JP2006257548A - 電気鋳造製円筒状ニッケルベルト、その製造方法、加熱定着用ベルト基体、加熱定着用ベルト及び電子写真装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱定着用ベルトの基体として使用される電気鋳造製円筒状ニッケルベルトにおいて、加熱定着プロセスにおける１６０乃至２００℃の温度で繰り返し使用されても亀裂を生ぜず、また、ベルトの基体表面にフッ素樹脂離型層を形成するときの焼成温度３４０乃至３５０℃、保持時間２０乃至３０分の高温条件に置かれても硫黄脆性が抑制された、耐刷耐久性を有する電気鋳造製円筒状ニッケルベルト及び製造方法を提供する。
【解決手段】Ｘ線回折により測定した（１１１）面でのピーク強度に対する（２００）面でのピーク強度の比で表される金属結晶配向面の強度比〔Ｉ（２００）／Ｉ（１１１）〕が０．４乃至０．５の範囲で、かつ、ニッケル電析膜中に含有する０．０１乃至０．０２質量％の硫黄に対して硫黄の含有量を超え０．０５質量％未満のマンガンを含有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電気鋳造製円筒状ニッケルベルト及びその製造方法に関し、特に電子写真装置の加熱定着ユニットに組み込まれる加熱定着用ベルトとして好適な円筒状ニッケルベルトに関する。

従来、複写機やレーザプリンタなどの電子写真方式の画像形成装置に使用される加熱定着用ベルトとして、電気鋳造により製造した円筒状継ぎ目なしニッケルベルト（電気鋳造製円筒状ニッケルベルト、或いは電鋳ニッケルベルト、という）を基体として利用したものがある。この電気鋳造製円筒状ニッケルベルトから成る基体は、加熱定着プロセスにおいて１６０乃至２００℃の温度で繰り返し使用されると亀裂を起こして破断するという欠点を有している。

その原因の一つとして、電気鋳造製円筒状ニッケルベルトを電気鋳造する際に使用する電解液組成中に硫黄を含む有機光沢剤が使用されるため、電析されるニッケル金属中に硫黄が０．０１乃至０．０２重量％程度含有され、そのため２００℃付近の熱が連続して加わると脆くなる硫黄脆性を生じやすいことが挙げられる。また、他の原因として、電気鋳造製円筒状ニッケルベルト基体の表面にＰＦＡフッ素樹脂の離型層を形成する際の焼成温度が３４０乃至３５０℃と高温であり、保持時間が２０乃至３０分となる場合に硫黄脆性を生じやすいことが挙げられる。

そのため加熱定着用ベルトの基体として、硫黄を含む有機光沢剤を使用する電気鋳造製円筒状ニッケルベルトを使用する場合は、耐熱性及び屈曲に対する耐久性を向上させる必要がある。

耐熱性及び耐久性の向上を図るため、マンガンを０．０５乃至０．６重量％含むニッケル・マンガン合金からなるマイクロビッカース硬度が４５０乃至６５０の無端状電鋳シートを基体として使用する提案がある（例えば特許文献１参照）。しかしながらマンガンを０．０５重量％以上含有させる場合はマイクロビッカース硬度が高くなりすぎ、柔軟性を欠いて定着のためのニップ幅を確保し難くなる欠点がある。

また、Ｘ線回折により測定した（１１１）面でのピーク強度に対する（２００）でのピーク強度の比で表される結晶配向面の強度比が０．６以上である電鋳ニッケルベルトを基材として用いる提案がある（例えば特許文献２参照）。しかし、ここでいわれる層状配向を示す傾向での電析膜の形成は、第二光沢剤を用いた低電流領域であって、電析膜の析出量は毎分０．４乃至０．６μｍの領域であり、ニッケルベルトとして通常使用される膜厚３０μｍを得るためには５０分以上の電鋳時間が必要となり、電析膜の析出量毎分１μｍの電鋳工程に比べ、高精度で高耐久な電鋳金属母型の製作数、設備スペース、設備コスト、ユーティリティ等がかかり、生産性が低下するため、該強度比の電鋳ニッケルベルト製作対応分の設備費等の増大を招く。

また、周期表の２族、３族、４族、５族に属する少なくとも１種の金属元素を質量分率で１０乃至１万ｐｐｍの割合で含有する電鋳ニッケルベルト、また、該金属元素をタリウム、鉛、ビスマス、スズ、あるいはカルシウム、亜鉛、アルミニウム、ケイ素、アンチモンとする電鋳ニッケルベルト、さらにまた、該金属元素に他の金属元素としてマンガンを０．０１乃至０．５０質量％の割合で含有させる電鋳ニッケルベルト、さらにまた、前記電鋳ニッケルベルトの硫黄含有量が０．０５質量％以下である電鋳ニッケルベルト、さらにまた、前記電鋳ニッケルベルトであって、結晶配向面の強度比がＩ（２００）／Ｉ（１１１）≧０．６である電鋳ニッケルベルト、さらにまた、前記電鋳ニッケルベルトであって、ビッカース硬度（ＶＨ）が３００乃至４８０である前記電鋳ニッケルベルトを基体とする提案がある（例えば特許文献３参照）。

しかしながら、周期表の２族、３族、４族、５族に属する少なくとも１種の金属元素を質量分率で１０乃至１万ｐｐｍの割合で含有する電鋳ニッケルベルトは耐刷性が弱い。また前述の特許文献２の場合と同様、結晶配向面の強度比が０．６以上の層状配向を示す傾向での電析膜の形成は、電解液の組成に左右され、第一光沢剤を主成分とする場合は強度比を０．６以上とするには電解電流密度を８Ａ／ｄｍ²以上としなければならず、突起欠陥が多く発生し亀裂の発生起点となる。また、第二光沢剤を添加して電析膜を結晶配向面の強度比が０．６以上となる層状構造とする場合には、前述したように該強度比の電鋳ニッケルベルト製作対応分の設備費等の増大を引き起こす。

また、少なくとも離型層とニッケル電鋳の金属層を有する定着ベルトで、該ニッケル電鋳が結晶配向比Ｉ（２００）／Ｉ（１１１）が３以上の（２００）面優先成長の結晶配向性を有し、マイクロビッカース硬度を２８０乃至４５０とする提案がある（例えば特許文献４参照）。しかし、前述した特許文献２の場合と同様、層状配向を示す傾向での電析膜の形成は第二光沢剤を用いた低電流領域であって、電析膜の析出量は毎分０．４乃至０．６μｍの領域であり、電析膜の析出量毎分１．０μｍの電鋳工程に比べ、結晶配向面の強度比３以上である電鋳ニッケルベルト製作対応分の設備費等の増大を招来する問題がある。
特開平９−３４２８６号公報 特開２００２−２０６１８８公報 特開２００２−２４１９８４公報 特開２００２−２５８６４８公報

本発明は上述に鑑みてなされたものであり、加熱定着用ベルトの基体として使用される硫黄を含む電気鋳造製円筒状ニッケルベルトにおいて、加熱定着プロセスにおける１６０乃至２００℃の温度で繰り返し使用されても亀裂を生ぜず、また、電気鋳造製円筒状ニッケルベルトの基体表面にフッ素樹脂離型層を形成するときの焼成温度３４０乃至３５０℃、保持時間２０乃至３０分の高温条件に置かれても硫黄脆性が抑制された、耐刷耐久性のある電気鋳造製円筒状ニッケルベルトを提供すること、さらに該ニッケルベルトを基体とする加熱定着ベルトを用いた加熱定着ユニットを備えた電子写真装置を提供することを目的とする。

本発明者らは上記課題について鋭意検討したところ、マンガンを硬度Ｈｖ４８０乃至５３０の範囲で添加させることにより、（２００）面のピークを大幅に増加させなくとも機械的強度を向上させた電気鋳造製円筒状ニッケルベルトが得られることを見出し本発明に至った。すなわち、本発明によれば、次の（１）乃至（１０）の手段が提供される。
（１）電気鋳造製円筒状ニッケルベルトであって、Ｘ線回折により測定した（１１１）面でのピーク強度に対する（２００）面でのピーク強度の比で表される金属結晶配向面の強度比〔Ｉ（２００）／Ｉ（１１１）〕が０．４乃至０．５の範囲で、かつ、ニッケル電析膜中に含有する０．０１乃至０．０２質量％の硫黄に対して該硫黄の含有量を超え０．０５質量％未満のマンガンを含有することを特徴とする電気鋳造製円筒状ニッケルベルト。
（２）スルファミン酸ニッケルを含有する電解液を用いて円筒状金属母型の表面にニッケルの電析膜を形成させる電気鋳造方法において、電解液が少なくとも下記１乃至４の組成からなることを特徴とする請求項１に記載の電気鋳造製円筒状ニッケルベルトの製造方法。
１ スルファミン酸ニッケル４５０乃至５５０ｇ／ｌ
２ 硼酸３０乃至４０ｇ／ｌ
３ ナフタレントリスルフォン酸ナトリウム５００乃至１５００ｐｐｍ
４ スルファミン酸マンガン０．０５乃至０．２ｇ／ｌ
（３）電流密度５乃至７Ａ／ｄｍ²で電析することを特徴とする上記（２）に記載の電気鋳造製円筒状ニッケルベルトの製造方法。
（４）円筒状金属母型が表面粗さＲzが０．０３乃至０．１μｍに鏡面加工されていることを特徴とする上記（２）に記載の電気鋳造製円筒状ニッケルベルトの製造方法。
（５）円筒状金属母型としてＳＵＳ３０４ＴＢ管（ＪＩＳ Ｇ ３４６３ 制定１９９４）の継ぎ目なし管を用いることを特徴とする上記（２）に記載の電気鋳造製円筒状ニッケルベルトの製造方法。
（６）陰極となる下端部に補助電極を付けた円筒状金属母型と陽極となるチタン製陽極板との極間距離を１００乃至１２０ｍｍとして電析することを特徴とする上記（２）に記載の電気鋳造製円筒状ニッケルベルトの製造方法。
（７）円筒状金属母型の表面に形成したニッケル電析膜を剥離するとき、該電析膜の電着応力が０乃至−５０Ｎ／ｍｍ²の範囲の圧縮応力をかけて剥離することを特徴とする上記（２）に記載の電気鋳造製円筒状ニッケルベルトの製造方法。
（８）上記（１）に記載の電気鋳造製円筒状ニッケルベルトまたは上記（２）乃至（７）のいずれか一つに記載の製造方法により製造された電気鋳造製円筒状ニッケルベルトの両端を対向するローラ刃で切断し、切断段差を０乃至０．０５ｍｍとしたことを特徴とする加熱定着用ベルト基体。
（９）上記（８）に記載の基体の表面にシリコーンゴム層及びフッ素樹脂離型層を形成したことを特徴とする加熱定着用ベルト。
（１０）上記（９）に記載の加熱定着用ベルトを組み込んだ加熱定着ユニットを備えたことを特徴とする電子写真装置。

本発明の電気鋳造製円筒状ニッケルベルトによれば、上述した硫黄脆性を抑えると共にニッケル金属結晶の転移を抑制して、機械的強度を増加させることができるため、課題とする加熱定着プロセスにおける１６０乃至２００℃の温度で繰り返し使用されても亀裂を生ぜず、また、電気鋳造製円筒状ニッケルベルトの基体表面にフッ素樹脂離型層を形成する際の３４０乃至３５０℃、２０乃至３０分という高温の焼成にもかかわらず、耐刷耐久性のある電気鋳造製円筒状ニッケルベルトを提供することができる。

また、本発明の電気鋳造製円筒状ニッケルベルトの製造方法によれば、上記した結晶配向面のピーク強度比〔Ｉ（２００）/Ｉ（１１１）〕を０．４乃至０．５の範囲に調整しやすく、また、共析する硫黄含有量０．０１乃至０．０２質量％を超え電析するニッケル金属中にマンガンを０．０５質量％未満で共析することができ、硬度が適度に増加して機械的強度が増加し、塑性変形を起こし難い耐久性のあるニッケルベルトを得ることができる。

また、本発明の加熱定着用ベルトによれば、フッ素樹脂離型層が３４０乃至３５０℃、３０分の焼成が行われてもマンガンの含有により硫黄脆性が抑制され、また、結晶配向面の強度比〔Ｉ（２００）/Ｉ（１１１）〕が０．４乃至０．５とされた基体を用いたことから、金属疲労から来る亀裂の発生が抑制された耐刷耐久性のある加熱定着用ベルトとすることができる。

さらに、本発明の画像形成装置によれば、上記加熱定着用ベルトを組み込んだ定着ユニットを備えていることから、加熱定着プロセスにおいて１６０乃至２００℃の温度で繰り返し使用されても破断を起こさず、また定着用ベルトを形成する際のフッ素樹脂離型層の高温の焼成にもかかわらず硫黄脆性が抑制され、耐刷耐久性のある画像形成装置を得ることができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。

図１は、電気鋳造製円筒状ニッケルベルトを基体として使用した加熱定着ベルトを加熱定着ユニットの構成要素として使用した電子写真方式の画像形成装置の構成図である。

トナー画像形成部Ａは、赤、青、黄、黒トナーの順に各色トナー画像形成ユニットＹを有する。各色トナー画像形成ユニットは、それぞれ感光体ドラム１、帯電ユニット２、現像ユニット４、クリーニングユニット６等を有し、光書き込みユニット３、転写ユニット５は共用されている。転写ユニット５を構成する転写ベルト７上を搬送されてくる記録紙８上に各感光体ドラム１上に形成されたトナー像が重ね合わされる。トナー画像が転写された記録紙８は、加熱定着ユニット９へ搬送され、加熱定着される。

加熱定着ユニット９は、ローラ内部にハロゲンヒーターを用いた加熱加圧ローラ１０と、定着ローラ１２と加熱テンションローラ１３間にエンドレスに張設された定着ベルト１１と、定着ベルト周面と接してこれをクリーニングするクリーニングローラ１４と、定着温度調整用のサーミスタ１５と、加熱加圧ローラ１０の温度調整用のサーミスタ１６と、を備えている。

定着ベルト１１は、電気鋳造方法により形成された円筒状ニッケルベルトから成る基体１７と、基体１７の外表面に被覆されてニッケル基体１７と接着性の良いシリコーンゴム層１８と、シリコーンゴム層１８上に被覆されてトナーとの離型性の良いフッ素樹脂層１９と、を備えている。

この加熱定着ユニット９では、トナー画像が転写された記録紙８を加熱加圧ローラ１０と定着ベルト１１とで構成されるニップ部２０に挟んだ状態で、定常時１６０乃至１８０℃でトナー像を加熱加圧して定着する。また、画像形成装置の昇温時は２００℃にもなる熱に対する過酷な条件ともなる。この画像形成サイクルは、通常Ａ４サイズの記録紙で４乃至５万回行なわれ、各ユニットを構成する部材はそれに伴う耐久性が要求されている。

定着ベルト１１の基体を構成する本発明の電気鋳造製円筒状ニッケルベルトは、上記耐久性の要求に応えられるものであり、Ｘ線回折により測定した（１１１）面でのピーク強度に対する（２００）面でのピーク強度の比で表される金属結晶配向面の強度比が０．４乃至０．５の範囲で、かつ、ニッケル電析膜中に含有する０．０１乃至０．０２重量％の硫黄に対して該硫黄の含有量を超え、０．０５重量％未満のマンガンを含有することを特徴とする。

定着ベルト１１は、基体となる電鋳ニッケルベルト（以下、電鋳ニッケルベルトという）１７の上にシリコン樹脂層０．１乃至０．３ｍｍを１００乃至１２０℃の温度で３０分間焼成し、次いで離型層とするＰＦＡフッ素樹脂層２０乃至３０μｍを３４０乃至３５０℃の温度で２０乃至３０分間焼成して製造されるが、この焼成の際の加熱は、ニッケル電析膜の再結晶及び電析膜形成時の応力緩和に影響し、それにより硬度が低下し機械的強度を低下させる。しかし、上記のようにニッケル金属中に共析する硫黄含有量０．０１乃至０．０２質量％に対してマンガンを該硫黄含有量を超え、且つ０．０５質量％未満の範囲で添加すると、硬度の低下が抑制されて塑性変形がし難くなり、耐久性の向上した基体を得ることができる。

また、通常、マンガンを添加しない基体をＸ線回折で金属結晶組織を測定すると、Ｘ線回折での（１１１）面に対する（２００）面の結晶配向面のピーク強度比〔Ｉ（２００）/Ｉ（１１１）〕は０．３乃至０．４の範囲であり、（２００）面のピーク強度がやや弱い傾向を示す。しかし、上記した量のマンガンを含有させることにより結晶の転移が抑制されて結晶間が強化され、ニッケル電析膜の硬度はＨｖ４５０乃至４７０からＨｖ４８０乃至５３０の範囲に上昇し、膜厚を３０乃至４０μｍとすることにより柔軟性を維持する範囲で塑性変形を起こし難い、耐久性のあるニッケルベルトの基体とすることができる。

さらにまた、フッ素樹脂層を形成する際の焼成温度３５０℃にすることによって共析する硫黄が結晶粒界に回り込んで硫黄脆性を起すが、上記した量のマンガンを含有させることにより、この硫黄脆性の発生を防止することができる。

本発明がマンガンの含有量の上限を０．０５質量％未満とするのは、電析するニッケル金属の硬度がＨｖ５３０以上とならないようにするためで、これにより定着ユニット構成時に過剰な張力を掛けることを防ぐことができる。

次に上述のマンガン量を含有する本発明の電鋳ニッケルベルトの製造方法について説明する。

図２は、電鋳ニッケルベルトの基体１７を電気鋳造法にて形成する際にマンガンを含有させるための製造工程で、かつ、基体を画像形成装置に必要な部材幅に切断する際に切断部に形成される段差からの応力集中による亀裂を発生させないための製造工程を示したものである。

図２のスルファミン酸ニッケル液を用いた電気鋳造工程２２では、まず円筒状金属母型２３として、ニッケル電析膜の密着性を保つため、及び析出膜のピンホール欠陥等を防止するため、ＳＵＳ３０４ＴＢ管（ボイラ・熱交換器用ステンレス鋼管）（ＪＩＳ Ｇ ３４６３ 制定１９９４）を用い、ニッケル電析面となる外径の表面粗さをＲｚ０．０３乃至０．１μｍに形成する。

ＳＵＳ３０４ＴＢ管によれば、円筒状金属母型の材料表面に発生する孔触の発生が低く、円筒状金属母型の耐久性を維持することができる。また、上記表面粗さ（Ｒｚ０．０３乃至０．１μｍ）にすることによって、電析された円筒状ニッケルベルトの基体表面にその粗さが転写され、定着ベルトとして耐刷耐久枚数５万枚以上の回転駆動をしても基体表面の粗さをきっかけとする亀裂の発生を防止することができる。

次に円筒状金属母型本体２７の下端部に、リング状の幅１０乃至１５ｍｍの補助電極２４を樹脂製の絶縁材２５及び絶縁材２６を用いて円筒状金属母型本体２７の内部金属に導通して取付け、円筒状金属母型本体２７の上部をキャリヤ２８に着脱可能に取付けて待機位置２９に搬送する。

待機位置２９への搬送後、研摩工程Ａで円筒状金属母型本体２７の表面を砥粒メッシュ１８００乃至２４００番の研摩布３０により、電析膜を電解中に剥離することなく電着させるために０．１μｍ以下の鏡面に保つように表面を研摩、洗浄して活性化する。

次に洗浄工程Ｂにて加温純水とスポンジ３１により、電析膜表面に突起の発生を防止するため活性化面の研摩残さを洗浄し、円筒状金属母型本体２７の活性化面を維持するよう表面が搬送時に乾燥し難い４０℃まで加温する。

次に電鋳工程Ｃにおいて、スルファミン酸ニッケル４５０乃至５５０ｇ/ｌの液中に硼酸３０乃至４０ｇ/ｌ、陽極溶解剤として臭化ニッケル１乃至２ｇ/ｌ、光沢剤及び析出膜の圧縮応力調整剤としてサッカリン２０乃至１００ｐｐｍ、ナフタレントリスルフォン酸ナトリウム５００乃至１５００ｐｐｍを添加し、ピット等の欠陥を防止するため界面活性剤としてアルキルベンゼンスルフォン酸塩０．１乃至０．２ｇ/ｌを添加した５５乃至６０℃の電解液に、ニッケル電析膜にマンガンを含有させるため、さらに、スルファミン酸マンガン０．０５乃至０．２ｇ/ｌを添加する。これらのうち、臭化ニッケル、サッカリン、アルキルベンゼンスルフォン酸塩は添加剤であり、必須とするものではない。

この電解液によれば上記した結晶配向面のピーク強度比〔Ｉ（２００）/Ｉ（１１１）〕を０．４乃至０．５の範囲に調整しやすく、層状組織を形成する第二光沢剤を添加した電解液のように電析電流を低く設定する必要がなく、効率よく膜を形成することが可能である。また、上記組成において、スルファミン酸マンガンを０．０５乃至０．２ｇ/ｌの範囲で調整して添加すれば、共析する硫黄含有量０．０１乃至０．０２質量％を超え電析するニッケル金属中にマンガンを０．０５質量％未満で共析することができ、硬度が適度に増加して機械的強度が増加し、塑性変形を起こし難い耐久性のあるニッケルベルトを得ることができる。

消耗するマンガンイオンは、ストックタンク３２よりスルファミン酸マンガン５乃至１０ｇ/ｌを添加した液を生産本数に対応して定量ポンプ３３で、循環ろ過槽３４に供給する。循環ろ過槽３４で攪拌された液は、オバーフローして加温槽３５より電鋳槽３６のカソードケース３７内へ送液供給される。

この液による電解では円筒状金属母型本体２７の陰極表面の金属イオン濃度を保つため、電解液のエアー攪拌効果を高め、電解液中の異物から電析膜表面に突起やピット等の発生を防止するためのイオン透過性の隔膜３８を用い、その中心で円筒状金属母型２３を６乃至１０ｒｐｍで回転させ、Ｘ線回折での（１１１）面に対する（２００）面の結晶配向面のピーク強度比〔Ｉ（２００）/Ｉ（１１１）〕が０．４乃至０．５の範囲となる電析電流密度の電流を設定して３５±５μｍの膜厚を形成する。

電析電流密度は、結晶配向面のピーク強度比が０．４乃至０．５の範囲であって、尚且つピーク強度比が電析電流密度の上昇にともなって増加する範囲で、突起欠陥の発生率の少ない７Ａ／ｄｍ2以下で電析する。

円筒状金属母型本体２７とリング状の補助電極２４は、通電軸３９と摺動電極４０を介して電源４１に接続され、電解液中のチタンケース４２とチタンケース４３は電源４１の陽極に接続され、電析電流が供給される。

繰返し行なわれる電鋳によるニッケルイオンの補給は、０．０１乃至０．０３％硫黄を含有した７乃至１０ｍｍの可溶性活性ニッケルペレットをスライム収納式隔膜４４、４５で被覆した陽極となるチタンケース４２、チタンケース４３内に投入し、所望の電解電流密度となる電流を、陰極となる円筒状金属母型本体２７とチタンケース４２、４３とに極間距離４６、４７を１００乃至１２０ｍｍにして供給する。

この極間距離によれば、上記した結晶配向面の強度比〔Ｉ（２００）/Ｉ（１１１）〕を０．４乃至０．５の範囲に、また硬度をＨｖ４８０乃至５３０の範囲で、かつ、電析膜の電着応力を０乃至−５０Ｎ／ｍｍ²の圧縮応力を持つ電析膜を形成することができ、また、円筒状金属母型の下端エッジに強い電流集中を起こさせて電析膜を剥離困難にさせることなく容易に剥離ができる電析を行うことができる。

陽極となるチタンケース内の活性ニッケルペレットは、陽極溶解剤の臭素イオンにより皮膜を形成せず溶解し、ニッケルイオンが電解電流供給と共に溶解供給され、ニッケルイオンをスルファミン酸ニッケル塩で補給する回数が軽減でき、電解液の金属イオン量を安定にすることができ、液組成の維持管理が容易となって生産を継続して行なうことが可能となる。

電気鋳造後の洗浄工程Ｄでは、円筒状金属母型２３の電析膜に付着した電解液を洗浄除去し、引き上げ時に洗浄液によるシャワーをかけて電解液をほぼ完全な状態に除去洗浄し、次工程の乾燥工程Ｅでの純水を汚染しないようにする。

乾燥工程Ｅでは、円筒状金属母型本体２７の表面に形成された電析膜の純水洗浄と乾燥のため６０乃至７０℃の加温を行ない、引き上げ時にエアーナイフ等で洗浄水を切って乾燥を助長させ、シミ等のない表面を形成する。

離型工程Ｆでは、円筒状金属母型本体２７に電析した膜厚分布３μｍの膜厚精度の良い電析膜の両端外径表面に離型用治具４８を取付けてクランプし、円筒状金属母型本体２７の両端部に形成された２０乃至３０ｍｍ幅の電析膜の膜厚増大部４９と下端部補助電極に形成された電析膜の膜圧増大部２４をシリコーンゴムをマスキング材として用い、膜厚増大部とマスキング部の端部に粘着テープを貼り付けて、尖状形状の剥離開始部５０から、円周の矢印方向に引き剥がし、円筒状金属母型２３を回転させながら全周を切り落とす。

ニッケル電析膜を円筒状金属母型の表面から剥離するとき、該電析膜の電着応力が０乃至−５０Ｎ／ｍｍ²の範囲の圧縮応力をかけて剥離すると、電析膜の径が拡張し、電析膜の表面に触れなくても圧縮空気を吹き付けて円筒状母型表面から電析膜を剥離することができる。また、円筒状金属母型を垂直にして電析するために下端部に集中しやすい電析電流を、補助電極を用いることによって円筒状金属母型本体部での過剰な膜厚増加を防止し（電析電流を上下で均一化し）、円筒状金属母型本体の上下でより均一な膜厚のニッケルベルトを得ることができる。

次いで離型用治具４８を開放し、高圧のエアーを切り離された両端部の円筒状金属母型本体２７と電析膜との間に吹付け、徐々に電析膜を剥離して全体を離型し、受け治具５１のクッションスポンジ５２上に自然落下させて取り出す。

以上のような工程により円筒状ニッケルベルトの基体を製造すれば、基体に亀裂の発生等、問題となるキンク等の微小な折れ曲りを発生させることなく生産性良く製造することができ、耐久性のある基体を得ることができる。

次に、下方に配置した受け治具５１に落下させて取り出された電析膜５３は、画像形成装置に必要な幅に切断するための切断工程５４を経て、所定の画像形成部材幅に加工される。

切断工程５４では、上下に対向する超硬性の切断用金属ローラを用い、形成された円筒状ニッケルベルトの基体５３を、下ローラ５５に挿入して乗せ、待機していた上ローラ５６を該基体５３上に移動させて、せん断クリアランス５μｍの対向するローラ刃周縁で基体５３の両端を回転させながら全周を切断し、切り終わり部５７は、段差を０乃至０．０５ｍｍにして形成し完成する。

この切り終わり部５７に、０．１ｍｍ以上の段差を生じたまま使用すると、繰り返しの屈曲負荷により、段差部に応力集中を受け、金属疲労を起して亀裂の起点となって破断し易くなり耐久性を低下させる。

上記したローラ刃での切断工程５４を経た円筒状ニッケルベルトの基体５８は、レーザー等を用いて切断した基体と違い、切断時に両端の切断面が高温と成らないため耐久性を低下させることなく完成することができる。

以下実施例により本発明をさらに具体的に説明する。ただし本発明は以下の実施例によって限定されるものではない。
（実施例１乃至５）
図２の電鋳工程を用い、電鋳液組成としてスルファミン酸ニッケル４５０乃至５５０ｇ/ｌ、硼酸３０乃至４０ｇ/ｌ、陽極溶解剤として臭化ニッケル１乃至２ｇ/ｌ、一次光沢剤及び析出膜の圧縮応力調整剤としてサッカリン２０乃至１００ｐｐｍ、ナフタレントリスルフォン酸ナトリウム５００乃至１５００ｐｐｍ、及び界面活性剤：アルキルベンゼンスルフォン酸塩０．１乃至０．２ｇ/ｌを添加した５５乃至６０℃の電解液に、ニッケル電析膜にマンガンを含有させるため、さらに、スルファミン酸マンガン０．０５乃至０．２ｇ/ｌを添加した。消耗するマンガンイオンは、ストックタンク３２よりスルファミン酸マンガン５乃至１０ｇ/ｌを添加した液を生産本数に対応して定量ポンプ３３で循環ろ過槽に供給した。

ニッケルイオンの補給に際しては、溶解促進のため０．０１乃至０．０３％硫黄を含有した７乃至１０ｍｍの可溶性活性ニッケルペレットをスライム収納式隔膜で被覆したチタンケースに投入し、電解液としてｐＨを４乃至５の範囲で安定に管理し、サンプルの電解電流密度を４、５、６、７、８Ａ/ｄｍ²に設定し、６乃至１０ｒｐｍで回転する円筒状金属母型と極間距離１００乃至１２０ｍｍの陽極間に電流供給して膜厚３０乃至４０μｍの円筒状ニッケルベルトの各基体（実施例１乃至５の各基体）を得た。

上記組成の電解液を使用して形成される円筒状ニッケルベルトの表面のＸ線回折での（２００）面ピーク強度は、電解電流密度を上昇させるに従い増加して形成され、結晶配向面の強度比〔Ｉ（２００）/Ｉ（１１１）〕は０．３４乃至０．５１の範囲となるが、電解電流密度を７Ａ/ｄｍ²より大きくすると電析膜の表面に２乃至５μｍの微小突起が多く形成され亀裂の起点となることが考えられため、電解電流密度は５乃至７Ａ/ｄｍ²の範囲とした。

図３は、画像形成装置の加熱定着ユニット９とレイアウトを同じとする耐久テスト機５９にフッ素樹脂被覆工程での処理条件３５０℃３０分の熱処理を施した後、形成した円筒状ニッケルベルト基体６０を組み込み、外径２５ｍｍのシリコーンゴム被覆定着ローラ６１、外径２５ｍｍのシリコーンゴム被覆の加熱テンションローラ６２、外径３０ｍｍのシリコーンゴム被覆の加熱加圧ローラ６３により、加圧力１００乃至１５０Ｎを与え、シリコーンゴム被覆の加熱テンションローラ６２の６００Ｗハロゲンヒーター６４により、円筒状ニッケルベルト単体６０の温度をサーミスタ６５により検出し、１６０乃至１８０℃の温度に加熱調整し、加熱加圧ローラ６３の表面温度を４００Ｗハロゲンヒーター６６によりサーミスタ６７を用いて検出し、１００乃至１２０℃に加熱調整し、円筒状ニッケルベルト基体６０を、線速１００ｍｍ/秒で、Ａ４耐刷枚数５万枚相当の回転駆動を行った（つまり、ベルトのみ回転させた）。

Ａ４耐刷枚数５万枚相当の回転駆動で、基体の両端部段差からの亀裂発生はなく、ニッケル金属中に共析する硫黄含有量（０．０１乃至０．０２質量％）を越え、マンガン０．０５質量％未満を含み、硬度４８０乃至５３０、膜厚３０乃至４０μｍ、電着応力０乃至−５０Ｎ/ｍｍ²の範囲の圧縮応力を持ち、電解電流密度４、５、６、７Ａ／ｄｍ²で形成された各基体からは、５．５万枚相当の耐刷枚数以上でも画像形成幅内６８にスジ状の亀裂６９は発生せず、加熱定着用の基体としての機能を満足するものとなった。
（比較例１）
電鋳液組成においてスルファミン酸マンガンを添加しない以外は上記実施例と同様の条件にし、電解電流密度５Ａ／ｄｍ²となる電流を供給して円筒状ニッケルベルトの基体を得た。

上記実施例と同様に、耐久テストを行ったところ、両端部段差からの亀裂の発生はなかったが、５．２万枚相当の耐刷枚数で画像形成幅内６８にスジ状の亀裂６９が発生し、実施例のマンガン含有の基体に比べ耐久性は低かった。

表１に実施例及び比較例の円筒状ニッケルベルト基体の作製条件、及び得られた円筒状ニッケルベルト基体の結晶配向面の強度比、耐久テスト結果等について示す。

結晶配向面の強度比は、Ｘ線回折測定装置（（株）フィリップス ＸＰｅｒｔＰＲＯ）により次の条件で測定した。

条件：Ｘ線発生装置：Ｃu(封入管)、フィルター：なし、サンプリング幅：０．０２、モノクロメータ（受光側）、スキャン速度：０．５°/Ｓ、管電圧：４０ＫＶ、発散スリット：０．５°、管電流：４０ｍＡ、散乱スリット：０．５°、スキャン軸：２θ/θ、受光スリット：プログラム可変、測定角範囲：３０°乃至９０°、 検出器：ｐ.ｃ。

（注）硫黄含有量は比較例１及び実施例１乃至５のサンプルとも０．０１乃至０．０２質量％の範囲である。

電気鋳造製円筒状ニッケルベルトを基体とする加熱定着ベルトを使用した画像形成装置の構成を示す側面図である。 電気鋳造製円筒状ニッケルベルト基体の製造工程を示す側面図及び該基体を画像形成装置に必要な部材幅に切断する工程を示す斜視図である。 電気鋳造製円筒状ニッケルベルトを基体とする加熱定着ユニットと同じ構成の耐久テスト機の構成を示す側面図と画像形成幅内に亀裂が発生した加熱定着ベルトを示す斜視図である。

符号の説明

１ 感光体ユニット
４ 現像ユニット
５ 定着ユニット
９ 加熱定着ユニット
１０ 加熱加圧ローラ
１１ 定着ベルト
１２ 定着ローラ
１３ 加熱テンションローラ
１７ 円筒状ニッケルベルトの基体
１８ シリコーンゴム層
１９ フッ素樹脂層
２２ 電気鋳造工程
２３ 円筒状金属母型
２４ 補助電極
２５，２６ 絶縁材
２７ 円筒状金属母型本体
３０ 研磨布
３１ スポンジ
３２ ストックタンク
３３ 定量ポンプ
３４ 循環ろ過槽
３５ 加温槽
３６ 電鋳槽
４２，４３ チタンケース
４６，４７ 極間距離
４８ 離型用治具
４９ 膜厚増大部
５０ 剥離開始部
５１ 受け治具
５３ 電析膜（円筒状ニッケルベルトの基体）
５４ 切断工程
５５ 下ローラ
５６ 上ローラ
５７ 切り終り部

Claims (10)

1. 電気鋳造製円筒状ニッケルベルトであって、Ｘ線回折により測定した（１１１）面でのピーク強度に対する（２００）面でのピーク強度の比で表される金属結晶配向面の強度比〔Ｉ（２００）／Ｉ（１１１）〕が０．４乃至０．５の範囲であり、かつ、ニッケル電析膜中に含有する０．０１乃至０．０２質量％の硫黄に対して、マンガンの含有量が該硫黄の上記含有量を超え且つ０．０５質量％未満であることを特徴とする電気鋳造製円筒状ニッケルベルト。
2. スルファミン酸ニッケルを含有する電解液を用いて円筒状金属母型の表面にニッケルの電析膜を形成させる電気鋳造方法において、電解液が少なくとも下記１乃至４の組成からなることを特徴とする請求項１に記載の電気鋳造製円筒状ニッケルベルトの製造方法。
   １ スルファミン酸ニッケル４５０乃至５５０ｇ／ｌ
   ２ 硼酸３０乃至４０ｇ／ｌ
   ３ ナフタレントリスルフォン酸ナトリウム５００乃至１５００ｐｐｍ
   ４ スルファミン酸マンガン０．０５乃至０．２ｇ／ｌ
3. 電流密度５乃至７Ａ／ｄｍ²で電析することを特徴とする請求項２に記載の電気鋳造製円筒状ニッケルベルトの製造方法。
4. 円筒状金属母型が表面粗さＲzが０．０３乃至０．１μｍに鏡面加工されていることを特徴とする請求項２に記載の電気鋳造製円筒状ニッケルベルトの製造方法。
5. 円筒状金属母型としてＳＵＳ３０４ＴＢ管（ＪＩＳ Ｇ ３４６３ 制定１９９４）の継ぎ目なし管を用いることを特徴とする請求項２に記載の電気鋳造製円筒状ニッケルベルトの製造方法。
6. 陰極となる下端部に補助電極を付けた円筒状金属母型と陽極となるチタン製陽極板との極間距離を１００乃至１２０ｍｍとして電析することを特徴とする請求項２に記載の電気鋳造製円筒状ニッケルベルトの製造方法。
7. 円筒状金属母型の表面に形成したニッケル電析膜を剥離するとき、該電析膜の電着応力が０乃至−５０Ｎ／ｍｍ²の範囲の圧縮応力をかけて剥離することを特徴とする請求項２に記載の電気鋳造製円筒状ニッケルベルトの製造方法。
8. 請求項１に記載の電気鋳造製円筒状ニッケルベルトまたは請求項２乃至７のいずれか一項に記載の製造方法により製造された電気鋳造製円筒状ニッケルベルトの両端を該円筒状ニッケルベルトに対向するローラ刃で切断し切断段差を０乃至０．０５ｍｍとしたことを特徴とする加熱定着用ベルト基体。
9. 請求項８に記載の基体の表面にシリコーンゴム層及びフッ素樹脂離型層を形成したことを特徴とする加熱定着用ベルト。
10. 請求項９に記載の加熱定着用ベルトを組み込んだ加熱定着ユニットを備えたことを特徴とする電子写真装置。

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