JP2015087604A - トナー定着方法および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】溶融時間の短い低温定着トナーを用いても紙面を汚すことなく画像形成できるトナー定着方法を提供すること。
【解決手段】トナーの未定着トナー像を有する記録用紙を、加熱された定着部材と加圧部材との間のニップ部に搬送することにより、前記未定着トナー像を記録用紙に定着させると共に、前記定着部材をクリーニングウエブにてクリーニングするトナー定着方法であって、２３０℃のホットプレートの加熱面上にトナーを落下させ、前記トナーが前記加熱面に接触してから溶融するまでの状態を高速度カメラにて撮影することにより前記トナーの溶融時間を導き出し、溶融時間が０．０３５秒以下のトナーを用いると共に、前記クリーニングウエブの前記定着部材に対する当接面圧を２．５ｇｆ／ｍｍ²以上に設定することを特徴とするトナー定着方法。
【選択図】図２

Description

本発明はトナー定着方法および画像形成装置に関する。

従来、複写機やプリンタといった電子写真式の画像形成装置は、定着装置を備えている。この定着装置としては、加熱手段により加熱される定着ローラと、定着ローラに所定接触圧力をもって圧接する加圧ローラとを備え、定着装置の前段の転写装置において定着ローラ側の面に未定着トナーが転写された記録用紙を、定着ローラと加圧ローラの間の定着ニップに通紙することにより、未定着トナーを記録用紙に定着するものが知られている（例えば、特許文献１および２参照）。

特許文献１および２に記載の定着装置は、定着の際に、トナー画像を構成するトナーのごく一部、或いは記録用紙から出る紙粉等からなる異物が定着ローラや加圧ローラに付着するため、これらトナーや紙粉等の異物をクリーニングするクリーニング機構を備えている。このクリーニング機構は、シリコーンオイル等を含浸させた耐熱性のクリーニングウエブを有し、クリーニングウエブを定着ローラに当接させて、定着ローラに付着したトナーや紙粉を除去するように構成されている。

特開平５−５３４７１号公報 特開平５−１５８３７６号公報

近年、定着装置の省エネ化を図るために、トナーの結着樹脂の軟化点を下げることにより従来よりも低温で溶融し定着するトナーの開発が行われている。
従来の比較的軟化点の高いトナーを使用した場合、トナーの粘弾性が高く、かつ溶融時間も比較的長いため、定着ローラに付着したトナーがクリーニングウエブによって程よく除去されていた。

しかしながら、軟化点を低くした低温定着トナーを使用した場合、トナーの粘弾性が低いため、従来のトナーに比べて定着ローラに付着しやすく、クリーニングウエブによって掻き取られやすいため、クリーニングウエブの許容量以上にトナーがクリーニングウエブにて除去されてしまう。さらに、従来に比べてトナーの溶融時間も短いため、クリーニングウエブでクリーニングされたトナーは、次の定着時（ウオームアップ時）に受ける熱により瞬時に溶融し、クリーニングウエブから定着ローラに噴き出して（再付着して）しまい、加圧ローラおよび用紙の表裏両面を汚してしまうといった問題があった。

この問題に対し、特許文献１や特許文献２では、クリーニングウエブを定着ローラに押圧する押圧ローラを、移動可能に配設し、定着動作開始時や休止時に定着ローラの回転方向下流側に移動させる技術が開示されている。
しかしながら、押圧ローラを移動させるこのような定着装置は、機構および構成が複雑となり、コスト高となるばかりでなく、前記のような溶融時間の短い低温定着トナーに対しても有効とは言えなかった。

本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、溶融時間の短い低温定着トナーを用いても紙面を汚すことなく画像形成できるトナー定着方法および画像形成装置を提供することを目的とする。

かくして、本発明によれば、トナーの未定着トナー像を有する記録用紙を、加熱された定着部材と加圧部材との間のニップ部に搬送することにより、前記未定着トナー像を記録用紙に定着させると共に、前記定着部材をクリーニングウエブにてクリーニングするトナー定着方法であって、
２３０℃のホットプレートの加熱面上にトナーを落下させ、前記トナーが前記加熱面に接触してから溶融するまでの状態を高速度カメラにて撮影することにより前記トナーの溶融時間を導き出し、
溶融時間が０．０３５秒以下のトナーを用いると共に、前記クリーニングウエブの前記定着部材に対する当接面圧を２．５ｇｆ／ｍｍ²以上に設定するトナー定着方法が提供される。

また、本発明の別の観点によれば、トナーの未定着トナー像を有する記録用紙を、加熱された定着部材と加圧部材との間のニップ部に搬送することにより、前記未定着トナー像を記録用紙に定着させると共に、前記定着部材をクリーニングウエブにてクリーニングするトナー定着方法であって、
２３０℃のホットプレートの加熱面上にトナーを落下させ、前記トナーが前記加熱面に接触してから溶融するまでの状態を高速度カメラにて撮影することにより前記トナーの溶融時間を導き出し、
溶融時間が０．０３５秒以下のトナーを用いると共に、前記クリーニングウエブの前記定着部材に対する当接面圧を２．５ｇｆ／ｍｍ²以上６．０ｇｆ／ｍｍ²以下に設定するトナー定着方法が提供される。

また、本発明のさらに別の観点によれば、前記トナー定着方法に用いられる溶融時間が０．０３５秒以下のトナーであって、少なくとも結着樹脂および着色剤を含むコア粒子と、該コア粒子を被覆するシェル層とを有するカプセルトナーが提供される。

また、本発明のさらに別の観点によれば、表面に静電潜像が形成される感光体と、該感光体の表面を帯電させる帯電装置と、前記感光体の表面に静電潜像を形成する露光装置と、２３０℃のホットプレートの加熱面上にトナーを落下させ、前記トナーが前記加熱面に接触してから溶融するまでの溶融時間が０．０３５秒以下のトナーと、前記感光体の表面の静電潜像に前記トナーを供給してトナー像を形成する現像装置と、前記感光体の表面のトナー像を記録用紙に転写する転写装置と、記録用紙に転写された未定着トナー像を記録用紙に定着させる定着装置とを備えた画像形成装置であって、
前記定着装置は、加熱される定着部材と、前記定着部材に近接して配置される加圧部材と、前記定着部材に当接してクリーニングするクリーニングウエブとを有し、前記定着部材と前記加圧部材との間に形成されるニップ部に未定着トナー像を有する記録用紙を搬送することにより、前記未定着トナー像を記録用紙に定着させるよう構成され、
前記クリーニングウエブの前記定着部材に対する当接面圧が２．５ｇｆ／ｍｍ²以上に設定された画像形成装置が提供される。

また、本発明のさらに別の観点によれば、表面に静電潜像が形成される感光体と、該感光体の表面を帯電させる帯電装置と、前記感光体の表面に静電潜像を形成する露光装置と、２３０℃のホットプレートの加熱面上にトナーを落下させ、前記トナーが前記加熱面に接触してから溶融するまでの溶融時間が０．０３５秒以下のトナーと、前記感光体の表面の静電潜像に前記トナーを供給してトナー像を形成する現像装置と、前記感光体の表面のトナー像を記録用紙に転写する転写装置と、記録用紙に転写された未定着トナー像を記録用紙に定着させる定着装置とを備えた画像形成装置であって、
前記定着装置は、加熱される定着部材と、前記定着部材に近接して配置される加圧部材と、前記定着部材に当接してクリーニングするクリーニングウエブとを有し、前記定着部材と前記加圧部材との間に形成されるニップ部に未定着トナー像を有する記録用紙を搬送することにより、前記未定着トナー像を記録用紙に定着させるよう構成され、
前記クリーニングウエブの前記定着部材に対する当接面圧が２．５ｇｆ／ｍｍ²以上６．０ｇｆ／ｍｍ²以下に設定された画像形成装置が提供される。

本発明によれば、溶融時間が０．０３５秒以下の低温定着トナーを用いた画像形成であっても、クリーニングウエブの前記定着部材に対する当接面圧を２．５ｇｆ／ｍｍ²以上に設定することにより、クリーニングウエブからのトナー噴き出しおよび記録用紙のトナー汚れを防止することができる。
また、クリーニングウエブの前記定着部材に対する当接面圧を２．５ｇｆ／ｍｍ²以上６．０ｇｆ／ｍｍ²以下に設定することにより、クリーニングウエブからのトナー噴き出し防止と定着部材の摩耗抑制を両立することができる。
また、溶融時間が０．０３５秒以下のカプセルトナーは、低温定着性を有すると共に、トナー凝集が抑制された保存安定性に優れたトナーである。

本発明の実施形態１に係る画像形成装置を正面から視た内部構成図である。 本発明の実施形態１係る定着装置の軸心方向から視た構成図である。 図２の定着装置の軸心方向と直交する方向から視た構成図である。 本発明の実施形態１に係るトナーカプセルの溶融時間の測定方法を説明する図である。 クリーニングウエブのトナー汚れ濃度とクリーニングウエブからのトナー噴き出しのレベルの相関関係について調べた結果を表したグラフである。 クリーニングウエブの当接面圧と定着ローラコート層の摩耗量の相関関係について調べた結果を表したグラフである。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。なお、画像形成装置の全体構成を説明した後、本発明の特徴である定着方法について詳しく説明する。

＜実施形態１＞
（画像形成装置について）
図１は本発明の実施形態１に係る画像形成装置を正面から視た内部構成図である。
この画像形成システム１は、画像形成装置２と、その周辺機器であるスキャナ３、自動原稿搬送装置４、後処理装置５、記録材供給装置６、中継搬送ユニット８および両面搬送装置１０を備える。
画像形成装置２および後処理装置５が記録材供給装置６の上面に並んで載置され、これらの上方にスキャナ３および自動原稿搬送装置４が配置されており、これらはシステムラック７上に支持されている。

画像形成装置２は、スキャナ３にて読み込まれた画像の記録出力はもとより、外部接続機器としてのパーソナルコンピュータなどの画像処理装置が接続されると、この外部接続機器からの画像データを記録出力するよう構成されている。
画像形成装置２の略中央左側には、感光体（感光体ドラム）２００を中心とした電子写真プロセス部（画像形成部）２０が配置されている。また、感光体２００の周囲には、感光体２００の表面を均一に帯電させる帯電ローラ２０１、均一に帯電された感光体２００上に光像を走査して静電潜像を書き込む光走査ユニット２２、光走査ユニット２２により書き込まれた静電潜像を現像剤により再現する現像ユニット２０２、感光体２００上に再現された画像を記録材上に転写する転写ユニット２０３、転写後の感光体２００上に残留した現像剤を除去して感光体２００上に新たな画像を記録することを可能にするクリーニングユニット２０４、および感光体２００の表面の電荷を除去する除電ランプユニット（不図示）などが配置されている。

画像形成装置２の下部、すなわち記録材供給装置６側には、記録材を収容可能な記録材供給部２１が配置されている。この記録材供給部２１は、記録材を収容する記録材収容トレイ２１０と、記録材収容トレイ２１０に収容された記録材を１枚ずつ分離給紙する分離供給手段２１１とで構成されている。この分離供給手段２１１にて１枚ずつ分離給紙された記録材は、電子写真プロセス部２０の感光体２００と転写ユニット２０３との間に順次供給され、感光体２００上に記録再現されたトナー画像が転写される。なお、上記記録材供給部２１への記録材の補給や記録材の交換などの作業は、画像形成装置２の正面側に記録材収容トレイ２１０を引き出して行う。

画像形成装置２の下面には、オプション配置されている記録材供給装置６から送られてくる記録材を受け入れ、電子写真プロセス部２０の感光体２００と転写ユニット２０３との間に向かって順次供給するための記録材受口２７が設けられている。
電子写真プロセス部２０の上方には定着装置２３が配置されている。この定着装置２３は、画像が転写された記録材を順次受け入れ、記録材上に転写された現像剤を加熱定着して定着装置２３の外部へ記録材を送り出す。画像が記録された記録材は、画像形成装置の排出ローラ２８から画像形成装置２の上面の中継搬送ユニット８に受け渡される。このように画像形成装置２の用紙搬送パス（記録材搬送路）６４は、下から上に向かって略縦型に構成されている。

電子写真プロセス部２０の側方、つまり電子写真プロセス部２０に対して用紙搬送パス６４と略直交する方向に隣接する位置には、光走査ユニット２２が配置されている。そして、光走査ユニット２２の上下空間部には、電子写真プロセスをコントロールするプロセスコントロールユニット（ＰＣＵ）基板および装置外部からの画像データを受け入れるインターフェイス基板を収容する装置制御部２４、インターフェイス基板から受け入れられた画像データに対して所定の画像処理を施して光走査ユニット２２により感光体２００上に画像として走査記録させるためのイメージコントロールユニット（ＩＣＵ）基板を備えた画像制御部２５、そして、これら各種基板、ならびにユニットに対して電力を供給する電源ユニット２６などが配置されている。

記録材供給装置６は、オプションにて付設された外付けの記録材供給装置であって、３つの記録材供給部６１、６２、６３を有している。記録材供給部６１、６２、６３は、記録材収容トレイ６１０、６２０、６３０および分離給送手段６１１、６２１、６３１を備える。記録材収容トレイ６１０、６２０、６３０に収容された記録材は、分離給送手段６１１、６２１、６３１によってそれぞれ１枚ずつ分離され、記録材供給装置６上面に設けられて画像形成装置２の記録材受口２７に連通している記録材排出口６５に向かって供給される。稼働時には、所望とするサイズの記録材を収容した記録材供給部６１、６２、６３が選択的に動作する。記録材供給部６１、６２、６３への記録材の補給は、画像形成装置２の正面側に記録材収容トレイ６１０、６２０、６３０を引出すことで行われる。

また、記録材供給装置６は、上部に画像形成装置２と後処理装置５を載置するように構成されているが、この状態で移動してシステムラック７の間に固定して配置可能なように、下部に移動コロ６９および固定部６８を備えている。移動時には、固定部６８を回転させて上昇させておくことで固定部６８を床面から離間させ、固定時には、固定部６８を回転させて下降させることで固定部６８を床面に接触させて記録材供給装置６を固定する。
なお、図１では、記録材供給装置６が３つの記録材供給部６１、６２、６３を有する場合を例示しているが、これに限らず記録材供給装置６は少なくとも１つの記録材供給部を有しておればよい。

後処理装置５は、画像形成装置２の中継搬送ユニット８から排出される画像の記録された記録材を、この後処理装置５の上部に設けられた搬入ローラ５０で導き入れて、記録材に対して後処理を施すものである。
後処理としては、ステープル処理、パンチング処理、ソート処理等があり、図１に例示している後処理装置５は、ステープル処理を行うものである。記録材は、後処理された場合は下段の排紙トレイ５９に、後処理されない場合は上段の排紙トレイ５６に、切り換えゲート５２によって選択的に排出される。

スキャナ３は、自動原稿搬送装置４により自動的に供給されるシート状の原稿を１枚ずつ順次露光走査して原稿画像を読み取る自動読み取りモードと、ユーザのマニュアル操作によりセットされるブック状の原稿または自動原稿搬送装置４による自動供給が不可能なシート状の原稿の原稿画像を読み取る手動読み取りモードとを備えている。スキャナ３は、透明な原稿載置台３０上にセットされた原稿の原稿画像を、相互に所定の速度関係で原稿載置台３０に沿って移動する第１走査ユニット３１および第２走査ユニット３２で露光走査して、ミラーや結像レンズ３３等の光学部品で導いて光電変換素子３４上に結像させることで、原稿画像を電気的信号に変換した上で出力するものである。

自動原稿搬送装置４は、原稿セットトレイ４０上に載置された原稿を原稿載置台３０上に向かって搬送し、走査後の原稿を原稿排出トレイ４２上に排出する原稿搬送手段４１を備えている。また、自動供給が不可能なシート状の原稿を原稿載置台３０上に載置して読み取り走査可能なように、自動原稿搬送装置４は、その後端側を支点にして上方に回動し、手前側が開放するように構成されている。
中継搬送ユニット８は、画像形成装置２の頂部に設けられた排紙トレイ２９の上部に装着され、画像形成装置２の排紙ローラ２８から排出される画像が記録された記録材を、画像形成装置２の下流側に位置する後処理装置５に向かって導入するための搬送ユニットである。

また、この中継搬送ユニット８の記録材搬送経路８４の途中で、記録材を該ユニット８の上面８２と後処理装置５の上面５４とで形成された排出トレイ９に導く別の記録材搬送経路８３が分岐している。２つの排出先は、搬送路の分岐部に配置されたゲート８１の切換により、変更可能になっている。
両面搬送装置１０は、画像形成装置２の側面に装着され、記録材の両面に画像を形成する際に記録材を反転させるための搬送装置である。記録材を反転させる際には、排紙ローラ２８が記録材を途中まで排出させた状態で停止し、逆転することにより記録材を両面搬送装置１０側へ導く。この際、定着装置２３の後に設けられたゲート８５の切換により、記録材が定着装置２３側へ戻らず両面搬送装置１０に進入することになる。両面搬送装置１０を通過した記録材は、電子写真プロセス部２０の手前から再度用紙搬送パス６４に入って電子写真プロセス部２０等を通過することで裏面に画像が形成される。

この画像形成システム１では、記録材供給装置６の上に画像形成装置２と後処理装置５とが並んで載置される構造であり、画像形成装置２本体の幅寸法をＬ１、後処理装置５本体の幅寸法をＬ２とすると、記録材供給装置６の幅寸法Ｌは、Ｌ１＋Ｌ２にほぼ等しくなるよう設計されている。
この画像形成システム１のように各周辺機器を組み合わせてシステムを構成することにより、ユーザが所望する画像形成装置を容易に実現できるようになる。一方、このような画像形成システム１では、システム全体の温度や湿度等の調整を考慮する必要が生じる。これに対して、各周辺機器毎にヒータやファン等を設けると、システム全体として部品点数が増加し、画像形成システム１のコストアップ等の問題を招来する。
そこで、この画像形成システム１は、画像形成装置２と記録材供給装置６との間にヒータ（発熱体）３００を設ける構成としている。

（定着装置について）
次に定着装置２３について、図２、図３を用いて詳細に説明する。
図２は本発明の実施形態１に係る定着装置の軸心方向から視た構成図であり、図３は図２の定着装置の軸心方向と直交する方向から視た構成図である。
定着装置２３は、図２に示すように、加熱部材としての定着ローラ１０１、加圧部材としての加圧ローラ１０６、定着ローラ用熱源であるヒータランプ１０５a、１０５b、定着ローラ１０１の温度を検出する温度検出手段を構成する温度センサ（サーミスタ）１０３a、１０３ｂ、同じく、加圧ローラ１０６の温度を検出する温度検出手段を構成する温度センサ（サーミスタ）１０３ｃ、異常温度検出手段であるサーモスタット１０４ａ、１０４ｂ、クリーニング装置１１０、温度制御手段である制御回路（図示せず）、クリーニング装置１１０の後述するクリーニングウエブ１１３の送り量を画像の印字率に応じて切り替える制御手段（図示せず）等を備えている。

定着ローラ１０１の軸方向両端には軸受１０２が設置されており、定着ローラ１０１が回転可能に設置されている。また、定着ローラ１０１一端には、図示しないギアが軸方向の端部に接続されており、別途設置したモーターからの駆動力をギアに伝達して定着ローラが回転駆動する。加圧ローラ１０６には、加圧ローラ１０６を回転可能にする図示しないベアリングが加圧ローラ１０６軸端部に設置されており、そのベアリングは、定着ローラ１０１表面へ加圧ローラ１０６を加圧させるための加圧保持部１０７で支えられ、さらに加圧保持部１０7へ荷重を付与するためのばね１０８が設置されている。

ヒータランプ１０５a、１０５bはハロゲンヒータからなり、定着ローラ１０１の内部に配置されており、制御回路からヒータランプ１０５a、１０５bに通電することにより、所定の発熱分布でヒータランプが発光し、赤外線が放射され、定着ローラ１０１の内周面が加熱される。
定着ローラ１０１は、ヒータランプ１０５a、１０５bにより所定の温度（本実施例では１８０℃）に加熱されて、定着装置の定着ニップ部Ｎを通過する未定着トナー画像Ｔが形成された記録紙Ｐを加熱するためのものである。定着ローラ１０１は、その本体である芯金１０１aと、記録紙Ｐ上のトナーＴがオフセットするのを防止するために芯金の外周表面に形成されたコート層１０１bとを備えている。

芯金１０１aの材料としては、例えば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅等の金属あるいはそれらの合金等が用いられる。なお、本実施例の芯金１０１aとしては、直径４０ｍｍで、低熱容量化を図るため、肉厚０．４６ｍｍの鉄（STKM）製芯金を使用している。
コート層１０１ｂには、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとペルフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂、シリコーンゴム、フッ素ゴム等が適している。なお、本実施例のコート層１０１ｂは、ＰＦＡとＰＴＦＥとをブレンドした材料を厚さ２２．５μｍでプライマー層（厚さ７μｍ）を介して芯金１０１aの外周表面に塗布焼成することにより形成されている。

加圧ローラ１０６は、鉄鋼、ステンレス鋼、アルミニウム等の芯金１０６aの外周表面をシリコーンゴム等の耐熱弾性材層１０６ｂにて被覆することにより形成されている。加圧ローラ１０６の耐熱弾性材層１０６ｂの表面には、定着ローラの場合と同様のフッ素樹脂によるコート層１０６ｃが形成されてもよい。なお、本実施例における加圧ローラ１０６は、直径４０ｍｍのステンレス製芯金１０６a上に厚さ８ｍｍのシリコーンスポンジゴムからなる耐熱弾性体層１０６ｂを形成し、更にその表面に厚さ５０μｍのＰＦＡチューブからなるコート層１０６ｃを形成して構成されている。加圧ローラ１０６は、ばねからなる加圧部材１０８により定着ローラ１０１に２２ｋｇｆ（２１６Ｎ）の力で圧接され、これにより、定着ローラ１０１との間に幅が約７．５ｍｍの定着ニップ部Ｎが形成されている。

コート層１０６ｃに用いるＰＦＡチューブとしては、カーボン等の導電化剤を含有した導電性のＰＦＡチューブを用いる方がより好ましい。この理由としては、絶縁性のＰＦＡチューブを用いた場合、記録紙や定着ローラとの摩擦帯電により、加圧ローラは−5kV程度に帯電し、その結果、定着ニップ部Ｎにおいて、同じマイナス極性のトナーを定着ローラ側に反発させる電界が作用し、定着ローラに対する静電オフセット（静電気的にトナーが定着ローラに付着する現象のこと）の原因となる。そこで、本実施例では、導電性ＰＦＡチューブを使用することで、加圧ローラの帯電を防止し、静電オフセットの発生を抑制している。なお、この帯電防止効果を得るために、本実施例では体積抵抗１０⁵ΩｃｍのＰＦＡチューブを用いている。

定着ローラ１０１の周面には、温度検出手段としてのサーミスタ１０３a、１０３ｂが配設されており、定着ローラ１０１の表面温度を検出するようになっている。そして、各サーミスタにより検出された温度データに基づいて、温度制御手段（図示せず）は定着ローラ温度が所定の温度となるようヒータランプ１０５a、１０５bへの通電を制御する。
また、定着ローラ１０１の上部には供給ローラ１１１側から巻取りローラ１１２側に巻き取られるクリーニングウエブ１１３が配設されており、記録材を定着する毎に、所定の送り量で巻取りローラ１１２に巻き取られる。上記クリーニングウエブ１１３は巻取りローラ１１２に巻き取られる途中で直径１８ｍｍの耐熱性スポンジローラからなる押圧ローラに押圧されて上記定着ローラ１０１の表面に当接しており、定着ローラ１０１表面のクリーニングおよび離型剤の塗布を行っている。なお、本実施例では離型剤としてシリコーンオイルを用いており、クリーニングウエブに６ｇ／ｍ²の量を含浸させている。

上記のように構成された定着装置２３において、定着ニップ部Ｎに所定の定着速度（本実施例では２５５ｍｍ/ｓ）および複写速度（本実施例では５６枚/分）で未定着トナー像Ｔが形成された記録紙Ｐが搬送され、熱と圧力により定着が行われる。

（トナーについて）
次に本発明の定着方法で使用されるトナーの一形態について説明する。
本実施例で用いられるトナーは、結着樹脂、着色剤および離型材を含むコア粒子と、コア粒子を被覆するシェル層とを有するカプセルトナーであり、従来のシェル層を持たないトナーに比べ溶融時間が短いことが特徴である。

このカプセルトナーにおいて、例えば、ニップ通過時間に対応すべくトナーの溶融時間を短くするために、コア粒子には瞬時に溶融し伸び広がる特性（シャープメルト特性）を有する樹脂成分を用い、シェル層としては、現像容器内での撹拌によるストレスが付加されてもトナー粒子の凝集を防止することができる樹脂成分を用いることができる。このようなコア−シェル構造のカプセルトナーを用いることによって、シャープメルト特性を維持しながら長期使用によるトナーの性質の変化を防止できる。

カプセルトナーの製造方法としては、例えば、まず、従来のトナーと同じ粉砕法によってコア粒子を作製し、コア粒子への樹脂微粒子のコーティングは表面改質装置を用いて行う。次に、コア粒子にシェルとしての樹脂微粒子を付着させ融着させることによってカプセルトナーを製造する。

なお、トナーの製造方法としては、上記の方法に限定される訳ではなく、懸濁重合法、乳化凝集法（Emulsion-Aggregation法）、溶解懸濁法に代表されるように、湿式で材料から直接、或いはサブミクロンサイズの構成成分微粒子を調整し、これらを用いて湿式でトナーを製造する方法（ケミカル法）を用いてもよい。また、本発明に用いられるトナーは、溶融時間が０．０３５秒以下のトナーであれば、コア−シェル構造のカプセルトナーに限定されるものでもない。

＜実施形態２＞
実施形態１で説明した定着装置において、定着ローラおよび加圧ローラに当接する剥離爪を設け、剥離爪によってニップ部を通過した記録用紙が定着ローラまたは加圧ローラに貼り付くのを防止するように構成してもよい。
さらには、定着ローラおよび加圧ローラに当接して各ローラの温度を検出する温度センサを設けてもよい。

表１に本実施例および比較例で用いたトナーの緒元を示した。

表１を用いて、トナーの溶融時間を測定した実験結果（実験１）について説明する。

＜実施例１＞
実施例１においては、ガラス転移点温度４５℃、軟化温度１２０℃の結着樹脂（本実施例ではスチレン-アクリル樹脂）を用いてコア粒子を作製し、このコア粒子の表面全面にガラス転移点温度６０℃、軟化温度１３０℃の樹脂微粒子（本実施例ではスチレン−アクリル樹脂）をコーティングしてシェル層を形成することで、カプセルトナーを得た。

＜実施例２＞
実施例２においては、コアの結着樹脂であるスチレン−アクリル樹脂のガラス転移点温度を５０℃、軟化温度を１３０℃にした以外は、実施例１と同様の手法でカプセルトナーを得た。

＜比較例１＞
一方、比較例１として従来のシェル層をもたない構造のトナーについても製造した。製造方法は、前記実施例１のコア粒子を作成する方法のみの工程となる。但し、比較例１のトナー（コア粒子）は、現像容器内での撹拌によるストレスが付加されてもトナー粒子の凝集を防止することができる樹脂成分で構成される必要がある。そのため、比較例１のトナーに用いられるスチレン−アクリル樹脂としては、ガラス転移点温度および軟化点温度が実施例１および２のシェル層と同じ６０℃および１３０℃のものが用いられた。なお、比較例１のトナーにおけるその他の組成は実施例１および２と同一である。

次に、本実施例で用いられるトナーの溶融時間の測定方法について、図４を用いて説明する。
図４に示したように、トナーＴの溶融時間は、ホットプレートＨ、高速度カメラＶ、トナーＴが充填されたスポイドＳを用いて測定した。ホットプレートＨは任意の温度に加熱されており、ホットプレートＨの加熱面に対し、スポイドＳを用いて微量のトナーＴを落下させた。トナーＴがホットプレートＨの加熱面に落下した後の溶融状態を、高速度カメラＶで観察することにより、トナーＴの溶融時間を測定した。
高速度カメラＶは、１ｍ秒(0.001秒)ごとの撮影が可能であり、トナーＴがホットプレートＨの加熱面に落下した瞬間から、ホットプレートＨ上でトナーＴが楕円形状になり濡れ広がり始めるまでの時間をトナーＴの溶融時間とした。なお、コアーシェル構造ではない比較例１のトナーについても同様に溶融時間の測定を行った。

まず、ホットプレートの温度は２３０℃に設定した。その理由を以下に説明する。
本実施例で用いる定着装置の定着制御温度（定着ローラ表面温度）は、前記のように１８０℃であり、また、加圧ローラの表面温度（≒用紙の平均温度）は定着ローラからの熱を受けて７０℃で安定する。すなわち、定着ニップ部Ｎを通過するトナーは平均１２５℃（＝（１８０＋７０）/２）の温度を上下方向から受けることになる。

一方、ホットプレート上に落下したトナーは下側からのみ加熱されるので、定着ニップ部Ｎと同じ平均温度とするために、雰囲気温度が２０℃であることから、次式より
１２５×２−２０＝２３０
ホットプレート温度を２３０℃に設定した。
この条件で各トナーの溶融時間を測定した結果、表１に示したように、実施例１のトナーの溶融時間は0.015秒であり、実施例２のトナーの溶融時間は0.035秒であることがわかった。一方、比較例１のトナーの溶融時間は0.055秒であることが分かった。

次に、実施例１、２および比較例１のトナーを用いて、クリーニングウエブからのトナーの噴き出しレベル（再転写レベル）についての実験を行った（実験２）。
実験方法としては、印字率が２０％の原稿を連続２５０枚コピー（定着）した後、一旦、定着動作を完了して約３分放置し、再度、白紙原稿を５枚連続で定着し、その５枚にクリーニングウエブからのトナーの噴き出しによる汚れが発生するかどうかを確認して行った。それと同時に、その時のクリーニングウエブのトナー汚れ濃度を測定した。
このとき、定着ローラ表面温度を１８０℃に設定すると共に、定着ローラに対するクリーニングウエブの当接面圧を１．４３ｇｆ／ｍｍ²に設定した。なお、クリーニングウエブのトナー汚れ濃度の測定には、x-rite社製ポータブル分光濃度計（モデル９３９）を用いた。

実験２の結果を表１に示した。ここで、クリーニングウエブからのトナー噴き出しによるトナー汚れのレベルについては、
１：トナー汚れが皆無
２：トナー汚れは若干あるが、画像品質上問題ないレベル
３：トナー汚れの長さが１０ｍｍ未満
４：トナー汚れの長さが１０ｍｍ以上３０ｍｍ未満
５：トナー汚れの長さが３０ｍｍ以上
の５段階で評価した。

表１から、定着ローラ表面温度を１８０℃、クリーニングウエブの当接面圧を１．４３
ｇｆ／ｍｍ²とした一般的な定着条件では、溶融時間が短いトナー程、クリーニングウエブのトナー汚れ濃度が高くなり、クリーニングウエブからのトナー噴き出しが発生しやすくなることがわかった。具体的には、溶融時間が0.035秒以下のトナーがクリーニングウエブから噴き出しやすいことがわかる。その理由としては、溶融時間が短いトナーは、軟化点が低く、粘弾性が低いため、従来のトナーに比べて定着ローラに付着しやすく、しかもクリーニングウエブでも掻き取られやすい。そのため、クリーニングウエブの単位体積当たりの許容量以上にトナーがウエブでクリーニングされてしまうと考えられる。さらに、トナーの溶融時間が短いと、クリーニングウエブでクリーニングされたトナーは、次の定着時（ウオームアップ時）に受ける熱により瞬時に溶融するため、クリーニングウエブから定着ローラに噴き出しやすいためと考えられる。

そこで、本発明者等は、クリーニングウエブの設定条件について鋭意検討を行い、溶融時間が短いシャープメルトなトナーを用いた場合でも、クリーニングウエブからのトナーの噴き出しを抑制する条件について、実験により見出すことができた（実験３）。その結果を図５を用いて説明する。図５はクリーニングウエブのトナー汚れ濃度とクリーニングウエブからのトナー噴き出しのレベルの相関関係について調べた結果を表したグラフである。

実験３は、前記実験２の実験方法と同様に行った。なお、実験３には実施例１のトナーを用い、クリーニングウエブの定着ローラに対する当接面圧としては、
●：１．４３ｇｆ／ｍｍ²
△：２．７６ｇｆ／ｍｍ²
□：４．４０ｇｆ／ｍｍ²
の３水準の条件で行った。

図５の結果より、クリーニングウエブのトナー汚れ濃度が低くなるほどトナー噴き出しレベルが改善されることがわかる。また、クリーニングウエブの当接面圧が１．４３ｇｆ／ｍｍ²の場合は、クリーニングウエブのトナー汚れ濃度とトナー汚れの噴き出しレベルの関係は破線で示したような関係となり、クリーニングウエブのトナー汚れ濃度が０．３７以上になるとクリーニングウエブからの噴き出しが始まることがわかる。
これに対し、クリーニングウエブの当接面圧が２．５ｇｆ／ｍｍ²以上（２．７６ｇｆ／ｍｍ²、４．４０ｇｆ／ｍｍ²）に高くなると、実線で示したような関係となり、クリーニングウエブからトナーが噴き出し始めるウエブ濃度は０．６以上となり、トナー噴き出しレベルが大幅に改善することがわかる。これは、クリーニングウエブの面圧が低いとクリーニングウエブのトナー保持力が低く、クリーニングウエブで一度回収されたトナーが定着ローラ側に移行しやすくなるためと推察される。

図５の結果から、クリーニングウエブのトナー噴き出しに対しては、クリーニングウエブの当接面圧が高いほどよいが、その反面、クリーニングウエブの当接面圧を高くすると、定着ローラのコート層の膜減りが助長されてしまう懸念がある。そこで、本発明者等は、クリーニングウエブの当接面圧と定着ローラコート層の摩耗量との関係を実験により検討を行った（実験４）。その結果を図６に示した。

図６の結果より、クリーニングウエブの当接面圧が上がると定着ローラコート層の膜減りが大きくなり、特に、当接面圧が６ｇｆ／ｍｍ²以上となると明らかに膜減り量が増加することがわかる。これより、クリーニングウエブの当接面圧としては、２．５〜６ｇｆ／ｍｍ²とすることで、クリーニングウエブからのトナー噴き出しを抑制しつつ、定着ローラコート層の膜減りも低減できることが見出された。

次に、定着画像の印字率とクリーニングウエブからのトナー噴き出しの相関関係について実験を行った（実験５）。その結果を表２に示した。

実験５は、前記実験２と同様に行った。なお、実験５では実施例１のトナーを用い、クリーニングウエブの定着ローラに対する当接面圧を４．４０ｇｆ／ｍｍ²に設定した。また、実験５に用いた原稿としては、画像の印字率Ｙが２０％、１０％、５％の３種類の原稿を用いた。また、各々の印字率の原稿に対して、クリーニングウエブの１枚当たりの送り量Ｘ（ｍｍ／枚）を４水準に振って実験を行った。

表２の結果より、クリーニングウエブは、同じ送り量の試験Ｎｏ．４、６、９で比較した場合、画像の印字率Ｙが大きい程トナーで汚れてウエブのトナー濃度が高くなり、その結果、クリーニングウエブからトナーが噴き出しやすくなることがわかる。
一方、画像の印字率が同じ場合、クリーニングウエブの１枚当たりの送り量Ｘを大きくする程クリーニングウエブのトナー汚れが分散され、その結果、クリーニングウエブのトナー汚れ濃度が低減し、クリーニングウエブからのトナー噴き出しを防止する効果が向上することがわかる。

そこで、表２の結果から、クリーニングウエブの送り量Ｘ（ｍｍ／枚）を、画像の印字率Ｙ(％)に応じて、
０．００３５≦Ｘ／Ｙ
となるように制御することにより、クリーニングウエブからのトナー噴き出しを抑制することができることがわかる。

しかしながら、Ｘ／Ｙが大きくなる程、クリーニングウエブを必要以上に無駄に消費してしまい、クリーニングウエブのライフが短くなってしまう。そこで、量産ばらつき等のリスクに対する安全率を２倍と見積もって、Ｘ／Ｙを
０．００３５≦Ｘ／Ｙ≦０．００７
の範囲に設定することで、クリーニングウエブからのトナー噴き出しを抑制しつつ、クリーニングウエブのライフも確保することができる。

なお、上記実施例ではモノクロ複合機の事例を説明したが、本発明はモノクロ複合機に限定される訳ではなく、カラー複合機にも適用できることは言うまでもない。

（まとめ）
本発明のトナー定着方法は、トナーの未定着トナー像を有する記録用紙を、加熱された定着部材と加圧部材との間のニップ部に搬送することにより、前記未定着トナー像を記録用紙に定着させるトナー定着方法であって、
２３０℃のホットプレートの加熱面上にトナーを落下させ、前記トナーが前記加熱面に接触してから溶融するまでの状態を高速度カメラにて撮影することにより前記トナーの溶融時間を導き出し、溶融時間が０．０３５秒以下のトナーを用いる。
さらに、前記クリーニングウエブの前記定着部材に対する当接面圧を２．５ｇｆ／ｍｍ²以上に設定する、あるいは前記クリーニングウエブの前記定着部材に対する当接面圧を２．５ｇｆ／ｍｍ²以上６．０ｇｆ／ｍｍ²以下に設定する。
本発明のトナー定着方法は、次のようにしてもよい。

（１）前記クリーニングウエブの送り量を、画像の印字率に応じて切り替えるようにしてもよい。
このようにすれば、クリーニングウエブからのトナー噴き出しを抑制することができる。

（２）前記クリーニングウエブの送り量をＸｍｍ、画像の印字率をＹ％とすると、単位印字率当たりのウエブ送り量Ｘ／Ｙを
０．００３≦Ｘ／Ｙ≦０．００７
の範囲で制御してもよい。
このようにすれば、クリーニングウエブからのトナー噴き出しを抑制しつつ、クリーニングウエブのライフも確保することができる。

なお、開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上述の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１ 画像形成システム
２ 画像形成装置
２２ 光走査ユニット（露光装置）
２３ 定着装置
１０１ 定着ローラ（定着部材）
１１３ クリーニングウエブ
２００ 感光体（感光体ドラム）
２０１ 帯電ローラ（帯電装置）
２０２ 現像ユニット（現像装置）
２０３ 転写ユニット（転写装置）
Ｈ ホットプレート
Ｎ ニップ部
Ｐ 記録用紙
Ｔ トナー
Ｖ 高速度カメラ

Claims (10)

1. トナーの未定着トナー像を有する記録用紙を、加熱された定着部材と加圧部材との間のニップ部に搬送することにより、前記未定着トナー像を記録用紙に定着させると共に、前記定着部材をクリーニングウエブにてクリーニングするトナー定着方法であって、
   ２３０℃のホットプレートの加熱面上にトナーを落下させ、前記トナーが前記加熱面に接触してから溶融するまでの状態を高速度カメラにて撮影することにより前記トナーの溶融時間を導き出し、
   溶融時間が０．０３５秒以下のトナーを用いると共に、前記クリーニングウエブの前記定着部材に対する当接面圧を２．５ｇｆ／ｍｍ²以上に設定することを特徴とするトナー定着方法。
2. トナーの未定着トナー像を有する記録用紙を、加熱された定着部材と加圧部材との間のニップ部に搬送することにより、前記未定着トナー像を記録用紙に定着させると共に、前記定着部材をクリーニングウエブにてクリーニングするトナー定着方法であって、
   ２３０℃のホットプレートの加熱面上にトナーを落下させ、前記トナーが前記加熱面に接触してから溶融するまでの状態を高速度カメラにて撮影することにより前記トナーの溶融時間を導き出し、
   溶融時間が０．０３５秒以下のトナーを用いると共に、前記クリーニングウエブの前記定着部材に対する当接面圧を２．５ｇｆ／ｍｍ²以上６．０ｇｆ／ｍｍ²以下に設定することを特徴とするトナー定着方法。
3. 前記クリーニングウエブの送り量を、画像の印字率に応じて切り替える請求項１または２に記載のトナー定着方法。
4. 前記クリーニングウエブの送り量をＸｍｍ、画像の印字率をＹ％とすると、単位印字率当たりのウエブ送り量Ｘ／Ｙを
   ０．００３≦Ｘ／Ｙ≦０．００７
   の範囲で制御する請求項３に記載のトナー定着方法。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載のトナー定着方法に用いられる溶融時間が０．０３５秒以下のトナーであって、少なくとも結着樹脂および着色剤を含むコア粒子と、該コア粒子を被覆するシェル層とを有するカプセルトナー。
6. 表面に静電潜像が形成される感光体と、該感光体の表面を帯電させる帯電装置と、前記感光体の表面に静電潜像を形成する露光装置と、２３０℃のホットプレートの加熱面上にトナーを落下させ、前記トナーが前記加熱面に接触してから溶融するまでの溶融時間が０．０３５秒以下のトナーと、前記感光体の表面の静電潜像に前記トナーを供給してトナー像を形成する現像装置と、前記感光体の表面のトナー像を記録用紙に転写する転写装置と、記録用紙に転写された未定着トナー像を記録用紙に定着させる定着装置とを備えた画像形成装置であって、
   前記定着装置は、加熱される定着部材と、前記定着部材に近接して配置される加圧部材と、前記定着部材に当接してクリーニングするクリーニングウエブとを有し、前記定着部材と前記加圧部材との間に形成されるニップ部に未定着トナー像を有する記録用紙を搬送することにより、前記未定着トナー像を記録用紙に定着させるよう構成され、
   前記クリーニングウエブの前記定着部材に対する当接面圧が２．５ｇｆ／ｍｍ²以上に設定されたことを特徴とする画像形成装置。
7. 表面に静電潜像が形成される感光体と、該感光体の表面を帯電させる帯電装置と、前記感光体の表面に静電潜像を形成する露光装置と、２３０℃のホットプレートの加熱面上にトナーを落下させ、前記トナーが前記加熱面に接触してから溶融するまでの溶融時間が０．０３５秒以下のトナーと、前記感光体の表面の静電潜像に前記トナーを供給してトナー像を形成する現像装置と、前記感光体の表面のトナー像を記録用紙に転写する転写装置と、記録用紙に転写された未定着トナー像を記録用紙に定着させる定着装置とを備えた画像形成装置であって、
   前記定着装置は、加熱される定着部材と、前記定着部材に近接して配置される加圧部材と、前記定着部材に当接してクリーニングするクリーニングウエブとを有し、前記定着部材と前記加圧部材との間に形成されるニップ部に未定着トナー像を有する記録用紙を搬送することにより、前記未定着トナー像を記録用紙に定着させるよう構成され、
   前記クリーニングウエブの前記定着部材に対する当接面圧が２．５ｇｆ／ｍｍ²以上６．０ｇｆ／ｍｍ²以下に設定されたことを特徴とする画像形成装置。
8. 前記クリーニングウエブの送り量を、画像の印字率に応じて切り替える制御手段を備えた請求項６または７に記載の画像形成装置。
9. 前記制御手段は、前記クリーニングウエブの送り量をＸｍｍ、画像の印字率をＹ％とすると、単位印字率当たりのウエブ送り量Ｘ／Ｙを
   ０．００３≦Ｘ／Ｙ≦０．００７
   の範囲で制御するように構成されている請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記トナーは、少なくとも結着樹脂および着色剤を含むコア粒子と、該コア粒子を被覆するシェル層とを有するカプセルトナーであることを特徴とする請求項６〜９のいずれか１つに記載の画像形成装置。