JP2001208043A - ローラの製造方法及びその加熱溶着装置 - Google Patents

ローラの製造方法及びその加熱溶着装置

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JP2001208043A
JP2001208043A JP2000013352A JP2000013352A JP2001208043A JP 2001208043 A JP2001208043 A JP 2001208043A JP 2000013352 A JP2000013352 A JP 2000013352A JP 2000013352 A JP2000013352 A JP 2000013352A JP 2001208043 A JP2001208043 A JP 2001208043A
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JP
Japan
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roller
core material
core
induction heating
roll
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JP2000013352A
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English (en)
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Yasusuke Ishikawa
泰佐 石川
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Bridgestone Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 短時間で処理できかつバラツキのないローラ
の加熱溶着を実現するためのローラの製造方法及び加熱
溶着装置を提供する。 【解決手段】 誘導加熱装置30の電磁誘導加熱コイル
31の内側を、ベルトコンベア20により、表面に熱溶
解型の接着剤12が塗布された金属性の芯材13と上記
芯材の外側に形成された樹脂またはゴムを含むロール材
11とから成るプリンタ用ローラ10を通過させて、芯
材13を加熱させ接着剤12により熱溶着する。

Description

【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、プリンタ
等に用いられるローラの芯材とその外側のロール材とを
一体化して製造する方法とその加熱溶着装置に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】図5は、従来の加圧現像法を用いたレー
ザプリンタ50の構成を示す模式図で、レーザプリンタ
50は、画像処理装置51からの画像データをレーザ部
52に送り、レーザ光Sを用いて感光ドラム53を感光
させて静電潜像を形成するとともに、トナー54を供給
するトナー供給ローラ55と上記感光ドラム53との間
に配設された現像ローラ56により、上記感光ドラム5
3上の上記潜像にトナー54を付着させてトナー画像を
形成し、その後、転写部57において、記憶媒体である
紙58に上記トナー画像を転写し、定着ローラ59,5
9により定着させて上記画像の定着された紙58を装置
外に排出するものである。なお、56aは、上記現像ロ
ーラ56上のトナーを均一な薄層にするための成層ブレ
ード、53aは、上記感光ドラム53上の残留トナーを
除去するためのクリーニング部である。上記トナー供給
ローラ55,現像ローラ56,排出ローラ59などのプ
リンタ用ローラ10は、樹脂またはゴムを含むロール材
を丸棒状の芯材の外側に一体化させたものである。これ
らの製造に際しては、上記芯材の外側に樹脂またはゴム
を射出成形して一体化する方法もあるが、一般には、例
えば、図6(a),(b)に示すように、中心部に円筒
状の中空部が設けられた角柱状の樹脂等のロール材11
の上記中空部に、熱硬化性の接着剤12が表面にコーテ
ィングされた丸棒状の金属材料から成る芯材13を挿入
したものを製造しておき、図7に示すように、これを棚
14に載重して、オーブン(加熱装置)15で加熱する
ことにより、上記接着剤12を溶融させて上記芯材13
とロール材11とを溶着させた後、図8(a),(b)
に示すロール材11の両端より突出する芯材13を切削
装置の回転チャックで把持して回転させつつ、ロール材
11の外側に切削刃を当てて円柱状に切削している。こ
のようにロール材11を回転しながら切削することで、
芯材13の両端軸を中心とするロール材11の外周の真
円度を高めることができ、高精度のローラを得ることが
できる。なお、上記加熱処理は、芯材13を挿入したロ
ール材11をオーブン15内の棚14に並べ、例えば1
35℃に保った状態で約75分保持した後、自然冷却さ
せる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、大量のプリ
ンタ用ローラ10を加熱処理する場合には、容量の大き
なオーブンを用いたり、オーブン内にできるだけ多くの
プリンタ用ローラ10を入れる必要があるが、オーブン
が大きい場合や、オーブン内に多くのプリンタ用ローラ
10を入れた場合には、オーブン内の温度が均一になる
のに時間がかかるだけでなく、ローラの保持位置による
温度のバラツキが大きくなり、そのため、製品の品質に
もバラツキが生じてしまうという問題点があった。すな
わち、複数のプリンタ用ローラ10をオーブン内に設置
した後、短時間で各ローラの温度が均一になるようにす
るためには、処理するローラの数を制限する必要がある
ので、大量のローラを加熱処理する場合には、オーブン
の数を増加させなければならず、設備の増大やコスト高
の原因となっていた。また、上記従来の加熱溶着法で
は、ローラ全体が加熱されるので、冷却時間がかかり、
生産性が低いといった問題点があった。
【0004】本発明は、従来の問題点に鑑みてなされた
もので、短時間で処理できかつバラツキのないローラの
加熱溶着を実現するためのローラの製造方法及びその加
熱溶着装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に記載
のローラの製造方法は、芯材の外周にロール材を熱溶着
で一体化するようにしたローラの製造方法において、上
記芯材を導体より構成し、この芯材を電磁誘導により加
熱することにより、上記芯材にロール材を加熱溶着して
一体化したことを特徴とする。
【0006】請求項2に記載のローラの製造方法は、上
記芯材の外周にロール材を取付けた後、これ等を電磁誘
導加熱コイル中に通過させて上記芯材を加熱するように
したことを特徴とするものである。
【0007】請求項3に記載のローラの製造方法は、芯
材とローラ材との間に熱溶解型または熱硬化型の接着剤
を介在させ、上記芯材の電磁誘導加熱にもとづき、上記
接着剤を熱溶解または熱硬化させて、ロール材を芯材に
一体化したことを特徴とする。
【0008】請求項4に記載のローラの製造方法は、上
記接着剤を固形または液状のものとし、芯材の表面に付
着または塗布した上で、上記ロール材を芯材に被せるよ
うにして加熱したことを特徴とする。
【0009】請求項5に記載のローラの製造方法は、上
記ロール材が、樹脂又はゴムより成ることを特徴とす
る。
【0010】請求項6に記載のローラの製造方法は、上
記ロール材は、芯材に加熱溶着で一体化された後に、そ
の外周を切削して円柱に成形したことを特徴とする。
【0011】請求項7に記載のローラの加熱溶着装置
は、電磁誘導加熱コイルと、上記電磁誘導加熱コイルに
高周波電流を供給する電源とを備えた加熱手段と、導体
から成る芯材と上記芯材の外周に取付けられたロール材
とを、上記コイルの内側に通過させるための移動手段と
を備えたものである。
【0012】請求項8に記載のローラの加熱溶着装置
は、上記移動手段をベルトコンベヤとしたものである。
【0013】請求項9に記載のローラの加熱溶着装置
は、上記電磁誘導加熱コイルは、線形が5mm〜10m
mの銅線を丸型あるいは角型に巻いて形成したものであ
る。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面に基づき説明する。図1,図2は本実施の形態
に係わるローラの製造方法と加熱溶着装置を示す模式図
で、図2は図1の正面図である。各図において、10は
ワークであるプリンタ用ローラ、20は上記プリンタ用
ローラを搬送するベルトコンベヤ、30はベルトコンベ
ヤ20の搬送路に設けられた、内径が上記ベルトコンベ
ヤ20の幅よりも大きな電磁誘導加熱コイル(以下、誘
導加熱コイルという)31と、上記誘導加熱コイル31
に所定の高周波電流を供給するためのコイル電源32と
を備えた誘導加熱装置で、上記誘導加熱コイル31は、
線形が約8mmφの銅線を丸型に5ターン巻いて構成さ
れたもので、プリンタ用ローラ10は、長さが略1mの
ベルトコンベヤ20により所定の速度で搬送され、上記
誘導加熱コイル31の中を通過する。上記誘導加熱装置
30は、コイル電源32により、誘導加熱コイル31に
所定の周波数の高周波電流を流して、上記誘導加熱コイ
ル31の内側に、上記周波数の交流磁界を発生させるこ
とにより、上記交流磁界中の置かれた上記プリンタ用ロ
ーラ10を構成する導体より成る芯材13に、電磁誘導
による渦電流を発生させて、上記導体の温度を上昇させ
る(誘導加熱)。なお、上記交流磁界の大きさは、誘導
加熱コイル31の内側では略一定であるが、誘導加熱コ
イル31の外側では急激に減衰する。プリンタ用ローラ
10は、図6に示すように、中心部に円筒状の中空部が
設けられた角柱状の樹脂あるいはゴムを含んだ弾性材か
ら成るロール材11と、上記中空部に挿入された熱溶解
型の接着剤12が塗布等でコーティングされた導体より
成る芯材13とから構成されている。このプリンタ用ロ
ーラ10を上記誘導加熱コイル31中に位置させると、
固有抵抗の高いロール材11と、接着剤12とは、上記
交流磁界の影響は受けず、導体である芯材13の温度の
み誘導加熱により急激に上昇する。芯材13の温度が上
昇すると、上記芯材13の表面にコーティングされてい
る熱溶解型の接着剤12の温度が上昇しする。そして、
この接着剤12の加熱により溶解した後凝固することに
より、芯材13とロール材11とを接着することが可能
となる。なお、ロール材11は熱伝導が小さいので、芯
材13の温度が上昇しても、芯材13の温度上昇は小さ
い。すなわち、プリンタ用ローラ10を誘導加熱コイル
31中に位置させることにより、ロール材11の温度を
不必要に上げることなく芯材13とロール材11とを溶
着することができる。
【0015】本実施の形態では、ベルトコンベヤ20に
よりプリンタ用ローラ10を所定の速度で搬送し、上記
誘導加熱コイル31の中を通過する時間のみ、導体であ
る芯材13の温度を誘導加熱に上昇させて、上記芯材1
3の表面にコーティングされている熱溶解型の接着剤1
2を加熱溶解し、芯材13とロール材11とを溶着す
る。上記プリンタ用ローラ10が誘導加熱コイル31の
中を通過した後外側まで搬送されると、上記交流磁界が
急激に小さくなるので、上記芯材13は加熱されず、プ
リンタ用ローラ10は上記搬送中に自然冷却される。こ
こで、上記導体である芯材13の温度上昇値(加熱温
度)及び加熱時間は、誘導加熱コイル31に流す電流値
と、ベルトコンベヤ20の搬送速度とにより決定され
る。したがって、上記電流値と搬送速度とを調整するこ
とにより、芯材13の加熱条件(加熱温度と加熱時間)
を適宜設定することができる。なお、誘導加熱において
は、芯材13のみが加熱されるので、冷却速度も従来の
プリンタ用ローラ10全体を加熱する方法に比べて短縮
できる。
【0016】図3は、加熱条件(加熱温度と加熱時間)
を求めるための試験結果の一例を示す表である。上記加
熱処理後の試験は、通常上記ロール材11の外径を円柱
状に研削した後に行い、芯材13とロール材11とを溶
着具合、ロール材11の端部めくれの有無,外観(円柱
形状の歪み)及び振れ(芯ズレ)、及びロール材11と
芯材13間の固有抵抗をそれぞれ調べる。なお、本試験
ではベルトコンベヤ20の長さが1mであることから、
搬送速度をプリンタ用ローラ10の一本当たりの処理時
間とした。搬送速度が速い場合(1.5sec/本)、
すなわち加熱時間が短い場合には加熱温度による影響が
大きく、加熱温度が190℃と高くないと芯材13とロ
ール材11との溶着具合は良くならない。そこで、搬送
速度を6.8sec/本に上げると、137℃〜157
℃で、溶着具合が最適となった。更に搬送速度を遅くす
る(10sec/本)、すなわち加熱時間を伸ばすと、
加熱温度による影響が小さく、加熱温度が115℃〜1
97℃までその特性に大差はなかったが、溶着具合が最
適なものは得られなかった。
【0017】上記試験結果に基づいて、加熱温度をあま
り高くせず、かつ処理能力が高い加熱条件を求めた結果
を図4に示す。本実施の形態の最適条件は、加熱温度が
137℃〜157℃、加熱時間6.8sec/本で、こ
れはオーブン15中に、200個のプリンタ用ローラ1
0を例えば135℃に保った状態で約75分保持して自
然冷却させる、従来の方法の処理数(75min/20
0本=23sec/本)の3倍以上である。また、上記
図4では省略したが、溶着具合以外の特性(端部めく
れ,外観,振れ,抵抗)については、上記本実施の形態
の最適条件及び従来条件とも良好であった。なお、加熱
条件として、加熱温度が120〜150℃、ローラの移
動速度が5〜8sec/本の範囲であれば、溶着具合,
端部めくれ,抵抗値など特性を上記従来条件と同等以上
に保ちながら、単位時間当たりの処理本数を大幅に増加
させることができる。また、本実施の形態では、ベルト
コンベヤ20によりプリンタ用ローラ10を搬送させる
ので加熱条件としては、従来例のようなオーブン15中
の設置場所による加熱条件の違いによるバラツキがない
という利点を有する。
【0018】また、上記実施の形態では、線形が約8m
mφの銅線を丸型に5ターン巻いた構成の誘導加熱コイ
ル31を用いたが、銅線の線形や巻数及びコイルの形状
等はこれに限るものではなく、プリンタ用ローラ10の
形状寸法や材質あるいはベルトコンベヤ20の大きさ等
により適宜決定されるものである。また、ロール材11
は樹脂又はゴムより成形することに限定されず、他の材
料を用いてもよい。また、接着剤12は、芯材13の外
周にあらかじめ塗布するとして説明したが、筒状のロー
ル材11の内面に塗布してもよい。また、シート状の固
形の接着剤を芯材13に付着させたり、あるいはロール
材11の内面に二色成形により層状に一体化した固形の
ものを用いて、芯材13をこのロール材11の中空部に
挿通するようにした後、加熱溶着してもよい。また、接
着剤12は、熱溶解型接着剤に限るものではなく、熱硬
化型接着剤など加熱溶着可能なものであればよい。ま
た、本実施の形態では、ローラはプリンタ用であるとし
て説明したが、本発明はこれに限定されず、他の装置の
ローラについても本発明を適用できる。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1ないし請
求項6に記載の発明によれば、芯材を電磁誘導により加
熱し、上記芯材にロール材を溶着するようにしたので、
ローラの加熱溶着を短時間でかつバラツキなく行うこと
ができる。
【0020】請求項7に記載の発明によれば、誘導加熱
コイルと、上記コイルに高周波電流を供給する電源とを
備えた加熱手段と、導体から成る芯材と上記芯材の外周
に取付けられたロール材とを上記コイルの内側に通過さ
せるための移動手段とを備えたので、ローラの加熱溶着
を短時間でかつ効率良く行うことができる加熱溶着装置
を得ることができる。
【0021】請求項8に記載の発明によれば上記移動手
段をベルトコンベヤとしたので、簡単な構成でローラの
加熱溶着を効率良く行うことができる。
【0022】請求項9に記載の発明によれば、上記誘導
加熱コイルを、線形が5mm〜10mmの銅線を丸型あ
るいは角型に巻いて形成したので、加熱手段を容易に作
製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本実施の形態に係わるプリンタ用ローラの製
造方法と加熱溶着装置を示す模式図である。
【図2】 本実施の形態に係わるプリンタ用ローラの製
造方法と加熱溶着装置を示す模式図である。
【図3】 プリンタ用ローラの加熱溶着試験結果の一例
を示す図である。
【図4】 プリンタ用ローラの加熱溶着最適条件を示す
図である。
【図5】 レーザプリンタの構成を示す模式図である。
【図6】 プリンタ用ローラの構成を示す図である。
【図7】 従来のプリンタ用ローラの加熱溶着方法を示
す図である。
【図8】 加熱用着後のプリンタ用ローラを示す図であ
る。
【符号の説明】
10 プリンタ用ローラ、11 ロール材、12 接着
剤、13 芯材、20 ベルトコンベヤ、30 誘導加
熱装置、31 電磁誘導加熱コイル、32 コイル電
源。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G03G 15/20 103 G03G 15/20 103 4F211 H05B 6/14 H05B 6/14 // B65H 5/06 B65H 5/06 C B29K 105:22 B29K 105:22 B29L 31:32 B29L 31:32 Fターム(参考) 2H033 AA31 BB03 BB04 BB26 BB29 BB31 2H077 AC04 AD06 AD13 FA13 3F049 CA16 LA07 LB01 3J103 AA02 AA13 AA21 EA03 EA07 EA11 FA15 FA18 GA02 GA52 GA58 GA73 HA03 HA05 HA12 HA15 HA20 HA31 HA41 HA53 3K059 AB19 AB20 AD02 AD03 AD05 AD40 4F211 AA45 AD03 AD05 AD12 AD18 AG03 AH04 AH33 AK11 TA03 TC07 TJ11 TN17 TN43 TN44 TN78 TW24

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 芯材の外周にロール材を熱溶着で一体化
    するようにしたローラの製造方法において、上記芯材を
    導体より構成し、この芯材を電磁誘導により加熱するこ
    とにより、上記芯材にロール材を加熱溶着して一体化し
    たことを特徴とするローラの製造方法。
  2. 【請求項2】 上記芯材の外周にロール材を取付けた
    後、これ等を電磁誘導加熱コイル中に通過させて上記芯
    材を加熱するようにしたことを特徴とする請求項1に記
    載のローラの製造方法。
  3. 【請求項3】 芯材とローラ材との間に熱溶解型または
    熱硬化型の接着剤を介在させ、上記芯材の電磁誘導加熱
    にもとづき、上記接着剤を熱溶解または熱硬化させて、
    ロール材を芯材に一体化したことを特徴とする請求項1
    に記載のローラの製造方法。
  4. 【請求項4】 上記接着剤を固形または液状のものと
    し、芯材の表面に付着または塗布した上で、上記ロール
    材を芯材に被せるようにして加熱したことを特徴とする
    請求項3に記載のローラの製造方法。
  5. 【請求項5】 上記ロール材は、樹脂又はゴムより成る
    ことを特徴とする請求項1に記載のローラの製造方法。
  6. 【請求項6】 上記ロール材は、芯材に加熱溶着で一体
    化された後に、その外周を切削して円柱に成形したこと
    を特徴とする請求項1に記載のローラの製造方法。
  7. 【請求項7】 電磁誘導加熱コイルと、上記電磁誘導加
    熱コイルに高周波電流を供給する電源とを備えた加熱手
    段と、導体から成る芯材と上記芯材の外周に取付けられ
    たロール材とを、上記コイルの内側に通過させるための
    移動手段とを備えたことを特徴とするローラの加熱溶着
    装置。
  8. 【請求項8】 上記移動手段をベルトコンベヤとしたこ
    とを特徴とする請求項7記載のローラの加熱溶着装置。
  9. 【請求項9】 上記電磁誘導加熱コイルは、線形が5m
    m〜10mmの銅線を丸型あるいは角型に巻いて形成し
    たことを特徴とする請求項7または請求項8記載のロー
    ラの加熱溶着装置。
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