JP7442998B2 - 加熱装置および画像処理装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、加熱装置および画像処理装置に関する。

画像処理装置として、シートに画像を形成する画像形成装置が利用されている。画像形成装置は、トナー（記録剤）をシートに定着させる加熱装置を有する。加熱装置には、印刷開始までの時間を短縮することが求められている。

特開平５－２８９５５５号公報

本発明が解決しようとする課題は、印刷開始までの時間を短縮することができる加熱装置および画像処理装置を提供することである。

実施形態の加熱装置は、フィルム状の筒状体と、発熱体と、ヒータユニットと、伝熱部材と、感温素子と、を持つ。発熱体は、筒状体の内側に配置され、筒状体の軸方向を長手方向とする。ヒータユニットは、発熱体を有し、第１方向の第１面が筒状体の内面に当接する。伝熱部材は、第１面とは反対側のヒータユニットの第２方向の第２面の一部に当接する。伝熱部材は、発熱体の発熱時における第２面の温度分布のピーク位置に溝部を有する。感温素子は、伝熱部材の第２方向の表面に配置される。感温素子は、伝熱部材の第１方向の表面に形成されて伝熱部材をヒータユニットから離間させる溝部の背面位置に配置される。

実施形態の画像処理装置の概略構成図。 実施形態の画像処理装置のハードウエア構成図。 実施形態の加熱装置の正面断面図。 ヒータユニットの正面断面図。 ヒータユニットの底面図。 ヒータ温度計およびサーモスタットの平面図。 第１の実施形態における伝熱部材およびヒータユニットの正面断面図。 第１の実施形態における伝熱部材およびヒータユニットの側面断面図。 筒状フィルムの昇温時間を示すグラフ。 連続印刷可能枚数を示すグラフ。 第１の実施形態の第１変形例における伝熱部材およびヒータユニットの側面断面図。 第２の実施形態における伝熱部材およびヒータユニットの正面断面図。 第３の実施形態における伝熱部材およびヒータユニットの正面断面図。 第４の実施形態における伝熱部材およびヒータユニットの側面断面図。 第４の実施形態における伝熱部材およびヒータユニットの平面図。 第４の実施形態における伝熱部材およびヒータユニットの正面断面図。

以下、実施形態の加熱装置および画像処理装置を、図面を参照して説明する。
図１は、実施形態の画像処理装置の概略構成図である。実施形態の画像処理装置は、画像形成装置１である。画像形成装置１は、シート（用紙）Ｓに画像を形成する処理を行う。
画像形成装置１は、ハウジング１０と、スキャナ部２と、画像形成ユニット３と、シート供給部４と、搬送部５と、排紙トレイ７と、反転ユニット９と、コントロールパネル８と、制御部６と、を有する。

ハウジング１０は、画像形成装置１の外形を形成する。
スキャナ部２は、複写対象物の画像情報を光の明暗として読み取り、画像信号を生成する。スキャナ部２は、生成した画像信号を画像形成ユニット３に出力する。
画像形成ユニット３は、スキャナ部２から受信した画像信号または外部から受信した画像信号に基づいて、トナー等の記録剤により出力画像（以下、トナー像という）を形成する。画像形成ユニット３は、トナー像をシートＳの表面上に転写する。画像形成ユニット３は、シートＳの表面上のトナー像を加熱および加圧して、トナー像をシートＳに定着させる。画像形成ユニット３の詳細は後述される。

シート供給部４は、画像形成ユニット３がトナー像を形成するタイミングに合わせて、シートＳを１枚ずつ搬送部５に供給する。シート供給部４は、シート収容部２０と、ピックアップローラ２１と、を有する。
シート収容部２０は、所定のサイズおよび種類のシートＳを収納する。
ピックアップローラ２１は、シート収容部２０からシートＳを１枚ずつ取り出す。ピックアップローラ２１は、取り出したシートＳを搬送部５へ供給する。

搬送部５は、シート供給部４から供給されるシートＳを画像形成ユニット３に搬送する。搬送部５は、搬送ローラ２３と、レジストローラ２４と、を有する。
搬送ローラ２３は、ピックアップローラ２１から供給されるシートＳをレジストローラ２４へ搬送する。搬送ローラ２３は、シートＳの搬送方向の先端をレジストローラ２４のニップＮに突き当てる。
レジストローラ２４は、ニップＮにおいてシートＳを撓ませることにより、搬送方向でのシートＳの先端の位置を整える。レジストローラ２４は、画像形成ユニット３がトナー像をシートＳに転写するタイミングに応じてシートＳを搬送する。

画像形成ユニット３について説明する。
画像形成ユニット３は、複数の画像形成部２５と、レーザ走査ユニット２６と、中間転写ベルト２７と、転写部２８と、定着装置３０と、を有する。
画像形成部２５は、感光体ドラム２５ｄを有する。画像形成部２５は、スキャナ部２または外部からの画像信号に応じたトナー像を感光体ドラム２５ｄに形成する。複数の画像形成部２５Ｙ，２５Ｍ，２５Ｃ，２５Ｋは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーによるトナー像を形成する。

感光体ドラム２５ｄの周囲には、帯電器、現像器などが配置される。帯電器は、感光体ドラム２５ｄの表面を帯電させる。現像器は、イエロー、マゼンタ、シアン、およびブラックのトナーを含む現像剤を収容する。現像器は、感光体ドラム２５ｄ上の静電潜像を現像する。この結果、感光体ドラム２５ｄ上には、各色のトナーによるトナー像が形成される。

レーザ走査ユニット２６は、帯電した感光体ドラム２５ｄにレーザ光Ｌを走査して感光体ドラム２５ｄを露光する。レーザ走査ユニット２６は、各色の画像形成部２５Ｙ，２５Ｍ，２５Ｃ，２５Ｋの感光体ドラム２５ｄを、各別のレーザ光ＬＹ，ＬＭ，ＬＣ，ＬＫで露光する。これによりレーザ走査ユニット２６は、感光体ドラム２５ｄに静電潜像を形成する。

中間転写ベルト２７には、感光体ドラム２５ｄの表面のトナー像が１次転写される。
転写部２８は、中間転写ベルト２７上に１次転写されたトナー像を２次転写位置においてシートＳの表面上に転写する。
定着装置３０は、シートＳに転写されたトナー像を加熱および加圧して、トナー像をシートＳに定着させる。定着装置３０の詳細は後述される。

反転ユニット９は、シートＳの裏面に画像を形成するためシートＳを反転させる。反転ユニット９は、定着装置３０から排出されるシートＳを、スイッチバックにより表裏反転させる。反転ユニット９は、反転したシートＳをレジストローラ２４に向けて搬送する。
排紙トレイ７は、画像が形成されて排出されたシートＳを載置する。
コントロールパネル８は、操作者が画像形成装置１を操作するための情報を入力する入力部の一部である。コントロールパネル８は、タッチパネルや各種ハードキーを有する。
制御部６は、画像形成装置１の各部の制御を行う。

図２は、実施形態の画像処理装置のハードウエア構成図である。画像形成装置１は、バスで接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）９１、メモリ９２、補助記憶装置９３などを備え、プログラムを実行する。画像形成装置１は、プログラムの実行によってスキャナ部２、画像形成ユニット３、シート供給部４、搬送部５、反転ユニット９、コントロールパネル８、通信部９０を備える装置として機能する。

ＣＰＵ９１は、メモリ９２および補助記憶装置９３に記憶されたプログラムを実行することによって制御部６として機能する。制御部６は、画像形成装置１の各機能部の動作を制御する。
補助記憶装置９３は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの記憶装置を用いて構成される。補助記憶装置９３は、情報を記憶する。
通信部９０は、自装置を外部装置に接続するための通信インタフェースを含んで構成される。通信部９０は、通信インタフェースを介して外部装置と通信する。

定着装置３０について詳しく説明する。
図３は、実施形態の加熱装置の正面断面図である。実施形態の加熱装置は、定着装置３０である。定着装置３０は、加圧ローラ３０ｐと、フィルムユニット３０ｈと、を有する。

加圧ローラ３０ｐは、フィルムユニット３０ｈとの間でニップＮを形成する。加圧ローラ３０ｐは、ニップＮに進入したシートＳのトナー像を加圧する。加圧ローラ３０ｐは、自転してシートＳを搬送する。加圧ローラ３０ｐは、芯金３２と、弾性層３３と、離型層（不図示）と、を有する。

芯金３２は、ステンレス等の金属材料により円柱状に形成される。芯金３２の軸方向の両端部は、回転可能に支持される。芯金３２は、モータ（不図示）により回転駆動される。芯金３２は、カム部材（不図示）に当接する。カム部材は、回転することにより、芯金３２をフィルムユニット３０ｈに対して接近および離反させる。

弾性層３３は、シリコーンゴム等の弾性材料で形成される。弾性層３３は、芯金３２の外周面上に一定の厚さで形成される。
離型層（不図示）は、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）などの樹脂材料で形成される。離型層は、弾性層３３の外周面上に形成される。
加圧ローラ３０ｐの外周面の硬度は、ＡＳＫＥＲ－Ｃ硬度計で９．８Ｎの荷重において、４０°～７０°であることが望ましい。これにより、ニップＮの面積と加圧ローラ３０ｐの耐久性が確保される。

加圧ローラ３０ｐは、カム部材の回転によりフィルムユニット３０ｈに対して接近および離反することが可能である。加圧ローラ３０ｐをフィルムユニット３０ｈに接近させ、加圧バネにより押圧すると、ニップＮが形成される。一方、定着装置３０でシートＳのジャムが発生した場合において、加圧ローラ３０ｐをフィルムユニット３０ｈから離反させることにより、シートＳを取り除くことができる。また、スリープ時など筒状フィルム３５が回転停止している状態において、加圧ローラ３０ｐをフィルムユニット３０ｈから離反させることにより、筒状フィルム３５の塑性変形が防止される。

加圧ローラ３０ｐは、モータにより回転駆動されて自転する。ニップＮが形成された状態で加圧ローラ３０ｐが自転すると、フィルムユニット３０ｈの筒状フィルム３５が従動回転する。加圧ローラ３０ｐは、ニップＮにシートＳが配置された状態で自転することにより、シートＳを搬送方向Ｗに搬送する。

フィルムユニット３０ｈは、ニップＮに進入したシートＳのトナー像を加熱する。フィルムユニット３０ｈは、筒状フィルム（筒状体）３５と、ヒータユニット４０と、伝熱部材７０と、支持部材３６と、ステイ３８と、感温素子６０と、フィルム温度計６４と、を有する。

筒状フィルム３５は、筒状に形成される。筒状フィルム３５は、内周側から順に、基層と、弾性層と、離型層と、を有する。基層は、ニッケル（Ｎｉ）等の材料により筒状に形成される。弾性層は、基層の外周面上に積層配置される。弾性層は、シリコーンゴム等の弾性材料で形成される。離型層は、弾性層の外周面上に積層配置される。離型層は、ＰＦＡ樹脂などの材料で形成される。

図４は、図５のＩＶ－ＩＶ線におけるヒータユニットの正面断面図である。図５は、ヒータユニットの底面図（＋ｚ方向から見た図）である。ヒータユニット４０は、基板（発熱体基板）４１と、発熱体セット（発熱体）４５と、配線セット５５と、を有する。

基板４１は、ステンレス等の金属材料または窒化アルミニウム等のセラミック材料などで形成される。基板４１は、長細い長方形の板状に形成される。基板４１は、筒状フィルム３５の径方向の内側に配置される。基板４１は、筒状フィルム３５の軸方向を長手方向とする。

本願において、ｘ方向、ｙ方向およびｚ方向が以下のように定義される。ｙ方向は基板４１の長手方向である。後述されるように、＋ｙ方向は中央部発熱体４５ａから第１端部発熱体４５ｂ１に向かう方向である。ｘ方向は基板４１の短手方向であり、＋ｘ方向はシートＳの搬送方向（下流側の方向）である。ｚ方向は基板４１の法線方向である。＋ｚ方向（第１方向）は、基板４１に対して発熱体セット４５が配置される方向であり、ヒータユニット４０において筒状フィルム３５と接触する第１面４０ａが配置される方向である。－ｚ方向（第２方向）は、＋ｚ方向とは反対の方向であり、ヒータユニット４０において伝熱部材７０と接触する第２面４０ｂが配置される方向である。基板４１の＋ｚ方向の面には、ガラス材料等により絶縁層４３が形成される。

発熱体セット４５は、図５に示されるように、基板４１に配置される。発熱体セット４５は、銀・パラジウム合金等により形成される。発熱体セット４５の外形は、ｙ方向を長手方向とし、ｘ方向を短手方向とする長方形状に形成される。発熱体セット４５のｘ方向の中心４５ｃは、基板４１（ヒータユニット４０）のｘ方向の中心４１ｃより、－ｘ方向に配置される。

発熱体セット４５は、ｙ方向に沿って設けられる複数の発熱体４５ｂ１，４５ａ，４５ｂ２を有する。発熱体セット４５は、ｙ方向に並んで配置された、第１端部発熱体４５ｂ１と、中央部発熱体４５ａと、第２端部発熱体４５ｂ２と、を有する。中央部発熱体４５ａは、発熱体セット４５のｙ方向の中央部に配置される。第１端部発熱体４５ｂ１は、中央部発熱体４５ａの＋ｙ方向であって、発熱体セット４５の＋ｙ方向の端部に配置される。第２端部発熱体４５ｂ２は、中央部発熱体４５ａの－ｙ方向であって、発熱体セット４５の－ｙ方向の端部に配置される。

発熱体セット４５は、通電により発熱する。ｙ方向の幅が小さいシートＳは、定着装置３０のｙ方向の中央部を通過する。この場合に制御部６は、中央部発熱体４５ａのみを発熱させる。一方で制御部６は、ｙ方向の幅が大きいシートＳの場合に、発熱体セット４５の全体を発熱させる。そのため、中央部発熱体４５ａと、第１端部発熱体４５ｂ１および第２端部発熱体４５ｂ２とは、相互に独立して発熱を制御される。また第１端部発熱体４５ｂ１および第２端部発熱体４５ｂ２は、同様に発熱を制御される。

図４に示されるように、絶縁層４３の＋ｚ方向の面に、発熱体セット４５および配線セット５５が形成される。発熱体セット４５および配線セット５５を覆うように、ガラス材料等により保護層４６が形成される。保護層４６は、ヒータユニット４０と筒状フィルム３５との摺動性を向上させる。
基板４１の＋ｚ方向に形成される絶縁層４３と同様に、基板４１の－ｚ方向に絶縁層が形成されてもよい。基板４１の＋ｚ方向に形成される保護層４６と同様に、基板４１の－ｚ方向に保護層が形成されてもよい。これにより、基板４１の反りが抑制される。

図３に示されるように、ヒータユニット４０は、筒状フィルム３５の内側に配置される。筒状フィルム３５の内周面にはグリース（不図示）が塗布されている。ヒータユニット４０の＋ｚ方向の第１面４０ａは、グリースを介して筒状フィルム３５の内周面に接触する。ヒータユニット４０が発熱すると、グリースの粘度が低下する。これにより、ヒータユニット４０と筒状フィルム３５との摺動性が確保される。

加圧ローラ３０ｐの中心ｐｃとフィルムユニット３０ｈの中心ｈｃとを結ぶ直線ＣＬが定義される。基板４１のｘ方向の中心４１ｃは、直線ＣＬより、＋ｘ方向に配置される。発熱体セット４５のｘ方向の中心４５ｃは、直線ＣＬ上に配置される。発熱体セット４５は、全体がニップＮの領域内に含まれて、ニップＮの中心に配置される。これにより、ニップＮの熱分布が均等になり、ニップＮを通過するシートＳが均等に加熱される。

伝熱部材７０は、銅などの熱伝導率の高い金属材料により形成される。伝熱部材７０の外形は、ヒータユニット４０の基板４１の外形と同等である。伝熱部材７０は、ヒータユニット４０の－ｚ方向の第２面４０ｂの少なくとも一部に接触して配置される。伝熱部材７０の詳細は後述される。

支持部材３６は、液晶ポリマーなどの樹脂材料により形成される。支持部材３６は、ヒータユニット４０の－ｚ方向と、ｘ方向の両側とを覆うように配置される。支持部材３６は、伝熱部材７０を介してヒータユニット４０を支持する。支持部材３６のｘ方向の両端部には丸面取りが形成される。支持部材３６は、ヒータユニット４０のｘ方向の両端部において、筒状フィルム３５の内周面を支持する。

定着装置３０を通過するシートＳを加熱するとき、シートＳのサイズに応じてヒータユニット４０に温度分布が発生する。ヒータユニット４０が局所的に高温になると、樹脂材料で形成される支持部材３６の耐熱温度を上回る可能性がある。伝熱部材７０は、ヒータユニット４０の温度分布を平均化させる。これにより、支持部材３６の耐熱性が確保される。

ステイ３８は、鋼板材料等により形成される。ステイ３８のｙ方向に垂直な断面はＵ字状に形成される。ステイ３８は、Ｕ字の開口部を支持部材３６で塞ぐように、支持部材３６の－ｚ方向に装着される。ステイ３８はｙ方向に伸びる。ステイ３８のｙ方向の両端部は、画像形成装置１のハウジングに固定される。これにより、フィルムユニット３０ｈが画像形成装置１に支持される。ステイ３８は、フィルムユニット３０ｈの曲げ剛性を向上させる。ステイ３８のｙ方向の両端部付近には、筒状フィルム３５のｙ方向への移動を規制するフランジ（不図示）が装着される。

感温素子６０は、ヒータユニット４０の－ｚ方向に配置される。感温素子６０は、伝熱部材７０の－ｚ方向の表面に配置される。感温素子６０は、支持部材３６をｚ方向に貫通する孔の内側に配置される。感温素子６０の配線（不図示）は、支持部材３６の孔から－ｚ方向に引き出される。感温素子６０は、ヒータ温度計６２およびサーモスタット（遮断装置）６８である。例えば、ヒータ温度計６２はサーミスタである。

図６は、ヒータ温度計およびサーモスタットの平面図（－ｚ方向から見た図）である。図６では、支持部材３６の記載が省略されている。ヒータ温度計６２は、中央部ヒータ温度計６２ａと、端部ヒータ温度計６２ｂと、を有する。サーモスタット６８は、中央部サーモスタット６８ａと、端部サーモスタット６８ｂと、を有する。中央部発熱体４５ａの－ｚ方向に、中央部ヒータ温度計６２ａおよび中央部サーモスタット６８ａが配置される。一方、第１端部発熱体４５ｂ１および第２端部発熱体４５ｂ２の－ｚ方向に、端部ヒータ温度計６２ｂおよび端部サーモスタット６８ｂが配置される。

ヒータ温度計６２は、伝熱部材７０を介してヒータユニット４０の温度を検知する。
制御部６（図１参照）は、定着装置３０の始動時に、ヒータ温度計６２により発熱体セット４５の温度を計測する。発熱体セット４５の温度が所定温度より低い場合に、制御部６は、発熱体セット４５を短時間だけ発熱させる。その後に制御部６は、加圧ローラ３０ｐの回転を開始する。発熱体セット４５の発熱により、筒状フィルム３５の内周面に塗布されたグリースの粘度が低下する。これにより、加圧ローラ３０ｐの回転開始時におけるヒータユニット４０と筒状フィルム３５との摺動性が確保される。

ヒータ温度計６２は、伝熱部材７０の温度を検知する。
制御部６は、定着装置３０の運転時に、ヒータ温度計６２により伝熱部材７０の温度を計測する。制御部６は、伝熱部材７０の温度計測結果に基づいて、発熱体セット４５への通電を制御する。これにより、支持部材３６に接触する伝熱部材７０の温度が、支持部材３６の耐熱温度未満に維持される。

サーモスタット６８は、伝熱部材７０を介して検知したヒータユニット４０の温度が所定温度を超えた場合に、発熱体セット４５への通電を遮断する。その結果、ヒータユニット４０による筒状フィルム３５の過剰な加熱が抑制される。

フィルム温度計６４は、図３に示されるように、筒状フィルム３５の内周面に当接する。フィルム温度計６４は、筒状フィルム３５の温度を検知する。
制御部６は、定着装置３０の運転時に、筒状フィルム３５のｙ方向の中央部および端部の温度を計測する。制御部６は、筒状フィルム３５のｙ方向の中央部の温度計測結果に基づいて、中央部発熱体４５ａへの通電を制御する。制御部６は、筒状フィルム３５のｙ方向の端部の温度計測結果に基づいて、第１端部発熱体４５ｂ１および第２端部発熱体４５ｂ２への通電を制御する。

（第１の実施形態）
第１の実施形態の伝熱部材７０について詳しく説明する。
図７は、第１の実施形態における伝熱部材およびヒータユニットの正面断面図である。図７は、図８のＶＩＩ－ＶＩＩ線における断面図である。伝熱部材７０は、＋ｚ方向の第１面７０ａに溝部７２を有する。溝部７２の形成領域では、伝熱部材７０がヒータユニット４０から離間している。伝熱部材７０の第１面７０ａにおける溝部７２の＋ｘ方向および－ｘ方向には、ヒータユニット４０と当接する当接部７３が形成される。

画像形成装置１において印刷を開始するとき、発熱体セット４５は筒状フィルム３５を定着温度まで上昇させる。発熱体セット４５が常温から発熱するとき、発熱初期の温度分布はグラフＴ１のようになる。グラフＴ１およびＴ２は、ヒータユニット４０の－ｚ方向の第２面４０ｂにおけるｘ方向の温度分布を示している。グラフＴ１に示されるように、ヒータユニット４０の第２面４０ｂの温度分布はピーキー（山形状）になる。温度ピーク位置４０ｐは、ｘ方向において発熱体セット４５の中央部と同じ位置である。伝熱部材７０の溝部７２は、ヒータユニット４０の温度ピーク位置４０ｐを覆うように形成される。

温度ピーク位置４０ｐに溝部７２が形成されない場合には、ヒータユニット４０の温度ピーク位置４０ｐに伝熱部材７０が当接する。この場合には、ヒータユニット４０の熱の多くが伝熱部材７０に伝達され、筒状フィルム３５に伝達されない。これに対して、温度ピーク位置４０ｐに溝部７２が形成される場合には、ヒータユニット４０の熱の多くが、伝熱部材７０に伝達されずに、筒状フィルム３５に伝達される。したがって、筒状フィルム３５が効率的に加熱される。

溝部７２のｚ方向の深さＨｇは、伝熱部材７０のｚ方向の厚さＨｔの２０～５０％であることが望ましい。溝部７２のｘ方向の幅Ｗｇは、発熱体セット４５のｘ方向の幅Ｗｈより大きくてもよい。これにより、発熱体セット４５で発生した熱の多くが、直ちに伝熱部材７０に伝達されずに、筒状フィルム３５に伝達されやすくなる。したがって、筒状フィルム３５が効率的に加熱される。

図９は、筒状フィルムの昇温時間を示すグラフである。実施例および比較例の定着装置について、筒状フィルム３５が定着温度になるまでの昇温時間を比較した。比較例の定着装置では、伝熱部材７０に溝部が形成されていない。実施例１～３の定着装置では、溝部７２のｘ方向の幅Ｗｇ（図７参照）が異なる。実施例１の溝部７２の幅Ｗｇが最も小さく、実施例３の溝部７２の幅Ｗｇが最も大きい。実施例１および２の溝部７２のｘ方向の幅Ｗｇは、発熱体セット４５のｘ方向の幅Ｗｈ（図７参照）より小さい。実施例３の溝部７２の幅Ｗｇは、発熱体セット４５の幅Ｗｈ（図７参照）より大きい。

図９に示されるように、比較例の定着装置では、筒状フィルム３５が定着温度になるまでの昇温時間が長い。これに対して、実施例１～３の定着装置では、筒状フィルム３５が定着温度になるまでの昇温時間が、比較例の半分程度である。実施例３の昇温時間は、実施例１および２の昇温時間と同等か、それより少し短い。このように、実施例の定着装置では、筒状フィルム３５の昇温時間が短くなる。したがって、実施形態の定着装置３０では、印刷開始までの時間を短縮することができる。

発熱開始後の発熱体セット４５は、供給電力を調整されながら発熱を続けて、筒状フィルム３５を定着温度に維持する。発熱体セット４５で発生した熱は、筒状フィルム３５に伝達され易く、伝熱部材７０に伝達され難い。そのため、筒状フィルム３５を定着温度に維持するための消費電力が抑制されるとともに、伝熱部材７０の温度上昇が抑制される。筒状フィルム３５が定着温度に維持されるとき、ヒータユニット４０の第２面４０ｂの温度分布は、図７に示されるグラフＴ２のようになる。グラフＴ２に示されるように、ヒータユニット４０の第２面４０ｂの温度分布はブロード（台形状）になる。温度ピーク位置４０ｐから＋ｘ方向および－ｘ方向に離れた位置でも、温度ピーク位置４０ｐと同様の高温になる。伝熱部材７０は、溝部７２の＋ｘ方向および－ｘ方向に当接部７３を有する。そのため、ヒータユニット４０の＋ｘ方向および－ｘ方向の熱が伝熱部材７０に伝達され、ヒータユニット４０の温度上昇が抑制される。

図１０は、連続印刷可能枚数を示すグラフである。実施例および比較例の定着装置について、伝熱部材７０の第２面７０ｂの温度が所定温度を超えるまで、連続して印刷可能なシートＳの枚数を比較した。比較例の定着装置では、連続印刷可能枚数が少ない。筒状フィルム３５を定着温度に維持するとき、伝熱部材７０にも多くの熱が伝達されて、伝熱部材７０の第２面７０ｂの温度が高温になりやすいと考えられる。実施例１～３の定着装置では、連続印刷可能枚数が比較例の数倍程度である。筒状フィルム３５を定着温度に維持するとき、伝熱部材７０には多くの熱が伝達されず、しかも伝達された熱は伝熱部材７０の各部に分散される。そのため、実施例１～３の定着装置では、伝熱部材７０の第２面７０ｂの温度が高温になりにくく、連続して印刷可能なシートの枚数が多くなる。したがって、実施形態の定着装置３０では、印刷の生産性を向上させることができる。

図８は、第１の実施形態における伝熱部材およびヒータユニットの側面断面図である。図８は、図７のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線における断面図である。図８では、感温素子６０の記載が省略されている。発熱体セット４５が常温から発熱するとき、前述したｘ方向と同様にｙ方向においても、ヒータユニット４０の第２面４０ｂの温度分布はピーキー（山形状）になる。ｙ方向の温度ピーク位置は、発熱体セット４５のｙ方向の中央部と同じ位置である。伝熱部材７０の溝部７２は、ヒータユニット４０の温度ピーク位置を覆うように形成される。溝部７２のｙ方向の長さＬｇは、発熱体セット４５のｙ方向の長さＬｈより大きい。発熱体セット４５の形成領域において、溝部７２のｘｚ断面の形状は一様である。そのため、発熱体セット４５の－ｚ方向における熱的状況が、ｙ方向に沿って略均等になる。これにより、発熱体セット４５の＋ｚ方向に配置される筒状フィルム３５が、ｙ方向に沿って略均等に加熱される。

発熱体セット４５は、ｙ方向のサイズが最大のシートＳよりも、ｙ方向に長く形成される。溝部７２は、発熱体セット４５よりもｙ方向に長く形成される。伝熱部材７０は、溝部７２よりもｙ方向に長く形成される。すなわち、伝熱部材７０は、ｙ方向において発熱体セット４５の外側に伸びる。発熱体セット４５のｙ方向の外側領域の少なくとも一部における、伝熱部材７０のｘｚ断面（ｙ方向に垂直な断面）の断面積を第１断面積Ａ１とする。具体的には、溝部７２のｙ方向の外側領域における、伝熱部材７０のｘｚ断面の断面積を第１断面積Ａ１とする。一方、発熱体セット４５のｙ方向の内側領域における、伝熱部材７０のｘｚ断面の断面積を第２断面積Ａ２とする。伝熱部材７０は、第１断面積Ａ１が第２断面積Ａ２より大きくなるように形成される。

伝熱部材７０は、溝部７２のｙ方向の外側領域に、ヒータユニット４０に当接する当接部７４を有する。当接部７４は、溝部７２の非形成領域である。そのため、当接部７４のｘｚ断面の第１断面積Ａ１は、前述された発熱体セット４５の内側領域（溝部７２の形成領域）の第２断面積Ａ２より大きい。これにより、当接部７４の熱容量は、溝部７２の形成領域の熱容量より大きくなる。

発熱体セット４５は、シートＳのｙ方向のサイズより広い範囲で発熱する。シートＳが定着装置３０を通過するとき、シートＳがヒータユニット４０の熱を奪う。ヒータユニット４０のｙ方向において、シートＳの通過領域は冷却されるが、シートＳの非通過領域は冷却されない。そのため、ヒータユニット４０のｙ方向の両端部が高温になりやすい。
伝熱部材７０は、溝部７２のｙ方向の外側領域に当接部７４を有する。ヒータユニット４０のｙ方向の両端部の熱は、当接部７４から伝熱部材７０に伝達されやすい。したがって、ヒータユニット４０のｙ方向の両端部の温度上昇が抑制される。

伝熱部材７０は、当接部７４および当接部７３（図７参照）により、溝部７２の全周縁部においてヒータユニット４０の第２面４０ｂに当接する。そのため、溝部７２はヒータユニット４０により密閉される。伝熱部材７０は貫通孔７５を有する。貫通孔７５は、ｚ方向に沿って伝熱部材７０を貫通し、溝部７２に開口する。伝熱部材７０の－ｚ方向に支持部材３６（図３参照）が配置される場合は、伝熱部材７０の貫通孔７５に連続する貫通孔が支持部材３６にも形成される。温度上昇により高圧力となった溝部７２の空気は、貫通孔７５を通って外部に排出される。そのため、伝熱部材７０における当接部７４および当接部７３のヒータユニット４０からの浮き上がりが抑制される。これにより、ヒータユニット４０の熱が、当接部７４および当接部７３を介して伝熱部材７０に伝達される。

貫通孔７５は、発熱体セット４５のｙ方向の外側に形成される。そのため、発熱体セット４５の－ｚ方向における熱的状況が、ｙ方向に沿って略均等になる。これにより、発熱体セット４５の＋ｚ方向に配置される筒状フィルム３５が、ｙ方向に沿って略均等に加熱される。

以上に詳述されたように、定着装置３０は、筒状フィルム３５と、発熱体セット４５と、ヒータユニット４０と、伝熱部材７０と、感温素子６０と、を持つ。発熱体セット４５は、筒状フィルム３５の内側に配置され、筒状フィルム３５の軸方向を長手方向とする。ヒータユニット４０は、発熱体セット４５を有し、＋ｚ方向の第１面４０ａが筒状フィルム３５の内面に当接する。伝熱部材７０は、第１面４０ａとは反対側のヒータユニット４０の－ｚ方向の第２面４０ｂの一部に当接する。伝熱部材７０は、発熱体セット４５の発熱時における第２面４０ｂの温度分布のピーク位置４０ｐに溝部７２を有する。感温素子６０は、伝熱部材７０の－ｚ方向の表面に配置される。

ヒータユニット４０の温度ピーク位置４０ｐに伝熱部材７０の溝部７２が形成される。そのため、ヒータユニット４０の熱の多くは、伝熱部材７０に伝達されずに、筒状フィルム３５に伝達される。これにより、筒状フィルム３５が効率的に加熱されるので、印刷開始までの時間を短縮することができる。
感温素子６０は、伝熱部材７０の－ｚ方向の表面に配置される。感温素子６０は、伝熱部材７０の温度を精度よく検知する。これにより、伝熱部材７０の温度を所定温度未満に維持する制御が、精度よく実現される。例えば、所定温度は、伝熱部材７０に当接する支持部材３６（図３参照）の耐熱温度である。
溝部７２の内部に感温素子６０が配置される場合と比べて、感温素子６０および溝部７２の設計自由度が大きくなる。また、感温素子６０の配線の引き回しが容易になる。

伝熱部材７０は、ｙ方向において発熱体セット４５の外側に伸びる。発熱体セット４５のｙ方向の外側領域の少なくとも一部における伝熱部材７０のｙ方向に垂直な断面積を第１断面積Ａ１とする。発熱体セット４５のｙ方向の内側領域における伝熱部材７０のｙ方向に垂直な断面積を第２断面積Ａ２とする。伝熱部材７０は、第１断面積Ａ１が第２断面積Ａ２より大きい。

発熱体セット４５のｙ方向の外側領域はシートＳの非通過領域であるため、内側領域に比べて高温になりやすい。伝熱部材７０の第１断面積Ａ１は、第２断面積Ａ２より大きい。発熱体セット４５の外側領域における伝熱部材７０の熱容量は、内側領域における熱容量より大きい。そのため、発熱体セット４５の外側領域の熱は、伝熱部材７０に伝達されやすい。これにより、定着装置３０の温度超過を解消するための印刷の一時停止が抑制され、印刷の生産性が向上する。

伝熱部材７０は、溝部７２の全周縁部においてヒータユニット４０の第２面４０ｂに当接する。伝熱部材７０は、伝熱部材７０を貫通して溝部７２に開口する貫通孔７５を有する。
温度上昇により高圧力となった溝部７２の空気は、貫通孔７５を通って外部に排出される。そのため、ヒータユニット４０からの伝熱部材７０の浮き上がりが抑制される。これにより、印刷時においてヒータユニット４０の熱が伝熱部材７０に伝達される。

図１１は、第１の実施形態の第１変形例における伝熱部材およびヒータユニットの側面断面図である。図１１は、第１の実施形態の図８に対応する側面断面図である。第１の実施形態と同様である点についての第１変形例の説明は省略される。
第１変形例における伝熱部材１７０は、第１の実施形態における伝熱部材７０（図８参照）と同様に、第１断面積Ａ１が第２断面積Ａ２より大きくなるように形成される。第１断面積Ａ１は、発熱体セット４５のｙ方向の外側領域の少なくとも一部における、伝熱部材７０のｘｚ断面（ｙ方向に垂直な断面）の断面積である。具体的に、第１断面積Ａ１は、溝部７２のｙ方向の外側領域における、伝熱部材７０のｘｚ断面の断面積である。一方、第２断面積Ａ２は、発熱体セット４５のｙ方向の内側領域における、伝熱部材７０のｘｚ断面の断面積である。

第１変形例における伝熱部材１７０は、溝部７２のｙ方向の外側領域に、外側溝部７６を有する。外側溝部７６は、溝部７２と同様に、伝熱部材１７０の＋ｚ方向の第１面７０ａに形成される。外側溝部７６のｚ方向の深さＨｅは、溝部７２のｚ方向の深さＨｇより小さい。これにより、溝部７２の外側領域における伝熱部材１７０の第１断面積Ａ１が、内側領域における第２断面積Ａ２より大きくなる。外側溝部７６のｘ方向の幅は、溝部７２のｘ方向の幅と同等か、それより小さい。外側溝部７６は、溝部７２のｙ方向の端部から、伝熱部材１７０のｙ方向の端部まで形成される。溝部７２は、外側溝部７６を介して、外部に連通する。そのため、第１変形例の伝熱部材１７０には、貫通孔７５（図８参照）が形成されていない。

第１変形例における伝熱部材１７０は、第１の実施形態における伝熱部材７０と同様に、第１断面積Ａ１が第２断面積Ａ２より大きい。そのため、発熱体セット４５の外側領域の熱は伝熱部材７０に伝達されやすい。これにより、定着装置３０の温度超過を解消するための印刷の一時停止が抑制され、印刷の生産性が向上する。
第１変形例における伝熱部材１７０は、貫通孔７５が形成されない。そのため、伝熱部材７０の－ｚ方向に支持部材３６（図３参照）が配置される場合でも、伝熱部材７０の貫通孔７５に連続する貫通孔を支持部材３６に形成する必要がない。したがって、支持部材３６などの設計自由度が向上する。

（第２の実施形態）
図１２は、第２の実施形態における伝熱部材およびヒータユニットの正面断面図である。第２の実施形態における伝熱部材２７０は、第２面７０ｂに凸部７７を有する点で、第１の実施形態における伝熱部材７０とは異なる。第１の実施形態と同様である点についての第２の実施形態の説明は省略される。

伝熱部材２７０には、第１面７０ａに溝部７２が形成され、第２面７０ｂに凸部７７が形成される。凸部７７の形成領域における伝熱部材２７０の－ｚ方向の表面は、凸部７７の非形成領域における伝熱部材２７０の－ｚ方向の表面より、－ｚ方向に配置される。凸部７７は、ｘ方向およびｙ方向において、少なくとも溝部７２の形成領域に形成される。溝部７２の形成領域における伝熱部材２７０の－ｚ方向の端部を第１端部７２ｐとする。溝部７２の非形成領域の少なくとも一部における伝熱部材２７０の－ｚ方向の端部を第２端部７３ｐとする。第１端部７２ｐは、第２端部７３ｐより－ｚ方向に配置される。

これにより、伝熱部材２７０の第２断面積Ａ２が、第１断面積Ａ１に接近する。第２断面積Ａ２は、溝部７２の形成領域における伝熱部材２７０のｘｚ断面の断面積である。第１断面積Ａ１は、溝部７２の非形成領域における伝熱部材２７０のｘｚ断面の断面積である。そのため、溝部７２の形成領域における伝熱部材２７０の熱容量が、溝部７２の非形成領域における伝熱部材２７０の熱容量に接近する。これにより、ｘ方向およびｙ方向の各部において伝熱部材２７０の熱容量が平均化され、伝熱部材２７０の全体の熱容量が大きくなる。

伝熱部材２７０は、金属板をプレス加工（絞り加工）して形成されてもよい。この場合には、溝部７２および凸部７７が同時に形成され、伝熱部材２７０の各部の厚さが略均等になる。溝部７２の形成領域における伝熱部材２７０の第２断面積Ａ２が、溝部７２の非形成領域における第１断面積Ａ１と同等になる。これにより、伝熱部材２７０の熱容量が平均化される。

図９および図１０における実施例４は、第２の実施形態の実施例である。実施例４の溝部７２のｘ方向の幅Ｗｇ（図７参照）は、実施例２と同じである。図９に示されるように、実施例４の定着装置では、筒状フィルム３５が定着温度になるまでの昇温時間が、実施例１～３と同等である。図１０に示されるように、実施例４の定着装置では、連続印刷可能枚数が、実施例１～３の２倍程度である。実施例４では、実施例１～３に比べて、伝熱部材２７０の熱容量が大きい。そのため、伝熱部材２７０が高温になりにくいと考えられる。

以上のように、第２の実施形態における伝熱部材２７０では、第１端部７２ｐが第２端部７３ｐより－ｚ方向に配置される。第１端部７２ｐは、溝部７２の形成領域における伝熱部材２７０の－ｚ方向の端部である。第２端部７３ｐは、溝部７２の非形成領域の少なくとも一部における伝熱部材２７０の－ｚ方向の端部である。
これにより、ｘ方向およびｙ方向の各部において伝熱部材２７０の熱容量が平均化され、伝熱部材２７０の全体の熱容量が大きくなる。ヒータユニット４０の熱が、伝熱部材２７０に伝達されやすくなる。したがって、定着装置３０の温度超過を解消するための印刷の一時停止が抑制され、印刷の生産性が向上する。

（第３の実施形態）
図１３は、第３の実施形態における伝熱部材およびヒータユニットの正面断面図である。第３の実施形態における伝熱部材３７０は、感温素子６０の装着用の凹部７８を第２面７０ｂに有する点で、第１の実施形態とは異なる。第１の実施形態と同様である点についての第３の実施形態の説明は省略される。

伝熱部材３７０は、第２面７０ｂに凹部７８を有する。凹部７８の底面に感温素子６０が装着される。感温素子６０の装着領域における伝熱部材３７０のｚ方向の厚さＨｓは、感温素子６０の非装着領域における伝熱部材３７０のｚ方向の厚さＨｔより小さい。凹部７８のｘ方向およびｙ方向の幅は、感温素子６０と同等か、感温素子６０より少し大きい。
凹部７８の底面に感温素子６０が装着されるので、感温素子６０とヒータユニット４０との距離が短くなる。これにより、感温素子６０は、ヒータユニット４０の温度を精度よく検知する。

伝熱部材３７０の第２面７０ｂには、感温素子６０の装着領域に凹部７８が形成され、感温素子６０の非装着領域には凹部７８が形成されない。感温素子６０の装着領域における伝熱部材３７０の－ｚ方向の端部を第１端部７２ｐとする。感温素子６０の非装着領域の少なくとも一部における伝熱部材３７０の－ｚ方向の端部を第２端部７３ｐとする。第１端部７２ｐは、第２端部７３ｐより＋ｚ方向に配置される。
逆に言えば、第２端部７３ｐは、第１端部７２ｐより－ｚ方向に配置される。これにより、伝熱部材３７０のｘｚ断面における断面積の減少が抑制され、伝熱部材３７０の熱容量の低下が抑制される。ヒータユニット４０の熱が、伝熱部材２７０に伝達されやすくなる。したがって、定着装置３０の温度超過を解消するための印刷の一時停止が抑制され、印刷の生産性が向上する。

（第４の実施形態）
図１４は、第４の実施形態における伝熱部材およびヒータユニットの側面断面図である。図１５は平面図であり、図１６は正面断面図である。図１４は、図１５のＸＩＶ－ＸＩＶ線における断面図である。図１６は、図１５のＸＶＩ－ＸＶＩ線における断面図である。第４の実施形態における伝熱部材４７０では、溝部７２のｙ方向の端部の形状が第１の実施形態と異なる。第１の実施形態と同様である点についての第４の実施形態の説明は省略される。

伝熱部材４７０は、図１４に示されるように、溝部７２のｙ方向の外側領域に、外側溝部８２を有する。外側溝部８２は、溝部７２と同様に、伝熱部材４７０の＋ｚ方向の第１面７０ａに形成される。外側溝部８２のｚ方向の深さは、溝部７２のｚ方向の深さと同等である。図１５に示されるように、外側溝部８２のｘ方向の幅は、溝部７２のｘ方向の幅より大きい。外側溝部８２は、発熱体セット４５のｙ方向の端部近傍から、伝熱部材４７０のｙ方向の端部まで形成される。ｙ方向における溝部７２と外側溝部８２との間には、ｘ方向の幅が連続的に変化する中間溝部８３が形成される。溝部７２は、中間溝部８３および外側溝部８２を介して、外部に連通する。そのため、第１変形例の伝熱部材１７０には、貫通孔７５（図８参照）が形成されていない。

図１６に示されるように、伝熱部材４７０は、第２面７０ｂに凸部８６を有する。凸部８６の形成領域における伝熱部材４７０の－ｚ方向の表面は、凸部８６の非形成領域における伝熱部材４７０の－ｚ方向の表面より、－ｚ方向に配置される。図１５に示されるように、凸部８６は、ｘ方向およびｙ方向において、少なくとも外側溝部８２の形成領域に形成される。図１４に示されるように、外側溝部８２の形成領域における伝熱部材４７０の－ｚ方向の端部を第２端部７３ｐとする。外側溝部８２の非形成領域の少なくとも一部における伝熱部材４７０の－ｚ方向の端部を第１端部７２ｐとする。第２端部７３ｐは、第１端部７２ｐより－ｚ方向に配置される。

伝熱部材４７０のｙ方向の端部に形成された凸部８６から、伝熱部材４７０のｙ方向の内側に向かって、ｚ方向の高さが連続的に変化する傾斜部８７が形成される。図１５に示されるように、傾斜部８７は、ｘ方向およびｙ方向において、少なくとも中間溝部８３の形成領域に形成される。

図１４に示されるように、外側溝部８２の形成領域における伝熱部材２７０のｘｚ断面の断面積を第１断面積Ａ１とする。外側溝部８２の非形成領域（溝部７２の形成領域）における伝熱部材２７０のｘｚ断面の断面積を第２断面積Ａ２とする。前述されたように、伝熱部材２７０の第１面７０ａに外側溝部８２が形成される一方で、第２面７０ｂに凸部８６が形成される。そのため、伝熱部材４７０の第１断面積Ａ１は、第２断面積Ａ２と同等である。これにより、外側溝部８２の形成領域における伝熱部材２７０の熱容量は、外側溝部８２の非形成領域における伝熱部材２７０の熱容量と同等である。中間溝部８３の形成領域における伝熱部材２７０の熱容量についても同様である。

以上のように、伝熱部材４７０は、発熱体セット４５の外側領域に外側溝部８２を有する。外側溝部８２は、発熱体セット４５の内側領域に形成される溝部７２より、ｘ方向の幅が広い。
そのため、発熱体セット４５の外側領域の熱は、筒状フィルム３５に伝達されやすい。これにより、筒状フィルム３５のｙ方向の端部が効率的に加熱される。特に、筒状フィルム３５を低温状態から加熱する場合に、筒状フィルム３５のｙ方向端部への熱逃げを補うことができる。したがって、筒状フィルム３５の低温オフセットが抑制される。

伝熱部材４７０では、第２端部７３ｐが第１端部７２より－ｚ方向に配置される。第２端部７３ｐは、外側溝部８２の形成領域における伝熱部材４７０の－ｚ方向の端部である。第１端部７２は、外側溝部８２の非形成領域における伝熱部材４７０の－ｚ方向の端部である。
これにより、ｘ方向およびｙ方向の各部において伝熱部材２７０の熱容量が平均化され、伝熱部材２７０の全体の熱容量が大きくなる。筒状フィルム３５が十分に加熱された後に、ヒータユニット４０の熱が、伝熱部材２７０に伝達されやすくなる。したがって、定着装置３０の温度超過を解消するための印刷の一時停止が抑制され、印刷の生産性が向上する。

実施形態の画像処理装置は画像形成装置１であり、加熱装置は定着装置３０である。これに対して、画像処理装置は消色装置であり、加熱装置は消色部であってもよい。消色装置は、消色トナーによりシートに形成された画像を消色（消去）する処理を行う。消色部は、ニップを通過するシートに形成された消色トナー像を加熱して消色する。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、定着装置３０は、ヒータユニット４０の温度ピーク位置４０ｐに形成された伝熱部材７０の溝部７２を持つ。これにより、印刷開始までの時間を短縮することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…画像形成装置（画像処理装置）、Ａ１…第１断面積、Ａ２…第２断面積、Ｓ…シート、３０…定着装置（加熱装置）、３５…筒状フィルム（筒状体）、４０…ヒータユニット、４０ａ…第１面、４０ｂ…第２面、４０ｐ…温度ピーク位置、４５…発熱体セット（発熱体）、６０…感温素子、７０，１７０，２７０，３７０…伝熱部材、７２…溝部、７２ｐ…第１端部、７３ｐ…第２端部、７５…貫通孔。

Claims (6)

1. フィルム状の筒状体と、
   前記筒状体の内側に配置され、前記筒状体の軸方向を長手方向とする発熱体と、
   前記発熱体を有し、第１方向の第１面が前記筒状体の内面に当接するヒータユニットと、
   前記第１面とは反対側の前記ヒータユニットの第２方向の第２面の一部に当接し、前記発熱体の発熱時における前記第２面の温度分布のピーク位置に溝部を有する伝熱部材と、
   前記伝熱部材の前記第２方向の表面に配置され、前記伝熱部材の前記第１方向の表面に形成されて前記伝熱部材を前記ヒータユニットから離間させる前記溝部の背面位置に配置された感温素子と、を有する、
   加熱装置。
2. 前記伝熱部材は、前記長手方向において前記発熱体の外側に伸び、前記発熱体の前記長手方向の外側領域の少なくとも一部における前記長手方向に垂直な前記伝熱部材の第１断面の第１断面積が前記発熱体の前記長手方向の内側領域における前記長手方向に垂直な前記伝熱部材の第２断面の第２断面積より大きい、
   請求項１に記載の加熱装置。
3. 前記伝熱部材は、前記溝部の全周縁部において前記第２面に当接し、
   前記伝熱部材は、前記伝熱部材を貫通して前記溝部に開口する貫通孔を有する、
   請求項１に記載の加熱装置。
4. 前記溝部の形成領域における前記伝熱部材の前記第２方向の第１端部は、前記溝部の非形成領域の少なくとも一部における前記伝熱部材の前記第２方向の第２端部より、前記第２方向に配置される、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の加熱装置。
5. 前記感温素子の装着領域における前記伝熱部材の前記第２方向の第１端部は、前記感温素子の非装着領域の少なくとも一部における前記伝熱部材の前記第２方向の第２端部より、前記第１方向に配置される、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の加熱装置。
6. 請求項１に記載の加熱装置を有する、
   画像処理装置。

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