JPH03150585A - 圧力ローラ定着装置 - 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、未定着のトナー像を有する像支持体を一対の
ローラを通してトナー像の定着をはかるための電子写真
・静電記録等の定着装置に使用される圧力ローラ定着装
置に関する。

（従来の技術） 互いに加圧・押圧させた１対のローラ間に定着すべきト
ナー像を担持した像支持体を通過させて、圧力によりト
ナー像を定着させるローラ定着方式は公知である。第５
図はその例を示すもので、両端支持上ローラ１０及び両
端支持下ローラ２０の間を像支持体３０が通過する状態
を説明するものである。

この場合、荷重が各ローラの両端にかかるため、第５図
に示すように、像支持体にかかる圧力が、ローラ長にわ
たって不均一になるという問題がある。

従来、上記のような問題を解決するため、種々の工夫が
なされている。例えば、実公昭６１−３０１４号公報に
は、ローラの軸心を交差（スキュー）させ、かつローラ
の形状を逆クラウンにして荷重を両端部から負荷し、定
着に必要な圧力を発生させるものが開示されている。ま
た、軸心をスキューさせないものとして、特開昭４９−
７７６４１号公報には、両端に支持部を持つローラと、
円筒形部材の内側で軸方向中央部近傍に支持部を有する
センターサポート中空ローラを加圧接触させたローラ対
よりなる圧力ローラ定着装置が開示されている。この圧
力ローラ定着装置は、ローラを形成する両部材の断面二
次モーメントの値を等しくするように選定し、両ローラ
間に作用するローラ軸方向の圧力分布を均一ならしめよ
うとしている。すなわち、軸方向中央部近傍に支持部を
有するセンターサポート中空ローラは、片持ち梁として
作用し、他方のローラは、両端支持梁として変形する。

（発明が解決しようとする課題） ところが、実公昭８１−３０１４号公報に開示されてい
るような、ローラの軸心を交差させた場合には、軸心を
交差させるための機構が必要になり、ローラ支持等の定
着装置の小型化、軽量化をはかることができず、また、
軸力の発生により像支持体がカールしたり紙しわが発生
するという欠点があった。

一方、特開昭４９−７７８４１号公報に記載の圧力ロー
ラ定着装置においては、センターサポート中空ローラと
他方の中空ローラは、ローラの支持方法が異なるため、
断面二次モーメントを同一にしても、両者のローラのた
わみ曲線が一致せず、均一な圧力分布が得られないとい
う問題があった。

本発明は、従来の技術における上記のような問題点に鑑
みてなされたものである。

したがって、本発明の目的は、ローラの長さ方向にわた
って圧力分布が均一な圧力ローラ定着装置を提供するこ
とにある。

（課題を解決するための手段及び作用）本発明の圧力ロ
ーラ定着装置は、両端に支持部を持つローラと、円筒形
部材の内側で軸方向中央部近傍に支持部を有する中空ロ
ーラを加圧接触させたローラ対よりなり、そして、上記
ローラ対の少なくとも一方が逆クラウン形状のテーパー
を付与したローラであることを特徴とする。

すなわち、本発明は、上記したたわみ曲線の相違による
圧力分布の不均一性の回避と、紙しわ防止のために、少
なくとも一方のローラを逆クラウン形状、すなわち、端
部のローラ径が中央部の径よりも大きい形状にすること
により、両ローラのたわみによる接触を補正しようとす
るものである。

以下、本発明を図面によって説明する。第１図は、本発
明の圧力ローラ定着装置を像支持体が通過する状態を説
明する図であって、図中は、１１はセンターサポートロ
ーラであって、サポート軸１２によって中央部で支持さ
れている。２０は両端支持下ローラであって、両端で支
持されている。３ｏは像支持体であって、ローラ間を通
過する。サポト軸１２の両端部には、それぞれ全荷重Ｆ
の半分が、又、両端支持下ローラの両端には、それぞれ
全荷重Ｆの半分がかかることになる。本発明の場合、セ
ンターサポートローラー１及び両端支持Ｆローラ２０の
少なくとも一方が、逆クラウン形状になっており、軸方
向に均一な圧力分布が得られるのである。

以下にその原理を第２図を参酌して説明する。

第２図は、たわみ量算出のための図面であって、両ロー
ラが全長しにわたり等分布荷重Ｗを受けた場合、センタ
ーサポートローラ圧接部のたわみδ１　（Ｘ）及び両端
支持下ローラ表面のたわみδ２（ｘ）はそれぞれ次のよ
うに表すことができる。

Ｗφ （Ｘ’ ４・Ｌｏ　　３ ・　Ｘ （ここで、Ｅｌ及びＥ２はローラ材料の弾性常数、１１
（Ｘ＞及びｌ２（Ｘ）は断面２次モーメントである。） 上記式（１）及び（２）から分かるように、■。

（Ｘ）及び１２（Ｘ）が軸方向Ｘに変化しないで一定と
見なされるならば、両ローラのたわみ曲線は異なる４次
式で表されるため、接触部に於けるたわみ曲線は一致せ
ず、等分布荷重が両ローラ間に作用しないことになる。

たわみδｌ（Ｘ＞と６２（ｘ）の差だけ、少なくとも一
方のローラの外径を最初から４次式の形状で加工すれば
、両ローラ間には、均一な荷重分布が作用する。また、
サポート軸の形状は、センターサポートローラ端部の内
側と接触せず、曲げにより発生する応力が許容応力範囲
内にあるように設定すればよい。

（実施例） 次に本発明の具体的な実例を挙げて説明する。

センターサポートローラ１１及び両端支持下ローラ２０
は、材料として通常使用されている鋼（Ｅ＝２、Ｉ　Ｘ
ＩＯ’　ｋｇ／ｍ＋ｆｌ）を使用し、表面に硬質クロム
メツキ処理が施されているものであり、そして両端支持
下ローラ２０は中実のものである。各ローラの大きさは
、中央における外径りを３５ｍ、ローラ長りを２７０　
ｍｍとし、また、センターサポートローラ１１のサポー
ト長さし、は５０關である。付加する分布荷重Ｗは２　
ｋｇ／ｍ＋ｎ　（全荷重Ｆは５４０　ｋｇ）とする。各
ローラのたわみ曲線の計算結果を第３図に示す。

第３図は、ローラ軸方向に対するたわみ量のグラフであ
って、実線Ａが両端支持下ローラ２０のたわみ曲線を示
し、その他はセンターサポートローラ１１のたわみ曲線
であって、曲線Ｂ−Ｅは、肉厚がＬ　＋ｎ＋ａ、　１．
５　ｍｍ、　２　ｍ及び２．５ｎ＋ｍの場合を示す。

ｔ＝１ｍｍ＋の場合、両端支持下ローラ２０のたわみ曲
線と交差しているため、ローラ中火がら両端部に向かっ
て径を漸次増加させてもローラ間の接触を一致させるこ
とが出来ず、−様な圧力分布が得られない。ｔ　−１，
５＋ｎ＋ｎ以上になれば、たわみ曲線の交差はないので
、ローラを逆クラウン形状にして、−様な圧力分布を発
生させることが可能になる。

第４図は、ｔ−２ｍｍの場合のローラ軸方向に対するロ
ーラテーパー量δｒの関係を示すグラフで、実線Ｆは両
ローラに当量のテーパーを付与して逆クラウン形状にし
た場合であり、点線Ｇは、一方のローラにテーパを付与
して逆クラウン形状にし、他方は直円筒の場合を示す。

上記のローラを使用する場合、ローラの形状を第４図に
示すような逆クラウン形状（δｒ　−１５加又は３０ρ
）にすることにより一様な圧力分布が得られ、紙シワの
発生がなく十分な定着強度が得られることが確認できた
。

圧力定着ローラとして、比較的低圧力（１５０ｋｇ／　
ｃＩＩＩ以下）で定着が可能な場合、一方が金属ローラ
で、他方が金属芯に像支持体の圧縮弾性率よりも大きい
プラスチック或いはゴム等を被覆したローラであるロー
ラ対の組み合わせが考えられる。

この場合は、精度よく加工ができる金属ローラをセンタ
ーサポートローラとし、これを逆クラウン形状（４次曲
線）にすればよい。

（発明の効果） 本発明の圧力ローラ定着装置は、上記のように、両端に
支持部を持つローラと、円筒形部材の内側で軸方向中央
部近傍に支持部を有する中空ローラの少なくとも一方に
、逆クラウン形状のテーパーを付りしているから、ロー
ラの長さ方向にわたって均一な圧力分布が得られる。

また、ローラ軸の軸芯が平行であるため、（１）軸力が
発生しないのでローラ支持フレーム等の定着装置の小型
化、軽量化をはかることができ、（２）スキューローラ
特有の像支持体のカール防止が可能になる。

したがって、本発明の圧力ローラ定着装置を使用すれば
、像支持体がカールしたり、紙シワが発生することなく
定着が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の圧力ローラ定着装置の構成図、第２
図はたわみ瓜算出のための説明図、第３図はローラ軸方
向に対するたわみ量のグラフ、第４図はローラ軸方向に
対するローラテーパー量の関係を示すグラフ、第５図は
従来の圧力ローラ定着装置の構成図である。 ■０・・・両端支持上ローラ、ｌｌ・・・センターサポ
ートローラ、１２・・・サポート軸、２ｏ・・・両端支
持下ローラ、３０・・・像支持体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）両端に支持部を持つローラと、円筒形部材の内側
   で軸方向中央部近傍に支持部を有する中空ローラを加圧
   接触させたローラ対よりなる圧力ローラ定着装置におい
   て、上記ローラ対の少なくとも一方が逆クラウン形状の
   テーパーを付与したローラであることを特徴とする圧力
   ローラ定着装置。