(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材に当接して回転するローラと、前記ローラの内側に配置されて前記ローラの加熱をするための加熱手段と、前記ローラの端部に外挿されて前記ローラを回転自在に支持する軸受構造と、前記ローラの回転軸線方向の所定位置に取り付けられて前記ローラの外周をＣ形の輪郭で拘束するＣ形止め輪と、を備え、前記Ｃ形止め輪によって前記軸受構造に対する前記ローラの回転軸線方向の移動が規制される像加熱装置において、
前記ローラにはその周方向の１２０度の角度位置ごとに並んで且つその周方向に沿って延びる複数の穴部が形成されており、
前記Ｃ形止め輪は、前記複数の穴部のうちの第１の穴部に挿入される第１の凸部と、前記複数の穴部のうちの前記第１の穴部とは異なる第２の穴部に挿入される第２の凸部と、前記複数の穴部のうちの前記第１の穴部及び前記第２の穴部とは異なる第３の穴部に嵌るＣ形の周方向の一端部と、前記第３の穴部に嵌るＣ形の周方向の他端部と、を有することを特徴とする像加熱装置。
【請求項２】
前記一端部と前記他端部が前記第３の穴部に嵌った状態の前記Ｃ形止め輪が前記周方向に移動し得る範囲において、前記第１の凸部と前記第２の凸部は前記ローラに接触しないことを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
【請求項３】
前記複数の穴部の前記周方向の各々の長さは等しいことを特徴とする請求項１又は２に記載の像加熱装置。
【請求項４】
前記一端部のうち前記第３の穴部の一方の縁に当接する部分の輪郭と前記他端部のうち前記第３の穴部の他方の縁に当接する部分の輪郭は、いずれも周方向において凹んでいる凹形状であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の像加熱装置。
【請求項５】
前記軸受構造は、前記ローラの端部に外挿されて前記ローラからの熱漏れを軽減する断熱部材と、前記断熱部材に外挿されて前記断熱部材を回転自在に支持する軸受部材とからなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の像加熱装置。
【請求項６】
前記ローラに磁束を入射して誘導加熱する誘導加熱装置を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の像加熱装置。
【請求項７】
前記ローラの端部側の領域の内周面に沿って移動可能に設けられた前記磁束の遮蔽部材を有することを特徴とする請求項６に記載の像加熱装置。
【請求項８】
周方向の１２０度の角度位置ごとに並んで且つその周方向に沿って延びる複数の穴部を備えた円筒状のローラのその回転軸線方向の所定位置に取り付けられて且つ前記ローラの外周をＣ形の輪郭で拘束するＣ形止め輪において、
前記Ｃ形止め輪は、前記複数の穴部のうちの第１の穴部に挿入される第１の凸部と、前記複数の穴部のうちの前記第１の穴部とは異なる第２の穴部に挿入される第２の凸部と、前記複数の穴部のうちの前記第１の穴部及び第２の穴部とは異なる第３の穴部に嵌るＣ形の周方向の一端部と、前記第３の穴部に嵌るＣ形の周方向の他端部と、を有することを特徴とするＣ形止め輪。
【請求項９】
前記一端部と前記他端部が前記第３の穴部に嵌った状態の前記Ｃ形止め輪が前記周方向に移動し得る範囲において、前記第１の凸部と前記第２の凸部は前記ローラに接触しないことを特徴とする請求項８に記載のＣ形止め輪。
【請求項１０】
前記一端部のうち前記第３の穴部の一方の縁に当接する部分の輪郭と前記他端部のうち前記第３の穴部の他方の縁に当接する部分の輪郭は、いずれも周方向において凹んでいる凹形状であることを特徴とする請求項８又は９に記載のＣ形止め輪。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄肉のローラを記録材に当接させてトナー画像の加熱処理を行う像加熱装置、詳しくはローラの端部に軸受構造を取付けてＣ形止め輪により軸方向に位置決めする構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
トナー像を形成して記録材に転写した後に、トナー像が転写された記録材を像加熱装置の加熱ニップで挟持搬送して、画像を記録材に定着させる画像形成装置が広く用いられている。像加熱装置は、定着装置以外に、半定着又は定着済画像を加熱処理して所望の光沢を付与する光沢処理装置や、定着画像を再加熱して残留応力を解除する再加熱装置として実用化されている。
【０００３】
図３に示すように、像加熱装置（１００）は、金属で形成されたローラ（７）を加熱しておき、ローラ（７）に加圧部材（８）を圧接して形成される加熱ニップ（Ｎ）に、記録材を送り込んで挟持搬送させる。ローラ（７）の両端は、軸受構造（１１ａ、１１ｂ、７０ａ、７０ｂ）によって回転自在に支持される。
【０００４】
特許文献１には、ローラに加圧部材を圧接して記録材の加熱ニップを形成する定着装置が示される。ここでは、ローラの端部に１つのＴ字型の切り欠き部と周方向の２つのＩ字型の穴部を配置している。弾性的に開閉可能なＣ形止め輪に３か所の凸部を形成してそれぞれを切り欠き部及び穴部に拘束させた状態で、Ｃ形止め輪がローラに外挿されている。Ｃ形止め輪は、凸部を穴部に挿入した状態でローラの外周面に装着される。Ｃ形止め輪は、軸受構造をローラの軸方向の所定位置に位置決めて、ローラが軸方向に抜け落ちることを阻止している。軸受構造は、ローラに外挿された断熱部材と断熱部材に外挿された軸受部材とで構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−５７６４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ローラは、加熱の応答性を良くするために薄肉に形成されることが好ましい。しかし、ローラを薄肉に形成すると、特許文献１に示されるＣ形止め輪では、引っ掛りが浅くなって十分なホールド性を確保できない問題がある。
【０００７】
図３に示すように、定着装置１００は、装置側板１２ａ、１２ｂによって軸受構造（１１ｂ、７０ｂ、１１ａ、７０ａ）が内側へ脱落しないように保持されている。定着ローラ７は、軸受構造（１１ｂ、７０ｂ、１１ａ、７０ａ）に対してＣ形止め輪５０ｂ、５０ａを用いて長手方向に位置決めされている。
【０００８】
このような構造において、従来は、特許文献１とほぼ同様に、軸受構造（１１ｂ、７０ｂ、１１ａ、７０ａ）の外側の端面を拘束するために、角線材を折り曲げ加工したＣ形止め輪５０Ｅが使用されていた（図７の（ａ）参照）。角線材をＶ形状に折り曲げ加工した凸部を定着ローラ７の端部に形成した複数の周方向の穴部に深く進入させることで、軸受構造（１１ｂ、７０ｂ、１１ａ、７０ａ）から定着ローラ７が抜け落ちるのを防止していた。
【０００９】
しかし、電磁誘導加熱方式における節電及び起動時間短縮を実現するため、定着ローラ７を薄肉化して熱容量を低減し、定着ローラ７の内周面に近接させて誘導加熱装置１を配置したところ、従来のＣ形止め輪５０Ｅではホールド性が不足することが判明した。
【００１０】
また、薄肉の定着ローラ７の場合、特許文献１のようなＴ字型の大きな開口部を設けると、ローラの端部の強度が著しく低下する問題もある。
【００１１】
本発明は、薄肉のローラの端部の強度を損なうことなく、Ｃ形止め輪の凸部が穴部に強固に拘束され、Ｃ形止め輪に周方向の力が作用した際にＣ形止め輪が強固なホールド性を発揮できる像加熱装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の像加熱装置は、記録材に当接して回転するローラと、前記ローラの内側に配置されて前記ローラの加熱をするための加熱手段と、前記ローラの端部に外挿されて前記ローラを回転自在に支持する軸受構造と、前記ローラの回転軸線方向の所定位置に取り付けられて前記ローラの外周をＣ形の輪郭で拘束するＣ形止め輪と、を備え、前記Ｃ形止め輪によって前記軸受構造に対する前記ローラの回転軸線方向の移動が規制されるものである。そして、前記ローラにはその周方向の１２０度の角度位置ごとに並んで且つその周方向に沿って延びる複数の穴部が形成されており、前記Ｃ形止め輪は、前記複数の穴部のうちの第１の穴部に挿入される第１の凸部と、前記複数の穴部のうちの前記第１の穴部とは異なる第２の穴部に挿入される第２の凸部と、前記複数の穴部のうちの前記第１の穴部及び前記第２の穴部とは異なる第３の穴部に嵌るＣ形の周方向の一端部と、前記第３の穴部に嵌るＣ形の周方向の他端部と、を有する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の像加熱装置では、ローラの端部にＴ字型の切り欠き部を設ける必要が無いため、Ｔ字型の切り欠き部を設けた場合よりもローラの端部の強度が高まる。加えて、穴部の縁に当接する一端部と他端部の部分の輪郭がいずれも周方向において凹んでいる凹形状であるため、Ｃ形止め輪に周方向の力が作用した際に、一端部と他端部が浮き上がりにくい。一端部と他端部の部分の輪郭と穴部の間の当接圧力が一端部と他端部を穴部に沈み込ませる方向の分力を発生するからである。
【００１４】
したがって、薄肉のローラの端部の強度を損なうことなくＣ形止め輪の凸部が穴部に強固に拘束され、Ｃ形止め輪に周方向の力が作用した際にＣ形止め輪が穴部から浮き上がりにくい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】画像形成装置の構成の説明図である。
【図２】定着装置の軸垂直方向の断面構成の説明図である。
【図３】定着装置の軸平行方向の断面構成の説明図である。
【図４】遮蔽部材１８の動作の説明図である。
【図５】実施例１における定着ローラの組み立て状態の斜視図である。
【図６】実施例１のＣ形止め輪を定着ローラに組み立てた状態の説明図である。
【図７】従来のＣ形止め輪と実施例１のＣ形止め輪の性能比較の説明図である。
【図８】従来と実施例１とにおける凸部の形状の比較の説明図である。
【図９】従来と実施例１とにおける凸部の当接圧力の比較の説明図である。
【図１０】凸部の傾き角度の説明図である。
【図１１】実施例２のＣ形止め輪の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明は、薄肉の加熱ローラの端部にＣ形の板金リングを装着して軸受構造を位置決める限りにおいて、実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。
【００１７】
従って、加熱ローラと加圧回転体を圧接して記録材の加熱ニップが形成される像加熱装置であれば、加圧回転体はベルト部材であってもローラ部材であってもよい。加熱ローラの加熱方式は、誘導加熱に限らず、抵抗加熱、輻射加熱でもよい。像加熱装置を搭載する画像形成装置は、帯電方式、露光方式、現像方式、タンデム型／１ドラム型、中間転写型／記録材搬送型／枚葉搬送型の区別無く実施できる。本実施形態では、トナー像の形成／転写に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施できる。
【００１８】
＜画像形成装置＞
図１は画像形成装置の構成の説明図である。図１に示すように、画像形成装置２００は、中間転写ベルト２１０に沿ってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部２２１、２２２、２２３、２２４を配列したタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。画像形成部２２１、２２２、２２３、２２４は、それぞれの現像装置で用いるトナーの色が異なる以外は、実質的に同一に構成される。
【００１９】
画像形成部２２１では、感光ドラム２１１にイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト２１０に転写される。画像形成部２２２では、画像形成部２２１と同様な手順でマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト２１０に転写される。画像形成部２２３、２２４では、画像形成部２２１と同様な手順でシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて中間転写ベルト２１０に転写される。
【００２０】
中間転写ベルト２１０に担持された四色のトナー像は、二次転写部Ｔ２へ搬送されて記録材Ｐへ一括二次転写される。記録材Ｐは、記録材カセット２０１からピックアップローラ２０２によって引き出され、分離ローラ２０３で１枚ずつに分離してレジストローラ２０４へ給送される。レジストローラ２０４は、中間転写ベルト２１０のトナー像にタイミングを合わせて二次転写部Ｔ２へ記録材Ｐを送り込む。
【００２１】
四色のトナー像を二次転写された記録材Ｐは、中間転写ベルト２１０から曲率分離して定着装置１００へ送り込まれる。定着装置１００は、記録材Ｐを加熱加圧して、トナーを融解して、記録材Ｐの表面に画像を定着させる。その後、記録材Ｐが機体外へ排出される。
【００２２】
＜定着装置＞
図２は定着装置の軸垂直方向の断面構成の説明図である。図３は定着装置の軸平行方向の断面構成の説明図である。
【００２３】
図２に示すように、加熱手段の一例である加熱アセンブリ１は、定着ローラ７内に配設した誘導加熱装置である。加熱アセンブリ１は、励磁コイル５、第一磁性体コア６ａ、第一磁性体コア６ｂ等をホルダー２に組み立てて一体の交換アセンブリを形成している。励磁コイル５に高周波電流が供給されることにより、加熱アセンブリ１から発生する磁束の作用で、定着ローラ７が誘導加熱（うず電流損によるジュール加熱又はＩＨ加熱）される。
【００２４】
定着ローラ７は、電磁誘導に応答して発熱する薄肉の中空円筒状のローラであって、鉄、ニッケル、コバルトなどの金属を用いることができる。定着ローラ７の肉厚は、略０．３〜２ｍｍ程度にすることで熱容量を低減し、強磁性体（透磁率の大きい）の金属材料を使うことで、励磁コイル５から発生してコア６ａ、６ｂに案内される磁束をより多く定着ローラ７に入射させている。発熱に関与する磁束密度を高くすることで、効率的に定着ローラ７にうず電流を発生させて発熱させている。定着ローラ７の外側表面には、一般にはフッ素樹脂のＰＴＦＥ１０〜５０μｍやＰＦＡ１０〜５０μｍで構成されるトナー離型層がある。また、トナー離型層の内側に、弾性層としてのゴム層を設ける構成にしても良い。
【００２５】
加圧ローラ８は、定着ローラ７の下側に定着ローラ７に平行に配列した弾性ローラであって、定着ローラ７の矢印Ａ方向の回転駆動に従動して、矢印Ｂ方向に回転する。加圧ローラ８は、鉄製の芯金８ａの外周に弾性層としてのシリコーンゴム層８ｂを設け、弾性層の外側にトナー離型層８ｃを設けた構成である。
【００２６】
加熱アセンブリ１の励磁コイル５への電力供給によって定着ローラ７が誘導加熱されて所定の定着温度に温調されている状態で、定着ローラ７が回転駆動されて加圧ローラ８が従動回転している。このとき、図１に示す画像形成装置２００の二次転写部Ｔ２において転写された未定着トナー像ｔを担持した記録材Ｓが記録材搬送路Ｈを矢印Ｃ方向から定着装置１００の加熱ニップＮに導入される。記録材Ｓは、加熱ニップＮで挟持搬送される過程で、表面の未定着トナー画像ｔが、定着ローラ７の熱とニップ圧で記録材Ｓ面に定着される。記録材Ｓに担持されていた未定着トナー像が定着ローラ７から印加された熱エネルギで溶融する一方、かかる溶融トナーが加圧ローラ８の圧接力で押し潰されて記録材Ｓの繊維間に浸透し、これにより、記録材Ｓに対するトナー像の定着がなされる。分離爪１４は、定着ニップ部Ｎを通過した記録材Ｓを定着ローラ７から機械的に分離させて定着ローラ７に巻き付くのを阻止している。
【００２７】
加熱アセンブリ１は、定着ローラ７を長手方向に貫通して非回転に配置されたステイ３にホルダー２を支持させている。ホルダー２には、励磁コイル５と磁性体コア６ａ、６ｂが格納される。ホルダー２は、耐熱性樹脂で横断面略半円樋型に形成され、半円筒面側を記録材導入側に指向させた角度姿勢で、定着ローラ内面に非接触に所定の間隔を確保して配設される。ホルダー２は、耐熱性と機械的強度を兼ね備えたＰＰＳ系樹脂にガラスを添加した非磁性材料の成型体である。ホルダー２には、ＰＰＳ系樹脂、ＰＥＥＫ系樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、セラミック、液晶ポリマー、フッ素系樹脂などの非磁性材料が適している。
【００２８】
ホルダー２の中央部には、ホルダーに沿って第一磁性体コア６ａを複数配設して保持させてある。第一磁性体コア６ａを挟むように、２つの第二磁性体コア６ｂ、６ｂを複数配置して保持させてある。第一磁性体コア６ａおよび第二磁性体コア６ｂは、磁気回路の効率を上げるためと磁気遮蔽のために配置される。第一磁性体コア６ａおよび第二磁性体コア６ｂには、高透磁率かつ低損失のものを用いることが好ましく、フェライトやパーマロイ等といったトランスのコアの磁性材料を使用してもよい。
【００２９】
励磁コイル５は、磁性体コア６ａを巻き中心部にして配設される。励磁コイル５は、加熱に十分な交番磁束を発生するため、抵抗成分を低く、インダクタンス成分を高くとる必要がある。ここでは、励磁コイル５のコイル線材は、外径０．１７ｍｍ、１４０本、総外径４ｍｍのリッツ線である。励磁コイル５が昇温した場合を考えて、リッツ線の絶縁被覆には耐熱性の材料を使用した。第一磁性体コア６ａ、および第二磁性体コア６ｂ、６ｂを定着ローラ７の内周面の近傍に配置することで、励磁コイル５から発生する磁束を定着ローラ７の発熱層内により多く通過させることができ、定着ローラ７の発熱効率が高まる。
【００３０】
ホルダーフタ４は、横断面略半円樋型であり、内側に第一磁性体コア６ａと励磁コイル５を配設したホルダー２に嵌着される。ホルダーフタ４の材質はホルダー２と同じである。ホルダー２とホルダーフタ４の間に第一磁性体コア６ａと励磁コイル５が抑え込まれて保持される。
【００３１】
図３に示すように、ホルダー２は、両端部が装置側板１２ａ、１２ｂの外側に設けたホルダー支持板３０ａ、３０ｂに非回転に支持される。円筒管の定着ローラ７は、断熱ブッシュ７０ａ、７０ｂ及びベアリング１１ａ、１１ｂを介して、左右の装置側板１２ａ、１２ｂの間に回転自在に保持されている。定着ローラ７は、一方の端部に固定された定着ローラギア１０に駆動機構Ｍから回転力が伝達されることで、所定の周速度にて回転駆動される。
【００３２】
加圧ローラ８の芯金８ａは、加圧ローラ支持フレーム１２ｃ、１２ｄに設けたベアリング１５ａ、１５ｂによって回転自在に保持される。加圧ローラ支持フレーム１２ｃ、１２ｄは、不図示の付勢機構（加圧バネ）により、定着ローラ７の下面に対して加圧ローラ８を所定の押圧力にて圧接させて、搬送方向に所定長さを有する加熱ニップＮを形成させている。
【００３３】
定着ローラ７の長手方向の略中央部位に対向させて温調用サーミスタ１６が配置される。制御回路１７は、温調用サーミスタ１６の検出信号に基づいて定着ローラ７を所定の定着温度（目標温度）に温調する。制御回路１７は、定着ローラ７の表面温度が所定の定着温度に維持されるように、温調制御プログラムに従って電力制御装置（励磁回路）１３による励磁コイル５への供給電力を制御する。
【００３４】
定着装置１００に対する記録材Ｓの通紙は、中央基準搬送でなされる。通紙センターラインＣＬは、中央基準搬送のセンターラインである。定着装置１００においては、通紙可能な最大サイズ紙幅Ｗ１はＡ４横送りの幅（２９７ｍｍ）、小サイズ紙幅Ｗ２はＡ４縦送りの幅（２１０ｍｍ）である。最大サイズ紙幅Ｗ１が通常紙サイズ幅であるため、以下、Ｗ１を通常紙サイズ幅と記す。
【００３５】
ホルダー２の長手方向に沿って第一磁性体コア６ａを配設した長さ寸法は、通常紙サイズ幅Ｗ１と略同じで、Ａ４サイズ横送り幅に対応位置している。第二磁性体コア６ｂ、６ｂを配設した長さ寸法も、通常紙サイズ幅Ｗ１と略同じで、Ａ４サイズ横送り幅に対応している。
【００３６】
両端の非通紙部Ｗ３は、小サイズ紙幅Ｗ２の記録材Ｓを通紙したときに定着ニップ部Ｎに生じる非通紙部であり、最大サイズ紙幅Ｗ１と小サイズ紙幅Ｗ２との差領域である。非通紙部Ｗ３にはシャッターサーミスタ２２が対向配置され、非通紙部Ｗ３の外側にはシャッターサーミスタ２３が対向配置されている。
【００３７】
制御回路１７は、シャッターサーミスタ２２、２３の検出結果に応じて、定着ローラ７の温調の目標温度を決定する。制御回路１７は、シャッターサーミスタ２２、２３の検出温度が許容範囲を超えると、加熱アセンブリ１と定着ローラ７の隙間に配置された遮蔽部材１８を移動させて磁束を遮蔽する。
【００３８】
＜磁束の遮蔽部材＞
図４は遮蔽部材１８の動作の説明図である。図３に示すように、遮蔽部材１８は、励磁コイル５から定着ローラ７へ作用する磁束の一部を遮蔽するシャッターであって、遮蔽部１８ａが交番磁束を遮蔽することで、両端の非通紙部Ｗ３の過熱が緩和される。
【００３９】
駆動モータ２１は、ギア列２４を介して駆動ギア２０を回転させて遮蔽部材１８を移動させる。遮蔽部材１８は、一端部が駆動ギア２０に取り付けられ、駆動ギア２０の回転に伴って周方向に移動する。駆動ギア２０には、磁束を遮蔽する位置二箇所と磁束を遮蔽しない退避位置とに位置検出用のスリットを設けている。遮蔽部材１８の位置は、ギアポジションセンサ１９によって検出される。
【００４０】
遮蔽部材１８は、自身の昇温を防止するために、誘導電流を流す導電体であって固有抵抗の小さい非磁性材料である銅、アルミニウム、銀若しくはその合金、または材料の抵抗が大きいフェライト等が適している。鉄やニッケルのような磁性材料でも、円孔やスリットなどの通孔を形成して渦電流による発熱を抑えることで使用が可能である。遮蔽部材１８は、記録材Ｓの搬送方向と直交する方向（定着ローラ７の長手方向）に形状を変化させて、支持部１８ｂにより連結支持された両端部分を突起状に定着ローラ７の円周方向に伸長させて遮蔽部１８ａとしている。
【００４１】
制御回路１７は、ギアポジションセンサ１９が検出する遮蔽部材１８の位置信号と、加熱ニップＮに給送される記録材Ｓのサイズを検出するサイズ検出センサ（図示せず）の検出信号に基づいて駆動モータ２１を回転駆動する。制御回路１７は、磁束遮蔽を必要と想定される記録材サイズに応じて遮蔽部１８ａの長手方向の幅及び位置を決定して、遮蔽部材１８を定着ローラ７の内周面に沿って周方向へ移動させる。退避位置（ホームポジション）から遮蔽位置へ、または遮蔽位置から退避位置へ遮蔽部材１８を回転移動させる。
【００４２】
図４の（ａ）に示すように、遮蔽部材１８は、最大サイズ紙幅Ｗ１で画像形成を行う際は、定着ローラ７内において加熱アセンブリ１の励磁コイル５とは反対側の退避位置に保持される。退避位置は、加熱アセンブリ１から定着ローラ７に磁束が実質的に作用しない位置である。遮蔽部材１８が退避位置にあるとき、第一磁性体コア６ａ及び第二磁性体コア６ｂに導かれて定着ローラ７へ入射する交番磁束は、長手方向全域で遮蔽されることなく、定着ローラ７の長手方向全域を誘導加熱する。
【００４３】
図４の（ｂ）に示すように、遮蔽部材１８は、小サイズ紙幅Ｗ２で画像形成を行う際は、定着ローラ７内において加熱アセンブリ１のコイル５側の遮蔽位置に保持される。遮蔽位置は、加熱アセンブリ１から定着ローラ７に作用する磁束を、遮蔽部１８ａが非通紙部Ｗ３で一部遮蔽する。遮蔽部材１８を小サイズ記録材の非通紙部Ｗ３を遮蔽する形状にすることで、小サイズ記録材が連続して搬送された際に、定着ローラ７端部の非通紙部Ｗ３の過昇温を防止できる。遮蔽部材１８が遮蔽位置にあるとき、定着ベルト７に向かう交番磁束の一部（長手方向端部領域）は、遮蔽部１８ａに遮蔽されるので、定着ローラ７の非通紙部Ｗ３の発熱が抑制される。
【００４４】
尚、両方の非通紙部Ｗ３の過剰な昇温を抑制する仕組みは、遮蔽部材１８には限らない。磁性体コア６ａを励磁コイル５に対して相対移動可能に配置することで、励磁コイル５から定着ローラ７への磁束経路を変更させ、定着ローラ７の長手方向に関する磁束密度分布を調整してもよい。
【００４５】
ところで、電磁誘導加熱方式における節電及び起動時間短縮を実現するため、定着ローラ７を薄肉化して熱容量を低減し、定着ローラ７の内周面に近接させて誘導加熱装置１を配置したところ、従来のＣ形止め輪５０Ｅのホールド性が低下する傾向が確認された。そのため、このような構成に対しては新たな対策が望まれている。
【００４６】
以下の実施例では、図７の（ｂ）に示すように、内周面に近傍する誘導加熱装置（遮蔽部材１８）があった場合でも、Ｃ形止め輪５０と誘導加熱装置１とのクリアランスを確保しつつ、十分な強度で係止できるＣ形止め輪５０を提供している。これにより、薄肉の定着ローラ７の板厚分で凸部を製作することができ、係止性能を損なうことなく、定着ローラ７の内径に近接する部品がある場合でも十分なクリアランスを確保できるようになった。
【００４７】
＜実施例１＞
図５は実施例１における定着ローラの組み立て状態の斜視図である。図６は実施例１のＣ形止め輪を定着ローラに組み立てた状態の説明図である。
【００４８】
図５に示すように、誘導加熱装置の一例である加熱アセンブリ１は、ローラの一例である定着ローラ７に磁束を入射して誘導加熱可能である。加熱部材の一例である遮蔽部材１８は、定着ローラ７の内周面に対向して配置され、定着ローラ７の端部側領域の内周面に沿って移動可能な磁束の遮蔽部材である。遮蔽部材１８は、定着ローラ７の加熱を調整可能である。
【００４９】
軸受構造は、軸受取付構造を用いて定着装置１００に組み立てられており、定着ローラ７の端部に外挿されて定着ローラ７を回転自在に支持する。断熱部材の一例である断熱ブッシュ７０ａ、７０ｂは、定着ローラ７の端部に外挿されて定着ローラ７からの熱漏れを軽減する。軸受部材の一例であるベアリング１１ａ、１１ｂは、断熱ブッシュ７０ａ、７０ｂに外挿されて断熱ブッシュ７０ａ、７０ｂを回転自在に支持する。Ｃ形止め輪５０は、図７の実施例１の図を参照してわかるように、周方向における一端部Ｕ１と、他端部Ｕ４との間隔を弾性的に変更可能である。そして、このＵ１とＵ４とを同じ穴部にひっかけると共に、定着ローラ７に配置された複数の周方向の穴部に凸部を拘束させて定着ローラ７に外挿されている。Ｃ形止め輪５０は、定着ローラ７の回転軸線方向の所定位置に取り付けられて定着ローラ７の外周をＣ形の輪郭で拘束して、軸受構造の軸方向の移動を規制する。
【００５０】
軸受構造（１１ｂ、７０ｂ）を定着ローラ７上で軸方向に位置決めるために、Ｃ形止め輪５０ｂが使用されている。ワッシャー６０は、断熱ブッシュ７０ｂとＣ形止め輪５０ｂの間に配置され、断熱ブッシュ７０ｂの削れを防止している。定着ローラ７の端部に複数の周方向の穴部Ｑが形成され、Ｃ形止め輪５０ｂは、穴部Ｑ内に凸部を挿入した状態で定着ローラ７に取り付けられている。Ｃ形止め輪５０ｂは、軸受構造（１１ｂ、７０ｂ）の外側の端面を拘束して、定着ローラ７の端部に位置決めている。軸受構造（１１ｂ、７０ｂ）から外部に突出している定着ローラ７の端部に、Ｃ形止め輪５０が、三点の凸部をそれぞれ定着ローラ７の穴部に挿入して、周面で三点支持されている。軸受構造は、断熱ブッシュ７０ｂにベアリング１１ｂを外挿して構成されている。図３に示すＣ形止め輪５０ａ、５０ｂは同一の部材であるため、以下の説明では、まとめてＣ形止め輪５０として表す。
【００５１】
図６に示すように、Ｃ形止め輪５０は、板金材料から最終的な輪郭を切り抜いて形成された板状の部材であり、ローラの端部を囲んで配置された複数の周方向に細長い穴部に凸部を拘束させてローラに外挿される。Ｃ形止め輪５０は、ローラの外周面を周回して周方向に対向する一対の凸部において開閉可能に形成されている。Ｃ形止め輪５０は、板状に形成されたＣ形の周方向における一端側で穴部に嵌められる一端部と、Ｃ形の周方向における一端部の反対側で穴部に嵌められる他端部とを有する。Ｃ形止め輪５０の周方向の移動に伴って穴部の縁に当接する一端部と他端部の部分の輪郭は、いずれも周方向において凹んでいる凹形状である。この凹形状は、Ｕ字の凹形状や、Ｖ字の凹形状である。
【００５２】
電磁誘導加熱方式を用いて省エネ及び装置起動時間の短縮化などを実現させるため、実施例１の定着ローラ７の肉厚は、従来の１．０ｍｍから０．６５ｍｍに薄肉化して熱容量を低減している。また、遮蔽部材１８と定着ローラ７の内周面とのクリアランスＣＬを、従来の１．６ｍｍから、ハッチングで示すように１．２ｍｍにまで狭くした。クリアランスＣＬが狭いほど、図３に示す励磁コイル５、第一磁性体コア６ａ、第二磁性体コア６ｂの磁束を定着ローラ７の金属層により多く拘束させて、発熱効率が向上する。
【００５３】
定着ローラ７の周面にＣ形止め輪５０を取り付けるための周方向に細長い穴部（スリット）Ｑを３か所設けている。穴部Ｑの周方向の溝長さ８．０ｍｍ、軸方向の溝幅１．２ｍｍである。Ｃ形止め輪５０は、穴部Ｑに４つの凸部Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３、Ｕ４を挿入した状態で定着ローラ７に取り付けられている。Ｃ形止め輪５０の凸部Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３、Ｕ４は、定着ローラ７の外周面からの高さが１ｍｍに設計されているため、定着ローラ７の肉厚０．６５ｍｍを差し引いた内周面からの突き出し高さは０．３５ｍｍである。これにより、回転する遮蔽部材１８と凸部Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３、Ｕ４のクリアランスは、クリアランスＣＬ＝１．２ｍｍから突き出し高さ０．３５ｍｍを差し引いた０．８５ｍｍが確保されている。
【００５４】
実施例１では、Ｃ形止め輪５０は、厚さ０．８ｍｍのステンレスバネ鋼材の薄板をプレス金型で打ち抜き加工して最終的な輪郭形状に仕上げている。少数を製作する場合は、レーザー加工によって、薄板から最終的な輪郭形状を切り抜いて形成してもよい。
【００５５】
Ｃ形止め輪５０は、Ｃ形止め輪５０に開口を形成して、開口において一対の凸部Ｕ１、Ｕ４を対向させている。開口部分で打ち抜きの金型の強度を確保するためである。また、内側へ弾性的に変形する余地を確保して定着ローラ７の周面に密着させるためである。後工程（ベーキング等）で閉じ形状にすることもできるが、板を塑性変形させることとなるため、金属疲労の観点からは望ましくない。
【００５６】
＜従来のＣ形止め輪との比較＞
図７は従来のＣ形止め輪と実施例１のＣ形止め輪の性能比較の説明図である。図８は従来と実施例１とにおける凸部の形状の比較の説明図である。図９は従来と実施例１とにおける凸部の当接圧力の比較の説明図である。図１０は凸部の傾き角度の説明図である。図７、８、９中、（ａ）は従来のＣ形止め輪、（ｂ）は実施例１のＣ形止め輪である。図７、８、９中、比較のため、従来の角線材のものと実施例１のプレス材のものとで、Ｃ形止め輪の定着ローラの内面（内周面）からの突出量を同等の関係にして示している。
【００５７】
特許文献１に示される２種類のＣ形止め輪のうち、ローラの内側に凸部が大きく突き出したＣ形止め輪は、加熱部材に干渉するため採用できない。特許文献１に示される別のＣ形止め輪は、凸部が、穴部の端部の縁に当接した際に凸部を穴部から押し出す方向の分力が発生する輪郭形状であるため、Ｃ形止め輪とローラの周方向の相対移動に発生すると穴部から浮き上がって空転する可能性がある。
【００５８】
図７の（ａ）に示すように、従来は、特許文献１とほぼ同様に、軸受構造（１１）の外側の端面を拘束するために、角線材を折り曲げ加工したＣ形止め輪５０Ｅが使用されていた。角線材のＣ形止め輪５０Ｅは、角線材１ｍｍからワイヤーフォーミング法により製作されていた。
【００５９】
中央の凸部Ｖ２は、Ｖ形状で、先端が定着ローラ７の内径側に進入している。これにより、Ｃ形止め輪５０Ｅがスペーサ６０の側面と干渉して、定着ローラ７がベアリング１１から外れるのを防止している。ここで、凸部Ｖ２を高くして、定着ローラ７の内周面から大きく突出させれば、Ｃ形止め輪５０Ｅは、定着ローラ７から外れにくくなる。しかし、この場合、内側にクリアランスが確保できないため、定着ローラ７の内周面に近接して遮蔽部材１８を移動することができなくなる。
【００６０】
Ｃ形止め輪５０Ｅは、定着ローラ７にＣ形止め輪５０Ｅを締め付ける構成をとるため、バネ性を持たせる必要があり、Ｃ形止め輪５０Ｅの開口部を閉じ形状に製作しなければならない。製作の際、Ｃ形止め輪５０Ｅは、ワイヤーフォーミングで製作を行うが、定着ローラ７と遮蔽部材１８のクリアランスの関係上、穴部に挿入される凸部Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３は、Ｖ形状の輪郭を持たせて製作しなければならない。
【００６１】
図８の（ａ）に示すように、凸部Ｖ２（Ｖ１、Ｖ３）がＶ形状の場合、Ｃ形止め輪５０Ｅは、軸アライメントのズレでスラスト力が掛かって停止し、再駆動を掛けた場合に、図５に示す断熱ブッシュ７０ｂとスペーサ６０が空転する可能性がある。このとき、定着ローラ７と通常連れ回っているＣ形止め輪５０Ｅに引き剥がす方向の力（ブレーキ）を加えてしまう。Ｃ形止め輪５０Ｅでは、定着ローラ７の穴部Ｑに係止する際、凸部Ｖ２（Ｖ１、Ｖ３）の掛かり量が少ない。掛かり量が少ないため、定着ローラ７と加圧ローラ８の軸アライメントが崩れて定着ローラ７にスラスト力が発生した場合に、Ｃ形止め輪５０Ｅの開口部が開いて全体が外れる可能性がある。従来の角線材のＣ形止め輪５０Ｅは、定着装置１００の起動時、凸部Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３の穴部Ｑに対する掛かり部にかかるせん断力は、約４０Ｎ／ｍｍ２であった。
【００６２】
従来のＣ形止め輪５０Ｅにおける検討では、軸アライメントが約０．５°ずれたことによるＣ形止め輪に係るスラスト力は約２９４Ｎであった。定着装置１００の駆動の瞬間、スラスト力を約２９４Ｎかけた状態で、スペーサ６０との静止摩擦係数によって、Ｃ形止め輪５０には引き剥がす方向の力（ブレーキ）が約５Ｎかかる。それに対し、Ｃ形止め輪５０Ｅが開く耐力は約１．８Ｎとなっているため、開口部が開いて全体が外れる可能性があった。
【００６３】
図９の（ａ）に示すように、定着ローラ７の端面Ｉの回転方向に対し、凸部Ｖ２の端面Ｌに外向きの力Ｆｓｉｎθ−ａが加わる角度になってしまうため、Ｖ形状は定着ローラ７周方向に対して乗り上げやすい形状である。
【００６４】
図７の（ｂ）に示すように、これに対して、実施例１では、Ｃ形止め輪５０は、穴部Ｑに４つの凸部Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３、Ｕ４を挿入した状態で定着ローラ７に取り付けられている。穴部Ｑは、定着ローラ７の１２０度ごとの角度位置に等しい長さで形成されているため、Ｃ形止め輪５０は、３つのどの角度位置でも取り付け可能になっている。Ｃ形止め輪５０は、一対の凸部Ｕ１、Ｕ４の他に定着ローラ７の１２０度ごとの２つの角度位置に対応させた一組の凸部Ｕ２、Ｕ３を有する。一対の凸部Ｕ１、Ｕ４を任意の１つの穴部Ｑに進入させて、一組の凸部Ｕ２、Ｕ３を残りの穴部Ｑに進入させることにより定着ローラ７の周面に三点支持される。なお、実施例１では、穴部Ｑの厚み方向断面は実質的に直角になるようにカットされている。
【００６５】
実施例１における検討では、定着装置１００の駆動の瞬間、スラスト力を約２９４Ｎかけた状態で、スペーサ６０との静止摩擦係数によって、Ｃ形止め輪５０には引き剥がす方向の力（ブレーキ）が約７Ｎかかる。それに対し、Ｃ形止め輪５０の引き剥がし耐力は６０Ｎ以上となっている。そのため、Ｃ形止め輪５０は、開口が開くことなく定着ローラ７の周方向に係止でき、従来のものに比較してスラスト耐力も向上している。
【００６６】
図８の（ｂ）に示すように、穴部Ｑに対する掛かり量の面積を従来よりも約１．７倍に増やした結果、凸部Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３、Ｕ４の掛かり部にかかるせん断力は、約２５Ｎ／ｍｍ２に軽減された。
【００６７】
図９の（ｂ）に示すように、定着ローラ７の穴部Ｑの端面Ｉの回転方向に対し、凸部Ｕ２の端面Ｌに内向きの力Ｆｓｉｎθ−ｂが加わる角度にすることで、定着ローラ７の周方向に対して食いつく形状（くさび形状）である。これにより、Ｃ形止め輪５０の開口が開かなくなるため、閉じ形状に製作する必要が無い。くさび形状と穴部Ｑの当接角度θ（図９ｂ）は７°とした。図１０に示すように、当接角度は、斜線部内に設定すればくさび形状の効果が得られる。
【００６８】
＜実施例２＞
図１１は実施例２のＣ形止め輪の平面図である。図１１に示すように、Ｃ形止め輪５０は、板状に形成されたＣ形の周方向における一端側で穴部に嵌められる一端部（Ｕ１）と、Ｃ形の周方向における一端部の反対側で穴部に嵌められる他端部（Ｕ４）とを有する。Ｃ形止め輪５０の周方向の移動に伴って穴部の縁に当接する一端部と他端部の部分の輪郭は、いずれも周方向において凹んでいる凹形状である。
【００６９】
また、Ｃ形止め輪５０は、板状に形成されたＣ形の周方向における中間位置で穴部Ｑに嵌めるための内側に向かって突出する凸部Ｕ２、Ｕ３を有する。Ｃ形の周方向における凸部Ｕ２、Ｕ３の両端部の輪郭は、いずれも周方向において凹んでいる凹形状である。そして、Ｃ形止め輪５０の周方向の移動に伴って一端部（Ｕ１）と他端部（Ｕ４）が穴部内を移動する範囲では、凸部Ｕ２、Ｕ３は、挿入された穴部内においてローラに当接することなく周方向に移動可能な輪郭形状及び周方向の長さに設計されている。
【００７０】
Ｃ形止め輪５０の開口部に位置する凸部Ｕ４の端面と定着ローラ７の穴部Ｑの端面が接して回転する際、Ｃ形止め輪５０の別の凸部Ｕ２、Ｕ３の端面と穴部Ｑの端面の間に隙間Ｚができている。そのように、凸部Ｕ２、Ｕ３の周方向の長さと、穴部Ｑの周方向の長さ及び配置が設計されている。
【００７１】
凸部Ｕ４に対向する凸部Ｕ１についても別の凸部Ｕ２、Ｕ３との間で同様な関係を持たせている。凸部Ｕ１の端面と穴部Ｑの端面が接した際に、別の凸部Ｕ２、Ｕ３の端面と穴部Ｑの端面の間に隙間Ｚができる。そのように、凸部Ｕ２、Ｕ３の周方向の長さと、穴部Ｑの周方向の長さ及び配置が設計されている。
【００７２】
その結果、定着ローラ７の周方向のいずれの方向にＣ形止め輪５０が相対回転する場合でも、Ｃ形止め輪５０の端部に位置する凸部Ｕ１又はＵ４が穴部Ｑの端面に当接して、別の凸部Ｕ２、Ｕ３の端面と穴部Ｑの端面とが当接することを妨げる。これにより、Ｃ形止め輪５０には、いずれの場合にも開口を閉じて定着ローラ７を締め付ける方向の力が作用して、開口部が開くのを防止できる。
【００７３】
これに対して、図７の（ａ）に示す従来のＣ形止め輪５０では、Ｃ形止め輪５０Ｅの凸部Ｖ２と穴部Ｑの端面が接して回転する際に、当接部を中心にしてＣ形止め輪５０Ｅの両端が開く力が掛かる。このため、Ｃ形止め輪５０Ｅの両端の凸部Ｖ１、Ｖ３が定着ローラ７の穴部Ｑから浮き上がる可能性がある。
【００７４】
＜実施例３＞
実施例１では、電磁誘導加熱方式の定着装置について説明したが、本発明の像加熱装置、軸受取付構造、およびＣ形止め輪は、ハロゲンヒータ等の他の加熱方式を採用した定着装置でも有効である。
【００７５】
また、本発明は、記録材品位を向上させるカール除去装置、記録材の光沢付与装置、トナー像が形成される前の記録材を加熱して乾燥される記録材乾燥装置等、印刷機、プリンタ、画像形成装置において記録材を搬送する紙搬送装置に広く利用できる。
【００７６】
また、本発明の軸受取付構造およびＣ形止め輪は、薄肉のパイプにベアリングを位置決めする、その他の一般的な機械装置においても広く利用できる。本発明のＣ形止め輪は、回転または固定軸上に保持される部材をその軸方向に位置規制する用途であれば、定着装置に限定されない。
【符号の説明】
【００７７】
１  加熱アセンブリ、２  ホルダー、３  ステイ、４  ホルダーフタ
５  励磁コイル、６ａ  第一磁性コア、６ｂ  第二磁性コア
７  定着ローラ、８  加圧ローラ、９  コイル供給線
１０  定着ローラギア、１１ａ、１１ｂ  ベアリング
１２ａ、１２ｂ  側板、１３  電力制御装置、１４  分離爪
１５ａ、１５ｂ  加圧ローラベアリング、１６  サーミスタ
１７  制御回路、１８  遮蔽部材、１９  ギアポジションセンサ
２０  駆動ギア、２１  駆動モータ、２２  第一シャッターサーミスタ
２３  第二シャッターサーミスタ、５０、５０ａ、５０ｂ  Ｃ形止め輪
６０  ワッシャー、７０ａ、７０ｂ  断熱ブッシュ、１００  定着装置  
Ｗ１  最大サイズ幅、Ｗ２  小サイズ幅、Ｗ３  非通紙部
Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３、Ｕ４  凸部、ＣＬ  クリアランス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0005773774.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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