(57)【要約】【課題】離型性を阻害することなく、繰り返しの加熱定着サイクルでトナー成分物質、紙紛成分等の付着物に起因するホットオフセットや紙の巻き込みの発生を防止した加熱定着ローラ、その製造方法及びそれを有する定着装置、並びに、その製造に用いられる圧接ローラを提供する。【解決手段】フッ素樹脂で構成される離型層１を表面に有する加熱定着ローラ１０において、前記離型層１の表面の円周上に、転写すると凸部が形成される溝を有する、圧接ローラ２０で形成された高さ１〜５μｍの多数の凸部５を設ける。前記凸部５は、好ましくは、前記離型層１の表面の円周上に螺旋状に設けられている。前記凸部５は、好ましくは、球面状凸部、三角錐状凸部、ヘアーライン状の凸部から選ばれるものである。【選択図】　　　　図１
2004133129.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フッ素樹脂で構成される離型層を表面に有する加熱定着ローラにおいて、前記離型層の表面の円周上に、転写すると凸部が形成される溝を有する圧接ローラで形成された高さ１〜５μｍの多数の凸部を設けたことを特徴とする加熱定着ローラ。
【請求項２】
前記凸部が、前記離型層の表面の円周上に螺旋状に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の加熱定着ローラ。
【請求項３】
前記凸部が、球面状凸部、三角錐状凸部、ヘアーライン状の凸部から選ばれるものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の加熱定着ローラ。
【請求項４】
前記凸部の頂部が、平坦化されて、使用されるトナーの粒径の１／２又は３μｍ以下の高さに調整されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の加熱定着ローラ。
【請求項５】
前記フッ素樹脂が、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ポリエチレンフルオロビニルエーテル共重合（ＰＦＡ）、ポリ四フッ化エチレン、ポリ三フッ化塩化エチレン、ポリフッ化ビニリデン、又は、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の加熱定着ローラ。
【請求項６】
フッ素樹脂で構成される離型層を表面に有する加熱定着ローラに圧接回転してその軸方向に平行に送られる圧接ローラの圧接面に、転写すると凸部が形成される溝を溝深さ２〜８μｍ及び溝幅１０〜１００μｍとなるように複数列設けた、圧接ローラを用いて、前記フッ素樹脂が軟化した状態において、前記加熱定着ローラの表面の円周上に高さ１〜５μｍの多数の凸部を形成することを特徴とする加熱定着ローラの製造方法。
【請求項７】
フッ素樹脂で構成される離型層を表面に有する加熱定着ローラに圧接回転してその軸方向に平行に送られる圧接ローラの圧接面の後端又は中間に該圧接面の外径より大径となる送り幅部を円周上に設けると共に、この送り幅部に、転写すると凸部が形成される溝を溝深さ２〜８μｍ及び溝幅１０〜１００μｍとなるように複数列設けた、圧接ローラを用いて、前記フッ素樹脂が軟化した状態において、前記加熱定着ローラの表面の円周上に高さ１〜５μｍの多数の凸部を形成することを特徴とする加熱定着ローラの製造方法。
【請求項８】
前記凸部が、球面状凸部、三角錐状凸部、ヘアーライン状の凸部から選ばれるものであることを特徴とする請求項６又は７に記載の加熱定着ローラの製造方法。
【請求項９】
前記多数の凸部を表面に有する加熱定着ローラを圧接ローラで、フッ素樹脂を軟化させる温度において、バニッシュ調整して、該凸部の頂部を平坦化させることにより、それらの凸部を使用されるトナーの粒径の１／２又は３μｍ以下の高さに調整することを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の加熱定着ローラの製造方法。
【請求項１０】
前記多数の凸部を表面に有する加熱定着ローラを、フッ素樹脂を軟化させる温度において通紙調整して、該凸部の頂部を平坦化させることにより、それらの凸部を使用されるトナーの粒径の１／２又は３μｍ以下の高さに調整することを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の加熱定着ローラの製造方法。
【請求項１１】
前記加熱定着ローラ又は前記圧接ローラをフッ素樹脂の軟化温度である１００〜３１０℃に加熱して、前記フッ素樹脂を軟化させることを特徴とする請求項６〜１０のいずれかに記載の加熱定着ローラの製造方法。
【請求項１２】
前記圧接ローラを前記加熱定着ローラの軸方向に対して傾斜させることを特徴とする請求項６〜１１のいずれかに記載の加熱定着ローラの製造方法。
【請求項１３】
前記フッ素樹脂が、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ポリエチレンフルオロビニルエーテル共重合（ＰＦＡ）、ポリ四フッ化エチレン、ポリ三フッ化塩化エチレン、ポリフッ化ビニリデン、又は、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体であることを特徴とする請求項６〜１２のいずれかに記載の加熱定着ローラの製造方法。
【請求項１４】
前記フッ素樹脂が、導電性カーボンブラック１〜３重量％を含有していることを特徴とする請求項６〜１３のいずれかに記載の加熱定着ローラの製造方法。
【請求項１５】
請求項１〜５のいずれかに記載の加熱定着ローラを有することを特徴とする加熱定着装置。
【請求項１６】
フッ素樹脂で構成される離型層を表面に有する加熱定着ローラに圧接回転してその軸方法に送られる圧接ローラの圧接面、又は、その圧接面の後端又は中間に設けた該圧接面の外径より大径となる送り幅部に、転写すると球面状凸部、三角錐状凸部、及び、ヘアーライン状の凸部から選ばれる凸部が形成される溝を、溝深さ２〜８μｍ及び溝幅１０〜１００μｍとなるように複数列設けたことを特徴とする圧接ローラ。
【請求項１７】
前記転写すると球面状凸部が形成される溝が、０．０５〜１ｍｍの金属球による形状転写、又は、Ｒエンドミル加工により形成されたものであることを特徴とする請求項１６に記載の圧接ローラ。
【請求項１８】
前記転写すると球面状凸部が形成される溝が、刃先Ｒ０．３〜１ｍｍの刃具、又は、刃先６０〜１２０°の刃具により旋削形成されたものであることを特徴とする請求項１６に記載の圧接ローラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真複写機、レーザプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置において、転写紙上の未定着像を加熱、加圧して定着するために用いられる加熱定着ローラ、その製造方法及びそれを有する定着装置、並びに、その製造に用いられる圧接ローラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、従来の加熱定着装置の説明図である。従来の加熱定着装置においては、円筒状の加熱定着ローラ１０１の表面には、離型性を良くしてトナーにより形成された画像を加熱定着する際に、オフセットを防止するように、離型層１０２が被覆形成されている。加熱定着ローラ１０１は、中空構造となっていて、その軸芯部には、熱を外周の離型層１０２に供給するように、ハロゲンヒーター１０３が配置されている。離型層１０２の表面温度は、バネにより押圧されたサーミスタ１０４により検知して、約１６０〜１８０℃にコントロールされ、トナーの結着樹脂毎の溶融温度に調整される。
【０００３】
加熱定着ローラ１０１の表面には、シリコンオイル等を含侵したクリーニングウエブ１０５を接触させ、定着時に僅かにローラ側に付着したトナーを除去してオフセット防止と離型性を良くしている。通紙部の後端には、定着時の紙の巻き込み防止のため分離爪１０６が配置されている。加熱定着ローラ１０１の熱を画像形成された紙上のトナーに加熱、溶融、凝集、接着の時間を与えるニップ部を形成するために、加圧ローラ１０７が配置されている。加圧ローラ１０７の表面には、クッション性のあるシリコンゴム又はフッ素ゴムで構成される層、或いは、シリコンゴムで構成される層の上にフッ素樹脂チューブを被覆した層よりなる表面層１０８が形成されている。加圧ローラ１０７は、ソレノイドプランジャー１０９等で加圧と解除が可能となるように、支点１１０を設けて回動可能とされている。加圧ローラ１０７には、その表面に当接して加熱定着ローラ１０１から転写したトナーの付着を除去するクリーニングローラ１１１が配置され、また、裏面へのオフセットを防止したり、両面コピー時に加圧ローラ１０７の側に紙が付着して巻き込まないようにするために、分離爪１１２が配置されている。
【０００４】
このような、▲１▼加熱定着ローラ１０１の離型層１０２を構成するフッ素樹脂及びその表面被覆方法（特許文献１を参照。）は、公知である。この公知例によれば、平均粒径２〜１５０μｍの熱流動性フッ素樹脂の燒結粉末の粒子内に全重量に対して１〜３重量％の導電性カーボンブラックが均一に分散されていると共に、全重量に対して少なくとも１重量％の炭素繊維粉末がその粒子内又は外に均一に分散されており、その導電性カーボンブラックと炭素繊維粉末との合計が１０重量％以下である非帯電性塗膜形成用フッ素樹脂紛体塗料であって、耐摩耗性、非粘着性に優れたフッ素樹脂塗膜を形成するための紛体塗料で、オフセット防止機能が要求される電子複写機の加熱定着ローラに被覆して、その離型層を形成し、そして、この離型層に研摩、ローラ掛け等の二次加工を施してその平滑性を向上させている。
【０００５】
また、▲２▼加熱ローラと、心金の外周に弾性層を形成し、更に、その上にフッ素樹脂表面層を形成した加圧ローラとからなる定着装置において、加圧ローラのフッ素樹脂表面層の表面粗さをＲｍａｘ３〜１５μｍとし、加熱ローラに付着した未定着トナーを加圧ローラに移行させて紙のコピー面への再付着による汚れを減少させること（特許文献２を参照。）、▲３▼定着装置の加圧用回転体が芯金と最外層の離型層とその両者間に弾性層を有し、離型層は樹脂チューブから成り、離型層の表面粗さＲａと動摩擦係数μ及び回転体の回転周速ｖがＲａ＜０．３μｍの場合、又は、μ≧１．３×１０−３Ｖ＋０．４８、Ｒａ≧０．３μｍの場合、０．３７≧Ｒａ×μ≧６．４×１０−４Ｖ＋４．８×１０−３の関係を満たすこと（特許文献３を参照。）、▲４▼フッ素樹脂チューブの外表面を、表面粗さＲｚ１．００〜１５μｍの範囲内且つ水に対する接触角１０４°以上であるように粗面化すること。粗面化の方法としては、例えばメラニン樹脂などの硬質樹脂微粒子を用いたブラスト処理が上げられ、離型性を損なうことなく紙の搬送力を強化するもの（特許文献４を参照。）、▲５▼電子写真画像形成装置のフィルム加熱方式の加熱定着装置において定着フィルムのフッ素樹脂離型層表面の表面粗さＲｚが５μｍ以下であり、且つフッ素樹脂被覆弾性加圧ローラの表面粗さＲｚが定着フィルムのフッ素樹脂離型層表面の表面粗さＲｚの１／３以下であって、長期に渡り表面汚れのない安定した離型性、耐久使用性と適度なグリップ性を付与して常に良好な搬送性を持った加熱定着装置を提供すること（特許文献５を参照。）、及び、▲６▼記録材上に転写されたトナー像を加熱用回転体及び加圧用回転体により形成されるニップ部内を通過させ永久定着する加熱定着装置の加圧用回転体の芯金上に弾性層を形成し、この弾性層の表層にフッ素樹脂中にフッ素樹脂よりも高摩擦係数の樹脂又はゴム材を混合したチューブ層を形成し、そして、このチューブ層を粗面化して、フッ素樹脂の摩擦係数が０．３以下、高摩擦係数樹脂の摩擦係数が０．６以上、表面粗さが０．５〜２．５μｍ、及び、その表面形状が規則的な凹凸、とした、その大きさが深さ３〜１０μｍ、間隔が０．１〜１ｍｍの範囲にある加圧用回転体並びにその回転体を具備する加熱定着装置であって、前記加圧用回転体に長期に表面汚れなく安定した離型性と耐久使用性を確保し、ニップ部に狭持させた部材との間にスリップがなく良好な部材搬送性を有し、しかも、熱膨張が抑制された部材搬送速度の安定した高速化の対応が可能である熱定着装置を提供すること（特許文献６を参照。）は、いずれも、公知である。
【０００６】
【特許文献１】
特公平５−７３１４７号公報
【特許文献２】
実開平６−４７９５９号公報
【特許文献３】
特開平８−３１４３１２号公報
【特許文献４】
特開平９−１０６２０９号公報
【特許文献５】
特開平１１−２４９４６３号公報
【特許文献６】
特開平９−１２６２２５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の加熱定着装置では、シリコンオイル等を含侵したクリーニングウエブのシリコンオイルの使用を止める代わりに、ワックスを含侵させた現像用トナーを用いてオフセットの防止を行なっているが、ワックスの含侵量、その性状、画像形成装置内でのトナー攪拌方法等で溶融温度が変化したり、また、加熱定着時の加圧力が比較的高いローラ方式では、加熱定着ローラのフッ素樹脂層の表面粗さの形状で離型性が悪くなるので、画像形成紙の巻き込みやオフセットが発生し、それらのために、初期性能、耐久性等において問題があった。
【０００８】
また、従来の加熱定着装置における加熱定着ローラには、その表面層にフッ素樹脂を被覆してトナーの離型性を良くし、感光体から紙上に転写されたトナー像をオフセットなく加熱定着させるようにしたものがあるが、そのフッ素樹脂層が非常に平滑であると、トナーが密着し易くなり、加熱ローラに付着して画像形成紙の巻き込みが発生しやすくなるので、加熱ローラのフッ素樹脂層の表面に粗さを形成して密着を防止している。粗さを形成する方法は、ラッピングペーパー、サンドペーパー等による研摩加工、又は、ブラスト処理で、フッ素樹脂層の表面を２〜５μｍ程度に仕上げる方法が取られるが、フッ素樹脂は、熱可塑性であるので、柔軟性があり、そのために、その加工表面は、変形して粗雑な積層状になり易く、粗さを形成する山から谷の面は平滑性が失われた面に形成され易く、そして、その面にトナー成分物質や紙紛成分の炭酸カルシウム等が付着し易くなる。したがって、フッ素樹脂層の表面は、繰り返しの加熱定着サイクルによって、トナー成分物質、紙紛成分等の付着物が堆積して全面が汚れ、そのために、ホットオフセットや紙の巻き込みが発生しやすくなるという問題があった。
【０００９】
本発明は、かかる問題を解決することを目的としている。
即ち、本発明は、離型性を阻害することなく、繰り返しの加熱定着サイクルでトナー成分物質、紙紛成分等の付着物に起因するホットオフセットや紙の巻き込みの発生を防止した加熱定着ローラ、その製造方法及びそれを有する定着装置、並びに、その製造に用いられる圧接ローラを提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された発明は、上記目的を達成するために、フッ素樹脂で構成される離型層を表面に有する加熱定着ローラにおいて、前記離型層の表面の円周上に、転写すると凸部が形成される溝を有する圧接ローラで形成された高さ１〜５μｍの多数の凸部を設けたことを特徴とする加熱定着ローラである。
【００１１】
請求項２に記載された発明は、前記請求項１に記載された発明において、前記凸部が、前記離型層の表面の円周上に螺旋状に設けられていることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項３に記載された発明は、前記請求項１又は２に記載された発明において、前記凸部が、球面状凸部、三角錐状凸部、又は、ヘアーライン状のものであることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項４に記載された発明は、前記請求項１〜３のいずれかに記載された発明において、前記凸部の頂部が、平坦化されて、使用されるトナーの粒径の１／２又は３μｍ以下の高さに調整されていることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項５に記載された発明は、前記請求項１〜４のいずれかに記載された発明において、前記フッ素樹脂が、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ポリエチレンフルオロビニルエーテル共重合（ＰＦＡ）、ポリ四フッ化エチレン、ポリ三フッ化塩化エチレン、ポリフッ化ビニリデン、又は、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体であることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項６に記載された発明は、フッ素樹脂で構成される離型層を表面に有する加熱定着ローラに圧接回転してその軸方向に平行に送られる圧接ローラの圧接面に、転写すると凸部が形成される溝を溝深さ２〜８μｍ及び溝幅１０〜１００μｍとなるように複数列設けた、圧接ローラを用いて、前記フッ素樹脂が軟化した状態において、前記加熱定着ローラの表面の円周上に高さ１〜５μｍの多数の凸部を形成することを特徴とする加熱定着ローラの製造方法である。
【００１６】
請求項７に記載された発明は、フッ素樹脂で構成される離型層を表面に有する加熱定着ローラに圧接回転してその軸方向に平行に送られる圧接ローラの圧接面の後端又は中間に該圧接面の外径より大径となる送り幅部を円周上に設けると共に、この送り幅部に、転写すると凸部が形成される溝を溝深さ２〜８μｍ及び溝幅１０〜１００μｍとなるように複数列設けた、圧接ローラを用いて、前記フッ素樹脂が軟化した状態において、前記加熱定着ローラの表面の円周上に高さ１〜５μｍの多数の凸部を形成することを特徴とする加熱定着ローラの製造方法。
【００１７】
請求項８に記載された発明は、前記請求項６又は７に記載された発明において、前記凸部が、球面状凸部、三角錐状凸部、ヘアーライン状の凸部から選ばれるものであることを特徴とするものである。
【００１８】
請求項９に記載された発明は、前記請求項６〜８のいずれかに記載された発明において、前記多数の凸部を表面に有する加熱定着ローラを圧接ローラで、フッ素樹脂を軟化させる温度において、バニッシュ調整して、該凸部の頂部を平坦化させることにより、それらの凸部を使用されるトナーの粒径の１／２又は３μｍ以下の高さに調整することを特徴とするものである。
【００１９】
請求項１０に記載された発明は、前記請求項６〜８のいずれかに記載された発明において、前記多数の凸部を表面に有する加熱定着ローラを、フッ素樹脂を軟化させる温度で通紙調整して、該凸部の頂部を平坦化させることにより、それらの凸部を使用されるトナーの粒径の１／２又は３μｍ以下の高さに調整することを特徴とするものである。
【００２０】
請求項１１に記載された発明は、前記請求項６〜１０のいずれかに記載された発明において、前記加熱定着ローラ又は前記圧接ローラを１００〜３１０℃に加熱して、前記フッ素樹脂を軟化させることを特徴とするものである。
【００２１】
請求項１２に記載された発明は、前記請求項６〜１１のいずれかに記載された発明において、前記圧接ローラを前記加熱定着ローラの軸方向に対して傾斜させることを特徴とするものである。
【００２２】
請求項１３に記載された発明は、前記請求項６〜１２のいずれかに記載された発明において、前記フッ素樹脂が、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ポリエチレンフルオロビニルエーテル共重合（ＰＦＡ）、ポリ四フッ化エチレン、ポリ三フッ化塩化エチレン、ポリフッ化ビニリデン、又は、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体であることを特徴とするものである。
【００２３】
請求項１４に記載された発明は、前記請求項６〜１３のいずれかに記載された発明において、前記フッ素樹脂が、導電性カーボンブラック１〜３重量％を含有していることを特徴とするものである。
【００２４】
請求項１５に記載された発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の加熱定着ローラを有することを特徴とする加熱定着装置である。
【００２５】
請求項１６に記載された発明は、フッ素樹脂で構成される離型層を表面に有する加熱定着ローラに圧接回転してその軸方法に送られる圧接ローラの圧接面、又は、その圧接面の後端又は中間に設けた該圧接面の外径より大径となる送り幅部に、転写すると球面状凸部、三角錐状凸部、及び、ヘアーライン状の凸部から選ばれる凸部が形成される溝を、溝深さ２〜８μｍ及び溝幅１０〜１００μｍとなるように複数列設けたことを特徴とする圧接ローラである。
【００２６】
請求項１７に記載された発明は、請求項１６に記載された発明において、前記転写すると球面状凸部が形成される溝が、０．０５〜１ｍｍの金属球による形状転写、又は、Ｒエンドミル加工により形成されたものであることを特徴とするものである。
【００２７】
請求項１８に記載された発明は、請求項１６に記載された発明において、前記転写すると球面状凸部が形成される溝が、刃先Ｒ０．３〜１ｍｍの刃具、又は、刃先６０〜１２０°の刃具により旋削形成されたものであることを特徴とするものである。
【００２８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施の形態を示す加熱定着ローラの表面を圧接ローラで圧接する状態を示す拡大説明図である。図２は、本発明の一実施の形態を示す加熱定着ローラの表面を圧接ローラで圧接する状態を示す斜視図である。図３は、圧接ローラの型部の部分拡大断面図である。図４は、加熱定着ローラの部分拡大断面図である。
【００２９】
図１において、１０は、加熱定着ローラである。加熱定着ローラ１０は、フッ素樹脂で構成される離型層１を表面に有している。そして、前記加熱定着ローラ１０には、前記離型層１の表面の円周上に、転写すると凸部５が形成される溝１３を有する圧接ローラ２０で形成された高さ１〜５μｍの多数の凸部５がを設けられている。
【００３０】
このように、加熱定着ローラ１０の離型層１の表面の円周上に、転写すると凸部５が形成される溝１３を有する圧接ローラ２０で形成された高さ１〜５μｍの多数の凸部５を設けると、トナー画像加熱定着時多数の凸部５が形成された離型層１の表面の谷の部分と溶融状態のトナーとの間に空気層が形成されて、該離型層１とトナーとの密着が抑制されるので、離型性を阻害することなく、繰り返しの加熱定着サイクルでトナー成分物質、紙紛成分等の付着物に起因するホットオフセットや紙の巻き込みが防止されて良好な画像形成ができる。
【００３１】
前記凸部５は、例えば、前記離型層１の表面の円周上に螺旋状に設けられている。このように、凸部５が離型層１の表面の円周上に螺旋状に設けられていると、クリーニングローラでのトナーの掻き落としが容易となり、そのために、クリーニング性を向上させることができ、しかも、圧接ローラの圧接面形状の機械加工コストを抑えることができる。
【００３２】
また、前記凸部５は、好ましくは、球面状凸部、三角錐状凸部、ヘアーライン状の凸部から選ばれる凸部である。本明細書においては、前記「ヘアーライン状の凸部」は、髪の毛様の細い線条の凸部を意味する。このように、凸部５が球面状凸部、三角錐状凸部、ヘアーライン状の凸部から選ばれるものであると、いっそう、離型性の良好な加熱定着ローラとなる。
【００３３】
図４に示されているように、本発明においては、離型層１における凸部５の頂部は、好ましくは、平坦化されて、使用されるトナーの粒径の１／２又は３μｍ以下の高さに調整される。このように、離型層１における凸部５の頂部が、平坦化されて、使用されるトナーの粒径の１／２又は３μｍ以下の高さに調整されていると、クリーニング性をさらに向上させることができ、そのために、良好な画像形成ができる。
【００３４】
前記フッ素樹脂は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ポリエチレンフルオロビニルエーテル共重合（ＰＦＡ）、ポリ四フッ化エチレン、ポリ三フッ化塩化エチレン、ポリフッ化ビニリデン、又は、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体でる。
【００３５】
図１〜４に示されているように、本発明の加熱定着ローラ１０は、フッ素樹脂で構成される離型層１を表面に有する加熱定着ローラ１０に圧接回転してその軸方向（図１の矢印方向）に平行に送られる圧接ローラ２０の圧接面１１に、転写すると凸部５が形成される溝１３を溝深さ２〜８μｍ及び溝幅１０〜１００μｍとなるように複数列設けた、圧接ローラを用いて、前記フッ素樹脂が軟化した状態において、前記加熱定着ローラ１０の表面の円周上に高さ１〜５μｍの多数の凸部５を形成する。
【００３６】
このように、圧接ローラ２０の圧接面１１に、転写すると凸部５が形成される溝１３を溝深さ２〜８μｍ及び溝幅１０〜１００μｍとなるように複数列設けた、圧接ローラ２０を用いて、前記フッ素樹脂が軟化した状態において、前記加熱定着ローラ１０の表面の円周上に高さ１〜５μｍの多数の凸部５を形成するので、圧接ローラ２０表面への形状形成機械加工コストを抑えることができる。
【００３７】
また、フッ素樹脂で構成される離型層１を表面に有する加熱定着ローラ１０に圧接回転してその軸方向（図１の矢印方向）に平行に送られる圧接ローラ２０の圧接面１１の後端又は中間に該圧接面１１の外径より大径となる送り幅部１２を円周上に設けると共に、この送り幅部１２に、転写すると凸部５が形成される溝１３を溝深さ２〜８μｍ及び溝幅１０〜１００μｍとなるように複数列設けた圧接ローラ２０を用いて、前記フッ素樹脂が軟化した状態において、前記加熱定着ローラ１０の表面の円周上に高さ１〜５μｍの多数の凸部５を形成してもよい。
【００３８】
本発明によれば、圧接ローラ２０の圧接面１１の後端又は中間に該圧接面１１の外径より大径となる送り幅部１２を円周上に設けると共に、この送り幅部１２に、転写すると凸部５が形成される溝１３を溝深さ２〜８μｍ及び溝幅１０〜１００μｍとなるように複数列設けた圧接ローラ２０を用いて、前記フッ素樹脂が軟化した状態において、前記加熱定着ローラ１０の表面の円周上に高さ１〜５μｍの多数の凸部５を形成するので、加熱定着ローラ１０の離型層１の表面に圧接ローラ２０を圧接して表面形成すれば表面密度の高い離型層１が形成でき、また、圧接ローラ２０の圧接面の後端又は中間に該圧接面の外径より大径となる送り幅部１２に、転写すると凸部５が形成される溝１３を複数形成して転写すれば、任意の形状の凸部５が重なり合うことなく形成でき、そのために、圧接面１１がガイドとなり高さの一定した凸部５がフッ素樹脂離型層表面に容易に転写できる。
【００３９】
図５に示されているように、加熱定着ローラ１０１のフッ素樹脂で構成される離型層１０２の表面は、焼成面のままだと平滑性があまり良くないので、加圧ローラ１０７の表面層１０８と接触して加熱定着を行なうと定着ムラを起こし、そのために、表面平滑加工が必要となる。フッ素樹脂は、熱可塑性の軟質樹脂であるので、ラッピングフィルム等による研摩で加工変形して、表面の組織が粗雑となる。したがって、現像用トナーの加熱定着時にその表面に僅かなトナーの固着が起きることとなるが、繰り返し加熱定着を行っていると、その表面に現像用トナーの全面汚れによるオフセットが発生して、加熱定着ローラ１０１の耐久性が低下することとなる。
【００４０】
そこで、図１に示されているように、本発明においては、例えば、離型層１を構成するＰＦＡ粉体塗料又はＰＦＡ樹脂に導電性カーボンブラックを分散させた紛体塗料を静電塗布して塗布層を形成し、この塗布層を３４０〜３８０℃の温度で焼成したフッ素樹脂層をそのまま離型層１とするか、もしくは、該フッ素樹脂層をラッピングフィルム等で研摩して、膜厚を１０〜３０μｍとすると共に、その表面粗さを３μｍ以下とした、離型面２を有する離型層１を形成する。次に、焼成又は表面研磨によって粗雑となった離型面２を平滑化させるために、離型面２に圧接面（バニッシュ面）１１を形成した圧接ローラ２０を圧接して平滑化する。圧接ローラ２０を加熱圧接、又は、加熱定着ローラ１０を加熱し、離型層１を構成するフッ素樹脂が軟化した状態において、圧接ローラ２０を離型層１に圧接すれば表面組織が粗雑となった離型面２を表面粗さ０．１〜０．５μｍに平滑化して平坦面３とすることが可能となる。この圧接加工方法により、離型層１を構成するフッ素樹脂の焼成時に形成される空孔を押しつぶして離型層１を高密度化することも可能となる。
【００４１】
しかし、トナー画像加熱定着時のトナーの離型性は、平坦面３の表面形状が余り平滑化過ぎると逆に溶融状態のトナーが密着してしまい画像形成紙の巻きこみが発生してしまう不具合を生じるので、本発明者は、適度な粗さを持った表面形状の離型層１が必要と考えた。本発明によれば、適度な粗さを持った表面形状の離型層１を得るために、０．１μｍ程度の鏡面とした圧接面（バニッシュ面）１１を形成した圧接ローラ２０の後端の送り幅部（Ｗの範囲）１２を圧接面１１の外径より大径とし、その円周上に転写すると凸部５が形成される溝１３を形成する。そして、この圧接ローラ２０を、離型層１の焼成面、又は、フィルム研摩により加工変形して粗雑となった離型面２に押付けて、まず、圧接ローラ２０の圧接面（バニッシュ面）１１で加圧平滑化させ、次に、その送り幅部１２の「転写すると凸部５が形成される溝１３」を離型層１の表面に転写させて、多数の凸部５を有する転写面４を形成する。
【００４２】
図３に示されているように、送り幅Ｗの送り幅部１２を圧接ローラ２０の圧接面１１の中間に形成し、その送り幅部１２の前方及び後方にそれぞれガイド面１４及びガイド面１５を設けて圧接すれば、深さ方向の形状を安定した凸部５を離型層１の表面に転写成形することができる。また、この圧接ローラ２０を圧接する際に離型用オイルを塗布して行なえば、「転写すると凸部５が形成される溝１３」をその表面形状を崩さずに鮮明に転写して、多数の鮮明な凸部５を有する転写面４を形成することができる。さらに、フッ素樹脂の粉末に導電性カーボンブラックを分散させた離型層１では、カーボンブラックが吸油性であるので、離型用オイルを離型層１の表面に多数の凸部を形成する工程で含侵することができ、そのために、加熱定着時の離型性をより良くすることができる。
【００４３】
このような凸部は、好ましくは、球面状凸部、三角錐状凸部、ヘアーライン状の凸部から選ばれる凸部である。このように、凸部５が球面状凸部、三角錐状凸部、ヘアーライン状の凸部から選ばれるものであると、いっそう、離型性の良好な加熱定着ローラとなる。
【００４４】
図４に示されているように、本発明においては、好ましくは、前記多数の凸部５を表面に有する加熱定着ローラ１０を圧接ローラでフッ素樹脂を軟化させる温度において、バニッシュ調整して、該凸部５の頂部を平坦化させることにより、それらの凸部５を使用されるトナーの粒径の１／２又は３μｍ以下の高さｈに調整する。また、本発明においては、好ましくは、前記多数の凸部５を表面に有する加熱定着ローラ１０を、フッ素樹脂を軟化させる温度において通紙調整して、該凸部の頂部を平坦化させることにより、それらの凸部を使用されるトナーの粒径の１／２又は３μｍ以下の高さｈに調整してもよい。このように、加熱定着ローラ１０の凸部５を使用されるトナーの粒径の１／２又は３μｍ以下の高さに調整すると、クリーニング性をさらに向上させることができ、そのために、良好な画像形成ができる。
【００４５】
本発明においては、前記フッ素樹脂は、前記加熱定着ローラ１０又は前記圧接ローラ２０を１５０〜３１０℃に加熱して軟化させる。このように、前記加熱定着ローラ１０又は前記圧接ローラ２０を１５０〜３１０℃に加熱してフッ素樹脂を軟化させると、圧接ローラ２０に形成された表面形状、即ち、凸部５が形成される溝１３、の転写成形が容易となり、離型層１の表面を粗雑にすることなく、離型層１の表面に多数の凸部５が形成される。また、離型層１素材の密度を高くし、さらに、加熱定着ローラ１０の離型層１の肉厚が薄くても、圧接ローラ２０を高圧接せずに転写成形が可能となる。しかも、フッ素樹脂が熱可塑性であるので、転写された凸部５の形状が滑らかとなり、そのために、トナー画像加熱定着時に溶融状態となったトナーの密着が抑制されて、画像形成紙の巻き込みが防止され、また、クリーニング性も良くなって良好な画像形成ができる。
【００４６】
本発明においては、前記圧接ローラ２０を前記加熱定着ローラ１０の軸方向に対して傾斜させる。図２においては、前記傾斜の角度は、θとなっている。このように、前記圧接ローラ２０を前記加熱定着ローラ２０の軸方向に対して傾斜させると、圧接ローラ２０の送り量をなす角度（θ）分だけ平行となるよう傾斜させて、凸部５が形成される溝１３を離型層１の表面に転写すれば、凸部５の形状のズレが生じないので、凸部５の形状が滑らかとなり、そのために、トナー画像加熱定着時に溶融状となったトナーの密着が抑制されて、画像形成紙の巻き込みが防止され、また、クリーニング性を良くして良好な画像形成ができる。
【００４７】
本発明において製造される加熱定着ローラ１０における離型層１を構成するフッ素樹脂は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ポリエチレンフルオロビニルエーテル共重合（ＰＦＡ）、ポリ四フッ化エチレン、ポリ三フッ化塩化エチレン、ポリフッ化ビニリデン、又は、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体でる。
【００４８】
本発明においては、前記フッ素樹脂は、好ましくは、導電性カーボンブラック１〜３重量％を含有している。このように、フッ素樹脂が導電性カーボンブラック１〜３重量％を含有していると、静電オフセットが防止されるので、凸部５が形成される溝１３の形状を損なわずに、凸部５の圧接転写ができる。また、導電性カーボンブラック１〜３重量％を含有フッ素樹脂は、静電紛体塗装された後、焼成されて離型層１に成形される。この離型層１の表面をラッピングペーパー等で１０〜３０μｍの膜厚とした離型層１の３μｍ以下に平滑にした研摩面には、球面状凸部、三角錐状凸部、ヘアーライン状の凸部等の凸部５が確実に安定して形成できる。
【００４９】
本発明の加熱定着装置は、請求項１〜５のいずれかに記載の加熱定着ローラ１０を有している。このように、本発明の加熱定着装置は、請求項１〜５のいずれかに記載の加熱定着ローラ１０を有しているので、離型性を阻害することなく、繰り返しの加熱定着サイクルでトナー成分物質、紙紛成分等の付着物に起因するホットオフセットや紙の巻き込みが防止されて良好な画像形成ができる。
【００５０】
本発明の圧接ローラ２０には、フッ素樹脂で構成される離型層１を表面に有する加熱定着ローラ１０に圧接回転してその軸方法に送られる圧接ローラ２０の圧接面、又は、その圧接面の後端又は中間に設けた該圧接面の外径より大径となる送り幅部１２に、転写すると球面状凸部、三角錐状凸部、及び、ヘアーライン状の凸部から選ばれる凸部５が形成される溝１３が、溝深さ２〜８μｍ及び溝幅１０〜１００μｍとなるように複数列設けられている。このように、転写すると球面状凸部、三角錐状凸部、及び、ヘアーライン状の凸部から選ばれる凸部５が形成される溝１３が、溝深さ２〜８μｍ及び溝幅１０〜１００μｍとなるように複数列設けられていると、フッ素樹脂が圧接ローラ２０の溝１３を確実に埋め尽くすことができ、そのために、凸部５の転写成形が容易となる。
【００５１】
前記転写すると球面状凸部が形成される溝は、好ましくは、▲１▼０．０５〜１ｍｍの金属球による形状転写、又は、▲２▼Ｒエンドミル加工により形成されたものであるか、或いは、▲３▼刃先Ｒ０．３〜１ｍｍの刃具又は刃先６０〜１２０°の刃具により旋削形成されたものである。前記▲１▼によれば、平滑性のある溝１３の面を容易に形成することができ、前記▲２▼によれば、溝１３のパターンが圧接ローラ２０の表面上に自在に配置形成することができ、また、前記▲３▼によれば、連続する断面円弧状及び断面三角状の面形状が容易に形成できる。
【００５２】
【発明の効果】
（１）請求項１，３，５に記載された発明によれば、離型層の表面の円周上に、転写すると凸部が形成される溝を有する圧接ローラで形成された高さ１〜５μｍの多数の凸部を設けたので、トナー画像加熱定着時多数の凸部が形成された離型層の表面の谷の部分と溶融状態のトナーとの間に空気層が形成されて、該離型層とトナーとの密着が抑制され、そのために、離型性を阻害することなく、繰り返しの加熱定着サイクルでトナー成分物質、紙紛成分等の付着物に起因するホットオフセットや紙の巻き込みが防止されて良好な画像形成ができる。
【００５３】
（２）請求項２に記載された発明によれば、凸部が離型層の表面の円周上に螺旋状に設けられているので、クリーニングローラでのトナーの掻き落としが容易となり、そのために、クリーニング性を向上させることができ、しかも、圧接ローラの圧接面形状の機械加工コストを抑えることができる。
【００５４】
（３）請求項３，８に記載された発明によれば、凸部が球面状凸部、三角錐状凸部、ヘアーライン状の凸部から選ばれるものであるので、いっそう、離型性の良好な加熱定着ローラとなる。
【００５５】
（４）請求項４，９，１０に記載された発明によれば、加熱定着ローラの凸部が、平坦化されて、使用されるトナーの粒径の１／２又は３μｍ以下の高さに調整されるので、クリーニング性をさらに向上させることができ、そのために、良好な画像形成ができる。
【００５６】
（５）請求項６，１２に記載された発明によれば、圧接ローラの圧接面に、転写すると凸部が形成される溝を溝深さ２〜８μｍ及び溝幅１０〜１００μｍとなるように複数列設けた、圧接ローラを用いて、前記フッ素樹脂が軟化した状態において、前記加熱定着ローラの表面の円周上に高さ１〜５μｍの多数の凸部を形成するので、圧接ローラ表面への形状形成機械加工コストを抑えることができる。
【００５７】
（６）請求項７，１２に記載された発明によれば、圧接ローラの圧接面の後端又は中間に該圧接面の外径より大径となる送り幅部を円周上に設けると共に、この送り幅部に、転写すると凸部が形成される溝を溝深さ２〜８μｍ及び溝幅１０〜１００μｍとなるように複数列設けた、圧接ローラを用いて、前記フッ素樹脂が軟化した状態において、前記加熱定着ローラの表面の円周上に高さ１〜５μｍの多数の凸部を形成するので、加熱定着ローラの離型層の表面に圧接ローラを圧接して表面形成すれば表面密度の高い離型層が形成でき、また、圧接ローラの圧接面の後端又は中間に該圧接面の外径より大径となる送り幅部に、転写すると凸部が形成される溝を複数形成して転写すれば、任意の形状の凸部が重なり合うことなく形成でき、そのために、圧接面がガイドとなり高さの一定した凸部がフッ素樹脂離型層表面に容易に転写できる。
【００５８】
（７）請求項１１に記載された発明によれば、加熱定着ローラ又は前記圧接ローラをフッ素樹脂の軟化温度である１００〜３１０℃に加熱して、前記フッ素樹脂を軟化させるので、圧接ローラに形成された表面形状、即ち、凸部が形成される溝、の転写成形が容易となり、離型層の表面を粗雑にすることなく、離型層の表面に多数の凸部が形成される。
【００５９】
（８）請求項１２に記載された発明によれば、圧接ローラを前記加熱定着ローラの軸方向に対して傾斜させるので、トナー画像加熱定着時に溶融状となったトナーの密着が抑制されて、画像形成紙の巻き込みが防止され、また、クリーニング性を良くして良好な画像形成ができる。
【００６０】
（９）請求項１４に記載された発明によれば、フッ素樹脂が導電性カーボンブラック１〜３重量％を含有しているので、静電オフセットが防止されるので、凸部が形成される溝の形状を損なわずに、凸部の圧接転写ができる。
【００６１】
（１０）請求項１５に記載された発明によれば、加熱定着装置が、請求項１〜５のいずれかに記載の加熱定着ローラを有しているので、離型性を阻害することなく、繰り返しの加熱定着サイクルでトナー成分物質、紙紛成分等の付着物に起因するホットオフセットや紙の巻き込みが防止されて良好な画像形成ができる。
【００６２】
（１１）請求項１６〜１８に記載された発明によれば、圧接ローラの圧接面、又は、その圧接面の後端又は中間に設けた該圧接面の外径より大径となる送り幅部に、転写すると球面状凸部、三角錐状凸部、及び、ヘアーライン状の凸部から選ばれる凸部が形成される溝を、溝深さ２〜８μｍ及び溝幅１０〜１００μｍとなるように複数列設けたので、フッ素樹脂が圧接ローラの溝を確実に埋め尽くすことができ、そのために、凸部の転写成形が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す加熱定着ローラの表面を圧接ローラで圧接する状態を示す拡大説明図である。
【図２】本発明の一実施の形態を示す加熱定着ローラの表面を圧接ローラで圧接する状態を示す斜視図である。
【図３】圧接ローラの型部の部分拡大断面図である。
【図４】加熱定着ローラの部分拡大断面図である。
【図５】従来の加熱定着装置の説明図である。
【符号の説明】
１　離型層
２　離型面
３　平坦面
４　転写面
５　凸部
１０　加熱定着ローラ
１１　圧接面
１２　送り幅部
１３　溝
１４　ガイド面
２０　圧接ローラ
【図１】
2004133129.tif 000003
【図２】
2004133129.tif 000004
【図３】
2004133129.tif 000005
【図４】
2004133129.tif 000006
【図５】
2004133129.tif 000007