(57)【要約】【課題】低トナー載り量システムにおいて、高濃度部のグロスを向上させられる構造を実現する。【解決手段】最大のトナー載り量のトナー像が転写された記録材の定着ニップ部Ｎの出口での、トナーの溶融粘度が次を満たすように、定着ベルト５０の表面温度及び加圧ローラ５３の表面温度などの定着条件を設定する。即ち、定着ベルト５０に接触するトナーの溶融粘度が１５００（Ｐａ・ｓ）以下、記録材に接触するトナーの溶融粘度が３０００（Ｐａ・ｓ）以上となるように、定着装置５００の定着条件を設定する。これにより、トナーの表面を適切に溶かし、且つ、トナーの記録材側が溶けすぎないようにでき、高濃度部のグロスを向上させることができる。【選択図】図３
2013044838.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を担持する像担持体と、
前記像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
前記像担持体上のトナー像を記録材に転写する転写手段と、
加熱部材と前記加熱部材に当接して定着ニップ部を形成する加圧部材とを有し、設定された定着条件で、トナー像が転写された記録材が前記定着ニップ部を通過することにより、トナー像を記録材に定着させる定着装置と、を備えた画像形成装置において、
トナーの体積平均粒径をＬ（μｍ）、トナーの密度をρ（ｇ／ｃｍ３）、前記トナー像形成手段により形成する単色のトナー像の記録材上での単位面積あたりの最大のトナー載り量をＢ（ｍｇ／ｃｍ２）とした場合に、
０＜Ｂ＜ρπＬ／（３０√３）の関係を満たし、
前記トナー像形成手段により形成する最大のトナー載り量のトナー像が転写された記録材の前記定着ニップ部の出口での、前記加熱部材に接触するトナーの溶融粘度が１５００（Ｐａ・ｓ）以下、記録材に接触するトナーの溶融粘度が３０００（Ｐａ・ｓ）以上となるように、前記定着装置の定着条件を設定している、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記トナー像形成手段は、前記像担持体上に複数色のトナー像を重ねて形成し、
前記トナー像形成手段により形成する複数色のトナー像の記録材上での単位面積あたりの最大のトナー載り量は、単色のトナー像の記録材上での単位面積あたりの最大のトナー載り量の２倍である、
ことを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記トナー像形成手段により形成する最大のトナー載り量のトナー像が転写された記録材の前記定着ニップ部の出口での、前記加熱部材に接触するトナーの溶融粘度が１００（Ｐａ・ｓ）以上、記録材に接触するトナーの溶融粘度が１０００００（Ｐａ・ｓ）以下となるように、前記定着装置の定着条件を設定している、
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
設定する前記定着条件は、前記加熱部材の表面温度と、前記加圧部材の表面温度である、
ことを特徴とする、請求項１ないし３のうちの何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記加圧部材を冷却する冷却手段を有し、
前記冷却手段は、前記加圧部材の表面温度が所定の温度以上の場合に、前記加圧部材を冷却する、
ことを特徴とする、請求項１ないし４のうちの何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
設定する前記定着条件は、記録材が前記定着ニップ部を通過する定着時間である、
ことを特徴とする、請求項１ないし５のうちの何れか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真プロセス等を利用して記録材にトナー像を形成し、トナー像を記録材に定着させる定着装置を有する複写機、ファクシミリ、プリンタ、これらの複合機等の画像形成装置に関する。特に、トナー消費量が少ない低トナー載り量システムを有する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真法など静電潜像を経て画像情報を可視化する方法は、その技術の発展と市場要求の拡大に伴い、複写機・プリンタなど現在様々な分野で利用されている。特に近年においては、環境対応、低コスト化への要求が高まり、トナー消費量低減化技術が非常に重要となってきた。このトナー消費量を少なくする技術は、トナーを記録材に定着させる過程で発生するエネルギーを減少させるという観点からも重要である。特にオフィス系の電子写真方式を用いた画像形成装置においては、省エネルギー化という要求からも重要な役割を持つようになってきた。
【０００３】
一方で、デジタル化・カラー化の進展によって、電子写真方式の画像形成装置は、印刷領域の一部へ適用され始めている。そして、オンデマンドプリンテイングを初めとする写真やポスターなどのグラフィックアーツ、ショートラン印刷領域における実用化が顕著となり始めている。このＰＯＤ（Ｐｒｉｎｔ  Ｏｎ  Ｄｅｍａｎｄ）市場への参入を鑑みた場合、電子写真方式は無版印刷としてのオンデマンド性の特徴はある。但し、色再現領域、質感、画質安定性、メディア対応性等、出力成果物としての市場価値を訴求するには数多くの問題がある。
【０００４】
このような問題に対応しつつも、さらには同時に前述したような低コスト化への意識が高まり、出力物１枚あたりの価格を低く抑えるという観点からも、トナー消費量低減化技術が重要になってきている。
【０００５】
ここで、トナー消費量低減化技術である低トナー載り量システムに関して、例えば、以下のような提案がなされている（特許文献１参照）。即ち、感光体の帯電電位の絶対値を３５０〜５５０Ｖなる低めの条件に設定し、転写後の記録材上でのトナー量が定着後に必要な画像濃度が確保できるように０．３〜０．７ｍｇ／ｃｍ２なる高着色力を有するトナーを用いる構造が提案されている。
【０００６】
また、定着ローラの耐久や記録材の素材の違いにより発生する画像のグロスを適宜コントロールするために、次のような構造が提案されている（特許文献２参照）。即ち、フルカラーセンサによって読み取った基準画像の濃度に基づいて、加熱部材の加熱温度を可変設定する。そして、このように設定された加熱部材の加熱温度により記録材を定着し、目標とするグロスを得る構成が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２９５１４４号公報
【特許文献２】特開平９−３０５０５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、トナー消費量が少ない低トナー載り量システムでは、繊維の凹凸がある記録材の高濃度部（ベタ部）の高グロス化が難しい。以下にトナー載り量が多い場合とトナー載り量が少ない場合で比較し、理由を説明する。もちろんトナー載り量が多い場合は、トナー載り量が少ない場合よりトナー高さは高くなっている。
【０００９】
ここで、前提としてトナーが記録材に定着するためには、トナーと記録材との界面温度が或る温度以上になっていることが必要である。また、トナー表面温度とは、記録材上のトナーが定着（加熱）ローラなどの加熱部材に接触する側の温度である。
【００１０】
まず、トナー載り量が多い場合と少ない場合とで定着性を同じとしたとき（即ち、トナーと記録材との界面温度を同じとした場合）、トナー載り量が少ない場合のトナー表面温度は、トナー載り量が多い場合のトナー表面温度より下がっている。これは、トナー載り量が少ない場合は、加熱部材の温度をトナー載り量が多い場合より下げるためである。このため、トナー載り量が少ない場合は、トナー載り量が多い場合に比べ、表面にあるトナーが溶けづらく、グロスが低くなってしまう。
【００１１】
これに対して、トナー載り量が少ない場合でもグロスを上げるべく、加熱部材の温度を上げると、表面上のトナーは溶けるようになるが、トナーと記録材との界面温度も上がり、界面にあるトナーも溶けすぎてしまう。この結果、記録材の繊維の奥にトナーが染み込み、トナーの表面性が低下する。即ち、トナー全体が記録材の繊維の凹凸に倣ってしまい、トナーの表面がこの繊維の凹凸の影響を大きく受けてしまう。このため、単純に加熱部材の温度を上げるだけでは、低トナー載り量システムでの高濃度部のグロスを上げることはできない。
【００１２】
本発明は、このような事情に鑑み、低トナー載り量システムにおいて、高濃度部のグロスを向上させられる構造を実現すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、前記像担持体上のトナー像を記録材に転写する転写手段と、加熱部材と前記加熱部材に当接して定着ニップ部を形成する加圧部材とを有し、設定された定着条件で、トナー像が転写された記録材が前記定着ニップ部を通過することにより、トナー像を記録材に定着させる定着装置と、を備えた画像形成装置において、トナーの体積平均粒径をＬ（μｍ）、トナーの密度をρ（ｇ／ｃｍ３）、前記トナー像形成手段により形成する単色のトナー像の記録材上での単位面積あたりの最大のトナー載り量をＢ（ｍｇ／ｃｍ２）とした場合に、０＜Ｂ＜ρπＬ／（３０√３）の関係を満たし、前記トナー像形成手段により形成する最大のトナー載り量のトナー像が転写された記録材の前記定着ニップ部の出口での、前記加熱部材に接触するトナーの溶融粘度が１５００（Ｐａ・ｓ）以下、記録材に接触するトナーの溶融粘度が３０００（Ｐａ・ｓ）以上となるように、前記定着装置の定着条件を設定している、ことを特徴とする画像形成装置にある。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、低トナー載り量システムで、トナーの表面を適切に溶かし、且つ、トナーの記録材側が溶けすぎないようにでき、高濃度部のグロスを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置の概略構成断面図。
【図２】トナーの理想配列状態を示す図。
【図３】第１の実施形態の定着装置の概略構成断面図。
【図４】上層トナーと下層トナーの温度計測方法を説明するためにそれぞれ模式的に示す、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図。
【図５】図４に示した方法で定着ニップ部の温度を計測した結果を示す図。
【図６】土台効果を説明するために、（ａ）はトナーの未定着状態を、（ｂ）は定着後に土台効果がある場合を、（ｃ）は定着後に土台効果がない場合を、それぞれ示す模式図。
【図７】トナー層及び記録材の温度分布を計算するためのシミュレーションモデルを示す図。
【図８】トナー載り量が多い場合の各部の温度分布の計算結果を示す図。
【図９】トナー載り量が少ない場合の各部の温度分布の計算結果を示す図。
【図１０】加圧ローラの表面温度を変更した場合の各部の温度分布の計算結果を示す図。
【図１１】定着ベルトの表面温度を変更した場合の各部の温度分布の計算結果を示す図。
【図１２】記録材の種類を変更した場合の各部の温度分布の計算結果を示す図。
【図１３】温度に対するトナーの溶融粘度の計測結果を示す図。
【図１４】上層トナーと下層トナーの溶融粘度の範囲を説明するための模式図。
【図１５】第１の実施形態の定着装置の制御ブロック図。
【図１６】第１の実施形態の制御の流れの１例を示すフローチャート。
【図１７】本発明の第２の実施形態に係る定着装置の概略構成断面図。
【図１８】通紙枚数に対する、定着ベルト、加圧ローラの表面温度推移を示す図。
【図１９】第２の実施形態の定着装置の制御ブロック図。
【図２０】第２の実施形態の制御の流れの１例を示すフローチャート。
【図２１】本発明の第３の実施形態に係る定着装置の制御ブロック図。
【図２２】プロセススピード（Ｐ．Ｓ）を変更した場合の上層トナーと下層トナーの温度を計測した結果を示す図。
【図２３】第３の実施形態の制御の流れの１例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。但し、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。従って、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１７】
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について、図１ないし図１６を用いて説明する。まず、図１を用いて画像形成装置の概略構成について説明する。
【００１８】
［画像形成装置］
画像形成装置は、電子写真方式のフルカラーの画像形成装置であり、各色の画像形成ステーション（画像形成部）Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄを中間転写ベルト３０の回転方向に並べたタンデム型である。各画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、それぞれ像担持体である感光ドラム（感光体）３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを有する。感光ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの外周に、帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、現像器１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ、１次転写装置２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ、クリーナー４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを配置している。
【００１９】
また、装置の上方部には、光源装置、ポリゴンミラーを有する露光装置６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄが設置されている。そして、帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄにより帯電された感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの表面にレーザ光を照射して静電潜像を形成できるようにしている。即ち、光源装置から発せられたレーザー光を、ポリゴンミラーを回転して走査し、その走査光の光束を反射ミラーによって偏向する。偏向した光束をｆθレンズにより帯電された感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの母線上に集光して露光することにより、感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に画像信号に応じた静電潜像が形成される。なお、図１では、このような露光装置を簡略化して記載している。
【００２０】
現像器１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄには、現像剤としてそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーが磁性キャリアと混ざった状態で充填され、トナーとキャリアが現像器内を循環するようにしている。現像器１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、それぞれ感光ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ上の静電潜像を現像して、イエロートナー像、マゼンタトナー像、シアントナー像、ブラックトナー像として可視化する。画像形成により消費された現像器内のトナーを補うため、トナー供給装置５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄにより新しいトナーが供給される。
【００２１】
像担持体である中間転写ベルト（中間転写体）３０は、駆動ローラ１３により回転駆動される。上述のように感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に形成されたトナー像は、１次転写装置２４ａ、２３ｂ、２３ｃ、２４ｄに電界または電荷が付与されることにより、中間転写ベルト３０上に順次１次転写される。そして、複数色（本実施形態では４色）のトナー像が、中間転写ベルト３０上に重ねられる。即ち、中間転写ベルト３０上（像担持体上）に複数色のトナー像が重ねて形成される。本実施形態では、感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、露光装置６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１次転写装置２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄがトナー像形成手段を構成する。
【００２２】
４色のトナー像が転写された中間転写ベルト３０は、２次転写部Ｔ２に搬送される。２次転写部Ｔ２には、２次転写外ローラ１１と２次転写内ローラ１４から構成される２次転写装置１５が配置されている。２次転写外ローラ１１と２次転写内ローラ１４とは、中間転写ベルト３０を挟持するように配置される。そして、両ローラ間に電界または電荷が付与されることにより、中間転写ベルト３０上のトナー像が、次述するように２次転写部に搬送される記録材Ｐに転写される。本実施形態では、２次転写装置１５が、像担持体上（中間転写ベルト３０上）のトナー像を記録材に転写する転写手段に相当する。
【００２３】
一方、記録材Ｐは記録材カセット１０ａ、１０ｂに収容され、そこから複数の搬送ローラ及びレジストローラ１２を経て、２次転写部Ｔ２に搬送される。そして、上述のように、２次転写部Ｔ２において４色のトナー画像が形成されている中間転写ベルト３０から記録材上にトナー像が２次転写される。その後、トナー像が転写された記録材は後述する定着装置５００に搬送され、トナー像が記録材に定着される。
【００２４】
［低トナー載り量システム］
このような本実施形態の画像形成装置の場合、記録材上のトナー量が少ない低トナー載り量システムを有する。本実施形態では、記録材上の単色トナーによるベタ画像（単色ベタ画像）のトナー載り量が所定の量よりも少なくなるように画像形成を行うシステムを、低トナー載り量システムとしている。
【００２５】
ここで、単色トナーとは、イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、ブラックトナーのいずれか一つのトナーのことを指す。また、ベタ画像とは、最大濃度信号のドット潜像を形成した状態で形成した画像である。つまり、単色トナーによるベタ画像のトナー載り量とは、イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、ブラックトナーのそれぞれで最大濃度が出るときのトナー載り量のことである。そして、各色の最大濃度が出るときのトナー像で、単色でのトナー載り量が最大となる。
【００２６】
上述のように、このときのトナー載り量が所定の量よりも少ない場合を低トナー載り量システムとしているため、この低トナー載り量システムで形成されるトナー像のトナー載り量は、通常のトナー載り量システムのトナー載り量よりも少なくなる。このため、本実施形態では、記録材上の単色ベタ画像のトナー載り量が少なくても画像の濃度が低下することを抑えるため、トナー中の顔料量を増やしたトナーを使用している。
【００２７】
次に、トナーを理想配列状態とした時の記録材上の単色ベタ画像のトナー載り量について説明する。図２に示す様に、六方最密充填構造でトナーが配列された場合を理想配列状態とする。ここで、トナーの体積平均粒径(トナー直径)をＬ（μｍ）とすると、トナーの体積はＶ（μｍ３）、平面的なトナーの投影面積はＳ１（μｍ2）、トナー１つが含まれる単位面積Ｓ２（μｍ2）は、それぞれ以下のようになる。なお、トナー１つが含まれる単位面積Ｓ２は、図２に示す六方最密構造でトナー１個を含む最小面積とした。
【００２８】
【数１】
2013044838.tif 000003
【００２９】
【数２】
2013044838.tif 000004
【００３０】
【数３】
2013044838.tif 000005
【００３１】
これらの式から、トナーが最密に並んだ時の単層（１色）のトナーの載り量Ｈ（μｍ）（単位面積あたりのトナーの体積（Ｖ／Ｓ２）＝平均高さ）が以下のように算出される。
【００３２】
【数４】
2013044838.tif 000006
【００３３】
上記では、トナーの配列状態を考えるために、記録材上の単色ベタトナー載り量については、「単位面積あたりのトナーの体積（μｍ）」（＝平均高さ）で説明した。但し、通常、トナーの載り量を計測管理する際には、「単位面積あたりの重さ[ｍｇ／ｃｍ２]」を用いている。これに準じて、先に説明した理想配列状態（真球形トナーの最密状態）を表す式は、以下のように、単色トナー像の記録材上での最大のトナー載り量（単色ベタ画像の記録材上でのトナー載り量）Ａ（ｍｇ／ｃｍ２）として変換される。なお、式中の「１／１０」は単位を合わせるためのものである。また、トナーの密度をρ（ｇ／ｃｍ3）とする。
【００３４】
【数５】
2013044838.tif 000007
【００３５】
上記の式の単色ベタ画像の記録材上でのトナー載り量Ａの測定は、次のように行う。イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックトナー像を、１００ｍｍ×１０ｍｍの帯び状に、かつ最大濃度が出るベタ画像で、記録材上にそれぞれ形成する。記録材上のトナー像を定着する前に画像形成装置を停止し、未定着状態で記録材上のトナー像を取得する。
【００３６】
次にトナーは通過しないが空気は通過する円筒濾紙（例えば東洋濾紙製Ｎｏ．８６Ｒ等）を１ｃｍ２程度の開口の吸い口を有する容器に固定する。そして、反対側の開口から掃除機等で吸引しながら、円筒濾紙を記録材上の１００ｍｍ×１０ｍｍの帯び状の未定着トナー像に近づけ、この未定着トナー像を吸い取る。次に、吸い取った円筒濾紙上の未定着トナー像の重さを、精密天秤で計測する。そうすることにより記録材上の未定着トナー像の重さを計測できる。トナー像の作像面積は１００ｍｍ×１０ｍｍなので、トナー像の重さを作像面積で割ることにより、上記のＡを測定できる。
【００３７】
本実施形態の場合、トナー像形成手段により形成する単色トナー像の記録材上での最大のトナー載り量Ｂが、上記の数式のＡ（＝ρπＬ／（３０√３））より少なくなるようにしている。即ち、Ｂ＜Ａとなるように画像形成を行う低トナー載り量システムである。したがって、本実施形態の単色ベタ画像の記録材上のトナー載り量Ｂは、以下の式となる。
【００３８】
【数６】
2013044838.tif 000008
【００３９】
具体的には、体積平均粒径Ｌが５．５（μｍ）、密度ρが１．１（ｇ／ｃｍ３）のトナーを使っており、単色ベタ画像の記録材上のトナー載り量Ｂは０．３（ｍｇ／ｃｍ２）に設定している。このように記録材上の単色ベタ画像のトナー載り量Ｂを少なくしている理由は、上記で説明したように省エネ対応、低コスト化のために、トナー消費量を低減しているからである。
【００４０】
［トナー体積平均粒径の測定方法］
上述のトナー体積平均粒径の測定方法について説明する。トナーの体積平均粒径の測定では、コールターカウンターのマルチサイザーＩＩ（コールター社製）を用いた。電解液は、１級塩化ナトリウムを用いて、約１％ＮａＣｌ水溶液を調製した。電解液には、例えば、ＩＳＴＯＮ  Ｒ−ＩＩ（コールターサイエンティフィックジャパン社製）が好適に使用できる。
【００４１】
測定方法としては、電解液１００ｍｌ中に分散剤として界面活性剤（好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩）を０．１ｍｌ加え、更に測定試料を５ｍｇ加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約３分間分散処理を行い、前記測定装置により、アパーチャーとして１００μｍアパーチャーを用いて、粒径２．００乃至４０．３０μｍのトナーの体積及び個数を下記チャンネルごとに測定した。得られたトナーの体積分布から、トナー体積平均粒径を算出した。チャンネルとしては、２．００〜２．５２μｍ；２．５２〜３．１７μｍ；３．１７〜４．００μｍ；４．００〜５．０４μｍ；５．０４〜６．３５μｍ；６．３５〜８．００μｍ；８．００〜１０．０８μｍ；１０．０８〜１２．７０μｍ。また、１２．７０〜１６．００μｍ；１６．００〜２０．２０μｍ；２０．２０〜２５．４０μｍ；２５．４０〜３２．００μｍ；３２．００〜４０．３０μｍの１３チャンネルを用いた。
【００４２】
［密度の測定方法］
上述のトナーの密度の測定方法について説明する。本実施形態では、正確かつ簡便な方法としてヘリウムによるガス置換式の測定法を採用した。測定器はアキュピック１３３０（島津製作所社製）を用いた。測定法は、ステンレス製の内径１８．５ｍｍ，長さ３９．５ｍｍ，容量１０ｃｍ３のセルに、分級前のトナー粒子を４ｇ入れる。次いで、試料セル中の磁性トナーの容積をヘリウムの圧力変化によって測定し、求められた容積とサンプルの重さから分級前のトナー粒子の密度が求められる。
【００４３】
［定着装置］
次に、定着装置５００について説明する。本実施形態では、定着装置としてフィルム状の定着ベルトを用いた構造を使用している。図３に示すように、定着装置５００は、加熱部材である定着ベルト５０、ＩＨコイル５１、加圧パッド５２、加圧部材である加圧ローラ５３、サイドコア５４、センターコア５５、加圧パッド支持部材５６を有する。なお、本実施形態では、ＩＨコイルを熱源とするフィルム加熱定着方式を用いているが、熱源がハロゲンヒータであるフィルム加熱定着方式でも構わない。
【００４４】
定着ベルト５０は、第一の回転体であり、内面側から外面側に順に、基層、弾性層、離型層の３層複合構造である。定着ベルト５０の直径は、例えば３０（ｍｍ）である。基層は、ＩＨコイル５１によって発生した交番磁場により内部に渦電流を発生する金属発熱層であり、例えば鉄により構成される。鉄以外にステンレス、ニッケルなどの材質でもよい。その厚みは、１０μｍ以上１００μｍ以下が好ましく、本実施形態では、例えば５０μｍとしている。１０μｍ以下であると定着ベルトとしての耐久性に劣り、ほとんどの電磁エネルギーが吸収しきれないため効率が良くない。１００μｍ以上であるとフィルムの剛性が高くなり、また屈曲性が良くなく回転体として使用するには現実的でない。
【００４５】
弾性層は、シリコーンゴムであり、耐熱性がよく、熱伝導がよく低硬度な材質である。それ以外にフッ素ゴム、フルオロシリコーンゴム等でもよい。弾性層の厚さは１０〜５００μｍが好ましく、２００μｍとしている。
【００４６】
離型層にはフッ素樹脂（ＰＦＡ）であり、離型性かつ耐熱性に優れた材料を選択するのが好ましい。それ以外にＰＴＦＥ、ＦＥＰ、シリコーン樹脂、フッ素ゴム、シリコーンゴム等でもよい。その厚みは１μｍ以上１００μｍ以下が望ましく、５０μｍとしている。１μｍ以下であると離型層の摩耗のためトナーオフセット現象が生じ、１００μｍ以上であると発熱層で発生した熱を十分記録材及びトナーに伝えることができず定着不良が発生するという問題がある。
【００４７】
加圧ローラ５３は、第二の回転体であり、芯金にシリコーンゴム等の弾性層を設けて硬度を下げたものである。表面性を向上させるために、外周にＰＦＡのフッ素樹脂層を設けている。加圧ローラ５３の内部には、ハロゲンヒータ５７が配置されている。加圧ローラ５３の直径は、例えば３０（ｍｍ）である。このような加圧ローラ５３は、定着ベルト５０と当接して定着ニップ部Ｎを形成する。本実施形態では、定着ニップ部Ｎは、加圧ローラ５３と定着ベルト５０を介して加圧パッド５２で押されることで形成される。トナー像が転写された記録材が定着ニップ部（圧接部）Ｎを通過することにより、この記録材に形成されたトナー像を加熱及び加圧して、記録材にトナー像を定着させる。
【００４８】
加圧パッド５２は、耐熱エンジニアリングプラスチックからなり、定着ベルト５０の基層金属との摺動性を高めるため、表面に摺動カバー処理が施されている。加圧パッド支持部材５６は、ステンレス、アルミなどの金属からなり、加圧パッド５２を定着ベルト５０を介して加圧ローラ５３に押付ける動作をする。
【００４９】
ＩＨコイル５１には励磁回路（不図示）が接続されており、この回路は２０ｋＨｚから５００ｋＨｚの高周波をスイッチング電源で発生できるようになっている。サイドコア５４及びセンターコア５５は、フェライトなどの強磁性体からなり、ＩＨコイル５１によって発生した磁場による磁気結合を行っている。特に、コイルの巻き中心にセンターコア、側面にサイドコアを配置することで、磁気的な結合を強めている。
【００５０】
なお、本実施形態ではＩＨコイルによるフィルム加熱手段を用いているが、フィルム外部から加熱部材を押し当ててフィルムを加熱する方法でも構わない。また、加熱部材として内部にヒータを有する定着ローラを使用しても良い。本実施形態の定着装置５００の総圧は、例えば６０（ｋｇｆ）（５８８≒６００Ｎ）とし、定着ニップ部Ｎの幅は例えば９（ｍｍ）とする。また、画像形成装置のプロセススピードは、例えば３００（ｍｍ／ｓ）とする。
【００５１】
また、本実施形態では、定着ベルト５０、加圧ローラ５３の各表面には、温度検出器としてサーミスタ５８ａ、５８ｂが設けられている。そして、サーミスタ５８ａにより定着ベルト５０の表面温度を、サーミスタ５８ｂにより加圧ローラ５３の表面温度をそれぞれ検知し、この検知結果をもとに、ＩＨコイル５１やハロゲンヒータ５７を制御し、温調を行っている。また、本実施形態では、後述するＣＰＵ１０２（図１、１５参照）により、定着条件として、定着ベルト５０の表面温度と、加圧ローラ５３の表面温度を設定する。設定する定着条件に関しては後述する。
【００５２】
［定着ベルト及び加圧ローラの表面温度とグロスとの関係］
次に、低トナー量システムにおける、定着ベルト及び加圧ローラの表面温度とグロスとの関係について述べる。上述の本実施形態の画像形成装置を使用して、定着ベルト５０の表面温度と加圧ローラ５３の表面温度とをそれぞれ変更して、最大のトナー載り量のトナー像で形成した場合の画像のグロスを測定した実験について説明する。表１はこの実験結果である。
【００５３】
【表１】
2013044838.tif 000009
【００５４】
実験で使用した記録材は、坪量８１（ｇ／ｍ２）であるＣＳ８１４（キヤノン株式会社製）を使用した。また、表１の定着ベルト温度、加圧ローラ温度はそれぞれの部材の表面温度を表している。また、グロスは、日本電色工業社製を用いて、６０°グロスを測定した。表の丸はグロス１５以上の時を示し、バツはグロス１５未満の時を示している。
【００５５】
［トナー表面温度及び界面温度とグロスとの関係］
この表１の条件において、定着ニップ部Ｎ内の定着ベルト５０に接触するトナーの表面温度（上層トナー温度）と、記録材に接触する温度、即ち、トナーと記録材との界面温度（下層トナー温度）を推測する。
【００５６】
温度測定は、以下の方法で行った。上述の実験で使用した記録材と同じ記録材であるＣＳ８１４（キヤノン株式会社製）に熱電対（株式会社アンベ  エスエムティ、極細薄熱電対ＫＦＳＴ−１０−１００−２００）を貼り付ける。ここで、厚さが１０（μｍ）のポリエステル（ＰＥＳ）のテープを、最大のトナー載り量を有するトナー像に見立て、図４に示す様に、熱電対を記録材に固定する。即ち、ＰＥＳテープの上面の温度はトナーの表面温度に相当し、ＰＥＳテープの下面と記録材のとの間の温度は界面温度に相当する。即ち、図４の（イ）がトナー表面温度を模擬している。また、図４の（ロ）がトナーと記録材との界面温度を模擬している。
【００５７】
このように、ＰＥＳテープをトナーに見立てて熱電対を固定した記録材を、定着装置５００の定着ニップ部Ｎに通紙することで、定着ニップ内での温度上昇カーブを測定した。データ解析には、ＨＩＯＫＩ株式会社製のメモリハイコーダ８８５５を使用した。
【００５８】
定着ベルト５０の表面温度が１６０℃、加圧ローラ５３の表面温度が８０℃の温調時の温度測定の結果を図５に示す。横軸は時間であり、縦軸が熱電対で測定した温度である。また、グラフの上側の実線がＰＥＳテープの上面の温度で、下側の破線がＰＥＳテープと記録材との間の温度である。また、横軸の時間０から３０（ｍｓ）までが定着ニップ部Ｎである。
【００５９】
図５から明らかなように、測定温度は、定着ニップ部Ｎの出口に向かって上がっていき、定着ニップ部Ｎ内ではニップ出口で最高点となった。図５において、定着ニップ部Ｎの出口でのトナー表面温度は１０７℃、トナーと記録材との界面温度は９７℃であった。
【００６０】
表２及び表３に、定着ベルト５０、加圧ローラ５３の表面温度をそれぞれ変更した場合における、定着ニップ部Ｎの出口でのトナー表面温度（上層トナー温度）と界面温度（下層トナー温度）を示す。
【００６１】
なお、トナー表面温度とは、図４で示したＰＥＳテープ上の熱電対温度、界面温度とは、図４で示した記録材とＰＥＳテープとの間の熱電対温度である。また、定着ニップ部Ｎの出口は、図５のＰＥＳ上面の温度グラフにおいて、最高温度になる個所である。また、他の定着装置で定着ニップ部の出口でのトナー表面温度、界面温度を計測する場合も、図４で説明したようにＰＥＳテープと熱電対を固定した記録材定着装置に通紙する。そして、図５で示したＰＥＳ上面の温度グラフにおいて、最高温度になる個所のトナー表面温度、トナー表面温度と同じ時間の界面温度を計測すればよい。
【００６２】
【表２】
2013044838.tif 000010
【００６３】
【表３】
2013044838.tif 000011
【００６４】
表２及び表３と表１の結果を見比べると、定着ニップ部Ｎの出口温度において、トナー表面温度が１０５℃より高く、界面温度が１００℃より低いときにグロスが高いことがわかる。
【００６５】
トナー表面温度と界面温度とがこのような場合にグロスが高くなる理由を、以下で説明する。トナーの表面温度、及び、トナーと記録材との界面温度が上記の条件を満たす場合、トナーの上層面側（表面側、上層トナー）が溶けて、トナーの下層面側（記録材側、下層トナー）があまり溶けない状態である。この状態のことを土台効果と定義する。土台効果について、図６を用いて詳しく説明する。
【００６６】
［土台効果］
図６（ａ）のトナー未定着状態で示すように、下層トナーとは記録材表面からトナー１つ分である５〜６（μｍ）の高さまでのことであり、上層トナーとは、下層トナーより上のトナー層のことである。下層トナーは上流の画像形成部（例えばＰａ）で画像形成した１色目のトナー像であり、上層トナーは下流の画像形成部（例えばＰｂ）で画像形成した２色目のトナー像である。即ち、本実施形態の低トナー量システムの場合、単色ベタ画像のトナー載り量は、ほぼトナー１つ分となる。したがって、２色をそれぞれ最大濃度で出力したとしても、形成されるトナー像の高さは、最大でほぼトナー２つ分の高さとなる。
【００６７】
なお、後述するように、本実施形態の画像形成装置では、３色或いは４色のトナー像を形成する場合でも、最大のトナー載り量は、単色ベタ画像のトナー載り量の２倍となるようにしている。したがって、３色以上の複数色のトナー像を形成した場合でも、そのトナー像の高さは、ほぼトナー２つ分、即ち、２層となり、図６（ａ）のようになる。
【００６８】
ここで、土台効果とは、下層のトナーはあまり溶融せず、下層トナーの粒塊が残っている状態において、上層トナーを溶かし、下層トナーの粒塊の間を上層トナーが埋めることによりトナー表面の表面性を高くでき、グロスを高くできる現象である。即ち、図６（ｂ）に示す状態である。
【００６９】
これに対して、図６（ｃ）に示す様に、土台効果が起きていない状態では、下層トナーの溶融が大きく進み、下層トナーが繊維の凹凸に追従し、上層のトナーは下層トナーに追従してしまう。この結果として、トナー表面の表面性が高くできずにグロスが低くなってしまう。
【００７０】
このような土台効果現象について、シミュレーションを使って更に説明する。シミュレーションは、図７に示したモデルを使用して、差分法による１次元の熱伝導解析ソルバを用いて計算した。
【００７１】
ここで、シミュレーション用の値として、以下のように各数値を設定した。即ち、トナー層の熱伝導率は１．５×１０−４（Ｗ／ｍｍＫ）、比熱は１．０（Ｊ／ｇＫ）、記録材の熱伝導率は１．５×１０−４（Ｗ／ｍｍＫ）、比熱は１５００（Ｊ／ｋｇＫ）、接触熱抵抗は３．１×１０−３（Ｗ／ｍｍ２Ｋ）とした。記録材、トナー層の初期温度は２３℃とした。紙（記録材）の熱容量は、キヤノン株式会社製ＣＳ−８１４の値を採用した。
【００７２】
トナー載り量が少ない、低トナー載り量システムでは、トナー高さを１２（μｍ）、トナー載り量が多い、通常のトナー載り量システムでは、トナー高さを２４（μｍ）として計算している。それぞれ、そのシステムの最大のトナー載り量のトナー像が転写された記録材上でのトナーの高さに相当する。
【００７３】
本実施形態の画像形成装置の低トナー載り量システムでは、トナー体積平均粒径５．５（μｍ）、密度１．１（ｇ／ｃｍ３）のトナーを使っている。また、単色のトナー像の記録材上での単位面積あたりの最大のトナー載り量（単色ベタ画像のトナー載り量）は０．３（ｍｇ／ｃｍ２）で、複数色のトナー像の記録材上での単位面積あたりの最大のトナー載り量は０．６（ｍｇ／ｃｍ２）相当である。即ち、本実施形態の場合、トナー像形成手段により形成する複数色のトナー像の記録材上での単位面積あたりの最大のトナー載り量は、単色のトナー像の記録材上での単位面積あたりの最大のトナー載り量の２倍に設定している。言い換えれば、記録材上に形成できるトナー像の最大トナー載り量は、単色ベタ画像のトナー載り量の２倍に設定している。したがって、３色カラー、４色カラーの画像を出力した場合でも、記録材上の最大のトナー載り量は、０．６（ｍｇ／ｃｍ２）となるように設計している。
【００７４】
一方、通常の画像形成装置のトナー載り量システムでも、トナー体積平均粒径５．５（μｍ）、密度１．１（ｇ／ｃｍ３）のトナーを使っている。但し、単色のトナー像の記録材上での単位面積あたりの最大のトナー載り量は０．６（ｍｇ／ｃｍ２）で、複数色のトナー像の記録材上での単位面積あたりの最大のトナー載り量は１．２（ｍｇ／ｃｍ２）相当である。即ち、通常のトナー載り量システムの場合、単色ベタ画像のトナー載り量と複数色のトナー像の最大のトナー載り量は、それぞれ低トナー載り量システムの場合の２倍である。このような通常のトナー載り量システムの場合も、記録材上に形成できる最大トナー載り量は、単色ベタ画像のトナー載り量の２倍に設定している。したがって、３色カラー、４色カラーの画像を出力した場合でも、記録材上の最大のトナー載り量は、１．２（ｍｇ／ｃｍ２）となるように設計している。
【００７５】
図８に、トナー載り量が多い通常のトナー載り量システムで、定着ベルトの表面温度を１７０℃、加圧ローラの表面温度を１００℃に設定した場合の、定着ベルトから加圧ローラまでの定着ニップ部の出口での温度分布を示す。図８の縦軸は温度の計算結果であり、横軸は各部材の位置を示している。左側から定着ベルト部、トナー部、記録材部、加圧ローラ部となっている。トナー部は温度の計算精度を高めるため、３μｍピッチで計算を行った。記録材部は２５μｍピッチで計算を行った。
【００７６】
図８に示したように、上層トナー（定着ベルト近傍）では、温度は１１０℃であり、下層トナー（記録材近傍）では温度は９４℃であった。このため、上層トナーではトナーが融け、下層ではトナーが融けづらくなっており、土台効果が生じている。したがって、通常のトナー載り量システムの場合、定着ベルトと加圧ローラの温度が上述のような設定で、グロスを高めることができる。
【００７７】
一方、図９に、トナー載り量が少ない低トナー載り量システムで、定着ベルトの表面温度を１７０℃、加圧ローラの表面温度を１００℃に設定した場合の、定着ベルトから加圧ローラまでの定着ニップ部の出口での温度分布を示す。図９の縦軸は温度の計算結果であり、横軸は各部材の位置を示している。左側から定着ベルト部、トナー部、記録材部、加圧ローラ部となっている。トナー部は温度の計算精度を高めるため、３μｍピッチで計算を行った。記録材部は２５μｍピッチで計算を行った。
【００７８】
図９のトナー部の面積（横軸の幅）が図８に比べて小さいのはトナー載り量によるものである。図９の結果より、上層トナー（定着ベルト近傍）では、温度は１１０℃であり、下層トナー（記録材近傍）では温度は１００℃であった。このため、前述の表１及び表３から、下層にあるトナーが溶融しすぎて土台効果が起きず、グロスを高めることができない。
【００７９】
次に、図１０に、トナー載り量が少ない低トナー載り量システムで、定着ベルトの表面温度を１７０℃とし、加圧ローラの表面温度を９０℃と１００℃とに変更した場合の、定着ベルトから加圧ローラまでの定着ニップ部の出口での温度分布を示す。図１０の縦軸は温度の計算結果であり、横軸は各部材の位置を示している。左側から定着ベルト部、トナー部、記録材部、加圧ローラ部となっている。トナー部は温度の計算精度を高めるため、３μｍピッチで計算を行った。記録材部は２５μｍピッチで計算を行った。
【００８０】
図１０の結果より、上層トナー（定着ベルト近傍）では、温度は１１０℃であった。一方、下層トナー（記録材近傍）では、温度は加圧ローラ表面温度が１００℃のときは１００℃、加圧ローラ表面温度が９０℃のときは、１００℃より低くなった。このため、表１及び表３から、加圧ローラ表面温度が１００℃のときは下層トナーが溶融しすぎて土台効果が起きず、グロスを高めることができない。しかし、加圧ローラ表面温度が９０℃のときは、下層トナー温度が１００℃より低くなり、下層トナーが溶融しすぎず、土台効果が起こり、グロスを高めることができる。
【００８１】
次に、図１１に、トナー載り量が少ない低トナー載り量システムで、定着ベルトの表面温度を１６０℃と１７０℃とに変更し、加圧ローラの表面温度を１００℃とした場合の、定着ベルトから加圧ローラまでの定着ニップ部の出口での温度分布を示す。図１１の縦軸は温度の計算結果であり、横軸は各部材の位置を示している。左側から定着ベルト部、トナー部、記録材部、加圧ローラ部となっている。トナー部は温度の計算精度を高めるため、３μｍピッチで計算を行った。記録材部は２５μｍピッチで計算を行った。
【００８２】
図１１の結果より、上層トナー（定着ベルト近傍）では、定着ベルト表面温度が１７０℃のときは、温度は１１０℃であり、定着ベルト表面温度が１６０℃のときは、温度は１０７℃であった。下層トナー（記録材近傍）では、定着ベルト表面温度が１７０℃のときは、１００℃であり、定着ベルト表面温度が１６０℃の時は、温度は１００℃より低くなった。このため、表１及び表３から、定着ベルト表面温度が１７０℃温調時は下層トナーが溶融しすぎて土台効果が起きず、グロスを高めることができない。しかし、定着ベルト表面温度が１６０℃のときは、下層トナー温度が１００℃より低くなっており、下層トナーが溶融しすぎず、土台効果が起こり、グロスを高めることができる。なお、定着ベルト表面が１６０℃のときでも上層トナー温度は１０５℃より高いので、トナーが溶融している。
【００８３】
次に記録材の坪量を変更したときの、計算結果を示す。坪量が６８（ｇ／ｍ２）の記録材の計算条件は、熱伝導率は、１．５×１０−４（Ｗ／ｍｍＫ）、比熱は１５００（Ｊ／ｋｇＫ）、記録材厚さを６８（μｍ）とした。坪量が８０（ｇ／ｍ２）の記録材の計算条件は、熱伝導率は、１．５×１０−４（Ｗ／ｍｍＫ）、比熱は１５００（Ｊ／ｋｇＫ）、記録材厚みを８０（μｍ）とした。坪量が１０５（ｇ／ｍ２）の記録材の計算条件は、熱伝導率は、１．５×１０−４［Ｗ／ｍｍＫ］、比熱は１５００（Ｊ／ｋｇＫ）、記録材厚みを１０５（μｍ）とした。
【００８４】
図１２に、低トナー載り量システムで、定着ベルトの表面温度を１７０℃、加圧ローラの表面温度を９０℃に設定し、それぞれ坪量が異なる記録材を使用した場合の、定着ベルトから加圧ローラまでの定着ニップ部の出口での温度分布を示す。図１２の縦軸は温度の計算結果であり、横軸は各部材の位置を示している。左側から定着ベルト部、トナー部、記録材部、加圧ローラ部となっている。トナー部は温度の計算精度を高めるため、３μｍピッチで計算を行った。記録材部は坪量が６８（ｇ／ｍ２）のときは２０μｍピッチ、坪量が８０（ｇ／ｍ２）のときは２５μｍピッチ、坪量が１０５（ｇ／ｍ２）のときは３５μｍピッチで計算を行った。
【００８５】
図１２の結果より、上層トナー（定着ベルト近傍）での温度は、どの記録材でも１０５℃より高かった。一方、下層トナー（記録材近傍）での温度は、記録材の坪量が８０（ｇ／ｍ２）以上であれば、１００℃より低かった。しかし、記録材の坪量が６８（ｇ／ｍ２）では、下層トナーの温度は１０４℃となった。このため、上述の定着条件で、記録材の坪量が８０（ｇ／ｍ２）以上であれば、下層トナーが溶けすぎず土台効果が発生し、グロスを高めることができる。しかし記録材の坪量が６８（ｇ／ｍ２）では、下層トナーが溶融しすぎて土台効果が起きず、グロスを高めることができない。
【００８６】
ここで、坪量が６８（ｇ／ｍ２）であるＣＳ−６８０（キヤノン株式会社製）の薄紙を使用し、定着ベルトの表面温度及び加圧ローラの表面温度を変更したときのグロスの関係を表４に示す。
【００８７】
【表４】
2013044838.tif 000012
【００８８】
グロスは、日本電色工業社製を用いて、６０°グロスを測定した。表の丸はグロス１５以上の時を示し、バツはグロス１５以下のときを示す。
【００８９】
［温度とトナーの溶融粘度との関係］
次に、温度とトナーの溶融粘度との関係について説明する。図１３は本実施形態のトナーをフローテスターで測定した溶融粘度特性のグラフである。フローテスターによるトナーの溶融粘度の測定は、フローテスターＣＦＴ−５００Ｄ（株式会社島津製作所製）を用い、この装置の操作マニュアルに従い、下記の条件で測定を行った。
・サンプル：トナーを１．０ｇ秤量し、これを直径１ｃｍの加圧成型器により荷重２０ｋＮで１分間加圧することで成型してサンプルとする
・ダイ穴径：１．０ｍｍ
・ダイ長さ：１．０ｍｍ
・シリンダ圧力：９．８０７×１０５（Ｐａ）
・測定モード：昇温法・昇温速度：４．０℃／ｍｉｎ
【００９０】
上記の方法により、５０℃ないし２００℃におけるトナーの粘度（Ｐａ・ｓ）を測定した。図１３のグラフより、温度を高くすることによりトナーの溶融粘度が低下することが分かる。溶融粘度が低下すると、トナーが変形し易くなる。
【００９１】
前述の表１ないし表３で述べたように、本実施形態の低トナー載り量システムにおいて、最大のトナー載り量のトナー像で形成した場合の画像のグロスが高い条件は、次のようになる。即ち、定着ニップ部Ｎの出口温度において、トナー表面温度が１０５℃より高く、界面温度が１００℃より低いときにグロスが高くなる。
【００９２】
ここで、図１３に示したフローテスターの測定結果から、温度が１０５℃よりも高いときは、トナー溶融粘度が１５００（Ｐａ・ｓ）以下となることが分かる。一方、温度が１００℃よりも低いときは、トナー溶融粘度が３０００（Ｐａ・ｓ）以上となることが分かる。したがって、グロスが高くなる条件は、定着ベルトに接触するトナーの溶融粘度が１５００（Ｐａ・ｓ）以下、記録材に接触するトナーの溶融粘度が３０００（Ｐａ・ｓ）以上を満たせば良いことがわかる。
【００９３】
即ち、表１ないし表３より、トナー表面温度が１０５℃以下であるとグロスが低くなるので、定着ベルトに接触する上層トナーの溶融粘度が１５００（Ｐａ・ｓ）より高いとグロスが低くなる。一方、表１ないし表３より、トナー界面温度が１００℃以上であるとグロスが低くなるので、記録材に接触するトナーの溶融粘度が３０００（Ｐａ・ｓ）より低いとグロスが低くなる。このため、グロスを高くするためには、上記のようなトナー溶融粘度の範囲となる。
【００９４】
トナーの溶融粘度は、トナーの溶融のし易さを表す指標であるので、上記の値はトナーの種類が変っても、成り立つ値である。即ち、どのようなトナーであっても、上述の条件を満たす限り、グロスを高くできる。また、トナー像の厚さも、上述の２層に限定されるものではない。即ち、低トナー載り量システムでトナー載り量が最大となるトナー像を形成した場合に、トナーの溶融粘度が上述の範囲内となるように、そのトナー像の厚さによって定着条件を設定すれば良い。
【００９５】
図１４により、トナーの溶融粘度の範囲を詳しく説明する。図１４は、トナーの溶融粘度を軸に、上層トナーと下層トナーの溶融粘度の範囲を説明するための図である。下層トナーとは記録材表面からトナー１つ分である５〜６（μｍ）の高さまでのことであり、上層トナーとは、下層トナーより上のトナー層のことである。記録材上のトナー高さは、株式会社キーエンス（ＫＥＹＥＮＣＥ）製の超深度カラー３Ｄ形状測定顕微鏡を使用し、トナー層を観察し求めた。
【００９６】
下層トナーの溶融粘度の下限は、土台効果である。下層トナーの溶融粘度が下限を下回ると、下層トナーが溶融しすぎて記録材の繊維に倣ってしまい、図６で説明した土台効果が起きず、グロスを高くできない。一方、上層トナーの溶融粘度の上限は、トナーの溶融である。上層トナーの溶融粘度が上限以上になると、トナーの溶融が不足して、上層トナー表面をフラットにすることができずグロスが上がらない。
【００９７】
実際には、定着装置５００の定着性及びホットオフセットを考慮して、上層トナーと下層トナーの溶融粘度の範囲が規定される。具体的には、定着ベルトと接触するトナーの溶融粘度は、ホットオフセットを考慮して１００（Ｐａ・ｓ）以上とすることが好ましい。また、記録材と接触するトナーの溶融粘度は、定着性を考慮して１０００００（Ｐａ・ｓ）以下とすることが好ましい。したがって、好ましいトナーの溶融粘度の範囲は、定着ベルトと接触するトナーの場合は、１００（Ｐａ・ｓ）以上、１５００（Ｐａ・ｓ）以下、記録材と接触するトナーの場合は、３０００（Ｐａ・ｓ）以上、１０００００（Ｐａ・ｓ）以下となる。このようにグロスを高めることができ、且つ、定着性が良好でホットオフセットが生じにくい、上層トナーと下層トナーとの溶融粘度の範囲は、トナーの種類が変っても同じである。
【００９８】
［定着装置の制御］
次に、上述のような本実施形態における定着装置５００の制御の流れについて、より具体的に説明する。上述したように、体積平均粒径５．５（μｍ）、密度１．１（ｇ／ｃｍ３）のトナーを使っている。また、記録材上の単色ベタ画像のトナー載り量は０．３（ｍｇ／ｃｍ２）であり、記録材上の最大のトナー載り量は０．６（ｍｇ／ｃｍ２）である。記録材上の最大トナー載り量は単色ベタ画像のトナー載り量の２倍に設定している。３色カラー、４色カラーの画像を出力した場合でも最大トナー載り量は、０．６（ｍｇ／ｃｍ２）に設定している。
【００９９】
上層トナーと下層トナーの溶融粘度を上記の範囲にするために、坪量が８０（ｇ／ｍ２）以上の記録材では、定着ベルトの表面温度を１６０℃、加圧ローラの表面温度を８０℃に、それぞれ温調制御（定着条件を設定）している。一方、坪量が８０（ｇ／ｍ２）未満の記録材では、定着ベルトの表面温度を１５０℃、加圧ローラの表面温度を７０℃に、それぞれ温調制御（定着条件を設定）している。
【０１００】
このような温調制御について、図１及び図３を参照しつつ、図１５を用いて説明する。まず、ユーザが操作部１０１において、出力する画像の記録材の種類を指定する。その情報が、ＣＰＵ１０２に転送され、出力する記録材の坪量が８０（ｇ／ｍ２）以上なのか、未満なのか、メモリ１０３を参照して判別する。
【０１０１】
定着ベルト用のサーミスタ５８ａ、加圧ローラ用のサーミスタ５８ｂにより定着ベルト５０、加圧ローラ５３の表面温度を検出し、その検出結果をＣＰＵ１０２に転送する。そして、坪量が８０（ｇ／ｍ２）以上の記録材の場合、定着ベルト５０の表面温度が１６０℃未満であれば、ＩＨコイル５１に電流を流し、定着ベルト５０の表面温度が１６０℃になるまで、定着ベルト５０を発熱させる。一方、定着ベルト５０の表面温度が１６０℃以上であれば、ＩＨコイル５１に電流を流さず発熱させていない。また、定着ベルト５０の表面温度が１７０℃以上になった（設定温度よりも１０℃以上高くなった）場合は、定着ベルト５０の表面温度が１７０℃未満（例えば設定温度である１６０℃）になるまで定着ベルト５０を空回転させ、冷却させる。
【０１０２】
また、加圧ローラ５３の表面温度が８０℃未満であれば、加圧ローラ５３の表面温度が８０℃になるまでハロゲンヒータ５７を点灯させ、加圧ローラ５３を加熱する。加圧ローラ５３の表面温度が８０℃以上であれば、ハロゲンヒータ５７を点灯しない。また、加圧ローラ５３の表面温度が９０℃以上になった（設定温度よりも１０℃以上高くなった）場合は、加圧ローラ５３の表面温度が９０℃未満（例えば設定温度である８０℃）になるまで加圧ローラ５３を空回転させ、冷却させる。
【０１０３】
一方、坪量が８０（ｇ／ｍ２）未満の記録材の場合、定着ベルト５０の表面温度が１５０℃未満であれば、ＩＨコイル５１に電流を流し、定着ベルト５０の表面温度が１５０℃になるまで、定着ベルト５０を発熱させる。一方、定着ベルト５０の表面温度が１５０℃以上であれば、ＩＨコイル５１に電流を流さず発熱させていない。また、定着ベルト５０の表面温度が１６０℃以上になった（設定温度よりも１０℃以上高くなった）場合は、定着ベルト５０の表面温度が１６０℃未満（例えば設定温度である１５０℃）になるまで定着ベルト５０を空回転させ、冷却させる。
【０１０４】
また、加圧ローラ５３の表面温度が７０℃未満であれば、加圧ローラ５３の表面温度が７０℃になるまでハロゲンヒータ５７を点灯させ、加圧ローラ５３を加熱する。加圧ローラ５３の表面温度が７０℃以上であれば、ハロゲンヒータ５７を点灯しない。また、加圧ローラ５３の表面温度が８０℃以上になった（設定温度よりも１０℃以上高くなった）場合は、加圧ローラ５３の表面温度が８０℃未満（例えば設定温度である７０℃）になるまで加圧ローラ５３を空回転させ、冷却させる。
【０１０５】
上述の制御を図１６のフローチャートを使って説明する。ユーザが画像形成装置の操作部１０１で記録材の種類を設定（Ｓ１１）すると、その情報がＣＰＵ（制御部）１０２に送信（Ｓ１２）される。その情報に基づいて、ＣＰＵ１０２はメモリ１０３を参照して、記録材が、薄紙か、普通紙以上の厚さの紙であるかを判断する（Ｓ１３）。具体的には、Ｓ１３にて記録材の坪量が８０ｇ／ｍ２以上であるかを判断する。Ｓ１３にて記録材の坪量が８０ｇ／ｍ２以上であると判断された場合には、定着ベルト５０の表面温度を１６０℃、加圧ローラ５３の表面温度を８０℃に温調する（Ｓ１１１）。定着ベルト５０、加圧ローラ５３の表面温度をサーミスタ５８ａ、５８ｂで検出し（Ｓ１１２）、その検出結果をＣＰＵ１０２に転送する（Ｓ１１３）。ＣＰＵ１０２では定着ベルト５０の表面温度が１６０℃以上１７０℃未満、加圧ローラ５３の表面温度が８０℃以上９０℃未満であるか否かを判断する（Ｓ１１４、Ｓ１１５）。
【０１０６】
Ｓ１１４で定着ベルト５０の表面温度が１６０℃以上１７０℃未満であれば、フラグＡを１にする（Ｓ１１６）。Ｓ１１５で加圧ローラ５３の表面温度が８０℃以上９０℃未満であれば、フラグＢを１にする（Ｓ１１７）。Ｓ１１４で定着ベルト５０の表面温度が１６０℃未満であれば、ＩＨコイル５１に電流を流して定着ベルト５０を発熱させる（Ｓ１１８）。Ｓ１１５で加圧ローラ５３の表面温度が８０℃未満であれば、ハロゲンヒータ５７を点灯して加圧ローラ５３を加熱する（Ｓ１１９）。Ｓ１１４で定着ベルト表面温度が１７０℃以上であれば、定着ベルト５０を空回転させて冷却する（Ｓ１１８）。Ｓ１１５で加圧ローラ５３の表面温度が９０℃以上であれば、加圧ローラ５３を空回転させて冷却させる（Ｓ１１９）。つまり、Ｓ１１８、Ｓ１１９では、定着ベルト５０と加圧ローラ５３を温調している。
【０１０７】
Ｓ１１６、Ｓ１１７で、フラグＡ＝フラグＢ＝１であれば（Ｓ１２０）、画像形成動作を行い（Ｓ１２１）、その後、定着動作を行う（Ｓ１２２）。即ち、トナー像形成手段によりトナー像を形成して記録材に転写し、トナー像が転写された記録材を定着装置の定着ニップ部に通紙して、トナー像を記録材に画像として定着させる。画像形成が終了でなければ（Ｓ１２３）、Ｓ１１に戻る。一方、画像形成が終了であれば、フラグをリセットし（Ｓ１２４）、画像形成動作を終了させる。
【０１０８】
Ｓ１３にて、記録材の坪量が８０ｇ／ｍ２未満であると判断された場合には、定着ベルト５０の表面温度を１５０℃、加圧ローラ５３の表面温度を７０℃に温調する（Ｓ２１１）。定着ベルト５０、加圧ローラ５３の表面温度をサーミスタ５８ａ、５８ｂで検出し（Ｓ２１２）、その検出結果をＣＰＵ１０２に転送する（Ｓ２１３）。ＣＰＵ１０２では定着ベルト５０の表面温度が１５０℃以上１６０℃未満、加圧ローラ５３の表面温度が７０℃以上８０℃未満かを判断する（Ｓ２１４、Ｓ２１５）。
【０１０９】
Ｓ２１４で定着ベルト５０の表面温度が１５０℃以上１６０℃未満であれば、フラグＡを１にする（Ｓ２１６）。Ｓ２１５で加圧ローラ５３の表面温度が７０℃以上８０℃未満であれば、フラグＢを１にする（Ｓ２１７）。Ｓ２１４で定着ベルト５０の表面温度が１５０℃未満であれば、ＩＨコイル５１に電流を流して定着ベルト５０を発熱させる（Ｓ２１８）。Ｓ２１５で加圧ローラ５３の表面温度が７０℃未満であれば、ハロゲンヒータ５７を点灯して加圧ローラ５３を加熱する（Ｓ２１９）。Ｓ２１４で定着ベルト表面温度が１６０℃以上であれば、定着ベルト５０を空回転させて冷却する（Ｓ２１８）。Ｓ２１５で加圧ローラ５３の表面温度が８０℃以上であれば、加圧ローラ５３を空回転させて冷却させる（Ｓ２１９）。つまり、Ｓ２１８、Ｓ２１９では、定着ベルト５０と加圧ローラ５３を温調している。
【０１１０】
Ｓ２１６、Ｓ２１７で、フラグＡ＝フラグＢ＝１であれば（Ｓ２２０）、画像形成動作を行い（Ｓ１２１）、その後、定着動作を行う（Ｓ１２２）。画像形成が終了でなければ（Ｓ１２３）、Ｓ１１に戻る。一方、画像形成が終了であれば、フラグをリセットし（Ｓ１２４）、画像形成動作を終了させる。
【０１１１】
上述のように、本実施形態では、定着ニップ部の出口において、上層トナーの溶融粘度が１５００（Ｐａ・ｓ）以下、下層トナーの溶融粘度が３０００（Ｐａ・ｓ）以上となるように、定着装置５００の定着条件を設定する。そして、定着条件として、加熱部材である定着ベルト５０及び加圧部材である加圧ローラ５３のそれぞれの表面温度を、上述のトナーの溶融粘度を満たすように設定している。
【０１１２】
本実施形態のトナーの場合、定着ニップ部の出口において、トナー表面温度が１０５℃より高く、トナー界面温度が１００℃より低くなるように、記録材種に応じて、定着ベルト５０の表面温度、加圧ローラ５３の表面温度を制御している。具体的には、記録材の坪量が８０ｇ／ｍ２以上であれば、定着ベルト５０の表面温度を１６０℃、加圧ローラ５３の表面温度を８０℃に温調する。一方、記録材の坪量が８０ｇ／ｍ２以下であれば、定着ベルト５０の表面温度を１５０℃、加圧ローラ５３の表面温度を７０℃に温調している。なお、このような設定温度は、画像形成装置や使用するトナーによって変わる。
【０１１３】
また、このような設定温度は、画像の濃度に拘らず一定である。即ち、低トナー載り量システムの場合、特に、高濃度部のグロスの低下が著しく、ハーフトーン部ではそれ程グロスの低下は目立たない。したがって、最大のトナー載り量で形成されるトナー像が上述の定着条件の定着装置５００に通紙されたときに、このトナー像の定着ベルト５０に接触する部分の溶融粘度と、記録材に接触する部分の溶融粘度とが、それぞれ上述の範囲を満たせば良い。これにより、低トナー載り量システムで、トナーの表面を適切に溶かし、且つ、トナーの記録材側が溶けすぎないようにでき、高濃度部のグロスを向上させることができる。
【０１１４】
＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態について、図１７ないし図２０を用いて説明する。本実施形態では、連続通紙時において、上層トナーと下層トナーの溶融粘度の差を、通紙枚数に拘らず適切にすることを目的としている。
【０１１５】
本実施形態の画像形成装置及び定着装置５００の基本的な構成は、第１の実施形態と同様なので、重複する説明は省略する。また、本実施形態の場合も、低トナー載り量システムであり、単色ベタ画像のトナー載り量は０．３（ｍｇ／ｃｍ２）であり、最大のトナー載り量は０．６（ｍｇ／ｃｍ２）である。記録材上の最大トナー載り量は単色ベタ画像のトナー載り量の２倍に設定している。３色カラー、４色カラーの画像を出力した場合でも最大トナー載り量は、０．６（ｍｇ／ｃｍ２）に設定している。また、本実施形態での初期の定着ベルト５０の表面温度は１６０℃であり、加圧ローラ５３の表面温度は８０℃であり、プロセススピードは３００（ｍｍ／ｓ）である。
【０１１６】
図１８に、坪量８１（ｇ／ｍ２）であるＣＳ−８１４（キヤノン株式会社製）の記録材を連続通紙した時の定着ベルト５０と加圧ローラ５３の表面温度の推移を示す。図１８の横軸は通紙枚数であり、縦軸は各部材の表面温度である。
【０１１７】
図１８に示したように、通紙枚数が６０枚目には、定着ベルト５０の表面温度は１６０℃になり、加圧ローラ５３の表面温度は、定着ベルト５０から熱を吸収して、１１０℃に上がってしまう。このため、トナー上面と下面との温度差がつきずらくなり、土台効果が起こらずグロスが上がらなくなってしまう（表1参照）。
【０１１８】
このために本実施形態では、図１７に示すように、加圧ローラ５３の定着ベルト５０と反対側に、加圧ローラ冷却用の冷却手段であるファン５９が設けられている。定着ベルト５０、加圧ローラ５３の各表面には、それぞれ温度検出器としてサーミスタ５８ａ、５８ｂが設けられている。そして、サーミスタ５８ａ、５８ｂによりそれぞれ定着ベルト５０、加圧ローラ５３の表面温度を検知し、その検知結果に応じて、加圧ローラ冷却用のファン５９を駆動している。本実施形態では、加圧ローラ５３の表面温度が所定の温度以上の場合に、ファン５９を駆動して、空気を加圧ローラ５３の表面に当てることにより、この加圧ローラ５３を冷却する。
【０１１９】
以下、具体的に説明する。本実施形態の場合も、第１の実施形態と同様に、上層トナーの溶融粘度が１５００（Ｐａ・ｓ）以下、下層トナーの溶融粘度が３０００（Ｐａ・ｓ）以上となるように、定着装置５００の定着条件を設定している。具体的には、坪量が８０（ｇ／ｍ２）未満の記録材では、定着ベルト５０の表面温度を１６０℃、加圧ローラ５３の表面温度を８０℃に温調制御している。坪量が８０（ｇ／ｍ２）以下の記録材では、定着ベルト５０の表面温度を１５０℃、加圧ローラ５３の表面温度を７０℃に温調制御している。
【０１２０】
本実施形態の制御について、図１９を用いて説明する。ユーザが操作部１０１において、出力する画像の記録材の種類を指定する。その情報が、ＣＰＵ１０２に転送され、出力する紙種の坪量が８０（ｇ／ｍ２）以上なのか、未満なのか、メモリ１０３を参照して判別する。
【０１２１】
定着ベルト用のサーミスタ５８ａ、加圧ローラ用のサーミスタ５８ｂにより定着ベルト５０、加圧ローラ５３の表面温度をそれぞれ検出する。その検出結果をＣＰＵ１０２に転送し、定着ベルト５０の表面温度及び加圧ローラ５３の表面温度がそれぞれ規定内か否かをＣＰＵ１０２が判断する。
【０１２２】
坪量が８０（ｇ／ｍ２）以上の記録材の場合、定着ベルト５０の表面温度が１６０℃未満であれば、ＩＨコイル５１に電流を流し、定着ベルト５０の表面温度が１６０℃になるまで、定着ベルト５０を発熱させる。一方、定着ベルト５０の表面温度が１６０℃以上であれば、ＩＨコイル５１に電流を流さず発熱させていない。また、定着ベルト５０の表面温度が１７０℃以上になった（設定温度よりも１０℃以上高くなった）場合は、定着ベルト５０の表面温度が１７０℃未満（例えば設定温度である１６０℃）になるまで定着ベルト５０を空回転させ、冷却させる。
【０１２３】
また、加圧ローラ５３の表面温度が８０℃未満であれば、加圧ローラ５３の表面温度が８０℃になるまでハロゲンヒータ５７を点灯させ、加圧ローラ５３を加熱する。加圧ローラ５３の表面温度が８０℃以上であれば、ハロゲンヒータ５７を点灯しない。また、連続通紙により、加圧ローラ５３の表面温度が９０℃（所定の温度）以上になった（設定温度よりも１０℃以上高くなった）場合は、ＣＰＵ１０２から冷却ファン制御部１３１に信号をおくり、ファン５９を駆動させる。そして、加圧ローラ５３の表面温度が９０℃未満（例えば設定温度である８０℃）になるまで、ファン５９を駆動しつづけ、加圧ローラ５３を冷却させる。
【０１２４】
一方、坪量が８０（ｇ／ｍ２）未満の記録材の場合、定着ベルト５０の表面温度が１５０℃未満であれば、ＩＨコイル５１に電流を流し、定着ベルト５０の表面温度が１５０℃になるまで、定着ベルト５０を発熱させる。一方、定着ベルト５０の表面温度が１５０℃以上であれば、ＩＨコイル５１に電流を流さず発熱させていない。また、定着ベルト５０の表面温度が１６０℃以上になった（設定温度よりも１０℃以上高くなった）場合は、定着ベルト５０の表面温度が１６０℃未満（例えば設定温度である１５０℃）になるまで定着ベルト５０を空回転させ、冷却させる。
【０１２５】
また、加圧ローラ５３の表面温度が７０℃未満であれば、加圧ローラ５３の表面温度が７０℃になるまでハロゲンヒータ５７を点灯させ、加圧ローラ５３を加熱する。加圧ローラ５３の表面温度が７０℃以上であれば、ハロゲンヒータ５７を点灯しない。また、連続通紙により、加圧ローラ５３の表面温度が８０℃（所定の温度）以上になった（設定温度よりも１０℃以上高くなった）場合は、ＣＰＵ１０２から冷却ファン制御部１３１に信号をおくり、ファン５９を駆動させる。そして、加圧ローラ５３の表面温度が８０℃未満（例えば設定温度である７０℃）になるまで、ファン５９を駆動しつづけ、加圧ローラ５３を冷却させる。
【０１２６】
上述の制御を図２０のフローチャートを使って説明する。ユーザが画像形成装置の操作部１０１で記録材の種類を設定（Ｓ３１）すると、その情報がＣＰＵ（制御部）１０２に送信（Ｓ３２）される。その情報に基づいて、ＣＰＵ１０２はメモリ１０３を参照して、記録材が、薄紙か、普通紙以上であるかを判断する（Ｓ３３）。具体的には、Ｓ３３にて記録材の坪量が８０ｇ／ｍ２以上であるかを判断する。Ｓ３３にて記録材の坪量が８０ｇ／ｍ２以上であると判断された場合には、定着ベルト５０の表面温度を１６０℃、加圧ローラ５３の表面温度を８０℃に温調する（Ｓ３１１）。定着ベルト５０、加圧ローラ５３の表面温度をサーミスタ５８ａ、５８ｂで検出し（Ｓ３１２）、その検出結果をＣＰＵ１０２に転送する（Ｓ３１３）。ＣＰＵ１０２では定着ベルト５０の表面温度が１６０℃以上１７０℃未満、加圧ローラ５３の表面温度が８０℃以上であるか否かを判断する（Ｓ３１４、Ｓ３１５）。
【０１２７】
Ｓ３１４で定着ベルト５０の表面温度が１６０℃以上１７０℃未満であれば、フラグＡを１にする（Ｓ３１６）。Ｓ３１４で定着ベルト５０の表面温度が１６０℃未満であれば、ＩＨコイル５１に電流を流して定着ベルト５０を発熱させる（Ｓ３１７）。Ｓ３１４で定着ベルト表面温度が１７０℃以上であれば、定着ベルト５０を空回転させて冷却する（Ｓ３１７）。
【０１２８】
Ｓ３１５で加圧ローラ５３の表面温度が８０℃未満であれば、ハロゲンヒータ５７を点灯して加圧ローラ５３を加熱する（Ｓ３１８）。そして、Ｓ３１２に戻る。Ｓ３１５で加圧ローラ５３の表面温度が８０℃以上であれば、加圧ローラ５３の表面温度が９０℃未満であるかを判断する（Ｓ３１９）。Ｓ３１９で加圧ローラ５３の表面温度が９０℃以上であれば、ファン５９を駆動して加圧ローラ５３を冷却する（Ｓ３２０）。一方、Ｓ３１９で加圧ローラ５３の表面温度が９０℃未満であれば、ファン５９が駆動していればファン５９を停止し（Ｓ３２１）、フラグＢを１にする（Ｓ３２２）。
【０１２９】
Ｓ３１６、Ｓ３２２で、フラグＡ＝フラグＢ＝１であれば（Ｓ３２３）、画像形成動作を行い（Ｓ３２４）、その後、定着動作を行う（Ｓ３２５）。即ち、トナー像形成手段によりトナー像を形成して記録材に転写し、トナー像が転写された記録材を定着装置の定着ニップ部に通紙して、トナー像を記録材に画像として定着させる。画像形成が終了でなければ（Ｓ３２６）、Ｓ３１に戻る。一方、画像形成が終了であれば、フラグをリセットし（Ｓ３２７）、画像形成動作を終了させる。
【０１３０】
Ｓ３３にて、記録材の坪量が８０ｇ／ｍ２未満であると判断された場合には、定着ベルト５０の表面温度を１５０℃、加圧ローラ５３の表面温度を７０℃に温調する（Ｓ４１１）。定着ベルト５０、加圧ローラ５３の表面温度をサーミスタ５８ａ、５８ｂで検出し（Ｓ４１２）、その検出結果をＣＰＵ１０２に転送する（Ｓ４１３）。ＣＰＵ１０２では定着ベルト５０の表面温度が１５０℃以上１６０℃未満、加圧ローラ５３の表面温度が７０℃以上かを判断する（Ｓ４１４、Ｓ４１５）。
【０１３１】
Ｓ４１４で定着ベルト５０の表面温度が１５０℃以上１６０℃未満であれば、フラグＡを１にする（Ｓ４１６）。Ｓ４１４で定着ベルト５０の表面温度が１５０℃未満であれば、ＩＨコイル５１に電流を流して定着ベルト５０を発熱させる（Ｓ４１７）。Ｓ４１４で定着ベルト表面温度が１６０℃以上であれば、定着ベルト５０を空回転させて冷却する（Ｓ４１７）。
【０１３２】
Ｓ４１５で加圧ローラ５３の表面温度が７０℃未満であれば、ハロゲンヒータ５７を点灯して加圧ローラ５３を加熱する（Ｓ４１８）。そして、Ｓ４１２に戻る。Ｓ４１５で加圧ローラ５３の表面温度が７０℃以上であれば、加圧ローラ５３の表面温度が８０℃未満であるかを判断する（Ｓ４１９）。Ｓ４１９で加圧ローラ５３の表面温度が８０℃以上であれば、ファン５９を駆動して加圧ローラ５３を冷却する（Ｓ４２０）。一方、Ｓ４１９で加圧ローラ５３の表面温度が８０℃未満であれば、ファン５９が駆動していればファン５９を停止し（Ｓ４２１）、フラグＢを１にする（Ｓ４２２）。
【０１３３】
Ｓ４１６、Ｓ４２２で、フラグＡ＝フラグＢ＝１であれば（Ｓ４２３）、画像形成動作を行い（Ｓ３２４）、その後、定着動作を行う（Ｓ３２５）。画像形成が終了でなければ（Ｓ３２６）、Ｓ３１に戻る。一方、画像形成が終了であれば、フラグをリセットし（Ｓ３２７）、画像形成動作を終了させる。
【０１３４】
このような本実施形態の場合、加圧部材である加圧ローラ５３を冷却するファン５９を設けているため、連続通紙により加圧ローラ５３の表面温度が高くなっても、ファン５９により素早く冷却できる。このため、ダウンタイムが少ない構造で、連続通紙時において、上層トナーと下層トナーの溶融粘度の差を、通紙枚数に拘らず適切にすることができる。
【０１３５】
なお、本実施形態では、加圧ローラの冷却をファンによる風冷を用いたが、それに限る物ではない。例えば、ペルチェ素子などの冷却素子を用いても良い。その他の構造及び作用は、上述の第１の実施形態と同様である。
【０１３６】
＜第３の実施形態＞
本発明の第３の実施形態について、図２１ないし図２３を用いて説明する。前述の第１の実施形態では、上層トナーと下層トナーとの溶融粘度差をつけるために、定着ベルトと加圧ローラとの表面温度を制御した。即ち、設定する定着条件は、定着ベルトの表面温度と加圧ローラとの表面温度である。これに対して本実施形態では、上層トナーと下層トナーとの溶融粘度差をつける定着条件は、記録材が定着ニップ部を通過する定着時間である。即ち、本実施形態では、定着時間を、上層トナーの溶融粘度が１５００（Ｐａ・ｓ）以下、下層トナーの溶融粘度が３０００（Ｐａ・ｓ）以上となるように設定している。
【０１３７】
本実施形態の画像形成装置及び定着装置の基本的な構成は、第１の実施形態と同様なので、重複する説明は省略する。また、本実施形態の場合も、低トナー載り量システムであり、単色ベタ画像のトナー載り量は０．３（ｍｇ／ｃｍ２）であり、最大のトナー載り量は０．６（ｍｇ／ｃｍ２）である。記録材上の最大トナー載り量は単色ベタ画像のトナー載り量の２倍に設定している。３色カラー、４色カラーの画像を出力した場合でも最大トナー載り量は、０．６（ｍｇ／ｃｍ２）に設定している。
【０１３８】
本実施形態の場合、上述のように定着時間を設定するために、画像形成装置のプロセススピードを可変にしている。具体的には、図２２に示す様に、加圧ローラを回転駆動するモータ１３３の回転速度を制御する。なお、本実施形態の場合、定着ベルトが加圧ローラに従動して回転するため、加圧ローラを回転駆動しているが、定着ローラのように定着ローラが回転して加圧ローラが従動回転する場合には、定着ローラの回転速度を制御する。
【０１３９】
モータ１３３の回転速度は、感光ドラムや中間転写ベルト、更には、記録材を搬送するローラなどの搬送部材を駆動するモータの回転速度と連動している。したがって、モータ制御部１３２は、モータ１３３だけではなく、各部材を駆動するモータの回転速度も制御し、画像形成のプロセススピードを制御する。
【０１４０】
ここで、図２２に、定着ベルトの表面温度が１６０℃、加圧ローラの表面温度が１００℃で、プロセススピード（Ｐ．Ｓ）を変更したときの上層トナーと下層トナーの温度計測した結果を示す。図２２は定着ニップ部の出口での温度である。また、プロセススピードは、加圧ローラ及び定着ベルトの回転速度と同じである。
【０１４１】
温度計測の方法は、第１の実施形態と同様に行った。即ち、前述の図４に示したように、厚さ１０（μｍ）のＰＥＳテープをトナーに見立て、ＣＳ−８１４の記録材に熱電対（株式会社アンベ  エスエムティ、極細薄熱電対ＫＦＳＴ−１０−１００−２００）を貼り付けて測定した。
【０１４２】
図２２の温度計測結果より、上層トナー温度はどのプロセススピードにおいても、１０５℃より高いので、トナーが溶融し、下層トナーの間を埋めることができる。一方、下層トナー温度は、プロセススピードが３００（ｍｍ／ｓ）以上であれば、１００℃より低いので、下層トナーが溶融しすぎず、土台効果が起こり、グロスを高めることができる。しかし、プロセススピードが３００（ｍｍ／ｓ）未満のときは、下層トナーの温度が１００℃を超えているので、下層トナーが溶融しすぎて、土台効果が起きず、グロスが低くなってしまう。
【０１４３】
本実施形態の場合も、上層トナーと下層トナーの溶融粘度を上記の範囲にするために、坪量が８０（ｇ／ｍ２）以上の記録材では、定着ベルトの表面温度を１６０℃、加圧ローラの表面温度を８０℃に温調制御している。また、坪量が８０（ｇ／ｍ２）未満の記録材では、定着ベルトの表面温度を１５０℃、加圧ローラの表面温度を７０℃に温調制御している。
【０１４４】
本実施形態の制御を図２１を用いて説明する。ユーザが操作部１０１において、出力する画像の記録材の種類を指定する。その情報が、ＣＰＵ１０２に転送され、出力する記録材の坪量が８０（ｇ／ｍ２）以上なのか、未満なのか、メモリ１０３を参照して判別する。
【０１４５】
定着ベルト用のサーミスタ５８ａ、加圧ローラ用のサーミスタ５８ｂにより定着ベルト、加圧ローラの表面温度を検出する。その検出結果をＣＰＵ１０２に転送し、定着ベルト表面温度、加圧ローラ表面温度が規定内かをＣＰＵ１０２が判断する。また、初期設定のプロセススピードは３００（ｍｍ／ｓ）である。
【０１４６】
坪量が８０（ｇ／ｍ２）以上の記録材の場合、定着ベルトの表面温度が１６０℃未満であれば、ＩＨコイル５１に電流を流し、定着ベルトの表面温度が１６０℃になるまで、定着ベルトを発熱させる。一方、定着ベルトの表面温度が１６０℃以上であれば、ＩＨコイル５１に電流を流さず発熱させていない。また、定着ベルトの表面温度が１７０℃以上であれば、定着ベルトの表面温度が１７０℃未満になるまで空回転させ冷却させる。
【０１４７】
また、加圧ローラの表面温度が８０℃未満であれば、加圧ローラの表面温度が８０℃になるまでハロゲンヒータ５７を点灯させ、加圧ローラを加熱する。加圧ローラの表面温度が８０℃以上であれば、ハロゲンヒータ５７を点灯しない。そして、連続通紙により、加圧ローラの表面温度が９０℃以上になった場合は、ＣＰＵ１０２からモータ制御部１３２に信号をおくり、プロセススピードを３５０（ｍｍ／ｓ）に変更する。
【０１４８】
一方、坪量が８０（ｇ／ｍ２）未満の記録材の場合、定着ベルトの表面温度が１５０℃未満であれば、ＩＨコイル５１に電流を流し、定着ベルトの表面温度が１５０℃になるまで、定着ベルトを発熱させる。一方、定着ベルトの表面温度が１５０℃以上であれば、ＩＨコイル５１に電流を流さず発熱させていない。また、定着ベルトの表面温度が１６０℃以上であれば、定着ベルトの表面温度が１６０℃未満になるまで空回転させ冷却させる。
【０１４９】
また、加圧ローラの表面温度が７０℃未満であれば、加圧ローラの表面温度が７０℃になるまでハロゲンヒータ５７を点灯させ、加圧ローラを加熱する。加圧ローラの表面温度が７０℃以上であれば、ハロゲンヒータ５７を点灯しない。そして、連続通紙により、加圧ローラの表面温度が８０℃以上になった場合は、ＣＰＵ１０２からモータ制御部１３２に信号をおくり、プロセススピードを３５０（ｍｍ／ｓ）に変更する。
【０１５０】
このような本実施形態の制御の流れを図２３を用いて説明する。ユーザが画像形成装置の操作部１０１で記録材の種類を設定（Ｓ５１）すると、その情報がＣＰＵ（制御部）１０２に送信（Ｓ５２）される。その情報に基づいて、ＣＰＵ１０２はメモリ１０３を参照して、記録材が、薄紙か、普通紙以上であるかを判断する（Ｓ５３）。具体的には、Ｓ５３にて記録材の坪量が８０ｇ／ｍ２以上であるかを判断する。Ｓ５３にて記録材の坪量が８０ｇ／ｍ２以上であると判断された場合には、定着ベルトの表面温度を１６０℃、加圧ローラの表面温度を８０℃に温調する（Ｓ５１１）。定着ベルト、加圧ローラの表面温度をサーミスタ５８ａ、５８ｂで検出し（Ｓ５１２）、その検出結果をＣＰＵ１０２に転送する（Ｓ５１３）。ＣＰＵ１０２では定着ベルトの表面温度が１６０℃以上１７０℃未満、加圧ローラの表面温度が８０℃以上であるか否かを判断する（Ｓ５１４、Ｓ５１５）。
【０１５１】
Ｓ５１４で定着ベルトの表面温度が１６０℃以上１７０℃未満であれば、フラグＡを１にする（Ｓ５１６）。Ｓ５１４で定着ベルトの表面温度が１６０℃未満であれば、ＩＨコイル５１に電流を流して定着ベルトを発熱させる（Ｓ５１７）。Ｓ５１４で定着ベルト表面温度が１７０℃以上であれば、定着ベルトを空回転させて冷却する（Ｓ５１７）。
【０１５２】
Ｓ５１５で加圧ローラの表面温度が８０℃未満であれば、ハロゲンヒータ５７を点灯して加圧ローラを加熱する（Ｓ５１８）。そして、Ｓ５１２に戻る。Ｓ５１５で加圧ローラ５３の表面温度が８０℃以上であれば、加圧ローラの表面温度が９０℃未満であるかを判断する（Ｓ５１９）。Ｓ５１９で加圧ローラの表面温度が９０℃未満であれば、プロセススピードを３００（ｍｍ／ｓ）にする（Ｓ５２０）。一方、Ｓ５１９で加圧ローラの表面温度が９０℃以上であれば、プロセススピードを３５０（ｍｍ／ｓ）にする（Ｓ５２１）。その後、フラグＢを１にする（Ｓ５２２）。
【０１５３】
Ｓ５１６、Ｓ５２２で、フラグＡ＝フラグＢ＝１であれば（Ｓ５２３）、画像形成動作を行い（Ｓ５２４）、その後、定着動作を行う（Ｓ５２５）。即ち、トナー像形成手段によりトナー像を形成して記録材に転写し、トナー像が転写された記録材を定着装置の定着ニップ部に通紙して、トナー像を記録材に画像として定着させる。画像形成が終了でなければ（Ｓ５２６）、Ｓ５１に戻る。一方、画像形成が終了であれば、フラグをリセットし（Ｓ５２７）、画像形成動作を終了させる。
【０１５４】
Ｓ５３にて、記録材の坪量が８０ｇ／ｍ２未満であると判断された場合には、定着ベルトの表面温度を１５０℃、加圧ローラの表面温度を７０℃に温調する（Ｓ６１１）。定着ベルト、加圧ローラの表面温度をサーミスタ５８ａ、５８ｂで検出し（Ｓ６１２）、その検出結果をＣＰＵ１０２に転送する（Ｓ６１３）。ＣＰＵ１０２では定着ベルトの表面温度が１５０℃以上１６０℃未満、加圧ローラの表面温度が７０℃以上かを判断する（Ｓ６１４、Ｓ６１５）。
【０１５５】
Ｓ６１４で定着ベルトの表面温度が１５０℃以上１６０℃未満であれば、フラグＡを１にする（Ｓ６１６）。Ｓ６１４で定着ベルトの表面温度が１５０℃未満であれば、ＩＨコイル５１に電流を流して定着ベルトを発熱させる（Ｓ６１７）。Ｓ６１４で定着ベルト表面温度が１６０℃以上であれば、定着ベルトを空回転させて冷却する（Ｓ６１７）。
【０１５６】
Ｓ６１５で加圧ローラの表面温度が７０℃未満であれば、ハロゲンヒータ５７を点灯して加圧ローラを加熱する（Ｓ６１８）。そして、Ｓ６１２に戻る。Ｓ６１５で加圧ローラの表面温度が７０℃以上であれば、加圧ローラ５３の表面温度が８０℃未満であるかを判断する（Ｓ６１９）。Ｓ６１９で加圧ローラの表面温度が８０℃未満であれば、プロセススピードを３００（ｍｍ／ｓ）にする（Ｓ６２０）。一方、Ｓ６１９で加圧ローラの表面温度が８０℃以上であれば、プロセススピードを３５０（ｍｍ／ｓ）にする（Ｓ６２１）。その後、フラグＢを１にする（Ｓ６２２）。
【０１５７】
Ｓ６１６、Ｓ６２２で、フラグＡ＝フラグＢ＝１であれば（Ｓ６２３）、画像形成動作を行い（Ｓ５２４）、その後、定着動作を行う（Ｓ５２５）。画像形成が終了でなければ（Ｓ５２６）、Ｓ５１に戻る。一方、画像形成が終了であれば、フラグをリセットし（Ｓ５２７）、画像形成動作を終了させる。
【０１５８】
このように構成される本実施形態の場合、定着時間を適切に制御することにより、上層トナーと下層トナーとの溶融粘度差を適切にして、高濃度部のグロスを向上させることができる。また、加圧ローラの表面温度に応じて定着時間を制御することにより、連続通紙時において、上層トナーと下層トナーの溶融粘度の差を、通紙枚数に拘らず適切にすることができる。
【０１５９】
なお、定着時間は、定着ニップ部の記録材搬送方向の幅をプロセススピードで割った値で決まるが、本実施形態では、上述のようにプロセススピードを変更して、定着時間を変更している。但し、定着時間を変更するためには、定着ニップ部の記録材搬送方向の幅を変更しても良い。例えば、加圧ローラを定着ベルトに向けて加圧する圧力を変えることにより、この定着ニップ部の幅を変更する。加圧ローラの圧力を変える構造としては、例えば、加圧ローラを定着ベルトに対してカム機構により遠近動させる構造がある。その他の構造及び作用は、上述の第２の実施形態と同様である。
【０１６０】
＜他の実施形態＞
上述の各実施形態は、適宜組み合わせて実施可能である。例えば、第１の実施形態のように定着ベルト及び加圧ローラの温度制御を行いつつ、第３の実施形態のようにプロセススピードや加圧ローラの圧力を変更するようにしても良い。更に、第２の実施形態と第３の実施形態とを組み合わせれば、連続通紙による加圧ローラの昇温に対して、より効果を発揮できる。
【０１６１】
また、上述の各実施形態では、加熱部材及び加圧部材として、一方がフィルム（ベルト）、他方がローラの場合を例示したが、これに限定されるものでない。これら加熱部材及び加圧部材としては、互いに圧接する回転体とすることが好ましく、例えば、ローラに張架されたベルトを回転体として用い、ベルトとベルトを圧接させた構成、ベルトとローラを圧接させた構成など、その他の構成であっても良い。
【０１６２】
また前述した実施の形態では、画像形成装置が１つの定着装置（画像加熱加圧装置）を有する構成を例示して説明した。但し、画像形成装置が複数の定着装置を有する構成であっても、これら複数の定着装置のそれぞれに、本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。
【０１６３】
また、前述した実施の形態では、画像形成部を４つ使用した構成を例示したが、この使用個数はこれに限定されるものではなく、必要に応じて適宜設定すれば良い。また、画像形成装置としては、プリンタ、複写機、ファクシミリ装置等の画像形成装置や、或いはこれらの機能を組み合わせた複合機等の他の画像形成装置であっても良い。これらの画像形成装置に用いられる定着装置に本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【０１６４】
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ・・・現像器、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ・・・帯電器、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ・・・感光ドラム、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ・・・露光装置、１５・・・２次転写装置（転写手段）、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ・・・１次転写装置、３０・・・中間転写ベルト（像担持体）、５０・・・定着ベルト（加熱部材）、５３・・・加圧ローラ（加圧部材）、５８ａ、５８ｂ・・・サーミスタ、５９・・・ファン（冷却手段）、５００・・・定着装置、Ｎ・・・定着ニップ部、Ｐ・・・記録材、Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ・・・画像形成部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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