JP2019101314A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着された画像が十分に光沢を発するようにトナー画像を定着できる定着装置および画像形成装置を提供する。【解決手段】用紙１０２に形成されたトナー画像を定着する定着装置６００である。定着装置６００は、無端状の定着ベルト６３０と、加圧ローラー６４０と、押し圧部材６２０と、を有する。加圧ローラー６４０は、回転可能に構成される。押し圧部材６２０は、定着ベルト６３０を挟んで加圧ローラー６４０に対向して配置され、加圧ローラー６４０との間に用紙を搬送する定着ニップ部６６０を形成する。トナー画像のトナー層は、結晶性ポリエステル樹脂を含む。定着ニップ部６６０の通紙方向の圧力分布が、通紙方向の入口側において最大となるように設定され、用紙１０２に定着される画像の光沢が強化される。【選択図】図３

Description

本発明は、定着装置および画像形成装置に関する。

近年、地球環境を保護する見地から画像形成装置の省エネルギー化が積極的に進められている。画像形成装置には、用紙にトナー画像を定着する定着装置が内蔵されている。定着装置は、用紙に定着処理を実施する際に、用紙上に形成されたトナー層を加熱し、溶融させるための加熱源を有し、消費電力が大きいため、熱エネルギー効率を高めることが望まれている。

定着装置としては、たとえば、熱ローラー方式の定着装置が従来から一般に知られている。熱ローラー方式では、加熱源を内蔵する加熱ローラーと、加熱ローラーに対向して設置され加熱ローラーを押圧する加圧ローラーと、により定着ニップ部が形成される。しかし、熱ローラー方式の定着装置では、加熱ローラーおよび加圧ローラーの熱容量が大きいため、定着ニップ部の温度を、トナー画像の定着に適する温度まで上昇させるのに時間がかかり、消費電力が大きくなるという欠点がある。

これに関連して、上記熱ローラー方式の欠点に対処するため、ベルトニップ方式およびフィルム加熱方式の定着装置が提案されている。ベルトニップ方式の定着装置では、無端状のベルトの内側に設置された加圧部材を加熱ローラーに対して押圧することにより、ベルトと加熱ローラーとの間に定着ニップ部が形成される（たとえば、下記の特許文献１を参照）。特許文献１では、熱容量の小さい加圧部材およびベルトを使用することにより、熱ローラー方式の定着装置と比べて、定着ニップ部の温度が、トナー画像の定着に適する温度に到達するまでの時間を早めることができる。

また、フィルム加熱方式では、定着フィルムの内側に設置された加圧パッドを加圧ローラーに対して押圧することにより、定着フィルムと加圧ローラーとの間に定着ニップ部が形成される（たとえば、下記の特許文献２を参照）。特許文献２では、熱容量の小さい加圧パッドおよび定着フィルムを使用することにより、熱ローラー方式の定着装置と比べて、定着ニップ部の温度が、トナー画像の定着に適する温度に到達するまでの時間を早めることができる。

しかしながら、このような熱容量の小さい加圧部材または加圧パッドに熱が供給される場合、加圧部材または加圧パッドが十分に熱を蓄えられないため、用紙上のトナー層へ十分に熱を供給できなくなる可能性がある。また、定着処理の高速化が進むと、単位時間に必要な熱エネルギーが増大することにより、トナー層へ熱が十分に供給されない可能性もある。トナー層へ熱が十分に供給されない場合、トナー表層のトナー粒子が十分に溶融せず、トナー表層が平滑化されないおそれがある。その結果、定着された画像が十分に光沢を発しないという問題がある。

さらに、グロスコート紙など光沢度が高い用紙が使用された場合、用紙に定着された画像の光沢が低いと、画像の光沢と、画像の周りの用紙の光沢との差が大きくなる。その結果、画像が浮き上がったり、あるいは沈んだりしているように見え、違和感のある画像になるという問題もある。

特開２００７−３２８０４６号公報 特開２０１０−５４５２６号公報

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものである。したがって、本発明の目的は、定着された画像が十分に光沢を発するようにトナー画像を定着できる定着装置および画像形成装置を提供することである。

本発明の上記目的は、下記によって達成される。

（１）用紙に形成されたトナー画像を定着する定着装置であって、無端状の定着ベルトと、回転可能に構成された加圧ローラーと、前記定着ベルトを挟んで前記加圧ローラーに対向して配置され、前記加圧ローラーとの間に用紙を搬送する定着ニップ部を形成する押し圧部材と、を有し、前記トナー画像のトナー層が結晶性ポリエステル樹脂を含み、前記定着ニップ部の通紙方向の圧力分布が、通紙方向の入口側において最大となるように設定され、前記用紙に定着される画像の光沢が強化される、定着装置。

（２）前記結晶性ポリエステル樹脂は、貯蔵弾性率が３０℃にて１．０×１０^８以上、８０℃にて１．０×１０^５以下である、上記（１）に記載の定着装置。

（３）前記用紙の搬送速度は、３００ｍｍ／ｓ以上である、上記（１）または（２）に記載の定着装置。

（４）前記定着ニップ部の通紙方向に対して、前記圧力の分布を変化させる圧力調整機構をさらに有する、上記（１）〜（３）のいずれか１つに記載の定着装置。

（５）前記圧力調整機構は、前記用紙に定着される画像の光沢を強化するため、前記押し圧部材と前記加圧ローラーとの間の相対的な位置関係、または前記押し圧部材の前記加圧ローラーに対する姿勢を変化させることにより、前記押し圧部材と前記加圧ローラーとの間の押圧力が、前記定着ニップ部の通紙方向の入口側において最大となるように設定する、上記（４）に記載の定着装置。

（６）用紙にトナー画像を形成する画像形成部と、前記画像形成部によって形成された前記トナー画像を前記用紙に定着する、上記（１）〜（５）のいずれか１つに記載の定着装置と、を有する、画像形成装置。

本発明によれば、定着ニップ部の通紙方向の入口側の圧力を、定着ニップ部の他の部分よりも高くする。これにより、用紙上に形成されたトナー層のうち表面の層のみが効率よく溶融するので、少ない熱エネルギーで光沢の強い画像を実現できる。

一実施形態の画像形成システムの構成を例示する概略断面図である。 図１に示す画像形成装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 図１に示す定着部の概略構成を示す図である。 一実施形態において、定着ニップ部の通紙方向における定着ベルトの温度変化ならびに定着ニップ部に通紙された用紙の通紙方向におけるトナー層の温度変化を示すグラフである。 一実施形態において、加熱および加圧に伴うトナー層の溶融状態をモデル化した模式図である。 通紙方向における加圧ローラーのパッドに対する相対的な位置を変更した場合を例示する模式図である。 一実施形態で使用されるトナーおよび従来のトナー（比較例）の貯蔵弾性率の温度特性を示す図である。 一実施形態の定着装置の一変形例を示す模式図である。 パッドに対する圧力分布の条件を例示するグラフである。 圧力をかける位置の違いによる光沢度の違いを例示する比較実験（システム速度：４１５ｍｍ／ｓ）の結果のグラフである。 圧力をかける位置の違いによる光沢度の違いを例示する比較実験（システム速度：３００ｍｍ／ｓ）の結果のグラフである。

以下、添付した図面を参照して本発明の定着装置および画像形成装置の実施形態を説明する。なお、図中、同一の部材には同一の符号を用いた。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。

（一実施形態）
図１は一実施形態に係る画像形成装置１００の概略構成を示す図であり、図２は図１に示す画像形成装置１００のハードウェア構成を示すブロック図である。図３は、図１に示す定着部６００の概略構成を示す図である。

＜画像形成装置１００＞
図１および図２に示すように、本実施形態の画像形成装置１００は、画像読取部２００、画像処理部３００、画像形成部４００、給紙搬送部５００、定着部６００、操作表示部７００、通信部８００および制御部９００を有する。

画像形成装置１００は、電子写真方式の画像形成装置であり、複数の感光体ドラムを中間転写ベルトに対面させて配列することによりカラー画像を形成する、いわゆる、タンデム型のカラー画像形成装置である。本実施形態では、画像形成装置１００がＭＦＰ（Ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ）である場合を例示して説明するが、画像形成装置１００はコピー機、ファクシミリ、プリンターなどであってもよい。

画像読取部２００、画像処理部３００、画像形成部４００、給紙搬送部５００、定着部６００、操作表示部７００、通信部８００および制御部９００の各構成部は、内部バス１０１により互いに通信可能に接続されている。以下、各構成部について順に説明する。

画像読取部２００は撮像素子を備え、原稿の画像を読み取り、画像データ信号を生成する。

画像処理部３００は、画像読取部２００から受信した画像データ信号に対して各種の画像処理を実施し、印刷画像データを生成する。生成された印刷画像データは、画像形成部４００に送信される。

＜画像形成部４００＞
画像形成部４００は、電子写真方式で画像を形成する。画像形成部４００は、イエロー（Ｙ）色の画像を形成する画像形成部４０Ａ、マゼンタ（Ｍ）色の画像を形成する画像形成部４０Ｂ、シアン（Ｃ）色の画像を形成する画像形成部４０Ｃ、黒（Ｋ）色の画像を形成する画像形成部４０Ｄ、および転写部４６０を備える。

画像形成部４０Ａは、像担持体としての感光体ドラム４１Ａおよびその周囲に配置された帯電部４２Ａ、光書込部４３Ａ、現像装置４４Ａおよびドラムクリーナー４５Ａを有して構成される。

感光体ドラム４１Ａは、不図示のドラムモーターにより所定の速度で回転する。帯電部４２Ａは、感光体ドラム４１Ａの周囲に配置されるコロナ放電極を備え、生成されるイオンによって感光体ドラム４１Ａの表面を帯電させる。光書込部４３Ａは、走査光学装置が組み込まれており、入力される印刷画像データに基づいて、帯電された感光体ドラム４１Ａを露光することにより、露光された部分の電位を低下させ、印刷画像データに対応する電荷パターン（静電潜像）を形成する。

現像装置４４Ａは、形成された静電潜像を現像し、トナーによって可視化する。ドラムクリーナー４５Ａは、後述する中間転写ベルト４６１にトナー画像が転写された後において、感光体ドラム４１Ａの表面に残留したトナーや外添剤などの残留物を掻き取る（除去する）ことにより、表面状態を良好に維持する。

このような構成を有する画像形成部４０Ａは、画像処理部３００で生成された印刷画像データを受信し、光書込部４３Ａにて上記印刷画像データを感光体ドラム４１Ａに書き込み、感光体ドラム４１Ａに上記印刷画像データに基づく潜像を形成する。そして潜像は現像装置４４Ａにより現像され、感光体ドラム４１Ａ上に可視画像であるトナー画像が形成される。

画像形成部４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄについても、画像形成部４０Ａと同様の構成を備える感光体ドラム、帯電部、光書込部、現像装置およびドラムクリーナーを有する。したがって、画像形成部４００の感光体ドラム４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄのそれぞれには、イエロー（Ｙ）色、マゼンタ（Ｍ）色、シアン（Ｃ）色、黒（Ｋ）色の画像が形成される。画像形成部４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄの感光体ドラム、帯電部、光書込部、現像装置およびドラムクリーナーの構成については、現像装置に収納されている現像剤のトナーの色が異なる以外は、画像形成部４０Ａの構成と同じであるため、詳細な説明を省略する。

以下、画像形成部４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄに共通の構成の説明する場合において、画像形成部４００、感光体ドラム４１０、帯電部４２０、光書込部４３０、現像装置４４０、ドラムクリーナー４５０のように表記する。

転写部４６０は、中間転写ベルト４６１、駆動ローラー４６２、１次転写ローラー４７Ａ〜４７Ｄ、２次転写ローラー４８０、および中間転写ベルトクリーナー４９０を有する。中間転写ベルト４６１は、駆動ローラー４６２およびステアリングローラーを含む複数のローラーにより巻回され、走行可能に支持されている。

駆動ローラー４６２は、不図示の駆動モーターにより駆動され、中間転写ベルト４６１を回動させる。感光体ドラム４１Ａ〜４１Ｄ上の各色のトナー画像は、１次転写ローラー４７Ａ〜４７Ｄにより走行する中間転写ベルト４６１上に逐次転写されてＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（黒）の各色層が重畳したカラー画像が形成される。そして、中間転写ベルト４６１上のカラー画像は、２次転写ローラー４８０において、給紙搬送部５００によって搬送される用紙１０２上に転写される。また、中間転写ベルトクリーナー４９０は、中間転写ベルト４６１に残留したトナーを除去する。

＜給紙搬送部５００＞
給紙搬送部５００は、画像形成装置１００内において用紙を搬送する。給紙搬送部５００は、給紙部５１０と、用紙搬送路５２０と、複数の搬送ローラー５３０と、を備える。

給紙部５１０は、用紙１０２を収容する複数の給紙トレイ５１Ａ〜５１Ｃを備える。複数の搬送ローラー５３０は、ループローラー５３１およびレジストローラー５３２を含む。

給紙トレイ５１Ａ〜５１Ｃのいずれかに収容されている用紙１０２は、１枚ずつ用紙搬送路５２０に送り出される。用紙１０２は、複数の搬送ローラー５３０によって用紙搬送路５２０に沿って搬送される。用紙１０２は、ループローラー５３１およびレジストローラー５３２を経て２次転写ローラー４８０に搬送される。２次転写ローラー４８０においてトナー画像が転写された用紙１０２は、定着部６００に搬送される。

＜定着部６００＞
定着部６００は、定着装置として機能し、用紙１０２に形成されたトナー画像を定着する。図３に示すように、定着部６００は、加熱ローラー６１０、パッド６２０、定着ベルト６３０、加圧ローラー６４０および圧力調整機構６５０を有する。

加熱ローラー６１０は、内側から順に、円筒形の金属からなる芯金、その表面に形成されたシリコーンゴムや発泡シリコーンゴムなどの素材からなる弾性層、およびフッ素樹脂などの離型層を備え、回転可能に支持されている。加熱ローラー６１０は、熱源としてのヒーターランプ６１１を有し、ヒーターランプ６１１は、たとえばハロゲンランプであり、定着ベルト６３０を加熱する。定着ベルト６３０の熱は、定着ベルト６３０の回動により、パッド６２０に伝達される。

パッド６２０は、押し圧部材として機能し、加圧ローラー６４０からの押圧を受け付ける。パッド６２０は、定着ベルト６３０を挟んで加圧ローラー６４０によって押し当てられることにより、定着ベルト６３０と加圧ローラー６４０との間に定着ニップ部６６０を形成する。

加圧ローラー６４０と対向するパッド６２０の一側は、加圧ローラー６４０の曲率と整合する形状を有しうる。これにより、ニップ部６６０において用紙１０２をより均一に押圧できる。

パッド６２０は、たとえば耐熱性を有する樹脂材、フッ素ゴム、シリコーンゴムなどのゴム材などによって形成されうる。また、パッド６２０の表面は、定着ベルト６３０との摺動抵抗を低減するために、フッ素樹脂などにより被覆されていてもよい。

定着ベルト６３０は、たとえばポリイミドなどの樹脂材料で形成された無端状のベルトであり、加熱ローラー６１０およびパッド６２０に架け渡されている。定着ベルト６３０は、ヒーターランプ６１１から熱の供給を受け、パッド６２０に伝達する役割を果たす。また、定着ベルト６３０のパッド６２０と当接する面には、定着ベルト６３０とパッド６２０との間の摩擦力を低減するために、グリースなどの潤滑剤が塗布されていてもよい。

加圧ローラー６４０は、内側から順に、円筒形の金属からなる芯金、その表面に形成されたシリコーンゴムや発泡シリコーンゴムなどの素材からなる弾性層、およびフッ素樹脂などの離型層を備え、回転可能に支持され、用紙Ｓを搬送する。加圧ローラー６４０の外径および軸方向の長さは、加熱ローラー６１０のそれらと同程度である。

加圧ローラー６４０は、パッド６２０に向けて所定の圧力で付勢されており、定着ベルト６３０のパッド６２０に架け渡された部分を押圧しつつ、モーター（図示せず）により回転駆動されることにより、摩擦力により定着ベルト６３０を従動回転させる。

圧力調整機構６５０は、加圧ローラー６４０とパッド６２０との間の相対的な位置関係を変化させることにより、パッド６２０と加圧ローラー６４０との間の押圧力を変化させ、定着ニップ部６６０での圧力または圧力分布を変更する。具体的には、圧力調整機構６５０は、たとえばモーターによって駆動されるスライド機構を備え、定着部６００の本体部に対して加圧ローラー６４０をスライドさせることにより、加圧ローラー６４０のパッド６２０に対する相対的な位置を変化させることができる。

本実施形態では、トナー画像のトナー層が結晶性ポリエステル樹脂を含む場合、パッド６２０が加圧ローラー６４０によって押し当てられる押圧力が、定着ニップ部６６０の通紙方向の入口側において最大となるように設定される。これにより、定着されるトナー画像の光沢が高くなる（強化される）。定着されるトナー画像の光沢が高くなる理由については、後述する。

＜操作表示部７００＞
操作表示部７００は、ユーザーの指示を受け付けたり、ユーザーへのメッセージなどを画面に表示したりする。本実施形態では、操作表示部７００は、キーボードおよびタッチパネルを有する。ユーザーは、キーボードや、タッチパネルに表示される画面を操作することにより、画像形成装置１００に対して指示を入力する。また、画面には、入力された情報、各種設定情報、警告メッセージなどが表示される。

＜通信部８００＞
通信部８００は、ネットワークに接続されたクライアント端末などの機器と通信を行うためのインタフェースである。通信部８００は、クライアント端末から印刷ジョブを受信し、画像処理部３００に送信する。

＜制御部９００＞
制御部９００は、画像読取部２００、画像処理部３００、画像形成部４００、給紙搬送部５００、定着部６００、操作表示部７００および通信部８００の各構成部を統合的に制御して、画像形成装置１００が有する各機能を実現する。

制御部９００は、図示しないメモリー、ハードディスク・ドライブおよびＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を有し、これらの構成要素は内部バスによって相互に接続されている。

メモリーは、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）およびＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）を備え、画像処理部３００で生成された印刷画像データ、各種処理結果、各種パラメーターなどを記憶する。

また、ハードディスク・ドライブには、オペレーティングシステム、各種アプリケーションプログラム、画像形成装置１００の各部を制御するための制御プログラムなどが格納されている。ＣＰＵは、制御プログラムを実行することにより、様々な機能を実現する。

制御部９００は、ユーザーの指示に基づいて、パッド６２０と加圧ローラー６４０との間の押圧力を設定する。より具体的には、定着ニップ部６６０の通紙方向の異なる位置における、パッド６２０に対する押圧力（以下、「パッド面圧」ともいう）が入力され、メモリーまたはハードディスク・ドライブに記憶される。押圧力の値は、製品の出荷時に予めハードディスク・ドライブまたはメモリーのＲＯＭに記憶されうる。また、ユーザーが、操作表示部７００を通じて、押圧力の値を設定または変更できるように構成してもよい。圧力調整機構６５０は、制御部９００によって設定された押圧力の値に応じて、スライド機構のモーターを駆動して、加圧ローラー６４０をスライドさせる。

＜パッド面圧の設定＞
本発明者は、定着ニップ部６６０におけるパッド面圧を、通紙方向に対して入口側を大きく、出口側を小さく設定することにより、用紙１０２に定着された画像の光沢が高くなることを見出した。

以下、図４および図５を参照して、本実施形態において用紙１０２に定着された画像の光沢が高くなる理由について説明する。図４は、定着ニップ部６６０の通紙方向における定着ベルト６３０の温度変化ならびに定着ニップ部６６０に通紙された用紙１０２の通紙方向におけるトナー層の温度変化を示すグラフである。また、図５は、本実施形態において、加熱および加圧に伴うトナー層の溶融状態をモデル化した模式図である。

図４に示すように、定着ベルト６３０の表面温度は、定着ベルト６３０が、熱源であるヒーターランプ６１１によって加熱されるため、定着ニップ部６６０の入口では高温となる。しかし、その後、定着ベルト６３０が用紙１０２と接し、定着ベルト６３０から用紙１０２のトナー層に熱が供給されるため、定着ベルト６３０の表面温度は、用紙１０２が定着ニップ部６６０の出口に向かって進むにつれて漸減する。

また、ヒーターランプ６１１と定着ニップ部６６０とは、離れた位置に配置され、ヒーターランプ６１１で生成された熱は、定着ベルト６３０を介して定着ニップ部６６０へ移動するように構成されている。ヒーターランプ６１１で生成された熱は、定着ベルト６３０を移動する間に環境中に放射される分があるため、定着ニップ部６６０に十分に供給されず、定着ベルト６３０の表面温度は低下する。

トナー層をトナー表面の層（以下、「表面層」という）およびトナー下層、すなわち用紙近傍の層（以下、「下層」という）に分けると表面層の温度および下層の温度は、以下のようになる。

表面層の温度は、用紙１０２が定着ニップ部６６０に到達し、定着ベルト６３０に接すると、定着ベルト６３０から用紙１０２上のトナー層に熱が供給されるため、急激に上昇する。その後、用紙１０２が定着ニップ部６６０の出口の方向に進むにつれて、定着ベルト６３０の表面温度が低下するため、表面層の温度も低下する。表面層の温度は、定着ニップ部６６０の入口において最大となる。

これに対し、下層の温度は、定着ベルト６３０から供給された熱が下層まで伝達するのに時間がかかるため、表面層の温度に比べて、緩やかに上昇する。

このように、表面層の温度は定着ニップ部６６０の入口において最大となるので、定着ニップ部６６０の入口付近でパッド６２０に大きな押圧力をかけると、下層が溶融せずに表面層のみが溶融する。すなわち、トナー層の厚み方向について、トナーの溶融の仕方に差が出る。

たとえば、図５に示すように、表面層１０３は、定着ニップ部６６０の入口付近において、定着ベルト６３０から供給される熱により温度が上昇し、溶融する。一方、下層１０４は、表面層１０３からの熱が十分に伝達されるまでは温度が低く、溶融しない。定着ニップ部６６０の入口付近でパッド６２０に大きな押圧力をかけることにより、表面層１０３が効率良く平坦に整形される。したがって、用紙１０２に定着される画像の光沢が強められる（高くなる）。

その後、表面層１０３の熱は、下層１０４にも移送され、下層１０４も溶融し始める。その結果、下層１０４は、少なくとも用紙１０２への定着が最低限確保される状態まで溶融する。したがって、本実施形態では、光沢が強化された画像を取得できるとともに、用紙１０２に対するトナーの定着性についても十分に確保できる。

一方、定着ニップ部６６０の入口付近でパッド６２０に大きな押圧力をかけるのではなく、表面層１０３の温度が低下した位置でパッド６２０に大きな押圧力をかけると、定着された画像の光沢が弱くなる。したがって、必要に応じて、パッド６２０に大きな押圧力をかける位置（以下、「圧力ピーク位置」という）を変更することにより、定着される画像の光沢の強度を制御できる。

図６は、通紙方向における加圧ローラー６４０のパッド６２０に対する相対的な位置を変更した場合を例示する模式図である。図６に示すように、通常、圧力調整機構６５０は、加圧ローラー６４０の位置を条件１の位置に設定する。条件１の位置では、パッド６２０に対する圧力分布の圧力ピーク位置がパッド６２０の中央付近に合わせられている。一方、画像の光沢を強める場合、圧力調整機構６５０は、加圧ローラー６４０の位置を条件２の位置に移動させる。条件２の位置では、パッド６２０に対する圧力分布の圧力ピーク位置が定着ニップ部６６０の入口に合わせられている。

なお、図６は、通紙方向における加圧ローラー６４０のパッド６２０に対する相対的な位置を変更した場合を例示している。具体的には、用紙搬送方向に対して平行な方向に所定距離シフトさせている。しかし、このような例に限定されず、加圧ローラー６４０の位置を変更する代わりに、パッド６２０の加圧ローラー６４０に対する相対的な位置を移動させるように構成してもよい。

＜トナー＞
本実施形態では、シャープメルト性を備えるトナー（以下、「シャープメルトトナー」という）を使用することが望ましい。シャープメルトトナーは、狭い温度範囲において急速に溶融する。したがって、トナー層において下層が溶融せずに表面層のみが効率的に溶融する。

図７は、本実施形態で使用されるトナーおよび従来使用していたトナー（比較例としての旧トナー）の貯蔵弾性率の温度特性を示す図である。本実施形態では、貯蔵弾性率が低温の３０℃において１．０×１０^８（Ｐａ）以上、高温の８０℃において１．０×１０^５（Ｐａ）以下となる結晶性ポリエステル樹脂を含むトナーが使用される。これにより、短時間で急速に表面層が選択的に溶融し、光沢が強化された画像が定着される。

シャープメルトトナー（結晶性ポリエステルトナー）と旧トナーとは以下の組成で構成されている。

シャープメルトトナーは、コア樹脂にスチレンアクリル樹脂（スチレン／アクリル酸ブチル／メタクリル酸の共重合体）、スチレンアクリル変性結晶性ポリエステル（結晶性ポリエステルはジカルボン酸、ジアルコールからなる縮合体）を使用し、シェル樹脂に、スチレンアクリル変性非晶性ポリエステル（非晶性ポリエステルはテレフタル酸、フマル酸、ビスフェノールＡアルキレンオキサイド付加物、の縮合体）を使用している。

旧トナーは、コア樹脂にスチレンアクリル（スチレン／アクリル酸ブチル／メタクリル酸の共重合体）を使用し、コア樹脂とシェル樹脂にスチレンアクリル変性非晶性ポリエステル（非晶性ポリエステルはテレフタル酸、フマル酸、ビスフェノールＡアルキレンオキサイド付加物、の縮合体）を使用している。

＜変形例＞
図８は、本実施形態の一変形例を示す模式図である。図８に示すように、圧力調整機構６７０は、パッド６２０の加圧ローラー６４０に対する姿勢、すなわちパッド６２０の傾きを変化させることにより、パッド６２０が加圧ローラー６４０によって押し当てられる圧力を変化させるように構成される。

より具体的には、図３に示すような配置状態に対して、入口側がより高圧になるようにパッド６２０を傾ける。例えば加圧ローラー６４０の中心からパッド６２０へ向けて延びる垂線が、パッド６２０を含む平面と、定着ニップ部６６０の入口側において鋭角θで交わるように、上記垂線に対するパッド６２０の傾きを設定する。すなわち、パッド６２０の傾きθが９０°未満であれば、パッド６２０と加圧ローラー６４０とがニップ部６６０を形成した際に、入口側が中央部および出口側と比較してより高圧になる。このようにパッド６２０の傾きを設定することにより、圧力ピーク位置が定着ニップ部６６０の入口側に設定される。

＜実施例＞
図９はパッドに対する圧力分布の条件を例示するグラフであり、図１０は圧力をかける位置の違いによる光沢度の違いを例示する比較実験（システム速度：４１５ｍｍ／ｓ）の結果のグラフである。図１１は圧力をかける位置の違いによる光沢度の違いを例示する比較実験（システム速度：３００ｍｍ／ｓ）の結果のグラフである。

圧力ピーク位置を定着ニップ部の入口に設定した場合と、圧力ピーク位置をパッドの中央に設定した場合とについて比較実験を実施した。以下に本実施例の実験１の条件を示す。

・加熱ローラー：径φ４０、ゴム層：厚みｔ１（１ｍｍ）、
・定着ベルト：径φ８０、ベルト基材：ＰＩ（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、厚み７０μｍ、ベルトゴム層：シリコーンゴム、厚み２００μｍ
・加圧ローラー：径φ５０、ゴム層：スポンジゴム、厚みｔ５（５ｍｍ）、
・定着ニップ幅：１８ｍｍ
圧力分布の条件は、次のように求めた。パッド形状を変更することにより、パッドに対する押圧力を変更した。具体的には、通紙方向の中央部に対して対称なパッド（基準パッド）と、通紙方向の定着ニップ部における入口側の厚みを厚くしたパッドと、で比較を行った。

本実施例では、ニッタ株式会社製のローラー間圧力分布測定システムにてセンサーシートを定着ニップ部内に挟んで測定した。センサーシートには、Ｍ行の第１電極と、この第１電極と離隔して配置されたＮ列の第２電極とによりマトリックスが構成されている。第１および第２電極の表面には、感圧導電性インクがコーティングされており、センサーシートが押圧されると、押圧された部分の第１電極と第２電極との交差部における電気抵抗値が変化する。ローラー間圧力分布測定システムは、センサーシート上で押圧された複数の部分の電気抵抗値に基づいてローラー間圧力分布を算出する。

上述の結晶性ポリエステル樹脂のトナーと旧トナーとについて、比較実験を実施した。ブラックトナーを４ｇ／ｍ^２付着させたベタのトナー画像を、ＰＯＤコート紙（１２８ｇ／ｍ^２）に形成し、定着温度１８５℃、上記の圧力分布で、システム速度（用紙搬送速度）４１５ｍｍ／ｓで通紙してトナー画像を定着し、光沢計（６０°）で光沢度を測定した。なお、旧トナーでは、定着性を確保するため、８℃程度、定着温度を高く設定した。

その結果、図１０に示すように、旧トナーでは、光沢度は、面圧ピークの位置によって差異はほとんど見られなかった。画像とその周りの用紙との間に光沢の差があるために違和感が生じていた。一方、結晶性ポリエステル樹脂のトナーでは、圧力ピーク位置を定着ニップ部の入口に設定した場合は、圧力ピーク位置を中央に設定した場合に比べて、光沢度が約５度強められた。これにより、画像とその周りの用紙との間の違和感は軽減された。

また、上述の比較実験と比べて、システム速度を遅くして、３００ｍｍ／ｓで比較実験（実験２）を実施した。なお、システム速度以外の条件については実験１と同じである。

図１１に示すように、システム速度が遅い場合、パッドから用紙上のトナーへの熱供給が容易になるため、ニップ形状、すなわち面圧ピークの位置によって、光沢度に対する影響は小さい結果となった。また、システム速度が３００ｍｍ／ｓ未満である場合、光沢度に対する影響はさらに小さくなり、圧力ピーク位置を中央に設定した場合と定着ニップ部の入口に設定した場合とで画像の光沢度の差は非常に小さくなる。

したがって、実験１および実験２を考慮すると、高速のシステムの場合は、シャープメルトトナーを使用して、ニップ部の入口の面圧を大きくすることが、高い光沢度を維持する上で有効な手段となる。本実施形態では、用紙の搬送速度は、たとえば３００ｍｍ／ｓ以上であることが好ましい。

このように、高い光沢のグロス紙を使用する場合、用紙の画像の光沢を強めることにより、用紙の光沢と画像の光沢との光沢差を小さくし、画像の光沢に起因する違和感を防止または低減することが可能となる。より具体的には、定着ニップ部６６０の入口側は、定着ベルト６３０に用紙１０２が接することによる温度低下が小さく、温度が高い状態に維持される。したがって、定着ニップ部６６０の入口側におけるパッド６２０に対する押圧力を定着ニップ部６６０の他の部分よりも高くすることにより、表面層１０３のみが効率よく溶融し、少ない熱エネルギーで光沢の強い画像を実現できる。

また、シャープメルト性がある結晶性ポリエステル樹脂を含むトナーを使用することにより、表面層１０３のみを効率よく溶融させることができる。

以上のように、実施形態において、本発明の定着装置および画像形成装置について説明した。しかしながら、本発明は、その技術思想の範囲内において当業者が適宜に追加、変形、および省略することができることはいうまでもない。

１００ 画像形成装置、
２００ 画像読取部、
２１０ 光源、
２２０ 読取面、
２３０ 光学系、
２４０ 撮像素子、
３００ 画像処理部、
４００，４０Ａ〜４０Ｄ 画像形成部、
４１Ａ〜４１Ｄ 感光体ドラム、
４２Ａ〜４２Ｄ 帯電部、
４３Ａ〜４３Ｄ 光書込部、
４４Ａ〜４４Ｄ 現像装置、
４５Ａ〜４５Ｄ ドラムクリーナー、
４６０ 転写部、
４６１ 中間転写ベルト、
４６２ 駆動ローラー、
４７Ａ〜４７Ｄ １次転写部、
４８０ ２次転写ローラー、
４９０ 中間転写ベルトクリーナー、
５００ 給紙搬送部、
５１０ 給紙部、
５１Ａ〜５１Ｃ 給紙トレイ、
５２０ 用紙搬送路、
５３０ 搬送ローラー、
５３１ ループローラー、
５３２ レジストローラー、
６００ 定着部、
６１０ 加熱ローラー、
６１１ ヒーターランプ、
６２０ パッド、
６３０ 定着ベルト、
６４０ 加圧ローラー、
６５０ 圧力調整機構、
６６０ 定着ニップ部、
６７０ 圧力調整機構、
７００ 操作表示部、
８００ 通信部、
９００ 制御部。

Claims (6)

1. 用紙に形成されたトナー画像を定着する定着装置であって、
   無端状の定着ベルトと、
   回転可能に構成された加圧ローラーと、
   前記定着ベルトを挟んで前記加圧ローラーに対向して配置され、前記加圧ローラーとの間に用紙を搬送する定着ニップ部を形成する押し圧部材と、を有し、
   前記トナー画像のトナー層が結晶性ポリエステル樹脂を含み、
   前記定着ニップ部の通紙方向の圧力分布が、通紙方向の入口側において最大となるように設定され、前記用紙に定着される画像の光沢が強化される、定着装置。
2. 前記結晶性ポリエステル樹脂は、
   貯蔵弾性率が３０℃にて１．０×１０^８以上、８０℃にて１．０×１０^５以下である、請求項１に記載の定着装置。
3. 前記用紙の搬送速度は、３００ｍｍ／ｓ以上である、請求項１または２に記載の定着装置。
4. 前記定着ニップ部の通紙方向に対して、前記圧力の分布を変化させる圧力調整機構をさらに有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着装置。
5. 前記圧力調整機構は、前記用紙に定着される画像の光沢を強化するため、
   前記押し圧部材と前記加圧ローラーとの間の相対的な位置関係、または前記押し圧部材の前記加圧ローラーに対する姿勢を変化させることにより、前記押し圧部材と前記加圧ローラーとの間の押圧力が、前記定着ニップ部の通紙方向の入口側において最大となるように設定する、請求項４に記載の定着装置。
6. 用紙にトナー画像を形成する画像形成部と、
   前記画像形成部によって形成された前記トナー画像を前記用紙に定着する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の定着装置と、
   を有する、画像形成装置。