(57)【要約】      （修正有）【課題】少ないトナー載り量で２次色の彩度を向上させる画像形成装置を提供する。【解決手段】１００は加熱ユニットである。１０１は電磁誘導発熱層を有する筒状の定着フィルム（第１回転体）である。１０２はフィルムガイド部材であり、筒状の定着フィルム１０１はこのフィルムガイド部材１０２の周囲にルーズに外嵌させてある。磁場発生部はフィルムガイド部材１０２の内側に配設した励磁コイル１０３と磁性コア（鉄心）１０４とからなる。励磁コイル１０３に交番電流を流すことにより交番磁束が発生し、電磁誘導発熱層に生じる渦電流により電磁誘導発熱層が発熱する。定着ニップ部の面に対して垂直な方向（Ｘ方向）と第１回転体の第２回転体への圧力印加方向（Ｙ方向）とのなす角度ω（°）が０°より大きな構造となっている。【選択図】図２
2014134678.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数色のトナーが重なった未定着トナー画像を記録材に形成する画像形成部と、
未定着トナー画像と接触する第１回転体と、前記第１回転体と共に定着ニップ部を形成する第２回転体と、を有し、記録材に形成された未定着トナー画像を前記定着ニップ部で加熱及び加圧して記録材に定着させる定着部と、
を有する画像形成装置において、
前記定着ニップ部の面に対して垂直な方向と前記第１回転体の前記第２回転体への圧力印加方向とのなす角度ω（°）が、
ω＝θ±３０°
但し、θは、
【数１】
2014134678.tif 000013
（ρはトナーの比重（ｇ／ｃｍ３）、Ｌはトナーの重量平均粒径（μｍ）、Ａは記録材上の未定着トナー画像単層の載り量（ｍｇ／ｃｍ２）である）
を満足するように設定されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記画像形成部は、各色において記録材上の未定着トナー画像単層の載り量Ａ（ｍｇ／ｃｍ２）を、
【数２】
2014134678.tif 000014
を満たすように画像形成することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真プロセス等を利用して、記録材に未定着トナー像を転写方式または直接方式で形成する画像形成手段と、前記未定着トナー像を記録材に熱定着させる定着装置を有し、ハードコピーを得る複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真法など静電潜像を経て画像情報を可視化する方法は、その技術の発展と市場要求の拡大に伴い、複写機・プリンタなど現在様々な分野で利用されている。
【０００３】
特に近年においては、環境対応、低コスト化への要求が高まり、トナー消費量低減化技術が非常に重要となってきた。このトナー消費量を少なくする技術は、トナーを記録材に永久固着させる過程で発生するエネルギーを減少させるという観点からも重要で、特にオフィス系の電子写真方式を用いた画像形成装置においては、省エネルギー化という要求からも重要な役割を持つようになってきた。
【０００４】
一方で、デジタル化・カラー化の進展によって、電子写真方式の画像形成装置は、印刷領域の一部へ適用されはじめ、オンデマンドプリンテイングを初めとするグラフィックアーツやショートラン印刷領域における実用化が顕著となり始めている。このＰＯＤ市場への参入を鑑みた場合、電子写真方式は無版印刷としてのオンデマンド性の特徴はあるものの、色再現領域、質感、画質安定性、メディア対応性等、出力成果物としての市場価値を訴求するには数多くの問題がある。
【０００５】
このような問題に対応しつつも、さらには同時に前述したような低コスト化への意識が高まり、出力物１枚あたりの価格を低く抑えるという観点からも、トナー消費量低減化技術が重要になってきている。
【０００６】
ここで、トナー消費量低減化技術に関して、従来以下のような提案がなされている。例えば特許文献１によれば、小型、低コストかつ、高速プリントが可能で、長期に渡り安定してフルカラー画像を形成するために、感光体の帯電電位の絶対値を３５０〜５５０Ｖなる低めの条件に設定し、転写後の転写材上でのトナー量が定着後に必要な画像濃度が確保できるように０．３〜０．７ｍｇ／ｃｍ２なる高着色力を有するトナーを用いることを提案している。
【０００７】
また例えば特許文献２によれば、トナーのり量むら、光沢むら、及び色差むら等の画像むらを低減した画像を形成するために、Ｔｍ＋２０℃〜Ｔｍ＋５０℃における、貯蔵弾性率の温度に対する勾配が０．０２  ｌｏｇ（Ｐａ）／℃以下であり、結晶性トナーの重量平均粒径は５μｍ以下であり、単色トナー最大のり量は０．３５ｍｇ／ｃｍ２以下である結晶性トナーを、地合い指数２０以上の転写用紙上にトナー画像として転写し、該トナー画像を５０ｍｓから５００ｍｓの定着時間で定着する方法が提案されている。
【０００８】
また特許文献３では、画像荒れが少なく、定着性に優れたカラー画像を形成できる画像を提供するために、重量平均粒径が５μｍ以下であり、Ｔｍ＋２０℃〜Ｔｍ＋５０℃における、貯蔵弾性率の温度に対する勾配が０．０２ｌｏｇ（Ｐａ）／℃以下の結晶性トナーを、単色のトナー最大のり量が０．３５ｍｇ／ｃｍ２以下のトナー画像として転写用紙上に転写し、該トナー画像を定着ロール表面温度１３０℃以下で定着することを特徴とする画像形成方法を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−２９５１４４
【特許文献２】特開２００５−１９５６７０
【特許文献３】特開２００５−１９５６７４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述した従来技術においても、以下のような解決しきれない課題が残されている。すなわち、トナーの顔料量を増やし、その分トナーの総載り量を減らせばトナーの消費量を減らす事が可能となるが、トナーの載り量を減らしていくと、単色ベタにおけるトナーが少なくなることでトナー間が密着できなくなり、凹凸がある記録材はもちろんのこと、平滑な記録材ですら、その表面をトナーで隠蔽できなくなる現象がおこる。このとき、文字・線画のかすれ・欠損といった画像不良が生じる。
【００１１】
またそのような状態で２次色（トナーを２層重ねて形成する）では、異なる色のトナー同士が重なり合う領域が減っていくので、２次色の彩度が顕著に低下してしまい、色再現範囲が狭くなってしまう課題が生じる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述の課題を解決するための本発明は、複数色のトナーが重なった未定着トナー画像を記録材に形成する画像形成部と、未定着トナー画像と接触する第１回転体と、前記第１回転体と共に定着ニップ部を形成する第２回転体と、を有し、記録材に形成された未定着トナー画像を前記定着ニップ部で加熱及び加圧して記録材に定着させる定着部と、を有する画像形成装置において、前記定着ニップ部の面に対して垂直な方向と前記第１回転体の前記第２回転体への圧力印加方向とのなす角度ω（°）が、
ω＝θ±３０°
但し、θは、
【００１３】
【数１】
2014134678.tif 000003
【００１４】
（ρはトナーの比重（ｇ／ｃｍ３）、Ｌはトナーの重量平均粒径（μｍ）、Ａは記録材上の未定着トナー画像単層の載り量（ｍｇ／ｃｍ２）である）を満足するように設定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、少ないトナー量においても、単色画像における記録材の隠蔽率を向上させ、異なるトナーの重なり部分を増加させて２次色の彩度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】画像形成装置の構成図。
【図２】定着装置の断面図。
【図３】トナー載り量が少ない時の未定着トナー配列説明図。
【図４】トナー載り量が少ない時の垂直加圧定着後の画像状態説明図。
【図５】トナー載り量が少ない時の斜め加圧定着後の画像状態説明図。
【図６】トナー載り量が多い時の未定着トナー配列説明図。
【図７】トナー載り量が多い時の垂直加圧定着後の画像状態説明図。
【図８】トナー載り量が多い時の斜め加圧定着後の画像状態説明図。
【図９】斜め加圧の最適角度θを説明するトナー配列説明図。
【図１０】斜め加圧の有効角度範囲を説明するトナー配列説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。なお、これら実施例は、本発明における最良な実施形態の一例ではあるものの、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。
【００１８】
（画像形成部）
図１に示す画像形成装置内には第１、第２、第３、第４の画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄが併設され、各々異なった色のトナー画像が、潜像、現像、転写のプロセスを経て形成される。
【００１９】
画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、それぞれ専用の像担持体、本例では電子写真感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを具備し、各感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に各色のトナー画像が形成される。各感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄに隣接して中間転写体３０が設置され、感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に形成された各色のトナー画像が、中間転写体３０上に１次転写され、２次転写部で記録材Ｐ上に転写される。さらに記録材上に形成されたトナー画像は、定着部９で加熱及び加圧されて記録材に定着された後、記録画像として装置外に排出される。
【００２０】
感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの外周には、それぞれドラム帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１次転写帯電器２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ及びクリーナ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが設けられている。これらの上方部には画像情報に応じて感光ドラムに静電潜像を形成するためのレーザスキャナが設置されている。
【００２１】
現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄには、シアン、マゼンタ、イエロー及びブラックのトナーが収容されている。現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは、それぞれ感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上の潜像を現像して、シアントナー画像、マゼンタトナー画像、イエロートナー画像及びブラックトナー画像として可視化する。
【００２２】
中間転写体３０は矢示の方向に感光ドラム３と同じ周速度で回転駆動されている。感光ドラム３ａ上に形成された第１色であるイエロートナー画像は、感光ドラム３と中間転写体３０とのニップ部を通過する過程で、中間転写体３０に印加される１次転写バイアスの効果で中間転写体３０の外周面に転写される。同様に第２色のマゼンタトナー画像、第３色のシアントナー画像、第４色のブラックトナー画像が順次中間転写体３０上に重畳転写され、目的のカラー画像に対応したカラートナー画像が中間転写体上に形成される。
【００２３】
１１は２次転写ローラで、中間転写体３０に接触させて配設してある。２次転写ローラ１１には、２次転写バイアス源によって所望の２次転写バイアスが印加されている。中間転写体３０上に重畳転写されたカラートナー画像は、給紙カセット１０からレジストローラ１２を経て中間転写体３０と２次転写ローラ１１との当接ニップに搬送される記録材Ｐに転写される。このようにして、複数色のトナーが重なった未定着トナー画像が記録材上に形成される。この後、記録材は定着部９に搬送される。記録材上に形成された未定着トナー画像は定着部９の定着ニップ部で加熱及び加圧されて記録材に定着される。
【００２４】
一次転写が終了した感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは、それぞれのクリーナ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄによりクリーニングされる。また、中間転写体３０もクリーナ１９でクリーニングされる。
【００２５】
（定着部）
定着部の実施例を以下に説明する。図２は定着部９の一例の概略断面図であり、電磁誘導加熱方式の加熱定着装置である。
【００２６】
１００は加熱ユニットである。１０１は電磁誘導発熱層を有する筒状の定着フィルム（第１回転体）である。１０２はフィルムガイド部材であり、筒状の定着フィルム１０１はこのフィルムガイド部材１０２の周囲にルーズに外嵌させてある。磁場発生部はフィルムガイド部材１０２の内側に配設した励磁コイル１０３と磁性コア（鉄心）１０４とからなる。励磁コイル１０３に交番電流を流すことにより交番磁束が発生し、電磁誘導発熱層に生じる渦電流により電磁誘導発熱層が発熱する。定着フィルムの温度は不図示のセンサでモニタされており、このセンサの検知温度が制御目標温度を維持するように励磁コイルへ供給する交番電流が制御されている。
【００２７】
２００は加圧ローラ（第２回転体）であり、鉄やアルミ等からなる軸２０１と、その外側に被覆したシリコーンゴムやフッ素ゴム等からなる弾性層２０２と、さらにその外側に被覆したフッ素樹脂等からなる離型層２０３を有する。加圧ローラ２００の軸の両端は不図示の定着装置のフレームに回転自在に保持されている。１０６はフィルムガイド部材１０２の下面に配設された摺動部材である。定着フィルム１０１を介して摺動部材１０６と加圧ローラ２００の間で定着ニップ部Ｎを形成している。１０５は加熱ユニットを補強する金属製のステーであり、このステーの長手方向（図２の紙面に垂直な方向）両端部をそれぞれ加圧ローラの方向に不図示のバネで付勢することにより定着ニップ部を形成している。本例では定着ニップ部に６００Ｎの力を掛けている。加圧ローラ２００は、駆動モータＭにより矢示の方向に駆動される。この加圧ローラ２００の回転に従動して定着フィルム１０１が回転する。このように、画像形成装置は、未定着トナー画像と接触する第１回転体と、第１回転体と共に定着ニップ部を形成する第２回転体と、を有し、記録材に形成された未定着トナー画像を定着ニップ部で加熱及び加圧して記録材に定着させる定着部を有している。
【００２８】
なお、定着装置の加熱方式は上記電磁誘導加熱方式に限らない。定着装置の加熱方式としてはハロゲンヒータを用いる方式、セラミックヒータを用いる方式など、電磁誘導加熱方式以外の方式でも構わない。
【００２９】
次に、定着ニップ部で記録材上のトナーに掛る力とその効果について説明する。本例の定着装置は、定着ニップ部の面に対して垂直な方向（図２のＸ方向）と第１回転体の第２回転体への圧力印加方向（図２のＹ方向）とのなす角度ω（°）が０°より大きな構造となっている。以後、角度ωが０°より大きな値を持つ構成を斜め加圧と表現する。
【００３０】
図２中の定着ニップ部Ｎ付近の矢印Ｆは、定着ニップＮにおいて荷重を受けて記録材Ｐ上のトナー画像面に作用する力を表している。このように斜め方向に加圧することで、積層されたトナーが潰れる際に、下層のトナーと上層のトナーの重なり合いが増加するようになる。その結果、下層のトナーと上層のトナーの色が異なる２次色トナー層において、異なる色のトナー同士が重なり合う領域が広がって、色再現範囲が広がる。角度ωを増すほど、より多くのトナーとの重なり部が増えるので、彩度向上効果が大きくなる。しかしながら、角度ωを大きくし過ぎると高角度の加圧方向を安定して維持するのは機械的に困難である。以上のことを鑑みて、本実施例では、角度ω＝６０°に設定した。このときω＝０°の装置に比べて２次色グリーンの彩度（イエロートナーとシアントナーが積層されている場合）が向上する効果が得られた。
【００３１】
なお、彩度向上効果の大きさは、主に、トナーの載り量（ｍｇ／ｃｍ２）、定着条件（温度や圧力や定着速度等）、記録材の種類によって異なる。斜め加圧の構成は、特にトナーの載り量が少なくトナー同士が重なり合う領域が少ない状態において効果が大きい。また、トナーが十分溶融する定着条件、例えば高温、高圧、長時間（低速度）、低粘度トナーであるほど、彩度向上の効果が大きくなる。さらに、表面が平滑な記録材であるほど、定着部材と記録材の密着度が増し、斜め方向に押しつぶす力が無駄なくトナーに伝わるので、彩度向上効果が大きくなる。また、斜め加圧によってトナーが画像面内の一定方向に引き伸ばされた形に変形することにより、トナーによる記録材の隠蔽率が向上するので濃度が向上する。また、斜め加圧はトナー層表面を均す効果があり、それに伴って光沢度が向上する。
【００３２】
表１および表２は角度ω＝０°の装置と角度ω＝６０°の装置を用いて定着処理を行った場合の画像の評価結果である。定着装置の設定としては、定着フィルム表面を１８０℃に制御し、荷重は６００Ｎ、回転周速度は１１０ｍｍ／ｓｅｃである。評価画像は、シアントナーのみで形成したベタ画像と、シアントナーとイエロートナーを積層した（下層：シアントナー、上層イエロートナー）グリーンのベタ画像である。表１は単色（シアン）載り量０．３ｍｇ／ｃｍ２、２次色（グリーン）載り量０．６ｍｇ／ｃｍ２の結果、表２は単色（シアン）載り量０．６ｍｇ／ｃｍ２、２次色（グリーン）載り量１．２ｍｇ／ｃｍ２の結果である。斜め加圧による２次色彩度の向上と、記録材隠蔽率の向上を評価するために、評価項目としては、２次色（グリーン）の彩度、単色（シアン）の反射濃度、光沢度を採用した。
【００３３】
【表１】
2014134678.tif 000004
【００３４】
【表２】
2014134678.tif 000005
【００３５】
表１より、垂直加圧（ω＝０°）と斜め加圧（ω＝６０°）で定着した画像を比べると、グリーン彩度、シアン反射濃度、シアン光沢度ともに斜め加圧の方が高い結果が得られた。一方、表２より、垂直加圧（ω＝０°）と斜め加圧（ω＝６０°）で定着した画像を比べると、グリーン彩度、シアン反射濃度、シアン光沢度ともに斜め加圧の方が高い結果が得られたが、グリーン彩度とシアン反射濃度に関しては表１で示した結果よりも増加分が少ない。つまり斜め加圧の効果は、表１に示すように、トナー載り量が少ない条件で顕著に得られる。
【００３６】
以下に、トナー載り量によって斜め加圧の効果の程度が異なる理由を説明する。表１および表２に示した画像評価に用いたトナーの重量平均粒径Ｌは５．８μｍ、比重ρは１．２７ｇ／ｃｍ３である。これらのパラメータを用いて、真球体トナーが理想的な最密充填配列（隣り合うトナー同士が接触している配列）で単層を形成するのに必要なトナー載り量Ａ［ｍｇ／ｃｍ２］（単位面積あたりの重さ）の計算を行う。すると、
【００３７】
【数２】
2014134678.tif 000006
【００３８】
となる。Ｌ及びρの数値を代入して計算すると、最密充填配列時のトナー載り量Ａは０．４５ｍｇ／ｃｍ２となる。表１に示した載り量０．３ｍｇ／ｃｍ２は、最密充填配列となる載り量０．４５ｍｇ／ｃｍ２を大きく下回る条件である。つまり、載り量０．３ｍｇ／ｃｍ２の場合、隣り合うトナー同士が接触せず隙間を有する配列となる。図３はこの時の溶融前トナー配列状態を模式的に表したものである。図３（ａ）は単色（シアン）トナーの配列状態を示しており、多くの隙間をもって記録材上に配列している。図３（ｂ）は２次色（グリーン＝シアン＋イエロー）トナーの配列状態を示しており、多くの隙間を持って配列している単色（シアン）トナーの上に、同様の隙間を持った単色（イエロー）トナーが重なっている。そのため、記録材はシアン、イエローいずれかのトナーで隠蔽されてはいるが、異なる色のトナー同士が重なる部分が少ない。
【００３９】
このような未定着トナー画像に対して垂直加圧（ω＝０°）定着を行うと、基本的に未定着状態のトナー配列を反映した定着画像が得られる。図４は定着画像を顕微鏡で観察した結果を模式的に表したものである。図４（ａ）は単色（シアン）トナーの定着状態、図４（ｂ）は２次色（グリーン＝シアン＋イエロー）トナーの定着状態を示している。単色（シアン）トナーは潰れて記録材の隠蔽面積がやや増えるが、隙間を埋めるまでには至らない。したがって単色（シアン）トナーの定着画像は記録材の隠蔽率が低いために濃度が低い。
【００４０】
また２次色（グリーン＝シアン＋イエロー）トナーについては、シアントナー層の隙間の上に載ったイエロートナーが、そのままシアントナー層の隙間に落ち込み、異色トナーの重なり部が大きく増えることはない。したがって２次色（グリーン）の彩度が低い。
【００４１】
一方、斜め加圧（ω＝６０°）で定着を行うと、トナーが画像面内の一定方向に引き伸ばされた形に変形する。図５は定着画像を顕微鏡で観察した結果を模式的に表したものである。図５（ａ）は単色（シアン）トナーの定着状態、図５（ｂ）は２次色（グリーン＝シアン＋イエロー）トナーの定着状態を示している。図中の矢印は画像面内方向にトナーが変形することを示している。単色（シアン）トナーは図５（ａ）平面図の矢印方向に引き伸ばされた形に変形するため、垂直加圧（ω＝０°）による定着状態である図４（ａ）平面図に示した状態よりも記録材の隠蔽率が向上する。それによって濃度が向上する。
【００４２】
また、２次色（グリーン＝シアン＋イエロー）トナーについては、異色トナーの重なり部が大幅に増加する。したがって２次色（グリーン）の彩度が大きく向上する。
【００４３】
さらに、斜め加圧はトナー画像表面を均す効果があり、その結果、画像表面の平滑性が増すことにより、グロスが向上する。
【００４４】
次に、最密充填配列となる載り量０．４５ｍｇ／ｃｍ２を大きく上回る、単色載り量０．６ｍｇ／ｃｍ２の時の定着状態について説明する。図６はこの時の溶融前トナー配列状態を模式的に表したものである。図６（ａ）は単色（シアン）トナーの配列状態を示しており、記録材上に多層で配列して、記録材をほぼ隠蔽している。図６（ｂ）は２次色（グリーン＝シアン＋イエロー）トナーの配列状態を示しており、多層を形成する単色（シアン）トナーの上に、同様の多層を形成する単色（イエロー）トナーが重なっている。そのため、記録材はシアンとイエローそれぞれのトナーが高隠蔽率で重なっているため、異なる色のトナーが重なる部分が多い。
【００４５】
図７は図６で示したトナー配列状態において、従来の垂直加圧（ω＝０°）定着行った状態を表している。図７（ａ）は単色（シアン）トナーの定着状態、図７（ｂ）は２次色（グリーン＝シアン＋イエロー）トナーの定着状態を示している。単色（シアン）トナーは定着前で既に記録材の隠蔽率が高く、定着後も十分な隠蔽率を維持している。したがって単色（シアン）トナーの定着画像は良好な濃度が得られる。
【００４６】
また２次色（グリーン＝シアン＋イエロー）トナーについては、定着前で既に高隠蔽率のシアントナー層、イエロートナー層が重なり、定着後も十分な重なりを維持している。したがって２次色（グリーン）トナーの定着画像は良好な彩度が得られる。
【００４７】
一方、斜め加圧（ω＝６０°）定着を行った状態が図８である。図８（ａ）は単色（シアン）トナーの定着状態、図８（ｂ）は２次色（グリーン＝シアン＋イエロー）トナーの定着状態を示している。図中の矢印は画像面内方向にトナーが変形することを示している。単色（シアン）トナーは図８（ａ）平面図の矢印方向に引き伸ばされた形に変形するが、溶融前で既に十分に記録材を隠蔽しているため、それ以上に隠蔽率が大きく向上することは無く、濃度は微増するにとどまっている。
【００４８】
また、２次色（グリーン＝シアン＋イエロー）トナーについても、図８（ｂ）平面図の矢印方向に引き伸ばされた形で変形するが、溶融前で既に十分異色トナーの重なり部が多いため、それ以上に重なり部が大きく増えることは無く、彩度の向上幅が小さい。ただし、載り量が増加した場合でも、斜め加圧はトナー画像表面を均す効果があり、その結果、画像表面の平滑性が増すことにより、グロスが向上する。
【００４９】
以上の結果から、斜め加圧の構成は、トナー載り量によって効果の程度が異なり、特にトナー画像が単層最密充填配列を下回る低載り量の場合に、濃度、彩度を向上させる効果が顕著となる。
【００５０】
次に、斜め加圧定着の加圧角度ωの有効範囲について説明する。表３は斜め加圧定着において、加圧角度ωを変えて定着した画像を評価した結果である。用いたトナーは表１および表２で説明したものと同様であり、トナーの重量平均粒径Ｌは５．８μｍ、比重ρは１．２７ｇ／ｃｍ３である。トナー単色の載り量は０．３ｍｇ／ｃｍ２に調整して評価を行った。
【００５１】
【表３】
2014134678.tif 000007
【００５２】
画像の定着は、比較基準としての垂直加圧（ω＝０°）と、斜め加圧（ω＝１５°、３０°、４５°、６０°）で行った。定着条件は定着温度１８０℃、速度１００ｍｍ／ｓｅｃ、荷重６００Ｎとした。画像評価は、２次色（グリーン＝シアン＋イエロー）の彩度を測定し、垂直加圧（ω＝０°）に対して、彩度が平均２以上向上した場合を○、彩度の向上が平均１〜２の場合を△、彩度向上が認められなかった場合を×とした。
【００５３】
評価結果をみると、単色載り量０．３ｍｇ／ｃｍ２の場合、角度ωが１５°では×評価となり、３０°では△評価、４５°、６０°では○評価であった。
【００５４】
以上の評価結果を踏まえて、斜め加圧の加圧角度の有効範囲について以下に述べる。図９はトナーを真球体と見立て、２次色（グリーン＝シアン＋イエロー）トナー層の配列を模式的に示した図である。図３の模式図と同様の状態を真球体トナーモデルに置き換えて幾何学的に配置して表した図と捉えても良い。トナー粒径（直径）をＬ［μｍ］、トナー間の最短隙間の距離をｔ［μｍ］として表記してある。
【００５５】
図９の状態は単色当たりのトナー載り量が０．３ｍｇ／ｃｍ２である。隙間ｔを持つ下層トナーの上に同様の隙間ｔを持つ上層トナーが重なり、２次色（トナー載り量０．６ｍｇ／ｃｍ２）トナー層を形成している。上層トナーは下層トナーが形成する隙間部の上に重なって配置される。したがって、図４で説明したように、垂直加圧（ω＝０°）定着をすると、上層トナーは下層トナーの隙間部に落ち込み、上下層の異色トナーが重なる部分はあまり増えない。図９中の太矢印は、斜め加圧を行うときの加圧方向である。上層トナーの一粒を基準トナーＴ１として選び、このトナーＴ１が隣接する下層トナーのうちの一つをＴ２とする。トナーＴ１はトナーＴ２と重なる方向に加圧されて押しつぶされると、異色トナーの重なりが増えることになる。トナーＴ１とトナーＴ２が最も良く重なる方向は、トナーＴ１の中心からトナーＴ２の中心へ向かう加圧角度θとなる方向である。
【００５６】
このときの加圧角度θ（以後、最適角度θと表記）を導出する。まず粒径Ｌ［μｍ］、隙間ｔ［μｍ］で均一に配列しているトナー単層の載り量Ａ［ｍｇ／ｃｍ２］は
【００５７】
【数３】
2014134678.tif 000008
【００５８】
で表される。一方、図９の幾何学配置より、最適角度θは
【００５９】
【数４】
2014134678.tif 000009
【００６０】
となり、Ａの式を使ってＬ＋ｔを消去すると、
【００６１】
【数５】
2014134678.tif 000010
【００６２】
となる。
【００６３】
この式を用いて、最適角度θの値を計算した結果を表３に示した。表３の評価に用いたトナー（比重ρ＝１．２７［ｇ／ｃｍ３］、粒径Ｌ＝５．８［μｍ］）において、載り量０．３ｍｇ／ｃｍ２では、最適角度はθは大よそ４５°となる。この値以上の加圧角度で斜め加圧を行った場合、表３の評価結果が○となり、十分な効果が得られていることが分かる。また、未定着トナー画像単層の載り量に応じて最適な加圧角度が異なることも分かる。
【００６４】
ここで注意しておきたいことは、この最適角度θの値よりも小さな加圧角度ωで斜め加圧を行っても効果の大きさが減少するものの、直ちに効果が無くなるわけではないことである。表３の結果では載り量０．３ｍｇ／ｃｍ２において、最適角度θ＝４５°よりも加圧角度ωが小さい斜め加圧（ω＝３０°）定着でも△評価であり、より加圧角度ωが小さい斜め加圧（ω＝１５°）定着では×評価となる。このことから、斜め加圧の加圧角度ωには最適角度θを代表値とした有効範囲が存在するものと思われる。
【００６５】
次に、加圧角度ωの上下限（有効範囲）について説明する。図１０は図９と同様のトナー配列模式図であるが、説明のための補助線や矢印等を追加してある。垂直加圧（ω＝０°）定着よりも、彩度を向上させるためには、前述のトナーＴ１とトナーＴ２が重なる方向に加圧する必要がある。そこでトナーＴ１の中心からトナーＴ２の接線方向へ向かう加圧方向が有効な重なりを得るための上下限となると考えられる。図１０にはトナーＴ１とトナーＴ２を抜き出して記載した幾何学図を示している。この図からトナーＴ１の中心からトナーＴ２への接線を引くと、その時の加圧角度ωの範囲は最適角度θ±３０°であることが分かる。表３の結果を再び見直すと、載り量０．３ｍｇ／ｃｍ２における最適角度θ＝４５°に対して、ω＝θ−３０°の斜め加圧（ω＝１５°）で×評価、すなわち効果が見られなくなっており、有効範囲の下限であることが示唆される。下限を外れると、垂直加圧（ω＝０°）定着と大差が無くなり、重なりの向上が不十分であり、効果が見られなくなる。
【００６６】
一方、上限はω＝θ＋３０°と考えられるが、加圧角度が増すにつれて基準トナーＴ１はより多くの下層トナーと重なるように潰されるため、効果が向上する。しかし、実際には、装置構成上、高角度状態を安定維持して定着装置を駆動させることが困難であるため、おのずと角度ωは制限される。本例ではω＝６０°を一例として挙げ、効果を確認した。
【００６７】
なお、ω＝θ±３０°の範囲を有効角度範囲としたが、当然、物理的にあり得ない加圧角度（例えばω＝９０°など）は除外するものとする。
【００６８】
以上のように、未定着トナー画像単層の載り量に応じて最適な加圧角度が異なる。また、最適な加圧角度に対して±３０°の範囲が有効範囲であることがわかる。この結果、定着ニップ部の面に対して垂直な方向と第１回転体の第２回転体への圧力印加方向とのなす角度ω（°）が、
ω＝θ±３０°
但し、θは、
【００６９】
【数６】
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【００７０】
（ρはトナーの比重（ｇ／ｃｍ３）、Ｌはトナーの重量平均粒径（μｍ）、Ａは記録材上の未定着トナー画像単層の載り量（ｍｇ／ｃｍ２）である）を満足するように設定すれば再度が良好な画像を出力できることが理解されよう。
【００７１】
特に、画像形成部が、各色において記録材上の未定着トナー画像単層の載り量Ａ（ｍｇ／ｃｍ２）を、
【００７２】
【数７】
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【００７３】
を満たすように画像形成する画像形成装置に本例の定着部を搭載すれば、トナー量が少ないにも拘らず彩度が良好な画像を出力できる。
【符号の説明】
【００７４】
１０１  第１回転体
２００  第２回転体
Ｎ  定着ニップ部
Ｙ  加圧方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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