JP2006259540A - Heating roller, fixing device provided with the heating roller, image forming apparatus provided with the fixing device, and manufacturing method of core bar - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置において、転写紙等に形成されたトナー像を加熱および加圧して定着させる熱定着方式の定着装置、この定着装置に用いる加熱ローラに関するものである。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat fixing type fixing device for fixing a toner image formed on transfer paper or the like by heating and pressing in an image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile machine, or a printer, and a heating roller used in the fixing device. It is.
図6は、従来の画像形成装置及び本発明を適用可能な画像形成装置の基本構成を示す模式図である。図6には、4連タンデム方式のフルカラープリンタの構成を概略で示した。このプリンタは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色のトナー像をそれぞれ対応した感光体ドラム1Y、1M、1C、1Bk(像担持体)の表面上に形成するための電子写真方式の4組の画像形成部10Y、10M、10C、10Bk(像形成手段)を備えている。
FIG. 6 is a schematic diagram showing a basic configuration of a conventional image forming apparatus and an image forming apparatus to which the present invention can be applied. FIG. 6 schematically shows the configuration of a four-color tandem full-color printer. This printer has four sets of electrophotographic systems for forming four color toner images of yellow, magenta, cyan, and black on the surfaces of the corresponding photosensitive drums 1Y, 1M, 1C, and 1Bk (image carrier).
これら画像形成部10Y、10M、10C、10Bkの下方には、各画像形成部を通して用紙(記録材)を搬送するための搬送ベルト20が張架されている。各画像形成部10Y、10M、10C、10Bkの感光体ドラム1Y、1M、1C、1Bkは、搬送ベルト20にそれぞれ転接配置され、用紙(記録材)は搬送ベルト20の表面に静電的に吸着される。
Below these
4組の画像形成部10Y、10M、10C、10Bkは、略同じ構造を有する。よって、ここでは用紙の搬送方向最上流側に配設されたイエロー用の画像形成部10Yについて代表して説明し、他の色用の画像形成部10M、10C、10Bkについては同一符号を付して詳細な説明を省略する。
The four sets of
画像形成部10Yは、その略中央位置に搬送ベルト20に転接された感光体ドラム1Yを有する。感光体ドラム1Yの周囲には、感光体ドラム1Yの表面を所定の電位に帯電させる帯電装置2Y、帯電されたドラム表面を色分解された画像信号に基づいて露光し、ドラム表面上に静電潜像を形成する露光装置3Y、ドラム表面上に形成された静電潜像にイエロートナーを供給して現像する現像装置4Y、現像したトナー像を搬送ベルト20を介して搬送される用紙上に転写する転写ローラ5Y(転写装置)、転写されずにドラム表面に残留した残留トナーを除去するクリーナ6Y、および図示しないドラム表面に残留した電荷を除去する除電ランプが、感光体ドラム1Yの回転方向に沿って順に配設されている。
The
搬送ベルト20の図中右下方には、用紙を搬送ベルト20上に給紙するための給紙機構30が配設されている。搬送ベルト20の図中左側には、後に詳述する本発明に係わる定着装置を配設することができる。搬送ベルト20によって搬送された用紙は、搬送ベルト20から連続して定着装置40を通って延びた搬送路を搬送され、定着装置40を通過する。
A
定着装置40は、搬送された用紙、すなわちその表面上に各色のトナー像が転写された状態の用紙を加熱および加圧する。そして、各色のトナー像を溶融して用紙に浸透させて定着させる。また、定着装置40の搬送経路下流側に排紙ローラを介して排紙する。
The
図6に示すような画像形成装置において、従来、転写紙上に形成されたトナー画像を定着する方法として、一般に熱と圧力による熱定着方式が用いられている。 In an image forming apparatus as shown in FIG. 6, conventionally, a heat fixing method using heat and pressure is generally used as a method for fixing a toner image formed on transfer paper.
具体的には、記録紙(転写紙と同じ)上に形成されたトナー像を転写紙とともに、内部に加熱源を持った定着ローラと相対する加圧ローラの間を通過させ、その間でトナーに熱を与え、溶融を起こさせ、同時に両ローラ間の圧力によってトナー像を転写紙上に定着させるものである。 Specifically, the toner image formed on the recording paper (same as the transfer paper) is passed along with the transfer paper between a fixing roller having a heating source inside and a pressure roller facing the toner, Heat is applied to cause melting, and at the same time, the toner image is fixed on the transfer paper by the pressure between both rollers.
近年、この画像形成装置のカラー化および立上り時間の短縮がさらに進んできている。まず、カラー化により、定着すべきトナー量が増える(Yイエロー、Mマゼンタ、CシアンおよびBブラックの4色トナーを用いて潜像させる)ため、定着ローラと加圧ローラとの間(ニップ部)を通過した段階で溶融したトナーのローラへの付着が問題となってきた。その結果、ローラへオフセットしたトナーとにより、転写紙の巻きつきが発生しやすくなる。 In recent years, colorization and rise time of the image forming apparatus have been further advanced. First, coloration increases the amount of toner to be fixed (latent images are formed using four-color toners of Y yellow, M magenta, C cyan, and B black), so that there is a gap between the fixing roller and the pressure roller (nip portion). ), The adhesion of the melted toner to the roller has become a problem. As a result, wrapping of the transfer paper is likely to occur due to the toner offset to the roller.
その対策として、図7に示すようなベルト定着方式が主流である。このベルト定着方式では前述の定着ローラと加圧ローラによるローラ定着方式に対して、定着ローラを直接加熱するのではなく、間接的に加熱された定着ベルト45を介することで、ニップ部を通過した直後の溶融トナーの冷却が早くなり、トナーの粘性が低下する結果、表面への付着力が防止できるようになる。また、定着ローラ42よりも加圧ローラ43側のゴム硬度を硬くし、ニップ面を加圧ローラ側にすることでニップを通過した後の転写紙の排出向きを加圧ローラ側(一般的に“下向きニップ”という)に持って行くことで、分離性を良くすることができる。
As a countermeasure, a belt fixing system as shown in FIG. 7 is mainly used. In this belt fixing method, the fixing roller is not directly heated but is passed through the nip portion via the indirectly heated
この定着ベルトを用いる定着装置において、定着ベルト45を加熱する手段として、多くの場合、内部に加熱源例えばハロゲンヒータ55を設置したローラ、すなわち、加熱ローラ41が用いられる。
In the fixing device using the fixing belt, as a means for heating the
そして、立上り時間の短縮のためには、定着ベルト45を用いた定着装置で、より早く定着ベルト45を所定の温度まで加熱する必要がある。その手段として、加熱ローラ41の肉厚を薄くしたり、定着ベルト45の巻きつき量を増やしたり、加熱ローラ41の外径を小径化して内部熱源であるハロゲンヒータ55との距離を近づけるなどの方法が考えられる。
ここで、図8を用いてベルト定着方式における加熱ローラ41の形状について説明を加える。
Here, the shape of the
定着装置40で加熱ローラ41にはその胴部に定着ベルト45が配置され、軸部(以下、ジャーナル部と称す)にはベアリングなどの軸受部材54が取付けられる。
In the
そのため加熱ローラ41は回転自在に保持されており、定着ベルト45の回転移動に伴って連れ回る構成になっている。また、定着ベルト45の内面端部には定着ベルト45の寄りを防止する手段として、寄り止め部材452が接着されている。この寄り止め部材452は、その効果を得るために厚さ2mm程度が設定されており、定着ベルト45の内面から見ると、高さ2mm程度のガイド状になっていることがわかる。
Therefore, the
この寄り止め部材452は、当然定着ベルト45といっしょに動くが、寄り止め部材452が加熱ローラ41の胴部端部と強く接触すると乗り上げ現象が生じて、定着ベルト45が加熱ローラ41から離れてしまい(一般に“ベルトの寄り現象”)、加熱ローラ41から熱が充分に定着ベルト45に伝わらない現象や、最悪の場合、定着ベルト45を破損することが起こりうる。そのようにならないためには寄り止め部材452と加熱ローラ41の胴部端部に乗り上げないような適正形状に、つまり定着ベルト45が回転移動する際に蛇行しないように寄りを抑制する必要がある。さらには寄り止め部材452が浮き出さないように、寄り止め部材452の内周径よりジャーナル部外径が小径、すなわち寄り止め部材452とジャーナル部外径とに隙間が必要である。
The
よって、加熱ローラ41の胴部端近傍での定着ベルト45との位置関係をみると、寄り止め部材452と相対するジャーナル部側の外径寸法は、加熱ローラ41の胴部外径よりも片側2mm、径でφ4mm程度 小径になっている段差部分が必要である。
Accordingly, when the positional relationship with the
ここで上述の“ベルトの寄り現象”に対する防止策について記述する。
特許文献1および特許文献2記載の従来技術は、本文で説明している基盤技術であり、定着ベルトに前述の寄り止め部材を取り付け、定着ベルトの回転移動時の蛇行防止を行う技術の開示である。しかし、これらの従来技術では前述のように従動回転する当該加熱ローラの胴部端部に寄り止め部材をガイドするために段差部分が必要であり、後述する加熱ローラの製造方法における制約から加熱ローラの薄肉化、つまり省エネ化(立上り時間の短縮)を実現できない。
Here, the prevention measures against the above-mentioned “belt slip phenomenon” will be described.
The prior art described in Patent Document 1 and Patent Document 2 is a basic technology described in the text, and is a disclosure of a technique for preventing meandering during rotation movement of the fixing belt by attaching the above-described detent member to the fixing belt. is there. However, in these conventional techniques, a step portion is required to guide the detent member at the end of the body portion of the heating roller that is driven and rotated as described above. Can not be realized, that is, energy saving (rise time is shortened).
ここで、加熱ローラ41の断面形状について記載すると、加熱ローラ41の胴部内径部では立上り時間を早くするために胴部肉厚を薄くし、円筒管状になっており、かつ、内部にハロゲンヒータ等の加熱源55を保持させなければならない。そのため、胴部とジャーナル部とは肉厚が一定の関係で形成される必要がある。
Here, the cross-sectional shape of the
初めに、加熱ローラ41に用いる芯金41aのジャーナル部の製造工程について、図9を用いて説明を加える。
First, the manufacturing process of the journal part of the
本出願人が先に開示した特許文献3や特許文献4でも記載してあるように、加工前の芯金(以下、素管又は金属円筒管とも称す)41aの胴部をコレットチャック103等で把持して回転を与えた状態で、絞り工具101を素管41aの外周面に接触、押付けおよび移動させながら、ジャーナル部を絞り加工するスピニング工法である。
As described in Patent Document 3 and Patent Document 4 previously disclosed by the present applicant, the barrel portion of the
素管の両端を同じように縮径してジャーナル部を形成させ、このジャーナル部を切削加工することで、所定の形状寸法に仕上げる。その後、加熱ローラ41として完成させるため、胴部外径を切削加工し、寸法精度を確保した上で、胴部表層にフッ素樹脂などからなる離型材料やアルマイト処理などによって表面層を形成させる。
Both ends of the raw tube are similarly reduced in diameter to form a journal portion, and the journal portion is cut to finish a predetermined shape dimension. After that, in order to complete the
1回でのスピニング加工では形状精度の確保は難しいため、押込み量や位置を調整して数回に分けて加工を行い、所定の形状を作りこんでいる。また、乾式の加工が可能で、加工油を用いないため、洗浄工程が不要な工法でもある。 Since it is difficult to ensure the accuracy of the shape by a single spinning process, the predetermined amount is formed by adjusting the push-in amount and position and dividing the process into several times. In addition, since it can be dry-processed and does not use processing oil, it is a construction method that does not require a cleaning process.
次に、加熱ローラ41の胴部端部の形状について説明する。
Next, the shape of the end portion of the body portion of the
本発明では、定着ベルト45を用いた定着装置40を対象にしているが、比較用として定着ベルト45を用いないローラ定着装置について説明を加えておく。定着ベルト45を使わないために次のような構成になる。
Although the present invention is directed to the fixing
内部にハロゲンヒータ等の加熱源55を設置した定着ローラ141は、一般的に表層部にシリコーンゴムなどの弾性層のないハードローラであり、このローラで加熱と定着の両方を受け持っている。区別しやすくするため、このハードローラを加熱定着ローラ141と呼ぶ。
The fixing
定着ベルト45を用いないローラ定着装置に使用される加熱定着ローラ141(図11参照)では、例えば加熱定着ローラ141の胴部外径がφ30mm、ジャーナル部外径がφ20mmであれば、ジャーナル部と胴部の段差が片側5mmあり、且つ、定着ベルト45を用いないために寄り止め部材452が存在せず、加熱定着ローラ141の胴部端部と接触するものがなく、胴部端部の形状は傾斜を持っていても問題ない。そのため、スピニング加工で傾斜を持たせる加工をすれば、必要な肉厚を維持確保しやすい(図11参照)。
In the heat fixing roller 141 (see FIG. 11) used in the roller fixing device that does not use the fixing
これに対して、本発明の記するところの定着ベルト45を用いる定着装置40では定着ベルト45の内周面端部に位置している寄り止め部材452との接触(干渉)が問題となるため、それを避ける手段として前述のように胴部端部とジャーナル部の傾斜を直角にしなければならない。
On the other hand, in the fixing
特許文献2記載の従来技術でも、定着ローラ(特許文献2中の符号4参照)に対して、定着ベルトの回転移動時の蛇行抑制する側の加熱ローラの胴部端部形状(特許文献2中の符号3参照)が直角となっている点からもわかると思う。 Also in the prior art described in Patent Document 2, the shape of the end portion of the body portion of the heating roller on the side that suppresses meandering during rotation of the fixing belt relative to the fixing roller (see reference numeral 4 in Patent Document 2) (in Patent Document 2) I think that it can be seen from the point that the reference numeral 3) is a right angle.
図10が理想的な形状であるが、現状のスピニング加工では素管41aの胴部を保持するコレットチャック103の把持力と素管41a自体の剛性によってスピニング加工の加工力に対抗している。そのため、絞り時の肩形状の角度を急な曲げ加工とすると素管剛性が負けてしまいダレが発生する。(図12を参照。)
FIG. 10 shows an ideal shape, but in the current spinning process, the gripping force of the
スピニング加工によるダレは、図12のように2ヵ所に生じる。ダレ部Aは胴部の切削加工時にほとんどが除去されるためにあまり問題にはならない。これに対して、ダレ部Bは重要でジャーナル部の切削後にジャーナル部根元にどれだけ肉厚が確保されるかに関わっている部分である。 Sagging due to spinning occurs in two places as shown in FIG. The sagging part A is not a problem because most of the sagging part A is removed when the body part is cut. On the other hand, the sagging part B is an important part related to how much thickness is secured at the base of the journal part after cutting of the journal part.
このダレ部Bの曲率が大きいと切削加工時に残る肉厚tdが薄くなるためにできるだけ小さな曲率を持たせたいが、部分的に曲げることができない。その結果、切削後の肉厚を確保するには肉厚の厚い素管を用いてこのダレ部Bに残る肉厚を多くすることで対応するしかない。これに加えて胴部外径とジャーナル部外径の寸法差が小さいほど、曲げ量が少ないため、曲率の小さいダレ部を作ることが難しくなる。 When the curvature of the sag portion B is large, the wall thickness td remaining at the time of cutting is thin, so that it is desired to have a curvature as small as possible, but it cannot be partially bent. As a result, the only way to ensure the thickness after cutting is to increase the thickness remaining in the sag portion B by using a thick-walled tube. In addition to this, the smaller the dimensional difference between the outer diameter of the body portion and the outer diameter of the journal portion, the smaller the amount of bending, making it difficult to make a sag portion with a small curvature.
ジャーナル部を成形する別手段として、多く用いられている工法にスウェージ加工がある。このスウェージ加工によるジャーナル部断面は図13のようになっているが、図12の場合と同じように大きな曲率を持った形状となっているので、肉厚確保のためには素管41aの肉厚で対応するしかない。
As another means for forming the journal part, swaging is one of the most frequently used methods. The cross section of the journal portion obtained by this swaging process is as shown in FIG. 13, but since it has a large curvature as in the case of FIG. 12, the thickness of the
すなわち、加熱ローラ41として性能的に胴部肉厚t0.6mm以下の薄肉芯金が必要な場合でも芯金41aの耐久性(強度)を確保するために、つまり所望のダレ部肉厚を確保するためには前述の加工性より2mm以上の素管肉厚から製作する必要があり、50%以上の肉厚を切り屑として破棄することになってしまう。
That is, in order to ensure the durability (strength) of the
そのため、厚肉素管(肉厚2mm以上)のため材料コストが高いだけでなく、切削回数が増えるために生産性の低下を発生させている。 For this reason, not only is the material cost high because of the thick-walled tube (thickness of 2 mm or more), but the number of cuttings increases, resulting in a decrease in productivity.
そこで、本発明は薄肉で小径の加熱ローラが要求される場合でも、肉厚の厚い素管を使用する必要がなく、且つ、使用時での芯金破損発生の恐れのない加熱ローラを提供することを目的とする。また、その加熱ローラを用いた定着装置によって立上り時間の短縮が可能であり、省エネルギー化が図れることを目的とする。 Accordingly, the present invention provides a heating roller that does not require the use of a thick-walled tube even when a thin-walled and small-diameter heating roller is required, and that does not cause a core metal breakage during use. For the purpose. It is another object of the present invention to shorten the rise time by a fixing device using the heating roller and to save energy.
請求項1に記載の発明は、内周に寄り止め部材が設けられた無端状の定着ベルトを定着ローラとともに張架した、熱源を内蔵する、加熱ローラにおいて、
胴部と該胴部の両端が縮径された軸部とを有する金属円筒管と、
該金属円筒管の軸部に前記金属円筒管と同軸に設けられると共に、前記寄り止め部材に係合されるリング状部材と、
該リング状部材を前記胴部に向けて位置決めする、前記リング状部材の外側の前記軸部に塑性変形によって設けられた凸部と、を備えていることを特徴とする加熱ローラである。
The invention according to claim 1 is a heating roller including a heat source in which an endless fixing belt provided with a detent member on the inner periphery is stretched together with a fixing roller.
A metal cylindrical tube having a body part and a shaft part whose diameters are reduced at both ends of the body part;
A ring-shaped member that is provided coaxially with the metal cylindrical tube at the shaft portion of the metal cylindrical tube and is engaged with the detent member;
A heating roller comprising: a convex portion provided by plastic deformation on the shaft portion outside the ring-shaped member, which positions the ring-shaped member toward the body portion.
請求項2に記載の発明は、前記凸部が、該凸部の外側に隣接する凹部の形成によって、該凹部と前記リング状部材との間に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の加熱ローラである。 The invention according to claim 2 is characterized in that the convex portion is formed between the concave portion and the ring-shaped member by forming a concave portion adjacent to the outside of the convex portion. It is a heating roller as described in above.
請求項3に記載の発明は、前記リング状部材が、前記金属円筒管に用いられる金属材料より熱膨張係数が小さい材料からなることを特徴とする請求項1又は2に記載の加熱ローラである。 The invention according to claim 3 is the heating roller according to claim 1 or 2, wherein the ring-shaped member is made of a material having a smaller thermal expansion coefficient than a metal material used for the metal cylindrical tube. .
請求項4に記載の発明は、請求項1又は2に記載の加熱ローラに用いる芯金の製造方法において、
アルミニウム合金からなる金属円筒管の両端部を絞り加工によって縮径して軸部を形成し、
該軸部に別部材のリング状部材を挿入した状態で、再度、絞り加工によって前記軸部のリング状部材を挿入した外側に、塑性加工によって凸部を形成し、
前記リング状部材を前記金属円筒管に対して移動不可の状態に支持することを特徴とする芯金の製造方法である。
Invention of Claim 4 is a manufacturing method of the metal core used for the heating roller of Claim 1 or 2,
Both ends of a metal cylindrical tube made of an aluminum alloy are reduced in diameter by drawing to form a shaft,
In a state where another ring member is inserted into the shaft portion, a convex portion is formed by plastic working on the outside where the shaft ring member is inserted again by drawing,
The ring-shaped member is supported in a state in which the ring-shaped member cannot move with respect to the metal cylindrical tube.
請求項5に記載の発明は、定着ローラと熱源を内蔵する加熱ローラとに張架された無端状の定着ベルトと、該定着ベルトの内周に設けられた寄り止め部材と、前記定着ベルトを介して前記定着ローラに圧接する加圧ローラとを有し、前記定着ベルトと前記加圧ローラとのニップ部に未定着トナー像を担持した記録材を通して定着を行う定着装置において、
前記加熱ローラが、胴部と該胴部の両端が縮径された軸部とを有する金属円筒管と、
該金属円筒管の軸部に前記金属円筒管と同軸に設けられると共に、前記寄り止め部材に係合されるリング状部材と、
該リング状部材を前記胴部に向けて位置決めする、前記リング状部材の外側の前記軸部に塑性変形によって設けられた凸部と、を備えていることを特徴とする定着装置である。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an endless fixing belt stretched between a fixing roller and a heating roller having a built-in heat source, a detent member provided on an inner periphery of the fixing belt, and the fixing belt. A fixing device for fixing through a recording material carrying an unfixed toner image in a nip portion between the fixing belt and the pressure roller.
The heating roller is a metal cylindrical tube having a body part and a shaft part whose both ends of the body part are reduced in diameter,
A ring-shaped member that is provided coaxially with the metal cylindrical tube at the shaft portion of the metal cylindrical tube and is engaged with the detent member;
A fixing device comprising: a convex portion provided by plastic deformation on the shaft portion outside the ring-shaped member for positioning the ring-shaped member toward the body portion.
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の定着装置を備えていることを特徴とする画像形成装置である。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus comprising the fixing device according to the fifth aspect.
請求項1、2又は4に係わる発明によれば、本発明は薄肉で小径の加熱ローラが要求される場合でも、肉厚の厚い素管を使用する必要がなく、且つ、使用時での芯金破損発生の恐れのない加熱ローラを提供することができる。 According to the first, second, or fourth aspect of the present invention, even when a thin and small-diameter heating roller is required, the present invention does not require the use of a thick-walled tube, and the core in use. It is possible to provide a heating roller that is free from gold damage.
請求項3に係わる発明によれば、熱膨張差の発生によって“ゆるみ”を防止でき、より強固な固定が可能となる。 According to the third aspect of the invention, the “loosening” can be prevented by the occurrence of the difference in thermal expansion, and a stronger fixation becomes possible.
請求項5又は6に係わる発明によれば、立上り時間の短縮が可能であり、省エネルギー化を達成することができる。 According to the invention according to claim 5 or 6, the rise time can be shortened and energy saving can be achieved.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
上記目的を達成するために、図1に示すような本発明は加熱ローラ41用の芯金41aの胴部41cと軸受けが支持されるジャーナル部41dとの間にリング状部材411を設けている。
In order to achieve the above object, according to the present invention as shown in FIG. 1, a ring-shaped
[第1実施例]
図7は、本発明の加熱ローラ41を用いた定着装置40の基本的な構成を示す図である。構成としては定着ローラ42と加熱ローラ41との間に定着ベルト45が挟持されており、定着ローラ42の相対する位置に加圧ローラ43が支持されている。
[First embodiment]
FIG. 7 is a diagram showing a basic configuration of a fixing
加熱ローラ41内部には加熱源であるハロゲンヒータ55が加熱ローラ41に接触しない状態で保持されている。なお、図7中では不図示だが、加圧ローラ43内部にもハロゲンヒータ55を配置していても構わない。この定着装置において、転写紙S上のトナーsを定着ローラ42と加圧ローラ43との間に挿入し通過させることで、トナーsを定着させる。
Inside the
図1は本発明に用いる加熱ローラ41の基本的な構成を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a basic configuration of a
構成としては芯金41aおよび表面層(図示せず)からなっている。芯金41aはアルミニウム合金の金属円筒管で、胴部外径φ25mm、加熱ローラ41として立上り時間も重要なために胴部41cの肉厚を薄肉化しており、胴部肉厚t0.4mmする。
The structure is composed of a cored
両端のジャーナル部は、外径φ20mmで強度確保のために肉厚t1mm以上とする。ジャーナル部41dにはその胴部端部近傍に、本発明のリング状部材411が保持されている。
The journal portions at both ends have an outer diameter of 20 mm and a wall thickness of t1 mm or more to ensure strength. The ring-shaped
そして、芯金内面には熱の吸収を高めるために黒色塗料による内面塗装(図示せず)を行い、芯金外周面には組み合わされる定着ベルト45との接触による磨耗防止のため、離型材料であるフッ素樹脂等からなる表面層(図示せず)を、あるいはアルマイト処理によって加熱ローラ全面に被覆層(表面層の代用)を形成している。
The inner surface of the metal core is coated with black paint (not shown) in order to enhance heat absorption, and the outer surface of the metal core is a mold release material to prevent wear due to contact with the fixing
本発明の記するところのジャーナル部にリング状部材411を具備する方法を以下に説明する。
The method of providing the ring-shaped
まず、ジャーナル部を前述のスピニング加工で形成させる。但し、前述したように従来例で示した図10のように胴部端部とジャーナル部の段差、つまり端部形状は直角に近い状態ではなく、図2に示すような傾斜を持った形状でよい。 First, the journal part is formed by the spinning process described above. However, as described above, the step between the end portion of the trunk portion and the journal portion as shown in FIG. 10 shown in the conventional example, that is, the shape of the end portion is not in a nearly right angle state, but in a shape having an inclination as shown in FIG. Good.
そのため、この肩部肉厚はスピニング加工などの塑性加工によって減肉されず、素管時とほぼ同一のt=1mm以上を確保した状態で加工できる。 For this reason, the thickness of the shoulder portion is not reduced by plastic processing such as spinning, and can be processed in a state where t = 1 mm or more, which is substantially the same as that in the raw pipe, is secured.
次に、このジャーナル部をスピニング加工した後、のちに加工基準となる端面(センタリング)加工を行う。その結果、両端部にはセンタ基準(本実施例ではセンター角度60度であるが、後述するNC旋盤の両側 センタ治具104と一対をなす角度であれば良い。)が設けられる。 Next, after spinning the journal part, an end face (centering) process as a process reference is performed later. As a result, center references (in this embodiment, the center angle is 60 degrees, but may be an angle that forms a pair with both side center jigs 104 of the NC lathe described later) are provided at both ends.
さらに、この状態でNC旋盤で上記の芯金41aをセンタ治具104で把持した状態で、ジャーナル部にリング状部材411の基準面を加工する。(図3(A)〜(C)を参照。)
Further, in this state, the reference surface of the ring-shaped
ここで一度、芯金41aをNC旋盤より外して、リング状部材411を所望の位置に挿入して(図3(D)参照)、再度センタ治具104で把持する(図3(E)参照)。
Here, the
この状態で図3(F)に示すローラ工具105を用いてリング状部材411の端部側の所定の位置に押込み、塑性加工による凹部である溝を形成させる。その結果、溝を形成される時に表面に盛り上がりができ、図3(F)中、および図4のように凸部412が形成され、リング状部材411が移動不可の状態で芯金41aと一体形成される。
In this state, a
上記加工の結果、溝加工によって断面形状で同一位置の内周面に塑性加工による盛り上がり(内面リブ413)が形成される。そのため溝部分の減肉による剛性低下はなく、容易に固定が可能となる。 As a result of the above processing, a bulge (inner surface rib 413) is formed by plastic processing on the inner peripheral surface at the same position in the cross-sectional shape by groove processing. Therefore, there is no decrease in rigidity due to the thinning of the groove portion, and it can be easily fixed.
この溝加工ではローラ工具105は芯金41aの回転に合わせ連れ回りする。その際の芯金41aの回転数は、350rpmである。押込み時の押込み速度をφ0.1mm/revとした。
In this grooving, the
次に、溝加工によって凸部412を形成し、溝部分をジャーナル部の外径切削で所定の外径まで切削して溝をなくしている。この場合、仕上り時には溝がない状態となるが、内径部分には溝加工によって内周面にも相当量の盛り上がり(内面リブ413)が形成されている(図2参照)。
Next, the
さらに、所望の形状に胴部をダイヤモンドバイトなどの切削工具で外径切削を施すことで、加熱ローラ41として用いることができる(図3(G)参照)。最後に芯金41a表面の塗装を行い、加熱ローラ41として完成する。
Further, the body can be used as the
上記の結果、肩部肉厚は所望の強度を確保でき、且つ定着ベルト45の寄り止め部材452の乗り上げを抑制できることになる。
As a result, the shoulder thickness can secure a desired strength, and can suppress the climbing of the
ここで、リング状部材452を一体固定する凸部412の形成方法の補足は、特許文献3や特許文献4でも記載してあるローラ工具105を用いて行う補強リブ414と同じ加工方法である。
Here, supplementation of the method of forming the
また、形成される凸部412の断面形状は、特許文献5記載のように加圧変形による応力集中が加わらないので特に定められる必要はない。つまりリング状部材411を移動不可の状態に一体固定でき得る形状であれば良い。
Further, the cross-sectional shape of the
ここでリング状部材411について記述する。リング状部材411は図5に示すように外径φ=25mm、内径φ=22mmで、肉厚t=2mmのアルミニウム合金で形成している。
Here, the ring-shaped
リング状部材411の設置で芯金41aとしての熱容量は若干増えるが、トナーsを定着させる胴部でなくジャーナル部に形成しているので問題ない。更にはハロゲンヒータ55の配光調整で対応も可能であり、胴部端部側の熱容量増加であるので立上り時の特性にも不具合とはならない。逆に端部側での熱容量増加は連続通紙時の温度落込みに有利になる。
Although the heat capacity as the cored
[第2実施例]
次に、上記では溝加工によって凸部412を形成し、溝部分をジャーナル部の外径切削で所定の外径まで切削して溝をなくしているが、第1実施例の場合よりもローラ工具105を深く押込み、形成する溝深さを深くしてもよい。この場合、仕上り時には溝がある状態となるが、内径部分には溝加工によって内周面にも相当量の盛り上がり(内面リブ413)が形成されているので、強度低下なく十分な剛性が得られる(図4参照)。
[Second Embodiment]
Next, in the above description, the
[第3実施例]
さらに、リング状部材411を素管材質(第1及び第2実施例ではアルミニウム合金)と熱膨張の違う、具体的には熱膨張係数の低い、SUS材などを用いる。その結果、加熱ローラ41としてトナーsを定着させるために所定の温度まで加熱(一般的に170℃前後)された際に、熱膨張差の発生によって“ゆるみ”を防止でき、より強固な固定が可能となる。
[Third embodiment]
Further, the ring-shaped
もちろん、上述した図5のようなリング状部材411の外径や内径は、用いる定着装置40の部品レイアウトによって規定されるものであり、加熱ローラ41の胴部外径と同等であれば、機能を満足する。また、内径もジャーナル部の形状で適宜設定されることは周知のことである。
Of course, the outer diameter and inner diameter of the ring-shaped
さらには、肉厚t=2mmもまた、定着ベルト45の寄りを抑制しうる上で充分な剛性を得られれば、部品レイアウト上で適宜設定されるものである。
Further, the thickness t = 2 mm is also set appropriately on the component layout if sufficient rigidity can be obtained in order to suppress the deviation of the fixing
最後に第1〜第3実施例を通して、加熱ローラ41の胴部芯金の断面形状としては、本出願人が先に開示した特許文献3や特許文献4でも示したような補強リブ414が具備されていても良いし、もちろん、なくても問題ない。
Finally, through the first to third embodiments, as the cross-sectional shape of the body core of the
[実施形態]
本発明に係わる加熱ローラ41を用いた定着装置40の一実施形態を以下に示す。
[Embodiment]
An embodiment of the fixing
符号40は加熱定着方式の定着装置、符号41は本発明の記するところの加熱ローラ、符号55は加熱ローラ41の軸線上に設けられた加熱源(ハロゲンヒータ)、符号54は図示を略す支持枠体等に加熱ローラ41を回転可能に支持する軸受(ベアリング)、符号44は定着ローラ42と加熱ローラ41に張架された定着ベルト45にテンション力Fを加えるテンションローラである。
また、定着ベルト45の表面にオフセット付着したトナーsを除去する図示しないクリーニングローラ56と、同じく図示しないトナーsを定着した転写紙Sが排紙側で定着ベルト45に巻付き(ジャム)が発生した場合に強制剥離するために通紙下流側の定着ベルト45の表面に当接する分離爪53を具備する場合がある。
Further, a cleaning roller 56 (not shown) that removes the toner s that is offset from the surface of the fixing
また、加熱ローラ41の温度制御には加熱ローラ41に当接する定着ベルトの外周面に加熱ローラ制御用温度センサ51が、加圧ローラ43には加圧ローラ制御用温度センサ52が当接している。一般的にはこの温度センサ51、52にはサーミスタが用いられている。
For controlling the temperature of the
定着ベルト45は、PI(ポリイミド)フィルムに200〜300μmの厚さのシリコーンゴムで形成された弾性層を有し、その表層にはフッ素樹脂層からなる薄膜層を被覆している。この定着ベルト45の両端部には厚さ2mm、幅3mmの硬度60度(アスカーC)程度の寄り止め部材452が接着されている。
The fixing
加熱ローラ41は、アルミニウム合金からなる芯金41aと、芯金41aの外表面に設けられた樹脂層(図示せず)とを備えている。芯金41aの概略形状は、アルミニウム合金A6063材を基体として形成されており、外径φ25mm、長さ350mm、肉厚t0.4mmである。また、芯金41aの内周面には黒色塗料による内面塗装(図示せず)が被覆されている。
The
上記の加熱ローラ41についての実施評価は、線速162mm/s、定着温度160℃の中速機クラスの定着条件での立上り時間を評価した。本実施形態で用いる定着装置40において、加熱ローラ41側のハロゲンヒータ55の総電力は800Wで、加圧ローラ43側のハロゲンヒータ55は400Wとした。また、その他の部品は共通としている。
In the evaluation of the
温度の測定点はニップ前の部位を測定した。温度測定には接触式温度センサー(E型熱電対)を当接して通紙領域の中央部の温度が定着に必要な温度(定着温度=160℃)まで昇温にかかる時間を立上り時間とした。 The temperature measurement point was measured at the site before the nip. For temperature measurement, a contact temperature sensor (E-type thermocouple) is brought into contact, and the rise time is defined as the time required to raise the temperature at the center of the paper passing area to the temperature required for fixing (fixing temperature = 160 ° C.). .
この結果、従来技術である図8に示すような加熱ローラ41の外径φ30mm×肉厚t1.0mmでは立上り時間が99秒に対して、本発明に記するところの加熱ローラ41では立上り時間59秒と短縮されている。
As a result, when the outer diameter φ30 mm of the
ここで、実機目標は立上り時間60秒以下であり、従来技術では目標を達成できない。 Here, the actual machine target has a rise time of 60 seconds or less, and the conventional technology cannot achieve the target.
次に、定着ベルト45の寄り状態を確認した。評価方法は寄り状態を加速評価するために加熱ローラ41の制御温度を200℃(実機にて想定されるオーバーシュート上限温度)に設定して、線速162mm/secで回転2分、停止10秒の周期で繰り返した。この動作を260時間(実機寿命より算出)行うときの定着ベルト45の寄りの発生有無を確認した。
Next, the shifting state of the fixing
具体的には次の表1の評価結果に示すようになっている。表1は、本発明による実施の形態に関わる加熱ローラ41を用いた定着装置40の評価結果の比較表である。
Specifically, the evaluation results are shown in the following Table 1. Table 1 is a comparison table of evaluation results of the fixing
なお、以上において、図10〜図13、図2の断面図内の想像線は、スピニング加工後の素管外周面の輪郭を表わし、実線が切削加工後の輪郭を表わしている。なお、本発明は上記実施形態又は実施例に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。 In addition, in the above, the imaginary line in sectional drawing of FIGS. 10-13, FIG. 2 represents the outline of the raw material outer peripheral surface after spinning processing, and the continuous line represents the outline after cutting. In addition, this invention is not limited to the said embodiment or Example. That is, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
40 定着装置(ベルト定着方式)
41 加熱ローラ
41b 金属円筒管(素管)
41c 胴部
41d 軸部(ジャーナル部)
42 定着ローラ
43 加圧ローラ
45 定着ベルト
55 ハロゲンヒータ(熱源)
411 リング状部材
412 凸部
415 凹部
452 寄り止め部材
40 Fixing device (belt fixing method)
41
42
411 Ring-shaped
Claims (6)
胴部と該胴部の両端が縮径された軸部とを有する金属円筒管と、
該金属円筒管の軸部に前記金属円筒管と同軸に設けられると共に、前記寄り止め部材に係合されるリング状部材と、
該リング状部材を前記胴部に向けて位置決めする、前記リング状部材の外側の前記軸部に塑性変形によって設けられた凸部と、を備えていることを特徴とする加熱ローラ。 In a heating roller with a built-in heat source in which an endless fixing belt provided with a detent member on the inner periphery is stretched together with a fixing roller,
A metal cylindrical tube having a body part and a shaft part whose diameters are reduced at both ends of the body part;
A ring-shaped member that is provided coaxially with the metal cylindrical tube at the shaft portion of the metal cylindrical tube and is engaged with the detent member;
A heating roller comprising: a convex portion provided by plastic deformation on the shaft portion outside the ring-shaped member, which positions the ring-shaped member toward the body portion.
アルミニウム合金からなる金属円筒管の両端部を絞り加工によって縮径して軸部を形成し、
該軸部に別部材のリング状部材を挿入した状態で、再度、絞り加工によって前記軸部のリング状部材を挿入した外側に、塑性加工によって凸部を形成し、
前記リング状部材を前記金属円筒管に対して移動不可の状態に支持することを特徴とする芯金の製造方法。 In the manufacturing method of the metal core used for the heating roller according to claim 1 or 2,
Both ends of a metal cylindrical tube made of an aluminum alloy are reduced in diameter by drawing to form a shaft,
In a state where another ring member is inserted into the shaft portion, a convex portion is formed by plastic working on the outside where the shaft ring member is inserted again by drawing,
A method of manufacturing a metal core, wherein the ring-shaped member is supported so as not to move with respect to the metal cylindrical tube.
前記加熱ローラが、胴部と該胴部の両端が縮径された軸部とを有する金属円筒管と、
該金属円筒管の軸部に前記金属円筒管と同軸に設けられると共に、前記寄り止め部材に係合されるリング状部材と、
該リング状部材を前記胴部に向けて位置決めする、前記リング状部材の外側の前記軸部に塑性変形によって設けられた凸部と、を備えていることを特徴とする定着装置。 An endless fixing belt stretched between a fixing roller and a heating roller having a built-in heat source, a detent member provided on the inner periphery of the fixing belt, and a press contact with the fixing roller via the fixing belt In a fixing device having a pressure roller, and performing fixing through a recording material carrying an unfixed toner image in a nip portion between the fixing belt and the pressure roller,
The heating roller is a metal cylindrical tube having a body part and a shaft part whose both ends of the body part are reduced in diameter,
A ring-shaped member that is provided coaxially with the metal cylindrical tube at the shaft portion of the metal cylindrical tube and is engaged with the detent member;
A fixing device comprising: a convex portion provided by plastic deformation on the shaft portion outside the ring-shaped member for positioning the ring-shaped member toward the body portion.
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