JP2012058644A

JP2012058644A - 無端状金属薄膜の製造方法

Info

Publication number: JP2012058644A
Application number: JP2010204084A
Authority: JP
Inventors: Yuzuru Kudo; 譲工藤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2010-09-13
Filing date: 2010-09-13
Publication date: 2012-03-22

Abstract

【課題】電鋳膜の内径が３０ｍｍ以下になっても電鋳膜を円筒状金属母型からが容易に脱型することができる無端状金属薄膜の製造方法を提供する。
【解決手段】（ａ）外側の下端近傍から下端にかけて漸次円周の径を細くした細径部１ａが設けられた本体部１と、（ｂ）前記本体部１の細径部１ａが着脱可能に嵌合される、内側の下端から上端にかけて漸次円周の径を太くした凹部２ｂ、を有する袴状部２ａが上方に設けられると共にツバ状のフランジ２ｅが下方に設けられた下端部２と、で構成された円筒状母型１０の外周に電鋳によって無端状金属薄膜（電鋳膜）２５を形成した後、前記無端状金属薄膜２５を持ち上げて前記円筒状母型１０の下端部２を引き抜くように取り外して該無端状金属薄膜２５の下端の内側近傍に空間を形成し、続いて、前記空間に気体を高圧で吹き込んで脱型させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真方式による複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置における定着部材の基材として用いられる無端状金属薄膜を電鋳によって製造する無端状金属薄膜の製造方法に関する。

電子写真方式による複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置では、円筒状のローラーやベルトを加熱定着部品として、これを各種手段によって加熱し、トナー定着を行っている。前期円筒状ローラー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、シームレスで円筒状のニッケル電鋳皮膜が一般的に用いられている。

次に、トナー定着装置の一つである、ＱＳＵ（短時間スタートユニット）による定着装置を説明する。

図８に示されているように、前記ＱＳＵによる定着装置には、中心部にハロゲンヒーター等の発熱部材１０１を設置した薄肉アルミ製の加熱パイプ１０２が設けられ、その加熱パイプ１０２内には、ステー１０３に固定された加圧用パッド１０４が設置されている。その加熱パイプ１０２の外周部には、内側に摺動層を形成し、外側に弾性層と離型層とを形成した、シームレスのニッケル電鋳製定着ベルト１０５が嵌合される。前記定着ベルト１０５と向き合って加圧ローラー１０６が設置されていて、前記加圧パッド１０４によって前記定着ベルト１０５と前記加圧ローラー１０６が接触され、この間をトナーの付着した紙１０７が通過される機構となっている。

前記定着ベルトの基材であるニッケル電鋳皮膜の厚さは、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ので、その膜厚は、好ましくは、１０〜６０μｍであり、さらに好ましくは、２０〜５０μｍである。その内側に、摺動層として厚さ１５μｍのポリイミド又はＰＦＡ層が積層され、その外周部に、弾性層として１００〜２００μｍ厚の発泡シリコーンゴム層が積層され、さらに、その外周部に、離型層として２０〜４０μｍ厚のＰＦＡが積層されて、図９に示される定着ベルトとされている。

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、表面を鏡面加工し清浄化したＳＵＳ製などの円筒状母型をニッケル電鋳浴へ浸漬して通電し、ニッケルを円筒状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状母型から脱型し、上下をカットして必要な長さにするものが知られている。

ベルトの径が比較的大きな場合には、従来例にあるような、電鋳後に冷水に浸漬して熱膨張差を利用しての脱型や、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、電鋳皮膜が膨張することによって脱型する、といった手段が採用されている。なお、円筒状母型と無端状金属薄膜のクリアランスが、片側で８〜１０μｍ（直径差にして1６〜２０μｍ）を超えていれば、前述の方法で脱型が可能であることが、本件特許の発明者の円筒電鋳での経験から判明している。

図５は、ＳＵＳ製円筒とニッケル円筒が、温度が５℃から５０℃に変化した時の、熱膨張によるニッケル円筒−ＳＵＳ円筒間の直径の差を、前記円筒直径が３０ｍｍφ〜１００ｍｍφの間において、表したグラフである。なお、図５における５０℃はニッケル電鋳時の浴温度で、５℃は電鋳後に浸漬する冷水温を示している。円筒母型の直径が１００ｍｍφ以上であれば、電鋳後に冷水で冷却すれば脱型が可能であることが、図５から見て取れる。実際には、本件特許の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。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ーなどの部品も、より小径化が要求されている。具体的には、前記ＱＳＵトナー定着装置のユニットでは、定着ベルトの直径は３０ｍｍ以下が要求されている。

前述したように、このような小径では、熱膨張差のみでの脱型は困難となるので、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追加した、脱型が利用されている。図６は、円筒状母型−電鋳皮膜間クリアランスと電鋳被膜内部応力との関係を、熱膨張差（ニッケル電鋳時の浴温度である５０℃と室温である２０℃との間）を加えた状態で示すグラフである。図６に示すように、直径が６０ｍｍφの円筒状母型では、応力が−２０Ｎ／ｍｍ２程度でクリアランスが８μｍ超となる。しかし、前記ＱＳＵトナー定着装置のユニットでは、定着ベルトの直径は３０ｍｍφ以下が要求されている。直径が３０ｍｍφになると、クリアランス８μｍを確保するためには、−５０〜−６０Ｎ／ｍｍ² 程度の圧縮応力が必要となる。

ニッケルの電鋳では、電鋳皮膜の結晶粒を微細化して光沢度を増す目的で、硫黄分を含むスルホン基を含有する１次光沢剤（サッカリンナトリウム、ｐ−トルエンスルホンアミド、ナフタレン−１，３，６−トリスルホン酸三ナトリウム、など）を添加するが、これらの添加によって電鋳皮膜を圧縮応力側にできる。ただし、大きな圧縮応力を得ようとして、前述の１次光沢剤を大量に添加すると、硫黄分が電鋳皮膜中に過剰に含有されるようになるので、硫黄脆性を起こし、そのために、電鋳皮膜の強度を著しく低下させることになる。

また、前述のような定着ベルトといった用途には、高い耐久性（通紙テスト２００Ｋ回で傷、破損無し）と耐熱性（ＰＦＡ離型層形成に３５０℃、３０分）が要求される。電鋳浴中にりんやマンガン、コバルトをいった物質を微量添加し、電鋳皮膜中に０．０１質量％から場合によっては５〜１０質量％含有させることによって、加熱による結晶粒の粗大化を防ぎ、ニッケル電鋳皮膜の耐熱、耐久性を高めることができる。しかし、これらの物質が含有されると電鋳皮膜の内部応力は引張り側に動くので、大きな圧縮応力を得ることは難しい。具体的には、定着ベルト用基材として使用可能なニッケル電鋳皮膜を製作するときの皮膜内部応力は、高くても−３０〜−４０Ｎ／ｍｍ² 程度であるので、そのままでは、直径３０ｍｍφ以下の円筒母型からの脱型は困難である。

前記加熱定着部品の基材を電鋳によって製造する技術（次に示す特許文献１，２，３を参照。）は、既に、提案されている。

（１）特許文献１に記載された技術
前記特許文献１には、ニッケル電析膜中に０．０１〜０．０２質量％の硫黄と０．０２質量％を超え０．０５前記質量％未満のマンガンとを含有する電気鋳造製円筒状ニッケルベルトの製造において、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際に、前記ニッケル電析膜の電着応力が０〜−５０Ｎ／ｍｍ２の範囲の圧縮応力をかけて剥離・脱型することが記載されている。ここに記載された技術によれば、電鋳浴組成と電鋳条件によって、ニッケル電析膜を圧縮応力となるように調整すると、円筒状金属母型からの剥離、脱型時に、ニッケル電析膜の径が膨張するので、前記ニッケル電析膜と円筒状金属母型との隙間に圧縮空気を吹き付けて前記ニッケル電析膜と円筒状金属母型とを剥離させることができるが、前記ニッケルベルトの内径が４０ｍｍを下回り３０ｍｍ以下になると、前記ニッケル電析膜と円筒状金属母型との隙間が小さくなるので、前記ニッケル電析膜が容易に剥離、脱型ができなくなるという問題があった。

（２）特許文献２に記載された技術
前記特許文献２には、円筒状金属母型を電解液中に浸漬して電気鋳造法により製造する円筒状継目無しニッケルベルトの製造方法において、前記電解液に、ニッケルのほかに周期表１族、６族、７族、８族から選ばれる少なくとも一種の金属元素を体積分率で１０〜１００００ｐｐｍの割合で含ませると、前記円筒状金属母型の表面に形成したニッケル電析膜の電着応力が、０〜４９Ｎ／ｍｍ² の圧縮応力を持って形成されることが記載されている。ここに記載された技術によれば、電鋳浴組成と電鋳条件によって、ニッケル電析膜を圧縮応力となるように調整すると、円筒状金属母型からの剥離、脱型時に、ニッケル電析膜の径が膨張するので、前記ニッケル電析膜と円筒状金属母型との隙間に圧縮空気を吹き付けて前記ニッケル電析膜と円筒状金属母型とを剥離させることがができるが、前記ニッケルベルトの内径が４０ｍｍを下回り３０ｍｍ以下になると、前記ニッケル電析膜と円筒状金属母型との隙間が小さくなるので、前記ニッケル電析膜が容易に剥離、脱型ができなくなるという問題があった。

（３）特許文献３に記載された技術
前記特許文献３には、円筒状金属母型を電解液中に浸漬して電気鋳造法により製造する円筒状継目無しニッケルベルトの製造方法において、前記電解液に、ニッケルのほかにリンを０．０５質量％以上、０．４質量％未満の含有率で、硫黄を０．０１〜０．０１６質量％の含有率で、炭素を０．００５〜０．０１質量％の含有率で含有させることが記載されている。ここに記載された技術によれば、電鋳浴組成と電鋳条件とを調整し、電鋳後に母型を水中に浸漬して、ニッケル電析膜を円筒状金属母型から遊離させることにより剥離、脱型しているが、ニッケルベルトの内径が３０ｍｍ以下になると、やはりニッケル電析膜と円筒状金属母型との隙間が小さくなるので、前記ニッケル電析膜が容易に剥離、脱型ができなくなるという問題があった。

本発明は、かかる問題を解決することを目的としている。

即ち、本発明は、電鋳膜の内径が３０ｍｍ以下になっても電鋳膜を円筒状金属母型からが容易に脱型することができる無端状金属薄膜の製造方法を提供することを目的としている。

請求項１に記載された発明は、上記目的を達成するために、（ａ）外側の下端近傍から下端にかけて漸次円周の径を細くした細径部が設けられた本体部と、（ｂ）前記本体部の細径部が着脱可能に嵌合される、内側の下端から上端にかけて漸次円周の径を太くした凹部、を有する袴状部が上方に設けられると共にツバ状のフランジが下方に設けられた下端部と、で構成された円筒状母型の外周に電鋳によって無端状金属薄膜を形成した後、前記無端状金属薄膜を持ち上げて前記円筒状母型の下端部を引き抜くように取り外して該無端状金属薄膜の下端の内側近傍に空間を形成し、続いて、前記空間に気体を高圧で吹き込んで脱型させることを特徴とする無端状金属薄膜の製造方法。

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された発明において、前記円筒状母型の本体部分における上端部分に設けられた上部絶縁部の下部分に逆くさび状の絶縁コート部を設けてそのきっかけ部分から前記無端状金属薄膜（電鋳皮膜）をテープ状に剥離することを特徴とするものである。

請求項３に記載された発明は、請求項２に記載された発明において、前記円筒状母型の下端部を外した後、前記フランジに対応する前記無端状金属薄膜の下端部分を該フランジに対応した大きさの円筒状の押さえ具で上下部に隙間ができないように押し付けて密着させると共に、前記逆くさび形状の絶縁コート部のすぐ下部分を円筒状母型と同じ内径とする半円のかしめ二つで対向するようにして押さえて、前記空間に気体を高圧で吹き込んで脱型させることを特徴とするものである。

請求項４に記載された発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載された発明において、前記円筒状母型に相対する位置に少なくともひとつ以上のアノードを設置すると共に、前記円筒状母型の下端部に対応する相対する位置に少なくともひとつ以上のアノードを設置し、そして、前記円状筒母型の下端部と下端部用のアノードとには、前記円筒状母型とは独立した整流器を設けて、前記円筒状母型に電鋳する際の電流密度より高い電流密度で電鋳を行うことにより、前記無端状金属薄膜の下端部の電鋳厚さが、前記円筒状母型の本体部に形成される電鋳厚さより厚くなるようにすることを特徴とするものである。

請求項５に記載された発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載された発明において、前記フランジに対応する無端状金属薄膜の下端部を該フランジに対応した大きさの円筒状の押さえ具で上下部から隙間ができないように押し付けて密着させて前記円筒状母型の下端部があった空間に気体を高圧で吹き込むことを特徴とするものである。

請求項１に記載された発明によれば、（ａ）外側の下端近傍から下端にかけて漸次円周の径を細くした細径部が設けられた本体部と、（ｂ）前記本体部の細径部が着脱可能に嵌合される、内側の下端から上端にかけて漸次円周の径を太くした凹部、を有する袴状部が上方に設けられると共にツバ状のフランジが下方に設けられた下端部と、で構成された円筒状母型の外周に電鋳によって無端状金属薄膜（電鋳皮膜）を形成した後、前記無端状金属薄膜を持ち上げて前記円筒状母型の下端部を引き抜くように取り外して該無端状金属薄膜の下端の内側近傍に空間を形成し、続いて、前記空間に気体を高圧で吹き込んで脱型させるので、無端状金属薄膜の内径が３０ｍｍ以下になっても無端状金属薄膜を円筒状金属母型からが容易に脱型することができる無端状金属薄膜とすることができる。

請求項２に記載された発明によれば、前記円筒状母型の本体部分における上端部分に設けられた上部絶縁部の下部分に逆くさび状の絶縁コート部を設けてそのきっかけ部分から前記無端状金属薄膜（電鋳皮膜）をテープ状に剥離するので、前記円筒状母型から無端状金属薄膜を容易に脱型することができる。

請求項３に記載された発明によれば、前記円筒状母型の下端部を外した後、前記フランジに対応する前記無端状金属薄膜の下端部分を該フランジに対応した大きさの円筒状の押さえ具で上下部に隙間ができないように押し付けて密着させると共に、前記逆くさび形状の絶縁コート部のすぐ下部分を円筒状母型と同じ内径とする半円のかしめ二つで対向するようにして押さえて、前記空間に気体を高圧で吹き込んで脱型させるので、前記円筒状母型の下端部を外した時の第一のテーパ部の隙間から前記円筒状母型と前記無端状金属薄膜との間に気体がスムーズに入り込むことによって隙間ができ、そのために、無端状金属薄膜を円筒状金属母型から容易に離型させることができ、よって、前記円筒状母型から無端状金属薄膜を容易に脱型することができる。

請求項４に記載された発明によれば、前記円筒状母型に相対する位置に少なくともひとつ以上のアノードを設置すると共に、前記円筒状母型の下端部に対応する相対する位置に少なくともひとつ以上のアノードを設置し、そして、前記円状筒母型の下端部と下端部用のアノードとには、前記円筒状母型とは独立した整流器を設けて、前記円筒状母型に電鋳する際の電流密度より高い電流密度で電鋳を行うことにより、前記無端状金属薄膜の下端部の電鋳厚さが、前記円筒状母型の本体部に形成される電鋳厚さより厚くなるようにするので、前記円筒状母型の下端部を外す際に前記無端状金属薄膜破いたり破損させたりすることはない。

請求項５に記載された発明によれば、前記フランジに対応する無端状金属薄膜の下端部を該フランジに対応した大きさの円筒状の押さえ具で上下部から隙間ができないように押し付けて密着させて前記円筒状母型の下端部があった空間に気体を高圧で吹き込むので、前記円筒状母型から無端状金属薄膜をいそう容易に脱型することができる。

本発明の一実施の形態を示す無端状金属薄膜の製造方法に用いられる円筒状母型のであって、（ａ）は、斜視図であり、（ｂ）は、側面図であり、そして、（ｃ）は、一部断面図である。本発明の一実施の形態を示す無端状金属薄膜の製造方法に用いられる電鋳装置の模式図である。本発明の一実施の形態を示す無端状金属薄膜の製造方法に用いられる円筒状母型及びアノードの設置の様子を説明する説明図である。本発明の一実施の形態を示す無端状金属薄膜の製造方法に用いられる円筒状母型の脱型の様子を示す断面説明図である。ＳＵＳ製円筒とニッケル円筒が、温度が５℃から５０℃に変化した時の、熱膨張によるニッケル円筒−ＳＵＳ円筒間の直径の差を、前記円筒直径が３０ｍｍφ〜１００ｍｍφの間で表したことを示すグラフである。円筒状母型−電鋳皮膜間クリアランスと鋳被膜内部応力との関係を示すグラフである。電鋳皮膜厚が３５μｍの場合の、エアー圧力とニッケル電鋳皮膜直径変動（無端状金属薄膜直径変動）との関係を、電鋳皮膜の直径が３０ｍｍφ、４０ｍｍφ、及び６０ｍｍφの場合で示すグラフである。ＱＳＵトナー定着装置の概略図である。定着ベルトの拡大層断面図である。

次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１，４に示されているように、本発明の「無端状金属薄膜の製造方法」は、（ａ）外側の下端近傍から下端にかけて漸次円周の径を細くした細径部１ａが設けられた本体部１と、（ｂ）前記本体部１の細径部１ａが着脱可能に嵌合される、内側の下端から上端にかけて漸次円周の径を太くした凹部２ｂ、を有する袴状部２ａが上方に設けられると共にツバ状のフランジ２ｅが下方に設けられた下端部２と、で構成された円筒状母型１０の外周に電鋳によって無端状金属薄膜（電鋳膜）２５を形成した後、前記無端状金属薄膜２５を持ち上げて前記円筒状母型１０の下端部２を引き抜くように取り外して該無端状金属薄膜２５の下端の内側近傍に空間を形成し、続いて、前記空間に気体を高圧で吹き込んで脱型させることよりなる。

前記細径部１ａは、円筒状の本体部１の外側の下端近傍から下端にかけて漸次円周の径を細くして第一のテーパ部１ｆを形成することによって設けられる。前記凹部２ｂは、前記袴状部２ａの内側の下端から上端にかけて漸次円周の径を広くして第二のテーパ部２ｃを形成することによって設けられる。前記下端部２には、前記袴状部２ａの外側上端から始まる前記下端部２の外周を一周する滑らかな末広がり状に広がった第三のテーパ部２ｄを介して繋がったツバ状のフランジ２ｅが設けられている。

このように、（ａ）外側の下端近傍から下端にかけて漸次円周の径を細くした細径部１ａが設けられた本体部１と、（ｂ）前記本体部１の細径部１ａが着脱可能に嵌合される、内側の下端から上端にかけて漸次円周の径を太くした凹部２ｂ、を有する袴状部２ａが上方に設けられると共にツバ状のフランジ２ｅが下方に設けられた下端部２と、で構成された円筒状母型１０の外周に電鋳によって無端状金属薄膜（電鋳皮膜）２５を形成した後、前記無端状金属薄膜２５を持ち上げて前記円筒状母型１０の下端部２を引き抜くように取り外して該無端状金属薄膜２５の下端の内側近傍に空間を形成し、続いて、前記空間に気体を高圧で吹き込んで脱型させると、無端状金属薄膜の内径が３０ｍｍ以下になっても無端状金属薄膜２５を円筒状金属母型１０から容易に脱型することができる無端状金属薄膜２５とすることができる。

本発明においては、前記円筒状母型１０の本体部分１における上端部分に設けられた上部絶縁部１ｂの下部分に逆くさび状の絶縁コート部１ｅを設けてそのきっかけ部分から前記無端状金属薄膜（電鋳皮膜）２５をテープ状に剥離する。このように、前記円筒状母型１０の本体部分１における上端部分に設けられた上部絶縁部１ｂの下部分に逆くさび状の絶縁コート部１ｅを設けてそのきっかけ部分から前記無端状金属薄膜２５をテープ状に剥離すると、前記円筒状母型１０から無端状金属薄膜２５を容易に脱型することができる。

本発明においては、前記円筒状母型１０の下端部２を外した後、前記フランジ２ｅに対応する前記無端状金属薄膜２５の下端部分を該フランジ２ｅに対応した大きさの円筒状の押さえ具で上下部に隙間ができないように押し付けて密着させると共に、前記逆くさび形状の絶縁コート部１ｅのすぐ下部分を円筒状母型１０と同じ内径とする半円のかしめ２４二つで対向するようにして押さえて、前記空間に気体を高圧で吹き込んで離型させる。このように、前記円筒状母型１０の下端部２を外した後、前記フランジ２ｅに対応する前記無端状金属薄膜２５の下端部分を該フランジ２ｅに対応した大きさの円筒状の押さえ具で上下部に隙間ができないように押し付けて密着させると共に、前記逆くさび形状の絶縁コート部１ｅのすぐ下部分を円筒状母型１０と同じ内径とする半円のかしめ２４二つで対向するようにして押さえて、前記空間に気体を高圧で吹き込んで離型させると、前記円筒状母型１０の下端部２を外した時の第一のテーパ部１ｆの隙間から前記円筒状母型と前記無端状金属薄膜との間に気体がスムーズに入り込むことによって隙間ができ、そのために、無端状金属薄膜を円筒状金属母型から容易に離型させることができ、よって、前記円筒状母型から無端状金属薄膜を容易に脱型することができる。

図２に示されているように、本発明においては、前記円筒状母型１０に相対する位置に少なくともひとつ以上のアノード１３を設置すると共に、前記円筒状母型１０の下端部２に対応する位置に少なくともひとつのアノード１４を設置し、そして、前記円状筒母型１０の下端部２と下端部２用のアノード１４とには、前記円筒状母型１０とは独立した整流器１５を設けて、前記円筒状母型１０に電鋳する際の電流密度より高い電流密度で電鋳を行うことにより、前記無端状金属薄膜２５の下端部２の電鋳厚さが、前記円筒状母型１０の本体部１に形成される電鋳厚さより厚くなるようにする。

図４に示されているように、本発明においては、前記フランジ２ｅに対応する無端状金属薄膜２５の下端部分を該フランジ２ｄに対応した大きさの円筒状の押さえ具２２，２３で上下部から隙間ができないように押し付けて密着させて前記円筒状母型１０の下端部２があった空間に気体を高圧で吹き込む。このように、前記フランジ２ｅに対応する無端状金属薄膜２５の下端部分を該フランジ２ｄに対応した大きさの円筒状の押さえ具２２，２３で上下部から隙間ができないように押し付けて密着させて前記円筒状母型１０の下端部２があった空間に気体を高圧で吹き込むと、前記円筒状母型１０から無端状金属薄膜２５をいそう容易に脱型することができる。

次に、本発明の無端状金属薄膜（電鋳皮膜）の製造方法を、ニッケルで構成される無端状金属薄膜（電鋳皮膜）の製造方法によって、詳しく説明する。

図１に示されているように、ニッケルで構成される無端状金属薄膜（電鋳皮膜）の製造方法に用いられる円筒状母型１０を構成する材料としては、ＳＵＳ材の３００番系列の材料が最も適している。その他には、アルミ材で構成される円筒状母型１０も使用できる。前記円筒状母型１０の最上部には、牽吊用電極１ｃが設置されている。この牽吊用電極１ｃの部分は電鋳浴に浸漬されない。前記円筒状母型１０の上端部１ｄから該円筒状母型１０を電鋳浴に浸漬した時に、電鋳浴液面の高さから下に約２０ｍｍになるところまでの上部絶縁部１ｂは、絶縁コーティングされているが、この部分には電鋳皮膜２５が析出しないようになっている。上部絶縁部１ｂのすぐ下の部分には、縦の幅が５〜１０ｍｍの逆くさび形状の絶縁コート部１ｅを形成して、電鋳皮膜２５を形成後、前記円筒状母型１０からの脱型する際に、この部分をきっかけに前記の幅で円筒に沿ってテープ状に電鋳皮膜２５の上部を剥離し、脱型できるようにする。

また、円筒状母型１０の下端部２を着脱可能とし、かつ、該下端部２は、円筒を一周するツバ状のフランジ２ｅを持ち、該フランジ２ｅは、下端部２の円筒から滑らかなアール状の広がりによって繋がるようにする。前記円筒状母型１０の本体部１と下端部２とは電気的に導通しており絶縁されていない。前記フランジ２ｅのツバ端部及び下部は、絶縁コーティングされており、これらの部分には、電鋳皮膜２５が析出しないようになっている。前記円筒状母型１０の本体部１と下端部２との接合部は、該本体部１の側が細径部１ａの形成による凸とされ、この凸に相対する下端部２の側が袴状部２ａの形成による凹とされていて、前記円筒状母型１０の本体部１の側が円周の径が先端に向けて細くなる第一テーパーとされ、下端部２の側が先端に向けて円周の径が太くなる第二のテーパー２ｃとされ、そして、隙間やがたつき無く嵌合するようにされている。さらに、接合部の接ぎ部分は、極力滑らか加工し、段差の無いようにしておく。前記円筒状母型１０全体の長さは、定着時に通紙する紙のサイズがＡ４横の場合には、円筒上下の電鋳皮膜２５の厚さが均一にならない部分をカットすることを想定して、４５０ｍｍ程度とする。前記円筒状母型１０の表面は、電鋳皮膜２５が容易に脱型できるように、その表面粗さＲａが０．１μｍ以下になるように表面加工する。前記円筒状母型１０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。

前記円筒状母型１０には、例えば、図２に示される電鋳装置１００を用いて、ニッケル電鋳を実施する。

図３に示されるように、前記電鋳装置１００には、前記円筒状母型１０と相対する位置に少なくともひとつ以上、好ましくは、２〜４個のアノード１３を設置する。前記アノード１３は、前記円筒状母型１０を垂直に立てた状態を真上から見て、９０°〜１８０°ごとに設置される。アノード１３の下部には、前記円筒状母型１０の下端部２と相対する位置に、少なくともひとつ以上、好ましくは、２〜４個のアノード１４を設置し、前記前記円筒状母型１０の下端部２と下部アノード１４とには、前記円筒状母型１０に電鋳するための整流器１９とは独立した整流器１５を設ける。このようにすることで、前記円筒状母型１０の下端部２にかかる電流量を独自に調整でき、電流集中によって電鋳皮膜２５の膜厚が変動しやすい前記円筒状母型１０の下端部２に形成される電鋳皮膜２の膜厚を均一にできる。前記アノード１５，１９は、チタンなど耐食性のある金属材料でバスケット状の形状をしたものに、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クで覆って、前記アノード１５，１９の溶出に伴って発生するスラッジが電鋳浴内に混入するのを防ぐ。前記電鋳装置１００の下部には、液噴出ノズル１６が設置されてていて、フィルター１７を通してろ過された新しい電鋳浴が、前記円筒状母型１０に吹き付けられるようになっている。また、前記電鋳装置１００には補助タンク２１を設置し、そこでダミーの電極を入れて、０．１〜１Ａ／ｄｍ２程度の弱い通電を常に行って、電鋳浴内の重金属等の不純物の除去を行う。

前記電鋳装置１００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。後記する本件発明の実施例では、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２〜５ｇ／ｌ、を基本の浴組成（後述する実施例１を参照。）とする。その他の添加剤としては、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次亜りん酸ナトリウムを０．１５〜０．３ｇ／ｌ、の構成とする。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。

次に、ニッケル電鋳を実施する手順を説明する。

前記円筒状母型１０の前記上部絶縁部：９の下端が電鋳浴液面から約２０ｍｍ沈む位置に円筒状母型を浸漬させ、通電を開始する。円筒状母型は、浸漬中は３０〜８０ｒ／ｍｉｎ．の回転数で回転させる。前記円筒状母型１０の浸漬後、約１０秒間無通電状態で該円筒状母型１０の表面を電鋳浴になじませてから、３０秒〜１分間程度、０．５〜１Ａ／ｄｍ２程度の弱い通電を行い、その後４〜６Ａ／ｄｍ２程度にまで電流密度を上げてから、所定の膜厚（本実施例では約３５μｍ）に到達するまでの時間（約２４〜３６分間）、通電を続ける。前記下端部２と前記アノード１２に繋がった整流器１５には、前記円筒状母型よりやや低めの３〜５Ａ／ｄｍ２の電流密度で通電し、同じ時間通電を続ける。これにより、下端部の皮膜厚は、下部への電流密度分布の集中効果があっても、円筒状母型側とほぼ同じ皮膜厚になる。

通電終了後、電鋳皮膜２５が形成された円筒状母型１０を電鋳浴から引き上げ、水洗する。その後、前記円筒状母型１０の下端部２のフランジ２ｅの端部に形成された電鋳皮膜２５を上に持ち上げるようにして前記円筒状母型１０の下端部２から剥離して、該円筒状母型１０の下端部２を円筒状母型１０から引き抜くようにして外す（図４を参照。）。前記下端部２を外した後、該フランジ２ｅの部分の電鋳皮膜２５を該フランジ２ｅに対応した大きさの円筒上の押さえ具２２，２３で上下部に隙間ができないように押し付けて密着させる。また、前述の逆くさび形状の絶縁コート部１ｅのすぐ下部分を前記円筒状母型１０と同じ内径を持つ半円状のかしめ２４二つで対向するようにして押さえる。この状態で、前記下端部２があった空間にドライエアなどの気体を高圧で吹き込む（図４を参照。）。これによって、前述の下端部２を外した時の第一のテーパ部の隙間（図４の矢印部分を参照。）から、前記円筒状母型１０と前記電鋳皮膜２５の間に気体がスムーズに入り込んでクリアランスができる。このようなテーパー状の隙間が無いと、エアが前記円筒状母型１０と前記電鋳皮膜２５との間に入るきっかけが無いため、最悪クリアランスができる前に、高圧によって電鋳皮膜が破れるおそれがある。

この際、前記このかしめ２４によって前記電鋳皮膜２５の上部を円周状に押さえ付けることにより、後述のドライエア吹き込み時にこの部分でエアが留まり、前記電鋳皮膜２５が膨張して均等なクリアランスを形成できる。つまり、前記円筒状母型１０と前記電鋳皮膜２５の一部空間のみにエアが抜けてその部分のみにクリアランスができてしまい、結果として脱型できなくなる事態を防ぐことができる。

図７は、電鋳皮膜厚が３５μｍの場合のエアー圧力とＮｉ電鋳膜径変動との関係を示すグラフである。径が３０ｍｍの電鋳皮膜の場合、エア圧力を４ｋｇｆ／ｃｍ² 以上かければ径で１６μｍを超える（クリアランスで片側８μｍ超）変動となる。この状態で、逆くさび形状の絶縁コート部１ｅのきっかけ部分から、円筒に沿って電鋳皮膜１０の上部をテープ状に剥離し（図１（ｂ）を参照。）、その後、前記かしめ２４を緩めて、前記円筒状母型１０から電鋳皮膜１０を脱型する。このような方法を用いることで、前記電鋳皮膜１０の内部応力や熱膨張差を利用しなくても、前記円筒状母型１０から電鋳皮膜１０をスムーズに脱型できる。脱型した電鋳皮膜１０は、その上部及び下部の皮膜厚さの均一でない部分をカットして、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で構成される電鋳皮膜２５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２５に傷や折れといった欠陥が見られなくなる。

（実施例１）
（１）外側の下端近傍から下端にかけて漸次円周の径を細くした細径部が設けられたＳＵＳ３１０で構成された円筒状母型の本体部の上部に絶縁コーティングして上部絶縁部を形成し、その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。この円筒状母型の本体部における細径部を「前記本体部の細径部が着脱可能に嵌合される、内側の下端から上端にかけて漸次円周の径を太くした凹部、を有する袴状部が上方に設けられると共に円筒を一周するツバ状のフランジが下方に設けられた下端部」における袴状部の凹部に勘合させて円筒状母型とした。前記円筒状母型の本体部の相対する位置にアノードを設け、前記円筒状母の型下端部と相対する位置にもアノードを設置設け、そして、前記下端部及び前記下端部に設けられたアノードには、前記円筒状母型とは独立した整流器をそれぞれ設けることによって、前記下端部にかかる電流量を独自に調整できるようにする電鋳装置とした。

（２）前記電鋳装置における電鋳層にスルファミン酸ニッケル５５０〜５５０ｇ／ｌ、ほう酸３０〜３５ｇ／ｌ、臭化ニッケル２〜５ｇ／ｌ、第一光沢剤０．０８ｇ／ｌ、第二光沢剤０．１ｇ／ｌ、及び、次亜りん酸ナトリウム０．２ｇ／ｌよりなる電解液を入れて電鋳浴とした後、その電鋳浴のｐＨを３．５〜４．５とし、浴温度を５５±３℃に調整してた電鋳浴とした。この電鋳浴に前記円筒状母型をの浸漬した後、約１０秒間無通電状態で円筒状母型の表面を電鋳浴になじませてから、３０秒〜１分間程度、０．５〜１Ａ／ｄｍ２程度の弱い通電を行い、その後４〜６Ａ／ｄｍ² 程度にまで電流密度を上げてから、約１８〜２８分間通電を続けた。前記円筒状母型の下端部と下部アノードに繋がった整流器には、３〜５Ａ／ｄｍ² の電流密度で同時間通電した。これにより、電鋳皮膜は要求値の３２μｍとなり、また、下端部の皮膜厚は、下部への電流密度分布の集中があっても、円筒状母型側とほぼ同じで均一な皮膜厚となった。そして、前記円筒状母型の下端部のフランジ端部に形成された電鋳皮膜を上に持ち上げるようにして該下端部から剥離して、該下端部を円筒状母型から引き抜くようにして外した。前記下端部の形状が滑らかなアールを持った末広がり状のフランジ形状になっているので、該下端部から電鋳皮膜を外す時に電鋳皮膜が破れたりして破損することなく、スムーズに外すことが可能であった。

（３）前記下端部を外した後、該フランジ部分の電鋳皮膜を、フランジに対応した大きさの円筒状状の押さえ具で上下部に隙間ができないように押し付けて密着させ、前記逆くさび形状の絶縁コート部のすぐ下部分を、円筒状母型と同じ内径を持つ半円のかしめ二つで、対向するようにして押さてえた後、前記下端部があった空間にドライエアを高圧で吹き込んだ。これによって、前記下端部を外した時の第一のテーパ部の隙間から、前記円筒状母型と前記電鋳皮膜との間に気体がスムーズに入り込んで、均一なクリアランスができた。この状態で、前記逆くさび形状の絶縁コート部のきっかけを使って、円筒状に沿ってテープ状に電鋳皮膜の上部を剥離し（図１（ｂ）を参照。）、その後、前記のかしめを外してから、円筒状母型を抜き取ったところ、スムーズに脱型できた。このようにして形成されたニッケル電鋳皮膜には、りんが０．５〜０．７質量％含有されていたので、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。

このようにして形成されたニッケル電鋳皮膜には、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。

（実施例２）
アルミニウムで構成された円筒状母型の上端部及び下端部を実施例１と同様の形状に加工して形成した。前記円筒状母型の上端部及び下端部の側面の表面を、表面粗さＲａが０．１μｍ以下になるように表面加工した後、これらの表面にクロム電鋳によってクロム皮膜を形成した。この円筒状母型の上端部及び下端部の側面の表面を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分間浸漬してエッチング処理した後水洗した。そして、前記エッチング処理した円筒状母型の上端部及び下端部を２０〜３０重量％、室温の硝酸水溶液に約１分間浸漬して表面のスマットを除去した後、奥野製薬社製、サブスターＺＮ−１１１５００ｍｌ／ｌを含有する室温の水溶液に４０〜６０秒間浸漬して、前記円筒状母型の上端部及び下端部その表面にジンケート処理剤による亜鉛置換処理を行った。次に、前記円筒状母型の上端部及び下端部を、その表面を水洗してから、２０〜３０重量％、室温の硝酸水溶液に約１分間浸漬して、該表面の亜鉛皮膜を一度除去し、その後、再度、同一の条件で、ジンケート処理を行うことによって、前記表面に微細で緻密な亜鉛皮膜を形成した。続いて、前記円筒状母型の上端部及び下端部を無粋クロム酸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分間通電して、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を２〜５質量％含有した鉛合金を用いた。このような構成の円筒状母型を用いた以外は、実施例１と同様にして、ニッケル電鋳法によってニッケル電鋳皮膜を形成した。このようにして形成されたニッケル電鋳皮膜には、３５０℃、３０分の熱処理後の、２００Ｋ回の通紙テストを実施しても、実施例１と同様に、電鋳皮膜に傷や折れといった欠陥は見られなかった。

（実施例３）
ニッケル電鋳浴を、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、ほう酸を３０〜３５ｇ／ｌ、臭化ニッケル２〜５ｇ／ｌ、第一光沢剤０．０８ｇ／ｌ、第二光沢剤０．１ｇ／ｌ、及び、硫酸コバルトとした以外は、実施例１と同様にして、ニッケル電鋳法によってニッケル電鋳皮膜を形成した。このようにして形成されたニッケル電鋳皮膜には、主成分としてのニッケルの他に、コバルトが０．０３〜０．０６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、実施例１と同様に、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。

（実施例４）
前記円筒状母型の本体部を前記電鋳浴に浸漬した後、無通電状態で該本体部の表面を該電鋳浴に約１０秒間なじませてから、３０秒〜１分間程度、０．５〜１Ａ／ｄｍ² 程度の弱い通電を行い、その後、４〜６Ａ／ｄｍ² 程度にまで電流密度を上げてから、１３〜２０分間通電を続け、そして、前記円筒状母型の下端部及び下部アノードに繋がった整流器には、倍の８〜１２Ａ／ｄｍ² にまで電流密度を上げて、１３〜２０分間通電を続けた以外は、このような構成の円筒状母型を用いた以外は、実施例１と同様にして、ニッケル電鋳法によってニッケル電鋳皮膜を形成した。このようにして得たニッケル電鋳皮膜の下端部の皮膜厚は、下部への電流密度分布の集中効果によって、前記円筒状母型の本体側の皮膜厚の倍以上となっていることがわかった。このニッケル電鋳皮膜は、この後実施例１度同様の脱型の工程を実施したが、下端部側の電鋳皮膜が厚くなっているので、電鋳皮膜が破れたり折れたりして破損することなく、スムーズに脱型が完了した。

１本体部
１ａ細径部
１ｂ上部絶縁部
１ｃ牽吊用電極
１ｄ電極
１ｅ絶縁コート部
１ｆ第一のテーパ部
２下端部
２ａ袴状部
２ｂ凹部
２ｃ第二のテーパ部
２ｄ第三のテーパ部
２ｅフランジ
１０円筒状母型
１３，１４アノード
１５，１９整流器
１６ノズル
１７フィルター
１８浴循環ポンプ
２０電鋳漕
２１補助タンク
２２，２３押さえ具
２４かしめ
２５無端状金属薄膜（電鋳皮膜）
１００電鋳装置

特開２００６−２５７５４８号公報特開２００６−８４７１８号公報特開２００６−４７７６６号公報

Claims

（ａ）外側の下端近傍から下端にかけて漸次円周の径を細くした細径部が設けられた本体部と、（ｂ）前記本体部の細径部を着脱可能に嵌合する内側の下端から上端にかけて漸次円周の径を太くした凹部を有する袴状部が上方に設けられると共にツバ状のフランジが下方に設けられた下端部と、で構成された円筒状状母型の外周に電鋳によって無端状金属薄膜を形成した後、前記無端状金属薄膜を持ち上げて前記円筒状母型の下端部を引き抜くように取り外して該無端状金属薄膜の下端の内側近傍に空間を形成し、続いて、前記空間に気体を高圧で吹き込んで離型させることを特徴とする無端状金属薄膜の製造方法。
前記円筒状母型の本体部分における上端部分に設けられた上部絶縁部の下部分に逆くさび状の絶縁コート部を設けてそのきっかけ部分から前記無端状金属薄膜をテープ状に剥離することを特徴とする請求項１に記載の無端状金属薄膜の製造方法。
前記円筒状母型の下端部を外した後、前記フランジに対応する前記無端状金属薄膜の下端部分を該フランジに対応した大きさの円筒状の押さえ具で上下部に隙間ができないように押し付けて密着させると共に、前記逆くさび形状の絶縁コート部のすぐ下部分を円筒状母型と同じ内径とする半円のかしめ二つで対向するようにして押さえて、前記空間に気体を高圧で吹き込んで離型させることを特徴とする請求項２に記載の無端状金属薄膜の製造方法。
前記円筒状母型に相対する位置に少なくともひとつ以上のアノードを設置すると共に、前記円筒状母型の下端部に対応する相対する位置に少なくともひとつ以上のアノードを設置し、そして、前記円状筒母型の下端部と下端部用のアノードとには、前記円筒状母型とは独立した整流器を設けて、前記円筒状母型に電鋳する際の電流密度より高い電流密度で電鋳を行うことにより、前記無端状金属薄膜の下端部の電鋳厚さが、前記円筒状母型の本体部に形成される電鋳厚さより厚くなるようにすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の無端状金属薄膜の製造方法。
前記フランジに対応する無端状金属薄膜の下端部を該フランジに対応した大きさの円筒状の押さえ具で上下部から隙間ができないように押し付けて密着させて前記円筒状母型の下端部があった空間に気体を高圧で吹き込むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の無端状金属薄膜の製造方法。