定着装置および画像形成装置
【課題】ウォーミングアップに要する時間が短く、また、定着ローラの外周面の温度を効率的に昇温させることができる定着装置、およびかかる定着装置を備え、印字速度が速く、消費電力の少ない画像形成装置を提供すること。
【解決手段】定着装置９０は、互いに圧接してニップ部Ｎを形成しつつ回転する定着ローラ９１および加圧ローラ９２と、マイクロ波を発生させ、定着ローラ９１に照射するマイクロ波照射ユニット９３とを有している。また、定着ローラ９１は、マイクロ波照射ユニット９３が発生するマイクロ波を吸収して熱を発生する発熱層９７Ｂを有している。この発熱層９７Ｂが発生する熱によって定着ローラ９１を加熱し、トナー像Ｔを担持する記録媒体Ｐをニップ部Ｎに通過させつつ、記録媒体Ｐを加熱・加圧することにより、トナー像Ｔを記録媒体Ｐに定着させる。
【解決手段】定着装置９０は、互いに圧接してニップ部Ｎを形成しつつ回転する定着ローラ９１および加圧ローラ９２と、マイクロ波を発生させ、定着ローラ９１に照射するマイクロ波照射ユニット９３とを有している。また、定着ローラ９１は、マイクロ波照射ユニット９３が発生するマイクロ波を吸収して熱を発生する発熱層９７Ｂを有している。この発熱層９７Ｂが発生する熱によって定着ローラ９１を加熱し、トナー像Ｔを担持する記録媒体Ｐをニップ部Ｎに通過させつつ、記録媒体Ｐを加熱・加圧することにより、トナー像Ｔを記録媒体Ｐに定着させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着装置および画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を採用するプリンタ、複写機、ファクシミリなどの画像形成装置には、トナーにより形成されたトナー像を未定着状態で担持する紙等の記録媒体を加熱および加圧することにより、前記トナー像を前記記録媒体に定着させる定着装置が備えられている(例えば、特許文献１参照。)。
特許文献１に記載の定着装置は、互いに圧接してニップ部を形成しつつ回転する定着ローラおよび加圧ローラと、前記定着ローラの内側に配設されたハロゲン電球等の発熱源とを有している。そして、ハロゲン電球によって発生した熱により定着ローラを加熱した状態で、未定着像を担持した記録媒体をニップ部に通過させつつ、記録媒体を加熱および加圧して、記録媒体上に形成されたトナー像を記録媒体に定着させる。
【０００３】
しかしながら、かかる定着装置では、ハロゲン電球によって発生した熱が、空気を伝導して定着ローラに伝達される。このため、定着ローラの外周面を所定の温度に昇温させるまでに時間がかかり、ウォーミングアップ時間が長くなってしまう。
また、ハロゲン電球によって発生した熱は、定着ローラ自体を加熱することの他、定着ローラの内部空間を加熱することにも使用されてしまうため、熱効率が低いという問題もある。
さらに、この種の定着装置では、より高い熱効率を得る観点から、ニップ部近傍のみが局所的に加熱されるのが好ましい。このような点から見たときにも、特許文献１に記載の定着装置では、定着ローラ全体が加熱されるため、高い熱効率を得るのが難しい。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３０２４６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、ウォーミングアップに要する時間が短く、また、定着ローラの外周面の温度を効率的に昇温させることができる定着装置、およびかかる定着装置を備え、印字速度が速く、消費電力の少ない画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の定着装置は、互いに圧接してニップ部を形成しつつ回転する定着ローラおよび加圧ローラと、前記定着ローラの外周面を加熱する加熱手段とを有し、前記定着ローラの外周面を加熱した状態で、未定着像を担持する記録媒体を前記ニップ部に通過させ、前記記録媒体を加熱・加圧することにより、前記未定着像を前記記録媒体に定着させる定着装置であって、
前記加熱手段は、マイクロ波を照射するマイクロ波照射手段と、前記定着ローラ中に設けられ、マイクロ波を吸収して発熱する発熱層とを有することを特徴とする。
これにより、ウォーミングアップに要する時間が短く、また、前記定着ローラの外周面の温度を効率的に昇温させることができる定着装置が得られる。
【０００７】
本発明の定着装置では、前記マイクロ波照射手段は、マイクロ波を発生させるマイクロ波形成部と、該発生させたマイクロ波を前記定着ローラに向けて照射するマイクロ波照射部とを有することが好ましい。
このように、マイクロ波を発生させる部位（前記マイクロ波形成部）と、マイクロ波を照射する部位（前記マイクロ波照射部）とを分けることにより、マイクロ波を照射する部位の小型化を図ることができる。このため、マイクロ波を照射する部位を配設する際の自由度を高めることができる。
【０００８】
本発明の定着装置では、前記マイクロ波形成部は、ダイヤモンド弾性表面波素子を有することが好ましい。
ダイヤモンド弾性表面波発振器は、前記定着ローラの加熱用途に使用される波長のマイクロ波を発振することができる。また、発振するマイクロ波の周波数帯域が狭いため、前記波長のマイクロ波を効率よく発振する。このため、前記定着ローラの外周面の昇温に必要な電力を最小限とすることができる。
【０００９】
本発明の定着装置では、前記マイクロ波照射手段は、前記定着ローラの前記ニップ部近傍、または、それより前記定着ローラの回転方向における上流側の領域に向けて、マイクロ波を照射するよう構成されていることが好ましい。
これにより、前記定着ローラのマイクロ波を照射された領域が回転して、前記ニップ部に移動するまでの時間と、前記発熱層が発熱し、この熱が前記定着ローラの外周面に伝達されるまでの時間との差が短縮される。その結果、前記定着ローラの外周面が、より極大の温度に近い温度に加熱された状態で、前記未定着像を記録媒体に定着させることができる。
【００１０】
本発明の定着装置では、前記定着ローラの回転速度は、可変となっており、
前記マイクロ波照射手段は、マイクロ波の照射領域、および／または、マイクロ波の照射強度が、前記回転速度に応じて変化するよう構成されていることが好ましい。
これにより、前記定着ローラの回転速度によらず、極大の温度に加熱された状態で、前記未定着像を記録媒体に定着させることができる。その結果、より短時間でかつ確実に定着工程を行うことができるとともに、定着工程で消費されるエネルギーの低減を図ることができる。
【００１１】
本発明の定着装置では、前記定着ローラの回転速度は、可変となっており、
前記マイクロ波照射手段は、前記定着ローラの前記マイクロ波を照射する領域の中心と前記ニップ部の中心とのなす角度が、前記回転速度に応じて変化するよう構成されていることが好ましい。
これにより、前記定着ローラの回転速度によらず、極大の温度に加熱された状態で、前記未定着像を記録媒体に定着させることができる。その結果、より短時間でかつ確実に定着工程を行うことができるとともに、定着工程で消費されるエネルギーの低減を図ることができる。
【００１２】
本発明の定着装置では、前記定着ローラは、円筒状の基部を有しており、
前記発熱層は、前記基部の外周面側に設けられていることが好ましい。
これにより、前記発熱層から発生した熱を、前記定着ローラの外周面に効率よく伝達することができる。このため、前記ニップ部近傍の温度を、より迅速に昇温することができる。
【００１３】
本発明の定着装置では、前記定着ローラは、前記基部の外周面側に設けられた弾性層と、該弾性層の外周面側に設けられた離型層とを有しており、
前記発熱層は、前記基部と前記弾性層との間に設けられていることが好ましい。
これにより、前記定着ローラが記録媒体を加圧した際に、前記弾性層が圧縮されることにより、前記発熱層に加わる応力が低減する。このため、例えば、機械的強度が低い前記発熱層であっても、その耐久性を確保することができる。
【００１４】
本発明の定着装置では、前記発熱層として、マイクロ波を吸収して発熱するマイクロ波吸収材料を含有してなる前記弾性層を有することが好ましい。
これにより、前記弾性層に含まれるマイクロ波吸収材料が、前記発熱層を透過して前記弾性層に照射されたマイクロ波を吸収して熱を発生する。そして、この熱が、前記発熱層で発生する熱に加わることにより、前記定着ローラを定着に必要な温度に迅速に昇温させることができる。また、前記発熱層を透過したマイクロ波を、前記定着ローラを加熱するエネルギーとして有効に利用することができる。このため、前記未定着像を記録媒体に定着するのに要するエネルギーの低減を図ることができる。
【００１５】
本発明の定着装置では、前記発熱層として、マイクロ波を吸収して発熱するマイクロ波吸収材料を含有してなる前記離型層を有することが好ましい。
これにより、前記離型層に含まれるマイクロ波吸収材料が、前記弾性層を透過して前記離型層に照射されたマイクロ波を吸収して熱を発生する。そして、この熱が、前記発熱層で発生する熱に加わることにより、前記定着ローラを定着に必要な温度に迅速に昇温させることができる。また、前記発熱層および前記弾性層を透過したマイクロ波を、前記定着ローラを加熱するエネルギーとして有効に利用することができる。このため、前記未定着像を記録媒体に定着するのに要するエネルギーの低減を図ることができる。
【００１６】
本発明の定着装置では、前記発熱層は、マイクロ波を吸収して発熱する粒状のマイクロ波吸収材料を圧縮成形してなる層を有することが好ましい。
これにより、比較的厚さの厚い層を効率よく安価に形成することができる。
本発明の定着装置では、前記マイクロ波吸収材料は、主として炭化ケイ素で構成されていることが好ましい。
炭化ケイ素は、マイクロ波の照射により、特に効率よく発熱する。また、熱伝導率が大きいため、比較的低い強度のマイクロ波を用いても、必要な温度に迅速かつ均一に昇温することができる。また、炭化ケイ素は、耐熱性に優れているという利点もある。
【００１７】
本発明の定着装置では、前記発熱層の平均厚さは、０．５〜５ｍｍであることが好ましい。
これにより、前記発熱層において、トナーを溶解するのに必要な発熱量を得ることができるとともに、十分な機械的強度を確保することができる。
本発明の定着装置では、前記マイクロ波照射手段は、前記定着ローラの内側に設けられていることが好ましい。
これにより、照射されたマイクロ波が前記定着ローラの各部で遮蔽され易い。このため、前記定着ローラの外部に漏れ出るマイクロ波の強度を低下させることができ、定着装置の安全性をより高めることができる。
本発明の定着装置では、前記基部は、マイクロ波を透過させる材料で構成されていることが好ましい。
これにより、前記発熱層に到達するマイクロ波の強度を高めることができるので、前記定着ローラの外周面を、定着に必要な温度に迅速に昇温させることができる。
【００１８】
本発明の定着装置では、前記マイクロ波照射手段は、前記定着ローラの外側に設けられ、前記記録媒体が担持する未定着像にマイクロ波を照射するよう構成されていることが好ましい。
これにより、前記マイクロ波照射手段の大きさを、前記定着ローラの内容積に制限されずに、自由に設計することができる。また、記録媒体に担持された前記未定着像にマイクロ波が照射された場合、前記未定着像が発熱するので、トナーが溶解するのに要する時間をより短縮することができる。その結果、前記ニップ部に、より速い速度で記録媒体を通過させても、前記未定着像の定着を確実に行うことができる。
【００１９】
本発明の定着装置では、前記加圧ローラは、円筒状の基部と、該基部の外周面側に設けられ、マイクロ波を吸収して発熱する発熱層とを備えており、
前記マイクロ波照射手段は、前記定着ローラの外側に設けられ、前記加圧ローラにマイクロ波を照射するよう構成されていることが好ましい。
これにより、前記定着ローラの発熱量に前記加圧ローラの発熱量が加わり、前記未定着像をより速やかに溶解することができる。その結果、ウォーミングアップ時間のさらなる短縮を図ることができる。また、前記ニップ部に、より速い速度で記録媒体を通過させても、前記未定着像の定着を確実に行うことができる。
【００２０】
本発明の定着装置では、前記定着ローラが有する基部および前記加圧ローラが有する基部の少なくとも一方は、マイクロ波を反射させる材料で構成されていることが好ましい。
これにより、前記定着ローラの発熱層や前記加圧ローラの発熱層における発熱量が大きくなる。その結果、前記ニップ部の温度を、定着に必要な温度に、より迅速に昇温させることができる。
本発明の画像形成装置は、露光・現像・転写・定着を含む一連の画像形成プロセスにより、記録媒体に画像を形成する画像形成装置であって、
本発明の定着装置を備えることを特徴とする。
これにより、印字速度が速く、消費電力の少ない画像形成装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の定着装置および画像形成装置の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
＜＜画像形成装置＞＞
まず、本発明の画像形成装置、すなわち本発明の定着装置を備える画像形成装置を簡単に説明する。
【００２２】
図１は、本発明にかかる画像形成装置の第１実施形態を示す全体構成の模式的断面図である。
図１に示す画像形成装置１０は、主として露光・現像・転写・定着を含む一連の画像形成プロセスによって画像を記録媒体に記録するものである。このような画像形成装置１０は、図１に示すように、静電的な潜像を担持し図示矢印方向に回転する感光体２０を有し、その回転方向に沿って順次、帯電ユニット３０、露光ユニット４０、現像ユニット５０、中間転写体６１、クリーニングユニット７５が配設されている。また、画像形成装置１０には、図１にて下部に、紙などの記録媒体Ｐを収容する給紙トレイ８２が設けられ、その給紙トレイ８２に対して記録媒体Ｐの搬送方向下流に、中間転写体６１、定着装置９０が記録媒体Ｐの搬送方向に沿って順次配設されている。また、画像形成装置１０には、記録媒体の両面に画像を形成する場合に、定着装置９０によって一方の面に定着処理された記録媒体Ｐを表裏反転させて、後述する二次転写位置へ帰還させるための搬送部８８が設けられている。
【００２３】
感光体２０は、円筒状の導電性基材（図示せず）と、その外周面に形成された感光層（図示せず）とを有し、その軸線まわりに図１中矢印方向に回転可能となっている。
帯電ユニット３０は、コロナ帯電などにより感光体２０の表面を一様に帯電するための装置である。
露光ユニット４０は、図示しないパーソナルコンピュータなどのホストコンピュータから画像情報を受けこれに応じて、一様に帯電された感光体２０上に、レーザを照射することによって、静電的な潜像を形成する装置である。
【００２４】
現像ユニット５０は、ブラック現像装置５１と、マゼンタ現像装置５２と、シアン現像装置５３と、イエロー現像装置５４との４つの現像装置を有し、これらの現像装置を感光体２０上の潜像に対応して選択的に用いて、前記潜像をトナー像として可視化する装置である。ブラック現像装置５１はブラック（Ｋ）トナー、マゼンタ現像装置５２はマゼンタ（Ｍ）トナー、シアン現像装置５３はシアン（Ｃ）トナー、イエロー現像装置５４はイエロー（Ｙ）トナーを用いて現像を行う。
【００２５】
本実施形態におけるＹＭＣＫ現像ユニット５０は、前述の４つの現像装置５１、５２、５３、５４を選択的に感光体２０に対向するように、回転可能となっている。具体的には、このＹＭＣＫ現像ユニット５０は、軸５０ａを中心として回転可能な保持体５５の４つの保持部５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄにそれぞれ４つの現像装置５１、５２、５３、５４が保持されており、保持体５５の回転により、４つの現像装置５１、５２、５３、５４が相対位置関係を維持したまま、感光体２０に選択的に対向するようになっている。
【００２６】
中間転写体６１は、エンドレスベルト状の中間転写ベルト７０を有し、この中間転写ベルト７０は、一次転写ローラ６０、従動ローラ７２、駆動ローラ７１で張架されており、駆動ローラ７１の回転により、図１に示す矢印方向に、感光体２０とほぼ同じ周速度にて回転駆動される。
一次転写ローラ６０は、感光体２０に形成された単色のトナー像を中間転写ベルト７０に転写するための装置である。
【００２７】
中間転写ベルト７０上には、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローのうちの少なくとも１色のトナー像が担持され、例えばフルカラー画像の形成時に、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローの４色のトナー像が順次重ねて転写されて、フルカラーのトナー像が形成される。本実施形態では、駆動ローラ７１が、後述する二次転写ローラ８０のバックアップローラとしても機能する。また、一次転写ローラ６０、駆動ローラ７１、従動ローラ７２は、基体７３によって支持されている。
【００２８】
二次転写ローラ８０は、中間転写ベルト７０上に形成された単色やフルカラーなどのトナー像を、紙、フィルム、布等の記録媒体Ｐに転写するための装置である。
定着装置９０は、前記トナー像の転写を受けた記録媒体Ｐを加熱および加圧することにより、前記トナー像を記録媒体Ｐに融着させて永久像として定着させるための装置である。なお、定着装置９０については、後に詳述する。
クリーニングユニット７５は、一次転写ローラ６０と帯電ユニット３０との間で感光体２０の表面に当接するゴム製のクリーニングブレード７６を有し、一次転写ローラ６０によって中間転写ベルト７０上にトナー像が転写された後に、感光体２０上に残存するトナーをクリーニングブレード７６により掻き落として除去するための装置である。
【００２９】
搬送部８８は、定着装置９０によって一方の面に定着処理された記録媒体Ｐを挟持搬送する搬送ローラ対８８Ａ、８８Ｂと、搬送ローラ対８８Ａ、８８Ｂによって搬送される記録媒体Ｐを表裏反転しつつレジローラ８６へ向け案内する搬送路８８Ｃとを備えている。これにより、記録媒体の両面に画像形成する場合に、定着装置９０によって一方の面に定着処理された記録媒体Ｐを表裏反転して二次転写ローラ８０へ帰還させる。
【００３０】
次に、このように構成された画像形成装置１０の動作を説明する。
まず、図示しないホストコンピュータからの指令により、感光体２０、現像ユニット５０に設けられた現像ローラ（図示せず）、および中間転写ベルト７０が回転を開始する。そして、感光体２０は、回転しながら、帯電ユニット３０により順次帯電される。
感光体２０の帯電された領域は、感光体２０の回転に伴って露光位置に至り、露光ユニット４０によって、第１色目、例えばイエローＹの画像情報に応じた潜像が前記領域に形成される。
【００３１】
感光体２０上に形成された潜像は、感光体２０の回転に伴って現像位置に至り、イエロー現像装置５４によってイエロートナーで現像される。これにより、感光体２０上にイエロートナー像が形成される。このとき、ＹＭＣＫ現像ユニット５０は、イエロー現像装置５４が、前記現像位置にて感光体２０と対向している。
感光体２０上に形成されたイエロートナー像は、感光体２０の回転に伴って一次転写位置（すなわち、感光体２０と一次転写ローラ６０との対向部）に至り、一次転写ローラ６０によって、中間転写ベルト７０に転写（一次転写）される。このとき、一次転写ローラ６０には、トナーの帯電極性とは逆の極性の一次転写電圧（一次転写バイアス）が印加される。なお、この間、二次転写ローラ８０は、中間転写ベルト７０から離間している。
【００３２】
前述の処理と同様の処理が、第２色目、第３色目および第４色目について繰り返して実行されることにより、各画像信号に対応した各色のトナー像が、中間転写ベルト７０に重なり合って転写される。これにより、中間転写ベルト７０上にはフルカラートナー像が形成される。
一方、記録媒体Ｐは、給紙トレイ８２から、給紙ローラ８４、レジローラ８６によって二次転写ローラ８０へ搬送される。
【００３３】
中間転写ベルト７０上に形成されたフルカラートナー像は、中間転写ベルト７０の回転に伴って二次転写位置（すなわち、二次転写ローラ８０と駆動ローラ７１との対向部）に至り、二次転写ローラ８０によって記録媒体Ｐに転写（二次転写）される。このとき、二次転写ローラ８０は中間転写ベルト７０に押圧されるとともに二次転写電圧（二次転写バイアス）が印加される。
【００３４】
記録媒体Ｐに転写されたフルカラートナー像は、定着装置９０によって加熱および加圧されて記録媒体Ｐに融着される。その後、記録媒体Ｐは、排紙ローラ対８７によって画像形成装置１０の外部へ排出される。
一方、感光体２０は一次転写位置を経過した後に、クリーニングユニット７５のクリーニングブレード７６によって、その表面に付着しているトナーが掻き落とされ、次の潜像を形成するための帯電に備える。掻き落とされたトナーは、クリーニングユニット７５内の残存トナー回収部に回収される。
【００３５】
記録媒体の両面に画像形成する場合には、定着装置９０によって一方の面に定着処理された記録媒体Ｐを一旦排紙ローラ対８７により挟持した後に、排紙ローラ対８７を反転駆動するとともに、搬送ローラ対８８Ａ、８８Ｂを駆動して、当該記録媒体Ｐを搬送路８８Ｃを通じて表裏反転して二次転写ローラ８０へ帰還させ、前述と同様の動作により、記録媒体Ｐの他方の面に画像を形成する。
【００３６】
＜＜定着装置＞＞
次に、本発明にかかる定着装置を詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
まず、本発明にかかる定着装置の第１実施形態を、図２ないし図７に基づいて詳細に説明する。
【００３７】
図２は、本発明の定着装置の第１実施形態を一部破断して示す模式的斜視図、図３は、図２におけるＡ−Ａ線断面図、図４は、図２におけるＢ−Ｂ線断面図、図５は、マイクロ波照射ユニットの電気的構成を示すブロック図、図６は、図４に示すマイクロ波照射部を示す模式的断面図、図７は、図４に示すマイクロ波照射部を示す模式的斜視図である。
各図に示すように、定着装置９０は、定着ローラ９１と、この定着ローラ９１に圧接する加圧ローラ９２と、マイクロ波を定着ローラ９１に照射するマイクロ波照射ユニット（マイクロ波照射手段）９３と、これら各部を収容するハウジング９４Ａ、９４Ｂとを有している。ハウジング９４Ａ、９４Ｂには、未定着像が担持された記録媒体Ｐを内部に供給するための給紙口９４１と、画像が定着された記録媒体Ｐを外部に排出するための排出口９４２が、それぞれ、各ローラ９１、９２の軸方向と略平行となるようにスリット状に設けられている。なお、以下では、出力するマイクロ波の使用可能な周波数は、特に限定されないが、ＩＳＭバンドとして定められているため２．４５ＧＨｚとするのが好ましい。
【００３８】
この定着装置９０では、定着ローラ９１および加圧ローラ９２の圧接により形成されるニップ部Ｎへ、未定着像たるトナー像Ｔを担持する記録媒体Ｐが搬送される。そして、記録媒体Ｐを加熱および加圧することにより、トナー像Ｔを記録媒体Ｐに定着させる。なお、本実施形態では、ニップ部Ｎに搬送される記録媒体Ｐは定着ローラ９１側にトナー像Ｔを担持している。
【００３９】
また、定着ローラ９１は、円筒状の基部９７Ａと、この基部９７Ａの外周面側に設けられ、マイクロ波を吸収して発熱する発熱層９７Ｂとを備えている。
このような定着装置９０では、定着ローラ９１が有する発熱層９７Ｂのニップ部Ｎ近傍に対応する領域にマイクロ波を照射し、この領域の発熱層９７Ｂを自己発熱させると、ニップ部Ｎを形成する定着ローラ９１の外周面が昇温する。この状態でニップ部Ｎに、トナー像Ｔを担持した記録媒体Ｐを通過させると、トナー像Ｔが加熱および加圧される。すなわち、発熱層９７Ｂと、マイクロ波照射ユニット９３とにより、定着ローラ９１の外周面を加熱する加熱手段を構成している。加熱されたトナー像Ｔは溶解し、記録媒体Ｐに融着され、永久像（画像）として定着する。
【００４０】
ところで、定着装置９０では、発熱源となる発熱層９７Ｂが定着ローラの一部を構成している。このため、空気等の媒体を介することなく、定着ローラ９１の外周面を加熱することができる。これにより、定着ローラ９１の外周面を、定着に必要な温度に迅速に昇温することができる。すなわち、ウォーミングアップ時間の短縮化を図ることができる。
また、図４に示す定着装置９０では、マイクロ波照射ユニット９３が、定着ローラ９１のニップ部Ｎ近傍に向けてマイクロ波を照射するよう構成されている。これにより、トナー像Ｔの融着を行うニップ部Ｎ近傍に位置する発熱層９７Ｂを選択的に効率よく発熱させることができる。このため、マイクロ波が、定着ローラ９１のうち、トナー像Ｔの融着に寄与するニップ部Ｎを選択的に加熱するために有効に利用される。その結果、トナー像Ｔの定着に要するエネルギーを低く抑えることができる。
【００４１】
以下、定着装置９０を構成する各部を順次説明する。
定着ローラ９１は、図２〜図４に示すように、円筒状をなし、ハウジング９４Ａ、９４Ｂの内部に配設されている。
定着ローラ９１は、両端がハウジング９４Ａ、９４Ｂに固定された固定軸９５と、固定軸９５を回転中心として回動可能に設けられた一対の軸受９６、９６と、内周面が一対の軸受９６、９６の外輪に当接し、一対の軸受９６、９６とともに回動可能な筒体９７とを有する。
【００４２】
筒体９７は、円筒状の基部（芯金）９７Ａと、基部９７Ａの外周面を覆うように設けられた発熱層９７Ｂと、発熱層９７Ｂの外周面を覆うように設けられた弾性層９７Ｃと、弾性層９７Ｃの外周面を覆うように設けられた離型層９７Ｄとを有している。
ここで、基部９７Ａは、円筒状をなし、マイクロ波を透過させる材料で構成されているのが好ましい。これにより、マイクロ照射ユニット９３が定着ローラ９１の内側に配設されている場合には、出射されたマイクロ波を、該基部９７Ａを透過させることができる。その結果、基部９７Ａを透過したマイクロ波を、発熱層９７Ｂへと効率よく到達させ、発熱層９７Ｂを発熱させることができる。
【００４３】
なお、基部９７Ａを構成する材料としては、マイクロ波に対して透過性を有するもの、すなわち、マイクロ波を、反射および吸収し難い材料（低誘電率材料）であるのが好ましい。これにより、発熱層９７Ｂに到達するマイクロ波の強度を高めることができるので、定着ローラ９１の外周面を、定着に必要な温度に迅速に昇温させることができる。
さらに、基部９７Ａを構成する材料としては、熱伝導率の低い材料であるのが好ましい。これにより、発熱層９７Ｂで発生した熱が、基部９７Ａを介して外部に逃げるのが防止される。その結果、定着ローラ９１の外周面を、所定の温度で容易に保持することができる。
このような材料としては、例えば、各種ガラス、各種セラミック、各種高耐熱性樹脂またはこれらの複合物等を用いることができる。
【００４４】
また、基部９７Ａの厚さは、特に限定されないが、基部９７Ａに必要な強度を確保しつつ、熱容量をできるだけ小さくすることが好ましい。具体的には、基部９７Ａの厚さは、基部９７Ａを構成する材料等によっても若干異なるが、０．１〜３ｍｍ程度であるのが好ましく、０．２〜１ｍｍ程度であるのがより好ましい。基部９７Ａの厚さを前記範囲内とすれば、定着ローラ９１の機械的強度および耐久性を十分に確保しつつ、基部９７Ａの熱容量を低減して、ウォーミングアップ時間を短縮することができる。
【００４５】
基部９７Ａの外周面上には、発熱層９７Ｂが形成されている。
発熱層９７Ｂは、マイクロ波照射ユニット９３によって照射されたマイクロ波を、効率よく吸収して発熱する。この熱により、定着ローラ９１が直接加熱される。本実施形態では、定着ローラ９１のニップ部Ｎ近傍に向けてマイクロ波が照射されるので、ニップ部Ｎ近傍の温度を、定着に必要な温度に迅速に昇温させることができる。
また、発熱層９７Ｂが基部９７Ａの外周面側に設けられているので、発熱層９７Ｂから発生した熱を、定着ローラ９１の外周面に効率よく伝達することができる。このため、ニップ部Ｎ近傍の温度を、より迅速に昇温することができる。
【００４６】
ここで、発熱層９７Ｂは、基部９７Ａ、弾性層９７Ｃおよび離型層９７Ｄよりもマイクロ波の吸収率が高い材料を含んでいる。ここで、発熱層９７Ｂを構成する材料には、基部９７Ａを構成する材料、弾性層９７Ｃを構成する材料および離型層９７Ｄを構成する材料よりも、誘電損失の比較的大きい高誘電損失材料が好適に用いられる。以下、このような高誘電損失材料を、マイクロ波吸収材料と言う。
【００４７】
マイクロ波吸収材料としては、例えば、インジウムティンオキサイド（ＩＴＯ）、インジウム、すず、ＳｉＣ（炭化ケイ素）、Ｃｒ２Ｏ３、二酸化マンガン、ＰＺＴ等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を混合して用いることができる。これらの材料を含む発熱層９７Ｂでは、マイクロ波が照射されたときに、分子が激しく運動し、この分子同士の摩擦によって自己発熱する。これにより、定着ローラ９１の外周面を、必要な温度に迅速に昇温することができる。
また、これらの材料の中でも、マイクロ波吸収材料は、ＳｉＣが好適である。ＳｉＣは、マイクロ波の照射により、特に効率よく発熱する。また、熱伝導率が大きいため、比較的低い強度のマイクロ波を用いても、必要な温度に迅速かつ均一に昇温することができる。また、ＳｉＣは、耐熱性に優れているという利点もある。
【００４８】
このようなマイクロ波吸収材料を含む発熱層９７Ｂは、例えば、マイクロ波吸収材料を円筒状に成形し、これを基部９７Ａに嵌め合わせる方法、粒状のマイクロ波吸収材料を、基部の外周面に供給し、圧縮成形する方法、各種成膜法により、基部９７Ａの外周面にマイクロ波吸収材料を成膜する方法、マイクロ波吸収材料の粉末を他の基材に混ぜて整形する方法等により形成することができる。
このうち、発熱層９７Ｂは、粒状のマイクロ波吸収材料を圧縮成形してなる層で構成されるのが好ましい。このような方法によれば、比較的厚さの厚い層を効率よく安価に形成することができる。
【００４９】
ところで、本実施形態では、発熱層９７Ｂが、基部９７Ａと弾性層９７Ｃとの間に設けられている。このため、定着ローラ９１が記録媒体Ｐを加圧した際に、弾性層９７Ｃが圧縮されることにより、発熱層９７Ｂに加わる応力が低減する。これにより、例えば、機械的強度が低い発熱層９７Ｂであっても、その耐久性を確保することができる。
発熱層９７Ｂの厚さは、特に限定されないが、０．５〜５ｍｍ程度であるのが好ましく、１〜２ｍｍ程度であるのがより好ましい。これにより、発熱層９７Ｂにおいて、トナーを溶解するのに必要な発熱量を得ることができるとともに、十分な機械的強度を確保することができる。
【００５０】
なお、発熱層９７Ｂの厚さが前記下限値より薄い場合、マイクロ波吸収材料の種類によっては、発熱層９７Ｂを透過するマイクロ波の割合が大きくなるおそれがある。この場合、十分な発熱量が得られない可能性がある。一方、発熱層９７Ｂの厚さを前記上限値より厚くしてもよいが、それに見合った効果は得られず、マイクロ波吸収材料の使用量が無駄に多くなるだけでなく、定着ローラ９１の柔軟性（弾性）が低下するおそれがある。
【００５１】
発熱層９７Ｂの外周面上には、弾性層９７Ｃが形成されている。定着ローラ９１は、この弾性層９７Ｃの弾性により、ニップ部Ｎの幅を大きいものとし、優れた定着性を発揮し、高品位な画像を得ることができる。
弾性層９７Ｃを構成する材料（弾性材料）としては、特に限定されないが、例えば、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、エチレン−プロピレンゴム、ヒドリンゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴムのような各種ゴム材料（特に加硫処理したもの）や、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、トランスポリイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマーが挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を混合して用いることができる。これらの中でも、弾性層９７Ｃを構成する材料としては、例えば、Ｓｉゴム、ＥＰＤＭ、フッ素ゴムなどを好適に用いることができる。
【００５２】
また、弾性層９７Ｃは、マイクロ波吸収材料を含有しているのが好ましい。これにより、この弾性層９７Ｃに含まれるマイクロ波吸収材料が、発熱層９７Ｂを透過して弾性層９７Ｃに照射されたマイクロ波を吸収して熱を発生する。そして、この熱が、発熱層９７Ｂで発生する熱に加わることにより、定着ローラ９１を定着に必要な温度に迅速に昇温させることができる。また、発熱層９７Ｂを透過したマイクロ波を、定着ローラ９１を加熱するエネルギーとして有効に利用することができる。このため、トナー像Ｔを記録媒体Ｐに定着するのに要するエネルギーの低減を図ることができる。
なお、マイクロ波吸収材料としては、前述の発熱層９７Ｂの材料と同様のものを挙げることができる。
【００５３】
また、マイクロ波吸収材料を含有する弾性層９７Ｃの形態としては、マトリックスとなる弾性材料中に、粒状のマイクロ波吸収材料が分散されたものが好適である。かかる弾性層９７Ｃは、例えば、分散媒に弾性材料とマイクロ波吸収材料とを分散させた処理液を調製し、この処理液を発熱層９７Ｂの外周面に供給し、その後分散媒を除去することにより形成することができる。かかる方法により、粒状のマイクロ波吸収材料（マイクロ波吸収粒子）を弾性材料中に分散させてなる弾性層９７Ｃを、比較的容易に形成することができる。
【００５４】
この場合、弾性層９７Ｃにおけるマイクロ波吸収材料の含有量は、１〜１０ｗｔ％程度であるのが好ましく、１〜５ｗｔ％程度であるのがより好ましい。これにより、弾性層９７Ｃを、その柔軟性および耐久性を十分に確保しつつ、マイクロ波を吸収して十分な熱量で発熱するようにすることができる。
また、弾性層９７Ｃの厚さは、後述する加圧ローラ９２の弾性層９８Ｂの厚さより小さいのが好ましい。これにより、弾性層９７Ｃの耐久性と、発熱層９７Ｂから定着ローラ９１の外周面への熱伝導性とを優れたものとすることができる。
なお、弾性層９７Ｃの厚さは、特に限定されないが、例えば、０．５〜３ｍｍ程度であるのが好ましく、０．５〜１．５ｍｍ程度であるのがより好ましい。
【００５５】
弾性層９７Ｃの外周面上には、離型層９７Ｄが形成されている。
離型層９７Ｄを構成する材料（離型材料）としては、例えば、フッ素ゴムや、パーテトラフロロエチレン（ＰＴＦＥ）、パーフルオロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ）などのフッ素樹脂を好適に用いることができる。
また、離型層９７Ｄは、マイクロ波吸収材料を含有しているのが好ましい。これにより、この離型層９７Ｄに含まれるマイクロ波吸収材料が、弾性層９７Ｃを透過して離型層９７Ｄに照射されたマイクロ波を吸収して熱を発生する。そして、この熱が、発熱層９７Ｂで発生する熱に加わることにより、定着ローラ９１を定着に必要な温度に迅速に昇温させることができる。また、発熱層９７Ｂおよび弾性層９７Ｃを透過したマイクロ波を、定着ローラ９１を加熱するエネルギーとして有効に利用することができる。このため、トナー像Ｔを記録媒体Ｐに定着するのに要するエネルギーの低減を図ることができる。
【００５６】
なお、マイクロ波吸収材料には、前述の発熱層９７Ｂを構成する材料（マイクロ波吸収材料）と同様のものを用いることができる。
また、マイクロ波吸収材料を含有する離型層９７Ｄの形態としては、マトリックスとなる離型材料中に、粒状のマイクロ波吸収材料が分散されたものが好適である。かかる離型層９７Ｄは、例えば、分散媒に離型材料とマイクロ波吸収材料とを分散させた処理液を調製し、この処理液を弾性層９７Ｃの外周面に供給し、その後分散媒を除去することにより形成することができる。かかる方法により、粒状のマイクロ波吸収材料（マイクロ波吸収粒子）を離型材料中に分散させてなる離型層９７Ｄを、比較的容易に形成することができる。
【００５７】
この場合、離型層９７Ｄにおけるマイクロ波吸収材料の含有量は、０．５〜５ｗｔ％程度であるのが好ましく、０．５〜２ｗｔ％程度であるのがより好ましい。これにより、離型層９７Ｄを、その柔軟性および強度を十分に確保しつつ、マイクロ波を吸収して十分な熱量で発熱するようにすることができる。
また、離型層９７Ｄの厚さは、１０〜８０μｍ程度であるのが好ましく、２０〜５０μｍ程度であるのがより好ましい。これにより、離型層９７Ｄに必要な強度を保ちつつ、弾性層９７Ｃの弾性を十分に発揮させることができる。
【００５８】
以上のような定着ローラ９１に圧接する加圧ローラ９２は、円柱状をなし、ハウジングの内部に配設されている。
加圧ローラ９２は、図２〜図４に示すように、円柱体９８と、円柱体９８の軸を貫通するように設けられた回転軸９９とを有する。また、回転軸９９は、ハウジング９４Ａに固定された一対の軸受１００、１００により回転可能に支持されている。これにより、加圧ローラ９２は、回転軸９９を回転中心として回転可能になっている。
【００５９】
また、図２に示すように、軸受１００には、略コ字状の加圧レバー１０１が、開放側が定着ローラ９１側となるように係合されている。さらに、この加圧レバー１０１の一端部には、他端部がハウジングの内壁面に取り付けられた加圧スプリング１０２の一端部が取り付けられている。この加圧スプリング１０２の弾性力によって、加圧レバー１０１および軸受１００は定着ローラ９１側に付勢される。そして、軸受１００に支持された加圧ローラ９２は、定着ローラ９１に圧接されることとなる。
【００６０】
加圧ローラ９２が有する円柱体９８は、円柱状をなす金属製の基部（芯金）９８Ａと、基部９８Ａの外周面を覆う弾性層９８Ｂと、弾性層９８Ｂの外周面を覆う離型層９８Ｃとを有している。
弾性層９８Ｂを構成する材料としては、例えば、Ｓｉゴム、ＥＰＤＭ、フッ素ゴム等を好適に用いることができる。
【００６１】
また、弾性層９８Ｂの厚さは、０．３〜１０ｍｍ程度であるのが好ましく、０．６〜８ｍｍ程度であるのがより好ましい。これにより、弾性層９８Ｂの耐久性を優れたものとしつつ、ニップ部Ｎの幅を十分なものとすることができる。
また、離型層９８Ｃを構成する材料としては、例えば、ＰＴＦＥ、ＰＦＡなどを好適に用いることができる。
また、離型層９８Ｃの厚さは、１０〜８０μｍ程度であるのが好ましく、２０〜５０μｍ程度であるのがより好ましい。これにより、離型層９８Ｃに必要な強度を保ちつつ、弾性層９８Ｂの弾性を十分に発揮させることができる。
【００６２】
定着ローラ９１（筒体９７）の内側には、図４に示すように、マイクロ波照射ユニット９３が配設されている。
このマイクロ波照射ユニット９３は、図５に示すように、マイクロ波を発生させるマイクロ波形成部９３１と、形成したマイクロ波を所定の方向に照射するマイクロ波照射部９３２とを有している。このように、マイクロ波を発生させる部位（マイクロ波形成部９３１）と、マイクロ波を照射する部位（マイクロ波照射部９３２）とを分けることにより、マイクロ波を照射する部位の小型化を図ることができる。このため、マイクロ波を照射する部位を配設する際の自由度を高めることができる。
【００６３】
マイクロ波形成部９３１は、図５に示すように、マイクロ波の基準信号を形成する発振器（発振部）９３９と、発振器９３９で形成されたマイクロ波を増幅する増幅器(増幅部)９４０と、増幅器９４０に逆流するマイクロ波（マイクロ波の照射対象からの反射波）を遮蔽するとともに、順方向に流れるマイクロ波を放射パターン９３５に出力するアイソレータ９４３とを有している。
【００６４】
一方、マイクロ波照射部９３２は、図６に示すように、誘電体材料で構成された基板９３４と、基板９３４の表面に設けられ、導電性材料で構成された放射パターン（放射部）９３５と、反射器（集中部）９３６とを有している。
アイソレータ９４３は、固定軸９５に設けられた図示しない貫通孔内に挿通したリードを介して、放射パターン９３５と電気的に接続されている。そして、アイソレータ９４３から出力されたマイクロ波が、リードを介して放射パターン９３５に入力され、これにより、放射パターン９３５からマイクロ波が発生する。
【００６５】
発振器９３９としては、例えば、各種弾性表面波（ＳＡＷ）発振器、マグネトロン、クライスロン、ジャイロトロンのような各種マイクロ波発振器等が挙げられるが、特に、弾性表面波発振器が好適に用いられる。弾性表面波発振器は、前述のマイクロ波発振器等の他の発振器に比べて小型であるため、定着装置９０の内容積を小さく抑えることができる。これにより、定着装置９０の小型化を図ることができる。
【００６６】
また、弾性表面波発振器は、発振の立ち上がりが急峻であることから、これを発振器として用いることにより、マイクロ波照射ユニット９３の動作をオン状態としてから発熱層９７Ｂが発熱するまでの時間を短縮することができる。これにより、ニップ部Ｎを形成する定着ローラ９１の外周面を、トナー像Ｔの定着に必要な温度に迅速に昇温させることができる。
【００６７】
弾性表面波発振器としては、例えば、水晶、サファイア、ホウ酸リチウム、リン酸アルミニウム、酸化テルル、ニオブ酸カリウム、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、ニオブ酸カリウム、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸バリウム等の圧電材料で構成された層（圧電体層）の表面または内部に、圧電体層を励振するための電極（Interdigital Transducer：ＩＤＴ）を形成してなるものが挙げられる。
このような弾性表面波発振器では、電極を介して圧電体層に高周波電圧を印加することにより、圧電体層の表面に逆圧電効果による変位を生じさせ、この変位に伴ってマイクロ波のような電磁波を発生させることができる。
【００６８】
また、弾性表面波発振器は、特に、上記のような圧電体層とダイヤモンド層とを積層したダイヤモンド弾性表面波発振器を用いるのが好ましい。ダイヤモンド弾性表面波発振器は、定着ローラ９１の加熱用途に使用される波長のマイクロ波を発振することができる。さらに、発振するマイクロ波の周波数帯域が狭いため、前記波長のマイクロ波を効率よく発振する。このため、定着ローラ９１の外周面の昇温に必要な電力を最小限とすることができる。
【００６９】
なお、発振器９３９が形成するマイクロ波の周波数は、１．５〜５ＧＨｚ程度であるのが好ましく、２〜３ＧＨｚ程度であるのがより好ましい。このような周波数帯域のマイクロ波を用いることにより、マイクロ波が照射された領域において、マイクロ波吸収材料にマイクロ波が効率よく吸収される。このため、マイクロ波吸収材料を効率よく加熱することができる。
【００７０】
マイクロ波照射部９３２は、図６および図７に示すように、定着ローラ９１（筒体９７）の内側に配設され、支持部材９３３によって固定軸９５に固定されている。これにより、筒体９７が回転しても、マイクロ波照射部９３２は回転せず、一定の位置にマイクロ波を照射することができる。なお、本実施形態では、図４に示すように、定着ローラ９１のニップ部Ｎ近傍に向けてマイクロ波を照射するように、マイクロ波照射部９３２が固定されている。
【００７１】
基板９３４は、誘電体材料で構成され、放射パターン９３５を支持するものであり、放射パターン９３５の表面がニップ部Ｎ側に向くように、支持部材９３３により固定軸９５に連結されている。
放射パターン９３５は、略矩形状のパターンを複数直列に並べたパターンで形成されている。この放射パターン９３５において、略矩形状のパターンの一辺の長さは、放射するマイクロ波の波長と基板９３４の誘電率に応じて設定される。例えば、基板９３４の誘電率が４、発生させるマイクロ波の波長１２２ｍｍである場合、パターンの一辺の長さは１５ｍｍに設定する。
【００７２】
基板９３４の放射パターン９３５が形成された面と反対側の面上には、略全面にわたって、導電性材料で構成された接地パターン９３７が形成されている。この接地パターン９３７の一端は、電気的に接地されている。
このような基板９３４、放射パターン９３５および接地パターン９３７により、マイクロ波を放射するアンテナが構成されている。
【００７３】
反射器９３６は、支持部材９３３によって、基板９３４と固定軸９５との間に固定されている。
反射器９３６は、円弧状をなす板材によって構成され、円弧の凹面が、マイクロ波を照射すべき方向（本実施形態では、定着ローラ９１のニップ部Ｎ近傍方向）に向かって開口するように配設されている。
【００７４】
また、円弧状をなす板材は、導電性材料で構成されている。このような反射器９３６によれば、放射パターン９３５の表面に対する側面方向およびニップ部Ｎ側と反対方向に放射されたマイクロ波を、反射器９３６の凹面で効率よく反射させ、ニップ部Ｎ側で集中させることができる。これにより、この方向に放射されたマイクロ波を、発熱層９７Ｂのニップ部Ｎ近傍に対応する領域を発熱させるエネルギーとして有効に利用することができる。
【００７５】
ここで、この反射器９３６で反射されたマイクロ波が集中する位置は、放射パターン９３５から放射されるマイクロ波の波長、反射器９３６の曲率、放射パターン９３５と反射器９３６の凹面との距離等によって決まる。したがって、これらパラメータが、マイクロ波が集中する位置が、定着ローラ９１の加熱すべき領域（本実施形態では、発熱層９７Ｂのニップ部Ｎ近傍に対応する領域）となるように、適宜設定されるのが好ましい。
【００７６】
また、反射器９３６の端部には、その表面が反射器９３６の凹面と連続するように遮蔽板９３８が接続されている。遮蔽板９３８は、金属等のマイクロ波を反射する材料で構成された板材によって構成されている。これにより、放射パターン９３５の側面方向に放射されたマイクロ波のうち、反射器９３６によってニップ部Ｎ側に方向転換できないマイクロ波を反射させ、このマイクロ波がハウジング９４Ａ、９４Ｂの外に漏洩するのを防止することができる。なお、遮蔽板９３８は、マイクロ波を吸収する材料によって構成するようにしてもよい。
【００７７】
このようなマイクロ波照射ユニット９３では、発振器９３９がマイクロ波の基準信号を発振し、このマイクロ波が増幅器９４０に出力される。増幅器９４０は、入力されたマイクロ波（基準信号）を、マイクロ波吸収材料が振動する高周波出力レベルまで増幅し、アイソレータ９４３に出力する。そして、アイソレータ９４３に入力されたマイクロ波のうち、順方向に流れるマイクロ波は放射パターン９３５に出力され、放射パターン９３５から放射される。
【００７８】
放射されたマイクロ波のうち、ニップ部Ｎ側に進行するマイクロ波は、定着ローラ９１（基部９７Ａ）の内周面から入射して基部９７Ａを透過し、発熱層９７Ｂに吸収される。
一方、放射パターン９３５の表面に対する側面方向およびニップ部Ｎと反対方向に進行するマイクロ波は、反射器９３６および遮蔽板９３８で反射される。このうち反射器９３６で反射されたマイクロ波は、定着ローラ９１（基部９７Ａ）の内周面から入射して基部９７Ａを透過し、発熱層９７Ｂのニップ部Ｎ近傍に対応する領域で焦点を結ぶ。
なお、この画像形成装置１０には、外装ハウジングの開閉蓋が開放されたときに、マイクロ波照射ユニット９３の動作をＯＦＦとするインターロック機能が備えられているのが好ましい。これにより、画像形成装置１０の駆動中に誤って開閉蓋を開放してしまい、マイクロ波の外部への漏洩が防止され、高い安全性を得ることができる。
【００７９】
また、特に、発振器９３９が弾性表面波発振器である場合、発振の立ち上がり、および、立ち下がりが急峻であるため、開閉蓋が開放された瞬間にマイクロ波の発振が停止され、また、開閉蓋が閉じられ、インターロックが解除されると、直ちにマイクロ波を発振させることができる。したがって、より高い安全性を得ることができるとともに、ウォーミングアップ時間を短縮することができる。
【００８０】
以上のような定着装置９０を構成する各部のうち、少なくともマイクロ波を照射するマイクロ波照射部９３２は、ハウジング９４Ａ、９４Ｂ内に収容されている。
ハウジング９４Ａ、９４Ｂは、マイクロ波を透過させ難い材料によって構成されたシールド層を有している。ハウジング９４Ａ、９４Ｂが、このようなシールド層を有していることにより、マイクロ波照射部９３２から放射されたマイクロ波が外部に漏出するのが防止される。これにより、このマイクロ波が、誘電体である人体、または他の周辺電子機器に、影響を与えるのを防止することができる。
【００８１】
なお、ハウジング９４Ａ、９４Ｂは、このようなシールド層によって全体が構成されたものであってもよく、樹脂等よりなる基材の表面にシールド層を被覆したもの、シールド層を基材として、この表面に樹脂等を被覆したものであってもよい。
マイクロ波を透過させ難い材料としては、具体的には、マイクロ波を反射するもの、または、マイクロ波を吸収するものが用いられる。
【００８２】
マイクロ波を反射する材料としては、電磁波を反射し得る材料であれば特に限定されないが、例えば、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｆｅ等の金属、またはこれらの金属を含有する合金（例えば、ステンレス鋼）等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
また、これら金属によって構成されるシールド層の形態としては、薄膜形状、メッシュ形状等が挙げられる。
なお、本実施形態では、マイクロ波照射部９３２が定着ローラ９１の内側に配設されているので、照射されたマイクロ波が基部９７Ａや発熱層９７Ｂ等の定着ローラ９１の各部で遮蔽され易い。このため、定着ローラ９１の外部に漏れ出るマイクロ波の強度を低下させることができ、定着装置９０の安全性をより高めることができるという利点もある。
【００８３】
次に、このような定着装置９０の動作（作用）について説明する。
この定着装置９０では、加圧ローラ９２の回転軸９９を回転駆動すると、加圧ローラ９２の円柱体９８が回転し、これに追従して、定着ローラ９１の筒体９７が固定軸９５と独立して回転する。これにより、記録媒体Ｐが、ハウジング９４Ａ、９４Ｂの給紙口９４１からハウジング９４Ａ、９４Ｂの内部に供給され、定着ローラ９１および加圧ローラ９２の圧接により形成されるニップ部Ｎを通過した後、排出口９４２からハウジング９４Ａ、９４Ｂの外部に排出されるように走行する。
【００８４】
また、マイクロ波照射ユニット９３をオン状態にすると、マイクロ波形成部９３１が、マイクロ波を形成する。マイクロ波形成部９３１によって形成されたマイクロ波は、リードを介して放射パターン９３５に出力され、放射パターン９３５から放射される。放射されたマイクロ波のうち、ニップ部Ｎ側に進行するマイクロ波は、基部９７Ａに内周面から入射して基部９７Ａを透過し、発熱層９７Ｂに照射される。また、放射パターン９３５の側面側およびニップ部Ｎ側と反対側に進行するマイクロ波は、反射器９３６で反射され、発熱層９７Ｂのニップ部Ｎ近傍に対応する領域で焦点を結ぶ。これにより、発熱層９７Ｂのマイクロ波を照射された領域は、マイクロ波を吸収して発熱する。
【００８５】
ここで、発熱層９７Ｂで吸収されず、透過したマイクロ波は、弾性層９７Ｃに照射される。このとき、弾性層９７Ｃがマイクロ波吸収材料を含む場合には、弾性層９７Ｃがマイクロ波を吸収して発熱する。また、弾性層９７Ｃで吸収されず、透過したマイクロ波は、離型層９７Ｄに照射される。このとき、離型層９７Ｄがマイクロ波吸収材料を含む場合には、離型層９７Ｄがマイクロ波を吸収して発熱する。そして、これら発熱層９７Ｂ、弾性層９７Ｃおよび離型層９７Ｄで発生した熱は、定着ローラ９１の外周面のニップ部Ｎ近傍に伝達し、この領域を定着に必要な温度に昇温させる。
このような状態で、定着ローラ９１が回転すると、この昇温された領域がニップ部Ｎに移動する。そして、ニップ部Ｎにトナー像Ｔを担持した記録媒体Ｐを通過させると、トナー像Ｔが加熱されて溶解するとともに、定着ローラ９１と加圧ローラ９２とが圧接することにより、トナー像Ｔが記録媒体Ｐに定着される。
【００８６】
以上のように、この定着装置９０では、定着ローラ９１が有する発熱層９７Ｂのニップ部Ｎ近傍に対応する領域にマイクロ波を照射し、この領域のマイクロ波吸収材料を自己発熱させることによって、ニップ部を形成する定着ローラの外周面の温度を、定着に必要な温度に昇温させる。そして、発熱源が定着ローラの一部を構成していることにより、空気等の媒体を介さず定着ローラの外周面を加熱することができる。このため、ニップ部を形成する定着ローラ９１の外周面を、定着に必要な温度に迅速に昇温させることができる。その結果、ウォーミングアップ時間の短縮化を図ることができる。
【００８７】
また、マイクロ波を、ニップ部近傍に対応する領域に局所的に照射した場合、ニップ部近傍以外の領域はほとんど加熱されない。このため、マイクロ波が、ニップ部の加熱のために有効に利用されることとなり、トナー像Ｔを記録媒体Ｐに定着させるのに要するエネルギーを抑制することができる。
また、マイクロ波照射部９３２が、定着ローラ９１の内側に配設されている場合には、マイクロ波照射ユニット９３が占めるスペースを小さくすることができる。これにより、定着装置の小型化を図ることができる。
【００８８】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の定着装置の第２実施形態について説明する。
図８は、本発明の定着装置の第２実施形態を模式的に示す断面図である。
以下、第２実施形態について、前記第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図８に示す定着装置９０は、マイクロ波照射ユニット９３のマイクロ波照射部９３２が、定着ローラ９１の外側に配設された以外は、前記第１実施形態にかかる定着装置と同様である。
【００８９】
すなわち、本実施形態では、マイクロ波照射ユニット９３のマイクロ波照射部９３２が、ハウジング９４Ａ、９４Ｂ内の定着ローラ９１の外側に配設されている。具体的には、マイクロ波照射部９３２は、記録媒体Ｐの走行方向の上流側に、かつ、記録媒体Ｐよりも上方（定着ローラ側）となるように配設されている。
また、マイクロ波照射部９３２が備える基板９３４は、放射パターン９３５の表面が、発熱層９７Ｂのニップ部Ｎ近傍に対応する領域に向くように配設されている。
【００９０】
さらに、反射器９３６は、その凹面で反射されるマイクロ波が、発熱層９７Ｂのニップ部Ｎ近傍に対応する領域で焦点を結ぶように配設されている。
また、マイクロ波照射部９３２は、定着ローラ９１の他、記録媒体Ｐに担持されたトナー像Ｔにもマイクロ波が照射されるよう構成されている。
また、定着ローラ９１において、基部９７Ａは、マイクロ波を反射させる材料で構成されているのが好ましい。これにより、発熱層９７Ｂで吸収されずに透過したマイクロ波が、基部９７Ａで反射されて、再び発熱層９７Ｂに到達する。このため、発熱層９７Ｂにマイクロ波が吸収される確率が増大し、発熱層９７Ｂで発生する熱量が大きくなる。これにより、ニップ部Ｎを形成する定着ローラ９１の外周面を、定着に必要な温度に、より迅速に昇温させることができる。また、マイクロ波のエネルギーを有効に利用することができるので、トナー像Ｔを記録媒体Ｐに定着するのに要するエネルギーのさらなる抑制を図ることができる。
【００９１】
基部９７Ａを構成する材料、すなわち、マイクロ波を反射させる材料としては、例えば、電磁波を反射し得る材料であれば特に限定されないが、例えば、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｆｅ等の金属、またはこれらの金属を含有する合金（例えば、ステンレス鋼）等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００９２】
また、基部９７Ａを、マイクロ波を反射させる材料で構成する代わりに、基部９７Ａと発熱層９７Ｂとの間に、マイクロ波を反射するマイクロ波反射層を設けるようにしてもよい。かかる構成においても、発熱層９７Ｂを透過したマイクロ波が、マイクロ波反射層で反射されて、再び発熱層９７Ｂに到達することができる。このため、基部９７Ａをマイクロ波を反射させる材料で構成した場合と同様の効果を得ることができる。
【００９３】
なお、この場合には、基部９７Ａを構成する材料は特に問わないので、基部９７Ａを構成する材料の選択の幅を広げることができる。例えば、基部９７Ａを、セラミック等の比較的熱伝導率が低い材料で構成することにより、発熱層９７Ｂで発生した熱が、基部９７Ａを介して外部に逃げるのが防止される。このため、定着ローラ９１の外周面を定着に必要な温度に迅速に昇温させることができる。
【００９４】
次に、このような定着装置９０の動作（作用）について説明する。
この定着装置９０では、マイクロ波照射ユニット９３をオン状態にすると、マイクロ波形成部９３１が、マイクロ波を形成する。マイクロ波形成部９３１によって形成されたマイクロ波は、リードを介して放射パターン９３５に出力され、放射パターン９３５から放射される。放射されたマイクロ波のうち、ニップ部Ｎ側に進行するマイクロ波は、定着ローラ９１（離型層９７Ｄ）の外周面から入射して離型層９７Ｄおよび弾性層９７Ｃを順次透過し、発熱層９７Ｂに照射される。また、放射パターン９３５の表面に対する側面側およびニップ部Ｎ側と反対側に進行するマイクロ波は、反射器９３６で反射され、定着ローラ９１（離型層９７Ｄ）に外周面から入射して、離型層９７Ｄおよび弾性層９７Ｃを順次透過し、発熱層９７Ｂのニップ部Ｎ近傍に対応する領域で焦点を結ぶ。これにより、発熱層９７Ｂのマイクロ波を照射された領域は、マイクロ波を吸収して発熱する。
また、離型層９７Ｄがマイクロ波吸収材料を含む場合には、離型層９７Ｄがマイクロ波を吸収して発熱する。また、弾性層９７Ｃがマイクロ波吸収材料を含む場合には、弾性層９７Ｃがマイクロ波を吸収して発熱する。
【００９５】
ここで、発熱層９７Ｂで吸収されず透過したマイクロ波は、基部９７Ａで反射され、再び発熱層９７Ｂに照射される。このため、発熱層９７Ｂにおけるマイクロ波の吸収率が向上し、発熱量が増大する。そして、発熱層９７Ｂ、弾性層９７Ｃおよび離型層９７Ｄで発生した熱は、定着ローラ９１の外周面のニップ部Ｎ近傍に伝達し、この領域を定着に必要な温度に昇温させる。
このような状態で、定着ローラ９１が回転すると、この昇温された領域がニップ部Ｎに移動する。そして、ニップ部Ｎにトナー像Ｔを担持した記録媒体Ｐを通過させると、トナー像Ｔが加熱されて溶解するとともに、定着ローラ９１と加圧ローラ９２とが圧接することにより、トナー像Ｔが記録媒体Ｐに定着される。
【００９６】
また、記録媒体Ｐに担持されたトナー像Ｔにマイクロ波が照射された場合、トナー像Ｔはマイクロ波を吸収して発熱する。このため、トナー像Ｔを担持した記録媒体Ｐがニップ部Ｎを通過して加熱される際、トナー像Ｔが溶解するのに要する時間をより短縮することができる。したがって、ニップ部Ｎに、より速い速度で記録媒体Ｐを通過させても、トナー像Ｔを確実に溶解し、記録媒体Ｐに定着させることができる。その結果、印字速度の向上を図ることができる。
【００９７】
以上のような第２実施形態においても、前記第１実施形態と同様の作用・効果が得られる。
また、この第２実施形態では、特に、マイクロ波照射部９３２が定着ローラ９１の外側に配設されているので、マイクロ波照射部９３２の大きさを、定着ローラ９１の内容積に制限されずに、自由に設計することができるという効果も得られる。
【００９８】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の定着装置の第３実施形態について説明する。
図９は、本発明の定着装置の第３実施形態を示す模式的断面図である。
以下、第３実施形態について、前記第１実施形態および前記第２実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図９に示す定着装置９０は、加圧ローラ９２が、基部９８Ａと弾性層９８Ｂとの間に発熱層９８Ｄを有する以外は、前記第２実施形態にかかる定着装置と同様である。
【００９９】
すなわち、本実施形態では、加圧ローラ９２の円柱体９８は、円柱状をなす基部９８Ａと、基部９８Ａの外周面を覆うように設けられた発熱層９８Ｄと、発熱層９８Ｄの外周面を覆うように設けられた弾性層９８Ｂと、弾性層９８Ｂの外周面を覆うように設けられた離型層９８Ｃとを有している。
発熱層９８Ｄの構成は、定着ローラ９１における発熱層９７Ｂと同様である。
また、マイクロ波照射部９３２は、定着ローラ９１の他、加圧ローラ９２にもマイクロ波が照射されるよう構成されている。
【０１００】
加圧ローラ９２が、上記のような発熱層９８Ｄを有していると、マイクロ波照射ユニット９３から出射されたマイクロ波のうち、加圧ローラ９２に到達したマイクロ波を発熱層９８Ｄが吸収する。これにより、発熱層９８Ｄが発熱し、この熱によって加圧ローラ９２の外周面が加熱される。この状態で、加圧ローラ９２が回転すると、外周面のうちの加熱された領域がニップ部Ｎに移動する。そして、ニップ部Ｎにトナー像Ｔを担持した記録媒体Ｐを通過させると、定着ローラ９１の発熱量に加圧ローラ９２の発熱量が加わり、トナー像Ｔをより速やかに溶解することができる。これにより、ウォーミングアップ時間のさらなる短縮化を図ることができる。また、ニップ部Ｎに、より速い速度で記録媒体Ｐを通過させても、トナー像Ｔを確実に溶解し、記録媒体Ｐに定着させることができる。その結果、印字速度の向上を図ることができる。
【０１０１】
また、定着ローラ９１から外れて放射されたマイクロ波を、トナー像Ｔを溶解させるエネルギーとして、有効に利用することができる。
なお、基部９８Ａは、マイクロ波を反射する材料で構成されているのが好ましい。これにより、発熱層９８Ｄで吸収されずに透過したマイクロ波が、基部９８Ａで反射されて、再び発熱層９８Ｄに到達する。このため、発熱層９８Ｄにマイクロ波が吸収される確率が増大し、発熱層９８Ｄで発生する熱量が大きくなる。これにより、ニップ部Ｎを形成する加圧ローラ９２の外周面を、定着に必要な温度に、より迅速に昇温させることができる。また、マイクロ波のエネルギーを有効に利用することができる。
基部９８Ａを構成する材料、すなわち、マイクロ波を反射させる材料としては、前述の基部９７Ａを構成する材料として列挙した各種の金属または合金等を用いることができる。
【０１０２】
また、基部９８Ａを、マイクロ波を反射する材料で構成する代わりに、基部９８Ａと発熱層９８Ｄとの間に、マイクロ波を反射するマイクロ波反射層を設けるようにしてもよい。かかる構成においても、発熱層９８Ｄを透過したマイクロ波が、マイクロ波反射層で反射されて、再び発熱層９８Ｄに到達することができる。このため、基部９８Ａをマイクロ波を反射させる材料で構成した場合と同様の効果を得ることができる。
【０１０３】
なお、この場合には、基部９８Ａを構成する材料は特に問わないので、基部９８Ａを構成する材料の選択の幅を広げることができる。例えば、基部９８Ａを、セラミック等の比較的熱伝導率が低い材料で構成することにより、発熱層９８Ｄで発生した熱が、基部９８Ａを介して外部に逃げるのが防止される。このため、加圧ローラ９２の外周面を迅速に昇温させることができる。
【０１０４】
以上のような第３実施形態においても、前記第１実施形態および前記第２実施形態と同様の作用・効果が得られる。
また、この第３実施形態では、特に、加圧ローラ９２が発熱層９８Ｄを有しているので、ニップ部Ｎにおいてトナー像Ｔを加熱するための発熱量が増大する。このため、より短時間で確実にトナー像Ｔの定着を行うことができる。
【０１０５】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の定着装置の第４実施形態について説明する。
図１０は、本発明の定着装置の第４実施形態を示す模式的断面図である。
以下、第４実施形態について、前記第１実施形態〜前記第３実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図１０に示す定着装置９０は、マイクロ波照射部９３２が定着ローラ９１の内側と外側の双方に設けられている以外は、前記第３実施形態にかかる定着装置と同様である。
【０１０６】
すなわち、本実施形態では、マイクロ波照射部９３２が、２つのマイクロ波照射部（マイクロ波照射部９３２Ａとマイクロ波照射部９３２Ｂ）を有している。そして、図１０に示すように、定着ローラ９１の内側にマイクロ波照射部９３２Ａが配設され、定着ローラ９１の外側にマイクロ波照射部９３２Ｂが配設されている。
このうち、マイクロ波照射部９３２Ａは、定着ローラ９１のニップ部Ｎ近傍に向けてマイクロ波を照射するように固定されている。
【０１０７】
一方、マイクロ波照射部９３２Ｂは、定着ローラ９１のうち、定着ローラ９１の回転方向におけるニップ部Ｎより上流側の領域に向けて、マイクロ波を照射するように固定されている。
そして、このようなマイクロ波照射部９３２は、定着ローラ９１のニップ部Ｎからその上流側の比較的広範囲にわたる領域に向けて、マイクロ波を照射するよう構成されている。
【０１０８】
ここで、マイクロ波照射部９３２は、定着ローラ９１のマイクロ波を照射される領域が、定着ローラ９１の回転速度に応じて変化するのが好ましい。これにより、定着ローラ９１の回転速度によらず、定着ローラ９１のマイクロ波を照射された領域が回転して、ニップ部Ｎに移動するまでの時間と、発熱層９７Ｂが発熱し、この熱が定着ローラ９１の外周面に伝達されるまでの時間とをほぼ等しくすることができる。
【０１０９】
マイクロ波照射部９３２によるマイクロ波の照射領域は、定着ローラ９１の回転速度に応じて、マイクロ波照射部９３２Ａの動作およびマイクロ波照射部９３２Ｂの動作の少なくとも一方を制御することにより変化させることができる。
例えば、定着ローラ９１の回転速度が特に大きい場合には、各マイクロ波照射部９３２Ａ、９３２Ｂの双方を動作させる。これにより、定着ローラ９１の比較的広範囲にわたって、マイクロ波を照射することができる。その結果、発熱層９７Ｂの発熱量が増大し、定着ローラ９１の外周面が所定の温度に昇温するまでの時間を短縮することができる。
【０１１０】
一方、定着ローラ９１の回転速度が特に小さい場合には、各マイクロ波照射部９３２Ａ、９３２Ｂのうちの一方を動作させる。これにより、定着ローラ９１のマイクロ波を照射される領域が縮小する。その結果、発熱層９７Ｂの発熱量が低下し、定着ローラ９１の外周面が所定の温度に昇温するまでの時間を延長することができる。
したがって、定着ローラ９１の回転速度によらず、極大の温度に加熱された状態で、トナー像Ｔを記録媒体Ｐに定着させることができる。その結果、より短時間でかつ確実に定着工程を行うことができるとともに、定着工程で消費されるエネルギーの低減を図ることができる。
なお、定着ローラ９１のマイクロ波を照射させる領域を変化させる代わりに、照射するマイクロ波の強度を変化させるようにしてもよく、その双方を変化させるようにしてもよい。
【０１１１】
以上のような第４実施形態においても、前記第１実施形態〜前記第３実施形態と同様の作用・効果を得ることができる。
また、この第４実施形態では、特に、定着ローラ９１の回転速度によらず、定着ローラ９１の外周面が極大の温度に加熱された状態で、トナー像Ｔを記録媒体Ｐに定着させることができる。
【０１１２】
＜第５実施形態＞
次に、本発明の定着装置の第５実施形態について説明する。
図１１は、本発明の定着装置の第５実施形態を示す模式的断面図である。
以下、第５実施形態について、前記第１実施形態〜前記第４実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図１１に示す定着装置９０は、定着ローラ９１の回転速度が可変になっていて、定着ローラ９１のマイクロ波が照射される領域が、定着ローラ９１の周速に応じて移動するよう構成されている以外は、前記第１実施形態にかかる定着装置と同様である。
【０１１３】
すなわち、本実施形態では、図１１に示すように、定着ローラ９１を回転させる回転機構９０１と、加圧ローラ９２を回転させる回転機構９０２と、各回転機構９０１、９０２と電気的に接続され、定着ローラ９１と加圧ローラ９２のそれぞれの回転速度を制御する制御部９０３とを有している。
また、マイクロ波照射部９３２を固定軸９５に支持する支持部材９３３は、固定軸９５に対して回動自在に支持されている。このため、マイクロ波照射部９３２を、固定軸９５を回動中心として回動させることにより、マイクロ波の照射方向を変更することができるようになっている。なお、支持部材９３３と制御部９０３とは、電気的に接続されており、マイクロ波の照射方向は、制御部９０３により制御される。
制御部９０３では、回転機構９０１、回転機構９０２および支持部材９３３のそれぞれの動作を協調制御する。例えば、定着ローラ９１の回転速度と加圧ローラ９２の回転速度は、等速度になるように制御されるのが好ましい。これにより、ニップ部Ｎを記録媒体Ｐが円滑に通過することができる。
【０１１４】
ここで、マイクロ波照射部９３２は、定着ローラ９１のうち、定着ローラ９１の回転方向におけるニップ部Ｎより上流側の領域に向けて、マイクロ波を照射するように固定軸９５に対して支持されているのが好ましい。これにより、定着ローラ９１のマイクロ波を照射された領域が回転して、ニップ部Ｎに移動するまでの時間と、発熱層９７Ｂが発熱し、この熱が定着ローラ９１の外周面に伝達されるまでの時間との差が短縮される。その結果、定着ローラ９１の外周面が、より極大の温度に近い温度に加熱された状態で、トナー像Ｔを記録媒体Ｐに定着させることができる。したがって、より短時間でかつ確実に定着工程を行うことができるとともに、定着工程で消費されるエネルギーの低減を図ることができる。
【０１１５】
ところで、定着ローラ９１の回転速度が特に大きい場合には、定着ローラ９１の発熱層９７Ｂがマイクロ波を吸収して発熱し、この熱が外周面に伝達されたとき、この外周面がすでにニップ部Ｎを通り過ぎた後であることが想定される。この場合、定着ローラ９１のニップ部Ｎ近傍の温度が十分に昇温せず、トナー像Ｔの定着が不十分になるおそれがある。
【０１１６】
一方、定着ローラ９１の回転速度が特に小さい場合には、定着ローラ９１の発熱層９７Ｂがマイクロ波を吸収して発熱し、この熱が外周面に伝達されたとき、この外周面がニップ部Ｎに未だ到達していないという状態になることが想定される。この場合も、定着ローラ９１のニップ部Ｎ近傍の温度が十分に昇温せず、トナー像Ｔの定着が不十分になるおそれがある。
【０１１７】
かかる観点から、定着ローラ９１のマイクロ波を照射される領域の中心と、ニップ部Ｎの中心とのなす角度は、定着ローラ９１の回転速度に応じて変化するのが好ましい。これにより、定着ローラ９１の回転速度によらず、定着ローラ９１のマイクロ波を照射された領域が回転して、ニップ部Ｎに移動するまでの時間と、発熱層９７Ｂが発熱し、この熱が定着ローラ９１の外周面に伝達されるまでの時間とをほぼ等しくすることができる。その結果、定着ローラ９１の外周面が、極大の温度に加熱された状態で、トナー像Ｔを記録媒体Ｐに定着させることができる。
【０１１８】
以上のような第５実施形態においても、前記第１実施形態および第２実施形態と同様の作用・効果を得ることができる。
また、この第５実施形態では、特に、定着ローラ９１の回転速度によらず、定着ローラ９１の外周面が極大の温度に加熱された状態で、トナー像Ｔを記録媒体Ｐに定着させることができる。
【０１１９】
以上、本発明の定着装置および画像形成装置について、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、本発明の定着装置および画像形成装置を構成する各部は、同様の機能を発揮する任意のものと置換、または、その他の構成を追加することもできる。
また、定着装置の構成は、前記各実施形態で説明した複数の構成を組み合わせたものでもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】本発明にかかる画像形成装置の第１実施形態を示す全体構成の模式的断面図である。
【図２】本発明の定着装置の第１実施形態を一部破断して示す模式的断面図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図２におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】マイクロ波照射ユニットの電気的構成を示すブロック部である。
【図６】図４に示すマイクロ波照射部を示す模式的縦断面図である。
【図７】図４に示すマイクロ波照射部を示す模式的斜視図である。
【図８】本発明の定着装置の第２実施形態を示す模式的断面図である。
【図９】本発明の定着装置の第３実施形態を示す模式的断面図である。
【図１０】本発明の定着装置の第４実施形態を示す模式的断面図である。
【図１１】本発明の定着装置の第５実施形態を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
【０１２１】
１０‥‥‥画像形成装置 ２０‥‥‥感光体 ３０‥‥‥帯電ユニット ４０‥‥‥露光ユニット ５０‥‥‥現像ユニット ５０ａ‥‥‥軸 ５１‥‥‥ブラック現像装置 ５２‥‥‥マゼンタ現像装置 ５３‥‥‥シアン現像装置 ５４‥‥‥イエロー現像装置 ５５‥‥‥保持体 ５５ａ〜５５ｄ‥‥‥保持部 ６０‥‥‥一次転写ローラ ６１‥‥‥中間転写体 ７０‥‥‥中間転写ベルト ７１‥‥‥駆動ローラ ７２‥‥‥従動ローラ ７３‥‥‥基体 ７５‥‥‥クリーニングユニット ７６‥‥‥クリーニングブレード ８０‥‥‥二次転写ローラ ８２‥‥‥給紙トレイ ８４‥‥‥給紙ローラ ８６‥‥‥レジローラ ８７‥‥‥排紙ローラ対 ８８‥‥‥搬送部 ８８Ａ、８８Ｂ‥‥‥搬送ローラ対 ８８Ｃ‥‥‥搬送路 ９０‥‥‥定着装置 ９１‥‥‥定着ローラ ９２‥‥‥加圧ローラ ９３‥‥‥マイクロ波照射ユニット ９３１‥‥‥マイクロ波形成部 ９３２、９３２Ａ、９３２Ｂ‥‥‥マイクロ波照射部 ９３３‥‥‥支持部材 ９３４‥‥‥基板 ９３５‥‥‥放射パターン ９３６‥‥‥反射器 ９３７‥‥‥接地パターン ９３８‥‥‥遮蔽板 ９３９‥‥‥発振器 ９４０‥‥‥増幅器 ９４１‥‥‥給紙口 ９４２‥‥‥排出口 ９４３‥‥‥アイソレータ ９４Ａ、９４Ｂ‥‥‥ハウジング ９５‥‥‥固定軸 ９６‥‥‥軸受 ９７‥‥‥筒体 ９７Ａ‥‥‥基部 ９７Ｂ‥‥‥発熱層 ９７Ｃ‥‥‥弾性層 ９７Ｄ‥‥‥離型層 ９８‥‥‥円柱体 ９８Ａ‥‥‥基部 ９８Ｂ‥‥‥弾性層 ９８Ｃ‥‥‥離型層 ９８Ｄ‥‥‥発熱層 ９９‥‥‥回転軸 １００‥‥‥軸受 １０１‥‥‥加圧レバー １０２‥‥‥加圧スプリング Ｔ‥‥‥トナー像 Ｐ‥‥‥記録媒体 Ｎ‥‥‥ニップ部 ９０１、９０２‥‥‥回転機構 ９０３‥‥‥制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着装置および画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を採用するプリンタ、複写機、ファクシミリなどの画像形成装置には、トナーにより形成されたトナー像を未定着状態で担持する紙等の記録媒体を加熱および加圧することにより、前記トナー像を前記記録媒体に定着させる定着装置が備えられている(例えば、特許文献１参照。)。
特許文献１に記載の定着装置は、互いに圧接してニップ部を形成しつつ回転する定着ローラおよび加圧ローラと、前記定着ローラの内側に配設されたハロゲン電球等の発熱源とを有している。そして、ハロゲン電球によって発生した熱により定着ローラを加熱した状態で、未定着像を担持した記録媒体をニップ部に通過させつつ、記録媒体を加熱および加圧して、記録媒体上に形成されたトナー像を記録媒体に定着させる。
【０００３】
しかしながら、かかる定着装置では、ハロゲン電球によって発生した熱が、空気を伝導して定着ローラに伝達される。このため、定着ローラの外周面を所定の温度に昇温させるまでに時間がかかり、ウォーミングアップ時間が長くなってしまう。
また、ハロゲン電球によって発生した熱は、定着ローラ自体を加熱することの他、定着ローラの内部空間を加熱することにも使用されてしまうため、熱効率が低いという問題もある。
さらに、この種の定着装置では、より高い熱効率を得る観点から、ニップ部近傍のみが局所的に加熱されるのが好ましい。このような点から見たときにも、特許文献１に記載の定着装置では、定着ローラ全体が加熱されるため、高い熱効率を得るのが難しい。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３０２４６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、ウォーミングアップに要する時間が短く、また、定着ローラの外周面の温度を効率的に昇温させることができる定着装置、およびかかる定着装置を備え、印字速度が速く、消費電力の少ない画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の定着装置は、互いに圧接してニップ部を形成しつつ回転する定着ローラおよび加圧ローラと、前記定着ローラの外周面を加熱する加熱手段とを有し、前記定着ローラの外周面を加熱した状態で、未定着像を担持する記録媒体を前記ニップ部に通過させ、前記記録媒体を加熱・加圧することにより、前記未定着像を前記記録媒体に定着させる定着装置であって、
前記加熱手段は、マイクロ波を照射するマイクロ波照射手段と、前記定着ローラ中に設けられ、マイクロ波を吸収して発熱する発熱層とを有することを特徴とする。
これにより、ウォーミングアップに要する時間が短く、また、前記定着ローラの外周面の温度を効率的に昇温させることができる定着装置が得られる。
【０００７】
本発明の定着装置では、前記マイクロ波照射手段は、マイクロ波を発生させるマイクロ波形成部と、該発生させたマイクロ波を前記定着ローラに向けて照射するマイクロ波照射部とを有することが好ましい。
このように、マイクロ波を発生させる部位（前記マイクロ波形成部）と、マイクロ波を照射する部位（前記マイクロ波照射部）とを分けることにより、マイクロ波を照射する部位の小型化を図ることができる。このため、マイクロ波を照射する部位を配設する際の自由度を高めることができる。
【０００８】
本発明の定着装置では、前記マイクロ波形成部は、ダイヤモンド弾性表面波素子を有することが好ましい。
ダイヤモンド弾性表面波発振器は、前記定着ローラの加熱用途に使用される波長のマイクロ波を発振することができる。また、発振するマイクロ波の周波数帯域が狭いため、前記波長のマイクロ波を効率よく発振する。このため、前記定着ローラの外周面の昇温に必要な電力を最小限とすることができる。
【０００９】
本発明の定着装置では、前記マイクロ波照射手段は、前記定着ローラの前記ニップ部近傍、または、それより前記定着ローラの回転方向における上流側の領域に向けて、マイクロ波を照射するよう構成されていることが好ましい。
これにより、前記定着ローラのマイクロ波を照射された領域が回転して、前記ニップ部に移動するまでの時間と、前記発熱層が発熱し、この熱が前記定着ローラの外周面に伝達されるまでの時間との差が短縮される。その結果、前記定着ローラの外周面が、より極大の温度に近い温度に加熱された状態で、前記未定着像を記録媒体に定着させることができる。
【００１０】
本発明の定着装置では、前記定着ローラの回転速度は、可変となっており、
前記マイクロ波照射手段は、マイクロ波の照射領域、および／または、マイクロ波の照射強度が、前記回転速度に応じて変化するよう構成されていることが好ましい。
これにより、前記定着ローラの回転速度によらず、極大の温度に加熱された状態で、前記未定着像を記録媒体に定着させることができる。その結果、より短時間でかつ確実に定着工程を行うことができるとともに、定着工程で消費されるエネルギーの低減を図ることができる。
【００１１】
本発明の定着装置では、前記定着ローラの回転速度は、可変となっており、
前記マイクロ波照射手段は、前記定着ローラの前記マイクロ波を照射する領域の中心と前記ニップ部の中心とのなす角度が、前記回転速度に応じて変化するよう構成されていることが好ましい。
これにより、前記定着ローラの回転速度によらず、極大の温度に加熱された状態で、前記未定着像を記録媒体に定着させることができる。その結果、より短時間でかつ確実に定着工程を行うことができるとともに、定着工程で消費されるエネルギーの低減を図ることができる。
【００１２】
本発明の定着装置では、前記定着ローラは、円筒状の基部を有しており、
前記発熱層は、前記基部の外周面側に設けられていることが好ましい。
これにより、前記発熱層から発生した熱を、前記定着ローラの外周面に効率よく伝達することができる。このため、前記ニップ部近傍の温度を、より迅速に昇温することができる。
【００１３】
本発明の定着装置では、前記定着ローラは、前記基部の外周面側に設けられた弾性層と、該弾性層の外周面側に設けられた離型層とを有しており、
前記発熱層は、前記基部と前記弾性層との間に設けられていることが好ましい。
これにより、前記定着ローラが記録媒体を加圧した際に、前記弾性層が圧縮されることにより、前記発熱層に加わる応力が低減する。このため、例えば、機械的強度が低い前記発熱層であっても、その耐久性を確保することができる。
【００１４】
本発明の定着装置では、前記発熱層として、マイクロ波を吸収して発熱するマイクロ波吸収材料を含有してなる前記弾性層を有することが好ましい。
これにより、前記弾性層に含まれるマイクロ波吸収材料が、前記発熱層を透過して前記弾性層に照射されたマイクロ波を吸収して熱を発生する。そして、この熱が、前記発熱層で発生する熱に加わることにより、前記定着ローラを定着に必要な温度に迅速に昇温させることができる。また、前記発熱層を透過したマイクロ波を、前記定着ローラを加熱するエネルギーとして有効に利用することができる。このため、前記未定着像を記録媒体に定着するのに要するエネルギーの低減を図ることができる。
【００１５】
本発明の定着装置では、前記発熱層として、マイクロ波を吸収して発熱するマイクロ波吸収材料を含有してなる前記離型層を有することが好ましい。
これにより、前記離型層に含まれるマイクロ波吸収材料が、前記弾性層を透過して前記離型層に照射されたマイクロ波を吸収して熱を発生する。そして、この熱が、前記発熱層で発生する熱に加わることにより、前記定着ローラを定着に必要な温度に迅速に昇温させることができる。また、前記発熱層および前記弾性層を透過したマイクロ波を、前記定着ローラを加熱するエネルギーとして有効に利用することができる。このため、前記未定着像を記録媒体に定着するのに要するエネルギーの低減を図ることができる。
【００１６】
本発明の定着装置では、前記発熱層は、マイクロ波を吸収して発熱する粒状のマイクロ波吸収材料を圧縮成形してなる層を有することが好ましい。
これにより、比較的厚さの厚い層を効率よく安価に形成することができる。
本発明の定着装置では、前記マイクロ波吸収材料は、主として炭化ケイ素で構成されていることが好ましい。
炭化ケイ素は、マイクロ波の照射により、特に効率よく発熱する。また、熱伝導率が大きいため、比較的低い強度のマイクロ波を用いても、必要な温度に迅速かつ均一に昇温することができる。また、炭化ケイ素は、耐熱性に優れているという利点もある。
【００１７】
本発明の定着装置では、前記発熱層の平均厚さは、０．５〜５ｍｍであることが好ましい。
これにより、前記発熱層において、トナーを溶解するのに必要な発熱量を得ることができるとともに、十分な機械的強度を確保することができる。
本発明の定着装置では、前記マイクロ波照射手段は、前記定着ローラの内側に設けられていることが好ましい。
これにより、照射されたマイクロ波が前記定着ローラの各部で遮蔽され易い。このため、前記定着ローラの外部に漏れ出るマイクロ波の強度を低下させることができ、定着装置の安全性をより高めることができる。
本発明の定着装置では、前記基部は、マイクロ波を透過させる材料で構成されていることが好ましい。
これにより、前記発熱層に到達するマイクロ波の強度を高めることができるので、前記定着ローラの外周面を、定着に必要な温度に迅速に昇温させることができる。
【００１８】
本発明の定着装置では、前記マイクロ波照射手段は、前記定着ローラの外側に設けられ、前記記録媒体が担持する未定着像にマイクロ波を照射するよう構成されていることが好ましい。
これにより、前記マイクロ波照射手段の大きさを、前記定着ローラの内容積に制限されずに、自由に設計することができる。また、記録媒体に担持された前記未定着像にマイクロ波が照射された場合、前記未定着像が発熱するので、トナーが溶解するのに要する時間をより短縮することができる。その結果、前記ニップ部に、より速い速度で記録媒体を通過させても、前記未定着像の定着を確実に行うことができる。
【００１９】
本発明の定着装置では、前記加圧ローラは、円筒状の基部と、該基部の外周面側に設けられ、マイクロ波を吸収して発熱する発熱層とを備えており、
前記マイクロ波照射手段は、前記定着ローラの外側に設けられ、前記加圧ローラにマイクロ波を照射するよう構成されていることが好ましい。
これにより、前記定着ローラの発熱量に前記加圧ローラの発熱量が加わり、前記未定着像をより速やかに溶解することができる。その結果、ウォーミングアップ時間のさらなる短縮を図ることができる。また、前記ニップ部に、より速い速度で記録媒体を通過させても、前記未定着像の定着を確実に行うことができる。
【００２０】
本発明の定着装置では、前記定着ローラが有する基部および前記加圧ローラが有する基部の少なくとも一方は、マイクロ波を反射させる材料で構成されていることが好ましい。
これにより、前記定着ローラの発熱層や前記加圧ローラの発熱層における発熱量が大きくなる。その結果、前記ニップ部の温度を、定着に必要な温度に、より迅速に昇温させることができる。
本発明の画像形成装置は、露光・現像・転写・定着を含む一連の画像形成プロセスにより、記録媒体に画像を形成する画像形成装置であって、
本発明の定着装置を備えることを特徴とする。
これにより、印字速度が速く、消費電力の少ない画像形成装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の定着装置および画像形成装置の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
＜＜画像形成装置＞＞
まず、本発明の画像形成装置、すなわち本発明の定着装置を備える画像形成装置を簡単に説明する。
【００２２】
図１は、本発明にかかる画像形成装置の第１実施形態を示す全体構成の模式的断面図である。
図１に示す画像形成装置１０は、主として露光・現像・転写・定着を含む一連の画像形成プロセスによって画像を記録媒体に記録するものである。このような画像形成装置１０は、図１に示すように、静電的な潜像を担持し図示矢印方向に回転する感光体２０を有し、その回転方向に沿って順次、帯電ユニット３０、露光ユニット４０、現像ユニット５０、中間転写体６１、クリーニングユニット７５が配設されている。また、画像形成装置１０には、図１にて下部に、紙などの記録媒体Ｐを収容する給紙トレイ８２が設けられ、その給紙トレイ８２に対して記録媒体Ｐの搬送方向下流に、中間転写体６１、定着装置９０が記録媒体Ｐの搬送方向に沿って順次配設されている。また、画像形成装置１０には、記録媒体の両面に画像を形成する場合に、定着装置９０によって一方の面に定着処理された記録媒体Ｐを表裏反転させて、後述する二次転写位置へ帰還させるための搬送部８８が設けられている。
【００２３】
感光体２０は、円筒状の導電性基材（図示せず）と、その外周面に形成された感光層（図示せず）とを有し、その軸線まわりに図１中矢印方向に回転可能となっている。
帯電ユニット３０は、コロナ帯電などにより感光体２０の表面を一様に帯電するための装置である。
露光ユニット４０は、図示しないパーソナルコンピュータなどのホストコンピュータから画像情報を受けこれに応じて、一様に帯電された感光体２０上に、レーザを照射することによって、静電的な潜像を形成する装置である。
【００２４】
現像ユニット５０は、ブラック現像装置５１と、マゼンタ現像装置５２と、シアン現像装置５３と、イエロー現像装置５４との４つの現像装置を有し、これらの現像装置を感光体２０上の潜像に対応して選択的に用いて、前記潜像をトナー像として可視化する装置である。ブラック現像装置５１はブラック（Ｋ）トナー、マゼンタ現像装置５２はマゼンタ（Ｍ）トナー、シアン現像装置５３はシアン（Ｃ）トナー、イエロー現像装置５４はイエロー（Ｙ）トナーを用いて現像を行う。
【００２５】
本実施形態におけるＹＭＣＫ現像ユニット５０は、前述の４つの現像装置５１、５２、５３、５４を選択的に感光体２０に対向するように、回転可能となっている。具体的には、このＹＭＣＫ現像ユニット５０は、軸５０ａを中心として回転可能な保持体５５の４つの保持部５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄにそれぞれ４つの現像装置５１、５２、５３、５４が保持されており、保持体５５の回転により、４つの現像装置５１、５２、５３、５４が相対位置関係を維持したまま、感光体２０に選択的に対向するようになっている。
【００２６】
中間転写体６１は、エンドレスベルト状の中間転写ベルト７０を有し、この中間転写ベルト７０は、一次転写ローラ６０、従動ローラ７２、駆動ローラ７１で張架されており、駆動ローラ７１の回転により、図１に示す矢印方向に、感光体２０とほぼ同じ周速度にて回転駆動される。
一次転写ローラ６０は、感光体２０に形成された単色のトナー像を中間転写ベルト７０に転写するための装置である。
【００２７】
中間転写ベルト７０上には、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローのうちの少なくとも１色のトナー像が担持され、例えばフルカラー画像の形成時に、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローの４色のトナー像が順次重ねて転写されて、フルカラーのトナー像が形成される。本実施形態では、駆動ローラ７１が、後述する二次転写ローラ８０のバックアップローラとしても機能する。また、一次転写ローラ６０、駆動ローラ７１、従動ローラ７２は、基体７３によって支持されている。
【００２８】
二次転写ローラ８０は、中間転写ベルト７０上に形成された単色やフルカラーなどのトナー像を、紙、フィルム、布等の記録媒体Ｐに転写するための装置である。
定着装置９０は、前記トナー像の転写を受けた記録媒体Ｐを加熱および加圧することにより、前記トナー像を記録媒体Ｐに融着させて永久像として定着させるための装置である。なお、定着装置９０については、後に詳述する。
クリーニングユニット７５は、一次転写ローラ６０と帯電ユニット３０との間で感光体２０の表面に当接するゴム製のクリーニングブレード７６を有し、一次転写ローラ６０によって中間転写ベルト７０上にトナー像が転写された後に、感光体２０上に残存するトナーをクリーニングブレード７６により掻き落として除去するための装置である。
【００２９】
搬送部８８は、定着装置９０によって一方の面に定着処理された記録媒体Ｐを挟持搬送する搬送ローラ対８８Ａ、８８Ｂと、搬送ローラ対８８Ａ、８８Ｂによって搬送される記録媒体Ｐを表裏反転しつつレジローラ８６へ向け案内する搬送路８８Ｃとを備えている。これにより、記録媒体の両面に画像形成する場合に、定着装置９０によって一方の面に定着処理された記録媒体Ｐを表裏反転して二次転写ローラ８０へ帰還させる。
【００３０】
次に、このように構成された画像形成装置１０の動作を説明する。
まず、図示しないホストコンピュータからの指令により、感光体２０、現像ユニット５０に設けられた現像ローラ（図示せず）、および中間転写ベルト７０が回転を開始する。そして、感光体２０は、回転しながら、帯電ユニット３０により順次帯電される。
感光体２０の帯電された領域は、感光体２０の回転に伴って露光位置に至り、露光ユニット４０によって、第１色目、例えばイエローＹの画像情報に応じた潜像が前記領域に形成される。
【００３１】
感光体２０上に形成された潜像は、感光体２０の回転に伴って現像位置に至り、イエロー現像装置５４によってイエロートナーで現像される。これにより、感光体２０上にイエロートナー像が形成される。このとき、ＹＭＣＫ現像ユニット５０は、イエロー現像装置５４が、前記現像位置にて感光体２０と対向している。
感光体２０上に形成されたイエロートナー像は、感光体２０の回転に伴って一次転写位置（すなわち、感光体２０と一次転写ローラ６０との対向部）に至り、一次転写ローラ６０によって、中間転写ベルト７０に転写（一次転写）される。このとき、一次転写ローラ６０には、トナーの帯電極性とは逆の極性の一次転写電圧（一次転写バイアス）が印加される。なお、この間、二次転写ローラ８０は、中間転写ベルト７０から離間している。
【００３２】
前述の処理と同様の処理が、第２色目、第３色目および第４色目について繰り返して実行されることにより、各画像信号に対応した各色のトナー像が、中間転写ベルト７０に重なり合って転写される。これにより、中間転写ベルト７０上にはフルカラートナー像が形成される。
一方、記録媒体Ｐは、給紙トレイ８２から、給紙ローラ８４、レジローラ８６によって二次転写ローラ８０へ搬送される。
【００３３】
中間転写ベルト７０上に形成されたフルカラートナー像は、中間転写ベルト７０の回転に伴って二次転写位置（すなわち、二次転写ローラ８０と駆動ローラ７１との対向部）に至り、二次転写ローラ８０によって記録媒体Ｐに転写（二次転写）される。このとき、二次転写ローラ８０は中間転写ベルト７０に押圧されるとともに二次転写電圧（二次転写バイアス）が印加される。
【００３４】
記録媒体Ｐに転写されたフルカラートナー像は、定着装置９０によって加熱および加圧されて記録媒体Ｐに融着される。その後、記録媒体Ｐは、排紙ローラ対８７によって画像形成装置１０の外部へ排出される。
一方、感光体２０は一次転写位置を経過した後に、クリーニングユニット７５のクリーニングブレード７６によって、その表面に付着しているトナーが掻き落とされ、次の潜像を形成するための帯電に備える。掻き落とされたトナーは、クリーニングユニット７５内の残存トナー回収部に回収される。
【００３５】
記録媒体の両面に画像形成する場合には、定着装置９０によって一方の面に定着処理された記録媒体Ｐを一旦排紙ローラ対８７により挟持した後に、排紙ローラ対８７を反転駆動するとともに、搬送ローラ対８８Ａ、８８Ｂを駆動して、当該記録媒体Ｐを搬送路８８Ｃを通じて表裏反転して二次転写ローラ８０へ帰還させ、前述と同様の動作により、記録媒体Ｐの他方の面に画像を形成する。
【００３６】
＜＜定着装置＞＞
次に、本発明にかかる定着装置を詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
まず、本発明にかかる定着装置の第１実施形態を、図２ないし図７に基づいて詳細に説明する。
【００３７】
図２は、本発明の定着装置の第１実施形態を一部破断して示す模式的斜視図、図３は、図２におけるＡ−Ａ線断面図、図４は、図２におけるＢ−Ｂ線断面図、図５は、マイクロ波照射ユニットの電気的構成を示すブロック図、図６は、図４に示すマイクロ波照射部を示す模式的断面図、図７は、図４に示すマイクロ波照射部を示す模式的斜視図である。
各図に示すように、定着装置９０は、定着ローラ９１と、この定着ローラ９１に圧接する加圧ローラ９２と、マイクロ波を定着ローラ９１に照射するマイクロ波照射ユニット（マイクロ波照射手段）９３と、これら各部を収容するハウジング９４Ａ、９４Ｂとを有している。ハウジング９４Ａ、９４Ｂには、未定着像が担持された記録媒体Ｐを内部に供給するための給紙口９４１と、画像が定着された記録媒体Ｐを外部に排出するための排出口９４２が、それぞれ、各ローラ９１、９２の軸方向と略平行となるようにスリット状に設けられている。なお、以下では、出力するマイクロ波の使用可能な周波数は、特に限定されないが、ＩＳＭバンドとして定められているため２．４５ＧＨｚとするのが好ましい。
【００３８】
この定着装置９０では、定着ローラ９１および加圧ローラ９２の圧接により形成されるニップ部Ｎへ、未定着像たるトナー像Ｔを担持する記録媒体Ｐが搬送される。そして、記録媒体Ｐを加熱および加圧することにより、トナー像Ｔを記録媒体Ｐに定着させる。なお、本実施形態では、ニップ部Ｎに搬送される記録媒体Ｐは定着ローラ９１側にトナー像Ｔを担持している。
【００３９】
また、定着ローラ９１は、円筒状の基部９７Ａと、この基部９７Ａの外周面側に設けられ、マイクロ波を吸収して発熱する発熱層９７Ｂとを備えている。
このような定着装置９０では、定着ローラ９１が有する発熱層９７Ｂのニップ部Ｎ近傍に対応する領域にマイクロ波を照射し、この領域の発熱層９７Ｂを自己発熱させると、ニップ部Ｎを形成する定着ローラ９１の外周面が昇温する。この状態でニップ部Ｎに、トナー像Ｔを担持した記録媒体Ｐを通過させると、トナー像Ｔが加熱および加圧される。すなわち、発熱層９７Ｂと、マイクロ波照射ユニット９３とにより、定着ローラ９１の外周面を加熱する加熱手段を構成している。加熱されたトナー像Ｔは溶解し、記録媒体Ｐに融着され、永久像（画像）として定着する。
【００４０】
ところで、定着装置９０では、発熱源となる発熱層９７Ｂが定着ローラの一部を構成している。このため、空気等の媒体を介することなく、定着ローラ９１の外周面を加熱することができる。これにより、定着ローラ９１の外周面を、定着に必要な温度に迅速に昇温することができる。すなわち、ウォーミングアップ時間の短縮化を図ることができる。
また、図４に示す定着装置９０では、マイクロ波照射ユニット９３が、定着ローラ９１のニップ部Ｎ近傍に向けてマイクロ波を照射するよう構成されている。これにより、トナー像Ｔの融着を行うニップ部Ｎ近傍に位置する発熱層９７Ｂを選択的に効率よく発熱させることができる。このため、マイクロ波が、定着ローラ９１のうち、トナー像Ｔの融着に寄与するニップ部Ｎを選択的に加熱するために有効に利用される。その結果、トナー像Ｔの定着に要するエネルギーを低く抑えることができる。
【００４１】
以下、定着装置９０を構成する各部を順次説明する。
定着ローラ９１は、図２〜図４に示すように、円筒状をなし、ハウジング９４Ａ、９４Ｂの内部に配設されている。
定着ローラ９１は、両端がハウジング９４Ａ、９４Ｂに固定された固定軸９５と、固定軸９５を回転中心として回動可能に設けられた一対の軸受９６、９６と、内周面が一対の軸受９６、９６の外輪に当接し、一対の軸受９６、９６とともに回動可能な筒体９７とを有する。
【００４２】
筒体９７は、円筒状の基部（芯金）９７Ａと、基部９７Ａの外周面を覆うように設けられた発熱層９７Ｂと、発熱層９７Ｂの外周面を覆うように設けられた弾性層９７Ｃと、弾性層９７Ｃの外周面を覆うように設けられた離型層９７Ｄとを有している。
ここで、基部９７Ａは、円筒状をなし、マイクロ波を透過させる材料で構成されているのが好ましい。これにより、マイクロ照射ユニット９３が定着ローラ９１の内側に配設されている場合には、出射されたマイクロ波を、該基部９７Ａを透過させることができる。その結果、基部９７Ａを透過したマイクロ波を、発熱層９７Ｂへと効率よく到達させ、発熱層９７Ｂを発熱させることができる。
【００４３】
なお、基部９７Ａを構成する材料としては、マイクロ波に対して透過性を有するもの、すなわち、マイクロ波を、反射および吸収し難い材料（低誘電率材料）であるのが好ましい。これにより、発熱層９７Ｂに到達するマイクロ波の強度を高めることができるので、定着ローラ９１の外周面を、定着に必要な温度に迅速に昇温させることができる。
さらに、基部９７Ａを構成する材料としては、熱伝導率の低い材料であるのが好ましい。これにより、発熱層９７Ｂで発生した熱が、基部９７Ａを介して外部に逃げるのが防止される。その結果、定着ローラ９１の外周面を、所定の温度で容易に保持することができる。
このような材料としては、例えば、各種ガラス、各種セラミック、各種高耐熱性樹脂またはこれらの複合物等を用いることができる。
【００４４】
また、基部９７Ａの厚さは、特に限定されないが、基部９７Ａに必要な強度を確保しつつ、熱容量をできるだけ小さくすることが好ましい。具体的には、基部９７Ａの厚さは、基部９７Ａを構成する材料等によっても若干異なるが、０．１〜３ｍｍ程度であるのが好ましく、０．２〜１ｍｍ程度であるのがより好ましい。基部９７Ａの厚さを前記範囲内とすれば、定着ローラ９１の機械的強度および耐久性を十分に確保しつつ、基部９７Ａの熱容量を低減して、ウォーミングアップ時間を短縮することができる。
【００４５】
基部９７Ａの外周面上には、発熱層９７Ｂが形成されている。
発熱層９７Ｂは、マイクロ波照射ユニット９３によって照射されたマイクロ波を、効率よく吸収して発熱する。この熱により、定着ローラ９１が直接加熱される。本実施形態では、定着ローラ９１のニップ部Ｎ近傍に向けてマイクロ波が照射されるので、ニップ部Ｎ近傍の温度を、定着に必要な温度に迅速に昇温させることができる。
また、発熱層９７Ｂが基部９７Ａの外周面側に設けられているので、発熱層９７Ｂから発生した熱を、定着ローラ９１の外周面に効率よく伝達することができる。このため、ニップ部Ｎ近傍の温度を、より迅速に昇温することができる。
【００４６】
ここで、発熱層９７Ｂは、基部９７Ａ、弾性層９７Ｃおよび離型層９７Ｄよりもマイクロ波の吸収率が高い材料を含んでいる。ここで、発熱層９７Ｂを構成する材料には、基部９７Ａを構成する材料、弾性層９７Ｃを構成する材料および離型層９７Ｄを構成する材料よりも、誘電損失の比較的大きい高誘電損失材料が好適に用いられる。以下、このような高誘電損失材料を、マイクロ波吸収材料と言う。
【００４７】
マイクロ波吸収材料としては、例えば、インジウムティンオキサイド（ＩＴＯ）、インジウム、すず、ＳｉＣ（炭化ケイ素）、Ｃｒ２Ｏ３、二酸化マンガン、ＰＺＴ等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を混合して用いることができる。これらの材料を含む発熱層９７Ｂでは、マイクロ波が照射されたときに、分子が激しく運動し、この分子同士の摩擦によって自己発熱する。これにより、定着ローラ９１の外周面を、必要な温度に迅速に昇温することができる。
また、これらの材料の中でも、マイクロ波吸収材料は、ＳｉＣが好適である。ＳｉＣは、マイクロ波の照射により、特に効率よく発熱する。また、熱伝導率が大きいため、比較的低い強度のマイクロ波を用いても、必要な温度に迅速かつ均一に昇温することができる。また、ＳｉＣは、耐熱性に優れているという利点もある。
【００４８】
このようなマイクロ波吸収材料を含む発熱層９７Ｂは、例えば、マイクロ波吸収材料を円筒状に成形し、これを基部９７Ａに嵌め合わせる方法、粒状のマイクロ波吸収材料を、基部の外周面に供給し、圧縮成形する方法、各種成膜法により、基部９７Ａの外周面にマイクロ波吸収材料を成膜する方法、マイクロ波吸収材料の粉末を他の基材に混ぜて整形する方法等により形成することができる。
このうち、発熱層９７Ｂは、粒状のマイクロ波吸収材料を圧縮成形してなる層で構成されるのが好ましい。このような方法によれば、比較的厚さの厚い層を効率よく安価に形成することができる。
【００４９】
ところで、本実施形態では、発熱層９７Ｂが、基部９７Ａと弾性層９７Ｃとの間に設けられている。このため、定着ローラ９１が記録媒体Ｐを加圧した際に、弾性層９７Ｃが圧縮されることにより、発熱層９７Ｂに加わる応力が低減する。これにより、例えば、機械的強度が低い発熱層９７Ｂであっても、その耐久性を確保することができる。
発熱層９７Ｂの厚さは、特に限定されないが、０．５〜５ｍｍ程度であるのが好ましく、１〜２ｍｍ程度であるのがより好ましい。これにより、発熱層９７Ｂにおいて、トナーを溶解するのに必要な発熱量を得ることができるとともに、十分な機械的強度を確保することができる。
【００５０】
なお、発熱層９７Ｂの厚さが前記下限値より薄い場合、マイクロ波吸収材料の種類によっては、発熱層９７Ｂを透過するマイクロ波の割合が大きくなるおそれがある。この場合、十分な発熱量が得られない可能性がある。一方、発熱層９７Ｂの厚さを前記上限値より厚くしてもよいが、それに見合った効果は得られず、マイクロ波吸収材料の使用量が無駄に多くなるだけでなく、定着ローラ９１の柔軟性（弾性）が低下するおそれがある。
【００５１】
発熱層９７Ｂの外周面上には、弾性層９７Ｃが形成されている。定着ローラ９１は、この弾性層９７Ｃの弾性により、ニップ部Ｎの幅を大きいものとし、優れた定着性を発揮し、高品位な画像を得ることができる。
弾性層９７Ｃを構成する材料（弾性材料）としては、特に限定されないが、例えば、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、エチレン−プロピレンゴム、ヒドリンゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴムのような各種ゴム材料（特に加硫処理したもの）や、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、トランスポリイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマーが挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を混合して用いることができる。これらの中でも、弾性層９７Ｃを構成する材料としては、例えば、Ｓｉゴム、ＥＰＤＭ、フッ素ゴムなどを好適に用いることができる。
【００５２】
また、弾性層９７Ｃは、マイクロ波吸収材料を含有しているのが好ましい。これにより、この弾性層９７Ｃに含まれるマイクロ波吸収材料が、発熱層９７Ｂを透過して弾性層９７Ｃに照射されたマイクロ波を吸収して熱を発生する。そして、この熱が、発熱層９７Ｂで発生する熱に加わることにより、定着ローラ９１を定着に必要な温度に迅速に昇温させることができる。また、発熱層９７Ｂを透過したマイクロ波を、定着ローラ９１を加熱するエネルギーとして有効に利用することができる。このため、トナー像Ｔを記録媒体Ｐに定着するのに要するエネルギーの低減を図ることができる。
なお、マイクロ波吸収材料としては、前述の発熱層９７Ｂの材料と同様のものを挙げることができる。
【００５３】
また、マイクロ波吸収材料を含有する弾性層９７Ｃの形態としては、マトリックスとなる弾性材料中に、粒状のマイクロ波吸収材料が分散されたものが好適である。かかる弾性層９７Ｃは、例えば、分散媒に弾性材料とマイクロ波吸収材料とを分散させた処理液を調製し、この処理液を発熱層９７Ｂの外周面に供給し、その後分散媒を除去することにより形成することができる。かかる方法により、粒状のマイクロ波吸収材料（マイクロ波吸収粒子）を弾性材料中に分散させてなる弾性層９７Ｃを、比較的容易に形成することができる。
【００５４】
この場合、弾性層９７Ｃにおけるマイクロ波吸収材料の含有量は、１〜１０ｗｔ％程度であるのが好ましく、１〜５ｗｔ％程度であるのがより好ましい。これにより、弾性層９７Ｃを、その柔軟性および耐久性を十分に確保しつつ、マイクロ波を吸収して十分な熱量で発熱するようにすることができる。
また、弾性層９７Ｃの厚さは、後述する加圧ローラ９２の弾性層９８Ｂの厚さより小さいのが好ましい。これにより、弾性層９７Ｃの耐久性と、発熱層９７Ｂから定着ローラ９１の外周面への熱伝導性とを優れたものとすることができる。
なお、弾性層９７Ｃの厚さは、特に限定されないが、例えば、０．５〜３ｍｍ程度であるのが好ましく、０．５〜１．５ｍｍ程度であるのがより好ましい。
【００５５】
弾性層９７Ｃの外周面上には、離型層９７Ｄが形成されている。
離型層９７Ｄを構成する材料（離型材料）としては、例えば、フッ素ゴムや、パーテトラフロロエチレン（ＰＴＦＥ）、パーフルオロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ）などのフッ素樹脂を好適に用いることができる。
また、離型層９７Ｄは、マイクロ波吸収材料を含有しているのが好ましい。これにより、この離型層９７Ｄに含まれるマイクロ波吸収材料が、弾性層９７Ｃを透過して離型層９７Ｄに照射されたマイクロ波を吸収して熱を発生する。そして、この熱が、発熱層９７Ｂで発生する熱に加わることにより、定着ローラ９１を定着に必要な温度に迅速に昇温させることができる。また、発熱層９７Ｂおよび弾性層９７Ｃを透過したマイクロ波を、定着ローラ９１を加熱するエネルギーとして有効に利用することができる。このため、トナー像Ｔを記録媒体Ｐに定着するのに要するエネルギーの低減を図ることができる。
【００５６】
なお、マイクロ波吸収材料には、前述の発熱層９７Ｂを構成する材料（マイクロ波吸収材料）と同様のものを用いることができる。
また、マイクロ波吸収材料を含有する離型層９７Ｄの形態としては、マトリックスとなる離型材料中に、粒状のマイクロ波吸収材料が分散されたものが好適である。かかる離型層９７Ｄは、例えば、分散媒に離型材料とマイクロ波吸収材料とを分散させた処理液を調製し、この処理液を弾性層９７Ｃの外周面に供給し、その後分散媒を除去することにより形成することができる。かかる方法により、粒状のマイクロ波吸収材料（マイクロ波吸収粒子）を離型材料中に分散させてなる離型層９７Ｄを、比較的容易に形成することができる。
【００５７】
この場合、離型層９７Ｄにおけるマイクロ波吸収材料の含有量は、０．５〜５ｗｔ％程度であるのが好ましく、０．５〜２ｗｔ％程度であるのがより好ましい。これにより、離型層９７Ｄを、その柔軟性および強度を十分に確保しつつ、マイクロ波を吸収して十分な熱量で発熱するようにすることができる。
また、離型層９７Ｄの厚さは、１０〜８０μｍ程度であるのが好ましく、２０〜５０μｍ程度であるのがより好ましい。これにより、離型層９７Ｄに必要な強度を保ちつつ、弾性層９７Ｃの弾性を十分に発揮させることができる。
【００５８】
以上のような定着ローラ９１に圧接する加圧ローラ９２は、円柱状をなし、ハウジングの内部に配設されている。
加圧ローラ９２は、図２〜図４に示すように、円柱体９８と、円柱体９８の軸を貫通するように設けられた回転軸９９とを有する。また、回転軸９９は、ハウジング９４Ａに固定された一対の軸受１００、１００により回転可能に支持されている。これにより、加圧ローラ９２は、回転軸９９を回転中心として回転可能になっている。
【００５９】
また、図２に示すように、軸受１００には、略コ字状の加圧レバー１０１が、開放側が定着ローラ９１側となるように係合されている。さらに、この加圧レバー１０１の一端部には、他端部がハウジングの内壁面に取り付けられた加圧スプリング１０２の一端部が取り付けられている。この加圧スプリング１０２の弾性力によって、加圧レバー１０１および軸受１００は定着ローラ９１側に付勢される。そして、軸受１００に支持された加圧ローラ９２は、定着ローラ９１に圧接されることとなる。
【００６０】
加圧ローラ９２が有する円柱体９８は、円柱状をなす金属製の基部（芯金）９８Ａと、基部９８Ａの外周面を覆う弾性層９８Ｂと、弾性層９８Ｂの外周面を覆う離型層９８Ｃとを有している。
弾性層９８Ｂを構成する材料としては、例えば、Ｓｉゴム、ＥＰＤＭ、フッ素ゴム等を好適に用いることができる。
【００６１】
また、弾性層９８Ｂの厚さは、０．３〜１０ｍｍ程度であるのが好ましく、０．６〜８ｍｍ程度であるのがより好ましい。これにより、弾性層９８Ｂの耐久性を優れたものとしつつ、ニップ部Ｎの幅を十分なものとすることができる。
また、離型層９８Ｃを構成する材料としては、例えば、ＰＴＦＥ、ＰＦＡなどを好適に用いることができる。
また、離型層９８Ｃの厚さは、１０〜８０μｍ程度であるのが好ましく、２０〜５０μｍ程度であるのがより好ましい。これにより、離型層９８Ｃに必要な強度を保ちつつ、弾性層９８Ｂの弾性を十分に発揮させることができる。
【００６２】
定着ローラ９１（筒体９７）の内側には、図４に示すように、マイクロ波照射ユニット９３が配設されている。
このマイクロ波照射ユニット９３は、図５に示すように、マイクロ波を発生させるマイクロ波形成部９３１と、形成したマイクロ波を所定の方向に照射するマイクロ波照射部９３２とを有している。このように、マイクロ波を発生させる部位（マイクロ波形成部９３１）と、マイクロ波を照射する部位（マイクロ波照射部９３２）とを分けることにより、マイクロ波を照射する部位の小型化を図ることができる。このため、マイクロ波を照射する部位を配設する際の自由度を高めることができる。
【００６３】
マイクロ波形成部９３１は、図５に示すように、マイクロ波の基準信号を形成する発振器（発振部）９３９と、発振器９３９で形成されたマイクロ波を増幅する増幅器(増幅部)９４０と、増幅器９４０に逆流するマイクロ波（マイクロ波の照射対象からの反射波）を遮蔽するとともに、順方向に流れるマイクロ波を放射パターン９３５に出力するアイソレータ９４３とを有している。
【００６４】
一方、マイクロ波照射部９３２は、図６に示すように、誘電体材料で構成された基板９３４と、基板９３４の表面に設けられ、導電性材料で構成された放射パターン（放射部）９３５と、反射器（集中部）９３６とを有している。
アイソレータ９４３は、固定軸９５に設けられた図示しない貫通孔内に挿通したリードを介して、放射パターン９３５と電気的に接続されている。そして、アイソレータ９４３から出力されたマイクロ波が、リードを介して放射パターン９３５に入力され、これにより、放射パターン９３５からマイクロ波が発生する。
【００６５】
発振器９３９としては、例えば、各種弾性表面波（ＳＡＷ）発振器、マグネトロン、クライスロン、ジャイロトロンのような各種マイクロ波発振器等が挙げられるが、特に、弾性表面波発振器が好適に用いられる。弾性表面波発振器は、前述のマイクロ波発振器等の他の発振器に比べて小型であるため、定着装置９０の内容積を小さく抑えることができる。これにより、定着装置９０の小型化を図ることができる。
【００６６】
また、弾性表面波発振器は、発振の立ち上がりが急峻であることから、これを発振器として用いることにより、マイクロ波照射ユニット９３の動作をオン状態としてから発熱層９７Ｂが発熱するまでの時間を短縮することができる。これにより、ニップ部Ｎを形成する定着ローラ９１の外周面を、トナー像Ｔの定着に必要な温度に迅速に昇温させることができる。
【００６７】
弾性表面波発振器としては、例えば、水晶、サファイア、ホウ酸リチウム、リン酸アルミニウム、酸化テルル、ニオブ酸カリウム、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、ニオブ酸カリウム、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸バリウム等の圧電材料で構成された層（圧電体層）の表面または内部に、圧電体層を励振するための電極（Interdigital Transducer：ＩＤＴ）を形成してなるものが挙げられる。
このような弾性表面波発振器では、電極を介して圧電体層に高周波電圧を印加することにより、圧電体層の表面に逆圧電効果による変位を生じさせ、この変位に伴ってマイクロ波のような電磁波を発生させることができる。
【００６８】
また、弾性表面波発振器は、特に、上記のような圧電体層とダイヤモンド層とを積層したダイヤモンド弾性表面波発振器を用いるのが好ましい。ダイヤモンド弾性表面波発振器は、定着ローラ９１の加熱用途に使用される波長のマイクロ波を発振することができる。さらに、発振するマイクロ波の周波数帯域が狭いため、前記波長のマイクロ波を効率よく発振する。このため、定着ローラ９１の外周面の昇温に必要な電力を最小限とすることができる。
【００６９】
なお、発振器９３９が形成するマイクロ波の周波数は、１．５〜５ＧＨｚ程度であるのが好ましく、２〜３ＧＨｚ程度であるのがより好ましい。このような周波数帯域のマイクロ波を用いることにより、マイクロ波が照射された領域において、マイクロ波吸収材料にマイクロ波が効率よく吸収される。このため、マイクロ波吸収材料を効率よく加熱することができる。
【００７０】
マイクロ波照射部９３２は、図６および図７に示すように、定着ローラ９１（筒体９７）の内側に配設され、支持部材９３３によって固定軸９５に固定されている。これにより、筒体９７が回転しても、マイクロ波照射部９３２は回転せず、一定の位置にマイクロ波を照射することができる。なお、本実施形態では、図４に示すように、定着ローラ９１のニップ部Ｎ近傍に向けてマイクロ波を照射するように、マイクロ波照射部９３２が固定されている。
【００７１】
基板９３４は、誘電体材料で構成され、放射パターン９３５を支持するものであり、放射パターン９３５の表面がニップ部Ｎ側に向くように、支持部材９３３により固定軸９５に連結されている。
放射パターン９３５は、略矩形状のパターンを複数直列に並べたパターンで形成されている。この放射パターン９３５において、略矩形状のパターンの一辺の長さは、放射するマイクロ波の波長と基板９３４の誘電率に応じて設定される。例えば、基板９３４の誘電率が４、発生させるマイクロ波の波長１２２ｍｍである場合、パターンの一辺の長さは１５ｍｍに設定する。
【００７２】
基板９３４の放射パターン９３５が形成された面と反対側の面上には、略全面にわたって、導電性材料で構成された接地パターン９３７が形成されている。この接地パターン９３７の一端は、電気的に接地されている。
このような基板９３４、放射パターン９３５および接地パターン９３７により、マイクロ波を放射するアンテナが構成されている。
【００７３】
反射器９３６は、支持部材９３３によって、基板９３４と固定軸９５との間に固定されている。
反射器９３６は、円弧状をなす板材によって構成され、円弧の凹面が、マイクロ波を照射すべき方向（本実施形態では、定着ローラ９１のニップ部Ｎ近傍方向）に向かって開口するように配設されている。
【００７４】
また、円弧状をなす板材は、導電性材料で構成されている。このような反射器９３６によれば、放射パターン９３５の表面に対する側面方向およびニップ部Ｎ側と反対方向に放射されたマイクロ波を、反射器９３６の凹面で効率よく反射させ、ニップ部Ｎ側で集中させることができる。これにより、この方向に放射されたマイクロ波を、発熱層９７Ｂのニップ部Ｎ近傍に対応する領域を発熱させるエネルギーとして有効に利用することができる。
【００７５】
ここで、この反射器９３６で反射されたマイクロ波が集中する位置は、放射パターン９３５から放射されるマイクロ波の波長、反射器９３６の曲率、放射パターン９３５と反射器９３６の凹面との距離等によって決まる。したがって、これらパラメータが、マイクロ波が集中する位置が、定着ローラ９１の加熱すべき領域（本実施形態では、発熱層９７Ｂのニップ部Ｎ近傍に対応する領域）となるように、適宜設定されるのが好ましい。
【００７６】
また、反射器９３６の端部には、その表面が反射器９３６の凹面と連続するように遮蔽板９３８が接続されている。遮蔽板９３８は、金属等のマイクロ波を反射する材料で構成された板材によって構成されている。これにより、放射パターン９３５の側面方向に放射されたマイクロ波のうち、反射器９３６によってニップ部Ｎ側に方向転換できないマイクロ波を反射させ、このマイクロ波がハウジング９４Ａ、９４Ｂの外に漏洩するのを防止することができる。なお、遮蔽板９３８は、マイクロ波を吸収する材料によって構成するようにしてもよい。
【００７７】
このようなマイクロ波照射ユニット９３では、発振器９３９がマイクロ波の基準信号を発振し、このマイクロ波が増幅器９４０に出力される。増幅器９４０は、入力されたマイクロ波（基準信号）を、マイクロ波吸収材料が振動する高周波出力レベルまで増幅し、アイソレータ９４３に出力する。そして、アイソレータ９４３に入力されたマイクロ波のうち、順方向に流れるマイクロ波は放射パターン９３５に出力され、放射パターン９３５から放射される。
【００７８】
放射されたマイクロ波のうち、ニップ部Ｎ側に進行するマイクロ波は、定着ローラ９１（基部９７Ａ）の内周面から入射して基部９７Ａを透過し、発熱層９７Ｂに吸収される。
一方、放射パターン９３５の表面に対する側面方向およびニップ部Ｎと反対方向に進行するマイクロ波は、反射器９３６および遮蔽板９３８で反射される。このうち反射器９３６で反射されたマイクロ波は、定着ローラ９１（基部９７Ａ）の内周面から入射して基部９７Ａを透過し、発熱層９７Ｂのニップ部Ｎ近傍に対応する領域で焦点を結ぶ。
なお、この画像形成装置１０には、外装ハウジングの開閉蓋が開放されたときに、マイクロ波照射ユニット９３の動作をＯＦＦとするインターロック機能が備えられているのが好ましい。これにより、画像形成装置１０の駆動中に誤って開閉蓋を開放してしまい、マイクロ波の外部への漏洩が防止され、高い安全性を得ることができる。
【００７９】
また、特に、発振器９３９が弾性表面波発振器である場合、発振の立ち上がり、および、立ち下がりが急峻であるため、開閉蓋が開放された瞬間にマイクロ波の発振が停止され、また、開閉蓋が閉じられ、インターロックが解除されると、直ちにマイクロ波を発振させることができる。したがって、より高い安全性を得ることができるとともに、ウォーミングアップ時間を短縮することができる。
【００８０】
以上のような定着装置９０を構成する各部のうち、少なくともマイクロ波を照射するマイクロ波照射部９３２は、ハウジング９４Ａ、９４Ｂ内に収容されている。
ハウジング９４Ａ、９４Ｂは、マイクロ波を透過させ難い材料によって構成されたシールド層を有している。ハウジング９４Ａ、９４Ｂが、このようなシールド層を有していることにより、マイクロ波照射部９３２から放射されたマイクロ波が外部に漏出するのが防止される。これにより、このマイクロ波が、誘電体である人体、または他の周辺電子機器に、影響を与えるのを防止することができる。
【００８１】
なお、ハウジング９４Ａ、９４Ｂは、このようなシールド層によって全体が構成されたものであってもよく、樹脂等よりなる基材の表面にシールド層を被覆したもの、シールド層を基材として、この表面に樹脂等を被覆したものであってもよい。
マイクロ波を透過させ難い材料としては、具体的には、マイクロ波を反射するもの、または、マイクロ波を吸収するものが用いられる。
【００８２】
マイクロ波を反射する材料としては、電磁波を反射し得る材料であれば特に限定されないが、例えば、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｆｅ等の金属、またはこれらの金属を含有する合金（例えば、ステンレス鋼）等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
また、これら金属によって構成されるシールド層の形態としては、薄膜形状、メッシュ形状等が挙げられる。
なお、本実施形態では、マイクロ波照射部９３２が定着ローラ９１の内側に配設されているので、照射されたマイクロ波が基部９７Ａや発熱層９７Ｂ等の定着ローラ９１の各部で遮蔽され易い。このため、定着ローラ９１の外部に漏れ出るマイクロ波の強度を低下させることができ、定着装置９０の安全性をより高めることができるという利点もある。
【００８３】
次に、このような定着装置９０の動作（作用）について説明する。
この定着装置９０では、加圧ローラ９２の回転軸９９を回転駆動すると、加圧ローラ９２の円柱体９８が回転し、これに追従して、定着ローラ９１の筒体９７が固定軸９５と独立して回転する。これにより、記録媒体Ｐが、ハウジング９４Ａ、９４Ｂの給紙口９４１からハウジング９４Ａ、９４Ｂの内部に供給され、定着ローラ９１および加圧ローラ９２の圧接により形成されるニップ部Ｎを通過した後、排出口９４２からハウジング９４Ａ、９４Ｂの外部に排出されるように走行する。
【００８４】
また、マイクロ波照射ユニット９３をオン状態にすると、マイクロ波形成部９３１が、マイクロ波を形成する。マイクロ波形成部９３１によって形成されたマイクロ波は、リードを介して放射パターン９３５に出力され、放射パターン９３５から放射される。放射されたマイクロ波のうち、ニップ部Ｎ側に進行するマイクロ波は、基部９７Ａに内周面から入射して基部９７Ａを透過し、発熱層９７Ｂに照射される。また、放射パターン９３５の側面側およびニップ部Ｎ側と反対側に進行するマイクロ波は、反射器９３６で反射され、発熱層９７Ｂのニップ部Ｎ近傍に対応する領域で焦点を結ぶ。これにより、発熱層９７Ｂのマイクロ波を照射された領域は、マイクロ波を吸収して発熱する。
【００８５】
ここで、発熱層９７Ｂで吸収されず、透過したマイクロ波は、弾性層９７Ｃに照射される。このとき、弾性層９７Ｃがマイクロ波吸収材料を含む場合には、弾性層９７Ｃがマイクロ波を吸収して発熱する。また、弾性層９７Ｃで吸収されず、透過したマイクロ波は、離型層９７Ｄに照射される。このとき、離型層９７Ｄがマイクロ波吸収材料を含む場合には、離型層９７Ｄがマイクロ波を吸収して発熱する。そして、これら発熱層９７Ｂ、弾性層９７Ｃおよび離型層９７Ｄで発生した熱は、定着ローラ９１の外周面のニップ部Ｎ近傍に伝達し、この領域を定着に必要な温度に昇温させる。
このような状態で、定着ローラ９１が回転すると、この昇温された領域がニップ部Ｎに移動する。そして、ニップ部Ｎにトナー像Ｔを担持した記録媒体Ｐを通過させると、トナー像Ｔが加熱されて溶解するとともに、定着ローラ９１と加圧ローラ９２とが圧接することにより、トナー像Ｔが記録媒体Ｐに定着される。
【００８６】
以上のように、この定着装置９０では、定着ローラ９１が有する発熱層９７Ｂのニップ部Ｎ近傍に対応する領域にマイクロ波を照射し、この領域のマイクロ波吸収材料を自己発熱させることによって、ニップ部を形成する定着ローラの外周面の温度を、定着に必要な温度に昇温させる。そして、発熱源が定着ローラの一部を構成していることにより、空気等の媒体を介さず定着ローラの外周面を加熱することができる。このため、ニップ部を形成する定着ローラ９１の外周面を、定着に必要な温度に迅速に昇温させることができる。その結果、ウォーミングアップ時間の短縮化を図ることができる。
【００８７】
また、マイクロ波を、ニップ部近傍に対応する領域に局所的に照射した場合、ニップ部近傍以外の領域はほとんど加熱されない。このため、マイクロ波が、ニップ部の加熱のために有効に利用されることとなり、トナー像Ｔを記録媒体Ｐに定着させるのに要するエネルギーを抑制することができる。
また、マイクロ波照射部９３２が、定着ローラ９１の内側に配設されている場合には、マイクロ波照射ユニット９３が占めるスペースを小さくすることができる。これにより、定着装置の小型化を図ることができる。
【００８８】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の定着装置の第２実施形態について説明する。
図８は、本発明の定着装置の第２実施形態を模式的に示す断面図である。
以下、第２実施形態について、前記第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図８に示す定着装置９０は、マイクロ波照射ユニット９３のマイクロ波照射部９３２が、定着ローラ９１の外側に配設された以外は、前記第１実施形態にかかる定着装置と同様である。
【００８９】
すなわち、本実施形態では、マイクロ波照射ユニット９３のマイクロ波照射部９３２が、ハウジング９４Ａ、９４Ｂ内の定着ローラ９１の外側に配設されている。具体的には、マイクロ波照射部９３２は、記録媒体Ｐの走行方向の上流側に、かつ、記録媒体Ｐよりも上方（定着ローラ側）となるように配設されている。
また、マイクロ波照射部９３２が備える基板９３４は、放射パターン９３５の表面が、発熱層９７Ｂのニップ部Ｎ近傍に対応する領域に向くように配設されている。
【００９０】
さらに、反射器９３６は、その凹面で反射されるマイクロ波が、発熱層９７Ｂのニップ部Ｎ近傍に対応する領域で焦点を結ぶように配設されている。
また、マイクロ波照射部９３２は、定着ローラ９１の他、記録媒体Ｐに担持されたトナー像Ｔにもマイクロ波が照射されるよう構成されている。
また、定着ローラ９１において、基部９７Ａは、マイクロ波を反射させる材料で構成されているのが好ましい。これにより、発熱層９７Ｂで吸収されずに透過したマイクロ波が、基部９７Ａで反射されて、再び発熱層９７Ｂに到達する。このため、発熱層９７Ｂにマイクロ波が吸収される確率が増大し、発熱層９７Ｂで発生する熱量が大きくなる。これにより、ニップ部Ｎを形成する定着ローラ９１の外周面を、定着に必要な温度に、より迅速に昇温させることができる。また、マイクロ波のエネルギーを有効に利用することができるので、トナー像Ｔを記録媒体Ｐに定着するのに要するエネルギーのさらなる抑制を図ることができる。
【００９１】
基部９７Ａを構成する材料、すなわち、マイクロ波を反射させる材料としては、例えば、電磁波を反射し得る材料であれば特に限定されないが、例えば、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｆｅ等の金属、またはこれらの金属を含有する合金（例えば、ステンレス鋼）等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００９２】
また、基部９７Ａを、マイクロ波を反射させる材料で構成する代わりに、基部９７Ａと発熱層９７Ｂとの間に、マイクロ波を反射するマイクロ波反射層を設けるようにしてもよい。かかる構成においても、発熱層９７Ｂを透過したマイクロ波が、マイクロ波反射層で反射されて、再び発熱層９７Ｂに到達することができる。このため、基部９７Ａをマイクロ波を反射させる材料で構成した場合と同様の効果を得ることができる。
【００９３】
なお、この場合には、基部９７Ａを構成する材料は特に問わないので、基部９７Ａを構成する材料の選択の幅を広げることができる。例えば、基部９７Ａを、セラミック等の比較的熱伝導率が低い材料で構成することにより、発熱層９７Ｂで発生した熱が、基部９７Ａを介して外部に逃げるのが防止される。このため、定着ローラ９１の外周面を定着に必要な温度に迅速に昇温させることができる。
【００９４】
次に、このような定着装置９０の動作（作用）について説明する。
この定着装置９０では、マイクロ波照射ユニット９３をオン状態にすると、マイクロ波形成部９３１が、マイクロ波を形成する。マイクロ波形成部９３１によって形成されたマイクロ波は、リードを介して放射パターン９３５に出力され、放射パターン９３５から放射される。放射されたマイクロ波のうち、ニップ部Ｎ側に進行するマイクロ波は、定着ローラ９１（離型層９７Ｄ）の外周面から入射して離型層９７Ｄおよび弾性層９７Ｃを順次透過し、発熱層９７Ｂに照射される。また、放射パターン９３５の表面に対する側面側およびニップ部Ｎ側と反対側に進行するマイクロ波は、反射器９３６で反射され、定着ローラ９１（離型層９７Ｄ）に外周面から入射して、離型層９７Ｄおよび弾性層９７Ｃを順次透過し、発熱層９７Ｂのニップ部Ｎ近傍に対応する領域で焦点を結ぶ。これにより、発熱層９７Ｂのマイクロ波を照射された領域は、マイクロ波を吸収して発熱する。
また、離型層９７Ｄがマイクロ波吸収材料を含む場合には、離型層９７Ｄがマイクロ波を吸収して発熱する。また、弾性層９７Ｃがマイクロ波吸収材料を含む場合には、弾性層９７Ｃがマイクロ波を吸収して発熱する。
【００９５】
ここで、発熱層９７Ｂで吸収されず透過したマイクロ波は、基部９７Ａで反射され、再び発熱層９７Ｂに照射される。このため、発熱層９７Ｂにおけるマイクロ波の吸収率が向上し、発熱量が増大する。そして、発熱層９７Ｂ、弾性層９７Ｃおよび離型層９７Ｄで発生した熱は、定着ローラ９１の外周面のニップ部Ｎ近傍に伝達し、この領域を定着に必要な温度に昇温させる。
このような状態で、定着ローラ９１が回転すると、この昇温された領域がニップ部Ｎに移動する。そして、ニップ部Ｎにトナー像Ｔを担持した記録媒体Ｐを通過させると、トナー像Ｔが加熱されて溶解するとともに、定着ローラ９１と加圧ローラ９２とが圧接することにより、トナー像Ｔが記録媒体Ｐに定着される。
【００９６】
また、記録媒体Ｐに担持されたトナー像Ｔにマイクロ波が照射された場合、トナー像Ｔはマイクロ波を吸収して発熱する。このため、トナー像Ｔを担持した記録媒体Ｐがニップ部Ｎを通過して加熱される際、トナー像Ｔが溶解するのに要する時間をより短縮することができる。したがって、ニップ部Ｎに、より速い速度で記録媒体Ｐを通過させても、トナー像Ｔを確実に溶解し、記録媒体Ｐに定着させることができる。その結果、印字速度の向上を図ることができる。
【００９７】
以上のような第２実施形態においても、前記第１実施形態と同様の作用・効果が得られる。
また、この第２実施形態では、特に、マイクロ波照射部９３２が定着ローラ９１の外側に配設されているので、マイクロ波照射部９３２の大きさを、定着ローラ９１の内容積に制限されずに、自由に設計することができるという効果も得られる。
【００９８】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の定着装置の第３実施形態について説明する。
図９は、本発明の定着装置の第３実施形態を示す模式的断面図である。
以下、第３実施形態について、前記第１実施形態および前記第２実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図９に示す定着装置９０は、加圧ローラ９２が、基部９８Ａと弾性層９８Ｂとの間に発熱層９８Ｄを有する以外は、前記第２実施形態にかかる定着装置と同様である。
【００９９】
すなわち、本実施形態では、加圧ローラ９２の円柱体９８は、円柱状をなす基部９８Ａと、基部９８Ａの外周面を覆うように設けられた発熱層９８Ｄと、発熱層９８Ｄの外周面を覆うように設けられた弾性層９８Ｂと、弾性層９８Ｂの外周面を覆うように設けられた離型層９８Ｃとを有している。
発熱層９８Ｄの構成は、定着ローラ９１における発熱層９７Ｂと同様である。
また、マイクロ波照射部９３２は、定着ローラ９１の他、加圧ローラ９２にもマイクロ波が照射されるよう構成されている。
【０１００】
加圧ローラ９２が、上記のような発熱層９８Ｄを有していると、マイクロ波照射ユニット９３から出射されたマイクロ波のうち、加圧ローラ９２に到達したマイクロ波を発熱層９８Ｄが吸収する。これにより、発熱層９８Ｄが発熱し、この熱によって加圧ローラ９２の外周面が加熱される。この状態で、加圧ローラ９２が回転すると、外周面のうちの加熱された領域がニップ部Ｎに移動する。そして、ニップ部Ｎにトナー像Ｔを担持した記録媒体Ｐを通過させると、定着ローラ９１の発熱量に加圧ローラ９２の発熱量が加わり、トナー像Ｔをより速やかに溶解することができる。これにより、ウォーミングアップ時間のさらなる短縮化を図ることができる。また、ニップ部Ｎに、より速い速度で記録媒体Ｐを通過させても、トナー像Ｔを確実に溶解し、記録媒体Ｐに定着させることができる。その結果、印字速度の向上を図ることができる。
【０１０１】
また、定着ローラ９１から外れて放射されたマイクロ波を、トナー像Ｔを溶解させるエネルギーとして、有効に利用することができる。
なお、基部９８Ａは、マイクロ波を反射する材料で構成されているのが好ましい。これにより、発熱層９８Ｄで吸収されずに透過したマイクロ波が、基部９８Ａで反射されて、再び発熱層９８Ｄに到達する。このため、発熱層９８Ｄにマイクロ波が吸収される確率が増大し、発熱層９８Ｄで発生する熱量が大きくなる。これにより、ニップ部Ｎを形成する加圧ローラ９２の外周面を、定着に必要な温度に、より迅速に昇温させることができる。また、マイクロ波のエネルギーを有効に利用することができる。
基部９８Ａを構成する材料、すなわち、マイクロ波を反射させる材料としては、前述の基部９７Ａを構成する材料として列挙した各種の金属または合金等を用いることができる。
【０１０２】
また、基部９８Ａを、マイクロ波を反射する材料で構成する代わりに、基部９８Ａと発熱層９８Ｄとの間に、マイクロ波を反射するマイクロ波反射層を設けるようにしてもよい。かかる構成においても、発熱層９８Ｄを透過したマイクロ波が、マイクロ波反射層で反射されて、再び発熱層９８Ｄに到達することができる。このため、基部９８Ａをマイクロ波を反射させる材料で構成した場合と同様の効果を得ることができる。
【０１０３】
なお、この場合には、基部９８Ａを構成する材料は特に問わないので、基部９８Ａを構成する材料の選択の幅を広げることができる。例えば、基部９８Ａを、セラミック等の比較的熱伝導率が低い材料で構成することにより、発熱層９８Ｄで発生した熱が、基部９８Ａを介して外部に逃げるのが防止される。このため、加圧ローラ９２の外周面を迅速に昇温させることができる。
【０１０４】
以上のような第３実施形態においても、前記第１実施形態および前記第２実施形態と同様の作用・効果が得られる。
また、この第３実施形態では、特に、加圧ローラ９２が発熱層９８Ｄを有しているので、ニップ部Ｎにおいてトナー像Ｔを加熱するための発熱量が増大する。このため、より短時間で確実にトナー像Ｔの定着を行うことができる。
【０１０５】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の定着装置の第４実施形態について説明する。
図１０は、本発明の定着装置の第４実施形態を示す模式的断面図である。
以下、第４実施形態について、前記第１実施形態〜前記第３実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図１０に示す定着装置９０は、マイクロ波照射部９３２が定着ローラ９１の内側と外側の双方に設けられている以外は、前記第３実施形態にかかる定着装置と同様である。
【０１０６】
すなわち、本実施形態では、マイクロ波照射部９３２が、２つのマイクロ波照射部（マイクロ波照射部９３２Ａとマイクロ波照射部９３２Ｂ）を有している。そして、図１０に示すように、定着ローラ９１の内側にマイクロ波照射部９３２Ａが配設され、定着ローラ９１の外側にマイクロ波照射部９３２Ｂが配設されている。
このうち、マイクロ波照射部９３２Ａは、定着ローラ９１のニップ部Ｎ近傍に向けてマイクロ波を照射するように固定されている。
【０１０７】
一方、マイクロ波照射部９３２Ｂは、定着ローラ９１のうち、定着ローラ９１の回転方向におけるニップ部Ｎより上流側の領域に向けて、マイクロ波を照射するように固定されている。
そして、このようなマイクロ波照射部９３２は、定着ローラ９１のニップ部Ｎからその上流側の比較的広範囲にわたる領域に向けて、マイクロ波を照射するよう構成されている。
【０１０８】
ここで、マイクロ波照射部９３２は、定着ローラ９１のマイクロ波を照射される領域が、定着ローラ９１の回転速度に応じて変化するのが好ましい。これにより、定着ローラ９１の回転速度によらず、定着ローラ９１のマイクロ波を照射された領域が回転して、ニップ部Ｎに移動するまでの時間と、発熱層９７Ｂが発熱し、この熱が定着ローラ９１の外周面に伝達されるまでの時間とをほぼ等しくすることができる。
【０１０９】
マイクロ波照射部９３２によるマイクロ波の照射領域は、定着ローラ９１の回転速度に応じて、マイクロ波照射部９３２Ａの動作およびマイクロ波照射部９３２Ｂの動作の少なくとも一方を制御することにより変化させることができる。
例えば、定着ローラ９１の回転速度が特に大きい場合には、各マイクロ波照射部９３２Ａ、９３２Ｂの双方を動作させる。これにより、定着ローラ９１の比較的広範囲にわたって、マイクロ波を照射することができる。その結果、発熱層９７Ｂの発熱量が増大し、定着ローラ９１の外周面が所定の温度に昇温するまでの時間を短縮することができる。
【０１１０】
一方、定着ローラ９１の回転速度が特に小さい場合には、各マイクロ波照射部９３２Ａ、９３２Ｂのうちの一方を動作させる。これにより、定着ローラ９１のマイクロ波を照射される領域が縮小する。その結果、発熱層９７Ｂの発熱量が低下し、定着ローラ９１の外周面が所定の温度に昇温するまでの時間を延長することができる。
したがって、定着ローラ９１の回転速度によらず、極大の温度に加熱された状態で、トナー像Ｔを記録媒体Ｐに定着させることができる。その結果、より短時間でかつ確実に定着工程を行うことができるとともに、定着工程で消費されるエネルギーの低減を図ることができる。
なお、定着ローラ９１のマイクロ波を照射させる領域を変化させる代わりに、照射するマイクロ波の強度を変化させるようにしてもよく、その双方を変化させるようにしてもよい。
【０１１１】
以上のような第４実施形態においても、前記第１実施形態〜前記第３実施形態と同様の作用・効果を得ることができる。
また、この第４実施形態では、特に、定着ローラ９１の回転速度によらず、定着ローラ９１の外周面が極大の温度に加熱された状態で、トナー像Ｔを記録媒体Ｐに定着させることができる。
【０１１２】
＜第５実施形態＞
次に、本発明の定着装置の第５実施形態について説明する。
図１１は、本発明の定着装置の第５実施形態を示す模式的断面図である。
以下、第５実施形態について、前記第１実施形態〜前記第４実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図１１に示す定着装置９０は、定着ローラ９１の回転速度が可変になっていて、定着ローラ９１のマイクロ波が照射される領域が、定着ローラ９１の周速に応じて移動するよう構成されている以外は、前記第１実施形態にかかる定着装置と同様である。
【０１１３】
すなわち、本実施形態では、図１１に示すように、定着ローラ９１を回転させる回転機構９０１と、加圧ローラ９２を回転させる回転機構９０２と、各回転機構９０１、９０２と電気的に接続され、定着ローラ９１と加圧ローラ９２のそれぞれの回転速度を制御する制御部９０３とを有している。
また、マイクロ波照射部９３２を固定軸９５に支持する支持部材９３３は、固定軸９５に対して回動自在に支持されている。このため、マイクロ波照射部９３２を、固定軸９５を回動中心として回動させることにより、マイクロ波の照射方向を変更することができるようになっている。なお、支持部材９３３と制御部９０３とは、電気的に接続されており、マイクロ波の照射方向は、制御部９０３により制御される。
制御部９０３では、回転機構９０１、回転機構９０２および支持部材９３３のそれぞれの動作を協調制御する。例えば、定着ローラ９１の回転速度と加圧ローラ９２の回転速度は、等速度になるように制御されるのが好ましい。これにより、ニップ部Ｎを記録媒体Ｐが円滑に通過することができる。
【０１１４】
ここで、マイクロ波照射部９３２は、定着ローラ９１のうち、定着ローラ９１の回転方向におけるニップ部Ｎより上流側の領域に向けて、マイクロ波を照射するように固定軸９５に対して支持されているのが好ましい。これにより、定着ローラ９１のマイクロ波を照射された領域が回転して、ニップ部Ｎに移動するまでの時間と、発熱層９７Ｂが発熱し、この熱が定着ローラ９１の外周面に伝達されるまでの時間との差が短縮される。その結果、定着ローラ９１の外周面が、より極大の温度に近い温度に加熱された状態で、トナー像Ｔを記録媒体Ｐに定着させることができる。したがって、より短時間でかつ確実に定着工程を行うことができるとともに、定着工程で消費されるエネルギーの低減を図ることができる。
【０１１５】
ところで、定着ローラ９１の回転速度が特に大きい場合には、定着ローラ９１の発熱層９７Ｂがマイクロ波を吸収して発熱し、この熱が外周面に伝達されたとき、この外周面がすでにニップ部Ｎを通り過ぎた後であることが想定される。この場合、定着ローラ９１のニップ部Ｎ近傍の温度が十分に昇温せず、トナー像Ｔの定着が不十分になるおそれがある。
【０１１６】
一方、定着ローラ９１の回転速度が特に小さい場合には、定着ローラ９１の発熱層９７Ｂがマイクロ波を吸収して発熱し、この熱が外周面に伝達されたとき、この外周面がニップ部Ｎに未だ到達していないという状態になることが想定される。この場合も、定着ローラ９１のニップ部Ｎ近傍の温度が十分に昇温せず、トナー像Ｔの定着が不十分になるおそれがある。
【０１１７】
かかる観点から、定着ローラ９１のマイクロ波を照射される領域の中心と、ニップ部Ｎの中心とのなす角度は、定着ローラ９１の回転速度に応じて変化するのが好ましい。これにより、定着ローラ９１の回転速度によらず、定着ローラ９１のマイクロ波を照射された領域が回転して、ニップ部Ｎに移動するまでの時間と、発熱層９７Ｂが発熱し、この熱が定着ローラ９１の外周面に伝達されるまでの時間とをほぼ等しくすることができる。その結果、定着ローラ９１の外周面が、極大の温度に加熱された状態で、トナー像Ｔを記録媒体Ｐに定着させることができる。
【０１１８】
以上のような第５実施形態においても、前記第１実施形態および第２実施形態と同様の作用・効果を得ることができる。
また、この第５実施形態では、特に、定着ローラ９１の回転速度によらず、定着ローラ９１の外周面が極大の温度に加熱された状態で、トナー像Ｔを記録媒体Ｐに定着させることができる。
【０１１９】
以上、本発明の定着装置および画像形成装置について、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、本発明の定着装置および画像形成装置を構成する各部は、同様の機能を発揮する任意のものと置換、または、その他の構成を追加することもできる。
また、定着装置の構成は、前記各実施形態で説明した複数の構成を組み合わせたものでもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】本発明にかかる画像形成装置の第１実施形態を示す全体構成の模式的断面図である。
【図２】本発明の定着装置の第１実施形態を一部破断して示す模式的断面図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図２におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】マイクロ波照射ユニットの電気的構成を示すブロック部である。
【図６】図４に示すマイクロ波照射部を示す模式的縦断面図である。
【図７】図４に示すマイクロ波照射部を示す模式的斜視図である。
【図８】本発明の定着装置の第２実施形態を示す模式的断面図である。
【図９】本発明の定着装置の第３実施形態を示す模式的断面図である。
【図１０】本発明の定着装置の第４実施形態を示す模式的断面図である。
【図１１】本発明の定着装置の第５実施形態を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
【０１２１】
１０‥‥‥画像形成装置 ２０‥‥‥感光体 ３０‥‥‥帯電ユニット ４０‥‥‥露光ユニット ５０‥‥‥現像ユニット ５０ａ‥‥‥軸 ５１‥‥‥ブラック現像装置 ５２‥‥‥マゼンタ現像装置 ５３‥‥‥シアン現像装置 ５４‥‥‥イエロー現像装置 ５５‥‥‥保持体 ５５ａ〜５５ｄ‥‥‥保持部 ６０‥‥‥一次転写ローラ ６１‥‥‥中間転写体 ７０‥‥‥中間転写ベルト ７１‥‥‥駆動ローラ ７２‥‥‥従動ローラ ７３‥‥‥基体 ７５‥‥‥クリーニングユニット ７６‥‥‥クリーニングブレード ８０‥‥‥二次転写ローラ ８２‥‥‥給紙トレイ ８４‥‥‥給紙ローラ ８６‥‥‥レジローラ ８７‥‥‥排紙ローラ対 ８８‥‥‥搬送部 ８８Ａ、８８Ｂ‥‥‥搬送ローラ対 ８８Ｃ‥‥‥搬送路 ９０‥‥‥定着装置 ９１‥‥‥定着ローラ ９２‥‥‥加圧ローラ ９３‥‥‥マイクロ波照射ユニット ９３１‥‥‥マイクロ波形成部 ９３２、９３２Ａ、９３２Ｂ‥‥‥マイクロ波照射部 ９３３‥‥‥支持部材 ９３４‥‥‥基板 ９３５‥‥‥放射パターン ９３６‥‥‥反射器 ９３７‥‥‥接地パターン ９３８‥‥‥遮蔽板 ９３９‥‥‥発振器 ９４０‥‥‥増幅器 ９４１‥‥‥給紙口 ９４２‥‥‥排出口 ９４３‥‥‥アイソレータ ９４Ａ、９４Ｂ‥‥‥ハウジング ９５‥‥‥固定軸 ９６‥‥‥軸受 ９７‥‥‥筒体 ９７Ａ‥‥‥基部 ９７Ｂ‥‥‥発熱層 ９７Ｃ‥‥‥弾性層 ９７Ｄ‥‥‥離型層 ９８‥‥‥円柱体 ９８Ａ‥‥‥基部 ９８Ｂ‥‥‥弾性層 ９８Ｃ‥‥‥離型層 ９８Ｄ‥‥‥発熱層 ９９‥‥‥回転軸 １００‥‥‥軸受 １０１‥‥‥加圧レバー １０２‥‥‥加圧スプリング Ｔ‥‥‥トナー像 Ｐ‥‥‥記録媒体 Ｎ‥‥‥ニップ部 ９０１、９０２‥‥‥回転機構 ９０３‥‥‥制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに圧接してニップ部を形成しつつ回転する定着ローラおよび加圧ローラと、前記定着ローラの外周面を加熱する加熱手段とを有し、前記定着ローラの外周面を加熱した状態で、未定着像を担持する記録媒体を前記ニップ部に通過させ、前記記録媒体を加熱・加圧することにより、前記未定着像を前記記録媒体に定着させる定着装置であって、
前記加熱手段は、マイクロ波を照射するマイクロ波照射手段と、前記定着ローラ中に設けられ、マイクロ波を吸収して発熱する発熱層とを有することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記マイクロ波照射手段は、マイクロ波を発生させるマイクロ波形成部と、該発生させたマイクロ波を前記定着ローラに向けて照射するマイクロ波照射部とを有する請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記マイクロ波形成部は、ダイヤモンド弾性表面波素子を有する請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記マイクロ波照射手段は、前記定着ローラの前記ニップ部近傍、または、それより前記定着ローラの回転方向における上流側の領域に向けて、マイクロ波を照射するよう構成されている請求項１ないし３のいずれかに記載の定着装置。
【請求項５】
前記定着ローラの回転速度は、可変となっており、
前記マイクロ波照射手段は、マイクロ波の照射領域、および／または、マイクロ波の照射強度が、前記回転速度に応じて変化するよう構成されている請求項４に記載の定着装置。
【請求項６】
前記定着ローラの回転速度は、可変となっており、
前記マイクロ波照射手段は、前記定着ローラの前記マイクロ波を照射する領域の中心と前記ニップ部の中心とのなす角度が、前記回転速度に応じて変化するよう構成されている請求項４または５に記載の定着装置。
【請求項７】
前記定着ローラは、円筒状の基部を有しており、
前記発熱層は、前記基部の外周面側に設けられている請求項１ないし６のいずれかに記載の定着装置。
【請求項８】
前記定着ローラは、前記基部の外周面側に設けられた弾性層と、該弾性層の外周面側に設けられた離型層とを有しており、
前記発熱層は、前記基部と前記弾性層との間に設けられている請求項１ないし７のいずれかに記載の定着装置。
【請求項９】
前記発熱層として、マイクロ波を吸収して発熱するマイクロ波吸収材料を含有してなる前記弾性層を有する請求項８に記載の定着装置。
【請求項１０】
前記発熱層として、マイクロ波を吸収して発熱するマイクロ波吸収材料を含有してなる前記離型層を有する請求項８または９に記載の定着装置。
【請求項１１】
前記発熱層は、マイクロ波を吸収して発熱する粒状のマイクロ波吸収材料を圧縮成形してなる層を有する請求項１ないし１０のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１２】
前記マイクロ波吸収材料は、主として炭化ケイ素で構成されている請求項９ないし１１のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１３】
前記発熱層の平均厚さは、０．５〜５ｍｍである請求項１ないし１２のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１４】
前記マイクロ波照射手段は、前記定着ローラの内側に設けられている請求項１ないし１３のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１５】
前記基部は、マイクロ波を透過させる材料で構成されている請求項１４に記載の定着装置。
【請求項１６】
前記マイクロ波照射手段は、前記定着ローラの外側に設けられ、前記記録媒体が担持する未定着像にマイクロ波を照射するよう構成されている請求項１ないし１５のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１７】
前記加圧ローラは、円筒状の基部と、該基部の外周面側に設けられ、マイクロ波を吸収して発熱する発熱層とを備えており、
前記マイクロ波照射手段は、前記定着ローラの外側に設けられ、前記加圧ローラにマイクロ波を照射するよう構成されている請求項１ないし１６のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１８】
前記定着ローラが有する基部および前記加圧ローラが有する基部の少なくとも一方は、マイクロ波を反射させる材料で構成されている請求項１７に記載の定着装置。
【請求項１９】
露光・現像・転写・定着を含む一連の画像形成プロセスにより、記録媒体に画像を形成する画像形成装置であって、
請求項１ないし１８のいずれかに記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
互いに圧接してニップ部を形成しつつ回転する定着ローラおよび加圧ローラと、前記定着ローラの外周面を加熱する加熱手段とを有し、前記定着ローラの外周面を加熱した状態で、未定着像を担持する記録媒体を前記ニップ部に通過させ、前記記録媒体を加熱・加圧することにより、前記未定着像を前記記録媒体に定着させる定着装置であって、
前記加熱手段は、マイクロ波を照射するマイクロ波照射手段と、前記定着ローラ中に設けられ、マイクロ波を吸収して発熱する発熱層とを有することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記マイクロ波照射手段は、マイクロ波を発生させるマイクロ波形成部と、該発生させたマイクロ波を前記定着ローラに向けて照射するマイクロ波照射部とを有する請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記マイクロ波形成部は、ダイヤモンド弾性表面波素子を有する請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記マイクロ波照射手段は、前記定着ローラの前記ニップ部近傍、または、それより前記定着ローラの回転方向における上流側の領域に向けて、マイクロ波を照射するよう構成されている請求項１ないし３のいずれかに記載の定着装置。
【請求項５】
前記定着ローラの回転速度は、可変となっており、
前記マイクロ波照射手段は、マイクロ波の照射領域、および／または、マイクロ波の照射強度が、前記回転速度に応じて変化するよう構成されている請求項４に記載の定着装置。
【請求項６】
前記定着ローラの回転速度は、可変となっており、
前記マイクロ波照射手段は、前記定着ローラの前記マイクロ波を照射する領域の中心と前記ニップ部の中心とのなす角度が、前記回転速度に応じて変化するよう構成されている請求項４または５に記載の定着装置。
【請求項７】
前記定着ローラは、円筒状の基部を有しており、
前記発熱層は、前記基部の外周面側に設けられている請求項１ないし６のいずれかに記載の定着装置。
【請求項８】
前記定着ローラは、前記基部の外周面側に設けられた弾性層と、該弾性層の外周面側に設けられた離型層とを有しており、
前記発熱層は、前記基部と前記弾性層との間に設けられている請求項１ないし７のいずれかに記載の定着装置。
【請求項９】
前記発熱層として、マイクロ波を吸収して発熱するマイクロ波吸収材料を含有してなる前記弾性層を有する請求項８に記載の定着装置。
【請求項１０】
前記発熱層として、マイクロ波を吸収して発熱するマイクロ波吸収材料を含有してなる前記離型層を有する請求項８または９に記載の定着装置。
【請求項１１】
前記発熱層は、マイクロ波を吸収して発熱する粒状のマイクロ波吸収材料を圧縮成形してなる層を有する請求項１ないし１０のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１２】
前記マイクロ波吸収材料は、主として炭化ケイ素で構成されている請求項９ないし１１のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１３】
前記発熱層の平均厚さは、０．５〜５ｍｍである請求項１ないし１２のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１４】
前記マイクロ波照射手段は、前記定着ローラの内側に設けられている請求項１ないし１３のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１５】
前記基部は、マイクロ波を透過させる材料で構成されている請求項１４に記載の定着装置。
【請求項１６】
前記マイクロ波照射手段は、前記定着ローラの外側に設けられ、前記記録媒体が担持する未定着像にマイクロ波を照射するよう構成されている請求項１ないし１５のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１７】
前記加圧ローラは、円筒状の基部と、該基部の外周面側に設けられ、マイクロ波を吸収して発熱する発熱層とを備えており、
前記マイクロ波照射手段は、前記定着ローラの外側に設けられ、前記加圧ローラにマイクロ波を照射するよう構成されている請求項１ないし１６のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１８】
前記定着ローラが有する基部および前記加圧ローラが有する基部の少なくとも一方は、マイクロ波を反射させる材料で構成されている請求項１７に記載の定着装置。
【請求項１９】
露光・現像・転写・定着を含む一連の画像形成プロセスにより、記録媒体に画像を形成する画像形成装置であって、
請求項１ないし１８のいずれかに記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００８−１２９２０３（Ｐ２００８−１２９２０３Ａ）
【公開日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３１２１２２（Ｐ２００６−３１２１２２）
【出願日】平成１８年１１月１７日（２００６．１１．１７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月１７日（２００６．１１．１７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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