(57)【要約】【課題】化成皮膜の耐久性を高めた鉄基体のヒートローラーの製造方法を提供する。【解決手段】円筒状の鉄基体１に対しアルカリ洗浄による研削油分の除去処理、酸による錆の除去処理、水洗処理、中和処理、前記浸漬攪拌処理、水洗処理および水溶性防錆処理を順に行う。浸漬攪拌処理では、鉄基体１を７０℃以上９０℃以下のリン酸亜鉛カルシウム系の化成皮膜処理液に浸漬してエアー攪拌、揺動攪拌または超音波攪拌により３分以上２０分以下攪拌する。鉄基体１を１μｍ以上１０μｍ以下の厚さの化成皮膜２で覆う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リン酸亜鉛カルシウム系の化成皮膜を有する鉄基体のヒートローラーの製造方法において、円筒状の鉄基体に対しリン酸亜鉛カルシウム系の化成皮膜処理液を用いた浸漬攪拌処理を行い、前記鉄基体を１μｍ以上１０μｍ以下の厚さの前記化成皮膜で覆うことを、特徴とする鉄基体のヒートローラーの製造方法。
【請求項２】
前記化成皮膜の結晶サイズは１μｍ以上１５μｍ以下であることを、特徴とする請求項１記載の鉄基体のヒートローラーの製造方法。
【請求項３】
前記化成皮膜はリン酸亜鉛カルシウム比率が重量比で０．６以上であることを、特徴とする請求項１または２記載の鉄基体のヒートローラーの製造方法。
【請求項４】
前記鉄基体の内周面の前記化成皮膜の上に黒色皮膜を生成させることを、特徴とする請求項１、２または３記載の鉄基体のヒートローラーの製造方法。
【請求項５】
前記黒色皮膜の生成後、露出した化成皮膜を除去し、露出した前記鉄基体および前記黒色皮膜を前記化成皮膜で覆うことを、特徴とする請求項４記載の鉄基体のヒートローラーの製造方法。
【請求項６】
前記化成皮膜の生成前の前記鉄基体の内周面の上に黒色皮膜を生成させ、露出した前記鉄基体および前記黒色皮膜を前記化成皮膜で覆うことを、特徴とする請求項１、２または３記載の鉄基体のヒートローラーの製造方法。
【請求項７】
前記鉄基体に対しアルカリ洗浄による研削油分の除去処理、酸による錆の除去処理、水洗処理、中和処理、前記浸漬攪拌処理、水洗処理および水溶性防錆処理を順に行い、前記浸漬攪拌処理で前記鉄基体を７０℃以上９０℃以下の化成皮膜処理液に浸漬してエアー攪拌、揺動攪拌または超音波攪拌により３分以上２０分以下攪拌することを、特徴とする請求項１、２、３、４、５または６記載の鉄基体のヒートローラーの製造方法。
【請求項８】
次亜リン酸ナトリウムを還元剤とした無電解ニッケルめっきを有する鉄基体のヒートローラーの製造方法において、円筒状の鉄基体に対し次亜リン酸ナトリウムを還元剤とした無電解ニッケルめっき液を用いた浸漬処理を行い、前記鉄基体を１μｍ以上１０μｍ以下の厚さの前記無電解ニッケルめっき皮膜で覆うことを、特徴とする鉄基体のヒートローラーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モノクロまたはカラー複写機やプリンタ等の電子写真装置のトナー定着に用いられる鉄基体のヒートローラーの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の鉄基体のヒートローラーの製造方法として、円筒状の鉄基体に対しアルカリ洗浄による研削油分の除去処理、酸による錆の除去処理、水洗処理、中和処理、化成皮膜処理、水洗処理および水溶性防錆処理を順に行い、化成皮膜処理で鉄基体にリン酸亜鉛カルシウム系の化成皮膜を生成させる方法がある。ヒートローラーは発熱手段を備えており、トナー画像を転写した用紙を加圧ローラーとの間に挟んで、加熱および加圧しながら送ることにより、トナー画像を用紙に定着させるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、化成皮膜は、発熱手段の熱による熱膨張のため劣化しやすいという課題があった。化成皮膜の劣化は、鉄基体に錆を引き起こし密着不良を引き起こすおそれがあるため、望ましくない。
【０００４】
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、化成皮膜の耐久性を高めた鉄基体のヒートローラーの製造方法を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る鉄基体のヒートローラーの製造方法は、リン酸亜鉛カルシウム系の化成皮膜を有する鉄基体のヒートローラーの製造方法において、円筒状の鉄基体に対しリン酸亜鉛カルシウム系の化成皮膜処理液を用いた浸漬攪拌処理を行い、前記鉄基体を１μｍ以上１０μｍ以下の厚さの前記化成皮膜で覆うことを、特徴とする。
【０００６】
本発明に係る鉄基体のヒートローラーの製造方法では、リン酸亜鉛カルシウム系の化成皮膜処理液を用いた浸漬攪拌処理により化成皮膜を１μｍ以上１０μｍ以下の厚さに生成させることによって、化成皮膜を緻密かつ均一に生成させ、熱膨張に対する耐久性を高めることができる。生成した化成皮膜は、防錆効果を発揮する。鉄基体の内周面には、熱を吸収し、熱効率を良好にするために黒色皮膜を生成させても、製造コストを下げるために黒色皮膜を省略してもよい。なお、化成皮膜の厚さが１μｍ未満の場合、防錆効果が十分でなく、１０μｍを越える場合、鉄基体の表面が滑らかさに欠けるという問題がある。
【０００７】
本発明に係る鉄基体のヒートローラーの製造方法では、前記化成皮膜の結晶サイズは１μｍ以上１５μｍ以下であることが好ましい。結晶サイズが１μｍ未満の場合、耐食性が劣り発錆の問題が生じ、１５μｍを越える場合、熱履歴と熱膨張による皮膜割れが生じ、密着性不良という問題がある。
【０００８】
本発明に係る鉄基体のヒートローラーの製造方法では、前記化成皮膜はリン酸亜鉛カルシウム比率が重量比で０．６以上であることが好ましい。リン酸亜鉛カルシウム比率は、化成皮膜を構成するリン酸亜鉛カルシウムとリン酸亜鉛とリン酸亜鉛鉄との合計に対するリン酸亜鉛カルシウムの重量比で示される。化成皮膜は、リン酸亜鉛カルシウム比率が高いほど、耐熱性および密着性が高く安定しており、ヒートローラーの耐食性を高める。
【０００９】
本発明に係る鉄基体のヒートローラーの製造方法では、前記鉄基体の内周面の前記化成皮膜の上に黒色皮膜を生成させてもよい。この場合、黒色皮膜が熱を吸収し、熱効率が良好である。黒色皮膜の生成は、鉄基体に対し浸漬攪拌処理後、水洗処理および水溶性防錆処理を行った後に行うことが好ましい。なお、黒色皮膜には、熱伝導性および耐熱性に優れた材質を用いることが好ましい。黒色皮膜は、塗装により生成されてもよい。
【００１０】
本発明に係る鉄基体のヒートローラーの製造方法では、前記黒色皮膜の生成後、露出した化成皮膜を除去し、露出した前記鉄基体および前記黒色皮膜を前記化成皮膜で覆ってもよい。化成皮膜は黒色皮膜を生成した際の加熱乾燥により剥離し、そのままの状態では鉄基体に錆を生じさせるおそれがある。しかしながら、黒色皮膜の生成後に露出した化成皮膜を除去し、再度、化成皮膜を生成させることにより、黒色皮膜の生成に起因する錆を防止することができる。
【００１１】
なお、化成皮膜の除去は、強アルカリ水溶液または弱酸で行うことが好ましい。また、黒色皮膜は、耐薬品性に優れていることが好ましい。黒色皮膜の生成は、鉄基体に対し浸漬攪拌処理後、水洗処理および水溶性防錆処理を行った後に行うことが好ましい。
【００１２】
本発明に係る鉄基体のヒートローラーの製造方法では、前記化成皮膜の生成前の前記鉄基体の内周面の上に黒色皮膜を生成させ、露出した前記鉄基体および前記黒色皮膜を前記化成皮膜で覆ってもよい。この場合、化成皮膜で覆う前に黒色皮膜を生成させるため、黒色皮膜を生成した際の加熱乾燥により化成皮膜が剥離するのを防止することができる。
【００１３】
本発明に係る鉄基体のヒートローラーの製造方法では、前記鉄基体に対しアルカリ洗浄による研削油分の除去処理、酸による錆の除去処理、水洗処理、中和処理、前記浸漬攪拌処理、水洗処理および水溶性防錆処理を順に行い、前記浸漬攪拌処理で前記鉄基体を７０℃以上９０℃以下の化成皮膜処理液に浸漬してエアー攪拌、揺動攪拌または超音波攪拌により３分以上２０分以下攪拌することが好ましい。この方法は、鉄基体を１μｍ以上１０μｍ以下の厚さの化成皮膜で覆うのに適している。酸による錆の除去処理は、塩酸により行うことが好ましい。酸により鉄基体の表面活性を行うことができる。中和処理は、水酸化ナトリウムにより行うことが好ましい。水溶性防錆処理は、水溶性防錆剤を用いて初期の防錆性を向上させるために行われる。
【００１４】
他の本発明に係る鉄基体のヒートローラーの製造方法は、次亜リン酸ナトリウムを還元剤とした無電解ニッケルめっきを有する鉄基体のヒートローラーの製造方法において、円筒状の鉄基体に対し次亜リン酸ナトリウムを還元剤とした無電解ニッケルめっき液を用いた浸漬処理を行い、前記鉄基体を１μｍ以上１０μｍ以下の厚さの前記無電解ニッケルめっき皮膜で覆うことを、特徴とする。
【００１５】
この本発明に係る鉄基体のヒートローラーの製造方法では、次亜リン酸ナトリウムを還元剤に用いた無電解ニッケルめっき液の浸漬処理によりニッケルめっき皮膜を１μｍ以上１０μｍ以下の厚さに生成させることによって、ニッケル皮膜を緻密かつ均一に生成させ、熱膨張に対する耐久性を高めることができる。生成したニッケル皮膜は、防錆効果を発揮する。鉄基体の内周面には、熱を吸収し、熱効率を良好にするために黒色皮膜を生成させても、製造コストを下げるために黒色皮膜を省略してもよい。
【００１６】
この本発明に係る鉄基体のヒートローラーの製造方法では、ニッケルめっき皮膜の膜厚は、１μｍ以上１０μｍ以下で生成させる。膜厚が１μｍ未満の場合、耐食性が劣り、防錆効果が十分でなく発錆の問題が生じ、１０μｍを越える場合、製造コストが高くなり、熱伝導率も低下するという問題が生じる。ニッケルめっき皮膜の膜厚は、３μｍ以上７μｍ以下であることが好ましく、このとき、耐食性および熱伝導率が良好である。さらに、内面のニッケルめっき皮膜上に黒色塗装を施し、３５０℃の焼成を行なうことが好ましい。それにより、ニッケルめっき皮膜内に滞留している水素ガスを除去することができ、ニッケルめっき皮膜の耐食性が向上し、高性能でありながら高効率のヒートローラーを製造することができる。ニッケルめっき皮膜は、化成皮膜の代替皮膜として用いることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき、本発明の第１乃至第３の実施の形態について説明する。
まず、図１に基づき、本発明の第１の実施の形態のヒートローラーの製造方法について説明する。
ヒートローラーが、アナログ式またはデジタル式のモノクロまたはカラー複写機やプリンタ等の電子写真装置のトナー定着に用いられる。ヒートローラーは、円筒状の鉄基体１を備えている。ヒートローラーは、以下の工程で製造される。
【００１８】
まず、鉄基体１に対しアルカリ洗浄による研削油分の除去処理、酸による錆の除去処理、水洗処理、中和処理および浸漬攪拌処理を順に行う。研削油分の除去処理から中和処理までの処理には、ヒートローラーの製造に一般に用いられる方法を用いることができる。すなわち、酸による錆の除去処理は、塩酸により行う。中和処理は、水酸化ナトリウムにより行う。水溶性防錆処理は、水溶性防錆剤により行う。
【００１９】
浸漬攪拌処理では、中和処理後の鉄基体１を７０℃以上９０℃以下のリン酸亜鉛カルシウム系の化成皮膜処理液に浸漬し、化成皮膜処理液をエアー攪拌、揺動攪拌または超音波攪拌により３分以上２０分以下攪拌する。化成皮膜処理液は、リン酸亜鉛カルシウム系化成処理液（日本パーカーライジング社製「ＰＢ−８８０」薬液）６ｋｇを清水１００ｋｇに溶解させて準備する。
【００２０】
こうして、鉄基体１の上に化成皮膜２を生成させて、鉄基体１を１μｍ以上１０μｍ以下の厚さの化成皮膜２で覆う。生成させた化成皮膜２の結晶サイズは、１μｍ以上１５μｍ以下であり、好ましくは３μｍ以上１２μｍ以下である。化成皮膜２は、リン酸亜鉛カルシウム比率が重量比で０．６以上であることが好ましい。
【００２１】
鉄基体１に対し浸漬攪拌処理後、水洗処理および水溶性防錆処理を行う。水洗処理および水溶性防錆処理には、ヒートローラーの製造に一般に用いられる方法を用いることができる。次に、鉄基体１の内周面の化成皮膜２の上に黒色皮膜３を生成させる。黒色皮膜３の生成は、黒色塗料の塗装により行うことができる。
【００２２】
ヒートローラーは、内部に発熱手段としてハロゲンランプを設けられ、例えば１８５℃の熱でトナーを定着させるために用いられる。本実施の形態のヒートローラーの製造方法では、リン酸亜鉛カルシウム系の化成皮膜処理液を用いた浸漬攪拌処理により化成皮膜２を１μｍ以上１０μｍ以下の厚さに生成させることによって、化成皮膜２を緻密かつ均一に生成させ、熱膨張に対する耐久性を高めることができる。生成した化成皮膜２は、防錆効果を発揮する。鉄基体１の内周面の黒色皮膜３は、熱を吸収し、熱効率を良好にする。
【００２３】
本発明の第１の実施の形態のヒートローラーの製造方法により製造したヒートローラーの効果を調べるため、以下の試験を行った。
耐食性試験：３６℃×９５％恒温槽へ２４０時間投入後の発錆を確認した。
密着性試験：皮膜生成後、３５０℃×１時間／常温２時間を２回繰り返し、内面塗装を施し１ｍｍゴバン目にて１００／１００カットを施し、テープ剥離にて密着性を確認した。
【００２４】
その結果を表１に示す。なお、表１で、○△▲×はそれぞれ以下の意味を有する。
○…発錆無し／剥離無し
△…１ｍｍ大以下の発錆発生／１ｍｍ角ゴバン目端部に剥離発生
▲…１ｍｍ大以上の赤錆発生／１ｍｍ角ゴバン目完全剥離数点発生
×…全面に発錆／１ｍｍ角ゴバン目１００／１００の半数が剥離
【００２５】
【表１】
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【００２６】
その結果、本発明の第１の実施の形態の製造方法により、化成皮膜２を緻密かつ均一に生成させ、熱膨張に対する耐久性を高めることができることが確認できた。
【００２７】
次に、図２に基づき、本発明の第２の実施の形態のヒートローラーの製造方法について説明する。なお、図２において、図１に示す部位と同一の部位には、同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
本実施の形態のヒートローラーの製造方法では、前述の本発明の第１の実施の形態により製造された、黒色皮膜３の生成後のヒートローラー（図２（ａ）参照）から露出した化成皮膜２を除去し（図２（ｂ）参照）、露出した鉄基体１および黒色皮膜３を化成皮膜４で覆う（図２（ｃ）参照）。
【００２８】
露出した化成皮膜２の除去は、強アルカリ水溶液または弱酸で行う。化成皮膜２の除去後に再度、リン酸亜鉛カルシウム系の化成皮膜４で覆う処理は、前述の浸漬攪拌処理を再度繰り返すことにより行う。本実施の形態では、黒色皮膜３の生成後に露出した化成皮膜２を除去し、再度、化成皮膜４を生成させることにより、黒色皮膜３の生成に起因する錆を防止することができる。
【００２９】
次に、図３に基づき、本発明の第３の実施の形態のヒートローラーの製造方法について説明する。なお、図３において、図１に示す部位と同一の部位には、同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
本実施の形態のヒートローラーの製造方法では、前述の本発明の第１の実施の形態のヒートローラーの製造方法で、中和処理後、浸漬攪拌処理により化成皮膜を生成する前に、鉄基体１の内周面の上に黒色皮膜５を生成させる。黒色皮膜５の生成は、黒色塗料の塗装により行うことができる。次に、前述の浸漬攪拌処理を行うことにより、露出した鉄基体１および黒色皮膜５を化成皮膜６で覆う。本実施の形態では、化成皮膜６で覆う前に黒色皮膜５を生成させるため、黒色皮膜５を生成した際の加熱乾燥により化成皮膜が剥離するのを防止することができる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明に係るヒートローラーの製造方法によれば、化成皮膜の耐久性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のヒートローラーの製造方法により製造されたヒートローラーの一部を示す断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態のヒートローラーの製造工程を示すヒートローラーの一部の説明断面図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態のヒートローラーの製造方法により製造されたヒートローラーの一部を示す断面図である。
【符号の説明】
１  鉄基体
２  化成皮膜
３  黒色皮膜
４  化成皮膜
５  黒色皮膜
６  化成皮膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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