JP2007249186A - 像加熱装置及びこの像加熱装置に用いられる可撓性スリーブ - Google Patents

Abstract

【課題】外径が１８ｍｍ以上２４ｍｍ以下のステンレス製ベース層を有する可撓性スリーブを用いても耐久性を確保できる像加熱装置、及びこの像加熱装置に用いられる可撓性スリーブの提供。
【解決手段】ステンレス製ベース層を有する可撓性スリーブ３４と、前記可撓性スリーブの内周面に接触するヒータ２９と、前記可撓性スリーブの外周面に接触しており前記ヒータと協働してニップ部Ｎを形成する弾性ローラ４０と、を有し、前記ニップ部で画像ｔを担持する記録材Ｐを挟持搬送しつつ加熱する像加熱装置において、前記ステンレス製ベース層は、外径１８ｍｍ以上２４ｍｍ以下、厚み２５μｍ以上３０μｍ以下であり、前記ステンレス製ベース層の外周面は噴射加工されていることを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、電子写真複写機、電子写真プリンタ等の画像形成装置に搭載される画像加熱定着装置として用いれば好適な像加熱装置、及びこの像加熱装置に用いられる可撓性スリーブに関する。

電子写真式の複写機やプリンタ等の画像形成装置に搭載する画像加熱定着装置（定着器）として、フィルム加熱方式のものがある。
フィルム加熱方式の定着装置は、セラミックス製の基板上に抵抗発熱体を有するヒータと、このヒータに接触しつつ移動する可撓性の定着フィルムと、定着フィルムを介してヒータとニップ部を形成する加圧ローラと、を有する。特許文献１ないし特許文献７にはこのタイプの定着装置が記載されている。未定着トナー像を担持する記録材は定着装置のニップ部で挟持搬送されつつ加熱され、これにより記録材上のトナー像は記録材に加熱定着される。この定着装置は、ヒータへの通電を開始し定着可能温度まで昇温するのに要する時間が短いというメリットを有する。したがって、この定着装置を搭載するプリンタは、プリント指令の入力後、1枚目の画像を出力するまでの時間（ＦＰＯＴ：First printout time）を短くできる。またこの定着装置は、プリント指令を待つ待機中の消費電力が少ないというメリットもある。

上記の定着装置は、上述のようなメリットを有するため、低速の画像形成装置から高速の画像形成装置に搭載されるようになってきている。高速の画像形成装置に搭載する場合には、ニップ部の通過時間の短くなった記録材に十分な熱エネルギーを供給する必要があり、定着フィルムとして熱伝導に優れたＳＵＳ（ステンレス）などの金属製のベース層を有する金属製スリーブを用いることが提案されている。

また、定着フィルムには長時間にわたり耐久性を持たせなければならない。近年、省エネ、省スペースの要求が厳しくなり、画像形成装置に用いられる定着フィルムの小径化、薄肉化が進められている。これに伴い、金属製スリーブについては、十分な耐摩耗性を有するとともに、耐屈曲性、耐久性などの特性においても優れたものが要求されている。
特開昭６３−３１３１８２号公報 特開平２−１５７８７８号公報 特開平４−４４０７５号公報 特開平４−２０４９８０号公報 特開２００３−１１４５８６号公報 特開２００４−２５５８２８号公報 特開２００５−２５７８６２号公報

しかしながら、定着フィルムとして可撓性の金属製スリーブを用いる場合に、金属製スリーブの小径化を行うと、曲率半径が小さくなり屈曲強度が低下するため、耐屈曲性を確保するために薄肉化を図る必要がある。ところが、金属製スリーブの薄肉化は加工が困難であるという問題があった。

例えば、外径が３０ｍｍのステンレス製スリーブをベースとする可撓性スリーブの場合、ステンレス製スリーブの厚みを３５μｍ〜４０μｍ程度まで薄くすれば、フィルム加熱方式の定着装置に搭載しても耐久性を確保できる。しかしながら、ステンレス製スリーブの外径を１８ｍｍ〜２４ｍｍまで小径化する場合、その厚みを２５μｍ〜３０μｍ程度まで薄くしても長期間に亘る使用に耐えられる耐久性を確保するのは難しい。現時点のステンレス製スリーブ製造技術では、２５μｍ程度の厚みにするのが限界であり、よって、１８ｍｍ〜２４ｍｍの外径を有するステンレス製スリーブをフィルム加熱方式の定着装置に搭載するのは技術的に困難であった。

本発明は上述の課題に鑑み成されたものであり、その目的は、外径が１８ｍｍ以上２４ｍｍ以下のステンレス製ベース層を有する可撓性スリーブを用いても耐久性を確保できる像加熱装置、及びこの像加熱装置に用いられる可撓性スリーブを提供することにある。

上記目的を達成するための構成は、ステンレス製ベース層を有する可撓性スリーブと、前記可撓性スリーブの内周面に接触するヒータと、前記可撓性スリーブの外周面に接触しており前記ヒータと協働してニップ部を形成する弾性ローラと、を有し、前記ニップ部で画像を担持する記録材を挟持搬送しつつ加熱する像加熱装置において、前記ステンレス製ベース層は、外径１８ｍｍ以上２４ｍｍ以下、厚み２５μｍ以上３０μｍ以下であり、前記ステンレス製ベース層の外周面は噴射加工されていることを特徴とする。

また、上記目的を達成するための構成は、ベース層がステンレス製であり、像加熱装置に用いられる可撓性スリーブにおいて、前記ステンレス製ベース層は、外径１８ｍｍ以上２４ｍｍ以下、厚み２５μｍ以上３０μｍ以下であり、前記ステンレス製ベース層の外周面は噴射加工されていることを特徴とする。

本発明によれば、外径が１８ｍｍ以上２４ｍｍ以下のステンレス製ベース層を有する可撓性スリーブを用いても耐久性を確保できる像加熱装置、及びこの像加熱装置に用いられる可撓性スリーブを提供することができる。

以下、本発明を図面に基づいて詳しく説明する。

（１）画像形成装置例
図１４は本発明に係る像加熱装置を画像加熱定着装置として搭載できる画像形成装置の一例の構成模型図である。この画像形成装置は電子写真方式のレーザビームプリンタである。

１１は像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）である。例えばアルミニウム等の導電性ドラム基体の外周面に有機光導電体等の感光層を形成した有機感光ドラムである。

１２は帯電手段としての帯電ローラである。この帯電ローラ１２により感光ドラムの外周面（表面）が所定の極性・電位に一様に帯電処理される。

１０はレーザー露光装置である。このレーザー露光装置１０は不図示のイメージスキャナやコンピュータ等の外部装置から入力する画像情報に対応して変調したレーザ光Ｌを出力する。このレーザ光により感光ドラム１１表面の一様帯電処理面を走査露光する。この走査露光により感光ドラム１１表面に画像情報に対応した静電潜像が形成される。

１３は現像手段としての現像装置である。この現像装置１３は現像ローラ１３ａを有し、このローラ１３ａにより感光ドラム１１表面の静電潜像をトナー（現像剤）によってトナー像（現像像）として可視像化する。

１７は給紙カセットであり、記録材（転写材）Ｐを積載して収納させてある。給紙スタート信号に基いて給紙ローラ１８が回転されて給紙カセット１７内の記録材Ｐが一枚ずつ分離給送される。その給送された記録材Ｐは搬送ローラ１９によりシートパス２０を通じてレジストローラ対２１に搬送される。そしてこのレジストローラ対２１により感光ドラム１１と転写ローラ１６との間の当接ニップ部である転写部Ｔに所定の制御タイミングにて導入される。

転写部Ｔに導入された記録材Ｐはこの転写部Ｔで挟持搬送され、その間、転写ローラ１６により感光ドラム１１表面のトナー像が記録材Ｐ面に順次に静電的に転写されていく。

転写部Ｔにおいてトナー像の転写を受けた記録材Ｐは、感光ドラム１１表面から分離された後に定着装置２２へ搬送導入され、トナー像の加熱定着処理を受ける。

一方、記録材分離後（記録材に対するトナー像転写後）の感光ドラム１１表面はクリーニング装置１４のクリーニングブレード１４ａにより転写残トナーや紙粉等の付着物の除去を受けて清浄面化され、繰り返して作像に供される。

また、定着装置２２を通った記録材Ｐは搬送ローラ２３により排紙ローラ２４に送られる。そしてこの排紙ローラ２４によりプリンタ上面の排紙トレイ２５上に排紙される。

本実施例のプリンタは、感光ドラム１１と、帯電ローラ１２と、現像装置１３と、クリーニング装置１４の４つのプロセス機器について、これらを一括してプリンタ本体に対して着脱・交換自在のプロセスカートリッジ１５として構成してある。

（２）定着装置２２
図１は本実施例における定着装置２２の一例の要部の模式的横断面図である。図２は要部の斜視模型図である。この定着装置２２はフィルム加熱方式の装置である。

３３は可撓性を有する金属製の薄肉フィルム（以下、金属製スリーブと記す）である。この金属製スリーブ３３は、記録材Ｐの面において記録材搬送方向Ｘと交差する方向を長手とするエンドレスベルト状もしくは円筒状の部材である。金属製スリーブ３３は長手両端部がフランジ部材（不図示）により回転可能に保持されている。このフランジ部材は装置フレームの側板（不図示）に支持させてある。金属製スリーブ３３については追って詳しく説明する。

３２は加熱体支持部材兼フィルムガイド部材としてのステーである。このステー３２は、記録材搬送方向Ｘと交差する方向を長手とする横断面略半円形樋型の耐熱樹脂製の剛性部材である。このステー３２は長手両端部が上記のフランジ部材によって保持されている。ステー３２の材料として高耐熱性の液晶ポリマーを用いた。このステー３２に金属製スリーブ３３がルーズに外嵌されている。

２９は加熱体としてのヒータであり、上記ステー３２の下面にステー長手に沿って設けた溝部３２ａ内に嵌入させて固定支持させてある。

４０はバックアップ部材としての弾性加圧ローラである。
加圧ローラ４０は、鉄、アルミ等の金属製芯金４１上に、弾性層としてのシリコーンソリッドゴム、シリコーンスポンジゴム等の絶縁性、もしくは、導電材を分散した導電性を有する弾性層４２を形成している。そしてこの上に離型層４３としてフッ素樹脂層が形成されている。この加圧ローラ４０は、記録材搬送方向Ｘと交差する方向を長手とする部材であり、芯金４１の長手両端部が軸受部材を介して上記の装置フレームの側板に回転可能に保持されている。そしてこの加圧ローラ４０は、不図示の加圧バネによって約１２７Ｎ（１３ｋｇｆ）の加圧力で、金属製スリーブ３３と密着加圧されている。すなわち、ヒータ２９と加圧ローラ４０の間（正確にはヒータ２９を保持するステー３２と加圧ローラ４０の間）には所定の圧力が掛けられている。そしてそのヒータ２９と加圧ローラ４０の間に金属製スリーブ３３を挟んで所定幅のニップ部（定着ニップ部）Ｎが形成されている。

図３の（ａ）はヒータ２９の構成と温調制御系の説明図、（ｂ）はヒータ２９の横断面図である。図３（ａ）の上側の図がヒータの表面側、図３（ａ）の下側の図がヒータの裏面側である。

ヒータ２９としてセラミックヒータを使用した。ヒータ２９は、記録材搬送方向Ｘと直交する方向に細長い基板１を有する。この基板１の寸法は厚み１ｍｍ、幅６ｍｍ、長さ２７０ｍｍである。また、基板１の材料はアルミナである。基板１の片面には、基板１の長手方向に沿って厚み１０μｍ、幅１．５ｍｍ、長さ２２０ｍｍの抵抗発熱体２ａ，２ｂが形成してある。この発熱体２ａ，２ｂはＡｇ、Ｐｄ等の導電材とガラス等の非導電物質が分散されたペースト状の電気抵抗体を基板１面にスクリーン印刷し、焼成工程を経ることによって形成される。基板１の片面において、長手方向の一端部には発熱体２ａ，２ｂそれぞれに接続された導電電極４，５が、他端部には発熱体２ａ，２ｂに接続されたつなぎ電極６が、それぞれ形成してある。導電電極４，５及びつなぎ電極６は、Ａｇ、Ｐｄ等が分散されたペースト状の導電材を基板１にスクリーン印刷し、焼成工程を経ることによって形成される。上記の発熱体２ａ，２ｂは、つなぎ電極６により基板１面を折り返して電気的に直列に接続されたパターンとなっている。そしてこの発熱体２ａ，２ｂは、導電電極４−５間の抵抗値が２０Ωになるように調整されている。３は保護層としてのガラスコート層であり、発熱体２ａ，２ｂとつなぎ電極６、および導電電極４，５の一部を覆ってこれらを保護している。導電電極４，５は破線部のコネクタ７との接点となるＡＣ電極であって、商用電源電圧が印加される。基板１の発熱体２ａ，２ｂを形成した面とは反対側の片面には、ニップ部Ｎにおいて最小サイズの記録材Ｐが通過する領域内に温度検知手段としてのサーミスタ５０が配置してある。このヒータ２９は、保護層３側の面が金属製スリーブ３３の内周面と接触（密着）して摺動するヒータ表面側である。このヒータ２９を表面側を下向きに露呈させてステー３２の溝部３２ａ内に嵌め込んで保持させてある。

（３）定着装置２２の加熱定着動作
図１〜図３において、定着装置２２は、回転駆動機構（モータ）Ｍの動力が加圧ローラ（弾性ローラ）４０の芯金４１端部に設けた駆動ギアＧに伝達されることによって、加圧ローラ４０は矢印方向に所定の周速度で回転される。加圧ローラ４０の回転により、ニップ部Ｎにおける加圧ローラ４０と金属製スリーブ３３の外面（表面）との摩擦力で金属製スリーブ３３に回転力が作用する。この回転力により金属製スリーブ３３はその内周面がニップ部Ｎにおいてヒータ２９の保護層３表面と接触して摺動しながらステー３２の周りを矢印方向に加圧ローラ４０の回転周速度とほぼ同じ周速度で従動回転する。ステー３２は従動回転する金属製スリーブ３３のガイド部材の役目もしている。

ヒータ２９はＡＣ電源制御回路（トライアック）５３から発熱体２ａ，２ｂに通電がなされることで発熱体２ａ，２ｂの発熱で迅速に昇温する。すなわち、ヒータ２９は、ＡＣ電源５４、導電電極４、発熱体２ａ、つなぎ電極６、発熱体２ｂ、導電電極５の経路で給電されて、発熱体２ａ，２ｂが発熱する。ヒータ２９の温度状態がサーミスタ５０で検知される。そのサーミスタ５０の温度情報をＡ／Ｄコンバータ５１を通じて制御手段としての制御回路（ＣＰＵ）５２に取り込む。制御回路５２はその情報に基づいてＡＣ電源制御回路５３からヒータ２９に供給するＡＣ電圧を位相制御、波数制御等することによりヒータ２９の発熱体２ａ，２ｂに対する通電電力を制御して、ヒータ２９を所定の定着温度（目標温度）に温度制御する。

ヒータ２９の温度が所定の定着温度に立ち上がり、金属製スリーブ３３の回転周速度が定常化した状態で、金属製スリーブ３３と加圧ローラ４０との間にトナー像を担持する記録材Ｐが定着入口ガイド４５に沿って導入される。そして、記録材Ｐが金属製スリーブ３３と一緒にニップ部Ｎで挟持搬送されることにより、ヒータ２９の熱が金属製スリーブ３３を介して記録材Ｐに付与され記録材Ｐ上の未定着トナー像ｔが記録材Ｐ面に加熱定着される。ニップ部Ｎを通った記録材Ｐは金属製スリーブ３３の外面（表面）から分離されて搬送ローラ２３に搬送される。

（４）金属製スリーブ（可撓性スリーブ）３３の構成
図４は金属製スリーブ３３の横断面図である。図５は金属製スリーブ３３のステンレス製ベース層３４を長手方向に切り開いた場合の説明図である。図６は金属製スリーブ３３におけるスリーブ基体（ステンレス製ベース層）３４の一部を表す拡大横断面図である。

金属製スリーブ３３は、ＳＵＳ（ステンレス）製のスリーブ基体（ステンレス製ベース層）３４と、このスリーブ基体３４の外周面に設けられた表層３５と、を有する。スリーブ基体３４は、ニップ部Ｎにおいてヒータ２９からの発熱を効率よく記録材Ｐに伝熱するために、２５〜３０μｍの厚さが適している。本実施例においては、φ（外径）１８ｍｍ、厚み２７μｍ、長さ２３３ｍｍのＳＵＳ３０４Ｓを用い、外周面全域に＃２００程度の砥粒をエアー吐き出し圧力２００ｋＰａで４０ｓｅｃ吹き付けるサンドブラスト処理を施した。

ブラスト処理の後に、トナーがオフセットすることを防止する目的で、表層３５として離型性に優れるフッ素樹脂層を１０μｍ程度スプレー塗布した。フッ素樹脂層として、パーフルオロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ）とポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）を配合したコート剤を用いた。

本実施例に用いたスリーブ基体（ステンレス製ベース層）３４は、図５（ａ）のように周方向において任意の箇所を長手方向（母線方向）にまっすぐに切り開くと、図５（ｂ）のように内側に丸まる性質をもっている。これは、図６に示したようにサンドブラスト処理によって、スリーブ基体３４の外周面ａが伸びたためであり、内側に丸まった状態がストレスが無く安定した状態であることを意味している。このとき、内周面ｂは縮んだ状態となり、厚み方向中心位置に伸び縮みがない中立面ｃが存在している。

スリーブ基体３４の外周面にかかる曲げ応力をσとすると、
σ＝（Ｅ／ρ）・（ｔ₀／２）
と表すことができる。

ここで、Ｅ：縦弾性係数、ρ：中立面の曲率半径（ｍｍ）、ｔ₀：スリーブ基体３４の厚み（ｍｍ）である。

本実施例では、φ_１＝１８ｍｍで定着部材として使用している金属製スリーブ３３のスリーブ基体３４が、長手方向に切り開くと、丸まってφ_２＝８ｍｍの円筒に変形した。φ１８の状態で外周面にかかる曲げ応力をσ_１、φ８の状態で外周面にかかる曲げ応力をσ_２とすると、その比は、
σ_２／σ_１＝ρ_１／ρ_２
となる。

ここで、ρ_１：φ１８での中立面の曲率半径（ｍｍ）、ρ_２：φ８での中立面の曲率半径（ｍｍ）であり、近似的にρ_１＝φ_１／２＝９（ｍｍ）、ρ_２＝φ_２／２＝４（ｍｍ）とすると、σ_２／σ_１は約２．２５となる。すなわち、丸まって最初の径の４／９倍に小径化した場合には、外周面は、最初の径における曲げ応力に対して９／４（＝２．２５）倍の曲げ応力まで耐え得ることができる。

実際には、回転使用時の金属製スリーブ３３は、ニップ部Ｎ付近では、ステー３２の形状に沿って変形する。本実施例の理論最小曲率半径は、図１に示したステー３２のＲ部と等しくなり、４ｍｍである。すなわち、回転使用時に最も曲げられた場合の外周面の曲げ応力が切り開いて丸まったときの曲げ応力と一致しており、回転使用時の金属製スリーブ３３は、最小曲率半径部において内面側への曲げに対するストレスを受けない。

図７は従来の金属製スリーブ３９のステンレス製ベース層を長手方向に切り開いた場合の説明図である。

ブラスト処理（噴射加工）を施さない従来の金属製スリーブ３９のステンレス製ベース層を長手方向に切り開くと、金属製スリーブ３９加工時の条件によっても異なるが、図７に示すようにやや外側に開く状態となる。すなわち、使用時の外径よりも大径化した状態がストレスが無く安定した状態であることを意味している。

このような従来の金属製スリーブ３９では、最小曲率半径部での繰り返し曲げ応力の発生により、スリーブクラックに至ることがあった。曲げ応力を小さくする方法としては、上式より金属製スリーブ３９の外径を大きくする、もしくはステー３２のＲ部を大きく設計することで曲率半径を大きくするか、金属製スリーブ３９のステンレス製ベース層の肉厚を小さくすることが挙げられる。

しかしながら、先述のように、省エネ・省スペース化の観点からスリーブ基体を小径化することが望まれている。スリーブ基体を小径化すると、必然的にステー３２のＲ部も小さくなってしまう。本実施例のように、φ１８の場合は曲率半径Ｒは９ｍｍまでとることができるが、このときは真円状となる。ヒータ２９面で所定幅のニップ部Ｎを形成するためには、平面部が必要となり、最小曲率半径Ｒは３〜５ｍｍ程度になってしまう。更に、スリーブ基体を小径化すると、製品ライフの中でのスリーブ基体の回転数が多くなるため、なおさら耐久性を持たせることは難しい。その一方で、スリーブ基体の薄肉化は、加工上困難であるという問題がある。

表１は、従来のブラスト処理無し品と本実施例のブラスト処理有り品について、空回転耐久による耐久性能比較を行った結果を示している。空回転に用いた定着器は、本実施例で示した定着装置２２と同じ構成のものである。つまり、この試験に用いたスリーブは、φ（外径）１８ｍｍ、厚み２７μｍ、長さ２３３ｍｍのＳＵＳ３０４Ｓ製スリーブであり、外周面にブラスト処理を施していないものを３本、外周面に上述したブラスト処理を施したものを３本、合計６本用意した。そしてこれらのスリーブを同一の定着装置に１本ずつ取り付けて耐久試験を行った。スリーブ基体の外周面のブラスト有り／無し以外の構成は、いずれも同一構成であるこれらの金属製スリーブを１７０℃で温調しながら１６０ｒｐｍの回転速度で空回転を行い、スリーブクラックに至るまでの時間を測定した。時間の単位はｈ（ｈｏｕｒ）である。

この結果、個体差はあるものの、ブラスト処理無し品では、３本共に２００〜３００ｈ程度でスリーブクラックが発生した。これに対し、ブラスト処理有り品では３本共に５００ｈ経過してもスリーブクラックの発生がみられず、ブラスト処理有り品である本実施例の金属製スリーブ３３の耐久性が格段に向上しているのがわかる。

次に、ブラスト処理の時間を短くしていったときの空回転耐久の結果、およびスリーブ基体を切り開いて丸まったときの外径の関係を表２に示す。

ブラスト時間Ａは上記ブラスト処理条件と同じであり、Ａ→Ｂ→Ｃの順に短くなっている。上記のブラスト有り／無しの比較実験と同様に、金属製スリーブを１７０℃で温調しながら１６０ｒｐｍの回転速度で空回転を行い、スリーブクラックに至るまでの時間を測定した。尚、この試験で用いた砥粒の粗さは＃２００、エアー吐き出し圧力は２００ｋＰａ、時間Ａは４０ｓｅｃ、時間Ｂは３０ｓｅｃ、時間Ｃは２０ｓｅｃである。

ブラスト時間を短縮していくと、スリーブ基体の外周面を伸ばす効果は弱くなるため、切り開いたときの外径の丸まりの度合いは小さくなる。ブラスト時間Ｂでは、切り開いて丸まったときの外径はφ１２（φ_１／φ_２＝１．５）となるが、この場合でも空回転耐久時間は５００ｈに到達しているため、製品ライフもしくは定着装置の寿命から考えれば、十分な耐久性を有していると言える。しかし、ブラスト時間Ｃでは、切り開いて丸まったときの外径はφ１６（φ_１／φ_２＝１．１３）となり、４００ｈを経過したところで、スリーブクラックが発生した。

以上の結果より、φ_１／φ_２が１．５以上となるブラスト時間Ｂ以上を選択すれば良いことがわかる。本実施例においては、先述のように、切り開いて丸まったときの曲率半径が金属製スリーブの最小曲率半径Ｒ＝４ｍｍと等しくなるブラスト時間Ａを選択した。

以上のように、スリーブ基体３４の外周面にブラスト処理を施すことにより、外周面が伸びて、耐え得る曲げ応力が大きくなる。そのため、スリーブ基体３４使用時の曲率半径が小さい場合においても、内面側への曲げに対するストレスを軽減することができる。

また、スリーブ基体３４の外周面をフッ素樹脂層で被覆する場合には、スリーブ基体３４の外周面の表面積を増大させているため、スリーブ基体３４の外周面に対するフッ素樹脂層の接着強度をアップさせることが可能である。

なお、上述した実施例ではブラスト処理（噴射加工）としてサンドブラスト処理を用いたが、ステンレス製ベース層の外周面を引き伸ばす処理であればサンドブラストに限らず、その他の噴射加工を採用しても構わない。下記に示す実施例２〜４でも同様である。

本発明に係る金属製スリーブの他の例を説明する。本実施例では、実施例１と共通する部材・部分に同じ符号を付して再度の説明を省略する。以下の本実施例３、４についても同様とする。

図８は本実施例の金属製スリーブ３３の横断面図である。

本実施例では、スリーブ基体（ステンレス製ベース層）３４としてφ１８、厚み２７μｍ、長さ２３３ｍｍのＳＵＳ３０４Ｓを用い、このスリーブ基体３４の外周面全域に＃４００程度の砥粒を吹き付けるサンドブラスト処理を施した。ブラスト処理の時間及び吐き出し圧力は、実施例１と同じである。ブラスト処理の後に、スリーブ基体３４の外周面に表層３６としてフッ素樹脂層を熱溶着させた。すなわち、フッ素樹脂層として、厚み１５μｍの熱収縮タイプのＰＦＡチューブをスリーブ基体３４に被覆して、３５０℃で数時間加熱することにより、ＰＦＡチューブ３６をスリーブ基体３４の外周面に熱溶着させた。

本実施例に用いた金属製スリーブ３３のステンレス製ベース層３４は、周方向任意の箇所を長手方向（母線方向）にまっすぐに切り開くと、丸まってφ１２の円筒に変形した。すなわち、丸まって最初の径の２／３倍に小径化しているので、金属製スリーブ３３のステンレス製ベース層３４の外周面は、最初の径における曲げ応力に対して３／２（＝１．５）倍の曲げ応力まで耐え得ることができる。実施例１と比べて、切り開いたときの小径化の度合いが小さいのは、実施例１では、サンドブラストの砥粒の番手として＃２００を選択したが、本実施例では、より細かい＃４００番手を用いて表面粗しの程度を弱くしたためである。

一般的にブラスト処理は、金属界面の表面積を大きくして、弾性層やフッ素樹脂層の接着強度を高めるために用いられている。本実施例では、ブラスト処理を施すことによって、スリーブ基体３４と表層たるＰＦＡチューブ３６との接着強度を高める効果も併せ持つようにした。スリーブ基体３４とＰＦＡチューブ３６との接着強度は、図９に示すようにスリーブ基体３４外周面に被覆したＰＦＡチューブ３６に周方向１０ｍｍの切り込みを入れ、これを図中矢印のように引き剥がすときの荷重（以後、ピーリング強度と呼ぶ）を測定した。

表３に、ブラスト番手と空回転耐久後に測定した中央部のピーリング強度、およびφ１８のスリーブ基体３４を切り開いて丸まったときの外径の関係を示す。

この結果より、ブラスト番手を細かくするほど、ピーリング強度は向上することがわかる。一方で、ブラスト番手を細かくすれば、スリーブ基体３４の外周面を伸ばす効果は弱くなるため、切り開いたときの外径の丸まりの度合いは小さくなる。

図１０にφ_１／φ_２と空回転耐久時間の関係を示す。本実施例の金属製スリーブ３３の最小曲率半径は、実施例１と同じく４ｍｍであるが、空回転耐久の結果、このような構成であっても、φ_１／φ_２＝１．５以上であれば、５００ｈ（ｈｏｕｒ）はもつことがわかった。一方、５００ｈ空回転耐久後のピーリング強度は、約１．９６Ｎ（２００ｇｆ）以上あれば、ＰＦＡチューブ３６の浮き、剥がれもみられず、全く問題ない。

したがって、本実施例では、定着装置２２の耐久寿命の空回転時間においては問題ない耐久性を持ち、空回転耐久後も約２．４５Ｎ（２５０ｇｆ）のピーリング強度を有するブラスト番手＃４００を選択した。

本実施例では、熱収縮タイプのＰＦＡチューブ３６を、ブラスト処理したスリーブ基体３４の外周面に熱溶着させたが、十分な接着強度が確保できなければ、接着剤（プライマ）を用いてＰＦＡチューブ３６の接着強度を向上させてもよい。プライマを用いた場合のピーリング強度は、ブラスト番手＃１００であっても、１５μｍのＰＦＡチューブ３６では１０ｍｍ幅で引き剥がすことができない程の強度を有しており、測定不能であった。したがって、プライマを用いてＰＦＡチューブ３６を接着すれば、十分なピーリング強度を確保することができ、ブラスト番手は＃２００以下を用いても問題ない。

以上のように、本実施例の金属製スリーブ３３においても、スリーブ基体３４の外周面にブラスト処理を施すことにより、外周面が伸びて耐え得る曲げ応力が大きくなる。これにより、実施例１の金属製スリーブ３３と同じ効果を得ることができる。

また、スリーブ基体３４の外周面に表層としてＰＦＡチューブ３６を被覆する場合には、スリーブ基体３４の外周面の表面積を増大させているため、ＰＦＡチューブ３６のスリーブ基体３４の外周面に対する接着強度をアップさせることが可能である。

本発明に係る金属製スリーブの他の例を説明する。

本実施例では、スリーブ基体３４としてφ２４、厚み３０μｍ、長さ２３３ｍｍのＳＵＳ３０４Ｌを用い、このスリーブ基体３４の外周面全域に＃４００程度の砥粒を吹き付けるサンドブラスト処理を施した。ブラスト処理の時間及び吐き出し圧力は、実施例１と同じである。また、実施例２と同じように、ブラスト処理の後に、表層３６として厚み１５μｍの熱収縮タイプのＰＦＡチューブを被覆して、３５０℃で数時間加熱することにより、ＰＦＡチューブ３６をスリーブ基体３４の外周面に熱溶着させた。

本実施例に用いた金属製スリーブ３３のステンレス製ベース層は、周方向任意の箇所を長手方向（母線方向）にまっすぐに切り開くと、丸まってφ１６の円筒に変形した。すなわち、丸まって最初の径の２／３倍に小径化しているので、金属製スリーブ３３のステンレス製ベース層の外周面は、最初の径における曲げ応力に対して３／２（＝１．５）倍の曲げ応力まで耐え得ることができる。本実施例のように、φ２４の場合は曲率半径Ｒは１２ｍｍまでとることができるが、このときは真円状となる。ヒータ２９面で所定幅のニップ部Ｎを形成するためには、平面部が必要となり、最小曲率半径Ｒは５〜８ｍｍ程度になってしまう。本実施例の最小曲率半径は７ｍｍとなるように設計した。

また、本実施例では、ブラスト処理を施すことによって、スリーブ基体３４と表層たるＰＦＡチューブ３６の接着強度を高める効果も併せ持つようにした。

表４に、ブラスト番手と空回転耐久後に測定した中央部のピーリング強度、およびφ２４のスリーブ基体を切り開いて丸まったときの外径の関係を示す。

この結果より、ブラスト番手を細かくするほど、ピーリング強度は向上することがわかる。一方で、ブラスト番手を細かくすれば、スリーブ基体の外周面を伸ばす効果は弱くなるため、切り開いたときの外径の丸まりの度合いは小さくなる。

図１１にφ_１／φ_２と空回転耐久時間の関係を示す。本実施例の金属製スリーブ３３の最小曲率半径は、７ｍｍであるが、空回転耐久の結果、このような構成であっても、φ_１／φ_２＝１．５以上であれば、５００ｈ（ｈｏｕｒ）はもつことがわかった。一方、５００ｈ空回転耐久後のピーリング強度は、約１．９６Ｎ（２００ｇｆ）以上あれば、ＰＦＡチューブ３６の浮き、剥がれもみられず、全く問題ない。

したがって、本実施例では、定着装置２２の耐久寿命の空回転時間においては問題ない耐久性を持ち、空回転耐久後も約２．４５Ｎ（２５０ｇｆ）のピーリング強度を有するブラスト番手＃４００を選択した。

本実施例では、熱収縮タイプのＰＦＡチューブ３６を、ブラスト処理したスリーブ基体３４の外周面に熱溶着させたが、十分な接着強度が確保できなければ、接着剤（プライマ）を用いてＰＦＡチューブ３６の接着強度を向上させてもよい。プライマを用いた場合のピーリング強度は、ブラスト番手＃１００であっても、１５μｍのＰＦＡチューブでは１０ｍｍ幅で引き剥がすことができない程の強度を有しており、測定不能であった。したがって、プライマを用いてＰＦＡチューブ３６を接着すれば、十分なピーリング強度を確保することができ、ブラスト番手は＃２００以下を用いても問題ない。

したがって、本実施例の金属製スリーブ３３においても、スリーブ基体３４の外周面にブラスト処理を施すことにより、外周面が伸びて耐え得る曲げ応力が大きくなる。これにより、実施例１の金属製スリーブ３３と同じ効果を得ることができる。

また、スリーブ基体３４の外周面に表層としてＰＦＡチューブ３６を被覆する場合には、スリーブ基体３４の外周面の表面積を増大させているため、ＰＦＡチューブ３６のスリーブ基体３４の外周面に対する接着強度をアップさせることが可能である。

以上の実施例１〜３のように、ステンレス製ベース層３４は、外径１８ｍｍ以上２４ｍｍ以下、厚み２５μｍ以上３０μｍ以下である。そしてそのステンレス製ベース層３４の外周面が噴射加工されているものを用いれば、小型で可撓性スリーブの耐久性がある像加熱装置２２を提供できる。つまり、像加熱装置２２は、ステンレス製ベース層３４を有する可撓性スリーブ３３と、可撓性スリーブの内周面に接触するヒータ２９と、可撓性スリーブの外周面に接触しておりヒータと協働してニップ部Ｎを形成する弾性ローラ４０と、を有する。そして像加熱装置２２は、画像ｔを担持する記録材Ｐをニップ部で挟持搬送しつつ加熱する。そしてその像加熱装置２２に用いる可撓性スリーブとして、上述したステンレス製ベース層が好ましい。特に、ベース層の外径をφ_１、ベース層をその周方向の任意の位置で母線方向に沿って切断し丸まった時の外径をφ_２、とすると、φ_１／φ_２≧１.５となるステンレス製ベース層３４を有する可撓性スリーブ３３が好ましい。

本発明に係る金属製スリーブを用いた定着装置の他の例を説明する。本実施例では、金属製スリーブ及び定着装置について実施例１と共通する部材・部分に同じ符号を付して再度の説明を省略する。

本実施例の定着装置２２は、加圧ローラ４０の加圧力が約１５２Ｎ（１５．５ｋｇｆ）と大きく、このためニップ部Ｎの幅（スリーブ回転方向の長さ）が大きくなり、金属製スリーブ３３をより楕円状につぶして回転させる構成をとっている（図１２（Ａ））。
金属製スリーブ３３のスリーブ基体３４の外周面長手全面にブラスト処理を施した場合には、図１２に示すように、金属製スリーブ３３を楕円状につぶしたときに、次のような現象が発生する。つまり、金属製スリーブ３３の長手方向（母線方向）において両側の長手方向端部３３ａが内側に折れ曲がるという現象が発生する。長手方向端部３３ａが内側に折れ曲がりやすいと、金属製スリーブ３３が前述のフランジ部材に突き当たったときにスリーブクラックの発生源になりやすいだけでなく、ニップ部Ｎにおいてヒータ２９の保護層３を傷付けてしまうことがある。

そこで、本実施例では、スリーブ基体３４としてのφ１８、厚み２７μｍ、長さ２３３ｍｍのＳＵＳ３０４Ｓにおいて、長手方向端部３３ａ以外の外周面中央部のみに＃４００程度の砥粒を吹き付けるサンドブラスト処理を施した。すなわち、スリーブ基体３４において長手方向両端部５ｍｍの領域をマスキングすることで、その領域にブラスト処理を施さない構成とした（図１３）。これによって、ブラスト処理後のスリーブ基体３４の表面粗さは、長手方向端部３４ａよりも長手方向端部３４ａ以外の外周面中央部の方が粗くなっている。ブラスト処理の時間及び吐き出し圧力は、実施例１と同じである。

図１３は本実施例の金属製スリーブ３３の長手模型図である。

実施例２と同じように、ブラスト処理の後に、表層３６として厚み１５μｍの熱収縮タイプのＰＦＡチューブを被覆して、３５０℃で数時間加熱することにより、ＰＦＡチューブ３６をスリーブ基体３４の外周面に熱溶着させた。表層たるＰＦＡチューブ３６は、ブラスト処理を行っていない両端部では接着が弱いため、図１３に示したように、両端部から５ｍｍの位置で切り取った。本実施例の画像形成装置で使用可能な記録材Ｐの最大サイズは、金属製スリーブ３３の長手方向において記録材Ｐの中心とニップ部Ｎの中心とを一致させた状態に搬送する中央搬送基準で２１６ｍｍである。したがって、金属製スリーブ３３の長手方向において最大サイズの記録材Ｐが通過する領域をＰＦＡチューブ被覆領域としている。この被覆領域は金属製スリーブ３３の長手方向の両端部５ｍｍの位置よりも内側である。したがって、金属製スリーブ３３の長手方向において両端部５ｍｍの領域は、ＰＦＡチューブ３６を被覆していなくてもオフセットなどの問題は発生しない。

表５は、全面ブラスト処理品と本実施例の両端部ブラスト処理無し品（いずれもブラスト番手は＃４００）について、空回転耐久による耐久性能比較を行った結果を示している。加圧ローラ４０の加圧力は約１５２Ｎ（１５．５ｋｇｆ）であり、金属製スリーブ３３を１７０℃で温調しながら１６０ｒｐｍの回転速度で空回転を行い、スリーブクラックに至るまでの時間を測定した。

この結果、全面ブラスト処理品では、２５０ｈで端部からスリーブクラックが発生した。これに対し、両端部ブラスト無し品では５００ｈ経過してもスリーブクラックの発生がみられず、金属製スリーブ３３の耐久性が２倍以上に向上しているのがわかる。

また、長手方向両端部にブラスト処理を施さないスリーブを本実施例の定着装置に取り付けたときのスリーブの形状を図１２（Ｂ）に示す。この図のように、スリーブが楕円形に変形してもスリーブ両端部の折れ曲がりを抑えることができる。

本実施例では、表層３６としてＰＦＡチューブを用いる場合の例を説明したが、実施例１のように表層３５をコーティングしても良い。この場合も両端部は記録材Ｐが通過しない領域であるので、必ずしも両端部までコーティングを施す必要はない。

また、本実施例の金属製スリーブ３３においては、ＰＦＡチューブ３６をスリーブ基体３４の外周面長手全面に被覆する場合には、両端部の接着強度が弱いという問題が発生する可能性がある。この問題に対しては、プライマを用いれば問題ないが、両端部のブラスト条件を変更して、弱いブラスト処理を施すことも考えられる。これにより、両端部の内側への折れ曲がり防止とピーリング強度確保の両立を図ることができる。

したがって、本実施例の金属製スリーブ３３においても、スリーブ基体３４の外周面にブラスト処理を施すことにより、外周面が伸びて耐え得る曲げ応力が大きくなる。これにより、実施例１の金属製スリーブ３３と同じ効果を得ることができる。

また、スリーブ基体３４の外周面に表層としてＰＦＡチューブ３６を被覆する場合には、スリーブ基体３４の外周面の表面積を増大させているため、ＰＦＡチューブ３６のスリーブ基体３４の外周面に対する接着強度をアップさせることが可能である。

また、スリーブ基体３４の長手方向端部３４ａの外周面にはブラスト処理を施さない、もしくはブラスト処理を弱めることにより、金属製スリーブ３３端部が内側に折れ曲がることを防止し、更なる耐久性の向上が期待できる。

本実施例の場合も、ステンレス製ベース層３４が、外径１８ｍｍ以上２４ｍｍ以下、厚み２５μｍ以上３０μｍ以下であり、ステンレス製ベース層の外周面が噴射加工されているものを用いれば、小型で可撓性スリーブの耐久性がある像加熱装置２２を提供できる。つまり、像加熱装置２２は、ステンレス製ベース層３４を有する可撓性スリーブ３３と、可撓性スリーブの内周面に接触するヒータ２９と、可撓性スリーブの外周面に接触しておりヒータと協同してニップ部Ｎを形成する弾性ローラ４０と、を有する。そして像加熱装置２２は、画像ｔを担持する記録材Ｐをニップ部で挟持搬送しつつ加熱する。そしてその像加熱装置２２に用いる可撓性スリーブとして、上述したステンレス製ベース層が好ましい。特に、ベース層の外径をφ_１、ベース層をその周方向の任意の位置で母線方向に沿って切断し丸まった時の外径をφ_２、とすると、φ_１／φ_２≧１.５となるステンレス製ベース層３４を有する可撓性スリーブ３３が好ましい。

更に、噴射加工は、ベース層の母線方向両端部領域を除く領域に施されているのがこのましい。または、噴射加工は、ベース層の母線方向両端部領域よりもその間の中央部領域に強く施されている構成が好ましい。

本発明は上述の実施例にとらわれるものではなく、技術思想内の変形を含むものである。

本発明の可撓性スリーブを搭載したフィルム加熱方式の定着装置の断面図。 図１の定着装置の斜視図。 ヒータの構成及び温度制御部を示した説明図、（ｂ）はヒータの横断面図。 金属製スリーブの断面模型図 （ａ）及び（ｂ）は、金属製スリーブのステンレス製ベース層を周方向の一箇所で長手方向に沿って切り開いた場合の変化を説明するための斜視図。 金属製スリーブのステンレス製ベース層に掛かる曲げ応力を説明するための断面模型図。 ブラスト処理を施していない従来の金属製スリーブのステンレス製ベース層を周方向の一箇所で長手方向に沿って切り開いた場合の変化を説明するための斜視図。 実施例２の金属製スリーブの横断面図。 ピーリング強度測定方法を説明する図。 実施例２に係る金属製スリーブのステンレス製ベース層のφ_１／φ_２と空回転時間の関係を示す図。 実施例３に係る金属製スリーブのステンレス製ベース層のφ_１／φ_２と空回転時間の関係を示す図。 外周面全域にブラスト処理が施されたベース層を楕円状につぶしたとき、及び外周面の長手方向両端部を除く領域にブラスト処理が施されたベース層を楕円状につぶしたときの模型図。 実施例４に係る金属製スリーブのステンレス製ベース層の長手模型図。 画像形成装置の一例の構成模型図。

符号の説明

２２・・定着装置、３３・・金属製スリーブ、
３３ａ・・金属製スリーブの長手端部、３４・・スリーブ基体、
３５，３６・・表層、４０・・加圧ローラ、Ｎ・・ニップ部、Ｐ・・記録材

Claims (8)

1. ステンレス製ベース層を有する可撓性スリーブと、前記可撓性スリーブの内周面に接触するヒータと、前記可撓性スリーブの外周面に接触しており前記ヒータと協働してニップ部を形成する弾性ローラと、を有し、前記ニップ部で画像を担持する記録材を挟持搬送しつつ加熱する像加熱装置において、
   前記ステンレス製ベース層は、外径１８ｍｍ以上２４ｍｍ以下、厚み２５μｍ以上３０μｍ以下であり、前記ステンレス製ベース層の外周面は噴射加工されていることを特徴とする像加熱装置。
2. 前記ベース層の外径をφ_１、前記ベース層をその周方向の任意の位置で母線方向に沿って切断し丸まった時の外径をφ_２、とすると、φ_１／φ_２≧１.５であることを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
3. 前記噴射加工は、前記ベース層の前記母線方向両端部領域を除く領域に施されていることを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
4. 前記噴射加工は、前記ベース層の前記母線方向両端部領域よりもその間の中央部領域に強く施されていることを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
5. ベース層がステンレス製であり、像加熱装置に用いられる可撓性スリーブにおいて、
   前記ステンレス製ベース層は、外径１８ｍｍ以上２４ｍｍ以下、厚み２５μｍ以上３０μｍ以下であり、前記ステンレス製ベース層の外周面は噴射加工されていることを特徴とする可撓性スリーブ。
6. 前記ベース層の外径をφ_１、前記ベース層をその周方向の任意の位置で母線方向に沿って切断し丸まった時の外径をφ_２、とすると、φ_１／φ_２≧１.５であることを特徴とする請求項５に記載の可撓性スリーブ。
7. 前記噴射加工は、前記ベース層の前記母線方向両端部領域を除く領域に施されていることを特徴とする請求項５に記載の可撓性スリーブ。
8. 前記噴射加工は、前記ベース層の前記母線方向両端部領域よりもその間の中央部領域に強く施されていることを特徴とする請求項５に記載の可撓性スリーブ。