(57)【要約】【課題】リング状補強部材の組み付けが容易であり、且つリング状補強部材の位置決めも正確になされ、その補強効果を常に十分に発揮し得る加熱用ローラ。【解決手段】内部に備えられる熱源４によって加熱される薄肉の円筒体５と、前記円筒体５の内周面５ａに外周部８が当接して、前記円筒体の半径方向の変形を防止するリング状補強部材７とを備える画像形成装置の加熱用ローラ２であって、複数の前記リング状補強部材７が、前記円筒体５の長手方向に所定間隔で支持されるように、支持部材１０を介して前記円筒体５の両端部に設けられているフランジ部１１に固定されている加熱用ローラ。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に備えられる熱源によって加熱される薄肉の円筒体と、前記円筒体の内周面に外周部が当接して、前記円筒体の半径方向の変形を防止するリング状補強部材とを備える画像形成装置の加熱用ローラであって、
複数の前記リング状補強部材が、前記円筒体の長手方向に所定間隔で支持されるように、支持部材を介して前記円筒体の両端部に設けられているフランジ部に固定されている加熱用ローラ。
【請求項２】
前記リング状補強部材の外周部に複数の突起部が設けられており、前記突起部が、径方向の外側に突出して前記円筒体の内周面に圧接するように付勢されている請求項１に記載の加熱用ローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部に備えられる熱源によって加熱される薄肉の円筒体と、前記円筒体の内周面に外周部が当接して、前記円筒体の半径方向の変形を防止するリング状補強部材とを備える画像形成装置の加熱用ローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、画像形成装置（複写機、プリンター又はファクシミリあるいはこれらの複合機等）に内蔵されている定着装置は、内部にヒータを内蔵した定着ローラ（加熱用ローラ）と、定着ローラに圧接した加圧ローラとを備えている。この種の定着装置は、トナー像を転写した用紙を、ヒータにより加熱された定着ローラと加圧ローラとの圧接部に通過させて、その熱エネルギーと圧力によってトナーを軟化溶融させて用紙に定着させる。
定着ローラには、加圧ローラにより高い圧力が付与されるので、変形を防ぐために定着ローラは厚肉に形成されていた。しかし、定着ローラを厚肉にすると、熱容量が大きくなるため、定着ローラを加熱するまでに時間が掛かって（立ち上げ時間が長くなる）使い勝手が悪くなると共に、立ち上げ時間が長いので常に電源をＯＮの状態して使用するといった不経済な使用方法（エネルギー消費効率の悪化）が強いられ得るという問題がある。
そこで、定着ローラを薄肉の熱容量の小さい円筒体で構成し、薄肉にした分、その機械的強度を補強するために、複数のリング状補強部材を円筒体の内周面に圧入した定着ローラが考案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特許第３３７３６７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来例の定着ローラにおいては、複数のリング状補強部材を１枚ずつ円筒体内に圧入しなくてはならないので、組み立て作業が面倒であった。
また、上記従来例においては、各リング状補強部材の位置決めも困難であり、それぞれのリング状補強部材が、常に所定位置にきちんと正確に固定されるものではない。例えば、リング状補強部材が、円筒体の軸心に対して斜めに固定されてしまい、使用の際に十分な補強効果を発揮せず、定着ローラが変形（ロール撓み）し、トナー像がきちんと定着されず用紙が汚れたり、用紙搬送の際に紙しわを生じ得るといった問題を抱えていた。
【０００５】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、リング状補強部材の組み付けが容易であり、且つリング状補強部材の位置決めも正確になされ、その補強効果を常に十分に発揮し得る加熱用ローラを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１特徴構成は、内部に備えられる熱源によって加熱される薄肉の円筒体と、前記円筒体の内周面に外周部が当接して、前記円筒体の半径方向の変形を防止するリング状補強部材とを備える画像形成装置の加熱用ローラであって、複数の前記リング状補強部材が、前記円筒体の長手方向に所定間隔で支持されるように、支持部材を介して前記円筒体の両端部に設けられているフランジ部に固定されている加熱用ローラである点にある。
【０００７】
〔作用及び効果〕
本発明の加熱用ローラは、薄肉の円筒体を備えているので、熱容量が小さく、内部に備えられる熱源（ヒーター）によって加熱用ローラを十分に加熱するのに要する時間とエネルギーとを節約することができる。その結果、画像形成装置の立ち上げ時間も短縮されるので使い勝手も良くなり、尚且つエネルギー消費効率も高くなり省エネルギー化が図れ、コスト削減にもつながる。さらに、本発明の加熱用ローラは、前記円筒体の内周面に外周部が当接して、前記円筒体の半径方向の変形を防止するリング状補強部材を備えているので、加圧ローラにより圧力が付与されても変形し難い。
また、本発明の特徴として、複数の前記リング状補強部材が、前記円筒体の長手方向に所定間隔で支持されるように、支持部材を介して前記円筒体の両端部に設けられているフランジ部に固定されている。従って、複数のリング状補強部材が支持部材を介して所定間隔に支持されるので、位置決めが正確になされ得、リング状補強部材が円筒体の軸心に対して斜めに固定されて、その補強効果が低減されるといったこともない。
さらに、リング状補強部材は、支持部材を介して前記円筒体の両端部に設けられているフランジ部に固定されているので、例えば、リング状補強部材と、支持部材と、フランジ部とを予め組み立てておくことが可能であり、あとはその組み立てたものをそのまま円筒体内に挿入すれば、本発明の加熱用ローラを容易に製造することができる。
【０００８】
本発明の第２特徴構成は、前記リング状補強部材の外周部に複数の突起部が設けられており、前記突起部が、径方向の外側に突出して前記円筒体の内周面に圧接するように付勢されている請求項１に記載の加熱用ローラである点にある。
【０００９】
〔作用及び効果〕
リング状補強部材の外周部に複数の突起部が設けられており、前記突起部が、径方向の外側に突出して前記円筒体の内周面に圧接するように付勢されているので、円筒体内周面に圧接するリング状補強部材の外周部の面積が、その外周部の全周面から各突起部の先端部に限定されて小さくなる。
その結果、円筒体に加えられた熱が、リング状補強部材に伝熱し難くなり、加熱用ローラ表面の温度分布がより均一になって定着性能が向上すると共に、リング状補強部材を含めた加熱用ローラの熱容量がより小さくなり、より一層の立ち上げ時間の短縮化や省エネルギー化を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１１】
〔実施形態〕
図１は、本発明の定着ローラ２（加熱用ローラ）を備える定着装置１を概略的に示した横断面図であり、図２は、同じく本発明の定着ローラ２を備える定着装置１の縦断面図である。
定着装置１は、アルミニウム等の熱伝導率の良い薄肉の円筒体５からなる定着ローラ２と、定着ローラ２に圧接する加圧ローラ３とから主に構成されており、両ローラ２、３は、ベアリング等の軸受けを備える一対の枠体９により、軸心周りに回転自在に支持されている。
【００１２】
定着ローラ２の内部には、定着ローラ２を加熱する熱源としてのヒータ４が円筒体５の長手方向全体にわたって、その軸心に位置するように固定される。
さらに、定着ローラの円筒体５の内部には、円筒体５の半径方向の変形を防止するためのリング状補強部材７が、円筒体５長手方向の所定位置に４箇所設けられており、リング状補強部材７の外径の大きさは、円筒体５の内径の大きさと同程度であり、円筒体の内周面５ａにリング状補強部材７の外周部８が当接し得る構成となっている。
また、リング状補強部材７には、図３に示すように、円筒状の支持部材１０を通す円型の軸挿通孔７ａが設けられており、リング状補強部材７は、この支持部材１０を介して、円筒体５の両端部に設けられているフランジ部１１に固定される。
【００１３】
定着ローラ２の両端に設けられるフランジ部１１は、主として小径部１１ｃと大径部１１ｄとから構成されており、ヒータ４を通すための孔１１ｂと、支持部材１０の端部を嵌合固定可能な嵌め込み穴１１ａとが設けられている。また、大径部１１ｄの外径の大きさは、円筒体５の内径の大きさと同程度であり、内周面５ａに大径部１１ｄの外周部が当接し得る構成となっている。そして、枠体９に備えられたベアリング１３で小径部１１ｃを軸受けすることにより定着ローラ２が回転自在に支持される。
【００１４】
図３は、リング状補強部材７を支持部材１０の所定位置に固定する様子を示している。支持部材１０の外周面には、その軸心方向と直交する方向に、Ｃリング１２を装着可能なリング溝１０ａが、各リング状補強部材７の所定の設置位置に対応して２箇所ずつ設けられている（但し、フランジ部１１に接するリング状補強部材７については１箇所のみ）。この２つのリング溝１０ａの幅Ｔはリング状補強部材７の厚さｔと同程度であり、またリング溝１０ａに装着した際のＣリング１２の外径は、軸挿通孔７ａの直径よりも大きく構成されている。従って、リング状補強部材７を、その軸挿通孔７ａを介して、支持部材１０のリング溝１０ａの設けてある所定位置まで通した後、各リング溝１０ａにＣリング１２を装着すれば、２つのＣリング１２によってリング状補強部材７が支持部材１０の所定位置で挟持固定される。
【００１５】
なお、本実施形態においては、リング状補強部材７に、円型の軸挿通孔７ａを２箇所設けており（リング状補強部材７の円の直径の両端部）、円筒状の支持部材１０を２本通す構成となっているので、一つのリング状補強部材７は、合計４つのＣリング１２で挟持固定される（但し、フランジ部１１に接するリング状補強部材７については、２つのＣリング１２とフランジ部１１とで挟持固定される）。しかし本発明はこれに限定されるものでなく、リング状補強部材７が支持部材１０の所定位置で支持固定され得る構成であるならば、リング状補強部材７に設ける軸挿通孔７ａや支持部材１０についての形状や数は、必要に応じて適宜設定することができる。
【００１６】
本発明の定着ローラ２を組み立てる際は、例えば、まず必要な数のリング状補強部材７を、その軸挿通孔７ａを介して支持部材１０に通して、それぞれを所定位置にてＣリング１２で固定する。次いで、支持部材１０の両端を、フランジ部１１の嵌め込み穴１１ａに嵌合させて両端を固定し、それをそのまま円筒体５内に挿入する。
【００１７】
上記のリング状補強部材７、支持部材１０、Ｃリング１２及びフランジ部１１は、円筒体５と同等以上の熱伝導率を有する材料（例えば、アルミニウムやある種のセラミックス等）で形成されることが望ましい。
【００１８】
また、本実施形態においては、リング状補強部材７を定着ローラ２内に円筒体５の軸心に沿って４箇所設ける構成となっているが、これに限定されるものではなく、支持部材１０を介してフランジ部１１に固定可能であり、円筒体５の半径方向の変形を防止し得、尚且つ円筒体表面の温度分布に偏りを生じないような構成であるならば、リング状補強部材７の数は、必要に応じて適宜設定することが可能である。また、リング状補強部材７のリング幅や厚さに関しても同様であり、支持部材１０を介してフランジ部１１に固定可能であり、円筒体５の半径方向の変形を防止し得、尚且つ円筒体表面の温度分布に偏りを生じないような構成であるならば、必要に応じて適宜設定することが可能である。
【００１９】
〔別実施形態〕
図４〜６は、本発明の定着ローラ２（加熱用ローラ）の別実施形態を示している。
本発明の別実施形態における定着ローラ２は、リング状補強部材７及び支持部材１０以外の構成は、上述の実施形態と略同様である。
【００２０】
図４及び図５に示されるように、別実施形態のリング状補強部材７には、その外周部に５つの収容穴８ｃが設けられており、それらの収容穴８ｃは、下部にバネ部材８ｂを設けた円錐状の突起部８ａを備えている。突起部８ａは、通常はリング状補強部材７の径方向の外側に突出しているが、上方から押さえつけると、バネ部材８ｂの収縮により収容穴８ｃの内部に収容され得る構成となっている。
【００２１】
また、突起部８ａを収容穴８ｃ内に完全に収容したときのリング状補強部材７の外径は、円筒体５の内径よりも小さく、また、突起部８ａが収容穴８ｃから突出している状態において、突起部８ａの先端を含むリング状補強部材７の外径の大きさは、円筒体５の内径よりも大きくなるよう構成されている。
【００２２】
従って、別実施形態の定着ローラ２を組み立てる際、リング状補強部材７を円筒体５に挿入すると、図４及び図５に示されるように、バネ部材８ｂの収縮により円筒体５の内径に合わせて突起部８ａが収容穴８ｃ内に収容される。そして、挿入後の突起部８ａは、バネ部材８ｂによりリング状補強部材７の径方向の外側に突出し、円筒体の内周面５ａに圧接するように付勢され、突起部８ａの先端部のみが、円筒体５の内周面５ａと当接する。
【００２３】
尚、収容穴８ｃと突起部８ａの形状や数については、上述されたものに限定されるものでなく、円筒体５の半径方向の変形を防止し得、尚且つ円筒体５表面の温度分布に偏りを生じないような構成であるならば、必要に応じて適宜設定することができる。
【００２４】
図６は、本発明の別実施形態における定着ローラ２の縦断面図と、定着ローラ２内に設けられた４つのリング状補強部材７を、定着ローラ２の軸心方向から見たときの側面図とを示している。
【００２５】
尚、図５〜６に示す別実施形態のリング状補強部材７においては、その両面に軸穴７ｂが設けられており、支持部材１０の端部がその軸穴７ｂに嵌合し得るように構成されている。そして先の実施形態とは異なり、支持部材１０が軸心方向に複数に分割されおり、各支持部材１０の長さは、各リング状補強部材７が円筒体５長手方向の所定位置に支持固定されるように調整されている。
【００２６】
この別実施形態の定着ローラ２を組み立てるには、まずリング状補強部材７の軸穴７ｂに支持部材１０の端部を嵌め込み、次いで、支持部材１０のもう一方の端部に別のリング状補強部材７を嵌め込み、さらにその別のリング状補強部材７のもう片方面の軸穴７ｂに、また別の支持部材１０を嵌め込むといった具合に、リング状補強部材７と支持部材１０とを交互に嵌め込んで固定するのを繰り返していく。最後に、そうして組み上がったリング状補強部材７と支持部材１０との構造物を円筒体５内に挿入し、その両端をフランジ部１１で挟持固定する。尚、この別実施形態のリング状補強部材７をフランジ部１１に固定する方法は、これに限定されるものでなく、先の実施形態にて示したように、支持部材１０を分割せず、Ｃリングを用いる構成を採用することも可能である。
【００２７】
また、図６に示されるように、リング状補強部材７の外周部に設けられた５つの突起部（８ａ-１〜８ａ−５）は、定着ローラ２の軸心方向からみたときに、それぞれの突起部が互いに重ならないように、軸心周りに少しずつずらされた状態で固定されている。各リング状補強部材７を上述のように配置することで、隣り合う突起部８ａの間で、円筒体５の表面に凹形状が発生するのを防止することができる。
【００２８】
（その他の実施形態）
上述の２つの実施形態における本発明の加熱用ローラは、定着ローラに適用した構成としてあるが、これに限定されるものではなく、例えば、本発明の加熱用ローラは、図７に示されるように、ベルト式の定着装置１の外部加熱ローラ１４において適用することも可能である。
定着装置１は、アルミニウム等の熱伝導率の良い薄肉の円筒体５からなる外部加熱ローラ１４（加熱用ローラ）、定着ローラ２、定着ローラ２に圧接する加圧ローラ３とから主に構成されており、これら３種類のローラは、ベアリング等の軸受けを備える一対の枠体により、軸心周りに回転自在に支持されている（図示せず）。尚、外部加熱ローラ１４の構成については、上述の２つの実施形態における定着ローラと略同様であり、その内部には、熱源としてのヒータ４と、円筒体５の半径方向の変形を防止するためのリング状補強部材７が設けられている。
【００２９】
図７に示されるように、循環運動する定着ベルト１５が、定着ローラ２及び外部過熱ローラ１４の間に巻き掛けられており、トナー像を転写した用紙を、ヒータ４により加熱された定着ベルト１５と、加圧ローラ３との圧接部に通過させて、その熱エネルギーと圧力によってトナーを軟化溶融させて用紙に定着させる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の定着ローラを備える定着装置の横断面図
【図２】本発明の定着ローラを備える定着装置の縦断面図
【図３】本発明の定着ローラにおけるリング状補強部材の固定方法を示した斜視図
【図４】本発明の別実施形態における円筒体に挿入後のリング状補強部材の横断面図
【図５】本発明の別実施形態における円筒体に挿入後のリング状補強部材の縦断面図
【図６】本発明の別実施形態における定着ローラの縦断面図と、定着ローラ内に設けられた４つのリング状補強部材を、定着ローラの軸心方向から見たときの側面図
【図７】本発明のその他の実施形態を示した横断面図
【符号の説明】
【００３１】
１  定着装置
２  定着ローラ
３  加圧ローラ
４  ヒータ
５  円筒体
５ａ  内周面
７  リング状補強部材
７ａ  軸挿通孔
７ｂ  軸穴
８  外周部
８ａ  突起部
８ｂ  バネ部材
８ｃ  収容穴
９  枠体
１０  支持部材
１０ａ  リング溝
１１  フランジ部
１１ａ  嵌め込み穴
１１ｂ  孔
１１ｃ  小径部
１１ｄ  大径部
１２  Ｃリング
１３  ベアリング（軸受け）
１４  外部加熱ローラ
１５  定着ベルト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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