(57)【要約】【課題】定着ベルトに備えられた金属層の表面に生じる割れを抑制することができる定着ベルト、定着装置、画像形成装置を得る。【解決手段】定着ベルト１０と加圧ロール１０４との接触部では、定着ベルト１０２が加圧ロール１０４に押されて、内側に凸となるように変形する。範囲Ｂの領域では、定着ベルト１０２の金属層の外表面側に圧縮方向の応力が生じ、曲率が切り替わる範囲Ｃの領域では、金属層１４６の外表面側に引張方向の応力が生じる。この範囲Ｃを通過する定着ベルト１０２の金属層１４６の外周面側に、引張方向の応力が繰り返し生じることで、割れが生じる虞がある。金属層１４６の外周面には、圧縮方向に残留応力が生じる表面処理部が設けられているため、範囲Ｃで定着ベルト１０２の外表面側に生じる引張方向の応力が、相殺（キャンセル）される。これにより、定着ベルト１０２に備えられた金属層１４６の表面に生じる割れが抑制される。【選択図】図１
2012002931.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面側に周方向における圧縮方向の残留応力を生じさせる表面処理部を有する金属層を備える無端状の定着ベルト。
【請求項２】
前記金属層は、２層の非磁性金属層と、前記非磁性金属層に挟まれると共に電磁誘導作用で発熱する発熱金属層と、を含む積層構造を有し、一方の前記非磁性金属層に前記表面処理部が形成される請求項１に記載の定着ベルト。
【請求項３】
前記金属層は、クラッド鋼を塑性加工することにより成形されたシームレス管で構成され、前記金属層の外表面に前記表面処理部が形成される請求項１又は２に記載の定着ベルト。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載の定着ベルトと、
前記定着ベルトの表面にトナー画像が形成された記録媒体を加圧する加圧部材と、
を備える定着装置。
【請求項５】
表面にトナー画像が形成される像保持体と、
前記像保持体のトナー画像を記録媒体に転写する転写部材と、
前記転写部材によって記録媒体に転写されたトナー画像を記録媒体に定着させる請求項４に記載の定着装置と、
を備える画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着ベルト、定着装置、画像形成装置着に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の像加熱装置（定着装置）に用いられる可撓性スリーブ（定着ベルト）には、スレンレス製のベース層が設けられている。そして、このステンレス製のベース層の外周面には、噴射加工が施されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２００７−２４９１８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、定着ベルトに備えられた金属層の表面に生じる割れを抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の請求項１に係る定着ベルトは、表面側に周方向における圧縮方向の残留応力を生じさせる表面処理部を有する金属層を備えることを特徴とする。
【０００６】
本発明の請求項２に係る定着ベルトは、請求項１に記載において、前記金属層は、２層の非磁性金属層と、前記非磁性金属層に挟まれると共に電磁誘導作用で発熱する発熱金属層と、を含む積層構造を有し、一方の前記非磁性金属層に前記表面処理部が形成されることを特徴とする。
【０００７】
本発明の請求項３に係る定着ベルトは、請求項１又は２に記載において、前記金属層は、クラッド鋼を塑性加工することにより成形されたシームレス管で構成され、前記金属層の外表面に前記表面処理部が形成されることを特徴とする。
【０００８】
本発明の請求項４に係る定着装置は、請求項１〜３の何れか１項に記載の定着ベルトと、前記定着ベルトの表面にトナー画像が形成された記録媒体を加圧する加圧部材と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項５に係る画像形成装置は、表面にトナー画像が形成される像保持体と、前記像保持体のトナー画像を記録媒体に転写する転写部材と、前記転写部材によって記録媒体に転写されたトナー画像を記録媒体に定着させる請求項４に記載の定着装置と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の請求項１の定着ベルトによれば、金属層の表面側に周方向における圧縮方向の残留応力を生じさせる表面処理部を有しない定着ベルトと比して、定着ベルトに備えられた金属層の表面に生じる割れを抑制することができる。
【００１１】
本発明の請求項２の定着ベルトによれば、金属層が２層の非磁性金属層とこれらの非磁性金属層に挟まれると共に電磁誘導作用で発熱する発熱金属層とを含む積層構造を有しない場合と比して、非磁性金属層の表面に生じる割れを抑制することができる。
【００１２】
本発明の請求項３の定着ベルトによれば、金属層がクラッド鋼を塑性加工することにより成形されたシームレス管で構成され、この金属層の外表面に表面処理部が施されない場合と比して、外表面に生じる割れが抑制された金属層を安価に成形することができる。
【００１３】
本発明の請求項４の定着装置によれば、請求項１〜３の何れか１項に記載の定着ベルトを備えていない場合と比して、定着装置の耐久性を向上させることができる。
【００１４】
本発明の請求項５の画像形成装置によれば、請求項４に記載の定着装置を備えていない場合と比して、出力画像の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る定着ベルトの接触部を示した側面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る定着装置を示した側面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る定着装置を示した側面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る定着ベルトの試験結果をグラフで示した図面である。
【図５】本発明の実施形態に係る定着ベルトに用いられる素管と比較例の素管との評価結果を表にまとめた図面である。
【図６】本発明の実施形態に係る定着ベルトの各層を示した断面図である。
【図７】本発明の実施形態に係る定着ベルトの各層を示した断面図である。
【図８】本発明の実施形態に係る定着装置の一部を示した側面図である。
【図９】本発明の実施形態に係る画像形成装置を示した概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本実施形態の定着ベルト、定着装置、及び画像形成装置の一例について図１〜図９に従って説明する。なお、図中に示す矢印ＵＰは、鉛直方向上方を示す。
【００１７】
（全体構成）
図９に示されるように、本実施形態に係る画像形成装置１０の本体を構成する筐体１２に光走査装置５４が固定されており、光走査装置５４に隣接する位置に、画像形成装置１０の各部の動作を制御する制御ユニット５０が設けられている。
【００１８】
この光走査装置５４は、図示しない光源から出射された光ビームを回転多面鏡（ポリゴンミラー）で走査し、反射ミラー等の複数の光学部品で反射して、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、及びブラック（Ｋ）の各トナーに対応した光ビーム６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｋを出射するようになっている。
【００１９】
また、光ビーム６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｋは、それぞれ対応する像保持体２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋに導かれ、図中に示す矢印方向に回転する像保持体２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋの表面に照射され、その表面に静電潜像を形成するようになっている。
【００２０】
画像形成装置１０内の下方側には、記録媒体としてのシート部材Ｐを収納する用紙補給部１４が設けられている。また、用紙補給部１４の上方には、用紙補給部１４から搬送されるシート部材Ｐの先端部位置を調整する位置合せロール１６が設けられている。
【００２１】
さらに、画像形成装置１０の中央部には、画像形成ユニット１８が設けられている。画像形成ユニット１８は、前述した４つの像保持体２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋを備えており、これらが上下一列に決められた間隔を空けて配置されている。なお、以後の説明では、ＹＭＣＫを区別する必要がある場合は、符号の後に、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋのいずれかを付して説明し、ＹＭＣＫを区別する必要がない場合は、ＹＭＣＫを省略する。
【００２２】
また、光ビーム６０が照射される照射部位に対して、像保持体２０の回転方向の上流側には、像保持体２０の表面を帯電する帯電ロール２２が設けられている。
【００２３】
さらに、光ビーム６０が照射される照射部位に対して、像保持体２０の回転方向の下流側には、像保持体２０の表面に形成された静電潜像を各色のトナーでトナー画像に現像する現像装置２４が設けられている。
【００２４】
一方、像保持体２０Ｙ、２０Ｍには、図中に示す矢印方向に回転すると共に像保持体２０Ｙ、２０Ｍに形成されたトナー画像が転写される第１中間転写体２６が接触し、像保持体２０Ｃ、２０Ｋには、図中に示す矢印方向に回転すると共に像保持体２０Ｃ、２０Ｋに形成されたトナー画像が転写される第２中間転写体２８が接触している。そして、第１中間転写体２６及び第２中間転写体２８には、図中に示す矢印方向に回転すると共に第１中間転写体２６及び第２中間転写体２８に形成されたトナー画像が転写される第３中間転写体３０が接触している。
【００２５】
この第３中間転写体３０と対向する位置には、第３中間転写体３０の表面に形成されたトナー画像をシート部材Ｐに転写する転写ロール３２が設けられている。つまり、転写ロール３２と第３中間転写体３０との間をシート部材Ｐが搬送され、第３中間転写体３０上のトナー画像がシート部材Ｐに転写されるようになっている。
【００２６】
また、転写ロール３２に対して、シート部材Ｐが搬送される用紙搬送路３４の搬送方向の下流側には、定着装置１００が設けられている。定着装置１００は、定着ベルト１０２と加圧部材の一例としての加圧ロール１０４とを有しており、シート部材Ｐを加熱・加圧してシート部材Ｐに形成されたトナー画像をシート部材Ｐ上に定着させるようになっている。なお、定着装置１００については、詳細を後述する。
【００２７】
さらに、定着装置１００に対して、シート部材Ｐが搬送される用紙搬送路３４の搬送方向の下流側には、用紙搬送ロール３６が設けられ、画像形成装置１０の上部には、用紙搬送ロール３６によって機外に排出されたシート部材Ｐが積載される排出部３８が設けられている。
【００２８】
次に、画像形成装置１０の画像形成について説明する。
【００２９】
画像形成装置１０を作動させると、各像保持体２０の表面が各帯電ロール２２によって一様に帯電される。
【００３０】
光走査装置５４から出力画像に対応した各色の光ビーム６０が、帯電後の像保持体２０の表面に照射され、像保持体２０の表面には、各色に対応した静電潜像が形成される。
【００３１】
この静電潜像に対して、現像装置２４が各色のトナーを付与し、像保持体２０の表面には、各色（Ｙ〜Ｋ色）のトナー画像が形成される。
【００３２】
その後、マゼンタ用の像保持体２０Ｍから第１中間転写体２６にマゼンタのトナー画像が一次転写される。また、イエロー用の像保持体２０Ｙから第１中間転写体２６にイエローのトナー画像が一次転写され、第１中間転写体２６上でマゼンタのトナー画像に重ね合わされる。
【００３３】
同様に、ブラック用の像保持体２０Ｋから第２中間転写体２８にブラックのトナー画像が一次転写される。また、シアン用の像保持体２０Ｃから第２中間転写体２８にシアンのトナー画像が一次転写され、第２中間転写体２８上でブラックのトナー画像に重ね合わされる。
【００３４】
さらに、第１中間転写体２６へ一次転写されたマゼンタとイエローのトナー画像は、第３中間転写体３０へ二次転写される。一方、第２中間転写体２８へ一次転写されたブラックとシアンのトナー画像も、第３中間転写体３０へ二次転写される。
【００３５】
ここで、先に二次転写されているマゼンタ 、イエローのトナー画像と、シアンおよびブラックのトナー画像とが重ね合わされ、カラー（３色）とブラックのカラートナー画像が第３中間転写体３０上に形成される。
【００３６】
二次転写されたカラートナー画像は、第３中間転写体３０と転写ロール３２との間の接触部（ニップ部）に達する。そのタイミングに同期して、位置合せロール１６からシート部材Ｐが第３中間転写体３０と転写ロール３２との間の接触部（ニップ部）に搬送され、シート部材Ｐ上にカラートナー画像が三次転写（最終転写）される。
【００３７】
このシート部材Ｐは、定着装置１００に搬送され、定着ベルト１０２と加圧ロール１０４との間に形成される接触部を通過する。その際、定着ベルト１０２と加圧ロール１０４とから与えられる熱と圧力との作用により、カラートナー画像がシート部材Ｐに定着する。定着後、シート部材Ｐは用紙搬送ロール３６により排出部３８に排出され、シート部材Ｐへのカラー画像形成が終了する。
【００３８】
（要部構成）
次に、本実施形態に係る定着装置１００について説明する。
【００３９】
図２に示されるように、定着装置１００は、シート部材Ｐの進入又は排出を行うための開口が形成された筐体１２２を備えている。
【００４０】
筐体１２２の内部には、矢印Ｄ方向へ回転すると共に、回転軸方向に延びる円筒状（無端状）の定着ベルト１０２が設けられている。
【００４１】
また、定着ベルト１０２の外周面と対向する位置には、絶縁性の材料で構成されたボビン１０８が配置されている。そして、このボビン１０８と定着ベルト１０２との間隔は１〜３ｍｍ程度となっている。さらに、ボビン１０８は、定着ベルト１０２の回転軸方向（以下単に軸方向という）から見て、定着ベルト１０２の外周面に倣った略円弧状に形成されており、周方向の中央側には、筐体１２２の内壁面に向って突出する凸部１０８Ａが形成されている。
【００４２】
さらに、ボビン１０８には、凸部１０８Ａを中心として軸方向（図２の紙面奥行き方向）に鉄線が複数回巻き回された励磁コイル１１０が設けられている。
【００４３】
また、励磁コイル１１０を挟んで定着ベルト１０２の反対側には、ボビン１０８の円弧状に倣って形成されたフェライト系や感温磁性合金などの強磁性体からなる磁性コア１１２が配置され、ボビン１０８に支持されている。
【００４４】
一方、定着ベルト１０２の内側には、非磁性体であるアルミニウムからなる支持部材１１４が、定着ベルト１０２と非接触で配置され、軸方向の両端が定着装置１００の筐体１２２に固定されている。
【００４５】
この支持部材１１４は、軸方向から見て、定着ベルト１０２と対向して円弧状に形成された円弧部１１４Ａと、矩形状に形成された柱部１１４Ｂとで構成され、円弧部１１４Ａと柱部１１４Ｂは一体成形されている。
【００４６】
また、支持部材１１４の円弧部１１４Ａには、この円弧部１１４Ａに沿って、磁性コア１１６が設けられており、感温磁性合金や磁性コア１１２と同様の材質から構成される。磁性コア１１６は、定着ベルト１０２と非接触状態となっている。この磁性コア１１６と磁性コア１１２との間で、定着ベルト１０２を貫通した磁界Ｈによる磁路が形成され、磁界Ｈが強められるようになっている。
【００４７】
また、支持部材１１４の柱部１１４Ｂにおいて、円弧部１１４Ａに対して反対側の端面には、加圧ロール１０４から加圧された定着ベルト１０２を定着ベルト１０２の内周面と接触して支持する接触部材１１８が固定されている。
【００４８】
詳細には、この接触部材１１８は、耐熱性を有する樹脂や焼結体やゴム、または金属や金属合金などで構成すればよく、本実施形態では液晶ポリマーまたはガラス繊維入りのＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）の樹脂材料で成形され、テフロン（登録商標）シート（図示省略）が設けられた一端面が定着ベルト１０２の内周面と接触して定着ベルト１０２の内周面を定着ベルト１０２の外側に向けて押圧するようになっている。
【００４９】
一方、定着ベルト１０２を挟んで、接触部材１１８と対向する位置に配置される加圧ロール１０４は、定着ベルト１０２を接触部材１１８に向けて加圧するとともに、図示しないモータ及びギアからなる駆動機構により矢印Ｅ方向に回転するようになっている。
【００５０】
この加圧ロール１０４は、アルミニウム等の金属からなる芯金１０６の周囲に、シリコンゴム及びＰＦＡ（四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂）が被覆された構成となっている。また、加圧ロール１０４は、図示しないソレノイド等の電磁スイッチ、又はカム機構を用いて矢印Ａ、Ｂ方向に移動可能となっており、矢印Ａ方向に移動したときは定着ベルト１０２の外周面と接触して定着ベルト１０２を押圧し、矢印Ｂ方向に移動したときは定着ベルト１０２の外周面から離間するようになっている（図３参照）。接触部材１１８の定着ベルト側接触面は、軸方向で３次元形状になっており、断面形状は中央部（図２）から端部（図３）に渡って徐々に形状が変化するように設計されており、定着ベルトの端部には定着ベルトを駆動するために（図示しない）ギアが装着されるため、端部はベルトの円形形状に近い凸形になっている。
【００５１】
ここで、加圧ロール１０４が定着ベルト１０２を接触部材１１８側に加圧すると、定着ベルト１０２と加圧ロール１０４との接触部（ニップ部）において、定着ベルト１０２に凹部１０３が形成され、この凹部１０３の両端には凸部１０５が形成されるようになっている。
【００５２】
この接触部の形状は、トナーＴが載ったシート部材Ｐが通過するときに、定着ベルト１０２から剥離させる方向に湾曲した形状となっている。このため、矢印ＩＮ方向から搬送されてきたシート部材Ｐは、それ自体の腰の強さで接触部の形状に倣って矢印ＯＵＴ方向に排出されるようになっている。
【００５３】
また、接触幅（ニップ幅）を広げるために、接触部材１１８は、定着ベルト１０２を加圧ロール１０４側に押圧するとともに定着ベルト１０２の内周面に倣って湾曲状とされている。
【００５４】
さらに、定着ベルト１０２の表面で、励磁コイル１１０と対向しない領域で、かつシート部材Ｐの排出側の領域には、定着ベルト１０２の外表面（内周面でもよい）の温度を測定するサーミスター１２０が定着ベルト１０２と接触して設けられている。サーミスター１２０の接触位置は、シート部材Ｐのサイズの大小によって測定値が変わらないように、定着ベルト１０２の軸方向（図２の紙面奥行き方向）の中央側となっている。
【００５５】
このサーミスター１２０は、定着ベルト１０２の表面から与えられる熱量に応じて抵抗値が変化することで、定着ベルト１０２の表面の温度を計測するようになっている。
【００５６】
図８に示されるように、サーミスター１２０は、配線１３６を介して、制御ユニット５０（図９参照）の内部に設けられた制御回路１３８に接続されている。また、制御回路１３８は、配線１４０を介して通電回路１４２に接続されており、通電回路１４２は、配線１４４Ａ、１４４Ｂを介して前述の励磁コイル１１０に接続されている。
【００５７】
ここで、制御回路１３８は、サーミスター１２０から送られた電気量に基づいて定着ベルト１０２の表面の温度を測定し、この測定温度と予め記憶させてある定着設定温度（本実施形態では１７０℃）とを比較する。そして、測定温度が定着設定温度よりも低い場合は、通電回路１４２を駆動して励磁コイル１１０に通電し、磁気回路としての磁界Ｈ（図２参照）を発生させる。一方、測定温度が定着設定温度よりも高い場合は、通電回路１４２を停止するようになっている。
【００５８】
つまり、通電回路１４２は、制御回路１３８から送られる電気信号に基づいて駆動又は駆動停止され、配線１４４Ａ、１４４Ｂを介して励磁コイル１１０に所定の周波数の交流電流を供給又は供給停止するようになっている。
【００５９】
次に、定着ベルト１０２の構成について説明する。
【００６０】
図６に示されるように、定着ベルト１０２は、内周側から外周側に向けて基層１３４、発熱層１３２、保護層１３０、弾性層１２８、及び離型層１２６で構成されており、これらが積層され一体となっている。そして、保護層１３０、発熱層１３２、及び基層１３４の３層で金属層１４６を構成している。
【００６１】
基層１３４は、定着ベルト１０２の強度を保持するベースとなるもので、本実施形態では、非磁性のオーステナイト系のステンレス（非磁性ＳＵＳ）で構成されている。
【００６２】
発熱層１３２は、前述の磁界Ｈ（図２参照）を打ち消す磁界を生成するように渦電流が流れる電磁誘導作用により発熱する金属材料であり、例えば、金、銀、銅、アルミニウム、亜鉛、錫、鉛、ビスマス、ベリリウム、アンチモン、又はこれらの合金の金属材料を用いることができる。固有抵抗を２．７×１０−８Ωｃｍ以下に小さくして必要な発熱量を効率よく得ること、及び低コストの観点から、発熱層１３２として銅を用いることができる。
【００６３】
また、発熱層１３２は、熱容量ができるだけ小さい方が定着装置１００のウォームアップ時間を短縮することができるため、できるだけ薄い層を設けることが望ましい。
【００６４】
以上より、本実施形態では、発熱層１３２は、銅で構成され、発熱層１３２の厚さは、２μｍ〜２０μｍとされている。
【００６５】
一方、保護層１３０の厚さ及び材質は、定着ベルト１０２の剛性と発熱層１３２の厚さとを考慮して決められる。さらに、励磁コイル１１０側の保護層１３０は、励磁コイル１１０からの磁界Ｈ（図２参照）を発熱層１３２へ作用させなければならず、保護層１３０で磁界Ｈを遮断しないことや、発熱層１３２の発熱効率を阻害しないことが求められる。
【００６６】
１００μｍ以下の厚さの保護層１３０で、磁界Ｈの磁束を発熱層１３２まで侵入させるためには、磁界が侵入できる深さ（磁界が１／ｅに減衰する距離。ｅは約２．７１８。）を示す表皮深さが、少なくとも保護層１３０の厚さと発熱層１３２の厚さの合計以上の厚さであることが必要である。そして、表皮深さが十分に大きな値になる材料として非磁性金属（比透磁率が概ね１の常磁性体）が挙げられる。
【００６７】
さらに、保護層１３０が発熱層１３２の発熱を阻害しないためには、概ね発熱し難い高い固有抵抗の材質を用いることができる（理想は、比透磁率＝1、固有抵抗＝∞の金属）。
【００６８】
そして、金属層１４６を備えた定着ベルト１０２を定着装置１００に用いたとすると、定着ベルト１０２内側、外側いずれからも、電磁誘導により発生する渦電流をコントロールできることになり、定着ベルト１０２の内側や外側どちらでも励磁コイル１１０を配置できることになる。
【００６９】
また、基層１３４と保護層１３０とには、機械的強度が発熱層１３２より高く、繰り返し歪みに強い材料で、錆びや腐食に強い材料を用いることができる。
【００７０】
これらの検討結果から、本実施形態では、保護層１３０は、非磁性スレンレス（固有抵抗６０〜１００×１０−８Ωｍ）で構成されている。
【００７１】
また、定着ベルト１０２の製造時の膜厚精度を維持すること、及び温度低下を抑えるために熱容量を維持すること、定着ベルト１０２の可撓性を確保することの観点から、本実施形態では、金属層１４６総厚さを、３５〜６０μｍとした。
【００７２】
また、基層１３４、発熱層１３２、及び保護層１３０を含む金属層１４６は、異種金属を張り合わせたクラッド鋼を塑性加工（深絞り）することにより成形されたシームレス管が用いられる。
【００７３】
さらに、弾性層１２８は、弾性と耐熱性が得られる等の観点から、シリコン系ゴム、又はフッ素系ゴムが用いられ、本実施形態ではシリコンゴムを用いている。本実施形態では、弾性層１２８の厚さを２００μｍとしている。
【００７４】
また、離型層１２６は、シート部材Ｐ上で溶融されたトナーＴ（図２参照）との接着力を弱めて、シート部材Ｐを定着ベルト１０２から剥離し易くするために設けられる。優れた表面離型性を得るためには、離型層１２６として、フッ素樹脂、シリコン樹脂、又はポリイミド樹脂を用いることが好ましく、本実施形態ではＰＦＡ（四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂）を用いている。なお、本実施形態では、離型層１２６の厚さは３０μｍとしている。
【００７５】
次に、金属層１４６の外表面に施された表面処理部１４８について説明する。
【００７６】
図６に示されるように、金属層１４６の外表面には、周方向における圧縮方向に残留応力を生じさせる表面処理部１４８が施されている。
【００７７】
詳細には、板状のクラッド鋼を塑性加工することで成形された金属層１４６の外表面側には、周方向に引張りの応力が生じている。しかし、以下の処理を施すことで、金属層１４６の外表面側に施された表面処理部１４８には、圧縮方向に残留応力が生じるようになっている。
【００７８】
金属層１４６の外表面に金属層１４６の硬度と同等以上の硬度を有する粒径４０〜２００μｍのショットを噴射速度１００ｍ／ｓｅｃ以上で噴射し、金属層１４６の表面温度をＡ３変態点以上に上昇させる（所謂ショットピーニング）。
【００７９】
このように、金属層１４６の外表面にショットを噴射する事により、Ａ３変態点以上の温度域での急熱、急冷が瞬時に繰り返され、熱処理効果、鍛練効果の加工及び強化が行われる。そして、金属層１４６の外表面の残留オーステナイトのマルテンサイト化や、再結晶、微細化が行われ、緻密な高硬度で靭性に富む組織が得られる。さらに、表面の内部残留圧縮応力も高める事ができる。
【００８０】
これにより、金属層１４６の外表面側に施された表面処理部１４８には、周方向における圧縮方向に残留応力が生じる。なお、金属層１４６の表面処理部１４８以外の他の部位については、処理がされる前後では、熱処理効果等は生じていない。
【００８１】
例えば、ＳＵＳ３０４に前述した処理を行うと、表面から３０μｍまでの間でマルテンサイト化し、表層１０μｍの組織が超微細化する。表面硬度は３００Ｈｖから６００Ｈｖに上昇し、表面の内部残留圧縮応力も１９０ＭＰａからほぼ１１００ＭＰａとなる。
【００８２】
ここで、上記処理を行った場合に、処理を行った表面を０とした深さ〔μｍ〕と、残留応力〔ＭＰａ〕との関係について調査した。図４には、縦軸を残留応力とし、横軸を深さとしてグラフが記載されている。今回の調査では、ショットの粒径を５５μｍ、０．１ｍｍ、１．２ｍｍとした。
【００８３】
このグラフからも分かるように、この処理で、表面側の残留応力のみを改善できることが分かる。このように表面のみの剛性を変えることで、全体としての可撓性（フレキシビリティ）が維持されるようになっている。
【００８４】
また、上記処理を行っていないクラッド鋼から成形されたシームレス管と、本実施例のように上記処理を外表面に行ったクラッド鋼から成形されたシームレス管について調査した。
【００８５】
図５に示すＮＯ．１〜ＮＯ．４のシームレス管が処理を行っていないシームレス管であり、ＮＯ．５のシームレス管が外表面に前述した処理を行ったシームレス管である。何れのシームレス管も素管状態で、内径がφ３０ｍｍである。切り開いた状態を確認すると、処理を行ってないＮＯ．１〜ＮＯ．４のシームレス管の内径は、元の内径がφ３０に対して大きくなっており、シームレス管の外表面に引張り方向の応力が生じていることが分かる。
【００８６】
これに対して、外表面に上記処理を行ったＮＯ．５のシームレス管の外径は、切り開いた状態を確認すると、基の管径がφ３０に対してφ２８となり小さくなっており、シームレス管の外表面に圧縮方向の応力が生じていることが分かる。
【００８７】
（作用）
次に、本実施形態の作用について説明する。
【００８８】
図９に示されるように、画像形成装置１０の画像形成工程を経て、トナー画像が転写されたシート部材Ｐが定着装置１００に送られる。
【００８９】
図３に示されるように、定着装置１００においては、制御ユニット５０（図９参照）の制御により、定着ベルト１０２の表面の温度が定着設定温度に到達するまでは、加圧ロール１０４が定着ベルト１０２の表面から離れている。
【００９０】
そして、図２に示されるように、定着ベルト１０２の表面の温度が定着設定温度に到達すると、加圧ロール１０４が移動して定着ベルト１０２の表面に接触する。定着ベルト１０２表面の温度は、加圧ロール１０４との接触により一時的に低下するが、発熱層１３２が継続して発熱することで、定着設定温度に到達する。
【００９１】
続いて、定着装置１００では、加圧ロール１０４が矢印Ｅ方向への回転駆動を開始し、定着ベルト１０２がそれに従動して矢印Ｄ方向へ回転する。このとき、制御回路１３８からの電気信号に基づいて通電回路１４２が駆動され、励磁コイル１１０に交流電流が供給される。
【００９２】
励磁コイル１１０に交流電流が供給されると、励磁コイル１１０の周囲に磁気回路としての磁界Ｈが生成消滅を繰り返す。
【００９３】
そして、図７に示されるように、磁界Ｈが定着ベルト１０２の発熱層１３２を横切ると、磁界Ｈの変化を妨げる磁界が生じるように発熱層１３２に渦電流（図示せず）が発生する。
【００９４】
発熱層１３２は、発熱層１３２の表皮抵抗、及び発熱層１３２を流れる渦電流の大きさに比例して発熱し、これによって定着ベルト１０２が加熱される。
【００９５】
このように、定着ベルト１０２の昇温時に加圧ロール１０４が接触しておらず、定着ベルト１０２単体で昇温できるので、定着ベルト１０２と加圧ロール１０４とが接触した状態で昇温するよりも、ウォームアップ時間が短縮される。
【００９６】
定着ベルト１０２の表面の温度は、図８に示されるようにサーミスター１２０で検知され、定着設定温度１７０℃に到達していない場合は、制御回路１３８が通電回路１４２を駆動制御して励磁コイル１１０に所定の周波数の交流電流を通電する。また、定着設定温度に到達している場合は、制御回路１３８が通電回路１４２の制御を停止する。
【００９７】
定着ベルト１０２の表面の温度が決められた温度範囲になると、表面にトナー画像が形成されたシート部材Ｐが、定着ベルト１０２と加圧ロール１０４との接触部（ニップ部）に搬送される。
【００９８】
図１に示されるように、この接触部では、定着ベルト１０２が円柱状の加圧ロール１０４に押されて、内側に凸となるように変形している。そして、図１に示す範囲Ｂの領域では、定着ベルト１０２の金属層１４６（図６参照）の外表面側に圧縮方向の応力が生じ、曲率が切り替わる範囲Ｃの領域では、金属層１４６の外表面側に引張方向の応力が生じる。そして、この範囲Ｃを通過する定着ベルト１０２の金属層１４６の外周面側に、引張方向の応力が繰り返し生じることで、割れが生じる虞がある。
【００９９】
しかし、本実施形態の定着ベルト１０２の金属層１４６の外周面には、圧縮方向に残留応力が生じる表面処理部１４８（図６参照）が設けられている。このため、範囲Ｃで定着ベルト１０２の外表面側に生じる引張方向の応力が、相殺（キャンセル）される。これにより、定着ベルト１０２に備えられた金属層１４６の表面に生じる割れ（疲労破壊）が抑制される。これは、図５に示されるように、本実施形態の処理が行われたＮＯ５の素管のクラック寿命が、他の素管のクラック寿命と比較して、大幅に向上していることからも分かる。なお、クラック寿命は、本実施形態のように、素管の外周面に円柱状のロール（加圧ロール）を当てて、内側に凸となるように変形する接触部を形成させて計測した寿命である。数値と寿命は正比例し、数値が大きい程、寿命が長いことを示している。
【０１００】
本発明の定着ベルト１０２は、層全体を硬くせずに可撓性が損なわれていないため、図１の範囲Ｃにおける曲率が小さくなることなくシート部材Ｐを剥離する性能が確保できる。可撓性を変えずに表層近傍の残留圧縮応力のみに圧縮応力を付与できているため、耐久性向上と剥離性能の確保の両立が図れている。さらに、金属層１４６総厚さが３５〜６０μｍの本発明の多層クラッドによる実施例においては、保護層の圧縮残留応力だけを変えて、発熱層や基層にダメージを与えることなく定着ベルトを構成することが望ましい。
【０１０１】
また、定着ベルト１０２の金属層１４６には、板状のクラッド鋼から塑性加工（深絞り）することにより成形されたシームレス管が用いられるため、各層を成形させて構成する場合と比して、安価な構成となる。
【０１０２】
また、定着ベルト１０２の金属層１４６の表面に生じる割れが抑制されることで、定着装置１００の耐久性が向上する。
【０１０３】
また、定着ベルト１０２の金属層１４６の表面に生じる割れが抑制されることで、安定した状態で、トナー画像のシート部材Ｐへの定着が行われるため、出力画像の低下が抑制される。
【０１０４】
なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、基層１３４、発熱層１３２、保護層１３０を含む積層構造を備える金属層１４６を例にとって説明したが、特に積層構造を備えない金属層の表面に圧縮方向に残留応力が生じる表面処理部を設けて、金属層の割れを抑制してもよい。
【０１０５】
また、上記実施形態では、金属層１４６の外周面側に、圧縮方向に残留応力が生じる表面処理部１４８を設けたが、外周面側に限定されることなく、金属層の内周面側に圧縮方向に残留応力が生じる表面処理部を設けて金属層の割れを抑制してもよい。
【符号の説明】
【０１０６】
１０          画像形成装置
２０          像保持体
３２          転写ロール（転写部材）
１００        定着装置
１０２        定着ベルト
１０４        加圧ロール（加圧部材）
１３０        保護層（非磁性金属層）
１３２        発熱層（発熱金属層）
１３４        基層（非磁性金属層）
１４６        金属層
１４８        表面処理部
【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】
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【図９】
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