(57)【要約】【課題】振動部材の振動エネルギーを熱エネルギーに変換する変換効率の向上を図ることが可能となる加熱装置、この加熱装置を備えた定着装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】振動付与対象材である転写紙Ｓの表面に振動部材である振動器１を接触させて振動させることで、転写紙Ｓを加熱する振動器１と定着対向ローラ３とによって構成される加熱装置において、振動器１の表面において転写紙Ｓの表面に対向し、その一部が転写紙Ｓに接触する振動部材側対向面であるホーン先端面１０２に先端凸部１０２ａ及び先端凹部１０２ｂからなる凹凸形状を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動付与対象材の表面に振動部材を接触させて振動させることで、該振動付与対象材を加熱する加熱装置において、
上記振動部材の振動方向が上記振動付与対象材の表面に直交する成分を有し、
該振動部材は該振動付与対象材の表面に対向する振動部材側対向面で該振動付与対象材に接触し、該振動部材側対向面に凹凸形状を有することを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
請求項１の加熱装置において、
上記振動付与対象材が上記振動部材側対向面が接触する位置に対して表面移動することで、該振動付与対象材の表面における該振動部材側対向面が接触する位置が変位する構成であり、
該振動部材側対向面の上記凹凸形状は、該振動付与対象材の表面移動方向において凹部または凸部が連続しないことを特徴とする加熱装置。
【請求項３】
請求項１または２の加熱装置において、
上記凹凸形状を形成する凸部は半円状の断面形状であることを特徴とする加熱装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載の加熱装置において、
上記凹凸形状を形成する凸部に、硬質断熱層を設けることを特徴とする加熱装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかに記載の加熱装置において、
上記振動付与対象材が上記振動部材側対向面が接触する位置に対して表面移動することで、該振動付与対象材の表面における該振動部材側対向面が接触する位置が変位する構成であり、
該振動部材側対向面における上記凹凸形状を設けた部分に対して該振動付与対象材の表面動方向下流側に、凹部が無く該振動部材側対向面の全域が該振動付与対象材に接触する平坦部を備えることを特徴とする加熱装置。
【請求項６】
請求項５に記載の加熱装置において、
上記平坦部は、上記凹凸形状の凸部よりも上記振動付与対象材から離れた位置となるように配置することを特徴とする加熱装置。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れかに記載の加熱装置において、
上記振動付与対象材は、樹脂微粒子を担持した記録媒体であることを特徴とする加熱装置。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れかに記載の加熱装置において、
上記振動部材側対向面と対向する位置に振動対向部材を備え、該振動部材側対向面と該振動対向部材の表面との間で上記振動付与対象材を狭持し、
該振動対向部材に弾性層を備えることを特徴とする加熱装置。
【請求項９】
請求項７の加熱装置において、
上記振動部材側対向面と対向する位置に振動対向部材を備え、該振動部材側対向面と該振動対向部材の表面との間で上記記録媒体を狭持し、該振動対向部材に弾性層を備え、
該振動対向部材は、該記録媒体の上記樹脂微粒子を担持した面に接触することを特徴とする加熱装置。
【請求項１０】
請求項１乃至６の何れかに記載の加熱装置において、
上記振動付与対象材は、無端状ベルトであり、
該無端状ベルトを挟んで上記振動部材側対向面と対向する位置に振動対向部材を備え、該振動部材側対向面と該振動対向部材の表面との間で該無端状ベルトを狭持し、
該振動対向部材と該無端状ベルトとの少なくとも一方に弾性層を備えることを特徴とする加熱装置。
【請求項１１】
加熱手段によって発生させた熱を用いてトナーを軟化もしくは溶融させて記録媒体に定着する定着装置において、
上記加熱手段として、請求項１乃至１０の何れかに記載の加熱装置を用いることを特徴とする定着装置。
【請求項１２】
トナーを用いて記録媒体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
記録媒体に転写するトナー像を担持するトナー像担持体の表面、または、トナー像を担持する記録媒体の表面を加熱し、トナー像を形成するとトナーを軟化もしくは溶融させて、該記録媒体上にトナー像を定着せしめる定着手段とを備える画像形成装置であって、
該定着手段として、請求項１１に記載の定着装置を用い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、加熱装置、定着装置及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、ファクシミリ及び複写装置のような画像形成装置は、紙、布、及びＯＨＰ用シートのような記録媒体に、画像情報に基づいて文字や記号を含む画像を形成する装置である。特に、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。このような電子写真方式の画像形成装置においては、記録媒体上のトナーを１２０［℃］〜１６０［℃］で加熱して軟化または溶融させ、軟化または溶融したトナーを加圧することによって、トナーを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。この熱定着方式は、高い定着速度及び高い定着画像品質等を提供することができるため、好適に用いられている。
【０００３】
一般に熱定着方式の定着装置では、加熱のための赤外線ヒーター等の熱源を内包する加熱部材と、この加熱部材と当接して定着のための定着ニップを形成する加圧部材とを備える。加熱部材と加圧部材とによって形成される定着ニップにトナー像が転写された転写紙等の記録媒体を通過させることで、加熱すると共に加圧することにより、トナー像を記録媒体に定着させるようになっている。また、この加熱部材を定着に必要な温度にするためには時間がかかることから、定着を行わない装置待機時においても加熱部材が一定温度以下にならないように通電し続けるものもある。
【０００４】
このような熱定着方式の定着装置を備えた電子写真方式の画像形成装置における消費電力の約半分以上は、定着装置においてトナーを加熱することに消費されている。一方、近年における環境問題対策の観点からは、消費電力を抑えて省エネルギー化を図ることが出来る画像形成装置が望まれている。このため、従来の画像形成装置における消費電力の半分以上を消費する定着装置での省エネルギー化が求められている。
【０００５】
加熱定着方式の加熱装置として、ヒーターを用いずに超音波振動を利用する加熱装置が特許文献１乃至５等に開示されている。これらの加熱装置は、振動付与対象材の表面に接触した振動部材を振動させることで、振動付与対象材や振動付与対象材を介して振動するトナーを加熱し、この熱を用いてトナーを記録媒体に定着する。この加熱装置では、振動付与対象材やトナーを必要な温度にするために要する時間が短く、定着を行わない装置待機時の通電が不要になるため、消費エネルギーの削減に繋がる。さらに、この加熱装置は、振動エネルギーが振動付与対象材やトナーで熱エネルギーに変換される。このため、ヒーター等の熱源を用いた加熱部材と比べて熱エネルギーが振動付与対象材及びトナー以外に付与されることを抑制できてエネルギー効率が良いため、エネルギーの削減に繋がる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
振動付与対象材の表面に接触した振動部材を振動させる加熱装置では、振動エネルギーを熱エネルギーに変換する際の変換効率を高めることで、さらなる省エネルギー化が求められている。
このような振動エネルギーを熱エネルギーに変換する変換効率を高める課題は、定着装置が備える加熱装置に限らず、振動部材の振動エネルギーを熱エネルギーに変換して加熱する加熱装置であれば同様の問題が生じる。
【０００７】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、振動部材の振動エネルギーを熱エネルギーに変換する変換効率の向上を図ることが可能となる加熱装置、この加熱装置を備えた定着装置及び画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本願請求項１の発明は、振動付与対象材の表面に振動部材を接触させて振動させることで、該振動付与対象材を加熱する加熱装置において、上記振動部材の振動方向が上記振動付与対象材の表面に直交する成分を有し、該振動部材は該振動付与対象材の表面に対向する振動部材側対向面で該振動付与対象材に接触し、該振動部材側対向面に凹凸形状を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、振動部材の振動エネルギーを熱エネルギーに変換する変換効率の向上を図ることが可能となるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態の定着装置の説明図。
【図２】実施形態に係る複写機の概略構成図。
【図３】タンデム型画像形成部の一部を示す部分拡大図。
【図４】実験例の説明図。
【図５】先端凹部の延在方向が転写紙の搬送方向に対して傾斜する方向となるホーン先端面の説明図。
【図６】先端凸部の断面形状を半円状とした振動器の下端近傍の拡大説明図。
【図７】先端凸部の断面形状を台形状とした振動器の下端近傍の拡大説明図。
【図８】先端凸部を半球形状とし、その配置を千鳥パターンとした振動器のホーン先端面の拡大説明図、（ａ）は正面図、（ｂ）は下面図、（ｃ）は側面図。
【図９】先端凸部千鳥パターンに配置した凹凸部の下流側に下流側平坦凸部を備える振動器のホーン先端面の拡大説明図、（ａ）は正面図、（ｂ）は下面図、（ｃ）は側面図。
【図１０】図９に示す振動器を取り付けた実施例１の定着装置の定着部の拡大説明図。
【図１１】加圧方向大きさを先端凸部よりも下流側平坦凸部を小さくした構成の説明図。
【図１２】幅方向に延在する溝によって形成された先端凸部の下流側に下流側平坦凸部を備える振動器のホーン先端面の拡大説明図。
【図１３】実施例２の定着装置の説明図。
【図１４】実施例３の定着装置の説明図。
【図１５】実施例４の定着装置の説明図。
【図１６】実施例５の定着装置の説明図。
【図１７】実施例６の定着装置の説明図。
【図１８】変形例の定着装置の説明図。
【図１９】実施例７の定着装置の説明図。
【図２０】実施例８の定着装置の説明図。
【図２１】実施例９の定着装置の説明図。
【図２２】実施例１０の定着装置の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を、電子写真方式の複写機（以下、単に複写機５００という）に適用した一実施形態について説明する。なお、以下に説明する複写機５００は、本発明を適用可能な画像形成装置の一例であって、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１２】
まず、複写機５００の基本的な構成について説明する。
図２は、複写機５００を示す概略構成図である。複写機５００は、タンデム型カラー画像形成装置であり、画像形成装置本体部であるトナー像形成手段としてのプリンタ部１５０と、給紙装置２００と、スキャナ３００と、原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）４００とを備えている。
【００１３】
プリンタ部１５０には、無端ベルト状の中間転写ベルト５０が中央部に設けられている。そして、中間転写ベルト５０は、ベルト駆動ローラ１４、クリーニング対向ローラ１５及び二次転写対向ローラ１６の三つの支持ローラに張架され、図２中の時計回りに回転可能とされている。クリーニング対向ローラ１５の近傍には、中間転写ベルト５０上の残留トナーを除去するための中間転写ベルトクリーニング手段である中間転写ベルトクリーニング装置１７が配置されている。
また、中間転写ベルト５０のベルト駆動ローラ１４とクリーニング対向ローラ１５との間の外周側の張架面に沿って、イエロー、シアン、マゼンタ、及びブラックの各色のトナーに対応した四つの画像形成ユニット１８（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）が並置されている。そして、四つの画像形成ユニット１８（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）は、中間転写ベルト５０の移動方向上流側からイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の順で並置され、タンデム型画像形成部１２０を構成している。
【００１４】
タンデム型画像形成部１２０の上方には、露光装置２１が配置されている。中間転写ベルト５０を挟んでタンデム型画像形成部１２０が配置された側とは反対側（中間転写ベルト５０の下方）には、二次転写装置２２が配置されている。二次転写装置２２においては、無端ベルトである転写搬送ベルト２４が一対の転写搬送支持ローラ２３に張架されており、一対の転写搬送支持ローラ２３の一方が駆動ローラとして回転駆動することで、転写搬送ベルト２４は図２中の反時計回り方向に回転駆動する。また、図２中の右側の転写搬送支持ローラ２３と二次転写対向ローラ１６とは、中間転写ベルト５０及び転写搬送ベルト２４を挟んで当接しており、この当接による中間転写ベルト５０と転写搬送ベルト２４との接触部分が二次転写ニップとなる。
【００１５】
プリンタ部１５０における二次転写装置２２による記録媒体である転写紙Ｓの搬送方向下流側（図２中の左側）には、トナー像を転写紙Ｓ上に定着する定着装置１００が配置されている。定着装置１００は、詳細は後述する振動器１と、振動器１との接触部で転写紙Ｓを狭持する定着対向ローラ３とを有している。
プリンタ部１５０における二次転写装置２２及び定着装置１００の下方には、転写紙Ｓの両面に画像形成を行う際に転写紙Ｓを反転させる反転装置２８が配置されている。
【００１６】
次に、複写機５００を用いたフルカラー画像の形成（カラーコピー）について説明する。先ず、原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）４００の原稿台１３０上に原稿をセットするか、あるいは原稿自動搬送装置４００を開いてスキャナ３００のコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置４００を閉じる。
【００１７】
使用者が不図示の操作パネルのスタートスイッチを押すと、原稿自動搬送装置４００に原稿をセットしたときは原稿が搬送されてコンタクトガラス３２上へと移動された後で、スキャナ３００が駆動し、第一走行体３３及び第二走行体３４が走行する。一方、コンタクトガラス３２上に原稿をセットしたときは、直ちにスキャナ３００が駆動し、第一走行体３３及び第二走行体３４が走行する。このとき、第一走行体３３により、光源からの光が照射されることでこの光が原稿面で反射し、この反射光が第一走行体３３及び第二走行体３４におけるミラーで反射し、結像レンズ３５を通して読み取りセンサ３６で受光される。これにより、カラー原稿（カラー画像）が読み取られ、ブラック、イエロー、マゼンタ、及びシアンの画像情報とされる。
【００１８】
ブラック、イエロー、マゼンタ、及びシアンの各画像情報は、露光装置２１に伝達され、各画像情報に応じた露光光がタンデム型画像形成部１２０における各画像形成ユニット１８の各感光体１０に向けてそれぞれ照射される。これにより、各画像形成ユニット１８において、ブラック、イエロー、マゼンタ、及びシアンの各トナー画像が形成される。
【００１９】
図３は、四つの画像形成ユニット１８（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）からなるタンデム型画像形成部１２０の一部を示す部分拡大図である。四つの画像形成ユニット１８（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）は、それぞれ使用するトナーの色が異なる他はほぼ同様の構成になっているので、図３においては各符号に付すＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋという添字を省略している。図３に示すように、画像形成ユニット１８は、ドラム状の感光体１０を備え、この感光体１０の周りに、帯電手段としての帯電装置１６０、現像装置６１、一次転写手段としての一次転写ローラ６２、感光体クリーニング装置６３、除電装置６４等を備えている。
【００２０】
感光体１０としては、アルミニウム等の素管に、感光性を有する有機感光材を塗布し、感光層を形成したドラム状のものを用いている。但し、無端ベルト状のものを用いても良い。また、感光体１０の表面を一様帯電させる帯電装置１６０としては、帯電バイアスが印加される帯電ローラを感光体１０に当接させながら回転させるものを用いている。帯電手段としては、感光体１０に対して非接触で帯電処理を行うスコロトロンチャージャ等を用いてもよい。帯電装置１６０によって一様帯電された感光体１０は、各色に対応した画像情報に基づいて露光装置２１によって露光光Ｌが照射されて、その表面上に各色の画像情報に対応した静電潜像が形成される。
【００２１】
現像装置６１は、磁性キャリアと非磁性トナーとを含有する二成分現像剤を用いて感光体１０上に形成された静電潜像を現像するようになっている。内部に収容している二成分現像剤を攪拌しながら搬送して現像スリーブ６５に供給する攪拌部６６と、現像スリーブ６５に付着した二成分現像剤のうちのトナーを感光体１０に転移させる現像部６７とを有している。
【００２２】
攪拌部６６は、現像部６７よりも低い位置に設けられており、互いに平行配設された二本の搬送スクリュー６８、これら搬送スクリュー６８間に設けられた仕切り板６９、現像ケース７０の底面に設けられたトナー濃度センサ７１などを有している。
【００２３】
現像部６７は、現像ケース７０の開口を通して感光体１０に対向する現像スリーブ６５、これの内部に回転不能に設けられたマグネットローラ７２、現像スリーブ６５に先端を接近させるドクタブレード７３などを有している。ドクタブレード７３と現像スリーブ６５との間の最接近部における間隔は５００［μｍ］程度に設定されている。
【００２４】
現像スリーブ６５は、非磁性の回転可能なスリーブ状の形状になっている。また、現像スリーブ６５に連れ回らないマグネットローラ７２は、例えば、ドクタブレード７３の箇所から現像スリーブ６５の回転方向にＮ１、Ｓ１、Ｎ２、Ｓ２、Ｓ３の五磁極を有している。これら五磁極は、それぞれ現像スリーブ６５上の二成分現像剤に対して回転方向の所定位置で磁力を作用させる。これにより、攪拌部６６から送られてくる二成分現像剤を現像スリーブ６５表面に引き寄せて担持させるとともに、現像スリーブ６５表面上で磁力線に沿った磁気ブラシを形成する。
【００２５】
この磁気ブラシは、現像スリーブ６５の回転に伴ってドクタブレード７３との対向位置を通過する際に適正な層厚に規制されてから、感光体１０に対向する現像領域に搬送される。そして、現像スリーブ６５に印加される現像バイアスと、感光体１０の静電潜像との電位差によってトナーが静電潜像上に転移して現像に寄与する。更に、現像スリーブ６５の回転に伴って再び現像部６７内に戻り、マグネットローラ７２の磁極間の反発磁界の影響によってスリーブ表面から離脱した後、攪拌部６６に戻される。攪拌部６６内では、トナー濃度センサ７１による検知結果に基づいて、二成分現像剤に適量のトナーが補給される。なお、本発明を適用した画像形成装置に用いる現像手段としては、現像装置６１のように二成分現像剤を用いるものの代わりに、磁性キャリアを含まない一成分現像剤を用いるものを採用してもよい。
【００２６】
現像装置６１に現像されて感光体１０上に形成されたトナー像は、中間転写ベルト５０を介して感光体１０に当接して一次転写ニップを形成する一次転写ローラ６２と、感光体１０との電位差により形成される一次転写電界で、中間転写ベルト５０上に転写される。
【００２７】
感光体クリーニング装置６３としては、ポリウレタンゴム製のクリーニングブレード７５を感光体１０に押し当てる方式のものを用いているが、他の方式のものを用いてもよい。感光体クリーニング装置６３は、クリーニング性を高める目的で外周面を感光体１０に接触させる接触導電性のファーブラシ７６を、図中矢印方向に回転自在に有するクリーニング装置を採用している。そして、ファーブラシ７６にバイアスを印加する金属製の電界ローラ７７を図中矢示方向に回転自在に設け、その電界ローラ７７にスクレーパ７８の先端を押し当てている。スクレーパ７８によって電界ローラ７７から除去されたトナーは、回収スクリュー７９上に落下して回収される。
【００２８】
かかる構成の感光体クリーニング装置６３は、感光体１０に対してカウンター方向に回転するファーブラシ７６で、感光体１０上の残留トナーを除去する。ファーブラシ７６に付着したトナーは、ファーブラシ７６に対してカウンター方向に接触して回転するバイアスを印加された電界ローラ７７に取り除かれる。電界ローラ７７に付着したトナーは、スクレーパ７８でクリーニングされる。感光体クリーニング装置６３で回収したトナーは、回収スクリュー７９で感光体クリーニング装置６３の片側に寄せられ、トナーリサイクル装置８０で現像装置６１へと戻されて再利用される。
【００２９】
除電装置６４は、除電ランプ等からなり、光を照射して感光体１０の表面電位を除去する。このようにして除電された感光体１０の表面は、帯電装置１６０によって一様帯電された後、静電潜像を形成する光書込処理が露光装置２１により行われることとなる。
【００３０】
このように、タンデム型画像形成部１２０の四つの画像形成ユニット１８（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）は、それぞれの対応する色の画像情報に基づいて単色のトナー像を各感光体１０の表面上に形成可能となっている。
こうして形成されたイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各トナー像は、表面移動する中間転写ベルト５０上に、順次、一次転写される。
そして、中間転写ベルト５０上に、イエロー、シアン、マゼンタ及びブラックのトナー像が重ね合わされてカラーのトナー像が形成される。
【００３１】
一方、給紙装置２００では、給紙ローラ１４２の一つを選択的に回転させ、ペーパーバンク１４３に多段に備える給紙カセット１４４の一つから転写紙Ｓを繰り出し、分離ローラ１４５で一枚ずつ分離して給紙路１４６に送出する。そして、搬送ローラ１４７で搬送してプリンタ部１５０内の本体側給紙路１４８に導き、レジストローラ４９に突き当てて止める。あるいは、手差し給紙ローラ５１を回転して手差しトレイ５４上の転写紙Ｓを繰り出し、手差し分離ローラ５２で一枚ずつ分離して手差し給紙路５３に入れ、上記同様にレジストローラ４９に突き当てて止める。
レジストローラ４９は、一般には接地されて使用されるが、転写紙Ｓの紙粉除去のためにバイアスが印加された状態で使用されてもよい。
【００３２】
転写紙Ｓをレジストローラ４９に突き当てて止めた後、中間転写ベルト５０上に合成されたカラーのトナー像にタイミングを合わせてレジストローラ４９を回転させ、上記二次転写ニップに向けて転写紙Ｓを送出させる。二次転写ニップにおける二次転写装置２２側の転写搬送支持ローラ２３と二次転写対向ローラ１６との間に形成される転写電界により中間転写ベルト５０上のカラーのトナー像が転写紙Ｓ上に二次転写され、転写紙Ｓ上にカラーのトナー像が担持される。二次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト５０上の転写残トナーは、中間転写ベルトクリーニング装置１７によりクリーニングされる。
【００３３】
カラー画像が形成された転写紙Ｓは、二次転写装置２２により搬送されて、定着装置１００へと送出される。この定着装置１００において、振動器１と定着対向ローラ３との接触部で、熱と圧力とが付与されることにより上述したカラーのトナー像が転写紙Ｓ上に定着される。
【００３４】
定着装置１００を通過した転写紙Ｓは、定着後搬送ローラ対５６によって搬送力を付与され、切換爪５５の位置に到達する。転写紙Ｓは、切換爪５５で搬送方向を切り換えられることで排出ローラ対１５６により排出されて排紙トレイ５７上にスタックされる。あるいは、切換爪５５で搬送方向を切り換えられることで反転装置２８に搬送される。そして、反転装置２８で反転されて再びレジストローラ４９に突き当たる位置まで導かれ、二次転写ニップで裏面にも画像が形成され定着装置１００で定着された後、排出ローラ対１５６により排出されて排紙トレイ５７上にスタックされる。
【００３５】
〔実施例１〕
次に、本発明を適用した定着装置１００の第一の実施例（以下、実施例１と呼ぶ）について説明する。
図１は、実施例１の定着装置１００の説明図であり、図１（ａ）は、定着装置１００の概略構成図、図１（ｂ）は、定着装置１００が備える振動器１の下端近傍の拡大説明図、図１（ｃ）は、振動器１の下端面であるホーン先端面１０２を下方から見た下面図である。
図１（ａ）に示すように、実施例１の定着装置１００は、振動部材である振動器１と、振動器１の先端との接触部となる定着部９で転写紙Ｓを狭持する振動対向部材である定着対向ローラ３とを備える。
図１中の矢印Ａは転写紙Ｓの搬送方向を示しており、図１中の矢印Ｂは振動器１の振動子の振動方向を示している。また、転写紙Ｓの搬送方向において定着部９の上流側及び下流側には、転写紙Ｓの下面を支持し、転写紙Ｓの搬送方向をガイドする定着搬送ガイド２５を備える。
【００３６】
振動器１は、超音波振動を発生する超音波振動発生手段であり、超音波振動を発生する超音波振動子の出力端面に、縦波振動をその振幅を拡大して伝達するホーン部１０１が接続固定されている。ホーン部１０１の端面であり、定着対向ローラ３表面に対向するホーン先端面１０２の長手方向（図１（ａ）及び図１（ｂ）中の手前奥方向、図１（ｃ）中の上下方向）の寸法である振動部材側対向面幅Ｗは、転写紙Ｓの幅方向に対応する長さを有している。
定着装置１００では、振動器１と定着対向ローラ３とによって超音波振動手段による加熱装置を構成する。
【００３７】
定着装置１００では、転写搬送ベルト２４によって搬送された転写紙Ｓが図１中矢印Ａで示すように搬送される。これにより、転写紙Ｓが、振動器１のホーン部１０１の先端と定着対向ローラ３の表面とが接触する定着部９を通過する。定着部９では、転写紙Ｓ上に担持された樹脂微粒子等からなる未定着トナーのトナー像に対して、その画像面に振動器１のホーン先端面１０２が対向するように、振動器１が配置されている。また、振動器１のホーン先端面１０２が転写紙Ｓに接触して振動を付与する振動付与部である定着部９では、転写紙Ｓを挟んで対向する位置に振動対向部材として定着対向ローラ３を配置している。
【００３８】
実施例１の定着装置１００では、振動付与対象材である転写紙Ｓの表面に振動部材である振動器１を接触させて振動させることで、転写紙Ｓを加熱する。さらに、振動器１の振動方向が上記振動付与対象材の表面に直交する成分を有し、振動器１は転写紙Ｓの表面に対向する振動部材側対向面であるホーン先端面１０２で転写紙Ｓに接触する。さらに、振動器１は、ホーン先端面１０２に、先端凸部１０２ａと先端凹部１０２ｂとからなる凹凸形状を有する。
図１では、先端凸部１０２ａとなる部分を便宜的に斜線部で示している。ここで、実施例１の定着装置１００では、先端凸部１０２ａを構成する部材を振動器１のホーン先端面１０２に取り付けているのではなく、ホーン先端面１０２に対して先端凹部１０２ｂとなる箇所に溝を設けることで凹凸形状を作成している。
【００３９】
定着装置１００では、記録媒体である転写紙Ｓ上に担持したトナー画像面に接触するよう超音波振動手段である振動器１を配置し、振動器１と対向する位置に転写紙Ｓを挟んで対向する位置に定着対向ローラ３を配置している。振動器１の振動の制御は不図示の制御手段により行われ、振動器１は所定の周波数で駆動し、転写紙Ｓと接触するホーン部１０１は制御信号と同期して振動する。
【００４０】
未定着トナー７によって未定着トナー像が形成された転写紙Ｓが振動付与部である定着部９に進入すると、ホーン部１０１の振動する周波数に応じて画像を形成するトナーと転写紙Ｓとを加圧することでトナーを転写紙Ｓ上に定着させる。これにより、転写紙Ｓ上のトナーが定着トナー８となり、定着画像が得られる。
超音波振動手段による振動エネルギーは、衝撃エネルギーや摩擦エネルギーとなって、最終的にその一部は熱エネルギーに変換されることが知られている。超音波発生手段によって定着部に超音波振動を付与する定着装置では、振動による加圧力および摩擦による加熱により定着されると考えられている。
【００４１】
〔実験例〕
本発明者らは、振動部材を振動付与対象材に接触させ振動させたときの、振動部材の振動部材側対向面と振動付与対象材の表面とが対向する対向領域のうち、実際に接触する部分の形状と振動付与対象材における発熱状態との関係を確認する実験を行った。
図４は、本実験例の説明図であり、図４（ａ）は、実験装置の概略説明図、図４（ｂ）〜（ｄ）は、条件を異ならせたとき、それぞれの発熱状態を確認した結果を示すものである。図４（ｂ）〜（ｄ）では、温度の高低を模式的に色の濃さで示し、濃い色が高温であることを示している。
【００４２】
図４（ａ）に示す実験装置は、鉄鋼等の硬質材料からなる台座２０１の上に、シリコン樹脂またはポリプロピレン樹脂からなる振動対向部材２０２を配置し、さらにその上に振動付与対象材としてのサーモスケール２０３を配置している。サーモスケール２０３は、熱を加えることによって表面の色が変化するシートであり、付与された熱量に応じて色が異なるため、熱量分布を視覚的に確認することが出来るものである。
振動器１のホーン先端面１０２には、鉄鋼等の硬質材料からなるワイヤー２０４を配置し、凹凸形状の先端凸部１０２ａを再現している。
【００４３】
図４（ｂ）〜（ｄ）では、条件を異ならせて振動器１を駆動したときのワイヤー２０４の位置とサーモスケール２０３の熱量分布との関係を示している。図４（ｂ）は、振動対向部材２０２としてシリコン樹脂を用い、ワイヤー２０４が一本のときの実験結果を示し、図４（ｃ）は、振動対向部材２０２としてシリコン樹脂を用い、ワイヤー２０４が四本のときの実験結果を示す。また、図４（ｄ）は、振動対向部材２０２としてポリプロピレン樹脂を用い、ワイヤー２０４が一本のときの実験結果を示す。
【００４４】
図４（ｂ）と図４（ｄ）との比較より、振動対向部材２０２の材料として、ポリプロピレン樹脂よりも変形し易い（ある圧力で加圧されて弾性変形したときの変形量が大きい）シリコン樹脂を用いた方が発熱量が大きいことが分かった。また、図４（ｂ）〜（ｄ）に示すように、ワイヤー２０４が、サーモスケール２０３に実際に接触する部分よりもその近傍が高温となっていることが分かった。このことから、振動部材が接触して振動することで加圧される振動付与対象材の表面において、実際に加圧される領域と、加圧されない領域との境界の近傍が最も高温となることを見出した。これは以下の理由によるものと考えられる。
【００４５】
すなわち、振動部材が振動付与対象材の表面に直交する成分を有する振動方向に振動すると、振動付与対象材に接触する振動部材側対向面が振動付与対象材に対して加圧する力が繰り返し変動し、振動付与対象材が繰り返し変形する。この繰り返しの変形によって、振動部材側対向面と振動付与対象材の表面との接触位置が繰り返し微小に変位し、接触位置が微小に変位するときに接触位置に動摩擦が作用して摩擦熱が生じる。
変動する力が振動によって大きくなったときは、振動付与対象材の表面上における振動部材が実際に接触して加圧される領域は加圧方向に窪み、加圧されない領域はあまり変位しない。このとき、加圧される領域と加圧されない領域との境界の近傍では、加圧されていない領域から加圧されている領域の窪みに合わせて傾斜を形成するように、引っ張り変形が生じる。そして、振動部材側対向面における振動付与対象材の表面に実際に接触して加圧する領域の端部と、振動付与対象材の表面の上記傾斜を形成する部分とは、振動時の接触位置の変位量が他の部分よりも大きくなる。
【００４６】
接触位置の変位量が大きいと、接触位置が変位するときの振動部材側対向面と振動付与対象材の表面との相体速度が速くなって、より大きな摩擦エネルギーが生じる。よって、振動付与対象材の表面上における上記傾斜を形成する加圧される領域と加圧されない領域との境界の近傍が、振動付与対象材の表面上の他の部分よりも高温となると考える。
さらに、振動付与対象材の表面上における上記傾斜を形成する加圧される領域と加圧されない領域との境界の近傍は、上記傾斜を形成するように引っ張り変形が生じており、他の部分よりも変形量が大きい。振動付与対象材は微小な変形を繰り返すことで内部摩擦による摩擦熱が発生しており、変形量が大きくなることで内部摩擦による発熱量も大きくなり、他の部分よりも高温となる要因と考える。
【００４７】
また、振動部材側対向面と振動付与対象材の表面とが実際に接触する領域では、振動付与対象材で生じた熱が振動部材に吸熱されることが考えられる。振動部材に吸熱される部分の振動付与対象材は、昇温し難く、上記境界近傍の方がより高温となり易いということが考えられる。
【００４８】
また、振動対向部材２０２にポリプロレン樹脂を用いた場合に比べて、シリコン樹脂を用いた方が発熱量が大きいのは、シリコン樹脂で作成した振動対向部材２０２の方が振動時の変形量が大きかったからと考えられる。振動対向部材２０２として変形し易い材料を用いた方が発熱量が大きいのは、以下の理由によるものと考えられる。
【００４９】
すなわち、振動部材側対向面が振動付与対象材を加圧したときに、振動付与対象材は圧縮変形するとともに、部分的な曲げ変形が生じる。このとき、振動対向部材が弾性材料のように変形し易い材料であると振動付与対象材を介して振動部材によって加圧される振動対向部材の変形量が大きくなり、振動付与対象材の部分的な曲げ変形の変形量が大きくなる。これにより、振動付与対象材の表面上における上記境界の近傍の引っ張り変形による変形量が大きくなり、接触位置の変位量も大きくなって、接触位置の変位による摩擦熱の熱エネルギーが増加すると考えられる。
さらに、上記境界近傍の引っ張り変形による変形量が大きくなることで、振動付与対象材の内部摩擦による摩擦熱の熱エネルギーも増加すると考えられる。
【００５０】
また、振動により振動対向部材が変形すると、振動対向部材に接触する側の振動付与対象材の表面と、振動対向部材の表面との間でも接触位置の変位による動摩擦の摩擦熱が生じる。さらに、振動対向部材が変形することでの振動対向部材の内部摩擦による摩擦熱が生じる。そして、これらの摩擦熱の熱エネルギーも振動対向部材が変形し易い材料である方が増加すると考えられる。
このように、振動対向部材が変形し易い材料である方が、振動部材と振動付与対象材との動摩擦、振動付与対象材の内部摩擦、振動付与対象材と振動対向部材との動摩擦及び振動対向部材の内部摩擦、の何れの摩擦熱の熱エネルギーも増加すると考えられる。
上述した理由により、振動対向部材として変形し易い材料を用いた方が発熱量が大きくなったと考えられる。
【００５１】
上述したように、実施例１の定着装置１００は、振動器１の表面において、転写紙Ｓの表面に対向し、その一部が転写紙Ｓに接触する振動部材側対向面であるホーン先端面１０２に、先端凸部１０２ａと先端凹部１０２ｂとからなる凹凸形状を有する。このような凹凸形状を有することで、ホーン先端面１０２における転写紙Ｓに実際に接触して加圧する領域は、先端凸部１０２ａの凸部頂面１０２ｔとなる。これにより、凹凸形状を備えない構成に比べて、振動付与対象材である転写紙Ｓの表面上のホーン先端面１０２と対向する部分における振動器１に加圧される領域と加圧されない領域との境界の近傍となる部分の割合を、多くすることができる。
【００５２】
上述したように、振動付与対象材の表面において、実際に加圧される領域と、加圧されない領域との境界の近傍が最も高温となるため、この境界の近傍となる部分の割合を多くすることで、発生する熱エネルギーが増加する。よって、ホーン先端面１０２の表面に凹凸形状を設け、境界の近傍となる部分の割合を多くした実施例１では、振動エネルギーから熱エネルギーに変換する変換効率の向上を図ることがでる。このような加熱装置を備えた定着装置１００は従来の定着装置よりも、さらなる消費電力の低減を図り、省エネルギー化を図ることができる。また、実施例１の定着装置１００を備える画像形成装置としての複写機５００は、従来の画像形成装置での消費電力の多くの割合を占める定着装置の消費電力の低減を図ることで、画像形成装置全体としての消費電力の低減を図ることができる。
【００５３】
また、ホーン先端面１０２に凹凸形状を設けることでホーン先端面１０２のうち凸部頂面１０２ｔのみが転写紙Ｓの表面に接触するため、ホーン先端面１０２全体が接触する構成よりも接触面積が小さくなる。振動器１の加圧する力が同じ場合は、接触面積が小さいほど、加圧する部分の圧力が大きくなり、振動付与対象材である転写紙Ｓの表面上における凸部頂面１０２ｔが実際に接触して加圧される領域の加圧方向への窪みは深くなる。窪みが深くなることで、転写紙Ｓの表面における加圧される領域と加圧されない領域との境界近傍の変形量が大きくなる。
この境界近傍の変形量が大きくなることで、振動部材側対向面における振動付与対象材の表面に実際に接触し加圧する領域である凸部頂面１０２ｔの端部と、振動付与対象材の表面の上記傾斜を形成する部分との振動時の接触位置の変位量も大きくなる。このため、接触位置の変位によって振動時に発生する摩擦熱の熱エネルギーが増加すると考えられる。
さらに、境界近傍の変形量が大きくなることで、転写紙Ｓの内部摩擦によって振動時に発生する摩擦熱の熱エネルギーが増加すると考えられる。
【００５４】
また、振動対向部材としての機能を有し、表面に弾性層を備える定着対向ローラ３の表面は、振動器１が加圧する部分の圧力が大きくなることでその変形量が大きくなる。これにより、転写紙Ｓと定着対向ローラ３との動摩擦や定着対向ローラ３の弾性層の内部摩擦によって振動時に発生する摩擦熱の熱エネルギーも増加すると考えられる。
このように、ホーン先端面１０２に凹凸形状を設けることで、加圧する力が同じであっても加圧する部分の圧力が大きくなり、振動時に発生する摩擦熱の熱エネルギーも増加すると考えられる。この点からも振動エネルギーから熱エネルギーに変換する変換効率の向上を図ることができると考えられる。
【００５５】
また、振動部材側対向面と振動付与対象材の表面とが実際に接触する領域では、振動付与対象材や振動対向部材が加圧されることで圧縮変形し、この圧縮変形の内部摩擦で発熱していると考えられる。そして、接触面の表面に凹凸形状を設けなくても、振動部材の加圧する力を大きくすることで、この圧縮変形の変形量が増加し、内部摩擦で生じる摩擦熱の熱エネルギーは増加すると考えられる。しかし、上述したように、振動部材の接触面と振動付与対象材の表面とが実際に接触する領域では、振動部材に吸熱されることが考えられるため、熱エネルギーの損失が大きくなると考えられる。
さらに、振動部材の加圧する力を大きくするためには、装置構成として加圧する力に応じた構成とする必要があり、構成部品の高強度化や大型化等、部品の製造費用が増加する可能性がある。
【００５６】
これに対して、実施例１の定着装置１００が備える加熱装置は、振動部材側対向面であるホーン先端面１０２に凹凸形状を形成し、凸部頂面１０２ｔのみが転写紙Ｓに接触する。これにより、振動部材である振動器１に吸熱されることに起因する熱エネルギーの損失を抑制することが出来、振動エネルギーを定着に用いる熱エネルギーに変換する変換効率の向上を図ることができると考えられる。
また、凹凸形状を設けることで、振動部材の加圧する力が同じであっても発熱する熱の熱エネルギーを増加させることができるので、装置構成として加圧する力に応じた構成としなくても発熱する熱エネルギーを大きくすることが出来る。これにより、振動により発生させる熱エネルギーを大きくするために、装置の構成部品の高強度化や大型化等をすることを抑制でき、部品の製造費用の増加を抑制できる。
【００５７】
ここで、従来の超音波振動を用いた定着装置について説明する。
特許文献８には、超音波振動の振動エネルギーによってトナーを塑性変形させることを特徴とする画像形成装置が開示されている。この方式によれば、加熱ローラを常に暖めておく必要がないので、ウォーミングアップ時間を短縮化するとともに、省エネルギー化を図ることができる。特許文献８に記載の画像形成装置は、転写工程と定着工程を同時に行い、感光体ドラムと紙とにトナーを挾んだ状態で超音波エネルギー（振動）を与える構成となっている。超音波振動の振動エネルギーによってトナーに応力を与えることでトナーに塑性変形を起こさせ、転写紙の繊維束及びそれらの間隙に食い込ませることで定着している。
【００５８】
特許文献８には、超音波振動による発熱に関して記載していないが、超音波エネルギーは振動エネルギーであり、この振動エネルギーは、衝撃エネルギーや摩擦エネルギーとなって、最終的にその一部は熱エネルギーに変換されることが知られている。
また、特許文献６及び特許文献７には、定着ニップを形成する一対のローラの少なくとも一方に超音波振動を印加し、超音波振動の振動エネルギーを最終的に熱エネルギーへと変換させることでトナーを転写紙上に定着させる装置が記載されている。さらに、特許文献３及び特許文献４には、ハンマーピンに超音波振動を印加し、ドット単位毎にトナーを定着させる装置が開示されている。
【００５９】
上述したように、超音波エネルギー（振動エネルギー）を用いてトナーを転写紙に定着させる装置が提案されている。このように超音波エネルギー（振動エネルギー）を用いてトナーを転写紙に定着させる場合に、超音波振動の振動エネルギーを熱エネルギーに変換し、この発生した熱により樹脂を溶融させ記録材へ定着させている。
発生する熱は、振動部材から振動付与対象材に振動が伝達するときに接触する表面間の動摩擦の摩擦熱や、振動することで振動付与対象材やそれを支持する振動対向部材が変形し、その変形による内部摩擦の摩擦熱により発生している。
【００６０】
定着を行うために必要な熱量を得るために、摩擦熱を大きくするには振動付与対象材に対する振動部材の加圧する力を大きくすることが考えられる。しかし、振動部材の加圧する力を大きくするためにはその構造体を堅牢にする必要があるため装置の大型化や部品の製造費用の増加等の問題が発生する。
また、振動部材を用いて振動付与対象材を加熱する加熱装置の消費電力をさらに低減させることが望まれる。
よって、振動部材の振動エネルギーを摩擦熱による熱エネルギーに変換する変換効率を向上することが課題になる。
【００６１】
実施例１の定着装置１００は、振動部材である振動器１の振動部材側対向面であるホーン先端面１０２に凹凸形状を設けることで、上述したように、振動部材の振動エネルギーを摩擦熱による熱エネルギーに変換する変換効率の向上を図ることが出来る。
これにより、必要な熱量を得るために、装置の大型化や部品の製造費用の増加等となることを抑制でき、さらに、必要な熱量を得るための消費電力をさらに低減させることが可能となる。
【００６２】
図１（ｃ）に示すように、実施例１の定着装置１００は、図１中の矢印Ａで示す転写紙Ｓの搬送方向に対して直交する方向に延在するように、先端凹部１０２ｂとなる溝を形成している。これにより、幅方向（振動部材側対向面幅Ｗの方向）における何れの位置であっても、搬送方向について先端凸部１０２ａまたは先端凹部１０２ｂのみとなる部分がない。
先端凹部１０２ｂとなる溝を搬送方向に対して平行に形成した場合、すなわち搬送方向に先端凸部１０２ａまたは先端凹部１０２ｂのみが連続する凹凸の形状とした場合には、次のような問題が生じ得る。すなわち、加熱時間が少ないと先端凸部１０２ａのみと対向する接触部と先端凹部１０２ｂのみと対向する非接触部とで加熱ムラが発生する恐れがある。また、振動付与対象材が転写紙Ｓ等の記録媒体の場合、樹脂を含有するトナーを軟化させ加圧して記録媒体に定着させるため、定着ムラが発生する可能性もある。
【００６３】
一方、実施例１の定着装置１００では、搬送方向について先端凸部１０２ａまたは先端凹部１０２ｂのみとなる部分がない形状にしている。これにより、定着部９を通過した転写紙Ｓの表面は、先端凸部１０２ａと対向する部分と先端凹部１０２ｂと対向する部分とを通過し、加圧される領域と加圧されない領域との境界となる部分を必ず通過することになる。転写紙Ｓが上記境界となる部分を必ず通過することで、加熱ムラを防止でき、定着ムラのない定着を行うことが出来る。
【００６４】
実施例１では、ホーン先端面１０２が転写紙Ｓに接触し、転写紙Ｓ及び未定着トナー７を直接振動させて、直接加熱することができるため、熱エネルギーの損失を抑制でき、省エネルギー化を図ることが出来る。さらに、転写紙Ｓとは別に振動付与対象材を設ける構成に比べて、部品数を少なくすることができ、製造費用の低減を図ることが出来る。
【００６５】
凹凸形状としては、先端凹部１０２ｂの延在方向が転写紙Ｓの搬送方向に対して直交する方向となる形状に限らない。図５（ａ）や図５（ｂ）に示すように、先端凹部１０２ｂの延在方向が転写紙Ｓの搬送方向に対して傾斜する方向となる形状であっても同様に加熱ムラを防止できる。
【００６６】
図６は、先端凸部１０２ａの断面形状を半円状とした定着装置１００が備える振動器１の下端近傍の拡大説明図である。
図６に示すホーン部１０１のホーン先端面１０２における先端凸部１０２ａは半円状の断面形状である。すなわち、先端に角が無いＲ形状となっている。
先端凸部１０２ａに角があり、その角が振動付与対象材に接触して加圧すると、応力集中によって振動付与対象材が損傷するおそれがある。これに対して、先端凸部１０２ａを角がない形状とすることで、急激な応力集中を防止でき、振動付与に起因する振動付与対象材の損傷を防止することができる。
【００６７】
図６に示す先端凸部１０２ａのように、先端凸部１０２ａの断面形状は角部を排除した構成が望ましい。角部があると、振動付与対象材を振動加熱する際に、振動付与対象材の表面上の角部が接触する部分が極端に加圧されるため、振動付与対象材が劣化する可能性があるが、角部を排除することで、これを防止することができる。
例えば、図１（ｂ）に示す先端凸部１０２ａに対して面取り加工を施すことで先端凸部１０２ａに角がない形状とすることができる。
【００６８】
振動付与対象材の表面において、凸部頂面１０２ｔが接触する部分は発熱が遅い。また、上述したように接触する部分における圧力が高いほど発熱し易くなる。図６に示すように、先端凸部１０２ａを半円状等の先端がＲ形状となる断面形状とすることで、先端凸部１０２ａの先端によって振動付与対象材の表面を加圧する圧力が高くなり、発熱しやすくなる。これにより、発熱速度を速くすることができ、振動エネルギーの熱エネルギーへの変換効率を向上させ、消費電力を低減することができる。
【００６９】
図７は、先端凸部１０２ａの断面形状を台形状とした定着装置１００が備える振動器１の下端近傍の拡大説明図である。先端凸部１０２ａを台形状とすることで、凸部頂面１０２ｔの面積が狭くなり、先端凸部１０２ａの先端によって振動付与対象材の表面を加圧する圧力が高くなり、発熱しやすくなる。これにより、発熱速度を速くすることができ、振動エネルギーの熱エネルギーへの変換効率を向上させ、消費電力を低減することができる。
【００７０】
図８は、先端凸部１０２ａを半球形状とし、その配置を千鳥パターンとした定着装置１００が備える振動器１のホーン先端面１０２の拡大説明図であり、図８（ａ）は正面図、図８（ｂ）は下面図、図８（ｃ）は側面図である。
先端凸部１０２ａを図８に示す配置とすることで、振動付与対象材の搬送方向の温度ムラを防止するとともに、振動付与対象材に対する先端凸部１０２ａの接触面積を低減でき、先端凸部１０２ａが接触する領域の圧力を大きくすることが出来る。
【００７１】
また、先端凸部１０２ａを千鳥パターンとすることで、図１（ｃ）に示すような帯状の先端凸部１０２ａを形成した構成に比べて、振動付与対象材の表面において、加圧される領域と加圧されない領域との境界となる部分の範囲を広く設定することができる。これにより、より効率的な加熱が可能となる。
【００７２】
振動器１の振動部材側対向面に形成する凹凸形状としては、上述した形状に限らず、振動器１の振動部材側対向面に凹凸形状を形成することで、振動部材側対向面に凹凸形状が無い構成に比べて、振動付与対象材を発熱し易くする効果がある。
【００７３】
図９は、振動付与対象材の表面移動方向上流側は、図８に示す構成と同様に半球形状の先端凸部１０２ａを千鳥パターンに配置し、その表面移動方向下流側に下流側平坦凸部１０２ｃを備える振動器１のホーン先端面１０２の拡大説明図である。図９（ａ）は正面図、図９（ｂ）は下面図、図９（ｃ）は側面図である。
図９に示す振動器１のホーン先端面１０２では、先端凸部１０２ａと先端凹部１０２ｂとによって凹凸を構成する表面に加え、振動付与対象材の表面移動方向下流側に下流側平坦凸部１０２ｃによって平坦面１０２ｄを構成している。
【００７４】
図１０は、図９に示す振動器１を取り付けた実施例１の定着装置１００の定着部９の拡大説明図である。
上述したように、振動付与対象材である転写紙Ｓにおける振動器１に加圧される領域と加圧されない領域との境界の近傍で発熱した部分は、その搬送方向下流側に移動していく。発熱による熱と凹凸を形成する先端凸部１０２ａの加圧とによって転写紙Ｓへのトナーの定着が可能である。しかし、転写紙Ｓの搬送方向上流側の凹凸部分で加熱された状態のトナーを平坦面１０２ｄで確実に加圧することで転写紙Ｓへのトナーの定着をより強固にする効果がある。
平坦面１０２ｄは、振動付与対象材の表面上で表面移動方向に直交する幅方向の全域で一様であり、振動付与対象材の表面移動方向の長さが先端凸部１０２ａの凸部頂面１０２ｔよりも十分に長い長方形の平面である。なお、図１０に示す構成では、先端凸部１０２ａが半球形状であるため、凸部頂面１０２ｔの上記表面移動方向の長さは非常に短くなる。この場合、平坦面１０２ｄの上記表面移動方向の長さが、振動付与対象材に対する先端凸部１０２ａの接触部の上記表面移動方向の長さよりも十分に長い形状とする。
【００７５】
図１１は、ホーン先端面１０２における上流側に配置した先端凸部１０２ａと下流側に配置した下流側平坦凸部１０２ｃとの加圧方向の大きさ（高さ）を下流側平坦凸部１０２ｃの方が小さくした構成の説明図である。
下流側平坦凸部１０２ｃの加圧方向の大きさが大きい場合、すなわち、先端凸部１０２ａの加圧方向の先端よりも平坦面１０２ｄの方が転写紙Ｓ等の振動付与対象材に近い構成であると、次のような不具合が生じる。
【００７６】
下流側平坦凸部１０２ｃの加圧方向の大きさが大きい場合、振動器１が振動付与対象材への加圧力としては、下流側平坦凸部１０２ｃによる加圧力が大きくなり、上流側に配置した先端凸部１０２ａによる加圧力が小さくなる。先端凸部１０２ａを設けた凹凸部分は、ホーン先端面１０２と対向する部分に対して振動器１に加圧する領域と加圧しない領域との境界の近傍となる部分の割合が多く、下流側平坦凸部１０２ｃよりも振動エネルギーを熱エネルギーに変換する変換効率が高い。よって、先端凸部１０２ａによる加圧力が小さくなると、先端凸部１０２ａの振動付与対象材に対する接触が不安定になり、発熱量が低下する恐れがある。
【００７７】
これに対して、図１１に示す構成では、下流側平坦凸部１０２ｃの加圧方向の大きさを小さくする、すなわち、先端凸部１０２ａの加圧方向の先端よりも平坦面１０２ｄの方が振動付与対象材から離れた位置となるように配置している。このような構成とすることで、先端凸部１０２ａの振動付与対象材に対する接触が安定し、上流側の先端凸部１０２ａを設けた凹凸部分での発熱を阻害することを防止する効果がある。下流側平坦凸部１０２ｃの加圧方向の大きさは、振動付与対象材の表面に対して、確実に接触・加圧できる大きさであればよい。
【００７８】
図１２は、図１を用いて説明した先端凹部１０２ｂとなる溝を幅方向に延在するように形成することで先端凸部１０２ａを形成した凹凸部の下流側に、下流側平坦凸部１０２ｃを設けたホーン先端面１０２の拡大説明図である。
図１２に示す構成では、振動付与対象材の表面移動方向幅方向に直交する幅方向について一様な形状である点は、下流側平坦凸部１０２ｃと先端凸部１０２ａとが共通する。しかし、振動付与対象材の表面移動方向幅方向の長さが、先端凸部１０２ａの凸部頂面１０２ｔに対して下流側平坦凸部１０２ｃの平坦面１０２ｄが十分に長い点で異なる。これにより、振動付与対象材が転写紙Ｓである場合に、転写紙Ｓの搬送方向上流側の凹凸部分で加熱された状態のトナーを平坦面１０２ｄで確実に加圧することができ、転写紙Ｓへのトナーの定着をより強固にする効果がある。
【００７９】
振動器１に用いる超音波振動手段としては、磁歪振動子、電歪振動子などの各種の振動子を利用することができる。超音波振動として加えられる振動周波数は特に制限はなく２０［ｋＨｚ］〜１．０［ＭＨｚ］の範囲であることが望ましい。２０［ｋＨｚ］以下の周波数では人間の可聴音域であり定着装置１００を動作させることにより周囲への騒音になる。さらに、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なくなる。また、１［ＭＨｚ］以上の周波数では振動工具の振幅が小さくなることから発熱量が少なくなり、やはり定着に必要な温度が得られなくなる。
【００８０】
振動付与対象材に対する振動器１の接触する部分を備えるホーン部１０１の振幅は、０．５［μｍ］以上、１５［μｍ］以下の範囲であることが好ましい。振幅が０．５［μｍ］未満であると、振動付与対象材の変形量が小さく、動摩擦による摩擦熱と内部摩擦による摩擦熱とがともに発生する熱エネルギーが小さくなり、必要な熱エネルギーを得ることが出来なくなるおそれがある。一方、振幅が１５［μｍ］を超えると、振動付与対象材の劣化が許容できなくなるおそれがある。振動付与対象材の劣化として、振動付与対象材が転写紙Ｓ等の記録媒体である場合は、出力したものの品質の低下に繋がるおそれがあり、後述するように振動付与対象材が熱伝達ベルトである場合は、劣化による寿命の低下に繋がるおそれがある。
振動による発熱は、周波数及び振幅に依存するため適宜設定することが好ましい。
【００８１】
振動付与対象材に対する振動器１の接触する部分を備えるホーン部１０１の材質としては、アルミニウムやジュラルミン等の金属材料を用いる。さらに、接触する部分となるホーン先端面１０２には、セラミック部材であるジルコニアをコーティングしている。
少なくとも振動付与対象材と接触する部分をジルコニア等の断熱材で構成することで接触振動による摩擦で発生した熱がホーン部１０１に伝達されることを抑制できるため、振動付与対象材に対する発熱のロスを防止する効果が得られる。
また、硬質材料であるセラミックとしたことでホーン部１０１の強度が維持でき、振動伝達のロスも低減できるため発熱効率の低下を抑制する効果がある。なお、ホーン部１０１全体を断熱効果の高い材質として構成してもよい。
【００８２】
図１に示す定着装置１００では、ホーン先端面１０２の長手方向の寸法である振動部材側対向面幅Ｗを転写紙Ｓの幅方向に対応する長さとしている。しかし、複数個の振動器１を幅方向に並べて配置することも可能であり、定着対向ローラ３等の振動対向部材に対して転写紙Ｓ等の振動付与対象材を介して対向する位置に配置すれば同様の効果を得ることが出来る。
【００８３】
実施例１の定着装置１００では、振動部材に対向する振動対向部材をローラ状の定着対向ローラ３を用いている。定着対向ローラ３は、不図示の駆動源によって図１中の矢印Ｄ方向に回転駆動する。また、定着対向ローラ３の表面には弾性層を備えている。弾性層はある程度の変形量を確保するために３００［μｍ］〜４［ｍｍ］の範囲であることが好ましい。弾性材料の硬度や厚みにより変形量が異なり発熱量や部材寿命等が異なるため、弾性材料の硬度や厚みは適宜選択することが望ましい。
実施例１の定着装置１００では、定着対向ローラ３の弾性層を形成する弾性材料として、シリコン樹脂を使用しているがこれに限定するものではない。弾性を持つ材料であれば振動部材の振動によって変形し、発熱する。
【００８４】
〔実施例２〕
次に、本発明を適用した定着装置１００の第二の実施例（以下、実施例２と呼ぶ）について説明する。
図１３は、実施例２の定着装置１００の説明図である。実施例２の定着装置１００は、振動部材である振動器１と、無端状の定着ベルト２と、振動器１の先端との間で定着ベルト２を介して転写紙Ｓを狭持する振動対向部材である定着対向ローラ３とを備える。定着ベルト２は、張架ローラの一つが駆動ローラとして回転駆動することで、図１３中の矢印Ｅ方向に無端移動する。
実施例２の定着装置１００は、定着ベルト２を備える点で実施例１の定着装置１００と異なり、他の点は共通するため、共通する点については説明を省略する。
【００８５】
実施例２の定着装置１００が備える振動器１は、無端状の定着ベルト２の内側に配置されており、定着ベルト２を介して転写紙Ｓと定着対向ローラ３に振動を付与する構成となっている。実施例２の定着装置１００では、振動器１と定着対向ローラ３とが加熱装置を構成し、振動が付与されることで昇温する振動付与対象材は定着ベルト２及び転写紙Ｓである。定着装置１００が備える振動器１は、定着部９で定着ベルト２の内周面に接触し、この振動側対向面であるホーン先端面１０２には実施例１と同様に凹凸形状が形成されている。
また、定着ベルト２の転写紙Ｓと接触する側の表面には弾性層を備え、弾性層を介して転写紙Ｓを加圧振動させている。弾性層が転写紙Ｓ上の未定着トナー７と密着するため、弾性層で発熱した熱がトナーへ移動しやすくなる利点がある。
【００８６】
〔実施例３〕
次に、本発明を適用した定着装置１００の第三の実施例（以下、実施例３と呼ぶ）について説明する。
図１４は、実施例３の定着装置１００の説明図である。実施例３の定着装置１００は、振動部材である振動器１と、定着ベルト２とを備え、振動器１の先端との間で定着ベルト２を介して転写紙Ｓを狭持する振動対向部材として、回転しない固定型定着対向部材３０１を備える。実施例３は、振動対向部材が回転しない固定型定着対向部材３０１である点で実施例２と異なり、他の点は共通するため、共通する点については説明を省略する。
【００８７】
定着部９で振動器１と対向する定着対向部材としては、実施例１や実施例２のように、回転するローラ状に限るものではない。実施例１では、搬送されてきた転写紙Ｓをローラ状の定着対向ローラ３が回転駆動することで搬送する構成としたが、実施例３のように、定着ベルト２を備える構成としたため、定着ベルト２を無端移動させることで、転写紙Ｓの搬送が可能となる。固定型定着対向部材３０１は、弾性層を備えているので加熱効果は同様である。
実施例３の定着装置１００では、振動器１と固定型定着対向部材３０１とが加熱装置を構成し、振動が付与されることで昇温する振動付与対象材は定着ベルト２及び転写紙Ｓである。
【００８８】
〔実施例４〕
次に、本発明を適用した定着装置１００の第四の実施例（以下、実施例４と呼ぶ）について説明する。
図１４は、実施例４の定着装置１００の説明図である。実施例４の定着装置１００は、振動部材である振動器１と、定着ベルト２と、固定型定着対向部材３０１と、無端状の定着対向ベルト３０２とを備える。定着対向ベルト３０２は、張架ローラの一つが駆動ローラとして回転駆動することで、図１５中の矢印Ｆ方向に無端移動する。実施例４は、固定型定着対向部材３０１と定着ベルト２との間で狭持される定着対向ベルト３０２を備える点で実施例３と異なり、他の点は共通するため、共通する点については説明を省略する。
【００８９】
回転しない固定型定着対向部材３０１と定着ベルト２との間に、無端移動する定着対向ベルト３０２を備える構成としたことで、実施例３の定着装置１００に比べて転写紙Ｓの搬送を安定させることができる。また、定着対向ベルト３０２の転写紙Ｓと接触する側の表面に弾性層を備えているので、振動による加熱効果は同様に得られる。
実施例４の定着装置１００では、振動器１と固定型定着対向部材３０１とが加熱装置を構成し、振動が付与されることで昇温する振動付与対象材は定着ベルト２、転写紙Ｓ及び定着対向ベルト３０２である。
【００９０】
〔実施例５〕
次に、本発明を適用した定着装置１００の第五の実施例（以下、実施例５と呼ぶ）について説明する。
図１６は、実施例５の定着装置１００の説明図である。実施例５の定着装置１００は、振動部材である振動器１と、振動器１のホーン先端面１０２との接触部となる定着部９で転写紙Ｓを狭持する振動対向部材である定着ローラ２１０とを備える。定着ローラ２１０は、不図示の駆動源によって回転駆動が伝達されることで、図１６中の矢印Ｇ方向に回転駆動する。
【００９１】
実施例５の定着装置１００は、図１に示した実施例１と同様の構成部材を備える。すなわち、定着ローラ２１０は、実施例１の定着対向ローラ３と同様の構成である。実施例１の定着装置１００は、未定着トナー像が担持された側の転写紙Ｓの表面に振動器１のホーン先端面１０２が接触する構成である。一方、実施例５の定着装置１００は、転写紙Ｓの未定着トナー像が担持された表面の反対側の表面に振動器１のホーン先端面１０２が接触する点で異なる。
【００９２】
振動対向部材である定着ローラ２１０には、搬送されてくる転写紙Ｓの未定着トナー像が担持された表面に接触する表面に弾性層を設けている。転写紙Ｓに振動が付与されると、振動器１に加圧される側の転写紙Ｓの表面で発熱するとともに、定着ローラ２１０に接触する側の転写紙Ｓの表面や定着ローラ２１０の弾性層でも発熱する。
発熱する弾性層の表面に未定着トナー７が接触し、加熱されるため、未定着トナーへの熱が伝達し易くなる。このため、より効率よく転写紙Ｓにトナー像を定着させることが可能となる。
また、弾性層は断熱性を有するため、発熱した表面の熱がその内側に伝わりにくく、表面の熱が内側に伝わることに起因する熱エネルギーの損失が生じ難い。そして、転写紙Ｓは発熱した表面と接触して加熱されるため、効率的な加熱を行うことが出来る。
実施例５の定着装置１００では、振動器１と定着ローラ２１０とが加熱装置を構成し、振動が付与されることで昇温する振動付与対象材は転写紙Ｓである。
【００９３】
〔実施例６〕
次に、本発明を適用した定着装置１００の第六の実施例（以下、実施例６と呼ぶ）について説明する。
図１７は、実施例６の定着装置１００の説明図である。実施例６の定着装置１００は、振動部材である振動器１と、振動器１の先端との接触部となる定着部９で転写紙Ｓを狭持する振動対向部材である定着ローラ２１０と、定着ベルト２とを備える。定着ベルト２は、張架ローラの一つを構成する定着ローラ２１０が図１７中の矢印Ｇ方向に回転することで、図１７中の矢印Ｅ方向に無端移動する。
実施例６の定着装置１００は、転写紙Ｓの未定着トナー像を担持した表面と接触する側に無端状のベルトである定着ベルト２を配置した点で実施例５と異なり、他の点は共通するため、共通する点については説明を省略する。
【００９４】
実施例６では、定着ベルト２の外周面に弾性層を形成しているため、この弾性層に振動が付与されることで発熱する。弾性層が形成された表面に未定着トナー像を担持した転写紙Ｓの表面と接触するため弾性層で発熱した熱がトナーへ移動しやすくなる利点がある。
実施例６の定着装置１００では、振動器１と定着ローラ２１０とが加熱装置を構成し、振動が付与されることで昇温する振動付与対象材は定着ベルト２及び転写紙Ｓである。
【００９５】
図１８は、実施例６の変形例の定着装置１００の説明図である。
図１８に示す定着装置１００は、振動付与対象材である定着ベルト２を介して振動器１と対向する振動対向部材が回転しない固定型定着部材２１１である点で実施例６と異なる。振動対向部材として固定型定着部材２１１を用いる構成であっても、定着ローラ２１０を備える構成と同様に定着を行うことが可能である。
図１８に示す変形例の定着装置１００では、振動器１と固定型定着部材２１１とが加熱装置を構成し、振動が付与されることで昇温する振動付与対象材は定着ベルト２及び転写紙Ｓである。
【００９６】
定着ベルト２を備える構成では、図１７に示す定着装置１００のように定着部９で振動器１と定着ベルト２を挟んで対向する振動対向部材が定着ローラ２１０の場合は、振動対向部材である定着ローラ２１０を駆動ローラとすることが出来る。
一方、図１８に示す定着装置１００のように定着部９で振動器１と定着ベルト２を挟んで対向する振動対向部材が固定型定着部材２１１の場合は、固定型定着部材２１１以外の張架部材である張架ローラを駆動ローラとする。なお、図１７に示す定着ローラ２１０を備える構成であっても、定着ローラ２１０以外の張架ローラを駆動ローラとしてもよい。
【００９７】
〔実施例７〕
次に、本発明を適用した定着装置１００の第七の実施例（以下、実施例７と呼ぶ）について説明する。
図１９は、実施例７の定着装置１００の説明図である。実施例７の定着装置１００は、振動部材である振動器１と、定着ベルト２と、定着ローラ２１０と、加圧ローラ３０３とを備える。
実施例７は、振動器１は、定着部９以外の位置で定着ベルト２の外周面に接触して振動する。また、振動器１が定着ベルト２の外周面に接触する振動付与部１０９の内側には振動対向部材としての固定型振動対向部材２１２を備える。
実施例７は、振動器１を配置する位置が異なる点以外は、実施例４と共通するため、共通する点については説明を省略する。
【００９８】
実施例７の定着装置１００では、振動器１と固定型振動対向部材２１２とが加熱装置を構成し、振動が付与されることで昇温する振動付与対象材は定着ベルト２である。
実施例７は、振動器１と固定型振動対向部材２１２とで定着ベルト２を加熱し、加熱した定着ベルト２の表面を、定着部９に搬送されてきた転写紙Ｓの未定着トナーが担持された表面に密着させ、加圧する構成としている。
【００９９】
定着ベルト２は三つの張架ローラで張架され、張架ローラの一つである定着ローラ２１０に対して定着ベルト２を介して加圧接触するように、加圧ローラ３０３を備える。加圧ローラ３０３と定着ベルト２とは、定着部９で接触し、定着ニップを形成しており、この定着ニップを通過する転写紙Ｓを加圧する構成である。
振動器１は、定着部９（定着ニップ）に対して、定着ベルト２の無端移動方向において、上流側の外側の張架面に対向するように配置されている。また、定着ベルト２を挟んで振動器１に対向する位置には、固定型振動対向部材２１２が配置され、固定型振動対向部材２１２は定着ベルト２の内周面に加圧接触している。
【０１００】
また、定着ベルト２はその外周面、すなわち、振動器１が接触する側の表面に弾性層を備えている。振動器１が振動することで定着ベルト２の弾性層の表面が発熱し、定着ベルト２が加熱される。加熱された定着ベルト２は、無端移動によって定着部９に到達し、搬送されてきた転写紙Ｓ上の未定着トナー７に接触する。加熱された定着ベルト２が接触することで、転写紙Ｓ上のトナーは加熱によって軟化するともに定着ニップが形成された定着部９で加圧されることで、転写紙Ｓに定着される。
【０１０１】
実施例７のように定着部９の上流側で定着ベルト２を加熱する構成とすることで、振動器１で定着ベルト２を加熱して、加熱した定着ベルト２が転写紙Ｓに接触するまで、加熱によって付与された熱が定着ベルト２内で拡散する時間が得られる。上述したように、振動器１が振動付与対象材に実際に接触するのは先端凸部１０２ａの先端であり、この先端が実際に接触する領域は振動時にはあまり昇温しない。このため、振動付与対象材である定着ベルト２内で熱が拡散する時間が得られることで、定着ベルト２の表面上で先端凸部１０２ａの先端が実際に接触し加圧される領域にも熱が拡散する。これにより、定着ベルト２の表面上で先端凸部１０２ａの先端が実際に接触して加圧される領域と加圧されない領域とが定着部９に到達したときに温度ムラが生じていることを抑制し、定着ムラの発生を抑制できる。
また、振動付与対象材が定着ベルト２であり、定着ベルト２が振動によって変形して加熱されるため、転写紙Ｓが劣化し、画像を出力したものの品質が低下することを、確実に防止できる。
【０１０２】
〔実施例８〕
次に、本発明を適用した定着装置１００の第八の実施例（以下、実施例８と呼ぶ）について説明する。
図２０は、実施例８の定着装置１００の説明図である。実施例９の定着装置１００は、振動部材である振動器１と、定着ベルト２と、定着ローラ２１０と、加圧ローラ３０３とを備える。実施例８は、実施例７と同様に、振動器１は、定着部９以外の位置で定着ベルト２の外周面に接触して振動する。また、定着ベルト２を張架する張架ローラの一つが、振動対向部材としての振動対向ローラ２１３である点で実施例７と異なる。その他の点は、実施例７と共通するため、共通する点については説明を省略する。
【０１０３】
実施例８の定着装置１００では、振動器１と振動対向ローラ２１３とが加熱装置を構成し、振動が付与されることで昇温する振動付与対象材は定着ベルト２である。
図２０に示すように、実施例８の定着装置１００は、定着ベルト２を張架する張架ローラのうち、定着部９で定着ニップを形成する定着ローラ２１０に対して定着ベルト２の移動方向上流側の張架ローラが振動対向ローラ２１３である。実施例８の定着装置１００では、振動対向ローラ２１３を定着ベルト２の張架ローラの一つ及び振動器１に対して定着ベルト２を挟んで対向する振動対向部材、との両方として兼用している。
振動対向部材を構成部材で兼用することで、部品の製造費用の低減を図ることが出来る。
【０１０４】
〔実施例９〕
次に、本発明を適用した定着装置１００の第九の実施例（以下、実施例９と呼ぶ）について説明する。
図２１は、実施例９の定着装置１００の説明図である。実施例９の定着装置１００は、振動部材である振動器１と、定着ベルト２と、定着ローラ２１０と、加圧ローラ３０３とを備える。実施例９は、実施例７と同様に、振動器１が定着部９以外の位置で定着ベルト２に接触して振動する。振動器１の配置が定着ベルト２の内周面側である点で実施例７と異なり、その他の点は共通するため、共通する点については説明を省略する。
【０１０５】
実施例９の定着装置１００では、定着部９（定着ニップ）に対して定着ベルト２の移動方向上流側の内側の張架面に対向するように配置されている。また、定着ベルト２を挟んで振動器１に対向する位置には、固定型振動対向部材２１２が配置され、固定型振動対向部材２１２は定着ベルト２の外周面に加圧接触している。
実施例９の定着装置１００では、固定型振動対向部材２１２の定着ベルト２と接触する表面に弾性層を備えている。これにより、弾性層の変形で弾性層表面を加熱しやすくなるため、定着ベルト２を加熱し易いという効果が得られる。
【０１０６】
〔実施例１０〕
次に、本発明を適用した定着装置１００の第十の実施例（以下、実施例１０と呼ぶ）について説明する。
図２２は、実施例１０の定着装置１００の説明図である。実施例１０の定着装置１００は、振動部材である振動器１と、加熱対象ローラ２１４と、加圧ローラ３０３とを備える。実施例１０は、実施例７と同様に、振動器１が、定着部９以外の位置で定着部材の表面に接触して振動する。振動器１が接触して振動を付与することで加熱する振動付与対象材が加熱対象ローラ２１４である点で実施例７と異なり、その他の点は共通するため、共通する点については説明を省略する。
【０１０７】
実施例１０の定着装置１００が備える加熱対象ローラ２１４は不図示の駆動源によって図２２中の矢印Ｈ方向に回転駆動する。加圧ローラ３０３は加熱対象ローラ２１４に対して加圧接触しており、その接触部である定着部９で定着ニップを形成する。
実施例１０の定着装置１００では、振動器１と加熱対象ローラ２１４とが加熱装置を構成し、加熱対象ローラ２１４は振動が付与されることで昇温する振動付与対象材としての機能も備える。
【０１０８】
実施例１０の定着装置１００では、定着部９（定着ニップ）に対して加熱対象ローラ２１４の表面移動方向上流側の表面に対向するように配置されている。また、加熱対象ローラ２１４は、表面が弾性層となっている。これにより、弾性層の変形で弾性層の表面発熱し、加熱対象ローラ２１４の表面が加熱される。加熱された加熱対象ローラ２１４の表面部分は、回転によって定着部９に到達し、搬送されてきた転写紙Ｓ上の未定着トナー７に接触する。加熱された加熱対象ローラ２１４の表面が接触することで、転写紙Ｓ上のトナーは加熱によって軟化するともに定着ニップが形成された定着部９で加圧されることで、転写紙Ｓに定着される。
【０１０９】
上述した各実施例に用いるローラ部材としては、アルミニウム、鉄等の金属ローラを用いることができる。
また、弾性層等を形成する弾性材料はシリコーンゴム、クロロプレーンゴムなどを用いることができる。
上述した各実施例で、無端ベルトを備える構成で使用するベルト部材としては、ニッケル、アルミニウム、銅等の金属、あるいはポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン等の耐熱性樹脂を用いることが好ましい。
【０１１０】
また、少なくともトナーと接する側のローラ部材およびベルト部材の最表面層は、トナーのオフセットを防止する目的で、離型層とすることが好ましい。離型層としては、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共重合体（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）等などのフッ素系樹脂で構成してもよいがより薄層が好ましい。
【０１１１】
上述した各実施例では、トナーを加熱して記録媒体に定着する構成について説明したが、記録媒体に定着する樹脂微粒子としてはトナーに限るものではない。
【０１１２】
なお、電子写真方式の画像形成装置に用いられるトナーは、従来公知のように主として樹脂成分、着色剤、極性制御剤などから構成されている。本発明を適用した定着装置が定着する樹脂微粒子（トナー）は少なくとも結着樹脂を含有する。通常の画像を出力する場合はトナーが着色剤を含有するが、オーバーコート等の目的で透明となる樹脂微粒子を定着する場合であっても、本発明を適用した定着装置を用いることが出来る。
【０１１３】
樹脂微粒子を構成する樹脂成分としては、例えば、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、スチレン−アクリル系共重合体、スチレン−ブタジエン系共重合体、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂などの熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂、あるいはこれらの樹脂の２種類以上の混合体などが挙げられる。
また、本発明を適用した定着装置で定着する樹脂画像は樹脂微粒子に限定するものではなく、シート状に形成された樹脂画像などを定着する場合も本発明を適用した定着装置を用いることができる。
【０１１４】
以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
転写紙Ｓ、定着ベルト２、定着対向ベルト３０２及び加熱対象ローラ２１４等の振動付与対象材の表面に振動器１等の振動部材を接触させて振動させることで、振動付与対象材を加熱する加熱装置において、振動部材の表面において振動付与対象材の表面に対向し、その一部が振動付与対象材に接触するホーン先端面１０２等の振動部材側対向面に先端凸部１０２ａ及び先端凹部１０２ｂ等からなる凹凸形状を有する。
これによれば、上記実施形態について説明したように、振動部材が振動付与対象材の表面に直交する成分を有する振動方向に振動することで、振動付与対象材に接触する振動部材側対向面が振動付与対象材に対して加圧する力が繰り返し変動する。また、振動付与対象材に接触する振動部材側対向面に凹凸形状を有することで、振動付与対象材の表面上における振動部材側対向面と対向する部分での、振動部材に加圧される領域と加圧されない領域との境界となる部分の割合を多くすることが出来る。本発明者ら上記実験例で、振動部材が接触して振動することで加圧される振動付与対象材の表面において、実際に加圧される領域と、加圧されない領域との境界の近傍が最も高温となることを見出した。このため、本態様のように、上記境界となる部分の割合を多くすることで、同じ振動を与えた場合であっても、振動によって高温となる部分の範囲を広くすることができるため、振動エネルギーを熱エネルギーに変換する変換効率の向上を図ることが可能となる。
（態様Ｂ）
態様Ａにおいて、転写紙Ｓ、定着ベルト２、定着対向ベルト３０２及び加熱対象ローラ２１４等の振動付与対象材がホーン先端面１０２等の振動部材側対向面が接触する位置に対して表面移動することで、振動付与対象材の表面における振動部材側対向面が接触する位置が変位する構成であり、振動部材側対向面の先端凸部１０２ａ及び先端凹部１０２ｂ等の凹凸形状は、振動付与対象材の表面移動方向において凹部または凸部が連続しない。
これによれば、上記実施形態について説明したように、加熱ムラを防止できる。このため、本態様の加熱装置を定着装置に用いることで、定着ムラのない定着を行うことが出来るため、加熱ムラに起因する不良画像の発生を防止できる。
（態様Ｃ）
態様ＡまたはＢにおいて、凹凸形状を形成する先端凸部１０２ａ等の凸部は半円状の断面形状である。
これによれば、上記実施形態について説明したように、凸部が振動付与対象材の表面を加圧する圧力が高くなって発熱しやすくなるとともに、角がない形状とすることで、急激な応力集中を防止でき、振動付与対象材の損傷を防止することができる。
（態様Ｄ）
態様Ａ乃至Ｃの何れかの態様において、凹凸形状を形成する先端凸部１０２ａ等の凸部に、ジルコニア等の硬質断熱層を設ける。
これによれば、上記実施形態について説明したように、凸部に硬質断熱層のような硬質層を設けることで振動の減衰を抑制することができ、振動部材を振動させる振動エネルギーを熱エネルギーに変換する変換効率が向上する。さらに、凸部に硬質断熱層のような断熱層を設けることで、振動エネルギーから変換された熱エネルギーが振動部材に伝達することを抑制することができ、発熱効率が向上する。
（態様Ｅ）
態様Ａ乃至Ｄの何れかの態様において、転写紙Ｓ、定着ベルト２、定着対向ベルト３０２及び加熱対象ローラ２１４等の振動付与対象材がホーン先端面１０２等の振動部材側対向面が接触する位置に対して表面移動することで、振動付与対象材の表面における振動部材側対向面が接触する位置が変位する構成であり、振動部材側対向面における先端凸部１０２ａ及び先端凹部１０２ｂ等の凹凸形状を設けた部分に対して振動付与対象材の表面動方向下流側に、先端凹部１０２ｂ等の凹部が無く振動部材側対向面の全域が振動付与対象材に接触する平坦面１０２ｄを有する下流側平坦凸部１０２ｃ等の平坦部を備える。
これによれば、上記実施形態について説明したように、凹凸形状を設けた部分で加熱された振動付与対象材の表面を平坦部で確実に加圧することができ、加圧ムラに起因する不具合の発生を防げる。特に、実施例１乃至６及び変形例のように、振動付与対象材に転写紙Ｓ等の記録媒体が含まれる構成であれば、記録媒体上のトナー等の樹脂微粒子が凹凸形状を設けた部分での加熱によって軟化した状態で、平坦部で確実に加圧することができる。これにより、軟化した樹脂微粒子の加圧ムラに起因する定着ムラを防ぎ、樹脂微粒子を記録媒体に確実に定着することが可能になる。
（態様Ｆ）
態様Ｅの態様において、平坦面１０２ｄを有する下流側平坦凸部１０２ｃ等の平坦部は、上記凹凸形状の先端凸部１０２ａ等の凸部よりも転写紙Ｓ、定着ベルト２、定着対向ベルト３０２及び加熱対象ローラ２１４等の振動付与対象材から離れた位置となるように配置する。
これによれば、上記実施形態について説明したように、平坦部が上流側の凸部よりも振動付与対象材から離れているため、凹凸形状を形成する凸部が振動付与対象材に確実に接触でき、平坦部を設けることに起因して加熱効率が低下することを防止できる。
（態様Ｇ）
態様Ａ乃至Ｆの何れかの態様において、振動付与対象材は、未定着トナー７等の樹脂微粒子を担持した転写紙Ｓ等の記録媒体である。
これによれば、上記実施例１について説明したように、樹脂微粒子と記録媒体とを直接振動させ、直接加熱することができるため、熱エネルギーの損失を抑制でき、省エネルギー化を図ることが出来る。また、部品数を少なくすることができ、製造費用の低減を図ることが出来る。
（態様Ｈ）
態様Ａ乃至Ｇの何れかの態様において、ホーン先端面１０２等の振動部材側対向面と対向する位置に、定着対向ローラ３、固定型定着対向部材３０１、定着ローラ２１０、固定型定着部材２１１、固定型振動対向部材２１２及び振動対向ローラ２１３等の振動対向部材を備え、振動部材側対向面と振動対向部材の表面との間で、転写紙Ｓ、定着ベルト２、及び定着対向ベルト３０２等の振動付与対象材を狭持し、振動対向部材に弾性層を備える。
これによれば、上記実施形態について説明したように、弾性層は振動によって変形し、発熱するため、弾性層を備えた振動対向部材の表面と振動部材側対向面とに狭持される振動付与対象材を弾性層で発生した熱で加熱することができる。さらに、弾性層は断熱性を備え、表面で発生した熱が内部に向かって伝達し難いため、熱が振動対向部材に伝達することに起因する熱エネルギーの損失を抑制でき、表面で発生した熱を効率的に振動付与対象材に伝達することが出来る。また、この態様の加熱装置を備えた定着装置であれば、振動対向部材全体が高温とならない状態であっても振動付与対象材を加熱し、定着することができるので、省エネルギー化を図ることが出来る。
（態様Ｉ）
態様Ｇにおいて、ホーン先端面１０２等の振動部材側対向面と対向する位置に定着ローラ２１０等の振動対向部材を備え、振動部材側対向面と振動対向部材の表面との間で転写紙Ｓ等の記録媒体を狭持し、振動対向部材に弾性層を備え、振動対向部材は、記録媒体の未定着トナー７等の樹脂微粒子を担持した面に接触する。
これによれば、上記実施例５について説明したように、発熱する振動対向部材の表面に樹脂微粒子が接触し、加熱されるため、樹脂微粒子に熱が伝達し易くなる。本態様の加熱装置を用いた定着装置であれば、より効率よく記録媒体に樹脂微粒子を定着させることが可能となる。
（態様Ｊ）
態様Ａ乃至Ｆの何れかの態様において、振動付与対象材は、定着ベルト２や定着対向ベルト３０２等の無端状ベルトであり、無端状ベルトを挟んでホーン先端面１０２等の振動部材側対向面と対向する位置に、定着対向ローラ３、固定型定着対向部材３０１、定着ローラ２１０、固定型定着部材２１１、固定型振動対向部材２１２及び振動対向ローラ２１３等の振動対向部材を備え、振動部材側対向面と振動対向部材の表面との間で無端状ベルトを狭持し、振動対向部材と無端状ベルトとの少なくとも一方に弾性層を備える。
これによれば、上記実施形態について説明したように、弾性層は振動によって変形し、発熱するため、振動対向部材と無端状ベルトとの少なくとも一方が備える弾性層で発生した熱によって振動付与対象材である無端状ベルトを加熱することが出来る。
（態様Ｋ）
加熱手段によって発生させた熱を用いて未定着トナー７等のトナーを軟化もしくは溶融させて転写紙Ｓ等の記録媒体に定着する定着装置１００等の定着装置において、加熱手段として、態様Ａ乃至Ｊの何れかの態様の加熱装置を用いる。
これによれば、上記実施形態について説明したように、加熱装置での振動エネルギーから熱エネルギーへの変換効率を向上可能であるため、定着装置の消費電力の低減を図ることが可能となり、省エネルギー化を図ることができる。
（態様Ｌ）
トナーを用いて転写紙Ｓ等の記録媒体上にトナー像を形成するプリンタ部１５０等のトナー像形成手段と、記録媒体に転写するトナー像を担持するトナー像担持体の表面、または、トナー像を担持する記録媒体の表面を加熱し、トナー像を形成するとトナーを軟化もしくは溶融させて、記録媒体上にトナー像を定着せしめる定着手段とを備える複写機５００等の画像形成装置であって、定着手段として、態様Ｋに記載の定着装置１００等の定着装置を用いる。
これによれば、上記実施形態について説明したように、定着装置の消費電力の低減を図ることで、画像形成装置全体の消費電力の低減を図ることが可能となり、省エネルギー化を図ることができる。
【符号の説明】
【０１１５】
１  振動器
２  定着ベルト
３  定着対向ローラ
７  未定着トナー
８  定着トナー
９  定着部
１０  感光体
１４  ベルト駆動ローラ
１５  クリーニング対向ローラ
１６  二次転写対向ローラ
１７  中間転写ベルトクリーニング装置
１８  画像形成ユニット
２１  露光装置
２２  二次転写装置
２３  転写搬送支持ローラ
２４  転写搬送ベルト
２５  定着搬送ガイド
２８  反転装置
３２  コンタクトガラス
３３  第一走行体
３４  第二走行体
３５  結像レンズ
３６  読み取りセンサ
４９  レジストローラ
５０  中間転写ベルト
５１  手差し給紙ローラ
５２  手差し分離ローラ
５３  手差し給紙路
５４  手差しトレイ
５５  切換爪
５６  定着後搬送ローラ対
５７  排紙トレイ
６１  現像装置
６２  一次転写ローラ
６３  感光体クリーニング装置
６４  除電装置
６５  現像スリーブ
６６  攪拌部
６７  現像部
６８  搬送スクリュー
７０  現像ケース
７１  トナー濃度センサ
７２  マグネットローラ
７３  ドクタブレード
７５  クリーニングブレード
７６  ファーブラシ
７７  電界ローラ
７８  スクレーパ
７９  回収スクリュー
８０  トナーリサイクル装置
１００  定着装置
１０１  ホーン部
１０２  ホーン先端面
１０２ａ  先端凸部
１０２ｂ  先端凹部
１０２ｃ  下流側平坦凸部
１０２ｄ  平坦面
１０２ｔ  凸部頂面
１０９  振動付与部
１２０  タンデム型画像形成部
１３０  原稿台
１４２  給紙ローラ
１４３  ペーパーバンク
１４４  給紙カセット
１４５  分離ローラ
１４６  給紙路
１４７  搬送ローラ
１４８  本体側給紙路
１５０  プリンタ部
１５６  排出ローラ対
１６０  帯電装置
２００  給紙装置
２０１  台座
２０２  振動対向部材
２０３  サーモスケール
２０４  ワイヤー
２１０  定着ローラ
２１１  固定型定着部材
２１２  固定型振動対向部材
２１３  振動対向ローラ
２１４  加熱対象ローラ
３００  スキャナ
３０１  固定型定着対向部材
３０２  定着対向ベルト
３０３  加圧ローラ
４００  原稿自動搬送装置
５００  複写機
Ｌ  露光光
Ｓ  転写紙
Ｗ  振動部材側対向面幅
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１１６】
【特許文献１】特開２００２−２２９３５８号公報
【特許文献２】特開２０１２−０２２０１６号公報
【特許文献３】特開平５−１５０６８７号公報
【特許文献４】特許２７９８５５５号公報
【特許文献５】特開平１１−３１６５１８号公報
【特許文献６】特開平４−１９５１７９号公報
【特許文献７】特開平５−２２４５６１号公報
【特許文献８】特開平４−２９１７５号公報
【図１】
2015018206.tif 000003
【図２】
2015018206.tif 000004
【図３】
2015018206.tif 000005
【図５】
2015018206.tif 000006
【図６】
2015018206.tif 000007
【図７】
2015018206.tif 000008
【図８】
2015018206.tif 000009
【図９】
2015018206.tif 000010
【図１０】
2015018206.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2015018206.tif 000014
【図１４】
2015018206.tif 000015
【図１５】
2015018206.tif 000016
【図１６】
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【図１７】
2015018206.tif 000018
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図４】
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