(57)【要約】【課題】振動を熱に変換して加熱を図る加熱装置において、被加熱体への振動の伝搬を抑制すること。【解決手段】  振動付与手段２０と、対向部材３０と、前記振動付与手段２０と対向部材３０で狭持された層構造物４０からなる加熱装置１０であって、前記層構造物４０は、硬質材４２と軟質材４４で少なくとも２層以上の層構成に形成されており、前記硬質材４２は前記振動付与手段２０側に、また前記軟質材４４は前記対向部材３０側に配置され、かつ、前記硬質材４２と軟質材４４の界面が、前記振動付与手段２０で付与される振動で摺動して発熱する発熱部を構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動付与手段と、対向部材と、前記振動付与手段と対向部材で狭持された層構造物からなる加熱装置であって、
前記層構造物は、硬質材と軟質材で少なくとも２層以上の層構成に形成されており、前記硬質材は前記振動付与手段側に、また前記軟質材は前記対向部材側に配置され、かつ、前記硬質材と軟質材の界面が、前記振動付与手段で付与される振動で摺動して発熱する発熱部を構成することを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
請求項１に記載された加熱装置を備え、
前記加熱装置における層構造物と対向部材間において、
樹脂微粒子像が形成された記録媒体を加熱及び加圧して定着することを特徴とする定着装置。
【請求項３】
請求項２に記載された定着装置において、
前記硬質材の前記界面と反対側の面は前記振動付与手段との接触面であり、かつ前記軟質材の前記界面と反対側の面は前記樹脂微粒子像との接触面であることを特徴とする定着装置。
【請求項４】
請求項３に記載された定着装置において、
前記記録媒体上の樹脂微粒子像と層構造物との間に、さらに硬質材と軟質材の少なくとも２層以上の層構成を備え、前記樹脂微粒子像との接触面側には前記軟質材を、また、前記層構造物側には、前記硬質材を配置したことを特徴とする定着装置。
【請求項５】
請求項３に記載された定着装置において、
前記層構造物の前記記録媒体上の樹脂微粒子像面側に、前記樹脂微粒子像との接触面となる平滑面を有する硬質材層を配置したことを特徴とする定着装置。
【請求項６】
請求項２ないし５のいずれか一つに記載された定着装置において、
前記振動付与手段は、アクチュエータ、及びアクチュエータの振動を増幅するホーンを有し、
前記層構造物は、板状又は帯状であり、
前記対向部材は、ステージ又は加圧ローラであることを特徴とする定着装置。
【請求項７】
請求項２から５のいずれか一つに記載された定着装置を備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱装置、加熱装置を備えた定着装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置などの画像形成装置は、紙、布、ＯＨＰ用シートなどの記録媒体に、画像情報に基づいて文字や記号を含む画像を形成する。
この画像形成装置には種々の方式がある。その中で、電子写真方式の画像形成装置は、普通紙に高精細な画像を高速で形成することができるため、広くオフィスで使用されている。電子写真方式の画像形成装置では、被定着媒体である記録媒体上のトナーを、１２０℃〜１６０℃で加熱してトナーを軟化又は溶融させ、軟化又は溶融させたトナーを加圧することで記録媒体上に定着させる熱定着方式が広く用いられている（一例として、特許文献１参照）。
【０００３】
一般に、熱定着方式による定着装置は、少なくとも、加熱のための赤外線ヒータなどの熱源を含む加熱部材と、この加熱部材と当接して定着のための定着ニップ部を形成する加圧部材とを備えている。トナー像が転写された転写用紙は、加熱部材と加圧部材との間を通過し、その際に、加熱と加圧によりトナー像が転写用紙に定着させる。この熱定着方式による定着装置では、加熱部材を定着に必要な温度に昇温するのに時間が掛かる。そのため、装置待機時においても通電して、加熱部材が一定温度以下にならないようにしている。このような事情から、画像形成装置における消費電力の半分以上は、定着装置におけるトナーの加熱処理に消費されている。
【０００４】
そのためこの装置待機時における消費電力を低減させることは、電力コストの削減だけではなく、近年の省エネルギーや環境問題対策傾向からみても必要なことである。
このような観点から、待機時に電力を消費する加熱源にヒータに代わる熱源を備えた定着装置が求められている。
これに応えるものとして、超音波振動を熱エネルギーに変える方式（超音波振動方式）による定着装置が知られている（特許文献２〜５参照）。
この定着装置では、超音波振動がトナーに衝撃エネルギーや摩擦エネルギーとして伝達され、最終的に熱エネルギーに変換されて定着を行う。したがって、この超音波振動方式による定着装置では、トナーが定着装置に在るときだけ振動を与えればよい。そのため、待機時における電力消費がなくヒータを用いるものよりもエネルギーを低減することができる。
【０００５】
しかしながら、この定着装置では、振動はトナーだけでなくトナーが載っている記録媒体（例えば紙）にも伝達するため、未定着のトナーを飛散させ画像を乱すという問題が生じる。
即ち、特許文献２に記載された定着装置では、定着ローラ、または定着ローラに対向して配置された圧着ローラのいずれか一方に超音波発生器を有し、定着ローラまたは圧着ローラのいずれかが振動する。そのため、振動が記録媒体を伝播し、記録媒体上の未定着トナーを飛散させる。
特許文献３のシート加熱装置では、超音波振動子で発生する振動を防止する振動伝播防止手段を設けている（同文献、図１〜３）。したがって、定着ベルトや中間ベルトへ伝播する振動は防止されるものの、紙などの記録媒体へ伝播する振動は防止していない。そのため、未定着のトナーが飛散する。また、振動が最も強力な超音波振動子近傍の定着ニップと振動伝播防止手段との間の振動は防止されていない。また、定着ローラに対向して超音波振動子を圧接させているが（同文献、図４）、移動方向と平行な振動成分を定着ニップに伝えることを前提としているため未定着トナーが飛散する。さらに、定着ローラを定着ベルトに代えた構成（同文献、図５）では、定着ニップには、ローラに比べさらに激しい振動が伝播される。そこで、振動の伝播を抑えるために、振動子を定着ニップから遠い箇所へ配置するか又は振動防止部材を設置すると、エネルギーのロスが生じることになり、定着装置の肥大化、消費電力が増加するという問題が生じる。
【０００６】
特許文献４に記載された定着装置では、振動伝達手段によって進行波の振動を、記録材上の着色材に与える構成である。これは特許文献３のシート加熱装置の振動伝播防止手段と同様に、記録材の振動、および定着ニップと振動伝播防止手段の間の振動は防止されない。したがって、未定着の着色剤は飛散する。
特許文献５に記載された定着装置は、超音波振動を付加されていない未定着トナー像を仮止めするための仮止め装置を、超音波振動が付加される部分よりも記録材の搬送方向の上流側に配置している。また、仮止め装置としては磁気力、定着液、予備加熱を利用している。
【０００７】
ところで、磁気力により仮止めを行うためにはトナーが磁性トナーである必要がある。一般に、磁性トナーは内包する磁性体が金属粉末であることに由来する着色の影響で、カラートナーには向かずモノクロ用としてしか適用できないという問題がある。
また、特許文献５に記載された定着装置では、仮止めを超音波噴霧やインクジェット方式により定着液を未定着トナーに供給することで行っている。超音波噴霧を行う場合、定着液はトナー上のみならず装置内のいたるところに到達する。そのため、画像形成装置内部を汚染し故障をもたらすという不具合が生じる可能性がある。また、インクジェット方式による場合は、特許文献２にも記載されているように、定着液の着弾部では、未定着トナーがクレータ状に飛ばされる。したがって、面積の広い画像部はその後の定着により復元することができても、細線部などの面積の小さい部分においては、画像抜けとなる。
また、予備加熱により仮止めを行うためには、ハロゲンランプやセラミックヒータなどの加熱源が別途必要となる。そのため、そこでのエネルギー消費が生じるため、本発明の目的とする省エネルギー化を十分達成することはできない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、振動を熱に変換して加熱を図る加熱装置において、被加熱体への振動の伝搬を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、振動付与手段と、対向部材と、前記振動付与手段と対向部材で狭持された層構造物からなる加熱装置であって、前記層構造物は、硬質材と軟質材で少なくとも２層以上の層構成に形成されており、前記硬質材は前記振動付与手段側に、また前記軟質材は前記対向部材側に配置され、かつ、前記硬質材と軟質材の界面が、前記振動付与手段で付与される振動で摺動して発熱する発熱部を構成することを特徴とする加熱装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、振動を熱に変換して加熱を図る加熱装置において、被加熱体への振動の伝搬を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態の定着装置の加熱装置を模式的に示した正面図である。
【図２】図１の軟質材を硬質材へと置き換えた層構造物を備えた加熱装置の比較例を模式的に示した図である。
【図３】本実施形態の層構造物を３層以上の多層にした加熱装置の一例を模式的に示す図である。
【図４】図３の軟質材を硬質材に置き換えた層構造物を備えた加熱装置の比較例を模式的に示す図である。
【図５】図５Ａは、図１に示す本実施形態の振動付与装置を利用した定着装置の一例を示す正面図であり、図５Ｂは、図５Ａの定着ニップ部を拡大して示す図である。
【図６】図６Ａは、本発明の実施形態に係る他の定着装置を示す正面図であり、図６Ｂは図６Ａの定着ニップ部を示す図である。
【図７】図７Ａは、本発明の実施形態に係る他の定着装置の一例を示す正面図であり、図７Ｂは図７Ａの定着ニップ部を拡大して示した図である。
【図８】図８Ａは、図２に記載された加熱装置を用いた比較例となる定着装置の正面図であり、図８Ｂは図８Ａの定着ニップ部を拡大して示す図である。
【図９】本実施形態の定着装置の適用対象となる画像形成装置の一例を示す正面図である。
【図１０】図５に示す定着装置（実施例１）の加熱実験の結果を撮影した画像を示した図である。
【図１１】図８に示す定着装置（比較例１）の加熱実験の結果を撮影した画像を示した図である。
【図１２】図３に示す加熱装置（実施例２）を用いて行った定着実験の結果を示す図であり、サンプルにおける未定着トナーを除去して残ったトナー像を撮影した画像である。
【図１３】図４に示す加熱装置（比較例２）を用いて行った定着実験の結果を示す図であり、サンプルにおける未定着トナーを除去して残ったトナー像を撮影した画像である。
【図１４】図１４Ａは、実施例３〜５と比較例３〜５についての画像乱れ評価と定着性評価の結果一覧（表１）を、また図１４Ｂは、実施例５と比較例５の光沢評価の結果一覧（表２）にそれぞれ示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、図面を参照して本発明の一実施形態に係る定着装置について説明する。
図１は、本実施形態の定着装置の加熱装置１０を模式的に示した正面図である。
本加熱装置１０は、図示のように、振動付与手段（超音波振動付与手段）２０と対向部材３０と、振動付与手段２０と、対向部材３０とで狭持された層構造物４０を少なくとも有し、硬質材４２の界面と反対側の面は振動付与手段２０への接触面であり、かつ軟質材４４の界面と反対側の面は樹脂微粒子（ここでは、トナー）像への接触面である。層構造物４０は２種類以上の材料で且つ２層以上の層構成を有することができる。
また、層構造物４０と対向部材であるステージ３０又は加圧ローラ３２（図５）間で被加熱物、ここでは未定着のトナーが転写された記録媒体（用紙）が通過するニップが形成される。
【００１３】
振動付与手段２０は、超音波領域の振動を付与できればよく、少なくとも電気信号に応じて振動する図示しないアクチュエータ、及びアクチュエータの振動を増幅するホーン２２とを有する。
アクチュエータには、電歪振動子や磁歪振動子などを用いることができる。ホーン２２の材質としては、アクチュエータの振動を目的に応じて増幅できれば特に制限はない。但し、ホーン２２の材質は、摩擦材、または振動伝播部材と接した状態で振動させるため、アルミニウム合金としては超超ジュラルミン、鉄系のダイス鋼、チタン合金などが好ましい。また、アルミニウム合金を用いる場合には、その表面に硬質クロームめっきを施し耐磨耗性を向上させることが望ましい。
【００１４】
対向部材３０は、振動付与手段２０と対向して層構造物４０を狭持できるものであれば特に制限はない。例えばステージ３０や加圧ローラ３２（図５）などが挙げられる。ステージ３０及び加圧ローラ３２の材質は、アルミニウムや鉄、ステンレスなどの金属、及びこれらの合金、セラミクスなどの材料であることが好ましい。また必要に応じて表面材を有することもできる。表面材の材質としてはシリコーンゴムやクロロプレーンゴムなどがあり、これらの弾性材料をニップの幅に合わせて適宜選択することができる。
【００１５】
層構造物４０は、硬質材４２と軟質材４４の少なくとも２種類から２層以上を構成していれば特に制限はない。これは、層構造物４０を構成する硬質材４２と軟質材４４を組み合わせることで、振動付与手段２０との接触面から離れていても、超音波振動エネルギーを硬質材４２と軟質材４４の界面で熱エネルギーへと変換させることができるとの本発明者の知見に基づくものである。即ち、ここでは、硬質材４２と軟質材４４の界面が前記振動付与手段で付与される振動で摺動する発熱部を構成する。
なお、層構造物４０は、帯状、例えば無端ベルト状にして使用してもよい。無端ベルトとする場合は、テンションローラ４６（一例として、図５参照）などで一定の張力を持たせるのが好ましい。テンションローラ４６は、ベルト４８に一定の張力を持たせてベルト送りができれば特に制限はなく、例えば芯材と表面材から形成されていてもよい。
【００１６】
層構造物４０を構成する硬質材としては、定着中に発生される摩擦熱よりも高い軟化点を有しているポリカーボネート、ポリスチレンなど熱可塑性樹脂や、ポリイミドやポリイミドアミド、ポリエーテルケトンなどの耐熱性樹脂シートやステンレスやニッケルなどの金属シートが挙げられる。軟質材４４としては、前記硬質材４２より柔らかいものであればよく、シリコーンゴムやクロロプレーンゴムなどの弾性体が挙げられる。
つまり、ここでは、摩擦熱より高い軟化点を有している材料を硬質材といい、硬質材よりも柔らかい材料を軟質材という。
【００１７】
さらに、軟質材４４には、トナーなどの樹脂微粒子と接触させる場合は必要に応じて表面材を設けてもよい。表面材としては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（ＰＦＡ）、ポリビニリデンフロライド（ＰＶｄＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフロライド共重合体（ＴＨＶ）などのフッ素系樹脂などが挙げられる。
【００１８】
テンションローラ４６の芯材の材質としてはアルミニウムや鉄、ステンレスなどの金属、及びこれらの合金、セラミクスなどの材料であることが好ましい。テンションローラ４６の表面材の材質としてはシリコーンゴムやクロロプレーンゴムなどの弾性材料を、振動付与手段２０と対向し、層構造物４０を狭持することにより形成するニップの幅に合わせて適宜選択することができる。
【００１９】
本定着装置は、記録媒体と前記記録媒体上の樹脂微粒子像と前記層構造物４０と、これらを狭持できる超音波振動付与手段と前記対向部材３０とを有していれば、その構造に特に制限はない。記録媒体についても特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、紙（用紙）、布、ＯＨＰ（オーバーヘッドプロジェクタ）用シートなどが挙げられる。
定着対象となる樹脂微粒子像は、樹脂微粒子により前記記録媒体上に形成される。樹脂微粒子としては、熱可塑性を有していれば特に制限はなく、例えば電子写真用のトナーなどを用いることができる。即ち、従来公知の画像形成方法における静電潜像形成工程、現像工程、及び転写工程により、トナー像を用紙上に形成することができる。
【００２０】
平滑面を備える硬質材４２は、樹脂微粒子と接触する界面が平滑であれば特に制限はなく、上述の硬質材４２と同様の材質を選択することができる。例えばポリイミドやポリイミドアミド、ポリエーテルケトンなどの耐熱性樹脂シートやステンレスやニッケルなどの金属シートが挙げられる。
【００２１】
図１に示す加熱装置１０では、振動付与手段２０が振動することで、層構造物４０の硬質材４２側から振動を加える。振動付与手段２０で発生した振動は、既に述べたように硬質材４２を伝播し軟質材４４との界面に集中する。これにより、硬質材４２と軟質材４４の界面で摺動摩擦が生じ振動エネルギーが熱エネルギーへと変換されて該界面近傍が加熱される。この熱により、従来の定着装置と同様に、例えばトナー像を定着させることができる。
【００２２】
図２は、図１の軟質材４４を硬質材４２へと置き換えた層構造物４０を備えた加熱装置１０の比較例を模式的に示した図である。
この加熱装置１０は、２層の硬質材で層構造物４０を構成している。この場合、硬質材４２（１）と硬質材４２（２）との界面に振動が集中しないため摺動摩擦がほとんど生じず、振動が熱へと変換される効率が図１の層構造物４０よりも低下する。この加熱装置１０と図１の加熱装置１０との比較は後述する。
【００２３】
図３は、本実施形態の層構造物を３層以上の多層にした加熱装置の一例を模式的に示す図である。振動付与手段２０と対向部材であるステージ３０とで層構造物４０を狭持し、振動付与手段２０が振動することで、層構造物４０へ振動を加える。層構造物４０中の軟質材４４と硬質材４２（２）の界面を密着させ、軟質材４４とサンプル４３（試験用の被加熱サンプル；例えばトナー像）の界面を摺動可能な状態としている。この構成を採ることにより、層構造物４０に加えられた振動が、軟質材４４とサンプル４３の界面に集中し、軟質材４４とサンプル４３の界面で摺動摩擦が生じ振動が熱へと変換されて界面近傍が加熱される。
なお、硬質材４２（３）は、サンプル４３の支持体である。硬質材４２（３）はなくても良いが、ステージ３０が例えば金属材料などの高熱伝導率および大きな熱容量を有している材料からなる場合において、断熱層としても機能するため、サンプル加熱効率の面で、設置したほうが好ましい。
【００２４】
図４は、図３の軟質材を硬質材に置き換えた層構造物を備えた加熱装置の比較例を模式的に示す図である。他の構成は図３の加熱装置１０と変わらない。
この場合も、図２に示す層構造物４０と同様に、硬質材４２（１）〜（３）のみで構成しているため、図３の層構造物４０におけるような、硬質材４２（２）とサンプル４３の界面に振動が集中しないため、摺動摩擦がほとんど生じず、振動が熱へと変換される効率が図３の層構造物４０よりも低下する。なお、硬質材４２（４）は、サンプル４３の支持体である。
【００２５】
図５Ａは、図１に示す本実施形態の振動付与装置を利用した定着装置の一例を示す正面図であり、図５Ｂは、図５Ａの定着ニップ部を拡大して示す図である。
図５Ａにおいて、振動付与手段２０として、ここでは超音波振動付与手段２０を、対向部材３０として加圧ローラ３２を、層構造物４０として無端ベルト４５を用いたものを例示している。層構造物４０としてベルト状、ここでは無端ベルト４５を用いる場合、必要に応じて、図５Ａに示すようなテンションローラ４６を用いてもよい。
【００２６】
層構造物４０中の軟質材４４と硬質材４２は密着させている。未定着トナー像Ｔ１は、超音波振動付与手段２０と加圧ローラ３２とで形成されたニップ（定着ニップ）を通過する。その際、超音波振動付与手段２０が振動し軟質材４４とトナーＴとの界面に振動が集中し、振動が摩擦熱へと変換されて加熱される。この加熱により未定着トナーＴ１が軟化、または溶融し、かつ加圧されることで記録媒体Ｐ上へ定着された定着トナーＴ２となる。その際に加える振動は、未定着トナーＴ１が飛散しない程度に抑えるのが好ましい。超音波振動を抑えた状態でも軟質材４４とトナーＴ界面が直接加熱されるため、加熱手段にヒータを用いた場合よりも伝熱によるエネルギーのロスが少なく、省エネルギーな定着を実現することができる。
【００２７】
図６Ａは、本発明の実施形態に係る他の定着装置を示す正面図であり、図６Ｂは図６Ａの定着ニップ部を示す図である。
この実施形態では、図５Ｂに示すような、定着装置における軟質材４４（１）とトナーＴとの界面の間にさらに硬質材４２（２）と軟質材４４（２）の層を設けている。硬質材４２（１）と軟質材４４（１）の界面、硬質材４２（２）と軟質材４４（２）の界面は、それぞれ密着させている。
この構成において、定着時に、未定着トナー像Ｔ１は、超音波振動付与手段２０と加圧ローラ３２とで形成された定着ニップを通過する。その際、超音波振動付与手段２０が振動し、軟質材４４（２）と硬質材４２（２）との界面に振動が集中する。この振動は摩擦熱へと変換されて、硬質材４２（２）と軟質材４４（２）が加熱される。加熱された軟質材４４（２）により、トナーＴが軟化、または溶融して加圧されることで記録媒体Ｐ上へ定着される。
【００２８】
この構成では、振動が軟質材４４（２）とトナーＴとの界面ではなく、軟質材４４（１）と硬質材４２（１）、４２（２）の界面へ集中し、そこで熱へと変換される。つまり、振動が未定着トナーＴ１へ伝わらないため高周波数、大振幅の超音波振動を加えても画像が乱れず、且つトナー界面と当接しているのが軟質材４４（２）であるため、記録媒体表面凸凹への追従性がよくなる。そのため、この構成は、広範な記録媒体に対応した高速定着を実現することができる。
【００２９】
図７Ａは、本発明の実施形態に係る他の定着装置の一例を示す正面図であり、図７Ｂは図７Ａの定着ニップ部を拡大して示した図である。
この実施形態では、図５Ｂに示すような、定着装置１における軟質材４４とトナーＴとの界面の間にさらに平滑な面を有する硬質材４２（２）の層を、平滑な面がトナー層へ当接するよう設けている。硬質材４２（１）と軟質材４４の界面は密着させている。未定着トナー像Ｔ１は、超音波振動付与手段２０と加圧ローラ３２とで形成された定着ニップを通過する。その際、超音波振動付与手段２０が振動することで、軟質材４４と硬質材４２（２）との界面に振動が集中し振動が摩擦熱へと変換される。それによって、硬質材４２（２）が加熱され、加熱された硬質材４２（２）により、トナーＴが軟化、または溶融して加圧されて記録媒体Ｐ上へ定着される。
【００３０】
この構成では、振動がトナー界面ではなく近傍の軟質材４４と硬質材４２（２）の界面へ集中し、そこで熱へと変換される。したがって、振動が未定着トナーＴ１へ伝わらないため、高周波数、大振幅の超音波振動を加えても画像が乱れず、且つ硬質材４２（２）の平滑な面がトナー層へ転写される。そのため、高光沢な画像の高速定着を実現することができる。
【００３１】
図８Ａは、図２に記載された加熱装置を用いた比較例となる定着装置１の正面図であり、図８Ｂは図８Ａの定着ニップ部を拡大して示す図である。
この定着装置では、図５の定着装置１における軟質材４４の層を設けずに硬質材４２（１）、４２（２）のみで層構造物４０を形成している。これ以外は前記定着装置と同様である。
この定着装置１では、図２に関して既に述べたとおりであり、硬質材４２（１）と硬質材４２（２）との界面に振動が集中しないため摺動摩擦がほとんど生じず、振動が熱へと変換される効率が図１の層構造物４０よりも低下する。
【００３２】
図９は、本実施形態の定着装置の適用対象となる画像形成装置の一例を示す正面図である。
この画像形成装置は、電子写真方式により原稿画像の複写を行う定着装置以外についてはそれ自体公知の複写機である。
このフルカラー複写機は、装置本体１００と、その装置本体１００を載せた給紙部２００と、装置本体１００上に取り付けたスキャナ部３００と、そのスキャナ部３００上に取り付けた原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）４００とから構成されている。
装置本体１００内の中央には、イエロー（Ｙ），シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），ブラック（ＢＫ）の４つの画像形成ユニット１１８Ｙ，１１８Ｃ，１１８Ｍ，１１８ＢＫをそれぞれ横に並べて（中間転写ベルト１１０に対向して、その中間転写ベルト１１０の移動方向に順に並べて）配置したタンデム画像形成装置１２０が構成されている。
【００３３】
タンデム画像形成装置１２０の各画像形成ユニット１１８Ｙ，１１８Ｃ，１１８Ｍ，１１８ＢＫは、それぞれＹ，Ｃ，Ｍ，ＢＫの各色トナー像が形成される像担持体であるローラ状の感光体（「感光体ローラ」ともいう）１４０Ｙ，１４０Ｃ，１４０Ｍ，１４０ＢＫを有している。
また、各感光体１４０Ｙ，１４０Ｃ，１４０Ｍ，１４０ＢＫの表面を一様に帯電させる帯電手段である帯電装置がそれぞれ設けられている。
【００３４】
タンデム画像形成装置１２０の上方には、露光装置１２１が設けられている。
露光装置１２１は、Ｙ，Ｃ，Ｍ，ＢＫの各色毎に用意されたレーザダイオード（ＬＤ）方式の４つの光源と、６面のポリゴンミラーとポリゴンモータから構成される１組のポリゴンスキャナと、Ｙ，Ｃ，Ｍ，ＢＫの各光源の光路に配置されたｆθレンズと、長尺ＷＴＬ等のレンズやミラーから構成されている。
Ｙ，Ｃ，Ｍ，ＢＫの各色の画像情報に応じてそれぞれのＬＤから射出されたレーザ光は、ポリゴンスキャナにより偏向走査され、各色の感光体１４０Ｙ，１４０Ｃ，１４０Ｍ，１４０ＢＫにそれぞれ照射される。
【００３５】
タンデム画像形成装置１２０の下方には、無端ベルト状の中間転写ベルト１１０が設置されている。
中間転写ベルト１１０は、この実施例のフルカラー複写機では、１１４〜１１６の３つの支持ローラに掛け回して図中時計回りに回転搬送可能であり、第１の支持ローラ１１４は中間転写ベルト１１０を回転駆動する駆動ローラである。
また、第１の支持ローラ１１４と第２の支持ローラ１１５の間には、Ｙ，Ｃ，Ｍ，ＢＫの各色の感光体１４０Ｙ，１４０Ｃ，１４０Ｍ，１４０ＢＫから中間転写ベルト１１０にトナー像を転写する一次転写手段として一次転写ローラ１６５Ｙ，１６５Ｃ，１６５Ｍ，１６５ＢＫが中間転写ベルト１１０を間に挟んで各感光体１４０Ｙ，１４０Ｃ，１４０Ｍ，１４０ＢＫに対向するように設けられている。
【００３６】
第３の支持ローラ１１６の下流には、画像転写後に中間転写ベルト１１０上に残留する残留トナーを除去する中間転写ベルトクリーニング装置１１７が設けられている。中間転写ベルト１１０の下方には、２次転写装置１２２を備えている。
２次転写装置１２２は、２つのローラ１２３，１２３の間に、無端ベルト状の２次転写ベルト１２４を掛け渡しており、中間転写ベルト１１０を介して第３の支持ローラ１１６に押し当てて配置し、中間転写ベルト１１０上の画像を、用紙を含む転写材に転写するものである。
【００３７】
２次転写装置１２２の横には、転写材上の画像を定着する定着装置１２５を設けている。
定着装置１２５は、ここでは、無端ベルト状の定着ベルト１２６に加圧ローラ１２７を押し当てている。
上述した２次転写装置１２２には、画像転写後の転写材をこの定着装置１２５へと搬送するシート搬送機能も備えている。
さらに、このフルカラー複写機では、２次転写装置１２２及び定着装置１２５の下方に、上述したタンデム画像形成装置１２０と平行に、転写材を反転排紙したり、転写材の両面に画像を形成するために転写材を反転して再給紙したりする反転装置１２８を備えている。
【００３８】
このフルカラー複写機におけるコピー動作は、ユーザがＡＤＦ４００の原稿台１３０上に原稿をセットするか、又はスキャナ部３００のコンタクトガラス１３２上に原稿をセットする。ここで、ＡＤＦ４００に原稿をセットした場合は、原稿を搬送してコンタクトガラス１３２上へと移動した後に、他方、コンタクトガラス１３２上に原稿をセットした場合は直ちに、それぞれスキャナ部３００を駆動して第１走行体１３３及び第２走行体１３４を走行させる。
そして、第１走行体１３３で光源（図示省略）から光を発射するとともに原稿面からの反射光をさらに反射して第２走行体１３４に向け、第２走行体１３４のミラー（図示省略）で反射して結像レンズ１３５を通して読取りセンサ１３６に入れ、原稿内容を読み取る。
その後、フルカラーモード又は白黒モードで画像形成動作を開始する。
【００３９】
フルカラーモードが選択された場合には、各感光体１４０Ｙ，１４０Ｃ，１４０Ｍ，１４０ＢＫが、図中で反時計回り方向にそれぞれ回転し、各感光体１４０Ｙ，１４０Ｃ，１４０Ｍ，１４０ＢＫの表面が、帯電装置である帯電ローラにより一様に帯電される。
Ｙ，Ｃ，Ｍ，ＢＫの各色の感光体１４０Ｙ，１４０Ｃ，１４０Ｍ，１４０ＢＫには、露光装置１２１からＹ，Ｃ，Ｍ，ＢＫの各色の画像に対応するレーザ光がそれぞれ照射され、Ｙ，Ｃ，Ｍ，ＢＫの各色の画像データに対応した潜像がそれぞれ形成される。
各感光体１４０Ｙ，１４０Ｃ，１４０Ｍ，１４０ＢＫが回転することにより、Ｙ，Ｃ，Ｍ，ＢＫの各潜像は、現像装置１６０Ｙ，１６０Ｃ，１６０Ｍ，１６０ＢＫでそれぞれＹ，Ｃ，Ｍ，ＢＫの各色のトナーが現像される。
【００４０】
Ｙ，Ｃ，Ｍ，ＢＫの各色のトナー像は中間転写ベルト１１０の搬送とともに、中間転写ベルト１１０上に順次転写されて中間転写ベルト１１０上にフルカラー画像を形成する。
一方、給紙部２００の給紙ローラ１４２の１つを選択回転し、給紙テーブル１４３に多段に備える給紙カセット１４４の１つから転写材を送り出し、分離ローラ１４５で１枚ずつ分離して給紙路１４６に入れ、搬送ローラ１４７で搬送して装置本体１００内の給紙路１４８に導き、レジストローラ１４９に突き当てて止める。
【００４１】
または、給紙ローラ１５０を回転して手差しトレイ１５１上の転写材を送り出し、分離ローラ１５２で１枚ずつ分離して装置本体１００内の手差し給紙路１５３に入れ、同じくレジストローラ１４９に突き当てて止める。
次に、中間転写ベルト１１０上のフルカラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ１４９を回転し、中間転写ベルト１１０と２次転写装置１２２との間に転写材を送り込み、２次転写装置１２２で転写して転写材上にトナー像を転写する。
トナー像が転写された転写材は、２次転写装置１２２で搬送されて定着装置１２５へと送り込まれ、定着装置１２５で熱と圧力とを加えて転写材に定着された後、切換爪１５５で切り換えて排出ローラ１５６で排出され、排紙トレイ１５７上にスタックされる。
【００４２】
または、切換爪１５５で切り換えて反転装置１２８に入れ、そこで反転して再び転写位置へと再給紙され、裏面にも画像を記録した後、排出ローラ１５６で排紙トレイ１５７上に排出される。
以降、２枚以上の画像形成が指示されているときには、上述した作像プロセスが繰り返される。
白黒モードが選択された場合には、第２の支持ローラ１１５が下方に移動し、中間転写ベルト１１０を感光体１４０Ｙ，１４０Ｃ，１４０Ｍから離間させ、感光体１４０ＢＫによる帯電、潜像の形成、転写材の給紙、給紙、現像、定着、排紙の各工程が行われる。
【００４３】
なお、上述の超音波振動付与手段２０において、いずれの構成においても振動周波数としては２０ｋＨｚから１ＭＨｚの範囲であることが望ましい。２０ｋＨｚ以下の周波数では人間の可聴音域であり周囲への騒音になる。また、それに加え、振動による発熱間隔が長くなり周囲への熱の散逸が無視できなくなり定着に必要となる温度が得られ難くなる。また、１ＭＨｚ以上の周波数では振幅が小さくなることから発熱量が少なくなり定着に必要な温度が得られ難くなる。但し、定着のための時間を長時間確保できる場合においてはこの限りではない。
【００４４】
次に、以上で説明した本発明の実施形態に係る定着装置（ここでは、便宜上、実験に合わせて実施例という）と、それと対比するために説明した比較例について行った実験及びその結果について説明する。
（実施例１）
＜加熱実験＞
出願人は、図１に示す加熱装置１０を用いて加熱実験を行った。振動付与手段２０には、出力３００Ｗ、振動周波数２８．５ｋＨｚの超音波ウエルダーを振動アクチュエータとして用いた。振動アクチュエータの先に先端部分の形状が、長さ４０ｍｍ、幅４０ｍｍ、及び厚み１０ｍｍの表面にクロームめっきを施したアルミ合金製板状ホーンを装着した。硬質材４２として、長さ５０ｍｍ、幅５０ｍｍ、厚み２０ｍｍのポリカーボネートを、軟質材４４としては、長さ５０ｍｍ、幅５０ｍｍ、厚み１０ｍｍのシリコーンゴムを、ステージ３０には、長さ５００ｍｍ、幅２００ｍｍ、厚み２０ｍｍのアルミニウム製ステージを用いた。ホーン２２を硬質材であるポリカーボネートに当接させた状態で、振動アクチュエータを設定出力２０％で５秒間振動させた時の発熱の様子を赤外線サーモグラフィ装置を用いて観察した。
【００４５】
（実施例２）
＜未定着トナー像の作成＞
未定着画像作成装置を用い用紙上にトナーによる５０ｍｍ×５０ｍｍのマゼンタとイエローを重ねた未定着ベタ画像を形成した。
【００４６】
＜加熱実験＞
図３に示す加熱装置１０を用いて加熱実験を行った。振動付与手段２０には出力３００Ｗ、振動周波数２８．５ｋＨｚの超音波ウエルダーを振動アクチュエータとして用い、前記振動アクチュエータの先に先端部分の形状が、長さ４０ｍｍ、幅４０ｍｍ、及び厚み１０ｍｍの表面にクロームめっきを施したアルミ合金製板状ホーンを装着した。硬質材４２（１）、４２（２）、４２（３）としては、長さ５０ｍｍ、幅５０ｍｍ、厚み１００μｍのポリイミドフィルムを、軟質材４４には、長さ５０ｍｍ、幅５０ｍｍ、厚み１００μｍのシリコーンゴムを、ステージ３０には長さ５００ｍｍ、幅２００ｍｍ、厚み２０ｍｍのアルミニウム製ステージを用いた。軟質材４４であるシリコーンゴムは当接している硬質材４２（２）であるポリイミドと密着させて界面が摺動しないようにした。
【００４７】
サンプル４３には前記未定着トナー像（マゼンタとイエローを重ねた未定着ベタ画像）を用いた。シリコーンゴム（軟質材４４）とサンプル４３の未定着トナー像が当接するよう設置した。ホーン２２を最表層のポリイミド（硬質材４２（１））に当接させた状態で、振動アクチュエータを設定出力２０％で５秒間振動させた後、直ちにサンプル４３を取り出し、未定着トナーを除去して残ったトナー像を観察した。
【００４８】
（実施例３）
＜未定着トナー像の作成＞
未定着画像作成装置を用い用紙上にトナーによる２０ｍｍ×２０ｍｍの黒色単色の未定着ベタ画像を形成した。形成した未定着画像領域が中央に来るように８０ｍｍ×１００ｍｍに切り出し以降の実験に使用した。
【００４９】
＜定着実験＞
図５Ａに示す定着装置１を用いて定着実験を行った。加圧ローラ３２にはφ５０ｍｍ、長さ１００ｍｍのＳＵＳ製ローラ表面に２ｍｍの厚さのシリコーンゴム層を形成したものを用いた。超音波振動付与手段２０には、出力３００Ｗ、振動周波数２８．５ｋＨｚの超音波ウエルダーを振動アクチュエータとして用い、前記振動アクチュエータの先に先端部分の形状が、長さ４０ｍｍ、幅４０ｍｍ、及び厚み１０ｍｍの表面にクロームめっきを施したアルミ合金製板状ホーンを装着した。層構造物４０として、硬質材層は厚さ１００μｍのポリイミドフィルムの上に、軟質材層は厚さ１００μｍとなるようシリコーンゴム層を形成し密着させ、さらに離型層としてシリコーンゴム表層に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）層を設けたものを用いた。
加圧ローラ表面の線速が１００ｍｍ／ｓになるように回転させた状態で、振動アクチュエータを設定出力４０％で振動させ、直ちに定着ニップ部に未定着画像を挿入し定着実験を行った。
【００５０】
＜画像乱れ評価＞
定着後のトナー像（ベタ画像）の濃度ムラを、反射濃度計で測定し、以下の評価基準で評価した。
〔評価基準〕
○：濃度ムラが１０％未満
△：濃度ムラが１０％以上２０％未満
×：濃度ムラが２０％以上
【００５１】
＜定着性評価＞
定着後のトナー像（ベタ画像）を綿布により擦り、綿布のトナー汚れを、反射濃度計で測定し、以下の評価基準で評価した。
〔評価基準〕
○：濃度が０．４％未満
×：濃度が０．４％以上
【００５２】
（実施例４）
＜未定着トナー像の作成＞
実施例３と同じである。
【００５３】
＜定着実験＞
図６Ａに示す定着装置１を用いて定着実験を行った。層構造物４０として、硬質材層４２（１）は厚さ１００μｍのポリイミドフィルムの上に、軟質材層４４（１）が厚さ１００μｍとなるようシリコーンゴム層を形成し密着させ、硬質材層４２（２）は、厚さ７５μｍのポリイミドフィルムの上に、軟質材層４４（２）が厚さ５０μｍとなるようシリコーンゴム層を形成し密着させた。さらに軟質材層４４（２）のシリコーンゴム表層に離型層としてＰＦＡ層を設けたものを用いた。これ以外の構成は実施例３と同様である。
加圧ローラ３２をその表面の線速が３００ｍｍ／ｓになるように回転させた状態で、振動アクチュエータを設定出力９０％で振動させ、直ちに定着ニップ部に未定着画像を挿入し定着実験を行った。
【００５４】
＜画像乱れ評価＞
実施例３と同じである。
＜定着性評価＞
実施例３と同じである。
【００５５】
（実施例５）
＜未定着トナー像の作成＞
用紙以外は実施例３と同じである。
【００５６】
＜定着実験＞
図７Ａに示す定着装置１を用いて定着実験を行った。層構造物４０として、硬質材４２（１）層は、厚さ１００μｍのポリイミドフィルムの上に、軟質材層４４が厚さ１００μｍとなるようシリコーンゴム層を形成し密着させた。硬質材層４２（２）は厚さ７５μｍのポリイミドフィルムとし、トナー画像と当接する側に平滑面を設置し、さらに離型層としてシリコーンオイルを塗布した以外は実施例４と同様である。
【００５７】
＜画像乱れ評価＞
実施例３と同じである。
＜定着性評価＞
実施例３と同じである。
＜光沢評価＞
定着後のトナー像（ベタ画像）の光沢度を測定し、以下の評価基準で評価した。
〔評価基準〕
○：光沢度が５０以上（測定角６０°）
×：光沢度が５０未満（測定角６０°）
【００５８】
（比較例１）
＜加熱実験＞
図２に示す加熱装置１０を用いて加熱実験を行った。硬質材４２（１）、４２（２）として、長さ５０ｍｍ、幅５０ｍｍ、厚み２０ｍｍのポリカーボネートを２層重ねた以外は実施例１と同様の構成である。
【００５９】
（比較例２）
＜未定着トナー像の作成＞
実施例２と同じである。
＜加熱実験＞
図４に示す加熱装置を用いて加熱実験を行った。硬質材４２（１）、４２（２）として、長さ５０ｍｍ、幅５０ｍｍ、厚み２０ｍｍのポリカーボネートを２層重ねた以外は実施例２と同じである。
【００６０】
（比較例３）
＜未定着トナー像の作成＞
実施例３と同じである。
＜定着実験＞
図８Ａに示す定着装置１を用いて定着実験を行った。硬質材４２（１）、４２（２）として、厚さ１００μｍのポリイミドフィルムを２層重ね、さらにトナー画像と当接する表面に離型層としてシリコーンオイルを塗布した以外は実施例３と同様である。
＜画像乱れ評価＞
実施例３と同じである。
＜定着性評価＞
実施例３と同じである。
【００６１】
（比較例４）
＜未定着トナー像の作成＞
実施例３と同じである。
＜定着実験＞
図８Ａに示す定着装置１を用いて定着実験を行った。硬質材４２（１）、４２（２）として、厚さ１００μｍのポリイミドフィルムを２層重ね、さらにトナー画像と当接する表面に離型層としてシリコーンオイルを塗布した以外は実施例４と同様である。
＜画像乱れ評価＞
実施例３と同じである。
＜定着性評価＞
実施例３と同じである。
【００６２】
（比較例５）
＜未定着トナー像の作成＞
実施例５と同じである。
＜定着実験＞
図８Ａに示す定着装置１を用いて定着実験を行った。硬質材４２（１）、４２（２）として、厚さ１００μｍのポリイミドフィルムを２層重ね、さらにトナー画像と当接するトナー画像と当接する側に平滑面を設置し、離型層としてシリコーンオイルを塗布した以外は実施例５と同様である。
＜画像乱れ評価＞
実施例３と同じである。
＜定着性評価＞
実施例３と同じである。
＜光沢評価＞
実施例５と同じである。
【００６３】
（評価結果）
図１０は、図５に示す定着装置１（実施例１）の加熱実験の結果を撮影した画像を示す図であり、図１１は、図８に示す定着装置１（比較例１）の加熱実験の結果を撮影した画像を示す図である。
低温部は青く（図中では灰色で示されている）、高温になるほど白色化（図中でも白で示されている）していく。図１０では、硬質材４２と軟質材４４の界面が白く輝く様子が認められ、その部分が最も高温となっていることが分かる。また、図１１では、振動付与手段２０と硬質材４２の界面が白く輝いていることが認められ、その部分が最も高温となっていることが分かる。
つまり、図１０の実施例１の構成では、振動付与手段２０と硬質材４２の界面ではなく、硬質材４２と軟質材４４の界面、即ち、振動付与手段２０から離れた界面で発熱が生じていることが確認された。
【００６４】
図１２は、図３に示す加熱装置（実施例２）を用いて行った定着実験の結果を示す図であり、サンプルにおける未定着トナーを除去して残ったトナー像を撮影した画像である。
図１３は、図４に示す加熱装置（比較例２）を用いて行った定着実験の結果を示す図であり、サンプルにおける未定着トナーを除去して残ったトナー像を撮影した画像である。
図１２と図１３から明らかなように、実施例２の加熱装置の構成の方が、トナーが残って定着していることが分かる。
したがって、層構造物が多層になった場合でも本実施形態の加熱装置を用いた方が、定着装置として有効であることが確認された。
【００６５】
以上から、本実施形態の加熱装置を用いた定着装置によれば、振動付与手段と対向部材とで狭持された層構造物各層の界面において、最も発熱させたい界面に軟質材界面を、摺動可能な状態で配置することで、振動が前記軟質材界面に集中、摺動摩擦を生じ、狭持された層構造物内部で任意の界面を瞬時に加熱できることが分かった。
図１４Ａは、実施例３〜５と比較例３〜５についての画像乱れ評価と定着性評価の結果一覧（表１）を、また図１４Ｂは、実施例５と比較例５の光沢評価の結果一覧（表２）にそれぞれ示した図である。
表１及び表２から明らかなように、本発明の実施形態の定着装置によれば、層構造物を構成する硬質材と軟質材を組み合わせることで、超音波振動を任意の界面で熱へと変換させることができる。そのため、定着ニップにおいて理想的な発熱場所である、未定着トナー画像のごく近傍の界面で振動を熱へと変換させることができる。
これにより、省エネルギーでありながら高速且つ高品質の画像を定着することが可能であることが確認された。
したがって、本発明の実施形態に係る定着装置、および当該定着装置を備えた画像形成装置では、省エネルギーの定着を実現しながら、未定着画像の乱れを防止し高品質な画像を提供することができる。
【００６６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本実施形態によれば以下の作用効果を得ることができる。
（１）振動付与手段と対向部材とで狭持された層構造物各層の界面において、最も発熱させたい界面に軟質材界面を摺動できるよう配置したことで、振動が前記軟質材界面に集中して、その部分で摺動摩擦を生じる。したがって、狭持された層構造物内部で任意の界面を瞬時に加熱することができる。
（２）層構造物の硬質材を超音波振動付与手段へ、軟質材をトナー像（本発明の樹脂微粒子像に対応する）へ接触させることで、樹脂微粒子界面で発熱させることができる。そのため、伝熱などのエネルギーの損失がなくトナーを加熱することができ、省エネルギーで樹脂微粒子像を記録媒体へと定着させることができる。
（３）用紙（記録媒体）上のトナー像と層構造物との間に、さらに硬質材と軟質材の少なくとも２種類以上の材料で２層以上の層構成をとる層構造物を、軟質材をトナー像側、硬質材を前記層構造物側となるよう配置する。これにより、最も発熱させる界面が層構造物間界面となり、樹脂微粒像とは異なる界面で振動を熱に変換させることができる。そのため、前記（２）の構成を採ったときの振動よりも大きなエネルギーの振動を付与することができる。そのため、さらに短時間での加熱ができ、高速でトナー像を用紙上へ定着させることができる。
（４）用紙上のトナー像と層構造物との間にトナー像と接触するように平滑面を有する硬質材層を配置することで、トナー像が平滑化し、光沢度の高い像を用紙上へ定着させることができる。
（５）振動エネルギーを効率よく熱エネルギーへと変換し、トナー像を乱すことなく用紙へと定着させることができる。
（６）また、省エネルギーで高品質な画像を提供することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１・・・定着装置、１０・・・加熱装置、２０・・・振動付与手段、３０・・・対向部材（ステージ）、３２・・・対向部材（加圧ローラ）、４０・・・層構造物、４２、４２（１）〜４２（３）・・・硬質材、４４、４４（１）、４４（２）・・・軟質材、４６・・・テンションローラ、４８・・・ベルト。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６８】
【特許文献１】特開平８−６４２６号公報
【特許文献２】特開平４−１９５１７９号公報
【特許文献３】特開２００２−２２９３５８号公報
【特許文献４】特開２００１−２２８７３３号公報
【特許文献５】特開２０１２−２２０１６号公報
【図１】
2015055735.tif 000003
【図２】
2015055735.tif 000004
【図３】
2015055735.tif 000005
【図４】
2015055735.tif 000006
【図５】
2015055735.tif 000007
【図６】
2015055735.tif 000008
【図７】
2015055735.tif 000009
【図８】
2015055735.tif 000010
【図９】
2015055735.tif 000011
【図１０】
2015055735.tif 000012
【図１１】
2015055735.tif 000013
【図１２】
2015055735.tif 000014
【図１３】
2015055735.tif 000015
【図１４】
2015055735.tif 000016