JPH0736302A - 定着器用ローラ及び定着器用ローラを使用する定着装置 - Google Patents

定着器用ローラ及び定着器用ローラを使用する定着装置

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JPH0736302A
JPH0736302A JP17916293A JP17916293A JPH0736302A JP H0736302 A JPH0736302 A JP H0736302A JP 17916293 A JP17916293 A JP 17916293A JP 17916293 A JP17916293 A JP 17916293A JP H0736302 A JPH0736302 A JP H0736302A
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JP
Japan
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elastic layer
roller
fixing device
elastic
layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP17916293A
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English (en)
Inventor
Yoshinori Shimizu
清水良憲
Atsushi Hosoi
細井  敦
Akira Yamamoto
山本  明
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 画像形成装置の加熱定着に用いられる定着器
用ローラは、芯金の周囲に弾性層を形成し、その外周に
表面被覆層を形成しているが、弾性層の熱膨張係数が表
面被覆層のそれより大である場合は、加熱時に弾性層が
表面被覆層を弾性限界を超えて伸長させ、冷却時に該層
にしわを生ぜしめることになる。本発明は、このような
問題を解決する。 【構成】 芯金部材1の周囲に弾性層2を介して、該弾
性層より小さい熱膨張率の表面被覆層3を形成した定着
器用ローラにおいて、加熱定着動作に伴う温度で熱膨張
した弾性層の外径を、熱膨張しかつ弾性限界に達した表
面被覆層の内径以下にする弾性層の空孔4を、軸方向に
複数設け、弾性層の膨張を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、画像形成装置におい
て、相手方と弾性的に接触する定着器用ローラ及び定着
器用ローラを使用する定着装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、電子写真複写機等の定着装置に使
用される定着器用ローラとして、芯金の周面に弾性層を
形成し、その外周に離型性等確保のため表面被覆層とし
て、弾性層の膨張係数より低い値のPFAチューブなど
を形成したものが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に画像
形成装置等の定着装置では、熱定着を行うために150
〜200℃の熱が定着器用ローラに加えられている。し
かし上述した従来の定着器用ローラでは、弾性層を形成
する材料の熱膨張が、表面被覆層を形成する材料の熱膨
張より大きくて、表面被覆層にその弾性限界を超えて、
弾性層の膨張によって伸びが生じた場合、ローラの温度
が下がり弾性層及び表面被覆層が収縮しても、表面被覆
層に生じた弾性限界を超えた分の伸びは収縮しないの
で、表面被覆層にしわが生じ定着器用ローラに凹凸がで
きてしまうという問題があった。このしわは、定着器用
ローラの温度が上がって弾性層が熱膨張すれば消える。
【0004】ここで例えば、固体支持される加熱体と、
この加熱体と摺動するフィルムと、このフィルムに記録
材を圧接させる定着器用ローラを有するような定着装置
(特開昭63−313182号公報)においては、加熱
体が低熱容量であるため急速に昇温し短時間で加熱定着
動作に供されるので、定着器用ローラは温まりにくく、
表面被覆層のしわは消えない場合があり、定着器用ロー
ラの凹凸によって加圧むらを生じ、定着不良や紙しわ等
の問題を起こすという問題があった。
【0005】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、上記
事情に鑑みてなされたもので、表面被覆層のしわを防止
し、安定した画像の得られる定着器用ローラを提供する
ことを目的とするもので次のように構成される。
【0006】本発明は、芯金の周面に弾性層を介して上
記弾性層を形成する材料の膨張率より小さい膨張率の材
料で形成された表面被覆層を形成してなる定着器用ロー
ラにおいて、熱膨張した弾性層の外径を、熱膨張しかつ
弾性限界に達した表面被覆層の内径以下にする弾性層の
空孔を設けたことを特徴とする。
【0007】上記構成とすることで、弾性層の熱的な膨
張、収縮時に発生する力を空孔に吸収して、弾性層の外
径を、熱膨張しかつ弾性限界に達した表面被覆層の内径
より小さくすることで表面被覆層の弾性限界をこえた伸
びの発生をおさえ、温度が下がったときの表面被覆層の
しわが生じないようにして、定着器用ローラの凹凸を防
ぎ、定着不良のない良好な定着画像を得ることができ
る。
【0008】更に上記空孔を設けたことにより、相手方
と弾性的に接触する際に、圧縮領域を広くとることがで
き、ゴム硬度を下げたのと同じ効果が得られる。
【0009】
【実施例】
<実施例1>以下、添付図面に基づいて本発明の実施例
を説明する。
【0010】図1は本発明の実施例1の定着器用ローラ
の斜視図、図2は該定着器用ローラの側面図である。
【0011】図1及び図2に示されるように、本実施例
の定着器用ローラは、軸状芯金部材1の周囲に、円筒状
の弾性層2を介して表面被覆層3が形成される。前記弾
性層2の熱膨張係数は、前記表面被覆層3の熱膨張係数
より大である。弾性層2の内部には、軸方向に延びる空
孔4が形成される。
【0012】空孔4は、スポンジの空孔のような無方向
性でなく、軸方向に向かう方向性を有する。また、本実
施例では空孔4は図2のごとくに断面円形をしている
が、例えば長円としてもよいしその他の適宜形状とする
ことができる。
【0013】上記実施例で得た弾性ローラを複写機の定
着装置に用いて性能を確認したので、ここに具体的数値
をもって示す。
【0014】図3はフィルム加熱方式の画像加熱定着装
置の概略断面図である。5はエンドレス状の耐熱性フィ
ルム(定着フィルム)であり、互いに略平行に配設した
駆動ローラ6と、テンションローラを兼ねる従動ローラ
7と、加熱体8の3部材間を懸回張設させてある。フィ
ルム5は厚さ20μmの耐熱フィルム(ポリイミド)に
10μmの離型層(PTFE)をコートしたものであ
る。
【0015】加熱体8は、低熱容量のセラミック基板上
に銀パラジウムの通電発熱体を設けたものである。加熱
体8の温度は基板背面の温度検知素子9で検出され、加
熱体8への通電が制御されることで所定の温度(定着温
度)になるように温調制御される。
【0016】また、本発明の定着器用ローラが加圧ロー
ラとしてフィルム5を挟んで加熱体8に総圧70Nで圧
接している。
【0017】この加圧ローラ10は、外径10mmのス
テンレス製芯材上に、図2の断面形状をもって、外径2
0mm、有効周面長さ230mm、肉厚5mmの空孔付
き弾性層をシリコーンゴムで形成し、更にその外周面に
50μmのPFAチューブを設けている。加熱体8と加
圧ローラ10の圧接部において、トナーPを有する転写
材Tを挟持搬送しつつ加熱加圧処理することによって定
着処理が行われる。
【0018】上記構成の加圧ローラを加熱し放置する
と、弾性層は熱的に膨張、収縮するが、空孔4を設ける
ことにより、その際に発生する力を吸収でき弾性層の外
径変化を小さくできる。よってPFAチューブに発生す
るしわを軽減することができる。
【0019】本実施例で用いた加圧ローラの空孔4は加
圧ローラ中心から半径7.5mmの円周上に等間隔に1
6ケ設けられておりその大きさは直径1.5mmであ
る。
【0020】以下、従来例の定着器用ローラと本実施例
の定着器用ローラに関して、弾性層の熱膨張及び表面被
覆層の熱膨張と弾性によりローラの外径変化を考察す
る。
【0021】一般に、物体の線膨張率をα、体膨張率を
βとすると、β=3αの関係があり、シリコーンゴムの
線膨張率はαシリコーン =2.6×10-4、PFAチューブ
の線膨張率はαPFA =1.2×10-5である。
【0022】ここで弾性層及びPFAチューブに関して
20℃→200℃加熱による外径変化をおのおの計算す
る。まず従来例定着器用ローラ(空孔なし)を想定す
る。外径、PFAチューブ厚などの寸法は実施のものと
同じとする。
【0023】 弾性層の外径(200℃)2R1 =2√((1+2・αシリコーン ・Δt)(R 0 2 −52 )+52 ) …(第1式) PFAチューブの内径(200℃)2r1 =2(1+αPFA ・Δt)r0 …(第2式) 、においてΔt=180℃、R0 =r0 =9.5m
mである。
【0024】第1式、第2式に前記数値をあてはめる
と、200℃における 弾性層の外径は19.63mm PFAチューブの内径は19.04mmとなる。
【0025】、から明白なように、弾性層の熱膨張
がPFAチューブの熱膨張よりも大きいので、PFAチ
ューブには力学的な伸びを生じる。弾性限界を超えて伸
びた場合は、ローラが冷えたときにPFAチューブは元
の寸法に戻らず伸びたままとなるので、PFAチューブ
にしわを生じてしまう。
【0026】そこで少なくとも膨張した弾性層の外径
が、膨張したPFAチューブが弾性限界に達した際の内
径より小さくなければならず、望ましくは膨張後の弾性
層の外径をPFAチューブの内径と等しくするために、
弾性層に空孔を設ける。一般に空孔のある弾性層が熱膨
張するとその空孔自体も膨張するが、本実施例の場合は
外周にPFAチューブがあるので、弾性層の膨張は空孔
で吸収され、外径変化を小さくすることができる。
【0027】外径1.5mmの空孔4は、ローラを20
0℃に加熱した際0.4mmになった。ここで20℃に
おける弾性層の体積をV0 、半径をR0 、空孔の半径を
0、200℃における弾性層の体積をV1 、半径をR
1 、空孔の半径をr1 とすると、 V1 −V0 ={(R1 2−R0 2)+16(r0 2−r1 2)}π×l …(第3式) 更に V1 −V0 =(1+β・Δt)V0 −V0 =β・ΔtV0 …(第4式) という関係が成り立つ。但し、l:ローラ面長。
【0028】ここで空孔4の外径は20℃→200℃の
加熱により、1.5mm→0.4mmとなった。これを
第3式、4式に代入することにより空孔を設けた弾性層
の膨張時の外径を求めることができる。
【0029】弾性層の外径はR1 =19.19mmとな
る。前述したようにPFAチューブの内径は19.04
mmと求められたので、弾性層の外径とPFAチューブ
の内径がほぼ等しくできたことが分かる。
【0030】事実、20℃→200℃の加熱により生じ
る外径変化を理論値と比較すると(但しチューブ厚の変
化は無視)、
【0031】
【表1】
【0032】表1のようになり、実施例ローラ及び従来
例ローラの外径の実測値はそれぞれの理論値に近い値と
なっていて、実測値については、従来のローラに比べて
本発明のローラ外径変化が0.4mm程度小さくなって
いることが分かる。
【0033】また、実施例の定着器用ローラにおいて
は、ローラの温度が下がったときに生じるPFAチュー
ブのしわは見られず、良好な定着画像も得ることができ
た。
【0034】また空孔4の位置に関して考察する。上記
実施例においては、加圧ローラ中心から半径7.5mm
の円周上に設けられているが、例えば弾性層の芯金と接
する箇所に設けることもでき、この場合、弾性層が圧力
により影響を受けないように配慮すべきである。
【0035】また、弾性層がPFAチューブと接する箇
所に空孔を設けると、ローラとしての硬度にむらが生じ
るのであまり好ましくない。以上、空孔は弾性層の中央
付近に設けるのが望ましい。
【0036】<実施例2>図4に係る定着器用ローラ
は、図1,図2に示す構造のものと比べて、断面形状
が、空孔4を半径線に対し非対称として、さらに任意の
半径線がいづれかの空孔を貫通するように配置したこと
に特徴がある。
【0037】こうした構造の定着器用ローラによれば、
表面被覆層のしわの発生を軽減することができる他に、
該定着器用ローラの硬度は、どの部分にあっても均一な
ものとすることができる。
【0038】<実施例3>図5に係る定着器用ローラ
は、図4の構造のものと比べて、空孔4の周方向の最大
幅Wが、圧接領域Nの周方向幅よりも狭く形成されてい
ることに特徴がある。
【0039】こうした構造の定着器用ローラによれば、
表面被覆層のしわの発生を軽減することができる他に、
弾性の均一性を向上させることができる。
【0040】なお、本発明の前記各実施例において、弾
性層にはシリコーンゴム、被覆層にはPFAチューブを
用いた例で説明したが、本発明はこれらの材料に限定さ
れることなく、定着に適したその他のゴム、プラスチッ
クを採用することができる。
【0041】
【発明の効果】以上詳述した如く本発明によれば、定着
器用ローラのPFAチューブ等の被覆層のしわの発生を
軽減することができ、ローラに凹凸なく定着不良のない
良好な定着画像の得られかつ紙しわ等の発生のない定着
器用ローラを供給できる。
【0042】更に本発明によれば、相手方と弾性的に接
触する際に圧接領域を広くとることができ、ゴムの硬度
を下げたのと同じ効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1に係る定着器用ローラの斜視
図。
【図2】本発明の実施例1に係る定着器用ローラの断面
図。
【図3】本発明の実施例1に係る定着器用ローラを使用
する定着装置概略図。
【図4】本発明の実施例2に係る定着器用ローラの断面
図。
【図5】本発明の実施例3に係る定着器用ローラを使用
する定着装置概略図。
【符号の説明】
1…芯金 2…弾性層 3…表面被覆層 4…空孔 5…フィルム 6…駆動ローラ 7…テンションローラ 8…加熱体 9…温度検知素子 10…加圧ロー
ラ T…トナー P…転写材 N…圧接領域巾 W…空孔最大巾

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 軸状の芯金部材の周囲に弾性層を介して
    上記弾性層を形成する材料の膨張率より小さい膨張率の
    材料で形成された表面被覆層を形成してなる定着器用ロ
    ーラにおいて、加熱定着動作に伴なう温度で熱膨張した
    弾性層の外径を、熱膨張しかつ弾性限界に達した表面被
    覆層の内径以下にする弾性層の空孔を、軸方向に複数設
    けたことを特徴とする定着器用ローラ。
  2. 【請求項2】 固定支持される加熱体と、この加熱体と
    摺動するフィルムと、このフィルムに記録材を圧接させ
    る加圧手段を有する定着装置であって、前記加圧手段
    に、軸状の芯金部材の周囲に弾性層を介して上記弾性層
    を形成する材料の膨張率より小さい膨張率の材料で形成
    された表面被覆層を形成してなる定着器用ローラを用
    い、加熱定着動作に伴なう温度で熱膨張した弾性層の外
    径を、熱膨張しかつ弾性限界に達した表面被覆層の内径
    以下にする弾性層の空孔を、軸方向に複数設けたことを
    特徴とする定着装置。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2において、表面被覆層に
    PFAチューブを用いたことを特徴とする定着器用ロー
    ラ又は前記定着器用ローラを使用する定着装置。
JP17916293A 1993-07-20 1993-07-20 定着器用ローラ及び定着器用ローラを使用する定着装置 Pending JPH0736302A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015035201A1 (en) * 2013-09-05 2015-03-12 Harvest Automation, Inc. Roller assembly for autonomous mobile robots

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015035201A1 (en) * 2013-09-05 2015-03-12 Harvest Automation, Inc. Roller assembly for autonomous mobile robots
US9073501B2 (en) 2013-09-05 2015-07-07 Harvest Automation, Inc. Roller assembly for autonomous mobile robots

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