JPH02300779A - 定着ロール構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、現像゛された静電潜像を複写用紙に定着する
装置、より詳細には、定着ロールチューブにエンドキャ
ップを接合する構造に関するものである。

従来の技術 ゼログラフィー技術、その他の類似する画像複製技術に
おいては、電荷保持表面、例えば導電性基層に光導電性
絶縁性物質が接着された光導電性部材の上に静電潜像が
形成される。最初に、この光導電性部材が一様に帯電さ
れ、続いて複製する原稿書類の光像にさらされる。この
露光によって形成された静電潜像は、この目的のため特
別に作られた多数の着色された樹脂（一般に１〜ナーと
呼ばれる）のどれか１つを塗布することによって可視化
される。再使用可能な光導電性表面の場合には、可視像
を形成するトナーか普通紙へ転写される。

ここで説明するように、帯電した光導電性部材を原稿書
類の光像にさらすことによって静電潜像を形成するやり
方のほかに、例えは、電子的に記憶該たは生成した情報
がら静電潜像を形成することができることを理解された
い。またディジタル情報を、電子画像生成装置と光学装
置によって英数字画像へ変換することもできる。しがし
、上記の画像生成装置や光学装置は、本発明を構成する
ものではない。

米国特許第３，０６２，１０８号に記載されているよう
に、この分野でよく知られた方式の自動ゼロクラフィー
プロセスにおいて、加熱定着機構を使用して現像された
静電潜像を複写用紙へ永久的に定着する方法は非常に満
足できるものであることが実証された。そのような加熱
定着機構の１つは、一般に定着ロールと呼ばれる。定着
ロールは、定着機能のほかに、複写用紙、例えば普通紙
を進めて、ゼログラフィー処理装置の転写部を通過させ
る機能も有する。定着ロールはバックアップロールと共
同して定着機能を実行する。このような定着ロールの例
が、米国特許第３，２９１，４６６号に記載されている
。

定着ロールの典型的なｍ造は、中空円筒形ロールが縦軸
のまわりに回転可能に収りイイけられ、内部に縦軸に沿
って電熱エレメントが設置されているものである。中空
円筒形ロールは、通例、銅またはアルミニウムの芯に適
当な熱可塑性材料例えはボリテ１へラフルオロエヂレン
（ここでは、Ｉ’　１’　Ｆ　Ｅと略称する）が被覆さ
れたものである。ＰＴＦ［Ｅは、デュポン社（米）から
１テフロン」の商標で販売されているフッ化炭素である
。

芯を被覆する他の適当な材料として、シリコンゴノ＼と
　Ｖｉｌ、ｏｎがある。ＶｉＬｏｎはデュボンネ上の登
録商標である。

一般に、定着ロールの芯は、円筒形チューンの両端に、
ハンダ付け、溶接、その他の適当な方法によってエン）
・キャップか収り付（′）て作られる。

さらに、定着ロールに回転運動を伝えるため、エン１〜
キヤツプに伝動継手を追加しなりれはならない。米国特
許第４，５２２，８６６号に、従来の定着ロール構造の
幾つかの例か記載されている。

発明が解決しようとする課題 従来の定着ロール構造は、定着ロールの芯にエンドキャ
ップを取り付けるための機械加工を必要とするので、複
写機の製造における主要なコス１へ要因になっている。

本発明の目的は、容易に実施でき、かつ安い費用で、定
着ロールの芯とエンドキャップを接合できるはまり合い
接合構造および方法を提供することである。

課題を解決するための手段 本発明は、上記の課題を解決するため、摩擦溶接工程に
おいて摩擦溶接されるアルミニウム芯のアルミニウムが
流れ込んで内部を充満することができる逃げ部分をエン
ドキャップに設けている。

溶接が凝固すると、エンドキャップとアルミニウム芯が
はまり合って、接合が完了する。

実施例 第３図に、実例として、本発明の定着ロール構造を組み
入れることができる自動セログラフィー複写機１０を示
す。

第３図に示した複写機１０は、原稿書類１４のコピ一を
作成するため、この形式の複写機で通常使用される各種
の構成要素を備えている。

複写機１０は、外周が適当な光導電性物質１６て被覆さ
れたドラム形式の像形成用感光体１５を有する。

感光体１５は、複写機のフレーム（図示せず）の中に、
軸１７で回転可能に支持されている。感光体１５に伝動
手段を介して連結された主駆動モーター１９は、感光体
１５を矢印１８の方向に回転させて、感光体１５の光導
電性表面１６を動かし、一連のゼロクラフィー処理部を
次々に通過させる。マイクロプロセツサ２２とメモリ２
３を存する適当な制御装置２１は、原稿書類１４を最終
的支持体のシー１〜例えは複写用紙２０の上に複製する
なめ、複写機１０を構成するいろいろな構成要素を所定
の時間関係で作動させる。

この脊骨に精通する者は理解されるであろうか、メモリ
２３は、適当な読出し専用メモリ（Ｒ叶）、ランダムア
クセスメモリ（ＲＡＭ）または（および）不揮発性メモ
リ（ＮＶＭ）であってもよい。メモリ２３は、複写機１
０のさまざまな動作パラメータと、使用者が１０クラム
した複写実行情報を記憶する働きを６一 する。

最初に、帯電部２４において、感光体１５の光導電性表
面１６が適当な帯電装置例えばスコロトロン２５によっ
て一様に帯電される。次に、露光部２６において、一様
に帯電された光導電性表面１６が露光されて、感光体１
５の上に原稿書類１４の静電潜像が生成される。このた
め、原稿書類１４を支持するプラテン２８に、走査スリ
ット３０が設けられている。ここでは一定速度の搬入ロ
ール対３２と搬出ロール対３３で例示した適当な原稿搬
送装置が、原稿書類を搬送して上記走査スリット３０を
通過させる。ロール対３２．３３は、主駆動モーター１
９に伝動手段を介して連結されている。ロール３２は電
磁クラッチ３４を介して連結されている。複写する原稿
書類１４の挿入を感知して、複写機１０の動作を開始さ
せるため、適当な原稿センサ（図示せず）がプラテン２
８の入口に設けられている。

プラテン２８の下に配置されたランプ３５は、走査スリ
ット３０と、その上の原稿書類１４の線状部分を照明す
る作用をする。走査された原稿書類の線状部分から感光
体１５の光導電性表面１６へ選択された画像光線を光学
的に伝送するために、適当な光ファイバー形レンズアレ
ー３７が、露光部２６に設置されている。光ファイバー
形レンズアレー３７は、例えば屈折率分布形ファイバー
エレメントアレーでもよい。

露光後、感光体１５の光導電性表面１６上の静電潜像は
、現像部４０において現像される。ここでは、適当な現
像装置、例えば主駆動モーター１９に一伝動手段を介し
て連結された磁気ブラシ現像ロール４１が現像ハウジン
グ４３内の混合現像剤を運んで、静電潜像に接触させ、
静電潜像を現像して可視化する。

複写用紙２０は給紙１ヘレイ４５の底板４４の上にスタ
・ンク状に置かれている。用紙スタック４７の一番上の
複写用紙２０を、供給ロール４９が作用する位置まで持
ち上げるために、給紙トレイ４５の底板４４を上昇させ
る適当な昇降手段が設置されている。供給口。

−ル４９は、電磁クラッチ５１を介して主駆動モーター
１９によって駆動され、一番上の複写用紙を整合ロール
対５０のニップに送り込む。整合ロール対５０は、複写
用紙を感光体１５の光導電性表面１６上のトナー像に整
合させて、転写部５２へ運ぶ。転写部５２では、適当な
転写用コロトロン５３が光導電性表面１６上のトナー像
を複写用紙へ転写する。続いて、剥離用コロトロン５４
が複写用紙を光導電性表面１６から分離する。

転写部５２を出た複写用紙は、定着装置１００へ運ばれ
、ここでトナー像が永久的に複写用紙へ定着される。

定着されたコピーは、搬送ロール対５６によって適当な
受取り手段、例えば出力ドレイ（図示せず）へ排出され
る。整合ロール対５０と搬送ロール対５６は、適当な伝
動手段、例えばベルトとプーリーを介して主駆動モータ
ー１９によって駆動される。

転写後、感光体１５の光導電性表面１６に残っている残
留現像剤は、清掃部６２において清掃ブレード６３で除
去される。清掃ブレード６３で除去された現像剤は、適
当な集積装置６４に堆積し、運び出され°る。

以上、ドラム形式の感光体について説明したが、他の形
式の感光体、例えばベルト、ウェフなどを用いてもよい
ことは理解されるであろう。

光導電性表面１６をスコロトロン２５によって所定の電
位に有効に、かつ制御して帯電させるには、光導電性表
面１６すなわち感光体に捕捉されたすべての電荷を、帯
電に先立って除去する必要かある。

このために、消去装置６９が設置されている。

定着装置１００は、加熱された定着ロール構造１０１と
加圧ロール構造１１０を有する加熱加圧ロール式定着装
置である。第４図〜第６図に示すように、定着ロール構
造１０１は、押出しアルミニウム芯すなわちチューブ１
２０と、駆動エンドキャップ１２５と、エンドキャップ
１３０から成っている。エンドキャップ１２５，１３０
は、後で詳しく述べる方法で、押出しアルミニウムチュ
ーブ１２０に溶接される。

好ましい実施例では、デユープ１２０はアルミニウム合
金６０６３−Ｔ５から作られている。チューブ１２０は
、アルミニウムインボッ１〜を加熱し、加熱されたイン
ゴットを押出プレスの中に置き、所望の形状の開口から
押し出して作られる。アルミニウムは、鋼製押出ダイの
形状が付与されて１個の中空押出品になる。得られたチ
ューブは、すぐれた結晶粒子構造と均一な合金成分分布
を有し、容易に溶接したり、機械加工することができる
。エンドキャップ１２５，１３０は、チューブ１２０と
は異なる合金、例えば鋼から作ることが好ましい。

第１図に示すように、従来は、精密機械加工されたエン
ドキャップを精密機械加工された定着ロールチューブに
嵌め込んでいた。エンドキャップを製作して定着ロール
チューブに嵌め込むこの方法は非常に製造費が高い。定
着ロールチューブにエンドキャップを収り付りる工程に
よる費用を省くため、３個の部品を摩擦溶接する方法が
開示されている。一般に、摩擦溶接においては、第２Ａ
図に示すように、一方の加工部品を静止保持装置に固定
し、他方の加工部品を、通例はフライホイール付きのス
ピンドルチャックの中に締め付けて、急激に加速する。

所定の速度に達したら、駆動動力を除いて、固定した加
工部品を回転中の加工部品に押しつける。第２Ｂ図に示
すように２つの加工部品間の摩擦によってフライホイー
ルが減速し、運動エネルギーが摩擦熱へ変換される。こ
の結果、加工部品の合わせ面は軟化するか、溶融しない
。第２Ｃ図に示すように、回転が止む直前に、２個の加
工部品が接着する。残っているフライホイールのエネル
ギーは、金属境界面を熱間加工し、不純物またはホイド
を除去して結晶粒子構造を純化する。第２Ｄ図は、７ラ
イポイールが停止し、溶接が完了した状態を示す。

非常に異なる材料を摩擦溶接する場合、はらつきのない
金属溶接および溶接費用の見込みは、なされた接合の下
準備の量に比例する。本発明は、金属溶接を接合強さを
与える手段として置き換えるため、“はまり合い効果″
を考慮した第４図〜第６図の接合構造を開示する。

鋼製エンＩ−キャップ１２５と１３０は、本発明に従っ
て、同じやり方で、アルミニウム製円筒形定着ロールデ
ユープ１２０に対し摩擦溶接される。例えは、エンドキ
ャップ１２５をコレット（図示せず）の中に置き、定着
ロールチューブ１２０を動がないように保持する。コレ
ラ）へは、モーターで駆動されたフライホイールの慣性
によって回転している。定着ロールチューブ１２０を漸
進的に動がしてエンドキャップ１２５に接触させる。両
者の摩擦により、定着ロールデユープ１２０が溶けて、
エンドキャップの逃げ部分１２７に流れ込む。定着ロー
ルチューブ１２０がエンドキャップに接触する直前に、
エンドキャップの駆動が停止されるが、エンドキャップ
は回転し続ける。エンドキャップの駆動力が除かれると
、アルミニウムの溶融状態が短時間続き、その後アルミ
ニウムが凝固して、エンドキャップの運動が止まる。定
着ロールチューブの内部には、定着ロールチューブの被
覆層を加熱するためのランプ（図示せず）形式の加熱器
が設置される。ランプが発生した熱は、アルミニウムを
さらに膨張させて、定着ロールデユープを、エンドキャ
ップの四部の中にはめ込む作用をする。この異種金属溶
接法は非常に効果があるのて、定着ロールチューブの被
覆層が消耗したとき、定着装置の再利用が広く行われて
いる。

同種の金属を摩擦溶接する場合、はらつきのない金属溶
接、溶接費用、および定着ロールデユープの内径部内に
残る溶接くずの見込みは、使用する接合下準備の形式に
直かに比例する。従来の溶接法を用いて同種材料のエン
ドキャップと定着ロールデユープを接合すると、定着ロ
ールデユープの内部に残る溶接くずが脱落して定着ロー
ルチューブ内部の加熱器に付着し、加熱のむらが生じた
り、加熱器の寿命が短くなるてあろう。この場合には、
複写機から定着装置を取り外し、定着装置から加熱器を
取り外す費用のかかるプロセスが必要になる。この溶接
くずは、定着ロールチューブを機械加工して除去できる
か、費用がかかる。第７図に、２つの同種材料を接合す
る費用効果の高い方法を示す。この方法は、溶接工程に
」３いて生じた、定着ロール構造１５０の内部に通常残
される溶接ぐずを閉じ込めることを考えている。第７図
のエンＩ・キャップ１５６には、長方形渦形式の閉込め
領域１５８が設けてあり、定着ロールヂューフ１５３−
］４− とエンドキャップ１５６を前述のように摩擦溶接したと
き堆積する“′羊の角パすなわち過剰の溶接くずは、こ
の長方形溝の中に閉じ込められる。定着ロールチューブ
の外面上に生じた“羊の角パは、平滑かつ一様な外観に
なるように、機械加工で除去される。

以上の説明で、摩擦溶接法を用いてエンドキャップを定
着ロールチューブに接合する費用効果の高い方法が提供
されたことは理解されるであろう。

摩擦溶接の際、定着ロールチューブとエンドキャップの
どちらを回転させてもよい。例えば、異種金属を溶接す
る場合は、回転しているアルミニウム定着ロールチュー
ブを、第４図の右側から、静止しているエンドキャップ
の中央部分の垂直壁面に直角の部分に挿入して、エンド
キャップの中央部分に押し付ける。アルミニウムが摩擦
によって溶融し、エンドキャップの中央部分の隣に作ら
れた前記直角の部分の一部である空洞に充満し、はまり
合い構造を形成する。アルミニウムはエンドキャップの
中央部分の外面を越えて流れ出るが、このフラッシュは
、機械加工で除去することができる。

本方法が、エンドキャップの中央部分のみに対する摩擦
溶接（はまり合いがまったくない）に比べて、機械的強
度を向上させる利点を有することは明らかである。

図示した構造を参照して発明を説明したが、発明は、記
載した特定の細部構造に限定されるものてはなく、特許
請求の範囲に含まれるすべての修正物または変更物を包
含するものとする。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の定着ロール構造の側面図、第２Ａ図〜
第２Ｄ図は、摩擦溶接工程を示す摩擦溶接装置の略側面
図、 第３図は、本発明を組み入れるのに適した形式のゼログ
ラフィー複写機の側面図、 第４図は、本発明を組み入れた定着ロールチューブの側
面図、 第５図は、第４図の定着ロールデユープの端面図、 第６図は、本発明のエンドキャップの正面図、および 第７図は、本発明のエンドキャップ接合方法の代替実施
例の正面図である。 符号の説明 １０・・・複写機、１４・・・原稿書類、１５・・・感
光体、１６・・・光導電性表面、１７・・・軸、１８・
・・移動方向、１９・・・主駆動モーター、２０・・・
複写用紙、２１・・・制御装置、２２・・・マイクロプ
ロセッサ、２３・・・メモリ、２４・・・帯電部、２５
・・・スコロトロン、２６・・・露光部、２８・・・プ
ラテン、３０・・・走査スリット、３２・・・搬入ロー
ル対、３３・・・搬出ロール対、３４・・・電磁クラッ
チ、３５・・・ランプ、３７・・・光ファイバ形レンズ
アレー、４０・・・現像部、４１・・・磁気ブラシロー
ル、４３・・・現像ハウジング、４４・・・底板、４５
・・・給紙トレイ、４７・・・用紙スタック、４９・・
・供給ロール、５０・・・整合ロール対、５１・・・電
磁クラッチ、５２・・・転写部、５３・・・転写用コロ
トロン、５４・・・剥離用コロトロン、５６・・・搬送
ロール対、６２・・・清掃部、６３・・・清掃ブレード
、６４・・・集積器、６９・・・消去装置、１００・・
・定着装置、１０１・・加熱定着ロール構造、１１０・
・・加圧ロール構造、１２０・・・定着ロールデユープ
、１２５・・・−１７＝ 駆動エンドキャップ、１２７・・・逃げ部分、１３０・
・エンドキャップ、１５’Ｏ・・・定着ロールチューブ
、１５６・・・エンドキャップ、１５７・・・羊の角、
１５８・・・閉込め領域。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 円筒形中空支持部材と、前記支持部材の両端に摩擦溶接
   で接合された、前記支持部材とは異なる材料で作られた
   第１駆動エンドキャップと第２エンドキャップから成る
   定着ロール構造であって、 摩擦溶接によって溶融した前記中空支持部材が流れ込ん
   で、前記エンドキャップと前記中空支持部材が相互には
   まり合った関係になるように、前記エンドキャップに空
   洞部分が設けてあることを特徴とする定着ロール構造。