(57)【要約】【課題】樹脂被覆層の表面平滑度が高く、高品質で長寿命のトナー定着部材を提供し、芯金の肉厚が薄い場合であっても、芯金を塑性変形させることなく、トナー定着部材の表面を平滑にすることができるトナー定着部材の製造方法およびトナー定着部材の製造装置を提供する。【解決手段】少なくとも１層の樹脂被覆層が形成された筒状の芯金１２を自転させながら、内部に挿入された熱源１４により最外層の樹脂被覆層を熱し、加熱停止直後に樹脂被覆層を外部から強制的に冷やし、最外層の樹脂被覆層を非晶質の平坦面にする。樹脂被覆層を融点より高く熱分解点より低い温度に熱し、樹脂被覆層に冷風を吹き付けることによって強制的に冷やす。樹脂被覆層を熱する前に、樹脂被覆層に平滑化処理を行うことも有効である。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の芯金表面上に少なくとも１層の樹脂被覆層を有するトナー定着部材において、
最外層の前記樹脂被覆層が非晶質の平滑面に形成されたことを特徴とするトナー定着部材。
【請求項２】
前記芯金の内部に挿入された熱源により最外層の前記樹脂被覆層が熱せられ、加熱停止直後に該樹脂被覆層が強制的に冷やされることにより、該樹脂被覆層が非晶質の平滑面に形成されたことを特徴とする請求項１記載のトナー定着部材。
【請求項３】
少なくとも１層の樹脂被覆層が形成された薄肉筒状の芯金を自転させながら、該芯金の内部に挿入された熱源により最外層の該樹脂被覆層を熱し、加熱停止直後に該樹脂被覆層を外部から強制的に冷やし、該樹脂被覆層を非晶質の平滑面にすることを特徴とするトナー定着部材の製造方法。
【請求項４】
前記樹脂被覆層に冷風を吹き付けることによって、該樹脂被覆層を強制的に冷やすことを特徴とする請求項３記載のトナー定着部材の製造方法。
【請求項５】
前記樹脂被覆層を融点より高く熱分解点より低い温度に熱することを特徴とする請求項３又は４記載のトナー定着部材の製造方法。
【請求項６】
前記樹脂被覆層を熱する前に、該樹脂被覆層に平滑化処理を行うことを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載のトナー定着部材の製造方法。
【請求項７】
前記樹脂被覆層を３１０℃以上で熱分解点より低い温度に熱することを特徴とする請求項３〜６のいずれか１項に記載のトナー定着部材の製造方法。
【請求項８】
前記樹脂被覆層を５０〜６０℃／ｓｅｃの冷却速度で強制的に冷やすことを特徴とする請求項３〜７のいずれか１項に記載のトナー定着部材の製造方法。
【請求項９】
最外層に樹脂被覆層を有するトナー定着部材の内部に配設され、該樹脂被覆層を熱する熱源と、冷風吹き出し用のスリットを有し、該樹脂被覆層に冷風を吹き付ける冷風ブローノズルとを備え、該樹脂被覆層を平滑面に形成するものであることを特徴とするトナー定着部材の製造装置。
【請求項１０】
前記スリットが、前記トナー定着部材の全長以上の長さに形成されるとともに、該トナー定着部材の軸心と平行に配置されたことを特徴とする請求項９記載のトナー定着部材の製造装置。
【請求項１１】
冷風吹き出し方向が前記トナー定着部材の軸心からずれた位置になるように、前記冷風ブローノズルが配設されたことを特徴とする請求項９又は１０記載のトナー定着部材の製造装置。
【請求項１２】
前記冷風ブローノズルが、前記トナー定着部材に対して軸対称の位置に複数配設されたことを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項に記載のトナー定着部材の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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備わる定着装置に好適に用いられる定着ローラおよび加圧ローラ等のトナー定着部材に関し、また、このトナー定着部材を製造するトナー定着部材の製造方法、さらには、トナー定着部材の製造方法の実施に直接使用されるトナー定着部材の製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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備わる定着装置には、熱ローラ定着方式が広く適用されている。熱ローラ定着方式は、表面が非粘着性の定着ローラと、この定着ローラに対向する加圧ローラとの間に、トナー画像が転写された記録紙（記録媒体）を通過させて、定着ローラにより記録紙を加熱・加圧することで、トナー画像を定着（融着）させるものである。
【０００３】
図８は、熱ローラ定着方式の画像形成プロセスを模式的に示したものである（例えば、特許文献１。）。図示するように、画像形成プロセスは、静電潜像形成プロセスと定着画像形成プロセスとからなっている。静電潜像形成プロセスは、感光体ドラム５１を帯電ローラ５２によって帯電し、原画像をレーザ光５３によって露光し、感光体ドラム５１に潜像を形成し、潜像にトナーを吸着させてトナー画像を形成するプロセスである。定着画像形成プロセスは、記録紙５４を帯電させた後、記録紙５４にトナー画像を転写し、熱可塑性樹脂のトナーを加熱・加圧しながら定着画像を形成するプロセスである。
【０００４】
ところで、この定着装置５０には、円筒体からなる芯金の表面にトナーが粘着するのを防止するため、フッ素系樹脂からなる離型層を形成した定着ローラ５５が使用されている。定着ローラ５５には、筒内にハロゲンランプなどの熱源が配設され、熱源の輻射熱によって定着ローラ５５が加熱されるようになっている。
【０００５】
加圧ローラ５６は、定着ローラ５５と対向する位置に配設されていて、ばねなどの弾性部材により定着ローラ５５側に付勢されている。定着ローラ５５は、芯金と、芯金上に被覆された多層構造の樹脂被覆層を有している。樹脂被覆層は、プライマ層や離型層などからなっている。プライマ層は、離型層の下地となって離型層の密着性を向上させるための中間層である。離型層は、トナーに対する離型性が要求される最外層である。離型層には、離型性が要求される他に、平滑性や耐久性などの表面性状に優れることも要求されている。
【０００６】
芯金に対する樹脂被覆層の被覆方法（定着ローラの製造方法）には各種の方法があり、樹脂被覆層の表面を平滑に仕上げる方法としては、一例として図９に示される被覆方法が知られている（特許文献２）。この方法は、樹脂被覆層（離型層）６２を押し潰すことによって（バニシ加工）、樹脂被覆層６２の表面平滑性を高めるものである。芯金６０の表面には、芯金６０と樹脂被覆層６２の接着力を高めるために、ブラスト処理や電界エッチング等による粗面化処理を施された基材６１が形成されている。基材６１の凹凸面には、樹脂被覆層６２が形成されている。樹脂被覆層６２が芯金６０とともに連れ回り回転する押圧ローラ６３により加熱・押圧されることで、樹脂被覆層６２の凸部が軟化しながら押し潰され、凹部が埋められて平滑面が得られるようになっている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−２２１８６５号公報（第２頁、第１図）
【特許文献２】
特開平８−１１８５６１号公報（第５頁、第３図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の樹脂被覆層の被覆方法では、解決すべき以下の問題点がある。
【０００９】
定着ローラ６５の消費電力を低減するために、芯金６０の肉厚を薄肉に形成すると、押圧ローラ６３の押圧力によって定着ローラ６５が塑性変形してしまうという問題がある。
【００１０】
樹脂被覆層６２を平滑に仕上げる場合には、押圧ローラ６３に加える押圧力を少なくも２０〜６０ｋｇｆにする必要があり、肉厚が１〜２ｍｍ以上の芯金に対しては、この程度の押圧力を加えたとしても、芯金６０の変形は弾性限度範囲内の弾性変形であり、押圧力による定着ローラ６５の塑性変形は生じない。しかし、肉厚が１ｍｍ未満の芯金に対しては、押圧ローラ６３の押圧力によって、定着ローラが塑性変形してしまうことがある。このような場合、押圧ローラ６３の押圧力を小さくすることによって、定着ローラの塑性変形を抑制させることも可能であるが、押圧ローラ６３の押圧力を小さくした場合、バニシング効果が半減して、要求される平滑度が得られないという問題がある。
【００１１】
本発明は、上記した点に鑑み、樹脂被覆層の表面平滑度が高く、高品質で長寿命のトナー定着部材を提供し、芯金の肉厚が薄い場合であっても、芯金を塑性変形させることなく、トナー定着部材の表面を平滑にすることができるトナー定着部材の製造方法およびトナー定着部材の製造装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【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記載の発明は、筒状の芯金表面上に少なくとも１層の樹脂被覆層を有するトナー定着部材において、最外層の前記樹脂被覆層が非晶質の平滑面に形成されたことを特徴とする。
上記構成によれば、トナー定着部材は離型性の樹脂被覆層を有しているから、トナーが定着部材に粘着することが防止される。樹脂被覆層には、例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン共重合体）、ＰＦＡ（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）やＥＴＦＥ（エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体）などのフッ素樹脂が適用される。また、樹脂被覆層は平滑面に形成されているから、紙皺や紙の巻き付き、ホットオフセットなどの不具合が防止され、しかも樹脂被覆層の強度および硬度が高くなり、耐久性や耐摩耗性が向上する。
【００１３】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のトナー定着部材において、前記芯金の内部に挿入された熱源により最外層の前記樹脂被覆層が熱せられ、加熱停止直後に該樹脂被覆層が強制的に冷やされることにより、該樹脂被覆層が非晶質の平滑面に形成されたことを特徴とする。
上記構成によれば、樹脂被覆層が熱的に処理されることにより、樹脂被覆層が相転移し、残留結晶による表面粗さやうねりが低減し、表面に格子欠陥や粒界が存在しない平滑面が形成される。
【００１４】
また、請求項３記載の発明は、少なくとも１層の樹脂被覆層が形成された薄肉筒状の芯金を自転させながら、該芯金の内部に挿入された熱源により最外層の該樹脂被覆層を熱し、加熱停止直後に該樹脂被覆層を外部から強制的に冷やし、該樹脂被覆層表面を非晶質の平滑面にすることを特徴とする。
上記構成によれば、消費電力の低減を図るために、芯金を薄肉化した場合であっても、芯金を外力により塑性変形させることなく、樹脂被覆層の表面に格子欠陥や粒界を有しない平滑面を形成することができる。
【００１５】
また、請求項４記載の発明は、請求項３記載のトナー定着部材の製造方法において、前記樹脂被覆層に冷風を吹き付けることによって、該樹脂被覆層を強制的に冷やすことを特徴とする。
上記構成によれば、大掛かりな設備を必要とせず、簡易かつ安価な設備で対応することができる。
【００１６】
また、請求項５記載の発明は、請求項３又は４記載のトナー定着部材の製造方法において、前記樹脂被覆層を融点より高く熱分解点より低い温度に熱することを特徴とする。
上記構成によれば、樹脂被覆層が融点より高い温度に熱せられて、急激に冷却されることで、樹脂被覆層を非晶質の平滑面に形成することができる。樹脂被覆層は熱分解点より低い温度に熱せられるから、樹脂が重量減少を生じ、分解生成物が発生する心配もない。
【００１７】
また、請求項６記載の発明は、請求項３〜５のいずれか１項に記載のトナー定着部材の製造方法において、前記樹脂被覆層を熱する前に、該樹脂被覆層に平滑化処理を行うことを特徴とする。
上記構成によれば、研磨加工やバニシ加工などによる平滑化処理を行った後に、樹脂被覆層が加熱・冷却されて非晶質相が形成されるから、樹脂被覆層の表面平滑性をより一層向上することができる。
【００１８】
また、請求項７記載の発明は、請求項３〜６のいずれか１項に記載のトナー定着部材の製造方法において、前記樹脂被覆層を３１０℃以上で熱分解点より低い温度に熱することを特徴とする。
上記構成によれば、樹脂被覆層が３１０℃以上に熱せられて、急激に冷却されることで、樹脂被覆層を安定した非晶質相にすることができる。
【００１９】
また、請求項８記載の発明は、請求項３〜７のいずれか１項に記載のトナー定着部材の製造方法において、前記樹脂被覆層を５０〜６０℃／ｓｅｃの冷却速度で強制的に冷やすことを特徴とする。
上記構成によれば、安定した無定形の非晶質相が得られ、平滑面の表面品質が向上する。
【００２０】
また、請求項９記載の発明は、最外層に樹脂被覆層を有するトナー定着部材の内部に配設され、該樹脂被覆層を熱する熱源と、冷風吹き出し用のスリットを有し、該樹脂被覆層に冷風を吹き付ける冷風ブローノズルとを備え、該樹脂被覆層を平滑面に形成するものであることを特徴とする。
上記構成によれば、トナー定着部材を製造装置に装着したままの状態で、樹脂被覆層の加熱と冷却とを連続して行うことができる。また、冷風ブローノズルは細幅のスリットを有しているから、吹き出される冷風の圧力を高めることができる。
【００２１】
また、請求項１０記載の発明は、請求項９記載のトナー定着部材の製造装置において、前記スリットが、前記トナー定着部材の全長以上の長さに形成されるとともに、該トナー定着部材の軸心と平行に配置されたことを特徴とする。
上記構成によれば、トナー定着部材の全長に亘って冷風を吹き付けることができる。
【００２２】
また、請求項１１記載の発明は、請求項９又は１０記載のトナー定着部材の製造装置において、冷風吹き出し方向が前記トナー定着部材の軸心からずれた位置になるように、前記冷風ブローノズルが配設されたことを特徴とする。
上記構成によれば、冷風の吹き出し圧力によってトナー定着部材の自転が妨げられることが防止され、しかも、樹脂被覆層の表面に冷風を纏わり付かせることができる。
【００２３】
また、請求項１２記載の発明は、請求項９〜１１のいずれか１項に記載のトナー定着部材の製造装置において、前記冷風ブローノズルが、前記トナー定着部材に対して軸対称の位置に複数配設されたことを特徴とする。
上記構成によれば、自転するトナー定着部材の回転バランスが良くなり、しかも、樹脂被覆層の冷却効果が高まる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態の具体例を図面を用いて詳細に説明する。
図１には、本発明に係る定着ローラ（トナー定着部材）の製造装置の第１の実施形態が示されている。図２には、定着ローラの斜視図および被覆層の拡大図が示されている。
【００２５】
図１に示されるように、定着ローラの製造装置は、定着ローラ１０の離型層（樹脂被覆層）１０ｄを赤外線ヒータ（熱源）１３で加熱し、その後に冷風ブローノズル１４から冷風を吹き付けて冷却し、離型層１０ｄであるフッ素樹脂を非晶質相に相転移させて、離型層１０ｄを平滑面（凹凸のない滑らかな面）にする製造装置である。
【００２６】
離型層１０ｄは、フッ素樹脂の融点より高い温度、好ましくは３１０℃以上の温度で、熱分解点より低い温度に加熱され、加熱停止直後に冷風が強制的に吹き付けられ、好ましくは５０〜６０℃／ｓｅｃの冷却速度で急冷されて、最外層の離型層１０ｄが非晶質相に相転移されるようになっている。
【００２７】
離型層１０ｄは、熱分解点より高い温度に加熱されることはないから、樹脂が重量減少を生じたり、分解生成物が発生したりすることはない。定着ローラ１０は、一対のハウジング１５，１８に回転自在に両端支持されていて、回転しながら加熱・冷却されるようになっているから、定着ローラ１０は、均一に加熱・冷却されて、ムラの無い平滑面が形成されるようになっている。
【００２８】
このような定着ローラの製造方法によれば、消費電力の低減を図るために、肉厚１ｍｍ以下に形成された芯金１２（図２）であっても、芯金１２の塑性変形などによる寸法安定性が損なわれることなく、表面粗さやうねりが低減された非晶質の平滑面を得ることが可能となる。また、離型層１０ｄの表面が平滑化されることに加え、離型層１０ｄの強度や硬度が高くなり、離型層１１ｄの耐久性や耐摩耗性が向上し、定着ローラ１０の長寿命を得ることもできる。
【００２９】
次に、第１の実施形態における定着ローラ１０および定着ローラの製造装置の主要構成部分とその作用について詳細に説明する。
図２に示されるように、定着ローラ１０は、円筒状をなし、芯金１２表面に４層構造の被覆層１１が形成されたものである。被覆層１１は４層構造に制約されるものではなく、２層、３層又は５層以上の多層構造とすることもできる。基材としての芯金１２は、特に制約を受けるものではないが、熱伝導性に優れ、軽量であるアルミニウム合金などを構成材料としている。
【００３０】
芯金１２の肉厚は、定着ローラ１０の熱容量を小さくして消費電力を低減するために、薄肉に形成されている。従来は芯金の肉厚が１〜２ｍｍ程度のものが主流であったが、本実施形態の芯金１２は１ｍｍ未満に形成されている。芯金１２の肉厚を１ｍｍ未満にすると、芯金１２表面に形成された被覆層１１を従来の加工方法で平滑にする際に、芯金１２が塑性変形する心配があったが、本発明による熱的な処理方法によれば、芯金１２を塑性変形させることなく、被覆層１１を容易く平滑にできるようになっている。
【００３１】
被覆層１１は、３層構造の中間層と、最外層である離型層１１ｄとからなっている。離型層１１ｄは、ＰＦＡなどのフッ素樹脂からなっており、例えば電子写真装置内の加圧ローラと圧接するニップ部において、トナーにより潜像が形成された記録紙からの離型性を確保する機能を有している。離型層１１ｄは、特に制約を受けるものではなく、ＰＴＦＥ、ＥＴＦＥ、ＦＥＰ（四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体）などのフッ素樹脂を適用することもできる。さらには、離型層１１ｄに、フッ素樹脂の混合物、耐熱性樹脂にこれらフッ素樹脂を分散させたものなどを用いることもできる。離型層１１ｄの層厚は、弾性層１１ｂの持つ弾性が失われないように、好ましくは１０〜３０μｍ程度の厚みに形成されている。
【００３２】
中間層は、最下層のプライマ層（樹脂被覆層）１１ａ、第２層の弾性層（樹脂被覆層）１１ｂ、第３層のプライマ層（樹脂被覆層）１１ｃが順次積層されている。最下層と第３層のプライマ層１１ａ，１１ｃは、密着性を向上させるための下地層である。第２層の弾性層１１ｂは、膜厚のばらつきや当りの不均一さを吸収し、画像むらや光沢を生じないように記録紙に画像を定着させるためのものであり、シリコーンゴムなどの耐熱性のあるゴム部材を構成材料としている。弾性層１１ｂとしてのシリコーンゴムは、２００〜３００μｍの厚みに形成されている。
【００３３】
離型層１１ｄは、プライマ層１１ｃ表面に静電塗装された後に、約３９０℃の雰囲気中にて約４０分間焼成され、常温まで冷却されることで形成される。離型層１１ｄとしてのフッ素樹脂は高温における溶融粘度が高いため、溶けて流れ出す心配はない。本発明に係る方法で、離型層１１ｄを平滑にするための再加熱温度は、３１０℃以上の温度で焼成温度より低い温度が好ましい。本発明に係る方法で平滑化された離型層１１ｄは、十点平均粗さ（ＲＺ）が１〜３μｍ、うねりが２〜４μｍの表面平滑性が得られている。
【００３４】
定着ローラの製造装置は、定着ローラ１０の内部に配置されて、離型層１１ｄを加熱する赤外線ヒータ１３と、赤外線ヒータ１３に対向して位置し、定着ローラ１０の離型層１１ｄに冷風を吹き付ける冷風ブローノズル１４とを備えている。赤外線ヒータ１３と冷風ブローノズル１４の両者を備えることで、離型層１１ｄの加熱と冷却とを連続して行うことができ、離型層１１ｄの加工処理性を向上することができる。
【００３５】
定着ローラ１０は、芯金１２の両端が中空チャック１６，１９を媒介として一対のハウジング１５，１８に回転自在に支持され、ベルト伝動による回転駆動力で中空チャック１６，１９とともに回転するようになっている。
【００３６】
一方の固定側ハウジング１５は、ベッド２２に固定されている主軸側のハウジングであり、この固定側ハウジング１５には、駆動ベルト２０が巻き掛けられるベルト車１７が設けられている。他方の可動側ハウジング１８は、ベッド２２に敷設されたガイドレール２３に沿って往復移動自在な心押し側のハウジングである。可動側ハウジング１８は、ベッド２２に設けられたエアシリンダ２４のシリンダロッド２５に連結されていて、上死点と下死点との間を往復移動できるようになっている。
【００３７】
定着ローラ１０の取り付けは、次のようにして行われる。
先ず、可動側ハウジング１８を後方に移動させ、定着ローラ１０の一方の端部を固定側ハウジング１５の中空チャック１６に取り付ける。このとき、定着ローラ１０は片持ち梁状態となり、他方の端部が下がるため、他方の端部に手などを宛って支持する。次に、可動側ハウジング１８をエアシリンダ２４の空気圧により前方に移動させ、定着ローラ１０の他方の端部と中空チャック１９とを連結させる。これにより、定着ローラ１０は、一対のハウジング１５，１８に回転自在に両端支持されて、取り付けが終了する。
【００３８】
このように、一対のハウジング１５，１８が固定側ハウジング１５と可動側ハウジング１８とからなっているため、両端支持される定着ローラ１０の取り付け／取り外しが容易となり、作業性が向上する。また、定着ローラ１０が振れ回ることなく、スムーズに自転する。
【００３９】
熱源としての２本の赤外線ヒータ１３，１３は、定着ローラ１０の筒内に配設されている。この２本の赤外線ヒータ１３，１３は、レール２７とガイドブロック２８とからなるガイド機構により筒内に正しく挿入され、各々の両端がヒータ支持体２９で支持されている。赤外線ヒータ１３には、電極３０を介して電力が供給されるようになっている。
【００４０】
２本の赤外線ヒータ１３，１３のうち１本は、定着ローラ１０の両端部の発光パワーが大きくなるように配光され、他の１本は、定着ローラ１０の軸方向の中央部の発光パワーが大きくなるように配光されている。このように配光された赤外線ヒータ１３を用いているので、熱輻射の効率が良くなり、定着ローラ１０が長手方向に均一に加熱され、定着ローラ１０の昇温時間が短縮されるようになっている。
【００４１】
電極３０には、赤外線ヒータ１３に供給される電力を適正値に制御する制御装置３２を介し、電源３３が接続されている。制御装置３２は、２本の赤外線ヒータ１３，１３の各々を独立して制御することができるようになっている。
【００４２】
ベッド２２の中間部には、定着ローラ１０の軸方向両端部および中間部の外周面に対向して位置する非接触式の温度センサ３４が３箇所に配置されている。温度センサ３４により、定着ローラ１０の３箇所の表面温度が測定され、温度の測定信号が制御装置３２に送信されて、適正な電力に制御されるようになっている。
【００４３】
冷風ブローノズル１４は、角柱状をなし、定着ローラ１０に対向して位置し、定着ローラ１０より長い寸法に形成されている。冷風ブローノズル１４を定着ローラ１０より長く形成することで、定着ローラ１０の全長に亘って冷風を吹き付けることができ、離型層１１ｄの全体を等しく冷やすことが可能となる。
【００４４】
図３に示されるように、冷風ブローノズル１４への図示しないボンベからの圧縮空気（圧縮気体）の供給口１４ａは、長手方向の一方の端部に設けられている。圧縮空気の吐出口としてのスリット１４ｂは、冷風ブローノズル１４の胴体部の稜線部分に細長く設けられている。スリット１４ｂは、幅が０．１〜０．２ｍｍに形成され、長さが定着ローラ１０の長さ以上に長く形成されている。このようにすることで、吹き出される冷風の圧力が高められ、離型層１１ｄが効率良く冷やされるようになっている。風量は、特に制約されるものではないが、５ｍ３／ｍｉｎ以上の冷風が供給されるようになっている。
【００４５】
本実施形態の冷風は、冷たい圧縮空気であるが、本発明は圧縮空気に制約するものではなく、冷却能の高い圧縮窒素や圧縮炭酸ガスであってもよい。冷風の温度は、室温から低温まで任意の温度に設定可能であり、冷却装置を備えれば−３０〜−５０℃の冷風を連続して供給することも可能である。
【００４６】
図４には、定着ローラ１０と冷風ブローノズル１４の位置関係を示した図が示されている。冷風ブローノズル１４は、冷風吹き出し方向が定着ローラ１０の軸心からずれた位置になるように配設されており、冷風が定着ローラ１０の回転方向に沿う方向に吹き出されている。このため、冷風の吹き出し圧力によって定着ローラ１０の自転が妨げられることが防止され、定着ローラ１０がスムーズに回転し、また、離型層１１ｄ表面に冷風が纏わり付き、離型層１１ｄが効率良く冷却されるようになっている。
【００４７】
本実施形態の定着ローラの製造装置の動作を説明する。
離型層１１ｄとしてのフッ素樹脂が焼成された定着ローラ１０は、可動側ハウジング１８を後方に移動させた状態で、一方の端部を固定側ハウジング１５の中空チャック１６に取り付け、可動側ハウジング１８をエアシリンダ２４で前方に移動させ、定着ローラ１０の他方の端部を中空チャック１９にチャッキングさせる。そして、赤外線ヒータ１３を定着ローラ１０の内部に挿入し、赤外線ヒータ１０と電極３０とを接続させる。定着ローラ１０をベルト伝動による回転駆動力で回転させるとともに、赤外線ヒータ１０に通電し、温度センサ３４で定着ローラ１０の表面温度を測定しながら、離型層１１ｄを所定温度に加熱する。所定温度に達した後、赤外線ヒータ１３の電源３３を切断すると同時に、冷風ブローノズル１４から冷風を吐出させ、離型層１１ｄを強制的に冷却する。高温から急冷された離型層１１ｄは、約２００℃で固化し、その後は冷風が吹き付けられた状態のまま短時間で室温まで降温される。そして、定着ローラ１０が取り外されて、新たな定着ローラが同じようにして取り付けられる。
【００４８】
次に、図５に基づいて、本発明に係る定着ローラの製造装置の第２の実施形態を説明する。なお、本実施形態と第１の実施形態の共通する構成部分については、同一符号を付して説明を省略する。
【００４９】
本実施形態の製造装置には、冷風ブローノズル３５，３７が２箇所に設けられている点が、第１の実施形態の製造装置と相違する点である。冷風ブローノズル３５，３７は、定着ローラ１０に対して軸対称の位置に配設されている。冷風ブローノズル３５，３７の数は、２つに制約されるものではなく、４つでもよい。
【００５０】
すなわち、図６に示されるように、一対の冷風ブローノズル３５，３７は、各冷風ブローノズル３５，３７からの冷風の吹き出し方向が定着ローラ１０の回転方向に沿う方向となるように配設され、しかも定着ローラ１０の軸心からの心ずれ量δ１，δ２が等しく成るように配設されている。吐出口としてのスリット３５ａ，３７ａの形状や寸法は、第１の実施形態と同様であるが、形状や寸法を変えることで、冷風の噴射形態や圧力を変えることも可能である。
【００５１】
このように冷風ブローノズル３５，３７を複数配設することで、冷却能力が向上して、離型層１１ｄを短時間で冷やすことができるようになっている。また、冷風ブローノズル３５，３７を軸対象の位置に配設することで、自転する定着ローラ１０の回転バランスが良くなり、離型層１１ｄ表面を等しく冷やすことが可能となる。
【００５２】
図７および図８は、定着ローラの製造方法の他の実施形態を示したものである。この実施形態による定着ローラの製造方法は、最外層の離型層１１ｄが焼成された後に、離型層１１ｄに２次加工としての平滑化処理を行い、その後に離型層１１ｄを加熱し冷却することを特徴とするものである。平滑化処理としては、以下に説明するバニシ加工や研磨加工などが適用される。
【００５３】
図７は、定着ローラ１０に押圧ローラ４０を押し付けながら、離型層１１ｄ表面をバニシングしている加工状態を示したものである。押圧ローラ４０は、円筒状をなし、円筒面には、例えば仕上げ面の最大高さ（Ｒｍａｘ）が０．２ｓ以下で中心線平均粗さ（Ｒａ）が０．０５ａ以下の平滑面が形成され、定着ローラ１０の長さより幅広に形成されている。
【００５４】
押圧ローラ４０は、図示しないローラ支持体により回転自在に支持され、図示しないアクチュエータにより定着ローラ１０に小さい力で押し付けられるようになっている。筒内には、定着ローラ１０と同様にして赤外線ヒータ４１が挿通され、押圧ローラ４０が所定の温度に加熱されるようになっている。
【００５５】
離型層１１ｄに平滑化処理を行う際には、芯金１２の塑性変形を防止するためと、押圧ローラ４０の転写性を向上させるために、双方のローラ１０，４０を所定温度に加熱し、離型層１１ｄを軟化させた状態でバニシ加工を行うことが有効である。
【００５６】
なお、押し当て部材としての押圧ローラ４０は、定着ローラ１０の全長より幅狭であってもよい。この場合、押圧ローラ４０を定着ローラ１０とともに連れ回り回転させながら、定着ローラ１０の軸方向に横送りさせるようにしてバニシ加工を行う。
【００５７】
図８は、定着ローラ１０に研磨テープ４４を押し付けながら、離型層１１ｄ表面を研磨している加工状態を示したものである。研磨テープ４４は、バックアップローラ４３の円弧面に巻き付けられている。バックアップローラ４３が、図示しないアクチュエータにより定着ローラ１０に小さい力で押し付けられると、研磨テープ４４が定着ローラ１０とバックアップローラ４３との間に挟まれて、離型層１１ｄが研磨テープ４４により研磨されるようになっている。
【００５８】
以上において、最外層の離型層１１ｄが焼成された後に、バニシ加工や研磨加工を行うことで、離型層１１ｄの非晶質化による平滑効果と相俟って、離型層１１ｄの表面平滑性をより一層高めることが可能となる。
【００５９】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。すなわち、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。
【００６０】
【発明の効果】
以上の如く、請求項１又は２記載の発明によれば、樹脂被覆層が平滑面に形成されているから、定着画像の不具合が防止され、しかも樹脂被覆層の耐久性や耐摩耗性が向上する。したがって、画像の品質信頼性を向上することができるとともに、トナー定着部材の長寿命化を図ることができる。
【００６１】
また、請求項３記載の発明によれば、消費電力の低減を図るために、芯金を薄肉化した場合であっても、芯金を塑性変形させることなく、樹脂被覆層を平滑面に形成することができる。したがって、表面平滑性に優れる低消費電力用のトナー定着部材を提供することができる。
【００６２】
また、請求項４記載の発明によれば、大掛かりな設備を必要とせず、簡易かつ安価な設備で表面平滑性に優れるトナー定着部材を製造することができる。
【００６３】
また、請求項５記載の発明によれば、樹脂被覆層が融点より高い温度に熱せられて、急激に冷却されることで、樹脂被覆層を非晶質の平滑面に形成することができ、表面品質が向上する。
【００６４】
また、請求項６記載の発明によれば、研磨加工やバニシ加工などによる平滑化処理を行った後に、樹脂被覆層が加熱・冷却されて非晶質相が形成されるから、樹脂被覆層の表面平滑性をより一層高めることができる。
【００６５】
また、請求項７記載の発明によれば、樹脂被覆層が３１０℃以上に熱せられて、急激に冷却されることで、樹脂被覆層を安定した非晶質相にすることができる。したがって、樹脂被覆層の強度・硬度を高めることができ、しかも、下地層との密着性を向上することができる。
【００６６】
また、請求項８記載の発明によれば、樹脂被覆層が５０〜６０℃／ｓｅｃの冷却速度で強制的に冷やされるから、安定した無定形の非晶質相が得られ、緻密な平滑面を形成することができる。
【００６７】
また、請求項９記載の発明によれば、製造装置は熱源と冷風ブローノズルの両方を備えているから、トナー定着部材を製造装置に装着したままの状態で、樹脂被覆層の加熱と冷却を連続して行うことができ、加工処理性が向上する。また、冷風ブローノズルはスリットを有しているから、吹き出される冷風の圧力が高まり、単位時間当たりの冷却能力が向上する。
【００６８】
また、請求項１０記載の発明によれば、トナー定着部材の全長に亘って冷風を吹き付けることができ、樹脂被覆層の全体を等しく冷やすことができる。したがって、非晶質の平滑面を有するトナー定着部材を安定した品質で生産することができる。
【００６９】
また、請求項１１記載の発明によれば、冷風ブローノズルは、冷風の吹き出し方向がトナー定着部材の軸心からずれた位置になるように配設されているから、冷風の吹き出し圧力によってトナー定着部材の自転が妨げられることが防止される。また、トナー定着部材の回転方向に冷風が吹き出されることで、樹脂被覆層の表面に冷風を纏わり付かせることができる。したがって、トナー定着部材をスムーズに回転させながら、樹脂被覆層を効果的に冷却することができる。
【００７０】
また、請求項１２記載の発明によれば、冷風ブローノズルが軸対象の位置に配設されることで、自転するトナー定着部材の回転バランスが良くなり、また、冷風ブローノズルが複数配設されることで、樹脂被覆層の冷却効果が高まる。したがって、樹脂被覆層の表面を等しく、短時間で冷やすことが可能となり、トナー定着部材の生産性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る定着ローラの製造装置の第１の実施形態を示す正面図である。
【図２】図１に示す定着ローラであり、（ａ）は定着ローラの斜視図、（ｂ）は被覆層の断面図である。
【図３】図１に示す冷風ブローノズルの斜視図である。
【図４】図１に示す定着ローラと冷風ブローノズルの位置関係を示した図である。
【図５】本発明に係る定着ローラの製造装置の第２の実施形態を示す正面図である。
【図６】図５に示す定着ローラと一対の冷風ブローノズルの位置関係を示した図である。
【図７】定着ローラの製造方法の他の実施形態を示したものであり、（ａ）は離型層に押圧ローラを押し付けながら、離型層表面をバニシングしている加工状態図、（ｂ）は離型層に研磨テープを押し付けながら、離型層表面を研磨している加工状態図である。
【図８】熱ローラ定着方式の画像形成プロセスを模式的に示した説明図である。
【図９】従来の定着ローラの製造方法の一例を示す一部断面図である。
【符号の説明】
１０                        定着ローラ（トナー定着部材）
１１                        被覆層
１１ｄ                      離型層（樹脂被覆層）
１２                        芯金
１３                        赤外線ヒータ（熱源）
１４，３５，３７            冷風ブローノズル
１４ｂ，３５ａ，３７ａ      スリット
【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】
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