JPH10116675A - ヒートローラ及びヒートロール定着装置 - Google Patents
ヒートローラ及びヒートロール定着装置Info
- Publication number
- JPH10116675A JPH10116675A JP27230896A JP27230896A JPH10116675A JP H10116675 A JPH10116675 A JP H10116675A JP 27230896 A JP27230896 A JP 27230896A JP 27230896 A JP27230896 A JP 27230896A JP H10116675 A JPH10116675 A JP H10116675A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- roller
- heat roller
- coil spring
- heat
- roller body
- Prior art date
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- Granted
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- Fixing For Electrophotography (AREA)
- Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)
- Control Of Resistance Heating (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 セットアップ時の立上時間が短縮されると共
にヒートローラの変形及びベンディング量が低減された
ヒートローラを提供する。また、立上時間が短縮された
通紙性能及び定着性能に改善されたヒートローラ定着装
置を提供する。 【解決手段】 本発明によるヒートローラは、外周面に
離型層（１１）が形成されている中空状のローラ本体
（１０）と、このローラ本体（１０）の内側に同軸状に
圧着配置され、ローラ本体（１０）の内周面に対して半
径方向外向きの押圧力を作用するスパイラル状のコイル
バネ（１３）とを具える。スパイラル状のコイルバネ
（１３）の補強性能によりヒートローラの剛性が一層高
くなる。
にヒートローラの変形及びベンディング量が低減された
ヒートローラを提供する。また、立上時間が短縮された
通紙性能及び定着性能に改善されたヒートローラ定着装
置を提供する。 【解決手段】 本発明によるヒートローラは、外周面に
離型層（１１）が形成されている中空状のローラ本体
（１０）と、このローラ本体（１０）の内側に同軸状に
圧着配置され、ローラ本体（１０）の内周面に対して半
径方向外向きの押圧力を作用するスパイラル状のコイル
バネ（１３）とを具える。スパイラル状のコイルバネ
（１３）の補強性能によりヒートローラの剛性が一層高
くなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はヒートロール定着装
置に用いられるヒートローラ、特にセットアップ時の立
上時間が短く且つ外径変形量ベンディング量が一層低減
されたヒートローラに関するものである。さらに、本発
明は、このようなヒートローラを有するヒートロール定
着装置に関するものである。
置に用いられるヒートローラ、特にセットアップ時の立
上時間が短く且つ外径変形量ベンディング量が一層低減
されたヒートローラに関するものである。さらに、本発
明は、このようなヒートローラを有するヒートロール定
着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】複写機やプリント装置の定着装置として
ヒートロール定着装置が広く実用化されている。このヒ
ートロール定着装置では、外周面にフっ素樹脂層やシリ
コンゴム層等の離型層が形成されているヒートローラと
外周面に厚いシリコンゴム等が形成されたバックアップ
ローラとが用いられ、これらローラ間に未定着トナー像
が形成されている記録紙を通過させ、ヒートローラから
の熱によりトナー像を加熱融着するように構成されてい
る。ヒートローラは中空状に形成され、その内部にハロ
ゲンランプのようなヒータが配置され、赤外線ランプか
らの赤外光によりヒートローラを１７０℃〜１８０℃程
度まで加熱し、トナー像を加熱融着している。
ヒートロール定着装置が広く実用化されている。このヒ
ートロール定着装置では、外周面にフっ素樹脂層やシリ
コンゴム層等の離型層が形成されているヒートローラと
外周面に厚いシリコンゴム等が形成されたバックアップ
ローラとが用いられ、これらローラ間に未定着トナー像
が形成されている記録紙を通過させ、ヒートローラから
の熱によりトナー像を加熱融着するように構成されてい
る。ヒートローラは中空状に形成され、その内部にハロ
ゲンランプのようなヒータが配置され、赤外線ランプか
らの赤外光によりヒートローラを１７０℃〜１８０℃程
度まで加熱し、トナー像を加熱融着している。
【０００３】また、ヒートロール定着装置では、ヒート
ローラとバックアップローラとの間で押圧力を作用さ
せ、バックアップローラを弾性変形させて適切なニップ
幅を形成し、このニップを通過する間にトナー像を加熱
融着している。そして、定着性能はニップ幅と密接に関
連するため、ヒートローラのほぼ全長に亘って均一なニ
ップ幅を形成することが極めて重要である。
ローラとバックアップローラとの間で押圧力を作用さ
せ、バックアップローラを弾性変形させて適切なニップ
幅を形成し、このニップを通過する間にトナー像を加熱
融着している。そして、定着性能はニップ幅と密接に関
連するため、ヒートローラのほぼ全長に亘って均一なニ
ップ幅を形成することが極めて重要である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ヒートロール定着装置
を具える複写機では、本体のメインスイッチをオンした
後ヒートローラが予め設定した温度まで昇温しなければ
複写動作を開始しないように設定されているため、ヒー
トローラの立上時間をできるだけ短くすることが重要な
課題となっている。セットアップ時の立上時間を短くす
るためには、ヒートローラのローラ本体（例えば、アル
ミニウムの芯金）の肉厚をできるだけ薄くし、ヒートロ
ーラの熱容量を小さくすることが考えられる。
を具える複写機では、本体のメインスイッチをオンした
後ヒートローラが予め設定した温度まで昇温しなければ
複写動作を開始しないように設定されているため、ヒー
トローラの立上時間をできるだけ短くすることが重要な
課題となっている。セットアップ時の立上時間を短くす
るためには、ヒートローラのローラ本体（例えば、アル
ミニウムの芯金）の肉厚をできるだけ薄くし、ヒートロ
ーラの熱容量を小さくすることが考えられる。
【０００５】しかしながら、芯金の肉厚を薄くすると、
ローラとしての剛性が低下し、この結果ローラ外径が変
化するだけでなく真円度も低下してしまい、通紙性及び
定着性が著しく悪化してしまう。
ローラとしての剛性が低下し、この結果ローラ外径が変
化するだけでなく真円度も低下してしまい、通紙性及び
定着性が著しく悪化してしまう。
【０００６】また、ヒートロール定着装置ではヒートロ
ーラと加圧ローラとを相互に加圧しているため、ヒート
ローラにベンディングが生ずる。ベンディングが生ずる
と、ローラの軸線方向の中央部のニップ幅が小さくな
り、軸線方向の両端部のニップ幅が大きくなり、この結
果ローラ中央部の定着性が著しく悪化する不都合が生じ
てしまう。特に、ヒートローラの芯金の肉厚が薄くなる
に従ってベンディング量が大幅に増加し定着不足が顕著
に現れるばかりでなく、通紙性能も大幅に悪化してしま
う。一方、芯金の肉厚を厚くしてベンディング量を減少
させようとすると、熱容量が大きくなり、セットアップ
時の立上時間が長くなる不都合が生じてしまう。このよ
うに、ヒートロール定着装置においては、セットアップ
時の立上時間の短縮化とヒートローラの変形及びベンデ
ィング防止とは相反するものであり、これら両方の事項
を一挙に解決する方策はいまだ実現されていないのが実
情である。
ーラと加圧ローラとを相互に加圧しているため、ヒート
ローラにベンディングが生ずる。ベンディングが生ずる
と、ローラの軸線方向の中央部のニップ幅が小さくな
り、軸線方向の両端部のニップ幅が大きくなり、この結
果ローラ中央部の定着性が著しく悪化する不都合が生じ
てしまう。特に、ヒートローラの芯金の肉厚が薄くなる
に従ってベンディング量が大幅に増加し定着不足が顕著
に現れるばかりでなく、通紙性能も大幅に悪化してしま
う。一方、芯金の肉厚を厚くしてベンディング量を減少
させようとすると、熱容量が大きくなり、セットアップ
時の立上時間が長くなる不都合が生じてしまう。このよ
うに、ヒートロール定着装置においては、セットアップ
時の立上時間の短縮化とヒートローラの変形及びベンデ
ィング防止とは相反するものであり、これら両方の事項
を一挙に解決する方策はいまだ実現されていないのが実
情である。
【０００７】従って、本発明の目的は、セットアップ時
間の短縮化及びヒートローラの変形及びベンディングの
低減の両方の課題を一挙に解決したヒートローラを提供
することにある。さらに、本発明の目的は、セットアッ
プ時間が大幅に短縮されると共に、優れた通紙性能及び
定着性能を有するヒートロール定着装置を提供すること
にある。
間の短縮化及びヒートローラの変形及びベンディングの
低減の両方の課題を一挙に解決したヒートローラを提供
することにある。さらに、本発明の目的は、セットアッ
プ時間が大幅に短縮されると共に、優れた通紙性能及び
定着性能を有するヒートロール定着装置を提供すること
にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によるヒートロー
ラは、外周面に離型層が形成されている中空状のローラ
本体と、このローラ本体の内側に同軸状に配置したスパ
イラル状のコイルバネとを具え、スパイラル状のコイル
バネの外径面がローラ本体の内周面に圧接するように配
置したことを特徴とする。
ラは、外周面に離型層が形成されている中空状のローラ
本体と、このローラ本体の内側に同軸状に配置したスパ
イラル状のコイルバネとを具え、スパイラル状のコイル
バネの外径面がローラ本体の内周面に圧接するように配
置したことを特徴とする。
【０００９】本発明者がヒートローラの剛性を高める方
法について種々の実験及び解析を行なった結果、スパイ
ラル状のコイルバネを補強部材として用いるのが極めて
有効であることを見いだした。まず、ヒートローラの内
部には赤外線ランプが配置されるため、ヒートローラの
軸線の回りの空間に位置するような補強部材を配置する
ことができない。しかし、コイルバネはヒートローラの
内周面に沿って同軸状に配置できるので、赤外線ランプ
を配置するための空間を十分に確保できる。
法について種々の実験及び解析を行なった結果、スパイ
ラル状のコイルバネを補強部材として用いるのが極めて
有効であることを見いだした。まず、ヒートローラの内
部には赤外線ランプが配置されるため、ヒートローラの
軸線の回りの空間に位置するような補強部材を配置する
ことができない。しかし、コイルバネはヒートローラの
内周面に沿って同軸状に配置できるので、赤外線ランプ
を配置するための空間を十分に確保できる。
【００１０】次に、コイルバネは、その材料及び焼入条
件等を適切に設定することにより、極めて高い外形保持
能力を有することができ、半径方向内向きの外力が作用
してもほとんど変形しない外形保持能力を有している。
すなわち、コイルバネの特性として、その軸線方向の力
を作用させると容易に縮径し又は拡径して外形変形し易
い特性を有しているが、半径方向内向きの外力に対して
は外形変化しにくい特性がある。さらに、コイルバネの
軸線方向の引張力を作用させると縮径し易い特性を利用
して、縮径した状態でヒートローラの内部に挿入し、そ
の後開放すると、コイルバネは拡径しようとしてヒート
ローラの内周面に対して半径方向外向きの押圧力を発生
する。この押圧力は加圧ローラから作用する半径方向内
向きの力に対して強い抵抗力となる。さらに、コイルバ
ネの加圧ローラと対向しない側の部分はヒートローラに
より拘束されているから、加圧ローラからの押圧力に対
してコイルバネ自身に弾性的な反発力が発生し、この反
発力はヒートローラの変形を阻止するように作用する。
従って、これらコイルバネ自身の外形保持性能、半径方
向外向きの押圧力、及び加圧力に対する反発力を適切に
利用することにより、加圧ローラからの加圧力に対して
ヒートローラの外形すなわち心円度を適切に維持する。
ヒートローラの心円度が維持されることにより、ベンデ
ィング量も極めて微小な範囲に抑えることができる。
件等を適切に設定することにより、極めて高い外形保持
能力を有することができ、半径方向内向きの外力が作用
してもほとんど変形しない外形保持能力を有している。
すなわち、コイルバネの特性として、その軸線方向の力
を作用させると容易に縮径し又は拡径して外形変形し易
い特性を有しているが、半径方向内向きの外力に対して
は外形変化しにくい特性がある。さらに、コイルバネの
軸線方向の引張力を作用させると縮径し易い特性を利用
して、縮径した状態でヒートローラの内部に挿入し、そ
の後開放すると、コイルバネは拡径しようとしてヒート
ローラの内周面に対して半径方向外向きの押圧力を発生
する。この押圧力は加圧ローラから作用する半径方向内
向きの力に対して強い抵抗力となる。さらに、コイルバ
ネの加圧ローラと対向しない側の部分はヒートローラに
より拘束されているから、加圧ローラからの押圧力に対
してコイルバネ自身に弾性的な反発力が発生し、この反
発力はヒートローラの変形を阻止するように作用する。
従って、これらコイルバネ自身の外形保持性能、半径方
向外向きの押圧力、及び加圧力に対する反発力を適切に
利用することにより、加圧ローラからの加圧力に対して
ヒートローラの外形すなわち心円度を適切に維持する。
ヒートローラの心円度が維持されることにより、ベンデ
ィング量も極めて微小な範囲に抑えることができる。
【００１１】ベンディング量が低減されることにより、
ヒートローラと加圧ローラとの間に大きな圧着力を作用
させてもヒートローラの全長に亘って均一な加圧力を作
用させることができると共に均一なニップ幅を形成する
ことができる。この結果、定着性及び通紙性が一層改善
されたヒートロール定着装置を実現することができる。
ヒートローラと加圧ローラとの間に大きな圧着力を作用
させてもヒートローラの全長に亘って均一な加圧力を作
用させることができると共に均一なニップ幅を形成する
ことができる。この結果、定着性及び通紙性が一層改善
されたヒートロール定着装置を実現することができる。
【００１２】さらに、スパイラル状のコイルバネによる
補強力を利用することにより、ヒートローラの肉圧を一
層薄くでき、この結果セットアップ時の立上時間も大幅
に短縮することができる。
補強力を利用することにより、ヒートローラの肉圧を一
層薄くでき、この結果セットアップ時の立上時間も大幅
に短縮することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１は本発明によるヒートロール
定着装置の一例の構成を示す線図的断面図であり、図２
は本発明によるヒートローラの一例の構成を示す線図的
断面図である。ヒートロール定着装置はヒートローラ１
及び加圧ローラ２を具え、これらローラは軸線が互いに
平行になるように支持する。ヒートローラ１はベアリン
グ３ａ及び３ｂを介してフレーム４ａ及び４ｂに回転自
在に支持する。このヒートローラ１は中空状の形態をな
し、その内部に加熱源となる赤外線ランプ５を配置す
る。ヒートローラ１の一方の端部にギア６を取り付け、
このギアを介して本体側の駆動機構に連結する。
定着装置の一例の構成を示す線図的断面図であり、図２
は本発明によるヒートローラの一例の構成を示す線図的
断面図である。ヒートロール定着装置はヒートローラ１
及び加圧ローラ２を具え、これらローラは軸線が互いに
平行になるように支持する。ヒートローラ１はベアリン
グ３ａ及び３ｂを介してフレーム４ａ及び４ｂに回転自
在に支持する。このヒートローラ１は中空状の形態をな
し、その内部に加熱源となる赤外線ランプ５を配置す
る。ヒートローラ１の一方の端部にギア６を取り付け、
このギアを介して本体側の駆動機構に連結する。
【００１４】加圧ローラ２は例えばシリコンゴムのよう
な耐熱性の弾性変形可能な弾性ゴム層が形成されてお
り、その両端をベアリング７ａ及び７ｂを介して別のフ
レーム８ａ及び８ｂにそれぞれ回転自在に支持する。ベ
アリング７ａ及び７ｂはそれぞれ加圧手段となるバネ９
ａ及び９ｂに連結し、これらバネ９ａ及び９ｂにより加
圧ローラ２をヒートローラ１に対して圧着する。尚、バ
ネ９ａ及び０ｂの加圧力は、要求スペックにより自在に
設定することができ、例えば片側７ｋｇとし合計１４ｋ
ｇとすることができる。この加圧手段は図示の形態にバ
ネ以外の種々の形態の弾性部材を用いることができる。
また、加圧力は、加圧ローラ２の弾性ゴム層の硬度や弾
性力、紙送り速度、設定温度等を考慮して適切なニップ
幅が形成されるように設定する。
な耐熱性の弾性変形可能な弾性ゴム層が形成されてお
り、その両端をベアリング７ａ及び７ｂを介して別のフ
レーム８ａ及び８ｂにそれぞれ回転自在に支持する。ベ
アリング７ａ及び７ｂはそれぞれ加圧手段となるバネ９
ａ及び９ｂに連結し、これらバネ９ａ及び９ｂにより加
圧ローラ２をヒートローラ１に対して圧着する。尚、バ
ネ９ａ及び０ｂの加圧力は、要求スペックにより自在に
設定することができ、例えば片側７ｋｇとし合計１４ｋ
ｇとすることができる。この加圧手段は図示の形態にバ
ネ以外の種々の形態の弾性部材を用いることができる。
また、加圧力は、加圧ローラ２の弾性ゴム層の硬度や弾
性力、紙送り速度、設定温度等を考慮して適切なニップ
幅が形成されるように設定する。
【００１５】図２に示すように、ヒートローラ１は円筒
状の肉厚が例えば０．３〜０．８ｍｍ程度のアルミパイ
プのローラ本体１０を具え、このローラ本体１０の外周
面に離型層１１を形成する。この離型層１１は高い離型
性を有するフッ素樹脂、オイル含浸シリコンゴム、又は
シリコンゴム層の表面にフッ素樹脂層を形成したもので
構成できる。ローラ本体１０の両端には駆動機構を連結
すにためのジャーナル部１２ａ及び１２ｂを設ける。こ
のローラ本体１０は、その軸線に沿って一定の外径を有
するストレート形状とし、又は軸線に沿って外径寸法が
徐々に増加し減少するクラウン形状又は徐々に減少し増
加する逆クラウン形状とすることができる。
状の肉厚が例えば０．３〜０．８ｍｍ程度のアルミパイ
プのローラ本体１０を具え、このローラ本体１０の外周
面に離型層１１を形成する。この離型層１１は高い離型
性を有するフッ素樹脂、オイル含浸シリコンゴム、又は
シリコンゴム層の表面にフッ素樹脂層を形成したもので
構成できる。ローラ本体１０の両端には駆動機構を連結
すにためのジャーナル部１２ａ及び１２ｂを設ける。こ
のローラ本体１０は、その軸線に沿って一定の外径を有
するストレート形状とし、又は軸線に沿って外径寸法が
徐々に増加し減少するクラウン形状又は徐々に減少し増
加する逆クラウン形状とすることができる。
【００１６】本例では、ローラ本体の外径を３０φと
し、内径を２９φとする。ローラ本体１０の内側に、そ
の内周面に圧接するようにスパイラル状のコイルバネ１
３を同軸状に配置する。このコイルバネ１３は線径が
１．５ｍｍのスランレスから成り、その外径は例えば３
０φとし、コイルのピッチは１８ｍｍとする。
し、内径を２９φとする。ローラ本体１０の内側に、そ
の内周面に圧接するようにスパイラル状のコイルバネ１
３を同軸状に配置する。このコイルバネ１３は線径が
１．５ｍｍのスランレスから成り、その外径は例えば３
０φとし、コイルのピッチは１８ｍｍとする。
【００１７】スパイラル状コイルバネ１３の線径、外
径、及びコイルピッチは、セットアップの立上時間、ロ
ーラ本体の芯金の肉厚、ヒートローラと加圧ローラとの
間に加える加圧力等を考慮して定着装置の用途や性能に
応じて設定する。
径、及びコイルピッチは、セットアップの立上時間、ロ
ーラ本体の芯金の肉厚、ヒートローラと加圧ローラとの
間に加える加圧力等を考慮して定着装置の用途や性能に
応じて設定する。
【００１８】次に、図２に示すヒートローラの製造方法
について説明する。所定の外径及び内径のアルミ素管を
用意する。アルミ素管の軸線方向の長さは通紙幅とジャ
ーナル部を構成する部分との和とし、コイルバネの長さ
は通紙幅に相当する長さとする。次にコイルバネにその
軸線方向の引張力を作用して素管の内側に縮径した状態
で所定の軸線方向位置に挿入し、その後開放する。引張
力を開放することによりコイルバネは拡径し素管の内周
面に圧着保持される。次に、ジャーナル部を構成する両
端部分を絞り加工により形成する。その後、素管の外周
面に離型層を形成する。このように構成すれば、ローラ
本体の外径よりも小径のジャーナル部を有するヒートロ
ーラであっても容易にローラ本体の内部にコイルバネを
配置することができる。
について説明する。所定の外径及び内径のアルミ素管を
用意する。アルミ素管の軸線方向の長さは通紙幅とジャ
ーナル部を構成する部分との和とし、コイルバネの長さ
は通紙幅に相当する長さとする。次にコイルバネにその
軸線方向の引張力を作用して素管の内側に縮径した状態
で所定の軸線方向位置に挿入し、その後開放する。引張
力を開放することによりコイルバネは拡径し素管の内周
面に圧着保持される。次に、ジャーナル部を構成する両
端部分を絞り加工により形成する。その後、素管の外周
面に離型層を形成する。このように構成すれば、ローラ
本体の外径よりも小径のジャーナル部を有するヒートロ
ーラであっても容易にローラ本体の内部にコイルバネを
配置することができる。
【００１９】図４は本発明によるヒートローラの変形例
を示す。本例では、ローラ本体１０としてジャーナル部
のないストレートのローラ本体を用いる。この場合、両
端に軸受及び駆動素子を直接連結する。この場合、絞り
加工が不要になり製造作業が容易になる。
を示す。本例では、ローラ本体１０としてジャーナル部
のないストレートのローラ本体を用いる。この場合、両
端に軸受及び駆動素子を直接連結する。この場合、絞り
加工が不要になり製造作業が容易になる。
【００２０】次に、スパイラル状のコイルバネが組み込
まれたヒートローラと組み込まれていないヒートローラ
との性能比較について説明する。Ａ−３サイズの市販の
複写機用のヒートローラを作成し、その性能を比較し
た。実験に用いたヒートローラは、外径３０φで内径２
８．８φである。圧着力は片側７ｋｇとし、合わせて１
４ｋｇとした。用いたコイルバネは、線径１．５ｍｍ、
外径３０φ、コイルピッチ１８ｍｍとした。実験に際
し、ヒートローラの材料としてＡ−５０５２とＡ６０６
３の２種類のアルミニウム材料を用い、また肉厚が０．
４ｔ、０．５ｔ及び０．６ｔの３種類のローラを試作し
た。
まれたヒートローラと組み込まれていないヒートローラ
との性能比較について説明する。Ａ−３サイズの市販の
複写機用のヒートローラを作成し、その性能を比較し
た。実験に用いたヒートローラは、外径３０φで内径２
８．８φである。圧着力は片側７ｋｇとし、合わせて１
４ｋｇとした。用いたコイルバネは、線径１．５ｍｍ、
外径３０φ、コイルピッチ１８ｍｍとした。実験に際
し、ヒートローラの材料としてＡ−５０５２とＡ６０６
３の２種類のアルミニウム材料を用い、また肉厚が０．
４ｔ、０．５ｔ及び０．６ｔの３種類のローラを試作し
た。
【００２１】測定項目は、室温から１８５℃の設定温度
までに昇温するのに必要なセットアップの立上時間及び
ヒートローラの外径変化量とする。この外径変化量は、
図３に示すように、圧着時にヒートローラは断面が楕円
形に変形するので、その楕円形の外径Δｄを測定し、３
０φからの増加分Δｄ−３０で表わす。尚、この外径変
化量の測定位置は、ヒートローラの軸線方向の中央位置
とする。また、６００Ｗのハロゲンランプを用いて１８
５℃まで昇温する時間を測定した。実験結果を表１及び
表２に示す。
までに昇温するのに必要なセットアップの立上時間及び
ヒートローラの外径変化量とする。この外径変化量は、
図３に示すように、圧着時にヒートローラは断面が楕円
形に変形するので、その楕円形の外径Δｄを測定し、３
０φからの増加分Δｄ−３０で表わす。尚、この外径変
化量の測定位置は、ヒートローラの軸線方向の中央位置
とする。また、６００Ｗのハロゲンランプを用いて１８
５℃まで昇温する時間を測定した。実験結果を表１及び
表２に示す。
【００２２】
【表１】
【００２３】
【表２】
【００２４】表１及び表２から明らかなように、コイル
バネを設けたヒートローラは、コイルバネのないヒート
ローラに対して外径変化量はほぼ半分に減少している。
この測定結果より、コイルバネの補強効果によりヒート
ローラの心円度が大幅に改善され、従ってベンディング
も大幅に改善されること明らかである。また、立上時間
に関しては、コイルバネを設けることにより約１０％遅
くなる。しかし、同一の外径変化量のローラに比べて約
３０％立上時間が短縮されている。
バネを設けたヒートローラは、コイルバネのないヒート
ローラに対して外径変化量はほぼ半分に減少している。
この測定結果より、コイルバネの補強効果によりヒート
ローラの心円度が大幅に改善され、従ってベンディング
も大幅に改善されること明らかである。また、立上時間
に関しては、コイルバネを設けることにより約１０％遅
くなる。しかし、同一の外径変化量のローラに比べて約
３０％立上時間が短縮されている。
【００２５】本発明は上述した実施例に限定されず種々
の変形や変更が可能である。例えば、上述した実施例で
はローラ本体のほぼ全長に亘るコイルバネを設けたが、
必ずしも全長に亘る必要はなく通紙幅の一部分に亘って
コイルバネを配置する場合でも所望の効果を得ることが
できる。尚、この場合、ローラ本体を支持する両端付近
にコイルバネが存在する場合ベンディングに対して顕著
な効果を発揮できる。
の変形や変更が可能である。例えば、上述した実施例で
はローラ本体のほぼ全長に亘るコイルバネを設けたが、
必ずしも全長に亘る必要はなく通紙幅の一部分に亘って
コイルバネを配置する場合でも所望の効果を得ることが
できる。尚、この場合、ローラ本体を支持する両端付近
にコイルバネが存在する場合ベンディングに対して顕著
な効果を発揮できる。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ロ
ーラ本体の内側にスパイラル状のコイルバネを圧着配置
しているから、ローラとしての剛性が一層高くなり、こ
の結果薄肉のローラ本体を用いてもベンディング量、外
径寸法及び真円度が一層改善されたヒートローラを実現
することができる。また、ローラ本体の肉厚を一層薄く
できるので、ベンディング量が増大したり真円度が悪化
することなくセットアップ時の立上時間を大幅に短縮す
ることができる。
ーラ本体の内側にスパイラル状のコイルバネを圧着配置
しているから、ローラとしての剛性が一層高くなり、こ
の結果薄肉のローラ本体を用いてもベンディング量、外
径寸法及び真円度が一層改善されたヒートローラを実現
することができる。また、ローラ本体の肉厚を一層薄く
できるので、ベンディング量が増大したり真円度が悪化
することなくセットアップ時の立上時間を大幅に短縮す
ることができる。
【００２７】さらに、本発明によるヒートロール定着装
置は、ローラとしての剛性が一層高いヒートローラを用
いているので、定着性能及び通紙性能が大幅に改善され
ることになる。
置は、ローラとしての剛性が一層高いヒートローラを用
いているので、定着性能及び通紙性能が大幅に改善され
ることになる。
【図１】本発明によるヒートロール定着装置の一例の構
成を示す線図的断面図である。
成を示す線図的断面図である。
【図２】本発明によるヒートローラの一例の構成を示す
線図的断面図である。
線図的断面図である。
【図３】ヒートローラの外形変化を示す線図である。
【図４】ヒートローラの変形例を示す線図的断面図であ
る。
る。
１ ヒートローラ ２ 加圧ローラ ３ａ，３ｂ，７ａ，７ｂ ベアリング ４ａ，４ｂ，８ａ，８ｂ フレーム ５ 赤外線ランプ ６ ギア １０ ローラ本体 １１ 離型層 １２ａ，１２ｂ ジャーナル部 １３ スパイラル状のコイルバネ
【手続補正書】
【提出日】平成９年５月２日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 ヒートローラ及びヒートロール定着
装置
装置
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はヒートロール定着装
置に用いられるヒートローラ、特にセットアップ時の立
上時間が短く且つ外径変形量ベンディング量が一層低減
されたヒートローラに関するものである。さらに、本発
明は、このようなヒートローラを有するヒートロール定
着装置に関するものである。
置に用いられるヒートローラ、特にセットアップ時の立
上時間が短く且つ外径変形量ベンディング量が一層低減
されたヒートローラに関するものである。さらに、本発
明は、このようなヒートローラを有するヒートロール定
着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】複写機やプリント装置の定着装置として
ヒートロール定着装置が広く実用化されている。このヒ
ートロール定着装置では、外周面にフっ素樹脂層やシリ
コンゴム層等の離型層が形成されているヒートローラと
外周面に厚いシリコンゴム等が形成されたバックアップ
ローラとが用いられ、これらローラ間に未定着トナー像
が形成されている記録紙を通過させ、ヒートローラから
の熱によりトナー像を加熱融着するように構成されてい
る。ヒートローラは中空状に形成され、その内部にハロ
ゲンランプのようなヒータが配置され、赤外線ランプか
らの赤外光によりヒートローラを１７０℃〜１８０℃程
度まで加熱し、トナー像を加熱融着している。
ヒートロール定着装置が広く実用化されている。このヒ
ートロール定着装置では、外周面にフっ素樹脂層やシリ
コンゴム層等の離型層が形成されているヒートローラと
外周面に厚いシリコンゴム等が形成されたバックアップ
ローラとが用いられ、これらローラ間に未定着トナー像
が形成されている記録紙を通過させ、ヒートローラから
の熱によりトナー像を加熱融着するように構成されてい
る。ヒートローラは中空状に形成され、その内部にハロ
ゲンランプのようなヒータが配置され、赤外線ランプか
らの赤外光によりヒートローラを１７０℃〜１８０℃程
度まで加熱し、トナー像を加熱融着している。
【０００３】また、ヒートロール定着装置では、ヒート
ローラとバックアップローラとの間で押圧力を作用さ
せ、バックアップローラを弾性変形させて適切なニップ
幅を形成し、このニップを通過する間にトナー像を加熱
融着している。そして、定着性能はニップ幅と密接に関
連するため、ヒートローラのほぼ全長に亘って均一なニ
ップ幅を形成することが極めて重要である。
ローラとバックアップローラとの間で押圧力を作用さ
せ、バックアップローラを弾性変形させて適切なニップ
幅を形成し、このニップを通過する間にトナー像を加熱
融着している。そして、定着性能はニップ幅と密接に関
連するため、ヒートローラのほぼ全長に亘って均一なニ
ップ幅を形成することが極めて重要である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ヒートロール定着装置
を具える複写機では、本体のメインスイッチをオンした
後ヒートローラが予め設定した温度まで昇温しなければ
複写動作を開始しないように設定されているため、ヒー
トローラの立上時間をできるだけ短くすることが重要な
課題となっている。セットアップ時の立上時間を短くす
るためには、ヒートローラのローラ本体（例えば、アル
ミニウムの芯金）の肉厚をできるだけ薄くし、ヒートロ
ーラの熱容量を小さくすることが考えられる。
を具える複写機では、本体のメインスイッチをオンした
後ヒートローラが予め設定した温度まで昇温しなければ
複写動作を開始しないように設定されているため、ヒー
トローラの立上時間をできるだけ短くすることが重要な
課題となっている。セットアップ時の立上時間を短くす
るためには、ヒートローラのローラ本体（例えば、アル
ミニウムの芯金）の肉厚をできるだけ薄くし、ヒートロ
ーラの熱容量を小さくすることが考えられる。
【０００５】しかしながら、芯金の肉厚を薄くすると、
ローラとしての剛性が低下し、この結果ローラ外径が変
化するだけでなく真円度も低下してしまい、通紙性及び
定着性が著しく悪化してしまう。
ローラとしての剛性が低下し、この結果ローラ外径が変
化するだけでなく真円度も低下してしまい、通紙性及び
定着性が著しく悪化してしまう。
【０００６】また、ヒートロール定着装置ではヒートロ
ーラと加圧ローラとを相互に加圧しているため、ヒート
ローラにベンディングが生ずる。ベンディングが生ずる
と、ローラの軸線方向の中央部のニップ幅が小さくな
り、軸線方向の両端部のニップ幅が大きくなり、この結
果ローラ中央部の定着性が著しく悪化する不都合が生じ
てしまう。特に、ヒートローラの芯金の肉厚が薄くなる
に従ってベンディング量が大幅に増加し定着不足が顕著
に現れるばかりでなく、通紙性能も大幅に悪化してしま
う。一方、芯金の肉厚を厚くしてベンディング量を減少
させようとすると、熱容量が大きくなり、セットアップ
時の立上時間が長くなる不都合が生じてしまう。このよ
うに、ヒートロール定着装置においては、セットアップ
時の立上時間の短縮化とヒートローラの変形及びベンデ
ィング防止とは相反するものであり、これら両方の事項
を一挙に解決する方策はいまだ実現されていないのが実
情である。
ーラと加圧ローラとを相互に加圧しているため、ヒート
ローラにベンディングが生ずる。ベンディングが生ずる
と、ローラの軸線方向の中央部のニップ幅が小さくな
り、軸線方向の両端部のニップ幅が大きくなり、この結
果ローラ中央部の定着性が著しく悪化する不都合が生じ
てしまう。特に、ヒートローラの芯金の肉厚が薄くなる
に従ってベンディング量が大幅に増加し定着不足が顕著
に現れるばかりでなく、通紙性能も大幅に悪化してしま
う。一方、芯金の肉厚を厚くしてベンディング量を減少
させようとすると、熱容量が大きくなり、セットアップ
時の立上時間が長くなる不都合が生じてしまう。このよ
うに、ヒートロール定着装置においては、セットアップ
時の立上時間の短縮化とヒートローラの変形及びベンデ
ィング防止とは相反するものであり、これら両方の事項
を一挙に解決する方策はいまだ実現されていないのが実
情である。
【０００７】従って、本発明の目的は、セットアップ時
間の短縮化及びヒートローラの変形及びベンディングの
低減の両方の課題を一挙に解決したヒートローラを提供
することにある。さらに、本発明の目的は、セットアッ
プ時間が大幅に短縮されると共に、優れた通紙性能及び
定着性能を有するヒートロール定着装置を提供すること
にある。
間の短縮化及びヒートローラの変形及びベンディングの
低減の両方の課題を一挙に解決したヒートローラを提供
することにある。さらに、本発明の目的は、セットアッ
プ時間が大幅に短縮されると共に、優れた通紙性能及び
定着性能を有するヒートロール定着装置を提供すること
にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によるヒートロー
ラは、外周面に離型層が形成されている中空状のローラ
本体と、このローラ本体の内側に同軸状に配置したスパ
イラル状のコイルバネとを具え、スパイラル状のコイル
バネの外径面がローラ本体の内周面に圧接するように配
置したことを特徴とする。
ラは、外周面に離型層が形成されている中空状のローラ
本体と、このローラ本体の内側に同軸状に配置したスパ
イラル状のコイルバネとを具え、スパイラル状のコイル
バネの外径面がローラ本体の内周面に圧接するように配
置したことを特徴とする。
【０００９】本発明者がヒートローラの剛性を高める方
法について種々の実験及び解析を行なった結果、スパイ
ラル状のコイルバネを補強部材として用いるのが極めて
有効であることを見いだした。まず、ヒートローラの内
部には赤外線ランプが配置されるため、ヒートローラの
軸線の回りの空間に位置するような補強部材を配置する
ことができない。しかし、コイルバネはヒートローラの
内周面に沿って同軸状に配置できるので、赤外線ランプ
を配置するための空間を十分に確保できる。
法について種々の実験及び解析を行なった結果、スパイ
ラル状のコイルバネを補強部材として用いるのが極めて
有効であることを見いだした。まず、ヒートローラの内
部には赤外線ランプが配置されるため、ヒートローラの
軸線の回りの空間に位置するような補強部材を配置する
ことができない。しかし、コイルバネはヒートローラの
内周面に沿って同軸状に配置できるので、赤外線ランプ
を配置するための空間を十分に確保できる。
【００１０】次に、コイルバネは、その材料及び焼入条
件等を適切に設定することにより、極めて高い外形保持
能力を有することができ、半径方向内向きの外力が作用
してもほとんど変形しない外形保持能力を有している。
すなわち、コイルバネの特性として、その軸線方向の力
を作用させると容易に縮径し又は拡径して外形変形し易
い特性を有しているが、半径方向内向きの外力に対して
は外形変化しにくい特性がある。さらに、コイルバネの
軸線方向の引張力を作用させると縮径し易い特性を利用
して、縮径した状態でヒートローラの内部に挿入し、そ
の後開放すると、コイルバネは拡径しようとしてヒート
ローラの内周面に対して半径方向外向きの押圧力を発生
する。この押圧力は加圧ローラから作用する半径方向内
向きの力に対して強い抵抗力となる。さらに、コイルバ
ネの加圧ローラと対向しない側の部分はヒートローラに
より拘束されているから、加圧ローラからの押圧力に対
してコイルバネ自身に弾性的な反発力が発生し、この反
発力はヒートローラの変形を阻止するように作用する。
従って、これらコイルバネ自身の外形保持性能、半径方
向外向きの押圧力、及び加圧力に対する反発力を適切に
利用することにより、加圧ローラからの加圧力に対して
ヒートローラの外形すなわち心円度を適切に維持する。
ヒートローラの心円度が維持されることにより、ベンデ
ィング量も極めて微小な範囲に抑えることができる。
件等を適切に設定することにより、極めて高い外形保持
能力を有することができ、半径方向内向きの外力が作用
してもほとんど変形しない外形保持能力を有している。
すなわち、コイルバネの特性として、その軸線方向の力
を作用させると容易に縮径し又は拡径して外形変形し易
い特性を有しているが、半径方向内向きの外力に対して
は外形変化しにくい特性がある。さらに、コイルバネの
軸線方向の引張力を作用させると縮径し易い特性を利用
して、縮径した状態でヒートローラの内部に挿入し、そ
の後開放すると、コイルバネは拡径しようとしてヒート
ローラの内周面に対して半径方向外向きの押圧力を発生
する。この押圧力は加圧ローラから作用する半径方向内
向きの力に対して強い抵抗力となる。さらに、コイルバ
ネの加圧ローラと対向しない側の部分はヒートローラに
より拘束されているから、加圧ローラからの押圧力に対
してコイルバネ自身に弾性的な反発力が発生し、この反
発力はヒートローラの変形を阻止するように作用する。
従って、これらコイルバネ自身の外形保持性能、半径方
向外向きの押圧力、及び加圧力に対する反発力を適切に
利用することにより、加圧ローラからの加圧力に対して
ヒートローラの外形すなわち心円度を適切に維持する。
ヒートローラの心円度が維持されることにより、ベンデ
ィング量も極めて微小な範囲に抑えることができる。
【００１１】ベンディング量が低減されることにより、
ヒートローラと加圧ローラとの間に大きな圧着力を作用
させてもヒートローラの全長に亘って均一な加圧力を作
用させることができると共に均一なニップ幅を形成する
ことができる。この結果、定着性及び通紙性が一層改善
されたヒートロール定着装置を実現することができる。
ヒートローラと加圧ローラとの間に大きな圧着力を作用
させてもヒートローラの全長に亘って均一な加圧力を作
用させることができると共に均一なニップ幅を形成する
ことができる。この結果、定着性及び通紙性が一層改善
されたヒートロール定着装置を実現することができる。
【００１２】さらに、スパイラル状のコイルバネによる
補強力を利用することにより、ヒートローラの肉厚を一
層薄くでき、この結果セットアップ時の立上時間も大幅
に短縮することができる。
補強力を利用することにより、ヒートローラの肉厚を一
層薄くでき、この結果セットアップ時の立上時間も大幅
に短縮することができる。
【００１３】さらに、本発明によるヒートローラは、外
周面に離型層が形成されているローラ部、このローラ部
の両側にローラ部の外径よりも小径になるように絞り加
工によりそれぞれ形成され、駆動機構を連結するための
ジャーナル部、及び前記ローラ部とジャーナル部とを連
結する肩部を有する中空状のローラ本体と、ローラ本体
の内側に、その内周面に圧接するように配置したスパイ
ラル状のコイルバネとを具え、前記コイルバネを両端に
形成した肩部により保持することを特徴とする。このよ
うに、絞り加工によりローラ本体の両端にジャーナル部
及び肩部を形成することにより肩部はローラ軸線と直交
する面内で延在するし、この肩部自体もベンディングに
対する補強効果を有するので、一層ベンディングの発生
を防止することができる。また、肩部はコイルバネの軸
線方向の移動を阻止することができる。特に、ローラ本
体を薄肉の金属素管から製造する場合、絞り加工により
肩部及びジャーナル部を容易に形成することができるの
で、絞り加工により肩部を形成することは、製造上及び
両端部のベンディングの補強部材として極めて有効であ
る。
周面に離型層が形成されているローラ部、このローラ部
の両側にローラ部の外径よりも小径になるように絞り加
工によりそれぞれ形成され、駆動機構を連結するための
ジャーナル部、及び前記ローラ部とジャーナル部とを連
結する肩部を有する中空状のローラ本体と、ローラ本体
の内側に、その内周面に圧接するように配置したスパイ
ラル状のコイルバネとを具え、前記コイルバネを両端に
形成した肩部により保持することを特徴とする。このよ
うに、絞り加工によりローラ本体の両端にジャーナル部
及び肩部を形成することにより肩部はローラ軸線と直交
する面内で延在するし、この肩部自体もベンディングに
対する補強効果を有するので、一層ベンディングの発生
を防止することができる。また、肩部はコイルバネの軸
線方向の移動を阻止することができる。特に、ローラ本
体を薄肉の金属素管から製造する場合、絞り加工により
肩部及びジャーナル部を容易に形成することができるの
で、絞り加工により肩部を形成することは、製造上及び
両端部のベンディングの補強部材として極めて有効であ
る。
【００１４】さらに、本発明によるヒートローラの製造
方法は、外周面に離型層が形成されているローラ部を有
し、内側に補強用のスパイラル状のコイルバネが装填さ
れているヒートローラを製造するに当たり、円筒状の金
属素管を用意し、スパイラル状のコイルバネに引張力を
作用させて縮径させ、収縮したコイルバネを前記金属素
管の内側に挿入し、次に引張力を解除してコイルバネを
金属素管の内周面に圧接させ、内側にコイルバネが配置
されている金属素管の両端にそれぞれ絞り加工を施し、
前記ローラ部の外径よりも小径のジャーナル部、及びジ
ャーナル部とローラ部とを連結する肩部を形成し、前記
金属素管の両端に形成した肩部により内側に配置したコ
イルバネを保持することを特徴とする。このように、金
属素管の内側にコイルバネを配置し、その後両端に絞り
加工を施すことによりベンディングに対する補強効果及
びコイルバネの保持性能を有する肩部を簡単な加工処理
で形成することができる。特に、熱容量を小さくするた
め薄肉の金属素管を用いる場合、絞り加工により肩部及
びジャーナル部を容易に形成することができるので、絞
り加工によりローラ本体の両端に肩部を形成すること
は、熱容量を小さくしてセットアップ時間を短縮するこ
とと相まって極めて有益である。
方法は、外周面に離型層が形成されているローラ部を有
し、内側に補強用のスパイラル状のコイルバネが装填さ
れているヒートローラを製造するに当たり、円筒状の金
属素管を用意し、スパイラル状のコイルバネに引張力を
作用させて縮径させ、収縮したコイルバネを前記金属素
管の内側に挿入し、次に引張力を解除してコイルバネを
金属素管の内周面に圧接させ、内側にコイルバネが配置
されている金属素管の両端にそれぞれ絞り加工を施し、
前記ローラ部の外径よりも小径のジャーナル部、及びジ
ャーナル部とローラ部とを連結する肩部を形成し、前記
金属素管の両端に形成した肩部により内側に配置したコ
イルバネを保持することを特徴とする。このように、金
属素管の内側にコイルバネを配置し、その後両端に絞り
加工を施すことによりベンディングに対する補強効果及
びコイルバネの保持性能を有する肩部を簡単な加工処理
で形成することができる。特に、熱容量を小さくするた
め薄肉の金属素管を用いる場合、絞り加工により肩部及
びジャーナル部を容易に形成することができるので、絞
り加工によりローラ本体の両端に肩部を形成すること
は、熱容量を小さくしてセットアップ時間を短縮するこ
とと相まって極めて有益である。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１は本発明によるヒートロール
定着装置の一例の構成を示す線図的断面図であり、図２
は本発明によるヒートローラの一例の構成を示す線図的
断面図である。ヒートロール定着装置はヒートローラ１
及び加圧ローラ２を具え、これらローラは軸線が互いに
平行になるように支持する。ヒートローラ１はベアリン
グ３ａ及び３ｂを介してフレーム４ａ及び４ｂに回転自
在に支持する。このヒートローラ１は中空状の形態をな
し、その内部に加熱源となる赤外線ランプ５を配置す
る。ヒートローラ１の一方の端部にギア６を取り付け、
このギアを介して本体側の駆動機構に連結する。
定着装置の一例の構成を示す線図的断面図であり、図２
は本発明によるヒートローラの一例の構成を示す線図的
断面図である。ヒートロール定着装置はヒートローラ１
及び加圧ローラ２を具え、これらローラは軸線が互いに
平行になるように支持する。ヒートローラ１はベアリン
グ３ａ及び３ｂを介してフレーム４ａ及び４ｂに回転自
在に支持する。このヒートローラ１は中空状の形態をな
し、その内部に加熱源となる赤外線ランプ５を配置す
る。ヒートローラ１の一方の端部にギア６を取り付け、
このギアを介して本体側の駆動機構に連結する。
【００１６】加圧ローラ２は例えばシリコンゴムのよう
な耐熱性の弾性変形可能な弾性ゴム層が形成されてお
り、その両端をベアリング７ａ及び７ｂを介して別のフ
レーム８ａ及び８ｂにそれぞれ回転自在に支持する。ベ
アリング７ａ及び７ｂはそれぞれ加圧手段となるバネ９
ａ及び９ｂに連結し、これらバネ９ａ及び９ｂにより加
圧ローラ２をヒートローラ１に対して圧着する。尚、バ
ネ９ａ及び０ｂの加圧力は、要求スペックにより自在に
設定することができ、例えば片側７ｋｇとし合計１４ｋ
ｇとすることができる。この加圧手段は図示の形態にバ
ネ以外の種々の形態の弾性部材を用いることができる。
また、加圧力は、加圧ローラ２の弾性ゴム層の硬度や弾
性力、紙送り速度、設定温度等を考慮して適切なニップ
幅が形成されるように設定する。
な耐熱性の弾性変形可能な弾性ゴム層が形成されてお
り、その両端をベアリング７ａ及び７ｂを介して別のフ
レーム８ａ及び８ｂにそれぞれ回転自在に支持する。ベ
アリング７ａ及び７ｂはそれぞれ加圧手段となるバネ９
ａ及び９ｂに連結し、これらバネ９ａ及び９ｂにより加
圧ローラ２をヒートローラ１に対して圧着する。尚、バ
ネ９ａ及び０ｂの加圧力は、要求スペックにより自在に
設定することができ、例えば片側７ｋｇとし合計１４ｋ
ｇとすることができる。この加圧手段は図示の形態にバ
ネ以外の種々の形態の弾性部材を用いることができる。
また、加圧力は、加圧ローラ２の弾性ゴム層の硬度や弾
性力、紙送り速度、設定温度等を考慮して適切なニップ
幅が形成されるように設定する。
【００１７】図２に示すように、ヒートローラ１は円筒
状の肉厚が例えば０．３〜０．８ｍｍ程度のアルミパイ
プのローラ本体１０を具え、このローラ本体１０の外周
面に離型層１１を形成する。この離型層１１は高い離型
性を有するフッ素樹脂、オイル含浸シリコンゴム、又は
シリコンゴム層の表面にフッ素樹脂層を形成したもので
構成できる。ローラ本体１０の両端には駆動機構を連結
すにためのジャーナル部１２ａ及び１２ｂを設ける。こ
のローラ本体１０は、その軸線に沿って一定の外径を有
するストレート形状とし、又は軸線に沿って外径寸法が
徐々に増加し減少するクラウン形状又は徐々に減少し増
加する逆クラウン形状とすることができる。
状の肉厚が例えば０．３〜０．８ｍｍ程度のアルミパイ
プのローラ本体１０を具え、このローラ本体１０の外周
面に離型層１１を形成する。この離型層１１は高い離型
性を有するフッ素樹脂、オイル含浸シリコンゴム、又は
シリコンゴム層の表面にフッ素樹脂層を形成したもので
構成できる。ローラ本体１０の両端には駆動機構を連結
すにためのジャーナル部１２ａ及び１２ｂを設ける。こ
のローラ本体１０は、その軸線に沿って一定の外径を有
するストレート形状とし、又は軸線に沿って外径寸法が
徐々に増加し減少するクラウン形状又は徐々に減少し増
加する逆クラウン形状とすることができる。
【００１８】本例では、ローラ本体の外径を３０φと
し、内径を２９φとする。ローラ本体１０の内側に、そ
の内周面に圧接するようにスパイラル状のコイルバネ１
３を同軸状に配置する。このコイルバネ１３は線径が
１．５ｍｍのスランレスから成り、その外径は例えば３
０φとし、コイルのピッチは１８ｍｍとする。
し、内径を２９φとする。ローラ本体１０の内側に、そ
の内周面に圧接するようにスパイラル状のコイルバネ１
３を同軸状に配置する。このコイルバネ１３は線径が
１．５ｍｍのスランレスから成り、その外径は例えば３
０φとし、コイルのピッチは１８ｍｍとする。
【００１９】スパイラル状コイルバネ１３の線径、外
径、及びコイルピッチは、セットアップの立上時間、ロ
ーラ本体の芯金の肉厚、ヒートローラと加圧ローラとの
間に加える加圧力等を考慮して定着装置の用途や性能に
応じて設定する。
径、及びコイルピッチは、セットアップの立上時間、ロ
ーラ本体の芯金の肉厚、ヒートローラと加圧ローラとの
間に加える加圧力等を考慮して定着装置の用途や性能に
応じて設定する。
【００２０】次に、図２に示すヒートローラの製造方法
について説明する。所定の外径及び内径のアルミ素管を
用意する。アルミ素管の軸線方向の長さは通紙幅とジャ
ーナル部を構成する部分との和とし、コイルバネの長さ
は通紙幅に相当する長さとする。次にコイルバネにその
軸線方向の引張力を作用して素管の内側に縮径した状態
で所定の軸線方向位置に挿入し、その後開放する。引張
力を開放することによりコイルバネは拡径し素管の内周
面に圧着保持される。次に、ジャーナル部を構成する両
端部分を絞り加工により形成する。その後、素管の外周
面に離型層を形成する。このように構成すれば、ローラ
本体の外径よりも小径のジャーナル部を有するヒートロ
ーラであっても容易にローラ本体の内部にコイルバネを
配置することができる。
について説明する。所定の外径及び内径のアルミ素管を
用意する。アルミ素管の軸線方向の長さは通紙幅とジャ
ーナル部を構成する部分との和とし、コイルバネの長さ
は通紙幅に相当する長さとする。次にコイルバネにその
軸線方向の引張力を作用して素管の内側に縮径した状態
で所定の軸線方向位置に挿入し、その後開放する。引張
力を開放することによりコイルバネは拡径し素管の内周
面に圧着保持される。次に、ジャーナル部を構成する両
端部分を絞り加工により形成する。その後、素管の外周
面に離型層を形成する。このように構成すれば、ローラ
本体の外径よりも小径のジャーナル部を有するヒートロ
ーラであっても容易にローラ本体の内部にコイルバネを
配置することができる。
【００２１】図４は本発明によるヒートローラの変形例
を示す。本例では、ローラ本体１０としてジャーナル部
のないストレートのローラ本体を用いる。この場合、両
端に軸受及び駆動素子を直接連結する。この場合、絞り
加工が不要になり製造作業が容易になる。
を示す。本例では、ローラ本体１０としてジャーナル部
のないストレートのローラ本体を用いる。この場合、両
端に軸受及び駆動素子を直接連結する。この場合、絞り
加工が不要になり製造作業が容易になる。
【００２２】次に、スパイラル状のコイルバネが組み込
まれたヒートローラと組み込まれていないヒートローラ
との性能比較について説明する。Ａ−３サイズの市販の
複写機用のヒートローラを作成し、その性能を比較し
た。実験に用いたヒートローラは、外径３０φで内径２
８．８φである。圧着力は片側７ｋｇとし、合わせて１
４ｋｇとした。用いたコイルバネは、線径１．５ｍｍ、
外径３０φ、コイルピッチ１８ｍｍとした。実験に際
し、ヒートローラの材料としてＡ−５０５２とＡ６０６
３の２種類のアルミニウム材料を用い、また肉厚が０．
４ｔ、０．５ｔ及び０．６ｔの３種類のローラを試作し
た。
まれたヒートローラと組み込まれていないヒートローラ
との性能比較について説明する。Ａ−３サイズの市販の
複写機用のヒートローラを作成し、その性能を比較し
た。実験に用いたヒートローラは、外径３０φで内径２
８．８φである。圧着力は片側７ｋｇとし、合わせて１
４ｋｇとした。用いたコイルバネは、線径１．５ｍｍ、
外径３０φ、コイルピッチ１８ｍｍとした。実験に際
し、ヒートローラの材料としてＡ−５０５２とＡ６０６
３の２種類のアルミニウム材料を用い、また肉厚が０．
４ｔ、０．５ｔ及び０．６ｔの３種類のローラを試作し
た。
【００２３】測定項目は、室温から１８５℃の設定温度
までに昇温するのに必要なセットアップの立上時間及び
ヒートローラの外径変化量とする。この外径変化量は、
図３に示すように、圧着時にヒートローラは断面が楕円
形に変形するので、その楕円形の外径Δｄを測定し、３
０φからの増加分Δｄ−３０で表わす。尚、この外径変
化量の測定位置は、ヒートローラの軸線方向の中央位置
とする。また、６００Ｗのハロゲンランプを用いて１８
５℃まで昇温する時間を測定した。実験結果を表１及び
表２に示す。
までに昇温するのに必要なセットアップの立上時間及び
ヒートローラの外径変化量とする。この外径変化量は、
図３に示すように、圧着時にヒートローラは断面が楕円
形に変形するので、その楕円形の外径Δｄを測定し、３
０φからの増加分Δｄ−３０で表わす。尚、この外径変
化量の測定位置は、ヒートローラの軸線方向の中央位置
とする。また、６００Ｗのハロゲンランプを用いて１８
５℃まで昇温する時間を測定した。実験結果を表１及び
表２に示す。
【００２４】
【表１】
【００２５】
【表２】
【００２６】表１及び表２から明らかなように、コイル
バネを設けたヒートローラは、コイルバネのないヒート
ローラに対して外径変化量はほぼ半分に減少している。
この測定結果より、コイルバネの補強効果によりヒート
ローラの心円度が大幅に改善され、従ってベンディング
も大幅に改善されること明らかである。また、立上時間
に関しては、コイルバネを設けることにより約１０％遅
くなる。しかし、同一の外径変化量のローラに比べて約
３０％立上時間が短縮されている。
バネを設けたヒートローラは、コイルバネのないヒート
ローラに対して外径変化量はほぼ半分に減少している。
この測定結果より、コイルバネの補強効果によりヒート
ローラの心円度が大幅に改善され、従ってベンディング
も大幅に改善されること明らかである。また、立上時間
に関しては、コイルバネを設けることにより約１０％遅
くなる。しかし、同一の外径変化量のローラに比べて約
３０％立上時間が短縮されている。
【００２７】本発明は上述した実施例に限定されず種々
の変形や変更が可能である。例えば、上述した実施例で
はローラ本体のほぼ全長に亘るコイルバネを設けたが、
必ずしも全長に亘る必要はなく通紙幅の一部分に亘って
コイルバネを配置する場合でも所望の効果を得ることが
できる。尚、この場合、ローラ本体を支持する両端付近
にコイルバネが存在する場合ベンディングに対して顕著
な効果を発揮できる。
の変形や変更が可能である。例えば、上述した実施例で
はローラ本体のほぼ全長に亘るコイルバネを設けたが、
必ずしも全長に亘る必要はなく通紙幅の一部分に亘って
コイルバネを配置する場合でも所望の効果を得ることが
できる。尚、この場合、ローラ本体を支持する両端付近
にコイルバネが存在する場合ベンディングに対して顕著
な効果を発揮できる。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ロ
ーラ本体の内側にスパイラル状のコイルバネを圧着配置
しているから、ローラとしての剛性が一層高くなり、こ
の結果薄肉のローラ本体を用いてもベンディング量、外
径寸法及び真円度が一層改善されたヒートローラを実現
することができる。また、ローラ本体の肉厚を一層薄く
できるので、ベンディング量が増大したり真円度が悪化
することなくセットアップ時の立上時間を大幅に短縮す
ることができる。
ーラ本体の内側にスパイラル状のコイルバネを圧着配置
しているから、ローラとしての剛性が一層高くなり、こ
の結果薄肉のローラ本体を用いてもベンディング量、外
径寸法及び真円度が一層改善されたヒートローラを実現
することができる。また、ローラ本体の肉厚を一層薄く
できるので、ベンディング量が増大したり真円度が悪化
することなくセットアップ時の立上時間を大幅に短縮す
ることができる。
【００２９】さらに、本発明によるヒートロール定着装
置は、ローラとしての剛性が一層高いヒートローラを用
いているので、定着性能及び通紙性能が大幅に改善され
ることになる。
置は、ローラとしての剛性が一層高いヒートローラを用
いているので、定着性能及び通紙性能が大幅に改善され
ることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるヒートロール定着装置の一例の構
成を示す線図的断面図である。
成を示す線図的断面図である。
【図２】本発明によるヒートローラの一例の構成を示す
線図的断面図である。
線図的断面図である。
【図３】ヒートローラの外形変化を示す線図である。
【図４】ヒートローラの変形例を示す線図的断面図であ
る。
る。
【符号の説明】 １ ヒートローラ ２ 加圧ローラ ３ａ，３ｂ，７ａ，７ｂ ベアリング ４ａ，４ｂ，８ａ，８ｂ フレーム ５ 赤外線ランプ ６ ギア １０ ローラ本体 １１ 離型層 １２ａ，１２ｂ ジャーナル部 １３ スパイラル状のコイルバネ
Claims (2)
- 【請求項１】 外周面に離型層が形成されている中空状
のローラ本体と、このローラ本体の内側に同軸状に配置
したスプイラル状のコイルバネとを具え、スパイラル状
のコイルバネの外径面がローラ本体の内周面に圧接する
ように配置したことを特徴とするヒートローラ。 - 【請求項２】 外周面に離型層が形成されている中空状
のヒートローラと、このヒートローラに対してほぼ平行
に配置され、外周面に弾性変形可能な弾性層が形成され
ている加圧ローラと、前記ヒートローラと加圧ローラと
を互いに圧接させる加圧手段と、前記ヒートローラの内
側に配置した加熱源と、前記ヒートローラ及び加圧ロー
ラを駆動する駆動機構とを具えるヒートロール定着装置
において、 前記ヒートローラが、外周面に離型層が形成されている
中空のローラ本体と、このローラ本体の内側に同軸状に
配置され、外径面がローラ本体の内周面に圧接するよう
に配置したスプイラル状のコイルバネとを具えることを
特徴とするヒートロール定着装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27230896A JP2810355B2 (ja) | 1996-10-15 | 1996-10-15 | ヒートローラ及びヒートロール定着装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27230896A JP2810355B2 (ja) | 1996-10-15 | 1996-10-15 | ヒートローラ及びヒートロール定着装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10116675A true JPH10116675A (ja) | 1998-05-06 |
| JP2810355B2 JP2810355B2 (ja) | 1998-10-15 |
Family
ID=17512076
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27230896A Expired - Fee Related JP2810355B2 (ja) | 1996-10-15 | 1996-10-15 | ヒートローラ及びヒートロール定着装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2810355B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003054635A1 (fr) * | 2001-12-20 | 2003-07-03 | Canon Finetech Inc. | Rouleau de fixation et son procede de production, dispositif de fixation et dispositif de formation d'images |
| US7349661B2 (en) | 2004-10-29 | 2008-03-25 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Fusing roller and fusing apparatus using the same |
| US8755704B2 (en) | 2010-05-27 | 2014-06-17 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Fixing device having heat roller reinforced by coil |
-
1996
- 1996-10-15 JP JP27230896A patent/JP2810355B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003054635A1 (fr) * | 2001-12-20 | 2003-07-03 | Canon Finetech Inc. | Rouleau de fixation et son procede de production, dispositif de fixation et dispositif de formation d'images |
| US7266337B2 (en) | 2001-12-20 | 2007-09-04 | Canon Finetech Inc. | Fixing roller, and method of producing the same, fixing device and image forming device |
| CN100367129C (zh) * | 2001-12-20 | 2008-02-06 | 佳能精技股份有限公司 | 定影辊 |
| US7349661B2 (en) | 2004-10-29 | 2008-03-25 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Fusing roller and fusing apparatus using the same |
| US8755704B2 (en) | 2010-05-27 | 2014-06-17 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Fixing device having heat roller reinforced by coil |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2810355B2 (ja) | 1998-10-15 |
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