(57)【要約】【課題】加圧部材或いは加熱部材を形成する中空体内の気体圧力が所定の圧力値に達するまでの時間を短縮すると共に，該中空体内の気体圧力を所定の圧力値に維持するためのエネルギー消費量を省減することのできる定着装置を提供すること。【解決手段】加圧部材或いは加熱部材を形成する中空体内の気体圧力が予め設定された所定の圧力値以上である場合に（ステップＳ３のＹｅｓ側），コンプレッサなどの気体注入手段による前記中空体内への気体の単位時間あたりの注入量を，前記中空体内の気体圧力が前記所定の圧力値未満である場合に比べて減少させるように制御する（ステップＳ４，第一注入量から第二注入量に設定変更，但し，第一注入量＜第二注入量）。【選択図】図４
2008032871.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源を有する加熱部材と，外周面に少なくとも１つの貫通穴が形成された円筒状の芯金及び該芯金を内蔵して密閉された可撓性を有する円筒状の中空体を有してなり，前記加熱部材に圧接する加圧部材と，前記芯金に形成された前記貫通穴を介して前記中空体内に気体を注入する気体注入手段と，を備えてなり，前記加熱部材及び前記加圧部材によって被転写部材を挟持搬送することにより前記被転写部材上のトナー像を該被転写部材に溶融定着させる定着装置であって，
前記中空体内の気体圧力が予め設定された所定の圧力値以上である場合に，前記気体注入手段による前記中空体内への気体の単位時間当たりの注入量を，前記中空体内の気体圧力が前記所定の圧力値未満である場合に比べて減少させる注入量制御手段を備えてなることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
外周面に少なくとも１つの貫通穴が形成された円筒状の芯金，該芯金を内蔵して密閉された可撓性を有する円筒状の中空体，及び該中空体を外部から加熱する外部加熱手段を有する加熱部材と，前記加熱部材に圧接する加圧部材と，前記芯金に形成された前記貫通穴を介して前記中空体内に気体を注入する気体注入手段と，を備えてなり，前記加熱部材及び前記加圧部材によって被転写部材を挟持搬送することにより前記被転写部材上のトナー像を該被転写部材に溶融定着させる定着装置であって，
前記中空体内の気体圧力が予め設定された所定の圧力値以上である場合に，前記気体注入手段による前記中空体内への気体の単位時間当たりの注入量を，前記中空体内の気体圧力が前記所定の圧力値未満である場合に比べて減少させる注入量制御手段を備えてなることを特徴とする定着装置。
【請求項３】
前記中空体として導電性部材を用いてなり，
前記外部加熱手段が，前記中空体の外周に配置された加熱用励磁コイルと，前記加熱用励磁コイルに高周波電流を流す高周波電流出力手段と，を含んでなる請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記中空体が，導電性の基板の上に弾性層と離型層がこの順で積層されたものからなる請求項３に記載の定着装置。
【請求項５】
前記中空体内の気体圧力が前記所定の圧力値以上である場合に該中空体内の気体を排気する排気手段を更に備えてなり，
前記注入量調整手段が，前記排気手段により気体が排気されたことを条件に，前記気体注入手段による前記中空体内への気体の単位時間当たりの注入量を減少させるものである請求項１〜４のいずれかに記載の定着装置。
【請求項６】
前記中空体内の気体圧力を測定する気体圧力測定手段を更に備えてなり，
前記注入量調整手段が，前記気体圧力測定手段により測定された圧力値が前記所定の圧力値以上であることを条件に，前記気体注入手段による前記中空体内への気体の単位時間当たりの注入量を減少させるものである請求項１〜４のいずれかに記載の定着装置。
【請求項７】
前記芯金の長手方向に，最大通紙幅より大きい間隔をあけて取り付けられた一対の鍔状部材が設けられてなり，
前記中空体が，前記一対の鍔状部材によって両端部が密閉されたものである請求項１〜６のいずれかに記載の定着装置。
【請求項８】
前記中空体内の気体圧力が所定の圧力値に達するまでの間，当該定着装置による定着動作の開始を禁止する定着禁止手段を更に備えてなる請求項１〜７のいずれかに記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，加熱部材及び加圧部材によって被転写材を挟持搬送することにより該被転写材上のトナーを定着させる定着装置に関し，特に，前記加熱部材又は前記加圧部材における外径差の発生を防止するための該加熱部材又は加圧部材内への気体の注入制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置では定着装置として熱定着ローラ方式のものがこれまで広く使用されてきた。この熱定着ローラ方式の定着装置は，ハロゲンヒータを内蔵させた加熱ローラに加圧ローラを圧接させ，両ローラのニップ部に，トナー画像が載った転写紙を通すことによって，トナー画像を転写紙上に溶融定着させるものである。また，前記加熱ローラが，外部からの加熱を受ける構成もある。
このような熱定着ローラ方式の定着装置では，前記両ローラのニップ部において転写紙が通過する領域と通過しない領域との間に温度差が不可避的に生じることにより，前記加熱ローラ又は前記加圧ローラに外径差が生じることがある。これによって，前記両ローラのニップ部において段差が生じ，転写紙の蛇行を招くことがあった。また前記両ローラのニップ部における挟持力が不均一となり定着不良が生じることがあった。
そこで特許文献１では，前記加圧ローラとして，円筒状の芯金と，芯金上に取り付けられた密閉状の中空体とを有し，中空体内に気体を注入することによって中空体を膨張させて弾性層とするものを用いることが提案されている。これにより，前記加圧ローラ全域にわたって均一な外径を維持し続けることが可能であるため，安定した用紙搬送と定着性能を得ることができる。
なお，一般に，前記中空体に気体を注入する構成では，該中空体内の気体圧力が所定の圧力値以上となった場合に，該中空体内の気体を排気するための排気口が設けられる。これにより，例えば前記中空体に気体を注入し続けることで，該中空体内の気体圧力を所望の圧力値に保つことができる。
【特許文献１】特開２００２−５５５５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで，前記中空体内に気体を注入する場合，単位時間あたりの気体の注入量が小さければ，該中空体内の気体圧力を所定の圧力値に到達させるまでに要する時間が長くなり，例えば定着動作が可能になるまでの所謂ウォームアップ時間が長くなるという問題がある。そこで，単位時間あたりの気体の注入量を大きくすることにより，前記中空体内の気体圧力を迅速に所定の圧力値まで到達させることが考えられる。
しかしながら，この場合には，前記中空体内が所定の圧力値となった後における前記中空体内の気体の入れ替え量が多くなるため，該中空体の温度の低下が生じるおそれがある。そのため，被転写部材上のトナー像を被転写部材に溶融定着するのに必要な熱量に加えて，前記中空体内の温度を所定温度に維持するための熱量も必要になり，エネルギーの消費量が大きくなるという問題が生じる。
本発明はこのような従来の問題に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，中空体内の気体圧力が所定の圧力値に達するまでの時間を短縮すると共に，該中空体内の気体圧力を所定の圧力値に維持するためのエネルギー消費量を省減することのできる定着装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するために本発明は，熱源を有する加熱部材と，外周面に少なくとも１つの貫通穴が形成された円筒状の芯金及び該芯金を内蔵して密閉された可撓性を有する円筒状の中空体を有してなり，前記加熱部材に圧接する加圧部材と，前記芯金に形成された前記貫通穴を介して前記中空体内に気体を注入する気体注入手段と，を備えてなり，前記加熱部材及び前記加圧部材によって被転写部材を挟持搬送することにより前記被転写部材上のトナー像を該被転写部材に溶融定着させる定着装置に適用されるものであって，前記中空体内の気体圧力が予め設定された所定の圧力値以上である場合に，前記気体注入手段による前記中空体内への気体の単位時間あたりの注入量を，前記中空体内の気体圧力が前記所定の圧力値未満である場合に比べて減少させるように制御することを特徴とする定着装置として構成される。
このような構成によれば，前記加圧部材の前記中空体内の気体圧力が前記所定の圧力値以上となった場合に，前記中空体内の気体の入れ替え量を抑制することで該中空体内の温度低下を防止してエネルギー消費量を省減することができる。一方，前記加圧部材の前記中空体内の気体圧力が前記所定の圧力値に達するまでは，単位時間あたりの気体の注入量を十分に多く設定することで，該中空体内の気体圧力を前記所定の圧力値に迅速に到達させることができるため，例えば定着動作が可能になるまでのウォームアップ時間を短縮することができる。
【０００５】
また，本発明は，外周面に少なくとも１つの貫通穴が形成された円筒状の芯金，該芯金を内蔵して密閉された可撓性を有する円筒状の中空体，及び該中空体を外部から加熱する外部加熱手段を有する加熱部材と，前記加熱部材に圧接する加圧部材と，前記芯金に形成された前記貫通穴を介して前記中空体内に気体を注入する気体注入手段と，を備えてなり，前記加熱部材及び前記加圧部材によって被転写部材を挟持搬送することにより前記被転写部材上のトナー像を該被転写部材に溶融定着させる定着装置に適用することも可能であり，即ち，前記中空体内の気体圧力が予め設定された所定の圧力値以上である場合に，前記気体注入手段による前記中空体内への気体の単位時間あたりの注入量を，前記中空体内の気体圧力が前記所定の圧力値未満である場合に比べて減少させるように制御することを特徴とする定着装置として構成される。
このような構成でも同様に，前記加熱部材の前記中空体内の気体圧力が所定の圧力値に達するまでの時間を短縮すると共に，該中空体内の気体圧力を所定の圧力値に維持するためのエネルギー消費量を省減することができる。
具体的には，前記中空体として導電性部材を用い，前記外部加熱手段が，前記中空体の外周に配置された加熱用励磁コイルと，前記加熱用励磁コイルに高周波電流を流す高周波電流出力手段と，を含んでなる構成が考えられる。この場合には，室内温度から定着可能温度に到達するまでの所謂ウォームアップ時間の短縮が可能になると同時に，消費電力の低減も可能となる。さらに，前記中空体に，導電性の基板の上に弾性層と離型層がこの順で積層されたものを用いることで，定着性能を損なうことなく誘導加熱を行うことができるようになる。
【０００６】
本発明の具体的構成としては，前記中空体内の気体圧力が前記所定の圧力値以上である場合に該中空体内の気体を排気する排気手段により気体が排気されたことを条件に，前記気体注入手段による前記中空体内への気体の単位時間あたりの注入量を減少させることが考えられる。
また，前記中空体内の気体圧力を測定し，その測定された圧力値が前記所定の圧力値以上であることを条件に，前記気体注入手段による前記中空体内への気体の単位時間あたりの注入量を減少させることも考えられる。
このような構成により，前記中空体内の気体圧力が前記所定の圧力以上である場合に，該中空体内の気体の入れ替え量を抑制するという構成を実現することができる。
【０００７】
また，前記芯金の長手方向に，最大通紙幅より大きい間隔をあけて取り付けられた一対の鍔状部材を設けておき，前記中空体が，前記一対の鍔状部材によって両端部が密閉されるように構成することが望ましい。これにより，前記加圧部材や前記加熱部材の長手方向の全域にわたって均一な外径を維持し続けることができ，常に安定した用紙搬送や定着動作を行うことができる。
さらに，前記中空体内の気体圧力が所定の圧力値に達するまでの間，当該定着装置による定着動作の開始を禁止することにより，不安定な用紙搬送や定着動作を阻止することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば，前記加圧部材或いは前記加熱部材の前記中空体内の気体圧力が前記所定の圧力値以上となった場合に，前記中空体内の気体の入れ替え量を抑制することで該中空体内の温度低下を防止してエネルギー消費量を省減することができる。一方，前記加圧部材或いは前記加熱部材の前記中空体内の気体圧力が前記所定の圧力値に達するまでは，単位時間あたりの気体の注入量を十分に多く設定することで，該中空体内の気体圧力を前記所定の圧力値に迅速に到達させることができるため，例えば定着動作が可能になるまでのウォームアップ時間を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は本発明の第一の実施形態に係る定着装置Ｘの概略構成図，図２は前記定着装置Ｘに用いられる加圧ローラ２の概略断面図，図３は前記加圧ローラ２に設けられた安全弁４の構造図，図４は前記定着装置Ｘで実行される注入量制御処理の手順の一例を説明するフローチャート，図５は前記加圧ローラ２を形成する中空体２２の構造の一例を説明するための図，図６は本発明の第二の実施形態に係る定着装置Ｙの概略構成図，図７は加熱ローラ６を形成する中空体６２の構造の一例を説明するための図である。
【００１０】
（第一の実施形態）
まず，図１〜図５を用いて，本発明の第一の実施形態に係る定着装置Ｘについて説明する。なお，前記定着装置Ｘは，複写機やプリンタ装置，ファクシミリ装置，これらの複合機などに搭載され，用紙へのトナー像の定着に用いられる。
図１に示すように，本発明の第一の実施形態に係る定着装置Ｘは，円柱状の金属スリーブ１１の軸中心にハロゲンヒータ１２（熱源の一例）を有する加熱ローラ１（加熱部材の一例）と，該加熱ローラ１に圧接した加圧ローラ２（加圧部材の一例）と，不図示のコンプレッサＣ（図２参照）と，不図示の制御部とを備えて概略構成されている。前記定着装置Ｘは，前記加熱ローラ１及び前記加圧ローラ２によって転写紙Ｐを挟持搬送することにより該転写紙Ｐ上のトナー像を該転写紙Ｐに定着させるものである。
前記制御部は，制御プログラムに従って各種の処理を実行するＣＰＵや，前記各種の処理の演算に用いられる一次記憶領域を有するＲＡＭ，前記制御プログラムなどが予め記憶されたＲＯＭ等を有しており，前記定着装置Ｘを統括的に制御するものである。当該定着装置Ｘの前記制御部は，後述する注入量制御処理（図４のフローチャート参照）を実行することにより，前記コンプレッサＣによる単位時間あたりの気体の出力量を制御する。
【００１１】
ここで，図２を用いて，前記加圧ローラ２について詳述する。
図２に示すように，前記加圧ローラ２は，外周面に多数の貫通穴２４が形成された円筒状の芯金２１と，前記芯金２１の長手方向に離間距離Ｌを空けて接着剤等により該芯金２１に固着された一対の鍔状部材２３ａ，２３ｂと，該鍔状部材２３ａ，２３ｂの外周面に，弾性体としてのシリコンゴムＳを介してその両端部が固着され，密閉された可撓性を有する中空体２２と，を備えて構成されている。なお，前記一対の鍔状部材２３ａ，２３ｂの離隔距離Ｌは，前記定着装置Ｘの最大通紙幅よりも大きい間隔に設定されている。
このように，前記中空体２２の両端部が，前記鍔状部材２３ａ，２３ｂに取り付けられているため，該中空体２２の外径は中央部と両端部とで変わることはなく均一となり，常に安定した用紙搬送と定着性能が得られるようになる。
【００１２】
また，前記芯金２１は，前記定着装置Ｘの側壁間に軸受部材５１ａ，５１ｂを介して回転可能に支持されている。
前記芯金２１の長手方向の一端の外周には，図外の駆動手段からの回転が伝達されるギアＧが填め入れられている。
一方，前記芯金２１の長手方向の他端は開放されており，前記芯金２１の軸方向と同軸上に該芯金２１の内側に向けて突出した円筒部３１を有する蓋部材３がシール部材３４を介して嵌合されている。前記円筒部３１の外周面と前記芯金２１の内周面との間には軸受部材５２が取り付けられており，前記ギアＧによって回転力が伝達されると，前記蓋部材３は固定された状態で，前記芯金２１，前記鍔状部材２３ａ，２３ｂ及び前記中空体２２が回転する。
また，前記蓋部材３の軸中心には貫通孔３２が形成されており，該貫通孔３２には，コンプレッサＣに接続されたパイプ３３が接続されている。前記コンプレッサＣは，前記パイプ３３及び前記貫通孔３２を介して前記中空体２２内に圧縮空気（気体の一例）を注入する気体注入手段の一例である。前記コンプレッサＣによる前記中空体２２内への単位時間あたりの圧縮空気の注入量は，前記制御部によって実行される後述の注入量制御処理（図４のフローチャート参照）によって制御される。
【００１３】
また，前記芯金２１には，前記中空体２２内の気体圧力が所定の圧力値以上となった場合に開放する安全弁４を備えた排気管２６（排気手段の一例）が取り付けられている。したがって，前記中空体２２内の気体圧力が所定の圧力値以上になると，前記安全弁４が作動して前記中空体２２内の気体が前記排気管２６を介して外部へ排出される。これにより，前記中空体２２内の気体圧力を前記所定の圧力値に一定に制御することが可能である。なお，前記所定の圧力値は，前記安全弁４の選定によって予め設定されるが，許容圧力値が変更可能な弁を用いることにより該所定の圧力値を任意に変更することのできる構成であっても良い。
【００１４】
ここで，図３を用いて，前記安全弁４の具体的な構造例について説明する。図３（ａ）に示すように，前記安全弁４は，円柱状のハウジング４１の一面に弁座４２と排気口４５が形成され，押しバネ４４によって前記弁座４２に弁４３が圧接されてなる。前記安全弁４では，前記弁４３に前記排気管２６から前記所定の圧力値以上の気体圧力が作用した場合に，該弁４３が前記押しバネ４４の付勢力を超えて該押しバネ４４の方向に移動することにより，前記排気管２６からの圧縮空気が前記排気口４５を介して排出される（図３（ｂ）参照）。
【００１５】
また，前記安全弁４には，前記ハウジング４１に略中央部が軸４６ｂによって揺動可能に軸支された検知片４６ａと，フォトインタラプタ４６ｃとを備えてなり，前記弁４３の動きを検知する検知手段４６が設けられている。前記検知片４６ａは，該検知片４６ａの一方端部と前記弁４３との接触・離間によって前記軸４６ｂを中心に揺動する。
具体的には，前記中空体２２内の気体圧力が前記所定の圧力値未満であって，前記排気管２６から前記所定の圧力以上の気体圧力が作用していない場合には，図３（ａ）に示すように，前記弁４３が前記弁座４２と圧接している状態となり，前記検知片４６ａの他端部によって前記フォトインタラプタ４６ｃの光路は遮られる。
一方，前記中空体２２内の気体圧力が前記所定の圧力値以上であって，前記排気管２６から前記所定の圧力以上の気体圧力が作用している場合には，図３（ｂ）に示すように，前記弁４３が前記弁座４２から離間する状態となり，前記フォトインタラプタ４６ｃの光路が開けて，該フォトインタラプタ４６ｃの受光素子（不図示）で光が検知される。
このように，前記定着装置Ｘでは，前記検知手段４６によって，前記安全弁４が開放して前記中空体２２内の空気が排気されている状態であるか否か，即ち前記中空体２２内の気体圧力が所定の圧力値以上であるか否かを検知することが可能である。なお，前記フォトインタラプタ４６ｃの受光素子による光の検知の有無を示す信号は，前記検知手段４６による検知結果として前記制御部に伝達される。
【００１６】
以下，図４のフローチャートに従って，前記定着装置Ｘにおいて前記制御部によって実行される注入量制御処理の手順の一例について説明する。なお，図示するＳ１，Ｓ２，…は，処理手順（ステップ）番号を示している。また，当該注入量制御処理は，前記定着装置Ｘの電源が投入されることによりステップＳ１から開始される。
まず，ステップＳ１では，前記制御部によって前記コンプレッサＣによる前記中空体２２への単位時間あたりの圧縮空気の注入量（出力量）の初期値が設定される。ここで，前記注入量の初期値は，前記中空体２２を前記所定の圧力値に迅速に達成し得るように，比較的大きな値に設定される。以下，前記初期値を第一注入量と称する。
【００１７】
続く，ステップＳ２では，前記制御部によって前記コンプレッサＣが制御されることにより，該コンプレッサＣによる前記中空体２２への圧縮空気の注入が開始される。このとき注入される圧縮空気の単位時間当たりの量は，前記第一注入量である。ここでは，前記第一注入量が十分に大きな値であるため，前記中空体２２内の気体圧力は迅速に前記所定の圧力値に到達する。これにより，可撓性を有する前記中空体２２が膨張することによって，該中空体２２の外径が均一に維持される。
【００１８】
続いて，ステップＳ３では，前記排気管２６から圧縮空気が排出されているか否かが前記制御部によって判断される。具体的に，前記制御部は，前記検知手段４６から入力される信号に基づいて，前記排気管２６から圧縮空気が排出されているか否かを判断する。
ここで，前記排気管２６から圧縮空気が排出されていると判断された場合（Ｓ３のＹｅｓ側），即ち前記中空体２２内の気体圧力が前記所定の圧力値以上である場合には処理はステップＳ４に移行する。
一方，前記排気管２６から圧縮空気が排出されていないと判断された場合（Ｓ３のＮｏ側），即ち前記中空体２２内の気体圧力が前記所定の圧力値未満である場合には，前記コンプレッサＣによる単位時間あたりの注入量が前記第一注入量に維持されたまま当該ステップＳ３が再度実行される。
【００１９】
そして，ステップＳ４では，前記制御部によって前記コンプレッサＣによる前記中空体２２への単位時間あたりの圧縮空気の注入量（出力量）が，前記第一注入量から，該第一注入量よりも十分に小さい（例えば１０分の１程度）の第二注入量に設定される。即ち，前記コンプレッサＣから前記中空体２２への単位時間あたりの圧縮空気の注入量が減少される。なお，前記安全弁４の開度などを検出し，その開度に応じて単位時間あたりの注入量を複数段階に設定する構成も他の実施例として考えられる。
このように，前記定着装置Ｘでは，前記中空体２２内の気体圧力が前記所定の圧力値以上である場合，即ち前記排気管２６から気体が排気されたことを条件に，前記コンプレッサＣによる前記中空体２２内への気体の単位時間当たりの注入量が，前記中空体２２内の気体圧力が前記所定の圧力未満である場合に比べて減少するように制御される。ここに，かかる制御を実行するときの前記制御部が注入量制御手段に相当する。
したがって，前記加圧ローラ２の前記中空体２２内の気体圧力が前記所定の圧力値以上となった場合に，前記中空体２２内の気体の入れ替え量を抑制することで該中空体２２内の温度低下を防止してエネルギー消費量を省減することができる。一方，前記加圧ローラ２の前記中空体２２内の気体圧力が前記所定の圧力値に達するまでは，単位時間あたりの気体の注入量を十分に多く設定することで，該中空体２２内の気体圧力を前記所定の圧力値に迅速に到達させることができるため，例えば定着動作が可能になるまでのウォームアップ時間を短縮することができる。
【００２０】
その後，ステップＳ５〜Ｓ６では，所定時間の経過毎に（Ｓ５のＹｅｓ側），前記中空体２２内の気体圧力が排気されているか否かが前記制御部によって判断される（Ｓ６）。
ここで，前記中空体２２内の気体圧力が排気されていると判断されたば場合（Ｓ６のＹｅｓ側），即ち前記中空体２２内の気体圧力が前記所定の圧力値以上である場合には，再度前記ステップＳ５〜Ｓ６が実行される。他方，前記中空体２２内の気体圧力が排気されていないと判断された場合（Ｓ６のＮｏ側），即ち前記中空体２２内の気体圧力が前記所定の圧力値未満である場合には，処理は前記ステップＳ１に移行して，前記コンプレッサＣによる単位時間あたりの注入量が，前記第二注入量から前記第一注入量に変更される。したがって，前記中空体２２内の気体圧力が低下した場合には，該中空体２２内の気体圧力を前記所定の圧力値まで迅速に到達させることができる。
【００２１】
また，前記定着装置Ｘでは，前記中空体２２内の気体圧力が前記所定の圧力値に達するまで（ステップＳ３のＹｅｓ側），定着動作の開始を禁止するように制御することが望ましい。かかる制御は，前記制御部によって実行され，該制御を実行するときの前記制御部が定着禁止手段に相当する。例えば，前記制御部は，前記コンプレッサＣが駆動し始めてから，前記弁４３が前記弁座４２から離間したことが前記検知手段４６によって検知され，該検知手段４６からその旨を示す信号が入力されたことを条件に，定着動作の開始を許可するように制御する。
これにより，前記中空体２２内の気体圧力によって弾性が変化することによる転写紙の蛇行や定着性能の低下を防止することができ，常に安定した用紙搬送と定着性を得ることができる。
【００２２】
また，前記中空体２２の材料としては，可撓性を有するものであれば特に限定はないが，図５に示すような，基材２２ａ上に弾性層２２ｂと離型層２２ｃがこの順で積層したものが好ましい。前記基材２２ａとしては，ニッケルやアルミニウム，ステンレス鋼などの金属材料又はポリイミド樹脂などのプラスチック材料などを用いることができ，その層厚は，金属材料の場合には３０〜５０μｍ程度，プラスチック材料の場合には１００μｍ以下の範囲が好ましい。また，前記弾性層２２ｂとしては，Ｓｉゴムなどを用いることができ，前記離型層２２ｃとしてはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）やＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）などのフッ素樹脂などを用いることができる。
【００２３】
（第二の実施形態）
次に，図１〜図５を参照しつつ，図６及び図７を用いて，本発明の第二の実施形態に係る定着装置Ｙについて説明する。なお，前記定着装置Ｘと同様の構成には同じ符号を付してその説明を省略する。
図６に示すように，本発明の第二の実施形態に係る定着装置Ｘは，加熱ローラ６（加熱部材の一例）と，この加熱ローラ６に圧接した加圧ローラ７（加圧部材の一例）と，前記コンプレッサＣと，前記制御部とを備えて概略構成されている。前記定着装置Ｙは，前記加熱ローラ６及び前記加圧ローラ７によって転写紙Ｐを挟持搬送することにより該転写紙Ｐ上のトナー像を該転写紙Ｐに定着させるものである。なお，前記加圧ローラ７は，従来公知のものであって，軸部材７１の外周に弾性層７２が形成されてなり，該弾性層７２の外周には，フッ素樹脂などからなる離型層が必要により形成される。
【００２４】
以下，前記加熱ローラ６について詳述する。
前記加熱ローラ６は，前記加圧ローラ２と略同等の構成を有している。具体的に，前記加熱ローラ６は，外周面に多数の貫通穴６４が形成された円筒状の芯金６１と，前記芯金６１の長手方向に前記離間距離Ｌを空けて接着剤等により該芯金６１に固着された一対の鍔状部材２３ａ，２３ｂ（図２参照）と，該鍔状部材２３ａ，２３ｂの外周面に，弾性体としてのシリコンゴムＳを介してその両端部が固着され，密閉された可撓性を有する中空体６２と，を備えて構成されている。また，前記芯金６１には，前記安全弁４を有する排気管２６（図２参照）が設けられている。
【００２５】
前記中空体６２は，導電性部材で形成されている。前記中空体６２は，導電性のものであれば特に限定はないが，図７に示すように，基材６２ａ上に導電体層６２ｄと弾性層６２ｂ，離型層６２ｃがこの順で積層されたものが例示される。前記基材６２ａ，前記弾性層６２ｂ，前記離型層６２ｃの具体的材料としては，前記加圧ローラ２の基材２２ａ，弾性層２２ｂ，離型層２２ｃ（図４参照）と同様のものがここでも使用できる。
また前記導電体層６２ｄとしては，強磁性体である鉄，ニッケルなどが誘電加熱効率の点から好適である。また例えばＳＵＳ４３０などのステンレス鋼も使用できる。さらには，弱磁性体や非磁性体を用いても構わない。そしてまた，前記導電体層６２ｄの材料として，温度が高くなると磁性を失う特性を有する整磁合金であって，キュリー温度（磁性がなくなる温度）が定着温度近傍のものを用いることが推奨される。前記導電体層６２ｄの材料として整磁合金を用いた場合，前記導電体層６２ｄの温度が定着温度（キューリ温度）を超えると，磁性がなくなり加熱されなくなるので，前記導電体層６２ｄの温度が異常に高くなることが確実に防止される。整磁合金としては例えばＦｅ−Ｎｉ合金が挙げられ，Ｎｉ含有量によってキューリ温度が調整される。なお，前記基材６２ａとして鉄やニッケルなどの導電性部材を用いる場合には，前記基材６２ａが導電体層の役割を果たすので，前記導電体層６２ｄを設ける必要はない。
【００２６】
また，前記定着装置Ｙには，前記加熱ローラ６を外部から加熱する電磁誘導型（ＩＨ（Induction Heating）とも称される）の外部加熱手段が設けられている。具体的には，前記中空体６２の外周に離間した状態で配置された加熱用励磁コイル８と，該加熱用励磁コイル８に高周波電流を印加する高周波インバータ電源８１（高周波電流出力手段の一例）と，が設けられている。さらに，前記中空体６２の外周部には，該中空体６２の表面温度を測定するための温度センサＳが設けられている。
前記定着装置Ｙでは，前記制御部によって，前記温度センサＳによる測定結果に基づいて，前記中空体６２の表面温度が一定となるように，前記高周波インバータ電源８１から前記中空体６２に流される高周波電流が調整される。
前記加熱用励磁コイル８に高周波電流が流れると，該加熱用励磁コイル８の周辺に高周波磁界が発生する。この磁界によって前記中空体６２の導電体層６２ｄに渦電流が流れ，ジュール熱によって前記導電体層６２ｄが加熱される。また，前記導電体層６２ｄが磁性を有する場合には，高周波磁界によるヒステリシス損失が発生し，これも加熱に寄与する。したがって，ハロゲンヒータを用いた前記定着装置Ｘに比べて，定着動作が可能となるまでのウォームアップ時間が格段に短くなる。
【００２７】
このように構成された前記定着装置Ｙの前記加熱ローラ６には，図示しないが，前記加圧ローラ２（図２参照）に設けられている前記コンプレッサＣが接続されており，該コンプレッサＣによって前記中空体６２内に圧縮空気が注入される。当該定着装置Ｙでは，前記制御部によって前記注入量制御処理（図４のフローチャート参照）と同様の処理（前記中空体２２を前記中空体６２に置き換えた処理）が実行されることにより，前記加熱ローラ６の前記中空体６２内への気体の注入量が制御される。
これにより，前記加熱ローラ６の前記中空体６２内の気体圧力が前記所定の圧力値以上となった場合に，前記中空体６２内の気体の入れ替え量を抑制することで該中空体６２内の温度低下を防止してエネルギー消費量を省減することができる。一方，前記加熱ローラ６の前記中空体６２内の気体圧力が前記所定の圧力値に達するまでは，単位時間あたりの気体の注入量を十分に多く設定することで，該中空体６２内の気体圧力を前記所定の圧力値に迅速に到達させることができるため，例えば定着動作が可能になるまでのウォームアップ時間を短縮することができる。
【実施例１】
【００２８】
前記第一の実施形態及び前記第二の実施形態では，前記検知手段４６による検知結果に応じて前記コンプレッサＣによる圧縮空気の注入量を制御する例を説明した。本実施例１では，前記注入量の他の制御手法について説明する。ここでは，前記第一の実施形態で説明した前記定着装置Ｘの変形例について説明するが，前記第二の実施形態で説明した前記定着装置Ｙについても同様の構成を実現することが可能である。
ここに，図８は本実施例１に係る定着装置Ｘ１の概略構成図，図９は前記定着装置Ｘ１で前記制御部によって実行される注入量制御処理の手順の一例を説明するためのフローチャートである。なお，前記定着装置Ｘと同様の構成要素には同じ符号を付してその説明を省略する。
前記定着装置Ｘ１は，前記中空体２２内の気体圧力を測定するための圧力センサ１０４（気体圧力測定手段の一例）が設けられている点で，前記定着装置Ｘと構成を異にする。前記圧力センサ１０４で測定された前記中空体２２内の気体圧力の圧力値は前記制御部に入力される。
このように構成された前記定着装置Ｘ１では，前記圧力センサ１０４により測定された圧力値に基づいて前記コンプレッサＣによる前記中空体２２内への圧縮空気の注入量を制御することができる。
【００２９】
以下，図９のフローチャートに従って，前記定着装置Ｘ１において前記制御部によって実行される注入量制御処理の手順の一例について説明する。なお，前記第一の実施形態で説明した注入量制御処理（図４のフローチャート参照）と同様の処理手順には，同じ符号を付してその説明を省略する。
図６に示すように，当該注入量制御処理では前記ステップＳ３（図４のフローチャート参照）に換えて，前記圧力センサ１０４によって測定された前記中空体２２内の圧力値が前記所定の圧力値以上であるか否かを判断するステップＳ３１の処理が前記制御部によって実行される。
ここで，前記中空体６２内の気体圧力が前記所定の圧力値以上であると判断されると（Ｓ３１のＹｅｓ側），処理はステップＳ４に移行するが，前記所定の圧力値未満であると判断されると（Ｓ３１のＮｏ側），前記第一注入量の注入が継続されたまま当該ステップＳ３１が再度実行される。
即ち，前記定着装置Ｘ１では，前記圧力センサ１０４により測定された圧力値が，前記所定の圧力値以上であることを条件に，前記ステップＳ４に移行して，前記コンプレッサＣによる前記中空体２２内への気体の単位時間当たりの注入量が減少するように制御される。
【００３０】
一方，前記ステップＳ４において前記コンプレッサＣによる単位時間あたりの圧縮空気の注入量が前記第二注入量に設定されると，続くステップＳ５１では，前記圧力センサ１０４によって測定された前記中空体２２内の圧力値が前記所定の圧力値よりも低い下限圧力値以下であるか否かが前記制御部によって判断される。ここに，前記下限圧力値は，前記第二注入量から前記第一注入量への変更を判断するための指標であって，適宜変更，設定される。
ここで，前記中空体２２内の気体圧力が前記下限圧力値よりも高いと判断されると（Ｓ５１のＮｏ側），再度前記ステップＳ５１が実行される。他方，前記中空体２２内の気体圧力が前記下限圧力値以下であると判断されると（Ｓ５１のＹｅｓ側），処理は前記ステップＳ１に移行して，前記コンプレッサＣによる単位時間あたりの注入量が，前記第二注入量から前記第一注入量に変更される。したがって，前記中空体２２内の気体圧力が前記下限圧力値まで低下した場合には，該中空体２２内の気体圧力を前記所定の圧力値まで迅速に到達させることができる。
また，ここでは，前記コンプレッサＣによる単位時間あたりの注入量を二段階に設定する例について説明したが，前記圧力センサ１０４によって測定された圧力値に基づいて，複数段階の注入量を設定することも他の実施例として考えられる。
【実施例２】
【００３１】
以下，実施例２及び実施例３では，前記定着装置Ｙにおける前記加熱ローラ６を加熱するための外部加熱手段の他の例について説明する。
ここに，図１０は本実施例２に係る定着装置Ｙ１の概略構成図である。なお，前記定着装置Ｙと同様の構成要素には同じ符号を付してその説明を省略する。
図１０に示すように，前記定着装置Ｙ１は，前記定着装置Ｙの外部加熱手段である前記加熱用励磁コイル８及び前記高周波インバータ電源８１に換えて，ハロゲンランプ９２を内蔵するアルミニウムやステンレス鋼などからなるヒートローラ９１と，支持ローラ９３と，該ヒートローラ９１及び支持ローラ９３の間に掛架された無端ベルト９４とを備えている。
前記無端ベルト９４は，前記加熱ローラ６に所定のニップ幅で圧接されている。前記ハロゲンランプ９２から放出された熱は，前記ヒートローラ９１を介して前記無端ベルト９４に伝わり，そして前記加熱ローラ６の前記中空体６２に伝わる。転写紙Ｐ上のトナー像は，前記中空体６２と前記加圧ローラ７との間に搬送され，加熱された中空体６２によって溶融定着される。
このような構成の定着装置Ｙ１によれば，前記無端ベルト９４から伝わる熱が前記加熱ローラ６の内部に伝達されるのを極力抑えることができ，ウォームアップ時間の短縮と消費電力の節減を図ることができる。
【実施例３】
【００３２】
ここに，図１１は本実施例３に係る定着装置Ｙ２の概略構成図である。なお，前記定着装置Ｙ及び前記定着装置Ｙ１と同様の構成要素には同じ符号を付してその説明を省略する。
図１１に示すように，前記定着装置Ｙ２は，前記ヒートローラ９１と前記加熱ローラ６との間に前記無端ベルト９４が掛架され，前記加熱ローラ６と前記加圧ローラ７とが前記無端ベルト９４を介して圧接されている。
前記ハロゲンランプ９２から放出された熱は，前記ヒートローラ９１を介して前記無端ベルト９４に伝わり，この加熱された前記無端ベルト９４によって，前記中空体６２と前記加圧ローラ７との間に搬送された転写紙Ｐ上のトナー像が溶融定着される。
このような構成の定着装置Ｙ２によれば，前記と同様に，前記無端ベルト９４から伝わる熱が前記加熱ローラ６の内部に伝達されるのを極力抑えることができ，ウォームアップ時間の短縮と消費電力の節減を図ることができる。
【実施例４】
【００３３】
ここに，図１２は，前記加圧部材７の他の構成を説明するための図である。
前記第二の実施形態，前記実施例２及び前記実施例３の前記定着装置Ｙ，Ｙ１及びＹ２で使用する前記加圧部材７は，ローラ形状に限定されるものではない。
例えば，図１２（ａ）に示すような，２つのローラ７３ａ，７３ｂ間に掛架させたベルト７４を前記加熱ローラ６に圧接させるベルト加圧構造や，図１２（ｂ）に示すように，前記加熱ローラ６に，無張力状態のベルト７６を介してパッド部材７５を圧接させるパッド加圧構造などが挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る定着装置Ｘの概略構成図。
【図２】定着装置Ｘに用いられる加圧ローラ２の概略断面図。
【図３】加圧ローラ２に設けられた安全弁４の構造図。
【図４】定着装置Ｘで実行される注入量制御処理の手順の一例を説明するフローチャート。
【図５】加圧ローラ２を形成する中空体２２の構造の一例を説明するための図。
【図６】本発明の第二の実施形態に係る定着装置Ｙの概略構成図。
【図７】加熱ローラ６を形成する中空体６２の構造の一例を説明するための図。
【図８】本発明の実施例１に係る定着装置Ｘ１の概略構成図。
【図９】定着装置Ｘ１で前記制御部によって実行される注入量制御処理の手順の一例を説明するためのフローチャート。
【図１０】本発明の実施例２に係る定着装置Ｙ１の概略構成図。
【図１１】本発明の実施例３に係る定着装置Ｙ２の概略構成図。
【図１２】加圧部材７の他の構成を説明するための図。
【符号の説明】
【００３５】
１，６…加熱ローラ（加熱部材の一例）
２，７…加圧ローラ（加圧部材の一例）
２１，６１…芯金
２２，６２…中空体
２３ａ，２３ｂ…鍔状部材
２４，６４…貫通穴
２６…排気管（排気手段の一例）
３…蓋部材
４…安全弁
８…加熱用励磁コイル
８１…高周波インバータ電源（高周波電流出力手段の一例）
Ｃ…コンプレッサ（気体注入手段の一例）
Ｐ…転写紙（被転写部材の一例）
Ｓ…温度センサ
【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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