JP4103988B2 - Fixing roller and image forming apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加圧ローラとの間で記録媒体などを挟持しながら搬送する定着ローラ及びこの定着ローラ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7を参照して、定着装置について説明する。
【0004】
図7は、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、トナー(像)102を記録媒体104に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】
ところで、例えばアルミニウム製のパイプ状部材を切削して定着ローラ120を作製する場合、定着ローラ120の長手方向中央部の外径を長手方向両端部の外径よりも0.07mm〜0.2mm程度小さくすることがある(所謂、逆クラウン形状である)。このように定着ローラ120の長手方向中央部よりも長手方向両端部を太くすることにより、長手方向両端部の周速を速くして記録媒体104を外側に引っ張るように搬送する(所謂、逆クラウン効果である)。この結果、記録媒体104に皺を発生させないようにこの記録媒体104を搬送できる。
【0011】
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。
【0012】
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。
【0013】
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。上述したように、定着ローラ120の長手方向中央部を長手方向両端部よりも細くした場合、この長手方向中央部は変形し易くなるので、この長手方向中央部においては充分な定着性能を確保できないおそれがある。
【0014】
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)。また、定着ローラ120の内周面に螺旋状のリブを形成して定着ローラ120を補強する技術が提案されている(特開平2000−29342号公報参照)。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のように螺旋状のコイルばねやリブが内周面に備えられた定着ローラでは、外周面のうち、内周面の螺旋状部分の反対側に相当する部分が、他の部分よりも高い強度をもつ。このため、この反対側の外周面は他の外周面よりもニップ圧が高い状態となり、逆クラウン効果が小さくなる。しかも、このニップ圧が高い部分が螺旋状であるので、記録媒体は定着ローラの長手方向一端部に搬送中に寄せられる。従って、記録媒体が斜行したり記録媒体に皺が生じたりして搬送性が不良になることがある。
【0016】
本発明は、上記事情に鑑み、高い強度を有すると共に搬送性の良好な定着ローラ及びこの定着ローラを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【0017】
上記目的を達成するための本願発明の定着ローラは、
(1)逆クラウン形状で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する線材とを備え、
(3)該線材は、前記円筒状ローラの長手方向中央部を境にして螺旋の巻き方向が互いに逆になっているものであり、且つ、該線材のうち前記円筒状ローラの回転方向上流側部分が、この回転方向上流側部分に連続する回転方向下流側部分よりも前記円筒状ローラの長手方向中央部側に位置するように螺旋状に巻かれたものであって、前記円筒状ローラと他のローラとのニップ部に被搬送部材を挟持して搬送するときは、ニップ圧の高い部分が前記円筒状ローラの長手方向中央部から長手方向端部に向けて移動することを特徴とするものである。
【0018】
ここで、
(4)前記線材は、前記円筒状ローラの内周面に接触する、前記円筒状ローラよりも短い複数の螺旋状線材が互いに接合されたものであってもよい。
【0019】
また、
(5)前記線材は、弾性材からなるものであってもよい。
【0020】
上記目的を達成するための本願発明の他の定着ローラは、
(6)逆クラウン形状で中空の円筒状ローラと、
(7)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、前記円筒状ローラよりも短い2本の螺旋状線材が組み合わされた線材とを備え、
(8)これら2本の短い螺旋状線材は、螺旋の巻き方向が互いに逆になっているものであり、且つ、該螺旋状線材のうち前記円筒状ローラの回転方向上流側部分が、この回転方向上流側部分に連続する回転方向下流側部分よりも前記円筒状ローラの長手方向中央部側に位置するように螺旋状に巻かれたものであって、
(9)前記円筒状ローラと他のローラとのニップ部に被搬送部材を挟持して搬送するときは、ニップ圧の高い部分が前記円筒状ローラの長手方向中央部から長手方向端部に向けて移動することを特徴とするものである。
【0021】
上記目的を達成するための本願発明の画像形成装置は、
(10)上記したいずれかに記載の定着ローラを備えたことを特徴とするものである。
【0027】
【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。
【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A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が配置されており、これら2つのローラ50,70に記録媒体が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。
【0035】
上記した定着装置40の基本的な構成は、図7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から図4までを参照して説明する。
【0036】
図2(a)は、定着ローラの内部を示す模式図であり、(b)は、(a)の定着ローラのニップ圧を表すグラフである。図3は、コイルばねを示す斜視図である。図4は、記録紙を搬送している図2の定着ローラを示す断面図である。
【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)の定着ローラ管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。定着ローラ管52は、その肉厚が全域に渡って0.28〜0.32mmになるように切削加工されている。定着ローラ管52の外周面には離型層(図示せず)が形成されている。この離型層は、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。
【0038】
定着ローラ管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、定着ローラ管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、定着ローラ管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)。また、コイルばね60は定着ローラ管52に固定されており、定着ローラ管52と共に回転する。
【0039】
上記した定着ローラ50を製造する際は、上記のように定着ローラ管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の長手方向両端部を縮径方向(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、定着ローラ管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。このように定着ローラ管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(図1参照)が定着ローラ50を押圧しても定着ローラ管52は変形しない。
【0040】
定着ローラ管52の長手方向一端部には、図2に示すように、駆動ギア54が取り付けられている。この駆動ギア54は、定着ローラ管52を回転させる駆動力を定着ローラ管52に伝達するためのものである。
【0041】
定着ローラ管52のうちコイルばね60が接触している部分の反対側の外周面は、コイルばね60が接触していない部分の反対側の外周面よりも強く外側に押圧されている。このため、定着ローラ50が加圧ローラ70に押圧されているときのニップ圧は、図2(b)に示すように、定着ローラ管52のうちコイルばね60が接触している部分が他の部分よりも高い。但し、定着ローラ50の長手方向におけるニップ圧の変動は、定着性に悪影響を及ぼすものではない。なお、図2(b)の縦軸はニップ圧を表し、横軸は定着ローラの長手方向を表す。また、図2におけるW1は、記録媒体の通過する領域(通紙領域)を表し、W2は、加圧ローラ70が押圧する領域を表す。W2はW1よりも広く、コイルばね60はW2よりもやや広い領域に渡って配置されている。
【0042】
コイルばね60は、上述したように、定着ローラ管52の中空部で螺旋状に巻かれながら定着ローラ管52の長手方向に延びると共に定着ローラ管52の内周面に接触してこの内周面を外側に押圧している。コイルばね60は螺旋状に巻かれているが、その螺旋の中央部60aで巻き方向が互いに逆になっている。即ち、コイルばね60は、定着ローラ管52の長手方向中央部(本発明にいう長手方向の所定位置の一例である)を境にして螺旋の巻き方向が互いに逆になっている。定着ローラ管52の中空部にコイルばね60を挿入する際には、コイルばねの中央部60aを定着ローラ管52の長手方向中央部に位置させる。
【0043】
また、コイルばね60は、コイルばね60のうち定着ローラ管52の回転方向上流側部分(例えば60bで示される部分)が、この回転方向上流側部分に連続する回転方向下流側部分(例えば60cで示される部分)よりも定着ローラ管52の長手方向中央部側に位置するように、螺旋状に巻かれている。従って、定着ローラ管52の回転に伴ってコイルばね60は矢印E方向に回転する。
【0044】
図4に示すように、記録媒体Pの幅方向中央部がコイルばね60の中央部60aに位置するようにして定着ローラ50と加圧ローラ70(図1参照)とで記録媒体Pを挟持しながら矢印F方向に搬送する場合は、ニップ圧の高い部分(例えば60b,60c)が記録媒体Pの表面を、定着ローラ50の長手方向中央部から長手方向端部に向けて移動することとなる。このため、記録媒体Pは、その幅方向中央部を境にして幅方向一端部は矢印G1方向に引っ張られ、幅方向他端部は矢印G2方向に引っ張られながら矢印F方向に搬送される。この結果、記録媒体Pは斜行しにくく、しかも、伸ばされるように搬送されるので皺が生じない。
【0045】
なお、上記の例では、一本の連続したコイルばね60を使用したが、定着ローラ管52よりも短い複数本のコイルばねを互いに接合してコイルばね60を形成してもよい。
【0046】
図5を参照して、定着ローラの他の例を説明する。
【0047】
図5は、他の例の定着ローラを長手方向に切断してその内部を示す斜視図である。
【0048】
定着ローラ150(本発明にいうローラユニットの一例である)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)の定着ローラ管152(本発明にいう円筒状ローラの一例である)を備えている。定着ローラ管152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、0.15mm程度小さい。このため、定着ローラ管152は逆クラウン形状になっている。また、定着ローラ管152の長手方向中央部の肉厚は0.30mmであり、長手方向両端部の肉厚は0.35mmである。また、定着ローラ管152の外周面には離型層(図示せず)が形成されている。この離型層は、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。
【0049】
定着ローラ管152の内周面152aには、螺旋状に巻かれて定着ローラ管152の長手方向に延びるリブ154が形成されている。このリブ154は、内周面152aから内側に向かって隆起している。リブ154によって定着ローラ管152は補強されており、加圧ローラ70(図1参照)が定着ローラ150を押圧しても定着ローラ管152は変形しない。
【0050】
リブ154は螺旋状に巻かれているが、その螺旋の中央部154aで巻き方向が互いに逆になっている。リブ154は、リブ154のうち定着ローラ管152の回転方向(矢印H方向)の上流側部分(例えば154bで示される部分)が、この回転方向上流側部分に連続する回転方向下流側部分(例えば154cで示される部分)よりも定着ローラ管152の長手方向中央部側に位置するように、螺旋状に巻かれている。
【0051】
図4に示すと同様に、記録媒体Pの幅方向中央部がリブ154の中央部154aに位置するようにして定着ローラ150と加圧ローラ70(図1参照)とで記録媒体Pを挟持しながら矢印F方向に搬送する場合は、ニップ圧の高い部分(例えば154b,154c)が記録媒体Pの表面を、定着ローラ150の長手方向中央部から長手方向端部に向けて移動することとなる。さらに、定着ローラ管152は逆クラウン形状になっている。従って、記録媒体Pは、その幅方向中央部を境にして幅方向一端部は矢印G1方向に引っ張られ、幅方向他端部は矢印G2方向に引っ張られながら矢印F方向に搬送される。この結果、記録媒体Pは斜行しにくく、しかも、伸ばされるように搬送されるので皺が生じない。
【0052】
図6を参照して、定着ローラの更に他の例を説明する。
【0053】
図6は、更に他の例の定着ローラを長手方向に切断してその内部を示す斜視図である。
【0054】
定着ローラ250(本発明にいうローラユニットの一例である)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)の定着ローラ管252(本発明にいう円筒状ローラの一例である)を備えている。定着ローラ管252は、その肉厚が全域に渡って0.28〜0.32mmになるように切削加工されている。定着ローラ管252の外周面には離型層(図示せず)が形成されている。この離型層は、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。
【0055】
定着ローラ管252の中空部(定着ローラ250の内部)には、螺旋状に巻かれた2本のコイルばね260,262(本発明にいう、2本の螺旋状線材の一例である)が配置されている。各コイルばね260,262はステンレス線材から作製されている。各コイルばね260,262は定着ローラ管252の約半分の長さであり、各コイルばね260,262の長さは等しい。このため、2本のコイルばね260,262それぞれの端部同士は、定着ローラ管252の長手方向中央部で接触している。
また、各コイルばね260,262の外径は、定着ローラ管252の内径よりも0.1mm〜0.5mmほど大きい。このため、各コイルばね260,262は、定着ローラ管252の中空部分を囲む内壁面252a(本発明にいう内周面の一例である)に接触してこの内壁面252aを外側に押している(押圧している)。また、各コイルばね260,262は定着ローラ管252に固定されており、定着ローラ管252と共に回転する。
【0056】
上記した定着ローラ250を製造する際は、上記のように定着ローラ管252の内径よりも0.1mm〜0.5mmほど大きい外径をもつ2本のコイルばね260,262を準備し、先ず1本のコイルばね260の長手方向両端部を縮径方向(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、定着ローラ管252の長手方向一端部から中空部分に挿入する。挿入し終わった後、コイルばね260の捻りを解放する。続いて、残りの1本のコイルばね262の長手方向両端部を縮径方向に捻った状態で、定着ローラ管252の長手方向他端部から中空部分に挿入する。挿入し終わった後、コイルばね262の捻りを解放する。これにより、各コイルばね260,262の外周面が内壁面252aに接触してこの内壁面252aを外側に押す。このように定着ローラ管252が各コイルばね260,262によって補強されるので、加圧ローラ70(図1参照)が定着ローラ250を押圧しても定着ローラ管252は変形しない。
【0057】
各コイルばね260,262は、上述したように、定着ローラ管252の中空部で螺旋状に巻かれながら定着ローラ管252の長手方向に延びると共に定着ローラ管252の内周面に接触してこの内周面を外側に押圧している。各コイルばね260,262は螺旋状に巻かれているが、それぞれの巻き方向が互いに逆になっている。即ち、各コイルばね260,262は、定着ローラ管252の長手方向中央部(各コイルばね260,262の接触部分)を境にして螺旋の巻き方向が互いに逆になっている。
【0058】
また、各コイルばね260,262は、各コイルばね260,262のうち定着ローラ管252の回転方向上流側部分(例えば260a,262aで示される部分)が、この回転方向上流側部分に連続する回転方向下流側部分(例えば260b,262bで示される部分)よりも定着ローラ管252の長手方向中央部側に位置するように、螺旋状に巻かれている。従って、定着ローラ管252が矢印H方向に回転するに伴って各コイルばね260,262も矢印H方向に回転する。
【0059】
図4に示すと同様に、記録媒体Pの幅方向中央部が2本のコイルばね260,262の接触部分に位置するようにして定着ローラ250と加圧ローラ70(図1参照)とで記録媒体Pを挟持しながら矢印F方向に搬送する場合は、ニップ圧の高い部分(例えば260a,262a,260b,262b)が記録媒体Pの表面を、定着ローラ250の長手方向中央部から長手方向端部に向けて移動することとなる。従って、記録媒体Pは、その幅方向中央部を境にして幅方向一端部は矢印G1方向に引っ張られ、幅方向他端部は矢印G2方向に引っ張られながら矢印F方向に搬送される。この結果、記録媒体Pは斜行しにくく、しかも、伸ばされるように搬送されるので皺が生じない。
【0060】
なお、上記した各例では、定着ローラ管52,152,252の材質をアルミニウムとマグネシウム合金としたが、これらのいずれか又は鋼と、無機材料及び有機材料双方のいずれかとの複合材料から定着ローラ管を作製してもよい。コイルばね60,260,262はステンレスに限定されない。定着ローラ管52,152,252の肉厚も上記した例に限定されない。また、コイルばね60,260,262の巻き数も上記した例に限定されない。
【0061】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の第1のローラユニットでは、円筒状ローラの内周面が螺旋状の線材によって外側に押圧されている(押されている)ので、円筒状ローラは内部から補強されている。このため、円筒状ローラの外周面に外部から力が作用しても、円筒状ローラは変形しにくい。また、円筒状ローラの内周面のうち線材が接触している部分の反対側の外周面は、線材が接触していない部分の反対側の外周面よりも強く外側に押圧されている。このため、円筒状ローラと他のローラとで例えば記録媒体を挟持しながら搬送する場合、この挟持する圧力(ニップ圧)が円筒状ローラの回転に伴って移動することとなる。この場合、円筒状ローラの長手方向の所定位置を境にして螺旋の巻き方向が互いに逆になっているので、搬送中の記録媒体は斜行しにくい。この結果、良好な搬送性が得られる。
【0062】
ここで、前記線材は、前記円筒状ローラの長手方向中央部を境にして螺旋の巻き方向が互いに逆になっているものである場合は、円筒状ローラと他のローラとで例えば記録媒体を挟持しながら搬送する場合、円筒状ローラの長手方向中央部を境にして螺旋の巻き方向が互いに逆になっているので、いっそう確実に斜行が防止される。
【0063】
さらに、前記線材は、該線材のうち前記円筒状ローラの回転方向上流側部分が、この回転方向上流側部分に連続する回転方向下流側部分よりも前記円筒状ローラの長手方向中央部側に位置するように、螺旋状に巻かれたものである場合は、円筒状ローラと他のローラとで例えば記録媒体を挟持しながら搬送する場合、この挟持する圧力(ニップ圧)の高い部分が円筒状ローラの回転に伴って円筒状ローラの長手方向中央部から長手方向端部に向けて移動する。このため、搬送中の記録媒体は円筒状ローラの長手方向に伸ばされるように搬送されるので、記録媒体に皺が生じない。
【0064】
さらにまた、前記線材は、前記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、前記円筒状ローラよりも短い複数の螺旋状線材が互いに接合されたものである場合は、円筒状ローラの長さが変更されても、変更された長さに応じて適宜に螺旋状線材を接合することにより線材を形成できる。
【0065】
さらにまた、前記線材は、弾性材からなるものである場合は、外力に応じて線材が弾性変形するので、寿命の長いローラユニットが得られる。
【0066】
また、本発明の第2のローラユニットでは、円筒状ローラの内周面が線材によって外側に押圧されている(押されている)ので、円筒状ローラは内部から補強されている。このため、円筒状ローラの外周面に外部から力が作用しても、円筒状ローラは変形しにくい。また、円筒状ローラの内周面のうち線材が接触している部分の反対側(裏側)の外周面は、線材が接触していない部分の反対側の外周面よりも強く外側に押圧されている。このため、円筒状ローラと他のローラとで例えば記録媒体を挟持しながら搬送する場合、この挟持する圧力(ニップ圧)が円筒状ローラの回転に伴って移動することとなる。この場合、円筒状ローラの長手方向の所定位置を境にして螺旋の巻き方向が互いに逆になっているので、搬送中の記録媒体は斜行しにくい。この結果、良好な搬送性が得られる。
【0067】
ここで、前記2本の螺旋状線材それぞれは、該螺旋状線材のうち前記円筒状ローラの回転方向上流側部分が、この回転方向上流側部分に連続する回転方向下流側部分よりも前記円筒状ローラの長手方向中央部側に位置するように、螺旋状に巻かれたものである場合は、円筒状ローラと他のローラとで例えば記録媒体を挟持しながら搬送する場合、この挟持する圧力(ニップ圧)の高い部分が円筒状ローラの回転に伴って円筒状ローラの長手方向中央部から長手方向端部に向けて移動する。このため、搬送中の記録媒体は円筒状ローラの長手方向に伸ばされるように搬送されるので、記録媒体に皺が生じない。
【0068】
また、本発明の第3のローラユニットでは、円筒状ローラの内周面が螺旋状のリブによって補強されている。このため、円筒状ローラの外周面に外部から力が作用しても、円筒状ローラは変形しにくい。また、円筒状ローラの内周面のうちリブが形成されている部分の反対側(裏側)の外周面は、リブが形成されていない部分の反対側の外周面よりも強い。このため、円筒状ローラと他のローラとで例えば記録媒体を挟持しながら搬送する場合、この挟持する圧力(ニップ圧)が円筒状ローラの回転に伴って移動することとなる。この場合、円筒状ローラの長手方向の所定位置を境にして螺旋の巻き方向が互いに逆になっているので、搬送中の記録媒体は斜行しにくい。この結果、良好な搬送性が得られる。
【0069】
ここで、前記リブは、前記円筒状ローラの長手方向中央部を境にして螺旋の巻き方向が互いに逆になっているものである場合は、円筒状ローラと他のローラとで例えば記録媒体を挟持しながら搬送する場合、円筒状ローラの長手方向中央部を境にしてリブの螺旋の巻き方向が互いに逆になっているので、いっそう確実に斜行が防止される。
【0070】
さらに、前記リブは、該リブのうち前記円筒状ローラの回転方向上流側部分が、この回転方向上流側部分に連続する回転方向下流側部分よりも前記円筒状ローラの長手方向中央部側に位置するように、螺旋状に巻かれたものである場合は、円筒状ローラと他のローラとで例えば記録媒体を挟持しながら搬送する場合、この挟持する圧力(ニップ圧)の高い部分が円筒状ローラの回転に伴って円筒状ローラの長手方向中央部から長手方向端部に向けて移動する。このため、搬送中の記録媒体は円筒状ローラの長手方向に伸ばされるように搬送されるので、記録媒体に皺が生じない。
【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】(a)は、定着ローラの内部を示す模式図であり、(b)は、(a)の定着ローラのニップ圧を表すグラフである。
【図3】コイルばねを示す斜視図である。
【図4】記録紙を搬送している図2の定着ローラを示す断面図である。
【図5】他の例の定着ローラを長手方向に切断してその内部を示す斜視図である。
【図6】更に他の例の定着ローラを長手方向に切断してその内部を示す斜視図である。
【図7】定着装置の概略構成を示す模式図である。
【符号の説明】
50,150,250 定着ローラ
52,152,252 定着ローラ管
60,260,262 コイルばね
154 リブ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fixing roller that conveys a recording medium or the like while sandwiching a recording medium with a pressure roller, and an image forming apparatus including the fixing roller.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art As an output device for a computer or workstation, an electrophotographic image forming apparatus that forms an image on a recording medium using a powder developer (toner) is known. In such an image forming apparatus, for example, an image bearing member such as a photosensitive drum is irradiated with light carrying image information (for example, a laser) to form an electrostatic latent image, and a developing roller is used for the electrostatic latent image. Then, toner is supplied to form a developed image, and this developed image is transferred to a recording medium using a transfer roller or the like to form a transferred image (developed image). The recording medium on which the transfer image is formed is conveyed to a fixing device, and the transfer image is fixed on the recording medium in the fixing device. The fixing device is usually provided with a fixing roller having a built-in heater and a pressure roller in pressure contact with the fixing roller. When the transfer image is fixed on the recording medium, the transfer image is heated and pressed at a predetermined fixing temperature while the recording medium is nipped and conveyed by the fixing roller and the pressure roller. The transfer image is fixed on the recording medium by this heating and pressurization. The recording medium on which the transferred image is fixed is discharged while being sandwiched between discharge rollers or the like.
[0003]
The fixing device will be described with reference to FIG.
[0004]
FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of the fixing device.
[0005]
The
[0006]
The
[0007]
As the
[0008]
The
[0009]
When the
[0010]
By the way, for example, when the
[0011]
The
[0012]
In addition, it is required to minimize power consumption for warming the fixing device in a standby state in which the main switch of the image forming apparatus main body is turned on. For this reason, in the above standby state, it is necessary to completely turn off the heater of the fixing device. Thus, when the heater of the fixing device is completely turned off in the standby state, in order to bring the fixing roller to a predetermined temperature almost at the same time when the heater is turned on, the thickness of the fixing roller is reduced to reduce its heat capacity. It is necessary to keep. For this reason, a fixing roller made of an aluminum alloy having a good thermal conductivity is often used.
[0013]
In order to shorten the rise time described above, the thickness of the
[0014]
In order to solve the above problems, a technique has been proposed in which a helical coil spring is inserted into the
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the fixing roller in which the spiral coil springs and ribs are provided on the inner peripheral surface as described above, a portion of the outer peripheral surface corresponding to the opposite side of the spiral portion of the inner peripheral surface is more than the other portion. Has high strength. For this reason, the outer peripheral surface on the opposite side has a higher nip pressure than the other outer peripheral surfaces, and the reverse crown effect is reduced. In addition, since the portion where the nip pressure is high is spiral, the recording medium is brought to the longitudinal end of the fixing roller during conveyance. Accordingly, the recording medium may be skewed or wrinkles may occur on the recording medium, resulting in poor transportability.
[0016]
In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a fixing roller having high strength and good transportability, and an image forming apparatus including the fixing roller.
[0017]
In order to achieve the above object, the fixing roller of the present invention comprises:
(1) In reverse crown shape A hollow cylindrical roller;
(2) A wire rod that extends in the longitudinal direction of the cylindrical roller while being spirally wound in the hollow portion of the cylindrical roller and contacts the inner peripheral surface of the cylindrical roller;
(3) The wire is made of the cylindrical roller Longitudinal center The spiral winding directions are opposite to each other, In addition, the spiral portion of the wire rod is positioned so that the upstream portion in the rotational direction of the cylindrical roller is located closer to the central portion in the longitudinal direction of the cylindrical roller than the downstream portion in the rotational direction continuous to the upstream portion in the rotational direction. When a member to be conveyed is sandwiched and conveyed in a nip portion between the cylindrical roller and another roller, the portion with a high nip pressure is the central portion in the longitudinal direction of the cylindrical roller. Moving from one to the longitudinal end It is characterized by this.
[0018]
here,
(4) The wire may be formed by joining a plurality of spiral wires that are in contact with the inner peripheral surface of the cylindrical roller and shorter than the cylindrical roller.
[0019]
Also,
(5) The wire may be made of an elastic material.
[0020]
Another fixing roller of the present invention for achieving the above object is
(6) In reverse crown shape A hollow cylindrical roller;
(7) Two spirals shorter than the cylindrical roller that extend in the longitudinal direction of the cylindrical roller and are in contact with the inner peripheral surface of the cylindrical roller while being spirally wound in the hollow portion of the cylindrical roller A wire rod combined with a wire rod,
(8) These two short helical wires are those in which the spiral winding directions are opposite to each other, And the rotation direction upstream part of the said cylindrical roller is located in the longitudinal direction center part side of the said cylindrical roller rather than the rotation direction downstream part which follows this rotation direction upstream part among this helical wire. Wound in a spiral And
(9) When a transported member is sandwiched and transported in the nip portion between the cylindrical roller and another roller, the portion with a high nip pressure moves from the longitudinal center portion of the cylindrical roller toward the longitudinal end portion. It is characterized by this.
[0021]
In order to achieve the above object, an image forming apparatus according to the present invention provides:
(10) A fixing roller according to any one of the above is provided.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A schematic structure of an image forming apparatus incorporating an embodiment of a roller unit of the present invention will be described with reference to FIG.
[0028]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a digital copying machine as an example of an image forming apparatus in which an embodiment of a roller unit of the present invention is incorporated.
[0029]
On the top surface of the copying
[0030]
An operation panel (not shown) for inputting the number of copies and the like is arranged on the front side (front side) of the
[0031]
A procedure for forming an image with the copying
[0032]
In order to form an image recorded on an original on a recording medium, the
[0033]
The signal transmitted to the
[0034]
On the other hand, a recording medium such as recording paper is fed from the
[0035]
The basic configuration of the fixing
[0036]
2A is a schematic diagram showing the inside of the fixing roller, and FIG. 2B is a graph showing the nip pressure of the fixing roller in FIG. FIG. 3 is a perspective view showing a coil spring. FIG. 4 is a cross-sectional view showing the fixing roller of FIG.
[0037]
The fixing
[0038]
In the hollow portion of the fixing roller tube 52 (inside the fixing roller 50), a spirally wound coil spring 60 (which is an example of a wire according to the present invention) is disposed. The outer diameter of the
[0039]
When manufacturing the fixing
[0040]
A
[0041]
The outer peripheral surface of the fixing
[0042]
As described above, the
[0043]
Further, the
[0044]
As shown in FIG. 4, the recording medium P is sandwiched between the fixing
[0045]
In the above example, one
[0046]
Another example of the fixing roller will be described with reference to FIG.
[0047]
FIG. 5 is a perspective view showing the inside of another example of a fixing roller cut in the longitudinal direction.
[0048]
The fixing roller 150 (an example of a roller unit according to the present invention) includes a pipe-shaped (hollow cylindrical) fixing roller tube 152 (an example of a cylindrical roller according to the present invention) made of an alloy of aluminum and magnesium. I have. The outer diameter of the central portion in the longitudinal direction of the fixing
[0049]
On the inner
[0050]
The
[0051]
As shown in FIG. 4, the recording medium P is sandwiched between the fixing
[0052]
Still another example of the fixing roller will be described with reference to FIG.
[0053]
FIG. 6 is a perspective view showing the inside of a fixing roller of still another example cut in the longitudinal direction.
[0054]
The fixing roller 250 (an example of a roller unit according to the present invention) includes a pipe-shaped (hollow cylindrical) fixing roller tube 252 (an example of a cylindrical roller according to the present invention) made of an alloy of aluminum and magnesium. I have. The fixing
[0055]
In the hollow portion of the fixing roller tube 252 (inside the fixing roller 250), two
Further, the outer diameter of each of the coil springs 260 and 262 is about 0.1 mm to 0.5 mm larger than the inner diameter of the fixing
[0056]
When manufacturing the fixing
[0057]
As described above, each of the coil springs 260 and 262 extends in the longitudinal direction of the fixing
[0058]
Further, each
[0059]
As shown in FIG. 4, recording is performed by the fixing
[0060]
In each of the above examples, the fixing
[0061]
【The invention's effect】
As described above, in the first roller unit of the present invention, the cylindrical roller is reinforced from the inside because the inner peripheral surface of the cylindrical roller is pressed (pressed) outward by the helical wire. ing. For this reason, even if a force acts on the outer peripheral surface of the cylindrical roller from the outside, the cylindrical roller is hardly deformed. Moreover, the outer peripheral surface on the opposite side of the part where the wire is in contact with the inner peripheral surface of the cylindrical roller is pressed more strongly than the outer peripheral surface on the opposite side of the part where the wire is not in contact. For this reason, when the recording medium is transported while being sandwiched between the cylindrical roller and another roller, for example, the sandwiching pressure (nip pressure) moves as the cylindrical roller rotates. In this case, since the spiral winding directions are opposite to each other at a predetermined position in the longitudinal direction of the cylindrical roller, the recording medium being conveyed is difficult to skew. As a result, good transportability can be obtained.
[0062]
Here, in the case where the spiral winding direction of the wire rod is opposite to each other with the central portion in the longitudinal direction of the cylindrical roller as a boundary, for example, a recording medium is formed between the cylindrical roller and another roller. When transporting while pinching, since the spiral winding directions are opposite to each other at the longitudinal center of the cylindrical roller, skewing can be prevented more reliably.
[0063]
Further, in the wire, the upstream portion of the wire in the rotation direction of the cylindrical roller is positioned closer to the central portion in the longitudinal direction of the cylindrical roller than the downstream portion in the rotation direction continuous to the upstream portion in the rotation direction. In the case where the recording medium is wound spirally, for example, when the recording medium is transported while being sandwiched between the cylindrical roller and another roller, the portion with the high sandwiching pressure (nip pressure) is cylindrical. As the roller rotates, the cylindrical roller moves from the longitudinal center to the longitudinal end. For this reason, since the recording medium being conveyed is conveyed so as to extend in the longitudinal direction of the cylindrical roller, the recording medium does not wrinkle.
[0064]
Furthermore, the wire rod is formed by joining a plurality of spiral wire rods shorter than the cylindrical roller that are in contact with the inner circumferential surface of the cylindrical roller and press the inner circumferential surface outward. Even if the length of the cylindrical roller is changed, the wire can be formed by appropriately joining the helical wire according to the changed length.
[0065]
Furthermore, when the wire is made of an elastic material, the wire is elastically deformed according to an external force, so that a long-life roller unit can be obtained.
[0066]
Moreover, in the 2nd roller unit of this invention, since the internal peripheral surface of the cylindrical roller is pressed outside by the wire (it is pressed), the cylindrical roller is reinforced from the inside. For this reason, even if a force acts on the outer peripheral surface of the cylindrical roller from the outside, the cylindrical roller is hardly deformed. In addition, the outer peripheral surface on the opposite side (back side) of the inner peripheral surface of the cylindrical roller that is in contact with the wire is more strongly pressed outward than the outer peripheral surface on the opposite side of the portion that is not in contact with the wire. Yes. For this reason, when the recording medium is transported while being sandwiched between the cylindrical roller and another roller, for example, the sandwiching pressure (nip pressure) moves as the cylindrical roller rotates. In this case, since the spiral winding directions are opposite to each other at a predetermined position in the longitudinal direction of the cylindrical roller, the recording medium being conveyed is difficult to skew. As a result, good transportability can be obtained.
[0067]
Here, each of the two helical wires has a cylindrical shape in which the upstream portion in the rotational direction of the cylindrical roller of the helical wire is continuous with the downstream portion in the rotational direction continuous with the upstream portion in the rotational direction. In the case of being wound spirally so as to be located on the center side in the longitudinal direction of the roller, for example, when the recording medium is transported while being sandwiched between the cylindrical roller and another roller, this clamping pressure ( A portion having a high nip pressure moves from the longitudinal center of the cylindrical roller toward the longitudinal end as the cylindrical roller rotates. For this reason, since the recording medium being conveyed is conveyed so as to extend in the longitudinal direction of the cylindrical roller, the recording medium does not wrinkle.
[0068]
In the third roller unit of the present invention, the inner peripheral surface of the cylindrical roller is reinforced by a spiral rib. For this reason, even if a force acts on the outer peripheral surface of the cylindrical roller from the outside, the cylindrical roller is hardly deformed. Moreover, the outer peripheral surface on the opposite side (back side) of the inner peripheral surface of the cylindrical roller where the rib is formed is stronger than the outer peripheral surface on the opposite side of the portion where the rib is not formed. For this reason, when the recording medium is transported while being sandwiched between the cylindrical roller and another roller, for example, the sandwiching pressure (nip pressure) moves as the cylindrical roller rotates. In this case, since the spiral winding directions are opposite to each other at a predetermined position in the longitudinal direction of the cylindrical roller, the recording medium being conveyed is difficult to skew. As a result, good transportability can be obtained.
[0069]
Here, when the ribs have spiral winding directions that are opposite to each other at the center in the longitudinal direction of the cylindrical roller, for example, a recording medium is formed between the cylindrical roller and another roller. When transporting while pinching, since the spiral winding directions of the ribs are opposite to each other with the central portion in the longitudinal direction of the cylindrical roller as a boundary, skewing is more reliably prevented.
[0070]
Further, in the rib, the upstream portion of the rib in the rotational direction of the cylindrical roller is positioned closer to the central portion in the longitudinal direction of the cylindrical roller than the downstream portion in the rotational direction continuous to the upstream portion of the rotational direction. In the case where the recording medium is wound spirally, for example, when the recording medium is transported while being sandwiched between the cylindrical roller and another roller, the portion with the high sandwiching pressure (nip pressure) is cylindrical. As the roller rotates, the cylindrical roller moves from the longitudinal center to the longitudinal end. For this reason, since the recording medium being conveyed is conveyed so as to extend in the longitudinal direction of the cylindrical roller, the recording medium does not wrinkle.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a digital copying machine as an example of an image forming apparatus in which an embodiment of a roller unit of the present invention is incorporated.
2A is a schematic diagram showing the inside of a fixing roller, and FIG. 2B is a graph showing the nip pressure of the fixing roller in FIG. 2A.
FIG. 3 is a perspective view showing a coil spring.
4 is a cross-sectional view showing the fixing roller of FIG. 2 that is transporting recording paper.
FIG. 5 is a perspective view showing the inside of a fixing roller of another example cut in the longitudinal direction.
FIG. 6 is a perspective view showing the inside of a fixing roller of still another example cut in the longitudinal direction.
FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a fixing device.
[Explanation of symbols]
50, 150, 250 fixing roller
52, 152, 252 Fixing roller tube
60, 260, 262 coil spring
154 Ribs
Claims (5)
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、
前記円筒状ローラの長手方向中央部を境にして螺旋の巻き方向が互いに逆になっているものであり、且つ、該線材のうち前記円筒状ローラの回転方向上流側部分が、この回転方向上流側部分に連続する回転方向下流側部分よりも前記円筒状ローラの長手方向中央部側に位置するように螺旋状に巻かれたものであって、
前記円筒状ローラと他のローラとのニップ部に被搬送部材を挟持して搬送するときは、ニップ圧の高い部分が前記円筒状ローラの長手方向中央部から長手方向端部に向けて移動することを特徴とする定着ローラ。 A hollow cylindrical roller with an inverted crown shape ,
A wire rod that extends in the longitudinal direction of the cylindrical roller while being spirally wound in the hollow portion of the cylindrical roller and contacts the inner peripheral surface of the cylindrical roller;
The wire is
The spiral winding directions are opposite to each other at the longitudinal center of the cylindrical roller, and the upstream portion of the wire in the rotational direction of the cylindrical roller is upstream of the rotational direction. It is wound spirally so as to be located on the longitudinal direction central portion side of the cylindrical roller from the downstream side portion in the rotation direction continuous to the side portion,
When a transported member is sandwiched and transported in a nip portion between the cylindrical roller and another roller, a portion with a high nip pressure moves from the longitudinal center portion of the cylindrical roller toward the longitudinal end portion. A fixing roller characterized by that.
前記円筒状ローラの内周面に接触する、前記円筒状ローラよりも短い複数の螺旋状線材が互いに接合されたものであることを特徴とする請求項1に記載の定着ローラ。The wire is
The fixing roller according to claim 1, wherein a plurality of helical wires shorter than the cylindrical roller that are in contact with the inner peripheral surface of the cylindrical roller are joined to each other.
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、前記円筒状ローラよりも短い2本の螺旋状線材が組み合わされた線材とを備え、
これら2本の短い螺旋状線材は、螺旋の巻き方向が互いに逆になっているものであり、且つ、該螺旋状線材のうち前記円筒状ローラの回転方向上流側部分が、この回転方向上流側部分に連続する回転方向下流側部分よりも前記円筒状ローラの長手方向中央部側に位置するように螺旋状に巻かれたものであって、
前記円筒状ローラと他のローラとのニップ部に被搬送部材を挟持して搬送するときは、ニップ圧の高い部分が前記円筒状ローラの長手方向中央部から長手方向端部に向けて移動することを特徴とする定着ローラ。 A hollow cylindrical roller with an inverted crown shape ,
Two helical wires, which are shorter than the cylindrical roller, extend in the longitudinal direction of the cylindrical roller while being spirally wound in the hollow portion of the cylindrical roller and are in contact with the inner peripheral surface of the cylindrical roller. With the combined wire,
These two short spiral wires have the spiral winding directions opposite to each other, and the upstream portion of the spiral roller in the rotational direction of the cylindrical roller is upstream of the rotational direction. It is wound spirally so as to be located in the longitudinal direction central portion side of the cylindrical roller from the downstream side portion in the rotation direction continuous to the portion ,
When a transported member is sandwiched and transported in a nip portion between the cylindrical roller and another roller, a portion with a high nip pressure moves from the longitudinal center portion of the cylindrical roller toward the longitudinal end portion. A fixing roller characterized by that.
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