JP2002091213A - 定着装置の温度差抑制方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 定着装置の寿命を長くする。 【解決手段】 融着器１２の長さ方向の温度差は、融着
器１２の長手軸に対応する、融着器１２の長さよりも小
さい寸法の媒体３２によって融着器１２へと与えられる
熱的な負荷から生じ得る。媒体３２に接触している融着
器１２の表面の領域上の温度は、媒体３２に接触してい
ない表面の領域上の温度よりも低い。融着器１２の表面
の中心付近の温度を制御するためにフィードバックをか
けることによって、媒体３２に接触していない領域の融
着器３２の表面の温度は、ヒートパイプ１０２を用いな
い場合には、融着器１２を損傷する程度まで高くなり得
る。融着器１２に含まれるヒートパイプ１０２によっ
て、融着器１２の表面の比較的温度が高い領域から比較
的温度が低い領域へと熱が流れる。これによって、融着
器１２の表面の温度の最大温度が低くなり、融着器１２
の長さ方向の温度差が緩和される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、定着装置の全域で
温度を均一化することに関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真式プリンタまたは複写機のよう
な画像作成装置では、トナーのような着色材料の粒子を
使用して画像が媒体上に形成される。トナーは、定着装
置のような加熱装置を使用して熱および圧力を加えるこ
とによって媒体の表面に結合される。定着の際には、媒
体との接触部から定着装置に熱負荷が加えられる。定着
装置の表面の温度は、熱負荷に接触している領域で降下
する。熱負荷が定着装置の表面の全域で一様でなけれ
ば、非一様温度分布が生ずる。たとえば、（大きなサイ
ズの媒体に画像を形成することができる電子写真式画像
作成装置で使用するとき、封筒、葉書、または書状サイ
ズの媒体のような）幅の狭い媒体が定着装置を通過する
と、定着装置の表面の、媒体に接触している区域で温度
が（媒体と接触する前の温度と比較して）下がるが、媒
体の幅の外側の定着装置の表面の区域は（媒体と接触す
る前の温度に対して）温度が高くなる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】通常、媒体経路内にあ
る定着装置の表面の温度は、負のフィードバックを利用
して制御される。熱負荷を加えることに応答して、定着
装置に加えられる電力が、熱負荷を加えることから生ず
る温度の降下を相殺しようとして、増大する。しかし、
媒体に接触していない定着装置の表面のこれらの区域
は、定着装置に供給される電力の増大のため、（フィー
ドバックに使用される温度センサの位置にもよるが）温
度が上昇する可能性がある。その結果高くなった温度
は、定着装置を損傷させるのに十分であるかもしれな
い。その表面の全域で温度均等化の改善を達成できる加
熱装置が必要である。

【０００４】

【課題を解決するための手段】したがって、加熱装置の
温度差を減らす方法が開発されてきている。画像作成装
置では、加熱装置の温度差を減らす方法には、加熱装置
に電力を供給して熱を発生させるステップが含まれる。
この方法には更に、加熱装置を媒体と接触させるステッ
プが含まれる。他に、この方法には、熱を前記ヒートパ
イプを介して伝えて温度差の大きさを減らすステップが
含まれる。

【０００５】画像作成装置内にて媒体に熱を与える加熱
装置は、ヒートパイプを備えている。加えて、加熱装置
は、熱を媒体に与えるように配置された発熱体を備えて
いる。ヒートパイプは、媒体によって熱負荷の与えられ
た発熱体の第１の領域に熱を与えるしくみを有し、媒体
によって熱負荷の与えられていない発熱体の第２の領域
から熱を受け取るしくみを有している。更に、加熱装置
は、ヒートパイプおよび発熱体に機械的支持を与えるよ
う構成された支持部材を備えている。

【０００６】定着装置は、ヒートパイプおよびヒートパ
イプに機械的支持を与えるように配置された支持部材を
備えている。加えて、定着装置は、発熱体および発熱体
からの熱を反射するように構成された反射器を備えてい
る。更に、定着装置は、ヒートパイプに接触しておりヒ
ートパイプおよび支持部材を囲む膜を備えている。反射
器には発熱体からの熱を膜に反射させる位置がある。

【０００７】定着装置は、ヒートパイプおよび発熱体を
備えている。ヒートパイプはまた発熱体からの熱をヒー
トパイプに伝え、この熱をヒートパイプから発熱体に伝
えるしくみを有する。ヒートパイプは更に、ヒートパイ
プおよび発熱体に機械的支持を与えるように配置された
支持部材を備えている。他に、ヒートパイプは、ヒート
パイプ、発熱体、および支持部材を囲む膜を備えてい
る。

【０００８】加熱装置の実施形態の更に十分な理解は、
付図に関連して行なう下記詳細説明を考察することによ
って得ることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】加熱装置は、本明細書に開示され
ている例示的な実施形態に限定されない。更に、定着装
置のような加熱装置の実施形態を、電子写真式プリンタ
のような画像作成装置に関して説明するが、加熱装置の
実施形態を電子写真式複写機、ファクシミリ機械、およ
び類似のもののような他の電子写真式画像作成装置に便
利に使用できることを理解すべきである。加えて、加熱
装置の実施形態を、媒体に施されたインクを乾かすのに
ヒータを利用する、インクジェットプリンタのような、
画像作成装置に使用するよう適合させることができる。

【００１０】最近の世代の電子写真式画像作成装置は、
高い電力効率、および印刷仕事の開始から媒体の第１の
ユニットに関する画像作成動作の終了までの間の期間の
短縮化を設計目標とする。定着装置の性能はこれら二つ
の性能属性にかなり影響する可能性がある。この目的の
達成を補助するのに、（たとえば、ポリイミド材料から
作られた）円筒形の膜のような熱的質量（ｔｈｅｒｍａ
ｌ ｍａｓｓ）の低い円筒形部材が定着装置の外層とし
て使用されている。低い熱的質量によって、定着装置の
温度をアイドル状態から急速に増大させることができ
る。トナーを媒体に定着させるための熱は発熱体によっ
て膜を介して媒体に供給される。発熱体は、発熱体の長
さ方向において実質的に一定な電力を供給する。

【００１１】１ユニットの媒体のような熱負荷が膜に接
触すると、熱が膜から媒体に伝えられ、膜の温度が最初
下がる。しかし、定着装置は一般に、膜の表面の温度を
定着プロセス中、定着装置の長さ方向において動作温度
に実質的に等しく維持しようとするフィードバックに使
用される温度センサを備えている。熱負荷が加えられた
ことに応答して、定着装置に供給される電力が増大して
温度降下を相殺する。定着装置の温度が媒体による熱負
荷に応答する仕方は、１つには、定着装置の長さに対応
する媒体の寸法の大きさおよび定着装置上の温度センサ
の位置によって決まる。

【００１２】温度センサにも接触している膜の所定領域
を使用される最も狭いタイプの媒体が覆うように温度セ
ンサが定着装置の長さ方向に設置されている定着装置を
考える。媒体が十分広ければ、フィードバックによっ
て、膜の表面温度が定着装置のほとんどの長さにわたり
動作温度に維持される。しかし、定着装置の長さに対し
て狭い媒体が定着装置に接触すれば、媒体に接触してい
る領域にある膜の温度は熱負荷のため最初降下し、次に
フィードバックが動作して定着装置の長さにわたり供給
される電力が増大して温度センサに近い領域にある膜の
温度が動作温度に実質的に等しく落ち着く。媒体によっ
て覆われている領域の外側の膜の表面の領域は動作温度
より高い温度になる。これらの領域の温度はポリイミド
層を損傷するのに十分な温度にまで上昇することがあ
る。

【００１３】温度センサに接触している膜の領域を最も
普通に使用されるタイプの媒体が覆うが、使用される更
に狭い形式の媒体がこの領域を覆わないように、定着装
置の長さ方向に温度センサが設置されている定着装置を
考える。定着装置に熱負荷を与える媒体が十分広けれ
ば、フィードバックによって膜の表面温度が定着装置の
大部分の長さにわたり動作温度に実質的に等しく維持さ
れる。しかし、温度センサに接触する膜の領域を覆わな
いくらいの十分狭い媒体の場合には、媒体で覆われない
膜の表面は、動作温度に実質的に等しいが、媒体によっ
て覆われる膜の表面は定着装置の動作温度より実質的に
低い。媒体によって覆われる領域の温度が十分低けれ
ば、トナーは媒体に適切に定着されない。

【００１４】膜の熱的質量は定着装置の他の実装物に使
用されているローラより低い。このため、膜の表面温度
は定着装置のアイドル状態の期間中の温度から定着装置
の動作温度に急速に変化することができる。しかし、膜
の熱的質量が低くなると、膜に貯えられる熱が比較的少
ないから、熱負荷が与えられたときの表面温度の大きさ
の変化も大きくなる。これによって、温度センサの位置
にもよるが、膜の損傷が多くなるかまたは媒体へのトナ
ーの定着品質が下がる。

【００１５】膜の表面にわたり温度差の大きさを減らす
のに、この明細書に開示した定着装置の実施形態には、
ヒートパイプの諸々の実施形態がある。ヒートパイプ
は、熱を定着装置の高温領域から定着装置の低温領域に
十分急速に分散させて膜の損傷の可能性を減らすか、ま
たは媒体へのトナーの定着品位を向上させる。

【００１６】図１に示したのは、融着器１２（ｆｕｓｅ
ｒ：定着器）のような一実施形態の定着装置を備えてい
る、電子写真式プリンタ１０のような、電子写真式画像
作成装置の一実施形態の簡略断面図である。帯電ローラ
１４のような帯電装置を使用して光伝導体ドラム１６の
ような光伝導体表面を所定電圧まで帯電させる。レーザ
スキャナ１８の内部にあるレーザダイオード（図示せ
ず）が、レーザビーム２０を放出するが、このビーム
は、光伝導体ドラム１６の表面を横断して掃引されるに
つれて、オンおよびオフに脈動し、光伝導体ドラム１６
の表面を選択的に除電する。光伝導体ドラム１６は、矢
印２２で示したように時計方向に回転する。光伝導体ド
ラム１６の表面電圧が選択的に除去されてしまった後
に、現像ローラ２４のような現像装置を使用して、光伝
導体ドラム１６に乗っている静電潜像を現像する。トナ
ー２６は、電子写真式印刷カートリッジ３０のトナー貯
蔵室２８に貯蔵されており、トナー貯蔵室２８の中の場
所から現像ローラ２４に移動する。現像ローラ２４の中
に設置されている磁石がトナー２６を現像ローラ２４の
表面に磁気的に吸引する。現像ローラ２４が反時計方向
に回転するにつれて、光伝導体ドラム１６の表面の除電
区域に対向する部分の現像ローラ２４の表面にあるトナ
ー２６が光伝導体ドラム１６の表面と現像ローラ２４の
表面との間の隙間を越えて移動し、静電潜像を現像する
ことができる。

【００１７】印刷媒体３２のような媒体が用紙トレイ３
４から給紙（ｐｉｃｋｕｐ）ローラ３６によって電子写
真式プリンタ１０の媒体経路に装填される。印刷媒体３
２は、駆動ローラ３８によって媒体経路を移動する。光
伝導体ドラム１６が時計方向に回転し続けるにつれて、
除電区域にトナーが付着していた光伝導体ドラム１６の
表面が、転写ローラ４０のような転写装置によって帯電
させられた印刷媒体３２に接触し、トナー２６の粒子が
光伝導体ドラム１６の表面から引き離されて印刷媒体３
２の表面に吸着する。光伝導体ドラム１６の表面から印
刷媒体３２の表面へのトナー２６の粒子の転写は、完全
に効率的というわけではないので、幾らかのトナー粒子
が光伝導体ドラム１６の表面に残る。光伝導体ドラム１
６が回転し続けると、その表面に付着したままになって
いるトナー粒子はクリーニングブレード４２によって除
去され、廃棄トナー・ホッパ内に貯留される。

【００１８】印刷媒体３２が媒体経路を光伝導体ドラム
１６を通過して移動するにつれて、コンベア４６が印刷
媒体３２を融着器１２に送り出す。融着器１２は、一実
施形態のヒートパイプを備えている。印刷媒体３２は圧
力ローラ４８と融着器１２との間を通過する。圧力ロー
ラ４８は、電子写真式プリンタ１０にある歯車列（図１
には図示してない）に連結されている。圧力ローラ４８
と融着器１２との間を通過する印刷媒体３２は、圧力ロ
ーラ４８によって融着器１２に対して押しつけられる。
圧力ローラ４８が回転するにつれて、印刷媒体３２は、
融着器１２と圧力ローラ４８との間に引きこまれる。融
着器１２によって印刷媒体３２に加えられる熱は、トナ
ー２６を印刷媒体３２の表面に定着させる。

【００１９】コントローラ５０が電力制御回路の一実施
形態である電力制御回路５２に接続されている。電力制
御回路５２は、融着器１２に設けられている発熱体に供
給される電力を制御し、それによって定着装置の動作温
度を制御する。電力制御回路５２は、融着器１２に加え
られる単位時間あたりの線間電圧のサイクル数を調節す
ることによって融着器１２に供給される平均電力を制御
する。融着器１２を出てから、排紙（ｏｕｔｐｕｔ）ロ
ーラ５４が印刷媒体３２を排紙トレイ５６に押し出す。

【００２０】電子写真式プリンタ１０は、フォーマッタ
５８を備えている。フォーマッタ５８は、表示リスト、
ベクトル図形、またはラスタ印刷データのような印刷デ
ータを、コンピュータ６０に入っているアプリケーショ
ンプログラムと連携して動作する印刷ドライバから受取
る。フォーマッタ５８は、この比較的高レベルの印刷デ
ータを２進印刷データのストリームに変換する。フォー
マッタ５８は、２進印刷データのストリームをコントロ
ーラ５０に送る。他に、フォーマッタ５８およびコント
ローラ５０は、電子写真式印刷プロセスを制御するのに
必要なデータを交換する。コントローラ５０は、２進印
刷データのストリームをレーザスキャナ１８に供給す
る。レーザスキャナ１８のレーザダイオードに送られる
２進印刷データのストリームを使用してレーザダイオー
ドを脈動させ、静電潜像を光伝導体ドラム１６の上に作
る。

【００２１】２進印刷データのストリームをレーザスキ
ャナ１８に与えることに加えて、コントローラ５０は帯
電ローラ１４、現像ローラ２４、および転写ローラ４０
のような、電子写真式プロセスに使用される構成要素に
電圧および電流を供給する高電圧電源（図１には図示し
てない）を制御する。更に、コントローラ５０は、プリ
ンタの歯車列に電力を与える駆動モータ（図１には図示
してない）を制御し、またコントローラ５０は、印刷媒
体３２を電子写真式プリンタ１０の媒体経路を通して移
動させるのに必要な様々なクラッチおよび用紙送りロー
ラを制御する。

【００２２】図２に示してあるのは、融着器１２の第１
の実施形態の断面図である。発熱（加熱）体１００は、
電力制御回路５２によって供給される電力から熱を発生
させる。ヒートパイプの一実施形態であるヒートパイプ
１０２は、発熱体１００から熱を受取るよう構成されて
いる。ヒートパイプ１０２は、熱を発熱体１００の長さ
方向に拡散させ、発熱体１００の長さ方向に変化する熱
負荷から生ずる温度差を減らす。膜１０４が発熱体１０
０およびヒートパイプ１０２を囲んでいる。熱は、膜１
０４を介して伝えられ、トナー２６を印刷媒体３２に定
着させる。枠１０６のような第１の支持部材が融着器１
２に設けられていて、膜１０４の形状を維持するように
支持する。補剛材（スティフナ）１０８のような、第２
の支持部材が枠１０６に接触している。補剛材１０８
は、圧力ローラ４８に対して機械的に荷重をかけるのに
融着器１２が十分剛くなるように、枠１０６を機械的に
支持する。発熱体１００およびヒートパイプ１０２は、
枠１０６に形成された溝の中に収納されている。機械的
支持を枠１０６および補剛材１０８を使用して融着器１
２に与えているが、これらの部品の機能を結合させて、
支持部材の一実施形態のような単一の部材に実現可能で
あることを認識すべきである。このように実装された融
着器１２においては、枠１０６はプラスチック材料から
形成され、補剛材１０８は金属から形成されている。し
かし、これら部品の機能を支持部材に結合された一実施
形態では、プラスチック、金属、セラミック、またはこ
れら材料の任意の組合せのような、多様な材料を使用で
きる。

【００２３】ヒートパイプ１０２は、発熱体１００によ
って与えられた熱を拡散させて、そうしない場合には印
刷媒体３２による融着器１２の熱負荷から融着器１２の
長さ方向に生じてしまう温度差を緩和させるという作用
を果たす。先に記したように、融着器１２の長さ方向に
おけるこれら温度差の位置は、融着器１２の長手軸に平
行な印刷媒体の寸法によって決まる。ヒートパイプ１０
２は、その長さ方向の端から端まで発熱体１００に接触
している。

【００２４】ヒートパイプ１０２と発熱体１００との接
触によって、熱は発熱体１００とヒートパイプ１０２と
の間を移動する。ヒートパイプ１０２と発熱体１００と
の間の熱伝導度を向上させるには、熱的化合物（ｔｈｅ
ｒｍａｌ ｃｏｍｐｏｕｎｄ）のような熱伝導性の材料
をヒートパイプ１０２と発熱体１００との間に配置でき
る。熱的化合物は、発熱体１００とヒートパイプ１０２
との間の境界にある表面間の空隙を埋め、それによって
発熱体１００とヒートパイプ１０２との間の熱伝導度を
増大させるという機能を発揮する。しかし、発熱体１０
０とヒートパイプ１０２との間の熱伝導度が熱的化合物
の使用を必要としないくらい十分なことがありうる。こ
れは、たとえば、発熱体１００とヒートパイプ１０２と
の間の境界で比較的高い割合の利用可能な表面積が隙間
埋め材料を使用しないでも接触していれば、可能であ
る。

【００２５】ヒートパイプ１０２の一実施形態には、断
面が長方形の銅管が一般的である。製作中に管の内部空
間から空気を実質的に排出し、水のような少量の動作流
体を管の内部空間に付加する。ヒートパイプ１０２の動
作温度範囲全体で水が流体のまま存在できるように十分
な水を供給する。管は封止されて、内部に水が閉じこめ
られる。液相と蒸気相との間の水の相変化によって、ヒ
ートパイプ１０２における熱の伝達が補助される。

【００２６】ヒートパイプ１０２は熱伝達ループを通じ
て温度差を減らすように動作する。温度センサを融着器
１２の中心の近くに設置して多数の比較的狭いユニット
の印刷媒体３２を取り扱う印刷作業を考える。印刷媒体
３２のユニットが融着器１２と圧力ローラ４８との間を
通過すると、融着器１２の表面の印刷媒体３２に接触し
ている領域の温度が実質的に動作温度に等しい温度にな
るように、熱負荷のため発熱体１００を加熱するのに供
給される電力が増加する。印刷媒体３２に接触していな
い融着器１２の表面の領域は、発熱体１００の対応する
領域の温度が上昇するにつれて上昇し、融着器１２の動
作温度よりも温度が高くなる。

【００２７】発熱体１００からの熱は、電力が発熱体に
供給されると、ヒートパイプ１０２に伝えられる。ヒー
トパイプ１０２の内部にある水は、熱がヒートパイプ１
０２に伝えられるにつれて蒸発する。蒸発した水によっ
てヒートパイプ１０２の中で増加する圧力は、液体の水
と水蒸気との間の平衡状態を急速に確立する。

【００２８】ヒートパイプ１０２の比較的熱い領域（発
熱体１００の比較的熱い領域および印刷媒体３２が接触
しない融着器１２の領域に対応する）では、これらの領
域の温度がヒートパイプ１０２の内部の圧力での水の蒸
発温度より高いので、ヒートパイプ１０２のこれらの領
域にある水が蒸発する。蒸発によって熱が比較的熱い領
域から除去され、これらの領域の温度が下がる。熱は蒸
発した水に貯えられる。ヒートパイプ１０２の比較的冷
たい領域に近い（発熱体１００の比較的冷たい領域およ
び印刷媒体３２が接触している融着器１２の領域に対応
する）ヒートパイプ１０２の中の水蒸気は、これらの領
域の温度がヒートパイプ１０２の内部の圧力での水の蒸
発温度より低いので、ヒートパイプ１０２のこれらの領
域にある水蒸気を凝縮させる。凝縮によって熱が水蒸気
から比較的冷たい領域に移り、これらの領域の温度が上
昇する。凝縮した水は、比較的冷たい領域から比較的熱
い領域に毛管作用によって戻る。ワイヤの網またはヒー
トパイプ１０２の内部の溝つき表面が、毛管作用によっ
て液体の水を移動させるのに使用される。しかし、ヒー
トパイプのいくつかの実施形態を、凝縮水を移動させる
ための内部構造を必要とせずに液体の水を比較的熱い領
域に戻して蒸発を可能とするように構成することができ
る。

【００２９】熱が除去されるヒートパイプ１０２の領域
は、熱を発熱体１００の対応する領域から奪い取り、そ
れによって融着器１２の表面の対応する領域の温度を下
げる。熱が与えられるヒートパイプ１０２の領域は、熱
を発熱体１００の対応する領域に分配し、それによって
融着器１２の表面の対応する領域の温度を上げる。この
ようにして、ヒートパイプ１０２は熱を比較的熱い領域
から比較的冷たい領域に再配分し、それによって融着器
１２の長さ全体において温度差の大きさを減少させ、融
着器１２の表面を形成する膜１０４の熱損傷の可能性を
減らす。定着装置の長手軸の端近くに温度センサを備え
ている融着器にヒートパイプ１０２を使用すれば、ヒー
トパイプ１０２は熱を融着器の長さ方向に再配分し、融
着器の長さの大部分において適切な定着温度を維持す
る。

【００３０】画像作成動作を開始する前には、電力を融
着器１２に供給しない。融着器１２の熱的質量が低いの
で、電力が加えられていない状態の融着器１２の温度か
ら融着器１２の動作温度に急速に到達させることができ
る。ヒートパイプを、アイドル状態の時に融着器の動作
温度に急速に到達させることができる待機温度に維持さ
れている融着器に使用すると有利であることを認識すべ
きである。画像作成動作を開始してから短時間で電力制
御回路５２が融着器１２に供給された電力を印加して、
その温度を動作温度にまで上げる。電力制御回路５２が
供給された電力を融着器１２に印加した後にヒートパイ
プ１０２が伝熱機能を十分急速に発揮し、融着器１２の
長さ全体の温度差を制御し、平衡期間中のみならず融着
器１２の温度上昇期間中にも、膜１０４が損傷温度に到
達する可能性を減らす。

【００３１】ヒートパイプ１０２を実現するために多種
多様にヒートパイプを実装できることを認識すべきであ
る。ヒートパイプ１０２が備える管を銅以外の材料から
構成できる。たとえば、ヒートパイプ１０２の管を形成
する材料にはステンレス鋼、ニッケル、アルミニウム、
またはセラミックがある。加えて、多様な動作流体を伝
熱媒体として使用できる。たとえば、動作流体として使
用できる液体には窒素、アンモニア、またはメタノール
がある。ヒートパイプ１０２に使用できる所定等級のヒ
ートパイプの例は、インデック・コーポレーション（Ｉ
ｎｄｅｋ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）が供給しているＴ
ＨＥＲＭ-Ａ-ＰＩＰＥヒートパイプである。定着装置で
役立つヒートパイプの性能属性は、熱をヒートパイプの
比較的高温の領域から比較的低温の領域に移動させるそ
の能力である。

【００３２】図３Ａおよび図３Ｂに示したのは、インデ
ック・コーポレーションのヒートパイプ（型式番号Ｈ-
３３１-１５０）二つを使用して融着器のヒートパイプ
の温度平衡特性を実証する試験構成の簡略図である。こ
の構成では、二つの標準インデックヒートパイプを同等
の大きさの単一標準インデックヒートパイプの代わりに
使用して、ヒートパイプが融着器に与える熱質量を減ら
している。しかし、所要熱的質量を得るよう設計された
単一のヒートパイプを使用できることを認識すべきであ
る。融着器の抵抗性発熱要素の長さのほぼ二分の一が二
つのヒートパイプと緊密に接触するようにヒートパイプ
を収容するように修正された融着器を試験構成として使
用した。この構成を選択したのは、ヒートパイプを使用
している場合と使用していない場合の融着器の温度勾配
を示すためである。

【００３３】融着器の長手軸方向の幅が約４.２５イン
チの媒体を用いて、融着器をレーザプリンタ内で動作さ
せた。媒体の中心が融着器の長手軸の中心に非常に近接
して位置するように媒体がレーザプリンタの媒体経路を
通って移動した。感熱ビデオカメラを使用して、１０ユ
ニットの媒体がレーザプリンタを通過してから非常に短
時間後に融着器の表面の温度プロフィルを測定した。位
置２００は、ヒートパイプを有する融着器の側面の位置
であって、融着器上にある媒体の接触域の外側の位置に
対応する。位置２０２は、ヒートパイプを有する融着器
の側面の、融着器上にある媒体の接触域内の位置に対応
する。位置２０４は、ヒートパイプを備えない融着器の
側面の、融着器上にある媒体の接触域内の位置に対応す
る。位置２０６は、ヒートパイプを備えない融着器の側
面の、融着器上の媒体の接触域の外側の位置に対応す
る。これらの位置での測定結果は次のとおりである。

【００３４】 位置２００ １３７.１４℃ 位置２０２ １２２.１４℃ 位置２０４ １００.３９℃ 位置２０６ １５８.４９℃ 温度測定データからわかるように、ヒートパイプを使用
すると温度差が減少する。ヒートパイプを有する融着器
の側面上の媒体の接触域の内側の位置と外側の位置との
間の温度差は、摂氏１５度である。しかし、ヒートパイ
プを備えない融着器の側面上の媒体の接触域の内側の位
置と外側の位置との間の温度差は、約摂氏５８度であ
る。更に、融着器を有する側面および融着器を備えない
側面について媒体の接触域の外側の領域の間の温度差
は、約摂氏２０度である。したがって、ヒートパイプは
融着器の端から端までの温度差を減らすのに、および融
着器がさらされる最高温度を低下させるのに有効であ
る。

【００３５】定着装置の一実施形態をセラミック基板の
表面に抵抗性発熱体を有する融着器に関して説明してき
たが、ヒートパイプを、ハロゲン電球発熱体、誘導性
（ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ）発熱体、または他の形式の発熱
体を使用する定着装置の実施形態で温度差を減らすのに
使用できることを認識すべきである。更に、定着装置の
一実施形態を、媒体に伝達する熱が通過する表面の内部
に発熱体が設置された融着器に関して説明してきたが、
ヒートパイプを、媒体に伝達する熱が通過する表面の外
部に発熱体が設置された融着器の実施形態で温度差を減
らすのに使用できることを認識すべきである。たとえ
ば、定着装置の一実施形態を、表面全体の温度差を減ら
すために表面と接触しているヒートパイプの一実施形態
を用いると共に表面の外部にあるヒータおよび反射体を
使用して構成できる。

【００３６】図４から図１０までに示してあるのは、ヒ
ートパイプに対する発熱体の設置の想定可能な構成をほ
んの幾例分か示す、定着装置の実施形態の変形例の簡略
断面図である。図４で、熱パイプ３００は、発熱体３０
４の反対側で膜３０２に接触するよう設置されている。
膜３０２の領域がヒートパイプ３００上を回転するにつ
れて、ヒートパイプ３００に接触している膜３０２の領
域の温度差が減少する。図５では、ヒートパイプ４００
が発熱体４０２と膜４０４との間に設置されている。発
熱体４０２が発生する熱はヒートパイプ４００を通って
膜４０４に流入する。非一様熱負荷によって生ずる膜４
０４の長さ方向の温度差は、比較的高い熱負荷を有する
膜４０４の領域に接触するヒートパイプ４００の領域を
通る熱流を更に多くする。

【００３７】図６で、二つの発熱体５００、５０２がヒ
ートパイプ５０４に接触している。熱は発熱体５００、
５０２から、ヒートパイプ５０４および圧力板５０６を
通って膜５０８に流入する。図７で、ヒートパイプ６０
０は、環状断面を有する円筒を備えている。発熱体６０
２がヒートパイプ６００の内側に同心に設置されてい
る。熱は、発熱体６０２からヒートパイプ６００を通っ
て膜６０４に流入する。図８で、発熱体７００がヒート
パイプ７０２と圧力板７０４との間に設置されている。
熱化合物７０５のような熱伝導性材料が、さもなければ
ヒートパイプ７０２と発熱体７００との間の境界面に存
在するかもしれない隙間を埋めて、それらの間の伝熱を
補助している。熱は、圧力板７０４を介して膜７０６に
伝えられる。図９で、反射体８００が発熱体８０２によ
って発生された熱を膜８０４に反射する。ヒートパイプ
８０６が熱を定着装置の長さ方向に分散させ、媒体との
接触から生ずる温度差の大きさを減らす。圧力板８０８
によって膜８０４に対して圧力ローラ４８が負荷をかけ
ることが可能になる。図１０で、発熱体９００が熱を膜
９０２の上に放射する。ヒートパイプ９０４が熱を膜９
０２全体に分散させ、媒体との接触から生ずる温度差の
大きさを減らす。圧力板９０６によって膜９０２に対し
て圧力ローラ４８が負荷をかけることが可能になる。

【００３８】図１１に示してあるのは、加熱装置を使用
して加熱装置全体の温度差を減らす方法の高レベル流れ
図である。最初に、ステップ１０００で、電力を加熱装
置に加える。次に、ステップ１００２で、加熱装置の温
度が加熱装置の使用に（たとえばトナーを媒体に固定す
るのに、または媒体上のインクを乾かすのに）適切な動
作温度範囲内の値に達する。次に、ステップ１００４
で、１ユニットの媒体が加熱装置に接触し、それによっ
て熱負荷が加熱装置に加えられ、加熱装置の長さ方向に
温度差が発生する。次に、ステップ１００６で、熱が比
較的高温の加熱装置の領域からヒートパイプに流入し、
それによってこれらの領域の温度が下がる。最後に、ス
テップ１００８で、熱がヒートパイプから比較的低温の
加熱装置の領域に流入し、それによってそれらの領域の
温度が上がる。

【００３９】加熱装置の幾つかの実施形態を例示し、且
つそれらの形態を説明してきたが、当業者には、本発明
の精神から、または付記した「特許請求の範囲」の範囲
から逸脱することなく、それらの実施形態に様々な修正
を行なうことができることが容易に明らかである。

【００４０】本発明の第１の態様は、画像作成装置（１
０）において、加熱装置（１２）の温度差を減らす方法
であって、前記加熱装置（１２）に電力を供給して熱を
発生させるステップ（１０００）と、前記加熱装置（１
２）に媒体（３２）を接触させるステップ（１００４）
と、ヒートパイプ（１０２、２００、２０２、３００、
４０２、５０４、６００、７０２、８０６、９０４）を
介して熱を移動させて温度差の大きさを減らすステップ
（１００６）とを備えることを特徴とする温度差抑制方
法である。

【００４１】第２の態様は、熱を移動させる前記ステッ
プ（１００６）には、第１の温度である前記加熱装置
（１２）の第１の領域から第２の温度である該加熱装置
（１２）の第２の領域に熱を移動させるステップが含ま
れ、前記第１の温度は前記第２の温度よりも高いことを
特徴とする第１の態様の温度差抑制方法である。

【００４２】第３の態様は、更に、前記第２の領域の温
度を上げるステップと、前記第1の領域の温度を下げる
ステップとを有することを特徴とする第２の態様の温度
差抑制方法である。

【００４３】第４の態様は、前記加熱装置（１２）の前
記第1の領域は、前記媒体（３２）によって熱的に負荷
をかけられてはいない該加熱装置（１２）の領域に対応
し、前記加熱装置（１２）の前記第２の領域は前記媒体
（３２）によって熱的に負荷をかけられている該加熱装
置（１２）の領域に対応し、前記熱を前記第1の領域か
ら移動させる前記ステップ（１００６）が、前記加熱装
置（１２）が備える発熱体（１００、３０４、４００、
５００、５０２、６０２、７００、８０２、９００）か
ら前記ヒートパイプ（１０２、２００、２０２、３０
０、４０２、５０４、６００、７０２、８０６、９０
４）に該熱を伝達させるステップを備え、前記第２の領
域に前記熱を移動させる前記ステップ（１００６）が、
該熱を前記ヒートパイプ（１０２、２００、２０２、３
００、４０２、５０４、６００、７０２、８０６、９０
４）から前記発熱体（１００、３０４、４００、５０
０、５０２、６０２、７００、８０２、９００）に伝達
させるステップを備えることを特徴とする第３の態様の
温度差抑制方法である。

【００４４】第５の態様は、前記加熱装置（１２）が定
着装置（１２）を備えることを特徴とする第４の態様の
温度差抑制方法である。

【００４５】第６の態様は、画像作成装置（１０）内に
て媒体（３２）に熱を供給する加熱装置（１２）であっ
て、ヒートパイプ（１０２、２００、２０２、３００、
４０２、５０４、６００、７０２、８０６、９０４）
と、前記媒体（３２）に熱を供給するように配置されて
いる発熱体（１００、３０４、４００、５００、５０
２、６０２、７００、８０２、９００）と、前記ヒート
パイプ（１０２、２００、２０２、３００、４０２、５
０４、６００、７０２、８０６、９０４）および前記発
熱体（１００、３０４、４００、５００、５０２、６０
２、７００、８０２、９００）を機械的に支持するよう
に配置された支持部材（１０６）とを備え、前記ヒート
パイプ（１０２、２００、２０２、３００、４０２、５
０４、６００、７０２、８０６、９０４）は、前記媒体
（３２）によって熱的に負荷をかけられている前記発熱
体（１００、３０４、４００、５００、５０２、６０
２、７００、８０２、９００）の第１の領域に熱を供給
するよう配置され、該媒体（３２）によって熱的に負荷
をかけられていない該発熱体（１００、３０４、４０
０、５００、５０２、６０２、７００、８０２、９０
０）の第２の領域から熱を受け取るように配置されてい
ることを特徴とする加熱装置（１２）である。

【００４６】第７の態様は、更に、前記ヒートパイプ
（１０２、２００、２０２、３００、４０２、５０４、
６００、７０２、８０６、９０４）、前記支持部材（１
０６）、および前記発熱体（１００、３０４、４００、
５００、５０２、６０２、７００、８０２、９００）を
囲む膜（１０４、３０２、４０４、５０８、６０４、７
０６、８０４、９０２）を備え、前記膜（１０４、３０
２、４０４、５０８、６０４、７０６、８０４、９０
２）は前記媒体（３２）に接触し、前記発熱体（１０
０、３０４、４００、５００、５０２、６０２、７０
０、８０２、９００）が前記支持部材（１０６）と前記
ヒートパイプ（１０２、２００、２０２、３００、４０
２、５０４、６００、７０２、８０６、９０４）との間
に設置されている状態で前記ヒートパイプ（１０２、２
００、２０２、３００、４０２、５０４、６００、７０
２、８０６、９０４）が前記膜（１０４、３０２、４０
４０８、６０４、７０６、８０４、９０２）を介して前
記媒体（３２）に熱を供給し、画像作成装置（１０）に
含まれることを特徴とする第６の態様の加熱装置（１
２）である。

【００４７】第８の態様は、ヒートパイプ（１０２、２
００、２０２、３００、４０２、５０４、６００、７０
２、８０６、９０４）と、前記ヒートパイプ（１０２、
２００、２０２、３００、４０２、５０４、６００、７
０２、８０６、９０４）に機械的支持を与えるように配
置された支持部材（１０６）と、発熱体（１００、３０
４、４００、５００、５０２、６０２、７００、８０
２、９００）と、前記発熱体（１００、３０４、４０
０、５００、５０２、６０２、７００、８０２、９０
０）からの熱を反射するように構成された反射器（８０
０）と、前記ヒートパイプ（１０２、２００、２０２、
３００、４０２、５０４、６００、７０２、８０６、９
０４）に接触し、該ヒートパイプ（１０２、２００、２
０２、３００、４０２、５０４、６００、７０２、８０
６、９０４）および前記支持部材（１０６）を囲む膜
（１０４、３０２、４０４、５０８、６０４、７０６、
８０４、９０２）とを備え、前記反射器（８００）が前
記発熱体（１００、３０４、４００、５００、５０２、
６０２、７００、８０２、９００）からの前記熱を反射
させるように位置決めされていることを特徴とする定着
装置（１２）である。

【００４８】第９の態様は、ヒートパイプ（１０２、２
００、２０２、３００、４０２、５０４、６００、７０
２、８０６、９０４）と、発熱体（１００、３０４、４
００、５００、５０２、６０２、７００、８０２、９０
０）と、前記ヒートパイプ（１０２、２００、２０２、
３００、４０２、５０４、６００、７０２、８０６、９
０４）および前記発熱体（１００、３０４、４００、５
００、５０２、６０２、７００、８０２、９００）を機
械的に支持するように配置された支持部材（１０６）
と、前記ヒートパイプ（１０２、２００、２０２、３０
０、４０２、５０４、６００、７０２、８０６、９０
４）、前記発熱体（１００、３０４、４００、５００、
５０２、６０２、７００、８０２、９００）、および前
記支持部材（１０６）を囲む膜（１０４、３０２、４０
４，５０８、６０４、７０６、８０４、９０２）とを備
え、前記ヒートパイプ（１０２、２００、２０２、３０
０、４０２、５０４、６００、７０２、８０６、９０
４）が発熱体（１００、３０４、４００、５００、５０
２、６０２、７００、８０２、９００）から該ヒートパ
イプ（１０２、２００、２０２、３００、４０２、５０
４、６００、７０２、８０６、９０４）に熱を伝えるよ
うに、且つ該ヒートパイプ（１０２、２００、２０２、
３００、４０２、５０４、６００、７０２、８０６、９
０４）から該発熱体（１００、３０４、４００、５０
０、５０２、６０２、７００、８０２、９００）に熱を
伝えるように配置されていることを特徴とする定着装置
（１２）である。

【００４９】第１０の態様は、前記発熱体（１００、３
０４、４００、５００、５０２、６０２、７００、８０
２、９００）が前記膜（１０４、３０２、４０４，５０
８、６０４、７０６、８０４、９０２）に接触し、前記
ヒートパイプ（１０２、２００、２０２、３００、４０
２、５０４、６００、７０２、８０６、９０４）が前記
発熱体（１００、３０４、４００、５００、５０２、６
０２、７００、８０２、９００）と前記支持部材（１０
６）との間に設置され、前記ヒートパイプ（１０２、２
００、２０２、３００、４０２、５０４、６００、７０
２、８０６、９０４）が水を含むことを特徴とする第９
の態様の定着装置（１２）である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 一実施形態の定着装置を備える画像作成装置
の模式断面図である。

【図２】 定着装置の一実施形態の模式図である。

【図３】 ヒートパイプの効果を測定するための試験構
成に使用された一実施形態の定着装置の模式図である。

【図４】 図３の定着装置の構成を例示する平面図であ
る。

【図５】 定着装置の実施形態の変形例を示す。

【図６】 定着装置の実施形態の変形例を示す模式図で
ある。

【図７】 定着装置の実施形態の変形例を示す模式図で
ある。

【図８】 定着装置の実施形態の変形例を示す模式図で
ある。

【図９】 定着装置の実施形態の変形例を示す模式図で
ある。

【図１０】 定着装置の実施形態の変形例を示す模式図
である。

【図１１】 加熱装置を使用する方法の高レベルのフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

１０ 画像作成装置 １２ 加熱装置 ３２ 媒体 １００，３０４，４００，５００，５０２，６０２，７
００，８０２，９００発熱体 １０２，２００，２０２，３００，４０２，５０４，６
００，７０２，８０６，９０４ ヒートパイプ １０４，３０２，４０４，５０８，６０４，７０６，８
０４，９０２ 膜 １０６ 支持部材 １０００〜１００８ ステップ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デービッド ジェー アルカーロ アメリカ合衆国 アイダホ83702 ボイズ ラ フォンタナウェイ 3668 (72)発明者 ケネス イー ヒース アメリカ合衆国 アイダホ83709 ボイズ サウスコールロード 5363 (72)発明者 ビー マーク ハースト アメリカ合衆国 アイダホ83713 ボイズ ウェスト ツリー ライン コート 10902 (72)発明者 マーク ウィブルズ アメリカ合衆国 アイダホ83706 ボイズ ラブキンストリート 5600 Ｆターム(参考） 2H033 AA03 BB04 BB13 BB14 BB21 BB24 BB28 CA07 CA23 CA30 CA44

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像作成装置（１０）において、加熱装
   置（１２）の温度差を減らす方法であって、 前記加熱装置（１２）に電力を供給して熱を発生させる
   ステップ（１０００）と、 前記加熱装置（１２）に媒体（３２）を接触させるステ
   ップ（１００４）と、 ヒートパイプ（１０２、２００、２０２、３００、４０
   ２、５０４、６００、７０２、８０６、９０４）を介し
   て熱を移動させて温度差の大きさを減らすステップ（１
   ００６）とを備えることを特徴とする温度差抑制方法。