JP3697049B2

JP3697049B2 - フッ素樹脂被覆弾性ローラの表面平滑化法

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Publication number: JP3697049B2
Application number: JP4773498A
Authority: JP
Inventors: 一夫岸野; 正明高橋; 英雄川元; 修五月女
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-02-27
Filing date: 1998-02-27
Publication date: 2005-09-21
Anticipated expiration: 2018-02-27
Also published as: JPH11247841A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フッ素樹脂被覆弾性ローラの表面平滑化法、例えば、複写機、レーザービームプリンタ（ＬＢＰ）等の電子写真画像形成装置の加圧ローラの表面平滑化法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真画像形成装置の定着部材として用いられる加圧ローラは、トナーの離型性が求められる為、表層にフッ素樹脂を用いることが多い。弾性ローラ上ヘのフッ素樹脂の被覆方法としては、弾性ローラをフッ素樹脂チューブで覆う方法、もしくは弾性ローラ上にフッ素樹脂粉体及びフッ素樹脂分散液を塗装した後、加熱焼成する方法が知られている。このうち、フッ素樹脂を加熱焼成する方法においては、フッ素樹脂の融点以上まで加熱し、焼成する。
【０００３】
しかし、フッ素樹脂の溶融粘度は極めて高く、通常は、成膜したフッ素樹脂層の平滑性は低い。平滑性の低いフッ素樹脂被覆弾性ローラを電子写真画像形成装置の加圧ローラとして使用した場合、定着ローラにオフセットしたトナーが加圧ローラに移行蓄積してゆき、例えば、紙シワ、加圧ローラヘの紙巻き付き等の問題が生じる場合がある。
【０００４】
また、電子写真画像形成装置のフィルム定着方式加熱定着装置においては、加熱部材（定着フィルム）の熱容量が小さく、加圧ローラが温まりにくい構成になっており、静電オフセット性に対して厳しい構成である。特に、低温環境下、間欠運転条件では、定着フィルムにオフセットしたトナーは多くなりがちである。したがって、定着フィルムにオフセットしたトナーが加圧ローラに移行蓄積してゆき、同様に、紙シワ、加圧ローラヘの紙巻き付き等の問題が生じる。
【０００５】
一方、従来より、フッ素樹脂層の表面を平滑に仕上げる方法として、例えば、ローラ表面のフッ素樹脂層を研磨後、表面温度をフッ素樹脂の融点よりやや高めで再焼成する方法（特公平５−５５０７８号公報）、基材上のフッ素樹脂層に対して、高温にした平滑な加圧面を押圧して平滑化する方法（特開平８−１１８５６１号公報）、ローラ表面のフッ素樹脂層を押圧平滑化（鏡面化）した後、焼成して溶融結合させて平滑な表面にする方法（特開平３−８０２７７号公報）、フッ素樹脂を被覆したローラを加熱体に回転接触させ、溶融後回転させたままローラ及び加熱体を冷却して平滑面を得る方法（特開昭６２−２２７４６３号公報）等が知られている。
【０００６】
また、既に、本発明者等は、弾性層を有する円柱基材上にフッ素樹脂層を設け予備加熱焼成成膜した後、これを円筒状の面転写部材に挿入し、フッ素樹脂層を加熱し、弾性層の熱膨張によりフッ素樹脂層表面を面転写部材内面に押し付けると同時に、フッ素樹脂層を半溶融状態にすることで、フッ素樹脂層表面に面転写部材内面形状を転写させる方法について提案した（特開平９−２７７３７８号公報）。
【０００７】
また、フッ素樹脂被覆弾性層を形成した加圧ローラにおいて、加熱ローラに付着した未定着トナーを加圧ローラに移行させ、紙のコピー面への再付着による汚れを減少させる目的で、フッ素樹脂表層の表面粗さをＲｍａｘ３〜１５μｍとすることが提案されている（実開平６−０４７９５９号公報）。
【０００８】
また、フッ素樹脂チューブ表層と弾性層を形成した定着ローラにおいて、搬送性を確保する目的で、フッ素樹脂チューブ表層の表面粗さをＲｚｌ.００〜１５μｍに粗面化することが提案されている（特開平９−１０６２０９号公報）。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来のフッ素樹脂層の表面平滑化法には、次のような問題点が有る。
【００１０】
まず、ローラ表面のフッ素樹脂層を研磨後、表面温度をフッ素樹脂の融点よりやや高めで再焼成する方法においては、フッ素樹脂の融点（２８０℃〜３３０℃）以上の高温に長時間さらされることになり、ゴム弾性層を伴う場合はその熱ダメージが大きく実用的でない。
【００１１】
また、基材上のフッ素樹脂層に対して、高温にした平滑な加圧面を押圧して平滑化する方法、及び、ローラ表面のフッ素樹脂層を押圧平滑化（鏡面化）した後焼成して溶融結合させて平滑な表面にする方法は、何れも特別な加圧装置を必要とする。
【００１２】
また、フッ素樹脂を被覆したローラを加熱体に回転接触させ、溶融後回転させたままローラ及び加熱体を冷却して平滑面を得る方法は、その加熱体に熱容量の大きな部材を使う必要から、加熱冷却サイクルに時間がかかり量産には適していない。
【００１３】
また、既に本発明者等が提案した方法は、上述の従来技術よりも優れた表面平滑化方法であるものの、弾性層が比較的厚いローラの場合、加熱冷却後、その表面に、ローラ軸方向のシワが生じる場合がある。この方法においては、弾性層の厚みが厚いと、その弾性層の膨張が大きく密着押し付け圧が高くなるので、ローラーのフッ素樹脂層表面とポリイミドチューブ（円筒状面転写部材）の内面が強固に密着し、スムースな剥離が起こらず密着したままローラが収縮する。この時チューブとローラの収縮量の差からローラ軸方向にシワが生じる場合があり、このシワがローラをポリイミドチューブと分離した後にもローラ表面に残るのである。特に、ポリイミドチューブの内面の粗さが小さい程、フッ素樹脂層の表面とポリイミドチューブ内面は強固に密着するので、スムースな剥離が起こり難い。したがって、この点において、かかる表面平滑化方法はさらに改善の余地が有った。
【００１４】
なお、弾性体上にフッ素樹脂を塗装し、加熱焼成した加圧ローラにおいて、フッ素樹脂塗料に多量のレベリング剤を配合することにより焼成面を平滑に仕上げることができる場合がある。しかし、この場合は、フッ素樹脂層中の残存レベリング剤が離型性を低下させ、先に述べた使用条件では、やはりトナーの蓄積が生じ易い。
【００１５】
すなわち本発明の目的は、弾性層が熱劣化せず、表面にシワが発生せず、簡便なフッ素樹脂被覆弾性ローラの表面平滑化法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の表面平滑化法は、予備加熱焼成されたフッ素樹脂層で被覆された弾性ローラを、内面が平滑な円筒状面転写部材の内部に挿入し、該弾性ローラの表面を加熱し、該加熱後の冷却過程における該弾性ローラの表面温度が７０℃以上の時点で、該円筒状面転写部材の内面と該弾性ローラの表面を強制剥離することを特徴とするフッ素樹脂被覆弾性ローラの表面平滑化法である。
【００１９】
本発明においては、冷却の際に、ローラ表面温度が７０℃以上、つまりローラの弾性層がまだ十分熱膨張している状態で、円筒状面転写部材と弾性ローラを強制剥離する。これにより、円筒状面転写部材（ポリイミドチューブ等）の内面と弾性ローラの表面が密着したまま収縮して両者の収縮量の差に起因するシワの発生の問題を解決できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について説明する。
【００２１】
本発明の表面平滑化法においては、まず、予備加熱焼成されたフッ素樹脂層で被覆された弾性ローラを用意する。この弾性ローラは、例えば、円柱あるいは円筒芯金上に弾性層を形成し、その外周面にトナー離型層としてのフッ素樹脂層を成膜したものである。
【００２２】
この弾性ローラの弾性層の材質は、特に限定されない。加圧ローラとして使用する場合は、転写材と加熱部材との接触面積を確保できる程度の十分な弾性を示すものであればよい。具体的には、強度、搬送性、耐熱性の観点から、硬度（ＪＩＳ−Ａ）５〜３０゜のシリコーンゴムが好ましい。弾性層の厚さも特に限定されないが、本発明においては、十分な弾性を得る為に弾性層の厚さを２ｍｍ以上にしても、シワの発生等の問題は生じない。
【００２３】
この弾性ローラの表面のフッ素樹脂層は、例えば、ゴム弾性ローラの表面に、一般的な方法でフッ素樹脂の粉体及びそれらの水性塗料をコーティングし、予備加熱焼成することにより形成できる。フッ素樹脂としては、例えば、フッ化エチレン−プロピレンコポリマー（ＦＥＰ）、フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテルコポリマー（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等が挙げられる。
【００２４】
このフッ素樹脂の予備加熱焼成は、フッ素樹脂を完全に成膜させるまで行っても構わないが、一時的にフッ素樹脂の溶融温度まで上昇させれば十分である。また、この際、フッ素樹脂の表面にクラックや凹凸等が存在していても、後の工程で平滑化できるので構わない。
【００２５】
このフッ素樹脂層の厚みは、例えばこのローラを加圧ローラ等に用いる場合、１〜２５μｍの範囲内であることが好ましく、３〜１５μｍの範囲内であることがより好ましい。この厚みを適度に厚くすれば、耐磨耗性等の耐久性に優れたローラになる。また、この厚みを適度に薄くすれば、ローラ表面が適度な弾性を示し、グリップ力が向上し、搬送性に優れたローラになる。
【００２６】
次に、この予備加熱焼成されたフッ素樹脂層で被覆された弾性ローラを、内面が平滑な円筒状面転写部材の内部に挿入する。
【００２７】
この円筒状面転写部材は、加熱時に面転写機能を果たすように、ローラの弾性層よりも熱膨張率が低いものであればよく、その材質に特に限定は無い。ただしポリイミドチューブを用いることが好ましい。このポリイミドチューブ等の円筒状面転写部材の内面の表面粗さＲｚは、１μｍ未満であることが好ましい。例えば、ポリイミドチューブは、ポリアミック酸を用いて従来より知られる方法で作製できる。ポリイミドチューブの内面の表面粗さは、金型の仕上がり表面粗さで調整できる。
【００２８】
また、ポリイミドチューブ等の円筒状面転写部材の厚みは、２０μｍ〜２００μｍの範囲内であることが好ましく、５０μｍ〜１５０μｍの範囲内であることがより好ましい。この厚みを適度に厚くすれば適度な剛性が得られ、ハンドリングや後の工程における強制剥離が容易になり、しかも弾性ローラの膨張により内径が広がっても繰り返し使用が可能な程度の弾性を示すことができる。例えば、ポリイミドチューブを用いる場合は、その加熱工程において、ローラの弾性層の膨張に伴いポリイミドチューブの内径も若干広がる。また、この厚みを適度に薄くすれば、近赤外線により加熱を行う場合のその透過率を向上でき、加熱時間を短縮できる。
【００２９】
次に、円筒状面転写部材に挿入した弾性ローラの表面を加熱する。この加熱により、ローラの弾性層が熱膨張し、フッ素樹脂層の表面が円筒状面転写部材の内面に密着し、押し付けられる。さらに加熱が進むと、フッ素樹脂層は押し付けられたままの状態で軟化する。この結果、円筒状面転写部材の平滑な内面形状がフッ素樹脂層の表面に転写される。例えば、円筒状面転写部材の内面の表面粗さＲｚを１μｍ未満にすれば、フッ素樹脂被覆弾性ローラの表面も、Ｒｚ１μｍ未満程度に平滑化できる。
【００３０】
この加熱において、ローラ表面の到達温度は、弾性層の熱膨張圧を考慮して適宜調整すればよい。先に行った予備加熱焼成の温度まで加熱することは、必ずしも必要ではない。具体的には、ローラ表面の到達温度は、約２４０℃〜約３００℃の範囲内で適宜選ぶことが好ましい。
【００３１】
また、この加熱において、円筒状面転写部材の温度は（Ｔｍ−２０℃）〜（Ｔｍ）［ここでＴｍはフッ素樹脂の融点を示す］の範囲内にすることが好ましい。この範囲内であれば、フッ素樹脂層は円筒状面転写部材の内面形状を転写するのに十分なまで軟化しており、例えば、予備加熱焼成直後のフッ素樹脂層の表面にクラックや凹凸等が存在していても、この段階でそのクラックや凹凸等は消滅する。また、融点（Ｔｍ）を越える温度で加熱しても構わないが、フッ素樹脂層と円筒状面転写部材の内面の密着性や、弾性層の熱的ダメージを考慮すると、融点（Ｔｍ）以下の温度で加熱することが好ましい。
【００３２】
この加熱方法としては、例えば、外側から近赤外線を照射し、ローラ表面のフッ素樹脂層を均一にかつ効率的に加熱する方法が好ましい。この方法によれば、近赤外線による急速加熱により基材の熱劣化を防止でき、フッ素樹脂層加圧時に高温（３００℃以上）を必要としないので、作業効率も良く、しかも特別な加圧装置等の装置も必要無い。
【００３３】
次に、冷却過程における弾性ローラの表面温度が７０℃以上の時点で、円筒状面転写部材の内面と弾性ローラの表面を強制剥離する。冷却過程において弾性層は収縮するが、ローラ表面温度が７０℃以上、つまりローラの弾性層がまだ十分熱膨張している状態、フッ素樹脂層が半溶融又は軟化の状態で、円筒状面転写部材と弾性ローラを強制剥離し、円筒状面転写部材と弾性層の収縮量の差に起因するシワの発生を抑制できるのである。
【００３４】
この強制剥離の際の弾性ローラの表面温度は、７０℃以上であればよいが、特にフッ素樹脂層に剥離跡を残さないようにする点から、（Ｔｍ−３０℃）以下であることが好ましい。
【００３５】
この強制剥離の方法としては、例えば、弾性ローラが弾性変形するような力を付与するなどして、弾性ローラの表面と円筒状面転写部材の内面の界面（密着面）に箭断力を生じさせて剥離する方法がある。特に、好適な具体例として、弾性ローラの軸と平行な方向に配した剥離用剛体ローラを、弾性ローラと共に回転する円筒状面転写部材の表面に接触させ回転させることにより強制剥離する方法が挙げられる（後述する第２の実施形態）。この剥離用剛体ローラを弾性ローラの表面に接触回転させれば、その部分が弾性変形し、ポリイミドチューブ内面と弾性ローラ表面の界面（密着面）に箭断力が働き、その周方向にスムースに剥離してゆく。
【００３６】
このような平滑化方法によって、表面を平滑化したフッ素樹脂被覆弾性ローラは、加圧ローラの用途、特に電子写真画像形成装置のフィルム定着方式加熱定着装置の加圧ローラの用途に非常に有用である。このような用途等に用いる場合、フッ素樹脂被覆弾性ローラの表面粗さＲｚ（十点平均粗さ）が１μｍ以下まで平滑化することが好ましい。
【００３７】
この表面を平滑化したフッ素樹脂被覆弾性ローラを、電子写真画像形成装置のフィルム定着方式加熱定着装置等の加圧ローラとして用いれば、良好な搬送性を維持しつつ、同時に定着ローラにオフセットしたトナーが加圧ローラに移行蓄積してゆく、いわゆる加圧ローラのトナー付着汚れを防止でき、紙シワ、加圧ローラヘの紙巻き付き等の問題の解決できる。
【００３８】
次に、本発明の表面平滑化法の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００３９】
図１は、本発明の表面平滑化法の第１の実施形態を示す模式図であり、図２はそのローラの模式的断面図である。図１及び図２中、１１は最外層としてフッ素樹脂をコーティングしたフッ素樹脂被覆弾性ローラである。このフッ素樹脂被覆弾性ローラ１１は、芯金１１１上に、弾性層であるシリコーンゴム層１１２、プライマー層１１３、フッ素樹脂層１１４が順次形成されたものである。このフッ素樹脂層１１４は、予備加熱焼成されている。１２はポリイミドチューブであり、その長さや内径等のサイズは、フッ素樹脂被覆弾性ローラ１１のサイズに合わせて調整してある。
【００４０】
まず、図１（ａ）（ｂ）に示すように、フッ素樹脂被覆弾性ローラ１１を、ポリイミドチューブ１２の内部に挿入する。次いで、両者を所望の速度で回転させながら、図１（ｃ）に示すように、これらと平行に配した近赤外線ヒータ１３により外側から加熱する。この加熱によりシリコーンゴム層１１２が熱膨張し、フッ素樹脂層１１４の表面がポリイミドチューブ１２の内面に押し付けられ、この状態で軟化し、ポリイミドチューブ１２の平滑な内面形状がフッ素樹脂層１１４に転写される。
【００４１】
次いで、フッ素樹脂被覆弾性ローラ１１及びポリイミドチューブ１２を回転させたまま風冷する。そして、この冷却過程における弾性ローラ１１の表面温度が７０℃以上の時点で、フッ素樹脂被覆弾性ローラ１１及びポリイミドチューブ１２を回転させたまま、図１（ｄ）に示すように、耐熱手袋１４を用いて、ポリイミドチューブ１２の表面を軽く押し付けながらローラ軸方向に移動させることにより、フッ素樹脂被覆弾性ローラ１１とポリイミドチューブ１２の界面（密着面）に箭断力を生じさせ、ローラ１１の表面温度が７０℃を下回る前に、密着した面を完全に剥離する。
【００４２】
さらに、十分に冷却後、ポリイミドチューブ１２からフッ素樹脂被覆弾性ローラ１１を取り出せば、表面が平滑化されたフッ素樹脂被覆弾性ローラ１１が得られる。
【００４３】
図３は、本発明の表面平滑化法の第２の実施形態を示す模式図であり、図４はそのローラの模式的断面図である。図３及び図４中、各部材２１〜２３、２１１〜２１４は、図１及び図２中の各部材１１〜１３、１１１〜１１４と同様のものである。
【００４４】
第２の実施形態においては、強制剥離の方法が、第１の実施形態と異なる。ここでは、冷却過程における弾性ローラ２１の表面温度が７０℃以上の時点で、フッ素樹脂被覆弾性ローラ２１及びポリイミドチューブ２２を回転させたまま、そのポリイミドチューブ２２表面に剥離用剛体ローラ２４を所望の圧力で押し当てて、両者の密着面を強制剥離する。さらに、十分に冷却後、ポリイミドチューブ２２からフッ素樹脂被覆弾性ローラ２１を取り出せば、表面が平滑化されたフッ素樹脂被覆弾性ローラ２１が得られる。
【００４５】
次に、本発明の方法により表面が平滑化されたローラを加圧ローラとして用いた定着装置の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００４６】
図５は、本発明のフィルム定着方式加熱定着装置の実施形態の概略構成を例示する模式図である。この定着装置３０は、加圧ローラ３４と加熱部によって構成される。この加圧ローラ３４は、本発明の方法により表面が平滑化されたフッ素樹脂被覆弾性ローラである。また、加熱部は、定着フィルム３１、セラミックヒータ３３、フイルムガイド３２から構成される。セラミックヒータ３３は、セラミック基板の上に発熱ペーストを印刷したものであり、これに電力制御されたＡＣ電流を流すことによって発熱する。また、発熱ペーストパターンの上には、保護と絶縁性を確保する為に、ガラスをコーティングしてある。セラミック基板の裏にはチップサーミスタ３５が接着してあり、検知した温度に基づいてヒータ３３ヘの通電を制御する。フィルムガイド３２は熱硬化性のプラスチックで出来ており、その下面にヒータ３３を取り付ける構成となっている。
【００４７】
この定着装置３０は、加圧ローラ３４によって駆動を受け、転写材（紙等）Ｔと定着フィルム３１は、この加圧ローラ３４に従動する。定着フィルム３１はフィルムガイド３２に沿って移動する。転写材Ｔは、表面に未定着トナーＴＴ'が付着された状態で供給され、ヒータ３３と加圧ローラ３４のニップ点Ｎで加熱を受け、定着像ＴＴとなって排出される。
【００４８】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
【００４９】
＜実施例１＞
図１及び図２を用いて説明した方法に従って、以下の通り、本発明の表面平滑化法を実施した。
【００５０】
両端に直径６ｍｍの軸受け部が一体化され、直径１４ｍｍのアルミニウム製芯金１１１上に、厚み３ｍｍ、硬度２０゜（ＪＩＳ−Ａ）材のシリコーンゴム層１１２（ゴム長２２５ｍｍ）、厚み２５μｍのフッ素ゴムとフッ素樹脂の混合物から成るプライマー層１１３、フッ素樹脂層１１４が順次形成されたフッ素樹脂被覆弾性ローラ１１を用意した。このフッ素樹脂層１１４は、融点２８０℃のＦＥＰのディスパージョンをスプレーで塗装し、１５０℃で２０分乾燥した後、３００℃で２０分の予備加熱焼成を行ったものである。この予備加熱焼成後のフッ素樹脂層１１４の厚みは約２０μｍであったが、この層は均一には成膜されておらず、表面にクラックや凹凸等の不良が見られた。このフッ素樹脂層１１４の表面粗さＲｚ（十点平均粗さ）は、１５μｍであった。
【００５１】
一方、円筒状面転写部材として、内径２０.６ｍｍ、肉厚６０μｍ、長さ２３０ｍｍ、内面の表面粗さＲｚ０.５μｍのポリイミドチューブ１２を用意した。このポリイミドチューブ１２は、ディップ法により、アルミ製円柱状金型外面にポリアミック酸溶液を均一に塗布し、乾燥、加熱硬化して得たものである。
【００５２】
まず、フッ素樹脂被覆弾性ローラ１１を、ポリイミドチューブ１２の内部に挿入し、両者を６０ｒｐｍの速度で回転させながら、これらと平行に配した近赤外線ヒータ１３により外側から加熱した。この近赤外線ヒータ１３としては、フッ素樹脂被覆弾性ローラ１１のフッ素樹脂被覆部よりやや長い３００ｍｍの長さを有する３ｋＷ出力の赤外線ラインヒータ（集光タイプ：焦点距離５０ｍｍ）を用い、ポリイミドチューブ１２の表面から約５０ｍｍ離して配置した。また、ポリイミドチューブ１２の表面の温度は、ローラ中央部の非接触の温度計でリアルタイムで測定した。
【００５３】
この状態で、ポリイミドチューブ１２の表面の到達温度が２７０℃になるまで加熱した。昇温速度はヒータ出力、回転速度、距離等で左右されるが、本実施例では、到達温度が２７０℃になるまでの所用時間はおよそ１２０秒であった。
【００５４】
次に、フッ素樹脂被覆弾性ローラ１１及びポリイミドチューブ１２を回転したまま風冷し、弾性ローラ１１の表面温度が約１００℃になった時点で、耐熱手袋１４を用いて、ポリイミドチューブ１２の表面を軽く押し付けながらローラ軸方向に移動させ、弾性ローラ１１の表面温度が７０℃をきる前に、密着面を完全に剥離した。さらに、十分に冷却後、ポリイミドチューブ１２からフッ素樹脂被覆弾性ローラ１１を取り出した。
【００５５】
このようにして得たフッ素樹脂被覆弾性ローラ１１の表面の粗さＲｚ（十点平均粗さ）は、０.６μｍであった。また、シワやクラック等の不良も観察されなかった。また、本実施例で用いたポリイミドチューブ１２の肉厚は６０μｍと厚いので、そのハンドリング性や強度も問題無く、繰り返し使用が可能であり、１００サイクル使用後であっても、特に問題なく使用できた。
【００５６】
＜比較例１＞
加熱したポリイミドチューブ１２とフッ素樹脂被覆弾性ローラ１１を密着させたまま室温まで冷却し、その後分離したこと以外は、実施例１と同様にして表面平滑化法を実施した。得られたフッ素樹脂被覆弾性ローラ１１の表面には、ローラ軸方向のシワが発生しており、このシワを取り除くためには、さらにローラを均一に加熱膨張させる必要があった。
【００５７】
＜実施例２＞
図３及び図４を用いて説明した方法に従って、以下の通り、本発明の表面平滑化法を実施した。
【００５８】
まず、フッ素樹脂層２１４が異なること以外は、実施例１と同様のフッ素樹脂被覆弾性ローラ２１を用意した。このフッ素樹脂層２１４は、融点３０７℃のＰＦＡのディスパージョンをスプレーで塗装し、１５０℃で２０分乾燥した後、３１５℃で２０分の予備加熱焼成を行ったものである。この予備加熱焼成後のフッ素樹脂層２１４の厚みは約８μｍであり、表面粗さＲｚ（十点平均粗さ）は３μｍであった。
【００５９】
一方、円筒状面転写部材として、内径２０.６ｍｍ、肉厚１００μｍ、長さ２３０ｍｍ、内面の表面粗さＲｚ０.８μｍのポリイミドチューブ２２を用意した。このポリイミドチューブ２２は、実施例１で用いたものと同様の製法で作製したものである。
【００６０】
まず、フッ素樹脂被覆弾性ローラ２１を、ポリイミドチューブ２２の内部に挿入し、両者を６０ｒｐｍの速度で回転させながら、これらと平行に配した近赤外線ヒータ２３により外側から加熱した。この近赤外線ヒータ２３は、実施例１で用いたものと同様のものを用い、ポリイミドチューブ２２の表面から約４５ｍｍ離して配置した。また、ポリイミドチューブ２２の表面の温度は、ローラ中央部の非接触の温度計でリアルタイムで測定した。
【００６１】
この状態で、ポリイミドチューブ２２の表面の到達温度が３００℃になるまで加熱した。到達温度が３００℃になるまでの所用時間は、およそ１８０秒であった。
【００６２】
次に、フッ素樹脂被覆弾性ローラ１１及びポリイミドチューブ１２を回転したまま風冷し、弾性ローラ１１の表面温度が約１５０℃になった時点で、剥離用剛体ローラ２４を、回転するポリイミドチューブ２２の表面に総荷重３０Ｎで押し当て、弾性ローラ１１の表面温度が１００℃をきる前に、両者を完全に剥離した。さらに、十分に冷却後、ポリイミドチューブ２２からフッ素樹脂被覆弾性ローラ２１を取り出した。
【００６３】
このようにして得たフッ素樹脂被覆弾性ローラ２１の表面の粗さＲｚ（十点平均粗さ）は、０.９μｍであった。また、シワやクラック等の不良も観察されなかった。また、本実施例で用いたポリイミドチューブ２２の肉厚は１００μｍと厚いので、そのハンドリング性や強度も問題無く、繰り返し使用が可能であり、１５０サイクル使用後であっても、特に問題なく使用できた。
【００６４】
＜実施例３、比較例３＞
図５を用いて説明したフィルム定着方式加熱定着装置を、以下の通り作製し、加圧ローラの性能を評価した。
【００６５】
定着フィルム３１として、厚さ５０μｍ、外形２４ｍｍの円筒状のポリイミドフィルムの基層の上に、フッ素系プライマー層、フッ素樹脂離型層を設けたものを用意した。このフッ素樹脂離型層は、転写材との摩擦に耐え、トナーが付着しないように高離型性が要求されるものであり、一般にはＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ及びこれらの混合物が使われる。本実施例では、ＰＴＦＥとＰＦＡを７：３の割合で混合したものを厚み２０μｍで被覆し、フッ素樹脂離型層とした。
【００６６】
一方、下記表１に示す条件に従い、実施例１又は２と同様にしてフッ素樹脂被覆弾性ローラの表面を平滑化した（実施例３−１、実施例３−２）。また、比較の為に平滑化処理しないフッ素樹脂被覆弾性ローラも用意した（比較例３−１、比較例３−２、比較例３−３）。
【００６７】
【表１】

各ローラを、フィルム定着方式加熱定着装置に組み込み、所定の未定着画像ののったＡ４サイズ紙を用いて通紙テストを行った。
【００６８】
装置設定条件は、定着温度１５０℃、ニップ幅３ｍｍ、通紙スピード６０ｍｍ／ｓｅｃとし、静電オフセット性が厳しい低温低湿環境下（１５℃、１０％）、間欠運転条件（１枚通紙＋１０ｍｉｎ放置）で各々１０００枚テストした。
【００６９】
実施例３−１、実施例３−２ともテスト中の搬送性に関するトラブルは無く、終了後の加圧ローラに汚れは認められなかった。
【００７０】
一方、比較例３−１は、８００枚あたりから紙シワを発生する場合が有り、１０００枚終了後の加圧ローラ表面にはかなりのトナー付着汚れが認めらた。また比較例３−２は、５００枚あたりから紙シワを発生する場合が有り、１０００枚終了後の加圧ローラ表面にトナ−付着汚れが認められた。また比較例３−３は、１００枚前後で紙シワを発生する場合が有り、加圧ローラ表面のトナー付着に起因する紙裏汚れ、ジャムが頻繁に発生し、５００枚でテストを中止した。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、弾性層が熱劣化せず、表面にシワが発生せず、簡便なフッ素樹脂被覆弾性ローラの表面平滑化法を提供できる。
【００７２】
また、本発明の方法により表面が平滑化されたローラを用いることによって、弾性層の厚みが２ｍｍ以上のフッ素樹脂被覆ローラであっても、表面粗さＲｚ（十点平均粗さ）を１μｍ以下に平滑化することにより、いわゆるトナー付着汚れの発生しない加圧ローラを提供できる。
【００７３】
また、この加圧ローラを用いることによって、紙シワ、加圧ローラヘの紙巻き付き等が無く、信頼性の高い電子写真画像形成装置のフィルム定着方式加熱定着装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の表面平滑化法の第１の実施形態を示す模式図である。
【図２】図１のローラの模式的断面図である。
【図３】本発明の表面平滑化法の第２の実施形態を示す模式図である。
【図４】図３のローラの模式的断面図である。
【図５】本発明の方法により表面が平滑化されたローラを加圧ローラとして用いたフィルム定着方式加熱定着装置の実施形態の概略構成を例示する模式図である。
【符号の説明】
１１、２１フッ素樹脂被覆弾性ローラ
１２、２２ポリイミドチューブ
１３、２３近赤外線ヒータ
１４耐熱手袋
２４剥離用剛体ローラ
３０定着装置
３１定着フィルム
３２フィルムガイド
３３セラミックヒータ
３４加圧ローラ
３５チップサーミスタ
１１１、２１１芯金
１１２、２１２シリコーンゴム層
１１３、２１３フッ素樹脂プライマー層
１１４、２１４フッ素樹脂層

Claims

予備加熱焼成されたフッ素樹脂層で被覆された弾性ローラを内面が平滑な円筒状面転写部材の内部に挿入し、該弾性ローラの表面を加熱し、該加熱後の冷却過程における該弾性ローラの表面温度が７０℃以上の時点で、該円筒状面転写部材の内面と該弾性ローラの表面を強制剥離することを特徴とするフッ素樹脂被覆弾性ローラの表面平滑化法。
円筒状面転写部材が、ポリイミドチューブである請求項１記載の表面平滑化法。
弾性ローラの軸と平行な方向に配した剥離用剛体ローラを、該弾性ローラと共に回転する円筒状面転写部材の表面に接触させ回転させることにより、該円筒状面転写部材の内面と該弾性ローラの表面を強制剥離する請求項１又は２記載の表面平滑化法。
円筒状面転写部材の内面の表面粗さＲｚが、１μｍ未満である請求項１〜３の何れか一項記載の表面平滑化法。
該弾性ローラの表面を加熱する際、該円筒状面転写部材の温度を（Ｔｍ−２０℃）〜（Ｔｍ）［ここでＴｍはフッ素樹脂の融点を示す］の範囲内にする請求項１〜４の何れか一項記載の表面平滑化法。
円筒状面転写部材の厚みが、２０μｍ〜２００μｍの範囲内である請求項１〜５の何れか一項記載の表面平滑化法。