JP3506135B2 - Fusing device using reinforced thin cylindrical structure - Google Patents

Fusing device using reinforced thin cylindrical structure

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JP3506135B2
JP3506135B2 JP2001390520A JP2001390520A JP3506135B2 JP 3506135 B2 JP3506135 B2 JP 3506135B2 JP 2001390520 A JP2001390520 A JP 2001390520A JP 2001390520 A JP2001390520 A JP 2001390520A JP 3506135 B2 JP3506135 B2 JP 3506135B2
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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、薄肉円筒構造体を
用いる定着装置,当該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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fixing device using a thin-walled cylindrical structure, a thin-walled cylindrical structure used in the fixing device, and a manufacturing method thereof.

【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 are 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。
The solvent fixing method has a drawback in that vapor of the solvent is emitted to cause many odors and hygiene problems.
The pressure fixing method has a drawback that the fixing property is poor as compared with other fixing methods, and that the pressure sensitive toner used here is expensive. Therefore, neither of these two fixing methods has been widely put into practical use at present.

【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 method for fixing an unfixed toner image in a copying machine using an electrophotographic process, a heat fixing method in which toner is melted by heating and the unfixed toner image is fused on 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 structure of a fixing device by 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 that is arranged in pressure contact with the heating roller 30 and has a heat resistant elastic body layer 42 formed on the outer peripheral surface of a cylindrical core metal 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, and fixing is performed by heat melting the additive of the toner agent.

【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。
A heating roller system for fixing by a heating roller such as a fixing device by the heating and fixing method has high thermal efficiency as compared with the hot air fixing method and the oven fixing method of other heating and fixing methods, and therefore has low power consumption (energy saving). It is excellent in high speed and high speed, and it has the least 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 a conventional heating roller type fixing device, the time required to raise the surface temperature of the heating roller from room temperature to a predetermined set temperature (hereinafter referred to as warm-up time) is 1 It takes a long time of 10 minutes. Since the warm-up time is determined by the relationship between the heat capacity of the heating roller and the applied power, the warm-up time can be shortened if the heat capacity of the heating roller is small and the applied 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 power consumption of the copier 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。
Generally, the electric power that can be supplied only for fixing is 3
00W to 1000W, and in order to shorten the warm-up time with the electric 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, if the roll diameter and the thickness of the roll core are reduced in order to reduce the roll heat capacity of the roller (cylindrical body) used in the fixing device, the roll rigidity also decreases accordingly. By the way, the roll heat capacity is
The roll rigidity is proportional to the square of the roll diameter, whereas the roll rigidity is proportional to the square of the roll diameter. When the roll rigidity decreases, the roll deforms in the axial direction (hereinafter referred to as "deflection") 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 smaller than a predetermined value, the roll rigidity rapidly decreases, and the 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。
Of the two types of deformations described above, the function of the fixing device, especially when a roll dent occurs,
That is, the function of the fixing process of the heat fixing method, specifically, the function of nipping and conveying the paper as a heating roller,
The uniform heat transfer function to the toner layer is not performed at all, and the fixing device does not function. For this reason, the thickness must be such that a predetermined roll rigidity can be obtained so that the roll does not have a dent.

【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 prescribed fixing performance, the pressure in the nip portion of the roll pair of the heating roller and the pressure contact roller is generally required to be about 0.5 to 5.0 kg / cm. . If the pressure is less than this, the gap due to the presence of irregularities on the paper or roll surface cannot be filled, and heat cannot be efficiently transferred 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 both rolls for obtaining the pressure necessary 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 limit to reducing the roll diameter and thickness.

【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 for preventing the dent of a thin roll have been conventionally proposed. Next, the technology to prevent the dents of these rolls,
A problem when such a roll is applied to a fixing device will be examined.

【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, SAIKAI Sho 59-
128665, JP 61-4926, JP 61-59381, JP 6-130845.
As referred to in Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai), etc., there is one in which 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. FIG. 2 is a 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 supporting member, 2 is a support rod for supporting the inner frame, 3 is a roll (sleeve), 4 is a heat insulator, 5 is a coil heater of a heating source,
Reference numeral 6 is an offset prevention layer of the release layer, and 7 is 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れない。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。
In the fixing roller having the structure shown in FIG. 2, a supporting rod 2 for supporting the inner frame 1 of the reinforcing member for the roll 3 constituting the fixing roller is required, and a member having a very large internal reinforcing structure is required. Becomes For this reason, it is inevitable that the device becomes large and the cost increases. In addition, by including a large member 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. Further, since the contact portion between the inner frame 1 and the roll 3 must be made of the heat insulator 4 such as resin, it is actually a material having a small coefficient of thermal expansion when compared with a metal.
There is a risk that the inner frame 1 may fall off when the fixing roll is heated.

【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 and a thick portion 9 is provided. Also in this case,
As a modified example thereof, there is also a configuration in which a reinforcing rib is provided instead of the thick portion 9 that partially increases the thickness in the axial direction. A specific example of the second method is, for example, Jitsukai Sho 56-7.
Reference can be made to the descriptions in Japanese Patent Publication No. 949, Japanese Patent Laid-Open No. 57-155571, and the like.

【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, it is necessary to carry out a partial uneven thickness processing in the axial direction inside the cylindrical structure, so that the partial thick portion is a shaft. There is a problem that the heat capacity in the direction becomes so large that the heating roller for fixing has uneven temperature distribution in the axial direction when heating the roller, and uniform fixing performance cannot be obtained. . Further, there is also a problem that the drawing process cannot be used when producing a seamless tube even during roll production, which 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 a conventional fixing roller. As a third method, in order to increase the rigidity of the thin-walled cylindrical body, there is disclosed in JP-A-63-267952.
As described in Japanese Patent Laid-Open Publication No. JP-A-2003-264, there is one in which a solid pipe-shaped member is inserted inside a cylindrical body. As shown in FIG. 4, the roll (cylindrical body) in this case is obtained by press-fitting the reinforcing rigid body members 11 from both ends of the conductive cylindrical member 10 as a photoconductor to increase the rigidity of the conductive cylindrical member 10. Has become. Here, the contact charging conductive rubber roller 12 is used.
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, but 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. Cannot be provided and cannot be used for a heat roller type heat roller type fixing device. Even when the heat generation mechanism is applied to a surface heating type (roll pair type) fixing device that does not have a heat generating mechanism inside the roll, there is a temperature rise loss on the surface due to heat conduction to the inside, so low power consumption (energy saving) From the viewpoint of). Further, it is expected that the reinforcing rigid body member 11 will increase the weight, and the roll rigidity is the same as when the roll thickness is designed to be large. Instead, another member is required, resulting in an increase in cost. I will end up. Also,
The reinforced rigid body 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 the 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 JP-A-1-126417, the thin-walled cylindrical structure here is inscribed with an inner core formed of a thin plate inside a thin-walled cylindrical outer cylinder. Let it be fixed. As shown in FIG. 5, the cross section of this structure includes a triangular prism-shaped inner core 14 formed of a thin plate and a cylindrical outer cylinder 13.
It is inscribed inside and fixed inside. With the structure of the fourth method, when used as a fixing roll of a heat fixing device, it becomes difficult to dispose an infrared lamp heating device as a heating source inside. Also, from the viewpoint of increasing the strength of the roll, the rigidity in the roll axial direction increases, but the dent in the roll circumferential direction due to the thinning is
However, it cannot be sufficiently prevented in the part 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 above various problems, and an object of the present invention is to prevent the internal reinforcing member from falling off in a thin-walled cylindrical structure which receives an external force at its circumferential portion. It is an object of the present invention to provide a small-sized high-performance fixing device using a thin-walled cylindrical structure having a structure that does not cause a problem and is sufficiently prevented from being dented in the circumferential direction due to thinning. Another object of the present invention is to provide a thin-walled cylindrical structure used in a fixing device and a method for manufacturing the thin-walled 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 support member is provided on the inner peripheral surface of the thin-walled cylindrical structure, or if the thickness is partially increased by uneven thickness processing, It is an object of the present invention to provide a fixing device that prevents local temperature unevenness on the surface of a fixing roll in a thick portion of a thick portion and prevents defective fixing performance in the vicinity of the 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、本発明による定着装置は、第1の特徴とし
て、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た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ることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the fixing device according to the present invention has, as a first feature, a pressurizing roll which is in pressure contact with a fixing roll including a heater therein. In a fixing device that heats and fixes a recording paper onto which a non-fixed toner image has been transferred in a pressure region, as a fixing roll, at least one or more supporting members are press-fitted into a thin-walled cylindrical structure. A cylindrical structure is used in which a part of the outer peripheral surface is held in pressure contact with the inner surface of the thin cylindrical structure.

【0024】 また、第2の特徴として、本発明による
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つ以上の支持部材を圧入した当該支持部材
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
で保持されていることを特徴とする。
As a second feature, according to the present invention
The cylindrical structure used for the fixing device is a thin-walled cylindrical structure that receives an external force at a circumferential portion, and at least one or more supporting members are press-fitted into the thin-walled cylindrical structure, and a part of the outer peripheral surface of the supporting member is It is characterized in that it is held in pressure contact with the inner surface of the cylindrical structure.

【0025】また、第3の特徴として、この円筒構造体
は、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を特徴とする。
As a third feature, this cylindrical structure is a thin-walled cylindrical structure, and in the case where at least two supporting members are arranged in the thin-walled cylindrical structure, the distance between the supporting members is P. When the length of the cylindrical structure is L, the outer diameter of the cylindrical structure is D, and the wall thickness of the cylindrical structure is t, L> 200 mm, t / D <0.02, P <150m
It is characterized by satisfying the condition of m 1.

【0026】また、第4の特徴として、ここでの薄肉円
筒構造体において、前記支持部材の形状がリング状であ
り、第5の特徴として、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
突起状であることを特徴とする。また、第6の特徴とし
て、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ことを特
徴とする。
As a fourth characteristic, in the thin-walled cylindrical structure here, the shape of the supporting member is a ring shape, and as a fifth characteristic, at least the outer peripheral surface shape in the axial cross section of the supporting member. It is characterized in that a part thereof has a notch shape or a projection shape. A sixth feature is that at least a part of the outer peripheral surface shape in the radial cross section of the support member is a cutout shape or a projection shape.

【0027】また、第7の特徴として、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、第8の特徴として、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。
As a seventh feature, in the method of manufacturing a cylindrical structure, when a plurality of supporting members are arranged in a thin-walled cylindrical structure, the inner diameter of each supporting member is made different, and the inner diameter is large. It is characterized in that they are arranged in order from. In addition, in this case, as an eighth characteristic, the central axis of the supporting member and the central axis of the cylindrical structure are substantially coaxial, the supporting member is disposed at a predetermined position of the cylindrical structure, and then the cylindrical The structure may be plastically deformed to reduce the inner diameter of the cylindrical structure.

【0028】また、第9の特徴として、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。
As a ninth feature, in the method of manufacturing a cylindrical structure, when a plurality of supporting members are arranged in the thin cylindrical structure, the supporting member is inserted into the thin cylindrical structure. Sometimes, the central axis of the supporting member is made non-parallel to the central axis of the thin-walled cylindrical structure, and after the supporting member reaches a predetermined position of the thin-walled cylindrical structure, the central axis of the supporting member and the thin-walled cylindrical structure. It is characterized in that the central axis of the body is arranged substantially coaxially.

【0029】この場合において、第10の特徴として、
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、
第11の特徴として、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, the tenth feature is that
In the method for manufacturing a cylindrical structure, at least one of the thin-walled cylindrical structure and the supporting member is deformed in the circumferential direction, and the supporting member is disposed inside the thin-walled cylindrical structure. Also,
The eleventh feature is that the shape of the support member of the thin-walled cylindrical structure is an inverted crown shape in the inner diameter of the axial cross section.

【0030】また、本発明の定着装置は、第12の特徴
として、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
いものであることを特徴とする。または、第13の特徴
として、定着ロール端部を塑性変形させることを特徴と
する。
As a twelfth feature of the fixing device of the present invention, a recording paper on which an unfixed toner image is transferred is applied to a pressure area formed by a pressure roller that is in pressure contact with a fixing roller including a heater. In the fixing device for passing and heating and fixing, the support member arranged in the fixing roll has a coefficient of thermal expansion equal to or larger than that of the fixing roll. Alternatively, a thirteenth feature is that the end portion of the fixing roll is plastically deformed.

【0031】この場合において、第14の特徴として、
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
ロールを用いることを特徴とする。また、第15の特徴
として、薄肉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したことを特徴とする。ま
た、第16の特徴として、本発明の定着装置において、
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
れていることを特徴とする。
In this case, as a fourteenth feature,
It is characterized in that a fixing roll having an outer diameter processed into a predetermined thickness after the support member is disposed is used. A fifteenth feature is that, in a thin-walled cylindrical structure, an outer diameter is machined to a predetermined wall thickness after disposing a supporting member. As a sixteenth feature, in the fixing device of the present invention,
It is characterized in that a mechanism for correcting elastic deformation of the fixing roll in the axial direction is added.

【0032】本発明の定着装置は、第17の特徴とし
て、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/C
2)<10」の条件を満たすことを特徴とする。
As a seventeenth feature of the fixing device of the present invention, a transfer material carrying an unfixed toner image in a pressure contact area formed between a fixing roll having both ends axially supported and a pressure member in pressure contact with the fixing roller. In the fixing device for heating and fixing by passing through, when a thin-walled cylindrical structure having one or more thick-walled portions on the inner peripheral surface of the thin-walled cylindrical structure is used as the fixing roll, When the heat capacity of the protrusion of the roll portion is C1 (cal / ° C) and the heat capacity of the roll portion excluding the protrusion of the thick portion is C2 (cal / ° C), "(C1 / C
2) It is characterized by satisfying the condition of <10 ”.

【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が大幅に改善される。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be specifically described with reference to the drawings. 6 and 7 are cross-sectional views illustrating the basic structure of the thin cylindrical structure used in the fixing device of the present invention. 6 and 7, reference numeral 15 is a thin-walled cylindrical structure, and 16 is a support member. That is, in the basic structure of the thin-walled cylindrical structure used in the fixing device according to the present invention, as shown in FIG.
However, by contacting the inside of the thin-walled cylindrical structure 15 and press-fitting it, part of the outer peripheral surface of the support member 16 is held in pressure contact with the inner surface of the thin-walled cylindrical structure 15.
At least one support member 16 is provided in the thin-walled cylindrical structure 15. Here, since the support member 16 is held in a press-fitted state, the decrease in the circumferential rigidity of the cylindrical structure due to the thinning of the cylindrical body is significantly 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 arranged on the thin-walled cylindrical structure 15, the number of the support members is plural and the distances between the respective support members 16 are set in order to increase the rigidity more effectively. As shown in FIG. 6, the distance between the support members 16 is P, the length of the thin-walled cylindrical structure 15 is L, the outer diameter of the cylindrical structure is D, and the thin-walled cylinder is When the thickness of the structure 15 is t, L> 200 mm, t / D <0.02, P <150 m
satisfy the condition of m 2.

【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, the shape of the support member 16 arranged in the thin-walled cylindrical structure 15 in a state of being press-fitted will be described. FIG. 8 is a diagram showing a first example of the shape of the support member, and FIG. 9 is a diagram showing a second example of the shape of the support member.
FIG. 10 is a diagram showing 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, the support member 16 arranged in a press-fitted state inside is
For example, as shown in FIG. 8, the entire shape is a narrow cylindrical shape (ring shape). Further, when arranged inside, in order to prevent the supporting member from falling off due to deformation of the thin-walled cylindrical structure, the outer peripheral surface of the supporting member has a cross section in the axial direction rather than a simple cylindrical shape. At least part of the shape of the outer peripheral surface is notched or protruding so that when the support member is press-fitted, the protruding part bites into part of the inner surface of the thin-walled 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 supporting 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 which is notched or projected. In other words, the shape of the outer peripheral surface of the axial cross section is not circular. The same applies to the shape of the cross section in the radial direction. That is, as shown in FIG. 10, the support member 18 deformed in another form has a cutout shape or a projection shape in at least a part of the shape of the outer peripheral surface of the cross section in the radial direction. In other words, the shape of the outer peripheral surface of the radial cross section is not linear. By making the shape of the outer peripheral surface of the support member partially have such a protruding portion, the contact strength between the inner peripheral surface of the cylindrical structure and the outer peripheral surface of the support member is significantly improved when the support member is press-fitted. Therefore, 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 method of manufacturing a cylindrical structure for press-fitting and holding such a supporting member in a thin-walled cylindrical structure will be described. FIG. 11: is a figure explaining the 1st example of the manufacturing method of the cylindrical structure which concerns on this invention. When a plurality of support members are press-fitted into the thin-walled cylindrical structure, for example, when three or more support members are press-fitted into the thin-walled cylindrical structure, as shown in FIG. A plurality of support members whose inner diameters of the individual support members 21 to 23 are gradually reduced are used. This allows
The support members 21 to 23 and the support jigs 25 to which are press-fitted in advance.
27 does not interfere with each of the support members 21 to 2
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 diagram for explaining a second example of the method for manufacturing a thin-walled 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 held in pressure contact with the inner surface of the thin-walled cylindrical structure, the thin-walled cylindrical structure is secured. In the body manufacturing method, as shown in FIG. 12, when manufacturing a thin-walled cylindrical structure in which a plurality of supporting members are arranged, the axis of the supporting member 46 and the axis of the cylindrical structure 45 are made substantially coaxial. After being arranged (press-fitted) at a predetermined position, plastic working is performed so as to reduce the outer diameter of the cylindrical structure 45. As a result, 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。
13 and 14 are views for explaining still another example of the method for manufacturing a thin-walled cylindrical structure according to the present invention. Since 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 held in a pressed state with respect to the inner surface of the thin-walled cylindrical structure, the manufacturing method here is As shown in FIG. 13, when the support member 51 is press-fitted and arranged in the thin-walled cylindrical structure 50, the axis of the support member 51 and the axis of the cylindrical structure 50 are made non-parallel to each other, and the support member 51 is arranged at a predetermined position. By changing the attitude of the support member 51 so that the axis of 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 support member 51 can be press-fitted into the pressure-contacting 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ことに
より、格段に作業性が向上する。つまり、この工程にお
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 disposing the support member in the cylindrical structure, that is, in the first half step shown in the upper side of FIG. 13, as shown in FIG. By deforming at least one of them in the circumferential direction, the support member 51 is arranged at a predetermined position inside the cylindrical structure 50. By the thus deformed so by arranging to Turkey, it is improved remarkably workability. That is, in this step, when the cylindrical structure 50 and the supporting member 51 are obliquely shaded from the axial direction of the cylindrical structure 50, a large difference occurs between the maximum inner diameter of the cylindrical structure 50 and the minimum inner diameter of the supporting member 51. The process of disposing the support member 51 in the first half on the cylindrical structure 51 becomes very easy to perform.

【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 work of disposing the supporting member on the cylindrical structure, a cylindrical structure having an inverted crown shape in 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 is used in the inner diameter in the axial direction. By using the cylindrical structure 60 having such a shape, a plurality of support members 61 can be press-fitted in order from one side. Moreover, 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 aforementioned cylindrical structure and the shape of the thin-walled cylindrical structure 60, the center part and the end part are drawn in an extremely different manner. However, as in the dimensional example of the example (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 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 the cylindrical structure with the reinforcing member capable of largely preventing the depression in the circumferential direction due to the thinning in the fixing device, the worm can be formed without increasing the size of the fixing device. The uptime can be significantly shortened, and at the same time, the applied load can be significantly increased. Therefore, the 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。
Since the fixing device is premised on applying heat to the fixing roll of the cylindrical structure at the time of fixing, in the heating process, the material used as the cylindrical structure of the fixing roll and its supporting member is changed. Due to the difference in the coefficient of thermal expansion, the supporting member may fall off when the coefficient of thermal expansion of the supporting member is smaller than that of the cylindrical body.

【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 drop-off is very low because the supporting member here is arranged in a state of being press-fitted into the thin-walled cylindrical body, but in contrast to this, in the fixing roll, This can be prevented by using a support member having a larger coefficient of thermal expansion than the coefficient of thermal expansion. That is, by increasing the coefficient of thermal expansion of the supporting member to be larger than that of the fixing roll, the thermal expansion of the supporting member is increased during heating, and the thermal stress at the contact portion is increased, so that the fixing roll and the supporting member are more firmly coupled. As a result, the fear of dropping will be 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 arranged in the thin-walled cylindrical structure, the supporting members at the ends of the cylindrical structure can be omitted by bending the ends of the thin-walled cylindrical structure. . That is, as shown in FIG. 16, in this case, in the thin-walled cylindrical structure 70, the supporting member 71 disposed inside first is press-fitted, and the inner surface of the cylindrical structure 70 is surrounded by the peripheral surface of the supporting member 71. After arranging the support members in a state where a part of the above is pressed, the end members 70a of the thin cylindrical structure 70 are replaced with the support members at both ends without disposing the support members at both ends.
Is plastically deformed and bent in the axial direction, which is easy to process. As a result, without impairing the dent prevention function,
It is possible to improve manufacturability and reduce costs.

【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 supporting member is press-fitted so that the supporting member is arranged inside the thin-walled cylindrical structure in a pressed state. Therefore, when the degree of thinness is large (when the thickness is very thin), the presence of the support member 81 may become 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-uniformity of the shape of the outer peripheral surface of the fixing roll causes deterioration of image quality. In this case, as shown in FIG.
As shown in, when the thin-walled cylindrical structure 80 is used as a fixing roll by arranging the support member 81 on the thin-walled cylindrical structure 80 and then processing the outer diameter of the thin-walled cylindrical structure 80 to a predetermined wall thickness. Remove the unevenness of the outer shape of the fixing roll. Accordingly, when the thin-walled cylindrical structure into which the support member is press-fitted is used as the fixing roll, the fixing roll having a good 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, it is very difficult to reduce the thickness of the cylindrical structure. The cause is mainly that a dent is generated in the cylindrical structure during processing, but in the structure of the cylindrical structure according to the present invention, the strength against the dent is increased by disposing the support member. In the method of manufacturing a thin-walled cylindrical structure,
As shown in FIG. 19, a cylindrical structure 90 having a certain thickness
On the other hand, the support member 91 is first press-fitted so that the support member 91
After arranging the thin outer diameter of the fixing roll to a predetermined thickness
May be processed. As a result, the cylindrical structure can be made significantly thinner than in the previous step (compared to the case where there is no support member).

【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 arranging the supporting member on the thin-walled cylindrical structure can largely prevent the fixing roller from being dented, but at the same time, the fixing roller is also flexibly deformed in the axial direction. Therefore, when used as a fixing roll of a fixing device, by adding a conventionally known mechanism for correcting elastic deformation in the axial direction, it is possible to use up to the strength limit of the entire fixing roll.

【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 a fixing roll. The thin-walled cylindrical roll 201 of the fixing roll here has a diameter of 35 mm and a wall thickness of 0.55.
It is an iron core having a length of 335 mm and a length of 335 mm. Both ends of the thin-walled cylindrical roll 201 are supported by bearings 202. On the other hand, the load applying bar 203 made of iron has a sufficient strength to apply a load to the thin-walled cylindrical roll 201 by a load applying mechanism section (not shown) without causing bending. A strain gauge was attached to the outer peripheral portion of the thin-walled cylindrical roll 201, and the amount of strain in the axial direction and the circumferential direction at each location was measured using a cylindrical roll load application 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 as follows: the end (A series) and the center (B) on the outer peripheral surface of the thin-walled cylindrical roll 210.
21A and 21B, the upper position (series of subscript 1), the middle position (series of subscript 2), and the lower position (series of subscript 3), that is, in FIGS. Position (A1, A2, A3, B shown in (B)
1, B2, B3), a strain gauge (manufactured by Kyowa Dengyo Co., Ltd .: not shown) is attached, and the amount of strain in the axial direction and the circumferential direction at each position is measured using the above-described cylindrical roll load application device. , The measurement results are shown in FIGS. 22 (A), (B),
It is shown in (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 A series here is a rough end,
The position of the B series is approximately at the center. Moreover, the strain amount data showed an absolute value regardless of compression or tension. As is clear from the measurement results of FIG. 22, the largest increase rate of the strain amount is in the central part of the cylindrical roll and in the circumferential direction at the position (B3) in contact with the load applying bar. Is. Naturally, the permanent strain (plastic deformation) first occurs 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 in strain is the largest, and the amount of strain is again measured. Was measured, the amount of strain in the central portion in the circumferential direction was 1/3. That is, the withstand pressure is about 3
This is a double increase. The shape of the internal support member to be press-fitted does not necessarily have to be all in contact with the inner surface of the thin-walled cylindrical roll, and even if it has a deformed shape as shown in FIG. 24, there is no problem (decrease in dent preventing function). ) Did not occur. However, in consideration of easiness in manufacturing and cost, the ring-shaped one as shown in FIG. 23 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。
As a method of increasing the dent prevention performance of the thin-walled cylindrical roll, a plurality of support members are provided by being press-fitted inside the thin-walled cylindrical roll. In the case of a thin-walled cylindrical roll supported at both ends, as the applied load increases, permanent deformation in the circumferential direction occurs before that in the axial direction. Therefore, it is preferable if 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 diagram for explaining an experimental example for measuring the degree of deformation when the positions where a plurality of supporting members are arranged are changed in the thin-walled cylindrical structure. For example, as shown in FIG. 25A, two ring-shaped support members shown in FIG. 23 are arranged at the center of the thin-walled 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-walled cylindrical roll was measured with the applied load being 100 kgf in the same manner as in the above case. According to the result, as shown in FIG. 25 (B), when the distance P between the supporting members is 150 mm or less, the strain amount in the circumferential direction at the position (B3) at the central portion is the strain amount in the axial direction. Almost matches. However, when the distance P between the supporting members is larger than 150 mm, the amount of strain in the axial direction at the position (B3) in the central portion becomes constant, so the difference between the amount of strain in the axial direction and the amount of strain in the circumferential direction is large. On the contrary, when the load is increased, the permanent set in the circumferential direction is generated 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 wall thickness t of the thin-walled cylindrical roll. According to the experiments conducted by the inventors of the present invention, L> 200 mm, In addition, it was found to be 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。
Further, when a support member is provided inside to reinforce the thin-walled cylindrical roll, how to press-fit the support member inside the thin-walled cylindrical roll is a very important problem as described above. In the method for manufacturing a cylindrical structure used in the fixing device of the present invention, two points, "preventing the supporting member from falling off" and "pressing in a plurality of supporting 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 supporting member press-fitted into the thin-walled cylindrical roll from falling off will be described. The falling of the support member press-fitted into the thin-walled cylindrical roll is mainly caused by the external force. As the external force, a constant load (static load) is applied to the structure of the thin-walled cylindrical roll, a load (dynamic load) is applied due to vibration or rotation, and a load (impact force) caused by an object colliding. Occurs when is added. Therefore, in order to prevent the supporting member from falling off, since the inner peripheral surface of the thin-walled cylindrical roll and the contact portion of the outer peripheral surface of the supporting member are held in pressure contact, 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 of the outer peripheral surface in the axial direction is a projection. When the support member having such a shape was press-fitted into the thin-walled cylindrical roll, it did not fall 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 shaped so as to have a projecting cross section in the circumferential direction. When press-fitted into the thin-walled cylindrical roll of the supporting member having such a shape,
There was no dropout due to external force. As the shape of the support member, the example of the shape of the outer peripheral surface of two types has been described, but the shape of the support member is not particularly limited to the projection shape, and the contact portion between the inner surface of the thin-walled cylindrical roller and the outer peripheral surface of the support member. Obviously, any other shape may be used as long as it has a shape that enhances the meshing 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。
As described above, when a support member is provided inside to reinforce the thin-walled cylindrical roll, how to press-fit the support member into the thin-walled cylindrical roller is a very important problem. In this case, "press-fitting a plurality of supporting members" is also very important. When only one supporting member is press-fitted into the thin-walled cylindrical roller, the supporting jig for the supporting member and the pressing jig for the supporting member are used as shown in FIG.
As shown in FIG. 8, a cylinder (solid or hollow) having an outer diameter smaller than the inner diameter of the thin-walled cylindrical roll may be used and pressed from both sides of the thin-walled cylindrical roll. However, in that case, the outer diameter of the support member is substantially the same as the inner diameter of the thin-walled cylindrical roll, or slightly larger so that a tight fit is obtained.

【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
少さて圧入を容易に行えるようにする。または、図1
4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、隙間を作ることにより、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. 13, by inserting the support member obliquely (so that the axes are not parallel) with respect to the axis of the thin-walled cylindrical roll, the inner peripheral surface of the thin-walled cylindrical roll is reduced friction acting between the outer peripheral surface of the support member can be easily carried out the press-fit. Alternatively, FIG.
4, at least one of the support member and the thin-walled cylindrical roll is elastically deformed to form a gap between the support member and the inner surface of the thin-walled cylindrical roll, thereby facilitating the disposition to a predetermined position. To do so. This improves the workability of manufacturing. It was possible to easily press-fit the supporting member as shown in FIG. 23 into the thin-walled cylindrical roll by these methods using the jig having the dimensions shown in FIG.

【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 supporting members press-fitted into the thin-walled cylindrical roll, the supporting member inserted first and the supporting member inserted later or the supporting member inserted first and the jig or the supporting member and the thin-walled cylindrical roll are inserted. Interference problem occurs. For example, the inner diameter is 34 mm, the outer diameter is 35 mm, and the length is 335 m.
23, four ring-shaped supporting members as shown in FIG. 23 were simultaneously arranged in predetermined positions on the iron thin-walled roll, and as shown in FIG. 12, swaging (drawing) was performed and press-fitted. However, the problem of interference did not occur when a plurality of press-fitted parts were press-fitted. As a method of avoiding the interference between the support member and the jig, the shape of the support member is set so that the width of the ring-shaped support member shown in FIG. 23 is 2 mm, 3.5 mm, 5 mm.
There are three types, and the outer diameter of the supporting jig corresponding to this is 33.
As 3 types of 8mm, 32.3mm, 30.8mm,
When the support members were press-fitted in order by the manufacturing method as shown in FIG. 11, the problem of interference did not occur.

【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, by bulging, the inner diameter is tapered so that it has a crown shape.
Fig. 30 shows a thin iron roll with a uniform thickness (0.4 mm).
As shown in (C), when 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 in this order on each side, interference of There was no problem, and it was possible to press fit into the prescribed position.

【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(登録商標)/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10
5が圧入されている。
FIG. 31 is a sectional view for explaining the structure of a fixing device using the thin-walled cylindrical structure according to the embodiment of the present invention. The fixing device shown in FIG. 31 is a fixing roll 1 having a thin cylindrical structure.
01 is 40 mm in diameter, 0.25 mm in wall thickness, and 380 in length
Fluorine resin (Teflon (registered trademark) / trade name of DuPont) is 30 μm as a release layer on the iron core 103 of mm.
It is coated to the thickness of. In addition, the fixing roll 101
The inside of each of the support members 10 has an insertion interval of 80 mm.
5 is press-fitted.

【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。
A heating source 106 is provided at the center of the fixing roll 101.
As an infrared lamp of 100 v and 1000 w, a temperature controller (not shown) controls the infrared lamp so that the temperature of the infrared lamp is always 150 ° C. The warm-up time at this time can be 10 seconds because the thin cylindrical body is used as the fixing roller 101. The fixing roll 101 is driven by a drive motor (not shown) at 250 mm / s.
Driven at the speed of. The pressure roll 102 has an outer diameter of 3
2mm, thickness 6mm, length 380mm iron core 104
Is coated with a silicon rubber 107 having a thickness of 4.0 mm, and a total load of 50 kg is applied from the bearing portions 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 such a structure, a nip shape index of 0.9 can be obtained. In this state, when the unfixed toner image 109 imaged by the copying machine "Viverse 550" manufactured by Fuji Xerox Co., Ltd. was fixed, sufficient fixing property was obtained and no paper wrinkles occurred.

【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 pressure roll described above is rotated in contact with a conventional fixing roll in which a supporting member is not press-fitted into the fixing roll, a load of 10 kg causes permanent deformation of the fixing roll due to a dent. However, it could not be fixed.

【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。
Further, in the case of thinning the cylindrical structure, in the case of a seamless steel pipe, drawing is performed with a wall thickness of approximately 0.7 mm or more, and in order to further thin the wall thickness,
Outer diameter processing is performed using a lathe or centerless grinder.
However, there is a limit in reducing the wall thickness without deteriorating the roundness. The cause thereof is the dent deformation of the cylindrical structure as a workpiece due to the decrease in the circumferential rigidity of the cylindrical structure. In the present invention, on the other hand, the support member is press-fitted inside 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。
Numerical examples of specific experiments will be described. In this experimental example, a thin-walled cylindrical roll has an outer diameter of 3
An iron core having a diameter of 5.3 mm, an inner diameter of 33.9 mm, a wall thickness of 0.7 mm, and a length of 335 mm was used. The circularity of the central portion of this thin-walled cylindrical roll was 60 μm. Four supporting members having a thickness of 0.8 mm and a width of 2 mm illustrated in FIG. 23 were press-fitted into this thin-walled cylindrical roll at equal intervals. And the outer diameter is 34.3.
in-feed with a centerless grinding machine
When grinding was performed, it was possible to perform processing without problems such as generation of cracks in the roll during the processing. The quality of the processed roll is 34.36mm in outer diameter and 8μ in roundness at the center.
m was 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-walled cylindrical roll was processed without press-fitting the supporting member, the quality of the processed roll was 35.54 mm in outer diameter and 250 μm in roundness at the central portion. 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 other numerical values are the same. Further, inside the thin-walled fixing roll, the insertion interval is 80 mm, the outer shape is 39.95 mm, and the width is 0.
A supporting 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 central portion of the fixing roll reached 0.05 mm, but this deflection was corrected by the pressure roll shown in FIG. 32, and when the nip was measured, the roll end nip was 7.0 mm. The roll center nip is 6.4 mm, and 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 with "Vivace 550" manufactured by Fuji Xerox Co., Ltd. was fixed, sufficient fixing property was obtained and paper wrinkles did not occur at all.

【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, with respect to the dent deformation of the cylindrical structure caused by the decrease in the rigidity of the cylindrical structure in the circumferential direction, A support member is press-fitted inside to prevent dent deformation. When such a thin cylindrical structure is used as a fixing roll, the press-fitted support member part partially becomes a thick part in the axial direction of the cylindrical structure, and this thick part is generated when the fixing roll is heated up. In particular, at the beginning of use in the fixing device, this may cause local temperature unevenness on the surface of the fixing roll, which may cause a decrease 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。
That is, when a thin-walled 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 to sufficiently reduce the dent in the circumferential direction due to the thinning. When a thin fixing roll having a structure that prevents the use of the fixing roll is used, local temperature unevenness may occur on the surface of the fixing roll, resulting in defective fixing near the thick portion. On the other hand, in the embodiment of the present invention,
As described below, the heat capacity condition between each member in the thick portion and the roll portion is satisfied.

【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 of the present invention, that is, in the pressure area formed between the fixing roll supported at both ends and the pressure body in pressure contact with it, the toner image is carried and the transfer material is loaded. In the fixing device for passing and heating and fixing, the fixing roll is a thin metal roll, and the projecting portion heat capacity of the thick portion is C1 (Cal /
C), 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。
As a result, when all the constituent elements of the fixing device are at about room temperature, the first copy immediately after the power is turned on and started up, especially in the vicinity of the thick portion, temperature unevenness occurs and the thick portion is thick. Although the phenomenon that the degree of fixing is deteriorated occurs near the portion, 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
に示すように、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 diagram showing an example of a thin cylindrical structure having a thick portion used as a fixing roll in the embodiment of the present invention. In other words, as a result of press-fitting the supporting member into the thin-walled cylindrical structure in order to prevent the thin-walled cylindrical structure from indenting and deforming, FIG.
As shown in FIG. 5, a cylindrical structure in which a thick portion is partially formed in the axial direction is used as the fixing roll of the fixing device here.

【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 is a roll portion of a fixing roll having a thin metallic cylindrical structure, and 302 is a thick portion thereof. Further, 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.
As shown in FIG. 34, the protrusion of the thick portion of the thin-walled cylindrical structure used as the fixing roll here means a protrusion 304 of a portion protruding from a substantially uniform thickness that occupies most of the fixing roll. The roll portion excluding the projecting portion in the thick portion means the flat portion 303 excluding the projecting portion 304 in 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 circumferential direction of the roll will be described, but it is assumed that the thickness is not limited to the thick portion having the shape shown in FIG. Including. Further, it also includes a roll having a spiral wall thickness. In addition, regarding the shape of the protruding portion 304 that is a thick portion, although the cross-section has a semicircular shape in FIG. 34, it may have a polygonal shape such as a rectangular shape, a triangular shape, or a trapezoidal shape. 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ち上げ時(電源投入時)から
ウォームアップ終了時までの温度上昇の推移示す図で
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。
[0080] Figure 35 is a diagram showing changes in the temperature rise at the time of start-up of the thin portion roll surface temperature and the thick portion roll surface temperature from (when the power is turned on) until the warm-up is complete. FIG. 36 is a diagram showing a temperature distribution immediately after warming up in the vicinity of the thick portion of the fixing roll. Fig. 35
As shown in, the temperature rise of the thin portion that occupies most of the fixing roll is faster than that of the thick portion immediately after the power is turned on, so that the heat accumulated in the fixing roll portion near the thick portion is Phenomenon of flowing into. So this is
This is because, among structural materials (metal, resin, rubber, ceramic, etc.), the thermal conductivity of metal 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.

【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 warming up in the vicinity of the thick portion becomes extremely uneven. In FIG. 36, an enlarged view of the thick portion 305 is shown corresponding to the temperature distribution of the roll surface temperature. As described above, the temperature distribution immediately after warm-up in the vicinity of the thick portion of the fixing roll becomes very uneven, so if the fixing process is performed in this state, fixing failure may occur near the thick portion. 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, the heat inflow phenomenon immediately after the power is turned on is dominated by 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. It is known from the experimental results such as. Therefore, when the thin-walled cylindrical structure here is used as a fixing roll in a fixing device, the heat capacity at the protruding portion of the thick-walled portion is C1 (cal
/ C) and the heat capacity of the roll part excluding the protruding part in this thick part is C2 (cal / C), "(C1 / C2)
By setting the heat capacity ratio in the range satisfying the condition of <10>, the temperature distribution unevenness in the axial direction 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 the conventional case where uneven temperature distribution occurs.

【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-walled cylindrical structure having a thick wall portion as a fixing roll of a fixing device for comparison. As shown in FIG. 37,
The shape of the thin-walled cylindrical structure of the fixing roll here is as a release layer 309 on the surface of the core of the thin-walled cylindrical iron-made structure having a diameter of 35 mm, a roll portion 306 having a wall thickness of 0.3 mm, and a length of 335 mm. Use is made of PFA (perfluoroalkyl vinyl ether copolymer resin) molded to a thickness of 25 μm. In order to increase the rigidity of the inside of the roll portion 306, a projecting portion 308 is partially formed by uneven thickness processing, and the thick portion 307 including the projecting portion 308 has a width of 1 mm and a height of 4 mm.
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) and thick portion 307 of the roll portion 306 is radiated. A non-contact thermometer (manufactured by Keyence Corp.) was used. Other conditions of the fixing device at the time of measurement are that the preset 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 latching, both rolls are driven to rotate. According to the experimental results in this case, the temperature transition 310 at the central portion 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, when the set temperature is reached (after 20 seconds), each temperature is about 3 as shown in FIG.
There is a temperature difference of about 0 ° C. (hereinafter referred to as a temperature drop amount ΔT). In a normal fixing device, in the case of black and white toner, the minimum fixing temperature is 150 ° C. to 160 ° C. Therefore, in this state, defective fixing occurs near the thick portion. Actually, after the set temperature was reached under the same conditions, when the paper carrying the unfixed toner image was fixed by a copying machine "Vivace 550" manufactured by Fuji Xerox Co., Ltd., fixing failure 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, as described above, an example will be described under the condition of the heat capacity ratio between the central portion and the thick portion of the fixing roll. Instead of forming the thick portion by the uneven thickness processing of the comparative example (FIG. 37) described above, in this example,
A thick portion was similarly formed using a ring of a reinforcing member for increasing the rigidity of the thin-walled cylindrical structure. As a matter of course, the result similar to that of this example can be directly applied to the fixing roll having the thick portion by the 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 sectional view for explaining the shape of the structure of the fixing roll used in the experiment according to this embodiment.
As shown in FIG. 39, when the roll wall thickness of the thin-walled cylindrical structure 315 used as a fixing roll is T, and the shape parameters of the ring 314 of the reinforcing member are the ring thickness Rt and the ring width Rw, respectively. 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), (1.0 mm, 6.0 mm) "were prepared. The other conditions were the same as those of the above-described comparative example (set temperature 180 ° C.), the temperatures in the roll central portion 312 and the thick portion 313 were measured, and the temperature drop ΔT was measured. The experimental result in that case is shown in FIG.
It is shown in 0.

【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 heat capacity C1 (cal / ° C.) of the thick portion and the heat capacity C2 of the roll portion excluding the protrusion are plotted along the horizontal axis.
The heat capacity ratio “C1 / C2” with (cal / ° C.) is taken, and the vertical axis shows the temperature drop amount 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). There is.

【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 result in this case, as is clear from FIG. 40, the heat capacity ratio "C1 / C2" is "1".
It became clear that the amount of temperature drop in the thick-walled portion was significantly reduced at the boundary of "0". Actually, the heat capacity ratio "C1 /
The ring "(Rt,
Rw) = (1.0 mm, 2.0 mm) ”is arranged on a roll having a roll thickness T of 0.5 mm, and the set temperature is 180 ° C.
As in the comparative example, when a sheet carrying an unfixed toner image was fixed by a copying machine "Vivace 550" manufactured by Fuji Xerox Co., Ltd., a fixing defect near the surface of the thick portion where the ring was arranged was fixed. 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。
Moreover, when the ring member forming the thick portion is made of aluminum, copper, ordinary carbon steel, and carbon alloy steel, the temperature unevenness is examined.
The curve shown in 0 was matched. From this, it was found that the temperature unevenness of the thick portion is more affected by the heat capacity of the thick portion 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、前述したように、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、従来に用いられていた定着ロールと
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。
Therefore, in the embodiment as the fixing roll of the fixing device in this case, as described above, the fixing roll used in the fixing device is a metal roll having a thin cylindrical structure, which is conventionally used. Compared with the fixing roll, a fixing device with a much shorter warm-up time was 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。
Further, in the embodiment of the present invention, when the metal roll having the thin-walled cylindrical structure is used, the roll having the uneven thickness portion on the inner peripheral surface of the roll is used to prevent the depression 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 it is possible to provide a fixing device in which fixing failure does not occur. Further, here, since the structure itself is characteristic, the cost of the fixing device is not increased.

【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 drastically improve the dent strength limit of the thin-walled cylindrical structure that receives an external force at the circumference. Since the manufacturing method is also very easy, it has a very high utility value. Since the thin cylindrical structure is used as the fixing roll of the fixing device, the heat loss due to the supporting member is hardly seen, and thus the warm-up time can be greatly shortened. Since the dent strength limit has been dramatically improved, the load applied between the fixing roll and the pressure roll can be made high, which can greatly contribute to the speedup of the fixing device. When applied to a fixing device,
There is a merit that there is little impact on the volume, weight and cost of the fixing device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of 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 by 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 a 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 the basic structure of a thin-walled 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 the thin-walled 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 diagram 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 diagram 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 diagram illustrating a second example of a 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 a method for manufacturing a thin-walled 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-walled 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 diagram illustrating a fifth example of a 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 diagram for explaining the presence of the support member 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 a support member is arranged on a thin-walled cylindrical structure and then the outer diameter of the thin-walled cylindrical structure is machined to a predetermined wall thickness;

【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 diagram illustrating a state in which an outer diameter is processed to further reduce the wall thickness after disposing a support member in a 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 application 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 diagram for explaining a mounting position of a strain gauge for measuring deformation of a thin-walled 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、
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 modified 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 diagram for explaining an experimental example for measuring the degree of deformation in the case where the arrangement positions of a plurality of supporting members are changed in the 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 a deformed supporting member used in an 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 supporting 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 diagram illustrating an example of a deformed thin-walled 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 diagram illustrating 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 the configuration of a fixing device using the thin-walled cylindrical structure according to the embodiment of the 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 modified example of the pressure roll in the fixing device of 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 diagram showing an example of a thin-walled cylindrical structure having a thick-walled portion used as a fixing roll in an example 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 an enlarged thick portion of an axial cross section of a fixing roll of a fixing device;

【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ち上げ時(電源投入時)からウォー
ムアップ終了時までの温度上昇の推移示す図、
Figure 35 shows changes in the temperature rise from the time of start-up of the thin portion roll surface temperature and the thick portion roll surface temperature (at the time of power-on) until the warm-up period Figure,

【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 warming up in the vicinity of the thick portion of the 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 wall portion 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 diagram showing experimental results of temperature transitions in the central portion and thick portion of the fixing roll of the 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 which has been tested,

【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 is a projection portion heat capacity C1 of the thick portion on the horizontal axis.
It is a figure which shows the example of an experiment which made the ratio of the heat capacity C2 of the roll part except a protrusion part, and made the vertical axis | shaft the thick part temperature drop amount.

【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…ロール部、302…厚肉部、
303…平任担部、304…突出部、306…ロール
部、309…離型層、308…突出部、307…厚肉
部、310…中央部の温度推移、311…厚肉部の温度
推移、312…ロール中央部、313…厚肉部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Inner frame of supporting member of roll, 2 ... Support rod supporting inner frame, 3 ... Roll (sleeve), 4 ... Thermal insulator, 5 ... Coil heater of heating source, 6 ... Offset prevention layer of release layer , 7
... Support shaft 8 ... Roll, 9 ... Thick wall portion, 10 ... Conductive cylindrical member, 11 ... Reinforcing rigid member, 12 ... Contact charging conductive rubber roller, 13 ... Cylindrical outer cylinder, 14 ... Inner core, 15 ... Thin wall Cylindrical structure, 16 ... Supporting member, 17 ... Deformed supporting member, 18 ... Deformed supporting member, 20 ... Thin cylindrical structure, 21-23 ... Supporting member, 24 ... Press-fitting jig, 25-2
7 ... Support jig, 30 ... Heating roller, 31 ... Heater, 32
... Cylindrical core metal, 33 ... Release layer, 40 ... Pressure roller, 41
... Cylindrical cored bar, 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 ...
Support member, 70a ... End, 80 ... Thin-walled cylindrical structure, 81
... Support member, 90 ... Cylindrical structure, 91 ... Support member, 20
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Thin-walled cylindrical call, 202 ... Bearing, 203 ... Load application bar, 101 ... Fixing roll, 102 ... Pressure roller, 103 ... Iron core, 104 ... Iron core, 105 ... Support member, 106 ... Heating source, 107 ... Silicon Rubber, 10
8 ... Temperature sensor, 301 ... Roll section, 302 ... Thick section,
303 ... Flat part, 304 ... Projection part, 306 ... Roll part, 309 ... Release layer, 308 ... Projection part, 307 ... Thick part, 310 ... Temperature change of central part, 311 ... Temperature change of thick part 312 ... Roll central part, 313 ... Thick part.

───────────────────────────────────────────────────── 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 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yoshio Shoko 1600 Takematsu, Minamiashigara City, Kanagawa Prefecture Fuji Zerox Co., Ltd. (56) References JP-A-57-155571 (JP, A) JP-A-53-129655 ( JP, A) JP 59-30571 (JP, A) JP 4-105720 (JP, A) JP 7-241929 (JP, A) JP 2-277089 (JP, A) Flat 5-59473 (JP, U) Actual Flat 4-65366 (JP, U) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G03G 15/20

Claims (2)

(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
た構造であり、 薄肉円筒構造体の形状は、軸方向内径において逆クラウ
ン形状であることを特徴とする定着装置に用いる円筒構
造体。
1. A fixing device in which a plurality of support members are press-fitted inside a thin-walled cylindrical structure, and a part of the outer peripheral surface of the support member is held in pressure contact with the inner surface of the thin-walled cylindrical structure.
In the cylindrical structure used for mounting, the inner diameter of each of the plurality of support members arranged in the thin-walled cylindrical structure is different, and the structure is such that the inner diameters are arranged in descending order. it is cylindrical structure used in the fixing device, which is a reversed crown shape in the axial direction inside diameter.
【請求項2】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
た構造であり、 前記円筒構造体を定着ロールとして用いたことを特徴す
る定着装置。
2. A fixing device in which a plurality of support members are press-fitted inside a thin-walled cylindrical structure, and a part of an outer peripheral surface of the support member is held in pressure contact with the inner surface of the thin-walled cylindrical structure.
In the cylindrical structure used for mounting, the inner diameter of each of the plurality of support members arranged in the thin-walled cylindrical structure is different, and the inner structure is arranged in descending order of inner diameter. A fixing device characterized by being used as a roll.
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