(57)【要約】【課題】例えば定着ローラの剛性をその長手方向に渡って一様に保てるローラユニットを提供する。【解決手段】芯金５２の中空部には、複数のリング状部材８０が嵌め込まれている。各リング状部材８０は弾性を有する。これら複数のリング状部材８０は、芯金５２の長手方向に並んで配置されている。各リング状部材８０は独立したものであり、隣り合う２つのリング状部材８０は互いに所定距離Ｌだけ離れている。芯金５２の内径Ｄ１は、リング状部材８０の外径Ｄ２よりもやや小さい。即ち、リング状部材８０の外径Ｄ２は、芯金５２の内径Ｄ１よりもやや大きい。このため、各リング状部材８０は、芯金５２の内周面５２ｂに接触してこの内周面５２ｂを外側に押圧している。【選択図】      図２
2005309169.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空の円筒状ローラと、
該円筒状ローラの内周面に接触してこの内周面を外側に押圧する、それぞれが前記円筒状ローラの長手方向に互いに所定距離だけ離れて配置された複数のリング状部材とを備えたことを特徴とするローラユニット。
【請求項２】
前記リング状部材は、
所定長さの板状部材を湾曲させると共に、該板状部材の長手方向両端部を互いに重ねることにより形成されたものであり、
該板状部材の長手方向両端部を互いに重ねることにより、リング状部材の円周方向における幅が一様になるものであることを特徴とする請求項１に記載のローラユニット。
【請求項３】
前記円筒状ローラの外周面に接触してその長手方向両端部を回転自在に支持する軸受を備え、
前記リング状部材は、
前記外周面のうち前記軸受が位置する部分では密に配置されると共に、それ以外の部分では疎に配置されるものであることを特徴とする請求項１又は２に記載のローラユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、他のローラとで記録媒体などを挟持しながら搬送するローラユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータやワークステーションの出力装置として、粉体の現像剤（トナー）を用いて記録媒体に画像を形成する電子写真方式の画像形成装置が知られている。このような画像形成装置では、例えば、画像情報を担持する光（例えばレーザ光）を感光ドラムなどの像担持体に照射して静電潜像を形成し、この静電潜像に現像ローラを用いてトナーを供給して現像像を形成し、転写ローラなどを使用してこの現像像を記録媒体に転写して転写像（現像像）を形成する。転写像が形成された記録媒体は定着装置に搬送され、定着装置では転写像が記録媒体に定着される。定着装置には、通常、ヒータを内蔵した定着ローラとこの定着ローラに圧接する加圧ローラとが備えられている。転写像を記録媒体に定着する際は、定着ローラと加圧ローラとで記録媒体を挟持して搬送しながら転写像を所定の定着温度で加熱すると同時に加圧する。この加熱と加圧で転写像が記録媒体に定着される。転写像が定着された記録媒体は排紙ローラなどに挟持されながら排出される。
【０００３】
図６を参照して、定着装置について説明する。
【０００４】
図６は、従来の定着装置の概略構成を示す模式図である。
【０００５】
定着装置１００は、記録紙などの記録媒体１０４にトナー（像）１０２を永久可視像化するためのものである。搬送部（図示せず）によって矢印Ａ方向に搬送された記録媒体１０４は定着入口ガイド１０６に案内されて、定着ローラ１２０と加圧ローラ１３０の間のニップ部１０８に進入する。
【０００６】
定着ローラ１２０はトナー１０２を加熱して溶融するためのものである。定着ローラ１２０の外周面（表面）にはサーミスタ１４０が接触しており、このサーミスタ１４０は定着ローラ１２０の外周面の温度を測定するように構成されている。また、定着ローラ１２０にはハロゲンヒータ１２２などの熱源（発熱体）が内蔵されている。サーミスタ１４０で測定された外周面温度に基づいて制御器（図示せず）がハロゲンヒータ１２２を制御し、これにより定着ローラ１２０の外周面温度が所定の定着温度に保持される。
【０００７】
定着ローラ１２０としては、例えば鉄製やアルミニウム製のパイプ状部材からなる芯金１２４の外周面に、離型性の良いフッ素樹脂層１２６を被覆したものが一般的に用いられる。定着ローラ１２０は駆動源（図示せず）によって矢印Ｂ方向に回転する。
【０００８】
加圧ローラ１３０は、定着ローラ１２０に記録媒体１０４を所定圧力で押し付けるためのものである。加圧ローラ１３０としては、例えば金属製の芯金１３２の外周面に、例えばシリコーンゴムやフッ素ゴム等の弾性体層１３４を所定の厚み被覆したものが一般的に用いられる。加圧ローラ１３０を定着ローラ１２０に所定圧力で押し付けて矢印Ｃ方向に回転させながら、記録媒体１０４にトナー１０２を定着させるための荷重を付与する。
【０００９】
記録媒体１０４がニップ部１０８に進入すると、記録媒体１０４上のトナー１０２が上記の定着温度で溶融すると共にこの溶融しているトナー１０２が上記の荷重で記録媒体１０４に押さえ付けられてこの記録媒体１０４に定着される。トナー１０２が定着された記録媒体１０４は分離爪１４２によって定着ローラ１２０から分離されて排紙ローラ（図示せず）に到達し、この排紙ローラによって機外に排出される。
【００１０】
上記した定着ローラ１２０には、待ち時間短縮の観点から素早い立ち上がりが求められている。このため、画像形成装置本体が完全に冷え切った状態からメインスイッチを入れて最初のコピーが排出されるまでの時間（立上り時間）が３０秒間以下の画像形成装置がある。この立上り時間は年々短くなっている。
【００１１】
また、省エネルギの観点から画像形成装置本体のメインスイッチが入っている待機状態において、定着装置１００を暖めておくための消費電力を極力少なくすることが求められている。このため、上記の待機状態では、定着装置１００のヒータ１２２を完全に切っておく必要に迫られている。このように待機状態で定着装置１００のヒータ１２２を完全に切っておく場合、ヒータ１２２をオンにするとほぼ同時に定着ローラ１２０の表面を所定温度にするためには、定着ローラ１２０の肉厚を薄くしてその熱容量を小さくしておく必要がある。このために、熱伝導率の良い薄肉のアルミニウム合金製の定着ローラ１２０が使用されることが多い。
【００１２】
上記した立上り時間を短くするために、最近ではアルミニウム製の定着ローラ１２０の肉厚は０．８ｍｍ程度まで薄くなっている。定着ローラ１２０の肉厚をこれ以上薄くした場合、定着ローラ１２０と加圧ローラ１３０との間（ニップ部１０８）に記録媒体１０４を挟持して現像像を熱と圧力で定着するときに、定着ローラ１２０が変形するおそれがある。
【００１３】
上記のような問題を解決するために、定着ローラ１２０の内部に螺旋状のコイルばね１５０を差し込んで定着ローラ１２０を補強する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１４】
この技術を、図７から図１０までを参照して説明する。
【００１５】
図７は、コイルばねが差し込まれた定着ローラを示す断面図である。図８は、芯金から抜け出たコイルばねを示す模式図である。図９は、ストッパが形成された芯金を示す断面図である。図１０は、巻きピッチが変動したコイルばねを示す断面図である。これらの図では、図６に示された構成要素と同一の構成要素には同一の符号が付されている。
【００１６】
芯金１２４の内部空間には、図７に示すように、螺旋状に巻かれたコイルばね１５０が差し込まれている。このコイルばね１５０は芯金１２４の長手方向に延びており、芯金１２４の内周面に接触してこの内周面を押圧している。芯金１２４は非常に薄いので定着ローラ１２０の外周面が受ける押圧力はコイルばね１５０にも影響が及ぶ。このため、定着ローラ１２０が回転し始めると共に加圧ローラ１３０が回転し始めることにより、押圧された定着ローラ１２０及びコイルばね１５０はその長手方向にもわずかに移動し始める。この場合、定着ローラ１２０の移動はローラストッパ（図示せず）によって抑えられるが、コイルばね１５０は定着ローラ１２０に差し込まれているだけなので、コイルばね１５０は矢印Ｄ方向に徐々に移動して芯金１２４から抜け出始める（図８参照）。定着ローラ１２０と加圧ローラ１３０が回転し続けた場合、コイルばね１５０は芯金１２４から抜け落ちてしまう。
【００１７】
そこで、図９に示すように、芯金１２４の長手方向両端部にストッパ１２４ａを形成しておき、コイルばね１５０が芯金１２４から抜け出ないようにする技術が提案されている。
【特許文献１】特開平１０−１１６６７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
ところが、図９に示す技術では、コイルばね１５０は芯金１２４から抜け出ないものの、図１０に示すように、コイルばね１５０が芯金１２４の内部で移動してその巻きピッチが変動することがある。このようにコイルばね１５０の巻きピッチが変動した場合、芯金１２４を補強する強度が芯金１２４の長手方向において変動して定着ローラ１２０の剛性がその長手方向に渡って変わる。この結果、定着ローラ１２０と加圧ローラ１３０のニップ圧が変わって記録媒体が斜行するなどの不都合が生じる。
【００１９】
本発明は、上記事情に鑑み、例えば定着ローラの剛性をその長手方向に渡って一様に保てるローラユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成するための本発明のローラユニットは、
（１）中空の円筒状ローラと、
（２）該円筒状ローラの内周面に接触してこの内周面を外側に押圧する、それぞれが前記円筒状ローラの長手方向に互いに所定距離だけ離れて配置された複数のリング状部材とを備えたことを特徴とするものである。
【００２１】
ここで、
（３）前記リング状部材は、所定長さの板状部材を湾曲させると共に、該板状部材の長手方向両端部を互いに重ねることにより形成されたものであり、
（４）該板状部材の長手方向両端部を互いに重ねることにより、リング状部材の円周方向における幅が一様になるものであってもよい。
【００２２】
また、
（５）前記円筒状ローラの外周面に接触してその長手方向両端部を回転自在に支持する軸受を備え、
（６）前記リング状部材は、前記外周面のうち前記軸受が位置する部分では密に配置されると共に、それ以外の部分では疎に配置されるものであってもよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明のローラユニットでは、複数のリング状部材が離れて配置された状態で円筒状ローラの内周面を外側に押圧しているので、各リング状部材は円筒状ローラの内部で移動しない。このため、円筒状ローラの外周面に圧力が作用した状態でこの円筒状ローラが回転しても、複数のリング状部材は互いに所定距離（所定ピッチ）だけ離れた状態を維持できる。この結果、円筒状ローラの剛性を長手方向に渡って一様に保てる。
【００２４】
ここで、前記リング状部材は、所定長さの板状部材を湾曲させると共に、該板状部材の長手方向両端部を互いに重ねることにより形成されたものであり、該板状部材の長手方向両端部を互いに重ねることにより、リング状部材の円周方向における幅が一様になるものである場合は、リング状部材の円周方向における幅が一様であるので、円筒状ローラを内部から加熱したときには、リング状部材の円周方向において円筒状ローラは一様な温度に加熱される。このため、円筒状ローラに温度むらが生じにくい。
【００２５】
また、前記円筒状ローラの外周面に接触してその長手方向両端部を回転自在に支持する軸受を備え、前記リング状部材は、前記外周面のうち前記軸受が位置する部分では密に配置されると共に、それ以外の部分では疎に配置されるものである場合は、円筒状ローラに他のローラを強く押し付けても、円筒状ローラの外周面のうち軸受が位置する部分が変形しない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置に実現された。
【実施例１】
【００２７】
図１を参照して本発明のローラユニットの一実施形態が組み込まれた画像形成装置の概略構造を説明する。
【００２８】
図１は、本発明のローラユニットの一実施形態が組み込まれた画像形成装置の一例であるデジタル複写機を示す模式図である。
【００２９】
複写機１０の頂面には開閉自在な直方体状の原稿圧着板１２が配置されている。原稿圧着板１２の下には、原稿に記録された画像を読み取る画像読取装置１４が配置されている。画像読取装置１４の上面（上壁）は、原稿が載置される原稿台ガラス（図示せず）である。
【００３０】
原稿圧着板１２よりも手前側（正面側）には、複写枚数などが入力される操作パネル（図示せず）が配置されている。また複写機１０の下部には、複数枚のカット紙が収容されるカセット１６が複写機１０に出し入れ自在に備えられている。また、複写機１０の左側部分には空間が形成されており、排出された記録紙が積載される排紙トレイ１８が形成されている。
【００３１】
複写機１０で画像を形成する手順等を説明する。
【００３２】
原稿に記録された画像を記録媒体に形成するためには、原稿圧着板１２を開き、原稿台ガラス（図示せず）の上面に、画像面が下になるように原稿を載置し、この原稿を原稿圧着板１２で押さえて固定する。次に、所定の操作ボタン等を押すことにより、原稿に記録された画像は、画像読取装置１４で読み取られる。読み取られた画像はデジタル信号に変換され、このデジタル信号は、レーザスキャナ２０に送信される。
【００３３】
レーザスキャナ２０に送信された信号はレーザ光に変換されて、このレーザ光は、高速で回転するスキャナミラー２０ａ、折り返しミラー２０ｂを経由して感光ドラム２２に照射される。感光ドラム２２は帯電器２４によって一様に帯電されており、レーザ光が照射された感光ドラム２２には静電潜像が形成される。この静電潜像は現像ローラ２６から供給された現像剤で現像されて現像像が形成される。
【００３４】
一方、カセット１６からは記録紙などの記録媒体が給紙ローラ２８によって矢印Ｅ方向（給紙方向）に給紙され、搬送ローラ３０とレジストローラ３２によって転写ローラ３４に搬送される。転写ローラ３４は感光ドラム２２と共に記録媒体を挟持しながら、この記録媒体に感光ドラム２２の現像像を転写する。現像像が転写された記録媒体は搬送ガイド３６によって定着装置４０に案内される。定着装置４０には定着ローラ５０（本発明にいうローラユニットの一例である）と加圧ローラ７０が配置されている。加圧ローラ７０は加圧ばね（図示せず）によって定着ローラ５０に押し付けられている。記録媒体は２つのローラ５０，７０に挟持されながら搬送されて、現像像が記録媒体に定着される。このようにして現像像が定着された記録媒体は排紙ローラ４２によって排出されて排紙トレイ１８に積載される。
【００３５】
上記した定着装置４０の基本的な構成は、図５に示した従来の定着装置１００の構成と同様である。定着装置４０が従来の定着装置１００と異なる点は定着ローラ５０にある。定着ローラの構造を、図２と図３を参照して説明する。
【００３６】
図２は、定着ローラをその長手方向に切断して示す模式図である。図３（ａ）は、図２の定着ローラの内部に嵌め込まれたリング状部材を示す正面図であり、（ｂ）は、側面図である。
【００３７】
定着ローラ５０は、アルミニウムとマグネシウムの合金からなるパイプ状（中空円筒状）の芯金５２（本発明にいう円筒状ローラの一例である）を備えている。芯金５２の長手方向中央部の外径は長手方向両端部の外径よりも、小さい。このため、芯金５２は逆クラウン形状になっている。このように芯金５２が逆クラウン形状になっているので、定着ローラ５０と加圧ローラ７０とで形成されるニップ部のうち定着ローラ５０の長手方向両端部の挟持力（記録媒体を圧接する力）が長手方向中央部よりも大きい。従って、定着ローラ５０と加圧ローラ７０に挟持されながら搬送される記録媒体にヨレや皺が発生しない。なお、芯金５２の長手方向両端部の外径は長手方向中央部よりも０．０７ｍｍ〜０．１３ｍｍ程度大きい。
【００３８】
また、芯金５２は、その肉厚が全域に渡って０．３〜０．４ｍｍ前後になるように切削加工されている。芯金５２の外周面５２ａには離型層５４が形成されている。この離型層５４は、高い離型性を有するフッ素樹脂、オイル含浸シリコーンゴム、又はシリコーンゴム層の表面にフッ素樹脂層が形成されたものである。なお、芯金５２の内部には、ハロゲンヒータ（図示せず）が配置されており、定着ローラ５０を所定温度に加熱できるように構成されている。
【００３９】
芯金５２の中空部（定着ローラ５０の内部）には、複数のリング状部材８０が嵌め込まれている。各リング状部材８０は弾性を有する。これら複数のリング状部材８０は所定間隔Ｌを保って芯金５２の長手方向に並んで配置されている。各リング状部材８０は独立したものであり、隣り合う２つのリング状部材８０は互いに所定距離Ｌだけ離れている。
【００４０】
芯金５２の内径Ｄ１は、リング状部材８０の外径Ｄ２よりもやや小さい。即ち、リング状部材８０の外径Ｄ２は、芯金５２の内径Ｄ１よりもやや大きい。このため、各リング状部材８０は、芯金５２の内周面５２ｂに接触してこの内周面５２ｂを外側に押圧している。この押圧する力は弱い力であるが、芯金５２が補強される。
【００４１】
リング状部材８０には、その円周方向に約９０°離れた２ヶ所から内側に向けて突出した２つのフック８２が形成されている。リング状部材８０を芯金５２の内部に挿入して配置する際は、２つのフック８２を工具で掴んで矢印Ｆ，Ｇ方向に移動させてリング状部材８０の外径Ｄ２を芯金５２の内径Ｄ１よりも小さくしておき、この状態でリング状部材８０を芯金５２の内部に挿入して適宜の位置に配置する。なお、フック８２に代えて、開口や切欠きをリング状部材８０に形成してもよい。
【００４２】
以上のように、定着ローラ５０では、複数のリング状部材８０が互いに独立して離れて配置された状態で芯金５２の内周面５２ｂを外側に押圧しているので、各リング状部材８０は芯金５２の内部で移動しない。このため、芯金５２の外周面５２ａに圧力が作用した状態でこの芯金５２が回転しても、複数のリング状部材８０は互いに所定距離（所定ピッチ）だけ離れた状態を維持できる。この結果、芯金５２の剛性を長手方向に渡って一様に保てる。従って、定着ローラ５０の表面温度がむらになることが防止されて、この温度むらに起因する画像の不良を防止できる。
【００４３】
図４を参照して、リング状部材の他の例を説明する。
【００４４】
図４（ａ）は、他の例のリング状部材を示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すリング状部材の正面図であり、（ｃ）は、（ａ）に示すリング状部材の側面図である。
【００４５】
リング状部材９０は、所定長さの板状部材を湾曲させると共に、この板状部材の長手方向両端部９２，９４を互いに重ねることにより形成されたものである。板状部材の長手方向両端部９２，９４は中央部９６よりも細くなっており、長手方向両端部９２，９４を重ねることにより中央部９６と同じ幅になる。この結果、リング状部材９０の円周方向における幅は一様になる。
【００４６】
リング状部材９０には、その円周方向に約３０°離れた２ヶ所から内側に向けて突出した２つのフック９８が形成されている。リング状部材９０を芯金５２の内部に挿入して配置する際は、２つのフック９８を工具で掴んで矢印Ｈ，Ｉ方向に移動させてリング状部材９０の外径Ｄ３を芯金５２の内径Ｄ１よりも小さくしておき、この状態でリング状部材９０を芯金５２の内部に挿入して適宜の位置に配置する。なお、フック９８に代えて、開口や切欠きをリング状部材９０に形成してもよい。
【００４７】
上記のように、リング状部材９０の円周方向における幅が一様になるので、芯金５２を内部から加熱したときには、リング状部材９０の円周方向において芯金５２は一様な温度に加熱される。このため、定着ローラ５０に温度むらがいっそう生じにくい。
【００４８】
図５を参照して、リング状部材８０の配置方法の他の例を説明する。
【００４９】
図５は、定着ローラをその長手方向に切断して示す模式図である。この図では、図２に示す構成要素と同一の構成要素には同一の符号が付されている。
【００５０】
定着ローラ２５０には、芯金５２の外周面５２ａに接触して芯金５２の長手方向両端部を回転自在に支持する軸受２５２が備えられている。この軸受２５２は、通紙領域（記録媒体が通過する領域）から外れた位置（通紙領域の外側）に配置されている。
【００５１】
芯金５２の中空部（定着ローラ２５０の内部）には、複数のリング状部材８０が互いに独立して離れて配置されている。これら複数のリング状部材８０は、外周面５２ａのうち軸受２５２が位置する部分では密に配置されており、それ以外の部分では疎に配置されている。密に配置されたリング状部材８０の間隔はＬ１であり、疎に配置されたリング状部材８０の間隔はＬ２であり、Ｌ２はＬ１よりも長い。
【００５２】
加圧ローラ７０（図１参照）が定着ローラ２５０に強く押し付けられることにより芯金５２が軸受２５２に強く押し付けられても、密に配置された複数のリング状部材８０が芯金５２の長手方向両端部を充分に補強しているので、芯金５２の長手方向両端部が変形しない。従って、間隔Ｌ１は、芯金５２の長手方向両端部が軸受２５２に起因して変形しない程度である。
【００５３】
また、定着ローラ２５０と加圧ローラ７０を早く回転させて画像形成を高速度化するために、加圧ローラ７０を定着ローラ２５０にいっそう強く押し付けても、上記のように密に配置された複数のリング状部材８０が芯金５２の長手方向両端部を充分に補強しているので、芯金５２の長手方向両端部が変形することはない。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明のローラユニットの一実施形態が組み込まれた画像形成装置の一例であるデジタル複写機を示す模式図である。
【図２】定着ローラをその長手方向に切断して示す模式図である。
【図３】（ａ）は、図２の定着ローラの内部に嵌め込まれたリング状部材を示す正面図であり、（ｂ）は、側面図である。
【図４】（ａ）は、他の例のリング状部材を示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すリング状部材の正面図であり、（ｃ）は、（ａ）に示すリング状部材の側面図である。
【図５】他の例の定着ローラをその長手方向に切断して示す模式図である。
【図６】従来の定着装置の概略構成を示す模式図である。
【図７】コイルばねが差し込まれた定着ローラを示す断面図である。
【図８】芯金から抜け出たコイルばねを示す模式図である。
【図９】ストッパが形成された芯金を示す断面図である。
【図１０】巻きピッチが変動したコイルばねを示す断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
５０，２５０  定着ローラ
５２  芯金
５２ａ  芯金の外周面
５２ｂ  芯金の内周面
８０，９０  リング状部材
２５２  軸受
【図１】
2005309169.tif 000003
【図２】
2005309169.tif 000004
【図３】
2005309169.tif 000005
【図４】
2005309169.tif 000006
【図５】
2005309169.tif 000007
【図６】
2005309169.tif 000008
【図７】
2005309169.tif 000009
【図８】
2005309169.tif 000010
【図９】
2005309169.tif 000011
【図１０】
2005309169.tif 000012