(57)【要約】【課題】定着装置のローラの両端部の強度を大きくする加工を行い、ローラ表面を切削加工する時の狂いをなくし、定着動作時の加熱部材に対するローラ表面の熱応答性を良好に維持できるようにする。【解決手段】定着装置の熱ローラ１０を加工するに際して、素管の両端部に引き抜き加工による絞り加工部２１を形成して肉厚の部分を設け、その絞り加工部２１の内部に挿入部材１５を圧入して、把持する際の強度を大きくし、ローラ本体部１１の表面に砥石を当てて、テーパ部２３の加工を行う。その後に、絞り加工部２１の外側にはギヤ部材１７を組み合わせ被駆動部を形成し、熱ローラ１０の内部には加熱源のヒータ部材１３を位置させる。そして、押圧手段により付勢される加圧ローラに組み合わせて定着装置を構成する。【選択図】          図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の円筒管の両端部に支持部材を圧入し、
前記支持部材を把持した状態で、前記円筒管の中心軸線を中心にして回転させながら、円筒管の長さ方向ほぼ中央部から両端に向けて外径が連続的に変化するように切削加工されることを特徴とするローラの製造方法。
【請求項２】
前記切削加工する際に、あらかじめ絞り加工によって円筒管の両端部を縮管加工することを特徴とする請求項１に記載のローラの製造方法。
【請求項３】
前記縮管加工される両端部を除く部分が、前記円筒管の軸方向ほぼ中央部から両端に向けて外径が連続的に変化するように加工されることを特徴とする請求項２に記載のローラの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、定着装置の加熱ローラの製造方法に関し、特に、薄肉のローラの外周を切削加工して、クラウン形状の加工を容易に行い得るようにするローラの加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真複写機等の定着装置には、熱源を設けた熱ローラに対して加圧ローラ配置し、両ローラの間を通す用紙に対して所定のニップ圧力を設定するように、付勢手段を設けている。前記熱ローラにおいては、ウォームアップタイムを短縮するために、できるだけ薄肉のパイプを用いることが望まれているものである。そこで、例えば、１ｍｍに引抜き加工された素管を荒削りした後、センタレス加工（中心を固定せずに研磨する加工）により、所定の肉厚にまで研磨加工する方法を用いている。また、前記加工時におけるローラの強度を確保するために、絞り加工によりパイプの両端部を中央部に対して小径に形成している。（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１３２０９５
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記絞り加工された部分は加工時のローラ強度を確保する上では、重要な要件となっているが、定着装置としての使用時には、前記絞り加工された部分が、温度上昇のためには不利な条件として作用するという問題がある。
【０００５】
本発明は、加工時のローラの強度を確保しつつ、使用時には温度上昇に影響を与えないローラの製造方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ローラの製造方法に関するもので、請求項１の発明は、金属製の円筒管の両端部に支持部材を圧入し、前記支持部材を把持した状態で、前記円筒管の中心軸線を中心にして回転させながら、円筒管の長さ方向ほぼ中央部から両端に向けて外径が連続的に変化するように切削加工されることを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明は、前記切削加工する際に、あらかじめ絞り加工によって円筒管の両端部を縮管加工することを特徴とする。
【０００８】
請求項３の発明は、前記縮管加工される両端部を除く部分が、前記円筒管の軸方向ほぼ中央部から両端に向けて外径が連続的に変化するように加工されることを特徴とする。
【０００９】
前述したような製造方法を用いることにより、加工時のローラの強度を確保でき、熱ローラとして使用する際にも、ローラの強度を向上させることができるととともに、薄肉のローラとして形成できるために、駆動トルクを小さくできる。また、前記絞り加工を行って強度を大きくした支持部材に対して、ギヤが取り付けられるため、薄肉化したローラにおいても破損することを防止でき、信頼性を向上させることができる。そして、前記熱ローラ端部の開口面積が小さくなるので、放熱抑制効果が大きく、熱ローラの両端部に絞り部を形成したことにより、熱ローラを支持する軸受部のベアリングが小径のもので良く、それにより、定着装置の小型化を図れる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図示される例にしたがって、本発明のローラ製造方法を説明する。定着装置の熱ローラとして用いるローラは、図１に示すようにして製作されるもので、所定の外径と肉厚を有するパイプ（以下素管と表現する）２０を用いる。前記素管としては、炭素鋼（ＳＴＫＭ）や、アルミニウムに対して４〜６％のマグネシウムを含有させたアルミニウム合金材、または、銅合金等の材料を用いて、所定の外径を有するパイプ状に形成したものを用いることが可能である。そして、前記熱ローラの内部に設けた発熱体に通電して加熱する際に、表面の温度上昇の応答性が良好なローラとして構成される。
【００１１】
前記ローラを製作するに際しては、所定の長さに切断した素管２０に対して、その両端部に絞り加工を行って、小径とした絞り加工部２１、２１ａを形成する。その後に、前記絞り加工部２１、２１ａの各々の内部に挿入部材１５、１５ａを圧入して、その絞り加工部が変形せずに円筒形状を維持できるようにしてから、切削具を用いてローラ本体部１１の表面を切削し、被切削加工部２２を除去することにより、図２に示すように形成された熱ローラ１０として成形する。前記熱ローラ１０の両端部に絞り加工部２１、２１ａを形成し、ローラ本体部１１に対してテーパ部２３を形成してクラウン形状のローラとして構成する。前記ローラ本体部の表面に形成するテーパ部は、前記クラウン状に構成することの他に、逆クラウン状に構成することも可能であるが、前記ローラ本体１１の中央部から両側端部に向けて切削加工してテーパ部２３を形成して、その外径が連続的に変化する部分は、定着装置における通紙部とされる。そして、後述するように、前記定着装置を熱ローラ１０を加圧ローラと組み合わせて構成し、用紙を押圧しながら通紙部を通過させた時に、ローラに形成したテーパ部２３の形状が変化しないものとすることができる。
【００１２】
前記素管２０を加工して、熱ローラ１０を成形するに際して、その両端部に絞り加工部を形成することにより、前記絞り加工部における強度がローラ本体部に比較して大きいものとなる。そして、従来のストレートローラに比較して、テーパ部２３を切削加工する時に砥石を押圧して回転させる際に、絞り加工部で支持することにより、掘削具の押圧力に対して、ローラ本体の曲り量（変形量）を大幅に減少させることが可能となる。したがって、前記絞り加工部を形成することにより、ローラ１０の表面を切削加工する時に、たわむ等の変形が発生せずに、テーパ状に外径を切削する加工を良好な状態で行うことができる。
【００１３】
さらに、前記絞り加工部２１、２１ａの内部に挿入部材１５、１５ａをそれぞれ挿入して、被切削加工部２２に対する切削加工を行うに際して、把持具により保持して回転させながら砥石による切削加工を施す。これにより、前記把持具での保持作用を良好に維持でき、ローラ本体部１１でのテーパ部２３の形状を所望の曲面として成形加工することが可能となる。つまり、ローラ本体部１１の全体に等分布荷重が加わる荷重条件で加工する本実施例では、絞り加工部の強度が中央部に比べて高いため、絞り加工部で砥石による押圧力を支えることができる。
【００１４】
また、実際に熱ローラとして使用する場合には、ローラ本体部の中央部に対する荷重は、ローラの端部（絞り加工部）に比較してさらに小さい値となることが想定されるので、前記絞り加工部２１、２１ａを形成することにより、熱ローラとしての剛性をより向上させることができるものと考えられる。そして、ローラ本体部１１の長さ方向の全体に等分布荷重が加わる荷重条件で加工するに際して、前記絞り加工部の強度が中央部に比べて高いため、実際の定着装置に装着して定着の動作を行う状態では、前記ローラ１０の絞り加工部を軸支部として用い、ローラ本体部が用紙をニップして定着するのであるから、ローラの形状の変形量が小さい値となるものと想定される。
【００１５】
前記図２に示すようにして製作した熱ローラ１０は、ローラ本体部１１を中央部が肉厚で、両端部に至るにしたがって薄肉のものとして形成する、いわゆるクラウン形状に構成する場合に、端部の薄肉部の肉厚ｔ１に対して、中央部での肉厚ｔ２は、１〜０，１％程度の差となるように加工されるが、前記ローラ本体部１１のパイプの内面２４は、素管を成形したときのままの同一の内径として形成される。また、前記ローラ本体部１１の中央部が肉厚の形状の他に、定着装置の特性に応じては、ローラ本体部１１の中央部では薄肉で、両端部が厚肉のものとして形成される場合もある。そのような形状のローラであっても、前記素管の両端部に絞り加工部を設けてから、ローラ本体部１１の表面に砥石を当てて切削加工することで、その加工精度を良好に維持できるものとなる。前記ローラ本体部１１を切削加工した後で、テーパ部２３の表面に対しては、フッ素樹脂等の塗布した表面処理部１４を設けて、定着時に溶融したトナー等がローラの表面に付着することを防止できるようにする。
【００１６】
前述したようにして、熱ローラ１０のローラ本体部１１に対してテーパ部２３を形成した後で、前記熱ローラ１０の一方の絞り加工部２１に対してギヤ部材１７を装着して被駆動部を設け、図示を省略する軸受部を設ける。また、熱ローラ１０の他方の絞り加工部２１ａでは、任意の軸受部を形成して、熱ローラとして使用する際に、定着装置のフレームに対して支持させて、加圧ローラとの間での用紙に対するニップ作用を行わせる。前記絞り加工部２１に挿入する挿入部材１５には、熱ローラ１０と同芯の孔１６、１６ａが形成されているものであるから、前記挿入部材１５、１５ａの孔を通してヒータ部材１３を位置させる。前記ヒータ部材１３は、従来より一般に加熱源として用いられているような、ハロゲンランプ等を用いることができるもので、前記熱ローラ１０が回転しても、ヒータ部材１３は回転することがないように、定着装置のフレームに固定保持されることも、従来の定着装置と同様に構成される。
【００１７】
前記図２に示されるように、熱ローラ１０の端部に被駆動用のギヤ部材１７を設ける場合には、図３に示すように、絞り加工部２１に対して凹溝１９を切り込む状態で設け、前記凹溝１９に対してギヤ部材１７の内面に設けた突条１８を嵌合させるように組み合わせる。前記絞り加工部２１の内面には円筒状の挿入部材１５が最初から取り付けられているので、前記挿入部材１５により補強されている絞り加工部２１の外周面に対して、ギヤ部材１７を取り付けることで、前記熱ローラ１０の絞り加工部２１に対する内外の部材の装着が容易に行われることになる。
【００１８】
前記熱ローラ１０に対して加圧ローラ２を組み合わせて、定着装置１として構成する状態を、図４に示しているもので、前記定着装置１においては、両ローラの外をカバーするフレームは説明を省略している。前記加圧ローラ２は、従来の熱ローラ方式の定着装置における加圧ローラと同様に構成されるもので、金属製のローラ本体の両端部に軸部材４を突出させて設け、その軸部材４をスプリング６、６ａにより付勢される軸受部材５、５ａにより支持している。前記加圧ローラ２の用紙に対する定着巾に対応する通紙部には、薄い弾性体の層７を被覆して、その表面側に離型性を良好にするためにフッ素樹脂等の被覆を設けているが、前記弾性体層７と被覆層８は、従来の定着装置の場合と同様に構成することができる。さらに、前記スプリング６、６ａによる付勢手段は、その押圧力を調整可能な状態に設けることで、定着時に両ローラの間で作用する用紙に対するニップ圧力を適宜調節することを可能にでき、軸受部材５、５ａとしても、従来公知の任意の軸受け部材を用いることができる。
【００１９】
なお、前述したように構成された定着装置１は、図５に示すような画像記録装置に用いることが可能である。前記図５に示す画像記録装置３０は、小型の装置として構成しているもので、装置本体の下部に設ける給紙部３１には、任意のサイズの用紙を収容可能な給紙トレイ３２を装着し、給紙ローラ３３により用紙を１枚ずつ取り出して用紙搬送路３４に向けて給紙する。前記用紙搬送路３４には、搬送ローラ装置３５、３５ａを所定の間隔を持って配置しており、用紙搬送路３４内を搬送される用紙は、記録部を通る際に感光体ドラム４６からトナー画像が転写され、定着装置１により定着されて記録紙が作成され、排出ローラ装置２６により排出トレイ２７に排出される。
【００２０】
前記画像記録装置３０に設ける記録部には、感光体ドラム４６を設けた感光体ユニット４５と、トナーを感光体ドラム４６に供給するための現像器ユニット４０とを配置しており、前記２つのユニット４５、４０は、図示するように組み合わせられて装置本体の記録部に装着される。前記感光体ユニット４５においては、ユニットフレームに支持される感光体ドラム４６に対して、帯電部材４８とメモリ除去部材等の部材を、従来の電子写真方式を用いた装置の場合と同様に配置する。また、前記感光体ドラム４６の上部に対応する位置には書き込み手段４７を、下部には転写部材４９をそれぞれ配置し、図の時計方向に回転される感光体ドラム４６に対して、書き込み手段の下流側に、現像器ユニット４０の現像ローラ４４を位置させている。
【００２１】
そして、前記感光体ユニット４５においては、帯電手段としての帯電ローラ４８により、感光体ドラムに所定の電圧を印加して、ＬＥＤ等により構成される書き込み手段４７から、画像の光を照射して静電潜像を形成する。そして、前記感光体ドラム４６の静電潜像に対して、現像ローラ４４からトナーを供給してトナー画像を形成し、転写ローラ４９と感光体ドラム４６の間に挟持されて搬送される用紙に対して、前記転写ローラ４９に所定の電位を供給して、前記トナー画像を用紙に転写する。前記トナー画像が転写された用紙は、定着装置１に向けて搬送され、定着されて記録紙として排出される。また、前記用紙にトナー画像を転写した後で、感光体ドラムに付着して残留するトナー等は、メモリ除去部材のブラシにより掻き乱されて、付着力が弱められて一様に分散された後で、帯電ローラ４８により所定の電位に帯電される。
【００２２】
前記図５に示す例において、定着装置１の２つのローラ２、１０は、フレーム２５の中に配置され、前記熱ローラ１０のローラ本体は、前記ユニット２５の側部に設けた軸支部材により支持され、図示を省略した駆動手段により回転されて、定着の動作が行われる。なお、前記定着装置を適用可能な装置としては、前記図５に説明した画像記録装置の他に、任意の電子写真方式を用いて、用紙にトナー画像を形成したものを、熱と圧力とを付与しながら、加圧ローラ２と熱ローラ１０の間を通して定着する。任意の装置に適用が可能である。また、前記熱ローラ１０のローラパイプの肉厚と長さ、その他の条件は、前記定着装置を適用する画像形成装置等で、使用される用紙の最大巾に対応させて、任意の条件のものとして構成することが可能である。
【００２３】
【発明の効果】
前述したようにして作成された熱ローラは、加工時のローラの強度を確保でき、熱ローラとして使用する際にも、ローラの強度を向上させることができるととともに、薄肉のローラとして形成できるために、駆動トルクを小さくできる。また、前述したような方法により、ローラの端部に絞り加工を行って強度を大きくした支持部材に対して、ギヤが取り付けられるため、薄肉化したローラにおいても破損することを防止でき、信頼性を向上させることができる。そして、前記熱ローラ端部の開口面積が小さくなるので、放熱抑制効果が大きく、熱ローラの両端部に絞り加工部を形成したことにより、熱ローラを支持する軸受部のベアリングが小径のもので良く、それにより、定着装置の小型化を図れる。さらに、前述したようにして作成した熱ローラは、ローラの軸方向の温度分布にムラが生じることがなく、加熱当初の昇温が迅速に行われるとともに、加熱定着された用紙にシワが発生ことが少なくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】素管の加工の最初の段階の説明図である。
【図２】熱ローラの構成を示す説明図である。
【図３】熱ローラの端部に設ける部材の説明図である。
【図４】定着装置の説明図である。
【図５】本発明の定着装置を適用可能な画像形成装置の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１    定着装置、  ２    加圧ローラ、  ３    ローラ本体、
４    軸部材、  ５    軸受部材、  ６    スプリング、  ７    弾性体層、
８    被覆層、  １０    熱ローラ、  １１    ローラ本体部、
１２    被覆層、  １３    ヒータ部材、  １４    表面処理部、
１５    挿入部材、  １６    孔、  １７    ギヤ部材、  １８    突条、
１９    凹溝、  ２０    素管、  ２１    絞り加工部、
２２    被切削加工部、  ２３    テーパ部、  ２４    パイプ内面、
２５    フレーム、  ２６    排出ローラ装置、  ２７    排出トレイ、
３０    画像記録装置、  ３１    給紙部、  ３２    給紙トレイ、
３３    給紙ローラ、  ３４    用紙搬送路、  ３５    搬送ローラ装置、
４０    現像器ユニット、  ４２    パドル、  ４４    現像ローラ、
４５    感光体ユニット、  ４６    感光体ドラム、
４７    書き込み装置、  ４６    帯電手段、  ４９    転写ローラ。
【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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