(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スルファミン酸ニッケルに少なくとも１次光沢剤としてｐ−トルエンスルホンアミド、２次光沢剤として２−ブチン−１，４−ジオール、及び電鋳皮膜の耐熱性向上用の添加剤としてホスフィン酸ナトリウムまたは亜りん酸を含むめっき浴を用い、ニッケル電鋳法によって製造される中空円筒状の無端状金属薄膜ロールであって、
スラスト方向両端部の内径がスラスト方向中央部の内径に対して０．００６乃至０．０４％小さいことを特徴とする無端状金属薄膜ロール。
【請求項２】
スラスト方向中央部における電鋳皮膜の内部応力が、−６０Ｎ／ｍｍ２以上、−４０Ｎ／ｍｍ２以下であり、且つ、スラスト方向両端部の電鋳皮膜の内部応力が、−３０Ｎ／ｍｍ２以上、０Ｎ／ｍｍ２以下であることを特徴とする請求項１に記載の無端状金属薄膜ロール。
【請求項３】
円筒母型と、該円筒母型のスラスト方向中央部と対向する位置に設置された少なくとも一つの主アノードと、前記円筒母型のスラスト方向両端部と対向する位置に夫々設置された少なくとも一つの副アノードと、前記主アノードに接続された主整流器と、前記副アノードに接続されると共に前記主整流器とは独立した副整流器と、を用いてニッケル電鋳法により無端状金属薄膜ロールを製造する方法であって、
めっき浴は、スルファミン酸ニッケルに少なくとも１次光沢剤としてｐ−トルエンスルホンアミド、２次光沢剤として２−ブチン−１，４−ジオール、及び電鋳皮膜の耐熱性向上用の添加剤としてホスフィン酸ナトリウムまたは亜りん酸を含み、
前記円筒母型両端部の電流密度を７〜１０Ａ／ｄｍ＾２とし、円筒母型中央部の電流密度を３〜５Ａ／ｄｍ＾２として電鋳を行うことを特徴とする無端状金属薄膜ロールの製造方法。
【請求項４】
電鋳開始後、前記円筒母型両端部の電鋳皮膜が所定の厚さになった場合に、前記副整流器の通電を停止すると共に、前記副アノードと前記円筒母型との間に遮へい板を設置することを特徴とする請求項３に記載の無端状金属薄膜ロールの製造方法。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の無端状金属薄膜ロール、或いは請求項３又は４に記載の製造方法により製造された無端状金属薄膜ロールの内周面に摺動層を形成し、外周面に弾性層、及び離型層を順次形成したことを特徴とする加熱定着用ベルト。
【請求項６】
請求項５に記載の加熱定着用ベルトを備えたことを特徴とする定着ユニット。
【請求項７】
請求項５に記載の加熱定着用ベルト、又は請求項６に記載の定着ユニットを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を用いた複写機、プリンター、ファクシミリ等に用いられ、未定着トナー画像を定着させる定着装置に好適な無端状金属薄膜ロール、その製造方法、定着ベルト、定着装置、及び画像形成装置に関し、特に電鋳法により製造される無端状金属薄膜ロール、その製造方法、加熱定着用ベルト、定着ユニット、及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やプリンターなどの電子写真技術を応用した画像形成装置においては、加熱定着部品として円筒状のローラやベルトを使用し、これらを各種加熱手段によって加熱して記録紙上にトナー定着を行っている。円筒状ローラやベルトの基材としては、ニッケル電鋳法によって製造されたシームレス、且つ円筒状の無端状金属薄膜ロールが一般的に用いられている。
【０００３】
ここでトナー定着方式の一つである、ＱＳＵ（短時間スタートユニット）定着方式を例に定着ベルトについて図２、及び図３を参照しながら説明する。図２は、ＱＳＵトナー定着方式を用いた定着ユニットの概略断面図である。図３は、定着ベルトの断面拡大図である。
ＱＳＵトナー定着方式の定着ユニット２６は、図２に示すように、シームレスのニッケル電鋳製の定着ベルト５と、定着ベルト５の内部に嵌め合わされた加熱パイプ２と、定着ベルト５を間に挟んで加熱パイプ２と対向して配置された加圧ローラ６と、を備えている。定着ベルト５の内面には、図３に示すように摺動層５ｂが形成され、外面には弾性層５ｃと離型層５ｄとが形成されている。加熱パイプ２の中空部内にはハロゲンヒーター等の発熱部材１と、加熱パイプ２内に取り付けられたステー３によって固定された加圧パッド４と、を有している。加圧パッド４によって定着ベルト５と加圧ローラ６とが所定の圧力にて接触しており、未定着トナーの付着した転写紙Ｐが、定着ベルト５と加圧ローラ６との間に形成されるニップ部Ｎ内を通過する過程で、加圧と加熱により転写紙にトナーが定着される。
ニッケル電鋳法によって定着用ベルト基材を製造する方法としては、表面を研磨し清浄化したＳＵＳ製などの円筒母型をニッケル電鋳浴へ浸漬して通電し、ニッケルを母型表面に析出させてから浴外に引き上げ、析出したニッケル電鋳皮膜を円筒母型から脱型し、上下をカットして必要な長さにして完成させる、という方法が知られている。
【０００４】
例えば特許文献１には、ニッケル電鋳法によって製造された金属層（基材）と、金属層の上に形成された離型層と、を有する定着ベルトが記載されている。この発明では、金属層の長手方向両端部の肉厚を中央部に対して厚くすることにより定着ベルトの耐久性を高めている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ニッケル電鋳法によって製造された基材を円筒母型から脱型するには、一般的には温度差による熱膨張差が利用される。
例えば、定着ベルトの径が６０ｍｍφを超えるような比較的大きな場合には、電鋳後に冷水に浸漬して、円筒母型とニッケル電鋳皮膜との間の熱膨張差を利用して脱型するといった手段が利用可能である。なお、円筒母型と電鋳薄膜のクリアランスが、片側でおよそ６μｍ以上（直径差にして1２μｍ以上）であれば、前述の方法で脱型が可能であることが、本件発明者の経験から判明している。
【０００６】
ここで、図１４は、ＳＵＳ製円筒母型の直径とＳＵＳ製円筒母型−ニッケル電鋳皮膜間に生ずる熱膨張差との関係を示したグラフである。この図は、ニッケル電鋳時の浴温度よりもやや低い５０℃と冷水である５℃との間で発生する熱膨張差を示している。この図からは、円筒母型の直径が６０ｍｍφ以上であれば、直径差にして1２μｍ以上の熱膨張差を得ることができ、電鋳後に冷水に浸漬して脱型することが可能であることが見て取れる。実際に本件発明者が各種直径の円筒電鋳を実施した結果からも、それが正しいことがわかっている。なお、ニッケル電鋳時の浴温度は５５℃前後に設定されるため、実際にはこのグラフよりも僅かながら大きな熱膨張差が得られる。
【０００７】
しかし近年、複写機やプリンターのコンパクト化が急速に進み、部品として使用されるベルトやローラなどの部品も、より小径化が要求されている。具体的には、前述のＱＳＵトナー定着方式のユニットでは、定着ベルトの直径で３０ｍｍφ、又はそれ以下が要求されている。
小径の定着ベルトでは、前述のような熱膨張差のみを利用して脱型することが困難なため、さらに電鋳浴組成や電鋳条件を調整して電鋳皮膜の内部応力を圧縮応力にし、電鋳皮膜が応力によって膨張する効果を利用して脱型するといった手法が用いられている。図１５は、電鋳皮膜応力と母型−電鋳皮膜間のクリアランスとの関係を示すグラフ図である。なお、図１５には、図１４と同様、５０℃と冷水の５℃との間で生ずる熱膨張差を示している。直径が３０ｍｍφになると、クリアランス６μｍを確保するためには、−４０〜−５０Ｎ／ｍｍ２程度の圧縮応力が必要となる。
【０００８】
しかし大きい圧縮応力の状態で電鋳を行うと、電鋳中に電鋳皮膜の一部が外側に浮き上がって膨れた状態になり、軸方向で径が不均一となったり、軸方向端部周辺の電鋳皮膜が浮き上がって電鋳液がしみ込み、外観不良になるという問題がある。
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、ニッケル電鋳法によって無端状金属薄膜ロールを生産する際に、ロール径が小径化（φ３０ｍｍ以下）しても、電鋳中の膨れやめっき液のしみ込み不良が無く、かつ電鋳母型から電鋳皮膜をスムーズに脱型できる電鋳、脱型方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明は、スルファミン酸ニッケルに少なくとも１次光沢剤としてｐ−トルエンスルホンアミド、２次光沢剤として２−ブチン−１，４−ジオール、及び電鋳皮膜の耐熱性向上用の添加剤としてホスフィン酸ナトリウムまたは亜りん酸を含むめっき浴を用い、ニッケル電鋳法によって製造される中空円筒状の無端状金属薄膜ロールであって、スラスト方向両端部の内径がスラスト方向中央部の内径に対して０．００６乃至０．０４％小さいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の無端状金属薄膜ロールにおいては、スラスト方向両端部の内径がスラスト方向中央部の内径よりも０．００６乃至０．０４％小さいので、電鋳時の温度環境下では、電鋳皮膜の両端部が円筒母型に密着して、膨れや浮きによる電鋳液のしみ込みや外観不良を防ぐことできるとともに、円筒母型からスムーズに脱型することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に関わる画像形成装置の構成を示す図である。
【図２】ＱＳＵトナー定着ユニットの概略断面図である。
【図３】定着ベルトの断面拡大図である。
【図４】円筒母型の概要図である。
【図５】ニッケル電鋳装置と電鋳方法を示した模式図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、円筒母型とアノードとの関係を示した模式図である。
【図７】電鋳浴成分を示す表である。
【図８】図７に示す構成のニッケル電鋳液を用いた場合の陰極電流密度と電鋳皮膜応力の関係を示したグラフ図である。
【図９】電鋳薄膜ロールの中央部及び両端部の夫々の内部応力と脱型の可否との関係を示す表である。
【図１０】電鋳薄膜ロールの中央部及び両端部の夫々の内部応力と電鋳液のしみ込みや膨れ、浮きの外観不良の有無との関係を示す表である。
【図１１】図９と図１０の結果が双方とも良好であった内部応力範囲を示す表である。
【図１２】（ａ）、（ｂ）は、円筒母型とアノードとの関係を示した模式図である。
【図１３】電鋳皮膜を剥離する様子を示した模式図である。
【図１４】ＳＵＳ製円筒母型の直径とＳＵＳ製円筒母型−ニッケル電鋳皮膜間に生ずる熱膨張差との関係を示したグラフ図である。
【図１５】電鋳皮膜応力と母型−電鋳皮膜間のクリアランスとの関係を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本実施形態の概要は以下の通りである。本発明は、現像や定着に用いるベルト用の基材として使用する無端状金属薄膜ロールを、ニッケル電鋳法によって生産する際に、電鋳時の電鋳液しみ込みを防ぎ、かつロール径が小径（φ３０以下）となっても、電鋳母型からスムーズに脱型できる電鋳、脱型方法を提供するための技術である。すなわち、
１．円筒母型のスラスト方向中央部と対向する位置に少なくともひとつの主アノードを設置するとともに、円筒母型両端部と対向する位置にも、それぞれ副アノードを設置し、主アノードには円筒母型中央部電鋳用の主整流器を設け、副アノードには、主整流器とは独立した副整流器を設ける。
２．円筒母型両端部に対しては、円筒母型中央部の電流密度より高い電流密度で電鋳を行う。
【００１３】
ここで図８は、図７に示した構成のニッケル電鋳液を用いた電鋳時における、陰極電流密度と電鋳皮膜応力の関係を示すグラフ図である。電鋳皮膜応力は、低電流密度側ではマイナスの圧縮応力だが、電流密度が高くなるにつれて圧縮応力が弱まっていき、１０Ａ／ｄｍ２を超えると引張り応力側になる。
そこで、円筒母型中央部では高い圧縮応力となる定電流密度で電鋳を行い、両端部では、電鋳中に膨れや浮きが起きず、かつ電鋳後に脱型が可能な応力となる、母型中央部より高い電流密度で独立して電鋳を行う。具体的には、中央部では３〜５Ａ／ｄｍ２程度、両端部では７〜１０Ａ／ｄｍ２程度の範囲で電鋳する。これにより、電鋳薄膜ロール（無端状金属薄膜ロール）の中央部は、高い圧縮応力のために膨張して内径が広がり、両端部では中央部より膨張は小さいため、内径の広がりも中央部よりも小さくなる。すなわち電鋳薄膜ロールは、円筒の中央部内径が大きく、両端部が僅かに小さい、両端が僅かに縮まった円筒ロール形状となる。
【００１４】
以上のようにすることで、電鋳時の温度環境下では、電鋳皮膜の両端部が円筒母型に密着して、膨れや浮きによる電鋳液のしみ込みや外観不良を防ぐことでき、電鋳後には母型からのロールのスムーズな脱型が可能となる。
なお電鋳薄膜ロール両端部の、内径が小さい部分のスラスト方向の長さ範囲は、定着時の通紙部にはかからないようにする。
３．電鋳薄膜ロール両端部の電鋳皮膜の厚さが所定の厚さになったら副整流器の通電を停止すると同時に、副アノードと円筒母型両端部との間に遮へい板を設置する。
４．電鋳薄膜ロール中央部の電鋳厚さが所定の厚さになったら、主整流器の通電を停止し、電鋳皮膜が形成された円筒母型を電鋳槽から取り出す。前述の電鋳手順を行うことで、電鋳薄膜ロールは、中央部が大きな圧縮応力のために外側に膨らんで内径が大きくなり、両端部は中央部よりも圧縮応力が小さいため、中央部よりも両端部の内径が僅かに小さい、両端が僅かに縮まった円筒ロール形状となる。その後、洗浄、ロール両端の不要部切断、水中浸漬の手順を踏むことにより、電鋳薄膜ロールは容易に円筒母型から遊離し、脱型ができる。
【００１５】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態に関わる画像形成装置の構成を示す図である。画像形成装置４０は、静電潜像を形成する像担持体としての感光体２１を持つ作像ユニット２０、画像形成装置中央に位置する３つのローラ（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ）に掛け回されたベルト状の中間転写ベルト２２を備える。中間転写ベルト２２を挟んでローラ２２ａと対向する位置には２次転写ローラ２３を備えており、２次転写位置を形成している。また画像形成装置下方には、用紙、ＯＨＰフィルム等の記録材を収容している記録材カセット２４を備えている。記録材カセット２４と２次転写位置の間には記録材を搬送する記録材搬送路２５が設けられている。記録材搬送路２５を搬送された記録材は、２次転写位置において中間転写ベルト２２を介して感光体２１からトナー像を転写され、２次転写位置よりも下流に配置された定着ユニット２６により熱と圧力によりトナーを定着される。その後、記録材は外付けされたスタックトレイ２７に排出される。
【００１６】
定着ユニット２６におけるトナー定着方式について、図２及び図３を用いて説明する。図２は、ＱＳＵトナー定着ユニットの概略断面図である。図３は、定着ベルトの断面拡大図である。
図２に示すようにＱＳＵトナー定着方式の定着ユニット２６は、シームレスのニッケル電鋳製の定着ベルト５と、定着ベルト５の内部に嵌め合わされた加熱パイプ２と、定着ベルト５を間に挟んで加熱パイプ２と対向して配置された加圧ローラ６と、を備えている。定着ベルト５の内面には、図３に示すように摺動層５ｂが形成され、外面には弾性層５ｃと離型層５ｄとが形成されている。加熱パイプ２の中空部内にはハロゲンヒーター等の発熱部材１と、加熱パイプ２内に取り付けられたステー３によって固定された加圧パッド４とを有している。加圧パッド４によって定着ベルト５と加圧ローラ６とが所定の圧力にて接触しており、未定着トナーの付着した転写紙Ｐが、定着ベルト５と加圧ローラ６との間に形成されるニップ部Ｎ内を通過する過程で、加圧と加熱により転写紙にトナーが定着される構成である。
【００１７】
定着ベルト５の基材である無端状金属薄膜ロール（電鋳皮膜５ａ）の皮膜厚さは、１０μｍを下回ると基材としての強度が足りなくなり、６０μｍを超えるとベルトとしての柔軟性が低下するため、膜厚は１０〜６０μｍが妥当である。ただし、より望むべくは２０〜５０μｍとする。
図３に示すように、電鋳皮膜５ａの内周側に、摺動層５ｂとして厚さ１５μｍのポリイミド又はＰＦＡ層を形成する。電鋳皮膜５ａの外周側に弾性層５ｃとして厚さ１００〜２００μｍの発泡シリコーンゴム層、更にその外周側に離型層５ｄとして厚さ２０〜４０μｍのＰＦＡ層を順次形成して、定着ベルト５として成る。
【００１８】
次に、定着ベルト用基材である無端状金属薄膜ロールの製造方法について説明する。
まず、無端状金属薄膜ロールの電鋳析出用に用いる円筒母型について説明する。図４は、円筒母型の概要図である。
中空の円筒母型７の材質としては、ＳＵＳ材の３００番系列の材料が最も適している（実施例１参照）。その他にはアルミ材の円筒母型も使用できる（実施例２参照）。
円筒母型７は、スラスト方向（軸方向）を上下方向として吊り下げた状態にて、電鋳浴に浸漬される。円筒母型７の上端から吊り下げ支持用電極８が上方に向けて突出形成されている。この部分は電鋳浴に浸漬されない。円筒母型７の上端からスラスト方向に所定範囲が絶縁コーティングされており、上部絶縁部９を形成している。この部分には電鋳皮膜が析出しないようになっており、また上部絶縁部９の上端側は電鋳時に電鋳浴液面部の上方に露出させる。上部絶縁部９の下端、即ち電析される電鋳皮膜の上端に相当する部位は、電鋳浴に浸漬されたときに電鋳浴液面から深さ２０〜５０ｍｍの位置になるのが望ましい。
円筒母型７の上部絶縁部９の下端より下方に位置する部位が、電鋳皮膜が析出する電析部位７ａである。
【００１９】
電析部位７ａの上端と下端には、スラスト方向長が１０ｍｍ程度、且つ周方向に向いたＶ字状の凹部を有する上部絶縁コート部１０、下部絶縁コート部１１を形成する。電鋳皮膜を形成すると、逆くさび状の絶縁コート部１０、１１に隣接して周方向に尖形状の剥離開始部１０ａ、１１ａが形成される（図９参照）。電鋳皮膜形成後、円筒母型７からの脱型時、剥離開始部１０ａ、１１ａから絶縁コート部１０、１１のスラスト方向長分だけ周方向に沿ってテープ状に電鋳皮膜の上部及び下部を剥離する（図９参照）。その後、冷水中に浸漬することにより、電鋳皮膜の上下両端部と、円筒母型７との隙間から水が浸入し、スムーズに脱型できる。また図示していないが、円筒母型７の下端面は絶縁コーティングされており、電鋳皮膜が電析しないようになっている。
円筒母型７の電析部位７ａの長さは、定着時に通紙する紙の最大サイズがＡ４横（２９７ｍｍ）に設定されている場合、ニッケル電鋳薄膜ロール（無端状金属薄膜ロール）のスラスト方向両端部をカットすることを想定して、４００ｍｍ程度とする。円筒母型７の表面は、ニッケル電鋳薄膜ロールの剥離・脱型が容易となるように、表面粗さＲａが０．１μｍ以下になるように表面加工する。なお、円筒母型７は電鋳前に母型側面を不織布で払拭洗浄した後に脱脂、酸洗浄しておく。
【００２０】
上記構成の円筒母型７に対して、以下に説明するニッケル電鋳装置を用いて、ニッケル電鋳を実施する。まずは、ニッケル電鋳装置の説明をする。図５は、ニッケル電鋳装置と電鋳方法を示した模式図である。図６（ａ）〜（ｃ）は、円筒母型とアノードとの関係を示した模式図である。
ニッケル電鋳装置１２には、円筒母型７のスラスト方向中央部（中間部）と対抗する位置に少なくともひとつ、望ましくは２〜４個の主アノード１３を設置する。主アノード１３は、円筒母型７を垂直に立てた状態（スラスト方向を垂直とした状態）を真上から見て、９０°〜１８０°ごとに設置する（図６参照）。また主アノード１３とは別に、円筒母型７の上部と下部の夫々と対向する位置に少なくともひとつ、望ましくは２〜４個の上部副アノード１４、下部副アノード１５を設置する。なお、図６（ｂ）からわかるように、主アノード１３、上部副アノード１４、及び下部副アノード１５は、必ずしも周方向に等間隔にて配置されている必要はない。
【００２１】
主アノード１３には、円筒母型７のスラスト方向中央部電鋳用の主整流器１６を接続する。また、上部副アノード１４及び下部副アノード１５には、主整流器１６とは独立した円筒母型７のスラスト方向両端部電鋳用の上部副整流器１７、下部副整流器１８を夫々接続する。なお、吊り下げ支持用電極８には、主整流器１６、上部副整流器１７、及び下部副整流器１８のマイナスを夫々接続する。このようにすることで、円筒母型７の中間部に対して、上部及び下部にかかる電流量を独自に調整できる。なお、上部副整流器１７と下部副整流器１８を一体としてもよい。
円筒母型７の長さが４００ｍｍ程度の場合、上部副アノード１４及び下部副アノード１５の円筒母型７のスラスト方向に対応する長さを約２０ｍｍ程度とし、母型−副アノード間の極間距離を３０〜５０ｍｍ程度とする。こうすることで、電鋳薄膜ロール両端部の内径の小さい範囲が、スラスト方向で３０ｍｍ程度となる。したがって、電鋳薄膜ロール両端部の内径の小さい範囲が、スラスト方向中央部に位置する通紙部分と干渉しなくなり、印字品質に影響が及ぶのを防ぐことができるとともに、電鋳時に浮き、膨れや電鋳液のしみ込みが無くなる。電鋳後はこの両端部約３０ｍｍの内の約１０ｍｍ幅部分が剥離開始部１０ａ、１１ａを起点に切り取られ、その後冷水に浸漬することで脱型をスムーズに行うことができる。
【００２２】
なお、主アノード１３の円筒母型７スラスト方向に対応する長さは、上記事例の場合、３４０ｍｍ〜３６０ｍｍ程度に設定する。これは、円筒母型７の長さ４００ｍｍから上部副アノード１４及び下部副アノード１５の夫々の長さ（２０ｍｍ×２）を差し引き、さらに主アノード１３と、上部副アノード１４及び下部副アノード１５とが、互いに接触しないようにするための余裕分を含めて設定される。また、母型−主アノード間の極間距離は５０ｍｍ〜７０ｍｍ程度とする。
主アノード１３、上部副アノード１４、及び下部副アノード１５は、チタンなど耐食性のある金属材料からなるバスケット（網かご）に、ニッケル溶出性の良好なＳラウンドニッケルやＳペレットニッケルを入れ、これらをアノードバッグで覆い、アノードの溶出に伴って発生するスラッジ（陽極スライム）が電鋳浴内に混入するのを防ぐ。電鋳浴は液循環ポンプ５０によって、電鋳装置の下部に設置された液噴出ノズル５１から上方に向けて噴き出すようになっており、フィルター５２を通してろ過された新しい電鋳浴が、円筒母型に吹き付けられるようになっている。また図示はしていないが、電鋳装置には補助タンク５３を設置し、補助タンク５３内にダミーの電極（陰極）を入れて０．１〜１Ａ／ｄｍ２程度の弱い通電を常に行い、電鋳浴内の重金属等の不純物の除去を行う。
【００２３】
ニッケル電鋳装置１２にて使用するニッケル電鋳浴は、基本的にはニッケル塩（硫酸ニッケル、スルファミン酸ニッケル）と、ｐＨ緩衝剤（ほう酸、クエン酸）、アノード溶出促進剤としてニッケルハロゲン化物（塩化ニッケル、臭化ニッケル）、その他の添加剤、の構成になっている。本件実施例では、ニッケル塩として引張り応力側になりづらく高速電鋳が可能なスルファミン酸ニッケルを５００〜５５０ｇ／Ｌ、ｐＨ、緩衝剤としてほう酸を３０〜３５ｇ／Ｌ、ニッケルハロゲン化物として低応力の臭化ニッケルを１〜５ｇ／Ｌ、を基本の浴組成とする（図７参照）。その他の添加剤としては、ピット防止剤（ドデシル硫酸ナトリウムや市販品でも良い）を適量、１次光沢剤としてｐ−トルエンスルホンアミドを０．０８ｇ／Ｌ、２次光沢剤として２−ブチン−１，４−ジオールを０．１ｇ／Ｌ、電鋳皮膜の耐熱性向上のためにホスフィン酸ナトリウム（次亜りん酸ナトリウム）または亜りん酸を０．１５〜０．４ｇ／Ｌ、の構成とする（図７参照）。なお、本実施形態においてりんは、必ずしもは必要な添加物ではない。電鋳浴のｐＨは３．５〜４．５、電鋳時の浴温度は５５±３℃に調整する。
【００２４】
ここで、陰極電流密度と電鋳皮膜応力との関係について説明する。図８は、本件実施例にて使用しているニッケル電鋳液（図７参照）を用いての電鋳時における、陰極電流密度と電鋳皮膜応力の関係を示したグラフである。電鋳皮膜応力は、低電流密度側ではマイナスの圧縮応力だが、電流密度が高くなるにつれて圧縮応力が弱まっていき、１０Ａ／ｄｍ２を超えると引張り応力側になる。
このデータを基に、電鋳薄膜ロールの中央部と両端部とで電鋳皮膜応力を変化させて電鋳を行い、電鋳後の脱型の可否、電鋳時の電鋳液のしみ込みや膨れ、浮きの外観不良の有無、を判断した。図９は、電鋳薄膜ロールの中央部及び両端部の夫々の内部応力と脱型の可否との関係を示す表である。図１０は、電鋳薄膜ロールの中央部及び両端部の夫々の内部応力と電鋳液のしみ込みや膨れ、浮きの外観不良の有無との関係を示す表である。図１１は、図９と図１０の結果が双方とも良好であった内部応力範囲を示す表である。
この表から、脱型可能でかつ外観不良の無い応力の範囲は、電鋳薄膜ロールのスラスト方向中央部で、−４０〜−６０Ｎ／ｍｍ２、スラスト方向両端部で０〜−３０Ｎ／ｍｍ２、であることがわかる。この応力に対応した電流密度は、図８より、スラスト方向中央部では３〜５Ａ／ｄｍ２の程度、スラスト方向両端部では７〜１０Ａ／ｄｍ２程度の範囲となる。図８には、この範囲を記入している。
【００２５】
このような条件で電鋳した電鋳薄膜ロールのスラスト方向中央部は、高い圧縮応力のために膨張して内径が広がり、スラスト方向両端部ではスラスト方向中央部より膨張は小さいため、内径の広がりも中央部よりも小さくなる。すなわち電鋳薄膜ロールは、円筒の中央部内径が大きく、両端部が僅かに小さい、両端が僅かに縮まった円筒ロール形状となる。その内径差は、中央部と両端部の応力差によって異なり、最も応力差が大きいとき（中央部応力が−６０Ｎ／ｍｍ２、両端部応力が０Ｎ／ｍｍ２、の時）で、両端部の内径が中央部の内径に対して０．０４％小さく、最も応力差が小さいとき（中央部応力が−４０Ｎ／ｍｍ２、両端部応力が−３０Ｎ／ｍｍ２、の時）で、両端部の内径が該中央部の内径に対して０．００６％小さくなる。よって、本実施形態によって製造される電鋳薄膜ロールは、該両端部の内径が該中央部の内径に対して０．００６〜０．０４％小さいロール形状となる。
【００２６】
次に、電鋳の手順について説明する。図１２（ａ）、（ｂ）は、円筒母型とアノードとの関係を示した模式図である。図１３は、電鋳皮膜を剥離する様子を示した模式図である。
円筒母型７の上部絶縁部９の下端が電鋳浴液面から約３０ｍｍ沈む位置に円筒母型を浸漬させ、通電を開始する。円筒母型７は、浸漬中は３０〜１００ｒ／ｍｉｎ．の回転数で周方向に回転させる。
円筒母型７の浸漬後、約１０秒間無通電状態で母型表面を電鋳浴になじませてから、主整流器１６で３〜５Ａ／ｄｍ２の通電を行い、所定のめっき厚（本実施例では約３２μｍ）に到達するまでの時間（約３２〜５３分間）、通電を続ける。上部副アノード１４及び下部副アノード１５に繋がった上部副整流器１７及び下部副整流器１８には、円筒母型７の浸漬後、約１０秒間無通電状態を保ったあと、７〜１０Ａ／ｄｍ２の電流密度で、１６〜２３分間通電し、所定のめっき厚（本実施例では約３２μｍ）を電析させる。
【００２７】
円筒母型７上端部及び下端部の電鋳は中央部よりも早く終了するので、両端部の電鋳終了後、内径が母型半径よりも１０ｍｍ程度大きく、スラスト方向長さで約３０ｍｍの円筒形状の遮へい板５４を、円筒母型７の上下両端部に設置する（図１２（ｂ）参照）。上部副アノード１４と円筒母型７との間と、下部副アノード１５と円筒母型７との間に遮へい板５４を設置することにより上下端部のめっき厚はそれ以上厚くならず、電鋳終了後には中央部とほぼ同じ膜厚になる。
通電終了後、電鋳皮膜が形成された円筒母型７を電鋳浴から引き上げ、水洗する。
その後、円筒母型７上下端部の剥離開始部１０ａ、１１ａから、円筒の周方向に沿って電鋳皮膜の上下両端部をテープ状に剥離し（図１３参照）、その後冷水中に浸漬することで、熱膨張差により母型とニッケル電鋳薄膜ロール間に隙間ができ、そこに水が浸入することで、円筒母型から電鋳皮膜ロールをスムーズに脱型できる。
脱型した電鋳皮膜ロールは、必要な長さとなるように両端部の不要部分をカットして、定着ベルト用基材として使用できるようになる。
またこのようにして形成されたニッケル電鋳薄膜ロールには、主成分としてのニッケルの他に、りんが０．５〜０．７質量％含有されている。そのため、前述のＰＦＡ離型層形成に３５０℃、３０分の熱処理をかけても、２００Ｋ回の通紙テストの実施後も電鋳皮膜に傷や折れといった欠陥は見られなかった。
【００２８】
［実施例１］
本実施例にて使用した円筒母型はＳＵＳ材の３００番系列の材料（本実施例ではＳＵＳ３１０）にて製作されており、円筒母型の上端部には絶縁コーティングをして上部絶縁部とした。上部絶縁部のすぐ下の部分に、縦の幅が５〜１０ｍｍの逆くさび形状の絶縁コート部を形成した。円筒母型表面は、電鋳皮膜が剥離・脱型が容易となるように、表面粗さＲａが０．１μｍ以下になるように表面加工した。
上記円筒母型を電鋳する電鋳装置には、円筒母型のスラスト方向中央部と対向する位置に少なくともひとつの主アノードを設置し、また円筒母型のスラスト方向上下端部と対向する位置にも、それぞれ少なくともひとつの副アノードを設置した。また、上部副アノードと下部副アノードには、主アノード用とは独立した整流器を設け、円筒母型の上端部と下端部にかかる電流量を独自に調整できるようにした。図７に示す浴組成で、ｐＨは３．５〜４．５、浴温度は５５±３℃に調整した電鋳浴を使用して、電鋳を行った。
円筒母型の浸漬後、約１０秒間無通電状態で母型表面を電鋳浴になじませてから、主整流器で３〜５Ａ／ｄｍ２の通電を行い、所定のめっき厚（本実施例では約３２μｍ）に到達するまでの時間（約３２〜５３分間）、通電を続ける。上部副アノード及び下部副アノードに接続された上部副整流器及び下部副整流器には、円筒母型の浸漬後、約１０秒間無通電状態を保ったあと、７〜１０Ａ／ｄｍ２の電流密度で、１６〜２３分間通電し、所定のめっき厚（本実施例では約３２μｍ）を電析させる。
【００２９】
円筒母型のスラスト方向上端部及び下端部の電鋳は中央部よりも早く終了するので、両端部の電鋳終了後、内径が母型半径よりも１０ｍｍ程度大きく、スラスト方向長さで約３０ｍｍの円筒形状の遮へい板を母型の両端部に設置する。これにより、上下端部のめっき厚はそれ以上厚くならず、中央部とほぼ同じ膜厚になる。
通電終了後、電鋳皮膜が形成された円筒母型を電鋳浴から引き上げ、水洗する。
その後、円筒母型上下端部の剥離開始部から、円周方向に電鋳皮膜の上部をテープ状に剥離し、その後冷水中に浸漬することで、熱膨張差により円筒母型とニッケル電鋳薄膜ロール間に隙間ができ、そこに水が浸入することで、円筒母型から電鋳皮膜ロールをスムーズに脱型できる。
このようにして形成されたニッケル電鋳薄膜ロールには、りんが０．５〜０．７質量％含有された。そのため、３５０℃、３０分の熱処理後の、２００Ｋ回の通紙テストを実施しても、電鋳皮膜に傷や折れといった欠陥は見られなかった。
【００３０】
［実施例２］
円筒母型の材質として、前述のＳＵＳの３００番系列の材料の他に、アルミ系の材料が利用できる。アルミ系の材料としては、５０００番系列の材料が入手しやすくかつ硬度的にも良好なため適している。アルミ系材料は、ニッケル電鋳時に母型表面が侵食されるため、耐食性がありかつ表面に不働態膜を形成できる皮膜を母型表面に形成する。皮膜としては、クロムやチタン、ニッケル−リン合金があるが、本実施例では、１０〜２０μｍ程度の皮膜が電鋳法によって良好に形成でき、かつ強固な不働態膜のあるクロム皮膜を選定した。以下に、実施例を記す。  
【００３１】
Ａ５０５６番のアルミ材料を加工して、実施例１に記述された円筒母型と同様の形状を形成する。アルミ材料の円筒母型の側面と、下端面を、表面粗さＲａが０．１μｍ以下になるように表面加工した。
円筒母型の表面にクロム電鋳によってクロム皮膜を形成した。
まず、円筒母型を、３０〜５０ｇ／リットル、液温約５０℃の水酸化ナトリウム水溶液中に３０秒〜１分間浸漬し、エッチング処理した。その後水洗した。
次に、２０〜３０重量％、室温の硝酸水溶液に約１分間浸漬し、表面のスマットを除去した。スマット除去には、市販のデスマット剤（奥野製薬製：トップデスマットなど）を使用しても良い。その後水洗した。
【００３２】
次に、ジンケート処理剤による亜鉛置換処理を行った。本実施例では奥野製薬製：サブスターＺＮ−１１１の５００ｍｌ／Ｌ、室温の水溶液に４０〜６０秒間浸漬して処理を行った。その後水洗してから、２０〜３０重量％、室温の硝酸水溶液に約１分間浸漬し、表面の亜鉛皮膜を一度除去した。この後、再度同条件で、ジンケート処理を行うことによって、円筒母型の表面に微細で緻密な亜鉛皮膜が形成された。
次に、無粋クロム酸２５０〜３００ｇ／Ｌ、けいふっ化ナトリウム１５〜２０ｇ／Ｌ、硫酸０．５〜１ｇ／Ｌ、浴温４０〜５０℃のクロム電鋳浴に浸漬し、２０〜６０ｒ／ｍｉｎ．で回転させながら、１０〜２０Ａ／ｄｍ２で１０〜２０分間通電し、クロム皮膜を１０〜２０μｍ析出させた。なお、アノードにはアンチモン２〜５質量％の鉛合金を用いた。
このような構成の円筒母型を用い、これ以降の電鋳から脱型に至る工程は、実施例１と同様の工程とすることにより、ニッケル電鋳法によって電鋳皮膜ロールを良好に製造できた。
【００３３】
［実施例３］
電鋳皮膜を析出させる円筒母型は実施例１または実施例２と同じ構成とし、電鋳を実施する電鋳装置も実施例１と同じ装置を使用した。本実施例において使用するニッケル電鋳浴は、ニッケル塩として引張り応力側になりづらく高速電鋳が可能なスルファミン酸ニッケルを５００〜５５０ｇ／Ｌ、ｐＨ緩衝剤としてほう酸を３０〜３５ｇ／Ｌ、ニッケルハロゲン化物として低応力の臭化ニッケルを１〜５ｇ／Ｌ、を基本の浴組成とする（図７参照）。その他の添加剤としては、ピット防止剤（ドデシル硫酸ナトリウムや市販品でも良い）を適量、１次光沢剤としてｐ−トルエンスルホンアミドを０．０８ｇ／Ｌ、２次光沢剤として２−ブチン−１，４−ジオールを０．１ｇ／Ｌ、を添加する。なおここまでは、実施例１の図７の浴組成と同じである。
電鋳皮膜の耐熱性向上のために本実施例では、ホスフィン酸ナトリウムの代わりに亜りん酸または亜りん酸二カリウムを０．１〜０．３ｇ／Ｌ添加する。電鋳浴のｐＨは３．５〜４．５、電鋳時の浴温度は５５±３℃に調整する。
【００３４】
電鋳の手順は、実施例1と同じとした。また電鋳後の脱型工程も実施例１と同じ工程で実施した。
このようにして形成されたニッケル電鋳薄膜ロールには、主成分としてのニッケルの他に、実施例１と同じようにりんが０．５〜０．７質量％含有されている。そのため、前述のＰＦＡ離型層形成に３５０℃、３０分の熱処理をかけても、２００Ｋ回の通紙テストの実施後も電鋳皮膜に傷や折れといった欠陥は見られなかった。
【００３５】
以上のように本実施形態によれば、円筒母型のスラスト方向両端部に対しては、中央部よりも高い電流密度で電鋳を行うので、電鋳薄膜ロールの中央部は、高い圧縮応力のために膨張して内径が広がり、両端部では中央部より膨張は小さいため、内径の広がりも中央部よりも小さくなるため、電鋳薄膜ロールは、円筒の中央部内径が大きく、両端部が僅かに小さい、両端が僅かに縮まった円筒ロール形状となり、電鋳時には、電鋳皮膜の両端部が円筒母型に密着して、膨れや浮きによる電鋳液のしみ込みや外観不良を防ぐことでき、電鋳後には母型からのロールのスムーズな脱型が可能となる。
【００３６】
また、電鋳薄膜ロール両端部の電鋳皮膜の厚さが所定の厚さになったら円筒母型両端部電鋳用の整流器の通電を停止すると同時に、アノードと円筒母型両端部との間に遮へい板を設置するようにしているので、円筒母型両端部へ補助電極リングなどを設置しなくても、スラスト方向中央部と両端部で電鋳膜厚を均一にできる。
このように製造された電鋳薄膜ロールは、スラスト方向両端部の内径が該中央部の内径よりも小さい形状となり、両端部の内径が該中央部の内径に対して０．００６〜０．０４％小さくなっているので、電鋳時には、電鋳皮膜の両端部が円筒母型に密着して、膨れや浮きによる電鋳液のしみ込みや外観不良を防ぐことでき、電鋳後には母型からのロールのスムーズな脱型が可能となる。
【００３７】
また、スラスト方向中央部の電鋳皮膜の内部応力が−６０Ｎ／ｍｍ２〜−４０Ｎ／ｍｍ２の範囲となり、かつスラスト方向両端部の電鋳皮膜の内部応力が、−３０Ｎ／ｍｍ２〜０Ｎ／ｍｍ２の範囲となっているので、円筒の中央部内径が大きく、両端部が僅かに小さい、両端が僅かに縮まった円筒ロール形状となる。電鋳時には、電鋳皮膜の両端部が円筒母型に密着して、膨れや浮きによる電鋳液のしみ込みや外観不良を防ぐことでき、電鋳後には母型からのロールのスムーズな脱型が可能となる。
【符号の説明】
【００３８】
１…発熱部材、２…加熱パイプ、３…ステー、４…加圧パッド、５…定着ベルト、５ａ…電鋳皮膜、５ｂ…摺動層、５ｃ…弾性層、５ｄ…離型層、６…加圧ローラ、７…円筒母型、７ａ…電析部位、８…吊り下げ支持用電極、９…上部絶縁部、１０…上部絶縁コート部、１１…下部絶縁コート部、１０ａ、１１ａ…剥離開始部、１２…ニッケル電鋳装置、１３…主アノード、１４…上部副アノード、１５…下部副アノード、１６…主整流器、１７…上部副整流器、１８…下部副整流器、２０…作像ユニット、２１…感光体、２２…中間転写ベルト、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ…ローラ、２３…２次転写ローラ、２４…記録材カセット、２５…記録材搬送路、２６…定着ユニット、２７…スタックトレイ、４０…画像形成装置、５０…液循環ポンプ、５１…液噴出ノズル、５２…フィルター、５３…補助タンク、５４…遮へい板、Ｎ…ニップ部、Ｐ…転写紙
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３９】
【特許文献１】特許第３８６６２１５号
【図１】
0005948979.tif 000002
【図２】
0005948979.tif 000003
【図３】
0005948979.tif 000004
【図４】
0005948979.tif 000005
【図５】
0005948979.tif 000006
【図６】
0005948979.tif 000007
【図７】
0005948979.tif 000008
【図８】
0005948979.tif 000009
【図９】
0005948979.tif 000010
【図１０】
0005948979.tif 000011
【図１１】
0005948979.tif 000012
【図１２】
0005948979.tif 000013
【図１３】
0005948979.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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