JP2001056020A

JP2001056020A - 断熱スリーブ、定着ローラ用軸受装置および定着装置

Info

Publication number: JP2001056020A
Application number: JP31434399A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Hirose; 和夫廣瀬; Satoru Fukuzawa; 覚福澤
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1999-06-11
Filing date: 1999-11-04
Publication date: 2001-02-27

Abstract

(57)【要約】【課題】定着装置周辺から発生する周期的な異音を少
なくする。【解決手段】定着ローラと、この定着ローラを回転自
在に両端で支持する転がり軸受との間に介在する断熱ス
リーブにおいて、上記断熱スリーブは円周方向の一箇所
で分断するスリット２を有し、このスリットの両側の合
い口３が互いに軸方向に重なる形状である。

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に使用される断熱スリ
ーブ、定着ローラ用軸受装置および定着装置に関する。

【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５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１１は軸心部に
線状のヒータ１２を内蔵しており、両端で転がり軸受１
３を介してハウジング１４に回転自在に支持される。転
がり軸受１３と定着ローラ１１の軸部１１ａとの間に、
樹脂等からなる放熱防止用の断熱スリーブ１５が介在さ
せてある。従来の断熱スリーブ１５を図６に示す。図６
（ａ）は従来の断熱スリーブの斜視図であり、図６
（ｂ）は側面図である。断熱スリーブ１５は、分断部に
スリット１６を形成して周方向一つ割りとし、熱膨張，
熱収縮による定着ローラ１１のがたつきを防止してい
る。放熱防止用の断熱スリーブ１５を介在させるのは、
定着ローラ１１の加熱時に、両端部の転がり軸受１３か
ら熱が逃げて定着ローラ１１の軸方向に沿う温度分布が
不均一になる現象を防止するためである。

【０００３】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用途
および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。

【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。

【０００４】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周期的な
異音を少なくすることができる断熱スリーブ、定着ロー
ラ用軸受装置および定着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】本発明の断熱スリーブ
は、定着ローラと、この定着ローラを回転自在に両端で
支持する転がり軸受との間に介在する断熱スリーブにお
いて、上記断熱スリーブは円周方向の一箇所で分断する
スリットを有し、このスリットの両側の合い口が互いに
軸方向に重なる形状であることを特徴とする。

【０００６】また、上記スリットは、断熱スリーブの軸
中心線に対して 20 〜 60 度の角度を有する直線状であ
ることを特徴とする。また、上記スリットは、断熱スリ
ーブの内円周の 1/3長さ以内に設けられていることを特
徴とする。また、上記スリットの間隔は、0.3〜2.0mm
であることを特徴とする。また、上記スリットの両側の
合い口は、互いに径方向で重なり部を有することを特徴
とする。上記断熱スリーブは、 3000 〜25000 MPa の曲
げ弾性率を有する合成樹脂の成形体であることを特徴と
する。

【０００７】本発明の定着ローラ用軸受装置は、上記断
熱スリーブと転がり軸受とからなり、断熱スリーブの筒
状部を転がり軸受の内輪内径に嵌合してなることを特徴
とする。

【０００８】本発明の定着装置は、定着ローラと、この
定着ローラを回転自在に両端で支持する上記定着ローラ
用軸受装置とを備えたことを特徴とする。なお、定着ロ
ーラとは、ローラ内にヒータを内蔵する加圧ローラや、
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】定着装置周辺で発生する周期的な異音を解
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１３により支持され回転す
るが、電子写真装置の高速化に伴い、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１６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、断熱スリーブが分断部
を有し、共回りしたとしても段差を生じない断熱スリー
ブ構造とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態を図１によ
り説明する。図１は断熱スリーブの斜視図（図１
（ａ））および側面図（図１（ｂ））である。断熱スリ
ーブ１は、フランジ１ａつきの円筒１ｂからなり、円周
方向の一箇所がスリット２により分断されている。スリ
ット２の両側の合い口３、３は互いに軸方向（図中矢符
Ａ方向）に重なる形状となっている。この実施の形態で
は、合い口３、３の先端面の全面を軸方向に対して傾斜
する傾斜面としている。この形状とすることにより、合
い口３、３が軸方向と一直線に重なることがないので、
断熱スリーブが定着ローラと共回りしても段差を生じな
い。したがって周期的な異音の発生を抑えることができ
る。

【００１１】断熱スリーブ１における合い口３、３は、
互いの間に円周方向に間隙を持つスリット２が形成さ
れ、かつ互いに軸方向に重なる形状であればよく、その
合い口３の形状等は特に問わない。図１に示すアングル
カットの場合、スリット２は、断熱スリーブの軸中心線
Ｂに対して 20 〜 60 度の角度θを有する。このような
角度θを設けることによって、分断部において段差が生
じることによるガタツキが防止できその結果定着ローラ
の共振を防止できる。角度θが 20 度未満ではスリット
が軸中心線Ｂに平行に近くなり、段差ができ易く、ガタ
ツキが発生しやすくなる。また角度θが 60度を越える
と両合い口部の鋭角部が細くなりすぎ破損の恐れが生じ
る。

【００１２】また、スリットは、断熱スリーブの内円周
の 1/3長さ以内に設けられる。すなわち、図１（ｂ）の
側面図において、内径ｄの 3/4の範囲内にスリットが設
けられる。範囲の下限は上記角度θが 60 度以下となる
ことが好ましい。

【００１３】図２は、図１の絶縁断熱スリーブ１におけ
る合い口３の各種の変形例を示す。なお、図２（ａ）か
ら図２（ｃ）は、いずれも両側の合い口３、３が相補的
に嵌合する形状である。図２（ａ）は合い口３、３を相
欠状とした例、図２（ｂ）は合い口３、３をＳ字の相欠
状とした例である。これらの場合においても、スリット
２全体が軸方向と一直線に重なることがなくなる。図２
（ｃ）は、片方の合い口３の先端面を鋭角の凸面とし、
もう片方の合い口３の先端面を、上記鋭角の凸面が嵌合
する凹面としたものである。図２（ｄ）は、両側の合い
口３、３を相欠状とし、かつその突片３ａ、３ａの重な
り側の面の先端に互いに係合する係合突部３ｂを形成し
たものである。両係合突部３ｂ、３ｂの係合により、ス
リット２の開き過ぎが防止される。なお、フランジ部の
合い口は従来どおりストレートカットであっても良い。

【００１４】断熱スリーブ１の材質は、電気絶縁性の断
熱材料あるいは導電性の断熱材料の何れでもよいが放電
構造を有する定着装置には導電性の断熱材料が、放電構
造のない定着装置には電気絶縁性の断熱材料を用いるこ
とが好ましい。断熱スリーブ１は、 3000 〜25000 MPa
の曲げ弾性率を有する合成樹脂の成形体である。このよ
うな特性の合成樹脂で形成することによって定着ローラ
への組込み性が向上し、組込み時に破損することがな
い。例えば、高耐熱性の合成樹脂を母材として、この樹
脂中に各種強化材、添加剤等を含有させたもので形成す
る。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、各種フッ素樹脂、フェノール樹脂等の耐熱性合成樹
脂に各種充填材を入れて強化した樹脂組成物であって、
熱変形温度 220℃以上を有する耐熱性樹脂組成物が使用
できる。合成樹脂以外に、セラミックスを用いることも
できる。

【００１５】本発明の定着ローラ用軸受装置およびその
軸受装置を用いた定着装置の一実施形態を図３および図
４により説明する。図３は定着ローラ用の軸受装置の断
面図（図３（ａ））およびＡ−Ａ断面図（図３（ｂ））
を、図４は複写機等の加熱定着装置の破断正面図であ
る。定着ローラ用軸受装置は、図３に示すように、断熱
スリーブ１の筒状部１ｂを転がり軸受５の内輪５ａに嵌
合している。断熱スリーブ１は、フランジ１ａ付きの筒
状部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ている。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。

【００１６】定着装置は、定着ローラ４と、この定着ロ
ーラ４の両端で定着ローラを回転自在に支持する定着ロ
ーラ用軸受装置を有しており、定着ローラ用軸受装置は
転がり軸受５と断熱スリーブ１とから構成されている。
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のものであり、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
の材質は、例えば鉄、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
れた金属材料であり、旋削や研磨等で表面が仕上げられ
ている。定着ローラ４の表面にはフッ素樹脂やシリコー
ンゴム等の離型性材料でコーティングしてオフセット防
止されるようにしてもよい。定着ローラ４は、両端の軸
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ーンゴム等の
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。

【００１７】定着ローラ４の軸部４ａ、４ａは、転がり
軸受５と図１に示す軸方向に対するアングルカットのス
リットを有する断熱スリーブ１とから構成される軸受装
置により支持されている。転がり軸受５は、外輪の外径
面が段付き円筒面に形成され、その小径部がハウジング
７の軸受取付孔に嵌合状態に取付けられている。この軸
受装置によると、定着ローラ４と転がり軸受５との間に
介在する断熱スリーブ１は、図１または図２に示すよう
に、スリット２の合い口３、３が互いに軸方向に重なる
形状となっているので、スリット２が軸方向と一直線に
重なることがなく、断熱スリーブが定着ローラと共回り
しても分断部で段差を生じない。その結果、周期的な異
音が発生しない。また、定着ローラ４の熱がハウジング
５に逃げることが防止される。

【００１８】スリット間隔は 0.3〜2.0mm とする。スリ
ット間隔をこの範囲とすることにより、定着ローラを過
熱した場合においても熱膨張によって断熱スリーブの合
い口部がぶつかり合うことを防止でき、定着ローラ４の
共振が防止できる。

【００１９】また、断熱スリーブの分断部は、両側の合
い口が互いに軸方向に重なる形状であるとともに、径方
向で重なり部を有していてもよい。径方向で重なり部を
有することにより、静電気の転がり軸受５ヘの放電が防
止できる。すなわち、定着ローラ４に残るトナーの除去
は、電圧印加手段（図示せず）により定着ローラ４に残
トナーと同電極の高電圧を印加することにより行なわれ
るが、径方向で重なり部を有する断熱スリーブ１が介在
することにより、定着ローラ４と軸受５の間が電気的に
絶縁され、定着ローラ４の軸部４ａと軸受５の内輪とが
直接に対面せず、スリット２内における放電距離が長く
なる。そのため、定着ローラ４から軸受５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。し
たがって、残トナー除去用のクリーナローラ等を設ける
必要がなく、小型、軽量、低コストで高画質の複写機等
ができる。

【００２０】また、本発明の断熱スリーブは、高温で使
用される定着部の定着ローラに適用できる。また、加圧
ローラにも使用できる。なお、周期的な異音を抑えるこ
とができるので、画像形成装置の給紙部、感光部、排紙
部など、回転軸部を有する部位に使用することができ
る。

【００２１】

【実施例】実施例１ポリアミドイミド樹脂組成物（黒鉛 15 重量％配合、曲
げ弾性率 6000MPa）を図１示す形状に射出成形して、軸
中心線Ｂに対して 45 度の角度θを有するスリットを設
けた断熱スリーブを得た。なお、内径ｄは 33mm 、厚さ
ｔは 10mm 、スリットの幅は 1.8mmとした。得られた断
熱スリーブ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。周期的な異音が発生する場合を×、周
期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。

【００２２】実施例２樹脂組成物をポリフェニレンサルファイド樹脂組成物
（炭素繊維 30 重量％配合、曲げ弾性率 20000MPa ）に
代える以外は、実施例１と同一の断熱スリーブを得た。
得られた断熱スリーブを実施例１と同様な方法で評価し
た。結果を表１に示す。

【００２３】比較例１断熱スリーブの形状を図６に示す形状に代える以外は、
実施例１と同一の断熱スリーブを得た。なお、内径ｄは
33mm 、厚さｔは 10mm 、スリットの幅は 1.8mmとし
た。得られた断熱スリーブを実施例１と同様な方法で評
価した。結果を表１に示す。

【００２４】比較例２樹脂組成物をポリフェニレンサルファイド樹脂組成物
（炭素繊維 30 重量％配合、曲げ弾性率 20000MPa ）に
代える以外は、比較例１と同一の断熱スリーブを得た。
得られた断熱スリーブを実施例１と同様な方法で評価し
た。結果を表１に示す。

【００２５】

【表１】

【００２６】表１の結果から明らかなとおり、実施例１
および実施例２は定着ローラ付近の周期的な異音が認め
られなかった。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周期的な異音が認められた。

【００２７】

【発明の効果】本発明の断熱スリーブは、円周方向の一
箇所で分断するスリットを有し、かつスリット両側の合
い口が互いに軸方向に重なる形状であるので、スリット
全体が軸方向に一直線になることがない。その結果、断
熱スリーブによる段差か発生せず、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防止効果
がある。

【００２８】また、スリットが断熱スリーブの軸中心線
に対して 20 〜 60 度の角度を有する直線状である、ま
たは断熱スリーブの内円周の 1/3長さ以内に設けられて
いるので、さらに 3000 〜25000 MPa の曲げ弾性率を有
する合成樹脂の成形体であるので、断熱スリーブの機械
的強度を維持して定着ローラ付近の異音の発生を防止で
きる。

【００２９】また、断熱スリーブのスリット間隔が 0.3
〜2.0mm であるので、定着ローラの加熱に伴う断熱スリ
ーブの熱膨張による破損を防ぎ、また定着ローラの共振
が防止できる。さらに、断熱スリーブのスリットが径方
向で重なり部を有するので静電気の転がり軸受ヘの放電
が防止できる。

【００３０】本発明の定着ローラ用軸受装置は、定着ロ
ーラを回転自在に両端で支持する軸受装置であって、該
軸受装置が上記の断熱断熱スリーブと転がり軸受からな
り、該断熱スリーブの筒状部を転がり軸受の内輪内径に
嵌合してなるので異音の発生が少なく、静粛性が向上す
る。

【００３１】本発明の定着装置は、定着ローラと、この
定着ローラを回転自在に両端で支持する軸受装置とを備
え、該軸受装置が上記定着ローラ用軸受装置であるの
で、定着ローラ付近からの異音の発生が少なく、静粛性
が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】断熱スリーブを示す図である。

【図２】絶縁断熱スリーブにおける合い口の変形例を示
す図である。

【図３】定着ローラ軸受装置を示す図である。

【図４】加熱定着装置の破断正面図である。

【図５】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６】従来の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合い口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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H033 AA41 BA05 BB36 3J103 AA02 AA24 AA90 CA25 DA05 FA04 FA26 GA02 GA57 GA58 GA66 HA08 HA41

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】定着ローラと、この定着ローラを回転自
在に両端で支持する転がり軸受との間に介在する断熱ス
リーブにおいて、前記断熱スリーブは円周方向の一箇所で分断するスリッ
トを有し、このスリットの両側の合い口が互いに軸方向
に重なる形状であることを特徴とする断熱スリーブ。
【請求項２】前記スリットは、前記断熱スリーブの軸
中心線に対して 20〜 60 度の角度を有する直線状であ
ることを特徴とする請求項１記載の断熱スリーブ。
【請求項３】前記スリットは、前記断熱スリーブの内
円周の 1/3長さ以内に設けられていることを特徴とする
請求項１または請求項２記載の断熱スリーブ。
【請求項４】前記スリットの間隔は、0.3〜2.0mm 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
か一項記載の断熱スリーブ。
【請求項５】前記スリットの両側の合い口は、互いに
径方向で重なり部を有す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断熱スリーブ。
【請求項６】前記断熱スリーブは、 3000 〜25000 MP
a の曲げ弾性率を有する合成樹脂の成形体であることを
特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項記載
の断熱スリーブ。
【請求項７】定着ローラを回転自在に両端で支持する
定着ローラ用軸受装置において、前記軸受装置は、請求
項１ないし請求項６のいずれか一項記載の断熱スリーブ
と転がり軸受とからなり、前記断熱スリーブの筒状部を
前記転がり軸受の内輪内径に嵌合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８】定着ローラと、この定着ローラを回転自
在に両端で支持する軸受装置において、前記軸受装置は請求項７記載の定着ローラ用軸受装置で
あることを特徴とする定着装置。