CN103842913A

CN103842913A - 定影用金属多层部件

Info

Publication number: CN103842913A
Application number: CN201280049073.9A
Authority: CN
Inventors: 杉山新五; 西田晃; 武田实
Original assignee: Nok Corp; Nitto Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nok Corp; Nitto Kogyo Co Ltd
Priority date: 2011-10-07
Filing date: 2012-10-02
Publication date: 2014-06-04
Also published as: WO2013051582A1; EP2765461A4; EP2765461A1; JP5892664B2; JPWO2013051582A1; US20140242412A1

Abstract

本发明的定影用金属多层部件具备：金属基体，具有通过由镍或镍合金形成的无缝电铸带构成的第1层（11）、和由杨氏模量比该第1层（11）小的金属的无缝电铸带构成的第2层（12）；氟树脂层（17），经由粘接层设在金属基体的第2层（12）侧；上述第2层（12）的厚度相对于金属基体的总厚的比是0.25～0.65。

Description

定影用金属多层部件

技术领域

本发明涉及在定影带或加压带中使用的金属多层部件，特别适合在复印机、传真机、激光打印机等的图像形成装置的定影部的定影带或加压带中使用。

背景技术

在图像形成装置中，为了应对图像形成装置的小型化、节能化、打印、复印的高速化等要求，采用了代替使用橡胶辊的定影辊而使用无端状的定影带（环状带或环状膜）的定影方式。

在利用这样的带的定影装置中，也需要使用热传导性好且尺寸精度高的定影带。如果作为这样的定影带而使用由作为耐热性高分子材料的聚酰亚胺树脂等形成的带，则由于热传导性不充分而难以提高定影速度，此外有在起动时到成为稳定温度花费时间的不良状况，另一方面，由镍等的金属形成的定影带虽然在热传导性或尺寸精度上优良，但由于强度因在表面上设置分型层时的加热处理而下降，所以有寿命短、不实用的问题。

所以，提出了通过对具有相对于设置分型层时的加热处理的耐久性、与分型层的密接性优良的镍－碳合金进行电铸而得到的基材（参照专利文献1）。

另一方面，随着近年来的图像的高精度化，为了调色剂的定影性的提高，要求分型层的薄膜化。特别是，在将定影带对置于加压辊配置、在定影带的内侧配置将定影带朝向加压辊推压的推压部件的定影装置中，要求分型层的薄膜化及分型层的密接性的提高。

作为这样的分型层的薄膜化的技术，提出了在PFA管的粘接中使用含有PFA粒子的粘接剂，使PFA粒子熔融粘接的技术（参照专利文献2）。

但是，为了将PFA粒子熔融而需要300℃左右的高温处理，但通过镍电铸形成的基材通过加热处理而脆化，有因使用时的弯曲应力而容易发生破坏的问题。

专利文献1：日本国特开2004－004660号公报，

专利文献2：国际公开第2008/126915号小册子。

发明内容

鉴于这样的情况，本发明提供一种采用使用了镍电铸的基材、即使在高温处理中设置分型层也能够维持高耐久性、耐久性提高的定影用金属多层部件。

解决上述课题的本发明的第1技术方案是一种定影用金属多层部件，其特征在于，具备：金属基体，具有通过由镍或镍合金形成的无缝电铸带构成的第1层、和由杨氏模量比该第1层小的金属的无缝电铸带构成的第2层；氟树脂层，经由粘接层设在上述金属基体的上述第2层侧；上述第2层的厚度相对于上述金属基体的总厚的比是0.25～0.65。

本发明的第2技术方案的特征在于，在第1技术方案所述的定影用金属多层部件中，上述第2层由铜或铜合金的镀层构成，在上述第2层上还设有由耐腐蚀性比该第2层高的金属构成的第3层。

本发明的第3技术方案的特征在于，在第2技术方案所述的定影用金属多层部件中，上述第3层由镍或镍合金的镀层构成。

本发明的第4技术方案的特征在于，在第1～3技术方案的任一项所述的定影用金属多层部件中，在上述金属基体与上述氟树脂层之间具备弹性层。

本发明的定影用金属多层部件由于具备通过由能够以高精度、高耐久性制造的镍或镍合金形成的无缝电铸带构成的第1层、和由杨氏模量比第1层小的金属的无缝电铸带构成的第2层，所以即使在粘接氟树脂层时被高热加热，耐久性也良好，即使作为定影部件使用而被反复施加弯曲状态，通过具备杨氏模量比第1层小的第2层，弯曲应力也变小，起到耐久性提高的效果。即，因使用时的弯曲应力带来的破坏被抑制，起到耐久性提高的效果。

附图说明

图1是本发明的一实施方式所涉及的定影用金属多层部件的剖视图及放大图；

图2是表示使用本发明的一实施方式所涉及的定影用金属多层部件的定影部的一例的图；

图3是表示使用本发明的一实施方式所涉及的定影用金属多层部件的定影部的另一例的图；

图4是说明试验例的说明图；

图5是表示试验例的结果的图。

附图标记说明：

10：定影用金属多层部件，11：第1层，12：第2层，13：第3层，14：第一粘接层，15：弹性层，16：第二粘接层，17：氟树脂层。

具体实施方式

本发明的定影用金属多层部件具备：金属基体，具有通过由镍或镍合金形成的无缝电铸带构成的无端带状的第1层、和由杨氏模量比该第1层小的金属的无缝电铸带构成的第2层；弹性层，经由第一粘接层设在上述金属基体的上述第2层侧；以及氟树脂层，经由设于弹性层上的第二粘接层设置。

这样的本发明的定影用金属多层部件由于具备通过由能够以高精度、高耐久性制造的镍或镍合金形成的无缝电铸带构成的第1层、和由杨氏模量比第1层小的金属的无缝电铸带构成的第2层，所以即使在粘接氟树脂层时因高热而被加热，耐久性也良好。即，即使作为定影部件使用而被反复施加弯曲状态，通过具备杨氏模量比第1层小的第2层，弯曲应力也变小，推测耐久性会提高。

这里，第1层是由镍电铸构成的，镍电铸不仅是由镍单体构成的镍电铸，还包括含有磷（P）、铁（Fe）、钴（Co）、锰（Mn）的1种或多种元素的镍合金电铸。

第2层的金属是杨氏模量比构成第1层的镍或镍合金小的金属，是镍或镍合金的杨氏模量的80%以下、优选是2/3以下的杨氏模量的金属。由于镍的杨氏模量是155GPa左右，所以是124GPa以下、优选是103GPa以下的金属，具体而言，可以举出铜、银、金、锌等，但如果考虑第2层的制造面及成本，则优选是做成铜或铜合金的无缝电铸带。

但是，在铜或铜合金的情况下，由于在表面上容易形成氧化覆膜，所以优选是在由铜或铜合金的无缝电铸带构成的第2层上再设置由耐腐蚀性比该第2层高的金属构成的第3层。

第3层由于是能够赋予耐腐蚀性之程度的厚度的薄膜即可，所以并不一定需要用电铸形成，也可以用镀敷形成。另外，作为构成第3层的金属，可以举出金、银、镍、镍合金等，特别优选是镍或镍合金。

本发明的定影用金属多层部件具备二层、三层或其以上的多层构造的无端带状的金属基体，但第2层的厚度相对于金属基体的总厚的比（以下，也称作第2层膜厚比）是0.05～0.80，优选是0.25～0.65。

如果第2层的厚度之比小于上述范围，则耐久性提高的效果不显著，此外，如果第2层的厚度之比大于上述范围，则耐久性提高的效果下降，均不是优选的。

这里，金属基体的总厚是20～100μm，优选是25～60μm的范围。如果比这还薄，则作为整体不能确保强度，此外，如果比这还厚，则弯曲应力变大，耐久性有下降的趋势。

本发明的金属基体由于将镍无缝电铸带作为基体主体，所以尺寸精度良好，表面性良好。

并且，本发明的定影用金属多层部件在金属基体的第2层侧，即在二层构造的情况下在第2层上、在三层构造的情况下在第3层上，具备经由第一粘接层设置的弹性层，在该弹性层上具备经由第二粘接层设置的氟树脂层。

这里，弹性层优选是由耐热性优良的材料构成，可以举出硅橡胶、氟橡胶、聚氨酯橡胶等，特别优选是硅橡胶。弹性层的厚度例如是20～1000μm，优选是50～500μm。这是为了使调色剂定影性提高、实现图像的高画质化的缘故。另外，根据规格，也可以没有弹性层。

氟树脂层具体而言是PFA管，优选是热收缩性的管。此外，粘接层为了牢固地粘接氟树脂层而通过300℃以上的加热处理形成粘接层，优选是通过以使PFA熔融的温度对含有PFA粒子的粘接剂的涂敷层进行加热处理而形成的。

在粘接工序中，可知如果实施300℃以上的加热处理，则镍或镍合金的无缝电铸带的结晶中含有的硫化镍聚集到结晶粒边界而脆化，但在本发明中，由于在第1层上具备由杨氏模量比镍小的金属的无缝电铸带构成的第2层，所以即使例如以320～350℃进行加热处理，作为金属基体整体产生的弯曲应力也比单层的情况小，耐久性提高。

以下，基于实施方式详细地说明本发明。在图1中表示本发明的定影用金属多层部件的一例、即具有三层构造的金属基体的定影用金属多层部件的概略图。

定影用金属多层部件10具备通过由镍无缝电铸带构成的无端带状的第1层11、由铜或铜合金构成的第2层12、和作为耐腐蚀性膜的第3层13构成的金属基体，在第3层13上设有经由第一粘接层14设置的弹性层15，在该弹性层15上经由第二粘接层16设有氟树脂层17。

第1层11是由镍或镍合金的无缝电铸带（以下也称作镍无缝电铸带）构成的无端带状的结构。作为镍合金，可以举出含有P、Fe、Co、Mn的1种或多种元素的镍合金。由镍无缝电铸带构成的第1层11优选是Ni－P合金电铸，更优选是以0.05质量%以上且1质量%以下的含有率含有磷的物质。另外，如果由镍无缝电铸带构成的第1层11中的磷含有率不到0.05质量%，则第1层11的耐热疲劳特性有可能没有充分提高，如果磷的含有率超过1质量%，则第1层11的柔性有可能变差。

由镍无缝电铸带构成的第1层11一般能够使用以硫酸镍或氯化镍为主成分的瓦特浴或以氨基磺酸镍为主成分的氨基磺酸浴等镍电铸浴，通过电铸法形成。电铸法是对母模的表面进行厚镀敷、将其从母模剥离而得到制品的方法。

为了得到由镍无缝电铸带构成的第1层11，能够以由不锈钢、黄铜、铝等构成的圆筒为母模、在其表面上使用镍电铸浴形成镍镀膜。在母模是硅树脂或石膏等非导体的情况下，通过石墨、铜粉、银镜、溅镀等进行导电性处理。在向金属母模的电铸中，为了使镍镀膜的剥离变容易，优选是进行在母模的表面上形成氧化膜、化合物膜、石墨粉涂敷膜等的剥离膜等的剥离处理。

镍电铸浴含有镍离子源、阳极溶解剂、pH缓冲剂、其他添加剂。作为镍离子源，可以例示氨基磺酸镍、硫酸镍、氯化镍。作为阳极溶解剂，在瓦特浴的情况下，氯化镍发挥该作用，在其他镍浴中，使用氯化铵、溴化镍等。镍镀敷一般在pH3.0～6.2的范围中进行，但为了调整为这之间的希望的范围，使用硼酸、蚁酸、醋酸镍等的pH缓冲剂。作为其他添加剂，以平滑化、凹坑防止、结晶微细化、残余应力的降低等为目的，使用例如光泽剂、凹坑防止剂、内部应力减少剂等。

作为镍电铸浴，优选是氨基磺酸浴。作为氨基磺酸浴的组成，可以举出含有氨基磺酸镍四水盐300～600g/L、氯化镍0～30g/L、硼酸20～40g/L、适量的界面活性剂、适量的光泽剂等。pH是2.5～5.0，优选是3.5～4.7。浴温是20～65℃，优选是40～60℃。另外，在得到由镍合金电铸构成的第1层11的情况下，只要使用适当添加了亚磷酸钠那样的水溶性含磷酸的盐、氨基磺酸亚铁、氨基磺酸钴、氨基磺酸锰等氨基磺酸金属盐、氟化钛钾等的镍金属电铸浴就可以。

通过对上述镍电铸浴、特别是氨基磺酸镍浴添加磷、在上述条件下进行电铸而得到的、由Ni－P合金电铸构成的第1层11改善了耐热疲劳特性。

第2层12由杨氏模量比镍无缝电铸带小的金属构成，从与第1层11的粘接性、无缝电铸带的制造上的观点看，优选是由铜或铜合金构成。

第2层12优选是通过电解镀敷得到。例如，只要在第1层11的表面上使用镀敷浴形成镀膜、作为第2层12就可以。通过将第2层12用镀敷得到，成为与第1层11的密接性优良的结构。例如，在第2层12由铜构成的情况下，使用铜镀敷浴形成铜镀膜。作为铜敷浴，可以使用硫酸铜镀敷浴、焦磷酸铜镀敷浴、氰化铜镀敷浴、非电解铜镀敷浴等，优选是使用硫酸铜镀敷浴，可以举出含有硫酸铜150～250g/L、硫酸30～150g/L、盐酸0.125～0.25ml/L、适量的光泽剂的镀敷浴。另外，第2层12也可以通过非电解镀敷法、物理蒸镀法、化学蒸镀法等形成。

在第2层12是铜或铜合金的镀层的情况下，设置用来赋予耐腐蚀性的第3层13。第3层13优选是通过电解镀敷形成。例如，只要在第2层12的表面上使用镀敷浴形成镀膜、作为第3层13就可以。此时，优选是形成为第2层12的表面几乎不与空气接触。由此，能够更有效地防止第2层12的腐蚀。通过将第3层13用电解镀敷形成，成为与第2层12的密接性优良的结构，此外，能够高精度地形成厚度为3μm以下的第3层13。另外，在第3层13由镍或镍合金构成的情况下，可以通过与第1层11同样的方法得到。此外，由Ni－P合金、Ni－Fe合金、Ni－Co合金、Ni－Co－P合金、Ni－Mn合金等镍合金构成的第3层13可以用与第1层11同样的方法通过适当变更电极等来得到。另外，第3层13也可以通过非电解镀敷法、物理蒸镀法、化学蒸镀法等形成。

第3层13的厚度是0.5μm～2μm，优选是1μm左右。另外，如果厚度不到0.5μm，则有可能得不到第2层12的氧化防止的充分的效果。

第一粘接层14优选是使用硅类粘接剂，厚度优选是1～15μm。弹性层15在本实施方式中由硅橡胶构成。

第二粘接层16是使用含有PFA粒子的粘接剂、将PFA熔融而形成的。第二粘接层16的厚度优选是在能够确保粘接性的范围中尽可能薄，例如是1μm～20μm，优选是1μm～10μm。

此外，氟树脂层17可以举出由高分型的PFA构成。氟树脂层17的厚度例如是1～150μm，优选是5～30μm。

通过使第二粘接层16的厚度为1μm～20μm、使氟树脂层17的厚度为1～150μm，能够使调色剂定影性提高、实现图像的高画质化。

这里，第一粘接层14是以PFA的熔点以上、例如320～350℃、优选是320～330℃对粘接剂进行而形成的。

这样的定影用金属多层部件10例如图2（a）所示那样使用。定影用金属多层部件10具备在内部内置加热器的推压部件20，以被推压部件20推压在加压辊30上的状态使用。

由此，在被推压部件20推压时的推压部件20的角部成为较大的弯曲，在定影用金属多层部件10中产生弯曲应力，但由于在第1层11的外侧以规定的厚度设有由杨氏模量较小的金属构成的第2层12，弯曲应力被降低，耐久性显著地提高。

图2（b）是与推压部件21另外地内置加热器22的结构。

这样，本发明的定影用金属多层部件10应用到经由推压部件20、21被推压在加压辊上而以较大的间距与加压辊接触那样的定影带中更有效。

但是，即使作为其他结构的定影带使用，耐久性也提高，此外，当然也能够作为励磁线圈（热源）被配置在定影用金属多层部件10的内侧或外侧的电磁感应发热形式的带使用。

在图3中表示这样的其他使用形态的例子。图3（a）不是在推压部件20、21而是在定影用金属多层部件10的内侧配置内置加热器的定影辊23，用定影辊23将定影用金属多层部件10向加压辊30推压。对定影用金属多层部件10进行加热的加热机构既可以内置在定影辊23中，也可以配置在定影用金属多层部件10的外侧。图3（b）在定影用金属多层部件10的内侧配置经由定影用金属多层部件10与加压辊30对置的内辊24和内置加热器的加热辊25，用两者驱动定影用金属多层部件10旋转。另外，在此情况下，也可以将加热辊25的加热器22配置在定影用金属多层部件10的外侧。

这样，定影带的使用形态没有被特别限定。

此外，本发明的定影用金属多层部件能够在上述那样的定影带中适当地使用，但也可以用于在刚转印后进行定影的转印定影带等中。

实施例

以下，通过实施例说明本发明，但并不是对本发明进行限定。

（试样1～10）

将氨基磺酸镍添加500g/L，将亚磷酸钠添加150mg/L，将硼酸添加30g/L，作为一次光泽剂而将萘－1，3，6－三磺酸三钠添加1.0g/L，作为二次光泽剂而将2－丁炔－1，4－二醇添加20mg/L，调制出希望的氨基磺酸磷电铸浴。

使该电铸浴为60℃，使pH为4.5，将外径为30mm的不锈钢制的圆筒状母模作为阴极，将退极化的镍作为阳极，在16A/dm²的电流密度下进行电铸，在母模的外周面上将电析体形成为下述表1的厚度。从具有该电析体的母模将电析体拔出，得到内径为30mm、下述表1的厚度的由镍磷合金电铸构成的第1层。第1层的磷的含有率是0.5质量%。

在该第1层上，形成由以下的电解浴构成的第2层。具体而言，首先，将硫酸铜添加180g/L，将硫酸添加60g/L，将硫脲添加0.04g/L，将糖浆添加0.8g/L，调整出希望的硫酸铜电解浴。接着，使该电解浴的浴温为45℃，将上述电析体作为阴极，将含磷铜作为阳极，在5A/dm²的电流密度下进行镀敷，在第1层上形成下述表1的厚度的由铜构成的第2层。第2层的固有电阻值是1.7×10^－ ⁸Ω･m，且比磁导率是1.6。

在该第2层上，通过与上述同样的方法形成由镍磷合金构成的厚度为1μm的第3层，将其从电解浴取出，将电析体的两端部的毛刺去除，得到3层构造的金属基体。

将该金属基体以350℃加热处理30分钟，作为试样1～10。

（比较试样）

与试样1～10的第1层同样地得到厚度为30μm的金属基体，作为比较试样。

（试验例1）热处理后的耐折性试验

使用依据JIS8115的耐折性试验（MIT）的耐折性试验机，进行图4所示那样的试验。

试验片51是从试样1～10及比较试样切割出的15mm宽的片，以从上方以1kgF的加载拉伸的状态保持，将下端部用前端为R=2mm的夹钳52夹持试验片51，将夹钳52在左右各90°、合计180°的范围中以170次/分的速度摆动，测量试验片断裂为止的次数。结果在表1及图5中表示。

［表1］

	第1层T1（μm）	第2层T2（μm）	第3层T3（μm）	T2/总厚	断裂次数
						试样1	37	2	1	0.05	160
试样2	32	7	1	0.18	212
						试样3	31	8	1	0.20	310
试样4	29	10	1	0.25	330
						试样5	25	14	1	0.35	463
试样6	19	20	1	0.50	410
						试样7	13	26	1	0.65	350
试样8	12	27	1	0.68	324
						试样9	7	32	1	0.80	200
试样10	1	38	1	0.95	100
						比较试样	40	－	－	0	143

（结果的总结）

如果比较断裂次数，则在第2层相对于总厚的比是0.05的试样1中，相对于比较试样有10%左右的耐久性的提高，但在比为0.18的试样2中断裂次数超过200次，相对于比较试样显现48%和接近50%的耐久性的提高，在比为0.20的试样3、0.25的试样4、0.35的试样5、0.50的试样6、0.65的试样7、0.68的试样8中，显现100%以上的改善。这里，可以推测耐久性的峰值在第2层的比为0.35～0.50的范围中，可知然后如果比变大则有耐久性下降的趋势。其结果，在比为0.18～0.80的范围中断裂次数为200次以上，相对于比较试样能够改善近50%，可知是能够显著看出效果的范围，特别是在比为0.20～0.68的范围中，能够看出100%以上的更大的耐久性的改善。

Claims

1.一种定影用金属多层部件，其特征在于，

具备：金属基体，具有通过由镍或镍合金形成的无缝电铸带构成的第1层、和由杨氏模量比该第1层小的金属的无缝电铸带构成的第2层；氟树脂层，经由粘接层设在上述金属基体的上述第2层侧；上述第2层的厚度相对于上述金属基体的总厚的比是0.25～0.65。

2.如权利要求1所述的定影用金属多层部件，其特征在于，上述第2层由铜或铜合金的镀层构成，在上述第2层上还设有由耐腐蚀性比该第2层高的金属构成的第3层。

3.如权利要求2所述的定影用金属多层部件，其特征在于，上述第3层由镍或镍合金的镀层构成。

4.如权利要求1～3中任一项所述的定影用金属多层部件，其特征在于，在上述金属基体与上述氟树脂层之间具备弹性层。