(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーにより複写させる画像形成装置において、内部に設置される発熱体により加熱される薄肉管状の定着部材を備え、トナー像を加熱して記録媒体上に定着させる定着装置の製造方法であって、
前記定着部材は、
ステンレス鋼のカップ状管状体の内周面にマンドレルをはめ込む工程と、
前記カップ状管状体の外周面にローラーを押し付け、前記ローラーの半径方向及び軸方向の位置を制御してスピニング加工を行う工程で製造され、
前記カップ状管状体の外径及び内径を、軸方向の中央部から両端部に向けて徐々に大きくなる逆クラウン形状に形成し、前記外径の逆クラウン量を前記内径の逆クラウン量よりも大きく形成した
ことを特徴とするステンレス鋼を使用した定着装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のステンレス鋼を使用した定着装置の製造方法において、
前記スピニング加工を行う工程の後工程として、前記マンドレルを前記カップ状管状体の内周面から引き抜く工程を備えた
ことを特徴とするステンレス鋼を使用した定着装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載のステンレス鋼を使用した定着装置の製造方法において、
前記スピニング加工を行う工程の後工程として、前記カップ状管状体の両端を切断して、基層となるステンレス鋼の管状体を形成する工程を備えた
ことを特徴とするステンレス鋼を使用した定着装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステンレス鋼を使用した薄肉管状の定着部材を備えた定着装置に関し、特に、レーザープリンターや複写機において、熱と圧力を加えて、トナーを用紙に定着させるための定着スリーブ、または定着ローラーを備えた定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザープリンターや複写機の定着方式は、従来のローラー定着方式からフィルム定着方式へと変化している。従来のローラー定着方式は、ローラー内部のヒーターがローラーを温めるため、プリント待機中もヒーターをつけておく必要がある。これに対し、肉厚を薄く形成した定着スリーブは、熱伝導効率が高く、熱容量が小さく、回転する時だけヒーターが作動するため、省電力で待機時間を短縮できる。この定着スリーブの基層となる薄肉の管状体としては、ステンレス鋼などの金属やポリイミドなどの樹脂が用いられる。しかし、省電力化や待機時間を短縮するためには、強度があり、熱容量が小さいステンレス鋼などの金属製が好ましい。
【０００３】
定着スリーブには、変形に耐えうる周方向の柔軟性と耐久性が求められる。定着スリーブの基層としてステンレス鋼を用いる場合、その厚さは２０〜５０μｍという極薄に製造される。このような極薄の金属製管状体を製造する方法として、スピニング加工を用いるものが公知である（特許文献１参照）。
【０００４】
ステンレス鋼を使用した極薄の定着スリーブは、熱容量が小さい（比熱が従来のアルミニウム製の定着スリーブよりも小さい）ため、熱応答性が良い。また、ステンレス鋼を使用した極薄の定着スリーブは、肉厚が薄いため、定着スリーブの厚さ方向の温度上昇が早い。しかし、熱伝導率が従来のアルミニウム製の定着スリーブよりも小さいため、定着スリーブの軸方向の熱伝導性が劣る。さらに、軸方向の両端部からの放熱よりも、給紙の際に軸方向の中央部から記録紙側へ熱が奪われる方が大きい。従って、定着スリーブの軸方向の中央部の温度が下がり、軸方向の両端部だけ温度が上昇するため、定着スリーブの軸方向の温度が均一にならず、いわゆる、定着スリーブの熱ムラが課題となっている。
【０００５】
定着スリーブの熱ムラを解消するための方法として、定着スリーブの軸方向の中央部の板厚（肉厚）を薄くし、軸方向の両端部の板厚（肉厚）を厚く成形する方法がある。軸方向の中央部は板厚が薄いため熱容量が小さく、給紙の際に定着スリーブの軸方向の中央部の温度が下がるが、軸方向の中央部は熱容量が小さいため、軸方向の中央部の温度を上昇させ易いため、定着スリーブの熱ムラを少なくできる。
【０００６】
従来のアルミニウム製の定着スリーブは比較的厚肉のため、外径側を切削または研削によって、逆クラウン形状（内径側の直径が一定で、軸方向の中央部の板厚を軸方向の両端部の板厚より薄く成形する）に成形して、定着スリーブの熱ムラを少なくしている。しかし、ステンレス鋼を使用した定着スリーブは、極薄のため、外径側を切削または研削によって、逆クラウン形状に成形するのが困難である。
【０００７】
特許文献２のステンレス鋼を使用した定着スリーブは、スピニング加工後のバルジ加工、または、スピニング加工でローラーに加える圧力を両端部側を大きくすることによって、逆クラウン形状に成形している。しかし、特許文献２の定着スリーブは、板厚（肉厚）が一定であるため、記録紙のシワや光沢ムラの発生を防ぐことはできるが、定着スリーブの熱ムラを少なくすることはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１３−１０５０５７号公報
【特許文献２】特開２００３−１５６９５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、ステンレス鋼を使用した極薄の定着スリーブをスピニング加工によって成形し、軸方向の中央部の板厚を軸方向の両端部の板厚よりも薄い逆クラウン形状にすることによって、定着スリーブの熱ムラを少なくしたステンレス鋼を使用した定着装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明１のステンレス鋼を使用した定着装置の製造方法は、トナーにより複写させる画像形成装置において、内部に設置される発熱体により加熱される薄肉管状の定着部材を備え、トナー像を加熱して記録媒体上に定着させる定着装置の製造方法であって、前記定着部材は、ステンレス鋼のカップ状管状体の内周面にマンドレルをはめ込む工程と、前記カップ状管状体の外周面にローラーを押し付け、前記ローラーの半径方向及び軸方向の位置を制御してスピニング加工を行う工程で製造され、前記カップ状管状体の外径及び内径を、軸方向の中央部から両端部に向けて徐々に大きくなる逆クラウン形状に形成し、前記外径の逆クラウン量を前記内径の逆クラウン量よりも大きく形成したことを特徴とする。
【００１４】
本発明２のステンレス鋼を使用した定着装置の製造方法は、本発明１において、前記スピニング加工を行う工程の後工程として、前記マンドレルを前記カップ状管状体の内周面から引き抜く工程を備えたことを特徴とする。
【００１５】
本発明３のステンレス鋼を使用した定着装置の製造方法は、本発明１において、前記スピニング加工を行う工程の後工程として、前記カップ状管状体の両端を切断して、基層となるステンレス鋼の管状体を形成する工程を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の製造方法によって製造されるステンレス鋼を使用した定着装置は、スピニング加工によって、管状体の外周面（外径）及び内周面（内径）を、軸方向の中央部から両端部に向けて徐々に大きくなる逆クラウン形状に形成して、軸方向の中央部の板厚を両端部の板厚よりも薄く形成するため、加工工程が少なく、低コストで、定着部材の熱ムラを少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の製造方法によって製造される定着装置を適用した画像形成装置の概要を示す説明図である。
【図２】図２は、本発明の製造方法によって製造されるステンレス鋼を使用した定着装置を断面図で示す説明図である。
【図３】図３は、本発明のステンレス鋼を使用した定着部材の製造方法を示す工程図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態の定着ローラーの製造方法を示し、図４（ａ）は深絞り加工によるカップ状管状体の成形工程を示す縦断面図、図４（ｂ）は成形されたカップ状管状体を示す斜視図である。
【図５】図５は、図４の後工程を示し、図５（ａ）は図４（ｂ）のカップ状管状体の内周面にマンドレルを挿入する工程を示す説明図、図５（ｂ）はカップ状管状体の外周面にローラーを押し付けてスピニング加工を行う工程を示す説明図である。
【図６】図６は、図５（ｂ）の工程の終端を示し、カップ状管状体のスピニング加工が完了した状態を示す説明図である。
【図７】図７は、図６の後工程を示し、図６のスピニング加工が終了したカップ状管状体の内周面からマンドレルを引き抜く工程を示す説明図である。
【図８】図８は、図７の後工程を示し、スピニング加工が終了したカップ状管状体の両端を切断して管状の定着ローラーを成形する工程を示す説明図である。
【図９】図９は、両端を切断した管状の定着ローラーの外径、板厚、内径の測定データを示し、３本の定着ローラーの測定データと平均値を示す説明図である。
【図１０】図１０は、図９の外径測定データと内径測定データの平均値を示す線グラフである。
【図１１】図１１は、図９の測定データの平均値から外径逆クラウン量、内径逆クラウン量、板厚差を算出した計算式である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
〔画像形成装置の概要説明〕
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の製造方法によって製造される定着装置を適用した画像形成装置の概要を示す説明図である。本発明は定着装置９に関わるものであるが、先ずその定着装置９を適用する画像形成装置１の構成の概要について説明する。この画像形成装置１は種々の形態があり公知であるが、例えば、レーザープリンターに関わる画像形成装置１で説明する。画像形成装置１は、本体２、露光部３、感光体４、転写部５、トレイ６、給紙部７、レジストローラー８、定着装置９等で構成される。各々の要素の機能、構成については公知であるので、詳細な説明は省略する。次に画像形成装置１の動作について概略を説明する。
【００１９】
複写時に露光部３から複写する画像のレーザー光Ａが感光体４に照射される。感光体４の感光ドラムは回転しながら、帯電、露光、現像の各工程を経て、トナー１１によりトナー像が形成される。トナー１１は着色剤とワックスを粒子に内包させたもので、前記の工程を経て感光体４にトナー像が形成される。このトナー像は、感光体４に対峙して設けられた転写ローラーを介して転写部５で、レジストローラー８により給紙部７から送られてきた用紙１２に転写される。
【００２０】
転写部５を通過した用紙１２は定着装置９に送られる。定着装置９では、定着ローラー１３と加圧ローラー１４の間に挟まれながら用紙１２が送られ、熱と圧力によりトナー像が用紙１２に定着される。定着された用紙１２は出力画像として、矢印で示すような流れでトレイ６に排出される。基本的にレーザープリンターの複写は以上のような工程で行なわれる。
【００２１】
次に、定着装置９について説明する。図２は、本発明の製造方法によって製造されるステンレス鋼を使用した定着装置９を断面図で示す説明図である。本発明を適用した定着装置９は、基本的に定着ローラー（定着部材）１３と加圧ローラー１４と発熱体１５であるハロゲンヒーター等で構成される。この装置は、薄い管状の定着ローラー１３に対し、加圧ローラー１４を加圧させ、用紙１２のトナー像を定着させる構成のものである。先ず定着ローラー１３について説明すると、定着ローラー１３は、定着ローラー１３内に設置された発熱体１５であるハロゲンヒーターにより加熱される。
【００２２】
定着ローラー（定着部材）１３は、基層の肉厚が１００〜３００μｍのステンレス鋼で形成されている。肉厚が比較的厚い定着ローラー１３に代えて、肉厚が２０〜５０μｍの極薄のステンレス鋼で形成された定着スリーブ（定着部材としての定着フィルム）を使用してもよい。極薄の定着スリーブにすれば、加圧ローラー１４と発熱体１５との間で所定のニップ幅のニップ部を形成させて定着スリーブを圧接し、ニップ部のみを加熱することで、クイックスタートの加熱定着が可能になる。
【００２３】
〔定着ローラー１３の製造方法〕
図３は、本発明のステンレス鋼を使用した定着部材の製造方法を示す工程図である。図４は、本発明の実施の形態の定着ローラーの製造方法を示し、図４（ａ）は図３のＳＴＥＰ１の深絞り加工によるカップ状管状体の成形工程を示す縦断面図、図４（ｂ）は成形されたカップ状管状体２００を示す斜視図である。肉厚が２０〜５０μｍの極薄のステンレス鋼で形成された定着スリーブも、定着ローラーと同様の製造方法で製造可能である。図４（ａ）に示すように、ＳＵＳ３０４等のステンレス鋼の薄板１００を、雌型１０１とポンチ１０２で深絞り加工して、図４（ｂ）に示すカップ状管状体２００を成形する。
【００２４】
図５は、図４の後工程を示し、図５（ａ）は図３のＳＴＥＰ２の工程を示し、カップ状管状体２００の内周面２０１にマンドレル３００を挿入する工程を示す説明図である。図５に示すように、マンドレル３００をカップ状管状体２００の内周面２０１にはめ込み、マンドレル３００を回転してカップ状管状体２００を回転する。
【００２５】
図５（ｂ）は図３のＳＴＥＰ３の工程を示し、カップ状管状体２００の外周面２０２にローラー３０１を押し付けてスピニング加工を行う工程を示す説明図である。ローラー３０１の半径方向及び軸方向の位置を同時２軸制御してスピニング加工を行う。カップ状管状体２００はカップ状管状体２００の半径方向及び軸方向に塑性変形して薄肉になり、軸方向に長尺化する。カップ状管状体２００の内周面（内径）２０１及び外周面（外径）２０２は、軸方向の中央部から両端部に向けて徐々に大きくなる逆クラウン形状に形成される。
【００２６】
外周面（外径）２０２の逆クラウン量が内周面（内径）２０１の逆クラウン量よりも大きくなるように、ローラー３０１の半径方向及び軸方向の位置を同時２軸制御する。図６は、図５（ｂ）の工程の終端を示し、カップ状管状体２００のスピニング加工が完了した状態を示す説明図である。図７は、図３のＳＴＥＰ４の工程で、図６の後工程を示し、図６のスピニング加工が終了したカップ状管状体２００の内周面２０１からマンドレル３００を引き抜く工程を示す説明図である。
【００２７】
図８は、図３のＳＴＥＰ５の工程で、図７の後工程を示し、スピニング加工が終了したカップ状管状体２００の両端を切断して管状の定着ローラーを成形する工程を示す説明図である。図８に示すように、スピニング加工が終了したカップ状管状体２００の両端を突っ切りバイト３０２、３０２で切断すれば、肉厚が１００〜３００μｍで、定着ローラー１３の基層となるステンレス鋼の管状体４００が得られる。同様の工程のスピニング加工で、肉厚が２０〜５０μｍと極薄で、定着スリーブに適用できるステンレス鋼の管状体４００を製造することも可能である。
【００２８】
図９は、基層となるステンレス鋼の管状体４００の外径、板厚（肉厚）、内径の測定データを示し、３本の基層となるステンレス鋼の管状体（定着ローラー）４００（No.１〜No.３）の測定データ（軸方向の長さが１０ｍｍ間隔で測定）と、３本の平均値を示す説明図である。図１０は、図９の外径測定データと内径測定データの３本の平均値を示す線グラフである。図１１は、図９の３本の平均値の測定データから、外径逆クラウン量、内径逆クラウン量、板厚差（肉厚差）を算出した計算式である。
【００２９】
図８から図１０に示す基層となるステンレス鋼の管状体４００の呼び寸法は、外径がφ２０ｍｍ、板厚（肉厚）が２００μｍ、軸方向の全長が２６０ｍｍである。図８から図１０に示すように、基層となるステンレス鋼の管状体４００の外周面（外径）４０２及び内周面（内径）４０１が、軸方向の中央部４００Ｃから両端部に向けて徐々に大きくなる逆クラウン形状に形成されている。図１１（１）に示すように、外径の逆クラウン量は２６７μｍ、図１１（２）に示すように、内径の逆クラウン量は１６２μｍで、外径の逆クラウン量を内径の逆クラウン量よりも大きく形成している。また、板厚（肉厚）は、軸方向の中央部４００Ｃが１３６μｍ（ｔＤ２）、軸方向の両端部が１９１μｍ（ｔＤ１）と１８６μｍ（ｔＤ３）で、軸方向の中央部は板厚が薄いため熱容量が小さい。従って、給紙の際に定着ローラー１３の軸方向の中央部の温度が下がるが、軸方向の中央部は熱容量が小さいため、軸方向の中央部の温度を上昇させ易く、定着ローラー１３の熱ムラを少なくすることができる。
【００３０】
本発明の製造方法によって製造されるステンレス鋼を使用した定着装置は、スピニング加工で、カップ状管状体２００を薄肉にして基層となるステンレス鋼の管状体４００を成形する工程で、管状体４００の外周面（外径）４０２及び内周面（内径）４０１を、軸方向の中央部４００Ｃから両端部に向けて徐々に大きくなる逆クラウン形状に形成する。その結果、軸方向の中央部の板厚を両端部の板厚よりも薄く形成するため、加工工程が少なく、低コストで、定着部材の熱ムラを少なくすることができる。
【符号の説明】
【００３１】
１…画像形成装置
２…本体
３…露光部
４…感光体
５…転写部
６…トレイ
７…給紙部
８…レジストローラー
９…定着装置
１１…トナー
１２…用紙
１３…定着ローラー
１４…加圧ローラー
１５…発熱体
Ａ…レーザー光
１００…ステンレス鋼の薄板
１０１…雌型
１０２…ポンチ
２００…カップ状管状体
２０１…内周面
２０２…外周面
３００…マンドレル
３０１…ローラー
３０２…突っ切りバイト
４００…基層となるステンレス鋼の管状体
４０１…内周面
４０２…外周面
４００Ｃ…軸方向の中央部
【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】
0006423771.tif 000009
【図９】
0006423771.tif 000010
【図１０】
0006423771.tif 000011
【図１１】
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