JP2005055511A - Fixing device for image forming apparatus - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fixing device suitable for power-saving fixing owing to thinning, and restraining the discharge of heat through a bearing by easily reducing the contact area of a heating roller with the bearing without performing complicated work such as work for spline shape and also realizing further thinning by effectively restraining the bent deformation of the thin heating roller, and to provide an image forming apparatus. <P>SOLUTION: The heating roller bent and deformed is used as the heating roller and the fitting part of the heating roller and the bearing is contrived. Planes 12 are formed on a side to which the heating roller, whose longitudinal cross-sectional line of the outer periphery is shown by a solid line 21, is energized at the inside part of the bearing as shown by a broken line 20, and the contact of the heating roller with the inside part of the bearing is performed on the planes 12. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００９】
表１からわかるように、鉄製ローラからなる加熱ローラの場合、０．２５ｍｍと肉厚が非常に薄いため、たわみ剛性が肉厚１．０ｍｍのアルミ製ローラの１／２０程に低下するため、加熱ローラのたわみによる変形が問題となってくる。つまり、定着装置においては、加熱ローラは加圧ローラからの加圧力を常に受けているため、その加圧力にて軸方向に垂直な方向の断面形状が加圧方向に潰れた楕円状となる変形を生じてしまう。
【００１０】
また、特許文献１には、加熱ローラ両端部から軸受を介して外部に逃げる熱を少なくするために、加熱ローラの端部外周面或いは軸受内周面に、半径方向に突出する突部を円周方向に間欠的に形成する構成が記載されている。以下、このような半径方向に突出する突部が円周方向に間欠的に形成されている形状をスプライン形状と称する。
【００１１】
【特許文献１】
特開平３−１５３２８１号公報（平成３年７月１日公開）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載されている加熱ローラの端部外周或いは軸受内周をスプライン形状とする構成は、加工が複雑であるといった問題がある。また、特許文献１に記載されている技術は、薄肉定着を前提としていないため、上記したような肉薄の加熱ローラの変形については何ら着目していない。
【００１３】
本願発明は、上記課題に鑑みなされたものであって、その目的は、スプライン形状のように複雑な加工を行うことなく容易に加熱ローラと軸受との接触面積を削減して、軸受を介しての熱の逃げを抑えることができると共に、薄肉の加熱ローラのたわみ変形を効果的に抑制してさらなる薄肉化も図り得る、薄肉定着に好適な定着装置及び画像形成装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の定着装置は、上記課題を解決するために、加圧ローラが圧接されると共に熱源により加熱される中空の加熱ローラと、該加熱ローラの端部を回動自在に軸支する軸受とを具備する画像形成装置の定着装置において、上記加熱ローラは、上記加圧ローラが圧接されることで圧接方向にたわみ変形し、かつ、上記軸受の内側部における上記加熱ローラが付勢される側は、少なくとも２つの、平面或いは加熱ローラ側に凸をなす曲面で加熱ローラと接触するように形成されていることを特徴としている。
【００１５】
薄肉定着で用いられる薄肉の加熱ローラは、加圧ローラによる加圧にて加圧方向（付勢方向）にたわむ、たわみ変形を生じやすいことは既に説明した。加熱ローラがたわむと、加圧ローラが配されている側においては加熱ローラと軸受内側部とは接触しなくなるので、これによって、加熱ローラと軸受との接触面積を減らすことができる。
【００１６】
しかしながら、軸受内側部の縦断面（軸方向に垂直な方向の断面）形状が円形である場合など、加熱ローラが付勢される側の軸受内側部が加熱ローラの外周に沿った曲面である場合は、加熱ローラはその曲面に沿って変形するため、加圧ローラの配置側で接触しなくとも、その他の部分で広い面積で接触することとなる。
【００１７】
これに対し、上記構成では、軸受の内側部における加熱ローラが付勢される側で、少なくとも２つの、平面或いは加熱ローラ側に凸を成す曲面（以下逆曲面と称する）で接触する構成としているので、加熱ローラが付勢される側での加熱ローラと軸受内側部との接触は部分的なものとなり、軸受内側部が加熱ローラの外周に沿った曲面である場合のように、広い面積で接触することがない。
【００１８】
したがって、加熱ローラと軸受との接触面積をさらに減らすことができ、軸受を介しての熱の逃げを一層抑えることができる。そして、このような軸受の加工は、軸受内側部或いは加熱ローラ端部の外周をスプライン形状等とする加工に比べて容易である。
【００１９】
また、付勢された加熱ローラと軸受との接触が２面以上の平面或いは逆曲面で部分的に行われる構成は、加熱ローラが付勢される側の軸受内側部が加熱ローラの外周に沿った曲面である構成よりも、加熱ローラの端部におけるたわみによる変形を小さくすることができるといった利点もある。
【００２０】
これにより、スプライン形状のように複雑な加工を行うことなく容易に加熱ローラと軸受との接触面積を削減して、軸受を介しての熱の逃げを抑えることができると共に、薄肉の加熱ローラのたわみ変形を効果的に抑制してさらなる薄肉化も図り得る、薄肉定着に好適な定着装置を提供することができるといった効果を奏する。
【００２１】
本発明の第１の定着装置においては、さらに、上記軸受における内側部の軸方向に垂直な方向の断面形状が略多角形形状であり、該多角形の内接円の直径が、上記加圧ローラからの加圧を受けることなく加熱された状態の上記加熱ローラの端部外径よりも大きいことを特徴とすることもできる。
【００２２】
加圧ローラの加圧力にて加熱ローラの外形が変形しても、軸受内側部の縦断面形状である略多角形の内接円の直径が、加圧ローラからの加圧を受けることなく加熱された状態の加熱ローラ端部の外径と同等であれば加熱ローラの回転に支障をきたすことはない。
【００２３】
しかしながら、上記内接円の直径と上記加熱ローラ端部の外径とが同等であると、暖められた加熱ローラは軸受内側部に沿うように変形してしまい、接触面積が急激に増加するといった不具合が生じる。
【００２４】
そこで、このように上記内接円の直径を、上記加熱ローラ端部の外径よりも大きく形成しておくことで、このような不具合を確実に回避することができる。
【００２５】
本発明の第１の定着装置においては、さらに、上記軸受と上記加熱ローラとが、上記加熱ローラにおける軸方向に垂直な方向の断面から見て、上記加圧ローラが加熱ローラに接触している接触部位中央から加熱ローラの回動中心周りに１６５度以下の範囲で接触していることを特徴とすることもできる。
【００２６】
軸受と加熱ローラとの接触部位を加圧ローラの圧接位置（接触部位中央）から加熱ローラの回動中心周りに１６５度以下とすることにより、加熱ローラ端部の変形を低減することが可能となる。
【００２７】
この場合、より望ましくは回動中心周りの同角度を１４０度以下にすることであり、加熱ローラ端部の変形を７５％以下にすることができる。さらに望ましくは、１１５度以下にすることであり、加熱ローラ端部の変形を最小値の５０％にすることができる。
【００２８】
本発明の第２の定着装置は、上記課題を解決するために、加圧ローラが圧接されると共に熱源により加熱される中空の加熱ローラと、該加熱ローラの端部を回動自在に軸支する軸受とを具備する画像形成装置の定着装置において、上記加熱ローラは、上記加圧ローラが圧接されることで圧接方向にたわみ変形し、かつ、該加熱ローラの端部は、上記加圧ローラからの加圧を受けない状態での軸方向に垂直な方向の断面形状が、角に丸みがついた略多角形形状を有していることを特徴としている。
【００２９】
薄肉定着で用いられる薄肉の加熱ローラは、加圧ローラによる加圧にて加圧方向（付勢方向）にたわむ変形を生じやすいことは既に説明した。加熱ローラがたわむと、加圧ローラが配されている側においては加熱ローラと軸受内側部とは接触しなくなるので、これによって、加熱ローラと軸受との接触面積を減らすことができる。
【００３０】
しかしながら、加熱ローラ端部の縦断面形状が円形である場合、加熱ローラ端部は軸受内側部の曲面に沿って変形するため、加圧ローラの配置側で接触しなくとも、その他の部分で広い面積で接触することとなる。
【００３１】
これに対し、上記構成では、加圧ローラの加圧を受けない状態での上記加熱ローラ端部の縦断面形状を、角に丸みがついた略多角形形状としているので、加熱ローラ端部は曲面をなす軸受内側部と丸みを帯びた角部で接触しながら変形していくので、加熱ローラ端部の縦断面形状が円形である場合のように、広い面積で接触することがない。
【００３２】
したがって、加熱ローラと軸受との接触面積をさらに減らすことができ、軸受を介しての熱の逃げを一層抑えることができる。そして、このような加熱ローラ端部の縦断面形状を略多角形状とする加工は、軸受内側部或いは加熱ローラ端部の外周をスプライン形状等とする加工に比べて容易である。
【００３３】
また、付勢された加熱ローラと軸受との接触が加熱ローラ端部の角部を中心に部分的に行われる構成は、加熱ローラ端部の縦断面形状が円形である構成よりも、加熱ローラの端部におけるたわみによる変形を小さくすることができるといった利点もある。
【００３４】
これにより、スプライン形状のように複雑な加工を行うことなく容易に加熱ローラと軸受との接触面積を削減して、軸受を介しての熱の逃げを抑えることができると共に、薄肉の加熱ローラのたわみ変形を効果的に抑制してさらなる薄肉化も図り得る、薄肉定着に好適な定着装置を提供することができるといった効果を奏する。
【００３５】
本発明の第２の定着装置においては、さらに、上記加熱ローラは、端部近傍の剛性が周方向に不均一とされることで形成されていることを特徴とすることもできる。
【００３６】
これによれば、上記した加熱ローラ、つまり、加圧ローラからの加圧を受けない状態での端部の縦断面形状が、角に丸みがついた略多角形形状なす加熱ローラを容易に得ることができる。
【００３７】
本発明の画像形成装置は、上記課題を解決するために、上記した本発明の定着装置を備えたことを特徴としている。
【００３８】
本発明の定着装置は、前述したように、スプライン形状のように複雑な加工を行うことなく容易に加熱ローラと軸受との接触面積を削減して、軸受を介しての熱の逃げを抑えることができると共に、薄肉の加熱ローラのたわみ変形を効果的に抑制してさらなる薄肉化も図り得る、薄肉定着に好適な定着装置であるの、このような定着装置を備えることで、省電力化でありながら待機時からの立ち上がりの速い画像形成装置を得ることができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
〔第１の実施の形態〕
本発明の実施の一形態について図１ないし図７に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００４０】
本実施の形態の定着装置は、図２に示すように、内部に熱源３を有する中空の加熱ローラ１と、この加熱ローラ１に所定の力で圧接されている加圧ローラ２とを有しており、これら対を成すこれらのローラ１・２間に未定着のトナー像が転写された用紙Ｓを通過させることで、トナー像を形成しているトナーを溶融して用紙Ｓ上に固着するようになっている。
【００４１】
図３（ａ）（ｂ）に定着装置の概観を示す。定着装置は、内部に上記加熱ローラ１を有する上ユニット５と、内部に上記加圧ローラ２を有する下ユニット６とからなり、上ユニット５と下ユニット６とが連結されることで、下ユニット６内の加圧ローラ２が上ユニット５内の加熱ローラ１に圧接されるようになっている。
【００４２】
そして、定着装置は、前述したように、加熱ローラ１が薄肉に形成され、省電力化のために待機時における加熱ローラ１の温度を低く設定しても、薄肉化による蓄熱量の少なさで、短時間に規定の定着温度に立ち上げられるようになっている。
【００４３】
このような薄肉の加熱ローラ１としては、従来、肉厚１．０ｍｍ程度のアルミ製のローラが広く用いられていたが、ここでは、アルミ製ローラに変えて、肉厚０．２５ｍｍの鉄製ローラが用いられている。このような加熱ローラ１は、加圧ローラ２が圧接されることで圧接方向にたわみ変形する。
【００４４】
図４（ａ）〜（ｃ）を用いて、上ユニット５への加熱ローラ１の取り付けについて説明する。加熱ローラ１は、上ユニット５の一構成部材である上ユニット部材５ａに取り付けられた軸受１０・１０にその両端部が回動自在に軸止されている。加熱ローラ１の片側端部には、軸受１０よりもさらに端部側に駆動ギア１１が嵌着されており、加熱ローラ１は該駆動ギア１１の駆動力で回転駆動されるようになっている。
【００４５】
ここまでの構成は、従来の定着装置と何ら変わりない。本発明の定着装置における注目すべき構成は、たわみ変形する加熱ローラ１と各軸受１０との嵌合部分にあり、各軸受１０の加熱ローラ１と接触する内側部１０ａが、加熱ローラ１が付勢される側で、加熱ローラ１と少なくとも２つの平面で接触する点である。なお、加熱ローラ１と接触する少なくとも２つの平面を、加熱ローラ側に凸をなす曲面としてもよい。
【００４６】
図１に、加熱ローラ１における軸受嵌合部分を軸方向に垂直な方向より見た断面における、軸受１０の内側部１０ａの断面ラインを破線２０にて、加熱ローラ１の外周部の断面ラインを実線２１にて示す。また、軸受１０の内側部１０ａに内接する内接円を一点鎖線２２にて併せて示す。
【００４７】
加熱ローラ１は、加圧ローラ２からの加圧により付勢され、加圧ローラ２が配設されている側とは反対側で軸受１０の内側部１０ａにおける平面１２・１２に当接することで、圧接方向に撓んで楕円形状となっている。なお、図においては、加圧ローラ２からの加圧力を受けない状態での加熱ローラ１の直径を１として、たわみ変形して楕円形状となった加熱ローラ１の短軸及び長軸を正規化している。
【００４８】
上記軸受１０の内側部に形成された上記平面１２・１２は、加圧ローラ２が加熱ローラ１に接触する接触部位中央Ｐと加熱ローラ１の回動中心Ｑとを結んだ線分に対して線対称となるように配設されている。また、軸受１０と加熱ローラ１との接触部位１３で示している。そして、一点鎖線２２よりわかるように、軸受１０における内側部１０ａの内接円は、加熱ローラ１の直径の１．２５倍の直径を有するように形成されている。
【００４９】
このような軸受嵌合部の構成とすることで、以下のような作用を奏する。
【００５０】
まず、加熱ローラ１がたわみ変形することで、図１に示すように、加圧ローラ２が配されている側（図において下側）においては、加熱ローラ１と軸受１０の内側部とは接触しなくなる。これによって、変形といった不具合はあるものの、従来の撓まない構成に比べて、加熱ローラ１と軸受１０との接触面積を減らすことができるといった利点がある。
【００５１】
しかしながら、一点鎖線２２を見るとわかるように、軸受内側部の縦断面形状が円形である場合など、加熱ローラ１が付勢される側の軸受内側部がこの一点鎖線２２にて示されるような曲面である場合は、加熱ローラ１はその曲面に沿って変形するため、加圧ローラ２の配置側で接触しなくとも、反対側の付勢される側において広い面積で接触することとなる。
【００５２】
これに対し、本実施の形態における軸受１０の場合、加熱ローラ１が付勢される側で加熱ローラ１と平面１２・１２とが接触するので、加熱ローラ１が付勢される側での加熱ローラ１と軸受１０の内側部１０ａとの接触は、接触部１３にて示すように部分的なものとなり、軸受内側部が曲面である円形軸受の場合のように、広い面積で接触することがない。
【００５３】
したがって、加熱ローラ１端部における軸受１０との接触面積をさらに減らすことができ、軸受１０を介しての熱の逃げを一層抑えることができる。そして、このような軸受１０の加工は、軸受内側部或いは加熱ローラ端部の外周をスプライン形状等とする加工に比べて容易である。
【００５４】
また、付勢された加熱ローラ１と軸受１０との接触が複数平面１２・１２で部分的に行われる構成は、加熱ローラ１が付勢される側の軸受１０の内側部１０ａが曲面である構成よりも、加熱ローラ１の端部におけるたわみによる変形を小さくすることができるといった利点もある。
【００５５】
詳細に説明すると、図５（ａ）（ｂ）に示すようなモデルを用いて、円に加圧ローラ２の接触部位中央Ｐに相当する点Ｐより、加熱ローラ１の回転中心Ｑに相当する点Ｑに向かうベクトルＰＱで表される方向にかかった荷重Ｗを、点Ｐより点Ｑ中心に時計回り及び反時計周りに角度βだけ回転させた円上の点Ｒ・ＲにＷ／２づつ分散して受けた場合と、ベクトルＰＱで表される方向にかかった荷重Ｗを、点Ｐより点Ｑ中心に１８０度回転させた円上の点Ｍにて受けた場合とで、円の変形量を求めた。
【００５６】
図５（ａ）の２点荷重のモデルの変化量算出式（１）、図５（ｂ）の一点荷重のモデルの変化量算出式（２）を以下に示す。
【００５７】
【数１】

【００５８】
Ｄｘ：ｘ軸方向の変化量
Ｄｙはｙ軸方向の変化量
Ｗ：荷重
Ｅ：縦弾性係数
ｒ：円の半径
Ｉ：断面２次モーメント
図６にその結果を示す。図６では、図５（ｂ）の荷重Ｗを１点で受けるモデルの短軸方向（ｘ軸方向）の直径変化量を１として、図５（ａ）の２点で荷重Ｗを受ける場合の短軸方向の直径変化を正規化して示している。
【００５９】
これより、上記角度βを９０度よりも大きく、１６５度以下の範囲とすることで、加熱ローラ１端部の変形を低減することが可能となることがわかる。詳細には、１６５度以下とすることで、２点荷重とすることによる変形抑制の効果が出始め、角度βを１４０度以下とすることにより、加熱ローラ１端部の変形を７５％以下にすることができ、１１５度以下とすることでは、加熱ローラ１端部の変形を最小値の５０％程度とできることがわかる。
【００６０】
また、本実施の形態では、加熱ローラ１を肉厚０．２５ｍｍの鉄製ローラとしたが、このような加熱ローラ１のたわみ変形を積極的に利用する本発明の場合、加熱ローラ１としては、肉厚０．５ｍｍ以下とすれば効果的である。
【００６１】
つまり、加熱ローラにおける熱容量のさらなる低減を考え、５０％以上の熱容量削減を図るためには、肉厚を０．５０ｍｍ以下としたい。しかしながら、アルミにおいて肉厚を０．５程度に変更すると変形量は８倍になってしまいこれでは使用できない。
【００６２】
一方、たわみ変形量（楕円変形量）は、加熱ローラの周方向の断面２次モーメントＩ、加熱ローラの縦弾性係数Ｅの積である、Ｅ・Ｉとは反比例する関係にあり、また、軸方向の単位長さ当りの断面２次モーメントＩは、Ｉ＝ｈ＾３／１２で表され、肉厚ｔの３乗に比例する。
【００６３】
そこで、変形量を低減するために縦弾性係数Ｅの大きな材質に変更することを考えた、その場合、アルミ（６．３×１０３ Ｋｇ／ｍｍ２）より縦弾性係数Ｅの大きな金属としてはタングステン、チタン、鉄、モリブデンが上げられた。しかしながら、加熱ローラに用いること、加工性、コスト等を考慮すると実用に適した金属としては、鉄（２０×１０＾３ Ｋｇ／ｍｍ＾２）とニッケル（２１×１０３Ｋｇ／ｍｍ＾２）に絞られる。鉄、もしくはニッケルであっても、０．５ｍｍの変形量は肉厚１ｍｍのアルミに対して２．５倍となってしまう。
【００６４】
したがって、加熱ローラのたわみ変形を積極的に利用する本発明の場合、加熱ローラの肉厚としては、従来の２倍（正確には２．５倍）以上たわみ変形する、０．５ｍｍ以下とすることが適している。
【００６５】
以上のように、本実施の形態の定着装置では、加熱ローラ１のたわみ変形を利用すると共に、軸受１０では、内側部１０ａにおける加熱ローラ１が付勢される側を少なくとも２つの、平面或いは加熱ローラ１側に凸をなす曲面として平面あるいは逆曲面で受けるようになっているので、スプライン形状のように複雑な加工を行うことなく、また、加熱ローラ１のたわみ変形による効果も含めて、容易に加熱ローラ１端部における各軸受１０との接触面積を削減して、加熱ローラ１端部より軸受１０を介して失う熱を抑えることができる。しかも、該構成により、薄肉の加熱ローラ１のたわみ変形量を効果的に抑制することができるのでさらなる薄肉化も可能となる。
【００６６】
なお、図１では、各軸受１０を加熱ローラ１の全周を覆うリング状（詳細には変形リング状）としているが、含油軸受等の摺動軸受とした場合、加熱ローラ１が付勢される側の図１において上半分の構成であっても問題なく、例えば軸受内側部の縦断面形状がＶ字形状の軸受としてもよい。但し、組み立て作業時の作業性を考慮すると、全周を覆うリング状とすることが扱い易く望ましい。
【００６７】
また、図７に示すように、軸受内周部の縦断面形状が多角形（ここでは六角形）である構成としてもよい。図７は、前述の図１に相当するもので、図２を用いて説明すれば、加熱ローラ１における軸受嵌合部分を軸方向に垂直な方向より見た断面における、多角軸受の内側部の断面ラインを破線６０にて、加熱ローラの外周部の断面ラインを実線６１にて示す。また、多角軸受の内側部に内接する内接円を一点鎖線６２にて併せて示す。
【００６８】
このような多角軸受の場合、一点鎖線６２にて示す内接円の直径を、加熱ローラが、加圧ローラからの加圧を受けない状態で、熱源にて加熱された状態の、加熱ローラ端部の外径（直径）よりも大きく形成しておくことが好ましい。
【００６９】
加圧ローラの加圧力にて加熱ローラの外形が変形しても、多角形軸受の内接円の直径が、加圧ローラからの加圧を受けることなく加熱された状態の加熱ローラ端部の外径と同等であれば加熱ローラの回転に支障をきたすことはない。しかしながら、上記内接円の直径と上記加熱ローラ端部の外径とが同等であると、暖められた加熱ローラは軸受内側部に沿うように変形してしまい、接触面積が急激に増加するといった不具合が生じる。これに対し、上記内接円の直径を、上記加熱ローラ端部の外径よりも大きく形成しておくことで、このような不具合を確実に回避することができる。
【００７０】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について図８ないし図９に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態として述べる以外の構成は、前記実施の形態１と同じである。したがって、説明の便宜上、前記の実施の形態１の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００７１】
実施の形態１では、加熱ローラ１の端部に嵌合される軸受１０側を工夫していた。これに対し、本実施の形態では、軸受は内側部円形の円形軸受とし、加熱ローラの形状を多角形としている。なお、定着装置の構成や概観等は実施の形態１の定着装置と同じであるので、ここでは、軸受嵌合部の構成のみ説明する。
【００７２】
加熱ローラが加圧ローラによる加圧で圧接方向にたわみ変形することは同じであるが、図８に示すように、加熱ローラ７１の端部は、加圧ローラからの加圧を受けない状態で、縦断面形状が角に丸みがついた略多角形形状、ここでは略正三角形形状となっている。図において７２は、このような加熱ローラ７１端部の外接円であり、円形軸受の内側部の縦断面ラインである。
【００７３】
実施の形態１と同様に、円形軸受であっても、加熱ローラがたわむと、加圧ローラが配されている側においては加熱ローラ７１と軸受内側部とは接触しなくなるので、これによって、加熱ローラと軸受との接触面積を減らすことができるが、加熱ローラ端部の縦断面形状が円形である場合、加熱ローラ端部は軸受内側部の曲面に沿って変形するため、加圧ローラの配置側で接触しなくとも、その他の部分で広い面積で接触することとなる。
【００７４】
これに対し、上記構成では、加圧ローラの加圧を受けない状態での加熱ローラ７１端部の縦断面形状を、角に丸みがついた略多角形形状としているので、加熱ローラ７１端部は曲面をなす円形軸受の内側部と丸みを帯びた角部で接触しなら変形していくので、加熱ローラ端部の縦断面形状が円形である場合のように、広い面積で接触することがない。
【００７５】
したがって、加熱ローラ７１端部における軸受との接触面積をさらに減らすことができ、軸受を介しての熱の逃げを一層抑えることができる。そして、このような加熱ローラ７１端部の縦断面形状を略多角形状とする加工は、軸受内側部或いは加熱ローラ端部の外周をスプライン形状等とする加工に比べて容易である。
【００７６】
また、付勢された加熱ローラ７１と軸受との接触が加熱ローラ７１端部の角部を中心に部分的に行われる構成は、加熱ローラ端部の縦断面形状が円形である構成よりも、加熱ローラの端部におけるたわみによる変形を小さくすることができるといった利点もある。
【００７７】
これにより、スプライン形状のように複雑な加工を行うことなく容易に加熱ローラと軸受との接触面積を削減して、軸受を介しての熱の逃げを抑えることができると共に、薄肉の加熱ローラのたわみ変形を効果的に抑制してさらなる薄肉化も図り得る、薄肉定着に好適な定着装置を提供することができるといった効果を奏する。
【００７８】
なお、ここでは円形軸受を加熱ローラ７１の全周を覆うリング状としているが、加熱ローラ７１が常時加圧ローラの加圧力で付勢されていることを考慮すれば、加圧ローラが圧接されている側を除いて２４０度以上あれば、全周を確保しなくとも軸受として問題なく機能する。但し、この場合も、組み立て作業時の作業性を考慮すると、全周を覆うリング状とすることが扱い易く望ましい。
【００７９】
このような略多角形形状の加熱ローラ７１は、図９（ａ）（ｂ）に示すように、加熱ローラ７１の端部近傍に、切り欠き溝７５や、パンチ穴７６を設けるなどして剛性を周方向において不均一とすることで容易に得ることができる。例えば、切り込み７５やパンチ穴７６を、周方向に１２０度ごとの間隔で３箇所形成することで、上記した略正三角形の加熱ローラ７１を得ることができる。切り込み７５やパンチ穴７６が形成された部分は、剛性が低下するので他の部分よりも曲がり易くなって、丸みを帯びた角部となる。
【００８０】
なお、このような定着装置の構成が効果を奏する加熱ローラ７１の肉厚等は、実施の形態１の場合と同じである。
【００８１】
最後に、実施の形態１，２で説明した本発明に係る定着装置が備えられるのに好適な画像形成装置の一例として、デジタル複写機３０について説明する。
【００８２】
図１０に示すように、デジタル複写機３０本体は大きく分けてスキャナ部３１と、レーザー記録部３２から構成されている。スキャナ部３１は、両面対応自動原稿送り装置（ＲＡＤＦ）３６、及び透明ガラスからなる原稿載置台３５上に載置された原稿の画像を走査して読み取るための原稿画像読み取りユニット、すなわちスキャナユニット４０から構成されている。両面対応自動原稿送り装置３６は、原稿載置台３５における自動原稿送り読取のための領域上に自動的に原稿を供給搬送するものである。スキャナ部３１にて読み取られた原稿画像は、画像データとして画像データ入力部へと送られ、画像データに対して所定の画像処理が施されることとなる。
【００８３】
上記ＲＡＤＦ３６には、備えられた図示しない原稿トレー上に複数枚の原稿を一度にセットしておき、セットされた原稿を１枚ずつ自動的にスキャナユニット４０の原稿載置台３５上へ給送する装置である。またＲＡＤＦ３６は、オペレーターの選択に応じて原稿の片面または両面をスキャナユニット４０に読み取らせるように、片面原稿のための搬送経路、両面原稿のための搬送経路、搬送経路切り換え手段、各部を通過する原稿の状態を把握し管理するセンサー群、および制御部などから構成されている。このＲＡＤＦ３６については、従来から多くの出願、商品化がなされているので、これ以上の説明は省略する。
【００８４】
原稿載置台３５上の原稿の画像を読み取るためのスキャナ部３１を構成するスキャナユニット４０は、原稿面上を露光するランプリフレクターアセンブリ４１と、原稿からの反射光像を光電変換素子（ＣＣＤ）に導くための原稿からの反射光を反射する第１の反射ミラー４２ａを搭載してなる第１の走査ユニット４０ａ、また第１の反射ミラーユニット４０ａからの反射光像を光電変換素子（ＣＣＤ）に導くための第２、第３反射ミラー４２ｂ、４２ｃを搭載してなる第２の走査ユニット４０ｂ、原稿からの反射光像を上述した各反射ミラーを介して電気的画像信号に変換する素子（ＣＣＤ）上に結像させるための光学レンズ４３、および原稿からの反射光像を電気的画像信号に変換する上述したＣＣＤ素子４４から構成される。
【００８５】
スキャナ部３１は、上記ＲＡＤＦ３６とスキャナユニット４０の関連した動作により、原稿載置台３５上に読み取るべき原稿を順次載置させながら、原稿載置台３５の下面に沿ってスキャナユニット４０を移動させて原稿画像を読み取るように構成されている。
【００８６】
特に第１走査ユニット４０ａは、原稿載置台に沿って左から右へと一定速度Ｖで走行され、また第２走査ユニット４０ｂは、その速度Ｖに対してＶ／２の速度で同一方向に平行に走査制御される。これにより、原稿載置台３５上に載置された原稿の画像を１ライン毎に順次ＣＣＤ素子４４へと結像させて画像を読み取ることとなる。
【００８７】
原稿画像をスキャナユニット４０にて読み取ることにより得られた画像データは、画像処理部へ送られ、各種処理が施された後、画像処理部のメモリーに一旦記憶され、出力指示に応じてメモリー内の画像を読み出してレーザープリンタ部３２に転送して記録用紙上に画像を形成させる。
【００８８】
このレーザープリンタ部３２は画像を形成させるための記録材である用紙の搬送系、レーザー書き込みユニット４６、および画像を形成するための電子写真プロセス部４８を備えている。
【００８９】
レーザー書き込みユニット４６は、上述したスキャナユニット４０にて読み取った後のメモリーから読み出した画像データ、または外部の装置から転送されてきた画像データに応じてレーザー光を出射する半導体レーザー光源、レーザー光を等角速度偏向するポリゴンミラー、等角速度で偏向されたレーザー光が電子写真プロセス部４８を構成する感光体ドラム上で等角速度で偏向されるように補正するｆ−θレンズなどを有している。上記電子写真プロセス部４８は、周知である感光体ドラム４７の周囲に帯電器、現像器、転写器、剥離器、クリーニング器、除電器を備えている。
【００９０】
一方、用紙の搬送系は、上述した画像形成を行う電子写真プロセス部４８の特に転写器が配置された転写位置へと用紙を搬送する搬送部３３、該搬送部３３へと用紙を送り込むためのカセット給紙装置５０、転写後の用紙に形成された画像、特にトナー像を定着するための本発明に係る定着装置４９、定着後の用紙の裏面に再度画像を形成するために用紙を再供給するための再供給経路５５・５６とを備えている。
【００９１】
また、定着装置４９の下流側には、画像が記録された用紙を受け取り、この用紙に対して所定の処理を施す後処理装置３４が配置されている。
【００９２】
レーザー書き込みユニット４６及び電子写真プロセス部４８において、画像メモリーから読み出された画像データは、レーザー書き込みユニット４６によってレーザー光線を走査させることにより感光体ドラム４７の表面上に静電潜像として形成され、トナーにより可視像化されたトナー像はカセット供給装置５０のいずれかの給紙部５１・５２・５３から搬送された用紙の面上に静電転写され定着装置４９で定着される。このようにして画像が形成された用紙は定着装置４９から排紙ローラ５７を経由して後処理装置３４へと搬送される。
【００９３】
なお、本発明に係る定着装置が搭載される画像形成装置は、このような電子写真プロセスを用いた構成に限られるものではなく、例えば、インクジェットプリンタに搭載することもできる。
【００９４】
なお、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的手段に含まれる。
【００９５】
【発明の効果】
本発明の第１の定着装置は、以上のように、加圧ローラが圧接されると共に熱源により加熱される中空の加熱ローラと、該加熱ローラの端部を回動自在に軸支する軸受とを具備する画像形成装置の定着装置において、上記加熱ローラは、上記加圧ローラが圧接されることで圧接方向にたわみ変形し、かつ、上記軸受は、上記加熱ローラが付勢される側の内側部で、上記加熱ローラと少なくとも２つの、平面或いは加熱ローラ側に凸をなす曲面で接触するように形成されていることを特徴としている。
【００９６】
薄肉定着で用いられる薄肉の加熱ローラは、加圧ローラによる加圧にて加圧方向（付勢方向）にたわむ、たわみ変形を生じやすいことは既に説明した。加熱ローラがたわむと、加圧ローラが配されている側においては加熱ローラと軸受内側部とは接触しなくなるので、これによって、加熱ローラと軸受との接触面積を減らすことができる。
【００９７】
加えて、上記構成では、軸受は、内側部における加熱ローラが付勢される側で、少なくとも２つの、平面或いは逆曲面で接触する構成としているので、加熱ローラが付勢される側での加熱ローラと軸受内側部との接触は部分的なものとなり、軸受内側部が曲面である場合のように、広い面積で接触することがない。
【００９８】
したがって、加熱ローラと軸受との接触面積をさらに減らすことができ、軸受を介しての熱の逃げを一層抑えることができる。そして、このような軸受の加工は、軸受内側部或いは加熱ローラ端部の外周をスプライン形状等とする加工に比べて容易である。
【００９９】
また、付勢された加熱ローラと軸受との接触が２面以上の平面或いは逆曲面で部分的に行われる構成は、加熱ローラが付勢される側の軸受内側部が曲面である構成よりも、加熱ローラの端部におけるたわみによる変形を小さくすることができるといった利点もある。
【０１００】
これにより、スプライン形状のように複雑な加工を行うことなく容易に加熱ローラと軸受との接触面積を削減して、軸受を介しての熱の逃げを抑えることができると共に、薄肉の加熱ローラのたわみ変形を効果的に抑制してさらなる薄肉化も図り得る、薄肉定着に好適な定着装置を提供することができるといった効果を奏する。
【０１０１】
本発明の第１の定着装置においては、さらに、上記軸受における内側部の軸方向に垂直な方向の断面形状が略多角形形状であり、該多角形の内接円の直径が、上記加圧ローラからの加圧を受けることなく加熱された状態の上記加熱ローラの端部外径よりも大きいことを特徴とすることもできる。
【０１０２】
加圧ローラの加圧力にて加熱ローラの外形が変形しても、軸受内側部の縦断面形状である略多角形の内接円の直径が、加圧ローラからの加圧を受けることなく加熱された状態の加熱ローラ端部の外径と同等であれば加熱ローラの回転に支障をきたすことはない。
【０１０３】
しかしながら、上記内接円の直径と上記加熱ローラ端部の外径とが同等であると、暖められた加熱ローラは軸受内側部に沿うように変形してしまい、接触面積が急激に増加するといった不具合が生じる。
【０１０４】
そこで、このように上記内接円の直径を、上記加熱ローラ端部の外径よりも大きく形成しておくことで、このような不具合を確実に回避することができる。
【０１０５】
本発明の第１の定着装置においては、さらに、上記軸受と上記加熱ローラとが、上記加熱ローラにおける軸方向に垂直な方向の断面から見て、上記加圧ローラが加熱ローラに接触している接触部位中央から加熱ローラの回動中心周りに１６５度以下の範囲で接触していることを特徴とすることもできる。
【０１０６】
軸受と加熱ローラとの接触部位を加圧ローラの圧接位置（接触部位中央）から加熱ローラの回動中心周りに１６５度以下とすることにより、加熱ローラ端部の変形を低減することが可能となる。
【０１０７】
この場合、より望ましくは回動中心周りの同角度を１４０度以下にすることであり、加熱ローラ端部の変形を７５％以下にすることができる。さらに望ましくは、１１５度以下にすることであり、加熱ローラ端部の変形を最小値の５０％にすることができる。
【０１０８】
本発明の第２の定着装置は、以上のように、加圧ローラが圧接されると共に熱源により加熱される中空の加熱ローラと、該加熱ローラの端部を回動自在に軸支する軸受とを具備する画像形成装置の定着装置において、上記加熱ローラは、上記加圧ローラが圧接されることで圧接方向にたわみ変形し、かつ、該加熱ローラの端部は、上記加圧ローラからの加圧を受けない状態での軸方向に垂直な方向の断面形状が、角に丸みがついた略多角形形状を有していることを特徴としている。
【０１０９】
薄肉定着で用いられる薄肉の加熱ローラは、加圧ローラによる加圧にて加圧方向（付勢方向）にたわむ変形を生じやすいことは既に説明した。加熱ローラがたわむと、加圧ローラが配されている側においては加熱ローラと軸受内側部とは接触しなくなるので、これによって、加熱ローラと軸受との接触面積を減らすことができる。
【０１１０】
加えて、上記構成では、加圧ローラの加圧を受けない状態での上記加熱ローラ端部の縦断面形状を、角に丸みがついた略多角形形状としているので、加熱ローラ端部は曲面をなす軸受内側部と丸みを帯びた角部で接触しながら変形していくので、加熱ローラ端部の縦断面形状が円形である場合のように、広い面積で接触することがない。
【０１１１】
したがって、加熱ローラと軸受との接触面積をさらに減らすことができ、軸受を介しての熱の逃げを一層抑えることができる。そして、このような加熱ローラ端部の縦断面形状を略多角形状とする加工は、軸受内側部或いは加熱ローラ端部の外周をスプライン形状等とする加工に比べて容易である。
【０１１２】
また、付勢された加熱ローラと軸受との接触が加熱ローラ端部の角部を中心に部分的に行われる構成は、加熱ローラ端部の縦断面形状が円形である構成よりも、加熱ローラの端部におけるたわみによる変形を小さくすることができるといった利点もある。
【０１１３】
これにより、スプライン形状のように複雑な加工を行うことなく容易に加熱ローラと軸受との接触面積を削減して、軸受を介しての熱の逃げを抑えることができると共に、薄肉の加熱ローラのたわみ変形を効果的に抑制してさらなる薄肉化も図り得る、薄肉定着に好適な定着装置を提供することができるといった効果を奏する。
【０１１４】
本発明の第２の定着装置においては、さらに、上記加熱ローラは、端部近傍の剛性が周方向に不均一とされることで形成されていることを特徴とすることもできる。
【０１１５】
これによれば、上記した加熱ローラ、つまり、加圧ローラからの加圧を受けない状態での端部の縦断面形状が、角に丸みがついた略多角形形状なす加熱ローラを容易に得ることができる。
【０１１６】
本発明の画像形成装置は、上記課題を解決するために、上記した本発明の定着装置を備えたことを特徴としている。
【０１１７】
本発明の定着装置は、前述したように、スプライン形状のように複雑な加工を行うことなく容易に加熱ローラと軸受との接触面積を削減して、軸受を介しての熱の逃げを抑えることができると共に、薄肉の加熱ローラのたわみ変形を効果的に抑制してさらなる薄肉化も図り得る、薄肉定着に好適な定着装置であるの、このような定着装置を備えることで、省電力化でありながら待機時からの立ち上がりの速い画像形成装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示すもので、定着装置に備えられた加熱ローラ端部の軸受嵌合部分における、軸受内側部の縦断面ライン、加熱ローラ外周の縦断面ラインを示す説明図である。
【図２】上記定着装置の内部構成を示す説明図である。
【図３】（ａ）は上記定着装置の概観を示す斜視図であり、（ｂ）は定着装置を構成する上下各ユニットの着脱を示す斜視図である。
【図４】（ａ）は上ユニットとこれに取り付けられている加熱ローラとを説明する斜視図であり、（ｂ）（ｃ）は、加熱ローラ端部の構成を示す斜視図である。
【図５】（ａ）（ｂ）共に、荷重のかかる位置に違いによる楕円変形量の違いを求めるためのモデル図である。
【図６】２点荷重の場合の中心周りの接触角βに対する、２点荷重の場合の楕円変化量を一点荷重の場合の楕円変化量で正規化した値を示すグラフである。
【図７】本発明の実施の一形態の変形例を示すもので、定着装置に備えられた加熱ローラ端部の軸受嵌合部分における、軸受内側部の縦断面ライン、加熱ローラ外周の縦断面ラインを示す説明図である。
【図８】本発明の実施の他の形態を示すもので、定着装置に備えられた加熱ローラ端部の軸受嵌合部分における、軸受内側部の縦断面ライン、加熱ローラ外周の縦断面ラインを示す説明図である。
【図９】角に丸みを帯びた縦断面が略多角形をなす加熱ローラを容易に得る方法を示す説明図である。
【図１０】上記した各実施の形態の定着装置が搭載された画像形成装置の一例であるデジタル複写機の構成図である。
【符号の説明】
１ 加熱ローラ
２ 加圧ローラ
３ 熱源
１０ 軸受
１０ａ 内側部
１２ 平面
３０ デジタル複写機（画像形成装置）
７１ 加熱ローラ
７２ 内側部の縦断面ライン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fixing device of an image forming apparatus. Specifically, even if the thickness of a heating roller is reduced and the temperature of the roller during standby is set low, the heat storage amount due to the reduction in thickness is small. The present invention relates to a fixing device and an image forming apparatus suitable for thin-walled fixing that can be raised to a specified fixing temperature in a short time.
[0002]
[Prior art]
An electrophotographic image forming apparatus performs a fixing process in which a sheet on which a toner image is transferred is passed between a pair of heating rollers and a pressure roller so that the toner image is melted and fixed on the sheet. It is like that. A fixing device that performs such a fixing process is a portion of the maximum power consumption in the image forming apparatus, and it is effective to suppress the power consumption of the fixing device in order to save power.
[0003]
In recent years, therefore, the development of “thin fixing devices” has been promoted for fixing devices. Thin-wall fixing means that even if the thickness of the conventional heating roller is reduced and the temperature of the roller during standby is set low to save power, the amount of heat stored due to the thinning is small, and it is specified in a short time. It is designed to be raised to the fixing temperature.
[0004]
Conventionally, an aluminum roller having a thickness of about 1.0 mm has been widely used as a thin heating roller. However, in the case of an aluminum roller, it is difficult to reduce the thickness further from the viewpoint of strength required as a heating roller, and recently, an iron roller has been used.
[0005]
In the case of an iron roller, the heat conduction is lower than that of an aluminum roller, but it can be formed as thin as about 0.25 to 0.20 mm, which is about 1/4 to 1/5 that of an aluminum roller. As a result, the heat capacity can be effectively reduced, and the time required to rise to the fixing temperature can be further effectively shortened.
[0006]
However, on the other hand, in the case of an iron roller having a thickness of 0.25 mm, the heat conduction is about 1/20 that of an aluminum roller having a thickness of 1 mm. More heat is transferred to the bearing through the end of the heated roller. The heat transfer to the bearing not only hinders power saving, but also leads to temperature unevenness in the axial direction of the heating roller, which may lead to deterioration of fixability.
[0007]
In Table 1, the physical properties (density, specific heat, thermal conductivity, heat capacity) of aluminum and iron, and heat conduction when a heating roller having a diameter of 40 mm and a length of 320 mm are formed of aluminum and iron, Indicates bending rigidity and deflection rigidity.
[0008]
[Table 1]

[0009]
As can be seen from Table 1, in the case of a heating roller made of an iron roller, since the thickness is very thin, 0.25 mm, the flexural rigidity is reduced to about 1/20 that of an aluminum roller having a thickness of 1.0 mm. Deformation due to deflection of the heating roller becomes a problem. In other words, in the fixing device, the heating roller always receives pressure from the pressure roller, so that the cross-sectional shape in the direction perpendicular to the axial direction becomes an elliptical shape crushed in the pressure direction. Will occur.
[0010]
Further, in Patent Document 1, in order to reduce the heat escaping from the both ends of the heating roller to the outside through the bearing, a protrusion protruding in the radial direction is provided on the outer peripheral surface of the end of the heating roller or the inner peripheral surface of the bearing. The structure which forms intermittently in the circumferential direction is described. Hereinafter, such a shape in which protrusions protruding in the radial direction are intermittently formed in the circumferential direction is referred to as a spline shape.
[0011]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 3-153281 (published July 1, 1991)
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, the configuration in which the outer periphery of the end of the heating roller or the inner periphery of the bearing described in Patent Document 1 has a spline shape has a problem that processing is complicated. Further, since the technique described in Patent Document 1 does not presuppose thin-wall fixing, no attention is paid to the deformation of the thin heating roller as described above.
[0013]
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and its purpose is to easily reduce the contact area between the heating roller and the bearing without performing complicated processing such as a spline shape, via the bearing. It is an object of the present invention to provide a fixing device and an image forming apparatus suitable for thin-wall fixing, which can suppress the heat escape of the thin-walled heat roller and can effectively suppress the deformation of the thin-walled heating roller to further reduce the thickness.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, a first fixing device of the present invention has a hollow heating roller to which a pressure roller is pressed and heated by a heat source, and an end portion of the heating roller that is rotatably supported. In the fixing device of the image forming apparatus including the bearing, the heating roller is bent and deformed in the pressure contact direction when the pressure roller is pressed, and the heating roller in the inner portion of the bearing is biased. The side to be formed is formed so as to be in contact with the heating roller with at least two flat surfaces or curved surfaces protruding toward the heating roller.
[0015]
It has already been described that a thin heating roller used in thin fixing is likely to bend and bend in the pressing direction (biasing direction) when pressed by a pressure roller. When the heating roller bends, the heating roller and the bearing inner side do not come into contact with each other on the side where the pressure roller is disposed, so that the contact area between the heating roller and the bearing can be reduced.
[0016]
However, when the inner side of the bearing on the side to which the heating roller is biased is a curved surface along the outer periphery of the heating roller, such as when the shape of the longitudinal section of the inner side of the bearing (the cross section in the direction perpendicular to the axial direction) is circular Since the heating roller is deformed along its curved surface, it does not contact on the side where the pressure roller is disposed, but it contacts in a wide area in other portions.
[0017]
On the other hand, in the said structure, it is set as the structure which contacts by the curved surface (henceforth an inverted curved surface) which forms at least 2 plane or a convex on the heating roller side by the side by which the heating roller in the inner part of a bearing is urged | biased. Therefore, the contact between the heating roller and the inner side of the bearing on the side where the heating roller is urged becomes partial, and the bearing inner side has a large area as in the case of a curved surface along the outer periphery of the heating roller. There is no contact.
[0018]
Therefore, the contact area between the heating roller and the bearing can be further reduced, and the escape of heat through the bearing can be further suppressed. And the processing of such a bearing is easy compared with the processing which makes the outer periphery of a bearing inner side part or a heating roller edge part a spline shape etc.
[0019]
Further, in the configuration in which the contact between the biased heating roller and the bearing is partially performed by two or more planes or reverse curved surfaces, the inner side of the bearing on the side where the heating roller is biased is along the outer periphery of the heating roller. There is also an advantage that deformation due to deflection at the end of the heating roller can be made smaller than the configuration having a curved surface.
[0020]
As a result, it is possible to easily reduce the contact area between the heating roller and the bearing without performing complicated processing such as a spline shape, and to suppress the escape of heat through the bearing. There is an effect that it is possible to provide a fixing device suitable for thin-wall fixing, which can effectively suppress bending deformation and further reduce the thickness.
[0021]
In the first fixing device of the present invention, the cross-sectional shape in the direction perpendicular to the axial direction of the inner portion of the bearing is a substantially polygonal shape, and the diameter of the inscribed circle of the polygon is the pressure. It can also be characterized by being larger than the outer diameter of the end of the heating roller in a heated state without receiving pressure from the roller.
[0022]
Even if the outer shape of the heating roller is deformed by the pressure applied by the pressure roller, the diameter of the substantially polygonal inscribed circle, which is the longitudinal cross-sectional shape of the inner side of the bearing, is heated without receiving pressure from the pressure roller. If it is equivalent to the outer diameter of the end portion of the heated roller, the rotation of the heated roller is not hindered.
[0023]
However, if the diameter of the inscribed circle is equal to the outer diameter of the end portion of the heating roller, the heated heating roller is deformed along the inner side of the bearing, and the contact area increases rapidly. A malfunction occurs.
[0024]
Thus, by forming the diameter of the inscribed circle larger than the outer diameter of the end portion of the heating roller, it is possible to reliably avoid such a problem.
[0025]
In the first fixing device of the present invention, the pressure roller is in contact with the heating roller when the bearing and the heating roller are viewed from a cross section perpendicular to the axial direction of the heating roller. It can also be characterized in that the contact is made in the range of 165 degrees or less from the center of the contact portion to the rotation center of the heating roller.
[0026]
It is possible to reduce deformation of the end portion of the heating roller by setting the contact portion between the bearing and the heating roller to 165 degrees or less around the rotation center of the heating roller from the pressure contact position (contact portion center) of the pressure roller. Become.
[0027]
In this case, more preferably, the same angle around the rotation center is set to 140 degrees or less, and the deformation of the end portion of the heating roller can be set to 75% or less. More desirably, it is 115 degrees or less, and the deformation of the end portion of the heating roller can be reduced to 50% of the minimum value.
[0028]
In order to solve the above-described problem, the second fixing device of the present invention has a hollow heating roller that is pressed by a pressure roller and heated by a heat source, and an end portion of the heating roller that is rotatably supported. In the fixing device of the image forming apparatus including the bearing, the heating roller is deformed in a pressure-contact direction when the pressure roller is pressed, and an end of the heating roller is formed by the pressure roller. The cross-sectional shape in the direction perpendicular to the axial direction in a state in which no pressure is applied from is a substantially polygonal shape with rounded corners.
[0029]
As described above, the thin heating roller used in the thin fixing is likely to be deformed to bend in the pressing direction (biasing direction) by the pressure applied by the pressure roller. When the heating roller bends, the heating roller and the bearing inner side do not come into contact with each other on the side where the pressure roller is disposed, so that the contact area between the heating roller and the bearing can be reduced.
[0030]
However, when the longitudinal cross-sectional shape of the end portion of the heating roller is circular, the end portion of the heating roller is deformed along the curved surface of the inner side of the bearing. It will be in contact by area.
[0031]
On the other hand, in the above configuration, since the longitudinal cross-sectional shape of the heating roller end in a state where it is not subjected to pressure from the pressure roller is a substantially polygonal shape with rounded corners, the heating roller end is Since the inner surface of the bearing is deformed while being in contact with the rounded corner, the contact is not made over a wide area as in the case where the longitudinal cross-sectional shape of the end of the heating roller is circular.
[0032]
Therefore, the contact area between the heating roller and the bearing can be further reduced, and the escape of heat through the bearing can be further suppressed. And the process which makes the longitudinal cross-sectional shape of such a heating-roller edge part substantially polygonal shape is easy compared with the process which makes the outer periphery of a bearing inner side part or a heating-roller edge part a spline shape etc.
[0033]
Further, the configuration in which the contact between the biased heating roller and the bearing is partially performed around the corner portion of the heating roller end portion is more than the configuration in which the longitudinal sectional shape of the heating roller end portion is circular. There is also an advantage that the deformation due to the deflection at the end of the can be reduced.
[0034]
As a result, it is possible to easily reduce the contact area between the heating roller and the bearing without performing complicated processing such as a spline shape, and to suppress the escape of heat through the bearing. There is an effect that it is possible to provide a fixing device suitable for thin-wall fixing, which can effectively suppress bending deformation and further reduce the thickness.
[0035]
In the second fixing device of the present invention, the heating roller may be further characterized in that the rigidity in the vicinity of the end is made uneven in the circumferential direction.
[0036]
According to this, the heating roller described above, that is, a heating roller in which the longitudinal cross-sectional shape of the end portion in a state where no pressure is applied from the pressure roller is a substantially polygonal shape with rounded corners can be easily obtained. be able to.
[0037]
In order to solve the above problems, an image forming apparatus according to the present invention includes the above-described fixing device according to the present invention.
[0038]
As described above, the fixing device of the present invention can easily reduce the contact area between the heating roller and the bearing without performing complicated processing such as a spline shape, and suppress the escape of heat through the bearing. It is a fixing device suitable for thin-wall fixing, which can effectively reduce the deformation of the thin heating roller and effectively reduce the thickness.By providing such a fixing device, it is possible to save power. In spite of this, it is possible to obtain an image forming apparatus that rises quickly from the standby time.
[0039]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[First Embodiment]
One embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 7 as follows.
[0040]
As shown in FIG. 2, the fixing device according to the present embodiment includes a hollow heating roller 1 having a heat source 3 therein, and a pressure roller 2 that is pressed against the heating roller 1 with a predetermined force. By passing the sheet S on which the unfixed toner image is transferred between the rollers 1 and 2 forming a pair, the toner forming the toner image is melted and fixed on the sheet S. It is like that.
[0041]
3A and 3B show an overview of the fixing device. The fixing device includes an upper unit 5 having the heating roller 1 therein and a lower unit 6 having the pressure roller 2 therein, and the upper unit 5 and the lower unit 6 are connected to each other, The pressure roller 2 in 6 is pressed against the heating roller 1 in the upper unit 5.
[0042]
In the fixing device, as described above, the heating roller 1 is formed thin, and even if the temperature of the heating roller 1 during standby is set low for power saving, the heat storage amount due to the thinning is small. It can be started up to a specified fixing temperature in a short time.
[0043]
Conventionally, an aluminum roller having a thickness of about 1.0 mm has been widely used as such a thin heating roller 1, but here, instead of an aluminum roller, an iron roller having a thickness of 0.25 mm is used. Is used. Such a heating roller 1 bends and deforms in the pressing direction when the pressure roller 2 is pressed.
[0044]
The attachment of the heating roller 1 to the upper unit 5 will be described with reference to FIGS. Both ends of the heating roller 1 are pivotally fixed to bearings 10 and 10 attached to an upper unit member 5a which is a constituent member of the upper unit 5. A driving gear 11 is fitted to one end portion of the heating roller 1 further to the end portion side than the bearing 10, and the heating roller 1 is rotationally driven by the driving force of the driving gear 11. .
[0045]
The configuration so far is no different from the conventional fixing device. The notable configuration of the fixing device according to the present invention is in a fitting portion between the heating roller 1 and the bearings 10 which are deformed flexibly, and an inner portion 10a of each bearing 10 contacting the heating roller 1 is attached to the heating roller 1. It is a point which contacts the heating roller 1 in at least two planes on the biased side. In addition, it is good also considering the at least 2 plane which contacts the heating roller 1 as the curved surface which makes a convex on the heating roller side.
[0046]
In FIG. 1, a cross-sectional line of the inner portion 10 a of the bearing 10 in a cross section viewed from a direction perpendicular to the axial direction of the bearing fitting portion in the heating roller 1 is a cross-sectional line of the outer peripheral portion of the heating roller 1. Indicated by the solid line 21. An inscribed circle inscribed in the inner portion 10 a of the bearing 10 is also indicated by a one-dot chain line 22.
[0047]
The heating roller 1 is energized by the pressure from the pressure roller 2 and comes into contact with the flat surfaces 12 and 12 in the inner portion 10a of the bearing 10 on the side opposite to the side where the pressure roller 2 is disposed. , It is bent in the press-contact direction and has an elliptical shape. In the figure, the diameter of the heating roller 1 in a state where it is not subjected to the pressing force from the pressure roller 2 is set to 1, and the short axis and the long axis of the heating roller 1 that has been deformed into an elliptical shape are normalized. ing.
[0048]
The planes 12 and 12 formed on the inner side of the bearing 10 are in relation to a line segment connecting the contact portion center P where the pressure roller 2 contacts the heating roller 1 and the rotation center Q of the heating roller 1. They are arranged so as to be line symmetric. Further, a contact portion 13 between the bearing 10 and the heating roller 1 is shown. As can be seen from the alternate long and short dash line 22, the inscribed circle of the inner portion 10 a of the bearing 10 is formed to have a diameter 1.25 times the diameter of the heating roller 1.
[0049]
By having such a structure of the bearing fitting portion, the following effects are exhibited.
[0050]
First, when the heating roller 1 is bent and deformed, as shown in FIG. 1, the heating roller 1 and the inner side of the bearing 10 are in contact with each other on the side where the pressure roller 2 is disposed (lower side in the figure). No longer. Thus, although there is a problem such as deformation, there is an advantage that the contact area between the heating roller 1 and the bearing 10 can be reduced as compared with the conventional unbent configuration.
[0051]
However, as can be seen from the alternate long and short dash line 22, the bearing inner part on the side to which the heating roller 1 is urged is indicated by the alternate long and short dash line 22, such as when the longitudinal cross-sectional shape of the bearing inner part is circular. In the case of a curved surface, the heating roller 1 is deformed along the curved surface, so that even if it does not contact on the side where the pressure roller 2 is arranged, it will come in contact with a wide area on the opposite biased side.
[0052]
On the other hand, in the case of the bearing 10 in the present embodiment, the heating roller 1 and the flat surfaces 12 and 12 are in contact with each other on the side where the heating roller 1 is urged. The contact between the roller 1 and the inner portion 10a of the bearing 10 is partial as shown by the contact portion 13, and the contact can be made in a wide area as in the case of a circular bearing having a curved inner surface portion. Absent.
[0053]
Therefore, the contact area with the bearing 10 at the end portion of the heating roller 1 can be further reduced, and the escape of heat through the bearing 10 can be further suppressed. And the processing of such a bearing 10 is easy compared with the processing which makes the outer periphery of a bearing inner side part or a heating roller end part a spline shape or the like.
[0054]
Further, in the configuration in which the contact between the biased heating roller 1 and the bearing 10 is partially performed on the plurality of flat surfaces 12 and 12, the inner portion 10a of the bearing 10 on the side where the heating roller 1 is biased is a curved surface. There is also an advantage that deformation due to deflection at the end of the heating roller 1 can be made smaller than the configuration.
[0055]
More specifically, using a model as shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b), a circle corresponds to the rotation center Q of the heating roller 1 from a point P corresponding to the center P of the contact portion of the pressure roller 2. W / 2 applied to the points R and R on a circle obtained by rotating the load W applied in the direction indicated by the vector PQ toward the point Q clockwise and counterclockwise from the point P by the angle β. Deformation of the circle when it is received in a distributed manner and when the load W applied in the direction represented by the vector PQ is received at a point M on the circle rotated 180 degrees from the point P around the point Q. The amount was determined.
[0056]
The change amount calculation formula (1) for the two-point load model in FIG. 5A and the change calculation formula (2) for the one-point load model in FIG. 5B are shown below.
[0057]
[Expression 1]

[0058]
Dx: Amount of change in the x-axis direction
Dy is the amount of change in the y-axis direction
W: Load
E: Longitudinal elastic modulus
r: radius of the circle
I: Sectional moment of inertia
The result is shown in FIG. In FIG. 6, when the diameter change amount in the minor axis direction (x-axis direction) of the model that receives the load W of FIG. 5B at one point is 1, the load W is received at two points of FIG. The diameter change in the minor axis direction is shown normalized.
[0059]
Accordingly, it can be understood that the deformation of the end portion of the heating roller 1 can be reduced by setting the angle β to a range larger than 90 degrees and 165 degrees or less. Specifically, by setting the angle to 165 degrees or less, the effect of suppressing deformation due to the two-point load begins to appear, and by setting the angle β to 140 degrees or less, the deformation of the end portion of the heating roller 1 is reduced to 75% or less. It can be seen that when the angle is 115 degrees or less, the deformation of the end portion of the heating roller 1 can be reduced to about 50% of the minimum value.
[0060]
In the present embodiment, the heating roller 1 is an iron roller having a thickness of 0.25 mm. However, in the case of the present invention in which such deformation of the heating roller 1 is positively used, It is effective if the thickness is 0.5 mm or less.
[0061]
That is, considering further reduction of the heat capacity of the heating roller, in order to reduce the heat capacity by 50% or more, the wall thickness should be 0.50 mm or less. However, if the thickness of aluminum is changed to about 0.5, the amount of deformation becomes 8 times and cannot be used.
[0062]
On the other hand, the deflection deformation amount (elliptical deformation amount) is a product of the circumferential moment I of the cross section of the heating roller I and the longitudinal elastic modulus E of the heating roller, which is inversely proportional to E · I. The cross-sectional secondary moment I per unit length in the direction is expressed by I = h ^ 3/12 and is proportional to the cube of the wall thickness t.
[0063]
Therefore, in order to reduce the amount of deformation, it was considered to change to a material having a large longitudinal elastic modulus E. In that case, as a metal having a larger longitudinal elastic modulus E than aluminum (6.3 × 103 Kg / mm 2), tungsten, Titanium, iron and molybdenum were raised. However, considering the use for the heating roller, workability, cost, etc., the metals suitable for practical use are iron (20 × 10 ^ 3 Kg / mm ^ 2) and nickel (21 × 103 Kg / mm ^ 2). It is done. Even if it is iron or nickel, the amount of deformation of 0.5 mm is 2.5 times that of aluminum having a thickness of 1 mm.
[0064]
Therefore, in the case of the present invention in which the deflection deformation of the heating roller is positively used, the thickness of the heating roller is 0.5 mm or less, which causes the deflection deformation more than twice the conventional (2.5 times more accurately). Is suitable.
[0065]
As described above, in the fixing device according to the present embodiment, the deflection deformation of the heating roller 1 is used, and in the bearing 10, at least two flat or heating sides on the side to which the heating roller 1 is urged in the inner portion 10 a are applied. Since it is received as a curved surface convex on the roller 1 side by a flat surface or an inverted curved surface, it is easy to perform without complicated processing such as a spline shape and including the effect of bending deformation of the heating roller 1 Further, the contact area with each bearing 10 at the end of the heating roller 1 can be reduced, and the heat lost through the bearing 10 from the end of the heating roller 1 can be suppressed. In addition, with this configuration, the amount of deflection deformation of the thin heating roller 1 can be effectively suppressed, so that further thinning is possible.
[0066]
In FIG. 1, each bearing 10 has a ring shape (specifically, a deformed ring shape) that covers the entire circumference of the heating roller 1. However, when the bearing 10 is a sliding bearing such as an oil-impregnated bearing, the heating roller 1 is biased. Even if it is the structure of the upper half in FIG. 1 on the other side, a longitudinal cross-sectional shape of the bearing inner portion may be a V-shaped bearing, for example. However, considering the workability at the time of assembly work, it is desirable that the ring shape covers the entire circumference because it is easy to handle.
[0067]
Moreover, as shown in FIG. 7, it is good also as a structure where the longitudinal cross-sectional shape of a bearing inner peripheral part is a polygon (here hexagon). FIG. 7 corresponds to FIG. 1 described above, and will be described with reference to FIG. 2. In FIG. 7, the inner portion of the polygonal bearing in the cross section when the bearing fitting portion of the heating roller 1 is viewed from the direction perpendicular to the axial direction. A sectional line is indicated by a broken line 60, and a sectional line of the outer peripheral portion of the heating roller is indicated by a solid line 61. Further, an inscribed circle inscribed in the inner part of the polygonal bearing is also indicated by a one-dot chain line 62.
[0068]
In the case of such a polygonal bearing, the diameter of the inscribed circle indicated by the alternate long and short dash line 62 is the end of the heating roller in a state where the heating roller is heated by a heat source in a state in which the heating roller does not receive pressure from the pressure roller. It is preferable to form larger than the outer diameter (diameter) of the part.
[0069]
Even if the outer shape of the heating roller is deformed by the pressing force of the pressure roller, the diameter of the inscribed circle of the polygonal bearing is not heated by the pressure from the pressure roller. If it is equal to the outer diameter, the heating roller will not be disturbed. However, if the diameter of the inscribed circle is equal to the outer diameter of the end portion of the heating roller, the heated heating roller is deformed along the inner side of the bearing, and the contact area increases rapidly. A malfunction occurs. On the other hand, such inconvenience can be reliably avoided by forming the diameter of the inscribed circle larger than the outer diameter of the end portion of the heating roller.
[0070]
[Embodiment 2]
The following will describe another embodiment of the present invention with reference to FIGS. The configurations other than those described in the present embodiment are the same as those in the first embodiment. Therefore, for convenience of explanation, members having the same functions as those shown in the drawings of the first embodiment are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
[0071]
In the first embodiment, the bearing 10 side fitted to the end of the heating roller 1 is devised. On the other hand, in the present embodiment, the bearing is a circular bearing having a circular inner portion, and the shape of the heating roller is a polygon. Since the configuration, overview, and the like of the fixing device are the same as those of the fixing device of the first embodiment, only the configuration of the bearing fitting portion will be described here.
[0072]
It is the same that the heating roller bends and deforms in the pressure contact direction by the pressure applied by the pressure roller. However, as shown in FIG. 8, the end portion of the heating roller 71 is not subjected to pressure from the pressure roller. The vertical cross-sectional shape is a substantially polygonal shape with rounded corners, here a substantially equilateral triangular shape. In the figure, reference numeral 72 denotes a circumscribed circle at the end portion of the heating roller 71, which is a vertical cross-sectional line of the inner side portion of the circular bearing.
[0073]
As in the first embodiment, even in the case of a circular bearing, if the heating roller bends, the heating roller 71 and the inner side of the bearing do not come into contact with each other on the side where the pressure roller is disposed. Although the contact area between the roller and the bearing can be reduced, if the longitudinal cross-sectional shape of the end of the heating roller is circular, the end of the heating roller is deformed along the curved surface of the inner side of the bearing. Even if the contact is not made on the side, the contact is made in a wide area in other parts.
[0074]
On the other hand, in the above configuration, the longitudinal cross-sectional shape of the end portion of the heating roller 71 without being pressurized by the pressure roller is a substantially polygonal shape with rounded corners. Since it deforms if it comes into contact with the inner part of a circular bearing that forms a curved surface and a rounded corner, it can be contacted over a wide area, as in the case where the longitudinal cross-sectional shape of the end of the heating roller is circular. Absent.
[0075]
Therefore, the contact area with the bearing at the end of the heating roller 71 can be further reduced, and the escape of heat through the bearing can be further suppressed. And the process which makes the longitudinal cross-sectional shape of such a heating roller 71 edge part substantially polygonal shape is easy compared with the process which makes the outer periphery of a bearing inner side part or a heating roller edge part a spline shape etc.
[0076]
Further, the configuration in which the contact between the biased heating roller 71 and the bearing is partially performed around the corner portion of the heating roller 71 is more than the configuration in which the longitudinal cross-sectional shape of the heating roller end is circular. There is also an advantage that deformation due to deflection at the end of the heating roller can be reduced.
[0077]
As a result, it is possible to easily reduce the contact area between the heating roller and the bearing without performing complicated processing such as a spline shape, and to suppress the escape of heat through the bearing. There is an effect that it is possible to provide a fixing device suitable for thin-wall fixing, which can effectively suppress bending deformation and further reduce the thickness.
[0078]
Here, the circular bearing is formed in a ring shape that covers the entire circumference of the heating roller 71. However, considering that the heating roller 71 is always urged by the pressure of the pressure roller, the pressure roller is pressed. If it is 240 degrees or more except the side where it is, it can function as a bearing without problems even if the entire circumference is not secured. However, in this case as well, considering the workability at the time of assembly work, it is desirable to use a ring shape that covers the entire circumference.
[0079]
Such a substantially polygonal heating roller 71 is rigid by providing a notch groove 75 and a punch hole 76 in the vicinity of the end of the heating roller 71 as shown in FIGS. Can be easily obtained by making it non-uniform in the circumferential direction. For example, the above-described substantially equilateral triangular heating roller 71 can be obtained by forming three cuts 75 and punch holes 76 at intervals of 120 degrees in the circumferential direction. The portion where the notch 75 and the punch hole 76 are formed has a lower rigidity, so that it becomes easier to bend than the other portions, resulting in a rounded corner.
[0080]
Note that the thickness and the like of the heating roller 71 in which such a configuration of the fixing device is effective are the same as those in the first embodiment.
[0081]
Finally, a digital copying machine 30 will be described as an example of an image forming apparatus suitable for including the fixing device according to the present invention described in the first and second embodiments.
[0082]
As shown in FIG. 10, the main body of the digital copying machine 30 is roughly composed of a scanner unit 31 and a laser recording unit 32. The scanner unit 31 is a document image reading unit for scanning and reading an image of a document placed on a document placing table 35 made of transparent glass, and a scanner unit 40. It is composed of The double-sided automatic document feeder 36 automatically supplies and conveys a document onto an area for automatic document feed reading on the document table 35. The document image read by the scanner unit 31 is sent to the image data input unit as image data, and predetermined image processing is performed on the image data.
[0083]
In the RADF 36, a plurality of documents are set at once on a document tray (not shown) provided, and the set documents are automatically fed one by one onto the document placement table 35 of the scanner unit 40. Device. Further, the RADF 36 passes through a conveyance path for a single-sided document, a conveyance path for a double-sided document, a conveyance path switching unit, and each unit so that the scanner unit 40 reads one or both sides of the document according to an operator's selection. It consists of a sensor group that grasps and manages the state of the document, and a control unit. Since many applications and commercialization of this RADF 36 have been made, further explanation will be omitted.
[0084]
A scanner unit 40 that constitutes a scanner unit 31 for reading an image of a document on the document table 35 includes a lamp reflector assembly 41 that exposes the document surface, and a reflected light image from the document on a photoelectric conversion element (CCD). A reflected light image from the first scanning unit 40a on which the first reflecting mirror 42a that reflects the reflected light from the document to be guided is mounted, and the first reflecting mirror unit 40a is applied to a photoelectric conversion element (CCD). Second scanning unit 40b having second and third reflecting mirrors 42b and 42c for guiding, an element (CCD) for converting a reflected light image from the original into an electrical image signal through each of the reflecting mirrors described above. ) And the above-described CCD element 44 for converting the reflected light image from the original into an electrical image signal.
[0085]
The scanner unit 31 moves the scanner unit 40 along the lower surface of the document placing table 35 while sequentially placing the document to be read on the document placing table 35 by the operation related to the RADF 36 and the scanner unit 40. It is configured to read an image.
[0086]
In particular, the first scanning unit 40a travels from the left to the right along the document placement table at a constant speed V, and the second scanning unit 40b is parallel to the speed V at a speed of V / 2 in the same direction. The scanning is controlled. As a result, the image of the document placed on the document placement table 35 is sequentially formed on the CCD element 44 for each line, and the image is read.
[0087]
Image data obtained by reading the original image with the scanner unit 40 is sent to the image processing unit, subjected to various processes, temporarily stored in the memory of the image processing unit, and stored in the memory according to an output instruction. Are read out and transferred to the laser printer unit 32 to form an image on the recording paper.
[0088]
The laser printer unit 32 includes a paper conveyance system which is a recording material for forming an image, a laser writing unit 46, and an electrophotographic process unit 48 for forming an image.
[0089]
The laser writing unit 46 is a semiconductor laser light source that emits laser light according to image data read from the memory after being read by the scanner unit 40 described above or image data transferred from an external device, and laser light. A polygon mirror that deflects the angular velocity, an f-θ lens that corrects the laser beam deflected at the uniform angular velocity so as to be deflected at a uniform angular velocity on the photosensitive drum constituting the electrophotographic process unit 48, and the like. The electrophotographic process unit 48 includes a charging device, a developing device, a transfer device, a peeling device, a cleaning device, and a static eliminator around a known photosensitive drum 47.
[0090]
On the other hand, the paper transport system transports the paper to the transport section 33 that transports the paper to the transfer position where the transfer device is disposed, in particular, the electrophotographic process section 48 that performs the image formation described above. The cassette paper feeding device 50, the fixing device 49 according to the present invention for fixing an image formed on the paper after transfer, particularly a toner image, and re-feeding the paper to form an image again on the back surface of the paper after fixing. And a resupply path 55 and 56 for the purpose.
[0091]
A post-processing device 34 that receives a sheet on which an image is recorded and performs a predetermined process on the sheet is disposed on the downstream side of the fixing device 49.
[0092]
The image data read from the image memory in the laser writing unit 46 and the electrophotographic processing unit 48 is formed as an electrostatic latent image on the surface of the photosensitive drum 47 by scanning the laser beam with the laser writing unit 46. The toner image visualized by the toner is electrostatically transferred onto the surface of the paper conveyed from any of the paper supply units 51, 52, and 53 of the cassette supply device 50 and fixed by the fixing device 49. The sheet on which the image is formed in this way is conveyed from the fixing device 49 to the post-processing device 34 via the paper discharge roller 57.
[0093]
Note that the image forming apparatus on which the fixing device according to the present invention is mounted is not limited to the configuration using such an electrophotographic process, and may be mounted on, for example, an ink jet printer.
[0094]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims, and the technical means disclosed in different embodiments can be appropriately combined. Embodiments to be described are also included in the technical means of the present invention.
[0095]
【The invention's effect】
As described above, the first fixing device of the present invention includes a hollow heating roller that is pressed by a pressure roller and heated by a heat source, and a bearing that pivotally supports an end portion of the heating roller. In the fixing device of the image forming apparatus, the heating roller is deformed in a pressure contact direction when the pressure roller is pressed, and the bearing is disposed on an inner side of the side on which the heating roller is urged. It is characterized in that it is formed so as to be in contact with at least two flat surfaces or curved surfaces convex toward the heating roller.
[0096]
It has already been described that a thin heating roller used in thin fixing is likely to bend and bend in the pressing direction (biasing direction) when pressed by a pressure roller. When the heating roller bends, the heating roller and the bearing inner side do not come into contact with each other on the side where the pressure roller is disposed, so that the contact area between the heating roller and the bearing can be reduced.
[0097]
In addition, in the above configuration, the bearing is configured to be in contact with at least two planes or reverse curved surfaces on the side where the heating roller is urged on the inner side, so that the heating on the side where the heating roller is urged is performed. The contact between the roller and the inner side of the bearing is partial, and there is no contact over a wide area as in the case where the inner side of the bearing is a curved surface.
[0098]
Therefore, the contact area between the heating roller and the bearing can be further reduced, and the escape of heat through the bearing can be further suppressed. And the processing of such a bearing is easy compared with the processing which makes the outer periphery of a bearing inner side part or a heating roller edge part a spline shape etc.
[0099]
Further, the configuration in which the contact between the biased heating roller and the bearing is partially performed by two or more planes or reverse curved surfaces is more than the configuration in which the bearing inner portion on the side where the heating rollers are biased is curved. There is also an advantage that deformation due to deflection at the end of the heating roller can be reduced.
[0100]
As a result, it is possible to easily reduce the contact area between the heating roller and the bearing without performing complicated processing such as a spline shape, and to suppress the escape of heat through the bearing. There is an effect that it is possible to provide a fixing device suitable for thin-wall fixing, which can effectively suppress bending deformation and further reduce the thickness.
[0101]
In the first fixing device of the present invention, the cross-sectional shape in the direction perpendicular to the axial direction of the inner portion of the bearing is a substantially polygonal shape, and the diameter of the inscribed circle of the polygon is the pressure. It can also be characterized by being larger than the outer diameter of the end of the heating roller in a heated state without receiving pressure from the roller.
[0102]
Even if the outer shape of the heating roller is deformed by the pressure applied by the pressure roller, the diameter of the substantially polygonal inscribed circle, which is the longitudinal cross-sectional shape of the inner side of the bearing, is heated without receiving pressure from the pressure roller. If it is equivalent to the outer diameter of the end portion of the heated roller, the rotation of the heated roller is not hindered.
[0103]
However, if the diameter of the inscribed circle is equal to the outer diameter of the end portion of the heating roller, the heated heating roller is deformed along the inner side of the bearing, and the contact area increases rapidly. A malfunction occurs.
[0104]
Thus, by forming the diameter of the inscribed circle larger than the outer diameter of the end portion of the heating roller, it is possible to reliably avoid such a problem.
[0105]
In the first fixing device of the present invention, the pressure roller is in contact with the heating roller when the bearing and the heating roller are viewed from a cross section perpendicular to the axial direction of the heating roller. It can also be characterized in that the contact is made in the range of 165 degrees or less from the center of the contact portion to the rotation center of the heating roller.
[0106]
It is possible to reduce deformation of the end portion of the heating roller by setting the contact portion between the bearing and the heating roller to 165 degrees or less around the rotation center of the heating roller from the pressure contact position (contact portion center) of the pressure roller. Become.
[0107]
In this case, more preferably, the same angle around the rotation center is set to 140 degrees or less, and the deformation of the end portion of the heating roller can be set to 75% or less. More desirably, it is 115 degrees or less, and the deformation of the end portion of the heating roller can be reduced to 50% of the minimum value.
[0108]
As described above, the second fixing device of the present invention includes a hollow heating roller to which the pressure roller is pressed and heated by a heat source, and a bearing that rotatably supports an end portion of the heating roller. In the fixing device of the image forming apparatus, the heating roller is bent and deformed in the pressing direction when the pressure roller is pressed, and an end portion of the heating roller is subjected to a pressure from the pressure roller. The cross-sectional shape in a direction perpendicular to the axial direction in a state where no pressure is applied has a substantially polygonal shape with rounded corners.
[0109]
As described above, the thin heating roller used in the thin fixing is likely to be deformed to bend in the pressing direction (biasing direction) by the pressure applied by the pressure roller. When the heating roller bends, the heating roller and the bearing inner side do not come into contact with each other on the side where the pressure roller is disposed, so that the contact area between the heating roller and the bearing can be reduced.
[0110]
In addition, in the above configuration, since the longitudinal cross-sectional shape of the end portion of the heating roller without being pressurized by the pressure roller is a substantially polygonal shape with rounded corners, the end portion of the heating roller is curved. Therefore, contact is not made in a wide area as in the case where the longitudinal cross-sectional shape of the end portion of the heating roller is circular.
[0111]
Therefore, the contact area between the heating roller and the bearing can be further reduced, and the escape of heat through the bearing can be further suppressed. And the process which makes the longitudinal cross-sectional shape of such a heating-roller edge part substantially polygonal shape is easy compared with the process which makes the outer periphery of a bearing inner side part or a heating-roller edge part a spline shape etc.
[0112]
Further, the configuration in which the contact between the biased heating roller and the bearing is partially performed around the corner portion of the heating roller end portion is more than the configuration in which the longitudinal sectional shape of the heating roller end portion is circular. There is also an advantage that the deformation due to the deflection at the end of the can be reduced.
[0113]
As a result, it is possible to easily reduce the contact area between the heating roller and the bearing without performing complicated processing such as a spline shape, and to suppress the escape of heat through the bearing. There is an effect that it is possible to provide a fixing device suitable for thin-wall fixing, which can effectively suppress bending deformation and further reduce the thickness.
[0114]
In the second fixing device of the present invention, the heating roller may be further characterized in that the rigidity in the vicinity of the end is made uneven in the circumferential direction.
[0115]
According to this, the heating roller described above, that is, a heating roller in which the longitudinal cross-sectional shape of the end portion in a state where no pressure is applied from the pressure roller is a substantially polygonal shape with rounded corners can be easily obtained. be able to.
[0116]
In order to solve the above problems, an image forming apparatus according to the present invention includes the above-described fixing device according to the present invention.
[0117]
As described above, the fixing device of the present invention can easily reduce the contact area between the heating roller and the bearing without performing complicated processing such as a spline shape, and suppress the escape of heat through the bearing. It is a fixing device suitable for thin-wall fixing, which can effectively reduce the deformation of the thin heating roller and effectively reduce the thickness.By providing such a fixing device, it is possible to save power. In spite of this, it is possible to obtain an image forming apparatus that rises quickly from the standby time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, and shows a longitudinal section line of a bearing inner portion and a longitudinal section line of an outer periphery of a heating roller in a bearing fitting portion of a heating roller end provided in a fixing device. It is explanatory drawing.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an internal configuration of the fixing device.
FIG. 3A is a perspective view showing an overview of the fixing device, and FIG. 3B is a perspective view showing attachment and detachment of upper and lower units constituting the fixing device.
4A is a perspective view for explaining an upper unit and a heating roller attached to the upper unit, and FIGS. 4B and 4C are perspective views showing a configuration of an end portion of the heating roller. FIG.
FIGS. 5A and 5B are model diagrams for obtaining a difference in the amount of elliptical deformation due to a difference in a position where a load is applied.
FIG. 6 is a graph showing a value obtained by normalizing an elliptical change amount in the case of a two-point load with an elliptical change amount in the case of a one-point load with respect to a contact angle β around the center in the case of a two-point load.
FIG. 7 shows a modification of the embodiment of the present invention, in which the longitudinal section line of the inner side of the bearing and the longitudinal section of the outer periphery of the heating roller in the bearing fitting portion at the end of the heating roller provided in the fixing device; It is explanatory drawing which shows a line.
FIG. 8 is a view showing another embodiment of the present invention, and shows a longitudinal section line of the inner side of the bearing and a longitudinal section line of the outer periphery of the heating roller in a bearing fitting portion of the end portion of the heating roller provided in the fixing device. It is explanatory drawing shown.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a method for easily obtaining a heating roller having a rounded corner with a substantially polygonal cross section.
FIG. 10 is a configuration diagram of a digital copying machine as an example of an image forming apparatus on which the fixing device according to each of the embodiments described above is mounted.
[Explanation of symbols]
1 Heating roller
2 Pressure roller
3 heat sources
10 Bearing
10a Inner part
12 planes
30 Digital copier (image forming device)
71 Heating roller
72 Longitudinal section line on the inside

Claims (6)

In a fixing device of an image forming apparatus comprising: a hollow heating roller to which a pressure roller is pressed and heated by a heat source; and a bearing that rotatably supports an end portion of the heating roller.
The heating roller bends and deforms in the pressing direction when the pressure roller is pressed, and
The side of the inner side of the bearing on which the heating roller is urged is formed so as to be in contact with the heating roller with at least two planes or a curved surface that protrudes toward the heating roller. Fixing device for forming apparatus. The cross-sectional shape in the direction perpendicular to the axial direction of the inner portion of the bearing is a substantially polygonal shape, and the diameter of the inscribed circle of the polygon is heated without receiving pressure from the pressure roller The fixing device for an image forming apparatus according to claim 1, wherein the fixing roller is larger than an outer diameter of an end portion of the heating roller. The bearing and the heating roller are 165 around the rotation center of the heating roller from the center of the contact portion where the pressure roller is in contact with the heating roller as seen from the cross section perpendicular to the axial direction of the heating roller. The fixing device for an image forming apparatus according to claim 1, wherein the contact is made within a range of less than or equal to the degree. In a fixing device of an image forming apparatus comprising: a hollow heating roller to which a pressure roller is pressed and heated by a heat source; and a bearing that rotatably supports an end portion of the heating roller.
The heating roller bends and deforms in the pressing direction when the pressing roller is pressed, and the end of the heating roller is perpendicular to the axial direction in a state where no pressure is applied from the pressing roller. A fixing device for an image forming apparatus, characterized in that a cross-sectional shape in any direction has a substantially polygonal shape with rounded corners. 5. The fixing device for an image forming apparatus according to claim 4, wherein the heating roller is formed by making the rigidity in the vicinity of the end portion uneven in the circumferential direction. An image forming apparatus comprising the fixing device for an image forming apparatus according to claim 1.

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