(57)【要約】【課題】定着器の使用エネルギを低減し、消色トナーを用いた画像形成を安定して実現することのできる画像形成装置、画像形成方法及び定着装置を提供する。【解決手段】媒体の表面にトナー像を形成する画像形成部と、媒体の表面を加熱する加熱部材と、媒体を介して加熱部材に圧接して媒体の裏面を加熱する加圧部材とを有する定着器と、加熱部材の媒体と接する面の温度を、加圧部材の媒体と接する面の温度よりも低い温度に制御する制御部とを備える画像形成装置である。【選択図】図４
2013127603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
媒体の表面にトナー像を形成する画像形成部と、
前記媒体の表面を加熱する加熱部材と、前記媒体を介して前記加熱部材に圧接して前記媒体の裏面を加熱する加圧部材とを有する定着器と、
前記加熱部材の前記媒体と接する面の温度を、前記加圧部材の前記媒体と接する面の温度よりも低い温度に制御する制御部と
を備える画像形成装置。
【請求項２】
前記制御部は、
前記トナーの溶融温度から前記加熱部材の設定温度を求め、
前記媒体の厚さに関連した特性値と前記加熱部材の設定温度とから前記加圧部材の設定温度を求め、
これら設定温度に前記加熱部材と前記加圧部材との温度を制御する、
請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記トナーは、消色温度以上で消色する消色トナーであり、
前記制御部は、
前記トナーの溶融温度と消色温度とから前記加熱部材の設定温度を求め、
前記媒体の厚さに関連した特性値と前記加熱部材の設定温度とから前記加圧部材の設定温度を求め、
これら設定温度に前記加熱部材と前記加圧部材との温度を制御し、
前記加熱部材の設定温度は、前記消色温度よりも低い、
請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
表面にトナー像が形成された媒体の表面を加熱する加熱部材と、
前記媒体を介して前記加熱部材に圧接して前記媒体の裏面を加熱する加圧部材とを有し、
前記加熱部材の前記媒体と接する面の温度は、前記加圧部材の前記媒体と接する面の温度よりも低い温度に制御される、定着装置。
【請求項５】
媒体の表面にトナー像を形成し、
前記媒体の表面を加熱部材によって加熱し、
前記媒体を介して前記加熱部材に圧接する加圧部材によって前記媒体の裏面を加熱し、
前記加熱部材の前記媒体と接する面の温度を、前記加圧部材の前記媒体と接する面の温度よりも低い温度に制御する、
画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、画像形成装置、画像形成方法及び定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では環境保護のため省エネ技術の開発が進んでいる。ＭＦＰ（Multi Function Peripheral）等の画像形成装置では、紙などの媒体に形成した画像を印刷している。この画像形成プロセスの中でも定着過程は、媒体を加熱するために消費されるエネルギが大きいことから、定着器の使用エネルギを低減するための種々の検討が行われている。
【０００３】
また、紙原料である森林資源の保護やＣＯ２排出量低減といった環境意識の高まりから、画像形成装置では、裏紙の使用、両面印刷、再生紙の使用などが広く行われている。さらに、紙を繰返し使用できるように、紙上の画像形成材料（例えば、トナー）を機械的もしくは化学的に剥離する方法や、熱や光もしくは薬品等によって消色する消色トナーを印字に使用する方法が知られている。消色トナーは印字→消去→印字→消去を繰り返すことで紙を複数回使って森林資源の保護と二酸化炭素排出量削減を実現するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２０５６２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、媒体に画像を定着させるためには媒体を定着可能な温度以上に加熱する必要がある。一方、消色トナーを用いて画像を媒体に定着させる際には、定着温度をトナーの消える温度（消色温度）以下の温度に制御する必要がある。そのため、消色トナーを使用する場合は、より精度の高い定着温度の制御が必要である。
【０００６】
従って、定着器の使用エネルギを低減し、消色トナーを用いた画像形成を安定して実現することのできる画像形成装置、画像形成方法及び定着装置に対するニーズが存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための実施形態によれば、媒体の表面にトナー像を形成する画像形成部と、前記媒体の表面を加熱する加熱部材と、前記媒体を介して前記加熱部材に圧接して前記媒体の裏面を加熱する加圧部材とを有する定着器と、前記加熱部材の前記媒体と接する面の温度を、前記加圧部材の前記媒体と接する面の温度よりも低い温度に制御する制御部とを備える画像形成装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施の形態の画像形成装置の概略の形状を示す斜視図である。
【図２】本実施の形態の画像形成装置の画像形成部を示す構成図である。
【図３】本実施の形態の画像形成装置の定着装置を示す構成図である。
【図４】第１の実施の形態の画像形成装置の定着ニップにおける媒体とトナーとの内部温度分布を模式的に示す図である。
【図５】第１の実施の形態の画像形成装置の定着ニップにおける媒体とトナーとの内部温度分布を模式的に示す図である。
【図６】第１の実施の形態の画像形成装置の定着ニップにおける媒体とトナーとの内部温度分布を模式的に示す図である。
【図７】第１の実施の形態の画像形成装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【図８】第１の実施の形態の画像形成装置に設けられたコントロールパネルの外観図である。
【図９】第１の実施の形態の画像形成装置における定着装置の温度制御手順を示すフロー図である。
【図１０】第２の実施の形態の画像形成装置の定着ニップにおける媒体とトナーとの内部温度分布を模式的に示す図である。
【図１１】第２の実施の形態の画像形成装置の定着ニップにおける媒体とトナーとの内部温度分布を模式的に示す図である。
【図１２】第２の実施の形態の画像形成装置の定着ニップにおける媒体とトナーとの内部温度分布を模式的に示す図である。
【図１３】第２の実施の形態の画像形成装置の定着ベルト温度と加圧ローラ温度とによる定着と発色の領域を説明するための図である。
【図１４】第２の実施の形態の画像形成装置における定着装置の温度制御手順を示すフロー図である。
【図１５】第３の実施の形態の画像形成装置の定着装置を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１０】
〔第１の実施の形態〕  
図１は、第１の実施の形態の画像形成装置の概略の形状を示す斜視図である。  
画像形成装置１には、プリント部１３０、用紙トレイ２００、スキャン部１１０、オートフィード部１１２及びコントロールパネル１４０が設けられている。
【００１１】
プリント部１３０は、画像情報を、例えばハードコピーもしくはプリントアウトと称される出力画像として出力する。用紙トレイ２００は、画像出力に用いられる任意サイズの用紙である出力媒体をプリント部１３０に対して供給する。スキャン部１１０は、原稿から画像情報を画像データとして取り込む。オートフィード部１１２は、読み取りが終了した原稿を読み取り位置から排出位置に送り出し、次の原稿を読み取り位置に案内する。コントロールパネル１４０は、プリント部１３０における画像形成の開始や、スキャン部１１０による原稿の画像情報の読み取りの開始など画像形成装置１の動作を指示するための指示入力部である。このコントロールパネル１４０には、指示を入力し、操作者に対して情報を表示するための表示部１４１が設けられている。
【００１２】
図２は、第１の実施の形態の画像形成装置の画像形成部を示す構成図である。
【００１３】
画像形成部１０の感光体ドラム１１は、φ６０ｍｍの支持部材表面に有機感光体（ＯＰＣ：Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｐｈｏｔｏ  Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）を備える。感光体ドラム１１は、“第１の用紙搬送速度”周速２１５ｍｍ/ｓｅｃで矢印ｓ方向に駆動される。感光体ドラム１１周囲には、帯電チャージャ１２、レーザ露光装置１３、現像装置１４、転写チャージャ１６、剥離チャージャ１７、クリーニングブレード１８ａを有するクリーナ１８、除電ＬＥＤ１９が配置されている。
【００１４】
帯電チャージャ１２は、感光体ドラム１１の回転に従い順次感光体ドラム１１を−７５０Ｖに一様に帯電する。レーザ露光装置１３は、帯電された感光体ドラム１１上の照射位置１３ｂに画像情報に応じたレーザ光１３ａを照射する。
【００１５】
給紙カセット装置２０から記録媒体である用紙Ｐが給紙ローラ２１により取り出される。感光ドラム１１上にトナー像が形成されるのと同期して、用紙Ｐは、レジストローラ２２により、画像形成部１０の転写チャージャ１６の位置に搬送される。画像形成部１０により用紙Ｐには未定着のトナー像が形成される。給紙カセット装置２０は、未使用の用紙及びリユースの用紙を共に給紙可能である。
【００１６】
図３は、第１の実施の形態の画像形成装置の定着装置を示す構成図である。  画像形成部１０の上方には、定着装置２６が配置される。定着装置２６は、記録媒体である用紙Ｐを加熱加圧定着する。定着装置２６は、無限軌道を構成する定着ベルト２７と、この定着ベルト２７に圧接する加圧回転体である加圧ローラ２８とを有する。
【００１７】
定着ベルト２７は、定着ベルトヒートローラ３０、出口ローラ３１及びテンションローラ３２に懸架され、駆動部材である定着ベルトヒートローラ３０の回転に従って駆動される。加圧ローラ２８は、加圧機構（不図示）によって定着ベルト２７の外側に圧接されている。従って、加圧ローラ２８は定着ベルト２７の回転に従って回転する。一方、定着ベルト２７の内側には、ニップパッド３３が設けられ、加圧機構（不図示）によって定着ベルト２７を加圧ローラ２８に圧接している。なお、ニップパッド３３と定着ベルト２７の間には摩擦低減のための滑り部材が設けられている。
【００１８】
加圧ローラ２８の材質はアルミを使用しているが、ソリッドゴムやスポンジローラを使用しても良い。ローラ表面には離型層が被覆されている。定着ベルトヒートローラ３０の材質はアルミを使用し、ローラ表面には離型層が被覆されている。ニップパッドはシリコンゴムを補助板金に張り合わせて構成されている。出口ローラ３１はＳＵＳの芯金の周囲にソリッドゴムが接着された構成となっている。テンションローラ３２の材質はＳＵＳでＰＦＡチューブを被覆した構成となっている。
【００１９】
加圧ローラ２８の軸長方向のセンタ部の表面には、サーミスタ４０が設けられて加圧ローラ２８の表面温度を検出する。定着ベルトヒートローラ３０の軸長方向のセンタ部とサイド部には定着ベルト２７を介してサーミスタ４１ａ、４１ｂが設けられ定着ベルト２７の表面温度を測定する。なお、サーミスタの配置は上記構成に限られず加圧ローラ２８、定着ベルト２７のそれぞれについて適宜の位置に設けられていても良い。例えば、サーミスタを定着ベルト側に一つ、加圧ローラ側に二つ設ける構成であっても良い。
【００２０】
加圧ローラ２８の内部には、ヒーターランプ方式による加熱源としてハロゲンランプを用いたヒーターランプ３５が１本設けられている。定着ベルトヒートローラ３０の内部にもハロゲンランプを用いた２本のヒーターランプ３６、３７が設けられている。なお、定着ベルトヒートローラ３０に２本のヒーターランプ３６、３７を設けているのはローラの軸長方向位置によって加熱温度、即ち配光分布が異なっていることを示し、加圧ローラ２８に１本のヒーターランプ３５を設けているのは配光分布を全配光、即ち加熱温度を均一としていることを示している。
【００２１】
図３に示す定着装置２６では、定着ベルト２７と加圧ローラ２８とでニップを形成するため、大きなニップを形成することができるという利点を備えている。本実施の形態では、媒体Ｐは、加圧ローラ２８と定着ベルト２７とによって圧接されつつ、定着ベルトヒートローラ３０→ニップパッド３３→出口ローラ３１へと移送される。従って、媒体Ｐに与えられる定着に必要な総熱量が一定であるとすると、圧接している時間を長くすることができるため、加圧ローラ２８及び定着ベルト２７の温度を低くすることが可能となる。
【００２２】
続いて、定着装置２６において使用される加熱エネルギを低減するための方法について説明する。
【００２３】
具体的には、定着ベルト温度Ｔｂと加圧ローラ温度Ｔｐの関係を、ケース１：Ｔｐ＝Ｔｂ−１０℃、  ケース２：Ｔｐ＝Ｔｂ、  ケース３：Ｔｐ＝Ｔｂ＋１０℃としたそれぞれの条件の下で最低定着温度を比較した。ここで、最低定着温度はトナー層の最低温度がトナーの溶融温度Ｔｍに達する温度としている。
【００２４】
なお、定着装置２６を構成する各部の諸元は次のとおりである。加圧ローラ径＝φ５０ｍｍ、定着ベルトヒートローラ径＝φ２５ｍｍ、出口ローラ径＝φ１４ｍｍ、テンションローラ径＝φ１０ｍｍ。
【００２５】
図４は、第１の実施の形態の画像形成装置の定着ニップにおける媒体とトナーとの内部温度分布（ケース１）を模式的に示す図である。  
図４の上の図は、トナー層を有する媒体Ｐが定着ベルト２７と加圧ローラ２８とで加熱圧接されている状態を示す横断面図である。図４の下の図は、定着ニップにおける媒体とトナーとの内部温度分布を示す縦断面図である。
【００２６】
ケース１の条件、即ち、加圧ローラ温度Ｔｐ＝定着ベルト温度Ｔｂ−１０℃の条件で、トナー層と媒体Ｐとの境界面の温度がトナーの溶融温度Ｔｍとなるのは、加圧ローラ温度Ｔｐ＝溶融温度Ｔｍ＋１０℃、定着ベルト温度Ｔｂ＝溶融温度Ｔｍ＋２０℃の場合であった。この条件では、媒体温度が低いため媒体Ｐとトナーとの接触部においてトナー温度が上がらず、全体的に温度が高くなっていることがわかる。
【００２７】
図５は、第１の実施の形態の画像形成装置の定着ニップにおける媒体とトナーとの内部温度分布（ケース２）を模式的に示す図である。  
図５の上の図は、トナー層を有する媒体Ｐが定着ベルト２７と加圧ローラ２８とで加熱圧接されている状態を示す横断面図である。図５の下の図は、定着ニップにおける媒体とトナーとの内部温度分布を示す縦断面図である。
【００２８】
ケース２の条件、即ち、加圧ローラ温度Ｔｐ＝定着ベルト温度Ｔｂの条件であってもまだ媒体Ｐの昇温が十分でなく、トナー層と媒体Ｐとの境界面の温度がトナーの溶融温度Ｔｍとなるのは、加圧ローラ温度Ｔｐ＝溶融温度Ｔｍ＋１２．５℃、定着ベルト温度Ｔｂ＝溶融温度Ｔｍ＋１２．５℃の場合であった。
【００２９】
図６は、第１の実施の形態の画像形成装置の定着ニップにおける媒体とトナーとの内部温度分布（ケース３）を模式的に示す図である。  
図６の上の図は、トナー層を有する媒体Ｐが定着ベルト２７と加圧ローラ２８とで加熱圧接されている状態を示す横断面図である。図６の下の図は、定着ニップにおける媒体とトナーとの内部温度分布を示す縦断面図である。
【００３０】
ケース３の条件、即ち、加圧ローラ温度Ｔｐ＝定着ベルト温度Ｔｂ＋１０℃の条件では、用紙が十分に暖められていることから、トナー層と媒体Ｐとの境界面の温度がトナーの溶融温度Ｔｍとなるのは、加圧ローラ温度Ｔｐ＝Ｔｍ＋１５℃、定着ベルト温度Ｔｂ＝Ｔｍ＋５℃の場合であった。
【００３１】
これらの結果から、ケース３の条件、即ち、熱容量の大きい定着ベルト２７の温度を、加圧ローラ２８の温度よりも低く設定できる条件を採用することで、定着装置２６全体のエネルギ消費を低減することが可能であった。
【００３２】
なお、上述した「溶融温度」はトナー物性とは異なり、計算値である。  
即ち、式（１）で示す定着率が７５％（定着性がＯＫと評価される値）となる「定着部材の表面温度」から熱シミュレーションによってトナー層の温度を計算して溶融温度を算出した。つまり実測しているのは定着部材温度であり、トナーの溶融温度は計算値である。
【００３３】
定着率＝（摩擦後ＩＤ）／（摩擦前ＩＤ）×１００    ・・・式（１）  
ここで、式（１）で定義する定着率は、トナーが形成されたコピーを堅牢度試験機を用いて試験して得られた残存率に相当する。
【００３４】
続いて、上述の温度制御を実現するための画像形成装置の態様について説明する。
【００３５】
図７は、第１の実施の形態の画像形成装置１の制御系の構成を示すブロック図である。  
画像形成装置１は、上述のプリント部１３０、スキャン部１１０、コントロールパネル１４０と共に、更に、制御部１００、ＲＯＭ、ＤＲＡＭ、内部記憶装置（ＨＤＤ）を備えている。そして、これらの各部はシステムバスを介して接続されている。
【００３６】
制御部１００は、システムバスを介して接続される各部を制御する。ＲＯＭは、画像形成装置１が動作するために必要な種々の制御プログラムを記憶する。このＲＯＭ内には、後述する定着装置２６の温度を制御するための各プログラムが記憶されている。各プログラムは、制御部１００によって実行が制御される。ＤＲＡＭは、各プログラムの実行時に発生するデータを一時的に記憶するバッファメモリである。
【００３７】
図８は、第１の実施の形態の画像形成装置に設けられたコントロールパネル１４０の外観図である。コントロールパネル１４０には、表示部１４１と操作部１７０とが設けられている。表示部１４１はタッチパネルで構成され、画像形成装置１の状態、操作手順、ユーザに対する各種指示などが表示される。操作部１７０には、画像形成装置１を操作するためのスタートボタンを含む各種の操作ボタンが設けられている。
【００３８】
図９は、第１の実施の形態の画像形成装置における定着装置２６の温度制御手順を示すフロー図である。図９に示す動作は、制御部１００が画像形成装置１の各部と協働して実行する。
【００３９】
定着装置２６の動作を開始するときは、アクト０１において、制御部１００は使用するトナーの溶融温度Ｔｍを取得する。ここで、トナーの溶融温度Ｔｍは、直接ユーザがコントロールパネル１４０から入力する値を用いても良く、別途取得した使用するトナーの種類からテーブルを用いて求めても良い。
【００４０】
アクト０２において、制御部１００は式（２）によって定着ベルト温度Ｔｂを求める。  
定着ベルト温度Ｔｂ＝トナーの溶融温度Ｔｍ  ＋α    ・・・式（２）  
ここで、αは予め設定された値であり、例えば、省エネモード、通常モードなど画像形成装置１の運転モードに従って定めても良い。
【００４１】
アクト０３において、制御部１００は媒体Ｐの厚さを取得する。ここで、媒体Ｐの厚さは、直接ユーザがコントロールパネル１４０から入力する値を用いても良く、画像形成装置１に設けられた厚さセンサの測定値を用いても良い。また、厚さに関連した特性値を用いても良い。例えば、媒体Ｐの厚さに代えて媒体Ｐの坪量を用いても良い。
【００４２】
アクト０４において、制御部１００は式（３）によって加圧ローラ温度Ｔｐを求める。  
加圧ローラ温度Ｔｐ＝定着ベルト温度Ｔｂ  ＋β    ・・・式（３）  
ここで、βは媒体Ｐの厚さからテーブルを用いて求めることができる。
【００４３】
アクト０５において、制御部１００は取得した定着ベルト温度Ｔｂ、加圧ローラ温度Ｔｐを用いて定着装置２６の温度を制御する。
【００４４】
以上説明した第１の実施の形態の画像形成装置１によれば、定着装置２６の消費エネルギを低減することができる。
【００４５】
〔第２の実施の形態〕  
第２の実施の形態では、消色トナーを用いて定着装置２６の動作を制御する点で第１の実施の形態と異なっている。従って、第１の実施の形態と同一の部位には同一の符号を付してその詳細の説明は省略する。
【００４６】
第２の実施の形態の消色トナーは、消色温度Ｔｄ以上になると内部の色材が化学反応し、白濁することにより見かけ上白い用紙の上では消えたように見えるトナーである。但し、この形態に限定されず無色に変化するものや、再度印刷する際に目立たない色に変化するトナーであっても良い。
【００４７】
第２の実施の形態で使用する消色トナーについて説明する。
【００４８】
（１）消色トナーに用いる発色粒子Ｃ１分散体の作成  
ロイコ染料として３−（２−エトキシ−４−ジエチルアミノフェニル）−３−（１−エチル−２−メチルインドール−３−イル）−４−アザフタリド１部、顕色剤として２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン５部、消色剤としてピメリン酸と２−（４−ベンジルオキシフェニル）エタノールとのジエステル化合物５０部からなる成分を加温溶解し、さらにカプセル化剤として芳香族多価イソシアネートプレポリマー２０部、酢酸エチル４０部を混合した溶液を８％ポリビニルアルコール水溶液２５０部中に投入し、乳化分散し、９０℃で約１時間攪拌を続けた後、反応剤として水溶性脂肪族変性アミン２部を添加し、さらに液温を９０℃に保って約３時間攪拌を続けて無色のカプセル粒子を得た。さらに、このカプセル粒子分散体を冷凍庫に入れて発色させ、青色の発色粒子Ｃ１分散体を得た。
【００４９】
この発色粒子Ｃ１を島津製作所製ＳＡＬＤ７０００にて測定したところ２μｍであった。また、完全消色温度Ｔｈは７９℃で、完全発色温度Ｔｃは−１０℃であった。
【００５０】
（２）バインダー樹脂を含むトナー成分粒子分散体の作成  
トナー成分粒子Ｒ１分散体（機械的せん断による機械乳化法）
バインダー樹脂としてポリエステル樹脂９４重量部（ガラス転移温度４５℃、軟化点１００℃）、離形剤としてライスワックス５重量部、帯電制御剤として保土谷化学工業製（ＴＮ−１０５）１部を、乾式ミキサーで均一化混合の後、２軸混練機である池貝鉄工所製ＰＣＭ−４５にて８０度で溶融混練した。得られたトナー組成物を、ピンミルにて２ｍｍメッシュパスに粉砕し、さらにバンタムミルにて平均粒子径５０μｍに粉砕した。
【００５１】
次に、界面活性剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム０．９重量部、ｐＨ調整剤として、ジメチルアミノエタノール０．４５重量部、イオン交換水６８．６５重量部と混合し、この水溶液にトナー組成物粉砕物３０部を分散させ、真空脱泡を行い分散液を得た。
【００５２】
次に、加熱部としてオイルバス中に浸された１２ｍの熱交換用高圧配管、加圧部として０．１３μｍと０．２８μｍを連装したノズルを含む高圧配管、減圧部として０．４、１．０、０．７５、１．５、１．０μｍの孔径を有するセルを連装した中圧配管、冷却部として水道水にて冷却可能な１２ｍの熱交換配管が設置されたＮＡＮＯ３０００（美粒社製）を使用し、分散液を、１８０℃、１５０ＭＰａにて微粒化処理を行い、１８０℃を保ちながら減圧をした後、３０℃まで冷却しトナー成分粒子Ｒ１分散体を得た。
【００５３】
得られた粒子を島津製作所製ＳＡＬＤ７０００にて測定したところ、０．５μｍであった。
【００５４】
（３）消色トナーの実施例
発色粒子Ｃ１分散体１．７重量部、トナー成分粒子Ｒ１分散体１５重量部、イオン交換水８３重量部を混合し、ホモジナイザー（ＩＫＡ製）にて６５００ｒｐｍにて攪拌しながら、硫酸アルミニウム水溶液５％水溶液５重量部を添加した後、パドル翼が設置された１Ｌ攪拌槽にて８００ｒｐｍにて攪拌しながら、４０℃まで昇温した。４０℃にて１時間放置した後、１０％のポリカルボン酸ナトリウム塩水溶液１０重量部を添加し、６８℃まで加熱し、１時間放置した後、冷却し、無青色のトナー分散液を得た。
【００５５】
次に、このトナー分散液に対してろ過及びイオン交換水による洗浄を繰り返し行い、ろ液の導電率が５０μＳ／ｃｍとなるまで洗浄した。その後、真空乾燥機にて含水率が１．０重量％以下になるまで乾燥させ、乾燥粒子を得た。
【００５６】
乾燥後、添加剤として、疎水性シリカ２重量部、酸化チタン０．５重量部をトナー粒子表面に付着させ、消色可能なトナーを得た。コールター社マルチサイザー３にて粒子径を測定したところ、５０％体積平均径Ｄｖが９．８μｍであった。
【００５７】
続いて、第２の実施の形態の定着装置２６において、使用される加熱エネルギを低減するための方法について説明する。
【００５８】
第１の実施の形態と同様に、定着ベルト温度Ｔｂと加圧ローラ温度Ｔｐの関係を、ケース１：Ｔｐ＝Ｔｂ−１０℃、  ケース２：Ｔｐ＝Ｔｂ、  ケース３：Ｔｐ＝Ｔｂ＋１０℃とした条件の下で最低定着温度とトナーの消える温度（消色温度）とを比較した。ここで、最低定着温度はトナー層の最低温度がトナーの溶融温度Ｔｍに達する温度である。また、消色温度はトナー層の一部が色材の化学反応開始温度Ｔｄになる温度である。なお、定着装置２６を構成する各部の諸元は第１の実施の形態と同一であるのでその詳細の説明は省略する。
【００５９】
図１０は、第２の実施の形態の画像形成装置の定着ニップにおける媒体とトナーとの内部温度分布（ケース１）を模式的に示す図である。  
図１０の上の図は、トナー層を有する媒体Ｐが定着ベルト２７と加圧ローラ２８とで加熱圧接されている状態を示す横断面図である。図１０の下の図は、定着ニップにおける媒体とトナーとの内部温度分布を示す縦断面図である。
【００６０】
ケース１の条件、即ち、加圧ローラ温度Ｔｐ＝定着ベルト温度Ｔｂ−１０℃の条件で、トナー層と媒体Ｐとの境界面の温度がトナーの溶融温度Ｔｍとなるのは、加圧ローラ温度Ｔｐ＝溶融温度Ｔｍ＋１０℃、定着ベルト温度Ｔｂ＝溶融温度Ｔｍ＋２０℃の場合であった。そして、トナーの温度が消色温度Ｔｄよりも低くなるための条件は、定着ベルト温度Ｔｂ＜消色温度Ｔｄである。
【００６１】
従って、トナー層と媒体Ｐとの境界面の温度Ｔｔは最低でＴｍ、最大でＴｄ−２０℃の範囲にある。即ち、定着可能でかつ発色している温度領域幅はケース１では、Δ１＝（Ｔｄ−２０）−Ｔｍ℃＝（Ｔｄ−Ｔｍ）−２０℃である。
【００６２】
図１１は、第２の実施の形態の画像形成装置の定着ニップにおける媒体とトナーとの内部温度分布（ケース２）を模式的に示す図である。  
図１１の上の図は、トナー層を有する媒体Ｐが定着ベルト２７と加圧ローラ２８とで加熱圧接されている状態を示す横断面図である。図１１の下の図は、定着ニップにおける媒体とトナーとの内部温度分布を示す縦断面図である。
【００６３】
ケース２の条件、即ち、加圧ローラ温度Ｔｐ＝定着ベルト温度Ｔｂの条件であってもまだ媒体Ｐの昇温が十分でなく、トナー層と媒体Ｐとの境界面の温度がトナーの溶融温度Ｔｍとなるのは、加圧ローラ温度Ｔｐ＝溶融温度Ｔｍ＋１２．５℃、定着ベルト温度Ｔｂ＝溶融温度Ｔｍ＋１２．５℃の場合であった。そして、トナーの温度が消色温度Ｔｄよりも低くなるための条件は、定着ベルト温度Ｔｂ＜消色温度Ｔｄである。
【００６４】
従って、トナー層と媒体Ｐとの境界面の温度Ｔｔは最低でＴｍ、最大でＴｄ−１２．５℃の範囲にある。即ち、定着可能でかつ発色している温度領域幅はケース２では、Δ２＝（Ｔｄ−１２．５）−Ｔｍ℃＝（Ｔｄ−Ｔｍ）−１２．５℃である。
【００６５】
図１２は、第２の実施の形態の画像形成装置の定着ニップにおける媒体とトナーとの内部温度分布（ケース３）を模式的に示す図である。  
図１２の上の図は、トナー層を有する媒体Ｐが定着ベルト２７と加圧ローラ２８とで加熱圧接されている状態を示す横断面図である。図１２の下の図は、定着ニップにおける媒体とトナーとの内部温度分布を示す縦断面図である。
【００６６】
ケース３の条件、即ち、加圧ローラ温度Ｔｐ＝定着ベルト温度Ｔｂ＋１０℃の条件で、媒体Ｐが十分に暖められていることから、トナー層と媒体Ｐとの境界面の温度がトナーの溶融温度Ｔｍとなるのは、加圧ローラ温度Ｔｐ＝Ｔｍ＋１５℃、定着ベルト温度Ｔｂ＝Ｔｍ＋５℃の場合であった。
【００６７】
従って、トナー層と媒体Ｐとの境界面の温度Ｔｔは最低でＴｍ、最大でＴｄ−５℃の範囲にある。即ち、定着可能でかつ発色している温度領域幅はケース３では、Δ３＝（Ｔｄ−５）−Ｔｍ℃＝（Ｔｄ−Ｔｍ）−５℃である。
【００６８】
図１３は、第２の実施の形態の画像形成装置の定着ベルト温度と加圧ローラ温度とによる定着と発色の領域を説明するための図である。  
図１３の横軸は定着ベルト温度Ｔｂを表し、縦軸は加圧ローラ温度Ｔｐを表している。図１３には、ケース１〜ケース３のそれぞれの関係を示す３本の直線を実線で記載している。そして、トナーの溶融温度Ｔｍ＝６０℃としたときの、最低定着温度を与える直線を点線Ａで示している。更に、消色温度Ｔｄ＝９０℃としたときの、消色開始温度を与える直線Ｂを点線で示している。
【００６９】
図１３において、直線Ａよりも上の領域であって直線Ｂよりも左の領域が、消色トナーを発色させた状態で定着を行うことのできる領域である。トナーの溶融温度Ｔｍ＝６０℃、消色温度Ｔｄ＝９０℃の条件の下で上述の温度領域幅を求めると、Δ１＝１０℃、Δ２＝１７．５℃、Δ３＝２５℃となり、ケース３で最も温度幅が広くなる。
【００７０】
従って、これらの結果から、ケース３の条件、即ち、熱容量の大きい定着ベルト２７の温度を、加圧ローラ２８の温度よりも低く設定できる条件を採用することで、定着装置２６全体のエネルギを低減することが可能であるとともに、定着ベルト２７と加圧ローラ２８の温度をよりフレキシブルに設定することができる。
【００７１】
図１４は、第２の実施の形態の画像形成装置における定着装置２６の温度制御手順を示すフロー図である。図１４に示す動作は、制御部１００が画像形成装置１の各部と協働して実行する。
【００７２】
定着装置２６の動作を開始するときは、アクト１１において、制御部１００は使用するトナーの溶融温度Ｔｍ及び消色温度Ｔｄを取得する。ここで、トナーの溶融温度Ｔｍ及び消色温度Ｔｄは、直接ユーザがコントロールパネル１４０から入力する値を用いても良く、別途取得した使用するトナーの種類からテーブルを用いて求めても良い。
【００７３】
アクト１２において、制御部１００は式（４）によって定着ベルト温度Ｔｂを求める。  
定着ベルト温度Ｔｂ＝トナーの溶融温度Ｔｍ  ＋α’  
但し、定着ベルト温度Ｔｂ＜消色温度Ｔｄ          ・・・式（４）  
ここで、α’は予め設定された値であり、例えば、省エネモード、通常モードなど画像形成装置１の運転モードに従って定めても良い。
【００７４】
アクト１３において、制御部１００は媒体Ｐの厚さを取得する。ここで、媒体Ｐの厚さは、直接ユーザがコントロールパネル１４０から入力する値を用いても良く、画像形成装置１に設けられた厚さセンサの測定値を用いても良い。また、媒体Ｐの厚さに代えて媒体Ｐの坪量を用いても良い。
【００７５】
アクト１４において、制御部１００は式（５）によって加圧ローラ温度Ｔｐを求める。  
加圧ローラ温度Ｔｐ＝定着ベルト温度Ｔｂ  ＋β’    ・・・式（５）  
ここで、β’は媒体Ｐの厚さからテーブルを用いて求めることができる。
【００７６】
アクト１５において、制御部１００は取得した定着ベルト温度Ｔｂ、加圧ローラ温度Ｔｐを用いて定着装置２６の温度を制御する。
【００７７】
以上説明した第２の実施の形態の画像形成装置１によれば、定着装置２６の消費エネルギを低減し、消色トナーを用いて画像を形成することができる。
【００７８】
なお、第１及び第２の実施の形態における定着ベルト２７を用いる方式においては、定着ベルト２７内部に加圧ローラ２８と圧接する複数の部材が設けられている。図３では、定着ベルトヒートローラ３０、ニップパッド３３、出口ローラ３１が設けられ、これらが定着ベルト２７を介して加圧ローラ２８を圧接することで定着プロセスを形成している。
【００７９】
また、図３に示す構成では、定着ベルトヒートローラ３０から出口ローラ３１へと上流から下流に向かって媒体Ｐに付与される加圧力が増加している。例えば、定着ベルトヒートローラ３０は上流において狭いニップ領域に弱い加圧力を媒体Ｐに加え、ニップパッド３３は中流において広いニップ領域にやや強い加圧力を媒体Ｐに加え、出口ローラ３１は下流において狭いニップ領域に強い加圧力を媒体Ｐに加える。このように作用させることによって定着を効率的に、かつ確実に実行させることができ、省エネルギに寄与することができる。
【００８０】
〔第３の実施の形態〕  
第３の実施の形態では、定着装置２６が定着ローラを用いて構成されている点で第１及び第２の実施の形態と異なっている。従って、第１の実施の形態と同一の部位には同一の符号を付してその詳細の説明は省略する。
【００８１】
図１５は、第３の実施の形態の画像形成装置の定着装置を示す構成図である。
【００８２】
定着ローラ５０は鉄製の中空円筒シリンダーの表面にＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）をコーティングして構成されている。定着ローラ５０は内部にＩＨコイル（誘導加熱コイル）５１を有している。定着ローラ５０は、内部から直接誘導加熱される。サーミスタ５２は定着ローラ５０の表面の温度を検知する。サーミスタ５２の出力によりＩＨコイル５１の電流が制御され、定着ローラ５０の表面の温度が、第１及び第２の実施の形態で説明した制御方法に従って、所定の温度に制御される。
【００８３】
加圧ローラ２８は、金属シャフト上に発泡シリコンスポンジゴム等からなる弾性体層を形成し、表面にＰＦＡ（テトラフルオルエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルの共重合体）チューブを被覆して形成されている。加圧ローラ２８の硬度はＡＳＫＥＲ−Ｃで約５５°である。加圧ローラ２８は、弾性体層によりニップを約６ｍｍと大きく取れるようにして、省エネ定着の為の低熱容量化を図っている。加圧ローラ２８も内部にＩＨコイルを備えている。そして、加圧ローラ２８の表面の温度が、第１及び第２の実施の形態で説明した制御方法に従って、所定の温度に制御される。
【００８４】
定着装置２６の用紙Ｐの搬送方向下流には、定着後用紙Ｐを所定方向に排出する排紙ローラ５４が設けられる。
【００８５】
トナー像が転写された用紙Ｐは感光体ドラム１１から剥離された後、定着装置２６に送られる。用紙Ｐは定着ローラ５０及び加圧ローラ２８間に挿通され、トナー像を加熱加圧定着される。定着ローラ５０及び加圧ローラ２８が逆クラウン形状となっているため、定着ローラ５０と加圧ローラ２８間のニップに挿通する際に、用紙Ｐは両端部が中央部より確実に先に引き込まれる。加圧ローラ２８の逆クラウン形状により用紙Ｐは、中央から端部方向に引っ張られながら加熱加圧定着され、シワの発生を防止される。定着装置２６にて、トナー像（消色トナーによるトナー像を含む）を定着終了後、用紙Ｐは排紙ローラ５４により所定方向に排出される。
【００８６】
この第３の実施の形態の定着装置を用いた場合であっても、第１及び第２の実施の形態の温度制御を実行することによって、定着装置の消費エネルギーを低減することができる。
【００８７】
[付記]  
なお、本実施の形態の画像形成装置は次のように記載することができる。
【００８８】
（１）  媒体の表面にトナー像を形成する画像形成部と、  
前記媒体の表面を加熱する加熱部材と、前記媒体を介して前記加熱部材に圧接して前記媒体の裏面を加熱する加圧部材とを有する定着器と、  
前記加熱部材の前記媒体と接する面の温度を、前記加圧部材の前記媒体と接する面の温度よりも低い温度に制御する制御部とを備える画像形成装置。
【００８９】
（２）  前記加熱部材は、複数の支持部材に懸架されて駆動される無端ベルトであり、  
前記ベルトの内側に設けられて前記加圧部材に前記ベルトを介して圧接する複数の圧接部材を更に有する、（１）に記載の画像形成装置。
【００９０】
（３）  前記複数の圧接部材は、ローラ形状の第１の圧接部材とパッド形状の第２の圧接部材とを少なくともそれぞれ一つ備える、（２）に記載の画像形成装置。
【００９１】
（４）  前記第２の圧接部材よりも前記媒体の搬送方向の下流に設けられた前記第１の圧接部材は、前記第２の圧接部材よりも強く前記加圧部材を圧接する、（３）に記載の画像形成装置。
【００９２】
（５）  前記加熱部材は、ローラ形状の部材である、（１）に記載の画像形成装置。
【００９３】
（６）  前記制御部は、  
前記トナーの溶融温度から前記加熱部材の設定温度を求め、  
前記媒体の厚さに関連した特性値と前記加熱部材の設定温度とから前記加圧部材の設定温度を求め、  
これら設定温度に前記加熱部材と前記加圧部材との温度を制御する、（１）に記載の画像形成装置。
【００９４】
（７）  前記加圧部材の設定温度と前記加熱部材の設定温度との差は、前記媒体の厚さが厚いほど大きい、（６）に記載の画像形成装置。
【００９５】
なお、上述の実施の形態で説明した各機能は、ハードウエアを用いて構成しても良く、また、ソフトウエアを用いて各機能を記載したプログラムをコンピュータに読み込ませて実現しても良い。また、各機能は、適宜ソフトウエア、ハードウエアのいずれかを選択して構成するものであっても良い。
【００９６】
更に、各機能は図示しない記録媒体に格納したプログラムをコンピュータに読み込ませることで実現させることもできる。ここで本実施の形態における記録媒体は、プログラムを記録でき、かつコンピュータが読み取り可能な記録媒体であれば、その記録形式は何れの形態であってもよい。
【００９７】
尚、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。  
上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【符号の説明】
【００９８】
１０…画像形成部、２６…定着装置、２７…定着ベルト、２８…加圧ローラ、３０…定着ベルトヒートローラ、３１…出口ローラ、３２…テンションローラ、３３…ニップパッド、３５…ヒーターランプ、３６．３７…ヒーターランプ、４０…サーミスタ、５０…定着ローラ、５１…ＩＨコイル、５２…サーミスタ、１００…制御部、１４０…コントロールパネル、１４１…表示部、２００…用紙トレイ。
【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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