(57)【要約】【課題】ウォームアップタイムの短縮と、温度追従の課題を解決した定着装置およびそれを用いた電子写真方式の画像形成装置を提供する。【解決手段】加圧ローラ２０を図面上部方向（矢印Ｕ方向）に動かし、加熱ローラ１０に加圧ローラ２０を圧接する。すると、弾性体の円形鍔状部材１２が前記の圧接力により押し潰されて、芯金１１と加熱ローラ表層部材１３とが、定着ニップ部Ｎにおいて直接接触する。その結果、ハロゲンランプ１５により加熱された芯金１１の熱が、加熱ローラ表層部材１３に直接伝達する。【選択図】図２
2011128289.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に加熱装置を備えた加熱ローラと、当該加熱ローラに圧接する加圧ローラを備え、前記加熱ローラと前記加圧ローラの圧接箇所により形成される定着ニップ部に、トナー画像が形成された記録紙を通過させて、当該トナー画像のトナー粉末を加熱、融解して当該記録紙に定着する定着装置において、
前記加熱ローラは、内部に前記加熱装置を備えた円筒状の芯金の両端部に弾性体の円形鍔状部材を設け、当該円形鍔状部材に円筒状の加熱ローラ表層部材を設け、当該芯金の表面を囲うことにより、当該円筒状の加熱ローラ表層部材と当該円筒状の芯金との間に密閉された空気層を形成し、
前記加圧ローラが前記加熱ローラの加熱ローラ表層部材に圧接することにより、前記加熱ローラの芯金両端部に設けられた前記弾性体の円形鍔状部材を押し潰し、前記定着ニップ部において、前記加熱ローラの芯金と前記加熱ローラ表層部材を直接接触させて、前記加熱装置により加熱された芯金の熱を前記加熱ローラ表層部材に直接伝達させることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記円筒状の芯金の両端部の外径は、長手方向に対して前記記録紙の最大横幅に対応する部分の外径よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記円筒状の芯金の両端部に設けられた前記円形鍔状部材の外方に、さらに、空気室が内部に形成された円形鍔状の空気ポンプ用弾性部材を設け、
前記空気室と外気を連通する第１給気パイプ、および、当該空気室と前記加熱ローラの空気層を連通する第２給気パイプを設け、
前記第１給気パイプの外気側端部に、前記空気室の圧力が外気の圧力未満になると開弁する空気流入弁、及び、前記第２給気パイプの空気層側端部に、前記空気室の圧力が前記加熱ローラの空気層の圧力を超えると開弁する空気排出弁を設け、
前記加熱ローラの回動により、当該加熱ローラに設けられた空気ポンプ用弾性部材が前記加圧ローラに圧接され当該圧接から開放されることにより、前記空気ポンプ用弾性部材の空気室が収縮し元の形状に戻ることで、前記加熱ローラの空気層に前記空気室の空気を供給することを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記加圧ローラは、内部に加熱装置を備えた円筒状の芯金の両端部に弾性体の円形鍔状部材を設け、当該円形鍔状部材に円筒状の加圧ローラ表層部材を設け、当該芯金の表面を囲うことにより、当該円筒状の加圧ローラ表層部材と当該円筒状の芯金との間に密閉された空気層を形成することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の定着装置。
【請求項５】
前記円筒状の芯金の両端部の外径は、長手方向に対して前記記録紙の最大横幅に対応する部分の外径よりも小さいことを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかに記載の定着装置を備えた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】
電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置に係り、特に、熱ローラ定着方式の定着装置、および、当該定着装置を備えた電子写真方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置として、一般的に、熱ローラ定着方式の定着装置が用いられている。熱ローラ定着方式の定着装置は、加熱ローラと当該加熱ローラに圧接する加圧ローラを備え、加熱ローラおよび加圧ローラの両方或いはいずれか一方の内部に配設されたハロゲンヒータ等からなる加熱装置がローラ対を所定の定着温度に加熱する。そして、前記加熱ローラと前記加圧ローラの圧接箇所により形成される定着ニップ部に、未定着トナー画像が形成された記録紙を通過させて、熱と圧接力により当該未定着トナー画像のトナー粉末を加熱、融解して当該記録紙に定着する。
【０００３】
定着装置の加熱ローラは、例えば、内部に加熱装置を備えた円筒状の芯金の表層にシリコンゴム等からなる弾性層を設けた弾性ローラから構成される。このように、加熱ローラを弾性ローラとすることで、加熱ローラ表面が、未定着トナー画像の凹凸に対応して弾性変形し、トナー画像面を覆い包むように接触するので、良好に加熱定着を行うことが可能となる。
【０００４】
ところで、加熱ローラの弾性層の替わりに空気層を有する加熱ローラを備えた定着装置が様々提案されている。
図８は、このような空気層を有する加熱ローラを備えた定着装置の概略断面図で、定着装置２００は、内部にヒータ２１１を備えた加熱ローラ２１２と加熱ローラ２１２に対向する加圧ローラ２１３を備える。
加熱ローラ２１２は、弾性体の薄肉円筒２１４で形成され、加熱ローラ２１２の両端部を封止部材２１５で封止し、空気層２１６を形成している。このような構造に類似する定着装置は、例えば、特許文献１、特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−５８０１１号公報
【特許文献２】特開平１０−３２２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、このような加熱ローラは、空気層自体の熱伝導性が非常に劣るので、加熱ローラ内部にヒータを設けて、加熱ローラの表層を加熱する場合、熱伝達効率が低く、ヒータを加熱してから加熱ローラ表層の温度がトナー融解温度まで到達するのに必要な時間、すなわちウォームアップタイムが長くなる。また、高速印刷した場合に、加熱装置の加熱に対して加熱ローラの表層温度が素早く追従（上昇）しなくなる。
【０００７】
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、ウォームアップタイムの短縮と、温度追従の課題を解決した定着装置およびそれを用いた電子写真方式の画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の技術手段は、内部に加熱装置を備えた加熱ローラと、当該加熱ローラに圧接する加圧ローラを備え、前記加熱ローラと前記加圧ローラの圧接箇所により形成される定着ニップ部に、トナー画像が形成された記録紙を通過させて、当該トナー画像のトナー粉末を加熱、融解して当該記録紙に定着する定着装置において、前記加熱ローラは、内部に前記加熱装置を備えた円筒状の芯金の両端部に弾性体の円形鍔状部材を設け、当該円形鍔状部材に円筒状の加熱ローラ表層部材を設け、当該芯金の表面を囲うことにより、当該円筒状の加熱ローラ表層部材と当該円筒状の芯金との間に密閉された空気層を形成し、前記加圧ローラが前記加熱ローラの加熱ローラ表層部材に圧接することにより、前記加熱ローラの芯金両端部に設けられた前記弾性体の円形鍔状部材を押し潰し、前記定着ニップ部において、前記加熱ローラの芯金と前記加熱ローラ表層部材を直接接触させて、前記加熱装置により加熱された芯金の熱を前記加熱ローラ表層部材に直接伝達させることを特徴とする定着装置である。
【０００９】
第２の技術手段は、第１の技術手段において、前記円筒状の芯金の両端部の外径は、長手方向に対して前記記録紙の最大横幅に対応する部分の外径よりも小さいことを特徴とするものである。
【００１０】
第３の技術手段は、第２の技術手段において、前記円筒状の芯金の両端部に設けられた前記円形鍔状部材の外方に、さらに、空気室が内部に形成された円形鍔状の空気ポンプ用弾性部材を設け、前記空気室と外気を連通する第１給気パイプ、および、当該空気室と前記加熱ローラの空気層を連通する第２給気パイプを設け、前記第１給気パイプの外気側端部に、前記空気室の圧力が外気の圧力未満になると開弁する空気流入弁、及び、前記第２給気パイプの空気層側端部に、前記空気室の圧力が前記加熱ローラの空気層の圧力を超えると開弁する空気排出弁を設け、前記加熱ローラの回動により、当該加熱ローラに設けられた空気ポンプ用弾性部材が前記加圧ローラに圧接され当該圧接から開放されることにより、前記空気ポンプ用弾性部材の空気室が収縮し元の形状に戻ることで、前記加熱ローラの空気層に前記空気室の空気を供給することを特徴とするものである。
【００１１】
第４の技術手段は、第１〜第３の何れかの技術手段において、前記加圧ローラは、内部に加熱装置を備えた円筒状の芯金の両端部に弾性体の円形鍔状部材を設け、当該円形鍔状部材に円筒状の加圧ローラ表層部材を設け、当該芯金の表面を囲うことにより、当該円筒状の加圧ローラ表層部材と当該円筒状の芯金との間に密閉された空気層を形成することを特徴とするものである。
【００１２】
第５の技術手段は、第４の技術手段において、前記円筒状の芯金の両端部の外径は、長手方向に対して前記記録紙の最大横幅に対応する部分の外径よりも小さいことを特徴とするものである。
【００１３】
第６の技術手段は、第１〜第５の何れかの技術手段の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、加熱ローラの芯金と当該芯金を囲う加熱ローラ表層部材とが、ニップ部において直接接触するので、芯金の熱が加熱ローラ表層部材に直接伝達し、加熱ローラ表層部材をトナー融解温度まで素早く加熱することができる。その結果、ウォームアップタイムを短縮できるだけでなく、高速印刷した場合においても、加熱ローラの表層が素早く加熱される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る加熱ローラの構成を示す断面図である。
【図２】本発明に係る加熱ローラおよび加圧ローラの構成を示す断面図である。
【図３】加熱ローラの芯金の温度を計測する方法を説明する図である。
【図４】空気ポンプの構成について説明する断面図である。
【図５】空気ポンプが加熱ローラの空気層に空気を供給する様子を説明する図である。
【図６】加圧ローラの構成を示す断面図である。
【図７】本発明に係る定着装置が適用されるカラー画像形成装置の概略図である。
【図８】従来の定着装置の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（実施例１）
本発明に係る定着装置は、未定着のトナー画像が表面に形成された記録紙（記録材）に対し、熱および圧力によりトナー画像を記録紙上に定着させるものである。トナー画像は、非磁性一成分現像剤（非磁性トナー）、非磁性二成分現像剤（非磁性トナーおよびキャリア）、磁性現像剤（磁性トナー）等の現像剤によって形成される。
【００１７】
図１は、本発明に係る加熱ローラ１０の構成を示す断面図である。
図１（Ａ）は、加熱ローラ１０の構成を示す断面図、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示した加熱ローラ１０のＡ−Ａ’線断面図、図１（Ｃ）は、同加熱ローラ１０のＢ−Ｂ’線断面図、図１（Ｄ）は、加熱ローラ１０の表層を説明する断面図である。
【００１８】
図１（Ａ）に示すように、加熱ローラ１０は、円筒状の芯金１１を備える。芯金１１は、長手方向に対し、記録紙の最大横幅Ｗ（通紙部）に対応する中央部１１１と、非通紙部に対応する両端部１１２を有する。両端部１１２の外径は、中央部１１１の外径よりも小さく形成されている。
両端部１１２は、加熱ローラ１０を回動する回動装置（図示せず）に接続する。なお、芯金１１の材質としては、アルミ、鉄、ＳＵＳ等がある。
【００１９】
また、芯金１１の両端部１１２に、それぞれ弾性体の円形鍔状部材１２を設けている。円形鍔状部材１２の材質としては弾性素材であるシリコンゴム、シリコン発泡ゴム、フッ素ゴム等がある。
【００２０】
さらに、円形鍔状部材１２に、記録紙と接触する円筒状の加熱ローラ表層部材１３を設けている（嵌合している）。加熱ローラ表層部材１３は、図１（Ｄ）に示すように、基材１３１、ゴム層（弾性層）１３２、離型層１３３の３層構成とすることが好ましく、基材の材質としてはポリイミド、ＳＵＳ、Ｎｉのシームレスベルト等、ゴム層の材質としてはシリコンゴム、フッ素ゴム等、離型層の材質としては、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ等がある。
【００２１】
図１（Ａ）、図１（Ｃ）に示すように、芯金１１と円形鍔状部材１２、円形鍔状部材１２と加熱ローラ表層部材１３は接着剤等で固定され、これらの部材（１１〜１３）により形成される空気層１４を密閉している。なお、円形鍔状部材１２と加熱ローラ表層部材１３の接着には、ポリイミドやシリコン系の接着剤を用いることが好ましい。
【００２２】
このように、加熱ローラ表層部材１３が、芯金１１の表面を囲うことにより、芯金１１と加熱ローラ表層部材１３との間に密閉された空気層１４を形成している。加熱ローラ１０は、空気層１４による弾力性によって、シリコンゴムローラ等と同様な弾性機能を有する。
【００２３】
図２は、本発明に係る加熱ローラ１０および加圧ローラ２０の構成を示す断面図で、図２（Ａ）は、加熱ローラ１０と加圧ローラ２０とが離間している状態を示す断面図、図２（Ｂ）は、加熱ローラ１０に加圧ローラ２０が圧接している状態を示す断面図、図２（Ｃ）は、図２（Ｂ）の状態において、加熱ローラ１０と加圧ローラ２０の間に形成される定着ニップ部Ｎにトナー画像Ｔが形成された記録紙Ｐを通過させている状態を示す図である。なお、図２（Ｃ）の矢印Ｄは、加熱ローラ１０、加圧ローラ２０の回動方向（回転方向）を示す。
【００２４】
図２（Ａ）に示すように、加熱ローラ１０の芯金１１は、内部に芯金１１を加熱する加熱装置、例えば、ハロゲンランプ１５を備えている。
【００２５】
加圧ローラ２０は、円筒状の芯金２１を備える。円筒状の弾性部材２２は、芯金２１を被覆し、さらに、加圧ローラ表層部材２３は、弾性部材２２を被覆する。加圧ローラ２０の芯金２１は、内部に芯金２１を加熱するハロゲンランプ２４を備えている。なお、弾性部材２２の材質としてはシリコンゴム等がある。加圧ローラ表層部材２３の材質としてはＰＦＡチューブ等がある。
【００２６】
なお、これらの加熱ローラ１０の外径と加圧ローラ２０の外径は略等しい。
【００２７】
図２（Ａ）に示した状態において、加熱ローラ１０のハロゲンランプ１５を点灯し加熱ローラ１０を加熱する。加熱ローラ１０の芯金１１は、空気層１４によって断熱されているので、芯金１１だけが素早く加熱される。
同じく、加圧ローラ２０のハロゲンランプ２４を点灯し、加圧ローラ２０を加熱する。
【００２８】
そして、図示しない移動装置により、例えば加圧ローラ２０を図面上部方向（矢印Ｕ方向）に動かし、加熱ローラ１０に加圧ローラ２０を圧接する。
【００２９】
すると、図２（Ｂ）、図２（Ｃ）に示すように、弾性体の円形鍔状部材１２が前記の圧接力により押し潰されて、芯金１１と加熱ローラ表層部材１３とが、定着ニップ部Ｎにおいて直接接触する。その結果、ハロゲンランプ１５により加熱された芯金１１の熱が、加熱ローラ表層部材１３に直接伝達する。
【００３０】
それ故、芯金１１の熱が加熱ローラ表層部材１３に直接伝達し、加熱ローラ表層部材１３をトナー融解温度まで素早く加熱することができる。その結果、芯金１１を加熱してから加熱ローラ表層部材１３をトナー融解温度まで加熱するのに必要な時間、すなわちウォームアップタイムを短縮することができる。
また、この短縮により、消費電力を削減することができる。さらに、定着ニップ部Ｎにおいて、加熱ローラ表層部材１３が加圧ローラ２０に広く接するので、広いニップ幅を取ることができ、安定した定着が可能になる。
【００３１】
また、図２（Ｃ）に示すように、加熱された加熱ローラ表層部材１３は、矢印Ｄ方向に回動し、定着ニップ部Ｎを通過した後、再び空気層で断熱されるので、加熱ローラ表層部材１３の表層温度はほぼ維持される。なお、図２（Ｃ）に示すように、加熱ローラ１０の表面近傍には、加熱ローラ１０の加熱ローラ表層部材１３の温度を計測する加熱ローラ温度センサ１６が設けられ、加圧ローラ２０の表面近傍には、加圧ローラ２０の加圧ローラ表層部材２３の温度を計測する加圧ローラ温度センサ２５が設けられている。
【００３２】
このように、定着ニップ部Ｎにおいて、加熱ローラ１０の芯金１１の熱を効率よく加熱ローラ表層部材１３を介して記録紙Ｐに伝えることができる。また、加熱ローラ１０の熱容量を小さく出来るので、昇温時間の短縮が可能となる。
【００３３】
次に、きめ細かな定着温度の制御を行うため、特に、加熱ローラ１０の停止時における温度制御を行うために、加熱ローラ１０の芯金１１の温度を計測する方法を図３を用いて説明する。
図３（Ａ）は、加熱ローラ１０の芯金１１に、芯金１１の温度を計測する芯金温度センサ２６を配設した状態を説明する断面図、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に示した加熱ローラ１０のＣ−Ｃ’線断面図、図３（Ｃ）は、芯金１１の外観図である。
【００３４】
図３（Ａ）に示すように、芯金温度センサ２６は、芯金１１の表面１１３に配設されている。なお、芯金温度センサ２６は、芯金１１の表面１１３に対して凸でないことが好ましい。そこで、図３（Ａ）、図３（Ｂ）に示すように、芯金１１の表面１１３に凹部（くぼみ）１１４を形成し、凹部１１４に芯金温度センサ２６を配設している。芯金温度センサ２６としては、熱電対、サーミスタ等を用いることができる。
【００３５】
なお、図３（Ｃ）に示すように、芯金温度センサ２６、さらに、芯金温度センサ２６とセンサ２６を制御する制御部（図示せず）とを接続する金属配線２７を絶縁するために、芯金１１の表面１１３に対してフッ素コート加工等を施して絶縁性を確保している（矢印Ｆ参照）。金属配線２７は、芯金１１の表面１１３を這って芯金１１の両端部１１２に設けられた金属製のベアリング２８を通り制御部（図示せず）に接続している。
【００３６】
このように芯金１１の温度を計測することで、加熱ローラ１０の回動が停止している状態でも芯金１１の温度を計測することができ、さらに、きめ細かな温度制御が可能となる。
【００３７】
上記の図１〜図３で説明した定着装置１の加熱ローラ１０、加圧ローラ２０の詳細構造について説明する。
加熱ローラ１０の内径はφ３０（ｍｍ）である。芯金１１は、内径φ２０、厚さ１ｔ（ｍｍ）、中央部に対応する胴部長３２０ｍｍのアルミニウムで構成している。円形鍔状部材１２の外径はφ３０で、硬度３０度（アスカーＣ）のシリコン発泡ゴムで構成している。加熱ローラ表層部材１３は、内径φ３０、総厚２５０μｍ、長さ３５０ｍｍのシームレスベルトある。空気層１４の厚さは５ｔ、その内圧は５×１０５Ｐａである。ハロゲンランプ１５の消費電力は１２００Ｗである。
【００３８】
加圧ローラ２０の内径はφ３０である。芯金２１は、内径φ２０、厚さ１ｔの鉄で構成している。加圧ローラ表層部材２３の厚さは１ｔで、その表層をＰＦＡチューブで構成している。ハロゲンランプ２４の消費電力は６００Ｗである。
なお、定着ニップ部Ｎの幅は２０ｍｍである。
【００３９】
弾性材を有する加熱ローラを備えた従来の定着装置では、当該加熱ローラの表層をトナー融解温度まで加熱するのに必要な時間は、６０秒であったが、本発明によれば、２５秒で済み、ウォームアップタイムを３５秒短縮することができる。
【００４０】
また、加熱ローラ１０に加圧ローラ２０を圧接させた状態で、プロセス速度２００ｍｍ／ｓにて回転加熱を行った。加熱ローラ１０の芯金１１を加熱してから約１５秒に加熱ローラ表層部材１３が１５０℃に達し、ここで定着ニップ部Ｎに記録紙Ｐを搬送したところ、トナー画像の記録紙Ｐに対する定着を確認することができた。
【００４１】
（実施例２）
実施例１で説明した加熱ローラ１０の空気層１４から空気が少しずつ漏れて、空気層１４の内圧が低下することがある。そこで、空気層１４の内圧を常に一定に維持するため空気層１４に空気を供給する空気ポンプを加熱ローラ１０に設ける。
【００４２】
以下に、前記空気ポンプの構成について、図４を用いて説明する。
図４（Ａ）は、空気ポンプ３０を備えた加熱ローラ１０の構成を示す断面図、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に示した加熱ローラ１０のＤ−Ｄ’線断面図、図４（Ｃ）は、空気ポンプ３０の構成を示す断面図である。
【００４３】
空気ポンプ３０は、内部に空気室が形成された円形鍔状の空気ポンプ用弾性部材３１、空気ポンプ用弾性部材３１の空気室３１１と外気（外部）を連通する第１給気パイプ３２１、空気室３１１と加熱ローラ１０の空気層１４を連通する第２給気パイプ３２２から構成される。
空気ポンプ用弾性部材３１は、芯金１１の両端部１１２に設けられた円形鍔状部材１２の外方に設けられている。空気ポンプ用弾性部材３１の内部には、所定の容積の空気室（空洞）３１１が形成されている。なお、空気ポンプ用弾性部材３１の材質としては、シリコンゴム、フッ素ゴム、それらの発泡ゴム等がある。
【００４４】
図４（Ｃ）に示すように、第１給気パイプ３２１の外気側端部（図面右側）には、空気室３１１の圧力が外気の圧力未満（陰圧）になると開弁する空気流入弁３３が取り付けられ、第１給気パイプ３２１の他端部は、空気ポンプ用弾性部材３１の空気室３１１に連通している。
【００４５】
第２給気パイプ３２２の空気層側端部（図面左側）には、空気室３１１の圧力が空気層１４の圧力を超える（陽圧）と開弁する空気排出弁３４が取り付けられ、第２給気パイプ３２２の他端部は、空気ポンプ用弾性部材３１の空気室３１１に連通している。
なお、図４では、空気ポンプ３０を、加熱ローラ１０の右端部にのみ設けているが、左端部に設けてもよい。また、加熱ローラ１０の空気層１４の圧力が所定値を超えると開弁する空気排出弁を備えた空気層１４と外気を連通する排気用パイプを加熱ローラ１０に設けてもよい。
【００４６】
次に、空気ポンプ３０が加熱ローラ１０の空気層１４に空気を供給する様子を図５を用いて説明する。
図５の左側は、空気ポンプ３０の構成を示す断面図、同右側は図４（Ｂ）に対応する空気ポンプ３０の空気ポンプ用弾性部材３１および加圧ローラの断面図である。
以下の説明では、外気の圧力を１気圧、加熱ローラ１０の空気層１４の内圧を５気圧として説明する。
【００４７】
図５（Ａ）は、空気ポンプ３０（加熱ローラ１０）、加圧ローラ２０が矢印Ｄ方向に回動している状態を示している。この状態では、空気ポンプ３０の空気室３１１に対応する空気ポンプ３０の外面は加圧ローラ２０に対向していない。また、空気室３１１は１気圧以上５気圧以下（常圧）であり、空気流入弁３３および空気排出弁３４は閉じている。
【００４８】
次に、空気ポンプ３０（加熱ローラ１０）、加圧ローラ２０が矢印Ｄ方向にさらに回動し、図５（Ｂ）に示すように、空気ポンプ３０の空気室３１１に対応する空気ポンプ３０の外面が定着ニップ部Ｎに至ると、空気ポンプ３０の空気ポンプ用弾性部材３１が加圧ローラ２０の圧接により押し潰される。すると、空気室３１１が圧縮されて、空気室３１１の内圧が５気圧（陽圧）を超え、空気排出弁３４が開き、加熱ローラ１０の空気層１４に空気室３１１の空気が流入する。
【００４９】
そして、空気ポンプ３０の空気室３１１に対応する空気ポンプ３０の外面が定着ニップ部Ｎから離れると、図５（Ｃ）に示すように、空気ポンプ用弾性部材３１の形状復元力により、空気室３１１はもとの体積に戻る。このとき、空気室３１１の内圧が１気圧（陰圧）未満になり、空気流入弁３３が開き、空気室３１１に外部から空気が流入する。なお、このときは、空気排出弁３４は閉じている。
【００５０】
空気室３１１に外部から空気が流入した後、空気室３１１の内圧が１気圧になると、図５（Ｄ）に示すように、空気流入弁３３が閉じる。
すなわち、空気ポンプ３０は、加熱ローラ１０の回動により、加熱ローラ１０に設けられた空気ポンプ用弾性部材３１が加圧ローラ２０に圧接され当該圧接から開放されることにより、空気ポンプ用弾性部材３１の空気室３１１が収縮し元の形状に戻ることで、加熱ローラ１０の空気層１４に空気室３１１の空気を供給する。
【００５１】
以後、加熱ローラ１０（空気ポンプ３０）、加圧ローラ２０の回動により、図５（Ａ）〜図５（Ｄ）の動作が繰り返される。
【００５２】
このようにすることで、空気層１４の内圧を所定の圧力値以上に保持することができる。その結果、空気層１４の弾力性を維持することが可能となり、安定した定着性能が維持できる。
さらに、空気ポンプ３０は、弾性部材や排気弁等の構造が単純な部材から構成されているので、メンテナンス回数を減らすことができる。
【００５３】
（実施例３）
実施例１，実施例２で説明した加圧ローラ２０を、本発明に係る加熱ローラ１０と同様な構造にしてもよい。
図６は、加熱ローラ１０および加熱ローラ１０と同様な構造を有する加圧ローラ４０の構成を示す断面図で、図６（Ａ）は、加熱ローラ１０と加圧ローラ４０とが離間している状態を示す断面図、図６（Ｂ）は、加熱ローラ１０に加圧ローラ４０が圧接している状態を示す断面図、図６（Ｃ）は、図６（Ｂ）の状態において、加熱ローラ１０と加圧ローラ４０の間の定着ニップ部Ｎにトナー画像Ｔが形成された記録紙Ｐを通過させている状態を示す図である。
【００５４】
図からも明らかなように、加圧ローラ４０の芯金４１、弾性体の円形鍔状部材４２、円筒状の加圧ローラ表層部材４３は、それぞれ加熱ローラ１０の芯金１１、弾性体の円形鍔状部材１２、円筒状の加熱ローラ表層部材１３と同じものである。
加熱ローラ１０と同じように、加圧ローラ表層部材４３が、芯金４１の表面を囲うことにより、加圧ローラ表層部材４３と芯金４１との間に密閉された空気層４４を形成する。
また、芯金４１は、内部にハロゲンランプ４５を備えている。
【００５５】
このようにすることで、加熱ローラ１０および加圧ローラ４０を迅速に加熱することができ、ウォームアップタイムを飛躍的に短縮することができる。加圧ローラ４０にシリコンゴム等の肉厚弾性体がないので、熱容量を低減できる。また、加熱ローラ１０だけでなく加圧ローラ４０も大きな弾性力を有するので、広いニップ部が形成される。
なお、実施例２で説明した空気ポンプ３０を加圧ローラ４０に設けることが好ましい。
【００５６】
（実施例４）
次に、本発明に係る定着装置が適用されるカラー画像形成装置について説明する。
図７は、カラー画像形成装置５０の概略図で、カラー画像形成装置５０は、４色の可視像形成ユニット６０を記録紙Ｐの搬送路Ｌに沿って配列した所謂タンデム式のプリンタである。
【００５７】
４組の可視像形成ユニット６０（Ｙ）・６０（Ｍ）・６０（Ｃ）・６０（Ｂ）は、記録紙Ｐの搬送路Ｌに沿って配設され、無端状ベルトの記録紙搬送手段７０によって搬送される記録紙Ｐに各色トナーを多重転写する。そして、本発明に係る定着装置１によってこれを定着してフルカラー画像を形成する。
【００５８】
記録紙搬送手段７０は、一対の駆動ローラ７１およびアイドリングローラ７２によって架張され、所定の周速度（本実施例では３５５ｍｍ／ｓ）に制御されて回動する無端状の搬送ベルト７３を有し、このベルト上に記録紙Ｐを静電吸着させて搬送する。
【００５９】
各可視像形成ユニット６０は、感光体ドラム６１、帯電ローラ６２、レーザ光照射手段６３、現像器６４、転写ローラ６５、クリーナー６６から構成される。
各ユニットの現像器にはイエロー（Ｙ）・マゼンタ（Ｍ）・シアン（Ｃ）・ブラック（Ｂ）の各トナーが収容されている。各可視像形成ユニットは、以下の工程によりトナー画像を記録紙Ｐ上に形成する。すなわち、感光体ドラム６１表面を帯電ローラ６２で一様に帯電した後、レーザ光照射手段６３により感光体ドラム６１表面を画像情報に応じてレーザ露光し静電潜像を形成する。その後、現像器６４により感光体ドラム６１上の静電潜像に対しトナー画像を現像し、この顕像化されたトナー画像をトナーとは逆極性のバイアス電圧が印加された転写ローラ６５により搬送手段７０によって搬送される記録紙Ｐに順次転写する。
【００６０】
その後、記録紙Ｐは駆動ローラ７１の曲率により搬送ベルト７３から剥離された後、本発明に係る定着装置１に搬送される。定着装置１は、記録紙Ｐのトナー画像のトナーを融解し、記録紙に定着する。
【符号の説明】
【００６１】
１…定着装置、１０…加熱ローラ、１１…芯金、１１１…中央部、１１２…両端部、１１３…表面、１１４…凹部、１２…円形鍔状部材、１３…加熱ローラ表層部材、１３１…基材、１３２…ゴム層、１３３…離型層、１４…空気層、１５…ハロゲンランプ、１６…加熱ローラ温度センサ、２０…加圧ローラ、２１…芯金、２２…弾性部材、２３…加圧ローラ表層部材、２４…ハロゲンランプ、２５…加圧ローラ温度センサ、２６…芯金温度センサ、２７…金属配線、２８…ベアリング、３０…空気ポンプ、３１…空気ポンプ用弾性部材、３１１…空気室、３２１…第１給気パイプ、３２２…第２給気パイプ、３３…空気流入弁、３４…空気排出弁、４０…加圧ローラ、４１…芯金、４２…円形鍔状部材、４３…加圧ローラ表層部材、４４…空気層、４５…ハロゲンランプ、５０…カラー画像形成装置、６０…可視像形成ユニット、６１…感光体ドラム、６２…帯電ローラ、６３…レーザ光照射手段、６４…現像器、６５…転写ローラ、６６…クリーナー、７０…記録紙搬送手段、７０…搬送手段、７１…駆動ローラ、７２…アイドリングローラ、７３…搬送ベルト、２００…定着装置、２１１…ヒータ、２１２…加熱ローラ、２１３…加圧ローラ、２１４…薄肉円筒、２１５…封止部材、２１６…空気層。
【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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