JP2001051534A

JP2001051534A - 定着ローラ用軸受装置

Info

Publication number: JP2001051534A
Application number: JP11228786A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Hirose; 和夫廣瀬
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1999-08-12
Filing date: 1999-08-12
Publication date: 2001-02-23

Abstract

(57)【要約】【課題】加熱・冷却が頻繁に行なわれる省エネルギー
型電子写真装置用定着ローラにおいても、断熱スリーブ
のフランジ部が破断しない。【解決手段】円筒部分の一端部にフランジが設けられ
た樹脂製断熱スリーブを定着ローラの端部小径軸部と転
がり軸受内輪との間に介在させて、定着ローラを回転自
在に支持する定着ローラ用軸受装置において、該断熱ス
リーブは、上記転がり軸受に対して軸方向に相対移動不
可となる手段を上記転がり軸受内輪との嵌合面に有して
なる。

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、両端の小径軸部
４ａ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
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
たものや、定着ローラと同じように加圧ローラの軸心部
に線状または棒状ヒータを内蔵し、両端の軸受に転がり
軸受で支持するものもある。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の小径軸部４
ａとの間に、合成樹脂等からなる放熱防止用の断熱スリ
ーブ１が介在させてある。

【０００３】従来の断熱スリーブ３を図４に示す。図４
（ａ）は従来の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３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
の小径軸部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３が熱膨張によって内径が大とな
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との間に断熱スリ
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とともに、軸受の
高温劣化を防止したり、定着ローラがヒータによって加
熱され軸方向に膨張する際、軸受と定着ローラ間のすべ
りを良くし、定着ローラが膨張により変形するのを防止
するためである。

【０００４】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近年カ
ラー化が進み、高温、均一な温度分布がこれまで以上に
要求され、前述の様に加圧ローラにも断熱スリーブを介
在させた転がり軸受が用いられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年省
エネルギーを図るために、電子写真装置等の電源がこま
めに切られるようになると、定着ローラの加熱電源も同
時にオン・オフされる回数が多くなっている。このよう
な定着ローラに用いられている、断熱スリーブを介在さ
せた転がり軸受装置において、断熱スリーブがフランジ
のつけ根部分で破損するという問題が生じた。断熱スリ
ーブのフランジがつけ根部分で破損すると、定着ローラ
が軸方向にずれやすくなり画像品位が低下する。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、
加熱・冷却が頻繁に行なわれる省エネルギー型電子写真
装置用定着ローラにおいても、断熱スリーブのフランジ
部が破断しない定着ローラ用軸受装置を提供することを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、円筒部分の一
端部にフランジが設けられた樹脂製断熱スリーブを定着
ローラの端部小径軸部と転がり軸受内輪との間に介在さ
せて、定着ローラを回転自在に支持する定着ローラ用軸
受装置において、該断熱スリーブが、上記転がり軸受に
対して軸方向に相対移動不可となる手段を上記転がり軸
受内輪との嵌合面に有してなることを特徴とする。

【０００７】また、上記相対移動不可となる手段が、断
熱スリーブの円筒部分の反フランジ側外径端部に設けら
れた凸部であることを特徴とする。また、上記反フラン
ジ側外径端部に設けられた凸部は、径方向の高さが 0.1
〜1.0mmであることを特徴とする。ここで、径方向の高
さが 0.1〜1.0mmであるとは、半径で 0.1〜1.0mm、直径
で 0.2〜2.0mm凸部が突出していることを意味する。

【０００８】また、上記断熱スリーブのフランジと円筒
間のコーナー部がＲ面またはＣ面であることを特徴とす
る。ここで、Ｒ面とは角部が曲面であることをいい、Ｃ
面とは角部が直交する二面の交点ではなく面取りされて
いることをいう。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。

【０００９】断熱スリーブがフランジのつけ根部分で破
損する原因を追及した。結果を図５〜図７を用いて説明
する。図５は加熱定着装置の軸受部の断面図を、図６は
断熱スリーブに加わる力の様子を示す図を、図７は断熱
スリーブの膨張方向を示す図をそれぞれ示す。定着ロー
ラがヒータのオン・オフによって膨張・収縮を繰り返す
と、図５に示すように、転がり軸受５の内輪端面５ａと
断熱スリーブ３のフランジ部３ａとの間に隙間を生じる
ことがある。この理由は、定着ローラ両端の転がり軸受
がハウジングによって拘束されていることと、定着ロー
ラの軸方向の熱膨張による伸長とが原因となる。定着ロ
ーラ両端の転がり軸受の一方または両方はハウジングに
よって拘束されているため、定着ローラが熱膨張によっ
て伸長しても拘束された軸受の位置は不変である。しか
し断熱スリーブは定着ローラに嵌合されているだけのた
め、電源オンによる定着ローラの伸長の後、電源オフに
よりローラが冷却され当初の軸長に戻るとき、断熱スリ
ーブも一緒に当初の位置から軸方向に向かって移動する
ことがある。これは初期段階では発生しないが、断熱ス
リーブが定着ローラの熱を長期間受けた場合に発生する
おそれがある。この場合、断熱スリーブ３は隙間を生じ
た状態で長時間膨張・収縮を繰り返すことになる。定着
ローラ４が膨張するとき、図６に示すように、断熱スリ
ーブ３の円筒部３ｂは矢印Ａ方向に力を受けるが、軸受
内輪５ｂによって拘束圧縮されている。一方、フランジ
部３ａは定着ローラ４中心から外側に向かって膨張する
（図６の矢印Ｂ方向）。特に、断熱スリーブ３のスリッ
ト部２におけるフランジ端面３ｃ、３ｄは熱によって、
図７に示す矢印Ｃ方向に大きく膨張する。この膨張・収
縮が長期間繰り返されると、断熱スリーブのフランジの
つけ根部分にクラックが生じスリット部２端面が起点と
なって、断熱スリーブ３のフランジ３ａが破断し、円筒
部３ｂとフランジ３ａとが分離する場合すらある。した
がって、転がり軸受５の内輪端面５ａと断熱スリーブ３
のフランジ部３ａとの間に生じる隙間がなくなれば、定
着ローラが膨張・収縮を繰り返しても断熱スリーブは一
体となっているため、フランジ部３ａが破断しない。本
発明はこのような知見に基づきなされたもので、転がり
軸受内輪との嵌合面が転がり軸受に対して軸方向に相対
移動不可となる手段を有してなる断熱スリーブとするこ
とにより、電源がこまめに切られる電子写真装置に用い
られる定着ローラ用軸受装置であっても断熱スリーブの
フランジのつけ根部分の破断を抑えることができる。

【００１０】

【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は転がり軸受内輪に断熱ス
リーブが嵌合された定着ローラ用軸受装置の断面図であ
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１ａ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。円筒１ｂの反フランジ
側には凸部１ｃが形成され、転がり軸受５の内輪に嵌合
された後は、該転がり軸受５に対して軸方向に相対移動
不可となる。また、円筒１ｂとフランジ１ａとの間のコ
ーナー部は、Ｒ面またはＣ面１ｄとされている。

【００１１】反フランジ側にある凸部１ｃは軸受内輪５
ａ内径のコーナー部５ｂに嵌合し、軸方向すなわちスラ
スト方向からの力が作用しても、断熱スリーブ１の凸部
１ｃが軸受内輪５ａ内径のコーナー部５ｂに引掛かり抜
けなくなる。その結果、断熱スリーブ１と転がり軸受５
とが相互に軸方向に相対移動不可となる。また、凸部１
ｃを設けることにより、軸受５と断熱スリーブ１とが一
体化され、定着ローラ４への組込みが容易になる。さら
に、定着ローラに組込まれた後は、断熱スリーブ１は、
軸受内輪内径と定着ローラに挟まれるため、断熱スリー
ブにスラスト方向の力が作用しても、断熱スリーブの凸
部が軸受内輪内径のコーナー部に拘束され、軸受がずれ
ることはない。この凸部１ｃは径方向の高さが 0.1〜1.
0mmであればよい。 0.1mmより小さいと顕著な効果がな
く、1.0mmより大きいと転がり軸受への組込み性が悪く
なる。フランジ１ａと円筒１ｂ間のコーナー部１ｄは軸
受内輪５ａ内径のコーナー部５ｂと同じ形状でありＲ面
またはＣ面とする。この形状を有することにより、フラ
ンジ１ａのスラスト方向の強度が向上する。上記形状と
することにより、定着ローラの加熱・冷却でフランジ部
が膨張・収縮を繰り返しても、クラックや割れの発生を
防止することができる。なお、図１および図２におい
て、断熱スリーブ１が転がり軸受５と相互に軸方向に相
対移動不可となれば、凸部１ｃは外周全面に設けても、
一部に設けてもよい。

【００１２】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 2
20℃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。

【００１４】

【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）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。なお凸部１ｃ
の径方向の高さ×軸方向の幅は深溝玉軸受６８０７の内
輪内径コーナー形状を考慮して半径 0.3mm×0.3mm とし
た。また、フランジと円筒間のコーナー部は直角とし
た。得られた断熱スリーブを耐熱処理した深溝玉軸受６
８０７（フッ素系グリース封入鉄板シール付き）に嵌合
して定着ローラ用軸受装置を得た。これを富士ゼロック
ス社製カラー複写機に組込み実機による通紙試験を行な
った。なお、試験は加速試験として、定着ローラの反駆
動側のスラスト方向を固定し、定着ローラの熱膨張方向
を駆動側になるようにして、 30 分毎に 1回主電源のオ
ン・オフを合計 150回繰り返した。試験後に断熱スリー
ブを取り出し、フランジ部の状態を、倍率 20 倍の実体
顕微鏡にて観察し、クラック等が認められない場合を
○、クラックが発生した場合を△、クラックから破断に
至った場合を×で評価した。結果を表１に示す。

【００１５】実施例２フランジと円筒間のコーナー部をＲ 0.2mmとする以外
は、実施例１と同一の断熱スリーブを作製して、実施例
１と同一の定着ローラ用軸受装置を得た。実施例１と同
一の評価試験を行なった結果を表１に示す。

【００１６】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％、アラミド繊維約
10 重量％配合）に代える以外は実施例２と同一の断熱
スリーブを作製して、実施例２と同一の定着ローラ用軸
受装置を得た。実施例１と同一の評価試験を行なった結
果を表１に示す。

【００１７】比較例１実施例１の樹脂組成物を用いて、実施例１と同様に射出
成形して図４に示す形状の断熱スリーブを得た。この断
熱スリーブを耐熱処理した深溝玉軸受６８０７（フッ素
系グリース封入鉄板シール付き）に、フランジと軸受内
輪端面間に約 2mmの隙間ができるように嵌合して定着ロ
ーラ用軸受装置を得た。実施例１と同一の評価試験を行
なった結果を表１に示す。

【００１８】比較例２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％、アラミド繊維約 10 重量％配
合）で比較例１と同一の断熱スリーブを得た。この断熱
スリーブを耐熱処理した深溝玉軸受６８０７（フッ素系
グリース封入鉄板シール付き）に、フランジと軸受内輪
端面間の隙間がないように嵌合して定着ローラ用軸受装
置を得た。実施例１と同一の評価試験を行なった結果を
表１に示す。

【００１９】

【表１】表１の結果から明らかなとおり、実施例１〜実施例３は
倍率 20 倍の実体顕微鏡観察においてクラック等の不具
合は認められなかった。これに比較して、故意に軸受と
断熱スリーブとをずらした比較例１はフランジ部が完全
に破断し、定着ローラにリングとしてぶらさがってい
た。また、比較例２においても、スリット部を起点にし
て、フランシ部のコーナー部に約 5mm周方向にクラック
が認められた。

【００２０】

【発明の効果】本発明の定着ローラ用軸受装置は、断熱
スリーブが転がり軸受に対して軸方向に相対移動不可と
なる手段を有してなるので、定着ローラの加熱電源が頻
繁にオン・オフされる場合であっても、転がり軸受と断
熱スリーブがはずれることなく、また断熱スリーブのフ
ランジ部が破断またはクラックを発生しない。

【００２１】また、上記相対移動不可となる手段が、断
熱スリーブの円筒部分の反フランジ側外径端部に設けら
れた凸部であるので、また、径方向の高さが 0.1〜1.0m
mであるので、容易に射出成形ができる。また、転がり
軸受との嵌合が容易である。

【００２２】また、断熱スリーブのフランジと円筒部分
のコーナー部がＲ面またはＣ面であるので、断熱スリー
ブの強度がより向上する。さらに、転がり軸受と断熱ス
リーブとが一体化するので、取り扱いやすく、かつ定着
ローラへの組込みも容易で組み立て生産コストを下げる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】定着ローラ用軸受装置の断面図である。

【図２】断熱スリーブおよび転がり軸受の断面図であ
る。

【図３】電子写真装置における加熱定着装置の一例を示
す図である。

【図４】従来の断熱スリーブ３を示す図である。

【図５】加熱定着装置の軸受部の断面図である。

【図６】断熱スリーブに加わる力の様子を示す図であ
る。

【図７】断熱スリーブの膨張方向を示す図である。

【符号の説明】

１断熱スリーブ２スリット３従来の断熱スリーブ４定着ローラ５転がり軸受６ヒータ７ハウジング８ギヤ９加圧ローラ１０軸受

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円筒部分の一端部にフランジが設けられ
た樹脂製断熱スリーブを定着ローラの端部小径軸部と転
がり軸受内輪との間に介在させて、前記定着ローラを回
転自在に支持する定着ローラ用軸受装置において、前記断熱スリーブは、前記転がり軸受に対して軸方向に
相対移動不可となる手段を、前記転がり軸受内輪との嵌
合面に有し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】前記相対移動不可となる手段は、前記断
熱スリーブの円筒部分の反フランジ側外径端部に設けら
れた凸部であ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】前記反フランジ側外径端部に設けられた
凸部は、径方向の高さが 0.1〜1.0mmであることを特徴
とする請求項２記載の定着ローラ用軸受装置。
【請求項４】前記断熱スリーブのフランジと円筒間の
コーナー部がＲ面またはＣ面であ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。