(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性の電鋳ニッケルからなる高耐疲労性金属シートにおいて，
実効電圧値が等しく周波数が５０Ｈｚと１００ｋＨｚの交番電圧を印加したときのそれぞれの電流密度の実効値に，
ＩH/ＩL ＞ ０.７
ＩH:１００ｋＨｚ時の電流密度の実効値(以下同じ)
ＩL:５０Ｈｚ時の電流密度の実効値(以下同じ)
なる関係があることを特徴とする高耐疲労性金属シート。
【請求項２】
可撓性の電鋳ニッケルからなる高耐疲労性金属シートにおいて，
実効電圧値が等しく周波数が５０Ｈｚと１００ｋＨｚの交番電圧を印加したときのそれぞれのインピーダンスに，
ＺL/ＺH ＞ ０.２５
ＺH:１００ｋＨｚ時のインピーダンス(以下同じ)
ＺL:５０Ｈｚ時のインピーダンス(以下同じ)
なる関係があることを特徴とする高耐疲労性金属シート。
【請求項３】
可撓性の電鋳ニッケルからなる高耐疲労性金属シートにおいて，
実効電圧値が等しく周波数が５０Ｈｚと１００ｋＨｚの交番電圧を印加したときのそれぞれの発熱量に，
ＱH/ＱL ＞ ０.７
ＱH:１００ｋＨｚ時の発熱量(以下同じ)
ＱL:５０Ｈｚ時の発熱量(以下同じ)
なる関係があることを特徴とする高耐疲労性金属シート。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１つの高耐疲労性金属シートにおいて，
厚さが，１００μｍ以下であることを特徴とする高耐疲労性金属シート。
【請求項５】
厚さ１００μｍ以下の金属シートを含む無端ベルト状の定着ベルトにおいて，前記金属シートが，
電鋳ニッケルからなり，
実効電圧値が等しく周波数が５０Ｈｚと１００ｋＨｚの交番電圧を印加したときのそれぞれの電流密度の実効値，インピーダンス，発熱量について，
ＩH/ＩL ＞ ０.７
ＺL/ＺH ＞ ０.２５
ＱH/ＱL ＞ ０.７
の３つの関係の少なくとも１つを満たすものであることを特徴とする定着ベルト。
【請求項６】
厚さ１００μｍ以下の金属シートを含む無端ベルト状の定着ベルトを有するベルト式定着装置において，前記金属シートが，
電鋳ニッケルからなり，
実効電圧値が等しく周波数が５０Ｈｚと１００ｋＨｚの交番電圧を印加したときのそれぞれの電流密度の実効値，インピーダンス，発熱量について，
ＩH/ＩL ＞ ０.７
ＺL/ＺH ＞ ０.２５
ＱH/ＱL ＞ ０.７
の３つの関係の少なくとも１つを満たすものであることを特徴とするベルト式定着装置。
【請求項７】
試験片に交番電圧を印加する高周波電源と，
試験片に流れる電流を計測する電流計測手段と，
前記高周波電源から試験片に実効電圧値が等しく周波数が異なる２通りの交番電圧を印加させる周波数変更制御手段と，
異なる周波数の交番電圧が印加されたときに試験片に流れる電流の比を算出する演算手段とを備え，
前記演算手段により算出された比により試験片の耐疲労性を評価することを特徴とする金属材料の耐疲労性の評価装置。
【請求項８】
試験片に交番電圧を印加する高周波電源と，
試験片における場所ごとの発熱量を計測する発熱量計測手段と，
前記高周波電源から試験片に実効電圧値が等しく周波数が異なる２通りの交番電圧を印加させる周波数変更制御手段と，
異なる周波数の交番電圧が印加されたときにおける試験片の同じ場所の発熱量比較する比較手段とを備え，
前記比較手段の比較結果により試験片のその場所の耐疲労性を評価することを特徴とする金属材料の耐疲労性の評価装置。
【請求項９】
試験片に実効電圧値が等しく周波数が異なる２通りの交番電圧を印加し，
それぞれの交番電圧が印加されたときに試験片に流れる電流を測定し，
それらの電流の比を算出し，
周波数が高い場合と低い場合とで電流の比が１に近いほど試験片の耐疲労性が高いと評価することを特徴とする金属材料の耐疲労性の評価方法。
【請求項１０】
試験片に実効電圧値が等しく周波数が異なる２通りの交番電圧を印加し，
それぞれの交番電圧が印加されたときにおける試験片の同じ場所の発熱量を比較し，
周波数が高い場合と低い場合とで発熱量が近いほど試験片のその場所における耐疲労性が高いと評価することを特徴とする金属材料の耐疲労性の評価方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，トナーを用いる画像形成装置における定着ベルト等に使用されるシート状の金属材料およびそれを用いた定着ベルトおよびそれを用いたベルト式定着装置に関する。さらに詳細には，反復して受ける変形に対する耐疲労性の高い金属シートおよび定着ベルトおよびそれを用いたベルト式定着装置，さらにはそのための金属材料の耐疲労性の評価に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
金属シートに反復して変形が加えられる用途の例として，ベルト定着方式の画像形成装置における定着ベルトが挙げられる。すなわち定着ベルトは，無端のループ形状をなしているが，定着ニップの箇所では２つのローラに挟圧されて逆向きにカールする。このため，回転により定着ベルトの各部分が反復的に変形することとなるのである。一般的に従来から，定着ベルトの材質としては，電鋳ニッケル箔を基材とし，これにシリコーンゴム等の離型層を片面コーティングしたものが多用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，従来の一般的な定着ベルトでは，反復的な変形に対する耐疲労性が必ずしも十分でなかった。このため，耐久使用すると金属疲労により割れてしまい，目標寿命を満足できなかった。特に，通紙速度が速い場合や幅広の場合にこの傾向が顕著である。これに対し，基材の硬度を大きくしたり，硬度の異なる金属による２層構造としたりする対策も考えられた。しかし前者ではニップ圧もその分大きくする必要があるため結局有効な対策にはならなかった。後者では，生産工程が複雑であることによるコストの問題や，品質の変動要因が多いことによる問題点があった。
【０００４】
本発明は，前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，反復して受ける変形に対する耐疲労性の高い金属シートおよびそれを用いた定着ベルトおよびそれを用いたベルト式定着装置を提供することにある。そしてそれとともに，金属材料の耐疲労性の評価装置およびその方法を提供することにある。
【０００５】
この課題の解決を目的としてなされた本発明の高耐疲労性金属シートは，実効電圧値が等しく周波数が異なる２通りの交番電圧を印加したときのそれぞれの電流密度の実効値，インピーダンス，発熱量について，
ＩH/ＩL ＞ ０.７
ＺL/ＺH ＞ ０.２５
ＱH/ＱL ＞ ０.７
の３つの関係の少なくとも１つを満たす可撓性の電鋳ニッケルからなるシート部材である。ここでＩ，Ｚ，Ｑはそれぞれ，電流密度の実効値，インピーダンス，発熱量である。添え字Ｈ，Ｌはそれぞれ，１００ｋＨｚ時と５０Ｈｚ時とを示している。なお，
ＩH/ＩL ≧ ０.７６
ＺL/ＺH ≧ ０.３０
（より好ましくはＺL/ＺH ≧ ０.３５）
ＱH/ＱL ≧ ０.７６
の３つの関係の少なくとも１つが満たされるとさらによい。
【０００６】
本発明者が鋭意研究した結果によれば，高周波に対する電圧−電流特性と，金属材料の耐疲労性との間には明確な相関性がある。すなわち，高周波に対しても低周波の場合と遜色ない電圧−電流特性を示す金属材料は，耐疲労性が高い傾向がある。反対に，高周波に対しては低周波の場合ほどの電圧−電流特性を示さない金属材料は，耐疲労性が低い傾向がある。このことから，高周波の場合と低周波の場合とでの電圧−電流特性の比較により，金属材料の耐疲労性の優劣を判定できるのである。そして，前述の３つの関係の少なくとも１つを満たしていれば，高耐疲労性金属シートとして優れていると言えるのである。
【０００７】
なお，高周波特性と耐疲労性との間にかかる相関性がある理由について，本発明者は次のように推定している。すなわち，高周波特性が悪いということは，金属結晶中の伝導電子の，高周波に対する移動度が低いということである。これは，金属結晶中に格子欠陥や異物が多かったり結晶粒度が不揃いであったりして伝導電子の移動を阻害する要因が多いことに起因すると考えられる。そしてこれらの要因は，変形時における転位の移動を阻害する要因でもあり，また亀裂の起点ともなると考えられる。よって，高周波特性が悪いものは耐疲労性も悪く，高周波特性がよいものは耐疲労性もよいのである。なお交番電圧は，直流のオンオフでもよいが，できれば交流（波形は問わない）の方がよい。交流だと極性が周期的に入れ替わるので，結晶性の良否がより適切に高周波特性に反映されるからである。
【０００８】
本発明の電鋳ニッケルからなる高耐疲労性金属シートは，２通りの交番電圧の周波数が５０Ｈｚと１００ｋＨｚである場合に前述の３つの関係の少なくとも１つを満たすものである。本発明者の研究によれば，耐疲労性の悪い金属材料の場合に周波数により電圧−電流特性が目立って異なる閾値は，１００Ｈｚ〜５０ｋＨｚの範囲内のどこかにある。ただし，測定機器との接続状況などの測定条件にもよるのではっきりとは決められない。よって，５０Ｈｚと１００ｋＨｚとの２通りの周波数で測定すれば，閾値を挟んだ上下の特性が測定できると考えられる。これより，この測定条件で前述の関係の少なくとも１つを満たしていれば，高耐疲労性金属シートとして優れていると言える。
【０００９】
本発明の高耐疲労性金属シートの代表例は，厚さ１００μｍ以下の電鋳ニッケルである。すなわちニッケルは，厚さ１０〜１００μｍ程度で可撓性とある程度の強度とを備えたシートを電鋳により容易に得ることができる。よって，電鋳ニッケルであって，前述の関係の少なくとも１つを満たすものであれば，優れた高耐疲労性金属シートであると言える。
【００１０】
また，本発明の定着ベルトは，厚さ１００μｍ以下の金属シートを含む無端ベルト状の部材であって，その金属シートが，電鋳ニッケルからなり，前述の３つの関係の少なくとも１つを満たすものである。
【００１１】
そして，本発明に係る金属材料の耐疲労性の評価装置は，試験片に交番電圧を印加する高周波電源と，試験片に流れる電流を計測する電流計測手段と，高周波電源から試験片に実効電圧値が等しく周波数が異なる２通りの交番電圧を印加させる周波数変更制御手段と，異なる周波数の交番電圧が印加されたときに試験片に流れる電流の比を算出する演算手段とを備え，演算手段により算出された比により試験片の耐疲労性を評価するものである。
【００１２】
また，本発明に係る金属材料の耐疲労性の評価方法では，試験片に実効電圧値が等しく周波数が異なる２通りの交番電圧を印加し，それぞれの交番電圧が印加されたときに試験片に流れる電流を測定し，それらの電流の比を算出し，周波数が高い場合と低い場合とで電流の比が１に近いほど試験片の耐疲労性が高いと評価する。
【００１３】
この評価装置および評価方法では，周波数が高い場合と低い場合とで試験片に流れる電流を比較することにより，試験片全体としての耐疲労性を評価する。むろん，電流値ばかりでなく位相成分も考慮に入れてインピーダンスを比較してもよい。
【００１４】
あるいは，本発明に係る金属材料の耐疲労性の評価装置は，試験片に交番電圧を印加する高周波電源と，試験片における場所ごとの発熱量を計測する発熱量計測手段と，高周波電源から試験片に実効電圧値が等しく周波数が異なる２通りの交番電圧を印加させる周波数変更制御手段と，異なる周波数の交番電圧が印加されたときにおける試験片の同じ場所の発熱量比較する比較手段とを備え，比較手段の比較結果により試験片のその場所の耐疲労性を評価するものであってもよい。
【００１５】
同様に本発明に係る金属材料の耐疲労性の評価方法では，試験片に実効電圧値が等しく周波数が異なる２通りの交番電圧を印加し，それぞれの交番電圧が印加されたときにおける試験片の同じ場所の発熱量を比較し，周波数が高い場合と低い場合とで発熱量が近いほど試験片のその場所における耐疲労性が高いと評価することとしてもよい。
【００１６】
この評価装置および評価方法では，試験片の全体的な評価ばかりでなく特定箇所の評価が可能である。さらには，複数箇所について評価を行うことにより，試験片における耐疲労性の２次元的な評価も可能である。
【００１７】
なお，これらの評価装置および評価方法では，高周波電源の周波数について，最低でも１０倍，できれば１００倍以上の変化幅が必要である。そこで，５０Ｈｚと１００ｋＨｚとの２通りの交番電圧を印加する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下，本発明を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本実施の形態は，トナーを用いる画像形成装置におけるベルト式定着装置の定着ベルトに本発明の高耐疲労性金属シートを適用したものである。
【００１９】
本実施の形態に係るベルト式定着装置１は，図１に示すように，定着ローラ２と，ヒータローラ３と，これらに巻きかけられた無端の定着ベルト４と，対向ローラ５とを有している。定着ローラ２は，スポンジゴムで形成されており，定着ベルト４を介して対向ローラ５とともに定着ニップＮを形成するものである。ヒータローラ３は，内部に定着の熱源たるヒータ６を内蔵しており，定着ローラ２とともに定着ベルト４を張っている。対向ローラ５は，シリコーンゴムで形成されており，定着ローラ２および定着ベルト４に対して所定のニップ圧をもって圧接されている。ベルト式定着装置１にはさらに，オイル含浸ローラ７およびオイル塗布ローラ８が定着ベルト４の外面側に設けられており，定着ベルト４の外面に一定量の定着オイルを供給するようになっている。
【００２０】
定着ベルト４は，図２の拡大断面図に示すように，厚さ４０μｍの基材９と，厚さ２００μｍの離型層１０との２層からなっている。基材９が内面側であり離型層１０が外面側である。基材９の材質は電鋳ニッケル箔であり，離型層１０の材質はシリコーンゴムである。定着ニップＮには図３の拡大図に示すように，定着ローラ２と対向ローラ５との圧接圧力により，定着ベルト４の湾曲が逆向きになっている区間Ｌが存在する。このため，定着ベルト４を走行させると，その各部分が区間Ｌを通過することにより反復的に変形を受けることとなる。しかしベルト式定着装置１では後述するように高耐疲労性の基材９を使用しているので，定着ベルト４の寿命は十分に長い。
【００２１】
かかるベルト式定着装置１において，画像形成系にてトナー像の付与を受けた印刷用紙は，図１中に矢印Ａで示すように定着ニップＮに送り込まれる。印刷用紙は定着ニップＮにおいて，定着ベルト４と対向ローラ５との間を通過する。ここで熱および圧力によりトナー像が印刷用紙に定着される。そのための熱は，ヒータローラ３から定着ベルト４により定着ニップＮに伝達される。印刷用紙はその後，排紙トレイへ排出される。このようなベルト式定着装置は，カラー画像形成装置に多用される。
【００２２】
次に，定着ベルト４の主要な構成要素である基材９の製造方法について説明する。基材９の寸法は周長１７３ｍｍ，軸長２３０ｍｍであり，公知の電鋳技術により製造される。まず，電鋳用マスター（金型）を準備する。その材質はオーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４等）であり，形状は図４に示すように円柱状（中空であってもよい）である。寸法は外形（図中Ｄ）が５５ｍｍであり，軸長（図中Ｗ）が２３０ｍｍである。この電鋳用マスターをマスターを適当な支持体にて支持し，軸回りに回転させつつ電鋳用電解浴に浸漬する。また，別に用意したニッケル電極も電鋳用電解浴に浸漬する。そして，浴温を一定の範囲内に維持しつつ電解液を撹拌し，電鋳用マスターにフィルタを介して新鮮な電解液が連続的に供給されるようにする。
【００２３】
この状態で，電鋳用マスターがカソードとなりニッケル電極がアノードとなるように通電し，電鋳用マスター上に電鋳ニッケル箔を析出させる。この電鋳ニッケル箔が，定着ベルト４の基材９となる。必要な厚さの電鋳ニッケル箔が得られたら通電を断ち，電鋳用マスターごと電鋳用電解浴から引き上げる。そして浴温より５〜１５℃程度低い温度の水につけて軽く冷却する。ステンレス鋼上の電鋳ニッケル箔は密着力が弱いので，冷却に伴う熱収縮の差により容易に電鋳用マスターから外れ，引き抜くことができる。かくして可撓性で継ぎ目のない基材９が得られる。この基材９の外面に離型層１０をコーティングすると，定着ベルト４が得られる。
【００２４】
【表１】
0003832180.tif 000002
【００２５】
ここで，基材９として高耐疲労性のものを得るための電鋳条件を，比較例の場合の条件とともに表１に示す。応力減少剤としては，サッカリンナトリウムを使用した。ただしこれ以外にもナフタリンジスルフォン酸ナトリウム，パラトルエンスルフォンアミド，ベンゼンジスルフォン酸ナトリウム等が使用可能である。表１によれば，本形態では比較例と比較して，浴温と電流密度とがともに下げられている。すなわち，反応条件が緩和され，電鋳ニッケルの析出がソフトに行われるようにしているのである。また，ニッケルイオン濃度を濃くして，水素原子等の異物が入り込みにくいようにしている。これにより，格子欠陥が少なく均一性の高いニッケル金属結晶が析出するようにしているのである。
【００２６】
次に，高周波特性の測定による基材９の耐疲労性の評価について説明する。高周波特性の測定には，図５に示す装置を使用する。この装置は，信号源であるファンクションジェネレータ１２（例えばケンウッド製「ＦＧ−２７３」）と，試験片１１に実際に信号を印加する電流ブースタ１３（例えばエヌエフ回路製「４０２５」）と，電流計１４（例えばテクトロニクス製「ＡＭ５０３Ｂ」）と，オシロスコープ１５（例えばＹＯＫＯＧＡＷＡ製「ＤＬ１５４０」）とを有している。そして，電流ブースタ１３と試験片１１の両端とを同軸ケーブル１６で接続している。電流計１４は，試験片１１に流れる電流を電流プローブ１７（例えばテクトロニクス製「Ａ６３０２」）でモニタするようになっている。オシロスコープ１５には，電流計１４の測定値と，試験片１１の両端間の電圧値とが入力されるようにしている。なお，図５中の試験片１１は，図６に示すように，基材９を適当な幅で輪切りにし，さらにその１箇所を切り開いて短冊状としたものである。
【００２７】
この装置の機能は，図７のブロック構成図のように表すことができる。図７中の「交流電源」には，図５中のファンクションジェネレータ１２および電流ブースタ１３が含まれる。また，図７中の「電圧計」と「演算装置」と「表示装置」とは，図５中のオシロスコープ１５を構成する。図５および図７に示される装置では，交流電源の電圧や周波数の変更が可能である。特に周波数については，５０Ｈｚから１００ｋＨｚまでの範囲をカバーできる。また，試験片１１の抵抗が異常に低かった場合に備えて，電流制限機能を有することが望ましい。この装置による測定は，試験片１１の両端を同軸ケーブル１６の各単線に半田付けした状態で行う。なお，この装置による測定は，試験片１１のようなシート状の対象物に限らず，いかなる形状の対象物についても可能である。
【００２８】
まず，試験片１１の電圧−電流特性を測定した。すなわち図８のグラフに示すように，５０Ｈｚと１００ｋＨｚとの２水準の周波数にて，１０ｍＶ，２０ｍＶ，３０ｍＶ（いずれも実効電圧）の３水準の交流電圧を試験片１１に印加し，それぞれの場合の電流密度（実効値）を測定した。電流密度は，電流計１４の測定値を試験片１１の断面積で割った値である。比較例の試験片でも同様の測定を行った（図９）。図８および図９における各点の電流密度値をＩH （１００ｋＨｚ），ＩL（５０Ｈｚ）で表したときのＩH/ＩLを印加電圧に対してプロットしたのが図１０である。図１０によれば，本形態，比較例とも，ＩH/ＩL の値は印加電圧に対してほぼ一定である。しかし本形態のものの方が高い値を示している。これは，本形態のものでは前述のように電鋳ニッケルの結晶性がよいために伝導電子の移動性がよく，高周波でも追随しやすいためであると考えられる。
【００２９】
そこで，ＩH/ＩLの値に着目し，異なるＩH/ＩL値を持つ基材を用意し，それらを用いた定着ベルトの耐久使用試験を行った。基材のＩH/ＩL値は，０.６５，０.７０（以上が比較例），０.７６（本形態）の３水準とし，各水準ごとに３個（すなわち計９個）の試験体を作製して試験し，定着ベルトが破壊するまでの時間を測定した。試験結果を図１１のグラフに示す。この試験は，加速のために比較的厳しい条件（ニップ部の全圧３９０Ｎ，ベルト表面温度１９５℃，ベルト走行速度４８０ｍｍ／秒，オイル塗布なし，通紙なし）で行った。図１１に見るように，本形態のもの（ＩH/ＩL＝０.７６）は，比較例（ＩH/ＩL ＝０.６５，０.７０）と比較して，破壊に至るまでに４倍近い時間がかかる。すなわち耐久性に優れている。これは，本形態のものでは前述のように電鋳ニッケルの結晶性がよいために，基材の耐疲労性が高いためであると考えられる。
【００３０】
次に，本形態の試験片と比較例の試験片とのインピーダンスを比較した。すなわち，図８〜図１０の測定に供した各試験片について，通電時にオシロスコープ１５でインピーダンス（ＺL，ＺH）を読み取った。その結果を表２に示す。表２によれば，本形態のものは比較例のものと比較して，ＺL/ＺH の値が高い。これは，本形態のものでは前述のように電鋳ニッケルの結晶性がよいために伝導電子の移動性がよく，高周波に対するインピーダンスと低周波に対するインピーダンスとの差異が小さいためと考えられる。
【００３１】
【表２】
0003832180.tif 000003
【００３２】
そこで，ＺL/ＺHの値に着目し，異なるＺL/ＺH値を持つ基材を用意し，それらを用いた定着ベルトについて，前述と同様の耐久使用試験を行った。基材のＺL/ＺH値は，０.２２７，０.２５（以上が比較例），０.３５（本形態）の３水準とし，各水準ごとに３個（すなわち計９個）の試験体を作製して試験した。試験結果を図１２のグラフに示す。図１２に見るように，本形態のもの（ＺL/ＺH＝０.３５）は，比較例（ＺL/ＺH＝０.２２７，０.２５） と比較して，破壊に至るまでに４倍近い時間がかかる。すなわち耐久性に優れている。これは，本形態のものでは前述のように電鋳ニッケルの結晶性がよいために，基材の耐疲労性が高いためであると考えられる。
【００３３】
次に，本形態の試験片と比較例の試験片との発熱特性を比較した。すなわち，図８〜図１０の測定に供した各試験片について，通電時の発熱量を測定した。この測定は，図５に示す測定装置において，試験片にサーミスタを取り付けた状態で行った。この測定を行っている状態での測定装置の機能は，図１３のブロック構成図のように表される。すなわち，サーミスタ（図１３中では「熱センサ」と表示）の出力をメモリに蓄積して演算装置および表示装置での処理に供するのである。この結果，本形態のものについては図１４のグラフが，比較例のものについては図１５のグラフが，それぞれ得られた。これらを比較してみると，図１４の本形態では図１５の比較例よりも，１００ｋＨｚの場合と５０Ｈｚの場合との差異が小さい。これは，本形態のものでは前述のように電鋳ニッケルの結晶性がよいために伝導電子の移動性がよく，高周波でも電圧に追随した電流が流れるためであると考えられる。
【００３４】
そこで，図１４および図１５における各点の発熱量の値をＱH （１００ｋＨｚ），ＱL（５０Ｈｚ）で表したときのＱH/ＱLの値に着目し，異なるＱH/ＱL 値を持つ基材を用意し，それらを用いた定着ベルトについて，前述と同様の耐久使用試験を行った。基材のＱH/ＱL値は，０.６５，０.７０（以上が比較例），０.７６（本形態）の３水準とし，各水準ごとに３個（すなわち計９個）の試験体を作製して試験した。試験結果を図１６のグラフに示す。図１６に見るように，本形態のもの（ＱH/ＱL＝０.７６）は，比較例（ＱH/ＱL＝０.６５，０.７０） と比較して，破壊に至るまでに４倍近い時間がかかる。すなわち耐久性に優れている。これは，本形態のものでは前述のように電鋳ニッケルの結晶性がよいために，基材の耐疲労性が高いためであると考えられる。
【００３５】
図１３〜図１６に示した発熱特性の評価は，試験片の１箇所のみを測定してその結果で試験片全体を代表させるものであった。しかし発熱特性の評価においては，このような評価ばかりでなく，試験片の場所ごとの評価も可能である。そのためには，図１７に示すブロック構成の装置を用いる。すなわち，光学系とスキャン機構とにより試験片の各場所の発熱量を測定するのである。ここで，熱源から熱センサに至る光線経路は試験片の場所ごとに異なっていてもよい。なぜなら，前述のようにＱH/ＱL という比の形で評価するため，光線経路の違いは相殺されてしまうからである。このようにすると，１つの試験片の中に部分的に耐疲労性が低い場所がある場合に，その場所を知ることができる。定着ベルト４の基材９のようなものでは場所による違いがそれほど顕著にあるとは考えにくいが，車両などの構造部材については場所による違いを知ることに意義がある。
【００３６】
以上詳細に説明したように本実施の形態によれば，定着ベルト４の基材９として，電鋳ニッケル箔であって，高周波に対しても低周波の場合とさほど遜色ない電圧−電流特性等を示す材質のものを使用している。よって，電鋳ニッケルの結晶性がよいので，基材の耐疲労性が高く繰り返し変形を受けても亀裂が生じにくい。このため，定着ベルト４の寿命が十分に長い。これにより，通紙速度が速い画像形成装置や幅広の印刷用紙に対応する画像形成装置に適した定着ベルト４が実現されている。また，基本的には従来品の場合とほぼ同様のニッケル電鋳プロセスにより製造可能であるため，生産工程が複雑化することもない。
【００３７】
また，本実施の形態では，ファンクションジェネレータ１２および電流ブースタ１３により試験片に交流電圧を印加し，そのときに試験片に流れる電流やインピーダンス，発熱量を測定する装置を使用している。そしてこの装置により，試験片に２通りの周波数の交流電圧を印加し，低周波時と高周波時とで諸特性を比較することとしている。これにより，試験片の耐疲労性を，電気的手法にて評価できる装置および方法が実現されている。被試験体の形状によっては非破壊的に評価することも可能である。特に，発熱量による場合には試験片における特定箇所の耐疲労性を評価できるので，場所ごとの耐疲労性の差異を知ることも可能である。
【００３８】
なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，本発明の金属シートは，定着ベルト以外の用途に適用してもよい。
【００３９】
そして，図５等に示した評価装置または評価方法は，導電性の材質でさえあればシート状以外の形状の試験片に対しても適用可能である。また，測定の際の周波数は前述以外の値でもよい。一般的には低周波側と高周波側とで周波数の違いが大きい方がよい。ただし，高周波側の周波数をあまりに高くすると，同軸ケーブル１６との接合部の半田の影響が測定結果に大きく反映されてしまうので好ましくない。
【００４０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明によれば，反復して受ける変形に対する耐疲労性の高い金属シートおよびそれを用いた定着ベルトおよびそれを用いたベルト式定着装置が提供されている。そしてそれとともに，金属材料の耐疲労性の評価装置およびその方法が提供されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】ベルト式定着装置の概略図である。
【図２】定着ベルトの断面図である。
【図３】ベルト式定着装置の定着ニップを拡大して示す断面図である。
【図４】定着ベルトの基材を製造するための電鋳マスターを示す図である。
【図５】耐疲労性を評価するための高周波特性の測定装置を示す図である。
【図６】基材から試験片の採取を説明する図である。
【図７】図５の測定装置の機能を説明するブロック図である。
【図８】基材（本形態）の電圧−電流特性を示すグラフである。
【図９】基材（比較例）の電圧−電流特性を示すグラフである。
【図１０】印加電圧とＩH/ＩLとの関係を示すグラフである。
【図１１】ＩH/ＩLと耐久時間との関係を示すグラフである。
【図１２】ＺL/ＺHと耐久時間との関係を示すグラフである。
【図１３】熱測定をする場合の測定装置のブロック図である。
【図１４】基材（本形態）の発熱特性を示すグラフである。
【図１５】基材（比較例）の発熱特性を示すグラフである。
【図１６】ＱH/ＱLと耐久時間との関係を示すグラフである。
【図１７】熱測定を場所ごとに行い評価する場合のブロック図である。
【符号の説明】
４    定着ベルト
９    基材
１２  高周波電源
１３  電流ブースター
１４  電流計
１５  オシロスコープ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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