(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空の円筒状ローラと、
該円筒状ローラの中空部で螺旋状に巻かれながら該円筒状ローラの長手方向に延びると共に該円筒状ローラの内周面に接触する線材とを備え、
該線材は、該線材のうち互いに離れた複数個所を境にして螺旋の巻き方向が逆になっているものであることを特徴とするローラユニット。
【請求項２】
前記線材は、前記複数箇所の境のうちの一つの境とこの境界の隣の境との間の部分は１．５巻き以上に巻かれた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】
中空の円筒状ローラと、
該円筒状ローラの中空部で螺旋状に巻かれながら該円筒状ローラの長手方向に延びると共に該円筒状ローラの内周面に接触する線材とを備え、
該線材は、螺旋の巻き方向が互いに逆の右巻き線材と左巻き線材が交互に連続して形成されたものであることを特徴とするローラユニット。
【請求項４】
請求項１から３までのうちのいずれか一項に記載のローラユニットを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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及びこのローラユニットを備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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）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４を参照して、定着装置について説明する。
【０００４】
図４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及び加圧ローラ１３０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、省エネルギ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、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、定着装置のヒータ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のヒータを完全に切っておく場合、ヒータをオンにするとほぼ同時に定着ローラを所定温度にするためには、定着ローラ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、熱伝導率の良いアルミニウム合金製の定着ローラ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（特開平１０−１１６６７５号公報参照）。
【００１４】
この技術を、図５から図１１までを参照して説明する。
【００１５】
図５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６は、図５の定着ローラの一部を拡大して示す断面図である。図７は、図６の定着ローラの一部を示す斜視図である。図８は、図６のＡ―Ａ断面図である。図９は、芯金から抜け出たコイルばねを示す模式図である。図１０は、ストッパが形成された芯金を示す断面図である。図１１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４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、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。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移動し始める。この時、定着ローラ１２０は、不図示のローラストッパによってその移動が抑えられるが、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方向に移動して芯金１２４から抜け出始める。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１０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。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図１０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１１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ニップ圧が変ってくるので、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、線材が抜け出ることがなく、その巻きピッチも変動しないローラユニット及びこのローラユニットを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の第１のローラユニットは、
（１）中空の円筒状ローラと、
（２）該円筒状ローラの中空部で螺旋状に巻かれながら該円筒状ローラの長手方向に延びると共に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線材とを備え、
（３）該線材は、該線材のうち互いに離れた複数個所を境にして螺旋の巻き方向が逆になっているものであることを特徴とするものである。
【００２１】
ここで、
（４）前記線材は、前記複数箇所の境のうちの一つの境とこの境界の隣の境との間の部分は１．５巻き以上に巻かれたものであってもよい。
【００２２】
また、上記目的を達成するための本発明の第２のローラユニットは、
（５）中空の円筒状ローラと、
（６）該円筒状ローラの中空部で螺旋状に巻かれながら該円筒状ローラの長手方向に延びると共に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線材とを備え、
（７）該線材は、螺旋の巻き方向が互いに逆の右巻き線材と左巻き線材が交互に連続して形成されたものであることを特徴とするものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
複写機１０で画像を形成する手順等を説明する。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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７２（図２参照）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８０によって排出されて排紙トレイ１８に積載される。
【００３１】
上記した定着装置４０の基本的な構成は、図４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。
【００３２】
図２は、定着ローラを示す斜視図である。図３は、定着ローラの内部を示す模式図である。
【００３３】
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直径は長手方向中央部よりも０．０７ｍｍ〜０．１３ｍｍ程度大きい。
【００３４】
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。
【００３５】
芯金５２の中空部（定着ローラ５０の内部）には、螺旋状に巻かれたコイルばね６０（本発明にいう線材の一例である）が配置されている。コイルばね６０の外径は、芯金５２の内径よりも０．１ｍｍ〜０．５ｍｍほど大きい。このため、コイルばね６０は、芯金５２の中空部分を囲む内壁面（本発明にいう内周面の一例である）５２ａに接触してこの内壁面５２ａを外側に押している（押圧している）。このため、コイルばね６０は芯金５２と共に回転する。また、芯金５２の長手方向両端部には、コイルばね６０の長手方向両端部を固定してコイルばね６０が芯金５２から抜け出ないようにするストッパ５２ｂが形成されている。
【００３６】
コイルばね６０は、螺旋の巻き方向が互いに逆の右巻きと左巻きである右巻き線材６２，６６と左巻き線材６４から構成されている。右巻き線材６２の右端（図３における右端）からは左巻き線材６４が連続し、左巻き線材６４の右端からは右巻き線材６６が連続している。即ち、コイルばね６０は、右巻き線材と左巻き線材が交互に連続して形成されたものである。
【００３７】
右巻き線材６２と左巻き線材６４は境６０ａを境界にして螺旋の巻き方向が逆になっている。また、左巻き線材６４と右巻き線材６６は境６０ｂを境界にして螺旋の巻き方向が逆になっている。即ち、コイルばね６０では、互いに離れた複数個所（ここでは、境６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ）を境にして螺旋の巻き方向が逆になっている。
【００３８】
また、右巻き線材６２は２巻き程度の螺旋状であり、左巻き線材６４も２巻き程度の螺旋状であり、右巻き線材６６は３巻き程度の螺旋状である。即ち、各線材６２，６４，６６は１．５巻き以上に螺旋状に巻かれている。従って、各線材６２，６４，６６は外力に対して強く、コイルばね６０としての強度を保てる。
【００３９】
定着ローラ５０が加圧ローラ７０に押圧されながら一定方向に回転する際に、例えば左巻き線材６４が、定着ローラ５０の回転に伴って矢印Ｄ方向に移動しようとしても、右巻き線材６２が逆方向から移動しようとするので、左巻き線材６４の移動が抑制される。従って、ストッパ５２ｂが無くてもコイルばね６０は定着ローラ５０から抜け出ることはない。また、右巻き線材６２，６６と左巻き線材６４は互いの移動を相殺するので、コイルばね６０の巻きピッチＰが片寄りすることもない。
【００４０】
上記した定着ローラ５０を製造する際は、芯金５２の内径よりも０．１ｍｍ〜０．５ｍｍほど大きい外径をもつコイルばね６０を準備し、このコイルばね６０を縮径方向（巻きがきつくなる方向、外径が小さくなる方向）に捻った状態で、芯金５２の中空部分に挿入する。挿入し終わった後、コイルばね６０の捻りを解放する。これにより、コイルばね６０の外周面が内壁面５２ａに接触してこの内壁面５２ａを外側に押す。このように芯金５２がコイルばね６０によって補強されるので、加圧ローラ７０が定着ローラ５０を押圧しても芯金５２は変形しない。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の第１のローラユニットによれば、円筒状ローラが一定方向に回転する際に、線材のうち一方向に巻かれた部分が、円筒状ローラが回転するに伴って円筒状ローラの長手方向に移動しようとしても、この一方向とは反対の他方向に巻かれた部分がこの移動を阻止することとなる。従って、線材が円筒状ローラから抜け出ることはない。また、線材の巻きピッチが変動することもない。
【００４２】
前記線材は、前記複数箇所の境のうちの一つの境とこの境界の隣の境との間の部分は１．５巻き以上に巻かれたものである場合は、境界と境界の間の部分が１．５巻き以上であるので、線材としての強度を保てる。
【００４３】
また、本発明の第２のローラユニットによれば、円筒状ローラが一定方向に回転する際に、例えば右巻き線材が、円筒状ローラが回転するに伴って円筒状ローラの長手方向に移動しようとしても、左巻き線材が右巻き線材の移動を阻止することとなる。従って、線材が円筒状ローラから抜け出ることはない。また、線材の巻きピッチが変動することもない。
【図面の簡単な説明】
【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】定着ローラを示す斜視図である。
【図３】定着ローラの内部を示す模式図である。
【図４】従来の定着装置の概略構成を示す模式図である。
【図５】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６】図５の定着ローラの一部を拡大して示す断面図である。
【図７】図６の定着ローラの一部を示す斜視図である。
【図８】図６のＡ―Ａ断面図である。
【図９】芯金から抜け出たコイルばねを示す模式図である。
【図１０】ストッパが形成された芯金を示す断面図である。
【図１１】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】
５０  定着ローラ
５２  芯金
６０  コイルばね
６０ａ，６０ｂ  境
６２，６６  右巻き線材
６４  左巻き線材
【図１】
0004042843.tif 000002
【図２】
0004042843.tif 000003
【図３】
0004042843.tif 000004
【図４】
0004042843.tif 000005
【図５】
0004042843.tif 000006
【図６】
0004042843.tif 000007
【図７】
0004042843.tif 000008
【図８】
0004042843.tif 000009
【図９】
0004042843.tif 000010
【図１０】
0004042843.tif 000011
【図１１】
0004042843.tif 000012