JP2003270993A - 電子写真装置の加熱ローラおよびその製造方法 - Google Patents

電子写真装置の加熱ローラおよびその製造方法

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JP2003270993A
JP2003270993A JP2002075123A JP2002075123A JP2003270993A JP 2003270993 A JP2003270993 A JP 2003270993A JP 2002075123 A JP2002075123 A JP 2002075123A JP 2002075123 A JP2002075123 A JP 2002075123A JP 2003270993 A JP2003270993 A JP 2003270993A
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heating roller
composite plating
heating
plating layer
electrophotographic apparatus
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Inventor
Tetsuo Suzuki
哲夫 鈴木
Hidenori Sugano
英徳 菅野
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Tohoku Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Tohoku Ricoh Co Ltd
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  • Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】電子写真装置の電源立上げ時のウォームアップ
タイムを縮めるとともに消費電力量を減少させる。表面
の傷や摩耗により周辺部材にダメージを与えるのを防止
する。 【解決手段】内部にヒータ2を設けられ、定着ローラ3
との間に掛け回される無端の定着ベルト4を加熱するた
めの電子写真装置の加熱ローラ1であって、円筒7の外
面7aに低摩擦性、耐摩耗性、高伝熱性および耐熱性の
複合めっき層8を設けて成る。複合めっき層8は無電解
ニッケル皮膜中にフッ素樹脂微粒子等の潤滑性微粒子を
分散させた無電解ニッケル複合めっきから成り、摩擦係
数0.25以下で、無電解ニッケル皮膜の硬度はHv6
00〜1000である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内部にヒータを設
けられ、定着ローラとの間に掛け回される無端の定着ベ
ルトを加熱するための電子写真装置の加熱ローラおよび
その製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】モノクロまたはカラー複写機やレーザー
プリンタ、ファクシミリ装置等の電子写真装置として、
内部にヒータを設けられた加熱ローラと定着ローラとの
間に無端の定着ベルトを掛け回し、定着ベルトを挟んで
加圧ローラを定着ローラに圧接し、加圧ローラと定着ベ
ルトとの間に記録用紙を挟んで搬送して記録用紙にトナ
ーの定着を行なうものが一般に知られている(特開20
01−265139号公報参照)。その加熱ローラに
は、定着ベルトとの摩擦抵抗を減少させるため、円筒の
外面にフッ素樹脂層を設けたものが用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来
の、外面にフッ素樹脂層を設けた加熱ローラは、フッ素
樹脂の伝熱性が悪いため、昇温に時間がかかり、電子写
真装置の電源立上げ時のウォームアップタイムの短縮お
よびそれに伴う消費電力量を減少を図ることができない
という課題があった。また、従来の加熱ローラは、外面
のフッ素樹脂層が柔らかいため、長時間使用すると、表
面に傷が付いたり摩耗したりして定着ベルトの裏面や加
熱ローラのサーミスタにダメージを与えやすいという課
題があった。
【0004】本発明は、このような従来の課題に着目し
てなされたもので、電子写真装置の電源立上げ時のウォ
ームアップタイムを縮めるとともに消費電力量を減少さ
せることができ、さらに、表面の傷や摩耗により周辺部
材にダメージを与えるのを防止することができる電子写
真装置の加熱ローラおよびその製造方法を提供すること
を目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る電子写真装置の加熱ローラは、内部に
ヒータを設けられ、定着ローラとの間に掛け回される無
端の定着ベルトを加熱するための電子写真装置の加熱ロ
ーラであって、円筒の外面に低摩擦性、耐摩耗性、高伝
熱性および耐熱性のリンまたはホウ素の少なくても一方
を含む無電解ニッケル皮膜中に潤滑性微粒子を分散させ
た複合めっき層を設けて成ることを、特徴とする。
【0006】前記無電解ニッケル皮膜はリンの含有量が
1乃至5重量%、ホウ素の含有量が5重量%以下のNi
−P−Bめっきから成ることが好ましい。または、前記
複合めっき層はリンの含有量が2乃至15重量%のNi
−Pめっき皮膜中に粒径1μm未満のフッ素樹脂微粒子
を5乃至40容量%分散させて成ることが好ましい。前
記複合めっき層は摩擦係数0.25以下であり、前記無
電解ニッケル皮膜の硬度はHv600〜1000である
ことが好ましい。
【0007】本発明に係る電子写真装置の加熱ローラ
は、外面に高伝熱性および耐熱性の複合めっき層を設け
てあるため、電源立上げ時のウォームアップタイムを縮
めるとともに消費電力量を減少させることができる。さ
らに、複合めっき層は低摩擦性、耐摩耗性および耐熱性
のため、長時間使用しても、表面に傷が付いたり摩耗し
たりして定着ベルトの裏面や加熱ローラのサーミスタな
どの周辺部材にダメージを与えるのを防止することがで
きる。
【0008】本発明に係る第1の電子写真装置の加熱ロ
ーラの製造方法は、内部にヒータを設けられ、定着ロー
ラとの間に掛け回される無端の定着ベルトを加熱するた
めの電子写真装置の加熱ローラの製造方法であって、応
力を除去するための所定の温度で円筒を加熱する応力除
去工程と、前記応力除去工程後の前記円筒の外面に無電
解めっきにより、リンの含有量が1乃至5重量%、ホウ
素の含有量が5重量%以下のNi−P−Bめっき皮膜中
に潤滑性微粒子を分散させて成る複合めっき層を形成す
る無電解複合めっき工程と、前記無電解複合めっき工程
後の前記円筒を前記所定の温度以下の所定の硬化処理温
度で加熱して前記複合めっき層を硬化させ、前記複合め
っき層の摩擦係数が0.25以下で、前記無電解ニッケ
ル皮膜の硬度がHv600〜1000に形成する硬化工
程とを、含むことを特徴とする。
【0009】本発明に係る第2の電子写真装置の加熱ロ
ーラの製造方法は、内部にヒータを設けられ、定着ロー
ラとの間に掛け回される無端の定着ベルトを加熱するた
めの電子写真装置の加熱ローラの製造方法であって、応
力を除去するための所定の温度で円筒を加熱する応力除
去工程と、前記応力除去工程後の前記円筒の外面に無電
解めっきにより、リンの含有量が2乃至15重量%のN
i−Pめっき皮膜中に粒径1μm未満のフッ素樹脂微粒
子を5乃至40容量%分散させて成る複合めっき層を形
成する無電解複合めっき工程と、前記無電解複合めっき
工程後の前記円筒を前記所定の温度以下の所定の硬化処
理温度で加熱して前記複合めっき層を硬化させ、前記複
合めっき層の摩擦係数が0.25以下で、前記無電解ニ
ッケル皮膜の硬度がHv600〜1000に形成する硬
化工程とを、含むことを特徴とする。
【0010】本発明に係る第1および第2の電子写真装
置の加熱ローラの製造方法において、所定の硬化処理温
度は、200℃以上400℃以下が好ましい。また、複
合めっき層の膜厚は、10μm前後が好ましい。本発明
に係る電子写真装置の加熱ローラの製造方法により、前
述の本発明に係る電子写真装置の加熱ローラを容易に製
造することができる。
【0011】本発明に係る電子写真装置の加熱ローラお
よびその製造方法において、円筒は、鉄のほか、例え
ば、アルミニウムなどから成ってもよい。円筒は、研削
加工、インパクト加工、絞り加工、シゴキ加工、これら
の加工の組み合わせまたはこれらの加工の同一加工を複
数回含む組み合わせから成る複合加工で製作することが
好ましい。
【0012】無電解ニッケル皮膜中に分散させる潤滑性
微粒子には、フッ素樹脂微粒子を用いることができる。
例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テ
トラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重
合体(FEP)、テトラフルオロエチレン−パーフルオ
ロアルキルビフェニルエーテル共重合体(PFA)、ポ
リクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、テトラ
フルオロエチレン−エチレン共重合体(ETFE)およ
びフッ化黒鉛のうちの1種または2種以上の組み合わせ
を用いることができるが、特にPTFEが好ましい。潤
滑性微粒子としては、その他、例えば、窒化ホウ素微粒
子を用いることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づき、本発明の実
施の形態について説明する。図1(A)に示すように、
加熱ローラ1は、内部に定着熱源のハロゲンヒータ2を
設けられ、モノクロまたはカラー複写機やレーザープリ
ンタ、ファクシミリ装置等の電子写真装置で用いられ
る。電子写真装置は、加熱ローラ1と定着ローラ3との
間に無端の定着ベルト4を掛け回し、定着ベルト4を挟
んで加圧ローラ5を定着ローラ3に圧接し、加圧ローラ
5と定着ベルト4との間に記録用紙6を挟んで搬送して
記録用紙6にトナーの定着を行なうようになっている。
【0014】図1(B)に示すように、加熱ローラ1
は、円筒7の外面7aに低摩擦性、耐摩耗性、高伝熱性
および耐熱性の複合めっき層8を設けて成っている。円
筒7は、肉厚が3mm以下、外径が60mm以下、全長
が560mm以下の薄肉の鉄系製管またはアルミニウム
製管から成り、例えば、肉厚が0.5mm、外径が40
mm、全長が380mmの鉄系製管から成る。円筒7
は、研削加工によって外径、真円度、真直度、表面粗さ
が高い精度に作られている。円筒7は、外面7aに凹凸
がないストレート形状を有する。しかしながら、円筒7
は、両端にジャーナル部を有したジャーナル形状を有し
ていてもよい。この場合、両端のジャーナル部は、円筒
部と一体に形成されていても別部材で構成されていても
よい。
【0015】複合めっき層8は潤滑性微粒子を均一に分
散させた無電解ニッケル複合めっきから成る。例えば、
Ni−P−PTFE複合めっきから成る。Ni−P複合
めっき層はリンの含有量が2乃至15重量%、好ましく
は8乃至12重量%のNi−Pめっき皮膜中にフッ素樹
脂微粒子を5乃至40容量%、好ましくは30乃至35
容量%分散させている。フッ素樹脂微粒子は、粒径1μ
m未満のPTFEから成る。複合めっき層8は、ニッケ
ル金属と同等の伝熱性を有する。このような複合めっき
層8には、自己潤滑性、低摩擦性、耐摩耗性、耐損傷
性、耐蝕性、密着性、膜厚均一性、高寸法精度、静電防
止効果、熱伝導性、消音効果、撥水・撥油性に優れた市
販の複合めっき材料(「カニフロン」(登録商標)、日本
カニゼン株式会社製)を用いることができる。
【0016】加熱ローラ1は、以下の工程で製造され
る。まず、応力除去工程で、応力を除去するため、35
0℃で鉄系製管の円筒7を加熱する。無電解複合めっき
工程で、応力除去工程後の円筒7の外面7aに無電解め
っきにより、粒径1μm未満のPTFE微粒子を均一に
分散させたNi−P複合めっき層8を膜厚10μm形成
する。
【0017】硬化工程で、無電解複合めっき工程後の円
筒7を所定の温度以下の所定の硬化処理温度で加熱して
摩擦係数0.25以下、金属皮膜硬度Hv600〜10
00の複合めっき層8を形成する。所定の硬化処理温度
は、200℃以上350℃以下である。この方法によ
り、円筒7にNi−P複合めっき層8を高い精度で形成
することができ、高品質の加熱ローラ1を容易かつ廉価
に製造することができる。
【0018】こうして製造された加熱ローラ1は、図1
(B)に示すように、外面7aに高伝熱性および耐熱性
の複合めっき層8を設けてあるため、内部のハロゲンヒ
ータ2の熱を定着ベルト4に短時間で伝熱し、電源立上
げ時のウォームアップタイムを縮めるとともに消費電力
量を減少させることができる。さらに、複合めっき層8
は低摩擦性、耐摩耗性および耐熱性のため、定着ベルト
4との摩擦係数が小さく、長時間使用しても、表面に傷
が付いたり摩耗したりして定着ベルト4の裏面や加熱ロ
ーラ1のサーミスタなどの周辺部材にダメージを与える
のを防止することができる。
【0019】さらに、以下の効果がもたらされる。すな
わち、(1)加熱ローラ1を安価に製造できる。フッ素
樹脂膜より複合めっき膜のほうが製造原価が安価なため
である。例えば、めっきは多数個をバッチ処理可能であ
るが、フッ素樹脂のコート工程の多数個取りは困難なた
めである。(2)環境にやさしい。製造工程で有害物質
(有機溶剤)を使用する必要がないためである。これに
対し、スプレーコートでフッ素樹脂膜を形成する際に
は、コート液中に溶媒として有機溶剤が使用される場合
が多い。また、水系コート液も上市されているが、特性
面で不満足なものが多いのが現状である。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、電子写真装置の電源立
上げ時のウォームアップタイムを縮めるとともに消費電
力量を減少させることができ、さらに、表面の傷や摩耗
により周辺部材にダメージを与えるのを防止する電子写
真装置の加熱ローラおよびその製造方法を提供すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の(A)電子写真装置の定
着機構の概要を示す説明図、(B)加熱ローラの構造を
示す説明横断面図である。
【符号の説明】
1 加熱ローラ 2 ハロゲンヒータ 3 定着ローラ 4 定着ベルト 5 加圧ローラ 6 記録用紙 7 円筒 7a 外面 8 複合めっき層
───────────────────────────────────────────────────── 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) F16C 13/00 F16C 13/00 E H05B 3/00 335 H05B 3/00 335 Fターム(参考) 2H033 AA23 AA30 BA11 BA12 BA27 BB03 BB04 BB08 BB13 BB14 BB26 3J103 AA02 AA14 AA41 AA51 BA03 BA17 FA01 FA09 FA13 FA14 FA20 GA02 GA52 GA57 GA58 GA60 HA03 HA04 HA32 HA37 HA43 HA54 3K058 AA02 AA81 BA18 DA02 DA26 4K022 AA02 BA04 BA14 BA16 BA34 DA01 EA01

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内部にヒータを設けられ、定着ローラとの
    間に掛け回される無端の定着ベルトを加熱するための電
    子写真装置の加熱ローラであって、円筒の外面に低摩擦
    性、耐摩耗性、高伝熱性および耐熱性のリンまたはホウ
    素の少なくても一方を含む無電解ニッケル皮膜中に潤滑
    性微粒子を分散させた複合めっき層を設けて成ること
    を、特徴とする電子写真装置の加熱ローラ。
  2. 【請求項2】前記無電解ニッケル皮膜はリンの含有量が
    1乃至5重量%、ホウ素の含有量が5重量%以下のNi
    −P−Bめっきから成ることを、特徴とする請求項1記
    載の電子写真装置の加熱ローラ。
  3. 【請求項3】前記複合めっき層はリンの含有量が2乃至
    15重量%のNi−Pめっき皮膜中に粒径1μm未満の
    フッ素樹脂微粒子を5乃至40容量%分散させて成るこ
    とを特徴とする請求項1記載の電子写真装置の加熱ロー
    ラ。
  4. 【請求項4】前記複合めっき層は摩擦係数0.25以下
    であり、前記無電解ニッケル皮膜の硬度はHv600〜
    1000であることを特徴とする請求項1乃至3記載の
    電子写真装置の加熱ローラ。
  5. 【請求項5】内部にヒータを設けられ、定着ローラとの
    間に掛け回される無端の定着ベルトを加熱するための電
    子写真装置の加熱ローラの製造方法であって、 応力を除去するための所定の温度で円筒を加熱する応力
    除去工程と、 前記応力除去工程後の前記円筒の外面に無電解めっきに
    より、リンの含有量が1乃至5重量%、ホウ素の含有量
    が5重量%以下のNi−P−Bめっき皮膜中に潤滑性微
    粒子を分散させて成る複合めっき層を形成する無電解複
    合めっき工程と、 前記無電解複合めっき工程後の前記円筒を前記所定の温
    度以下の所定の硬化処理温度で加熱して前記複合めっき
    層を硬化させ、前記複合めっき層の摩擦係数が0.25
    以下で、前記無電解ニッケル皮膜の硬度がHv600〜
    1000に形成する硬化工程とを、 含むことを特徴とする電子写真装置の加熱ローラの製造
    方法。
  6. 【請求項6】内部にヒータを設けられ、定着ローラとの
    間に掛け回される無端の定着ベルトを加熱するための電
    子写真装置の加熱ローラの製造方法であって、 応力を除去するための所定の温度で円筒を加熱する応力
    除去工程と、 前記応力除去工程後の前記円筒の外面に無電解めっきに
    より、リンの含有量が2乃至15重量%のNi−Pめっ
    き皮膜中に粒径1μm未満のフッ素樹脂微粒子を5乃至
    40容量%分散させて成る複合めっき層を形成する無電
    解複合めっき工程と、 前記無電解複合めっき工程後の前記円筒を前記所定の温
    度以下の所定の硬化処理温度で加熱して前記複合めっき
    層を硬化させ、前記複合めっき層の摩擦係数が0.25
    以下で、前記無電解ニッケル皮膜の硬度がHv600〜
    1000に形成する硬化工程とを、 含むことを特徴とする電子写真装置の加熱ローラの製造
    方法。
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