JP4488192B2 - Smoothing device for resin coated roller surface - Google Patents
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Description
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定着するために用いられる表面が平滑な定着ローラに関し、また、表面が平滑な熱可塑性樹脂で被覆された樹脂被覆ローラ及びその製造装置並びに製造方法に関する。 The present invention relates to a fixing roller having a smooth surface used for fixing an unfixed image on a transfer paper in an electrophotographic image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine, a laser printer, and a facsimile machine. The present invention relates to a resin-coated roller coated with a thermoplastic resin, a manufacturing apparatus thereof, and a manufacturing method.
従来の定着ローラは、芯金上にプライマ層及び樹脂被覆層が順次形成された構造である。樹脂被覆層は、予めプライマ層を形成した芯金に熱可塑性樹脂を被覆することによって形成される。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ため、フッ素樹脂などの離型性樹脂が用いられている。 A conventional fixing roller has a structure in which a primer layer and a resin coating layer are sequentially formed on a cored bar. The resin coating layer is formed by coating a thermoplastic resin on a core bar on which a primer layer has been previously formed. As such a thermoplastic resin, a releasable resin such as a fluororesin is used because releasability with respect to toner and continuous durability at a toner fixing temperature (usually 180 to 200 ° C.) are required. .
フッ素樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン共重合(PTFE)が用いられていたが、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テル共重合(PFA)の方がPTFEよりも加工性に優れるため、最近ではPFAが定着ロール用の離型層の主な材料として使用されている。 Polytetrafluoroethylene copolymer (PTFE) has been used as the fluororesin, but since tetrafluoroethylene-polyethylenefluorovinyl ether copolymer (PFA) has better processability than PTFE, PFA has recently been fixed. It is used as the main material for release layers for rolls.
このような離型性樹脂(フッ素樹脂など)で構成される樹脂被覆層の表面は、トナーに対する離型性を有していなければならないため、十点平均粗さ(Rz)が1〜3μmで、うねりが2〜4μm程度の平滑性が要求される。 Since the surface of the resin coating layer composed of such a releasable resin (such as a fluororesin) must have releasability with respect to the toner, the ten-point average roughness (Rz) is 1 to 3 μm. Further, smoothness of about 2 to 4 μm is required.
そこで、従来は、定着ローラの軸方向へ移動可能でかつ回転自在になるように押圧ローラを構成し、これを定着ローラにおける樹脂被覆層に押接して連れ回り回転させながら軸方向に移動させることによって樹脂被覆層を押し潰して樹脂被覆層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。 Therefore, conventionally, the pressure roller is configured so as to be movable and rotatable in the axial direction of the fixing roller, and this is moved in the axial direction while rotating in contact with the resin coating layer in the fixing roller. A method (vanishing method) for crushing the resin coating layer to improve the smoothness of the surface of the resin coating layer has been adopted.
なお、特許文献1に開示される発明のように、加工対象である樹脂被覆ローラよりも長い押圧ローラを用いることも可能であり、この場合には押圧ローラを定着ローラの軸方向へ移動可能に構成する必要がなくなる。
従来、このようなバニッシュ工法を適用して平滑な定着ローラを製造するには、押圧ローラに加える加圧力を196〜588N(20〜60kgf)にする必要があった。定着ローラの芯金の肉厚が1〜2mm以上であれば、定着ローラに196〜588Nの加圧力を加えたとしても、加圧による定着ローラの変形量は芯金の弾性変形の範囲内に収まっていた。 Conventionally, in order to produce a smooth fixing roller by applying such a burnishing method, it has been necessary to set the pressure applied to the pressing roller to 196 to 588 N (20 to 60 kgf). If the thickness of the core metal of the fixing roller is 1 to 2 mm or more, even if a pressure of 196 to 588 N is applied to the fixing roller, the deformation amount of the fixing roller due to the pressure is within the range of the elastic deformation of the core metal. It was settled.
しかしながら、定着ローラの消費電力を低減する目的で、芯金の肉厚を1mm未満に薄肉化すると、押圧ローラの加圧力によって定着ローラが塑性変形を起こしてしまう。 However, if the thickness of the metal core is reduced to less than 1 mm for the purpose of reducing the power consumption of the fixing roller, the fixing roller is plastically deformed by the pressure applied by the pressing roller.
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、定着ローラの変形を抑制することも可能ではあるが、押圧ローラの加圧力を小さくした場合には、樹脂被覆層の平滑性が得られなくなってしまう。 In such a case, it is possible to suppress the deformation of the fixing roller by reducing the pressing force of the pressing roller. However, when the pressing force of the pressing roller is decreased, the smoothness of the resin coating layer is obtained. It will not be possible.
このように、従来は、薄肉化した芯金を用いて形成された定着ローラの表面を所望の平滑度とすることはできなかった。 Thus, conventionally, the surface of the fixing roller formed using the thinned metal core cannot be made to have a desired smoothness.
本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、薄肉化した芯金表面の樹脂被覆層表面の平滑性を向上させる樹脂被覆ローラ表面の平滑装置を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of this problem, and it aims at providing the smooth apparatus of the resin coating roller surface which improves the smoothness of the resin coating layer surface of the thin metal core surface.
本発明は、上記目的を達成するために、中空円筒状芯金上に少なくとも1層の樹脂被覆層を有する樹脂被覆ローラの平滑化装置であって、ローラの両端部を回転自在に支持する支持部材と、ローラを回転駆動する回転駆動手段と、中空円筒状芯金内部に配置される第1の加熱手段と、ローラに当接した状態で連れ回り回転する押圧平滑手段と、押圧平滑手段を加熱する第2の加熱手段と、押圧平滑手段をローラの軸方向に並進可動する第1のアクチュエータと、ローラの表面温度を測定する温度センサと、ローラに非接触でかつ中空円筒状芯金の外部に設けられ、ローラを加熱する第3の加熱手段と、第3の加熱手段をローラの軸方向に並進可動するアクチュエータとを備えた樹脂被覆ローラ表面の平滑装置を提供するものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides a smoothing device for a resin-coated roller having at least one resin-coated layer on a hollow cylindrical cored bar, which supports both ends of the roller rotatably. A member, a rotation driving unit that rotates the roller, a first heating unit disposed inside the hollow cylindrical cored bar, a pressing smoothing unit that rotates in contact with the roller, and a pressing smoothing unit A second heating means for heating; a first actuator for translating and moving the pressing smoothing means in the axial direction of the roller; a temperature sensor for measuring the surface temperature of the roller; The present invention provides a smoothing device for the surface of a resin-coated roller, which is provided outside and includes a third heating unit that heats the roller and an actuator that translates the third heating unit in the axial direction of the roller.
上記構成においては、押圧平滑手段及びローラの回転軸を対称軸として、第2の加熱手段と第3の加熱手段とが対称に配置されることが好ましい。これに加えて、第3の加熱手段は、押圧平滑手段がローラの表面に当接する位置に配置されており、押圧平滑手段と同一方向かつ同一速度で並進可動することがより好ましい。 In the above configuration, it is preferable that the second heating means and the third heating means are arranged symmetrically with the rotation axis of the pressing smoothing means and the roller as the symmetry axis. In addition to this, it is more preferable that the third heating means is disposed at a position where the pressing smoothing means abuts on the surface of the roller, and is translationally movable in the same direction and at the same speed as the pressing smoothing means.
本発明の上記のいずれの構成においても、第3の加熱手段は、誘導加熱によってローラを加熱することが好ましい。又は、第3の加熱手段は、ハロゲンヒータであることが好ましい。又は、第3の加熱手段は、遠赤外線をローラに照射することが好ましい。 In any of the above configurations of the present invention, the third heating means preferably heats the roller by induction heating. Alternatively, the third heating means is preferably a halogen heater. Or it is preferable that a 3rd heating means irradiates a far infrared ray to a roller.
本発明によれば、薄肉化した芯金表面の樹脂被覆層表面の平滑性を向上させる樹脂被覆ローラ表面の平滑装置を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the smoothing apparatus of the resin coating roller surface which improves the smoothness of the resin coating layer surface of the thin metal core surface can be provided.
薄肉化した芯金を有する樹脂被覆ローラ(例えば、定着ローラ)表面の樹脂被覆層(離型性樹脂層)の平滑性向上について説明する。
樹脂被覆層は、例えば電子写真装置内の加圧ローラと圧接するニップ部において転写紙からの離型性を確保するために、上記のようにPFAを用いて形成される。芯金表面上又は密着力を向上させるためのプライマ塗布面に粉体のPFAを静電粉体塗装した後に、約390℃の雰囲気中にて約40分焼成する。その後、常温に冷却し、樹脂被覆層を形成する。
The improvement of the smoothness of the resin coating layer (releasable resin layer) on the surface of the resin coating roller (for example, fixing roller) having a thinned metal core will be described.
The resin coating layer is formed using PFA as described above, for example, in order to ensure releasability from the transfer paper at the nip portion that is in pressure contact with the pressure roller in the electrophotographic apparatus. After the powder PFA is electrostatically powder coated on the surface of the core metal or on the primer coated surface for improving the adhesion, baking is performed in an atmosphere of about 390 ° C. for about 40 minutes. Then, it cools to normal temperature and forms a resin coating layer.
樹脂被覆層を形成した後、バニッシュ加工を行う。例えば、表面仕上げがRy(最大高さ)0.2s以下で、Ra(中心線平均粗さ)0.05a以下の面を有し、芯金胴部以上の長さを有する押圧ローラを樹脂被覆層に押しつける。又は、芯金よりも短幅(10〜30mm幅)の押圧ローラを押しつけながら胴部短部から軸方向に連れ回り移動させることで樹脂被覆層表面をバニッシュ加工する。 After forming the resin coating layer, burnishing is performed. For example, a pressure roller having a surface finish of Ry (maximum height) of 0.2 s or less, Ra (centerline average roughness) of 0.05 a or less, and a length equal to or longer than the core metal barrel is resin-coated. Press against the layer. Alternatively, the surface of the resin coating layer is burnished by moving along the axial direction from the trunk portion while pressing a pressing roller having a width (10 to 30 mm width) shorter than the core metal.
なお、定着ローラの消費電力を低減することを目的として芯金の肉厚を1mm未満に薄肉化した定着ローラの場合は、芯金の塑性変形を防止するために、芯金及び押圧ローラを加熱し、樹脂被覆層が軟化した状態でバニッシュ加工を行う。これにより、押圧ローラの転写性が向上し、定着ローラ表面の凹凸などをより低減できる。 In the case of a fixing roller in which the thickness of the cored bar is reduced to less than 1 mm for the purpose of reducing the power consumption of the fixing roller, the cored bar and the pressure roller are heated in order to prevent plastic deformation of the cored bar. Then, the burnishing is performed with the resin coating layer softened. Thereby, the transfer property of the pressing roller is improved, and the unevenness on the surface of the fixing roller can be further reduced.
定着ローラ表面の樹脂被覆層(離型性樹脂層)としてPFAを用いる場合には、バニッシュ加工時には表面温度を300〜310℃に制御して軟化させることが好ましい。 When PFA is used as the resin coating layer (releasable resin layer) on the surface of the fixing roller, the surface temperature is preferably controlled to 300 to 310 ° C. during the varnishing process.
上記の加工を行うことで、従来技術の課題を解決し、薄肉化した芯金を有する樹脂被覆定着ローラ表面の樹脂被覆層(離型性樹脂層)の平滑性が向上する。 By performing the above processing, the problems of the prior art are solved, and the smoothness of the resin coating layer (release resin layer) on the surface of the resin-coated fixing roller having the thinned metal core is improved.
図1に、加工対象である樹脂被覆ローラの構成を示す。この樹脂被覆ローラは、芯金1の胴部表面上に、プライマ層2及び樹脂被覆層3が積層された構成である。芯金1は、中空円筒状である。プライマ層2は、芯金1と樹脂被覆層3との密着性を向上させるために形成された層である。樹脂被覆層3は、トナーに対する高離型性を確保するための層であり、フッ素系樹脂で形成されている。
In FIG. 1, the structure of the resin coating roller which is a process target is shown. This resin-coated roller has a configuration in which a
図2〜図4に、本実施形態にかかる樹脂被覆ローラ表面の平滑装置の構成を示す。図2は装置の正面図であり、図3は装置の上面図であり、図4は装置の側面図である。樹脂ローラ及び定着ローラの製造装置は、ワーク把持回転機構、芯金内部加熱機構、平滑機構及び芯金外部加熱機構で構成される。 2 to 4 show the configuration of the smoothing device for the surface of the resin-coated roller according to the present embodiment. 2 is a front view of the apparatus, FIG. 3 is a top view of the apparatus, and FIG. 4 is a side view of the apparatus. The manufacturing apparatus for the resin roller and the fixing roller includes a workpiece gripping rotation mechanism, a cored bar internal heating mechanism, a smoothing mechanism, and a cored bar external heating mechanism.
ワーク把持回転機構は、ハウジング11,12、ガイド機構13、空圧シリンダ14、チャック15及びベルト16を備える。
ハウジング11,12は、芯金1の両端を回転自在に支持する。ガイド機構13は、テール側のハウジング12の移動方向を規定する機構である。空圧シリンダ14は、芯金1の着脱の際にテール側のハウジングを移動させる。チャック15は、ベルト16によって回転駆動力が伝達される。
The work gripping rotation mechanism includes
The
芯金内部加熱機構は、加熱ヒータ8、ヒータ支持部材17、レール18、ガイドブロック19、電極20、温度センサ21、制御装置22及び電源23を備える。
加熱ヒータ8は、芯金1を加熱するための熱源である。ヒータ支持部材17は、加熱ヒータ8を両端支持する。レール18及びガイドブロック19は、加熱ヒータ8を芯金1の内部に挿入するための移動をガイドする部材である。電極20は、加熱ヒータ8に電力を供給するための接点である。温度センサ21は、ローラ表面温度を非接触で測定する。制御装置22は、電源23を制御して加熱ヒータ8に適正な電力を供給する。
The cored bar internal heating mechanism includes a
The
平滑機構は、押圧ローラ25、軸受26、スプリング27、スライドガイド28、空圧シリンダ29、アクチュエータ30、カートリッジヒータ31、非接触式温度計32,33とを備える。
押圧ローラ25は、芯金1表面に形成されている樹脂被覆層3を平滑にするためのローラである。軸受26は、押圧ローラ25を回転可能に支持する。スプリング27は、押圧ローラ25を芯金1側(樹脂被覆層3)へ一定の加圧力で付勢する。スライドガイド28は、芯金1の回転ブレに押圧ローラを追従させる。空圧シリンダ29は、押圧ローラ25を芯金1側(樹脂被覆層3)に加圧するための駆動源である。アクチュエータ30は、押圧ユニットを芯金軸方向に移動させるための駆動源である。カートリッジヒータ31は、押圧ローラ25を加熱するために押圧ローラ25の回転軸内径表面に接触することなく支持されている。非接触式温度計32は、樹脂被覆層3の平滑面(押圧ローラ25の加圧点上)の温度を測定する。非接触式温度計33は、押圧ローラ25の表面温度を測定する。
The smoothing mechanism includes a
The
芯金外部加熱機構は、加熱ヒータ35、空圧シリンダ36、アクチュエータ37、制御装置38、電源39及びスライドガイド40を備える。
加熱ヒータ35は、芯金1表面の樹脂被覆層3を加熱する熱源である。空圧シリンダ36は、加熱ヒータ35を芯金1近傍に移動させるための駆動源である。アクチュエータ37は、上記加熱ユニットを芯金軸方向へ移動させるための駆動源である。制御装置38は、電源39を制御して、加熱ヒータ35へ適正な電力を供給する。スライドガイド40は、加熱ユニットの移動をガイドするための部材である。
The metal core external heating mechanism includes a
The
樹脂被覆ローラ表面の平滑装置の動作について説明する。
芯金1にPFAを粉体塗装した後に焼成し、離型性樹脂層を芯金胴部上に形成した対着ローラをテール側のハウジング12を空圧シリンダ14によって移動させ、中空チャック15にてチャッキングする。
The operation of the smoothing device on the surface of the resin-coated roller will be described.
The
加熱ヒータ8を芯金1内部に挿入し、電極20とコネクティング(電気的に接続)する。定着ローラ1を回転させ、加熱ヒータ8に電源23から電力を供給し、温度センサ21によって芯金1表面に粉体塗装した離型性樹脂の温度をモニタリングしながら設定温度に加熱する。
The
また、加熱ヒータ35を芯金1の近傍まで空気シリンダ36によって移動させ、芯金1を加熱する。この際、芯金1の表面に粉体塗装した離型性樹脂の温度を温度センサ21によって測定し、設定温度となるように制御装置22で調整する。
Further, the
芯金1の表面に粉体塗装した離型性樹脂が設定温度(例えば、300〜310℃)に達した後、カートリッジヒータ31によって加熱されて所定温度(例えば350〜360℃)に制御された押圧ローラ25を芯金1の表面に粉体塗装されている離型性樹脂に加圧し、芯金1の回転によって押圧ローラ25が連れ回りしながらアクチュエータ30にて軸方向に移動しながらバニッシュ加工を行う。
The releasable resin powder-coated on the surface of the
アクチュエータ30の駆動と同期して、加熱ヒータ35を搭載しているアクチュエータ37を押圧ローラ25と同方向・同速度で移動させる。
押圧ローラ25が当接している芯金1の表面の離型性樹脂の表面温度が300〜310℃になるように、制御装置38によって加熱ヒータ35の温度を制御する。
In synchronization with the driving of the
The temperature of the
芯金1の胴部端部から軸方向に沿って胴部全長に亘ってバニッシュ加工を行うことで、樹脂被覆ローラ表面の平滑性を向上させる。
The smoothness of the surface of the resin-coated roller is improved by performing burnishing over the entire length of the body portion along the axial direction from the end portion of the body portion of the
図5に、加熱ヒータ35の構成例を示す。図示する構成においては加熱ヒータ35はコイル45を備えており、渦電流による誘導加熱を行う。
FIG. 5 shows a configuration example of the
図6に、加熱ヒータ35の別の構成例を示す。図示する構成においては、加熱ヒータ35は、複数のハロゲンヒータ46と反射板46とを有しており、ハロゲンヒータ46が発する熱線を芯金1の表面に粉体塗装されている離型性樹脂に反射板47を用いて集光する。
FIG. 6 shows another configuration example of the
図7に、加熱ヒータ35の別の構成例を示す。図示する構成においては、加熱ヒータ35は遠赤外線ヒータパネル48を備えており、遠赤外線ヒータパネル48が発する遠赤外線を芯金1の表面に粉体塗装されている離型性樹脂に照射する。
FIG. 7 shows another configuration example of the
本実施形態にかかる樹脂被覆ローラ表面の平滑装置によれば、薄肉化した芯金表面の樹脂被覆層表面の平滑性を向上させられる。 According to the smoothing device for the surface of the resin-coated roller according to the present embodiment, the smoothness of the surface of the resin coating layer on the surface of the thinned metal core can be improved.
なお、上記実施形態は本発明の好適な実施の一例であり、本発明はこれに限定されることなく様々な変形実施が可能である。 In addition, the said embodiment is an example of suitable implementation of this invention, and various deformation | transformation implementation is possible for this invention, without being limited to this.
1 芯金
2 プライマ層
3 樹脂被覆層
11、12 ハウジング
13 ガイド機構
14、29、36 空圧シリンダ
15 チャック
16 ベルト
17 支持部材
18 レール
19 ガイドブロック
20 電極
21 温度センサ
22、38 制御装置
23、39 電源
25 押圧ローラ
26 軸受
27 スプリング
28 スライドガイド
30、37 アクチュエータ
31 カートリッジヒータ
32、33 非接触式温度計
35 加熱ヒータ
40 スライドガイド
45 コイル
46 ハロゲンヒータ
47 反射板
48 ヒータパネル
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記ローラの両端部を回転自在に支持する支持部材と、
前記ローラを回転駆動する回転駆動手段と、
前記中空円筒状芯金内部に配置される第1の加熱手段と、
前記ローラに当接した状態で連れ回り回転する押圧平滑手段と、
前記押圧平滑手段を加熱する第2の加熱手段と、
前記押圧平滑手段を前記ローラの軸方向に並進可動する第1のアクチュエータと、
前記ローラの表面温度を測定する温度センサと、
前記ローラに非接触でかつ前記中空円筒状芯金の外部に設けられ、前記ローラを加熱する第3の加熱手段と、
前記第3の加熱手段を前記ローラの軸方向に並進可動するアクチュエータとを備えた樹脂被覆ローラ表面の平滑装置。 A smoothing device for the surface of a resin-coated roller having at least one resin-coated layer on a hollow cylindrical metal core,
A support member that rotatably supports both ends of the roller;
A rotation driving means for rotating the roller;
First heating means disposed inside the hollow cylindrical cored bar,
Pressure smoothing means that rotates with the roller in contact with the roller;
Second heating means for heating the pressing smoothing means;
A first actuator that translateably moves the pressing smoothing means in the axial direction of the roller;
A temperature sensor for measuring the surface temperature of the roller;
Non-contact with the roller and provided outside the hollow cylindrical cored bar, and third heating means for heating the roller;
An apparatus for smoothing the surface of a resin-coated roller, comprising: an actuator that translates the third heating means in the axial direction of the roller.
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