(57)【要約】【課題】粒径が４．５[μｍ]以下のトナーを定着したときの定着回転体の温度変化に対する定着後トナー像の光沢の調整範囲が狭くなるのを抑制する。【解決手段】定着装置１００は、粒径が４．５[μｍ]以下で軟化点が１００[℃]以上１２５[℃]以下のトナーＴを定着する定着ベルト１１２と、ハロゲンランプ１０５、１０８、１２２と、加圧ロール１０６と、を有し、定着ニップ部ＮＦの最大圧力が２．９×１０５[Ｐａ]以上であり、定着ニップ部ＮＦの幅が１０[ｍｍ]以上であり、定着ニップ部ＮＦにおける加熱時間が２０[ｍｓｅｃ]以上に設定されている。これにより、定着ベルト１１２の温度調整可能な範囲が広がり、トナー画像の光沢の調整範囲が広がるので、定着後トナー画像の光沢の調整範囲が狭くなるのを抑制することができる。【選択図】図１０
2014048653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒径が４．５[μｍ]以下で軟化点が１００[℃]以上１２５[℃]以下のトナーを、記録媒体とともに加圧しながら加熱して記録媒体に定着する定着回転体と、
前記定着回転体を加熱する加熱手段と、
前記定着回転体とで形成される接触部で前記トナー及び前記記録媒体を挟んで加圧する加圧手段と、
を有し、
前記接触部における最大圧力が２．９×１０５[Ｐａ]以上であり、
記録媒体の移動方向における前記接触部の幅が１０[ｍｍ]以上であり、
前記接触部におけるトナーの加熱時間が２０[ｍｓｅｃ]以上である定着装置。
【請求項２】
前記定着回転体は、無端状のベルトであり、
前記定着回転体の内側で前記接触部に対応する位置には、前記加圧手段の加圧力を受けて前記定着回転体を支持する支持部材が設けられ、
前記支持部材は、記録媒体の搬送方向における下流側で且つ前記定着回転体が巻き掛けられる部位の曲率半径が６[ｍｍ]以下である請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
潜像を保持する像保持部材の潜像をトナーで現像してトナー像を形成し、該トナー像を記録媒体に転写して画像を形成する画像形成部と、
前記画像形成部で形成されたトナー像を記録媒体に定着する請求項１又は請求項２に記載の定着装置と、
を有する画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１の定着装置は、加熱ローラに対する第１押圧ローラ及び第２押圧ローラの単位面積あたりの押圧力を通常モードと封筒モードとで切り換えるための押圧切換機構部を有している。そして、封筒モードでは、加熱ローラに対する第１押圧ローラ及び第２押圧ローラの単位面積あたりの押圧力を通常モードに比べて小さくしている。
【０００３】
特許文献２の画像形成装置は、出力画像光沢度検出機構が、定着装置と排紙部との間で記録媒体上に定着された現像剤像表面の光沢度を検出する。そして、ＣＰＵが、該出力画像光沢度の検出結果に応じて、現像剤像形成機構により形成されるドットの面積を画像形成中に変更する。
【０００４】
特許文献３の定着装置は、加圧ローラと加熱ローラとの後段であって、ニップ領域から記録媒体の搬送方向の長さ以下の距離に搬送ローラ対が設けられている。そして、搬送ローラ対は、周面の線速度が加圧ローラ及び加熱ローラの周面の線速度よりも速くなるように駆動される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２７９７０２号公報
【特許文献２】特開２００２−０３１９２１号公報
【特許文献３】特開２０１０−１４５６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、粒径が４．５[μｍ]以下のトナーを定着したときの定着回転体の温度変化に対する定着後トナー像の光沢の調整範囲が狭くなるのを抑制することができる定着装置及び画像形成装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に係る定着装置は、粒径が４．５[μｍ]以下で軟化点が１００[℃]以上１２５[℃]以下のトナーを、記録媒体とともに加圧しながら加熱して記録媒体に定着する定着回転体と、前記定着回転体を加熱する加熱手段と、前記定着回転体とで形成される接触部で前記トナー及び前記記録媒体を挟んで加圧する加圧手段と、を有し、前記接触部における最大圧力が２．９×１０５[Ｐａ]以上であり、記録媒体の移動方向における前記接触部の幅が１０[ｍｍ]以上であり、前記接触部におけるトナーの加熱時間が２０[ｍｓｅｃ]以上である。
【０００８】
本発明の請求項２に係る定着装置は、前記定着回転体は、無端状のベルトであり、前記定着回転体の内側で前記接触部に対応する位置には、前記加圧手段の加圧力を受けて前記定着回転体を支持する支持部材が設けられ、前記支持部材は、記録媒体の搬送方向における下流側で且つ前記定着回転体が巻き掛けられる部位の曲率半径が６[ｍｍ]以下である。
【０００９】
本発明の請求項３に係る画像形成装置は、潜像を保持する像保持部材の潜像をトナーで現像してトナー像を形成し、該トナー像を記録媒体に転写して画像を形成する画像形成部と、前記画像形成部で形成されたトナー像を記録媒体に定着する請求項１又は請求項２に記載の定着装置と、を有する。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明は、定着回転体と加圧手段との接触部における最大圧力が２．９×１０５[Ｐａ]よりも低く、記録媒体の移動方向における接触部の幅が１０[ｍｍ]よりも短く、接触部におけるトナーの加熱時間が２０[ｍｓｅｃ]よりも短い構成に比べて、粒径が４．５[μｍ]以下のトナーを定着したときの定着回転体の温度変化に対する定着後トナー像の光沢の調整範囲が狭くなるのを抑制することができる。
【００１１】
請求項２の発明は、硬度及び曲率半径が上記の条件を満たさない構成に比べて、定着回転体からの記録媒体の剥離性を高めることができる。
【００１２】
請求項３の発明は、定着回転体と加圧手段との接触部における最大圧力が２．９×１０５[Ｐａ]よりも低く、記録媒体の移動方向における接触部の幅が１０[ｍｍ]よりも短く、接触部におけるトナーの加熱時間が２０[ｍｓｅｃ]よりも短い定着装置を有する構成に比べて、画像光沢の制御を簡単に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】第１実施形態に係る画像形成部の構成を示す概略図である。
【図３】第１実施形態に係るトナー画像形成部の構成を示す概略図である。
【図４】第１実施形態に係る定着装置の構成を示す概略図である。
【図５】第１実施形態に係る定着装置における位置切替機構による定着ベルトへの加圧ロールの接触状態を示す概略図である。
【図６】（Ａ）第１実施形態に係るトナーの充填状態及び記録用紙上のトナー高さを示す模式図である。（Ｂ）比較例に係るトナーの充填状態及び記録用紙上のトナー高さを示す模式図である。
【図７】第１実施形態に係る定着ニップ部出口側におけるパッド部材及び定着ベルトの曲率半径を示す模式図である。
【図８】第１実施形態に係る定着装置において、加熱時間を変更したときの最低定着温度の変化を示すグラフである。
【図９】第１実施形態に係る定着装置において、定着ニップ部の面圧を変更したときの最低定着温度の変化を示すグラフである。
【図１０】定着温度の調整範囲と光沢度の調整範囲との関係を示す模式図である。
【図１１】第１実施形態に係る定着装置で条件１、条件６を設定したときの定着温度の調整範囲と光沢度の調整範囲との関係を示すグラフである。
【図１２】第２実施形態に係る定着装置の構成を示す概略図である。
【図１３】第２実施形態に係る定着ニップ部出口側におけるパッド部材及び定着ベルトの曲率半径を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
[第１実施形態]
以下、本発明の第１実施形態の一例を図面に基づき説明する。先ず、画像形成装置の全体構成及び動作を説明し、次いで、第１実施形態の要部である定着装置の構成及び動作について説明することとする。なお、以下の説明では、図１に矢印Ｈで示す方向を装置高さ方向、図１に矢印Ｗで示す方向を装置幅方向とする。また、装置高さ方向及び装置幅方向のそれぞれに直交する方向（Ｄで示す）を装置奥行き方向とする。
【００１５】
[画像形成装置の全体構成]
図１に示すように、画像形成装置１０は、電子写真方式により記録媒体の一例としての記録用紙Ｐに画像を形成する画像形成部１２と、記録用紙Ｐを搬送する媒体搬送部５０と、画像が形成された記録用紙Ｐに対する後処理等を行う後処理部６０とを含んで構成されている。さらに、画像形成装置１０は、上記各部の制御を行う制御部７０、並びに制御部７０を含む上記各部に電力を供給する電源部８０を含んで構成されている。
【００１６】
＜画像形成部の構成＞
図２に示すように、画像形成部１２は、トナー画像を形成するトナー画像形成部２０と、トナー画像形成部２０で形成された画像を記録用紙Ｐに転写する転写装置３０と、記録用紙Ｐに転写されたトナー画像を記録用紙Ｐに定着する定着装置１００とを含んで構成されている。トナー画像形成部２０は、潜像（静電潜像）を保持する像保持部材の一例としての感光体２１と、帯電器２２と、露光装置２３と、現像装置２４と、清掃装置２５とを含んで構成されている。これにより、画像形成部１２は、感光体２１の潜像をトナーで現像してトナー像を形成し、該トナー像を記録用紙Ｐに転写して画像を形成するようになっている。
【００１７】
また、トナー画像形成部２０は、色ごとにトナー画像を形成するように複数備えられている。本実施形態では、第１特別色（Ｖ）、第２特別色（Ｗ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の計６色のトナー画像形成部２０が設けられている。図１に示す（Ｖ）、（Ｗ）、（Ｙ）、（Ｍ）、（Ｃ）、（Ｋ）は、上記各色を示している。転写装置３０は、６色分のトナー画像が重畳して１次転写された転写ベルト３１から、転写ニップＮＴにおいて記録用紙Ｐに６色分のトナー画像を転写するようになっている。
【００１８】
（感光体）
感光体２１は、円筒状に形成され、図示しない駆動手段によって自軸周りに回転駆動されるようになっている。感光体２１の外周面には、一例として負の帯電極性を呈する感光層（図示省略）が形成されている。なお、感光体２１の外周面にオーバコート層を形成した構成としても良い。各色の感光体２１は、正面視で装置幅方向に沿って直線状に並べて配置されている。
【００１９】
（帯電器）
帯電器２２は、感光体２１の外周面（感光層）を負極性に帯電させるようになっている。本実施形態では、帯電器２２は、コロナ放電方式（非接触帯電方式）のスコロトロン帯電器とされている。
【００２０】
（露光装置）
露光装置２３は、感光体２１の外周面に静電潜像を形成するようになっている。具体的には、制御部７０を構成する画像信号処理部（図示省略）から受け取った画像データに応じて、変調した露光光Ｌ（図３参照）を帯電器２２により帯電された感光体２１の外周面に照射するようになっている。この露光装置２３による露光光Ｌの照射によって、感光体２１の外周面には静電潜像が形成される。本実施形態では、露光装置２３は、光源から照射された光ビームをポリゴンミラーやＦθレンズを含む光走査手段（光学系）で走査しつつ感光体２１の表面を露光する構成とされている。また、本実施形態では、露光装置２３は、色ごとに設けられている。
【００２１】
（現像装置）
現像装置２４は、トナーＴを含む現像剤Ｇで感光体２１の外周面に形成された静電潜像を現像することで、該感光体２１の外周面にトナー画像（トナー像）を形成するようになっている。詳細は省略するが、現像装置２４は、現像剤Ｇを収容する容器２４Ａ（図３参照）と、容器２４Ａに収容された現像剤Ｇを回転しながら感光体２１に供給する現像ロール２４Ｂ（図３参照）とを少なくとも含んで構成されている。容器２４Ａには、現像剤Ｇを補給するためのトナーカートリッジ２７が図示しない補給路を介してつながっている。各色のトナーカートリッジ２７は、感光体２１、露光装置２３に対する上方に正面視で装置幅方向に並べて配置されており、個別に交換可能とされている。
【００２２】
（トナー）
トナーＴは、粒径が４．５[μｍ]以下とされている。なお、本実施形態におけるトナーＴの粒径とは、後述する体積平均粒子径Ｄ５０ｖである。本実施形態では、一例として、トナーＴの粒径が３．８[μｍ]であり、軟化点が１０９[℃]となっている。なお、トナーＴの軟化点は、１００[℃]以上１２５[℃]以下であることが望ましい。ここでは、フローテスター：ＣＦＴ５００（島津製作所社製）を用い、ダイス細孔径０．５[ｍｍ]、加圧加重０．９８[ＭＰａ]、昇温速度１[℃／ｍｉｎ]の条件で測定した１／２降下速度（トナーサンプルを溶融流出させた時の流出開始点から終了点の高さの１／２に相当する温度）をトナーＴの軟化点としている。
【００２３】
詳細には、トナーＴは、例えば、結着樹脂、着色剤、及び必要に応じて離型剤などの他の添加剤を含むトナー粒子と、必要に応じて外添剤と、を含んで構成される。なお、本実施形態では、一例として、現像剤ＧがトナーＴ及びキャリア（図示省略）を含む２成分現像剤を用いているが、キャリアは現像工程で回収され定着工程で用いられないので、キャリアについての説明を省略する。
【００２４】
結着樹脂としては、特に制限はないが、スチレン類（例えばスチレン、クロロスチレンなど）、モノオレフィン類（例えばエチレン、プロピレン、ブチレン、イソプレンなど）、ビニルエステル類（例えば酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニル、酪酸ビニルなど）、α−メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル類（例えばアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ドデシルなど）、ビニルエーテル類（例えばビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルブチルエーテルなど）、ビニルケトン類（例えばビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、ビニルイソプロペニルケトン）などの単独重合体および共重合体、ジカルボン酸類とジオール類との共重合によるポリエステル樹脂などが挙げられる。
【００２５】
特に代表的な結着樹脂としては、ポリスチレン、スチレン−アクリル酸アルキル共重合体、スチレン−メタクリル酸アルキル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂などが挙げられる。また、代表的な結着樹脂としては、ポリウレタン、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド、変性ロジン、パラフィンワックスなども挙げられる。
【００２６】
着色剤としては、磁性粉（例えばマグネタイト、フェライトなど）、カーボンブラック、アニリンブルー、カルイルブルー、クロムイエロー、ウルトラマリンブルー、デュポンオイルレッド、キノリンイエロー、メチレンブルークロリド、フタロシアニンブルー、マラカイトグリーンオキサレート、ランプブラック、ローズベンガル、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド４８：１、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド１２２、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド５７：１、Ｃ．Ｉ．ピグメント・イエロー９７、Ｃ．Ｉ．ピグメント・イエロー１７、Ｃ．Ｉ．ピグメント・ブルー１５：１、Ｃ．Ｉ．ピグメント・ブルー１５：３などが代表的なものとして挙げられる。
【００２７】
その他の添加剤としては、例えば、離型剤、磁性体、帯電制御剤、無機粉体などが挙げられる。離型剤としては、例えば、炭化水素系ワックス；カルナウバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックスなどの天然ワックス；モンタンワックスなどの合成或いは鉱物・石油系ワックス；脂肪酸エステル、モンタン酸エステルなどのエステル系ワックス；などが挙げられるが、これに限定されるものではない。
【００２８】
次に、トナーＴ（トナー粒子）の特性について説明する。トナーＴは、平均形状係数（形状係数＝（ＭＬ２／Ａ）×（π／４）×１００で表される形状係数の個数平均、ここでＭＬは粒子の最大長を表し、Ａは粒子の投影面積を表す）が、１００以上１５０以下であることが望ましく、１０５以上１４５以下であることがより望ましく、１１０以上１４０以下であることがさらに望ましい。また、トナーＴは、既述のように、粒径（体積平均粒子径Ｄ５０ｖ）が４．０[μｍ]以下であることが望ましい。
【００２９】
トナーＴの体積平均粒径Ｄ５０ｖの測定法として、まず、分散剤として界面活性剤（望ましくはアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム）の５重量[％]水溶液２[ｍｌ]中に、測定試料を０．５[ｍｇ]以上５０[ｍｇ]以下加え、これを電解液１００[ｍｌ]以上１５０[ｍｌ]以下中に添加する。この測定試料を懸濁させた電解液について、超音波分散器で約１分間分散処理を行い、コールターマルチサイザーＩＩ型（ベックマン−コールター社製）により、アパーチャー径が１００[μｍ]のアパーチャーを用いて、粒径が２．０[μｍ]以上６０[μｍ]以下の範囲の粒子の粒度分布を測定する。測定する粒子数は５０，０００とする。そして、得られた粒度分布を分割された粒度範囲（チャンネル）に対し、小粒径側から体積累積分布を引いて、累積５０％となる粒径を体積平均粒径Ｄ５０ｖとする。
【００３０】
外添剤としては、例えば、無機粒子が挙げられ、該無機粒子として、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣｕＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、ＣｅＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＢａＯ、ＣａＯ、Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、ＺｒＯ２、ＣａＯ・ＳｉＯ２、Ｋ２Ｏ・（ＴｉＯ２）ｎ、Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２、ＣａＣＯ３、ＭｇＣＯ３、ＢａＳＯ４、ＭｇＳＯ４などが挙げられる。
【００３１】
なお、本実施形態では、一例として、トナーＴにおいて、重量平均分子量が１１０００、数平均分子量が３５００、アルミ架橋量（トナーＴ中のアルミニウムイオン量）が０．０３[ｋｃｐｓ]（キロ・カウント／秒）となっている。数平均分子量としては１．０×１０３以上５．０×１０４以下、重量平均分子量としては７．０×１０３以上５．０×１０５以下の範囲がそれぞれ望ましい。トナーＴの軟化点が１０９[℃]前後のものはアルミ架橋量が０．０３[ｋｃｐｓ]の低粘弾性トナー、トナーＴの軟化点が１１５[℃]前後のものはアルミ架橋量が０．１[ｋｃｐｓ]の中粘弾性トナー、トナーＴの軟化点が１２５[℃]前後のものはアルミ架橋量が０．１４[ｋｃｐｓ]の高粘弾性トナーである。
【００３２】
アルミ架橋量の測定は、理学電機工業株式会社製の蛍光Ｘ線分析装置（ＺＳＸ  ｐｒｉｍｕｓＩＩ）を用いて行った。測定に用いた各サンプルは、試料０．１３［ｇ］を加圧して成型したものとした。なお、測定条件は、以下のとおりとした。
管電圧：６０［ｋＶ］
管電流：１５０［ｍＡ］
測定時間：４０［ｓｅｃ］
【００３３】
ここで、トナーＴの粘弾性特性について、本実施形態では一例として、既述のように軟化点で代用して説明しているが、動的粘弾性温度依存性測定を行って、ｔａｎδの最大で管理してもよい。ｔａｎδ（ｔａｎ  Ｄｅｌｔａ：動的粘弾性の力学損失正接）とは、動的粘弾性温度依存性測定により、貯蔵弾性率Ｇ’及び損失弾性率Ｇ’’を求め、Ｇ’’／Ｇ’で定義されるものである。ここで、該Ｇ’は変形時、歪みに対して発生する応力の関係における弾性率の弾性応答成分であり、変形仕事に対するエネルギーは貯蔵される。前記弾性率の粘性応答成分がＧ’’である。また、Ｇ’’／Ｇ’で定義されるｔａｎδは、変形仕事に対するエネルギーの損失、貯蔵の程度の尺度となる。
【００３４】
貯蔵弾性率Ｇ’及び損失弾性率Ｇ’’は、例えば、回転平板型レオメータ（ＴＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製：ＡＲＥＳ）を用いて測定可能である。測定の一例として、レオメータ（レオメトリックサイエンティフィック社製：ＡＲＥＳレオメータ）を使用し、パラレルプレートを用いて周波数１[Ｈｚ]の条件で、昇温測定を行う。サンプルセットを１２０[℃]から１４０[℃]程度で行い、室温まで冷却した後、昇温速度１[℃／分]で加熱し、１[℃]毎に昇温時の貯蔵弾性率Ｇ’、損失弾性率Ｇ’’、及びｔａｎδを測定する。
【００３５】
（記録用紙）
記録用紙Ｐは、紙パルプ技術協会の紙パルプ試験方法Ｎｏ．５−２：２０００（紙及び板紙−平滑度及び透気度試験方法−）により測定された平滑度[ｓｅｃ]が、２０００[ｓｅｃ]以下のものを一例として使用した。
【００３６】
（光沢）
本実施形態における光沢（グロス）とは、記録用紙Ｐにトナー画像（トナーＴ）を定着した後、該トナー画像について、ＪＩＳ  Ｋ  ５６００−４−７（ＪＩＳ  Ｚ  ８７４１）の６０°で測定して得られた光沢度を意味する。一例として、測定器は、ＢＹＫ−Ｇａｒｄｎｅｒ社製の型式４４３０  ｍｉｃｒｏ−ＴＲＩ−ｇｌｏｓｓを用いた。
【００３７】
（トナーと光沢の関係）
図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本実施形態のトナー粒子ＴＡの粒径をｄ１（＝３．８[μｍ]）、比較例として、本実施形態のトナー粒子ＴＡよりも粒径が大きい従来のトナー粒子ＴＢの粒径をｄ２（一例として５．８[μｍ]）とする。比較例のトナー粒子ＴＢを小径化して本実施形態のトナー粒子ＴＡとした場合、顔料の総量が減って色域（色再現域）が狭くなってしまうので、顔料を５．８／３．８倍に増加させる必要がある。
【００３８】
しかし、トナーＴ中の顔料の割合を上げると、トナーの粘弾性が上がって（硬くなって）しまい、従来の定着温度では溶け難くなる。このため、従来の定着条件（温度、圧力、加熱時間含む）で定着を行うと、光沢が低下してしまう。ここで、低下した光沢を上げる手段の一つとして、トナーＴの分子量及びアルミ架橋量を変更することが挙げられるが、分子量及びアルミ架橋量の変更は、各種定着条件を修正する必要があり、簡単ではない。
【００３９】
また、トナーＴの粒径が小さくなると、パイルハイト（層厚）が低下するが、この状態でトナーＴに対して圧力を作用させると、記録用紙Ｐの下地による影響を受けやすくなり、光沢の感度が上がってしまう。これらの理由により、本実施形態では、詳細を後述する定着装置１００（図１参照）の構成を特定することで、定着後のトナーＴ（トナー画像）の光沢（光沢度）の調整範囲が狭くなるのを抑制する。
【００４０】
（清掃装置）
図３に示すように、清掃装置２５は、転写装置３０（図２参照）へのトナー画像の転写後に感光体２１の表面に残留したトナーＴを該感光体２１の表面から掻き取るブレード２５Ａを備えている。図示は省略するが、清掃装置２５は、ブレード２５Ａが掻き取ったトナーＴを回収するハウジング、及びハウジング内のトナーＴを排トナーボックスに搬送する搬送装置をさらに備えて構成されている。
【００４１】
（転写装置）
図２に示すように、転写装置３０は、各色の感光体２１のトナー画像を転写ベルト３１に重畳して１次転写し、該重畳されたトナー画像を記録用紙Ｐに２次転写するようになっている。
【００４２】
具体的には、転写ベルト３１は、無端状を成し、複数のロール３２に巻き掛けられて姿勢が決められている。本実施形態では、転写ベルト３１は、正面視で装置幅方向に長い逆鈍角三角形状の姿勢とされている。複数のロール３２のうち、ロール３２Ｄは、図示しないモータの動力により転写ベルト３１を矢印Ａ方向に周回させる駆動ロールとして機能する。また、ロール３２Ｔは、転写ベルト３１に張力を付与する張力付与ロールとして機能する。そして、ロール３２Ｂは、２次転写ロール３４の対向ロールとして機能する。
【００４３】
さらに、転写ベルト３１は、上記した姿勢で装置幅方向に延びる上辺部において、各色の感光体２１に下方から接触しており、各感光体２１の画像が１次転写ロール３３からの転写バイアス電圧の印加を受けて転写されるようになっている。また、転写ベルト３１は、鈍角を成す下端側の頂部において２次転写ロール３４が接触されて転写ニップＮＴを形成しており、２次転写ロール３４からの転写バイアス電圧の印加を受けて、該転写ニップＮＴを通過する記録用紙Ｐにトナー画像を転写する。
【００４４】
（定着装置）
定着装置１００は、転写装置３０においてトナー画像が転写された記録用紙Ｐに、該トナー画像を定着させるようになっている。本実施形態では、定着装置１００は、後述する定着ニップ部ＮＦにおいてトナー画像を加熱しつつ加圧することで、該トナー画像を記録用紙Ｐに定着する構成とされている。なお、定着装置１００の詳細については後述する。
【００４５】
＜媒体搬送部＞
図１に示すように、媒体搬送部５０は、画像形成部１２に記録用紙Ｐを供給する媒体供給部５２と、画像が形成された記録用紙Ｐを排出する媒体排出部５４とを含んで構成されている。また、媒体搬送部５０は、記録用紙Ｐの両面に画像を形成させる際に用いられる媒体戻し部５６と、転写装置３０から定着装置１００まで記録用紙Ｐを搬送する中間搬送部５８とを含んで構成されている。
【００４６】
媒体供給部５２は、画像形成部１２の転写ニップＮＴに対し、転写タイミングに合わせて記録用紙Ｐを１枚ずつ供給するようになっている。媒体排出部５４は、定着装置１００にてトナー画像が定着された（画像が形成された）記録用紙Ｐを装置外に排出するようになっている。媒体戻し部５６は、一方の面にトナー画像が定着された記録用紙Ｐの他方の面に画像を形成する際に、該記録用紙Ｐを表裏反転して画像形成部１２（媒体供給部５２）に戻すようになっている。
【００４７】
＜後処理部＞
後処理部６０は、画像形成部１２で画像が形成された記録用紙Ｐを冷却する媒体冷却部６２と、記録用紙Ｐの湾曲を矯正する矯正装置６４と、記録用紙Ｐに形成された画像を検査する画像検査部６６とを含んで構成されている。媒体冷却部６２、矯正装置６４、及び画像検査部６６は、媒体排出部５４における記録用紙Ｐの排出方向の上流側からこの順で配置されており、媒体排出部５４による排出過程の記録用紙Ｐに対して上記後処理を施すようになっている。
【００４８】
［画像形成動作］
次に、画像形成装置１０による記録用紙Ｐへの画像形成工程、及び、その後処理工程の概要を説明する。
【００４９】
図１に示すように、画像形成指令を受けた制御部７０は、トナー画像形成部２０、転写装置３０、定着装置１００を作動させる。これにより、感光体２１、現像ロール２４Ｂ（図３参照）が回転され、転写ベルト３１が周回される。また、後述する加圧ロール１０６が回転されると共に定着ベルト１１２が周回される。さらに、これらの動作に同期して、制御部７０は、媒体搬送部５０などを作動させる。
【００５０】
これにより、各色の感光体２１は、回転されながら帯電器２２によって帯電される。また、制御部７０は、画像信号処理部で画像処理が施された画像データを、各露光装置２３に送る。各露光装置２３は、画像データに応じて各露光光Ｌを出射して、帯電した各感光体２１に露光する。すると、各感光体２１の外周面に静電潜像が形成される。各感光体２１に形成された静電潜像は、現像装置２４から供給される現像剤（トナー）によって現像される。これにより、各色の感光体２１には、第１特別色（Ｖ）、第２特別色（Ｗ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のうち、対応する色のトナー画像が形成される。
【００５１】
各色の感光体２１に形成された各色のトナー画像は、各色の１次転写ロール３３を通じた転写バイアス電圧の印加によって、周回する転写ベルト３１に順次転写される。これにより、転写ベルト３１には、６色分のトナー画像が重畳された重畳トナー画像が形成される。この重畳トナー画像は、転写ベルト３１の周回によって転写ニップＮＴに搬送される。この転写ニップＮＴには、媒体供給部５２によって重畳トナー画像の搬送にタイミングを合わせて記録用紙Ｐが供給される。そして、転写ニップＮＴにおいて転写バイアス電圧が印加されることで、転写ベルト３１から重畳トナー画像が記録用紙Ｐに転写される。
【００５２】
トナー画像が転写された記録用紙Ｐは、中間搬送部５８によって転写装置３０の転写ニップＮＴから定着装置１００の定着ニップ部ＮＦに向けて、負圧吸引されながら搬送される。定着装置１００は、定着ニップ部ＮＦを通過する記録用紙Ｐに熱及び加圧力（定着エネルギ）を付与する。これにより、記録用紙Ｐに転写されたトナー画像が該記録用紙Ｐに定着される。
【００５３】
定着装置１００から排出された記録用紙Ｐは、媒体排出部５４によって装置外の排出媒体受け部に向けて搬送されつつ、後処理部６０により処理が施される。詳細には、定着工程により加熱された記録用紙Ｐは、先ず媒体冷却部６２において冷却される。次いで、記録用紙Ｐは、矯正装置６４によって湾曲が矯正される。さらに、記録用紙Ｐに定着されたトナー画像は、画像検査部６６によって、トナー濃度欠陥、画像欠陥、画像位置欠陥等の有無や程度が検出される。そして、記録用紙Ｐは、媒体排出部５４に搬送される。
【００５４】
一方、記録用紙Ｐの画像が形成されていない非画像面に画像を形成させる場合（両面印刷の場合）、制御部７０は、画像検査部６６の通過後の記録用紙Ｐの搬送経路を、媒体排出部５４から媒体戻し部５６に切り替える。これにより記録用紙Ｐは、表裏反転されて媒体供給部５２に送り込まれる。この記録用紙Ｐの裏面には、上記した表面への画像形成工程と同様の工程で画像が形成（定着）される。この記録用紙Ｐは、上記した表面への画像形成後の後処理工程と同様の工程を経て、媒体排出部５４によって装置外に排出される。
【００５５】
［要部構成］
図４に示すように、定着装置１００は、トナーＴを記録用紙Ｐと共に加圧しながら加熱して記録用紙Ｐに定着する定着回転体の一例としての定着ベルト１１２を有する定着ベルトモジュール１０２と、定着ベルト１１２を加熱する加熱手段の一例としてのハロゲンランプ１０５、１０８、１２２と、定着ベルト１１２とでトナーＴ及び記録用紙Ｐを挟んで加圧する加圧手段の一例としての加圧ロール１０６とを含んで構成されている。そして、定着ベルト１１２の外側には、外部ロール１０４が設けられている。
【００５６】
また、定着装置１００は、定着ベルト１１２と加圧ロール１０６とが接触して接触部の一例としての定着ニップ部ＮＦを形成している。定着ニップ部ＮＦにおける入口から出口までの幅はＷ１（図５参照）となっている。なお、本実施形態における定着ニップ部ＮＦの幅Ｗ１とは、加圧力が０[Ｐａ]である入口側の位置から最大圧力となる位置を経て再び加圧力が０[Ｐａ]となる出口側の位置までの距離を意味している。
【００５７】
さらに、定着装置１００は、装置奥行き方向に長手とされると共に定着ベルト１１２の内側で定着ニップ部ＮＦに対応する位置に設けられ、加圧ロール１０６の加圧力を受けて定着ベルト１１２を支持する支持部材の一例としてのパッド部材１１４と、定着ニップ部ＮＦを通過した記録用紙Ｐの先端を定着ベルト１１２から剥がすための剥離パッド機構１０９と、パッド部材１１４に圧力を付与する切替機構１４０（図５参照）とを含んで構成されている。そして、定着ベルトモジュール１０２は、定着ベルト１１２、パッド部材１１４、及び、それぞれ装置奥行き方向が回転軸方向とされた複数のロール１１６を備えている。
【００５８】
定着ベルト１１２は、記録用紙Ｐの搬送方向に直交する装置奥行き方向の両側に開口する無端状（環状）を成している。また、定着ベルト１１２は、図示を省略するが、一例として、ポリイミド製の厚み８０[μｍ]の基材上にシリコーンゴムからなる厚み４５０[μｍ]の弾性層（中間層）が形成され、さらに弾性層上にフッ素樹脂系の厚み３０[μｍ]の離型層が形成された構成となっている。弾性層（中間層）は１９０[μｍ]以上６００[μｍ]以下が望ましいため、定着ベルト１１２の総厚は、３００[μｍ]以上７１０[μｍ]となる。そして、定着ベルト１１２は、パッド部材１１４、複数のロール１１６、及び外部ロール１０４に巻き掛けられて定められた姿勢とされ、該姿勢を維持したまま（該姿勢に沿った周回軌道上を）図４に示す矢印Ｒ方向に周回する。    
【００５９】
パッド部材１１４は、定着ベルト１１２の内側に配置されており、本体１１４Ａと、本体１１４Ａの下面に固定され定着ベルト１１２と接触するパッド１１４Ｂとを含んで構成されている。そして、パッド部材１１４は、パッド１１４Ｂの定着ベルト１１２側の面を構成するニップ形成面１１４Ｃにおいて、加圧ロール１０６からの押付（ニップ）荷重を受けることで、定着ベルト１１２と加圧ロール１０６との間に既述の定着ニップ部ＮＦを形成させる。なお、パッド部材１１４は、装置フレーム１３０（図５参照）に固定されており、定着ベルト１１２の周回には追従しない。
【００６０】
パッド部材１１４のニップ形成面１１４Ｃは、装置奥行き方向から見て、加圧ロール１０６側に円弧状に凹とされた曲面とされている。この形状により、パッド部材１１４は、定着ベルト１１２と加圧ロール１０６との間に該パッド部材１１４に代えてニップ荷重を支持するロールを設けた構成と比較して、記録用紙Ｐの搬送方向に長い定着ニップ部ＮＦを形成している。
【００６１】
パッド部材１１４のパッド１１４Ｂは、金属製、樹脂製のいずれであってもよいが、本実施形態では一例として、パッド１１４Ｂを金属製としている。なお、樹脂製の一例として、液晶ポリマーのような高硬度の合成樹脂を用いてもよい。
【００６２】
定着ベルト１１２とパッド部材１１４のニップ形成面１１４Ｃとの間には、摺動シート１１８が介在されている。摺動シート１１８は、少なくとも定着ベルト１１２と接する側の表面が、例えばフッ素系樹脂などの低摩擦材にて構成されている。これにより、定着ベルト１１２の周回に対する摩擦抵抗が低減される構成である。
【００６３】
図７に示すように、パッド部材１１４は、記録用紙Ｐの搬送方向における下流側で且つ定着ベルト１１２が巻き掛けられる部位（定着ベルト１１２と接触する部位）の曲率半径Ｒ１が、６[ｍｍ]以下で設定され、一例として６[ｍｍ]となっている。曲率半径Ｒ１の寸法公差は±５００[μｍ]とする。そして、定着ニップ部ＮＦの下流側端部における定着ベルト１１２の曲率半径Ｒ２が、一例として７[ｍｍ]以下となっている。曲率半径Ｒ２の寸法公差は±５００[μｍ]とする。なお、摺動シート１１８の厚みが１００[μｍ]以上３００[μｍ]以下、定着ベルト１１２の厚みが４００[μｍ]以上４５０[μｍ]以下となっている。
【００６４】
図４に示すように、パッド部材１１４の本体１１４Ａ内にはハロゲンランプ１２２が設けられている。そして、パッド部材１１４は、ハロゲンランプ１２２が発した熱を、ニップ形成面１１４Ｃを経由して定着ベルト１１２に伝達する熱伝達部材としても機能する。
【００６５】
複数のロール１１６のうち、パッド部材１１４に対する定着ベルト１１２の周回方向の上下流両側に位置するロール１１６Ａ、１１６Ｂは、姿勢矯正ロールとして機能する。具体的には、各ロール１１６Ａ、１１６Ｂは、定着ニップ部ＮＦ前後での定着ベルト１１２の周回方向の変化を抑える（定着ニップ部ＮＦの両端での定着ベルト１１２の曲げ角度を鈍角とする）ようになっている。
【００６６】
複数のロール１１６のうち、パッド部材１１４から最も離れて位置するロール１１６Ｃは、内部にハロゲンランプ１０８が設けられており、定着ベルト１１２を内周側から加熱する内部加熱ロールとして機能する。本実施形態では、ロール１１６Ｃは、軸線を装置奥行き方向に対し傾けることで、定着ベルト１１２の幅方向（装置奥行方向）の位置を調整し得るステアリングロールとしても機能する。
【００６７】
加圧ロール１０６は、一例として、アルミニウム製の円柱状のロール本体１０６Ａの外周に、シリコーンゴム製の弾性体層１０６Ｂが被覆されて構成されている。なお、図示は省略するが、弾性体層１０６Ｂの外周には、その外周面に膜厚１００μｍのフッ素系樹脂などより成る剥離層が形成されている。そして、加圧ロール１０６は、図示しない駆動源によって回転されることで、定着ベルト１１２に周回のための駆動力を付与する。
【００６８】
外部ロール１０４は、定着ベルト１１２の周回方向において、パッド部材１１４の下流側のロール１１６Ｂとロール１１６Ｃとの間に配置されている。この外部ロール１０４は、定着ベルト１１２を外周側から加熱する外部加熱ロールとして機能する。具体的には、外部ロール１０４は、内部に設けられたハロゲンランプ１０５が発した熱を定着ベルト１１２に伝達する。また、外部ロール１０４は、図示しない駆動源によって回転することで、定着ベルト１１２に周回のための駆動力を付与する。本実施形態では、加圧ロール１０６が定着ベルト１１２に主に駆動力を付与する主駆動ロールとされており、外部ロール１０４は、補助駆動ロールと位置付けられる。
【００６９】
また、定着ベルトモジュール１０２は、定着ベルト１１２を内周側から外部ロール１０４に押し付ける押付ロール１２５を備える。押付ロール１２５は、スプリング１２７の付勢を受けて定められた荷重で定着ベルト１１２を外部ロール１０４に押し付けている。なお、定着ベルトモジュール１０２は、装置フレーム１３０（図５参照）に対して、定着ベルト１１２、パッド部材１１４、各ロール１１６などで構成されたモジュールとして一体に着脱可能とされている。
【００７０】
剥離パッド機構１０９は、記録用紙Ｐの搬送方向において定着ニップ部ＮＦの下流に配置された剥離パッド１２８を有しており、該剥離パッド１２８の先端を定着ニップ部ＮＦに近接させている。
【００７１】
＜加圧ロールの位置切替機構＞
図５に示すように、定着装置１００は、後述する切替機構１４０によって、定着ベルトモジュール１０２に対して加圧ロール１０６が接触、離間可能に構成されている。具体的には、加圧ロール１０６は、定着ベルト１１２に接触して定着ニップ部ＮＦを形成する接触位置と、図示を省略するが、定着ベルト１１２から離間する離間位置とを切り替え得る構成とされている。
【００７２】
定着装置１００は、装置フレーム１３０を備えている。装置フレーム１３０は、固定側フレーム１３２と、該固定側フレーム１３２に対し相対変位される可動フレーム１３４とを含んで構成されている。本実施形態では、可動フレーム１３４は、固定側フレーム１３２に対し、装置奥行き方向を軸方向とする支軸１３６周りに相対回転可能とされている。
【００７３】
固定側フレーム１３２は、パッド部材１１４を固定的に支持すると共に、各ロール１１６をそれぞれの軸周りに回転可能に支持している。これにより、定着ベルトモジュール１０２は、定着ベルト１１２の周回の動作及び各ロール１１６の回転動作を除いて、固定側フレーム１３２に対して相対変位しない構成とされている。
【００７４】
一方、加圧ロール１０６は、可動フレーム１３４に回転可能に支持されている。そして、加圧ロール１０６は、可動フレーム１３４が固定側フレーム１３２に対し支軸１３６回りに回転することで、その位置が図５に示される接触位置と、離間位置（図示省略）との何れかに切り替えられるようになっている。
【００７５】
より具体的には、可動フレーム１３４は、装置長手方向において加圧ロール１０６を挟んで支軸１３６に対する反対側に配置された荷重入力部１３８を有する。そして、荷重入力部１３８に対して上向きの荷重を付加することで、加圧ロール１０６が接触位置に保持されるようになっている。この保持荷重は、パッド部材１１４を介して固定側フレーム１３２に支持される。また、荷重入力部１３８への上向きの荷重を除去すると、加圧ロール１０６は、自重で可動フレーム１３４と共に支軸１３６回りの下向きに回転し、離間位置側に移動される構成である。なお、図示しない弾性部材の復元力にて加圧ロール１０６が離間位置側に移動される構成としても良い。
【００７６】
切替機構１４０は、可動フレーム１３４の荷重入力部１３８に上向きの荷重を付与する状態と、該荷重を除去する状態とを切り替える構成とされている。以下、具体的に説明する。
【００７７】
切替機構１４０は、押アーム１４２を備えている。押アーム１４２は、可動フレーム１３４と共に固定側フレーム１３２に対し支軸１３６回りに回転可能に支持されている。押アーム１４２の他端部１４２Ａは、可動フレーム１３４の荷重入力部１３８の下側に配置されており、該荷重入力部１３８との間に圧縮コイルばね１４４を介在させている。
【００７８】
また、押アーム１４２における支軸１３６と圧縮コイルばね１４４との間には、カムフォロアとして機能するベアリング１４６の内輪が固定されている。そして、切替機構１４０は、ベアリング１４６の外輪に接触しつつ押アーム１４２を下方から支持するカム１４８を備えている。カム１４８は、固定側フレーム１３２に回転可能に支持されており、図示しないモータによって回転駆動されるようになっている。
【００７９】
ここで、カム１４８の長径部がベアリング１４６の外輪に接触する状態では、図５に示される如く押アーム１４２が水平に近い姿勢とされ、加圧ロール１０６は接触位置とされる。この状態では、圧縮コイルばね１４４の圧縮量に応じた上向きの荷重が可動フレーム１３４の荷重入力部１３８に付加されている。すなわち、加圧ロール１０６が定められた範囲内のニップ圧で定着ベルト１１２に接触するようになっている。
【００８０】
一方、カム１４８の短径部がベアリング１４６の外輪に接触する状態では、図示を省略するが、押アーム１４２は、他端部１４２Ａが下がる方向に傾斜した姿勢とされ、圧縮コイルばね１４４の伸長は図示しないストッパにて制限されている。このため、加圧ロール１０６は、自重で定着ベルト１１２から離間され、可動フレーム１３４の荷重入力部１３８からは上向きの荷重が除去される。この状態で、加圧ロール１０６及び可動フレーム１３４は、押アーム１４２及びカム１４８を介して離間位置（下側の移動限）に保持されるようになっている。
【００８１】
以上についてまとめると、定着装置１００では、切替機構１４０のカム１４８の回転位置に応じて、加圧ロール１０６の定着ベルト１１２に対する位置が、接触位置及び離間位置の何れかに選択的に切り替えられるようになっている。そして、本実施形態では、画像形成装置１０の停止時や定着装置１００のウォームアップ時などに、制御部７０（図１参照）の制御によって、加圧ロール１０６が離間位置に位置されるようになっている。また、定着装置１００では、可動フレーム１３４の荷重入力部１３８側が支軸１３６回りに上方に回転されることにより、加圧ロール１０６が、定着ベルト１１２に接触する。
【００８２】
２つのロール１１６Ａ、１１６Ｂのうち、定着ニップ部ＮＦでの定着ベルト１１２の周回方向の上流側に位置するロール１１６Ａは、定着ベルト１１２の内側で、パッド部材１１４に対して、定着ニップ部ＮＦへの記録用紙Ｐの搬送方向の上流側に隣り合うように配置されている。このロール１１６Ａに巻き掛けられた定着ベルト１１２は、定着ニップ部ＮＦまでの周回軌道が記録用紙Ｐの搬送経路に沿う（平行に近づけられた）軌道とされている。このため、定着ベルト１１２の定着ニップ部ＮＦ前後での曲げ角度（軌道）が鈍角とされている。
【００８３】
＜定着装置の各パラメータ設定＞
図４に示す定着装置１００において、記録用紙Ｐの搬送速度Ｖ[ｍｍ／ｍｓｅｃ（ミリ秒）]と加熱時間ｔ[ｍｓｅｃ（ミリ秒）]とを考慮して、定着ニップ部ＮＦの幅Ｗ１（＝Ｖ・ｔ）を１０[ｍｍ]に設定した。そして、加熱時間ｔ（搬送速度Ｖ）を変えて定着を行い、各条件での最低定着温度[℃]を確認した。
【００８４】
なお、最低定着温度とは、定着したトナー画像を爪でこすってもトナーが剥がれないものを定着不良無しの判断基準とし、定着不良無しとなる定着ベルト１１２の温度のうち最も低温の値である。また、使用した記録用紙Ｐの種類は、紙種Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの４種類である。坪量（紙の厚み）は、紙種Ａ＜紙種Ｂ＜紙種Ｃ＜紙種Ｄであり、紙種Ａが最も薄く、紙種Ｄが最も厚い。
【００８５】
図８に示すように、加熱時間が短いほど最低定着温度は上がり、最も薄い紙種Ａでは、加熱時間４５[ｍｓｅｃ]で１４５[℃]程度であったのが、加熱時間２３[ｍｓｅｃ]では１６０[℃]近くまで上昇した。また、最も厚い紙種Ｄでは、加熱時間４５[ｍｓｅｃ]で１６３[℃]程度であったのが、加熱時間２３[ｍｓｅｃ]では１８０[℃]近くまで上昇した。
【００８６】
次に、図５及び図９に示すように、定着装置１００において、定着ニップ部ＮＦの幅Ｗ１＝１０[ｍｍ]、加熱時間２０[ｍｓｅｃ]の設定で、定着ニップ部ＮＦ内の面圧（最大圧力）を変化させたときの最低定着温度の変化を確認した。なお、実線のグラフＧＡ（菱形のプロットの近似曲線）は、記録用紙Ｐが紙種Ａの場合であり、二点鎖線のグラフＧＢは、記録用紙Ｐが紙種Ｄの場合である。ここで、グラフＧＡに示すように、面圧が低いほど最低定着温度は上がり、面圧６×１０５[Ｐａ]で最低定着温度が１３５[℃]程度、面圧３×１０５[Ｐａ]で最低定着温度が１４２[℃]程度であった。
【００８７】
図８及び図９に示す結果を参考にして、定着装置１００（図５参照）では、定着ニップ部ＮＦにおける最大圧力が２．９×１０５[Ｐａ]以上に設定されており、本実施形態では一例として、最大圧力が３．０×１０５[Ｐａ]に設定されている。なお、最大圧力は、ニッタ株式会社製  タクタイルセンサシステムを用いて測定した。
【００８８】
また、定着装置１００では、記録用紙Ｐの移動方向における定着ニップ部ＮＦの幅Ｗ１が１０[ｍｍ]以上に設定されており、本実施形態では一例として、幅Ｗ１が１０[ｍｍ]に設定されている。さらに、定着装置１００では、定着ニップ部ＮＦにおけるトナーＴの加熱時間が２０[ｍｓｅｃ]以上に設定されており、本実施形態では一例として、加熱時間が既述のように２０[ｍｓｅｃ]に設定されている。
【００８９】
[作用]
次に、第１実施形態の作用について説明する。
【００９０】
（定着装置の基本動作）
図１及び図４に示すように、定着装置１００は、画像形成部１２における記録用紙Ｐへの画像形成（転写）の動作に先立って、制御部７０からの指令により動作準備される。具体的には、加圧ロール１０６及び外部ロール１０４の駆動により、定着ベルト１１２が定められた軌道を周回する。また、ハロゲンランプ１０５、１０８、１２２の発熱により、定着ベルト１１２が定められた温度範囲に昇温され、該温度範囲に維持される。定着ベルト１１２は、周回しながら加熱されることで、各部の温度が定められた範囲内とされる。
【００９１】
続いて、転写装置３０にてトナー画像が転写された記録用紙Ｐが、中間搬送部５８によって定着ニップ部ＮＦに導入されると、定着装置１００は、記録用紙Ｐを搬送しながら該記録用紙Ｐに圧力及び熱（定着エネルギー）を付加する。これにより、トナー画像が記録用紙Ｐに定着される。
【００９２】
続いて、定着ニップ部ＮＦを通過した記録用紙Ｐの先端が、剥離パッド機構１０９の剥離パッド１２８と加圧ロール１０６との間に進入する。具体的には、定着ベルト１１２は、パッド部材１１４のニップ形成面１１４Ｃにおける記録用紙Ｐの搬送方向の下流側端部に形成されたアール形状（及び下流側のロール１１６Ｂとで成す周回軌道）に沿って、記録用紙Ｐの搬送経路から離れるように周回する。このため、記録用紙Ｐの先端は、その腰（復元性）により定着ベルト１１２から離れて（定着ベルト１１２軌道に追従せずに）、剥離パッド機構１０９の剥離パッド１２８と加圧ロール１０６との間に進入する。そして、記録用紙Ｐは、搬送されるのに伴って定着ベルト１１２から剥離される。このようにして定着装置１００から記録用紙Ｐが送り出される。
【００９３】
（トナー画像の光沢の調整範囲）
図１０には、定着装置１００（図５参照）における定着温度[℃]に対する光沢度[％]の変化のグラフＧ１、Ｇ２が模式的に示されている。定着温度とは、定着ニップ部ＮＦ内における定着ベルト１１２の温度である。グラフＧ１では、定着ニップ部ＮＦ（図５参照）の面圧を低く設定してあり、パッド部材１１４の曲率半径Ｒ１（図７参照）が７[ｍｍ]以上となっている。一方、グラフＧ２では、定着ニップ部ＮＦの面圧をグラフＧ１における面圧よりも高く設定してあり、パッド部材１１４の曲率半径Ｒ１が６[ｍｍ]となっている。なお、図１０では、定着温度をＴ１＜Ｔ２＜Ｔ３＜Ｔ４とし、光沢度をＫ１＜Ｋ２＜Ｋ３として示している。そして、定着後のトナー画像で最低限必要な光沢度をＫ１としている。
【００９４】
図１０に示すように、定着ニップ部ＮＦの面圧の低いグラフＧ１では、光沢度Ｋ１を得るのに必要な定着温度がグラフＧ２よりも高くなってＴ２となる。また、グラフＧ１では、曲率半径Ｒ１が７[ｍｍ]以上となっているため、記録用紙Ｐの剥離性が悪く、定着温度Ｔ３（光沢度Ｋ２相当）までしか温度上昇させることができない。即ち、定着ニップ部ＮＦの面圧が低く、パッド部材１１４の曲率半径Ｒ１が大きいグラフＧ１の条件では、調整可能な温度範囲ΔＴ２（＝Ｔ３−Ｔ２）が狭くなるため、調整可能な光沢度の範囲ΔＫ２（＝Ｋ２−Ｋ１）も狭くなってしまう。
【００９５】
一方、面圧の高いグラフＧ２では、光沢度Ｋ１を得るのに必要な定着温度がグラフＧ１よりも低くなってＴ１となる。このため、調整可能な温度範囲ΔＴ１（＝Ｔ３−Ｔ１）がグラフＧ１よりも広がり、調整可能な光沢度の範囲ΔＫ１（＝Ｋ３−Ｋ１）も広がる。さらに、グラフＧ２の設定条件では、曲率半径Ｒ１が６[ｍｍ]となっているため、記録用紙Ｐの剥離性が良く、定着温度Ｔ４（光沢度Ｋ４相当）まで温度上昇が可能となる。即ち、定着ニップ部ＮＦの面圧が高く、パッド部材１１４の曲率半径Ｒ１が６[ｍｍ]に設定されているグラフＧ２の条件では、定着温度の上限が高くなり下限が下がるため、調整可能な温度範囲がΔＴ１＋ΔＴ３（＝Ｔ４−Ｔ１）に広がり、調整可能な光沢度の範囲がΔＫ１＋ΔＫ３（＝Ｋ４−Ｋ１）に広がることが分かる。
【００９６】
（各定着パラメータの設定）
定着ニップ部ＮＦにおける加熱時間（記録用紙Ｐが通過する時間）、最大の面圧（以後、最大圧力という）、及び定着ニップ幅Ｗ１を６通りの条件で変更したときの、最低定着温度を評価した結果を表１に示す。なお、最低定着温度とは、それよりも低い温度になると定着不良（トナーＴの一部が記録用紙Ｐに定着されなくなる状態）が発生するときの温度である。また、表１における評価結果では、最低定着温度が１６０[℃]以下となるものを○、１６０[℃]を超えるものを×で示している。
【表１】
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【００９７】
表１に示すように、加熱時間が２０[ｍｓｅｃ]以上、最大圧力が２．９×１０５[Ｐａ]以上、定着ニップ幅が１０[ｍｍ]以上において、最低定着温度が１６０[℃]以下となり、トナーＴの記録用紙Ｐへの定着下限が広がることが確認された。
【００９８】
一方、最高定着温度とは、それよりも高い温度になると定着不良（過剰な溶融状態のトナーＴの一部が定着ベルト１１２に残留する状態）が発生するときの温度である。ここで、最高定着温度について、パッド部材１１４の曲率半径Ｒ１を変えて確認したところ、曲率半径Ｒ１が６[ｍｍ]以下で最高定着温度が１８０[℃]となったが、曲率半径Ｒ１が６[ｍｍ]よりも大きくなると、最高定着温度が１７０[℃]以下となることが確認された（後述する図１１参照）。即ち、定着ベルト１１２の設定温度範囲を拡大するには、曲率半径Ｒ１が６[ｍｍ]以下となることが望ましいことが確認された。
【００９９】
図１１には、表１における条件１の設定及び曲率半径Ｒ１が６[ｍｍ]の設定で定着を行ったときの定着温度に対する光沢度のグラフＧ３と、表１における条件６の設定及び曲率半径Ｒ１が７[ｍｍ]の設定で定着を行ったときの定着温度に対する光沢度のグラフＧ４とが示されている。グラフＧ３、Ｇ４から明らかなように、加熱時間が２０[ｍｓｅｃ]以上、最大圧力が２．９×１０５[Ｐａ]以上、定着ニップ幅が１０[ｍｍ]以上の条件１において、定着温度の設定範囲が広く、光沢度の調整範囲を広くとれることが確認された。また、曲率半径Ｒ１が６[ｍｍ]以下の設定が望ましいことか確認された。
【０１００】
以上説明したように、本実施形態では、粒径が４．５[μｍ]以下で粘弾性特性の一例である軟化点が１００[℃]以上１２５[℃]以下のトナーＴと、最大圧力が２．９×１０５[Ｐａ]以上、定着ニップ部ＮＦの幅が１０[ｍｍ]以上、及び定着ニップ部ＮＦにおけるトナーＴの加熱時間が２０[ｍｓｅｃ]以上である定着装置１００と、を組み合わせているので、定着ベルト１１２の温度制御だけで光沢度が広範囲で調整される。即ち、粒径が４．５[μｍ]以下のトナーＴを定着したときの定着ベルト１１２の温度変化に対する定着後トナー像の光沢（光沢度）の調整範囲が狭くなることが抑制される。
【０１０１】
また、本実施形態の定着装置１００では、パッド部材１１４の曲率半径Ｒ１を規定しているので、曲率半径Ｒ１を規定していない構成に比べて、定着ベルト１１２からの記録用紙Ｐの剥離性が高まる。
【０１０２】
さらに、本実施形態の画像形成装置１０では、定着装置１００における定着ベルト１１２の温度を変更するだけでトナー画像の光沢が変更されるので、トナー画像の光沢の制御が簡単に行われる。
【０１０３】
[第２実施形態]
次に、本発明の第２実施形態に係る定着装置及び画像形成装置の一例について説明する。なお、前述した第１実施形態と基本的に同一の部材及び部位には、前記第１実施形態と同一の符号を付与してその説明を省略する。
【０１０４】
[要部構成]
図１２には、第２実施形態に係る定着装置１６０が示されている。定着装置１６０は、第１実施形態の画像形成装置１０（図１参照）において、定着装置１００（図１参照）に換えて設けられている。
【０１０５】
また、定着装置１６０は、後述する定着回転体の一例としての定着ベルト１６４を備える定着ベルトモジュール１６２と、定着ベルトモジュール１６２に押し付けられるように配置された加圧手段の一例としての加圧ロール１６６と、を有して構成されている。定着ベルト１６４と加圧ロール１６６との間には、定着ベルト１６４と加圧ロール１６６とが接触する接触部の一例としての定着ニップ部ＮＢが形成されている。この定着ニップ部ＮＢを記録用紙Ｐが通過する際に、加圧ロール１６６及び定着ベルト１６４によって記録用紙Ｐが加圧及び加熱されることで、記録用紙Ｐにトナー画像（トナーＴ）が定着されるようになっている。
【０１０６】
定着ベルトモジュール１６２は、周回して記録用紙Ｐを搬送しながらトナー画像を加熱して、当該トナー画像を記録用紙Ｐに定着する無端状の定着ベルト１６４と、定着ベルト１６４の内側で定着ニップ部ＮＢに対応する位置において、加圧ロール１６６の加圧力を受けて定着ベルト１６４を支持する支持部材１７０と、定着ベルト１６４の内側における定着ニップ部ＮＢとは反対側に配置され定着ベルト１６４が巻き掛けられた内部加熱ロール１７２と、を有している。
【０１０７】
定着ベルト１６４は、図示を省略するが、一例として、ポリイミド製の基材上にシリコーンゴムからなる弾性層が形成され、さらに弾性層上にフッ素樹脂系の離型層が形成された構成となっている。
【０１０８】
支持部材１７０は、回転部材の一例としての定着ロール１６８と、剥離部材の一例としての剥離パッド１８２とを有している。なお、定着ベルト１６４と剥離パッド１８２との間には、摺動シート１１８（図１３参照）が設けられているが、図１２では図示を省略している。
【０１０９】
定着ロール１６８は、記録用紙Ｐの搬送方向の上流側に配置されると共に定着ベルト１６４が巻き掛けられ、モータ（図示省略）の回転力で定着ベルト１６４と軸方向を揃えて回転するようになっている。そして、定着ニップ部ＮＢの下流側には、定着ベルト１６４が巻き掛けられる支持ロール１８４が設けられている。
【０１１０】
剥離パッド１８２は、定着ロール１６８に対して記録用紙Ｐの搬送方向の下流側に配置され、定着ベルト１６４を変形させて記録用紙Ｐを定着ベルト１６４から剥離するように設けられている。また、剥離パッド１８２は、金属製、樹脂製のいずれであってもよいが、本実施形態では一例として、定着ロール１６８と対応する軸方向長さを有するブロック状の部材であり、金属製である。なお、樹脂製の一例として、液晶ポリマーのような高硬度の合成樹脂を用いてもよい。
【０１１１】
剥離パッド１８２の断面形状は、定着ロール１６８に面する湾曲した内側面１８２Ａと、定着ベルト１６４を加圧ロール１６６に向けて押圧する押圧面１８２Ｂと、押圧面１８２Ｂに対して決められた角度を有して定着ベルト１６４を屈曲させる外側面１８２Ｃとを備えて構成されている。詳細には、押圧面１８２Ｂと外側面１８２Ｃから構成される角部Ｕは、加圧ロール１６６によって角部Ｕに押し付けられた定着ベルト１６４を屈曲させる。そして、角部Ｕを記録用紙Ｐの先端が通過する際に、記録用紙Ｐの先端を定着ベルト１６４から剥離させる。
【０１１２】
ここで、図１３に示すように、剥離パッド１８２は、記録用紙Ｐの搬送方向における下流側で且つ定着ベルト１６４が巻き掛けられる部位（定着ベルト１６４と接触する部位）の曲率半径Ｒ３が、６[ｍｍ]以下で設定され、一例として６[ｍｍ]となっている。なお、曲率半径Ｒ３の寸法公差は±５００[μｍ]としている。そして、定着ニップ部ＮＢの下流側端部における定着ベルト１６４の曲率半径Ｒ４が、一例として７[ｍｍ]以下となっている。曲率半径Ｒ４の寸法公差は±５００[μｍ]としている。なお、摺動シート１１８の厚みが１００[μｍ]以上３００[μｍ]以下、定着ベルト１１２の厚みが４００[μｍ]以上４５０[μｍ]以下となっている。
【０１１３】
図１２に示すように、加圧ロール１６６は、一例としてアルミニウム製の円柱状のロール本体１６６Ａの外周に、シリコーンゴム製の弾性体層１６６Ｂが被覆されて構成されている。図示は省略するが、弾性体層１６６Ｂの外周には、その外周面に膜厚１００μｍのフッ素系樹脂などより成る剥離層が形成されている。そして、加圧ロール１６６は、定着ロール１６８が駆動されることにより従動回転するようになっている。
【０１１４】
また、定着装置１６０は、定着ベルト１６４の外周側に配置されてその周回経路を規定する外部加熱ロール１７４と、内部加熱ロール１７２から定着ロール１６８までの定着ベルト１６４の内周面に巻き掛けられている支持ロール１７６と、を備えている。なお、本実施形態においては、定着ベルト１６４の内側には、定着ベルト１６４を挟んで外部加熱ロール１７４に対して対向配置された対向ロール１７７が設けられている。
【０１１５】
内部加熱ロール１７２は、定着ベルト１６４の蛇行調整を行うステアリングロールを兼ねている。また、定着ロール１６８、内部加熱ロール１７２、及び外部加熱ロール１７４の内側には、加熱手段の一例としての複数のハロゲンランプ１７８Ａ、１７８Ｂ、１７８Ｃが設けられている。そして、定着ロール１６８と内部加熱ロール１７２とが定着ベルト１６４の内周面１６４Ｂに接触して定着ベルト１６４を内側から加熱し、外部加熱ロール１７４が定着ベルト１６４の外周面１６４Ａに接触して定着ベルト１６４を外側から加熱する構成となっている。
【０１１６】
ここで、定着装置１６０では、定着ニップ部ＮＢにおける最大圧力が２．９×１０５[Ｐａ]以上に設定されており、本実施形態では一例として、最大圧力が３．０×１０５[Ｐａ]に設定されている。なお、最大圧力は、ニッタ株式会社製  タクタイルセンサシステムを用いて測定した。
【０１１７】
また、定着装置１６０では、記録用紙Ｐの移動方向における定着ニップ部ＮＢの幅Ｗ２が１０[ｍｍ]以上に設定されており、本実施形態では一例として、幅Ｗ２が１０[ｍｍ]に設定されている。さらに、定着装置１６０では、定着ニップ部ＮＢにおけるトナーＴの加熱時間が２０[ｍｓｅｃ]以上に設定されており、本実施形態では一例として、加熱時間が２０[ｍｓｅｃ]に設定されている。
【０１１８】
[作用]
次に、第２実施形態の作用について説明する。
【０１１９】
（定着装置の基本動作）
図１２に示すように、転写ニップＮＴ（図１参照）でトナー画像が転写された記録用紙Ｐは、中間搬送部５８（図１参照）によって定着ニップ部ＮＢに導入される。
【０１２０】
定着ロール１６８は、モータなどの駆動源（図示省略）からの駆動力を受けて回転している。また、定着ベルト１６４は、定着ロール１６８が回転するのに伴い従動して、矢印Ｃ方向に周回している。更に、加圧ロール１６６も、定着ベルト１６４の回転に従動して矢印Ｅ方向に回転する。
【０１２１】
続いて、定着ニップ部ＮＢに導入された記録用紙Ｐは、回転している定着ベルト１６４及び加圧ロール１６６により下流方向に搬送されて行く。そして、記録用紙Ｐは、定着ニップ部ＮＢにおいて、定着ベルト１６４及び加圧ロール１６６から加圧及び加熱作用を受ける。この結果、記録用紙Ｐに対しトナー画像の定着がなされる。なお、記録用紙Ｐへの加熱は、定着ロール１６８、内部加熱ロール１７２、及び外部加熱ロール１７４によって加熱される定着ベルト１６４により行われる。
【０１２２】
続いて、定着ニップ部ＮＢを通過した定着ベルト１６４は、剥離パッド１８２の押圧面１８２Ｂと外側面１８２Ｃから構成される角部Ｕに押し付けられ屈曲する。そして、角部Ｕを記録用紙Ｐの先端が通過する際に、記録用紙Ｐのいわゆる「コシ」によって定着ベルト１６４から剥離する。
【０１２３】
（各定着パラメータの設定）
定着ニップ部ＮＢにおける加熱時間（記録用紙Ｐが通過する時間）、最大の面圧（以後、最大圧力という）、及び定着ニップ幅Ｗ２を６通りの条件で変更したときの、最低定着温度を評価した結果を表２に示す。なお、最低定着温度及び最高定着温度については、既述の通りである。また、表２における評価結果では、最低定着温度が１６０[℃]以下となるものを○、１６０[℃]を超えるものを×で示している。
【表２】
2014048653.tif 000004
【０１２４】
表２に示すように、加熱時間が２０[ｍｓｅｃ]以上、最大圧力が２．９×１０５[Ｐａ]以上、定着ニップ幅が１０[ｍｍ]以上において、最低定着温度が１６０[℃]以下となり、トナーＴの記録用紙Ｐへの定着下限が広がることが確認された。
【０１２５】
一方、最高定着温度について、剥離パッド１８２の曲率半径Ｒ３を変えて確認したところ、曲率半径Ｒ３が６[ｍｍ]以下で最高定着温度が１８０[℃]となったが、曲率半径Ｒ３が６[ｍｍ]よりも大きくなると、最高定着温度が１７０[℃]以下となることが確認された。即ち、定着ベルト１１２の設定温度範囲を拡大するには、曲率半径Ｒ３が６[ｍｍ]以下となることが望ましいことが確認された。
【０１２６】
以上説明したように、本実施形態では、粒径が４．５[μｍ]以下で粘弾性特性の一例である軟化点が１００[℃]以上１２５[℃]以下のトナーＴと、最大圧力が２．９×１０５[Ｐａ]以上、定着ニップ部ＮＢの幅が１０[ｍｍ]以上、及び定着ニップ部ＮＢにおけるトナーＴの加熱時間が２０[ｍｓｅｃ]以上である定着装置１６０と、を組み合わせているので、定着ベルト１６４の温度制御だけで、光沢度の制御可能範囲が広がる。即ち、粒径が４．５[μｍ]以下のトナーＴを定着したときの定着ベルト１６４の温度変化に対する定着後トナー像の光沢（光沢度）の調整範囲が狭くなることが抑制される。
【０１２７】
また、本実施形態の定着装置１６０では、剥離パッド１８２の曲率半径Ｒ３を規定しているので、曲率半径Ｒ３を規定していない構成に比べて、定着ベルト１６４からの記録用紙Ｐの剥離性が高まる。
【０１２８】
さらに、本実施形態の画像形成装置１０では、定着装置１６０における定着ベルト１６４の温度を変更するだけでトナー画像の光沢が変更されるので、トナー画像の光沢の制御が簡単に行われる。
【０１２９】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されない。
【０１３０】
トナーＴは、粒径が４．５[μｍ]以下であればよく、粒径が３．８[μｍ]のものに限定されない。
【０１３１】
定着装置１００、１６０において、外部ロール１０４、外部加熱ロール１７４が設けられていなくてもよい。また、定着装置１００、１６０において、摺動シート１１８が設けられていない構成であってもよい。
【０１３２】
加圧手段は、加圧ロール１０６、１６６のように回転するものに限らず、固定されたパッド部材であってもよい。
【符号の説明】
【０１３３】
１０  画像形成装置
１２  画像形成部
２１  感光体（像保持部材の一例）
１００  定着装置
１０５  ハロゲンランプ（加熱手段の一例）
１０６  加圧ロール（加圧手段の一例）
１０８  ハロゲンランプ（加熱手段の一例）
１１２  定着ベルト（定着回転体の一例）
１１４  パッド部材（支持部材の一例）
１２２  ハロゲンランプ（加熱手段の一例）
１６０  定着装置
１６４  定着ベルト（定着回転体の一例）
１６６  加圧ロール（加圧手段の一例）
１７０  支持部材
１７８Ａ  ハロゲンランプ（加熱手段の一例）
１７８Ｂ  ハロゲンランプ（加熱手段の一例）
１７８Ｃ  ハロゲンランプ（加熱手段の一例）
ＮＢ  定着ニップ部（接触部の一例）
ＮＦ  定着ニップ部（接触部の一例）
【図１】
2014048653.tif 000005
【図２】
2014048653.tif 000006
【図３】
2014048653.tif 000007
【図４】
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【図５】
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【図６】
2014048653.tif 000010
【図７】
2014048653.tif 000011
【図８】
2014048653.tif 000012
【図９】
2014048653.tif 000013
【図１０】
2014048653.tif 000014
【図１１】
2014048653.tif 000015
【図１２】
2014048653.tif 000016
【図１３】
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