JP5948979B2 - Endless metal thin film roll, method for manufacturing endless metal thin film roll, heat fixing belt, fixing unit, and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、電子写真方式を用いた複写機、プリンター、ファクシミリ等に用いられ、未定着トナー画像を定着させる定着装置に好適な無端状金属薄膜ロール、その製造方法、定着ベルト、定着装置、及び画像形成装置に関し、特に電鋳法により製造される無端状金属薄膜ロール、その製造方法、加熱定着用ベルト、定着ユニット、及び画像形成装置に関する。 The present invention is an endless metal thin film roll suitable for a fixing device used for electrophotographic copying machines, printers, facsimiles, and the like, for fixing an unfixed toner image, its manufacturing method, fixing belt, fixing device, and The present invention relates to an image forming apparatus, and more particularly to an endless metal thin film roll manufactured by an electroforming method, a manufacturing method thereof, a heat fixing belt, a fixing unit, and an image forming apparatus.
複写機やプリンターなどの電子写真技術を応用した画像形成装置においては、加熱定着部品として円筒状のローラやベルトを使用し、これらを各種加熱手段によって加熱して記録紙上にトナー定着を行っている。円筒状ローラ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、且つ円筒状の無端状金属薄膜ロールが一般的に用いられている。 In image forming apparatuses using electrophotographic technology such as copying machines and printers, cylindrical rollers and belts are used as heat fixing parts, and these are heated by various heating means to fix toner on recording paper. . As a base material for a cylindrical roller or belt, a seamless and cylindrical endless metal thin film roll manufactured by a nickel electroforming method is generally used.
ここでトナー定着方式の一つである、QSU(短時間スタートユニット)定着方式を例に定着ベルトについて図2、及び図3を参照しながら説明する。図2は、QSUトナー定着方式を用いた定着ユニットの概略断面図である。図3は、定着ベルトの断面拡大図である。
QSUトナー定着方式の定着ユニット26は、図2に示すように、シームレスのニッケル電鋳製の定着ベルト5と、定着ベルト5の内部に嵌め合わされた加熱パイプ2と、定着ベルト5を間に挟んで加熱パイプ2と対向して配置された加圧ローラ6と、を備えている。定着ベルト5の内面には、図3に示すように摺動層5bが形成され、外面には弾性層5cと離型層5dとが形成されている。加熱パイプ2の中空部内にはハロゲンヒーター等の発熱部材1と、加熱パイプ2内に取り付けられたステー3によって固定された加圧パッド4と、を有している。加圧パッド4によって定着ベルト5と加圧ローラ6とが所定の圧力にて接触しており、未定着トナーの付着した転写紙Pが、定着ベルト5と加圧ローラ6との間に形成されるニップ部N内を通過する過程で、加圧と加熱により転写紙にトナーが定着される。
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、表面を研磨し清浄化したSUS製などの円筒母型をニッケル電鋳浴へ浸漬して通電し、ニッケルを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母型から脱型し、上下をカットして必要な長さにして完成させる、という方法が知られている。
Here, a fixing belt will be described with reference to FIGS. 2 and 3 by taking a QSU (short time start unit) fixing method as an example of a toner fixing method. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a fixing unit using the QSU toner fixing method. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the fixing belt.
As shown in FIG. 2, the
As a method of manufacturing a fixing belt base material by nickel electroforming, a SUS-made cylindrical mother mold with a polished and cleaned surface is immersed in a nickel electroforming bath and energized to deposit nickel on the mother mold surface. Then, it is lifted out of the bath, and the deposited nickel electroformed film is removed from the cylindrical mother mold, and the upper and lower sides are cut to complete the required length.
例えば特許文献1には、ニッケル電鋳法によって製造された金属層(基材)と、金属層の上に形成された離型層と、を有する定着ベルトが記載されている。この発明では、金属層の長手方向両端部の肉厚を中央部に対して厚くすることにより定着ベルトの耐久性を高めている。
For example,
ニッケル電鋳法によって製造された基材を円筒母型から脱型するには、一般的には温度差による熱膨張差が利用される。
例えば、定着ベルトの径が60mmφを超えるような比較的大きな場合には、電鋳後に冷水に浸漬して、円筒母型とニッケル電鋳皮膜との間の熱膨張差を利用して脱型するといった手段が利用可能である。なお、円筒母型と電鋳薄膜のクリアランスが、片側でおよそ6μm以上(直径差にして12μm以上)であれば、前述の方法で脱型が可能であることが、本件発明者の経験から判明している。
In order to demold a base material manufactured by the nickel electroforming method from a cylindrical matrix, generally, a thermal expansion difference due to a temperature difference is used.
For example, when the diameter of the fixing belt is relatively large such as exceeding 60 mmφ, it is immersed in cold water after electroforming, and demolding using the difference in thermal expansion between the cylindrical matrix and the nickel electroformed film. Such means can be used. It is clear from the experience of the present inventor that the mold can be removed by the above-described method if the clearance between the cylindrical matrix and the electroformed thin film is approximately 6 μm or more (diameter difference of 12 μm or more) on one side. doing.
ここで、図14は、SUS製円筒母型の直径とSUS製円筒母型−ニッケル電鋳皮膜間に生ずる熱膨張差との関係を示したグラフである。この図は、ニッケル電鋳時の浴温度よりもやや低い50℃と冷水である5℃との間で発生する熱膨張差を示している。この図からは、円筒母型の直径が60mmφ以上であれば、直径差にして12μm以上の熱膨張差を得ることができ、電鋳後に冷水に浸漬して脱型することが可能であることが見て取れる。実際に本件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。なお、ニッケル電鋳時の浴温度は55℃前後に設定されるため、実際にはこのグラフよりも僅かながら大きな熱膨張差が得られる。 Here, FIG. 14 is a graph showing the relationship between the diameter of the SUS cylindrical matrix and the thermal expansion difference generated between the SUS cylindrical matrix and the nickel electroformed film. This figure shows the thermal expansion difference generated between 50 ° C., which is slightly lower than the bath temperature during nickel electroforming, and 5 ° C., which is cold water. From this figure, if the diameter of the cylindrical matrix is 60 mmφ or more, it is possible to obtain a difference in thermal expansion of 12 μm or more in terms of diameter difference, and it is possible to remove the mold by dipping in cold water after electroforming. Can be seen. It is known from the result that the present inventors actually performed cylindrical electroforming of various diameters that this is correct. In addition, since the bath temperature at the time of nickel electroforming is set to around 55 ° C., a slightly larger thermal expansion difference is actually obtained than this graph.
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、前述のQSUトナー定着方式のユニットでは、定着ベルトの直径で30mmφ、又はそれ以下が要求されている。
小径の定着ベルトでは、前述のような熱膨張差のみを利用して脱型することが困難なため、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利用して脱型するといった手法が用いられている。図15は、電鋳皮膜応力と母型−電鋳皮膜間のクリアランスとの関係を示すグラフ図である。なお、図15には、図14と同様、50℃と冷水の5℃との間で生ずる熱膨張差を示している。直径が30mmφになると、クリアランス6μmを確保するためには、−40〜−50N/mm2程度の圧縮応力が必要となる。
However, in recent years, copying machines and printers have been rapidly downsized, and parts such as belts and rollers used as parts are required to have a smaller diameter. Specifically, in the above-mentioned QSU toner fixing unit, the diameter of the fixing belt is required to be 30 mmφ or less.
With a small-diameter fixing belt, it is difficult to remove the mold by using only the difference in thermal expansion as described above. Therefore, the internal stress of the electroformed film is reduced to a compressive stress by adjusting the electroforming bath composition and electroforming conditions. A technique is employed in which the electroformed film is demolded by utilizing the effect of expansion due to stress. FIG. 15 is a graph showing the relationship between the electroformed film stress and the clearance between the matrix and the electroformed film. FIG. 15 shows the difference in thermal expansion that occurs between 50 ° C. and 5 ° C. of cold water, as in FIG. When the diameter is 30 mmφ, a compressive stress of about −40 to −50 N / mm 2 is required to secure a clearance of 6 μm.
しかし大きい圧縮応力の状態で電鋳を行うと、電鋳中に電鋳皮膜の一部が外側に浮き上がって膨れた状態になり、軸方向で径が不均一となったり、軸方向端部周辺の電鋳皮膜が浮き上がって電鋳液がしみ込み、外観不良になるという問題がある。
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、ニッケル電鋳法によって無端状金属薄膜ロールを生産する際に、ロール径が小径化(φ30mm以下)しても、電鋳中の膨れやめっき液のしみ込み不良が無く、かつ電鋳母型から電鋳皮膜をスムーズに脱型できる電鋳、脱型方法を提供することである。
However, if electroforming is performed in a state of large compressive stress, a part of the electroformed film floats up and expands during electroforming, and the diameter becomes uneven in the axial direction, or around the end of the axial direction. There is a problem in that the electroforming film of the film rises and the electroforming liquid penetrates and the appearance is deteriorated.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and when producing an endless metal thin film roll by a nickel electroforming method, even if the roll diameter is reduced (φ30 mm or less), swelling or It is an object of the present invention to provide an electroforming and demolding method that does not have a poor penetration of the plating solution and can smoothly demold the electroformed film from the electroforming mother mold.
上記の課題を解決するために、本発明は、スルファミン酸ニッケルに少なくとも1次光沢剤としてp−トルエンスルホンアミド、2次光沢剤として2−ブチン−1,4−ジオール、及び電鋳皮膜の耐熱性向上用の添加剤としてホスフィン酸ナトリウムまたは亜りん酸を含むめっき浴を用い、ニッケル電鋳法によって製造される中空円筒状の無端状金属薄膜ロールであって、スラスト方向両端部の内径がスラスト方向中央部の内径に対して0.006乃至0.04%小さいことを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides nickel sulfamate, p-toluenesulfonamide as a primary brightener, 2-butyne-1,4-diol as a secondary brightener, and heat resistance of an electroformed film. A hollow cylindrical endless metal thin film roll manufactured by a nickel electroforming method using a plating bath containing sodium phosphinate or phosphorous acid as an additive for improving the properties. It is characterized by being 0.006 to 0.04% smaller than the inner diameter of the central portion in the direction.
本発明の無端状金属薄膜ロールにおいては、スラスト方向両端部の内径がスラスト方向中央部の内径よりも0.006乃至0.04%小さいので、電鋳時の温度環境下では、電鋳皮膜の両端部が円筒母型に密着して、膨れや浮きによる電鋳液のしみ込みや外観不良を防ぐことできるとともに、円筒母型からスムーズに脱型することができる。 In the endless metal thin film roll of the present invention, the inner diameter of both end portions in the thrust direction is 0.006 to 0.04% smaller than the inner diameter of the central portion in the thrust direction. Both end portions are brought into close contact with the cylindrical mother die, so that it is possible to prevent the electrocasting liquid from penetrating and poor appearance due to swelling and floating, and it is possible to smoothly remove the mold from the cylindrical mother die.
本実施形態の概要は以下の通りである。本発明は、現像や定着に用いるベルト用の基材として使用する無端状金属薄膜ロールを、ニッケル電鋳法によって生産する際に、電鋳時の電鋳液しみ込みを防ぎ、かつロール径が小径(φ30以下)となっても、電鋳母型からスムーズに脱型できる電鋳、脱型方法を提供するための技術である。すなわち、
1.円筒母型のスラスト方向中央部と対向する位置に少なくともひとつの主アノードを設置するとともに、円筒母型両端部と対向する位置にも、それぞれ副アノードを設置し、主アノードには円筒母型中央部電鋳用の主整流器を設け、副アノードには、主整流器とは独立した副整流器を設ける。
2.円筒母型両端部に対しては、円筒母型中央部の電流密度より高い電流密度で電鋳を行う。
The outline of this embodiment is as follows. In the present invention, when producing an endless metal thin film roll to be used as a base material for a belt used for development and fixing by a nickel electroforming method, the electroforming liquid is prevented from penetrating during electroforming, and the roll diameter is reduced. This is a technique for providing an electroforming and demolding method capable of smoothly demolding from an electroformed mother mold even when the diameter is small (φ30 or less). That is,
1. At least one main anode is installed at a position facing the central part of the cylindrical master mold in the thrust direction, and a secondary anode is also installed at a position facing both ends of the cylindrical master mold. A main rectifier for partial electroforming is provided, and a sub rectifier independent of the main rectifier is provided at the sub anode.
2. For both ends of the cylindrical mother die, electroforming is performed at a current density higher than that of the central portion of the cylindrical mother die.
ここで図8は、図7に示した構成のニッケル電鋳液を用いた電鋳時における、陰極電流密度と電鋳皮膜応力の関係を示すグラフ図である。電鋳皮膜応力は、低電流密度側ではマイナスの圧縮応力だが、電流密度が高くなるにつれて圧縮応力が弱まっていき、10A/dm2を超えると引張り応力側になる。
そこで、円筒母型中央部では高い圧縮応力となる定電流密度で電鋳を行い、両端部では、電鋳中に膨れや浮きが起きず、かつ電鋳後に脱型が可能な応力となる、母型中央部より高い電流密度で独立して電鋳を行う。具体的には、中央部では3〜5A/dm2程度、両端部では7〜10A/dm2程度の範囲で電鋳する。これにより、電鋳薄膜ロール(無端状金属薄膜ロール)の中央部は、高い圧縮応力のために膨張して内径が広がり、両端部では中央部より膨張は小さいため、内径の広がりも中央部よりも小さくなる。すなわち電鋳薄膜ロールは、円筒の中央部内径が大きく、両端部が僅かに小さい、両端が僅かに縮まった円筒ロール形状となる。
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the cathode current density and the electroformed film stress during electroforming using the nickel electroforming liquid having the configuration shown in FIG. The electroformed film stress is a negative compressive stress on the low current density side, but the compressive stress weakens as the current density increases, and on the tensile stress side when it exceeds 10 A / dm 2 .
Therefore, electroforming is performed at a constant current density that gives a high compressive stress at the central part of the cylindrical mother die, and at both ends, swelling and floating do not occur during electroforming, and it becomes a stress that can be removed after electroforming. Electroforming is performed independently at a higher current density than the center of the mold. Specifically, electroforming is performed in the range of about 3 to 5 A / dm 2 at the center and about 7 to 10 A / dm 2 at both ends. As a result, the central portion of the electroformed thin film roll (endless metal thin film roll) expands due to high compressive stress and the inner diameter expands, and both ends expand less than the central portion. Becomes smaller. That is, the electroformed thin film roll has a cylindrical roll shape in which the inner diameter of the central portion of the cylinder is large, both end portions are slightly small, and both ends are slightly contracted.
以上のようにすることで、電鋳時の温度環境下では、電鋳皮膜の両端部が円筒母型に密着して、膨れや浮きによる電鋳液のしみ込みや外観不良を防ぐことでき、電鋳後には母型からのロールのスムーズな脱型が可能となる。
なお電鋳薄膜ロール両端部の、内径が小さい部分のスラスト方向の長さ範囲は、定着時の通紙部にはかからないようにする。
3.電鋳薄膜ロール両端部の電鋳皮膜の厚さが所定の厚さになったら副整流器の通電を停止すると同時に、副アノードと円筒母型両端部との間に遮へい板を設置する。
4.電鋳薄膜ロール中央部の電鋳厚さが所定の厚さになったら、主整流器の通電を停止し、電鋳皮膜が形成された円筒母型を電鋳槽から取り出す。前述の電鋳手順を行うことで、電鋳薄膜ロールは、中央部が大きな圧縮応力のために外側に膨らんで内径が大きくなり、両端部は中央部よりも圧縮応力が小さいため、中央部よりも両端部の内径が僅かに小さい、両端が僅かに縮まった円筒ロール形状となる。その後、洗浄、ロール両端の不要部切断、水中浸漬の手順を踏むことにより、電鋳薄膜ロールは容易に円筒母型から遊離し、脱型ができる。
By doing as described above, under the temperature environment at the time of electroforming, both end portions of the electroformed film are in close contact with the cylindrical matrix, and it is possible to prevent the electrocasting liquid from penetrating and poor appearance due to swelling and floating, After electroforming, the roll can be smoothly removed from the mother die.
It should be noted that the length range in the thrust direction of the portion having a small inner diameter at both ends of the electroformed thin film roll is not applied to the sheet passing portion at the time of fixing.
3. When the thickness of the electroformed film on both ends of the electroformed thin film roll reaches a predetermined thickness, the energization of the sub-rectifier is stopped, and at the same time, shielding plates are installed between the sub-anode and both ends of the cylindrical matrix.
4). When the electroformed thickness at the center of the electroformed thin film roll reaches a predetermined thickness, the energization of the main rectifier is stopped, and the cylindrical matrix on which the electroformed film is formed is taken out from the electroformed tank. By performing the above-described electroforming procedure, the electroformed thin film roll expands outward due to a large compressive stress and becomes larger in inner diameter, and both end portions have a smaller compressive stress than the central portion. Also, the inner diameter of both ends is slightly small, and the both ends are slightly cylindrically compressed. Thereafter, the electroformed thin film roll can be easily released from the cylindrical mother die and removed from the mold by performing the steps of washing, cutting unnecessary portions at both ends of the roll, and immersing in water.
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
図1は本発明の実施形態に関わる画像形成装置の構成を示す図である。画像形成装置40は、静電潜像を形成する像担持体としての感光体21を持つ作像ユニット20、画像形成装置中央に位置する3つのローラ(22a、22b、22c)に掛け回されたベルト状の中間転写ベルト22を備える。中間転写ベルト22を挟んでローラ22aと対向する位置には2次転写ローラ23を備えており、2次転写位置を形成している。また画像形成装置下方には、用紙、OHPフィルム等の記録材を収容している記録材カセット24を備えている。記録材カセット24と2次転写位置の間には記録材を搬送する記録材搬送路25が設けられている。記録材搬送路25を搬送された記録材は、2次転写位置において中間転写ベルト22を介して感光体21からトナー像を転写され、2次転写位置よりも下流に配置された定着ユニット26により熱と圧力によりトナーを定着される。その後、記録材は外付けされたスタックトレイ27に排出される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. The
定着ユニット26におけるトナー定着方式について、図2及び図3を用いて説明する。図2は、QSUトナー定着ユニットの概略断面図である。図3は、定着ベルトの断面拡大図である。
図2に示すようにQSUトナー定着方式の定着ユニット26は、シームレスのニッケル電鋳製の定着ベルト5と、定着ベルト5の内部に嵌め合わされた加熱パイプ2と、定着ベルト5を間に挟んで加熱パイプ2と対向して配置された加圧ローラ6と、を備えている。定着ベルト5の内面には、図3に示すように摺動層5bが形成され、外面には弾性層5cと離型層5dとが形成されている。加熱パイプ2の中空部内にはハロゲンヒーター等の発熱部材1と、加熱パイプ2内に取り付けられたステー3によって固定された加圧パッド4とを有している。加圧パッド4によって定着ベルト5と加圧ローラ6とが所定の圧力にて接触しており、未定着トナーの付着した転写紙Pが、定着ベルト5と加圧ローラ6との間に形成されるニップ部N内を通過する過程で、加圧と加熱により転写紙にトナーが定着される構成である。
A toner fixing method in the fixing
As shown in FIG. 2, the fixing
定着ベルト5の基材である無端状金属薄膜ロール(電鋳皮膜5a)の皮膜厚さは、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ため、膜厚は10〜60μmが妥当である。ただし、より望むべくは20〜50μmとする。
図3に示すように、電鋳皮膜5aの内周側に、摺動層5bとして厚さ15μmのポリイミド又はPFA層を形成する。電鋳皮膜5aの外周側に弾性層5cとして厚さ100〜200μmの発泡シリコーンゴム層、更にその外周側に離型層5dとして厚さ20〜40μmのPFA層を順次形成して、定着ベルト5として成る。
When the film thickness of the endless metal thin film roll (electroformed film 5a) which is the base material of the fixing
As shown in FIG. 3, a polyimide or PFA layer having a thickness of 15 μm is formed as the sliding layer 5b on the inner peripheral side of the electroformed film 5a. A foamed silicone rubber layer having a thickness of 100 to 200 μm is formed as an
次に、定着ベルト用基材である無端状金属薄膜ロールの製造方法について説明する。
まず、無端状金属薄膜ロールの電鋳析出用に用いる円筒母型について説明する。図4は、円筒母型の概要図である。
中空の円筒母型7の材質としては、SUS材の300番系列の材料が最も適している(実施例1参照)。その他にはアルミ材の円筒母型も使用できる(実施例2参照)。
円筒母型7は、スラスト方向(軸方向)を上下方向として吊り下げた状態にて、電鋳浴に浸漬される。円筒母型7の上端から吊り下げ支持用電極8が上方に向けて突出形成されている。この部分は電鋳浴に浸漬されない。円筒母型7の上端からスラスト方向に所定範囲が絶縁コーティングされており、上部絶縁部9を形成している。この部分には電鋳皮膜が析出しないようになっており、また上部絶縁部9の上端側は電鋳時に電鋳浴液面部の上方に露出させる。上部絶縁部9の下端、即ち電析される電鋳皮膜の上端に相当する部位は、電鋳浴に浸漬されたときに電鋳浴液面から深さ20〜50mmの位置になるのが望ましい。
円筒母型7の上部絶縁部9の下端より下方に位置する部位が、電鋳皮膜が析出する電析部位7aである。
Next, a method for producing an endless metal thin film roll as a fixing belt substrate will be described.
First, a cylindrical matrix used for electroforming deposition of an endless metal thin film roll will be described. FIG. 4 is a schematic view of a cylindrical matrix.
As the material of the hollow cylindrical mother die 7, the SUS material No. 300 series material is most suitable (see Example 1). In addition, an aluminum cylindrical matrix can be used (see Example 2).
The cylindrical mother die 7 is immersed in the electroforming bath in a state where it is suspended with the thrust direction (axial direction) as the vertical direction. A
The part located below the lower end of the upper insulating
電析部位7aの上端と下端には、スラスト方向長が10mm程度、且つ周方向に向いたV字状の凹部を有する上部絶縁コート部10、下部絶縁コート部11を形成する。電鋳皮膜を形成すると、逆くさび状の絶縁コート部10、11に隣接して周方向に尖形状の剥離開始部10a、11aが形成される(図9参照)。電鋳皮膜形成後、円筒母型7からの脱型時、剥離開始部10a、11aから絶縁コート部10、11のスラスト方向長分だけ周方向に沿ってテープ状に電鋳皮膜の上部及び下部を剥離する(図9参照)。その後、冷水中に浸漬することにより、電鋳皮膜の上下両端部と、円筒母型7との隙間から水が浸入し、スムーズに脱型できる。また図示していないが、円筒母型7の下端面は絶縁コーティングされており、電鋳皮膜が電析しないようになっている。
円筒母型7の電析部位7aの長さは、定着時に通紙する紙の最大サイズがA4横(297mm)に設定されている場合、ニッケル電鋳薄膜ロール(無端状金属薄膜ロール)のスラスト方向両端部をカットすることを想定して、400mm程度とする。円筒母型7の表面は、ニッケル電鋳薄膜ロールの剥離・脱型が容易となるように、表面粗さRaが0.1μm以下になるように表面加工する。なお、円筒母型7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。
An upper insulating
The length of the
上記構成の円筒母型7に対して、以下に説明するニッケル電鋳装置を用いて、ニッケル電鋳を実施する。まずは、ニッケル電鋳装置の説明をする。図5は、ニッケル電鋳装置と電鋳方法を示した模式図である。図6(a)〜(c)は、円筒母型とアノードとの関係を示した模式図である。
ニッケル電鋳装置12には、円筒母型7のスラスト方向中央部(中間部)と対抗する位置に少なくともひとつ、望ましくは2〜4個の主アノード13を設置する。主アノード13は、円筒母型7を垂直に立てた状態(スラスト方向を垂直とした状態)を真上から見て、90°〜180°ごとに設置する(図6参照)。また主アノード13とは別に、円筒母型7の上部と下部の夫々と対向する位置に少なくともひとつ、望ましくは2〜4個の上部副アノード14、下部副アノード15を設置する。なお、図6(b)からわかるように、主アノード13、上部副アノード14、及び下部副アノード15は、必ずしも周方向に等間隔にて配置されている必要はない。
Nickel electroforming is performed on the cylindrical mother die 7 having the above-described configuration by using a nickel electroforming apparatus described below. First, the nickel electroforming apparatus will be described. FIG. 5 is a schematic view showing a nickel electroforming apparatus and an electroforming method. 6A to 6C are schematic views showing the relationship between the cylindrical matrix and the anode.
In the
主アノード13には、円筒母型7のスラスト方向中央部電鋳用の主整流器16を接続する。また、上部副アノード14及び下部副アノード15には、主整流器16とは独立した円筒母型7のスラスト方向両端部電鋳用の上部副整流器17、下部副整流器18を夫々接続する。なお、吊り下げ支持用電極8には、主整流器16、上部副整流器17、及び下部副整流器18のマイナスを夫々接続する。このようにすることで、円筒母型7の中間部に対して、上部及び下部にかかる電流量を独自に調整できる。なお、上部副整流器17と下部副整流器18を一体としてもよい。
円筒母型7の長さが400mm程度の場合、上部副アノード14及び下部副アノード15の円筒母型7のスラスト方向に対応する長さを約20mm程度とし、母型−副アノード間の極間距離を30〜50mm程度とする。こうすることで、電鋳薄膜ロール両端部の内径の小さい範囲が、スラスト方向で30mm程度となる。したがって、電鋳薄膜ロール両端部の内径の小さい範囲が、スラスト方向中央部に位置する通紙部分と干渉しなくなり、印字品質に影響が及ぶのを防ぐことができるとともに、電鋳時に浮き、膨れや電鋳液のしみ込みが無くなる。電鋳後はこの両端部約30mmの内の約10mm幅部分が剥離開始部10a、11aを起点に切り取られ、その後冷水に浸漬することで脱型をスムーズに行うことができる。
Connected to the
When the length of the cylindrical mother die 7 is about 400 mm, the length corresponding to the thrust direction of the cylindrical mother die 7 of the
なお、主アノード13の円筒母型7スラスト方向に対応する長さは、上記事例の場合、340mm〜360mm程度に設定する。これは、円筒母型7の長さ400mmから上部副アノード14及び下部副アノード15の夫々の長さ(20mm×2)を差し引き、さらに主アノード13と、上部副アノード14及び下部副アノード15とが、互いに接触しないようにするための余裕分を含めて設定される。また、母型−主アノード間の極間距離は50mm〜70mm程度とする。
主アノード13、上部副アノード14、及び下部副アノード15は、チタンなど耐食性のある金属材料からなるバスケット(網かご)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グで覆い、アノードの溶出に伴って発生するスラッジ(陽極スライム)が電鋳浴内に混入するのを防ぐ。電鋳浴は液循環ポンプ50によって、電鋳装置の下部に設置された液噴出ノズル51から上方に向けて噴き出すようになっており、フィルター52を通してろ過された新しい電鋳浴が、円筒母型に吹き付けられるようになっている。また図示はしていないが、電鋳装置には補助タンク53を設置し、補助タンク53内にダミーの電極(陰極)を入れて0.1〜1A/dm2程度の弱い通電を常に行い、電鋳浴内の重金属等の不純物の除去を行う。
In addition, the length corresponding to the cylindrical mother die 7 thrust direction of the
The
ニッケル電鋳装置12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。本件実施例では、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1〜5g/L、を基本の浴組成とする(図7参照)。その他の添加剤としては、ピット防止剤(ドデシル硫酸ナトリウムや市販品でも良い)を適量、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ホスフィン酸ナトリウム(次亜りん酸ナトリウム)または亜りん酸を0.15〜0.4g/L、の構成とする(図7参照)。なお、本実施形態においてりんは、必ずしもは必要な添加物ではない。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。
The nickel electroforming bath used in the
ここで、陰極電流密度と電鋳皮膜応力との関係について説明する。図8は、本件実施例にて使用しているニッケル電鋳液(図7参照)を用いての電鋳時における、陰極電流密度と電鋳皮膜応力の関係を示したグラフである。電鋳皮膜応力は、低電流密度側ではマイナスの圧縮応力だが、電流密度が高くなるにつれて圧縮応力が弱まっていき、10A/dm2を超えると引張り応力側になる。
このデータを基に、電鋳薄膜ロールの中央部と両端部とで電鋳皮膜応力を変化させて電鋳を行い、電鋳後の脱型の可否、電鋳時の電鋳液のしみ込みや膨れ、浮きの外観不良の有無、を判断した。図9は、電鋳薄膜ロールの中央部及び両端部の夫々の内部応力と脱型の可否との関係を示す表である。図10は、電鋳薄膜ロールの中央部及び両端部の夫々の内部応力と電鋳液のしみ込みや膨れ、浮きの外観不良の有無との関係を示す表である。図11は、図9と図10の結果が双方とも良好であった内部応力範囲を示す表である。
この表から、脱型可能でかつ外観不良の無い応力の範囲は、電鋳薄膜ロールのスラスト方向中央部で、−40〜−60N/mm2、スラスト方向両端部で0〜−30N/mm2、であることがわかる。この応力に対応した電流密度は、図8より、スラスト方向中央部では3〜5A/dm2の程度、スラスト方向両端部では7〜10A/dm2程度の範囲となる。図8には、この範囲を記入している。
Here, the relationship between the cathode current density and the electroformed film stress will be described. FIG. 8 is a graph showing the relationship between the cathode current density and the electroformed film stress during electroforming using the nickel electroforming liquid (see FIG. 7) used in this example. The electroformed film stress is a negative compressive stress on the low current density side, but the compressive stress weakens as the current density increases, and on the tensile stress side when it exceeds 10 A / dm 2 .
Based on this data, electroforming is performed by changing the electroforming film stress at the center and both ends of the electroformed thin film roll, whether or not the mold can be removed after electroforming, and the penetration of the electroforming liquid during electroforming. The presence or absence of poor appearance of swelling and floating was judged. FIG. 9 is a table showing the relationship between the internal stresses at the center and both ends of the electroformed thin film roll and the possibility of demolding. FIG. 10 is a table showing the relationship between the internal stresses at the center and both ends of the electroformed thin film roll and the presence or absence of poor appearance of the electroforming liquid soaking and swelling. FIG. 11 is a table showing the internal stress range in which the results of FIGS. 9 and 10 were both good.
From this table, the range of demolding possible and no appearance defects stress in the thrust direction central portion of the electroforming film roll, -40~-60N / mm 2, in the thrust direction both
このような条件で電鋳した電鋳薄膜ロールのスラスト方向中央部は、高い圧縮応力のために膨張して内径が広がり、スラスト方向両端部ではスラスト方向中央部より膨張は小さいため、内径の広がりも中央部よりも小さくなる。すなわち電鋳薄膜ロールは、円筒の中央部内径が大きく、両端部が僅かに小さい、両端が僅かに縮まった円筒ロール形状となる。その内径差は、中央部と両端部の応力差によって異なり、最も応力差が大きいとき(中央部応力が−60N/mm2、両端部応力が0N/mm2、の時)で、両端部の内径が中央部の内径に対して0.04%小さく、最も応力差が小さいとき(中央部応力が−40N/mm2、両端部応力が−30N/mm2、の時)で、両端部の内径が該中央部の内径に対して0.006%小さくなる。よって、本実施形態によって製造される電鋳薄膜ロールは、該両端部の内径が該中央部の内径に対して0.006〜0.04%小さいロール形状となる。 The central portion in the thrust direction of the electroformed thin film roll electroformed under such conditions expands due to high compressive stress and the inner diameter expands, and the expansion at the both ends in the thrust direction is smaller than the central portion in the thrust direction. Becomes smaller than the central portion. That is, the electroformed thin film roll has a cylindrical roll shape in which the inner diameter of the central portion of the cylinder is large, both end portions are slightly small, and both ends are slightly contracted. The difference in inner diameter varies depending on the stress difference between the center and both ends. When the stress difference is the largest (when the center stress is −60 N / mm 2 and the stress at both ends is 0 N / mm 2 ), When the inner diameter is 0.04% smaller than the inner diameter of the central portion and the stress difference is the smallest (when the central portion stress is −40 N / mm 2 and the both end stress is −30 N / mm 2 ), The inner diameter is 0.006% smaller than the inner diameter of the central portion. Therefore, the electroformed thin film roll manufactured according to the present embodiment has a roll shape in which the inner diameter of the both end portions is smaller by 0.006 to 0.04% than the inner diameter of the central portion.
次に、電鋳の手順について説明する。図12(a)、(b)は、円筒母型とアノードとの関係を示した模式図である。図13は、電鋳皮膜を剥離する様子を示した模式図である。
円筒母型7の上部絶縁部9の下端が電鋳浴液面から約30mm沈む位置に円筒母型を浸漬させ、通電を開始する。円筒母型7は、浸漬中は30〜100r/min.の回転数で周方向に回転させる。
円筒母型7の浸漬後、約10秒間無通電状態で母型表面を電鋳浴になじませてから、主整流器16で3〜5A/dm2の通電を行い、所定のめっき厚(本実施例では約32μm)に到達するまでの時間(約32〜53分間)、通電を続ける。上部副アノード14及び下部副アノード15に繋がった上部副整流器17及び下部副整流器18には、円筒母型7の浸漬後、約10秒間無通電状態を保ったあと、7〜10A/dm2の電流密度で、16〜23分間通電し、所定のめっき厚(本実施例では約32μm)を電析させる。
Next, an electroforming procedure will be described. 12A and 12B are schematic views showing the relationship between the cylindrical matrix and the anode. FIG. 13 is a schematic view showing a state where the electroformed film is peeled off.
The cylindrical mother die is immersed in a position where the lower end of the upper insulating
After immersion of the cylindrical mother die 7, the mother die surface is adapted to the electroforming bath in a non-energized state for about 10 seconds, and then the
円筒母型7上端部及び下端部の電鋳は中央部よりも早く終了するので、両端部の電鋳終了後、内径が母型半径よりも10mm程度大きく、スラスト方向長さで約30mmの円筒形状の遮へい板54を、円筒母型7の上下両端部に設置する(図12(b)参照)。上部副アノード14と円筒母型7との間と、下部副アノード15と円筒母型7との間に遮へい板54を設置することにより上下端部のめっき厚はそれ以上厚くならず、電鋳終了後には中央部とほぼ同じ膜厚になる。
通電終了後、電鋳皮膜が形成された円筒母型7を電鋳浴から引き上げ、水洗する。
その後、円筒母型7上下端部の剥離開始部10a、11aから、円筒の周方向に沿って電鋳皮膜の上下両端部をテープ状に剥離し(図13参照)、その後冷水中に浸漬することで、熱膨張差により母型とニッケル電鋳薄膜ロール間に隙間ができ、そこに水が浸入することで、円筒母型から電鋳皮膜ロールをスムーズに脱型できる。
脱型した電鋳皮膜ロールは、必要な長さとなるように両端部の不要部分をカットして、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電鋳薄膜ロールには、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に傷や折れといった欠陥は見られなかった。
Since the electroforming at the upper end and the lower end of the cylindrical mother die 7 is completed earlier than the central portion, after completion of the electroforming at both ends, the cylinder whose inner diameter is about 10 mm larger than the die radius and whose length in the thrust direction is about 30 mm. The
After energization, the cylindrical mother die 7 on which the electroformed film is formed is pulled up from the electroforming bath and washed with water.
Thereafter, the upper and lower ends of the electroformed film are peeled in a tape shape along the circumferential direction of the cylinder from the peeling
The removed electroformed film roll can be used as a fixing belt substrate by cutting unnecessary portions at both ends so as to have a required length.
The nickel electroformed thin film roll thus formed contains 0.5 to 0.7 mass% of phosphorus in addition to nickel as a main component. Therefore, even when the PFA release layer was subjected to heat treatment at 350 ° C. for 30 minutes, no defects such as scratches or breaks were found in the electroformed film even after the 200K paper passing test.
[実施例1]
本実施例にて使用した円筒母型はSUS材の300番系列の材料(本実施例ではSUS310)にて製作されており、円筒母型の上端部には絶縁コーティングをして上部絶縁部とした。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。円筒母型表面は、電鋳皮膜が剥離・脱型が容易となるように、表面粗さRaが0.1μm以下になるように表面加工した。
上記円筒母型を電鋳する電鋳装置には、円筒母型のスラスト方向中央部と対向する位置に少なくともひとつの主アノードを設置し、また円筒母型のスラスト方向上下端部と対向する位置にも、それぞれ少なくともひとつの副アノードを設置した。また、上部副アノードと下部副アノードには、主アノード用とは独立した整流器を設け、円筒母型の上端部と下端部にかかる電流量を独自に調整できるようにした。図7に示す浴組成で、pHは3.5〜4.5、浴温度は55±3℃に調整した電鋳浴を使用して、電鋳を行った。
円筒母型の浸漬後、約10秒間無通電状態で母型表面を電鋳浴になじませてから、主整流器で3〜5A/dm2の通電を行い、所定のめっき厚(本実施例では約32μm)に到達するまでの時間(約32〜53分間)、通電を続ける。上部副アノード及び下部副アノードに接続された上部副整流器及び下部副整流器には、円筒母型の浸漬後、約10秒間無通電状態を保ったあと、7〜10A/dm2の電流密度で、16〜23分間通電し、所定のめっき厚(本実施例では約32μm)を電析させる。
[Example 1]
The cylindrical matrix used in this example is made of SUS material No. 300 series material (SUS310 in this example), and the upper end of the cylindrical matrix is coated with an insulating coating. did. A reverse wedge-shaped insulating coat portion having a vertical width of 5 to 10 mm was formed immediately below the upper insulating portion. The surface of the cylindrical mother die was surface-treated so that the surface roughness Ra was 0.1 μm or less so that the electroformed film could be easily peeled and removed.
In the electroforming apparatus for electroforming the cylindrical mother die, at least one main anode is installed at a position facing the central portion in the thrust direction of the cylindrical mother die, and a position facing the upper and lower end portions in the thrust direction of the cylindrical mother die. In addition, at least one secondary anode was installed for each. In addition, the upper sub-anode and the lower sub-anode are provided with rectifiers independent from those for the main anode, so that the amount of current applied to the upper and lower ends of the cylindrical mother die can be independently adjusted. Electroforming was performed using an electroforming bath having a bath composition shown in FIG. 7 and having a pH adjusted to 3.5 to 4.5 and a bath temperature adjusted to 55 ± 3 ° C.
After immersion of the cylindrical mother mold, the mother mold surface is adapted to the electroforming bath in a non-energized state for about 10 seconds, and then the main rectifier is energized with 3 to 5 A / dm 2 to obtain a predetermined plating thickness (in this embodiment, The energization is continued for a time (about 32 to 53 minutes) until reaching about 32 μm). The upper sub-rectifier and the lower sub-rectifier connected to the upper sub-anode and the lower sub-anode have a current density of 7 to 10 A / dm 2 after being kept in a non-energized state for about 10 seconds after immersion of the cylindrical mother die. Energization is performed for 16 to 23 minutes to deposit a predetermined plating thickness (about 32 μm in this embodiment).
円筒母型のスラスト方向上端部及び下端部の電鋳は中央部よりも早く終了するので、両端部の電鋳終了後、内径が母型半径よりも10mm程度大きく、スラスト方向長さで約30mmの円筒形状の遮へい板を母型の両端部に設置する。これにより、上下端部のめっき厚はそれ以上厚くならず、中央部とほぼ同じ膜厚になる。
通電終了後、電鋳皮膜が形成された円筒母型を電鋳浴から引き上げ、水洗する。
その後、円筒母型上下端部の剥離開始部から、円周方向に電鋳皮膜の上部をテープ状に剥離し、その後冷水中に浸漬することで、熱膨張差により円筒母型とニッケル電鋳薄膜ロール間に隙間ができ、そこに水が浸入することで、円筒母型から電鋳皮膜ロールをスムーズに脱型できる。
このようにして形成されたニッケル電鋳薄膜ロールには、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。
Since the electroforming of the upper and lower ends in the thrust direction of the cylindrical mother die is finished earlier than the center portion, the inner diameter is about 10 mm larger than the die radius after the electroforming of both ends, and the length in the thrust direction is about 30 mm. Cylindrical shielding plates are installed at both ends of the matrix. As a result, the plating thicknesses at the upper and lower end portions are not further increased, and the film thickness is substantially the same as that at the central portion.
After energization is completed, the cylindrical mother die on which the electroformed film is formed is pulled out of the electroforming bath and washed with water.
Thereafter, the upper part of the electroformed film is peeled off in a tape shape in the circumferential direction from the peeling start part of the upper and lower ends of the cylindrical mother die, and then immersed in cold water, so that the cylindrical mother die and the nickel electroforming are caused by the difference in thermal expansion. A gap is formed between the thin film rolls, and when water enters, the electroformed film roll can be smoothly removed from the cylindrical matrix.
The nickel electroformed thin film roll thus formed contained 0.5 to 0.7 mass% of phosphorus. Therefore, even when the paper passing test was performed 200K times after heat treatment at 350 ° C. for 30 minutes, no defects such as scratches or breakage were found in the electroformed film.
[実施例2]
円筒母型の材質として、前述のSUSの300番系列の材料の他に、アルミ系の材料が利用できる。アルミ系の材料としては、5000番系列の材料が入手しやすくかつ硬度的にも良好なため適している。アルミ系材料は、ニッケル電鋳時に母型表面が侵食されるため、耐食性がありかつ表面に不働態膜を形成できる皮膜を母型表面に形成する。皮膜としては、クロムやチタン、ニッケル−リン合金があるが、本実施例では、10〜20μm程度の皮膜が電鋳法によって良好に形成でき、かつ強固な不働態膜のあるクロム皮膜を選定した。以下に、実施例を記す。
[Example 2]
As the material of the cylindrical matrix, an aluminum-based material can be used in addition to the above-mentioned SUS 300 series material. As the aluminum-based material, the 5000 series material is suitable because it is easily available and has good hardness. Since the base material of the aluminum-based material is eroded during nickel electroforming, a coating that is corrosion resistant and can form a passive film on the surface is formed on the surface of the base. As the coating, there are chromium, titanium, and nickel-phosphorus alloy. In this embodiment, a chromium coating with a strong passive film that can form a coating of about 10 to 20 μm satisfactorily by electroforming is selected. . Examples will be described below.
A5056番のアルミ材料を加工して、実施例1に記述された円筒母型と同様の形状を形成する。アルミ材料の円筒母型の側面と、下端面を、表面粗さRaが0.1μm以下になるように表面加工した。
円筒母型の表面にクロム電鋳によってクロム皮膜を形成した。
まず、円筒母型を、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、エッチング処理した。その後水洗した。
次に、20〜30重量%、室温の硝酸水溶液に約1分間浸漬し、表面のスマットを除去した。スマット除去には、市販のデスマット剤(奥野製薬製:トップデスマットなど)を使用しても良い。その後水洗した。
The A5056 aluminum material is processed to form the same shape as the cylindrical matrix described in the first embodiment. The side surface and the lower end surface of the aluminum cylinder were processed so that the surface roughness Ra was 0.1 μm or less.
A chromium film was formed on the surface of the cylindrical matrix by chromium electroforming.
First, the cylindrical matrix was immersed in an aqueous solution of sodium hydroxide having a temperature of about 30 to 50 g / liter and a liquid temperature of about 50 ° C. for 30 seconds to 1 minute and etched. Thereafter, it was washed with water.
Next, it was immersed in an aqueous nitric acid solution at 20 to 30% by weight at room temperature for about 1 minute to remove surface smut. A commercially available desmutting agent (Okuno Pharmaceutical: top desmutting etc.) may be used for smut removal. Thereafter, it was washed with water.
次に、ジンケート処理剤による亜鉛置換処理を行った。本実施例では奥野製薬製:サブスターZN−111の500ml/L、室温の水溶液に40〜60秒間浸漬して処理を行った。その後水洗してから、20〜30重量%、室温の硝酸水溶液に約1分間浸漬し、表面の亜鉛皮膜を一度除去した。この後、再度同条件で、ジンケート処理を行うことによって、円筒母型の表面に微細で緻密な亜鉛皮膜が形成された。
次に、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、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2〜5質量%の鉛合金を用いた。
このような構成の円筒母型を用い、これ以降の電鋳から脱型に至る工程は、実施例1と同様の工程とすることにより、ニッケル電鋳法によって電鋳皮膜ロールを良好に製造できた。
Next, a zinc replacement treatment with a zincate treatment agent was performed. In this example, Okuno Seiyaku: Substar ZN-111 was treated by immersing it in an aqueous solution of 500 ml / L at room temperature for 40 to 60 seconds. After washing with water, it was immersed in an aqueous nitric acid solution at 20 to 30% by weight at room temperature for about 1 minute to remove the surface zinc film once. Thereafter, by performing zincate treatment again under the same conditions, a fine and dense zinc film was formed on the surface of the cylindrical matrix.
Next, it is immersed in a chromium electroforming bath of pure chromic acid 250-300 g / L, sodium fluoride 15-20 g / L, sulfuric acid 0.5-1 g / L, bath temperature 40-50 ° C., 20-60 r / L min. While rotating at 10 to 20 A / dm 2 for 10 to 20 minutes, a chromium film was deposited to 10 to 20 μm. In addition, the lead alloy of 2-5 mass% of antimony was used for the anode.
By using the cylindrical mother mold having such a configuration, the subsequent processes from electroforming to demolding are the same processes as in Example 1, so that an electroformed film roll can be manufactured satisfactorily by the nickel electroforming method. It was.
[実施例3]
電鋳皮膜を析出させる円筒母型は実施例1または実施例2と同じ構成とし、電鋳を実施する電鋳装置も実施例1と同じ装置を使用した。本実施例において使用するニッケル電鋳浴は、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1〜5g/L、を基本の浴組成とする(図7参照)。その他の添加剤としては、ピット防止剤(ドデシル硫酸ナトリウムや市販品でも良い)を適量、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、を添加する。なおここまでは、実施例1の図7の浴組成と同じである。
電鋳皮膜の耐熱性向上のために本実施例では、ホスフィン酸ナトリウムの代わりに亜りん酸または亜りん酸二カリウムを0.1〜0.3g/L添加する。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。
[Example 3]
The cylindrical matrix for depositing the electroformed film had the same configuration as in Example 1 or Example 2, and the same electroforming apparatus as that in Example 1 was used for electroforming. The nickel electroforming bath used in this example is nickel sulfamate 500 to 550 g / L which is difficult to be on the tensile stress side as nickel salt and can be high speed electroformed,
In this embodiment, 0.1 to 0.3 g / L of phosphorous acid or dipotassium phosphite is added instead of sodium phosphinate in order to improve the heat resistance of the electroformed film. The pH of the electroforming bath is adjusted to 3.5 to 4.5, and the bath temperature during electroforming is adjusted to 55 ± 3 ° C.
電鋳の手順は、実施例1と同じとした。また電鋳後の脱型工程も実施例1と同じ工程で実施した。
このようにして形成されたニッケル電鋳薄膜ロールには、主成分としてのニッケルの他に、実施例1と同じようにりんが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に傷や折れといった欠陥は見られなかった。
The electroforming procedure was the same as in Example 1. The demolding process after electroforming was also performed in the same process as in Example 1.
The nickel electroformed thin film roll thus formed contains 0.5 to 0.7 mass% of phosphorus in the same manner as in Example 1 in addition to nickel as the main component. Therefore, even when the PFA release layer was subjected to heat treatment at 350 ° C. for 30 minutes, no defects such as scratches or breaks were found in the electroformed film even after the 200K paper passing test.
以上のように本実施形態によれば、円筒母型のスラスト方向両端部に対しては、中央部よりも高い電流密度で電鋳を行うので、電鋳薄膜ロールの中央部は、高い圧縮応力のために膨張して内径が広がり、両端部では中央部より膨張は小さいため、内径の広がりも中央部よりも小さくなるため、電鋳薄膜ロールは、円筒の中央部内径が大きく、両端部が僅かに小さい、両端が僅かに縮まった円筒ロール形状となり、電鋳時には、電鋳皮膜の両端部が円筒母型に密着して、膨れや浮きによる電鋳液のしみ込みや外観不良を防ぐことでき、電鋳後には母型からのロールのスムーズな脱型が可能となる。 As described above, according to the present embodiment, since electroforming is performed at both ends in the thrust direction of the cylindrical matrix at a higher current density than the central portion, the central portion of the electroformed thin film roll has a high compressive stress. Therefore, the inner diameter of each end is smaller than that of the central portion. Slightly small cylindrical roll shape with both ends slightly shrunk, and during electroforming, both ends of the electroformed film are in close contact with the cylindrical matrix to prevent penetration of the electroforming liquid due to swelling and floating and poor appearance It is possible to smoothly remove the roll from the mother mold after electroforming.
また、電鋳薄膜ロール両端部の電鋳皮膜の厚さが所定の厚さになったら円筒母型両端部電鋳用の整流器の通電を停止すると同時に、アノードと円筒母型両端部との間に遮へい板を設置するようにしているので、円筒母型両端部へ補助電極リングなどを設置しなくても、スラスト方向中央部と両端部で電鋳膜厚を均一にできる。
このように製造された電鋳薄膜ロールは、スラスト方向両端部の内径が該中央部の内径よりも小さい形状となり、両端部の内径が該中央部の内径に対して0.006〜0.04%小さくなっているので、電鋳時には、電鋳皮膜の両端部が円筒母型に密着して、膨れや浮きによる電鋳液のしみ込みや外観不良を防ぐことでき、電鋳後には母型からのロールのスムーズな脱型が可能となる。
In addition, when the thickness of the electroformed film on both ends of the electroformed thin film roll reaches a predetermined thickness, the energization of the rectifier for both ends of the cylindrical mother die is stopped, and at the same time, between the anode and both ends of the cylindrical mother die. Therefore, the electroformed film thickness can be made uniform at the center and both ends in the thrust direction without installing auxiliary electrode rings or the like at both ends of the cylindrical matrix.
The electroformed thin film roll thus manufactured has a shape in which the inner diameter at both ends in the thrust direction is smaller than the inner diameter at the center, and the inner diameter at both ends is 0.006 to 0.04 with respect to the inner diameter at the center. Therefore, during electroforming, both ends of the electroformed film are in close contact with the cylindrical mother die, preventing the electrocasting liquid from penetrating and poor appearance due to swelling and floating. Smooth demolding of the roll is possible.
また、スラスト方向中央部の電鋳皮膜の内部応力が−60N/mm2〜−40N/mm2の範囲となり、かつスラスト方向両端部の電鋳皮膜の内部応力が、−30N/mm2〜0N/mm2の範囲となっているので、円筒の中央部内径が大きく、両端部が僅かに小さい、両端が僅かに縮まった円筒ロール形状となる。電鋳時には、電鋳皮膜の両端部が円筒母型に密着して、膨れや浮きによる電鋳液のしみ込みや外観不良を防ぐことでき、電鋳後には母型からのロールのスムーズな脱型が可能となる。
Further, the internal stress in the thrust direction central portion of the electroforming internal stress of the film is in the range of -60N / mm 2 ~-40N /
1…発熱部材、2…加熱パイプ、3…ステー、4…加圧パッド、5…定着ベルト、5a…電鋳皮膜、5b…摺動層、5c…弾性層、5d…離型層、6…加圧ローラ、7…円筒母型、7a…電析部位、8…吊り下げ支持用電極、9…上部絶縁部、10…上部絶縁コート部、11…下部絶縁コート部、10a、11a…剥離開始部、12…ニッケル電鋳装置、13…主アノード、14…上部副アノード、15…下部副アノード、16…主整流器、17…上部副整流器、18…下部副整流器、20…作像ユニット、21…感光体、22…中間転写ベルト、22a、22b、22c…ローラ、23…2次転写ローラ、24…記録材カセット、25…記録材搬送路、26…定着ユニット、27…スタックトレイ、40…画像形成装置、50…液循環ポンプ、51…液噴出ノズル、52…フィルター、53…補助タンク、54…遮へい板、N…ニップ部、P…転写紙
DESCRIPTION OF
Claims (7)
スラスト方向両端部の内径がスラスト方向中央部の内径に対して0.006乃至0.04%小さいことを特徴とする無端状金属薄膜ロール。 P-Toluenesulfonamide as the primary brightener, 2-butyne-1,4-diol as the secondary brightener, and sodium phosphinate or phosphorous as an additive for improving the heat resistance of the electroformed film to nickel sulfamate A hollow cylindrical endless metal thin film roll manufactured by a nickel electroforming method using an acid-containing plating bath ,
An endless metal thin film roll characterized in that the inner diameter at both ends in the thrust direction is 0.006 to 0.04% smaller than the inner diameter at the center in the thrust direction.
めっき浴は、スルファミン酸ニッケルに少なくとも1次光沢剤としてp−トルエンスルホンアミド、2次光沢剤として2−ブチン−1,4−ジオール、及び電鋳皮膜の耐熱性向上用の添加剤としてホスフィン酸ナトリウムまたは亜りん酸を含み、
前記円筒母型両端部の電流密度を7〜10A/dm^2とし、円筒母型中央部の電流密度を3〜5A/dm^2として電鋳を行うことを特徴とする無端状金属薄膜ロールの製造方法。 A cylindrical matrix, at least one main anode installed at a position facing the central portion in the thrust direction of the cylindrical matrix, and at least one installed at positions opposed to both ends in the thrust direction of the cylindrical matrix. An endless metal thin film roll is manufactured by nickel electroforming using a sub-anode, a main rectifier connected to the main anode, and a sub-rectifier connected to the sub-anode and independent of the main rectifier. A method,
The plating bath consists of nickel sulfamate, at least p-toluenesulfonamide as the primary brightener, 2-butyne-1,4-diol as the secondary brightener, and phosphinic acid as an additive for improving the heat resistance of the electroformed film. Contains sodium or phosphorous acid,
Endless thin metal film roll and performs the current density of the cylindrical mold end portions and 7~10A / dm ^ 2, electroforming a current density of the cylindrical mold central portion as 3~5A / dm ^ 2 Manufacturing method.
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