DE69412007T2

DE69412007T2 - Heizelement und dieses Element verwendende Bildheizvorrichtung

Info

Publication number: DE69412007T2
Application number: DE1994612007
Authority: DE
Inventors: Yasushi C/O Canon Kabushiki Kaisha Ohta-Ku Tokyo 146 Taniguchi
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-05-28
Filing date: 1994-05-27
Publication date: 1999-02-11
Anticipated expiration: 2014-05-28
Also published as: EP0632344B1; EP0632344A2; CN1100252A; DE69412007D1; EP0632344A3; CN1112612C

Description

Hintergrund der Erfindung

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Bilderzeugungsgerät, wie ein Kopiergerät, einen Laserstrahldrucker od. dgl., und insbesondere auf ein Heizelement und eine Bildheizvorrichtung, die zur Erwärmung einer unfixierten Abbildung imstande sind.

Relevanter Stand der Technik

Eine Bildheizvorrichtung, die ein festes Heizelement und eine dünne, am Heizelement gleitende Folie verwendet, wie in Fig. 51 gezeigt ist, ist beispielsweise im US-Patent Nr. 5 149 941 vorgeschlagen. In Fig. 51 sind eine Heizvorrichtung 500, eine an der Heizvorrichtung 500 gleitende Folie 505, eine Antriebswalze 506, um die Folie 505 anzutreiben, eine angetriebene Walze 507 und eine mit der Heizvorrichtung 500 unter Zwischenfügung der Folie 505 in Berührung befindliche Andruckwalze 508 gezeigt. Die Heizvorrichtung 500 ist mit einem Substrat 501, mit einer am Substrat 501 befindlichen und durch elektrische Stromzufuhr Wärme erzeugenden Widerstandsschicht 502; mit einer isolierenden Schutzschicht 503, um die Widerstaridsschicht 502 zu schützen, und mit einem Traggestell 504, um die vorgenannten Bauteile zu lagern, versehen.
Eine thermische Fixierung einer unfixierten Abbildung wird durch Übertragung von Wärme der Heizvorrichtung durch die isolierende Schutzschicht an dieser und eine Gleitberührungsfläche der Folie hindurch erreicht. Wegen der Gleitberührung zwischen der isolierenden Schutzschicht und der Folie tritt jedoch im allgemeinen ein merkbarer Abrieb der Folie auf, wenn die gesamte Strecke einer Gleitbewegung etwa 60 km erreicht. Das resultierende abgeriebene Pulver wird ungleichförmig an der Walze zum Antrieb der Folie niedergeschlagen. Im Ergebnis wird die An triebsgeschwindigkeit für die Folie unregelmäßig, so daß die Fixierung der unfixierten Abbildung ebenfalls ungleichförmig wird.

Abriß der Erfindung

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein mit einer Schutzschicht, die in einem Gleitverhalten gegenüber einer Folie ausgezeichent ist, versehenes Heizelement und eine Bildheizvorrichtung zu schaffen.
Ein anderes Ziel dieser Erfindung ist, eine Bildheizvorrichtung zu schaffen, die mit einer Folie ausgestattet ist, welche im Gleitverhalten gegenüber einem Heizelement ausgezeichnet ist.
Ein noch, weiteres Ziel dieser Erfindung ist, ein Heizelement und eine Bildheizvorrichtung zu schaffen, die mit einer im Gleitverhalten und in der Wärmeleitfähigkeit ausgezeichneten Schutzschicht ausgestattet sind.
Noch weitere Ziele dieser Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung in vollem Umfang deutlich.
Die Ziele werden durch das Heizelement, das im Anspruch 1 definiert ist, und durch die Bildheizvorrichtung, die im Anspruch 17 definiert ist, erreicht.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Draufsicht einer Heizvorrichtung dieser Erfindung auf der Seite von deren Wärmeerzeugungswiderstand;
Fig. 2 ist eine Draufsicht einer Heizvorrichtung dieser Erfindung an deren Rückseite;
Fig. 3 ist eine Schnittdarstellung einer Fixiervorrichtung, welche die die vorliegende Erfindung verkörpernde Heizvorrichtung verwendet;
Fig. 4A bis 4E sind Teil-Schnittdarstellungen einer diese Erfindung verkörpernden Heizvorrichtung;
Fig. 5 ist eine Darstellung einer Vorrichtung, die bei der Erzeugung einer harten Kohleschicht bei einer Ausführungsform dieser Erfindung verwendet wird;
Fig. 6 ist eine Schnittdarstellung einer Fixiervorrichtung, die die Heizvorrichtung dieser Erfindung in einer anderen Ausführungsform verwendet;
Fig. 7 ist eine Darstellung einer Vorrichtung, die zur Erzeugung einer harten Kohleschicht bei einer anderen Ausführungsform dieser Erfindung verwendet wird;
Fig. 8 ist eine Darstellung einer Vorrichtung, die bei der Erzeugung einer harten Kohleschicht bei einer noch anderen Ausführungsform dieser Erfindung verwendet wird;
Fig. 9 und 10 sind Schnittdarstellungen einer Fixiervorrichtung, die Heizvorrichtungen noch anderer Ausführungsformen dieser Erfindung verwendet;
Fig. 11A bis 11E sind Teil-Schnittdarstellungen der Heizvorrichtung einer anderen Ausführungsform dieser Erfindung;
Fig. 12 ist eine Darstellung einer Vorrichtung, die bei der Erzeugung einer DLC-Folie bei einer anderen Ausführungsform dieser Erfindung verwendet wird;
Fig. 13 ist eine Darstellung einer Vorrichtung, die bei der Erzeugung einer a-C:H-Folie bei einer anderen Ausführungsform dieser Erfindung verwendet wird;
Fig. 14 ist eine Schnittdarstellung einer Fixiervorrichtung, die die Heizvorrichtung einer noch anderen Ausführungsform dieser Erfindung verwendet;
Fig. 15A bis 15E sind Teil-Schnittdarstellungen der Heizvorrichtung einer weiteren Ausführungsform dieser Erfindung;
Fig. 16 bis 18 sind Schnittdarstellungen einer Fixiervorrichtung, die die Heizvorrichtung von noch weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet;
Fig. 19A bis 19E sind Teil-Schnittdarstellungen der Heizvorrichtung einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 20 ist eine Darstellung einer Vorrichtung, die bei der Erzeugung einer DLC-Folie in einer weiteren Ausführungsform dieser Erfindung verwendet wird;
Fig. 21 ist eine Darstellung einer Vorrichtung, die bei der Erzeugung einer a-C:H-Folie in einer weiteren Ausführungsform dieser Erfindung verwendet wird;
Fig. 22 und 23 sind Schnittdarstellungen einer Fixiervorrichtung, die die Heizvorrichtung noch anderer Ausführungsformen dieser Erfindung verwendet;
Fig. 24A bis 24E sind Teil-Schnittdarstellungen der Heizvorrichtung einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 25 ist eine Darstellung einer Vorrichtung, die bei der Erzeugung. einer DLC-Folie in einer anderen Ausführungsform dieser Erfindung verwendet wird;
Fig. 26 ist eine Darstellung einer Vorrichtung, die bei der Erzeugung einer a-C:H-Folie in einer anderen Ausführungsform dieser Erfindung verwendet wird;
Fig. 27A ist eine Schnittdarstellung einer Fixiervorrichtung, die die Heizvorrichtung einer noch anderen Ausführungsform dieser Erfindung verwendet;
Fig. 27B ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Anteil an zugesetztem Metall dieser Erfindung und dem Reibungskoeffizienten zeigt;
Fig. 28A bis 28E sind Teil-Querschnittdarstellungen der Heizvorrichtung einer weiteren Ausführungsform dieser Erfindung;
Fig. 29 ist eine Darstellung einer Vorrichtung, die bei der Erzeugung einer DLC-Folie in einer anderen Ausführungsform dieser Erfindung verwendet wird;
Fig. 30 ist eine Schnittdarstellung einer Fixiervorrichtung, die die Heizvorrichtung einer noch anderen Ausführungsform dieser Erfindung verwendet;
Fig. 31 und 32 sind Darstellungen, die eine Vorrichtung zeigen, welche bei der Erzeugung einer a-C:H-Folie in anderen Ausführungsformen dieser Erifndung verwendet wird;
Fig. 33 ist eine Schnittdarstellung einer Fixiervorrichtung, die die Heizvorrichtung einer noch anderen Ausführungsform dieser Erfindung verwendet;
Fig. 34A bis 34E sind Teil-Schnittdarstellungen der Heizvorrichtung einer anderen Ausführungsform dieser Erfindung;
Fig. 35 ist eine Darstellung einer Vorrichtung, welche bei der Erzeugung einer DLC-Folie in einer weiteren Ausführungsform dieser Erfindung verwendet wird;
Fig. 36 ist eine Schnittdarstellung einer Fixiervorrichtung, die die Heizvorrichtung einer noch weiteren Ausführungsform dieser Erfindung verwendet;
Fig. 37 ist eine Darstellung einer Vorrichtung, welche bei der Erzeugung einer a-C:H-Folie in einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 38 ist eine Darstellung einer Vorrichtung, die bei der Fluorierung einer a-C:H-Folie in einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 39 ist eine Schnittdarstellung einer Fixiervorrichtung, die die Heizvorrichtung einer noch anderen Ausführungsform dieser Erfindung verwendet;
Fig. 40 ist ein Diagramm, das das Raman-Spektrum von Diamantkristallen dieser Erfindung zeigt;
Fig. 41 ist eine Schnittdarstellung einer Fixiervorrichtung, die die Heizvorrichtung einer noch weiteren Ausführungsform dieser Erfindung verwendet;
Fig. 42A bis 42F sind Teil-Schnittdarstellungen der Heizvorrichtung einer anderen Ausführungsform dieser Erfindung;
Fig. 43 ist eine Darstellung einer Vorrichtung, die bei der Erzeugung von Diamanten in einer anderen Ausführungsform dieser Erfindung verwendet wird;
Fig. 44 ist eine Darstellung einer Vorrichtung, welche bei der Erzeugung von Diamanten in einer weiteren Ausführungsform dieser Erfindung verwendet wird;
Fig. 45 ist eine Schnittdarstellung einer Fixiervorrichtung, die die Heizvorrichtung einer noch anderen Ausführungsform dieser Erfindung verwendet;
Fig. 46A bis 46E sind Teil-Schnittdarstellungen der Heizvorrichtung einer weiteren Ausführungsform dieser Erfindung;
Fig. 47 ist eine Darstellung einer Vorrichtung, die bei der Erzeugung einer DLC-Folie in einer anderen Ausführungsform dieser Erfindung verwendet wird;
Fig. 48 ist eine Darstellung einer Vorrichtung, die bei der Erzeugung einer a-C:H-Folie in einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 49 ist eine Darstellung einer Vorrichtung, welche bei der Erzeugung einer harten Kohleschicht bei einer anderen Ausführungsform dieser Erfindung verwendet wird;
Fig. 50 ist eine Darstellung einer Vorrichtung, die bei der Veraschung einer harten Kohleschicht bei einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 51 ist eine Darstellung einer herkömmlichen Fixiervorrichtung.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Die vorliegende Erfindung wird anhand von bevorzugten Ausführungsformen, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind, beschrieben.
Eine Heizvorrichtung dieser Erfindung ist in den Fig. 1 und 2 jeweils bei Betrachtung von der Seite des Wärmeerzeugungswiderstandes und der Rückseite (Substratseite) gezeigt.
Gemäß den Fig. 1 und 2 ist die Heizvorrichtung 1 mit einem schmalen, elektrisch isolierenden Substrat 2 einer hohen Wärmebeständigkeit und einer niedrigen Wärmekapazität, mit einem elektrisch Wärme erzeugenden Element 3, das als ein schmaler, gerader Streifen an einer Fläche (Frontseite) des Substrats 2 längs dessen Längsrichtung in der Mitte dessen Breite ausgebildet ist, mit Elektrodenanschlüssen (Anschlußklemmen) 4 und 5, die an der Oberfläche des Substrats an beiden Enden des Wärmeerzeugungswiderstandes ausgestaltet sind, mit einer elektrisch isolierenden Schutzschicht 6, welche beispielsweise aus Glas besteht und die den Wärmeerzeugungswiderstand tragen de Fläche des Substrats 2 abdeckt, und mit einem Temperaturfühler 7, z. B. einem Thermistor, der an der anderen Fläche (Rückseite) des Substrats 2 ausgebildet ist, versehen. Das Substrat 2 besteht beispielsweise aus einer keramischen Platte, z. B. aus Al&sub2;O&sub3;, AlN oder SiC, einer Breite von 10 mm, einer Dicke von 1 mm und einer Länge von 240 mm. Der Wärmeerzeugungswiderstand 3 ist eine strukturierte Schicht aus Ag/Pd (Silber-Palladium-Legierung), RuO&sub2; oder Ta&sub2;N, die durch Siebdruck aufgetragen ist, woran sich ein Sintern in Luft anschließt, und die beispielsweise eine Dicke von 10 um sowie eine Breite von 1 mm hat. Die Elektrodenanschlüsse 4, 5 sind strukturierte Schichten aus beispielsweise Ag, das mit einer Dicke von 10 um durch Siebdruck aufgetragen wird, woran sich ein Sintern in Luft anschließt. Die Elektroden 4, 5 werden durch einen (nicht dargestellten) Verbinder an Drähte für eine elektrische Energiezufuhr angeschlossen.
Um die Temperatur an der Fixierfläche der Heizvorrichtung 1 aufrechtzuerhalten und zu kontrollieren, wird der Wärmeerzeugungswiderstand 3 im Querschnitt in der angenäherten Mitte der Breite eines Fixierklemmspalts 15 angeordnet. Die Heizvorrichtung 1 ist auf der Seite ihrer elektrisch isolierenden Schutzschicht 6 mit einer gleitenden Folie in Berührung. Zwischen die Elektrodenanschlüsse 4, 5 des Wärmeerzeugungswiderstandes 3 wird von einer Wechselstromquelle 12a eine Spannung gelegt, um den Wärmeerzeugungswiderstand 3 zu beheizen, wodurch die Temperatur der Heizvorrichtung 1 ansteigt.
Die Temperatur der Heizvorrichtung 1 wird durch den an der Rückseite des Substrats angeordneten Temperaturfühler 7 ermittelt, und die ermittelte Information wird an eine Energiezufuhr-Steuerschaltung rückgekoppelt, um die Energiezufuhr von der Wechselstromquelle 12a zum Wärmeerzeugungswiderstand 3 zu regeln, so daß die Heizvorrichtung auf einer vorbestimmten Temperatur gehalten wird. Der Temperaturfühler 7 der Heizvorrichtung ist an einer Stelle auf der Rückseite des Substrats angeordnet, die der Position der besten Wärmewirkung an der Fixierfläche entspricht, d. h. in der Position des Wärmeerzeugungswiderstandes 3 an der Frontseite des Substrats.
Zuerst wird die Erzeugung einer harten Kohleschicht gemäß der vorliegenden Erfindung an der isolierenden Schutzschicht oder dem Wärmeerzeugungswiderstand der Heizvorrichtung erläutert.
Die harte Kohleschicht dieser Erfindung hat makroskopisch eine amorphe Struktur, besteht aus Kohlenstoffatomen von sp²-, sp³-Bindungen und ist nahezu frei von Wasserstoff, und zwar weniger als 1 Atom-%, falls er vorhanden ist. Die Dichte der harten Kohleschicht liegt in einem Bereich größer als diejenige von Graphit (2,26 g/cm³) und kleiner als diejenige von Diamant (3,51 g/cm³). Auch werden die physikalischen Eigenschaften der harten Kohleschicht beispielsweise durch eine Härte von 2000-5000 kg/mm², durch einen Reibungskoeffizienten u < 0,2 und durch einen elektrischen Widerstand (spezifischer Durchgangswiderstand) von 10&sup5;-10¹¹ Ωcm wiedergegeben.
Die bei der vorliegenden Erfindung zu verwendende harte Kohleschicht kann beispielsweise mittels Plasmazerstäubung, Ionenstrahlzerstäubung, Ionenstrahlverdampfung, Ionenstrahlmischung, Ionenplattierung, durch einen Komplexionenstrahl, durch Ionenimplantation, Bogenentladung oder Laserverdampfung gebildet werden. Die bei diesen Verfahren zu verwendende feste Kohlenstoffquelle kann Graphit oder glasartiger Kohlenstoff von hoher Reinheit sein. Wenn kohlenstoffhaltiges Gas, z. B. ein Kohlenwasserstoff, wie Methan, Äthan, Propan, Äthylen, Benzol oder Azetylen; ein halogenierter Kohlenwasserstoff, wie Methylenchlorid, Kohlenstofftetrachlorid, Chloroform oder Trichloräthan; ein Alkohol, wie Methylalkohol oder Äthylalkohol; ein Keton, wie (CH&sub3;)&sub2;CO oder (C&sub6;H&sub5;)&sub2;CO; oder CO oder CO&sub2; als gasförmige Kohlenstoffquelle gebraucht wird, wird es als ein Kohlenstoffionenstrahl nach einer Massentrennung verwendet. Auch kann ein Ausgangsmaterialgas, um den Ionenstrahl zu unter stützen, He, N&sub2;, H&sub2;, O&sub2;, H&sub2;O, Ar, Ne, Kr oder Xe sein.
Die Dicke der an der isolierenden Schutzschicht oder an dem Wärmeerzeugungswiderstand der Heizvorrichtung zu erzeugenden harten Kohleschicht kann innerhalb eines Bereichs von einigen Nanometern bis einigen zehn Mikron, vorzugsweise von einigen zehn Nanometern bis mehreren Mikron liegen, weil eine Schicht dünner als einige Nanometer kein ausreichendes Schmier- oder Isoliervermögen erbringen kann, während eine Schicht dicker als mehrere zehn Mikron leicht vom Substrat durch die Spannung der Folie abgeschält werden kann. Im Fall einer unmittelbaren Schichterzeugung am Wärmeerzeugungswiderstand ist eine Schicht von hohem elektrischen Widerstand erforderlich, um das hinreichende Isoliervermögen zu gewährleisten. Im Fall einer Erzeugung an der Folie ist eine Dicke von einigen bis mehreren hundert Nanometern vorzuziehen, weil eine Dicke geringer als einige Nanometer kein ausreichendes Schmiervermögen bieten kann, während eine Dicke größer als einige hundert Nanometer zu einem Abschälen der Kohleschicht von der Kunststoffolie oder zum Ringeln der Kunststoffolie aufgrund der Spannung in der Kohleschicht führen kann. Falls sich die Kunststoffolie noch innerhalb des oben erwähnten bevorzugten Dickenbereichs der Kohleschicht ringelt, kann die harte Kohleschicht an beiden Seiten der Kunststoffolie ausgebildet werden.
Die Dichte der harten Kohleschicht wird, wie oben gesagt wurde, zwischen jene von Graphit und jene von Diamant gelegt, sie muß praktisch jedoch gleich oder höher als 2,0 g/cm³ sein. Eine Schicht, deren Dichte geringer als 2,0 g/cm³ ist, ist von geringer Härte, von niedrigem elektrischen Widerstand und von niedriger Adhäsionsfestigkeit, und zwar wegen eines erhöhten Anteils der sp²-gebundenen (Graphit-)Komponente, und ist nicht als die schmierende Schutzschicht der vorliegenden Erfindung geeignet.
Die schmierende Schutzschicht dieser Erfindung kann nicht nur an der isolierenden Schutzschicht oder dem Wärmeerzeugungswiderstand der Heizvorrichtung oder der Kunststoffolie ausgebildet werden, sondern auch an einer Heizelementhalterung, die mit der Kunststoffolie in Berührung kommt, wodurch das Gleitverhalten zwischen der Heizvorrichtung und der Folie verbessert wird.
Die vorliegende Erfindung dient dazu, den Abriebwiderstand und das Gleitverhalten zwischen der Heizvorrichtung und der Folie zu verbessern, indem eine harte Kohleschicht als eine schmierende Schutzschicht durch Gassynthese an der isolierenden Schutzschicht oder dem Wärmeerzeugungswiderstand der Heizvorrichtung, der mit der Kunststoffolie in Berührung kommt, oder an der Kunststoffolie ausgebildet wird, wodurch die Lebensdauer der Heizvorrichtung verlängert wird.
Im folgenden werden spezielle Ausführungsformen dieser Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.

[Ausführungsform 1]

Die Fig. 3 ist eine vergrößerte Teil-Schnittdarstellung einer Wärmefixiervorrichtung, die eine die vorliegende Erfindung verkörpernde Heizvorrichtung verwendet, wobei ein Heizelement 1 von einem Heizelementträger 9 unter Zwischenfügung einer wärmeisolierenden Heizelementhalterung 8 getragen wird. In dem Heizelement 1 sind ein Keramiksubstrat 2, ein aus Ag/Pd bestehender Wärmeerzeugungswiderstand 3, eine glasartige, isolierende Schutzschicht 6, eine an der isolierenden Schutzschicht 6 ausgebildete harte Kohleschicht 18 und ein Temperaturfühler 7 vorgesehen. Eine wärmebeständige Folie 10 besteht beispielsweise aus Polyimid mit einer Dicke von etwa 40 um und ist als Endlosband oder als langgestreckte Materialbahn ausgebildet. Eine drehende Andruckwalze 11 dient als ein Druckglied, um die Folie zum Heizelement 1 hin zu drücken. Die Folie 10 läuft um oder bewegt sich mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit in einer durch einen Pfeil angegebenen Richtung in Berührung mit den Kanten der Heizelementhalterung 8, während sie an einer Fläche des Heizelements 1 in enger Berührung mit der Fläche des Heizelements gleitet, und zwar durch ein (nicht dargestelltes) Antriebsorgan oder durch die Drehkraft der Andruckwalze 11. Der Wärmeerzeugungswiderstand 3 wird elektrisch betrieben, um das Heizelement auf eine vorbestimmte Temperatur zu erwärmen, und ein ein unfixiertes Tonerbild 17 auf der Seite der Folie 10 tragendes Aufzeichnungsmaterial 16 wird in einen Fixierklemmspalt 15 eingeführt, der sich in dem Zustand befindet, daß die Folie 10 bewegt wird. Auf diese Weise wird das Aufzeichnungsmaterial 16 in Berührung mit der Folie 10 gehalten und durchläuft zusammen mit der Folie 10 den Fixierklemmspalt 15. Während des Durchlaufens wird dem Aufzeichnungsmaterial 16 über die Folie 10 hinweg vom Heizelement 1 Wärmeenergie vermittelt, um das unfixierte Tonerbild 17 am Aufzeichnungsmaterial 16 durch Schmelzen zu fixieren.
Die Fig. 4A bis 4E sind schematische Schnittdarstellungen der Heizvorrichtung der ersten Ausführungsform, worin aus Cu bestehende Elektrodenanschlüsse 4 und 5, eine Heizelementhalterung 8, eine Elektroden-Kontaktfahne 12, AuSi-Lötmittel 13 und ein Drahtleiter 14 gezeigt sind.
Das Heizelement der in Rede stehenden Ausführungsform wurde hergestellt, indem zuerst Ag/Pd-Paste durch Siebdruck auf ein Al&sub2;O&sub3;-Substrat 2 aufgebracht wurde, woran sich ein Brennen in Luft anschloß. Der Wärmeerzeugungswiderstand 3 wurde, nachdem dessen Widerstandswert gemessen war, auf einen gewünschten Widerstandswert getrimmt. Anschließend wurde Cu-Paste durch Siebdruck aufgebracht, und die Elektrodenanschlüsse 4, 5 wurden durch Brennen unter kontrolliertem Sauerstoff-Partialdruck ausgebildet (Fig. 4A). Hierauf wurde die isolierende Schutzschicht 6 erzeugt, indem Silikatglas mit einem niedrigen Erweichungspunkt durch Siebdruck aufgebracht wurde, woran sich ein Brennen in Luft anschloß (Fig. 4B). Hierauf wurde eine harte Kohleschicht 18 mit einer Dicke von 500 nm durch Gleichstrom-Zerstäubung ausgebildet (Fig. 4C). Die Fig. 5 ist eine schemati sche Darstellung einer Gleichstrom-Magnetron-Zerstäubungsvorrichtung, die für die Erzeugung der harten Kohleschicht verwendet wurde. Hierin sind eine Vakuumkammer 40, ein Substrat 41, ein Graphittarget 42 mit einer Reinheit von 99, 99%, ein Gaszufuhrsystem 43, eine Gleichstromquelle 44 und ein Evakuiersystem 45 gezeigt. Nachdem die Vakuumkammer auf 1 · 10&supmin;&sup7; Torr evakuiert war, wurde vom Gaszufuhrsystem Ar auf einen Druck von 0,9 Pa eingeführt. Das Substrat wurde auf Raumtemperatur gehalten, und eine Entladeleistung von 50 W sowie ein Substrat- Target-Abstand von 40 mm sind angewendet worden. Vor der Schichterzeugung wurde eine Vorzerstäubung mit 300 W für 20 Minuten durchgeführt. Wenn eine unter den gleichen Bedingungen hergestellte Schicht durch HFS (Wasserstoff-Vorwärtsstreuungsspektrometrie), analysiert wurde, war eine Wasserstoffkonzentration gleich 0 Atom-%. Die Schichthärte, gemessen mit einem Dünnschicht-Härtemeßgerät, betrug in Vickers-Härte 2200 kg/mm². Die Reibungseigenschaften wurden durch die Stift-auf-Platte- Methode bewertet. Der Reibungskoeffizient betrug 0,10 bei einer in Luft mit einer relativen Feuchtigkeit von 45% durchgeführten Messung, wobei eine Kugel (5 mm im Durchmesser) eines Lagerstahls (SUJ2) als der Stift mit einer Belastung von 2,2 N und einer Gleitgeschwindigkeit von 0,04 m/s angewendet wurde. Die durch RBS (Rutherford-Rückstreuungsspektrometrie) gemessene Dichte war 2,8 g/cm'.
Dann wurden die Elektroden-Kontaktfahne 12 aus einer Kupferlegierung und das Keramiksubstrat 2 mit AuSi-Lötmittel 13 gelötet (Fig. 4C). Anschließend wurde der Drahtleiter 14 durch Druck mit der Elektrodenkontaktfahne 12 verbunden und das Heizelement an der Heizelementhalterung 8 zum Haften gebracht (Fig. 4D und 4E). Bei der Herstellung der Heizvorrichtung 1 wurden die Oberfläche der Elektrodenanschlüsse 4, 5 mit einem Au-Schnellüberzug versehen, um die Benetzbarkeit mit dem Lötmittel zu verbessern, wodurch eine konstante Zuverlässigkeit für die Verbindung erreicht wird. Anstatt aus einer Kupferlegierung kann die Elektroden-Kontaktfahne auch aus Covar, aus 42-Legierung oder aus Phosphorbronze hergestellt werden. Das Lötmittel hat vorzugsweise einen Schmelzpunkt von mindestens 250ºC und kann anstatt aus AuSi auch aus AuGe oder AuSn bestehen. Ferner könnte das Löten in stabilerer Weise durch einen Schnellüberzug der Cu-Elektrodenanschlüsse mit Au, Ni oder Au/Ni ausgeführt werden, um eine Oxydation und Kontamination bis zum Lötvorgang zu verhindern. Die Ni-Schicht dient dazu, eine übermäßige Diffusion von Cu in das Lötmittel zu unterbinden.
Die auf diese Weise hergestellte Wärmefixiervorrichtung war frei von der Erzeugung von abgeriebenem Pulver durch die Reibung zwischen der Heizvorrichtung und der Kunststoffolie und ist insofern imstande, ein beständiges Gleitverhalten über einen langen Zeitraum aufrechtzuerhalten.

[Ausführungsform 2]

Die Fig. 6 ist eine vergrößerte Teil-Schnittdarstellung einer Wärmefixiervorrichtung, die ein Heizelement, das die vorliegende Erfindung verkörpert, verwendet, wobei dieselben Komponenten wie jene in der Fig. 3 mit denselben Bezugszahlen bezeichnet sind und im folgenden nicht weiter erläutert werden. In der Fig. 6 sind eine Ausnehmung G und eine harte Kohleschicht 18 gezeigt.
Eine Ausnehmung G mit der Abmessung 350 mm · 2 mm · 12 um zur Ausbildung des Wärmeerzeugungswiderstandes wurde mechanisch an einem zur Ausführungsform 1 gleichen Al&sub2;O&sub3;-Substrat ausgebildet. In die Ausnehmung wurde Ag/Pd-Paste mit einer Dicke von 11 um durch Siebdruck eingebracht, woran sich ein Brennen in Luft anschloß. Nach dem Messen des Widerstandswerts wurde der Wärmeerzeugungswiderstand 3 auf einen gewünschten Widerstandswert getrimmt. Hierauf wurde das Substrat in eine (nicht dargestellte) Zerstäubungsvorrichtung eingebracht und eine W- (Wolfram-)Schicht 3a mit einer Dicke von 1 um an der Widerstandsschicht erzeugt, um eine wechselseitige Diffusion von Ag/Pd und C zu verhindern. Anschließend wurde mit einer in Fig. 7 gezeigten Dual-Ionenstrahl-Zerstäubungsvorrichtung eine harte Kohleschicht mit einer Dicke von 600 nm ausgebildet. Die Fig. 7 zeigt eine Vakuumkammer 20, eine Ionenzerstäubungsquelle 21, eine Hilfs-Ionenquelle 22, ein Graphittarget 23, ein Substrat 24, ein Gaszufuhrsystem 25 und ein Vakuumsystem 26. Nachdem die Vakuumkammer auf 1 · 10&supmin;&sup7; Torr evakuiert war, wurde Ar mit 20 sccm (cm³/min bei Normalbedingung) vom Gaszufuhrsystem zur Ionenzerstäubungsquelle und zur Hilfs-Ionenquelle auf einen Druck von 4 · 10. 4 eingeführt. Das Graphittarget wurde durch die Ionenzerstäubungsquelle mit einem Ar-Ionenstrahl einer Ionenenergie von 1 keV und mit einer Ionenstromdichte von 4 mA/cm² zerstäubt, und gleichzeitig wurde das Substrat durch die Hilfs-Ionenquelle mit einem Ar-Ionenstrahl einer Ionenenergie von 200 eV und einer Ionenstromdichte von 0,1 mA/cm², bestrahlt. Die Schichthärte< gemessen mit einem Dünnschicht-Härtemeßgerät wie bei der Ausführungsform 1, betrug in Vickers-Härte 2500 kg/mm². Die Reibungseigenschaften wurden durch die Stift-auf-Platte-Methode bewertet. Der Reibungskoeffizient betrug bei einer in Luft mit einer relativen Feuchtigkeit von 50% ausgeführten Messung 0,08, wobei eine Kugel (5 mm im Durchmesser) eines Lagerstahls (SUJ2) als Stift mit einer Belastung von 1,0 N und einer Gleitgeschwindigkeit von 0,04 m/s verwendet wurde. Die durch RBS (Rutherford-Rückstreuungsspektrometrie) gemessene Dichte betrug 2,6 g/cm³, und die Wasserstoffkonzentration der Schicht, gemessen durch HFS (Wasserstoff-Vorwärtsstreuungsspektrometrie) war geringer als 1 Atom-%. Anschließend wurde die Heizvorrichtung vervollständigt, indem die Elektroden-Kontaktfahnen und Drahtleiter mit den Elektrodenanschlüssen verbunden und an der Heizelementhalterung wie bei der Ausführungsform 1 zum Haften gebracht wurden.
Die Wärmefixierung des Aufzeichnungsmaterials wurde unter Verwendung einer mit dem auf diese Weise erhaltenen Heizelement ausgerüsteten Wärmefixiervorrichtung wie in der Ausführungsform 1 durchgeführt. Als Resultat wurden ein stabiles Fixiervermögen und eine konstante Haltbarkeit wie bei der Ausführungsform 1 erlangt.

[Ausführungsform 3]

Eine harte Kohleschicht wurde als eine schmierende Schutzschicht an der isolierenden Schutzschicht in einer zur Ausführungsform 1 gleichartigen Weise ausgebildet. Die Fig. 8 ist eine schematische Darstellung einer bei der Ausführungsform 1 verwendeten Gleichstrom-Magnetron-Zerstäubungsvorrichtung, der eine Hilfs-IonenqLjelle zugefügt wurde. Hier sind eine Vakuumkammer 30, eine Hilfs-Ionenquelle 31, eine Ionisationskammer 32, ein Gaszufuhrsystem 33, eine Ionenstrahl-Absaugelektrode 34, ein Substrat 35, ein Graphittarget 36, ein Vakuumsystem 37 und eine Gleichstromquelle 38 gezeigt. Nachdem die Vakuumkammer auf 1 · 10'7 Torr evakuiert war, wurde Ar vom Gaszufuhrsystem zur Vakuumkammer bzw. zur Hilfs-Ionenquelle mit 100 sccm bzw. 35 sccm auf einen Druck von 6 · 10&supmin;² Pa eingeführt. Graphit wurde mit einer Entladeleistung von 1 kW zerstäubt, und das Substrat wurde gleichzeitig von der Hilfs-Ionenquelle mit einem Ar-Ionenstrahl einer Ionenenergie von 300 eV sowie einer Ionenstromdichte von 0,2 mA/cm² bestrahlt, so daß eine harte Kohleschicht mit einer Dicke von 500 nm erzeugt wurde.
Die mit dem Dünnschicht-Härtemeßgerät wie bei der Ausführungsform 1 gemessene Schichthärte betrug in Vickers-Härte 2700 kg/mm². Die Reibungseigenschaften wurden durch die Stift-auf- Platte-Methode bewertet. Bei einer in Luft mit einer relativen Feuchtigkeit von 45% durchgeführten Messung, wobei eine Kugel (5 mm im Durchmesser) eines Lagerstahls (SUJ2) als der Stift mit einer Belastung von 1,0 N und einer Gleitgeschwindigkeit von 0,04 m/s verwendet wurde, betrug der Reibungskoeffizient 0,07. Die durch RBS (Rutherford-Rückstreuungsspektrometrie) bewertete Dichte betrug 2,8 g/cm³, und die durch HFS (Wasserstoff-Uorwärtsstreuungsspektrometrie) gemessene Wasserstoffkonzentration in der Schicht war geringer als 1 Atom-%. Durch Verbinden der Elektrodenfahnen und Drahtleiter mit den Elektrodenanschlüssen und Herstellen einer Haftverbindung mit der Heizelementhalterung wurde dann die Heizvorrichtung vervollständigt.
Die Wärmefixierung des Aufzeichnungsmaterials wurde unter Verwendung einer mit dem auf diese Weise erhaltenen Heizelement ausgestatteten Wärmefixiervorrichtung in derselben Weise wie bei der Ausführungsform 1 durchgeführt. Als Ergebnis wurden ein stabiles Fixiervermögen und eine betändige Haltbarkeit wie bei der Ausführungsform 1 erlangt.

[Ausführungsform 4]

An der isolierenden Schutzschicht des Heizelements wurde unter denselben Bedingungen wie bei der Ausführungsform 1 mit der Ausnahme, daß die Ionenstromdichte des Ar-Ionenstrahls von der Hilfs-Ionenstrahlquelle mit 0,2 mA/cm² festgelegt und die Ionenenergie innerhalb eines Bereichs von 0-500 eV verändert wurde, eine harte Kohleschicht mit ein2r Dicke von 450 nm erzeugt. Die Probestücke 1-4 der auf diese Weise hergestellten Heizelemente wurden der Bewertung der Wasserstoffkonzentration, der Schichtdicke, der Schichthärte, des elektrischen Widerstandes (spezifischer Durchgangswiderstand) und des Reibungskoeffizienten unterworfen. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der Tabelle 1 zusammengefaßt. Die Wasserstoffkonzentration wurde mittels HFS, die Dichte mittels RBS, die Härte mittels des Dünnschicht-Härtemeßgeräts, der elektrische Widerstand mittels der Vierpunktmethode und der Reibungskoeffizient unter denselben Bedingungen wie bei der Ausführungsform 3 gemessen. Tabelle 1
Eine mit dem auf diese Weise erlangten Heizelement ausgestattete Wärmefixiervorrichtung wurde für die Wärmefixierung des Aufzeichnungsmaterials wie bei der Ausführungsform 1 verwendet. Die Probestücke 1 bis 3 zeigen eine stabile Fixierleistung und Haltbarkeit wie bei der Ausführungsform 1, das Probestück 4 zeigt jedoch eine geringfügige Schichtabschälung mit einem Anstieg in der Anzahl der Fixiervorgänge.

[Ausführungsform 5]

Unter denselben Bedingungen wie bei der Ausführungsform 1 wurde eine harte Kohleschicht mit einer Dicke von 50 nm an beiden Flächen 10a einer Polyimidfolie, wie in Fig. 9 gezeigt ist, ausgebildet. Auch wurde in gleichartiger Weise eine harte Kohleschicht mit einer Dicke von 200 nm an einem Teil 8a der Heizelementhalterung, das mit der Kunststoffolie in Berührung kommt, ausgebildet.
Eine die auf diese Weise erhaltene Heizvorrichtung und Folie verwendende Wärmefixiervorrichtung wurde der Wärmefixierung des Aufzeichnungsmaterials wie bei der Ausführungsform 1 unterworfen und zeigte eine stabile Fixierleistung sowie Haltbarkeit wie bei der Ausführungsform 1.
Im folgenden wird eine Erzeugung gemäß der vorliegenden Erfindung einer hydrierten amorphen Kohleschicht (die nachfolgend als a-C:H-Schicht bezeichnet wird) oder einer diamantartigen Kohleschicht (die nachstehend als DLC-Schicht bezeichnet wird) welche von einem hohen elektrischen Isolationsvermögen, einer hohen Wärmeleitfähigkeit, einer hohen Härte und einem niedrigen Reibungskoeffizienten ist, am Heizelement oder an dessen isolierender Schutzschicht durch Gassynthese erläutert.
Die a-C:H-Schicht oder DLC-Schicht der vorliegenden Erfindung ist durch eine Wärmeleitfähigkeit von 200-600 W/m-K, durch einen elektrischen Widerstand (spezifischer Durchgangswiderstand) von 10&sup8;-10¹¹ Ωcm und durch eine Härte von 2000 -5000 kg/mm² gekennzeichnet.
Die bei dieser Erfindung anzuwendende a-C:H-Schicht oder DLC- Schicht kann beispielsweise durch Mikrowellenplasma-CVD, Gleichstromplasma-CVD, Hochfrequenzplasma-CVD, Magnetfeld-Mikrowellenplasma-CVD, Ionenstrahlzerstäubung, Ionenstrahlverdampfung oder reaktive Plasmazerstäubung erzeugt werden. Beispiele des bei diesen Methoden zu verwendenden kohlenstoffhaltigen Ausgangsmaterialg~ses schließen Kohlenwasserstoffe, wie Methan, Äthan, Propan, Äthylen, Benzol und Azetylen; halogenierte Kohlenwasserstoffe, wie Methylenchlorid, Kohlenstofftetrachlorid, Chloroform und Trichloräthan; Alkohole, wie Methylalkohol und Äthylalkohl; Ketone, wie (CH&sub3;)&sub2;CO und (C&sub6;H&sub5;)&sub2;CO; sowie Gase, wie CO und CO&sub2;; und Mischungen dieser mit anderen Gasen, wie N&sub2;, H&sub2;, O&sub2;, H&sub2;O und Ar, ein.
Die a-C:H-Schicht oder die DLC-Schicht enthält Wasserstoff in mehreren zehn Atom-% in der Schicht. Die Eigenschaften der Schicht ändern sich erheblich mit dem Wasserstoffgehalt. Beispielsweise ist eine a-C:H-Schicht, die Wasserstoff mit 50 Atom-% oder höher enthält, eine transparente polymerartige Schicht mit einem großen optischen Bandabstand, einem hohen elektrischen Widerstand, einer hohen Wärmeleitfähigkeit, jedoch von niedriger Härte. Andererseits ist eine Wasserstoff mit 10-40 Atom-% enthaltende a-C:H-Schicht durch eine hohe Wärmeleitfähigkeit, ein hohes Isoliervermögen und eine hohe Härte, die eine Vickers-Härte so hoch wie 2000-5000 kg/mm² aufweist, durch einen elektrischen Widerstand, der 10&sup8; Ωcm überschreitet, durch eine 200 W/m·K übersteigende Wärmeleitfähigkeit und durch einen Reibungskoeffizienten geringer als 0,2 gekennzeichnet. Es wird angenommen, daß diese Eigenschaften den in einem Anteil von 40-70% in der Schicht vorhandenen sp3-Bindungen zuzuschreiben sind. Folglich sollte für die Schutzschicht der vorliegenden Erfindung die a-C:H-Schicht oder die DLC- Schicht mit einem Wasserstoffanteil von 10&supmin;&sup4;&sup0; Atom-% verwendet werden. Auch ist es schwierig, die a-C:H-Schicht deutlich von der DLC-Schicht zu unterscheiden. Beide Schichten sind makroskopisch amorph, enthalten Wasserstoff in der Schicht, bestehen aus sp²- und sp³-gebundenem Kohlenstoff und haben gleichartige physikalische Eigenschaften, wie oben erläutert wurde. Die DLC-Schicht hat bei dieser Erfindung mikroskopisch die Kristallstruktur von Diamant, z. B. ein Beugungsbild, das in der Elektronenstrahl-Beugungsanalyse als Diamant spezifiziert ist.
An dem vorerwähnten isolierenden Keramiksubstrat, z. B. aus Al&sub2;O&sub3;, AlN oder SiC, wird der Wärmeerzeugungswiderstand beispielsweise durch Zerstäuben erzeugt, und er wird, nachdem der Widerstandswert gemessen ist, notwendigenfalls auf einen gewünschten Widersstandswert getrimmt. Dann werden Elektrodenanschlüsse in ähnlicher Weise durch Zerstäuben von Au, Ag oder Cu gebildet. Hierauf wird die aus beispielsweise Bleisilikatglas eines niedrigen Erweichungspunkts bestehende isolierende Schutzschicht am Wärmeerzeugungswiderstand und an den Elektrodenanschlüssen durch Siebdruck mit anschließendem Brennen ausgebildet. Das Heizelement wird hergestellt, indem an der isolierenden Schutzschicht eine Schutzschicht, die aus einer a-C:H-Schicht oder einer DLC-Schicht besteht, ausgestaltet wird. Die Dicke der a-C:H- oder der DLC-Schicht sollte in einem Bereich liegen, der imstande ist, eine mechanische Festigkeit und einen Reibungskoeffizienten zum Schutz des Heizelements gegenüber dem Fixierdruck bei der Anwendung der Heizvorrichtung zu garantieren, und kann in einem Bereich von einigen Nanometern bis einigen zehn Mikron, vorzugsweise von einigen zehn Nanometern bis mehreren Mikron, liegen. Die Ausbildung des Wärmeerzeugungswiderstandes und der Elektrodenanschlüsse ist nicht auf eine PVD-Methode, wie Zerstäubung, Vakuumverdampfung oder Ionenplattierung, beschränkt, sondern kann auch durch eine CVD-Methode, Plattieren oder Siebdruck erreicht werden. Danach wird das Heizelement durch Anbringen der Elektroden-Kontaktfahnen an den Elektrodenanschlüssen beispielsweise durch Löten, dann durch Verbinden der Drahtleiter mit den Elektroden-Kontaktfahnen und durch Herstellen der Haftverbindung des Heizelements mit der Heizelementhalterung vervollständigt.
Die vorliegende Erfindung verwendet eine durch Gassynthese als die Schutzschicht für das Heizelement ausgebildete a-C:H- oder DLC-Schicht, um den Abriebwiderstand und das Gleitverhalten der Heizelement-Schutzschicht zu verbessern, wodurch die Lebensdauer des Heizelements verlängert wird.

[Ausführungsform 6]

Die Fig. 10 ist eine vergrößerte Teil-Schnittdarstellung einer Wärmefixiervorrichtung, die das die vorliegende Erfindung verkörpernde Heizelement verwendet, wobei eine Heizvorrichtung 1 von einem Heizelementträger 9 unter Zwischenfügung einer wärmeisolierenden Heizelementhalterung getragen wird.
Die Heizvorrichtung 1 ist mit einem Keramiksubstrat 2, einem Ag/Pd-Wärmeerzeugungswiderstand 3, einer isolierenden Glasschutzschicht 6, einer aus einer DLC-Schicht bestehenden Schutzschicht 18a und einem Temperturfühler 7 ausgestattet. Eine wärmebeständige Folie 10 besteht beispielsweise aus Polyimid mit einer Dicke von etwa 40 um und ist als Endlosband oder eine langgestreckte Materialbahn ausgebildet. Eine drehende Andruckwalze 11 dient als Druckorgan, um die Folie zum Heizelement 1 hin zu pressen. Die Folie 10 dreht oder bewegt sich mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit in einer durch einen Pfeil angegebenen Richtung in Berührung mit der Fläche des Heizelements 1, an welchem sie entlanggleitet, und zwar durch ein (nicht dargestelltes) Antriebsorgan oder durch die Drehkraft der Andruckwalze 11. Der Wärmeerzeugungswiderstand 3 wird elektrisch betrieben, um das Heizelement auf eine vorbestimmte Temperatur zu erhitzen, und ein eine unfixierte Tonerabbildung 17 auf der Seite der Folie 10 tragendes Aufzeichnungsmaterial 16 wird in den Fixierklemmspalt 15 in dem Zustand, wobei die Folie 10 bewegt wird, eingeführt. Somit wird das Aufzeichnungsmaterial 16 mit der Folie 10 · in Berührung gehalten und durchläuft den Fixierklemmspalt zusammen mit der Folie 10. Während des Durchlaufs wird dem Aufzeichnungsmaterial 16 über die Folie 10 vom Heizelement 1 Wärmeenergie vermittelt, um die unfixierte Tonerabbildung 10 am Aufzeichnungsmaterial 16 durch Schmelzen zu fixieren. Die Fig. 11A bis 11E sind schematische Schnittdarstellungen des Heizelements der Ausführungsform 6, wobei Elektrodenanschlüsse 4 und 5, die aus Cu bestehen, eine Heizelementhalterung 8, eine Elektrodenkontaktfahne 12, AuSi-Lötmittel 13 und ein Drahtleiter 14 gezeigt sind.
Das Heizelement der in Rede stehenden Ausführungsform wurde hergestellt, indem zuerst Ag/Pd-Paste durch Siebdruck auf ein Al&sub2;O&sub3;-Substrat 2 aufgebracht wurde. Nach einem Messen des Widerstandswerts wurde der Wärmeerzeugungswiderstand 3 auf einen gewünschten Widerstandswert getrimmt. Anschließend wurde durch Siebdruck Cu-Paste aufgetragen, und die Elektrodenanschlüsse 4, 5 wurden durch Brennen unter einem kontrollierten Sauerstoff-Partialdruck gebrannt (Fig. 11A). Hierauf wurde durch Auftragen eines Bleisilikatglases mit niedrigem Erweichungspunkt mit Hilfe von Siebdruck, worauf sich ein Brennen in Luft anschloß, die isolierende Schutzschicht 6 ausgestaltet (Fig. 11B). Hierauf wurde durch ECR-Plasma-CUD eine DLC-Schicht 18a mit einer Dicke von 200 nm erzeugt. Die Fig. 12 ist eine schematische Darstellung einer ECR-Plasma-CUD-Vorrichtung, die für die Erzeugung der DLC-Schicht verwendet wurde. Die Fig. 12 zeigt eine Plasmakammer vom Hohlraumresonatortyp 50; ein Gaszufuhrsystem 51, ein Mikrowellen-Einführfenster 52, ein Mikrowellen-Leitrohr 53, einen Magneten 54, einen Mikrowellenoszillator 55, ein Substrat sowie eine Halterung 56 für dieses, eine Vakuumkammer 57 und ein Vakuumsystem 58. Nach der Elekrodenerzeugung wurde das Substrat auf der Substrathalterung angebracht und die Vakuumkammer auf 1 · 10&supmin;&sup7; Torr evakuiert. Dann wurden C6H6 mit 31 sccm und H&sub2; mit 14 sccm vom Gaszufuhrsystem auf einen Druck von 3, 3 · 10&supmin;&sup4; Torr eingeleitet, und durch Einführen einer Mikrowelle von 2,45 GHz mit 1,2 kW in die Plasmakammer wurde Plasma erzeugt. In diesem Zustand wurde durch den Magneten ein externes Magnetfeld hervorgerufen, um so ECR-Bedingungen von 1600 Gauß am Einführfenster, von 875 Gauß am Austritt des Hohlraumresonators und von 700 Gauß in der Position des Substrats zu schaffen. Die DLC-Schicht wurde unter dem Anlegen einer Spannung von -500 V an das Substrat durch eine (nicht dargestellte) Gleichstrom-Energiequelle erzeugt. Die mit dem Dünnschicht-Härtemeßgerät gemessene Härte der DLC- Schicht betrug in Vickers-Härte 3000 kg/mm². Die Reibungseigenschaften wurden durch die Stift-auf-Platte-Methode bewertet. Bei einer in Luft mit einer relativen Feuchtigkeit von 45% ausgeführten Messung, wobei eine Kugel (5 mm im Durchmesser) eines Lagerstahls als der Stift mit einer Belastung von 2,2 N und einer Verschiebegeschwindigkeit von 0,04 m/s verwendet wurde, betrug der Reibungskoeffizient 0,08 - 0,09.
Dann wurden die Elektroden-Anschlußfahne 12 aus einer Kupferlegierung und das Keramiksubstrat 2 mit AuSi-Lötmittel 13 gelötet (Fig. 11C). Anschließend wurde der Drahtleiter 14 mit der Elektroden-Kontaktfahne 12 in Berührung gehalten (Fig. 11D), und das Heizelement 1 wurde an der Heizelementhalterung 8 zum Haften gebracht (Fig. 11E). Bei der Herstellung des Heizelements 1 erhielten die Oberflächen der Elektrodenanschlüsse 4, 5 einen Au-Schnellüberzug, um die Benetzbarkeit mit dem Lötmittel zu verbessern, so daß eine beständige Zuverlässigkeit für die Verbindung erreicht wird. Die Elektroden-Kontaktfahne kann anstatt aus Kupferlegierung auch aus Covar, 42-Legierung oder Phosphorbronze gebildet werden. Das Lötmittel hat vorzugsweise einen Schmelzpunkt von mindestens 250ºC und kann auch aus AuGe oder AuSn statt aus AuSi bestehen. Ferner könnte ein Löten in stabilerer Weise durch einen Schnellüberzug der Cu- Elektrodenanschlüsse mit Au, Ni oder Au/Ni erreicht werden, um eine Oxydation und Kontamination bis zum Lötvorgang zu unterbinden. Die Ni-Schicht dient dazu, eine übermäßige Diffusion von Cu in das Lötmittel zu verhindern.
Das auf diese Weise hergestellte Heizelement war imstande, das Aufzeichnungsmaterial effizient mit durch Elektroenergie erzeugter Wärme zu versorgen und eine beständige Heizelementleistung ohne eine thermische oder elektrische Verschlechterung der Komponenten des Heizelements zu verwirklichen. Insbesondere ergaben die Verbesserung im Abriebwiderstand und in der Gleitleistung der Heizelement-Schutzschicht eine mehr als doppelte Lebensdauer gegenüber der herkömmlichen Lebensdauer.

[Ausführungsform 7]

An einem Keramiksubstrat wurde wie bei der Ausführungsform 6 Au mit einer Dicke von 10 um als der Wärmeerzeugungswiderstand 3 zerstäubt. Nachdem der Widerstandswert gemessen war, wurde der Widerstand auf einen gewünschten Widerstandswert getrimmt. Anschließend wurde Cu zerstäubt, um die Elektrodenanschlüsse 4, 5 auszubilden. Hierauf wurde die isolierende Glasschutzschicht 6 ausgebildet, und an dieser wurde eine a-C:H-Schicht 18b ausgestaltet. Die Fig. 13 ist eine schematische Darstellung einer Ionenstrahl-Verdampfungsvorrichtung, die bei der Herstellung der a-C:H-Schicht verwendet wird. Hierin sind eine Vakuumkammer 60; eine Ionenstrahlquelle 61, eine Ionisationskammer 62, ein Gaszufuhrsystem 63, eine Ionenstrahl-Absaugelektrode 64, ein Substrat 65, eine Substrathalterung 66 und ein Vakuumsystem 67 gezeigt. Nach der Elektrodenausbildung wurde das Substrat an der Substrathalterung angeordnet und die Vakuumkammer auf 1 · 10 7 Torr evakuiert. Hierauf wurden CH&sub4; mit 16 sccm und H&sub2; mit 31 sccm vom Gaszufuhrsystem eingeführt, und der Gasdruck wurde auf 3,2 · 10 4 Torr eingeregelt, um in der Plasmakammer ein Plasma zu erzeugen. Das Substrat wurde mit einem mit einer Spannung von 1 kV, die an die Absaugelektrode gelegt wurde, abgesaugten Ionenstrahl bestrahlt, wodurch eine a-C:H-Schicht mit einer Dicke von 1 um in einer vorbestimmten Position an der isolierenden Glasschutzschicht ausgebildet wurde. Eine in gleichartiger Weise hergestellte a-C:H-Schicht zeigte in der HFS (Wasserstoff-Vorwärtsstreuungsspektrometrie) einen Wasserstoffgehalt von 30 Atom-%. Die Schichthärte und der Reibungswiderstand, gemessen auf dieselbe Art wie bei der Ausführungsform 6, waren 2500 kg/mm² bzw. 0,07. Anschließend wurde das Heizelement in derselben Weise wie bei der Ausführungsform 6, indem die Elektroden-Kontaktfahnen sowie die Drahtleiter verbunden wurden und die Haftverbindung gegenüber der Heizelementhalterung hergestellt wurde, fertiggestellt.
Bei der Wärmefixierung des Aufzeichnungsmaterials wie bei der Ausführungsform 6 konnte dieses Heizelement eine stabile Fixierung wie bei der Ausführungsform 6 erzielen.
Bei den vorausgehenden Ausführungsformen kann die a-C: H- oder die DLC-Schicht unmittelbar am Widerstand 3 ohne die isoliereide Schutzschicht 6 ausgebildet werden.
Im folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert, wobei eine Ausnehmung zur Ausbildung des Wärmeerzeugungswiderstandes im voraus an einem Keramiksubstrat ausgearbeitet, dann der Wärmeerzeugungswiderstand so ausgebildet wird, daß er nicht über die Oberfläche des Keramiksubstrats vorragt, und eine a-C: H- oder eine DLC-Schicht von hohem elektrischen Isoliervermögen, von hoher Wärmeleitfähigkeit, von hoher Härte und mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten daran durch Gassynthese als die isolierende Schutzschicht erzeugt wird.
Eine Ausnehmung zur Ausbildung des Wärmeerzeugungswiderstandes wird am vorerwähnten Keramiksubstrat aus z. B. Al&sub2;O&sub3;, AlN oder SiC mechanisch ausgearbeitet. Im einzelnen wird ein ablösbarer Film oder ein Resistmaterial an der gesamten Fläche eines Keramiksubstrats mit einer Abmessung von 350 mm · 350 mm ausgestaltet und eine der Schicht des Wärmeerzeugungswiderstandes entsprechende Ausnehmung von z. B. einer Abmessung von 2 mm · 350 mm · 10 um in einer vorbestimmten Position ausgearbeitet. Der Wärmeerzeugungswiderstand wird in der Ausnehmung durch ein PUD-Verfahren, z. B. Zerstäubung, erzeugt und, falls es notwendig ist, nachdem der Widerstandswert gemessen ist, auf einen gewünschten Widerstandswert getrimmt. Die Ausbildung wird so ausgeführt, daß die wärmeerzeugende Widerstandsschicht nicht mehr als 2 um von der Oberfläche des Keramiksubstrats vorragt. Falls sie mehr als 2 um vorragt, wird die a-C: H- oder die DLC-Schicht unvermeidlich dicker, um eine ausreichende Absatzüberdeckung zu erlangen, und sie ruft ein Abschälen hervor. Nachdem der Film oder das Resistmaterial, die am Keramik substrat aufgebracht wurden, entfernt sind, werden die Elektrodenanschlüsse durch Zerstäuben von Au, Ag oder Cu ausgebildet. Dann wird am Wärmeerzeugungswiderstand eine a-C: H- oder eine DLC-Schicht erzeugt, um das Heizelementsubstrat fertigzustellen. Die Dicke der a-C:H- oder der DLC-Schicht sollte in einem Bereich liegen, der imstande ist, eine mechanische Festigkeit und einen Reibungskoeffizienten zum Schutz des Heizelements gegenüber dem Fixierdruck bei der Anwendung der Heizvorrichtung zu gewährleisten, und sie kann in einem Bereich von einigen Nanometern bis einigen zehn Mikron, vorzugsweise von einigen zehn Nanometern bis mehreren Mikron liegen. Die Ausbildung des Wärmeerzeugungswiderstandes und der Elektrodenanschlüsse ist nicht auf ein PUD-Verfahren, wie Zerstäubung, Vakuumverdampfung oder Ionenplattierung beschränkt, sondern kann auch durch eine CVD-Methode, durch Plattieren oder durch Siebdruck erreicht werden. Anschließend wird die Heizvorrichtung dieser Erfindung durch Montieren der Elektroden-Kontaktfahnen an den Elektrodenanschlüssen eines jeden Heizelements, durch Kappen auf eine gewünschte Größe beispielsweise durch Löten, und dann durch Verbinden der Drahtleiter mit den Elektrodenanschlußfahnen mittels Druck und Herstellen der Haftverbindung des Heizelements an der Heizelementhalterung fertiggestellt. Es ist auch möglich, das Gleitverhalten der Heizvorrichtung und der Folie zu verbessern, indem in gleichartiger Weise eine a-C:H-Schicht oder eine DLC-Schicht an einem Teil der Heizelementhalterung, das mit der Folie in Berührung kommt, ausgebildet wird.
Die vorliegende Erfindung verwendet somit eine durch Gassynthese erzeugte a-C:H- oder DLC-Schicht als die Schutzschicht für das Heizelement, wodurch der Abriebwiderstand und das Gleitverhalten zwischen dem Heizelement sowie der Folie verbessert werden und die Lebensdauer der Heizvorrichtung verlängert wird.

[Ausführungsform 8]

Die Fig. 14 ist eine vergrößerte Teil-Schnittdarstellung einer Wärmefixiervorrichtung, die das die vorliegende Erfindung ver körpernde Heizelement verwendet. Ein Heizelement 1 wird über eine wärmeisolierende Heizelementhalterung 8 von einem Heizelementträger 9 getragen. Eine wärmebeständige Folie 10 besteht beispielsweise aus Polyimid mit einer Dicke von etwa 40 um und ist als Endlosband oder als langgestreckte Materialbahn ausgebildet. Eine drehende Andruckwalze 11 dient als das Druckglied, um die Folie an das Heizelement 1 zu pressen. Die Folie 10 dreht oder bewegt sich mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit in einer durch einen Pfeil angegebenen Richtung in Berührung mit den Kanten der Heizelementhalterung 8 und der Frontfläche des Heizelements 1, wobei sie daran gleitet, durch ein (nicht dargestelltes) Antriebsorgan oder durch die Drehkraft der Andruckwalze 11. Der Wärmeerzeugungswiderstand 3 wird elektrisch betrieben, um das Heizelement auf eine vorbestimmte Temperatur zu erwärmen, und ein Aufzeichnungsmaterial 16, das an diesem auf der Seite der Folie 10 eine unfixierte Tonerabbildung trägt, wird in einen Fixierklemmspalt 15 in dem Zustand, wobei die Folie 10 bewegt wird, eingeführt. Auf diese Weise wird das Aufzeichnungsmaterial 16 in Berührung mit der Folie 10 gehalten und durchläuft zusammen mit der Folie 10 den Fixierklemmspalt. Während des Durchlaufens wird vom Heizelement 1 über die Folie 10 hinweg dem Aufzeichnungsmaterial 16 Wärmeenergie vermittelt, um die unfixierte Tonerabbildung am Aufzeichnungsmaterial 16 durch Schmelzen zu fixieren.
Die Fig. 15A bis 15E sind schematische Schnittdarstellungen der Ausführungsform 8, wobei ein Heizelement 1, ein Keramiksubstrat 2, ein Ag/Pd-Wärmeerzeugungswiderstand 3, Cu-Elektrodenanschlüsse 4 und 5, eine aus einer DLC-Schicht bestehende Schutzschicht 18a, eine Heizelementhalterung 8, eine Elektroden-Kontaktfahne 12, ein AuSi-Lötmittel 13 und ein Drahtleiter 14 gezeigt sind.
Bei dieser Ausführungsform wurde zuerst eine Ausnehmung G mit einer Abmessung von 350 mm · 2 mm · 12 um zur Ausbildung des Wärmeerzeugungswiderstandes mechanisch an einem Substrat aus Al&sub2;O&sub3; ausgearbeitet, und in der Ausnehmung wurde durch Auftragen von Ag/Pd-Paste mittels Siebdrucks, woran sich ein Brennen in Luft anschloß, der Wärmeerzeugungswiderstand 3 ausgebildet, der nach einem Messen des Widerstandswerts auf einen gewünschten Widerstandswert getrimmt wurde. In diesem Zustand stimmt die Oberfläche der wärmeerzeugenden Widerstandsschicht mit der Oberfläche des Keramiksubstrats 2 überein. Dann wurde durch Siebdruck Cu-Paste aufgebracht, und durch Brennen unter kontrolliertem Sauerstoff-Partialdruck wurden die Elektrodenanschlüsse 4, 5 erzeugt (Fig. 15A). Hierauf wurde die als die isolierende Schutzschicht dienende DLC- Schicht 18a ausgestaltet. Die DLC-Schicht wurde mittels der in Fig. 12 gezeigten Vorrichtung erzeugt.
Hierauf wurden die Elektroden-Kontaktfahne 12 aus einer Kupferlegierung und das Keramiksubstrat 2 mittels AuSi-Lötmittel 13 gelötet (Fig. 15C). Anschließend wurde der Drahtleiter 14 in Berührung mit der Elektroden-Anschlußfahne 12 gehalten (Fig. 15D), und die Haftverbindung für das Heizelement 1 an der Heizelementhalterung 8 wurde hergestellt (Fig. 15E). Bei der Herstellung des Heizelements 1 erhielten die Oberflächen der Elektrodenanschlüsse 4, 5 einen Au-Schnellüberzug, um die Benetzbarkeit mit dem Lötmittel zu verbessern, so daß eine konstant zuverlässige Verbindung zu erreichen ist. Die Elektroden- Anschlußfahne kann auch anstatt aus einer Kupferlegierung aus Covar, 42-Legierung oder Phosphorbronze hergestellt werden. Das Lötmittel hat vorzugsweise einen Schmelzpunkt von mindestens 250ºC und kann auch aus AuGe oder AuSn statt aus AuSi bestehen. Ferner könnte ein Löten in stabilerer Weise erreicht werden, indem die Cu-Elektrodenanschlüsse einen Schnellüberzug mit Au, Ni oder Au/Ni erhalten, um eine Oxydation und Kontamination bis zum Lötvorgang zu unterbinden. Die Ni-Schicht dient dazu, eine übermäßige Diffusion von Cu in das Lötmittel zu verhindern.
Die auf diese Weise erzeugte Heizvorrichtung war imstande, das Aufzeichnungsmaterial effizient mit durch Elektroenergie erzeugter Wärme zu versorgen und eine stabile Heizleistung ohne eine thermische oder elektrische Verschlechterung der Komponenten der Heizvorrichtung hervorzubringen. Insbesondere war sie von der Erzeugung von durch Reibung zwischen der Heizvorrichtung sowie der Folie verursachtem abgeriebenen Pulver frei und konnte ein stabiles Gleitverhalten aufrechterhalten.

[Ausführungsform 9]

Die Fig. 16 ist eine vergrößerte Teil-Schnittdarstellung einer Wärmefixiervorrichtung, die das die vorliegende Erfindung verkörpernde Heizelement verwendet. Die Bauweisen der Komponenten sind denjenigen von Fig. 14 gleich.
Wie in der Ausführungsform 8 wurde eine Ausnehmung zur Ausbildung des Wärmeerzeugungswiderstandes mechanisch an einem Keramiksubstrat ausgearbeitet. In der Ausnehmung wurde durch Zerstäuben von Au mit einer Dicke von 10 um und durch eine W- (Wolfram-) Schicht 3a mit einer Dicke von 50 nm der Wärmeerzeugungswiderstand ausgebildet. Die Ausnehmung zur Ausbildung des Wärmeerzeugungswiderstandes wurde wie bei der Ausführungsform 8 gestaltet, und die W-Schicht wurde ausgebildet, um die wechselseitige Diffusion von Au und C zu verhindern. Nach der Messung des Widerstandswerts wurde der Wärmeerzeugungswiderstand auf einen gewünschten Widerstandswert getrimmt. Anschließend wurde durch Cu-Zerstäubung der Elektrodenanschluß 4 ausgebildet, und hierauf wurde eine als die isolierende Schutzschicht dienende a-C:H-Schicht 18b erzeugt.
Die a-C:H-Schicht 18b wurde mit der in Fig. 13 gezeigten Vorrichtung erzeugt. Nach der Elektrodenausbildung wurde das Substrat an der Substrathalterung angeordnet und die Vakuumkammer auf 1 · 10&supmin;&sup7; Torr evakuiert. Dann wurden vom Gaszufuhrsystem CH&sub4; mit 12 sccm und H&sub2; mit 25 sccm eingeführt, wobei der Gasdruck auf 2,8 · 10&supmin;&sup4; Torr geregelt wurde, um in der Plasmakammer ein Plasma zu erzeugen. Das Substrat wurde mit einem durch eine Spannung von 0,75 kV, die an die Absaugelektrode gelegt wurde, abgesaugten Elektronenstrahl bestrahlt, wodurch eine a-C:H-Schicht mit einer Dicke von 400 nm in einer vorbestimmten Position am Wärmeerzeugungswiderstand ausgebildet wurde. Eine in gleicher Weise hergestellte a-C:H-Schicht zeigte in der HFS (Wasserstoff-Vorwärtsstreuungsspektrometrie) einen Wasserstoffgehalt von 27 Atom-%. Auch waren die Schichthärte und der Reibungswiderstand, gemessen in derselben Weise wie bei der Ausführungsform 6, jeweils 2500 kg/mm² bzw. 0,07. Die Heizvorrichtung wurde anschließend durch Verbinden der Elektroden-Kontaktfahnen sowie der Drahtleiter mit den Elektrodenanschlüssen und Herstellen der Haftverbindung des Heizelements mit der Heizelementhalterung komplettiert.
Bei der Wärmefixierung des Aufzeichnungsmaterials wie bei der Ausführungsform 8 zeigte die auf diese Weise hergestellte Heizvorrichtung wie bei der Ausführungsform 6 ein stabiles Fixiervermögen und eine beständige Haltbarkeit.

[Ausführungsform 10]

Die Fig. 17 ist eine vergrößerte Teil-Schnittdarstellung einer Wärmefixiervorrichtung, die das die vorliegende Erfindung verkörpernde Heizelement verwendet. Die Strukturen der Komponenten sind dieselben wie jene, die in Fig. 14 gezeigt sind.
Die wärmeerzeugende Widerstandsschicht wurde in gleichartiger Weise wie bei der Ausführungsform 8 mit einer Dicke von etwa 10 um ausgebildet. Die Tiefe der Ausnehmung zur Ausgestaltung des Wärmeerzeugungswiderstandes wurde mit 12 um ausgearbeitet. Nach der Herstellung des Elektrodenanschlusses 4 wie bei der Ausführungsform 8 wurde durch Siebdruck Bleisilikatglas mit niedrigem Erweichungspunkt auf die den Wärmeerzeugungswiderstand enthaltende Ausnehmung aufgebracht und in Luft gebrannt, um eine isolierende Schutzschicht 6' mit einer Dicke von etwa 2 um auszubilden. Anschließend wurde an der gesamten Oberfläche des Heizelements eine DLC-Schicht 18a mittels derselben Methode oder Bedingungen wie bei der Ausführungsform 8 erzeugt.
Anschließend wurden die Elektroden-Kontaktfahnen und die Drahtleiter mit den Elektrodenanschlüssen wie bei der Ausführungsform 8 verbunden und das Substrat an der Heizelementhalterung, die eine DLC-Schicht mit einer Dicke von 60 nm im Berührungsbereich mit der Folie wie bei der Ausführungsform 9 trägt, zum Haften gebracht, um das Heizelement zu vervollständigen.
Bei der Wärmefixierung des Aufzeichnungsmaterials wie bei der Ausführungsform 8 zeigte das auf diese Weise erhaltene Heizelement ein stabiles Fixiervermögen und eine beständige Haltbarkeit wie bei der Ausführungsform 8.
Im folgenden wird eine Ausführungsform dieser Erfindung erläutert, wobei eine hydrierte, amorphe Kohleschicht (a-C:H-Schicht) oder eine DLC-Schicht mit einer hohen Härte und einem niedrigen Reibungskoeffizienten durch Gassynthese an der Fläche der mit dem Heizelement in Gleitberührung befindlichen Folie ausgebildet wird.
Eine a-C:H- oder eine DLC-Schicht wird durch das vorerwähnte Verfahren an einer mit dem Heizelement in Berührung kommenden Fläche einer wärmebeständigen Folie, z. B. aus Polyimid, die als Endlosband oder eine langgestreckte Materialbahn gefertigt ist, ausgebildet. Die Dicke der a-C: H- oder der DLC- Schicht liegt vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von einigen Nanometern bis einigen hundert Nanometern, weil eine Dicke geringer als einige Nanometer keine ausreichende Schmierleistung hervorbringen kann, während eine Dicke größer als einige hundert Nanometer in einem Abschälen der Schicht von der Kunststoffolie oder aufgrund der Spannung in der Schicht in deren Ringeln resultiert. Die Kunststoffolie kann selbst dann geringelt werden, wenn die Schicht im vorerwähnten bevorzugten Dickenbereich liegt. In diesem Fall kann die a-C:H- oder die DLC-Schicht an beiden Seiten der Kunststoffolie ausgebildet werden. Das Gleitverhalten zwischen dem Heizelement und der Kunststoffolie kann weiter durch Ausgestalten der a-C: H- oder der DLC-Schicht auch an der isolierenden Schutzschicht des Heizelements oder an der Heizelementhalterung, die mit der Kunststoffolie in Berührung kommen, verbessert werden.
Somit dient die vorliegende Erfindung dazu, als eine schmierende Schutzschicht eine a-C: H- oder eine DLC-Schicht durch Garsynthese an der Fläche der Kunststoffolie, die mit dem Heizelement in Gleitberührung ist, zu erzeugen, so daß der Abriebwiderstand und die Gleiteigenschaft zwischen dem Heizelement sowie der Kunststoffolie verbessert werden und die Lebensdauer des Heizelements verlängert wird.

[Ausführungsform 11]

Die Fig. 18 ist eine vergrößerte Teil-Schnittdarstellung einer Wärmefixiervorrichtung, bei der das die vorliegende Erfindung verkörpernde Heizelement zur Anwendung kommt und ein Heizelement 1 durch einen Heizelementträger 9 unter Zwischenfügung einer wärmeisolierenden Heizelementhalterung 8 getragen wird. Eine wärmebeständige Folie 10 besteht beispielsweise aus Polyimid mit einer Dicke von etwa 40 um und ist als ein Endlosband oder eine langgestreckte Materialbahn ausgebildet. Eine drehende Andruckwalze 11 dient als das Druckorgan, um die Folie an das Heizelement 1 zu drücken. Die Folie 10 läuft um oder bewegt sich mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit in einer durch einen Pfeil angegebenen Richtung in Berührung mit den Kanten der Heizelementhalterung 8 und der Fläche des Heizelements 1, an dem sie gleitet, und zwar mit Hilfe eines (nicht dargestellten) Antriebsorgans oder mittels der Drehkraft der Andruckwalze 11. Der Wärmeerzeugungswiderstand 3 wird elektrisch betrieben, um das Heizelement auf eine vorbestimmte Temperatur zu erhitzen, und ein Aufzeichnungsmaterial 16, das eine unfixierte Tonerabbilung 17 an diesem auf der Seite der Folie 10 trägt, wird in einen Fixierklemmspalt 15 in dem Zustand, da die Folie 10 bewegt wird, eingeführt. Auf diese Weise wird das Aufzeichnungsmaterial 16 mit der Folie 10 in Berührung gehalten und durchläuft zusammen mit der Folie 10 den Fixierklemmspalt. Im Verlauf des Durchgangs wird vom Heizelement 1 über die Folie 10 dem Aufzeichnungsmaterial 16 Wärmeenergie vermittelt, um die unfixierte Tonerabbildung 17 am Aufzeichnungsmaterial 16 durch Schmelzen zu fixieren.
Die Fig. 19A bis 19E sind schematische Schnittdarstellungen der Heizvorrichtung der Ausführungsform 11, wobei ein Heizelement 1, ein isolierendes Substrat aus z. B. Keramikwerkstoffen, ein Ag/Pd-Wärmeerzeugungswiderstand 3, ein Cu-Elektrodenanschluß 4, eine isolierende Glasschutzschicht 6, eine Heizelementhalterung 8, eine Elektroden-Kontaktfahne 12, ein AuSi- Lötmittel 13 und ein Drahtleiter 14 dargestellt sind.
Bei dem Heizelement dieser Erfindung wurde zuerst Ag/Pd-Paste durch Siebdruck an einem Al&sub2;O&sub3;-Substrat aufgebracht und in Luft gebrannt, um den Wärmeerzeugungswiderstand 3 auszubilden, der nach Messung des Widerstandswerts dann auf einen gewünschten Widerstandswert getrimmt wurde. Hierauf wurde durch Siebdruck Cu-Paste aufgetragen und der Elektrodenanschluß 4 durch Brennen unter einem kontrollierten Sauerstoff-Partialdruck ausgestaltet. Anschließend wurde Bleisilikatglas mit niedrigem Erweichungspunkt mittels Siebdruck aufgebracht und in Luft gebrannt, um die isolierende Schutzschicht zu erzeugen.
Hierauf wurden die Elektroden-Kontaktfahne 12 aus einer Kupferlegierung und das Keramiksubstrat 2 mit AuSi-Lötmittel 13 gelötet. Anschließend wurde der Drahtleiter 14 mit der Elektroden-Kontaktfahne 12 in Berührung gehalten und die Haftverbindung des Heizelements an der Heizelementhalterung 8 hergestellt. Bei der Fertigung des Heizelements 1 wurde die Oberfläche des Elektrodenanschlusses 4 mit einem Au-Schnellüberzug versehen, um die Benetzbarkeit mit dem Lötmittel zu verbessern und für die Verbindung eine konstante Zuverlässigkeit zu erreichen. Die Elektroden-Anschlußfahne kann auch statt einer Kupferlegierung aus Covar, 42-Legierung oder Phosphorbronze ausgebildet werden. Das Lötmittel hat vorzugsweise einen Schmelzpunkt von mindestens 250ºC und kann auch aus AuGe oder AuSn statt aus AuSi bestehen. Ferner könnte ein Löten in stabilerer Weise erreicht werden, indem die Cu-Elektrodenanschlüsse einen Schnellüberzug aus Au, NI oder Au/NI erhalten, um eine Oxydation und Kontamination bis zum Lötvorgang zu unterbinden. Die Ni-Schicht dient dazu, eine übermäßige Diffusion von Cu in das Lötmittel zu verhindern.
Die Fig. 20 ist eine schematische Darstellung einer ECR-Plasma- CUD-Vorrichtung, die bei der Ausbildung der DLC-Schicht 118a (Fig. 18) an der Polyimidfolie 10 zur Anwendung kommt. Hierin sind eine Plasmakammer 70 vom Hohlraumresonatortyp, ein Gaszufuhrsystem 71, ein Mikrowellen-Einführfenster 72, ein Mikrowellen-Leitrohr 73, ein Magnet 74, ein Mikrowellenoszillator 75, ein Mechanismus 76 zum Zuführen und Aufwickeln einer Folie unter einer konstanten Spannung sowie einer konstanten Geschwindigkeit, eine Vakuumkammer 77, ein Vakuumsystem 78 und eine Ummantelung 79, um den Schichterzeugungsbereich abzugrenzen, gezeigt. Nachdem die Vakuumkammer auf 1 · 10&supmin;&sup7; Torr evakuiert war, wurden C&sub6;H&sub6; mit 40 sccm und H&sub2; mit 25 sccm vom Gaszufuhrsystem auf einen Druck von 4,0 · 10 4 Torr eingeführt, und durch Einleiten, einer Mikrowelle von 2,45 GHz mit 1,0 kW wurde in der Plasmakammer ein Plasma erzeugt. In diesem Zustand wurde durch den Magneten ein externes Magnetfeld hervorgerufen, um die ECR-Bedingungen von 1200 Gauß am Einführfenster, von 875 Gauß am Austritt des Hohlraumresonators und von 700 Gauß in der Position des Substrats zu verwirklichen. Die in Fig. 18 gezeigte DLC-Schicht 118a wurde unter Anlegen einer Spannung von -500 U von einer (nicht dargestellten) Gleichstromquelle an das Substrat mit einer Dicke von 70 nm erzeugt. Die mit dem Dünnschicht-Härtemeßgerät gemessene Härte der DLC-Schicht betrug 2500 kg/mm² in Vickers-Härtegraden. Die Reibungseigenschaften wurden mittels der Stift-auf-Platte- Methode bewertet. Bei einer in Luft mit einer relativen Feuchtigkeit von 50% durchgeführten Messung, wobei eine Kugel (5 mm im Durchmesser) eines Lagerstahls (SUJ2) als der Stift mit einer Belastung von 2,2 N und einer Verschiebegeschwindigkeit von 0,04 m/s verwendet wurde, war der Reibungskoeffizient 0,10. Bei dem vorerwähnten Vorgang betrug die Bewegungsge schwindigkeit der Folie 1 m/min. und die Schichterzeugungsgeschwindigkeit betrug 0,5 nm/sec.
Die auf diese Weise hergestellte Wärmefixiervorrichtung war von der Erzeugung abgeriebenen Pulvers, was aus der Reibung zwischen dem Heizelement und der Kunststoffolie resultiert, frei und imstande, ein stabiles Gleitverhalten über eine verlängerte Zeitspanne aufrechtzuerhalten.

[Ausführungsform 12]

Eine a-C:H-Schicht wurde wie bei der Ausführungsform 11 als eine schmierende Schutzschicht an der Kunststoffolie ausgebildet. Die Fig. 21 ist eine schematische Darstellung einer Ionenstrahl-Aufdampfapparatur (IBD-Apparatur), die bei der Erzeugung der a-C:H-Schicht verwendetwird. Die Fig. 21 zeigt eine Vakuumkammer 80,Ionenstrahlquellen 81, Ionisationskammern 82, Gaszufuhrsysteme 83, Ionenstrahl-Absaugelektroden 84, ein Substrat 85, einen Mechanismus 86 zum Zuführen und Aufwickeln einer Folie unter einer konstanten Spannung und einer konstanten Geschwindigkeit, ein Vakuumsystem 87 und Ummantelungen 88, um den Schichtbildungsbereich einzugrenzen. Es ist ein Paar von Ionenstrahlquellen 81 in mit Bezug zur Kunststoffolie zueinander gegenüberliegenden Positionen vorgesehen. Nachdem die Vakuumkammer auf 1 · 10&supmin;&sup7; Torr evakuiert war, wurden CH&sub4; mit 12 sccm und H&sub2; mit 25 sccm vom Gaszufuhrsystem aus auf einen Druck von 2,5 · 10&supmin;&sup4; Torr eingeführt, um in der Plasmakammer ein Plasma zu erzeugen. Die Kunststoffolie wurde an ihren beiden Seiten mit durch eine Spannung von 0,8 kW, die an die Absaugelektroden gelegt wurde, abgesaugten Ionenstrahlen bestrahlt, wodurch an beiden Flächen der Kunststoffolie a-C:H-Schichten mit einer Dicke von 60 nm ausgebildet wurden. In der HFS-Analyse zeigte die a-C:H-Schicht einen Wasserstoffanteil von 27 Atom-%. Auch betrugen die Schichthärte und der Reibungskoeffizient, gemessen wie bei der Ausführungsform 6, 3000 kg/mm² bzw. 0,12.
Eine mit einer in der oben beschriebenen Weise hergestellten Kunststoffolie ausgestattete Wärmefixiervorrichtung zeigte eine stabile Fixierleistung und Haltbarkeit wie bei der Ausführungsform 11 bei einer Wärmefixierung des Aufzeichnungsmaterials wie bei der Ausführungsform 6.

[Ausführungsform 13]

Die Fig. 22 ist eine vergrößerte Teil-Schnittdarstellung einer Wärmefixiervorrichtung, die das die vorliegende Erfindung verkörpernde Heizelement verwendet, wobei hier eine zusätzliche DLC-Schicht 119 gezeigt ist. Die anderen Komponenten sind dieselben wie jene in der Fig. 18.
Eine DLC-Schicht 118 wurde in gleichartiger Weise wie bei der Ausführungsform 11 an einer Polyimidfolie mit einer Dicke von 65 nm ausgebildet. Auch wurde eine DLC-Schicht 119 mit einer Dicke von 200 nm an der isolierenden Schutzschicht 6, die an der wärmeerzeugenden Widerstandsschicht des Heizelements bei der Ausführungsform 11 und an einem Teil der Heizelementhalterung 8, das mit der Kunststoffolie in Berührung kommt, vorgesehen ist, ausgestaltet.
Eine die auf diese Weise hergestellte Kunststoffolie und Heizvorrichtung verwendende Wärmefixiervorrichtung lieferte eine stabile Fixierleistung und Haltbarkeit wie bei der Ausführungsform 11 bei der Wärmefixierung des Aufzeichnungsmaterials in derselben Weise wie bei der Ausführungsform 11.
Die a-C:H-Schicht oder die DLC-Schicht kann auch lediglich am Heizelement oder der Heizelementhalterung vorgesehen sein. Nachfolgend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert, wonach eine durch Gassynthese erzeugte hydrierte amorphe Kohleschicht (a-C:H-Schicht) oder eine diamantartige Kohleschicht (DLC-Schicht) von hohem elektrischen Isoliervermögen, von hoher Wärmeleitfähigkeit, von hoher Härte und mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten als eine Schutzschicht der Heizvorrichtung verwendet wird.
Die a-C:H-Schicht oder die DLC-Schicht dieser Erfindung ist durch eine Wärmeleitfähigkeit von 200-600 W/m·K, durch einen elektrischen Widerstand (spezifischer Durchgangswiderstand) von 10&sup8; bis 10¹¹ Ωcm und durch eine Härte von 2000-5000 kg/mm² gekennzeichnet.
Die bei der vorliegenden Erfindung zu verwendende a-C: H- oder DLC-Schicht kann beispielsweise durch Mikrowellen-CUD, Gleichstrom-Plasma-CUD, HF-Plasma-CUD, Magnetfeld-Mikrowellenplasma- CVD, Ionenstrahlzerstäubung, Ionenstrahlverdampfung oder reaktive Plasmazerstäubung erzeugt werden. Beispiele des bei diesen Methoden anzuwendenden kohlenstoffhaltigen Ausgangsmaterialgases schließen Kohlenwasserstoffe, wie Methan, Äthan, Propan, Äthylen, Benzol und Azethylen; halogenierte Kohlenwasserstoffe, wie Methylenchlorid, Kohlenstofftetrachlorid, Chloroform und Trichloräthan; Alkohole, wie Methylalkohol und Äthylalkohol; Ketone, wie (CH&sub3;)&sub2;CO und (C&sub6;H&sub5;)&sub2;CO; sowie Gase, wie CO und CO&sub2; und Mischungen dieser mit anderen Gasen, wie N&sub2;, H&sub2;, O&sub2;, H&sub2;O und Ar, ein.
Die a-C: H- oder die DLC-Schicht enthält Wasserstoff in mehreren zehn Atom-% in der Schicht, und die Eigenschaften der Schicht verändern sich erheblich mit dem Wasserstoffanteil. Beispielsweise ist eine Wasserstoff mit 50 Atom-% oder höher enthaltende a-C:H-Schicht eine transparente polymerartige Schicht, die einen großen optischen Bandabstand, einen hohen elektrischen Widerstand, jedoch eine niedrige Härte und eine hohe Wärmeleitfähigkeit hat. Andererseits ist eine Wasserstoff mit 15-35 Atom-% enthaltende a-C:H-Schicht durch eine hohe Wärmeleitfähigkeit, ein hohes Isoliervermögen und eine hohe Härte mit einer Vickers-Härte so hoch wie 2000-5000 kg/mm², durch einen 10$ qcm übersteigenden elektrischen Widerstand, eine 200 W/m-K überschreitende Wärmeleitfähigkeit und durch einen Reibungskoeffizienten, der geringer als 0,2 ist, gekennzeichnet. Es wird angenommen, daß diese Eigenschaften den sp³- Bindungen, die in einem Anteil von 40-70% in der Schicht vorhanden sind, zuzuschreiben sind. Folglich sollte für die Schutzschicht dieser Erfindung die a-C:H-Schicht oder die DLC- Schicht mit einem Wasserstoffanteil von 15-35 Atom-% zur Anwendung kommen.
An dem vorerwähnten isolierenden Keramiksubstrat, z. B. aus Al&sub2;O&sub3;, AlN oder SiC, wird der Wärmeerzeugungswiderstand durch eine PVD-Methode, wie Zerstäubung, erzeugt und nach der Messung des Widerstandswerts, falls es notwendig ist, auf einen gewünschten Widerstandswert getrimmt. Hierauf werden in ähnlicher Weise die Elektrodenanschlüsse durch Zerstäuben von Au, Ag oder Cu ausgebildet. Das Heizelementsubstrat wird dann durch Erzeugen der aus einer a-C: H- oder einer DLC-Schicht bestehenden Schutzschicht hergestellt. Die Dicke der a-C: H- oder DLC- Schicht sollte in einem Bereich liegen, der imstande ist, eine ausreichende Isolierung im Gebrauch der Heizvorrichtung und eine mechanische Festigkeit zum Schutz der Heizvorrichtung gegenüber dem Fixierdruck zu gewährleisten, und sie kann innerhalb eines Bereichs von einigen Mikron bis einigen hundert Mikron, vorzugsweise von einigen Mikron bis einigen zehn Mikron, liegen. Die Ausbildung des Wärmeerzeugungswiderstandes und der Elektrodenanschlüsse ist nicht auf eine PUD-Methode, wie Zerstäuben, Vakuumverdampfung oder Ionenplattierung begrenzt, sondern kann auch durch eine CVD-Methode, Plattieren oder Siebdruck erzielt werden. Danach wird die Heizvorrichtung durch Anbringen der Elektroden-Kontaktfahnen beispielsweise durch Löten, dann durch Verbinden der Drahtleiter mit den Elektroden- Kontaktfahnen und Herstellen der Heftverbindung des Heizelementsubstrats mit der Heizelementhalterung vervollständigt.
Die vorliegende Erfindung verwendet somit eine durch Gassynthese erzeugte a-C:H-Schicht oder DLC-Schicht als die Schutzschicht für das Heizelement, so daß die Wärmeleistung des Heizelements verbessert, dessen Energieverbrauch vermindert und ein im Abriebwiderstand sowie im Gleitverhalten ausgezeichnetes Heizelement verwirklicht wird.

[Ausführungsform 14]

Die Fig. 23 ist eine vergrößerte Teil-Schnittdarstellung einer Wärmefixiervorrichtung, die das die vorliegende Erfindung verkörpernde Heizelement verwendet. Ein Heizelement 1 wird unter Zwischenfügung einer wärmeisolierenden Heizelementhalterung 8 von einem Heizelementträger β getragen. Eine hitzebeständige Folie 10 besteht beispielsweise aus Polyimid mit einer Dicke von etwa 40 um und ist als Endlosband oder als langgestreckte Materialbahn ausgebildet. Eine drehende Andruckwalze 11 dient als Druckorgan, um die Folie an das Heizelement 1 zu pressen. Die Folie 10 läuft mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit in einer durch einen Pfeil angegebenen Richtung um oder bewegt sich mit der vorbestimmten Geschwindigkeit in dieser Richtungen Berührung mit der Fläche des Heizelements 1, wobei sie an dieser gleitet, und zwar durch ein (nicht dargestelltes) Antriebsorgan oder durch die Drehkraft der Andruckwalze 1. Der Wärmeerzeugungswiderstand 3 wird elektrisch betrieben, um das Heizelement auf eine vorbestimmte Temperatur zu erhitzen, und ein Aufzeichnungsmaterial 16, das auf der Seite der Folie 10 daran eine unfixierte Tonerabbildung 17 trägt, wird in einen Klemmspalt 15 im Zustand der Bewegung der Folie 10 eingeführt. Somit wird das Aufzeichnungsmaterial 16 in Berührung mit der Folie 10 gehalten und durchläuft den Fixierklemmspalt zusammen mit der Folie 10. Während des Durchlaufs wird dem Aufzeichnungsmaterial 16 über die Folie 10 Wärmeenergie vom Heizelement 1 vermittelt, um die unfixierte Tonerabbildung 17 am Aufzeichnungsmaterial 16 durch Schmelzen zu fixieren.
Die Fig. 24A bis 24E sind schematische Schnittdarstellungen der Ausführungsform 14 und zeigen ein Heizelement 1, ein Keramiksubstrat 2, einen Ag/Pd-Wärmeerzeugungswiderstand 3, Cu- Elektrodenanschlüsse 4 und 5, eine aus einer DLC-Schicht bestehende Schutzschicht 6, eine Heizelementhalterung 8, eine Elektroden-Kontaktfahne 12, ein AuSi-Lötmittel 13 und einen Drahtleiter 14.
Bei dieser Ausführungsform wurde zuerst Ag/Pd-Paste durch Siebdruck an einer vorbestimmten Stelle an einem Al&sub2;O&sub3;-Substrat aufgebracht und in Luft gesintert, um den Wärmeerzeugungswiderstand 3 auszubilden, der dann auf der Grundlage der Messung des Widerstandswerts auf einen gewünschten Widerstandswert getrimmt wurde. Hierauf wurde im Siebdruck Cu-Paste aufgetragen und dei Elektrodenanschluß 4 durch Sintern unter einem kontrollierten Sauerstoff-Partialdruck ausgestaltet (Fig. 24A). Anschließend wurde eine DLC-Schicht als die isolierende Schutzschicht erzeugt (Fig. 24B). Die Fig. 25 ist eine schematische Darstellung einer ECR-Plasma-CVD-Vorrichtung, die bei der Erzeugung der DLC-Schicht zur Anwendung kommt. Hierin sind eine Plasmakammer 90 vom Hohlraumresonatortyp, ein Gaszufuhrsystem 91, ein Mikrowellen-Einführfenster 92, ein Mikrowellen-Leitrohr 93, ein Magnet 94, ein Mikrowellenoszillator 95, eine Substrathalterung 96 mit einem Substrat, eine Vakuumkammer 97 und ein Vakuumsystem 98 gezeigt. Nach der Elektrodenausbildung wurde das Substrat an der Substrathalterung angebracht und die Vakuumkammer auf 1 · 10&supmin;&sup7; Torr evakuiert. Dann wurden C&sub6;H&sub6; mit 30 sccm und H&sub2; mit 15 sccm vom Gaszufuhrsystem aus auf einen Druck von 3, 4 · 10&supmin;&sup4; Torr eingeführt, und durch Einleiten einer Mikrowelle von 2,45 GHz mit 1 kW wurde in der Plasmakammer ein Plasma erzeugt. In diesem Zustand wurde durch den Magneten ein externes Magnetfeld hervorgerufen, um ECR-Bedingungen von 1500 Gauß am Einführfenster, von 875 Gauß am Auslaß des Hohlraumresonators und von 700 Gauß in der Position des Substrats herzustellen. Ferner wurde durch eine (nicht dargestellte) Gleichstromenergiequelle eine Spannung von -500 V an das Substrat gelegt und die DLC-Schicht mit einer Dicke von 10 um erzeugt. Die Wärmeleitfähigkeit der DLC-Schicht, gemessen mit einem Wechselstrom-Photo-Thermokonstantmeßgerät, betrug 400 W/m-K. Auch betrug der elektrische Widerstand 2 · 10¹¹ Ωcm.
Anschließend wurden die Elektroden-Kontaktfahne 12 aus Kupferlegierung und das Keramiksubstrat 2 mit AuSi-Lötmittel 13 gelötet (Fig. 24C). Der Drahtleiter 14 wurde dann mit der Elektroden-Kontaktfahne 12 in Berührung gehalten (Fig. 24D) und das Heizelementsubstrat an der Heizelementhalterung zum Haften gebracht (Fig. 24E). Bei der Herstellung des Heizelements 1 erhielt die Oberfläche des Elektrodenanschlusses 4 einen Au- Schnellüberzug, um die Benetzbarkeit mit dem Lötmittel zu verbessern, wodurch eine stabile Zuverlässigkeit für eine Verbindung erreicht wird. Anstatt aus einer Kupferlegierung kann die Elektrodenkontaktfahne auch aus Covar, 42-Legierung oder Phosphorbronze gebildet werden. Das Lötmittel hat vorzugsweise einen Schmelzpunkt von mindestens 250ºC und kann statt aus AuSi auch aus AuGe oder AuSn bestehen. Ferner könnte das Löten in stabilerer Weise erzielt werden, indem die Cu-Elektrodenanschlüsse einen Schnellüberzug mit Au, Ni oder Au/Ni erhalten, um eine Oxydation und Kontamination bis zum Lötvorgang zu unterbinden. Die Ni-Schicht dient dazu eine übermäßige Diffusion von Cu in das Lötmittel zu verhindern.
Das auf diese Weise hergestellte Heizelement ist imstande, effizient das Aufzeichnungsmateril mit der durch Elektroenergie erzeugten Wärme zu versorgen, und kann eine konstante Leistung ohne thermische Verschlechterung der Heizelementkomponenten realisieren.

[Ausführungsform 15]

In einer zur Ausführungsform 14 gleichartigen Weise wurde ein Wärmeerzeugungswiderstand 3 an einem Keramiksubstrat durch aufeinanderfolgendes Zerstäuben von Ti mit 20 nm und Au mit 10 um ausgebildet sowie dann in Übereinstimmung mit der Widerstandswertmessung auf einen gewünschten Widerstandswert getrimmt. Hierauf wurden durch Cu-Zerstäubung die Elektrodenanschlüsse 4, 5 gefertigt. Anschließend wurde eine a-C:H-Schicht als die isolierende Schutzschicht erzeugt. Die Fig. 26 ist eine schematische Darstellung einer Ionenstrahl-Aufdampfapparatur (IDB-Apparatur), die bei der Ausbildung der a-C:H-Schicht verwendet wird. Die Fig. 26 zeigt eine Vakuumkammer 200, eine Innenstrahlquelle 201, eine Ionisationskammer 202, ein Gaszufuhrsystem 203, eine Ionenstrahl-Absaugelektrode 204, ein Substrat 205, eine Substrathalterung 206 und ein Vakuumsystem 207.
Nach der Elektrodenausbildung wurde das Substrat an der Substrathalterung angebracht und die Vakuumkammer auf 1 · 10&supmin;&sup7; Torr evakuiert. Dann wurden CH&sub4; mit 15 sccm und H&sub2; mit 30 sccm vom Gaszufuhrsystem aus auf einen Druck von 3,1 · 10&supmin;&sup4; eingeleitet, um in der Plasmakammer ein Plasma zu erzeugen. Das Substrat wurde mit einem durch eine Spannung von 0,7 kV, die an die Absaugelektrode gelegt wurde, abgesaugten Ionenstrahl bestrahlt, wodurch in einer vorbestimmten Position am Wärmeerzeugungswiderstand ein a-C:H-Schicht mit einer Dicke von 15 um ausgebildet wurde. Eine in gleichartiger Weise hergestellte Schicht zeigte in der HFS-Analyse einen Wasserstoffgehalt von 25 Atom-%. Auch waren die Wärmeleitfähigkeit und der elektrische Widerstand, gemessen wie bei der Ausführungsform 14, 250 W/m·K·bzw. 2 · 10¹¹ Ωcm. Das Heizelement wurde anschließend durch die Verbindung der Elektroden-Kontaktfahnen und der Drahtleiter mit den Elektrodenanschlüssen und durch Herstellen der Haftverbindung mit der Heizelementhalterung wie in der Ausführungsform 14 fertiggestellt.
Bei der Wärmefixierung des Aufzeichnungsmaterials wie bei der Ausführungsform 14 zeigte das auf diese Weise hergestellte Heizelement ein stabiles Fixiervermögen wie bei der Ausführungsform 14.
Im folgenden wird eine Ausführungsform dieser Erfindung erläutert, wobei eine ein metallisches Element enthaltende a-C:H- Schicht oder DLC-Schicht durch Gassynthese an der isolierenden Schutzschicht oder am Wärmeerzeugungswiderstand des Heizelements ausgebildet wird.
Die a-C:H- oder DLC-Schicht dieser Erfindung ist durch eine Wärmeleitfähigkeit von 200-600 W/m·K, durch einen elektrischen Widerstand (spezifischer Widerstand) von 10&sup8;-10¹¹ Ωcm und durch eine Härte von 2000-5000 kg/mm² gekennzeichnet.
Die bei der vorliegenden Erfindung zur Anwendung zu bringende a-C: H- oder DLC-Schicht kann beispielsweise durch Mikrowellen- Plasma-CVD, Gleichstrom-Plasma-CVD, Hochfrequenz-Plasma-CVD, Magnetfeld-Mikrowellenplasma-CUD, Ionenstrahlzerstäubung, Ionenstrahlverdampfung oder reaktive Plasmazerstäubung erzeugt werden. Beispiele des bei diesen Methoden zu verwendenden kohlenstoffhaltigen Ausgangsmaterialgases schließen Kohlenwasserstoffe, wie Methan, Äthan, Propan, Äthylen, Benzol und Azetylen; halogenierte Kohlenwasserstoffe, wie Methylenchlorid, Kohlenstofftetrachlorid, Chloroform und Trichloräthan; Alkohole, wie Methylalkohol und Äthylalkohol; Ketone, wie (CH&sub3;)&sub2;CO sowie (C&sub6;H&sub5;)&sub2;CO; und Gase, wie CO sowie CO&sub2;, und Mischungen dieser mit anderen Gasen, wie N&sub2;, H&sub2;, O&sub2;, H&sub2;O und Ar, ein. Auch kann eine feste Kohlenstoffquelle, wie Graphit oder glasartiger Kohlenstoff von hoher Reinheit, verwendet werden. Ein der a-C:H-Schicht oder der DLC-Schicht zuzusetzendes Element, wie Ta, W, Mo, Nb, Ti, Cr, Fe, B oder Si, kann von einem festen Metall, einem Halbleiter oder von organometallischem Gas, Silangas, höherem Silangas, Diborangas oder höherem Borangas, die ein solches Metall enthalten, zugeführt werden.
Die a-C:H- oder DLC-Schicht enthält Wasserstoff mit mehreren zehn Atom-% in der Schicht, und die Eigenschaften der Schicht ändern sich bemerkenswert mit dem Wasserstoffgehalt. Beispielsweise ist eine Wasserstoff mit 50 Atom-% oder höher enthaltende a-C:H-Schicht eine transparente polymerartige Schicht, die einen großen optischen Bandabstand, einen hohen elektrischen Widerstand, jedoch eine niedrige Härte und eine hohe Wärmeleitfähigkeit hat. Andererseits ist eine a-C:H-Schicht, die Wasserstoff mit 10-45 Atom-% enthält, durch eine hohe Wärmeleitfähigkeit, ein hohes Isoliervermögen und eine hohe Härte mit einer Vickers-Härte so hoch wie 2000-5000 kg/mm², durch einen elektrischen Widerstand, der 10&sup8; Ωcm übersteigt, durch eine Wärmeleitfähigkeit, die 200 W/m K überschreitet, und durch einen Reibungskoeffizienten geringer als 0,2 gekennzeichnet. Es wird angenommen, daß diese Eigenschaften den sp³-Bindungen, die in einem Anteil von 40-70% in der Schicht vorhanden sind, zuzuschreiben sind. Folglich sollte für die Schutzschicht dieser Erfindung die a-C: H- oder die DLC-Schicht mit einem Was serstoffanteil von 10&supmin;&sup4;&sup5; Atom-% verwendet werden. Auch ist es schwierig, die a-C:H-Schicht deutlich von der DLC-Schicht zu unterscheiden. Beide Schichten sind makroskopisch amorph, enthalten Wasserstoff in der Schicht, bestehen aus sp²- und sp³-gebundenem Kohlenstoff und haben ähnliche physikalische Eigenschaften, wie oben erläutert wurde. Die DLC-Schicht hat bei der vorliegenden Erfindung mikroskopisch die Kristallstruktur von Diamant, z. B. ein Beugungsbild, das in der Elektronenstrahl-Beugungsanalyse als Diamant spezifiziert wird.
Der Reibungskoeffizient der a-C:H-Schicht oder der DLC-Schicht ist im Vakuum oder in einer trockenen Stickstoffatmosphäre so niedrig wie 0,02, er tendiert jedoch zum Größerwerden, wenn die relaUve Feuchtigkeit zunimmt. Im gewöhnlichen Zustand ist der Reibungskoeffizient niedriger als 0,2, er wird jedoch unter einer höheren relativen Feuchtigkeit oder mit einer Zunahme in der Strecke einer Gleitbewegung schlechter. Andererseits bleibt der Reibungskoeffizient der a-C:H-Schicht oder der DLC- Schicht, die Ta, W, Mo, Nb, Ti, Cr, Fe, B oder Si gemäß dieser Erfindung enthält, ungeachtet der Feuchtigkeit oder der Strecke einer Gleitbewegung konstant. Die Konzentration eines solchen Elements in der Schicht sollte 30 Atom-% nicht überschreiten, weil ein 30 Atom-% übersteigender Anteil nicht nur den Reibungskoeffizienten im Vergleich mit dem Fall ohne Zugabe eines solchen Elements erhöht, sondern auch die Schichthärte verschlechtert. Insbesondere wird eine Elementkonzentration von 10-20 Atom-%, die den Reibungskoeffizienten minimiert, bevorzugt. Die Fig. 27B zeigt die Beziehung zwischen der Elementkonzentration und dem Reibungskoeffizienten. Auch kann die Zugabe des oben erwähnten Elements die Adhäsionsfestigkeit am Substrat erhöhen.
Die Metall enthaltende a-C:H- oder DLC-Schicht wird durch die vorerwähnten Methoden an der isolierenden Schutzschicht oder am Wärmeerzeugungswiderstand des Heizelements ausgebildet. Die Dicke einer solchen a-C:H- oder DLC-Schicht sollte im Bereich von einigen Nanometern bis einigen zehn Mikron, vorzugs weise einigen zehn Nanometern bis mehreren Mikron, liegen, weil eine Dicke geringer als einige Nanometer kein ausreichendes Schmier- oder Isoliervermögen hervorbringen kann, während eine einige zehn Mikron überschreitende Dicke im Abschälen der Schicht vom Substrat aufgrund der Schichtspannung resultieren kann. Im Fall einer direkten Schichtausbildung am Wärmeerzeugungswiderstand sollte das zuzusetzende Element und dessen Menge so gewählt werden, um eine ausreichende Isolierung (zum Erlangen eines gewünschten elektrischen Widerstandes) sicherzustellen.
Im folgenden wird das Verfahren zur Zugabe eines Metallelements zur a-C: H- oder DLC-Schicht beispielsweise im Fall der Gleichstrom-Mag~etron-Zerstäubung erläutert. Eine reaktive Zerstäubung wird unter Verwendung eines Targets aus einem zuzugebenden Metallelement (z. B. Ta) und Mischen eines kohlenstoffhaltigen Gases (z. B. C&sub2;H&sub2;) sowie Zerstäuben von Inertgas (Edelgas, z. B. Ar oder Stickstoff) in einem geeigneten Verhältnis ausgeführt. Bei diesem Vorgang wird ein Gleichstrom-Plasma durch Einleiten einer Energie von einigen einhundert W bis einigen kW von einer Gleichstromquelle und Anlegen einer geeigneten Vorspannung an das Substrat erzeugt. Die Konzentration des zuzugebenden Elements wird durch das Durchsatzverhältnis des Reaktionsgases sowie des Zerstäubungsgases kontrolliert. Die Konzentration kann höher gemacht werden, indem die Durchsatzmenge des Zerstäubungsgases vermehrt wird.
Das Gleitverhalten zwischen dem Heizelement und der Kunststofffolie kann weiter verbessert werden, indem die schmierende Schutzschicht dieser Erfindung nicht nur an der isolierenden Schutzschicht oder dem Wärmeerzeugungswiderstand des Heizelements, sondern auch an der Kunststoffolie, die mit dem Heizelement und/oder an der Heizelementhalterung in Berührung kommt, ausgebildet wird.
Somit dient die vorliegende Erfindung dazu, eine ein Metallelement enthaltende a-C:H-Schicht oder DLC-Schicht durch Gassyn these als die schmierende Schutzschicht an der isolierenden Schutzschicht oder am Wärmeerzeugungswiderstand des Heizelements, der mit der Kunststoffolie in Gleitberührung ist, auszubilden, so daß die Abriebfestigkeit und das Gleitverhalten zwischen dem Heizelement sowie der Kunststoffolie verbessert werden und die Lebensdauer des Heizelements verlängert wird.

[Ausführungsform 16]

Die Fig. 27A ist eine vergrößerte Teil-Schnittdarstellung einer Wärmefixiervorrichtung, die die Heizvorrichtung dieser Erfindung verwendet, wobei ein Heizelement 1 über eine wärmeisolierende Heizelementhalterung 8 von einem Heizelementträger 9 getragen wird. Eine hitzebeständige Folie 10 besteht beispielsweise aus Polyimid mit einer Dicke von etwa 40 um und ist als Endlosband oder als langgestreckte Materialbahn ausgebildet. Eine drehende Andruckwalze 11 dient als ein Druckorgan, um die Folie an das Heizelement 1 zu drücken. Die Folie wird durch ein (nicht dargestelltes) Antriebsorgan oder durch die Drehkraft der Andruckwalze 11 mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit in einer durch einen Pfeil angegebenen Richtung zum Umlauf gebracht oder bewegt, und zwar in Berührung mit den Kanten der Heizelementhalterung 8 sowie der Fläche des Heizelements 1, an denen sie gleitet. Der Wärmeerzeugungswiderstand 3 wird elektrisch betrieben, um das Heizelement auf eine vorbestimmte Temperatur zu erhitzen, und ein Aufzeichnungsmaterial 16, das daran auf der Seite der Folie 10 eine unfixierte Tonerabbildung trägt, wird in einen Fixierklemmspalt 15 im Zustand der Bewegung der Folie 10 eingeführt. Auf diese Weise wird das Aufzeichnungsmaterial 16 mit der Folie 10 in Berührung gehalten und durchläuft den Fixierklemmspalt 15 zusammen mit der Folie 10. Während des Durchlaufs wird dem Aufzeichnungsmaterial 16 über die Folie 10 Wärmeenergie vom Heizelement 1 vermittelt, um die unfixierte Tonerabbildung 17 am Aufzeichnungsmaterial durch Schmelzen zu fixieren.
Die Fig. 28A bis 28E sind schematische Schnittdarstellungen der Ausführungsform 16 und zeigen ein Heizelement 1, ein Kera miksubstrat 2, einen Ag/Pd-Wärmeerzeugungswiderstand 3, Cu- Elektrodenanschlüsse 4 und 5, eine isolierende Glasschutzschicht 6, eine ein Metallelement enthaltende DLC-Schicht 120, eine Heizelementhalterung 8, eine Elektroden-Kontaktfahne 12, AuSi-Lötmittel 13 und einen Drahtleiter 14.
Bei dieser Ausführungsform wurde zuerst durch Siebdruck eine Ag/Pd-Paste an einem Al&sub2;O&sub3;-Substrat aufgebracht und in Luft gebrannt, um den Wärmeerzeugungswiderstand 3 auszubilden, der auf der Grundlage der Messung des Widerstandswerts dann auf einen gewünschten Widerstandswert getrimmt wurde. Mit Hilfe von Siebdruck wurde hierauf Cu-Paste aufgebracht, und die Elektrodenanschlüsse 4, 5 wurden durch Brennen unter einem kontrollierten Sauerstoff-Partialdruck ausgebildet (Fig. 28A). Anschließend wurde die isolierende Schutzschicht durch Aufbringen eines Bleisilikatglases mit niedrigem Erweichungspunkt mit Hilfe von Siebdruck, woran sich ein Brennen in Luft anschloß, hergestellt. Nachfolgend wurde eine DLC-Schicht mit einer Dicke von 400 nm, die Ta enthält, durch ECR-Plasma-CVD erzeugt (Fig. 28C). Die Fig. 29 ist eine schematische Darstellung einer ECR-Plasma-CVD-Vorrichtung, die bei der Ausbildung der DLC- Schicht verwendet wird. Die Fig. 29 zeigt eine Plasmakammer 210 vom Hohlraumresonatortyp, ein Gaszufuhrsystem 211, ein Mikrowellen-Einführfenster 212, ein Mikrowellen-Leitrohr 213, einen Magneten 214, einen Mikrowellenoszillator 215, ein Substrat 216, eine Vakuumkammer 217, ein Vakuumsystem 218 und ein Ta-Target 219 mit einer Reinheit von 99, 99%. Nachdem die Vakuumkammer auf 1 · 10&supmin;&sup7; Torr evakuiert war, wurden C&sub2;H&sub2; mit 40 sccm, H&sub2; mit 20 sccm und Ar mit 120 sccm vom Gaszufuhrsystem aus zu einem Druck von 2,0 · 10&supmin;³ Torr eingeführt, und durch Einleiten einer Mikrowelle von 2,45 GHz mit 1,0 kW in die Plasmakammer wurde ein Plasma erzeugt. In diesem Zustand wurde mittels des Magneten ein externes Magnetfeld gebildet, um die ECR-Bedingungen von 1200 Gauß am Einführfenster, von 875 Gauß am Ta-Target 219 am Auslaß des Hohlraumresonators und von 600 Gauß in der Position des Substrats herzustellen. Auch wurde durch eine (nicht dargestellte) Gleichstromenergiequelle eine Spannung von -500 U an das Substrat gelegt, und die in Fig. 28C gezeigte DLC-Schicht 120 wurde ausgebildet. Eine in gleichartiger Weise hergestellte Schicht zeigte in der HFS-Analyse (Wasserstoff-Vorwärtsstreuungsanalyse) einen Wasserstoffanteil von 20 Atom-%. Auch war die Ta-Konzentration in der Schicht, analysiert durch EPMA, 10 Atom-%. Die Härte der Schicht, gemessen durch das Dünnschicht-Härtemeßgerät, betrug 2000 kg/mm² in Vickers-Härtegraden. Die Reibungseigenschaften der Schicht wurden durch die Stift-auf-Platte-Methode bewertet. 0er Reibungskoeffizient war 0,06 bei einer Messung, die in Luft mit einer relativen Feuchtigkeit von 60% unter Verwendung einer Kugel (5 mm im Durchmesser) eines Lagerstahls (SUJ2) als Stift mit einer Belastung von 2,2 N und einer Verschiebegeschwindigkeit von 0,04 mis durchgeführt wurde.
Anschließend wurden die Elektroden-Kontaktfahne 12 aus einer Kupferlegierung und das Keramiksubstrat 2 mit AuSi-Lötmittel 13 verlötet (Fig. 28D). Dann wurde der Drahtleiter 14 mit der Elektroden-Kontaktfahne 12 in Berührung gehalten, und das Heizelementsubstrat wurde an der Heizelementhalterung 8 zum Haften gebracht (Fig. 28E). Bei der Herstellung des Heizelements 1 wurde die Oberfläche der Elektrodenanschlüsse 4, 5 mit einem Au-Schnellüberzug versehen, um die Benetzbarkeit mit dem Lötmittel zu verbessern, so daß eine konstante Zuverlässigkeit für die Verbindung erreicht wird. Anstatt aus einer Kupferlegierung kann die Elektroden-Kontaktfahne auch aus Covar, 42- Legierung oder Phosphorbronze hergestellt werden. Das Lötmittel hat vorzugsweise einen Schmelzpunkt von mindestens 250ºC und kann anstatt aus AuSi auch aus AuGe oder AuSn bestehen. Ferner könnte das Löten in mehr stabilerer Weise durch einen Schnellüberzug der Cu-Elektrodenanschlüsse mit Au, Ni oder Au/Ni erreicht werden, um die Oxydation und Kontamination bis zum Lötvorgang zu unterbinden. Die Ni-Schicht dient dazu, eine übermäßige Diffusion von Cu in das Lötmittel zu verhindern.
Die auf diese Weise hergestellte Wärmefixiervorrichtung war von der Erzeugung von abgeriebenem Pulver, was aus der Reibung zwischen dem Heizelement und der Kunststoffolie resultiert, frei und konnte ein stabiles Gleitverhalten über einen langen Zeitraum aufrechterhalten.

[Ausführungsform 17]

Eine Ausnehmung mit der Abmessung 350 mm · 2 mm · 12 um wurde mechanisch an einem Al&sub2;O&sub3;-Substrat wie bei der Ausführungsform 16 ausgearbeitet, um die wärmeerzeugende Widerstandsschicht auszubilden. In diese Ausnehmung wurde im Siebdruck Ag/Pd-Paste mit einer Dicke von 11 um eingebracht und in Luft gesintert, um den Wärmeerzeugungswiderstand 3 zu fertigen, der dann auf der Grundlage der Widerstandswertmessung auf einen gewünschten Widerstand getrimmt wurde. Das Substrat wurde anschließend in eine (nicht dargestellte) Zerstäubungsvorrichtung eingebracht, und eine W- (Wolfram-) Schicht 3a mit einer Dicke von 1 um wurde an der Widerstandsschicht erzeugt, um eine wechselseitige Diffusion von Ag/Pd und C zu verhindern. Hierauf wurde in der ECR-Plasma-CVD-Vorrichtung, die in Fig. 29 gezeigt ist und bei der Ausführungsform 16 jedoch ohne das Target 219 verwendet wurde, eine a-C:H-Schicht, die Si enthält, ausgebildet. Nachdem die Vakuumkammer auf 1 · 10&supmin;&sup7; Torr evakuiert war, wurden C&sub6;H&sub6; mit 25 sccm, H&sub2; mit 15 sccm und SiH&sub4; mit 10 sccm vom Gaszufuhrsystem auf einen Druck von 3,6 · 10&supmin;&sup4; Torr eingeführt, und durch Einleiten einer Mikrowelle von 2,45 GHz mit 1,2 kW wurde Plasma in der Plasmakammer erzeugt. In diesem Zustand wurde durch den Magneten ein externes Magnetfeld hervorgerufen, um die ECR-Bedingungen von 1500 Gauß am Einführfenster, von 875 Gauß am Auslaß des Hohlraumresonators und von 650 Gauß in der Position des Substrats herzustellen. Auch wurde an die (nicht dargestellte) Absaugelektrode, die am Auslaß des Hohlraumresonators vorgesehen ist, eine Spannung von -700 V gelegt, und es wurde eine a-C&sub1;-xSix:H-Schicht mit einer Dicke von 400 nm ausgestaltet. Der Bereich von x war 0 ≤ x ≤ 0,4, weil ein 0,4 übersteigender x-Wert die SiC-Komponente in der Schicht erhöht und damit den Reibungskoeffizienten über 0,2 hinaus vergrößert. Die Fig. 30 ist eine vergrößerte Teil- Schnittdarstellung einer Wärmefixiervorrichtung, die das die vorliegende Erfindung verkörpernde Heizelement verwendet. Die Härte der Schicht, gemessen mit dem Dünnschicht-Härtemeßgerät, war 2500 kg/mm² in Vickers-Härtegraden. Die Reibungseigenschaften wurden mittels der Stift-auf-Platte-Methode bewertet. Bei einer in Luft mit einer relativen Feuchtigkeit von 50% ausgeführten Messung, wobei eine Kugel (5 mm im Durchmesser) eines Lagerstahls (SUJ2) als der Stift mit einer Belastung von 2,2 N und einer Verschiebegeschwindigkeit von 0,04 m/s verwendet wurde, betrug der Reibungskoeffizient 0,05. Der Wasserstoffanteil in der Schicht, gemessen mittels der HFS-Analyse (Wasserstoff-Vorwärtsstreuungsanalyse), war 25 Atom-%.
Eine mit dem auf diese Weise hergestellten Heizelement ausgestattete Wärmefixiervorrichtung brachte eine stabile Fixierleistung und Haltbarkeit wie bei der Ausführungsform 16 bei der Wärmefixierung des Aufzeichnungsmaterials, die in derselben Weise wie bei der Ausführungsform 16 durchgeführt wurde, hervor.

[Ausführungsform 18]

Eine a-C:H-Schicht wurde als die schmierende Schutzschicht an der isolierenden Schutzschicht in einer zur Ausführungsform 17 gleichartigen Weise erzeugt. Die Fig. 31 ist eine schematische Darstellung einer Ionenstrahl-Aufdampfapparatur (IBD-Apparatur), die bei der Erzeugung der a-C:H-Schicht zur Anwendung kommt. Die Fig. 31 zeigt eine Vakuumkammer 220, eine Ionenstrahlquelle 221, eine Ionisationskammer 222, ein Gaszufuhrsystem 223, eine Ionenstrahl-Absaugelektrode 224, ein Substrat 225, eine Elektronenschleuder 226 und ein Vakuumsystem 227. Nachdem die Vakuumkammer auf 1 · 10&supmin;&sup7; Torr evakuiert war, wurden vom Gaszufuhrsystem aus CH&sub4; mit 15 sccm und H&sub2; mit 35 sccm auf einen Druck von 3,8 · 10&supmin;&sup4; Torr eingeführt, wodurch in der Plasmakammer ein Plasma erzeugt wurde. Das Substrat wurde mit einem durch eine Spannung von 0,8 kV, die an die Absaugelektrode gelegt wurde, abgesaugten Ionenstrahl bestrahlt. Gleichzeitig wurde das zuzugebende Metall mittels der Elektronenschleuder 226 verdampft. Das zugegebene Metall war Ta, W, Mo, Nb, Cr, Fe, B oder Si, und die gesamte Schichtdicke betrug 450 nm. Probestücke 1-9 der auf diese Weise hergestellten Heizelemente sowie ein Probestück 10, das eine undotierte a-C:H-Schicht verwendet, wurden den Messungen des Wasserstoffanteils, des Metallanteils, der Schichthärte und des Reibungskoeffizienten unterworfen. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der Tabelle 2 zusammengefaßt. Der Wasserstoffanteil wurde mittels der HFS- Analyse, die Metallkonzentration durch EPMA, die Schichthärte durch das Dünnschicht-Härtemeßgerät und der Reibungskoeffizient unter denselben Bedingungen wie bei der Ausführungsform 17 gemessen. Tabelle 2
Mit den auf diese Weise hergestellten Heizelementen ausgestattete Wärmefixiervorrichtungen wurden bei der thermischen Fixierung des Aufzeichnungsmaterials wie bei der Ausführungsform 16 verwendet. Die Probestücke 1 bis 9 zeigen eine stabile Fixierleistung und Haltbarkeit wie bei der Ausführungsform 16, jedoch zeigt das Probestück 10 eine gewisse Erzeugung eines von der Schicht abgeriebenen Pulvers mit dem Anstieg in der Anzahl an Fixiervorgängen.

[Ausführungsform 19]

Ein mit der isolierenden Schutzschicht wie bei der Ausführungsform 16 versehenes Heizelement wurde in eine in Fig. 32 gezeigte Gleichstrom-Magnetron-Zerstäubungsvorrichtung eingebracht. Die Fig. 32 zeigt eine Vakuumkammer 230; , ein Substrat 231, ein Target 232, ein Gaszufuhrsystem 233, eine Gleichstromquelle 234 und ein Vakuumsystem 235. Das Target bestand aus Ta mit einer Reinheit von 99,9%. Nachdem die Vakuumkammer auf 1 · 10&supmin;&sup7; Torr evakuiert war, wurden C&sub2;H&sub2; und Ar vom Gaszufuhrsystem eingeleitet, und eine Ta enthaltende a-C:H-Schicht wurde mit einer Dicke von 400 nm gebildet, wobei das C&sub2;H&sub2;/Ar- Durchsatzverhältnis innerhalb eines Bereichs von 0-60% variiert wurde. Bei diesem Vorgang wurden ein Gasdruck von 0,4 Pa, eine der Raumtemperatur gleiche Substrattemperatur, eine Entladeleistung von 2 kW und ein Substrat-Target-Abstand von 70 mm angewendet. Probestücke 11-15 der auf diese Weise hergestellten Heizelemente wurden der Messung des Wasserstoffanteils, des Anteils des zugegebenen Elements, der Schichthärte sowie des Reibungskoeffizienten unterworfen, und die erhaltenen Ergebnisse sind in der Tabelle 3 zusammengefaßt. Der Wasserstoffanteil wurde mittels der HFS-Analyse, der Anteil des zugegebenen Elements durch EPMA, die Schichthärte durch das Dünnschicht-Härtemeßgerät und der Reibungskoeffizient unter denselben Bedingungen wie bei der Ausführungsform 17 gemessen. Tabelle 3
Mit den auf diese Weise hergestellen Heizelementen ausgestattete Wärmefixiervorrichtungen wurden bei der thermischen Fixierung des Aufzeichnungsmaterials wie bei der Ausführungsform 16 verwendet. Die Probestücke 11 bis 13 zeigen eine stabile Fixierleistung und Haltbarkeit wie bei der Ausführungsform 16, die Probestücke 14 und 15 zeigen jedoch eine gewisse Erzeugung von von der Kunststoffolie abgeriebenem Pulver mit einer Zunahme in der Anzahl der Fixiervorgänge.
Im folgenden wird eine Ausführungsform dieser Erfindung erläutert, wobei eine Fluor enthaltende a-C:H-Schicht oder DLC- Schicht durch Gassynthese an der isolierenden Schutzschicht oder am Wärmeerzeugungswiderstand der Heizvorrichtung oder an der Kunststoffolie erzeugt wird.
Die Erzeugungsmethode und die Ausgangsmaterialien für die a-C: H- oder die DLC-Schicht, die bei der in Rede stehenden Ausführungsform zur Anwendung kommen, sind dieselben wie jene bei den vorausgehenden Ausführungsformen, jedoch kann, falls es notwendig ist, die Zugabe eines Elements, wie Ta oder W, durch ein organometallisches Gas weggelassen werden.
Der Reibungskoeffizient der a-C:H- oder der DLC-Schicht ist im Vakuum oder in einer trockenen Stickstoffatmosphäre so niedrig wie 0,02, jedoch neigt er zum Größerwerden, wenn die relative Feuchtigkeit höher wird. Der Reibungskoeffizient ist im Normalzustand kleiner als 0,2, er wird jedoch höher, wenn die relative Feuchtigkeit höher oder die Strecke einer Gleitbewegung länger wird.
Andererseits zeigt die Fluor gemäß der vorliegenden Erfindung enthaltende a-C: H- oder DLC-Schicht einen konstanten Reibungskoeffizienten ohne Rücksicht auf die Feuchtigkeit oder die Strecke einer Gleitbewegung. Die Konzentration von Fluor in der Schicht sollte 30 Atom-% nicht überschreiten, weil ein Anteil über 30 Atom-% die der a-C:H- oder der DLC-Schicht inhärenten Eigenschaften verschlechtert. Insbesondere wird ein Verlust in der Schichthärte das Resultat sein, und die Haftung am Substrat wird ebenfalls verschlechtert.
Der Grund für den konstanten Reibungskoeffizienten der fluorhaltigen a-C:H- oder DLC-Schicht ungeachtet der Umgebungsbedingungen (insbesondere der Feuchtigkeit) oder des Verwendungszustandes (Länge einer Gleitbewegung) ist noch unklar, jedoch wird angenommen, daß die schwankenden Bindungen, die in der a-C:H- oder DLC-Schicht vorhanden sind, durch Abbruch mittels Fluoratomen reduziert werden, wodurch die Schicht gegenüber den Umgebungsbedingungen oder dem Verwendungszustand stabilisiert wird.
Die fluorhaltige a-C:H- oder DLC-Schicht wird durch die vorerwähnten Methoden an der isolierenden Schutzschicht oder am Wärmeerzeugungswiderstand der Heizvorrichtung oder an der Kunststoffolie ausgebildet. Die Dicke dieser a-C:H- oder DLC- Schicht sollte im Fall der Ausbildung an der isolierenden Schutzschicht oder am Wärmeerzeugungswiderstand innerhalb eines Bereichs von einigen Nanometern bis einigen zehn Mikron, vorzugsweise von einigen zehn Nanometern bis mehreren Mikron, liegen, weil eine Dicke geringer als einige Nanometer kein ausreichendes Schmier- oder Isoliervermögen bieten kann, während eine Dicke größer als einige zehn Mikron dazu neigt, ein Abschälen der Schicht vom Substrat als Ergebnis wegen der Spannung in der Schicht hervorzurufen. Im Fall einer direkten Ausbildung am Wärmeerzeugungswiderstand ist es notwendig, eine ausreichende Isolierung (um einen gewünschten elektrischen Widerstand zu erreichen) zu gewährleisten. Andererseits wird im Fall einer Schichtausbildung an der Kunststoffolie ein Bereich von einigen bis einigen hundert Nanometern bevorzugt, weil eine Dicke geringer als einige Nanometer kein ausreichendes Schmiervermögen bieten kann, während eine Dicke größer als einige hundert Nanometer in einem Abschälen der Schicht von der Kunststoffolie oder einem Ringeln der Kunststoffolie wegen der Spannung in der Schicht resultiert. Wenn das Ringeln der Kunststoffolie selbst innerhalb des oben erwähnten bevorzugten Dickenbereichs auftritt, kann die Schicht an beiden Flächen der Kunststoffolie ausgebildet werden.
Bei den vorerwähnten Schichterzeugungsmethoden kann der a-C:H- oder der DLC-Schicht Fluor zugegeben werden, indem beispielsweise ein fluorhaltiges Gas, wie CF4 oder C6H6-mFm(m = 0 bis 6) als das Ausgangsmaterialgas verwendet wird oder indem die a-C:H- oder die DLC-Schicht dem Plasma eines fluorhaltigen Gases, wie CF&sub4;, wodurch die Oberfläche dieser Schicht fluoriert wird, oder einer Implantation von Fluorionen ausgesetzt wird.
Das Gleitverhalten zwischen dem Heizelement und der Kunststofffolie kann ferner verbessert werden, indem die schmierende Schutzschicht dieser Erfindung nicht nur am Heizelement oder an der mit der Kunststoffolie in Berührung kommenden Heizelementhalterung, sondern auch an der genannten Kunststoffolie, die mit dem Heizelement in Gleitberührung ist, ausgebildet wird.
Die vorliegende Erfindung erzeugt somit als die schmierende Schutzschicht eine Fluor enthaltende a-C:H- oder DLC-Schicht mittels einer Gassynthese an der isolierenden Schutzschicht oder dem Wärmeerzeugungswiderstand der Heizvorrichtung, die mit der Kunststoffolie in Gleitberührung kommen, wodurch der Abriebwiderstand und das Gleitverhalten zwischen der Heizvorrichtung sowie der Kunststoffolie verbessert werden und die Lebensdauer der Heizvorrichtung verlängert wird.

[Ausführungsform 20]

Die Fig. 33 ist eine vergrößerte Teil-Schnittdarstellung einer Wärmefixiervorrichtung, die das die vorliegende Erfindung verkörpernde Heizelement verwendet, wobei das Heizelement 1 unter Zwischenfügung einer wärmeisolierenden Heizelementhalterung 8 von einem Heizelementträger 9 getragen wird. Eine wärmebeständige Folie 10 besteht beispielsweise aus Polyimid mit einer Dicke von etwa 40 um und ist als Endlosband oder als langgestreckte Materialbahn ausgebildet. Eine drehende Andruckwalze 11 dient als ein Druckorgan, um diese Folie zum Heizelement 1 hin zu drücken. Mittels eines (nicht dargestellten) Antriebsorgans oder durch die Drehkraft der Andruckwalze 11 führt die Folie 10 einen Umlauf oder eine Bewegung mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit in einer durch einen Pfeil angegebenen Richtung in Berührung mit den Kanten der Heizelementhalterung 8 und mit der Fläche des Heizelements 1 aus, wobei sie daran gleitet. Der Wärmeerzeugungswiderstand 3 wird elektrisch betrieben, um das Heizelement auf eine vorbestimmte Temperatur zu erwärmen, und ein Aufzeichnungsmaterial 16, das eine unfixierte Tonerabbildung 17 daran auf der Seite der Folie 10 trägt, wird in dem Zustand, da die Folie 10 bewegt wird, in einen Fixierklemmspalt 15 eingeführt. Auf diese Weise wird das Aufzeichnungsmaterial 16 mit der Folie 10 in Berührung gehalten und durchläuft zusammen mit der Folie 10 den Fixierklemmspalt. Während des Durchlaufs wird dem Aufzeichnungsmaterial 16 über die Folie 10 Wärmeenergie vom Heizelement 1 vermittelt, um die unfixierte Tonerabbildung 17 am Aufzeichnungsmaterial 16 durch Schmelzen zu fixieren.
Die Fig. 34A bis 34E sind schematische Schnittdarstellungen des Heizelements der Ausführungsform 20, worin ein Heizelement 1, ein Keramiksubstrat 2, ein Ag/Pd-Wärmeerzeugungswiderstand 3, ein Cu-Elektrodenanschluß 4, eine isolierende Glasschutzschicht 6, eine Fluor enthaltende DLC-Schicht 121, eine Heizelementhalterung 8, eine Elektroden-Kontaktfahne 12, ein AuSi-Lötmittel 13 und ein Drahtleiter 14 gezeigt sind.
Bei dem Heizelement dieser Ausführungsform wurde zuerst mittels Siebdrucks Ag/Pd-Paste an einem Al&sub2;O&sub3;-Substrat aufgebracht und in Luft gebrannt, um den Wärmeerzeugungswiderstand auszubilden, der auf der Grundlage einer Messung des Widerstandswerts dann auf einen gewünschten Widerstandswert getrimmt wurde.
Hierauf wurde durch Siebdruck Cu-Paste aufgebracht, und durch Brennen unter einem kontrollierten Sauerstoff-Partialdruck wurden die Elektrodenanschlüsse 4, 5 ausgestaltet. Anschließend wurde die isolierende Schutzschicht durch Aufbringen eines Bleisilikatglases mit niedrigem Erweichungspunkt mittels Siebdrucks, woran sich ein Sintern in Luft anschloß, hergestellt. Hierauf wurde eine Fluor enthaltende DLC-Schicht 121 mit einer Dicke von 800 nm durch ECR-Plasma-CVD erzeugt. Die Fig. 35 ist eine schematische Darstellung einer ECR-Plasma-CVD-Vorrichtung, die bei der Erzeugung der DLC-Schicht zur Anwendung kommt. Es sind eine Plasmakammer 250 vom Hohlraumresonatortyp, ein Gaszufuhrsystem 251, ein Mikrowellen-Einführfenster 252, ein Mikrowellen-Leitrohr 253, ein Magnet 254, ein Mikrowellenoszillator 255, ein Substrat 256, eine Vakuumkammer 257 und ein Vakuumsystem 258 gezeigt. Nachdem die Vakuumkammer auf 1 · 10&supmin;&sup7; Torr evakuiert war, wurden C&sub2;H&sub2; mit 30 sccm, CF&sub4; mit 10 sccm und H&sub2; mit 20 sccm vom Gaszufuhrsystem auf einen Druck von 2,0 · 10&supmin;³ Torr eingeführt, und durch Einleiten einer Mikrowelle von 2,45 GHz mit 1,0 kW wurde in der Plasmakammer ein Plasma erzeugt. In diesem Zustand wurde mittels des Magnets ein externes Magnetfeld hervorgerufen, um die ECR-Bedingungen von 1200 Gauß am Einführfenster, von 875 Gauß am Auslaß des Hohlraumresonators und von 600 Gauß in der Position des Substrats herzustellen. Ferner wurde von einer (nicht dargestellten) Gleichstromenergiequelle eine Spannung von -500 V an das Substrat gelegt, und die in Fig. 34C gezeigte fluorhaltige DLC-Schicht 121 wurde ausgebildet. Eine in gleichartiger Weise hergestellte Schicht zeigte in der HFS-Analyse (Wasserstoff- Vorwärtsstreuungsanalyse) einen Wasserstoffanteil von 20 Atom-%. Auch betrug die durch die RBS (Rutherford-Rückstreuungsspektroskopie) gemessene Fluorkonzentration 10 Atom-%. Die Härte der Schicht, gemessen mit dem Dünnschicht-Härtemeßgerät, betrug 2500 kg/mm² in Vickers-Härtegraden. Die Reibungseigenschaften wurden mittels der Stift-auf-Platte-Methode bewertet. Bei einer Messung in Luft mit einer relativen Feuchtigkeit von 50% unter Verwendung einer Kugel (5 mm im Durchmesser) eines Lagerstahls (SUJ2) als Stift mit einer Belastung von 1,5 N und einer Verschiebegeschwindigkeit von 0,04 m/s betrug der Reibungskoeffizient 0,05. Anschließend wurden die Elektroden-Kontaktfahne 12 aus einer Kupferlegierung und das Keramiksubstrat 2 mittels eines AuSi-Lötmittels 13 verlötet. Der Drahtleiter 14 wurde dann in Berührung mit der Elektroden-Kontaktfahne 12 gehalten und das Heizelementsubstrat an der Heizelementhalterung 8 zum Haften gebracht. Bei der Herstellung des Heizelements 1 erhielten die Oberflächen der Elektrodenanschlüsse 4, 5 einen Au-Schnellüberzug, um die Benetzbarkeit mit dem Lötmittel zu verbessern und dadurch eine stabile Zuverlässigkeit für die Verbindung zu erzielen. Anstatt aus einer Kupferlegierung kann die Elektroden-Kontaktfahne auch aus Covar, 42-Legierung oder Posphorbronze gebildet werden. Das Lötmittel hat vorzugsweise einen Schmelzpunkt von mindestens 250ºC und kann statt aus AuSi auch aus AuGe oder AuSn bestehen. Das Löten könnte ferner in stabilerer Weise erreicht werden, indem die Cu-Elektrodenanschlüsse einen Schnellüberzug aus Au, Ni oder Au/Ni erhalten, um eine Oxydation und Kontamination bis zum Lötvorgang zu unterbinden. Die Ni-Schicht dient dazu, eine übermäßige Diffusion von Cu in das Lötmittel zu verhindern.
Die auf diese Weise hergestellte Wärmefixiervorrichtung war von einer Erzeugung von abgeriebenem Pulver, was aus der Reibung zwischen dem Heizelement und der Kunststoffolie resultiert, frei und konnte ein stabiles Gleitverhalten über einen verlängerten Zeitraum aufrechterhalten.

[Ausführungsform 21]

An einem Al&sub2;O&sub3;-Substrat gleich dem der Ausführungsform 20 wurde mechanisch eine Ausnehmung mit einer Abmessung von 350 mm · 2 mm · 12 um ausgearbeitet, um die wärmeerzeugende Widerstandsschicht auszubilden. In diese Ausnehmung wurde mit Hilfe von Siebdruck Ag/Pd-Paste mit einer Dicke von 11 um eingebracht und in Luft gebrannt, um einen Wärmeerzeugungswiderstand 3 auszubilden, der dann auf der Grundlage der Messung des Widerstandswerts auf einen gewünschten Widerstandswert getrimmt wurde. Das Substrat wurde dann in eine (nicht dargestellte) Zerstäubungsvorrichtung eingesetzt, und eine W- (Wolfram-) Schicht 3a mit einer Dicke von 1 um wurde an der Widerstandsschicht ausgebildet, um eine wechselseitige Diffusion von Ag/Pd und C zu verhindern. Dann wurde wie bei der Ausführungsform 20 in der in Fig. 35 gezeigten ECR-Plasma-CVD-Vorrichtung eine fluorhaltige a-C:H-Schicht erzeugt. Nachdem die Vakuumkammer auf 1 · 10 Torr evakuiert war, wurden C&sub6;H&sub5;F mit 25 sccm und H&sub2; mit 15 sccm vom Gaszufuhrsystem auf einen Druck von 3,6 · 10&supmin;&sup4; Torr eingeführt, und durch Einleiten einer Mikrowelle von 2,45 GHz mit 1,2 kW wurde ein Plasma in der Plasmakammer erzeugt. In diesem Zustand wurde durch den Magneten ein äußeres Magnetfeld ausgebildet, um die ECR-Bedingungen von 1500 Gauß am Einführfenster, von 875 Gauß am Auslaß des Hohlraumresonators und von 650 Gauß in der Position des Substrats herzustellen. Auch wurde an eine am Ausgang des Hohlraumresonators vorgesehene (nicht dargestellte) Absaugelektrode (Gitter) eine Spannung von -700 U gelegt, und die a-C:H-F-Schicht wurde mit einer Dicke von 1000 nm erzeugt. Hierauf wurde ein Probestück 1 des Heizelements durch Verbinden der Elektroden-Kontaktfahnen und der Drahtleiter mit den Elektrodenanschlüssen sowie Herstellen der Haftverbindung an der Heizelementhalterung in derselben Weise wie bei der Ausführungsform 20 fertiggestellt. Die Fig. 36 ist eine vergrößerte Teil-Schnittdarstellung einer Wärmefixiervorrichtung, die das diese Erfindung verkörpernde Heizelement verwendet. Unter denselben Bedingungen wurden Probestücke 2 und 3 mit der Ausnahme hergestellt, daß das Ausgangsmaterialgas jeweils durch C&sub6;H&sub3;F&sub3; bzw. C&sub6;F&sub6; ersetzt wurde. Diese Probestücke wurden der Messung des Wasserstoffanteils, des Fluorgehalts, der Schichthärte und des Reibungskoeffizienten unterworfen, und die erlangten Ergebnisse sind in der Tabelle 4 zusammengefaßt. Der Wasserstoffanteil wurde durch die HFS-Analyse, der Fluorgehalt durch die RBS-Analyse, die Schichthärte mittels des Dünnschicht-Härtemeßgeräts und der Reibungskoeffizient unter denselben Bedingungen wie bei der Ausführungsform 20 gemessen. Tabelle 4
Mit den auf diese Weise hergestellten Heizelementen ausgestattete Wärmefixiervorrichtungen wurden der thermischen Fixierung des Aufzeichnungsmaterials wie bei der Ausführungsform 20 ausgesetzt. Die Probestücke 1 und 2 zeigten eine stabile Fixierleistung und Haltbarkeit wie bei der Ausführungsform 20, jedoch entwickelte sich bei dem Probestück 3 eine leichte Schichtabschälung mit der Zunahme in der Anzahl der Fixiervorgänge.

[Ausführungsform 22]

An der isolierenden Schutzschicht wurde wie bei der Ausführungsform 20 eine a-C:H-Schicht als die schmierende Schutzschicht ausgebildet. Die Fig. 37 ist eine schematische Darstellung einer Ionenstrahl-Aufdampfapparatur (IBD-Apparatur), die bei der Erzeugung der a-C:H-Schicht zur Anwendung kommt. Die Fig. 37 zeigt eine Vakuumkammer 260, eine Ionenstrahlquelle 261, eine Ionisationskammer 262, ein Gaszufuhrsystem 263, eine Ionenstrahl-Absaugelektrode 264, ein Substrat 265 und ein Vakuumsystem 266. Nachdem die Vakuumkammer auf 1 · 10&supmin;&sup7; Torr evakuiert war, wurden CH&sub4; mit 15 sccm und H&sub2; mit 35 sccm vom Gaszufuhrsystem auf einen Druck von 3,0 · 10&supmin;&sup4; Torr eingeführt, um ein Plasma in der Plasmakammer zu erzeugen. Das Substrat wurde mit einem Ionenstrahl bestrahlt, der durch Anlegen einer Spannung von 0,7 kV an die Absaugelektrode abgesaugt wurde, und die a-C:H-Schicht wurde mit einer Dicke von 400 nm ausgebildet. Das Substrat wurde dann in eine in Fig. 38 gezeigte HF-Plasma-CVD-Vorrichtung eingesetzt. Die Fig. 38 zeigt eine Vakuumkammer 270, ein Gaszufuhrsystem 271, eine Elektrode 272, ein Substrat 273, ein Vakuumsystem 274 und eine HF-Energiequelle 275. Nachdem die Vakuumkammer auf 1 · 10&supmin;&sup7; Torr evakuiert war, wurde vom Gasszufuhrsystem CF&sub4; mit 100 sccm auf einen Druck von 3,0 · 10&supmin;² Torr eingeführt, und durch Einleiten einer Energie von 1,5 kW von der HF-Energiequelle wurde HF-Plasma erzeugt. Das die a-C:H-Schicht tragende Substrat wurde dem HF-Plasma ausgesetzt, wodurch die Oberfläche der Schicht fluoriert wurde. Die Schicht zeigte einen Wasserstoffanteil von 30 Atom-%, einen Fluorgehalt von 5 Atom-%, eine Schichthärte von 2500 kg/mm² und einen Reibungskoeffizienten von 0,05. Die Fluorkonzentration in der Schicht nahm von der Oberfläche zum Substrat hin ab. Die Methoden und Bedingungen dieser Messung waren dieselben wie bei der Ausführungsform 14. Anschließend wurde das Heizelement durch die Verbindung der Elektroden-Kontaktfahnen sowie der Drahtleiter mit den Elektrodenanschlüssen und die Herstellung der Haftverbindung an der Heizelementhalterung in der gleichen Weise wie bei der Ausführungsform 20 fertiggestellt.
Eine mit dem derart hergestellten Heizelement ausgestattete Wärmefixiervorrichtung wurde bei der thermischen Fixierung des Aufzeichnungsmaterials in derselben Weise wie bei der Ausführungsform 20 zur Anwendung gebracht, und es wurden, wie bei der Ausführungsform 20, eine stabile Fixierleistung und beständige Haltbarkeit erreicht.

[Ausführungsform 23]

In einer gleichartigen Weise wie bei der Ausführungsform 22 wurden a-C:H-Schichten mit einer Dicke von 450 nm an der isolierenden Schutzschicht, mit einer Dicke von 550 nm an der mit der Kunststoffolie in Berührung kommenden Heizelementhalterung und mit einer Dicke von 30 nm an der Kunststoffolie ausgebildet. Dann wurden das Heizelement, die Heizelementhalterung und die Kunststoffolie, die jeweils daran die a-C:H-Schicht tragen, in die HF-Plasma-CVD-Vorrichtung, die in Fig. 38 gezeigt ist, in derselben Weise wie bei der Ausführungsform 22 eingesetzt, und die Oberfläche der a-C:H-Schichten wurde fluoriert. Die Fig. 39 ist eine vergrößerte TeilSchnittdarstellung einer das die vorliegende Erfindung verkörpernde Heizelement versendenden Wärmefixiervorrichtung.
Eine mit dem auf diese Weise hergestellten Heizelement ausgestattete Wärmefixiervorrichtung wurde bei der thermischen Fixierung des Aufzeichnungsmaterials wie bei der Ausführungsform 20 zur Anwendung gebracht, und es wurden eine stabile Fixierleistung sowie Haltbarkeit wie bei der Ausführungsform 20 erlangt.
Im folgenden wird eine Ausführungsform erläutert, die als die Schutzschicht des Heizelements eine durch Gassynthese erzeugte Diamantschicht eines hohen elektrischen Isoliervermögens, einer hohen Wärmeleitfähigkeit, einer hohen Härte und eines niedrigen Reibungskoeffizienten verwendet.
Die Diamantkristalle dieser Erfindung sind durch eine Wärmeleitfähigkeit von 600-2100 W/m · K, durch einen elektrischen Widerstand (spezifischen Durchgangswiderstand) von 10¹&sup0;-10¹&sup6; Ωcm und durch eine Härte von 10 000 kgf/mm² gekennzeichnet.
Das Substrat zur Ausbildung der Diamantschicht der vorliegenden Erfindung besteht vorzugsweise aus einem Material, das zur Erzeugung von Diamantkristallen geeignet ist und ein mechanisches Schleifen sowie ein Ätzen zuläßt. Beispiele eines solchen Materials schließen Si, Ta, Mo, W, SiC, WC, SiO&sub2;, Al&sub2;O&sub3; und Si&sub3;N&sub4; ein.
Die bei der vorliegenden Erfindung zur Anwendung zu bringende Gassynthese der Diamantkristalle kann beispielsweise durch eine Heizfaden-CVD, Mikrowellenplasma-CVD, Gleichstromplasma- CVD, HF-Plasma-CVD, Magnetfeld-Mikrowellenplasma-CVD oder durch eine Flammenverbrennungsmethode erreicht werden. Beispiele des kohlenstoffhaltigen Ausgangsmaterialgases schließen Kohlenwasserstoffe, wie Methan, Äthan, Propan, Äthylen, Benzol und Azethylen; halogenierte Kohlenwasserstoffe, wie Methylenchlorid, Kohlenstofftetrachlorid, Chloroform und Trichloräthan; Alkohole, wie Methylalkohol und Äthylalkohol; Ketone, wie (CH&sub3;)&sub2;CO und (C&sub6;H&sub5;)&sub2;CO; Gase, wie CO und CO&sub2;; sowie Mischungen dieser mit anderen Gasen, wie N&sub2;, H&sub2;, O&sub2;, H&sub2;O oder Ar, ein.
Die Synthese der Diamantkristalle wird beispielsweise im Fall einer Mikrowellen-CVD-Methode, die Wasserstoff und Methan als das Ausgangsmaterialgas anwendet, mit einer Methangaskonzentration von 0,1-1,0%, mit einer Substrattemperatur von 600-900ºC, mit einem Gasdruck von 1,33-26,6 kPa und mit einer gesamten Gasdurchsatzmenge von 100-1000 ml/min ausgeführt. Die Erzeugungsbedingungen der Diamantkristalle sind gemäß der Synthesemethode veränderlich.
Die in dieser Erfindung erwähnten Diamantkristalle sind solche, die als die Diamantkristalle beispielsweise durch Röntgenstrahlenbeugung, Elektronenstrahlbeugung oder Raman-Spektroskopie zu identifizieren sind. Beispielsweise zeigt die Raman-Spektroskopie, wie in Fig. 40 dargestellt ist, einen schroffen, hohen Diamantspitzenwert bei etwa 1333 cm&supmin;¹ und schwache, breite Spitzenwerte, die aus der diamantfreien Kohlenstoffkomponente resultieren, bei etwa 1360 und 1550 cm&supmin;¹. Die Wärmeleitfähigkeit der Diamantkristalle hängt in hohem Maß von der Kristallinität des Diamants ab und wird höher, wenn die Kristallinität höher und die Verunreinigung geringer wird. Folglich werden Diamantkristalle, die die breiten Spitzen bei etwa 1360 und 1550 cm&supmin;¹ im Raman-Spektrum nicht zeigen, bevorzugt. Wenn das Verhältnis der Diamanten und des amorphen Kohlenstoffs durch das Intensitätsverhältnis (I&sub1;&sub5;&sub5;&sub0;/I&sub1;&sub3;&sub3;&sub3;) des Spitzenwerts des amorphen Kohlenstoffs (breite Spitze um 1550 cm&supmin;¹ herum) und der Spitze der Diamanten (1333 cm&supmin;¹) im Raman-Spektrum ausgedrückt wird, so wird ein Bereich 0 ≤ I&sub1;&sub5;&sub5;&sub0;/I&sub1;&sub3;&sub3;&sub3; ≤ 1 bevorzugt. Über dem oberen Grenzwert dieses Bereichs wird die Kristallinität der Diamanten verschlechtert und die Wärmeleitfähigkeit schlechter. Auch steht die Kristallinität der Diamanten in bemerkenswerter Weise mit der Art und Konzentration der bei der Schichterzeugung verwendeten Ausgangsmaterialgase in Wechselbeziehung. Beispielsweise verbessert im Methan-Wasserstoff-System eine verringerte Methankonzentration die Kristallinität mit einem Anstieg in der Wärmeleitfähigkeit. Im Methan-Wasserstoff- Sauerstoff-System kann eine Diamantschicht mit zufriedenstellender Kristallinität erhalten werden, indem das Kohlenstoff- Sauerstoff-Atomverhältnis als 0/C = 0,8 gewählt wird. Eine zufriedenstellende Diamantkristallinität verwirklicht die vorerwähnten physikalischen Diamanteigenschaften, wodurch zusätzlich zur hohen Wärmeleitfähigkeit ein hohes Isoliervermögen realisiert wird.
Die Dicke der Diamantschicht sollte derart gewählt werden, um eine mechanische Festigkeit zu gewährleisten, die imstande ist, das Heizelement gegenüber dem Fixierdruck zu schützen sowie eine hinreichende Isolierung im Gebrauch des Heizelements zu bieten, und sie liegt im allgemeinen innerhalb eines Bereichs von mehreren bis einigen tausend Mikron, vorzugsweise von einigen zehn bis einigen hundert Mikron.
Nachdem an dem vorerwähnten Substrat ein Diamantüberzug oder eine Diamantschicht erzeugt ist, wird der Wärmeerzeugungswiderstand mittels einer PVD-Methode, z. B. Zerstäubung, ausgebildet und notwendigenfalls auf der Grundlage der Widerstandswertmessung auf einen gewünschten Widerstandswert getrimmt. Die Elektrodenanschlüsse werden in gleichartiger Weise durch Zerstäuben von Au, Ag oder Cu gebildet. Dann wird eine kerami sche Paste (ein Haftmittel) durch Siebdruck auf der Diamantschicht, den Wärmeerzeugungswiderstand und den Elektrodenanschlüssen aufgebracht sowie daran ein isolierendes Substrat angebracht und daran mittels Brennens haftverbunden. Der Wärmeerzeugungswiderstand und die Elektrodenanschlüsse können nicht nur durch eine PVD-Methode, wie Zerstäubung, Vakuumverdampfung oder Ionenplattierung, sondern auch durch CVD, Elektroplattieren oder Siebdruck ausgebildet werden. Anschließend wird das Substrat zur Diamantschichterzeugung durch mechanisches Schheifen oder chemisches Ätzen entfernt. Die Oberfläche der Diamantschicht, die die polykristalline Beschaffenheit zeigt, hat eine größere Oberflächenrauheit, wenn die Kristallinität zunimmt, und sie liegt im allgemeinen in einem Bereich von einigen tausend Ångström bis mehreren Mikron in Rmax. Jedoch ist die Oberflächenrauheit der Diamantschicht nach der Substratentfernung gleich derjenigen des für die Diamantschichterzeugung verwendeten Substrats, so daß die Oberflächenrauheit einer Deckschicht gleich mehreren oder geringer als mehrere hundert Ångström in Rmax gemacht werden kann. Das Heizelement der vorliegenden Erfindung wird dann durch Anbringen der Elektroden-Kontaktfahnen an den Elektrodenanschlüssen beispielsweise durch töten, anschließendes Pressen der Drahtleiter an die Elektroden-Kontaktfahnen und Herstellen der Haftverbindung des Heizelementsubstrats mit der Heizelementhalterung fertiggestellt.
Die vorliegende Erfindung verwendet somit eine durch Gassynthese erlangte Diamantschicht als die Schutzschicht des Heizelements, wodurch die thermische Leistungsfähigkeit des Heizelements verbessert, dessen Energieverbrauch vermindert und ein im Abriebwiderstand sowie im Gleitverhalten ausgezeichnetes Heizelement verwirklicht wird.

[Ausführungsform 24]

Die Fig. 41 ist eine vergrößerte Teil-Schnittdarstellung einer Wärmefixiervorrichtung, die das die vorliegende Erfindung verwirklichende Heizelement verwendet, wobei ein Heizelement 1 unter Zwischenfügung einer wärmeisolierenden Heizelementhalterung 8 von einem Heizelementträger 9 getragen wird. Eine wärmebeständige Folie 10 besteht beispielsweise aus Polyimid mit einer Dicke von etwa 40 um und ist als Endlosband oder als langgestreckte Materialbahn ausgebildet. Eine drehende Andruckwalze 11 dient als ein Druckorgan, um die genannte Folie zum Heizelement 1 hin zu drücken. Die Folie 10 läuft um oder bewegt sich mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit in einer durch einen Pfeil angegebenen Richtung in Berührung mit der Frontfläche des Heizelements 1, wobei sie daran gleitet, und zwar durch ein (nicht dargestelltes) Antriebsorgan oder durch die Drehkraft der Andruckwalze 11. Der Wärmeerzeugungswiderstand 3 wird elektrisch betrieben, um das Heizelement auf eine vorbestimmte Temperatur zu erhitzen, und ein Aufzeichnungsmaterial 16, das daran auf der Seite der Folie 10 eine unfixierte Tonerabbildung 17 trägt, wird in einen Fixierklemmspalt 15 im Zustand der Bewegung der Folie 10 eingeführt. Auf diese Weise wird das Aufzeichnungsmaterial 16 mit der Folie 10 in Berührung gehalten und durchläuft zusammen mit der Folie 10 den Fixierklemmspalt. Während des Durchlaufens wird vom Heizelement 1 über die Folie 10 dem Aufzeichnungsmaterial 16 Wärmeenergie vermittelt, um durch Schmelzen die unfixierte Tonerabbildung 17 am Aufzeichnungsmaterial 16 zu fixieren.
Die Fig. 42A bis 42F sind schematische Schnittdarstellungen der 24. Ausführungsform, in denen ein Heizelement 1, ein Keramiksubstrat 2, ein Ag/Pd-Wärmeerzeugungswiderstand 3, ein Cu-Elektrodenanschluß 4, ein Substrat 5 beispielsweise aus Si zur Diamantschichterzeugung, eine aus einer polykristallinen Diamantschicht bestehende Schutzschicht 6, eine Heizelementhalterung 8, eine Elektroden-Kontaktfahne 12, AuSi- Lötmittel 13 und ein Drahtleiter 14 gezeigt sind.
Bei dieser Ausführungsform wurde zuerst an dem Si-Substrat 5 zur Diamantschichterzeugung eine polykristalline Diamantschicht 6 ausgebildet (Fig. 42A). An dem Si-Substrat wurden Bereiche, die der Diamantschichterzeugung nicht unterworfen wurden, im voraus mittels eines Resistmaterials abgedeckt. Dieses Substrat wurde in eine alkoholische Dispersion von Diamant-Schleifpartikeln von 15 bis 30 um eingetaucht und einer Narbenbildungsbehandlung mittels eines Ultraschalloszil- Iators unterworfen, worauf das abdeckende Resistmaterial entfernt wurde. Das genannte Substrat wurde dann der Ausbildung der Diamantschicht in einer in Fig. 43 gezeigten Heizfaden-CVD- Vorrichtung unterworfen. Die Fig. 43 zeigt ein Quarz-Reaktionsrohr 270, einen Elektroofen 271, einen Tantal-Heizfaden 272, ein Substrat 273, einen Rohgasmaterialeinlaß 274, der an (nicht dargestellten) Gasbehälter, Gasflußregler und Ventile angeschlossen ist, sowie einen mit einer mechanischen Druckerhöhungspumpe, einer Rotationspumpe und einem Ventil (die nicht dargestellt sind) verbundenen Gasauslaß 275. Nachdem das Substrat in der Vorrichtung angeordnet und das Innere mittels der (nicht dargestellten) Vakuumpumpe evakuiert war, wurden Methan mit 1 ml/min und Wasserstoff mit 999 ml/min von den (nicht dargestellten) Gasbehältern in das Quarz-Reaktionsrohr eingeführt, und durch ein (nicht dargestelltes) Regulierventil wurde der Druck in diesem auf 6,0 Pa eingeregelt. Das Innere des Reaktionsrohrs wurde durch den Elektroofen auf 900ºC erhitzt, der Heizfaden wurde auf 2100ºC erhitzt, und die Diamantschicht wurde in 20 Stunden mit einer Dicke von 40 um ausgebildet. Gemäß der Betrachtung unter einem Elektronenabtastmikroskop (SEM) war die erhaltene Diamantschicht eine polykristalline Schicht mit klaren Seitenflächen. Die Raman- Spektroskopie zeigte eine schroffe Diamantspitze um 1333 cm&supmin;¹ herum, und das Intensitätsverhältnis der amorphen Kohlenstoffspitze zur Diamantspitze war I&sub1;&sub5;&sub5;&sub0;/I&sub1;&sub3;&sub3;&sub3; ≤ 0,1. Auch zeigte eine unter denselben Bedingungen hergestellte Diamantschicht eine Wärmeleitfähigkeit von 900 W/m·K, gemessen durch das Strahlungskühlungsverfahren.
An der Diamantschicht wurde der Wärmeerzeugungswiderstand durch aufeinanderfolgendes Zerstäuben von Ti zu einer Dicke von 200 Å sowie Au zu einer Dicke von 10 um ausgebildet, und auf der Grundlage der Widerstandsmessung wurde er auf einen ge wünschten Widerstandswert getrimmt. Anschließend wurde durch Cu-Zerstäubung der Elektrodenanschluß 4 ausgestaltet. Hierauf wurde Aluminiumoxidpaste (Haftmittel) aufgetragen und ein Aluminiumoxidsubstrat aufgebracht sowie durch Brennen integriert (Fig. 42B). Danach wurde das Si-Substrat mit Hilfe eines mechanischen Läppens und eines Si-Ätzmittels (z. B. HF/HNO&sub3;/CH&sub3;COOH)entfernt (Fig. 42C).
Bei dem Heizelement- oder dem Isoliersubstrat, wobei das Si- Substrat entfernt ist, wurden der Elektrodenanschluß 4, die Elektroden-Kontaktfahne 12 aus einer Kupferlegierung und das Keramiksubstrat 2 gelötet und mit dem Lötmittel 13 aus AuSi durch Erhitzen über den Schmelzpunkt (370ºC) des Lötmittels zusammengeschmolzen (Fig. 42D). An die derart angebrachte Elektroden-Kontaktfahne 12 wurde dann der Drahtleiter 14 gepreßt (Fig. 42E), und für das Heizelement 1 wurde die Haftverbindung mit der Heizelementhalterung 8 hergestellt (Fig. 42F). Bei der Herstellung des Heizelements 1 erhielt die Oberfläche des Elektrodenanschlusses 4 einen Au-Schnellüberzug, um die Benetzbarkeit mit dem Lötmittel zu verbessern und dadurch eine konstante Zuverlässigkeit in der Verbindung zu erzielen. Die Elektroden-Kontaktfahne kann anstatt aus einer Kupferlegierung auch aus Covar, 42-Legierung oder Phosphorbronze ausgebildet werden. Das Lötmittel hat vorzugsweise einen Schmelzpunkt von mindestens 250ºC und kann auch statt aus AuSi aus AuGe oder AuSn bestehen. Ferner könnte ein Löten in stabilerer Weise erreicht werden, indem der Cu-Elektrodenanschluß einen Schnellüberzug mit Au, Ni oder AuJNi erhält, um eine Oberflächenoxidation des Cu-Elektrodenanschlusses bis zum Lötvorgang zu unterbinden und den Anschluß mit einem chemischen Widerstand bei der Entfernung des Si-Substrats zu versehen. Die Ni-Schicht dient dazu, eine übermäßige Diffusion von Gu in das Lötmittel zu verhindern.
Das auf diese Weise hergestellte Heizelement war imstande, das Aufzeichnungsmaterial effizient mit der durch Elektroenergiezufuhr erzeugten Hitze zu versorgen, und konnte eine sta bile Heizelementleistung ohne eine thermische Verschlechterung der Heizelementkomponenten realisieren.

[Ausführungsform 25]

In gleichartiger Weise wie bei der Ausführungsform 24 wurde an einem Si-Substrat eine polykristalline Diamantschicht ausgebildet. Die Fig·. 44 ist eine schematische Darstellung einer bei der Ausbildung der Diamantschicht verwendeten Mikrowellenplasma-CVD-Vorrichtung und zeigt ein Quarz-Reaktionsrohr 286, ein Si-Substrat 287, ein Rohgasmaterial-Zufuhrsystem 288, eine Mikrowellenquelle 289, ein Mikrowellen-Leitrohr 280 und ein Vakuumsystem 281.
Nachdem ein der Narbenbildungsbehandlung mit Diamantschleifpartikeln unterworfenes Si-Substrat in der in Fig. 44 gezeigten Vorrichtung angeordnet war, wurde das Innere mittels des Vakuumsystems 281 evakuiert, und vom Gaszufuhrsystem wurden Kohlenmonoxid mit einer Rate von 25 ml/min und Wasserstoff mit einer Rate von 375 ml/min in das Quarz-Reaktionsrohr eingeführt. Durch das Regulierventil wurde der Druck im Reaktionsrohr auf 5,3 kPa eingeregelt, und mit einer Mikrowellenausgangsleistung von 4 kW, die von der Mikrowellenquelle 289 geliefert wurde, sowie einer Substrattemperatur von 900ºC wurde in zehn Stunden die Diamtantschicht mit einer Dicke von 150 um synthetisch hergestellt. Eine in gleichartiger Weise synthetisch hergestellte Diamantschicht war eine polykristalline Schicht mit in der SEM-Betrachtung klaren Seitenflächen und zeigte im Strahlungskühlungsverfahren eine Wärmeleitfähigkeit von 1500 W/m-K.
An der Diamantschicht wurde in einer vorbestimmten Position der Wärmeerzeugungswiderstand 3 durch Aufbringen von Ag/Pd- Paste mittels Siebdrucks ausgebildet, und er wurde auf der Grundlage der Widerstandswertmessung nötigenfalls auf einen gewünschten Widerstandswert getrimmt. Durch Aufbringen von Cu- Paste durch Siebdruck wurde dann der Elektrodenanschluß 4 hergestellt. Anschließend wurde Aluminiumoxidpaste (Haftmittel) aufgetragen, und dann wurde ein Aluminiumoxid-Keramiksubstrat 2 aufgebracht sowie durch Sintern haftverbunden. Hierauf wurde das Heizelementsubstrat durch Entfernen des Si-Substrats in derselben Weise wie bei der Ausführungsform 24 hergestellt. Das Heizelement wurde durch Verbinden der Elektroden-Kontaktfahnen sowie Drahtleiter mit den Elektrodenanschlüssen und durch die Haftverbindung mit der Heizelementhalterung fertiggestellt. Das auf diese Weise erlangte Heizelement konnte bei der thermischen Fixierung des Aufzeichnungsmaterials wie bei der Ausführungsform 24 einen stabilen Fixiervorgang wie bei der Ausführungsform 24 erzielen.
Bei den vorausgehenden Ausführungsformen ist die Erzeugung einer Kohleschiect an der Schutzschicht, an der Widerstandsschicht oder an der Kunststoffolie erläutert worden, jedoch kann unter gewissen Umständen oder Bedingungen im Gebrauch die auf diese Weise erzeugte Kohleschicht lokal abgeschält oder beschädigt werden, so daß die Wärmefixiervorrichtung nicht länger für die Fixiervorgänge verwendbar sein kann.
Die vorliegende Erfindung dient auch dazu, den vorerwähnten Nachteil zu beseitigen, indem die lokal abgeschälte oder beschädigte schmierende Kohleschutzschicht am Heizelement oder an der Kunststoffolie wiederaufbereitet wird, um dadurch eine Wärmefixiervorrichtung mit einer hohen Standzeit (lange Lebensdauer) und mit niedrigen Kosten zu schaffen.
Vor allem kann der vorerwähnte Nachteil gemäß dieser Erfindung beseitigt werden, indem die Kohleschicht mit einer hohen Härte und einem niedrigen Reibungskoeffizienten, die als schmierende Schutzschicht an der isolierenden Schutzschicht oder dem Wärmeerzeugungswiderstand des Heizelements oder an der Kunststofffolie ausgebildet ist, mittels eines Veraschens (einer Oxidationsbehandlung) entfernt und wieder eine Kohleschicht erzeugt wird.
Die Kohleschicht der vorliegenden Erfindung ist eine hydrierte, amorphe Kohleschicht (a-C:H-Schicht), eine diamantartige Kohleschicht (DLC-Schicht) oder eine harte Kohleschicht. Es wird auch eine a-C:H-Schicht oder eine DLC-Schicht eingeschlossen, die mindestens eines der folgenden Elemente Ta, W, Mo, Nb, Ti, Cr, Fe, B, Si und Fluor enthält. Die a-C:H- und die DLC-Schicht sind·durch gewisse physikalische Eigenschaften gekennzeichnet, die beispielsweise durch eine Wärmeleitfähigkeit von 200-600 W/m·K, einen elektrischen Widerstand (spezifischer Durchgangswiderstand) von 10&sup8;-10¹¹ Ωcm, eine Härte von 2000-5000 kg/mm² und einen Reibungskoeffizienten kleiner als 0,2 wiedergegeben werden. Auch ist die harte Kohleschicht durch bestimmte physikalische Eigenschaften gekennzeichnet, die z. B. durch eine Härte von 2000-5000 kg/mm², einen Reibungskoeffizienten u < 0,2 und einen elekrischen Widerstand (spezifischer Durchgangswiderstand) von 10&sup5;-10¹¹ Ω cm repräsentiert werden.
Die Oxidation kann beispielsweise durch Mikrowellenplasma-CVD, Gleichstromplasma-CVD, HF-Plasma-CVD, Magnetfeld-Mikrowellenplasma-CVD, Ionenstrahlzerstäubung, Ionenstrahlverdampfung oder Ionenstrahlplattierung, die bei der Herstellung der vorerwähnten a-C:H-Schicht, DLC-Schicht oder harten Kohleschicht zur Anwendung kommen, erreicht werden. Bei diesen Methoden wird Sauerstoff als das Reaktionsgas angewendet, um ein Sauerstoffplasma oder einen Sauerstoff-Ionenstrahl, denen die Kohleschicht ausgesetzt wird, zu erzeugen, wodurch die Kohleschicht verascht (entoxidiert und beseitigt) wird. Das Reaktionsgas kann ein Gemisch aus Sauerstoff mit H&sub2;, N&sub2;, Luft, Ar oder CF&sub4; sein. Auch kann nach der Oxidation das Substrat mit Plasma oder mit einem Ionenstrahh von H&sub2;, N&sub2;, Luft oder CF&sub4; geätzt werden. Der Veraschungszustand kann durch Überwachen des Plasmas im Veraschungsvorgang mittels einer spektroskopischen Methode wahrgenommen und somit der Endpunkt des Veraschungsvorgangs bestimmt werden.
Hierauf wird die schmierende Schutzschicht des Heizelements oder der Kunststoffolie durch erneutes Ausbilden der Kohleschicht durch das oben erläuterte Schichterzeugungsverfahren wiederaufbereitet. Die Veraschung und die Wiederaufbereitung können aufeinanderfolgend in der gleichen Vorrichtung ausgeführt werden oder es wird nach dem Veraschen ein Waschschrit; mit einem organischen Lösungsmittel hinzugefügt.

[Ausführungsform 26]

Die Fig. 45 ist eine vergrößerte Teil-Schnittdarstellung einer Wärmefixiervorrichtung, die das die vorliegende Erfindung verkörpernde Heizelement verwendet, und dieses Heizelement 1 wird unter Zwischenfügung einer wärmeisolierenden Heizelementhalterung 8 von einem Heizelementträger 9 getragen. Eine wärmebeständige Folie 10 besteht beispielsweise aus Polyimid mit einer Dicke von etwa 40 um und ist als Endlosband oder als eine langgestreckte Materialbahn ausgebildet. Eine drehende Andruckwalze 11 dient als ein Andruckorgan, um die genannte Folie zum Heizelement 1 hin zu drücken. Die Folie 10 läuft um oder bewegt sich mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit in einer durch einen Pfeil angegebenen Richtung in Berührung mit den Kanten der Heizelementhalterung 8 und mit der Frontfläche des Heizelements 1, an denen sie gleitet, und zwar durch ein (nicht dargestelltes) Antriebsorgan oder durch die Drehkraft der Andruckwalze 11. Der Wärmeerzeugungswiderstand 3 wird elektrisch betrieben, um das Heizelement auf eine vorbestimmte Temperatur zu erhitzen, und ein Aufzeichnungsmaterial 16, das an diesem auf der Seite der Folie 10 eine unfixierte Tonerabbildung 17 trägt, wird in einen Fixierklemmspalt 15 im Zustand der Bewegung der Folie 10 eingeführt. Somit wird das Aufzeichnungsmaterial 16 mit der Folie 10 in Berührung gehalten und durchläuft zusammen mit der Folie 10 den Fixierklemmspalt. Während des Durchlaufs wird über die Folie 10 dem Aufzeichnungsmaterial 16 vom Heizelement 1 Wärme vermittelt, um die unfixierte Tonerabbildung 17 durch Schmelzen am Aufzeichnungsmaterial zu fixieren.
Die Fig. 46A bis 46E sind schematische Schnittdarstellungen des Heizelements der Ausführungsform 26 und zeigen ein Heizelement 1, ein Keramiksubstrat 2, einen Ag/Pd-Wärmeerzeugungswiderstand 3, Cu-Elektrodenanschlüsse 4 und 5, eine isolierende Glasschutzschicht 6, eine ein Metallelement enthaltende DLC-Schicht 122, eine Heizelementhalterung 8, eine Elektroden- Kontaktfahne 12, AuSi-Lötmittel 13 und einen Drahtleiter 14. Bei dem Heizelement dieser Ausführungsform wurde zuerst durch Siebdruck Ag/Pd-Paste auf ein Al&sub2;O&sub3;-Substrat aufgetragen und dann in Luft gebrannt, um den Wärmeerzeugungswiderstand 3 auszubilden, der dann auf der Grundlage der Widerstandswertmessung auf einen gewünschten Widerstandswert getrimmt wurde. Hierauf wurde durch Siebdruck Cu-Paste aufgebracht, und durch Brennen unter einem geregelten Sauerstoff-Partialdruck wurden die Elektrodenanschlüsse 4, 5 erzeugt (Fig. 46A). Dann wurde die isolierende Schutzschicht durch Aufbringen eines Bleisilikatglases mit niedrigem Erweichungspunkt mittels Siebdrucks, woran sich ein Brennen in Luft anschloß, hergestellt (Fig. 46B). Anschließend wurde mit Hilfe der ECR-Plasma-CVD eine DLC-Schicht 122 mit einer Dicke von 400 nm erzeugt (Fig. 46C). Die Fig. 47 ist eine schematische Darstellung einer ECR-Plasma-CVD-Vorrichtung, die bei der Herstellung der DLC-Schicht Verwendung findet, und sie zeigt eine Plasmakammer 290 vom Hohlraumresonatortyp, ein Gaszufuhrsystem 291, ein Mikrowellen-Einführfenster 292, ein Mikrowellen-Leitrohr 293, einen Magneten 294, einen Mikrowellenoszillator 295, ein Substrat 296, eine Vakuumkammer 297 und ein Vakuumsystem 298. In gleichartiger Weise wurden eine Si mit 10 Atom-% enthaltende DLC-Schicht sowie eine Fluor mit 10 Atom-% enthaltende DLC-Schicht mit einer Dicke von 400 nm ausgebildet. Der Wasserstoffanteil, der Si-Gehalt, d er Fluorgehalt, die Schichthärte und der Reibungswiderstand dieser DLC-Schichten wurde jeweils durch HFS (Wasserstoff-Vorwärtsstreuungsspektrometrie), EPMA, RBS (Rutherford-Rückstreuungsspektrometrie), durch ein Dünnschicht-Härtemeßgerät und durch eine Stift-auf-Platte-Methode bewertet. Der Reibungskoeffizient wurde in Luft mit einer relativen Feuchtigkeit von 25% unter Verwendung einer Kugel (5 mm im Durchmesser) eines Lager stahls (SUJ2) als Stift mit einer Belastung von 1,2 N und einer Verschiebegeschwindigkeit von 0,04 m/s gemessen. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der Tabelle 5 zusammengefaßt. Tabelle 5
Anschließend wurden die Elektroden-Kontaktfahne 12 aus einer Kupferlegierung und das Keramiksubstrat 2 mit dem AuSi-Lötmittel 13 verlötet (Fig. 46C). Dann wurde der Drahtleiter 14 mit der Elektroden-Kontaktfahne 12 in Berührung gehalten und das Heizelementsubstrat zum Haften an der Heizelementhalterung 8 gebracht (Fig. 46D und 46E). Bei der Herstellung des Heizelements 1 erhielten die Oberflächen der Elektrodenanschlüsse 4, 5 einen Au-Schnellüberzug, um die Benetzbarkeit mit dem Lötmittel zu verbessern und dadurch eine Verbindung von konstanter Zuverlässigkeit zu erreichen. Die Elektroden-Kontaktfahne kann anstatt aus einer Kupferlegierung auch aus Covar, 42-Legierung oder Phosphorbronze gestaltet sein. Das Lötmittel hat vorzugsweise einen Schmelzpunkt von mindestens 250ºC und kann anstelle von AuSi auch aus AuGe oder AuSn bestehen. Ferner könnte ein Löten in stabilerer Weise erreicht werden, indem die Cu-Elektrodenanschlüsse einen Schnellüberzug mit Au, Ni oder Au/Ni erhalten, um eine Oxidation und Kontamination bis zum Lötvorgang zu verhindern. Die Ni-Schicht dient dazu, eine übermäßige Diffusion von Cu in das Lötmittel zu unterbinden.
Eine mit dem auf diese Weise hergestellten Heizelement ausgestattete Wärmefixiervorrichtung wurde bei der kontinuierlichen Fixierung von 300 000 unfixierten Abbildungen verwendet, und bei jedem der vorerwähnten Heizelemente konnte ein lokales Abschälen beobachtet werden. Insofern wurde die Regenerierung des Heizelements in der folgenden Weise durchgeführt.
Nachdem das Heizelement in die ECR-Plasma-CVD-Vorrichtung, die bei der Ausbildung der Kohleschicht verwendet wurde, eingebracht war, wurde die Vakuumkammer auf 1 · 10&supmin;&sup7; Torr evakuiert, und 02 wurde in einer Menge von 100 sccm vom Gaszufuhrsystem auf einen Druck von 3 · 10&supmin;³ Torr eingeleitet. Anschließend wurde durch Einführen einer Mikrowelle von 2,45 GHz mit 1,0 kW ein Sauerstoffplasma in der Plasmakammer erzeugt. In diesem Zustand wurde durch den Magneten ein externes Magnetfeld hervorgerufen, um die ECR-Bedingungen von 1500 Gauß am Einführfenster, von 875 Gauß am Auslaß des Hohlraumresonators und von 650 Gauß in der Position des Substrats herzustellen. Unter diesen Bedingungen wurde das Veraschen der Kohleschicht an der isolierenden Schutzschicht ausgeführt. Der Endpunkt des Veraschens wurde durch die Veränderung in der Zeit der Intensität des ultravioletten Lichts bei 297,7 nm, das vom elektronisch erregten CO im Plasma emittiert wurde, mit Hilfe der Plasma-Emissionsspektroskopie überwacht. Bei dem Veraschungsvorgang wurden die Elektroden maskiert, um eine Oxidation zu verhindern.
Nach dem Abschluß des Veraschens wurde das Heizelement herausgenommen und der DLC-Schichterzeugung mit demselben Verfahren und denselben Bedingungen, die oben erläutert wurden, unterworfen. Der Wasserstoffgehalt, der Si-Anteil, der Fluor- Anteil, die Schichthärte und der Reibungskoeffizient in der regenerierten DLC-Schicht waren dieselben wie jene in der Schicht vor der Regenerierung. Die mit dem auf diese Weise regenerierten Heizelement ausgestattete Wärmefixiervorrichtung zeigte eine stabile Fixierleistung und Haltbarkeit gleich jenen vor der Regenerierung. Gleichartige Untersuchungen an der Ta, W, Mo, Nb, Ti, Cr, Fe oder B enthaltenden DLC-Schicht brachten gleichartige Ergebnisse wie im Fall der Si enthaltenden DLC-Schicht hervor.

[Ausführungsform 27]

Zur Ausbildung der wärmeerzeugungenden Widerstandsschicht wurde an einem zur Ausführungsform 26 gleichen Al&sub2;O&sub3;-Substrat eine Ausnehmung mit der Abmessung 350 mm · 2 mm · 12 um mechanisch ausgearbeitet. In die Ausnehmung wurde im Siebdruck Ag/Pd-Paste mit einer Dicke von 11 um eingebracht, und diese wurde in Luft gebrannt, um den Wärmeerzeugungswiderstand 3 auszubilden, der dann auf der Grundlage der Widerstandswertmessung auf einen gewünschten Widerstandswert getrimmt wurde. Hierauf wurde das Substrat in eine (nicht dargestellte) Zerstäubungsvorrichtung eingesetzt, und eine W- (Wolfram-) Schicht 3a mit einer Dicke von 1 um wurde an der Widerstandssicht ausgebildet, um eine wechselseitige Diffusion von Ag/Pd und C zu verhindern. Darin, wurde in einer Ionenstrahl-Äufdampfapparatur (IBD- Apparatur), die in Fig. 48 gezeigt ist, eine a-C:H-Schicht mit einer Dicke von 500 nm erzeugt. Die Fig. 48 zeigt eine Vakuumkammer 300, eine Ionenstrahlquelle 301, eine Ionisationskammer 302, ein Gaszufuhrsystem 303, eine Ionenstrahl-Absaugelektrode 304, ein Substrat 305 und ein Vakuumsystem 306. Nachdem die Vakuumkammer auf 1 · 10&supmin;&sup7; Torr evakuiert war, wurden CH&sub4; mit 15 sccm und H&sub2; mit 30 sccm vom Gaszufuhrsystem aus auf einen Druck von 3,0 · 10&supmin;&sup4; Torr eingeführt, um ein Plasma in der Plasmakammer zu erzeugen. Durch Bestrahlen des Substrats mit einem Ionenstrahl, der unter Anlegen von 0,8 kV an die Absaugelektrode abgesaugt wurde, wurde eine a-C:H-Schicht ausgebildet. Der Wasserstoffgehalt in der a-C:H- Schicht, gemessen mittels der HFS-Analyse, betrug 30 Atom-%. Auch waren die Schichthärte und Reibungskoeffizient, gemessen wie bei der Ausführungsform 26, jeweils 3000 kg/mm² bzw. 0,11.
Eine mit dem auf diese Weise erhaltenen Heizelement ausgestattete Wärmefixiervorrichtung entwickelte bei der thermischen Fixierung des Aufzeichnungsmaterials in derselben Weise wie bei der Ausführungsform 26 ein örtliches Abschälen, und das Heizelement wurde auf die folgende Art regeneriert. Nachdem das Heizelement in der in Fig. 48 gezeigten IBD-Vorrichtung angeordnet war, wurde die Vakuumkammer auf 1 · 10&supmin;&sup7; Torr evakiert, und vom Gaszufuhrsystem wurde O&sub2; mit 30 sccm auf einen Druck von 3 · 10&supmin;&sup4; Torr eingeleitet, wodurch in der Plasmakammer ein Sauerstoffplasma erzeugt wurde. Die Kohleschicht am Heizelement wurde durch Bestrahlen mit einem Sauerstoff- Ionenstrahl, der durch Anlegen einer Spannung von 0,5 kV an die Absaugelektrode abgesaugt wurde, verascht. Anschließend an das Veraschen wurde vom Gaszufuhrsystem her Ar mit 30 sccm auf einen Druck von 3 · 10&supmin;&sup4; Torr eingeleitet, und die wärmeerzeugende Widerstandsschicht sowie das Keramiksubstrat wurden um 5 nm mit einem Ar-Ionenstrahl, der mit einer Spannung von 0,5 kV abgesaugt wurde, geätzt. Nach dem Ätzvorgang war die a-C:H-Schicht in derselben Weise, wie oben erläutert wurde, reformiert. Die regenerierte a-C:H-Schicht war von gleicher Qualität wie diejenige vor der Regenerierung. Die mit dem regenerierten Heizelement ausgestattete Wärmefixiervorrichtung zeigte eine stabile Fixierleistung und Haltbarkeit gleich denjenigen vor der Regenerierung bei der thermischen Fixierung des Aufzeichnungsmaterials.

[Ausführungsform 28]

Eine Si enthaltende a-C:H-Schicht wurde an einer Polyimidfolie mit einer Dicke von 25 nm unter Anwendung der in Fig. 47 gezeigten ECR-Plasma-CVD-Vorrichtung, die zusätzlich mit einer Absaugelektrode (einem Gitter) am Auslaß des Hohlraumresonators versehen war, ausgebildet. Nachdem die Vakuumkammer auf 1 · 10&supmin;&sup7; Torr evakuiert war, wurden C&sub6;H&sub6; mit 30 sccm, H&sub2; mit 15 sccm und SiH&sub4; mit 10 sccm vom Gaszufuhrsystem auf einen Druck von 4,1 · 10&supmin;&sup4; Torr eingeführt, und durch Einleiten einer Mikrowelle von 2,45 GHz mit 1,5 kW wurde in der Plasmakammer ein Plasma erzeugt. In diesem Zustand wurde mittels des Magneten ein externes Magnetfeld ausgebildet, um die ECR-Bedingungen von 1200 Gauß am Einführfenster, von 875 Gauß am Auslaß des Hohlraumresonators und von 650 Gauß in der Position des Substrats herzustellen. Auch wurde an die am Auslaß des Hohlraumresonators vorgesehene (nicht dargestellte) Absaugelektrode eine Spannung von -500 V gelegt, um einen Ionenstrahl abzusau gen, so daß eine Schicht mit der Zusammensetzung a-C1-xSix:H gebildet wurde, worin x in einem Bereich von 0 ≤ · ≤ 0,4 lag. Bei zu der Ausführungsform 26 gleichen Bewertungen zeigte die erhaltene Schicht eine Schichthärte von 2500 kg/mm², einen Reibungskoeffizienten von 0,05, einen Wasserstoffgehalt von 20 Atom-% und einen Si-Anteil von 15 Atom-%.
Bei der thermischen Fixierung des Aufzeichnungsmaterials gleich derjenigen der Ausführungsform 26 entwickelte die mit der auf diese Weise erhaltenen Schicht ausgestattete Wärmefixiervorrichtung eine örtliche Abschälung, und deshalb wurde die Schicht auf die folgende Art regeneriert. Nachdem die Polyimidfolie in der ECR-Plasma-CVD-Vorrichtung angeordnet war, wurde die Vakuumkammer auf 1 · 10&supmin;&sup7; Torr evakuiert, und vom Gaszufuhrsystem wurde O&sub2; mit 10 sccm auf einen Druck von 3,0 · 10&supmin;³ Torr eingeleitet, um ein Sauerstoff-Plasma in der Plasmakammer zu erzeugen. Das Veraschen wurde durch Bestrahlen der Schicht mit Sauerstoff-Plasma ohne Anlegen einer Spannung an die Absaugelektrode durchgeführt. Nach dem Veraschen wurde CF&sub4; mit 30 sccm vom Gaszufuhrsystem auf einen Druck von 3 · 10&supmin;&sup4; Torr eingeleitet, und die Schicht wurde mit 5 nm durch die CF&sub4;-Plasmabestrahlung geätzt. Anschließend wurde die a-C1-xSix:H-Schicht wieder mit dem Verfahren und den Bedingungen gleich jenen, die zuvor erläutert wurden, ausgebildet. Die regenerierte Schicht war von gleicher Qualität wie die Schicht vor dem Regenerieren. Die mit dieser regenerierten Schicht ausgestattete Wärmefixiervorrichtung zeigte bei der thermischen Fixierung des Aufzeichnungsmaterials eine stabile Fixierleistung und Haltbarkeit gleich jenen vor dem Regenerieren.

[Ausführungsform 29]

In derselben Weise wie bei der Ausführungsform 26 wurde an der isolierenden Schutzschicht eine harte Kohleschicht mit einer Dicke von 300 nm als eine schmierende Schutzschicht ausgebildet. Die Fig. 49 ist eine schematische Darstellung einer bei der Ausbildung der harten Kohleschicht angewendeten Gleich strom-Magnetron-Zerstäubungsvorrichtung und zeigt eine Vakuumkammer 310, ein Substrat 311, ein Graphittarget 312 mit einer Reinheit von 99, 99%, ein Gaszufuhrsystem 313, eine Gleichstromenergiequelle 314 und ein Vakuumsystem 315. Nachdem die Vakuumkammer auf 1 · 10&supmin;&sup7; Torr evakuiert war, wurde vom Gaszufuhrsystem Ar auf einen Druck von 0,9 Pa eingeführt. Bei diesem Vorgang wurden die Bedingungen einer Substrattemperatur auf der Raumtemperatur, eine Entladeleistung von 50 W und ein Substrat-Target-Abstand von 50 mm angewendet. Vor der Schichterzeugung wurde das Target für 20 Minuten bei 300 W vorzerstäubt. Mit den Bewertungen wie bei der Ausführungsform 26 zeigte die erhaltene Schicht eine Schichthärte von 2100 kg/mm², einen Reibungskoeffizienten von 0,12 und eine Dichte von 2,8 g/cm³.
Bei der thermischen Fixierung des Aufzeichnungsmaterials wie bei der Ausführungsform 26 entwickelte die mit dem auf diese Weise erhaltenen Heizelement ausgestattete Wärmefixiervorrichtung ein örtliches Abschälen, weshalb das Heizelement auf die folgende Art regeneriert wurde. Das Heizelement wurde in eine in Fig. 50 gezeigte HF-Plasma-CVD-Vorrichtung eingesetzt, die eine Vakuumkammer 320, ein Gaszufuhrsystem 321, eine Elektrode 322, ein Substrat 323, ein Vakuumsystem 324 und eine HF- Energiequelle 325 umfaßt. Nachdem die Vakuumkammer auf 1 · 10&supmin;&sup7; Torr evakuiert war, wurden vom Gaszufuhrsystem O&sub2; mit 80 sccm und CF&sub4; mit 20 sccm auf einen Druck von 3,0 · 10&supmin;² Torr eingeführt, und durch Einleiten von Elektroenergie mit 1 kW von der HF-Energiequelle wurde ein HF-Plasma erzeugt. Indem das die harte Kohleschicht tragende Heizelement dem genannten HF-Plasma ausgesetzt wurde, wurde das Veraschen durchgeführt. Anschließend wurde mit demselben Verfahren und denselben Bedingungen wie jenen, die vorher erläutert wurden, die harte Kohleschicht erneut gebildet. Die regenerierte Schicht war in der Qualität gleich jener vor der Regenerierung. Die mit dem auf diese Weise regenerierten Heizelement ausgestattete Wärmefixiervorrichtung zeigt eine stabile Fi xierleistung gleich jenen vor der Regenerierung bei der thermischen Fixierung des Aufzeichnungsmaterials.
Obgleich die vorliegende Erfindung durch ihre bevorzugten Ausführungsformen erläutert wurde, ist diese Erfindung in keiner Weise auf diese Ausführungsformen beschränkt und Gegenstand von verschiedenen Abwandlungen innerhalb des Rahmens der beigefügten Patentansprüche.

Claims

1. Ein Heizelement, das umfaßt:

- ein isolierendes Substrat;

- eine Widerstandsschicht, die an dem genannten isolierenden Substrat vorgesehen sowie imstande ist, Wärme durch Zufuhr eines elektrischen Stroms zu erzeugen; und

- eine Schutzschicht, um die besagte Widerstandsschicht zu schützen;

- dadurch gekennzeichnet, daß

- die erwähnte Schutzschicht mindestens an deren Oberfläche eine harte Kohleschicht, eine hydrierte, amorphe Kohleschicht oder eine Diamantstrukturschicht enthält.

2. Ein Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte harte Kohleschicht eine Wasserstoffkonzentration in der Schicht geringer als 1 Atom-% und eine Dichte nicht geringer als 2,0 g/cm³ besitzt.

3. Ein Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte Diamantstruktschicht eine diamantartige Kohleschicht ist.

4. Ein Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnte hydrierte, amorphe Kohleschicht ein Metall enthält.

5. Ein Heizelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Metall Ta, W, Mo, Nb, Ti, Cr, Fe, B oder Si ist, dessen Konzentration in der Schicht geringer als 30 Atom-% ist.

6. Ein Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnte hydrierte, amorphe Kohleschicht Fluor enthält.

7. Ein Heizelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration des erwähnten Fluors in der Schicht geringer als 3.0 Atom-% ist.

8. Ein Heizelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte diamantartige Kohleschicht ein Metall enthält.

9. Ein Heizelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Metall Ta, W, Mo, Mb, Ti, Cr, Fe, B oder Si ist, dessen Konzentration in der Schicht geringer als 30 Atom-% ist.

10. Ein Heizelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte diamantartige Kohleschicht Fluor enthält.

11. Ein Heizelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration des erwähnten Fluors in der Schicht geringer als 30 Atom-% ist.

12. Ein Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte Diamantstrukturschicht mittels Gassynthese erzeugt wird.

13. Ein Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnte Schutzschicht gänzlich aus einer harten Kohleschicht, aus einer hydrierten, amorphen Kohleschicht oder aus einer Diamantstrukturschicht besteht.

14. Ein Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte isolierende Substrat mit einer Ausnehmung versehen und die besagte Widerstandsschicht in der erwähnten Ausnehmung ausgebildet ist.

15. Ein Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte harte Kohleschicht oder die erwähnte hydrierte amorphe Kohleschicht durch eine Oxidationsbehandlung entfernbar ist.

16. Ein Heizelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte diamantartige Kohleschicht durch eine Oxidationsbehandlung entfernbar ist.

17. Eine Bildheizvorrichtung, die umfaßt:

- ein Heizelement; und

- eine Folie, deren eine Fläche über das genannte Heizelement gleitet und deren andere Fläche mit einer Abbildungan einem Aufzeichnungsmaterial in Berührung ist;

- in welcher die Abbildung an dem Aufzeichnungsmaterial durch die von dem genannten Heizelement durch die erwähnte Folie hindurch zugeführte Wärme erhitzt wird;

- dadurch gekennzeichnet, daß

- an einem Gleitteil zwischen dem genannten Heizelement und der erwähnten Folie eine harte Kohleschicht, eine hydrierte, amorphe Kohleschicht oder eine Diamantstrukturschicht vorhanden ist.

18. Eine Bildheizvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Heizelement ein isolierendes Substrat und eine an dem besagten isolierenden Substrat vorgesehene sowie zur Erzeugung von Wärme durch elektrische Stromzufuhr fähige Widerstandsschicht enthält und daß die genannte harte Kohleschicht, die hydrierte, amorphe Kohleschicht oder die Diamantstrukturschicht an der besagten Widerstandsschicht ausgestaltet ist.

19. Eine Bildheizvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Heizelement ein isolierendes Substrat, eine an dem besagten isolierenden Substrat vorgesehene und zur Erzeugung von Wärme durch elektrische Stromzufuhr fähige Widerstandsschicht sowie eine Schutz schicht, um die besagte Widerstandsschicht zu schützen, enthält und daß die genannte harte Kohleschicht, die hydrierte, amorphe Kohleschicht oder die Diamantstrukturschicht an der besagten Widerstandsschicht ausgestaltet ist.

20. Eine Bildheizvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte harte Kohleschicht, die hydrierte, amorphe Kohleschicht oder die Diamantstrukturschicht an der erwähnten Folie vorgesehen ist.

21. Eine Bildheizvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte harte Kohleschicht eine Wasserstoffkonzentration in der Schicht geringer als 1 Atom-% und eine Dichte nicht geringer als 2,0 g/cm³ besitzt.

22. Eine Bildheizvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte Diamantstrukturschicht eine diamantartige Kohleschicht ist.

23. Eine Bildheizvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnte hydrierte, amorphe Kohleschicht ein Metall enthält.

24. Eine Bildheizvorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Metall Ta, W, Mo, Nb, Ti, Cr, Fe, B oder Si ist, dessen Konzentration in der Schicht geringer als 30 Atom-% ist.

25. Eine Bildheizvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnte hydrierte, amorphe Kohleschicht Fluor enthält.

26. Eine Bildheizvorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration des erwähnten Fluors in der Schicht geringer als 30 Atom-% ist.

27. Eine Bildheizvorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte diamantartige Kohleschicht ein Metall enthält.

28. Eine Bildheizvorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Metall Ta, W, Mo, Nb, Ti, Cr.

Fe, B oder Si ist, dessen Konzentration in der Schicht geringer als 30 Atom-% ist.

29. Eine Bildheizvorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte diamantartige Kohleschicht Fluor enthält.

30. Eine Bildheizvorrichtung nach Ansprüch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration des erwähnten Fluors in der Schicht geringer als 30 Atom-% ist.

31. Eine Bildheizvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte Diamantstrukturschicht mittels Gassynthese erzeugt wird.

32. Eine Bildheizvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte isolierende Substrat mit einer Ausnehmung versehen und die besagte Widerstandsschicht in der erwähnten Ausnehmung ausgebildet ist.

33. Eine Bildheizvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte isolierende Substrat mit einer Ausnehmung versehen und die besagte Widerstandsschicht in der erwähnten Ausnehmung ausgebildet ist.

34. Eine Bildheizvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte harte Kohleschicht oder die erwähnte hydrierte, amorphe Kohleschicht durch eine Oxidationsbehandlung entfernbar ist.

35. Eine Bildheizvorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte diamantartige Kohleschicht durch eine Oxidationsbehandlung entfernbar ist.