(57)【要約】【課題】加熱部材Ａと圧接ニップ部Ｎを形成し、該ニップ部にて被加熱材Ｐを挟持搬送する弾性加圧ローラＢについて、熱容量は極力少なくしたものにすることで、オンデマンド性と低消費電力（省エネ）を両立させる。【解決手段】加圧ローラＢの弾性ローラ部３２を気密中空体にしてその中空３４内に一定以上の内圧がかかるよう気体を封入した形態にする、あるいは気体を封入した複数の弾性気嚢体を内包した形態にすることで、従来の充実肉質の弾性ローラ部を有する加圧ローラよりも弾性ローラ部３２の弾性ゴム量が削減されて熱容量を少なくすることができる。また中空弾性ローラ部３２の内圧を高めていることで、中空弾性ローラ部は十分な張り弾性を有し、従来の充実肉質の弾性ローラ部を有する加圧ローラと同様の機能を具備していて、加熱部材Ａとの間において一定の加圧力により一定のニップ幅が維持できる。【選択図】図４
2005070445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱部材と圧接ニップ部を形成し、該圧接ニップ部にて被加熱材を挟持搬送する加圧ローラであり、軸部材と、該軸部材の外回りにほぼ同心に設けられた弾性ローラ部と、を有し、前記弾性ローラ部は気密中空体とされ、その中空内に一定以上の内圧がかかるよう気体が封入されていることを特徴とする加圧ローラ。
【請求項２】
加熱部材と圧接ニップ部を形成し、該圧接ニップ部にて被加熱材を挟持搬送する加圧ローラであり、軸部材と、該軸部材の外回りにほぼ同心に設けられた弾性ローラ部と、を有し、前記弾性ローラ部は気密中空体とされ、その中空内に一定以上の内圧がかかるよう気体を封入するためのバルブを有することを特徴とする加圧ローラ。
【請求項３】
加熱部材と圧接ニップ部を形成し、該圧接ニップ部にて被加熱材を挟持搬送する加圧ローラであり、軸部材と、該軸部材の外回りに同心に設けられた弾性ローラ部と、を有し、前記弾性ローラ部は中空体とされ、その中空内に一定以上の内圧がかかるよう気体を封入した複数の弾性気嚢体が内包されていることを特徴とする加圧ローラ。
【請求項４】
前記中空の弾性ローラ部は樹脂や金属などの複数の材料の複合で構成されていることを特徴とする請求項１、２または３に記載の加圧ローラ。
【請求項５】
加熱部材と、該加熱部材と圧接して加熱ニップ部を形成する加圧ローラと、を有し、前記加熱ニップ部で被加熱材を挟持搬送して加熱する加熱装置において、前記加圧ローラが請求項１から４の何れかに記載の加圧ローラであることを特徴とする加熱装置。
【請求項６】
前記加熱部材が加熱体を内包したローラまたはフィルムからなる加熱ユニットであることを特徴とする請求項５に記載の加熱装置。
【請求項７】
前記被加熱材が未定着トナー画像を担持した記録材であることを特徴とする請求項５または６に記載の加熱装置。
【請求項８】
記録材に未定着トナー画像を形成担持させる画像形成手段と、その未定着トナー画像を記録材に定着させる加熱定着手段を有し、前記加熱定着手が請求項５または６に記載の加熱装置であ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、加熱部材と圧接ニップ部を形成し、該圧接ニップ部にて被加熱材を挟持搬送する加圧ローラ、加熱部材と加圧ローラとの圧接ニップ部にて被加熱材を挟持搬送して加熱する加熱装置、および該加熱装置を像加熱装置として具備した電子写真装置・静電記録装置等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、レーザービームプリンター等の画像形成装置において記録材上に転写方式または直接方式で形成担持させた未定着トナー画像を記録材面に加熱定着させる定着装置としては熱ローラ方式の加熱装置が広く使用されている。またフィルム加熱方式の加熱装置も実用に供されている。
【０００３】
熱ローラ方式の加熱装置は、ハロゲンヒータ等の加熱体（発熱体）を内包し、該加熱体で加熱されて所定の定着温度に加熱温調維持される熱ローラ（定着ローラ）と、該熱ローラと並行に配列されて該熱ローラと相互圧接する弾性加圧ローラとを基本構成とし、該ローラ対を回転させ、該ローラ対の相互圧接部である定着ニップ部（加熱ニップ部）に画像定着すべき未定着トナー画像を形成担持させた被加熱材としての記録材を導入して挟持搬送させて熱ローラの熱と、定着ニップ部の加圧力にて未定着トナー画像を記録材面に加熱加圧定着させるものである。
【０００４】
フィルム加熱方式の加熱装置は例えば特許文献１〜４等に開示されている。すなわち、加熱体としての一般にセラミックヒータと、弾性加圧ローラとの間に耐熱性フィルム（定着フィルム）を挟ませて定着ニップ部（加熱ニップ部）を形成させ、該定着ニップ部のフィルムと加圧ローラとの間に被加熱材としての画像定着すべき未定着トナー画像を形成担持させた記録材を導入してフィルムといっしょに挟持搬送させることで、定着ニップ部においてフィルムを介した発熱体からの熱により未定着トナー画像を記録材面に加熱加圧定着させるものである。
【０００５】
このフィルム加熱方式の加熱装置は、セラミックヒータ及びフィルムとして低熱容量の部材を用いて、熱ローラ方式の加熱装置との対比において格段にオンデマンドタイプの加熱装置を構成することができる。
【特許文献１】特開昭６１−７１３１８２号公報
【特許文献２】特開平２−１５７８７８号公報
【特許文献３】特開平４−４４０７５号公報
【特許文献４】特開平４−２０４９８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のようにフィルム加熱方式の加熱装置（定着装置）は熱ローラ方式の加熱装置との対比において格段にオンデマンドタイプの加熱装置を構成することができるけれども、それでも、加熱装置の起動から該装置が定着可能状態に立ち上がるまでにはある程度の時間を必要とする。すなわち、記録材上の未定着トナー画像を良好に定着させるためには、加熱装置に対する通紙前に加熱体としてのセラミックヒータに対する電力供給を開始させると共に加圧ローラおよびフィルムの駆動を開始させる装置前駆動（前多回転）を実行させて、フィルム表面、加圧ローラ表面をトナーが溶融されるに必要な一定以上の温度に立ち上げた状態にさせる必要があり、この立ち上げにはある程度の時間がかかる。またこの立ち上げ時間を短縮してより早く定着の環境を整えるには、さらに多くの電力（セラミックヒータに対する供給電力）が必要となる。
【０００７】
近年、特に印字（プリント）スピードが増大する傾向にあり、１分当り４０枚（４０ｐｐｍ）以上のスピードが必要となっている。上述した従来構成のフィルム加熱方式の加熱装置においては、例えば１４ｐｐｍでは最初にプリンター本体が１０秒以内で定着するに必要な温度に立上るのに必要な電力は６００Ｗ程度、連続通紙時には約３５０Ｗ程度であった。２０ｐｐｍでは立上時８００Ｗ、通紙時３８０Ｗ、同様に４０ｐｐｍでは立上時９００Ｗ、通紙時４００Ｗであった。さらにスピードが増大すると、さらに多くの電力が必要とされる。
【０００８】
一方、最初の立上時の電力を下げるには、時間をかけて立ち上げればより低い電力でプリント動作可能な状態になるが、ユーザーがプリント動作指示を出してから即座（オンデマンドプリント）に欲しい出力が得られないことになる。オンデマンド性と低消費電力（省エネ）を両立させることが、本発明が解決しようとする課題である。また本発明の省エネ化を実現するための基本的な考えは、加熱装置構成部材の熱容量をできるだけ減らすことである。特に従来の加圧ローラは、軸部材と、該軸部材の外回りに同心に設けられた充実（中実）肉質の弾性ローラ部とを基本構成とするもので、該加圧ローラ自体の熱容量が大きいことが該装置の更なるオンデマンド性の向上の阻害因子となっている。そこで加圧ローラについて、加圧ローラとしての機能は従来の充実肉質の弾性ローラ部を有する加圧ローラと同様の機能を具備していて、しかも熱容量は極力少なくしたものにすることで、オンデマンド性と低消費電力（省エネ）を両立させることが、本発明が解決しようとする課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は下記の構成を特徴とする、加圧ローラ、加熱装置および画像形成装置である。
【００１０】
（１）加熱部材と圧接ニップ部を形成し、該圧接ニップ部にて被加熱材を挟持搬送する加圧ローラであり、軸部材と、該軸部材の外回りにほぼ同心に設けられた弾性ローラ部と、を有し、前記弾性ローラ部は気密中空体とされ、その中空内に一定以上の内圧がかかるよう気体が封入されていることを特徴とする加圧ローラ。
【００１１】
（２）加熱部材と圧接ニップ部を形成し、該圧接ニップ部にて被加熱材を挟持搬送する加圧ローラであり、軸部材と、該軸部材の外回りにほぼ同心に設けられた弾性ローラ部と、を有し、前記弾性ローラ部は気密中空体とされ、その中空内に一定以上の内圧がかかるよう気体を封入するためのバルブを有することを特徴とする加圧ローラ。
【００１２】
（３）加熱部材と圧接ニップ部を形成し、該圧接ニップ部にて被加熱材を挟持搬送する加圧ローラであり、軸部材と、該軸部材の外回りに同心に設けられた弾性ローラ部と、を有し、前記弾性ローラ部は中空体とされ、その中空内に一定以上の内圧がかかるよう気体を封入した複数の弾性気嚢体が内包されていることを特徴とする加圧ローラ。
【００１３】
（４）前記中空の弾性ローラ部は樹脂や金属などの複数の材料の複合で構成されていることを特徴とする（１）、（２）または（３）に記載の加圧ローラ。
【００１４】
（５）加熱部材と、該加熱部材と圧接して加熱ニップ部を形成する加圧ローラと、を有し、前記加熱ニップ部で被加熱材を挟持搬送して加熱する加熱装置において、前記加圧ローラが（１）から（４）の何れかに記載の加圧ローラであることを特徴とする加熱装置。
【００１５】
（６）前記加熱部材が加熱体を内包したローラまたはフィルムからなる加熱ユニットであることを特徴とする（５）に記載の加熱装置。
【００１６】
（７）前記被加熱材が未定着トナー画像を担持した記録材であることを特徴とする（５）または（６）に記載の加熱装置。
【００１７】
（８）記録材に未定着トナー画像を形成担持させる画像形成手段と、その未定着トナー画像を記録材に定着させる加熱定着手段を有し、前記加熱定着手が（５）または（６）に記載の加熱装置であることを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【００１８】
即ち、加圧ローラの弾性ローラ部を気密中空体にしてその中空内に一定以上の内圧がかかるよう気体を封入した形態にする、あるいは弾性ローラ部は中空体にして、その中空内に一定以上の内圧がかかるよう気体を封入した複数の弾性気嚢体を内包した形態にすることで、従来の充実肉質の弾性ローラ部を有する加圧ローラよりも弾性ローラ部の弾性ゴム量が削減されて加圧ローラの熱容量を少なくすることができる。また中空体とした弾性ローラ部はその中空内に気体を封入或いは気体を封入した複数の弾性気嚢体を内包させて内圧を高めていることで、中空弾性ローラ部は十分な張り弾性を有し、加圧ローラとしての機能は従来の充実肉質の弾性ローラ部を有する加圧ローラと同様の機能を具備していて、加熱部材との間において一定の加圧力により一定のニップ幅が維持できる。
【００１９】
本発明によれば、従来に比べ加圧ローラのゴムをできるだけ削減し、熱容量を少なくして加圧ローラ内を中空にし気体（空気）を封入して内圧を高め、加熱部材と加圧ローラ間でニップを形成することで、従来と比較し１５％〜２０％程度の電力を削減でき、かつオンデマンド性と両立できた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
【実施例１】
【００２１】
（１）画像形成装置例
図１は本発明に従う加熱装置を画像加熱定着装置として具備させた画像形成装置の一例の概略構成模型図である。本例の画像形成装置は転写方式電子写真プロセス利用のレーザービームプリンターである。
【００２２】
１は像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）であり、矢印ａの時計方向に所定の周速度（プロセススピード）にて回転駆動される。感光ドラム１は、ＯＰＣ・アモルファスＳｅ・アモルファスＳｉ等の感光材料層を、アルミニウムやニッケルなどのシリンダ（ドラム）状の導電性基体の外周面に形成した構成から成る。
【００２３】
感光ドラム１はその回転過程で帯電手段としての帯電ローラ２により所定の極性・電位に一様に帯電処理される（本例では略−６００Ｖに帯電）。その回転感光ドラム１の一様帯電面に対してレーザービームスキャナ３から出力される、目的の画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調制御（ＯＮ／ＯＦＦ制御）されたレーザービームによる走査露光Ｌがなされることにより、回転感光ドラム面に目的の画像情報の静電潜像が形成される。
【００２４】
その形成潜像が現像装置４でトナーにより現像されて可視化される。現像方法としては、ジャンピング現像法、２成分現像法、ＦＥＥＤ現像法などが用いられ、イメージ露光と反転現像との組み合わせで用いられることが多い。
【００２５】
一方、給紙ローラ８の駆動により給紙カセット９内に収容の記録材としての転写材Ｐが一枚宛繰り出されて、搬送ローラ対１０・トップセンサ１１を有するシートパス１２を通って感光ドラム１と転写ローラ５の圧接部である転写ニップ部Ｔｒに所定の制御タイミングにて給送され、転写ローラ５に印加された転写バイアス（本例では＋１ＫＶ〜５ＫＶ）でその給送転写材Ｐの面に感光ドラム１面側のトナー画像が順次に静電転写されていく。
【００２６】
転写ニップ部Ｔｒを出た転写材Ｐは回転感光ドラム１の面から順次に分離されて、搬送部６でガイドされて加熱定着装置としての加熱装置７に導入され、定着ニップ部Ｎを挟持搬送されてトナー画像の熱定着処理を受ける。加熱装置７については次の（２）項で詳述する。
【００２７】
加熱装置７を出た転写材Ｐは搬送ローラ対１４・排紙ローラ対１５を有するシートパス１６を通って、排紙トレイ１７上に排紙される。
【００２８】
また、転写材分離後の回転感光ドラム面はクリーニング装置１３により転写残りトナー等の付着汚染物の除去処理を受けて清浄面化され、繰り返して作像に供される。
【００２９】
（２）加熱装置７
本実施例における画像加熱定着装置としての加熱装置７は、基本的には、特開平４−４４０７５〜４４０８３、４−２０４９８０〜２０４９８４号公報等に開示の、円筒状の耐熱性フィルム（定着フィルム）を用いた、フィルム加熱方式、加圧ローラ駆動方式（テンションレスタイプ）の加熱装置である。
【００３０】
図２は該加熱装置７の中間部分省略の正面模型図、図３は中間部分省略の縦断面模型図、図４は横断面模型図である。図５は定着ニップ部の拡大横断面模型図である。
【００３１】
Ａは加熱部材としての加熱ユニット、Ｂは加圧回転部材としての弾性加圧ローラであり、この両者Ａ・Ｂの圧接により定着ニップ部Ｎを形成させている。
【００３２】
加熱ユニットＡは、可撓性部材としての円筒状の耐熱性フィルム（定着フィルム、以下フィルムと記す）２１、加熱体としてのセラミックヒータ（以下、ヒータと記す）２２、該ヒータ２２を断熱支持する耐熱材料製のホルダー２３、鉄などの金属で構成された加圧用剛性ステー２４、フィルム寄り移動規制手段としての環状フランジ部材２５等の組み立て体である。
【００３３】
フィルム２１は、伝熱性を高めて熱容量を小さくし、クイックスタート性を向上させるために、フィルム膜厚は１００μｍ以下、好ましくは１０〜５０μｍ程度の耐熱性のあるＰＴＦＥ，ＰＦＡ，ＦＥＰの単層、あるいはポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ，ＰＥＳ，ＰＰＳ等の外周表面にＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等を混合コーティングした複合層フィルムを使用できる。
【００３４】
ヒータ２２は横長の低熱容量の線状加熱体であり、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等のセラミック基盤であるヒータ基盤ａ（図５）上に、発熱抵抗体ｂとして、例えばＡｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）等の電気抵抗材料を厚み１０〜３０μｍ、幅０．８〜３ｍｍにスクリーン印刷等により塗工・焼成し、その上にオーバコート層（保護層）ｃとしてガラスやフッ素樹脂などをコートしてある。このヒータ２２はホルダー２３の外側下面に長手に沿って設けた溝２３ａ（図５）に嵌め込んで接着して固定支持させてある。該ヒータ２２は、通電発熱抵抗体ｂに対する給電により該通電発熱抵抗体ｂが長手全長にわたって発熱することで速やかに昇温し、その昇温が温度検知素子ｄで検知されて不図示の制御系にフィードバックされて、像加熱時、この温度検知素子ｄの温度が所定の設定温度に維持されるように発熱抵抗体ｂへの通電がコントロールされる。
【００３５】
ホルダー２３は記録材通紙方向に交差する方向を長手とする横断面略半円弧状樋型の耐熱性・断熱性の部材であり、円筒状フィルム２１はヒータ２２を含むこのホルダー２３に対して周長に余裕をもってルーズに外嵌している。ホルダー２３はフィルム２１のバックアップ、定着ニップ部Ｎの加圧、ヒータ２２の支持、フィルム２１の回転時の搬送安定性を図る役目をする。
【００３６】
環状フランジ部材２５はホルダー２３の端部側に嵌着させてあり、フィルム２１の端部を受け止めてフィルム２１の寄り移動運動を規制する。
【００３７】
加圧用剛性ステー２４はホルダー２３の内側に挿通され、その両端部がそれぞれホルダー２３の両端部から外方に突出する。
【００３８】
加圧ローラＢは本発明に従う中空タイプの弾性加圧ローラであり、軸部材としての鉄やアルミ等の金属軸３１と、該金属軸３１の外回りにほぼ同心に設けられたシリコンゴム等の弾性ローラ部３２と、を有し、弾性ローラ部３２は気密中空体とされ、その中空内に一定以上の内圧がかかるよう気体が封入されていることを特徴とする加圧ローラである。この加圧ローラＢについては（３）項で詳述する。この加圧ローラＢは金属軸３１の両端部を装置の不図示の手前側と奥側のシャーシー側板間に回転自由に軸受け保持させて配設してある。
【００３９】
この加圧ローラＢの上側に、上記の加熱ユニットＡをホルダー２３の下面側を下向きにして配設し、加圧用剛性ステー２４の両端部と装置シャーシー側板側のばね受け部材２６・２６との間にそれぞれ加圧ばね２７・２７を縮設することで加圧用剛性ステー２４に押し下げ力を作用させている（本実施例では総圧１５Ｋｇｆ）。これにより、ヒータ２２を配設したホルダー２３の下面部分と加圧ローラＢとが加圧ローラＢの弾性ローラ部３２の弾性に抗してフィルム２１を挟んで圧接して所定幅の定着ニップ部Ｎが形成される。この定着ニップ部Ｎ内にヒータ２２は存在している。フィルム２１は定着ニップ部Ｎにおいて、ホルダー２３、ヒータ２２でバックアップされる。
【００４０】
加圧ローラＢは金属軸３１の一方端側に固着した加圧ローラギヤＧに駆動源Ｍ（図４）により回転力が伝達されて図４において矢示の反時計方向に回転駆動される。この加圧ローラＢの回転駆動により、定着ニップ部Ｎにおいて該加圧ローラＢとフィルム２１の外面との摩擦力でフィルム２１に回転力が作用する。その結果、フィルム２１がその内面が定着ニップ部Ｎにおいてヒータ２２の下面に密着して摺動しながら矢示の時計方向にホルダー２３の外回りを回転する（加圧ローラ駆動方式）。フィルム２１は、加圧ローラＢの回転周速度にほぼ対応した周速度をもった回転状態となる。定着ニップ部Ｎにおけるヒータ２２の下面とフィルム２１の内面との相互摺動摩擦力を低減化させるために定着ニップ部Ｎのヒータ２２の下面とフィルム２１の内面との間に耐熱性グリスなどの潤滑材を介在させる。
【００４１】
画像形成装置本機のコピーボタンの押下もしくはプリント命令信号に基づいて、あるいは画像定着すべき未定着トナー画像ｔを支持した記録材Ｐの先端が加熱装置７の手前側に配設したセンサー（不図示）に検知された時の信号に基づいて、加圧ローラＢの回転駆動が開始され、ヒータ２２への電力供給がなされてヒータ２２の昇温が開始される。加熱ローラＢの回転によるフィルム２１の回転周速度が定常化し、ヒータ２２の温度が所定に立ち上がった状態において、定着ニップ部Ｎのフィルム２１と加圧ローラＢとの間に被加熱材としての画像定着すべき記録材Ｐが導入されてフィルム２１と一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送されることによりヒータ２２の熱がフィルム２１を介して記録材Ｐに付与され未定着トナー画像ｔが記録材Ｐ面に加熱定着されるものである。定着ニップ部Ｎの領域は加圧ローラＢとヒータ２２の間で圧力と温度のかかった領域である。
【００４２】
記録材Ｐが定着ニップ部Ｎに突入する前はフィルム２１は加圧ローラＢにより連れ廻りしており加圧ローラＢの回転によりフィルム２１が回転をしている。記録材Ｐが定着ニップ部Ｎ内へ搬送されると記録材Ｐとフィルム２１は加圧ローラＢの回転によりフィルム２１の回転と記録材Ｐの搬送が行われる。記録材Ｐが定着ニップ部Ｎに導入された時は該加熱材Ｐを介してフィルム２１に回転力が間接的に作用し、該フィルム２１がヒータ２２の表面に圧接摺動しつつ回転駆動される。フィルム内面ガイド部材を兼ねるホルダー２３はこのフィルム２１の回転を容易にする。定着ニップ部Ｎを通った記録材Ｐはフィルム２１の面から分離されて搬送される。
【００４３】
（３）加圧ローラＢ
図６は本実施例における加圧ローラＢの縦断面模型図である。この加圧ローラＢは本発明に従う中空タイプの弾性加圧ローラであり、軸部材としての金属軸３１と、該金属軸３１の外回りにほぼ同心に設けられたシリコンゴム等の弾性ローラ部３２と、を有し、弾性ローラ部３２は気密中空体とされ、その中空内に一定以上の内圧がかかるよう気体が封入されていることを特徴とする加圧ローラである。即ち、この加圧ローラＢは、中空状態で空気が圧入されており、内側から表面側へ圧力がかかるよう構成されている。加圧ローラ表面は可撓性のある材料からなり一定の加圧力により一定のニップ幅が維持できるように構成されている。
【００４４】
軸部材（芯金）としての金属軸３１は外径１０φの鉄の丸棒である。
【００４５】
弾性ローラ部３２は、長さ３３０ｍｍ、外径ほぼ２５φ、肉厚２００μｍ〜１０００μｍ、アスカー−硬度Ｃで４０〜５０程度の硬さの、シリコンゴムのチューブ体である。本実施例ではこのチューブ体３２の外周面を厚さ５０μｍのフッ素系樹脂ＰＦＡチューブで被覆して離型層３２ａを具備させている。
【００４６】
３３・３３は弾性ローラ部３２の両端部を構成する円形端板であり、金属軸３１の一端部側と他端部側とに金属軸３１に同心一体に接着剤で気密に接合されている。この円形端板３３・３３は、耐熱性樹脂またはゴムからなり、弾性ローラ部３２よりも剛性があり、より硬い材料で構成されている。本実施例における円形端板３３・３３は、厚さ３０ｍｍ、アスカー−硬度Ａで５０以上の硬いシリコンゴムで構成してある。
【００４７】
そして、弾性ローラ部としてチューブ３２内に円形端板３３・３３を接合した金属軸３１を挿通してチューブ３２の両端開口部の内周部をそれぞれの側の円形端板３３・３３の外周部に接着剤で一体に気密に接合することで中空の弾性ローラ部３２を構成させる。弾性ローラ部としてチューブ３２の両端開口部にそれぞれ円形端板３３・３３を嵌め込んで接着剤で一体に気密に接合させ、次に金属軸３１を円形端板３３・３３の軸穴に挿通して金属軸３１と円形端板３３・３３を接着剤で一体に気密に接合させる手順にすることもできる。
【００４８】
次いで、図６の２点鎖線示のように空気圧入用針Ｔを弾性ローラ部３２あるいは円形端板３３の部分に突き刺して針先端部を弾性ローラ部３２の中空部３４内に位置させ、該空気圧入用針Ｔから中空部３４内に空気を注入して弾性ローラ部３２の中空部内の内圧を約１．５〜３気圧の状態にする。次いで空気圧入用針Ｔを抜く。弾性ローラ部３２あるいは円形端板３３に形成された針突き刺し穴は小さくて弾性ローラ部３２あるいは円形端板３３の弾性で十分に押し潰し状態に保持されて自己閉鎖し、中空部３４内の圧入空気が針突き刺し穴から抜けることはなく、中空部３４の上記の内圧は長期にわたって安定に保たれる。金属軸３１の所定の一方側の端部には加圧ローラＢを回転駆動させるギアＧ（図２・図３）が嵌められて固着される。
【００４９】
弾性ローラ部としてチューブ３２の長さ（ローラ長）３００ｍｍに関して、加圧ローラＢと対向するヒータ２２の発熱抵抗体（発熱体）ｂの発熱領域は２３０ｍｍであり、両端５０ｍｍは発熱領域から外れている。また弾性ローラ部３２の両端部を構成する円形端板３３・３３の金属軸３１との接触幅は３０ｍｍである。よってローラ長は３３０ｍｍである。
【００５０】
尚、図は全て概略構成を示した模型図であり、図３〜６の加圧ローラＢにおいて、該加圧ローラを構成している部材・部分の寸法比率関係は上記した具体的な各部の寸法比率と整合しているものではない。
【００５１】
上記のように、加圧ローラＢの弾性ローラ部３２を気密中空体にしてその中空内に一定以上の内圧がかかるよう気体を封入した形態にすることで、図７のように、従来の充実肉質の弾性ローラ部３２´を有する加圧ローラＢ´よりも弾性ローラ部の弾性ゴム量が削減されて加圧ローラの熱容量を少なくすることができる。また中空体とした弾性ローラ部３２はその中空３４内に気体を圧入して内圧を高めていることで中空弾性ローラ部３２は十分な張り弾性を有し、加圧ローラとしての機能は図７の従来の充実肉質の弾性ローラ部３２´を有する加圧ローラＢ´と同様の機能を具備していて、加熱部材との間において一定の加圧力により一定のニップ幅が維持できる。
【００５２】
（４）性能試験
１）従来の加圧ローラＢ´の場合
加圧ローラとして、図７のように、従来の充実肉質の弾性ローラ部（シリコンゴム材質）３２´を有する加圧ローラＢ´を用いた加熱装置においては、プロセススピード＝１５０ｍｍ／ｓｅｃ、温調温度＝１８０℃、入力電力＝６００Ｗで一定の温度に達して、温度検知素子ｄ（図５）が１８０℃の温度制御（温調）を開始するのに１０秒であった。
【００５３】
２）実施例１の加圧ローラＢの場合
一方、加圧ローラとして上記（３）で説明した本発明に従う中空タイプの加圧ローラＢ（内圧２気圧）を用いた加熱装置においては、上記１）と同一条件（プロセススピード＝１５０ｍｍ／ｓｅｃ、温調温度＝１８０℃、入力電力＝６００Ｗ）で温度検知素子ｄ（図５）が温度制御を開始するのに６．５秒であった。
【００５４】
すなわち、立上り時間で３．５秒短縮できたことになる。また、本実施例において、立上り時間を１０秒（従来と同一の立上り時間）にした場合は、入力電力は４８５Ｗでよく、約１９％の電力の削減が可能となった。
【００５５】
この様子を図８に示す。従来例では最初に電源が投入され１８０℃の温調が開始されるまで、図中破線（１）で示すように１０秒かかっており、温調が開始されてから４３０〜４５０Ｗの電力を消費している。
【００５６】
一方、本実施例での電力データ結果は実線（２）で示すように約６．５秒で温調が開始されている。さらに同一の構成で１０秒で立ち上げるための立上り時の電力は実線（３）のように約４８５Ｗであり、温調開始以降の電力では差は見られないが、立上り時での電力は削減できている。
【００５７】
また構成部品毎に熱容量の大きさを定量化すると、本実施例においては立上り時の電力は以下のようであった。
【００５８】
６００Ｗの内訳は、放熱分＝９３Ｗ、加熱ユニット（フィルムユニット）分＝１７０Ｗ、加圧ローラ分＝３３７Ｗ、であった。
【００５９】
半分以上が加圧ローラでエネルギーを消費されていることになり、この加圧ローラを中空にすることで、加圧ローラの１１５Ｗ分が削減できたことになる。
【００６０】
上記述べたように特に加圧ローラの熱容量を減らすことで省エネに寄与することが可能になった。
【００６１】
なお、図８は計測開始後４秒後に電力を投入しているグラフである。
【実施例２】
【００６２】
図９・図１０に本実施例２の説明図を示す。本実施例は前述した実施例１の加熱装置７において、加圧ローラＢを、軸部材３１と、該軸部材３１の外回りに同心に設けられた弾性ローラ部３２と、を有し、弾性ローラ部３２は中空体とされ、その中空３４内に一定以上の内圧がかかるよう気体を封入した複数の弾性気嚢体３５が内包されていることを特徴とする加圧ローラとしたものである。本実施例において弾性ローラ部３２を構成するチューブ体はシリコーンゴムからなり、５００μｍ厚である。また離型層３２ａはフッ素樹脂の１０μｍ厚のコート層としている。複数の弾性気嚢体３５は複数のシリコーンゴムが風船のように弾性包を形成して空気が密閉されているものである。
【００６３】
上記以外の加圧ローラ構成および加熱装置構成は実施例１と同様であるので再度の説明は省略する。
【００６４】
本実施例２の加熱装置構成で、実施例１と同様の条件、即ちプロセススピード＝１５０ｍｍ／ｓｅｃ、温調温度＝１８０℃、入力電力＝６００Ｗで行ったところ、立上り時間は約７秒であった。また立上り時間を１０秒になるよう電力を制御した場合の入力電力は４９０Ｗで、従来の６００Ｗに比較して１８％の電力削減になる。
【００６５】
本実施例において、中空部３４への複数の弾性気嚢体３５の充填は、単に袋状の気体が内包された風船のようなゴム袋を中空部３４に押し込む。シリコーンゴムで形成された複数の弾性気嚢体３５には一定圧の気体が封入されており、温調開始で中空内の温度が上昇すると封入されている気体が膨張して、中空部３４の内圧は一定以上になる。
【実施例３】
【００６６】
図１１の（ａ）に本実施例３の説明図を示す。本実施例は実施例１の加圧ローラＢにおいて、金属軸３１を中空軸（鉄のパイプ芯金）にし、その中空軸の一端部側は閉塞状態にし、他端部側に自転車に一般に使用されているタイヤに空気を封入するためのバブル３６を挿入装着し、該中空軸の、弾性ローラ部３２の中空部３４に対応する部分に複数の透孔３１ａ設けて中空軸内と弾性ローラ部３２の中空部３４とを連通させてある。弾性ローラ部３２を構成するチューブ体はシリコーンゴムからなり、５００μｍ厚である。離型層はフッ素樹脂コート層である。３６ａはバブル３６のキャップである。
【００６７】
上記以外の加圧ローラ構成および加熱装置構成は実施例１と同様であるので再度の説明は省略する。
【００６８】
本実施例の加圧ローラＢは弾性ローラ部３２の中空部３４に対する空気注入をバブル３６に自転車に使用される空気入れの空気注入口を接続し空気入れを操作することで行うものである。
【００６９】
この構成により、耐久により、空気が洩れて内圧が低下しても一般家庭などにある自転車の空気入れで簡便に空気を封入することができる。
【００７０】
本実施例は実施例１の加圧ローラ構成に空気入れバルブ３６を取り付けたもので、作用効果は前記と同様で電力削減率が約１９％で省エネに寄与することがわかった。
【実施例４】
【００７１】
図１１の（ｂ）に本実施例４の説明図を示す。本実施例は上記実施例３の加圧ローラＢにおいて、中空弾性ローラ部３２を構成しているチューブ体（シリコーンゴム）を補強するために、本実施例では５０〜８０μｍ厚程度のステンレス製金属メッシュ３７をシリコーンゴムチューブ体に複合したものである。
【００７２】
本実施例の構成により、仮に内部空気圧が多少減少しても、中空弾性ローラ部３２を構成しているチューブ体（シリコーンゴム）内に内添されたステンレス製のメッシュ３７によりチューブ体３２の剛度をある程度保つことが可能となり、加圧力をある程度に保つことができる。具体的には２気圧相当の圧力になるよう空気を封入し定着ニップ部Ｎ内の加圧力が総圧で１５Ｋｇｆ、紙搬送方向に対する定着ニップ部幅は６．５〜７．５ｍｍであった。これに対し耐久により空気が１．５気圧程度に減少しても、本実施例の構成ではニップ幅をそのまま保持することができ、定着能力は低下することなく、ステンレスメッシュの分だけ電力が消費されるが、従来のゴムが密に詰まった加圧ローラＢ´（図７）に比べて１５％の電力削減になった。
【００７３】
金属のメッシュ３７以外に耐熱性の樹脂、例えばポリイミドのフィルムをシリコーンゴムに内包しても良く、本実施例では１００μｍ厚のフィルムと５００μｍ厚のシリコーンゴムの複合材料で構成し、上記同様の効果をあげることができた。
【００７４】
この実施例４の複合材料構成を実施例１や２の中空弾性ローラ部３２を構成しているチューブ体にも採用することで実施例１や２においても実施例４と同様の効果を得ることができる。
［その他］
１）実施例の加圧ローラＢは加圧ローラ駆動のために軸部材３１と中空弾性ローラ部３２を一体に接合している形態のものであるが、従動タイプの加圧ローラとして、軸部材３１に中空弾性ローラ部３２を軸受部材を介して装着して中空弾性ローラ部３２が軸部材３１を中心に空転する形態のものにすることもできる。
【００７５】
２）加熱体２２としてのセラミックスヒータは例示の構成のものに限られるものではないことは勿論である。発熱抵抗体ｂをヒータ基盤ａのフィルム摺動面とは反対側の面に設けた所謂背面加熱型のセラミックスヒータであってもよい。ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）ヒータ、ニクロム線等を用いた加熱体等でもよい。
【００７６】
加熱体２２は必ずしも定着ニップ部Ｎに位置させなくてもよい。可撓性部材としてのフィルム２１の加熱は該フィルムの内面側あるいは外面側から任意の加熱手段で加熱することができる。
【００７７】
３）実施例では可撓性部材としてのフィルム２１は円筒状部材にして、これを加圧ローラ駆動による従動回転としているが、エンドレスフィルムの内部に駆動ローラとテンションローラを設け駆動ローラを回転駆動することによりフィルムを回転させるなど、任意の回転手段にすることが出来る。また可撓性部材としてのフィルム２１はロール巻きにした長尺の有端ウエブ状部材にしてこれを加熱体を経由させて繰り出し走行移動させる装置構成にすることもできる。可撓性部材としてのフィルム２１は耐熱性樹脂材に限られず、金属材、複数材料の複合材等にすることができる。
【００７８】
４）加熱部材は、実施例のフィルムからなる加熱ユニットに限られるものではなく、ハロゲンヒータ等で加熱される熱ローラ、電磁誘導加熱方式の熱ローラやフィルムからなる加熱ユニットなど任意の加熱部材にすることができる。
【００７９】
５）本発明の加熱装置は実施例の画像加熱定着装置としての使用に限られず、未定着画像を記録材に仮に定着せしめる仮定着装置、定着画像を担持した記録材を再加熱してつや等の画像表面性を改質する表面改質装置等の像加熱装置としても有効である。
【００８０】
またその他、例えば、紙幣等のシワ除去用の熱プレス装置、熱ラミネート装置、紙等の含水分を蒸発させる加熱乾燥装置、インクジェットプリンタ等に用いられる乾燥用の加熱装置など、シート状部材を加熱処理する加熱装置等として用いても有効であることは勿論である。
【００８１】
以上、本発明の様々な例と実施例が示され説明されたが、当業者であれば、本発明の趣旨と範囲は本明細書内の特定の説明と図に限定されるのではなく、本願特許請求の範囲に全て述べられた様々の修正と変更に及ぶことが理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】画像形成装置例の概略構成図
【図２】加熱装置（画像加熱定着装置）の中間部分省略の正面模型図
【図３】中間部分省略の縦断面模型図
【図４】横断面模型図
【図５】定着ニップ部の拡大横断面模型図
【図６】実施例１における加圧ローラの縦断面模型図
【図７】従来の充実肉質の弾性ローラ部を有する加圧ローラの縦断面模型図
【図８】性能試験の結果説明図
【図９】実施例２における加圧ローラの横断面模型図
【図１０】実施例２における加圧ローラの縦断面模型図
【図１１】実施例３と４における加圧ローラの縦断面模型図
【符号の説明】
【００８３】
Ａ・・加熱部材、Ｂ・・弾性加圧ローラ、３１・・軸部材、３２・・弾性ローラ部、３３・・円形端板部、３４・・中空部、３５・・弾性気嚢体、３６・・空気注入バルブ、３７・・補強用複合材
【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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