JP2007065348A - 定着方法、定着装置、及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 転写定着を行う際に、記録媒体表面の凹凸の影響を受けず、粒状性が良好で、且つ、光沢ムラを抑えた良好な転写定着を行うことができる定着方法、定着装置及びこの定着装置を備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】 第一ニップ部５０を通過した後のトナー層の高さが、第一ニップ部５０に進入する前の像形成物質であるトナーＴの高さの４割以下となるように、第二ニップ５１での転写定着条件が通常の転写定着で用いられる範囲の条件であれば、トナー層が第二ニップ部５１ではほとんど変形が生じない程度に、第一ニップ部５０で該像形成物質を変形させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、記録媒体に粉体粒子状の像形成物質（以下、トナーともいう）で形成された未定着画像を転写定着する定着方法、定着装置、及びこの定着装置を有する複写機、プリンタ、ファクシミリ、印刷機等の画像形成装置に関するものである。

従来、複写機、ファクシミリ、プリンタまたは印刷機などの画像形成装置として、転写手段によって像担持体上に形成されたトナー像を転写紙などのシート状の記録媒体に静電的に転写し、定着手段によって記録媒体上のトナー上を加熱定着することにより複写物や記録物を得るものがある。
また、特許文献１及び特許文献２のように未定着トナー像を中間転写体上で軟化させ、記録媒体に熱転写する転写定着同時方式と呼ばれるものがある。トナー像を静電的に転写する方式では記録媒体の種類によって最適な転写条件が異なり、また設置環境の影響を受けやすいため、転写不良が生じやすく、転写不良によって画像品質が劣化することがある。一方、転写定着同時方式であれば非静電的に転写を行うので、記録媒体への転写時の画像品質の劣化は生じにくくなる。
また、特許文献２には、未定着画像を担持する像担持体上で熱および熱と圧力で粉体粒子状の像形成物質を一体化した後に像記録媒体に転写定着を行うことで、転写定着時の定着性を向上できるとの記載がある。

特開平０９−１１４２８２ 特開２００１−１３７９８

しかしながら、特許文献１では、記録媒体に転写する転写ニップ部よりも上流側の中間転写体上でトナーに対する加熱及び加圧が行われているが、転写定着を行う際に有効なトナーの変形までは言及していない。加熱ローラを中間転写ベルトに接触させてトナーの加熱軟化を行っているが、中間転写ベルトの加熱ローラとの対向部には支持部材は設置されておらず、中間転写ベルトの張力によって押圧している。中間転写ベルトの張力で押圧しているため、トナーの変形に必要な十分な加圧力が得られず、トナー粒子は軟化されるが、変形が十分には行われない状態となる。そして、転写ニップ部で記録媒体に転写定着される際に、加圧され、トナーの変形が行われることになる。このため、記録媒体表面の凹凸によって不均一にトナーが変形し、トナーの広がりのバラツキや光沢ムラが発生してしまう。
一方、特許文献２では、中間転写ベルト上の記録媒体に転写する転写ニップ部よりも上流側のトナーを軟化させるために加熱する位置に、トナーを一体化させるための加圧手段が設けた構成が記載されている。しかし、中間転写ベルト上での加圧手段による押圧力は転写ニップ部での押圧力よりも小さく設定している。そして、中間転写ベルト上におけるトナーの変形を極力抑制した状態で、トナー粒子を一体化させているため、特許文献１と同様に記録媒体表面の凹凸によって不均一にトナーが変形し、トナーの広がりのバラツキや光沢ムラが発生してしまう。

ここで、記録媒体表面の凹凸によってトナーの不均一な変形について説明する。
図４は、十分な変形がなされていない状態で記録媒体としての転写紙に転写定着した場合のトナーの変形を説明する図である。
図４（ａ）は、転写ニップ部よりも上流側で加熱され軟化したトナー転写定着前の状態を示している。また、図４（ｂ）は、軟化した状態のトナーを転写定着する様子を示している。図４（ａ）に示すように像担持体である転写定着ベルト１３上で十分に変形していない軟化トナーＴからなるトナー画像は、図４（ｂ）の（Ｄ１）に示す様に転写紙Ｐの凹部と接触する部分では圧力がかかりにくいため変形が小さく面積の拡大も小さくなる。一方、（Ｄ２）のように転写紙Ｐの凸部と接触する部分では圧力が大きくかかるために変形が大きく面積の拡大が大きくなる。このように転写紙の凹凸によって軟化トナーＴの変形がばらつくことで、軟化トナーＴが転写定着される際にＤ１＜Ｄ２のような面積のばらつきが発生し、粒状性が悪化する。さらには、凹部と凸部とでの光沢度差による光沢ムラにより画質の低下を引き起こす。この光沢差について、凹部では定着部材から受ける圧力が小さく、トナーが変形しにくいため、トナーが平滑にならず光沢が低くなる。一方、凸部では定着部材から受ける圧力が多くなり、トナーが変形しやすいため、トナーが平滑になることで光沢が高くなる。つまり、凹部と凸部とで定着部材とトナーの界面部圧力と熱伝導とが異なることで、トナーの変形が異なり、トナー表面の平滑度合いが異なるため、光沢差が生じる。
なお、上述の粒状性とは、画像のざらつきをあらわすものであり、画像上でのドットの再現性が良好であると画像のざらつきが少なくなり粒状性が良好となり、ドットの再現性が悪いと画像がざらついて見え粒状性が悪い状態となる。

本発明は、以上の問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、転写定着を行う際に、記録媒体表面の凹凸の影響を受けず、粒状性が良好で、且つ、光沢ムラを抑えた良好な転写定着を行うことができる定着方法、定着装置及びこの定着装置を備えた画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、像担持体上に形成された粉体粒子状の像形成物質を該像担持体上の第一ニップ部で熱エネルギーを付与しながら押圧する一次加圧工程と、その下流側の第二ニップ部で該像形成物質を記録媒体に転写定着を行う二次加圧工程とを有する定着方法において、該第一ニップ部における該像形成物質の変形量が該第二ニップ部での変形量よりも大きいことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、像担持体上に形成された粉体粒子状の像形成物質を該像担持体上の第一ニップ部で熱エネルギーを付与しながら押圧する一次加圧工程と、その下流側の第二ニップ部で該像形成物質を記録媒体に転写定着を行う二次加圧工程とを有する定着方法において、該第一ニップ部の面圧が該第二ニップの面圧よりも大きいことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、像担持体上に形成された粉体粒子状の像形成物質を該像担持体上の第一ニップ部で熱エネルギーを付与しながら押圧する１次加圧工程と、その下流側の第二ニップ部で該像形成物質を記録媒体に転写定着を行う二次加圧工程とを有する定着方法において、該像形成物質が該第二ニップではほとんど変形が生じない程度に、該第一ニップで該像形成物質を変形させることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項３の定着方法において、上記第一ニップを通過した後の上記像形成物質の高さが、該第一ニップに進入する前の該像形成物質の高さの４割以下となるように該第一ニップで加熱および加圧を行うことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１、２、３または４の定着方法において、表面に担持した潜像に現像手段によって上記像形成物質を供給されトナー像を担持する潜像担持体から該トナー像を中間転写体に転写し、該中間転写体上の該トナー像を上記記録媒体に転写するものであって、上記像担持体は該中間転写体であることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１、２、３または４の定着方法において、表面に担持した潜像に現像手段によって上記像形成物質を供給されトナー像を担持する潜像担持体から該トナー像を中間転写体上に転写し、該中間転写体上の該トナー像を転写定着体上に転写し、さらに該転写定着体上の該トナー像を上記記録媒体に転写定着するものであって、上記像担持体は該転写定着体であることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項１、２、３、４、５または６の定着方法において、上記第一ニップ部における上記像形成物質の温度が上記第二ニップ部における該像形成物質の温度よりも高いことを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項１、２、３、４、５、６または７の定着方法において、上記像形成物質が上記第一ニップ部を通過するために要する第一ニップ時間が、上記第二ニップを通過するために要するニップ時間よりも大きいことを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７または８の定着方法において、上記第一ニップで上記像担持体との間に上記像形成物質を挟んで該像形成物質に対して押圧する押圧部材の表面温度よりも該像担持体の表面温度が高くすることを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項９の定着方法において、上記押圧部材と対向する上記像担持体表面の内側に熱源を設け、上記像形成物質に熱エネルギーを付与することを特徴とするものである。
また、請求項１１の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９または１０の定着方法において、上記第一ニップで上記像担持体との間に上記像形成物質を挟んで該像形成物質に対して押圧する押圧部材として、表面または表面近傍は弾性体で構成されているものを用いることを特徴とするものである。
また、請求項１２の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０または１１の定着方法において、上記像形成物質は、少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤を含有し、離型剤成分が樹脂中に島状に分散され、離型剤の平均分散粒径が０．１〜１．０［μｍ］のトナーであることを特徴とするものである。
また、請求項１３の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２の定着方法において、上記像形成物質は、少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤を含有し、重量平均粒径が２．５〜５．０［μｍ］、平均円形度が０．９５〜０．９９であることを特徴とするものである。
また、請求項１４の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２または１３の定着方法において、上記像形成物質は少なくとも結着樹脂及び離型剤を含有し、該結着樹脂は高化式フロ−テスタ−における１／２流出温度が１１０〜１４５［℃］のポリエステル樹脂を主成分とし、該離型剤として酸価５以下の脱遊離脂肪酸型カルナウバワックス、モンタン系エステルワックス、酸価１０〜３０の酸化ライスワックス、合成エステルワックスからなる群より少なくとも１種含有することを特徴とするものである。
また、請求項１５の発明は、一次加圧工程として像担持体上に形成された粉体粒子状の像形成物質を該像担持体上で熱エネルギーを付与しながら押圧する第一ニップ部と、二次加圧工程ととして該第一ニップの下流側で該像形成物質を記録媒体に転写定着を行う第二ニップ部とを有する定着装置において、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３または１４に記載の定着方法を用いることを特徴とするものである。
また、請求項１６の発明は、潜像担持体と、潜像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持体上の潜像を現像し像形成物質からなるトナー像を形成する現像手段と、該トナー像を記録媒体に定着する定着手段とを備える画像形成装置において、該定着手段として、請求項１５に記載の定着装置を用いることを特徴とするものである。

上記請求項１の定着方法においては、第一ニップ部における像形成物質の変化量が第二ニップ部での像形成物質の変化量よりも大きくすることで、記録媒体に転写定着を行う第二ニップ部での像形成物質の変形を抑制することができ、記録媒体表面の凹凸による圧力のばらつきに起因する像形成物質の面積のばらつきの発生を抑制することができる。
また、上記請求項２の定着方法においては、第一ニップ部の面圧が第二ニップ部の面圧よりも大きくすることで、像形成物質の変形の大半を第一ニップ部で行い、記録媒体に転写定着を行う第二ニップ部での像形成物質の変形を抑制することができ、記録媒体表面の凹凸による圧力のばらつきに起因する像形成物質の変形のばらつきの発生を抑制することができる。
また、上記請求項３の定着方法においては、第二ニップでの転写定着条件が通常の転写定着で用いられる範囲の条件であれば、像形成物質が第二ニップではほとんど変形が生じない程度に、第一ニップで像形成物質を変形させることで、記録媒体に転写定着を行う第二ニップ部での像形成物質の変形を抑制することができ、記録媒体表面の凹凸による圧力のばらつきに起因する像形成物質の変形のばらつきの発生を抑制することができる。
また、上記請求項１５の定着装置によれば、上記請求項１乃至１４の定着方法を用いているため、記録媒体に転写定着を行う第二ニップ部での像形成物質の変形を抑制することができ、記録媒体表面の凹凸による圧力のばらつきに起因する像形成物質の変形のばらつきの発生を抑制することができる。

請求項１乃至１６の発明によれば、記録媒体表面の凹凸による圧力のばらつきに起因する像形成物質の変形のばらつきの発生を抑制することにより、粒状性が良好で、且つ、光沢ムラを抑えた良好な転写定着を行うことができるという優れた効果がある。

［実施形態１］
以下、本発明を電子写真方式の画像形成装置であるタンデム型カラー複写機（以下、単にプリンタ１という）に適用した実施形態１について説明する。
図１は実施形態１に係るプリンタ１の概略構成図である。
プリンタ１は、装置本体中央部に位置する画像形成部１００と、画像形成部１００下方に位置する給紙部２００と、画像形成部１００の上方に位置する図示しない画像読取部を有している。

画像形成部１００には、水平方向に延びる転写面を有する中間転写体としての中間転写ベルト２が配置されており、中間転写ベルト２の上面には、色分解色と補色関係にある色の画像を形成するための構成が設けられている。すなわち、補色関係にある色の像形成物質であるトナー（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）による像を担持可能な像担持体としての感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂが中間転写ベルト２の転写面に沿って並置されている。

感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂはそれぞれ同じ方向（反時計回り方向）に回転可能なドラムで構成されており、その周りには、回転過程において画像形成処理を実行する帯電装置４、光書き込み手段としての書き込み装置５、現像装置６、一次転写部材である一次転写ローラ７、及び感光体クリーニング装置８が配置されている。各現像装置６には、それぞれのカラートナーが収容されている。各符号に付記しているアルファベットは、感光体３と同様、現像装置６に収容され画像形成に用いられるトナーの色別に対応している。
中間転写ベルト２は、駆動ローラ９と従動ローラ１０とに掛け回されて感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂとの対峙位置において同方向に移動可能な構成を有している。従動ローラ１０と対向する位置には、中間転写ベルト２の表面をクリーニングする中間転写体クリーニング装置１１が設けられている。

感光体３Ｙの表面が帯電装置４により一様に帯電され、不図示の画像読取部からの画像情報に基づいて感光体３Ｙ上に静電潜像が形成される。静電潜像はイエローのトナーを収容した現像装置６Ｙによりトナー像として可視像化され、トナー像は所定のバイアスが印加される一次転写ローラ７Ｙと感光体３Ｙとの間の転写バイアスにより中間転写ベルト２上に１次転写される。また、他の感光体３Ｍ、３Ｃ、３Ｂでもトナーの色が異なるだけで同様の画像形成がなされ、それぞれの色のトナー像が中間転写ベルト２上に順に転写されて重ね合わせられる。転写後、感光体３上に残留したトナーは感光体クリーニング装置８により除去され、また、転写後の感光体３の表面は図示しない除電ランプによりの電位が初期化され、次の作像工程に備えられる。

次に定着装置１２について説明する。
駆動ローラ９と対向する位置に二次転写ローラ１４が設けられ、中間転写ベルト２及び転写定着ベルト１３を介して二次転写ニップ５２を形成している。転写定着ベルト１３は二次転写ローラ１４と転写定着バックアップローラ２０に張架され、転写定着バックアップローラ２０に対向する位置に二次加圧ローラ２２が設けられ、二次加圧バネ２３によって転写定着ベルト１３を介して押圧されて第二ニップ部５１を形成する。また、転写定着ベルト１３上の二次転写ニップ５２と第二ニップ部５１との間に一次加圧ローラ２４が設けられ、転写定着ベルト１３を介して一次加圧バネ２１によってバックアップローラ２５に押圧して第一ニップ部５０を形成する。さらに、第二ニップ部５１の下流側にはクリーニングローラ６９を備える転写定着ベルトクリーニング装置７０が設けられる。
プリンタ１のように中間転写ベルト２に転写されたトナー像を転写定着ベルト１３に転写し、転写紙Ｐに転写定着する構成であれば、感光体３と接触する中間転写ベルト２を直接加熱することがない。これにより、感光体３にも定着時の熱が伝わりにくいため、感光体３上でのトナーの固着など、感光体３に熱が伝わることによる不具合を防止することができる。よって、詳細は術後述する中間転写体から記録媒体に直接転写定着する構成に比べて、耐久性や定着に必要な温度までに昇温する時間が短く、有利である。

二次転写ローラ１４はＦｅやＡｌを芯金とし、その周りにカーボンを含有したウレタンやＨＣＯ、ＥＰＤＭなどの導電性のゴムが塗布されている。さらに二次転写ローラ１４の芯金には駆動ローラ９との間にバイアスを印加するための不図示の電源が接続される。
転写定着ベルト１３は基材層として０．０５〜０．３［ｍｍ］厚のポリイミド樹脂で構成され、表層にはトナーの離型性を向上するためフッ素樹脂系材料のＰＦＡやＰＴＦＥなどが１０〜３０［μｍ］厚で設けられた２層構造もしくは、転写定着ベルト１３の中間層として０．０５〜０．５［ｍｍ］程度のシリコンゴム等の耐熱弾性層を設けた３層構造になっている。転写定着ベルト１３に弾性層を設けることで、積層厚が異なるトナーに対して第一ニップ部５０及び第二ニップ部５１においてトナーにかかる圧力を均等にすることができる。また、ポリイミド樹脂の基材層とその表面にシリコンゴム等の耐熱弾性層を設け、転写定着ベルト１３の外側の面に接触して塗布するようなオイル塗布ローラを設ける構成でトナーの離型性を向上しても良い。また、ポリイミド樹脂やシリコンゴムには二次転写の効率を上げるため導電性カーボンなどの導電性物質が含有される。

一次加圧ローラ２４はＦｅやＡｌなどの金属もしくはセラミック等の芯金の表面にＰＦＡやＰＴＦＥの離型層が設けられる。バックアップローラ２５もＦｅやＡｌなどの金属もくはセラミック等で構成される。バックアップローラ２５内にはハロゲンヒータ２６が設けてあり、不図示の温度センサーにより、所定の温度に加熱制御する。このため、転写定着ベルト１３の温度は第一ニップ部５０で最も高くなる。さらに転写定着ベルト１３の内側から外側に向かって熱が移動するため、第一ニップ部で温度勾配が生じる。転写定着ベルト１３表面と接触するトナーＴの界面温度は一次加圧ローラ２４表面と接触する側の界面温度よりも高くなり、トナーの粘性も転写定着ベルト１３表面と接触する側の方が高くなる。このため、一次加圧ローラ２４側にはトナーＴはほとんどオフセットすることは無い。

転写定着バックアップローラ２０はＦｅやＡｌを芯金とし、その周りに０．５〜５［ｍｍ］の厚みのソリッドまたは発泡シリコンゴムが塗布されている。
二次加圧ローラ２２はＦｅやＡｌなどの金属もしくはセラミック等の芯金の表面にＰＦＡやＰＴＦＥの離型層が設けられる。
転写定着ベルトクリーニングローラ６９は金属ローラ表面にフェルトが巻きつけられ、第二ニップ部５１を通過した転写定着ベルト１３上の転写定着残トナーを除去する。

給紙部２００は、記録媒体としての転写紙Ｐを積載収容する給紙トレイ１６と、給紙トレイ１６内の用紙Ｐを最上のものから順に１枚ずつ分離して給紙する給紙コロ１７とを有している。さらに、給紙された転写紙Ｐを搬送する搬送ローラ対１８と、転写紙Ｐを一旦停止し、斜めずれを修正した後、転写定着ベルト１３上の画像の先端と搬送方向の所定位置とが一致するタイミングで第二ニップ部５１に向けて転写紙Ｐを送り出すレジストローラ対１９とを有している。

次に転写定着の動作について説明する。
感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂから中間転写ベルト２上に１次転写された像形成物質からなるトナー像Ｔ（以下、単にトナーともいう）は、不図示の二次バイアス印加手段により駆動ローラ９及び二次転写ローラ１４間に印加されるバイアス（ＡＣ、パルスなどの重畳を含む）により転写定着ベルト１３に静電気力で転写される。転写定着ベルト１３は不図示のモーターに連結された転写定着バックアップローラ２０により従動回転されており、バックアップローラ２５の内部に設けたハロゲンヒータ２６により所定の温度まで加熱されている。
トナーＴが転写定着ベルト１３に転写され第一ニップ部５０に加熱されながら搬送される。なお、転写定着ベルト１３は、第一ニップ部５０で加熱されながら回転しているので、転写定着ベルト１３全体が温まった状態となっている。転写定着ベルト１３が温まっている状態のところに中間転写ベルト２からトナーが転写され、トナーが少し温まりながら下流側に移動し、第一ニップ部５０でさらに高温に加熱されながら圧力によりトナーが変形して粒子同士が一体化され、フィルム状になる。

このとき、トナー層の高さが第一ニップ部５０の上流に対して約４０［％］以下になるように面圧を３［ｋｇｆ／ｃｍ^２］〜７［ｋｇｆ／ｃｍ^２］とし、狭持するトナーの温度が１３０[℃]〜２００[℃]となるように設定されている。
また、モノクロ印刷時の単色を用いた単一層のトナーやカラー印刷時の時の２色から４色のトナーを用いた多層の場合のどちらにおいてもほぼトナー高さが４０［％］〜３０［％］程度まで変形したところでトナーの高さの変化が平衡状態になる。
ここで、平衡状態とは、第二ニップ部５１での定着条件が通常の転写定着で用いられる範囲の条件であれば、トナー層が第二ニップ部５１ではほとんど変形が生じない程度に、第一ニップ部５０でトナー層を変形させた状態をいう。
なお、転写定着ベルト１３の表面及び一次加圧ローラ２４の表面は転写紙Ｐの表面に比べて十分に平滑であるので、第一ニップ部５０でトナー層を平衡状態となるまで変形させることで、変形後のトナー層を平滑な状態にすることができる。

ここで、トナー層の高さの変形量の測定方法の一例について説明する。
測定装置としては、キーエンス社製超深度形状測定顕微鏡ＶＫ−８５５０を用い、対物レンズを×５０〜×１００にて転写定着ベルト１３上の第一ニップ部５０での変形前と変形後とのトナーＴの高さ、さらに転写紙Ｐ上の転写定着後のトナーＴの高さを測定し、比較することでトナーの高さ、つまり変形量が測定できる。測定するトナー像は３００〜１２００［ｄｐｉ］の１×１〜４×４のドット、直径は２５〜２００［μｍ］程度のドット像画像とする。トナー像の高さは測定した高さプロファイルの段差平均高さとする。段差平均高さとはトナー像が付着するベース（転写定着部材表面や用紙表面）からトナー像の面方向の高さの平均値との差のことを示す。変形量は、熱および圧力を加える前の転写定着部材上のトナーの高さに対し、熱、圧力を加えて変形させた後のトナー高さを割った値を用いる。よって、トナーの変形量は以下に示す式のようになる。
変形量＝定着後のトナー高さ／未定着時のトナー高さ
例）０．４＝４［μｍ］（変形後トナー高さ）／１０［μｍ］（変形前トナー高さ）

なお、トナーＴが変形することで、トナーＴに含有するワックスが効率的にトナー表層部に溶出されて一次加圧ローラ２４へのオフセットを防止し、さらに第二ニップ部５１での転写定着ベルト１３からの離型性を向上させることができる。
また、トナーＴが変形することで、像の面積が拡大（ゲインとも言う）し、ライン画像の太りやドットの太りが発生するおそれがある。しかし、あらかじめこの拡大率を踏まえた上で未変形のトナー像Ｔの面積を小さめに作像しておくことで、ライン画像の太りやドットの太りを防止できる。さらに、未変形のトナー像Ｔの面積を小さめに作像しておくことで、必要なトナーＴの量を少なくでき、ランニングコストを軽減することができる。
このように、第一ニップ部でトナー像がつぶれて面積が拡大するため、その面積の変化率をあらかじめ求めておき、拡大した場合に欲しい面積になるように元の未定着像を小さめに作像しておくことで、画像の太りによる画質劣化を防止できる。さらに、使用トナー量も減らすことができるため、トナーイールドの向上を図ることができる。

第一ニップ部５０でフィルム状になったトナー像Ｔは、第二ニップ部５１に搬送され、第二ニップ部５１で給紙トレイ１６から搬送されてきた転写紙Ｐと合わさり、熱と圧力によって転写紙Ｐに転写定着され排紙される。
このとき、第二ニップ部５１の面圧は０．５〜３［ｋｇｆ／ｃｍ^２］で第一ニップ部５０に対して小さく設定されている。また、第二ニップ部５１におけるトナーの温度は１００[℃]〜１９０[℃]で、第一ニップ部よりも低くなっている。１度平衡状態までトナーが変形した場合は、通常の熱圧定着器で使われる線速や面圧、温度範囲においてほとんど変形しなくなる。これにより、転写紙Ｐの表面の凹凸によって変形のバラツキが生じないので、とくにドットなどの面積の拡大のバラツキやトナー層表面の粗さのバラツキが防止でき、粒状性や光沢ムラの無い高画質な画像を得ることができる。さらに転写紙Ｐが通紙する第二ニップ部５１の面圧及びトナーの温度を低めに設定できることで、転写紙Ｐのしわの発生を抑制できる。

なお、特許文献１では、記録媒体に転写する転写ニップ部よりも上流側の中間転写体上でトナーに対する加熱及び加圧が行われ、加熱ローラを中間転写ベルトに接触させてトナーの加熱軟化を行っている。しかし、中間転写ベルトの加熱ローラとの対向部には支持部材は設置されておらず、中間転写ベルトの張力によって押圧している。中間転写ベルトの張力で押圧しているため、トナーの変形に必要な十分な加圧力が得られず、トナー粒子は軟化されるが、トナー粒子同士が十分に結合しないままとなる。これは、軟化したトナーであってもその表面張力によって結合しにくい状態にあるためである。このことから、トナーの変形には加熱だけでは不十分で、加熱し、加圧する必要があることがわかる。

トナーには、酸価５以下の脱遊離脂肪酸型カルナウバワックス、モンタン系エステルワックス、酸価１０〜３０の酸化ライスワックス、合成エステルワックスからなる群より少なくとも１種のＷＡＸが含有されており、平均分散粒径が０．１〜１．０［μｍ］になっている。さらに、トナーの重量平均粒径は２．５〜５．０［μｍ］、平均円形度が０．９５〜０．９９の形状で、前記結着樹脂は高化式フロ−テスタ−における１／２流出温度が１１０〜１４５［℃］のポリエステル樹脂を主成分としている。第一ニップ部５０での離型性を向上し、また、静電転写時の帯電のバラツキをおさえることができ、トナーの散り等の画質の劣化を防止できる。また、ポリエステル樹脂を主成分にすることで、トナーの変形や定着温度を低温化することができ、省エネ化を可能とする。

ここで、流出開始温度について説明する。
トナーの流出開始温度は、フローテスターを用いて測定することが出来る。フローテスターとしては、例えば島津製作所製の高架式フローテスターＣＦＴ５００Ｄ型がある。このフローテスターのフローカーブは図５（ａ）および（ｂ）に示されるデータになり、そこから各々の温度を読み取ることが出来る。図中、Ｔｆｂは流出開始温度であり、１／２法における溶融温度とあるのはＴ１／２温度のことである。

また、一次加圧ローラ２４の構成としては、ＦｅやＡｌなどの金属もしくはセラミック等の芯金の表面にシリコンゴム等の耐熱弾性層とＰＦＡやＰＴＦＥの離型層を設けてもよい。断熱弾性層を設けることで、第一ニップ部５０のニップ幅を広げ、第一ニップ部５０のニップ時間を第二ニップ部５１のニップ時間よりも長くなるようにすることができる。これにより、第一ニップ部５０でトナーＴに供給する熱量を増やし、トナーＴの変形を平衡状態に近づけ、第二ニップ部５１での変形を抑制し、転写紙Ｐの表面の凹凸による変形のバラツキを防止し、粒状性や光沢ムラの無い高画質な画像を得ることができる。さらに、一次加圧ローラ２４表面の弾性体の変形が大きいため、ニップ内で速度差が生じマイクロスリップ効果によってトナーＴが一次加圧ローラ２４表面から剥離されやすくなり一次加圧ローラ２４へのオフセットを防止して画像の劣化をさらに抑制できる。

上述の実施形態１では、トナーの変形量としてトナーの高さの変化を変形量としていたが、トナーの面積の変化によってトナーの変形量を定義しても良い。以下、トナーの面積の変化によるトナーの変形量の求め方を説明する。
測定装置としては、キーエンス社製超深度形状測定顕微鏡ＶＫ−８５５０を用い、対物レンズを×５０〜×１００にて転写定着ベルト１３上の第一ニップ部５０での変化前と変化後とのトナーＴの面積、さらに定着後の転写紙Ｐ上のトナーＴの面積を測定することで、トナーの面積の変化つまり変化量を測定することができる。または転写定着ベルト１３上の第一ニップ部５０での変化前と変化後とのトナーＴのライン幅、さらに定着後の転写紙Ｐ上のトナーＴのライン幅を測定することで、トナーのライン幅の変化つまり変化量を測定することができる。このように、変形前後及び定着の前後を比較することでトナーの面積、線幅の変化つまり変形量が測定できる。

測定するトナー像は３００〜１２００［ｄｐｉ］の１×１〜４×４のドット、直径は２５〜１５０［μｍ］程度のドット像、もしくは３００〜１２００［ｄｐｉ］の１〜４ドット幅、２５〜２００［μｍ］幅のラインで形成するライン画像とする。
トナー像の面積は測定した面積プロファイルを用い、熱、圧力を加えた後の変形後のトナー面積に対し、熱、圧力を加える前の未変形のトナー像の面積で割った値を用いる。一般的に変形前後のドット像の面積変化率をドットゲインと呼ぶ。式で示すと以下のようになる。
変形量（ドットゲイン）＝変形後のトナー面積／変形前のトナー面積
また、ライン画像の場合でも同様に、
変形量＝変形後のトナーライン幅／変形前のトナーライン幅
となる。
トナー像の面積変化とライン幅変化を測定する場合では、ライン幅の方が１次元的な測定であるので測定が容易であるが、変形（広がり）方向が縦横異なる場合には面積変化で比較した方が高い精度が得られる。

以上、本実施形態によれば、像担持体である転写定着ベルト１３上のトナーの変形の大半を第一ニップ部５０で行うことにより、第二ニップ部５１でのトナーの変形を抑制している。これにより、記録媒体である転写紙Ｐ表面の凹凸に起因する変形のばらつきの影響を小さくし、光沢ムラや粒状性が良好である高画質な画像を得ることができる。
また、第一ニップ部５０での面圧を３［ｋｇｆ／ｃｍ^２］〜７［ｋｇｆ／ｃｍ^２］に設定し、第二ニップ部５１の面圧は０．５〜３［ｋｇｆ／ｃｍ^２］と設定することで、第一ニップ部５０の面圧を第二ニップ部５１の面圧よりも大きくすることで、トナーの変形の大半を第一ニップ部５０で行い、第二ニップ部５１でのトナー変形を抑制し、転写紙Ｐ表面の凹凸による変形のバラツキの影響を小さくし、光沢ムラや粒状性の少ない高画質な画像を得ることができる。
また、第一ニップ部５０を通過した後のトナー層の高さが、第一ニップ部５０に進入する前の像形成物質であるトナーＴの高さの４割以下となるように、第二ニップ部５１での転写定着条件が通常の転写定着で用いられる範囲の条件であれば、トナー層が第二ニップ部５１ではほとんど変形が生じない程度に、第一ニップ部５０で像形成物質であるトナーＴを変形させている。このように、トナーそれ以上変形しない平衡状態に近づけることで、第二ニップ部５１でのトナーの変形を抑制することができるため、記録媒体表面の凹凸の影響を受けず、粒状性が良好で、且つ、光沢ムラを抑えた良好な転写定着を行うことができ、高画質な画像を得ることができる。
また、潜像担持体である感光体３からトナー像を中間転写体である中間転写ベルト２上に転写し、中間転写ベルト２上のトナー像を転写定着ベルト１３に転写し、さらに転写定着ベルト１３上のトナー像を転写紙Ｐに転写定着している。これにより、感光体３と接触する中間転写ベルト２を直接加熱することがなく、感光体３にも定着時の熱が伝わりにくいため、感光体３上でのトナーの固着など、感光体３に熱が伝わることによる不具合を防止することができる。よって、詳細は術後述する中間転写体から記録媒体に直接転写定着する構成に比べて、耐久性や定着に必要な温度までに昇温する時間が短く、有利である
また、第一ニップ部５０におけるトナーの温度が１３０［℃］〜２００［℃］、第二ニップ部５１におけるトナーの温度が１００［℃］〜１９０［℃］となるように、第二ニップ部５１よりも第一ニップ部５０でのトナーの温度が高くなるようにして定着を行うことにより、トナーの変形の大半を第一ニップ部で行い、第二ニップ部でのトナー変形を抑制し、転写定着の際の記録媒体表面の凹凸による変形のバラツキの影響を小さくし、光沢ムラや粒状性の少ない高画質な画像を得ることができる。さらに、転写紙Ｐを狭持する第二ニップ部５１での温度を低くすることができるので、転写紙Ｐにおけるしわの発生を抑制することができる。
また、一次加圧ローラ２４に弾性層を設けて、第一ニップ部５０のニップ幅を広げ、第一ニップ部５０のニップ時間を第二ニップ部５１のニップ時間よりも長くなるようにするようにしてもよい。これにより、トナーの変形の大半を第一ニップ部で行い、第二ニップ部でのトナー変形を抑制し、第一ニップ部５０でトナーＴに供給する熱量を増やし、トナーＴの変形を平衡状態に近づけ、第二ニップ部５１での変形を抑制し、転写紙Ｐの表面の凹凸による変形のバラツキを防止し、粒状性や光沢ムラの無い高画質な画像を得ることができる。
さらに、第一ニップ部５０での押圧部材である一次加圧ローラ２４表面または表面近傍が弾性体で構成され、押圧によって変形することにより、像形成物質であるトナーと押圧部材である一次加圧ローラ２４との界面で速度差が生じ、トナーはマイクロスリップ現象によって一次加圧ローラ２４表面との剥離性が向上し、画像の乱れを抑制することができる。
また、像担持体である転写定着ベルト１３表面の内側のバックアップローラ２５内に熱源であるハロゲンヒータ２６が設けてあり、トナーに熱エネルギーを付与することで、第一ニップ部５０で転写定着ベルト１３との間にトナーを挟んで押圧する押圧部材である一次加圧ローラ２４の表面温度よりも、転写定着ベルト１３の表面温度を高くしている。これにより、転写定着ベルト１３の内側から外側に向かって熱が移動するため、第一ニップ部５０で温度勾配が生じる。転写定着ベルト１３表面と接触するトナーＴの界面温度は一次加圧ローラ２４表面と接触する側の界面温度よりも高くなり、トナーの粘性も転写定着ベルト１３表面と接触する側の方が高くなる。よって、一次加圧ローラ２４側へのトナーＴのオフセットを抑制することができる。
また、トナーとして、少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤を含有し、離型剤成分が樹脂中に島状に分散され、離型剤の平均分散粒径が０．１〜１．０［μｍ］のトナーを用いることにより、第一加圧部材である一次加圧ローラ２４へのオフセット防止し、転写定着時の転写率の向上、さらに第二ニップ部５１での転写紙Ｐの巻きつきを防止することができる。
また、トナーとして、少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤を含有し、重量平均粒径が２．５〜５．０［μｍ］、平均円形度が０．９５〜０．９９であるトナーを用いることにより、一次加圧ローラ２４へのオフセットを防止し、転写定着時の転写率の向上、第二ニップ部５１での転写紙Ｐの巻きつきを防止し、さらに球形のため帯電の安定性が高く、転写チリ等の画質劣化を防止することができる。
また、トナーとして、少なくとも結着樹脂及び離型剤を含有し、結着樹脂は高化式フロ−テスタ−における１／２流出温度が１１０〜１４５［℃］のポリエステル樹脂を主成分とし、離型剤として酸価５以下の脱遊離脂肪酸型カルナウバワックス、モンタン系エステルワックス、酸価１０〜３０の酸化ライスワックス、合成エステルワックスからなる群より少なくとも１種含有するトナーを用いている。これにより、一次加圧ローラ２４へのオフセットを防止し、転写定着時の転写率の向上、さらに第二ニップ部５１での転写紙Ｐの巻きつきを防止することができる。
また、画像形成装置としてのプリンタ１は、定着手段として定着装置１２を有することにより、安定した画像を得ることができる。

［変形例］
実施形態１では、転写定着体としてベルト状の転写定着ベルト１３を用いていたが、転写定着体としてはこれに限るものではない。
図２は、転写定着体としてローラ状の転写定着ローラ２７を有する定着装置１２の概略構成図である。転写定着ローラ２７の内部にはハロゲンヒータ２６が備えられている。
図２に示すように、転写定着体としてベルト状ではなくローラ状の転写定着ローラ２７を用いることにより、図１で示した転写定着ベルト１３、バックアップローラ２５及び転写定着バックアップローラ２０の３つの部材の機能を、転写定着ローラ２７の１つの部材が備えることができ、装置の簡素化を図ることができる。

［実施形態２］
実施形態１では、潜像担持体からトナー像の転写を受ける中間転写体と、記録媒体にトナー像を転写定着する転写定着体とをそれぞれ個別に設けていた。
以下、実施形態２として、中間転写体と転写定着体との機能を一つの部材が有する構成について説明する。
図３は、潜像担持体である感光体３からトナーの転写を受ける中間転写体としての中間転写ベルト２が、記録媒体である転写紙Ｐにトナー像を転写定着する転写定着体としての機能を備えて画像形成装置としてのプリンタ１の概略構成図である。
なお、図１に示したプリンタ１との共通点についての説明は省略し、相違点についてのみ説明する。

図３に示すプリンタ１においては、中間転写ベルト２は駆動ローラとしての機能を備える転写定着バックアップローラ２０と、従動ローラ１０とに張架され、転写定着バックアップローラ２０に対向する位置に二次加圧ローラ２２が設けられ、二次加圧バネ２３によって転写定着ベルト１３を介して押圧されて第二ニップ部５１を形成する。中間転写ベルト２上の感光体３Ｙとの対峙位置と第二ニップ部５１との間に一次加圧ローラ２４が設けられ、転写定着ベルト１３を介して一次加圧バネ２１によってバックアップローラ２５に押圧して第一ニップ部５０を形成する。
さらに、図３に示すプリンタにおいては、第二ニップ部５１における中間転写ベルト２の表面移動方向が下方となっているので不図示の給紙部２００からの搬送される転写紙Ｐは、第二ニップ部５１では図中上方から下方に向けて移動する。

感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂから中間転写ベルト２上に１次転写された像形成物質からなるトナー像Ｔは、第一ニップ部５０でバックアップローラ２５の内部に設けたハロゲンヒータ２６により所定の温度まで加熱される。第一ニップ部５０で高温に加熱されながら圧力によりトナーが変形して粒子同士が一体化され、フィルム状になる。そして、第一ニップ部５０でフィルム状になったトナー像Ｔは、第二ニップ部５１に搬送され、第二ニップ部５１で不図示の給紙トレイから搬送されてきた転写紙Ｐと合わさり、熱と圧力によって転写紙Ｐに転写定着され排紙される。
このように、中間転写ベルト２が転写定着体としての機能を備えることにより、部材数を少なくし、装置全体の小型化を図ることができる。
なお、装置の小型を図る構成としては、潜像担持体としての感光体からトナー像を記録媒体に直接転写定着を行う構成としても良い。

実施形態１に係るプリンタの概略構成図。 変形例に定着装置の概略構成図。 実施形態３に係るプリンタの概略構成図。 転写定着のトナーの変形の説明図。（ａ）は転写定着前のトナーの状態を示し、（ｂ）転写紙に転写定着された際のトナーの状態を示す。 フローテスターで得られるフローカーブ。

符号の説明

１ プリンタ
２ 中間転写ベルト
３ 感光体
４ 帯電装置
５ 書き込み装置
６ 現像装置
７ 一次転写ローラ
８ 感光体クリーニング装置
９ 駆動ローラ
１０ 従動ローラ
１１ 中間転写体クリーニング装置
１２ 定着装置
１３ 転写定着ベルト
１４ 二次転写ローラ
１６ 給紙トレイ
１７ 給紙コロ
１８ 搬送ローラ対
１９ レジストローラ対
２０ 転写定着バックアップローラ
２１ 一次加圧バネ
２２ 二次加圧ローラ
２３ 二次加圧バネ
２４ 一次加圧ローラ
２５ バックアップローラ
２６ ハロゲンヒータ
２７ 転写定着ローラ
５０ 第一ニップ部
５１ 第二ニップ部
５２ 二次転写ニップ
６９ クリーニングローラ
７０ 転写定着ベルトクリーニング装置
１００ 画像形成部
２００ 給紙部

Claims (16)

1. 像担持体上に形成された粉体粒子状の像形成物質を該像担持体上の第一ニップ部で熱エネルギーを付与しながら押圧する一次加圧工程と、その下流側の第二ニップ部で該像形成物質を記録媒体に転写定着を行う二次加圧工程とを有する定着方法において、
   該第一ニップ部における該像形成物質の変形量が該第二ニップ部での変形量よりも大きいことを特徴とする定着方法。
2. 像担持体上に形成された粉体粒子状の像形成物質を該像担持体上の第一ニップ部で熱エネルギーを付与しながら押圧する一次加圧工程と、その下流側の第二ニップ部で該像形成物質を記録媒体に転写定着を行う二次加圧工程とを有する定着方法において、
   該第一ニップ部の面圧が該第二ニップの面圧よりも大きいことを特徴とする定着方法。
3. 像担持体上に形成された粉体粒子状の像形成物質を該像担持体上の第一ニップ部で熱エネルギーを付与しながら押圧する１次加圧工程と、その下流側の第二ニップ部で該像形成物質を記録媒体に転写定着を行う二次加圧工程とを有する定着方法において、
   該像形成物質が該第二ニップではほとんど変形が生じない程度に、該第一ニップで該像形成物質を変形させることを特徴とする定着方法。
4. 請求項３の定着方法において、
   上記第一ニップを通過した後の上記像形成物質の高さが、該第一ニップに進入する前の該像形成物質の高さの４割以下となるように該第一ニップで加熱および加圧を行うことを特徴とする定着方法。
5. 請求項１、２、３または４の定着方法において、
   表面に担持した潜像に現像手段によって上記像形成物質を供給されトナー像を担持する潜像担持体から該トナー像を中間転写体に転写し、該中間転写体上の該トナー像を上記記録媒体に転写するものであって、上記像担持体は該中間転写体であることを特徴とする定着方法。
6. 請求項１、２、３または４の定着方法において、
   表面に担持した潜像に現像手段によって上記像形成物質を供給されトナー像を担持する潜像担持体から該トナー像を中間転写体上に転写し、該中間転写体上の該トナー像を転写定着体上に転写し、さらに該転写定着体上の該トナー像を上記記録媒体に転写定着するものであって、上記像担持体は該転写定着体であることを特徴とする定着方法。
7. 請求項１、２、３、４、５または６の定着方法において、
   上記第一ニップ部における上記像形成物質の温度が上記第二ニップ部における該像形成物質の温度よりも高いことを特徴とする定着方法。
8. 請求項１、２、３、４、５、６または７の定着方法において、
   上記像形成物質が上記第一ニップ部を通過するために要する第一ニップ時間が、上記第二ニップを通過するために要するニップ時間よりも大きいことを特徴とする定着方法。
9. 請求項１、２、３、４、５、６、７または８の定着方法において、
   上記第一ニップで上記像担持体との間に上記像形成物質を挟んで該像形成物質に対して押圧する押圧部材の表面温度よりも該像担持体の表面温度が高くすることを特徴とする定着方法。
10. 請求項９の定着方法において、
    上記押圧部材と対向する上記像担持体表面の内側に熱源を設け、上記像形成物質に熱エネルギーを付与することを特徴とする定着方法。
11. 請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９または１０の定着方法において、
    上記第一ニップで上記像担持体との間に上記像形成物質を挟んで該像形成物質に対して押圧する押圧部材として、表面または表面近傍は弾性体で構成されているものを用いることを特徴とする定着方法。
12. 請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０または１１の定着方法において、
    上記像形成物質は、少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤を含有し、離型剤成分が樹脂中に島状に分散され、離型剤の平均分散粒径が０．１〜１．０［μｍ］のトナーであることを特徴とする定着方法。
13. 請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２の定着方法において、
    上記像形成物質は、少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤を含有し、重量平均粒径が２．５〜５．０［μｍ］、平均円形度が０．９５〜０．９９であることを特徴とする定着方法。
14. 請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２または１３の定着方法において、
    上記像形成物質は少なくとも結着樹脂及び離型剤を含有し、
    該結着樹脂は高化式フロ−テスタ−における１／２流出温度が１１０〜１４５［℃］のポリエステル樹脂を主成分とし、
    該離型剤として酸価５以下の脱遊離脂肪酸型カルナウバワックス、モンタン系エステルワックス、酸価１０〜３０の酸化ライスワックス、合成エステルワックスからなる群より少なくとも１種含有することを特徴とする定着方法。
15. 一次加圧工程として像担持体上に形成された粉体粒子状の像形成物質を該像担持体上で熱エネルギーを付与しながら押圧する第一ニップ部と、二次加圧工程ととして該第一ニップの下流側で該像形成物質を記録媒体に転写定着を行う第二ニップ部とを有する定着装置において、
    請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３または１４に記載の定着方法を用いることを特徴とする定着装置。
16. 潜像担持体と、潜像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持体上の潜像を現像し像形成物質からなるトナー像を形成する現像手段と、該トナー像を記録媒体に定着する定着手段とを備える画像形成装置において、
    該定着手段として、請求項１５に記載の定着装置を用いることを特徴とする画像形成装置。

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