定着装置及び画像形成装置
【課題】装置が大型化、高コスト化、高消費電力化することなく、定着性が良好であって、立ち上がり時間が充分に短い、誘電加熱方式の定着装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】トナー像Ｔを加熱・溶融して記録媒体Ｐ上に定着するとともに誘電体を具備する定着部材２１と、定着部材２１を誘電加熱する誘電加熱部２５と、定着部材２１に圧接して記録媒体Ｐが搬送されるニップ部を形成する加圧部材３１と、を備える。
【解決手段】トナー像Ｔを加熱・溶融して記録媒体Ｐ上に定着するとともに誘電体を具備する定着部材２１と、定着部材２１を誘電加熱する誘電加熱部２５と、定着部材２１に圧接して記録媒体Ｐが搬送されるニップ部を形成する加圧部材３１と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の画像形成装置とそこに設置される定着装置とに関し、特に、誘電加熱方式を用いた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】
従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、装置の立ち上がり時間を低減することを目的とした、誘電加熱方式を用いた定着装置が知られている（例えば、特許文献１〜３等参照。）。
【０００３】
特許文献１等において、誘電加熱方式の定着装置は、未定着トナー像を担持した記録媒体を搬送する搬送ベルト、搬送ベルトによって搬送される記録媒体に対向する複数対の棒状電極、等で構成される。そして、棒状電極に高周波電力を印加することで、搬送ベルトによって搬送される記録媒体上の未定着トナーに誘電損失による熱が生じる（トナー像が誘電加熱される。）。そして、誘電加熱により溶融されたトナーが記録媒体の繊維間に入り込んで記録媒体上に定着される。
【０００４】
また、特許文献１の図３等には、上述した定着装置の下流側に、ヒータ加熱方式の定着装置を設置する技術が開示されている。ヒータ加熱方式の定着装置は、ヒータが内設された定着ローラ、定着ローラに圧接してニップ部を形成する加圧ローラ、等で構成されている。そして、上述した誘電加熱方式による１次的な定着工程の後に、記録媒体をヒータ加熱方式の定着装置のニップ部に搬送することで、記録媒体上のトナー像がニップ部における熱と圧力とにより記録媒体上に強固に定着されることになる。
【０００５】
一方、特許文献４、特許文献５等には、装置の立ち上がり時間を低減することを目的として、誘電加熱方式ではなく、電磁誘導加熱方式を用いた定着装置が開示されている。電磁誘導加熱方式の定着装置は、発熱部材の周囲に交番磁界を形成することで、発熱部材に渦電流やヒステリシス損による熱を生じさせて加熱するものである。また、特許文献４等には、定着部材自体を、電磁誘導加熱される発熱部材として構成する技術が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２３６０８号公報
【特許文献２】特公昭４９−３８１７１号公報
【特許文献３】特公平１−３６１０７号公報
【特許文献４】特開２００７−１７７２３号公報
【特許文献５】特開２００５−３０１０１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した特許文献１等の誘電加熱方式の定着装置は、誘電加熱により溶融されたトナーが記録媒体の繊維間に入り込むことで、記録媒体上にトナー像を定着させているために、充分な定着性を確保できない場合があった。特に、カラー画像を形成する場合には、定着画像におけるカラートナー間に空隙が生じて、カラー画像の光沢性が不充分になる場合があった。
これに対して、特許文献１の図３等の定着装置は、誘電加熱方式による１次的な定着工程の後に、記録媒体をローラ部材間のニップ部に搬送して熱と圧力とによる２次的な定着工程をおこなっているために、充分な定着性を確保できる効果が期待できる。しかし、この技術は、誘電加熱方式の他にヒータ加熱方式の定着装置を設置する必要があるために、装置が大型化、高コスト化、高消費電力化してしまったり、誘電加熱方式による立ち上がり時間の短縮化のメリットを充分に享受できなかったりする可能性があった。
【０００８】
一方、特許文献４、特許文献５等の定着装置は、電磁誘導加熱方式のものであって、誘電加熱方式の定着装置に対して装置の構成や加熱メカニズムが異なり、上述した課題を直接的に解決するものではない。
【０００９】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、装置が大型化、高コスト化、高消費電力化することなく、定着性が良好であって、立ち上がり時間が充分に短い、誘電加熱方式の定着装置及び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】
【００１０】
この発明の請求項１記載の発明にかかる定着装置は、トナー像を加熱・溶融して記録媒体上に定着するとともに、誘電体を具備する定着部材と、前記定着部材を誘電加熱する誘電加熱部と、前記定着部材に圧接して記録媒体が搬送されるニップ部を形成する加圧部材と、を備えたものである。
【００１１】
また、請求項２記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１に記載の発明において、前記誘電加熱部は、前記定着部材の外周面又は／及び内周面に対向して前記誘電体の周囲に高周波電界を形成する少なくとも一対の棒状電極を備えたものである。
【００１２】
また、請求項３記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項２に記載の発明において、前記棒状電極は、周波数が１〜２００（ＭＨｚ）の高周波電力が印加されるものである。
【００１３】
また、請求項４記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項２又は請求項３に記載の発明において、前記棒状電極の外周面に回動自在に配設されるとともに、前記定着部材に当接する回動部材を備えたものである。
【００１４】
また、請求項５記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項４のいずれかに記載の発明において、前記誘電体は、誘電損失が高い材料で形成されたものである。
【００１５】
また、請求項６記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項５に記載の発明において、前記誘電損失が高い材料を、ポリアミドとしたものである。
【００１６】
また、請求項７記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項６のいずれかに記載の発明において、前記定着部材は、複数のローラ部材に張架された定着ベルトであって、前記誘電加熱部は、前記複数のローラ部材のうち１つのローラ部材に前記定着ベルトを介して対向するように配設されたものである。
【００１７】
また、請求項８記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項７のいずれかに記載の発明において、前記定着部材を、定着ベルト、定着フィルム、定着ローラのいずれかとしたものである。
【００１８】
また、この発明の請求項９記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項１〜請求項８のいずれかに記載の定着装置を備えたものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、誘電体を具備する定着部材を誘電加熱する誘電加熱部を設けているために、装置が大型化、高コスト化、高消費電力化することなく、定着性が良好であって、立ち上がり時間が充分に短い、誘電加熱方式の定着装置及び画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
【００２１】
実施の形態１．
図１〜図４にて、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
まず、図１にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図１において、１は画像形成装置としてのタンデム型カラー複写機の装置本体、２は入力画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部、３は原稿Ｄを原稿読込部４に搬送する原稿搬送部、４は原稿Ｄの画像情報を読み込む原稿読込部、７は転写紙等の記録媒体Ｐが収容される給紙部、９は記録媒体Ｐの搬送タイミングを調整するレジストローラ、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫは各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）のトナー像が形成される感光体ドラム、１２は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上を帯電する帯電部、１３は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に形成される静電潜像を現像する現像部、１４は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に形成されたトナー像を記録媒体Ｐ上に重ねて転写する転写バイアスローラ（１次転写バイアスローラ）、１５は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上の未転写トナーを回収するクリーニング部、を示す。
【００２２】
また、１６は中間転写ベルト１７を清掃する中間転写ベルトクリーニング部、１７は複数色のトナー像が重ねて転写される中間転写ベルト、１８は中間転写ベルト１７上のカラートナー像を記録媒体Ｐ上に転写するための２次転写バイアスローラ、２０は記録媒体Ｐ上のトナー像（未定着画像）を定着する定着装置、を示す。
【００２３】
以下、画像形成装置における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。
まず、原稿Ｄは、原稿搬送部３の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部４のコンタクトガラス５上に載置される。そして、原稿読込部４で、コンタクトガラス５上に載置された原稿Ｄの画像情報が光学的に読み取られる。
【００２４】
詳しくは、原稿読込部４は、コンタクトガラス５上の原稿Ｄの画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿Ｄにて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿Ｄのカラー画像情報は、カラーセンサにてＲＧＢ（レッド、グリーン、ブルー）の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、ＲＧＢの色分解画像信号をもとにして画像処理部で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。
【００２５】
そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、書込み部２に送信される。そして、書込み部２からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光（露光光）が、それぞれ、対応する感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に向けて発せられる。
【００２６】
一方、４つの感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫは、それぞれ、図１の時計方向に回転している。そして、まず、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫの表面は、帯電部１２との対向部で、一様に帯電される（帯電工程である。）。こうして、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上には、帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれのレーザ光の照射位置に達する。
書込み部２において、４つの光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応してそれぞれ射出される。各レーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる（露光工程である。）。
【００２７】
イエロー成分に対応したレーザ光は、紙面左側から１番目の感光体ドラム１１Ｙ表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラーにより、感光体ドラム１１Ｙの回転軸方向（主走査方向）に走査される。こうして、帯電部１２にて帯電された後の感光体ドラム１１Ｙ上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。
【００２８】
同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光は、紙面左から２番目の感光体ドラム１１Ｍ表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光は、紙面左から３番目の感光体ドラム１１Ｃ表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、紙面左から４番目の感光体ドラム１１ＢＫ表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。
【００２９】
その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれ、現像部１３との対向位置に達する。そして、各現像部１３から感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上の潜像が現像される（現像工程である。）。
その後、現像工程後の感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれ、中間転写ベルト１７との対向部に達する。ここで、それぞれの対向部には、中間転写ベルト１７の内周面に当接するように転写バイアスローラ１４が設置されている。そして、転写バイアスローラ１４の位置で、中間転写ベルト１７上に、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に形成された各色のトナー像が、順次重ねて転写される（１次転写工程である。）。
【００３０】
そして、転写工程後の感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれ、クリーニング部１５との対向位置に達する。そして、クリーニング部１５で、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に残存する未転写トナーが回収される（クリーニング工程である。）。
その後、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫにおける一連の作像プロセスが終了する。
【００３１】
他方、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上の各色のトナーが重ねて転写（担持）された中間転写ベルト１７は、図中の時計方向に走行して、２次転写バイアスローラ１８との対向位置に達する。そして、２次転写バイアスローラ１８との対向位置で、記録媒体Ｐ上に中間転写ベルト１７上に担持されたカラーのトナー像が転写される（２次転写工程である。）。
その後、中間転写ベルト１７表面は、中間転写ベルトクリーニング部１６の位置に達する。そして、中間転写ベルト１７上に付着した未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部１６に回収されて、中間転写ベルト１７における一連の転写プロセスが終了する。
【００３２】
ここで、中間転写ベルト１７と２次転写バイアスローラ１８との間（２次転写ニップである。）に搬送される記録媒体Ｐは、給紙部７からレジストローラ９等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、記録媒体Ｐを収納する給紙部７から、給紙ローラ８により給送された記録媒体Ｐが、搬送ガイドを通過した後に、レジストローラ９に導かれる。レジストローラ９に達した記録媒体Ｐは、タイミングを合わせて、２次転写ニップに向けて搬送される。
【００３３】
そして、フルカラー画像が転写された記録媒体Ｐは、搬送ベルトによって定着装置２０に導かれる。定着装置２０では、定着ベルトと加圧ローラとのニップにて、カラー画像（トナー）が記録媒体Ｐ上に定着される。
そして、定着工程後の記録媒体Ｐは、排紙ローラによって、装置本体１外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセスが完了する。
【００３４】
次に、図２〜図４にて、画像形成装置本体１に設置される定着装置２０の構成・動作について詳述する。
図２は、定着装置２０を示す概略断面図である。図３は、定着装置２０の誘電加熱部を示す正面図であって、図２のＡ方向からみた図である。図４は、定着ベルト２１の周囲に形成される電気力線を示す概略図である。
図２に示すように、定着装置２０は、定着部材としての定着ベルト２１、定着補助ローラ２２（ローラ部材）、支持ローラ２３（ローラ部材）、加圧部材としての加圧ローラ３１、誘電加熱部２５（棒状電極）、温度センサ４０、ガイド板３５、等で構成される。
【００３５】
ここで、定着部材としての定着ベルト２１は、誘電体からなる発熱層（誘電層）上に、弾性層、離型層が順次積層された多層構造の無端状ベルトである。
定着ベルト２１の発熱層（誘電体）は、誘電損失が高い材料（１〜２００（ＭＨｚ）の高周波帯域における誘電損失が高い材料である。）で形成されている。具体的に、本実施の形態１では、定着ベルト２１の発熱層（誘電体）の材料として、ポリアミドが用いられている。誘電体としてポリアミドを用いることで、後述する誘電加熱部による定着ベルトの加熱効率が飛躍的に向上する。
定着ベルト２１の弾性層は、フッ素ゴム、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム等の弾性材料で形成されている。
定着ベルト２１の離型層は、ＰＦＡ（４フッ化エチレンバーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂）、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ＰＥＳ（ポリエーテルサルファイド）、等で形成されている。定着ベルト２１の表層に離型層を設けることにより、トナーＴ（トナー像）に対する離型性（剥離性）が担保されることになる。
定着ベルト２１は、２つのローラ部材（定着補助ローラ２２と支持ローラ２３とである。）に張架・支持されて、図２中の矢印方向に走行する。
【００３６】
定着補助ローラ２２は、ＳＵＳ３０４等の芯金２２ａ上に、発泡性シリコーンゴム等の発泡材料からなる弾性層２２ｂが形成されたローラ部材であって、加圧部材としての加圧ローラ３１に定着ベルト２１を介して当接してニップ部を形成する。弾性層２２ｂを発泡材料で形成することで、ニップ部におけるニップ幅（ニップ量）を比較的大きく設定できるとともに、定着ベルト２１の熱が定着補助ローラ２２に移行しにくくなる。定着補助ローラ２２は、図２中の時計方向に回転する。
支持ローラ２３は、アルミニウム、ステンレス鋼等の金属材料からなる中空構造のローラ部材（円筒体）である。
【００３７】
図２及び図３を参照して、誘電加熱部は、複数対の棒状電極２５（本実施の形態１では２対の棒状電極である。）等で構成されている。棒状電極２５は、その両端が保持部材２６に保持されていて、定着ベルト２１（誘電体としての発熱層）の外周面に幅方向にわたって対向するように配設されている。棒状電極２５は、隣接する棒状電極との極性が異なるように配設されていて、不図示の電源から周波数が１〜２００（ＭＨｚ）の高周波電力が供給される。これにより、定着ベルト２１（誘電体としての発熱層）の周囲に、図４の破線に示すような電気力線を有する高周波電界が形成されることになる。そして、この高周波電界によって、定着ベルト２１の発熱層（誘電体）が高周波誘電加熱されて、定着ベルト２１全体が加熱されることになる。
【００３８】
なお、上述した誘電加熱部２５による定着ベルト２１の加熱効率を向上させるために、定着ベルト２１に対して棒状電極２５をなるべく近接させることが好ましい。
また、誘電加熱部の出力制御は、定着ベルト２１表面に非接触で対向する温度センサ４０（サーモパイル）によるベルト表面温度の検知結果に基いておこなわれる。詳しくは、温度センサ４０の検知結果に基づいて定められる通電時間だけ、棒状電極２５に高周波電力が印加される。このような誘電加熱部の出力制御によって、定着ベルト２１の温度（定着温度）を所望の温度（目標制御温度）に調整制御することができる。
【００３９】
また、加圧部材としての加圧ローラ３１は、主として、芯金３２と、芯金３２の外周面に接着層を介して形成された弾性層３３と、からなる。加圧ローラ３１の弾性層３３は、発泡性シリコーンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム等の材料で形成されている。なお、弾性層３３の表層にＰＦＡ等からなる薄肉の離型層を設けることもできる。
そして、加圧ローラ３１は、不図示の加圧機構によって定着ベルト２１を介して定着補助ローラ２２に圧接する。こうして、加圧ローラ３１と定着ベルト２１との間に、所望のニップ部が形成される。
なお、本実施の形態１において、加圧ローラ３１を直接的に加熱するヒータ等の加熱手段を設置することもできる。これにより、定着装置２０の昇温特性がさらに向上することになる。
【００４０】
図２を参照して、定着ベルト２１と加圧ローラ３１との当接部（ニップ部である。）の入口側と出口側には、それぞれ、記録媒体Ｐの搬送を案内するガイド板３５が配設されている。ガイド板３５は、定着装置２０の側板に固設されている。
また、図示は省略するが、定着ベルト２１の外周面に対向する位置であって、ニップ部の出口側近傍には、分離板が配設されている。分離板は、定着工程後の記録媒体Ｐが定着ベルト２１の走行に沿って定着ベルト２１に巻き付いてしまう不具合を抑止する。
【００４１】
上述のように構成された定着装置２０は、次のように動作する。
装置本体１の電源スイッチが投入されると、電源から誘電加熱部（棒状電極２５）に高周波電力が印加（給電）されるとともに、定着ベルト２１（定着補助ローラ２２、支持ローラ２３）及び加圧ローラ３１の図２中の矢印方向の回転駆動が開始される。
その後、給紙部７から記録媒体Ｐが給送されて、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上の各色のトナー像が記録媒体Ｐ上に未定着画像として担持される。未定着画像Ｔ（トナー像）が担持された記録媒体Ｐは、図２の矢印Ｙ１０方向に搬送されて、圧接状態にある定着ベルト２１及び加圧ローラ３１のニップ部に送入される。そして、定着ベルト２１による加熱と、定着ベルト２１（定着補助ローラ２２）及び加圧ローラ３１の押圧力とによって、記録媒体Ｐの表面にトナー像Ｔが定着（溶融・アンカリング）される。その後、回転する定着ベルト２１及び加圧ローラ３１によってそのニップ部から送出された記録媒体Ｐは、矢印Ｙ１１方向に搬送される。
【００４２】
なお、本願発明者は、本実施の形態１における定着装置（ただし、定着ベルト２１はフィルム状のポリアミドのみで形成し、棒状電極２５に印加する高周波電力は周波数を４０ＭＨｚ、電圧を８００Ｖとした。）を用いて、装置の立ち上がり時間と出力画像の定着性とを実験的に確認した。その結果、定着ベルト２１の表面温度は約０．８秒で常温から２００℃に達して、出力画像の定着性も良好であることを確認した。
このような立ち上がり時間は、電磁誘導加熱方式を用いた定着装置（特許文献４、特許文献５等を参照できる。）に比べても、飛躍的に短いものである。
【００４３】
以上説明したように、本実施の形態１では、誘電体（発熱層）を具備する定着ベルト２１（定着部材）を誘電加熱する誘電加熱部２５を設けているために、定着装置２０が大型化、高コスト化、高消費電力化することなく、定着性が良好であって、装置の立ち上がり時間を充分に短くすることができる。
特に、本実施の形態１では、樹脂材料のみで形成された定着ベルト２１（定着部材）を直接的に加熱できるために、定着部材中に金属材料を用いることができない場合等に有用である。
【００４４】
なお、本実施の形態１では加圧部材として加圧ローラ３１を用いたが、加圧部材として加圧ベルトや加圧パッドを用いてもよい。その場合にも、本実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
また、本実施の形態１では、定着部材としての定着ベルト２１を誘電体（発熱層）、弾性層、離型層からなる多層構造体としたが、定着ベルト２１を誘電体（発熱層）のみからなる単層構造体とすることもできる。
【００４５】
実施の形態２．
図５及び図６にて、この発明の実施の形態２について詳細に説明する。
図５は、実施の形態２における定着装置を示す概略断面図であって、前記実施の形態１における図２に相当する図である。図６は、図５の定着装置における定着ベルト２１の周囲に形成される電気力線を示す概略図であって、前記実施の形態１における図４に相当する図である。
本実施の形態２における定着装置は、棒状電極２５が定着ベルト２１の内周面及び外周面に対向するように配設されている点が、棒状電極２５が定着ベルト２１の外周面にのみ対向するように配設されている前記実施の形態１のものとは相違する。
【００４６】
図５に示すように、本実施の形態２における定着装置２０も、前記実施の形態１のものと同様に、定着ベルト２１（定着部材）、定着補助ローラ２２、支持ローラ２３、加圧ローラ３１（加圧部材）、誘電加熱部２５（棒状電極）、等で構成される。
【００４７】
ここで、本実施の形態２では、棒状電極２５が、定着ベルト２１（誘電体）を挟むように配設されている。棒状電極２５は、外周面側に配設される棒状電極の極性と内周面側に配設される棒状電極の極性とが異なるように配設されていて、不図示の電源から周波数が１〜２００（ＭＨｚ）の高周波電力が供給される。これにより、定着ベルト２１（誘電体としての発熱層）の周囲に、図６の破線に示すような電気力線を有する高周波電界が形成されることになる。そして、この高周波電界によって、定着ベルト２１の発熱層（誘電体）が高周波誘電加熱されて、定着ベルト２１全体が加熱されることになる。
なお、本実施の形態２では、図６に示すように、定着ベルト２１（誘電体としての発熱層）が、電気力線の密度が最も高い領域に配設されているために、定着ベルト２１に対する誘電加熱による加熱効率がさらに高められる。
【００４８】
なお、本願発明者は、本実施の形態２における定着装置（ただし、定着ベルト２１はフィルム状のポリアミドのみで形成し、棒状電極２５に印加する高周波電力は周波数を４０ＭＨｚ、電圧を８００Ｖとした。）を用いて、装置の立ち上がり時間と出力画像の定着性とを実験的に確認した。その結果、定着ベルト２１の表面温度は５００Ｗの消費電力にて約０．６秒で常温から２００℃に達して、出力画像の定着性も良好であることを確認した。
【００４９】
以上説明したように、本実施の形態２でも、前記実施の形態１と同様に、誘電体（発熱層）を具備する定着ベルト２１（定着部材）を誘電加熱する誘電加熱部２５を設けているために、定着装置２０が大型化、高コスト化、高消費電力化することなく、定着性が良好であって、装置の立ち上がり時間を充分に短くすることができる。
【００５０】
実施の形態３．
図７にて、この発明の実施の形態３について詳細に説明する。
図７は、実施の形態３における定着装置を示す概略断面図であって、前記実施の形態１における図２に相当する図である。本実施の形態３における定着装置は、誘電加熱部２５が支持ローラ２３に定着ベルト２１を介して対向するように配設されている点が、前記実施の形態１のものとは相違する。
【００５１】
図７に示すように、本実施の形態３における定着装置２０も、前記実施の形態１のものと同様に、定着ベルト２１（定着部材）、定着補助ローラ２２、支持ローラ２３、加圧ローラ３１（加圧部材）、誘電加熱部２５（棒状電極）、等で構成される。
【００５２】
ここで、本実施の形態３では、棒状電極２５（誘電加熱部）が、定着ベルト２１を張架する複数のローラ部材のうち１つのローラ部材に、定着ベルト２１を介して対向するように配設されている。具体的には、棒状電極２５（誘電加熱部）が、定着ベルト２１を介して支持ローラ２３に対向するように配設されている。棒状電極２５は、隣接する棒状電極との極性が異なるように配設されていて、不図示の電源から周波数が１〜２００（ＭＨｚ）の高周波電力が供給される。これにより、定着ベルト２１（誘電体としての発熱層）の周囲に高周波電界が形成されることになる。そして、この高周波電界によって、定着ベルト２１の発熱層（誘電体）が高周波誘電加熱されて、定着ベルト２１全体が加熱されることになる。
【００５３】
このように、本実施の形態３では、棒状電極２５（誘電加熱部）が定着ベルト２１を介して支持ローラ２３に対向するように配設されているために、定着ベルト２１が走行した状態であっても、定着ベルト２１に対する棒状電極２５の距離が変動しにくくなる。したがって、誘電加熱部による定着ベルト２１の加熱ムラが少なくなり、出力画像における定着ムラの発生が抑止される。
【００５４】
なお、本実施の形態３において、誘電加熱によるロスを少なくするために（定着ベルト２１が集中的に誘電加熱されるように）、棒状電極２５に対向する支持ローラ２３は、高周波帯域における誘電損失が小さな材料で形成することが好ましい。具体的に、支持ローラ２３の外周面に、ポリプロプレン、ポリエチレン、ポリテトトラフルオロエチレン等の誘電損失が小さな樹脂からなる表面層を設けることができる。
【００５５】
以上説明したように、本実施の形態３でも、前記各実施の形態と同様に、誘電体（発熱層）を具備する定着ベルト２１（定着部材）を誘電加熱する誘電加熱部２５を設けているために、定着装置２０が大型化、高コスト化、高消費電力化することなく、定着性が良好であって、装置の立ち上がり時間を充分に短くすることができる。
【００５６】
実施の形態４．
図８にて、この発明の実施の形態４について詳細に説明する。
図８は、実施の形態４における定着装置を示す概略断面図である。本実施の形態４における定着装置は、定着部材として定着フィルム５１が用いられている点と、棒状電極２５が定着部材の内周面に対向するように配設されている点と、棒状電極２５の外周面に回動部材５５が設置されている点と、が前記実施の形態１のものとは相違する。
【００５７】
図８に示すように、本実施の形態４における定着装置２０は、定着部材としての定着フィルム５１、加圧ローラ３１（加圧部材）、誘電加熱部２５（棒状電極）、等で構成される。
ここで、定着フィルム５１は、ポリイミド等の誘電損失が高い誘電体で形成された薄肉無端状のフィルム部材である。
また、誘電加熱部としての棒状電極２５の外周面には、棒状電極２５を軸部として回動する回動部材５５が設けられている。この回動部材５５は、ポリプロプレン、ポリエチレン、ポリテトトラフルオロエチレン等の誘電損失が小さな樹脂で形成されていて、棒状電極２５により誘電加熱されないように構成されている。
【００５８】
そして、この回動部材５５をニップ部の位置で定着フィルム５１の内周面に当接させることで、回動部材５５がギャップ部材として機能することになる。すなわち、加圧ローラ３１による加圧力が定着フィルム５１に作用しても、定着フィルム５１の内周面に対する棒状電極２５の距離（ギャップ）が一定に保たれる。これにより、誘電加熱部による定着フィルム５１の加熱ムラが少なくなり、出力画像における定着ムラの発生が抑止される。
また、回動部材５５は、棒状電極２５を軸部として回動自在に配設されているために、定着フィルム５１が矢印方向に走行したときにそれに追従して回転することになる。これにより、定着フィルム５１の内周面が磨耗劣化するのを軽減することができる。
【００５９】
上述のように構成された定着装置２０は、次のように動作する。
装置本体１の電源スイッチが投入されると、電源から誘電加熱部（棒状電極２５）に高周波電力が印加（給電）されるとともに、定着フィルム５１及び加圧ローラ３１の図８中の矢印方向の回転駆動が開始される。
その後、給紙部７から記録媒体Ｐが給送されて、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上の各色のトナー像が記録媒体Ｐ上に未定着画像として担持される。未定着画像Ｔ（トナー像）が担持された記録媒体Ｐは、図８の矢印Ｙ１０方向に搬送されて、圧接状態にある定着フィルム５１及び加圧ローラ３１のニップ部に送入される。そして、定着フィルム５１による加熱と、定着フィルム５１及び加圧ローラ３１の押圧力とによって、記録媒体Ｐの表面にトナー像Ｔが定着される。その後、回転する定着フィルム５１及び加圧ローラ３１によってそのニップ部から送出された記録媒体Ｐは、矢印Ｙ１１方向に搬送される。
【００６０】
以上説明したように、本実施の形態４では、誘電体を具備する定着部材としての定着フィルム５１（誘電体のみで形成されている。）を誘電加熱する誘電加熱部２５を設けているために、定着装置２０が大型化、高コスト化、高消費電力化することなく、定着性が良好であって、装置の立ち上がり時間を充分に短くすることができる。
なお、本実施の形態４では、定着部材として定着フィルム５１を用いたが、定着部材として定着ローラを用いることもできる。
【００６１】
なお、本発明が前記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、前記各実施の形態の中で示唆した以外にも、前記各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は前記各実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】この発明の実施の形態１における画像形成装置を示す全体構成図である。
【図２】図１の画像形成装置に設置される定着装置を示す概略断面図である。
【図３】図２の定着装置に設置される誘電加熱部を示す正面図である。
【図４】定着ベルトの周囲に形成される電気力線を示す概略図である。
【図５】この発明の実施の形態２における定着装置を示す概略断面図である。
【図６】図５の定着装置における定着ベルトの周囲に形成される電気力線を示す概略図である。
【図７】この発明の実施の形態３における定着装置を示す概略断面図である。
【図８】この発明の実施の形態４における定着装置を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１ 画像形成装置本体（装置本体）、
２０ 定着装置、
２１ 定着ベルト（定着部材）、
２２ 定着補助ローラ（ローラ部材）、
２３ 支持ローラ（ローラ部材）、
２５ 棒状電極（誘電加熱部）、
３１ 加圧ローラ（加圧部材）、
５１ 定着フィルム、
５５ 回動部材、
Ｐ 記録媒体、 Ｔ トナー像。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の画像形成装置とそこに設置される定着装置とに関し、特に、誘電加熱方式を用いた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】
従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、装置の立ち上がり時間を低減することを目的とした、誘電加熱方式を用いた定着装置が知られている（例えば、特許文献１〜３等参照。）。
【０００３】
特許文献１等において、誘電加熱方式の定着装置は、未定着トナー像を担持した記録媒体を搬送する搬送ベルト、搬送ベルトによって搬送される記録媒体に対向する複数対の棒状電極、等で構成される。そして、棒状電極に高周波電力を印加することで、搬送ベルトによって搬送される記録媒体上の未定着トナーに誘電損失による熱が生じる（トナー像が誘電加熱される。）。そして、誘電加熱により溶融されたトナーが記録媒体の繊維間に入り込んで記録媒体上に定着される。
【０００４】
また、特許文献１の図３等には、上述した定着装置の下流側に、ヒータ加熱方式の定着装置を設置する技術が開示されている。ヒータ加熱方式の定着装置は、ヒータが内設された定着ローラ、定着ローラに圧接してニップ部を形成する加圧ローラ、等で構成されている。そして、上述した誘電加熱方式による１次的な定着工程の後に、記録媒体をヒータ加熱方式の定着装置のニップ部に搬送することで、記録媒体上のトナー像がニップ部における熱と圧力とにより記録媒体上に強固に定着されることになる。
【０００５】
一方、特許文献４、特許文献５等には、装置の立ち上がり時間を低減することを目的として、誘電加熱方式ではなく、電磁誘導加熱方式を用いた定着装置が開示されている。電磁誘導加熱方式の定着装置は、発熱部材の周囲に交番磁界を形成することで、発熱部材に渦電流やヒステリシス損による熱を生じさせて加熱するものである。また、特許文献４等には、定着部材自体を、電磁誘導加熱される発熱部材として構成する技術が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２３６０８号公報
【特許文献２】特公昭４９−３８１７１号公報
【特許文献３】特公平１−３６１０７号公報
【特許文献４】特開２００７−１７７２３号公報
【特許文献５】特開２００５−３０１０１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した特許文献１等の誘電加熱方式の定着装置は、誘電加熱により溶融されたトナーが記録媒体の繊維間に入り込むことで、記録媒体上にトナー像を定着させているために、充分な定着性を確保できない場合があった。特に、カラー画像を形成する場合には、定着画像におけるカラートナー間に空隙が生じて、カラー画像の光沢性が不充分になる場合があった。
これに対して、特許文献１の図３等の定着装置は、誘電加熱方式による１次的な定着工程の後に、記録媒体をローラ部材間のニップ部に搬送して熱と圧力とによる２次的な定着工程をおこなっているために、充分な定着性を確保できる効果が期待できる。しかし、この技術は、誘電加熱方式の他にヒータ加熱方式の定着装置を設置する必要があるために、装置が大型化、高コスト化、高消費電力化してしまったり、誘電加熱方式による立ち上がり時間の短縮化のメリットを充分に享受できなかったりする可能性があった。
【０００８】
一方、特許文献４、特許文献５等の定着装置は、電磁誘導加熱方式のものであって、誘電加熱方式の定着装置に対して装置の構成や加熱メカニズムが異なり、上述した課題を直接的に解決するものではない。
【０００９】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、装置が大型化、高コスト化、高消費電力化することなく、定着性が良好であって、立ち上がり時間が充分に短い、誘電加熱方式の定着装置及び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】
【００１０】
この発明の請求項１記載の発明にかかる定着装置は、トナー像を加熱・溶融して記録媒体上に定着するとともに、誘電体を具備する定着部材と、前記定着部材を誘電加熱する誘電加熱部と、前記定着部材に圧接して記録媒体が搬送されるニップ部を形成する加圧部材と、を備えたものである。
【００１１】
また、請求項２記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１に記載の発明において、前記誘電加熱部は、前記定着部材の外周面又は／及び内周面に対向して前記誘電体の周囲に高周波電界を形成する少なくとも一対の棒状電極を備えたものである。
【００１２】
また、請求項３記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項２に記載の発明において、前記棒状電極は、周波数が１〜２００（ＭＨｚ）の高周波電力が印加されるものである。
【００１３】
また、請求項４記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項２又は請求項３に記載の発明において、前記棒状電極の外周面に回動自在に配設されるとともに、前記定着部材に当接する回動部材を備えたものである。
【００１４】
また、請求項５記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項４のいずれかに記載の発明において、前記誘電体は、誘電損失が高い材料で形成されたものである。
【００１５】
また、請求項６記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項５に記載の発明において、前記誘電損失が高い材料を、ポリアミドとしたものである。
【００１６】
また、請求項７記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項６のいずれかに記載の発明において、前記定着部材は、複数のローラ部材に張架された定着ベルトであって、前記誘電加熱部は、前記複数のローラ部材のうち１つのローラ部材に前記定着ベルトを介して対向するように配設されたものである。
【００１７】
また、請求項８記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項７のいずれかに記載の発明において、前記定着部材を、定着ベルト、定着フィルム、定着ローラのいずれかとしたものである。
【００１８】
また、この発明の請求項９記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項１〜請求項８のいずれかに記載の定着装置を備えたものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、誘電体を具備する定着部材を誘電加熱する誘電加熱部を設けているために、装置が大型化、高コスト化、高消費電力化することなく、定着性が良好であって、立ち上がり時間が充分に短い、誘電加熱方式の定着装置及び画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
【００２１】
実施の形態１．
図１〜図４にて、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
まず、図１にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図１において、１は画像形成装置としてのタンデム型カラー複写機の装置本体、２は入力画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部、３は原稿Ｄを原稿読込部４に搬送する原稿搬送部、４は原稿Ｄの画像情報を読み込む原稿読込部、７は転写紙等の記録媒体Ｐが収容される給紙部、９は記録媒体Ｐの搬送タイミングを調整するレジストローラ、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫは各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）のトナー像が形成される感光体ドラム、１２は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上を帯電する帯電部、１３は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に形成される静電潜像を現像する現像部、１４は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に形成されたトナー像を記録媒体Ｐ上に重ねて転写する転写バイアスローラ（１次転写バイアスローラ）、１５は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上の未転写トナーを回収するクリーニング部、を示す。
【００２２】
また、１６は中間転写ベルト１７を清掃する中間転写ベルトクリーニング部、１７は複数色のトナー像が重ねて転写される中間転写ベルト、１８は中間転写ベルト１７上のカラートナー像を記録媒体Ｐ上に転写するための２次転写バイアスローラ、２０は記録媒体Ｐ上のトナー像（未定着画像）を定着する定着装置、を示す。
【００２３】
以下、画像形成装置における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。
まず、原稿Ｄは、原稿搬送部３の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部４のコンタクトガラス５上に載置される。そして、原稿読込部４で、コンタクトガラス５上に載置された原稿Ｄの画像情報が光学的に読み取られる。
【００２４】
詳しくは、原稿読込部４は、コンタクトガラス５上の原稿Ｄの画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿Ｄにて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿Ｄのカラー画像情報は、カラーセンサにてＲＧＢ（レッド、グリーン、ブルー）の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、ＲＧＢの色分解画像信号をもとにして画像処理部で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。
【００２５】
そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、書込み部２に送信される。そして、書込み部２からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光（露光光）が、それぞれ、対応する感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に向けて発せられる。
【００２６】
一方、４つの感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫは、それぞれ、図１の時計方向に回転している。そして、まず、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫの表面は、帯電部１２との対向部で、一様に帯電される（帯電工程である。）。こうして、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上には、帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれのレーザ光の照射位置に達する。
書込み部２において、４つの光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応してそれぞれ射出される。各レーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる（露光工程である。）。
【００２７】
イエロー成分に対応したレーザ光は、紙面左側から１番目の感光体ドラム１１Ｙ表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラーにより、感光体ドラム１１Ｙの回転軸方向（主走査方向）に走査される。こうして、帯電部１２にて帯電された後の感光体ドラム１１Ｙ上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。
【００２８】
同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光は、紙面左から２番目の感光体ドラム１１Ｍ表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光は、紙面左から３番目の感光体ドラム１１Ｃ表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、紙面左から４番目の感光体ドラム１１ＢＫ表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。
【００２９】
その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれ、現像部１３との対向位置に達する。そして、各現像部１３から感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上の潜像が現像される（現像工程である。）。
その後、現像工程後の感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれ、中間転写ベルト１７との対向部に達する。ここで、それぞれの対向部には、中間転写ベルト１７の内周面に当接するように転写バイアスローラ１４が設置されている。そして、転写バイアスローラ１４の位置で、中間転写ベルト１７上に、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に形成された各色のトナー像が、順次重ねて転写される（１次転写工程である。）。
【００３０】
そして、転写工程後の感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれ、クリーニング部１５との対向位置に達する。そして、クリーニング部１５で、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に残存する未転写トナーが回収される（クリーニング工程である。）。
その後、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫにおける一連の作像プロセスが終了する。
【００３１】
他方、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上の各色のトナーが重ねて転写（担持）された中間転写ベルト１７は、図中の時計方向に走行して、２次転写バイアスローラ１８との対向位置に達する。そして、２次転写バイアスローラ１８との対向位置で、記録媒体Ｐ上に中間転写ベルト１７上に担持されたカラーのトナー像が転写される（２次転写工程である。）。
その後、中間転写ベルト１７表面は、中間転写ベルトクリーニング部１６の位置に達する。そして、中間転写ベルト１７上に付着した未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部１６に回収されて、中間転写ベルト１７における一連の転写プロセスが終了する。
【００３２】
ここで、中間転写ベルト１７と２次転写バイアスローラ１８との間（２次転写ニップである。）に搬送される記録媒体Ｐは、給紙部７からレジストローラ９等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、記録媒体Ｐを収納する給紙部７から、給紙ローラ８により給送された記録媒体Ｐが、搬送ガイドを通過した後に、レジストローラ９に導かれる。レジストローラ９に達した記録媒体Ｐは、タイミングを合わせて、２次転写ニップに向けて搬送される。
【００３３】
そして、フルカラー画像が転写された記録媒体Ｐは、搬送ベルトによって定着装置２０に導かれる。定着装置２０では、定着ベルトと加圧ローラとのニップにて、カラー画像（トナー）が記録媒体Ｐ上に定着される。
そして、定着工程後の記録媒体Ｐは、排紙ローラによって、装置本体１外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセスが完了する。
【００３４】
次に、図２〜図４にて、画像形成装置本体１に設置される定着装置２０の構成・動作について詳述する。
図２は、定着装置２０を示す概略断面図である。図３は、定着装置２０の誘電加熱部を示す正面図であって、図２のＡ方向からみた図である。図４は、定着ベルト２１の周囲に形成される電気力線を示す概略図である。
図２に示すように、定着装置２０は、定着部材としての定着ベルト２１、定着補助ローラ２２（ローラ部材）、支持ローラ２３（ローラ部材）、加圧部材としての加圧ローラ３１、誘電加熱部２５（棒状電極）、温度センサ４０、ガイド板３５、等で構成される。
【００３５】
ここで、定着部材としての定着ベルト２１は、誘電体からなる発熱層（誘電層）上に、弾性層、離型層が順次積層された多層構造の無端状ベルトである。
定着ベルト２１の発熱層（誘電体）は、誘電損失が高い材料（１〜２００（ＭＨｚ）の高周波帯域における誘電損失が高い材料である。）で形成されている。具体的に、本実施の形態１では、定着ベルト２１の発熱層（誘電体）の材料として、ポリアミドが用いられている。誘電体としてポリアミドを用いることで、後述する誘電加熱部による定着ベルトの加熱効率が飛躍的に向上する。
定着ベルト２１の弾性層は、フッ素ゴム、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム等の弾性材料で形成されている。
定着ベルト２１の離型層は、ＰＦＡ（４フッ化エチレンバーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂）、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ＰＥＳ（ポリエーテルサルファイド）、等で形成されている。定着ベルト２１の表層に離型層を設けることにより、トナーＴ（トナー像）に対する離型性（剥離性）が担保されることになる。
定着ベルト２１は、２つのローラ部材（定着補助ローラ２２と支持ローラ２３とである。）に張架・支持されて、図２中の矢印方向に走行する。
【００３６】
定着補助ローラ２２は、ＳＵＳ３０４等の芯金２２ａ上に、発泡性シリコーンゴム等の発泡材料からなる弾性層２２ｂが形成されたローラ部材であって、加圧部材としての加圧ローラ３１に定着ベルト２１を介して当接してニップ部を形成する。弾性層２２ｂを発泡材料で形成することで、ニップ部におけるニップ幅（ニップ量）を比較的大きく設定できるとともに、定着ベルト２１の熱が定着補助ローラ２２に移行しにくくなる。定着補助ローラ２２は、図２中の時計方向に回転する。
支持ローラ２３は、アルミニウム、ステンレス鋼等の金属材料からなる中空構造のローラ部材（円筒体）である。
【００３７】
図２及び図３を参照して、誘電加熱部は、複数対の棒状電極２５（本実施の形態１では２対の棒状電極である。）等で構成されている。棒状電極２５は、その両端が保持部材２６に保持されていて、定着ベルト２１（誘電体としての発熱層）の外周面に幅方向にわたって対向するように配設されている。棒状電極２５は、隣接する棒状電極との極性が異なるように配設されていて、不図示の電源から周波数が１〜２００（ＭＨｚ）の高周波電力が供給される。これにより、定着ベルト２１（誘電体としての発熱層）の周囲に、図４の破線に示すような電気力線を有する高周波電界が形成されることになる。そして、この高周波電界によって、定着ベルト２１の発熱層（誘電体）が高周波誘電加熱されて、定着ベルト２１全体が加熱されることになる。
【００３８】
なお、上述した誘電加熱部２５による定着ベルト２１の加熱効率を向上させるために、定着ベルト２１に対して棒状電極２５をなるべく近接させることが好ましい。
また、誘電加熱部の出力制御は、定着ベルト２１表面に非接触で対向する温度センサ４０（サーモパイル）によるベルト表面温度の検知結果に基いておこなわれる。詳しくは、温度センサ４０の検知結果に基づいて定められる通電時間だけ、棒状電極２５に高周波電力が印加される。このような誘電加熱部の出力制御によって、定着ベルト２１の温度（定着温度）を所望の温度（目標制御温度）に調整制御することができる。
【００３９】
また、加圧部材としての加圧ローラ３１は、主として、芯金３２と、芯金３２の外周面に接着層を介して形成された弾性層３３と、からなる。加圧ローラ３１の弾性層３３は、発泡性シリコーンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム等の材料で形成されている。なお、弾性層３３の表層にＰＦＡ等からなる薄肉の離型層を設けることもできる。
そして、加圧ローラ３１は、不図示の加圧機構によって定着ベルト２１を介して定着補助ローラ２２に圧接する。こうして、加圧ローラ３１と定着ベルト２１との間に、所望のニップ部が形成される。
なお、本実施の形態１において、加圧ローラ３１を直接的に加熱するヒータ等の加熱手段を設置することもできる。これにより、定着装置２０の昇温特性がさらに向上することになる。
【００４０】
図２を参照して、定着ベルト２１と加圧ローラ３１との当接部（ニップ部である。）の入口側と出口側には、それぞれ、記録媒体Ｐの搬送を案内するガイド板３５が配設されている。ガイド板３５は、定着装置２０の側板に固設されている。
また、図示は省略するが、定着ベルト２１の外周面に対向する位置であって、ニップ部の出口側近傍には、分離板が配設されている。分離板は、定着工程後の記録媒体Ｐが定着ベルト２１の走行に沿って定着ベルト２１に巻き付いてしまう不具合を抑止する。
【００４１】
上述のように構成された定着装置２０は、次のように動作する。
装置本体１の電源スイッチが投入されると、電源から誘電加熱部（棒状電極２５）に高周波電力が印加（給電）されるとともに、定着ベルト２１（定着補助ローラ２２、支持ローラ２３）及び加圧ローラ３１の図２中の矢印方向の回転駆動が開始される。
その後、給紙部７から記録媒体Ｐが給送されて、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上の各色のトナー像が記録媒体Ｐ上に未定着画像として担持される。未定着画像Ｔ（トナー像）が担持された記録媒体Ｐは、図２の矢印Ｙ１０方向に搬送されて、圧接状態にある定着ベルト２１及び加圧ローラ３１のニップ部に送入される。そして、定着ベルト２１による加熱と、定着ベルト２１（定着補助ローラ２２）及び加圧ローラ３１の押圧力とによって、記録媒体Ｐの表面にトナー像Ｔが定着（溶融・アンカリング）される。その後、回転する定着ベルト２１及び加圧ローラ３１によってそのニップ部から送出された記録媒体Ｐは、矢印Ｙ１１方向に搬送される。
【００４２】
なお、本願発明者は、本実施の形態１における定着装置（ただし、定着ベルト２１はフィルム状のポリアミドのみで形成し、棒状電極２５に印加する高周波電力は周波数を４０ＭＨｚ、電圧を８００Ｖとした。）を用いて、装置の立ち上がり時間と出力画像の定着性とを実験的に確認した。その結果、定着ベルト２１の表面温度は約０．８秒で常温から２００℃に達して、出力画像の定着性も良好であることを確認した。
このような立ち上がり時間は、電磁誘導加熱方式を用いた定着装置（特許文献４、特許文献５等を参照できる。）に比べても、飛躍的に短いものである。
【００４３】
以上説明したように、本実施の形態１では、誘電体（発熱層）を具備する定着ベルト２１（定着部材）を誘電加熱する誘電加熱部２５を設けているために、定着装置２０が大型化、高コスト化、高消費電力化することなく、定着性が良好であって、装置の立ち上がり時間を充分に短くすることができる。
特に、本実施の形態１では、樹脂材料のみで形成された定着ベルト２１（定着部材）を直接的に加熱できるために、定着部材中に金属材料を用いることができない場合等に有用である。
【００４４】
なお、本実施の形態１では加圧部材として加圧ローラ３１を用いたが、加圧部材として加圧ベルトや加圧パッドを用いてもよい。その場合にも、本実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
また、本実施の形態１では、定着部材としての定着ベルト２１を誘電体（発熱層）、弾性層、離型層からなる多層構造体としたが、定着ベルト２１を誘電体（発熱層）のみからなる単層構造体とすることもできる。
【００４５】
実施の形態２．
図５及び図６にて、この発明の実施の形態２について詳細に説明する。
図５は、実施の形態２における定着装置を示す概略断面図であって、前記実施の形態１における図２に相当する図である。図６は、図５の定着装置における定着ベルト２１の周囲に形成される電気力線を示す概略図であって、前記実施の形態１における図４に相当する図である。
本実施の形態２における定着装置は、棒状電極２５が定着ベルト２１の内周面及び外周面に対向するように配設されている点が、棒状電極２５が定着ベルト２１の外周面にのみ対向するように配設されている前記実施の形態１のものとは相違する。
【００４６】
図５に示すように、本実施の形態２における定着装置２０も、前記実施の形態１のものと同様に、定着ベルト２１（定着部材）、定着補助ローラ２２、支持ローラ２３、加圧ローラ３１（加圧部材）、誘電加熱部２５（棒状電極）、等で構成される。
【００４７】
ここで、本実施の形態２では、棒状電極２５が、定着ベルト２１（誘電体）を挟むように配設されている。棒状電極２５は、外周面側に配設される棒状電極の極性と内周面側に配設される棒状電極の極性とが異なるように配設されていて、不図示の電源から周波数が１〜２００（ＭＨｚ）の高周波電力が供給される。これにより、定着ベルト２１（誘電体としての発熱層）の周囲に、図６の破線に示すような電気力線を有する高周波電界が形成されることになる。そして、この高周波電界によって、定着ベルト２１の発熱層（誘電体）が高周波誘電加熱されて、定着ベルト２１全体が加熱されることになる。
なお、本実施の形態２では、図６に示すように、定着ベルト２１（誘電体としての発熱層）が、電気力線の密度が最も高い領域に配設されているために、定着ベルト２１に対する誘電加熱による加熱効率がさらに高められる。
【００４８】
なお、本願発明者は、本実施の形態２における定着装置（ただし、定着ベルト２１はフィルム状のポリアミドのみで形成し、棒状電極２５に印加する高周波電力は周波数を４０ＭＨｚ、電圧を８００Ｖとした。）を用いて、装置の立ち上がり時間と出力画像の定着性とを実験的に確認した。その結果、定着ベルト２１の表面温度は５００Ｗの消費電力にて約０．６秒で常温から２００℃に達して、出力画像の定着性も良好であることを確認した。
【００４９】
以上説明したように、本実施の形態２でも、前記実施の形態１と同様に、誘電体（発熱層）を具備する定着ベルト２１（定着部材）を誘電加熱する誘電加熱部２５を設けているために、定着装置２０が大型化、高コスト化、高消費電力化することなく、定着性が良好であって、装置の立ち上がり時間を充分に短くすることができる。
【００５０】
実施の形態３．
図７にて、この発明の実施の形態３について詳細に説明する。
図７は、実施の形態３における定着装置を示す概略断面図であって、前記実施の形態１における図２に相当する図である。本実施の形態３における定着装置は、誘電加熱部２５が支持ローラ２３に定着ベルト２１を介して対向するように配設されている点が、前記実施の形態１のものとは相違する。
【００５１】
図７に示すように、本実施の形態３における定着装置２０も、前記実施の形態１のものと同様に、定着ベルト２１（定着部材）、定着補助ローラ２２、支持ローラ２３、加圧ローラ３１（加圧部材）、誘電加熱部２５（棒状電極）、等で構成される。
【００５２】
ここで、本実施の形態３では、棒状電極２５（誘電加熱部）が、定着ベルト２１を張架する複数のローラ部材のうち１つのローラ部材に、定着ベルト２１を介して対向するように配設されている。具体的には、棒状電極２５（誘電加熱部）が、定着ベルト２１を介して支持ローラ２３に対向するように配設されている。棒状電極２５は、隣接する棒状電極との極性が異なるように配設されていて、不図示の電源から周波数が１〜２００（ＭＨｚ）の高周波電力が供給される。これにより、定着ベルト２１（誘電体としての発熱層）の周囲に高周波電界が形成されることになる。そして、この高周波電界によって、定着ベルト２１の発熱層（誘電体）が高周波誘電加熱されて、定着ベルト２１全体が加熱されることになる。
【００５３】
このように、本実施の形態３では、棒状電極２５（誘電加熱部）が定着ベルト２１を介して支持ローラ２３に対向するように配設されているために、定着ベルト２１が走行した状態であっても、定着ベルト２１に対する棒状電極２５の距離が変動しにくくなる。したがって、誘電加熱部による定着ベルト２１の加熱ムラが少なくなり、出力画像における定着ムラの発生が抑止される。
【００５４】
なお、本実施の形態３において、誘電加熱によるロスを少なくするために（定着ベルト２１が集中的に誘電加熱されるように）、棒状電極２５に対向する支持ローラ２３は、高周波帯域における誘電損失が小さな材料で形成することが好ましい。具体的に、支持ローラ２３の外周面に、ポリプロプレン、ポリエチレン、ポリテトトラフルオロエチレン等の誘電損失が小さな樹脂からなる表面層を設けることができる。
【００５５】
以上説明したように、本実施の形態３でも、前記各実施の形態と同様に、誘電体（発熱層）を具備する定着ベルト２１（定着部材）を誘電加熱する誘電加熱部２５を設けているために、定着装置２０が大型化、高コスト化、高消費電力化することなく、定着性が良好であって、装置の立ち上がり時間を充分に短くすることができる。
【００５６】
実施の形態４．
図８にて、この発明の実施の形態４について詳細に説明する。
図８は、実施の形態４における定着装置を示す概略断面図である。本実施の形態４における定着装置は、定着部材として定着フィルム５１が用いられている点と、棒状電極２５が定着部材の内周面に対向するように配設されている点と、棒状電極２５の外周面に回動部材５５が設置されている点と、が前記実施の形態１のものとは相違する。
【００５７】
図８に示すように、本実施の形態４における定着装置２０は、定着部材としての定着フィルム５１、加圧ローラ３１（加圧部材）、誘電加熱部２５（棒状電極）、等で構成される。
ここで、定着フィルム５１は、ポリイミド等の誘電損失が高い誘電体で形成された薄肉無端状のフィルム部材である。
また、誘電加熱部としての棒状電極２５の外周面には、棒状電極２５を軸部として回動する回動部材５５が設けられている。この回動部材５５は、ポリプロプレン、ポリエチレン、ポリテトトラフルオロエチレン等の誘電損失が小さな樹脂で形成されていて、棒状電極２５により誘電加熱されないように構成されている。
【００５８】
そして、この回動部材５５をニップ部の位置で定着フィルム５１の内周面に当接させることで、回動部材５５がギャップ部材として機能することになる。すなわち、加圧ローラ３１による加圧力が定着フィルム５１に作用しても、定着フィルム５１の内周面に対する棒状電極２５の距離（ギャップ）が一定に保たれる。これにより、誘電加熱部による定着フィルム５１の加熱ムラが少なくなり、出力画像における定着ムラの発生が抑止される。
また、回動部材５５は、棒状電極２５を軸部として回動自在に配設されているために、定着フィルム５１が矢印方向に走行したときにそれに追従して回転することになる。これにより、定着フィルム５１の内周面が磨耗劣化するのを軽減することができる。
【００５９】
上述のように構成された定着装置２０は、次のように動作する。
装置本体１の電源スイッチが投入されると、電源から誘電加熱部（棒状電極２５）に高周波電力が印加（給電）されるとともに、定着フィルム５１及び加圧ローラ３１の図８中の矢印方向の回転駆動が開始される。
その後、給紙部７から記録媒体Ｐが給送されて、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上の各色のトナー像が記録媒体Ｐ上に未定着画像として担持される。未定着画像Ｔ（トナー像）が担持された記録媒体Ｐは、図８の矢印Ｙ１０方向に搬送されて、圧接状態にある定着フィルム５１及び加圧ローラ３１のニップ部に送入される。そして、定着フィルム５１による加熱と、定着フィルム５１及び加圧ローラ３１の押圧力とによって、記録媒体Ｐの表面にトナー像Ｔが定着される。その後、回転する定着フィルム５１及び加圧ローラ３１によってそのニップ部から送出された記録媒体Ｐは、矢印Ｙ１１方向に搬送される。
【００６０】
以上説明したように、本実施の形態４では、誘電体を具備する定着部材としての定着フィルム５１（誘電体のみで形成されている。）を誘電加熱する誘電加熱部２５を設けているために、定着装置２０が大型化、高コスト化、高消費電力化することなく、定着性が良好であって、装置の立ち上がり時間を充分に短くすることができる。
なお、本実施の形態４では、定着部材として定着フィルム５１を用いたが、定着部材として定着ローラを用いることもできる。
【００６１】
なお、本発明が前記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、前記各実施の形態の中で示唆した以外にも、前記各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は前記各実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】この発明の実施の形態１における画像形成装置を示す全体構成図である。
【図２】図１の画像形成装置に設置される定着装置を示す概略断面図である。
【図３】図２の定着装置に設置される誘電加熱部を示す正面図である。
【図４】定着ベルトの周囲に形成される電気力線を示す概略図である。
【図５】この発明の実施の形態２における定着装置を示す概略断面図である。
【図６】図５の定着装置における定着ベルトの周囲に形成される電気力線を示す概略図である。
【図７】この発明の実施の形態３における定着装置を示す概略断面図である。
【図８】この発明の実施の形態４における定着装置を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１ 画像形成装置本体（装置本体）、
２０ 定着装置、
２１ 定着ベルト（定着部材）、
２２ 定着補助ローラ（ローラ部材）、
２３ 支持ローラ（ローラ部材）、
２５ 棒状電極（誘電加熱部）、
３１ 加圧ローラ（加圧部材）、
５１ 定着フィルム、
５５ 回動部材、
Ｐ 記録媒体、 Ｔ トナー像。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を加熱・溶融して記録媒体上に定着するとともに、誘電体を具備する定着部材と、
前記定着部材を誘電加熱する誘電加熱部と、
前記定着部材に圧接して記録媒体が搬送されるニップ部を形成する加圧部材と、
を備えたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記誘電加熱部は、前記定着部材の外周面又は／及び内周面に対向して前記誘電体の周囲に高周波電界を形成する少なくとも一対の棒状電極を備えたことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記棒状電極は、周波数が１〜２００（ＭＨｚ）の高周波電力が印加されることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記棒状電極の外周面に回動自在に配設されるとともに、前記定着部材に当接する回動部材を備えたことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の定着装置。
【請求項５】
前記誘電体は、誘電損失が高い材料で形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の定着装置。
【請求項６】
前記誘電損失が高い材料は、ポリアミドであることを特徴とする請求項５に記載の定着装置。
【請求項７】
前記定着部材は、複数のローラ部材に張架された定着ベルトであって、
前記誘電加熱部は、前記複数のローラ部材のうち１つのローラ部材に前記定着ベルトを介して対向するように配設されたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の定着装置。
【請求項８】
前記定着部材は、定着ベルト、定着フィルム、定着ローラのいずれかであることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の定着装置。
【請求項９】
請求項１〜請求項８のいずれかに記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
トナー像を加熱・溶融して記録媒体上に定着するとともに、誘電体を具備する定着部材と、
前記定着部材を誘電加熱する誘電加熱部と、
前記定着部材に圧接して記録媒体が搬送されるニップ部を形成する加圧部材と、
を備えたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記誘電加熱部は、前記定着部材の外周面又は／及び内周面に対向して前記誘電体の周囲に高周波電界を形成する少なくとも一対の棒状電極を備えたことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記棒状電極は、周波数が１〜２００（ＭＨｚ）の高周波電力が印加されることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記棒状電極の外周面に回動自在に配設されるとともに、前記定着部材に当接する回動部材を備えたことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の定着装置。
【請求項５】
前記誘電体は、誘電損失が高い材料で形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の定着装置。
【請求項６】
前記誘電損失が高い材料は、ポリアミドであることを特徴とする請求項５に記載の定着装置。
【請求項７】
前記定着部材は、複数のローラ部材に張架された定着ベルトであって、
前記誘電加熱部は、前記複数のローラ部材のうち１つのローラ部材に前記定着ベルトを介して対向するように配設されたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の定着装置。
【請求項８】
前記定着部材は、定着ベルト、定着フィルム、定着ローラのいずれかであることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の定着装置。
【請求項９】
請求項１〜請求項８のいずれかに記載の定着装置を備えた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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−２９２６０６（Ｐ２００８−２９２６０６Ａ）
【公開日】平成２０年１２月４日（２００８．１２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１３６１０７（Ｐ２００７−１３６１０７）
【出願日】平成１９年５月２３日（２００７．５．２３）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月４日（２００８．１２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月２３日（２００７．５．２３）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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