(57)【要約】【課題】１［ＭＰａ］以下の圧力で低温定着することができる定着装置、画像形成装置、定着方法、及び、画像形成方法を提供する。【解決手段】トナーを用いて記録媒体上に形成されたトナー像を加熱する加熱手段と、前記加熱手段により加熱された前記トナー像を加圧する加圧手段とを備え、前記トナー像を熱及び圧力により前記記録媒体に定着させる定着装置において、前記トナーは樹脂であるエラストマー、及び、該エラストマーに内包され該エラストマーを軟化させる常温で固体状の可塑剤を少なくとも含有しており、前記加圧手段は１［ＭＰａ］以下の圧力で加圧する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーを用いて記録媒体上に形成されたトナー像を加熱する加熱手段と、
前記加熱手段により加熱された前記トナー像を加圧する加圧手段とを備え、
前記トナー像を熱及び圧力により前記記録媒体に定着させる定着装置において、
前記トナーは樹脂であるエラストマー、及び、該エラストマーに内包され該エラストマーを軟化させる常温で固体状の可塑剤を少なくとも含有しており、前記加圧手段は１［ＭＰａ］以下の圧力で加圧することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１の定着装置において、
上記エストラマーのハードセグメントの分子骨格が上記可塑剤の骨格に類似していることを特徴とする定着装置。
【請求項３】
請求項２の定着装置において、
上記エラストマーと上記可塑剤との組み合わせが、１０−１２以上の拡散係数を持つ組み合わせであることを特徴とする定着装置。
【請求項４】
請求項２または３の定着装置において、
上記エラストマーと上記可塑剤との組み合わせが、１０６以下の貯蔵粘弾性を持つ組み合わせであることを特徴とする定着装置。
【請求項５】
請求項１、２、３または４の定着装置において、
上記エストラマーと上記可塑剤との組み合わせが、５０［℃］の環境下で１０−１２以上の拡散係数と１０６以下の貯蔵粘弾性とを持つ組み合わせであることを特徴とする定着装置。
【請求項６】
像担持体と、
像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、
トナーを用いて前記潜像を現像しトナー像を形成する現像手段と、
前記トナー像を前記像担持体上から記録媒体上に転写する転写手段と、
前記記録媒体上に転写されたトナー像を該記録媒体に定着させる定着手段とを備えた画像形成装置において、
前記定着手段として、請求項１、２、３、４または５の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
トナーを用いて記録媒体上に形成されたトナー像を、該記録媒体に定着させる定着方法において、
前記トナーは、エラストマー、及び、該エラストマーに内包され該エラストマーを軟化させる常温で固体状の可塑剤を少なくとも含有しており、
前記記録媒体上の前記トナー像を加熱手段により加熱する加熱工程と、
前記加熱手段により加熱された前記トナー像を加圧手段により１［ＭＰａ］以下の圧力で加圧する加圧工程とを有することを特徴とする定着方法。
【請求項８】
像担持体上に潜像を形成する潜像形成工程と、
トナーを用いて前記潜像を現像しトナー像を形成する現像工程と、
前記トナー像を前記像担持体上から記録媒体上に転写する転写工程と、
前記記録媒体上に転写されたトナー像を該記録媒体に定着させる定着工程とを有する画像形成方法において、
前記定着工程で請求項７の定着方法を用いることを特徴とする画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタ、ファクシミリ、複写機などの画像形成装置に用いられる定着装置及び定着方法、前記定着装置を備えた画像形成装置、並びに、前記定着方法を用いた画像形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、ファクシミリ及び複写装置のような画像形成装置は、紙、布、及びＯＨＰ用シートのような記録媒体に、画像情報に基づいて文字や記号を含む画像を形成する装置である。画像形成装置には種々の方式があるが、電子写真方式の画像形成装置は、普通紙に高精細な画像を高速で形成することができるため、広くオフィスで使用されている。このような電子写真方式の画像形成装置としては、被定着媒体である記録媒体上のトナーを１２０［℃］〜１６０［℃］で加熱して軟化あるいは溶融させ、軟化等させたトナーを加圧し記録媒体にトナーをアンカリングすることによって、トナーを記録媒体上に定着させる熱定着方式が広く普及している（特許文献１など）。
【０００３】
このような熱定着方式を採用した電子写真方式の画像形成装置における消費電力の半分以上は、熱定着方式の定着装置においてトナーを加熱処理のために消費されている。一方、近年における環境問題対策の観点からは、消費電力を抑えて省エネルギー化を図れる画像形成装置が望まれている。このため、従来の画像形成装置における消費電力の半分以上を消費する定着装置での省エネルギー化が求められている。従来の熱定着方式の定着装置では加熱処理に多くの電力を消費していたため、トナーを定着するためにトナーを加熱する温度を今までよりも極端に低下させる定着方式が望まれている。
【０００４】
特許文献２では、定着時にトナーを熱によって軟化させず圧力によって塑性変形させて記録媒体に定着する圧力定着方式の技術が提案されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、熱によってトナーを十分に軟化させないため、トナーを記録媒体に定着させるときに高い圧力（例えば５［ＭＰａ］〜１０［ＭＰａ］）が必要になり、その圧力に耐えられるよう装置の大型化や重量化を招いてしまい製造コストがかさんでしまう。また、記録媒体として紙を用いる場合には、高い圧力でトナーを加圧して紙に定着させるため、紙にシワがよったりちぎれたりするなど紙がダメージを受けやすくなってしまう。
【０００６】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、１［ＭＰａ］以下の圧力で低温定着することができる定着装置及び定着方法、前記定着装置を備えた画像形成装置、並びに、前記定着方法を用いた画像形成方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、トナーを用いて記録媒体上に形成されたトナー像を加熱する加熱手段と、前記加熱手段により加熱された前記トナー像を加圧する加圧手段とを備え、前記トナー像を熱及び圧力により前記記録媒体に定着させる定着装置において、前記トナーは樹脂であるエラストマー、及び、該エラストマーに内包され該エラストマーを軟化させる常温で固体状の可塑剤を少なくとも含有しており、前記加圧手段は１［ＭＰａ］以下の圧力で加圧することを特徴とするものである。
【０００８】
本発明においては、加熱手段により加熱され溶融した可塑剤がエラストマーに拡散することで、可塑剤の軟化作用によりエラストマーの物理的架橋が崩れてエラストマーが一気に軟化し、それに伴ってトナーが軟化する。そして、このように軟化したトナーを圧接部で加圧手段により加圧することで記録媒体に定着させることができる。これにより、熱だけで樹脂を軟化させる場合よりも記録媒体にトナー像を定着するためにトナーを加熱する温度を極端に低下させることができる。また、可塑剤によってエラストマーを軟化させることで、後述する実験で明らかにしたように、加圧手段による加圧力も１［ＭＰａ］以下の圧力で記録媒体にトナー像を定着させることができる。
【発明の効果】
【０００９】
以上、本発明によれば、１［ＭＰａ］以下の圧力で低温定着することができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】小径の可塑剤をエラストマー内に複数分散させたトナーの模式図。
【図２】本実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。
【図３】１つの可塑剤をエラストマーで覆ったトナーの模式図。
【図４】（ａ）トナー保存時におけるトナー中のエラストマーと可塑剤の状態を示す概念図、（ｂ）定着時におけるトナー中のエラストマーと可塑剤の状態を示す概念図、（ｃ）排紙時におけるトナー中のエラストマーと可塑剤の状態を示す概念図。
【図５】定着時におけるトナーの模式図。
【図６】実験１で用いる実験装置の概略図。
【図７】１，３，５−トリメトキシベンゼンに対するＳＢＳスチレン量と拡散係数との関係を示したグラフ。
【図８】１，４−ジメトキシベンゼンに対するＳＢＳスチレン量と拡散係数との関係を示したグラフ。
【図９】２，４−ジメトキシアセトフェノンに対するＳＢＳスチレン量と拡散係数との関係を示したグラフ。
【図１０】可塑剤としてＴＭＯ−Ｂｚを用いた場合における温度とＳＢＳの弾性率との関係を示すグラフ。
【図１１】可塑剤としてＤＭＯ−Ｂｚを用いた場合における温度とＳＢＳの弾性率との関係を示すグラフ。
【図１２】可塑剤としてＤＭＯ−ＡＰｈを用いた場合における温度とＳＢＳの弾性率との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明を適用した画像形成装置の実施形態について説明する。
図２は、タンデム型カラー画像形成装置である複写機であり、複写機本体１５０と、給紙テーブル２００と、スキャナ３００と、原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）４００とを備えている。
【００１２】
複写機本体１５０には、無端ベルト状の中間転写ベルト５０が中央部に設けられている。そして、中間転写ベルト５０は、支持ローラ１４、支持ローラ１５及び支持ローラ１６に張架され、図２中、時計回りに回転可能とされている。中間転写ベルト５０を介して支持ローラ１５と対向する位置には、中間転写ベルト５０上の残留トナーを除去するための中間転写体クリーニング手段である中間転写ベルトクリーニング装置１７が配置されている。
【００１３】
支持ローラ１４と支持ローラ１５とにより張架された中間転写ベルト５０には、その回転方向に沿って、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、及び、ブラック（Ｋ）の４つの画像形成ユニット１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋが対向して並置されたタンデム型画像形成部１２０が配置されている。
【００１４】
画像形成ユニット１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋそれぞれには、像担持体である感光体ドラム１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋの周りに、感光体ドラム１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋを一様に帯電させる帯電装置６０Ｙ，６０Ｃ，６０Ｍ，６０Ｋと、静電潜像を各カラートナー（ブラックトナー、イエロートナー、マゼンタトナー、及び、シアントナー）を用いて現像して各カラートナーによるトナー像を形成する現像装置６１Ｙ，６１Ｃ，６１Ｍ，６１Ｋと、トナー像を中間転写ベルト５０上に転写させるための転写帯電器６２Ｙ，６２Ｃ，６２Ｍ，６２Ｋと、クリーニング装置６３Ｙ，６３Ｃ，６３Ｍ，６３Ｋと、除電装置（不図示）とを備えており、各色の画像（ブラック画像、イエロー画像、マゼンタ画像、及びシアン画像）が形成可能である。
【００１５】
タンデム型画像形成部１２０の上方には、露光装置２１が配置されている。露光装置２１は、帯電装置６０Ｙ，６０Ｃ，６０Ｍ，６０Ｋにより帯電せしめられた感光体ドラム１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋの表面を各色の画像情報に基づいて露光光で露光し、感光体ドラム１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋ上に各色のトナー像に対応する静電潜像を形成する。
【００１６】
また、中間転写ベルト５０を介して感光体ドラム１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋと対向する位置に、感光体ドラム１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋ上の各色のトナー像を中間転写ベルト５０上に転写させるための転写帯電器６２Ｙ，６２Ｃ，６２Ｍ，６２Ｋが設けられている。
【００１７】
中間転写ベルト５０における、タンデム型画像形成部１２０が配置された側とは反対側には、二次転写装置２２が配置されている。二次転写装置２２においては、無端ベルトである二次転写ベルト２４が支持ローラ２３ａと支持ローラ２３ｂとによって回転可能に張架されており、二次転写ベルト２４上を担持搬送される記録媒体９５と中間転写ベルト５０とは互いに接触可能である。
【００１８】
二次転写装置２２よりも記録媒体搬送方向下流側には定着装置２５が配置されている。定着装置２５は、図示しない熱源が内部に設けられた加熱ローラ２６と加圧ローラ２７とを有し、加熱ローラ２６と加圧ローラ２７とを圧接させて形成される圧接部であるニップ部に記録媒体９５を挟み込んで、記録媒体９５上のトナー像を圧力と熱とによって記録媒体９５に定着させる。なお、加圧ローラ２７が不図示の駆動モータなどを有する駆動源によって回転されており、加熱ローラ２６が加圧ローラ２７の回転に従動して回転する。
【００１９】
また、前記熱源としては、例えばヒータやハロゲンランプ等の熱源が挙げられる。なお、記録媒体９５上のトナー像を加熱する加熱手段としては、前述した加熱ローラ２６によるものに限らない。例えば、加熱ローラ２６の代わりに内部に熱源が設けられていない定着ローラを設け、定着ローラと加圧ローラ２７とにより形成されるニップ部よりも記録媒体搬送方向上流側の搬送経路中に加熱手段を設けてもよい。このときの加熱手段としては、ハロゲンランプ、フラッシュ等による加熱方式、または超音波やマイクロ波、温風等が挙げられるが、トナー温度を少なくとも可塑剤の融点まで加熱することが可能であれば特に限定はしない。
【００２０】
また、二次転写装置２２及び定着装置２５の下方には、記録媒体９５の両面に画像形成を行うために記録媒体９５の表裏を反転させるための反転装置２８が配置されている。
【００２１】
次に、タンデム型画像形成部１２０を用いたフルカラー画像の形成（カラーコピー）について説明する。まず、原稿自動搬送装置４００の原稿台１３０上に原稿をセットするか、あるいは、原稿自動搬送装置４００を開いてスキャナ３００のコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置４００を閉じる。
【００２２】
スタートスイッチ（不図示）を押すと、原稿自動搬送装置４００に原稿をセットした時は、原稿が搬送されてコンタクトガラス３２上へと移動された後で、一方、コンタクトガラス３２上に原稿をセットした時は直ちに、スキャナ３００が駆動し、第一走行体３３及び第二走行体３４が走行する。このとき、第一走行体３３により、光源からの光が照射されると共に原稿面からの反射光を第二走行体３４におけるミラーで反射し、結像レンズ３５を通して読み取りセンサ３６で受光されてカラー原稿（カラー画像）が読み取られ、イエロー、シアン、マゼンタ、及び、ブラックの画像情報とされる。
【００２３】
そして、ブラック、イエロー、マゼンタ、及びシアンの各画像情報は、露光装置２１に伝達され、画像形成ユニット１８Ｙ，１８Ｃ，１８Ｍ，１８Ｋにおいて、イエロー、シアン、マゼンタ、及び、ブラックの各トナー像が形成される。
【００２４】
すなわち、タンデム型画像形成部１２０における画像形成ユニット１８Ｙ，１８Ｃ，１８Ｍ，１８Ｋは、潜像形成工程として、感光体ドラム１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋの表面を帯電装置６０Ｙ，６０Ｃ，６０Ｍ，６０Ｋで一様に帯電し、各カラー画像情報に基づいて感光体ドラム１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋの表面を露光装置２１からの露光光で露光して、感光体ドラム１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋ上に各カラー画像に対応する静電潜像を形成する。
【００２５】
次に、現像工程として、現像装置６１Ｙ，６１Ｃ，６１Ｍ，６１Ｋにより、感光体ドラム１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋの表面に形成された静電潜像を各カラートナー（ブラックトナー、イエロートナー、マゼンタトナー、及び、シアントナー）を用いて現像して各カラートナーによるトナー像（ブラック画像、イエロー画像、マゼンタ画像、及びシアン画像）を形成する。
【００２６】
こうして感光体ドラム１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋの表面に形成された各色のトナー像であるイエロー画像、シアン画像、マゼンタ画像、及び、ブラック画像は、転写工程として、支持ローラ１４、支持ローラ１５及び支持ローラ１６により回転移動される中間転写ベルト５０上にそれぞれ、転写帯電器６２Ｙ，６２Ｃ，６２Ｍ，６２Ｋによって順次転写（一次転写）される。これにより、中間転写ベルト５０上にイエロー画像、シアン画像、マゼンタ画像、及び、ブラック画像が重ね合わされて合成カラー画像（カラー転写像）が形成される。
【００２７】
一方、給紙テーブル２００においては、給紙ローラ１４２の１つを選択的に回転させ、ペーパーバンク１４３に多段に備える給紙カセット１４４の１つから記録媒体９５を繰り出し、分離ローラ１４５で１枚ずつ分離して給紙路１４６に送出し、搬送ローラ１４７で搬送して複写機本体１５０内の給紙路１４８に導き、レジストローラ対４９に突き当てて止める。あるいは、給紙ローラ５１を回転して手差しトレイ５４上の記録媒体９５を繰り出し、分離ローラ５２で１枚ずつ分離して手差し給紙路５３に入れ、同じくレジストローラ対４９に突き当てて止める。
【００２８】
なお、レジストローラ対４９は、一般には接地されて使用されるが、記録媒体９５の紙粉除去のためにバイアスが印加された状態で使用されてもよい。
【００２９】
そして、中間転写ベルト５０上に合成された合成カラー画像（カラー転写像）にタイミングを合わせてレジストローラ対４９を回転させ、中間転写ベルト５０と二次転写装置２２の二次転写ベルト２４との間に記録媒体９５を送出させ、二次転写装置２２により合成カラー画像（カラー転写像）を記録媒体９５上に転写（二次転写）することにより、記録媒体９５上にカラー画像が転写され形成される。なお、画像転写後の中間転写ベルト５０上の残留トナーは、中間転写ベルトクリーニング装置１７によりクリーニングされる。
【００３０】
カラー画像が転写され形成された記録媒体９５は、二次転写装置２２により搬送されて、定着装置２５へと送出される。そして、定着工程として定着装置２５により、熱と圧力とによって前記合成カラー画像（カラー転写像）が記録媒体９５上に定着される。
【００３１】
加熱ローラ２６と加圧ローラ２７とを圧接部させて形成される圧接部であるニップ部の面圧としては、０．１［ＭＰａ］よりも大きく１［ＭＰａ］以下としている。ニップ部の面圧を高くするほど加熱ローラ２６や加圧ローラ２７の耐久性を高める必要があるため、定着装置２５が重量化及び大型化してしまう。また、ニップ部の面圧を０．１［ＭＰａ］にすると、定着不良として、後述するトナーに含有される樹脂のフィルム化や樹脂同士の結合力が弱くなり、紙などの記録媒体９５に対する密着力不足や樹脂同士の密着力不足によるトナー（樹脂）剥れなどの不具合が生じてしまう。
【００３２】
ニップ部でのトナー（記録媒体９５に形成されたトナー像）の加熱温度は、後述するようなトナーに含有される樹脂に内包され前記樹脂を軟化させる常温で固体状の可塑剤の融点温度以上が好ましく、消費エネルギーの観点から４０［℃］〜６０［℃］となる温度が好ましい。このようなトナーの加熱温度を得るためには、紙等の記録媒体９５への熱損失や伝熱ロスなどを考慮し、定着部材の表面温度として１００［℃］以下が好ましく、５０［℃］〜７０［℃］がより好ましい。
【００３３】
その後、記録媒体９５は、排紙トレイ５７に向かうか反転装置２８に向かうかを切換爪５５により切り替えられた搬送経路に送られる。切換爪５５により排紙トレイ５７に向かう搬送経路に切り替えられた場合は、排出ローラ５６により記録媒体９５が排紙トレイ５７に排出され排紙トレイ５７上にスタックされる。一方、反転装置２８に向かう搬送経路に切り替えられた場合は、記録媒体９５が反転装置２８により反転されて再び転写位置へと導く。そして、裏面にも画像が記録された記録媒体９５は、切換爪５５により排紙トレイ５７に向かう搬送経路に切り替えて排出ローラ５６により排紙トレイ５７に排出され排紙トレイ５７上にスタックされる。
【００３４】
本実施形態で用いるトナーに含まれる樹脂にはエラストマーを用いており、そのエラストマーを可塑化（軟化）させる常温で固体状の可塑剤をエラストマーで内包している。
【００３５】
図１は、トナー８０の主成分として樹脂であるエラストマー８１と、エラストマー８１を可塑化（軟化）させる常温で固体状の可塑剤８２とを有し、小径の可塑剤８２をエラストマー８１内に複数分散させたものを示している。
【００３６】
図３は、トナー８０の主成分として樹脂であるエラストマー８１と、エラストマー８１を可塑化（軟化）させる常温で固体状の可塑剤８２とを有し、１つの可塑剤８２をエラストマー８１で覆ったものを示している。
【００３７】
図１及び図３に示したいずれのトナー８０においても、可塑剤８２はエラストマー８１のハードセグメントの構造にメトキシ基があるもの、エステル結合があるもの、または、エーテル結合があるもので、できるだけ短い結合であることが望ましい。
【００３８】
また、可塑剤８２としては、エラストマー８１への可塑性の観点から４０［℃］以上６０［℃］未満の融点を持つ可塑剤であることが望ましい。また、エラストマー８１と可塑剤８２との界面に、可塑剤８２を完全に覆う被覆物が有っても良い。これは可塑剤８２を被覆物で被覆することにより、トナー８０の保存安定性を保証できるようにするためである。
【００３９】
また、トナー８０の上述したような主成分以外の構成として、トナーを発色させるために顔料や染料が同一トナー内に含まれている。また、その他外添剤が同一トナー内に含まれており、例えばＯＭＣ等が上げられる。
【００４０】
図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）に、トナー中のエラストマーと可塑剤の状態を示す。図４（ａ）は、トナー保存時におけるトナー中のエラストマーと可塑剤の状態を示す概念図である。図４（ｂ）は、定着時におけるトナー中のエラストマーと可塑剤の状態を示す概念図である。図４（ｃ）は、排紙時におけるトナー中のエラストマーと可塑剤の状態を示す概念図である。
【００４１】
図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）におけるエラストマーは、硬いハードセグメントとゴム状弾性を示すソフトセグメントとを有するブロック共重合体である。エラストマーは、ハードセグメント同士が分子間力により物理的架橋を形成することで流動性がなく、ソフトセグメントの弾性によりゴム状特性を示す。
【００４２】
図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）における可塑剤は、常温で固体であり、エラストマーの少なくともハードセグメントに対して可塑性を有する。
【００４３】
ここで、物理的架橋とは、ハードセグメント同士が分子間力により集まって分子運動を拘束する状態を意味する。
【００４４】
トナー保存時には、図４（ａ）に示すように、トナー中のエラストマーは、弾性変形をするが、ハードセグメントによる物理的架橋により、流動性がなく、塑性変形はしない。
【００４５】
定着時には、トナーは加熱されると図４（ｂ）に示すように、可塑剤が溶融し、溶融した可塑剤の軟化作用によりエラストマーのハードセグメント同士の物理的架橋が崩れ、エラストマーは、一気に軟化する。それに伴ってトナーが軟化する。
【００４６】
通常の熱可塑性樹脂は、樹脂分子同士のいたるところで分子間力により相互作用しており、その相互作用を緩めるために、可塑剤が多めに必要で、かつ軟化応答が遅い。
【００４７】
一方、エラストマーは、ハードセグメントのみで物理的架橋を形成し、ソフトセグメントは、もともと柔らかい状態にある。そのため可塑剤は、ハードセグメント部のみ物理的架橋を緩めればよい。したがって、エラストマーを用いると、可塑剤濃度低減が可能で、かつ軟化応答を速めることができる。
【００４８】
このため、本実施形態のような応答時間を確保する定着方式であれば熱可塑性樹脂でも定着可能ではあるが、エラストマーを使用することでより安定した軟化、定着を確保にさらに好適である。
【００４９】
定着部で軟化されたトナーは、排紙時には、自然冷却される。その際、図４（ｃ）に示すように、トナー中の常温で固体の可塑剤は、流動性を失い、ハードセグメントから外れる。そうすると、可塑剤とエラストマーは、相分離する。この現象により、軟化していたエラストマーは、物理的架橋を形成し、トナーは、再び硬化する。
【００５０】
本願発明者らは、エラストマーは、通常の熱可塑性樹脂と異なり、ハードセグメント同士が物理的架橋を形成しやすい性質があることが特徴で、可塑剤が固化するにつれて、ハードセグメント同士が再結合しやすく、硬化が一般的な樹脂よりも促進することを見出した。そして、本実施形態のトナーを用いることで、図５に示すように定着時に、エラストマー中に含まれる可塑剤を熱及び圧力の２刺激によりエラストマー内に浸透させエラストマーを軟化させることができ、低温で且つ加圧力も１［ＭＰａ］以下の圧力で記録媒体にトナー像を定着させることができる。
【００５１】
［実験１］
図６に示すように、電極基板７０に設けた、くし形電極７１上に樹脂としてエラストマーからなる樹脂層７３を形成し、くし形電極７１と電源７５とを接続した。次に、ガラスキャピラリー７２に充填された、エラストマーを可塑化（軟化）させる可塑剤７４を樹脂層７３上に接液させ、この接液時をゼロ秒としたときに、電流変化が開始するまでの時間を測定した。
【００５２】
なお、本実験を行う上で、常温で固体である可塑剤７４をメインで検討しており、定着装置２５で低温定着を行うとはいえトナーに対して加温するため、可塑剤７４及び樹脂に対しても加温して評価を行った。
【００５３】
可塑剤７４は、事前にサンプル瓶に適量入れた後、加温して液化させた。また、可塑剤７４が２種混合系の場合には、サンプル瓶に適量入れた後、攪拌子にて攪拌しながら加温して液化させた。
【００５４】
また、樹脂に関しても、加温しながら、液化した可塑剤７４をキャピラリーに吸い取らせて、電極基板７０上のくし形電極７１に塗布された樹脂に接液を行うことで評価を行った。
【００５５】
ここで、くし形電極７１が設けられた電極基板７０及びガラスキャピラリー７２は、以下のものを使用した。
【００５６】
・電極基板：ビー・エー・エス社製  くし形電極Ａｕ；１０［μｍ］、ギャップ５μｍ（絶縁膜無し）  型番０１２２５９
・ガラスキャピラリー：アズワン社製  ＥＭマイスターミニキャップス４［μＬ］
【００５７】
前記測定方法を基本とし、より詳細な測定条件を説明する。
各種樹脂を、溶媒に溶媒比率８０［％］〜９５［％］で溶解させ、０．４５［μｍ］のフィルターを用いて異物を除去し樹脂溶液を得た。ここでは、溶媒としてトルエンをメインで使用した。
【００５８】
上記樹脂溶液を、スピンコーターを用いて適宜回転数を調整して２０秒間の条件で、くし形電極７１に前記樹脂溶液をスピンコートし、溶媒を揮発させるため、１２０［℃］の雰囲気下で２時間加熱し、乾燥室内で室温まで冷却することで樹脂層７３を得た。
【００５９】
この時点で、樹脂層７３の厚みを触針式段差計（ＳＬＯＡＮ社製、ＤＥＫＴＡＫ３）にて計測し、くし形電極７１の中で低い位置を確認して樹脂の膜厚を測定する。
【００６０】
次に、測定箇所付近にガラスキャピラリー７２にて可塑剤７４を液接触させ、接液時をゼロ秒として、くし形電極７１間に流れる電流値が上がる瞬間までの時間を計測した。なお、くし形電極７１に電源７５によって印加する電圧は３［Ｖ］にて測定した。その際、電源７５に、菊水電子工業社製ＲＥＧＵＬＡＴＥＤ  ＤＣ  ＰＯＷＥＲ  ＳＵＰＰＬＹ  ＭＯＤＥＬ  ＰＡＣ３５−３を用い、その微小電流が発生したのを監視するのに、オシロスコープにて１０［ＭΩ］の抵抗にかかる電圧を見ることで確認した。
【００６１】
そして、樹脂層７３の厚み、及び、くし形電極７１間に電流が流れるまでの時間に基づき、ＦＩＣＫの第二方程式を用いた数１の拡散方程式を用いて、１［％］にまで拡散するまでを樹脂層７３の厚み分まで可塑剤７４が拡散したと仮定して、拡散係数を算出した。
【００６２】
【数１】
2013109255.tif 000003
【００６３】
ただし、前記拡散方程式において、「Ｄ」は拡散係数（ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）を示し、次元は［Ｌ２Ｔ−１］である。「Ｃ」は濃度を示し、次元は［ＭＬ−３］である。「ｔ」は時間を示し、次元は［Ｔ］である。
【００６４】
本実施形態で用いるトナーとしては、上記測定法を用いて温度ファクターを振って測定し、結果としてエラストマーのハードセグメントの分子骨格と、可塑剤の分子骨格の類似性が高い程、早い拡散係数を持ち、且つ、粘弾性もハードセグメントを軟化させやすい組み合わせとなる。可塑剤の分子骨格がソフトセグメントに近い構造だと、硬いハードセグメントが残り、軟化しづらくなるため、可塑剤の分子骨格としてはハードセグメントの構造に近いことが望ましい。
【００６５】
図７、図８、図９は、エラストマーであるＳＢＳ（スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体（旭化成社製））に対するハードセグメントであるスチレンに近い構造を持つ常温で個体の可塑剤として、ＴＭＯ−Ｂｚ（１，３，５−トリメトキシベンゼン（東京化成社製））、ＤＭＯ−Ｂｚ（１，４−ジメトキシベンゼン（東京化成社製））、ＤＭＯ−ＡＰｈ（２，４−ジメトキシアセトフェノン（東京化成社製））の３種を評価した際のＳＢＳに含有されるスチレン量と拡散係数の比較したものである。
【００６６】
１，３，５−トリメトキシベンゼンや１，４−ジメトキシベンゼンは、５０［℃］以上の融点であり、測定は６０［℃］以上での評価であるが、２，４−ジメトキシベンゼンに関しては、４０［℃］台の融点であり、５０［℃］での評価を行った。この材料に関しては、５０［℃］近辺で、拡散係数として１０−１２に近い材料であり、またＳＢＳ中のスチレン量増加に伴い、拡散係数が増加傾向である。このことからも、ハードセグメントであるスチレン量とその構造に近い物質があるということが拡散係数を増加させていると考えられる。
【００６７】
［実験２］
下記に示す可塑剤をエラストマーへ重量比２０［ｗｔ％］で混合し、１［ｗｅｅｋ］〜２［ｗｅｅｋ］静置した後に、動的粘弾性をＲｈｅｏＳｔｒｅｓｓ  ＲＳ７５（ＨＡＡＫＥ  社）にて測定した。
【００６８】
＜エラストマー＞
・ＳＢＳ（スチレンブタジエンスチレン共重合体）：スチレン比率２０［％］（２０［％］ｓｔ）、３０［％］（３０［％］ｓｔ）、４０［％］（４０［％］ｓｔ）品
【００６９】
＜可塑剤＞
・ＴＭＯ−Ｂｚ（１，３，５−トリメトキシベンゼン（東京化成社製））
・ＤＭＯ−Ｂｚ（１，４−ジメトキシベンゼン（東京化成社製））
・ＤＭＯ−ＡＰｈ（２，４−ジメトキシアセトフェノン（東京化成社製））
【００７０】
＜動的粘弾性測定＞
・ＲｈｅｏＳｔｒｅｓｓ  ＲＳ７５（ＨＡＡＫＥ  社）
【００７１】
上記測定を実施したところ、可塑剤としてＴＭＯ−Ｂｚを用いた場合は、図１０に示すように、エラストマーであるＳＢＳの常温での弾性率は可塑剤無しに近い弾性率を示すが、高温ではＳＢＳの弾性率が低下する。しかし、弾性率が低下し始める温度（ショルダー）はＳＢＳのスチレン量によって異なり、スチレン量の多いもの（元々弾性率の高いもの）程、高温側で低下し始める。
【００７２】
可塑剤としてＤＭＯ−Ｂｚを用いた場合は、図１１に示すように、エラストマーであるＳＢＳの常温での弾性率は可塑剤無しとほぼ同じ弾性率であり、高温でＳＢＳの弾性率は下がるが、その下げ幅は小さい。また、ＴＭＯ−Ｂｚほどショルダーはハッキリと現れてはいないが、僅かにＳＢＳのスチレン量が高い程高い温度で低下し始める。
【００７３】
可塑剤としてＤＭＯ−ＡＰｈを用いた場合は、図１２に示すように、エラストマーであるＳＢＳの弾性率を常温でも大きく下げ、高温ではＳＢＳのスチレン量によらずほぼ同じ弾性率になる。このように、前述した他の可塑剤よりもＤＭＯ−ＡＰｈの可塑効果は最も強い（２つ目のショルダーが６０［℃］〜７０［℃］）。これらは、ＤＭＯ−ＡＰｈの融点（４０［℃］）が低いことが寄与したり、構造的にも側鎖が一番嵩高かったりすることなどが起因と想定される。
【００７４】
［実験３］
実験１や実験２の結果より、５０［℃］での拡散係数において、可塑剤であるＤＭＯ−ＡＰｈは、エラストマーであるＳＢＳのスチレン比率が３０［％］と４０［％］の場合に、ほぼ１０−１２程度の拡散係数を持ちながら、５０［℃］の貯蔵弾性率が１０６以下を実現した。また、定着装置による記録媒体へのトナーの定着性も１［ＭＰａ］の圧力でニップ時間が３０［ｍｓｅｃ］でも定着できることが確認できている。
【００７５】
また、可塑剤としてＴＭＯ−ＢｚやＤＭＯ−Ｂｚを用いた場合、定着装置による記録媒体へのトナーの定着性は、１［ＭＰａ］の圧力でニップ時間が１００［ｍｓｅｃ］で、ぎりぎり定着が可能な程度である。
【００７６】
定着確認方法としては、未定着画像をＲＩＣＯＨ社製マイリサイクルペーパーへ転写したものを、定着装置２５の加熱ローラ２６と加圧ローラ２７とで形成されるニップ部に投入した。このとき、加熱ローラ表面温度を７０［℃］とし、駆動モータなどを有する駆動源により加圧ローラ２７のローラ速度を３水準（３０［ｍｓｅｃ］、５０［ｍｓｅｃ］、１００［ｍｓｅｃ］）で変更して回転させた。
【００７７】
そして、転写性能評価としてＲＩＣＯＨ社製マイリサイクルペーパーに残存しているベタ画像と網点模様それぞれのＩＤ値を取得し評価した。また、剥離評価として、ＲＩＣＯＨ社製マイリサイクルペーパーに転写後６０［ｍｓｅｃ］の位置に両面テープを通過させ、０．１［ＭＰａ］の圧力で、両面テープにてＲＩＣＯＨ社製マイリサイクルペーパーからトナーが剥離するかどうかを評価した。また、ベタ画像のＩＤ値が１．３以上で転写率が９５［％］以上となり、ベタ画像及び網点模様の両面テープ通過箇所と非通過箇所のＩＤ値比率が９０［％］以上でそれぞれ定着性、転写性をＯＫとした。その結果を表１に示す。
【００７８】
【表１】
2013109255.tif 000004
・加熱ローラ表面温度７０［℃］での評価結果
・太字は定着性と転写性共にＯＫ
【００７９】
表１からわかるように、１［ＭＰａ］の圧力でニップ時間が３０［ｍｓｅｃ］のときには、エラストマーと可塑剤との組み合わせが、ＳＢＳ（３０［％］ｓｔ）とＤＭＯ−ＡＰｈ、及び、ＳＢＳ（２０［％］ｓｔ）とＤＭＯ−ＡＰｈの場合に、定着性と転写性共にＯＫであった。
【００８０】
また、１［ＭＰａ］の圧力でニップ時間が５０［ｍｓｅｃ］のときには、エラストマーと可塑剤との組み合わせが、ＳＢＳ（２０［％］ｓｔ）とＤＭＯ−Ｂｚ、ＳＢＳ（３０［％］ｓｔ）とＤＭＯ−ＡＰｈ、及び、ＳＢＳ（２０［％］ｓｔ）とＤＭＯ−ＡＰｈの場合に、定着性と転写性共にＯＫであった。
【００８１】
また、１［ＭＰａ］の圧力でニップ時間が１００［ｍｓｅｃ］のときには、表１に示したいずれのエラストマーと可塑剤との組み合わせでも、定着性と転写性共にＯＫであった。
【００８２】
なお、上述したＩＤ値の測定には、転写紙の下にＲＩＣＯＨ社製マイリサイクルペーパーを２０枚以上敷いて、その上から測定を実施した。また、ＩＤ値の測定は、Ｘ−Ｒｉｔｅ社製Ｘ−Ｒｉｔｅ９３８（Ｓ／Ｎ００２１３６）を用いて測定を行った。
【００８３】
また、上述した剥離評価に用いた両面テープとしては、弱粘着両面テープリムカ（ＮＷ−Ｒ１５、ニチバン製、微粒子に接触する側の粘着力：０．９［Ｎ／ｃｍ］）を用いてローラ直径４０［ｍｍ］にて評価を行った。
【００８４】
なお、今回はＳＢＳ（スチレン−ブタジエン−スチレン共重合体）をエラストマーとして選択したが、エラストマーとしてはＳＥＢＳやＳＥＰＳなどアクリル系の共重合体を用いても良い。また、その他のエラストマーを用いても良い。
【００８５】
また、可塑剤はベンゼン骨格を持たなければならないのではなく、あくまでエラストマーのハードセグメントに近い骨格を持てばよい。その組み合わせの結果、１０−１２以上の拡散係数と、１０６以下の貯蔵粘弾性を、所望の圧力と温度域を持つ組み合わせであれば、３０［ｍｓｅｃ］以内での転写・定着が可能である。
【００８６】
なお、ニップ時間を１００［ｍｓｅｃ］まで延長することができるのであれば、エラストマーと可塑剤との組み合わせとして、５×１０−１３以上の拡散係数と、１０６以下の貯蔵粘弾性でも良好な定着性を得ることが可能になる組み合わせが出てくる。また、定着時の圧力を１［ＭＰａ］よりも上げることができれば、エラストマーと可塑剤との組み合わせとして、１０−１２以上の拡散係数と、５×１０６以下の貯蔵粘弾性でも良好な定着性を得ることが可能になる組み合わせも発生してくる。しかしながら、ニップ時間を長くすると、処理枚数の低下或いは構造の複雑化によるメンテ性の悪化が考えられる。また、圧力を上げると部品の強度アップとローラ径の増加のため、重量が重くなりすぎ、メンテナンス性やニップ時の段差乗り越えの際の音の発生等の不具合が発生してくるので望ましくない。
【００８７】
以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
トナーを用いて記録媒体９５などの記録媒体上に形成されたトナー像を加熱する加熱ローラ２６などの加熱手段と、前記加熱手段により加熱された前記トナー像を加圧する加圧ローラ２７などの加圧手段とを備え、前記トナー像を熱及び圧力により前記記録媒体に定着させる定着装置２５などの定着装置において、前記トナーは樹脂であるエラストマー、及び、前記エラストマーに内包されエラストマーを軟化させる常温で固体状の可塑剤を少なくとも含有しており、前記加圧手段は１［ＭＰａ］以下の圧力で加圧する。これよれば、上記実施形態について説明したように、１［ＭＰａ］以下の圧力で低温定着することができる。
（態様Ｂ）
（態様Ａ）において、上記エラストマーのハードセグメントの分子骨格が上記可塑剤の骨格に類似している。これによれば、上記実施形態について説明したように、可塑剤でエラストマーを早く軟化させることができる。
（態様Ｃ）
（態様Ａ）または（態様Ｂ）において、上記エラストマーと上記可塑剤との組み合わせが、１０−１２以上の拡散係数を持つ組み合わせである。これによれば、上記実施形態について説明したように、１０［ｍｓｅｃ］〜１００［ｍｓｅｃ］で可塑剤をエラストマーに拡散させることができる。
（態様Ｄ）
（態様Ａ）、（態様Ｂ）または（態様Ｃ）において、上記エラストマーと上記可塑剤との組み合わせが、１０６以下の貯蔵粘弾性を持つ組み合わせである。これによれば、上記実施形態について説明したように、１０［ｍｓｅｃ］〜１００［ｍｓｅｃ］で可塑剤をエラストマーに拡散させることができる。
（態様Ｅ）
（態様Ａ）、（態様Ｂ）、（態様Ｃ）または（態様Ｄ）において、上記エストラマー樹脂と上記可塑剤との組み合わせが、５０［℃］の環境下で１０−１２以上の拡散係数と１０６以下の貯蔵粘弾性とを持つ組み合わせである。これによれば、上記実施形態について説明したように、加熱手段の表面温度を７０［℃］以下にすることができ省エネルギー化を図ることができる。
（態様Ｆ）
感光体ドラム１０などの像担持体と、像担持体上に潜像を形成する露光装置２１などの潜像形成手段と、トナーを用いて前記潜像を現像しトナー像を形成する現像装置６１などの現像手段と、前記トナー像を前記像担持体上から記録媒体上に転写する転写帯電器６２や二次転写装置２２などの転写手段と、前記記録媒体上に転写されたトナー像を前記記録媒体に定着させる定着装置２５などの定着手段とを備えた画像形成装置において、前記定着手段として、（態様Ａ）、（態様Ｂ）、（態様Ｃ）、（態様Ｄ）または（態様Ｅ）の定着装置を備える。これによれば、上記実施形態について説明したように、１［ＭＰａ］以下の圧力で低温定着することができる。
（態様Ｇ）
トナーを用いて記録媒体上に形成されたトナー像を、記録媒体に定着させる定着方法において、前記トナーは、エラストマー、及び、前記エラストマーに内包され前記エラストマーを軟化させる常温で固体状の可塑剤を少なくとも含有しており、前記記録媒体上の前記トナー像を加熱手段により加熱する加熱工程と、前記加熱手段により加熱された前記トナー像を加圧手段により１［ＭＰａ］以下の圧力で加圧する加圧工程とを有する。これによれば、上記実施形態について説明したように、１［ＭＰａ］以下の圧力で低温定着することができる。
（態様Ｈ）
像担持体上に潜像を形成する潜像形成工程と、トナーを用いて前記潜像を現像しトナー像を形成する現像工程と、前記トナー像を前記像担持体上から記録媒体上に転写する転写工程と、前記記録媒体上に転写されたトナー像を該記録媒体に定着させる定着工程とを有する画像形成方法において、前記定着工程で（態様Ｇ）の定着方法を用いる。これによれば、上記実施形態について説明したように、１［ＭＰａ］以下の圧力で低温定着することができる。
【符号の説明】
【００８８】
１０    感光体ドラム
１４    支持ローラ
１５    支持ローラ
１６    支持ローラ
１７    中間転写体クリーニング装置
１８    画像形成ユニット
２１    露光装置
２２    二次転写装置
２３ａ  支持ローラ
２３ｂ  支持ローラ
２４    二次転写ベルト
２５    定着装置
２６    加熱ローラ
２７    加圧ローラ
２８    反転装置
３２    コンタクトガラス
３３    第一走行体
３４    第二走行体
３５    結像レンズ
３６    読み取りセンサ
４９    レジストローラ対
５０    中間転写ベルト
５１    給紙ローラ
５２    分離ローラ
５３    給紙路
５４    手差しトレイ
５５    切換爪
５６    排出ローラ
５７    排紙トレイ
６０    帯電装置
６１    現像装置
６２    転写帯電器
６３    クリーニング装置
７０    電極基板
７１    くし形電極
７２    ガラスキャピラリー
７３    樹脂層
７４    可塑剤
７５    電源
８０    トナー
８１    エラストマー
８２    可塑剤
９５    記録媒体
１２０  タンデム型画像形成部
１３０  原稿台
１４２  給紙ローラ
１４３  ペーパーバンク
１４４  給紙カセット
１４５  分離ローラ
１４６  給紙路
１４７  搬送ローラ
１４８  給紙路
１５０  複写機本体
２００  給紙テーブル
３００  スキャナ
４００  原稿自動搬送装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８９】
【特許文献１】特開平８−００６４２６号公報
【特許文献２】特開２０１０−１９１１９７号公報
【図１】
2013109255.tif 000005
【図２】
2013109255.tif 000006
【図３】
2013109255.tif 000007
【図４】
2013109255.tif 000008
【図５】
2013109255.tif 000009
【図６】
2013109255.tif 000010
【図７】
2013109255.tif 000011
【図８】
2013109255.tif 000012
【図９】
2013109255.tif 000013
【図１０】
2013109255.tif 000014
【図１１】
2013109255.tif 000015
【図１２】
2013109255.tif 000016