(57)【要約】【課題】  本発明は、加熱ローラの必要な定着ニップ個所を迅速に加熱でき、加熱電力に無駄が少ない定着装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】  本発明の定着装置は、加熱ローラと加圧ローラと対峙して当接して形成する定着ニップにおける加熱ローラの内部箇所に液体を設け、加熱ローラが回転するときに流動する液体に直面する位置に液体を加熱する電磁誘導加熱器又はマイクロ波加熱器を設けている。【選択図】        図１
2010250190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像担持部材上のトナー像を加熱溶融して記録媒体上に圧着し定着し、あるいは記録媒体上に転写された未定着トナー像を加圧加熱して定着する定着装置において、
加熱ローラと加圧ローラと対峙して当接して形成する定着ニップにおける前記加熱ローラの内部箇所に液体を設け、前記加熱ローラが回転するときに流動する前記液体に直面する位置に前記液体を加熱する電磁誘導加熱器又はマイクロ波加熱器を設けたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記液体は、イオン液体であることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記液体は、比重の異なる混合しない複数の液体で構成され、比重の大きい液体の上部の、比重の小さい液体は加熱温度より沸点が高く蒸気圧が小さい液体であることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記加熱ローラの内部空間に、空気より低熱伝導率の気体を充填することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項５】
前記気体は、定着時の前記液体の液温と同じ温度のとき、前記液体の飽和蒸気圧以上の圧力であることを特徴とする請求項４記載の定着装置。
【請求項６】
前記気体は、真空又は空気より小さい熱伝導率の不活性ガスであることを特徴とする請求項４又は５に記載の定着装置。
【請求項７】
前記加熱ローラの内部の空間に、柔軟性及び弾性を有する変形可能な気密容器であって前記加熱ローラの内部圧力に応じて容積が可変する容積可変部材を設け、該容積可変部材によって前記気体は非加熱時の温度から定着時の前記液体の液温と同じ温度範囲にわたって一定の圧力であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項８】
前記液体の温度を測定する液温センサを前記液体中に浸漬させて設けることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項９】
前記電磁誘導加熱器又は前記マイクロ波加熱器、あるいは前記液温センサは、前記加熱ローラの内面と一定距離を保持し、振り子構造を有することを特徴とする請求項１又は８に記載の定着装置。
【請求項１０】
前記定着ニップのニップ幅方向の位置に応じて前記加圧ローラの位置を移動する位置調整機構を具備していることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項１１】
トナーで静電記録プロセスを行い記録媒体上に未定着トナー画像を形成する画像形成手段と、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の定着装置により未定着トナー画像を記録媒体に定着させる定着手段とを具備することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は定着装置及び画像形成装置に関し、詳細には画像形成装置のトナー加熱定着プロセスにおいて、用紙と加圧ローラの定着ニップ個所のみを選択して加熱定着する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
加熱定着プロセスにおいては、トナーが転写された用紙が加熱ローラと加圧ローラとのニップ個所に挿入され、加熱ローラからの接触伝熱によりトナーが軟化し、表面に弾性材料が形成された加圧ローラによりトナーが用紙に圧接され、用紙にトナーが溶着し定着される。従来から、この加熱定着プロセスに関する省電力のために、定着開始までの予熱をしておく待機電力に対して、待機電力を削減するために、予熱をせず印刷開始時間を短く加熱温度の迅速な立ち上げをする方法が検討されてきた。その一つの方法として、加熱ローラのローラ部材の肉厚を薄くし熱容量を削減していた。ところが、新たな課題として、連続印刷による通紙で加熱ローラの温度が降下しやすいことや、小さなサイズの用紙への印刷によりローラ端部の非通紙個所の温度上昇が発生し、加熱温度制御が困難であった。
【０００３】
そこで、特許文献１には、ニップ個所の熱容量の増加や伝熱のしやすさを備えた、流動液体を媒介した加熱機構が提案されている。また、特許文献２には、加熱温度の迅速な立ち上げのために、電磁誘導加熱器としてインダクションコイルを用いた電磁誘導で作動液体に渦電流を生成させて電流によるジュール発熱を行う定着装置が提案されおり、特許文献３には、加熱温度の迅速な立ち上げのために、マイクロ波加熱器としてマグネトロンから導波されたマイクロ波を発信するアンテナを用い、作動液体を発熱させる手段が提案されている。一方、加熱個所がニップ個所の局所であり、極少量の限られた熱容量の液体なので、周囲の温度変化に影響を受けやすい。そこで、周囲の温度変化に影響を受けにくくするために、特許文献４には定着ローラの内面に断熱層を設けた断熱構造が提案されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１での加熱手段がハロゲンヒータであり、液体を加熱する以外の放射エネルギーがあり、電力に無駄があり、また液体とヒータとの距離に依存し伝熱効率は低い。また、上記特許文献２では、液体（磁性流体）を中空層に封入しているが、液体の配置をリング部で規制することにより、液体からリング部へ伝熱し、電力に無駄を生じている。特に、液体の液量を少なくした場合は、リング部への伝熱量の影響により、電磁誘導加熱装置では充分な液温が得られず、リング部の温度の依存性も大きく、安定した過熱温度は得られない。従って、液体の液量を少なくすることによって、熱容量を低減し、迅速に精密に温度調節することはできない。更に、上記特許文献３によれば、加熱ローラ内部の加熱ローラ内周に沿って発熱層（固体）が密着されていて、マイクロ波加熱装置により加熱され、加熱ローラ全体を加熱することが示されている。ここで、発熱層は、マイクロ波加熱にとって吸収効率が高い液体がより好ましいが、液体が気化してしまうため、液体の沸点以上の温度にすることができず、トナーが十分に溶融することができない場合があり、液体をローラに密封する構成が必要不可欠となる。また、定着に最小限必要なニップ個所を選択的に加熱できないので、ニップ個所の温度を調節するには複雑であり、より迅速に高精度の定着温度を設定できないし、加熱電力が必要最小限にはならない。また、上記特許文献４によれば、断熱層は層を形成する部材を必要とし、効率的に断熱しているとはいえない。
【０００５】
本発明はこれらの問題点を解決するためのものであり、加熱ローラの必要な定着ニップ個所を迅速に加熱でき、加熱電力に無駄が少ない定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記問題点を解決するために、本発明の定着装置はトナー像担持部材上のトナー像を加熱溶融して記録媒体上に圧着し定着し、あるいは記録媒体上に転写された未定着トナー像を加圧加熱して定着する。そして、本発明の定着装置は、加熱ローラと加圧ローラと対峙して当接して形成する定着ニップにおける加熱ローラの内部箇所に液体を設け、加熱ローラが回転するときに流動する液体に直面する位置に液体を加熱する電磁誘導加熱器又はマイクロ波加熱器を設けている。この電磁誘導加熱器又はマイクロ波加熱器によって加熱された液体が定着ニップの加熱ローラの内面を加熱することで、加熱ローラと加圧ローラで挟持するトナー像担持部材上のトナー像又は記録媒体上の未定着トナー像を加圧加熱して記録媒体上に定着させる。よって、加熱ローラの必要な定着ニップ個所を迅速に加熱でき、加熱電力に無駄が少ない定着装置を提供できる。
【０００７】
また、液体はイオン液体である。よって、イオン液体は蒸気圧の小さい液体であるため、液体の熱がニップ個所以外に伝熱しにくくなることにより、迅速に定着温度に達し、加熱電力に無駄が少なくなる。
【０００８】
更に、液体は、比重の異なる混合しない複数の液体で構成され、比重の大きい液体の上部の、比重の小さい液体は加熱温度より沸点が高く蒸気圧が小さい液体を選択し、このような比重の異なる混合しない複数の液体を加熱ローラの内部箇所に設けることにより、比重の大きい液体の蒸発及び放熱を低減できる。
【０００９】
また、加熱ローラの内部空間に、空気より低熱伝導率の気体を充填すし、気体は、定着時の液体の液温と同じ温度のとき、液体の飽和蒸気圧以上の圧力である。そして、気体は、真空又は空気より小さい熱伝導率の不活性ガスである。よって、液体の蒸発が小さく、伝熱ロスを小さくして定着ニップ個所付近のみ加熱することで、加熱電力を低減することができる。また、選択できる液体の蒸気圧の上限が緩和されることにより利用できる液体の種類が増え便宜性が増す。
【００１０】
更に、加熱ローラの内部の空間に、柔軟性及び弾性を有する変形可能な気密容器であって加熱ローラの内部圧力に応じて容積が可変する容積可変部材を設け、該容積可変部材によって気体は非加熱時の温度から定着時の液体の液温と同じ温度範囲にわたって一定の圧力である。よって、気体は加熱時に膨張した容積分、容積可変部材の容積が減じ、加熱ローラ内部の全体空間の容積が変化しないため、周囲環境の温度の影響を受けても加熱ローラの内部の空間容積は変わらず低伝熱状態を維持できる。
【００１１】
また、液体の温度を測定する液温センサを液体中に浸漬させて設けることにより、加熱ローラの定着ニップの温度を精度良く測定でき、電磁誘導加熱器又はマイクロ波加熱器を精度良く制御することができる。
【００１２】
更に、電磁誘導加熱器又はマイクロ波加熱器、あるいは液温センサは、加熱ローラの内面と一定距離を保持し、振り子構造を有することにより、定着装置の姿勢範囲を広げられ、液体の位置の変化に対応でき、液体に関する姿勢制限が緩和され利用範囲が広がる。
【００１３】
また、定着ニップのニップ幅方向の位置に応じて加圧ローラの位置を移動する位置調整機構を具備していることにより、定着装置の姿勢範囲を広げられ、液体の位置の変化に対応でき、液体に関する姿勢制限が緩和され利用範囲が広がる。
【００１４】
更に、別の発明としての画像形成装置は、トナーで静電記録プロセスを行い記録媒体上に未定着トナー画像を形成する画像形成手段と、上記定着装置により未定着トナー画像を記録媒体に定着させる定着手段とを具備することに特徴がある。よって、省エネ効果の高い画像形成装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の定着装置は、定着ニップにおける加熱ローラの内部箇所に液体と、該液体を加熱する電磁誘導加熱器又はマイクロ波加熱器とを有している。よって、加熱ローラの必要な定着ニップ個所を迅速に加熱でき、加熱電力に無駄が少ない定着装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る定着装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る定着装置における加熱ローラの構成を示す部分断面図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る定着装置における加熱ローラの構成を示す断面図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態に係る定着装置の構成を示す断面図である。
【図５】本発明の第５の実施の形態に係る定着装置の構成を示す断面図である。
【図６】本発明の第６の実施の形態に係る定着装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００１７】
１０、３０、４０、５０、６０、７０；定着装置、
１１；加熱ローラ、１２，１２−１，１２−２；液体、
１３；マグネトロン、１５；導波管、１６；マイクロ波放射器、
１７；気体、２１；密閉蓋、２２；加圧ローラ、
２１；電源供給線、２２；密閉蓋、２３；電磁誘導加熱器、
２４；誘導コイル、２５；液温センサ、５１；調節範囲枠、
６１；回転軸兼電気導入端子、６２；加熱電源部、６５；電気接点、
６６；温度計測部、６７；制御部、７１；容積可変部材。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は本発明の第１の実施の形態に係る定着装置の構成を示す図である。同図の（ａ）は断面図であり、同図の（ｂ）は透視斜視図である。同図に示す本実施の形態の定着装置１０は、加熱ローラ１１の内部に、液体１２と、外部に設置されたマグネトロン１３から加熱ローラ１１の固定軸１４に通した導波管１５に導かれたマイクロ波を放射するマイクロ波放射器１６とを設けた定着装置である。また、加熱ローラ１１の内部には、空気より熱伝熱率が小さいＡｒガスなどの気体１７が充填され、加熱ローラ１１と加熱ローラ１１の内部の空間との伝熱を低減している。なお、加熱ローラ１１は外側に接した回転輪１８及び回転支持輪１９、２０によって回転する。加熱ローラ１１の両サイドは加熱ローラ１１の内部に液体１７を閉じ込めるために密閉蓋２１で封止され、更には中心の固定軸１４の周りのシールリングにおいて回転摺動する構造をなしている。また、迅速に所定温度へ到達させるためには、液体１２の比熱容量や熱伝導率を鑑み、液量を少なくすればよい。
【００１９】
ここで、液体１２の表面に加わる気体１７の圧力が、液体１２の飽和蒸気圧以上であれば液体は蒸発しないので、定着時の液温と同じ温度にて、液体１２の飽和蒸気圧以上の圧力になるように、加熱ローラ内部の空間へ気体１７を充填する。この気体１７は、液体１２への溶解度が小さく、また液体１２から伝熱が少なくなるように、特に定着温度付近で熱伝導率の小さく、または定着温度付近で熱伝導率の温度依存性の小さいアルゴンガスやクリプトンガスが適している。よって、液体１２の蒸発が小さく、伝熱ロスを小さくしてニップ個所付近のみ加熱することによって、加熱電力を低減することができる。蒸気圧の制限が緩和されることにより、利用できる液体の種類が増え便宜性が増す。
【００２０】
このような構成を有する本実施の形態の定着装置の動作について以下に説明する。
定着中や定着準備期間以外では加熱ローラ１１の回転が行われないので内部の液体１２は図１の（ａ）中の破線で示す水平状態である。このような状態から定着準備に入り加熱ローラ１１が回転すると、内部の液体１２は、液体の粘性、液体に作用する重力、加熱ローラ内面の摩擦により、水平状態より図中で示す角度θに傾く位置まで移動し、マイクロ波放射器１６は液体１２と対向することなる。よって、加熱ローラ１１の回転中心と加圧ローラ２２の回転中心を結ぶ垂直線より、角度θの傾きを持って加熱ローラ１１と加圧ローラ２２とが対峙する定着ニップ個所を設定し、マイクロ波放射器１６も加熱ローラ１１と加圧ローラ２２とが対峙する位置に設定される。これにより、液体１２の流動している領域と定着ニップ個所が対峙することになるので、定着における加熱電力のロスが少なくなる。また、加熱ローラ１１の幅方向における温度分布を均一にするために、加熱ローラ１１の幅方向でマイクロ波放射器１６を複数設けて、各マイクロ波放射器ごとで加熱すればよい。例えば、加熱ローラ１１の長手方向の幅より小さなサイズの用紙が通紙される場合には、全幅のマイクロ波放射器１７からマイクロ波を放射すると、非通紙領域では通紙領域より高温度になって、後続の定着に影響を及ぼすと共に電力も無駄になる。用紙サイズに対応させて、通紙領域に相当する幅のマイクロ波放射器からマイクロ波を放射して液体を加熱することにより、均一な温度分布や省電力が図られる。なお、迅速に所定温度へ到達させるためには、液体１２の比熱容量や熱伝導率を鑑み、液量を少なくすればよい。
【００２１】
ここで、用紙にトナーが定着されるにあたり、例えばトナーの軟化温度が１５０℃の場合、加熱ローラ、用紙、加圧ローラの熱物性値、定着圧力や定着時間によって、おおむね液温は１８０℃から２２０℃の範囲である。液体の性質に求められる条件は、熱伝導率が大きく、沸点が高く、蒸気圧が小さいものであって、また均一な温度分布のために、液体の粘性は小さく流動性は高い方が望ましい。この場合、グリコール系のフルード、シリコーン系オイルやフッ素系オイルであれば沸点が２２０℃以上であるものが選択される。加熱電力を低減させ、迅速に所定温度に到達させるために、特にニップ個所を集中して加熱させる必要がある場合は、蒸気に潜熱が奪われないように蒸気圧が小さい液体を選択する。すなわち、液体が蒸発してしまうと、加熱しようとするニップ個所以外に熱が運ばれ、加熱電力が無駄になる。また、予熱をせず印刷開始時間を短く加熱温度の迅速な立ち上げをする方法として、加熱ローラのローラ部材の肉厚を薄くし熱容量を削減していたので、加熱ローラは液体を充填する気密構造である場合、加熱により内部の蒸気圧が高まると変形しやすい。この場合、イオン性液体は、イオンのみで構成される室温付近に融点を有する液体状態の塩（常温溶融塩）であって、イオン性液体がもつ特徴としては、イオンのみからなる液体は幅広い温度域で液状、しかも蒸気圧がほぼ０であり、高温下でも蒸発しない。溶媒を含まないのに比較的低粘度性であり、高い比熱容量をもつので、熱伝導媒体として適する。また、安全性の高いグリーンケミストリーとして地球環境にやさしい化学品である。イオン液体としては、陽イオンの、イミダゾリウム系、ピリジウム系、脂環式アミン系、脂肪族アミン系、脂肪族ホスホニウム系と、陰イオンの、ＢＦ４−、ＰＦ６−等の無機イオン系、ＣＦ３ＳＯ２−、（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ−、ＣＦ３ＣＯ２−等のフッ素系陰イオンとの組合せ他様々な構造からなっている常温溶融塩であり、これらが利用できる。更に、マイクロ波加熱器では、イオン液体は効率良く加熱することができる。また、液体にＡｌやＡｇなどの金属微粒子やカーボンナノチューブ微粒子を分散させることによって、液体の熱伝導率を大きくすることができる。
【００２２】
また、特に、熱伝導率が大きい液体としては、ＡｌやＡｇなどの金属微粒子やカーボンナノチューブ微粒子を分散させた液体が使用できる。更に、地球の環境影響を低減するための植物由来物質であれば、グリセリンは飽和蒸気圧下で沸点２９０℃熱伝導率３００ｍＷ／ｍ・Ｋ（２３０℃）という熱物性値で、高沸点、高熱伝導率であり、あるいは、大豆油のメチルエステル（商品名：SOY GOLD1000 /AG Environment Products(AEP)社製で沸点３３３℃）なども利用できる。
【００２３】
図２は本発明の第２の実施の形態に係る定着装置における加熱ローラの構成を示す部分断面図である。同図において、図１と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。同図に示す本実施の形態の定着装置３０は、図１のマイクロ波放射器１６に替えて電磁誘導加熱器２３を設けた定着装置である。この電磁誘導加熱器２３は、液体が発熱する領域に渦電流を発生させ、回転中に流動する液体に直面する位置に設置する。誘導コイル２４により生成された液体中の渦電流により液体がジュール発熱し、加熱ローラ１１に伝熱される。用紙上に転写されたトナーがニップ個所へ搬送されて、加熱圧着されて定着される。電磁誘導加熱器２３と液体１２が直面し、液体の流動している領域と定着ニップ個所が対峙することになるので、トナーへの伝熱は迅速で加熱電力のロスが小さく、液体の流動による熱拡散により、用紙サイズに依存するニップ個所の温度分布が改善する。また、液体中に液温センサ２５を設置することによって、適切な液温として管理できる。液温センサ２５は、抵抗値、温度係数により液温を測定できるニクロム線材料や、アルメル線とクロメル線を接合した熱電対線や、サーミスタ素子や抵抗温度係数の大きい材料による感温素子も利用できる。電磁誘導加熱器２３では、上述の従来例では液体に磁性微粒子を分散させて液体自身を加熱することが示されているように、イオン液体は導電性があるので、イオン液体のみで液体自身を加熱することができる。液体の優れた流動性を生かした伝熱が可能となる。この場合、加熱ローラが導電性の金属であると電流が漏洩して液体の加熱効率を減ずるので、加熱ローラ内表面を電気絶縁膜で絶縁しておく。図２に示すように、アルミ材のアルミ層１１−１の加熱ローラ１１であれば、加熱ローラ内表面をアルマイト加工した電気絶縁性のアルマイト層１１−２を得ることができる。なお、アルマイト加工により熱伝導率は小さくなるが、強度が増すので、アルミ肉厚をさらに薄くできるため、結局伝熱性能に劣ることはない。一方、導電性の金属である加熱ローラに電流を漏洩させて、加熱ローラの発熱をすれば金属の優れた伝熱性が得られる。これら、液体の優れた流動性や、金属の優れた伝熱性は適宜活用すればよい。
【００２４】
図３は本発明の第３の実施の形態に係る定着装置の構成を示す断面図である。同図において、図１と同じ参照符号は同じ構成要素を示し、加熱ローラのみの構成を示す。同図に示す本実施の形態の定着装置４０において、図１の第１の実施の形態の定着装置１０と異なる構成要素として、加熱ローラ１１の内部に、２層の液体１２−１、１２−２を設けた点である。液体の微量な蒸発によって潜熱として、加熱ローラ内部の空間に熱が拡散するなどの沸点の低い液体を用い、水溶液とオイルのように分離する２種の液体を用いる。下層の液体１２−１は、上層の液体１２−２より比重が大きい液体である。また、上層の液体１２−２は、沸点が高く蒸気圧が小さい液体によって、液体からの放熱を低減し、下層の液体１２−１は、熱伝導率が大きい液体を選択することによって、より迅速な伝熱を行う。このような液体に求められる条件に合致した材料が組み合わされ、１種類の液体より性能を向上させることができる。また、マイクロ波放射器１６は、回転中に流動する液体１２に直面する方向に設置する。液体１２が加熱され、加熱ローラに伝熱される。更に、液体中に液温センサ２５を設置することによって、適切な液温として管理できる。
【００２５】
図４は本発明の第４の実施の形態に係る定着装置の構成を示す断面図である。同図において、図１と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。同図に示す本実施の形態の定着装置４０によれば、加熱ローラ１１の内部の液体１２の角度量は、定着温度、定着速度、光沢度などのトナー定着形状、また用紙の厚みや用紙温度、環境温度情報を制御パラメータとして可変する。そこで、本実施の形態の定着装置５０では、加熱ローラ１１の表面から等距離の位置で角度を可変調整するための調節範囲枠５１を設け、加熱ローラ１１の内部の液体１１の位置に追従して加圧ローラ２２の回転軸の位置を可変することができる。よって、上記制御パラメータに応じた適切な定着を行うことできる。
【００２６】
図５は本発明の第５の実施の形態に係る定着装置の構成を示す断面図である。同図において、図１と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。同図に示す本実施の形態の定着装置６０において、図１の第１の実施の形態の定着装置１０と異なる構成要素として、電磁誘導加熱器２３及び液温センサ２５は重力によりフリースイングさせる振り子構造となっている。詳細には、加熱ローラ１１に回転軸兼電気導入端子６１を固定し、加熱電源部６２と電源供給線６３が接続されている。液温センサ２５からの液温検出信号線６４はリング型の電気接点６５を回転軸兼電気導入端子６１に設けられている。そして、液体中に設置した液温センサ２５から温度計測部６６で検出した温度を、制御部６７で所定の制御信号の値に変換し加熱電源部６２の電力を調節し、定着に必要な液体の所定温度が得られるように、電磁誘導加熱器２３の電磁誘導コイルへの電力を制御する。なお、図４と同じく、加圧ローラの回転軸に、加圧ローラ回転軸の位置を角度調節設定する調節範囲枠を設置して姿勢に対応してもよい。
【００２７】
図６は本発明の第６の実施の形態に係る定着装置の構成を示す断面図である。同図において、図１と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。同図に示す本実施の形態の定着装置７０において、図５の第５の実施の形態の定着装置６０と異なる構成要素として、加熱ローラ１１の内部の圧力を一定にする容積可変部材７１を設けている。つまり、加熱ローラ１１の内部の空間に柔軟性かつ弾性を有する気密の容積可変部材７１を設置し、容積可変部材７１は軸受け及び支持コイル７２で支持されていて、非加熱時の温度において、支持コイル７２によって伸張され、加熱ローラ１１と容積可変部材７１の間の気体１７の圧力よりも、容積可変部材７１の内部の気体１７の圧力は減圧されている。容積可変部材７１は、気密性、耐熱性があり、表面が伸縮性を有する薄い蛇腹（ベローズ）の断面形状を有するステンレスなどの金属箔からなる気密容器である。
【００２８】
このような構成を有する本実施の形態の定着装置によれば、加熱時に、加熱ローラ１１と容積可変部材７１の間の気体１７が膨張した容積分、容積可変部材７１の内部の容積が減じ、支持コイル７２が圧縮され、非加熱時から加熱時に渡って、加熱ローラ１１と容積可変部材７１の間の気体１７の圧力は変化しない。なお、加熱ローラ１１と容積可変部材７１の間の気体１７の膨張する容積を小さくすると、容積可変部材７１の容積変化量は小さくできるので、迅速に、加熱ローラ１１と容積可変部材７１の間の気体１７の圧力の調整を行うことができる。
【００２９】
なお、図６に示す容積可変部材７１と加熱ローラ２１の内部に占める容積割合において、容積可変部材７１はできるだけ大きい方が望ましい。また、これらの気体として、特に定着温度付近で熱伝導率の小さいガス、または定着温度付近で熱伝導率の温度依存性の小さいアルゴンガスやクリプトンガスを充填する。これによって、加熱ローラを気密にして内部にガスを充填しても、非加熱時から加熱時に渡って、加熱ローラに加わる内圧は一定なので加熱ローラは寸法変化を起こし難い。更に、肉薄ローラで弾性の小さい素材からなる材料を用いる場合は、非加熱時から加熱時に渡って、温度変化、熱膨張や圧力変動を繰り返し受けるため、脆性疲労を起こしやすいのであるが、圧力変動が小さくなるので耐久性がよくなる。従って、内部の液体や気体が加熱により膨張しても安定した定着を維持することができる。
【００３０】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３１】
【特許文献１】特開２００１−００５３２２号公報
【特許文献２】特開２００３−３３７４８３号公報
【特許文献３】特開２００７−２３２９１５号公報
【特許文献４】特開２００１−１３５４７２号公報
【図１】
2010250190.tif 000003
【図２】
2010250190.tif 000004
【図３】
2010250190.tif 000005
【図４】
2010250190.tif 000006
【図５】
2010250190.tif 000007
【図６】
2010250190.tif 000008