(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱ローラ定着方式の定着装置に用いられる定着用加熱ローラであって、熱源によって加熱される中空円筒状のローラからなり、該ローラの内面に接触して流動する物体（以下、流動体と呼ぶ）を有し、該流動体をローラの回転軸方向に往復運動させる手段を有する定着用加熱ローラにおいて、
前記ローラの回転方向に対して傾けて配置し該ローラの非通紙部と通紙部との間にはり渡した１個以上の管を該ローラの内面に接して設け、該管は両端を持ち、該管は内部に流動体を有することを特徴とする定着用加熱ローラ。
【請求項２】
請求項１記載の定着用加熱ローラにおいて、前記管の内部の流動体の全部あるいは大半を収容できる空間を管の両端に設けたことを特徴とする定着用加熱ローラ。
【請求項３】
加熱される定着用回転体と、その回転体に圧接した加圧部材を有し、前記定着用回転体と加圧部材とで未定着トナー像を有する像支持体を加熱挟圧して像支持体上に定着像を得る定着装置において、
前記定着用回転体が請求項１または２に記載の定着用加熱ローラからなることを特徴とする定着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、電子写真プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置において、像支持体である紙等の記録材面上に形成された加熱溶融性のトナーから成る未定着画像を加熱して永久画像として記録材面上に定着する定着装置に係り、特に、熱ローラ定着方式に用いられる定着用加熱ローラ及びその定着用加熱ローラを備えた定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、ファクシミリ、電子写真プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置においては、像担持体である感光体上に原稿画像や画像情報に応じた静電潜像を形成し、この静電潜像を現像剤のトナーで現像して顕像化した後、感光体上のトナー像を紙等の記録材に静電転写するが、感光体から紙等の記録材に静電転写されたトナーは簡単に剥がれ落ちるので、記録材上のトナーを加熱あるいは加圧することにより記録材に永久的に固着させることが必要であり、このトナーを記録材に固着させる工程は定着プロセスと呼ばれている。そしてこの定着プロセスには色々な方法があるが、その中でも熱ローラ定着方式が、熱効率が高く安全である等の理由で最も広く使われている。この熱ローラ定着方式は、２つのローラを圧接し、そのうちの少なくとも一方のローラを加熱し、この２つのローラの圧接部分（ニップ部）に未定着トナー像支持体（紙やＯＨＰシートなどの記録材）を通過させることにより、未定着トナーを加熱し支持体に定着させる方式である。また、定着用の２つのローラのうちの一方を加熱する場合、加熱する方のローラを加熱ローラと呼び、他方のローラを加圧ローラと呼ぶ。この定着用加熱ローラの内部にはハロゲンランプあるいは電気ヒーター等の熱源が、ローラの軸方向に内装されている。定着用加熱ローラの外側表面には温度センサーが取り付けられており、ニップ部の温度が定着に適した温度に維持されるように、熱源への電力供給量が制御される。
【０００３】
従来、このような熱ローラ定着方式の定着装置においては、軸方向の温度分布を均一にすることが困難であった。すなわち、小サイズ被加熱材が通過する領域（以下、通紙部領域と呼ぶ）では、被加熱材（未定着トナー像支持体及びその支持体上の未定着トナー）を加熱するために熱が消費されるが、小サイズ被加熱材が通過しない領域（以下、非通紙部領域と呼ぶ）では被加熱材の加熱に熱が消費されないので蓄熱し、この非通紙部領域のニップ部の温度が、所定温度に維持管理される通紙部領域のニップ部の温度よりも高くなってしまう。このため、小サイズ被加熱材を連続通紙した後に大サイズ被加熱材を通紙した場合（例えばＡ４サイズの用紙を連続通紙した後、Ａ３サイズの用紙を通紙する場合）、大サイズ被加熱材に定着ムラやシワが発生したり、未定着トナー像の非通紙部領域に対応した部分のトナーが溶けすぎて定着用加熱ローラに付着し被加熱材の表面を汚す（この現象を「ホットオフセット」と呼ぶ）などの問題が生じていた。
【０００４】
近年、定着装置の待機時の設定温度を下げることによって省エネルギー化を図る試みがなされている。しかし、待機時の設定温度を下げると、定着装置を定着可能な温度にまで昇温させるのに要する時間（ウォームアップ時間）が長くなり、その間使用者が使用を待たなければならないという問題が生じる。これを回避するために、定着用加熱ローラの肉厚を薄くすることにより定着用加熱ローラの熱容量を減らしてウォームアップ時間を短縮することが提案されている。しかし、定着用加熱ローラの熱容量を減らした場合、定着用加熱ローラの温度が変動し易くなるため、上記の非通紙部領域の過昇温の問題はより深刻になる。
【０００５】
そこで、熱ローラ定着方式の定着装置の軸方向の温度分布を均一にするため、従来、以下に示すように様々な方法が提案されている。
（１）定着用加熱ローラの熱容量を大きくすることにより、非通紙部領域の温度上昇を抑える。
（２）定着用加熱ローラの熱伝導率を高くする、あるいは定着用加熱ローラに熱伝導率の高い物体を接触させる、あるいは定着用加熱ローラに熱伝導率の高い物質を封じ込めることにより、軸方向の熱移動量を増やし、軸方向の温度分布を均一にする。
（３）定着用加熱ローラの軸方向の加熱幅あるいは加熱位置が異なるヒーターを複数個設けて、各ヒーターを個別に制御することにより、軸方向の温度分布を均一にする。あるいは１個のヒーターの長手方向の発熱量を変化させることにより、軸方向の温度分布を均一にする。あるいは１個のヒーターの発熱部分の幅を切り替えられるようにすることにより、軸方向の温度分布を均一にする。あるいはヒーターの温度−抵抗特性を改善して高温になるほど抵抗が下がるようにする。
（４）被加熱材の幅に応じて定着用加熱ローラの制御温度を変える。
（５）ヒーターに熱遮蔽部材を併設して、その遮蔽部材の位置を制御することにより定着用加熱ローラの加熱位置を変えて、軸方向の温度分布を均一にする。
（６）送風機や放熱ローラ等で非通紙部領域を冷却することにより、軸方向の温度分布を均一にする。
（７）小サイズ被加熱材の通紙部位置を変化させることにより、定着用加熱ローラの軸方向の特定の領域のみが熱を奪われることを防ぐ。
（８）被加熱材を予備加熱して、定着用加熱ローラから被加熱材に奪われる熱量を減らす。
（９）非通紙部領域に蓄熱材を付加して、非通紙部領域の温度を安定させる。
（１０）上記以外にも幾つかの方法が提案されている。
【０００６】
上記の方法のうち本発明に比較的近いものは、（２）の定着用加熱ローラの軸方向の熱移動量を増やす方法であり、この方法の従来技術としては、▲１▼特開平６−４００６号公報、▲２▼特開平８−２８６５５５号公報、▲３▼特開平９−１２７８１１号公報、▲４▼特開平９−１６６９３１号公報がある。
このうち、▲１▼と▲２▼は、定着用加熱ローラの中にヒートパイプを組み込むものであり、▲３▼は、定着用加熱ローラに外から部材を押し当てることにより定着用加熱ローラの軸方向の熱伝導を増やすものであり、▲４▼は、定着用加熱ローラ内に気液２相の相平衡状態に維持した物質を封じ込め、その物質により定着用加熱ローラの軸方向の熱の伝達率を高めるものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前述した（１）〜（９）の方法のうち、（１）の方法は、定着用加熱ローラの温度を上げるのに要する時間が大きくなるため、待機時にも定着装置を高温に保っていなければならず、電子写真方式の画像形成装置の省エネルギー化を実現する上では好ましくない。
（２）の方法は、定着用加熱ローラの熱容量を増加させずに熱伝導率を高めるのが困難であり、また、熱伝導率を大きく高めようとすると、ヒートパイプなどの高価な材料を使う必要がありコストがかかる。また、定着用加熱ローラに外から部材を押し当てる方法は、定着用加熱ローラの表面の離型層が熱伝導率が高くないこと、および定着用加熱ローラの表面を傷めずに定着用加熱ローラと部材との接触面積を広く取るのが難しいという問題がある。また、定着用加熱ローラ内に気液２相の相平衡状態に維持した物質を封じ込め、その物質により定着用加熱ローラの軸方向の熱の伝達率を高める方法は、定着用加熱ローラ内の物質を気液２相の相平衡状態に保つための温度制御機構が必要になり、その分コストが高くなる。
（３）と（４）の方法は、定着用加熱ローラの温度を観測しながら、あるいは遮蔽部材の大きさを観測しながら、ヒーターの発熱を制御する機構が必要でありコストがかかる。
（５）の方法は、遮蔽部材の位置を制御する機構が必要であり、コストがかかる。また、加熱エネルギーの一部が熱遮蔽部材で消費されるため、省エネルギー化の点からは好ましくない。
（６）の方法は、一旦加熱したものを冷却するので、熱エネルギーを無駄に捨てることになり、電子写真方式の画像形成装置の省エネルギー化を実現する上では好ましくない。
（７）の方法は、通紙部位置を変えるための制御機構が必要でありコストがかかる。
（８）の方法は、予備加熱機構が必要でありコストがかかり、また定着用加熱ローラの加熱と被加熱材の予備加熱のために消費する熱エネルギーが、予備加熱をしない場合よりも増大するので、電子写真方式の画像形成装置の省エネルギー化を実現する上では好ましくない。
（９）の方法は、環境温度や通紙量などの環境や使用状況の変化に柔軟に対応できない。また、蓄熱材を付加した分だけ熱容量が増えるので、省エネルギーという点からは望ましくない。
以上のように、省エネルギー化に適しており、薄肉定着用加熱ローラに適用でき、特別な制御機構を設けることなしに、低コストで非通紙部領域の過昇温を防止する方法として、十分に満足できるものはない。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、省エネルギー化に適しており、薄肉定着用加熱ローラに適用でき、特別な制御機構を設けることなしに、低コストで非通紙部領域の過昇温を防止することができる構成の定着用加熱ローラを提供することを課題
（目的）とする。
また、本発明は、非加熱材のサイズや定着用加熱ローラの非通紙部領域の温度を監視する機構を設けることなく、また監視している情報に基づいて電力量や部材の位置を変えるといった制御機構を設けることなしに、低コストで非通紙部領域の過昇温を防止することができる構成の定着装置を提供することを課題
（目的）とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための手段として、本発明に係る第１の手段は、熱ローラ定着方式の定着装置に用いられる定着用加熱ローラであって、熱源によって加熱される中空円筒状のローラからなり、該ローラの内面に接触して流動する物体（以下、流動体と呼ぶ）を有し、該流動体をローラの回転軸方向に往復運動させる手段を有する構成としたものである。すなわち本発明では、定着装置を構成する定着用加熱ローラの内部空間に流動体を入れ、その流動体がローラの軸方向に自動的に往復運動をする手段を設けることにより、その物体によりローラの軸方向に熱量を運ばせて非通紙部領域の昇温を緩和するものである。
【００１０】
第２の手段は、第１の手段の定着用加熱ローラにおいて、ローラの内部に流動体を有し、該ローラの回転方向に対して傾けて配置した１個以上の板状突起物と、ローラの回転方向に対する傾きが前記板状突起物とは逆方向である１個以上の板状突起物とを、ローラの内面に接して周方向に前後して並べて設けた構成としたものである。
第３の手段は、第１の手段の定着用加熱ローラにおいて、内部を流動体が循環する通路状の空間を前記ローラの内面に接触させて設け、該通路状の空間は、ローラの回転方向に対して傾いている１個以上の側壁と、ローラの回転方向に対する傾きが前記側壁とは逆方向である１個以上の側壁とを、ローラ内面の周方向に前後して持つ構成としたものである。
さらに第４の手段は、第３の手段の定着用加熱ローラにおいて、前記流動体を通路に沿って１方向にのみ通過させる働きを持つ弁を、前記通路状の空間内に設けた構成としたものである。
【００１１】
第５の手段は、第１の手段の定着用加熱ローラにおいて、ローラの回転方向に対して傾けて配置し該ローラの非通紙部と通紙部との間にはり渡した１個以上の管を該ローラの内面に接して設け、該管は両端を持ち、該管は内部に流動体を有する構成としたものである（請求項１）。
第６の手段は、第５の手段の定着用加熱ローラにおいて、管の内部の流動体の全部あるいは大半を収容できる空間を管の両端に設けた構成としたものである（請求項２）。
【００１２】
本発明では、加熱される定着用回転体と、その回転体に圧接した加圧部材を有し、前記定着用回転体と加圧部材とで未定着トナー像を有する像支持体を加熱挟圧して像支持体上に定着像を得る定着装置において、前記定着用回転体が第５または第６の手段の定着用加熱ローラからなる構成としたものである（請求項３）。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成及び動作を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明に係る定着装置の一構成例を示す概略構成図であり、この定着装置１０は、内部（あるいは外部）に設けたハロゲンランプやヒーター等の熱源１３により加熱される中空円筒状のローラからなる定着用加熱ローラ（定着用回転体）１１と、その定着用加熱ローラ１１に圧接した加圧部材である加圧ローラ１２を有し、定着用加熱ローラ１１と加圧ローラ１２とで未定着トナー像Ｔを有する像支持体（例えば、記録用紙、ＯＨＰシート等の記録材）１７を加熱挟圧して像支持体１７上に定着像を得るものである。そして本発明では、上記定着装置において、定着用加熱ローラ１１を構成する中空円筒状のローラ内部に該ローラに接触して流動する物体（流動体）１４を有し、該流動体１４をローラ１１の回転軸方向に往復運動させる手段１５，１６を有する構成としたものである。
【００１４】
ここで上記物体１４としては、固体粒子（あるいは粉体）、液体、固体粒子（あるいは粉体）と液体との混合物等からなる流動体が用いられる。
また、物体（流動体）１４を定着用加熱ローラ１１の回転軸方向に往復運動させる手段１５，１６としては、例えば、▲１▼：定着用加熱ローラ１１の回転方向に対して傾けて配置した１個以上の板状突起物と、該ローラ１１の回転方向に対する傾きが前記板状突起物とは逆方向である１個以上の板状突起物とを、ローラ１１の内面に接して周方向に前後して並べて設けた構成としたもの、あるいは、▲２▼：内部を流動体が循環する通路状の空間を定着用加熱ローラ１１の内面に接触させて設け、該通路状の空間は、ローラ１１の回転方向に対して傾いている１個以上の側壁と、ローラ１１の回転方向に対する傾きが前記側壁とは逆方向である１個以上の側壁とを、ローラ内面の周方向に前後して持つ構成としたもの、あるいは、▲３▼：ローラ１１の回転方向に対して傾けて配置し該ローラ１１の非通紙部と通紙部との間にはり渡した１個以上の管を該ローラ１１の内面に接して設け、該管は両端を持ち、該管は内部に流動体を有する構成としたもの等がある。
以下、本発明の具体的な実施例として、特に定着装置の定着用回転体である定着用加熱ローラの構成について詳細に説明する。
【００１５】
【実施例】
（実施例１）
図２は本発明の一実施例を示す図であって、定着用加熱ローラを仮想的に切り開いて平面状に広げて内側から見た図である。破線２１及び破線２２が定着用加熱ローラ１１を切り開いた場所の切断面である。また、実線２３と実線２４は、定着用加熱ローラ１１の胴部の内側の端を示す。符号２５は定着用加熱ローラ１１の回転方向を示す矢印である。図３に定着用加熱ローラの回転軸方向の断面を示す。図３の符号３３が定着用加熱ローラ１１の胴部であり、矢印Ｌで示した長さが、定着用加熱ローラ１１の胴部の内側の長さである。また、図３の符号３１と３２で示した位置が、定着用加熱ローラ１１の胴部の内側の端である。本実施例の定着用加熱ローラ１１は、内径（内面の直径）が４０ｍｍ、胴部の内側の長さが３００ｍｍである。したがって、図２の破線２１と破線２２の長さはそれぞれ３００ｍｍ、実線２３と実線２４の長さはそれぞれπ×４０ｍｍである。ただし、本発明はこれに限るものではなく、任意の径と長さの定着用加熱ローラに対して適用できる。
【００１６】
図２の符号２６，２７，２８，２９は、定着用加熱ローラ１１の内面から定着用加熱ローラ１１の内部空間に向かって突き出させて設けたアルミニウム製の板状突起物であり、前述の物体（流動体）を定着用加熱ローラ１１の回転軸方向に往復運動させる一手段を構成するものである。以後、これらの板状突起物を流動体案内板と呼ぶことにする。本実施例における全ての流動体案内板２６，２７，２８，２９の厚さは１ｍｍであり、定着用加熱ローラ１１の内面から定着用加熱ローラ１１の内部空間に向かって突き出ている高さは６．５ｍｍである。各流動体案内板の長さは、それぞれ１１０ｍｍであるが、流動体案内板２８と２９は、長さが２２０ｍｍの板をその中央で折り曲げた１つの板であると言うこともできる。また、全ての流動体案内板２６，２７，２８，２９は、定着用加熱ローラ１１の回転方向（図２中の矢印２５の方向）に対して約６０度傾けて取り付けてある。すなわち、図２のθが約６０度である。さらに、流動体案内板２６と流動体案内板２８とは、定着用加熱ローラの回転方向に対して互いに逆向きに傾けてある。また、流動体案内板２７と流動体案内板２９とは、定着用加熱ローラの回転方向に対して互いに逆向きに傾けてある。
【００１７】
図４は本実施例の定着用加熱ローラを軸方向から見た時のローラ内の状態を示す図であり、板状突起物からなる流動体案内板２７（２６）と流動体案内板２９（２８）は定着用加熱ローラの内面４３に配置されている。本実施例では、定着用加熱ローラの内部空間に入れる流動体（図１の物体１４）を粒径約０．２ｍｍの鉄粉とする。定着用加熱ローラの内部空間に入れる鉄粉の量は、図５（ａ）に示すように、定着用加熱ローラが静止している状態で、定着用加熱ローラの内面４３の半径の４分の１程度の深さになる量とする。尚、図５（ａ）で、符号５１は図１の流動体１４に相当する鉄粉である。ただし、鉄粉５１の量は任意でよく、鉄粉の量をもっと増やして、例えば定着用加熱ローラの半径の２分の１程度の深さになる量にまで増やしても、あるいは鉄粉の量をもっと減らして、例えば半径の１０分の１程度の深さになる量にまで減らしても本発明は有効である。尚、鉄粉の量が多すぎると、鉄粉を加熱するのにエネルギーを多く消費してしまうので好ましくなく、鉄粉の量が少なすぎると、鉄粉により運ばれる熱量が小さくなるため、本発明の効果がほとんど無くなる。したがって、鉄粉の量はこれらの事柄を考慮して適切と思われる値に調整する。
【００１８】
図５（ｂ）に示すように、定着用加熱ローラが符号５３で示す矢印の方向に回転しているときは、鉄粉５１は、定着用加熱ローラとの摩擦力で定着用加熱ローラの回転方向に引きずられ、かつ重力により逆方向に引きずられるため、鉄粉５１は定着用加熱ローラの内面４３の楕円で示した位置の近傍に存在する。上述のように、流動体案内板２６と流動体案内板２８とは定着用加熱ローラの回転方向に対して互いに逆向きに傾いており、また、流動体案内板２７と流動体案内板２９とは定着用加熱ローラの回転方向に対して互いに逆向きに傾いているため、鉄粉５１は、図５（ｂ）の楕円で示した位置の付近で、定着用加熱ローラの軸方向に往復運動を行うことになる。すなわち、定着用加熱ローラと一緒に回転しながら定着用加熱ローラの内面を見ると、図６に示す定着用加熱ローラの内面を仮想的に切り開いて見た図（図２と同様の図）において、定着用加熱ローラ１１が矢印２５の方向に回転する場合には、矢印６１，６２で示すように、鉄粉は流動体案内板２６，２７，２８，２９に沿って、ある時には端部から中央部に向かって、また、別の時には中央部から端部へ向かって、定着用加熱ローラの内面を流れていく。この鉄粉の定着用加熱ローラ軸方向の往復運動により、相対的に高温になっている非通紙部から、相対的に低温になっている中央部へ、鉄粉により熱が運ばれ、そのため非通紙部の昇温が緩和される。尚、定着用加熱ローラの胴端部は、図３に示したようにすぼまっているので、定着用加熱ローラの端から外に鉄粉がこぼれることはない。ただし、定着用加熱ローラ内に鉄粉を多量に入れたり、後述するように、流動体として鉄粉の代わりに液体を使う場合は、定着用加熱ローラの胴部端を塞いで、定着用加熱ローラの内部に入れた流動体が定着用加熱ローラから外にこぼれないようにするのが望ましい。
【００１９】
ところで、定着用加熱ローラ１１の内面に配置する流動体案内板の数、厚さ、高さ、長さ、及び傾きは、上述の実施例の通りである必要はない。また、流動体案内板の材料はアルミニウムに限らず、鋼鉄、銅、黄銅などの金属・合金、ガラス、セラミックス等であっても構わない。流動体案内板の別の形状及び配置例を図７、図８、図９、及び図１０に示す。これらの図はいずれも図２と同様に定着用加熱ローラを仮想的に切り開いて内側から見た図であり、これらの図で符号２１から２５までは、図２に示した部分と同じである。図７の符号７６と７７は、定着用加熱ローラの内面から定着用加熱ローラの内部空間に向かって突き出させて設けた鋼鉄製の流動体案内板である。これらの流動体案内板７６，７７の厚さは０．５ｍｍ、高さは６．５ｍｍ、長さは２８０ｍｍである。これらの流動体案内板７６，７７は、定着用加熱ローラの回転方向２５に対して約８０度傾けて配置してあり、かつ、流動体案内板７６と７７の定着用加熱ローラの回転方向２５に対する傾きが、互いに逆方向になるように設置してある。このため、定着用加熱ローラが矢印２５の方向に回転すると、鉄粉は図１１に矢印１１１で示すように、流動体案内板７６，７７に沿って、定着用加熱ローラの軸方向に一方の端部から中央部を経て他方の端部へ流れ、引き続いてその逆方向に流れて元の端部に戻り、この動作を繰り返す。この鉄粉の定着用加熱ローラ軸方向への往復運動により、相対的に高温になっている非通紙部から、通紙により相対的に低温になっている中央部へ鉄粉により熱が運ばれ、そのため非通紙部の昇温が緩和される。
【００２０】
次に図８は、長さの短い流動体案内板８６，８７，８８，８９を多数設置したものである。これら全ての流動体案内板は、厚さが０．５ｍｍ、高さが６．５ｍｍ、長さが３０ｍｍである。これらの流動体案内板は、図８に示すように、仮想的に定着用加熱ローラを切り開いて回転方向２５が上になるように定着用加熱ローラの内側から定着用加熱ローラの内面を見たときに、定着用加熱ローラの内面の右上４分の１の領域に、端部から中央部に向かって下がる向きに斜めに配置した板８７を複数個設置し、内面の左上４分の１の領域に、端部から中央部に向かって下がる向きに斜めに配置した板８６を複数個設置し、内面の右下４分の１の領域に、中央部から端部に向かって下がる向きに斜めに配置した板８９を複数個設置し、内面の左下４分の１の領域に、中央部から端部に向かって下がる向きに斜めに配置した板８８を複数個設置してある。すなわち、図８の構成では、定着用加熱ローラが１回転する時間の半分の時間は、流動体を定着用加熱ローラの中央部へ向かって移動させ、また、残りの半分の時間は、流動体を定着用加熱ローラの端部へ向かって移動させるように流動体案内板８６，８７，８８，８９を多数配置してある。この配置の場合、図１２に示すように、定着用加熱ローラが矢印２５の方向に回転すると、矢印付き曲線１２１，１２２で示すように、定着用加熱ローラの端部から中央部に集まるような鉄粉の流れと、中央部から端部に拡散するような鉄粉の流れが交互に生じる。
【００２１】
上記と同様に、図９に示すように流動体案内板９６，９７，９８，９９を設置した場合や、図１０に示すように流動体案内板１０６，１０７，１０８，１０９を設置した場合にも、定着用加熱ローラが１回転する間に、定着用加熱ローラの端部から中央部に向かう流れと、その逆の中央部から端部へ向かう流れの両方が生じるように、流動体案内板が配置されている。尚、図９は図８と同様の長さの短い流動体案内板９６，９７，９８，９９を、定着用加熱ローラの内面の右上の４分の１の領域と、左下の４分の１の領域に、傾斜方向を２方向に分けて多数設置したものである。また、図１０は、定着用加熱ローラの内面の右上の４分の１の領域に傾斜方向が逆の２つの流動体案内板１０６，１０７を設置し、左下の４分の１の領域に傾斜方向が逆の２つの流動体案内板１０８，１０９を設置したものである。
【００２２】
尚、以上に示した実施例では、定着用加熱ローラを仮想的に切り開いて平面状に広げたときに、流動体案内板が直線状になっていたが、本発明はそれに限るものではなく、定着用加熱ローラを仮想的に切り開いて平面状に広げたときに、流動体案内板が曲線状になっていても構わない。
【００２３】
次に、流動体案内板の不適切な配置の例を図１３、図１４示す。これらの図はいずれも図２と同様に定着用加熱ローラを仮想的に切り開いて内側から見た図であり、これらの図で符号２１から２５までは、図２に示した部分と同じである。
図１３に示す例では、定着用加熱ローラの右側の流動体案内板１３６は、右端から中央部に向けて全て下向きに傾斜しており、定着用加熱ローラの左側の流動体案内板１３７は、左端から中央部に向けて全て下向きに傾斜している。したがって、図１３に示すような流動体案内板１３６，１３７の配置では、定着用加熱ローラが矢印２５の方向に回転している間に鉄粉が次第に中央部に溜まってくるのみで端部には移動しないので不適切である。また、定着用加熱ローラの回転方向が矢印２５とは逆の場合には、鉄粉が両端部に溜まってしまい中央部には移動しないので、やはり不適切である。
図１４に示す例では、長さの短い流動体案内板１４６を同方向に傾斜させて定着用加熱ローラの内面全体に多数設置しているが、このような流動体案内板１４６の配置では、定着用加熱ローラが矢印２５の方向に回転している間に鉄粉が次第に一方の側の端部に溜まり、中央部や他方の側の端部には移動しないので、不適切である。
【００２４】
したがって、上記のような不適切な事態を生じさせないためには、定着用加熱ローラの回転方向に向かって見た場合に、流動体案内板の後方にその流動体案内板と回転方向に対する傾きが逆である流動体案内板が存在するように、複数個の流動体案内板を配置する必要がある。
【００２５】
尚、以上の実施例では、流動体として鉄粉を用いた例を示したが、定着用加熱ローラの内部に入れる流動体は、鉄粉でなくてもよく、亜鉛、アルミニウム、チタン、銅、黄銅、キュプロニッケル等の各種金属・合金、ガラス、セラミックス等を粉状あるいは粒状に形成したものでもよい。また、１種の材料から構成するのではなく、２種類以上の材料を混合してもよく、熱容量と熱伝導率の大きい材料を使用するのが好ましい。粉体あるいは粒状体の粒径は、０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度であることが好ましいが、その範囲外の粒径であっても使用可能である。ただし、舞い上がって浮遊する程度にまで粒径が小さいのは好ましくなく、また、粒径が大きすぎると、粒子間及び粒子と定着用加熱ローラの間の隙間の割合が大きくなり、粒子と定着用加熱ローラとの間の熱の移動量が減るので好ましくない。また、粒径は一様でなくて分布を持っていても構わない。
【００２６】
さらに、定着用加熱ローラの内部に入れる流動体は、固体の粒子や粉体以外に、シリコーンオイルや液体金属等の液体であってもよい。液体を使用する場合は、定着時の定着用加熱ローラ内面温度で安定な液体状態をとり、且つ単位体積当たりの熱容量が大きい材料が好ましい。また、定着用加熱ローラの内部に入れる流動体は、液体と粉体あるいは粒状体との混合物であってもよい。例えば、シリコーンオイルに鉄粉を混ぜたものでもよい。一般に液体は粉体や粒状体よりも熱伝導率が大きく、流動性も高く、定着用加熱ローラとの接触面積も大きいので、粉体あるいは粒状体を使うよりも液体を使った方が、定着用加熱ローラの端部の熱をより迅速に中央部に運ぶことができるので、非通紙部昇温を緩和する効果が大きい。
【００２７】
（実施例２）
次に本発明の第２の実施例について説明する。
定着用加熱ローラの回転速度が速い場合、図７のように流動体案内板７６，７７が長い構成の場合には、流動体がこの間に流動体案内板の端から端まで搬送されきれずに、図１５に示すように流動体案内板からこぼれてしまうことがある。今、定着用加熱ローラ１１が毎秒１回転する場合を考える。この場合、定着用加熱ローラ１１は０．２５秒で９０度回転する。図１５の符号７６は、ある時点における流動体案内板であり、７６’は、それから０．２５秒経過した時点における流動体案内板である。また、符号１５１はこぼれる流動体の動きを示す矢印である。ここで図１６は、図７と同様に構成された定着用加熱ローラを仮想的に切り開いて内側から見た図であるが、図１６に示すように、定着用加熱ローラ１１が矢印２５の方向に回転する場合、流動体案内板７６，７７からこぼれた流動体の一部は、その流動体が乗っていた流動体案内板の後ろから進んでくる次の流動体案内板により逆方向に搬送され、残りは、１回転して戻ってきた元の流動体案内板により、こぼれる前と同じ方向に搬送される。尚、図１６の符号１６１で示す矢印付きの線が流動体の動きを示している。
【００２８】
このように、回転速度が速くなると、流動体を流動体案内板に沿って十分な距離だけ搬送できなくなる。また、図８に示したように、短い流動体案内板を多数配置すると、図７に示したような、流動体案内板が長い場合に比べて、より速い回転速度にも対応できるものの、やはり、回転速度がある程度以上速くなると、流動体案内板の端から端まで流動体が移動しきれないうちに流動体案内板からこぼれてしまう。このように、流動体案内板が有効に機能する回転速度には上限がある。
【００２９】
そこで、本実施例は、流動体の流路に流動体がこぼれないようする蓋を設けることにより、回転速度が速い場合にも対応できるようにしたものである。
図１７は、定着用加熱ローラを仮想的に切り開いて内側から見た図であり、符号２１〜２５は実施例１と同様のものである。すなわち、破線２１及び破線２２が定着用加熱ローラを切り開いた場所の切断面であり、実線２３と実線２４は、定着用加熱ローラの胴部の内側の端を示しており、符号２５は定着用加熱ローラの回転方向を示す矢印である。定着用加熱ローラ１１の大きさは実施例１と同じで、内径が４０ｍｍ、胴部の内側の長さが３００ｍｍである。したがって、破線２１と破線２２の長さはそれぞれ３００ｍｍ、実線２３と実線２４の長さはそれぞれπ×４０ｍｍである。ただし、本発明はこれに限られるものではなく、任意の径と長さの定着用加熱ローラに対して適用できる。
【００３０】
図１７の符号１７１，１７２，１７３，１７４，１７５，１７６，１７７，１７８は、定着用加熱ローラの内面から定着用加熱ローラの内部空間に向かって突き出させて設けたアルミニウム製の板（側板）であり、流動体の通路を形成するものである。板の厚さは０．５ｍｍであり、定着用加熱ローラの内面から定着用加熱ローラの内部空間に向かって突き出ている高さは３ｍｍである。板１７２と板１７３は、互いに両端で接している。板１７４と板１７５は、互いに１端で接している。板１７６と板１７７は、互いに両端で接している。板１７８と板１７１は、互いに１端で接している。以後、これらの板（側板）を隔壁と呼ぶ。
【００３１】
図１７に示す定着用加熱ローラの内部に、隔壁１７１〜１７８の縁に接触させてアルミニウム製の円筒を設ける。図１８は、定着用加熱ローラの回転軸方向から見てその円筒の位置を示したものであり、符号１８１は定着用加熱ローラの内面、１８２は、定着用加熱ローラの内部に設けたアルミニウム製の円筒（以下、蓋円筒と呼ぶ）である。この蓋円筒１８２の肉厚は０．３ｍｍであり、外径は定着用加熱ローラの内径より６ｍｍ小さい３６ｍｍである。したがって、上記隔壁１７１〜１７８の縁とこの蓋円筒１８２とはぴったり接している。また、定着用加熱ローラの胴部内にぴったり収まるように、この蓋円筒１８２の長さは定着用加熱ローラの胴部の内側の長さ（図３のＬ）と同じにしてある。この蓋円筒と定着用加熱ローラと図１７の隔壁１７１〜１７８とで、図１９に斜線を引いて示した通路状の閉じた空間１９１ができる。以後、この閉じた空間１９１を流動体搬送路と呼ぶ。図１９において、符号２１，２２，２３，２４，２５の部位は、図１７の同符号の部位と同じである。
【００３２】
図２０に図１９の破線１９２で示した位置における流動体搬送路１９１近傍の断面を示す。斜線を引いた部分が流動体搬送路１９１であり、１８１は定着用加熱ローラの内面、１８２は蓋円筒、１７１と１７２は隔壁である。この図１９，２０に示す流動体搬送路１９１の中に、流動体である鉄粉を流動体搬送路１９１の容積の約５分の１を占める量だけ入れる。ただし、鉄粉の量はこれに限るものではなく、上記流動体搬送路１９１の容積の２分の１を占める量であっても、１０分の１を占める量であっても、あるいはそれ以外の量であっても、本発明は有効に機能する。
【００３３】
本実施例の場合は、図１５に示した実施例１の場合と異なり、図２１において流動体が楕円２１１で囲んで示す位置にある場合でも、流動体が定着用加熱ローラの内部空間にこぼれることがなく、図２２において矢印で示すように、上記定着用加熱ローラの内面１８１と隔壁１７１〜１７８と蓋円筒１８２とでできる流動体搬送路１９１内を隔壁に沿って移動する（ただし、図２１、図２２で符号２５を付けた矢印の方向が定着用加熱ローラの回転方向を示している）。このように、本実施例では、同じ回転速度なら実施例１の場合よりも１回転当たりの流動体の搬送時間を長く確保できる。したがって、実施例１の場合より定着用加熱ローラの回転速度を速くしても、実施例１の場合と同程度の距離だけ流動体を搬送できる。
【００３４】
図２３は、定着用加熱ローラとその回転方向とを模式的に示した図である。図２３で符号１１は定着用加熱ローラであり、２５は定着用加熱ローラの回転方向を示す矢印である。本実施例の場合は、定着用加熱ローラ１１の回転による上記流動体搬送路１９１の回転速度が、流動体搬送路１９１に固定した座標系で測ったときの流動体搬送路内の流動体の速度よりも速くなると、図２３の定着用加熱ローラ１１の内面の左半分にも流動体が搬送される。この図２３の左半分の領域では、流動体搬送路の回転する方向が右半分の領域と上下逆であり、流動体が流動体搬送路内を右半分の領域とは逆方向に流れる。また、定着用加熱ローラの内面の右半分の領域でも、流動体搬送路内の流動体の速度は場所によって異なる。このため、流動体は流動体搬送路内に拡散する。しかし、定着用加熱ローラの回転が速すぎて流動体が少しの距離しか移動しないうちに順流と逆流が切り替わるのでなければ、流動体搬送路内で端部と中央部の間を十分な距離だけ流動体が移動するので、逆流や拡散が生じても非通紙部昇温を緩和する効果は失われない。
【００３５】
尚、本実施例の場合も、使用できる流動体は鉄粉に限らず、実施例１で述べた粉体、粒状体および液体が全て使える。流動体搬送路内に入れる流動体の量は、流動体が流動体搬送路内をスムーズに流れられるように、上記流動体搬送路の容積の２分の１以下を占める量が望ましいが、それに限るものではない。また、隔壁もアルミニウムに限らず、実施例１で流動体案内板の材料として述べた材料が全て使える。蓋円筒も、アルミニウムに限らず、実施例１で流動体案内板の材料として述べた材料が全て使える。また、蓋円筒は定着用加熱ローラの内面全部を覆うのではなく、流動体が入っている空間のみに設けてもよい。すなわち、図１９で斜線を引いて示した領域（流動体搬送路）１９１にのみ蓋円筒が存在するようにしてもよい。また、定着用加熱ローラの加熱源が、定着用加熱ローラの内部空間に配設したハロゲンランプやニクロム線ヒーター等の赤外線放射体である場合は、加熱源から放射される赤外線が蓋円筒により遮られないように、蓋円筒は流動体搬送路上にのみ存在させるのが望ましい。蓋円筒の肉厚も０．３ｍｍに限らず、流動体を保持できる強度を保つ範囲内で任意の厚さにしても構わない。ただし、定着用加熱ローラを加熱するのに要するエネルギーを少なくするという観点からは、肉厚は薄い方が望ましい。
【００３６】
流動体搬送路の形状は、図１９に示した形状に限るものではなく、流動体が定着用加熱ローラ１１の軸方向の中央部と端部の間を移動できる形状で有りさえすればよい。例えば、図２４あるいは図２５において斜線を引いて示したような形状でもよい。図２４に示した流動体搬送路２４１の形状の場合、定着用加熱ローラ１１を仮想的に切り開く位置を、図２４の破線２４２で示した位置にした場合は、図２６において斜線を引いて示した流動体搬送路２６１の形状になる。図２４、図２５または図２６において、符号２１，２２，２３，２４，２５は、図１７及び図１９における同符号のものと同じである。尚、流動体が定着用加熱ローラの軸方向の中央部と端部の間を移動できるためには、流動体搬送路の隔壁に、定着用加熱ローラの回転方向に対して斜めになった部分があることが必要である。また、定着用加熱ローラの回転方向に向って見た場合に、回転方向に対してある方向に傾いた隔壁の後方に逆方向に傾いた隔壁が存在することが必要である。例えば、図１７及び図１９に示した形状の流動体搬送路１９１の場合、隔壁１７１〜１７８は全て定着用加熱ローラの回転方向２５に対して斜めに傾いており、隔壁１７２の後方にはそれと定着用加熱ローラの回転方向２５に対する傾きが逆である隔壁１７４があり、隔壁１７７の後方にはそれと定着用加熱ローラの回転方向２５に対する傾きが逆である隔壁１７５がある。また、図２４に示した形状の流動体搬送路２４１の場合、隔壁には図２７において破線の楕円で囲んで示すように、回転方向２５に対して斜めに傾いている部分２７１〜２７４があり、部分２７１の後方には、それと定着用加熱ローラの回転方向に対する傾きが逆である部分２７２があり、部分２７３の後方には、それと定着用加熱ローラの回転方向に対する傾きが逆である部分２７４がある。
【００３７】
（実施例３）
次に本発明の第３の実施例について説明する。
本実施例は、流動体の流路に流動体がこぼれないように蓋を設ける点は実施例２と同じであるが、流路に両端を設けることにより、流動体が流路の各端にある程度の時間留まるようにして、流動体による定着用加熱ローラの回転軸方向の熱搬送効率を向上させるものである。図２８は、本実施例に係る定着用加熱ローラを仮想的に切り開いて内側から見た図である。破線２１及び破線２２が定着用加熱ローラ１１を切り開いたときの切断面である。実線２３と実線２４は、定着用加熱ローラ１１の胴部の内側の端を示す。矢印２５は定着用加熱ローラ１１の回転方向を示す。本実施例の定着用加熱ローラ１１は、実施例１及び実施例２と同じく、内径が４０ｍｍ、胴部の内側の長さが３００ｍｍである。したがって、破線２１と破線２２の長さはそれぞれ３００ｍｍ、実線２３と実線２４の長さはそれぞれπ×４０ｍｍである。ただし、本発明はこれに限るものではなく、任意の径と長さの定着用加熱ローラに対して適用できる。
【００３８】
図２８の符号２８１，２８２，２８３，２８４，２８５，２８６は、定着用加熱ローラの内面に接触させて設けたアルミニウム製の管である。管２８１〜２８６の外側の寸法は、いずれも、幅１５ｍｍ、長さ１３０ｍｍ、奥行き３．５ｍｍであり、また、管２８１〜２８６の肉厚は０．５ｍｍである。管２８１〜２８６の中には、流動体として鉄粉が管の内容積の約３分の１を満たす量だけ入れてある。そして管の中の鉄粉が管の外にこぼれ出さないように管の両端は閉じてある。図２８の符号２８７の線に沿った管の断面の形状を図２９に示す。図２９の符号２９１は定着用加熱ローラの内面であり、２８４は管である。斜線を付けて示した部分が管の断面であり、長方形に近い形にした例である。ただし、管の断面の形状は、このような長方形に近い形でなくても構わず、例えば、図３０に示すような形状でも構わないが、なるべく平たい形にして、鉄粉と定着用加熱ローラの内面との接触面積が大きくなるようにするのが望ましい。
【００３９】
図２８に示すように、管２８１〜２８６は、定着用加熱ローラの回転方向２５に対して管の長手方向が斜めになるように並べてある。本実施例では、定着用加熱ローラの回転方向２５を上にして定着用加熱ローラの内側から見た場合に、定着用加熱ローラの内面の左半分に右下がりに管２８１〜２８３を３本配置し、定着用加熱ローラの内面の右半分に左下がりに管２８４〜２８６を３本配置してある。
【００４０】
図３１は、定着用加熱ローラの回転方向を示す図であり、符号１１は軸方向から見た定着用加熱ローラであり、２５は回転方向を示す矢印である。定着用加熱ローラ１１の回転に伴って、管が定着用加熱ローラの上部や下部以外の位置に来ているとき、すなわち、図３１の向って右半分あるいは左半分の領域に来ているときは、管が水平でないため、管内の鉄粉が自重により管内を滑り落ちる。管は、定着用加熱ローラ１１の回転方向に対して斜めになっているから、このとき館内の鉄粉は図３２に示すように、定着用加熱ローラの軸方向にも移動する。図３２は図２８における定着用加熱ローラ１１の向って右側の領域にある管のうちの１つ（例えば、符号２８４の管）が、図３１における定着用加熱ローラの向って右側の領域に来ているときの鉄粉の動きを示したものであり、矢印２５は定着用加熱ローラの回転方向、２８４は管、矢印３２１は管内の鉄粉の移動方向、３２２は管内の鉄粉が定着用加熱ローラの軸方向に移動した距離と移動の向きを示している。また、管２８４が図３１における定着用加熱ローラ１１の向って左側の領域に来ているときは、定着用加熱ローラの回転方向が下向きになるから、図３２の場合とは逆に、管内の鉄粉は図３３に示すように矢印３３１の方向に移動する。図３３において、矢印３３２が管内の鉄粉が定着用加熱ローラの軸方向に移動した距離と移動の向きを示している。このように、本実施例では定着用加熱ローラ１１が１回転する間に、管内の鉄粉は、管内で１往復の往復運動を行う。この往復運動により、定着用加熱ローラ両端側の相対的に高温になっている非通紙部から、相対的に低温になっている中央部へ、鉄粉により熱が運ばれ、そのため非通紙部昇温が緩和される。
【００４１】
前述の実施例２の場合は、流動体が定着用加熱ローラの中央部付近あるいは端部付近に存在している時間と中央部と端部の中間の位置に存在している時間とはほぼ同じである。これに対して、本実施例の場合は、定着用加熱ローラの回転速度があまり速くない場合は、流動体が管の端に滞留している時間が管の中央を流動している時間よりも長い。したがって、流動体が定着用加熱ローラの中央部付近と端部付近との間で熱を運ぶ効率が、実施例２の場合よりも高くなる。定着用加熱ローラの回転に伴って、管内の鉄粉が、定着用加熱ローラの端部から中央部へ、また、中央部から端部へ移動するように管を配設してあれば、管の数、管の向き、管の長さ、管の幅、管の奥行きは図２８に示した通りでなくても構わない。例えば、図３４、図３５、あるいは図３６に示す管及び管の配置でも構わない。図３４、図３５、図３６において、符号２１〜２５は図２８と同様のものであり、図３４における符号３４１〜３４６、図３５における符号３５１〜３５６、図３６における符号３６１〜３６３が管である。
【００４２】
本実施例の場合も、使用できる流動体は鉄粉に限らず、実施例１で述べた粉体、粒状体及び液体の全てを使用することができる。また、管は、アルミニウムに限らず、実施例１で流動体案内板の材料として述べた材料を全て使用することができる。
【００４３】
次に図３７は、管の両端に流動体溜りを設けることによって、流動体が定着用加熱ローラの中央部付近と端部付近とに存在している時間をさらに増やすようにしたものである。図３７の符号３７１〜３７６が、定着用加熱ローラ１１の内面に接触させて設けたアルミニウム製の管であり、図３７の符号２１〜２５は図２８と同様のものである。また、各管の両端に設けた４角い部分が流動体溜りであり、図３７の符号３７７と３７８は、管３７４の両端の流動体溜りを円で囲んで示したものである。また、管のうちの流動体溜りを除いた部分を流動体通路と呼ぶことにすると、図３７の符号３７９が、管３７４の流動体通路を楕円で囲んで示したものである。管３７１〜３７６の中には、流動体溜りを満たす程度の量だけ流動体を入れておく。各管の両端２個所の流動体溜りは、それぞれ各管内の流動体のほぼ全量を収容できる程度の大きさにするのが望ましい。流動体溜りは、流動体溜りが流動体通路より高い位置にあるときに、流動体が重力により流動体溜りの中に留まることなく流動体通路に流れ出て行くことが可能な形状に作成する。
【００４４】
図３７の構成では、定着用加熱ローラ１１の回転に伴って定着用加熱ローラ内面の管の移動方向は鉛直上向きになったり下向きになったりするが、定着用加熱ローラ１１が符号２５の方向に回転している場合に、例えば管３７４の位置での管の移動方向が鉛直上向きになっているときは、管３７４内の流動体は、流動体溜り３７８に流れ込み、管３７４の位置での管の移動方向が鉛直下向きに変わるまでそこに留まる。また、管３７４の位置での管の移動方向が鉛直下向きになっているときは、管３７４内の流動体は、流動体溜り３７７に流れ込み、管３７４の位置での管の移動方向が鉛直上向きに変わるまでそこに留まる。この際、流動体は定着用加熱ローラの端部に近い位置にある流動体溜りに溜まっている間に、その流動体溜りに接している定着用加熱ローラの部分との間で比較的長い時間をかけて熱を交換でき、そのようにして受け取った熱を、定着用加熱ローラの中央部に近い位置にある流動体溜りに移動して留まっている間に、その流動体溜りに接している定着用加熱ローラの部分へ比較的長い時間をかけて熱を渡すことができるので、実施例１あるいは実施例２の場合よりも効果的に定着用加熱ローラの端部から中央部へ熱を運ぶことができる。
【００４５】
（実施例４）
次に本発明の第４の実施例について説明する。
定着用加熱ローラが１回転する間に流動体の流路は上下が逆転する。このため、実施例２と実施例３においては、定着用加熱ローラの回転速度が大きくなると、流動体が十分な距離だけ移動する前に流動体の流れる方向が逆転するようになり、流動体を定着用加熱ローラの端部から中央部まで、あるいは中央部から端部まで搬送できなくなる。本実施例は、実施例２の流動体搬送路に、流動体を１方向にのみ通過させる弁を設けることにより、定着用加熱ローラの回転速度が大きい場合でも、流動体を定着用加熱ローラの端部から中央部まで、かつ中央部から端部まで搬送できるようにしたものである。
【００４６】
図３８は本実施例に係る定着用加熱ローラを仮想的に切り開いて内側から見た図である。破線２１及び破線２２が定着用加熱ローラ１１を切り開いたときの切断面である。実線２３と実線２４は定着用加熱ローラ１１の胴部の内側の端を示す。矢印２５は定着用加熱ローラ１１の回転方向を示す。本実施例の定着用加熱ローラ１１は、図１７〜２０に示した構成と同様に隔壁と蓋円筒により形成された流動体搬送路１９１に、流動体搬送路内の流動体を１方向にのみ通過させる働きを持つ複数の弁３８１〜３９２を設けたものである。各弁３８１〜３９２は、例えば、シリコーンゴム等からなるゴム製のへの字形の板を２つ、図３９に示すように組み合わせて作ってある。図３９は定着用加熱ローラの内面に垂直な方向から弁を見た図である。図３９において符号３９３と３９４は流動体搬送路１９１の隔壁であり、符号３９５と３９６が１つの弁を構成しているシリコーンゴム等からなるゴム製の２つの板である。これらの板３９５，３９６の奥行きは、流動体搬送路１９１の深さと一致させてある。これらの板３９５，３９６の厚さは、ほぼ０．５ｍｍである。これらの板３９５，３９６は、一端側を流動体搬送路１９１の隔壁３９３，３９４に接着剤等により固定されているが、２つの板３９５，３９６の接点は接着されておらず、図３９に矢印３９７で示した方向に流動体が進行して来た場合には、２つの板３９５，３９６の接点は流動体に押されて互いに離れ、流動体を通過させる。また、流動体が矢印３９７の方向とは逆方向から進行して来た場合には、２つの板３９５，３９６の接点が閉じて、流動体の進行を止める。したがって、図３９に示す２つの板３９５，３９６からなる弁は、流動体を１方向にのみ通過させる働きを持ち、この弁を図３８のように流動体搬送路内に複数配設することにより、流動体搬送路内の流動体の流れを１方向に制御することができる。
【００４７】
次に図４０〜４２に別の形態の弁の例を示す。図４０と図４１は、定着用加熱ローラの内面に垂直な方向から弁を見た図であり、図４０の隔壁と弁を定着用加熱ローラの内面に対して斜め方向から見たものを図４２に示す。この図４２では手前側の隔壁は図示を省略してある。図４０〜４２において、符号４０１と４０２は流動体搬送路１９１の隔壁であり、符号４０３はシリコーンゴム等からなるゴム製の板であり、４０４はアルミニウム製の板である。ゴム製の板３０３とアルミニウム製の板４０４は流動体搬送路１９１の隔壁４０１，４０２に一端側を固定されているが、これら２つの板４０３，４０４の接触部は互いに接着されておらず、図４１に示すように、矢印４１１で示す方向に流動体が進行してきた場合には、２つの板４０３，４０４の接触部が流動体に押されて互いに離れ、矢印４１２で示すように流動体を通過させる。また、流動体が矢印４１１の方向とは逆方向から進行して来た場合には、２つの板４０３，４０４の接触部が閉じて、流動体の進行を止める。したがって、図４０〜４２に示す構成の２つの板４０３，４０４からなる弁は、流動体を１方向にのみ通過させる働きを持ち、この弁を図３８の流動体搬送路１９１内に複数配設することにより、流動体搬送路内の流動体の流れを１方向に制御することができる。
【００４８】
尚、本実施例において、弁の材料や形態は、図３９や、図４０〜４２に示したものに限るものではなく、流動体を流動体搬送路１９１内で１方向にのみ通過させる働きを持っていれば、任意の材料や形態であっても構わない。
また、流動体搬送路１９１の形状と大きさ、隔壁と蓋円筒の寸法と材料、流動体搬送路に入れる流動体の量と材料については、実施例２の説明で述べたものと同じである。
【００４９】
本実施例の定着装置では、定着用加熱ローラ１１の流動体搬送路１９１内の流動体は、流動体搬送路１９１内を図２２に示したような方向に流れ、この流動体の流れにより、熱が定着用加熱ローラの端部から中央部へ運ばれるので、非通紙部昇温が緩和される。また、図３８に示したように、流動体搬送路１９１内に流動体を１方向にのみ通過させる弁３８１〜３９２が設けられているために、流動体の逆流を阻止でき、弁が無ければ流れが弱くなったり流れなくなったりするほど速く定着用加熱ローラが回転している場合でも、図２２に示したような１方向に流動体を流すことができるので、熱を定着用加熱ローラの端部から中央部へ確実に運ぶことができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、第１の手段に係る定着用加熱ローラにおいては、熱源によって加熱される中空円筒状のローラからなり、該ローラの内面に接触して流動する物体（流動体）を有し、該流動体をローラの回転軸方向に往復運動させる手段を有する構成としたので、その流動体により定着用加熱ローラの軸方向に熱量を運ばせて非通紙部領域の過昇温を緩和することができる。また、前記流動体が定着用加熱ローラの内部に入れてあるため、該流動体に加えた熱が定着用加熱ローラの外に失われることを防止できるので、省エネルギー化に適している。
【００５１】
第２の手段に係る定着用加熱ローラにおいては、第１の手段の構成に加えて、ローラの内部に流動体を有し、該ローラの回転方向に対して傾けて配置した１個以上の板状突起物と、ローラの回転方向に対する傾きが前記板状突起物とは逆方向である１個以上の板状突起物とを、ローラの内面に接して周方向に前後して並べて設けた構成としたので、簡単な機構で、流動体により定着用加熱ローラの軸方向に熱量を運ばせることができるので、低コストで非通紙部領域の過昇温を緩和することができ、故障の心配も無い。また、流動体が定着用回転体の内部に入れてあるため、流動体に加えた熱が定着用加熱ローラの外に失われることを防止できるので、省エネルギー化に適している。
【００５２】
第３の手段に係る定着用加熱ローラにおいては、第１の手段の構成に加えて、内部を流動体が循環する通路状の空間を前記ローラの内面に接触させて設け、該通路状の空間は、ローラの回転方向に対して傾いている１個以上の側壁と、ローラの回転方向に対する傾きが前記側壁とは逆方向である１個以上の側壁とを、ローラ内面の周方向に前後して持つ構成としたので、流動体がローラの軸方向に十分な距離だけ移動する前に流動体の通路から流動体がローラの内部にこぼれることを防止でき、したがって、第２の手段の構成では効果が表れないほど速い回転速度においても、流動体により定着用加熱ローラの軸方向に熱量を運ばせることができ、非通紙部領域の過昇温を緩和することができる。
【００５３】
第４の手段に係る定着用加熱ローラにおいては、第３の手段の構成に加えて、前記流動体を通路に沿って１方向にのみ通過させる働きを持つ弁を、前記通路状の空間内に設けた構成としたので、第３の手段の構成では効果が表れないほど速い回転速度においても、流動体により定着用加熱ローラの軸方向に熱量を運ばせることができ、非通紙部領域の過昇温を緩和することができる。
【００５４】
第５の手段（請求項１）に係る定着用加熱ローラにおいては、第１の手段の構成に加えて、ローラの回転方向に対して傾けて配置し該ローラの非通紙部と通紙部との間にはり渡した１個以上の管を該ローラの内面に接して設け、該管は両端を持ち、該管は内部に流動体を有する構成としたので、定着用加熱ローラの回転につれて、管内の流動体が管内で往復運動を行い、その往復運動により、相対的に高温になっている非通紙部から、相対的に低温になっている通紙部へ、流動体により熱が運ばれるので、非通紙部領域の過昇温を緩和することができる。また、流動体が管の端に滞留している時間が管の中央を流動している時間よりも長いので、流動体が定着用加熱ローラの非通紙部と通紙部との間で熱を運ぶ効率を、第２の手段や第３の手段の場合よりも高めることができる。
【００５５】
第６の手段（請求項２）に係る定着用加熱ローラにおいては、第５の手段の構成に加えて、管の内部の流動体の全部あるいは大半を収容できる空間を管の両端に設けた構成としたので、流動体が管の端で定着用加熱ローラと熱を交換する時間が増え、流動体が、第５の手段の場合よりも効率よく定着用加熱ローラの非通紙部と通紙部との間で熱を運ぶことができる。そのため非通紙部領域の過昇温を緩和する効果を、第５の手段の場合よりも高めることができる。
【００５６】
本発明に係る定着装置においては、定着用回転体が第５または第６の手段（請求項１または２）に記載の定着用加熱ローラからなる構成としたので、定着用加熱ローラ内部の流動体によりローラの軸方向に熱量を運ばせて非通紙部領域の過昇温を緩和することができる。また、流動体が定着用加熱ローラの内部に入れてあるため、該流動体に加えた熱が定着用加熱ローラの外に失われることを防止できるので、省エネルギー化に適しており、また、非加熱材（未定着トナー像を有する像支持体）のサイズや定着用加熱ローラの非通紙部領域の温度を監視する機構を設ける必要が無く、監視している情報に基づいて電力量や部材の位置を変えるといった制御機構を設ける必要も無いので、低コストで非通紙部領域の過昇温を緩和することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る定着装置の一構成例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の一実施例を示す図であって、流動体案内板を備えた定着用加熱ローラを仮想的に切り開いて平面状に広げて内側から見た図である。
【図３】図２に示す定着用加熱ローラの回転軸方向の概略断面図である。
【図４】図２に示す構成の定着用加熱ローラを軸方向から見た時のローラ内の状態を示す図である。
【図５】定着用加熱ローラ内に入れられる流動体（鉄粉）の量と、定着用加熱ローラ回転時の流動体の位置の説明図である。
【図６】図２に示す構成の定着用加熱ローラにおいて、定着用加熱ローラが回転した時の流動体の流れを示す図である。
【図７】定着用加熱ローラ内の流動体案内板の別の形状及び配置例を示す図であり、定着用加熱ローラを仮想的に切り開いて平面状に広げて内側から見た図である。
【図８】定着用加熱ローラ内の流動体案内板の別の形状及び配置例を示す図であり、定着用加熱ローラを仮想的に切り開いて平面状に広げて内側から見た図である。
【図９】定着用加熱ローラ内の流動体案内板の別の形状及び配置例を示す図であり、定着用加熱ローラを仮想的に切り開いて平面状に広げて内側から見た図である。
【図１０】定着用加熱ローラ内の流動体案内板の別の形状及び配置例を示す図であり、定着用加熱ローラを仮想的に切り開いて平面状に広げて内側から見た図である。
【図１１】図７に示す構成の定着用加熱ローラにおいて、定着用加熱ローラが回転した時の流動体の流れを示す図である。
【図１２】図８に示す構成の定着用加熱ローラにおいて、定着用加熱ローラが回転した時の流動体の流れを示す図である。
【図１３】定着用加熱ローラ内の流動体案内板の不適切な配置の例を示す図であり、定着用加熱ローラを仮想的に切り開いて平面状に広げて内側から見た図である。
【図１４】定着用加熱ローラ内の流動体案内板の不適切な配置の例を示す図であり、定着用加熱ローラを仮想的に切り開いて平面状に広げて内側から見た図である。
【図１５】図７と同様の流動体案内板を備えた定着用加熱ローラを軸方向から見た時のローラ内の状態を示す図であり、高速回転時の流動体の動きの説明図である。
【図１６】図７と同様の構成の流動体案内板を備えた定着用加熱ローラを仮想的に切り開いて平面状に広げて内側から見た図であり、高速回転時の流動体の流れの説明図である。
【図１７】本発明の別の実施例を示す図であって、隔壁を備えた定着用加熱ローラを仮想的に切り開いて平面状に広げて内側から見た図である。
【図１８】図１７に示す定着用加熱ローラの内部に蓋円筒を設けた例を示す図であり、定着用加熱ローラを軸方向から見た時のローラ内の状態を示す図である。
【図１９】定着用加熱ローラを仮想的に切り開いて平面状に広げて内側から見た図であり、図１７に示す定着用加熱ローラの内部に隔壁と蓋円筒により流動体搬送路を設けた状態を示す図である。
【図２０】図１９の破線（１９２）で示した位置における流動体搬送路近傍の断面を示す図である。
【図２１】図１９に示す構成の定着用加熱ローラを軸方向から見た時のローラ内の状態を示す図である。
【図２２】図１９に示す構成の定着用加熱ローラにおいて、定着用加熱ローラが回転した時の流動体の流れを示す図である。
【図２３】本発明に係る定着用加熱ローラとその回転方向を模式的に示した図である。
【図２４】定着用加熱ローラ内の流動体搬送路の別の形状例を示す図であり、定着用加熱ローラを仮想的に切り開いて平面状に広げて内側から見た図である。
【図２５】定着用加熱ローラ内の流動体搬送路の別の形状例を示す図であり、定着用加熱ローラを仮想的に切り開いて平面状に広げて内側から見た図である。
【図２６】定着用加熱ローラ内の流動体搬送路の別の形状例を示す図であり、定着用加熱ローラを仮想的に切り開いて平面状に広げて内側から見た図である。
【図２７】図２４に示す構成の定着用加熱ローラの流動体搬送路を形成する隔壁の傾斜部の説明図である。
【図２８】本発明のさらに別の実施例を示す図であって、管を備えた定着用加熱ローラを仮想的に切り開いて平面状に広げて内側から見た図である。
【図２９】図２８に示す構成の定着用加熱ローラの管の断面形状の一例を示す図である。
【図３０】図２８に示す構成の定着用加熱ローラの管の断面形状の別の例を示す図である。
【図３１】本発明に係る定着用加熱ローラとその回転方向を模式的に示した図である。
【図３２】図２８に示す構成の定着用加熱ローラの１つの管内の流動体の動きの説明図である。
【図３３】図２８に示す構成の定着用加熱ローラの１つの管内の流動体の動きの説明図である。
【図３４】定着用加熱ローラ内の管の形状及び配置の別の例を示す図であり、定着用加熱ローラを仮想的に切り開いて平面状に広げて内側から見た図である。
【図３５】定着用加熱ローラ内の管の形状及び配置の別の例を示す図であり、定着用加熱ローラを仮想的に切り開いて平面状に広げて内側から見た図である。
【図３６】定着用加熱ローラ内の管の形状及び配置の別の例を示す図であり、定着用加熱ローラを仮想的に切り開いて平面状に広げて内側から見た図である。
【図３７】本発明のさらに別の実施例を示す図であって、両端に流動体溜りを設けた管を備えた定着用加熱ローラを仮想的に切り開いて平面状に広げて内側から見た図である。
【図３８】本発明のさらに別の実施例を示す図であって、流動体搬送路とその流動体搬送路内に設けられた弁とを備えた定着用加熱ローラを仮想的に切り開いて平面状に広げて内側から見た図である。
【図３９】流動体搬送路内に設けられる弁の一例を示す図であり、定着用加熱ローラの内面に垂直な方向から弁を見た図である。
【図４０】流動体搬送路内に設けられる弁の別の例を示す図であり、定着用加熱ローラの内面に垂直な方向から弁を見た図である。
【図４１】図４０に示す弁の動作を示す図である。
【図４２】図４０の隔壁と弁を定着用加熱ローラの内面に対して斜め方向から見た図である。
【符号の説明】
１０：定着装置
１１：定着用加熱ローラ（定着用回転体）
１２：加圧ローラ（加圧部材）
１３：熱源（ハロゲンランプ、ヒーター等）
１４：物体（流動体）
１５，１６：流動体を回転軸方向に往復運動させる手段
１７：像支持体
２６〜２９，７６，７７，８６〜８９，９６〜９９，１０６〜１０９：流動体案内板（板状突起物）
５１：鉄粉（流動体）
１７１〜１７８，３９３，３９４，４０１，４０２：隔壁（側壁）
１８２：蓋円筒
１９１，２４１，２５１，２６１：流動体搬送路
２８１〜２８６，３４１〜３４６，３５１〜３５６，３６１〜３６３，３７１〜３７６：管
３８１〜３９２：弁
【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】
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【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】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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