JP3486285B2 - 定着装置 - Google Patents
定着装置Info
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Description
定着装置に関する。
時間の短い定着装置が望まれており、それを達成する1
つの手段として定着ローラの芯金を薄肉のもので形成し
て、その熱容量を小さくして立ち上がり時間を短かくし
た定着ローラが用いられつつある。このような定着装置
は、図9に示すように、内部に熱源であるヒータ3を有
する定着ローラ1と、定着ローラ1に圧接する加圧ロー
ラ2とを有し、定着ローラ1の芯金1aの材質は、熱伝
導性、機械的強度、コスト面でバランスのとれた、A
l,Fe等が用いられており、その肉厚は、0.3〜0.8mm
程度であり、芯金1aの外径はφ20〜40mm程度である。
の芯金1aを薄肉化することによって機械的強度が不足
して、図10に示すように、定着ローラ1のたわみや、図
11に誇張して示すように、断面のつぶれなどを生じ、こ
れらの変形は定着不良、または定着ローラ1の破損を起
こすこととなる。また、定着ローラ1の外径精度は定着
性、搬送性を保証するために高精度が要求されており、
機械的強度の低い薄肉芯金パイプの機械加工、特に外径
旋削は非常に困難で著しく生産性を阻害するという問題
がある。そこで、この問題を解消する方策として、図12
に示すように、定着ローラ1内にリング状に形成された
補強部材4′と、この補強部材4′を支持する支持棒5
とが定着ローラ1内に設けられていて、定着ローラ1の
機械的強度を増したたものが特開昭61-59381公報に開示
されて公知となっている。
は、熱容量の大幅な増大化をまねいて定着ローラ1の温
度上昇を遅らせる原因となり、また、定着ローラ1のた
わみを防ぐための支持棒5がヒータ3からの熱を遮断
し、定着ローラ1に温度むらが発生するという問題があ
る。この問題を解消する方策として、図示しないが、支
持棒を除去してリング状の補強部材を定着ローラにしま
りばめ状態で固定するものが提案されている。その昇温
特性は図13に示すようであり、補強部材が装着された部
位の温度上昇は、補強部材の装着されていない部位より
かなりの遅れを生じるものである。
着ローラにしまりばめ状態で固定する補強部材は、高い
精度が求められ、装填作業にも高度な技術を要し、ま
た、補強部材の強度が足りなければ、加圧ローラで加圧
された場合、補強部材はその内縁部の上下に集中する応
力に対抗しきれず、補強部材自体が変形し、または、図
14に示すように亀裂を生じて破損したり、また、定着ロ
ーラが熱膨張することによって定着ローラとの間に隙間
ができて補強部材が脱落することが発生し、また、逆に
補強部材の強度が強過ぎると、補強部材の熱膨張によっ
て定着ローラが変形し、または破損すること等が生じる
ので、補強部材の強度の設定が難しく、さらに、補強部
材の装填によって熱容量の増大化を来して立ち上がり時
間が遅くなり、そのうえ定着ローラが、低コストで充分
な機械的強度を有していて、かつ、変形しない定着装置
を容易にえることができないという問題がある。
従来の定着装置のもつ問題を解消し、補強部材の設計、
製造が容易であって、立ち上がり時間が速くて、その補
強部材を装着した定着ローラの生産性がよくて低コスト
であり、充分な機械的強度を有していて変形しない定着
装置を提供するにある。
な目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、内
部に熱源を有する定着ローラと、この定着ローラに圧接
する加圧ローラとを備え、前記定着ローラ内部に補強部
材を有する定着装置において、補強部材の厚みtriが定
着ローラ芯金の肉厚troに対して、
材料で形成されていることを特徴とする定着装置であ
る。請求項2に記載の発明は、内部に熱源を有する定着
ローラと、この定着ローラに圧接する加圧ローラとを備
え、前記定着ローラ内部に補強部材を有する定着装置に
おいて、補強部材が、定着ローラより熱膨張率の大きな
材料で形成され、かつ、約150〜200℃における補
強部材の熱膨張による半径方向の熱応力をσthとし、定
着ローラの内径をDin、定着ローラ芯金の材料の降伏応
力をσsとしたとき、定着ローラ芯金の肉厚troが、
態において、前記従来と同様の部分については同一の符
号を引用して説明を省略し、主として異なる部分につい
て説明する。この発明の第1実施形態は、リング形状に
形成された補強部材4を定着ローラ1内部に複数装着し
たものである。この補強部材4の厚みtriを定着ローラ
の厚みtroに対してtro≦tri≦3troなる関係に設定
し、補強部材4の強度を確保し、且つ熱容量が大きくな
りすぎない構成としたものである。なお3aは中央部ヒ
ータ、3bは端部ヒータ、6a,6bは側板、7は断熱
ブッシュ、8は軸受、9は歯車をそれぞれ示す。
で、その芯金1aの肉厚が0.3mmのFeの定着ローラ1
に、前記の関係を満足する厚みtriが0.5mmのFeの補
強部材4を装着したものである。このようなものにあっ
て、立ち上がり時の温度変化は、図5に示すようであっ
て、補強部材4のない部分と、ある部分とにおいて、立
ち上がり時の昇温の遅れも従来のもの(図11参照)より
少なく、設定温度に達した後も均一な温度となってい
る。また、補強部材4の装着は、定着ローラ1の機械的
強度を向上させ定着不良や、熱による定着ローラ1の破
損を防ぐだけでなく、薄肉芯金パイプの外径旋削時にお
いてもたわみがなくなり精度確保が容易となる
図示しないが、補強部材4を定着ローラ1よりも比熱容
量が小さな材料で形成したものである。
の芯金1aがFeで形成されており、補強部材4がFe
よりも比熱容量の小さな材料であるAl合金で形成され
ている。このようなものにおいて、熱容量はその部材の
比熱と密度と体積とで決定されるが、比熱と密度とをか
け合わせた単位体積あたりの比熱容量は材料固有の定数
であり、Alは、Feに比べて比熱が約2倍であって密
度が約3分の1であるから、比熱容量はFeの約6割の
大きさである。このようなものにあって、補強部材4の
熱容量が小さくなって、定着ローラ1の立ち上がり時間
が短縮できるうえ、Alは熱伝導率が非常に大きいため
に、補強部材4の装着によるその部分の定着ローラ1の
表面の温度むらは小さなものとなる。
補強部材4の内縁部10に、図6〜8に示すように、平坦
に形成された円筒状舌部11を設けて、この円筒状舌部11
と定着ローラ1の芯金1aの内壁とをしまりばめ状態で
係合させて、補強部材4を定着ローラ1に固定したもの
である。
着ローラ1内に装着し下から加圧ローラ2で加圧した場
合、補強部材4はその内縁部10の上下に集中する応力に
対して、充分の強度を確保することができて強度と耐久
性とが向上していて、内縁部10から亀裂が入り補強部材
4が破損するというようなことがなく、また、補強部材
4の形状は、板金を絞り加工によって高精度でかつ低コ
ストで製造することができて、このようにして製造され
た補強部材4を定着ローラ1に装着して、定着ローラ1
の加工性、生産性を向上させている。
補強部材4を定着ローラ1よりも熱膨張率の大きな材料
で形成し、かつ、定着ローラ1の芯金1aが補強材料4
の熱膨張による熱応力に耐えうる肉厚であることを限定
するものである。すなわち、定着ローラの芯金1aの周
方向応力σθは、芯金1aの肉厚をtro、その内径をD
inとしたとき、
率を3として、このσθが降伏応力σsに対して
ローラ1の周方向応力が、安全率3で芯金1aの降伏応
力の範囲内であるためには、
4の材料がFeよりも熱膨張率の大きなAlを使用した
場合、Feの線膨張係数は1.16×10~5/K,Alの線膨
張係数は2.38/10~5Kであり、定着ローラ1の外径が40m
mで、芯金肉厚を0.4mm、補強部材4の外径を定着ローラ
1の内径と同寸法として、185℃(室温は25℃とする)
まで加熱したとすると、定着ローラ1の内径は熱膨張に
より39.48mmとなる。Alの補強部材4もそれ以上に膨
張しようとするため、定着ローラ1の内面には熱応力σ
thがかかり、その値は0.17kgf/mm2となり、また芯金1
aの周方向引張応力は第1式から8.4kgf/mm2となり、F
eの降伏応力を30kgf/mm2とすると第3式を満足するも
のとなる。
定着動作時、定着ローラ1は内部の熱源によって約150
〜200℃の温度に保たれた際、この温度によって補強部
材4が脱落しないために芯金材料と同等かそれ以上の熱
膨張率のものを用いても、熱膨張によって定着ローラ1
を変形させることがない。
項1に記載の発明は、内部に熱源を有する定着ローラ
と、この定着ローラに圧接する加圧ローラとを備え、前
記定着ローラ内部に補強部材を有する定着装置におい
て、補強部材の厚みtriが定着ローラ芯金の肉厚troに
対して、
材料で形成されているので、補強部材の設計、製造が容
易であって、立ち上がり時間が速くて、生産性がよくて
低コストであり、充分な機械的強度を有していて定着ロ
ーラが変形しない定着装置をえることができるという効
果がある。請求項2に記載の発明は、内部に熱源を有す
る定着ローラと、この定着ローラに圧接する加圧ローラ
とを備え、前記定着ローラ内部に補強部材を有する定着
装置において、補強部材が、定着ローラより熱膨張率の
大きな材料で形成され、かつ、約150〜200℃にお
ける補強部材の熱膨張による半径方向の熱応力をσthと
し、定着ローラの内径をDin、定着ローラ芯金の材料の
降伏応力をσsとしたとき、定着ローラ芯金の肉厚tro
が、
つ、熱膨張による定着ローラの変形を防止することがで
きるという効果がある。
る。
る。
る。
る。
性図である。
である。
る。
る。
る。
る。
面図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 内部に熱源を有する定着ローラと、この
定着ローラに圧接する加圧ローラとを備え、前記定着ロ
ーラ内部に補強部材を有する定着装置において、補強部
材の厚みtriが定着ローラの厚みtroに対して、 【数1】tro≦tri≦3tro であり、補強部材が、定着ローラより熱膨張率の大きな
材料で形成されていることを特徴とする定着装置。 - 【請求項2】 内部に熱源を有する定着ローラと、この
定着ローラに圧接する加圧ローラとを備え、前記定着ロ
ーラ内部に補強部材を有する定着装置において、補強部
材が、定着ローラより熱膨張率の大きな材料で形成さ
れ、かつ、約150〜200℃における補強部材の熱膨
張による半径方向の熱応力をσthとし、定着ローラの内
径をDin、定着ローラ芯金の材料の降伏応力をσsとし
たとき、定着ローラ芯金の肉厚troが、 【数2】 であることを特徴とする定着装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02650596A JP3486285B2 (ja) | 1996-02-14 | 1996-02-14 | 定着装置 |
| US08/634,734 US5708949A (en) | 1995-04-18 | 1996-04-18 | Image fixing device for image forming apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02650596A JP3486285B2 (ja) | 1996-02-14 | 1996-02-14 | 定着装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09218604A JPH09218604A (ja) | 1997-08-19 |
| JP3486285B2 true JP3486285B2 (ja) | 2004-01-13 |
Family
ID=12195349
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02650596A Expired - Fee Related JP3486285B2 (ja) | 1995-04-18 | 1996-02-14 | 定着装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3486285B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100358121B1 (ko) | 1999-05-13 | 2002-10-25 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체장치의 신호 입력회로 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3397934B2 (ja) | 1995-04-18 | 2003-04-21 | 株式会社リコー | 定着装置 |
-
1996
- 1996-02-14 JP JP02650596A patent/JP3486285B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3397934B2 (ja) | 1995-04-18 | 2003-04-21 | 株式会社リコー | 定着装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09218604A (ja) | 1997-08-19 |
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