(57)【要約】中空円筒状の芯金（２）の内部に、水を主成分とする伝熱体（３）が保持されている。芯金（２）の両端は、封止部材（４）で密封されている。伝熱体攪拌手段（８）は、複数の攪拌羽根（８ａ）と、攪拌支持軸（８ｂ）と、攪拌支持軸固定部材（８ｃ）とから構成され、芯金（２）の両端部に接合されている。伝熱体攪拌手段（８）は、芯金（２）の回転に伴って回転する。このとき、攪拌羽根（８ａ）は、伝熱体（３）と接触する。攪拌羽根（８ａ）が回転することにより、伝熱体（３）が芯金の軸方向に流れる。温度の異なる伝熱体（３）が混ざり合うことにより、熱ロール（１）の温度が均一になる。  伝熱体攪拌手段（８）は、芯金（２）の内部に保持された鉄製の攪拌子と、この攪拌子を芯金の軸方向に移動させる磁石とから構成されていても良い。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空円筒状の芯金と、
前記芯金内に保持され、前記芯金の軸方向に移動可能な伝熱体と、
前記伝熱体が流出しないように前記芯金の両端を封止する封止部材と、
前記芯金の軸を中心として回転することにより前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させる伝熱体撹拌手段とを備え、
前記伝熱体撹拌手段は、前記芯金と一体となって相対速度なく回転可能に、かつ、前記芯金が軸を中心に回転する間に少なくとも一部分が前記伝熱体に接触するよう前記芯金内部に配置されており、
前記伝熱体撹拌手段の主たる支持は、前記封止部材部分又は前記芯金の両端部分で行うものであり、
前記伝熱体撹拌手段により前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させるように構成されていることを特徴とする熱ロール。
【請求項２】
伝熱体の移動により前記伝熱体の温度を芯金の軸方向に均一にし、これにより、前記芯金の温度を均一にすることを特徴とする請求項１記載の熱ロール。
【請求項３】
芯金の回転を支持する回転支持軸を備え、
伝熱体撹拌手段は前記回転支持軸に一体で形成されていることを特徴とする請求項１記載の熱ロール。
【請求項４】
中空円筒状の芯金と、
前記芯金内に保持され、前記芯金の軸方向に移動可能な伝熱体と、
前記伝熱体が流出しないように前記芯金の両端を封止する封止部材と、
前記芯金の回転を支持し、前記芯金と同軸でかつ前記芯金に対し回転自在な回転支持軸と、
前記芯金と前記回転支持軸との相対回転により前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させる伝熱体撹拌手段とを備え、
前記伝熱体撹拌手段は、前記回転支持軸に一体で形成され、前記芯金と前記回転支持軸との相対回転の間に少なくとも一部分が前記伝熱体に接触するよう配置されたものであり、
前記伝熱体撹拌手段により前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させるように構成されていることを特徴とする熱ロール。
【請求項５】
伝熱体の移動により前記伝熱体の温度を芯金の軸方向に均一にし、これにより、前記芯金の温度を均一にすることを特徴とする請求項４記載の熱ロール。
【請求項６】
中空円筒状の芯金と、
前記芯金内に保持され、前記芯金の軸方向に移動可能な伝熱体と、
前記伝熱体が流出しないように前記芯金の両端を封止する封止部材と、
前記芯金の軸を中心として回転することにより前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させる伝熱体撹拌手段とを備え、
前記伝熱体撹拌手段により前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させるように構成され、
前記芯金の軸方向に垂直な断面視において、前記伝熱体の前記芯金の軸方向への流れが複数に分割されていることを特徴とする熱ロール。
【請求項７】
伝熱体の移動により前記伝熱体の温度を芯金の軸方向に均一にし、これにより、前記芯金の温度を均一にすることを特徴とする請求項６記載の熱ロール。
【請求項８】
伝熱体撹拌手段は、
回転可能に支持され、回転時に少なくとも一部分が伝熱体に接触するように配置された撹拌部材と、
芯金の内側でかつ前記撹拌部材の外側に配置されたパイプ状の伝熱体流路形成部材とを有し、
前記伝熱体流路形成部材の内側と外側とで前記伝熱体の流れ方向が逆向きであることを特徴とする請求項６記載の熱ロール。
【請求項９】
芯金の軸方向に平行な断面視において、前記伝熱体の前記芯金の軸方向への流れが複数に分割されていることを特徴とする請求項１記載の熱ロール。
【請求項１０】
芯金の軸方向に平行な断面視において、前記伝熱体の前記芯金の軸方向への流れが複数に分割されていることを特徴とする請求項４記載の熱ロール。
【請求項１１】
芯金の軸方向に平行な断面視において、前記伝熱体の前記芯金の軸方向への流れが複数に分割されていることを特徴とする請求項６記載の熱ロール。
【請求項１２】
伝熱体撹拌手段は、非金属材料からなることを特徴とする請求項１記載の熱ロール。
【請求項１３】
伝熱体撹拌手段は、非金属材料からなることを特徴とする請求項４記載の熱ロール。
【請求項１４】
伝熱体撹拌手段は、非金属材料からなることを特徴とする請求項６記載の熱ロール。
【請求項１５】
伝熱体は液体からなることを特徴とする請求項１記載の熱ロール。
【請求項１６】
伝熱体は液体からなることを特徴とする請求項４記載の熱ロール。
【請求項１７】
伝熱体は液体からなることを特徴とする請求項６記載の熱ロール。
【請求項１８】
伝熱体は金属からなることを特徴とする請求項１記載の熱ロール。
【請求項１９】
伝熱体は金属からなることを特徴とする請求項４記載の熱ロール。
【請求項２０】
伝熱体は金属からなることを特徴とする請求項６記載の熱ロール。
【請求項２１】
伝熱体は液体と金属とからなることを特徴とする請求項１記載の熱ロール。
【請求項２２】
伝熱体は液体と金属とからなることを特徴とする請求項４記載の熱ロール。
【請求項２３】
伝熱体は液体と金属とからなることを特徴とする請求項６記載の熱ロール。
【請求項２４】
芯金内の全空間体積に対する伝熱体の体積の割合は、１０％以上７０％以下であることを特徴とする請求項１５記載の熱ロール。
【請求項２５】
芯金内の全空間体積に対する伝熱体の体積の割合は、１０％以上７０％以下であることを特徴とする請求項１６記載の熱ロール。
【請求項２６】
芯金内の全空間体積に対する伝熱体の体積の割合は、１０％以上７０％以下であることを特徴とする請求項１７記載の熱ロール。
【請求項２７】
芯金内の全空間体積に対する伝熱体の体積の割合は、１０％以上７０％以下であることを特徴とする請求項２１記載の熱ロール。
【請求項２８】
芯金内の全空間体積に対する伝熱体の体積の割合は、１０％以上７０％以下であることを特徴とする請求項２２記載の熱ロール。
【請求項２９】
芯金内の全空間体積に対する伝熱体の体積の割合は、１０％以上７０％以下であることを特徴とする請求項２３記載の熱ロール。
【請求項３０】
芯金外部と前記芯金内部とを連通させるための大気連通手段を備え、
前記大気連通手段は、通常時は不連通状態である一方、温度が異常に上昇した異常時にのみ連通状態となるものであることを特徴とする請求項１５記載の熱ロール。
【請求項３１】
芯金外部と前記芯金内部とを連通させるための大気連通手段を備え、
前記大気連通手段は、通常時は不連通状態である一方、温度が異常に上昇した異常時にのみ連通状態となることを特徴とする請求項１６記載の熱ロール。
【請求項３２】
芯金外部と前記芯金内部とを連通させるための大気連通手段を備え、
前記大気連通手段は、通常時は不連通状態である一方、温度が異常に上昇した異常時にのみ連通状態となることを特徴とする請求項１７記載の熱ロール。
【請求項３３】
芯金外部と前記芯金内部とを連通させるための大気連通手段を備え、
前記大気連通手段は、通常時は不連通状態である一方、温度が異常に上昇した異常時にのみ連通状態となることを特徴とする請求項２１記載の熱ロール。
【請求項３４】
芯金外部と前記芯金内部とを連通させるための大気連通手段を備え、
前記大気連通手段は、通常時は不連通状態である一方、温度が異常に上昇した異常時にのみ連通状態となることを特徴とする請求項２２記載の熱ロール。
【請求項３５】
芯金外部と前記芯金内部とを連通させるための大気連通手段を備え、
前記大気連通手段は、通常時は不連通状態である一方、温度が異常に上昇した異常時にのみ連通状態となることを特徴とする請求項２３記載の熱ロール。
【請求項３６】
大気連通手段は、芯金における肉厚が他の部分よりも薄い部分及び封止部材における肉厚が他の部分よりも薄い部分のうち少なくとも一方を備えたものであることを特徴とする請求項３０記載の熱ロール。
【請求項３７】
大気連通手段は、芯金における肉厚が他の部分よりも薄い部分及び封止部材における肉厚が他の部分よりも薄い部分のうち少なくとも一方を備えたものであることを特徴とする請求項３１記載の熱ロール。
【請求項３８】
大気連通手段は、芯金における肉厚が他の部分よりも薄い部分及び封止部材における肉厚が他の部分よりも薄い部分のうち少なくとも一方を備えたものであることを特徴とする請求項３２記載の熱ロール。
【請求項３９】
大気連通手段は、芯金における肉厚が他の部分よりも薄い部分及び封止部材における肉厚が他の部分よりも薄い部分のうち少なくとも一方を備えたものであることを特徴とする請求項３３記載の熱ロール。
【請求項４０】
大気連通手段は、芯金における肉厚が他の部分よりも薄い部分及び封止部材における肉厚が他の部分よりも薄い部分のうち少なくとも一方を備えたものであることを特徴とする請求項３４記載の熱ロール。
【請求項４１】
大気連通手段は、芯金における肉厚が他の部分よりも薄い部分及び封止部材における肉厚が他の部分よりも薄い部分のうち少なくとも一方を備えたものであることを特徴とする請求項３５記載の熱ロール。
【請求項４２】
伝熱体を構成する液体の主成分は水であり、
芯金の前記液体に接する部分のうち少なくとも一部には撥水処理がなされていることを特徴とする請求項１５記載の熱ロール。
【請求項４３】
伝熱体を構成する液体の主成分は水であり、
芯金の前記液体に接する部分のうち少なくとも一部には撥水処理がなされていることを特徴とする請求項１６記載の熱ロール。
【請求項４４】
伝熱体を構成する液体の主成分は水であり、
芯金の前記液体に接する部分のうち少なくとも一部には撥水処理がなされていることを特徴とする請求項１７記載の熱ロール。
【請求項４５】
伝熱体を構成する液体の主成分は水であり、
芯金の前記液体に接する部分のうち少なくとも一部には撥水処理がなされていることを特徴とする請求項２１記載の熱ロール。
【請求項４６】
伝熱体を構成する液体の主成分は水であり、
芯金の前記液体に接する部分のうち少なくとも一部には撥水処理がなされていることを特徴とする請求項２２記載の熱ロール。
【請求項４７】
伝熱体を構成する液体の主成分は水であり、
芯金の前記液体に接する部分のうち少なくとも一部には撥水処理がなされていることを特徴とする請求項２３記載の熱ロール。
【請求項４８】
伝熱体を構成する液体の主成分は水であり、
前記液体には消泡剤が添加されていることを特徴とする請求項１５記載の熱ロール。
【請求項４９】
伝熱体を構成する液体の主成分は水であり、
前記液体には消泡剤が添加されていることを特徴とする請求項１６記載の熱ロール。
【請求項５０】
伝熱体を構成する液体の主成分は水であり、
前記液体には消泡剤が添加されていることを特徴とする請求項１７記載の熱ロール。
【請求項５１】
伝熱体を構成する液体の主成分は水であり、
前記液体には消泡剤が添加されていることを特徴とする請求項２１記載の熱ロール。
【請求項５２】
伝熱体を構成する液体の主成分は水であり、
前記液体には消泡剤が添加されていることを特徴とする請求項２２記載の熱ロール。
【請求項５３】
伝熱体を構成する液体の主成分は水であり、
前記液体には消泡剤が添加されていることを特徴とする請求項２３記載の熱ロール。
【請求項５４】
伝熱体を構成する液体は熱ロールの使用温度範囲内では不揮発性のものであり、
封止部材は、芯金外部と芯金内部とを連通させる大気連通部を備えたものであり、
前記液体の液面は前記大気連通部よりも下側となることを特徴とする請求項１５記載の熱ロール。
【請求項５５】
伝熱体を構成する液体は熱ロールの使用温度範囲内では不揮発性のものであり、
封止部材は、芯金外部と芯金内部とを連通させる大気連通部を備えたものであり、
前記液体の液面は前記大気連通部よりも下側となることを特徴とする請求項１６記載の熱ロール。
【請求項５６】
伝熱体を構成する液体は熱ロールの使用温度範囲内では不揮発性のものであり、
封止部材は、芯金外部と芯金内部とを連通させる大気連通部を備えたものであり、
前記液体の液面は前記大気連通部よりも下側となることを特徴とする請求項１７記載の熱ロール。
【請求項５７】
伝熱体を構成する液体は熱ロールの使用温度範囲内では不揮発性のものであり、
封止部材は、芯金外部と芯金内部とを連通させる大気連通部を備えたものであり、
前記液体の液面は前記大気連通部よりも下側となることを特徴とする請求項２１記載の熱ロール。
【請求項５８】
伝熱体を構成する液体は熱ロールの使用温度範囲内では不揮発性のものであり、
封止部材は、芯金外部と芯金内部とを連通させる大気連通部を備えたものであり、
前記液体の液面は前記大気連通部よりも下側となることを特徴とする請求項２２記載の熱ロール。
【請求項５９】
伝熱体を構成する液体は熱ロールの使用温度範囲内では不揮発性のものであり、
封止部材は、芯金外部と芯金内部とを連通させる大気連通部を備えたものであり、
前記液体の液面は前記大気連通部よりも下側となることを特徴とする請求項２３記載の熱ロール。
【請求項６０】
熱ロールを備えた定着装置であって、
前記熱ロールは、
中空円筒状の芯金と、
前記芯金内に保持され、前記芯金の軸方向に移動可能な伝熱体と、
前記伝熱体が流出しないように前記芯金の両端を封止する封止部材と、
前記芯金の軸を中心として回転することにより前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させる伝熱体撹拌手段とを備え、
前記伝熱体撹拌手段は、前記芯金と一体となって相対速度なく回転可能に、かつ、前記芯金が軸を中心に回転する間に少なくとも一部が前記伝熱体に接触するよう前記芯金内部に配置されており、
前記伝熱体撹拌手段の主たる支持は、前記封止部材部分又は前記芯金の両端部分で行うものであり、
前記伝熱体撹拌手段により前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させるように構成されていることを特徴とする定着装置。
【請求項６１】
伝熱体の移動により前記伝熱体の温度を芯金の軸方向に均一にし、これにより、前記芯金の温度を均一にすることを特徴とする請求項６０記載の定着装置。
【請求項６２】
熱ロールを備えた定着装置であって、
前記熱ロールは、
中空円筒状の芯金と、
前記芯金内に保持され、前記芯金の軸方向に移動可能な伝熱体と、
前記伝熱体が流出しないように前記芯金の両端を封止する封止部材と、
前記芯金の回転を支持し、前記芯金と同軸でかつ前記芯金に対し回転自在な回転支持軸と、
前記芯金と前記回転支持軸との相対回転により前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させる伝熱体撹拌手段とを備え、
前記伝熱体撹拌手段は、前記回転支持軸に一体で形成され、前記芯金と前記回転支持軸との相対回転の間に少なくとも一部分が前記伝熱体に接触するよう配置されたものであり、
前記伝熱体撹拌手段により前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させるように構成されていることを特徴とする定着装置。
【請求項６３】
伝熱体の移動により前記伝熱体の温度を芯金の軸方向に均一にし、これにより、前記芯金の温度を均一にすることを特徴とする請求項６２記載の定着装置。
【請求項６４】
熱ロールを備えた定着装置であって、
前記熱ロールは、
中空円筒状の芯金と、
前記芯金内に保持され、前記芯金の軸方向に移動可能な伝熱体と、
前記伝熱体が流出しないように前記芯金の両端を封止する封止部材と、
前記芯金の軸を中心として回転することにより前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させる伝熱体撹拌手段とを備え、
前記伝熱体撹拌手段により前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させるように構成され、
前記芯金の軸方向に垂直な断面視において、前記伝熱体の前記芯金の軸方向への流れが複数に分割されていることを特徴とする定着装置。
【請求項６５】
伝熱体の移動により前記伝熱体の温度を芯金の軸方向に均一にし、これにより、前記芯金の温度を均一にすることを特徴とする請求項６４記載の定着装置。
【請求項６６】
記録紙上の未定着トナー像に接する部分が複数のロールにより張架された無端状の定着ベルトであり、
前記複数のロールのうち少なくとも１本は熱ロールであることを特徴とする請求項６０記載の定着装置。
【請求項６７】
記録紙上の未定着トナー像に接する部分が複数のロールにより張架された無端状の定着ベルトであり、
前記複数のロールのうち少なくとも１本は熱ロールであることを特徴とする請求項６２記載の定着装置。
【請求項６８】
記録紙上の未定着トナー像に接する部分が複数のロールにより張架された無端状の定着ベルトであり、
前記複数のロールのうち少なくとも１本は熱ロールであることを特徴とする請求項６４記載の定着装置。
【請求項６９】
記録紙上の未定着トナー像に接する部分の設定温度をＴ１℃、伝熱体の引火温度をＴ２℃としたとき、（Ｔ１＋５０）＜Ｔ２であることを特徴とする請求項６０記載の定着装置。
【請求項７０】
記録紙上の未定着トナー像に接する部分の設定温度をＴ１℃、伝熱体の引火温度をＴ２℃としたとき、（Ｔ１＋５０）＜Ｔ２であることを特徴とする請求項６２記載の定着装置。
【請求項７１】
記録紙上の未定着トナー像に接する部分の設定温度をＴ１℃、伝熱体の引火温度をＴ２℃としたとき、（Ｔ１＋５０）＜Ｔ２であることを特徴とする請求項６４記載の定着装置。
【請求項７２】
中空円筒状の芯金と、
前記芯金内に保持され、前記芯金の軸方向に移動可能な伝熱体と、
前記伝熱体が流出しないように前記芯金の両端を封止する封止部材と、
前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させる伝熱体撹拌手段とを備え、
前記伝熱体撹拌手段は、
前記芯金内部に保持され、磁石及び磁性体のうち少なくとも一方を含んでなる撹拌子と、
前記撹拌子に与える磁場を変化させる磁場変更手段とを有し、
前記磁場変更手段による磁場の変化により前記撹拌子を前記芯金の軸方向に移動させ、この攪拌子の移動により前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させるように構成されていることを特徴とする熱ロール。
【請求項７３】
伝熱体の移動により前記伝熱体の温度を芯金の軸方向に均一にし、これにより、前記芯金の温度を均一にすることを特徴とする請求項７２記載の熱ロール。
【請求項７４】
磁場変更手段は、
芯金の外側に設けられ、磁石及び磁性体のうち少なくとも一方を含んでなる磁場形成部材と、
前記磁場形成部材を芯金の軸方向に移動させる磁場形成部材移動手段とを有し、
撹拌子及び前記磁場形成部材のうち少なくとも一方は磁石を含んでいることを特徴とする請求項７２記載の熱ロール。
【請求項７５】
芯金は、非磁性材料からなることを特徴とする請求項７４記載の熱ロール。
【請求項７６】
撹拌子は、腐食等の劣化を防止する被覆層を備えていることを特徴とする請求項７２記載の熱ロール。
【請求項７７】
撹拌子は伝熱体を兼ねていることを特徴とする請求項７２記載の熱ロール。
【請求項７８】
芯金の内側でかつ撹拌子の外側にパイプ状の伝熱体流路形成部材を備え、
前記伝熱体流路形成部材の内側と外側とで前記伝熱体の流れ方向が逆向きであることを特徴とする請求項７２記載の熱ロール。
【請求項７９】
芯金の軸方向に対し平行な断面視において、前記伝熱体の前記芯金の軸方向への流れが複数に分割されていることを特徴とする請求項７２記載の熱ロール。
【請求項８０】
伝熱体は液体からなることを特徴とする請求項７２記載の熱ロール。
【請求項８１】
伝熱体は金属からなることを特徴とする請求項７２記載の熱ロール。
【請求項８２】
伝熱体は液体と金属とからなることを特徴とする請求項７２記載の熱ロール。
【請求項８３】
芯金内の全空間体積に対する伝熱体の体積の割合は、１０％以上８０％以下であることを特徴とする請求項８０記載の熱ロール。
【請求項８４】
芯金内の全空間体積に対する伝熱体の体積の割合は、１０％以上８０％以下であることを特徴とする請求項８２記載の熱ロール。
【請求項８５】
芯金外部と前記芯金内部とを連通させるための大気連通手段を備え、
前記大気連通手段は、通常時は不連通状態である一方、温度が異常に上昇した異常時にのみ連通状態となることを特徴とする請求項８０記載の熱ロール。
【請求項８６】
芯金外部と前記芯金内部とを連通させるための大気連通手段を備え、
前記大気連通手段は、通常時は不連通状態である一方、温度が異常に上昇した異常時にのみ連通状態となることを特徴とする請求項８２記載の熱ロール。
【請求項８７】
大気連通手段は、芯金における肉厚が他の部分よりも薄い部分及び封止部材における肉厚が他の部分よりも薄い部分のうち少なくとも一方を備えたものであることを特徴とする請求項８５記載の熱ロール。
【請求項８８】
大気連通手段は、芯金における肉厚が他の部分よりも薄い部分及び封止部材における肉厚が他の部分よりも薄い部分のうち少なくとも一方を備えたものであることを特徴とする請求項８６記載の熱ロール。
【請求項８９】
伝熱体を構成する液体の主成分は水であり、
芯金の前記液体に接する部分のうち少なくとも一部には撥水処理がなされていることを特徴とする請求項８０記載の熱ロール。
【請求項９０】
伝熱体を構成する液体の主成分は水であり、
芯金の前記液体に接する部分のうち少なくとも一部には撥水処理がなされていることを特徴とする請求項８２記載の熱ロール。
【請求項９１】
伝熱体を構成する液体の主成分は水であり、
前記液体には消泡剤が添加されていることを特徴とする請求項８０記載の熱ロール。
【請求項９２】
伝熱体を構成する液体の主成分は水であり、
前記液体には消泡剤が添加されていることを特徴とする請求項８２記載の熱ロール。
【請求項９３】
伝熱体を構成する液体は熱ロールの使用温度範囲内では不揮発性のものであり、
封止部材は、芯金外部と芯金内部とを連通させる大気連通部を備えたものであり、
前記液体の液面は前記大気連通部よりも下側となることを特徴とする請求項８０記載の熱ロール。
【請求項９４】
伝熱体を構成する液体は熱ロールの使用温度範囲内では不揮発性のものであり、
封止部材は、芯金外部と芯金内部とを連通させる大気連通部を備えたものであり、
前記液体の液面は前記大気連通部よりも下側となることを特徴とする請求項８２記載の熱ロール。
【請求項９５】
熱ロールを備えた定着装置であって、
前記熱ロールは、
中空円筒状の芯金と、
前記芯金内に保持され、前記芯金の軸方向に移動可能な伝熱体と、
前記伝熱体が流出しないように前記芯金の両端を封止する封止部材と、
前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させる伝熱体撹拌手段とを備え、
前記伝熱体撹拌手段は、
前記芯金内部に保持され、磁石及び磁性体のうち少なくとも一方を含んでなる撹拌子と、
前記撹拌子に与える磁場を変化させる磁場変更手段とを有し、
前記磁場変更手段による磁場の変化により前記撹拌子を前記芯金の軸方向に移動させ、この攪拌子の移動により前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させるように構成されていることを特徴とする定着装置。
【請求項９６】
伝熱体の移動により前記伝熱体の温度を芯金の軸方向に均一にし、これにより、前記芯金の温度を均一にすることを特徴とする請求項９５記載の定着装置。
【請求項９７】
記録紙上の未定着トナー像に接する部分が複数のロールにより張架された無端状の定着ベルトであり、
前記複数のロールのうち少なくとも１本は熱ロールであることを特徴とする請求項９５記載の定着装置。
【請求項９８】
記録紙上の未定着トナー像に接する部分の設定温度をＴ１℃、伝熱体の引火温度をＴ２℃としたとき、（Ｔ１＋５０）＜Ｔ２であることを特徴とする請求項９５記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、表面温度を均一に保持することが可能な熱ロール、及び、複写機、ＦＡＸ（ファクシミリ装置）、プリンタ等の電子写真プロセスを利用した電子写真機器などに使用する定着装置に関するものである。
【背景技術】  従来より、対象物の温度の均一化を行う方法として、ヒートパイプを用いることが知られている。このヒートパイプは、真空状態にしたパイプの中に、適量の作動液とその還流を促進するウィックを装備した熱伝導体である。このヒートパイプでは、作動液が高温部にて気化し、潜熱を奪って蒸気となり、この蒸気が圧力差により低温部に移動し、そこで冷却され、潜熱を放出して液化する。これにより、高温部の熱が低温部に移動し、対象物の温度の均一化を行うことができる。そして、液化した作動液は、ウィックにより還流して元に戻る。このヒートパイプは、非常に熱伝導能力が高く、かつ、静止状態にあるときにおいても対象物の温度の均一化を行うことができる、非常に優れたものである。しかしながら、ヒートパイプが、径が大きい大型のものである場合は、温度の均一化はできるが、それ自体の熱容量が大きくなり好ましくない。また、ヒートパイプが、径が小さいものである場合は、それ自体の熱容量は小さくなるが、作動液が偏在して液切れ状態（ドライアウト）となりやすく、熱伝導能力が低下しやすい。また、そのような細いヒートパイプ内に溝状のウィックを刻んだり、金網状のウィックを巻き込んだりすることは非常に困難であって、そのため、ヒートパイプは高価なものになってしまう。
この問題を解決するために、特公平８−７５１１号公報（以下、特許文献という）に示すようなものが提案されている。本提案のヒートパイプの構造は図２１の様なものである。このヒートパイプは、弾性の金属線材を中央部から自由端にかけて漸次相互間隔が増大するように折り曲げてなるヘアピン状のウィック１０６と作動液１０３とを内部に封入した金属管体１０２からなるものである。このヒートパイプでは、略水平状態で使用すること、及びヒートパイプが回転することが前提とはなるが、ヒートパイプの回転時において、ウィック１０６は、金属管体１０２内に封入された作動液１０３を管体軸方向に還流移動させるように働く。これにより、金属管体１０２内の作動液１０３の循環が円滑に行われ、蒸発による液切れ状態が発生しにくく、高熱伝導性を維持できる。また、ウィック１０６が非常に簡単な構成であるため、金属管体１０２の径が小さい場合であってもヒートパイプを簡単に製造することができる。
しかしながら、より温度を均一化するため、小サイズでありながら伝熱能力が高いヒートパイプが求められている。通常のヒートパイプでは、最大の伝熱能力、すなわち最大熱輸送量は、金属管体１０２から作動液１０３への伝熱能力の限界だけでなく、それに加えて、いわゆる粘性限界、音速限界、飛散限界、毛細管限界、沸騰限界によって決まる。これに対し、特許文献に示すものは、作動液１０３を管体軸方向に還流移動させる手段を備えているため、その手段により最大熱輸送量を向上できるが、それでも作動液の気化、液化による潜熱の移動が主である以上、粘性限界、音速限界、飛散限界、毛細管限界、沸騰限界が存在し、最大熱輸送量を向上させることは容易ではない。また、ヘアピン状のウィック１０６を用いて作動液１０３を管体軸方向に還流移動させているが、これは、作動液１０３の表面張力を利用しているだけであり、したがって、作動液１０３の移動量を多くすることは困難であった。
さらに、特許文献提案のヒートパイプでは、ウィック１０６の保持にウィック１０６自身の弾性を利用しており、ウィック１０６は、その軸方向中央部を金属管体１０２の内壁に押し当てた状態で固定されている。金属管体１０２の肉厚が厚く熱容量が大きい場合は特に問題ではないが、金属管体１０２の熱容量が小さく、かつ、高精度の温度の均一化が要求される場合は、金属管体１０２とウィック１０６が接触している部分と接触していない部分とで温度が異なり問題となる。
【発明の開示】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものである。本発明の目的の一つは、従来のヒートパイプよりもさらに伝熱能力を高め、これにより、より温度の均一な熱ロールを提供することである。本発明の他の目的は、ウィック等の金属管体への部分的な接触を原因とする温度むらをなくし、より温度の均一な熱ロールを提供することである。
本発明に係る熱ロールは、中空円筒状の芯金と、前記芯金内に保持され、前記芯金の軸方向に移動可能な伝熱体と、前記伝熱体が流出しないように前記芯金の両端を封止する封止部材と、前記芯金の軸を中心として回転することにより前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させる伝熱体撹拌手段とを備え、前記伝熱体撹拌手段は、前記芯金と一体となって相対速度なく回転可能に、かつ、前記芯金が軸を中心に回転する間に少なくとも一部分が前記伝熱体に接触するよう前記芯金内部に配置されており、前記伝熱体撹拌手段の主たる支持は、前記封止部材部分又は前記芯金の両端部分で行うものであり、前記伝熱体撹拌手段により前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させるように構成されているものである。そして、この伝熱体の移動により前記伝熱体の温度を芯金の軸方向に均一にし、これにより、前記芯金の温度を均一にするものである。
上記熱ロールでは、伝熱体の気化、液化による潜熱を移動させるのではなく、温度差のある伝熱体自身を撹拌し、それにより熱を移動させるため、伝熱体の撹拌さえ十分に行えば、熱の軸方向への移動の限界は、ほぼ、芯金から伝熱体への伝熱の限界によって決まる。したがって、従来のヒートパイプよりさらに温度の均一な熱ロールを提供することができる。
また、上記熱ロールでは、伝熱体撹拌手段の主たる支持は、芯金の両端に設けられた封止部材部分又は芯金の両端部分で行うものであり、これにより、芯金の両端部分以外の部分には、伝熱体以外のものが接触しないため、熱ロールの温度を均一にすることができる。
また、前記熱ロールにおいて、芯金の回転を支持する回転支持軸を備え、伝熱体撹拌手段は回転支持軸に一体で形成されていることが好ましい。
このことにより、非常に簡単な構成で芯金及び伝熱体撹拌手段の支持を実現することができる。
本発明に係る他の熱ロールは、中空円筒状の芯金と、前記芯金内に保持され、前記芯金の軸方向に移動可能な伝熱体と、前記伝熱体が流出しないように前記芯金の両端を封止する封止部材と、前記芯金の回転を支持し、前記芯金と同軸でかつ前記芯金に対し回転自在な回転支持軸と、前記芯金と前記回転支持軸との相対回転により前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させる伝熱体撹拌手段とを備え、前記伝熱体撹拌手段は、前記回転支持軸に一体で形成され、前記芯金と前記回転支持軸との相対回転の間に少なくとも一部分が前記伝熱体に接触するよう配置されたものであり、前記伝熱体撹拌手段により前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させるように構成されているものである。そして、この伝熱体の移動により前記伝熱体の温度を芯金の軸方向に均一にし、これにより、前記芯金の温度を均一にするものである。
上記熱ロールにおいても、伝熱体の気化、液化による潜熱を移動させるのではなく、温度差のある伝熱体自身を撹拌し、それにより熱を移動させるため、伝熱体の撹拌さえ十分に行えば、熱の軸方向への移動の限界は、ほぼ、芯金から伝熱体への伝熱の限界によって決まる。したがって、従来のヒートパイプよりさらに温度の均一な熱ロールを提供することができる。
また、伝熱体撹拌手段を芯金に対し相対的に回転可能に支持していることにより、芯金が静止状態で伝熱体撹拌手段が回転する場合又は芯金が回転状態で伝熱体撹拌手段も回転する場合のどちらでも用いることができる。また、芯金の回転方向に対し、伝熱体撹拌手段の回転が逆方向であっても良い。さらに、伝熱体撹拌手段の伝熱体との相対回転速度を自在に大きくすることが可能であり、伝熱体の芯金の軸方向への移動量及び移動速度を大きくすることができるため、温度均一化能力の高い熱ロールを提供することができる。
また、上記熱ロールにおいても、伝熱体撹拌手段は、回転支持軸に一体で形成されているため、芯金の両端部分以外の部分には、伝熱体以外のものが接触しない。そのため、熱ロールの温度を均一にすることができる。
本発明に係る他の熱ロールは、中空円筒状の芯金と、前記芯金内に保持され、前記芯金の軸方向に移動可能な伝熱体と、前記伝熱体が流出しないように前記芯金の両端を封止する封止部材と、前記芯金の軸を中心として回転することにより前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させる伝熱体撹拌手段とを備え、前記伝熱体撹拌手段により前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させるように構成され、前記芯金の軸方向に垂直な断面視において、前記伝熱体の前記芯金の軸方向への流れが複数に分割されているものである。そして、この伝熱体の移動により前記伝熱体の温度を芯金の軸方向に均一にし、これにより、前記芯金の温度を均一にするものである。
上記熱ロールでは、伝熱体の流れが、例えば芯金の軸方向左側（軸方向一端側）から軸方向右側（軸方向他端側）への流れと軸方向右側から軸方向左側への流れとに明確に分割されているため、伝熱体の芯金内の循環をスムーズに行うことができる。そのため、温度の均一な熱ロールを提供することができる。
また、前記熱ロールにおいて、伝熱体撹拌手段は、回転可能に支持され、回転時に少なくとも一部分が伝熱体に接触するように配置された撹拌部材と、芯金の内側でかつ撹拌部材の外側に配置されたパイプ状の伝熱体流路形成部材とを有し、伝熱体流路形成部材の内側と外側とで伝熱体の流れ方向が逆向きであることが好ましい。
上記熱ロールにおいても、伝熱体の流れが、芯金の軸方向左側から軸方向右側への流れと軸方向右側から軸方向左側への流れとに明確に分割されているため、伝熱体の芯金内の循環をスムーズに行うことができる。そのため、温度の均一な熱ロールを提供することができる。
また、前記熱ロールにおいて、芯金の軸方向に平行な断面視において、前記伝熱体の前記芯金の軸方向への流れが複数に分割されていることが好ましい。
このことにより、例えば軸方向両端部と軸方向中央部とで温度にばらつきがある対象物の温度の均一化を本熱ロールを用いて行う場合は、伝熱体の流れが、例えば芯金の軸方向中央部から軸方向左側への流れと軸方向中央部から軸方向右側への流れとに分割されているため、その温度均一化をより効率的に行うことができる。
前記熱ロールにおいて、伝熱体撹拌手段は、非金属材料からなることが好ましい。
このことにより、伝熱体撹拌手段に熱が伝わり難くなり、熱ロールの熱容量を低減することができる。
また、前記熱ロールにおいて、伝熱体は液体からなることが好ましい。
このことにより、芯金と伝熱体との接触面積を十分に確保することができ、芯金と伝熱体との間の熱の伝達を十分に行うことができる。
また、前記熱ロールにおいて、伝熱体は金属からなることが好ましい。
このことにより、金属は熱伝導率が良好であるため、芯金と伝熱体との接触面積が小さくても芯金と伝熱体との間の熱の伝達を十分に行うことができる。また、金属は、一般的に、数百℃までは固体であるため、簡単な構成の封止部材で芯金を封止することができる。
また、前記熱ロールにおいて、伝熱体は液体と金属とからなることが好ましい。
このことにより、芯金と伝熱体との接触面積を十分に確保することができるとともに、良好な熱伝導率を持つ伝熱体を得ることができる。そのため、芯金と伝熱体との間の熱伝達量を向上させることができる。
また、前記熱ロールにおいて、芯金内の全空間体積に対する伝熱体の体積の割合は、１０％以上７０％以下であることが好ましい。
このことにより、効率の良い熱伝導が可能となり、熱ロールの温度の均一化を効率良く行うことができる。
また、前記熱ロールにおいて、芯金外部と前記芯金内部とを連通させるための大気連通手段を備え、大気連通手段は、通常時は不連通状態である一方、温度が異常に上昇した異常時にのみ連通状態となるものであることが好ましい。
このことにより、熱ロールの温度がその使用温度を超えて異常な高温になり、熱ロール内部の圧力が高まっても、大気連通手段により気化した蒸気を外部に放出し、熱ロール内部の圧力を低減することができる。そのため、熱ロールの破壊に伴う危険を防止することができる。
また、前記熱ロールにおいて、大気連通手段は、芯金における肉厚が他の部分よりも薄い部分及び封止部材における肉厚が他の部分よりも薄い部分のうち少なくとも一方を備えたものであることが好ましい。
このことにより、熱ロール内部が高圧になった場合は、予め設定された薄肉部が破壊することにより熱ロール内部の圧力を低減することができる。そのため、非常に簡単な手段で、熱ロールの破壊に伴う危険を防止することができる。
また、前記熱ロールにおいて、液体の主成分は水であり、芯金の液体に接する部分のうち少なくとも一部には撥水処理がなされていることが好ましい。
このことにより、芯金の内壁に液体の薄膜が形成されることがなくなるため、芯金と伝熱体との間の良好な熱伝達を維持することができる。
また、前記熱ロールにおいて、液体の主成分は水であり、水には消泡剤が添加されていることが好ましい。
このことにおいても、芯金の内壁に液体の薄膜が形成されることがなく、また、気泡が発生しないため、伝熱体がスムーズに流れる。そのため、芯金と伝熱体との間の良好な熱伝達を維持することができる。
また、前記熱ロールにおいて、伝熱体を構成する液体は熱ロールの使用温度範囲内では不揮発性のものであり、封止部材は、芯金外部と芯金内部とを連通させる大気連通部を備えたものであり、液体の液面は大気連通部よりも下側となることが好ましい。
このことにより、封止部材による封止は液体がもれない程度で良く、さらには、大気連通部を備えているため、熱ロールの内圧が高まることもなく、熱ロールの破壊等の危険をなくすことができる。
本発明に係る定着装置は、熱ロールを備えたものであって、前記熱ロールは、中空円筒状の芯金と、前記芯金内に保持され、前記芯金の軸方向に移動可能な伝熱体と、前記伝熱体が流出しないように前記芯金の両端を封止する封止部材と、前記芯金の軸を中心として回転することにより前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させる伝熱体撹拌手段とを備え、前記伝熱体撹拌手段は、前記芯金と一体となって相対速度なく回転可能に、かつ、前記芯金が軸を中心に回転する間に少なくとも一部分が前記伝熱体に接触するよう前記芯金内部に配置されており、前記伝熱体撹拌手段の主たる支持は、前記封止部材部分又は前記芯金の両端部分で行うものであり、前記伝熱体撹拌手段により前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させるように構成されているものである。そして、この伝熱体の移動により前記伝熱体の温度を芯金の軸方向に均一にし、これにより、前記芯金の温度を均一にするものである。
また、本発明に係る他の定着装置は、熱ロールを備えたものであって、前記熱ロールは、中空円筒状の芯金と、前記芯金内に保持され、前記芯金の軸方向に移動可能な伝熱体と、前記伝熱体が流出しないように前記芯金の両端を封止する封止部材と、前記芯金の回転を支持し、前記芯金と同軸でかつ前記芯金に対し回転自在な回転支持軸と、前記芯金と前記回転支持軸との相対回転により前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させる伝熱体撹拌手段とを備え、前記伝熱体撹拌手段は、前記回転支持軸に一体で形成され、前記芯金と前記回転支持軸との相対回転の間に少なくとも一部分が前記伝熱体に接触するよう配置されたものであり、前記伝熱体撹拌手段により前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させるように構成されているものである。そして、この伝熱体の移動により前記伝熱体の温度を芯金の軸方向に均一にし、これにより、前記芯金の温度を均一にするものである。
また、本発明に係る他の定着装置は、熱ロールを備えたものであって、前記熱ロールは、中空円筒状の芯金と、前記芯金内に保持され、前記芯金の軸方向に移動可能な伝熱体と、前記伝熱体が流出しないように前記芯金の両端を封止する封止部材と、前記芯金の軸を中心として回転することにより前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させる伝熱体撹拌手段とを備え、前記伝熱体撹拌手段により前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させるように構成され、この伝熱体の移動により前記伝熱体の温度を芯金の軸方向に均一にし、これにより、前記芯金の温度を均一にしていて、前記芯金の軸方向に垂直な断面視において、前記伝熱体の前記芯金の軸方向への流れが複数に分割されているものである。そして、この伝熱体の移動により前記伝熱体の温度を芯金の軸方向に均一にし、これにより、前記芯金の温度を均一にするものである。
これらのことにより、熱容量の増大を抑えながら芯金の軸方向に関する熱伝導能力を増大できるため、ウォームアップ時間の増大や保温に要するエネルギーの増大が抑えられた、温度の均一な熱ロールを有する定着装置を提供することができる。
また、前記定着装置において、記録紙上の未定着トナー像に接する部分が複数のロールにより張架された無端状の定着ベルトであり、複数のロールのうち少なくとも１本は熱ロールであることが好ましい。
このことにより、熱ロールの温度均一化能力を効果的に定着装置に活用することができ、定着温度の均一な定着装置を提供することができる。
また、前記定着装置において、記録紙上の未定着トナー像に接する部分の設定温度をＴ１℃、伝熱体の引火温度をＴ２℃としたとき、（Ｔ１＋５０）＜Ｔ２であることが好ましい。
このことにより、異常時においても、伝熱体への引火等の危険を低減することができ、安全性の高い定着装置を提供することができる。
本発明に係る他の熱ロールは、中空円筒状の芯金と、前記芯金内に保持され、前記芯金の軸方向に移動可能な伝熱体と、前記伝熱体が流出しないように前記芯金の両端を封止する封止部材と、前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させる伝熱体撹拌手段とを備え、前記伝熱体撹拌手段は、前記芯金内部に保持され、磁石及び磁性体のうち少なくとも一方を含んでなる撹拌子と、前記撹拌子に与える磁場を変化させる磁場変更手段とを有し、前記磁場変更手段による磁場の変化により前記撹拌子を前記芯金の軸方向に移動させ、この攪拌子の移動により前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させるように構成されているものである。そして、この伝熱体の移動により前記伝熱体の温度を芯金の軸方向に均一にし、これにより、前記芯金の温度を均一にするものである。
上記熱ロールでは、伝熱体の気化、液化による潜熱を移動させるのではなく、温度差のある伝熱体自身を撹拌し、それにより熱を移動させるため、伝熱体の撹拌さえ十分に行えば、熱の軸方向への移動の限界は、ほぼ、芯金から伝熱体への伝熱の限界によって決まる。また、本構成は、撹拌子を磁力により移動させ、それにより伝熱体を移動させるため、伝熱体の表面張力のみで移動させる場合よりも伝熱体を移動させやすい。したがって、従来のヒートパイプよりさらに温度の均一な熱ロールを提供することができる。
また、前記熱ロールにおいて、磁場変更手段は、芯金の外側に設けられ、磁石及び磁性体のうち少なくとも一方を含んでなる磁場形成部材と、前記磁場形成部材を芯金の軸方向に移動させる磁場形成部材移動手段とを有し、撹拌子及び磁場形成部材のうち少なくとも一方は磁石を含んでいることが好ましい。
このことにより、非常に簡単な構成で撹拌子を確実に移動させることができる。
また、前記熱ロールにおいて、芯金は、非磁性材料からなることが好ましい。
このことにより、撹拌子と磁場形成部材とで形成される磁場が芯金によって弱められることがない。したがって、撹拌子に対し力を十分に伝えることができ、撹拌子を確実に移動させることができ、そのため、伝熱体の撹拌を良好に行うことができる。
また、前記熱ロールにおいて、撹拌子は、腐食等の劣化を防止する被覆層を備えていることが好ましい。
このことにより、撹拌子は被覆層を備えているため、撹拌子自身が高温となった場合又は撹拌子周囲が高温となった場合においても、撹拌子が腐食等することなく、その初期の特性を維持することができる。したがって、撹拌子を長期間に亘って安定した状態で移動させることができる。
また、前記熱ロールにおいて、撹拌子は伝熱体を兼ねていることが好ましい。
このことにより、熱ロールの構成部材数を低減することができ、そのため、熱ロールのコストダウンを図ることができる。
また、前記熱ロールにおいて、芯金の内側でかつ撹拌子の外側にパイプ状の伝熱体流路形成部材を備え、伝熱体流路形成部材の内側と外側とで伝熱体の流れ方向が逆向きであることが好ましい。
このことにより、伝熱体流路形成部材の内側と外側とで、伝熱体の流れが、芯金の軸方向左側から軸方向右側への流れと軸方向右側から軸方向左側への流れとに明確に分割されているため、伝熱体の芯金内の循環をスムーズに行うことができる。そのため、温度の均一な熱ロールを提供することができる。
また、前記熱ロールにおいて、芯金の軸方向に平行な断面視において、前記伝熱体の前記芯金の軸方向への流れが複数に分割されていることが好ましい。
このことにより、例えば軸方向両端部と軸方向中央部とで温度にばらつきがある対象物の温度の均一化を本熱ロールを用いて行う場合は、伝熱体の流れが、例えば芯金の軸方向中央部から軸方向左側への流れと軸方向中央部から軸方向右側への流れとに分割されているため、その温度均一化をより効率的に行うことができる。
また、前記熱ロールにおいて、伝熱体は液体からなることが好ましい。
このことにより、芯金と伝熱体との接触面積を十分に確保することができ、芯金と伝熱体との間の熱の伝達を十分に行うことができる。
また、前記熱ロールにおいて、伝熱体は金属からなることが好ましい。
このことにより、金属は熱伝導率が良好であるため、芯金と伝熱体との接触面積が小さくても芯金と伝熱体との間の熱の伝達を十分に行うことができる。また、金属は、一般的には、数百℃の状態では固体であるため、簡単な構成の封止部材で芯金を封止することができる。
また、前記熱ロールにおいて、伝熱体は液体と金属とからなることが好ましい。
このことにより、芯金と伝熱体との接触面積を十分に確保することができるとともに、良好な熱伝導率を持つ伝熱体を得ることができる。そのため、芯金と伝熱体との間の熱伝達量を向上させることができる。
また、前記熱ロールにおいて、芯金内の全空間体積に対する伝熱体の体積の割合は、１０％以上８０％以下であることが好ましい。
このことにより、効率の良い熱伝導が可能となり、熱ロールの温度の均一化を効率良く行うことができる。
また、前記熱ロールにおいて、芯金外部と前記芯金内部とを連通させるための大気連通手段を備え、大気連通手段は、通常時は不連通状態であり、温度が異常に上昇した異常時にのみ連通状態となることが好ましい。
このことにより、熱ロールの温度がその使用温度を超えて異常な高温になり、熱ロール内部の圧力が高まっても、大気連通手段により気化した蒸気を外部に放出し、熱ロール内部の圧力を低減することができる。そのため、熱ロールの破壊に伴う危険を防止することができる。
また、前記熱ロールにおいて、大気連通手段は、芯金における肉厚が他の部分よりも薄い部分及び封止部材における肉厚が他の部分よりも薄い部分のうち少なくとも一方を備えたものであることが好ましい。
このことにより、熱ロール内部が高圧になった場合は、予め設定された薄肉部が破壊することにより熱ロール内部の圧力を低減することができる。そのため、非常に簡単な手段で、熱ロールの破壊に伴う危険を防止することができる。
また、前記熱ロールにおいて、伝熱体を構成する液体の主成分は水であり、芯金の前記液体に接する部分のうち少なくとも一部には撥水処理がなされていることが好ましい。
このことにより、芯金の内壁に液体の薄膜が形成されることがなくなるため、芯金と伝熱体との間の良好な熱伝達を維持することができる。
また、前記熱ロールにおいて、伝熱体を構成する液体の主成分は水であり、前記液体には消泡剤が添加されていることが好ましい。
このことにより、芯金の内壁に液体の薄膜が形成されることがなく、また、気泡が発生しないため、伝熱体がスムーズに流れる。そのため、芯金と伝熱体との間の良好な熱伝達を維持することができる。
また、前記熱ロールにおいて、伝熱体を構成する液体は熱ロールの使用温度範囲内では不揮発性のものであり、封止部材は、芯金外部と芯金内部とを連通させる大気連通部を備えたものであり、液体の液面は大気連通部よりも下側となることが好ましい。
このことにより、封止部材による封止は液体がもれない程度で良く、さらには、大気連通部を備えているため、熱ロールの内圧が高まることもなく、熱ロールの破壊等の危険をなくすことができる。
本発明に係る定着装置は、熱ロールを備えたものであって、前記熱ロールは、中空円筒状の芯金と、前記芯金内に保持され、前記芯金の軸方向に移動可能な伝熱体と、前記伝熱体が流出しないように前記芯金の両端を封止する封止部材と、前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させる伝熱体撹拌手段とを備え、前記伝熱体撹拌手段は、前記芯金内部に保持され、磁石及び磁性体のうち少なくとも一方を含んでなる撹拌子と、前記撹拌子に与える磁場を変化させる磁場変更手段とを有し、前記磁場変更手段による磁場の変化により前記撹拌子を前記芯金の軸方向に移動させ、この攪拌子の移動により前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させるように構成されているものである。そして、この伝熱体の移動により前記伝熱体の温度を芯金の軸方向に均一にし、これにより、前記芯金の温度を均一にするものである。
このことにより、熱容量の増大を抑えながら芯金の軸方向に関する熱伝導能力を増大できるため、ウォームアップ時間の増大や保温に要するエネルギーの増大が抑えられた、温度の均一な熱ロールを有する定着装置を提供することができる。
また、前記定着装置において、記録紙上の未定着トナー像に接する部分が複数のロールにより張架された無端状の定着ベルトであり、複数のロールのうち少なくとも１本は前記熱ロールであることが好ましい。
このことにより、熱ロールの温度均一化能力を効果的に定着装置に活用することができ、定着温度の均一な定着装置を提供することができる。
また、前記定着装置において、記録紙上の未定着トナー像に接する部分の設定温度をＴ１℃、伝熱体の引火温度をＴ２℃としたとき、（Ｔ１＋５０）＜Ｔ２であることが好ましい。
このことにより、異常時においても、伝熱体への引火等の危険を低減することができ、安全性の高い定着装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】  図１は、本発明の実施形態１に係る熱ロールの概略断面図である。
図２は、実施形態２に係る熱ロールの概略断面図である。
図３は、実施形態３に係る熱ロールの概略断面図である。
図４は、実施形態４に係る熱ロールの概略断面図である。
図５は、実施形態５に係る熱ロールの概略断面図である。
図６は、実施形態５に係る熱ロールの斜視図である。
図７は、実施形態６に係る熱ロールの概略断面図である。
図８は、実施形態６に係る熱ロールの他の構成を示す概略断面図である。
図９は、実施形態７に係る熱ロールの概略断面図である。
図１０は、実施形態８に係る熱ロールの概略断面図である。
図１１は、実施形態９に係る熱ロールの概略断面図である。
図１２は、実施形態１０に係る熱ロールの概略断面図である。
図１３は、実施形態１１に係る熱ロールの概略断面図である。
図１４は、実施形態１２に係る熱ロールの概略断面図である。
図１５は、実施形態１３に係る熱ロールの概略断面図である。
図１６は、実施形態１４に係る熱ロールの概略構成図である。
図１７は、実施形態１５に係る熱ロールの概略断面図である。
図１８は、実施形態１６に係る定着装置の側面図である。
図１９は、実施形態１６に係る定着装置に用いる熱ロールの磁場変更手段の構成の一例を示す概略構成図である。
図２０は、実施形態１７に係る定着装置の側面図である。
図２１は、従来のヒートパイプの概略断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１に示すように、符号２は外径２０ｍｍ、肉厚０．５ｍｍ、長さ２５０ｍｍのアルミニウム製の中空円筒状の芯金であり、その内部に液体からなる伝熱体３を封入保持している。芯金２の内周面には、シリコーン系、又はフッ素系の撥水処理が施されている。符号４は、伝熱体３が流出しないように芯金２の両端を封止する封止部材であり、アルミニウムからなる外輪４ａと耐熱性が良好なフェノール樹脂からなる内輪４ｂとを有している。また、内輪４ｂの伝熱体３に接する側の面（すなわち、内輪４ｂの芯金軸方向内側の面）には金属膜４ｃが形成されている。さらに、内輪４ｂには、芯金２の回転を支持する、ステンレス等の金属からなる回転支持軸５が圧入されている。この回転支持軸５は、内輪４ｂから芯金軸方向外側に延びている。封止部材４は、芯金２と溶接により接合している。これにより、伝熱体３が気化しても、芯金２の完全な封止が可能となる。符号８は伝熱体撹拌手段であり、複数の撹拌羽根８ａと撹拌支持軸８ｂと撹拌支持軸固定部材８ｃとを有し、それらはすべてフェノール樹脂からなる。伝熱体撹拌手段８は、芯金２内に配置されていて、芯金２の両端部にて接合されている。これにより、伝熱体撹拌手段８は、芯金２の回転に伴い芯金２に対して相対速度なく回転する。撹拌羽根８ａは、撹拌支持軸８ｂに一体で形成されていて、伝熱体３と接触している。撹拌羽根８ａは、芯金２の軸を中心として回転することにより伝熱体３の芯金軸方向への流れを発生させる。撹拌支持軸８ｂは、芯金２内をその軸方向に延びている。撹拌支持軸固定部材８ｃは、撹拌支持軸８ｂの軸方向両端部を固定支持している。なお、図の理解を容易にするため、撹拌羽根８ａ及び撹拌支持軸８ｂの断面形状は記載していない。
伝熱体３は、水を主成分としたものであり、それに消泡剤を添加したものである。消泡剤としては、シリコーン系のエマルジョン型のもの又は自己乳化型のものが好ましく用いられる。本実施形態では、エマルジョン型のＫＭ９８（信越化学（株）製）を用いており、その添加量を１００ｐｐｍとした。ところで、界面活性剤を使用することにより水の表面張力を低減させ、伝熱体３の流動性を向上させることも検討したが、この場合、気泡の発生により伝熱体３の流動が妨げられ易いため、本実施形態では、上述のように消泡剤を使用している。また、伝熱体３の封入量は、芯金２内部の全空間体積に対して１０％〜７０％の体積であることが好ましく、さらに好ましくは、３０％〜６０％の体積であり、本実施形態では５０％の体積としている。
符号９は大気連通手段であり、芯金２の端部の一部分をその近傍部分よりも薄肉化してなるものである。
次に動作について説明する。まず、芯金２の軸方向の温度にばらつきがある状態から考える。このとき、伝熱体３の芯金軸方向の温度にもばらつきが生じている。ここで、芯金２を図１に示す矢印の方向に回転させる。この回転に伴い、伝熱体撹拌手段８も芯金２に対して相対速度なく回転する。この回転に伴い、伝熱体３が芯金軸方向へ流れる。この流れにより、伝熱体３が芯金軸方向に撹拌される。
ところで、伝熱体撹拌手段８の主たる支持を芯金２の軸方向中央部で行うと、その支持部から芯金２の熱の移動が起こり、芯金２に温度むらが生じる。そのような温度むらが生じる熱ロール１では、熱ロール１に接触させる部材の温度の均一化を行うのは困難である。ここで、本熱ロール１では、伝熱体撹拌手段８の支持を芯金２の両端部分で行っている。そのため、本熱ロール１では、芯金２の両端部分以外の部分には、伝熱体３以外のものが接触しない。これにより、熱ロール１の温度を均一にすることができる。
また、伝熱体撹拌手段８により伝熱体３が芯金軸方向に撹拌され、異なる温度の伝熱体３が混ざり合い、均一な温度の伝熱体３となる。これにより、芯金２の温度を軸方向に均一化し、熱ロール１に接触させる部材の温度の均一化を行うことができる。本構成は、伝熱体３の気化、液化による潜熱を移動させるいわゆるヒートパイプと異なり、温度差がある伝熱体３自身を撹拌し、それにより熱を移動させるため、伝熱体３の撹拌さえ十分に行えば、熱の芯金軸方向への移動の限界は、ほぼ、芯金２から伝熱体３への伝熱の限界のみで決まる。したがって、従来のヒートパイプよりさらに温度の均一な熱ロール１を提供することができる。
また、伝熱体撹拌手段８は、非金属であるフェノール樹脂で形成されている。ここで、非金属は金属に比較して熱伝導率が低い。そのため、伝熱体撹拌手段８には熱が伝わり難い。したがって、伝熱体撹拌手段８の実質的な熱容量を低く抑えることができ、これにより、熱ロール１の熱容量を低く抑えることができる。
また、伝熱体３として液体を使用している。これにより、芯金２と伝熱体３との接触面積を十分に確保することができ、芯金２と伝熱体３との間の熱の伝達を十分に行うことができる。したがって、温度均一化能力の高い熱ロール１とすることができる。
また、芯金２内の全空間体積に対する伝熱体３の体積の割合は、１０％以上７０％以下としている。ここで、伝熱体３の体積比が小さい場合は、伝熱体３と芯金２との接触面積を十分に確保することができないため、芯金２と伝熱体３との熱の移動が十分に行われない。逆に、伝熱体３の体積比が大きすぎる場合は、伝熱体３の芯金２内の移動がスムーズに行われ難く、温度差のある伝熱体３が混ざり合い難い。本実施形態では、適度な体積比の伝熱体３を封入しているため、効率の良い熱伝導が可能となり、熱ロール１の温度の均一化を効率良く行うことができる。
また、芯金２は、芯金２外（大気）と芯金２内とを連通させるための大気連通手段９を備えたものであり、この大気連通手段９は、通常時は常に不連通状態である一方、熱ロール１の温度が異常に上昇して熱ロール１内部の圧力が異常に高まった異常時にのみ連通状態となるように設定している。これにより、熱ロールの温度がその使用温度を超えて異常な高温になり、熱ロール１内部の圧力が高まっても、大気連通手段９により気化した蒸気を外部に放出し、熱ロール１内部の圧力を低減をすることができる。そのため、熱ロール１の破壊に伴う危険を防止することができる。
さらに、大気連通手段９は、芯金２の肉厚が他の部分よりも薄い部分からなる。すなわち、トラブルにより熱ロール１の温度が異常に上昇し、熱ロール１内部の圧力が異常に高まった場合は、芯金２の肉厚が他の部分よりも薄い部分がまず最初に破壊するようにしている。したがって、非常に簡単な手段により破壊のモードを制御することができるため、熱ロール１の破壊に伴う危険を防止することができる。
また、伝熱体３の主成分は水であり、芯金２の伝熱体３が接する部分のうち少なくとも一部には撥水処理がなされているため、芯金２に伝熱体３の薄膜が形成され難くなる。これにより、芯金２と伝熱体３との良好な熱伝達を維持することができる。
また、伝熱体３の主成分は水であり、水には消泡剤が添加されているため、このことにおいても、芯金２に伝熱体３の薄膜が形成されることがなくなる。そのため、芯金２と伝熱体３との良好な熱伝達を維持することができる。
なお、本実施形態では、伝熱体撹拌手段８を芯金２の両端部にて接合保持したが、これを封止部材４との接合により保持しても良い。さらに、伝熱体撹拌手段８の主たる支持を芯金２の両端部又は封止部材４で行いさえすれば、例えば伝熱体撹拌手段８の一部分が芯金２の両端部以外の部分に接触していても何ら問題ない。
また、本実施形態では、伝熱体３として水に消泡剤を添加したものを用いたが、水のみでも使用可能であり、さらには、水以外の液体、例えばメタノール、アンモニア等も用いることができる。
また、本実施形態では、大気連通手段９として芯金２の端部の一部分を薄肉化したものを用いているが、これは封止部材４の一部分を薄肉化したものでも良い。また、芯金２又は封止部材４に設けた圧力逃がし弁や圧力調整弁等でも良い。その場合、大気連通手段９が作動しても、温度が低下し内圧が低くなれば、熱ロール１を再度使用することができる。
また、本実施形態では、伝熱体撹拌手段８は、フェノール樹脂から形成されているが、これは、非金属で、かつ、熱ロール１の使用温度に十分に耐え得る耐熱性があるものであれば他の材料でも構わない。さらに、伝熱体撹拌手段８は、攪拌羽根８ａ、攪拌支持軸８ｂ及び攪拌支持軸固定部材８ｃの各部材から構成されているが、これは、一つの部材から成形されたもの等でも良い。
（実施形態２）
図２に示すように、実施形態２に係る熱ロール１は、回転支持軸５が撹拌支持軸８ｂ及び撹拌支持軸固定部材８ｃを兼ねているものである。すなわち、回転支持軸５は、芯金２内をその軸方向に延び、内輪４ｂに挿通されて内輪４ｂから芯金軸方向外側に延びている。また、実施形態１では、撹拌支持軸８ｂはフェノール樹脂で形成したが、本実施形態では、回転支持軸５の強度の観点と芯金２の封止の観点より、回転支持軸５は、ステンレス等の金属で形成している。撹拌羽根８ａはこの回転支持軸５に一体で形成されている。
芯金２の封止の観点より、実施形態１と同様に、封止部材４は、アルミニウムからなる外輪４ａと耐熱性が良好なフェノール樹脂からなる内輪４ｂとで形成されていて、芯金２と溶接により接合されている。また、内輪４ｂの大気側の面（すなわち、内輪４ｂの芯金軸方向外側の面）には金属膜４ｃが形成されており、この金属膜４ｃと回転支持軸５との接合部には溶接や半田等の処理がなされている。その他の点に関しては実施形態１と同様である。
このように、回転支持軸５が撹拌支持軸８ｂ及び撹拌支持軸固定部材８ｃを兼ねているため、部材数を低減することができ、熱ロール１の低コスト化を図ることができる。
（実施形態３）
図３に示すように、実施形態３に係る熱ロール１は、実施形態２に係る回転支持軸５を、封止部材４に、芯金２と同軸でかつ芯金２に対し回転自在に支持させているものである。封止部材４として、金属環、ゴム、バネ等からなる回転用オイルシールを用いている。また、図示なき手段にて、回転支持軸５は、芯金２に対し相対的に回転する。回転支持軸５の伝熱体３に対する相対回転速度は、実施形態２では芯金２の回転速度によって決まるが、本実施形態では回転支持軸５の回転速度を可変とすることにより自由に設定することができる。また、回転支持軸５の回転速度が速ければ速いほど、伝熱体３の芯金軸方向への移動量は多くなり、熱ロール１の軸方向の温度均一化能力は向上する。その他の点に関しては、実施形態２と同様である。
本熱ロール１では、回転支持軸５を芯金２に対し相対的に回転可能に支持していることにより、芯金２が静止状態で撹拌羽根８ａが回転する場合又は芯金２が回転状態で撹拌羽根８ａも回転する場合のどちらでも用いることができる。また、芯金２の回転方向に対し、撹拌羽根８ａの回転が逆方向であっても良い。
さらに、撹拌羽根８ａの伝熱体３に対する相対回転速度を自在に大きくすることができるため、伝熱体３の芯金軸方向への移動量及び移動速度を大きくすることができる。そのため、温度均一化能力の高い熱ロール１を提供することができる。
なお、本実施形態では、封止部材４にオイルシールを使用しているが、この場合、水蒸気は微量ではあるが透過する。そのため、伝熱体３が水を主成分としてなる場合は、極力低温で使用するのが好ましく、また、伝熱体３として不揮発性の液体を使用するのも好ましい。
（実施形態４）
図４に示すように、実施形態４に係る熱ロール１は、芯金２の軸方向に垂直な断面視において、伝熱体３の芯金軸方向への流れが複数に分割されているものである。伝熱体撹拌手段８は、芯金２に封止部材４及び回転支持軸５を介して回転可能に支持され、かつ、回転時に少なくとも一部分が伝熱体３に接触するように配置された撹拌羽根８ａと、芯金２の内側でかつ撹拌羽根８ａの外側に配置されたパイプ状の伝熱体流路形成部材１０とを有し、その伝熱体流路形成部材１０は図示なき手段にて芯金２の両端部にて固定されている。芯金２が図示なき手段にて回転すると、撹拌羽根８ａも同様に回転し、伝熱体流路形成部材１０内部の伝熱体３は図４に示す矢印の方向に移動する。これにより、伝熱体流路形成部材１０外部の伝熱体３は図４に示す矢印の方向に移動する。つまり、伝熱体３の流れ方向が、伝熱体流路形成部材１０の内側と外側とで芯金軸方向逆向きである。その他の点に関しては、実施形態２と同様である。
図１、図２、図３に示す熱ロール１では、伝熱体３の芯金軸方向への流れが発生しているが、例えば、伝熱体３が右方向へ移動した場合、どこかでは伝熱体３が左方向へ移動している。その場合、少なくともどこかでは伝熱体３の右方向の流れと左方向の流れとがぶつかり合い、伝熱体３の移動がスムーズに行われ難くなってしまうおそれがある。これに対し、本熱ロール１では、伝熱体３の流れが、芯金軸方向左側（軸方向一端側）から軸方向右側（軸方向他端側）への流れと軸方向右側から軸方向左側への流れとに明確に分割されているため、伝熱体３の芯金２内の循環をスムーズに行うことができる。これにより、温度の均一な熱ロール１を提供することができる。
なお、本実施形態では、伝熱体流路形成部材１０は芯金２の両端部にて固定したが、これは回転支持軸５、撹拌羽根８ａ又は封止部材４に固定しても構わない。
また、伝熱体流路形成部材１０を撹拌羽根８ａと同一工法により同時に形成しても構わない。
また、本実施形態では、伝熱体流路形成部材１０の内側に撹拌羽根８ａを備えているが、撹拌羽根８ａを伝熱体流路形成部材１０の外側に設けても構わない。
さらに、伝熱体流路形成部材１０の内周面や外周面に撥水膜を形成し、伝熱体３の移動性を向上させても良い。
（実施形態５）
図５に示すように、実施形態５に係る熱ロール１は、芯金２の軸方向に垂直な断面視において、伝熱体３の芯金軸方向への流れが複数に分割されている、実施形態４に係る熱ロールとは別の構成のものである。本熱ロール１の実施形態４の熱ロールと異なるところは、伝熱体流路形成部材１０をなくしたこと、及び撹拌羽根８ａの形状を変えたことである。図５において、伝熱体撹拌手段として、厚さが０．２ｍｍのステンレスからなる撹拌板８ｄを用いている。この撹拌板８ｄは両端部よりも中央部が幅広となっており、これを熱ロール１の軸に対して傾けて取り付けている。撹拌板８ｄの両端部を折り曲げ、その部分にて芯金２に対して固定している。これにより、芯金２内に図５に示すＡの空間とＢの空間とを形成することができる。図６の斜視図にて撹拌板８ｄの形状及び取り付け状態を詳しく示す。図６では、分かり易くするため、撹拌板８ｄ及び芯金２のみを示している。撹拌板８ｄの中央部を幅広にしたのは、撹拌板８ｄを傾けて取り付けた場合に撹拌板８ｄを芯金２の内部に上手く沿わせる為である。このとき、撹拌板８ｄと芯金２との隙間は、使用する伝熱体３にもよるが、０．５ｍｍ以内であることが好ましい。図５（ａ）は、この状態にて伝熱体３の移動が止まった状態であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）の状態から熱ロール１を瞬時に１８０度回転させた直後の状態、図５（ｃ）は、図５（ｂ）の状態から少し時間が経過した状態であり、時間がさらに経過し伝熱体３の移動が終了した状態が図５（ｄ）である。図５（ｂ）では、左右の液面高さが異なるため、重力により伝熱体３が矢印の方向に移動する。そして、少し時間が経過した後、図５（ｃ）の状態になり、時間がさらに経過した後、図５（ｄ）の状態となる。これにより、伝熱体３の芯金軸方向への移動を行うことができる。さらに図５（ｄ）の状態から１８０度回転させて図５（ａ）の状態にした場合は、図示は省略するが、図５（ａ）の状態から１８０度回転させて図５（ｄ）の状態にした場合と同様の移動が起こる。したがって、熱ロール１を回転させることにより、Ａの空間及びＢの空間にそれぞれ伝熱体３の一方向の流れを形成することができる。その他の点に関しては、実施形態１と同様である。
したがって、本実施形態では、実施形態４と同様に、非常に簡単な手段により、伝熱体３の流れを、芯金軸方向左側から軸方向右側への流れと軸方向右側から軸方向左側への流れとに明確に分割でき、伝熱体３の芯金２内の循環をスムーズに行うことができる。これにより、温度の均一な熱ロール１を提供することができる。
なお、撹拌板８ｄの外面に撥水膜を形成し、伝熱体３の移動性を向上させても良い。
（実施形態６）
図７に示すように、実施形態６に係る熱ロール１は、その構造が軸方向中央部を境に左右対称となるようにしたものである。第１及び第２撹拌羽根８ａａ，８ａｂは、その羽根の向きが逆向きである。熱ロール１を図示なき手段により回転させると回転支持軸５も回転し、これに伴い第１及び第２撹拌羽根８ａａ，８ａｂも回転する。第１撹拌羽根８ａａが回転すると第１伝熱体流路形成部材１０ａ内部の伝熱体３は図７に示す矢印の方向に移動し、また、第２撹拌羽根８ａｂが回転すると第２伝熱体流路形成部材１０ｂ内部の伝熱体３は図７に示す矢印の方向に移動する。これらの移動に伴い、第１及び第２伝熱体流路形成部材１０ａ，１０ｂ外部の伝熱体３はそれぞれ図７に示す矢印の様に移動する。これにより、伝熱体３の流れを芯金軸方向中央部を境に左右対称とすることができる。すなわち、芯金２の軸方向に平行な断面視において、伝熱体３の芯金軸方向への流れを複数に分割することができる。その他の点に関しては、実施形態４と同様である。
熱ロール１を用いて温度の均一化を行う対象物は、左右対称の形状でかつ温度むらが左右対称に起こるものが多い。この様な対象物の温度均一化を行う場合は、本実施形態の様に、芯金２の内部構造を軸方向中央部で二つに分割して、その中を伝熱体３を移動させることにより、伝熱体３の移動量が少ない状態で温度均一化を行うことができる。これにより、本実施形態によれば、熱ロール１の温度均一化能力を向上させることができる。
なお、本実施形態では、実施形態４の撹拌羽根８ａ及び伝熱体流路形成部材１０をそれぞれ二つ備えているが、図８に示す様に、実施形態５の撹拌板８ｄを二つ備えた構成でも良い。
また、本実施形態では、伝熱体３の流れを芯金軸方向中央部を境に二つに分割したが、これは、温度均一化を行う対象物に合わせて３つ以上に分割しても構わない。さらに、左右対称でない分割でも構わない。
（実施形態７）
図９に示すように、実施形態７に係る熱ロール１は、伝熱体３として水３ａ及び金属球３ｂを用いたものである。金属球３ｂは熱伝導性の観点から銅を用いており、また、その直径は０．５ｍｍ〜３ｍｍが好ましく、本実施形態では、直径０．８ｍｍのものを用いている。また、水３ａ及び金属球３ｂの配合比は、質量比で水１に対し、銅は０．２〜２が好ましく、本実施形態では、その配合比を水：銅＝１：１としている。熱ロール１を回転させると、金属球３ｂ及び水３ａが芯金軸方向に移動し、熱ロール１の温度の均一化が図られる。その他の点に関しては、実施形態５と同様である。
本実施形態では、伝熱体３が熱伝導性の良好な金属を含むことにより、芯金２と伝熱体３との間の熱伝達量を向上させることが可能となり、温度均一化能力のより高い熱ロール１を提供することができる。
なお、本実施形態では、伝熱体３として、液体（水３ａ）及び金属（金属球３ｂ）の複合品を用いたが、これは、金属のみを用いたものでも良い。この場合、金属は、一般的に、数百℃までは固体であるため、芯金２の封止は簡単な封止部材４にて可能となる。また、伝熱体３として金属の小球のみを用いる場合は、金属球３ｂは帯電し易く、それゆえに、伝熱体３（金属球３ｂ）が移動しにくくなるため、金属球３ｂを適度に除電する除電手段を備えているのが好ましい。また、伝熱体３を金属のみとする場合は、伝熱体３は金属球３ｂではなくさらに大きい金属ブロックでも良い。
（実施形態８）
図１０に示すように、実施形態８に係る熱ロール１は、実施形態５に係る熱ロール１において、伝熱体３を、水を主成分としたものから不揮発性のシリコーンオイルに変更し、さらに、封止部材４に芯金２外（大気）と芯金２内とを連通させる大気連通部１１を備えたものである。シリコーンオイルとしては、信越化学（株）製のＫＦ５４を使用した。この大気連通部１１は、回転支持軸５の軸芯部にその軸方向に延びるように形成されている。そして、伝熱体３は、その液面が常に大気連通部１１よりも下側にくるように、熱ロール１内の全空間体積に対する体積比を３０％としている。これにより、伝熱体３が大気連通部１１からこぼれることを防ぐことができる。大気連通部１１の穴径は０．５ｍｍである。
本実施形態によれば、封止部材４による封止は液体がもれない程度で良く、熱ロール１の低コスト化を図ることができる。また、熱ロール１の温度が上昇し熱ロール１の内圧が高まったときにおいても、大気連通部１１により圧力を常に解放することができるため、圧力が上昇することがなく、熱ロール１の設計を容易にすることができる。また、熱ロール１の温度が異常な高温になった異常時でも、圧力を常に解放できるため、内圧の高まりによる熱ロール１の破壊等の危険をなくすことができる。
なお、伝熱体３は、不揮発性で、かつ、熱ロール１の使用温度に十分耐え得る耐熱性がある液体であれば、シリコーンオイルに限らず他の液体でも構わない。
（実施形態９）
図１１に示すように、符号２は外径２０ｍｍ、肉厚０．５ｍｍ、長さ２５０ｍｍのアルミニウム製の中空円筒状の芯金であり、その内部に液体からなる伝熱体３を封入保持している。芯金２の内周面には、シリコーン系、又はフッ素系の撥水処理が施されている。符号４は、伝熱体３が流出しないように芯金２の両端を封止する封止部材であり、アルミニウムからなる外輪４ａと耐熱性が良好なフェノール樹脂からなる内輪４ｂとを有する。また、内輪４ｂの伝熱体３に接する側の面には金属膜４ｃが形成されている。さらに、内輪４ｂには、芯金２の回転を支持する、ステンレス等の金属からなる回転支持軸５が圧入されている。この回転支持軸５は、内輪４ｂから芯金軸方向外側に延びている。封止部材４は、芯金２と溶接により接合している。これにより、伝熱体３が気化しても、芯金２の完全な封止が可能となる。符号６は芯金２内に保持された撹拌子であり、その断面が楕円形状であり、鉄の芯材６ａに対しその周囲に被覆層６ｂとしてクロムメッキ層を設けてなる。被覆層６ｂとしては、金属だけではなく、例えば、フッ素系樹脂等も用いることができる。符号７ａは芯金２外に配置されかつ磁石からなる磁場形成部材であり、フェライト系、希土類系、それらを樹脂に混ぜ込んだプラスチック系の永久磁石、及び電磁石のいずれでも良く、本実施形態では、コストの観点からフェライト系の永久磁石を用いている。磁場形成部材７ａは、芯金２外に配置された保持台７ｂ及びボールねじ７ｃにより、芯金軸方向に往復動可能に支持されている。このボールねじ７ｃは、芯金２に沿ってその軸方向に延びている。これら磁石７ａ、保持台７ｂ及びボールねじ７ｃが磁場変更手段を構成し、撹拌子６及びこの磁場変更手段が伝熱体撹拌手段を構成している。
伝熱体３は、水を主成分としたものであり、それに消泡剤を添加したものである。消泡剤としては、シリコーン系のエマルジョン型のもの又は自己乳化型のものが好ましく用いられる。本実施形態では、エマルジョン型のＫＭ９８（信越化学（株）製）を用いており、その添加量を１００ｐｐｍとした。ところで、界面活性剤を使用することにより水の表面張力を低減させ、伝熱体３の流動性を向上させることも検討したが、この場合、気泡の発生により伝熱体３の流動が妨げられ易いため、本実施形態では、上述のように消泡剤を使用している。また、伝熱体３の封入量は、芯金２内部の全空間体積に対して１０％〜８０％の体積であることが好ましく、さらに好ましくは、３０％〜６０％の体積であり、本実施形態では５０％の体積としている。
符号９は大気連通手段であり、芯金２の端部の一部分をその近傍部分よりも薄肉化してなるものである。
次に動作について説明する。まず、芯金２の軸方向の温度にばらつきがある状態から考える。このとき、伝熱体３の芯金軸方向の温度にもばらつきが生じている。ここで、図示なき駆動手段によりボールねじ７ｃを図１１に示す矢印の方向に回転させる。すると、保持台７ｂは磁場形成部材７ａを保持したまま図１１に示す矢印の方向に移動する。この移動に伴い、磁場形成部材７ａとの磁力により撹拌子６も図１１に示す矢印の方向に移動する。この移動に伴い、伝熱体３も芯金軸方向へ流れる。この流れにより、伝熱体３が芯金軸方向に撹拌される。
本熱ロール１では、撹拌子６の芯金軸方向の移動により、伝熱体３が撹拌され、異なる温度の伝熱体３が混ざり合い、均一な温度の伝熱体３となる。これにより、芯金２の温度を軸方向に均一化し、熱ロール１に接触させる部材の温度の均一化を行うことができる。本構成は、伝熱体３の気化、液化による潜熱を移動させるいわゆるヒートパイプと異なり、温度差のある伝熱体３自身を撹拌し、それにより熱を移動させるため、伝熱体３の撹拌さえ十分に行えば、熱の芯金軸方向への移動の限界は、ほぼ、芯金２から伝熱体３への伝熱の限界のみで決まる。また、本構成は、撹拌子６を磁力により移動させ、それにより伝熱体３を移動させるため、伝熱体３の表面張力のみで移動させる場合よりも伝熱体３を移動させやすい。したがって、従来のヒートパイプよりさらに温度の均一な熱ロール１を提供することができる。
また、芯金２は非磁性材料から形成している。これにより、撹拌子６と磁場形成部材７ａとで形成される磁場が芯金２によって弱められることがない。したがって、撹拌子６に対し力を十分に伝えることができるため、撹拌子６を確実に移動させることができる。そのため、伝熱体３の撹拌を良好に行うことができる。
また、撹拌子６には被覆層６ｂが設けられている。これにより、撹拌子６自身が高温となった場合又は撹拌子６周囲が高温となった場合においても、撹拌子６が腐食することなく、その初期の特性を維持することができる。したがって、撹拌子６を長期間に亘って安定した状態で移動させることができる。
また、伝熱体３として液体を使用している。これにより、芯金２と伝熱体３との接触面積を十分に確保することができ、芯金２と伝熱体３との間の熱の伝達を十分に行うことができる。したがって、温度均一化能力の高い熱ロール１とすることができる。
また、芯金２内の全空間体積に対する伝熱体３の体積の割合は、１０％以上８０％以下としている。ここで、伝熱体３の体積比が小さい場合は、伝熱体３と芯金２との接触面積を十分に確保することができないため、芯金２と伝熱体３との熱の移動が十分に行われない。逆に、伝熱体３の体積比が大きすぎる場合は、伝熱体３の芯金２内の移動がスムーズに行われ難く、温度差のある伝熱体３が混ざり合い難い。本実施形態では、適度な体積比の伝熱体３を封入しているため、効率の良い熱伝導が可能となり、熱ロール１の温度の均一化を効率良く行うことができる。
また、芯金２は、芯金２外（大気）と芯金２内とを連通させるための大気連通手段９を備えたものであり、この大気連通手段９は、通常時は常に不連通状態である一方、熱ロール１の温度が異常に上昇して熱ロール１内部の圧力が異常に高まった異常時にのみ連通状態となるように設定している。これにより、熱ロール１の温度がその使用温度を超えて異常な高温になり、熱ロール１内部の圧力が高まっても、その場合、大気連通手段９により気化した蒸気を外部に放出し、熱ロール１内部の圧力を低減することができる。そのため、熱ロール１の破壊に伴う危険を防止することができる。
さらに、大気連通手段９は、芯金２の肉厚が他の部分よりも薄い部分からなる。すなわち、トラブルにより熱ロール１の温度が異常に上昇し、熱ロール１内部の圧力が異常に高まった場合は、芯金２の肉厚が薄い部分がまず最初に破壊するようにしている。したがって、非常に簡単な手段により破壊のモードを制御することができるため、熱ロール１の破壊に伴う危険を防止することができる。
また、伝熱体３の主成分は水であり、芯金２の伝熱体３が接する部分のうち少なくとも一部には撥水処理がなされているため、芯金２に伝熱体３の薄膜が形成され難くなる。これにより、芯金２と伝熱体３との良好な熱伝達を維持することができる。
また、伝熱体３の主成分は水であり、水には消泡剤が添加されているため、このことにおいても、芯金２に伝熱体３の薄膜が形成されることがなくなる。そのため、芯金２と伝熱体３との良好な熱伝達を維持することができる。
なお、本実施形態では、伝熱体３として、水に消泡剤を添加したものを用いたが、これは、水のみでも良く、さらには、水以外の液体、例えば、メタノール、アンモニア等でも良い。
また、本実施形態では、大気連通手段９として、芯金２の端部の一部分を薄肉化したものを用いているが、これは、封止部材４の一部分を薄肉化したものでも良い。また、芯金２又は封止部材４に設けた圧力逃がし弁や圧力調整弁等でも良い。その場合、大気連通手段９が作動しても、温度が低下し内圧が低くなれば、再度熱ロール１を使用することができる。
また、本実施形態では、撹拌子６に磁性体を用い、磁場形成部材７ａに磁石を用いたが、撹拌子６が磁石であり、磁場形成部材７ａが磁性体であっても良く、さらには、撹拌子６及び磁場形成部材７ａ共に磁石であっても構わない。
（実施形態１０）
図１２に示すように、実施形態１０に係る熱ロール１は、撹拌子６が伝熱体３を兼ねているものである。本実施形態の実施形態９と異なるところは、伝熱体３をなくしたことと、撹拌子６を変更したことである。撹拌子６は、その材質をニッケル、その形状を球状とし、さらに、それを多数用いている。撹拌子６の直径は０．５ｍｍ〜３ｍｍであることが好ましく、本実施形態では１ｍｍのものを用いている。ニッケルは、腐食に強く、強磁性材料であるため、攪拌子６として好ましい。
この構成にて、実施形態９と同様に、ボールねじ７ｃを図１２に示す矢印の方向に回転させる。すると、保持台７ｂは磁場形成部材７ａを保持したまま図１２に示す矢印の方向に移動する。この移動に伴い、磁場形成部材７ａとの磁力により撹拌子６も図１２に示す矢印の方向に移動する。このとき、温度が異なる撹拌子６が混ざり合い、熱ロール１の温度の均一化を行うことができる。
このように、撹拌子６が伝熱体３を兼ねることにより、熱ロール１の構成部材数を低減することができ、これにより、熱ロール１のコストダウンを図ることができる。
なお、本実施形態では、撹拌子６を多数使用したが、その量を低減することにより、ほとんどすべての撹拌子６が磁場形成部材７ａの移動に伴い同じように移動するようにしても良い。このときも、撹拌子６が移動することにより、芯金２の熱を軸方向に移動させることができるので、熱ロール１の温度の均一化が可能となる。
さらには、撹拌子６を一つだけ備え、その移動のみで熱ロール１の温度の均一化を行うこともできる。その場合、芯金２と撹拌子６との接触面積を確保するため、撹拌子６の形状は円筒状であることが好ましい。
（実施形態１１）
図１３に示すように、実施形態１１に係る熱ロール１は、芯金２の軸方向に垂直な断面視において、伝熱体３の芯金軸方向への流れが複数に分割されているものである。本実施形態の実施形態９と異なるところは、芯金２の内側でかつ撹拌子６の外側に配置されたパイプ状の伝熱体流路形成部材１０を備えていることである。この伝熱体流路形成部材１０は、外径１４ｍｍ、肉厚０．３ｍｍのステンレスパイプである。
撹拌子６が図１３に示す矢印の方向に移動すると、伝熱体流路形成部材１０内部の伝熱体３は図１３に示す矢印の方向に移動する。これにより、伝熱体流路形成部材１０外部の伝熱体３は図１３に示す矢印の方向に移動する。つまり、伝熱体３の流れ方向が、伝熱体流路形成部材１０の内側と外側とで芯金軸方向逆向きである。
図１１に示す熱ロール１では、伝熱体３の芯金軸方向への流れが発生しているが、例えば、伝熱体３が右方向へ移動した場合、どこかでは伝熱体３が左方向へ移動している。その場合、少なくともどこかでは伝熱体３の右方向の流れと左方向の流れとがぶつかり合い、伝熱体３の移動がスムーズに行われ難くなってしまうおそれがある。これに対し、本熱ロール１では、伝熱体３の流れが、芯金軸方向左側から軸方向右側への流れと軸方向右側から軸方向左側への流れとに明確に分割されているため、伝熱体３の芯金２内の循環をスムーズに行うことができる。これにより、より温度が均一な熱ロール１を提供することができる。
なお、本実施形態では、撹拌子６を伝熱体流路形成部材１０の内側に設けているが、撹拌子６を芯金２と伝熱体流路形成部材１０との間に設けても良い。その場合、撹拌子６の断面形状は、芯金２と伝熱体流路形成部材１０との隙間の形状に合わせるのが好ましい。
さらに、伝熱体流路形成部材１０の内周面や外周面に撥水膜を形成し、伝熱体３の移動性を向上させても良い。
（実施形態１２）
図１４に示すように、実施形態１２に係る熱ロール１は、実施形態９と異なり、撹拌子６及び磁場変更手段７をそれぞれ二つ備えたものである。ボールねじ７ｃは、そのねじ山の向きが軸方向中央部を境に左右対称となるようにしている。ボールねじ７ｃを図１４に示す矢印の方向に回転させると、二つの磁場変更手段７，７は図１４に示す矢印の方向にそれぞれ移動し、それに伴い二つの攪拌子６，６も図１４に示す矢印の方向にそれぞれ移動する。これら撹拌子６，６の移動に伴い、伝熱体３は図１４に示す矢印の方向に移動する。これにより、伝熱体３の流れを芯金軸方向中央部を境に左右対称とすることができる。すなわち、芯金２の軸方向に平行な断面視において、伝熱体３の芯金軸方向への流れを複数に分割することができる。さらに、磁場変更手段７を往復動させることにより、伝熱体３の左右対称の流れを連続的に繰り返すことができる。
熱ロール１を用いて温度の均一化を行う対象物は、左右対称の形状でかつ温度むらが左右対称に起こるものが多い。この様な対象物の温度均一化を行う場合は、本実施形態の様に、熱ロール１の構造を軸方向中央部を境に左右対称にして、その中を伝熱体３を移動させることにより、伝熱体３の移動量が少ない状態で温度均一化を行うことができる。これにより、本実施形態によれば、熱ロール１の温度均一化能力を向上させることができる。
なお、本実施形態では、二つの攪拌子６，６のうち右側の撹拌子６が右に移動するときは左側の撹拌子６は左側に移動するようにしたが、これは、右側の撹拌子６が右側に移動するときに左側の撹拌子６も右側に移動するようにしても構わない。
また、本実施形態では、伝熱体３の流れを芯金軸方向中央部を境に二つに分割したが、これは、温度均一化を行う対象物に合わせて、３つ以上に分割しても構わない。さらに、左右対称でない分割でも構わない。
また、各撹拌子６，６と各磁場変更手段７，７との組み合わせ関係がくずれ、どちらか一つの磁場変更手段７により二つの攪拌子６，６が移動することがないよう、芯金２の軸方向中央部に撹拌子６の動きを規制する規制手段を設けても良い。
（実施形態１３）
図１５に示すように、実施形態１３に係る熱ロール１は、伝熱体３として水３ａ及び金属球３ｂを用いたものである。金属球３ｂは熱伝導性の観点から銅を用いており、また、その球の直径は０．５ｍｍ〜３ｍｍが好ましく、本実施形態では、直径０．８ｍｍのものを用いている。また、水３ａ及び金属球３ｂの配合比は、質量比で水１に対し、銅は、０．２〜２が好ましく、本実施形態では、その配合比を水：銅＝１：１としている。熱ロール１を回転させると、金属球３ｂ及び水３ａが芯金軸方向に移動し、熱ロール１の温度の均一化が図られる。その他の点に関しては、実施形態９と同様である。
本実施形態では、伝熱体３が熱伝導性の良好な金属球３ｂを含むことにより、芯金２と伝熱体３との間の熱伝達量を向上させることが可能となり、温度均一化能力のより高い熱ロール１を提供することができる。
なお、本実施形態では、伝熱体３として、液体（水３ａ）及び金属（金属球３ｂ）との複合品を用いたが、これは、金属のみを用いたものでも良い。この場合、金属は、一般的には、数百℃までは固体であるため、芯金２の封止は簡単な封止部材４にて可能となる。また、伝熱体３として金属の小球のみを用いる場合は、金属球３ｂは帯電し易く、それゆえに、伝熱体３（金属球３ｂ）が移動しにくくなるため、金属球３ｂを適度に除電する除電手段を備えているのが好ましい。また、伝熱体３を金属のみとする場合は、伝熱体３は金属球３ｂではなくさらに大きい金属ブロックでも良い。
（実施形態１４）
図１６に示すように、実施形態１４に係る熱ロール１は、実施形態１３と異なり、撹拌子６が金属球３ｂを兼ねているものである。撹拌子６は、実施形態１０と同様に、その材質をニッケル、その形状を球状とし、さらに、それを多数用いている。撹拌子６の直径は０．５ｍｍ〜３ｍｍであることが好ましく、本実施形態では１ｍｍのものを用いている。
本実施形態では、撹拌子６が金属球３ｂを兼ねることにより、撹拌子６の移動により金属球３ｂを移動させる場合よりも撹拌子６（金属球３ｂ）の移動をよりスムーズに行うことができる。したがって、芯金２と伝熱体３との間の熱伝達量を向上させることが可能となり、温度均一化能力のより高い熱ロール１を提供することができる。
（実施形態１５）
図１７に示すように、実施形態１５に係る熱ロール１は、実施形態９の熱ロール１において、伝熱体３を、水を主成分としたものから不揮発性のシリコーンオイルに変更し、さらに、封止部材４に芯金２外（大気）と芯金２内とを連通させる大気連通部１１を備えたものである。シリコーンオイルとしては、信越化学（株）製のＫＦ５４を使用した。この大気連通部１１は、回転支持軸５の軸芯部にその軸方向に延びるように形成されている。そして、伝熱体３は、その液面が大気連通部１１よりも下側に来るように、熱ロール１内の全空間体積に対する体積比を３０％としている。これにより、伝熱体３が大気連通部１１からこぼれることを防ぐことができる。大気連通部１１の穴径は０．５ｍｍである。
本実施形態によれば、封止部材４による封止は液体がもれない程度で良く、熱ロール１の低コスト化を図ることができる。また、熱ロール１を使用する場合、温度が上昇し圧力が高まるときにおいても、大気連通部１１により圧力を常に解放することができるため、圧力が上昇することがなく、熱ロール１の設計を容易にすることができる。また、熱ロール１の温度が異常な高温になった異常時でも、圧力を常に解放できるため、内圧の高まりによる熱ロール１の破壊等の危険をなくすことができる。
なお、伝熱体３は、不揮発性で、かつ、熱ロール１の使用温度に十分耐え得る耐熱性がある液体であれば、シリコーンオイルに限らず他の液体でも構わない。
（実施形態１６）
図１８に示すように、実施形態１６に係る定着装置は、実施形態５に係る熱ロール１を備えたものである。符号１２は加熱ロールであり、肉厚３ｍｍのアルミニウム製パイプの基材１２ａ上に、１ｍｍ厚のシリコーンゴムからなる柔軟層１２ｂと、０．０５ｍｍ厚のポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）からなる離型層１２ｃとが形成されたものである。加熱ロール１２はその両端部分にて図示なき手段にて回転可能に支持されている。符号１３はハロゲンランプであり、加熱ロール１２の内部に配置され、熱電対等からなる温度センサー１４での検知温度に基づき図示なき手段により通電され、加熱ロール１２を所望の温度に加熱保温する。本実施形態では、加熱ロール１２の保温温度は１７０℃に設定している。符号１５は加圧ロールであり、実施形態５に係る熱ロール１上に、０．０５ｍｍ厚のポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）からなる離型層１６を形成したものである。また、加熱ロール１２及び加圧ロール１５は図示なき手段にて所望の力で加圧されている。符号１７は記録紙であり、加熱ロール１２に接する側の面には図示なき手段にてトナー像１８が形成される。この記録紙１７を加熱ロール１２及び加圧ロール１５で形成されるニップを通過させることにより、トナー像１８を記録紙１７に定着させることができる。
ここで、加熱ロール１２及び加圧ロール１５はその両端部分で支持されているため、その両端部分から熱が逃げ、それにより、加熱ロール１２の軸方向に温度むらが生じる。また、場合に応じてサイズが異なる記録紙１７を使用するときがある。例えば、小幅サイズの記録紙１７を連続して使用した場合は、加熱ロール１２の記録紙１７に接しない両端部の温度が軸方向中央部よりも高くなり、加熱ロール１２に温度むらが生じる。これら温度むらは、定着むらや定着不良の大きな原因となる。
加熱ロール１２の軸方向の温度の均一化を行う場合には、通常、加熱ロール１２の基材１２ａの断面積を大きくし、熱伝導を向上させるという方法を採用する。この断面積を大きくする方法によれば、温度の均一化はある程度可能である。しかし、この場合、熱容量が大きくなるとともに、ウォームアップ時間が長くなり、また、保温に要するエネルギーが増大して、これは好ましくない。本実施形態では、部材の断面積を大きくすることによりその部材の熱伝導によって熱の移動を起こさせて温度の均一化を行うのではなく、伝熱体３の熱ロール１内の物理的な移動により熱を移動させて温度の均一化を行う。そのため、熱容量の増大を抑えながら熱の移動量を増加させることができる。これにより、ウォームアップ時間の増大や保温に要するエネルギーの増大が抑えられた、温度の均一な熱ロール１を有する定着装置を提供することができる。
また、熱ロール１に使用している伝熱体３の主成分は水であり、これは基本的に引火しない。このことにより、異常時においても、伝熱体３への引火等の危険を低減することができ、安全性の高い定着装置を提供することができる。
なお、本実施形態では、伝熱体３として水を主成分としたものを使用したが、伝熱体３は、引火温度Ｔ２℃が加熱ロール１２の設定温度Ｔ１℃よりも５０℃以上高温のものである限り、安全に使用することができる。伝熱体３として、例えばシリコーンオイル（信越化学（株）製のＫＦ５４（引火温度３１５℃以上））等を好ましく用いることができる。
また、本実施形態では、熱ロール１として実施形態５に係る熱ロール１を用いたが、実施形態１〜１５に係る熱ロール１のいずれを用いても良い。ここで、図１９を用いて、熱ロール１として実施形態９〜１５に係る熱ロール１のいずれかを用いた場合の熱ロール１の磁場変更手段７の詳細について説明する。図１９に示すように、符号７ｄは加圧ロール１５に取り付けられたプーリであり、加圧ロール１５の回転と共に回転する。符号７ｅはピンであり、プーリ７ｄに回転自在に取り付けられている。磁場形成部材７ａは、ワイヤー７ｈに固定されている。、ワイヤー７ｈはバネ７ｉに接続されている。ワイヤー７ｈ及びバネ７ｉは、固定部材７ｊ、固定部材７ｋ及びプーリ７ｆ，プーリ７ｇにより支持されている。この構成によれば、プーリ７ｄを回転させると、磁場形成部材７ａを加圧ロール１５の軸方向に往復動させることができる。つまり、非常に簡単な手段により回転運動を往復運動に変換することができる。
また、本実施形態では、加圧ロール１５に熱ロール１を備えているが、これは他の場所に設けても良く、例えば、熱ロール１を直接加熱ロール１２の外周面に押圧する構成であっても良い。
また、本実施形態では、加熱ロール１２を加熱する為の加熱手段として、ハロゲンランプ１３を用いたが、これに限らず、例えば、通電による抵抗発熱や電磁誘導による発熱等を用いても構わない。
（実施形態１７）
図２０に示すように、実施形態１７に係る定着装置は、記録紙１７に接する部分が複数のロールにより張架された無端状（エンドレス）の定着ベルトであり、複数のロールのうち少なくとも１本は実施形態５に係る熱ロール１であるものである。
符号１９は、押圧ロールであり、ステンレスからなる軸１９ａとその周りに形成されたスポンジ層１９ｂとから構成されている。符号２０は、無端状の定着ベルトであり、ポリイミドからなる基材２０ａ上にポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）からなる離型層２０ｂが形成されたものであり、押圧ロール１９と熱ロール１とにより張架されている。符号２１は反射板であり、ハロゲンランプ１３の光を反射して定着ベルト２０に効率良く照射し、その照射した光を定着ベルト２０上で熱変換することにより定着ベルト２０を加熱する。そして、熱電対等からなる温度センサー１４での検知温度に基づき図示なき手段によりハロゲンランプ１３に通電し、定着ベルト２０を所望の温度に加熱保温する。本実施形態では、定着ベルト２０の保温温度は１７０℃に設定している。加圧ロール１５は、肉厚３ｍｍのアルミニウム製パイプの基材２２上に、０．０５ｍｍ厚のポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）からなる離型層１６が形成されたものである。押圧ロール１９、熱ロール１及び加圧ロール１５はそれぞれ、その両端部分にて図示なき手段にて回転可能に支持されている。押圧ロール１９及び加圧ロール１５は、図示なき手段にて定着ベルト２０を介して所望の力で加圧されている。符号１７は記録紙であり、定着ベルト２０に接する側の面には、図示なき手段にてトナー像１８が形成される。この記録紙１７を定着ベルト２０及び加圧ロール１５で形成されるニップを通過させることにより、トナー像１８を記録紙１７に定着させる。
本実施形態では、熱容量を低減しかつウォームアップ時間を短縮するために定着ベルト２０を用いており、その定着ベルト２０を熱ロール１に直接張架して定着ベルト２０と熱ロール１とを直接接触させている。そのため、熱ロール１の温度均一化能力を効果的に定着装置に活用することができ、定着温度の均一な定着装置を提供することができる。
なお、本実施形態では、定着ベルト２０の外側にハロゲンランプ１３を設けているが、定着ベルト２０の内側に設けても良い。
また、本実施形態は、熱ロール１を１本備えているものだが、熱ロール１を複数本備えたもの、例えば、定着ベルト２０の張架に用いる熱ロール１を複数本備えたもの又は定着ベルト２０の内側と外側とにそれぞれ熱ロール１を備えたもの等でも良い。
また、本実施形態では、熱ロール１として実施形態５に係る熱ロール１を用いたが、実施形態１〜１５に係る熱ロール１のいずれを用いても良い。
本発明は、実施形態に限定されず、その精神又は主要な特徴から逸脱することなく他の色々な形で実施することができる。
このように、上述の実施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。本発明の範囲は請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には何ら拘束されない。さらに、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】  以上のように、本発明は、複写機、ＦＡＸ（ファクシミリ装置）、プリンタ等の電子写真プロセスを利用した電子写真機器などに適用される。
【図１】
2005003865.tif 000003
【図２】
2005003865.tif 000004
【図３】
2005003865.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005003865.tif 000007
【図６】
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【図７】
2005003865.tif 000009
【図８】
2005003865.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2005003865.tif 000012
【図１１】
2005003865.tif 000013
【図１２】
2005003865.tif 000014
【図１３】
2005003865.tif 000015
【図１４】
2005003865.tif 000016
【図１５】
2005003865.tif 000017
【図１６】
2005003865.tif 000018
【図１７】
2005003865.tif 000019
【図１８】
2005003865.tif 000020
【図１９】
2005003865.tif 000021
【図２０】
2005003865.tif 000022
【図２１】
2005003865.tif 000023
【手続補正書】
【提出日】平成17年9月15日(2005.9.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空円筒状の芯金と、
前記芯金内に保持され、前記芯金の軸方向に移動可能な伝熱体と、
前記伝熱体が流出しないように前記芯金の両端を封止する封止部材と、
前記芯金の軸を中心として回転することにより前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させる伝熱体撹拌手段とを備え、
前記伝熱体撹拌手段は、前記芯金と一体となって相対速度なく回転可能に、かつ、前記芯金が軸を中心に回転する間に少なくとも一部分が前記伝熱体に接触するよう前記芯金内部に配置されており、
前記伝熱体撹拌手段の主たる支持は、前記封止部材部分又は前記芯金の両端部分で行うものであり、
前記伝熱体撹拌手段により前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させるように構成されていることを特徴とする熱ロール。
【請求項２】
伝熱体の移動により前記伝熱体の温度を芯金の軸方向に均一にし、これにより、前記芯金の温度を均一にすることを特徴とする請求項１記載の熱ロール。
【請求項３】
芯金の回転を支持する回転支持軸を備え、
伝熱体撹拌手段は前記回転支持軸に一体で形成されていることを特徴とする請求項１記載の熱ロール。
【請求項４】
中空円筒状の芯金と、
前記芯金内に保持され、前記芯金の軸方向に移動可能な伝熱体と、
前記伝熱体が流出しないように前記芯金の両端を封止する封止部材と、
前記芯金の回転を支持し、前記芯金と同軸でかつ前記芯金に対し回転自在な回転支持軸と、
前記芯金と前記回転支持軸との相対回転により前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させる伝熱体撹拌手段とを備え、
前記伝熱体撹拌手段は、前記回転支持軸に一体で形成され、前記芯金と前記回転支持軸との相対回転の間に少なくとも一部分が前記伝熱体に接触するよう配置されたものであり、
前記伝熱体撹拌手段により前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させるように構成されていることを特徴とする熱ロール。
【請求項５】
伝熱体の移動により前記伝熱体の温度を芯金の軸方向に均一にし、これにより、前記芯金の温度を均一にすることを特徴とする請求項４記載の熱ロール。
【請求項６】
中空円筒状の芯金と、
前記芯金内に保持され、前記芯金の軸方向に移動可能な伝熱体と、
前記伝熱体が流出しないように前記芯金の両端を封止する封止部材と、
前記芯金の軸を中心として回転することにより前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させる伝熱体撹拌手段とを備え、
前記伝熱体撹拌手段により前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させるように構成され、
前記芯金の軸方向に垂直な断面視において、前記伝熱体の前記芯金の軸方向への流れが複数に分割されていることを特徴とする熱ロール。
【請求項７】
伝熱体の移動により前記伝熱体の温度を芯金の軸方向に均一にし、これにより、前記芯金の温度を均一にすることを特徴とする請求項６記載の熱ロール。
【請求項８】
伝熱体撹拌手段は、
回転可能に支持され、回転時に少なくとも一部分が伝熱体に接触するように配置された撹拌部材と、
芯金の内側でかつ前記撹拌部材の外側に配置されたパイプ状の伝熱体流路形成部材とを有し、
前記伝熱体流路形成部材の内側と外側とで前記伝熱体の流れ方向が逆向きであることを特徴とする請求項６記載の熱ロール。
【請求項９】
芯金の軸方向に平行な断面視において、前記伝熱体の前記芯金の軸方向への流れが複数に分割されていることを特徴とする請求項１記載の熱ロール。
【請求項１０】
芯金の軸方向に平行な断面視において、前記伝熱体の前記芯金の軸方向への流れが複数に分割されていることを特徴とする請求項４記載の熱ロール。
【請求項１１】
芯金の軸方向に平行な断面視において、前記伝熱体の前記芯金の軸方向への流れが複数に分割されていることを特徴とする請求項６記載の熱ロール。
【請求項１２】
伝熱体撹拌手段は、非金属材料からなることを特徴とする請求項１記載の熱ロール。
【請求項１３】
伝熱体撹拌手段は、非金属材料からなることを特徴とする請求項４記載の熱ロール。
【請求項１４】
伝熱体撹拌手段は、非金属材料からなることを特徴とする請求項６記載の熱ロール。
【請求項１５】
伝熱体は液体からなることを特徴とする請求項１記載の熱ロール。
【請求項１６】
伝熱体は液体からなることを特徴とする請求項４記載の熱ロール。
【請求項１７】
伝熱体は液体からなることを特徴とする請求項６記載の熱ロール。
【請求項１８】
伝熱体は金属からなることを特徴とする請求項１記載の熱ロール。
【請求項１９】
伝熱体は金属からなることを特徴とする請求項４記載の熱ロール。
【請求項２０】
伝熱体は金属からなることを特徴とする請求項６記載の熱ロール。
【請求項２１】
伝熱体は液体と金属とからなることを特徴とする請求項１記載の熱ロール。
【請求項２２】
伝熱体は液体と金属とからなることを特徴とする請求項４記載の熱ロール。
【請求項２３】
伝熱体は液体と金属とからなることを特徴とする請求項６記載の熱ロール。
【請求項２４】
芯金内の全空間体積に対する伝熱体の体積の割合は、１０％以上７０％以下であることを特徴とする請求項１５記載の熱ロール。
【請求項２５】
芯金内の全空間体積に対する伝熱体の体積の割合は、１０％以上７０％以下であることを特徴とする請求項１６記載の熱ロール。
【請求項２６】
芯金内の全空間体積に対する伝熱体の体積の割合は、１０％以上７０％以下であることを特徴とする請求項１７記載の熱ロール。
【請求項２７】
芯金内の全空間体積に対する伝熱体の体積の割合は、１０％以上７０％以下であることを特徴とする請求項２１記載の熱ロール。
【請求項２８】
芯金内の全空間体積に対する伝熱体の体積の割合は、１０％以上７０％以下であることを特徴とする請求項２２記載の熱ロール。
【請求項２９】
芯金内の全空間体積に対する伝熱体の体積の割合は、１０％以上７０％以下であることを特徴とする請求項２３記載の熱ロール。
【請求項３０】
芯金外部と前記芯金内部とを連通させるための大気連通手段を備え、
前記大気連通手段は、通常時は不連通状態である一方、温度が異常に上昇した異常時にのみ連通状態となるものであることを特徴とする請求項１５記載の熱ロール。
【請求項３１】
芯金外部と前記芯金内部とを連通させるための大気連通手段を備え、
前記大気連通手段は、通常時は不連通状態である一方、温度が異常に上昇した異常時にのみ連通状態となることを特徴とする請求項１６記載の熱ロール。
【請求項３２】
芯金外部と前記芯金内部とを連通させるための大気連通手段を備え、
前記大気連通手段は、通常時は不連通状態である一方、温度が異常に上昇した異常時にのみ連通状態となることを特徴とする請求項１７記載の熱ロール。
【請求項３３】
芯金外部と前記芯金内部とを連通させるための大気連通手段を備え、
前記大気連通手段は、通常時は不連通状態である一方、温度が異常に上昇した異常時にのみ連通状態となることを特徴とする請求項２１記載の熱ロール。
【請求項３４】
芯金外部と前記芯金内部とを連通させるための大気連通手段を備え、
前記大気連通手段は、通常時は不連通状態である一方、温度が異常に上昇した異常時にのみ連通状態となることを特徴とする請求項２２記載の熱ロール。
【請求項３５】
芯金外部と前記芯金内部とを連通させるための大気連通手段を備え、
前記大気連通手段は、通常時は不連通状態である一方、温度が異常に上昇した異常時にのみ連通状態となることを特徴とする請求項２３記載の熱ロール。
【請求項３６】
大気連通手段は、芯金における肉厚が他の部分よりも薄い部分及び封止部材における肉厚が他の部分よりも薄い部分のうち少なくとも一方を備えたものであることを特徴とする請求項３０記載の熱ロール。
【請求項３７】
大気連通手段は、芯金における肉厚が他の部分よりも薄い部分及び封止部材における肉厚が他の部分よりも薄い部分のうち少なくとも一方を備えたものであることを特徴とする請求項３１記載の熱ロール。
【請求項３８】
大気連通手段は、芯金における肉厚が他の部分よりも薄い部分及び封止部材における肉厚が他の部分よりも薄い部分のうち少なくとも一方を備えたものであることを特徴とする請求項３２記載の熱ロール。
【請求項３９】
大気連通手段は、芯金における肉厚が他の部分よりも薄い部分及び封止部材における肉厚が他の部分よりも薄い部分のうち少なくとも一方を備えたものであることを特徴とする請求項３３記載の熱ロール。
【請求項４０】
大気連通手段は、芯金における肉厚が他の部分よりも薄い部分及び封止部材における肉厚が他の部分よりも薄い部分のうち少なくとも一方を備えたものであることを特徴とする請求項３４記載の熱ロール。
【請求項４１】
大気連通手段は、芯金における肉厚が他の部分よりも薄い部分及び封止部材における肉厚が他の部分よりも薄い部分のうち少なくとも一方を備えたものであることを特徴とする請求項３５記載の熱ロール。
【請求項４２】
伝熱体を構成する液体の主成分は水であり、
芯金の前記液体に接する部分のうち少なくとも一部には撥水処理がなされていることを特徴とする請求項１５記載の熱ロール。
【請求項４３】
伝熱体を構成する液体の主成分は水であり、
芯金の前記液体に接する部分のうち少なくとも一部には撥水処理がなされていることを特徴とする請求項１６記載の熱ロール。
【請求項４４】
伝熱体を構成する液体の主成分は水であり、
芯金の前記液体に接する部分のうち少なくとも一部には撥水処理がなされていることを特徴とする請求項１７記載の熱ロール。
【請求項４５】
伝熱体を構成する液体の主成分は水であり、
芯金の前記液体に接する部分のうち少なくとも一部には撥水処理がなされていることを特徴とする請求項２１記載の熱ロール。
【請求項４６】
伝熱体を構成する液体の主成分は水であり、
芯金の前記液体に接する部分のうち少なくとも一部には撥水処理がなされていることを特徴とする請求項２２記載の熱ロール。
【請求項４７】
伝熱体を構成する液体の主成分は水であり、
芯金の前記液体に接する部分のうち少なくとも一部には撥水処理がなされていることを特徴とする請求項２３記載の熱ロール。
【請求項４８】
伝熱体を構成する液体の主成分は水であり、
前記液体には消泡剤が添加されていることを特徴とする請求項１５記載の熱ロール。
【請求項４９】
伝熱体を構成する液体の主成分は水であり、
前記液体には消泡剤が添加されていることを特徴とする請求項１６記載の熱ロール。
【請求項５０】
伝熱体を構成する液体の主成分は水であり、
前記液体には消泡剤が添加されていることを特徴とする請求項１７記載の熱ロール。
【請求項５１】
伝熱体を構成する液体の主成分は水であり、
前記液体には消泡剤が添加されていることを特徴とする請求項２１記載の熱ロール。
【請求項５２】
伝熱体を構成する液体の主成分は水であり、
前記液体には消泡剤が添加されていることを特徴とする請求項２２記載の熱ロール。
【請求項５３】
伝熱体を構成する液体の主成分は水であり、
前記液体には消泡剤が添加されていることを特徴とする請求項２３記載の熱ロール。
【請求項５４】
伝熱体を構成する液体は熱ロールの使用温度範囲内では不揮発性のものであり、
封止部材は、芯金外部と芯金内部とを連通させる大気連通部を備えたものであり、
前記液体の液面は前記大気連通部よりも下側となることを特徴とする請求項１５記載の熱ロール。
【請求項５５】
伝熱体を構成する液体は熱ロールの使用温度範囲内では不揮発性のものであり、
封止部材は、芯金外部と芯金内部とを連通させる大気連通部を備えたものであり、
前記液体の液面は前記大気連通部よりも下側となることを特徴とする請求項１６記載の熱ロール。
【請求項５６】
伝熱体を構成する液体は熱ロールの使用温度範囲内では不揮発性のものであり、
封止部材は、芯金外部と芯金内部とを連通させる大気連通部を備えたものであり、
前記液体の液面は前記大気連通部よりも下側となることを特徴とする請求項１７記載の熱ロール。
【請求項５７】
伝熱体を構成する液体は熱ロールの使用温度範囲内では不揮発性のものであり、
封止部材は、芯金外部と芯金内部とを連通させる大気連通部を備えたものであり、
前記液体の液面は前記大気連通部よりも下側となることを特徴とする請求項２１記載の熱ロール。
【請求項５８】
伝熱体を構成する液体は熱ロールの使用温度範囲内では不揮発性のものであり、
封止部材は、芯金外部と芯金内部とを連通させる大気連通部を備えたものであり、
前記液体の液面は前記大気連通部よりも下側となることを特徴とする請求項２２記載の熱ロール。
【請求項５９】
伝熱体を構成する液体は熱ロールの使用温度範囲内では不揮発性のものであり、
封止部材は、芯金外部と芯金内部とを連通させる大気連通部を備えたものであり、
前記液体の液面は前記大気連通部よりも下側となることを特徴とする請求項２３記載の熱ロール。
【請求項６０】
熱ロールを備えた定着装置であって、
前記熱ロールは、
中空円筒状の芯金と、
前記芯金内に保持され、前記芯金の軸方向に移動可能な伝熱体と、
前記伝熱体が流出しないように前記芯金の両端を封止する封止部材と、
前記芯金の軸を中心として回転することにより前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させる伝熱体撹拌手段とを備え、
前記伝熱体撹拌手段は、前記芯金と一体となって相対速度なく回転可能に、かつ、前記芯金が軸を中心に回転する間に少なくとも一部が前記伝熱体に接触するよう前記芯金内部に配置されており、
前記伝熱体撹拌手段の主たる支持は、前記封止部材部分又は前記芯金の両端部分で行うものであり、
前記伝熱体撹拌手段により前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させるように構成されていることを特徴とする定着装置。
【請求項６１】
伝熱体の移動により前記伝熱体の温度を芯金の軸方向に均一にし、これにより、前記芯金の温度を均一にすることを特徴とする請求項６０記載の定着装置。
【請求項６２】
熱ロールを備えた定着装置であって、
前記熱ロールは、
中空円筒状の芯金と、
前記芯金内に保持され、前記芯金の軸方向に移動可能な伝熱体と、
前記伝熱体が流出しないように前記芯金の両端を封止する封止部材と、
前記芯金の回転を支持し、前記芯金と同軸でかつ前記芯金に対し回転自在な回転支持軸と、
前記芯金と前記回転支持軸との相対回転により前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させる伝熱体撹拌手段とを備え、
前記伝熱体撹拌手段は、前記回転支持軸に一体で形成され、前記芯金と前記回転支持軸との相対回転の間に少なくとも一部分が前記伝熱体に接触するよう配置されたものであり、
前記伝熱体撹拌手段により前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させるように構成されていることを特徴とする定着装置。
【請求項６３】
伝熱体の移動により前記伝熱体の温度を芯金の軸方向に均一にし、これにより、前記芯金の温度を均一にすることを特徴とする請求項６２記載の定着装置。
【請求項６４】
熱ロールを備えた定着装置であって、
前記熱ロールは、
中空円筒状の芯金と、
前記芯金内に保持され、前記芯金の軸方向に移動可能な伝熱体と、
前記伝熱体が流出しないように前記芯金の両端を封止する封止部材と、
前記芯金の軸を中心として回転することにより前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させる伝熱体撹拌手段とを備え、
前記伝熱体撹拌手段により前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させるように構成され、
前記芯金の軸方向に垂直な断面視において、前記伝熱体の前記芯金の軸方向への流れが複数に分割されていることを特徴とする定着装置。
【請求項６５】
伝熱体の移動により前記伝熱体の温度を芯金の軸方向に均一にし、これにより、前記芯金の温度を均一にすることを特徴とする請求項６４記載の定着装置。
【請求項６６】
記録紙上の未定着トナー像に接する部分が複数のロールにより張架された無端状の定着ベルトであり、
前記複数のロールのうち少なくとも１本は熱ロールであることを特徴とする請求項６０記載の定着装置。
【請求項６７】
記録紙上の未定着トナー像に接する部分が複数のロールにより張架された無端状の定着ベルトであり、
前記複数のロールのうち少なくとも１本は熱ロールであることを特徴とする請求項６２記載の定着装置。
【請求項６８】
記録紙上の未定着トナー像に接する部分が複数のロールにより張架された無端状の定着ベルトであり、
前記複数のロールのうち少なくとも１本は熱ロールであることを特徴とする請求項６４記載の定着装置。
【請求項６９】
記録紙上の未定着トナー像に接する部分の設定温度をＴ１℃、伝熱体の引火温度をＴ２℃としたとき、（Ｔ１＋５０）＜Ｔ２であることを特徴とする請求項６０記載の定着装置。
【請求項７０】
記録紙上の未定着トナー像に接する部分の設定温度をＴ１℃、伝熱体の引火温度をＴ２℃としたとき、（Ｔ１＋５０）＜Ｔ２であることを特徴とする請求項６２記載の定着装置。
【請求項７１】
記録紙上の未定着トナー像に接する部分の設定温度をＴ１℃、伝熱体の引火温度をＴ２℃としたとき、（Ｔ１＋５０）＜Ｔ２であることを特徴とする請求項６４記載の定着装置。
【請求項７２】
中空円筒状の芯金と、
前記芯金内に保持され、前記芯金の軸方向に移動可能な伝熱体と、
前記伝熱体が流出しないように前記芯金の両端を封止する封止部材と、
前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させる伝熱体撹拌手段とを備え、
前記伝熱体撹拌手段は、
前記芯金内部に保持され、磁石及び磁性体のうち少なくとも一方を含んでなる撹拌子と、
前記撹拌子に与える磁場を変化させる磁場変更手段とを有し、
前記磁場変更手段による磁場の変化により前記撹拌子を前記芯金の軸方向に移動させ、この攪拌子の移動により前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させるように構成されていることを特徴とする熱ロール。
【請求項７３】
伝熱体の移動により前記伝熱体の温度を芯金の軸方向に均一にし、これにより、前記芯金の温度を均一にすることを特徴とする請求項７２記載の熱ロール。
【請求項７４】
磁場変更手段は、
芯金の外側に設けられ、磁石及び磁性体のうち少なくとも一方を含んでなる磁場形成部材と、
前記磁場形成部材を芯金の軸方向に移動させる磁場形成部材移動手段とを有し、
撹拌子及び前記磁場形成部材のうち少なくとも一方は磁石を含んでいることを特徴とする請求項７２記載の熱ロール。
【請求項７５】
芯金は、非磁性材料からなることを特徴とする請求項７４記載の熱ロール。
【請求項７６】
撹拌子は、腐食等の劣化を防止する被覆層を備えていることを特徴とする請求項７２記載の熱ロール。
【請求項７７】
撹拌子は伝熱体を兼ねていることを特徴とする請求項７２記載の熱ロール。
【請求項７８】
芯金の内側でかつ撹拌子の外側にパイプ状の伝熱体流路形成部材を備え、
前記伝熱体流路形成部材の内側と外側とで前記伝熱体の流れ方向が逆向きであることを特徴とする請求項７２記載の熱ロール。
【請求項７９】
芯金の軸方向に対し平行な断面視において、前記伝熱体の前記芯金の軸方向への流れが複数に分割されていることを特徴とする請求項７２記載の熱ロール。
【請求項８０】
伝熱体は液体からなることを特徴とする請求項７２記載の熱ロール。
【請求項８１】
伝熱体は金属からなることを特徴とする請求項７２記載の熱ロール。
【請求項８２】
伝熱体は液体と金属とからなることを特徴とする請求項７２記載の熱ロール。
【請求項８３】
芯金内の全空間体積に対する伝熱体の体積の割合は、１０％以上８０％以下であることを特徴とする請求項８０記載の熱ロール。
【請求項８４】
芯金内の全空間体積に対する伝熱体の体積の割合は、１０％以上８０％以下であることを特徴とする請求項８２記載の熱ロール。
【請求項８５】
芯金外部と前記芯金内部とを連通させるための大気連通手段を備え、
前記大気連通手段は、通常時は不連通状態である一方、温度が異常に上昇した異常時にのみ連通状態となることを特徴とする請求項８０記載の熱ロール。
【請求項８６】
芯金外部と前記芯金内部とを連通させるための大気連通手段を備え、
前記大気連通手段は、通常時は不連通状態である一方、温度が異常に上昇した異常時にのみ連通状態となることを特徴とする請求項８２記載の熱ロール。
【請求項８７】
大気連通手段は、芯金における肉厚が他の部分よりも薄い部分及び封止部材における肉厚が他の部分よりも薄い部分のうち少なくとも一方を備えたものであることを特徴とする請求項８５記載の熱ロール。
【請求項８８】
大気連通手段は、芯金における肉厚が他の部分よりも薄い部分及び封止部材における肉厚が他の部分よりも薄い部分のうち少なくとも一方を備えたものであることを特徴とする請求項８６記載の熱ロール。
【請求項８９】
伝熱体を構成する液体の主成分は水であり、
芯金の前記液体に接する部分のうち少なくとも一部には撥水処理がなされていることを特徴とする請求項８０記載の熱ロール。
【請求項９０】
伝熱体を構成する液体の主成分は水であり、
芯金の前記液体に接する部分のうち少なくとも一部には撥水処理がなされていることを特徴とする請求項８２記載の熱ロール。
【請求項９１】
伝熱体を構成する液体の主成分は水であり、
前記液体には消泡剤が添加されていることを特徴とする請求項８０記載の熱ロール。
【請求項９２】
伝熱体を構成する液体の主成分は水であり、
前記液体には消泡剤が添加されていることを特徴とする請求項８２記載の熱ロール。
【請求項９３】
伝熱体を構成する液体は熱ロールの使用温度範囲内では不揮発性のものであり、
封止部材は、芯金外部と芯金内部とを連通させる大気連通部を備えたものであり、
前記液体の液面は前記大気連通部よりも下側となることを特徴とする請求項８０記載の熱ロール。
【請求項９４】
伝熱体を構成する液体は熱ロールの使用温度範囲内では不揮発性のものであり、
封止部材は、芯金外部と芯金内部とを連通させる大気連通部を備えたものであり、
前記液体の液面は前記大気連通部よりも下側となることを特徴とする請求項８２記載の熱ロール。
【請求項９５】
熱ロールを備えた定着装置であって、
前記熱ロールは、
中空円筒状の芯金と、
前記芯金内に保持され、前記芯金の軸方向に移動可能な伝熱体と、
前記伝熱体が流出しないように前記芯金の両端を封止する封止部材と、
前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させる伝熱体撹拌手段とを備え、
前記伝熱体撹拌手段は、
前記芯金内部に保持され、磁石及び磁性体のうち少なくとも一方を含んでなる撹拌子と、
前記撹拌子に与える磁場を変化させる磁場変更手段とを有し、
前記磁場変更手段による磁場の変化により前記撹拌子を前記芯金の軸方向に移動させ、この攪拌子の移動により前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させるように構成されていることを特徴とする定着装置。
【請求項９６】
伝熱体の移動により前記伝熱体の温度を芯金の軸方向に均一にし、これにより、前記芯金の温度を均一にすることを特徴とする請求項９５記載の定着装置。
【請求項９７】
記録紙上の未定着トナー像に接する部分が複数のロールにより張架された無端状の定着ベルトであり、
前記複数のロールのうち少なくとも１本は熱ロールであることを特徴とする請求項９５記載の定着装置。
【請求項９８】
記録紙上の未定着トナー像に接する部分の設定温度をＴ１℃、伝熱体の引火温度をＴ２℃としたとき、（Ｔ１＋５０）＜Ｔ２であることを特徴とする請求項９５記載の定着装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面温度を均一に保持することが可能な熱ロール、及び、複写機、ＦＡＸ（ファクシミリ装置）、プリンタ等の電子写真プロセスを利用した電子写真機器などに使用する定着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、対象物の温度の均一化を行う方法として、ヒートパイプを用いることが知られている。このヒートパイプは、真空状態にしたパイプの中に、適量の作動液とその還流を促進するウィックを装備した熱伝導体である。このヒートパイプでは、作動液が高温部にて気化し、潜熱を奪って蒸気となり、この蒸気が圧力差により低温部に移動し、そこで冷却され、潜熱を放出して液化する。これにより、高温部の熱が低温部に移動し、対象物の温度の均一化を行うことができる。そして、液化した作動液は、ウィックにより還流して元に戻る。このヒートパイプは、非常に熱伝導能力が高く、かつ、静止状態にあるときにおいても対象物の温度の均一化を行うことができる、非常に優れたものである。しかしながら、ヒートパイプが、径が大きい大型のものである場合は、温度の均一化はできるが、それ自体の熱容量が大きくなり好ましくない。また、ヒートパイプが、径が小さいものである場合は、それ自体の熱容量は小さくなるが、作動液が偏在して液切れ状態（ドライアウト）となりやすく、熱伝導能力が低下しやすい。また、そのような細いヒートパイプ内に溝状のウィックを刻んだり、金網状のウィックを巻き込んだりすることは非常に困難であって、そのため、ヒートパイプは高価なものになってしまう。
【０００３】
この問題を解決するために、特許文献１に示すようなものが提案されている。本提案のヒートパイプの構造は図２１の様なものである。このヒートパイプは、弾性の金属線材を中央部から自由端にかけて漸次相互間隔が増大するように折り曲げてなるヘアピン状のウィック１０６と作動液１０３とを内部に封入した金属管体１０２からなるものである。このヒートパイプでは、略水平状態で使用すること、及びヒートパイプが回転することが前提とはなるが、ヒートパイプの回転時において、ウィック１０６は、金属管体１０２内に封入された作動液１０３を管体軸方向に還流移動させるように働く。これにより、金属管体１０２内の作動液１０３の循環が円滑に行われ、蒸発による液切れ状態が発生しにくく、高熱伝導性を維持できる。また、ウィック１０６が非常に簡単な構成であるため、金属管体１０２の径が小さい場合であってもヒートパイプを簡単に製造することができる。
【特許文献１】特公平８−７５１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、より温度を均一化するため、小サイズでありながら伝熱能力が高いヒートパイプが求められている。通常のヒートパイプでは、最大の伝熱能力、すなわち最大熱輸送量は、金属管体１０２から作動液１０３への伝熱能力の限界だけでなく、それに加えて、いわゆる粘性限界、音速限界、飛散限界、毛細管限界、沸騰限界によって決まる。これに対し、特許文献１に示すものは、作動液１０３を管体軸方向に還流移動させる手段を備えているため、その手段により最大熱輸送量を向上できるが、それでも作動液の気化、液化による潜熱の移動が主である以上、粘性限界、音速限界、飛散限界、毛細管限界、沸騰限界が存在し、最大熱輸送量を向上させることは容易ではない。また、ヘアピン状のウィック１０６を用いて作動液１０３を管体軸方向に還流移動させているが、これは、作動液１０３の表面張力を利用しているだけであり、したがって、作動液１０３の移動量を多くすることは困難であった。
【０００５】
さらに、特許文献１提案のヒートパイプでは、ウィック１０６の保持にウィック１０６自身の弾性を利用しており、ウィック１０６は、その軸方向中央部を金属管体１０２の内壁に押し当てた状態で固定されている。金属管体１０２の肉厚が厚く熱容量が大きい場合は特に問題ではないが、金属管体１０２の熱容量が小さく、かつ、高精度の温度の均一化が要求される場合は、金属管体１０２とウィック１０６が接触している部分と接触していない部分とで温度が異なり問題となる。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものである。本発明の目的の一つは、従来のヒートパイプよりもさらに伝熱能力を高め、これにより、より温度の均一な熱ロールを提供することである。本発明の他の目的は、ウィック等の金属管体への部分的な接触を原因とする温度むらをなくし、より温度の均一な熱ロールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る熱ロールは、中空円筒状の芯金と、前記芯金内に保持され、前記芯金の軸方向に移動可能な伝熱体と、前記伝熱体が流出しないように前記芯金の両端を封止する封止部材と、前記芯金の軸を中心として回転することにより前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させる伝熱体撹拌手段とを備え、前記伝熱体撹拌手段は、前記芯金と一体となって相対速度なく回転可能に、かつ、前記芯金が軸を中心に回転する間に少なくとも一部分が前記伝熱体に接触するよう前記芯金内部に配置されており、前記伝熱体撹拌手段の主たる支持は、前記封止部材部分又は前記芯金の両端部分で行うものであり、前記伝熱体撹拌手段により前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させるように構成されているものである。そして、この伝熱体の移動により前記伝熱体の温度を芯金の軸方向に均一にし、これにより、前記芯金の温度を均一にするものである。
【０００８】
上記熱ロールでは、伝熱体の気化、液化による潜熱を移動させるのではなく、温度差のある伝熱体自身を撹拌し、それにより熱を移動させるため、伝熱体の撹拌さえ十分に行えば、熱の軸方向への移動の限界は、ほぼ、芯金から伝熱体への伝熱の限界によって決まる。したがって、従来のヒートパイプよりさらに温度の均一な熱ロールを提供することができる。
【０００９】
また、上記熱ロールでは、伝熱体撹拌手段の主たる支持は、芯金の両端に設けられた封止部材部分又は芯金の両端部分で行うものであり、これにより、芯金の両端部分以外の部分には、伝熱体以外のものが接触しないため、熱ロールの温度を均一にすることができる。
【００１０】
また、前記熱ロールにおいて、芯金の回転を支持する回転支持軸を備え、伝熱体撹拌手段は回転支持軸に一体で形成されていることが好ましい。
【００１１】
このことにより、非常に簡単な構成で芯金及び伝熱体撹拌手段の支持を実現することができる。
【００１２】
本発明に係る他の熱ロールは、中空円筒状の芯金と、前記芯金内に保持され、前記芯金の軸方向に移動可能な伝熱体と、前記伝熱体が流出しないように前記芯金の両端を封止する封止部材と、前記芯金の回転を支持し、前記芯金と同軸でかつ前記芯金に対し回転自在な回転支持軸と、前記芯金と前記回転支持軸との相対回転により前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させる伝熱体撹拌手段とを備え、前記伝熱体撹拌手段は、前記回転支持軸に一体で形成され、前記芯金と前記回転支持軸との相対回転の間に少なくとも一部分が前記伝熱体に接触するよう配置されたものであり、前記伝熱体撹拌手段により前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させるように構成されているものである。そして、この伝熱体の移動により前記伝熱体の温度を芯金の軸方向に均一にし、これにより、前記芯金の温度を均一にするものである。
【００１３】
上記熱ロールにおいても、伝熱体の気化、液化による潜熱を移動させるのではなく、温度差のある伝熱体自身を撹拌し、それにより熱を移動させるため、伝熱体の撹拌さえ十分に行えば、熱の軸方向への移動の限界は、ほぼ、芯金から伝熱体への伝熱の限界によって決まる。したがって、従来のヒートパイプよりさらに温度の均一な熱ロールを提供することができる。
【００１４】
また、伝熱体撹拌手段を芯金に対し相対的に回転可能に支持していることにより、芯金が静止状態で伝熱体撹拌手段が回転する場合又は芯金が回転状態で伝熱体撹拌手段も回転する場合のどちらでも用いることができる。また、芯金の回転方向に対し、伝熱体撹拌手段の回転が逆方向であっても良い。さらに、伝熱体撹拌手段の伝熱体との相対回転速度を自在に大きくすることが可能であり、伝熱体の芯金の軸方向への移動量及び移動速度を大きくすることができるため、温度均一化能力の高い熱ロールを提供することができる。
【００１５】
また、上記熱ロールにおいても、伝熱体撹拌手段は、回転支持軸に一体で形成されているため、芯金の両端部分以外の部分には、伝熱体以外のものが接触しない。そのため、熱ロールの温度を均一にすることができる。
【００１６】
本発明に係る他の熱ロールは、中空円筒状の芯金と、前記芯金内に保持され、前記芯金の軸方向に移動可能な伝熱体と、前記伝熱体が流出しないように前記芯金の両端を封止する封止部材と、前記芯金の軸を中心として回転することにより前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させる伝熱体撹拌手段とを備え、前記伝熱体撹拌手段により前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させるように構成され、前記芯金の軸方向に垂直な断面視において、前記伝熱体の前記芯金の軸方向への流れが複数に分割されているものである。そして、この伝熱体の移動により前記伝熱体の温度を芯金の軸方向に均一にし、これにより、前記芯金の温度を均一にするものである。
【００１７】
上記熱ロールでは、伝熱体の流れが、例えば芯金の軸方向左側（軸方向一端側）から軸方向右側（軸方向他端側）への流れと軸方向右側から軸方向左側への流れとに明確に分割されているため、伝熱体の芯金内の循環をスムーズに行うことができる。そのため、温度の均一な熱ロールを提供することができる。
【００１８】
また、前記熱ロールにおいて、伝熱体撹拌手段は、回転可能に支持され、回転時に少なくとも一部分が伝熱体に接触するように配置された撹拌部材と、芯金の内側でかつ撹拌部材の外側に配置されたパイプ状の伝熱体流路形成部材とを有し、伝熱体流路形成部材の内側と外側とで伝熱体の流れ方向が逆向きであることが好ましい。
【００１９】
上記熱ロールにおいても、伝熱体の流れが、芯金の軸方向左側から軸方向右側への流れと軸方向右側から軸方向左側への流れとに明確に分割されているため、伝熱体の芯金内の循環をスムーズに行うことができる。そのため、温度の均一な熱ロールを提供することができる。
【００２０】
また、前記熱ロールにおいて、芯金の軸方向に平行な断面視において、前記伝熱体の前記芯金の軸方向への流れが複数に分割されていることが好ましい。
【００２１】
このことにより、例えば軸方向両端部と軸方向中央部とで温度にばらつきがある対象物の温度の均一化を本熱ロールを用いて行う場合は、伝熱体の流れが、例えば芯金の軸方向中央部から軸方向左側への流れと軸方向中央部から軸方向右側への流れとに分割されているため、その温度均一化をより効率的に行うことができる。
【００２２】
前記熱ロールにおいて、伝熱体撹拌手段は、非金属材料からなることが好ましい。
【００２３】
このことにより、伝熱体撹拌手段に熱が伝わり難くなり、熱ロールの熱容量を低減することができる。
【００２４】
また、前記熱ロールにおいて、伝熱体は液体からなることが好ましい。
【００２５】
このことにより、芯金と伝熱体との接触面積を十分に確保することができ、芯金と伝熱体との間の熱の伝達を十分に行うことができる。
【００２６】
また、前記熱ロールにおいて、伝熱体は金属からなることが好ましい。
【００２７】
このことにより、金属は熱伝導率が良好であるため、芯金と伝熱体との接触面積が小さくても芯金と伝熱体との間の熱の伝達を十分に行うことができる。また、金属は、一般的に、数百℃までは固体であるため、簡単な構成の封止部材で芯金を封止することができる。
【００２８】
また、前記熱ロールにおいて、伝熱体は液体と金属とからなることが好ましい。
【００２９】
このことにより、芯金と伝熱体との接触面積を十分に確保することができるとともに、良好な熱伝導率を持つ伝熱体を得ることができる。そのため、芯金と伝熱体との間の熱伝達量を向上させることができる。
【００３０】
また、前記熱ロールにおいて、芯金内の全空間体積に対する伝熱体の体積の割合は、１０％以上７０％以下であることが好ましい。
【００３１】
このことにより、効率の良い熱伝導が可能となり、熱ロールの温度の均一化を効率良く行うことができる。
【００３２】
また、前記熱ロールにおいて、芯金外部と前記芯金内部とを連通させるための大気連通手段を備え、大気連通手段は、通常時は不連通状態である一方、温度が異常に上昇した異常時にのみ連通状態となるものであることが好ましい。
【００３３】
このことにより、熱ロールの温度がその使用温度を超えて異常な高温になり、熱ロール内部の圧力が高まっても、大気連通手段により気化した蒸気を外部に放出し、熱ロール内部の圧力を低減することができる。そのため、熱ロールの破壊に伴う危険を防止することができる。
【００３４】
また、前記熱ロールにおいて、大気連通手段は、芯金における肉厚が他の部分よりも薄い部分及び封止部材における肉厚が他の部分よりも薄い部分のうち少なくとも一方を備えたものであることが好ましい。
【００３５】
このことにより、熱ロール内部が高圧になった場合は、予め設定された薄肉部が破壊することにより熱ロール内部の圧力を低減することができる。そのため、非常に簡単な手段で、熱ロールの破壊に伴う危険を防止することができる。
【００３６】
また、前記熱ロールにおいて、液体の主成分は水であり、芯金の液体に接する部分のうち少なくとも一部には撥水処理がなされていることが好ましい。
【００３７】
このことにより、芯金の内壁に液体の薄膜が形成されることがなくなるため、芯金と伝熱体との間の良好な熱伝達を維持することができる。
【００３８】
また、前記熱ロールにおいて、液体の主成分は水であり、水には消泡剤が添加されていることが好ましい。
【００３９】
このことにおいても、芯金の内壁に液体の薄膜が形成されることがなく、また、気泡が発生しないため、伝熱体がスムーズに流れる。そのため、芯金と伝熱体との間の良好な熱伝達を維持することができる。
【００４０】
また、前記熱ロールにおいて、伝熱体を構成する液体は熱ロールの使用温度範囲内では不揮発性のものであり、封止部材は、芯金外部と芯金内部とを連通させる大気連通部を備えたものであり、液体の液面は大気連通部よりも下側となることが好ましい。
【００４１】
このことにより、封止部材による封止は液体がもれない程度で良く、さらには、大気連通部を備えているため、熱ロールの内圧が高まることもなく、熱ロールの破壊等の危険をなくすことができる。
【００４２】
本発明に係る定着装置は、熱ロールを備えたものであって、前記熱ロールは、中空円筒状の芯金と、前記芯金内に保持され、前記芯金の軸方向に移動可能な伝熱体と、前記伝熱体が流出しないように前記芯金の両端を封止する封止部材と、前記芯金の軸を中心として回転することにより前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させる伝熱体撹拌手段とを備え、前記伝熱体撹拌手段は、前記芯金と一体となって相対速度なく回転可能に、かつ、前記芯金が軸を中心に回転する間に少なくとも一部分が前記伝熱体に接触するよう前記芯金内部に配置されており、前記伝熱体撹拌手段の主たる支持は、前記封止部材部分又は前記芯金の両端部分で行うものであり、前記伝熱体撹拌手段により前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させるように構成されているものである。そして、この伝熱体の移動により前記伝熱体の温度を芯金の軸方向に均一にし、これにより、前記芯金の温度を均一にするものである。
【００４３】
また、本発明に係る他の定着装置は、熱ロールを備えたものであって、前記熱ロールは、中空円筒状の芯金と、前記芯金内に保持され、前記芯金の軸方向に移動可能な伝熱体と、前記伝熱体が流出しないように前記芯金の両端を封止する封止部材と、前記芯金の回転を支持し、前記芯金と同軸でかつ前記芯金に対し回転自在な回転支持軸と、前記芯金と前記回転支持軸との相対回転により前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させる伝熱体撹拌手段とを備え、前記伝熱体撹拌手段は、前記回転支持軸に一体で形成され、前記芯金と前記回転支持軸との相対回転の間に少なくとも一部分が前記伝熱体に接触するよう配置されたものであり、前記伝熱体撹拌手段により前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させるように構成されているものである。そして、この伝熱体の移動により前記伝熱体の温度を芯金の軸方向に均一にし、これにより、前記芯金の温度を均一にするものである。
【００４４】
また、本発明に係る他の定着装置は、熱ロールを備えたものであって、前記熱ロールは、中空円筒状の芯金と、前記芯金内に保持され、前記芯金の軸方向に移動可能な伝熱体と、前記伝熱体が流出しないように前記芯金の両端を封止する封止部材と、前記芯金の軸を中心として回転することにより前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させる伝熱体撹拌手段とを備え、前記伝熱体撹拌手段により前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させるように構成され、この伝熱体の移動により前記伝熱体の温度を芯金の軸方向に均一にし、これにより、前記芯金の温度を均一にしていて、前記芯金の軸方向に垂直な断面視において、前記伝熱体の前記芯金の軸方向への流れが複数に分割されているものである。そして、この伝熱体の移動により前記伝熱体の温度を芯金の軸方向に均一にし、これにより、前記芯金の温度を均一にするものである。
【００４５】
これらのことにより、熱容量の増大を抑えながら芯金の軸方向に関する熱伝導能力を増大できるため、ウォームアップ時間の増大や保温に要するエネルギーの増大が抑えられた、温度の均一な熱ロールを有する定着装置を提供することができる。
【００４６】
また、前記定着装置において、記録紙上の未定着トナー像に接する部分が複数のロールにより張架された無端状の定着ベルトであり、複数のロールのうち少なくとも１本は熱ロールであることが好ましい。
【００４７】
このことにより、熱ロールの温度均一化能力を効果的に定着装置に活用することができ、定着温度の均一な定着装置を提供することができる。
【００４８】
また、前記定着装置において、記録紙上の未定着トナー像に接する部分の設定温度をＴ１℃、伝熱体の引火温度をＴ２℃としたとき、（Ｔ１＋５０）＜Ｔ２であることが好ましい。
【００４９】
このことにより、異常時においても、伝熱体への引火等の危険を低減することができ、安全性の高い定着装置を提供することができる。
【００５０】
本発明に係る他の熱ロールは、中空円筒状の芯金と、前記芯金内に保持され、前記芯金の軸方向に移動可能な伝熱体と、前記伝熱体が流出しないように前記芯金の両端を封止する封止部材と、前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させる伝熱体撹拌手段とを備え、前記伝熱体撹拌手段は、前記芯金内部に保持され、磁石及び磁性体のうち少なくとも一方を含んでなる撹拌子と、前記撹拌子に与える磁場を変化させる磁場変更手段とを有し、前記磁場変更手段による磁場の変化により前記撹拌子を前記芯金の軸方向に移動させ、この攪拌子の移動により前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させるように構成されているものである。そして、この伝熱体の移動により前記伝熱体の温度を芯金の軸方向に均一にし、これにより、前記芯金の温度を均一にするものである。
【００５１】
上記熱ロールでは、伝熱体の気化、液化による潜熱を移動させるのではなく、温度差のある伝熱体自身を撹拌し、それにより熱を移動させるため、伝熱体の撹拌さえ十分に行えば、熱の軸方向への移動の限界は、ほぼ、芯金から伝熱体への伝熱の限界によって決まる。また、本構成は、撹拌子を磁力により移動させ、それにより伝熱体を移動させるため、伝熱体の表面張力のみで移動させる場合よりも伝熱体を移動させやすい。したがって、従来のヒートパイプよりさらに温度の均一な熱ロールを提供することができる。
【００５２】
また、前記熱ロールにおいて、磁場変更手段は、芯金の外側に設けられ、磁石及び磁性体のうち少なくとも一方を含んでなる磁場形成部材と、前記磁場形成部材を芯金の軸方向に移動させる磁場形成部材移動手段とを有し、撹拌子及び磁場形成部材のうち少なくとも一方は磁石を含んでいることが好ましい。
【００５３】
このことにより、非常に簡単な構成で撹拌子を確実に移動させることができる。
【００５４】
また、前記熱ロールにおいて、芯金は、非磁性材料からなることが好ましい。
【００５５】
このことにより、撹拌子と磁場形成部材とで形成される磁場が芯金によって弱められることがない。したがって、撹拌子に対し力を十分に伝えることができ、撹拌子を確実に移動させることができ、そのため、伝熱体の撹拌を良好に行うことができる。
【００５６】
また、前記熱ロールにおいて、撹拌子は、腐食等の劣化を防止する被覆層を備えていることが好ましい。
【００５７】
このことにより、撹拌子は被覆層を備えているため、撹拌子自身が高温となった場合又は撹拌子周囲が高温となった場合においても、撹拌子が腐食等することなく、その初期の特性を維持することができる。したがって、撹拌子を長期間に亘って安定した状態で移動させることができる。
【００５８】
また、前記熱ロールにおいて、撹拌子は伝熱体を兼ねていることが好ましい。
【００５９】
このことにより、熱ロールの構成部材数を低減することができ、そのため、熱ロールのコストダウンを図ることができる。
【００６０】
また、前記熱ロールにおいて、芯金の内側でかつ撹拌子の外側にパイプ状の伝熱体流路形成部材を備え、伝熱体流路形成部材の内側と外側とで伝熱体の流れ方向が逆向きであることが好ましい。
【００６１】
このことにより、伝熱体流路形成部材の内側と外側とで、伝熱体の流れが、芯金の軸方向左側から軸方向右側への流れと軸方向右側から軸方向左側への流れとに明確に分割されているため、伝熱体の芯金内の循環をスムーズに行うことができる。そのため、温度の均一な熱ロールを提供することができる。
【００６２】
また、前記熱ロールにおいて、芯金の軸方向に平行な断面視において、前記伝熱体の前記芯金の軸方向への流れが複数に分割されていることが好ましい。
【００６３】
このことにより、例えば軸方向両端部と軸方向中央部とで温度にばらつきがある対象物の温度の均一化を本熱ロールを用いて行う場合は、伝熱体の流れが、例えば芯金の軸方向中央部から軸方向左側への流れと軸方向中央部から軸方向右側への流れとに分割されているため、その温度均一化をより効率的に行うことができる。
【００６４】
また、前記熱ロールにおいて、伝熱体は液体からなることが好ましい。
【００６５】
このことにより、芯金と伝熱体との接触面積を十分に確保することができ、芯金と伝熱体との間の熱の伝達を十分に行うことができる。
【００６６】
また、前記熱ロールにおいて、伝熱体は金属からなることが好ましい。
【００６７】
このことにより、金属は熱伝導率が良好であるため、芯金と伝熱体との接触面積が小さくても芯金と伝熱体との間の熱の伝達を十分に行うことができる。また、金属は、一般的には、数百℃の状態では固体であるため、簡単な構成の封止部材で芯金を封止することができる。
【００６８】
また、前記熱ロールにおいて、伝熱体は液体と金属とからなることが好ましい。
【００６９】
このことにより、芯金と伝熱体との接触面積を十分に確保することができるとともに、良好な熱伝導率を持つ伝熱体を得ることができる。そのため、芯金と伝熱体との間の熱伝達量を向上させることができる。
【００７０】
また、前記熱ロールにおいて、芯金内の全空間体積に対する伝熱体の体積の割合は、１０％以上８０％以下であることが好ましい。
【００７１】
このことにより、効率の良い熱伝導が可能となり、熱ロールの温度の均一化を効率良く行うことができる。
【００７２】
また、前記熱ロールにおいて、芯金外部と前記芯金内部とを連通させるための大気連通手段を備え、大気連通手段は、通常時は不連通状態であり、温度が異常に上昇した異常時にのみ連通状態となることが好ましい。
【００７３】
このことにより、熱ロールの温度がその使用温度を超えて異常な高温になり、熱ロール内部の圧力が高まっても、大気連通手段により気化した蒸気を外部に放出し、熱ロール内部の圧力を低減することができる。そのため、熱ロールの破壊に伴う危険を防止することができる。
【００７４】
また、前記熱ロールにおいて、大気連通手段は、芯金における肉厚が他の部分よりも薄い部分及び封止部材における肉厚が他の部分よりも薄い部分のうち少なくとも一方を備えたものであることが好ましい。
【００７５】
このことにより、熱ロール内部が高圧になった場合は、予め設定された薄肉部が破壊することにより熱ロール内部の圧力を低減することができる。そのため、非常に簡単な手段で、熱ロールの破壊に伴う危険を防止することができる。
【００７６】
また、前記熱ロールにおいて、伝熱体を構成する液体の主成分は水であり、芯金の前記液体に接する部分のうち少なくとも一部には撥水処理がなされていることが好ましい。
【００７７】
このことにより、芯金の内壁に液体の薄膜が形成されることがなくなるため、芯金と伝熱体との間の良好な熱伝達を維持することができる。
【００７８】
また、前記熱ロールにおいて、伝熱体を構成する液体の主成分は水であり、前記液体には消泡剤が添加されていることが好ましい。
【００７９】
このことにより、芯金の内壁に液体の薄膜が形成されることがなく、また、気泡が発生しないため、伝熱体がスムーズに流れる。そのため、芯金と伝熱体との間の良好な熱伝達を維持することができる。
【００８０】
また、前記熱ロ−ルにおいて、伝熱体を構成する液体は熱ロールの使用温度範囲内では不揮発性のものであり、封止部材は、芯金外部と芯金内部とを連通させる大気連通部を備えたものであり、液体の液面は大気連通部よりも下側となることが好ましい。
【００８１】
このことにより、封止部材による封止は液体がもれない程度で良く、さらには、大気連通部を備えているため、熱ロールの内圧が高まることもなく、熱ロールの破壊等の危険をなくすことができる。
【００８２】
本発明に係る定着装置は、熱ロールを備えたものであって、前記熱ロールは、中空円筒状の芯金と、前記芯金内に保持され、前記芯金の軸方向に移動可能な伝熱体と、前記伝熱体が流出しないように前記芯金の両端を封止する封止部材と、前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させる伝熱体撹拌手段とを備え、前記伝熱体撹拌手段は、前記芯金内部に保持され、磁石及び磁性体のうち少なくとも一方を含んでなる撹拌子と、前記撹拌子に与える磁場を変化させる磁場変更手段とを有し、前記磁場変更手段による磁場の変化により前記撹拌子を前記芯金の軸方向に移動させ、この攪拌子の移動により前記伝熱体を前記芯金の軸方向に移動させるように構成されているものである。そして、この伝熱体の移動により前記伝熱体の温度を芯金の軸方向に均一にし、これにより、前記芯金の温度を均一にするものである。
【００８３】
このことにより、熱容量の増大を抑えながら芯金の軸方向に関する熱伝導能力を増大できるため、ウォームアップ時間の増大や保温に要するエネルギーの増大が抑えられた、温度の均一な熱ロールを有する定着装置を提供することができる。
【００８４】
また、前記定着装置において、記録紙上の未定着トナー像に接する部分が複数のロールにより張架された無端状の定着ベルトであり、複数のロールのうち少なくとも１本は前記熱ロールであることが好ましい。
【００８５】
このことにより、熱ロールの温度均一化能力を効果的に定着装置に活用することができ、定着温度の均一な定着装置を提供することができる。
【００８６】
また、前記定着装置において、記録紙上の未定着トナー像に接する部分の設定温度をＴ１℃、伝熱体の引火温度をＴ２℃としたとき、（Ｔ１＋５０）＜Ｔ２であることが好ましい。
【００８７】
このことにより、異常時においても、伝熱体への引火等の危険を低減することができ、安全性の高い定着装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００８８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００８９】
（実施形態１）
図１に示すように、符号２は外径２０mm、肉厚０．５mm、長さ２５０mmのアルミニウム製の中空円筒状の芯金であり、その内部に液体からなる伝熱体３を封入保持している。芯金２の内周面には、シリコーン系、又はフッ素系の撥水処理が施されている。符号４は、伝熱体３が流出しないように芯金２の両端を封止する封止部材であり、アルミニウムからなる外輪４ａと耐熱性が良好なフェノール樹脂からなる内輪４ｂとを有している。また、内輪４ｂの伝熱体３に接する側の面（すなわち、内輪４ｂの芯金軸方向内側の面）には金属膜４ｃが形成されている。さらに、内輪４ｂには、芯金２の回転を支持する、ステンレス等の金属からなる回転支持軸５が圧入されている。この回転支持軸５は、内輪４ｂから芯金軸方向外側に延びている。封止部材４は、芯金２と溶接により接合している。これにより、伝熱体３が気化しても、芯金２の完全な封止が可能となる。符号８は伝熱体撹拌手段であり、複数の撹拌羽根８ａと撹拌支持軸８ｂと撹拌支持軸固定部材８ｃとを有し、それらはすべてフェノール樹脂からなる。伝熱体撹拌手段８は、芯金２内に配置されていて、芯金２の両端部にて接合されている。これにより、伝熱体撹拌手段８は、芯金２の回転に伴い芯金２に対して相対速度なく回転する。撹拌羽根８ａは、撹拌支持軸８ｂに一体で形成されていて、伝熱体３と接触している。撹拌羽根８ａは、芯金２の軸を中心として回転することにより伝熱体３の芯金軸方向への流れを発生させる。撹拌支持軸８ｂは、芯金２内をその軸方向に延びている。撹拌支持軸固定部材８ｃは、撹拌支持軸８ｂの軸方向両端部を固定支持している。なお、図の理解を容易にするため、撹拌羽根８ａ及び撹拌支持軸８ｂの断面形状は記載していない。
【００９０】
伝熱体３は、水を主成分としたものであり、それに消泡剤を添加したものである。消泡剤としては、シリコーン系のエマルジョン型のもの又は自己乳化型のものが好ましく用いられる。本実施形態では、エマルジョン型のＫＭ９８（信越化学（株）製）を用いており、その添加量を１００ｐｐｍとした。ところで、界面活性剤を使用することにより水の表面張力を低減させ、伝熱体３の流動性を向上させることも検討したが、この場合、気泡の発生により伝熱体３の流動が妨げられ易いため、本実施形態では、上述のように消泡剤を使用している。また、伝熱体３の封入量は、芯金２内部の全空間体積に対して１０％〜７０％の体積であることが好ましく、さらに好ましくは、３０％〜６０％の体積であり、本実施形態では５０％の体積としている。
【００９１】
符号９は大気連通手段であり、芯金２の端部の一部分をその近傍部分よりも薄肉化してなるものである。
【００９２】
次に動作について説明する。まず、芯金２の軸方向の温度にばらつきがある状態から考える。このとき、伝熱体３の芯金軸方向の温度にもばらつきが生じている。ここで、芯金２を図１に示す矢印の方向に回転させる。この回転に伴い、伝熱体撹拌手段８も芯金２に対して相対速度なく回転する。この回転に伴い、伝熱体３が芯金軸方向へ流れる。この流れにより、伝熱体３が芯金軸方向に撹拌される。
【００９３】
ところで、伝熱体撹拌手段８の主たる支持を芯金２の軸方向中央部で行うと、その支持部から芯金２の熱の移動が起こり、芯金２に温度むらが生じる。そのような温度むらが生じる熱ロール１では、熱ロール１に接触させる部材の温度の均一化を行うのは困難である。ここで、本熱ロール１では、伝熱体撹拌手段８の支持を芯金２の両端部分で行っている。そのため、本熱ロール１では、芯金２の両端部分以外の部分には、伝熱体３以外のものが接触しない。これにより、熱ロール１の温度を均一にすることができる。
【００９４】
また、伝熱体撹拌手段８により伝熱体３が芯金軸方向に撹拌され、異なる温度の伝熱体３が混ざり合い、均一な温度の伝熱体３となる。これにより、芯金２の温度を軸方向に均一化し、熱ロール１に接触させる部材の温度の均一化を行うことができる。本構成は、伝熱体３の気化、液化による潜熱を移動させるいわゆるヒートパイプと異なり、温度差がある伝熱体３自身を撹拌し、それにより熱を移動させるため、伝熱体３の撹拌さえ十分に行えば、熱の芯金軸方向への移動の限界は、ほぼ、芯金２から伝熱体３への伝熱の限界のみで決まる。したがって、従来のヒートパイプよりさらに温度の均一な熱ロール１を提供することができる。
【００９５】
また、伝熱体撹拌手段８は、非金属であるフェノール樹脂で形成されている。ここで、非金属は金属に比較して熱伝導率が低い。そのため、伝熱体撹拌手段８には熱が伝わり難い。したがって、伝熱体撹拌手段８の実質的な熱容量を低く抑えることができ、これにより、熱ロール１の熱容量を低く抑えることができる。
【００９６】
また、伝熱体３として液体を使用している。これにより、芯金２と伝熱体３との接触面積を十分に確保することができ、芯金２と伝熱体３との間の熱の伝達を十分に行うことができる。したがって、温度均一化能力の高い熱ロール１とすることができる。
【００９７】
また、芯金２内の全空間体積に対する伝熱体３の体積の割合は、１０％以上７０％以下としている。ここで、伝熱体３の体積比が小さい場合は、伝熱体３と芯金２との接触面積を十分に確保することができないため、芯金２と伝熱体３との熱の移動が十分に行われない。逆に、伝熱体３の体積比が大きすぎる場合は、伝熱体３の芯金２内の移動がスムーズに行われ難く、温度差のある伝熱体３が混ざり合い難い。本実施形態では、適度な体積比の伝熱体３を封入しているため、効率の良い熱伝導が可能となり、熱ロール１の温度の均一化を効率良く行うことができる。
【００９８】
また、芯金２は、芯金２外（大気）と芯金２内とを連通させるための大気連通手段９を備えたものであり、この大気連通手段９は、通常時は常に不連通状態である一方、熱ロール１の温度が異常に上昇して熱ロール１内部の圧力が異常に高まった異常時にのみ連通状態となるように設定している。これにより、熱ロールの温度がその使用温度を超えて異常な高温になり、熱ロール１内部の圧力が高まっても、大気連通手段９により気化した蒸気を外部に放出し、熱ロール１内部の圧力を低減をすることができる。そのため、熱ロール１の破壊に伴う危険を防止することができる。
【００９９】
さらに、大気連通手段９は、芯金２の肉厚が他の部分よりも薄い部分からなる。すなわち、トラブルにより熱ロール１の温度が異常に上昇し、熱ロール１内部の圧力が異常に高まった場合は、芯金２の肉厚が他の部分よりも薄い部分がまず最初に破壊するようにしている。したがって、非常に簡単な手段により破壊のモードを制御することができるため、熱ロール１の破壊に伴う危険を防止することができる。
【０１００】
また、伝熱体３の主成分は水であり、芯金２の伝熱体３が接する部分のうち少なくとも一部には撥水処理がなされているため、芯金２に伝熱体３の薄膜が形成され難くなる。これにより、芯金２と伝熱体３との良好な熱伝達を維持することができる。
【０１０１】
また、伝熱体３の主成分は水であり、水には消泡剤が添加されているため、このことにおいても、芯金２に伝熱体３の薄膜が形成されることがなくなる。そのため、芯金２と伝熱体３との良好な熱伝達を維持することができる。
【０１０２】
なお、本実施形態では、伝熱体撹拌手段８を芯金２の両端部にて接合保持したが、これを封止部材４との接合により保持しても良い。さらに、伝熱体撹拌手段８の主たる支持を芯金２の両端部又は封止部材４で行いさえすれば、例えば伝熱体撹拌手段８の一部分が芯金２の両端部以外の部分に接触していても何ら問題ない。
【０１０３】
また、本実施形態では、伝熱体３として水に消泡剤を添加したものを用いたが、水のみでも使用可能であり、さらには、水以外の液体、例えばメタノール、アンモニア等も用いることができる。
【０１０４】
また、本実施形態では、大気連通手段９として芯金２の端部の一部分を薄肉化したものを用いているが、これは封止部材４の一部分を薄肉化したものでも良い。また、芯金２又は封止部材４に設けた圧力逃がし弁や圧力調整弁等でも良い。その場合、大気連通手段９が作動しても、温度が低下し内圧が低くなれば、熱ロール１を再度使用することができる。
【０１０５】
また、本実施形態では、伝熱体撹拌手段８は、フェノール樹脂から形成されているが、これは、非金属で、かつ、熱ロール１の使用温度に十分に耐え得る耐熱性があるものであれば他の材料でも構わない。さらに、伝熱体撹拌手段８は、攪拌羽根８ａ、攪拌支持軸８ｂ及び攪拌支持軸固定部材８ｃの各部材から構成されているが、これは、一つの部材から成形されたもの等でも良い。
【０１０６】
（実施形態２）
図２に示すように、実施形態２に係る熱ロール１は、回転支持軸５が撹拌支持軸８ｂ及び撹拌支持軸固定部材８ｃを兼ねているものである。すなわち、回転支持軸５は、芯金２内をその軸方向に延び、内輪４ｂに挿通されて内輪４ｂから芯金軸方向外側に延びている。また、実施形態１では、撹拌支持軸８ｂはフェノール樹脂で形成したが、本実施形態では、回転支持軸５の強度の観点と芯金２の封止の観点より、回転支持軸５は、ステンレス等の金属で形成している。撹拌羽根８ａはこの回転支持軸５に一体で形成されている。
【０１０７】
芯金２の封止の観点より、実施形態１と同様に、封止部材４は、アルミニウムからなる外輪４ａと耐熱性が良好なフェノール樹脂からなる内輪４ｂとで形成されていて、芯金２と溶接により接合されている。また、内輪４ｂの大気側の面（すなわち、内輪４ｂの芯金軸方向外側の面）には金属膜４ｃが形成されており、この金属膜４ｃと回転支持軸５との接合部には溶接や半田等の処理がなされている。その他の点に関しては実施形態１と同様である。
【０１０８】
このように、回転支持軸５が撹拌支持軸８ｂ及び撹拌支持軸固定部材８ｃを兼ねているため、部材数を低減することができ、熱ロール１の低コスト化を図ることができる。
【０１０９】
（実施形態３）
図３に示すように、実施形態３に係る熱ロール１は、実施形態２に係る回転支持軸５を、封止部材４に、芯金２と同軸でかつ芯金２に対し回転自在に支持させているものである。封止部材４として、金属環、ゴム、バネ等からなる回転用オイルシールを用いている。また、図示なき手段にて、回転支持軸５は、芯金２に対し相対的に回転する。回転支持軸５の伝熱体３に対する相対回転速度は、実施形態２では芯金２の回転速度によって決まるが、本実施形態では回転支持軸５の回転速度を可変とすることにより自由に設定することができる。また、回転支持軸５の回転速度が速ければ速いほど、伝熱体３の芯金軸方向への移動量は多くなり、熱ロール１の軸方向の温度均一化能力は向上する。その他の点に関しては、実施形態２と同様である。
【０１１０】
本熱ロール１では、回転支持軸５を芯金２に対し相対的に回転可能に支持していることにより、芯金２が静止状態で撹拌羽根８ａが回転する場合又は芯金２が回転状態で撹拌羽根８ａも回転する場合のどちらでも用いることができる。また、芯金２の回転方向に対し、撹拌羽根８ａの回転が逆方向であっても良い。
【０１１１】
さらに、撹拌羽根８ａの伝熱体３に対する相対回転速度を自在に大きくすることができるため、伝熱体３の芯金軸方向への移動量及び移動速度を大きくすることができる。そのため、温度均一化能力の高い熱ロール１を提供することができる。
【０１１２】
なお、本実施形態では、封止部材４にオイルシールを使用しているが、この場合、水蒸気は微量ではあるが透過する。そのため、伝熱体３が水を主成分としてなる場合は、極力低温で使用するのが好ましく、また、伝熱体３として不揮発性の液体を使用するのも好ましい。
【０１１３】
（実施形態４）
図４に示すように、実施形態４に係る熱ロール１は、芯金２の軸方向に垂直な断面視において、伝熱体３の芯金軸方向への流れが複数に分割されているものである。伝熱体撹拌手段８は、芯金２に封止部材４及び回転支持軸５を介して回転可能に支持され、かつ、回転時に少なくとも一部分が伝熱体３に接触するように配置された撹拌羽根８ａと、芯金２の内側でかつ撹拌羽根８ａの外側に配置されたパイプ状の伝熱体流路形成部材１０とを有し、その伝熱体流路形成部材１０は図示なき手段にて芯金２の両端部にて固定されている。芯金２が図示なき手段にて回転すると、撹拌羽根８ａも同様に回転し、伝熱体流路形成部材１０内部の伝熱体３は図４に示す矢印の方向に移動する。これにより、伝熱体流路形成部材１０外部の伝熱体３は図４に示す矢印の方向に移動する。つまり、伝熱体３の流れ方向が、伝熱体流路形成部材１０の内側と外側とで芯金軸方向逆向きである。その他の点に関しては、実施形態２と同様である。
【０１１４】
図１、図２、図３に示す熱ロール１では、伝熱体３の芯金軸方向への流れが発生しているが、例えば、伝熱体３が右方向へ移動した場合、どこかでは伝熱体３が左方向へ移動している。その場合、少なくともどこかでは伝熱体３の右方向の流れと左方向の流れとがぶつかり合い、伝熱体３の移動がスムーズに行われ難くなってしまうおそれがある。これに対し、本熱ロール１では、伝熱体３の流れが、芯金軸方向左側（軸方向一端側）から軸方向右側（軸方向他端側）への流れと軸方向右側から軸方向左側への流れとに明確に分割されているため、伝熱体３の芯金２内の循環をスムーズに行うことができる。これにより、温度の均一な熱ロール１を提供することができる。
【０１１５】
なお、本実施形態では、伝熱体流路形成部材１０は芯金２の両端部にて固定したが、これは回転支持軸５、撹拌羽根８ａ又は封止部材４に固定しても構わない。
【０１１６】
また、伝熱体流路形成部材１０を撹拌羽根８ａと同一工法により同時に形成しても構わない。
【０１１７】
また、本実施形態では、伝熱体流路形成部材１０の内側に撹拌羽根８ａを備えているが、撹拌羽根８ａを伝熱体流路形成部材１０の外側に設けても構わない。
【０１１８】
さらに、伝熱体流路形成部材１０の内周面や外周面に撥水膜を形成し、伝熱体３の移動性を向上させても良い。
【０１１９】
（実施形態５）
図５に示すように、実施形態５に係る熱ロール１は、芯金２の軸方向に垂直な断面視において、伝熱体３の芯金軸方向への流れが複数に分割されている、実施形態４に係る熱ロールとは別の構成のものである。本熱ロール１の実施形態４の熱ロールと異なるところは、伝熱体流路形成部材１０をなくしたこと、及び撹拌羽根８ａの形状を変えたことである。図５において、伝熱体撹拌手段として、厚さが０．２mmのステンレスからなる撹拌板８ｄを用いている。この撹拌板８ｄは両端部よりも中央部が幅広となっており、これを熱ロール１の軸に対して傾けて取り付けている。撹拌板８ｄの両端部を折り曲げ、その部分にて芯金２に対して固定している。これにより、芯金２内に図５に示すＡの空間とＢの空間とを形成することができる。図６の斜視図にて撹拌板８ｄの形状及び取り付け状態を詳しく示す。図６では、分かり易くするため、撹拌板８ｄ及び芯金２のみを示している。撹拌板８ｄの中央部を幅広にしたのは、撹拌板８ｄを傾けて取り付けた場合に撹拌板８ｄを芯金２の内部に上手く沿わせる為である。このとき、撹拌板８ｄと芯金２との隙間は、使用する伝熱体３にもよるが、０．５mm以内であることが好ましい。図５（ａ）は、この状態にて伝熱体３の移動が止まった状態であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）の状態から熱ロール１を瞬時に１８０度回転させた直後の状態、図５（ｃ）は、図５（ｂ）の状態から少し時間が経過した状態であり、時間がさらに経過し伝熱体３の移動が終了した状態が図５（ｄ）である。図５（ｂ）では、左右の液面高さが異なるため、重力により伝熱体３が矢印の方向に移動する。そして、少し時間が経過した後、図５（ｃ）の状態になり、時間がさらに経過した後、図５（ｄ）の状態となる。これにより、伝熱体３の芯金軸方向への移動を行うことができる。さらに図５（ｄ）の状態から１８０度回転させて図５（ａ）の状態にした場合は、図示は省略するが、図５（ａ）の状態から１８０度回転させて図５（ｄ）の状態にした場合と同様の移動が起こる。したがって、熱ロール１を回転させることにより、Ａの空間及びＢの空間にそれぞれ伝熱体３の一方向の流れを形成することができる。その他の点に関しては、実施形態１と同様である。
【０１２０】
したがって、本実施形態では、実施形態４と同様に、非常に簡単な手段により、伝熱体３の流れを、芯金軸方向左側から軸方向右側への流れと軸方向右側から軸方向左側への流れとに明確に分割でき、伝熱体３の芯金２内の循環をスムーズに行うことができる。これにより、温度の均一な熱ロール１を提供することができる。
【０１２１】
なお、撹拌板８ｄの外面に撥水膜を形成し、伝熱体３の移動性を向上させても良い。
【０１２２】
（実施形態６）
図７に示すように、実施形態６に係る熱ロール１は、その構造が軸方向中央部を境に左右対称となるようにしたものである。第１及び第２撹拌羽根８ａａ，８ａｂは、その羽根の向きが逆向きである。熱ロール１を図示なき手段により回転させると回転支持軸５も回転し、これに伴い第１及び第２撹拌羽根８ａａ，８ａｂも回転する。第１撹拌羽根８ａａが回転すると第１伝熱体流路形成部材１０ａ内部の伝熱体３は図７に示す矢印の方向に移動し、また、第２撹拌羽根８ａｂが回転すると第２伝熱体流路形成部材１０ｂ内部の伝熱体３は図７に示す矢印の方向に移動する。これらの移動に伴い、第１及び第２伝熱体流路形成部材１０ａ，１０ｂ外部の伝熱体３はそれぞれ図７に示す矢印の様に移動する。これにより、伝熱体３の流れを芯金軸方向中央部を境に左右対称とすることができる。すなわち、芯金２の軸方向に平行な断面視において、伝熱体３の芯金軸方向への流れを複数に分割することができる。その他の点に関しては、実施形態４と同様である。
【０１２３】
熱ロール１を用いて温度の均一化を行う対象物は、左右対称の形状でかつ温度むらが左右対称に起こるものが多い。この様な対象物の温度均一化を行う場合は、本実施形態の様に、芯金２の内部構造を軸方向中央部で二つに分割して、その中を伝熱体３を移動させることにより、伝熱体３の移動量が少ない状態で温度均一化を行うことができる。これにより、本実施形態によれば、熱ロール１の温度均一化能力を向上させることができる。
【０１２４】
なお、本実施形態では、実施形態４の撹拌羽根８ａ及び伝熱体流路形成部材１０をそれぞれ二つ備えているが、図８に示す様に、実施形態５の撹拌板８ｄを二つ備えた構成でも良い。
【０１２５】
また、本実施形態では、伝熱体３の流れを芯金軸方向中央部を境に二つに分割したが、これは、温度均一化を行う対象物に合わせて３つ以上に分割しても構わない。さらに、左右対称でない分割でも構わない。
【０１２６】
（実施形態７）
図９に示すように、実施形態７に係る熱ロール１は、伝熱体３として水３ａ及び金属球３ｂを用いたものである。金属球３ｂは熱伝導性の観点から銅を用いており、また、その直径は０．５mm〜３mmが好ましく、本実施形態では、直径０．８mmのものを用いている。また、水３ａ及び金属球３ｂの配合比は、質量比で水１に対し、銅は０．２〜２が好ましく、本実施形態では、その配合比を水：銅＝１：１としている。熱ロール１を回転させると、金属球３ｂ及び水３ａが芯金軸方向に移動し、熱ロール１の温度の均一化が図られる。その他の点に関しては、実施形態５と同様である。
【０１２７】
本実施形態では、伝熱体３が熱伝導性の良好な金属を含むことにより、芯金２と伝熱体３との間の熱伝達量を向上させることが可能となり、温度均一化能力のより高い熱ロール１を提供することができる。
【０１２８】
なお、本実施形態では、伝熱体３として、液体（水３ａ）及び金属（金属球３ｂ）の複合品を用いたが、これは、金属のみを用いたものでも良い。この場合、金属は、一般的に、数百℃までは固体であるため、芯金２の封止は簡単な封止部材４にて可能となる。また、伝熱体３として金属の小球のみを用いる場合は、金属球３ｂは帯電し易く、それゆえに、伝熱体３（金属球３ｂ）が移動しにくくなるため、金属球３ｂを適度に除電する除電手段を備えているのが好ましい。また、伝熱体３を金属のみとする場合は、伝熱体３は金属球３ｂではなくさらに大きい金属ブロックでも良い。
【０１２９】
（実施形態８）
図１０に示すように、実施形態８に係る熱ロール１は、実施形態５に係る熱ロール１において、伝熱体３を、水を主成分としたものから不揮発性のシリコーンオイルに変更し、さらに、封止部材４に芯金２外（大気）と芯金２内とを連通させる大気連通部１１を備えたものである。シリコーンオイルとしては、信越化学（株）製のＫＦ５４を使用した。この大気連通部１１は、回転支持軸５の軸芯部にその軸方向に延びるように形成されている。そして、伝熱体３は、その液面が常に大気連通部１１よりも下側にくるように、熱ロール１内の全空間体積に対する体積比を３０％としている。これにより、伝熱体３が大気連通部１１からこぼれることを防ぐことができる。大気連通部１１の穴径は０．５mmである。
【０１３０】
本実施形態によれば、封止部材４による封止は液体がもれない程度で良く、熱ロール１の低コスト化を図ることができる。また、熱ロール１の温度が上昇し熱ロール１の内圧が高まったときにおいても、大気連通部１１により圧力を常に解放することができるため、圧力が上昇することがなく、熱ロール１の設計を容易にすることができる。また、熱ロール１の温度が異常な高温になった異常時でも、圧力を常に解放できるため、内圧の高まりによる熱ロール１の破壊等の危険をなくすことができる。
【０１３１】
なお、伝熱体３は、不揮発性で、かつ、熱ロール１の使用温度に十分耐え得る耐熱性がある液体であれば、シリコーンオイルに限らず他の液体でも構わない。
【０１３２】
（実施形態９）
図１１に示すように、符号２は外径２０mm、肉厚０．５mm、長さ２５０mmのアルミニウム製の中空円筒状の芯金であり、その内部に液体からなる伝熱体３を封入保持している。芯金２の内周面には、シリコーン系、又はフッ素系の撥水処理が施されている。符号４は、伝熱体３が流出しないように芯金２の両端を封止する封止部材であり、アルミニウムからなる外輪４ａと耐熱性が良好なフェノール樹脂からなる内輪４ｂとを有する。また、内輪４ｂの伝熱体３に接する側の面には金属膜４ｃが形成されている。さらに、内輪４ｂには、芯金２の回転を支持する、ステンレス等の金属からなる回転支持軸５が圧入されている。この回転支持軸５は、内輪４ｂから芯金軸方向外側に延びている。封止部材４は、芯金２と溶接により接合している。これにより、伝熱体３が気化しても、芯金２の完全な封止が可能となる。符号６は芯金２内に保持された撹拌子であり、その断面が楕円形状であり、鉄の芯材６ａに対しその周囲に被覆層６ｂとしてクロムメッキ層を設けてなる。被覆層６ｂとしては、金属だけではなく、例えば、フッ素系樹脂等も用いることができる。符号７ａは芯金２外に配置されかつ磁石からなる磁場形成部材であり、フェライト系、希土類系、それらを樹脂に混ぜ込んだプラスチック系の永久磁石、及び電磁石のいずれでも良く、本実施形態では、コストの観点からフェライト系の永久磁石を用いている。磁場形成部材７ａは、芯金２外に配置された保持台７ｂ及びボールねじ７ｃにより、芯金軸方向に往復動可能に支持されている。このボールねじ７ｃは、芯金２に沿ってその軸方向に延びている。これら磁石７ａ、保持台７ｂ及びボールねじ７ｃが磁場変更手段を構成し、撹拌子６及びこの磁場変更手段が伝熱体撹拌手段を構成している。
【０１３３】
伝熱体３は、水を主成分としたものであり、それに消泡剤を添加したものである。消泡剤としては、シリコーン系のエマルジョン型のもの又は自己乳化型のものが好ましく用いられる。本実施形態では、エマルジョン型のＫＭ９８（信越化学（株）製）を用いており、その添加量を１００ｐｐｍとした。ところで、界面活性剤を使用することにより水の表面張力を低減させ、伝熱体３の流動性を向上させることも検討したが、この場合、気泡の発生により伝熱体３の流動が妨げられ易いため、本実施形態では、上述のように消泡剤を使用している。また、伝熱体３の封入量は、芯金２内部の全空間体積に対して１０％〜８０％の体積であることが好ましく、さらに好ましくは、３０％〜６０％の体積であり、本実施形態では５０％の体積としている。
【０１３４】
符号９は大気連通手段であり、芯金２の端部の一部分をその近傍部分よりも薄肉化してなるものである。
【０１３５】
次に動作について説明する。まず、芯金２の軸方向の温度にばらつきがある状態から考える。このとき、伝熱体３の芯金軸方向の温度にもばらつきが生じている。ここで、図示なき駆動手段によりボールねじ７ｃを図１１に示す矢印の方向に回転させる。すると、保持台７ｂは磁場形成部材７ａを保持したまま図１１に示す矢印の方向に移動する。この移動に伴い、磁場形成部材７ａとの磁力により撹拌子６も図１１に示す矢印の方向に移動する。この移動に伴い、伝熱体３も芯金軸方向へ流れる。この流れにより、伝熱体３が芯金軸方向に撹拌される。
【０１３６】
本熱ロール１では、撹拌子６の芯金軸方向の移動により、伝熱体３が撹拌され、異なる温度の伝熱体３が混ざり合い、均一な温度の伝熱体３となる。これにより、芯金２の温度を軸方向に均一化し、熱ロール１に接触させる部材の温度の均一化を行うことができる。本構成は、伝熱体３の気化、液化による潜熱を移動させるいわゆるヒートパイプと異なり、温度差のある伝熱体３自身を撹拌し、それにより熱を移動させるため、伝熱体３の撹拌さえ十分に行えば、熱の芯金軸方向への移動の限界は、ほぼ、芯金２から伝熱体３への伝熱の限界のみで決まる。また、本構成は、撹拌子６を磁力により移動させ、それにより伝熱体３を移動させるため、伝熱体３の表面張力のみで移動させる場合よりも伝熱体３を移動させやすい。したがって、従来のヒートパイプよりさらに温度の均一な熱ロール１を提供することができる。
【０１３７】
また、芯金２は非磁性材料から形成している。これにより、撹拌子６と磁場形成部材７ａとで形成される磁場が芯金２によって弱められることがない。したがって、撹拌子６に対し力を十分に伝えることができるため、撹拌子６を確実に移動させることができる。そのため、伝熱体３の撹拌を良好に行うことができる。
【０１３８】
また、撹拌子６には被覆層６ｂが設けられている。これにより、撹拌子６自身が高温となった場合又は撹拌子６周囲が高温となった場合においても、撹拌子６が腐食することなく、その初期の特性を維持することができる。したがって、撹拌子６を長期間に亘って安定した状態で移動させることができる。
【０１３９】
また、伝熱体３として液体を使用している。これにより、芯金２と伝熱体３との接触面積を十分に確保することができ、芯金２と伝熱体３との間の熱の伝達を十分に行うことができる。したがって、温度均一化能力の高い熱ロール１とすることができる。
【０１４０】
また、芯金２内の全空間体積に対する伝熱体３の体積の割合は、１０％以上８０％以下としている。ここで、伝熱体３の体積比が小さい場合は、伝熱体３と芯金２との接触面積を十分に確保することができないため、芯金２と伝熱体３との熱の移動が十分に行われない。逆に、伝熱体３の体積比が大きすぎる場合は、伝熱体３の芯金２内の移動がスムーズに行われ難く、温度差のある伝熱体３が混ざり合い難い。本実施形態では、適度な体積比の伝熱体３を封入しているため、効率の良い熱伝導が可能となり、熱ロール１の温度の均一化を効率良く行うことができる。
【０１４１】
また、芯金２は、芯金２外（大気）と芯金２内とを連通させるための大気連通手段９を備えたものであり、この大気連通手段９は、通常時は常に不連通状態である一方、熱ロール１の温度が異常に上昇して熱ロール１内部の圧力が異常に高まった異常時にのみ連通状態となるように設定している。これにより、熱ロール１の温度がその使用温度を超えて異常な高温になり、熱ロール１内部の圧力が高まっても、その場合、大気連通手段９により気化した蒸気を外部に放出し、熱ロール１内部の圧力を低減することができる。そのため、熱ロール１の破壊に伴う危険を防止することができる。
【０１４２】
さらに、大気連通手段９は、芯金２の肉厚が他の部分よりも薄い部分からなる。すなわち、トラブルにより熱ロール１の温度が異常に上昇し、熱ロール１内部の圧力が異常に高まった場合は、芯金２の肉厚が薄い部分がまず最初に破壊するようにしている。したがって、非常に簡単な手段により破壊のモードを制御することができるため、熱ロール１の破壊に伴う危険を防止することができる。
【０１４３】
また、伝熱体３の主成分は水であり、芯金２の伝熱体３が接する部分のうち少なくとも一部には撥水処理がなされているため、芯金２に伝熱体３の薄膜が形成され難くなる。これにより、芯金２と伝熱体３との良好な熱伝達を維持することができる。
【０１４４】
また、伝熱体３の主成分は水であり、水には消泡剤が添加されているため、このことにおいても、芯金２に伝熱体３の薄膜が形成されることがなくなる。そのため、芯金２と伝熱体３との良好な熱伝達を維持することができる。
【０１４５】
なお、本実施形態では、伝熱体３として、水に消泡剤を添加したものを用いたが、これは、水のみでも良く、さらには、水以外の液体、例えば、メタノール、アンモニア等でも良い。
【０１４６】
また、本実施形態では、大気連通手段９として、芯金２の端部の一部分を薄肉化したものを用いているが、これは、封止部材４の一部分を薄肉化したものでも良い。また、芯金２又は封止部材４に設けた圧力逃がし弁や圧力調整弁等でも良い。その場合、大気連通手段９が作動しても、温度が低下し内圧が低くなれば、再度熱ロール１を使用することができる。
【０１４７】
また、本実施形態では、撹拌子６に磁性体を用い、磁場形成部材７ａに磁石を用いたが、撹拌子６が磁石であり、磁場形成部材７ａが磁性体であっても良く、さらには、撹拌子６及び磁場形成部材７ａ共に磁石であっても構わない。
【０１４８】
（実施形態１０）
図１２に示すように、実施形態１０に係る熱ロール１は、撹拌子６が伝熱体３を兼ねているものである。本実施形態の実施形態９と異なるところは、伝熱体３をなくしたことと、撹拌子６を変更したことである。撹拌子６は、その材質をニッケル、その形状を球状とし、さらに、それを多数用いている。撹拌子６の直径は０．５mm〜３mmであることが好ましく、本実施形態では１mmのものを用いている。ニッケルは、腐食に強く、強磁性材料であるため、攪拌子６として好ましい。
【０１４９】
この構成にて、実施形態９と同様に、ボールねじ７ｃを図１２に示す矢印の方向に回転させる。すると、保持台７ｂは磁場形成部材７ａを保持したまま図１２に示す矢印の方向に移動する。この移動に伴い、磁場形成部材７ａとの磁力により撹拌子６も図１２に示す矢印の方向に移動する。このとき、温度が異なる撹拌子６が混ざり合い、熱ロール１の温度の均一化を行うことができる。
【０１５０】
このように、撹拌子６が伝熱体３を兼ねることにより、熱ロール１の構成部材数を低減することができ、これにより、熱ロール１のコストダウンを図ることができる。
【０１５１】
なお、本実施形態では、撹拌子６を多数使用したが、その量を低減することにより、ほとんどすべての撹拌子６が磁場形成部材７ａの移動に伴い同じように移動するようにしても良い。このときも、撹拌子６が移動することにより、芯金２の熱を軸方向に移動させることができるので、熱ロール１の温度の均一化が可能となる。
【０１５２】
さらには、撹拌子６を一つだけ備え、その移動のみで熱ロール１の温度の均一化を行うこともできる。その場合、芯金２と撹拌子６との接触面積を確保するため、撹拌子６の形状は円筒状であることが好ましい。
【０１５３】
（実施形態１１）
図１３に示すように、実施形態１１に係る熱ロール１は、芯金２の軸方向に垂直な断面視において、伝熱体３の芯金軸方向への流れが複数に分割されているものである。本実施形態の実施形態９と異なるところは、芯金２の内側でかつ撹拌子６の外側に配置されたパイプ状の伝熱体流路形成部材１０を備えていることである。この伝熱体流路形成部材１０は、外径１４mm、肉厚０．３mmのステンレスパイプである。
【０１５４】
撹拌子６が図１３に示す矢印の方向に移動すると、伝熱体流路形成部材１０内部の伝熱体３は図１３に示す矢印の方向に移動する。これにより、伝熱体流路形成部材１０外部の伝熱体３は図１３に示す矢印の方向に移動する。つまり、伝熱体３の流れ方向が、伝熱体流路形成部材１０の内側と外側とで芯金軸方向逆向きである。
【０１５５】
図１１に示す熱ロール１では、伝熱体３の芯金軸方向への流れが発生しているが、例えば、伝熱体３が右方向へ移動した場合、どこかでは伝熱体３が左方向へ移動している。その場合、少なくともどこかでは伝熱体３の右方向の流れと左方向の流れとがぶつかり合い、伝熱体３の移動がスムーズに行われ難くなってしまうおそれがある。これに対し、本熱ロール１では、伝熱体３の流れが、芯金軸方向左側から軸方向右側への流れと軸方向右側から軸方向左側への流れとに明確に分割されているため、伝熱体３の芯金２内の循環をスムーズに行うことができる。これにより、より温度が均一な熱ロール１を提供することができる。
【０１５６】
なお、本実施形態では、撹拌子６を伝熱体流路形成部材１０の内側に設けているが、撹拌子６を芯金２と伝熱体流路形成部材１０との間に設けても良い。その場合、撹拌子６の断面形状は、芯金２と伝熱体流路形成部材１０との隙間の形状に合わせるのが好ましい。
【０１５７】
さらに、伝熱体流路形成部材１０の内周面や外周面に撥水膜を形成し、伝熱体３の移動性を向上させても良い。
【０１５８】
（実施形態１２）
図１４に示すように、実施形態１２に係る熱ロール１は、実施形態９と異なり、撹拌子６及び磁場変更手段７をそれぞれ二つ備えたものである。ボールねじ７ｃは、そのねじ山の向きが軸方向中央部を境に左右対称となるようにしている。ボールねじ７ｃを図１４に示す矢印の方向に回転させると、二つの磁場変更手段７，７は図１４に示す矢印の方向にそれぞれ移動し、それに伴い二つの攪拌子６，６も図１４に示す矢印の方向にそれぞれ移動する。これら撹拌子６，６の移動に伴い、伝熱体３は図１４に示す矢印の方向に移動する。これにより、伝熱体３の流れを芯金軸方向中央部を境に左右対称とすることができる。すなわち、芯金２の軸方向に平行な断面視において、伝熱体３の芯金軸方向への流れを複数に分割することができる。さらに、磁場変更手段７を往復動させることにより、伝熱体３の左右対称の流れを連続的に繰り返すことができる。
【０１５９】
熱ロール１を用いて温度の均一化を行う対象物は、左右対称の形状でかつ温度むらが左右対称に起こるものが多い。この様な対象物の温度均一化を行う場合は、本実施形態の様に、熱ロール１の構造を軸方向中央部を境に左右対称にして、その中を伝熱体３を移動させることにより、伝熱体３の移動量が少ない状態で温度均一化を行うことができる。これにより、本実施形態によれば、熱ロール１の温度均一化能力を向上させることができる。
【０１６０】
なお、本実施形態では、二つの攪拌子６，６のうち右側の撹拌子６が右に移動するときは左側の撹拌子６は左側に移動するようにしたが、これは、右側の撹拌子６が右側に移動するときに左側の撹拌子６も右側に移動するようにしても構わない。
【０１６１】
また、本実施形態では、伝熱体３の流れを芯金軸方向中央部を境に二つに分割したが、これは、温度均一化を行う対象物に合わせて、３つ以上に分割しても構わない。さらに、左右対称でない分割でも構わない。
【０１６２】
また、各撹拌子６，６と各磁場変更手段７，７との組み合わせ関係がくずれ、どちらか一つの磁場変更手段７により二つの攪拌子６，６が移動することがないよう、芯金２の軸方向中央部に撹拌子６の動きを規制する規制手段を設けても良い。
【０１６３】
（実施形態１３）
図１５に示すように、実施形態１３に係る熱ロール１は、伝熱体３として水３ａ及び金属球３ｂを用いたものである。金属球３ｂは熱伝導性の観点から銅を用いており、また、その球の直径は０．５mm〜３mmが好ましく、本実施形態では、直径０．８mmのものを用いている。また、水３ａ及び金属球３ｂの配合比は、質量比で水１に対し、銅は、０．２〜２が好ましく、本実施形態では、その配合比を水：銅＝１：１としている。熱ロール１を回転させると、金属球３ｂ及び水３ａが芯金軸方向に移動し、熱ロール１の温度の均一化が図られる。その他の点に関しては、実施形態９と同様である。
【０１６４】
本実施形態では、伝熱体３が熱伝導性の良好な金属球３ｂを含むことにより、芯金２と伝熱体３との間の熱伝達量を向上させることが可能となり、温度均一化能力のより高い熱ロール１を提供することができる。
【０１６５】
なお、本実施形態では、伝熱体３として、液体（水３ａ）及び金属（金属球３ｂ）との複合品を用いたが、これは、金属のみを用いたものでも良い。この場合、金属は、一般的には、数百℃までは固体であるため、芯金２の封止は簡単な封止部材４にて可能となる。また、伝熱体３として金属の小球のみを用いる場合は、金属球３ｂは帯電し易く、それゆえに、伝熱体３（金属球３ｂ）が移動しにくくなるため、金属球３ｂを適度に除電する除電手段を備えているのが好ましい。また、伝熱体３を金属のみとする場合は、伝熱体３は金属球３ｂではなくさらに大きい金属ブロックでも良い。
【０１６６】
（実施形態１４）
図１６に示すように、実施形態１４に係る熱ロール１は、実施形態１３と異なり、撹拌子６が金属球３ｂを兼ねているものである。撹拌子６は、実施形態１０と同様に、その材質をニッケル、その形状を球状とし、さらに、それを多数用いている。撹拌子６の直径は０．５mm〜３mmであることが好ましく、本実施形態では１mmのものを用いている。
【０１６７】
本実施形態では、撹拌子６が金属球３ｂを兼ねることにより、撹拌子６の移動により金属球３ｂを移動させる場合よりも撹拌子６（金属球３ｂ）の移動をよりスムーズに行うことができる。したがって、芯金２と伝熱体３との間の熱伝達量を向上させることが可能となり、温度均一化能力のより高い熱ロール１を提供することができる。
【０１６８】
（実施形態１５）
図１７に示すように、実施形態１５に係る熱ロール１は、実施形態９の熱ロール１において、伝熱体３を、水を主成分としたものから不揮発性のシリコーンオイルに変更し、さらに、封止部材４に芯金２外（大気）と芯金２内とを連通させる大気連通部１１を備えたものである。シリコーンオイルとしては、信越化学（株）製のＫＦ５４を使用した。この大気連通部１１は、回転支持軸５の軸芯部にその軸方向に延びるように形成されている。そして、伝熱体３は、その液面が大気連通部１１よりも下側に来るように、熱ロール１内の全空間体積に対する体積比を３０％としている。これにより、伝熱体３が大気連通部１１からこぼれることを防ぐことができる。大気連通部１１の穴径は０．５mmである。
【０１６９】
本実施形態によれば、封止部材４による封止は液体がもれない程度で良く、熱ロール１の低コスト化を図ることができる。また、熱ロール１を使用する場合、温度が上昇し圧力が高まるときにおいても、大気連通部１１により圧力を常に解放することができるため、圧力が上昇することがなく、熱ロール１の設計を容易にすることができる。また、熱ロール１の温度が異常な高温になった異常時でも、圧力を常に解放できるため、内圧の高まりによる熱ロール１の破壊等の危険をなくすことができる。
【０１７０】
なお、伝熱体３は、不揮発性で、かつ、熱ロール１の使用温度に十分耐え得る耐熱性がある液体であれば、シリコーンオイルに限らず他の液体でも構わない。
【０１７１】
（実施形態１６）
図１８に示すように、実施形態１６に係る定着装置は、実施形態５に係る熱ロール１を備えたものである。符号１２は加熱ロールであり、肉厚３mmのアルミニウム製パイプの基材１２ａ上に、１mm厚のシリコーンゴムからなる柔軟層１２ｂと、０．０５mm厚のポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）からなる離型層１２ｃとが形成されたものである。加熱ロール１２はその両端部分にて図示なき手段にて回転可能に支持されている。符号１３はハロゲンランプであり、加熱ロール１２の内部に配置され、熱電対等からなる温度センサー１４での検知温度に基づき図示なき手段により通電され、加熱ロール１２を所望の温度に加熱保温する。本実施形態では、加熱ロール１２の保温温度は１７０℃に設定している。符号１５は加圧ロールであり、実施形態５に係る熱ロール１上に、０．０５mm厚のポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）からなる離型層１６を形成したものである。また、加熱ロール１２及び加圧ロール１５は図示なき手段にて所望の力で加圧されている。符号１７は記録紙であり、加熱ロール１２に接する側の面には図示なき手段にてトナー像１８が形成される。この記録紙１７を加熱ロール１２及び加圧ロール１５で形成されるニップを通過させることにより、トナー像１８を記録紙１７に定着させることができる。
【０１７２】
ここで、加熱ロール１２及び加圧ロール１５はその両端部分で支持されているため、その両端部分から熱が逃げ、それにより、加熱ロール１２の軸方向に温度むらが生じる。また、場合に応じてサイズが異なる記録紙１７を使用するときがある。例えば、小幅サイズの記録紙１７を連続して使用した場合は、加熱ロール１２の記録紙１７に接しない両端部の温度が軸方向中央部よりも高くなり、加熱ロール１２に温度むらが生じる。これら温度むらは、定着むらや定着不良の大きな原因となる。
【０１７３】
加熱ロール１２の軸方向の温度の均一化を行う場合には、通常、加熱ロール１２の基材１２ａの断面積を大きくし、熱伝導を向上させるという方法を採用する。この断面積を大きくする方法によれば、温度の均一化はある程度可能である。しかし、この場合、熱容量が大きくなるとともに、ウォームアップ時間が長くなり、また、保温に要するエネルギーが増大して、これは好ましくない。本実施形態では、部材の断面積を大きくすることによりその部材の熱伝導によって熱の移動を起こさせて温度の均一化を行うのではなく、伝熱体３の熱ロール１内の物理的な移動により熱を移動させて温度の均一化を行う。そのため、熱容量の増大を抑えながら熱の移動量を増加させることができる。これにより、ウォームアップ時間の増大や保温に要するエネルギーの増大が抑えられた、温度の均一な熱ロール１を有する定着装置を提供することができる。
【０１７４】
また、熱ロール１に使用している伝熱体３の主成分は水であり、これは基本的に引火しない。このことにより、異常時においても、伝熱体３への引火等の危険を低減することができ、安全性の高い定着装置を提供することができる。
【０１７５】
なお、本実施形態では、伝熱体３として水を主成分としたものを使用したが、伝熱体３は、引火温度Ｔ２℃が加熱ロール１２の設定温度Ｔ１℃よりも５０℃以上高温のものである限り、安全に使用することができる。伝熱体３として、例えばシリコーンオイル（信越化学（株）製のＫＦ５４（引火温度３１５℃以上））等を好ましく用いることができる。
【０１７６】
また、本実施形態では、熱ロール１として実施形態５に係る熱ロール１を用いたが、実施形態１〜１５に係る熱ロール１のいずれを用いても良い。ここで、図１９を用いて、熱ロール１として実施形態９〜１５に係る熱ロール１のいずれかを用いた場合の熱ロール１の磁場変更手段７の詳細について説明する。図１９に示すように、符号７ｄは加圧ロール１５に取り付けられたプーリであり、加圧ロール１５の回転と共に回転する。符号７ｅはピンであり、プーリ７ｄに回転自在に取り付けられている。磁場形成部材７ａは、ワイヤー７ｈに固定されている。、ワイヤー７ｈはバネ７ｉに接続されている。ワイヤー７ｈ及びバネ７ｉは、固定部材７ｊ、固定部材７ｋ及びプーリ７ｆ，プーリ７ｇにより支持されている。この構成によれば、プーリ７ｄを回転させると、磁場形成部材７ａを加圧ロール１５の軸方向に往復動させることができる。つまり、非常に簡単な手段により回転運動を往復運動に変換することができる。
【０１７７】
また、本実施形態では、加圧ロール１５に熱ロール１を備えているが、これは他の場所に設けても良く、例えば、熱ロール１を直接加熱ロール１２の外周面に押圧する構成であっても良い。
【０１７８】
また、本実施形態では、加熱ロール１２を加熱する為の加熱手段として、ハロゲンランプ１３を用いたが、これに限らず、例えば、通電による抵抗発熱や電磁誘導による発熱等を用いても構わない。
【０１７９】
（実施形態１７）
図２０に示すように、実施形態１７に係る定着装置は、記録紙１７に接する部分が複数のロールにより張架された無端状（エンドレス）の定着ベルトであり、複数のロールのうち少なくとも１本は実施形態５に係る熱ロール１であるものである。
【０１８０】
符号１９は、押圧ロールであり、ステンレスからなる軸１９ａとその周りに形成されたスポンジ層１９ｂとから構成されている。符号２０は、無端状の定着ベルトであり、ポリイミドからなる基材２０ａ上にポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）からなる離型層２０ｂが形成されたものであり、押圧ロール１９と熱ロール１とにより張架されている。符号２１は反射板であり、ハロゲンランプ１３の光を反射して定着ベルト２０に効率良く照射し、その照射した光を定着ベルト２０上で熱変換することにより定着ベルト２０を加熱する。そして、熱電対等からなる温度センサー１４での検知温度に基づき図示なき手段によりハロゲンランプ１３に通電し、定着ベルト２０を所望の温度に加熱保温する。本実施形態では、定着ベルト２０の保温温度は１７０℃に設定している。加圧ロール１５は、肉厚３mmのアルミニウム製パイプの基材２２上に、０．０５mm厚のポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）からなる離型層１６が形成されたものである。押圧ロール１９、熱ロール１及び加圧ロール１５はそれぞれ、その両端部分にて図示なき手段にて回転可能に支持されている。押圧ロール１９及び加圧ロール１５は、図示なき手段にて定着ベルト２０を介して所望の力で加圧されている。符号１７は記録紙であり、定着ベルト２０に接する側の面には、図示なき手段にてトナー像１８が形成される。この記録紙１７を定着ベルト２０及び加圧ロール１５で形成されるニップを通過させることにより、トナー像１８を記録紙１７に定着させる。
【０１８１】
本実施形態では、熱容量を低減しかつウォームアップ時間を短縮するために定着ベルト２０を用いており、その定着ベルト２０を熱ロール１に直接張架して定着ベルト２０と熱ロール１とを直接接触させている。そのため、熱ロール１の温度均一化能力を効果的に定着装置に活用することができ、定着温度の均一な定着装置を提供することができる。
【０１８２】
なお、本実施形態では、定着ベルト２０の外側にハロゲンランプ１３を設けているが、定着ベルト２０の内側に設けても良い。
【０１８３】
また、本実施形態は、熱ロール１を１本備えているものだが、熱ロール１を複数本備えたもの、例えば、定着ベルト２０の張架に用いる熱ロール１を複数本備えたもの又は定着ベルト２０の内側と外側とにそれぞれ熱ロール１を備えたもの等でも良い。
【０１８４】
また、本実施形態では、熱ロール１として実施形態５に係る熱ロール１を用いたが、実施形態１〜１５に係る熱ロール１のいずれを用いても良い。
【０１８５】
本発明は、実施形態に限定されず、その精神又は主要な特徴から逸脱することなく他の色々な形で実施することができる。
【０１８６】
このように、上述の実施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。本発明の範囲は請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には何ら拘束されない。さらに、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【０１８７】
以上のように、本発明は、複写機、ＦＡＸ（ファクシミリ装置）、プリンタ等の電子写真プロセスを利用した電子写真機器などに適用される。
【図面の簡単な説明】
【０１８８】
【図１】本発明の実施形態１に係る熱ロールの概略断面図である。
【図２】実施形態２に係る熱ロールの概略断面図である。
【図３】実施形態３に係る熱ロールの概略断面図である。
【図４】実施形態４に係る熱ロールの概略断面図である。
【図５】実施形態５に係る熱ロールの概略断面図である。
【図６】実施形態５に係る熱ロールの斜視図である。
【図７】実施形態６に係る熱ロールの概略断面図である。
【図８】実施形態６に係る熱ロールの他の構成を示す概略断面図である。
【図９】実施形態７に係る熱ロールの概略断面図である。
【図１０】実施形態８に係る熱ロールの概略断面図である。
【図１１】実施形態９に係る熱ロールの概略断面図である。
【図１２】実施形態１０に係る熱ロールの概略断面図である。
【図１３】実施形態１１に係る熱ロールの概略断面図である。
【図１４】実施形態１２に係る熱ロールの概略断面図である。
【図１５】実施形態１３に係る熱ロールの概略断面図である。
【図１６】実施形態１４に係る熱ロールの概略構成図である。
【図１７】実施形態１５に係る熱ロールの概略断面図である。
【図１８】実施形態１６に係る定着装置の側面図である。
【図１９】実施形態１６に係る定着装置に用いる熱ロールの磁場変更手段の構成の一例を示す概略構成図である。
【図２０】実施形態１７に係る定着装置の側面図である。
【図２１】従来のヒートパイプの概略断面図である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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】
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【図９】
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【図１０】
2005003865.tif 000033
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2005003865.tif 000038
【図１６】
2005003865.tif 000039
【図１７】
2005003865.tif 000040
【図１８】
2005003865.tif 000041
【図１９】
2005003865.tif 000042
【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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