JP2024071283A - Planar heating element - Google Patents
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Abstract
【課題】温風供給に用いても、反りが発生しない面状発熱体を提供する。【解決手段】基材と、該基材の第一の面に設けられた第一の積層及び該第一の面の反対面である第二の面に設けられた第二の積層を有する面状発熱体であって、前記第一の積層及び前記第二の積層のそれぞれは前記基材の上に設けられた電気絶縁層、前記電気絶縁層上の発熱層と、前記発熱層と接する電極、及び前記電極及び前記発熱層のそれぞれの少なくとも一部を覆う保護層を有し、前記第一の積層が有する発熱層である第一の発熱層の総電力より、前記第二の積層が有する発熱層である第二の発熱層の総電力の方が小さいことを特徴とする、面状発熱体を提供する。【選択図】図4[Problem] To provide a sheet heating element that does not warp even when used to supply hot air. [Solution] A sheet heating element having a base material, a first laminate provided on a first surface of the base material, and a second laminate provided on a second surface opposite the first surface, wherein each of the first laminate and the second laminate has an electrical insulating layer provided on the base material, a heating layer on the electrical insulating layer, an electrode in contact with the heating layer, and a protective layer that covers at least a portion of each of the electrode and the heating layer, and wherein the total power of the second heating layer, which is the heating layer of the second laminate, is smaller than the total power of the first heating layer, which is the heating layer of the first laminate. [Selected Figure] Figure 4
Description
本発明は、面状発熱体、及び面状発熱体を有する温風供給装置に関する。 The present invention relates to a sheet heating element and a hot air supply device having a sheet heating element.
面状発熱体、及び温風供給装置は、例えば、インクジェットプリンターにおけるインク乾燥、工業用途の乾燥、熱処理、焼成等、暖房、融雪、凍結防止等の用途で用いられる。また、本発明は、さらには、温風供給装置を備えたインクジェットプリンターに関する。 The planar heating element and the hot air supplying device are used, for example, for drying ink in inkjet printers, drying for industrial purposes, heat treatment, baking, etc., heating, melting snow, preventing freezing, etc. The present invention also relates to an inkjet printer equipped with a hot air supplying device.
従来、面状発熱体としては、ニクロム、鉄、アルミ等の抵抗電熱線を発熱体とし、両端に一対の電極を設け、それらをゴムシート等の電気絶縁性材料で被覆した構造のものが知られている。電極から通電すると発熱体に電流が流れ、抵抗加熱によって昇温し、対象を加熱することができる。また、別の面状発熱体としては、金属系や非金属系からなる導電性材料を、ガラスクロスや高分子フィルム等の電気絶縁性保持体に、含浸、塗布、印刷等によって面状に形成した発熱層を有するものがある。 Conventionally, a known planar heating element has a structure in which a resistive heating wire made of nichrome, iron, aluminum, or the like is used as the heating element, a pair of electrodes are provided at both ends, and these are covered with an electrically insulating material such as a rubber sheet. When electricity is applied to the electrodes, a current flows through the heating element, which rises in temperature through resistance heating and can heat an object. Another type of planar heating element has a heating layer formed into a planar shape by impregnating, coating, printing, etc., a conductive material made of metal or nonmetallic material onto an electrically insulating support such as glass cloth or polymer film.
このように発熱層を保持体の片面に設けた面状発熱体は、発熱層が設けられた側はそうでない側に比べて高温になるため、相対的に熱膨張が大きくなる。その結果、発熱層が設けられた面を凸として反ってしまう(反り現象)。対象を均一に加熱しようとするとき、反り現象は大きな課題となる。 In this way, a planar heating element with a heating layer on one side of the holder experiences relatively large thermal expansion because the side with the heating layer becomes hotter than the other side. As a result, the surface with the heating layer becomes convex and warps (warping phenomenon). When trying to heat an object uniformly, the warping phenomenon is a major issue.
発熱層の面積が大きいほど反りの影響は大きい。例えば、面状発熱体を加熱対象と一定の距離を保って均一加熱する用途に用いる場合は、反りによって面状発熱体と対象との距離が変化し加熱ムラが生じる。また、反り現象により、面状発熱体が対象、あるいは周囲の物と接触し、発火が生じる場合もある。また反りによって保持体が破損する可能性もある。 The larger the area of the heating layer, the greater the impact of warping. For example, if a sheet heating element is used to maintain a fixed distance from the object to be heated and to provide uniform heating, warping will change the distance between the sheet heating element and the object, resulting in uneven heating. Warping may also cause the sheet heating element to come into contact with the object or surrounding objects, resulting in a fire. Warping may also damage the holder.
面状発熱体の反り現象を防ぐには面状発熱体を保持する保持体を厚くする等して反り力を上回る剛性を持たせるか、保持体を線膨張係数の小さな材料に限定する事等が考えられる。しかしながらどちらの方法も発熱層の形成の大きな制約となる。 To prevent the warping of the sheet heating element, it is possible to make the holder that holds the sheet heating element thicker so that it has a rigidity that exceeds the warping force, or to limit the holder to materials with a small linear expansion coefficient. However, either method places significant constraints on the formation of the heating layer.
そこで反りの原因である、面状発熱体の両面の温度差を低減することに着目すると、両面に発熱層を設ける方法が有効である。 Therefore, in order to reduce the temperature difference between the two sides of the sheet heating element, which is the cause of warping, it is effective to provide a heating layer on both sides.
特許文献1は、絶縁体薄膜の上下両面に発熱層を設け、両面に一組ずつのくし歯電極を直列に接続し、上下のくし歯電極を互いにずらして設けた面状発熱体を開示し、この面状発熱体において、電極部と電極間の温度差を無くすことができるとしている。
また、特許文献2は、両面にキュリー点の異なる発熱体を配置し、通電状態を切り替えることで、2段階以上の温度制御が可能な発熱体を開示する。
しかしながら、面状発熱体を温風供給のために用いる際には、さらに反りが生じやすい。温風供給に用いても、反りが発生しない面状発熱体が求められている。 However, when a sheet heating element is used to supply hot air, it is even more susceptible to warping. There is a demand for a sheet heating element that does not warp even when used to supply hot air.
上記課題に鑑み、送風機と組み合わせて温風生成のために用いる面状発熱体において、反りを低減し、対象を均一に加熱できる面状発熱体を提供する。 In consideration of the above problems, we provide a sheet heating element that can reduce warping and heat an object uniformly in a sheet heating element used in combination with a blower to generate hot air.
面状発熱体においては、両面に発熱層を設けていても、送風を受ける側とその反対側で温度差が生じるので、その結果、反りが生じるものと考えられる。 Even if a sheet-shaped heating element has heating layers on both sides, a temperature difference occurs between the side receiving the air and the opposite side, which is thought to result in warping.
そこで本発明は一実施形態として、
平板状の基材と、該基材の第一の面に設けられた第一の積層及び該第一の面の反対面である第二の面に設けられた第二の積層を有する面状発熱体であって、
前記第一の積層及び前記第二の積層のそれぞれは
前記基材の上に設けられた電気絶縁層、
前記電気絶縁層上の発熱層と、
前記発熱層と接する電極、及び
前記電極及び前記発熱層のそれぞれの少なくとも一部を覆う保護層
を有し、
前記第一の積層が有する発熱層である第一の発熱層の総電力より、前記第二の積層が有する発熱層である第二の発熱層の総電力の方が小さいことを特徴とする、
面状発熱体を提供する。
Therefore, in one embodiment, the present invention provides:
A sheet heating element having a flat base material, a first laminate provided on a first surface of the base material, and a second laminate provided on a second surface opposite to the first surface,
Each of the first and second stacked layers comprises an electrical insulating layer provided on the base material;
a heat generating layer on the electrical insulating layer;
an electrode in contact with the heat generating layer; and a protective layer covering at least a part of each of the electrode and the heat generating layer,
The total power of the second heating layer, which is a heating layer of the second stack, is smaller than the total power of the first heating layer, which is a heating layer of the first stack.
A planar heating element is provided.
本発明の実施形態に係る面状発熱体は、片面に送風を受けながら昇温した際に両面の温度差が低減されることにより、反りが低減される。 The planar heating element according to the embodiment of the present invention reduces warping by reducing the temperature difference between the two sides when the temperature is raised while air is blown onto one side.
本発明は一実施形態として、
基材と、該基材の第一の面に設けられた第一の積層及び該第一の面の反対面である第二の面に設けられた第二の積層を有する面状発熱体であって、
前記第一の積層及び前記第二の積層のそれぞれは
前記基材の上に設けられた電気絶縁層、
前記電気絶縁層上の発熱層と、
前記発熱層と接する電極、及び
前記電極及び前記発熱層のそれぞれの少なくとも一部を覆う保護層
を有し、
前記第一の積層が有する発熱層である第一の発熱層の総電力より、前記第二の積層が有する発熱層である第二の発熱層の総電力の方が小さいことを特徴とする、
面状発熱体を提供する。
As an embodiment of the present invention,
A sheet heating element having a substrate, a first laminate provided on a first surface of the substrate, and a second laminate provided on a second surface opposite to the first surface,
Each of the first and second stacked layers comprises an electrical insulating layer provided on the base material;
a heat generating layer on the electrical insulating layer;
an electrode in contact with the heat generating layer; and a protective layer covering at least a part of each of the electrode and the heat generating layer,
The total power of the second heating layer, which is a heating layer of the second stack, is smaller than the total power of the first heating layer, which is a heating layer of the first stack.
A planar heating element is provided.
以下、図面を参照して、好適な実施の形態を詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置等は、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。 The preferred embodiments are described in detail below with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, and relative positions of the components described in the following embodiments should be changed as appropriate depending on the configuration and various conditions of the device to which the present invention is applied, and are not intended to limit the scope of the present invention to these alone.
(面状発熱体の構成)
本実施形態の面状発熱体の基本構成を説明する。図1は面状発熱体1の上面模式図、図2は図1のY-Y’線における断面模式図である。例えばSUSやアルミ等からなる基材2の一方の面に第一の積層11が、他方である反対側の面に第二の積層12が設けられる。第一の積層11及び第二の積層12はそれぞれ、ポリエステルやポリイミド等からなる電気絶縁層3、導電性粉末とバインダー樹脂と溶剤を成分とする発熱層用導電性材料をバーコーターや、アプリケーターや、スクリーン印刷等を用いて成膜し、乾燥して形成した発熱層5を有している。電極4は、発熱層5に通電する。電極4には外部電源から電流を流すための電線9が接続されている。
(Configuration of sheet heating element)
The basic structure of the sheet heating element of this embodiment will be described. FIG. 1 is a schematic top view of the
図1では、面状発熱体が長方形の例を示すが、面状発熱体の形状は、いうまでもなくこれに限定されず、例えば、正方形、多角形、円形、楕円形等、その他あらゆる形状であり得る。 Figure 1 shows an example of a rectangular planar heating element, but the shape of the planar heating element is obviously not limited to this and can be, for example, a square, polygon, circle, ellipse, or any other shape.
図3及び図4は、発熱層の孔及び貫通孔を設けた面状発熱体の一例を示す。発熱層5は発熱層用導電性材料の成膜時に孔を設けて成膜をするか、あるいは全面に成膜した後に、例えばドリルや、レーザーや、打ち抜き金型等を用いて貫通孔を設ける等の方法で、発熱層用導電性材料が塗布されていない領域、すなわち発熱層5の孔7を有することができる。図4で示す例のように、発熱層の孔7は、発熱層を覆う保護層6に代替される。発熱層用導電性材料の成膜時に孔を設けて成膜をして、発熱層5の孔7を設けて、面状発熱体を形成した後に、さらに、面状発熱体1を貫通する貫通孔8を設けてもよい。図3、図4は孔7と貫通孔8の両方を設けた例を示す。この例では、貫通孔8の径は、発熱層5の孔7より小さい。こうすることで、貫通孔近傍に発熱層5を設けない部分10が形成され、この部分は保護層6が形成されることとなる。これにより、貫通孔8においても、発熱層5が保護層6で覆われ、漏電や、発熱層への水分等の侵入を防止することができる。
3 and 4 show an example of a sheet-shaped heating element with holes and through-holes in the heating layer. The
発熱層5の対向する2辺縁部に接して、銀や銅のペーストや箔等の発熱層5よりも抵抗が低い材料で電極4が設けられている。さらにポリアミドイミド、ポリイミド、シリコーン、エポキシ等の絶縁性材料を塗布及び乾燥させて、電極4と発熱層5を覆い、電気絶縁層3と密着するように絶縁性を有する保護層6が設けられている。
ただし、保護層6は、発熱層5の一部を覆っていればよく、必ずしも、電極4や電気絶縁層3に接触しない構成であってもよい。
However, the
次に、面状発熱体について、各層の性状と製造工程の詳細を説明する。
(基材)
基材2は、各種SUSやアルミニウム等の金属板金の他、耐熱性を有し、不燃性あるいは難燃性を有する各種材料からなるものでもよい。例えば、以下(電気絶縁層)で説明する各種材料を基材として兼ねてもよい。しかし、以下に挙げられる各種材料、特に樹脂材料は、金属材料に比べて線膨張係数が大きい。そのため、樹脂材料は温度変化による反りが金属材料より大きい。また、反りを抑制するには面状発熱体自体がある程度の剛性を持っている方が有利である。金属材料は一般的に樹脂材料より剛性が高い。これらを鑑みると、基材2は好ましくは金属材料である。
Next, the properties of each layer of the sheet heating element and the manufacturing process will be described in detail.
(Base material)
The
基材は、好ましくは平板状であるが、微細な凹凸等はあってよく、好ましくは、その線膨張係数が10~25ppmである。基材の厚みは特に制限は無いが、通常0.5~5mm程度である。好ましい基材の例として、SUS製板金を挙げることができる。 The substrate is preferably flat, but may have minute irregularities, and preferably has a linear expansion coefficient of 10 to 25 ppm. There are no particular restrictions on the thickness of the substrate, but it is usually about 0.5 to 5 mm. An example of a preferred substrate is stainless steel sheet metal.
(電気絶縁層)
電気絶縁層3は基材の上に設けられる、絶縁性の層である。電気絶縁層3は、シート状の材料を基材2に接着するか、液状のペースト材料を基材2に塗布することで形成できる。シート状の材料としては、電気絶縁性及び耐熱性を有し、さらに好ましくは不燃性あるいは難燃性を有するものが使用できる。例えば、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、その他FRP(繊維強化プラスチック)等により形成された樹脂フィルムが挙げられる。また、液状のペースト材料としては、上記材料を有機溶剤に溶解させたものが挙げられる。その他のシート状の材料としては、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリ4フッ化エチレン、エチレン-4フッ化エチレン共重合体等のフッ素樹脂からなる樹脂シート等、あるいは、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、SBR(スチレンブタジエンゴム)、EPDM(エチレンプロピレンジエンゴム)、NBR(ニトリルブタジエンゴム)、CPE(塩素化ポリエチレンゴム)、TPE(熱可塑性エラストマー)等のゴムからなるゴムシートも使用できる。さらに、難燃性の不織布あるいは織布(例えば、硝子、石綿、石英等の繊維からなるもの)、あるいは塩化ビニル樹脂シート等も使用できる。電気絶縁層の厚みは特に制限は無いが、通常20μmから300μm程度である。
(Electrical insulation layer)
The electrical
(電極)
電極4は、発熱層5に通電できるように、電源に接続するものである。電極4は、好ましくは、電気絶縁層上、あるいは、発熱層上に、離間して1対で設けられる。1対の電極は、いずれも発熱層5と接している。
電極4は電極用導電性材料の印刷や導電性箔の積層・接着で形成できる。電極用導電性材料としては例えば、銅、銀、ITO、酸化錫等の金属あるいは金属酸化物の粒子、あるいは鱗片状箔片等からなる導電体粉末を樹脂バインダー中に添加したインキを挙げられる。商業的に入手可能な電極用導電性材料は、例えば、京都エレックス株式会社製のDD-1630L-245、DD-3800-103等、銀や銅を成分とした各種ペースト等が挙げられる。また、例えば上記の様な金属あるいは金属酸化物からなる導電性箔を貼り付けて積層してもよい。
(electrode)
The
The
(発熱層)
発熱層5は、一対の電極4の間に設けられる。発熱層5は電極4を介して、電流が流れることで、発熱する。発熱層5は発熱層用導電性材料をシート状に塗布・印刷することで形成することができる。発熱層用導電性材料は、導電性粉末とバインダー樹脂と溶剤を有するものが好ましく、商業的に入手可能な発熱層用導電性材料は、例えば、東洋紡株式会社製カーボンペーストDY-150H-30や、十条ケミカル株式会社製カーボンペーストJELCON CH-8等が挙げられる。本実施例では発明者が独自に導電性粉末とバインダー樹脂と溶剤とを配合した発熱層用導電性材料を使用した。
(heat generating layer)
The
導電性粉末としては、例えば、カーボンブラック、黒鉛、鉄、銅、銀、ニッケル、ITO等の金属あるいは金属酸化物の導電体の粒子や鱗片状箔片が用いられる。その中でも、安価なカーボンブラックや黒鉛が好ましい。カーボンブラックとして商業的に入手可能なものは、ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ株式会社製ケッチェンブラックEC300J、カーボンECP、ケッチェンブラックEC600JD、カーボンECP600JD、ライオナイトCB等が挙げられる。黒鉛として商業的に入手可能なものは、日本黒鉛工業株式会社製のJ-CPB、MCP-10、MCP-15、CPB、CB-150、FB-150、CB-100、FB-100、F#1、F#2、F#3等が挙げられる。また、これらの導電性粉末は単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
As the conductive powder, for example, particles or flake-like foil pieces of conductive material of metals or metal oxides such as carbon black, graphite, iron, copper, silver, nickel, and ITO are used. Among them, inexpensive carbon black and graphite are preferable. Examples of commercially available carbon black include Ketjen Black EC300J, Carbon ECP, Ketjen Black EC600JD, Carbon ECP600JD, and Lionite CB manufactured by Lion Specialty Chemicals Co., Ltd. Examples of commercially available graphite include J-CPB, MCP-10, MCP-15, CPB, CB-150, FB-150, CB-100, FB-100,
バインダー樹脂としては、例えば、エチレン-酢酸ビニル共重合体、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂等の樹脂ペーストが挙げられる。その中でも、耐熱性の優れたポリイミド樹脂ペーストが好ましい。ポリイミド樹脂ペーストとして商業的に入手可能なものは、宇部興産株式会社製のU-ワニスA、U-ワニス-Sや、ユニチカ株式会社製のUイミドワニスAR、UイミドワニスAH、UイミドワニスBH、UイミドワニスCU、イミドワニスCR、UイミドワニスCHまた、これらの樹脂ペーストは単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。 Examples of binder resins include resin pastes such as ethylene-vinyl acetate copolymer, acrylic resin, silicone resin, polyimide resin, polyester resin, and polyamide resin. Among these, polyimide resin pastes with excellent heat resistance are preferred. Commercially available polyimide resin pastes include U-Varnish A and U-Varnish-S manufactured by Ube Industries, Ltd., and U-Imide Varnish AR, U-Imide Varnish AH, U-Imide Varnish BH, U-Imide Varnish CU, Imide Varnish CR, and U-Imide Varnish CH manufactured by Unitika Ltd. These resin pastes may be used alone or in combination of two or more.
溶剤としては、バインダー樹脂が溶解するものであれば、特に限定はされない。その中でも、印刷時に蒸発しづらいトルエン、エチレングリコール、エチレングリコールモノエーテル、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)等の高沸点溶媒が好ましい。これらの溶剤は単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。 There are no particular limitations on the solvent, so long as it dissolves the binder resin. Among these, high-boiling point solvents that do not evaporate easily during printing, such as toluene, ethylene glycol, ethylene glycol monoether, and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), are preferred. These solvents may be used alone or in combination of two or more.
上記の配合材料を所望の体積抵抗率及び成膜厚さを実現するために適宜配合比を調整し混合して発熱層用導電性材料を作製する。発熱層用導電性材料の混合方法としては、特に限定されるものではないが、3本ロールミル、ニーダー、自公転ミキサー、撹拌機等が挙げられる。 The conductive material for the heating layer is prepared by mixing the above-mentioned compounded materials at an appropriate compounding ratio to achieve the desired volume resistivity and film thickness. The method for mixing the conductive material for the heating layer is not particularly limited, but may be a three-roll mill, kneader, planetary mixer, stirrer, etc.
発熱層用導電性材料の成膜方法としては、特に限定されるものではないが、アプリケーター、バーコーター、スクリーン印刷、シルクスクリーン印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷、オフセット印刷、ロール転写印刷等が挙げられる。その中でも、所望のパターンで形成することができる、スクリーン印刷、シルクスクリーン印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷、オフセット印刷、ロール転写印刷が好ましい。 Methods for forming a film of the conductive material for the heating layer are not particularly limited, but include applicators, bar coaters, screen printing, silk screen printing, gravure printing, flexographic printing, offset printing, roll transfer printing, etc. Among these, screen printing, silk screen printing, gravure printing, flexographic printing, offset printing, and roll transfer printing are preferred, as they can form the desired pattern.
発熱層5に設ける非印刷部、すなわち、発熱層の孔7は格子状または、千鳥状に配置して印刷されているのが好ましい。孔7の形状は、円形、楕円形、矩形、多角形であってもよく、形状を特に限定するものではない。
The non-printed portions of the
発熱層5の厚みは、発熱層用導電性材料の体積抵抗率に応じて任意に変更してよく、通常、1μmから1000μm程度の厚みで形成する。ただし、発熱層用導電性材料の硬化収縮による電気絶縁層3の変形の観点から、発熱層5の膜厚は30μm以下であることが好ましい。
The thickness of the
(保護層)
保護層6は、絶縁性を有し、通電中に、発熱層5及び電極4に対し物体や人体が不意に接触してしまった際に、電流が流れることを防止する機能を有する。保護層6は、十分な電気絶縁性、及び、所望の温度において必要な使用時間に強度劣化、変形、溶融、変質、燃焼等が生じないだけの耐熱性を有する材料で構成する。材料として、例えば、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、シリコーン樹脂、あるいは、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリ4フッ化エチレン、エチレン-4フッ化エチレン共重合体等のフッ素樹脂等が挙げられる。保護層6は、例えば、予めシート状に成形した材料を発熱層5及び電極4に熱融着、ドライラミネーション等の方法により接着することができる。あるいは、保護層6はペースト状の材料をスクリーン印刷、シルクスクリーン印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷、オフセット印刷、ロール転写印刷等の印刷法により、所望のパターンで発熱層5及び電極4の上に形成してもよい。保護層6の厚みは、通常3μmから300μm程度である。
(Protective Layer)
The
(両面形成)
本実施形態の面状発熱体は第一の面に第一の積層が設けられ、基材の第二の面に第二の積層が設けられ、第一の積層及び第二の層のそれぞれは電気絶縁層、電極、発熱層(第一の積層が有する発熱層を第一の発熱層、第二の積層が有する発熱層を第二の発熱層という場合がある)、及び保護層を有する。すなわち、基材2の両面に上述した電気絶縁層3、電極4、発熱層5、保護層6のそれぞれが設けられる。第一の積層と第二の積層は、同じ材料、及び作製方法によって形成してもよいし、異なる材料、異なる作製方法によって形成してもよい。なお、面状発熱体のいずれの面を第一の面、あるいは第二の面というか、積層のうち、いずれを第一の積層、あるいは第二の積層というかは限定されないが、第一の積層の側から送風を受けて用いられることを想定している。
(Double-sided formation)
In the sheet heating element of this embodiment, a first laminate is provided on the first surface, and a second laminate is provided on the second surface of the substrate, and each of the first laminate and the second layer has an electrical insulating layer, an electrode, a heat generating layer (the heat generating layer of the first laminate may be called the first heat generating layer, and the heat generating layer of the second laminate may be called the second heat generating layer), and a protective layer. That is, the above-mentioned electrical insulating
(総電力)
本実施形態の面状発熱体において、第一の発熱層の総電力より、第二の発熱層の総電力の方が小さい。総電力とは、発熱層が接する電極に、電圧を印加したときに流れた電流値から求められる電力をいう。好ましくは、第一の発熱層が接する電極と、第二の発熱層が接する電極のそれぞれに、共に交流電圧100Vを印加したときに、それぞれの電極間に流れた電流値から求められる電力をいう。好ましくは、第一の発熱層の総電力は、第二の発熱層の総電力の1.5倍以上、10倍以下、より好ましくは2倍以上5倍以下である。また、交流電圧100Vを印加したときの第一の発熱層の総電力は、好ましくは500W以上2000W以下、第二の発熱層の総電力は、好ましくは100W以上1000W以下である。また、さらには、直接送風を受ける領域の第二の発熱層の電力をその他の領域の第二の発熱層の電力よりも低くすることができる。
(Total power)
In the planar heating element of this embodiment, the total power of the second heating layer is smaller than the total power of the first heating layer. The total power refers to the power calculated from the current value flowing when a voltage is applied to the electrode in contact with the heating layer. Preferably, the total power refers to the power calculated from the current value flowing between the electrodes when an AC voltage of 100V is applied to each of the electrodes in contact with the first heating layer and the second heating layer. Preferably, the total power of the first heating layer is 1.5 times or more and 10 times or less, more preferably 2 times or more and 5 times or less, of the total power of the second heating layer. In addition, when an AC voltage of 100V is applied, the total power of the first heating layer is preferably 500W or more and 2000W or less, and the total power of the second heating layer is preferably 100W or more and 1000W or less. Furthermore, the power of the second heating layer in the area directly receiving the air can be lower than the power of the second heating layer in other areas.
後述する実施例に示すように送風を受ける第一の面とその裏面の第二の面では発熱層5の総面積、パターン、体積抵抗率、厚さ等を変えることができる。
As shown in the examples described below, the total area, pattern, volume resistivity, thickness, etc. of the
例えば、総電力の差を設けるために、第一の発熱層と第二の発熱層は、以下の様に設定することができる。
第一の発熱層の総面積よりも、第二の発熱層の総面積の方を小さくすることができる。この場合、第二の発熱層の総面積は、第一の発熱層の総面積の0.1倍以上0.9倍以下とすることができる。
For example, in order to provide a difference in total power, the first heating layer and the second heating layer can be set as follows.
The total area of the second heating layer can be smaller than the total area of the first heating layer. In this case, the total area of the second heating layer can be 0.1 to 0.9 times the total area of the first heating layer.
第二の発熱層は均等に配置された複数の孔を有することができる。
この場合、第二の発熱層に均等に配置された複数の孔の径の平均が、0.5mm以上20mm以下とすることができる。
The second heating layer may have a plurality of evenly spaced holes.
In this case, the average diameter of the plurality of holes evenly arranged in the second heat generating layer can be set to 0.5 mm or more and 20 mm or less.
第一の発熱層と第二の発熱層は均等に配置された複数の孔を有し、第一の発熱層の複数の孔の総面積よりも、第二の発熱層の複数の孔の総面積の方を大きくすることができる。この場合、第二の孔の総面積は第一の発熱層の孔の総面積の1.1倍以上、100倍以下とすることができる。 The first and second heating layers have a plurality of evenly spaced holes, and the total area of the plurality of holes in the second heating layer can be greater than the total area of the plurality of holes in the first heating layer. In this case, the total area of the second holes can be 1.1 times or more and 100 times or less than the total area of the holes in the first heating layer.
第一の発熱層と第二の発熱層は、いずれも均等に配置された複数の孔を有し、第一の発熱層の複数の孔の各々と、第二の発熱層の複数の孔の各々とが、同心となるように配置することができる。このとき、第一の発熱層の複数の孔の径よりも、第二の発熱層の複数の孔の径の方が大きくすることができる。
この場合、第一の発熱層に均等に配置された複数の孔の径の平均(R1)は、0.5mm以上10mm以下とし、第二の発熱層に均等に配置された複数の孔の径の平均(R2)は、1mm以上20mm以下とすることができる。また、R1×1.1≦R2≦R1×10とすることができる。
The first and second heating layers each have a plurality of holes evenly arranged, and each of the plurality of holes in the first heating layer and each of the plurality of holes in the second heating layer can be arranged so as to be concentric. In this case, the diameter of the plurality of holes in the second heating layer can be larger than the diameter of the plurality of holes in the first heating layer.
In this case, the average diameter ( R1 ) of the multiple holes evenly arranged in the first heat generating layer can be 0.5 mm or more and 10 mm or less, and the average diameter ( R2 ) of the multiple holes evenly arranged in the second heat generating layer can be 1 mm or more and 20 mm or less. Also, R1 x 1.1 ≦ R2 ≦ R1 x 10 can be satisfied.
さらには、面状発熱体は、第一の発熱層の複数の孔の各々と、前記第二の発熱層の複数の孔の各々と、その各々が同心となる複数の貫通孔を有することができる。この場合、複数の貫通孔の径は、第一の発熱層の複数の孔の径より、さらに小さくすることができる。複数の貫通孔の径の平均は0.2mm以上8mm以下とすることができる。 Furthermore, the planar heating element may have a plurality of through holes that are concentric with each of the plurality of holes in the first heating layer and each of the plurality of holes in the second heating layer. In this case, the diameter of the plurality of through holes may be smaller than the diameter of the plurality of holes in the first heating layer. The average diameter of the plurality of through holes may be 0.2 mm or more and 8 mm or less.
第一の発熱層の体積抵抗率よりも、第二の発熱層の体積抵抗率の方を大きくすることができる。この場合、第一の発熱層の体積抵抗率を0.01Ω・cm以上0.1Ω・cm以下とし、第二の発熱層の体積抵抗率を0.02Ω・cm以上0.5Ω・cm以下とすることができる。また、第二の発熱層の体積抵抗率は第一の発熱層の体積抵抗率の1.1倍以上、10倍以下とすることができる。 The volume resistivity of the second heating layer can be made greater than the volume resistivity of the first heating layer. In this case, the volume resistivity of the first heating layer can be set to 0.01 Ω·cm or more and 0.1 Ω·cm or less, and the volume resistivity of the second heating layer can be set to 0.02 Ω·cm or more and 0.5 Ω·cm or less. In addition, the volume resistivity of the second heating layer can be set to 1.1 times or more and 10 times or less than the volume resistivity of the first heating layer.
第一の発熱層の厚さよりも、第二の発熱層の厚さの方を小さくすることができる。この場合、第一の発熱層の厚さは2μm以上30μm以下、第二の発熱層の厚さを1μm以上20μm以下とすることができる。また、第二の発熱層の厚さは第一の発熱層の厚さの0.1倍以上0.8倍以下とすることができる。
The thickness of the second heating layer can be smaller than the thickness of the first heating layer. In this case, the thickness of the first heating layer can be 2 μm or more and 30 μm or less, and the thickness of the second heating layer can be 1 μm or more and 20 μm or less. Furthermore, the thickness of the second heating layer can be 0.1 times or more and 0.8 times or less the thickness of the first heating layer.
(貫通孔の加工)
本発明の面状発熱体は温風を通過させるための貫通孔8を形成してもよい。貫通孔8の加工方法としては、特に限定されるものではないが、ドリルや、レーザーや、打ち抜き金型等が挙げられる。貫通孔8の配置は、発熱層の孔7の中心位置と同じであることが好ましい。貫通孔8の大きさは、発熱層の孔7より小さくすることができる。こうすることで、貫通孔近傍に発熱層を設けない部分10が形成され、この部分は保護層6が形成されることとなり、貫通孔8においても、発熱層5が保護層6で覆われ、漏電や、発熱層への水分等の侵入を防止することができる。貫通孔8の形状は、発熱層の孔7の形状と異なっていてもよく、円形以外に、楕円形、矩形、多角形であってもよく、形状を特に限定するものではない。
(Through hole processing)
The sheet heating element of the present invention may have through
(面状発熱体の発熱)
面状発熱体を発熱させる為には、発熱層5に電流を流して、ジュール熱により発熱させる。電流を流すための電源は、直流、交流、いずれでもよい。なお、発熱量を一定に保つ為には、電流、あるいは電圧の安定化された電源が好ましい。さらに、短絡、その他過電流防止の為、ヒューズあるいは遮断機を取り付けることが好ましい。
(Heat generation from sheet heating element)
To generate heat from the sheet heating element, a current is passed through the
(温風供給装置)
図5は面状発熱体を温風生成用に用いた事例としての温風供給装置の構成を説明する図である。温風供給装置100は直方体形状の筐体101と、送風機102と、面状発熱体1で構成されている。筐体101は例えば厚さ0.5mmから2mm程度のSUSやアルミ等で形成され、構成面の少なくとも一つの面は本発明の面状発熱体1で構成されている。
(Hot air supply device)
5 is a diagram illustrating the configuration of a hot air supplying device as an example using a sheet heating element to generate hot air. The hot
ここで例示する面状発熱体1は図1、図2に示すような発熱層5が孔のない、均一なベタパターンで構成されたものである。面状発熱体1は筐体に対して不図示の固定手段により1mm~10mm程度の隙間104を設けて設置される。この隙間が温風の吹き出し口となり、面状発熱体1の面方向に吹き出す。
The
送風機102は筐体101の面状発熱体設置面とは異なる面に設けられる。筐体101の容積や温風の風量、風速、均一性を加味すると、送風機102は次のように設置することができる。すなわち、面状発熱体が長手方向を有する形状である場合、例えば、長方形、多角形、楕円形のような形状である場合、該長手方向に面状発熱体を二等分し、かつ、面状発熱体と垂直な面に対し、面対称となるように2n個(nは1以上の整数)の送風機102を配置することができる。本実施例では2つ配置された例を示す。なお、このような構成の場合、送風機102の数に特に限定はないが、通常は2以上24以下である。
The
送風機102は筐体101外から外気を取り入れ、筐体101内に送風する機能を有し、不図示のコントローラーによって送風量を制御することができる。本実施例では風速1.5m/sで制御している。
The
温風供給装置100の基本動作は以下の通りである。はじめに送風機102を作動させて筐体101内に十分な気流を作り出した後、面状発熱体1に通電して発熱させる。この状態で一定時間運転すると筐体内の気流と面状発熱体1の間で熱交換がなされて気流が温められ、吹き出し口から筐体外へ温風103が吹き出す。
The basic operation of the hot
図6は面状発熱体を温風生成用に用いた別の事例としての温風供給装置の構成を説明する図である。構成要素は図5と同様であるが、ここで用いる面状発熱体1は図3、図4に示すような貫通孔8が設けられている。面状発熱体1は不図示の固定手段により筐体に対して隙間なく設置されている。面状発熱体1に設けられた貫通孔8が温風の吹き出し口となり、面状発熱体1の法線方向に吹き出す。
温風供給装置100の基本動作は図5の説明と同様である。
Fig. 6 is a diagram for explaining the configuration of a hot air supply device as another example in which a sheet heating element is used to generate hot air. The components are the same as those in Fig. 5, but the
The basic operation of the hot
(大判インクジェットプリンター)
図7は面状発熱体を温風生成に用いた事例として、温風供給装置を組み込んだ大判インクジェットプリンターの構成を説明する図である。大判インクジェットプリンター200は、印刷用紙の一例としてのロール紙201を給紙する給紙ローラ202、203と、給紙されたことを検出する給紙センサー204を有する。また、インクを吐出するインクジェットヘッド205と、ロール紙201を平滑に支持するプラテン206と、プリンタシャーシ208が設けられている。さらに印刷されたロール紙201を短時間で乾燥させるための温風供給装置100と、温風供給装置に対向するようにロール紙を支持するプラテン207と、巻き取り部209がある。
(Large format inkjet printer)
7 is a diagram illustrating the configuration of a large-format inkjet printer incorporating a hot air supplying device, as an example of using a planar heating element to generate hot air. The large-
大判インクジェットプリンターの基本動作は以下の通りである。はじめにロール紙201端部を以下で説明する経路を通して引き出し、巻き取り部209に装着する。印刷指示を受けると、ロール紙201は給紙ローラ202、203によってインクジェットヘッド205へ向かって搬送される。インクジェットヘッド205でインク画像を描画した後、温風供給装置100へ搬送される。温風供給装置100はあらかじめ温風生成動作を開始して所定温度の温風を供給し、ロール紙201上のインク画像を乾燥させる。これらの動きと同期して巻き取り部209により印刷・乾燥後のロール紙201を巻き取る。最後に印刷終了位置でロール紙201が裁断され、印刷画像を得る。
The basic operation of a large-format inkjet printer is as follows. First, the end of the
以下、実施例を挙げて具体的に説明する。
<実施例1>
(第一の積層の作製)
1)発熱層用導電性材料の作製
本実施例では発明者が独自に配合した発熱層用導電性材料を用いた。配合材料と混錬方法を以下に示す。
配合材料
導電性粉末1:カーボンブラック
ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ株式会社製 ケッチェンブラックEC300J
導電性粉末2:黒鉛
日本黒鉛工業株式会社製 F#3
バインダー樹脂:ポリイミドワニス
ユニチカ株式会社製 Uイミドワニス CR
溶剤:N-メチル-2-ピロリドン(NMP)
上記の配合材料を所望の体積抵抗率及び成膜厚さを実現するために適宜配合比を調整し、3本ロールミルを用いて十分に混錬して発熱層用導電性材料を作成した。実施例1で用いた発熱層用導電性材料の体積抵抗率は0.06Ω・cmであった。
The present invention will be described in detail below with reference to examples.
Example 1
(Preparation of the first laminate)
1) Preparation of conductive material for heat generating layer In this example, a conductive material for heat generating layer that was uniquely mixed by the inventor was used. The mixed materials and the kneading method are shown below.
Compounding materials Conductive powder 1: Carbon black Ketjenblack EC300J manufactured by Lion Specialty Chemicals Co., Ltd.
Conductive powder 2:
Binder resin: Polyimide varnish (U-imide varnish CR, manufactured by Unitika Ltd.)
Solvent: N-methyl-2-pyrrolidone (NMP)
The above-mentioned materials were mixed in an appropriate ratio to obtain the desired volume resistivity and thickness, and the materials were thoroughly mixed using a three-roll mill to prepare a conductive material for the heating layer. The volume resistivity of the conductive material for the heating layer used in Example 1 was 0.06 Ω cm.
2)積層の作製
電気絶縁層として厚さ75μmのポリイミドフィルム(宇部興産株式会社製ユーピレックス-S)を用いた。この上に上述した発熱層用導電性材料をスクリーン印刷装置(マイクロ・テック株式会社製MT-650TVC eXtream)を用いて印刷し、200℃の乾燥炉中で1時間乾燥して溶剤分を除去し、厚さ15μmの発熱層(第一の発熱層)を形成した。発熱層の寸法は、縦250mm、横1500mm(総面積3750cm2)で矩形ベタパターンである。
発熱層の対向する2辺縁部に銀ペースト(京都エレックス株式会社製DD-1630L-245)をスクリーン印刷装置によって幅5mmの帯状に成膜し、200℃の乾燥炉中で1時間乾燥して溶剤分を除去して、厚さ20μmの1対の電極を形成した。
ポリイミドワニス(ユニチカ株式会社製UイミドワニスCR)をスクリーン印刷装置によって発熱層及び一部を残して電極を被覆するように成膜し、200℃の乾燥炉中で1時間乾燥して溶剤分を除去し、厚さ5μmの保護層を形成した。
一部保護層を形成しないで、露出していた電極(電極露出部)に直径3mmの貫通孔を打ち抜きポンチで穿孔し、ハンドプレス機で電気ハトメを取り付け、電線接続部とした。これを本発明の面状発熱体における第一の積層とした。
2) Laminated Layer Fabrication A 75 μm thick polyimide film (Upilex-S manufactured by Ube Industries, Ltd.) was used as the electrical insulating layer. The conductive material for the heat generating layer described above was printed on top of this using a screen printing device (MT-650TVC eXtreme manufactured by Micro-Tech Co., Ltd.), and the conductive material was dried in a drying oven at 200° C. for 1 hour to remove the solvent, forming a heat generating layer (first heat generating layer) with a thickness of 15 μm. The heat generating layer had dimensions of 250 mm length and 1500 mm width (total area 3750 cm 2 ) and was a rectangular solid pattern.
A silver paste (DD-1630L-245 manufactured by Kyoto Elex Co., Ltd.) was applied to two opposing edge portions of the heat generating layer in the form of a 5 mm-wide strip using a screen printing device, and the paste was dried in a drying furnace at 200° C. for 1 hour to remove the solvent, forming a pair of electrodes 20 μm thick.
A polyimide varnish (Uimide Varnish CR manufactured by Unitika Ltd.) was applied using a screen printing device to form a film so as to cover the heating layer and the electrodes except for some parts, and then dried in a drying oven at 200° C. for 1 hour to remove the solvent, forming a protective layer with a thickness of 5 μm.
A through hole having a diameter of 3 mm was punched with a punch in the exposed electrode (electrode exposed portion) without forming a protective layer in a portion of the electrode, and an electric grommet was attached with a hand press to form an electric wire connection portion. This was the first laminate in the sheet heating element of the present invention.
(第二の積層の作製)
1)発熱層用導電性材料の作製
第一の積層で用いたものと同様である。
2)積層の作製
第二の発熱層の厚さを4.5μmにして、第一の積層と同様の工程で作製した。発熱層の厚さの変更はスクリーン印刷版のメッシュ開口値、及び印刷速度等の条件調整により行った。発熱層の厚さは、発熱層用導電性材料の溶剤比を変更して粘度を変えることでも制御可能である。
(Preparation of the second layer)
1) Preparation of conductive material for heating layer The same as that used in the first lamination.
2) Preparation of Laminate The second heat generating layer was made to a thickness of 4.5 μm and was prepared in the same process as the first laminate. The thickness of the heat generating layer was changed by adjusting the mesh opening value of the screen printing plate, the printing speed, and other conditions. The thickness of the heat generating layer can also be controlled by changing the viscosity by changing the solvent ratio of the conductive material for the heat generating layer.
(基材と積層の接着と電線接続)
基材として厚さ0.5mmのSUS304板金の両面に耐熱接着剤(ダウ・東レ株式会社製DOWSIL SE1819CV)を塗布し、上記第一の積層と、第二の積層を片面ずつ貼り付けて200℃の乾燥炉中で1時間乾燥することで溶剤分の除去及び接着剤の十分な硬化を行った。その後、ハトメ部においてはんだを用いて両面それぞれに一対ずつ電線を接続した。
(Adhesion of substrate and laminate and connection of electric wires)
A heat-resistant adhesive (DOWSIL SE1819CV manufactured by Dow Toray Co., Ltd.) was applied to both sides of a 0.5 mm-thick SUS304 metal substrate, and the first and second laminates were attached to each side and dried for 1 hour in a drying oven at 200° C. to remove the solvent and sufficiently harden the adhesive. Then, a pair of electric wires was connected to each side of the eyelets using solder.
(総電力と反り量評価)
作製した面状発熱体両面の中心位置に熱電対を接続して温度をモニタリングできるようにした上で、図5に示す温風供給装置に組み込み、外部電源に接続して第一の積層の電極及び第二の積層の電極に交流100Vを印加するとともに、電線を流れる電流値を記録して印加電力を評価した。一定時間温風供給動作を行い、面状発熱体両面の温度が飽和したところで、面状発熱体を温風供給装置から取り外し、反りの凸側を上にして平面に静置し、最も高い位置を測定した。判定は3mm未満を良、3mm以上を不可とした。
実施例1の評価結果は、第一の発熱層の総電力1504W、飽和温度65.0℃、第二の発熱層の総電力452W、飽和温度65.5℃、反り量2.8mmで判定は良であった。
(Total power and warpage evaluation)
Thermocouples were connected to the center of both sides of the sheet heating element to monitor the temperature, and the sheet heating element was then installed in the hot air supply device shown in Figure 5, connected to an external power source, and 100V AC was applied to the electrodes of the first and second layers, while the current value flowing through the wire was recorded to evaluate the applied power. Hot air was supplied for a certain period of time, and when the temperatures of both sides of the sheet heating element were saturated, the sheet heating element was removed from the hot air supply device and placed on a flat surface with the convex side of the warp facing up, and the highest position was measured. The judgment was that less than 3 mm was good, and 3 mm or more was bad.
The evaluation results for Example 1 were: total power of the first heating layer 1504 W, saturation temperature 65.0° C., total power of the second heating layer 452 W, saturation temperature 65.5° C., and warpage of 2.8 mm, and the evaluation was good.
<実施例2>
(第一の積層の作製)
実施例1と同様に作製した。
(第二の積層の作製)
第二の発熱層を形成する発熱層用導電性材料について、導電性粉末1、及び2の配合比を変更することで、体積抵抗率が0.2Ω・cmになるように調整した。発熱層用導電性材料を変更した他は第一の積層と同様に作製した。
(基材と積層の接着と電線接続)
実施例1と同様に行った。
(総電力と反り量評価)
実施例1と同様に評価した。
実施例2の評価結果は、第一の発熱層の総電力1502W、飽和温度65.1℃、第二の発熱層の総電力450W、飽和温度65.4℃、反り量2.5mmで判定は良であった。
Example 2
(Preparation of the first laminate)
It was prepared in the same manner as in Example 1.
(Preparation of the second layer)
The conductive material for the heat generating layer forming the second heat generating layer was adjusted to have a volume resistivity of 0.2 Ω cm by changing the compounding ratio of the
(Adhesion of substrate and laminate and connection of electric wires)
The same procedure as in Example 1 was followed.
(Total power and warpage evaluation)
The evaluation was carried out in the same manner as in Example 1.
The evaluation results for Example 2 were: total power of the first heating layer 1502 W, saturation temperature 65.1° C., total power of the second heating layer 450 W, saturation temperature 65.4° C., and warpage of 2.5 mm, and the evaluation was good.
<実施例3>
(第一の積層の作製)
実施例1と同様に作製した。
(第二の積層の作製)
図8に示すように第二の発熱層の塗布パターンを縦250mm、横25mmの短冊パターンを間隔55mmで18本(総面積1125cm2)とした。その他は第一の積層と同様に作製した。
(基材と積層の接着と電線接続)
実施例1と同様に行った。
(総電力と反り量評価)
実施例1と同様に評価した。
実施例3の評価結果は、第一の発熱層の総電力1501W、飽和温度65.3℃、第二の発熱層の総電力448W、飽和温度65.6℃、反り量2.7mmで判定は良であった。
Example 3
(Preparation of the first laminate)
It was prepared in the same manner as in Example 1.
(Preparation of the second layer)
As shown in Fig. 8, the coating pattern of the second heat generating layer was a strip pattern of 18 strips, 250 mm long and 25 mm wide, spaced 55 mm apart (total area 1125 cm2 ).
(Adhesion of substrate and laminate and connection of electric wires)
The same procedure as in Example 1 was followed.
(Total power and warpage evaluation)
The evaluation was carried out in the same manner as in Example 1.
The evaluation results for Example 3 were: total power of the first heating layer 1501 W, saturation temperature 65.3° C., total power of the second heating layer 448 W, saturation temperature 65.6° C., and warpage of 2.7 mm, and the evaluation was good.
<実施例4>
(第一の積層の作製)
発熱層用導電性材料や積層方法は実施例1と同様であるが、以下の点が異なっていた。すなわち、図3に示すように面状発熱体に孔を設けた。第一の発熱層は直径3mmの円形状の孔が複数できるよう、非印刷部分として千鳥配置したパターンを形成した。第一の発熱層の総面積は3125cm2であった。電極、保護層を形成した後、第一の発熱層の孔と同心となるよう直径1mmの円形貫通孔を打ち抜き型(株式会社塚谷刃物製作所製フレキシブルピナクルダイ)で形成した。なお、図3は説明用の図であり、実際の孔の個数や配置寸法は適宜調整されるべきものである。これ以降の孔を有する積層の説明についても同様である。
(第二の積層の作製)
発熱層の厚さを4.8μmにして、第一の積層と同様の工程で作製した。
(基材と積層の接着と電線接続)
基材に直径1mmの円形貫通孔を設け、第一の積層及び第二の積層に設けた貫通孔と一致するように貼り合わせた事の他は実施例1と同様である。
(総電力と反り量評価)
実施例1と同様に評価した。
実施例4の評価結果は、第一の発熱層の総電力1251W、飽和温度60.6℃、第二の発熱層の総電力402W、飽和温度60.8℃、反り量2.4mmで判定は良であった。
Example 4
(Preparation of the first laminate)
The conductive material for the heating layer and the lamination method were the same as in Example 1, but the following points were different. That is, holes were provided in the sheet heating element as shown in FIG. 3. The first heating layer was formed with a staggered pattern as a non-printed portion so that multiple circular holes with a diameter of 3 mm were formed. The total area of the first heating layer was 3125 cm2 . After forming the electrodes and protective layer, circular through holes with a diameter of 1 mm were formed concentrically with the holes in the first heating layer using a punching die (flexible pinnacle die manufactured by Tsukatani Cutlery Manufacturing Co., Ltd.). Note that FIG. 3 is an explanatory diagram, and the actual number of holes and the arrangement dimensions should be adjusted as appropriate. The same applies to the subsequent explanation of the lamination with holes.
(Preparation of the second layer)
The heat generating layer had a thickness of 4.8 μm and was produced in the same process as the first laminate.
(Adhesion of substrate and laminate and connection of electric wires)
The same procedure as in Example 1 was carried out except that a circular through hole having a diameter of 1 mm was provided in the base material, and the first laminate and the second laminate were attached so as to coincide with the through holes provided therein.
(Total power and warpage evaluation)
The evaluation was carried out in the same manner as in Example 1.
The evaluation results for Example 4 were: total power of the first heating layer 1251 W, saturation temperature 60.6° C., total power of the second heating layer 402 W, saturation temperature 60.8° C., and warpage of 2.4 mm, and the evaluation was good.
<実施例5>
(第一の積層の作製)
実施例4と同様に作製した。
(第二の積層の作製)
図9に示すように第二の発熱層の孔の直径を6.3mmにして、第一の積層と同様の工程で作製した。第二の発熱層の総面積は995cm2である。
(基材と積層の接着と電線接続)
実施例4と同様に行った。
(総電力と反り量評価)
実施例1と同様に評価した。
実施例5の評価結果は、第一の発熱層の総電力1248W、飽和温度60.4℃、第二の発熱層の総電力398W、飽和温度60.2℃、反り量2.2mmで判定は良であった。
Example 5
(Preparation of the first laminate)
It was prepared in the same manner as in Example 4.
(Preparation of the second layer)
As shown in Figure 9, the diameter of the holes in the second heating layer was set to 6.3 mm, and the second heating layer was fabricated in the same process as the first layer. The total area of the second heating layer was 995 cm2 .
(Adhesion of substrate and laminate and connection of electric wires)
The same procedure as in Example 4 was followed.
(Total power and warpage evaluation)
The evaluation was carried out in the same manner as in Example 1.
The evaluation results for Example 5 were: total power of the first heating layer 1248 W, saturation temperature 60.4° C., total power of the second heating layer 398 W, saturation temperature 60.2° C., and warpage of 2.2 mm, and the evaluation was good.
<実施例6>
(第一の積層の作製)
実施例4と同様に作製した。
(第二の積層の作製)
図10で本実施例の第二の発熱層の形態を説明する。第二の発熱層には直径3mmの孔が設けられていた。図10の符号13は本実施例の面状発熱体を図6に示す温風供給装置に組み込んだ時に、第一の積層の側(図10の紙面奥側)にある送風機の設置位置を投影した領域を示している。この領域の第一の積層は送風機から直接送風を受けるため、周辺領域よりも温度が低下する。第二の積層は図10で示すように送風機の設置位置投影領域13よりも一回り大きい領域の発熱層5’の厚さを12μm、その他の領域の発熱層5の厚さを8μmとした。送風機の設置位置投影領域13よりも一回り大きい領域の発熱層5’とその他の領域の発熱層5の面積はそれぞれ1042cm2、2084cm2で総面積3125cm2の1/3、2/3に相当した。このようにすることで、直接送風を受ける領域の第二の発熱層の電力をその他の領域の第二の発熱層の電力よりも低く設定することができる。
(基材と積層の接着と電線接続)
実施例4と同様に行った。
(総電力と反り量評価)
実施例1と同様に評価した。
実施例6の評価結果は、第一の発熱層の総電力1252W、飽和温度60.8℃、第二の発熱層の総電力778W、飽和温度60.7℃、反り量2.0mmで判定は良であった。
Example 6
(Preparation of the first laminate)
It was prepared in the same manner as in Example 4.
(Preparation of the second layer)
The shape of the second heat generating layer in this embodiment is explained in FIG. 10. The second heat generating layer was provided with holes with a diameter of 3 mm. The
(Adhesion of substrate and laminate and connection of electric wires)
The same procedure as in Example 4 was followed.
(Total power and warpage evaluation)
The evaluation was carried out in the same manner as in Example 1.
The evaluation results for Example 6 were: total power of the first heating layer 1252 W, saturation temperature 60.8° C., total power of the second heating layer 778 W, saturation temperature 60.7° C., and warpage of 2.0 mm, and the evaluation was good.
<比較例1>
(第一の積層の作製)
実施例1と同様に作製した。
(第二の積層の作製)
本比較例では、第二の積層は設けなかった。
(基材と積層の接着と電線接続)
第一の積層のみについて、実施例1と同様に行った。
(総電力と反り量評価)
実施例1と同様に評価した。
比較例1の評価結果は、第一の発熱層の総電力1500W、飽和温度65.3℃、第二の発熱層の総電力0W、飽和温度40.8℃、反り量8.5mmで判定は不可であった。
<Comparative Example 1>
(Preparation of the first laminate)
It was prepared in the same manner as in Example 1.
(Preparation of the second layer)
In this comparative example, the second layer was not provided.
(Adhesion of substrate and laminate and connection of electric wires)
The same procedure as in Example 1 was carried out for the first lamination only.
(Total power and warpage evaluation)
The evaluation was carried out in the same manner as in Example 1.
The evaluation results for Comparative Example 1 were: total power of the first heating layer 1500 W, saturation temperature 65.3° C., total power of the second heating layer 0 W, saturation temperature 40.8° C., and warpage 8.5 mm, resulting in an unsatisfactory evaluation.
<比較例2>
(第一の積層の作製)
実施例1と同様に作製した。
(第二の積層の作製)
第一の積層と同じものを用いた。
(基材と積層の接着と電線接続)
実施例1と同様に行った。
(総電力と反り量評価)
実施例1と同様に評価した。
比較例2の評価結果は、第一の発熱層の総電力1502W、飽和温度65.4℃、第二の発熱層の総電力1503W、飽和温度138.6℃、反り量18.4mmで判定は不可であった。
<Comparative Example 2>
(Preparation of the first laminate)
It was prepared in the same manner as in Example 1.
(Preparation of the second layer)
The same as the first layer was used.
(Adhesion of substrate and laminate and connection of electric wires)
The same procedure as in Example 1 was followed.
(Total power and warpage evaluation)
The evaluation was carried out in the same manner as in Example 1.
The evaluation results for Comparative Example 2 were: total power of the first heating layer 1502 W, saturation temperature 65.4° C., total power of the second heating layer 1503 W, saturation temperature 138.6° C., and warpage 18.4 mm, resulting in an unsatisfactory evaluation.
<比較例3>
(第一の積層の作製)
実施例4と同様に作製した。
(第二の積層の作製)
第二の発熱層の厚さを20μmにして、第一の積層と同様の工程で作製した。
(基材と積層の接着と電線接続)
実施例1と同様に行った。
(総電力と反り量評価)
実施例1と同様に評価した。
比較例3の評価結果は、第一の発熱層の総電力1250W、飽和温度60.6℃、第二の発熱層の総電力1503W、飽和温度147.8℃、反り量23.7mmで判定は不可であった。
<Comparative Example 3>
(Preparation of the first laminate)
It was prepared in the same manner as in Example 4.
(Preparation of the second layer)
The second heat generating layer was made to a thickness of 20 μm and was produced in the same process as the first layer.
(Adhesion of substrate and laminate and connection of electric wires)
The same procedure as in Example 1 was followed.
(Total power and warpage evaluation)
The evaluation was carried out in the same manner as in Example 1.
The evaluation results for Comparative Example 3 were: total power of the first heating layer 1250 W, saturation temperature 60.6° C., total power of the second heating layer 1503 W, saturation temperature 147.8° C., and warpage 23.7 mm, resulting in an unsatisfactory evaluation.
表1に実施例1~6、及び比較例1~3における第一の発熱層、第二の発熱層の形態及び飽和温度と、反り量評価及び判定結果一覧を示す。 Table 1 shows the shape and saturation temperature of the first and second heating layers in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 3, as well as the warpage evaluation and evaluation results.
本発明の実施形態は以下の構成を含む。
(構成1)
基材と、該基材の第一の面に設けられた第一の積層及び該第一の面の反対面である第二の面に設けられた第二の積層を有する面状発熱体であって、
前記第一の積層及び前記第二の積層のそれぞれは
前記基材の上に設けられた電気絶縁層、
前記電気絶縁層上の発熱層と、
前記発熱層と接する電極、及び
前記電極及び前記発熱層のそれぞれの少なくとも一部を覆う保護層
を有し、
前記第一の積層が有する発熱層である第一の発熱層の総電力より、前記第二の積層が有する発熱層である第二の発熱層の総電力の方が小さいことを特徴とする、
面状発熱体。
(構成2)
前記第一の発熱層の総面積よりも、前記第二の発熱層の総面積の方が小さいことを特徴とする構成1に記載の面状発熱体。
(構成3)
前記第二の発熱層は均等に配置された複数の孔を有することを特徴とする構成1または2に記載の面状発熱体。
(構成4)
前記第一の発熱層と前記第二の発熱層は、いずれも均等に配置された複数の孔を有し、前記第一の発熱層の複数の孔の総面積よりも、前記第二の発熱層の複数の孔の総面積の方が大きいことを特徴とする構成1から3のいずれか1項に記載の面状発熱体。
(構成5)
前記第一の発熱層と前記第二の発熱層は、いずれも均等に配置された複数の孔を有し、前記第一の発熱層の複数の孔の各々と、前記第二の発熱層の複数の孔の各々とが、同心となるように配置され、
前記第一の発熱層の複数の孔の径よりも、前記第二の発熱層の複数の孔の径の方が大きいこと特徴とする構成1から4のいずれか1項に記載の面状発熱体。
(構成6)
前記第一の発熱層の複数の孔の各々と、前記第二の発熱層の複数の孔の各々と、その各々が同心となる複数の貫通孔を有し、
前記複数の貫通孔の径は、前記第一の発熱層の複数の孔の径より、さらに小さいことを特徴とする構成5に記載の面状発熱体。
(構成7)
前記第一の発熱層の体積抵抗率よりも、前記第二の発熱層の体積抵抗率の方が大きいことを特徴とする構成1から6のいずれか1項に記載の面状発熱体。
(構成8)
前記第一の発熱層の厚さよりも、前記第二の発熱層の厚さの方が小さいことを特徴とする構成1から7のいずれか1項に記載の面状発熱体。
(構成9)
前記基材の線膨張係数が10~25ppmであることを特徴とする構成1から8のいずれかに1項記載の面状発熱体。
(構成10)
前記基材はSUS製板金であることを特徴とする構成1から9のいずれか1項に記載の面状発熱体。
(構成11)
前記第一の積層の側から送風を受けて用いられる構成1から10のいずれか1項に記載の面状発熱体。
(構成12)
直接送風を受ける領域の前記第二の発熱層の電力をその他の領域の前記第二の発熱層の電力よりも低くすることを特徴とする構成11に記載の面状発熱体。
(構成13)
構成1から12のいずれか1項に記載の面状発熱体と、該面状発熱体の第一の積層に向けて送風する送風機を有する温風供給装置。
(構成14)
前記面状発熱体は長手方向を有する形状であり、該面状発熱体を長手方向に二等分し、かつ、面状発熱体と垂直な面に対し、面対称となるように2n個(nは1以上の整数)の送風機を配置することを特徴とする構成13に記載の温風供給装置。
(構成15)
構成13または14に記載の温風供給装置を備えたインクジェットプリンター。
The embodiments of the present invention include the following configurations.
(Configuration 1)
A sheet heating element having a substrate, a first laminate provided on a first surface of the substrate, and a second laminate provided on a second surface opposite to the first surface,
Each of the first and second stacked layers comprises an electrical insulating layer provided on the base material;
a heat generating layer on the electrical insulating layer;
an electrode in contact with the heat generating layer; and a protective layer covering at least a portion of each of the electrode and the heat generating layer,
The total power of the second heating layer, which is a heating layer of the second stack, is smaller than the total power of the first heating layer, which is a heating layer of the first stack.
Surface heating element.
(Configuration 2)
2. The sheet heating element according to
(Configuration 3)
3. The sheet heating element according to
(Configuration 4)
A sheet-shaped heating element described in any one of
(Configuration 5)
The first heating layer and the second heating layer each have a plurality of holes evenly arranged, and each of the plurality of holes in the first heating layer and each of the plurality of holes in the second heating layer are arranged concentrically with each other;
5. The sheet heating element according to any one of
(Configuration 6)
The first heating layer has a plurality of holes, the second heating layer has a plurality of holes, and the second heating layer has a plurality of through holes which are concentric with each other,
6. The sheet heating element according to
(Configuration 7)
7. The sheet heating element according to any one of
(Configuration 8)
8. The sheet heating element according to any one of
(Configuration 9)
9. The sheet heating element according to any one of
(Configuration 10)
The sheet heating element according to any one of
(Configuration 11)
11. The sheet heating element according to any one of
(Configuration 12)
12. The sheet heating element according to
(Configuration 13)
13. A hot air supplying device comprising the sheet heating element according to any one of
(Configuration 14)
The hot air supply device described in
(Configuration 15)
15. An inkjet printer comprising the hot air supplying device according to
1 面状発熱体
2 基材
3 電気絶縁層
4 電極
5 発熱層
5’発熱層
6 保護層
7 発熱層の孔
8 貫通孔
9 電線
10 発熱層を設けない部分
11 第一の積層
12 第二の積層
13 送風機投影位置
100 温風供給装置
101 筐体
102 送風機
103 温風
104 隙間(吹き出し口)
200 大判インクジェットプリンター
201 ロール紙
202 給紙ローラー
203 給紙ローラー
204 給紙センサー
205 インクジェットヘッド
206 プラテン
207 プラテン
208 プリンタシャーシ
209 巻き取り部
REFERENCE SIGNS
100 Hot
200 Large
Claims (15)
前記第一の積層及び前記第二の積層のそれぞれは
前記基材の上に設けられた電気絶縁層、
前記電気絶縁層上の発熱層と、
前記発熱層と接する電極、及び
前記電極及び前記発熱層のそれぞれの少なくとも一部を覆う保護層
を有し、
前記第一の積層が有する発熱層である第一の発熱層の総電力より、前記第二の積層が有する発熱層である第二の発熱層の総電力の方が小さいことを特徴とする、
面状発熱体。 A sheet heating element having a substrate, a first laminate provided on a first surface of the substrate, and a second laminate provided on a second surface of the substrate opposite to the first surface,
Each of the first and second stacked layers comprises an electrical insulating layer provided on the base material;
a heat generating layer on the electrical insulating layer;
an electrode in contact with the heat generating layer; and a protective layer covering at least a portion of each of the electrode and the heat generating layer,
The total power of the second heating layer, which is a heating layer of the second stack, is smaller than the total power of the first heating layer, which is a heating layer of the first stack.
Surface heating element.
前記第一の発熱層の複数の孔の径よりも、前記第二の発熱層の複数の孔の径の方が大きいこと特徴とする請求項2に記載の面状発熱体。 The first heating layer and the second heating layer each have a plurality of holes evenly arranged, and each of the plurality of holes in the first heating layer and each of the plurality of holes in the second heating layer are arranged concentrically with each other;
3. The sheet heating element according to claim 2, wherein the diameter of the holes in the second heating layer is larger than the diameter of the holes in the first heating layer.
前記複数の貫通孔の径は、前記第一の発熱層の複数の孔の径より、さらに小さいことを特徴とする請求項5に記載の面状発熱体。 The first heating layer has a plurality of holes, the second heating layer has a plurality of holes, and the second heating layer has a plurality of through holes which are concentric with each other,
6. The sheet heating element according to claim 5, wherein the diameter of the plurality of through holes is smaller than the diameter of the plurality of holes of the first heating layer.
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