JP4001759B2 - 表面の平滑な樹脂被覆ローラの製造方法及び製造装置 - Google Patents

表面の平滑な樹脂被覆ローラの製造方法及び製造装置 Download PDF

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    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
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    • B29C66/71General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the composition of the plastics material of the parts to be joined

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真複写機、レーザプリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置において、転写紙上の未定着像を加熱、加圧して定着するために用いられる表面の平滑な樹脂被覆ローラの製造方法及び製造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図6は、従来の電子写真方式の画像形成装置において用いられる樹脂被覆ローラである。図7は、図6におけるA部分の拡大断面図である。図6,7において、1は、樹脂被覆ローラ(定着ローラ)である。図6,7に示されているように、従来の樹脂被覆ローラ1は、芯金2,プライマー層3及び樹脂被覆層4を順次有している。前記樹脂被覆層4は、好ましくは、予め、プライマー層3を形成した芯金に熱可塑性樹脂を被覆することにより形成される。このような熱可塑性樹脂としては、トナーに対する離型性、トナー定着温度(通常180〜200℃)での連続耐久性等が要求されるので、フッ素樹脂等の離型性樹脂が用いられている。前記フッ素樹脂としてポリテトラフルオロエチレン共重合(PTFE)が用いられているが、最近では、テトラフルオロエチレン−ポリエチレンフルオロビニルエーレル共重合(PFA)の方が加工性がよいので、PFAが主に定着ロール用の離型層の材料として使用されている。
【0003】
このようなフッ素樹脂等の離型性樹脂で構成される樹脂被覆層4の表面は、トナーに対する離型性を有していなければならないので、十点平均粗さ(Rz):1〜3μm、及び、うねり:2〜4μm程度の平滑性が要求される。
【0004】
そこで、従来においては、樹脂被覆ローラ1の軸方向へ移動可能にすると共に、回転自在になるように構成した押圧ローラ(図示せず)を樹脂被覆ローラ1における樹脂被覆層4に押接し連れ回り回転させながら軸方向に移動して、樹脂被覆層4を押潰すことによって、樹脂被覆層4の表面の平滑性を向上させる方法(バニッシュ工法)が採用されていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来、このようなバニッシュ工法を適用して平滑な樹脂被覆ローラを製造するには、前記した押圧ローラに加える加圧力を20〜60kgfにする必要があった。樹脂被覆ローラ1における芯金2の肉厚が1〜2mm以上であれば、樹脂被覆ローラ1に前記20〜60kgfの加圧力を加えたとしても、加圧による樹脂被覆ローラ1の変形量は、芯金2の弾性変形範囲内にすることが可能であるので、何ら問題はなかったが、樹脂被覆ローラ1の消費電力を低減する目的で、芯金2の肉厚を1mm未満に薄肉化すると、押圧ローラの加圧力によって、樹脂被覆ローラ1が塑性変形してしまうという問題があった。このような場合、押圧ローラの加圧力を小さくすることによって、樹脂被覆ローラ1の変形を抑制させることも可能であるが、押圧ローラ1の加圧力を小さくした場合、前記樹脂被覆層4の平滑性が加圧力に比例して低下してしまう、という問題があった。
【0006】
本発明は、かかる問題を解決することを目的としている。
即ち、本発明は、表面の平滑性に優れていると共に芯金の薄肉化によって消費電力を少なくした表面の平滑な樹脂被覆ローラを低コストで提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載された発明は、上記目的を達成するために、芯金上に樹脂被覆層を有する樹脂被覆ローラに押圧しながら該樹脂被覆ローラと連動して回転することにより該樹脂被覆ローラの表面を平滑にする表面の平滑なローラよりなる加圧部材、及び、該樹脂被覆ローラの長さ方向に配置して該樹脂被覆層の表面をその樹脂の軟化温度又は溶融温度より高い温度に加熱する発熱体を備えた表面の平滑な樹脂被覆ローラの製造装置であって、
(イ)前記発熱体が、前記樹脂被覆ローラの外沿面における前記加圧部材の押圧点の直前に配置され、且つ、
(ロ)前記加圧部材の全長が、前記樹脂被覆ローラの全長よりも長くされた
ことを特徴とする
表面の平滑な樹脂被覆ローラの製造装置である。
【0008】
請求項2に記載された発明は、芯金上に樹脂被覆層を有する樹脂被覆ローラに押圧しながら該樹脂被覆ローラと連動して回転することにより該樹脂被覆ローラの表面を平滑にする表面の平滑なローラよりなる加圧部材、及び、該樹脂被覆ローラの長さ方向に配置して該樹脂被覆層の表面をその樹脂の軟化温度又は溶融温度より高い温度に加熱する発熱体を備えた表面の平滑な樹脂被覆ローラの製造装置であって、
(イ)前記発熱体が、前記樹脂被覆ローラの内沿面における前記加圧部材と対向する押圧点の直前の位置に配置され、且つ、
(ロ)前記加圧部材の全長が、前記樹脂被覆ローラの全長よりも長くされた
ことを特徴とする表面の平滑な樹脂被覆ローラの製造装置である。
【0009】
請求項3に記載された発明は、請求項1又は2に記載された発明において、前記加圧部材の中央部の直径をその面端部の直径より大きくしたことを特徴とするものである。
【0010】
請求項4に記載された発明は、請求項1〜3のいずれか1項に記載された発明において、前記樹脂被覆ローラの両端を支持する支持部材を設けたことを特徴とするものである。
【0011】
請求項5に記載された発明は、請求項1〜4のいずれか1項に記載された発明において、前記加圧部材の両端を支持する支持部材を設けたことを特徴とするものである。
【0012】
請求項6に記載された発明は、請求項1〜5のいずれか1項に記載の表面の平滑な樹脂被覆ローラの製造装置を用いた表面の平滑な樹脂被覆ローラの製造方法において、
(イ)前記加圧部材を前記樹脂被覆ローラに押圧する工程、
(ロ)前記樹脂被覆ローラの表面温度を被覆された樹脂の軟化温度又は溶融温度より高い温度に前記発熱体で加熱する工程、及び、
(ハ)前記樹脂被覆ローラと前記加圧部材とを連動させて前記加圧部材の平滑な表面を前記樹脂被覆ローラに転写させる工程、
を順次有することを特徴とする表面の平滑な樹脂被覆ローラの製造方法である。
【0013】
請求項7に記載された発明は、請求項6に記載された発明において、前記樹脂被覆ローラにおける樹脂が、フッ素樹脂であることを特徴とするものである。
【0014】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の一実施の形態を示す表面の平滑な樹脂被覆ローラの製造装置の一部断面斜視図である。図2は、図1のX−X線断面図である。図3は、樹脂被覆ローラと加圧部材とが接触する部分の拡大断面説明図である。図4は、本発明の他の一実施の形態を示す表面の平滑な樹脂被覆ローラの製造装置の一部断面斜視図である。図5は、図4のY−Y線断面図である。
【0015】
図1,2,7に示すように、本発明の樹脂被覆ローラの製造装置は、芯金2上に樹脂被覆層4を有する樹脂被覆ローラ1に押圧しながら該樹脂被覆ローラ1と連動して回転することにより該樹脂被覆ローラ1の表面を平滑にする表面の平滑なローラよりなる加圧部材5、及び、該樹脂被覆ローラ1の長さ方向に配置して該樹脂被覆層4の表面をその樹脂の軟化温度又は溶融温度より高い温度に加熱する発熱体7を備えている。そして、前記表面の平滑な樹脂被覆ローラ1の製造装置においては、(イ)前記発熱体7が、前記樹脂被覆ローラ1の外沿面における前記加圧部材5の押圧点の直前に配置され、且つ、(ロ)前記加圧部材5の全長が、前記樹脂被覆ローラ1の全長よりも長くされている
【0016】
このように、(イ)前記発熱体7が、前記樹脂被覆ローラ1の外沿面における前記加圧部材5の押圧点の直前に配置され、且つ、(ロ)前記加圧部材5の全長が、前記樹脂被覆ローラ1の全長よりも長くされたものとすると、図3に示されているように、発熱体7によってMで示される領域で軟化又は溶融された樹脂被覆ローラ1における樹脂被覆層4が平滑なローラよりなる加圧部材5で押圧され、Sで示される領域で固化されて、その表面が平滑化されるが、前記(イ)により、加圧部材5の押圧直前に、樹脂皮膜が軟化溶融され、押圧後に自然冷却固化されるので、加圧部材5の平滑な表面形状を樹脂皮膜に効率よ く転写することが可能になり、また、前記(ロ)により、加圧部材5の両端を押圧した場合に、両端の押圧が高くなり、そして、中央の押圧が低くなる、という加圧部材5による押圧の不均一を解消して、加圧部材5による均一な押圧を達成することができ、それらのために、表面の平滑性に優れていると共に芯金2の薄肉化によって消費電力を少なくした表面の平滑な樹脂被覆ローラ1を低コストで提供することができる。
【0017】
図1,5,7に示すように、本発明の樹脂被覆ローラの製造装置は、芯金2上に樹脂被覆層4を有する樹脂被覆ローラ1に押圧しながら該樹脂被覆ローラ1と連動して回転することにより該樹脂被覆ローラ1の表面を平滑にする表面の平滑なローラよりなる加圧部材15、及び、該樹脂被覆ローラ1の長さ方向に配置して該樹脂被覆層4の表面をその樹脂の軟化温度又は溶融温度より高い温度に加熱する発熱体17を備えている。そして、前記表面の平滑な樹脂被覆ローラ1の製造装置においては、(イ)前記発熱体17が、前記樹脂被覆ローラ1の内沿面における前記加圧部材15と対向する押圧点の直前の位置に配置され、且つ、(ロ)前記加圧部材15の全長が、前記樹脂被覆ローラ1の全長よりも長くされている
【0018】
このように、(イ)前記発熱体17が、前記樹脂被覆ローラ1の内沿面における前記加圧部材15と対向する押圧点の直前の位置に配置され、且つ、(ロ)前記加圧部材15の全長が、前記樹脂被覆ローラ1の全長よりも長くされたものとすると、図3に示されているように、発熱体17(図3における7を参照。)によってMで示される領域(図3を参照。)で軟化又は溶融された樹脂被覆ローラ1における樹脂被覆層4が平滑なローラよりなる加圧部材15(図3における5を参照。)で押圧され、Sで示される領域(図3を参照。)で固化されて、その表面が平滑化されるが、前記(イ)により、加圧部材5の押圧直前に、樹脂皮膜が軟化溶融され、押圧後に自然冷却固化されるので、加圧部材5の平滑な表面形状を樹脂皮膜に効率よく転写することが可能になり、また、前記(ロ)により、加圧部材5の両端を押圧した場合に、両端の押圧が高くなり、そして、中央の押圧が低くなる、という加圧部材5による押圧の不均一を解消して、加圧部材5による均一な押圧を達成することができ、それらのために、表面の平滑性に優れていると共に芯金2の薄肉化によって消費電力を少なくした表面の平滑な樹脂被覆ローラ1を低コストで提供することができる。
【0019】
本発明の樹脂被覆ローラの製造装置においては、加圧部材5は、円柱状又は円筒形状のローラであるが、図4に示されているように、加圧部材15は、その中央部の直径をその面端部の直径より大きくしたローラであってもよい。このように、加圧部材15の中央部の直径をその面端部の直径より大きくすると、通常の加圧部材、即ち、加圧部材の中央部の直径とその両端部の直径とが同じである加圧部材で押圧した場合に発生する「両端の押圧が高くなり、そして、中央の押圧が低くなる」という通常の加圧部材による押圧の不均一を解消して、全体として、加圧部材15による均一な押圧を達成することができる。そして、前記ローラ5,15は、例えば、アルミニウム、ステンレススチール、真鍮、ニッケル等の金属材料で構成される。
【0020】
本発明の樹脂被覆ローラの製造装置においては、図1,4に示すように、樹脂被覆ローラ1の両端を支持する支持部材6,6が設けられている。樹脂被覆ローラ1は、支持部材6,6によって回転可能に支持される。
【0021】
本発明の樹脂被覆ローラの製造装置においては、図1に示すように、加圧部材5の両端を支持する支持部材8,8が設けられ、樹脂被覆ローラ1が、支持部材8,8によって回転可能に支持される。また、本発明の樹脂被覆ローラの製造装置においては、図4に示すように、加圧部材15の両端を支持する支持部材18,18が設けられ、樹脂被覆ローラ1が、支持部材18,18によって回転可能に支持される。図1,4において、9、19はベアリングである。
【0022】
請求項1〜4のいずれか1項に記載の表面の平滑な樹脂被覆ローラの製造装置を用いた表面の平滑な樹脂被覆ローラの製造方法においては、表面の平滑な樹脂被覆ローラは、(イ)加圧部材5(15)を樹脂被覆ローラ1に押圧する工程、(ロ)前記樹脂被覆ローラ1をその被覆された樹脂の軟化温度又は溶融温度より高い温度に発熱体7(17)で加熱する工程、及び、(ハ)前記樹脂被覆ローラ1と前記加圧部材5(15)とを連動させて前記加圧部材5(15)の平滑な表面を前記樹脂被覆ローラ1に転写させる工程、を順次経て製造される。前記樹脂被覆ローラにおける樹脂は、好ましくは、フッ素樹脂である。
【0023】
請求項1〜4のいずれか1項に記載された発明の表面の平滑な樹脂被覆ローラ1の製造装置を用いた表面の平滑な樹脂被覆ローラ1の製造方法によれば、前記(イ)、(ロ)、及び、(ハ)の工程を順次有しているので、樹脂被覆ローラ1における樹脂被覆層4が軟化溶融された状態で平滑なローラよりなる加圧部材5,15に密着して押圧され、そのために、樹脂被覆ローラ1の表面が平滑化される。
【0024】
【実施例】
(実施例1)
外径40mm、肉厚0.4mm及び胴部長320mmのアルミニウム製の芯金2の周囲にプライマー層及びテトラフルオロエチレン−ポリエチレンフルオロビニルエーレル共重合(PFA)よりなる20μm厚の樹脂被覆層を順次有する樹脂被覆ローラを準備し、この樹脂被覆ローラの両端を支持部材で支持すると共に、前記樹脂被覆ローラの全長よりも長くした表面の平滑な円筒状のステンレス製ローラよりなる加圧部材の両端を支持部材で支持した。そして、発熱体を前記樹脂被覆ローラの外沿面における前記円筒状のローラよりなる加圧部材の押圧点の直前に10mmの間隔をとって配置した。次に、前記発熱体に電力を供給して、樹脂被覆ローラを240℃の温度に加熱してPFA溶融させた後、前記樹脂被覆ローラに前記円筒状のローラよりなる加圧部材を0.3Mpaで押圧し、続いて、前記樹脂被覆ローラ1を10rpmで駆動させて前記樹脂被覆ローラと前記加圧部材とを連動させて前記加圧部材の平滑な表面を前記樹脂被覆ローラに転写させ、自然冷却させた。(図1,2参照)
【0025】
(実施例2)
実施例1と同様の樹脂被覆ローラを準備し、この樹脂被覆ローラの両端を支持部材で支持すると共に、前記樹脂被覆ローラの全長よりも長くし且つ中央部の直径をその面端部の直径より大きくした円柱状のステンレス製ローラよりなる加圧部材の両端を支持部材で支持した。そして、発熱体を前記樹脂被覆ローラの内沿面における前記加圧部材と対向する位置に配置した。次に、前記発熱体に電力を供給して、樹脂被覆ローラを240℃の温度に加熱してPFA溶融させた後、前記樹脂被覆ローラに前記円筒状のローラよりなる加圧部材を0.3Mpaで押圧し、続いて、前記樹脂被覆ローラ1を10rpmで駆動させて前記樹脂被覆ローラと前記加圧部材とを連動させて前記加圧部材の平滑な表面を前記樹脂被覆ローラに転写させ、自然冷却させた。(図4,5参照)
【0026】
【発明の効果】
(1)請求項1に記載された発明によれば、芯金上に樹脂被覆層を有する樹脂被覆ローラに押圧しながら該樹脂被覆ローラと連動して回転することにより該樹脂被覆ローラの表面を平滑にする表面の平滑なローラよりなる加圧部材、及び、該樹脂被覆ローラの長さ方向に配置して該樹脂被覆層の表面をその樹脂の軟化温度又は溶融温度より高い温度に加熱する発熱体を備えた表面の平滑な樹脂被覆ローラの製造装置であって、(イ)前記発熱体が、前記樹脂被覆ローラの外沿面における前記加圧部材の押圧点の直前に配置され、且つ、(ロ)前記加圧部材の全長が、前記樹脂被覆ローラの全長よりも長くされたものとしたので、前記(イ)により、加圧部材の両端を押圧した場合に、両端の押圧が高くなり、そ して、中央の押圧が低くなる、という加圧部材による押圧の不均一を解消して、加圧部材による均一な押圧を達成することができ、また、前記(ロ)により、加圧部材の押圧直前に、樹脂皮膜が軟化溶融され、押圧後に自然冷却固化されるので、加圧部材の平滑な表面形状を樹脂皮膜に効率よく転写することが可能になり、それらのために、表面の平滑性に優れていると共に芯金の薄肉化によって消費電力を少なくした表面の平滑な樹脂被覆ローラを低コストで提供することができる。
【0027】
(2)請求項2に記載された発明によれば、芯金上に樹脂被覆層を有する樹脂被覆ローラに押圧しながら該樹脂被覆ローラと連動して回転することにより該樹脂被覆ローラの表面を平滑にする表面の平滑なローラよりなる加圧部材、及び、該樹脂被覆ローラの長さ方向に配置して該樹脂被覆層の表面をその樹脂の軟化温度又は溶融温度より高い温度に加熱する発熱体を備えた表面の平滑な樹脂被覆ローラの製造装置であって、(イ)前記発熱体が、前記樹脂被覆ローラの内沿面における前記加圧部材と対向する押圧点の直前の位置に配置され、且つ、(ロ)前記加圧部材の全長が、前記樹脂被覆ローラの全長よりも長くされたものとしたので、前記(イ)により、加圧部材の押圧直前に、樹脂皮膜が軟化溶融され、押圧後に自然冷却固化されるので、加圧部材の平滑な表面形状を樹脂皮膜に効率よく転写することが可能になり、また、前記(ロ)により、加圧部材の両端を押圧した場合に、両端の押圧が高くなり、そして、中央の押圧が低くなる、という加圧部材による押圧の不均一を解消して、加圧部材による均一な押圧を達成することができ、それらのために、表面の平滑性に優れていると共に芯金の薄肉化によって消費電力を少なくした表面の平滑な樹脂被覆ローラを低コストで提供することができる。
【0028】
(3)請求項3に記載された発明によれば、加圧部材の中央部の直径をその面端部の直径より大きくしたので、加圧部材の両端を押圧した場合に、両端の押圧が高くなり、そして、中央の押圧が低くなる、という加圧部材による押圧の不均一を解消して、加圧部材による均一な押圧を達成することができる。
【0029】
(4)請求項4に記載された発明によれば、発熱体を、前記樹脂被覆ローラの外沿面における前記加圧部材の押圧点の直前に配置したので、円筒加圧部材の押圧直前に、樹脂皮膜が軟化溶融され、押圧後に自然冷却固化されるので、加圧部材の平滑な表面形状を樹脂皮膜に効率よく転写することが可能になる。
【0030】
(5)請求項5に記載された発明によれば、発熱体を、樹脂被覆ローラの内沿面における前記加圧部材と対向する位置に配置したので、加圧部材の押圧直前に、樹脂皮膜が軟化溶融され、押圧後に自然冷却固化されるので、加圧部材の平滑な表面形状を樹脂皮膜に効率よく転写することが可能になる。
【0031】
(5)請求項6,7に記載された発明によれば、(イ)前記加圧部材を前記樹脂被覆ローラに押圧する工程、(ロ)前記樹脂被覆ローラの表面温度を被覆された樹脂の軟化温度又は溶融温度より高い温度に前記発熱体で加熱する工程、及び、(ハ)前記樹脂被覆ローラと前記加圧部材とを連動させて前記加圧部材の平滑な表面を前記樹脂被覆ローラに転写させる工程、を順次有しているので、樹脂被覆ローラにおける樹脂被覆層が軟化溶融された状態で平滑なローラよりなる加圧部材に密着して押圧され、そのために、樹脂被覆ローラ表面が平滑化される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施の形態を示す表面の平滑な樹脂被覆ローラの製造装置の一部断面斜視図である。
【図2】 図1のX−X線断面図である。
【図3】 樹脂被覆ローラと加圧部材とが接触する部分の拡大断面説明図である。
【図4】 本発明の他の一実施の形態を示す表面の平滑な樹脂被覆ローラの製造装置の一部断面斜視図である。
【図5】 図4のY−Y線断面図である。
【図6】 従来の電子写真方式の画像形成装置において用いられる樹脂被覆ローラである。
【図7】 図6におけるA部分の拡大断面図である。
【符号の説明】
1 樹脂被覆ローラ
2 芯金
3 プライマー層
4 樹脂被覆層
5,15 加圧部材
6 (樹脂被覆ローラの)支持部材
7,17 発熱体
8,18 (加圧部材の)支持部材
9,19 ベアリング

Claims (7)

  1. 芯金上に樹脂被覆層を有する樹脂被覆ローラに押圧しながら該樹脂被覆ローラと連動して回転することにより該樹脂被覆ローラの表面を平滑にする表面の平滑なローラよりなる加圧部材、及び、該樹脂被覆ローラの長さ方向に配置して該樹脂被覆層の表面をその樹脂の軟化温度又は溶融温度より高い温度に加熱する発熱体を備えた表面の平滑な樹脂被覆ローラの製造装置であって、
    (イ)前記発熱体が、前記樹脂被覆ローラの外沿面における前記加圧部材の押圧点の直前に配置され、且つ、
    (ロ)前記加圧部材の全長が、前記樹脂被覆ローラの全長よりも長くされた
    ことを特徴とする表面の平滑な樹脂被覆ローラの製造装置。
  2. 芯金上に樹脂被覆層を有する樹脂被覆ローラに押圧しながら該樹脂被覆ローラと連動して回転することにより該樹脂被覆ローラの表面を平滑にする表面の平滑なローラよりなる加圧部材、及び、該樹脂被覆ローラの長さ方向に配置して該樹脂被覆層の表面をその樹脂の軟化温度又は溶融温度より高い温度に加熱する発熱体を備えた表面の平滑な樹脂被覆ローラの製造装置であって、
    (イ)前記発熱体が、前記樹脂被覆ローラの内沿面における前記加圧部材と対向する押圧点の直前の位置に配置され、且つ、
    (ロ)前記加圧部材の全長が、前記樹脂被覆ローラの全長よりも長くされた
    ことを特徴とする表面の平滑な樹脂被覆ローラの製造装置。
  3. 前記加圧部材の中央部の直径をその面端部の直径より大きくしたことを特徴とする請求項1又は2に記載の表面の平滑な樹脂被覆ローラの製造装置。
  4. 前記樹脂被覆ローラの両端を支持する支持部材を設けたことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の表面の平滑な樹脂被覆ローラの製造装置。
  5. 前記加圧部材の両端を支持する支持部材を設けたことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の表面の平滑な樹脂被覆ローラの製造装置。
  6. 請求項1〜5のいずれかに記載の表面の平滑な樹脂被覆ローラの製造装置を用いた表面の平滑な樹脂被覆ローラの製造方法において、
    (イ)前記加圧部材を前記樹脂被覆ローラに押圧する工程、
    (ロ)前記樹脂被覆ローラの表面温度を被覆された樹脂の軟化温度又は溶融温度より高い温度に前記発熱体で加熱する工程、及び、
    (ハ)前記樹脂被覆ローラと前記加圧部材とを連動させて前記加圧部材の平滑な表面を前記樹脂被覆ローラに転写させる工程、
    を順次有することを特徴とする表面の平滑な樹脂被覆ローラの製造方法。
  7. 前記樹脂被覆ローラにおける樹脂が、フッ素樹脂であることを特徴とする請求項6に記載の表面の平滑な樹脂被覆ローラの製造方法。
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