JPH02300780A - 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、複写機、より詳細には、特定の材料から作ら
れたエンドキャップを同じ材料の定着ロールチューブに
摩擦溶接することによって生じる溶接くずを閉じ込める
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、例えは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）のとれか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６には、可視像
を形成するトナーか普通紙Ｉ＼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、電子的に記憶または生成した情報
から静電潜像を形成することがてきることを理解された
い。まノごテイジタル情報を、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てきる。しか
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セロクラフィー
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
足て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はれる。定着
ロールは、定着機能のほかに、複写用紙、例えは普通紙
を進めて、ゼロク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．．１６６号に記載されてい
る。

定着ロールの典型的な＋７４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・ｔ　Ｃ−）られ、内
部に縦軸に沿って電熱エレメントか設置されているもの
である。中空円筒形ロールは、通例、卦１またはアルミ
ニウムの芯に適当な熱り塑性材料例えばボリテ１〜ラフ
ルオロエヂレン（ここでは、ＩＩ　Ｔ　Ｆ　Ｅと略称す
る）が被覆されたものである。＋１　Ｔ　Ｆ　ＩＥは、
テユボン社（米）から「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１ンゴムと
Ｖｉｔｏｎがある。Ｖ　ｉ　ｔｏｎはデュポン社の登録
商標である。

一般に、定着ロールの芯は、円筒形チューン０）両端に
、パンダイ」け、溶接、その他の適当な方法によってエ
ンドキャップを取り付けて作らｈる。

さらに、定着ロールに回転運動を伝えるため、エンドキ
ャップに伝動継手を追加しなけれはならない。米国特許
第４，５２２，８（ｉ６弓に、従来の定ｊＳ″１コール
１？４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 同種の材料で作られた定着ロール構造は、定着ロールチ
ューンにエンドキャップを取り付けるだめの機械加工や
定着ロールチューンにエンドキャップを摩擦溶接するこ
とによって生じる”羊の角″′を処理するための機械加
工を必要とするので、複写機の製造にお（′〕る主要な
ロス１〜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Ｉ−キ
ャップを接合できる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
おいて定着ロールチューンの中に通常残る溶接くずを捕
らえるための閉込め構造をエンドキャップに設（づてい
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
入れた自動ゼログラフィー複写ｆｉｌＯ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、外周か適当な光導電性物質１６で被覆さ
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て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／Ｚに通過させる。マイクＸ］ブＸコセッザ２２とメ
モリ２３を有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
製するため、複写機］−Ｑ　′！！：ｔ１．＋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。

この分野に精通ずる者は理解されるてあろうか、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）てあってもよい３．メモリ２３は、複写機
１０のさまざまな動作パラメータと、使用名かプロクラ
ムした複写実行情報を記憶する動きを−〇− 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の静電潜像か生成される。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
送装置か、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［１０の動作を開始さ
せるため、適当な原稿センサ（図示ぜず）がプラテン２
８の入口に設（つられている。

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１４０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
ニレメン１ヘアレーてもよい。

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。ここては、適当な現
像装置、例えば主駆動モーター１９に伝動手段を介して
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〜レイ４５の底板４４の上にスタ
ッ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。供給ロール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、−容土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か光導電性表面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１〜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１〜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１〜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において清掃プレート６３て除
去される。清掃フレード６３て除去された現像剤は、適
当な集積装置６４に堆積し、運ひ出される。

以上、１〜ラム形式の感光体について説明したか、他の
形式の感光体、例えばベルト、ウェフなとを用いてもよ
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−）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がある。

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横道１０１と
加圧ロール′ｊｖｉ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ｔＩｌ造１０１は、押出しアルミニウム芯すなわち
デユープ１２０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Ａ・ツブ１
２５，１３０は、後で詳しく述へる方法で、押出しアル
ミニウムデユープ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。デユープ１２０は
、アルミニウムインコツトを加熱し、加熱されたインゴ
ットを押出プレスの中に置き、所望−１０＝ 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取りイ寸（ツる工
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
のスピントルヂ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Ｊ−Ｊる。第２
Ｂ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、加工部品のきわせ面は軟（ヒするが、
溶融しない。第２Ｃ図に示すように、回転か止む直前に
、２個の加工部品か接着する。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
たはボイドを除去して結晶粒子ｔｌＩＩ造を純化する。

第２Ｄ図は、フライホイールが停■Ｊ二し、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
準備の量に正比例する。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図の接合揚造を開示する。

鋼製エンドキャップ１２５と１３０は、同しやり方で、
アルミニウム製円筒形定着ロールチューブ１２０に対し
摩擦溶接される。例えば、エン１〜キヤツプ１２５をコ
レラ１〜（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Ｉ−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を漸進的に動かしてエ
ンドキＡ・ツブ１２５に接触さぜる。両者の摩擦により
、定着ロールチューブ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１２
０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か除かれると、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１〜キヤツプの運動が止まる。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）形式の加熱器か設置される
。ランプか発生した熱は、アルミニウムをさらに膨張さ
せて、定着ロールチューブを、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
効果があるので、定着ロールチューブの被覆層か消耗し
たとき、定着装置の再利用か広く行われてい＝１３＝ る。

本発明のように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、および定着ロールチュー
ブの内径部内に残る溶接ぐずの見込みは、使用する接合
下準缶ＩＩの形式に正比例する。

従来の溶接法を用いて同種材料のエン）・キＡ・ツブと
定着ロールチューブを接合すると、定論ロールチューブ
の内部に残る溶接ぐずか脱落して定着ロールチューブ内
部の加熱器にイ」着し、加熱のむらか生したり、加熱器
のノｆ命か短くなるであろう。

この場合には、複写機から定着装置を収り外し、定着装
置から加熱器を取り外す費用のかかるプロセスか必要に
なる。この溶接くずは、定着ロールチューブを機械加工
して除去できるが、費用かがかる。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、溶接二［程において生じた、定着ロール＋Ｉ＋１造
１５０の内部に通常残される溶接くずを閉し込めること
を考えている、。

第７図のエン１〜キヤツプ１５６には、長方形扇形〕−
（の閉込め領域１５８が設けられているので、定着口−
ルチューブ１５３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′”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″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、同種金属を溶接す
る場合、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、静止しているアルミニウムエン
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
、エンドキャップの中央部分に押し付ける。アルミニウ
ムは摩擦によって溶融し、エンドキャップの直角部分の
一部をなす長方形溝に充満し、羊の角″を形成する。

アルミニウムは、エンドキャップの外面や定着ロールチ
ューブを越えて流れ、“′羊の角°′の形を呈するが、
このビードは機械加工で除去することができる。従来の
方法が定着ロールチューブの中で溶接くず片があちこち
に当たるのを制御できないのに比べて、本方法は、定着
ロールチューブの中に残る溶接くずを閉じ込めることが
できるという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ではなく、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、ある材料のエンドキャップと異なる材料の定
着ロールデユープからなる定着ロール芯の側面図、 第５図は、第４図の定着ロール芯の端面図、第６図は、
第４図に示した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１
０セツザ、２３・・・メモリ、２４・・・帯電部、２５
・・・スコロトロン、２６・・・露光部、２８・・・プ
ラテン、３゜・・・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Ｉ・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・・・駆動エンドキャップ、１２
７・・・逃げ部分、１３０・・・エンドキャップ、１５
０・・・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、前記支持部材と同じ材料の第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、 前記エンドキャップを前記支持部材に摩擦溶接すること
   によって前記支持部材内に生じた“羊の角”を捕らえる
   閉込め部分が、前記エンドキャップに設けてあることを
   特徴とする定着ロール構造。