(57)【要約】 【課題】繰り返し屈曲等の条件においても疲労破壊の発生を抑制し、より長寿命化を実現することのできる定着装置およびそれに用いる定着部材を提供する。【解決手段】画像を担持した記録材が挟持搬送されるニップ部を形成する、一方が記録材の搬送方向に直交する長手方向に長く、回転可能な第１の定着部材と、他方が前記第１の定着部材に対向する第２の定着部材と、前記ニップ部を加熱する加熱手段と、を有し、前記第１の定着部材は、残留応力が付与された金属層を備え、前記金属層は、前記長手方向で残留応力の値が異なる。【選択図】 図８
2019109286.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を担持した記録材が挟持搬送されるニップ部を形成する、一方が記録材の搬送方向に直交する長手方向に長く、回転可能な第１の定着部材と、他方が前記第１の定着部材に対向する第２の定着部材と、
前記ニップ部を加熱する加熱手段と、
を有し、
前記第１の定着部材は、残留応力が付与された金属層を備え、
前記金属層は、前記長手方向で残留応力の値が異なることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記残留応力は、内周面に付与されて切り開いたときに径が大きくなる正方向に変化する、もしくは外周面に付与されて切り開いたときに径が小さくなる負方向に変化することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記残留応力の値は、
前記第１の定着部材の前記長手方向における第１の領域において、第１の値であり、
前記第１の領域に対し端部側の第２の領域において、前記第１の値の絶対値と異なる絶対値となる第２の値であることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記第１の定着部材の前記長手方向における長さは、前記第２の定着部材の前記長手方向における長さより長く、
前記第１の定着部材の前記第１の領域は前記第２の定着部材と対向する領域であり、
前記第１の定着部材の前記第２の領域は前記第２の定着部材と対向しない領域であることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
【請求項５】
前記第２の値の絶対値は、前記第１の値の絶対値より小さいことを特徴とする請求項３または４に記載の定着装置。
【請求項６】
前記第１の値は、前記ニップ部の前記長手方向に直交する記録材搬送方向における曲げによる屈曲応力分布の最大値および最小値を基に、その中間値として設定されることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項７】
前記第２の値は、前記ニップ部の前記長手方向に直交する記録材搬送方向における曲げによる屈曲応力分布の最大値および最小値を基に、その中間値として設定されることを特徴とする請求項６に記載の定着装置。
【請求項８】
前記第２の値は、前記第１の定着部材の前記長手方向の端部への寄りに起因する挫掘の抑制のために、前記ニップ部の前記長手方向に直交する記録材搬送方向における曲げによる屈曲応力分布の最大値および最小値の中間値より大きな値として設定されることを特徴とする請求項６に記載の定着装置。
【請求項９】
前記第１の領域における前記残留応力は、外周面に付与されて切り開いたときに径が小さくなる負方向に変化する値であり、
前記第２の領域における前記残留応力は、内周面に付与されて切り開いたときに径が大きくなる正方向に変化する値であることを特徴とする請求項３乃至８のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項１０】
前記第１の領域における前記残留応力は、内周面に付与されて切り開いたときに径が大きくなる正方向に変化する値であり、
前記第２の領域における前記残留応力は、内周面に付与されて切り開いたときに径が大きくなる正方向に変化する値であって、前記第１の領域における前記残留応力の値より小さい値であることを特徴とする請求項３乃至８のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項１１】
前記第１の定着部材は、前記長手方向に直交する断面がリング状であり、
前記金属層が基層に設けられることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項１２】
対向体との間で、画像を担持した記録材が挟持搬送されるニップ部を形成する、長手方向に長い定着部材であって、
残留応力が付与された金属層を備え、
前記金属層は、前記長手方向で残留応力の値が異なることを特徴とする定着部材。
【請求項１３】
前記残留応力は、内周面に付与されて切り開いたときに径が大きくなる正方向に変化する、もしくは外周面に付与されて切り開いたときに径が小さくなる負方向に変化することを特徴とする請求項１２に記載の定着部材。
【請求項１４】
前記残留応力の値は、
前記長手方向における第１の領域において、第１の値であり、
前記第１の領域に対し端部側の第２の領域において、前記第１の値の絶対値と異なる絶対値となる第２の値であることを特徴とする請求項１３に記載の定着部材。
【請求項１５】
前記第２の値の絶対値は、前記第１の値の絶対値より小さいことを特徴とする請求項１４に記載の定着部材。
【請求項１６】
前記長手方向に直交する断面がリング状であり、
前記金属層が基層に設けられることを特徴とする請求項１２乃至１５のいずれか１項に記載の定着部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、レーザービームプリンタ等の画像形成装置に用いられる定着装置およびそれに用いる定着部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いた画像形成装置では、感光ドラム上に形成されたトナー像（画像）を記録材上に転写し、記録材上に形成された未定着トナー像を像加熱装置である定着装置によって加熱加圧し定着させることで固着した画像を得る。このような画像形成装置に使用される定着装置としては、熱容量が小さくウォームアップ時間が短い、フィルム加熱方式が用いられている（特許文献１）。
【０００３】
このフィルム加熱方式の定着装置は、加熱体としてのヒータと、加圧部材としての加圧ローラとの間に断面がリング状のフィルム部材としての耐熱性フィルム（ベルト）を挟ませて定着ニップ部（ニップ部）を形成する。そして、該ニップ部の耐熱性フィルムと加圧ローラとの間に未定着トナー像を形成担持させた記録材を導入して耐熱性フィルムと一緒に狭持搬送させる。これにより、耐熱性フィルムを介してヒータの熱を与えながらニップ部の加圧力で未定着トナー像を記録材の記録面に定着させるものである。
【０００４】
そして、近年では、耐熱性フィルムとして、ＳＵＳなどの金属からなる金属スリーブを用いた方式のものが提案されている（特許文献２、特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−４４０７５号公報
【特許文献２】特開２００３−１５６９５４号公報
【特許文献３】特開２０１０−２６６７０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、上述した画像形成装置においては、交換頻度などメンテナンス性やランニングコストの観点から、より長寿命化を図ることが要求されている。特に、金属スリーブを用いた定着装置は、ニップ部の記録材搬送方向の両端部における繰り返し屈曲による疲労などによるクラック（スリーブ破損）が発生する場合があり、長寿命化する場合の課題となっている。
【０００７】
すなわち、金属スリーブを用いた定着装置においては、金属スリーブは、加圧ローラ等の押圧によって、ニップ部においてリング形状（円筒形状）から扁平する形状に変形する。ニップ部では、ヒータ面および突起部を有するガイド部材から形成される形状に押圧されるため、金属スリーブの変形としては、径が小さくなる方向に曲がる部分（正曲げ部分）と、径が大きくなる方向に曲がる部分（逆曲げ部分）に変形する。したがって、回転によってニップ部を通過する際には、正曲げ、逆曲げの屈曲を繰り返すこととなる。
【０００８】
そして、曲げによる応力が金属スリーブに繰り返し付与されることによって、疲労破壊が発生する。金属スリーブが破壊されると、画像不良や搬送不良などが発生し、定着器は交換が必要となる寿命を迎える。上述した曲げの曲率が小さいほど金属スリーブにかかる応力は大きく、応力の大きい負荷を繰り返し付与される方が疲労は大きい。このため、曲げの曲率の小さい場合の方が、疲労破壊はより早く発生し、寿命は短くなる。
【０００９】
正曲げ、逆曲げの度合いは、金属スリーブの径や厚み、ニップ部を形成するガイド部材の形状などによる。特に、定着性を向上させるためにガイド部材のニップ部下流側に突起部を設けて、局所的に加圧力を高める構成とする場合などでは、局所加圧部による曲げの曲率がより小さくなる。このため、金属スリーブにかかる応力はより大きくなり、疲労破壊は早く発生する。
【００１０】
本発明の目的は、繰り返し屈曲等の条件においても疲労破壊の発生を抑制し、より長寿命化を実現することのできる定着装置およびそれに用いる定着部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明に係る定着装置は、画像を担持した記録材が挟持搬送されるニップ部を形成する、一方が記録材の搬送方向に直交する長手方向に長く、回転可能な第１の定着部材と、他方が前記第１の定着部材に対向する第２の定着部材と、前記ニップ部を加熱する加熱手段と、を有し、前記第１の定着部材は、残留応力が付与された金属層を備え、前記金属層は、前記長手方向で残留応力の値が異なることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る定着部材は、対向体との間で、画像を担持した記録材が挟持搬送されるニップ部を形成する、長手方向に長い定着部材であって、残留応力が付与された金属層を備え、前記金属層は、前記長手方向で残留応力の値が異なることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、繰り返し屈曲等の条件においても疲労破壊の発生を抑制し、より長寿命化を実現することのできる定着装置およびそれに用いる定着部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る定着装置を搭載した画像形成装置の模式図
【図２】本発明の実施形態に係る定着装置の模式図
【図３】本発明の実施形態に係る定着装置の長手方向の端部を示す図
【図４】第１の実施形態の長手方向の中央部におけるニップ部の拡大断面図
【図５】第１の実施形態の長手方向の中央部における金属スリーブに付与される応力を示す図
【図６】第１の実施形態の長手方向の端部におけるニップ部の拡大断面図
【図７】第１の実施形態の長手方向の端部における紺族スリーブに付与される応力を示す図
【図８】（ａ）、（ｂ）は、第１の実施形態の金属スリーブに付与される長手方向の中央部、端部における残留応力を示す図
【図９】（ａ）、（ｂ）は、第２の実施形態の金属スリーブに付与される長手方向の中央部、端部における残留応力を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
《第１の実施形態》
（画像形成装置）
図１は、本発明の実施形態に係る定着装置を搭載した画像形成装置としての、電子写真プロセス利用のレーザービームプリンタの模式図である。１は像担持体としての電子写真感光体ドラム（以下、ドラム）であり、矢印方向（時計方向）に所定の周速度（プロセススピード）をもって回転駆動される。２は接触帯電ローラ等の帯電手段であり、この帯電手段２によりドラム１の面が所定の極性・電位に一様に帯電処理（一次帯電）される。
【００１７】
３は画像露光手段としてのレーザービームスキャナであり、不図示のイメージスキャナ・コンピュータ等の外部機器から入力する目的の画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応してオン／オフ変調したレーザー光Ｌを出力する。そして、ドラム１の帯電処理面を走査露光（照射）する。この走査露光により、ドラム１の面の露光明部の電荷が除電されて、ドラム１の面に目的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。４は現像装置であり、現像スリーブ４ａからドラム１の面に現像剤（トナー）が供給されて、ドラム１の面の静電潜像が、可転写像であるトナー像として順次に現像される。
【００１８】
５は給紙カセットであり、記録材Ｐを積載収納させてある。９は転写手段としての転写ローラであり、所定の電圧が印加され、トナー像を記録材上に転写する。
【００１９】
次に、図１を用いて画像形成動作を説明する。給紙ローラ６が駆動されて給紙カセット５内の記録材Ｐが一枚ずつ分離給紙され、レジストローラ７、シートパス８ａを通って、ドラム１と転写ローラ９との当接ニップ部である転写部位Ｔに所定のタイミングで導入される。この間、帯電手段、露光手段、現像手段によりトナー画像形成処理がなされ、ドラム１上にトナー像が形成される。そして、ドラム１上のトナー像の先端部が転写部位Ｔに到達したとき、記録材Ｐの先端部もちょうど転写部位Ｔに到達するタイミングとなるように、レジストローラ７で記録材Ｐの搬送が制御される。
【００２０】
転写部位Ｔに導入された記録材Ｐは、この転写部位Ｔで挟持搬送され、その間、転写ローラ９には不図示の転写バイアス印加電源から制御された所定の転写電圧（転写バイアス）が印加され、ドラム１面側のトナー像が記録材Ｐの表面に静電的に転写される。転写部位Ｔにおいてトナー像の転写を受けた記録材Ｐは、ドラム１の面から分離されてシートパス８ｂを通って、所定の温度（１７０℃）に制御された定着装置（定着器、定着部）１００のニップ部Ｎへ搬送導入される。そして、トナー像（画像）の加熱・加圧定着処理を受ける。
【００２１】
一方、記録材分離後（記録材Ｐに対するトナー像転写後）のドラム１の面は、クリーニング装置１０で転写残トナーや紙粉等の除去がされて清浄面化され、繰り返して作像することに供される。そして、定着装置１００を通った記録材Ｐは、シートパス８ｃ側に進路案内されて、排紙口１３から排紙トレイ１４上に排出される。
【００２２】
（定着装置）
図２に、像加熱装置の一例としての定着装置１００の断面図を示す。定着装置（定着器、定着部）１００は、画像を担持した記録材が挟持搬送される定着ニップ部（以下、ニップ部）Ｎを形成する、このニップ部を形成するために、一方が第１の定着部材、他方が第１の定着部材に対向する対向体としての第２の定着部材を備える。すなわち、記録材の搬送方向に直交する長手方向に長く、長手方向に直交する断面がリング形状の回転可能な第１の定着部材としての円筒状の金属スリーブ（エンドレスベルト）１０２を備える。また、第２の定着部材としての加圧ローラ１０８を備える。
【００２３】
更に、定着装置１００は、金属スリーブ１０２の面に接触する、ニップ部を加熱する加熱手段としてのヒータ３００を備える。
【００２４】
第１の定着部材としての金属スリーブ１０２は、ステンレス等の金属からなる厚さ２０〜７０μｍの基層上に、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂からなる厚さ５〜３０μｍの離型層を設けたものである。なお、画質向上のため、基層と離型層の間に中間層として、シリコンゴムなどからなる厚さ１００〜３００μｍの弾性層を設ける構成としてもよい。そして、金属層として金属の基層には、後に詳述する残留圧縮応力が付与されている。
【００２５】
一方、第２の定着部材としての加圧ローラ１０８は、鉄やアルミニウム等からなる芯金１０９と、シリコーンゴム等からなる厚さ２〜４ｍｍの弾性層１１０を有する。
【００２６】
そして、ヒータ３００は、幅５〜１２ｍｍ、厚さ０．５〜１ｍｍのアルミナ等からなるセラミック製のヒータ基板１０５と、基板１０５上に例えばＡｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）等の発熱抵抗体を用いて形成された発熱体Ｈを備える。更に、発熱体Ｈを覆う厚さ０．０５〜０．１ｍｍの絶縁性（本実施形態ではガラス）の表面保護層１０７を備える。
【００２７】
ＬＣＰ（液晶ポリマ）等の耐熱樹脂製のガイド部材（保持部材）１０１にヒータ３００は保持されており、このガイド部材１０１は金属スリーブ１０２の回転を案内するガイド機能も有している。そして、加圧手段（不図示）により総圧１０〜３０ｋｇｆの圧力で、金属スリーブ１０２を介してヒータ３００と加圧ローラ１０８は加圧されることにより、幅５〜１１ｍｍのニップ部Ｎを形成する。
【００２８】
加圧ローラ１０８はモータ１２０から動力を受けて矢印方向に回転し、加圧ローラ１０８が回転することによって金属スリーブ１０２が従動して回転する。金属スリーブ１０２の内面には、ヒータ３００、ガイド部材１０１と摺擦して回転するときの摺動抵抗（摩擦抵抗）を小さく抑えるため、潤滑剤としてフッ素系の耐熱性グリースなどを介在させてある。
【００２９】
ヒータ基板１０５の裏面側（金属スリーブ１０２と反対側）で、長手方向において通紙領域に対応する領域には、サーミスタ等の温度検知素子１１１が当接している。そして、温度検知素子１１１の検知温度に応じて商用交流電源から発熱ラインへ供給する電力が制御され、所定の温度となるように温度制御がされる。ヒータ３００によって、未定着トナー画像を担持する記録材（記録紙、用紙）Ｐは、ニップ部Ｎで挟持搬送されつつ加熱されて定着処理される。図２において、１０４はガイド部材１０１に不図示のバネの圧力を加えるための金属製のステーである。
【００３０】
図３は、長手方向（記録材搬送方向に直交する方向）における端部の様子（長手位置関係）を示した模式図である。金属スリーブ１０２の長手方向の長さは、いるより長くなるように構成されている。このため、金属スリーブ１０２の長手方向端部は、加圧ローラと接触（対向）しない部分を有している。長手方向で、加圧ローラ１０８と接触（対向）する領域を領域Ｌ１、加圧ローラと接触（対向）しない領域を領域Ｌ２とする。
【００３１】
ここで、金属スリーブ１０２にかかる応力について、図４を用いて説明する。図４は、長手方向の中央部（領域Ｌ１内）における長手方向に直交する断面図で、ニップ部Ｎの記録材搬送方向（短手方向）における金属スリーブ１０２の変形を示す拡大模式図である。
【００３２】
金属スリーブ１０２は、図４に示すように、ニップ部において、加圧ローラ１０８の押圧によって、ヒータ３００とガイド部材１０１とで形成される形状に変形する。図中（Ａ）は、円筒形状から径が小さくなる方向に曲がる（正曲げ）部分で、図中（Ｂ）は、円筒形状から径が大きくなる方向に曲がる（逆曲げ）部分である。このように、ヒータ面（フラット面）に押圧されることや、ヒータ３００とガイド部材１０１との段差（高さの差）の影響により、正曲げ形状、逆曲げ形状に変形する。
【００３３】
この変形によって、金属スリーブ１０２には、図５のような応力が付与される。図５は、変形の無い理想的な円筒形状を応力の基準（＝０）とし、外周面の引張応力（正曲げ）をマイナス、内周面の引張応力（逆曲げ）をプラスとしている。すなわち、ニップ部の記録材搬送方向（短手方向）の両端部近傍の正曲げ部分（Ａ）には負の応力（＝外周面側の引張応力）が作用する。そして、ニップ部の記録材搬送方向（短手方向）の中央の逆曲げ部分（Ｂ）には、正の応力（＝内周面側の引張応力）が作用する。
【００３４】
図５に示す長手方向の中央部で、金属スリーブ１０２に作用する最大の応力（ピーク値）は、マイナス側（正曲げ）が−７００ＭＰａ（外周面側に７００ＭＰａの引張応力）、プラス側（逆曲げ側）が５００ＭＰａ（内周面側に５００ＭＰａの引張応力）である。すなわち、絶対値としては、正曲げの応力（外周面側の引張応力）の方が大きい。
【００３５】
なお、図５は、金属スリーブ１０２として、φ２４（ｍｍ）、厚さ３０μｍのＳＵＳスリーブを用いた場合の例で、ガイド部材１０１とヒータ３００のヒータ面の段差は０．３ｍｍである。そして、局所加圧としてニップ部の下流側部分の加圧力が高く作用するように、φ２４（ｍｍ）の加圧ローラ１０８の回転中心を上流側に１ｍｍオフセットさせて配置し、加圧力２５ｋｇｆで加圧させたときの値を示している。この応力の値は、金属スリーブ１０２の径や厚み、加圧ローラ１０８の径、加圧力、ヒータ３００とガイド部材１０２の段差や位置などにより決まる。
【００３６】
図５に示す長手方向の中央部（領域Ｌ１内）に対し、長手方向の端部（領域Ｌ２）における金属スリーブ１０２の変形は、図６に示すようになる。すなわち、形状としては領域Ｌ１での変形の影響を受けた形状となるものの、領域Ｌ１の場合（図５）に比べるとその変形量は小さい。
【００３７】
図７は、領域Ｌ２の金属スリーブ１０２にかかる応力を示す。領域Ｌ１の場合（図５）に比べ、逆曲げによる応力の分布が異なるのに加え、正曲げ、逆曲げの応力ピーク値も低い値となっている（ピーク値で、３３０ＭＰａと−３００ＭＰａの応力）。
【００３８】
ここで、本実施形態では、金属スリーブ１０２にかかる応力（応力分布）に応じて、金属スリーブ１０２に残留応力を付与することで、繰り返し屈曲による疲労破壊を抑制し、長寿命化を図る。すなわち、金属スリーブ１０２にかかる実質的な最大応力を小さくするように、金属スリーブ１０２に残留応力を付与することで、繰り返し屈曲による疲労破壊を抑制し、長寿命化を図る。
【００３９】
すなわち、図８（ａ）に示すように、金属スリーブ１０２の領域Ｌ１（長手方向の中央部）で、正曲げと逆曲げによる屈曲応力分布の最大応力（最小値の−７００ＭＰａと最大値の５００ＭＰａ）の中間値になるように、残留圧縮応力を付与する。具体的には、外周面側に１００ＭＰａ（−１００ＭＰａ）の残留圧縮応力を付与する。また図８（ｂ）に示すように、金属スリーブ１０２の領域Ｌ２（長手方向の端部）で、正曲げと逆曲げによる最大応力（最小値の−３００ＭＰａと最大値の３３０ＭＰａ）の中間値になるように、内周面側に１５ＭＰａ（＋１５ＭＰａ）の残留圧縮応力を付与する。
【００４０】
ここで、残留応力が付与された金属スリーブ１０２は、見かけ上（外見上）、円筒状であって、長手方向の各位置における断面形状（リング形状）の径は同じである。しかし、残留応力が付与された金属スリーブ１０２を長手方向に切り開くと、内面側に圧縮残留応力が付与されている状態の場合には、径が大きくなる方向（正方向）に変化する。一方、外周面に残留圧縮応力が付与されている状態の場合には、径が小さくなる方向（負方向）に変化する。このように、長手方向に切り開くと断面形状（リング形状）における径が変化する。
【００４１】
なお、この径の変化は、金属スリーブ１０２の厚みや材質等で決まり、本実施形態では、１００ＭＰａの残留応力を内周面に付与した場合、φ２４（ｍｍ）の径が、φ４０（ｍｍ）に変化した。
【００４２】
ここで、金属スリーブに残留応力を付与する方法としては、例えばショットピーニング等の表面改質による方法などがある。ショットピーニングは、粒径１０〜３００μｍの研磨材を予め定められた吐出圧力で噴射し、金属層の表面を改質させるもので、処理条件を調整することで所望の残留圧縮応力を得ることができる。
【００４３】
そして、マスキング、噴射時間など、処理の強度を適宜調整することで、部分的に残留応力の値を変更することが可能であり、長手方向で異なる値の残留応力を付与することが可能である。本実施形態では、株式会社  不二製作所製のショットピーニング装置（ニューマ・ブラスター）にて、内周面または外周面の金属層にショットピーニング処理を施し、所望の残留圧縮応力を得た。
【００４４】
残留応力の付与状態は、上述したように円筒状のスリーブを長手方向に切り開いて、径の変化を確認することで、簡易的に確認できる。
【００４５】
上記のような構成とすることで、屈曲による金属スリーブ１０２にかかる最大応力を小さくすることができ、回転における繰り返し屈曲においても、疲労を抑制できる。すなわち、屈曲によって生じる逆曲げ、正曲げの応力に対し、金属スリーブ１０２自身に残留応力を付与して、曲げによる応力を相殺することで、実質的に金属スリーブ１０２に作用する最大応力を小さくできる。
【００４６】
具体的には、領域Ｌ１（長手方向の中央領域）において、正曲げ時に最大７００ＭＰａ（−７００ＭＰａ）の応力がかかるのに対し、金属スリーブ１０２の外周面側に１００ＭＰａの残留圧縮応力（−１００ＭＰａ）を付与する。これにより、屈曲時にかかる実質的な最大応力を、６００ＭＰａと小さくすることができる。
【００４７】
また、領域Ｌ２（長手方向の端部領域）においては、逆曲げ側に３３０ＭＰａの最大応力がかかるのに対し、金属スリーブ１０２の内周面側に１５ＭＰａの残留圧縮応力を付与する。これにより、屈曲時にかかる実質的な最大応力を、３１５ＭＰａと小さくすることができる。したがって、繰り返し作用する屈曲時の最大応力を小さくできるため、疲労破壊の発生を抑制し、長寿命化を実現できる。
【００４８】
さらに、本実施形態では、金属スリーブ１０２の長手方向の端部には、内周面に残留圧縮応力を付与しているため、内側（長手方向で中央部側）に折れ曲がりにくくなっている。その結果、スリーブの長手方向の寄りによる挫掘の発生を抑制する効果もある。すなわち、金属スリーブの長手方向端部は、一般に長手方向の寄りによってフランジ等の規制部材に突き当たって内側に折れ曲がる挫掘が発生し易いが、本実施形態のように構成することで、内側への折れ曲がりを抑制できるため、挫掘の発生を抑制できる。
【００４９】
なお、本実施形態では、領域Ｌ２に関しては、領域Ｌ２に作用する最大応力（−３００ＭＰａ、３３０ＭＰａ）の中間の値に相当する値となるように残留応力を付与した。しかし、領域Ｌ１に比べ最大応力の値自体は小さいため、必ずしも、中間の値にしなくても、屈曲による疲労破壊を抑制できる。このため、屈曲に対する疲労破壊よりも、金属スリーブの寄りに起因する挫掘の抑制のために、より大きな残留圧縮応力を内周面側に付与する構成としてもよい。
【００５０】
表１は、本実施形態の効果の確認として、本実施形態の定着装置を用い、通紙試験を行った結果である。クラックの発生を寿命と判断し、クラックの発生した枚数を確認した。比較例として、本実施形態の定着装置に、金属スリーブに残留応力を付与しなかった場合の例（比較例１）、領域Ｌ１に−２００ＭＰａの残留応力を付与した例（比較例２）も示す。
【００５１】
本実施形態（実施例１）の場合、実質的に金属スリーブ１０２にかかる最大応力は、正曲げ、逆曲げともに絶対値として６００ＰＭａであるのに対し、比較例１では、絶対値として正曲げ７００ＭＰａであり、正曲げ側の応力による屈曲疲労が大きい。また、比較例２では、絶対値として逆曲げ７００ＭＰａであり、逆曲げの応力がより大きく、屈曲疲労が大きい。
【００５２】
そして、通紙試験結果では、比較例１、比較例２の場合は、約２０万枚でクラック発生（＝寿命）となったのに対し、本実施形態（実施例１）の場合、約３０万枚でクラック発生（＝寿命）であり、より高寿命化しているのを確認した。
【００５３】
【表１】
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【００５４】
また、本実施形態では、残留応力を所定の値に調整（コントロール）するという構成である。したがって、金属スリーブ１０２の残留応力を適切に管理することによって、金属スリーブ１０２の製造時に生じるばらつきを小さくすることができ、安定した品質を保つことも可能となる。
【００５５】
以上、本実施形態では、金属スリーブの屈曲によって作用する応力の大きさに応じた残留応力を金属スリーブに付与することで、繰り返し屈曲に対して、金属スリーブに作用する最大応力を小さくして、疲労破壊を抑制できる。これにより、より長寿命化を達成することのできる定着装置およびこれを用いた画像形成装置を提供することが可能となる。
【００５６】
《第２の実施形態》
本発明の第２の実施形態は、記録材搬送方向（短手方向）で、ニップ部の下流部のガイド部材の形状を変更したものであり、それ以外は、第１の実施形態と同等の構成である。第１の実施形態では、ガイド部材１０１とヒータ３００のヒータ面の段差は０．３ｍｍであったが、本実施形態では、ガイド部材１０１とヒータ３００のヒータ面の段差を０．１ｍｍとなるように設定した。その結果、局所加圧具合は弱くなり、金属スリーブ１０２の曲げ曲率は小さく（曲率半径は大きく）、したがって金属スリーブ１０２にかかる応力は小さくなっている。
【００５７】
図９は、本実施形態の金属スリーブ１０２において屈曲によってかかる応力と、金属スリーブ１０２に付与した残留応力を示す。図９から分かるように、領域Ｌ１（長手方向の中央部）では、スリーブに作用する最大の応力は、正曲げ側は−４００ＭＰａ（外周面側に４００ＭＰａの引張応力）、逆曲げ側は、５００ＭＰａ（内周面側に５００ＭＰａの引張応力）である。すなわち、第１の実施形態に比べ正曲げ側の応力が小さくなったため、相対的に逆曲げ（内周面側の引張応力）の応力の方が大きくなっている。
【００５８】
そして、領域Ｌ２（長手方向の端部側）の金属スリーブにかかる応力は、ピーク値で、３３０ＭＰａと−２９０ＭＰａであり、領域Ｌ１に比べ、ともに絶対値として低い値となる。
【００５９】
このような本実施形態では、金属スリーブに付与する残留応力は、図９（ａ）に示すように、領域Ｌ１で５０ＭＰａに相当する残留圧縮応力（内周側に５０ＭＰａの圧縮応力）を付与した。また、図９（ｂ）に示すように、領域Ｌ２で２０ＭＰａに相当する残留圧縮応力（内周側に２０ＭＰａの圧縮応力）を付与した。
【００６０】
本実施形態においても、通紙試験を行いクラック発生する枚数の確認したところ、それぞれ長寿命化しているのを確認できた。
【００６１】
このように、本実施形態においても、金属スリーブに作用する応力の大きさに応じた残留応力を金属スリーブに付与することで、繰り返し屈曲に対して、金属スリーブに作用する最大応力を小さくして、疲労破壊を抑制できる。これにより、より長寿命化を達成することのできる定着装置およびこれを用いた画像形成装置を提供することが可能となる。
【００６２】
（変形例）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【００６３】
（変形例１）
上述した実施形態では、定着部における加熱はヒータによるものであったが、本発明はこれに限らず、励磁コイルを用いた電磁誘導方式などを用いても良い。この場合、ヒータ３００に替わるバックアップ部材を設ければ、加圧された状態のニップ部を形成することが可能である。
【００６４】
（変形例２）
上述した実施形態では、金属層が長手方向で残留応力の値が異なる第１の定着部材において、長手方向の中央部に対し長手方向の端部は両端部を前提としたが、長手方向の中央部に対し長手方向の片側の端部を前提とするものであっても良い。
【００６５】
（変形例３）
上述した実施形態では、記録材として記録紙を説明したが、本発明における記録材は紙に限定されるものではない。一般に、記録材とは、画像形成装置によってトナー像が形成されるシート状の部材であり、例えば、定型或いは不定型の普通紙、厚紙、薄紙、封筒、葉書、シール、樹脂シート、ＯＨＰシート、光沢紙等が含まれる。なお、上述した実施形態では、便宜上、記録材（シート）Ｐの扱いを通紙、排紙、給紙、通紙部、非通紙部などの用語を用いて説明したが、これによって本発明における記録材が紙に限定されるものではない。
【００６６】
（変形例４）
上述した実施形態では、未定着トナー像をシートに定着する定着装置を例に説明したが、本発明は、これに限らず、画像の光沢を向上させるべく、シートに仮定着されたトナー像を加熱加圧する装置（この場合も定着装置と呼ぶ）にも同様に適用可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１０２・・金属スリーブ（エンドレスベルト）、１０８・・加圧ローラ、３００‥‥ヒータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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