ローラユニット及び定着装置
【課題】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を提供する。
【解決手段】定着ローラ１０の芯金１２４の中空部には、芯金１２４の長手方向（矢印Ｌ方向）に延びると共にこの芯金１２４の長さと略同じ長さの線材１２が挿入されて配置されている。この線材１２のうち芯金１２４の長手方向両端部には、この長手方向両端部の内壁面を外側に押圧する一対の両端環状部１４が形成されている。各両端環状部１４は、互いに密着した複数の環１４ａから構成されている。両端環状部１４は芯金１２４の長手方向両端部のみに形成されている。また、一対の両端環状部１４は、芯金１２４の内壁面に接触して矢印Ｌ方向に延びる接続部１６によって接続されている。線材１２は、一本の線材を適宜に折り曲げて形成されたものである。
【解決手段】定着ローラ１０の芯金１２４の中空部には、芯金１２４の長手方向（矢印Ｌ方向）に延びると共にこの芯金１２４の長さと略同じ長さの線材１２が挿入されて配置されている。この線材１２のうち芯金１２４の長手方向両端部には、この長手方向両端部の内壁面を外側に押圧する一対の両端環状部１４が形成されている。各両端環状部１４は、互いに密着した複数の環１４ａから構成されている。両端環状部１４は芯金１２４の長手方向両端部のみに形成されている。また、一対の両端環状部１４は、芯金１２４の内壁面に接触して矢印Ｌ方向に延びる接続部１６によって接続されている。線材１２は、一本の線材を適宜に折り曲げて形成されたものである。
【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及びこのローラユニットを用いた定着装置に関する。
【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１４を参照して、定着装置について説明する。
【０００４】
図１４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（ニップ部１０８で挟持される）ことにより、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。この立ち上が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の表面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、熱伝導率の良い薄肉の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】
上記した立ち上が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（例えば、特許文献１参照）。
【００１４】
この技術を、図１５から図１８までを参照して説明する。
【００１５】
図１５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１６は、芯金から抜け出たコイルばねを示す模式図である。図１７は、ストッパが形成された芯金を示す断面図である。図１８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１４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１５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１６参照）。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１７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１７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１８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。また、巻きピッチが「密」な部分では「疎」な部分よりも熱容量が大きくなるので、定着ローラ１２０の全体の表面温度の変化が一様にならない。この結果、定着不良や温度制御が困難にな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内蔵した定着装置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）該円筒状ローラの中空部をその長手方向に延びると共に該円筒状ローラの長さと略同じ長さであって、且つ、該円筒状ローラの長手方向両端部の内壁面を外側に押圧する一対の両端環状部が形成された線材とを備え、
（３）この一対の両端環状部は、それぞれ、
（３−１）前記円筒状ローラの長手方向に直交する直交方向と該両端環状部の直径方向とが成すピッチ角度をαとし、前記円筒状ローラの内壁面と前記両端環状部のうち前記内壁面に接触する部分との動摩擦力係数をμｖとし、該動摩擦係数の補正係数をξとしたときに、
（３−２）α<ｔａｎ−１（μｖ）、又はα<ｔａｎ−１（ξμｖ） を満たす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、前記両端環状部と同じ形状の中間環状部が、前記一対の両端環状部の間に形成されたものであってもよい。
【００２２】
また、
（５）前記線材は、前記両端環状部及び前記中間環状部のうち隣り合うもの同士を接続する、前記円筒状ローラの長手方向に延びる複数の接続部が形成されたものであり、
（６）これら複数の接続部それぞれは、前記円筒状ローラの円周方向において互いに異なる位置に形成されたものであってもよい。
【００２３】
さらに、
（７）前記接続部は、前記円筒状ローラの内壁面から離れているものであってもよい。
【００２４】
さらにまた、
（８）前記線材は、その熱膨張率が前記円筒状ローラの熱膨張率よりも大きいものであり、且つ、
（９）前記両端環状部の外径は、前記円筒状ローラの内径よりも小さいものであってもよい。
【００２５】
さらにまた、
（１０）前記線材は、その熱膨張率が前記円筒状ローラの熱膨張率よりも大きいものであり、且つ、
（１１）前記両端環状部及び前記中間環状部の外径は、前記円筒状ローラの内径よりも小さいものであってもよい。
【００２６】
さらにまた、
（１２）前記線材は、分割された複数の部分線材から構成されたものであってもよい。
【００２７】
さらにまた、
（１３）前記両端環状部それぞれは、複数の環が密着してなるものであってもよい。
【００２８】
さらにまた、
（１４）前記両端環状部及び前記中間環状部は、複数の環が密着してなるものであってもよい。
【００２９】
さらにまた、
（１５）前記両端部環状部の前記ピッチ角度は略０度であってもよい。
【００３０】
さらにまた、
（１６）前記両端部環状部及び前記中間環状部双方の前記ピッチ角度は略０度であってもよい。
【００３１】
上記目的を達成するための本発明の定着装置は、内部に熱源が配置された定着ローラと該定着ローラに押し付けられる加圧ローラとを備え、前記定着ローラと前記加圧ローラとの間で記録媒体を挟持しながら搬送してこの記録媒体に画像を定着する定着装置において、
（１７）上記した円筒状ローラを前記定着ローラとして用いたものであることを特徴とするものである。
【００３２】
ここで、図１０から図１３までを参照して、本発明のピッチ角度などについて説明する。
【００３３】
図１０は、従来の定着装置が動作中において定着ローラが加圧ローラから受ける押圧力を模式的に示す、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は側面図である。図１１は、定着ローラの強度が低下した場合における定着ローラ外周壁の変形を示す模式図である。図１２は、図１１の定着ローラを示す断面図である。図１３は、加圧ローラの回転時に定着ローラからコイルばねが受ける応力を示す模式図である。
【００３４】
通常は、加圧ローラ１３０（図１４参照）若しくは定着ローラ１２０は逆クラウン形状に製作される。このため、定着ローラ１２０が加圧ローラ１３０によって押圧された場合、定着ローラ１２０の長手方向両端部から中央部に渡って加圧力ｆが微小に変化する。しかし、ニップ部１０８（図１４参照）では、加圧ローラ１３０からほぼ等しい分布の荷重（加圧力ｆ）が定着ローラ１２０に負荷されると考えられる。
【００３５】
定着装置が動作中には、定着ローラ１２０及びコイルばね１５０は、定着ローラ１２０に内蔵されたヒータ１２２（図１４参照）から放射熱を受けるのでその剛性がある程度低下する。定着ローラ１２０は薄肉のものであるので、この剛性低下に起因して、図１１と図１２に示すように、定着ローラ１２０の内周面のうちコイルばね１５０が接触している部分の周辺では、わずかに突出する変形１２０ａが発生する。このような変形１２０ａは、定着ローラ１２０の全周において螺旋状に生じる。従って、定着ローラ１２０と加圧ローラ１３０の回転に伴ってコイルばね１５０が定着ローラ１２０から受ける応力（作用力）の方向はコイルばね１５０のピッチ角方向へある程度規制される。また、コイルばね１５０が定着ローラ１２０の内部で固定されていないので、加圧ローラ１３０が定着ローラ１２０を押圧する押圧力によってコイルばね１５０に撓み（変形）が生じる際に、定着ローラ１２０とコイルばね１５０との間に隙間が生じる。このように隙間が生じるときは、定着ローラ１２０の回転に伴って、この隙間においてコイルばね１５０の径が縮小と拡大を繰り返し、さらに、コイルばね１５０は定着ローラ１２０の内部で自在に回動する。この結果、加圧ローラ１３０の回転に伴う作用力の影響によってコイルばね１５０が定着ローラ１２０の内部を移動する。
【００３６】
この移動の際に、定着ローラ１２０がヒータ１２２から受ける放射熱に起因して変形する（撓む）ので、定着ローラ１２０の内周壁とコイルばね１５０がねじ対偶を形成する。このため、コイルばね１５０は定着ローラ１２０の内部を螺子運動のごとくコイルばね１５０の巻き方向に依存した長手方向へ移動する。
【００３７】
加圧ローラ１３０の回転時に定着ローラ１２０からコイルばね１５０が受ける力（作用力）について説明する。図１３では、コイルばね１５０のうち定着ローラ１２０の内壁面に接触する部分（支持部）のある一点のみに作用力が作用しているように示されているが、実際には作用力はコイルばね１５０の全周にわたって作用している。
【００３８】
先ず、コイルばね１５０の１巻き分に相当する支持部全周に作用する力を検討する。図１３に示すように、加圧ローラ１３０からの押圧力によってコイルばね１５０に作用する定着ローラ１２０の回転軸方向への力Ｆｘは、
【００３９】
Ｆｘ＝Ｆ・ｓｉｎα （１）
となる。ここで、Ｆｘは定着ローラ１２０の回転軸方向への作用力であり、Ｆは定着ローラ１２０の内壁面からコイルばね１５０の支持部に働く作用力である。また、αはコイルばね１５０のピッチ角度である。Ｆｘで表される作用力に対して、コイルばね１５０の移動を妨げる方向には、式（２）で表される摩擦力Ｆｆが作用する。なお、Ｆｙは、定着ローラ１２０の回転軸方向に直交する方向への作用力である。
【００４０】
Ｆｆ＝μｓ・Ｆ・ｃｏｓα （２）
もしくは、
【００４１】
Ｆ’ｆ＝μｖ・Ｆ・ｃｏｓα
【００４２】
（３）
ここで、μｓは定着ローラ１２０の内壁面と上記の支持部に作用する静止摩擦力の大きさを示す静止摩擦係数である。μｖは、クーロン摩擦力や粘性摩擦力に代表される動摩擦力係数である。一般的には、μｓ>μｖであり、静止摩擦力はコイルばね１５０が定着ローラ１２０内部を移動する瞬間に作用し、動摩擦力はコイルばね１５０が定着ローラ１２０の内部を移動しているときに作用する。従って、式（１），（２），（３）より、
定着ローラ１２０の内部をコイルばね１５０が移動しないための条件は、式（４）になる。
【００４３】
Ｆ’ｆ>Ｆｘ （４）
よって、式（４）を満足するコイルばね１５０のピッチ角度αは式（５）で表される。
【００４４】
α<ｔａｎ−１（μｖ） （５）
【００４５】
ここでは、コイルばね１５０の１巻き分について検討した。しかし、上述したように定着ローラ１２０が加圧ローラ１３０からの押圧力に対してコイルばね１５０の長手方向にほぼ等しい分布の荷重を受けていると考えられるので、コイルばね１５０の各支持部はどの位置においても均等に押圧力を受ける。この条件はコイルばね１５０の全体が移動しない条件として成立する。従って、式（５）の条件を満足するようにコイルばね１５０のピッチ角度αを形成することにより、コイルばね１５０は定着ローラ１２０内部で移動しないこととなる。
【００４６】
以上のことから分かるように、コイルばね１５０の移動はコイルばね１５０の支持部に作用する力に依存せずに、コイルばね１５０の支持部と定着ローラ１２０の内壁面との間に作用する摩擦係数に依存する。
【００４７】
また、厳密には加圧ローラ１３０による押圧力はニップ部１０８において最大となる。しかし、この押圧力によって、定着ローラ１２０の内部のコイルばね１５０も押圧方向に対して変形（撓み）が生じると共に、押圧方向に対して相対角度が９０度を成す部分になる程その径がなだらかに拡大する。すなわち、加圧ローラ１３０からの押圧力によってコイルばね１５０の全体形状が楕円形状となる。このとき、ニップ部１０８における変形量（撓み量）と、押圧方向に対して相対角度が９０度を成す部分での撓み量とは互いに異なる。この結果、コイルばね１５０の支持部は必ずしも全周において均一な摩擦力を受けるとは限らない。そこで、コイルばね１５０に作用する摩擦力の摩擦係数に経験的な補正係数ξを加味することによってピッチ角度αを補正した式（６）
【００４８】
α<ｔａｎ−１（ξμｖ） 式（６）
を用いてもよい。
【００４９】
本発明では、式（５）若しくは式（６）の条件を満足するピッチ角度αになるように形成した線材を例えば定着ローラ（本発明にいう円筒状ローラの一例である）の内部に挿入して配置しておくことにより、線材を移動させずに定着ローラの剛性を確保する。
【発明の効果】
【００５０】
本発明のローラユニットでは、円筒状ローラにその外側から外力が作用した場合、円筒状ローラの長手方向両端部は両端環状部によって外側に押圧されているのでこの長手方向両端部はほとんど変形しない。従って、円筒状ローラの疲労破壊を防止できる。また、両端環状部が上記の数式を満たすので、この両端環状部は円筒状ローラの長手方向に移動しない。従って、線材が円筒状ローラから抜け出たり、円筒状ローラ内部で片寄ったりしない。
【００５１】
ここで、前記線材は、前記両端環状部と同じ形状の中間環状部が、前記一対の両端環状部の間に形成されたものである場合は、中間環状部が円筒状ローラの内壁面を外側に押圧するので、円筒状ローラにその外側から外力が作用しても円筒状ローラはほとんど変形しない。
【００５２】
また、前記線材は、前記両端環状部及び前記中間環状部のうち隣り合うもの同士を接続する、前記円筒状ローラの長手方向に延びる複数の接続部が形成されたものであり、これら複数の接続部それぞれは、前記円筒状ローラの円周方向において互いに異なる位置に形成されたものである場合は、円筒状ローラがその内部から加熱されるときは、複数の接続部が円筒状ローラの円周方向において互いに異なる位置に形成されているので、円筒状ローラの周壁は一様に加熱されて温度斑は生じない。
【００５３】
さらに、前記接続部は、前記円筒状ローラの内壁面から離れているものである場合は、接続部が円筒状ローラの内壁面から離れているので、円筒状ローラにその外側から一様な外力が作用したときには円筒状ローラが接続部においては一様に変形する。
【００５４】
さらにまた、前記線材は、その熱膨張率が前記円筒状ローラの熱膨張率よりも大きいものであり、且つ、前記両端環状部の外径は、前記円筒状ローラの内径よりも小さいものである場合は、円筒状ローラの中空部に線材を挿入し易い。また、円筒状ローラが加熱されたときは線材も加熱されるので、このときは、線材の両端環状部が円筒状ローラの内壁面を外側に押圧する。この結果、円筒状ローラは線材によって補強されることとなる。
【００５５】
さらにまた、前記線材は、その熱膨張率が前記円筒状ローラの熱膨張率よりも大きいものであり、且つ、前記両端環状部及び前記中間環状部の外径は、前記円筒状ローラの内径よりも小さいものである場合は、円筒状ローラの中空部に線材を挿入し易い。また、円筒状ローラが加熱されたときは線材も加熱されるので、このときは、線材の両端環状部お呼び中間環状部が円筒状ローラの内壁面を外側に押圧する。この結果、円筒状ローラは線材によって補強されることとなる。
【００５６】
さらにまた、前記線材は、分割された複数の部分線材から構成されたものである場合は、部分線材は小型になるので製造し易い。
【００５７】
さらにまた、前記両端環状部それぞれは、複数の環が密着してなるものである場合は、円筒状ローラをいっそう補強できる。
【００５８】
さらにまた、前記両端環状部及び前記中間環状部は、複数の環が密着してなるものである場合は、円筒状ローラをいっそう補強できる。
【００５９】
さらにまた、前記両端部環状部の前記ピッチ角度は略０度である場合は、円筒状ローラの中空部で線材が移動することをいっそう確実に防止できる。
【００６０】
さらにまた、前記両端部環状部及び前記中間環状部双方の前記ピッチ角度は略０度である場合は、円筒状ローラの中空部で線材が移動することをいっそう確実に防止できる。
【００６１】
また、本発明の定着装置によれば、定着ローラが線材によって補強されるだけでなく、この線材が円筒状ローラの長手方向に移動しないので、定着ローラの温度斑が防止されて定着性能が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６２】
図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【実施例１】
【００６３】
図１を参照して、本発明のローラユニットの実施例１を説明する。
【００６４】
図１は、ローラユニットの実施例１を示す断面図である。この図では、図１５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。ここでは、ローラユニットの一例として定着ローラを挙げて説明する。
【００６５】
定着ローラ１０の芯金１２４（本発明にいう円筒状ローラの一例である）の中空部には、芯金１２４の長手方向（矢印Ｌ方向）に延びると共にこの芯金１２４の長さと略同じ長さの線材１２が挿入されて配置されている。この線材１２のうち芯金１２４の長手方向両端部には、この長手方向両端部の内壁面を外側に押圧する一対の両端環状部１４が形成されている。各両端環状部１４は、互いに密着した複数の環（輪ともいい、ここでは２つの環を示す）１４ａから構成されている。両端環状部１４は芯金１２４の長手方向両端部のみに形成されている。また、一対の両端環状部１４は、芯金１２４の内壁面に接触して矢印Ｌ方向に延びる接続部１６によって接続されている。線材１２は、一本の線材を適宜に折り曲げて形成されたものである。
【００６６】
芯金１２４の長手方向（矢印Ｌ方向）に直交する直交方向（矢印Ｙ方向）と両端環状部１４の直径方向とが成すピッチ角度をαとし、芯金１２４の内壁面と両端環状部１４のうち内壁面に接触する部分との動摩擦力係数をμｖとし、この動摩擦係数の補正係数をξとしたときに、
【００６７】
α<ｔａｎ−１（μｖ）、又はα<ｔａｎ−１（ξμｖ） を満たす。ここでは、ピッチ角度αを０度にしている。
【００６８】
定着ローラ１０に加圧ローラ１３０（図１５参照）の押圧力が作用した場合、芯金１２４の長手方向両端部は両端環状部１４によって外側に押圧されているのでこの長手方向両端部はほとんど変形しない。従って、芯金１２４の疲労破壊を防止できる。また、両端環状部１４のピッチ角度αが上記の数式を満たすので、この両端環状部１４は芯金１２４の長手方向に移動しない。従って、線材１２が芯金１２４から抜け出たり、芯金１２４の内部で片寄ったりしない。
【実施例２】
【００６９】
図２から図５までを参照して、本発明のローラユニットの実施例２を説明する。
【００７０】
図２は、ローラユニットの実施例２を示す斜視図である。図３は、線材の一例を示す斜視図である。図４は、芯金の一部を破断してその内部を示す部分破断図である。図５は、図２の縦断面図である。これらの図では、図１５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。ここでは、ローラユニットの一例として定着ローラを挙げて説明する。
【００７１】
定着ローラ２０の芯金１２４（本発明にいう円筒状ローラの一例である）の中空部には、芯金１２４の長手方向（矢印Ｌ方向）に延びると共にこの芯金１２４の長さと略同じ長さの線材２２が挿入されて配置されている。この線材２２のうち芯金１２４の長手方向両端部には、この長手方向両端部の内壁面を外側に押圧する一対の両端環状部２４が形成されている。また、線材２２では、両端環状部２４と同じ形状で同じサイズの中間環状部２６が、一対の両端環状部２４の間に形成されている。これら一対の両端環状部２４と中間環状部２６は、芯金１２４の内壁面に接触して矢印Ｌ方向に延びる接続部２８によって接続されている。線材２２は、一本の線材を適宜に折り曲げて形成されたものである。
【００７２】
各両端環状部２４は、互いに密着した複数の環（輪ともいい、ここでは２つの環を示す）２４ａから構成されている。両端環状部２４は芯金１２４の長手方向両端部のみに形成されている。また、一つの中間環状部２６は、互いに密着した複数の環（輪ともいい、ここでは２つの環を示す）２６ａから構成されている。ここでは３つの中間環状部２６を示しているが、２つ若しくは４つ以上の中間環状部２６を形成してもよい。
【００７３】
芯金１２４の長手方向（矢印Ｌ方向）に直交する直交方向（矢印Ｙ方向）と両端環状部２４及び中間環状部２６の直径方向（矢印Ｄ方向）とが成すピッチ角度をαとし、芯金１２４の内壁面と両端環状部２４（及び中間環状部２６）のうち内壁面に接触する部分との動摩擦力係数をμｖとし、この動摩擦係数の補正係数をξとしたときに、
【００７４】
α<ｔａｎ−１（μｖ）、又はα<ｔａｎ−１（ξμｖ） を満たす。ここでは、ピッチ角度αを０度にしている。
【００７５】
定着ローラ２０に加圧ローラ１３０（図１５参照）の押圧力が作用した場合、芯金１２４の長手方向両端部は両端環状部２４によって外側に押圧されているのでこの長手方向両端部はほとんど変形しない。また、中間環状部２６が、芯金１２４の長手方向中間部を補強しているのでこの中間部は変形しない。従って、芯金１２４の疲労破壊や変形を防止できる。また、両端環状部２４のピッチ角度αが上記の数式を満たすので、この両端環状部２４は芯金１２４の長手方向に移動しない。従って、線材２２が芯金１２４から抜け出たり、芯金１２４の内部で片寄ったりしない。
【実施例３】
【００７６】
図６を参照して、本発明のローラユニットの実施例３を説明する。
【００７７】
図６は、ローラユニットの実施例３を示す縦断面図である。この図では、図１５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。ここでは、ローラユニットの一例として定着ローラを挙げて説明する。
【００７８】
定着ローラ３０の芯金１２４（本発明にいう円筒状ローラの一例である）の中空部には、芯金１２４の長手方向（矢印Ｌ方向）に延びる４つの部分線材３２，３４，３６，３８が挿入されて配置されている。各部分線材３２，３４，３６，３８の長さは、芯金１２４の長さの約４分の１である。従って、４つの部分線材３２，３４，３６，３８を合計した長さは、芯金１２４の長さと略同じ長さである。部分線材３２と部分線材３８は同一形状、同一サイズであるが、芯金１２４の中空部では互いに逆向きに配置されている。また、部分線材３４と部分線材３６は同一形状、同一サイズである。
【００７９】
部分線材３２の長手方向一端部には２つの環状部３２ａ，３２ａが密接して形成されており、長手方向他端部には、１つの環状部３２ｂが形成されている。環状部３２ａと環状部３２ｂは、矢印Ｌ方向に延びて芯金１２４の内壁面に接触した接続部３２ｃで接続されている。部分線材３８も、部分線材３２と同様に、その長手方向一端部には１つの環状部３８ａが形成されており、長手方向他端部には、２つの環状部３８ｂ，３８ｂが密接して形成されている。環状部３８ａと環状部３８ｂは、矢印Ｌ方向に延びて芯金１２４の内壁面に接触した接続部３８ｃで接続されている。
【００８０】
また、部分線材３４の長手方向両端部には１つずつ環状部３４ａ，３４ｂが形成されている。環状部３４ａ，３４ｂは、矢印Ｌ方向に延びて芯金１２４の内壁面に接触した接続部３４ｃで接続されている。部分線材３６も、部分線材３４と同様に、その長手方向両端部に１つずつ環状部３６ａ，３６ｂが形成されており、環状部３６ａ，３６ｂは、矢印Ｌ方向に延びて芯金１２４の内壁面に接触した接続部３６ｃで接続されている。従って、４つの部分線材３２，３４，３６，３８を芯金１２４の中空部に挿入して配置した状態は、図５に示す線材２２と極めて似た状態である。
【００８１】
芯金１２４の中空部に配置された４つの部分線材３２，３４，３６，３８を全体として見た場合、芯金１２４の長手方向両端部に、この長手方向両端部の内壁面を外側に押圧する一対の両端環状部３２ａ，３８ｂが形成されている。また、４つの部分線材３２，３４，３６，３８では、両端環状部３２ａ，３８ｂと同じ形状で同じサイズの中間環状部３２ｂ，３４ａ（３６ａ，３４ｂ）（３８ａ，３６ｂ）が、一対の両端環状部３２ａ，３８ｂの間に形成されている。
【００８２】
芯金１２４の長手方向（矢印Ｌ方向）に直交する直交方向（矢印Ｙ方向）と各環状部３２ａ，３２ｂ，３４ａ，３４ｂ，３６ａ，３６ｂ，３８ａ，３８ｂの直径方向とが成すピッチ角度をαとし、芯金１２４の内壁面と各環状部３２ａ，３２ｂ，３４ａ，３４ｂ，３６ａ，３６ｂ，３８ａ，３８ｂのうち内壁面に接触する部分との動摩擦力係数をμｖとし、この動摩擦係数の補正係数をξとしたときに、
【００８３】
α<ｔａｎ−１（μｖ）、又はα<ｔａｎ−１（ξμｖ） を満たす。ここでは、ピッチ角度αを０度にしている。
【００８４】
定着ローラ３０に加圧ローラ１３０（図１５参照）の押圧力が作用した場合、芯金１２４の長手方向両端部は両端環状部３２ａ，３８ｂによって外側に押圧されているのでこの長手方向両端部はほとんど変形しない。また、中間環状部３２ｂ，３４ａ，３４ｂ，３６ａ，３６ｂ，３８ａが、芯金１２４の長手方向中間部を補強しているのでこの中間部は変形しない。従って、芯金１２４の疲労破壊や変形を防止できる。また、各環状部３２ａ，３２ｂ，３４ａ，３４ｂ，３６ａ，３６ｂ，３８ａ，３８ｂのピッチ角度αが上記の数式を満たすので、これらの環状部は芯金１２４の長手方向に移動しない。従って、部分線材３２，３４，３６，３８が芯金１２４から抜け出たり、芯金１２４の内部で片寄ったりしない。また、各部分線材３２，３４，３６，３８は短いので、形成加工上の精度を向上できると共に，芯金１２４にいっそう容易に挿入できる。なお、部分線材の本数を増やすことによって定着ローラ３０の強度を増大できる。
【実施例４】
【００８５】
図７を参照して、本発明のローラユニットの実施例４を説明する。
【００８６】
図７は、ローラユニットの実施例４を示す縦断面図である。この図では、図１５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。ここでは、ローラユニットの一例として定着ローラを挙げて説明する。
【００８７】
定着ローラ４０の芯金１２４（本発明にいう円筒状ローラの一例である）の中空部には、芯金１２４の長手方向（矢印Ｌ方向）に延びる４つの部分線材４１，４２，４３，４４が挿入されて配置されている。各部分線材４１，４２，４３，４４の長さは、芯金１２４の長さの約４分の１である。従って、４つの部分線材４１，４２，４３，４４を合計した長さは、芯金１２４の長さと略同じ長さである。各部分線材４１，４２，４３，４４は同一形状、同一サイズである。芯金１２４の内部においては、部分線材４１，４３は同じ向きに配置されており、この向きとは反対向きに部分線材４２，４４が配置されている。
【００８８】
部分線材４１の長手方向両端部にはそれぞれ１つの環状部４１ａ，４１ｂが形成されており、これら一対の環状部４１ａ，４１ｂの間には、１つの環状部４１ｃが形成されている。環状部４１ａと環状部４１ｃは、矢印Ｌ方向に延びて芯金１２４の内壁面に接触した接続部４１ｄで接続されている。同様に、環状部４１ｃと環状部４１ｂは、矢印Ｌ方向に延びて芯金１２４の内壁面に接触した接続部４１ｄで接続されている。
【００８９】
部分線材４２の長手方向両端部にはそれぞれ１つの環状部４２ａ，４２ｂが形成されており、これら一対の環状部４２ａ，４２ｂの間には、１つの環状部４２ｃが形成されている。環状部４２ａと環状部４２ｃは、矢印Ｌ方向に延びて芯金１２４の内壁面に接触した接続部４２ｄで接続されている。同様に、環状部４２ｃと環状部４２ｂは、矢印Ｌ方向に延びて芯金１２４の内壁面に接触した接続部４２ｄで接続されている。接続部４１ｄと接続部４２ｄとは、芯金１２４の外周方向において１８０度離れた位置に配置されている。
【００９０】
部分線材４３の長手方向両端部にはそれぞれ１つの環状部４３ａ，４３ｂが形成されており、これら一対の環状部４３ａ，４３ｂの間には、１つの環状部４３ｃが形成されている。環状部４３ａと環状部４３ｃは、矢印Ｌ方向に延びて芯金１２４の内壁面に接触した接続部４３ｄで接続されている。同様に、環状部４３ｃと環状部４３ｂは、矢印Ｌ方向に延びて芯金１２４の内壁面に接触した接続部４３ｄで接続されている。
【００９１】
部分線材４４の長手方向両端部にはそれぞれ１つの環状部４４ａ，４４ｂが形成されており、これら一対の環状部４４ａ，４４ｂの間には、１つの環状部４４ｃが形成されている。環状部４４ａと環状部４４ｃは、矢印Ｌ方向に延びて芯金１２４の内壁面に接触した接続部４４ｄで接続されている。同様に、環状部４４ｃと環状部４４ｂは、矢印Ｌ方向に延びて芯金１２４の内壁面に接触した接続部４４ｄで接続されている。接続部４４ｄと接続部４３ｄとは、芯金１２４の外周方向において１８０度離れた位置に配置されている。さらに、上述したように接続部４１ｄと接続部４２ｄも芯金１２４の外周方向において１８０度離れた位置に配置されているので、ヒータ１２２（図１４参照）からの輻射熱によって内壁面が比較的一様に加熱される。この結果、定着ローラ４０の外周面や周壁は一様に昇温及び冷却されるので温度斑は生じない。
【００９２】
芯金１２４の中空部に配置された４つの部分線材４１，４２，４３，４４を全体として見た場合、芯金１２４の長手方向両端部に、この長手方向両端部の内壁面を外側に押圧する一対の両端環状部４１ａ，４４ｂが形成されている。また、４つの部分線材４１，４２，４３，４４では、両端環状部４１ａ，４４ｂと同じ形状で同じサイズの中間環状部４１ｃ，４１ｂ，４２ａ，４２ｃ，４２ｂ，４３ａ，４３ｃ，４３ｂ，４４ａ，４４ｃが、一対の両端環状部４１ａ，４４ｂの間に形成されている。
【００９３】
芯金１２４の長手方向（矢印Ｌ方向）に直交する直交方向（矢印Ｙ方向）と各環状部部４１ａ，４１ｃ，４１ｂ，４２ａ，４２ｃ，４２ｂ，４３ａ，４３ｃ，４３ｂ，４４ａ，４４ｃ，４４ｂの直径方向とが成すピッチ角度をαとし、芯金１２４の内壁面と各環状部４１ａ，４１ｃ，４１ｂ，４２ａ，４２ｃ，４２ｂ，４３ａ，４３ｃ，４３ｂ，４４ａ，４４ｃ，４４ｂのうち内壁面に接触する部分との動摩擦力係数をμｖとし、この動摩擦係数の補正係数をξとしたときに、
【００９４】
α<ｔａｎ−１（μｖ）、又はα<ｔａｎ−１（ξμｖ） を満たす。ここでは、ピッチ角度αを０度にしている。
【００９５】
定着ローラ４０に加圧ローラ１３０（図１５参照）の押圧力が作用した場合、芯金１２４の長手方向両端部は両端環状部４１ａ，４４ｂによって外側に押圧されているのでこの長手方向両端部はほとんど変形しない。また、中間環状部４１ｃ，４１ｂ，４２ａ，４２ｃ，４２ｂ，４３ａ，４３ｃ，４３ｂ，４４ａ，４４ｃが、芯金１２４の長手方向中間部を補強しているのでこの中間部は変形しない。従って、芯金１２４の疲労破壊や変形を防止できる。また、各環状部４１ａ，４１ｃ，４１ｂ，４２ａ，４２ｃ，４２ｂ，４３ａ，４３ｃ，４３ｂ，４４ａ，４４ｃ，４４ｂのピッチ角度αが上記の数式を満たすので、これらの環状部は芯金１２４の長手方向に移動しない。従って、部分線材４１，４２，４３，４４が芯金１２４から抜け出たり、芯金１２４の内部で片寄ったりしない。また、各部分線材４１，４２，４３，４４は短いので、形成加工上の精度を向上できると共に，芯金１２４にいっそう容易に挿入できる。なお、部分線材の本数を増やすことによって定着ローラ４０の強度を増大できる。
【実施例５】
【００９６】
図８を参照して、本発明のローラユニットの実施例５を説明する。
【００９７】
図８は、ローラユニットの実施例５を示す縦断面図である。この図では、図１５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。ここでは、ローラユニットの一例として定着ローラを挙げて説明する。
【００９８】
定着ローラ５０の芯金１２４（本発明にいう円筒状ローラの一例である）の中空部には、芯金１２４の長手方向（矢印Ｌ方向）に延びる４つの部分線材５１，５２，５３，５４が挿入されて配置されている。各部分線材５１，５２，５３，５４の長さは、芯金１２４の長さの約４分の１である。従って、４つの部分線材５１，５２，５３，５４を合計した長さは、芯金１２４の長さと略同じ長さである。各部分線材５１，５２，５３，５４は同一形状、同一サイズである。芯金１２４の内部においては、各部分線材５１，５２，５３，５４は互いに異なる向きに配置されている。
【００９９】
部分線材５１の長手方向両端部にはそれぞれ１つの環状部５１ａ，５１ｂが形成されており、環状部５１ａと環状部５１ｂは、矢印Ｌ方向に延びて芯金１２４の内壁面に接触した接続部５１ｃで接続されている。
【０１００】
部分線材５２の長手方向両端部にはそれぞれ１つの環状部５２ａ，５２ｂが形成されており、環状部５２ａと環状部５２ｂは、矢印Ｌ方向に延びて芯金１２４の内壁面に接触した接続部５２ｃで接続されている。
【０１０１】
部分線材５３の長手方向両端部にはそれぞれ１つの環状部５３ａ，５３ｂが形成されており、環状部５３ａと環状部５３ｂは、矢印Ｌ方向に延びて芯金１２４の内壁面に接触した接続部５３ｃで接続されている。
【０１０２】
部分線材５４の長手方向両端部にはそれぞれ１つの環状部５４ａ，５４ｂが形成されており、環状部５４ａと環状部５４ｂは、矢印Ｌ方向に延びて芯金１２４の内壁面に接触した接続部５４ｃで接続されている。
【０１０３】
４つの接続部５１ｃ，５２ｃ，５３ｃ，５４ｃは、芯金１２４の外周方向において互いに９０度ずつ離れた位置に配置されている。このため、ヒータ１２２（図１４参照）からの輻射熱によって内壁面が比較的一様に加熱される。この結果、定着ローラ５０の外周面や周壁は一様に昇温及び冷却されるので温度斑は生じない。
【０１０４】
芯金１２４の中空部に配置された４つの部分線材５１，５２，５３，５４を全体として見た場合、芯金１２４の長手方向両端部に、この長手方向両端部の内壁面を外側に押圧する一対の両端環状部５１ａ，５４ｂが形成されていることとなる。また、４つの部分線材５１，５２，５３，５４では、両端環状部５１ａ，５４ｂと同じ形状で同じサイズの中間環状部５１ｂ，５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂ，５４ａが、一対の両端環状部５１ａ，５４ｂの間に形成されていることとなる。
【０１０５】
芯金１２４の長手方向（矢印Ｌ方向）に直交する直交方向（矢印Ｙ方向）と各環状部部５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂ，５４ａ，５４ｂの直径方向とが成すピッチ角度をαとし、芯金１２４の内壁面と各環状部５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂ，５４ａ，５４ｂのうち内壁面に接触する部分との動摩擦力係数をμｖとし、この動摩擦係数の補正係数をξとしたときに、
【０１０６】
α<ｔａｎ−１（μｖ）、又はα<ｔａｎ−１（ξμｖ） を満たす。ここでは、ピッチ角度αを０度にしている。
【０１０７】
定着ローラ５０に加圧ローラ１３０（図１５参照）の押圧力が作用した場合、芯金１２４の長手方向両端部は両端環状部５１ａ，５４ｂによって外側に押圧されているのでこの長手方向両端部はほとんど変形しない。また、中間環状部５１ｂ，５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂ，５４ａが、芯金１２４の長手方向中間部を補強しているのでこの中間部は変形しない。従って、芯金１２４の疲労破壊や変形を防止できる。また、各環状部５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂ，５４ａ，５４ｂのピッチ角度αが上記の数式を満たすので、これらの環状部は芯金１２４の長手方向に移動しない。従って、部分線材５１，５２，５３，５４が芯金１２４から抜け出たり、芯金１２４の内部で片寄ったりしない。また、各部分線材５１，５２，５３，５４は短いので、形成加工上の精度を向上できると共に，芯金１２４にいっそう容易に挿入できる。なお、部分線材の本数を増やすことによって定着ローラ５０の強度を増大できる。
【実施例６】
【０１０８】
図９を参照して、本発明のローラユニットの実施例６を説明する。
【０１０９】
図９は、ローラユニットの実施例６を示す縦断面図である。これらの図では、図１５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。ここでは、ローラユニットの一例として定着ローラを挙げて説明する。
【０１１０】
定着ローラ６０の芯金１２４（本発明にいう円筒状ローラの一例である）の中空部には、芯金１２４の長手方向（矢印Ｌ方向）に延びると共にこの芯金１２４の長さと略同じ長さの線材６２が挿入されて配置されている。この線材６２のうち芯金１２４の長手方向両端部には、この長手方向両端部の内壁面を外側に押圧する一対の両端環状部６４が形成されている。また、線材６２では、両端環状部６４と同じ形状で同じサイズの中間環状部６６が、一対の両端環状部６４の間に形成されている。これら一対の両端環状部６４と中間環状部６６は、芯金１２４の内壁面１２４ａから離れて（接触せずに）矢印Ｌ方向に延びる接続部６８によって接続されている。接続部６８が定着ローラ６０の内壁面１２４ａに接触していないので、定着温調時に加圧ローラ１３０（図１４参照）が定着ローラ６０を押圧する際にニップ圧が変化しない。この結果、ニップ圧の変化に起因する画像への悪影響を軽減できる。なお、線材６２は、一本の線材を適宜に折り曲げて形成されたものである。
【０１１１】
各両端環状部６４は、互いに密着した複数の環（輪ともいい、ここでは２つの環を示す）６４ａから構成されている。両端環状部６４は芯金１２４の長手方向両端部のみに形成されている。また、一つの中間環状部６６は、互いに密着した複数の環（輪ともいい、ここでは２つの環を示す）６６ａから構成されている。ここでは３つの中間環状部６６を示しているが、２つ若しくは４つ以上の中間環状部２６を形成してもよい。
【０１１２】
芯金１２４の長手方向（矢印Ｌ方向）に直交する直交方向（矢印Ｙ方向）と両端環状部６４及び中間環状部６６の直径方向とが成すピッチ角度をαとし、芯金１２４の内壁面１２４ａと両端環状部６４（及び中間環状部６６）のうち内壁面に接触する部分との動摩擦力係数をμｖとし、この動摩擦係数の補正係数をξとしたときに、
【０１１３】
α<ｔａｎ−１（μｖ）、又はα<ｔａｎ−１（ξμｖ） を満たす。ここでは、ピッチ角度αを０度にしている。
【０１１４】
定着ローラ６０に加圧ローラ１３０（図１５参照）の押圧力が作用した場合、芯金１２４の長手方向両端部は両端環状部６４によって外側に押圧されているのでこの長手方向両端部はほとんど変形しない。また、中間環状部６６が、芯金１２４の長手方向中間部を補強しているのでこの中間部は変形しない。従って、芯金１２４の疲労破壊や変形を防止できる。また、両端環状部６４及び中間環状部６６のピッチ角度αが上記の数式を満たすので、両端環状部６４及び中間環状部６６は芯金１２４の長手方向に移動しない。従って、線材６２が芯金１２４から抜け出たり、芯金１２４の内部で片寄ったりしない。
【実施例７】
【０１１５】
上記した実施例１から実施例６までは、線材２２等の両端環状部２４等及び中間環状部２６等が芯金１２４の内壁面１２４ａを常温のときも高温のときも常に押圧している。このような線材２２に代えて、実施例７では、熱膨張率が芯金１２４の熱膨張率よりも大きいものであり、且つ、両端環状部２４等及び中間環状部２６等の外径が芯金１２４の内径よりも小さい線材を使用した。このような材質の線材を使用した場合、芯金１２４の中空部に線材を挿入し易い。また、芯金１２４が加熱されたときは線材も加熱されて膨張するので、線材の両端環状部２４等及び中間環状部２６等が芯金１２４の内壁面を外側に押圧する。この結果、芯金１２４は線材によって補強されることとなる。
【０１１６】
上記した各実施例では、線材の両端部の形状はオープンエンドあるいはクローズドエンドどちらでもよい。さらに、芯金１２４に挿入する線材の巻き方向によってその移動方向は異なるが、上記の各実施形態においてはそのピッチ角度を略０度、あるいは内部で線材が移動しない程度に小さく形成しているので、どちらの巻き方向でもよい。また、線材はその環状部の巻き数に応じて定着ローラの内部を補強する強度が変化するので、この巻き数を変更することにより補強する強度を調節できる。なお、治具等を用いて線材の径が縮小する方向へ捻じりながら挿入することにより、各線材をローラ内部に組み付ける作業を行える。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】ローラユニットの実施例１を示す断面図である。
【図２】ローラユニットの実施例２を示す斜視図である。
【図３】線材の一例を示す斜視図である。
【図４】芯金の一部を破断してその内部を示す部分破断図である。
【図５】図２の縦断面図である。
【図６】ローラユニットの実施例３を示す縦断面図である。
【図７】ローラユニットの実施例４を示す縦断面図である。
【図８】ローラユニットの実施例５を示す縦断面図である。
【図９】ローラユニットの実施例６を示す縦断面図である。
【図１０】従来の定着装置が動作中において定着ローラが加圧ローラから受ける押圧力を示す模式的に示す、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は側面図である。
【図１１】定着ローラの強度が低下した場合における定着ローラ外周壁の変形を示す模式図である。
【図１２】図１１の定着ローラを示す断面図である。
【図１３】加圧ローラの回転時に定着ローラからコイルばねが受ける応力を示す模式図である。
【図１４】従来の定着装置の概略構成を示す模式図である。
【図１５】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１６】芯金から抜け出たコイルばねを示す模式図である。
【図１７】ストッパが形成された芯金を示す断面図である。
【図１８】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】
【０１１８】
１０，２０，３０，４０，５０，６０ 定着ローラ
１２，２２ 線材
１４，２４，６４ 両端環状部
２６，６６ 中間環状部
３２，３４，３６，３８，４１，４２，４３，４４，５１，５２，５３，５４ 部分線材
３２ａ，３２ａ，３４ａ，３４ｂ，３６ａ，３６ｂ，３８ａ，３８ｂ，４１ａ，４１ｃ，４１ｂ，４２ａ，４２ｃ，４２ｂ，４３ａ，４３ｃ，４３ｂ，４４ａ，４４ｃ，４４ｂ，５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂ，５４ａ，５４ｂ 環状部
１６，２８，３２ｃ，３４ｃ，３６ｃ，３８ｃ，４１ｄ，４２ｄ，４３ｄ，４４ｄ，５１ｃ，５２ｃ，５３ｃ，５４ｃ，６８ 接続部
１２４ 芯金
１２４ａ 芯金の内壁面
【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及びこのローラユニットを用いた定着装置に関する。
【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１４を参照して、定着装置について説明する。
【０００４】
図１４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（ニップ部１０８で挟持される）ことにより、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。この立ち上が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の表面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、熱伝導率の良い薄肉の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】
上記した立ち上が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（例えば、特許文献１参照）。
【００１４】
この技術を、図１５から図１８までを参照して説明する。
【００１５】
図１５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１６は、芯金から抜け出たコイルばねを示す模式図である。図１７は、ストッパが形成された芯金を示す断面図である。図１８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１４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１５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１６参照）。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１７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１７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１８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。また、巻きピッチが「密」な部分では「疎」な部分よりも熱容量が大きくなるので、定着ローラ１２０の全体の表面温度の変化が一様にならない。この結果、定着不良や温度制御が困難にな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内蔵した定着装置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）該円筒状ローラの中空部をその長手方向に延びると共に該円筒状ローラの長さと略同じ長さであって、且つ、該円筒状ローラの長手方向両端部の内壁面を外側に押圧する一対の両端環状部が形成された線材とを備え、
（３）この一対の両端環状部は、それぞれ、
（３−１）前記円筒状ローラの長手方向に直交する直交方向と該両端環状部の直径方向とが成すピッチ角度をαとし、前記円筒状ローラの内壁面と前記両端環状部のうち前記内壁面に接触する部分との動摩擦力係数をμｖとし、該動摩擦係数の補正係数をξとしたときに、
（３−２）α<ｔａｎ−１（μｖ）、又はα<ｔａｎ−１（ξμｖ） を満たす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、前記両端環状部と同じ形状の中間環状部が、前記一対の両端環状部の間に形成されたものであってもよい。
【００２２】
また、
（５）前記線材は、前記両端環状部及び前記中間環状部のうち隣り合うもの同士を接続する、前記円筒状ローラの長手方向に延びる複数の接続部が形成されたものであり、
（６）これら複数の接続部それぞれは、前記円筒状ローラの円周方向において互いに異なる位置に形成されたものであってもよい。
【００２３】
さらに、
（７）前記接続部は、前記円筒状ローラの内壁面から離れているものであってもよい。
【００２４】
さらにまた、
（８）前記線材は、その熱膨張率が前記円筒状ローラの熱膨張率よりも大きいものであり、且つ、
（９）前記両端環状部の外径は、前記円筒状ローラの内径よりも小さいものであってもよい。
【００２５】
さらにまた、
（１０）前記線材は、その熱膨張率が前記円筒状ローラの熱膨張率よりも大きいものであり、且つ、
（１１）前記両端環状部及び前記中間環状部の外径は、前記円筒状ローラの内径よりも小さいものであってもよい。
【００２６】
さらにまた、
（１２）前記線材は、分割された複数の部分線材から構成されたものであってもよい。
【００２７】
さらにまた、
（１３）前記両端環状部それぞれは、複数の環が密着してなるものであってもよい。
【００２８】
さらにまた、
（１４）前記両端環状部及び前記中間環状部は、複数の環が密着してなるものであってもよい。
【００２９】
さらにまた、
（１５）前記両端部環状部の前記ピッチ角度は略０度であってもよい。
【００３０】
さらにまた、
（１６）前記両端部環状部及び前記中間環状部双方の前記ピッチ角度は略０度であってもよい。
【００３１】
上記目的を達成するための本発明の定着装置は、内部に熱源が配置された定着ローラと該定着ローラに押し付けられる加圧ローラとを備え、前記定着ローラと前記加圧ローラとの間で記録媒体を挟持しながら搬送してこの記録媒体に画像を定着する定着装置において、
（１７）上記した円筒状ローラを前記定着ローラとして用いたものであることを特徴とするものである。
【００３２】
ここで、図１０から図１３までを参照して、本発明のピッチ角度などについて説明する。
【００３３】
図１０は、従来の定着装置が動作中において定着ローラが加圧ローラから受ける押圧力を模式的に示す、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は側面図である。図１１は、定着ローラの強度が低下した場合における定着ローラ外周壁の変形を示す模式図である。図１２は、図１１の定着ローラを示す断面図である。図１３は、加圧ローラの回転時に定着ローラからコイルばねが受ける応力を示す模式図である。
【００３４】
通常は、加圧ローラ１３０（図１４参照）若しくは定着ローラ１２０は逆クラウン形状に製作される。このため、定着ローラ１２０が加圧ローラ１３０によって押圧された場合、定着ローラ１２０の長手方向両端部から中央部に渡って加圧力ｆが微小に変化する。しかし、ニップ部１０８（図１４参照）では、加圧ローラ１３０からほぼ等しい分布の荷重（加圧力ｆ）が定着ローラ１２０に負荷されると考えられる。
【００３５】
定着装置が動作中には、定着ローラ１２０及びコイルばね１５０は、定着ローラ１２０に内蔵されたヒータ１２２（図１４参照）から放射熱を受けるのでその剛性がある程度低下する。定着ローラ１２０は薄肉のものであるので、この剛性低下に起因して、図１１と図１２に示すように、定着ローラ１２０の内周面のうちコイルばね１５０が接触している部分の周辺では、わずかに突出する変形１２０ａが発生する。このような変形１２０ａは、定着ローラ１２０の全周において螺旋状に生じる。従って、定着ローラ１２０と加圧ローラ１３０の回転に伴ってコイルばね１５０が定着ローラ１２０から受ける応力（作用力）の方向はコイルばね１５０のピッチ角方向へある程度規制される。また、コイルばね１５０が定着ローラ１２０の内部で固定されていないので、加圧ローラ１３０が定着ローラ１２０を押圧する押圧力によってコイルばね１５０に撓み（変形）が生じる際に、定着ローラ１２０とコイルばね１５０との間に隙間が生じる。このように隙間が生じるときは、定着ローラ１２０の回転に伴って、この隙間においてコイルばね１５０の径が縮小と拡大を繰り返し、さらに、コイルばね１５０は定着ローラ１２０の内部で自在に回動する。この結果、加圧ローラ１３０の回転に伴う作用力の影響によってコイルばね１５０が定着ローラ１２０の内部を移動する。
【００３６】
この移動の際に、定着ローラ１２０がヒータ１２２から受ける放射熱に起因して変形する（撓む）ので、定着ローラ１２０の内周壁とコイルばね１５０がねじ対偶を形成する。このため、コイルばね１５０は定着ローラ１２０の内部を螺子運動のごとくコイルばね１５０の巻き方向に依存した長手方向へ移動する。
【００３７】
加圧ローラ１３０の回転時に定着ローラ１２０からコイルばね１５０が受ける力（作用力）について説明する。図１３では、コイルばね１５０のうち定着ローラ１２０の内壁面に接触する部分（支持部）のある一点のみに作用力が作用しているように示されているが、実際には作用力はコイルばね１５０の全周にわたって作用している。
【００３８】
先ず、コイルばね１５０の１巻き分に相当する支持部全周に作用する力を検討する。図１３に示すように、加圧ローラ１３０からの押圧力によってコイルばね１５０に作用する定着ローラ１２０の回転軸方向への力Ｆｘは、
【００３９】
Ｆｘ＝Ｆ・ｓｉｎα （１）
となる。ここで、Ｆｘは定着ローラ１２０の回転軸方向への作用力であり、Ｆは定着ローラ１２０の内壁面からコイルばね１５０の支持部に働く作用力である。また、αはコイルばね１５０のピッチ角度である。Ｆｘで表される作用力に対して、コイルばね１５０の移動を妨げる方向には、式（２）で表される摩擦力Ｆｆが作用する。なお、Ｆｙは、定着ローラ１２０の回転軸方向に直交する方向への作用力である。
【００４０】
Ｆｆ＝μｓ・Ｆ・ｃｏｓα （２）
もしくは、
【００４１】
Ｆ’ｆ＝μｖ・Ｆ・ｃｏｓα
【００４２】
（３）
ここで、μｓは定着ローラ１２０の内壁面と上記の支持部に作用する静止摩擦力の大きさを示す静止摩擦係数である。μｖは、クーロン摩擦力や粘性摩擦力に代表される動摩擦力係数である。一般的には、μｓ>μｖであり、静止摩擦力はコイルばね１５０が定着ローラ１２０内部を移動する瞬間に作用し、動摩擦力はコイルばね１５０が定着ローラ１２０の内部を移動しているときに作用する。従って、式（１），（２），（３）より、
定着ローラ１２０の内部をコイルばね１５０が移動しないための条件は、式（４）になる。
【００４３】
Ｆ’ｆ>Ｆｘ （４）
よって、式（４）を満足するコイルばね１５０のピッチ角度αは式（５）で表される。
【００４４】
α<ｔａｎ−１（μｖ） （５）
【００４５】
ここでは、コイルばね１５０の１巻き分について検討した。しかし、上述したように定着ローラ１２０が加圧ローラ１３０からの押圧力に対してコイルばね１５０の長手方向にほぼ等しい分布の荷重を受けていると考えられるので、コイルばね１５０の各支持部はどの位置においても均等に押圧力を受ける。この条件はコイルばね１５０の全体が移動しない条件として成立する。従って、式（５）の条件を満足するようにコイルばね１５０のピッチ角度αを形成することにより、コイルばね１５０は定着ローラ１２０内部で移動しないこととなる。
【００４６】
以上のことから分かるように、コイルばね１５０の移動はコイルばね１５０の支持部に作用する力に依存せずに、コイルばね１５０の支持部と定着ローラ１２０の内壁面との間に作用する摩擦係数に依存する。
【００４７】
また、厳密には加圧ローラ１３０による押圧力はニップ部１０８において最大となる。しかし、この押圧力によって、定着ローラ１２０の内部のコイルばね１５０も押圧方向に対して変形（撓み）が生じると共に、押圧方向に対して相対角度が９０度を成す部分になる程その径がなだらかに拡大する。すなわち、加圧ローラ１３０からの押圧力によってコイルばね１５０の全体形状が楕円形状となる。このとき、ニップ部１０８における変形量（撓み量）と、押圧方向に対して相対角度が９０度を成す部分での撓み量とは互いに異なる。この結果、コイルばね１５０の支持部は必ずしも全周において均一な摩擦力を受けるとは限らない。そこで、コイルばね１５０に作用する摩擦力の摩擦係数に経験的な補正係数ξを加味することによってピッチ角度αを補正した式（６）
【００４８】
α<ｔａｎ−１（ξμｖ） 式（６）
を用いてもよい。
【００４９】
本発明では、式（５）若しくは式（６）の条件を満足するピッチ角度αになるように形成した線材を例えば定着ローラ（本発明にいう円筒状ローラの一例である）の内部に挿入して配置しておくことにより、線材を移動させずに定着ローラの剛性を確保する。
【発明の効果】
【００５０】
本発明のローラユニットでは、円筒状ローラにその外側から外力が作用した場合、円筒状ローラの長手方向両端部は両端環状部によって外側に押圧されているのでこの長手方向両端部はほとんど変形しない。従って、円筒状ローラの疲労破壊を防止できる。また、両端環状部が上記の数式を満たすので、この両端環状部は円筒状ローラの長手方向に移動しない。従って、線材が円筒状ローラから抜け出たり、円筒状ローラ内部で片寄ったりしない。
【００５１】
ここで、前記線材は、前記両端環状部と同じ形状の中間環状部が、前記一対の両端環状部の間に形成されたものである場合は、中間環状部が円筒状ローラの内壁面を外側に押圧するので、円筒状ローラにその外側から外力が作用しても円筒状ローラはほとんど変形しない。
【００５２】
また、前記線材は、前記両端環状部及び前記中間環状部のうち隣り合うもの同士を接続する、前記円筒状ローラの長手方向に延びる複数の接続部が形成されたものであり、これら複数の接続部それぞれは、前記円筒状ローラの円周方向において互いに異なる位置に形成されたものである場合は、円筒状ローラがその内部から加熱されるときは、複数の接続部が円筒状ローラの円周方向において互いに異なる位置に形成されているので、円筒状ローラの周壁は一様に加熱されて温度斑は生じない。
【００５３】
さらに、前記接続部は、前記円筒状ローラの内壁面から離れているものである場合は、接続部が円筒状ローラの内壁面から離れているので、円筒状ローラにその外側から一様な外力が作用したときには円筒状ローラが接続部においては一様に変形する。
【００５４】
さらにまた、前記線材は、その熱膨張率が前記円筒状ローラの熱膨張率よりも大きいものであり、且つ、前記両端環状部の外径は、前記円筒状ローラの内径よりも小さいものである場合は、円筒状ローラの中空部に線材を挿入し易い。また、円筒状ローラが加熱されたときは線材も加熱されるので、このときは、線材の両端環状部が円筒状ローラの内壁面を外側に押圧する。この結果、円筒状ローラは線材によって補強されることとなる。
【００５５】
さらにまた、前記線材は、その熱膨張率が前記円筒状ローラの熱膨張率よりも大きいものであり、且つ、前記両端環状部及び前記中間環状部の外径は、前記円筒状ローラの内径よりも小さいものである場合は、円筒状ローラの中空部に線材を挿入し易い。また、円筒状ローラが加熱されたときは線材も加熱されるので、このときは、線材の両端環状部お呼び中間環状部が円筒状ローラの内壁面を外側に押圧する。この結果、円筒状ローラは線材によって補強されることとなる。
【００５６】
さらにまた、前記線材は、分割された複数の部分線材から構成されたものである場合は、部分線材は小型になるので製造し易い。
【００５７】
さらにまた、前記両端環状部それぞれは、複数の環が密着してなるものである場合は、円筒状ローラをいっそう補強できる。
【００５８】
さらにまた、前記両端環状部及び前記中間環状部は、複数の環が密着してなるものである場合は、円筒状ローラをいっそう補強できる。
【００５９】
さらにまた、前記両端部環状部の前記ピッチ角度は略０度である場合は、円筒状ローラの中空部で線材が移動することをいっそう確実に防止できる。
【００６０】
さらにまた、前記両端部環状部及び前記中間環状部双方の前記ピッチ角度は略０度である場合は、円筒状ローラの中空部で線材が移動することをいっそう確実に防止できる。
【００６１】
また、本発明の定着装置によれば、定着ローラが線材によって補強されるだけでなく、この線材が円筒状ローラの長手方向に移動しないので、定着ローラの温度斑が防止されて定着性能が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６２】
図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【実施例１】
【００６３】
図１を参照して、本発明のローラユニットの実施例１を説明する。
【００６４】
図１は、ローラユニットの実施例１を示す断面図である。この図では、図１５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。ここでは、ローラユニットの一例として定着ローラを挙げて説明する。
【００６５】
定着ローラ１０の芯金１２４（本発明にいう円筒状ローラの一例である）の中空部には、芯金１２４の長手方向（矢印Ｌ方向）に延びると共にこの芯金１２４の長さと略同じ長さの線材１２が挿入されて配置されている。この線材１２のうち芯金１２４の長手方向両端部には、この長手方向両端部の内壁面を外側に押圧する一対の両端環状部１４が形成されている。各両端環状部１４は、互いに密着した複数の環（輪ともいい、ここでは２つの環を示す）１４ａから構成されている。両端環状部１４は芯金１２４の長手方向両端部のみに形成されている。また、一対の両端環状部１４は、芯金１２４の内壁面に接触して矢印Ｌ方向に延びる接続部１６によって接続されている。線材１２は、一本の線材を適宜に折り曲げて形成されたものである。
【００６６】
芯金１２４の長手方向（矢印Ｌ方向）に直交する直交方向（矢印Ｙ方向）と両端環状部１４の直径方向とが成すピッチ角度をαとし、芯金１２４の内壁面と両端環状部１４のうち内壁面に接触する部分との動摩擦力係数をμｖとし、この動摩擦係数の補正係数をξとしたときに、
【００６７】
α<ｔａｎ−１（μｖ）、又はα<ｔａｎ−１（ξμｖ） を満たす。ここでは、ピッチ角度αを０度にしている。
【００６８】
定着ローラ１０に加圧ローラ１３０（図１５参照）の押圧力が作用した場合、芯金１２４の長手方向両端部は両端環状部１４によって外側に押圧されているのでこの長手方向両端部はほとんど変形しない。従って、芯金１２４の疲労破壊を防止できる。また、両端環状部１４のピッチ角度αが上記の数式を満たすので、この両端環状部１４は芯金１２４の長手方向に移動しない。従って、線材１２が芯金１２４から抜け出たり、芯金１２４の内部で片寄ったりしない。
【実施例２】
【００６９】
図２から図５までを参照して、本発明のローラユニットの実施例２を説明する。
【００７０】
図２は、ローラユニットの実施例２を示す斜視図である。図３は、線材の一例を示す斜視図である。図４は、芯金の一部を破断してその内部を示す部分破断図である。図５は、図２の縦断面図である。これらの図では、図１５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。ここでは、ローラユニットの一例として定着ローラを挙げて説明する。
【００７１】
定着ローラ２０の芯金１２４（本発明にいう円筒状ローラの一例である）の中空部には、芯金１２４の長手方向（矢印Ｌ方向）に延びると共にこの芯金１２４の長さと略同じ長さの線材２２が挿入されて配置されている。この線材２２のうち芯金１２４の長手方向両端部には、この長手方向両端部の内壁面を外側に押圧する一対の両端環状部２４が形成されている。また、線材２２では、両端環状部２４と同じ形状で同じサイズの中間環状部２６が、一対の両端環状部２４の間に形成されている。これら一対の両端環状部２４と中間環状部２６は、芯金１２４の内壁面に接触して矢印Ｌ方向に延びる接続部２８によって接続されている。線材２２は、一本の線材を適宜に折り曲げて形成されたものである。
【００７２】
各両端環状部２４は、互いに密着した複数の環（輪ともいい、ここでは２つの環を示す）２４ａから構成されている。両端環状部２４は芯金１２４の長手方向両端部のみに形成されている。また、一つの中間環状部２６は、互いに密着した複数の環（輪ともいい、ここでは２つの環を示す）２６ａから構成されている。ここでは３つの中間環状部２６を示しているが、２つ若しくは４つ以上の中間環状部２６を形成してもよい。
【００７３】
芯金１２４の長手方向（矢印Ｌ方向）に直交する直交方向（矢印Ｙ方向）と両端環状部２４及び中間環状部２６の直径方向（矢印Ｄ方向）とが成すピッチ角度をαとし、芯金１２４の内壁面と両端環状部２４（及び中間環状部２６）のうち内壁面に接触する部分との動摩擦力係数をμｖとし、この動摩擦係数の補正係数をξとしたときに、
【００７４】
α<ｔａｎ−１（μｖ）、又はα<ｔａｎ−１（ξμｖ） を満たす。ここでは、ピッチ角度αを０度にしている。
【００７５】
定着ローラ２０に加圧ローラ１３０（図１５参照）の押圧力が作用した場合、芯金１２４の長手方向両端部は両端環状部２４によって外側に押圧されているのでこの長手方向両端部はほとんど変形しない。また、中間環状部２６が、芯金１２４の長手方向中間部を補強しているのでこの中間部は変形しない。従って、芯金１２４の疲労破壊や変形を防止できる。また、両端環状部２４のピッチ角度αが上記の数式を満たすので、この両端環状部２４は芯金１２４の長手方向に移動しない。従って、線材２２が芯金１２４から抜け出たり、芯金１２４の内部で片寄ったりしない。
【実施例３】
【００７６】
図６を参照して、本発明のローラユニットの実施例３を説明する。
【００７７】
図６は、ローラユニットの実施例３を示す縦断面図である。この図では、図１５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。ここでは、ローラユニットの一例として定着ローラを挙げて説明する。
【００７８】
定着ローラ３０の芯金１２４（本発明にいう円筒状ローラの一例である）の中空部には、芯金１２４の長手方向（矢印Ｌ方向）に延びる４つの部分線材３２，３４，３６，３８が挿入されて配置されている。各部分線材３２，３４，３６，３８の長さは、芯金１２４の長さの約４分の１である。従って、４つの部分線材３２，３４，３６，３８を合計した長さは、芯金１２４の長さと略同じ長さである。部分線材３２と部分線材３８は同一形状、同一サイズであるが、芯金１２４の中空部では互いに逆向きに配置されている。また、部分線材３４と部分線材３６は同一形状、同一サイズである。
【００７９】
部分線材３２の長手方向一端部には２つの環状部３２ａ，３２ａが密接して形成されており、長手方向他端部には、１つの環状部３２ｂが形成されている。環状部３２ａと環状部３２ｂは、矢印Ｌ方向に延びて芯金１２４の内壁面に接触した接続部３２ｃで接続されている。部分線材３８も、部分線材３２と同様に、その長手方向一端部には１つの環状部３８ａが形成されており、長手方向他端部には、２つの環状部３８ｂ，３８ｂが密接して形成されている。環状部３８ａと環状部３８ｂは、矢印Ｌ方向に延びて芯金１２４の内壁面に接触した接続部３８ｃで接続されている。
【００８０】
また、部分線材３４の長手方向両端部には１つずつ環状部３４ａ，３４ｂが形成されている。環状部３４ａ，３４ｂは、矢印Ｌ方向に延びて芯金１２４の内壁面に接触した接続部３４ｃで接続されている。部分線材３６も、部分線材３４と同様に、その長手方向両端部に１つずつ環状部３６ａ，３６ｂが形成されており、環状部３６ａ，３６ｂは、矢印Ｌ方向に延びて芯金１２４の内壁面に接触した接続部３６ｃで接続されている。従って、４つの部分線材３２，３４，３６，３８を芯金１２４の中空部に挿入して配置した状態は、図５に示す線材２２と極めて似た状態である。
【００８１】
芯金１２４の中空部に配置された４つの部分線材３２，３４，３６，３８を全体として見た場合、芯金１２４の長手方向両端部に、この長手方向両端部の内壁面を外側に押圧する一対の両端環状部３２ａ，３８ｂが形成されている。また、４つの部分線材３２，３４，３６，３８では、両端環状部３２ａ，３８ｂと同じ形状で同じサイズの中間環状部３２ｂ，３４ａ（３６ａ，３４ｂ）（３８ａ，３６ｂ）が、一対の両端環状部３２ａ，３８ｂの間に形成されている。
【００８２】
芯金１２４の長手方向（矢印Ｌ方向）に直交する直交方向（矢印Ｙ方向）と各環状部３２ａ，３２ｂ，３４ａ，３４ｂ，３６ａ，３６ｂ，３８ａ，３８ｂの直径方向とが成すピッチ角度をαとし、芯金１２４の内壁面と各環状部３２ａ，３２ｂ，３４ａ，３４ｂ，３６ａ，３６ｂ，３８ａ，３８ｂのうち内壁面に接触する部分との動摩擦力係数をμｖとし、この動摩擦係数の補正係数をξとしたときに、
【００８３】
α<ｔａｎ−１（μｖ）、又はα<ｔａｎ−１（ξμｖ） を満たす。ここでは、ピッチ角度αを０度にしている。
【００８４】
定着ローラ３０に加圧ローラ１３０（図１５参照）の押圧力が作用した場合、芯金１２４の長手方向両端部は両端環状部３２ａ，３８ｂによって外側に押圧されているのでこの長手方向両端部はほとんど変形しない。また、中間環状部３２ｂ，３４ａ，３４ｂ，３６ａ，３６ｂ，３８ａが、芯金１２４の長手方向中間部を補強しているのでこの中間部は変形しない。従って、芯金１２４の疲労破壊や変形を防止できる。また、各環状部３２ａ，３２ｂ，３４ａ，３４ｂ，３６ａ，３６ｂ，３８ａ，３８ｂのピッチ角度αが上記の数式を満たすので、これらの環状部は芯金１２４の長手方向に移動しない。従って、部分線材３２，３４，３６，３８が芯金１２４から抜け出たり、芯金１２４の内部で片寄ったりしない。また、各部分線材３２，３４，３６，３８は短いので、形成加工上の精度を向上できると共に，芯金１２４にいっそう容易に挿入できる。なお、部分線材の本数を増やすことによって定着ローラ３０の強度を増大できる。
【実施例４】
【００８５】
図７を参照して、本発明のローラユニットの実施例４を説明する。
【００８６】
図７は、ローラユニットの実施例４を示す縦断面図である。この図では、図１５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。ここでは、ローラユニットの一例として定着ローラを挙げて説明する。
【００８７】
定着ローラ４０の芯金１２４（本発明にいう円筒状ローラの一例である）の中空部には、芯金１２４の長手方向（矢印Ｌ方向）に延びる４つの部分線材４１，４２，４３，４４が挿入されて配置されている。各部分線材４１，４２，４３，４４の長さは、芯金１２４の長さの約４分の１である。従って、４つの部分線材４１，４２，４３，４４を合計した長さは、芯金１２４の長さと略同じ長さである。各部分線材４１，４２，４３，４４は同一形状、同一サイズである。芯金１２４の内部においては、部分線材４１，４３は同じ向きに配置されており、この向きとは反対向きに部分線材４２，４４が配置されている。
【００８８】
部分線材４１の長手方向両端部にはそれぞれ１つの環状部４１ａ，４１ｂが形成されており、これら一対の環状部４１ａ，４１ｂの間には、１つの環状部４１ｃが形成されている。環状部４１ａと環状部４１ｃは、矢印Ｌ方向に延びて芯金１２４の内壁面に接触した接続部４１ｄで接続されている。同様に、環状部４１ｃと環状部４１ｂは、矢印Ｌ方向に延びて芯金１２４の内壁面に接触した接続部４１ｄで接続されている。
【００８９】
部分線材４２の長手方向両端部にはそれぞれ１つの環状部４２ａ，４２ｂが形成されており、これら一対の環状部４２ａ，４２ｂの間には、１つの環状部４２ｃが形成されている。環状部４２ａと環状部４２ｃは、矢印Ｌ方向に延びて芯金１２４の内壁面に接触した接続部４２ｄで接続されている。同様に、環状部４２ｃと環状部４２ｂは、矢印Ｌ方向に延びて芯金１２４の内壁面に接触した接続部４２ｄで接続されている。接続部４１ｄと接続部４２ｄとは、芯金１２４の外周方向において１８０度離れた位置に配置されている。
【００９０】
部分線材４３の長手方向両端部にはそれぞれ１つの環状部４３ａ，４３ｂが形成されており、これら一対の環状部４３ａ，４３ｂの間には、１つの環状部４３ｃが形成されている。環状部４３ａと環状部４３ｃは、矢印Ｌ方向に延びて芯金１２４の内壁面に接触した接続部４３ｄで接続されている。同様に、環状部４３ｃと環状部４３ｂは、矢印Ｌ方向に延びて芯金１２４の内壁面に接触した接続部４３ｄで接続されている。
【００９１】
部分線材４４の長手方向両端部にはそれぞれ１つの環状部４４ａ，４４ｂが形成されており、これら一対の環状部４４ａ，４４ｂの間には、１つの環状部４４ｃが形成されている。環状部４４ａと環状部４４ｃは、矢印Ｌ方向に延びて芯金１２４の内壁面に接触した接続部４４ｄで接続されている。同様に、環状部４４ｃと環状部４４ｂは、矢印Ｌ方向に延びて芯金１２４の内壁面に接触した接続部４４ｄで接続されている。接続部４４ｄと接続部４３ｄとは、芯金１２４の外周方向において１８０度離れた位置に配置されている。さらに、上述したように接続部４１ｄと接続部４２ｄも芯金１２４の外周方向において１８０度離れた位置に配置されているので、ヒータ１２２（図１４参照）からの輻射熱によって内壁面が比較的一様に加熱される。この結果、定着ローラ４０の外周面や周壁は一様に昇温及び冷却されるので温度斑は生じない。
【００９２】
芯金１２４の中空部に配置された４つの部分線材４１，４２，４３，４４を全体として見た場合、芯金１２４の長手方向両端部に、この長手方向両端部の内壁面を外側に押圧する一対の両端環状部４１ａ，４４ｂが形成されている。また、４つの部分線材４１，４２，４３，４４では、両端環状部４１ａ，４４ｂと同じ形状で同じサイズの中間環状部４１ｃ，４１ｂ，４２ａ，４２ｃ，４２ｂ，４３ａ，４３ｃ，４３ｂ，４４ａ，４４ｃが、一対の両端環状部４１ａ，４４ｂの間に形成されている。
【００９３】
芯金１２４の長手方向（矢印Ｌ方向）に直交する直交方向（矢印Ｙ方向）と各環状部部４１ａ，４１ｃ，４１ｂ，４２ａ，４２ｃ，４２ｂ，４３ａ，４３ｃ，４３ｂ，４４ａ，４４ｃ，４４ｂの直径方向とが成すピッチ角度をαとし、芯金１２４の内壁面と各環状部４１ａ，４１ｃ，４１ｂ，４２ａ，４２ｃ，４２ｂ，４３ａ，４３ｃ，４３ｂ，４４ａ，４４ｃ，４４ｂのうち内壁面に接触する部分との動摩擦力係数をμｖとし、この動摩擦係数の補正係数をξとしたときに、
【００９４】
α<ｔａｎ−１（μｖ）、又はα<ｔａｎ−１（ξμｖ） を満たす。ここでは、ピッチ角度αを０度にしている。
【００９５】
定着ローラ４０に加圧ローラ１３０（図１５参照）の押圧力が作用した場合、芯金１２４の長手方向両端部は両端環状部４１ａ，４４ｂによって外側に押圧されているのでこの長手方向両端部はほとんど変形しない。また、中間環状部４１ｃ，４１ｂ，４２ａ，４２ｃ，４２ｂ，４３ａ，４３ｃ，４３ｂ，４４ａ，４４ｃが、芯金１２４の長手方向中間部を補強しているのでこの中間部は変形しない。従って、芯金１２４の疲労破壊や変形を防止できる。また、各環状部４１ａ，４１ｃ，４１ｂ，４２ａ，４２ｃ，４２ｂ，４３ａ，４３ｃ，４３ｂ，４４ａ，４４ｃ，４４ｂのピッチ角度αが上記の数式を満たすので、これらの環状部は芯金１２４の長手方向に移動しない。従って、部分線材４１，４２，４３，４４が芯金１２４から抜け出たり、芯金１２４の内部で片寄ったりしない。また、各部分線材４１，４２，４３，４４は短いので、形成加工上の精度を向上できると共に，芯金１２４にいっそう容易に挿入できる。なお、部分線材の本数を増やすことによって定着ローラ４０の強度を増大できる。
【実施例５】
【００９６】
図８を参照して、本発明のローラユニットの実施例５を説明する。
【００９７】
図８は、ローラユニットの実施例５を示す縦断面図である。この図では、図１５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。ここでは、ローラユニットの一例として定着ローラを挙げて説明する。
【００９８】
定着ローラ５０の芯金１２４（本発明にいう円筒状ローラの一例である）の中空部には、芯金１２４の長手方向（矢印Ｌ方向）に延びる４つの部分線材５１，５２，５３，５４が挿入されて配置されている。各部分線材５１，５２，５３，５４の長さは、芯金１２４の長さの約４分の１である。従って、４つの部分線材５１，５２，５３，５４を合計した長さは、芯金１２４の長さと略同じ長さである。各部分線材５１，５２，５３，５４は同一形状、同一サイズである。芯金１２４の内部においては、各部分線材５１，５２，５３，５４は互いに異なる向きに配置されている。
【００９９】
部分線材５１の長手方向両端部にはそれぞれ１つの環状部５１ａ，５１ｂが形成されており、環状部５１ａと環状部５１ｂは、矢印Ｌ方向に延びて芯金１２４の内壁面に接触した接続部５１ｃで接続されている。
【０１００】
部分線材５２の長手方向両端部にはそれぞれ１つの環状部５２ａ，５２ｂが形成されており、環状部５２ａと環状部５２ｂは、矢印Ｌ方向に延びて芯金１２４の内壁面に接触した接続部５２ｃで接続されている。
【０１０１】
部分線材５３の長手方向両端部にはそれぞれ１つの環状部５３ａ，５３ｂが形成されており、環状部５３ａと環状部５３ｂは、矢印Ｌ方向に延びて芯金１２４の内壁面に接触した接続部５３ｃで接続されている。
【０１０２】
部分線材５４の長手方向両端部にはそれぞれ１つの環状部５４ａ，５４ｂが形成されており、環状部５４ａと環状部５４ｂは、矢印Ｌ方向に延びて芯金１２４の内壁面に接触した接続部５４ｃで接続されている。
【０１０３】
４つの接続部５１ｃ，５２ｃ，５３ｃ，５４ｃは、芯金１２４の外周方向において互いに９０度ずつ離れた位置に配置されている。このため、ヒータ１２２（図１４参照）からの輻射熱によって内壁面が比較的一様に加熱される。この結果、定着ローラ５０の外周面や周壁は一様に昇温及び冷却されるので温度斑は生じない。
【０１０４】
芯金１２４の中空部に配置された４つの部分線材５１，５２，５３，５４を全体として見た場合、芯金１２４の長手方向両端部に、この長手方向両端部の内壁面を外側に押圧する一対の両端環状部５１ａ，５４ｂが形成されていることとなる。また、４つの部分線材５１，５２，５３，５４では、両端環状部５１ａ，５４ｂと同じ形状で同じサイズの中間環状部５１ｂ，５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂ，５４ａが、一対の両端環状部５１ａ，５４ｂの間に形成されていることとなる。
【０１０５】
芯金１２４の長手方向（矢印Ｌ方向）に直交する直交方向（矢印Ｙ方向）と各環状部部５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂ，５４ａ，５４ｂの直径方向とが成すピッチ角度をαとし、芯金１２４の内壁面と各環状部５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂ，５４ａ，５４ｂのうち内壁面に接触する部分との動摩擦力係数をμｖとし、この動摩擦係数の補正係数をξとしたときに、
【０１０６】
α<ｔａｎ−１（μｖ）、又はα<ｔａｎ−１（ξμｖ） を満たす。ここでは、ピッチ角度αを０度にしている。
【０１０７】
定着ローラ５０に加圧ローラ１３０（図１５参照）の押圧力が作用した場合、芯金１２４の長手方向両端部は両端環状部５１ａ，５４ｂによって外側に押圧されているのでこの長手方向両端部はほとんど変形しない。また、中間環状部５１ｂ，５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂ，５４ａが、芯金１２４の長手方向中間部を補強しているのでこの中間部は変形しない。従って、芯金１２４の疲労破壊や変形を防止できる。また、各環状部５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂ，５４ａ，５４ｂのピッチ角度αが上記の数式を満たすので、これらの環状部は芯金１２４の長手方向に移動しない。従って、部分線材５１，５２，５３，５４が芯金１２４から抜け出たり、芯金１２４の内部で片寄ったりしない。また、各部分線材５１，５２，５３，５４は短いので、形成加工上の精度を向上できると共に，芯金１２４にいっそう容易に挿入できる。なお、部分線材の本数を増やすことによって定着ローラ５０の強度を増大できる。
【実施例６】
【０１０８】
図９を参照して、本発明のローラユニットの実施例６を説明する。
【０１０９】
図９は、ローラユニットの実施例６を示す縦断面図である。これらの図では、図１５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。ここでは、ローラユニットの一例として定着ローラを挙げて説明する。
【０１１０】
定着ローラ６０の芯金１２４（本発明にいう円筒状ローラの一例である）の中空部には、芯金１２４の長手方向（矢印Ｌ方向）に延びると共にこの芯金１２４の長さと略同じ長さの線材６２が挿入されて配置されている。この線材６２のうち芯金１２４の長手方向両端部には、この長手方向両端部の内壁面を外側に押圧する一対の両端環状部６４が形成されている。また、線材６２では、両端環状部６４と同じ形状で同じサイズの中間環状部６６が、一対の両端環状部６４の間に形成されている。これら一対の両端環状部６４と中間環状部６６は、芯金１２４の内壁面１２４ａから離れて（接触せずに）矢印Ｌ方向に延びる接続部６８によって接続されている。接続部６８が定着ローラ６０の内壁面１２４ａに接触していないので、定着温調時に加圧ローラ１３０（図１４参照）が定着ローラ６０を押圧する際にニップ圧が変化しない。この結果、ニップ圧の変化に起因する画像への悪影響を軽減できる。なお、線材６２は、一本の線材を適宜に折り曲げて形成されたものである。
【０１１１】
各両端環状部６４は、互いに密着した複数の環（輪ともいい、ここでは２つの環を示す）６４ａから構成されている。両端環状部６４は芯金１２４の長手方向両端部のみに形成されている。また、一つの中間環状部６６は、互いに密着した複数の環（輪ともいい、ここでは２つの環を示す）６６ａから構成されている。ここでは３つの中間環状部６６を示しているが、２つ若しくは４つ以上の中間環状部２６を形成してもよい。
【０１１２】
芯金１２４の長手方向（矢印Ｌ方向）に直交する直交方向（矢印Ｙ方向）と両端環状部６４及び中間環状部６６の直径方向とが成すピッチ角度をαとし、芯金１２４の内壁面１２４ａと両端環状部６４（及び中間環状部６６）のうち内壁面に接触する部分との動摩擦力係数をμｖとし、この動摩擦係数の補正係数をξとしたときに、
【０１１３】
α<ｔａｎ−１（μｖ）、又はα<ｔａｎ−１（ξμｖ） を満たす。ここでは、ピッチ角度αを０度にしている。
【０１１４】
定着ローラ６０に加圧ローラ１３０（図１５参照）の押圧力が作用した場合、芯金１２４の長手方向両端部は両端環状部６４によって外側に押圧されているのでこの長手方向両端部はほとんど変形しない。また、中間環状部６６が、芯金１２４の長手方向中間部を補強しているのでこの中間部は変形しない。従って、芯金１２４の疲労破壊や変形を防止できる。また、両端環状部６４及び中間環状部６６のピッチ角度αが上記の数式を満たすので、両端環状部６４及び中間環状部６６は芯金１２４の長手方向に移動しない。従って、線材６２が芯金１２４から抜け出たり、芯金１２４の内部で片寄ったりしない。
【実施例７】
【０１１５】
上記した実施例１から実施例６までは、線材２２等の両端環状部２４等及び中間環状部２６等が芯金１２４の内壁面１２４ａを常温のときも高温のときも常に押圧している。このような線材２２に代えて、実施例７では、熱膨張率が芯金１２４の熱膨張率よりも大きいものであり、且つ、両端環状部２４等及び中間環状部２６等の外径が芯金１２４の内径よりも小さい線材を使用した。このような材質の線材を使用した場合、芯金１２４の中空部に線材を挿入し易い。また、芯金１２４が加熱されたときは線材も加熱されて膨張するので、線材の両端環状部２４等及び中間環状部２６等が芯金１２４の内壁面を外側に押圧する。この結果、芯金１２４は線材によって補強されることとなる。
【０１１６】
上記した各実施例では、線材の両端部の形状はオープンエンドあるいはクローズドエンドどちらでもよい。さらに、芯金１２４に挿入する線材の巻き方向によってその移動方向は異なるが、上記の各実施形態においてはそのピッチ角度を略０度、あるいは内部で線材が移動しない程度に小さく形成しているので、どちらの巻き方向でもよい。また、線材はその環状部の巻き数に応じて定着ローラの内部を補強する強度が変化するので、この巻き数を変更することにより補強する強度を調節できる。なお、治具等を用いて線材の径が縮小する方向へ捻じりながら挿入することにより、各線材をローラ内部に組み付ける作業を行える。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】ローラユニットの実施例１を示す断面図である。
【図２】ローラユニットの実施例２を示す斜視図である。
【図３】線材の一例を示す斜視図である。
【図４】芯金の一部を破断してその内部を示す部分破断図である。
【図５】図２の縦断面図である。
【図６】ローラユニットの実施例３を示す縦断面図である。
【図７】ローラユニットの実施例４を示す縦断面図である。
【図８】ローラユニットの実施例５を示す縦断面図である。
【図９】ローラユニットの実施例６を示す縦断面図である。
【図１０】従来の定着装置が動作中において定着ローラが加圧ローラから受ける押圧力を示す模式的に示す、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は側面図である。
【図１１】定着ローラの強度が低下した場合における定着ローラ外周壁の変形を示す模式図である。
【図１２】図１１の定着ローラを示す断面図である。
【図１３】加圧ローラの回転時に定着ローラからコイルばねが受ける応力を示す模式図である。
【図１４】従来の定着装置の概略構成を示す模式図である。
【図１５】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１６】芯金から抜け出たコイルばねを示す模式図である。
【図１７】ストッパが形成された芯金を示す断面図である。
【図１８】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】
【０１１８】
１０，２０，３０，４０，５０，６０ 定着ローラ
１２，２２ 線材
１４，２４，６４ 両端環状部
２６，６６ 中間環状部
３２，３４，３６，３８，４１，４２，４３，４４，５１，５２，５３，５４ 部分線材
３２ａ，３２ａ，３４ａ，３４ｂ，３６ａ，３６ｂ，３８ａ，３８ｂ，４１ａ，４１ｃ，４１ｂ，４２ａ，４２ｃ，４２ｂ，４３ａ，４３ｃ，４３ｂ，４４ａ，４４ｃ，４４ｂ，５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂ，５４ａ，５４ｂ 環状部
１６，２８，３２ｃ，３４ｃ，３６ｃ，３８ｃ，４１ｄ，４２ｄ，４３ｄ，４４ｄ，５１ｃ，５２ｃ，５３ｃ，５４ｃ，６８ 接続部
１２４ 芯金
１２４ａ 芯金の内壁面
【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をその長手方向に延びると共に該円筒状ローラの長さと略同じ長さであって、且つ、該円筒状ローラの長手方向両端部の内壁面を外側に押圧する一対の両端環状部が形成された線材とを備え、
この一対の両端環状部は、それぞれ、
前記円筒状ローラの長手方向に直交する直交方向と該両端環状部の直径方向とが成すピッチ角度をαとし、前記円筒状ローラの内壁面と前記両端環状部のうち前記内壁面に接触する部分との動摩擦力係数をμｖとし、該動摩擦係数の補正係数をξとしたときに、
α<ｔａｎ−１（μｖ）、又はα<ｔａｎ−１（ξμｖ） を満たす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、
前記両端環状部と同じ形状の中間環状部が、前記一対の両端環状部の間に形成さ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】
前記線材は、
前記両端環状部及び前記中間環状部のうち隣り合うもの同士を接続する、前記円筒状ローラの長手方向に延びる複数の接続部が形成されたものであり、
これら複数の接続部それぞれは、
前記円筒状ローラの円周方向において互いに異なる位置に形成されたものであることを特徴とする請求項２に記載のローラユニット。
【請求項４】
前記接続部は、
前記円筒状ローラの内壁面から離れているものであることを特徴とする請求項３に記載のローラユニット。
【請求項５】
前記線材は、その熱膨張率が前記円筒状ローラの熱膨張率よりも大きいものであり、且つ、
前記両端環状部の外径は、前記円筒状ローラの内径よりも小さい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６】
前記線材は、その熱膨張率が前記円筒状ローラの熱膨張率よりも大きいものであり、且つ、
前記両端環状部及び前記中間環状部の外径は、前記円筒状ローラの内径よりも小さいものであることを特徴とする請求項２，３，又は４に記載のローラユニット。
【請求項７】
前記線材は、
分割された複数の部分線材から構成されたものであることを特徴とする請求項１から６までのうちのいずれか一項に記載のローラユニット。
【請求項８】
前記両端環状部それぞれは、複数の環が密着してなるものであることを特徴とする請求項１から７までのうちのいずれか一項に記載のローラユニット。
【請求項９】
前記両端環状部及び前記中間環状部は、複数の環が密着してなるものであることを特徴とする請求項１から７までのうちのいずれか一項に記載のローラユニット。
【請求項１０】
前記両端部環状部の前記ピッチ角度は略０度であることを特徴とする請求項１に記載の円筒状ローラ。
【請求項１１】
前記両端部環状部及び前記中間環状部双方の前記ピッチ角度は略０度であることを特徴とする請求項２から９までのうちのいずれか一項に記載の円筒状ローラ。
【請求項１２】
内部に熱源が配置された定着ローラと該定着ローラに押し付けられる加圧ローラとを備え、前記定着ローラと前記加圧ローラとの間で記録媒体を挟持しながら搬送してこの記録媒体に画像を定着する定着装置において、
請求項１から１１までのうちのいずれか一項に記載の円筒状ローラを前記定着ローラとして用いたものであることを特徴とする定着装置。
【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をその長手方向に延びると共に該円筒状ローラの長さと略同じ長さであって、且つ、該円筒状ローラの長手方向両端部の内壁面を外側に押圧する一対の両端環状部が形成された線材とを備え、
この一対の両端環状部は、それぞれ、
前記円筒状ローラの長手方向に直交する直交方向と該両端環状部の直径方向とが成すピッチ角度をαとし、前記円筒状ローラの内壁面と前記両端環状部のうち前記内壁面に接触する部分との動摩擦力係数をμｖとし、該動摩擦係数の補正係数をξとしたときに、
α<ｔａｎ−１（μｖ）、又はα<ｔａｎ−１（ξμｖ） を満たす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、
前記両端環状部と同じ形状の中間環状部が、前記一対の両端環状部の間に形成さ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】
前記線材は、
前記両端環状部及び前記中間環状部のうち隣り合うもの同士を接続する、前記円筒状ローラの長手方向に延びる複数の接続部が形成されたものであり、
これら複数の接続部それぞれは、
前記円筒状ローラの円周方向において互いに異なる位置に形成されたものであることを特徴とする請求項２に記載のローラユニット。
【請求項４】
前記接続部は、
前記円筒状ローラの内壁面から離れているものであることを特徴とする請求項３に記載のローラユニット。
【請求項５】
前記線材は、その熱膨張率が前記円筒状ローラの熱膨張率よりも大きいものであり、且つ、
前記両端環状部の外径は、前記円筒状ローラの内径よりも小さい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６】
前記線材は、その熱膨張率が前記円筒状ローラの熱膨張率よりも大きいものであり、且つ、
前記両端環状部及び前記中間環状部の外径は、前記円筒状ローラの内径よりも小さいものであることを特徴とする請求項２，３，又は４に記載のローラユニット。
【請求項７】
前記線材は、
分割された複数の部分線材から構成されたものであることを特徴とする請求項１から６までのうちのいずれか一項に記載のローラユニット。
【請求項８】
前記両端環状部それぞれは、複数の環が密着してなるものであることを特徴とする請求項１から７までのうちのいずれか一項に記載のローラユニット。
【請求項９】
前記両端環状部及び前記中間環状部は、複数の環が密着してなるものであることを特徴とする請求項１から７までのうちのいずれか一項に記載のローラユニット。
【請求項１０】
前記両端部環状部の前記ピッチ角度は略０度であることを特徴とする請求項１に記載の円筒状ローラ。
【請求項１１】
前記両端部環状部及び前記中間環状部双方の前記ピッチ角度は略０度であることを特徴とする請求項２から９までのうちのいずれか一項に記載の円筒状ローラ。
【請求項１２】
内部に熱源が配置された定着ローラと該定着ローラに押し付けられる加圧ローラとを備え、前記定着ローラと前記加圧ローラとの間で記録媒体を挟持しながら搬送してこの記録媒体に画像を定着する定着装置において、
請求項１から１１までのうちのいずれか一項に記載の円筒状ローラを前記定着ローラとして用いたものであることを特徴とする定着装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２００６−１２６４２１（Ｐ２００６−１２６４２１Ａ）
【公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３１３６５９（Ｐ２００４−３１３６５９）
【出願日】平成１６年１０月２８日（２００４．１０．２８）
【出願人】（０００２０８７４３）キヤノンファインテック株式会社 (1,218)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月２８日（２００４．１０．２８）
【出願人】（０００２０８７４３）キヤノンファインテック株式会社 (1,218)
【Ｆターム（参考）】
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