(57)【要約】【課題】薄肉化した芯金表面の樹脂被覆層表面が平滑性に優れている樹脂被覆ローラを得ることができる樹脂被覆ローラの製造装置を得る。【解決手段】芯金上に熱可塑性の樹脂被覆層を有する樹脂被覆ローラ９０の表面を平滑にする樹脂被覆ローラ９０の製造装置に関する。樹脂被覆ローラ９０の少なくとも表面をその樹脂の軟化温度又は溶融温度より高い温度に加熱する加熱ヒータ２１と、樹脂被覆ローラ９０に押圧しながら樹脂被覆ローラ９０の軸方向に移動して樹脂被覆ローラ９０の表面を平滑にする、樹脂被覆ローラ表面より表面粗さが小さい平滑ローラ１５と、樹脂被覆ローラ９０と平滑ローラ１５とが当接する加工位置における樹脂被覆ローラ９０の表面温度を測定する非接触温度センサ７と、非接触温度センサ７の測定結果に基づいて樹脂被覆ローラ９０の少なくとも加工位置の温度が一定温度になるように加熱ヒータ２１を制御する制御手段とを備えている。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯金上に熱可塑性の樹脂被覆層を有する樹脂被覆ローラの表面を平滑にする樹脂被覆ローラの製造装置において、
前記樹脂被覆ローラの少なくとも表面をその樹脂の軟化温度又は溶融温度より高い温度に加熱する発熱体と、
前記樹脂被覆ローラに押圧しながら前記樹脂被覆ローラの軸方向に移動して該樹脂被覆ローラの表面を平滑にする、該樹脂被覆ローラ表面より表面粗さが小さい押し当て部材と、
前記樹脂被覆ローラと前記押し当て部材とが当接する加工位置における前記樹脂被覆ローラの表面温度を測定する温度センサと、
該温度センサの測定結果に基づいて前記樹脂被覆ローラの少なくとも加工位置の温度が一定温度になるように前記発熱体を制御する制御手段とを備えていることを特徴とする樹脂被覆ローラの製造装置。
【請求項２】
芯金上に樹脂被覆層を有する樹脂被覆ローラの表面を平滑にする樹脂被覆ローラの製造方法において、
前記樹脂被覆ローラの少なくとも表面をその樹脂の軟化温度又は溶融温度より高い温度に発熱体により加熱し、
前記樹脂被覆ローラと前記押し当て部材とが当接する加工位置における前記樹脂被覆ローラの表面温度を温度センサにより測定し、
前記温度センサの測定結果に基づいて前記樹脂被覆ローラの少なくとも加工位置の温度が一定温度になるように前記発熱体を制御し、
前記樹脂被覆ローラ表面より表面粗さが小さい押し当て部材を前記樹脂被覆ローラに押圧しながら前記樹脂被覆ローラの軸方向に移動して該樹脂被覆ローラの表面を平滑にすることを特徴とする樹脂被覆ローラの製造方法。
【請求項３】
前記押し当て部材を複数個備えるとともに、該押し当て部材を同方向又は逆方向に樹脂被覆ローラの軸方向全域に渡って移動させることを特徴とする請求項２に記載の樹脂被覆ローラの製造方法。
【請求項４】
前記押し当て部材を複数個備えるとともに、該押し当て部材を同方向又は互いに逆方向に同一速さで前記軸方向に等分割された領域にそれぞれ移動させることを特徴とする請求項２に記載の樹脂被覆ローラの製造方法。
【請求項５】
前記押し当て部材を複数個備えるとともに、前記押し当て部材を前記樹脂被覆ローラの中央部から開始して、互いに逆方向に同一速さで軸方向端部まで加工させることを特徴とする請求項２に記載の樹脂被覆ローラの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面が熱可塑性樹脂で被覆されたローラの製造方法及びその製造装置に関し、特に表面がフッ素樹脂で被覆された電子写真方式の画像形成装置で使用される定着ローラの製造方法及びその製造装置に関する。
【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加熱定着ローラの断面図及びその一部拡大図である。
図７に示すように、従来の加熱定着ローラ９は、芯金９ｃ上にプライマ層９ｂ及び樹脂被覆層である離型層９ａを順次有している。離型層９ａは、好ましくは、予め、プライマ層９ｂを形成した芯金９ｃ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ので、フッ素樹脂等の離型性樹脂が用いられている。前記フッ素樹脂としてポリテトラフルオロエチレン共重合（ＰＴＦＥ）が用いられているが、最近では、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レル共重合（ＰＦＡ）の方が加工性がよいので、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。
【０００３】
このようなフッ素樹脂等の離型性樹脂で構成される離型層９ａの表面は、トナーに対する離型性を有していなければならないので、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る。
【０００４】
そこで、従来においては、加熱定着ローラ９の軸方向へ移動可能にすると共に、回転自在になるように構成した押圧ローラ（図示せず）を加熱定着ローラ９における離型層９ａに押接し連れ回り回転させながら軸方向に移動して、離型層９ａを押潰すことによって、離型層９ａの表面の平滑性を向上させる方法（バニッシュ工法）が採用されていた。
【０００５】
従来、このようなバニッシュ工法を適用して平滑な加熱定着ローラ９を製造するには、前記した押圧ローラに加える加圧力を２０〜６０ｋｇｆにする必要があった。加熱定着ローラ９における芯金９ｃの肉厚が１〜２ｍｍ以上であれば、加熱定着ローラ９に前記２０〜６０ｋｇｆの加圧力を加えたとしても、加圧による加熱定着ローラ９の変形量は、芯金９ｃの弾性変形範囲内にすることが可能であるので、何ら問題はなかった。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−８０２６５号公報
【特許文献２】
特開２００２−１５９８８８号公報
【０００７】
【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９の消費電力を低減するために、芯金９ｃの肉厚を１ｍｍ未満に薄肉化すると、押圧ローラの加圧力によって、加熱定着ローラ９が塑性変形してしまうという問題があった。このような場合、押圧ローラの加圧力を小さくすることによって、加熱定着ローラ９の変形を抑制させることも可能であるが、押圧ローラの加圧力を小さくした場合、離型層９ａの平滑性が加圧力に比例して低下してしまう、という問題があった。
【０００８】
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、薄肉化した芯金表面の樹脂被覆層表面が平滑性に優れている樹脂被覆ローラを得ることができる樹脂被覆ローラの製造方法及びその製造装置を提供することをその目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、芯金上に熱可塑性の樹脂被覆層を有する樹脂被覆ローラの表面を平滑にする樹脂被覆ローラの製造装置において、
前記樹脂被覆ローラの少なくとも表面をその樹脂の軟化温度又は溶融温度より高い温度に加熱する発熱体と、
前記樹脂被覆ローラに押圧しながら前記樹脂被覆ローラの軸方向に移動して該樹脂被覆ローラの表面を平滑にする、該樹脂被覆ローラ表面より表面粗さが小さい押し当て部材と、
前記樹脂被覆ローラと前記押し当て部材とが当接する加工位置における前記樹脂被覆ローラの表面温度を測定する温度センサと、
該温度センサの測定結果に基づいて前記樹脂被覆ローラの少なくとも加工位置の温度が一定温度になるように前記発熱体を制御する制御手段とを備えていることを特徴とする樹脂被覆ローラの製造装置である。
【００１０】
また、請求項２の発明は、芯金上に樹脂被覆層を有する樹脂被覆ローラの表面を平滑にする樹脂被覆ローラの製造方法において、
前記樹脂被覆ローラの少なくとも表面をその樹脂の軟化温度又は溶融温度より高い温度に発熱体により加熱し、
前記樹脂被覆ローラと前記押し当て部材とが当接する加工位置における前記樹脂被覆ローラの表面温度を温度センサにより測定し、
前記温度センサの測定結果に基づいて前記樹脂被覆ローラの少なくとも加工位置の温度が一定温度になるように前記発熱体を制御し、
前記樹脂被覆ローラ表面より表面粗さが小さい押し当て部材を前記樹脂被覆ローラに押圧しながら前記樹脂被覆ローラの軸方向に移動して該樹脂被覆ローラの表面を平滑にすることを特徴とする樹脂被覆ローラの製造方法である。
【００１１】
また、請求項３の発明は、前記押し当て部材を複数個備えるとともに、該押し当て部材を同方向又は逆方向に樹脂被覆ローラの軸方向全域に渡って移動させることを特徴とする請求項２に記載の樹脂被覆ローラの製造方法である。
【００１２】
また、請求項４の発明は、前記押し当て部材を複数個備えるとともに、該押し当て部材を同方向又は互いに逆方向に同一速さで前記軸方向に等分割された領域にそれぞれ移動させることを特徴とする請求項２に記載の樹脂被覆ローラの製造方法である。
【００１３】
また、請求項５の発明は、前記押し当て部材を複数個備えるとともに、前記押し当て部材を前記樹脂被覆ローラの中央部から開始して、互いに逆方向に同一速さで軸方向端部まで加工させることを特徴とする請求項２に記載の樹脂被覆ローラの製造方法である。
【００１４】
【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の製造装置の概略側面図、図２は同樹脂被覆ローラの製造装置の概略構成を示す図である。
【００１５】
本発明の一実施形態に係る樹脂被覆ローラの製造装置は図１及び図２に示すように、ローラ形状の樹脂被覆ローラ９０と、樹脂被覆ローラ９０に対し押付け部材である平滑ローラ１５によっ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の表面温度を微小径スポット、例えば５ｍｍ以下で検出するための非接触温度センサである非接触温度計７と、非接触温度計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の表面に当接して表面を平滑にするための押し当て部材である平滑ローラ１５と、平滑ローラ１５を回転自在に支持する押し当て部材支持具である平滑ローラ支持具５および平滑ローラ支持具５を取付けベース１４上に保持する押し当て部材保持具である平滑ローラ保持具４と、平滑ローラ１５に対して樹脂被覆ローラ９０の軸方向に横送りであるトラバース送りを与えるためにアクチュエータテーブル１０を樹脂被覆ローラ９０の軸方向に移動するアクチュエータ１１と、アクチュエータ１１の可動部であるアクチュエータテーブル１０と、平滑ローラ１５を樹脂被覆ローラ９０の径方向に直動可動自在にす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とを備えて構成される。
【００１６】
なお、符号１６はベース１２上に固定された温度センサであり、加工開始直前まで温度センサ１６により樹脂被覆ローラ９０の表面温度が計測され、樹脂被覆ローラ９０の表面温度が加工開始直前の所定温度まで昇温される。加工開始に際して樹脂被覆ローラ９０の表面温度を計測する温度計が温度センサ１６から非接触温度計である非接触温度センサ７に切り換えられる。
【００１７】
図１に示すように、この樹脂被覆ローラの製造装置は、中空円筒状の芯金に少なくとも１層以上の樹脂被覆層を有するワークである樹脂被覆ローラ９０に押圧しながら樹脂被覆ローラ９０の表面を平滑にする、樹脂被覆ローラ９０の表面より表面粗さが小さい押し当て部材である平滑ローラ１５と、樹脂被覆ローラ９０の長さ方向に配置して樹脂被覆ローラ９０に備える樹脂被覆層の表面をその樹脂の軟化温度又は溶融温度より高い温度に加熱する発熱体である加熱ヒータ２１とを備えている。
【００１８】
前記樹脂被覆ローラ９０は、その芯金の両端が中空チャック２０により回転自在に支持されて回転駆動力が伝達される。
【００１９】
前記加熱ヒータ２１は樹脂被覆ローラ９０の芯金の内部に設けられ、本実施形態では、２本の赤外線ヒータから構成されている。この２本の赤外線ヒータは各々の両端をヒータ支持体１７，１９で支持され、電極１８を介して通電される。
【００２０】
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。
【００２１】
また、樹脂被覆ローラ９０の外周面の近くには、ローラ表面温度を非接触で測定する温度センサ７が配置されている。
【００２２】
樹脂被覆ローラ９０にはその外周面に当接して樹脂被覆ローラ９０より幅狭の押し当て部材である平滑ローラ１５が配置され、この平滑ローラ１５は押し当て部材保持具である平滑ローラ支持体４により回転自在に支持されている。そして、この平滑ローラ支持体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。
【００２３】
さらに、平滑ローラ１５の中空部には平滑ローラ１５の内面に接触しないように、好ましくは平滑ローラ１５の中心軸に沿って加熱ヒータ２２、例えば赤外線ヒータが配置されている。この加熱ヒータ２２はヒータ支持体２３に支持され、加熱ヒータ２２へ供給する電力を適正値、即ち平滑ローラ１５の表面温度を所定の値に制御する電源制御装置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が設けられている。加工時の平滑ローラ１５の表面温度は加工される樹脂被覆ローラ９０の表面温度より高い方が加工性が良い。
【００２４】
前記平滑ローラ１５の外周面の近傍には、図１に示すように、接触式温度センサ８が設けられている。
【００２５】
樹脂被覆ローラ９０の表面温度を計測する非接触温度センサ７は、平滑ローラ１５の軸方向の中央部に配置され、アクチュエータ１１の駆動によりアクチュエータテーブル１０とともに樹脂被覆ローラ９０の軸方向にトラバース送りされるので、平滑加工時に平滑ローラ１５が当接されている箇所の加工温度を計測できるようになっている。この加工温度の測定を微小径スポットの非接触温度センサ７で測定するようにした理由は、樹脂被覆ローラ９０の周方向の温度はほぼ均一であるが、平滑加工時に悪影響のある樹脂被覆ローラ９０の軸方向の温度測定の測定解像度を上げるためである。
【００２６】
樹脂被覆ローラ９０の加工面全面に渡って均一な平滑面を得るには、樹脂被覆ローラ９０と平滑ローラ１５との当接箇所の温度を加工開始から加工終了までの間一定に保つことが必要である。
【００２７】
そのため、本発明では加工部の温度を非接触温度センサ７で検出しつつ、その測定結果に基づいて、温度制御手段である電源制御装置２４で加工部の表面温度が一定になるように、加熱ヒータ２１に供給する電力を最適にするようにしてある。
【００２８】
前記樹脂被覆ローラ９０の断面構造は、例えば図７に示した加熱定着ローラ９と同様である。また、樹脂被覆層が複数層あってもよく、この場合にも表面層が離型層であればよい。
【００２９】
上記樹脂被覆ローラの製造装置を用いた製造方法は、樹脂被覆ローラ９０の少なくとも表面をその樹脂の軟化温度又は溶融温度より高い温度に発熱体である加熱ヒータ２１により加熱し、樹脂被覆ローラ９０と平滑ローラ１５とが当接する加工位置における樹脂被覆ローラ９０の表面温度を非接触温度センサ７により測定し、非接触温度センサ７の測定結果に基づいて樹脂被覆ローラ９０の少なくとも加工位置の温度が一定温度になるように加熱ヒータ２１を制御し、樹脂被覆ローラ９０の表面より表面粗さが小さい平滑ローラ１５を樹脂被覆ローラ９０に押圧しながら樹脂被覆ローラ９０の軸方向に移動して樹脂被覆ローラ９０の表面を平滑にする。
【００３０】
以上のように、平滑ローラ１５と樹脂被覆ローラ９０とが当接する加工部の温度を一定に保つことができるので、加熱ヒータ２１による樹脂被覆ローラ９０の軸方向の温度ムラの影響を受けることなく、より均一な平滑面を得ることが可能になる。
【００３１】
以上の樹脂被覆ローラの製造装置によれば、樹脂被覆ローラ表面の樹脂被膜は、軟化または溶融された状態で表面平滑度が高い平滑ローラ１５に密着して押圧され、平滑ローラ１５の平滑な表面形状が樹脂被膜に転写される作用を及ぼすことで、薄肉化した芯金を用いて低消費電力化を達成することができるとともに、樹脂被覆ローラ９０の表面が平滑化される。
【００３２】
この樹脂被覆ローラの製造装置によれば、樹脂被覆層の表面が平滑化されているので、薄肉化した芯金表面の樹脂被覆層の平滑性に優れている樹脂被覆ローラ９０を得ることができる。また、樹脂被覆層の表面層を離型層とすることにより、消費電力を少なくするために薄肉化した芯金表面の離型層の平滑性に優れている加熱定着ローラを得ることができる。
【００３３】
図３は本発明に係る一実施形態の樹脂被覆ローラの製造装置に備える平滑ローラの移動例を示す図である。
図３に示すように、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するようにしている。図３は、平滑ローラ１５を２個備えた場合の例を示しており、加工面を２等分割して加工することで半分の時間で加工することができる。
【００３４】
図４は本発明に係る一実施形態の樹脂被覆ローラの製造装置に備える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９０の同一端部にして２つの平滑ローラ１５を他端部まで移動させれば、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ので、より良好な平滑面を得ることもできる。また、一方の平滑ローラ１５を樹脂被覆ローラ９０の一端部から他端部に移動させるとともに、他方の平滑ローラ１５を樹脂被覆ローラ９０の他端部から一端部に移動させるようにしても同様の効果が得られる。
【００３５】
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の製造装置に備える平滑ローラのその他の移動例を示す図である。
図５，６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ようにしている。図５、図６に、平滑ローラ１５を２個備えた場合の例を示しており、加工面を２分割して加工することで半分の時間で加工することができる。
【００３６】
特に、図６に示す方法によれば、加工終了箇所を樹脂被覆ローラ９０の端部にすることが可能になるため、樹脂被覆ローラ９０の加工終了後、平滑ローラ１５を樹脂被覆ローラ９０の加工面から離接するとき加工面に及ぼす影響を受けにくくすることが可能になるので、より良好である。
【００３７】
以上の説明では、樹脂被覆ローラ９０の断面構造が加熱定着ローラの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円筒形状物の表面の平滑化に応用可能である。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１又は２に記載の発明によれば、加工部の温度を一定に保つことができるので、薄肉芯金を用いた樹脂被覆ローラであってもより均一な平滑面を得ることが可能になる。
また、請求項３に記載の発明によれば、より良好な平滑面を得ることが可能になる。
また、請求項４に記載の発明によれば、加工時間を短縮することができる。
【００３９】
また、請求項５に記載の発明によれば、押し付け部材を離接するとき加工面に及ぼす影響を受けにくくすることが可能になるので、より良好な平滑面を有する樹脂被覆ローラを提供することが可能である。
【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の製造装置の概略側面図である。
【図２】本発明に係る一実施形態の樹脂被覆ローラの製造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の製造装置に備える平滑ローラ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の製造装置に備える平滑ローラ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の製造装置に備える平滑ローラ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の製造装置に備える平滑ローラのその他の移動例を示す図である。
【図７】加熱定着ローラの断面図及びその一部拡大図である。
【符号の説明】
１  加圧アクチュエータ
２  加圧アクチュエータ保持具
３  温度センサ保持具
４  平滑ローラ保持具（押し当て部材保持具）
５  平滑ローラ支持具（押し当て部材支持具）
６  温度センサ保持具
７  非接触温度センサ
８  接触式温度センサ
９  加熱定着ローラ
９ａ  離型層
９ｂ  プライマ層
９ｃ  芯金
１０  アクチュエータテーブル
１１  アクチュエータ
１２  ベース
１３  直動ガイド
１４  取付けベース
１５  平滑ローラ（押し当て部材）
１６  固定側温度センサ
１７  ヒータ支持体
１８  電極
１９  ヒータ支持体
２０  中空チャック
２１  加熱ヒータ
２２  加熱ヒータ
２３  ヒータ支持体
２４  電源制御装置
２５  電源
２６  電源制御装置
２７  電源
９０  樹脂被覆ローラ
【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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【図６】
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【図７】
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