JPH07129001A - 加熱定着装置及びその製造方法 - Google Patents
加熱定着装置及びその製造方法Info
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- JPH07129001A JPH07129001A JP27089393A JP27089393A JPH07129001A JP H07129001 A JPH07129001 A JP H07129001A JP 27089393 A JP27089393 A JP 27089393A JP 27089393 A JP27089393 A JP 27089393A JP H07129001 A JPH07129001 A JP H07129001A
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- Japan
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- film
- heater
- heating resistor
- heat
- fixing device
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 画像形成装置に使用される加熱定着装置にお
いて、フィルムとヒーターの絶縁保護膜あるいは発熱抵
抗体との摩擦を低減して、熱定着のより高速化や定着ボ
リュームの増大等を図ること。 【構成】 絶縁性基板2上に設けられた通電により発熱
する発熱抵抗体3と、該発熱抵抗体と接触摺動するフィ
ルム10を有し、画像形成装置で使用される加熱定着装
置において、フィルムと接触摺動するヒーターの絶縁保
護膜6あるいは発熱抵抗体3上にダイアモンド結晶、グ
ラファイト結晶及びアモルファス状カーボンの混合物か
らなる膜18を形成して、フィルムの摩耗を低減する。
いて、フィルムとヒーターの絶縁保護膜あるいは発熱抵
抗体との摩擦を低減して、熱定着のより高速化や定着ボ
リュームの増大等を図ること。 【構成】 絶縁性基板2上に設けられた通電により発熱
する発熱抵抗体3と、該発熱抵抗体と接触摺動するフィ
ルム10を有し、画像形成装置で使用される加熱定着装
置において、フィルムと接触摺動するヒーターの絶縁保
護膜6あるいは発熱抵抗体3上にダイアモンド結晶、グ
ラファイト結晶及びアモルファス状カーボンの混合物か
らなる膜18を形成して、フィルムの摩耗を低減する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、複写機、レーザービー
ムプリンタ等の画像形成装置に用いられるヒーターに関
し、特に未定着画像の加熱定着に用いられるヒーターに
関するものである。
ムプリンタ等の画像形成装置に用いられるヒーターに関
し、特に未定着画像の加熱定着に用いられるヒーターに
関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、特開昭63−313182号公報
等で固定ヒーターと、このヒーターと摺動する薄膜フィ
ルムを用いた加熱装置が提案されている。
等で固定ヒーターと、このヒーターと摺動する薄膜フィ
ルムを用いた加熱装置が提案されている。
【0003】このようなヒーターの模式図を図1、図2
に示す。ヒーター1は、電気絶縁性・耐熱性・低熱容量
の細長い基板2と、この基板2の一方面側(表面側)の
基板幅方向中央部に基板長手に沿って直線細帯状に形成
した通電発熱体3と、この通電発熱抵抗体の両端部にそ
れぞれ導通させて基板面に形成した電極端子(接続端
子)4・5と、基板2の通電発熱抵抗体形成面を被覆さ
せたヒーター表面保護層としてのガラス等の電気絶縁性
保護層6と、基板2の他方面側(背面側)に設けたサー
ミスター等の温度検出素子7を有する。基板2は、例え
ば、幅10mm・厚さ1mm・長さ240mmのAl2
O3 ,AlN,SiC等のセラミック板等である。通電
発熱抵抗体3は、例えば、厚さ10μm・幅1mmの、
スクリーン印刷等で塗工したAg/Pd(銀パラジウム
合金)、RuO2 ,Ta2 N等の大気焼成して形成した
パターン層である。電極端子(接続端子)4・5は、通
常厚さ10μmのスクリーン印刷等で塗工したAgを大
気焼成して形成したパターン層であり、この電極4・5
に通常は、コネクター(不図示)を介して電線を接続し
給電する。
に示す。ヒーター1は、電気絶縁性・耐熱性・低熱容量
の細長い基板2と、この基板2の一方面側(表面側)の
基板幅方向中央部に基板長手に沿って直線細帯状に形成
した通電発熱体3と、この通電発熱抵抗体の両端部にそ
れぞれ導通させて基板面に形成した電極端子(接続端
子)4・5と、基板2の通電発熱抵抗体形成面を被覆さ
せたヒーター表面保護層としてのガラス等の電気絶縁性
保護層6と、基板2の他方面側(背面側)に設けたサー
ミスター等の温度検出素子7を有する。基板2は、例え
ば、幅10mm・厚さ1mm・長さ240mmのAl2
O3 ,AlN,SiC等のセラミック板等である。通電
発熱抵抗体3は、例えば、厚さ10μm・幅1mmの、
スクリーン印刷等で塗工したAg/Pd(銀パラジウム
合金)、RuO2 ,Ta2 N等の大気焼成して形成した
パターン層である。電極端子(接続端子)4・5は、通
常厚さ10μmのスクリーン印刷等で塗工したAgを大
気焼成して形成したパターン層であり、この電極4・5
に通常は、コネクター(不図示)を介して電線を接続し
給電する。
【0004】ヒーター1は定着面の温度を管理・制御す
るために装置の横断面において、通電発熱抵抗体3を定
着ニップ部15(合接ニップ部、加圧部)(図6参照)
の幅領域の略中央部に位置させる構造となっている。ヒ
ーター1の絶縁保護層6側がフィルム接触摺動面側であ
る。ヒーター1は通電発熱抵抗体3の両端電極端子4・
5間に交流電源ACより電圧印加され、該通電発熱抵抗
体3が発熱することで昇温する。
るために装置の横断面において、通電発熱抵抗体3を定
着ニップ部15(合接ニップ部、加圧部)(図6参照)
の幅領域の略中央部に位置させる構造となっている。ヒ
ーター1の絶縁保護層6側がフィルム接触摺動面側であ
る。ヒーター1は通電発熱抵抗体3の両端電極端子4・
5間に交流電源ACより電圧印加され、該通電発熱抵抗
体3が発熱することで昇温する。
【0005】ヒーター1の温度は、基板背面の温度検出
素子7で検出されて、その検出情報が通電制御回路CT
へフィードバックされて、交流電源ACから通電発熱抵
抗体3への通電が制御され、ヒーター1が所定の温度に
温度制御される。ヒーター1の温度検出素子7は熱応答
性の最も良い定着面、つまりヒーター基板表面側の通電
発熱抵抗体3の形成位置に対応する基板背面側部分位置
(通電発熱抵抗体3の直下に対応する基板背面側部分位
置)に配設される。
素子7で検出されて、その検出情報が通電制御回路CT
へフィードバックされて、交流電源ACから通電発熱抵
抗体3への通電が制御され、ヒーター1が所定の温度に
温度制御される。ヒーター1の温度検出素子7は熱応答
性の最も良い定着面、つまりヒーター基板表面側の通電
発熱抵抗体3の形成位置に対応する基板背面側部分位置
(通電発熱抵抗体3の直下に対応する基板背面側部分位
置)に配設される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】未定着画像を定着する
ためには、ヒーター上の絶縁性保護層並びにフィルム接
触摺動面を介してヒーターの熱を伝熱させて熱定着す
る。しかしながら、絶縁性保護層とフィルムとの接触摺
動時の摩耗により、接触摺動距離が約60kmに達する
とフィルムの摩耗が激しくなってくる。この時生じる摩
耗粉が、フィルムを駆動するローラーに不均一に付着す
ることから、フィルムの駆動速度が不規則となり、結果
として未定着画像の定着が不均一になるという問題が発
生する。絶縁性保護膜に用いられるガラス質層は、低軟
化点ガラスを印刷、焼成することにより形成される。こ
のガラス質層とフィルムの表面形状差(摩擦係数)と硬
度差により、フィルムの摩耗が生じるものと考えられ
る。そこで、ポリイミド等の耐熱性フィルムの摩耗を防
ぐために、絶縁性保護膜との摩擦係数を小さくする目的
からポリイミド・フィルムにフィラーを混入したり、テ
フロン(登録商標)コーティング等を施している。しか
しながら、熱定着方式による定着のより高速化と定着ボ
リュームの増大に対応することはできず、ヒーターの寿
命(接触摺動距離)をできるだけ長くすることが必要と
されている。
ためには、ヒーター上の絶縁性保護層並びにフィルム接
触摺動面を介してヒーターの熱を伝熱させて熱定着す
る。しかしながら、絶縁性保護層とフィルムとの接触摺
動時の摩耗により、接触摺動距離が約60kmに達する
とフィルムの摩耗が激しくなってくる。この時生じる摩
耗粉が、フィルムを駆動するローラーに不均一に付着す
ることから、フィルムの駆動速度が不規則となり、結果
として未定着画像の定着が不均一になるという問題が発
生する。絶縁性保護膜に用いられるガラス質層は、低軟
化点ガラスを印刷、焼成することにより形成される。こ
のガラス質層とフィルムの表面形状差(摩擦係数)と硬
度差により、フィルムの摩耗が生じるものと考えられ
る。そこで、ポリイミド等の耐熱性フィルムの摩耗を防
ぐために、絶縁性保護膜との摩擦係数を小さくする目的
からポリイミド・フィルムにフィラーを混入したり、テ
フロン(登録商標)コーティング等を施している。しか
しながら、熱定着方式による定着のより高速化と定着ボ
リュームの増大に対応することはできず、ヒーターの寿
命(接触摺動距離)をできるだけ長くすることが必要と
されている。
【0007】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、ヒー
ターの絶縁保護膜あるいは発熱抵抗体上にダイヤモンド
結晶、グラファイト結晶及びアモルファス状カーボンの
混合物からなる膜を形成することにより、上述の問題を
解決したものである。
ターの絶縁保護膜あるいは発熱抵抗体上にダイヤモンド
結晶、グラファイト結晶及びアモルファス状カーボンの
混合物からなる膜を形成することにより、上述の問題を
解決したものである。
【0008】以下、本発明に関して詳細に説明する。本
発明に係わるヒーターの潤滑保護膜は、低摩擦係数、高
硬度、高絶縁性、高熱伝導率等の性質を兼ね備えている
必要がある。これらの性質を満足する最良な物質として
ダイヤモンドが挙げられる。しかしながら、ダイヤモン
ド膜を潤滑保護膜とする場合、ダイヤモンド膜が最大面
粗さ数100nm〜数μmを有する多結晶膜であるため
に、定着時のフィルムとの接触摺動においてフィルムの
摩耗を生じてしまう。従って、本発明はダイヤモンドの
性質を保有しながら、滑らかな表面形状を有する薄膜を
潤滑保護膜とするものである。
発明に係わるヒーターの潤滑保護膜は、低摩擦係数、高
硬度、高絶縁性、高熱伝導率等の性質を兼ね備えている
必要がある。これらの性質を満足する最良な物質として
ダイヤモンドが挙げられる。しかしながら、ダイヤモン
ド膜を潤滑保護膜とする場合、ダイヤモンド膜が最大面
粗さ数100nm〜数μmを有する多結晶膜であるため
に、定着時のフィルムとの接触摺動においてフィルムの
摩耗を生じてしまう。従って、本発明はダイヤモンドの
性質を保有しながら、滑らかな表面形状を有する薄膜を
潤滑保護膜とするものである。
【0009】本発明に係る炭素膜は、ダイヤモンド結晶
とグラファイト結晶及びアモルファス状カーボンの混合
物からなる。図3は本発明の炭素膜のラマンスペクトル
である。1550cm-1付近に二重結合炭素によるラマ
ン線が、1360cm-1付近にランダムなグラファイト
微結晶に起因するラマン線が、1150cm-1付近にポ
リエン構造に起因するラマン線が特徴的に認められる。
また、1333cm-1付近に、わずかにダイヤモンドに
よるラマン線が認められる。更に、図4に示すX線回折
によれば、2θ=44°にダイヤモンド微結晶による回
折線が認められる。この膜の表面粗さは、アモルファス
状カーボンを含むため、多結晶のダイヤモンド膜に比べ
格段に良好で、最大面粗さ50nm以下である。膜の密
度は、グラファイトの密度(2.26g/cm3 )より
も大きくダイヤモンドの密度(3.51g/cm3 )よ
りも小さい範囲にあり、膜中水素濃度は最大でも10a
t%である。また、この炭素膜は、膜硬度2000〜1
0000kg/mm2 、摩擦係数μ<0.2、電気抵抗
(体積抵抗率)105 〜1011Ωcm等に代表される物
理的性質を有するものである。膜中のグラファイト結晶
及びアモルファス状カーボン成分が増えるに従い、膜硬
度、電気抵抗、熱伝導率等が低下する。従って、膜中の
グラファイト結晶及びアモルファス状カーボン成分は可
能な限り少ない方が良く、特にグラファイト結晶成分は
含まない方が好適である。
とグラファイト結晶及びアモルファス状カーボンの混合
物からなる。図3は本発明の炭素膜のラマンスペクトル
である。1550cm-1付近に二重結合炭素によるラマ
ン線が、1360cm-1付近にランダムなグラファイト
微結晶に起因するラマン線が、1150cm-1付近にポ
リエン構造に起因するラマン線が特徴的に認められる。
また、1333cm-1付近に、わずかにダイヤモンドに
よるラマン線が認められる。更に、図4に示すX線回折
によれば、2θ=44°にダイヤモンド微結晶による回
折線が認められる。この膜の表面粗さは、アモルファス
状カーボンを含むため、多結晶のダイヤモンド膜に比べ
格段に良好で、最大面粗さ50nm以下である。膜の密
度は、グラファイトの密度(2.26g/cm3 )より
も大きくダイヤモンドの密度(3.51g/cm3 )よ
りも小さい範囲にあり、膜中水素濃度は最大でも10a
t%である。また、この炭素膜は、膜硬度2000〜1
0000kg/mm2 、摩擦係数μ<0.2、電気抵抗
(体積抵抗率)105 〜1011Ωcm等に代表される物
理的性質を有するものである。膜中のグラファイト結晶
及びアモルファス状カーボン成分が増えるに従い、膜硬
度、電気抵抗、熱伝導率等が低下する。従って、膜中の
グラファイト結晶及びアモルファス状カーボン成分は可
能な限り少ない方が良く、特にグラファイト結晶成分は
含まない方が好適である。
【0010】本発明で用いる炭素膜は、マイクロ波プラ
ズマCVD法、直流プラズマCVD法、高周波プラズマ
CVD法、有磁場マイクロ波プラズマCVD法、イオン
ビーム・スパッタ法、イオンビーム蒸着法、反応性プラ
ズマ・スパッタ法、レーザープラズマCVD法、熱フィ
ラメントCVD法、プラズマジェット法(DC,R
F)、燃焼炎法等により形成される。このとき用いる原
料ガスは、含炭素ガスであるメタン、エタン、プロパ
ン、エチレン、ベンゼン、アセチレン等の炭化水素;塩
化メチレン、四塩化炭素、クロロホルム、トリクロルエ
タン等のハロゲン化炭化水素;メチルアルコール、エチ
ルアルコール等のアルコール類;(CH3 )2CO,
(C6 H5 )2 CO等のケトン類;CO,CO2 等のガ
ス、及びこれらのガスにN2 ,H2 ,O2 ,H2 O,A
r等のガスを混合したのが挙げられる。固体炭素源とし
ては、高純度のグラファイトやガラス状炭素等を用いる
ことができる。
ズマCVD法、直流プラズマCVD法、高周波プラズマ
CVD法、有磁場マイクロ波プラズマCVD法、イオン
ビーム・スパッタ法、イオンビーム蒸着法、反応性プラ
ズマ・スパッタ法、レーザープラズマCVD法、熱フィ
ラメントCVD法、プラズマジェット法(DC,R
F)、燃焼炎法等により形成される。このとき用いる原
料ガスは、含炭素ガスであるメタン、エタン、プロパ
ン、エチレン、ベンゼン、アセチレン等の炭化水素;塩
化メチレン、四塩化炭素、クロロホルム、トリクロルエ
タン等のハロゲン化炭化水素;メチルアルコール、エチ
ルアルコール等のアルコール類;(CH3 )2CO,
(C6 H5 )2 CO等のケトン類;CO,CO2 等のガ
ス、及びこれらのガスにN2 ,H2 ,O2 ,H2 O,A
r等のガスを混合したのが挙げられる。固体炭素源とし
ては、高純度のグラファイトやガラス状炭素等を用いる
ことができる。
【0011】本発明において、上述のプラズマCVD法
あるいは熱CVD法による薄膜形成に際して、含炭素ガ
スと水素ガスを用いる場合、含炭素ガスの濃度が2vo
l%以上であることが必要である。2vol%未満では
ダイヤモンド結晶の自形が現れ、表面粗さが低下し、密
着性も低下するためである。上限としては70vol%
程度まで可能であるが、上述したように膜中のグラファ
イト結晶成分及びアモルファス状カーボン成分をできる
だけ少なくするためには、10vol%程度までが好適
な範囲である。
あるいは熱CVD法による薄膜形成に際して、含炭素ガ
スと水素ガスを用いる場合、含炭素ガスの濃度が2vo
l%以上であることが必要である。2vol%未満では
ダイヤモンド結晶の自形が現れ、表面粗さが低下し、密
着性も低下するためである。上限としては70vol%
程度まで可能であるが、上述したように膜中のグラファ
イト結晶成分及びアモルファス状カーボン成分をできる
だけ少なくするためには、10vol%程度までが好適
な範囲である。
【0012】ヒーターの絶縁保護膜あるいは発熱抵抗体
上に形成する本発明の炭素膜の膜厚は、数nm〜数μm
の範囲であれば良く、特に数100nm〜数μmが好適
である。これは、膜厚が数nmより薄いときには、十分
な潤滑性能や絶縁性能が得られず、数10μmよりも厚
い時には膜応力により膜が基板から剥離し易く、長時間
の成膜を必要とするからである。なお、発熱抵抗体上に
直接形成する場合には、十分な絶縁性が確保できるよう
(所望の電気抵抗となるよう)、グラファイト結晶、ア
モルファス状カーボンの含有量が最小となる成膜条件を
設定する必要がある。
上に形成する本発明の炭素膜の膜厚は、数nm〜数μm
の範囲であれば良く、特に数100nm〜数μmが好適
である。これは、膜厚が数nmより薄いときには、十分
な潤滑性能や絶縁性能が得られず、数10μmよりも厚
い時には膜応力により膜が基板から剥離し易く、長時間
の成膜を必要とするからである。なお、発熱抵抗体上に
直接形成する場合には、十分な絶縁性が確保できるよう
(所望の電気抵抗となるよう)、グラファイト結晶、ア
モルファス状カーボンの含有量が最小となる成膜条件を
設定する必要がある。
【0013】本発明の炭素膜を形成する方法について、
有磁場マイクロ波プラズマCVD法を例にとって説明す
る。成膜条件を挙げると以下の通りである。
有磁場マイクロ波プラズマCVD法を例にとって説明す
る。成膜条件を挙げると以下の通りである。
【0014】原料ガス流量:50〜500ccm(好ま
しくは100〜200ccm) メタン濃度:{CH4 /(CH4 +H2 )}=2〜40
vol%(好ましくは2〜10vol%) 原料ガス圧:10-2〜600Torr(好ましくは1〜
200Torr) マイクロ波電力:500W〜5kW(好ましくは1〜5
kW) 基板温度:100〜900℃(好ましくは100〜50
0℃) 外部磁場:1000〜3500Gauss(マイクロ波
導入窓位置) 上述の条件で、本発明の炭素膜を形成するための有磁場
マイクロ波プラズマCVD装置の模式図を図5に示す。
図中20は空洞共振器タイプのプラズマ室、21はガス
導入系、22はマイクロ波導入窓、23はマイクロ波導
波管、24は電磁石25はマイクロ波発振器、26は基
板、27は真空槽、28は排気系である。ヒーターの発
熱抵抗体上に絶縁保護膜を形成した基板を、粒径1〜1
0μmのダイヤモンド砥粒を分散させたアルコール溶液
中で超音波を印加することにより傷つけ処理を行う(核
発生密度109 〜1010ケ/cm2 )。この基板を装置
に設置し真空槽を排気した後、ガス導入系より原料ガス
を反応室内に供給しながら所望のガス圧とする。マイク
ロ波発振器から導波管を通じてマイクロ波を反応室に導
入する。空洞共振器の外部の電磁石によって磁場を印加
し、反応室内にプラズマを形成することにより、基板上
に本発明の炭素膜を形成することができる。
しくは100〜200ccm) メタン濃度:{CH4 /(CH4 +H2 )}=2〜40
vol%(好ましくは2〜10vol%) 原料ガス圧:10-2〜600Torr(好ましくは1〜
200Torr) マイクロ波電力:500W〜5kW(好ましくは1〜5
kW) 基板温度:100〜900℃(好ましくは100〜50
0℃) 外部磁場:1000〜3500Gauss(マイクロ波
導入窓位置) 上述の条件で、本発明の炭素膜を形成するための有磁場
マイクロ波プラズマCVD装置の模式図を図5に示す。
図中20は空洞共振器タイプのプラズマ室、21はガス
導入系、22はマイクロ波導入窓、23はマイクロ波導
波管、24は電磁石25はマイクロ波発振器、26は基
板、27は真空槽、28は排気系である。ヒーターの発
熱抵抗体上に絶縁保護膜を形成した基板を、粒径1〜1
0μmのダイヤモンド砥粒を分散させたアルコール溶液
中で超音波を印加することにより傷つけ処理を行う(核
発生密度109 〜1010ケ/cm2 )。この基板を装置
に設置し真空槽を排気した後、ガス導入系より原料ガス
を反応室内に供給しながら所望のガス圧とする。マイク
ロ波発振器から導波管を通じてマイクロ波を反応室に導
入する。空洞共振器の外部の電磁石によって磁場を印加
し、反応室内にプラズマを形成することにより、基板上
に本発明の炭素膜を形成することができる。
【0015】なお、本発明の潤滑保護膜は、ヒーターの
絶縁保護膜や発熱抵抗体上に形成するだけでなく、ヒー
ターと接触するフィルムやヒーターホルダー部に形成す
ることにより、ヒーター、フィルム間の接触摺動特性を
より向上させることができる。
絶縁保護膜や発熱抵抗体上に形成するだけでなく、ヒー
ターと接触するフィルムやヒーターホルダー部に形成す
ることにより、ヒーター、フィルム間の接触摺動特性を
より向上させることができる。
【0016】本発明は、フィルムと接触摺動するヒータ
ーの絶縁保護膜あるいは発熱抵抗体上に、気相合成法に
よりダイヤモンド結晶とグラファイト結晶及びアモルフ
ァス状カーボンの混合物からなる炭素膜を潤滑保護層と
して形成することにより、ヒーターとフィルム間の耐摩
耗性と摺動性を改善し、長寿命のヒーターを実現するも
のである。
ーの絶縁保護膜あるいは発熱抵抗体上に、気相合成法に
よりダイヤモンド結晶とグラファイト結晶及びアモルフ
ァス状カーボンの混合物からなる炭素膜を潤滑保護層と
して形成することにより、ヒーターとフィルム間の耐摩
耗性と摺動性を改善し、長寿命のヒーターを実現するも
のである。
【0017】
【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の具体的実
施例を説明する。
施例を説明する。
【0018】〈実施例1〉図6は、本発明の実施例のヒ
ーターを用いた加熱定着装置の部分拡大断面図である。
ヒーター1は、断熱性のヒーターホルダー8を介してヒ
ーター支持部9に固定支持されている。10は、例えば
厚さ40μm程度のポリイミド等のエンドレスベルト
状、あるいは長尺ウェブ状の耐熱性フィルム、11はこ
のフィルムをヒーター1に対して押圧する加圧部材とし
ての回転加圧ローラーである。フィルム10は、不図示
の駆動部材により或は加圧ローラー11の回転力によ
り、所定の速度で矢印の方向にヒーターホルダー8のエ
ッジ部に接触しながら、ヒーター1面に密着した状態で
ヒーター1面を摺動しながら回転或は走行移動する。ヒ
ーター1の通電発熱抵抗体3に対する通電によりヒータ
ー1を所定温度に昇温させ、またフィルム10を移動駆
動させた状態である定着ニップ部15に被加熱材として
記録材16を未定着トナー画像面をフィルム10面側に
して導入することで、記録材16がフィルム10面に密
着してフィルム10と共に定着ニップ部15を移動通過
し、その移動通過過程でヒーター1からフィルム10を
介して記録材16に熱エネルギーが付与されて記録材1
6上の未定着トナー画像17が加熱溶融定着される。
ーターを用いた加熱定着装置の部分拡大断面図である。
ヒーター1は、断熱性のヒーターホルダー8を介してヒ
ーター支持部9に固定支持されている。10は、例えば
厚さ40μm程度のポリイミド等のエンドレスベルト
状、あるいは長尺ウェブ状の耐熱性フィルム、11はこ
のフィルムをヒーター1に対して押圧する加圧部材とし
ての回転加圧ローラーである。フィルム10は、不図示
の駆動部材により或は加圧ローラー11の回転力によ
り、所定の速度で矢印の方向にヒーターホルダー8のエ
ッジ部に接触しながら、ヒーター1面に密着した状態で
ヒーター1面を摺動しながら回転或は走行移動する。ヒ
ーター1の通電発熱抵抗体3に対する通電によりヒータ
ー1を所定温度に昇温させ、またフィルム10を移動駆
動させた状態である定着ニップ部15に被加熱材として
記録材16を未定着トナー画像面をフィルム10面側に
して導入することで、記録材16がフィルム10面に密
着してフィルム10と共に定着ニップ部15を移動通過
し、その移動通過過程でヒーター1からフィルム10を
介して記録材16に熱エネルギーが付与されて記録材1
6上の未定着トナー画像17が加熱溶融定着される。
【0019】図7は、第1実施例を示すヒーター部の断
面模式図である。図中1はヒーター、2はセラミックス
基板、3はAg/Pdからなる発熱抵抗体、4,5はC
uからなる電極端子部、6はガラス質の絶縁保護層、1
8はダイヤモンド結晶、グラファイト結晶及びアモルフ
ァス状カーボンの混合物からなる炭素膜、8はヒーター
ホルダー、12は電極タブ、13はAuSiからなるロ
ウ材、14はワイヤーである。
面模式図である。図中1はヒーター、2はセラミックス
基板、3はAg/Pdからなる発熱抵抗体、4,5はC
uからなる電極端子部、6はガラス質の絶縁保護層、1
8はダイヤモンド結晶、グラファイト結晶及びアモルフ
ァス状カーボンの混合物からなる炭素膜、8はヒーター
ホルダー、12は電極タブ、13はAuSiからなるロ
ウ材、14はワイヤーである。
【0020】本実施例におけるヒーターは、まずAl2
O3 基板上にAg/Pdからなるペーストを発熱抵抗体
3となるようにスクリーン印刷により塗工し、大気焼成
した。抵抗値を測定した後、所望の抵抗値となるようト
リミングした。次に、Cuペーストをスクリーン印刷に
より塗工し、電極端子部4,5を酸素分圧に注意しなが
ら焼成、形成した(図7の(a))。この後、絶縁性保
護膜としてケイ酸鉛系の低軟化点ガラスをスクリーン印
刷により塗工し、大気焼成して形成した(図7の
(b))。この後、ダイヤモンド結晶、グラファイト結
晶及びアモルファス状カーボンの混合物からなる炭素膜
18を有磁場マイクロ波プラズマCVD法により1μm
形成した(図7の(c))。図5は、炭素膜を形成する
ために用いた有磁場マイクロ波プラズマCVD装置の模
式図である。図中20は空洞共振器タイプのプラズマ
室、21はガス導入系、22はマイクロ波導入窓、23
はマイクロ波導波管、24は電磁石、25はマイクロ波
発振器、26は基板、27は真空槽、28は排気系であ
る。絶縁保護膜を形成した基板を、粒径1〜10μmの
ダイヤモンド砥粒を分散させたアルコール溶液中で超音
波を印加することにより傷つけ処理を行った(核発生密
度109 〜1010ケ/cm2 )。この基板を装置に設置
し、真空槽を1×10-7Torrまで排気した後、ガス
導入系よりCH4 とH2 ガスを全ガス流量で100cc
m、{CH4 /(H2 +CH4 )}:2vol%になる
よう調節して導入し、真空槽の全圧(ガス圧)を40T
orrとした後、2.45GHzのマイクロ波を2.0
kW投入してプラズマ室内にプラズマを生成した。この
とき、電磁石により導入窓で2000Gauss、空洞
共振器出口で875GaussのECR条件となるよう
外部磁場を形成した。更に、不図示のRF電源により基
板に1kWの電力を供給して、図7中18の炭素膜を形
成した。この時、基板は空洞共振器の出口付近に配置
し、基板は500℃に加熱した。同一条件で作製した膜
の表面粗さを評価したところ、最大面粗さ50nmであ
った。また、この膜の硬度を薄膜硬度計で測定した結
果、ビッカース硬度換算で8000kg/mm2 であっ
た。ピン・オン・ディスク法により、相対湿度45%の
空気中で、ピンとして軸受け鋼(SUJ2)の球(直径
5mm)を用い加重2N、摺動速度0.04m/sで摩
擦特性を評価した結果、摩擦係数は0.06であった。
更に、ラマン分光分析法、X線回折法で分析した結果、
図3,図4と同様なスペクトル並びに回折図が得られ
た。HFS(Hydrogen Forwardsca
ttering Spectometry)法により膜
中の水素濃度を分析したところ、水素濃度は4at%以
下であった。
O3 基板上にAg/Pdからなるペーストを発熱抵抗体
3となるようにスクリーン印刷により塗工し、大気焼成
した。抵抗値を測定した後、所望の抵抗値となるようト
リミングした。次に、Cuペーストをスクリーン印刷に
より塗工し、電極端子部4,5を酸素分圧に注意しなが
ら焼成、形成した(図7の(a))。この後、絶縁性保
護膜としてケイ酸鉛系の低軟化点ガラスをスクリーン印
刷により塗工し、大気焼成して形成した(図7の
(b))。この後、ダイヤモンド結晶、グラファイト結
晶及びアモルファス状カーボンの混合物からなる炭素膜
18を有磁場マイクロ波プラズマCVD法により1μm
形成した(図7の(c))。図5は、炭素膜を形成する
ために用いた有磁場マイクロ波プラズマCVD装置の模
式図である。図中20は空洞共振器タイプのプラズマ
室、21はガス導入系、22はマイクロ波導入窓、23
はマイクロ波導波管、24は電磁石、25はマイクロ波
発振器、26は基板、27は真空槽、28は排気系であ
る。絶縁保護膜を形成した基板を、粒径1〜10μmの
ダイヤモンド砥粒を分散させたアルコール溶液中で超音
波を印加することにより傷つけ処理を行った(核発生密
度109 〜1010ケ/cm2 )。この基板を装置に設置
し、真空槽を1×10-7Torrまで排気した後、ガス
導入系よりCH4 とH2 ガスを全ガス流量で100cc
m、{CH4 /(H2 +CH4 )}:2vol%になる
よう調節して導入し、真空槽の全圧(ガス圧)を40T
orrとした後、2.45GHzのマイクロ波を2.0
kW投入してプラズマ室内にプラズマを生成した。この
とき、電磁石により導入窓で2000Gauss、空洞
共振器出口で875GaussのECR条件となるよう
外部磁場を形成した。更に、不図示のRF電源により基
板に1kWの電力を供給して、図7中18の炭素膜を形
成した。この時、基板は空洞共振器の出口付近に配置
し、基板は500℃に加熱した。同一条件で作製した膜
の表面粗さを評価したところ、最大面粗さ50nmであ
った。また、この膜の硬度を薄膜硬度計で測定した結
果、ビッカース硬度換算で8000kg/mm2 であっ
た。ピン・オン・ディスク法により、相対湿度45%の
空気中で、ピンとして軸受け鋼(SUJ2)の球(直径
5mm)を用い加重2N、摺動速度0.04m/sで摩
擦特性を評価した結果、摩擦係数は0.06であった。
更に、ラマン分光分析法、X線回折法で分析した結果、
図3,図4と同様なスペクトル並びに回折図が得られ
た。HFS(Hydrogen Forwardsca
ttering Spectometry)法により膜
中の水素濃度を分析したところ、水素濃度は4at%以
下であった。
【0021】次に、AuSiからなるロウ材13を用い
て銅合金からなる電極タブ12と、セラミックス基板2
とをロウ付けした(図7の(c))。引き続き、電極タ
ブ12にワイヤー14を圧接しヒーター1をヒーターホ
ルダー8に接着した(図7の(d),(e))。なお、
ヒーター1の製作時に電極端子部4,5の表面にAuを
フラッシュメッキすることにより、ロウ付け時のロウ材
の濡れ性を向上させ、安定した接続信頼性を得ることが
できた。電極タブ材料としては、銅合金のほかにコバー
ル、42アロイ、リン青銅等の金属が使用できる。ロウ
材は、融点250℃以上のものが好ましく、AuSiの
ほかにAuGe,AuSu等を用いることができる。ま
た、Cu電極端子部の表面にロウ付けまでの表面酸化防
止や汚染を防ぐ目的から、Au,Ni,Au/Niをフ
ラッシュメッキ等で形成することにより、より安定した
ロウ付けが実現できた。この時、Ni層を形成する目的
は、ロウ材中にCuが過度に拡散することを防ぐためで
ある。
て銅合金からなる電極タブ12と、セラミックス基板2
とをロウ付けした(図7の(c))。引き続き、電極タ
ブ12にワイヤー14を圧接しヒーター1をヒーターホ
ルダー8に接着した(図7の(d),(e))。なお、
ヒーター1の製作時に電極端子部4,5の表面にAuを
フラッシュメッキすることにより、ロウ付け時のロウ材
の濡れ性を向上させ、安定した接続信頼性を得ることが
できた。電極タブ材料としては、銅合金のほかにコバー
ル、42アロイ、リン青銅等の金属が使用できる。ロウ
材は、融点250℃以上のものが好ましく、AuSiの
ほかにAuGe,AuSu等を用いることができる。ま
た、Cu電極端子部の表面にロウ付けまでの表面酸化防
止や汚染を防ぐ目的から、Au,Ni,Au/Niをフ
ラッシュメッキ等で形成することにより、より安定した
ロウ付けが実現できた。この時、Ni層を形成する目的
は、ロウ材中にCuが過度に拡散することを防ぐためで
ある。
【0022】以上のようにして得られた加熱定着装置
は、ヒーターとフィルム間の摩擦、摺動に対してもフィ
ルムの摩耗粉の発生がなく、安定した摺動性能を長期間
保持することができた。
は、ヒーターとフィルム間の摩擦、摺動に対してもフィ
ルムの摩耗粉の発生がなく、安定した摺動性能を長期間
保持することができた。
【0023】〈実施例2〉実施例1と同様のAl2 O3
基板に発熱抵抗体層を形成する溝を機械的に加工した。
溝の形状は、350mm×2mm×12μmとした。こ
の溝にAg/Pdからなるペーストを発熱抵抗体3とな
るようにスクリーン印刷により11μm塗工し、大気焼
成した。抵抗値を測定した後、所望の抵抗値となるよう
トリミングした。次に、不図示のスパッタリング装置に
基板を設置し、抵抗体層上にWを1μm形成した。W
は、Ag/PdとCの相互拡散を防止する目的で形成し
た。引き続き、実施例1と同様にして炭素膜をW上に2
μm形成した。図8は、本発明の実施例のヒーターを用
いた加熱定着装置の部分拡大断面図である。この膜の表
面粗さ、硬度、摩擦係数を実施例1と同様に評価した結
果、実施例1と同様の値が得られた。また、ラマン分光
分析、X線回折の結果も実施例1と同様の結果であっ
た。
基板に発熱抵抗体層を形成する溝を機械的に加工した。
溝の形状は、350mm×2mm×12μmとした。こ
の溝にAg/Pdからなるペーストを発熱抵抗体3とな
るようにスクリーン印刷により11μm塗工し、大気焼
成した。抵抗値を測定した後、所望の抵抗値となるよう
トリミングした。次に、不図示のスパッタリング装置に
基板を設置し、抵抗体層上にWを1μm形成した。W
は、Ag/PdとCの相互拡散を防止する目的で形成し
た。引き続き、実施例1と同様にして炭素膜をW上に2
μm形成した。図8は、本発明の実施例のヒーターを用
いた加熱定着装置の部分拡大断面図である。この膜の表
面粗さ、硬度、摩擦係数を実施例1と同様に評価した結
果、実施例1と同様の値が得られた。また、ラマン分光
分析、X線回折の結果も実施例1と同様の結果であっ
た。
【0024】以上のようにして得られたヒーターを装着
した加熱定着装置を用い、実施例1と同様に記録材の熱
定着を行った結果、実施例1と同様の安定した定着と耐
久性が得られた。
した加熱定着装置を用い、実施例1と同様に記録材の熱
定着を行った結果、実施例1と同様の安定した定着と耐
久性が得られた。
【0025】〈実施例3〉実施例1と同様にして、絶縁
保護層上に炭素膜を潤滑保護膜として形成した。全ガス
流量を150ccmでガス圧50Torr、メタンガス
濃度({CH4 /(H2 +CH4 )}):10vol%
とした以外、実施例1と同一方法、同一条件で炭素膜を
600nm形成した。この膜の表面粗さは、最大面粗さ
10nm、硬度は6000kg/mm2 、摩擦係数μ=
0.05であった。ラマン分光分析では、1550cm
-1付近並びに1360cm-1付近のラマン線がよりブロ
ードになり、1333cm-1のダイヤモンドのラマン線
の強度は低下した。また、膜中水素濃度は8at%と増
加した。
保護層上に炭素膜を潤滑保護膜として形成した。全ガス
流量を150ccmでガス圧50Torr、メタンガス
濃度({CH4 /(H2 +CH4 )}):10vol%
とした以外、実施例1と同一方法、同一条件で炭素膜を
600nm形成した。この膜の表面粗さは、最大面粗さ
10nm、硬度は6000kg/mm2 、摩擦係数μ=
0.05であった。ラマン分光分析では、1550cm
-1付近並びに1360cm-1付近のラマン線がよりブロ
ードになり、1333cm-1のダイヤモンドのラマン線
の強度は低下した。また、膜中水素濃度は8at%と増
加した。
【0026】以上のようにして得られたヒーターを装着
した加熱定着装置を用い、実施例1と同様に記録材の熱
定着を行った結果、実施例1と同様の安定した定着と耐
久性が得られた。
した加熱定着装置を用い、実施例1と同様に記録材の熱
定着を行った結果、実施例1と同様の安定した定着と耐
久性が得られた。
【0027】〈比較例1〉メタンガス濃度を1vol%
とした以外は実施例1と同様にして、絶縁保護層上に炭
素膜を形成した。この膜は自形面が明瞭に現れた多結晶
ダイヤモンド膜で、最大面粗さは1μmであった。
とした以外は実施例1と同様にして、絶縁保護層上に炭
素膜を形成した。この膜は自形面が明瞭に現れた多結晶
ダイヤモンド膜で、最大面粗さは1μmであった。
【0028】以上のようにして得られたヒーターを装着
した加熱定着装置を用い、実施例1同様に記録材の熱定
着を行った結果、定着回数の増加にともない、フィルム
の摩耗が生じ、定着ムラが認められた。
した加熱定着装置を用い、実施例1同様に記録材の熱定
着を行った結果、定着回数の増加にともない、フィルム
の摩耗が生じ、定着ムラが認められた。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、熱定着
による画像形成装置で使用される熱定着用ヒーターにお
いて、フィルムと接触摺動するヒーターの絶縁保護層あ
るいは発熱抵抗体層上に高硬度、低摩擦係数であるダイ
ヤモンド結晶、グラファイト結晶及びアモルファス状カ
ーボンの混合物からなる炭素膜を潤滑保護膜として形成
するもので、本発明の潤滑保護膜は、使用環境(特に湿
度)や使用時間(摺動距離)に因って摩擦係数が変化せ
ず、基板に対する密着性も良好である。
による画像形成装置で使用される熱定着用ヒーターにお
いて、フィルムと接触摺動するヒーターの絶縁保護層あ
るいは発熱抵抗体層上に高硬度、低摩擦係数であるダイ
ヤモンド結晶、グラファイト結晶及びアモルファス状カ
ーボンの混合物からなる炭素膜を潤滑保護膜として形成
するもので、本発明の潤滑保護膜は、使用環境(特に湿
度)や使用時間(摺動距離)に因って摩擦係数が変化せ
ず、基板に対する密着性も良好である。
【0030】本発明のヒーターによれば、ヒーターとフ
ィルム間で生じる接触摺動に対して、フィルムの摩耗を
生じることなく、安定した摺動特性を保持する極めて信
頼性、耐久性に優れたヒーターを提供することができ
る。この結果、定着スピードの高速化、定着サイズの大
型化が可能となり、ランニング・コストの低減も実現で
きる。
ィルム間で生じる接触摺動に対して、フィルムの摩耗を
生じることなく、安定した摺動特性を保持する極めて信
頼性、耐久性に優れたヒーターを提供することができ
る。この結果、定着スピードの高速化、定着サイズの大
型化が可能となり、ランニング・コストの低減も実現で
きる。
【図1】本発明に係るヒーターの表面側平面図。
【図2】本発明に係るヒーターの背面側平面図。
【図3】本発明に係る炭素膜のラマン・スペクトル図。
【図4】本発明に係る炭素膜のX線回折図。
【図5】本発明の実施例で炭素膜の形成に用いた有磁場
マイクロ波プラズマCVD装置の模式図。
マイクロ波プラズマCVD装置の模式図。
【図6】本発明の実施例におけるヒーターを用いた定着
装置の断面図。
装置の断面図。
【図7】本発明の実施例におけるヒーターの部分断面
図。
図。
【図8】本発明の実施例におけるヒーターを用いた定着
装置の断面図。
装置の断面図。
1…ヒーター 2…セラミックス
基板 3…発熱抵抗体 4…電極端子部 5…電極端子部 6…絶縁保護層 7…温度測定素子 8…ヒーターホル
ダー 9…裏面断熱層 10…耐熱性フィ
ルム 11…加圧ローラー 12…電極タブ 13…ロウ材 14…ワイヤー 15…定着ニップ 16…記録材 17…未定着トナー 18…炭素膜 20…プラズマ室 21…ガス導入系 22…マイクロ波導入窓 23…マイクロ波
導波管 24…電磁石 25…マイクロ波
発振器 26…基板 27…真空槽 28…排気系
基板 3…発熱抵抗体 4…電極端子部 5…電極端子部 6…絶縁保護層 7…温度測定素子 8…ヒーターホル
ダー 9…裏面断熱層 10…耐熱性フィ
ルム 11…加圧ローラー 12…電極タブ 13…ロウ材 14…ワイヤー 15…定着ニップ 16…記録材 17…未定着トナー 18…炭素膜 20…プラズマ室 21…ガス導入系 22…マイクロ波導入窓 23…マイクロ波
導波管 24…電磁石 25…マイクロ波
発振器 26…基板 27…真空槽 28…排気系
Claims (2)
- 【請求項1】 絶縁性基板上に設けられた通電により発
熱する発熱抵抗体と、該発熱抵抗体と接触摺動するフィ
ルムを有し、画像形成装置で使用される加熱定着装置に
おいて、フィルムと接触摺動するヒーターの絶縁保護膜
あるいは発熱抵抗体上にダイヤモンド結晶、グラファイ
ト結晶及びアモルファス状カーボンの混合物からなる膜
を形成したことを特徴とする加熱定着装置。 - 【請求項2】 絶縁性基板上に設けられた通電により発
熱する発熱抵抗体と、該発熱抵抗体と接触摺動するフィ
ルムを有し、画像形成装置で使用される加熱定着装置に
おいて、フィルムと接触摺動するヒーターの絶縁保護膜
あるいは発熱抵抗体上にダイヤモンド結晶、グラファイ
ト結晶及びアモルファス状カーボンの混合物からなる膜
を形成することを特徴とする加熱定着装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27089393A JPH07129001A (ja) | 1993-10-28 | 1993-10-28 | 加熱定着装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27089393A JPH07129001A (ja) | 1993-10-28 | 1993-10-28 | 加熱定着装置及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07129001A true JPH07129001A (ja) | 1995-05-19 |
Family
ID=17492443
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27089393A Pending JPH07129001A (ja) | 1993-10-28 | 1993-10-28 | 加熱定着装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07129001A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10466631B1 (en) | 2018-06-15 | 2019-11-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Fixing device and image forming apparatus |
-
1993
- 1993-10-28 JP JP27089393A patent/JPH07129001A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10466631B1 (en) | 2018-06-15 | 2019-11-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Fixing device and image forming apparatus |
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