JP3312559B2 - Cylindrical structure used for fixing device and method of manufacturing the same - Google Patents

Cylindrical structure used for fixing device and method of manufacturing the same

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JP3312559B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は定着装置に用いる
薄肉円筒構造体およびその製造方法に関するものであ
る。
The present invention relates to relates to a thin-walled cylindrical structure and a manufacturing method using the fixing device.

【0002】[0002]

【従来の技術】電子写真プロセスを利用した複写機にお
いては、記録シート上に形成された未定着トナー像を定
着して永久画像にする必要があり、その定着法として、
従来から、溶剤定着法,圧力定着法,及び加熱定着法が
知られている。
2. Description of the Related Art In a copying machine using an electrophotographic process, it is necessary to fix an unfixed toner image formed on a recording sheet into a permanent image.
Conventionally, a solvent fixing method, a pressure fixing method, and a heat fixing method have been known.

【0003】溶剤定着法は、溶剤の蒸気が発散し、臭気
や衛生上の問題が多いという欠点を有しており、また、
圧力定着法は、他の定着法と較べて定着性が悪く、か
つ、ここで用いる圧力感応性トナーが高価である欠点を
有している。このため、この2つの定着法は、共に広く
実用化されていないのが現状である。
[0003] The solvent fixing method has the drawbacks that the vapor of the solvent emanates, which causes many odors and hygiene problems.
The pressure fixing method has a disadvantage that the fixing property is poor as compared with other fixing methods, and that the pressure-sensitive toner used here is expensive. For this reason, at present, these two fixing methods have not been widely put to practical use.

【0004】したがって、電子写真プロセスを利用した
複写機における未定着トナー像の定着方法としては、加
熱によってトナーを溶融させ、未定着トナー像を記録シ
ート上に融着させる加熱定着法が広く用いられている。
Therefore, as a fixing method of an unfixed toner image in a copying machine using an electrophotographic process, a heat fixing method of melting a toner by heating and fusing the unfixed toner image onto a recording sheet is widely used. ing.

【0005】図1は、加熱定着法による定着装置の概略
の構成を示す図である。図1に示すように、定着装置
は、円筒状芯金32の内部にヒータ31を備え、その外
周面に耐熱性樹脂被膜層あるいは耐熱性ゴム被膜層によ
る離型層33を形成した加熱ローラ30と、この加熱ロ
ーラ30に対し圧接して配置され、円筒状芯金41の外
周面に耐熱弾性体層42を形成した加圧ローラ40とで
構成される。未定着トナー像の定着処理は、加熱ローラ
30および加圧ローラ40の間に未定着トナー像44の
形成されたシート43を挿通させてトナー剤の添加物の
熱溶融による定着を行う。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a fixing device using a heat fixing method. As shown in FIG. 1, the fixing device is provided with a heater 31 inside a cylindrical cored bar 32, and a heating roller 30 having a release layer 33 formed of a heat-resistant resin coating layer or a heat-resistant rubber coating layer on the outer peripheral surface thereof. And a pressure roller 40 which is disposed in pressure contact with the heating roller 30 and has a heat-resistant elastic layer 42 formed on the outer peripheral surface of a cylindrical metal core 41. In the fixing process of the unfixed toner image, the sheet 43 on which the unfixed toner image 44 is formed is inserted between the heating roller 30 and the pressure roller 40 to fix the toner agent additive by thermal melting.

【0006】加熱定着法による定着装置のような加熱ロ
ーラにより定着を行う加熱ローラ方式は、他の加熱定着
法の熱風定着方式やオーブン定着方式と較べると、熱効
率が高いため、低電力性(省エネルギー性),高速性の
点で優れ、しかも、紙詰まりによる火炎の危険性も少な
いことなどから現在最も広く利用されている。
[0006] The heating roller system for performing fixing by a heating roller such as a fixing device based on the heating fixing method has higher thermal efficiency as compared with the hot air fixing method and the oven fixing method of other heating fixing methods, and therefore has low power consumption (energy saving). It is most widely used at present because it is excellent in terms of speed and high speed, and has a low risk of flame due to paper jam.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】従来の加熱ローラ方式
の定着装置において、加熱ローラの表面温度を室温から
所定の設定温度まで上昇させるのに必要な時間(以下ウ
ォームアップタイムと言う)は、1分〜10分という長
い時間を必要とする。ウォームアップタイムは、加熱ロ
ーラの熱容量と投入電力の関係で決定されるので、加熱
ローラの熱容量が小さく、投入電力が大きければ、ウォ
ームアップタイムは短縮できる。しかし、加熱ローラの
熱容量はローラの剛性より限界があり、また、投入電力
は複写機の機械の消費電力からの制約により限界があ
る。
In the conventional heating roller type fixing device, the time required for raising the surface temperature of the heating roller from room temperature to a predetermined set temperature (hereinafter referred to as "warm-up time") is one. It takes a long time of 10 minutes to 10 minutes. Since the warm-up time is determined by the relationship between the heat capacity of the heating roller and the input power, the warm-up time can be reduced if the heat capacity of the heating roller is small and the input power is large. However, the heat capacity of the heating roller is limited by the rigidity of the roller, and the input power is limited by the restriction of the power consumption of the copying machine.

【0008】一般的に、定着専用に投入可能な電力は3
00W〜1000Wであり、この範囲の電力でウォーム
アップタイムを短縮するには、加熱ローラのロール熱容
量を小さくすることであり、この方法が最も有効であ
る。
In general, the power that can be supplied exclusively for fixing is 3
The power is in the range of 00 W to 1000 W. To reduce the warm-up time with the power in this range, the roll heat capacity of the heating roller is reduced, and this method is most effective.

【0009】ところで、定着装置に用いるローラ(円筒
体)のロール熱容量を小さくするため、ロール径やロー
ルコアの肉厚を減少していくと、これに伴い、ロール剛
性も小さくなってしまう。ちなみに、ロール熱容量は、
ロール径の2乗に比例するのに対し、ロール剛性はロー
ル径の4乗に比例する。ロール剛性が小さくなると、定
着ローラとして機能させるために必要なロールに加えら
れる荷重に対して、ロールは軸方向の変形(以下、たわ
みと言う)および円周方向の変形(以下、へこみと言
う)が生じる。このため、ロール径が所定値以下になる
と、急激にロール剛性が小さくなって、定着に必要な荷
重を得ることができない。
By the way, in order to reduce the roll heat capacity of the roller (cylindrical body) used in the fixing device, as the roll diameter and the thickness of the roll core are reduced, the roll rigidity is also reduced. By the way, the roll heat capacity is
While the roll rigidity is proportional to the square of the roll diameter, the roll rigidity is proportional to the fourth power of the roll diameter. When the roll stiffness is reduced, the roll is deformed in the axial direction (hereinafter, referred to as flexure) and in the circumferential direction (hereinafter, referred to as dent) with respect to the load applied to the roll to function as a fixing roller. Occurs. For this reason, when the roll diameter becomes equal to or less than a predetermined value, the roll rigidity rapidly decreases, and a load required for fixing cannot be obtained.

【0010】上述したような2種類の変形の中で、特
に、ロールのへこみが生じると、定着装置の持つ機能、
すなわち、加熱定着方式の定着プロセスの機能、具体的
には、加熱ローラとして、用紙を挟んで搬送する機能、
トナー層への均一な伝熱の機能などがまったく行われな
くなってしまい、定着装置としては機能しなくなる。こ
のため、ロールにへこみが生じないように、所定のロー
ル剛性が得られる厚さにしなければならない。
[0010] Among the two types of deformation as described above, in particular, when a roll dent occurs, the function of the fixing device,
That is, the function of the fixing process of the heat fixing method, specifically, the function of sandwiching and transporting the sheet as a heating roller,
The function of uniformly transferring heat to the toner layer is not performed at all, and the device does not function as a fixing device. For this reason, the thickness must be set so as to obtain a predetermined roll rigidity so that the roll is not dented.

【0011】また、規定の定着性能を得るため、加熱ロ
ーラおよび圧接ローラのロール対におけるニップ部内の
圧力は、一般的には、0.5〜5.0kg/cm 程度の圧力が
必要とされる。これ以下の圧力では用紙やロール表面の
凹凸の存在による隙間を埋めることができず、粉体トナ
ーに効率良く熱を伝達することができなくなる。このた
め、定着後のトナー表面がまだらになってしまい画質が
低下してしまう。
Further, in order to obtain the specified fixing performance, the pressure in the nip portion of the roll pair of the heating roller and the pressure roller generally needs to be about 0.5 to 5.0 kg / cm. . If the pressure is lower than this, the gap due to the presence of irregularities on the paper or roll surface cannot be filled, and heat cannot be efficiently transmitted to the powder toner. For this reason, the toner surface after fixing becomes mottled, and the image quality deteriorates.

【0012】このような定着に必要な圧力を得るための
両ロール間に与える総荷重は、20〜200kgに達する
ため、加熱ローラとして用いるロール(円筒体)は、こ
の荷重に耐えられる加熱ロールのロール剛性が必要とさ
れ、ロールの小径化および薄肉化には、自ずと限界があ
る。
Since the total load applied between the two rolls for obtaining the pressure required for such fixing reaches 20 to 200 kg, the roll (cylindrical body) used as the heating roller is a heating roll that can withstand this load. Roll rigidity is required, and there is a natural limit to reducing the diameter and thickness of the roll.

【0013】これに対して、従来から、薄肉のロールの
へこみを防止するための技術が、様々に提案されてい
る。次に、これらのロールのへこみを防止する技術と、
このようなロールを定着装置に適用した場合における問
題点について検討する。
On the other hand, various techniques have been proposed for preventing dents in thin rolls. Next, the technology to prevent dents in these rolls,
The problem in applying such a roll to a fixing device will be discussed.

【0014】第1の方法として、例えば、実開昭59−
128665号公報、実公昭61−4926号公報,特
開昭61−59381号公報,特開平6−130845
号公報などで参照されるように、ロールの中にへこみを
防止するための補強部材を設け、ロールの自身の熱容量
を増加させずに、ロールの強度を増加させるものがあ
る。図2は、従来の定着ローラの構造の第1の例を説明
する断面図である。図2において、1はロールの支持部
材の内枠、2は内枠を支持する支持棒、3はロール(ス
リーブ)、4は熱絶縁体、5は加熱源のコイルヒータ、
6は離型層のオフセット防止層、7は支持軸である。
As a first method, for example, Japanese Utility Model Application Laid-open No.
No. 128665, Japanese Utility Model Publication No. 61-4926, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-59381, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-130845.
In some rolls, a reinforcing member for preventing dents is provided in the roll to increase the strength of the roll without increasing the heat capacity of the roll itself, as described in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H10-163,086. FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a first example of the structure of a conventional fixing roller. In FIG. 2, 1 is an inner frame of a roll support member, 2 is a support rod supporting the inner frame, 3 is a roll (sleeve), 4 is a thermal insulator, 5 is a coil heater as a heating source,
Reference numeral 6 denotes an offset prevention layer as a release layer, and reference numeral 7 denotes a support shaft.

【0015】このような図2に示す構造の定着ローラで
は、定着ローラを構成するロール3に対する補強部材の
内枠1を支える支持棒2を必要とし、非常に大がかりな
内部補強構造の部材が必要となる。このため、装置の大
型化やコストアップが避けらない。その上、定着ロー
ル内に大きな部材を入れることにより、定着ロール全体
としては、熱容量の増加が見込まれるため、ウォームア
ップタイムの削減の観点からは好ましくないものとな
る。また、内枠1とロール3との接触部分を樹脂などの
熱絶縁体4で構成しなければならないため、金属と比較
した場合、熱膨張率が小さい材料であると、実際には、
定着ロール加熱時に内枠1の脱落等が生じるという不具
合が生じる虞れがある。
The fixing roller having the structure shown in FIG. 2 requires the support rod 2 for supporting the inner frame 1 of the reinforcing member for the roll 3 constituting the fixing roller, and requires a very large member having an internal reinforcing structure. Becomes For this reason, the size and cost of the apparatus is avoided which have not been. In addition, when a large member is placed in the fixing roll, the heat capacity of the entire fixing roll is expected to increase, which is not preferable from the viewpoint of reducing the warm-up time. In addition, since the contact portion between the inner frame 1 and the roll 3 must be formed of a thermal insulator 4 such as a resin, a material having a smaller coefficient of thermal expansion as compared with metal is actually
There is a possibility that a problem that the inner frame 1 falls off when the fixing roll is heated may occur.

【0016】図3は、従来の定着ローラの構造の第2の
例を説明する断面図である。第2の方法として、図3に
示すように、ロール8の肉厚を軸方向で部分的に厚くし
て厚肉部分9を設けるものがある。また、この場合に、
その変形例として、軸方向で部分的に肉厚を厚くする厚
肉部分9に替えて、補強用のリブをつけるという構成も
ある。第2の方法の具体例は、例えば、実開昭56−7
949号公報,特開昭57−155571号公報などの
記載が参照できる。
FIG. 3 is a sectional view for explaining a second example of the structure of a conventional fixing roller. As a second method, as shown in FIG. 3, there is a method in which the thickness of the roll 8 is partially increased in the axial direction to provide a thick portion 9. Also, in this case,
As a modified example, there is a configuration in which a rib for reinforcement is provided in place of the thick portion 9 which is partially thickened in the axial direction. A specific example of the second method is described in, for example, Jpn.
949 and JP-A-57-155571 can be referred to.

【0017】また、第2の方法のような構造の定着用ロ
ーラでは、円筒構造体の内部において、軸方向で部分的
な偏肉厚加工を必要とするため、部分的な厚肉部分が軸
方向での熱容量のいわゆる大きな変化となり、定着用の
加熱ローラとしては、ローラを加熱する場合に、軸方向
での温度分布にむらが発生し、均一な定着性能を得るこ
とができないという問題がある。また、ロール製造時に
おいても、継ぎ目なし素管を作る際に、引き抜き加工法
を用いることができず、かえって高価になるという問題
点もある。
Further, in the fixing roller having the structure as in the second method, since a partial thickness-thickening process is required in the axial direction inside the cylindrical structure, the partial thick portion is formed on the shaft. In the case of a heating roller for fixing, there is a problem that when the roller is heated, the temperature distribution in the axial direction becomes uneven and uniform fixing performance cannot be obtained. . In addition, there is also a problem that even in the production of rolls, a drawing method cannot be used to produce a seamless pipe, and it is rather expensive.

【0018】図4は、従来の定着ローラの構造の第3の
例を説明する断面図である。第3の方法として、薄肉円
筒体の剛性を高めるために、特開昭63−267952
号公報に記載されているように、円筒体の内部に中実の
パイプ状のものを挿入するものがある。この場合のロー
ル(円筒体)は、図4に示すように、感光体としての導
電性円筒部材10の両端部から、補強剛体部材11を圧
入し、導電性円筒部材10の剛性を高めたものとなって
いる。なお、ここでは、接触帯電導電性ゴムローラ12
が圧接ローラとして機能する。
FIG. 4 is a sectional view for explaining a third example of the structure of the conventional fixing roller. As a third method, in order to increase the rigidity of a thin-walled cylindrical body, Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-267952 has been proposed.
As described in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H10-209, there is a device in which a solid pipe is inserted into a cylindrical body. As shown in FIG. 4, the roll (cylindrical body) in this case has a reinforcing rigid member 11 press-fitted from both ends of the conductive cylindrical member 10 as a photosensitive member to increase the rigidity of the conductive cylindrical member 10. It has become. Here, the contact charging conductive rubber roller 12
Functions as a pressure roller.

【0019】この第3の方法では、実質的に、剛性の高
いロールとなっているが、補強剛体部材11が中実の部
材であるので、定着ローラとして用いる場合に、ロール
内部に熱発生機構を設けるようにはできず、加熱ローラ
タイプの熱ローラ型定着装置には、使用することができ
ない。また、熱発生機構をロール内部に持たない表面発
熱タイプ(ロール対タイプ)の定着装置に適用する場合
においても、内部への熱伝導による表面の昇温損失があ
るので、低電力性(省エネルギー性)の観点から好まし
くない。また、補強剛体部材11による重量の増大が見
込まれ、ロール剛性に関しては、ロールの肉厚を大きく
設計する場合と変わりなく、かえって別の部材を必要と
するので、コスト高を招くことになってしまう。また、
補強剛体部材11は熱容量の大きな部材であり、大熱容
量の部材がロール内部に設けられることになり、ウォー
ムアップタイムの削減の観点からも好ましくない。
In the third method, the roll is substantially high in rigidity. However, since the reinforcing rigid member 11 is a solid member, when it is used as a fixing roller, a heat generating mechanism is provided inside the roll. And cannot be used in a heat roller type heat roller type fixing device. In addition, even when applied to a surface heat type (roll-to-type) fixing device that does not have a heat generation mechanism inside the roll, there is a loss of temperature rise on the surface due to heat conduction to the inside. ) Is not preferred. In addition, an increase in weight due to the reinforcing rigid member 11 is expected, and the roll rigidity is the same as the case where the thickness of the roll is designed to be large. Instead, another member is required, resulting in an increase in cost. I will. Also,
The reinforcing rigid member 11 is a member having a large heat capacity, and a member having a large heat capacity is provided inside the roll, which is not preferable from the viewpoint of reducing warm-up time.

【0020】図5は、従来の定着ローラの構造の第4の
例を説明する断面図である。第4の方法として、例え
ば、特開平1−126417号公報に記載されているよ
うに、ここでの薄肉円筒構造体は、薄肉の円筒状外筒の
内部に薄板で形成した内芯を内接させて固定するもので
ある。この構造は、その断面を図5に示すように、薄板
で形成した三角柱形状の内芯14を、円筒状の外筒13
の内部に内接させて固定する構造となっている。第4の
方法の構造では、熱定着装置の定着ロールとして用いる
場合に、内部に加熱源となる赤外線ランプの加熱装置を
配置することが困難となる。また、ロールの強度増加と
いう観点から見ると、ロール軸方向の剛性は増大する
が、薄肉化に伴うロール円周方向のへこみは、内芯14
が内接していない部分で十分に防止できるようにはなっ
ておらず、信頼性の観点から好ましくない。
FIG. 5 is a sectional view for explaining a fourth example of the structure of a conventional fixing roller. As a fourth method, for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-126417, a thin-walled cylindrical structure here is formed by inscribing an inner core formed of a thin plate inside a thin-walled cylindrical outer cylinder. It is fixed. In this structure, as shown in FIG. 5, a triangular prism-shaped inner core 14 formed of a thin plate is replaced with a cylindrical outer cylinder 13.
It is structured so that it is inscribed inside and fixed. According to the structure of the fourth method, when it is used as a fixing roll of a heat fixing device, it is difficult to arrange a heating device of an infrared lamp as a heating source inside. Further, from the viewpoint of increasing the strength of the roll, the rigidity in the roll axis direction increases, but the dent in the roll circumferential direction due to the reduction in thickness is reduced by the inner core 14.
Is not sufficiently prevented at a part that is not inscribed, which is not preferable from the viewpoint of reliability.

【0021】本発明は、上記のような様々な問題に鑑み
てなされたものであり、本発明の目的は、円周部で外力
を受ける薄肉の円筒構造体において、内部補強部材の脱
落等の問題を発生させず、薄肉化による円周方向のへこ
みを十分に防止した構造の薄肉円筒構造体を用いた小型
の高性能の定着装置を提供することにある。また、本発
明の他の目的は、定着装置に用いる薄肉円筒構造体、お
よび当該薄肉円筒構造体の製造方法を提供することにあ
る。
The present invention has been made in view of the various problems described above, and it is an object of the present invention to provide a thin-walled cylindrical structure which receives an external force at a circumferential portion thereof, such as a fall-off of an internal reinforcing member. An object of the present invention is to provide a small, high-performance fixing device using a thin-walled cylindrical structure having a structure that does not cause a problem and sufficiently prevents circumferential dent due to thinning. It is another object of the present invention to provide a thin cylindrical structure used for a fixing device and a method for manufacturing the thin cylindrical structure.

【0022】また、本発明の別の目的は、定着装置の定
着ロールとして、薄肉円筒構造体の定着ロールを用い、
所定の強度を得るため薄肉円筒構造体の内周面において
支持部材を少なくとも1ヵ所以上配設し、または、偏肉
厚加工をすることで肉厚が一部で厚くなっている場合に
おいて、一部の厚肉部での定着ロール表面の局所的な温
度むらを防止し、厚肉部近傍での定着性能の不良等を防
止した定着装置を提供することにある。
Another object of the present invention is to use a fixing roll having a thin cylindrical structure as a fixing roll of a fixing device,
In order to obtain a predetermined strength, at least one or more support members are provided on the inner peripheral surface of the thin-walled cylindrical structure, or when the thickness is partially increased due to uneven thickness processing, An object of the present invention is to provide a fixing device that prevents local temperature unevenness on the surface of a fixing roll in a thick portion of a fixing portion and prevents a defect in fixing performance near a thick portion.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】上記のような目的を達成
するため、本発明による薄肉の円筒構造体を用いる熱ロ
ーラ型定着装置は、例えば、ヒータを内部に含む定着ロ
ールと圧接する加圧ロールで形成される加圧領域に、未
定着トナー像を転写した記録紙を通過させて加熱定着す
る定着装置において、前記定着ロールとして、薄肉円筒
構造体の内部に少なくとも1つ以上の支持部材を圧入し
当該支持部材の外周面の一部が前記薄肉円筒構造体の
内面に対し圧接状態で保持されている円筒構造体を用い
In order to achieve the above-mentioned object, a heat roller type fixing apparatus using a thin cylindrical structure according to the present invention comprises, for example, a pressurizing device which presses against a fixing roll including a heater inside. In a fixing device that heat-fixes the recording paper by transferring an unfixed toner image to a pressurized region formed by a roll, at least one or more support members are provided inside the thin cylindrical structure as the fixing roll. Press fit
In addition, a cylindrical structure is used in which a part of the outer peripheral surface of the supporting member is held in pressure contact with the inner surface of the thin-walled cylindrical structure .

【0024】発明による円筒構造体は、基本構造とし
て、円周部で外力を受ける薄肉円筒構造体において、前
記薄肉円筒構造体の内部に少なくとも1つ以上の支持部
圧入され、当該支持部材の外周面の一部が前記円筒
構造体の内面に対し圧接状態で保持されている
The cylindrical structure according to the present invention has a basic structure.
In a thin cylindrical structure that receives an external force at a circumferential portion, at least one or more support members are press-fitted into the thin cylindrical structure, and a part of an outer peripheral surface of the support member is formed on an inner surface of the cylindrical structure. Is held in a pressure contact state .

【0025】の円筒構造体は、例えば、薄肉円筒構造
体において、前記薄肉円筒構造体に前記支持部材を少な
くとも2個以上配設する場合、前記支持部材間の距離を
Pとし、前記円筒構造体の長さをLとし、前記円筒構造
体の外径をDとし、前記円筒構造体の肉厚をtとした時
に、 L>200mm, t/D<0.02, P<150m
m の条件を満たすことが望ましい
The cylindrical structure of this is, for example, in thin-wall cylindrical structure, when to dispose at least two said support member to said thin-walled cylindrical structure, the distance between the supporting member is P, said cylindrical structure When the length of the body is L, the outer diameter of the cylindrical structure is D, and the thickness of the cylindrical structure is t, L> 200 mm, t / D <0.02, P <150 m
It is desirable to satisfy the condition of m 2.

【0026】こでの円筒構造体において、例えば、支
持部材の形状がリング状であり、前記支持部材の軸方向
断面における外周面形状の少なくとも一部が切り欠き状
もしくは突起状であり、また支持部材の半径方向断面
における外周面形状の少なくとも一部が切り欠き状もし
くは突起状であるようにする
[0026] In the cylindrical structure in here, for example, the shape of the support member is a ring-shaped, Ri least partially notched shape or protruding der of the outer peripheral surface shape in the axial cross-section prior Symbol support member , also to be at least partially notched like or projection-like outer circumferential surface shape in the radial section of the support member.

【0027】本発明による円筒構造体の製造方法におい
ては、複数個の支持部材を薄肉円筒構造体に配設する場
合、各々の支持部材の内径を異ならせ、内径の大きなも
のから順に配設することを特徴とする。また、この場合
において前記支持部材の中心軸と前記円筒構造体の中
心軸を概ね同軸にして、前記支持部材を前記円筒構造体
の所定位置に配置し、その後前記円筒構造体を塑性変形
し、前記円筒構造体の内径を減少させることを特徴とす
る。
In the method for manufacturing a cylindrical structure according to the present invention , when a plurality of support members are provided in a thin-walled cylindrical structure, the inner diameters of the respective support members are different, and the support members are arranged in order from the one having the larger inner diameter. It is characterized by the following. Further, in this case, the central axis of the cylindrical structure with the central axis of the support member substantially coaxially, the support member is disposed at a predetermined position of the cylindrical structure, after which the cylindrical structure plastically deformed The inner diameter of the cylindrical structure is reduced.

【0028】またこの円筒構造体の製造方法におい
て、複数個の支持部材を薄肉円筒構造体に配設する場
合、前記薄肉円筒構造体の内部に前記支持部材を挿入す
る時に、前記支持部材の中心軸を前記薄肉円筒構造体の
中心軸と非平行とし、前記支持部材が前記薄肉円筒構造
体の所定位置に到達した後に、前記支持部材の中心軸と
前記薄肉円筒構造体の中心軸が概ね同軸になるようにし
て配設することを特徴とする。
[0028] In the method of manufacturing the cylindrical structure, when arranging a plurality of support members to thin cylindrical structure, when inserting the support member into the interior of the thin cylindrical structure, of the support member The central axis is not parallel to the central axis of the thin cylindrical structure, and after the support member reaches a predetermined position of the thin cylindrical structure, the central axis of the support member and the central axis of the thin cylindrical structure are substantially It is characterized by being arranged coaxially.

【0029】この場合において円筒構造体の製造方法
では、薄肉円筒構造体または支持部材の少なくとも一方
を円周方向に変形させて、前記薄肉円筒構造体の内部に
前記支持部材を配設する。また、薄肉円筒構造体の支持
部材の形状は、軸方向断面の内径において逆クラウン形
状であることを特徴とする。
In this case, in the method for manufacturing a cylindrical structure, at least one of the thin cylindrical structure and the support member is deformed in the circumferential direction, and the support member is disposed inside the thin cylindrical structure. Further, the shape of the support member of the thin cylindrical structure is an inverted crown shape at the inner diameter of the axial section.

【0030】また、本発明による円筒構造体を用いる
着装置は、ヒータを内部に含む定着ロールと圧接する加
圧ロールで形成される加圧領域に、未定着トナー像を転
写した記録紙を通過させて加熱定着する定着装置におい
て、定着ロール内に配設される支持部材は、熱膨張率が
前記定着ロールの熱膨張率よりも等しいかもしくは大き
いものを用いており、また定着ロール端部を塑性変形
させる。
In the fixing device using the cylindrical structure according to the present invention, an unfixed toner image is transferred to a pressing area formed by a pressing roll that presses against a fixing roll including a heater. the fixing device for heating and fixing by passing through a recording paper having a support member disposed inside the fixing roller, the thermal expansion coefficient is used as equal to or larger than the thermal expansion coefficient of the fixing roll, also Then, the end of the fixing roll is plastically deformed.

【0031】この場合において支持部材を配設した後
に所定の肉厚に外径加工した定着ロールを用いるまた
は、薄肉の円筒構造体において、支持部材を配設した後
に所定の肉厚に外径加工されているものを用いる。ま
定着装置において、定着ロールの軸方向の弾性変形
を補正する機構が付加されているようにする
In this case, a fixing roll is used in which the support member is provided and the outer diameter of the fixing roll is processed to a predetermined thickness . Or, in the cylindrical structure of the thin, Ru with those outside diameter into a predetermined thickness after disposed support member. Also <br/>, in the fixing device, a mechanism for correcting the axial direction of the elastic deformation of the fixing role to be added.

【0032】本発明による円筒構造体を定着装置に用い
る場合、定着装置は、例えば、両端が軸支された定着ロ
ールとそれに圧接する加圧体の間で形成される圧接領域
に、未定着トナー像を担持した転写材を通過させて加熱
定着する定着装置において、前記定着ロールとして、薄
肉円筒構造体の内周面において1ヵ所以上の厚肉部を有
する薄肉円筒構造体を用いる場合、前記薄肉円筒構造体
の厚肉部の突出部の熱容量をC1(cal/℃)とし、前記
厚肉部の突出部を除くロール部の熱容量C2(cal/℃)
とするとき「(C1/C2)<10」の条件を満たす
うに構成することで効果的に利用できる
The cylindrical structure according to the present invention is used for a fixing device.
In this case, for example , the fixing device heats and fixes by passing a transfer material carrying an unfixed toner image through a pressure contact area formed between a fixing roll having both ends pivotally supported and a pressure member pressed against the fixing roll. In the fixing device, when a thin cylindrical structure having one or more thick portions on the inner peripheral surface of the thin cylindrical structure is used as the fixing roll, the heat capacity of the protrusion of the thick portion of the thin cylindrical structure is reduced. C1 (cal / ° C) and the heat capacity of the roll part excluding the protruding part of the thick part C2 (cal / ° C)
Satisfies the condition of "(C1 / C2) <10" when the
It can be used effectively by configuring as follows .

【0033】[0033]

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施する場合の形
態について、具体的に図面を参照して説明する。図6お
よび図7は、本発明の定着装置に用いる薄肉円筒構造体
の基本構造を説明する断面図である。図6および図7に
おいて、15は薄肉円筒構造体、16は支持部材であ
る。すなわち、本発明よる定着装置に用いる薄肉円筒構
造体の基本構造では、図6に示すように、支持部材16
が、薄肉円筒構造体15の内部に接触しかつ圧入される
ことにより、当該支持部材16の外周面の一部が前記薄
肉円筒構造体15の内面に対し圧接状態で保持される。
支持部材16は、薄肉円筒構造体15に少なくとも一つ
以上配設される。ここでは、支持部材16が圧入された
状態で保持されているため、円筒体の薄肉化に伴う、円
筒構造体の円周方向の剛性低下大幅に改善される。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 6 and 7 are cross-sectional views illustrating the basic structure of a thin cylindrical structure used in the fixing device of the present invention. 6 and 7, 15 is a thin cylindrical structure, and 16 is a support member. That is, in the basic structure of the thin cylindrical structure used in the fixing device according to the present invention, as shown in FIG.
Is brought into contact with the inside of the thin-walled cylindrical structure 15 and is press-fitted, so that a part of the outer peripheral surface of the support member 16 is held in a pressed state against the inner surface of the thin-walled cylindrical structure 15.
At least one support member 16 is provided on the thin cylindrical structure 15. Here, since the support member 16 is held in a press-fitted state, the reduction in the circumferential rigidity of the cylindrical structure due to the thinning of the cylindrical body is greatly improved.

【0034】薄肉円筒構造体15に支持部材16を配設
する場合、より効果的に剛性を高めるために、支持部材
の個数を複数個とし、各々の支持部材16の間の距離
を、図7に示すように、へこみ防止効果が急激に現れる
範囲として、支持部材16の間の距離をPとし、薄肉円
筒構造体15の長さをLとし、円筒構造体の外径をDと
し、薄肉円筒構造体15の肉厚をtとした場合、 L>200mm, t/D<0.02, P<150m
m の条件を満たすようにする。
When the support members 16 are provided on the thin cylindrical structure 15, in order to more effectively increase the rigidity, the number of the support members is plural, and the distance between the respective support members 16 is shown in FIG. As shown in FIG. 5, the distance between the support members 16 is P, the length of the thin cylindrical structure 15 is L, the outer diameter of the cylindrical structure is D, and When the thickness of the structure 15 is t, L> 200 mm, t / D <0.02, P <150 m
m.

【0035】次に、薄肉円筒構造体15の内部に圧入さ
れた状態で配設する支持部材16の形状について説明す
る。図8は、支持部材の形状の第1の例を示す図であ
り、図9は、支持部材の形状の第2の例を示す図ある。
また、図10は、支持部材の形状の第3の例を示す図で
ある。
Next, a description will be given of the shape of the support member 16 provided in a state of being pressed into the thin cylindrical structure 15. FIG. 8 is a diagram illustrating a first example of the shape of the support member, and FIG. 9 is a diagram illustrating a second example of the shape of the support member.
FIG. 10 is a diagram illustrating a third example of the shape of the support member.

【0036】薄肉円筒構造体15の剛性を高めるため
に、内部に圧入された状態で配設する支持部材16は、
例えば、図8に示すように、その全体の形状が、幅の狭
い円筒状(リング状)とする。また、内部に配設された
場合、薄肉円筒構造体の変形に対して当該支持部材の脱
落を防止するため、支持部材の外周面の形状が単なる円
筒形状であるよりも、軸方向での断面の外周面の形状の
少なくとも一部が切り欠き状もしくは突起状とし、支持
部材が圧入された場合に、その突出部分が薄肉円筒構造
体の内面の一部に食い込むようにする。
In order to increase the rigidity of the thin-walled cylindrical structure 15, a support member 16 disposed in a state of being press-fitted therein has:
For example, as shown in FIG. 8, the overall shape is a narrow cylindrical shape (ring shape). Further, when the support member is disposed inside, in order to prevent the support member from falling off due to deformation of the thin cylindrical structure, the outer peripheral surface of the support member has a cross section in the axial direction rather than a simple cylindrical shape. At least a part of the shape of the outer peripheral surface is notched or protruded, and when the support member is press-fitted, the protruding portion bites into a part of the inner surface of the thin cylindrical structure.

【0037】つまり、図9に示すように、このように変
形された支持部材17は、軸方向での断面の外周面の形
状の少なくとも一部が切り欠き状もしくは突起状とす
る。別の言い方をすれば、軸方向の断面の外周面の形状
が円形でない形状とする。これは半径方向での断面の形
状についても同様に変形する。つまり、図10に示すよ
うに、別の形態で変形された支持部材18は、半径方向
での断面の外周面の形状の少なくとも一部が切り欠き状
もしくは突起状とする。別の言い方をすれば、半径方向
の断面の外周面の形状が直線でない形状とする。支持部
材の外周面の形状を、このような突出部を部分的に有す
る形状とすることで、支持部材を圧入した際、円筒構造
体内周面と支持部材外周面との接触強度が大幅に改善さ
れ、支持部材の脱落等を防止できる。
That is, as shown in FIG. 9, the support member 17 thus deformed has at least a part of the shape of the outer peripheral surface of the cross section in the axial direction formed in a cutout shape or a protrusion shape. In other words, the shape of the outer peripheral surface of the cross section in the axial direction is not circular. This also applies to the shape of the cross section in the radial direction. That is, as shown in FIG. 10, at least a part of the outer peripheral surface of the cross section in the radial direction of the support member 18 deformed in another form has a cutout shape or a protrusion shape. In other words, the shape of the outer peripheral surface of the cross section in the radial direction is not linear. By making the shape of the outer peripheral surface of the support member partially include such a protrusion, when the support member is press-fitted, the contact strength between the inner peripheral surface of the cylindrical structure and the outer peripheral surface of the support member is significantly improved. Thus, it is possible to prevent the support member from falling off.

【0038】次に、このような支持部材を薄肉円筒構造
体に圧入して保持された状態とするための円筒構造体の
製造方法について説明する。図11は、本発明に係る円
筒構造体の製造方法の第1の例を説明する図である。薄
肉円筒構造体に複数個の支持部材を圧入する場合、例え
ば、3個以上の支持部材を薄肉円筒構造体に圧入する場
合は、図11に示すように、薄肉円筒構造体20に圧入
する複数個の支持部材21〜23の内径が、漸次に小さ
くなっている複数個の支持部材を用いる。これにより、
先に圧入してある支持部材21〜23と支持治具25〜
27が干渉することなく、それぞれの支持部材21〜2
3を支えることができ、複数個の支持部材21〜23を
順次に圧入治具24により圧入することが可能となる。
Next, a description will be given of a method of manufacturing a cylindrical structure in which such a supporting member is pressed into a thin cylindrical structure and held. FIG. 11 is a diagram illustrating a first example of a method for manufacturing a cylindrical structure according to the present invention. When a plurality of support members are press-fitted into the thin cylindrical structure, for example, when three or more support members are press-fitted into the thin cylindrical structure, as shown in FIG. A plurality of support members in which the inner diameters of the support members 21 to 23 are gradually reduced are used. This allows
The support members 21 to 23 and the support jigs 25 to
27 without interference.
3 can be supported, and the plurality of support members 21 to 23 can be sequentially press-fitted by the press-fitting jig 24.

【0039】図12は、本発明に係る薄肉円筒構造体の
製造方法の第2の例を説明する図である。薄肉円筒構造
体に支持部材が圧入され、当該薄肉円筒構造体の内面に
対して支持部材の外周面の一部が圧接状態で保持されて
いる状態を確実なものとするため、この薄肉円筒構造体
の製造方法では、図12に示すように、複数個の支持部
材が配設された薄肉円筒構造体を製造する場合に、支持
部材46の軸と円筒構造体45の軸を概ね同軸にして所
定位置に配置した(圧入した)後に、円筒構造体45の
外径を小さくするように塑性加工する。これにより、円
筒構造体45に確実に支持部材を圧接状態とすることが
できる。
FIG. 12 is a view for explaining a second example of the method for manufacturing a thin cylindrical structure according to the present invention. In order to ensure that the support member is press-fitted into the thin-walled cylindrical structure and a part of the outer peripheral surface of the support member is pressed against the inner surface of the thin-walled cylindrical structure, the thin-walled cylindrical structure is used. In the body manufacturing method, as shown in FIG. 12, when manufacturing a thin-walled cylindrical structure provided with a plurality of support members, the axis of the support member 46 and the axis of the cylindrical structure 45 are made substantially coaxial. After being arranged at a predetermined position (press-fitted), plastic working is performed so as to reduce the outer diameter of the cylindrical structure 45. Thereby, the support member can be reliably brought into pressure contact with the cylindrical structure 45.

【0040】図13および図14は、本発明に係る薄肉
円筒構造体の製造方法の更に別の例を説明する図であ
る。薄肉円筒構造体に支持部材を圧入し、当該薄肉円筒
構造体の内面に対して支持部材の外周面の一部が圧接状
態で保持されている状態とするため、ここでの製造方法
は、図13に示すように、薄肉円筒構造体50に支持部
材51を圧入して配設する際、支持部材51の軸と円筒
構造体50の軸を非平行にして所定位置に配置した後
に、支持部材51の軸と円筒構造体50の軸を概ね同軸
になるように支持部材51の姿勢を変えることで、支持
部材51の外周面と円筒構造体50の内周面の接触面積
が増大し、確実に支持部材51を圧入して圧接状態とす
ることができる。
FIGS. 13 and 14 are views for explaining still another example of the method for manufacturing a thin cylindrical structure according to the present invention. In order to press-fit the support member into the thin-walled cylindrical structure and to keep a part of the outer peripheral surface of the support member pressed against the inner surface of the thin-walled cylindrical structure, the manufacturing method here is shown in FIG. As shown in FIG. 13, when the support member 51 is press-fitted and arranged in the thin-walled cylindrical structure 50, the support member 51 and the axis of the cylindrical structure 50 are non-parallel and arranged at a predetermined position. By changing the posture of the support member 51 so that the axis of the support member 51 and the axis of the cylindrical structure 50 are substantially coaxial, the contact area between the outer peripheral surface of the support member 51 and the inner peripheral surface of the cylindrical structure 50 increases, and The supporting member 51 can be press-fitted into the pressure contact state.

【0041】この場合に、支持部材を円筒構造体に配設
する際、つまり、図13の上部側に示す前半の工程にお
いては、図14に示すように、円筒構造体50または支
持部材51の少なくともいずれか一方を円周方向に変形
させて、支持部材51を円筒構造体50の内部の所定位
置に配置する。このように変形させて配設するすること
により、格段に作業性が向上する。つまり、この程に
おいては、円筒構造体50の軸方向から円筒構造体50
と支持部材51を斜影した時、円筒構造体50の最大内
径と支持部材51の最小内径に大きな差が生じ、そのた
め、前半の支持部材51を円筒構造体51に配設する工
程が大変行いやすくなる。
In this case, when arranging the support member on the cylindrical structure, that is, in the first half step shown in the upper part of FIG. 13, as shown in FIG. At least one of them is deformed in the circumferential direction, and the support member 51 is arranged at a predetermined position inside the cylindrical structure 50. By arranging them in such a deformed manner, workability is remarkably improved. That is, in the extent this Engineering, cylindrical structure 50 from the axial direction of the cylindrical structure 50
When the support member 51 is obliquely shaded, a large difference occurs between the maximum inner diameter of the cylindrical structure 50 and the minimum inner diameter of the support member 51. Therefore, the process of disposing the first half support member 51 on the cylindrical structure 51 is very easy to perform. Become.

【0042】また、円筒構造体に支持部材を配設する作
業を更に容易にするため、軸方向の内径において、逆ク
ラウン形状である円筒構造体を用いるようにしてもよ
い。図15は本発明に係る薄肉円筒構造体の製造方法の
第4の例を説明する図である。図15に示すように、軸
方向の内径において、逆クラウン形状である円筒構造体
60を用いる。このような形状の円筒構造体60を用い
ることにより、片側から順番に複数個の支持部材61を
圧入することができる。その上、円筒構造体60の内径
と支持部材61の外径の間の公差設計も非常に容易にな
る。なお、図15に示す表示では、前述の円筒構造体の
形状と当該薄肉円筒構造体60の形状の違いの理解を容
易にするため、中央部と端部を極端に違えて描画表示し
ているが、後述する実施例(図29)の寸法例のよう
に、ここでの円筒構造体50は、長さが400mmの円
筒体の場合、端部の直径が35.4mmであり、中央部
の直径が35.0mmとなっているものである。
Further, in order to further facilitate the operation of disposing the support member on the cylindrical structure, a cylindrical structure having an inverted crown shape at the inner diameter in the axial direction may be used. FIG. 15 is a diagram illustrating a fourth example of the method for manufacturing a thin-walled cylindrical structure according to the present invention. As shown in FIG. 15, a cylindrical structure 60 having an inverted crown shape at the inner diameter in the axial direction is used. By using the cylindrical structure 60 having such a shape, a plurality of support members 61 can be press-fitted sequentially from one side. In addition, the tolerance design between the inner diameter of the cylindrical structure 60 and the outer diameter of the support member 61 becomes very easy. In the display shown in FIG. 15, in order to facilitate understanding of the difference between the shape of the above-described cylindrical structure and the shape of the thin-walled cylindrical structure 60, the center part and the end part are drawn and displayed extremely differently. However, as in a dimension example of an embodiment (FIG. 29) described later, when the cylindrical structure 50 here is a cylindrical body having a length of 400 mm, the end portion has a diameter of 35.4 mm and the central portion has a diameter of 35.4 mm. The diameter is 35.0 mm.

【0043】このような薄肉化による円周方向のへこみ
を大幅に防止することが可能な補強部材付き円筒構造体
を定着装置に用いることにより、定着装置の装置構成の
大型化を伴わず、ウォームアップタイムの大幅な短縮が
可能であり、さらに同時に、印加する荷重も大幅に高荷
重とすることができる。そのため、優れた定着性能を有
する定着装置を構成できる。
By using a cylindrical structure with a reinforcing member capable of largely preventing circumferential dents due to such thinning in the fixing device, the warming of the worm can be achieved without increasing the size of the fixing device. The up time can be significantly reduced, and at the same time, the applied load can be significantly increased. Therefore, a fixing device having excellent fixing performance can be configured.

【0044】なお、定着装置においては、定着時に円筒
構造体の定着ロールに熱を印加することを前提にしてい
るので、加熱する過程で、定着ロールの円筒構造体およ
びその支持部材として用いる材質の熱膨張率の違いによ
り、支持部材の熱膨張率が円筒体の熱膨張率より小さい
場合に、支持部材が脱落する恐れがある。
In the fixing device, it is assumed that heat is applied to the fixing roll of the cylindrical structure at the time of fixing. Therefore, during the heating process, the material of the cylindrical structure of the fixing roll and the material used as the supporting member are fixed. Due to the difference in the coefficient of thermal expansion, when the coefficient of thermal expansion of the support member is smaller than the coefficient of thermal expansion of the cylinder, the support member may fall off.

【0045】このような脱落の恐れは、ここでの支持部
材が薄肉円筒体に圧入された状態として配設されるた
め、その可能性は非常に少ないが、これに対しては、定
着ロールの熱膨張率よりも支持部材の熱膨張率が大きな
ものを用いることにより防ぐことができる。つまり、定
着ロールより支持部材の熱膨張率を大きくすることによ
り、加熱時に支持部材の熱膨張が大きくなり、接触部の
熱応力が増大し、そのため、定着ロールと支持部材の結
合がより強固になるので、脱落の懸念は解消される。
The possibility of such a drop is very small because the support member here is disposed in a state of being press-fitted into the thin-walled cylindrical body. This can be prevented by using a support member having a larger coefficient of thermal expansion than the coefficient of thermal expansion. In other words, by increasing the coefficient of thermal expansion of the support member compared to the fixing roll, the thermal expansion of the support member during heating increases, and the thermal stress of the contact portion increases. Therefore, the connection between the fixing roll and the support member becomes stronger. The concern of dropout is resolved.

【0046】また、複数個の支持部材を薄肉円筒構造体
に配設する場合、円筒構造体の端部の支持部材は、薄肉
円筒構造体の端部を折り曲げ加工することにより省略す
ることができる。つまり、図16に示すように、この場
合には、薄肉円筒構造体70は、先に内側に配設する支
持部材を71を圧入して、円筒構造体70の内面に支持
部材71の周囲面の一部が圧接された状態で支持部材を
配設した後、両端部の支持部材を配設することなく、端
部の支持部材に替えて、薄円筒構造体70の端部70a
を加工が容易である軸内部方向へ塑性変形させて折り曲
げる。これにより、へこみ防止機能を損なうことなく、
製作性の向上および低コスト化を図ることができる。
When a plurality of supporting members are provided in the thin cylindrical structure, the supporting members at the ends of the cylindrical structure can be omitted by bending the ends of the thin cylindrical structure. . In other words, as shown in FIG. 16, in this case, the thin cylindrical structure 70 is formed by pressing the support member 71 disposed inside first into the inner surface of the cylindrical structure 70 and pressing the peripheral surface of the support member 71 into the inner surface of the cylindrical structure 70. After the supporting member is disposed in a state where a part of the thin cylindrical structure 70 is pressed, the supporting member at the both ends is replaced with the supporting member at the end, and the end 70a of the thin cylindrical structure 70 is replaced.
Is plastically deformed in the direction of the inside of the shaft, where it is easy to process, and bent. As a result, without impairing the dent prevention function,
The manufacturability can be improved and the cost can be reduced.

【0047】本発明の定着装置にかかる円筒構造体で
は、支持部材を圧入することにより、支持部材を薄肉円
筒構造体の内部に圧接された状態で配設する。そのため
に、薄肉の程度が大きい場合(非常に肉厚が薄い場
合)、図17に示すように、支持部材81の存在が円筒
構造体80の外周面で顕在化する可能性がある。その場
合、このような円筒構造体を定着ロールとして用いる
と、定着ロールの外周面の形状の不均一性が、画質劣化
を引き起こす原因となる。この場合には、更に、図18
に示すように、薄肉円筒構造体80に支持部材81を配
設した後に、所定の肉厚まで薄肉円筒構造体80を外径
加工することで、薄肉円筒構造体80を定着ロールとし
て用いる場合の定着ロール外周面形状の不均一を取り除
く。これにより、支持部材を圧入した薄肉円筒構造体を
定着ロールとして用いる場合に、外周面の形状が良好な
定着ロールとすることができる。
In the cylindrical structure according to the fixing device of the present invention, the support member is press-fitted to dispose the support member in a state of being pressed into the thin cylindrical structure. For this reason, when the degree of thinness is large (when the thickness is extremely thin), there is a possibility that the presence of the support member 81 becomes apparent on the outer peripheral surface of the cylindrical structure 80 as shown in FIG. In such a case, when such a cylindrical structure is used as a fixing roll, the non-uniform shape of the outer peripheral surface of the fixing roll causes deterioration of image quality. In this case, FIG.
As shown in FIG. 7, after the support member 81 is disposed on the thin-walled cylindrical structure 80, the outer diameter of the thin-walled cylindrical structure 80 is processed to a predetermined thickness, so that the thin-walled cylindrical structure 80 is used as a fixing roll. Eliminate non-uniformity of the outer shape of the fixing roll. Accordingly, when a thin cylindrical structure into which the support member is press-fitted is used as a fixing roll, a fixing roll having a favorable outer peripheral surface shape can be obtained.

【0048】ところで、円筒構造体の肉厚を薄肉化する
ことは、それ自体非常に困難な加工である。その原因
は、主として加工中に円筒構造体にへこみが生じるため
であるが、本発明による円筒構造体の構造では、支持部
材を配設することでへこみに対する強度が増しているの
で、この場合の薄肉円筒構造体の製造方法においては、
図19に示すように、ある程度の肉厚の円筒構造体90
に対して、先に支持部材91を圧入して、支持部材91
を配設した後に、所定の肉厚まで定着ロールを外径を加
工するようにしてもよい。これにより、先の工程で円筒
構造体を薄肉化するより(支持部材がない場合より)、
格段に薄肉化することができる。
By the way, reducing the thickness of the cylindrical structure is a very difficult process itself. The cause is mainly that dents occur in the cylindrical structure during processing, but in the structure of the cylindrical structure according to the present invention, the strength against dents is increased by arranging the support member. In the method of manufacturing a thin cylindrical structure,
As shown in FIG. 19, a cylindrical structure 90 having a certain thickness is provided.
, The support member 91 is first press-fitted.
After disposing the fixing roll, the outer diameter of the fixing roll may be processed to a predetermined thickness. Thereby, rather than thinning the cylindrical structure in the previous step (than when there is no support member),
The thickness can be significantly reduced.

【0049】また、薄肉円筒構造体に支持部材を配設す
ることによる効果により、定着ロールのへこみは大幅に
防止できるが、一方、同時に定着ロールには軸方向のた
わみ変形も生じる。そこで、定着装置の定着ロールとし
て用いる場合に、従来から周知の軸方向の弾性変形を補
正する機構を付加することにより、定着ロール全体とし
ての強度限界まで使用することができる。
Further, the effect of disposing the support member on the thin cylindrical structure can largely prevent the fixing roll from dent, but at the same time, the fixing roll is also deformed in the axial direction. Therefore, when the fixing roll is used as a fixing roll of a fixing device, it can be used up to the strength limit of the entire fixing roll by adding a conventionally known mechanism for correcting elastic deformation in the axial direction.

【0050】次に、上記のようにして製造される薄肉円
筒構造体を定着装置の定着ロールとして用いる場合の特
性について説明する。図20は、定着ロールのロール荷
重印加装置を説明する図である。ここでの定着ロールの
薄肉円筒ロール201は、直径35mm,肉厚0.55
mm,長さ335mmの鉄製コアである。薄肉円筒ロー
ル201は、両端をベアリング202によって軸支され
ている。一方、鉄製の荷重印加バー203は、十分な強
度を持ちたわみを生ずることなく、荷重印加機構部(図
示せず)により、薄肉円筒ロール201に荷重を印加す
るものである。薄肉円筒ロール201の外周部には、ひ
ずみゲージを貼付し、円筒ロール荷重印加装置を用い
て、各場所での軸方向および円周方向のひずみ量を測定
した。
Next, the characteristics when the thin-walled cylindrical structure manufactured as described above is used as a fixing roll of a fixing device will be described. FIG. 20 is a diagram illustrating a roll load application device for the fixing roll. Here, the thin cylindrical roll 201 of the fixing roll has a diameter of 35 mm and a thickness of 0.55.
mm and a 335 mm long iron core. Both ends of the thin cylindrical roll 201 are supported by bearings 202. On the other hand, the iron load application bar 203 applies a load to the thin-walled cylindrical roll 201 by a load application mechanism (not shown) without causing bending having sufficient strength. A strain gauge was attached to the outer peripheral portion of the thin-walled cylindrical roll 201, and the axial and circumferential strain amounts at each location were measured using a cylindrical roll load applying device.

【0051】測定位置は、図21に示すように、薄肉円
筒ロール210の外周面に端部(A系列)と中央部(B
系列)において、それぞれに上部位置(添え字1の系
列)、中部位置(添え字2の系列)、および下部位置
(添え字3の系列)の位置に、つまり、図21(A)お
よび図21(B)に示す位置(A1,A2,A3,B
1,B2,B3)に、ひずみゲージ(共和電業社製:図
示せず)を貼付し、上記の円筒ロール荷重印加装置を用
いて、各位置での軸方向および円周方向におけるひずみ
量を測定し、その測定結果を、図22(A),(B),
(c)に示した。
As shown in FIG. 21, the measurement positions are set at the end portion (A series) and the center portion (B
21 (A) and 21 (B), the upper part (subscript 1 series), the middle part (subscript 2 series), and the lower position (subscript 3 series), respectively. The position (A1, A2, A3, B
1, B2, B3), a strain gauge (manufactured by Kyowa Dengyo Co., Ltd .: not shown) was affixed, and the amount of strain in each of the axial and circumferential directions at each position was measured using the above-mentioned cylindrical roll load applying device. , And the measurement results are shown in FIGS.
(C).

【0052】ここでのA系列の位置は概略端部であり、
B系列の位置は概略中央部である。また、ひずみ量のデ
ータは、圧縮、引っ張りにかかわらず、絶対値を示し
た。図22の測定結果から明らかなように、ひずみ量の
増加率が最も大きいのは、円筒ロール中央部であり、か
つ、荷重印加バーと接触している位置(B3)での円周
方向のひずみである。当然、永久ひずみ(塑性変形)が
最初に発生するのも同一の場所かつ同一の方向である。
The position of the sequence A here is roughly at the end,
The position of the B series is approximately at the center. In addition, the data of the strain amount showed an absolute value irrespective of compression or tension. As is clear from the measurement results in FIG. 22, the rate of increase of the strain amount is the largest at the center of the cylindrical roll and in the circumferential direction at the position (B3) in contact with the load application bar. It is. Naturally, permanent deformation (plastic deformation) occurs first in the same place and in the same direction.

【0053】ここで、そのひずみ量の増加率が最も大き
い位置(B3)に当たる場所に、図23に示すような厚
さ0.8mm,幅2.0mmの支持部材を圧入し、再
び、ひずみ量を測定したところ、中央部の円周方向のひ
ずみ量は1/3となった。すなわち、耐圧力はおよそ3
倍に増加したことになる。圧入する内部支持部材の形状
は、必ずしも、薄肉円筒ロールの内面にすべて接触する
ようにする必要はなく、図24に示すような変形された
形状であっても、何ら問題(へこみ防止機能の低下)は
発生しなかった。ただし、製作上の容易さやコストを考
慮すると、前述した図23に示すようなリング形状のも
のが好適である。
Here, a support member having a thickness of 0.8 mm and a width of 2.0 mm as shown in FIG. 23 is press-fitted into a position corresponding to the position (B3) where the rate of increase of the strain amount is the largest. Was measured, the amount of strain in the circumferential direction at the center was 1/3. That is, the withstand pressure is about 3
That is, it has increased twice. The shape of the internal support member to be press-fitted does not necessarily have to be in contact with the inner surface of the thin-walled cylindrical roll, and even if the shape is deformed as shown in FIG. ) Did not occur. However, in consideration of ease of manufacture and cost, a ring-shaped one as shown in FIG. 23 described above is preferable.

【0054】また、薄肉円筒ロールのへこみ防止の性能
を増加させる方法としては、薄肉円筒ロールの内部に圧
入して配設する支持部材を複数個とする。両端で支持さ
れた薄肉円筒ロールの場合、印加する荷重を増大してゆ
くと、円周方向の永久変形が軸方向のそれよりも先に生
じる。そのため、円周方向の永久ひずみが軸方向のそれ
と同じ荷重条件で生じるようにできれば好適である。す
なわち、耐荷重性能が向上することを意味する。
Further, as a method of increasing the performance of preventing the dent of the thin-walled cylindrical roll, a plurality of support members are press-fitted and disposed inside the thin-walled cylindrical roll. In the case of a thin cylindrical roll supported at both ends, as the applied load is increased, the permanent deformation in the circumferential direction occurs before that in the axial direction. Therefore, it is preferable that the permanent set in the circumferential direction can be generated under the same load condition as that in the axial direction. That is, it means that the load bearing performance is improved.

【0055】図25は、薄肉円筒構造体に複数個の支持
部材の配設位置を変化させた場合の変形の程度を測定す
る実験例を説明する図である。例えば、図23に示した
リング状の支持部材を、図25(A)に示すように、薄
肉円筒ロールの中央部において2個配設し、その2個の
支持部材の間の距離Pを変化させ、薄肉円筒ロールの中
央部の位置(B3)のひずみ量を、前述の場合と同様に
して、印加荷重を100kgfとして測定した。その結
果によると、図25(B)に示すように、中央部の位置
(B3)での円周方向のひずみ量は、支持部材間の距離
Pが150mm以下であると、軸方向のひずみ量とほぼ
一致する。しかし、支持部材間の距離Pが150mmよ
り大きくなると、中央部の位置(B3)での軸方向のひ
ずみ量が一定となるため、軸方向のひずみ量と円周方向
のひずみ量の差は大きく異なり、荷重を増加していった
場合、円周方向の永久ひずみが先に発生することとな
る。
FIG. 25 is a view for explaining an example of an experiment for measuring the degree of deformation when the arrangement positions of a plurality of support members on the thin cylindrical structure are changed. For example, as shown in FIG. 25A, two ring-shaped support members shown in FIG. 23 are provided at the center of a thin cylindrical roll, and the distance P between the two support members is changed. Then, the amount of strain at the position (B3) at the center of the thin cylindrical roll was measured in the same manner as described above, with an applied load of 100 kgf. According to the results, as shown in FIG. 25B, the amount of strain in the circumferential direction at the position of the center (B3) is the amount of strain in the axial direction when the distance P between the support members is 150 mm or less. And almost match. However, when the distance P between the support members is larger than 150 mm, the amount of strain in the axial direction at the central position (B3) becomes constant, and the difference between the amount of strain in the axial direction and the amount of strain in the circumferential direction becomes large. On the contrary, when the load is increased, the permanent set in the circumferential direction occurs first.

【0056】この傾向は、薄肉円筒ロールの長さL,外
径D,および肉厚tの間に関連があり、本発明者らの実
験によると、これらの間の条件として、 L>200mm、かつ、t/D<0.02 である条件の場合に最適であることがわかった。
This tendency is related to the length L, the outer diameter D, and the thickness t of the thin-walled cylindrical roll. According to experiments performed by the present inventors, the conditions between these conditions are: L> 200 mm, And it turned out that it is optimal under the condition of t / D <0.02.

【0057】また、内部に支持部材を設けて薄肉円筒ロ
ールを補強する場合、薄肉円筒ロールの内部の支持部材
をいかにして圧入するかは、前述のように非常に重要な
問題である。本発明の定着装置に用いる円筒構造体の製
造方法では、「支持部材の脱落を防止すること」と
「複数個の支持部材を圧入すること」との2点が特に
重要である。
When reinforcing the thin cylindrical roll by providing a support member inside, how to press-fit the support member inside the thin cylindrical roll is a very important problem as described above. In the method of manufacturing a cylindrical structure used in the fixing device of the present invention, two points of "preventing the support member from falling off" and "press-fitting a plurality of support members" are particularly important.

【0058】まず、薄肉円筒ロールに圧入した支持部材
の脱落を防止するための構造について説明する。薄肉円
筒ロールに圧入した支持部材の脱落は、主に外力の影響
で起こる。その外力は、薄肉円筒ロールの構造体に一定
の荷重(静荷重)が加わったり、振動や回転などに伴う
荷重(動荷重)が加わったり、また、物体が衝突するこ
とによる荷重(衝撃力)が加わった場合におこる。した
がって、支持部材の脱落を防止するためには、薄肉円筒
ロールの内周面と支持部材の外周面の接触部とが圧接さ
れた状態で保持されているので、その接触圧の強度を増
大させる。
First, a structure for preventing the support member pressed into the thin cylindrical roll from falling off will be described. The falling off of the support member pressed into the thin cylindrical roll mainly occurs due to the influence of external force. The external force is a constant load (static load) applied to the structure of the thin cylindrical roll, a load (dynamic load) due to vibration or rotation, or a load (impact force) caused by collision of an object. Occurs when is added. Therefore, in order to prevent the support member from falling off, the contact portion between the inner peripheral surface of the thin-walled cylindrical roll and the outer peripheral surface of the support member is held in a pressed state, so that the strength of the contact pressure is increased. .

【0059】このためには、支持部材の外周面の形状を
変化させることだけで、簡単に接触強度を増大させるこ
とができる。例えば、図26に示すように、外周面の軸
方向での断面が突起状になるような形状とした支持部材
とする。このような形状の支持部材を薄肉円筒ロールに
圧入すると、外力による脱落は皆無となった。
For this purpose, the contact strength can be easily increased only by changing the shape of the outer peripheral surface of the support member. For example, as shown in FIG. 26, the supporting member is formed in a shape such that the cross section in the axial direction of the outer peripheral surface becomes a projection. When the support member having such a shape was pressed into a thin-walled cylindrical roll, there was no falling off due to external force.

【0060】または、図27に示すように、外周面の円
周方向での断面が突起状となるような形状とする。この
ような形状の支持部材の薄肉円筒ロールに圧入すると、
外力による脱落は皆無となった。支持部材の形状とし
て、2種類の外周面の形状の例を説明したが、特に、突
起状にすることに限定されるものではなく、薄肉円筒ロ
ーラの内面と支持部材の外周面との接触部の圧接状態の
かみ合いを強化する形状であれば、他の形状であっても
よいことはあきらかである。
Alternatively, as shown in FIG. 27, the outer peripheral surface is formed in a shape such that the cross section in the circumferential direction becomes a projection. When pressed into a thin cylindrical roll of a support member with such a shape,
There was no dropout due to external force. Two examples of the shape of the outer peripheral surface have been described as the shape of the support member. However, the shape is not particularly limited to the shape of the protrusion, and the contact portion between the inner surface of the thin cylindrical roller and the outer peripheral surface of the support member is not particularly limited. It is obvious that any other shape may be used as long as the shape enhances the engagement in the pressed state.

【0061】内部に支持部材を設けて薄肉円筒ロールを
補強する場合、その支持部材をいかにして薄肉円筒ロー
ラに圧入するかは、非常に重要な問題であることは、前
述したとおりであるが、この場合に「複数個の支持部
材を圧入すること」も非常に重要である。薄肉円筒ロー
ラに圧入する支持部材が、1個である場合は、支持部材
の支持治具および支持部材の押しつけ治具として、図2
8に示すように、薄肉円筒ロールの内径よりも外径が小
さい円筒(中実でも中空でもよい)を用いて、薄肉円筒
ロールの両側から、押しつければよい。ただし、その
際、支持部材の外径は薄肉円筒ロールの内径とほぼ同一
か、しまりばめになるように若干大きい。
When reinforcing the thin cylindrical roll by providing a support member inside, how to press-fit the support member into the thin cylindrical roller is a very important problem as described above. In this case, "press-fitting a plurality of support members" is also very important. When the number of support members to be press-fitted into the thin cylindrical roller is one, the support member for the support member and the jig for pressing the support member are shown in FIG.
As shown in FIG. 8, a thin cylinder may be pressed from both sides of a thin cylindrical roll using a cylinder having a smaller outer diameter than the inner diameter of the thin cylindrical roll (which may be solid or hollow). However, at this time, the outer diameter of the support member is almost the same as the inner diameter of the thin cylindrical roll, or is slightly larger so as to be tightly fitted.

【0062】そのため、図13により説明したように、
支持部材を薄肉円筒ロールの軸に対して、斜めに(軸が
非平行になるように)挿入することで、薄肉円筒ロール
の内周面と支持部材の外周面の間に働く摩擦が減少させ
て圧入を容易に行えるようにする。または、図14に示
すように、支持部材もしくは薄肉円筒ロールの少なくと
もどちらか一方を弾性変形させて、支持部材と薄肉円筒
ロール内面の間に、すきまを作ることにより、所定位置
までの配設を容易に行えるようにする。これにより、製
造の作業性が向上する。図28に示す寸法の治具を用い
て、薄肉円筒ロールに、図23に示すような支持部材
を、これらの方法で容易に圧入することが可能であっ
た。
Therefore, as described with reference to FIG.
By inserting the support member obliquely with respect to the axis of the thin-walled cylindrical roll (so that the axis is non-parallel), friction acting between the inner peripheral surface of the thin-walled cylindrical roll and the outer peripheral surface of the support member is reduced. To facilitate press-fitting. Alternatively, as shown in FIG. 14, at least one of the support member and the thin-walled cylindrical roll is elastically deformed to form a clearance between the support member and the inner surface of the thin-walled cylindrical roll. Make it easy to do. Thereby, manufacturing workability is improved. Using a jig having the dimensions shown in FIG. 28, a support member as shown in FIG. 23 could be easily pressed into a thin cylindrical roll by these methods.

【0063】薄肉円筒ロールに圧入する支持部材が複数
個である場合、先に入れた支持部材と後から入れる支持
部材もしくは先に入れた支持部材と治具もしくは支持部
材と薄肉円筒ロールの間の干渉問題が発生する。例え
ば、内径が34mm、外径が35mm、長さが335m
mの鉄製薄肉ロールに、図23に示すようなリング状の
支持部材の4個を同時に所定位置に配設して、図12に
示すように、スエージング加工(絞り加工)を施して圧
入したところ、複数個圧入することに対して、干渉の問
題は発生しなかった。また、支持部材と治具の干渉を回
避する方法としては、支持部材の形状を、図23に示す
リング状の支持部材の幅を2mm,3.5mm,5mm
の3種類とし、これに対応する支持治具の外径を33.
8mm,32.3mm,30.8mmの3種類として、
図11に示すような製造方法で、順番に支持部材を圧入
したところ、干渉の問題は発生しなかった。
When there are a plurality of support members to be press-fitted into the thin cylindrical roll, the support member inserted first and the support member inserted later or the jig or the support member between the support member inserted first and the thin cylindrical roll are used. Interference problems occur. For example, the inner diameter is 34 mm, the outer diameter is 35 mm, and the length is 335 m
Four ring-shaped support members as shown in FIG. 23 were simultaneously arranged at predetermined positions on a thin iron roll of m, and swaged (drawn) as shown in FIG. However, there was no problem of interference with the press-fitting of a plurality. Further, as a method of avoiding interference between the support member and the jig, the shape of the support member is set to 2 mm, 3.5 mm, and 5 mm, as shown in FIG.
And the outer diameter of the supporting jig corresponding to this is 33.
8mm, 32.3mm, 30.8mm
When the support members were press-fitted in order by the manufacturing method shown in FIG. 11, no problem of interference occurred.

【0064】また、図29に示すように、バルジ加工に
より、内径がクラウン形状になるようにテーパを付け、
均一肉厚(0.4mm)の鉄製薄肉ロールに、図30
(C)に示すように、幅が0.8mmの支持部材を、図
30(a)および図30(b)に示すような寸法の支持
部材を、この順番で片側ずつ圧入したところ、干渉の問
題は発生せず、所定の位置に圧入可能であった。
Further, as shown in FIG. 29, the inner diameter becomes a crown shape by bulge processing,
FIG. 30 shows a thin iron roll having a uniform thickness (0.4 mm).
As shown in FIG. 30 (C), a support member having a width of 0.8 mm and a support member having dimensions as shown in FIGS. 30 (a) and 30 (b) are press-fitted one by one in this order. No problem occurred, and press-fitting into a predetermined position was possible.

【0065】図31は、本発明の実施例の薄肉円筒構造
体を用いる定着装置の構成を説明する断面図である。図
31に示す定着装置は、薄肉円筒構造体の定着ロール1
01は、直径40mm,肉厚0.25mm,長さ380
mmの鉄製コア103に、離型層としてフッ素樹脂(テ
フロン/デュポン社の商品名)が30μmの厚さに被覆
したものである。また、定着ロール101の内部には、
挿入間隔を80mmとして、支持部材105が圧入され
ている。
FIG. 31 is a sectional view for explaining the structure of a fixing device using a thin cylindrical structure according to an embodiment of the present invention. The fixing device shown in FIG. 31 includes a fixing roll 1 having a thin cylindrical structure.
01 is 40 mm in diameter, 0.25 mm in thickness, and 380 in length
An iron core 103 having a thickness of 30 mm is coated with a fluororesin (trade name of Teflon / Dupont) as a release layer to a thickness of 30 μm. Further, inside the fixing roll 101,
The support member 105 is press-fitted with an insertion interval of 80 mm.

【0066】定着ロール101の中心には加熱源106
として、100v,1000wの赤外線ランプが配設さ
れており、この赤外線ランプが温度センサ108によ
り、常に150℃になるように温度コントローラ(図示
せず)によって制御される。この時のウォームアップタ
イムは、定着ローラ101として薄肉円筒体を用いるの
で、10秒を達成することができる。また、定着ロール
101は駆動モータ(図示せず)により250mm/s
のスピードで駆動される。加圧ロール102は、外径3
2mm,肉厚6mm,長さ380mmの鉄製コア104
に、肉厚4.0mmのシリコンゴム107を被覆したも
のであり、両端の軸受部より総荷重50kgが印加され
ている。
At the center of the fixing roll 101, a heating source 106
A 100 v, 1000 w infrared lamp is provided, and this infrared lamp is controlled by a temperature controller (not shown) so that the temperature of the infrared lamp is always 150 ° C. by the temperature sensor 108. The warm-up time at this time can be 10 seconds because a thin cylindrical body is used as the fixing roller 101. Further, the fixing roll 101 is driven at 250 mm / s by a driving motor (not shown).
Driven at the speed of The pressure roll 102 has an outer diameter of 3
Iron core 104 having a thickness of 2 mm, a thickness of 6 mm, and a length of 380 mm
And a silicone rubber 107 having a thickness of 4.0 mm, and a total load of 50 kg is applied from the bearings at both ends.

【0067】この状態でニップ域を測定すると、ロール
端部ニップが6.0mm、ロールセンター部ニップが
5.4mmとなり、このような構成によりニップ形状指
数0.9を得ることができる。この状態で、富士ゼロッ
クス(株)製の複写機「Vivace550」で絵出し
された未定着トナー像109を定着した場合、十分な定
着性が得られるとともに、紙しわの発生は一切なかっ
た。
When the nip area is measured in this state, the roll end nip is 6.0 mm and the roll center nip is 5.4 mm. With this configuration, a nip shape index of 0.9 can be obtained. In this state, when the unfixed toner image 109 imaged by the copier “Vision 550” manufactured by Fuji Xerox Co., Ltd. was fixed, sufficient fixability was obtained and no paper wrinkles were generated.

【0068】比較例として、前述の加圧ロールを用い
て、前述の定着ロールに支持部材を圧入しない従来の定
着ロールと接触回転した場合、荷重が10kgで、へこ
みによる永久変形が定着ロールに発生し、定着不可能で
あった。
As a comparative example, when the above-mentioned pressure roll is used to rotate in contact with a conventional fixing roll in which the support member is not pressed into the above-mentioned fixing roll, the load is 10 kg, and permanent deformation due to dents occurs in the fixing roll. However, fixing was impossible.

【0069】また、円筒構造体を薄肉化する場合、継ぎ
目なし鋼管の場合では、おおよそ肉厚0.7mm以上の
肉厚で引き抜き加工が行われ、更に薄肉化するために、
旋盤やセンタレス研削盤を用いて外径加工が行われる。
ただし、真円度の劣化を伴わずに、薄肉化を行うには限
界がある。その原因は、円筒構造体の円周方向の剛性低
下に伴う工作物としての円筒構造体のへこみ変形であ
る。本発明では、これに対して、円筒構造体の内部に支
持部材を圧入してへこみ変形を防ぐ。
In the case of thinning the cylindrical structure, in the case of a seamless steel pipe, drawing is performed with a thickness of about 0.7 mm or more.
Outer diameter processing is performed using a lathe or a centerless grinding machine.
However, there is a limit to reducing the thickness without deteriorating the roundness. The cause is dent deformation of the cylindrical structure as a workpiece due to a decrease in circumferential rigidity of the cylindrical structure. In the present invention, on the other hand, the support member is pressed into the inside of the cylindrical structure to prevent dent deformation.

【0070】具体的に実験した場合の数値例を説明す
る。この実験例では、薄肉円筒ロールとして、外径3
5.3mm,内径33.9mm,肉厚0.7mm,長さ
335mmの鉄製コアを用いた。この薄肉円筒ロールの
中央部の真円度は60μmであった。この薄肉円筒ロー
ルに図23に例示した厚さ0.8mm,幅2mmの支持
部材を等間隔に4個圧入した。そして、外径が34.3
mmとなるように、センタレス研削盤でin−feed
研削を行ったところ、その加工中に、ロールに亀裂発生
等の問題もなく加工が可能であった。加工後のロールの
品質は、中央部で外径が34.36mm,真円度は8μ
mと良好であった。
A numerical example of a specific experiment will be described. In this experimental example, a thin cylindrical roll having an outer diameter of 3
An iron core having a size of 5.3 mm, an inner diameter of 33.9 mm, a thickness of 0.7 mm, and a length of 335 mm was used. The circularity at the center of the thin-walled cylindrical roll was 60 μm. Four support members having a thickness of 0.8 mm and a width of 2 mm illustrated in FIG. 23 were pressed into the thin cylindrical roll at regular intervals. And the outer diameter is 34.3
mm in-feed with a centerless grinder
As a result of grinding, it was possible to perform processing without any problem such as crack generation in the roll during the processing. The quality of the roll after processing is as follows: the outer diameter is 34.36 mm at the center, and the roundness is 8μ.
m and good.

【0071】比較例として、前述の薄肉円筒ロールに支
持部材を圧入せず、加工を行ったところ、加工後のロー
ルの品質は、中央部で外径が35.54mm,真円度は
250μmと不良であった。
As a comparative example, when the above-mentioned thin cylindrical roll was processed without press-fitting the support member, the quality of the roll after processing was as follows: the outer diameter was 35.54 mm at the center and the roundness was 250 μm. It was bad.

【0072】また、図31に示す定着装置において、図
32に示すように、加圧ロールを中央で支持するロール
に変更した。定着ロールは直径30mmで、その他の数
値は同様である。また、薄肉定着ロールの内部には挿入
間隔を80mmとして、外形が39.95mm,幅0.
8mm,厚さ3mmの支持部材が圧入されている。両端
の軸受部より総荷重80kgを印加した。この状態で
は、定着ロールの中央部でのたわみは、0.05mmに
達したが、図32に示す加圧ロールによりこのたわみが
補正され、ニップを測定したところ、ロール端部ニップ
7.0mm,ロールセンター部ニップ6.4mmとな
り、このような構成とすると、ニップ形状指数0.9を
得ることができる。更に、定着ロールの円周方向のへこ
みも観察されなかった。この状態で富士ゼロックス
(株)製「Vivace550」で絵出しされた未定着
トナー像9を定着した場合、十分な定着性が得られると
ともに、紙しわの発生は一切なかった。
Further, in the fixing device shown in FIG. 31, as shown in FIG. 32, the pressure roll is changed to a roll supporting at the center. The fixing roll has a diameter of 30 mm, and the other numerical values are the same. Further, the insertion interval is set to 80 mm inside the thin fixing roll, the outer shape is 39.95 mm, and the width is 0.3 mm.
A support member having a thickness of 8 mm and a thickness of 3 mm is press-fitted. A total load of 80 kg was applied from the bearings at both ends. In this state, the deflection at the center of the fixing roll reached 0.05 mm, but this deflection was corrected by the pressure roll shown in FIG. 32, and the nip was measured. The roll center nip is 6.4 mm. With such a configuration, a nip shape index of 0.9 can be obtained. Further, no dent in the circumferential direction of the fixing roll was observed. In this state, when the unfixed toner image 9 imaged by "Visece 550" manufactured by Fuji Xerox Co., Ltd. was fixed, sufficient fixability was obtained and no paper wrinkles were generated.

【0073】ところで、上述したように、本発明の実施
例においては、円筒構造体の円周方向の剛性低下に伴っ
て生ずる円筒構造体のへこみ変形に対して、円筒構造体
の構造では、その内部に支持部材を圧入してへこみ変形
を防ぐ。このような薄肉円筒構造体を定着ロールとして
用いる場合には、圧入した支持部材の部分が円筒構造体
の軸方向において部分的に厚肉部分となり、この厚肉部
分が定着ロールの加熱立ち上げ時において、特に、定着
装置において使用開始時に、定着ロール表面の局所的な
温度むらの原因となり、これが定着性能の低下をもたら
す場合がある。
By the way, as described above, in the embodiment of the present invention, the dent deformation of the cylindrical structure caused by the decrease in the rigidity of the cylindrical structure in the circumferential direction is prevented by the structure of the cylindrical structure. The support member is press-fitted inside to prevent dent deformation. When such a thin cylindrical structure is used as a fixing roll, the portion of the press-fitted support member becomes partially thick in the axial direction of the cylindrical structure, and this thick portion is used when the fixing roll is heated and started. In particular, at the start of use in the fixing device, local temperature unevenness on the surface of the fixing roll may be caused, which may cause deterioration in fixing performance.

【0074】つまり、円周部で外力を受ける薄肉円筒構
造体を定着ロールとして用いる場合に、内周面において
少なくとも1ヵ所以上肉厚を厚くすることで薄肉化によ
る円周方向のへこみを十分に防止した構造の薄肉定着ロ
ールを用いた場合、定着ロール表面の局所的な温度むら
が生じて、厚肉部分の近傍での定着不良が発生する場合
がある。これに対しては、本発明の実施例においては、
次のように、厚肉部とロール部とにおける各部材の間の
熱容量の条件を満たすようにする。
In other words, in the case where a thin cylindrical structure which receives an external force at the circumferential portion is used as a fixing roll, the thickness of the inner circumferential surface is increased at least at one or more places so that the dent in the circumferential direction due to the thinning can be sufficiently achieved. When a thin fixing roll having a prevented structure is used, local temperature unevenness on the surface of the fixing roll may occur, and a fixing defect near the thick portion may occur. In contrast, in the embodiment of the present invention,
The condition of the heat capacity between the members in the thick part and the roll part is satisfied as follows.

【0075】本発明の定着装置としての実施例では、す
なわち、両端軸支された定着ロールとそれに圧接する加
圧体の間で形成される加圧領域に、トナー像を担持して
転写材を通過させ、加熱定着する定着装置において、前
記定着ロールが薄肉の金属性ロールであり、軸方向に少
なくとも1ヵ所以上肉厚が厚くなっている定着ロールに
おいて、前記厚肉部の突出部熱容量をC1(cal/
℃)、前記厚肉部での突出部を除くロール部の熱容量を
C2(cal/℃)とするとき、「(C1/C2)<1
0」の条件を満たすような材質および形状とする。
In the embodiment of the fixing device according to the present invention, a toner image is carried on a pressing area formed between a fixing roll supported at both ends and a pressing member pressed against the fixing roll, and a transfer material is transferred. In a fixing device that passes and heat-fixes, in a fixing roll in which the fixing roll is a thin metal roll and the thickness of which is increased in at least one place in the axial direction, the heat capacity of the protruding portion of the thick portion is C1. (Cal /
C), and when the heat capacity of the roll portion excluding the protruding portion in the thick portion is C2 (cal / ° C), “(C1 / C2) <1
The material and shape satisfy the condition of “0”.

【0076】これにより、定着装置の構成要素がすべて
ほぼ室温である場合、電源を入れて立ち上げた直後の第
1枚目のコピーでは、特に、厚肉部近傍において温度む
らが生じ、厚肉部近傍で定着度が悪くなるという現象が
発生していたが、これの現象を防止することができる。
With this arrangement, when all the components of the fixing device are at almost room temperature, the first copy immediately after the power is turned on and started, the temperature unevenness particularly occurs in the vicinity of the thick portion, and the thick copy is performed. A phenomenon that the degree of fixing deteriorates in the vicinity of the portion has occurred, but this phenomenon can be prevented.

【0077】図33は、本発明の実施例で定着ロールと
して用いる厚肉部を有する薄肉円筒構造体の例を示す図
である。つまり、薄肉円筒構造体のへこみ変形を防ぐた
め、薄肉円筒構造体に支持部材の圧入した結果、図33
すように、円筒構造体の軸方向において部分的に厚
肉部分を形成するようになったものを、ここでの定着装
置の定着ロールとして用いる。
FIG. 33 is a view showing an example of a thin cylindrical structure having a thick part used as a fixing roll in the embodiment of the present invention. That is, as a result of press-fitting the support member into the thin-walled cylindrical structure to prevent dent deformation of the thin-walled cylindrical structure, FIG.
To the shows, those adapted to form a partially thick part in the axial direction of the cylindrical structure is used as a fixing roll wherein the fixing device.

【0078】図33において、301は金属性の薄肉円
筒構造体の定着ロールのロール部であり、302はその
厚肉部である。また、図34は、定着装置の定着ロール
の軸方向断面の厚肉部分を拡大して示す拡大図である。
ここでの定着ロールとして用いる薄肉円筒構造体の厚肉
部の突出部とは、図34に示すように、定着ロールの大
部分を占める概略均一な肉厚より突出している部分の突
出部304を指し、厚肉部での突出部を除くロール部と
は、厚肉部での前記突出部304を除く平担部303を
指すものとする。
In FIG. 33, reference numeral 301 denotes a roll portion of a metal fixing roll having a thin cylindrical structure, and 302 denotes a thick portion thereof. FIG. 34 is an enlarged view showing a thick portion of an axial cross section of the fixing roll of the fixing device in an enlarged manner.
Here, the projecting portion of the thick portion of the thin cylindrical structure used as the fixing roll is, as shown in FIG. 34, the projecting portion 304 of the portion projecting from a substantially uniform thickness occupying most of the fixing roll. The roll portion excluding the protruding portion at the thick portion refers to the flat portion 303 excluding the protruding portion 304 at the thick portion.

【0079】ここでは、ロール円周方向に肉厚となって
いる例を示して説明するが、図34に示すような形状の
厚肉部のみではなく、ロール軸方向に肉厚を有するもの
と含む。また、ロール内部で螺旋状に肉厚となっている
ものも含む。また、厚肉部となる突出部304の形状に
ついても、図34では、断面が半円状でのものを示して
いるが、他にも断面が長方形、三角形、台形など多角形
のものであっても、同様に適用できる。
Here, an example in which the thickness is increased in the roll circumferential direction will be described. However, not only the thick portion having the shape as shown in FIG. Including. In addition, a roll having a helical thickness inside the roll is also included. Further, FIG. 34 shows the shape of the protruding portion 304 as a thick portion, which is a semi-circular cross section, but may also have a polygonal shape such as a rectangle, a triangle, or a trapezoid. However, the same can be applied.

【0080】図35は、薄肉部ロール表面温度および厚
肉部ロール表面温度の立上げ時(電源投入時)からウォ
ームアツプ終了時までの温度上昇の推移が示す図であ
る。また、図36は、定着ロールの厚肉部の近傍でのウ
ォームアップ直後の温度分布を示す図である。図35に
示すように、特に、電源投入直後は、定着ロールの大部
分を占める薄肉部の温度立ち上がりが厚肉部より早いた
め、厚肉部近傍の定着ロール部に蓄積された熱が、厚肉
部に流入するという現象が生じる。つまり、これは、構
造材料(金属、樹脂、ゴム、セラミック等)の中では金
属の熱伝導率は非常に大きく、この現象の金属性定着ロ
ールの軸方向温度分布に対する影響が、はなはだ大きい
ためである。
FIG. 35 is a diagram showing the transition of the temperature rise from the time when the surface temperature of the thin portion roll and the surface temperature of the thick portion roll are started (when the power is turned on) to the time when the warm-up is completed. FIG. 36 is a diagram showing a temperature distribution immediately after warm-up near the thick portion of the fixing roll. As shown in FIG. 35, especially immediately after the power is turned on, since the temperature rise of the thin portion occupying most of the fixing roll rises faster than that of the thick portion, the heat accumulated in the fixing roll portion near the thick portion becomes thick. The phenomenon of flowing into the meat occurs. In other words, this is because among the structural materials (metals, resins, rubbers, ceramics, etc.), the thermal conductivity of metals is very large, and the effect of this phenomenon on the temperature distribution in the axial direction of the metallic fixing roll is extremely large. is there.

【0081】その結果、図36に示すように、厚肉部の
近傍でのウォームアップ直後の温度分布は非常に不均一
となる。図36においては、ロール表面温度の温度分布
と対応して、厚肉部305の拡大図を示している。この
ように、定着ロールの厚肉部の近傍でのウォームアップ
直後の温度分布は非常に不均一となるので、この状態
で、定着処理を実行すると、厚肉部近傍で定着不良が生
じることになる。
As a result, as shown in FIG. 36, the temperature distribution immediately after the warm-up near the thick portion becomes very uneven. FIG. 36 shows an enlarged view of the thick portion 305 corresponding to the temperature distribution of the roll surface temperature. As described above, the temperature distribution immediately after the warm-up in the vicinity of the thick part of the fixing roll becomes very uneven, so that when the fixing process is performed in this state, a fixing failure occurs near the thick part. Become.

【0082】しかしながら、この電源投入直後の熱流入
現象は、厚肉部での突出部熱容量と厚肉部での突出部を
除くロール部の熱容量の比が支配的であることが、本発
明者等の実験結果から判明している。したがって、ここ
での薄肉円筒構造体を定着装置に定着ロールとして用い
る場合に、厚肉部の突出部における熱容量をC1(cal
/℃)とし、この厚肉部での突出部を除くロール部の熱
容量をC2(cal/℃)とするとき、「(C1/C2)
<10」の条件を満たす範囲の熱容量比とすることによ
り、軸方向温度分布むらが実用に耐えうる範囲にまで改
善される。
However, in the heat inflow phenomenon immediately after the power is turned on, the present inventor has found that the ratio of the heat capacity of the protruding portion in the thick portion to the heat capacity of the roll portion excluding the protruding portion in the thick portion is dominant. It has been clarified from experimental results. Therefore, when the thin cylindrical structure here is used as a fixing roll in a fixing device, the heat capacity of the protruding portion of the thick portion is set to C1 (cal).
/ ° C), and when the heat capacity of the roll portion excluding the protruding portion in the thick portion is C2 (cal / ° C), “(C1 / C2)
By setting the heat capacity ratio in a range that satisfies the condition of <10, the unevenness in the axial temperature distribution is improved to a range that can be practically used.

【0083】次に、具体的に本発明者らが行った実験結
果について説明する。この場合において、理解を容易と
するため、従来における温度分布にむらが発生する場合
との比較例を参照して説明する。
Next, the results of experiments conducted by the present inventors will be specifically described. In this case, in order to facilitate understanding, a description will be given with reference to a comparative example with a conventional case where unevenness occurs in temperature distribution.

【0084】図37は、比較のための定着装置の定着ロ
ールとして用いるロール部に厚肉部を有する薄肉円筒構
造体の形状を説明する図である。図37に示すように、
ここでの定着ロールの薄肉円筒構造体の形状は、直径が
35mm、ロール部306の肉厚が0.3mm、長さが
335mmの鉄製の薄肉円筒構造体のコアの表面に離型
層309としてPFA(パーフロロアルキルビニールエ
ーテル共重合樹脂)が25μm成形されているものを用
いる。ロール部306の内部は剛性を高めるため、部分
的に偏肉厚加工により、突出部308を設け、その突出
部308を含めて幅1mm、高さ4mmの厚肉部307
が軸方向に4ヶ所設けられ、その間隔は100mmピッ
チで設けられている。
FIG. 37 is a view for explaining the shape of a thin cylindrical structure having a thick portion in a roll portion used as a fixing roll of a fixing device for comparison. As shown in FIG.
Here, the shape of the thin cylindrical structure of the fixing roll is a release layer 309 on the surface of the core of the iron thin cylindrical structure having a diameter of 35 mm, a thickness of the roll portion 306 of 0.3 mm, and a length of 335 mm. A PFA (perfluoroalkyl vinyl ether copolymer resin) having a thickness of 25 μm is used. In order to increase the rigidity of the inside of the roll part 306, a projection part 308 is provided by partially uneven thickness processing, and a thick part 307 having a width of 1 mm and a height of 4 mm including the projection part 308.
Are provided at four locations in the axial direction, and the intervals are provided at a pitch of 100 mm.

【0085】このような形状の薄肉円筒構造体を、定着
装置(図示しない)の定着ロールとして装着し、ロール
部306の中央部(厚肉部分でない部分)および厚肉部
307の表面温度を放射型非接触温度計(キーエンス社
(株)製)で測定した。測定時の定着装置としての他の
条件は、設定温度を170℃とし、定着装置の初期の温
度を25℃(室温)とし、投入電力1000Wとし、定
着ロールと加圧ロールのラッチは定着ロールが170℃
に到達した後とした。また、ラッチ後、両ロールを回転
駆動することとした。この場合の実験結果によると、図
38に示す中央部の温度推移310と厚肉部の温度推移
311が得られた。
The thin-walled cylindrical structure having such a shape is mounted as a fixing roll of a fixing device (not shown), and the surface temperature of the central portion (non-thick portion) of the roll portion 306 and the surface temperature of the thick portion 307 are radiated. It was measured with a mold non-contact thermometer (manufactured by Keyence Corporation). Other conditions for the fixing device at the time of measurement are as follows: the set temperature is 170 ° C., the initial temperature of the fixing device is 25 ° C. (room temperature), the input power is 1000 W, and the fixing roll and the pressure roll are latched by the fixing roll. 170 ° C
And after reaching. After the latch, both rolls are driven to rotate. According to the experimental results in this case, the temperature transition 310 at the center and the temperature transition 311 at the thick portion shown in FIG. 38 were obtained.

【0086】この場合、設定温度に到達した時(20秒
後)のそれぞれの温度には、図38に示すように、約3
0℃程度の温度差(以下、温度降下量ΔTという)があ
る。通常の定着装置では、白黒トナーの場合、最低定着
温度は150℃〜160℃であるため、この状態では厚
肉部近傍で定着不良が発生することになる。実際に、同
一条件で設定温度到達後に、富士ゼロックス(株)社製
の複写機「Vivace550」により未定着トナー像
を担持した用紙を定着したところ、ロール厚肉部の近傍
で定着不良が発生した。
In this case, as shown in FIG. 38, each temperature when the set temperature is reached (after 20 seconds) is set to about 3
There is a temperature difference of about 0 ° C. (hereinafter, referred to as a temperature drop ΔT). In a normal fixing device, in the case of black and white toner, the minimum fixing temperature is 150 ° C. to 160 ° C., and in this state, fixing failure occurs near the thick portion. Actually, after the temperature reached the set temperature under the same conditions, when the paper carrying the unfixed toner image was fixed by a copying machine "Vision 550" manufactured by Fuji Xerox Co., Ltd., a fixing defect occurred near the thick portion of the roll. .

【0087】次に、上述したように、定着ロールの中央
部と厚肉部との間の熱容量比の条件とした場合の実施例
について説明する。前述した比較例(図37)の偏肉厚
加工による厚肉部の形成の代わりに、この実施例では、
薄肉円筒構造体の剛性を高めるための補強部材のリング
を用いて、同様に厚肉部を形成した。もちろん、この実
施例と同様な結果は、比較例(図37)で説明したよう
に、偏肉厚加工による厚肉部を有する定着ロールに対し
てもそのまま適用できるものである。
Next, an embodiment in which the condition of the heat capacity ratio between the central portion and the thick portion of the fixing roll is set as described above will be described. Instead of forming the thick portion by the uneven thickness processing of the comparative example (FIG. 37) described above, in this embodiment,
A thick portion was similarly formed using a ring of a reinforcing member for increasing the rigidity of the thin cylindrical structure. Of course, the same results as in this embodiment can be applied to a fixing roll having a thick portion formed by uneven thickness processing as described in the comparative example (FIG. 37).

【0088】図39は、ここでの実施例による実験を行
った定着ロールの構造の形状を説明する断面図である。
図39に示すように、定着ロールとして用いる薄肉円筒
構造体315のロール肉厚をTとし、補強部材のリング
314の形状パラメータは、リング厚をRtとし、リン
グ幅をRwとした時、それぞれのパラメータの数値を
「T=0.3mm、0.5mm、1.0mm」および
「(Rt,Rw)=(1.0mm,2.0mm)、(1.
0mm,4.0mm)、(1.0mm,6.0mm)」と
した3つの定着ロールを作成した。他の条件は、前述の
比較例と同様(設定温度180℃)とし、ロール中央部
312と厚肉部313における温度を測定して、その温
度の降下量ΔTを測定した。その場合の実験結果を図4
0に示している。
FIG. 39 is a cross-sectional view for explaining the shape of the structure of the fixing roll in which an experiment according to this embodiment was performed.
As shown in FIG. 39, when the roll thickness of the thin cylindrical structure 315 used as the fixing roll is T, and the shape parameters of the ring 314 of the reinforcing member are Rt for the ring thickness and Rw for the ring width, The numerical values of the parameters are “T = 0.3 mm, 0.5 mm, 1.0 mm” and “(Rt, Rw) = (1.0 mm, 2.0 mm), (1.
0 mm, 4.0 mm) and (1.0 mm, 6.0 mm) ". The other conditions were the same as those of the above-mentioned comparative example (set temperature: 180 ° C.), the temperature at the roll central portion 312 and the thick portion 313 was measured, and the temperature drop ΔT was measured. Figure 4 shows the experimental results in that case.
0 is shown.

【0089】図40では、横軸に厚肉部の突出部熱容量
C1(cal/℃)と突出部を除くロール部の熱容量C2
(cal/℃)との熱容量比「C1/C2」をとり、縦軸
には厚肉部温度降下量(ロール中央部312の表面温度
と厚肉部313の表面温度の差)が示されている。
In FIG. 40, the abscissa represents the heat capacity C1 (cal / ° C.) of the protruding portion of the thick portion and the heat capacity C2 of the roll portion excluding the protruding portion.
The heat capacity ratio “C1 / C2” with respect to (cal / ° C.) is taken, and the vertical axis represents the temperature drop of the thick portion (the difference between the surface temperature of the roll central portion 312 and the surface temperature of the thick portion 313). I have.

【0090】この場合の実験結果によると、図40によ
り明らかなように、熱容量比「C1/C2」が数値“1
0”を境として、厚肉部の温度降下量が大幅に減少して
いることが明らかとなった。実際に、熱容量比「C1/
C2」が数値“10”となるように、リング「(Rt,
Rw)=(1.0mm,2.0mm)」をロール肉厚Tが
0.5mmであるロールに配設し、設定温度を180℃
として、比較例と同様に、富士ゼロックス(株)社製の
複写機「Vivace550」により未定着トナー像を
担持した用紙を定着したところ、リングを配設した厚肉
部の表面近傍での定着不良は発生しなかった。
According to the experimental results in this case, as is apparent from FIG. 40, the heat capacity ratio “C1 / C2” is a numerical value “1”.
It became clear that the temperature drop amount of the thick portion was greatly reduced from 0 ”. In fact, the heat capacity ratio“ C1 /
The ring “(Rt,
Rw) = (1.0 mm, 2.0 mm) ”is disposed on a roll having a roll thickness T of 0.5 mm, and the set temperature is set to 180 ° C.
As in the comparative example, when a paper carrying an unfixed toner image was fixed by a copying machine “Vision 550” manufactured by Fuji Xerox Co., Ltd. Did not occur.

【0091】また、厚肉部を形成するリング部材の材質
をアルミニウム,銅,普通炭素鋼,および炭素合金鋼の
金属材料として、温度むらを調べたところ、ほぼ、図4
0に示す曲線に一致した。このことから、厚肉部の温度
むらは厚肉部の熱伝導率よりもその熱容量の影響の方が
支配的であることが判明した。
Further, when the material of the ring member forming the thick part was made of aluminum, copper, ordinary carbon steel, and carbon alloy steel, the temperature unevenness was examined.
The curve shown in FIG. From this, it was found that the temperature unevenness of the thick portion is more dominated by the effect of the heat capacity than the thermal conductivity of the thick portion.

【0092】したがって、この場合の定着装置の定着ロ
ールとしての実施例では、前述したよに、定着装置で
用いられる定着ロールは、薄肉円筒構造体の金属ロール
とすることにより、従来に用いられいた定着ロールと
比較して、格段にウォームアップタイムが短い定着装置
が実現できた。
[0092] Thus, in the embodiment as a fixing roll of the fixing device in this case, the cormorants I mentioned above, the fixing roll used in the fixing device, by a metal roll of thin cylindrical structures, used in the conventional As a result , a fixing device having a significantly shorter warm-up time than that of a fixing roll that has been used can be realized.

【0093】また、本発明の実施例では、薄肉円筒構造
体の金属ロールを使用するについては、その円周方向の
へこみを防止のためにロール内周面に偏厚肉部を有する
ロールを用いる場合に、その厚肉部による電源投入直後
の温度むらの発生を防止することができ、定着不良の発
生しない定着装置を提供できる。また、ここでは構成そ
のものに特徴があるため、定着装置のコストアップにつ
ながることがない。
In the embodiment of the present invention, when a metal roll having a thin cylindrical structure is used, a roll having an uneven thickness portion on the inner peripheral surface of the roll is used to prevent dents in the circumferential direction. In this case, it is possible to prevent the occurrence of temperature unevenness immediately after the power is turned on due to the thick portion, and to provide a fixing device that does not cause a fixing failure. In addition, since the configuration itself has a feature, the cost of the fixing device does not increase.

【0094】[0094]

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の定着装
置に用いる円筒構造体は、円周部で外力を受ける薄肉円
筒構造体のへこみ強度限界を飛躍的に向上させることが
でき、また、製造方法も非常に容易であるため利用価値
の非常に高いものとなる。薄肉円筒構造体を定着装置の
定着ロールとして用いるので、支持部材による熱損失は
ほとんど見受けられないため、ウォームアップタイムを
大幅に短縮することができる。へこみ強度限界が飛躍的
に向上しているため、定着ロールと圧力ロール間に印加
する荷重を高荷重とすることができ、定着装置の高速化
にも大きく貢献できる。また、定着装置に適用した際、
定着装置体積、重量、コストへのインパクトが少ないと
いったメリットがある。
As described above, the cylindrical structure used in the fixing device of the present invention can dramatically improve the dent strength limit of a thin-walled cylindrical structure which receives an external force at the circumferential portion. Also, the manufacturing method is very easy, so that the use value is very high. Since the thin cylindrical structure is used as the fixing roll of the fixing device, heat loss due to the support member is hardly observed, so that the warm-up time can be greatly reduced. Since the dent strength limit is dramatically improved, the load applied between the fixing roll and the pressure roll can be increased, which can greatly contribute to speeding up the fixing device. Also, when applied to the fixing device,
There is an advantage that the impact on the volume, weight, and cost of the fixing device is small.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 図1は加熱定着法による定着装置の概略の構
成を示す図、
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a fixing device using a heat fixing method;

【図2】 図2は従来の定着ローラの構造の第1の例を
説明する断面図、
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a first example of the structure of a conventional fixing roller.

【図3】 図3は従来の定着ローラの構造の第2の例を
説明する断面図、
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a second example of the structure of a conventional fixing roller.

【図4】 図4は従来の定着ローラの構造の第3の例を
説明する断面図、
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a third example of the structure of a conventional fixing roller.

【図5】 図5は従来の定着ローラの構造の第4の例を
説明する断面図、
FIG. 5 is a sectional view illustrating a fourth example of the structure of a conventional fixing roller.

【図6】 図6は本発明の定着装置に用いる薄肉円筒構
造体の基本構造を説明する第1の図、
FIG. 6 is a first diagram illustrating a basic structure of a thin cylindrical structure used in the fixing device of the present invention,

【図7】 図7は本発明の定着装置に用いる薄肉円筒構
造体の基本構造を説明する第2の図、
FIG. 7 is a second diagram illustrating the basic structure of a thin cylindrical structure used in the fixing device of the present invention,

【図8】 図8は支持部材の形状の第1の例を示す図、FIG. 8 is a diagram showing a first example of the shape of the support member;

【図9】 図9は支持部材の形状の第2の例を示す図、FIG. 9 is a view showing a second example of the shape of the support member;

【図10】 図10は支持部材の形状の第3の例を示す
図、
FIG. 10 is a view showing a third example of the shape of the support member;

【図11】 図11は本発明に係る円筒構造体の製造方
法の第1の例を説明する図、
FIG. 11 is a diagram illustrating a first example of a method for manufacturing a cylindrical structure according to the present invention;

【図12】 図12は本発明に係る薄肉円筒構造体の製
造方法の第2の例を説明する図、
FIG. 12 is a view for explaining a second example of the method for manufacturing a thin-walled cylindrical structure according to the present invention;

【図13】 図13は本発明に係る薄肉円筒構造体の製
造方法の第3の例を説明する第1の図、
FIG. 13 is a first diagram illustrating a third example of the method for manufacturing a thin cylindrical structure according to the present invention;

【図14】 図14は本発明に係る薄肉円筒構造体の製
造方法の第3の例を説明する第2の図、
FIG. 14 is a second diagram illustrating a third example of the method for manufacturing a thin cylindrical structure according to the present invention;

【図15】 図15は本発明に係る薄肉円筒構造体の製
造方法の第4の例を説明する図、
FIG. 15 is a view for explaining a fourth example of the method for manufacturing a thin-walled cylindrical structure according to the present invention;

【図16】 図16は本発明に係る薄肉円筒構造体の製
造方法の第5の例を説明する図、
FIG. 16 is a view for explaining a fifth example of the method for manufacturing a thin-walled cylindrical structure according to the present invention;

【図17】 図17は支持部材の存在が円筒構造体の外
周面で顕在化する様子を説明する図、
FIG. 17 is a view for explaining a state in which the presence of a support member becomes apparent on the outer peripheral surface of the cylindrical structure;

【図18】 図18は薄肉円筒構造体に支持部材を配設
した後に所定の肉厚まで薄肉円筒構造体を外径加工する
様子を説明する第1の図、
FIG. 18 is a first diagram illustrating a state in which the outer diameter of the thin-walled cylindrical structure is machined to a predetermined thickness after disposing the support member on the thin-walled cylindrical structure;

【図19】 図19は円筒構造体に支持部材を配設した
後に更に薄肉化する外径加工する様子を説明する図、
FIG. 19 is a view for explaining a state in which the outer diameter processing for further reducing the thickness after arranging the support member on the cylindrical structure,

【図20】 図20は定着ロールのロール荷重印加装置
を説明する図、
FIG. 20 is a diagram illustrating a roll load applying device for a fixing roll;

【図21】 図21は薄肉円筒構造体の変形を測定する
ひずみゲージの取り付け位置を説明する図、
FIG. 21 is a view for explaining a mounting position of a strain gauge for measuring a deformation of a thin cylindrical structure,

【図22】 図22は図21の各測定位置における測定
結果を示す図、
FIG. 22 is a diagram showing measurement results at each measurement position in FIG. 21;

【図23】 図23は実験例で用いるリング形状の支持
部材を示す図、
FIG. 23 is a view showing a ring-shaped support member used in an experimental example;

【図24】 図24は実験例で用いる変形された支持部
材の例を示す図、
FIG. 24 is a diagram showing an example of a deformed support member used in an experimental example;

【図25】 図25は薄肉円筒構造体に複数個の支持部
材の配設位置を変化させた場合の変形の程度を測定する
実験例を説明する図、
FIG. 25 is a view for explaining an experimental example for measuring the degree of deformation when the arrangement positions of a plurality of support members are changed in a thin-walled cylindrical structure;

【図26】 図26は実験例で用いる変形された支持部
材の形状の第1の例を示す図、
FIG. 26 is a diagram showing a first example of the shape of the deformed support member used in the experimental example;

【図27】 図27は実験例で用いる変形された支持部
材の形状の第2の例を示す図、
FIG. 27 is a view showing a second example of the shape of the deformed support member used in the experimental example;

【図28】 図28は実験例で用いる押しつけ治具を説
明する図、
FIG. 28 is a diagram illustrating a pressing jig used in an experimental example;

【図29】 図29は実験例で用いる変形された薄肉円
筒構造体の例を説明する図、
FIG. 29 is a view for explaining an example of a deformed thin cylindrical structure used in an experimental example;

【図30】 図30は図29の円筒構造体に圧入する支
持部材の例を説明する図、
FIG. 30 is a view for explaining an example of a support member press-fitted into the cylindrical structure of FIG. 29;

【図31】 図31は本発明の実施例の薄肉円筒構造体
を用いる定着装置の構成を説明する断面図、
FIG. 31 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a fixing device using a thin cylindrical structure according to an embodiment of the present invention;

【図32】 図32は本発明の実施例の定着装置におけ
る加圧ロールの変形例を説明する図、
FIG. 32 is a view for explaining a modification of the pressure roll in the fixing device according to the embodiment of the present invention;

【図33】 図33は本発明の実施例で定着ロールとし
て用いる厚肉部を有する薄肉円筒構造体の例を示す図、
FIG. 33 is a view showing an example of a thin-walled cylindrical structure having a thick portion used as a fixing roll in an embodiment of the present invention;

【図34】 図34は定着装置の定着ロールの軸方向断
面の厚肉部分を拡大して示す拡大図、
FIG. 34 is an enlarged view showing a thick portion of an axial cross section of a fixing roll of the fixing device in an enlarged manner;

【図35】 図35は薄肉部ロール表面温度および厚肉
部ロール表面温度の立上げ時(電源投入時)からウォー
ムアツプ終了時までの温度上昇の推移が示す図、
FIG. 35 is a diagram showing the transition of the temperature rise from the time when the surface temperature of the thin portion roll and the surface temperature of the thick portion roll are started (when the power is turned on) to the time when the warm-up ends

【図36】 図36は定着ロールの厚肉部の近傍でのウ
ォームアップ直後の温度分布を示す図、
FIG. 36 is a diagram showing a temperature distribution immediately after warm-up near a thick portion of a fixing roll;

【図37】 図37は比較のための定着装置の定着ロー
ルとして用いるロール部に厚肉部を有する薄肉円筒構造
体の形状を説明する図、
FIG. 37 is a view for explaining the shape of a thin-walled cylindrical structure having a thick portion in a roll portion used as a fixing roll of a fixing device for comparison;

【図38】 図38は比較例の定着ロールの中央部の温
度推移と厚肉部の温度推移の実験結果を示す図、
FIG. 38 is a view showing an experimental result of a temperature change of a central portion and a temperature change of a thick portion of a fixing roll of a comparative example;

【図39】 図39は実験を行った定着ロールの構造の
形状を説明する断面図、
FIG. 39 is a cross-sectional view illustrating the shape of the structure of a fixing roll on which an experiment was performed.

【図40】 図40は横軸を厚肉部の突出部熱容量C1
と突出部を除くロール部の熱容量C2との比とし、縦軸
を厚肉部温度降下量とした実験例を示す図である。
FIG. 40 shows the heat capacity C1 of the protruding portion of the thick portion on the horizontal axis.
FIG. 9 is a diagram illustrating an experimental example in which the ratio of the heat capacity C2 of the roll portion excluding the protruding portion is set, and the vertical axis is the temperature drop amount of the thick portion.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ロールの支持部材の内枠、2…内枠を支持する支持
棒、3…ロール(スリーブ)、4…熱絶縁体、5…加熱
源のコイルヒータ、6…離型層のオフセット防止層、7
…支持軸 8…ロール、9…厚肉部分、10…導電性円
筒部材、11…補強剛性部材、12…接触帯電導電性ゴ
ムローラ、13…円筒状の外筒、14…内芯、15…薄
肉円筒構造体、16…支持部材、17…変形された支持
部材、18…変形された支持部材、20…薄肉円筒構造
体、21〜23…支持部材、24…圧入治具、25〜2
7…支持治具、30…加熱ローラ、31…ヒータ、32
…円筒状芯金、33…離型層、40…加圧ローラ、41
…円筒状芯金、42…耐熱弾性体層、43…シート、4
4…未定着トナー像、45…円筒構造体、46…支持部
材、50…薄肉円筒構造体、51…支持部材、60…円
筒構造体、61…支持部材、70…円筒構造体、71…
支持部材、70a…端部、80…薄肉円筒構造体、81
…支持部材、90…円筒構造体、91…支持部材、20
1…薄肉円筒コール、202…ベアリング、203…加
重印加バー、101…定着ロール、102…加圧ロー
ラ、103…鉄製コア、104…鉄製コア、105…支
持部材、106…加熱源、107…シリコンゴム、10
8…温度センサ、301はロール部、302は厚肉部、
303は平任担部、304は突出部、306はロール
部、309は離型層、308は突出部、307は厚肉
部、310は中央部の温度推移、311は厚肉部の温度
推移、312はロール中央部、313は厚肉部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Inner frame of the support member of a roll, 2 ... Support rod which supports an inner frame, 3 ... Roll (sleeve), 4 ... Heat insulator, 5 ... Coil heater of a heating source, 6 ... Offset prevention layer of a release layer , 7
... Support shaft 8 ... Roll, 9 ... Thick part, 10 ... Conducting cylindrical member, 11 ... Reinforced rigid member, 12 ... Contact charging conductive rubber roller, 13 ... Cylindrical outer cylinder, 14 ... Inner core, 15 ... Thin wall Cylindrical structure, 16 support member, 17 deformed support member, 18 deformed support member, 20 thin cylindrical structure, 21-23 support member, 24 press-fitting jig, 25-2
7 ... support jig, 30 ... heating roller, 31 ... heater, 32
... Cylindrical core, 33 ... Release layer, 40 ... Pressing roller, 41
... Cylindrical core, 42 ... Heat-resistant elastic layer, 43 ... Sheet, 4
4 unfixed toner image, 45 cylindrical structure, 46 support member, 50 thin cylindrical structure, 51 support member, 60 cylindrical structure, 61 support member, 70 cylindrical structure, 71
Supporting member, 70a: end portion, 80: thin-walled cylindrical structure, 81
... support member, 90 ... cylindrical structure, 91 ... support member, 20
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Thin cylindrical coil, 202 ... Bearing, 203 ... Weight application bar, 101 ... Fixing roll, 102 ... Pressure roller, 103 ... Iron core, 104 ... Iron core, 105 ... Support member, 106 ... Heat source, 107 ... Silicon Rubber, 10
8. Temperature sensor, 301 is a roll part, 302 is a thick part,
303 is a flat member, 304 is a protruding portion, 306 is a roll portion, 309 is a release layer, 308 is a protruding portion, 307 is a thick portion, 310 is a temperature transition of a central portion, 311 is a temperature transition of a thick portion. Reference numeral 312 denotes a roll central portion, and 313 denotes a thick portion.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 庄子 佳男 神奈川県南足柄市竹松1600番地 富士ゼ ロックス株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−155571(JP,A) 特開 昭53−129655(JP,A) 特開 昭59−30571(JP,A) 特開 平4−105720(JP,A) 特開 平7−241929(JP,A) 特開 平2−277089(JP,A) 実開 平5−59473(JP,U) 実開 平4−65366(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 15/20 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Yoshio Shoko 1600 Takematsu, Minamiashigara-shi, Kanagawa Fuji Xerox Co., Ltd. (56) References JP-A-57-155571 (JP, A) JP-A-53-129655 ( JP, A) JP-A-59-30571 (JP, A) JP-A-4-105720 (JP, A) JP-A-7-241929 (JP, A) JP-A 2-277089 (JP, A) Hei 5-59473 (JP, U) Actually open Hei 4-65366 (JP, U) (58) Fields studied (Int. Cl. 7 , DB name) G03G 15/20

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】薄肉円筒構造体の内部に少なくとも1つ以
上の支持部材を圧入して、当該支持部材の外周面の一部
が前記薄肉円筒構造体の内面に対し圧接状態で保持され
ている定着装置に用いる円筒構造体の製造方法におい
て、 複数個の支持部材を薄肉円筒構造体に配設する場合、各
々の支持部材の内径を異ならせ、内径の大きなものから
順に配設することを特徴とする定着装置に用いる円筒構
造体の製造方法。
At least one or more support members are press-fitted into a thin cylindrical structure, and a part of an outer peripheral surface of the support member is held in pressure contact with an inner surface of the thin cylindrical structure. In the method of manufacturing a cylindrical structure used for a fixing device, in a case where a plurality of support members are provided in a thin-walled cylindrical structure, the inner diameters of the respective support members are different, and the support members are arranged in order from a larger inner diameter. A method for manufacturing a cylindrical structure used for a fixing device .
【請求項2】請求項1に記載の定着装置に用いる円筒構
造体の製造方法において、 複数個の支持部材を薄肉円筒構造体に配設する場合、前
記支持部材の中心軸と前記薄肉円筒構造体の中心軸を概
ね同軸にして、前記支持部材を前記薄肉円筒構造体の所
定位置に配置し、その後に前記薄肉円筒構造体を塑性変
形し、前記薄肉円筒構造体の内径を減少させることを特
徴とする定着装置に用いる円筒構造体の製造方法。
2. The method for manufacturing a cylindrical structure used in a fixing device according to claim 1, wherein, when a plurality of support members are provided on the thin cylindrical structure, a center axis of the support member and the thin cylindrical structure. With the central axis of the body being substantially coaxial, the support member is disposed at a predetermined position of the thin cylindrical structure, and thereafter, the thin cylindrical structure is plastically deformed to reduce the inner diameter of the thin cylindrical structure. A method of manufacturing a cylindrical structure used for a fixing device .
【請求項3】請求項1または請求項2に記載の定着装置
に用いる円筒構造体の製造方法において、 複数個の支持部材を薄肉円筒構造体に配設する場合、前
記薄肉円筒構造体の内部に前記支持部材を挿入する時
に、前記支持部材の中心軸を前記薄肉円筒構造体の中心
軸と非平行とし、前記支持部材が前記薄肉円筒構造体の
所定位置に到達した後に、前記支持部材の中心軸と前記
薄肉円筒構造体の中心軸が概ね同軸になるようにして配
設することを特徴とする定着装置に用いる円筒構造体の
製造方法。
3. The fixing device according to claim 1, wherein
In the method of manufacturing a cylindrical structure used for , when a plurality of support members are disposed in the thin cylindrical structure, when inserting the support member into the thin cylindrical structure, the central axis of the support member is The central axis of the thin-walled cylindrical structure is not parallel to the central axis of the thin-walled cylindrical structure, and after the support member reaches a predetermined position of the thin-walled cylindrical structure, the central axis of the support member and the central axis of the thin-walled cylindrical structure are substantially coaxial. A method for producing a cylindrical structure used in a fixing device, wherein the method comprises:
【請求項4】請求項3に記載の定着装置に用いる円筒構
造体の製造方法において、 薄肉円筒構造体または支持部材の少なくとも一方を円周
方向に変形させて、前記円筒構造体の内部に前記支持部
材を配設することを特徴とする定着装置に用いる円筒構
造体の製造方法。
4. The method for manufacturing a cylindrical structure used in a fixing device according to claim 3, wherein at least one of the thin-walled cylindrical structure and the supporting member is deformed in a circumferential direction, and the inside of the cylindrical structure is formed. A method for manufacturing a cylindrical structure used for a fixing device, comprising providing a support member.
【請求項5】薄肉円筒構造体の内部に複数個の支持部材
が圧入され、当該支持部材の外周面の一部が前記薄肉円
筒構造体の内面に対し圧接状態で保持されている定着装
置に用いる円筒構造体において、 薄肉円筒構造体に配設する複数個の支持部材の各々の内
径は異なっており、内径の大きなものから順に配設され
た構造であることを特徴とする定着装置に用いる円筒構
造体。
5. A fixing device in which a plurality of support members are press-fitted into a thin cylindrical structure, and a part of an outer peripheral surface of the support member is held in pressure contact with an inner surface of the thin cylindrical structure.
The fixing device according to claim 1, wherein the inner diameter of each of the plurality of support members disposed on the thin-walled cylindrical structure is different from each other, and the fixing members are arranged in order from the largest inner diameter. Cylindrical structure used for
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