(57)【要約】【課題】  本発明は、定着スリーブに大きな寄り力や繰り返し応力が発生した場合でも疲労破壊を起こし難く耐久性の高い定着装置を提供する事である。また、本発明は、長寿命化を低コストで達成することが可能な定着装置を提供することを課題とする。【解決手段】  ステンレス層を有する可撓性の定着スリーブのフェライト含有率を５％以下にする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステンレス層を有する可撓性の回転体と、回転体の内面に固定配置されており回転体内面と摺動する摺動部材と、回転体を介して摺動部材とニップ部を形成するバックアップローラと、を有し、ニップ部で画像を担持する記録媒体を挟持搬送し記録媒体に画像を定着する定着装置において、
前記回転体のステンレス層のフェライト含有率が５％以下であることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記回転体は更に、弾性層を有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】
前記回転体は前記バックアップローラの回転に従動して回転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４】
前記回転体の内径は１２〜５０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項５】
前記回転体のステンレス層の厚さは、５〜５０μｍであることを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
【請求項６】
前記摺動部材は発熱部を有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７】
可撓性のステンレス層を有し、トナー像を定着する定着装置に用いられる定着用回転体において、前記ステンレス層のフェライト含有率が５％以下であることを特徴とする定着用回転体。
【請求項８】
前記定着用回転体は更に、弾性層を有することを特徴とする請求項７に記載の定着用回転体。
【請求項９】
前記定着用回転体の内径は１２〜５０ｍｍであることを特徴とする請求項７に記載の定着用回転体。
【請求項１０】
前記ステンレス層の厚さは、５〜５０μｍであることを特徴とする請求項９に記載の定着用回転体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子写真方式や静電記録方式の複写機やプリンタに搭載される定着装置及びこの定着装置に用いられる定着用回転体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像形成装置に搭載される定着装置として、消費電力が少ないものが望まれている。その一例として図４に示すような可撓性のスリーブ（定着フィルム）を用いた定着装置が実用化されている。この定着フィルム加熱方式の定着装置１１８は、通常、金属やポリイミドの基層とフッ素コートの表層で構成された定着フィルム（定着スリーブ）１１４と、定着フィルム１１４の内面に接触するように配置されたヒーター１１３と、定着フィルム１１４に当接しヒーター１１３を保持するヒーターホルダ１１２と、ヒーターホルダ１１２を補強する補強ステー１１１と、定着フィルム１１４を介してヒーター１１３とニップ部を形成する加圧ローラ１１５とからなっている。
【０００３】
そして、トナー像を形成担持させた記録媒体をニップ部に導入して通過させることにより、トナー像及び記録媒体が定着フィルム１１４を介してヒーターで加熱され、トナーが軟化、溶融して画像の加熱定着がなされる。このような構成の定着装置はこれまでにモノクロプリンタに搭載されており、圧接ニップを形成する為の加圧力は例えば総圧で９８Ｎ（１０ｋｇｆ）が必要になる。
【０００４】
定着フィルム加熱方式の定着装置１１８は、定着フィルム１１４の熱容量が低いため、ヒーターとして低熱容量のヒーターを用いることができる。このため、従来の熱ローラ方式、ベルト加熱方式等の定着装置に比べて定着可能な状態までの立ち上げ時間がはるかに短く、消費電力が非常に少ないという利点がある。
【０００５】
前記の様に、定着フィルム１１４を使用した場合は省電力や立ち上げ時間の短縮などの利点があり、モノクロプリンタでは有利である。しかしながら、この定着フィルム方式をカラープリンタの定着装置に使用し、トナー量の多いカラー画像を定着する場合にはトナーと紙の段差が図５（ａ）の様に大きくなり必要な定着性が得られない場合がある。そこで、トナー量の多い場合でもトナーを包み込んで溶融する効果を上げるために、図５（ｂ）の様に金属製の基層１１４の上に薄いゴム層（例えば３００μｍ程度の厚み）を設けることが考えられる。また、図５（ｂ）のヒーターを単なる摺動板として、定着スリーブの金属層を発熱させる電磁誘導加熱式の定着装置も実用化されている。このような定着スリーブを介してヒーターによりトナー像を加熱する方式の定着装置、あるいは定着スリーブ自体を発熱させてトナー像を加熱する方式の定着装置、いずれの場合もカラープリンタに搭載する場合はモノクロ用のプリンタの場合よりもニップ部にかける圧力を高くする必要があり、定着に必要な圧力も例えば総圧１９６Ｎ（２０ｋｇｆ）が必要になる。
【０００６】
したがってこのような弾性層を有する可撓性の定着スリーブ１１７を有するカラー定着装置の場合、定着スリーブ１１７の表面摩擦力と大きな加圧力の働きで、定着スリーブ１１７に加圧ローラから伝達される回転駆動力は弾性層のない定着スリーブを用いた場合に比べて２倍以上になる場合がある。
【０００７】
また、弾性層を有する可撓性の定着スリーブ１１７を定着装置に用いる場合、その構成する部品の精度や、画像形成装置（図示せず）への定着装置の取り付け精度で、定着スリーブ１１７と、駆動を与える加圧ローラ１１５を完全に平行に保つ事は困難である。その為、図６の様に加圧ローラ１１５と定着スリーブ１１７には交差角αが発生し、回転によ
って加圧ローラ１１５によって従動回転させられる定着スリーブは長手方向の左右どちらかに寄る力が発生する。この場合、左右両端に設置されている定着スリーブ位置規制部材１１６のどちらかに定着スリーブ１１７の端部が押し付けられて寄りが規制され、定着スリーブ１１７は規制の位置を逸脱することなく回転するものの、位置規制部材に押し付けられる定着スリーブ１１７の端部には内部応力や屈曲ストレスが生じる。又、定着スリーブ１１７はその回転の過程において曲率が変化する為に屈曲を繰り返す事になる。
【０００８】
これにより、定着スリーブ１１７の内部に繰返し応力が発生し、定着スリーブ１１７は長期の使用によって疲労破壊が発生する場合がある。特にカラー機に前記定着スリーブを使用する場合、加圧力の大きさと摩擦力の増大によって、定着スリーブ１１７端部に掛かる寄り力は９．８Ｎ（１ｋｇｆ）以上になることもある。この為、定着スリーブ１１７の端部に与えられる応力の為に疲労破壊を生ずる危険性がある。
【０００９】
これを防止するため、前記加圧ローラ１１５と定着スリーブ１１７の平行度を改良して、定着スリーブ１１７端部に掛かる力を低減するのは勿論の事、寄り自体を検知して寄り方向を制御する方法が各種提案されている。
【特許文献１】特開平１０‐１０８９３号公報
【特許文献２】特開２００２‐２３１４１９号公報
【特許文献３】特開２００３‐２４１５４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、前記部品精度向上による平行度の改善には限界があり、又定着スリーブの寄り方向を検知して寄り方向を変更するといった装置構成は非常に高価になってしまう。
【００１１】
そこで本発明は上記課題を解決するためになされたもので、その目的は、定着スリーブに大きな寄り力や繰り返し応力が発生した場合でも疲労破壊を起こし難く耐久性の高い定着装置を提供する事である。
【００１２】
また、本発明の他の目的は、長超寿命化を低コストで達成することが可能な定着装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するための本発明は、ステンレス層を有する可撓性の回転体と、回転体の内面に固定配置されており回転体内面と摺動する摺動部材と、回転体を介して摺動部材とニップ部を形成するバックアップローラと、を有し、ニップ部で画像を担持する記録媒体を挟持搬送し記録媒体に画像を定着する定着装置において、回転体のステンレス層のフェライト含有率が５％以下であることを特徴とする。
【００１４】
更に本発明は、可撓性のステンレス層を有し、トナー像を定着する定着装置に用いられる定着用回転体において、このステンレス層のフェライト含有率が５％以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、可撓性の回転体に大きな寄り力や繰り返し応力が発生した場合でも疲労破壊を起こし難く耐久性を高くできる。また、本発明によれば、可撓性の回転体の長超寿命化を低コストで達成することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明に係る定着装置及び定着用回転体を用いた画像形成装置の一実施形態について図面を参照して説明する。図１は画像形成装置Ｐの一例を示す図であり、図２は本実施形態の定着装置１８に関する説明図である。ここでは説明の順序として、まず本実施形態の画像形成装置Ｐの全体構成について説明し、次に定着装置１８の構成について説明する。
【００１７】
（画像形成装置）
本実施形態の画像形成装置Ｐは電子写真方式を採用したフルカラー画像形成装置であって、画像形成装置Ｐは、図１に示すように、シートＳの搬送経路と、この搬送経路２０に対して略鉛直方向へ略直線上に配列され、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像をそれぞれ形成する４つのプロセスステーション１（１ａ〜１ｄ）とを備えている。
【００１８】
各プロセスステーション１ａ〜１ｄは、潜像を担持するための感光体ドラム２（２ａ〜２ｄ）と、感光体ドラム２ａ〜２ｄを一様に帯電するための帯電ローラ３（３ａ〜３ｄ）と、帯電した感光体ドラム２ａ〜２ｄ上に画像情報に応じたレーザ光を照射して潜像を形成するための露光器４（４ａ〜４ｄ）と、感光体ドラム２ａ〜２ｄ上に形成された潜像を対応する色（マゼンタ、シアン、イエロー、ブラック）のトナーで現像して顕像化する現像手段５（５ａ〜５ｄ）と、現像により感光体ドラム２ａ〜２ｄ上に残留したトナーを除去するクリーニング装置６（６ａ〜６ｄ）とを有している。
【００１９】
各現像手段５ａ〜５ｄは、トナーを担持するための現像スリーブ５０（５０ａ〜５０ｄ）を有する。各現像スリーブ５０ａ〜５０ｄは、対応する感光体ドラム２ａ〜２ｄと所定の間隔をおいて支持されており、現像時には感光体ドラム２ａ〜２ｄと現像スリーブ５０ａ〜５０ｄの間に現像バイアスが印加される。
【００２０】
また、画像形成装置Ｐは、各プロセスステーション１ａ〜１ｄの配列方向に沿って搬送され、感光体ドラム上のトナー像が転写される中間転写ベルト７を有している。この中間転写ベルト７は、プロセスステーション１ｄ上方に位置する駆動ローラ８と、この駆動ローラ８に対向すると共にプロセスステーション１ａ下方に位置する従動ローラ９と、これらのローラに付随したベルト張架ローラ１０、１１とに張架されている。駆動ローラ８と従動ローラ９は、図１中Ｘ方向に回転する。これにより、中間転写ベルト７には、感光体ドラム２ａ〜２ｄ上の各色のトナー像が順次各ステーションで一次転写手段１４（１４ａ〜１４ｄ）により中間転写ベルト表面に転写され、フルカラー画像が形成される。
【００２１】
一方シートＳは、画像形成装置Ｐ下部に設けられた給送カセット１５に積載収納されている。シートＳは給送ローラ１６によって給送カセット１５から一枚ずつ分離給送され、レジストローラ対１７に給送する。レジストローラ対１７は、給送されたシートＳを中間転写ベルト７と二次転写ローラ１２の間に送り出す。
【００２２】
中間転写ベルト７の最下方の表面には、従動ローラ９に対向するように配置された二次転写ローラ１２が当接し、二次転写ローラ１２は、中間転写ベルト７との間で通過する記録媒体としてのシートＳを挟持搬送する。二次転写ローラ１２には、高圧電源１３からバイアスが印加され、これにより、二次転写ローラ１２と中間転写ベルト７の間を通過するシートＳに中間転写ベルト７上のトナー画像が二次転写された後、トナーを定着する定着装置１８に搬送される。
【００２３】
定着装置１８においては、上記シートＳが加熱及び加圧され、そのトナー像がシートＳ上に定着される。これにより、シートＳ上には永久画像が形成されることになり、このシートＳは、定着装置１８から画像形成装置Ｐ外部の排出トレイ１９へ排出される。
【００２４】
（定着装置）
図２（ａ）に示すように定着装置１８は、摺動部材としてのヒーター５５と、ヒーター５５を支持する加熱体保持部材としてのホルダー５３と、ホルダー５３の周辺に巻きかけられたフィルム状の定着スリーブ（可撓性の回転体、定着用回転体）５２と、横断面下向きにＵ字型の断面をもつ剛性部材から構成される補強ステー５１と、定着スリーブ５２を挟んでヒーター５５とニップ部を形成する加圧ローラ（バックアップローラ）５７と、を有する。
【００２５】
定着スリーブ５２は、図２（ｂ）の拡大図に示すように、内側からステンレスフィルム（ステンレス層）５２ａ、弾性層５２ｂ、離型層５２ｃの順に積層している。この定着スリーブ５２の内径は１２〜５０ｍｍの範囲が好ましく、本実施形態においては定着スリーブ５２の内径を２４ｍｍとしている。尚、定着スリーブ５２の単位面積当たりの熱容量は、およそ０．１Ｊ／ｃｍ２・Ｋ程度の熱容量のものを使用する。ステンレスフィルムは製造コストが非常に安く、また、熱伝導率も優れているというメリットがある。
【００２６】
また、前述したように、定着スリーブ５２は回転する加圧ローラ５７から与えられる摩擦力によって従動回転する。シートが介在する時、定着スリーブ５２は主にシートとの摩擦力で回転駆動する。この時、定着スリーブ５２が加圧ローラ５７と完全に平行を保っていると定着スリーブ５２の長手方向への移動は生じず、寄りは発生しない。
【００２７】
しかしながら、加圧ローラ５７と定着スリーブ５２を保持する部品の精度や定着スリーブ５２や加圧ローラ５７の自身の形状左右差、更には定着装置の本体への固定精度によって、図２（ｃ）に示すように定着スリーブ５２と加圧ローラ５７には交差角αが生じ、定着スリーブ５２には定着作業毎に一定の寄る力が発生する。この定着スリーブ５２の寄る力を、端部に設けた位置規制部材６１で受ける事で定着スリーブ５２の位置規制を行う。しかしながら、定着スリーブ５２を構成するステンレスフィルム５２ａに対しては、寄る力を受ける規制部材６１との間で内部応力が発生する。特に部品精度の劣る部品が装着された場合、定着スリーブ５２の寄る力が大きくなる場合があり、ステンレスフィルム５２ａの疲労破壊に到る場合がある。
【００２８】
そこで、本実施形態では、定着スリーブ５２を構成するステンレスフィルム５２ａは、大きな内部応力が発生した場合でも疲労破壊に到らないような特性を持つための金属の結晶構造を持つようにフェライト含有率を５％以下とした。このステンレスフィルム５２ａは厚さ５〜５０μｍの範囲が好ましく、本実施形態のステンレスフィルム５２ａは３４μｍとする。
【００２９】
ここで、ステンレスフィルムの疲労破壊とフェライトの量との関係について説明する。オーステナイト系のステンレス鋼を、塑性加工によってフィルム状に圧延する場合、前記ステンレス鋼の金属結晶構造においては、面心立方構造から体心立方構造への変態が発生し、加工硬化（変形抵抗）が生じる。この加工硬化が大きくなると疲労破壊が発生し易くなると考えられている。この加工硬化の度合いを左右する要因の一つとしてステンレス鋼中のフェライト含有率が挙げられる。
【００３０】
図３にフェライトの量を変化させたときのステンレス鋼の疲労破壊試験の結果図表を示す。尚、本試験のフェライト量の測定に当たってはドイツヘルムフィッシャー社製フェライトスコープＭＰ３０を使用した。
【００３１】
この疲労破壊試験の結果により、ステンレス鋼中のフェライト含有率（ステンレス鋼中におけるフェライトが含まれている量）は５％以下から耐久性が向上し、良好な状態を実現する事が可能になることがわかる。
【００３２】
これにより、ステンレスフィルム５２ａに使用するステンレス鋼は、そのフェライト含有率を５％以下とすることにより、高い強度を有することができると考えられる。そのため、フェライト含有率が５％以下であるステンレスフィルム５２ａを定着スリーブ５２に用いることにより、定着スリーブ５２が長手方向の左右どちらかに寄る力が発生し左右どちらかの位置規制部材６１に押し当てられ内部応力や屈曲のストレスが生じたりする場合であっても、疲労破壊を起こすことなく良好な耐久性能を維持する事が可能になる。
【００３３】
以上のように本実施形態の定着装置１８によれば、定着スリーブ５２を弾性層と離型層とステンレスフィルム５２ａとから構成し、このステンレスフィルム５２ａのフェライト量を５％以下に設定する事で定着スリーブの耐久性を確保することができる。特に、定着スリーブを摺動部材（本実施例ではヒーター）と加圧ローラの間に挟み、この定着スリーブを加圧ローラの駆動力により従動回転させる定着装置に用いれば最適である。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の定着装置及び定着用回転体は、定着用回転体を介してヒーターによりトナー像を加熱する方式の定着装置だけでなく、定着用回転体自体を発熱させてトナー像を加熱する方式の定着装置にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本実施形態に係る画像形成装置の要部一部断面図である。
【図２】（ａ）本実施形態の定着装置の要部一部断面拡大図である。  （ｂ）本実施形態に係る定着スリーブの要部一部断面拡大図である。  （ｃ）本実施形態に係る定着フィルムと加圧ローラの傾きを示す模式図である。
【図３】疲労破壊試験の結果を示す図表である。
【図４】従来のフィルム加熱方式の定着装置の拡大一部断面図である。
【図５】（ａ）ニップでのトナーの様子を示す模式図である。  （ｂ）ニップでのトナーの様子を示す模式図である。
【図６】定着フィルムと加圧ローラの傾きを示す模式図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  プロセスステーション
２  感光体ドラム
３  帯電ローラ
４  露光器
５  現像手段
６  クリーニング装置
７  中間転写ベルト
８  駆動ローラ
９  従動ローラ
１０  ベルト張架ローラ
１１  ベルト張架ローラ
１２   二次転写ローラ
１３  高圧電源
１４  一次転写手段
１５  給送カセット
１６  給送ローラ
１７  レジストローラ対
１８、１１８  定着装置
１９  排出トレイ
２０  搬送経路
５０  現像スリーブ
５１  補強ステー
５２、１１７  定着スリーブ
５２ａ  ステンレス（金属）フィルム
５２ｂ  弾性層
５２ｃ  離型層
５３  ホルダー
５４  内面軌道
５５  ヒーター
５７  加圧ローラ
６１  位置規制部材
１１４  定着フィルム
Ｐ  画像形成装置
Ｓ  シート
【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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