(57)【要約】【課題】  １本単位の小ロットにおいても、生産性を落とすことなく、製造に要する消費エネルギ効率が高い定着ローラの製造方法を提供する。【解決手段】  ローラ基体８ａと、その外周面に焼成され融着されるフッ素樹脂からなる離型層とを備えた定着ローラ８の製造方法において、前記フッ素樹脂を塗布した直後に、前記ローラ基体８ａの近傍に設けた加熱源１０によって、フッ素樹脂を加熱、融着して前記離型層を形成する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローラ基体と、その外周面に焼成され融着される離型層とを備えた定着ローラの製造方法において、前記離型層構成材料を塗布した直後に、前記ローラ基体の近傍に設けた加熱源によって、離型層構成材料を加熱、融着して前記離型層を形成することを特徴とする定着ローラの製造方法。
【請求項２】
前記加熱源が赤外線ヒータであることを特徴とする請求項１記載の定着ローラの製造方法。
【請求項３】
前記加熱源が高周波誘導加熱手段であることを特徴とする請求項１記載の定着ローラの製造方法。
【請求項４】
前記ローラ基体を回転自在な保持手段によって定速回転させつつ、前記加熱源によって離型層構成材料を加熱、融着して前記離型層を形成することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項記載の定着ローラの製造方法。
【請求項５】
前記離型層構成材料を加熱、融着した直後に、前記離型層構成材料の融点より低い温度まで急速冷却することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項記載の定着ローラの製造方法。
【請求項６】
ローラ基体と、その外周面に焼成され融着される離型層とを備えた定着ローラの製造方法において、前記離型層構成材料を塗布した直後に前記ローラ基体の近傍に設けた加熱源によって、離型層構成材料を加熱、融着して離型層を形成した後、加熱温度を前記離型層構成材料が軟化溶融を開始する温度に変更するとともに、前記ローラ基体表面より表面粗さが小さい円柱形状の押し当て部材を当接して連れ回り転動させることによって表層を平滑化することを特徴とする定着ローラの製造方法。
【請求項７】
ローラ基体と、その外周面に焼成され融着される離型層とを備えた定着ローラの製造方法において、前記離型層構成材料を塗布した直後に前記ローラの近傍に設けた加熱源によって、前記離型層構成材料を加熱、融着して前記離型層を形成した後、加熱温度を前記離型層構成材料が軟化溶融を開始する温度に変更するとともに、前記ローラ基体表面より表面粗さが小さい円柱形状の押し当て部材を当接して連れ回り転動させることによって表層を平滑化した後、加熱温度を前記離型層構成材料が完全に溶融する温度に変更した後、前記離型層構成材料の融点より低い温度まで急速冷却することを特徴とする定着ローラの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面が熱可塑性樹脂で被覆された円筒形状物の表面の平滑化、とくに樹脂被膜を有する定着ローラ表面の平滑化を行う定着ローラの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真式の画像形成装置に装備される定着装置に用いる加熱定着ローラとして使用する樹脂被膜ローラの表面を平滑化するために、加熱定着ローラ表面にフッ素樹脂膜を製造する製造方法、薄肉芯金の表面を平滑化するバニッシュ工法等が研究されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
電子写真方式を用いた画像形成装置の定着部に使用される定着ローラは、熱可塑性樹脂を芯金の外周に被覆した構成を備えている。この熱可塑性樹脂の材質としては、トナーに対する離型性、およびトナー定着温度（通常１８０〜２００度）での連続耐久性などが要求されるため、ＰＦＡ樹脂を主成分とする離型性樹脂（例えば、テフロン（登録商標）等）が用いられることが多い。
前記の被膜を形成するためには、通常、離型性樹脂を静電塗装でローラ基体上に成型した後、離型性樹脂の溶融温度以上に加熱焼成することによって、被膜をローラ基体上に溶着させる。
ローラを加熱焼成するためには、従来、焼成炉を用いて１００本単位で加熱焼成していたが、この方法では、１００本単位のバッチ生産をしなければならないので、１００本以下単位のロットで製造する場合、生産性が低下する。また、大型の焼成炉を使用するため、電力消費が大きく、エネルギ効率が悪いといった課題がある。
一方、トナーに対する離型性を得るため、前記樹脂面は、粗さＲｚが１〜３μｍ、うねりが２〜４μｍ程度の平滑性が要求される。この平滑性に加え、前記樹脂面をその溶融温度以上に熱した後で急速冷却することで、樹脂被膜の結晶化度が低くなり、樹脂被膜の強度が上がる結果、耐久性が向上することが知られている。
そこで、本発明の第１の目的は、上述した実情を考慮して、１本単位の小ロットにおいても、生産性を落とすことなく、製造に要する消費エネルギ効率が高い定着ローラの製造方法を提供することにある。
また、本発明の第２の目的は、エネルギ効率が高い加熱源を使用することによって、最も電力消費を抑えることができる定着ローラの製造方法を提供することにある。
さらに、本発明の第３の目的は、この薄肉の樹脂被覆ローラの表面の結晶化度を低くし、高耐久の加熱定着ローラを製造できる製造方法を、前記の焼成直後に行うことによって、さらに生産性を高め、製造に要する消費エネルギ効率が高い定着ローラの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、ローラ基体と、その外周面に焼成され融着されるフッ素樹脂からなる離型層とを備えた定着ローラの製造方法において、前記フッ素樹脂を塗布した直後に、前記ローラ基体の近傍に設けた加熱源によって、フッ素樹脂を加熱、融着して前記離型層を形成する定着ローラの製造方法を特徴とする。
また、請求項２に記載の発明は、前記加熱源が赤外線ヒータである請求項１記載の定着ローラの製造方法を特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、前記加熱源が高周波誘導加熱手段である請求項１記載の定着ローラの製造方法を特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、前記ローラ基体を回転自在な保持手段によって定速回転させつつ、前記加熱源によってフッ素樹脂を加熱、融着して前記離型層を形成する請求項１ないし３のいずれか一項記載の定着ローラの製造方法を特徴とする。
また、請求項５に記載の発明は、前記フッ素樹脂を加熱、融着した直後に、前記フッ素樹脂の融点より低い温度まで急速冷却する請求項１ないし４のいずれか一項記載の定着ローラの製造方法を特徴とする。
また、請求項６に記載の発明は、ローラ基体と、その外周面に焼成され融着されるフッ素樹脂からなる離型層とを備えた定着ローラの製造方法において、前記フッ素樹脂を塗布した直後に前記ローラ基体の近傍に設けた加熱源によって、フッ素樹脂を加熱、融着して離型層を形成した後、加熱温度を前記フッ素樹脂が軟化溶融を開始する温度に変更するとともに、前記ローラ基体表面より表面粗さが小さい円柱形状の押し当て部材を当接して連れ回り転動させることによって表層を平滑化する定着ローラの製造方法を特徴とする。
また、請求項７に記載の発明は、ローラ基体と、その外周面に焼成され融着されるフッ素樹脂からなる離型層とを備えた定着ローラの製造方法において、前記フッ素樹脂を塗布した直後に前記ローラの近傍に設けた加熱源によって、前記フッ素樹脂を加熱、融着して前記離型層を形成した後、加熱温度を前記フッ素樹脂が軟化溶融を開始する温度に変更するとともに、前記ローラ基体表面より表面粗さが小さい円柱形状の押し当て部材を当接して連れ回り転動させることによって表層を平滑化した後、加熱温度を前記フッ素樹脂が完全に溶融する温度に変更した後、前記フッ素樹脂の融点より低い温度まで急速冷却する定着ローラの製造方法を特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、１００本単位でのバッチ生産をすることなく、１本単位での小ロット生産をすることが可能になるとともに、製造に要する消費エネルギを低減する、すなわち、エネルギ効率の最も高い定着ローラの製造方法を提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明による定着ローラの製造方法の製造工程を示すブロック図である。図２は本発明の定着ローラの製造方法の第１の実施の形態を示す概略図である。
この定着ローラの製造方法は、ローラ基体８ａの形状を所定の寸法に切削加工する切削加工工程１と、ローラ基体８ａとフッ素樹脂等からなる離型層（図示せず）の密着を高めるためのプライマ層を塗装するプライマ層塗装工程２と、塗装したプライマ層を乾燥させるプライマ層乾燥工程３とを含んでいる。
さらに、定着ローラの製造方法は、離型層を静電塗装する静電塗装工程４と、塗装した離型層を加熱焼成により融着させる融着工程５と、加熱融着した離型層を平滑化する平滑化工程６と、離型層を急冷する急冷工程７とを含んでいる。
本発明の特徴的な構成は、フッ素樹脂等の離型層構成材料をローラ基体８ａの表面に塗布した直後に、ローラ基体の近傍に設けた加熱源によって、離型層構成材料を加熱、融着して前記離型層を形成する点にある。
【０００７】
図２は本発明による定着ローラの製造方法の第１の実施の形態を示す概略図である。図３は反射手段を説明する概略図である。図２および図３において、この第１の実施の形態は、離型層が静電塗装された直後（図１の静電塗装工程４）のローラ基体８ａと、このローラ基体８ａを回転自在に保持する回転支持手段９と、図示してない回転駆動手段とを含んでいる。
さらに、第１の実施の形態は、ハロゲンヒータ（赤外線ヒータ）１０と、このハロゲンヒータ１０の両端部を支持する支持手段１１と、ハロゲンヒータ１０から発せられた可視光および赤外線光をローラ基体８ａが配置された方向に反射させる反射手段１２とから構成される。
この構成により、離型層の静電塗装工程４が完了した後、ローラ基体８ａを所定の回転数で定速回転させつつ、ハロゲンヒータ１０によって基体ローラ８ａの表面温度を樹脂が溶融する温度まで昇温させることによって、プライマ層に融着して離型層が形成される。
図４は本発明による定着ローラの製造方法の第２の実施の形態を示す概略図である。図５は高周波誘導加熱手段を説明する概略図である。この第２の実施の形態では、第１の実施の形態で用いたハロゲンヒータ１０の代替として高周波誘導加熱手段１３を用いている。
ローラ基体８ａを金属にて構成することにより、高周波誘導加熱を利用した加熱が可能となり、静電塗装工程後の離型層焼成が可能となる。
図６は本発明による定着ローラの製造方法の第３の実施の形態を示す概略図である。図７は急冷手段を説明する概略図である。この第３の実施の形態においては、加熱源としてハロゲンヒータ１０を用いた場合を示している。
ハロゲンヒータ１０の横側に、急冷手段としてスリット状の圧縮空気を噴射する急冷ノズル１５を並置するとともに、ハロゲンヒータ１０、および、急冷ノズル１５を並進駆動させるアクチュエータ１４を備えている。この構成によって、離型層を融着した直後に、この離型層を急冷することが可能になる。
【０００８】
図８は本発明による定着ローラの製造方法の第４の実施の形態を示す概略上面図である。図９は図８の平滑化手段および図７の急冷手段を示す正面図である。図８および図９には加熱融着した離型層を平滑化する平滑化工程６における平滑化手段を示している。
図８および図９において、平滑化手段は、円柱形状の平滑コロ（押当て部材）１６と、この平滑コロ１６の支持手段１７と、平滑コロ１６をローラ基体８ａに押圧するアクチュエータ１８と、このアクチュエータ１８の支持手段１９と、平滑コロ１６をローラ基体８ａの軸方向にトラバース駆動するためのアクチュエータ２０と、アクチュエータをローラ基体と平行な方向へ移動させるガイドとなる移動テーブル２１とから構成されている。平滑コロ１６をローラ基体面に当接させて軸方向に平行移動させると共に、ローラ基体を所定速度で回転させることにより、ローラ基体表面を平滑化することができる。平滑コロ１６としては、ローラ基体表面より表面粗さが小さい円柱形状の押し当て部材を用いる。
即ち、本発明では、フッ素樹脂等の離型層構成材料をローラ基体８ａに塗布した直後にローラ基体の近傍に設けた加熱源１０によって、離型層構成材料を加熱、融着して離型層を形成した後、加熱温度を離型層構成材料が軟化溶融を開始する温度に変更するとともに、ローラ基体表面より表面粗さが小さい円柱形状の押し当て部材１６を当接して連れ回り転動させることによって表層を平滑化するものである。
或いはまた本発明では、離型層構成材料を塗布した直後にローラ基体の近傍に設けた加熱源によって、離型層構成材料を加熱、融着して離型層を形成した後、加熱温度を離型層構成材料が軟化溶融を開始する温度に変更するとともに、ローラ基体表面より表面粗さが小さい円柱形状の押し当て部材１６を当接して連れ回り転動させることによって表層を平滑化した後、加熱温度を離型層構成材料が完全に溶融する温度に変更した後、前記離型層構成材料の融点より低い温度まで急速冷却するものである。
【０００９】
図１０は第４の実施の形態における定着ローラの表面温度をグラフで示す図である。図１０において、横軸は時間を示し、時間ｔ０〜ｔ１は定着ローラ８の昇温、ｔ１〜ｔ２は定着ローラ８の加熱保持と融着を示している。
さらに、ｔ２〜ｔ３は平滑コロ１６の平滑温度へ降温、ｔ３〜ｔ４は平滑コロ１６によるコロ平滑、ｔ４〜ｔ５は定着ローラ８の急冷をそれぞれ示している。縦軸は温度を示し、Ｔ１は離型層の融着温度、Ｔ２は平滑コロ１６による平滑加工温度を示している。
以上の製造方法を用いて定着ローラを試作したところ、従来の製造方法と同等の品質が得られるとともに、焼成炉を用いて１００本単位でのバッチ生産することなく、１本単位での小ロットで製造することができた。
本発明によれば、上記の生産効率、および、エネルギ消費効率が高い製造方法を提供できるとともに、高耐久の定着ローラを提供することが可能になる。また、本発明による定着ローラの製造方法は、樹脂被膜塗装直後に平滑加工を行うようにすることで、一次焼成工程を省くことが可能になる固有の効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明による定着ローラの製造方法の製造工程を示すブロック図。
【図２】本発明による定着ローラの製造方法の第１の実施の形態を示す概略図。
【図３】反射手段を説明する概略図。
【図４】本発明による定着ローラの製造方法の第２の実施の形態を示す概略図。
【図５】高周波誘導加熱手段を説明する概略図。
【図６】本発明による定着ローラの製造方法の第３の実施の形態を示す概略図。
【図７】急冷手段を説明する概略図。
【図８】本発明による定着ローラの製造方法の第４の実施の形態を示す概略上面図。
【図９】図８の平滑化手段および図７の急冷手段を示す正面図。
【図１０】第４の実施の形態における定着ローラの表面温度をグラフで示す図。
【符号の説明】
【００１１】
４  離型層静電塗装工程、５  離型層焼成工程、６  離型層平滑化工程、７  離型層急冷工程、８  定着ローラ、８ａ  ローラ基体、９  保持手段（回転支持手段）、１０  加熱源（ハロゲンヒータ）、１３  加熱源（高周波誘導加熱手段）、１６  押し当て部材（平滑コロ）
【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】
2006055695.tif 000011
【図１０】
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