(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電転写によりシート上に付着しているトナーを、熱ローラ方式の加熱定着手段により定着する定着装置において、
上記トナーに対して熱・圧力を作用させてシートに浸透させる定着行程前に、上記シート上に付着しているトナーを加圧して均す手段を備え、
上記トナーの均し手段は、上記加熱定着手段に向けて搬送されるシートの搬送方向上流側に配置されて、上記シートの搬送路を挟んで対向当接する回転可能なローラ対により構成され、
上記ローラ対は、非加熱構造とされると共に、少なくとも、上記トナーに接触する側のローラが、その表面硬度を上記加熱定着手段におけるトナーと対向する側のローラの表面硬度よりも小さくされていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１記載の定着装置において、
上記加熱定着手段が、上記トナーと接触する側のローラに離型構造を持たない構成を前提としていることを特徴とする定着装置。
【請求項３】
請求項１または２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。
【請求項４】
請求項３記載の画像形成装置において、
トナーとして、トナー中に含まれる着色剤の含有率を高められたトナーを用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項３または４記載の画像形成装置において、
トナーとして、ガラス転移点が低い温度となる特性を有した材料が用いられることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項３乃至５のうちの一つに記載の画像形成装置において、
上記シートに付着するトナーは、色分解に対する補色関係にある色毎のトナーが重畳されて多色画像形成に用いられることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、定着装置および画像形成装置に関し、さらに詳しくは、粒状度を改善するための方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機やファクシミリあるいはプリンタさらには印刷機などの画像形成装置においては、潜像担持体である感光体異径征された静電潜像が現像装置によって可視像処理されるとその可視像処理された画像がシートなどの記録媒体に転写される。
画像を転写された記録媒体は、定着装置において未定着状態にある画像を定着されて排出される。
【０００３】
従来、画像の定着に用いられる方式としては、フラッシュ定着やオーブン定着などの用にシートと非接触の状態で定着する方式や、熱ローラ方式を代表例とする接触定着方式がある。
接触定着方式は、非接触定着方式と違って、シートと直接接触することにより熱伝達効率が良く省電力化が可能であることや、高速性に優れると共にジャムなどの搬送以上が起こった際の火災の危険が少ないことなどを理由として多用さている。
【０００４】
接触定着方式の代表的な例である熱ローラ方式の構成としては、一例として図１２に示す構成がある。
図１２において、熱ローラ方式の定着装置Ａは、シートの搬送路Ｐを挟んで一対のローラＢ、Ｃが対向当接されており、シートＳの画像面、つまり、現像装置によって供給されてトナーＴを担持している面と対向するローラＢが定着ローラとして、また、これと対向するローラＣが加圧ローラとして用いられるようになっている。
定着ローラＢは、ハロゲン棒状ランプなどの熱源Ｂ１を内蔵した加熱ローラであり、また、加圧ローラＣは、表面に弾性体層を備えており、定着ローラＢと当接する位置で表面が圧接変形することにより、シートＳのニップ領域を形成することができる。
【０００５】
熱ローラ方式の定着装置では、ニップ領域においてシートに対し、熱・圧力をそれぞれ作用されることにより画像中に含まれているトナーを半融状態からシートへの浸透状態に変化させてトナーをシートに定着させることができる。
【０００６】
定着ローラＢには、基材となる芯金の表面を露出させる構成と芯金の表面に弾性体層を設けた構成とがある。
前者の構成では、シートに対して熱伝導性の良い芯金が直接接触することによりローラとしての熱量が小さくでき、これによる定着温度までの立ち上がり時間を短くすることができるという利点があり、省エネルギー化が実現できる。
後者の構成では、シートに対する密着性が良いという利点があり、トナーへの加熱加圧ことにより、熱・圧力の作用を均一にかつ効率よく与えることができ、トナーの発色性を高めることができる。このため、後者の構成はカラー画像を形成する際に多用される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
熱ローラ方式を用いた定着装置の場合、画質の評価項目の一つである粒状度が適正に得られない場合がある。
一般に、画質の視覚的評価項目には、鮮鋭さ、階調再現性および色再現性に加えて粒状性がある。粒状性は、画像そのものの構成体が粒状のトナーを用いる粒状構造をなすことを原因とする画像のざらつきを意味し、例えば、デジタル画像の場合には、１ドット単位とした場合にそのドット内における任意位置でのトナーの溶融面積率が影響する。
【０００８】
図１３は、粒状性の程度を説明するための模式図であり、図１３において（Ａ）〜（Ｃ）において１番目（Ａ−１、Ｂ−１，Ｃ−１）の図は、転写行程において下地となるシート上に転写されたトナーの堆積状態を示す側面図であり、２番目（Ａ−２、Ｂ−２，Ｃ−２）の図は、１番目の状態の平面図であり、３番目（Ａ−３，Ｂ−３，Ｃ−３）の図は、定着後における２番目相当の図である。
（Ａ）に示す状態は、トナーＴがドット面内で大きく分散している状態であり、（Ｂ）に示す状態は、トナーＴの一部Ｔ１が重なっている状態であり、さらに（Ｃ）に示す状態は、トナーＴ同士が概ね隣り合う状態で分散している状態である。
【０００９】
定着後におけるドット面でのトナーの状態に関していうと、（Ａ）に示したトナーＴの分散状態では、（Ａ−３）に示すように、各トナーＴが大きく分散した位置で融解し、シートに浸透する。
（Ｂ）に示したトナーＴの堆積状態では、トナーの融解量が多くなり、広がりが大きい状態でシートに浸透する。
（Ｃ）に示したトナーの分散状態では、各トナー同士が概ね連続して一体化された状態で融解し、シートに浸透する。
【００１０】
図１３において、ドット内での任意位置においてトナーの溶融量が最も多いのが、（Ｂ）に示す状態であり、最も少ないが（Ａ）に示す状態である。トナーの溶融量に応じた溶融面積率が異なるドットが画像全体において存在すると、画像全体において一様な濃度が得られない。
【００１１】
粒状度が安定しない理由としては、定着装置での加熱および加圧の際の熱伝搬が影響することが考えられる。
一般に定着装置では、トナー層の高さにばらつきがある場合でも一様な圧力によりトナーを溶融させた状態でシートに浸透させることになるが、シートの表面性、特に平滑性にムラがあることは否めず、この平滑性のムラによって加圧ローラとの接触状態が不均一となる。このため、トナー層が厚い部分では加圧ローラによる加圧が行われると加熱ローラからの熱伝搬が良好となり、トナーの溶融が進行しやすく、溶融面積率も高くなる。これに対してトナー層がシートの窪み等に位置していると、加圧ローラからの圧力が不十分となり、加熱ローラからの熱の伝搬が十分でなくなることにより溶融面積率が小さくなる。溶融面積率が大きくなる部分では明度が低下し、これとは逆に溶融面積率が小さい部分では明度が高くなる。この結果、画像全域において溶融面積率の大きい部分と小さい部分とが混在してしまい、換言すれば、明度の異なる部分が混在することになり、これが画像にざらついた視覚効果を与えることになる。図１４は、画像中でのドット毎での明度の違いに影響するトナーの融解面積の違いを示している。
本発明者の実験によると、定着ローラに弾性体層を持たない構成においてこの現象が顕著であることが判明した。
【００１２】
定着ローラには、前述したように、弾性体層を持たない構成とそれを備えた構成とがあり、さらに、表面において離型層となるフッ素樹脂を被覆した構成とフッ素樹脂により構成されたチューブを被覆した構成とがある。これらはシリコーン弾性体層を表面に備えた構成と違って、粒状性が悪いことが本発明者の実験により判明した。
【００１３】
上記構成を備えた定着ローラに対しては、トナーのオフセットを防止するために離型剤となるシリコーンオイルなどを表面に塗布する場合と塗布しない場合とがある。両方の場合を粒状性に関して比較すると、オイルを塗布しない場合の方が粒状性が悪いことが実験により明らかとなった。
【００１４】
一方、上記構成の定着ローラを備えた定着装置に用いられるトナーによっても粒状性に違いがあることも実験により判明した。
画像形成装置に用いられるトナーには、現像装置に設置されるトナーボトルの小型化を図るためにトナー中に含まれる着色剤の含有率を高めてトナーを高着色率とする場合がある。高着色率とすることによりトナーの消費量や廃棄量の低減および構造の小型化が可能となる。一般に、着色剤の含有率としては、モノクロ用の場合に重量％で６〜１２％とすることにより濃度差が小さく濃度の変化が起こらないようにされ、カラー用の場合には補色トナーの各色において３％程度とされている。カラー用の場合に上記含有率とすることで、重畳されるトナー像の厚さをさほど厚くする必要がなくなり、厚くなることで発生するトナー層が厚ぼったくなる印象を少なくすることができるとともに、カラー画像に必要な光沢度が重畳厚さによって異なってしまうことが解消できる。
高着色化を図った場合には、これに伴い粒状性の悪化が見られることが判明した。
【００１５】
トナーの使用に関する要望の中には定着装置での消費エネルギーの観点から、ガラス転移点の温度を低くして電力消費を抑えることがある。このようにガラス転移点温度、換言すれば軟化点温度を低くした場合にはトナーの安定性が低下し、キャリア表面に付着するスペントが発生するという問題に併せて粒状性も悪化することが確認されている。
【００１６】
画像形成装置により形成される画像の種類においても粒状性の違いがある。  モノクロ画像は一般的に文字などの線画像が多く、これに対してカラー画像は写真画像などのようにベタ画像が多い。このため、カラー画像の場合にはモノクロ画像に比較して定着装置による熱的な負担が大きくなることにより粒状性が悪くなりがちである。
【００１７】
本発明の目的は、上記従来の定着に関わる問題に鑑み、粒状性を向上させて画質の悪化を防止することが可能な定着方法および定着装置および画像形成装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、静電転写によりシート上に付着しているトナーを、熱ローラ方式の加熱定着手段により定着する定着装置において、上記トナーに対して熱・圧力を作用させてシートに浸透させる定着行程前に、上記シート上に付着しているトナーを加圧して均す手段を備え、上記トナーの均し手段は、上記加熱定着手段に向けて搬送されるシートの搬送方向上流側に配置されて、上記シートの搬送路を挟んで対向当接する回転可能なローラ対により構成され、上記ローラ対は、非加熱構造とされると共に、少なくとも、上記トナーに接触する側のローラが、その表面硬度を上記加熱定着手段におけるトナーと対向する側のローラの表面硬度よりも小さくされていることを特徴としている。
【００３３】
請求項２記載の発明は、上記加熱定着手段が、上記トナーと接触する側のローラに離型構造を持たない構成を前提としていることを特徴としている。
【００３４】
請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載の定着装置を用いることを特徴としている。
【００３５】
請求項４記載の発明は、トナーとして、トナー中に含まれる着色剤の含有率を高められたトナーを用いることを特徴としている。
【００３６】
請求項５記載の発明は、トナーとして、ガラス転移点が低い温度となる特性を有した材料が用いられることを特徴としている。
【００３７】
請求項６記載の発明は、上記シートに付着するトナーは、色分解に対する補色関係にある色毎のトナーが重畳されて多色画像形成に用いられることを特徴としている。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、図示実施例により本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明実施例による定着方法が実行される装置を備えた画像形成装置の要部を示す模式図である。
図１において、画像形成装置１は、モノクロ画像を形成可能な構成を備えたプリンタであり、内部には、潜像担持体として、ドラム状の感光体２が設けられている。
【００３９】
感光体２は、基体に導電体が用いられ、その表面には感光層が設けられて図示矢印方向に回転することができる。本実施例では、感光体２の直径が６０ｍｍ、周速が２３０ｍｍ／ｓｅｃとされている。
【００４０】
感光体２の周囲には、回転方向に沿って画像形成処理を実行するための帯電装置３，書き込み装置４，現像装置５，転写装置６およびクリーニング装置７がそれぞれ配置されている。
帯電装置３は、感光体２位接触するローラを備えた接触帯電装置であり、基体となる芯金表面に中抵抗の導電性を持つ弾性層（厚み３ｍｍ）が形成されて更生されている帯電ローラで構成され、図示しない電源から直流電圧（−１．３５ＫＶ）が印加されることにより、感光体２を−６００Ｖに帯電するようになっている。
書き込み手段４は、光源となる半導体レーザを備えたレーザ光走査型の書き込み装置であり、画像情報に応じて主走査方向および副走査方向にレーザ光を走査することにより静電潜像を感光体２上に形成する。
【００４１】
現像装置５は、本実施例の場合、トナーとキャリアとを備えた２成分系現像剤が用いられる構成を備えている。つまり、感光体２と対向して周面に担持した現像剤中のトナーを感光体２に対して静電的に転移させる現像スリーブ５Ａと、現像タンク５Ｂ内に収容されているトナーとキャリアとを攪拌混合して摩擦帯電したうえで現像スリーブ５Ａに受け渡す攪拌部材５Ｃおよび現像スリーブ５合う絵での現像剤の層厚を規定するドクターブレード５Ｄとを備えている。
【００４２】
本実施例では、現像剤として、体積平均粒径が７．５μｍのトナーと粒径が５０μｍのキャリアとを混合してトナー濃度が５．０％となるように設定したものが用いられる。
感光体２と現像スリーブ５Ａとの対向位置には現像剤が感光体２に接触できる隙間が設けられており、現像スリーブ５Ａに印加される現像バイアスを利用して感光体２上の静電潜像にトナーが供給される。
【００４３】
転写装置６は、一対のローラに掛け回された転写ベルトを用いて搬送兼用の構成が採用されており、転写ベルトに対して図示しない電源から転写バイアス電圧が印加されることにより図示しない給紙装置から給送されたシートに対して感光体２上で可視像処理されたトナー像を静電転写する。
【００４４】
クリーニング装置７は、転写後の感光体２の表面に残留しているトナーや残留電荷を除去するための装置であり、感光体２に接触するクリーニングブレード７Ａ、除去したトナーの回収手段５Ｂびおよび図示しない除電手段が設けられている。
【００４５】
転写装置６によって感光体２からのトナー像が転写されたシートＳは、定着装置８に搬送されてトナーが定着される。
本実施例における定着装置８は、定着ローラ８Ａと加圧ローラ８Ｂとを備えた熱ローラ方式の採用しており、定着ローラ８Ａは、シートＳ上に担持されているトナー像と接触する側に配置された芯金で構成され、表面には離型剤の一つであるフッ素樹脂の被覆層やシリコーン樹脂の塗布膜などがなく、内部にはハロゲン棒状ヒータ８Ａ１が内蔵された加熱ローラである。本実施例においては、定着ローラ８Ａの表面温度が１１０〜２２０℃に設定されている。
加圧ローラ８Ｂは、芯金の表面に弾性体層が積層され、さらに弾性体層の表面にはフッ素樹脂層からなる離型層が設けられている。本実施例では、加圧ローラ８Ｂが２０〜１００Ｎの加圧圧力により定着ローラ８Ａに圧接し、定着ローラ８Ａとのニップ幅を２〜１０ｍｍ程度設定することができるようになっている。
【００４６】
シートＳの搬送方向上流側、つまり定着装置８に至る前に相当する位置には、均し手段９が設けられている。
図２には均し手段９の構成が示されており、同図において均し手段９は、シートの搬送路を挟んで対向当接するローラ対を備え、転写後のシート上に担持されているトナーの堆積層厚を均して一様化するために設けられている。
【００４７】
均し手段９は、これを構成する一対のローラ９Ａ、９Ｂが非加熱状態で配置されており、ローラ同士が定着装置８でのシートＳの搬送速度、いわゆる線速と同じ線速を以て回転するようになっている。
【００４８】
均し手段９に用いられるローラ対は、シートＳ上に担持されているトナー像と接触する側のローラ９Ａが、表面硬度を定着装置８における定着ローラ８Ａよりも小さくされており、さらに、その表面においてトナーを静電吸着しない帯電系列の材料が用いられている。本実施例では、トナーの静電極性と逆極性の静電気を誘起させることがない材料が基体として用いられ、その基体は表面に離型層や弾性体層を持たないで直接外部に露出させてある。
【００４９】
トナー像と接触する側のローラ９Ａを構成する材料として、帯電系列を条件とした場合には、金属が用いられる。また、定着装置８において定着ローラ８Ａの表面硬度を考慮したときには、定着ローラ８Ａの表面に弾性体層や離型層が設けられている場合、均し手段９におけるローラ９Ａにおいてもその表面状態によって上記関係に設定することも可能である、つまり、定着ローラ８Ａの表面に弾性体層や離型層が存在している場合には均し手段９側のローラ９Ａにおいても、弾性体層の弾性係数などを適宜選択することにより上記関係を設定する。
これとは逆に、上述した定着ローラ８Ａがアルミニュウムなどの金属製ローラである場合には、金属間での表面硬度が上記関係となるように金属材料を選択すればよい。
【００５０】
均し手段９におけるローラ９Ａ、９Ｂ間での接触圧力は、定着装置８での定着ローラ８Ａと加圧ローラ８Ｂとの接触圧力よりも大きくしてあり、シート上で堆積しているトナーをシート側に向けて押し込むことができるようになっている。
【００５１】
本実施例は、以上のような構成の定着装置を用いて次の手順により定着が実行される。
転写装置６によって感光体２上のトナー画像を転写されたシートＳは、定着装置８による熱・圧力の作用を介した定着行程が実行される前に均し手段９を通過することによりトナーが均される。
シートＳ上でのトナーは、図１３に示したように、堆積状態および分散状態によって加熱定着された後の溶融面積率が異なる。このため、均し手段９においてトナーの堆積層厚が一様化されることにより、特に、図１３（Ｂ）に示したトナー同士が重なり合う状態を解消することにより定着装置８において加熱定着される際にトナーに対する熱伝搬効率を一様化する。
【００５２】
均し手段９では、定着装置８におけるトナー像と定着ローラ８Ａとの接触条件である圧力および表面硬度が定着装置８と異なっており、特に、圧力が高いことによりシートＳの平滑性の違いに拘わらず強制的なトナーの押し込みにより堆積厚さを均一化することができ、さらに、表面硬度が定着装置８側よりも弱いことおよび線速の違いがないことによりトナー像を不用意に擦り取ることがなく、画像の一部欠損などを生じない状態で堆積層厚を一様化することができる。
【００５３】
堆積層厚を一様化されたトナーは、定着装置８において熱・圧力の作用を受けると、トナー同士での熱伝搬効率が均一であるので、ドット面での溶融面積率が一様化されることにより粒状性が均一となり、画像中での濃度ムラの発生がない状態とされる。
【００５４】
なお、定着装置８側の定着ローラ８Ａは、その表面に比較的硬度が高く、均し手段９側のローラ９Ａとの表面硬度において大きい硬度が得られる材料を表面に有することも可能であり、例えば、ＰＴＦＥ層としたり、ＰＴＦＥチューブとしたり、ＰＦＡ層あるいはこれを用いたチューブ，ＦＥＰ層あるいはこれを用いたチューブ、ＥＴＦＥ層あるいはこれを用いたチューブ、ＰＤＶＰ層あるいはこれを用いたチューブなどのフッ素樹脂やフッ素樹脂チューブを用いることが可能である。
【００５５】
粒状性に関しては、「均一であるべき画像がどれだけざらついているかを表す主観的評価値」という定義がなされ、主観的な粒状性を客観的な評価尺度に表し直したのが粒状度であるとされている。
粒状度の標準化されているものとしてＲＭＳ粒状度があり、「ＡＮＳＩ  ＰＨ−２、４０−１９８５」において次の式により標準化されている。
ＲＭＳ粒状度（σＤ）＝［１／Ｎ  Σ（Ｄｉ−Ｄ）２］１／２
但し、Ｄｉ：濃度分布、Ｄ：平均濃度（Ｄ＝１／ＮΣＤｉ）
このほか、画像の濃度変動のパワースペクトラムであるWiner Spectrumを用いた粒状度が定義されている。XeroxのDoo1eyとShawはWiner Spectrumを適用し、視覚の空間周波数特性(Visua1  Transfer  Function：VTF)とカスケードした後、積分した値を粒状度（GS）とした（詳細は、R.P.Dooley,Rshaw:Noise Perception in Electrophotography.eng,5,481979),pp190-196）。
【００５６】
ＧＳ＝ｅｘｐ（−１．８Ｄ）∫（ＷＳ（ｆ））１／２ＶＴＦ（ｆ）ｄｆ
但し、Ｄ：平均濃度、ｆ：空間周波数（ｃ／ｍｍ）、ＷＳ（ｆ）：Winer Spectrum、ＶＴＦ（ｆ）：視覚の空間周波数特性
本発明者は、粒状度を解析するために、Doo1eyとShawの粒状度をさらに発展させて次の式によって定義した。
粒状度＝ｅｘｐ（ａＬ＋ｂ）∫（ＷＳＬ（ｆ））１／２ＶＴＦ（ｆ）ｄｆ
但し、Ｌ：平均明度、ｆ：空間周波数（ｃ／ｍｍ）、ＷＳＬ（ｆ）：明度変動のパワースペクトラム、ＶＴＦ（ｆ）：視覚の空間周波数特性、ａ：係数（＝０．１０４４），ｂ：係数（＝０．８９４４）
この場合には、画像の濃度Dではなく、明度Ｌ＊を使用する。後者の方が色空間のリニアリティーに優れ、カラー画像への適応性も優れる特徴をもっている。
以下、粒状度をこの式によって定義することとして実験結果について説明する。
粒状度はその定義からして画像のノイズ特性を表している。
出力画像の粒状度を上述の手法によって測定することによって、画像のノイズ特性(ざらつき)を数値化することが可能である。粒状度の数値はその定義からも分かるように、ざらつきが良好である場合には値が小さく、ざらつきが悪くなるに従って値が大きくなる。
本発明者は、出力画像をスキャナー(FTーS5000:大日本スタリーン製)で読み込んだ後に、上述の計算式に基づき粒状度の計算を行った。
【００５７】
本発明者は、上述の定義式によって得られる粒状度を評価の尺度にして、図２に示した均し手段９を装備した構成と、図１２に示したように、この均し手段９を装備していない構成（比較例１）と、オーブン定着方式などの非接触方式による構成（比較例２）とを用いて粒状度を比較したところ、図３に示す結果を得た。なお、実験はリコー製デジタル複写機ＭＦ４５７０を解像した実験機によって未定着のトナー像を紙（リコー製ＴＹＰＥ６０００）上に形成し、定着方法のみを変更する形式で行った。
【００５８】
図３は、横軸に明度を、縦軸に粒状度をそれぞれ示しており、粒状度は明度毎に与えられ、本発明者は明度を１７水準（スクリーン線数１５０戦の中間調処理を施した１７水準のパッチ画像を作成した）を採って各明度毎での粒状度を計算した。
【００５９】
実験結果から明らかなように、定着時に画像面を加圧しないオーブン定着方式(比較例２)の粒状度がもっとも良好であり、最大でも(明度５０近傍でも)０．２程度であった。これに対していわゆる従来の定着装置(定着前における均し行程を持たない場合、比較例１)では、定着装置通過後の画像の粒状度は非常に悪化しており、最大では０．９となった。
【００６０】
本実施例による均し手段９を備えた画像形成装置(実施例１)では、粒状度の悪化は前述の比較例１ほどではなく、最大で０．４程度であった。この実験からわかるように、定着装置８を通過させる前にシート上のトナー像を加圧することにより堆積層を均す行程を設けるだけで定着装置８を通過した後の画像において粒状性の悪化を改善ずることが可能となる。
【００６１】
次に本発明の別実施例について説明する。
本実施例では、定着装置８および均し手段９構成は図２に示した構成と同様である。本実施例では、定着装置８の定着ローラ９Ａと加圧ローラ９Ｂとの間の接触圧力よりも均し手段９での接触圧力を高めており、定着装置８側では０．８６（Ｎ／ｃｍ）とし、これに対して均し手段９側では１．４３（Ｎ／ｃｍ）とした。
定着装置８側および均し手段９側での接触圧力同士を異ならせ、特に、均し手段９側の接触圧力を高めた場合、本発明者は、均し手段９側での接触圧力を０，２〜５．０（Ｎ／ｃｍ）の範囲で選択して粒状度の測定を行い、図４に示す結果を得た。なお、図４においては、明度に関し、繁雑となるのを避けるために明度を４０〜８０の間の平均値のみを示す。これは、明度４０以上８０以下の中明度領域での粒状度性が高画質の観点からきわめて重要となるためである。
図４において横軸は均し手段９側での接触圧力を示し、縦軸は明度Ｌ＊＝４０〜８０の範囲での粒状度を平均した値である。
【００６２】
図４から明らかなように、均し手段９側での接触圧力が定着装置８側でのそれよりも大きいと粒状性の悪化防止に効果が大きくなり、粒状度の値が良好となっているのが判る（図５中の破線が均し手段９側での接触圧力＝０．８６（Ｎ／ｃｍ）である場合を示している）。この結果からいえることは、均し手段９側での接触圧力を値以上の接触圧力を０．８６（Ｎ／ｃｍ）以上とした場合には、定着行程での粒状性の悪化が少なくなる。
【００６３】
次に本発明の実施形態に係る他の実施例について説明する。
本実施例では、図２に示した構成を用いて定着装置８側の定着ローラ８Ａに対する均し手段９側のローラ８Ａの表面硬度が低くなるように異ならせたことを特徴としている。
【００６４】
定着装置８側の定着ローラ８Ａに用いられる材質の選択に応じて均し手段９側でのローラ９Ａの材質を上述した表面硬度の関係となるように選択する。
本実施例において、定着装置８側の定着ローラ８Ａの構成として、弾性体層を設けた構成とした場合には、この弾性体層に対して表面硬度が小さくなる弾性体により構成する。弾性体の材料としては、ＳＢＲ（スチレンブタジェンゴム）、ＢＲ（ブタジェンゴム）、Ｕ（ウレタンゴム）、ＮＢＲ（ニトリルゴム）、ＣＲ（クロロゴム）、シリコーンゴムおよびフッ素ゴムなどが用いられる。
【００６５】
本発明者は、上述のゴム材料で形成した均し手段９側のローラ９Ａを試作し(この際、ゴム硬度が振れるものについては、硬度を数水準とって試作を行った)、出力画像の粒状度測定を行ったところ、図５に示し結果を得た。
一方、定着ローラ８Ａが金属ローラ（鉄、アルミニュウム、ステンレス）で構成されている場合を対象として、均し手段９側のローラ９Ａの表面高度が低くなる材料を選択した場合の比較実験も併せて行った。
図５において横軸は、ゴム硬度計での均し手段９側でのローラ９Ａの硬度測定値を示している(硬度測定は、均し手段９側のローラ９Ａと同材質で作成したテストピースを用いてＪＩＳに記載の方法で行ったものである。)。縦軸は、図４に示した結果が得られた場合と同様に、明度Ｌ＊＝４０〜８０の間での粒状度の平均値である。
【００６６】
図５の実験結果から明らかなように、均し手段９側でのローラの表面硬度が定着装置８側でのそれよりも小さい方（軟らかい）が定着装置８側での粒状性の悪化が少なくなることがわかる。ちなみに、鉄、アルミ、ステンレスの金属ローラの粒状度平均値は０．７程度であった。このことから、均し手段９側のローラ９Ａの表面硬度が、定着装置８側でのローラの表面硬度に比べて小さい方が定着装置８での粒状性の悪化が小さくなることが判る。この場合の定着装置８側でのローラ材質は鉄である。
【００６７】
次に本発明の実施形態に係るさらに別の実施例について説明する。
本実施例は、トナーとして高着色率のトナーを用いた場合を対象として均し行程を実施することを特徴としている。
トナーを構成する材料は、結着樹脂、着色剤（顔料）およびワックスであり、具体的な材料名は、例えば、特開平９−２６５２１０号公報などに開示されている。
本発明者は、モノクロ画像用のトナー（結着樹脂はポリエステル樹脂、着色剤はカーボンブラック、ワックス量は５％で固定）の着色剤比率を選択することにより、出力画像の粒状度の測定を行った処、図６に示す結果を得た。
図６において横軸はトナー中の着色剤比率（重量％）であり、縦軸は、明度Ｌ＊＝４０〜８０の間での粒状度の平均値である。
【００６８】
図６から明らかなように、均し手段９による均し行程を実施した場合（図６中、実施例と表示する線）に比べて均し行程を実施しない場合（図６中、比較例と表示してある線）の方が、粒状性が悪いことがわかる。
さらに特筆すべきことは、トナーの着色剤比率が高くなるに従って、その差が大きくなることである。つまり、トナー着色力が高いタイプのトナーを使用して均し行程を実施した場合には、粒状性改善の効果が大きいということになる。このことから、高着色力タイプのトナーとしては着色剤比率を７％以上が望ましい。また、粒状性の改善が非常に大きい範囲として、着色剤比率が１０％以上の範囲画望ましいといえる。
【００６９】
カラー用のトナーについては、着色剤比率がモノクロの場合とは根本的に異なるため、高着色力夕イプとして、着色剤比率を３％以上とすることが望ましい。
【００７０】
次に本発明の実施形態に係るさらに他の実施例について説明する。
本実施例は、トナーとしてガラス転移点の温度が比較的低いトナーを用いる場合を対象として均し行程を実施することを特徴としている。
トナーを構成する材料は、図６に示した結果が得られる実権において説明したのと同じく、結着樹脂、着色剤（顔料）およびワックスであり、具体的な材料名は、例えば、特開平９−２６５２１０号公報などに開示されている。
【００７１】
本発明者は、ガラス転移点温度に相当する軟化点温度をトナー中の決着樹脂の分子量を変更する方法により変化させたトナーを多数使用し、画像出力を行う際の粒状度を測定した処、図７に示す結果を得た。
【００７２】
図７において横軸はトナーの軟化点温度であり、縦軸は明度Ｌ＊＝４０〜８０の間での粒状度の平均値である。
図７からも明らかなように、均し行程を実施した場合（図８中の実線）に比べて均し行程を実施しない場合の方が粒状性が悪いことがわかる。さらに特筆すべきことは、トナーの軟化点温度が低くなるに従ってその差が大きくなることである。つまり、トナー軟化点温度が低いタイプのトナーを使用して均し手段９による均し行程を実施した場合には、粒状性改善の効果が大きいことになる。このことから、本実施例では、低温定着夕イプのトナーとしてトナー軟化点温度が１００℃以下を選択することも可能である。また、粒状性の改善が非常に大きい範囲として、トナー軟化点温度が８０℃以下の範囲でも粒状性の改善が可能である。
【００７３】
本発明は、モノクロ画像のみでなく、複数の色毎のトナーを用いて形成した画像を重畳してシートに一括転写する多色画像の形成が可能な画像形成装置を対象として、その定着行程における前工程として均し行程を実施することも可能である。
図８は、多色画像の代表例であるカラー画像形成装置の構成を示している。なお、図８において、図１に示した装置に用いられる部材と同じものは同符号により示してある。
図８において、カラー画像形成装置１０は、感光体２の周囲に設けられている装置のうちで、現像装置１１が回転可能な色毎の現像ユニットを備えたリボルバ構造とされている。さらに、感光体２に対向する転写装置（便宜上、符号６’で示す）がドラム状で構成された中間転写体とされ、感光体２に形成される色毎の画像を１次転写行程において重畳転写された後、シートＳに対して２次転写装置６Ａによって一括転写できるようになっている。
２次転写装置６Ａにより重畳画像が一括転写されたシートＳは、定着装置８に至る前に均し手段９による均し行程が実施される。
【００７４】
このような構成において均し行程を実施すると、重畳みされて厚くなっているトナー層がその厚みをトナー同士で平均化されることになり、定着装置８での熱・圧力の作用による溶融面積を均一化される。このため、定着装置８においてカラー画像としての光沢度を得る際に、トナー同士の堆積層厚が異なることによる溶融面積の違いもないので、所望の光沢度を得ることが可能となる。
【００７５】
図９は、カラー画像形成装置の変形例を示す図であり、同図に示したカラー画像形成装置は、図８に示した構成における中間転写体が存在していない。つまり、転写・搬送ベルト１２の展張面に各色毎の画像形成処理を実行する作像ユニット（便宜上、色の意味を表す符号Ｙ、Ｍ、ＣＢを用いる）が並置され、シートが移動する過程においてシートを対象として各色の画像が転写されるようになっている。この構成の画像形成装置においても、図示していないが、定着装置にシートが至る前に均し行程が実施される。
【００７６】
さらに、本発明は、定着装置として、図２に示した熱ローラ方式に限らず、図１０に示すように、定着ベルト１２ＡをシートＳの搬送速度に合わせて移動させ、その展張面に配置されている熱源１３と加圧ローラ１４とにより均し手段９によって均し行程を実施されたトナーを対象として熱・圧力を作用さえることによりトナーがシートに浸透されるようにした構成や、図１１に示すように、対向する一対のローラ間にシートＳを挟持搬送させる一方、シートＳ上のトナーと接触する側のローラ１５には、今一つのローラ１６との間に掛け回された定着ベルト１７を掛け、今一つのローラ１６および加圧ローラ１８とに熱源を備えた構成などにも適用可能である。ちなみに、図１１に示した定着装置の構成は、ローラに熱源を内蔵した場合に比べて熱容量が小さいベルトを定着ベルトとすることができるので、定着温度までの立ち上がりを早くすることができる。
【００７７】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、表面硬度に関して加熱定着手段よりも均し手段の方が小さくなっているので、トナーへの不用意な圧力を与えないようにしてドット面でのトナーの潰れを防いで溶融面積が変化するのを防止することが可能となる。
【００８５】
また、請求項２記載の発明によれば、均し手段に用いられるローラが基材そのものを表面に露出させて、いわゆる表面に離型層や弾性体層を設けていないので、静電気力の誘起を確実に避けてトナーの逆転移を防止することが可能となる。
【００８６】
請求項３記載の発明によれば、加熱定着されるトナーが層厚を均されていることにより、熱・圧力による溶融状態が均一化されて溶融面積が一様となるので、溶融面積の違いによる粒状度の違いが原因となる画像中での濃度むらを防止することが可能となる。
【００８７】
請求項４記載の発明によれば、トナー中に含まれる着色剤の含有率を高められたトナーを用いた場合において、加熱定着手段での熱的な負担が大きくなる場合でもトナーの堆積厚が一様化されているので、熱伝達効率をトナー同士で一様化することができ、溶融面積率をトナー同士で一様化して粒状度の均一化によって濃度ムラの発生を防止することが可能となる。
【００８８】
請求項５記載の発明によれば、ガラス転移点の温度が低いトナーを用いる場合においてもトナーの堆積厚が一様化されていることにより熱効率をトナー同士で一様化することができるので、溶融面積率をトナー同士で均一にして粒状度の違いによる濃度ムラの発生を防止することが可能となる。
【００８９】
請求項６記載の発明によれば、重畳される関係にあるトナーを用いて多色画像を形成する場合においても、各色のトナーの堆積層の厚さを均一にすることができるので、熱・圧力の作用による溶融率を均一化して粒状度の違いの発生を防止し、所望の光沢度を持つ多色画像を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る定着方法を実行するための装置が適用される画像形成装置の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る定着方法を実行するための定着装置を示す模式図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る定着方法によるトナーの明度と粒状性との関係を説明するための線図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る定着方法による均し手段での接触圧力と定着装置での接触圧力との関係による粒状度の違いを説明するための線図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る定着方法による均し手段での表面硬度と定着装置での表面硬度との関係による粒状度の違いを説明するための線図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る定着方法を着色率の異なるトナーを対象として実施した場合の粒状度の違いを説明するための線図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る定着方法を軟化点温度の異なるトナーを対象として実施した場合の粒状度の違いを説明するための線図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る定着方法を適用可能な画像形成装置の別例を示す模式図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る定着方法を適用可能な画像形成装置の他の例を示す模式図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る定着方法を実施可能な定着装置の別例を示す模式図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係る定着方法を実施可能な定着装置の他の例を示す模式図である。
【図１２】定着装置の従来例を説明するための模式図である。
【図１３】従来の定着装置を用いた場合のトナーの堆積状態と融解状態とを説明するための図である。
【図１４】図１３に示したトナーの融解状態の違いによる視覚的効果を説明するための図である。
【符号の説明】
１      画像形成装置
２      感光体
６      転写装置
８      定着装置
８Ａ    定着ローラ
８Ｂ    加圧ローラ
９      均し手段
９Ａ    トナーと接触する側のローラ
Ｔ      トナー
【図１】
0004574042.tif 000002
【図２】
0004574042.tif 000003
【図３】
0004574042.tif 000004
【図４】
0004574042.tif 000005
【図５】
0004574042.tif 000006
【図６】
0004574042.tif 000007
【図７】
0004574042.tif 000008
【図８】
0004574042.tif 000009
【図９】
0004574042.tif 000010
【図１０】
0004574042.tif 000011
【図１１】
0004574042.tif 000012
【図１２】
0004574042.tif 000013
【図１３】
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【図１４】
0004574042.tif 000015