JPH0520070U - 定着装置におけるヒートローラー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】使用過程での劣化がほとんどなく、長期使用し
てもヒートローラの円滑な回転動作が保証でき、しかも
構造的にも簡易で安価な軸受構造を有する定着装置にお
けるヒートローラーを提供せんとするものである。 【構成】発熱部の両端に軸部を突設してなる定着装置に
おけるヒートローラーにおいて、発熱部と軸部を同一素
材で一体成形し、当該成形体の少なくとも両端部を中空
となすとともに可動部を持たない耐熱耐摩耗性樹脂製の
軸受部材で軸部外周を直接支承したことを特徴とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電子写真方式の装置において 、記録紙上に転写したトナー像を定着させる為に設けられた定着装置の構成部品 であるヒートローラに関し、更に詳しくはヒートローラの支承構造の改良に関す る。

【０００２】

【従来の技術】

複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電子写真方式の装置においては、現像装 置の感光ドラムから記録紙上に転写されたトナー像を、トナー粒子を記録紙の繊 維にからますことによって記録紙に熱定着させる必要がある。定着装置は図14に 示す如く、熱源を有するヒートローラーＡと、表面に耐熱性樹脂を被覆した押さ えローラーＢを対接して構成され、ヒートローラーＡと押さえローラーＢ間にト ナー像を転写した記録紙Ｃを通過させることによってトナーの定着を行う。

【０００３】 ヒートローラーには、赤外線ランプやハロゲンランプ等の熱源を熱伝導良好な 金属製スリーブの軸心位置に内装した間接加熱タイプが最も一般的であるが、こ の間接加熱タイプのものでは高価な細管状ランプが必要となるうえに金属製スリ ーブとしても厚肉で且つ表面を高精度に平滑加工したものが必要となることから 極めて高価となり、又、間接加熱である為に昇温に時間を要する問題がある。こ のような問題点を解決するものとして、最近では間接加熱タイプに代わって直接 加熱タイプのものが普及し出している。

【０００４】 直接加熱タイプのものとしては円筒状の絶縁体表面に導電性材料よりなる発熱 層を塗布して発熱体を構成し、この発熱体に対して両端部から電圧を印加して発 熱させている。この直接加熱タイプのヒートローラは、図15に示す如く発熱体ａ 両端に外嵌したベアリングＰによって回転可能に支承されている。

【０００５】 そして、この発熱体ａへの給電方法としては、発熱体ａの両端部の外周面に帯 片状の摺動片を接触させて、回転する発熱体ａに対し摺動片を通じて給電するも のと、図15に示す如く、発熱体ａの両端部外周に外嵌したベアリングＰを介して 発熱体ａ両端部に給電を行うものとがある。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

ベアリングは内輪と外輪の間に複数の鋼球を抱持した構成であるが、このよう なベアリングで直接加熱タイプのヒートローラを支承すると、ベアリングは200 ℃〜300 ℃の高温状態に達するヒートローラ表面に直接接触して回転する為、劣 化が激しく、ベアリング素材の急激な靱性低下があり、この結果、長期使用の過 程でベアリングの回転機能に支障を来し、所望の回転動作が得られなくなる問題 があった。ベアリングの回転を円滑化する為に用いられる耐熱グリースはベアリ ングの劣化をある程度抑止する機能を有するものの、耐熱グリースは高温下では 揮発が著しいことから、ベアリングの劣化という基本問題の解決にはならない。 特に、ベアリングをヒートローラへの給電手段としても兼用するタイプのもの では、ベアリングの球浮き現象による導通不良の発生もあり、この意味からもベ アリングの使用には問題があった。

【０００７】 又、ヒートローラの支障手段としては現在迄のところ、使用された実績はない が、軸受としては含油軸受と称するものがある。これは、環状に形成した焼結金 属に潤滑油をしみ込ませたものであり、常温下であれば給油することなく長期間 の使用が可能なものであるが、ヒートローラは高温に晒される為、仮にヒートロ ーラの支障手段として含油軸受を使用したときには、油の揮発が著しく、含油軸 受は早期に軸受としての機能を失うことが予期され、含油軸受はヒートローラの 支障手段として事実上使用することはできない。

【０００８】 本考案はかかる現況に鑑みて成されたものであり、使用過程での劣化がほとん どなく、長期使用してもヒートローラの円滑な回転動作が保証でき、しかも構造 的にも簡易で安価な軸受構造を有するヒートローラーを提供せんとするものであ る。

【０００９】

【課題を解決する為の手段】

かかる課題を解決した本考案にかかる定着装置におけるヒートローラーは、発 熱部と軸部を同一素材で一体成形し、当該成形体の少なくとも両端部を中空とな すとともに可動部を持たない耐熱耐摩耗性樹脂製の軸受部材で軸部外周を直接支 承したことを特徴としている。 耐熱耐摩耗性樹脂としては、ポリイミド又はポリアミドイミドを用いることが 好ましい。

【００１０】 又、発熱体である成形体の軸端中空部内面の一部又は全部に柔らかい導電性金 属を蒸着、メッキ又はコーティング等の手段により被覆することが好ましく、又 、導電性金属を被覆する前の成形体の軸方向両端間抵抗は５Ω〜100 Ωに設定す ることが好ましい。更に、両端軸部の少なくとも一方の端部形状が断面形状にお いて、その一部又は全部に直線又は円弧でない曲線部分を含んでいることが望ま れる。

【００１１】

【作用】

両端軸部外周に可動部を有しない耐熱耐摩耗性樹脂製軸受によって回転自在に 支承されたヒートローラは適宜手段により発熱体に対して給電をうけ、発熱部と 軸部とよりなる成形体全体が発熱する。軸部は可動部を有しない合成樹脂製の軸 受によって支承されているが、この軸受は軸部温度に耐える耐熱性と、軸部の回 転に対しても摩耗することのない充分な耐摩耗性を有するので、高温下における 長期使用においてもヒートローラの回転動作が支障を来すことはない。 又、導電性金属を被覆する前の成形体の両端間抵抗を５Ω〜100 Ωに設定した ときは100 Ｖの電圧を印加したときには２ＫＷ〜100 Ｗの発熱量が確保され、定 着装置におけるヒートローラーとしての充分な機能を発揮する。又、両端軸部の 少なくとも一方の端部形状を断面形状においてその一部又は全部に直線又は円弧 でない曲線部分を含んでいるものとした場合は、当該軸部への回転用駆動軸の連 結が容易且つ確実となる。

【００１２】 又、軸端内面の一部又は全部に柔らかい導電性金属よりなる実質的に無抵抗部 を形成したときには、成形体端部を通過する電流の大部分はこの実質的な無抵抗 部を通過する結果、軸部表面の発熱は極めて小さなものとなり、軸受の耐久性を 一層向上させることができる。

【００１３】

【実施例】

次に本考案の詳細を図示した実施例に基づき説明する。図１は本考案の１実施 例の軸方向断面図である。図中１は円筒状の発熱部であり、図中２，２´は前記 発熱部１の両端から突設した管状軸部である。図例の発熱部１は中空であるが中 実とすることも可能である。発熱部１及び管状軸部２，２´は導電性セラミック スを用いて一体成形されている。発熱部１及び管状軸部２，２´の素材としては 導電性セラミックス以外のもの、例えば金属を用いることも可能であるが、その 電気抵抗の範囲は両軸端間において５Ω〜100 Ωに設定することが望まれる。こ れは５Ω以下であると発熱量が大きすぎて周辺部材の耐熱性に問題が生じるうえ に導電性セラミックス自体の熱劣化が懸念される為であり、又、100 Ω以上であ ると発熱量が小さすぎてトナーの熱定着ができない為である。

【００１４】 本考案の特徴は、このような構成のヒートローラにおいて、該ヒートローラを 両端で支承する軸受３として、可動部を持たない耐熱耐摩耗性樹脂製軸受を用い 、この軸受によりヒートローラの軸部外周を直接支承したことを特徴としている 。そして少なくとも一方の管状軸部２´端部を軸受３の外側へ突出させ該部分を 駆動手段への連結部としている。例えば図２（イ),（ロ）に示すように耐熱耐摩 耗性樹脂製軸受３は、管状軸部２，２´に密接状態で外嵌しうる内径を有する環 状部材が採用され、その素材としては例えば、ポリイミド、ポリアミドイミド等 の耐熱耐摩耗性樹脂が用いられる。ポリイミドは連続可使温度で約300 ℃、短時 間可使温度で約400 ℃程度の高耐熱性を有し、ヒートローラの表面温度に充分耐 えることができ、又、機械的強度も強く耐摩耗性にも優れ、ヒートローラ軸部と の摺動に充分耐えることができる。

【００１５】 耐熱耐摩耗性樹脂製軸受は材料粉体を所定の形状に圧粉成形した後、高温熱処 理することによって得ることができる。又、軸受の内周面は表面平滑に処理され 、摩擦係数を小さくして滑性を高めている。

【００１６】 軸受の形状は種々のものが考慮され、例えば図３に示す如く、環状部４の一端 に、装置本体への取付け部材としてのフランジ５を一体的に設けたものや、図４ に示す如く鉤状に折曲した取付部材６を一体的に設けたものなどが採用可能であ る。

【００１７】 本ヒートローラは、図５に示す如く両端の軸部内面に導通端子Ｓを装着して給 電を行う。軸端中空内面には軸部外表面の温度上昇を抑制する為に、図６に示す 如く低抵抗部７を設けることができる。低抵抗部７は蒸着、メッキ又はコーティ ング等の手段により導電性金属を被覆したものであり、該低抵抗部７の厚みは極 めて薄くその素材はアルミニウムや銅等の柔らかい金属が用いられる。低抵抗部 ７を設ける手段として蒸着、メッキ又はコーティング等を採用したのは、これら 手段によれば成形体表面の起伏形状を埋めるようにして導電性金属を被覆でき、 したがって成形体への通電を極めて良好なものとすることができる為である。低 抵抗部７の長さは図例のものでは軸部２長さにほぼ一致しているが、この長さは 適宜設定される。低抵抗部７の長さは最大でも軸部長さ程度確保できれば充分で あるから、蒸着等による導電性金属の被覆作業も極めて容易である。又、低抵抗 部３は中空部内周面において全周にわたって形成することも可能であるが、一部 に設けてもよい。

【００１８】 導通端子Ｓは軸部内面の中空部に密嵌状態で装着されるが、中空部内周面に低 抵抗部７を構成する柔らかい導電性金属が被覆されているから、導通端子Ｓは導 電性金属を押し潰すようにして導電性金属に密着し、中空部内面との良好な接触 状態が得られる。そして、このようなヒートローラーに対して両端の導通端子Ｓ ，Ｓを介して電圧が印加されると、図７として示すように導通端子との接触部か ら流入した電流の大部分は軸端部内周面に被覆された低抵抗部３を通過する為、 軸部２本体内を通過する電流は極めて小さく、軸部内周面及び外周面における発 熱量は著しく小さくすることができる。従って、軸受３への熱負荷は僅かとなり 、軸受３の一層の長寿命化が可能となる。

【００１９】 図８〜図11として示したものは、上記構成に加えて軸端部に工夫を凝らして回 転用駆動手段との連結を容易化したもので、両端軸部の少なくとも一方の端部形 状をその断面形状において、一部又は全部に直線又は円弧でない曲線部分を含ま せた構成としている。図８は図中右側の軸端外周に直線状の切欠き部８を設けた 場合であり、図９はその斜視図を示している。軸端部の形状は該軸端部に回転用 駆動手段から延設された駆動軸（図示せず）を連結する際にネジ止め等の手段を 使う必要がなく、且つ結合後に空回り等がないものであれば適宜採用され、例え ば図10（ロ）（ニ）に示す如く軸端部外周に直線状又は円弧でない曲線状の切欠 き部８を対向配置したり、図10（ハ）に示す如く軸端部外周に波型の切欠き部８ を設けること、図11（イ）に示す如く軸端部外周に直線状の切欠き部８を隣接し て設けること、更に図11（ロ）に示す如く軸端部外周に直線状の切欠き部８を全 周にわたって設けることなどが適宜採用される。又、図12（イ）〜（ニ）及び図 13（イ),（ロ）に示すごとく、軸端部内周に円弧でない曲線あるいは直線状の膨 出部８´を形成することも有効である。このような構造の軸端部であれば、ヒー トローラーを回転させる為の回転用駆動軸の連結をネジ止め等の固定手段を用い ることなく行うことができる為、組立てが容易であり、しかも連結後の空回りも 防止される。

【００２０】

【考案の効果】

本考案のヒートローラーは、発熱部と軸部を同一素材で一体成形するとともに 当該成形体の少なくとも両端部は中空となすとともに可動部を持たない耐熱耐摩 耗性樹脂製の軸受部材で軸部外周を直接支承した構成としたので、注油の必要が 一切なく、長期間にわたってヒートローラの円滑な回転動作を保証することがで きる。しかも軸受の構造は極めて単純であるから機械的故障の発生する可能性も 極めて小さく、又、製造コストの低減もはかれ、量産品に適したヒートローラを 提供することができる。

【００２１】 又、両端中空部の内面の一部又は全部に柔らかい導電性金属を、蒸着、メッキ 又はコーティング等の手段により被覆したときには、導通端子を両端中空部内面 に一層良好な接触状態で内嵌することが可能となる。しかも両端部の発熱は著し く抑制することができるから耐熱性の比較的低い軸受部材でも使用することが可 能となり、軸受部材の一層の長寿命化がはかれる。

【００２２】 又、導電性金属を被覆する前の成形体の両端間抵抗を５Ω〜100 Ωに設定した 場合は、ヒートローラーとして用いるのに充分な発熱量を得ることができ、更に 、両端軸部の少なくとも一方の端部形状が断面形状において、その一部又は全部 に直線又は円弧でない曲線部分を含ませた場合は回転用駆動手段との連結が容易 且つ確実となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のヒートローラーの１実施例を示す軸方
向断面図

【図２】（イ）は耐熱耐摩耗性樹脂製軸受の１実施例の
外観形状を示す斜視図、（ロ）は同軸受をヒートローラ
に外嵌した状態を示す要部断面図

【図３】（イ）は耐熱耐摩耗性樹脂製軸受の他の実施例
の外観形状を示す斜視図、（ロ）は同軸受をヒートロー
ラに外嵌した状態を示す要部断面図

【図４】（イ）は耐熱耐摩耗性樹脂製軸受の他の実施例
の外観形状を示す斜視図、（ロ）は同軸受をヒートロー
ラに外嵌した状態を示す要部断面図

【図５】ヒートローラーに軸受と導通端子を装着した状
態を示す軸方向断面図

【図６】軸端部中空内面に低抵抗部を設けたヒートロー
ラーに軸受と導通端子を装着した状態を示す軸方向断面
図

【図７】軸端部における電流の流れを示す説明図

【図８】軸端部の形状を工夫した実施例の断面図

【図９】軸端部の形状を工夫した実施例の斜視図

【図10】（イ）〜（ニ）は軸端部の形状を示す径方向断
面図

【図11】（イ）（ロ）は軸端部の形状を示す径方向断面
図

【図12】（イ）〜（ニ）は軸端部の形状を示す径方向断
面図

【図13】（イ）（ロ）は軸端部の形状を示す径方向断面
図

【図14】定着装置の概要を示す説明図

【図15】従来のヒートローラーの１例を示す断面図

【符号の説明】

Ａ ヒートローラー Ｂ 押えローラー Ｃ 記録紙 Ｐ ベアリング Ｓ 導通端子 ａ 発熱体 １ 発熱部 ２ 管状軸部 ２´管状軸部 ３ 耐熱耐摩耗性樹脂製軸受 ４ 環状部 ５ フランジ ６ 取付部材 ７ 低抵抗部 ８ 切欠き部 ８´膨出部

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 発熱部の両端に軸部を突設してなる定着
   装置におけるヒートローラーにおいて、発熱部と軸部を
   同一素材で一体成形し、当該成形体の少なくとも両端部
   を中空となすとともに可動部を持たない耐熱耐摩耗性樹
   脂製の軸受部材で軸部外周を直接支承してなる定着装置
   におけるヒートローラー。
2. 【請求項２】 成形体の軸方向両端間抵抗を５Ω〜100
   Ωの範囲に設定してなる請求項１記載の定着装置におけ
   るヒートローラー。
3. 【請求項３】 耐熱樹脂としてポリイミド又はポリアミ
   ドイミドを用いてなる請求項１又は２記載の定着装置に
   おけるヒートローラー。
4. 【請求項４】 両端軸部の少なくとも一方の端部形状が
   断面形状において、その一部又は全部に直線又は円弧で
   ない曲線部分を含んでいる請求項１，２又は３記載の定
   着装置におけるヒートローラー。
5. 【請求項５】 成形体の軸端中空部内面の一部又は全部
   に柔らかい導電性金属を蒸着、メッキ又はコーティング
   等の手段により被覆してなる請求項１，２，３又は４記
   載の定着装置におけるヒートローラー。