(57)【要約】【課題】薄肉化された芯金表面の樹脂被覆層表面において平滑性に優れ安定した品質の樹脂被覆ローラを得る。【解決手段】中空円筒状の芯金９３上に少なくとも１層以上の樹脂被覆層９１を有する樹脂被覆ローラ９０に関する。芯金９３の外部に位置する熱源３０により芯金９３の表面が熱せられつつ、樹脂被覆層９１の表面９１ａに、表面９１ａの表面粗さよりも表面粗さの小さい押し付け部材１５が当接されることにより、樹脂被覆層９１の表面９１ａが平滑化される。前記樹脂被覆ローラ９０の表面層は、離型層９１とされて、定着ローラ９０が形成された。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空円筒状の芯金上に少なくとも１層以上の樹脂被覆層を有する樹脂被覆ローラにおいて、
前記芯金の外部に位置する熱源により該芯金の表面が熱せられつつ、前記樹脂被覆層の表面に、該表面の表面粗さよりも表面粗さの小さい押し付け部材が当接されることにより、該樹脂被覆層の該表面が平滑化されたことを特徴とする樹脂被覆ローラ。
【請求項２】
請求項１に記載の樹脂被覆ローラの表面層は、離型層とされたことを特徴とする定着ローラ。
【請求項３】
中空円筒状の芯金上に少なくとも１層以上の樹脂被覆層を有する樹脂被覆ローラに押圧されながら該樹脂被覆ローラの表面を平滑にさせ、且つ、該樹脂被覆ローラの表面よりも表面粗さが小さい押し付け部材と、
該樹脂被覆ローラの長さ方向に配置されて該樹脂被覆ローラに設けられた樹脂被覆層の表面を加熱させる熱源と、
該熱源の発熱量を制御する手段とを備え、
該熱源は、少なくとも該芯金の外周沿面に位置することを特徴とする樹脂被覆ローラ表面の平滑化装置。
【請求項４】
前記熱源は、前記樹脂被覆ローラの全長より短小の赤外線ヒータとされ、該赤外線ヒータを該樹脂被覆ローラの軸方向に沿って自在に可動させるアクチュエータを備えることを特徴とする請求項３に記載の樹脂被覆ローラ表面の平滑化装置。
【請求項５】
前記熱源は、前記押し付け部材の動きと同期して駆動されると共に、前記樹脂被覆ローラに該押し付け部材が当接される位置に対応して、該熱源が位置することを特徴とする請求項３又は４に記載の樹脂被覆ローラ表面の平滑化装置。
【請求項６】
前記押し付け部材は、円柱形状に形成されると共に、前記樹脂被覆ローラと連れ周り回動可能とされたことを特徴とする請求項３〜５の何れか１項に記載の樹脂被覆ローラ表面の平滑化装置。
【請求項７】
前記押し付け部材は、ローラ全長より幅狭かつ軸方向に曲率を有する形状に形成され、該押し付け部材は、前記樹脂被覆ローラと連れ周り回動されつつ、該樹脂被覆ローラの軸方向に横送り可能とされたことを特徴とする請求項３〜６の何れか１項に記載の樹脂被覆ローラ表面の平滑化装置。
【請求項８】
複数の前記熱源と、複数の前記アクチュエータと、複数の前記押し付け部材とを備えることを特徴とする請求項４〜７の何れか１項に記載の樹脂被覆ローラ表面の平滑化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、電子写真複写機、レーザプリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置において、転写紙上の未定着像を定着するために用いられる定着ローラ等の樹脂被覆ローラに関し、表面がフッ素樹脂等の熱可塑性樹脂で被覆されたローラの表面を平滑化させる樹脂被覆ローラ表面の平滑化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、従来の電子写真方式の画像形成装置において用いられる樹脂被覆ローラを示す断面図およびその一部拡大図である。図７は、樹脂被覆ローラの一例としての加熱定着ローラを示すものとされている。
【０００３】
図７に示すように、従来の加熱定着ローラ９０ｘは、厚肉の芯金９３ｘ上にプライマ層９２及び樹脂被覆層９１を順次有するものとして構成されている。前記樹脂被覆層９１は、好ましくは、予め、プライマ層９２を形成した芯金９３ｘに、熱可塑性樹脂を被覆することにより形成される。このような熱可塑性樹脂としては、トナーに対する離型性、トナー定着温度（通常１８０〜２００℃）での連続耐久性等が要求されることから、フッ素樹脂等の離型性樹脂が用いられている。
【０００４】
前記フッ素樹脂として、重合体とされるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）が用いられていたが、最近では、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）の方が加工性に優れることから、ＰＦＡが主に定着ローラ用の離型層の材料として使用されている。このように、最近では、ＰＦＡを主成分とする離型性樹脂が、前記熱可塑性樹脂として用いられることが多い。
【０００５】
このようなフッ素樹脂等の離型性樹脂で構成される樹脂被覆層９１の表面は、トナーに対して離型性を有するものとされていなければならないので、樹脂被覆層９１の表面には、十点平均粗さ（Ｒｚ）：１〜３μｍ、及び、うねり：２〜４μｍ程度の平滑性が要求されている。
【０００６】
そこで、従来においては、加熱定着ローラ９０ｘの軸方向へ移動可能とされると共に、回動自在に構成された押圧ローラ（図示せず）を加熱定着ローラ９０ｘの樹脂被覆層９１に押接させて連れ回り回動させながら軸方向に移動させ、樹脂被覆層９１を押潰すことにより、樹脂被覆層９１の表面の平滑性を向上させる方法いわゆるバニッシュ工法が採用されていた。
【０００７】
バニッシュ工法とは、バニシングを意味するものとされている。バニシングとは、工作物の表面に固い表面の工具を押付けて滑らせ、表面層を除去せずに圧力をかけて表面の小さい凸部をつぶし、凹部を埋めて、表面を平滑にする方法のことを意味する。バニッシュ工法またはバニシングは、バニシ仕上げ等とも呼ばれる。
【０００８】
従来、このようなバニッシュ工法が適用されて表面が平滑な加熱定着ローラを製造するためには、前記した押圧ローラに加える加圧力を２０〜６０ｋｇｆに設定する必要があった。加熱定着ローラ９０ｘの芯金９３ｘの肉厚が１〜２ｍｍ以上であれば、加熱定着ローラ９０ｘに前記２０〜６０ｋｇｆの加圧力が加えられたとしても、加圧による加熱定着ローラ９０ｘの変形量は、芯金９３ｘの弾性変形範囲内とさせることが可能とされ、何ら問題はなかった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、加熱定着ローラ９０ｘの消費電力を低減する目的で、芯金の肉厚を１ｍｍ未満に薄肉化させると、押圧ローラの加圧力によって、加熱定着ローラが塑性変形されてしまうという問題があった。そのような場合、押圧ローラの加圧力を小さく設定することによって、加熱定着ローラ９０ｘの変形を抑制させることも可能とされるが、押圧ローラの加圧力が小さく設定された場合、樹脂被覆層９１の平滑性が加圧力に比例して低下されるという問題があった。このように、加熱定着ローラ９０ｘの樹脂被覆層９１の表面９１ａが加工される際に、押圧ローラの加圧力と、樹脂被覆層９１の平滑性との関係は、二律背反の関係にあるものとされ、これを解決することが望まれていた。
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑み、薄肉化された芯金表面の樹脂被覆層表面において平滑性に優れ安定した品質の樹脂被覆ローラ及び樹脂被覆ローラ表面の平滑化装置を提供することを目的としている。
また、本発明は、表面が平滑性に優れると共に芯金の薄肉化によって消費電力が少なくされた定着ローラを提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載された発明は、中空円筒状の芯金上に少なくとも１層以上の樹脂被覆層を有する樹脂被覆ローラにおいて、
前記芯金の外部に位置する熱源により該芯金の表面が熱せられつつ、前記樹脂被覆層の表面に、該表面の表面粗さよりも表面粗さの小さい押し付け部材が当接されることにより、該樹脂被覆層の該表面が平滑化されたことを特徴とする樹脂被覆ローラである。
請求項１，２に記載の構成では、樹脂被覆ローラ表面の樹脂被膜が軟化または溶融された状態で、表面平滑度が高い押し付け部材に密着されつつ押圧されるので、押し付け部材の表面形状が樹脂被膜に転写され、樹脂被覆ローラの表面が平滑化されることとなる。
【００１２】
請求項２に記載された発明は、請求項１に記載の樹脂被覆ローラの表面層が、離型層とされたことを特徴とする定着ローラである。
この構成では、表面が平滑性に優れると共に芯金の薄肉化によって消費電力が少なくされた定着ローラの提供が可能になる。
【００１３】
請求項３に記載された発明は、中空円筒状の芯金上に少なくとも１層以上の樹脂被覆層を有する樹脂被覆ローラに押圧されながら該樹脂被覆ローラの表面を平滑にさせ、且つ、該樹脂被覆ローラの表面よりも表面粗さが小さい押し付け部材と、
該樹脂被覆ローラの長さ方向に配置されて該樹脂被覆ローラに設けられた樹脂被覆層の表面を加熱させる熱源と、
該熱源の発熱量を制御する手段とを備え、
該熱源は、少なくとも該芯金の外周沿面に位置することを特徴とする樹脂被覆ローラ表面の平滑化装置である。
【００１４】
また、請求項４に記載された発明は、前記熱源は、前記樹脂被覆ローラの全長より短小の赤外線ヒータとされ、該赤外線ヒータを該樹脂被覆ローラの軸方向に沿って自在に可動させるアクチュエータを備えることを特徴とする請求項３に記載の樹脂被覆ローラ表面の平滑化装置である。
【００１５】
また、請求項５に記載された発明は、前記熱源は、前記押し付け部材の動きと同期して駆動されると共に、前記樹脂被覆ローラに該押し付け部材が当接される位置に対応して、該熱源が位置することを特徴とする請求項３又は４に記載の樹脂被覆ローラ表面の平滑化装置である。
【００１６】
請求項３〜５に記載の構成では、樹脂被覆ローラの表面を平滑化させるための押し付け部材の近傍に設けられた熱源により、押し付け部材の当接位置の温度を制御することができるので、加工温度の安定性および追従速度を向上させることが可能になる。従って、樹脂被覆ローラに均一な平滑面を形成させることが可能になる。
【００１７】
請求項６に記載された発明は、前記押し付け部材は、円柱形状に形成されると共に、前記樹脂被覆ローラと連れ周り回動可能とされたことを特徴とする請求項３〜５の何れか１項に記載の樹脂被覆ローラ表面の平滑化装置である。
この構成では、円柱形状に形成された押し付け部材の回動により、樹脂被覆ローラの表面を精度よく平滑化させることが可能になる。
【００１８】
請求項７に記載された発明は、前記押し付け部材は、ローラ全長より幅狭かつ軸方向に曲率を有する形状に形成され、該押し付け部材は、前記樹脂被覆ローラと連れ周り回動されつつ、該樹脂被覆ローラの軸方向に横送り可能とされたことを特徴とする請求項３〜６の何れか１項に記載の樹脂被覆ローラ表面の平滑化装置である。
この構成では、押し付け部材と樹脂被覆ローラとの接触面積が小さい状態で、横送り加工することが可能になるので、様々な樹脂被覆ローラの形状に対する適応範囲が広げられることとなる。
【００１９】
請求項８に記載された発明は、複数の前記熱源と、複数の前記アクチュエータと、複数の前記押し付け部材とを備えることを特徴とする請求項４〜７の何れか１項に記載の樹脂被覆ローラ表面の平滑化装置である。
この構成では、樹脂被覆ローラの加工時間を短縮させることが可能になる。また、樹脂被覆ローラの同一箇所が複数回加工されるように制御されるものであれば、より良好な平滑面を樹脂被覆ローラに形成させることも可能になる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る一実施形態の樹脂被覆ローラ表面の平滑化装置を示す概略側面図および樹脂被覆ローラを示す一部拡大図、図２は、本発明に係る一実施形態の樹脂被覆ローラ表面の平滑化装置の概略構成を示す図である。
【００２１】
本発明の一実施形態に係る樹脂被覆ローラ表面の平滑化装置は、図１，図２に示すように、中空円筒状の芯金９３（図１）上に少なくとも１層以上の樹脂被覆層９１を有する樹脂被覆ローラ９０に押圧されながら樹脂被覆ローラ９０の表面９１ａを平滑にさせ、且つ、樹脂被覆ローラ９０に設けられた樹脂被覆層９１の表面９１ａの表面粗さよりも表面粗さが小さい押し付け部材１５（図１，図２）と、樹脂被覆ローラ９０の長さ方向の任意の部分に配置されて、樹脂被覆ローラ９０に設けられた樹脂被覆層９１の表面９１ａをその樹脂の軟化温度または溶融温度よりも高い温度に加熱させる熱源３０と、熱源３０の発熱量を制御する制御手段とを少なくとも備えるものとして構成されている。制御手段として制御装置２８（図２）などが挙げられる。
【００２２】
詳しく説明すると、この樹脂被覆ローラ表面の平滑化装置は、図１及び図２に示すように、長尺円筒形状をした樹脂被覆ローラ９０内に挿通され、樹脂被覆ローラ９０の長さ方向に備えられて樹脂被覆ローラ９０に設けられた樹脂被覆層９１の表面９１ａを高温に加熱する熱源２１と、長尺円筒形状をした樹脂被覆ローラ９０の外周沿面に近接して設置される熱源３０と、装着された樹脂被覆ローラ９０に対し押し付け部材１５を介して加圧力を与える加圧アクチュエータ１と、加圧アクチュエータ１をアクチュエータテーブル１０（図１）上に強固に保持するための加圧アクチュエータ保持具２と、樹脂被覆ローラ９０の表面温度を例えば直径５ｍｍ以下の微小径スポットで検出するための非接触式温度計７と、非接触式温度計７を取付けベース１４上に不動に保持するための温度計保持具３，６と、樹脂被覆ローラ９０の表面９１ａに当接されて表面９１ａを平滑にするための押し付け部材１５と、押し付け部材１５内に挿通される熱源２２と、押し付け部材１５を回動自在に支持する押し付け部材支持具５および押し付け部材支持具５を取付けベース１４上に保持する押し付け部材保持具４と、押し付け部材１５の外周面の温度を測定する接触式温度計８と、押し付け部材１５に対しトラバース送りが行われるアクチュエータテーブル１０を樹脂被覆ローラ９０の軸方向に移動させるアクチュエータ１１と、アクチュエータ１１の可動部とされるアクチュエータテーブル１０と、押し付け部材１５を樹脂被覆ローラ９０の径方向に直動自在に可動させるための直動ガイド１３およびその取付けベース１４と、押し当て部全体を積載するためのベース１２と、樹脂被覆ローラ９０の表面温度を計測する温度計１６と、温度計１６をベース１２に固定する温度計保持具１６Ｈと、樹脂被覆ローラ９０（図２）の表面９１ａが所定の温度に加熱されて精度よく加工されるための各制御装置２４，２６，２８および各電源２５，２７，２９とを備えるものとして構成されている。
【００２３】
前記熱源２１，２２，３０として、加熱ヒータ２１，２２，３０が用いられている。また、前記トラバース送りとは、樹脂被覆ローラ９０の軸方向に横送りされる動作を意味するものとされる。
【００２４】
図１および図２に示すように、樹脂被覆ローラ表面の平滑化装置に装着されたローラ形状の樹脂被覆ローラ９０は、樹脂被覆ローラ表面の平滑化装置により加工される工作物いわゆるワークとして取り扱われる。図２に示すように、樹脂被覆ローラ９０は、その芯金９３の両端部９３ａ，９３ｂが中空チャック２０により回動自在に支持されて回転駆動力が伝達される。
【００２５】
図１に示すように、中空円筒状の薄肉の芯金９３上に、樹脂被膜Ｆとして、プライマ層９２と、樹脂被覆層９１とが設けられて、樹脂被覆ローラ９０が構成されている。樹脂被覆ローラ９０の断面構造は、芯金９３の肉厚を除き、図７に示した加熱定着ローラ９０ｘと略同様の断面構造のものとされている。
【００２６】
押し付け部材１５は、樹脂被覆ローラ９０の表面９１ａに押し当てられて、樹脂被覆ローラ９０の表面９１ａを平滑化させる金属製押圧部材もしくは金属製平滑ローラ１５として用いられる。平滑ローラ１５などの押し付け部材１５として、例えば、表面仕上げがＲｙ（最大高さ）０．２ｓ以下であり、且つ、Ｒａ（中心線平均粗さ）０．０５ａ以下の押圧部材が用いられてあれば、樹脂被覆ローラ９０の表面９１ａを精度良く平滑化させることができる。前記Ｒｙは、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１に定められる「最大高さ」を意味する。また、前記Ｒａは、同じくＪＩＳ  Ｂ  ０６０１に定められる「算術平均粗さ」いわゆる「中心線平均粗さ」を意味する。
【００２７】
上記熱源３０として丸棒状の加熱ヒータ３０が用いられている。加熱ヒータ３０は、温度計保持具６の先端に設けられたヒータ支持体３１（図１）に取付けられている。また、加熱ヒータ３０として赤外線ヒータが用いられている。加熱ヒータ３０（図２）には、加熱ヒータ３０へ供給される電力を適正値に制御する制御装置２８を介して加熱ヒータ３０に電力を供給するための電源２９が接続されている。電源制御装置２８により、平滑ローラ１５の位置に対応した樹脂被覆ローラ９０の加工部の表面温度は、所定の値に維持される。
【００２８】
また、実線で示された平滑ローラ１５および加熱ヒータ３０と、一点鎖線で示された平滑ローラ１５および加熱ヒータ３０とは、互いに干渉されないものとして配置されている。
【００２９】
図１に示すように、非接触式温度計７は、非接触式温度センサ７として用いられている。また、接触式温度計８は、接触式温度センサ８として用いられている。また、温度計保持具３，６，１６Ｈは、温度センサ保持具３，６，１６Ｈとして用いられている。また、押し付け部材支持具５は、平滑ローラ支持具５として用いられている。また、押し付け部材保持具４は、平滑ローラ保持具４として用いられている。
【００３０】
また、温度計１６（図１）は、非接触式温度センサ１６として用いられている。樹脂被覆ローラ表面の平滑化装置に樹脂被覆ローラ９０が備えられ、温度センサ１６により樹脂被覆ローラ９０の表面温度が計測される。
【００３１】
樹脂被覆ローラ９０の芯金９３の内部に、加熱ヒータ２１が備えられる。本実施形態では、２本の赤外線ヒータ２１ａ，２１ｂ（図２）が用いられて加熱ヒータ２１が構成されている。この２本の赤外線ヒータ２１ａ，２１ｂは、各々の両端部２１ｃ，２１ｄがヒータ支持体１７，１９で支持されており、赤外線ヒータ２１ａ，２１ｂは、電極１８を介して通電される。
【００３２】
前記２本の加熱ヒータ２１のうち、１本の赤外線ヒータ２１ａは、樹脂被覆ローラ９０の軸方向の両端部９３ａ，９３ｂにおける発光パワーが大きく配光される。また、前記２本の加熱ヒータ２１のうち、他の１本の赤外線ヒータ２１ｂは、樹脂被覆ローラ９０の軸方向の略中央部９３ｃにおける発光パワーが大きく配光される。このように配光された赤外線ヒータ２１ａ，２１ｂが用いられるので、熱輻射の効率が良く、ローラの昇温時間を短縮させることが可能になる。
【００３３】
前記電極１８には、加熱ヒータ２１へ供給する電力を適正値に制御する制御装置２４を介して加熱ヒータ２１に電力を供給するための電源２５が接続されている。電源制御装置２４により、樹脂被覆ローラ９０の表面温度は所定の値に維持される。
【００３４】
また、樹脂被覆ローラ９０（図１）の外周面９１ａの近傍に、ローラ表面温度を非接触で測定する温度センサ７が設置されている。
【００３５】
樹脂被覆ローラ９０には、その外周面９１ａに当接されて樹脂被覆ローラ９０よりも幅狭の平滑ローラ１５が配置されている。この平滑ローラ１５は、平滑ローラ支持具５により回動自在に支持されている。また、平滑ローラ支持具５、平滑ローラ保持具４を介して平滑ローラ１５に加圧力を与える加圧アクチュエータ１が設けられている。
【００３６】
平滑ローラ１５の回動軸１５ｓは、中空構造のものとされている。この回動軸１５ｓの片側は、平滑ローラ支持具５のベアリングが用いられて回動自在に支持され、これの反対側から、円筒形状の加熱ヒータ２２が、中空の回動軸１５ｓの中心軸に沿って、中空の回動軸１５ｓの内面に非接触の状態で挿入されている。加熱ヒータ２２は、ヒータ支持体２３によって片持ちで支持されている。また、加熱ヒータ２２として赤外線ヒータが用いられている。
【００３７】
また、加熱ヒータ２２には、加熱ヒータ２２へ供給される電力を適正値に制御する制御装置２６を介して加熱ヒータ２２に電力を供給するための電源２７が接続されている。電源制御装置２６により、平滑ローラ１５の表面温度は所定の値に維持される。
【００３８】
樹脂被覆ローラ９０の表面温度を計測する非接触式温度センサ７は、平滑ローラ１５の軸方向の略中央部９３ｃに対応した位置に設置されている。非接触式温度センサ７は、アクチュエータ１１（図１）が駆動された際に、アクチュエータテーブル１０と共に樹脂被覆ローラ９０の軸方向にトラバース送りされる。従って、樹脂被覆ローラ９０の平滑化加工が行われるときに、平滑ローラ１５が樹脂被覆ローラ９０に当接されている箇所の加工温度は、精度よく計測される。
【００３９】
微小径スポットの非接触式温度センサ７が用いられて、前記加工温度の測定が行われるものとされた理由について説明すると、樹脂被覆ローラ９０の周方向の温度は、略均一な温度とされているが、樹脂被覆ローラ９０の軸方向における温度測定の測定解像度を向上させ、樹脂被覆ローラ９０の平滑化加工が行われるときに、樹脂被覆ローラ９０の表面９１ａに悪影響が及ぼされないように配慮したためである。
【００４０】
樹脂被覆ローラ９０の平滑化加工が行われる際に、樹脂被覆ローラ９０の加熱温度と、平滑ローラ１５の加熱温度とが異なる温度に設定されて加工される場合、平滑ローラ１５が当接されている樹脂被覆ローラ９０の加工部の表面温度は、変動されることが考えられる。
【００４１】
例えば平滑ローラ１５の加熱温度よりも、樹脂被覆ローラ９０の加熱温度のほうが高い温度に設定された場合、樹脂被覆ローラ９０から平滑ローラ１５に熱が逃がされて、樹脂被覆ローラ９０の温度は低くなる方向に変動される。このため、樹脂被覆ローラ９０の加工面は、均一に平滑されないことが懸念される。
【００４２】
また、例えば樹脂被覆ローラ９０の加熱温度よりも、平滑ローラ１５の加熱温度のほうが高い温度に設定された場合、平滑ローラ１５から樹脂被覆ローラ９０に対して熱が移動されるため、樹脂被覆ローラ９０の温度は高くなる方向に変動される。樹脂被覆ローラの各仕様などにもよるが、平滑加工時の平滑ローラ１５の表面温度が、加工される樹脂被覆ローラ９０の表面温度よりも高い温度に設定されている方が、樹脂被覆ローラ９０の加工性は、やや良いという結果も出されている。
【００４３】
樹脂被覆ローラ９０の加工面全面に渡って均一な平滑面が形成されるためには、樹脂被覆ローラ９０と平滑ローラ１５との当接箇所の温度が、加工開始から加工終了までの間において、略一定に保たれることが必要とされている。
【００４４】
本発明の樹脂被覆ローラ表面の平滑化装置においては、非接触式温度センサ７（図１，図２）が用いられて樹脂被覆ローラ９０の加工部の温度が検出されつつ、その測定結果に基づいて、電源制御装置２８（図２）により、樹脂被覆ローラ９０の加工部の表面温度が略一定に維持されるように、加熱ヒータ３０に供給される電力を最適に調整するものとされている。電源２９に接続された電源制御装置２８を備えるものは、温度制御手段として機能するものとされている。
【００４５】
また、この樹脂被覆ローラ表面の平滑化装置においては、接触式温度センサ８（図１）が用いられて平滑ローラ１５の温度が検出されつつ、その測定結果に基づいて、電源制御装置２６（図２）により、平滑ローラ１５の表面温度が略一定に維持されるように、加熱ヒータ２２に供給される電力を最適に調整するものとされている。電源２７に接続された電源制御装置２６を備えるものは、他の温度制御手段として機能するものとされている。
【００４６】
樹脂被覆ローラ９０の芯金９３の内部に備えられた加熱ヒータ２１は、加工温度よりもやや低い温度に設定され、温度センサ１６で計測される温度を略一定に維持させる制御が電源制御装置２４で行われる。この樹脂被覆ローラ表面の平滑化装置においては、非接触式温度センサ１６が用いられて樹脂被覆ローラ９０の加工部の温度が検出されつつ、その測定結果に基づいて、電源制御装置２４（図２）により、樹脂被覆ローラ９０の加工部の表面温度が略一定に維持されるように、加熱ヒータ２１に供給される電力を最適に調整するものとされている。電源２５に接続された電源制御装置２４を備えるものは、別の温度制御手段として機能するものとされている。
【００４７】
例えば、樹脂被覆ローラ表面の平滑化装置に樹脂被覆ローラ９０が備えられ、樹脂被覆ローラ９０の平滑化加工が行われる前から平滑化加工が完了されるまで、終始、非接触式温度センサ７（図１）と、温度センサ１６（図１）とにより、樹脂被覆ローラ９０の表面温度が計測される。このような温度検出方法は、樹脂被覆ローラ９０の有効な温度設定方法の一例とされる。
【００４８】
また、例えば、樹脂被覆ローラ表面の平滑化装置に樹脂被覆ローラ９０が備えられ、樹脂被覆ローラ９０の平滑化加工が開始される直前まで温度センサ１６（図１）により樹脂被覆ローラ９０の表面温度が計測され、樹脂被覆ローラ９０の平滑化加工の開始と共に、非接触式温度センサ７により樹脂被覆ローラ９０の表面温度が計測されるという温度検出方法も有効な樹脂被覆ローラ９０の温度設定方法とされる。
【００４９】
図１および図２に示すように、加熱ヒータ３０は、樹脂被覆ローラ９０の芯金９３に設けられた樹脂被覆層９１の外周沿面に位置するものとされている。また、この加熱ヒータ３０は、平滑ローラ１５の回動軸１５ｓの中空孔内面に近接して位置する加熱ヒータ２２と異なるものとして使用されている。加熱ヒータ３０の外周部に近接して平滑ローラ１５は挿着されておらず、加熱ヒータ３０は、芯金９３の外周面に近接した位置に備えられている。
【００５０】
また、図２に示すように、加熱ヒータ３０は、樹脂被覆ローラ９０の全長よりも短小の赤外線ヒータとして形成されている。また、前記赤外線ヒータを樹脂被覆ローラ９０の軸方向に沿って自在に可動させるアクチュエータ１１（図１）が、樹脂被覆ローラ表面の平滑化装置に備えられている。
【００５１】
加熱ヒータ３０は、樹脂被覆ローラ９０の軸方向に沿った平滑ローラ１５の動きと同期して、樹脂被覆ローラ９０の軸方向に沿って駆動される。また、樹脂被覆ローラ９０に対し平滑ローラ１５が当接される位置に対応して、加熱ヒータ３０は、樹脂被覆ローラ９０の外周沿面に近接して位置するものとされている。このようにすることで、平滑化加工が行われるときの樹脂被覆ローラ９０の表面温度を所定の温度に保持させることが可能となる。
【００５２】
このような樹脂被覆ローラ表面の平滑化装置が構成されてあれば、樹脂被覆ローラ９０の表面９１ａを平滑化させるための平滑ローラ１５の近傍に設けられた加熱ヒータ３０により、平滑ローラ１５の当接位置の温度を制御することができる。これにより、加工温度の安定性および加工温度が変化された際の追従速度を向上させることが可能になる。従って、樹脂被覆ローラ９０に、より均一な平滑面を形成させることが可能になる。
【００５３】
樹脂被覆ローラ９０の芯金９３の外周沿面に設けられた加熱ヒータ３０によって、樹脂被覆ローラ９０の表面９１ａにおける加工温度の制御が行われるため、例えば樹脂被覆ローラ９０の芯金９３の内部に備えられた加熱ヒータ２１のみで加工温度の制御が行われる場合と比べて、制御の応答性を向上させることができる。
【００５４】
特に、平滑ローラ１５の加工の送り速度が速くされた場合、樹脂被覆ローラ９０の芯金９３の中央部９３ｃと比べ、樹脂被覆ローラ９０の芯金９３の両端部９３ａ，９３ｂでは、熱の逃がされる量が多いため、温度制御が追いつかない場合があった。しかしながら、上記樹脂被覆ローラ表面の平滑化装置が用いられることにより、そのような不利な条件下においても不具合なく温度制御が行われることとなった。
【００５５】
また、熱源２１，２２，３０として、ローラ軸方向に配光を有する赤外線ヒータが用いられているので、熱輻射の効率が良く、樹脂被覆ローラ９０の昇温時間を短縮させることが可能になる。また、上記各熱源２１，２２，３０が併用されることにより、樹脂被覆ローラ９０の平滑化加工が行われる際の加工温度が安定化され、樹脂被覆ローラ９０の表面９１ａは、精度よく仕上げられることとなる。
【００５６】
図１および図２に示すように、平滑ローラ１５は、略円柱形状に形成されると共に、樹脂被覆ローラ９０と連れ周り回動可能なものとされている。略円柱形状に形成された平滑ローラ１５の回動により、樹脂被覆ローラ９０の表面９１ａを精度よく平滑化させることが可能になる。
【００５７】
図２に示すように、略円柱形状の平滑ローラ１５は、樹脂被覆ローラ９０のローラ全長よりも幅狭かつ軸方向に曲率を有し略太鼓状に形成されている。また、平滑ローラ１５は、樹脂被覆ローラ９０と連れ周り回動されつつ、樹脂被覆ローラ９０の軸方向に横送り可能とされている。平滑ローラ１５と樹脂被覆ローラ９０との接触面積が小さい状態で、横送り加工することが可能になるので、様々な樹脂被覆ローラの形状に対する適応範囲が広げられる。
【００５８】
この樹脂被覆ローラ表面の平滑化装置は、樹脂被覆ローラ９０の表面９１ａの近傍に位置する複数の加熱ヒータ３０（図２）と、複数のアクチュエータ１１（図１に代表して示す）と、複数の平滑ローラ１５（図２）とを備えるものとして構成されている。このようにすることで、樹脂被覆ローラ９０の加工時間を短縮させることが可能になる。また、樹脂被覆ローラ９０の表面９１ａの同一箇所が複数回加工されるように制御されるものであれば、より良好な平滑面を樹脂被覆ローラ９０に形成させることも可能になる。
【００５９】
以下に、上記樹脂被覆ローラ表面の平滑化装置が用いられて、樹脂被覆ローラの加工方法が行われる各状態について説明する。
図３は、本発明に係る一実施形態の樹脂被覆ローラ表面の平滑化装置に備えられた平滑ローラの移動例を示す図である。以下の説明において、図１，図２に示した平滑ローラおよび樹脂被覆ローラ表面の平滑化装置と共通の部分には同一の符号を付し、その説明を省略した。樹脂被覆ローラ９０ｉの断面構造は、芯金９３ｉの直径を除き、図１に示した加熱定着ローラ９０の一部拡大図と略同様の断面構造のものとされている。
【００６０】
図３に示すように、この樹脂被覆ローラ表面の平滑化装置は、平滑ローラ１５を複数個備え、同一方向に同一速度でトラバース送り可能なものとして構成されている。図３は、樹脂被覆ローラ表面の平滑化装置に、２個の平滑ローラ１５が備えられた例を示すものとされている。このようにすれば、加工面を２等分割して加工することができるので、半分の時間で加工することが可能となる。
【００６１】
図４は、本発明に係る一実施形態の樹脂被覆ローラ表面の平滑化装置に備えられた平滑ローラの他の移動例を示す図である。
図４に示すように、２つの平滑ローラ１５の加工開始箇所を樹脂被覆ローラ９０ｉの同一端部９３ａとさせ、２つの平滑ローラ１５を他端部９３ｂまで移動させれば、平滑ローラ１５による平滑化加工が２回繰り返して加工されることになる。従って、より良好な平滑面が形成されることとなる。また、一方の平滑ローラ１５を樹脂被覆ローラ９０ｉの一端部９３ａから他端部９３ｂに移動させると共に、他方の平滑ローラ１５を樹脂被覆ローラ９０ｉの他端部９３ｂから一端部９３ａに移動させても同様の効果が得られる。
【００６２】
図５及び図６は、本発明に係る一実施形態の樹脂被覆ローラ表面の平滑化装置に備えられた平滑ローラのその他の移動例を示す図である。
図５，図６に示すように、平滑ローラ１５を複数個備え、互いに逆方向に同一速度でトラバース送りするものとされている。図５，図６は、樹脂被覆ローラ表面の平滑化装置に２個の平滑ローラ１５が備えられた例を示すものとされている。このようにすれば、加工面を２等分割して加工することができるので、半分の時間で加工することが可能となる。
【００６３】
特に、図６に示す樹脂被覆ローラ９０ｉの加工方法によれば、加工終了箇所を樹脂被覆ローラ９０ｉの端部９３ａ，９３ｂとさせることが可能になるため、樹脂被覆ローラ９０ｉの加工終了後、平滑ローラ１５を樹脂被覆ローラ９０ｉの加工面から離接するとき、加工面に及ぼす影響を受け難いものとさせることが可能になる。従って、このような樹脂被覆ローラ９０ｉの加工方法は、より良好な加工方法とされる。
【００６４】
上記樹脂被覆ローラ表面の平滑化装置が用いられることにより、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が精度よく行われることとなる。具体的に説明すると、上記樹脂被覆ローラ表面の平滑化装置が用いられることにより、樹脂被覆ローラ９０，９０ｉの中空円筒状の芯金９３上に設けられた樹脂被覆層９１の表面９１ａは、精度よく平滑に加工される。
【００６５】
図１，図２に示すように、樹脂被覆ローラ９０は、芯金９３の外周部に近接して位置し、且つ、平滑ローラ１５が装着されていない加熱ヒータ３０によって芯金９３の表面層とされる樹脂被覆層９１が熱せられつつ、樹脂被覆層９１の表面９１ａに、この表面９１ａの表面粗さよりも表面粗さの小さい平滑ローラ１５が回動されながら当接されて、樹脂被覆層９１の表面９１ａが平滑化されたものである。
【００６６】
樹脂被覆ローラ９０（図１，図２），９０ｉ（図３〜図６）の表面に設けられた樹脂被膜Ｆが軟化または溶融された状態で、樹脂被覆ローラ９０，９０ｉの樹脂被覆層９１の表面９１ａは、表面平滑度が高い平滑ローラ１５に密着されつつ押圧されるので、平滑ローラ１５の表面形状が樹脂被膜Ｆ（図１）に転写され、樹脂被覆ローラ９０，９０ｉの樹脂被覆層９１の表面９１ａを精度よく平滑化させることができる。
【００６７】
前記樹脂被覆ローラ９０，９０ｉの表面層は、非粘着性に優れる離型層９１として形成されている。離型層９１は、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体などのパーフルオロアルコキシ（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ＰＦＡとＰＴＦＥとの混合体などといったフッ素樹脂などにより形成されている。ＰＦＡとして、例えばデュポン社製：テフロン（登録商標）ＰＦＡ等が挙げられる。また、ＰＴＦＥとして、例えばデュポン社製：テフロン（登録商標）ＰＴＦＥ等が挙げられる。アルミニウム合金製の芯金９３，９３ｉの表面上にＰＦＡが静電粉体塗装され、次に、約３９０℃の高温雰囲気中にて約４０分間維持される焼成が行われ、その後、常温に冷却されて離型層９１が形成され、樹脂被覆ローラ９０，９０ｉが構成される。
【００６８】
芯金９３，９３ｉの表面に離型層９１が確実に接着されるために、芯金９３，９３ｉと、離型層９１との間に、プライマが塗装されプライマ層９２が介在された状態のものとされている。また、例えば離型層（９１）にプライマが含有されたものも使用可能とされる。また、例えば複数層の樹脂被覆層（９１）が形成されたものでもよく、この場合にも表面層が離型層とされてあればよい。離型層９１の厚さは、例えば１０〜３０μｍとされる。
【００６９】
芯金９３，９３ｉは、アルミニウム合金、ステンレス鋼などの金属性材料が用いられて形成されている。アルミニウム合金、ステンレス鋼は、耐食性などの優れた特性を備えもつものとされている。
【００７０】
このような樹脂被覆ローラ９０，９０ｉは、電子写真複写機、レーザプリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置（図示せず）に装着される加熱定着ローラ９０，９０ｉとして用いられる。加熱定着ローラ９０，９０ｉは、転写紙上の未定着像を定着するために用いられる。加熱定着ローラ９０，９０ｉの離型層９１は、電子写真方式の画像形成装置に用いられるトナーのオフセットを防止するものとされている。
【００７１】
前記加熱定着ローラ９０，９０ｉが形成されることにより、表面９１ａが平滑性に優れると共に芯金９３，９３ｉの薄肉化によって消費電力が少なくされた加熱定着ローラ９０，９０ｉの提供が可能になる。
【００７２】
また、アルミニウム合金、ステンレス鋼などの耐食性金属材が用いられて加熱定着ローラ９０，９０ｉの芯金９３，９３ｉが形成されてあれば、前記電子写真方式の画像形成装置の定着部において、例えば１８０〜２００℃またはそれ以上の高温に加熱定着ローラ９０，９０ｉの芯金９３，９３ｉが熱せられて用いられても、加熱定着ローラ９０，９０ｉの芯金９３，９３ｉに錆などが発生される等といった不具合の発生は、未然に回避されることとなる。
【００７３】
以上の説明では、樹脂被覆ローラ９０，９０ｉの断面構造が加熱定着ローラ９０，９０ｉの断面構造とされた場合について説明したが、断面構造はこれに制限されるものではなく、表面が熱可塑性樹脂で被覆された各種円筒形状物の表面の平滑化に応用可能である。本発明のものは、上記実施例に限定されるものではなく、本発明の骨子を逸脱しない範囲で、種々に変形して実施することができる。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１，２に記載の発明によれば、樹脂被覆ローラ表面の樹脂被膜が軟化または溶融された状態で、表面平滑度が高い押し付け部材に密着されつつ押圧されるので、押し付け部材の表面形状が樹脂被膜に転写され、樹脂被覆ローラの表面を平滑化させることができる。
【００７５】
また、請求項２に記載の発明によれば、表面が平滑性に優れると共に芯金の薄肉化によって消費電力が少なくされた定着ローラを提供することができる。
【００７６】
また、請求項３〜５に記載の発明によれば、樹脂被覆ローラの表面を平滑化させるための押し付け部材の近傍に設けられた熱源により、押し付け部材の当接位置の温度を制御することができるので、加工温度の安定性および追従速度を向上させることができる。従って、樹脂被覆ローラに均一な平滑面を形成させることができる。
【００７７】
また、請求項６に記載の発明によれば、円柱形状に形成された押し付け部材の回動により、樹脂被覆ローラの表面を精度よく平滑化させることができる。
【００７８】
また、請求項７に記載の発明によれば、押し付け部材と樹脂被覆ローラとの接触面積が小さい状態で、横送り加工することができるので、様々な樹脂被覆ローラの形状に対する適応範囲が広げられる。
【００７９】
また、請求項８に記載の発明によれば、樹脂被覆ローラの加工時間を短縮させることができる。また、樹脂被覆ローラの同一箇所が複数回加工されるように制御されるものであれば、より良好な平滑面を樹脂被覆ローラに形成させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る一実施形態の樹脂被覆ローラ表面の平滑化装置を示す概略側面図および樹脂被覆ローラを示す一部拡大図である。
【図２】本発明に係る一実施形態の樹脂被覆ローラ表面の平滑化装置の概略構成を示す図である。
【図３】本発明に係る一実施形態の樹脂被覆ローラ表面の平滑化装置に備えられた押し付け部材の移動例を示す図である。
【図４】本発明に係る一実施形態の樹脂被覆ローラ表面の平滑化装置に備えられた押し付け部材の他の移動例を示す図である。
【図５】本発明に係る一実施形態の樹脂被覆ローラ表面の平滑化装置に備えられた押し付け部材のその他の移動例を示す図である。
【図６】本発明に係る一実施形態の樹脂被覆ローラ表面の平滑化装置に備えられた押し付け部材のその他の移動例を示す図である。
【図７】樹脂被覆ローラを示す断面図およびその一部拡大図である。
【符号の説明】
７            非接触式温度センサ（非接触式温度計）
１１          アクチュエータ
１５          平滑ローラ（押し付け部材）
２８          電源制御装置（制御装置）
２９          電源
３０          加熱ヒータ（熱源）
９０，９０ｉ  定着ローラ（樹脂被覆ローラ）
９１          離型層（樹脂被覆層）
９１ａ        表面（外周面）
９２          プライマ層
９３，９３ｉ  芯金
Ｆ            樹脂被膜
【図１】
2004255579.tif 000003
【図２】
2004255579.tif 000004
【図３】
2004255579.tif 000005
【図４】
2004255579.tif 000006
【図５】
2004255579.tif 000007
【図６】
2004255579.tif 000008
【図７】
2004255579.tif 000009