使用不锈钢的固着装置的制作方法

本发明涉及一种包括使用不锈钢的薄壁管状的固着构件的固着装置，尤其，涉及一种在激光打印机或复印机中，包括用以施加热与压力而使色粉固着于用纸的固着套筒(sleeve)、或固着辊的固着装置。

背景技术：

激光打印机或复印机的固着方式逐渐从现有的辊固着方式向膜固着方式变化。关于现有的辊固着方式，由于辊内部的加热器对辊进行加温，故而在打印待机中也需要预先运转加热器。与此相对，将壁厚形成得薄的固着套筒由于导热效率高、热容量小、且加热器仅在旋转时运作，故而省电且可缩短待机时间。作为成为该固着套筒的基层的薄壁的管状体，可使用不锈钢等金属或聚酰亚胺等树脂。但是，为了省电或缩短待机时间，优选为具有强度且热容量小的不锈钢等金属制。

对于固着套筒而言，要求可耐变形的周方向的柔软性与耐久性。在使用不锈钢作为固着套筒的基层的情况下，其厚度可极薄地制造为20μm～50μm。作为制造此种极薄的金属制管状体的方法，众所周知的是使用旋压加工的方法(参照专利文献1)。

使用不锈钢的极薄的固着套筒的热容量小(比热小于现有的铝制的固着套筒)，因此热响应性佳。另外，使用不锈钢的极薄的固着套筒的壁厚薄，因此固着套筒的厚度方向的温度上升快。但是，由于导热率小于现有的铝制的固着套筒，故而固着套筒的轴向的导热性差。进而，课题在于：由于在供给纸时，固着套筒的轴向的中央部的热被夺取，另一方面，轴向的两端部的温度上升，故而固着套筒的轴向的温度无法变得均一，所谓的固着套筒的热不均。

作为用以解除固着套筒的热不均的方法，有对成为基层的不锈钢的管状体的外周面实施导热率大的铜镀敷的方法。但是，该方法存在因铜的氧化皮膜的影响而导致橡胶等涂料难以密接于铜镀敷的外周面的问题。

作为用以解除固着套筒的热不均的方法，有对不锈钢与铜的层叠材(包层材)、或不锈钢与铝的层叠材进行旋压加工，而制造极薄的金属制管状体的方法。但是，该方法存在由于层叠材的价格高，故而制造成本上升的问题。

作为用以解除固着套筒的热不均的其他方法，有对成为基层的不锈钢的管状体的外周面喷镀导热率大的铝的方法(专利文献1～专利文献4)。另外，利用从卤素灯产生的辐射热的卤素加热器由于使用灯作为发热体，故而接通电源后可立即加热，为低成本且具有稳定性。但是，对于壁厚厚的固着套筒而言，由于固着套筒的热容量变大，且提高固着套筒的温度而需要时间，故而难以采用卤素加热器。

关于专利文献1的固着构件，未记载成为基层的不锈钢的壁厚。另外，所喷镀的铝被膜的壁厚为5μm以上。进而，设置于不锈钢的管状体的内部的发热体为传热流体(heat transfer fluid)13、或加热器15。

关于专利文献2的固着构件，未记载成为基层的不锈钢的壁厚、及所喷镀的铝被膜的壁厚。另外，未记载设置于不锈钢的管状体的内部的发热体。关于专利文献3的固着构件，未记载成为基层的不锈钢的壁厚。另外，所喷镀的铝被膜的壁厚为1.5mm，并非薄壁的铝被膜。进而，设置于不锈钢的管状体的内部的发热体为电磁感应加热线圈5。

关于专利文献4的固着构件，成为基层的不锈钢的壁厚为30μm～200μm。另外，未记载关于对成为基层的不锈钢的外周面喷镀铝的情况。进而，设置于不锈钢的管状体的内部的发热体为陶瓷加热器11。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开昭53-120537号公报

[专利文献2]日本专利特开平8-95410号公报

[专利文献3]日本专利特开2001-109307号公报

[专利文献4]日本专利特开2003-156954号公报

技术实现要素：

[发明所要解决的问题]

本发明的目的在于提供一种通过在成为基层的薄壁的不锈钢的管状体的外周面形成薄壁的铝被膜，而厚度方向的温度上升快、轴向的温度均一，且固着构件的热不均少、用以加热固着构件的能量少的固着装置。

[解决问题的手段]

所述课题可通过以下的方法来解决。

即，本发明1的使用不锈钢的固着装置为在通过色粉(toner)而加以复印的图像形成装置中，对色粉像进行加热而使其固着于记录介质上的固着装置，所述使用不锈钢的固着装置包括通过设置于内部的发热体而进行加热的薄壁管状的固着构件，所述固着构件是通过以下的工序而形成：进行在不锈钢的杯状管状体的内周面嵌入芯棒(mandrel)，并且在所述杯状管状体的外周面按压辊的旋压加工，使所述杯状管状体沿轴向长条化而形成壁厚为20μm～300μm的不锈钢的杯状管状体的工序；将所述杯状管状体的两端切断而形成成为基层的不锈钢的管状体的工序；对所述不锈钢的管状体的外周面喷镀铝而形成壁厚为10μm～150μm的铝被膜的工序；以及在所述铝被膜的外周面形成脱模层的工序。

本发明2的使用不锈钢的固着装置：在本发明1中，

所述固着构件的基层为壁厚为20μm～50μm的固着套筒的所述基层、或壁厚为100μm～300μm的固着辊的所述基层的任一个，且

所述铝被膜的厚度为所述基层的15％～50％。

本发明3的使用不锈钢的固着装置：在本发明2中，所述发热体为卤素加热器。

本发明4的使用不锈钢的固着装置包括：在本发明3中，对所述不锈钢的管状体的外周面进行喷射加工而进行表面粗糙化的工序作为对所述不锈钢的外周面喷镀铝的工序的前工序。

本发明5的使用不锈钢的固着装置：在本发明4中，所述铝被膜的外周面的表面粗糙度Rmax(最大高度)为40μm以下。

本发明6的使用不锈钢的固着装置：在本发明5中，作为对所述不锈钢的外周面喷镀铝的工序的后工序，对所述不锈钢的管状体的外周面进行研磨加工而去除凸部。

[发明的效果]

本发明的使用不锈钢的固着装置由于在成为基层的薄壁的不锈钢的管状体的外周面形成有薄壁的铝被膜，故而厚度方向的温度上升快、轴向的温度均一，且固着构件的热不均少、用以加热固着构件的能量少。另外，由于固着构件的热容量变小，故而可使用卤素加热器作为发热体，接通电源后可立即加热，为低成本且稳定性得到提高。

附图说明

图1是表示应用本发明的固着装置的图像形成装置的概要的说明图。

图2是以剖面图表示本发明的使用不锈钢的固着装置的说明图。

图3是表示本发明的使用不锈钢的固着构件的制造方法的工序图。

图4(a)、图4(b)是表示本发明的实施方式的固着辊的制造方法，图4(a)是表示利用深冲压加工的杯状管状体的成形工序的纵剖面图，图4(b)是表示所成形的杯状管状体的立体图。

图5(a)、图5(b)表示图4(a)、图4(b)的后工序，图5(a)是表示使用芯轴对图4(b)的杯状管状体进行旋压加工的工序的说明图，图5(b)是表示将旋压加工结束后的杯状管状体的两端切断而成形管状的固着辊的工序的说明图。

图6是表示对将两端切断的管状的固着辊实施喷砂加工的工序的说明图。

图7是表示图6的工序的后工序即对将两端切断的管状的固着辊喷镀铝的工序的说明图。

图8(a)、图8(b)表示喷镀有铝的固着辊的外周面的照片，图8(a)是表示固着辊的外周面的整体的照片，图8(b)是表示由图8(a)的黑色的矩形线包围的范围的12倍的放大照片。

图9表示图8(b)的三处部位的显微镜照片，且是五种倍率的显微镜照片。

图10(a)、图10(b)、图10(c)是对喷镀有铝的固着辊的三处部位的表面粗糙度进行测定所得的图表。

图11(a)、图11(b)、图11(c)是在对铝被膜的外周面进行研磨加工后，对固着辊的三处部位的表面粗糙度进行测定所得的图表。

图12是表示在铝被膜的外周面形成有氟树脂的脱模层的状态的固着辊的剖面的说明图。

符号的说明

1：图像形成装置

2：本体

3：曝光部

4：感光体

5：转印部

6：托盘

7：供纸部

8：抗蚀剂辊

9：固着装置

11：色粉

12：用纸

13：固着辊

14：加压辊

15：发热体

100：不锈钢的薄板

101：凹模

102：冲头

200：杯状管状体

201：内周面

202：外周面

300：芯棒

301：辊

302：切断刀

400：成为基层的不锈钢的管状体

401：铝被膜

402：脱模层(表层)

500：喷射喷嘴

501：研磨材

502：喷射喷嘴移动方向

601：喷镀枪

602：喷镀枪移动方向

A：激光光

D：外径尺寸

L1：轴向长度

L2：喷射距离

L3：喷镀距离

STEP1～STEP9：步骤

t1、t2：壁厚

具体实施方式

[图像形成装置的概要说明]

以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。图1是表示应用本发明的固着装置的图像形成装置的概要的说明图。本发明是与固着装置9相关的发明，首先，对应用该固着装置9的图像形成装置1的构成的概要进行说明。众所周知的是该图像形成装置1有多种形态，例如，当以与激光打印机相关的图像形成装置1进行说明时，图像形成装置1包括本体2、曝光部3、感光体4、转印部5、托盘6、供纸部7、抗蚀剂辊8、固着装置9等。关于各种要素的功能、构成，由于众所周知，故而省略详细说明。其次，对关于图像形成装置1的运作的概略进行说明。

在复印时，从曝光部3对感光体4照射所复印的图像的激光光A。感光体4的感光滚筒一边旋转，一边经过带电、曝光、显影的各工序而通过色粉11来形成色粉像。色粉11是在粒子中内包含着色剂与蜡的，经过所述工序而在感光体4上形成色粉像。该色粉像利用转印部5经由与感光体4对向设置的转印辊来转印于通过抗蚀剂辊8而从供纸部7运送来的用纸12。

通过转印部5的用纸12被运送至固着装置9。固着装置9中，用纸12一边被夹持于固着辊13与加压辊14之间一边被运送，通过热与压力而将色粉像固着于用纸12。经固着的用纸12作为输出图像以箭头所示的流动被排出至托盘6。基本上利用以上所述的工序来进行激光打印机的复印。

其次，对固着装置9进行说明。图2是以剖面图表示本发明的使用不锈钢的固着装置的说明图。应用本发明的固着装置9基本上包括固着辊(固着构件)13、加压辊14及作为发热体15的卤素加热器等。该装置是相对于薄的管状的固着辊13，使加压辊14加压而将用纸12的色粉像固着的构成。首先，当对固着辊进行说明时，固着辊13通过作为设置于固着辊13内的发热体15的卤素加热器进行加热。

固着辊(固着构件)13是由基层的壁厚为100μm～300μm的不锈钢形成。也可使用壁厚为20μm～50μm的极薄的由不锈钢形成的固着套筒(作为固着构件的固着膜)来代替壁厚相对较厚的固着辊13。若设为极薄的固着套筒，则在加压辊14与发热体15之间形成规定压轧宽度的压轧部而压接固着套筒，并仅对压轧部进行加热，由此可进行快速启动的加热固着。

[固着辊13的制造方法]

图3是表示本发明的使用不锈钢的固着构件的制造方法的工序图。图4(a)、图4(b)表示本发明的实施方式的固着辊的制造方法，图4(a)是表示图3的步骤(STEP)1的利用深冲压加工的杯状管状体的成形工序的纵剖面图，图4(b)是表示所成形的杯状管状体200的立体图。壁厚为20μm～50μm的极薄的由不锈钢形成的固着套筒也可利用与固着辊相同的制造方法来制造。如图4(a)所示，利用凹模101与冲头102对SUS304等不锈钢的薄板100进行深冲压加工，而成形图4(b)所示的杯状管状体200。

图5(a)、图5(b)表示图4(a)、图4(b)的后工序，图5(a)是表示进行图3的STEP2的旋压加工的工序的说明图，且是表示使用芯棒对杯状管状体200进行旋压加工的工序的说明图。图5(b)是表示图3的STEP3的工序的说明图，且是表示将旋压加工结束后的杯状管状体200的两端切断而成形管状的固着辊的工序的说明图。即，如图5(a)所示，将旋压加工机的芯棒300嵌入至杯状管状体200的内周面201，旋转芯棒300而使杯状管状体200旋转。

在杯状管状体200的外周面202按压辊301、辊301，并沿杯状管状体200的轴向移动辊301、辊301而进行旋压加工。杯状管状体200沿杯状管状体200的轴向进行塑性变形而成为薄壁，并沿轴向进行长条化。如图5(b)所示，只要利用切断刀(cut-off tool)302、切断刀302将旋压加工结束的杯状管状体200的两端切断，则可获得成为固着辊13的基层的壁厚为100μm～300μm的不锈钢的管状体400。利用相同工序的旋压加工，也可制造可应用于固着套筒的壁厚为20μm～50μm的不锈钢的管状体400。

图6表示图5(a)、图5(b)的后工序，是表示图3的STEP4的工序的说明图，且是表示对成为基层的不锈钢的管状体400实施喷砂加工的工序的说明图。如图6所示，本发明的实施方式的成为基层的不锈钢的管状体400的尺寸为外径尺寸D为φ20、轴向长度L1为258mm、壁厚t1为100μm。使用吸引式的喷砂装置，并且研磨材501为氧化铝#60，喷射距离L2为200mm，喷射时间为30秒，空气压力为0.4Mpa。一边使成为基层的不锈钢的管状体400以150rpm旋转，一边沿成为基层的不锈钢的管状体400的轴向平行(箭头502方向)地移动喷射喷嘴500同时实施喷砂加工。

图7表示图6的后步骤，是表示图3的STEP5的工序的说明图，且是表示对成为基层的不锈钢的管状体400的外周面喷镀铝的工序的说明图。如图7所示，使用电弧喷镀装置，并且喷镀线材的材质为纯度99％的铝，喷镀线材的外径尺寸为φ1.2mm，喷镀距离L3为120mm，喷镀枪601的移动速度为20mm/sec，空气压力为0.5Mpa。一边使成为基层的不锈钢的管状体400以150rpm旋转，一边沿成为基层的不锈钢的管状体400的轴向平行(箭头602方向)地移动喷镀枪601同时喷镀铝。所喷镀的铝被膜401的壁厚t2为20μm～30μm。所喷镀的铝也可为铝合金。

在喷镀时，使所喷镀的铝被膜401的壁厚t2在轴向上产生变化，而可形成倒冠(inverted crown)形状的铝被膜401。即，根据成为基层的不锈钢的管状体400的轴向位置，控制喷镀枪601的移动速度(使轴向的两端部的移动速度逐渐慢于轴向的中央部)，将成为基层的不锈钢的管状体400的轴向的中央部设为薄壁的铝被膜401，并随着向轴向的两端部行进而使铝被膜401逐渐形成为厚壁。其结果，轴向的中央部因薄壁而热容量变小，轴向的两端部因厚壁而热容量变大。因此，固着辊13的轴向的中央部通过供纸而温度较两端部降低，但由于热容量小，故而可在短时间内使固着辊13的轴向的中央部的温度上升。其结果，可使固着辊13的热不均减少。

图8(a)、图8(b)表示喷镀有铝的固着辊13的外周面的照片，图8(a)是表示固着辊13的外周面的整体的照片，图8(b)是表示由图8(a)的黑色的矩形线包围的范围的12倍的放大照片。图9表示图8(b)的三处部位的显微镜照片，且是五种倍率的显微镜照片。图10(a)、图10(b)、图10(c)是对喷镀有铝的固着辊13的三处部位(凸缘(Flange)、底部(Bottom)、中心(Center))的表面粗糙度进行测定所得的图表。表1是表示图10(a)、图10(b)、图10(c)的表面粗糙度的数据。如图5(a)、图5(b)所示，成形了杯状管状体200时的口侧为凸缘(Flange)，底侧为底部(Bottom)，口侧与底侧的轴向的中间位置为中心(Center)。如图10(a)、图10(b)、图10(c)以及表1所示，关于喷镀有铝的固着辊13的外周面，Ra(中心线平均粗糙度)为7.366μm～9.929μm，Rz(10点的平均高度)为27.770μm～35.516μm，Rmax(最大高度)为56.388μm～73.038μm。

[表1]

其次，在图3的STEP6的工序中，对喷镀有铝的固着辊13的外周面进行研磨加工。一边使固着辊13旋转，一边沿固着辊13的轴向平行地移动研磨工具同时去除固着辊13的外周面的凸部，从而使铝被膜的外周面变得光滑。图11(a)、图11(b)、图11(c)是对经研磨加工的铝被膜401的外周面的三处部位(凸缘、底部、中心)的表面粗糙度进行测定所得的图表。表2是表示图11(a)、图11(b)、图11(c)的表面粗糙度的数据。如图11(a)、图11(b)、图11(c)以及表2所示，关于经研磨加工的固着辊13的外周面，Ra(中心线平均粗糙度)为6.892μm～7.330μm，Rz(10点的平均高度)为23.949μm～25.098μm，Rmax(最大高度)为36.297μm～39.059μm。通过研磨加工而去除固着辊13的外周面的凸部，从而减小在后工序中所涂装的氟树脂或硅橡胶的凹凸。即，铝被膜的外周面的表面粗糙度以Rmax(最大高度)计40μm以下为佳，优选为10μm～40μm为佳。

[表2]

其次，在图3的STEP7的工序中，对经研磨加工的铝被膜401的外周面进行脱脂、清洗。在图3的STEP8的工序中，对经清洗的铝被膜401的外周面利用喷枪实施底漆涂装。底漆使用以四氟乙烯树脂为主成分的水系涂料。图3的STEP9为最后的工序，在实施了底漆涂装的外周面，利用喷枪涂布具有脱模性的氟树脂或硅橡胶等弹性构件作为脱模层(表层)402，从而完成固着辊13(如图12所示)。由此，追随用纸12而使色粉11均一固着，进而可实现脱模性的提高。

[铝皮膜的壁厚]

不锈钢的管状体的外周面由所喷镀的铝皮膜被覆。该铝被膜401的壁厚t2在所述实施方式中为20μm～30μm。若相对于不锈钢的管状体的壁厚，铝皮膜的壁厚薄，则抑制端部的温度上升的效果低。下述表3中，在将铝皮膜的壁厚固定为30μm，并使不锈钢的管状体的壁厚产生变化时，测定端部的温度上升。

[表3]

固着辊的端部温度与基层的厚度

根据该结果，判明了：在不锈钢的管状体与铝皮膜的壁厚的比为比率12％时，端部的温度变高。若铝皮膜的壁厚薄于10μm，则产生孔，因此需要将壁厚设为10μm，更优选为设为20μm以上。通常而言，若考虑到机械强度、热容量，则作为固着套筒的基层的不锈钢管状体的壁厚为20μm～50μm。同样地，作为固着辊的基层的不锈钢管状体的壁厚为100μm～300μm。因此，若考虑到固着辊的基层的壁厚最大为300μm左右的情况，则根据表1所理解那样，铝皮膜的壁厚只要为不锈钢管状体的15％以上即可，即便过厚，也是浪费材料。从作为固着辊的基层的不锈钢管状体的壁厚最大为300μm左右的方面而言，最大为其50％的铝皮膜的壁厚的限度为150μm。

因此，固着辊、或固着套筒的铝皮膜的壁厚为10μm～150μm左右为佳。优选为，固着套筒的铝皮膜的壁厚为10μm～25μm，固着辊的铝皮膜的壁厚为10μm～150μm。若以该铝皮膜的壁厚与不锈钢管状体的壁厚的比率来说，则铝皮膜的壁厚为不锈钢管状体的壁厚的15％以上、未满50％为佳。

本发明的使用不锈钢的固着装置由于在成为基层的薄壁的不锈钢的管状体的外周面形成有薄壁的铝被膜，故而厚度方向的温度上升快、轴向的温度均一，且固着构件的热不均少、用以加热固着构件的能量少。另外，由于固着构件的热容量变小，故而可使用卤素加热器作为发热体，接通电源后可立即加热，为低成本且稳定性得到提高。本发明的实施方式中，对使用卤素加热器作为发热体的例子进行了说明，但也可使用陶瓷加热器、电磁感应加热线圈等其他发热体。