JP6413791B2 - 画像形成装置および定着装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置および定着装置に関する。

従来技術として、トナー像が形成された記録材に対して、定着部材と加圧部材とにより形成される加圧部において熱および圧力を加えて、トナー像を記録材に定着させる定着装置、およびこのような定着装置が知られている。このような画像形成装置では、例えば加圧部において記録材に加える圧力等を異ならせることで、記録材に形成される画像のグロスを制御することが行われる。

特許文献１には、低グロスモードと中グロスモードと高グロスモードとのいずれかを選択的に実行して定着処理を行う定着装置が開示されている。具体的には、低グロスモードの場合には、通常の定着スピード、加圧ローラの加圧値を所定値として出力し、中グロスモードの場合には、低グロスモードよりも定着スピードを遅くし、高グロスモードの場合には、中グロスモードと同様の出力条件の他に加圧ローラの加圧値を高くして出力する定着装置が開示されている。

また、特許文献２には、定着ニップ部の上流側と下流側とにおける面圧、幅等を異ならせることで、得られる画像のグロスを制御する定着装置が開示されている。

特開２００１−２５５７６４号公報 特開２００４−１８４４７６号公報

ところで、定着条件やトナー像の形成に用いるトナーの種類によっては、グロスが低い画像を得ることが困難になる場合がある。例えば、グロスが低い画像を得るために定着部材と加圧部材との圧力を低くした場合に、定着不良やトナーのオフセット等が生じる場合がある。また、一般に、トナーには写真等のカラー画像を形成するためのカラー画像用トナーと白黒画像等の単色画像を形成するための単色画像用トナーとが存在するが、カラー画像用トナーを画像の形成に用いた場合には、画像のグロスを低くすることが困難になる場合がある。
本発明は、加圧部での圧力を下げ且つ記録材の通過時間を長くしない場合と比較して、定着不良の発生を抑制しながらグロスが低い画像を得ることを目的とする。

請求項１に係る発明は、体積平均粒径が６μｍ以下のトナーにより記録材上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、定着部材とともにトナー像を保持した記録材が通過する加圧部を形成する加圧部材と、当該定着部材を加熱する加熱部材とを有する定着装置と、予め定めたグロスの画像を得る第１状態では、トナー像を保持した記録材を前記加圧部にて第１圧力で加圧しながら当該加圧部を第１通過時間で通過させ、当該第１状態と比較してグロスが低い画像を得る第２状態では、トナー像を保持した記録材を当該加圧部にて当該第１圧力より低い第２圧力で加圧しながら当該加圧部を当該第１通過時間より長い第２通過時間で通過させる制御手段とを備える画像形成装置である。
請求項２に係る発明は、前記制御手段は、前記第１状態では前記定着部材を第１温度に加熱し、前記第２状態では当該定着部材を当該第１温度より高い第２温度に加熱することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置である。
請求項３に係る発明は、前記第２状態では、記録材上に形成されたトナー像が前記加圧部において溶融し、当該加圧部から記録材が排出される際に溶融したトナー像の一部が前記定着部材の表面に付着することにより、前記第１状態と比較して画像のグロスが低下することを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置である。
請求項４に係る発明は、前記制御手段は、前記トナー像形成手段においてカラー画像を形成する場合に前記第１状態を設定し、当該トナー像形成手段において単色画像を形成する場合に前記第２状態を設定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置である。
請求項５に係る発明は、体積平均粒径が６μｍ以下のトナーにより記録材上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、定着部材に対して予め定めた圧力で押圧され当該定着部材との間にトナー像を保持した記録材が通過する加圧部を形成する加圧部材と、当該定着部材を加熱する加熱部材とを有する定着装置と、予め定めたグロス値よりもグロスが低い画像を形成する場合に、前記加圧部における前記定着部材と前記加圧部材との間の圧力を下げ、且つ、トナー像を保持した記録材が当該加圧部を通過する通過時間を長くする制御手段とを備える画像形成装置である。
請求項６に係る発明は、前記制御手段は、前記グロス値よりもグロスが低い画像を形成する場合に、前記加熱部材による前記定着部材の加熱温度を高くすることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置である。
請求項７に係る発明は、定着部材とともに体積平均粒径が６μｍ以下のトナーにより形成されたトナー像を保持した記録材が通過する加圧部を形成する加圧部材と、前記定着部材を加熱する加熱部材とを備え、トナー像を保持した記録材が第１圧力で加圧されながら第１通過時間で前記加圧部を通過する第１状態と、トナー像を保持した記録材が当該第１圧力より低い第２圧力で加圧されながら当該第１通過時間より長い第２通過時間で当該加圧部を通過し当該第１状態と比較してグロスが低い画像を得る第２状態とに切り替えられる定着装置である。

請求項１に係る発明によれば、加圧部での圧力を下げ且つ記録材の通過時間を長くしない場合と比較して、定着不良の発生を抑制しながらグロスが低い画像を得ることができる。
請求項２に係る発明によれば、定着部材の加熱温度を高くしない場合と比較して、よりグロスが低い画像を得ることができる。
請求項３に係る発明によれば、平均粒径の小さいトナーを用いた場合であっても、グロスが低い画像を得ることができる。
請求項４に係る発明によれば、単色画像の視認性を向上させることができる。
請求項５に係る発明によれば、加圧部での圧力を下げ且つ記録材の通過時間を長くしない場合と比較して、定着不良の発生を抑制しながらグロスが低い画像を得ることができる。
請求項６に係る発明によれば、定着部材の加熱温度を高くしない場合と比較して、よりグロスが低い画像を得ることができる。
請求項７に係る発明によれば、加圧部での圧力を下げ且つ記録材の通過時間を長くしない場合と比較して、定着不良の発生を抑制しながらグロスが低い画像を得ることができる。

本実施の形態が適用される画像形成装置の全体構成を示す図である。 本実施の形態が適用される定着装置の構成を示した図である。 実施例１〜実施例３および比較例１〜比較例４のそれぞれについて、トナーの粒径、定着条件および評価結果を示した表である。 実施例２の定着温度に対して付加した付加温度と、得られた画像のグロスとの関係を示した図である。

＜画像形成装置の全体構成の説明＞
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本実施の形態が適用される画像形成装置１の全体構成を示す図である。
画像形成装置１は、一般にタンデム型と呼ばれる画像形成装置である。画像形成装置１は、各色の画像データに対応して画像形成を行う画像形成部１０、画像形成装置１全体の動作を制御する制御手段の一例としての制御部５、画像形成装置１に対して供給される用紙を保持する用紙保持部４０を備える。また、画像形成装置１は、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）２や画像読取装置３等から受信された画像データに対し予め定めた画像処理を施す画像処理部６を備えている。

画像形成部１０は、一定の間隔をおいて並列的に配置されるトナー像形成手段の一例である４つの画像形成ユニット１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ（「画像形成ユニット１１」とも総称する）を備えている。各画像形成ユニット１１は、静電潜像を形成してトナー像を保持する感光体ドラム１２、感光体ドラム１２の表面を予め定めた電位で帯電する帯電器１３、帯電器１３によって帯電された感光体ドラム１２を各色画像データに基づき露光するＬＥＤ（Light Emitting Diode）プリントヘッド１４、感光体ドラム１２上に形成された静電潜像を現像する現像器１５、転写後の感光体ドラム１２表面を清掃するドラムクリーナ１６を備えている。
画像形成ユニット１１各々は、現像器１５に収納されるトナーを除いて同様に構成され、それぞれがイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）のトナー像を形成する。

また、画像形成部１０は、各画像形成ユニット１１の感光体ドラム１２にて形成された各色トナー像が多重転写される中間転写ベルト２０、各画像形成ユニット１１にて形成された各色トナー像を中間転写ベルト２０上に順次転写（一次転写）する一次転写ロール２１を備えている。さらに、中間転写ベルト２０上に重畳して転写された各色トナー像を記録材（記録紙）である用紙に一括転写（二次転写）する二次転写ロール２２、二次転写後の中間転写ベルト２０表面を清掃するベルトクリーナ２５、二次転写された各色トナー像を用紙Ｐ上に定着させる定着装置３０を備えている。なお、本実施の形態の画像形成装置１では、中間転写ベルト２０、一次転写ロール２１および二次転写ロール２２により転写手段が構成される。

本実施の形態の画像形成装置１では、制御部５による動作制御の下で、次のようなプロセスによる画像形成処理が行われる。すなわち、ＰＣ２や画像読取装置３からの画像データは、画像処理部６により予め定めた画像処理が施された後、各色の画像データとなって各画像形成ユニット１１に送られる。そして、例えば黒（Ｋ）色トナー像を形成する画像形成ユニット１１Ｋでは、感光体ドラム１２が矢印Ａ方向に回転しながら帯電器１３により予め定めた電位で帯電され、画像処理部６から送信された黒（Ｋ）色画像データに基づきＬＥＤプリントヘッド１４が感光体ドラム１２を走査露光する。それにより、感光体ドラム１２上には黒（Ｋ）色画像に関する静電潜像が形成される。感光体ドラム１２上に形成された黒（Ｋ）色静電潜像は現像器１５により現像され、感光体ドラム１２上に黒（Ｋ）色トナー像が形成される。同様に、画像形成ユニット１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃにおいても、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色トナー像が形成される。

各画像形成ユニット１１の感光体ドラム１２上に形成された各色トナー像は、一次転写ロール２１により矢印Ｂ方向に移動する中間転写ベルト２０上に順次静電転写（一次転写）され、各色トナー像が重畳された重畳トナー像が形成される。中間転写ベルト２０上の重畳トナー像は、中間転写ベルト２０の移動に伴って二次転写ロール２２が配置された領域（二次転写部Ｔ）に搬送される。重畳トナー像が二次転写部Ｔに搬送されると、そのタイミングに合わせて用紙保持部４０から用紙が二次転写部Ｔに供給される。そして、重畳トナー像は、二次転写部Ｔにて二次転写ロール２２が形成する転写電界により、搬送されてきた用紙上に一括して静電転写（二次転写）される。

その後、重畳トナー像が静電転写された用紙は、定着装置３０まで搬送される。定着装置３０に搬送された用紙上のトナー像は、定着装置３０によって熱および圧力を受け、用紙上に定着される。そして、定着画像が形成された用紙は、画像形成装置１の外部に排出される。
一方、一次転写後に感光体ドラム１２に付着しているトナー（一次転写残トナー）、および二次転写後に中間転写ベルト２０に付着しているトナー（二次転写残トナー）は、それぞれドラムクリーナ１６、およびベルトクリーナ２５によって除去される。
このようにして、画像形成装置１での画像形成処理がプリント枚数分のサイクルだけ繰り返し実行される。

なお、詳細については後述するが、本実施の形態の画像形成装置１では、用紙に対し画像を形成する画像形成動作のモードとして、通常モードと、通常モードと比較してグロス（光沢）が低い画像を形成する低グロスモードとを有している。
通常モードは、例えば写真等をはじめとするフルカラー画像や多色画像のように画像に高いグロスが要求される場合に設定されるモードである。一方、低グロスモードは、例えば原稿画像等の白黒画像をはじめとする単色画像等のように画像に低いグロスが要求される場合に設定されるモードである。なお、多色画像とは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）のうち２色以上を用いて形成される画像をいい、フルカラー画像とは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の全てを用いて形成される画像をいう。フルカラー画像と多色画像とを合わせて単にカラー画像と称する場合がある。単色画像とは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）のうちいずれか１色を用いて形成される画像をいう。

＜定着装置の構成の説明＞
続いて、本実施の形態が適用される定着装置３０の構成について説明する。図２は、本実施の形態が適用される定着装置３０の構成を示した図である。
図２に示すように、本実施の形態の定着装置３０は、円筒状の形状を有する定着部材の一例としての定着ロール３１と、定着ロール３１に対向して設けられる円筒状の形状を有する加圧部材の一例としての加圧ロール３２とを備えている。

また、定着装置３０は、定着ロール３１および加圧ロール３２それぞれの表面に接触し、定着ロール３１および加圧ロール３２のそれぞれに付着したトナー等を除去するためのクリーニングウェブ３５ａ、３５ｂを備えている。
さらに、定着装置３０は、後述する定着ニップ部Ｎにて定着処理が施された用紙Ｐを、定着ロール３１および加圧ロール３２のそれぞれから剥離するための剥離爪３６ａ、３６ｂを備えている。
さらにまた、定着装置３０は、定着ロール３１および加圧ロール３２それぞれの表面に接触し、定着ロール３１および加圧ロール３２のそれぞれの温度を測定する温度センサ３７ａ、３７ｂを備えている。温度センサ３７ａ、３７ｂは、例えば温度の変化により抵抗値が変化するサーミスタにより構成される。

定着ロール３１は、図２に示すように、ステンレスや鉄等の金属から構成される円筒形状の芯金３１ａと、芯金３１ａの外周面に被覆されシリコーンゴム等の耐熱性を有する弾性体からなる弾性層３１ｂとを備えている。
また、定着ロール３１の芯金３１ａの内周部には、定着ロール３１を加熱する加熱部材の一例としてのヒータ３３が設けられている。

加圧ロール３２は、図２に示すように、ステンレスや鉄等の金属から構成される円筒形状の芯金３２ａと、芯金３２ａの外周面に被覆されシリコーンゴム等の耐熱性を有する弾性体からなる弾性層３２ｂとを備えている。
また、加圧ロール３２の芯金３２ａの内周部には、加圧ロール３２を加熱するヒータ３４が設けられている。

定着装置３０では、定着ロール３１の芯金３１ａの長手方向両端部は、軸受部材（図示せず）により回転可能に支持されている。同様に、加圧ロール３２の芯金３２ａの長手方向両端部は、軸受部材（図示せず）により回転可能に支持されている。
また、加圧ロール３２の芯金３２ａの長手方向両端部に設けられた軸受部材は、コイルスプリング（図示せず）により定着ロール３１側に向けて付勢されている。これにより、図２に示すように、定着ロール３１と加圧ロール３２との間には、定着ロール３１と加圧ロール３２とが押圧された加圧部の一例としての定着ニップ部Ｎが形成される。
詳細については後述するが、本実施の形態では、画像形成装置１に設定される画像形成動作のモード（通常モード、低グロスモード）等に応じて、定着ニップ部Ｎにおける定着ロール３１と加圧ロール３２との押圧力（ニップ圧力）が変更される。

本実施の形態では、定着ロール３１が、軸受部材を介して駆動モータ（図示せず）による駆動力を受けて、定着ロール３１の長手方向を回転軸として予め定められた速度で一方向（図２における反時計方向）に回転駆動される。また、定着ロール３１に接して設けられる加圧ロール３２は、定着ロール３１の回転に伴い定着ロール３１に追従して一方向（図２における時計方向）に従動回転する。すなわち、加圧ロール３２は、定着ロール３１から回転駆動力を受けることで、定着ロール３１に連動して回転する。

定着ロール３１および加圧ロール３２の回転速度は、制御部５による制御に基づいて、例えば５０ｍｍ／ｓｅｃ〜３００ｍｍ／ｓｅｃの範囲から選択される。
詳細については後述するが、本実施の形態の画像形成装置１では、設定される画像形成動作のモード（通常モード、低グロスモード）等に応じて、定着ロール３１の回転速度または定着ニップ部Ｎの長さ（ニップ幅）を変更している。これにより、本実施の形態では、定着ニップ部Ｎを用紙Ｐが通過するのに要する通過時間、言い換えると定着ニップ部Ｎにおいて用紙Ｐが加熱される時間（以下、単に加熱時間と称する場合がある）を異ならせている。

また、本実施の形態では、ヒータ３３は、定着ロール３１の芯金３１ａの内部を貫通するように支持されている。また、ヒータ３３は、定着ロール３１の芯金３１ａの内周面から離間した状態で配置されている。この例では、ヒータ３３は、定着ロール３１の芯金３１ａに直接対向するように配置されており、定着ロール３１は、ヒータ３３により直接加熱されるようになっている。同様に、ヒータ３４は、加圧ロール３２の芯金３２ａの内部を貫通するように支持されている。また、ヒータ３４は、加圧ロール３２の芯金３２ａの内周面から離間した状態で配置されている。この例では、ヒータ３４は、加圧ロール３２の芯金３２ａに直接対向するように配置されており、加圧ロール３２は、ヒータ３４により直接加熱されるようになっている。
ヒータ３３およびヒータ３４は、例えば、タングステン線が螺旋状に巻かれたフィラメントがハロゲンガスとともに封入管に封入された構造を有するハロゲンヒータにより構成される。

そして、本実施の形態では、制御部５による制御に基づいて、ヒータ３３およびヒータ３４に電力が供給されることにより、ヒータ３３およびヒータ３４が発熱し、定着ロール３１および加圧ロール３２が予め定めた温度に加熱される。具体的には、温度センサ３７ａおよび温度センサ３７ｂによる検知結果に基づいて、定着ロール３１および加圧ロール３２の表面温度（以下、定着温度と称する場合がある）が予め定めた温度となるように、制御部５によりヒータ３３およびヒータ３４に対する電力の供給がオン・オフ制御される。この例では、定着温度は、例えば１４０℃〜２００℃の範囲から選択される。
また、詳細については後述するが、本実施の形態の画像形成装置１では、設定される画像形成動作のモード（通常モード、低グロスモード）等に応じて定着温度を異ならせている。

＜定着装置での定着動作の説明＞
続いて、本実施の形態の定着装置３０において行われる定着動作について説明する。
画像形成装置１（図１参照）においてトナー像が形成される動作が開始されると、制御部５による制御に基づいて、定着装置３０においてヒータ３３、３４および定着ロール３１を駆動する駆動モータに電力が供給される。これにより、ヒータ３３およびヒータ３４が発熱し、定着ロール３１および加圧ロール３２が予め定められた温度に加熱される。また、定着ロール３１が予め定められた速度で回転し、定着ロール３１の回転に従動して加圧ロール３２が回転する。

次に、定着ロール３１および加圧ロール３２の表面が予め定められた温度に加熱された状態で、未定着トナー像（図２中Ｔ１で示す）が形成された用紙Ｐが、矢印Ｃ方向に搬送され、定着ロール３１と加圧ロール３２との間に形成された定着ニップ部Ｎに送り込まれる。そして、定着ニップ部Ｎにおいて、用紙Ｐおよび用紙Ｐ上に形成された未定着トナー像が、定着ロール３１および加圧ロール３２により加熱されるとともに、定着ロール３１と加圧ロール３２とにより押圧されることで、用紙Ｐ上に定着され、用紙Ｐ上に定着トナー像（図２中Ｔ２で示す）が形成される。

具体的には、定着ニップ部Ｎにおいて、用紙Ｐ上に形成された未定着トナー像が、定着ロール３１および加圧ロール３２からの熱により加熱軟化・溶融される。さらに、溶融したトナー像が、定着ロール３１と加圧ロール３２とによって用紙Ｐとともに加圧されることで、トナー像を構成するトナーの少なくとも一部が、用紙Ｐの表面層に浸透する。そして、浸透したトナーが冷却固化することによるアンカー効果によって、用紙Ｐに対するトナー像の粘着・固着力が増大し、用紙Ｐ上にトナー像が定着される。
なお、定着ニップ部Ｎにおいて用紙Ｐ上に形成されたトナー像を構成するトナーの温度は、定着ニップ部Ｎにおける入口側から出口側に向かうに従い上昇を続け、定着ニップ部Ｎの出口で最高温度となる。定着ニップ部Ｎでのトナーの温度は、一般に１００℃〜１５０℃の範囲である。

その後、トナー像が定着された用紙Ｐは、剥離爪３６ａ、３６ｂにより定着ロール３１および加圧ロール３２から剥離されて、画像形成装置１の外部に搬送される。

＜画像形成装置にて用いられるトナーの説明＞
本実施の形態の画像形成装置１では、それぞれの画像形成ユニット１１において、粒径（体積平均粒径）が６μｍ以下のトナーを用いている。粒径がこのような範囲のトナーを用いることで、例えば粒径が６μｍよりも大きいトナーを用いる場合と比較して、定着装置３０におけるトナー像の定着不良やオフセットの発生が抑制される。また、通常、トナーの粒径は３μｍ以上である。
なお、後述するように、画像形成装置１に使用されるトナーには、一般に、フルカラー画像または多色画像を形成するためのカラー画像用トナーと、単色画像を形成するための単色画像用トナーとが存在する。本実施の形態の画像形成装置１では、フルカラー画像または多色画像を形成する場合と、単色画像を形成する場合とでトナーの種類を共通化し、双方でカラー画像用トナーを用いている。

本実施の形態の画像形成装置１で用いる粒径が６μｍ以下のトナーの構成としては、特に制限されず、一般的な構成のトナーを用いることができる。すなわち、例えば結着樹脂（結晶性樹脂および非結晶性樹脂のいずれでもよい）および着色剤（主として顔料）を成分とし、必要に応じて離型剤（オイル）、帯電制御剤、発泡剤、流動化剤、磁性粒子等を内添し、無機あるいは有機微粒子を外添することにより得られるトナーを用いることができる。

＜従来の画像形成装置において生じる課題について＞
ところで、上述したように、画像形成装置１にて形成される画像には、フルカラー画像または多色画像をはじめとしたカラー画像と、白黒画像をはじめとした単色画像とが存在する。ここで、カラー画像は、写真や図表等の画像が多く、画質の向上を図るために、画像に高いグロス（光沢）が要求されることが多い。一方、単色画像の場合には、例えばベタ画像の中での中抜き画像や、文字・文書をはじめとする原稿画像等が多い。このため、単色画像では、画像中の文字等の視認性の向上を図るため、カラー画像と比較して、画像に低いグロスが要求されることが多い。

従来、画像形成装置１では、要求されるグロスの違い等の理由から、カラー画像を形成する場合と、白黒画像等の単色画像を形成する場合とでは、異なる種類のトナーを用いる場合があった。これに対し、近年、低コスト化等の観点から、カラー画像を形成する場合と、単色画像を形成する場合とで、共通のトナーを使用したいという要請がある。
しかしながら、例えばカラー画像を形成する際に用いていたカラー画像用トナーを使用して単色画像等の低グロスが要求される画像を形成しようとした場合、グロスを低くすることが難しいという問題が存在する。

一般に、用紙に形成される画像のグロス（光沢）は、定着ニップ部Ｎを用紙が通過する通過時間（ニップ部Ｎでの用紙の加熱時間）、定着ニップ部Ｎにおけるニップ圧力等の定着条件を制御し、用紙に保持されるトナー像に与える熱量や圧力を変えることにより、調整される。
具体的に説明すると、例えば定着ニップ部Ｎでの加熱時間の制御による画像のグロス調整は、以下のように行われる。すなわち、通常モードでは、低グロスモードと比較して定着速度を低速にしてトナー像の加熱時間を長くし、トナー像に与える熱量を多くすることで、低グロスモードと比較して高グロスの画像を得る。一方、通常モードと比較してグロスが低い画像を形成する低グロスモードでは、通常モードと比較して定着速度を高速にしてトナー像の加熱時間を短くし、トナー像に与える熱量を少量として、トナー像においてトナー粒子に起因する表面構造を残存させることで、通常モードと比較して低グロスの画像を得る。

また、例えば定着ニップ部Ｎにおけるニップ圧力の制御による画像のグロス調整は、以下のように行われる。すなわち、通常モードでは、低グロスモードと比較してニップ圧力を高圧にし、トナー像の平滑性を向上させることで、低グロスモードと比較して高グロスの画像を得る。一方、低グロスモードでは、通常モードと比較してニップ圧力を低圧にし、トナー像においてトナー粒子に起因する表面構造を残存させることで、通常モードと比較して低グロスの画像を得る。

しかしながら、例えばカラー画像を形成する際に用いていたカラー画像用トナーを使用して単色画像等の低グロスが要求される画像を形成すると、上述したような制御を行った場合でも、画像のグロスを低くすることが困難になる場合がある。
また、画像のグロスを低くするために例えば上述した制御を組み合わせて行った場合、すなわち、通常モードと比較して定着速度を低速にし且つ定着ニップ部Ｎにおけるニップ圧力を低圧にした場合には、用紙に対してトナー像が正常に定着されずに定着不良が生じたりオフセットが生じたりする場合がある。オフセットとは、例えばトナーが過剰に溶融し、本来用紙に定着されるべきトナーが定着ロール３１表面に残留し、次に定着ロール３１が１周した後にトナーが用紙に転写して残像として出てくることをいう。

＜画像形成装置１にて設定される画像形成動作のモードについて＞
これに対し、本実施の形態の画像形成装置１では、通常モードまたは低グロスモードが設定された場合に、定着装置３０において以下のような制御を行うことにより、用紙に形成される画像のグロスを調整している。

（通常モード）
画像形成装置１において第１状態の一例としての通常モードが設定されている場合には、制御部５による制御に基づき、定着装置３０において以下のように定着条件が設定される。
すなわち、通常モードが設定されている場合、制御部５により、定着ニップ部Ｎにおける定着ロール３１と加圧ロール３２との間の圧力（ニップ圧力）が予め定められた第１圧力に設定される。これにより、定着ロール３１に対する加圧ロール３２の押圧力が変更され、定着ニップ部Ｎにおけるニップ圧力が、後述する低グロスモードと比較して高圧の第１圧力になる。ここで、通常モードにおけるニップ圧力（第１圧力）は、例えば６ｋｇｆ／ｃｍ²とすることができる。

さらに、画像形成装置１において通常モードが設定されている場合、制御部５により、定着ロール３１の回転速度が予め定められた第１回転速度に設定される。定着ロール３１の第１回転速度は、例えば５０ｍｍ／ｓｅｃ〜３００ｍｍ／ｓｅｃの範囲から選択される。
そして定着ロール３１が第１回転速度で回転駆動されることで、定着ロール３１に従動する加圧ロール３２が第１回転速度にて回転される。この結果、トナー像を保持した用紙Ｐが定着ニップ部Ｎを通過するのに要する時間、言い換えると、トナー像を保持した用紙Ｐが定着ニップ部Ｎにおいて加熱される加熱時間が、後述する低グロスモードと比較して短い第１加熱時間（第１通過時間）となる。通常モードにおける第１加熱時間は、例えば０．０２秒とすることができる。
なお、加熱時間は、例えば、定着ニップ部Ｎの長さ（ｍｍ）／用紙Ｐの搬送速度（ｍｍ／ｓ）から算出される。

さらにまた、画像形成装置１において通常モードが設定されている場合、制御部５により、定着ロール３１および加圧ロール３２の表面温度の目標値が、予め定めた第１温度に設定される。これに基づき、ヒータ３３およびヒータ３４に予め定めた電力が供給され、ヒータ３３およびヒータ３４の発熱により、定着ニップ部Ｎにおける定着ロール３１および加圧ロール３２の表面温度（定着温度）が第１温度に加熱される。
ここで、通常モードにおいて設定される定着温度（第１温度）は、例えば１４０℃〜２００℃の範囲から選択される。

（低グロスモード）
一方、画像形成装置１において第２状態の一例としての低グロスモードが設定されている場合には、定着装置３０は、通常モードが設定されている場合と比較して、定着ニップ部Ｎにおけるニップ圧が低く、且つ、定着ニップ部Ｎにおける加熱時間が長く設定される。
具体的には、低グロスモードが設定されている場合、制御部５により、定着ニップ部Ｎにおけるニップ圧力が、第１圧力よりも低圧の第２圧力に設定される。これにより、定着ロール３１に対する加圧ロール３２の押圧力が変更され、定着ニップ部Ｎにおけるニップ圧力が、通常モードと比較して低圧の第２圧力になる。ここで、低グロスモードにおけるニップ圧力（第２圧力）は、例えば１ｋｇｆ／ｃｍ²とすることができる。

さらに、画像形成装置１において低グロスモードが設定されている場合、制御部５により、定着ロール３１の回転速度が、通常モードにおける第１回転速度と比較して低速の第２回転速度に設定される。これにより、定着ロール３１、および定着ロール３１に従動する加圧ロール３２が第２回転速度にて回転される。この結果、トナー像を保持した用紙Ｐが定着ニップ部Ｎにおいて加熱される加熱時間が、通常モードと比較して長い第２加熱時間（第２通過時間）となる。ここで、低グロスモードにおける第２加熱時間は、例えば０．０４秒とすることができる。

さらにまた、画像形成装置１において低グロスモードが設定されている場合、定着ニップ部Ｎにおける定着ロール３１および加圧ロール３２の表面温度（定着温度）が、通常モードにて設定される第１温度よりも高いことが好ましい。
この例では、低グロスモードが設定されている場合、制御部５により、定着ロール３１および加圧ロール３２の表面温度の目標値が、第１温度よりも高い第２温度に設定される。これに基づき、ヒータ３３およびヒータ３４に予め定めた電力が供給され、ヒータ３３およびヒータ３４の発熱により、定着ニップ部Ｎにおける定着ロール３１および加圧ロール３２の表面温度（定着温度）が、通常モードよりも高温の第２温度に加熱される。

このように、本実施の形態の画像形成装置１では、粒径（体積平均粒径）が６μｍ以下のトナーを用いた場合に、定着装置３０において、通常モードと比較して定着ニップ部Ｎにおける加熱時間を短くするとともに定着ニップ部Ｎにおけるニップ圧力を低圧とすることで、通常モードと比較してグロスが低い画像を得ることができる。
以下、その理由について説明する。

一般に、用紙Ｐ上に形成されるトナー像では、トナーの粒径が大きくなるほど、トナー像の単位面積当たりのトナー重量が増加し、トナー像を構成するトナー層の厚さが増す。画像形成に用いるトナー量を削減する観点等から、用紙Ｐ上に形成されるトナー層の厚さは、トナー粒子が１層程度積層される厚さに設定されることが多い。このため、用紙Ｐ上に形成されるトナー層の厚さは、トナーの粒径に依存し、トナーの粒径が大きいほどトナー層が厚くなり、トナーの粒径が小さいほどトナー層が薄くなる。

ここで、本実施の形態のようにトナーの粒径（体積平均粒径）が６μｍ以下の場合には、トナーの粒径が６μｍよりも大きい場合と比較して、用紙Ｐ上に形成されるトナー像において、単位面積当たりのトナー重量・トナー層の厚さが小さくなる。このため、トナー像の熱容量が低下し、定着ニップ部Ｎにおいてトナー像に熱が伝導しやすくなる。これにより、例えばトナーの粒径が６μｍよりも大きい場合と比較して、定着ニップ部Ｎにおいて、トナー像の表面側から用紙Ｐの表面側の全体に亘ってトナーが溶融しやくなる。

したがって、通常モードでは、定着ニップ部Ｎにおけるニップ圧力を低グロスモードと比較して高圧の第１圧力とすることで、溶融したトナー像の表面が定着ロール３１に押圧されることにより平滑化される。この結果、通常モードでは、低グロスモードと比較してグロスが高い画像が得られる。

一方、低グロスモードでは、定着ニップ部Ｎにおける加熱時間を通常モードと比較して長い第２加熱時間とするとともに、定着ニップ部Ｎにおけるニップ圧力を通常モードと比較して低圧の第２圧力としている。これにより、定着ニップ部Ｎにおいて、通常モードと比較してトナーがより溶融しやすくなる。そして、定着ニップ部Ｎの出口において用紙Ｐが定着ロール３１から剥離される際に、トナー像の表面の微量のトナーが定着ロール３１に付着し、トナー像の表面において目視で確認できない程度の軽微なオフセット（ノンビジュアルオフセット）が生じる。この結果、用紙Ｐに定着されたトナー像の表面の平滑性が低くなり、低グロスモードでは、通常モードと比較してグロスが低い画像が得られる。

なお、トナーの粒径が６μｍよりも大きい場合には、用紙Ｐ上に形成されるトナー像において、単位面積当たりのトナー重量・トナー層の厚さが大きくなる。このため、トナー像の熱容量が増加し、定着ニップ部Ｎにおいてトナー層における用紙Ｐの表面付近まで熱が伝導しにくくなる。
したがって、トナーの粒径が６μｍよりも大きい場合に、用紙Ｐに対するトナー像の定着性を維持するためには、トナー層における用紙Ｐの表面付近まで熱が伝導するように、定着ニップ部Ｎにおける加熱温度や加熱時間を大きくする必要がある。
ここで、トナーの粒径が６μｍよりも大きい場合に、トナー層における用紙Ｐの表面付近まで熱が伝導するように定着ニップ部Ｎにおける加熱温度や加熱時間を大きくした場合には、トナー層のうち定着ロール３１に対向する表面においてトナーが過剰に溶融しやすくなる。

定着装置３０では、定着ニップ部Ｎにおいて定着ロール３１の弾性層３１ｂが変形し、定着ニップ部Ｎの出口付近で弾性層３１ｂが復元する際のずれ力（マイクロスリップ）を利用して、定着ロール３１の表面から用紙Ｐを剥離している。そして、定着ニップ部Ｎにおけるニップ圧力を大きくした場合には、定着ニップ部Ｎにおける定着ロール３１（弾性層３１ｂ）の変形量が大きくなるため、定着ニップ部Ｎの出口付近で生じるマイクロスリップが大きくなり、用紙Ｐがより剥離されやすくなる。言い換えると、定着ニップ部Ｎにおけるニップ圧力が低い場合、定着ロール３１からの用紙Ｐの剥離性が低くなりやすく、オフセットが発生しやすい。
特に、用紙Ｐ上に形成されたトナー像のうち定着ロール３１に対向する表面においてトナーが過剰に溶融している場合には、定着ロール３１にトナーが付着しやすくなるため、定着ニップ部Ｎにおけるニップ圧力が低いとオフセットが生じやすい。

したがって、トナーの粒径が６μｍよりも大きい場合において、定着性を維持するために定着ニップ部Ｎにおける加熱温度や加熱時間を高く設定した状態で、低グロスの画像を得ようとしてニップ圧力を低くした場合には、オフセットが生じやすくなる。
言い換えると、トナーの粒径が６μｍよりも大きい場合、トナー像の定着性の維持およびオフセットの抑制を両立した状態で、低グロスの画像を得ることは難しい。

以上説明したように、本実施の形態の画像形成装置１では、低グロスモードが設定されている場合に、通常モードが設定されている場合と比較して定着ニップ部Ｎにおけるニップ圧を低く且つ加熱時間を長くすることで、定着不良およびオフセットの発生を抑制しながら通常モードと比較してグロスが低い画像を得ることができる。

なお、本実施の形態では、画像のグロスが異なる画像形成のモードとして、通常モードと低グロスモードとの２つのモードが設定される例について説明した。しかし、画像形成装置１において、３つ以上のモードが設定されてもよい。すなわち、画像形成装置１において、例えば、グロスが高い画像を得る高グロスモードと、グロスが低い画像を得る低グロスモードと、高グロスモードと低グロスモードとの間のグロスの画像を得る中グロスモードの３つのモードが設定されるようにしてもよい。
この場合、中グロスモードにおいて、高グロスモードと比較して定着ニップ部Ｎにおけるニップ圧力を低く且つ加熱時間を長くするとともに、低グロスモードにおいて、高グロスモードおよび中グロスモードと比較してニップ圧力を低く且つ加熱時間を長くすればよい。

続いて、実施例を用いて本発明をより詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
（実施例１〜実施例３、比較例１〜比較例４）
本発明者らは、粒径（体積平均粒径）が３μｍ、４μｍ、６μｍ、７μｍのトナーを用い、定着ニップ部Ｎにおける定着ロール３１と加圧ロール３２との押圧力を、６ｋｇｆ／ｃｍ²（通常モード）または１ｋｇｆ／ｃｍ²（低グロスモード）とし、定着ニップ部Ｎにおける用紙の加熱時間を変化させ、定着性およびオフセットの評価、形成された画像のグロスの測定を行った。
用紙としては、富士ゼロックスインターフィールド社製のＯＳコート紙（坪量１２７ｇｓｍ、平滑度４７８３秒）を用いた。

用紙に対するトナー像の定着性の評価は、ＪＩＳ Ｋ５４００に基づく鉛筆引っかき試験により行った。具体的には、各トナーを用い、上記のそれぞれの条件で形成したベタ画像を、鉛筆硬度４Ｈ〜６Ｂの鉛筆を用いて引っかき、画像が削れるか否かで評価した。評価基準は、以下の通りである。
Ａ：鉛筆硬度ＨＢ以上（定着性に問題がない）
Ｂ：鉛筆硬度ＨＢ未満（定着性が満たされていない）

また、オフセットの評価は以下の方法で行った。まず、定着装置３０において定着ロール３１の表面を清掃するクリーニングウェブ３５ａを外した状態で、後述する図３に示すそれぞれの条件で画像を定着した。そして、定着終了後、画像が形成していない白紙の用紙を、定着ニップ部Ｎを通過させた場合に、白紙の用紙にトナーが付着するか否かで評価した。評価基準は、以下の通りである。
Ａ：用紙にトナーが付着しない（オフセットが生じていない）
Ｂ：用紙にトナーが付着する（オフセットが生じている）

また、用紙に定着された後のグロスは、ｂｙｋガードナー社製マイクログロス測定器を用い、上記のそれぞれの条件で定着したベタ画像における７５度グロスを測定した。

図３は、実施例１〜実施例３および比較例１〜比較例４のそれぞれについて、トナーの粒径、定着条件および評価結果を示した表である。
図３の実施例１〜実施例３に示すように、粒径が６μｍ以下のトナーを用い、押圧力を１ｋｇｆ／ｃｍ²とした低グロスモードにおいて、押圧力を６ｋｇｆ／ｃｍ²とした通常モードと比較して加熱時間を長くした場合には、通常モードと比較してグロスが低い画像が得られるとともに、定着不良およびオフセットの発生が抑制されることが確認された。

これに対し、図３の比較例１〜比較例３に示すように、粒径が６μｍ以下のトナーを用いた場合であっても、押圧力を６ｋｇｆ／ｃｍ²とした通常モードと押圧力を１ｋｇｆ／ｃｍ²とした低グロスモードとで、加熱時間をともに０．０２秒とした場合には、低グロスモードにおいて定着不良が発生し、定着性が満たされないことが確認された。

また、図３の比較例４に示すように、粒径が７μｍのトナーを用いた場合には、定着ニップ部Ｎにおけるニップ圧力を１ｋｇｆ／ｃｍ²とした場合にオフセットが生じることが確認された。この場合、オフセットの発生を抑制するためには、定着ニップ部Ｎにおけるニップ圧力を高める必要があるが、ニップ圧力を高めた場合には、上述したように得られる画像のグロスが高くなりやすい。
すなわち、粒径が７μｍのトナーを用いた場合には、オフセットの抑制と画像の低グロス化との両立を図ることが困難であることが確認された。

また、詳細については省略するが、用紙としてＯＳ紙の代わりにＰ紙を用いた場合にも、低グロスモードにおいて、通常モードと比較してグロスが低い画像が得られるとともに、定着不良およびオフセットの発生が抑制されることが確認された。

（加熱温度）
続いて、定着温度以外は実施例２と同様の要件で画像の形成を行い、得られた画像のグロスを測定した。具体的には、定着温度を、実施例２における定着温度に予め定めた温度を付加した状態に設定し、画像の形成を行った。
図４は、実施例２の定着温度に対して付加した付加温度と、得られた画像のグロスとの関係を示した図である。

図４に示すように、実施例２における定着温度に付加した温度が高いほど、すなわち、定着装置３０における定着温度が高いほど、得られる画像のグロスが低くなることが確認された。したがって、画像形成装置１においてよりグロスの低い画像を得たい場合には、低グロスモードにおいて、通常モードと比較して定着温度を高くすることが好ましいことが確認された。

１…画像形成装置、５…制御部、１０…画像形成部、１１…画像形成ユニット、３０…定着装置、３１…定着ロール、３２…加圧ロール、３３，３４…ヒータ

Claims (7)

1. 体積平均粒径が６μｍ以下のトナーにより記録材上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
   定着部材とともにトナー像を保持した記録材が通過する加圧部を形成する加圧部材と、当該定着部材を加熱する加熱部材とを有する定着装置と、
   予め定めたグロスの画像を得る第１状態では、トナー像を保持した記録材を前記加圧部にて第１圧力で加圧しながら当該加圧部を第１通過時間で通過させ、当該第１状態と比較してグロスが低い画像を得る第２状態では、トナー像を保持した記録材を当該加圧部にて当該第１圧力より低い第２圧力で加圧しながら当該加圧部を当該第１通過時間より長い第２通過時間で通過させる制御手段と
   を備える画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記第１状態では前記定着部材を第１温度に加熱し、前記第２状態では当該定着部材を当該第１温度より高い第２温度に加熱することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記第２状態では、記録材上に形成されたトナー像が前記加圧部において溶融し、当該加圧部から記録材が排出される際に溶融したトナー像の一部が前記定着部材の表面に付着することにより、前記第１状態と比較して画像のグロスが低下することを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御手段は、前記トナー像形成手段においてカラー画像を形成する場合に前記第１状態を設定し、当該トナー像形成手段において単色画像を形成する場合に前記第２状態を設定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 体積平均粒径が６μｍ以下のトナーにより記録材上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
   定着部材に対して予め定めた圧力で押圧され当該定着部材との間にトナー像を保持した記録材が通過する加圧部を形成する加圧部材と、当該定着部材を加熱する加熱部材とを有する定着装置と、
   予め定めたグロス値よりもグロスが低い画像を形成する場合に、前記加圧部における前記定着部材と前記加圧部材との間の圧力を下げ、且つ、トナー像を保持した記録材が当該加圧部を通過する通過時間を長くする制御手段と
   を備える画像形成装置。
6. 前記制御手段は、前記グロス値よりもグロスが低い画像を形成する場合に、前記加熱部材による前記定着部材の加熱温度を高くすることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 定着部材とともに体積平均粒径が６μｍ以下のトナーにより形成されたトナー像を保持した記録材が通過する加圧部を形成する加圧部材と、
   前記定着部材を加熱する加熱部材とを備え、
   トナー像を保持した記録材が第１圧力で加圧されながら第１通過時間で前記加圧部を通過する第１状態と、トナー像を保持した記録材が当該第１圧力より低い第２圧力で加圧されながら当該第１通過時間より長い第２通過時間で当該加圧部を通過し当該第１状態と比較してグロスが低い画像を得る第２状態とに切り替えられる定着装置。

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