JPH07130456A - ヒーター及びその製造方法 - Google Patents

ヒーター及びその製造方法

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JPH07130456A
JPH07130456A JP5270891A JP27089193A JPH07130456A JP H07130456 A JPH07130456 A JP H07130456A JP 5270891 A JP5270891 A JP 5270891A JP 27089193 A JP27089193 A JP 27089193A JP H07130456 A JPH07130456 A JP H07130456A
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film
heater
resistance layer
substrate
heating resistor
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JP5270891A
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Yasushi Taniguchi
靖 谷口
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 未定着画像の加熱定着等に用いられ、通電に
より発熱する抵抗層を有するヒーターにおいて、該抵抗
層上に被覆されたガラス等の保護層は、熱伝導率が小さ
いために、ヒーターの熱が被加熱体に効率的に供給され
ない等の問題があったが、本発明はこのような問題を解
決する。 【構成】 絶縁性基板2、通電により発熱する抵抗層
3、抵抗層端部に設けられた電極端子4、5、電極タブ
12等を有するヒーターにおいて、前記抵抗層3の保護
層として水素化アモルファス炭素膜もしくはダイヤモン
ド状炭素膜6を用いて、保護層における熱伝導率等を向
上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、複写機、レーザビーム
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等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。
【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
保護膜3A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Al
23 ,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等を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いた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4参照)
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3A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。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A
C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。
【0005】
【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。
【0006】しかしながら、保護層がガラス等の熱伝導
率の小さい材料であるために、ヒーターの熱が効率的に
未定着画像に供給されず、定着に過大な熱量を必要とす
ることになる。更に、定着のより高速化を図るには、発
熱量を増大させなければならず、そのためには通電電流
をより大きくしなければならない。この結果、図3に示
すようなコネクターに大電流を通電すると、通電による
温度上昇が大きく、コネクターを形成しているバネ材
(一般にはリン青銅)が高温クリープにより劣化し、コ
ンタクト圧力の低下、接続抵抗値の上昇を引き起こし、
更に温度が上昇するといった熱暴走が発生し、接続部及
び装置の信頼性に問題が生じることになる。また、こう
した問題が発生しなくとも必要以上の大電流を供給しな
ければならず、装置の消費電力が大きくなるという問題
がある。本発明は、このような問題を解決することを第
1の課題とする。
【0007】また、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。
【0008】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、絶縁性保護層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(商品名)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。本発明は、このような問題を解決
することを第2の目的とする。
【0009】また、ポリイミド等の耐熱性フィルムの摩
耗を防ぐために、ポリイミド・フィルムにフィラーを混
入したり、テフロンコーティング等を施して絶縁性保護
膜との摩擦係数を小さくしているが、十分な効果が得ら
れていない。現状では、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困難で、
ヒーター寿命(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。本発明は、このような問題を解
決することを第3の課題とする。
【0010】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、ヒー
ターの保護層として気相合成法で形成した電気絶縁性が
高く、高熱伝導率、高硬度、低摩擦係数である水素化ア
モルファス炭素膜(以下、a−C:H膜)もしくはダイ
ヤモンド状炭素膜(以下、DLC膜)を用いることによ
り、上述の問題を解決したものである。
【0011】以下、本発明に関して詳細に説明する。本
発明に係るa−C:H膜もしくはDCL膜は、熱伝導率
が200〜600W/m・K、電気抵抗(体積抵抗率)
108 〜1011Ωcm、硬度2000〜5000kgf
/mm2 等に代表される物理的性質を有するものであ
る。
【0012】本発明で用いるa−C:H膜もしくはDL
C膜は、マイクロ波プラズマCVD法、直流プラズマC
VD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;(CH32CO,(C652 CO等のケトン
類;CO,CO2 等のガス、及びこれらのガスにN2
2 ,O2 ,H2 O,Ar等のガスを混合したものが挙
げられる。
【0013】a−C:H膜は、膜中に水素を数十ato
m%含有しており、この水素含有量によって膜の性質は
大きく異なる。例えば、水素を50atom%以上含む
a−C:H膜は、光学バンドギャップが大きく透明で電
気抵抗が高いものの、膜硬度が低く熱導電率の低いポリ
マーライクな膜である。一方、水素を15〜35ato
m%含むa−C:H膜は、ビッカース硬度で2000〜
5000kg/mm2と非常に硬く、電気抵抗が108
Ωcm以上、熱伝導率が200W/m・K以上、摩擦係
数が0.2以下の高熱伝導率と高絶縁性、高硬度を兼ね
備えた膜である。これらの性質は、膜中に40〜70%
存在するsp3 結合に由来しているものと考えられる。
従って、本発明の保護膜として用いられるのは、水素含
有量が15〜35atom%であるa−C:H膜やDL
C膜である。
【0014】前述のAl23 ,AlN,SiC等のセ
ラミックス基板にヒーターとなる発熱抵抗体をスパッタ
リング法等のPVD法により形成し、抵抗値を測定して
所望の抵抗値となるよう必要によりトリミングを行う。
同様に、Au,Ag,Cuをスパッタリング法により電
極端子を形成する。次に、a−C:H膜もしくはDLC
膜からなる保護層を形成してヒーター基板を製作する。
a−C:H膜もしくはDLC膜の厚さは、ヒーター使用
条件において十分な絶縁耐圧と定着時の押圧力からヒー
ターを保護できる機械的強度を保証することのできる厚
さで、数μm〜数100μmの範囲であれば良い。好ま
しくは、数μm〜数10μmが好適である。なお、発熱
抵抗体、電極端子の形成方法は、スパッタリング法、真
空蒸着法、イオンプレーティング法等のPVD法に限定
されるものではなく、CVD法やメッキ、スクリーン印
刷等の方法を用いても良い。この後、電極端子に電極タ
ブをロウ付け等により取り付け、電極タブにワイヤーを
圧接しヒーターをヒーターホルダーに接着して、本発明
のヒーターを完成する。
【0015】本発明は、ヒーターの保護層として気相合
成法で形成したa−C:H膜もしくはDLC膜を用いる
ことにより、ヒーター部の熱効率を向上させ、消費電力
を低減すると共に、保護層としての耐摩耗性と摺動性に
優れたヒーターを実現するものである。
【0016】本発明の第2の手段は、ヒーターの絶縁性
保護膜あるいは発熱抵抗体上に金属元素を含有するa−
C:H膜もしくはDLC膜を気相合成法で形成すること
により、上述の第2の課題を解決したものである。
【0017】以下、本発明の第2の解決手段に関して詳
細に説明する。該手段に係るa−C:H膜もしくはDL
C膜は、熱伝導率が200〜600W/m・K、電気抵
抗(体積抵抗率)108 〜1011Ωcm、硬度2000
〜5000kg/mm2 、摩擦係数が0.2より小さい
等に代表される物理的性質を有するものである。
【0018】該手段で用いるa−C:H膜もしくはDL
C膜は、マイクロ波プラズマCVD法、直流プラズマC
VD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、イオンプレーティング法、反応性プラズマ
・スパッタ法、イオン注入法、レーザープラズマCVD
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;(CH32 CO,(C652
O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,Ar等のガスを混合
したものが挙げられる。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。
更に、a−C:H膜あるいはDLC膜に添加すTa,
W,Mo,Nb,Ti,Cr,Fe,B,Si等の元素
は、固体金属もしくは半導体、あるいはこれらの元素を
含有する有機金属ガス、シランガス、高次のシランガ
ス、ジボランガス、高次のボランガスにより添加され
る。
【0019】a−C:H膜あるいはDLC膜は、膜中に
水素を数十atom%含有しており、この水素の含有量
によって膜の性質は大きく異なる。例えば、水素を50
atom%以上含む膜は、光学バンドギャップが大きく
透明で電気抵抗が高いものの、膜硬度が低く熱伝導率の
低いポリマーライクな膜である。一方、水素を10〜4
5atom%含む膜は、ビッカース硬度で2000〜5
000kg/mm2 と非常に硬く、電気抵抗が108 Ω
cmより大きく、熱伝導率が200W/m・Kより大き
く、摩擦係数が0.2より小さい、高熱伝導率と高絶縁
性、高硬度を兼ね備えた膜である。これらの性質は、膜
中に40〜70%存在するsp3 結合に由来しているも
のと考えられる。従って、本発明の保護膜として用いら
れるのは、水素含有量が10〜45atom%であるa
−C:H膜やDLC膜である。a−C:H膜とDLC膜
を明確に区別することは難しい。いずれの膜も巨視的に
はアモルファスで、膜中に水素を含有し、sp2 結合と
sp3 結合炭素からなり、その物理性性質も前述の通り
類似している。本発明で言うDLC膜は、微視的に見た
ときダイヤモンドの結晶構造、例えば電子線回折により
ダイヤモンドと特定される回折パターンを有しているも
のである。
【0020】a−C:H膜あるいはDLC膜の摩擦係数
は、真空中や乾燥窒素雰囲気中ではμ〜0.02と非常
に低摩擦係数であるが、相対湿度が高くなるに従い摩擦
係数は大きくなる傾向にある。通常状態における摩擦係
数はμ<0.2であるが、相対湿度の高い状態や接触摺
動距離が長くなるに従い、摩擦係数の劣化を生じる。こ
れに対し、本発明のTa,W,Mo,Nb,Ti,C
r,Fe,B,Siを含有するa−C:H膜あるいはD
LC膜の摩擦係数は、湿度や接触摺動距離に因らず、一
定である。これらの元素の膜中濃度は、30at%より
も少なければ良い。30at%を越えると摩擦係数が元
素を添加しない時よりも大きくなるだけでなく、膜硬度
の低下を引き起こす。特に、元素濃度が10〜20at
%の時、摩擦係数は最小となり好適である。図8は元素
濃度と摩擦係数の関係を示した図である。また、前述の
元素を添加することにより基板との付着強度を高めるこ
とができる。
【0021】ヒーターの絶縁保護膜あるいは発熱抵抗体
上に金属を含有するa−C:H膜あるいはDLC膜を前
述の形成方法により形成する。a−C:H膜、DLC膜
の厚さは、数nm〜数10μmの範囲であれば良く、特
に数10nm〜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
基板から剥離し易いからである。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)添加する元素の選択と添
加量を調整する必要がある。
【0022】金属元素をa−C:H膜、DLC膜に添加
する方法について、DCマグネトロン・スパッタリング
法を例に説明する。添加する金属元素をターゲットとし
(例えばTa)、反応ガスとして含炭素ガス(例えばC
22 )、スパッタリングガスとして不活性ガス(例え
ばAr等の希ガスあるいは窒素ガス)を適当な割合で混
合して反応性スパッタリングを行う。この時、DC電源
より数100W〜数kWのパワーを投入してDCプラズ
マを形成し、基板に適当なバイアス電圧を印加する。反
応ガスとスパッタリングガスの流量比を変えることによ
り添加元素の濃度を制御する。スパッタリングガス流量
を多くすることにより添加元素の濃度を高くすることが
できる。
【0023】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。
【0024】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
より金属元素を添加したa−C:H膜もしくはDLC膜
を潤滑保持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。
【0025】本発明の第3の手段は、ヒーターの絶縁保
護膜あるいは発熱抵抗体上、もしくはフィルム上にフッ
素を含有するa−C:H膜もしくはDLC膜を気相合成
法で形成することにより、上述の第3の課題を解決した
ものである。
【0026】該解決手段で用いるa−C:H膜もしくは
DLC膜の形成法及び原料は、前記第2の手段と略同様
であるが、必要に応じてTa,W等の元素の有機金属ガ
ス等による添加が省略される。
【0027】a−C:H膜あるいはDLC膜の摩擦係数
は、真空中や乾燥窒素雰囲気中ではμ〜0.02と非常
に低摩擦係数であるが、相対湿度が高くなるに従い摩擦
係数は大きくなる傾向にある。通常状態における摩擦係
数はμ<0.2であるが、相対湿度の高い状態や接触摺
動距離が長くなるに従い、摩擦係数の劣化を生じる。こ
れに対し、本発明のフッ素を含有するa−C:H膜ある
いはDLC膜の摩擦係数は、湿度や接触摺動距離に因ら
ず、一定である。これらの元素の膜中濃度は、30at
%以下であれば良い。30at%を越えるとa−C:H
膜あるいはDLC膜本来の有する性質が低下する。特
に、膜硬度の低下が顕著であり、基板との密着性も低下
するため適さない。
【0028】フッ素を含有するa−C:H膜あるいはD
LC膜の摩擦係数が、環境(特に湿度)や使用状況(接
触摺動距離)に因らず一定である理由は不明であるが、
a−C:H膜やDLC膜に存在するダングリングボンド
がフッ素でターミネートされることによりダングリング
ボンドが減少して環境や使用状況に対して安定な膜にな
っているものと推測される。
【0029】ヒーターの絶縁保護膜あるいは発熱抵抗体
上、もしくはフィルム上にフッ素を含有するa−C:H
膜あるいはDLC膜を前述の形成方法により形成する。
a−C:H膜、DLC膜の厚さは、絶縁保護膜あるいは
発熱抵抗体上に設ける場合には、数nm〜数10μmの
範囲にあれば良く、特に数10nm〜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いからである。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)にす
る必要がある。一方、フィルム上に形成する場合には、
数nm〜数100nmの膜厚が好適である。膜厚が数n
mより薄い場合には十分な潤滑性能が得られず、数10
0nmよりも厚い場合には、膜応力により膜がフィルム
から剥離したりフィルムがカールしてしまうためであ
る。なお、前述の好適な膜厚範囲で膜を形成した場合で
も、フィルムがカールするときにはフィルムの両面に膜
を形成すれば良い。
【0030】フッ素をa−C:H膜、DLC膜に添加す
る方法は、前述のa−C:H膜、DLC膜の形成方法に
おいて、原料ガスとして含フッ素ガス、例えばCF4
66-m (m=0〜6)等を用いる方法、a−C:H
膜、DLC膜を形成後、CF 4 等の含フッ素ガスのプラ
ズマ中に曝すことにより膜表面をフッ素化する方法、フ
ッ素イオンをイオン注入する方法等が挙げられる。
【0031】なお、本発明の潤滑保護膜を、フィルムと
接触摺動するヒーターやヒーターホルダー部に形成する
と共に、ヒーターと接触摺動するフィルムに形成するこ
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。
【0032】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
よりフッ素を含有したa−C:H膜もしくはDLC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。
【0033】
【実施例】以下、図面を参照しながら請求項1,6に係
る発明の具体的実施例を説明する。
【0034】〈実施例1〉図4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
16上の未定着トナー画像17が加熱溶融定着される。
【0035】図5は、第1実施例を示す断面模式図であ
る。図中1はヒーター、2はセラミックス基板、3はA
g/Pdからなる発熱抵抗体、4,5はCuからなる電
極端子部、6はDLC膜からなる保護層、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。
【0036】本実施例において、まずAl23 基板上
にAg/Pdからなるペーストを所定の位置に発熱抵抗
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を酸素分圧に注意しながら
焼成、形成した(図5の(a))。この後、絶縁性保護
膜となるDLC膜6を形成した(図5の(b))。図6
にDLC膜の形成に用いたECRプラズマCVD装置の
模式図を示す。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は基板及び基板ホルダー、27は真空槽、
28は排気系である。電極形成を終えた基板を基板ホル
ダーに設置し、真空槽を1×10-7Torrまで排気し
た。次に、ガス導入系よりC66 :30sccm、H
2:15sccmを導入し、ガス圧を3.4×10-4
orrとした後、2.45GHzのマイクロ波を1kW
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1500Gauss、空洞共
振器出口で875GaussのECR条件とし、基板位
置で700Gaussとなるよう外部磁場を形成した。
更に、不図示のDC電源により基板に−500Vの電圧
を印加して、DLC膜を10μm形成した。このDLC
膜の熱伝導率を光交流法熱定数測定装置を用いて測定し
た結果、400W/m・Kであった。また、電気抵抗を
測定した結果、2×1011Ωcmであった。
【0037】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5の(c))。引き続き、電極タ
ブ12にワイヤー14を圧接し(図5の(d))、ヒー
ター1をヒーターホルダー8に接着した(図5の
(e))。なお、ヒーター1の製作時に電極端子部4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
を得ることができる。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る。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。
【0038】以上のようにして得られたヒーター1は、
通電により発生する熱を効率的に記録材側に供給するこ
とが可能となり、ヒーター構成部材の熱的劣化を生じる
ことなく安定したヒーター性能を実現することができ
た。
【0039】〈実施例2〉実施例1と同様にして、セラ
ミックス基板上に発熱抵抗体3としてTiを20nm、
Auを10μm、順次スパッタリング法により形成し
た。発熱抵抗体の抵抗値を測定し、所望の抵抗値となる
ようトリミングした。引き続き、Cuをスパッタリング
して電極端子部4,5を形成した。この後、絶縁性保護
層となるa−C:H膜6を形成した。図7は、a−C:
H膜を形成したイオンビーム蒸着(IBD)装置の模式
図である。図中30は真空槽、31はイオンビーム源、
32はイオン化室、33はガス導入系、34はイオンビ
ーム引き出し電極、35は基体、36は基板ホルダー、
37は排気系である。電極形成を終えた基板を基板ホル
ダーに設置し、真空層を1×10-7Torrまで排気し
た。次にガス導入系よりCH4 :15sccm,H2
30sccmを導入し、ガス圧を3.1×10-4Tor
rとしてプラズマ室内にプラズマを生成した。引き出し
電極に0.7kVの電圧を印加して、イオンビームを引
き出し基板に照射して膜厚15μmのa−C:H膜を発
熱抵抗体上の所定の位置に形成した。このとき同様にし
て作成したa−C:H膜の水素含有率をHFSで分析し
た結果、膜中の水素濃度は25atom%であった。ま
た、実施例1と同様にして熱伝導率と電気抵抗を評価し
た結果、それぞれ250W/m・K、2×1011Ωcm
であった。引き続き、実施例1と同様にして電極端子部
に、電極タブ、ワイヤーを接続した後、ヒーターホルダ
ー部に接着してヒーターを完成した。
【0040】このヒーターを用い、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
定着を実現することができた。
【0041】次に請求項2、7に係る発明の具体的実施
例を説明する。
【0042】〈実施例3〉図9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101は、断熱性のヒーターホルダー108を
介してヒーター支持部109に固定支持されている。1
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、111はこのフィルムをヒーター101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110は、不図示の駆動部材により或は加圧ローラ
ー111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108のエッジ部に接触しながら、ヒー
ター101面に密着した状態でヒーター101面を摺動
しながら回転或は走行移動する。ヒーター101の通電
発熱抵抗体3に対する通電によりヒーター101を所定
温度に昇温させ、またフィルム110を移動駆動させた
状態である定着ニップ部115に被加熱材として記録材
116を未定着トナー画像面をフィルム110面側にし
て導入することで、記録材116がフィルム110面に
密着してフィルム110と共に定着ニップ部115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
110を介して記録材116に熱エネルギーが付与され
て記録材116上の未定着トナー画像117が加熱溶融
定着される。
【0043】図10は、第3実施例を示すヒーター部の
断面模式図である。図中101はヒーター、102はセ
ラミックス基板、103はAg/Pdからなる発熱抵抗
体、104,105はCuからなる電極端子部、106
はガラス質の絶縁保護層、118は金属元素を添加した
DLC膜、108はヒーターホルダー、112は電極タ
ブ、113はAuSiからなるロウ材、114はワイヤ
ーである。
【0044】本実施例におけるヒーターは、まずAl2
3 基板上にAg/Pdからなるペーストを発熱抵抗体
103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104,105を酸素分圧
に注意しながら焼成、形成した(図10の(a))。こ
の後、絶縁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。
この後,Taを添加したDLC膜118をECR−プラ
ズマCVD法により400nm形成した(図10の
(c))。図11はDLC膜を形成するために用いたE
CRプラズマCVD装置の模式図である。図中120は
空洞共振器タイプのプラズマ室、121はガス導入系、
122はマイクロ波導入窓、123はマイクロ波導波
管、124は電磁石、125はマイクロ波発振器、12
6は基板、127は真空槽、128は排気系、129は
純度99.9%のTaターゲットである。真空槽を1×
10-7Torrまで排気した後、ガス導入系よりC2
2:40sccm、H2 :20sccm、Ar120s
ccmを導入し、ガス圧を2.0×10-3Torrとし
た後、2.45GHzのマイクロ波を1.0kW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1200Gauss、空洞共振器出口
のTaターゲット129で875GaussのECR条
件とし、基板位置で600Gaussとなるよう外部磁
場を形成した。更に、不図示のDC電源により基板に−
500Vの電圧を印加して、図10中118のDLC膜
を形成した。同一条件で作成した膜をHFS(Hydr
ogen Forward Scattering)法
により水素濃度を分析したところ水素含有量は20at
%であった。同様にEPMAによりTaの膜中濃度を分
析したところ含有量は10at%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2000kg/mm2 であった。ピン・オン・デ
ィスク法により摩擦特性を評価した。測定は相対湿度6
0%の空気中で行い、ピンとして軸受け鋼(SUJ2)
の球(直径5mm)を用い、加重2.2N、摺動速度
0.04m/sで行った結果、摩擦係数は0.06であ
った。
【0045】次に、AuSiからなるロウ材113を用
いて銅合金からなる電極タブ112と、セラミックス基
板102とをロウ付けした(図10の(d))。引き続
き、電極タブ112にワイヤー114を圧接し、ヒータ
ー101をヒーターホルダー108に接着した(図10
の(e))。なお、ヒーター101の製作時に電極端子
部104,105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、Au
Su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。
【0046】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。
【0047】〈実施例4〉実施例3と同様のAl23
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103
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3で使用した図11のECRプラズ
マCVD装置において129ターゲットを取り外した状
態でSiを添加したa−C:H膜を形成した。真空槽を
1×10-7Torrまで排気した後、ガス導入系よりC
66 :25sccm、H2 :15sccm、SiH4
10sccmを導入し、ガス圧を3.6×104 Tor
rとした後、2.45GHzのマイクロ波を1.2kW
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1500Gauss、空洞共
振器出口で875GaussのECR条件とし、基板位
置で650Gaussとなるよう外部磁場を形成した。
更に、空洞共振出口に設けた不図示の引き出し電極に−
700Vの電圧を印加して、a−C1-x Six :H膜を
400nm形成した。この時、xの範囲は0≦x≦0.
4で、xが0.4よりも大きくなると膜中のSiC成分
が増大し、摩擦係数が0.2よりも大きくなってしまい
適さなかった。図12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
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2500kg/mm2 であった。また、ピン・オン・
ディスク法により摩擦特性を評価した。測定は相対湿度
50%の空気中で行い、ピンとして軸受け鋼(SUJ
2)の球(直径5mm)を用い、加重2.2N、摺動速
度0.04m/sで行った結果、摩擦係数は0.05で
あった。なお、膜中の水素濃度はHFS(Hydrog
en Foward Scattering)分析の結
果、25atom%であった。
【0048】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3と同様に記録材の熱
定着を行った結果、実施例3と同様の安定した定着と耐
久性が得られた。
【0049】〈実施例5〉実施例3と同様にして、絶縁
保護層上に潤滑保護層としてa−C:H膜を形成した。
図13は、a−C:H膜を形成したイオンビーム蒸着
(IBD)装置の模式図である。図中130は真空槽、
131はイオンビーム源、132はイオン化室、133
はガス導入系、134はイオンビーム引き出し電極、1
35は基体、136は電子銃、137は排気系である。
真空槽を1×10-7Torrまで排気した後、ガス導入
系よりCH4 :15sccm、H2 :35sccmを導
入し、ガス圧を3.8×104 Torrとしてプラズマ
室内にプラズマを生成した。引き出し電極に0.8kV
の電圧を印加してイオンビームを引き出し基板に照射し
た。この時、電子銃136を用いて添加する金属を同時
に蒸着した。添加した金属は、Ta,W,Mo,Nb,
Cr,Fe,B,Siでトータル膜厚を450nmとし
た。以上のように作製したヒーターをサンプル1〜9と
し、併せてノンドープのa−C:H膜を形成したヒータ
ーをサンプル10として、膜中の水素含有率、添加金属
の含有率、膜硬度、摩擦係数を評価した結果を表1に示
した。なお、水素濃度はHFS分析、添加金属濃度はE
PMA、膜硬度は薄膜硬度計、摩擦係数は実施例4と同
一条件で評価した。
【0050】
【表1】
【0051】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3と同様に記録材の熱
定着を行った結果、サンプル1〜9は実施例3と同様の
安定した定着と耐久性が得られたが、サンプル10は定
着回数の増加にともない若干ではあるがフィルム摩耗粉
を生じた。
【0052】〈実施例6〉実施例3と同様に絶縁保護膜
を形成したヒーターを図14に示すDCマグネトロンス
パッタリング装置に設置した。図中140は真空槽、1
41は基板、142はターゲット、143はガス導入
系、144はDC電源、145は排気系である。ターゲ
ットは純度99.9%のTaを用いた。真空槽を1×1
-7Torrまで排気した後、ガス導入系よりC22
とArを導入し、C22 /Ar流量比を0〜60%の
範囲で変化させTa添加a−C:H膜を400nm形成
した。この時、ガス圧を0.4Pa、基板温度を室温、
放電パワー2kW、基板ターゲット間距離を70mmと
した。以上のように作製したヒーターをサンプル11〜
15とし、膜中の水素含有率、添加元素の含有率、膜硬
度、摩擦係数を評価した結果を表2に示した。この時、
水素濃度はHFS分析、添加元素濃度はEPMA、膜硬
度は薄膜硬度計、摩擦係数は実施例4と同一条件で評価
した。
【0053】
【表2】
【0054】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3同様に記録材の熱定
着を行った結果、サンプル11〜13は実施例3と同様
の安定した定着と耐久性が得られたが、サンプル14、
15は定着回数の増加にともない、若干ではあるがフィ
ルム摩耗粉を生じた。
【0055】次に請求項4,8に係る発明の具体的実施
例を説明する。
【0056】〈実施例7〉図15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図である。ヒ
ーター201は、断熱性のヒーターホルダー208を介
してヒーター支持部209に固定支持されている。21
0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、211はこのフィルムをヒーター201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210は、不図示の駆動部材により或は加圧ローラ
ー211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208のエッジ部に接触しながら、ヒー
ター201面に密着した状態でヒーター201面を摺動
しながら回転或は走行移動する。ヒーター201の通電
発熱抵抗体203に対する通電によりヒーター201を
所定温度に昇温させ、またフィルム210を移動駆動さ
せた状態である定着ニップ部215に被加熱材として記
録材216を未定着トナー画像面をフィルム210面側
にして導入することで、記録材216がフィルム210
面に密着してフィルム210と共に定着ニップ部215
を移動通過し、その移動通過過程でヒーター201から
フィルム210を介して記録材216に熱エネルギ−が
付与されて記録材216上の未定着トナー画像217が
加熱溶融定着される。
【0057】図16は、第7実施例を示すヒーター部の
断面模式図である。図中201はヒーター、202はセ
ラミックス基板、203はAg/Pdからなる発熱抵抗
体、204,205はCuからなる電極端子部、206
はガラス質の絶縁保護層、218は金属元素を添加いた
DLC膜、208はヒーターホルダー、212は電極タ
ブ、213はAuSiからなるロウ材、214はワイヤ
ーである。
【0058】本実施例におけるヒーターは、まずAl2
3 基板上にAg/Pdからなるペーストを発熱抵抗体
203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204,205を酸素分圧
に注意しながら焼成、形成した。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。この後、フッ素を
添加したDLC膜218をECR−プラズマCVD法に
より800nm形成した。図17は、DLC膜を形成す
るために用いたECRプラズマCVD装置の模式図であ
る。図中220は空洞共振器タイプのプラズマ室、22
1はガス導入系、222はマイクロ波導入窓、223は
マイクロ波導波管、224は電磁石、225はマイクロ
波発信器、226は基板、227は真空槽、228は排
気系である。真空槽を1×10-7Torrまで排気した
後、ガス導入系よりC22 :30sccm、CF4
10sccm、H2 :20sccmを導入し、ガス圧を
2.0×10-3Torrとした後、2.45GHzのマ
イクロ波を1.0kW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1200
Gauss、空洞共振器出口で875GaussのEC
R条件とし、基板位置で600Gaussとなるよう外
部磁場を形成した。更に、不図示のDC電源により基板
に−500Vの電圧を印加して、第16図中218のフ
ッ素を含有したDLC膜を形成した。同一条件で作製し
た膜をHFS(Hydrogen Fowardsca
ttering Spectoroscopy)法によ
り水素濃度を分析した結果、水素含有量は20at%で
あった。同様にRBS(Rutherford Bac
kscattering Spectoroscop
y)法によりフッ素濃度を分析したところ含有量は10
at%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2500kg/mm
2 であった。ピン・オン・ディスク法により摩擦特性を
評価した。測定は相対湿度50%の空気中で行い、ピン
として軸受け鋼(SUJ2)の球(直径5mm)を用い
加重1.5N、摺動速度0.04m/sで行った結果、
摩擦係数は0.05であった。
【0059】次に、AuSiからなるロウ材213を用
いて銅合金からなる電極タブ212とセラミックス基板
202とをロウ付けした。引き続き、電極タブ212に
ワイヤー214を圧接しヒーター201をヒーターホル
ダー208に接着した。なお、ヒーター201の製作時
に電極端子部204,205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Au
Ge、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。
【0060】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。
【0061】〈実施例8〉実施例7と同様のAl23
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203
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7と同様に図17に示すECRプラ
ズマCVD装置を用い、フッ素を含有したa−C:H膜
を形成した。真空槽を1×10-7Torrまで排気した
後、ガス導入系よりC65 F:25sccm、H2
15sccmを導入し、ガス圧を3.6×104 Tor
rとした後、2.45GHzのマイクロ波を1.2kW
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1500Gauss、空洞共
振器出口で875GaussのECR条件とし、基板位
置で650Gaussとなるよう外部磁場を形成した。
更に、空洞共振出口に設けた不図示の引き出し電極(グ
リッド)に−700Vの電圧を印加して、a−C:H,
F膜を1000nm形成した。この後、実施例7と同様
にして電極端子部に、電極タブ、ワイヤーを接続した
後、ヒーターホルダー部に接着してヒーター・サンプル
1を完成した。図18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。同様に、
原料ガスをC633,C66 とし、それ以外の条
件は試料1と同様にしてサンプル2、3を作製した。各
試料について、膜中の水素含有率、フッ素含有率、膜硬
度、摩擦係数を評価した結果を表3に示した。なお水素
濃度はHFS分析、フッ素含有率はRBS分析、膜硬度
は薄膜硬度計、摩擦係数は実施例7と同一条件で評価し
た。
【0062】
【表3】
【0063】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7と同様に記録材の熱
定着を行った結果、サンプル1、2は実施例7と同様の
安定した定着と耐久性が得られたが、サンプル3は定着
回数の増加にともない、微少な膜剥離を生じた。
【0064】〈実施例9〉実施例7と同様にして、絶縁
保護層上に潤滑保護膜としてa−C:H膜を形成した。
図19は、a−C:H膜を形成したイオンビーム蒸着
(IBD)装置の模式図である。図中230は真空槽、
231はイオンビーム源、232はイオン化室、233
はガス導入系、234はイオンビーム引き出し電極、2
35は基体、236は排気系である。真空槽を1×10
-7Torrまで排気した後、ガス導入系よりCH4 :1
5sccm、H2 :35sccmを導入し、ガス圧を
3.0×104 Torrとしてプラズマ室内にプラズマ
を生成した。引き出し電極に0.7kVの電圧を印加し
てイオンビームを引き出し基板に照射して、a−C:H
膜を400nm形成した。次に、第20図に示すRFプ
ラズマCVD装置に設置した。図中240は真空槽、2
41はガス導入系、242は電極、243は基板、24
4は排気系、245はRF電源である。真空槽を1×1
-7Torrまで排気した後、ガス導入系よりCF4
100sccmを導入してガス圧を3.0×10-2To
rrとし、RF電源より1.5kWの電力を投入してR
Fプラズマを形成した。このRFプラズマ中に、a−
C:H膜を形成したヒーターを曝し、a−C:H膜の表
面をフッ素化した。この膜の、水素含有率は30at
%、フッ素含有率は5at%、膜硬度は2500kg/
mm2 、摩擦係数はμ=0.05であった。なお、膜中
のフッ素濃度は表面から基板側に向かって減少してい
た。評価方法、評価条件は実施例1と同様とした。実施
例7と同様にして極端子部に、電極タブ、ワイヤーを接
続した後、ヒーターホルダー部に接着してヒーターを完
成した。
【0065】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7と同様に記録材の熱
定着を行った結果、実施例7と同様の安定した定着と耐
久性が得られた。
【0066】〈実施例10〉実施例9と同様にして絶縁
保護膜上にa−C:H膜を450nm、フィルムと接触
するヒーターホルダー部に550nm、フィルムに30
nm形成した。更に、実施例9と同様にa−C:H膜を
形成したヒーター、ヒーターホルダー、フィルムを図2
0のRFプラズマCVD装置に設置し、a−C:H膜の
表面をフッ素化した。図21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。
【0067】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7と同様に記録材の熱
定着を行った結果、実施例7と同様の安定した定着と耐
久性が得られた。
【0068】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1、6に係
る発明は、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、ヒーターの保護層を気相合成法
で形成したa−C:H膜もしくはDLC膜とすることに
より、保護層の熱伝導率を上げ、ヒーター部の熱効率の
向上と消費電力の低減を実現することができる。併せて
保護層としての耐摩耗性、摺動性を向上させることがで
き、極めて信頼性の高いヒーターを供給することができ
る。この結果、大電流を安定的に供給することが可能と
なり、定着スピードの高速化、定着サイズの大型化が実
現できる。
【0069】また請求項2、7に係る発明は、熱定着に
よる画像形成装置等で使用されるヒーターにおいて、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、低摩擦係数である金属添加a−
C:H膜もしくはDLC膜を潤滑保護膜として形成する
ものである。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。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。
【0070】また請求項4、8に係る発明は、熱定着に
よる画像形成装置等で使用されるヒーターにおいて、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、もしくはフィルム上に高硬度、低摩擦係
数であるフッ素を含有したa−C:H膜もしくはDLC
膜を潤滑保護層として形成するものである。本発明の潤
滑保護層は、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。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。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るヒーターの平面図
【図2】本発明に係るヒーターの平面図
【図3】本発明に係るヒーターの断面図
【図4】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
【図5】本発明の実施例におけるヒーターの部分断面図
【図6】本発明の実施例でDLC膜形成に用いたECR
プラズマCVD装置の模式図
【図7】本発明の実施例でa−C:H膜経営に用いたイ
オンビーム蒸着装置の模式図
【図8】本発明に係る添加金属濃度と摩擦係数の関係を
示す図
【図9】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
【図10】本発明の実施例におけるヒーターの部分断面
【図11】本発明の実施例でDLC膜形成に用いたEC
RプラズマCVD装置の模式図
【図12】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
【図13】本発明の実施例でa−C:H膜形成に用いた
イオンビーム蒸着装置の模式図
【図14】本発明の実施例でa−C:H膜形成に用いた
DCマグネトロン・スパッタ装置
【図15】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
【図16】本発明の実施例におけるヒーターの部分断面
【図17】本発明の実施例でDLC膜形成に用いたEC
RプラズマCVD装置の模式図
【図18】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
【図19】本発明の実施例でa−C:H膜形成に用いた
イオンビーム蒸着装置の模式図
【図20】本発明の実施例でa−C:H膜をフッ素化す
るために用いたRFプラズマCVD装置の模式図
【図21】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
【符号の説明】
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 8,108,208…ヒーターホルダー 9,109,209…裏面断熱層 10,110,210…耐熱性フィルム 11,111,211…加圧ローラー 12,112,212…電極タブ 13,113,
213…ロウ材 14,114,214…ワイヤー 15,115,215…定着ニップ 16,116,
216…記録材 17,117,217…未定着トナー 20,120,220…プラズマ室 21,121,221…ガス導入系 22,122,222…マイクロ波導入窓 23,123,223…マイクロ波導波管 24,124,224…電磁石 25,125,225…マイクロ波発振器 26,126,226…基板、基板ホルダー 27,127,227…真空槽 28,128,
228…排気系 30,130,230…真空槽 31,131,231…イオンビーム源 32,132,232…イオン化室 33,133,233…ガス導入系 34,134,234…イオンビーム引き出し電極 35,135,235…基板 36…基板ホルダー 37…排気系 118…金属を添加したDCL膜 136…電子銃 137…排気系 140…真空槽 141…基板 142…ターゲット 143…ガス導
入系 144…DC電源 145…排気系 218…フッ素を添加したDLC膜 236…排気系 240…真空槽 241…ガス導
入系 242…電極 243…基板 244…排気系 245…RF電

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁性基板と通電により発熱する抵抗
    層、抵抗層端部に設けられた電極端子部を有するヒータ
    ーにおいて、前記抵抗層の保護層として水素化アモルフ
    ァス炭素膜もしくはダイヤモンド状炭素膜を用いたこと
    を特徴とするヒーター。
  2. 【請求項2】 絶縁性基板と通電により発熱する抵抗
    層、抵抗層端部に設けられた電極端子部を有するヒータ
    ーにおいて、フィルムと接触摺動するヒーターの絶縁保
    護膜あるいは発熱抵抗体上に金属を含有する水素化アモ
    ルファス炭素膜もしくはダイヤモンド状炭素膜からなる
    潤滑保護膜を形成したことを特徴とするヒーター。
  3. 【請求項3】 前記金属元素がTa,W,Mo,Nb,
    Ti,Cr,Fe,B,Siであり、その膜中濃度が3
    0at%よりも小さいことを特徴とする請求項2記載の
    ヒーター。
  4. 【請求項4】 絶縁性基板と通電により発熱する抵抗
    層、抵抗層端部に設けられた電極端子部を有するヒータ
    ーにおいて、フィルムと接触摺動するヒーターの絶縁保
    護膜あるいは発熱抵抗体上、もしくはフィルム上にフッ
    素を含有した水素化アモルファス炭素膜もしくはダイヤ
    モンド状炭素膜からなる潤滑保護膜を形成したことを特
    徴とするヒーター。
  5. 【請求項5】 前記フッ素の膜中濃度が30at%以下
    であることを特徴とする請求項4記載のヒーター。
  6. 【請求項6】 絶縁性基板と通電により発熱する抵抗
    層、抵抗層端部に設けられた電極端子部を有するヒータ
    ーにおいて、前記抵抗層の保護層として水素化アモルフ
    ァス炭素膜もしくはダイヤモンド状炭素膜を形成するこ
    とを特徴とするヒーターの製造方法。
  7. 【請求項7】 絶縁性基板と通電により発熱する抵抗
    層、抵抗層端部に設けられた電極端子部を有するヒータ
    ーにおいて、フィルムと接触摺動するヒーターの絶縁保
    護膜あるいは発熱抵抗体上にTa,W,Mo,Nb,T
    i,Cr,Fe,B,Siから選ばれる金属を30at
    %より少なく含有する水素化アモルファス炭素膜もしく
    はダイヤモンド状炭素膜を潤滑保護膜として形成するこ
    とを特徴とするヒーターの製造方法。
  8. 【請求項8】 絶縁性基板と通電により発熱する抵抗
    層、抵抗層端部に設けられた電極端子部を有するヒータ
    ーにおいて、フィルムと接触摺動するヒーターの絶縁保
    護膜あるいは発熱抵抗体上、もしくはフィルム上にフッ
    素含有率が30at%以下である水素化アモルファス炭
    素膜もしくはダイヤモンド状炭素膜を潤滑保護膜として
    形成することを特徴とするヒーターの製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015230369A (ja) * 2014-06-04 2015-12-21 株式会社リコー 定着装置、画像形成装置
JP2018006573A (ja) * 2016-07-01 2018-01-11 松田産業株式会社 静電チャック及びその製造方法並びに静電チャックの再生方法
US11209760B1 (en) 2020-06-09 2021-12-28 Canon Kabushiki Kaisha Thermal fixing apparatus and image forming apparatus

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