JP2011070196A

JP2011070196A - 定着器

Info

Publication number: JP2011070196A
Application number: JP2010212834A
Authority: JP
Inventors: Hisahiro Sone; 寿浩曽根; Kazuhiko Kikuchi; 和彦菊地; Satoshi Kinouchi; 聡木野内; Hiroshi Nakayama; 浩中山; Hiroyuki Kunugi; 宏之功刀; Setsuo Takada; 節夫高田; Hideji Yokoyama; 秀治横山; Yoshiaki Okano; 義明岡野
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba TEC Corp
Priority date: 2009-09-22
Filing date: 2010-09-22
Publication date: 2011-04-07
Also published as: US20110070006A1; CN102023551A

Abstract

【課題】より高速に熱を均一化できる均熱ローラやこれを備えた定着器を提供する。
【解決手段】本発明の均熱ローラ６は、金属パイプ６１と、前記金属パイプ６１の内側にあり、前記金属パイプ６１より熱膨張率が高いヒートパイプ６２と、前記ヒートパイプ６２外周面と前記金属パイプ６１内周面との間にあり、前記ヒートパイプ６２外周面と前記金属パイプ６１内周面とを接合するとともに、空気よりも熱伝導率が高い接合層６３と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、定着器に関する。

従来、シートに転写されたトナーを加熱する加熱ローラと、加熱ローラと協働してシートを挟むことでトナーをシートに圧着させる加圧ローラとを備える定着器が用いられる。定着器では、加熱ローラの軸方向においてシートが通過する通過部と通過しない非通過部とが生じる。通過部は、通過するシートにより熱を奪われるため、非通過部との間に大きな温度差が生じ、加熱ローラの軸方向においてシートに付与する加熱温度に大きな温度ムラが生じる場合がある。このような温度ムラは、シートに形成される画像の色ムラの原因となる。この問題に対し、加熱ローラの内部にヒートパイプを設けることで、加熱ローラに大きな温度ムラが生じることを抑制し、シートに付与する加熱温度を加熱ローラの軸方向において均一化する技術が知られる（例えば、特許文献１）。
また、加熱温度を均一化する技術として、ヒートパイプを内部に有するテンションローラを設け、テンションローラと加熱ローラとにベルトを巻き回す技術が知られる。この技術では、加熱ローラはベルトを加熱する。加熱されたベルトはシートを加熱する。その際、シートを加熱することにより生じるベルトの温度ムラをテンションローラが均一化する。温度ムラが均一化されたベルトがシートを加熱するので、シートに付与する熱をローラの回転軸方向において均一化できる。

近年の画像形成装置の高性能化に伴い、より高速に熱を均一化できる定着器が求められている。従って、本発明は、より高速に熱を均一化できる定着器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様は、トナーが転写されたシートを加熱する加熱回転体、前記加熱回転体と協働して前記シートを搬送する第１の回転体、および前記加熱回転体と協働して無端形状のベルトを回す第２の回転体のいずれかに備わる金属パイプと、前記金属パイプの内側にあり、前記金属パイプより熱膨張率が高いヒートパイプと、前記ヒートパイプ外周面と前記金属パイプ内周面との間にあり、前記ヒートパイプ外周面と前記金属パイプ内周面とを接合するとともに、空気よりも熱伝導率が高い接合層と、を備える定着器に関する。

以上に詳述したように、本発明によれば、より高速に熱を均一化できる定着器を提供することができる。

第１の実施形態の画像形成装置の断面図である。定着器を示す斜視図である。テンションローラの軸方向における断面図である。テンションローラの軸方向と直交する断面図である。金属パイプおよびヒートパイプの接合前の状態を示す断面図である。テンションローラの製造方法を説明するためのフローチャートである。定着器にＡ４―Ｒシートを通過させた際のベルトの温度分布を示す図である。第２の実施形態の金属パイプを示す断面図である。金属パイプの内部にヒートパイプを嵌め込んだ状態を示す図である。テンションローラを示す断面図である。第３の実施形態の金属パイプを示す断面図である。第４の実施形態の金属パイプを示す断面図である。テンションローラを示す断面図である。第５の実施形態のテンションローラの軸方向の断面図である。第６の実施形態の定着器を示す断面図である。加圧パッドを示す斜視図である。剥離板を示す平面図である。剥離板の構造を示す断面図である。変形例の剥離部材を示す平面図である。

以下、実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態の画像形成装置２００を示す断面図である。
画像形成装置２００は、画像読取部Ｒと、画像形成部Ｑと、を備える。画像読取部Ｒは、シート原稿およびブック原稿の画像をスキャンして読み取る。

画像形成部Ｑは、画像読取部Ｒが原稿から読み取った画像、或いは外部機器が画像形成装置２００に送信した印刷データに基づいて、シートにトナー像を形成する。
画像読取部Ｒは、原稿を所定の画像読取位置まで自動搬送する自動原稿搬送装置（ＡＤＦ：Auto Document Feeder）９を備え、この自動原稿搬送装置９によって自動搬送される原稿トレイ（所定の原稿載置台）Ｒｔに載置された原稿や、不図示の原稿台に載置される原稿の画像を、走査光学系１０によって読み取る。

画像形成部Ｑは、トナーカートリッジ１Ｙ〜１Ｋ、ピックアップローラ５１〜５４、感光体２Ｙ〜２Ｋ、現像ローラ３Ｙ〜３Ｋ、ミキサ４Ｙ〜４Ｋ、中間転写ベルト６０、定着器１００および排出トレイ８を備える。
また、本実施形態による画像形成装置２００は、プロセッサ８０１、ＡＳＩＣ回路８０２、メモリ８０３、操作表示部８０５および通信部８０７を備える。
プロセッサ８０１は、画像形成装置２００における各種処理を行う役割を有しており、またメモリ８０３に格納されているプログラムを実行することにより種々の機能を実現する役割も有する。メモリ８０３は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）、ＶＲＡＭ（Video RAM）であってもよく、画像形成装置２００において利用される種々の情報やプログラムを格納する役割を有する。

操作表示部８０５には、各種設定が表示される。操作表示部８０５は、ＬＣＤ（Liquid crystal display）、ＥＬ（Electronic Luminescence）、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）であってもよい。
各種設定は、操作表示部８０５を操作することにより変更される。操作表示部８０５は、タッチパネル式であってもよい。

以下、画像形成装置２００における処理の一例として、コピー処理の概要について説明する。
まず、ピックアップローラ５１〜５４によりカセットからピックアップされたシートは、シート搬送路内に供給される。シート搬送路内に供給されたシートは、複数のローラ対によって所定の搬送方向へ向けて搬送される。
そして、自動原稿搬送装置９によって連続的に自動搬送される複数枚のシート原稿の画像が、所定の画像読取位置にて走査光学系１０によって読み取られる。
次に、画像読取部Ｒにて原稿から読み取られた画像の印刷データに基づいて、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）のトナー像をシートに転写するための感光体２Ｙ、２Ｍ、２Ｃおよび２Ｋの感光面上に静電潜像が形成される。

続いて、現像器におけるミキサ４Ｙ〜４Ｋにより攪拌されたトナーが、現像ローラ３Ｙ〜３Ｋによって、上記のようにして静電潜像が形成された感光体２Ｙ〜２Ｋに供給される。これにより、感光体の感光面上に形成された静電潜像が顕像化される。
このようにして感光体上に形成されたトナー像は、中間転写ベルト６０のベルト面上に転写され（いわゆる、一次転写）、中間転写ベルトの回転によって搬送されるトナー像は、所定の二次転写位置Uにて、搬送されるシート上に転写される。
シート上に転写されたトナー像は、定着器１にてシートに対して加熱定着される。トナー像が加熱定着されたシートは、複数の搬送ローラ対によって搬送路内を搬送され、排出トレイ８上に順次排出される。

図２は、定着器１を示す斜視図である。
定着器１は、シートＰに転写されたトナーを加熱および加圧することにより、当該トナーをシートＰに定着させる。シートＰとしては、例えば紙やＯＨＰシート等を採用することができる。
定着器１は、ＩＨコイル２、加圧ローラ３、定着ローラ４、ベルト５、および均熱ローラとしてのテンションローラ６を備える。

ＩＨコイル２は、定着ローラ４の軸方向全域に亘って定着ローラ４に近接し、磁束を発生させる。ＩＨコイル２は、定着ローラ４の軸方向中央部を加熱するＩＨコイル２１と、定着ローラ４の軸方向両端部を加熱するＩＨコイル２２とを備える。ＩＨコイル２１、２２は独立して制御される。ＩＨコイル２１の幅は、Ａ４−ＲサイズのシートＰの幅２１０ｍｍに対応する。

定着処理対象となる最小サイズ（例えば、ハガキサイズ）からＡ４−Ｒサイズまでの大きさのシートＰを定着器１に通過させる場合、中央のＩＨコイル２１のみに電流を印加し、定着ローラ４におけるＡ４−ＲサイズのシートＰの幅（テンションローラ６の回転軸方向におけるサイズ）に対応する領域を加熱する。Ａ４−ＲサイズのシートＰよりも幅の大きい例えば幅２７９ｍｍのＬｅｄｇｅｒサイズのシートＰを定着器１に通過させる場合、中央のＩＨコイル２１の加熱範囲よりもＬｅｄｇｅｒサイズのシートＰの幅が広くなる。そのため、中央のＩＨコイル２１に加え、ＩＨコイル２１の両側にあるＩＨコイル２２にも電流を印加し、定着ローラ４の軸方向全域を加熱する。
なお、中央のＩＨコイル２１の加熱範囲は、定着処理対象となる最小のサイズのシートＰの幅よりも広ければよい。ＩＨコイル２１の加熱範囲が定着処理対象となる最小のサイズのシートＰの幅よりも狭い場合、全てのＩＨコイル２１、２２に電流を印加する必要が生じ、ＩＨコイル２を分割する必要性が乏しくなるからである。

加圧ローラ３は、ベルト５を介して定着ローラ４に圧接し、ニップＮを形成する。加圧ローラ３は、回転する定着ローラ４に従動して回転する。
定着ローラ４は、内側から順に芯金および弾性層を有する。定着ローラ４は、ＩＨコイルが発生する磁束の変化により発熱し、ベルト５を加熱する。また、定着ローラ４は、加圧ローラ３とベルト５を介してシートＰを狭持するとともに、回転しながら加圧ローラ３と共にシートＰを図２の矢印方向に搬送する。

ベルト５は、エンドレスベルトであり、定着ローラ４およびテンションローラ６に巻き回される。ベルト５は、定着ローラ４により加熱される。加熱されたベルト５はシートＰを加熱する。定着器１は、ニップＮにおいて、シートＰをベルト５により加熱するとともに、加圧ローラ３および定着ローラ４により加圧することで、トナーをシートＰに定着させる。
テンションローラ６は、ベルト５の幅方向の温度ムラを抑える。また、コイルスプリングや板バネ等の弾性部材がテンションローラ６を付勢することで、テンションローラ６は、ベルト５に張力を付与する。

図３は、テンションローラ６の軸方向における断面図、図４は、テンションローラ６の軸方向と直交する断面図である。
テンションローラ６は、金属パイプ６１と、ヒートパイプ６２と、接合層６３と、軸部材６４とを備える。

金属パイプ６１は、例えば低コスト化のために鉄製とすることができる。また、金属パイプ６１を鉄製とすることで、強度を保ちつつ薄肉化できる。金属パイプ６１の材料はステンレスでもよい。ステンレスでも鉄と同様の効果を得ることができる。また、金属パイプ６１の材料はアルミでもよい。金属パイプ６１をアルミ製とすることで、金属パイプ６１を鉄・ステンレス製とした場合に比べて熱伝導率を向上させることができる。

ヒートパイプ６２は、例えば銅等の金属製のパイプに揮発性の作動液が封入されたものであり、吸熱した熱を軸方向にずれた位置から放熱する。ヒートパイプ６２は、金属パイプ６１の内側にあり、ヒートパイプ６２の外周面は金属パイプ６１の内周面に密着する。ヒートパイプ６２は、金属パイプ６１を介してベルト５の幅方向における温度ムラを均一化する。ヒートパイプ６２は銅製であり、金属パイプ６１より熱膨張率が高い。ヒートパイプ６２の材料は、金属パイプ６１の材料よりも熱膨張率が高い材料であれば、銅以外の金属を採用可能であることは言うまでもない。

接合層６３は、ヒートパイプ６２外周面と金属パイプ６１内周面との間にあり、ヒートパイプ６２外周面と金属パイプ６１内周面とを接合するとともに、空気よりも熱伝導率が高い。接合層６３は、パイプ６１、６２において、定着処理の対象となる最大サイズであるＡ４サイズの幅２９７ｍｍよりも長い領域にわたって設けられる。接合層６３は、金属パイプ６１およびヒートパイプ６２を加熱することによるヒートパイプ６２の熱膨張を利用して金属パイプ６１とヒートパイプ６２とを接合させるのに要する温度よりも融点が低い。金属パイプ６１とヒートパイプ６２とを接合させるのに要する前記温度は、内側のヒートパイプ６２の熱膨張により外側の金属パイプ６１が破断する温度よりも低く、かつ内側のヒートパイプ６２の熱膨張により外側の金属パイプ６１との隙間を接合層６３が埋める温度よりも高い。

接合層６３の材料として、本実施形態では、一例として、添加剤として熱伝導率の良い銀を含んだハンダを採用する。なお、接合層６３の材料としては、金属パイプ６１とヒートパイプ６２とを接合するのに要する温度より融点が低いものであれば、他の材料を採用可能であることは言うまでもない。
軸部材６４は、金属パイプ６１の両端に結合される。テンションローラ６は、軸部材６４を軸受け等により支持されることにより回転する。

図５は、金属パイプ６１およびヒートパイプ６２の接合前の状態を示す断面図である。
金属パイプ６１は、内径ｒ１が１６．１±０．２ｍｍ、厚さが０．３ｍｍである。
ヒートパイプ６２は、外径ｒ２が１５．８８ｍｍである。ヒートパイプ６２の外周面には、トナー定着処理対象となる最大のシートＰであるＡ４紙の幅２９７ｍｍよりも長い領域にわたって接合層６３が積層される（図３）。接合層６３の厚みは１０〜１００μｍが望ましい。厚すぎると金属パイプ６１およびヒートパイプ６２間における熱伝導の抵抗となるからである。

金属パイプ６１およびヒートパイプ６２を用いたテンションローラ６の製造方法を、図６のフローチャートを参照して説明する。
まず、作業者は、金属パイプ６１の内部にヒートパイプ６２を嵌め込む（ＡＣＴ１）。この際、ヒートパイプ６２と金属パイプ６１の内周面との間には０．１〜０．５ｍｍの隙間Ｓ（図５）が生じる。

ＡＣＴ１の後、作業者は、両者６１、６２を３００〜４００℃で１〜４時間加熱して金属接合する（ＡＣＴ２）。ヒートパイプ６２は銅製であり、鉄製の金属パイプ６１よりも熱膨張率が高い。そのため、両者６１、６２を３００〜４００℃で１〜４時間加熱すると、ヒートパイプ６２が膨張し金属パイプ６１に圧接して金属接合する。この際、接合層６３はハンダであり、融点が両者６１、６２の接合温度３００〜４００℃よりも低いので液状となる。液状となった接合層６３は、金属パイプ６１とヒートパイプ６２の間の隙間Ｓに拡がってゆく。

ＡＣＴ２の後、作業者は、これら金属パイプ６１、ヒートパイプ６２、および接合層６３を例えば自然冷却により冷却する（ＡＣＴ３）。これにより、接合層６３がパイプ６１、６２間の隙間Ｓで固体となり、隙間Ｓを埋める。以上の工程ＡＣＴ１〜ＡＣＴ３によりテンションローラ６を製造できる。

ＡＣＴ１〜ＡＣＴ３の処理により製造される本実施形態のテンションローラ６は、隙間Ｓが接合層６３により埋まるので、隙間Ｓに空気が存在してしまう従来のテンションローラに比べ、金属パイプ６１とヒートパイプ６２との間での熱伝導性が向上する。同時に、テンションローラ６は、軸方向の熱輸送効率が従来に比べ向上する。そのため、テンションローラ６を備える定着器１は、ベルト５の温度ムラを抑制し、シートＰに付与する加熱温度の温度ムラを均一化するので、画像に生じる色ムラを抑制できる。

また、定着器１は、テンションローラ６により、シートＰの非通過領域であるベルト５の両端部の熱を、シートＰの通過領域であるベルト５の中央部へ効率的に輸送できる。そのため、本実施形態の定着器１では、定着ローラ４の中央部を加熱するＩＨヒータ２１の出力を低減して総電力量を下げることができ、省エネルギー効果を得ることができる。しかも、本実施形態の定着器１では、従来の構成要素（加圧ローラ、定着ローラ、ベルト、およびテンションローラ）を減らすことも増やすこともなく、またテンションローラの製造にかかるコストを従来に比べて大幅に増やすことなく、上記の顕著な効果を得ることができる。

図７は、定着器１にＡ４―ＲシートＰを通過させた際のベルト５の温度分布を示す図である。
金属パイプおよびヒートパイプ間の隙間に接合層がない従来のテンションローラと、パイプ６１、６２間の隙間Ｓに接合層６３がある本実施形態のテンションローラ６とに対し性能試験を行った。

まず、定着器１に従来のテンションローラを組み込み、ベルト５のシート通過領域の表面温度を１７５℃に保ったうえで、定着器１に幅２１０ｍｍのＡ４―ＲサイズのシートＰを連続通過させた。そして、ベルト５の表面の幅方向における温度分布を測定した。すると、図７に示すように、ベルト５におけるシートＰの非通過領域の温度が２１６℃となるとともに、シートＰの通過領域の温度が１７５℃となり、両領域の温度差は３９℃となった。

次に、定着器１に本実施形態のテンションローラ６を組み込み、前記と同様の性能試験を行い、ベルト５の表面の温度分布を測定した。すると、図７に示すように、ベルト５におけるシートＰの非通過領域の温度は１９８℃となるとともに、シートＰの通過領域の温度は１７５℃となり、両領域の温度差は２３℃となった。
以上の試験結果により、本実施形態のテンションローラ６は、従来のテンションローラに比べ、ベルト５におけるシートＰの非通過領域の熱をシートＰの通過領域に効率的に輸送し、ベルト５の温度ムラをより均一化できることが確認できた。そして、本実施形態のテンションローラ６は、従来のテンションローラに比べ、金属パイプ６１とヒートパイプ６２との間での熱伝導性がよく、軸方向の熱輸送効率が良好であること、すなわち均熱性能が良好であることが確認できた。

（第２の実施形態）
以下、第１の実施形態と同一機能部位には同一符号を付すとともに、前記同一機能部位の説明は省略する。
図８は、第２の実施形態のテンションローラの金属パイプ６１Ａを示す断面図である。
前記実施形態では、金属パイプ６１Ａの内周は円周状であったが、本実施形態では、金属パイプ６１Ａの内周面には、金属パイプ６１Ａの軸方向に延びる複数の溝６１１が形成され、これらの溝６１１により金属パイプ６１Ａの内周が波状になっている点が特徴である。溝６１１の深さは、金属パイプ６１Ａの肉厚の７％以上に設定される。金属パイプ６１Ａでは、平均内径を半径とする円Ｃの周長よりも内周長が長い。本実施形態のテンションローラの他の構成は前記実施形態と同様である。

本実施形態でも、テンションローラ６Ａを製造する際には、まず、作業者は、金属パイプ６１Ａの内部にヒートパイプ６２を嵌め込む（図９）。この際、ヒートパイプ６２と金属パイプ６１Ａの内周面との間には隙間Ｓが生じる。次に、作業者は、両者６１Ａ、６２を加熱して金属接合する。この際、ハンダである接合層６３は液状となり、パイプ６１Ａ、６２間の隙間Ｓに拡がる。次に、作業者は、これらパイプ６１Ａ、６２および接合層６３を冷却する。これにより、図１０に示すように、接合層６３が固体化して隙間Ｓを埋め、テンションローラ６が製造される。

本実施形態は、前記実施形態と同様の構成を備えるので、前記実施形態と同様の効果を奏することができる。そのうえ、本実施形態では、金属パイプ６１Ａにおいて、平均内径を半径とする円Ｃの周長よりも内周長が長いので、金属パイプ６１Ａとヒートパイプ６２との接合面積が増加し、金属パイプ６１Ａとヒートパイプ６２とをより強固に接合することができる。これにより、金属パイプ６１Ａとヒートパイプ６２との間での熱伝導性が向上し、テンションローラ６Ａの軸方向の熱伝導性が第１の実施形態より向上する。よって、本実施形態では、テンションローラ６Ａの均熱性能を第１の実施形態より向上できる。

（第３の実施形態）
図１１は、第３の実施形態の金属パイプ６１Ｂを示す断面図である。
前記実施形態では、金属パイプ６１Ａの内周面にある複数の溝６１１は、金属パイプ６１Ａの軸方向に沿っていたが、本実施形態では、溝６１１Ｂは、金属パイプ６１Ｂの中心軸を螺旋中心軸とするスパイラル形状に形成される。
本実施形態では、溝６１１Ｂがスパイラル状なので、万が一、金属パイプ６１Ｂとヒートパイプ６２との接合が弱まった場合でも、ただちに金属パイプ６１Ｂおよびヒートパイプ６２が軸方向に抜けることがない。

（第４の実施形態）
図１２は、第４の実施形態の金属パイプ６１Ｃを示す断面図である。
本実施形態のテンションローラ６Ｃでは、金属パイプ６１Ｃの内周面に第３の実施形態よりも密に溝６１１Ｃが形成されており、かつ接合層が設けられていない。本実施形態の金属パイプ６１Ｃでも、平均内径を半径とする円Ｃの周長よりも内周長が長い。
テンションローラ６Ｃを製造する際には、まず作業者は、金属パイプ６１Ｃの内部にヒートパイプ６２を嵌め込む１２。次に、作業者は、両者６１Ｃ、６２を加熱して図１３に示すように金属接合した後、金属パイプ６１Ｃおよびヒートパイプ６２を冷却する。

本実施形態では、金属パイプ６１Ｃの内周が波状であるので、金属パイプ６１Ｃとヒートパイプ６２との接合面積が増加し、金属パイプ６１Ｃとヒートパイプ６２とを従来よりも密着させて接合することができる。そのため、本実施形態では、接合層がなくても金属パイプ６１Ｃとヒートパイプ６２との間での熱伝導性を向上でき、また、テンションローラ６Ｃの軸方向の熱輸送効率を向上でき、従来に比べてテンションローラ６Ｃの均熱性能を向上できる。そのため、テンションローラ６Ｃを備える定着器は、ベルト５の温度ムラを均一化し、画像に生じる色ムラを抑制できる。また、定着器は、テンションローラ６Ｃにより、ベルト５の両端部の熱を中央部へ効率的に輸送でき、前記中央部を加熱するＩＨヒータ２１の出力を低減して総電力量を下げることができる。

（第５の実施形態）
図１４は、第５の実施形態によるテンションローラ６Ｄの軸方向の断面図である。
前記第１〜第３の実施形態では、接合層６３は、ヒートパイプ６２の軸方向全域にわたって積層されたが、本実施形態では、接合層６３Ｄは、ヒートパイプ６２Ｄの軸方向両端寄りにそれぞれ離れて積層され、位置する。
互いに離れて位置する接合層６３Ｄの両領域のテンションローラ６Ｄの軸方向における中央寄り端部は、トナー定着処理対象となる最小のシートＰであるＳｔａｔｅｍｅｎｔ（ＳＴ−Ｒ）紙の幅１４０ｍｍよりも近接する。また、前記両領域の外側端部は、トナー定着処理対象となる最大のシートＰであるＡ４紙の幅２９７ｍｍよりも離隔する。
また、本実施形態では、ヒートパイプ６２Ｄは、表面保護部材６２１を備える。表面保護部材６２１は、ヒートパイプ６２Ｄの軸方向に沿った両端側の熱伝導率が中央部の熱伝導率よりも高い。

さらに本実施形態では、金属パイプ６１Ｄにおいて、軸方向における中央部の肉厚が両端部より厚い。
上記構成により、本実施形態では、シートＰの非通過領域における金属パイプ６１Ｄからヒートパイプ６２Ｄへの熱伝導性を従来に比べ向上でき、テンションローラ６Ｄの均熱性能を向上できる。よって、テンションローラ６Ｄを備える定着器は、テンションローラ６Ｄによりベルト５の両端部の熱を中央部へ効率的に輸送でき、ベルト５の温度ムラを均一化して画像に生じる色ムラを抑制できる。

（第１〜５の実施形態に対する変形例）
第２〜４の実施形態では、軸方向に沿って金属パイプ６１Ａ〜６１Ｃの内周面に溝６１１〜６１１Ｃを設けることにより、金属パイプ６１Ａ〜６１Ｃの内周面の面積を増加させ、金属パイプ６１Ａ〜６１Ｃおよびヒートパイプ６２間の金属接合の強度を向上させていた。しかし、金属パイプの内周面の面積を増加させる方法として、金属パイプの内周面に溝を設ける方法を採用しなくてもよい。金属パイプの内周面の面積を増加させる方法として、例えば金属パイプの内周面にわたって、金属パイプの肉厚よりも高さの低い突出部を複数設けるとともに、突出部間に陥没部を設けてもよい。突出部および陥没部の角部は丸みがあるものとする。前記突出部および陥没部により、金属パイプの内周面の面積を増加させてもよい。

第１〜３、５の実施形態では、ヒートパイプ６２、６２Ｄ側に接合層６３、６３Ｄが積層されていたが、接合層は金属パイプの内周面側に積層されていてもよい。
第１〜５の実施形態では、均熱ローラを、定着ローラと協働して無端形状のベルトを回す回転体としてのテンションローラ（第２の回転体）に適用した例を説明した。しかし、均熱ローラは、トナーが転写されたシートを加熱する加熱回転体としての定着ローラに備わっていてもよい。また、均熱ローラは、加熱回転体と協働してシートを搬送する回転体としての加圧ローラ（第１の回転体）に備わっていてもよい。

（第６の実施形態）
従来、加熱回転体と加熱回転体に圧接する回転体とでトナーが転写されたシートを狭持することにより、シートを加熱押圧する加熱装置が知られる。この種の加熱装置では、熱によってシート上のトナーが溶融するので、溶融したトナーによりシートが加熱回転体に巻き付きやすくなる。この対応策として、先端が加熱回転体の表面と接触する剥離部材を加熱装置に設け、この剥離部材によりシートを加熱回転体から剥離する技術が知られる。
しかし、従来技術では、剥離部材の先端が加熱回転体と接触するので、剥離部材が加熱回転体の表面を傷つけてしまうおそれがある。

以下の本実施形態の説明においても、第１の実施形態と同一機能部位には同一符号を付すとともに、前記同一機能部位の説明は省略する。
図１５は、本実施形態の定着器１００を示す断面図である。
定着器１００は、加圧ローラ１０４、金属ベルト１０２、加熱器としてのＩＨコイル１１０、ベース部材１１４、押圧部材としての加圧パッド１１６、対向部１２０、剥離部材１２５、連結部材１３０、および前記各部材１０２〜１３０を内部に収める筐体１０６を備える。

加圧ローラ１０４は、アルミニウム等の金属からなる芯金１０５と、芯金１０５を被覆するシリコンゴムおよびＰＦＡとを備え、長手状である。加圧ローラ１０４は、駆動モータにより矢印Ｅ方向に回転する。
ＩＨコイル１１０は、金属ベルト１０２の外周面に沿って設けられ、通電により磁界Ｈを発生する。ＩＨコイル１１０は、非分割であってもよいし、分割されていてもよい。また、ＩＨコイル１１０は、金属ベルト１０２の内側の空間にあってもよい。本実施形態では、ベルトを加熱する加熱器としてＩＨコイル１１０を用いるが、加熱器としてハロゲンランプやセラミックヒータを用いてもよい。

金属ベルト１０２は、発熱層を備える。発熱層は、金属材料により形成され、ＩＨコイル１１０の電磁誘導により発生する渦電流により発熱する。金属ベルト１０２は、無端形状であり、加圧パッド１１６およびベース部材１１４によりテンションが与えられる。金属ベルト１０２は、加圧ローラ１０４の回転により矢印Ｄ方向へ回転する。金属ベルト１０２は、トナーＴが転写されたシートＰを加圧ローラ１０４と狭持して搬送する。金属ベルト１０２と加圧ローラ１０４との接触部分を以下ニップ１０７と記載する。

ベース部材１１４は、金属ベルト１０２の内側の空間に位置し、加圧パッド１１６を支持する。ベース部材１１４は、非磁性体であるアルミニウム製である。ベース部材１１４は、金属ベルト１０２の内側において前記金属ベルト１０２の幅方向に延びる長手状である。ベース部材１１４は、本体部１４０と、張力可変機構１１４Ｃと、凸部１１４Ｂと、支持部材１２７とを備える。
本体部１４０は、長手方向両端が筐体１０６に固定される。本体部１４０において加圧ローラ１０４と対向する面には、本体部１４０の長手方向に沿って凹部１１４Ａがある。凹部１１４Ａに加圧パッド１１６が固定される。

張力可変機構１１４Ｃは、金属ベルト１０２の内周面において加圧パッド１１６が押圧する部位と対向する部位を支持する。張力可変機構１１４Ｃは、支持部１４１と、腕部１４２とを備える。支持部１４１は、金属ベルト１０２の内周面をガイドする。腕部１４２は、本体部１４０に一端が接続するとともに他端が支持部１４１と接続する。腕部１４２は、アクチュエータを備え、伸縮する。

張力可変機構１１４Ｃは、プロセッサ８０１による制御の下、腕部１４２を伸縮させることにより、金属ベルト１０２に与えるテンションを変える。例えば定着器１００が厚いシートＰに定着処理を行う際には、張力可変機構１１４Ｃは、腕部１４２を短くして金属ベルト１０２に与えるテンションを弱める。すると、ニップ１０７の幅が広くなり、金属ベルト１０２および加圧ローラ１０４によるシートＰの加熱押圧時間が長くなる。そのため、定着器１００は、シートＰが厚くてもトナーＴの定着処理を確実に行える。反対に、定着器１００が薄いシートＰに定着処理を行う際には、張力可変機構１１４Ｃは、腕部１４２を長くして金属ベルト１０２に与えるテンションを強める。すると、ニップ１０７の幅が狭くなり、金属ベルト１０２および加圧ローラ１０４によるシートＰの加熱押圧時間が短くなる。そのため、定着器１００は、シートＰへの過大な加熱を防止できる。

凸部１１４Ｂは、本体部１４０の側面に固定される。凸部１１４Ｂは、板ばね１１９を介して温度センサ１１８を支持する。温度センサ１１８は、金属ベルト１０２の表面温度を非接触で検知する。プロセッサ８０１は、温度センサ１１８が検知した金属ベルト１０２の表面温度に基づき、ＩＨコイル１１０を制御し、金属ベルト１０２の温度を制御する。金属ベルト１０２の表面温度を検知する温度センサは、非接触式のほか、接触式やサーモパイル式であってもよい。

支持部材１２７は、本体部１４０に固定され、サーモスタット１２９を支持する。サーモスタット１２９は、金属ベルト１０２の内周面に接触しており、金属ベルト１０２が所定の温度（例えば２００℃）になると内部のスイッチをＯＮにする。定着器１００は、サーモスタット１２９内部のスイッチがＯＮになると、ＩＨコイル１１０への通電を遮断し、金属ベルト１０２の過剰な昇温を抑制する。
加圧パッド１１６は、樹脂製であり、弾性を有する。加圧パッド１１６は、金属ベルト１０２の内側から金属ベルト１０２を加圧ローラ１０４側に押圧する。
図１６は、加圧パッド１１６を示す斜視図である。

加圧パッド１１６は、金属ベルト１０２を加圧ローラ１０４側に押圧する押圧面１１６Ｂと、押圧面１１６Ｂと直交する側面１１６Ａとを備える。側面１１６Ａからは対向部１２０（１２０Ａ、１２０Ｂ）が一対突出する。
対向部１２０は、加圧パッド１１６よりも硬度が大きい。対向部１２０は、加圧パッド１１６と一体に形成される。対向部１２０は、剥離部材１２５と金属ベルト１０２を介して対向し、金属ベルト１０２を内側からガイドする。各対向部１２０は、金属ベルト１０２をガイドする曲面部１２２Ａ、１２２Ｂを備える。

剥離部材１２５は、一対設けられ、各剥離部材１２５は、ニップ１０７の出口側（金属ベルト１０２の回転方向下流側）において、各対向部１２０と金属ベルト１０２を介して対向する。剥離部材１２５は、金属ベルト１０２の外周面と隙間を介して離隔し、シートＰを金属ベルト１０２から剥離する。各剥離部材１２５は、剥離板１２４と、剥離板１２４に固定されたブラケット１２６とを備える。剥離板１２４の先端は、金属ベルト１０２の外周面と隙間を介して離隔する。剥離板１２４は、対向部１２０と対応した大きさの平面視矩形である（図１７）。また、剥離板１２４は、基材１２４Ａおよび基材１２４Ａ上に積層される保護層１２４Ｂを備える（図１８）。保護層１２４Ｂは、ＰＦＡ等のフッ素樹脂やＤＬＣ（Diamond-like Carbon）であってよい。保護層１２４Ｂは、剥離板１２４の強度を良好にする。

連結部材１３０は、例えば樹脂製や金属製であり、剥離部材１２５に対応して一対設けられる。連結部材１３０は、一端がベース部材１１４の長手方向端部に連結し、他端が剥離部材１２５のブラケット１２６に連結する。連結部材１３０は、各部材１１４、１２６に例えばネジ止めにより連結する。連結部材１３０の各端部は、一面が、各部材１１４、１２６に取り付けられた位置決め部材Ｇ１、Ｇ２に突き当てられることにより位置決めされる。各位置決め部材Ｇ１、Ｇ２による連結部材１３０の位置決め位置は、各剥離部材１２５と金属ベルト１０２の外周面との隙間が規定の大きさ（例えば０．３ｍｍ）となる位置に設定される。連結部材１３０は、剥離部材１２５およびベース部材１１４を連結するとともに、剥離部材１２５を支持する。

上記のように、本実施形態では、金属ベルト１０２の外周面と離隔した剥離部材１２５によりシートＰを金属ベルト１０２から剥離するので、剥離部材１２５により金属ベルト１０２の外周面が傷つくおそれがない。また、筐体１０６に固定されたベース部材１１４に、連結部材１３０を介して剥離部材１２５を取り付けるので、ベース部材１１４に剥離部材１２５を取り付けるだけで、金属ベルト１０２と剥離部材１２５との隙間を規定の大きさに設定できる。ここで、本実施形態では、剥離部材１２５をベース部材１１４に取り付けたが、剥離部材を筐体に取り付けることが考えられる。そして、金属ベルトと剥離部材との隙間に隙間ゲージを挿抜しながら剥離部材の筐体に対する取り付け位置を調整することが考えられる。上記場合に比べ、本実施形態は、剥離部材１２５の取り付け位置を調整する必要がないので、容易に剥離部材１２５を定着器１００に取り付けることができる。加えて、対向部１２０の硬度が加圧パッド１１６の硬度よりも大きいので、対向部１２０は、金属ベルト１０２を一定の位置でガイドでき、金属ベルト１０２の外周面と剥離部材１２５との隙間を長期にわたって規定の大きさに保持できる。

なお、定着器１００は、上記各部材のほか、金属ベルト１０２の外周面に付着したトナーや埃、塵の除去を行うクリーニングローラや、金属ベルト１０２の外周面からシートＰを剥離させやすくするオイルローラを備える。

以下、プロセッサ８０１による定着器１００の制御および画像形成装置２００全体の制御について説明する。
プロセッサ８０１は、画像形成装置２００の電源が入ると、画像形成装置２００のウォーミングアップを開始する。すなわちプロセッサ８０１は、加圧ローラ１０４を回転させ、金属ベルト１０２を回転させる。また、プロセッサ８０１は、温度センサ１１８により金属ベルト１０２の表面温度を監視し、金属ベルト１０２のニップ１０７直前の主走査方向（金属ベルト１０２の長手方向）全域が規定温度となるように、ＩＨコイル１１０により金属ベルト１０２を加熱する。プロセッサ８０１は、この際、ＩＨコイル１１０へ供給する電圧量（電流量）または電圧（電流）の周波数を変更することにより、ＩＨコイル１１０へ供給する電力を変更する。

プロセッサ８０１は、金属ベルト１０２の温度が規定温度になると、画像形成装置２００のウォーミングアップを終了する。規定温度は、金属ベルト１０２によるシートＰへのトナーＴの定着に適切な温度である。画像形成処理対象のシートＰが厚い場合、シートＰ上へのトナーＴの転写量が多く必要となり、トナーＴの定着処理に多くの熱量が必要となる。従って、画像形成処理対象のシートＰが厚い場合、プロセッサ８０１は規定温度を高く設定する。

プロセッサ８０１は、画像形成装置２００のウォーミングアップを終了すると、画像形成装置２００を待機状態にし、金属ベルト１０２の温度を規定温度に保持する。そして、プロセッサ８０１は、例えば第１の実施形態において説明したコピー処理を行う。
コピー処理において、シートＰが定着器１００に搬送される際に、プロセッサ８０１は加圧ローラ１０４を回転させる。すると、加圧ローラ１０４と、規定温度となっている金属ベルト１０２とがニップ１０７にてシートＰを加熱押圧し、トナーＴをシートＰに定着させる。この際、通常は、シートＰ上のトナーＴは、ニップ１０７を通過後に金属ベルト１０２の表面から剥離する。しかし、トナーＴが多い場合やトナーＴの溶融温度が高い場合、トナーＴがニップ１０７を通過しても金属ベルト１０２の表面に付着したままとなり、該トナーＴによりシートＰが金属ベルト１０２に巻き付いてしまうことがある。この場合、剥離部材１２５がシートＰを金属ベルト１０２から剥離させる。

以上のようにして定着器１００がトナーＴを加熱定着させたシートＰを、プロセッサ８０１は、画像形成装置２００内の複数の搬送ローラ対によって搬送し、排出トレイ８上に順次排出する。
なお、プロセッサ８０１は、ウォーミングアップ開始から規定時間内に金属ベルト１０２の温度が規定温度に達しない場合、異常と判断し、ウォーミングアップを停止する。そして、プロセッサ８０１は、サービスマンによる画像形成装置２００の点検を促す画面を操作表示部８０５に表示させる。

（第６の実施形態の変形例）
本実施形態では、対向部１２０は、加圧パッド１１６よりも硬度が大きく、かつ加圧パッド１１６と一体に形成されていたが、対向部は、加圧パッド１１６よりも硬度が大きく、かつベース部材と一体に形成されていてもよい（ベース部材に支持されていてもよい）。このようにすれば、対向部によって、より確実に金属ベルトを一定の位置でガイドでき、金属ベルトと剥離部材の隙間を規定の大きさに保持できる。
本実施形態では、剥離部材１２５は、平面視矩形であるが、剥離部材１２５Ａは、図１９に示すように、平面視櫛歯状であってもよい。

本実施形態では、加熱装置として定着器の例を説明したが、加熱装置として消色器を用いることもできる。加熱装置として消色器を用いる場合、消色器は、加熱すると消える消色トナーが定着したシートを加熱押圧することにより、トナー像を消色する。
本実施形態では、加熱器によりベルトを加熱する例を説明したが、加熱器により加圧ローラを加熱してもよい。

第６の実施形態によれば、例えば以下の（１）〜（１５）の技術を提供できる。
（１）回転体と、前記回転体の回転により回転し、トナーが転写されたシートを前記回転体と狭持して搬送する無端形状のベルトと、前記回転体および前記ベルトの少なくとも一方を加熱する加熱器と、前記ベルトの内側から前記ベルトを前記回転体側に押圧する押圧部材と、前記ベルトの内側の空間に位置し、前記押圧部材を支持するベース部材と、前記ベルトの外周面と隙間を介して離隔し、前記シートを前記ベルトから剥離する剥離部材と、前記剥離部材と前記ベース部材とを連結する連結部材と、を備える加熱装置。

（２）（１）の装置において、前記剥離部材と前記ベルトを介して対向し、前記ベルトを内側からガイドする対向部を備える加熱装置。
（３）（２）の装置において、前記対向部は前記押圧部材よりも硬度が大きく、かつ前記ベース部材と一体である加熱装置。
（４）（３）の装置において、前記剥離部材は平面視板状である加熱装置。
（５）（４）の装置において、前記剥離部材は、基材および前記基材上に積層される保護層を備える加熱装置。

（６）（５）の装置において、前記ベース部材は、前記ベルトの内側において前記ベルトの幅方向に延びる長手状であり、両端部で前記連結部材をそれぞれ支持する加熱装置。
（７）（６）の装置において、前記加熱器は前記ベルトを加熱する加熱装置。
（８）シート上にトナーを転写し画像を形成する画像形成部と、回転体と、前記回転体の回転により回転し、前記画像形成部がトナーを転写した前記シートを前記回転体と狭持して搬送する無端形状のベルトと、前記回転体および前記ベルトの少なくとも一方を加熱する加熱器と、前記ベルトの内側から前記ベルトを前記回転体側に押圧する押圧部材と、前記ベルトの内側の空間に位置し、前記押圧部材を支持するベース部材と、前記ベルトの外周面と隙間を介して位置し、前記シートを前記ベルトから剥離する剥離部材と、前記剥離部材と前記ベース部材とを連結する連結部材と、を備える画像形成装置。

（１０）（９）の装置において、前記剥離部材と前記ベルトを介して対向し、前記ベルトを内側からガイドする対向部を備える画像形成装置。
（１１）（１０）の装置において、前記対向部は前記押圧部材よりも硬度が大きく、かつ前記ベース部材と一体である画像形成装置。
（１２）（１１）の装置において、前記剥離部材は平面視板状である画像形成装置。
（１３）（１２）の装置において、前記剥離部材は、基材および前記基材上に積層される保護層を備える画像形成装置。
（１４）（１３）の装置において、前記ベース部材は、前記ベルトの内側において前記ベルトの幅方向に延びる長手状であり、両端部で前記連結部材をそれぞれ支持する画像形成装置。
（１５）（１４）の装置において、前記加熱器は前記ベルトを加熱する画像形成装置。

本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他の様々な形で実施することができる。そのため、前述の実施の形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する全ての変形、様々な改良、代替および改質は、すべて本発明の範囲内のものである。

１定着器、６１〜６１Ｄ金属パイプ、６２ヒートパイプ、６３，６３Ｄ接合層、６１１，６１１Ｃ溝。

特開２００９−１１６１２１号公報

Claims

トナーが転写されたシートを加熱する加熱回転体、前記加熱回転体と協働して前記シートを搬送する第１の回転体、および前記加熱回転体と協働して無端形状のベルトを回す第２の回転体のいずれかに備わる金属パイプと、
前記金属パイプの内側にあり、前記金属パイプより熱膨張率が高いヒートパイプと、
前記ヒートパイプ外周面と前記金属パイプ内周面との間にあり、前記ヒートパイプ外周面と前記金属パイプ内周面とを接合するとともに、空気よりも熱伝導率が高い接合層と、を備える定着器。
請求項１に記載の定着器において、
前記金属パイプの内周長は、前記金属パイプの平均内径を半径とする円の周長よりも長い定着器。
請求項１に記載の定着器において、
前記金属パイプの内周面には、前記金属パイプの軸方向に延びる複数の溝が形成されている定着器。
請求項１に記載の定着器において、
前記接合層は、ハンダである定着器。
請求項１に記載の定着器において、
前記接合層は、前記ヒートパイプの軸方向両端寄りにそれぞれ分割されて離れた領域に設けられ、
互いに離れて位置する前記接合層の両領域の前記軸方向における中央寄り端部は、前記加熱体が加熱する最小のシートの前記軸方向におけるサイズよりも近接し、前記両領域の外側端部は、前記加熱体が加熱する最大のシートの前記軸方向におけるサイズよりも離隔する定着器。
請求項１に記載の定着器において、
前記接合層は、添加剤として銀を含む定着器。
請求項１に記載の定着器において、
前記ヒートパイプは、前記ヒートパイプの軸方向に沿った両端側が中央部よりも熱伝導率が高い表面保護部材を備える定着器。
請求項１に記載の定着器において、
前記金属パイプの軸方向において、中央部の肉厚は両端部より厚い定着器。
請求項１に記載の定着器において、
前記金属パイプの内周面にはスパイラル状の溝がある定着器。