JPH10161454A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】薄肉の定着ローラであっても補強部材を装填す
ることによって所望の強度が得られ、しかも定着ローラ
に装填した補強部材を確実に固定させることができる定
着装置を提供することである。 【解決手段】補強部材１１は初期の外径Ｌが定着ローラ
１の内径Ｌ１よりも小さく、定着ローラ１へ挿入後に補
強部材１１の円盤面への荷重Ｐを加えて塑性変形させる
ことにより補強部材１１の外径が増大し定着ローラ１に
固定させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内部に熱源を備え、薄
肉の芯金を有する定着ローラと、該定着ローラの外周面
に当接される加圧ローラとを有し、前記定着ローラ内に
円筒形状を保持するための補強部材が設けられている定
着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記形式の定着装置は周知であり、プリ
ンタ、複写機、ファクシミリ等の主に普通紙を用いる画
像形成装置に付設されている。近年、ＯＡ機器に対する
各国省エネルギー規制の動きが高まってきており、それ
に対応すべく消費電力比率の大きい定着装置においては
待機時にヒータをＯＦＦしたいという要求がある。その
要求を満たすため、待機ＯＦＦ時からユーザーが不満を
持たない時間内で設定温度まで立ち上げられるように、
定着ローラを薄肉化して熱容量を下げるという技術的傾
向となっている。

【０００３】この傾向に沿った定着装置では、定着ロー
ラに薄肉の芯金を使用するため、定着ローラの機械的強
度が低下してしまう。従って、図９に示す定着ローラ１
００と加圧ローラ１０１を有する一般的な構成の定着装
置において、定着ローラ１００が薄肉ローラであると機
械的強度が弱いため、図１０に示すような撓みが生じた
り、図１１に示すような加圧ローラ１０１に圧接する部
分が軸方向につぶれたりする恐れがある。そして、定着
ローラ１００が撓めば加圧ローラ１０１との間で隙間が
生じて定着不良を起こし、定着ローラ１００がつぶれれ
ば、定着ローラ１００の破損を引き起こすという問題が
発生した。

【０００４】このような問題を解消するため、定着ロー
ラ自身に補強リブ形状を持たせる方法が提案されてい
る。この方法では、定着ローラにある程度の強度を得よ
うとすると、リブをかなり高くしなければならず、その
結果加工コストが嵩み経済的に問題となる。さらに、リ
ブを高くすることにより、該部での昇温遅れが生じ、均
一な温度分布になるまでの待ち時間が余分に必要となる
問題がある。

【０００５】また、別の解決手段として、リング状の補
強部材を定着ローラ内に装填する方法が提案されてい
る。この方法では、定着ローラの撓みやつぶれを大幅に
軽減することができ、さらに機械強度の弱い薄肉定着ロ
ーラを研削、切削加工するときに前以て補強部材を装填
することで加工性も向上するという利点が得られる。よ
って、この補強部材を装填する方法は前者の補強リブ形
状を持たせる方法より好ましいものである。

【０００６】しかし、定着ローラの変形を防止する補強
部材には大きな荷重がかかるためすぐに外れてしまう。
さらに、定着ローラは加圧ローラにより加圧されると、
補強部材が定着ローラの内面で摺動しようとするスラス
ト力が発生することが確認しており、補強部材はこのス
ラスト力によっても外れ易く、また補強部材の強度が十
分でない場合には補強部材が破損することがある。従っ
て、補強部材には定着ローラにしっかりと固定しておか
なければならず、従来、補強部材を固定する方法として
はシバリバメ状態で固定すること、溶接などで固定する
こと及び補強部材を支持する部材を設けて固定すること
が提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、補強部
材をシバリバメ状態で固定する場合、補強部材の大きさ
等に高い精度が求められ、その装填作業にも技術を要す
という問題があった。

【０００８】また、補強部材を溶接などで固定する場
合、加工コストが嵩むだけでなく、溶接部に荷重が集中
し、補強部材が亀裂等が生じて破損してしまうという問
題があった。

【０００９】さらにまた、補強部材を支持する部材を設
けて固定すると、定着ローラの熱容量の増大化を招き、
温度上昇が遅れて定着ローラを薄肉にした効果が損なわ
れてしまうという問題があった。

【００１０】本発明は、上記した従来の問題を解消し、
薄肉の定着ローラであっても補強部材を装填することに
よって所望の強度が得られ、しかも定着ローラに装填し
た補強部材を確実に固定させることができる定着装置を
提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、内部に熱源を備え薄肉円筒体の定着ローラ
と、該定着ローラの外周面に当接される加圧ローラとを
有し、前記定着ローラ内に円筒形状を保持するためのリ
ング形状の補強部材が設けられている定着装置におい
て、前記補強部材は初期の外径が前記定着ローラの内径
よりも小さく、前記定着ローラへ挿入後に補強部材の円
盤面への荷重を加えて塑性変形させることにより補強部
材の外径が増大し前記定着ローラに固定させることを特
徴としている。

【００１２】なお、本発明は前記補強部材が両端の径が
中央部の径よりも大きいツヅミ形状に形成されている
と、効果的である。さらに、本発明は前記補強部材の両
端の外周縁にそれぞれ円筒状平坦部を設けると、効果的
である。

【００１３】さらにまた、本発明は前記補強部材には、
前記熱源が貫通する中央貫通孔と、その熱源から前記定
着ローラの内壁へ向かう加熱作用を通す複数の貫通孔と
が形成されていると、効果的である。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に従って説明する。図１は、本発明に係る定着装置
の一例を示す縦断面図である。

【００１５】図１において、定着装置は定着ローラ１と
これに圧接される加圧ローラ２とを有し、定着ローラ１
は表面にテフロン（商品名）等の耐熱離型性材料からな
る離型層（図示せず）が設けられ、その内部には熱源と
しての２本のヒーター３、４とが設けられている。定着
ローラ１の芯金は、本例の場合、熱伝導性、機械的強度
及びコスト面でバランスの取れたアルミ、鉄等で作られ
ており、外径が２０〜４０mm程度、肉厚が０．３〜０．
８mm程度の薄肉パイプのものが用いられている。このよ
うに構成された定着ローラ１は、熱容量が極めて小さい
ので、その立上り時間の短縮や省電力化が図られるもの
である。

【００１６】また、上記ヒーター３、４としては本例の
場合、熱応答性、耐久性に優れたハロゲンランプが用い
られており、２本のヒーター３、４はそれぞれ両端がブ
ラケット５、６に保持され、ブラケット５、６は図示し
ていない位置で側板１３、１４に固定されている。この
２本のヒーター３、４は、加熱する発熱部（図示せず）
の領域を異なるように設定されており、本例では各種サ
イズの転写材がセンター基準で搬送されるものであっ
て、ヒーター３の発熱部が最小サイズ紙の通紙部に対応
して設けられ、ヒーター４の発熱部がこれ以外の部分、
すなわち最大サイズ紙の通紙部に熱供給を行うように設
けられている。この２本ヒーター３、４は、最小サイズ
紙を通紙するとき、発熱部が小サイズ紙に対応したヒー
ター３を点灯させ、大サイズ紙を通紙するとき、ヒータ
ー３、４とも点灯させるように制御すれば、最小サイズ
紙を連続して通紙した直後に最大サイズ紙を通紙して
も、オフセット、巻き付き、ジャムの不具合の発生を防
止することができる。

【００１７】定着ローラ１は、その両端に断熱ブッシュ
１５、１６が嵌合され、この断熱ブッシュ１５、１６に
軸受１７、１８が設けられており、定着ローラ１は断熱
ブッシュ１５、１６及び軸受１７、１８を介して側板１
３、１４に回転自在に支持されている。さらに、定着ロ
ーラ１の一端には、歯車２０が設けられ、図示していな
い駆動源からの駆動を伝達される。上記断熱ブッシュ１
５、１６は、定着ローラ１から側板１３、１４への熱放
散（熱伝導）を極力減らし、定着ローラ１の温度ムラの
低減、軸受１７、１８の耐久性の向上、省電力化を図る
ためのものである。

【００１８】定着ローラ１内には、その円筒形状を保持
するための補強部材１１が設けられており、この補強部
材１１は図２に示すように中央にヒーター３、４が貫通
する中央貫通孔を設けた断面ハの字型のリング状部材で
ある。この補強部材１１は、図３の矢印Ｐ示す荷重を掛
ける前の外径が定着ローラ１の内径Ｌ１より小さいＬで
あるが、荷重を掛けて塑性変形を起させると、外径が増
大して定着ローラ１の内径Ｌ１よりも大きくなるように
構成されている。従って、補強部材１１を定着ローラ１
内に装填するときには補強部材１１をローラ内の所望位
置に挿入し、図３に示すごとく両側より荷重を掛けれ
ば、外径が増大して定着ローラ１の内壁に係合し固定さ
れる。

【００１９】このように構成した定着装置は、補強部材
１１を塑性変形で外径を増大させることで定着ローラ１
内に固定しているので、補強部材１１はシバリバメ状態
で固定するものように高い精度を必要とせず、溶接など
で固定する必要もないため、加工コストを大幅に削減で
きる。さらに、補強部材１１は定着ローラ１の内壁に接
する面積が小さいため、ローラからの熱伝導が小さく定
着ローラ表面温度に与える影響も僅かである。

【００２０】なお、本例の定着装置は図１に示すよう
に、補強部材１１が定着ローラ支持部近傍の左右端部に
それぞれ１個と、荷重が集中する中央部に２個背中合わ
せに並べて配置させているが、中央部の補強部材１１は
１つでもよい。また、補強部材１１の材質は熱膨張の関
係から定着ローラ１の芯金材料と同じものにすることが
望ましい。

【００２１】図４は、本発明の他の実施の形態を示す図
であって、本例の補強部材２１は上記実施の形態に示し
た補強部材１１をその貫通孔側を背中合わせに接合して
なり、両端の径が中央部の径よりも大きいツヅミ形状に
形成されている。この補強部材２１も、図５の矢印Ｐ示
す荷重を掛ける前の外径が定着ローラ１の内径Ｌ１より
小さいＬであって、荷重を掛けて塑性変形させることで
外径が増大し、定着ローラ１の内壁に係合して固定する
ことができる。

【００２２】このように構成した定着装置は、補強部材
２１を塑性変形で外径を増大させることで定着ローラ１
内に固定しているので、上記実施の形態と同様な効果が
得られる。さらに、補強部材２１では２本の脚で定着ロ
ーラ１の内壁に係合するため、定着ローラ１への固定が
より強固になり、装填後に傾いたりする恐れがない。し
かも、補強部材２１は左右対称で両側に突っ張った形で
固定されるので、定着ローラ１が加圧されて発生するス
ラスト力によって移動しにくく構造になっている。

【００２３】図６は、本発明のさらに他の実施の形態を
示す図であって、本例の補強部材３１は上記実施の形態
に示した補強部材２１と同様にツヅミ形状に形成され、
さらに補強部材３１にはその両端の外周縁にそれぞれ円
筒状平坦部３２を設けている。このように構成した定着
装置も、上記実施の形態と同様な効果が得られるだけで
なく、円筒状平坦部３２によって補強部材３１の定着ロ
ーラ１内壁への係合をより強固にすることができる。し
かも、補強部材３１は補強部材１１、２１のようにエッ
ジでなく面接触なので、定着ローラ１の内壁を傷付ける
恐れもない。

【００２４】ところで、上記した実施の形態の補強部材
１１、２１、３１は塑性変形で外径を増大させて定着ロ
ーラ１内に固定しており、種々の利点が得られるもので
あるが、特にヒーター３、４にハロゲンランプを用いて
いる場合、例えば図４に示す実施の形態の補強部材２１
では図７に示すように、符号２２に示す格子線の部分が
影となる。すなわち、補強部材２１によって定着ローラ
１の内壁に影２２でき、その分定着ローラ表面の昇温が
遅れることになる。

【００２５】そこで、本発明では図８に示すように、補
強部材２１に４個の貫通孔２３が形成されている。この
貫通孔２３を設けたことにより、補強部材２１によって
遮られるランプ光の部分が減少し、定着ローラ表面の昇
温が遅れを小さく抑えることができる。なお、この貫通
孔２３はその開口面積が大きければ大きいほど定着ロー
ラの昇温にとって有利であるが、補強部材２１も所望の
強度を確保しなければならないので、貫通孔２３の数や
大きさは両者の兼ね合いを考慮して適宜定めている。ま
た、貫通孔２３は補強部材２１に設けた例で説明した
が、貫通孔は補強部材１１、３１に形成してもよい。

【００２６】

【発明の効果】請求項１の構成によれば、補強部材は初
期の外径が定着ローラの内径よりも小さく、定着ローラ
へ挿入後に補強部材の円盤面への荷重を加えて塑性変形
させることにより補強部材の外径が増大し定着ローラに
固定させるので、補強部材の定着ローラへの装填作業が
簡単でかつ確実に固定させることができ、しかも補強部
材に高い寸法精度を必要とせず、安価で提供することが
できる。

【００２７】請求項２の構成によれば、補強部材は両端
の径が中央部の径よりも大きいツヅミ形状に形成されて
いるので、補強部材の定着ローラへの固定がより強固に
なり、しかもスラストによる移動を防止することができ
る。

【００２８】請求項３の構成によれば、定着ローラ内壁
への係合をより強固にすることができ、しかもエッジで
定着ローラの内壁を傷付けることも防止できる。請求項
４の構成によれば、補強部材には、熱源が貫通する中央
貫通孔と、その熱源から定着ローラの内壁へ向かう加熱
作用を通す複数の貫通孔とが形成されているので、補強
部材により加熱作用の遮りを最小にして定着ローラの昇
温遅れを小さく抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る定着装置の一例を示す縦中央断面
図である。

【図２】補強部材の一例を示し、（ａ）は断面図、
（ｂ）はその正面図、（ｃ）は斜視図である。

【図３】図２の補強部材の装填状態を示す説明図であ
る。

【図４】補強部材の他の例を示し、（ａ）は断面図、
（ｂ）はその正面図、（ｃ）は斜視図である。

【図５】図４の補強部材の装填状態を示す説明図であ
る。

【図６】補強部材のさらに他の例を示し、（ａ）は断面
図、（ｂ）はその正面図、（ｃ）は斜視図である。

【図７】図４の補強部材によるヒーターの影を示す説明
図である。

【図８】補強部材によるヒーターの影を軽減する補強部
材の例を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）はその正面図で
ある。

【図９】従来の定着装置を示す説明図である。

【図１０】従来の定着装置の不具合の一例を示す説明図
である。

【図１１】従来の定着装置の別の不具合を示す説明図で
ある。

【符号の説明】

１ 定着ローラ ２ 加圧ローラ ３、４ ヒーター １１、２１、３１ 補強部材 ２３ 貫通孔 ３２ 円筒状平坦部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に熱源を備え薄肉円筒体の定着ロー
   ラと、該定着ローラの外周面に当接される加圧ローラと
   を有し、前記定着ローラ内に円筒形状を保持するための
   リング形状の補強部材が設けられている定着装置におい
   て、 前記補強部材は初期の外径が前記定着ローラの内径より
   も小さく、前記定着ローラへ挿入後に補強部材の円盤面
   への荷重を加えて塑性変形させることにより補強部材の
   外径が増大し前記定着ローラに固定させることを特徴と
   する定着装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の定着装置において、前
   記補強部材は両端の径が中央部の径よりも大きいツヅミ
   形状に形成されていることを特徴とする定着装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の定着装置において、前
   記補強部材の両端の外周縁にそれぞれ円筒状平坦部を設
   けたことを特徴とする定着装置。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３の１つに記載の定着装
   置において、前記補強部材には、前記熱源が貫通する中
   央貫通孔と、その熱源から前記定着ローラの内壁へ向か
   う加熱作用を通す複数の貫通孔とが形成されていること
   を特徴とする定着装置。