加熱定着装置及び画像形成装置
【課題】 超音波振動により振動部材を共振させて加熱する画像形成装置の加熱定着装置において、振動節の影響で発生する不均一な温度上昇分布のムラを解消し、トナー画像の定着ムラを防止する。
【解決手段】 記録紙の搬送方向と直交する方向に伸びた振動部材を振動させることにより、記録紙を加熱して記録紙上にトナーを定着する加熱定着装置であって、振動部材を振動させるための振動制御手段を備えて構成され、この振動制御手段が、振動部材を振動させることにより振動部材に定常波を発生させるとともに、振動部材を振動させるために印加する定常波の周波数を変化させるように構成する。
【解決手段】 記録紙の搬送方向と直交する方向に伸びた振動部材を振動させることにより、記録紙を加熱して記録紙上にトナーを定着する加熱定着装置であって、振動部材を振動させるための振動制御手段を備えて構成され、この振動制御手段が、振動部材を振動させることにより振動部材に定常波を発生させるとともに、振動部材を振動させるために印加する定常波の周波数を変化させるように構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置において現像したトナー画像を加熱溶融し、記録紙上に定着させる加熱定着装置に関し、より詳しくは超音波振動により振動部材を励振して記録紙を加熱する方法を用いた加熱定着装置及びその加熱定着装置を用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、実用化されている画像形成装置においては、主として電子写真方式により感光体上に形成した静電潜像にトナーを付与して現像し、そのトナー画像を記録紙上に転写した後、熱と圧力を加えて定着する加熱加圧方式を採用するものが多い。例えば、ヒータで加熱される加熱ローラと、加熱ローラに当接する加圧ローラの間に、トナー画像の転写された記録紙を通過させて伝導熱によってトナーを溶融し定着するような構成が採用されている。
【０００３】
一方、記録紙上のトナー画像を加熱溶融する方法としては、せん断歪による摩擦エネルギーを利用する方法も知られている。例えば、記録紙等に接触した振動部材に超音波を付加して振動させ、その振動部材のもつ振動エネルギーにより記録紙を直接振動させて加熱し、トナーを溶融する方法や、ヒータの代わりに超音波振動を付加することによって加熱部材を加熱し、加熱部材を通して溶融する方法などが知られている。
【０００４】
特許文献１には、記録紙を移動させつつ記録紙上のトナー画像に超音波振動を負荷して加熱溶融する定着装置が開示されている。この定着装置では、記録紙の移動方向と直交する幅方向に延びた複数の振動部材が記録紙に接触可能に配設されており、これら複数の振動部材が超音波により励振されて、その長手方向の縦波定常波で共振するように構成されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１６２１６１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、振動部材を超音波で励振する方法においては、定着させるトナー画像の画質及びエネルギー伝達効率を考慮して、振動部材の長手方向（記録紙の幅方向）に縦波を発生させて共振させているのが一般的である。このような共振周波数による振動部材の励振では、振動部材上の所定の場所にのみ振動節が生じ、加熱される記録紙の幅方向に振動の強弱が発生することになる。
【０００７】
振動部材上にこのような振動節が発生すると、記録紙に伝達される熱は振動部材上の長手方向に不均一な熱エネルギー分布を形成し、記録紙の温度上昇に分布ムラができる。この分布ムラはトナーの定着ムラにつながり、画像品質の劣化を引き起こす原因となる。特許文献１では、この分布ムラを無くすために振動部材を複数設けて、各振動部材に生じる振動節の位置をずらして配置することで記録紙の温度上昇の分布ムラを防止する例が記載されている。このような構成ではトナーの定着ムラは軽減されるが、振動部材が複数必要となるため、コストアップ、大型化の問題が生じる。
【０００８】
また、同文献の他の例として、振動部材の長手方向（記録紙の幅方向）に縦波を発生させて進行波とすることで固定的な振動節を生じさせないことが示されているが、しかし、この場合には振動エネルギーが振動部材に有効に蓄えられず無駄が多くなるため、エネルギー利用の非効率化を招き、記録紙の温度上昇にも時間を要することになる。このため、同文献では回生回路を設けて進行波を用いることによるエネルギーロスを低減させる方法をが記載しているが、それでもエネルギーロスは生じるとともに、回生回路等の設置によるコストアップや装置の複雑化、故障発生などの影響は避けられない。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、振動部材に加える超音波周波数を可変とすることで、振動部材に複数の周波数の異なる定常波を発生させ、振動部材の振動節の位置を変化させる。それにより振動節の影響で発生する不均一な温度上昇の分布ムラを解消し、トナー画像の定着ムラを防止することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に記載の加熱定着装置は、記録紙の搬送方向と直交する方向に伸びた振動部材を振動させることにより、記録紙を加熱して記録紙上にトナーを定着する加熱定着装置であって、振動部材を振動させるための振動制御手段を有しており、振動制御手段は、振動部材を振動させることにより振動部材に定常波を発生させるとともに、振動部材を振動させるために印加する周波数を変化させることができるように構成されている。
【００１１】
請求項２に記載の加熱定着装置では、本願発明における振動部材に印加する周波数が、振動部材に定常波を発生させるための複数の周波数を切替えて選択することにより、変化するように構成されている。
【００１２】
また、請求項３に記載の加熱定着装置では、振動部材に印加された周波数の変化により定常波の振動節の位置が変化するように構成されている。
【００１３】
請求項４に記載の加熱定着装置では、請求項１から請求項３のいずれかに記載の加熱定着装置において、振動部材の端部に振動子が配置されるとともに、振動制御手段が記録紙の搬送方向と直交する方向に沿って定常波を発生させるように構成されている。
【００１４】
請求項５に記載の加熱定着装置では、請求項１から請求項４のいずれかに記載の加熱定着装置において、縦波の定常波を発生させるように構成されている。
【００１５】
請求項６に記載の加熱定着装置では、請求項１から請求項５のいずれかに記載の加熱定着装置において、振動部材に発生する振動節の位置の異なる定常波は、連続した整数の振動節の数を有する定常波となるように構成されている。
【００１６】
請求項７に記載の加熱定着装置では、請求項１から請求項６のいずれかに記載の加熱定着装置において、振動部材に印加する周波数は、その周波数帯域が２０ＫＨｚ以上の範囲内であるように構成している。
【００１７】
請求項８に記載の加熱定着装置では、請求項１から請求項７のいずれかに記載の加熱定着装置において、振動制御手段が、定常波の振動節の数をＮ（Ｎは任意の整数）から２Ｎの範囲で切替わるように、周波数を変化させることができるように構成されている。
【００１８】
請求項９に記載の加熱定着装置では、請求項１から請求項８のいずれかに記載の加熱定着装置において、振動部材が加圧ローラに押圧されてニップ部を形成し、記録紙がこのニップ部を通過してトナーが定着されるように構成されている。
【００１９】
請求項１０に記載の加熱定着装置では、請求項１から請求項８のいずれかに記載の加熱定着装置において、振動部材が記録紙に熱を伝達する熱伝達部材に押圧されて構成されている。特に、請求項１１に記載の加熱定着装置では、請求項１０に記載の熱伝達部材が加圧ローラに押圧されてニップ部を形成し、記録紙がこのニップ部を通過してトナーが定着されるように構成されている。
【００２０】
請求項１３に係る画像形成装置は、以上に記載の加熱定着装置を有した画像形成装置を提供するものである。上記手段構成によれば、以下のような作用・効果が得られる。
【発明の効果】
【００２１】
本願発明に係る加熱定着装置によれば、振動部材を複数用いることなく、振動部材へ与える周波数を可変として振動部材の振動節の位置を変化させることにより振動節の影響で発生する不均一な温度分布ムラを防ぐように構成しているので、装置のコンパクト化を実現できる。また、振動部材に付加する振動はすべて定常波による励振であるので進行波によるよりも振動エネルギーの利用効率を高めることができるだけでなく、振動部材の数を最小とすることで、余分な熱容量を省くことになり、加熱部材自身から熱の放散が少なく、全体として有効な省エネ化を実現できる。
【００２２】
また、振動部材に定常波を発生させるために、振動部材に印加する複数の周波数を切替えて選択するようにすれば、振動部材を複数設ける必要がなく、装置のコンパクト化を実現することができる。また、定常波を発生させる周波数を変化させるようにすれば、振動部材における定常波の振動節の位置が変化するので、振動節の影響で発生する不均一な温度の分布ムラを防ぐことができる。
【００２３】
振動部材の端部に振動子を配置し、振動制御手段が記録紙の搬送方向に直交する方向に沿って定常波を発生させるようにすれば、振動部材に発生する熱の発生効率及び記録紙への熱の伝達効率を向上させることができる。特に振動部材を縦波の定常波で励振すれば、記録紙の垂直振動を防止することができ、垂直振動に起因する定着画像の品質の劣化を防止することができる。
【００２４】
また、振動部材に発生させる定常波を、連続した整数の振動節の数を有する定常波となるように構成すれば、振動制御手段の構成を簡素化できるとともに、振動部材における定常波の振動節の位置を効果的に変化させて、温度分布ムラの軽減に効果を発揮することができる。
【００２５】
また、振動部材に付加する異なる周波数を、２０ＫＨｚ以上の範囲内にあるようにしているので、発振音を生じさせることなく、騒音防止に効果を発揮することができる。特に、振動制御手段が定常波の振動節の数を２倍の範囲内で選択可変とすれば、振動節の位置を適切に分散させることができ、記録紙の温度上昇の分布ムラを効果的になくすことができる。
【００２６】
また、振動部材を直接または熱伝達部材を介して加圧ローラに押圧し、加圧ローラまたは熱伝達部材との間にニップ部を形成して記録紙を通過させるように構成すれば、記録紙への熱伝達を効率的に行うことができるだけでなく、加熱定着装置の構成を、より簡略化してコンパクトに実現することが可能となる。なお、本発明に係る加熱定着装置を備えた画像形成装置によれば、画像品質の劣化を効果的に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本願発明に係る加熱定着装置及び画像形成装置の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１は本願発明の実施形態である画像形成装置１００の全体構成図である。この画像形成装置１００は、自動原稿搬送装置１０、画像読取部２０、図示しない画像処理部、画像形成部３０、給紙部４０、加熱定着装置５０、排紙部６０、自動両面コピーのための再搬送路７０を備えて構成されている。画像形成装置１００の本体上部には画像読取部２０と、さらにその上に自動原稿搬送装置１０が搭載されている。
【００２８】
自動原稿搬送装置１０は、原稿台１１、排紙台１９、給紙機構１３を構成する原稿押圧板１２と複数のローラ群１４，１５，１６及び原稿搬送路から構成されている。給紙機構１３のローラ群は、原稿を原稿台１１から引出すピックアップローラ１４、原稿搬送路に送り出すフィードローラ１５及び原稿の重送を防止する分離ローラ１６の３種類のローラから構成されている。
【００２９】
原稿台１１は、原稿を複数枚セット可能な給紙皿を有し、この給紙皿には原稿の幅方向に位置決めを行う一対の規制板１８が幅方向に移動可能に設けられている。原稿台１１上に複写面を上向きにして載置された原稿は、原稿押圧板１２により上方に付勢されてピックアップローラ１４に接触し、ピックアップローラ１４の回転により原稿台１１から給紙され、フィードローラ１５及び分離ローラ１６により一枚ずつ分離されて原稿搬送路に送り込まれる。
【００３０】
原稿搬送路の先には画像読取部２０との境にスリットガラス１７が設けられ、原稿台１１の下方には排紙台１９が設けられている。給紙機構１３により原稿搬送路に送り出された原稿はスリットガラス１７上を通過する時に画像読取部２０によってその画像が読み取られ、その後、排紙路上を搬送されて排紙台１９上に載置される。
【００３１】
画像読取部２０は原稿を照射する光源Ｌとミラー２２からなる走査ユニット２１、反射光をガイドする二枚のルーフミラー２３，２４からなる走行体２５、結像レンズ２６及びＣＣＤイメージセンサ２７（以下、ＣＣＤセンサ２７という）から構成されている。画像読取部２０では、原稿が原稿搬送路中に設けられたスリットガラス１７上を通過する際に、スリットガラス１７の下方に停止した走査ユニット２１の光源Ｌが原稿を照射することにより画像データを読み取り、その反射光が二枚のルーフミラー２３，２４からなる走行体２５および結像レンズ２６を経てＣＣＤセンサ２７上に導かれ結像する。
【００３２】
ＣＣＤセンサ２７では、読み取った光画像を電子画像データに変換してシステム基板上に形成される画像処理部に送る。画像処理部は、この電子画像データにアナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等を行った後、ディジタル化した画像情報のデータを画像形成部３０へ搬送する。
【００３３】
画像形成部３０は、表面に潜像が形成されるドラム状の感光体１を中央に有しており、感光体１の外周面に沿って動作順に、この感光体１の表面をほぼ一様に帯電する帯電装置３１と、感光体１の表面上に静電潜像の書き込みを行う露光装置３２と、感光体１の表面に形成された潜像にトナーを転移させてトナー画像を形成する現像装置３３と、感光体１が担持するトナー像を記録紙Ｐに転写し、記録紙Ｐを感光体から分離する転写分離装置３４、及び転写後の感光体１の表面を清掃するクリーニング装置３５が配設されている。
【００３４】
画像形成部３０の露光装置３２では、ディジタル化された画像情報データをもとに、半導体レーザを電気的に変調し、コリメータレンズを通して多面体反射鏡３６（ポリゴンミラー）とレンズ群によって主走査を行う。さらに感光体１を回転させることで副走査が行われ、原稿画像の静電潜像を感光体１上に再現する。
【００３５】
露光に先立ち、感光体１上には、帯電装置３１のコロナ放電により所定の表面電荷が付与されているが、レーザ光の照射により露光部分の電荷が露光量に応じて減じられ、結果として画像情報データに応じた静電潜像がそれぞれの感光体１上に形成される。静電潜像は、現像装置３３から供給された現像剤トナーにより可視化されてトナー画像となる。
【００３６】
画像形成装置１００本体の下部には、給紙部４０が設けられている。記録紙Ｐを収容する給紙カセット４１の底部には持ち上げ手段により上方向に持ち上げられる可動板４２が配置されている。記録紙Ｐの載置された可動板４２は給紙開始信号を受けて上限検知センサで限定される上限位置まで記録紙Ｐを持ち上げる。同時にピックアップローラ４３は落下し、載置された記録紙Ｐの最上位のものがピックアップローラ４３に接触するように構成されている。
【００３７】
ピックアップローラ４３に接触した記録紙Ｐは給紙カセット４１から給紙され、フィードローラ４４、分離ローラ４５によって一枚ずつ分離されて送り出された後、中間ローラ４６にガイドされてレジストローラ４７まで搬送される。記録紙Ｐはレジストローラ４７により記録紙Ｐの曲がり矯正と給紙タイミングがとられて転写分離装置３４に搬送され、感光体１の表面上に形成されたトナー画像が転写分離装置３４において記録紙Ｐ上に一括転写される。
【００３８】
トナー画像の転写分離された記録紙Ｐは、ほぼ垂直方向に形成された用紙搬送路Ｂを通って加熱定着装置５０まで搬送されて定着処理される。定着処理のため加熱された記録紙Ｐは、図示しない冷却ファンにより冷却され、排紙ローラ６１により排紙されて排紙台６２上に載置される。或いは排紙路切換板６３により再搬送路７０に送り込まれた片面画像処理済みの記録紙Ｐは、再び画像形成部３０において両面画像処理された後、排紙部６０の排紙ローラ６１により排紙台６２上に排紙される。
【００３９】
図２は本願発明に係る加熱定着装置５０の第一の実施例を示す斜視図である。この加熱定着装置５０では外周面に樹脂製弾性層を形成した加圧ローラ５１と、円筒状に形成され、その回転中心軸を加圧ローラ５１の回転軸と平行に配置された一の振動体５２とが外周面で直接接触して相互に押圧され、ニップ部を形成している。記録紙Ｐは図示しない搬送手段により加圧ローラ５１と振動体５２によって形成されたニップ部に供給され、加圧ローラ５１の回転摩擦力によりニップ部を通過するように構成されている。
【００４０】
振動体５２の一端部には圧電素子により構成された超音波振動子５３が取り付けられている。超音波振動子５３は可変周波数発振器５４に接続され、可変周波数発振器５４により所定の周波数の交番電界が超音波振動子５３に加えられると、周期的に歪みが発生し振動体５２を励振する。なお、振動体５２は記録紙の搬送方向に直交する方向に沿って伸びており、振動体５２による振動は記録紙の幅方向へ伝播する。
【００４１】
この可変周波数発振器５４は振動制御部５７によってその発振周波数が可変制御されている。振動制御部５７は、可変周波数発振器５４の周波数を連続的に変化させて振動体５２に供給する場合も含めて、振動体５２の長さにより決定される種々の定常波を振動体５２に生じさせる共振周波数を選択し、可変周波数発振器５４に当該共振周波数での発振をさせるように構成されている。従って、可変周波数発振器５４の発振周波数を振動制御部５７が周期的に変化させると、振動体５２は断続的に変化する種々の共振周波数で振動することになる。その結果、振動体５２における振動節の位置が変化し、振動体５２には振動エネルギーがほぼ均一に蓄えられ、その振動によって記録紙Ｐ及び記録紙Ｐ上のトナーが加熱され溶融される。
【００４２】
振動体５２に与える振動は、超音波振動子５３の取り付け方に従って、発生する歪の方向を変えることができるので、横波でも縦波でも伝達させることが可能であり、いずれであっても記録紙Ｐ及びトナーにせん断歪を生じさせることができるので加熱作用を引き起こすことができるが、横波の場合には記録紙Ｐの紙面垂直方向に直接振動が伝わるので、品質劣化の原因ともなりうる。従って、縦波による振動を伝播させることが画像品質的には好ましい。
【００４３】
図３は振動体５２に発生する定常波の様子を表わした説明図である。図３は三つの連続した整数の振動節を有する場合として模式的に示したものであり、（ａ）は振動節の数が６、（ｂ）は７、（ｃ）は８の場合について例示している。実際の装置での振動節の数は以下の計算式で与えられる。なお、図３では図２と同一部分については同一の符号を付している。
【００４４】
振動数の数＝２Ｌ／（Ｖ×ｔ）
ここで、「Ｌ」は振動体５２の長さであり、「Ｖ」は振動体５２を進む振動波の速さであり、「ｔ」は振動の周期である。振動の周期「ｔ」は発振周波数の逆数（ｔ＝１／ｆ）で与えられる。
【００４５】
図３から、振動体５２に付加される共振周波数が高くなるにつれ、振動節の位置が次第に左にシフトしていき、振動節の数が最小の場合（図３では（ａ））の振動節の位置にあたったために励振されなかった部分が、より高い周波数で励振されることになるので、振動エネルギー分布が振動体５２の長さ方向でほぼ均一になることが分かる。
【００４６】
また、振動体５２に付加する周波数の異なる複数の定常波は、常に超音波周波数の下限である２０ＫＨｚを超えたものであることが好ましい。それによって、振動体５２を振動させても人間の可聴音ではないので、騒音の問題を回避することができる。
【００４７】
同様の理由から、振動体５２に発生させる振動節の位置の異なる定常波は、共振周波数による振動節の数（Ｎ）を基準として、その２倍の範囲内で選択された振動節の数を有する定常波であることが好ましい。２倍の範囲内としたのは２倍の周波数変化によって最小周波数のときの隣接した振動節の間隔内で、より高い周波数の定常波によって振動節の位置を自在に変化させることが可能となり、温度分布ムラの解消に効果を発揮できるからである。このように発生させるべき定常波の選択に当たっては、ある特定個所に定常波の腹又は節となる個所が溜まらないように選択することが求められる。
【００４８】
図４は本願発明に係る加熱定着装置の第二の実施例を示す平面図である。この加熱定着装置８０では外周面に樹脂製弾性層を形成した加圧ローラ８１と、円筒状に形成され、その回転中心軸を加圧ローラ８１の回転軸と平行に配置された一の振動体８２が熱伝達部材である加熱ベルト８５を挟んで互いに押圧してニップ部を形成している。加熱ベルト８５は無端状に形成され、振動体８２と支持ローラ８６に張架されて周回駆動される。
【００４９】
記録紙Ｐは図示しない搬送手段により加圧ローラ８１と加熱ベルト８５によって形成されたニップ部に供給され、加圧ローラ８１の回転摩擦力と加熱ベルト８５によってニップ部を通過するように構成されている。
【００５０】
振動体８２の一端には圧電素子により構成された超音波振動子（図示しない）が取り付けられている。超音波振動子は可変周波数発振器８４に接続され、可変周波数発振器８４は振動制御部８７によって発振周波数が制御される。可変周波数発振器８４により所定の周波数の交番電界が超音波振動子に加えられると、周期的に超音波振動子に歪みが発生して振動体８２を励振する。振動体８２の振動により加熱ベルト８５が加熱されて記録紙Ｐ及び記録紙Ｐ上のトナーに熱を伝達する。この熱によりトナーは溶融されて記録紙Ｐに定着される。第二の実施例において、振動体８２の励振方法は第一の実施例と同じであるので説明を省略する。
【００５１】
図５は本願発明に係る加熱定着装置の第三の実施例を示す平面図である。この加熱定着装置９０では熱伝達部材である無端状の加熱ベルト９５が三つの支持ローラ９６ａ，９６ｂ，９６ｃにより張架され、三つの支持ローラ９６ａ，９６ｂ，９６ｃのうちのいずれか一の駆動ローラによって周回駆動される。また支持ローラ９６ａと９６ｂとの間で加熱ベルト９５が樹脂製弾性層を形成した加圧ローラ９１と外周面で当接し、ニップ部を形成している。
【００５２】
支持ローラ９６ａと９６ｂとの間の加熱ベルト９５を挟んで加圧ローラ９１と対向する位置に、その回転中心軸を加圧ローラ９１の回転軸と平行に配置された一の振動体９２が加熱ベルト９５を裏面から押圧するように配置され、ニップ部に圧力を与えている。記録紙Ｐは図示しない搬送手段により加圧ローラ９１と加熱ベルト９５によって形成されたニップ部に供給され、加圧ローラ９１の回転摩擦力と加熱ベルト９５によってニップ部を通過するように構成されている。
【００５３】
振動体９２の一端部には圧電素子により構成された超音波振動子が取り付けられている。超音波振動子は可変周波数発振器９４に接続され、可変周波数発振器９４は振動制御部９７によって発振周波数が制御される。可変周波数発振器９４により所定の周波数の交番電界が超音波振動子に加えられると、周期的に超音波振動子に歪みが発生し振動体９２を励振する。振動体９２の振動により加熱ベルト９５が加熱されて記録紙Ｐ及び記録紙Ｐ上のトナーに熱を伝達する。この熱によりトナーは溶融されて記録紙Ｐに定着される。第三の実施例においても振動体９２の励振方法は第一の実施例と同じであるのでその説明は省略する。
【００５４】
以上述べたように、本願発明では振動部材（実施例では振動体５２）へ与える超音波の共振周波数を変化させ、発生する定常波の振動節の位置を変化させることで特定個所の振動が小さくなることを防止するものであり、本願発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。従って、本願発明の加熱定着装置の構成は第一、第二、第三の実施例に限定したものではない。
【００５５】
なお、本願発明における可変周波数発振器は、振動制御手段により振動部材の長さにより決定される種々の定常波の発生を可能とする共振周波数を選択し、その共振周波数を切替えて供給できるように構成されている。この共振周波数の切替えは不連続的な切替えだけでなく、特定の切替え周期を設けて行うこともできる。例えば、共振周波数１から周波数を増減し、次の共振周波数２に到達したところで発振周波数を固定する。その後、一定期間経過後、再度周波数を増減して次の共振周波数に到達した後、固定するといった制御を行うことも可能である。従って、振動部材は実質的に変化する種々の共振周波数で振動することになり、エネルギー利用の無駄が省かれている。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本願発明の実施の形態である画像形成装置の全体構成図である。
【図２】本願発明に係る加熱定着装置の第一の実施例を示す斜視図である。
【図３】振動体に発生する定常波の様子を表わした説明図である。
【図４】本願発明に係る加熱定着装置の第二の実施例を示す平面図である。
【図５】本願発明に係る加熱定着装置の第三の実施例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１ 感光体
３０ 画像形成部
５０，８０，９０ 加熱定着装置
５１，８１，９１ 加圧ローラ
５２，８２，９２ 振動体（振動部材）
５３ 超音波振動子
５４，８４，９４ 可変周波数発振器
５７，８７，９７ 振動制御部（振動制御手段）
６０ 排紙部
８５，９５ 加熱ベルト
８６，９６ 支持ローラ
１００ 画像形成装置
Ｐ 記録紙
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置において現像したトナー画像を加熱溶融し、記録紙上に定着させる加熱定着装置に関し、より詳しくは超音波振動により振動部材を励振して記録紙を加熱する方法を用いた加熱定着装置及びその加熱定着装置を用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、実用化されている画像形成装置においては、主として電子写真方式により感光体上に形成した静電潜像にトナーを付与して現像し、そのトナー画像を記録紙上に転写した後、熱と圧力を加えて定着する加熱加圧方式を採用するものが多い。例えば、ヒータで加熱される加熱ローラと、加熱ローラに当接する加圧ローラの間に、トナー画像の転写された記録紙を通過させて伝導熱によってトナーを溶融し定着するような構成が採用されている。
【０００３】
一方、記録紙上のトナー画像を加熱溶融する方法としては、せん断歪による摩擦エネルギーを利用する方法も知られている。例えば、記録紙等に接触した振動部材に超音波を付加して振動させ、その振動部材のもつ振動エネルギーにより記録紙を直接振動させて加熱し、トナーを溶融する方法や、ヒータの代わりに超音波振動を付加することによって加熱部材を加熱し、加熱部材を通して溶融する方法などが知られている。
【０００４】
特許文献１には、記録紙を移動させつつ記録紙上のトナー画像に超音波振動を負荷して加熱溶融する定着装置が開示されている。この定着装置では、記録紙の移動方向と直交する幅方向に延びた複数の振動部材が記録紙に接触可能に配設されており、これら複数の振動部材が超音波により励振されて、その長手方向の縦波定常波で共振するように構成されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１６２１６１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、振動部材を超音波で励振する方法においては、定着させるトナー画像の画質及びエネルギー伝達効率を考慮して、振動部材の長手方向（記録紙の幅方向）に縦波を発生させて共振させているのが一般的である。このような共振周波数による振動部材の励振では、振動部材上の所定の場所にのみ振動節が生じ、加熱される記録紙の幅方向に振動の強弱が発生することになる。
【０００７】
振動部材上にこのような振動節が発生すると、記録紙に伝達される熱は振動部材上の長手方向に不均一な熱エネルギー分布を形成し、記録紙の温度上昇に分布ムラができる。この分布ムラはトナーの定着ムラにつながり、画像品質の劣化を引き起こす原因となる。特許文献１では、この分布ムラを無くすために振動部材を複数設けて、各振動部材に生じる振動節の位置をずらして配置することで記録紙の温度上昇の分布ムラを防止する例が記載されている。このような構成ではトナーの定着ムラは軽減されるが、振動部材が複数必要となるため、コストアップ、大型化の問題が生じる。
【０００８】
また、同文献の他の例として、振動部材の長手方向（記録紙の幅方向）に縦波を発生させて進行波とすることで固定的な振動節を生じさせないことが示されているが、しかし、この場合には振動エネルギーが振動部材に有効に蓄えられず無駄が多くなるため、エネルギー利用の非効率化を招き、記録紙の温度上昇にも時間を要することになる。このため、同文献では回生回路を設けて進行波を用いることによるエネルギーロスを低減させる方法をが記載しているが、それでもエネルギーロスは生じるとともに、回生回路等の設置によるコストアップや装置の複雑化、故障発生などの影響は避けられない。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、振動部材に加える超音波周波数を可変とすることで、振動部材に複数の周波数の異なる定常波を発生させ、振動部材の振動節の位置を変化させる。それにより振動節の影響で発生する不均一な温度上昇の分布ムラを解消し、トナー画像の定着ムラを防止することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に記載の加熱定着装置は、記録紙の搬送方向と直交する方向に伸びた振動部材を振動させることにより、記録紙を加熱して記録紙上にトナーを定着する加熱定着装置であって、振動部材を振動させるための振動制御手段を有しており、振動制御手段は、振動部材を振動させることにより振動部材に定常波を発生させるとともに、振動部材を振動させるために印加する周波数を変化させることができるように構成されている。
【００１１】
請求項２に記載の加熱定着装置では、本願発明における振動部材に印加する周波数が、振動部材に定常波を発生させるための複数の周波数を切替えて選択することにより、変化するように構成されている。
【００１２】
また、請求項３に記載の加熱定着装置では、振動部材に印加された周波数の変化により定常波の振動節の位置が変化するように構成されている。
【００１３】
請求項４に記載の加熱定着装置では、請求項１から請求項３のいずれかに記載の加熱定着装置において、振動部材の端部に振動子が配置されるとともに、振動制御手段が記録紙の搬送方向と直交する方向に沿って定常波を発生させるように構成されている。
【００１４】
請求項５に記載の加熱定着装置では、請求項１から請求項４のいずれかに記載の加熱定着装置において、縦波の定常波を発生させるように構成されている。
【００１５】
請求項６に記載の加熱定着装置では、請求項１から請求項５のいずれかに記載の加熱定着装置において、振動部材に発生する振動節の位置の異なる定常波は、連続した整数の振動節の数を有する定常波となるように構成されている。
【００１６】
請求項７に記載の加熱定着装置では、請求項１から請求項６のいずれかに記載の加熱定着装置において、振動部材に印加する周波数は、その周波数帯域が２０ＫＨｚ以上の範囲内であるように構成している。
【００１７】
請求項８に記載の加熱定着装置では、請求項１から請求項７のいずれかに記載の加熱定着装置において、振動制御手段が、定常波の振動節の数をＮ（Ｎは任意の整数）から２Ｎの範囲で切替わるように、周波数を変化させることができるように構成されている。
【００１８】
請求項９に記載の加熱定着装置では、請求項１から請求項８のいずれかに記載の加熱定着装置において、振動部材が加圧ローラに押圧されてニップ部を形成し、記録紙がこのニップ部を通過してトナーが定着されるように構成されている。
【００１９】
請求項１０に記載の加熱定着装置では、請求項１から請求項８のいずれかに記載の加熱定着装置において、振動部材が記録紙に熱を伝達する熱伝達部材に押圧されて構成されている。特に、請求項１１に記載の加熱定着装置では、請求項１０に記載の熱伝達部材が加圧ローラに押圧されてニップ部を形成し、記録紙がこのニップ部を通過してトナーが定着されるように構成されている。
【００２０】
請求項１３に係る画像形成装置は、以上に記載の加熱定着装置を有した画像形成装置を提供するものである。上記手段構成によれば、以下のような作用・効果が得られる。
【発明の効果】
【００２１】
本願発明に係る加熱定着装置によれば、振動部材を複数用いることなく、振動部材へ与える周波数を可変として振動部材の振動節の位置を変化させることにより振動節の影響で発生する不均一な温度分布ムラを防ぐように構成しているので、装置のコンパクト化を実現できる。また、振動部材に付加する振動はすべて定常波による励振であるので進行波によるよりも振動エネルギーの利用効率を高めることができるだけでなく、振動部材の数を最小とすることで、余分な熱容量を省くことになり、加熱部材自身から熱の放散が少なく、全体として有効な省エネ化を実現できる。
【００２２】
また、振動部材に定常波を発生させるために、振動部材に印加する複数の周波数を切替えて選択するようにすれば、振動部材を複数設ける必要がなく、装置のコンパクト化を実現することができる。また、定常波を発生させる周波数を変化させるようにすれば、振動部材における定常波の振動節の位置が変化するので、振動節の影響で発生する不均一な温度の分布ムラを防ぐことができる。
【００２３】
振動部材の端部に振動子を配置し、振動制御手段が記録紙の搬送方向に直交する方向に沿って定常波を発生させるようにすれば、振動部材に発生する熱の発生効率及び記録紙への熱の伝達効率を向上させることができる。特に振動部材を縦波の定常波で励振すれば、記録紙の垂直振動を防止することができ、垂直振動に起因する定着画像の品質の劣化を防止することができる。
【００２４】
また、振動部材に発生させる定常波を、連続した整数の振動節の数を有する定常波となるように構成すれば、振動制御手段の構成を簡素化できるとともに、振動部材における定常波の振動節の位置を効果的に変化させて、温度分布ムラの軽減に効果を発揮することができる。
【００２５】
また、振動部材に付加する異なる周波数を、２０ＫＨｚ以上の範囲内にあるようにしているので、発振音を生じさせることなく、騒音防止に効果を発揮することができる。特に、振動制御手段が定常波の振動節の数を２倍の範囲内で選択可変とすれば、振動節の位置を適切に分散させることができ、記録紙の温度上昇の分布ムラを効果的になくすことができる。
【００２６】
また、振動部材を直接または熱伝達部材を介して加圧ローラに押圧し、加圧ローラまたは熱伝達部材との間にニップ部を形成して記録紙を通過させるように構成すれば、記録紙への熱伝達を効率的に行うことができるだけでなく、加熱定着装置の構成を、より簡略化してコンパクトに実現することが可能となる。なお、本発明に係る加熱定着装置を備えた画像形成装置によれば、画像品質の劣化を効果的に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本願発明に係る加熱定着装置及び画像形成装置の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１は本願発明の実施形態である画像形成装置１００の全体構成図である。この画像形成装置１００は、自動原稿搬送装置１０、画像読取部２０、図示しない画像処理部、画像形成部３０、給紙部４０、加熱定着装置５０、排紙部６０、自動両面コピーのための再搬送路７０を備えて構成されている。画像形成装置１００の本体上部には画像読取部２０と、さらにその上に自動原稿搬送装置１０が搭載されている。
【００２８】
自動原稿搬送装置１０は、原稿台１１、排紙台１９、給紙機構１３を構成する原稿押圧板１２と複数のローラ群１４，１５，１６及び原稿搬送路から構成されている。給紙機構１３のローラ群は、原稿を原稿台１１から引出すピックアップローラ１４、原稿搬送路に送り出すフィードローラ１５及び原稿の重送を防止する分離ローラ１６の３種類のローラから構成されている。
【００２９】
原稿台１１は、原稿を複数枚セット可能な給紙皿を有し、この給紙皿には原稿の幅方向に位置決めを行う一対の規制板１８が幅方向に移動可能に設けられている。原稿台１１上に複写面を上向きにして載置された原稿は、原稿押圧板１２により上方に付勢されてピックアップローラ１４に接触し、ピックアップローラ１４の回転により原稿台１１から給紙され、フィードローラ１５及び分離ローラ１６により一枚ずつ分離されて原稿搬送路に送り込まれる。
【００３０】
原稿搬送路の先には画像読取部２０との境にスリットガラス１７が設けられ、原稿台１１の下方には排紙台１９が設けられている。給紙機構１３により原稿搬送路に送り出された原稿はスリットガラス１７上を通過する時に画像読取部２０によってその画像が読み取られ、その後、排紙路上を搬送されて排紙台１９上に載置される。
【００３１】
画像読取部２０は原稿を照射する光源Ｌとミラー２２からなる走査ユニット２１、反射光をガイドする二枚のルーフミラー２３，２４からなる走行体２５、結像レンズ２６及びＣＣＤイメージセンサ２７（以下、ＣＣＤセンサ２７という）から構成されている。画像読取部２０では、原稿が原稿搬送路中に設けられたスリットガラス１７上を通過する際に、スリットガラス１７の下方に停止した走査ユニット２１の光源Ｌが原稿を照射することにより画像データを読み取り、その反射光が二枚のルーフミラー２３，２４からなる走行体２５および結像レンズ２６を経てＣＣＤセンサ２７上に導かれ結像する。
【００３２】
ＣＣＤセンサ２７では、読み取った光画像を電子画像データに変換してシステム基板上に形成される画像処理部に送る。画像処理部は、この電子画像データにアナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等を行った後、ディジタル化した画像情報のデータを画像形成部３０へ搬送する。
【００３３】
画像形成部３０は、表面に潜像が形成されるドラム状の感光体１を中央に有しており、感光体１の外周面に沿って動作順に、この感光体１の表面をほぼ一様に帯電する帯電装置３１と、感光体１の表面上に静電潜像の書き込みを行う露光装置３２と、感光体１の表面に形成された潜像にトナーを転移させてトナー画像を形成する現像装置３３と、感光体１が担持するトナー像を記録紙Ｐに転写し、記録紙Ｐを感光体から分離する転写分離装置３４、及び転写後の感光体１の表面を清掃するクリーニング装置３５が配設されている。
【００３４】
画像形成部３０の露光装置３２では、ディジタル化された画像情報データをもとに、半導体レーザを電気的に変調し、コリメータレンズを通して多面体反射鏡３６（ポリゴンミラー）とレンズ群によって主走査を行う。さらに感光体１を回転させることで副走査が行われ、原稿画像の静電潜像を感光体１上に再現する。
【００３５】
露光に先立ち、感光体１上には、帯電装置３１のコロナ放電により所定の表面電荷が付与されているが、レーザ光の照射により露光部分の電荷が露光量に応じて減じられ、結果として画像情報データに応じた静電潜像がそれぞれの感光体１上に形成される。静電潜像は、現像装置３３から供給された現像剤トナーにより可視化されてトナー画像となる。
【００３６】
画像形成装置１００本体の下部には、給紙部４０が設けられている。記録紙Ｐを収容する給紙カセット４１の底部には持ち上げ手段により上方向に持ち上げられる可動板４２が配置されている。記録紙Ｐの載置された可動板４２は給紙開始信号を受けて上限検知センサで限定される上限位置まで記録紙Ｐを持ち上げる。同時にピックアップローラ４３は落下し、載置された記録紙Ｐの最上位のものがピックアップローラ４３に接触するように構成されている。
【００３７】
ピックアップローラ４３に接触した記録紙Ｐは給紙カセット４１から給紙され、フィードローラ４４、分離ローラ４５によって一枚ずつ分離されて送り出された後、中間ローラ４６にガイドされてレジストローラ４７まで搬送される。記録紙Ｐはレジストローラ４７により記録紙Ｐの曲がり矯正と給紙タイミングがとられて転写分離装置３４に搬送され、感光体１の表面上に形成されたトナー画像が転写分離装置３４において記録紙Ｐ上に一括転写される。
【００３８】
トナー画像の転写分離された記録紙Ｐは、ほぼ垂直方向に形成された用紙搬送路Ｂを通って加熱定着装置５０まで搬送されて定着処理される。定着処理のため加熱された記録紙Ｐは、図示しない冷却ファンにより冷却され、排紙ローラ６１により排紙されて排紙台６２上に載置される。或いは排紙路切換板６３により再搬送路７０に送り込まれた片面画像処理済みの記録紙Ｐは、再び画像形成部３０において両面画像処理された後、排紙部６０の排紙ローラ６１により排紙台６２上に排紙される。
【００３９】
図２は本願発明に係る加熱定着装置５０の第一の実施例を示す斜視図である。この加熱定着装置５０では外周面に樹脂製弾性層を形成した加圧ローラ５１と、円筒状に形成され、その回転中心軸を加圧ローラ５１の回転軸と平行に配置された一の振動体５２とが外周面で直接接触して相互に押圧され、ニップ部を形成している。記録紙Ｐは図示しない搬送手段により加圧ローラ５１と振動体５２によって形成されたニップ部に供給され、加圧ローラ５１の回転摩擦力によりニップ部を通過するように構成されている。
【００４０】
振動体５２の一端部には圧電素子により構成された超音波振動子５３が取り付けられている。超音波振動子５３は可変周波数発振器５４に接続され、可変周波数発振器５４により所定の周波数の交番電界が超音波振動子５３に加えられると、周期的に歪みが発生し振動体５２を励振する。なお、振動体５２は記録紙の搬送方向に直交する方向に沿って伸びており、振動体５２による振動は記録紙の幅方向へ伝播する。
【００４１】
この可変周波数発振器５４は振動制御部５７によってその発振周波数が可変制御されている。振動制御部５７は、可変周波数発振器５４の周波数を連続的に変化させて振動体５２に供給する場合も含めて、振動体５２の長さにより決定される種々の定常波を振動体５２に生じさせる共振周波数を選択し、可変周波数発振器５４に当該共振周波数での発振をさせるように構成されている。従って、可変周波数発振器５４の発振周波数を振動制御部５７が周期的に変化させると、振動体５２は断続的に変化する種々の共振周波数で振動することになる。その結果、振動体５２における振動節の位置が変化し、振動体５２には振動エネルギーがほぼ均一に蓄えられ、その振動によって記録紙Ｐ及び記録紙Ｐ上のトナーが加熱され溶融される。
【００４２】
振動体５２に与える振動は、超音波振動子５３の取り付け方に従って、発生する歪の方向を変えることができるので、横波でも縦波でも伝達させることが可能であり、いずれであっても記録紙Ｐ及びトナーにせん断歪を生じさせることができるので加熱作用を引き起こすことができるが、横波の場合には記録紙Ｐの紙面垂直方向に直接振動が伝わるので、品質劣化の原因ともなりうる。従って、縦波による振動を伝播させることが画像品質的には好ましい。
【００４３】
図３は振動体５２に発生する定常波の様子を表わした説明図である。図３は三つの連続した整数の振動節を有する場合として模式的に示したものであり、（ａ）は振動節の数が６、（ｂ）は７、（ｃ）は８の場合について例示している。実際の装置での振動節の数は以下の計算式で与えられる。なお、図３では図２と同一部分については同一の符号を付している。
【００４４】
振動数の数＝２Ｌ／（Ｖ×ｔ）
ここで、「Ｌ」は振動体５２の長さであり、「Ｖ」は振動体５２を進む振動波の速さであり、「ｔ」は振動の周期である。振動の周期「ｔ」は発振周波数の逆数（ｔ＝１／ｆ）で与えられる。
【００４５】
図３から、振動体５２に付加される共振周波数が高くなるにつれ、振動節の位置が次第に左にシフトしていき、振動節の数が最小の場合（図３では（ａ））の振動節の位置にあたったために励振されなかった部分が、より高い周波数で励振されることになるので、振動エネルギー分布が振動体５２の長さ方向でほぼ均一になることが分かる。
【００４６】
また、振動体５２に付加する周波数の異なる複数の定常波は、常に超音波周波数の下限である２０ＫＨｚを超えたものであることが好ましい。それによって、振動体５２を振動させても人間の可聴音ではないので、騒音の問題を回避することができる。
【００４７】
同様の理由から、振動体５２に発生させる振動節の位置の異なる定常波は、共振周波数による振動節の数（Ｎ）を基準として、その２倍の範囲内で選択された振動節の数を有する定常波であることが好ましい。２倍の範囲内としたのは２倍の周波数変化によって最小周波数のときの隣接した振動節の間隔内で、より高い周波数の定常波によって振動節の位置を自在に変化させることが可能となり、温度分布ムラの解消に効果を発揮できるからである。このように発生させるべき定常波の選択に当たっては、ある特定個所に定常波の腹又は節となる個所が溜まらないように選択することが求められる。
【００４８】
図４は本願発明に係る加熱定着装置の第二の実施例を示す平面図である。この加熱定着装置８０では外周面に樹脂製弾性層を形成した加圧ローラ８１と、円筒状に形成され、その回転中心軸を加圧ローラ８１の回転軸と平行に配置された一の振動体８２が熱伝達部材である加熱ベルト８５を挟んで互いに押圧してニップ部を形成している。加熱ベルト８５は無端状に形成され、振動体８２と支持ローラ８６に張架されて周回駆動される。
【００４９】
記録紙Ｐは図示しない搬送手段により加圧ローラ８１と加熱ベルト８５によって形成されたニップ部に供給され、加圧ローラ８１の回転摩擦力と加熱ベルト８５によってニップ部を通過するように構成されている。
【００５０】
振動体８２の一端には圧電素子により構成された超音波振動子（図示しない）が取り付けられている。超音波振動子は可変周波数発振器８４に接続され、可変周波数発振器８４は振動制御部８７によって発振周波数が制御される。可変周波数発振器８４により所定の周波数の交番電界が超音波振動子に加えられると、周期的に超音波振動子に歪みが発生して振動体８２を励振する。振動体８２の振動により加熱ベルト８５が加熱されて記録紙Ｐ及び記録紙Ｐ上のトナーに熱を伝達する。この熱によりトナーは溶融されて記録紙Ｐに定着される。第二の実施例において、振動体８２の励振方法は第一の実施例と同じであるので説明を省略する。
【００５１】
図５は本願発明に係る加熱定着装置の第三の実施例を示す平面図である。この加熱定着装置９０では熱伝達部材である無端状の加熱ベルト９５が三つの支持ローラ９６ａ，９６ｂ，９６ｃにより張架され、三つの支持ローラ９６ａ，９６ｂ，９６ｃのうちのいずれか一の駆動ローラによって周回駆動される。また支持ローラ９６ａと９６ｂとの間で加熱ベルト９５が樹脂製弾性層を形成した加圧ローラ９１と外周面で当接し、ニップ部を形成している。
【００５２】
支持ローラ９６ａと９６ｂとの間の加熱ベルト９５を挟んで加圧ローラ９１と対向する位置に、その回転中心軸を加圧ローラ９１の回転軸と平行に配置された一の振動体９２が加熱ベルト９５を裏面から押圧するように配置され、ニップ部に圧力を与えている。記録紙Ｐは図示しない搬送手段により加圧ローラ９１と加熱ベルト９５によって形成されたニップ部に供給され、加圧ローラ９１の回転摩擦力と加熱ベルト９５によってニップ部を通過するように構成されている。
【００５３】
振動体９２の一端部には圧電素子により構成された超音波振動子が取り付けられている。超音波振動子は可変周波数発振器９４に接続され、可変周波数発振器９４は振動制御部９７によって発振周波数が制御される。可変周波数発振器９４により所定の周波数の交番電界が超音波振動子に加えられると、周期的に超音波振動子に歪みが発生し振動体９２を励振する。振動体９２の振動により加熱ベルト９５が加熱されて記録紙Ｐ及び記録紙Ｐ上のトナーに熱を伝達する。この熱によりトナーは溶融されて記録紙Ｐに定着される。第三の実施例においても振動体９２の励振方法は第一の実施例と同じであるのでその説明は省略する。
【００５４】
以上述べたように、本願発明では振動部材（実施例では振動体５２）へ与える超音波の共振周波数を変化させ、発生する定常波の振動節の位置を変化させることで特定個所の振動が小さくなることを防止するものであり、本願発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。従って、本願発明の加熱定着装置の構成は第一、第二、第三の実施例に限定したものではない。
【００５５】
なお、本願発明における可変周波数発振器は、振動制御手段により振動部材の長さにより決定される種々の定常波の発生を可能とする共振周波数を選択し、その共振周波数を切替えて供給できるように構成されている。この共振周波数の切替えは不連続的な切替えだけでなく、特定の切替え周期を設けて行うこともできる。例えば、共振周波数１から周波数を増減し、次の共振周波数２に到達したところで発振周波数を固定する。その後、一定期間経過後、再度周波数を増減して次の共振周波数に到達した後、固定するといった制御を行うことも可能である。従って、振動部材は実質的に変化する種々の共振周波数で振動することになり、エネルギー利用の無駄が省かれている。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本願発明の実施の形態である画像形成装置の全体構成図である。
【図２】本願発明に係る加熱定着装置の第一の実施例を示す斜視図である。
【図３】振動体に発生する定常波の様子を表わした説明図である。
【図４】本願発明に係る加熱定着装置の第二の実施例を示す平面図である。
【図５】本願発明に係る加熱定着装置の第三の実施例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１ 感光体
３０ 画像形成部
５０，８０，９０ 加熱定着装置
５１，８１，９１ 加圧ローラ
５２，８２，９２ 振動体（振動部材）
５３ 超音波振動子
５４，８４，９４ 可変周波数発振器
５７，８７，９７ 振動制御部（振動制御手段）
６０ 排紙部
８５，９５ 加熱ベルト
８６，９６ 支持ローラ
１００ 画像形成装置
Ｐ 記録紙
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録紙の搬送方向と直交する方向に伸びた振動部材を振動させることにより、前記記録紙を加熱して前記記録紙上にトナーを定着する加熱定着装置であって、
前記振動部材を振動させるための振動制御手段を有し、
前記振動制御手段は、前記振動部材を振動させることにより前記振動部材に定常波を発生させるとともに、前記振動部材を振動させるために印加する周波数を変化させることを特徴とする加熱定着装置。
【請求項２】
前記振動部材に印加する周波数は、前記振動部材に定常波を発生させるための複数の周波数を切替えて選択することにより、変化することを特徴とする請求項１に記載の加熱定着装置。
【請求項３】
前記周波数の変化により前記定常波の振動節の位置が変化することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の加熱定着装置。
【請求項４】
前記振動部材の端部に振動子が配置されるとともに、前記振動制御手段は前記記録紙の搬送方向に直交する方向に沿って定常波を発生させることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の加熱定着装置。
【請求項５】
前記定常波は縦波であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の加熱定着装置。
【請求項６】
前記振動部材に発生させる振動節の位置の異なる定常波は、連続した整数の振動節の数を有する定常波であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の加熱定着装置。
【請求項７】
前記振動部材に印加する周波数は、その周波数帯域が２０ＫＨｚ以上の範囲内であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の加熱定着装置。
【請求項８】
前記振動制御手段は、前記定常波の振動節の数をＮ（Ｎは任意の整数）から２Ｎの範囲で切替わるように、前記周波数を変化させることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の加熱定着装置。
【請求項９】
前記振動部材は加圧ローラに押圧されてニップ部を形成し、記録紙が前記ニップ部を通過するように構成されることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の加熱定着装置。
【請求項１０】
前記振動部材は、記録紙に熱を伝達する熱伝達部材に押圧されていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の加熱定着装置。
【請求項１１】
前記熱伝達部材は加圧ローラに押圧されてニップ部を形成し、前記記録紙が前記ニップ部を通過するように構成されることを特徴とする請求項１０に記載の加熱定着装置。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１のいずれかに記載の加熱定着装置を有する画像形成装置。
【請求項１】
記録紙の搬送方向と直交する方向に伸びた振動部材を振動させることにより、前記記録紙を加熱して前記記録紙上にトナーを定着する加熱定着装置であって、
前記振動部材を振動させるための振動制御手段を有し、
前記振動制御手段は、前記振動部材を振動させることにより前記振動部材に定常波を発生させるとともに、前記振動部材を振動させるために印加する周波数を変化させることを特徴とする加熱定着装置。
【請求項２】
前記振動部材に印加する周波数は、前記振動部材に定常波を発生させるための複数の周波数を切替えて選択することにより、変化することを特徴とする請求項１に記載の加熱定着装置。
【請求項３】
前記周波数の変化により前記定常波の振動節の位置が変化することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の加熱定着装置。
【請求項４】
前記振動部材の端部に振動子が配置されるとともに、前記振動制御手段は前記記録紙の搬送方向に直交する方向に沿って定常波を発生させることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の加熱定着装置。
【請求項５】
前記定常波は縦波であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の加熱定着装置。
【請求項６】
前記振動部材に発生させる振動節の位置の異なる定常波は、連続した整数の振動節の数を有する定常波であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の加熱定着装置。
【請求項７】
前記振動部材に印加する周波数は、その周波数帯域が２０ＫＨｚ以上の範囲内であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の加熱定着装置。
【請求項８】
前記振動制御手段は、前記定常波の振動節の数をＮ（Ｎは任意の整数）から２Ｎの範囲で切替わるように、前記周波数を変化させることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の加熱定着装置。
【請求項９】
前記振動部材は加圧ローラに押圧されてニップ部を形成し、記録紙が前記ニップ部を通過するように構成されることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の加熱定着装置。
【請求項１０】
前記振動部材は、記録紙に熱を伝達する熱伝達部材に押圧されていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の加熱定着装置。
【請求項１１】
前記熱伝達部材は加圧ローラに押圧されてニップ部を形成し、前記記録紙が前記ニップ部を通過するように構成されることを特徴とする請求項１０に記載の加熱定着装置。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１のいずれかに記載の加熱定着装置を有する画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−１８４５９２（Ｐ２００６−１８４５９２Ａ）
【公開日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３７８４２０（Ｐ２００４−３７８４２０）
【出願日】平成１６年１２月２８日（２００４．１２．２８）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月２８日（２００４．１２．２８）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
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