ｄ）を有する重合体からなり、縦方向及び横方向の引張弾性率が１０００〜４０００ｋｇｆ／ｍｍ2、熱伝導率が０．０１〜１．０Ｗ／（Ｋ・ｃｍ）であるポリベンゾアゾールフィルムの片面又は両面に発熱抵抗体層を設けたことを特徴とする面状フレキシブルヒーター。
【化１】
0003814989.tif 000005
【請求項２】
主たる構成単位が下記繰り返し単位（ａ）であることを特徴とする請求項１記載の面状フレキシブルヒーター。
【化２】
0003814989.tif 000006
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コピー機やファクシミリ機などの部品として使用するのに好適な面状フレキシブルヒーター、特に高温に発熱でき、温度分布むらが少なく、さらに軽くてフレキシブルな面状フレキシブルヒーターに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、面状フレキシブルヒーターとして、雲母などの基材に発熱抵抗線を巻き付けたものが使用されてきた。また、耐熱性フィルムとしてはポリイミドフィルムが優れているので、かかるフィルムを面状フレキシブルヒーターの基材として用いることが考えられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の面状フレキシブルヒーターとして、雲母などの基材に発熱抵抗線を巻き付けたものは、面の温度分布を均一にすることが困難で、強度も十分でないことから薄肉化に限界があり、フレキシビリティーも少なかった。
【０００４】
こうした問題を解決するため、耐熱性フィルム上に導電層を積層して、耐熱性フィルムを絶縁層とした面状フレキシブルヒーターが開発されているが、優れた耐熱性フィルムであるポリイミドフィルムを面状フレキシブルヒーターの基材として用いても、高温での機械的強度や電気絶縁性が十分ではないため、薄肉化した面状フレキシブルヒーターとして用いるには限界があった。さらに、コピー機やファクシミリ機などの部品とするために、高温に発熱しても温度むらが少なく、軽くてフレキシブルな面状フレキシブルヒーターが求められている。
【０００５】
本発明は、上記従来の面状フレキシブルヒーターの有する問題点を解決し、耐熱性、熱伝達性、温度分布均一性の優れた薄肉でフレキシブルな面状フレキシブルヒーター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、主たる構成単位が下記繰り返し単位（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び／又は（Ｄ）を有する重合体からなり、縦方向及び横方向の引張弾性率が１０００〜４０００ｋｇｆ／ｍｍ2、熱伝導率が０．０１〜１．０Ｗ／（Ｋ・ｃｍ）であるポリベンゾアゾールフィルムの片面又は両面に発熱抵抗層を設けたことを特徴とする。
【０００７】
【化３】
0003814989.tif 000002
【０００８】
上記の構成からなる本発明の面状フレキシブルヒーターは、耐熱性、熱伝達性、温度分布均一性に優れ、薄肉でフレキシブルな面状フレキシブルヒーターを提供することができる。
【０００９】
この場合において、主たる構成単位が下記繰り返し単位（ａ）であることができる。
【００１０】
【化４】
0003814989.tif 000003
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の面状フレキシブルヒーターの実施の形態を説明する。
【００１２】
本発明で用いるポリベンゾアゾールは、米国特許第４，５３３，６９３号明細書などに記載されるような公知の方法で合成することができる。たとえば、ポリリン酸中に４，６−ジアミノレゾルシノール２塩酸塩を分散して加熱混合しつつ減圧して塩酸を除去した後、微粉化したテレフタル酸を添加して更に加熱混合しつつ減圧して、主たる構成単位が（ａ）であるシスーポリ（ｐ−フェニレンベンゾビスオキサゾール）（以下ＰＢＯと略称することがある）を得ることができる。本発明では、好適にはＰＢＯが用いられるがこれに限定されるものではない。
【００１３】
重合後およびフィルム化後の、ポリベンゾアゾールのメタンスルホン酸溶液で測定した極限粘度は５以上が好ましい。極限粘度が５未満の場合、十分な機械的強度が得られないためである。
【００１４】
本発明で用いるポリベンゾアゾールフィルムは、重合で得られたドープを不活性雰囲気中で押出機に投入しダイスより押出し、米国特許第４，９７３，４４２号明細書記載の方法、または、特表平６−５０３５２１号公報記載の方法などでフィルム化することができる。米国特許第４，９７３，４４２号明細書記載の方法は、円筒状の逆転する回転ダイで液晶性のドープに剪断力を与え、ポリマーを配向させることによって押出し方向に対して＋θ度配向した層と−θ配向した層を形成して多軸配向フィルムとして得ることができる。厚み均一性を求めるという点では、５０３５２１号公報に準じた方法が好ましい。
【００１５】
たとえば、シスーポリ（ｐ−フェニレンベンゾビスオキサゾール）を８〜２０重量％含んだポリリン酸のドープをＴダイから８０〜２００℃で押出し、押出された高粘度のフィルム状ドープを不活性雰囲気中で冷却し、そのフィルム状ドープを別の延伸可能な熱可塑性フィルムで両面をラミネートする。ついで、そのフィルム状ドープと熱可塑性フィルムのラミネート全体をテンターなどで横方向に延伸し、ラミネートした熱可塑性フィルムを剥離して取り除く。得られたシスーポリ（ｐ−フェニレンベンゾビスオキサゾール）の２軸配向したフィルムは水洗して２軸配向フィルムを得るが、かかる方法で得られたフィルムは、厚み均一性が良い点で望ましい。Ｔダイから押出されたフィルム状ドープは縦方向に配向しているので、押出後、横方向の延伸のみでフィルム状２軸配向ドープが得られる。得られたフィルムの縦方向の配向が弱い場合は、テンターで横方向に延伸する前及び／又は後でロールの周速差を利用したロール延伸などで縦方向に延伸する方法をとることも可能である。また、テンターで縦横両方向に同時に延伸する方法をとることも可能である。
【００１６】
本発明で用いるポリベンゾアゾールフィルムの厚みは、特に限定するものではないが、通常、１〜１００μｍである。フィルムが厚すぎると本発明の目的である、温度分布の均一性が良く、薄くてフレキシブルな面状のフレキシブルヒーターを得ることができない。一方、フィルムが薄すぎると機械的強度や腰が低下する。傾向にある。
【００１７】
本発明で用いるポリベンゾアゾールフィルムは、縦方向及び横方向の引張弾性率は１０００〜４０００ｋｇｆ／ｍｍ2で、熱伝導率は０．０１〜１．０Ｗ／（Ｋ・ｃｍ）である。引張弾性率が１０００ｋｇｆ／ｍｍ2より小さい場合は、薄肉フィルムにした時にフィルムの腰が不十分になる。引張弾性率が４０００ｋｇｆ／ｍｍ2より大きい場合は、製造するのが難しくなる傾向にある。熱伝導率が０．０１より小さい場合は面状フレキシブルヒーターの温度分布の均一性が低下するので好ましくない。また、熱伝導率が１．０Ｗ／（Ｋ・ｃｍ）より大きいフィルムは、製造するのが難しくなる。
【００１８】
本発明で用いるフィルムには公知の添加剤、たとえば、紫外線吸収剤、熱安定剤、滑り剤、顔料、延伸助剤などが添加されていてもよい。
【００１９】
本発明で用いるフィルムは発熱抵抗体層の接着力を上げるために、アンカー剤を塗布したり、ケミカルエッチング処理、コロナ放電処理、プラズマ放電処理などを行うのが好ましい。
【００２０】
本発明で用いるフィルムに発熱抵抗体層を形成する方法としては、（１）導電塗料を塗布乾燥する方法、（２）金属を蒸着やスパッタリングで薄膜を形成する方法、（３）比較的固有抵抗の高い金属の箔をラミネートする方法などがある。耐熱性を十分持たせるという点では上記（２）の方法によるのが特に好ましい。
【００２１】
しかし、経済性などの点から導電性カーボンブラックや金属微粉末とマトリックス樹脂が主成分の塗料をフィルム上に印刷する方法やニクロムなどの箔をラミネートしてもよい。
【００２２】
本発明の面状フレキシブルヒーターは、発熱抵抗体層の上に電気絶縁層を設けるとともに、発熱抵抗体に電極を取り付け、電極からリード線をとって発熱面状体として使用することができる。電気絶縁層としては、本発明で基層として用いるポリベンゾアゾールからなるフィルムを用いるのが好適であるが、ポリベンゾアゾールより耐熱性が少し劣るポリイミド、アラミド、フッ素樹脂などの耐熱性フィルムを用いてもよい。発熱抵抗体に取り付ける電極は銀、銅、アルミニウム等の金属箔や金属粉末を含有した導電塗膜が好適である。
【００２３】
【実施例】
本発明をさらに詳細に説明するために以下に実施例を示すが、本実施例は本発明の内容を限定するものではない。
【００２４】
（１）ポリマードープ
１１６％のポリリン酸４３．８６ｋｇに窒素気流下、五酸化二リン１４．４９ｋｇを加えた後、４，６−ジアミノレゾルシノール二塩酸塩９．１０ｋｇ及び平均粒径２μｍにまで微粉化したテレフタル酸７．１０ｋｇを加え、８０℃で槽型反応器内で、攪拌混合した。さらに１５０℃で１０時間加熱混合した後、２００℃に加熱した２軸押し出し機を用いて重合し、ＰＢＯのポリマードープを得た。ポリマードープの色は黄色であり、メタンスルホン酸溶液で測定した極限粘度は３８デシリットル／ｇであった。
【００２５】
（２）２軸延伸フィルム
（１）で得られたＰＢＯのポリリン酸ドープをＴダイより１５０℃で押出し、押出された高粘度のフィルム状ドープを不活性雰囲気下で金属ロールにキャストし冷却し、そのフィルム状ドープを別に用意した未延伸ポリプロピレンフィルムで両面をラミネートした。そのドープと未延伸ポリプロピレンフィルムとのラミネート全体をテンターで横方向に１５０℃で延伸した後、ラミネートしたポリプロピレンフィルムを剥離して取り除いた。得られたフィルム状ドープを２４時間水洗した後に２８０℃で熱固定して厚み１５μｍのＰＢＯ２軸配向フィルムを得た。フィルムの引張弾性率は縦方向／横方向１８００／２３００ｋｇｆ／ｍｍ2であった。フィルムの熱伝導率は縦方向／横方向０．０２／０．０３Ｗ／（Ｋ・ｃｍ）であった。
【００２６】
（実施例１）
得られたＰＢＯフィルムに発熱抵抗体として熱硬化型カーボンペーストを印刷塗布し乾燥硬化させた。乾燥後の発熱抵抗体層の厚みは１０μｍ、表面電気抵抗は２ｋΩ／□であった。
【００２７】
（実施例２）
得られたＰＢＯフィルムに５０μｍのニクロム合金箔（Ｎｉ／Ｃｒ＝８０／２０％）を耐熱性接着剤で貼り合わせ、エッチング加工して幅１．０ｍｍの発熱抵抗体パターンを形成した。パターンの線抵抗は０．２Ω／ｃｍであった。
【００２８】
（実施例３）
得られたＰＢＯフィルムにニクロム合金（Ｎｉ／Ｃｒ＝８０／２０％）をスパッタリングして発熱抵抗体層を形成した。発熱抵抗体層の厚みは１．２μｍであった。実施例２と同様にエッチング加工して幅２ｍｍの抵抗体パターンを形成した。パターンの線抵抗は４．２Ω／ｃｍであった。
【００２９】
（比較例）
市販の２５μｍのポリイミドフィルムに実施例１と同様に発熱抵抗体層を形成した。ポリイミドフィルムの引張弾性率は縦方向／横方向３１０／３００ｋｇｆ／ｍｍ2であった。フィルムの熱伝導率は縦方向／横方向０．００００７／０．００００７Ｗ／（Ｋ・ｃｍ）であった。
【００３０】
得られた実施例の面状フレキシブルヒーターは、比較例より薄いにもかかわらず同等以上の腰を持っていた。得られた面状フレキシブルヒーターに温度モニターとして熱電対を取り付け、定常状態での発熱抵抗体表面の温度が２５０℃となるように通電し、耐久性試験を行った。その結果、比較例のポリイミドフィルムを用いた面状フレキシブルヒーターは２４０時間後に観察したところ平面性が悪くなっていた。一方、実施例の面状フレキシブルヒーターは平面性が維持されていた。それぞれの結果を表１に示す。
【００３１】
【表１】
0003814989.tif 000004
【００３２】
【発明の効果】
本発明の面状フレキシブルヒーターによれば、フレキシブルで薄肉化しても機械的強度が強く、また、耐熱性に優れており、温度むらがない状態で高温に発熱できる。