(57)【要約】【課題】エネルギー効率を向上させて、適切にトナー像を定着させる。【解決手段】トナーにより用紙Ｐに形成されたトナー像Ｄを定着させる定着装置１００であって、前記トナー像Ｄが形成された側から、前記トナー像Ｄを加熱する第１加熱部１２０と、前記第１加熱部１２０による加熱後、前記トナー像Ｄが形成された側から、前記トナー像を冷却する冷却部１３０と、前記冷却部１３０による冷却後、前記トナー像Ｄが形成された側から、前記トナー像Ｄを加熱する第２加熱部１４０とを備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーにより用紙に形成されたトナー像を定着させる定着装置であって、
前記トナー像が形成された側から、前記トナー像を加熱する第１加熱部と、
前記第１加熱部による加熱後、前記トナー像が形成された側から、前記トナー像を冷却する冷却部と、
前記冷却部による冷却後、前記トナー像が形成された側から、前記トナー像を加熱する第２加熱部とを備える定着装置。
【請求項２】
前記第１加熱部は、前記用紙および前記トナー像に対して非接触で設けられている、請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記第１加熱部は、熱風を出力せずに前記トナー像を加熱する熱源である、請求項２記載の定着装置。
【請求項４】
前記第２加熱部は、前記トナー像に対して接触するように設けられている、請求項１〜請求項３いずれかに記載の定着装置。
【請求項５】
前記第２加熱部は、
前記トナー像を圧接するローラと、
前記ローラを加熱するローラ加熱部とを含む、請求項４記載の定着装置。
【請求項６】
前記冷却部は、前記第１加熱部により加熱された前記トナー像に対して送風する、請求項１〜請求項５いずれかに記載の定着装置。
【請求項７】
前記第１加熱部により加熱され、かつ前記冷却部により冷却される前の前記トナー像の温度は、前記トナーの貯蔵弾性率が１×１０６となる温度よりも低い、請求項１〜請求項６いずれかに記載の定着装置。
【請求項８】
前記冷却部により冷却され、かつ前記第２加熱部により加熱される前の前記トナー像の表面の温度は、前記冷却部により冷却され、かつ前記第２加熱部により加熱される前の前記用紙の裏面の温度よりも低い、請求項１〜請求項７いずれかに記載の定着装置。
【請求項９】
前記第２加熱部により加熱される前の前記トナー像の表面の温度と、前記第２加熱部により加熱された後の前記トナー像の表面の温度との差は、７０度以下である、請求項１〜請求項８いずれかに記載の定着装置。
【請求項１０】
請求項１〜９いずれかに記載の定着装置を含む画像形成装置において、
第１モードと、定着された前記トナー像の光沢度が該第１モードよりも低い第２モードとのうちいずれかを設定する設定部を備え、
前記定着装置は、前記第２モードが設定されたときには、前記第１加熱部の処理、前記冷却部の処理、および前記第２加熱部の処理を実行する、画像形成装置。
【請求項１１】
前記定着装置は、前記第１モードが設定されたときには、前記第１加熱部の処理、および前記冷却部の処理を実行せずに、前記第２加熱部の処理を実行し、
前記第１モードが設定されたときの前記第２加熱部の加熱温度は、前記第２モードが設定されたときの前記第２加熱部の加熱温度よりも高い、請求項１０記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記設定部は、前記用紙の種類に応じて、前記第１モードおよび前記第２モードのうちのいずれかを設定する、請求項１０または請求項１１記載の画像形成装置。
【請求項１３】
トナーにより用紙に形成されたトナー像を定着させる定着方法であって、
前記トナー像が形成された側から、前記トナー像を加熱する第１加熱ステップと、
前記第１加熱ステップ後、前記トナー像が形成された側から、前記トナー像を冷却する冷却ステップと、
前記冷却ステップ後、前記トナー像が形成された側から、前記トナー像を加熱する第２加熱ステップとを備える定着方法。
【請求項１４】
トナーにより用紙に形成されたトナー像を定着させる定着装置に、
前記トナー像が形成された側から、前記トナー像を加熱する第１加熱手順と、
前記第１加熱手順による加熱後、前記トナー像が形成された側から、前記トナー像を冷却する冷却手順と、
前記冷却手順による冷却後、前記トナー像が形成された側から、前記トナー像を加熱する第２加熱手順とを実行させるための定着プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、トナーにより用紙に形成されたトナー像を定着させる定着装置、画像形成装置、定着方法、および定着プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、トナーにより用紙に形成されたトナー像を定着させる定着装置があった。たとえば、特許文献１記載の定着装置は、ニップ部より上流側に予備加熱手段を設ける。該該予備加熱手段は、表面にトナー像を担持した用紙を裏面側から加熱する。これによりトナー温度が高められることから、ニップ部内でのトナー温度勾配が緩くなってトナー粘性が低く抑えられ、用紙の巻き付きが防止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５-２５８２０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１記載の定着装置においては、予備加熱手段は、用紙の裏面側から加熱していた。したがって、用紙全体を暖める必要があることから、エネルギー効率が悪かった。
【０００５】
本開示は、エネルギー効率を向上させて、適切にトナー像を定着させる定着装置、画像形成装置、定着方法、および定着プログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示のある局面に従うと、トナーにより用紙に形成されたトナー像を定着させる定着装置であって、トナー像が形成された側から、トナー像を加熱する第１加熱部と、第１加熱部による加熱後、トナー像が形成された側から、トナー像を冷却する冷却部と、冷却部による冷却後、トナー像が形成された側から、トナー像を加熱する第２加熱部とを備える定着装置が提供される。
【０００７】
好ましくは、第１加熱部は、用紙およびトナー像に対して非接触で設けられている。
好ましくは、第１加熱部は、熱源である。
【０００８】
好ましくは、第２加熱部は、トナー像に対して接触するように設けられている。
好ましくは、第２加熱部は、トナー像を圧接するローラと、ローラを加熱するローラ加熱部とを含む。
【０００９】
好ましくは、前記冷却部は、前記第１加熱部により加熱された前記トナー像に対して送風する。
【００１０】
好ましくは、前記第１加熱部により加熱され、かつ前記冷却部により冷却される前の前記トナー像の温度は、前記トナーの貯蔵弾性率が１×１０６となる温度よりも低い。
【００１１】
好ましくは、前記冷却部により冷却され、かつ前記第２加熱部により加熱される前の前記トナー像の表面の温度は、冷却部により冷却され、かつ第２加熱部により加熱される前の用紙の裏面の温度よりも低い。
【００１２】
好ましくは、第２加熱部により加熱された後のトナー像の表面の温度と、第２加熱部により加熱された後の用紙の裏面の温度との差は、７０度以下である。
【００１３】
本開示の他の局面に従うと、前述の定着装置を含む画像形成装置において、第１モードと、定着されたトナー像の光沢度が該第１モードよりも低い第２モードとのうちいずれかを設定する設定部を備え、定着装置は、第２モードが設定されたときには、第１加熱部の処理、冷却部の処理、および第２加熱部の処理を実行する、画像形成装置が提供される。
【００１４】
好ましくは、定着装置は、第１モードが設定されたときには、第１加熱部の処理、および冷却部の処理を実行せずに、第２加熱部の処理を実行し、第１モードが設定されたときの第２加熱部の加熱温度は、第２モードが設定されたときの第２加熱部の加熱温度よりも高い。
【００１５】
好ましくは、設定部は、用紙の種類に応じて、第１モードおよび第２モードのうちのいずれかを設定する。
【００１６】
本開示の他の局面に従うと、トナーにより用紙に形成されたトナー像を定着させる定着方法であって、トナー像が形成された側から、トナー像を加熱する第１加熱ステップと、第１加熱ステップ後、トナー像が形成された側から、トナー像を冷却する冷却ステップと、冷却ステップ後、トナー像が形成された側から、トナー像を加熱する第２加熱ステップとを備える定着方法が提供される。
【００１７】
本開示の他の局面に従うと、トナーにより用紙に形成されたトナー像を定着させる定着装置に、トナー像が形成された側から、トナー像を加熱する第１加熱手順と、第１加熱手順による加熱後、トナー像が形成された側から、トナー像を冷却する冷却手順と、冷却手順による冷却後、トナー像が形成された側から、トナー像を加熱する第２加熱手順とを実行させるための定着プログラムが提供される。
【発明の効果】
【００１８】
本開示によれば、エネルギー効率を向上させて、適切にトナー像を定着させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】画像形成装置の構成例を説明するための図である。
【図２】画像形成装置のハードウェア構成を説明するための図である。
【図３】トナー上面温度などを説明するための図である。
【図４】種々の状況において、温度変化を説明するための図である。
【図５】定着装置の構成例を示す図である。
【図６】定着方法を説明するための図である。
【図７】実験結果を説明するための図である。
【図８】変形例の画像形成装置の構成例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明に基づいた実施の形態における定着装置および画像形成装置について、以下、図を参照しながら説明する。以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。また、各実施の形態における構成を適宜組み合わせて用いることは当初から予定されていることである。
【００２１】
（画像形成装置１５０１の概略構成）
図１を参照して、実施の形態における画像形成装置１５０１の概略構成について説明する。図１は、画像形成装置１５０１の全体構成を示す図である。実施の形態における画像形成装置１５０１は、その内部の略中央部にベルト部材として中間転写ベルト１５０２を備えている。
【００２２】
中間転写ベルト１５０２の下部水平部の下には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色にそれぞれ対応する４つの作像ユニット１５０６Ｙ，１５０６Ｍ，１５０６Ｃ，１５０６Ｋが中間転写ベルト１５０２に沿って並んで配置されている。
【００２３】
作像ユニット１５０６Ｙ，１５０６Ｍ，１５０６Ｃ，１５０６Ｋは、感光体ドラム１５０７Ｙ，１５０７Ｍ，１５０７Ｃ，１５０７Ｋをそれぞれ有している。各感光体ドラム１５０７Ｙ，１５０７Ｍ，１５０７Ｃ，１５０７Ｋの周囲には、その回転方向に沿って順に、帯電器１５０８と、プリントヘッド部１５０９と、現像器１５１０と、中間転写ベルト１５０２を挟んで各感光体ドラム１５０７Ｙ，１５０７Ｍ，１５０７Ｃ，１５０７Ｋと対向する１次転写ローラ１５１１Ｙ，１５１１Ｍ，１５１１Ｃ，１５１１Ｋがそれぞれ配置されている。
【００２４】
中間転写ベルト１５０２の中間転写ベルト駆動ローラ１５０５で支持された部分には、２次転写ローラ１５０３が圧接されており、２次転写ローラ１５０３と中間転写ベルト１５０２とのニップ部が、２次転写領域１５３０になっている。２次転写領域１５３０の後流側の搬送路１５４１の下流位置には、定着装置１００が配置されている。
【００２５】
画像形成装置１５０１の下部には、給紙カセット１５１７が着脱可能に配置されている。給紙カセット１５１７の内部に積載収容された用紙Ｐは、給紙ローラ１５１８の回転によって最上部のものから１枚ずつ搬送路１５４０に送り出されることになる。中間転写ベルト１５０２の最下流側の作像ユニット１５０６Ｋと２次転写領域１５３０との間には、レジストセンサを兼用する画像濃度（ＡＩＤＣ）センサ１５１９が設置されている。
【００２６】
（画像形成装置１５０１の概略動作）
次に、以上の構成からなる画像形成装置１５０１の概略動作について説明する。外部装置（例えばパソコン）から画像形成装置１５０１の画像信号処理部（図示せず）に画像信号が入力される。画像信号が入力された画像信号処理部では、この画像信号をイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックに色変換したデジタル画像信号を作成する。各作像ユニット１５０６Ｙ，１５０６Ｍ，１５０６Ｃ，１５０６Ｋのプリントヘッド部１５０９は、それぞれデジタル画像信号に基づいて発光し、各感光体ドラム１５０７Ｙ，１５０７Ｍ，１５０７Ｃ，１５０７Ｋに対して露光を行なう。
【００２７】
各感光体ドラム１５０７Ｙ，１５０７Ｍ，１５０７Ｃ，１５０７Ｋの上に形成された静電潜像は、各現像器１５１０によりそれぞれ現像されて各色のトナー画像となる。各色のトナー画像は、各１次転写ローラ１５１１Ｙ，１５１１Ｍ，１５１１Ｃ，１５１１Ｋの作用により、矢印Ａ方向に移動する中間転写ベルト１５０２上に順次重ね合わされて１次転写される。
【００２８】
中間転写ベルト１５０２上に形成されたトナー画像は、中間転写ベルト１５０２の移動にしたがって２次転写領域１５３０に達する。この２次転写領域１５３０において、重ね合わされた各色トナー画像は、２次転写ローラ１５０３の作用により、用紙Ｐに一括して２次転写される。
【００２９】
用紙Ｐに２次転写されたトナー画像は、定着装置１００に達する。この定着装置１００において、トナー像は、用紙Ｐに定着される。なお、図１では、静電潜像担持体上（図示せず）に形成された静電潜像をトナーにより現像することによって形成されるトナー像を中間転写ベルト１５０２に転写する工程と、中間転写ベルト１５０２上に転写されたトナー像を用紙（画像支持体）に転写する工程とを含む画像形成装置に対して、定着装置１００を適用する例を説明する。しかしながら、他の画像形成装置に対して、該定着装置１００を適用するようにしてもよい。他の画像形成装置は、たとえば、静電潜像担持体上に形成された静電潜像をトナーにより現像することによって形成されるトナー像を用紙（画像支持体）に直接転写する画像形成装置としてもよい。
【００３０】
図２は、画像形成装置１５０１のハードウェア構成を示した図である。図２を参照して、画像形成装置１５０１は、プログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１と、データを不揮発的に格納するＲＯＭ（Read Only Memory）３０２と、データを揮発的に格納するＲＡＭ（Random Access Memory）３０３と、フラッシュメモリ３０４と、タッチスクリーン３０５と、スピーカ３０６とを備える。
【００３１】
タッチスクリーン３０５は、表示装置としてのディスプレイ３０５１と、入力装置としてのタッチパネル３０５２とにより構成される。具体的には、タッチスクリーン３０５は、ディスプレイ３０５１（たとえば液晶ディスプレイ）上にタッチパネル３０５２を位置決めした上で固定することにより実現される。なお、タッチスクリーンは、タッチパネルディスプレイ、タッチパネル付きディスプレイ、あるいはタッチパネルモニタとも称される。なお、タッチスクリーン３０５においては、タッチ位置の検出方法として、たとえば抵抗膜方式または静電容量方式を用いることができる。
【００３２】
フラッシュメモリ３０４は、不揮発性の半導体メモリである。フラッシュメモリ３０４は、ＣＰＵ３０１が実行するオペレーティングシステムおよび各種のプログラム、各種のコンテンツおよびデータを格納している。また、フラッシュメモリ３０４は、画像形成装置１５０１が生成したデータ、画像形成装置１５０１の外部装置から取得したデータ等の各種データを揮発的に格納する。
【００３３】
スピーカ３０６は、ＣＰＵ３０１からの指令に応じて音を発生させる。ＣＰＵ３０１は、タッチパネル３０５２からの出力に基づいて入力位置を特定し、当該特定した入力位置に基づいた画面表示を行なう。
【００３４】
画像形成装置１５０１（定着装置１００）における処理は、各ハードウェアおよびＣＰＵ３０１により実行されるソフトウェアによって実現される。このようなソフトウェアは、フラッシュメモリ３０４に予め記憶されている場合がある。同図に示される画像形成装置１５０１を構成する各構成要素は、一般的なものである。したがって、本発明の本質的な部分は、フラッシュメモリ３０４、メモリカードその他の記憶媒体に格納されたソフトウェア、あるいはネットワークを介してダウンロード可能なソフトウェアであるともいえる。なお、画像形成装置１５０１の各ハードウェアの動作は周知であるので、詳細な説明は繰り返さない。
【００３５】
なお、記録媒体としては、ＤＶＤ-ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＦＤ（Flexible Disk）、ハードディスクに限られず、磁気テープ、カセットテープ、光ディスク（ＭＯ（Magnetic OptiＤａl Disc）／ＭＤ（Mini Disc）／ＤＶＤ（Digital Versatile Disc））、光カード、マスクＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ（ElectroniＤａlly Programmable Read-Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（ElectroniＤａlly Erasable Programmable Read-Only Memory）、フラッシュＲＯＭなどの半導体メモリ等の固定的にプログラムを担持する媒体でもよい。また、記録媒体は、当該プログラム等をコンピュータが読取可能な一時的でない媒体である。
【００３６】
ここでいうプログラムとは、ＣＰＵにより直接実行可能なプログラムだけでなく、ソースプログラム形式のプログラム、圧縮処理されたプログラム、暗号化されたプログラム等を含む。
【００３７】
［本実施形態の思想］
図３は、本明細書で用いられる用語を説明するための図である。図３は、２次転写ローラ１５０３により、トナーＤが用紙Ｐに形成された（２次転写領域１５３０で転写された）状態を示した図である。なお、トナーＤは、トナー像Ｄという場合もあり、トナー画像Ｄという場合もある。
【００３８】
また、図３では、トナーＤが用紙Ｐに形成された状態を分かり易くするために、トナーＤが両面を有しているように記載されている。図３に示すように、トナーＤの両面うち、用紙Ｐと接している側の面を「トナー裏面Ｄｂ」といい、もう一方の面を「トナー表面Ｄａ」という。また、用紙Ｐの両面のうち、トナーが形成されている方の面を「用紙表面Ｐａ」といい、トナーが形成されていない方の面を「用紙裏面Ｐｂ」という。
【００３９】
本実施形態では、トナー表面Ｄａの温度と、トナー裏面Ｄｂの温度との差である「トナー上下温度差」が小さくなるような定着装置１００での加熱方法を提案する。このような加熱方法では、トナーＤと用紙Ｐとの定着強度と、トナー像Ｄの光沢度とのバランスがとれるように、該トナーＤを用紙Ｐに定着させることができる。本実施形態では、特に、「トナー上下温度差」を小さくすると、トナー像Ｄの光沢度を低減する。トナー像Ｄの光沢度を低減させることにより、用紙Ｐの本来の風合いを出したり、定着されたトナー像Ｄをユーザなどに見易くさせることができる。
【００４０】
なお、以下の説明では、トナー上下温度差を算出するためには、トナー裏面Ｄｂの温度が必要であるが、画像形成装置１５０１の設計者等は、該トナー裏面Ｄｂの温度を測定することは困難である。一方、用紙裏面Ｐｂの温度については容易に測定することはできる。
【００４１】
ここで、トナー表面Ｄａの温度＞トナー裏面Ｄｂの温度となる場合には、一般的に、トナー表面Ｄａの温度＞トナー裏面Ｄｂの温度＞用紙裏面Ｐｂの温度となる。また、トナー表面Ｄａの温度＜トナー裏面Ｄｂの温度となる場合には、一般的に、トナー表面Ｄａの温度＜トナー裏面Ｄｂの温度＜用紙裏面Ｐｂの温度となる。したがって、「トナー上下温度差」については、「トナー表面Ｄａの温度と用紙裏面Ｐｂの温度との温度差」としても特段の支障はない。よって、以下の説明では、「トナー裏面Ｄｂの温度」を「用紙裏面Ｐｂの温度」としている場合もある。
【００４２】
出願人は、定着装置１００がどのような構成であれば、トナー上下温度差を小さくすることができるのかを検討した。トナー上下温度差を小さくするためには、（ｉ）昇温速度を遅くする（以下、第１の法則という。）、（ｉｉ）トナー表面Ｄａの温度がトナー裏面Ｄｂの温度よりも高くなりすぎないようにする（以下、第２の法則という。）ことが必要であることが、出願人の度重なる実験によって判明した。
【００４３】
図４は、該検討結果を説明するための図である。図４（Ａ）〜図４（Ｃ）において、縦線は温度を示し、横線は時間を示す。また、図４（Ａ）〜図４（Ｃ）において、実線は、トナー表面Ｄａの温度を示し、破線は、トナー裏面Ｄｂの温度（実際は、用紙裏面Ｐｂの温度）を示している。
【００４４】
図４（Ａ）は、第１加熱処理と、該第１加熱の後での冷却処理と、該冷却処理後の第２加熱とを、トナー像Ｄに対して実行した場合を示したものである。これらの処理が実行された場合には、トナー上下温度差は、ΔＴａとなる。
【００４５】
図４（Ｂ）は、第１加熱処理と、冷却処理とのいずれも行わずに、第２加熱処理のみ（１回の加熱処理のみ）をトナー像Ｄに対して実行した場合を示したものである。この処理が実行された場合には、トナー上下温度差は、ΔＴｂとなる。また、ΔＴａ＜ΔＴｂとなる。図４（Ｂ）に示すように、トナー像Ｄを適切に用紙Ｐに定着させるためには、第２加熱処理のみ（１回の加熱処理のみ）では、該第２加熱処理で急激に昇温させる必要がある（昇温速度を速める必要がある）。その結果、トナー上下温度差は大きくなる。
【００４６】
図４（Ｃ）は、冷却処理を行わずに、第１加熱処理と、第２加熱処理とをトナーＤに対して実行した場合を示したものである。たとえば、第２加熱処理においてゆっくり加熱すると、ある程度、上下温度差が小さくなる。しかしながら、第２加熱処理を実行する時間には制約があることから、冷却処理を行わずに、第１加熱処理および第２加熱処理でのトナー上下温度差ΔＴｃは、トナー上下温度差ΔＴａほど小さくできない。
【００４７】
図４（Ａ）〜図４（Ｃ）に示すように、定着装置１００が、第１加熱処理と、該第１加熱の後での冷却処理と、該冷却処理後の第２加熱とを、トナーＤに対して実行した場合が最もトナー上下温度差を小さくすることができる。定着装置１００は、第１加熱処理でトナー表面Ｄａの温度を一旦上げた後に、冷却処理でトナー表面Ｄａの温度を下げると、トナー上下温度差を小さくすることができる。また、トナー表面Ｄａの温度は、冷却後であっても第１加熱処理前の温度よりも高い。したがって、定着装置１００は、第２加熱処理の昇温速度を遅くしても、トナーＤを用紙Ｐに適切に定着させることができる。また、定着装置１００は、第２加熱処理の昇温速度を小さくすることで、トナー上下温度差を小さくすることができる。
【００４８】
つまり、第１加熱処理と、該第１加熱処理後の冷却処理により、第１加熱処理前よりも用紙Ｐの温度を上げることができ、その結果、トナー上下温度差が小さくなる状態に達することができる。その後の第２加熱処理の負荷を減らすことで、第２加熱処理の加熱温度（昇温速度）を下げることができる。その結果、本実施形態の定着装置１００は、トナー上下温度差を小さくすることができる。
【００４９】
［定着装置１００について］
図５は、定着装置１００の構成例を説明するための図である。図５を用いて、定着装置１００の構成例を説明する。図５に示すように、本実施形態の定着装置１００は、第１加熱部１２０と、冷却部１３０と、第２加熱部１４０とを有する。
【００５０】
＜第１加熱部１２０＞
まず、第１加熱部１２０について説明する。第１加熱部１２０は、用紙Ｐの表面側および裏面側のうち、表面側（つまり、トナー像Ｄが形成された面側）から、該トナー像Ｄを加熱する。換言すれば、第１加熱部１２０は、トナー像Ｄの表面を加熱するものである。また、第１加熱部１２０は、用紙Ｐおよびトナー像Ｄに対して非接触で設けられている。このように、非接触で加熱することを「非接触加熱」という。第１加熱部１２０は、複数個のハロゲンヒータと、該ハロゲンヒータ１２２を覆う断熱材１２４とを含む。このように、第１加熱部１２０は、熱風を出力せずにトナー像Ｄを加熱する熱源である。
【００５１】
本実施形態では、ハロゲンヒータ１２２の個数は、３であるとする。また、ハロゲンヒータと用紙Ｐとの距離は、１０〜５０ｍｍであることが好ましい。また、断熱材の横方向（用紙の搬送方向β）の長さは１００〜１０００ｍｍであることが好ましい。また、各ハロゲンヒータ１２２の温度は、１２０度〜２２０度であることが好ましい。
【００５２】
次に、第１加熱部１２０が非接触加熱であることが好ましい例について説明する。仮に、第１加熱部１２０が、接触加熱である場合、たとえば、トナーＤに対してローラを圧接することにより加熱する部材である場合には、オフセット（低温オフセットまたは高温オフセット）を起こしやすい。低温オフセットとは、熱量不足でトナーの溶融が不十分である場合に、トナーと用紙の付着力が生じにくくなることから、該ローラにトナーが付着することである。高温オフセットとは、加熱によりトナーの粘度が低くなりすぎた場合に、トナーの凝集力が低下することにより、トナー層が分断して該ローラに付着することである。
【００５３】
また、第１加熱部１２０の加熱が接触加熱である場合には、第１加熱部１２０後であり、冷却部１３０による冷却前のトナーＤの温度Ｔ１（図５参照）が、上がり過ぎてしまう虞がある。仮に、温度Ｔ１が上がり過ぎてしまうと、トナーＤは溶解してしまい、その結果、第２の法則で説明したように、トナー上下温度差が大きくなることから、トナーＤの光沢が出過ぎてしまう可能性がある。そのため、温度Ｔ１を上げ過ぎないようにすることが好ましい。
【００５４】
また、第１加熱部１２０の加熱が接触加熱である場合には、トナー像Ｄの昇温速度が速くなる。そうすると、第１の法則で説明したように、トナー上下温度差が大きくなることから、トナーＤの光沢が出過ぎてしまう可能性がある。トナー像Ｄの昇温速度を遅くするため、第１加熱部１２０は、非接触加熱であることが好ましい。
【００５５】
また、本実施形態では、トナーＤが溶解したか否かについては、トナーＤの貯蔵弾性率を用いて判断する。本実施形態では、トナーＤの貯蔵弾性率Ｇが所定値以下であれば、該トナーＤは溶解しており、トナーＤの貯蔵弾性率Ｇが所定値以上であれば、該トナーＤは溶解していないと判断する。発明者の度重なる実験の結果、該所定値は、「１×１０６Ｐａ」であることが好ましいことが判明した。
【００５６】
トナーＤの温度Ｔ１は、トナーが溶解しない程度の温度であることが好ましい。つまり、該温度Ｔ１は、トナーＤの貯蔵弾性率Ｇが１×１０６Ｐａとなる温度よりも低いことが好ましい。このような温度設定により、トナー像Ｄの光沢を低減できる。
【００５７】
また、温度Ｔ１は、４０度以上であることが好ましい。何故ならば、４０度未満では、第１加熱の意義が実質的に薄れてしまい、第１加熱を実行しない例と同義になってしまうからである。そうすると、図４（Ｂ）で示したものになってしまい、結果として、トナー像Ｄの光沢が出過ぎてしまう。
【００５８】
＜冷却部１３０＞
次に、冷却部１３０について説明する。冷却部１３０は、表面側（つまり、トナー像Ｄが形成された面側）から、第１加熱部１２０により加熱されたトナー像Ｄを冷却する。換言すれば、冷却部１３０は、トナー像Ｄの表面を冷却する。冷却部１３０は、たとえば、風αを出力する（送風する）送風装置により構成される。冷却部１３０は、トナー像Ｄの表面に対して送風することにより、トナー像Ｄの表面の温度を冷却することができる。
【００５９】
このように、冷却部１３０は、表面から冷却するため、トナー表面Ｄａの温度が低下する。これにより、定着装置１００は、トナー上下温度差を小さくすることができる。その結果、定着強度と光沢度のバランスが良くなる（光沢度が過度に高まることを防止できる）。
【００６０】
また、冷却部１３０による冷却後であって、第２加熱部１４０による加熱前のトナー表面Ｄａの温度Ｔ２はＴ１に比べて低下する（図４（Ａ）参照）。また、トナー表面Ｄａにおける該冷却による温度の減少値は、トナー裏面Ｄｂにおける該冷却による温度の減少値よりも大きい。
【００６１】
また、「冷却部１３０による冷却後であって、第２加熱部１４０による加熱前のトナー表面Ｄａの温度Ｔ２」は、「冷却部１３０による冷却後であって、第２加熱部１４０による加熱前のトナー裏面Ｄｂの温度Ｔ２’」よりも低くすることが好ましい。これにより、第２加熱部１４０による加熱処理後のトナー上下温度差をさらに小さくすることができる。また、温度Ｔ２および温度Ｔ２’の調整は、たとえば、冷却部１３０から出力される風の風量および該風の温度のうち少なくとも１つを調整することにより実現される。なお、冷却部１３０は、積極的に送風する送風装置に限らず、積極的に送風しない部材、たとえば、冷源としてもよい。
【００６２】
＜第２加熱部１４０＞
次に第２加熱部１４０について説明する。第２加熱部１４０は、トナー像Ｄに対して接触するように設けられている。このように、第２加熱部１４０は、トナー像Ｄに対して、圧接加熱することにより、該トナー像Ｄを安定して、用紙Ｐに定着させることができる。
【００６３】
図５の例では、第２加熱部１４０は、トナー像Ｄを圧接するローラ１０２と、ローラ１０２を加熱するローラ加熱部１０１とを含む。ローラ加熱部１０１は、ヒータ１０４と、該ヒータを収容する筐体１０３とを有する。ヒータ１０４は、例えばフィラメントを有するガラス管ヒータである。また、該筐体１０３は、金属の円筒状であり、該筐体１０３は、周方向に沿って回転可能である。筐体１０３と、ローラ１０２とには無端状のベルト１０５が張架される。筐体１０３が回転すると、該回転による動力がベルト１０５によりローラ１０２に伝達される。該動力がローラ１０２に伝達されることにより、該ローラ１０２は回転する。
【００６４】
ベルト１０５は金属や樹脂等の基体にゴム層を設け、さらに表面に離型層を設けるのが好ましい。基体に樹脂を用いる場合は、ポリイミド等の耐熱性の高い樹脂が好ましい。ゴムは、耐熱性の高いシリコーンゴムやフッ素ゴムが好ましい。ゴムの厚さは０．１ｍｍ〜５ｍｍ程度であり、ゴム硬度は５度〜５０度程度である。離型層は、ＰＦＡやＰＴＦＡなどのフッ素系樹脂が用いられる。
【００６５】
また、ローラ加熱部１０１は、ベルト１０５の表面を加熱することにより、ローラ１０２を間接的に加熱する。さらに、ローラ１０２は、トナー像Ｄに対して圧接されることにより、該トナー像Ｄを加熱することができる。特に図示しないが、ベルト１０５の表面に設置された温度センサで測定される。該測定された温度は、温度制御回路（図示せず）にフィードバックされ、該温度制御回路は、ベルト１０５の表面の温度を一定の温度に保つように制御する。
【００６６】
ローラ１０２は、金属の円筒状基体１０７と、該円筒状基体１０７を被覆するゴム１０６とを含む。ゴム１０６は耐熱性があり、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどが好ましい。ゴム硬度は５度〜５０度程度で、厚みは１ｍｍ〜５０ｍｍ程度であることが好ましい。ゴム表面の離型性を上げるため、表面をフッ素系の樹脂などで被覆してもよい。
【００６７】
また、搬送路１５４１をローラ１０２と挟むようにローラ２００が設けられる。ローラ２００と、ローラ１０２とで、トナー像Ｄを用紙Ｐに対して圧縮加熱する。ローラ２００は、金属の円筒状基体２０２と、該円筒状基体２０２を覆うゴム２０１とを含む。ゴム２０１は、ゴムはシリコーン系、フッ素系等の耐熱性の高いゴムである。ゴム２０１の厚さは０．１ｍｍ〜２０ｍｍ程度であり、硬度は５」度〜５０度程度である。また、ゴム２０１の表面に離型層を設ける方が好ましい。また、ローラ２００を速く加熱させるため、ローラ２００内に熱源（たとえば、ヒータ）を設置するようにしてもよい。
【００６８】
［トナーについて］
本実施形態のトナーは、トナー母体粒子に、少なくとも、結着樹脂とワックスを含む。次に、結着樹脂について説明する。結着樹脂は、例えば、スチレン樹脂やアクリル系樹脂、スチレン−アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、オレフィン樹脂、アミド樹脂またはエポキシ樹脂などである。また、結着樹脂としては、トナー粒径および形状制御性と帯電性との観点から、スチレン−アクリル系樹脂を含有していることが好ましい。また、スチレン−アクリル系樹脂を得るための重合性単量体としては、例えば、スチレン、メチルスチレン、メトキシスチレン、ブチルスチレン、フェニルスチレン、クロルスチレンなどのスチレン系単量体；メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、エチルヘキシル（メタ）アクリレート、などの（メタ）アクリレートエステル系単量体；アクリル酸、メタクリル酸、フマル酸などのカルボン酸系単量体などを使用することが好ましい。これらの１種類を用いるようにしてもよく、２種以上を組み合わせて用いるようにしてもよい。
【００６９】
結着樹脂のガラス転移点（Ｔｇ）は、３０〜５０℃であることが好ましく、より好ましくは３５〜４８℃である。結着樹脂のガラス転移点が上記範囲にあることにより、低温定着性および耐熱保管性が両立して得られる。結着樹脂のガラス転移点は、「ダイヤモンドＤＳＣ」（パーキンエルマー社製）を用いて測定されるものである。測定手順としては、試料（結着樹脂）３．０ｍｇをアルミニウム製パンに封入し、ホルダーにセットする。リファレンスは空のアルミニウム製パンを使用した。測定条件としては、測定温度０℃〜２００℃、昇温速度１０℃／分、降温速度１０℃／分で、Ｈｅａｔ−ｃｏｏｌ−Ｈｅａｔの温度制御で行い、その２ｎｄ．Ｈｅａｔにおけるデータをもとに解析を行い、第１の吸熱ピークの立ち上がり前のベースラインの延長線と、第１のピークの立ち上がり部分からピーク頂点までの間で最大傾斜を示す接線を引き、その交点をガラス転移点として示す。
【００７０】
次に、ワックスについて説明する。ワックスは、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスなどのポリオレフィンワックス、マイクロクリスタリンワックスなどの分枝鎖状炭化水素ワックス、パラフィンワックス、サゾールワックスなどの長鎖炭化水素系ワックス、ジステアリルケトンなどのジアルキルケトン系ワックス、カルナバワックス、モンタンワックス、ベヘン酸ベヘネート、トリメチロールプロパントリベヘネート、ペンタエリスリトールテトラベヘネート、ペンタエリスリトールジアセテートジベヘネート、グリセリントリベヘネート、１，１８−オクタデカンジオールジステアレート、トリメリット酸トリステアリル、ジステアリルマレエートなどのエステル系ワックス、エチレンジアミンベヘニルアミド、トリメリット酸トリステアリルアミドなどのアミド系ワックスなどを用いること好ましい。これらの中でも、光沢ムラを抑制する観点から、マイクロクリスタリンワックスなどの分枝鎖状炭化水素ワックスを用いることが好ましい。
【００７１】
トナーに含有されるワックスの融点は、７０〜１００℃であることが好ましく、より好ましくは７０〜８５℃である。ワックスの融点は、吸熱ピークのピークトップの温度を示し、示差走査カロリメーター「ＤＳＣ−７」（パーキンエルマー製）および熱分析装置コントローラ「ＴＡＣ７／ＤＸ」（パーキンエルマー製）を用いて示差走査熱量分析によってＤＳＣ測定される。
【００７２】
具体的には、試料（ワックス）４．５ｍｇをアルミニウム製パン（ＫＩＴＮＯ．０２１９−００４１）に封入し、これを「ＤＳＣ−７」のサンプルホルダーにセットし、測定温度０〜２００℃で、昇温速度１０℃／分、降温速度１０℃／分の測定条件で、加熱−冷却−加熱の温度制御を行い、その２度目の加熱におけるデータをもとに解析される。リファレンスの測定には空のアルミニウム製パンを使用する。ワックスの含有量は、結着樹脂１００質量部に対して１〜３０質量部であることが好ましく、より好ましくは５〜２０質量部である。ワックスの含有割合が上記範囲内であることにより、定着分離性が得られる。
【００７３】
次に、トナー粒子に含有される着色剤について説明する。該着色剤は、一般に知られている染料および顔料を用いることができる。たとえば、黒色のトナーを得るための着色剤としては、ファーネスブラック、チャンネルブラックなどのカーボンブラック、マグネタイト、フェライトなどの磁性体、染料、非磁性酸化鉄を含む無機顔料などの公知の種々のものを任意に使用することができる。
【００７４】
また、カラーのトナーを得るための着色剤としては、染料、有機顔料などの公知のものを任意に使用することができる。具体的には、有機顔料としては例えばＣ．Ｉ．ピグメントレッド５、同４８：１、同５３：１、同５７：１、同８１：４、同１２２、同１３９、同１４４、同１４９、同１６６、同１７７、同１７８、同２２２、同２３８、同２６９、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１４、同１７、同７４、同９３、同９４、同１３８、同１５５、同１８０、同１８５、Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ３１、同４３、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５；３、同６０、同７６などを挙げることができ、染料としては例えばＣ．Ｉ．ソルベントレッド１、同４９、同５２、同５８、同６８、同１１、同１２２、Ｃ．Ｉ．ソルベントイエロー１９、同４４、同７７、同７９、同８１、同８２、同９３、同９８、同１０３、同１０４、同１１２、同１６２、Ｃ．Ｉ．ソルベントブルー２５、同３６、同６９、同７０、同９３、同９５などがある。各色のトナーを得るための着色剤は、各色について、１種単独でまたは２種以上を組み合わせて使用することができる。着色剤の含有割合は、結着樹脂１００質量部に対して１〜１０質量部であることが好ましく、より好ましくは２〜８質量部である。
【００７５】
トナー粒子に荷電制御剤が含有される場合においては、公知の正帯電制御剤または負帯電制御剤を用いることができる。正帯電制御剤としては、例えば、「ニグロシンベースＥＸ」（オリエント化学工業社製）などのニグロシン系染料、「第４級アンモニウム塩Ｐ−５１」（オリエント化学工業社製）、「コピーチャージＰＸ ＶＰ４３５」（ヘキストジャパン社製）等の第４級アンモニウム塩、アルコキシ化アミン、アルキルアミド、モリブデン酸キレート顔料、および「ＰＬＺ１００１」（四国化成工業社製）等のイミダゾール化合物などがある。
【００７６】
また、負帯電制御剤としては、例えば、「ボントロンＳ−２２」（オリエント化学工業社製）、「ボントロンＳ−３４」（オリエント化学工業社製）、「ボントロンＥ−８１」（オリエント化学工業社製）、「ボントロンＥ−８４」（オリエント化学工業社製）、「スピロンブラックＴＲＨ」（保土谷化学工業社製）等の金属錯体、チオインジゴ系顔料、「コピーチャージＮＸ ＶＰ４３４」（ヘキストジャパン社製）等の第４級アンモニウム塩、「ボントロンＥ−８９」（オリエント化学工業社製）等のカリックスアレーン化合物、「ＬＲ１４７」（日本カーリット社製）等のホウ素化合物、フッ化マグネシウム、フッ化カーボン等のフッ素化合物などが挙げられる。負帯電制御剤として用いられる金属錯体としては、上記に示したもの以外にもオキシカルボン酸金属錯体、ジカルボン酸金属錯体、アミノ酸金属錯体、ジケトン金属錯体、ジアミン金属錯体、アゾ基含有ベンゼン−ベンゼン誘導体骨格金属体、アゾ基含有ベンゼン−ナフタレン誘導体骨格金属錯体などの各種の構造を有するものがある。
【００７７】
荷電制御剤の含有量は、結着樹脂１００質量部に対して０．０１〜３０質量部であることが好ましく、より好ましくは０．１〜１０質量部である。
【００７８】
また、トナーは、そのままで本実施形態の画像形成装置に用いることができる。しかしながら、流動性、帯電性、クリーニング性などを改良するために、外添剤が添加されてなるトナーを用いてもよい。
【００７９】
外添剤としては、例えば、シリカ微粒子、アルミナ微粒子、酸化チタン微粒子等の無機酸化物微粒子や、ステアリン酸アルミニウム微粒子、ステアリン酸亜鉛微粒子等の無機ステアリン酸化合物微粒子、あるいはチタン酸ストロンチウム、チタン酸亜鉛等の無機チタン酸化合物微粒子などの無機微粒子がある。
【００８０】
これらの無機微粒子は、耐熱保管性および環境安定性の観点から、シランカップリング剤やチタンカップリング剤、高級脂肪酸、シリコーンオイルなどによって表面処理が行われたものであることが好ましい。外添剤を構成する無機微粒子は、平均一次粒子径が３０ｎｍ以下のものであることが好ましい。無機微粒子よりなる外添剤が上記の粒径を有するものであることにより、トナーが画像形成時において外添剤の遊離が生じにくいものとなる。外添剤の添加量は、トナー中０．０５〜５質量％、好ましくは０．１〜３質量％とされる。
【００８１】
本実施形態の画像形成装置に用いるトナーは、磁性または非磁性の一成分現像剤として使用することもできるが、キャリアと混合して二成分現像剤として使用してもよい。トナーを二成分現像剤として使用する場合において、キャリアとしては、鉄等の強磁性金属、強磁性金属とアルミニウムおよび鉛等の合金、フェライトおよびマグネタイト等の強磁性金属の化合物などの従来公知の材料からなる磁性粒子を用いることができ、特にフェライト粒子が好ましい。また、キャリアとしては、磁性粒子の表面を樹脂などの被覆剤で被覆したコートキャリアや、バインダー樹脂中に磁性体微粉末を分散したバインダー型キャリアなどを用いることもできる。コートキャリアを構成する被覆樹脂としては、例えばオレフィン系樹脂、スチレン系樹脂、スチレン−アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、エステル樹脂、フッ素樹脂などがある。また、樹脂分散型キャリアを構成する樹脂としては、例えばスチレン−アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂などを使用することができる。
【００８２】
本実施形態のトナーが二成分現像剤として使用される場合には、トナーおよびキャリアに、さらに、必要に応じて、荷電制御剤、密着性向上剤、プライマー処理剤、抵抗制御剤などを添加して二成分現像剤を形成することもできる。
【００８３】
本実施形態で用いられるトナー粒子は、平均粒径が、例えば体積基準のメジアン径で３〜９μｍであることが好ましく、より好ましくは３〜８μｍとされる。この粒径は、例えば後述する乳化凝集法を採用して製造する場合には、使用する凝集剤の濃度や有機溶媒の添加量、融着時間、重合体の組成によって制御することができる。体積基準のメジアン径が上記の範囲にあることにより、転写効率が高くなってハーフトーンの画質が向上し、細線やドットなどの画質が向上する。トナー粒子の体積基準のメジアン径は「マルチサイザー３」（ベックマン・コールター社製）に、データ処理用ソフト「Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｖ３．５１」を搭載したコンピューターシステムを接続した測定装置を用いて測定・算出されるものである。具体的には、試料（トナー粒子）０．０２ｇを、界面活性剤溶液２０ｍＬ（トナー粒子の分散を目的として、例えば界面活性剤成分を含む中性洗剤を純水で１０倍希釈した界面活性剤溶液）に添加して馴染ませた後、超音波分散を１分間行い、トナー粒子分散液を調製し、このトナー粒子分散液を、サンプルスタンド内の「ＩＳＯＴＯＮII」（ベックマン・コールター社製）の入ったビーカーに、測定装置の表示濃度が８％になるまでピペットにて注入する。この濃度範囲にすることにより、再現性のある測定値を得ることができる。そして、測定装置において、測定粒子カウント数を２５０００個、アパーチャ径を５０μｍにし、測定範囲である１〜３０μｍの範囲を２５６分割しての頻度値を算出し、体積積算分率の大きい方から５０％の粒径が体積基準のメジアン径とされる。
【００８４】
本実施形態のトナー粒子は、転写効率の向上の観点から、平均円形度が０．９３０〜１．０００であることが好ましく、より好ましくは０．９５０〜０．９９５である。トナー粒子の平均円形度は、「ＦＰＩＡ−２１００」（Ｓｙｓｍｅｘ社製）を用いて測定されるものである。具体的には、試料（トナー粒子）を界面活性剤入り水溶液にてなじませ、超音波分散処理を１分間行って分散させた後、「ＦＰＩＡ−２１００」（Ｓｙｓｍｅｘ社製）により、測定条件ＨＰＦ（高倍率撮像）モードにて、ＨＰＦ検出数３，０００〜１０、０００個の適正濃度で撮影を行い、個々のトナー粒子について下記式（Ｔ）に従って円形度を算出し、各トナー粒子の円形度を加算し、全トナー粒子数で除することにより算出される。
【００８５】
式（Ｔ）：円形度＝（粒子像と同じ投影面積をもつ円の周囲長）／（粒子投影像の周囲長）
また、トナーの粘弾性特性は、たとえば、粘弾性測定装置（レオメーター）「ＲＤＡ−ＩＩ型」（レオメトリックス社製）を用いて以下のような態様で測定を行う。
測定治具：直径１０ｍｍのパラレルプレートを使用する。
測定試料：トナーを加熱・溶融後に直径約１０ｍｍ，高さ１．５〜２．０ｍｍの円柱状試料に成型して使用する。
測定周波数：６．２８ラジアン／秒
測定歪の設定：初期値を０．１％に設定し、自動測定モードにて測定を行う。
試料の伸長補正：自動測定モードにて調整。
【００８６】
次に、トナーの軟化点（Ｔｓｐ）について説明する。トナーの軟化点は、９０〜１１０℃であることが好ましい。軟化点（Ｔｓｐ）がこの範囲であることによりトナー定着時にトナーに加わる熱の影響をより低減させることができる。従って、着色剤に負担をかけずに画像形成が行えるので、より広く安定した色再現性を発現させることが期待される。トナーの軟化点は、たとえば、以下の方法（Ａ）〜（Ｃ）を単独で、または、組み合わせることにより制御することができる。
（Ａ）結着樹脂を形成すべき重合性単量体の種類や組成比を調整する。
（Ｂ）連鎖移動剤の種類や添加量により結着樹脂の分子量を調整する。
（Ｃ）ワックス等の種類や添加量を調整する。
【００８７】
トナーの軟化点（Ｔｓｐ）は、「フローテスターＣＦＴ−５００」（島津製作所社製）を用い、高さ１０ｍｍの円柱形状に成形し、昇温速度６℃／分で加熱しながらプランジャーより１．９６×１０６Ｐａの圧力を加え、直径１ｍｍ、長さ１ｍｍのノズルから押し出す。これにより、当該フローテスターのプランジャー降下量−温度間の曲線（軟化流動曲線）を描き、最初に流出する温度を溶融開始温度、降下量５ｍｍに対する温度を軟化点温度とする方法により測定される。
【００８８】
［定着方法について］
次に、図６を用いて、本実施形態の定着装置１００による定着処理を説明する。図６は、定着処理のフローチャートを説明するための図である。該定着処理は、トナー像Ｄが形成された１枚の用紙Ｐに対して実行される。Ｓ２において、第１加熱部１２０は、トナー像Ｄが形成された側から、第１加熱を行う。Ｓ４において、第１加熱部１２０の加熱後、冷却部１３０は、トナー像Ｄが形成された側から、トナー像Ｄを冷却する。Ｓ６において、第２加熱部１４０は、冷却部１３０による冷却後、トナー像Ｄが形成された側から、トナー像を加熱する。以上により、定着処理は終了する。
【００８９】
［実験結果について］
次に、本実施形態の画像形成装置の実験結果について説明する。この実験では、出願人は、種々の環境（下記の実施例および比較例参照）のもと、「トナー像Ｄの光沢度」、および「トナー像Ｄの定着強度」を測定した。まず、実験で用いたトナーに含まれる第１の樹脂分散液の製造例について説明する。出願人は、テレフタル酸８５質量部、トリメリット酸６質量部、ビスフェノールＡプロピレンオキシド付加物２５０質量部とを、撹拌機、温度計、冷却管、窒素ガス導入管を備えた反応容器に入れ、反応容器中を乾燥窒素ガスで置換した後、チタンテトラブトキサイド０．１質量部を添加し、窒素ガス気流下で約１８０℃で８時間撹拌反応を行った。出願人は、更にチタンテトラブトキサイド０．２質量部を添加し温度を約２２０℃に上げ６時間撹拌反応を行った後、反応容器内を１０ｍｍＨｇまで減圧し、減圧下で反応を行い、第１の樹脂分散液であるポリエステル樹脂〔Ａ１〕を得た。
【００９０】
ポリエステル樹脂〔Ａ１〕のガラス転移点（Ｔｇ）は５９℃、重量平均分子量（Ｍｗ）は９，０００であった。非晶性ポリエステル樹脂〔Ａ１〕２００質量部を酢酸エチル２００質量部に溶解し、この溶液を撹拌しながら、イオン交換水８００質量部にポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウムを濃度が１質量％になるよう溶解させた水溶液をゆっくりと滴下した。この溶液を減圧下、酢酸エチルを除去した後、アンモニアでｐＨを８．５に調整した。その後、固形分濃度を２０質量％に調整した。これにより、水系媒体中にポリエステル樹脂〔Ａ１〕の微粒子が分散された非晶性ポリエステル樹脂〔Ａ１〕の微粒子の分散液を調製した。
【００９１】
次に、第２の樹脂分散液の製造例について説明する。出願人は、ドデカン二酸３１５質量部と、１，６−ヘキサンジオール２２０質量部を、撹拌機、温度計、冷却管、窒素ガス導入管を備えた反応容器に入れ、反応容器中を乾燥窒素ガスで置換した後、チタンテトラブトキサイド０．１質量部を添加し、窒素ガス気流下で約１８０℃で８時間撹拌反応を行った。更にチタンテトラブトキサイド０．２質量部を添加し温度を約２２０℃に上げ６時間撹拌反応を行った後、反応容器内を１０ｍｍＨｇまで減圧し、減圧下で反応を行いポリエステル樹脂〔Ｂ１〕を得た。第２の樹脂分散液であるポリエステル樹脂〔Ｂ１〕の融点（Ｔｍ）は７２℃、重量平均分子量（Ｍｗ）は１４，０００であった。
【００９２】
次に、ワックス分散液の調整例を説明する。出願人は、フィッシャートロプシュワックス「ＦＮＰ−００９０」（日本精鑞社製、融点８９℃）２００質量部を９５℃に加温し溶融させた。出願人は、これを、更にアルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムが３質量％の濃度となるようイオン交換水８００質量部に溶解させた界面活性剤水溶液に投入した後、超音波ホモジナイザーを用いて分散処理を行った。出願人は、固形分濃度は２０質量％に調整した。これにより、水系媒体中にワックスの微粒子が分散されたワックス分散液を調製した。
【００９３】
次に、トナーの製造例を説明する。出願人は、ポリエステル樹脂〔Ａ１〕分散液３００質量部と、ポリエステル樹脂〔Ｂ１〕分散液１００質量部と、ワックス分散液７７．３質量部と、着色剤分散液４１．３質量部と、イオン交換水２２５質量部と、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム２．５質量部とを、撹拌機、冷却管、温度計を備えた反応容器に投入し、撹拌しながら０．１Ｎの塩酸を加えてｐＨを２．５に調整した。
【００９４】
次いで、出願人は、ポリ塩化アルミニウム水溶液（ＡｌＣｌ3 換算で１０％水溶液）０．３質量部を１０分間かけて滴下させ、その後、撹拌しつつ内温を６０℃まで昇温した。出願人は、更に徐々に７５℃まで昇温を行い、内温を７５℃に維持し、コールターカウンターで測定を行い、平均粒径が６μｍ台に到達した所で３−ヒドロキシ−２，２’−イミノジコハク酸４ナトリウム水溶液（４０％水溶液）２質量部を加えて、粒径成長を停止した。出願人は、その後、内温を８５℃まで昇温し「ＦＰＩＡ−２０００」を用い形状係数が０．９６になった時点で、１０℃／ｍｉｎの速度で室温まで冷却した。出願人は、この反応液を、濾過、洗浄を繰り返した後、乾燥することにより、トナー粒子〔１〕を得た。
【００９５】
出願人は、得られたトナー粒子〔１〕に、疎水性シリカ（数平均一次粒子径＝１２ｎｍ、疎水化度＝６８）１質量％および疎水性酸化チタン（数平均一次粒子径＝２０ｎｍ、疎水化度＝６３）１質量％を添加し、「ヘンシェルミキサー」（三井三池化工機社製）により混合し、その後、４５μｍの目開きの篩を用いて粗大粒子を除去することにより、トナー〔１〕を得た。トナー〔１〕の体積基準のメジアン径は６．１０μｍ、平均円形度は０．９６５であった。
【００９６】
また、実験で用いた中間転写ベルト１５０２の素材は、ポリイミドであり、ゴム層は２２０μｍである。また、離型層であるＰＦＡ層は、３０μｍであり、ＭＤ−１硬度は８５度であるとする。また、用紙Ｐの種類は、コニカミノルタのＣＦ紙であるとする。また、中間転写ベルト１５０２における用紙Ｐの搬送速度は、３００ｍｍ／ｓｅｃであるとする。
【００９７】
次に、第１加熱部１２０について説明する。断熱材の用紙の搬送方向βの長さは、１５０ｍｍであり、ハロゲンヒータ１２２の個数は、３であるとする。また、第１加熱部１２０での温度は、１８０度〜２２０度の範囲内とした。冷却部１３０により出力される風は、室温である。
【００９８】
次に、第２加熱部１４０について説明する。第２加熱部１４０のベルト１０５は、ポリイミド基体の上にシリコーンゴム層があり、表面はＰＦＡでコーティングされている。ベルト１０５の周長は、１２０ｍｍである。ローラ１０２のゴム１０６の厚さは、２０ｍｍであり、ゴム硬度は、１０度であり、ローラ１０２は、６０φである。ローラ２００のゴム２０１の厚さは、５ｍｍであり、ゴム硬度は、１０度であり、ローラ２００は、６０φである。ゴム１０６およびゴム２０１は共に、シリコーンゴムであり、表面はＰＦＡ樹脂でコーティングされている。第２加熱部１４０による加圧設定温度は８０度であり、荷重は、２０００Ｎである。
【００９９】
また、１５４１の搬送速度は、３００ｍｍ／ｓｅｃであるとし、トナー付着量は、８ｇ／ｍ２である。
【０１００】
次に、計測した温度について説明する。温度Ｔ１は、第１加熱部１２０の位置から１５ｍｍ下流側でのトナー表面Ｄａの温度である。温度Ｔ２は、冷却部１３０の下流の位置であって、第２加熱部１４０よりも１５ｍｍ上流側でのトナー表面Ｄａの温度である。温度Ｔ２’は、冷却部１３０の下流の位置であって、第２加熱部１４０よりも１５ｍｍ上流側での用紙裏面Ｐｂの温度である。温度Ｔ３は、第２加熱部１４０よりも１５ｍｍ下流の位置でのトナー表面Ｄａの温度である。温度Ｔ’は、トナーの貯蔵弾性率が１×１０６となる温度である。また、ΔＴ３は、第２加熱部１４０よりも１５ｍｍ上流側でのトナー表面Ｄａの温度と、第２加熱部１４０よりも１５ｍｍ下流の位置でのトナー表面Ｄａの温度との温度差であるとする。たとえば、ΔＴ３は、Ｔ２とＴ３との温度差である。
【０１０１】
次に、各実施例、および各比較例について説明する。
＜実施例１＞
第１加熱部１２０：加熱温度を１８０度、ハロゲンヒータ１２２を２つ稼働。
冷却部１３０：風の温度は２５度、風の強度は中。
第２加熱部１４０：ベルト１０５の設定温度は１７０度。なお、各実施例、および各比較例でのベルト１０５の温度は、用紙Ｐがニップ部に入る前の温度である。
＜実施例２＞
第１加熱部１２０：加熱温度を２００度、ハロゲンヒータ１２２を２つ稼働。
冷却部１３０：風の温度は２５度、風の強度は中。
第２加熱部１４０：ベルト１０５の設定温度は１６０度。
＜実施例３＞
第１加熱部１２０：加熱温度を２００度、ハロゲンヒータ１２２を２つ稼働。
冷却部１３０：風の温度は２５度、風の強度は強。
第２加熱部１４０：ベルト１０５の設定温度は１７０度。
＜実施例４＞
第１加熱部１２０：加熱温度を２２０度、ハロゲンヒータ１２２を３つ稼働。
冷却部１３０：風の温度は２５度、風の強度は中。
第２加熱部１４０：ベルト１０５の設定温度は１６０度。
＜比較例１＞
第１加熱部１２０および冷却部１３０の処理を実行せずに、第２加熱部１４０の加熱を行った。
第２加熱部１４０：ベルト１０５の設定温度は２００度。
＜比較例２＞
第１加熱部１２０および冷却部１３０の処理を実行せずに、第２加熱部１４０の加熱を行った。
第２加熱部１４０：ベルト１０５の設定温度は１７０度。
＜比較例３＞
冷却部１３０の処理を実行せずに、第１加熱部１２０および第２加熱部１４０での加熱を行った。
第１加熱部１２０：加熱温度を１８０度、ハロゲンヒータ１２２を３つ稼働。
第２加熱部１４０：ベルト１０５の設定温度は１７０度。
【０１０２】
また、出願人は、光沢度の測定については、村上色彩技術研究所の光沢度計（ＧＭＸ−２０３）を用いた。また、出願人は、定着強度については、定着されたトナー像Ｄを折ることにより、強度を測定した。ここでは、折られた箇所のトナー像Ｄの剥離がない場合には「〇」とし、折られた箇所のトナー像Ｄの剥離がある場合には「×」とした。
【０１０３】
図７は実験結果を示したものである。たとえば、実施例１では、温度Ｔ１は５０度であり、温度Ｔ’は、７４度であり、温度Ｔ２は、３５度であり、温度Ｔ２’は、４２度であり、温度Ｔ３は、１０５度であり、ΔＴ３は、７０度であり、光沢度は、４５度であり、定着強度は〇であった。他の実施例および比較例については、図７に示す通りである。
【０１０４】
また、図７の両立性とは、「光沢度と、定着強度との両立性」を意味する。図７では、出願人は、実施例１のように、定着強度が○であり、かつ光沢度が４０以上５０未満である場合には、両立性の評価を「〇」とした。また、出願人は、実施例２および実施例３のように、定着強度が○であり、光沢度が４０未満である場合には、両立性の評価を「二重丸」とした。また、出願人は、実施例４のように、定着強度が〇であり、光沢度が５０以上６０未満である場合には、両立性の評価を「△」とした。また、出願人は、比較例１および比較例３のように、定着強度が〇であるが、光沢度が６０以上である場合には、両立性の評価を「×」とした。また、出願人は、比較例２のように、定着強度が×である場合には、両立性の評価を「×」とした。比較例１のように、定着強度が〇であるが、光沢度が６０以上である場合には、両立性の評価を「×」とした。
【０１０５】
図７の実施例１〜実施例４にも示すように、画像形成装置１５０１は、第１加熱部１２０の処理、冷却部１３０の処理、および第２加熱部１４０の処理を実行することにより、良好な両立性を得ることができる。また、図７の比較例１〜比較例３にも示すように、画像形成装置１５０１は、第２加熱部１４０での加熱処理のみを実行した場合、および冷却部１３０での冷却処理を実行しなかった場合には、良好な両立性を得ることができない。
【０１０６】
［本実施形態の効果］
（１）  本実施形態では、図５などにも示すように、第１加熱部１２０は、トナー像Ｄが形成された側（用紙Ｐの表面側）から、トナー像Ｄ（および用紙Ｐ）を加熱する。したがって、本実施形態の第１加熱部１２０では、用紙Ｐ全体を暖めることなく、トナー像Ｄを加熱することができる。よって、従来の定着装置と比較して、エネルギー効率を向上させることができる。
【０１０７】
また、従来の定着装置は、用紙の裏面側から加熱することから、たとえば、トナー画像を定着させる用紙の厚さが厚い場合には、該加熱の効果が少ないことから、トナー画像を適切に定着させることができなかった。これに対し、本実施形態の画像形成装置１５０１によれば、トナー像Ｄが形成された側から、第１加熱部１２０および第２加熱部１４０は、トナー像Ｄ（および用紙Ｐ）を加熱する。したがって、加熱の効果が、トナー画像を定着させる用紙の厚さに依存することはない。よって、トナー画像を定着させる用紙の厚さが厚い場合であっても、本実施形態の定着装置１００であれば、トナー画像を適切に定着させることができる。
【０１０８】
また、冷却部１３０は、トナー像Ｄが形成された側から、第１加熱部１２０により加熱されたトナー像Ｄを冷却する。したがって、画像形成装置１５０１は、トナー表面Ｄａの温度がトナー裏面Ｄｂの温度よりも高くなりすぎないようにすることができる。よって、前述の第２の法則を満たすことができる。また、冷却部１３０により冷却されたとしても、トナー表面Ｄａの温度は、第１加熱部１２０の第１加熱前よりも高い。したがって、第２加熱の昇温速度を遅くしても、トナー像Ｄを用紙Ｐに対して適切に定着させることができる。よって、前述の第１の法則も満たすことができる。このように、本実施形態の定着装置１００は、第１の法則および第２の法則を満たすことから、トナー上下温度差を小さくすることができる。
【０１０９】
また、本実施形態の各処理を換言すると、第１加熱部１２０による加熱処理、および冷却部１３０による冷却処理により、トナー上下温度差が小さくなる状態に達することができる。その後の第２加熱部１４０による第２加熱処理の負荷を減らすことで、第２加熱処理の加熱温度（昇温速度）を下げることができる。その結果、本実施形態の定着装置１００は、トナー上下温度差を小さくすることができる。
【０１１０】
（２）  また、図５に示したように、第１加熱部１２０は、用紙Ｐおよびトナー像Ｄに対して非接触で設けられている。したがって、オフセットが生じることを極力防止することができる。また、第１加熱でのトナー像Ｄの昇温速度を遅くできることから、トナー上下温度差が小さくすることができる。
【０１１１】
（３）  また、図５に示されるように、第１加熱部１２０は、熱風を出力せずにトナー像を加熱する熱源（図５の例ではハロゲンヒータ１２２）である。したがって、定着装置１００の設計者は、第１加熱部１２０を安価かつ簡易に構成することができる。
【０１１２】
（４）  また、図５に示されるように、第２加熱部１４０は、トナー像Ｄに対して接触（圧接）するように設けられる。したがって、トナー像Ｄを安定して、用紙Ｐに定着させることができる。
【０１１３】
（５）  また、図５に示されるように、第２加熱部１４０は、トナー像を圧接するローラ１０２と、ローラ１０２を加熱するヒータ１０４（ローラ加熱部）とを含む。したがって、定着装置１００の設計者は、簡易な構成で、第２加熱部１４０を構成することができる。
【０１１４】
（６）  また、図５に示されるように、冷却部１３０は、第１加熱部１２０により加熱されたトナー像Ｄに対して送風する送風装置である。したがって、定着装置１００の設計者は、冷却部１３０を簡易に構成することができる。
【０１１５】
（７）  また、図７の実施例４のように、第１加熱部１２０により加熱され、かつ冷却部１３０により冷却される前のトナー像Ｄの温度Ｔ１が、トナーの貯蔵弾性率が１×１０６となる温度Ｔ’よりも高い場合には、トナーが溶解する場合がある。この結果、実施例１〜実施例３と比較して、光沢度が高くなる可能性がある。図７の実施例１〜実施例３に示すように、温度Ｔ１は、温度Ｔ’よりも低くすることが好ましい。このような温度設計によれば、光沢度が高くなることを防止できる。
【０１１６】
（８）  また、図７の実施例３では、光沢度が最も低くなっている。実施例３では、冷却部１３０により冷却され、かつ第２加熱部１４０により加熱される前のトナー表面Ｄａの温度Ｔ２（＝４０度）は、冷却部１３０により冷却され、かつ第２加熱部１４０により加熱される前の用紙裏面Ｐｂの温度Ｔ２’（＝４２度）よりも低い。定着装置１００は、このような温度設計にすることにより、光沢度を低減させることができる。
【０１１７】
（９）  図７において、実施例１〜４のそれぞれは、比較例１および比較例２よりも光沢度が低くなっている。また、第２加熱部１４０により加熱される前のトナー像の表面の温度と、第２加熱部１４０により加熱された後のトナー像の表面の温度との温度差ΔＴ３は、実施例１〜４では、７０度以下となっている。定着装置１００は、ΔＴ３が、７０度以下となるような温度設計にすることにより、光沢度を低減させることができる。
【０１１８】
［変形例について］
以上、本実施形態を図面により説明してきたが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。本発明は、上記の実施例に限られず、種々の変形、応用が可能である。
【０１１９】
（１）  本変形例での定着装置１００を含む画像形成装置１５０１は、高光沢モード（第１モードともいう。）と、低光沢モード（第２モードともいう。）とのうちのいずれかに設定可能である。ここで、高光沢モードとは、トナー像Ｄの光沢度を高くして該トナー像Ｄを用紙Ｐに定着させるモードである。低光沢モードとは、高光沢モードよりもトナー像Ｄの光沢度を低くして該トナー像Ｄを用紙Ｐに定着させるモードである。
【０１２０】
図８は、本変形例を説明するための図である。図８を用いて、本変形例を説明する。図８に示すように、画像形成装置１５０１のディスプレイ３０５１は、低光沢モードと高光沢モードとが選択項目として表示する。これにより、ディスプレイ３０５１は、低光沢モードと高光沢モードとをユーザによる選択入力を受付け可能となっている。ユーザにより接触された選択肢は決定されるとともに、該決定されたモードを示すモード情報が、制御部４００に送信される。制御部４００は、たとえば、ＣＰＵ３０１と、ＲＯＭ３０２と、ＲＡＭ３０３などから構成される。制御部４００は、モードを設定する設定部として機能する。
【０１２１】
制御部４００は、該設定したモードに基づいた制御信号を定着装置１００に対して送信する。定着装置１００は、該制御信号に基づいた処理を実行する。たとえば、モード情報が、低光沢モードを示す情報であれば、制御部４００は、制御信号として低光沢制御信号を定着装置１００に対して送信する。また、モード情報が、高光沢モードを示す情報であれば、制御部４００は、制御信号として高光沢制御信号を定着装置１００に対して送信する。
【０１２２】
次に、低光沢制御信号を受信した定着装置１００が実行する処理を説明する。該定着装置１００は、トナー像Ｄの光沢度を低くするための光沢度低処理を実行する。光沢度低処理は、たとえば、図５で説明したように、第１加熱部１２０の加熱処理、冷却部１３０の冷却処理、および第２加熱部１４０の加熱処理を全て実行する処理を含む。定着装置１００は、このような光沢度低処理を実行することにより、トナー像Ｄの光沢度を低減させることができる。
【０１２３】
次に、高光沢制御信号を受信した定着装置１００が実行する処理を説明する。該定着装置１００は、トナー像Ｄの光沢度を高くするための光沢度高処理を実行する。光沢度高処理は、たとえば、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）、比較例１（図７参照）、および比較例２で説明した処理のうちいずれかの処理を含む。
【０１２４】
たとえば、比較例１に示すように、光沢度高処理は、第１加熱部１２０の処理、および冷却部１３０の処理を行わずに、第２加熱部１４０の処理を含む。また、比較例１、および実施例１〜４で説明したように、高光沢モードが設定されたときの第２加熱部１４０（ベルト１０５）の加熱温度（＝２００度）は、低光沢モードが設定されたときの第２加熱部１４０の加熱温度（＝１６０度または１７０度）よりも高くなるように設定される。定着装置１００は、このような光沢度高処理を実行することにより、光沢度を高くさせ、かつ定着強度を高く保ちつつ、トナー像Ｄを用紙Ｐに定着させることができる。
【０１２５】
また、制御部４００は、ユーザにより決定されたモードに基づいて、モードを設定するとして説明した。しかしながら、制御部４００は、用紙の種類に応じて、モードを設定するようにしてもよい。画像形成装置１０５１は、用紙の種類を検知する用紙種類検知部４２０を備える。用紙の種類とは、たとえば、上質紙と、光沢紙とを含む。たとえば、上質紙においては、紙の風合いを出すために、該上質紙に定着させるトナー像Ｄの光沢度を低減することが好ましい。つまり、用紙の種類が上質紙である場合には、定着装置１００は、光沢度低処理を実行する。一方、光沢紙においては、元々、光沢度が高いことから、該光沢紙に定着させるトナー像Ｄの光沢度が高くなったとしても、特段の問題はない。つまり、用紙の種類が光沢紙である場合には、定着装置１００は、光沢度高処理を実行する。
【０１２６】
以下、具体的な処理を説明する。用紙種類検知部４２０は、画像形成する用紙の種類を検知し、該検出結果を示した用紙情報を制御部４００に対して送信する。制御部４００は、該用紙情報を受信すると、該用紙情報に応じたモードを設定する。上述のように、制御部４００は、用紙情報が上質紙を示していれば、低光沢モードを設定し、低光沢制御信号を定着装置１００に対して送信する。制御部４００は、用紙情報が光沢紙を示していれば、高光沢モードを設定し、高光沢制御信号を定着装置１００に対して送信する。以降の処理については、上述で説明した処理と同一であることから説明を繰り返さない。
【０１２７】
本変形例の画像形成装置１０５１は、低光沢モードと、高光沢モードとのうちのいずれかを設定可能である。したがって、様々な画像制御処理を実行することができる。また、ユーザが、低光沢モードと、高光沢モードとのうちのいずれを選択することができる。したがって、ユーザの利便性を向上させることができる。また、画像形成装置１０５１は、用紙の種類に応じて、低光沢モードと、高光沢モードとのうちのいずれかを設定可能である。したがって、用紙の種類に応じて、適切な画像形成処理を実行することができる。
【０１２８】
［その他］
本発明の本質的な部分は、フラッシュメモリその他の記憶媒体に格納されたソフトウェア、あるいはネットワークを介してダウンロード可能なソフトウェアであるともいえる。なお、記録媒体としては、ＤＶＤ-ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＦＤ、ハードディスクに限られず、磁気テープ、カセットテープ、光ディスク、光カード、マスクＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュＲＯＭなどの半導体メモリ等の固定的にプログラムを担持する媒体でもよい。また、記録媒体は、当該プログラム等をコンピュータが読取可能な一時的でない媒体である。また、ここでいうプログラムとは、ＣＰＵにより直接実行可能なプログラムだけでなく、ソースプログラム形式のプログラム、圧縮処理されたプログラム、暗号化されたプログラム等を含む。
【０１２９】
また、今回開示された各実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。また、実施の形態および各変形例において説明された発明は、可能な限り、単独でも、組合わせても、実施することが意図される。
【符号の説明】
【０１３０】
１００  定着装置、１０１  ローラ加熱部、１０４  ヒータ、１０５  ベルト、１２０  第１加熱部、１２２  ハロゲンヒータ、１２４  断熱材、１３０  冷却部、１４０  第２加熱部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2018180289.tif 000005
【図４】
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【図５】
2018180289.tif 000007
【図６】
2018180289.tif 000008
【図７】
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【図８】
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