JP2001027223A

JP2001027223A - 定着ローラ用軸受装置

Info

Publication number: JP2001027223A
Application number: JP11201310A
Authority: JP
Inventors: Satoru Fukuzawa; 覚福澤
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1999-07-15
Filing date: 1999-07-15
Publication date: 2001-01-30
Anticipated expiration: 2019-07-15
Also published as: JP3668644B2

Abstract

(57)【要約】【課題】定着装置周辺から発生する周期的および単発
的な異音を少なくする。【解決手段】転がり軸受５の内輪５ｃに断熱スリーブ
１を設け、定着ローラを回転自在に両端で支持してな
り、断熱スリーブ１が円周方向の一箇所で分断するスリ
ットを有する樹脂成形体であり、かつ転がり軸受５の内
輪５ａに圧入嵌合される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は複写機、レーザービ
ームプリンター等の電子写真装置の定着ローラを回転自
在に支持する軸受装置に関し、詳しくは転がり軸受と樹
脂製断熱スリーブからなる定着ローラ用の軸受装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電子写真装置は、光学装置で形
成された静電潜像にトナーを付着させ、このトナー像を
コピー用紙に転写し、さらに定着させるものであり、こ
の定着工程では、ヒータを内蔵した定着ローラと加圧ロ
ーラとの間にトナー像を通過させる。これにより、トナ
ー像からなる転写像がコピー用紙上に加熱融着によって
定着される。図３は、このような電子写真装置における
加熱定着装置の一例を示す。定着ローラ４は、線状ない
し棒状のヒータ６を軸心部に内蔵した軟質の金属製であ
り、両端に小径の軸部４ａが突出した円筒状に形成され
ている。定着ローラ４は、アルミニウム、またはアルミ
ニウム合金（Ａ５０５６、Ａ６０６３等）等の熱伝導性
に優れた金属材料からなり、旋削や研磨等で表面が仕上
げられ、表面にはフッ素樹脂等の非粘着性の高い樹脂が
コーティングしてある。定着ローラ４は、両端の軸部４
ａで深溝玉軸受からなる転がり軸受５を介してハウジン
グ７に回転自在に支持され、一端における転がり軸受５
よりも端部側に、回転動力を受けるギヤ８が設けられて
いる。定着ローラ４に接して定着ローラ４と平行に加圧
ローラ９が設けられ、両端で軸受１０を介してハウジン
グ７に回転自在に支持されている。加圧ローラ９は、鉄
やアルミニウム等の芯金上にシリコンゴム等の被覆を設
けたものである。コピー紙は、回転駆動される定着ロー
ラ４と従動する加圧ローラ９との間で送られながら、定
着ローラ４による加熱融着でトナー像が定着処理され
る。転がり軸受５と定着ローラ４の軸部４ａとの間に
は、合成樹脂等からなる放熱防止用の断熱スリーブ１が
軸部４ａに圧入嵌合されて介在させてある。

【０００３】断熱スリーブ１の一例を図４に示す。図４
（ａ）は断熱スリーブの斜視図であり、図４（ｂ）は側
面図である。断熱スリーブ１は、分断部にスリット２を
形成して周方向一つ割りとし、定着ローラ４の軸部４ａ
に圧入嵌合される。スリットを形成する理由は、断熱ス
リーブ１が熱膨張によって内径が大径となり定着ローラ
４とがたつきが生じるのを防止するためである。また、
定着ローラと転がり軸受の間に断熱スリーブを介在させ
るのは、定着ローラの加熱時に、両端部の転がり軸受か
ら熱が逃げて定着ローラの軸方向に沿う温度分布が不均
一になるのを防止するのとともに、軸受の高温劣化を防
止するためである。さらに、断熱スリーブ１を定着ロー
ラ４の軸部４ａに圧入嵌合するのは、転がり軸受５と軸
部４ａとの間で生じる軸受のクリープが、断熱スリーブ
１と軸部４ａとの間で発生するのを防止するためであ
る。この理由は、軸受のクリープによって軸部４ａが断
熱スリーブ１によって削られ摩耗し回転精度が悪化する
のを防止するためである。これにより、軸受のクリープ
は転がり軸受５と断熱スリーブ１の間で発生する。転が
り軸受５の内輪は焼き入れ処理されているため、転がり
軸受５と断熱スリーブ１の間で軸受のクリープが発生し
ても、いずれも摩耗することはない。一方、定着装置を
内蔵する複写機、レーザービームプリンター等の電子写
真装置は、高速化、軽量化、小型化といった機能、デザ
インの向上の他に静粛化が求められている。特に、家庭
内での使用など使用場所の多様化とともに、この静粛化
がますます求められている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電子写
真装置の静粛化を追及したところ、従来問題とされてい
なかった定着装置周辺の異音が問題となってきた。すな
わち、電子写真装置を構成する他の部品での消音化ある
いは少音化が進んだ結果、定着装置周辺から周期的な異
音や単発的な異音が発生していることが分かり、この異
音を少なくすることが電子写真装置の静粛化にとって重
要な問題となってきた。本発明は、このような問題に対
処するためになされたもので、定着装置周辺から発生す
るさまざまな異音を少なくすることができる定着ローラ
の軸受装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の定着ローラ用軸
受装置は、定着ローラを回転自在に支持する軸受装置
を、円周方向の一箇所で分断するスリットを有する樹脂
製の断熱スリーブと転がり軸受とから構成し、上記転が
り軸受の内輪に上記断熱スリーブを圧入嵌合されてなる
ことを特徴とする。すなわち、本発明は、転がり軸受の
内輪に断熱スリーブが圧入嵌合されることにより転がり
軸受と断熱スリーブが一体となった軸受装置を有する定
着ローラ用軸受装置である。なお、本発明において、定
着ローラとは、コピー用紙に転写されたトナー像を加熱
定着させる装置に用いられる定着ローラを意味し、定着
ベルト式定着装置における加熱ローラも含まれる。

【０００６】また、軸受装置は、上記転がり軸受の内輪
と上記断熱スリーブとのしめ代が半径で 0.2〜 0.4mmで
圧入嵌合されてなることを特徴とする。

【０００７】また、断熱スリーブのスリット間隔は、
0.3〜 2.0mmであることを特徴とする。

【０００８】断熱スリーブは、対アルミニウム合金の摩
擦係数が 0.29 以下の摺動性樹脂組成物から形成されて
なることを特徴とする。

【０００９】また、軸受装置は、上記転がり軸受の内輪
と、上記断熱スリーブとの圧入嵌合部の嵌合隙間に充填
材が満たされてなることを特徴とする。この充填材がフ
ッ素グリースであることを特徴とする。

【００１０】上記転がり軸受には、四フッ化エチレン樹
脂の粉末が配合されたグリースが封入されてなることを
特徴とする。

【００１１】定着装置周辺で発生する周期的および単発
的な異音を解析したところ、異音の一つの原因として、
定着ローラの共振音にあることが実験・分析により判明
した。さらにこの共振音の原因が断熱スリーブにあるこ
とが分かった。定着ローラは転がり軸受により支持され
回転するが、軸受のクリープによって断熱スリーブ自体
も共回りする。また、定着ローラは加圧ローラ等により
軸の垂直方向に一定の方向に力を受けているため、共回
りした断熱スリーブの分断部がその力を受けている部分
にくるとわずかな段差を生じ、このときに起こるごくわ
ずかな振動が定着ローラに伝わり共振、共鳴することで
異音が発生することが分かった。本発明はこのような知
見に基づきなされたもので、軸受装置を断熱スリーブ一
体型転がり軸受とすることにより、分断部を有する断熱
スリーブを用いても、定着ローラの共振音を防ぎ、異音
の発生を抑えることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態を図１およ
び図２により説明する。図１は定着ローラ用の軸受装置
の断面図（図１（ａ））およびＡ−Ａ断面図（図１
（ｂ））であり、図２は軸受装置を構成する断熱スリー
ブの断面図（図２（ａ））および転がり軸受の断面図
（図２（ｂ））である。断熱スリーブ１は、フランジ１
ａ付きの円筒１ｂからなり、円周方向の一箇所がスリッ
ト２により分断され合口が形成される。スリット２は断
熱スリーブが熱膨張した場合でも、転がり軸受５との膨
張率の差で定着ローラ４を絞め込まないようにするた
め、逃げの役割を果たす。スリット間隔は断熱スリーブ
作製時には 2.0mmを越えてもよいが、転がり軸受に組込
んだ後は、スリット間隔を 0.3〜 2.0mmとする。スリッ
トの間隔が 0.3〜 2.0mmであれば断熱スリーブの熱膨張
で合口がぶつかり合うことがない。 2.0mmを越えるスリ
ットがある場合は、転がり軸受の真円度に影響が生じ、
円滑な回転が行なえなくなるおそれがある。

【００１３】断熱スリーブ１のスリット２は、両側の合
い口が径方向に重なる形状とすることができる。径方向
に重なる形状とすることにより、定着ローラの軸部と軸
受の内輪とが直接に対面せず、スリット内における放電
距離が長くなり、定着ローラから軸受側へ放電されるこ
とがなくなり、残トナーの除去効率が高くなる。

【００１４】転がり軸受５は、内輪５ａと外輪５ｃとの
間に介在される転動体５ｂおよび保持器とにより構成さ
れているが、場合によっては保持器はなくともよい。断
熱スリーブ１が転がり軸受５の内輪５ａ内径に圧入嵌合
されて、断熱スリーブ一体型転がり軸受となる。圧入嵌
合のしめ代は半径で 0.2〜 0.4mmである。すなわち図２
において、（ｄ₁−ｄ₂）／２＝ 0.2〜 0.4mmである。
0.2mm未満であると軸受と断熱スリーブが一体化できず
異音の発生を防止できない。 0.4mmを越えると応力で断
熱スリーブが破損するおそれがある。

【００１５】この断熱スリーブは 200℃程度まで昇温す
る定着ローラに接するため耐熱性に優れた樹脂成形体で
ある。例えば、高耐熱性の合成樹脂を母材として、各種
強化材、添加剤等の充填材を含有させたもので形成す
る。具体的にはポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹
脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルケトン樹
脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリフェニレン
サルファイド樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂等の樹
脂に各種充填材を入れて強化されたものであって、熱変
形温度 220℃以上を有する超耐熱性樹脂が使用できる。
また、電気絶縁性あるいは導電性樹脂材料であっても使
用することができる。特に放電構造を有する定着装置に
はカーボンブラック等を配合した導電性の樹脂材料が好
ましく、放電構造のない定着装置には電気絶縁性の樹脂
材料の必要がある。

【００１６】また、樹脂成形体は耐熱性に優れるととも
に、アルミニウム合金に対する摩擦係数が 0.29 以下の
摺動性樹脂組成物から成形される。軸受装置は断熱スリ
ーブと転がり軸受とが一体化された構成であるため、定
着ローラと軸受装置がクリープする。その結果、定着ロ
ーラの軸部が摩耗する。断熱スリーブ一体型転がり軸受
を用いて、図３に示す加熱定着装置に組み込んで実験し
た結果、摩擦係数を 0.29 以下とすることにより、この
クリープによる定着ローラ軸部の摩耗を防止できた。な
お、摩擦係数を対アルミニウム合金とした理由は、断熱
スリーブが接する部材のためであり、すなわち定着ロー
ラの軸部がアルミニウム合金からなることを示す。摩擦
係数が0.29より大きい場合は定着ローラと軸受装置のク
リープにより、定着ローラあるいは断熱スリーブの接触
部が摩耗するおそれがある。なお、摩擦係数は後述する
スラスト型摩擦摩耗試験機により測定される値である。
摩擦係数の下限値は低い値であることが好ましい。上記
摩擦係数の値としては、 0.04 程度を下限値としても良
い。

【００１７】転がり軸受内輪５ａへの断熱スリーブ１の
圧入嵌合は、樹脂材料からなる断熱スリーブのみを圧入
嵌合してもよいが、圧入嵌合部３の嵌合隙間に充填材が
満たされるように圧入嵌合してもよい。転がり軸受と断
熱スリーブとの嵌合面には、僅かであるが嵌合隙間が発
生し、この隙間に充填材を満たすことにより、一層一体
化された軸受装置が得られるため、異音の発生がさらに
抑えられる。充填材としては耐熱性に優れ熱的劣化の小
さいフッ素グリースが容易に充填できるため好ましい。
嵌合隙間に充填材を満たす手段としては、圧入嵌合時に
嵌合面にフッ素グリースなどを塗布した後に圧入嵌合す
る。

【００１８】また、転がり軸受５に封入される潤滑グリ
ースは、四フッ化エチレン樹脂の粉末が配合されたグリ
ースである。たとえば基油がパーフルオロポリエーテル
オイルで増ちょう剤が四フッ化エチレン樹脂のフッ素グ
リースや、基油がエステルオイルで増ちょう剤がウレア
のウレアグリースに四フッ化エチレン樹脂粉末を添加し
たグリース等が挙げられる。市販品としては、フッ素グ
リースとしてダイキン工業社製デムナムＬ２００を、四
フッ化エチレン樹脂粉末を添加のウレアグリースとし
て、ＮＯＫクリューバー社製グリースＪ等が挙げられ
る。上記四フッ化エチレン樹脂粉末が配合されたグリー
スを用いると、熱劣化による影響が少なく好ましい。ま
た、四フッ化エチレン樹脂粉末の配合量は 2〜40重量％
である。この範囲で配合されると長期間の高温使用でも
潤滑性を損なうことがない。

【００１９】

【実施例】実施例１ポリアミドイミド樹脂組成物（黒鉛約 5重量％、四フッ
化エチレン樹脂約 10重量％配合、摩擦係数 0.27）を図
２（ａ）に示す形状に射出成形して断熱スリーブを得
た。なお、摩擦係数は所定形状のテストピースを用いて
スラスト型摩擦摩耗試験にて、雰囲気温度を 200℃、荷
重を 35Ｎ、周速を 2.8m/min 、相手材をアルミニウム
合金（Ａ５０５６）として測定した。得られた断熱スリ
ーブを図２（ｂ）に示す＃６８０３深溝玉軸受に圧入嵌
合し軸受装置を得た。なお、＃６８０３深溝玉軸受には
フッ素グリース封入されており、転がり軸受とのしめ代
は半径で 0.2mmであり、嵌合後のスリット間隔は 1.8mm
である。この軸受装置を富士ゼロックス製複写機の定着
装置に組込み、5000枚の通紙試験時での定着ローラ付近
の異音を集音して調査した。周期的および単発的な異音
が発生する場合を×、周期的および単発的な異音が発生
しない場合を○として評価した。結果を表１に示す。

【００２０】実施例２転がり軸受と断熱スリーブの嵌合面にフッ素グリースを
塗布する以外は実施例１と同様に軸受装置を作製して、
実施例１と同一の方法で評価した。結果を表１に示す。

【００２１】実施例３樹脂組成物をポリフェニレンサルファイド樹脂組成物
（四フッ化エチレン樹脂約 20重量％配合、アラミド繊
維約 10重量％配合、摩擦係数 0.16）に代える以外は実
施例１と同様に軸受装置を作製して、実施例１と同一の
方法で評価した。結果を表１に示す。

【００２２】実施例４しめ代を半径で 0.4mmとする以外は実施例３と同様に軸
受装置を作製して、実施例１と同一の方法で評価した。
結果を表１に示す。

【００２３】比較例１しめ代を 0mmとする以外は実施例１と同様に軸受装置を
作製して、実施例１と同一の方法で評価した。結果を表
１に示す。

【００２４】比較例２しめ代を 0mmにし、さらに転がり軸受と断熱スリーブの
嵌合面にフッ素グリースを塗布する以外は実施例３と同
様に軸受装置を作製して、実施例１と同一の方法で評価
した。結果を表１に示す。

【００２５】

【表１】表１の結果から明らかなとおり、実施例１〜実施例４は
定着ローラ付近の周期的および単発的な異音が認められ
なかった。また、嵌合面にフッ素グリースを塗布した実
施例２は塗布していない実施例１、３、４よりも静かで
あった。これに比較して、比較例１および比較例２は定
着ローラ付近の異音が認められた。

【００２６】

【発明の効果】本発明の定着ローラ用軸受装置は、円周
方向の一箇所で分断するスリットを有する樹脂材料から
構成された断熱スリーブを、転がり軸受の内輪に圧入嵌
合させた断熱スリーブ一体型の軸受装置であるので、定
着ローラの共鳴を抑えることができ、定着ローラ付近の
異音発生を防ぐことができる。

【００２７】また、この軸受装置は、上記断熱スリーブ
と転がり軸受内輪とのしめ代が半径で 0.2〜 0.4mmで圧
入嵌合されてなるので、転がり軸受と断熱スリーブが十
分に一体化でき、かつ断熱スリーブの破損などが生じな
い。

【００２８】また、上記断熱スリーブのスリット間隔が
0.3〜 2.0mmであるので、定着ローラ用軸受装置として
転がり軸受の真円度に影響が生じることなく円滑な軸受
装置が得られる。

【００２９】上記断熱スリーブは、対アルミニウム合金
の摩擦係数が 0.29 以下の摺動性樹脂組成物から成形さ
れてなるので、軸受装置と軸部との間でクリープが生じ
てもいずれも摩耗することが無い。

【００３０】転がり軸受の内輪と断熱スリーブとの圧入
嵌合部の嵌合隙間に充填材が満たされてなるので、特に
充填材がフッ素グリースであるので、定着ローラの共鳴
をより抑えることができ、定着ローラ付近の異音発生を
より防ぐことができる。

【００３１】また、上記転がり軸受は、四フッ化エチレ
ン樹脂の粉末が配合されたグリースが封入されてなるの
で、長期間の高温使用でも潤滑性を損なうことがない定
着ローラ用軸受装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】定着ローラの軸受装置を示す図である。

【図２】軸受装置を構成する断熱スリーブおよび転がり
軸受の断面図である。

【図３】加熱定着装置の破断正面図である。

【図４】断熱スリーブを示す図である。

【符号の説明】

１断熱スリーブ２スリット３圧入嵌合部４定着ローラ５転がり軸受

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】定着ローラを回転自在に支持する軸受装
置において、前記軸受装置は、円周方向の一箇所で分断するスリット
を有する樹脂製の断熱スリーブと転がり軸受からなり、
前記転がり軸受の内輪に前記断熱スリーブが圧入嵌合さ
れてなることを特徴とする定着ローラ用軸受装置。
【請求項２】前記軸受装置は、前記転がり軸受の内輪
と前記断熱スリーブとのしめ代が半径で 0.2〜 0.4mmで
圧入嵌合されてなることを特徴とする請求項１記載の定
着ローラ用軸受装置。
【請求項３】前記断熱スリーブのスリット間隔は、
0.3〜 2.0mmであることを特徴とする請求項１または２
記載の定着ローラ用軸受装置。
【請求項４】前記断熱スリーブは、対アルミニウム合
金の摩擦係数が 0.29 以下の摺動性樹脂組成物から形成
されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項３の
いずれか一項記載の定着ローラ用軸受装置。
【請求項５】前記軸受装置は、前記転がり軸受の内輪
と、前記断熱スリーブとの圧入嵌合部の嵌合隙間に充填
材が満たされてなることを特徴とする請求項１ないし請
求項４のいずれか一項記載の定着ローラ用軸受装置。
【請求項６】前記充填材はフッ素グリースであること
を特徴とする請求項５記載の定着ローラ用軸受装置。
【請求項７】前記転がり軸受は、四フッ化エチレン樹
脂の粉末が配合されたグリースが封入されてなることを
特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項記載
の定着ローラ用軸受装置。