JP2001109306A - 熱定着ローラ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 芯金の肉薄化により生じた部分的な表面温度
の低下を防止し、良好な定着画像が得られる熱定着ロー
ラ及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 本発明の熱定着ローラの製造方法では、
芯金１の外周面へ溝を成形するスピニング加工により内
周面に上記溝形成に伴ってリブ２を形成し、溝底を残す
ように外周面を切削した後、切削面に離型層３′を形成
する。この離型層３′に対して成形用コロ７を上記溝底
に沿って押し付けることにより厚手のリブ２の部位にあ
る離型層膜厚を相対的に薄くし、その後に焼成を行う。

Description

【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、プリンタ、
ファクシミリ等の電子写真式の画像形成装置に定着手段
として備えられ、記録シートに転写されたトナー画像を
熱定着する熱定着ローラ及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】定着手段を必要とする画像形成装置は、
例えば、レーザプリンタでは回転する感光体ドラムを有
し、この感光体ドラムの感光層を一様に帯電させた後
に、レーザ走査ユニットからのレーザビームによって露
光し感光体ドラム上に静電潜像を形成する。ついで静電
潜像はトナーによって現像されトナー像とし、このトナ
ー像を記録シート上に転写させた後、この記録シートを
定着手段により定着するように構成されている。

【０００３】一般に上記熱定着手段には、アルミニウム
などの中空円筒体からなる芯金の外周面にトナーの粘着
を防止するための粘着防止層を設けた熱定着ローラが使
用されている。この様な熱定着ローラは、芯金の中空部
に回転中心線に沿ってハロゲンランプなどのヒータを配
置し、その輻射熱によって熱定着ローラを内側から加熱
するようになっている。そして、熱定着ローラに圧接す
るようにこれと平行に支持された加圧ローラが設けら
れ、このローラ間のニップにトナーの載った記録シート
を通過させることにより、上記熱定着ローラの熱でトナ
ーが軟化し、加圧ローラとの間の圧力により記録シート
上に定着される。

【０００４】上記芯金の外周面の粘着防止層としては、
主として軟化したトナーを良好に離型可能な膜厚１０〜
３０μｍのふっ素樹脂皮膜が形成されている。このふっ
素樹脂皮膜は、アルミニウム等製のローラの外表面をサ
ンドブラスト処理で粗面化した後、ふっ素樹脂塗料等を
吹付け、乾燥させ、これを焼成することにより形成され
る。こうして得られた離型層表面は、サンドペーパーや
バフ研磨によって仕上げている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年におい
て、上記熱定着ローラの芯金は、熱伝導性を向上させるた
めに薄肉化が要求されている。すなわち、熱定着ローラ
芯金の薄肉化により定着可能な温度に達するまでの時間
（熱定着ローラの立ち上り時間）を短縮して複写機等の
省電力化を進めることが望まれている。

【０００６】上記芯金の肉薄化を目的として、本件出願
人は下記のような芯金の製造方法を提供している。図５
及び図６に薄肉化可能な芯金の製造方法を示す。熱定着
ローラの基体となる芯金１は、肉厚が略１．０mmの円筒
形に成形したものを用い、これをＣＮＣ旋盤にチャック
する。そして図５に示すように、チャックされた芯金１
に対し、スピンニングローラ６を押しあてスピニング加
工が施される。このとき、スピンニングローラ６が軸方
向に対して斜めになるよう所定リード角を設定し、芯金
１及びスピンニングローラ６を回転させながらこれを軸
方向に移動させれば、図示したような螺旋状の溝４が外
周面に成形される。

【０００７】図６（ａ）は、上記スピニング加工により
溝４が成形されるところの断面を示す拡大図である。同
図に示すように、１ｍｍ程度の肉厚にノーズ６ａが食い
込むことに伴って裏側に凸部が形成され、内周面にも外
周面の溝４に沿って螺旋状に連続するリブ２が成形され
る。

【０００８】ついで、図６（ｂ）に示すように、上記溝
４を除去するように外周面をダイヤモンドバイト５によ
り切削加工する。この切削後の外周面にふっ素樹脂皮膜
を形成すれば熱定着ローラが得られる。以上の方法によ
り芯金１肉厚を従来の０．８mmから、リブ形成後の切削
工程により０．３mmまで薄くすることができようになっ
た。こうして、リブ２により機械的強度を確保するとと
もに薄肉化可能とし、外表面への熱伝達性を向上させて
いる。

【０００９】しかしながら、上記肉薄化により次のよう
な影響がみられた。上記リブ２は熱定着ローラを加圧ロ
ーラと圧接させた際の潰れを抑える効果があるものの、
熱定着ローラ内部に設けたハロゲンヒータからの熱伝達
が部分的に悪くなる。すなわち、肉厚の大きいリブ２を
有する部分から離型層表面に伝わる熱量が少なくなり、
熱定着ローラの表面温度がリブ２の部位では低下する。
したがって、トナーを転写紙に定着させた場合に、リブ２
を有する部位の表面温度が不足しトナー定着性に悪影響
が生じていた。

【００１０】例えば、上記リブ２を設けた熱定着ローラ
を複写機に装着して転写紙上のトナーを定着させ、この
画像品質をクロックメーター法や描画法によって定着性
を評価すると、リブ２が付加された部位の外周面に当接
した画像の定着性が、リブ２を有しない部位と比べて低
下するという不具合が見られた。

【００１１】そこで、本発明は、熱定着ローラの肉薄化
により立ち上り時間を短縮しつつも、良好な定着画像が
得られる熱定着ローラ及びその製造方法を提供すること
を目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の熱定着ローラは、画像形成装置の定着手段と
して用いるために芯金の外周面に離型層を形成してなる
熱定着ローラであって、上記芯金の内周面にリブを有し、
該リブ位置に相当する外周面の離型層平均膜厚が、上記
リブ位置を外れた範囲の離型層平均膜厚より小さいこと
を特徴としている。

【００１３】本発明の熱定着ローラの製造方法は、円筒
状の基体の外周面にスピニング加工にて溝を成形するこ
とによりその裏側の内周面に上記溝に対応したリブを形
成し、上記溝が成形された外周面を切削加工して芯金に
形成し、該芯金の外周面に離型層を形成するともに、上
記溝位置に沿って成形用コロを押し付けることにより上
記離型層を相対的に薄くした後、該離型層を焼成するこ
とを特徴としている。

【００１４】上記製造方法において、上記切削加工は、
上記スピニング加工により成形された溝を全て削らずに
所定の深さ分を残すようにするとよい。この場合、上記
所定の深さ分をその溝上へ形成される離型層膜厚分にす
るとよい。

【００１５】

【発明の実施の形態】まず、図面に基づいて本発明の実
施の形態例を説明する。図１は、本実施の形態例の熱定
着ローラの構成を示しており、同図（ａ）は縦断面図、
同図（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。同図（ａ）に示すよ
うに熱定着ローラの基体として用いられるこの芯金１
は、内周面に所定ピッチの螺旋状のリブ２を有してい
る。このリブ２は熱定着ローラを加圧ローラと圧接させ
た際の潰れを抑える効果を奏するので、その分だけ後述
の切削工程にて薄肉化可能とされたものである。この外
表面にはふっ素樹脂よりなる離型層３がコーティングさ
れておりトナーに対する離型性が与えられている。

【００１６】同図（ｂ）は、Ａ−Ａ断面の拡大図であ
る。ここでリブ２位置に相当する螺旋状の範囲を符号
Ａ、リブ２の位置を外れた範囲を符号Ｂで示せば、範囲
Ａに形成された離型層膜厚ｄは、範囲Ｂに形成された離
型層膜厚ｄ′より若干薄くなっている。このため範囲Ａ
の平均膜厚は、範囲Ｂの平均厚より小さくなっている。

【００１７】また、本発明の形態例では、範囲Ａにおけ
る芯金１の外周面には、この範囲Ａの離型層膜厚ｄとほ
ぼ同等の深さｈの溝４ａがある。溝４ａ内及びこの近傍
の離型層３は略水平方向に均されており、溝４ａの凹凸
を打ち消すように平滑化されている。

【００１８】以上のように、本発明の形態例の熱定着ロ
ーラは、範囲Ａの離型層膜厚ｄが、範囲Ｂのそれと比較
して互いの芯金部分の肉厚比に基づいて相対的に薄膜化
されたものである。このように厚手のリブ２上に設けら
れる離型層３を相対的に薄くすれば、リブ２の厚み分に
よって表面温度が部分的に低下することを防止できる。
すなわち、ふっ素樹脂膜等よりなる離型層３は、芯金１
と比較して熱伝導性が非常に低いため、範囲Ａの離型層
膜厚ｄを薄くすることにより、範囲Ｂと同等の表面温度
に到達することができる。こうして離型層膜厚ｄは数マ
イクロメートルオーダの薄肉化により範囲Ａにおける熱
伝達の悪さを解消するという顕著な効果を奏することが
できるのである。

【００１９】つぎに、図２から図４を参照しながら上記
実施の形態として示した熱定着ローラの製造方法を説明
する。ここで説明する熱定着ローラの製造方法におい
て、リブ２の成形工程は上記発明の解決課題で示した方
法と同様である。すなわち、金属製のパイプよりなる基
体をＣＮＣ旋盤に装着し、スピニングローラをパイプ外
周面に押し当てる。押し当てる量は、リブ２の高さに応
じてよって決めるが、押し当てる量の１／２をリブ２の
高さとし、リブ２を設ける位置はＣＮＣ旋盤に予め、任
意の位置での本数、ピッチパターンをプログラムとして
挿入し起動させることで得られる。

【００２０】図２に示すように、切削工程ではＣＮＣ旋
盤に装着した状態のまま、外周面の溝４を除去していく
が、この際、ここに被膜させる離型層膜厚ｄ相当の深さ
ｈ分だけ、溝４の底面を残すように切削量が設定されて
いる。これにより溝４を完全除去する場合と比較して、
リブ２とリブ２の無い範囲との間の肉厚比は相対的に少
なくなる。さらに、後述の離型剤塗料３′が被膜した際
には、リブ２の形成位置が表面の溝状模様として現れる
ので、上記溝４ａを残すことによってリブ２の相当位置
を正確に把握することができ、作業が容易となるのであ
る。なお、一般には完全な円筒形をしたローラで紙搬送
を行うと転写紙にシワが生じやすい。このため上記切削
や研削加工にて、芯金１の軸方向に両端部の外径を中央
部より大きくしてなるツヅミ形状に加工するとよい。

【００２１】次に、切削後の外表面は、ふっ素樹脂層と
の密着性を得るためにサンドブラスト加工により粗面化
を行う。粗面化した外表面には、スプレーガンによりプ
ライマー塗料を吹き付け乾燥させた後、ふっ素樹脂塗料
をプライマーと同じ様に吹き付けこれを乾燥させる。図
３に示すように乾燥すると外表面に倣った所定厚の離型
剤塗装膜３′が形成される。なお、ふっ素塗料は水溶性
若しくは粉末状のものを使用するが、粉末のふっ素樹脂
塗料であればリサイクル可能であり材料費を低減できる
点で優れている。

【００２２】そして、上記ふっ素樹脂塗料よりなる離型
剤塗装膜３′が乾燥した状態で、今度はリブ２位置に相
当する離型剤塗装膜３′を押し潰し薄くしていく。図４
に示すようにこの工程では、再び芯金１をＣＮＣ旋盤に
装着して、別に用意した成形用の金属コロ７（スピニン
グローラ）を使用する。この金属コロ７は溝４上を沿う
ように転がすが、この操作は上記リブ成形用のプログラ
ムを用いることによって可能である。

【００２３】また、本実施の形態のように、上記切削工
程で溝４ａを残した場合、塗装膜３′面に浮き出た溝形
状を均すためにも金属コロ７の成形面は緩やかな楕円弧
面であって、この幅は溝幅より広いもの、例えば溝４の
２倍から３倍の幅を有することが好ましい。また、押圧
させる荷重は、ふっ素樹脂の離型剤塗装膜３′の厚み及
び押し潰す厚み分に応じて設定することとなる。この均
し及び薄肉化後、芯金１ごと３６０〜３８０℃の雰囲気
で焼成し、焼成して得た離型層３の表面をサンドペーパ
ーやバフ研磨によって仕上げ、熱定着ローラを得る。

【００２４】以下に本発明の実施例及び比較例を挙げ
る。 [実施例]ＣＮＣ旋盤にφ３０mm、肉厚１mm、全長３７０mm
のアルミニウム合金製パイプよりなる基体を装着し、パ
イプの外周面に幅３mmのスピニングローラにて、パイプ
の内周面にリブ高さ０．５mm、リブピッチを１０mmとし、
全長の中心から均等間隔で３００mmに渡ってリブ２を形
成した。この後、外周面を溝深さ０．０１５mmになるよ
うに切削を行い芯金１を得た。この時の芯金１の肉厚は
リブ２の部位で平均０．８mmそれ以外は０．５mmであっ
た。この芯金１をサンドブラスト加工にて表面粗さＲｚ
８μmに荒らした後、ふっ素樹脂を主成分とするプライマ
ーを塗布後、ふっ素樹脂を塗装し、１５０℃にて１５分
間、乾燥させた。この芯金１を再びＣＮＣ旋盤に装着し、
幅１０mmの金属コロ７をスピニングローラの軌道プログ
ラムを用い、押し圧３ＭPaにて押圧させた後、この芯金１
を３８０℃の雰囲気にて３０分間放置し熱定着ローラー
を得た。

【００２５】[比較例]実施例と同様にアルミニウム合金
パイプの内周面にリブ２を設けた後、外周面の溝を切削
加工にて全て除去し、芯金を形成した。この後、サンドブ
ラスト加工にて表面粗さRz８μmに荒らした後、ふっ素樹
脂を主成分とするプライマ−を塗布後、ふっ素樹脂塗料
を塗装して１５０℃にて１５分間、乾燥し、この芯金１を
そのまま３８０℃の雰囲気にて３０分間放置し熱定着ロ
ーラーを得た。

【００２６】上記のようにして得られた実施例及び比較
例の各熱定着ローラについて、リブ２に相当する範囲Ａ
と、リブ２を外れた範囲Ｂとの各膜厚を測定し、それぞ
れの熱定着ローラにおける定着画質の評価を行った。定
着画質の評価は、（株）リコー製複写機（商品名Spirio
2210）の定着装置に装着して行った。この結果を表１
に示す。

【表１】

【００２７】表１から明らかなように、本実施例の熱定
着ローラを用いた場合に定着画像品質が良好であること
が判り、また、薄肉化による立ち上がり時間についても
比較例と劣ることはなかった。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の熱定着ロ
ーラは、画像形成装置の定着手段として用いるために芯
金の外周面に離型層を形成してなる熱定着ローラであっ
て、上記芯金の内周面にリブを有し、該リブ位置に相当す
る外周面の離型層平均膜厚が、上記リブ位置を外れた範
囲の離型層平均膜厚より小さい構成なので、上記リブに
よって熱定着ローラを薄肉化できる上に、リブ位置に相
当する部分の表面温度がリブ位置を外れた範囲と同等の
ものとなり、定着画像品質を向上させることができる。

【００２９】また、本発明の製造方法は、円筒状の基体
の外周面にスピニング加工にて溝を成形することにより
その裏側の内周面に上記溝に対応したリブを形成し、上
記溝が成形された外周面を切削加工して芯金に形成し、
該芯金の外周面に離型層を形成するともに、上記溝位置
に沿って成形用コロを押し付けることにより上記離型層
を相対的に薄くした後、該離型層を焼成するので、上記
リブによって熱定着ローラを薄肉化できる上に、リブ位
置に相当する部分の表面温度がリブ位置を外れた範囲と
同等のものとなり、定着画像品質を向上させることがで
きる。

【００３０】上記製造方法において、上記切削加工は、
上記スピニング加工により成形された溝を全て削らずに
所定の深さ分を残す方法によれば、離型層を被膜した後
に押圧すべき離型層の位置を容易に把握できる。

【００３１】さらに上記所定の深さ分を、その溝上へ形
成される離型層膜厚分にすれば、良好な離型層膜厚比を
形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態の熱定着ローラの構成を示してお
り、（ａ）は縦断面図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。

【図２】本実施の形態の製造方法における切削工程を示
す要部断面図である。

【図３】本実施の形態の製造方法における、離型剤を塗
布した後の要部断面図である。

【図４】本実施の形態の製造方法における離型層薄膜化
の工程を示す要部断面図である。

【図５】芯金にリブを形成する工程を説明する斜視図で
ある。

【図６】リブ周辺を拡大した断面図であって、（ａ）は
図５の工程を示す断面図で、（ｂ）は溝の除去工程を示
す断面図である。

【符号の説明】

１ 芯金 ２ リブ ３，３′ 離型層 ７ 成形用コロ（金属コロ） ｄ リブ位置に相当する外周面の離型層膜厚 ｄ′ リブ位置を外れた範囲の離型層膜厚 ｈ 溝として残した所定の深さ分

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像形成装置の定着手段として用いるた
   めに芯金の外周面に離型層を形成してなる熱定着ローラ
   であって、上記芯金の内周面にリブを有し、該リブ位置に
   相当する外周面の離型層平均膜厚が、上記リブ位置を外
   れた範囲の離型層平均膜厚より小さいことを特徴とする
   熱定着ローラ。
2. 【請求項２】 円筒状の基体の外周面にスピニング加工
   にて溝を成形することによりその裏側の内周面に上記溝
   に対応したリブを形成し、上記溝が成形された外周面を
   切削加工して芯金に形成し、該芯金の外周面に離型層を
   形成するともに、上記溝位置に沿って成形用コロを押し
   付けることにより上記離型層を相対的に薄くした後、該
   離型層を焼成することを特徴とする熱定着ローラの製造
   方法。
3. 【請求項３】 上記切削加工は、上記スピニング加工に
   より成形された溝を全て削らずに所定の深さ分を残すこ
   とを特徴とする請求項２記載の熱定着ローラの製造方
   法。
4. 【請求項４】 上記所定の深さ分を、その溝上へ形成さ
   れる離型層膜厚分にすることを特徴とする請求項３記載
   の熱定着ローラの製造方法。