JP2003186338A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱ローラ１０の両端部の軸受領域における異
常音の発生を長期にわたって防止できるようにするこ
と。 【解決手段】 熱ローラ１０と、熱ローラ１０に圧接さ
れて回転する圧ローラ２０とを備えた定着装置１００。
熱ローラ１０の両端部の外周面にはボールベアリング４
０が嵌合され、熱ローラ１０はボールベアリング４０の
各々を介して側枠３２に支持されている。熱ローラ１０
の両端部の外周面であってボールベアリング４０の各々
が嵌合されている嵌合領域の各々の外周面には、その全
周にわたって溝１０ａが形成されている。溝１０ａには
耐熱グリスが充填される。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明が属する技術分野】本発明は、静電複写機、レー
ザプリンタ、ファクシミリ等の画像形成機に適用される
定着装置、更に詳しくは、ヒータを内蔵した熱ローラ及
び熱ローラに圧接されて回転する圧ローラとを備えた定
着装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】画像形成機、例えばレーザプリンタに
は、一般に、ヒータを内蔵した熱ローラ及び熱ローラに
圧接されて回転する圧ローラとを備えた定着装置が装着
されている。圧ローラは熱ローラに対してばね手段によ
り下方から上方に向かうばね力により圧接されている。
熱ローラの両端部の外周面には軸受部材、例えばラジア
ルボールベアリング（以下単に“ボールベアリング”と
略称する）が嵌合されている。熱ローラは、ボールベア
リングの各々を介して静止枠体の両側枠に回転自在に支
持されている。更に具体的には、ボールベアリングの各
々のインナレースの内周面が、熱ローラの両端部の、対
応する外周面に嵌合され、ボールベアリングの各々のア
ウタレースの外周面が、対応する側枠の取付孔に嵌合さ
れ、軸方向への移動が規制されて軸方向へ抜け出ないよ
うに装着される。 【０００３】プリンタの電源が投入されると、定着装置
の熱ローラに内蔵されたヒータに通電され、熱ローラが
所要のとおりに加熱される。熱ローラが加熱されてその
温度が上昇すると、熱ローラ全体が熱膨張させられるの
で、熱ローラには軸方向の伸びが生成される。熱ローラ
が軸方向に伸ばされると、熱ローラの両端部の外周面に
おける上方領域であってボールベアリングの各々が嵌合
されている嵌合領域の各々の外周面における上方領域
と、対応するボールベアリングの内周面との間に軸方向
外方への摩擦力が作用する。なぜならば、熱ローラは、
ばね手段のばね力により圧ローラを介して下方から上方
に向かって強制されているので、熱ローラの両端部の外
周面における上方領域と、対応するボールベアリングの
インナレースの内周面との間は圧接されているが（圧接
部が形成されているが）、熱ローラの両端部の外周面に
おける下方領域と、対応するボールベアリングのインナ
レースの内周面との間にはわずかな隙間が形成されてい
るからである。なお、あらかじめ、熱ローラの両端部の
外周面の直径は、対応するボールベアリングのインナレ
ースの内径よりもわずかに小さく形成されている。そし
て、上記圧接部に軸方向外方への摩擦力が作用すると、
ボールベアリングの各々の外周面は、対応する側枠に対
し軸方向への移動が規制されているので、ボールベアリ
ングの各々は、アウタレースの外周面側を支点としてイ
ンナレースの内周面（上記圧接部）が軸方向外方に強制
移動させられてわずかではあるが傾く。ボールベアリン
グの各々が上記の如く傾いた状態で熱ローラが回転駆動
させられると異常音が発生し、環境上好ましくない。ま
た熱ローラ及びボールベアリングの各々の耐久性が損な
われて早期交換のおそれがある。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】熱ローラの温度上昇に
よる軸方向の伸びに起因する上記技術的課題を解決する
ための対策として、熱ローラの両端部の外周面であって
ボールベアリングの各々が嵌合されている嵌合領域の各
々の外周面と、対応するボールベアリングのインナレー
スの内周面との間に耐熱グリスを予め塗布する手段が考
えられる。この手段によって、熱ローラの両端部の外周
面であってボールベアリングの各々が嵌合されている嵌
合領域の各々の外周面と、対応するボールベアリングの
インナレースの内周面との接触部が潤滑されるので、上
記異常音の発生を防止し、かつ熱ローラ及びボールベア
リングの各々の耐久性を確保することは可能である。し
かしながら、長期間の使用により該接触部の各々から耐
熱グリスが逃げ出してしまい、接触部の各々における耐
熱グリスが不足して再び上記異常音が発生し、また、熱
ローラ及びボールベアリングの各々の耐久性を損なうお
それがある。 【０００５】本発明の目的は、熱ローラの両端部の軸受
領域における異常音の発生を長期にわたって防止するこ
とを可能にする、新規な定着装置を提供することであ
る。 【０００６】本発明の他の目的は、上記目的の達成に加
えて更に、熱ローラ及びボールベアリングの各々の耐久
性を確保することを可能にする、新規な定着装置を提供
することである。 【０００７】本発明のその他の目的及び特徴は、本発明
による定着装置の実施形態について添付図面を参照して
詳細に説明する後の記載から明らかになるであろう。 【０００８】 【課題を解決するための手段】本発明によれば、ヒータ
を内蔵した熱ローラと、熱ローラに圧接されて回転する
圧ローラとを備え、熱ローラの両端部の外周面には軸受
部材が嵌合され、熱ローラは、軸受部材の各々を介して
静止枠体に回転自在に支持されている定着装置におい
て、熱ローラの両端部の外周面であって軸受部材の各々
が嵌合される嵌合領域の各々の外周面及び／又は軸受部
材の各々の内周面には、その全周にわたって少なくとも
１個の溝が形成され、該溝には耐熱グリスが充填され
る、ことを特徴とする定着装置、が提供される。 【０００９】 【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
による定着装置の実施形態を詳細に説明する。図１及び
図２を参照して、全体を番号１００で示す定着装置は、
画像形成機、例えば図示しないレーザプリンタに装着さ
れる。定着装置１００には、熱ローラ１０と、熱ローラ
１０の下方に配置されかつ熱ローラ１０に圧接されて回
転しうる圧ローラ２０とが備えられている。熱ローラ１
０は、アルミニウム製の中空芯金の表面に離型性の良好
な材料、例えばＰＴＦＥの被覆層を備えた構造を有して
いる。定着装置１００には、鋼板などの金属板により形
成された静止枠体３０が備えられている。静止枠体３０
は、相互に間隔をおいて対向するよう配置された一対の
側枠３２を備えている（図２には、片方の側枠３２のみ
が図示されている）。熱ローラ１０の両端部は、側枠３
２の各々に、軸受部材であるボールベアリング４０を介
して回転自在に支持されている。図２には、熱ローラ１
０の一端部が、片方の側枠３２に、対応するボールベア
リング４０を介して回転自在に支持された構成のみが図
示されている。熱ローラ１０の両端部の軸受領域の構成
については後に詳細に説明する。熱ローラ１０の一端に
は図示しない入力ギヤが取り付けられており、この入力
ギヤは、駆動源である図示しない電動モータに駆動連結
されている。熱ローラ１０の中空内部には、ヒータであ
るハロゲンランプ１２（図１にのみ図示）が軸方向に延
在するよう配設されている。 【００１０】ヒータを備えていない圧ローラ２０は、ア
ルミニウム製の中空芯金の表面に耐熱性ゴムであるシリ
コンゴム層が形成され、更にシリコンゴム層の表面に
（登録商標）の被覆層を備えた構造を有し、中空芯金は
軸２２（図１にのみ図示）に固定されている。圧ローラ
２０は、その軸２２が図示しない軸受ブロックに回転自
在に支持され、軸受ブロックは定着装置１００の側枠３
２に上下方向にスライド自在に支持されている。軸受ブ
ロックと静止枠体３０の底枠３４との間には図示しない
ばね手段が介在され、軸受ブロックは常時ばね手段によ
り上方に向けて付勢されている。その結果、圧ローラ２
０は熱ローラ１０の表面に、実施形態においては下方か
ら上方に向けて常時圧接される。 【００１１】圧ローラ２０は、側枠３２間に上下動自在
にかつ回転自在に支持され、図示しないばね手段により
熱ローラ１０に圧接されている。電動モータによって熱
ローラ１０が回転駆動させられると、圧ローラ２０は、
熱ローラ１０の表面との間の摩擦力により、実質上同じ
ｒ．ｐ．ｍで熱ローラ１０に連れ回りさせられる。定着
装置１００の静止枠体３０の、熱ローラ１０及び圧ロー
ラ２０の下流側には、剥離爪２が支持されている。剥離
爪２の先端部は熱ローラ１０の表面に当接されている。
定着装置１００の、熱ローラ１０及び圧ローラ２０の上
流側には用紙の搬入路４が配設され、また下流側には用
紙の排出路６が配設されている。 【００１２】プリンタの始動のために電源が投入される
と、ヒータ１２が通電させられて熱ローラ１０の加熱が
開始され、定着装置１００がウォームアップされる。定
着装置１００のウォームアップ完了後、図示しない作像
手段によって表面にトナー像が転写された用紙は、定着
装置１００の搬入路６に搬送され、所定のタイミングで
共に回転させられた熱ローラ１０及び圧ローラ２０のニ
ップ部を通過する間に、トナー像が用紙の表面に定着さ
れる。表面にトナー像が定着された用紙は、熱ローラ１
０及び圧ローラ２０によって排出路６を通して定着装置
１００の下流側に搬送され、排出ローラ対によってプリ
ンタの図示しない用紙受けに排出される（いずれも図示
せず）。 【００１３】次に、熱ローラ１０の両端部の軸受領域の
構成について説明する。熱ローラ１０の両端部の軸受領
域の構成は相互に実質的に同じであるので、以下、それ
らを代表して熱ローラ１０の一端部の軸受領域の構成を
説明する。熱ローラ１０の一端部の外周面には片方のボ
ールベアリング４０が嵌合されている。ボールベアリン
グ４０は、インナレース４２、アウタレース４４及びイ
ンナレース４２とアウタレース４４間に図示しない保持
手段により保持された複数のボール４６とを備えてい
る。アウタレース４４の外周面には環状溝４４ａが形成
されている。ボールベアリング４０は、そのインナレー
ス４２の内周面が、熱ローラ１０の一端部の外周面に嵌
合されることにより、熱ローラ１０の一端部の外周面に
装着される。熱ローラ１０の一端部の外周面であって片
方のボールベアリング４０のインナレース４２が嵌合さ
れる嵌合領域（すなわち軸受領域）の外周面には、その
全周にわたって少なくとも１個の溝、実施形態において
は１個の溝１０ａが形成されている。溝１０ａは、一定
の軸方向幅及び一定の深さを有しており、したがって横
断面がチャンネル形状をなしている。溝１０ａには図示
しない耐熱グリスが充填される。更に具体的には、熱ロ
ーラ１０の一端部の外周面にボールベアリング４０のイ
ンナレース４２が嵌合される前に、熱ローラ１０の一端
部の外周面であってボールベアリング４０のインナレー
ス４２が嵌合される嵌合領域の外周面に耐熱グリスが塗
布されると共に、溝１０ａ内に耐熱グリスが充填され、
この状態で、ボールベアリング４０のインナレース４２
が嵌合されるのである。溝１０ａ内に充填された耐熱グ
リスは、ボールベアリング４０のインナレース４２の内
周面により微小な隙間をおいて実質的に封入される。上
記説明から明らかなように、正しくは、熱ローラ１０の
両端部の外周面であってボールベアリング４０のインナ
レース４２が嵌合される嵌合領域の各々の外周面には、
その全周にわたって少なくとも１個の溝１０ａが形成さ
れ、熱ローラ１０の両端部の外周面であってボールベア
リング４０のインナレース４２が嵌合される嵌合領域の
各々の外周面には、耐熱グリスが塗布されると共に、該
溝１０ａには耐熱グリスが充填されるのである。 【００１４】静止枠体３０の片方の側枠３２には取付孔
３６が形成されている。取付孔３６の内径は、ボールベ
アリング４０のアウタレース４４の外径とほぼ同じ大き
さであってアウタレース４４の嵌合を許容することがで
きる大きさを有している。熱ローラ１０の一端部の外周
面に装着されたボールベアリング４０のアウタレース４
４の外周面は、側枠３２の取付孔３６に嵌合される。ボ
ールベアリング４０のアウタレース４４の外周面に形成
された環状溝４４ａの軸方向内側面は、側枠３２の外側
面とほぼ同じ鉛直面上に位置付けられ、この状態で環状
溝４４ａには、抜止リング４７が係合される。抜止リン
グ４７が環状溝４４ａに係合された状態で、抜止リング
４７の外径は側枠３２の取付孔３６の内径よりも大きい
ので、ボールベアリング４０の、側枠３２に対する軸方
向内側（図２において左方）への移動が規制される。ボ
ールベアリング４０のアウタレース４４の外周面には、
環状の取付板５０が嵌合される。取付板５０の中央領域
には、アウタレース４４の外周面に嵌合しうる大きさの
貫通孔５２が形成されている。環状の取付板５０の周縁
部５０ａの片面（図２において左側の面）は、周縁部５
０ａよりも半径方向内側の、上記中央領域を含む内側領
域５０ｂの片面（図２において左側の面）よりも所定量
だけ軸方向に図２において左方に変位した位置に存在す
るよう形成されている。したがって、取付板５０の周縁
部５０ａと、周縁部５０ａよりも半径方向内側の、上記
中央領域を含む内側領域５０ｂとの間には環状の段差部
５０ｃが形成されている。周縁部５０ａの片面と内側領
域５０ｂの片面とは、ほぼ、貫通孔５２の軸線に直交し
て平行に延在する二つの平面上に位置付けられ、上記片
面間の軸方向の所定量は、上記抜止リング４７の軸方向
幅とほぼ同じに規定されている。 【００１５】取付板５０の貫通孔５２をボールベアリン
グ４０のアウタレース４４の外周面に嵌合させることに
より、取付板５０はボールベアリング４０のアウタレー
ス４４の外周面に装着される。取付板５０の周縁部５０
ａの片面は側枠３２の外側面に接触ないしわずかの隙間
をおいて対向させられ、取付板５０の内側領域５０ｂの
片面は、抜止リング４７の軸方向外側面に接触ないしわ
ずかの隙間をおいて対向させられる。取付板５０の周縁
部５０ａは、側枠３２に対し、複数のビス５４により締
結される。以上の構成により、熱ローラ１０の一端部に
嵌合された片方のボールベアリング４０は、片方の側枠
３２に対し、軸方向への移動が規制されて軸方向へ抜け
出ないように装着される。熱ローラ１０の他端部に嵌合
された他方のボールベアリング４０も、上記と実質的に
同じとおりにして、他方の側枠３２に対し、軸方向への
移動が規制されて軸方向へ抜け出ないように装着され
る。熱ローラ１０は、以上のとおりにして、ボールベア
リング４０の各々を介して静止枠体３０の両側枠３２に
回転自在に支持される。 【００１６】先に述べたように、プリンタの始動のため
に電源が投入されると、ヒータ１２が通電させられて熱
ローラ１０の加熱が開始され、定着装置１００がウォー
ムアップされる。定着装置１００のウォームアップ完了
後、所要のとおりにしてプリンタ動作が繰り返し行なわ
れる。その間、熱ローラ１０が加熱されてその温度が上
昇すると、熱ローラ１０全体が熱膨張させられるので軸
方向の伸びが生成される。熱ローラ１０全体が熱膨張さ
せられるので、熱ローラ１０には軸方向の伸びが生成さ
れる。熱ローラ１０が軸方向に伸ばされると、熱ローラ
１０の両端部の外周面における上方領域であってボール
ベアリング４０のインナレース４２が嵌合されている嵌
合領域の各々の外周面における上方領域と、対応するボ
ールベアリング４０のインナレース４２内周面との間に
軸方向外方への強制力が作用する。これらの圧接部の各
々は、先に述べたように予め塗布又は充填された耐熱グ
リスにより潤滑されているので、滑りが生じ、先に述べ
たようなボールベアリング４０の各々の傾きが防止され
るか又は傾きが更に微小にせしめられる。その結果、先
に述べた異常音の発生は防止されると共にボールベアリ
ング４０の各々に対する軸方向の強制力も緩和され、軸
方向の負荷が軽減される。このような作用は、熱ローラ
１０及びボールベアリング４０の各々の耐久性を向上さ
せる上で有利である。 【００１７】また、熱ローラ１０の両端部の外周面であ
ってボールベアリング４０のインナレース４２が嵌合さ
れる嵌合領域の外周面には、その全周にわたって溝１０
ａが形成され、溝１０ａの各々には耐熱グリスが充填さ
れ、溝１０ａ内に充填された耐熱グリスはボールベアリ
ング４０のインナレース４２により微小な隙間をおいて
実質的に封入されているので、長期間の使用によって、
熱ローラ１０の両端部の外周面における該嵌合領域と、
対応するボールベアリング４０のインナレース４２の内
周面との接触部の各々から耐熱グリスが逃げ出すことが
防止される。その結果、接触部の各々における耐熱グリ
スが不足して再び上記異常音が発生したり、あるいはま
た、熱ローラ１０及びボールベアリング４０の各々の耐
久性を損なうおそれが回避される。その結果、熱ローラ
１０及びボールベアリング４０の各々の耐久性も確保さ
れる。 【００１８】以上、本発明による定着装置を実施形態に
基づいて説明したが、本発明は図示の実施形態に限定さ
れるものではなく、本発明の技術思想の範囲を逸脱する
ことなく種々の変形あるいは修正が可能である。例えば
上記実施形態において、熱ローラ１０の両端部の外周面
であってボールベアリング４０の各々のインナレース４
２が嵌合されている嵌合領域の各々の外周面には、その
全周にわたって１個の溝１０ａが形成され、溝１０ａに
は耐熱グリスが充填されるよう構成されているが、溝１
０ａを複数個形成してもよい。また、溝１０ａを、熱ロ
ーラ１０の両端部の外周面であってボールベアリング４
０の各々のインナレース４２が嵌合されている嵌合領域
の各々の外周面に形成するのではなく、ボールベアリン
グ４０の各々のインナレース４２の内周面に形成する他
の実施形態も成立する。更にはまた、溝１０ａを、熱ロ
ーラ１０の両端部の外周面であってボールベアリング４
０の各々のインナレース４２が嵌合されている嵌合領域
の各々の外周面、及び、ボールベアリング４０の各々の
インナレース４２の内周面にそれぞれ形成する、更に他
の実施形態も成立する。更にはまた、上記実施形態にお
いて、軸受部材としてボールベアリング４０が使用され
ているが、これに限定される理由はなく、他の適宜の軸
受部材が使用された場合においても、本発明を適用する
ことは可能である。 【００１９】 【発明の効果】本発明による定着装置によれば、熱ロー
ラの両端部の軸受領域における異常音の発生を長期にわ
たって防止することを可能にする。また、上記効果の達
成に加えて更に、熱ローラ及びボールベアリングの各々
の耐久性を確保することを可能にする。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明による定着装置の実施形態の構成を示す
概略図。 【図２】図１に示す定着装置の要部詳細断面図。 【符号の説明】 １０ 熱ローラ １０ａ 溝 １２ ヒータ ２０ 圧ローラ ３２ 側枠 ４０ ラジアルボールベアリング ４２ インナレース ４４ アウタレース １００ 定着装置

フロントページの続き (72)発明者 道下 恭弘 大阪市中央区玉造１丁目２番28号 京セラ ミタ株式会社内 Ｆターム(参考） 2H033 AA23 AA40 BA25 BA30 BB03 BB05 BB13 BB29 BB30 BB36 BB37 3J103 AA02 AA24 AA83 BA03 CA03 DA05 FA04 GA02 GA57 GA58 GA60 GA66 HA60

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 ヒータを内蔵した熱ローラと、熱ローラ
   に圧接されて回転する圧ローラとを備え、熱ローラの両
   端部の外周面には軸受部材が嵌合され、熱ローラは、軸
   受部材の各々を介して静止枠体に回転自在に支持されて
   いる定着装置において、 熱ローラの両端部の外周面であって軸受部材の各々が嵌
   合される嵌合領域の各々の外周面及び／又は軸受部材の
   各々の内周面には、その全周にわたって少なくとも１個
   の溝が形成され、該溝には耐熱グリスが充填される、こ
   とを特徴とする定着装置。