JP4040851B2

JP4040851B2 - 定着ローラ支持用転がり軸受

Info

Publication number: JP4040851B2
Application number: JP2001227908A
Authority: JP
Inventors: 力片桐; 博文藤田; 利行水野
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2001-07-27
Filing date: 2001-07-27
Publication date: 2008-01-30
Anticipated expiration: 2021-07-27
Also published as: JP2003043849A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は定着ローラ支持用転がり軸受に関し、例えば静電転写複写機やレーザプリンタなどに組み込まれた定着装置の一部を構成する定着ローラを支持するための転がり軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば静電転写複写機やレーザプリンタなどに組み込まれた定着装置は、用紙上に帯電して付着したトナーを用紙に定着させるための装置で、定着ローラと加圧ローラとを主体として構成される。定着ローラは内部にヒータを備え、用紙上のトナーをヒータにより最高２５０℃程度の高温で加熱することにより用紙に定着させる。また、加圧ローラは定着ローラを押圧する状態でこれと平行して配設され、定着ローラに従動して回転する。この加圧ローラは、定着ローラによって用紙に加熱定着されたトナーを安定化させる役割を持つ。
【０００３】
この種の定着ローラの支持構造には、深溝玉軸受、小径玉軸受、ミニアチュア玉軸受や滑り軸受が多用されている。この定着ローラの支持構造に使用される軸受としては、安価、低トルク、高温耐久性、小スペースが要求される。
【０００４】
これらの要求に対して前記各種の軸受には一長一短があり、例えば滑り軸受は安価である長所を有する反面、回転トルクが大きく、一般的に用いられるアルミニウム製の定着ローラとの相性が悪く、ミスアライメントを十分に吸収することが困難である短所がある。
【０００５】
また、深溝玉軸受、小径玉軸受、ミニアチュア玉軸受では、回転トルクが小さい長所を有する反面、滑り軸受と比較して高価であり、大きなミスアライメントを十分に吸収することが困難であり、小スペースを考慮した場合に軸受サイズが小さくなることから許容荷重が小さくなる短所がある。
【０００６】
そこで、前述した深溝玉軸受、小径玉軸受、ミニアチュア玉軸受や滑り軸受の問題を解消するために、定着ローラの支持構造として、深溝玉軸受よりも安価であり、小スペース化への対応が容易で、回転トルクは滑り軸受よりも小さい針状ころ軸受を使用することが望まれている。この針状ころ軸受には、図５に示す内輪付きタイプと図６に示す内輪なしタイプの二種類がある。
【０００７】
内輪付きタイプの針状ころ軸受は、図５に示すように外径に取り付け部材が装着される外輪１と、内径に定着ローラ４の軸端部５が嵌合される内輪２との間に複数の針状ころ３を配置した構造を有する。また、内輪なしタイプの針状ころ軸受は、図６に示すように外径に取り付け部材が装着される外輪１と、定着ローラ４の軸端部５との間に複数の針状ころ３を配置した構造を有する。なお、図示しないが、両タイプの針状ころ軸受において、複数の針状ころ３は保持器により円周方向等間隔で回転自在に配置されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述した内輪付きタイプと内輪なしタイプのいずれの針状ころ軸受も、定着ローラ４の支持構造に使用した場合に以下のような問題があった。
【０００９】
定着ローラ４として、例えば直径１２ｍｍ以下程度の中実ローラを使用した場合、図７および図８に示すように径方向に作用する荷重による定着ローラ４の撓みが大きく、この撓みによるミスアライメントを十分に吸収することが困難である。ここで、定着処理の高速化を図ろうとする場合、定着速度を向上させる必要があるが、その定着速度の向上のために定着ローラ４の加熱温度を２５０℃以上に上昇させると、消費電力が増大すると共に、支持構造の近傍部品の耐熱温度を超えてしまうことになり、定着ローラ４の加熱温度を高温化することは非常に困難である。
【００１０】
この定着ローラ４の撓みによるミスアライメントは、定着ローラ４の材質・形状・寸法・荷重の大きさによって変わるが、荷重は一方向からだけであり、撓みの方向も決まっている。特に、定着速度を向上させるためには定着荷重を大きくする手法があるが、その定着荷重を大きくすると、定着ローラ４の撓みがより一層大きくなり、ミスアライメントの吸収がより一層困難となる。
【００１１】
また、定着ローラ４の撓みによって内輪２の内径または針状ころ３の軸方向端部だけで荷重を負荷（片あたり）することとなるため、定着ローラ４の軸端部５に過大荷重による極めて大きな摩耗（傷）が発生する。この摩耗の発生は、定着ローラ４の材質にアルミニウム等の軟質材料を使用した場合、特に顕著となり、前記軟質素材からなる定着ローラ４を使用することが困難となる。
【００１２】
そこで、本発明は前記問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、定着ローラの撓みによるミスアライメントを十分に吸収し、定着ローラの軸端部に発生する摩耗を抑制し得る定着ローラ支持用転がり軸受を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための技術的手段として、本発明は、内径に定着ローラの軸端部が嵌合される内輪と、外径に取り付け部材が装着される外輪と、前記内輪と外輪との間に介在する転動体とを備え、前記取り付け部材に対して定着ローラを回転自在に支持する定着ローラ支持用転がり軸受において、前記内輪の内径は、軸方向に沿うテーパ状または球面状で、かつ、前記定着ローラの撓みによるミスアライメントを吸収する凸曲面部を有することを特徴とする。
【００１４】
このように内輪の内径にテーパ状または球面状の凸曲面部を形成したことにより、定着ローラの径方向に作用する荷重によりその定着ローラの軸端部に撓みが発生しても、定着ローラの撓みによるミスアライメントを十分に吸収し、定着ローラの軸端部に発生する摩耗を抑制することができる。また、前記外輪の外径を軸方向に沿う凸曲面形状とすることによっても、ミスアライメントを吸収することができる。
【００１５】
前記構成において、前記内輪の軸方向端部にフランジ部を形成すれば、そのフランジ部によりアキシャル荷重を負荷することができる。また、前記内輪を含油焼結材で構成すれば、軸受内部にグリースを封入する必要がなく、グリースのシール構造が不要となる。
【００１６】
なお、本発明に係る転がり軸受としては、前記転動体が針状ころである針状ころ軸受が好適である。針状ころ軸受は、定着ローラの支持構造に使用した場合、深溝玉軸受よりも安価であり、小スペース化への対応が容易で、回転トルクは滑り軸受よりも小さい利点を有する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明に係る定着ローラ支持用転がり軸受の実施形態を以下に詳述する。
【００１８】
図１に示す実施形態の定着ローラ支持用転がり軸受は、内輪付きタイプの針状ころ軸受であり、内径に定着ローラの軸端部が嵌合される内輪１２と、外径に取り付け部材が装着される外輪１１と、前記内輪１２と外輪１１との間に介在する針状ころ１３（転動体）とを備え、取り付け部材に対して針状ころ軸受により定着ローラを回転自在に支持する。この実施形態においては、前記内輪１２の内径にその軸方向両端部に向けて拡径するテーパ部１７を形成する。
【００１９】
このテーパ部１７の傾斜角度θは、定着ローラの径方向に作用する荷重によりその定着ローラの軸端部が撓んだ状態を考慮すると、例えば２〜８°程度が好ましい。このテーパ部１７の傾斜角度θが２°より小さいと、定着ローラの撓みによるミスアライメントを十分に吸収することが困難であり、定着ローラの軸端部に摩耗が発生しやすい。逆に、テーパ部１７の傾斜角度θが８°より大きいと、内輪１２の軸方向端部が少なくなり、加工上必要な軸方向端部を確保できない。
【００２０】
なお、この実施形態では、内輪１２の内径にテーパ部１７を形成したが、本発明はこれに限定されることなく、図２に示すように所定の曲率半径Ｒを有する球面部１７’を形成することも可能であり、前記テーパ部１７や球面部１７’を含む他の凸曲面部とすればよい。
【００２１】
図３は図１の針状ころ軸受を使用した定着ローラ１４の支持構造を示す。針状ころ軸受の外輪１１の外径をハウジング１６に固着し、内輪１２の内径に定着ローラ１４の軸端部１５を嵌合させた構造を具備する。この実施形態の針状ころ軸受では、内輪１２の内径にテーパ部１７を形成したことにより、定着ローラ１４の径方向に作用する荷重によりその定着ローラ１４の軸端部１５に撓みが発生しても、定着ローラ１４の撓みによるミスアライメントを十分に吸収し、定着ローラ１４の軸端部１５に発生する摩耗を抑制することができる。この摩耗の抑制により、アルミニウム等の軟質素材からなる定着ローラ１４を使用することが容易となる。
【００２２】
この針状ころ軸受において、内輪１２の軸方向端部にフランジ部１９を形成すれば、そのフランジ部１９によりアキシャル荷重を負荷することができる。また、図４に示すように外輪１１’の外径を軸方向に沿う凸曲面形状、例えば所定の曲率半径ｒを有する凸球面形状とすれば、その球面部１８によりミスアライメントをより一層吸収することができる。この外輪１１’の材質としては、球面部１８を形成することが容易なように焼結材とすることが望ましい。
【００２３】
また、前記内輪１２を含油焼結材で構成すれば、内輪１２に含油された油（潤滑油）が、回転により針状ころ１３へ供給されるので、各接触部（定着ローラ１４と内輪１２、内輪１２と針状ころ１３、外輪１１と内輪１２のフランジ部１９）の潤滑が容易となり、軸受内部にグリースを封入する必要がなく、グリースのシール構造が不要となる。また、内輪１２を含油焼結材で構成すれば、テーパ状または球面状の凸曲面部を形成することも容易である。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、内輪の内径にテーパ状または球面状の凸曲面部を形成したことにより、定着ローラの径方向に作用する荷重によりその定着ローラの軸端部に撓みが発生しても、定着ローラの撓みによるミスアライメントを十分に吸収し、定着ローラの軸端部に発生する摩耗を抑制することができるので、転がり軸受の長寿命化が図れる。また、定着ローラの摩耗の抑制により、アルミニウム等の軟質素材からなる定着ローラを使用することが容易となり、汎用性に優れた軸受を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る定着ローラ支持用転がり軸受の実施形態で、内輪の内径にテーパ部を形成した針状ころ軸受を示す部分断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態で、内輪の内径に球面部を形成した針状ころ軸受を示す部分断面図である。
【図３】図１の針状ころ軸受を使用した定着ローラ支持構造を示す断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態で、外輪の外径を凸球面形状とした針状ころ軸受を示す断面図である。
【図５】定着ローラ支持用転がり軸受の従来例で、内輪付き針状ころ軸受を示す部分断面図である。
【図６】定着ローラ支持用転がり軸受の従来例で、内輪なし針状ころ軸受を示す部分断面図である。
【図７】図５の針状ころ軸受を使用した定着ローラ支持構造を示す断面図である。
【図８】図６の針状ころ軸受を使用した定着ローラ支持構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１１外輪
１２内輪
１３転動体（針状ころ）
１４定着ローラ
１５軸端部
１７テーパ状の凸曲面部（テーパ部）
１７’ 球面状の凸曲面部（球面部）
１８外輪の球面部
１９フランジ部

Claims

内径に定着ローラの軸端部が嵌合される内輪と、外径に取り付け部材が装着される外輪と、前記内輪と外輪との間に介在する転動体とを備え、前記取り付け部材に対して定着ローラを回転自在に支持する定着ローラ支持用転がり軸受において、前記内輪の内径は、軸方向に沿うテーパ状または球面状で、かつ、前記定着ローラの撓みによるミスアライメントを吸収する凸曲面部を有することを特徴とする定着ローラ支持用転がり軸受。
前記内輪の軸方向端部にフランジ部を形成したことを特徴とする請求項１に記載の定着ローラ支持用転がり軸受。
前記内輪を含油焼結材で構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の定着ローラ支持用転がり軸受。
前記外輪の外径を軸方向に沿う凸曲面形状としたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の定着ローラ支持用転がり軸受。
前記転動体が針状ころであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の定着ローラ支持用転がり軸受。