定着装置および画像形成装置
【課題】、定着離型性に優れることのみならず、定着装置の簡易化、小型で高生産性、高画質を維持し得る定着装置及び画像形成装置を得る。
【解決手段】 少なくとも発熱層および離型層で形成された定着ベルト２０３を介して、定着ローラ２０２と加圧ローラ２０４とが圧接してニップＮを形成し、該ニップＮに未定着トナーを担持した用紙Ｐを通過させて定着を行うと共に、ニップＮ以外の領域で該定着ベルトを加熱する誘導加熱源２０６で構成された定着装置２０２において、定着ベルト２０３を低熱容量のものとし、少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤からなり、１／２流出温度が１１５〜１４５℃、１９０℃での貯蔵弾性率（Ｇ’）が２００Ｐａ以上であるトナーを用いた。
【解決手段】 少なくとも発熱層および離型層で形成された定着ベルト２０３を介して、定着ローラ２０２と加圧ローラ２０４とが圧接してニップＮを形成し、該ニップＮに未定着トナーを担持した用紙Ｐを通過させて定着を行うと共に、ニップＮ以外の領域で該定着ベルトを加熱する誘導加熱源２０６で構成された定着装置２０２において、定着ベルト２０３を低熱容量のものとし、少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤からなり、１／２流出温度が１１５〜１４５℃、１９０℃での貯蔵弾性率（Ｇ’）が２００Ｐａ以上であるトナーを用いた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着装置および画像形成装置にかかり、特に定着部材と加圧部材とが圧接してニップを形成し、該ニップに未定着トナーを担持した用紙を通過させて定着を行うと共に、ニップ以外の領域で該定着ベルトを加熱する誘導加熱源で構成された定着装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
前述した画像形成装置として、レーザビームプリンタ、デジタル複写機、普通紙ファックス等のＯＡ機器が使用されている。
【０００３】
このような画像形成装置として特許文献１のものがある。これは、定着ローラと加熱ローラ間にベルト主体の表面に離型層を有する無端状の定着ベルトを張設し、該定着ベルトを介して下方から該定着ローラを押圧する加圧ローラを設けて該定着ベルトと該加圧ローラ間にニップ部を構成し、該加熱ローラと該ニップ部間における該定着ベルトの下方の近接位置において記録媒体支持体を設けて該定着ベルトとの間に略直線状の加熱通路を形成し、該定着ベルトの１ｃｍ２ 当りの熱容量を０．００２〜０．０２５ｃａｌ／℃として成ることを特徴とする電子写真装置用定着装置であり、ベルトの熱容量を規定して低温オフセットと高温オフセットを防止するものである。
【０００４】
また、特許文献２のものは、球形のトナーには定着部材とトナーとを離型する離型剤が内包されており、離型剤の融点が記録材の表面温度よりも低くなるように加熱通路で定着前加熱手段による熱により記録材が熱せられるものであり、ベルト定着装置のニップ手前の加熱通路にて低融点の離型剤を内包する球形トナーを用いて、離型剤の染み出し性をよして分離性の向上を図るものである。
【０００５】
さらに、特許文献３では、中間転写体の駆動ローラの内部に熱源を設け、該中間転写体に加圧部材を圧接してニップを形成する方式が提案されている。トナーはニップ手前で加熱され、加熱されたトナーをニップで記録媒体に定着するものである。この方式によれば、中間転写体から記録媒体への２次転写は静電気力ではなく定着の熱によって行われる。また、トナーの加熱時間を長く設定することができる。
【０００６】
また、電磁誘導加熱方式の定着装置に用いられるトナーとして、次のもの提案されている。特許文献４には、電磁誘導加熱方式の定着装置に、ガラス転移点４５〜６５℃で軟化点が８０〜１４０℃の樹脂を用い、強磁性体物質を含有したトナーを用いる技術が提案されている。
【０００７】
特許文献５には、電磁誘導加熱方式の定着装置に、ガラス転移点とＭＩ値を規定したスチレンアクリル樹脂と一定のポリオレフィンワックスを用いたトナーを用いる技術が提案されている。
【０００８】
特許文献６には、電磁誘導加熱方式の定着装置に、ワックスの吸熱ピークを規定し、さらに動的粘弾性を規定したポリエステル樹脂を用いたトナーを用いる技術が提案されている。
【０００９】
また、特許文献７には、特開２００１−２７２８１８号公報では、電磁誘導加熱方式の定着装置に、分子量分布と吸熱ピーク温度を規定した樹脂を用いたトナーを用いる技術が提案されている。
【００１０】
さらに特許文献８には、電磁誘導加熱方式の定着装置には、酸とアルコールの両組成を規定したポリエステル樹脂を用いたトナーを用いる技術が提案されている。
【００１１】
そして、特許文献９には、電磁誘導加熱方式の定着装置に、ＴＨＦ不溶分含有量と酸価を規定したポリエステル樹脂を用い、溶融粘度を規定したトナーを用いる技術が提案されている。
【特許文献１】特許第２８１３２８７号公報
【特許文献２】特許第３４２３６１６号公報
【特許文献３】特開平１０−６３１２１号公報
【特許文献４】特開平１１−３４４８３０号公報
【特許文献５】特開２００１―２３５８９３号公報
【特許文献６】特開２００１−２７２８１２号公報
【特許文献７】特開２００１−２７２８１８号公報
【特許文献８】特開２００２−９１０７５号公報
【特許文献９】特開２００２−９１０７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、いずれかの特許文献に開示されている技術では、いずれかのトナーも高速で温度が立ち上がり、温度制御が不十分な場合には、一時的に高温になる場合がある定着装置に対しては、定着離型性が不十分であるという問題がある。
【００１３】
そこで、本発明は、上記課題の解消を図り、定着離型性に優れることのみならず、定着装置の簡易化、小型で高生産性、高画質を維持し得る定着装置および画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１の発明は、少なくとも発熱層および離型層で形成された定着ベルトを介して、定着部材と加圧部材とが圧接してニップを形成し、該ニップに未定着トナーを担持した用紙を通過させて定着を行うと共に、該定着ベルトを加熱する加熱源を備えた定着装置において、前記定着ベルトを低熱容量のものとし、少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤からなり、１／２流出温度が１１５〜１４５℃、１９０℃での貯蔵弾性率（Ｇ’）が２００Ｐａ以上であるトナーを用いたことを特徴とする。
【００１５】
請求項２の発明は、請求項１の定着装置において、加熱源が誘導加熱装置または輻射加熱装置であることを特徴とする。
【００１６】
請求項３の発明は、請求項１または２の定着装置において、前記該低熱容量の定着ベルトの熱容量が０．０１９Ｊ／ｋｃｍ２〜０．０７７Ｊ／ｋｃｍ２であることを特徴とする。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかの定着装置において、前記定着ベルトが少なくとも厚さが４０μｍ以下の発熱層と１０μｍ以上の離型層で構成された低熱容量の定着ベルトであることを特徴とする。
【００１８】
請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれかの定着装置において、前記離型層がフッ素樹脂材料であることを特徴とする。
【００１９】
請求項６の発明は、請求項１ないし５のいずれかの定着装置において、前記トナーの樹脂成分中のＴＨＦ不溶分が、１０％以上の樹脂を用いたものであることを特徴とする。
【００２０】
請求項７の発明は請求項１ないし６のいずれかのベルト定着装置において、前記トナーのピーク分子量が、８５００〜１００００であることを特徴とする。
【００２１】
請求項８の発明は、請求項１ないし７のいずれかの定着装置において、前記トナーに用いる離型剤として、脱遊離脂肪酸型のカルナウバワックス、モンタンワックス、酸化ライスワックス、エステルワックスの内、いずれかのワックスを用いたものであることを特徴とする。
【００２２】
請求項９の発明は、請求項１ないし８のいずれかの定着装置において、前記定着部材と加圧ローラの内、いずれか一方、または両方が断熱構造を有するローラであって、かつ、加圧ローラが剛性を有するローラで、該加圧ローラ硬度は定着ローラ硬度よりも大きく、該加圧ローラからの駆動伝達によって定着ベルトが回転することを特徴とする。
【００２３】
請求項１０の発明は、トナー像を担持する転写定着部材と、該転写定着部材上のトナーを加熱する加熱手段と、転写定着部材に接触してニップを形成する加圧部材を備え、前記ニップを通過する用紙上に画像を定着させる定着装置において、少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤からなり、１／２流出温度が１１５〜１４５℃、１９０℃での貯蔵弾性率（Ｇ’）が２００Ｐａ以上であるトナーを用いたことを特徴とする。
【００２４】
請求項１１の発明は、請求項１０の定着装置において、前記トナーの樹脂成分中のＴＨＦ不溶分が、１０％以上の樹脂を用いたものであることを特徴とする。
【００２５】
請求項１２の発明は、請求項１０または１１の定着装置において、前記トナーのピーク分子量が、８５００〜１００００の範囲にあることを特徴とする。
【００２６】
請求項１３の発明は、請求項１０ないし１２のいずれかの定着装置において、前記トナーに用いる離型剤として、脱遊離脂肪酸型のカルナウバワックス、モンタンワックス、酸化ライスワックス、エステルワックスの内、いずれかのワックスを用いたトナーであることを特徴とする。
【００２７】
請求項１４の発明は、画像形成装置において、請求項１ないし１３の定着装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明にかかる定着装置および画像形成装置によれば、定着離型性に優れることのみならず、定着装置の簡易化、小型で高生産性、高画質なものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下本発明を実施するための最良の形態について説明する。まず第１の形態について説明する。本例では、低熱容量のベルトを介してニップを形成する定着部材および加圧部材としての加圧ローラより成る定着装置を使用しかつ、少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤からなり、１／２流出温度が１１５〜１４５℃、１９０℃での貯蔵弾性率（Ｇ’）が２００Ｐａ以上であるトナー、さらに該トナーの樹脂成分中のＴＨＦ不溶分が、１０％以上の樹脂を用い、離型剤として脱遊離脂肪酸型のカルナウバワックス、モンタンワックス、酸化ライスワックス、エステルワックスの内、いずれかのワックスを用いたトナーを使用する。ここで、本例では、加圧部材として加圧ローラを使用したが、この加圧部材は加圧ローラの他ベルト式の部材を使用することができる（以下同じ）。
【００３０】
すなわち、加熱ベルト特有の課題としては、ベルト剛性が大きくなることにより、ニップ出口での膨らみが生じ、ベルト表面とトナーの剥離性（離型性）が低下することがある。特に誘導加熱用ベルトは導電性の金属発熱部材を有しているが、その分、ベルト剛性が他のベルト定着方式に用いるベルトよりも大きく膨らみが大きくなり、ニップ出口の曲率が小さく、分離性が低下する。その結果、トナーと定着部材表面の剥離性が低下する。
【００３１】
すなわち、従来の、輻射熱源（例えばハロゲンランプ）用ベルトと比べると、発熱層（金属系導電材料）を必要とする分、ベルトの剛性が大きくなる。そのため、ニップ幅が小さくなって、定着品質（定着性、光沢性、高画質化）が低下することになる。
【００３２】
これに対処するため本発明では、誘導加熱のベルト定着において所定のニップ幅を確保するため、剛性が大きく、かつベルト表面硬度の大きいベルトに対して、より大きな定着圧力（面圧）を付与する。即ち、面圧を高くすることによって、定着品質（定着性、光沢性、高画質化）を良好とする共に、離型性を向上させる。
【００３３】
また、本発明に用いる定着ベルトはベルト自己冷却効果を備える。定着ベルトは、ニップ領域外にてベルトを加熱してベルトに蓄熱する。そして、未定着トナーを有する用紙がニップを通過するとき、定着ベルトはトナーおよび用紙に熱供給して用紙にトナーを定着させる一方、定着ベルト自体はその分、冷却されて温度が低下することとなる。この状態で一旦溶融したトナーは弾性回復方向に向かい、トナーと定着ベルトとの間の離型性が向上し、ホットオフセットを防止することができる。
【００３４】
このような場合、自己冷却効果の大小は、ベルト熱容量の大小で決まる。すなわち、ベルト熱容量が小さければ自己冷却効果が大きく、ホットオフセットの発生温度が上がる。一方、ベルト熱容量が小さ過ぎると、熱供給が不足して定着不良の原因となる。
ここで、自己冷却効果を確認するため、下記イ〜リの９種類定着ベルトを取り上げ検証した
誘導加熱ベルト構成；
基体（Ｎｉ，ＰＩ）
＋発熱層（導電材料として、Ｎｉ、Ａｇ，ＳＵＳ等）
＋中間層（弾性層で均一定着を狙う）
＋表層（フッ素樹脂材料で、離型効果とオイルレスを狙う）と熱容量との関係；
イ．ＰＩ（２５μｍ）＋Ｎｉ（１０μｍ）＋フッ素樹脂（１０μｍ）＝０．０１ Ｊ／ｋｃｍ２
ロ．Ｎｉ（４０μｍ）＋フッ素樹脂（２０μｍ）＝０．０１９Ｊ／ｋｃｍ２
ハ．Ｎｉ（４０μｍ）＋Ｓｉゴム（１５０μｍ）＝０．０３８ Ｊ／ｋｃｍ２
ニ．Ｎｉ（４０μｍ）＋Ｓｉゴム（１５０μｍ）＋フッ素樹脂（３０μｍ）＝０．０４５Ｊ／ｋｃｍ２
ホ．ＰＩ（５０μｍ）＋Ｎｉ（４０μｍ）＋Ｓｉゴム（１５０μｍ）＋フッ素樹脂（２０μｍ）＝０．０５２ Ｊ／ｋｃｍ２
へ．ＰＩ（５０μｍ）＋Ｎｉ（４０μｍ）＋Ｓｉゴム（２００μｍ）＋フッ素樹脂（２０μｍ）＝０．０６８Ｊ／ｋｃｍ２
ト．ＰＩ（７５μｍ）＋Ｎｉ（４０μｍ）＋Ｓｉゴム（２００μｍ）＋フッ素樹脂（２０μｍ）＝０．０７２Ｊ／ｋｃｍ２
チ．ＰＩ（１００μｍ）＋Ｎｉ（４０μｍ）＋Ｓｉゴム（２００μｍ）＋フッ素樹脂（２０μｍ）＝０．０７７ Ｊ／ｋｃｍ２
リ．ＰＩ（１００μｍ）＋Ｎｉ（４０μｍ）＋Ｓｉゴム（３００μｍ）＋フッ素樹脂（３０μｍ）＝０．０８７ Ｊ／ｋｃｍ２
実験条件；
定着ベルト；前記イ〜チのベルト熱容量
定着ローラ；φ３８（Ｓｉ発泡体、層厚５ｍｍ）
加圧ローラ；φ４０（鉄芯金１．０ｍｍ＋Ｓｉゴム０．５ｍｍ＋ＰＦＡ３０μｍ）
加熱ローラ；φ３０（アルミニウム．０．８ｍｍ）
定着条件；ニップ時間（１００ｍｓ）
トナー；後述の本発明トナー１，２または３
前記低熱容量のベルトに予め蓄熱されたベルトがニップを通過する用紙およびトナーへの熱供給のため、ニップ入り口から出口へ移動するとき温度が大きく落ち込む。この自己冷却作用によって、ニップ出口ではベルトおよびそれと接触するトナー界面の温度は従来の熱ローラ方式に比べて十分に低い。本発明の実験例として、図１０に示す実験装置を用いて、上記実験条件にて確認した。図１０において、１００は実験装置としての定着装置であり、誘導加熱源１０１、定着ベルト１０２、定着ローラ１０３、加圧ローラ１０４および反転ローラ１０５から構成される。また温度測定を図中のａないしｆの個所で行った。この結果を図１１に示す。
【００３５】
図１１に示すように、本例の定着ベルトで１０２では、定着ベルト１０２の温度がベルト自己冷却作用領域（ｃ〜ｄ）で２０〜３０度低下していることが分かる。すなわち、ニップ内で熱供給を受けて溶融したトナーは上述の温度低下効果によって、トナーは弾性回復の方向に状態変化して、ホットオフセットが発生しにくい状態にあることが分かった。
【００３６】
すなわち、トナーは冷却するとトナーの粘弾性がトナーとベルトの剥離（離型）作用に有利に作用する方向に状態が変位して、離型効果があることが実証された。
【００３７】
本例の定着ベルト１０２は、少なくとも、厚さが４０μｍ以下の発熱層と１０μｍ以上の離型層で構成された低熱容量ベルトである。ここで、発熱層（金属系導電材料、例えばＮｉ，ＳＵＳ等）が４０μｍを超えるとベルト剛性が増大し、ベルト特有の可撓性が損なわれ、ベルトの定着ローラへの巻き付き性、ニップ形成性が悪くなり、分離性や定着性が低下する。また、表面離型層は経時耐磨耗性を確保するために、最低１０μｍは必要である。
【００３８】
また、定着ベルト１０２は離型性の向上、さらにオイルレス化を実現するため、ベルト表面の離型材はフッ素樹脂が好ましい。なお、オイルを塗布するなら、Ｓｉゴムの方が好ましい。
【００３９】
本例の実験例として、前記定着装置１００を用いて、上記実験条件にて確認した結果を図１２に示す。図１２から本発明にかかるトナーと、ベルト熱容量の組み合わせにおいて、熱容量が０．０１９ｊ／ｋｃｍ２以下であると、自己冷却作用によるホットオフセット性には問題ないがニップ内での温度落ち込みが大きく、定着性が低下することが分かる。そのために、定着温度を上げて防止する方法も採りうるが、定着温度が高くなって省エネルギ効果（高速立ち上げ）が得られない。一方、熱容量が０．０７７ｊ／ｋｃｍ２以上の場合は逆に、自己冷却効果が小さくホットオフセットが発生し易い。一方、定着性はよくなる。
【００４０】
すなわち、定着性およびホットオフセット性の両立を図るためには前記定着ベルトの熱容量が０．０１９〜０．０７７／ｃｍ２ｊ／ｋｃｍ２の範囲にあるのが好ましいことが分かった。
【００４１】
また、ニップを十分に広くして低温定着となし、さらに低熱容量ベルトを介してニップを形成する定着ローラおよび加圧ローラのいずれか一方、または両方の断熱化（弾性発泡体、剛性発泡体）を図ることによって、定着性および離型性が向上する。すなわち、加熱ベルトの蓄熱エネルギによる定着効率が良くなる。
【００４２】
特には加圧ローラが剛性を有する断熱ローラ（ここではＡｓｋｅｒＣ硬度で８０度以上と定義する）であって、かつ加圧ローラ硬度を定着ローラ硬度よりも大きくすることによって、ベルト搬送性の安定が図られると共に、定着ニップが、ベルトに用紙が巻き付かない方向に形成されるため、分離性も向上する。その結果、トナーと定着部材表面の剥離性が向上する。断熱構造として、例えばシリコンゴム発泡体、またはシリコン層内に中空糸、中空粒子等を設け、空気含有率を上げ、空気断熱効果を高めることができる。
【００４３】
また、かかる構造のもの（シリコン層内に中空糸、中空粒子等を設けた構造）はローラ表面硬度が大きく、圧縮永久歪みが小さく、ベルト駆動ローラとしても使用可能である。
また、定着部材は弾性発泡体（Ｓｉゴム）で構成されていてもよい。さらに、加圧ローラは薄肉低熱容量ローラ（芯金肉厚１ｍｍ以下）、であってもよい。
【００４４】
ここで、誘導加熱と輻射熱源（ハロゲンランプ）との差異について述べる。
誘導加熱方式は輻射加熱（ハロゲンランプ）方式に比べて一般的には以下のような特徴を有する。
・エネルギ変換効率が高い。
（８５％が可能で、立ち上げ時間が速い。ハロゲンランプは約１０％低い）
・周波数可変により、出力可変が可能である。（ハロゲンランプでは困難）
・加熱物の磁気的性質（キュリー点）を利用した自己温度調節が可能であり、
焼損、発火等の安全性の面に於いても有利である。
・温度リップルが少ない。（被加熱物を直接加熱するため、温度制御に対するタイムラグが小さい等々のメリットを有する）
・安全性が高い（発火のおそれがない）。
【００４５】
本発明の定着装置では、必要な定着温度まで温度が上昇する速度が非常に早い反面、一次的に温度が過剰に高まる場合があり、従来のトナーを用いた場合にオフセットが発生し易く、オフセットの発生しないトナーが必要であることが明らかになった。
【００４６】
次に本発明に用いるトナーについて、以下に述べる。トナー定着性に関連するトナーの特性は多く知られているが、本発明の定着装置に対しては、特に離型性に関して、１／２流出温度と１９０℃での貯蔵弾性率（Ｇ’）が，それぞれ一定範囲となることで初めて良好な離型性が得られることが明らかになった。
【００４７】
すなわち、１／２流出温度が１１５℃よりも低い場合は、定着時にホットオフセットが発生する場合があり、逆に１４５℃よりも高い場合は、十分な定着性が得られず、画像が転写紙から剥がれやすくなる場合がある。
【００４８】
また、１９０℃での貯蔵弾性率（Ｇ’）が２００Ｐａよりも低い場合は、定着時にホットオフセットが発生する場合がある。
【００４９】
また、特にトナーの樹脂成分中のＴＨＦ不溶分は、１０％以上であることにより、本発明の目的をより確実に達成することができるようになる。すなわち、１０％より小さい場合には、定着時にホットオフセットが発生する場合がある。
【００５０】
また、トナーの分子量は、８５００〜１００００の範囲にあることにより、定着時のオフセットが防止されると共に、定着性についても良好であることが確認された。８５００未満では、ホットオフセットが発生する場合があり、１００００より大きい場合には、定着性が不十分になる場合がある。
【００５１】
また、離型剤として脱遊離脂肪酸型のカルナウバワックス、モンタンワックス、酸化ライスワックス、エステルワックスの内、いずれかのワックスを用いることで、定着時のオフセットを確実に防止することが可能になる。これらのワックスは、本発明の定着装置に用いるトナーの離型剤として適した各種の特性を持つ。
【００５２】
カルナウバワックスとしては、微結晶のものがよく、酸価が５以下であり、トナーバインダー中に分散したときの粒子径が１μｍ以下の粒径であるものが好ましい。モンタンワックスについては、一般に鉱物より精製されたモンタン系ワックスを指し、カルナウバワックス同様、微結晶であり、酸価が５〜１４であることが好ましい。酸価がこの範囲未満であった場合、低温定着温度が上昇し低温定着化が不十分となる。逆に酸価が各々の範囲を超えた場合、コールドオフセット温度が上昇し低温定着化が不十分となる。酸化ライスワックスは、米糠ワックスを空気酸化したものであり、その酸価は１０〜３０が好ましい。酸価の効果は同様である。エステルワックスは合成により得られたもので、各種のものが使用できる。これらの離型剤は、トナー中の樹脂１００重量部に対して、２〜２０重量部、好ましくは３〜１５重量部、さらに好ましくは４〜１２重量部添加する。
【００５３】
離型剤の添加量が上記範囲よりも少ない場合は、十分な定着離型性が得られず、ホットオフセットが発生する場合があり、逆に多い場合は、トナーの表面から離型剤が脱離し、キャリアや現像装置内の部材、感光体などに付着して、これらの本来持つ機能を損ねる場合がある。
【００５４】
以下、トナーの１／２流出温度、貯蔵弾性率（Ｇ’）、ピーク分子量について説明する
・１／２流出温度
トナーの流出開始温度は、フローテスターを用いて測定することができる。フローテスターとしては、例えば島津製作所製の高架式フローテスターＣＦＴ５００Ｄ型がある。このフローテスターのフローカーブは図１５（ａ）および（ｂ）に示されるものとなり、このグラフから各々の温度を読み取ることができる。図中、Ｔｆｂは流出開始温度であり、１／２法における溶融温度とあるのはＴ１／２温度を示す。
【００５５】
測定条件は、 荷重：５ｋｇ／ｃｍ２、昇温速度：３．０℃／ｍｉｎ、ダイ口径：１．００ｍｍ、ダイ長さ：１０．０ｍｍとした。
・貯蔵弾性率（Ｇ’）
ＨＡＡＫＥ製ＲｈｅｏＳｔｒｅｓｓ ＲＳ５０を用いてパラレルプレートにサンプル２ｇを固定し周波数１Ｈｚ、温度８０〜２１０℃、歪み０．１、昇温速度３℃／Ｍｉｎで測定した。１９０°Ｃでの貯蔵弾性率（Ｇ’）を読み取る。
・ピーク分子量
トナー成分のピーク分子量は以下に示す方法により測定した。トナー約１ｇを三角フラスコで精評した後、ＴＨＦ（テトラヒドロフラン）１０〜２０ｇを加え、バインダー濃度５〜１０％のＴＨＦ溶液とする。４０℃のヒートチャンバー内でカラムを安定させ、この温度におけるカラムに、溶媒としてＴＨＦを１ｍｌ／ｍｉｎの流速で流し、前記ＴＨＦ試料溶液２０μｌを注入する。試料の分子量は、単分散ポリスチレン標準試料により作成された検量線の対数値とリテンションタイムとの関係から算出する。検量線はポリスチレン標準試料を用いて作成される。単分散ポリスチレン標準試料としては、例えば東ソー社製の分子量２．７×１０２〜６．２×１０６の範囲のものを使用する。検出器には屈折率（ＲＩ）検出器を使用する。カラムとしては、例えば東ソー社製のＴＳＫｇｅｌ、Ｇ１０００Ｈ、Ｇ２０００Ｈ、Ｇ２５００Ｈ、Ｇ３０００Ｈ、Ｇ４０００Ｈ、Ｇ５０００Ｈ、Ｇ６０００Ｈ、Ｇ７０００Ｈ、ＧＭＨを組み合わせて使用する。
【００５６】
また、本発明のトナーに用いる結着樹脂としては、本発明のトナーの特性を満足するものであれば、以下の組成のものを使用することができる。
【００５７】
例えば、ポリエステル、ポリスチレン、ポリｐ−クロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレンおよびその置換体の単重合体；スチレン−ｐ−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、 スチレン−アクリロニトリル共重合体、 スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレンーイソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体が挙げられる。
【００５８】
又下記の樹脂を混合して使用することもできる。ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリアミド、エポキシ樹脂、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族叉は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックスなどが挙げられる。
【００５９】
この中で特に、ポリエステル樹脂が十分な定着性を得るために、好ましい。ポリエステル樹脂は、アルコールとカルボン酸との縮重合によって得られるが、用いられるアルコールとはポリエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、１，４−ブテンジオール等のジオール類、１，４−ビス（ヒドロキシメチル）シクロヘキサン、ビスフェノールＡ、水素添加ビスフェノールＡ、ポリエキシエチレン化ビスフェノールＡ、ポリオキシプロピレン化ビスフェノールＡ等のエーテル化ビスフェノール類、これらを炭素数３〜２２の飽和もしくは不飽和の炭化水素基で置換した２価のアルコール単体、その他の２価のアルコール単体を挙げることができる。
【００６０】
また、ポリエステル樹脂を得るために用いられるカルボン酸としては、例えばマレイン酸、フマル酸、メサコン酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、マロン酸、これらを炭素数３〜２２の飽和もしくは不飽和の炭化水素基で置換した２価の有機酸単量体、これらの酸無水物、低級アルキルエステルとリノレイン酸の２量体、その他の２価の有機酸単量体を挙げることができる。
【００６１】
バインダー樹脂として用いるポリエステル樹脂を得るためには、以上の２官能性単量体のみによる重合体のみでなく、３官能以上の多官能性単量体による成分を含有する重合体を用いることも好適である。かかる多官能性単量体である３価以上の多価アルコール単量体としては、例えばソルビトール、１，２，３，６−ヘキサンテトロール、１，４−サルビタン、ペンタエスリトール、ジペンタエスリトール、トリペンタエスリトール、蔗糖、１，２，４−ブタントリオール、１，２，５−ペンタントリオール、グリセロール、２−メチルプロパントリオール、２−メチル−１，２，４−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、１．３．５−トリヒドロキシメチルベンゼン、その他を挙げることができる。
【００６２】
また３価以上の多価カルボン酸単量体としては、例えば１，２，４−ペンゼントリカルボン酸、１，２，５−ペンゼントリカルボン酸、１，２，４−シクロヘキサントリカルボン酸、２，５，７−ナフタレントリカルボン酸、１，２，４−ナフタレントリカルボン酸、１，２，４−ブタントリカルボン酸、１，２，５−ヘキサントリカルボン酸、１，３−ジカルボキシル−２−メチル−２−メチレンカルボキシプロパン、テトラ（メチレンカルボキシル）メタン、１，２，７，８−オクタンテトラカルボン酸、エンボール３量体酸、これらの酸無水物、その他を挙げることができる。
【００６３】
また、本発明のトナーには、定着時の定着ベルト表面でのトナーの離型性を向上する目的で、離型剤を含有させることができる。離型剤として、公知のものがすべて使用できるが、特に脱遊離脂肪酸型カルナウバワックス、モンタンワックスおよび酸化ライスワックス、エステルワックスを単独または組み合わせて使用することができる。カルナウバワックスとしては、微結晶のものがよく、酸価が５以下であり、トナーバインダー中に分散したときの粒子径が１μｍ以下の粒径であるものが好ましい。モンタンワックスについては、一般に鉱物より精製されたモンタン系ワックスを指し、カルナウバワックス同様、微結晶であり、酸価が５〜１４であることが好ましい。酸化ライスワックスは、米糠ワックスを空気酸化したものであり、その酸価は１０〜３０が好ましい。各ワックスの酸価が各々の範囲未満であった場合、低温定着温度が上昇し低温定着化が不十分となる。逆に酸価が各々の範囲を超えた場合、コールドオフセット温度が上昇し低温定着化が不十分となる。ワックスの添加量としてはバインダー樹脂１００重量部に対して１〜１５重量部、好ましくは３〜１０重量部の範囲で用いられる。１重量部未満では、その離型効果が薄く所望の効果が得られにくい。又１５重量部を超えた場合はキャリアへのスペントが顕著になる等の問題が生じた。
【００６４】
また、トナーに帯電を付与する目的で、帯電制御剤を含有させることができる。帯電制御剤としては、従来公知のものがすべて使用できる。正帯電制御剤としては、ニグロシン、塩基性染料、塩基性染料のレーキ顔料、四級アンモニウム塩化合物他等が挙げられ、負帯電制御剤としては、モノアゾ染料の金属塩、サリチル酸、ナフトエ酸、ダイカルボン酸の金属錯体他等が挙げられる。本極性制御剤の使用量は、バインダー樹脂の種類、必要に応じて使用される添加剤の有無、分散方法を含めたトナー製造方法によって決定されるもので、一義的に限定されるものではないが、バインダー樹脂１００重量部に対して０．０１〜８重量部、好ましくは０．１〜２重量部の範囲で用いられる。０．０１重量部未満では、環境変動時における帯電量Ｑ／Ｍの変動に対しその効果が小さく、７重量部を超えると低温定着性が劣る結果となる。
【００６５】
また、使用される含金属モノアゾ染料としては、含クロムモノアゾ染料、含コバルトモノアゾ染料、含鉄モノアゾ染料を単独もしくは組み合わせて使用することができる。これらを添加することにより、現像剤中における帯電量Ｑ／Ｍの立ち上げ（飽和までの時間）がより優れたものとなる。使用量としては、前記極性制御剤同様にバインダー樹脂の種類、必要に応じて使用される添加剤の有無、分散方法を含めたトナー製造方法によって決定されるもので、一義的に限定されるものではないが、バインダー樹脂１００重量部に対して０．１〜１０重量部、好ましくは１〜７重量部の範囲で用いられる。０．１重量部未満では、その効果が薄く、１０重量部を超えると帯電量の飽和レベルが低下する等の欠点が生じる。
【００６６】
また、カラートナーには、サリチル酸誘導体の金属塩を用いることが特に好ましいが、必要に応じてカラートナーの色調を損なうことのない透明もしくは白色の物質を添加して、トナーの帯電性を安定的に付与することができる。具体的には、有機ホウ素塩類、含フッ素四級アンモニウム塩類、カリックスアレン系化合物等が用いられるが、これらに限られるものではない。
【００６７】
さらに本発明のトナーはさらに磁性材料を含有させ、磁性トナーとしても使用し得る。本発明の磁性トナー中に含まれる磁性材料としては、マグネタイト、ヘマタイト、フェライト等の酸化鉄、鉄、コバルト、ニッケルのような金属あるいはこれら金属のアルミニウム、コバルト、銅、鉛、マグネシウム、スズ、亜鉛、アンチモン、ベリリウム、ビスマス、カドミウム、カルシウム、マンガン、セレン、チタン、タングステン、バナジウムのような金属の合金およびその混合物などが挙げられる。
【００６８】
これらの強磁性体は平均粒径が０．１〜２ μｍ程度のものが望ましく、トナー中に含有させる量としては樹脂成分１００重量部に対し約２０〜２００ 重量部、特に好ましくは樹脂成分１００重量部に対し４０〜１５０ 重量部である。
【００６９】
着色剤としては、トナー用として公知のものがすべて使用できる。黒色の着色剤としては、例えば、カーボンブラック、アニリンブラック、ファーネスブラック、ランプブラック等が使用できる。シアンの着色剤としては、例えば、フタロシアニンブルー、メチレンブルー、ビクトリアブルー、メチルバイオレット、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー等が使用できる。マゼンタの着色剤としては、例えば、ローダミン６Ｇレーキ、ジメチルキナクリドン、ウォッチングレッド、ローズベンガル、ローダミンＢ、アリザリンレーキ等が使用できる。イエローの着色剤としては、例えば、クロムイエロー、ベンジジンイエロー、ハンザイエロー、ナフトールイエロー、モリブデンオレンジ、キノリンイエロー、タートラジン等が使用できる。本発明のトナーに用いられる着色剤は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック各色のトナーを得ることが可能な染料および顔料が使用できる。例えば、カーボンブラック、ランプブラック、群青、アニリンブルー、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、ハンザイエローＧ、ローグミン６Ｇ、レーキ、カルコオイルブルー、クロムイエロー、キナクリドン、ベンジジンイエロー、ローズベンガル、トリアリルメタン系染料などの染顔料など、従来公知のいかなる染顔料をも単独あるいは混合して使用できる。
また、外添加剤として、トナーの流動性を向上させる目的で、疎水性のシリカ、酸化チタン、アルミナ、など、さらに必要に応じて脂肪酸金属塩類やポリフッ化ビニリデン等を添加してもよい。
【００７０】
さらに本発明のトナーを２成分現像剤として用いる場合に、使用し得るキャリアとしては、公知のものがすべて使用可能であり、例えば鉄粉、フェライト粉、ニッケル粉のごとき磁性を有する粉体、ガラスビーズ等およびこれらの表面を樹脂などで処理したものなどが挙げられる。
【００７１】
本発明におけるキャリアにコーティングし得る樹脂粉末としては、スチレン−アクリル共重合体、シリコン樹脂、マレイン酸樹脂、フッ素系樹脂、ポリエステル樹脂エポキシ樹脂等がある。スチレン−アクリル共重合体の場合は、３０〜９０重量％のスチレン分を有するものが好ましい。この場合スチレン分が３０重量％未満だと現像特性が低く、９０重量％を越えるとコーティング膜が硬くなって剥離し易くなり、キャリアの寿命が短くなるからである。
また本発明におけるキャリアの樹脂コーティングは、上記樹脂の他に接着付与剤、硬化剤、潤滑剤、導電材、荷電制御剤等を含有してもよい。
【００７２】
本発明においてシリコン樹脂で被覆するキャリア核体粒子としては、従来公知のものでよく例えば鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性金属；マグネタイト、ヘマタイト、フェライトなどの合金や化合物；ガラスビーズ等が挙げられる。これら核体粒子の平均粒径は通常１０〜１０００μｍ、好ましくは３０〜５００μｍである。なお、シリコン樹脂の使用量としては、通常キャリア核体粒子に対して１〜１０重量％である。
【００７３】
また本発明で用いられるシリコン樹脂としては従来知られるいずれかのシリコン樹脂であってもよく、例えば市販品として入手できる信越シリコン社製のＫＲ２６１、ＫＲ２７１、ＫＲ２７１、ＫＲ２７２、ＫＲ２７５、ＫＲ２８０、ＫＲ２８２、ＫＲ２８５、ＫＲ２５１、ＫＲ１５５、ＫＲ２２０、ＫＲ２０１、ＫＲ２０４、ＫＲ２０５、ＫＲ２０６、ＳＡ−４、ＥＳ１００１、ＥＳ１００１Ｎ、ＥＳ１００２Ｔ、ＫＲ３０９３や東レシリコン社製のＳＲ２１００、ＳＲ２１０１、ＳＲ２１０７、ＳＲ２１１０、ＳＲ２１０８、ＳＲ２１０９、ＳＲ２１１５、ＳＲ２４００、ＳＲ２４１０、ＳＲ２４１１、ＳＨ８０５、ＳＨ８０６Ａ、ＳＨ８４０等が用いられる。シリコン樹脂層の形成法としては、従来と同様、キャリア核体粒子の表面に噴霧法、浸漬法等の手段でシリコン樹脂を塗布すればよい。
【実施例】
【００７４】
以下、本発明を下記の実施例によってさらに具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、部数はすべて重量部である。
【００７５】
図１に実施例にかかるベルト誘導加熱式の定着装置２００を示す。図１に示す定着装置２００は、誘導加熱手段２０６の電磁誘導により加熱される加熱ローラ２０１と、加熱ローラ２０１と平行に配置された定着ローラ２０２と、加熱ローラ２０１と定着ローラ２０２とに張け渡され、加熱ローラ２０１により加熱されるとともに少なくともこれらのいずれかのローラの回転により矢印Ａ方向に回転する無端帯状の定着ベルト（トナー加熱媒体）２０３と、定着ベルト２０３を介して定着ローラ２０２に圧接されるとともに定着ベルト２０３に対して順方向に回転する加圧ローラ２０４とから構成されている。
【００７６】
加熱ローラ２０１は例えば鉄、コバルト、ニッケルまたはこれら金属の合金等の中空円筒状の磁性金属部材からなり、外径を例えば２０〜４０ｍｍ、肉厚を例えば０．３〜１．０ｍｍとして、低熱容量で昇温の速い構成となっている。
【００７７】
定着ローラ２０２は、例えばステンレススチール等の金属製の芯金２０２ａと、耐熱性を有するシリコンゴムをソリッド状または発泡状にして芯金２０２ａを被覆した弾性部材２０２ｂとからなる。そして、加圧ローラ２０４からの押圧力でこの加圧ローラ２０４と定着ローラ２０２との間に所定幅の接触部を形成するために外径を２０〜４０ｍｍ程度として加熱ローラ２０１より大きくしている。弾性部材２０２ｂはその肉厚を４〜６ｍｍ程度、硬度を１０°〜５０°（ＡｓｋｅｒＣ硬度）程度としている。この構成により、加熱ローラ２０１の熱容量は定着ローラ２０２の熱容量より小さくなるので、加熱ローラ２０１が急速に加熱されてウォームアップ時間が短縮される。
【００７８】
加熱ローラ２０１と定着ローラ２０２とに張り渡されたベルト２０３は、誘導加熱手段２０６により加熱される加熱ローラ２０１との接触部位Ｗ１で加熱される。そして、ローラ２０１，２の回転によってベルト２０３の内面が連続的に加熱され、結果としてベルト全体に渡って加熱される。
【００７９】
離型層２０３ｂの厚さとしては、１０μｍから３００μｍ程度が望ましく、特に２００μｍ程度が望ましい。このようにすれば、記録材Ｐ上に形成されたトナー像Ｔをベルト２０３の表層部が十分に包み込むため、トナー像Ｔを均一に加熱溶融することが可能になる。また、離型層２０３ｂの厚さ、すなわち表面離型層は経時耐磨耗性を確保するためには最低１０μｍは必要である。
【００８０】
また、離型層２０３ｂの厚さが３００μｍよりも大きい場合には、ベルト２０３の熱容量が大きくなってウォームアップにかかる時間が長くなる。さらに加えて、トナー定着工程においてベルト表面温度が低下しにくくなって、定着部出口における融解したトナーの凝集効果が得られず、ベルトの離型性が低下してトナーがベルトに付着する、いわゆるホットオフセットが発生する。
【００８１】
なお、ベルト２０３の基材として、上記金属からなる発熱層２０３ａの代わりに、フッ素系樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＳ樹脂、ＰＰＳ樹脂などの耐熱性を有する樹脂層を用いてもよい。
【００８２】
加圧ローラ２０４は、例えば銅またはアルミニウム等の熱伝導性の高い金属製の円筒部材からなる芯金４ａと、この芯金４ａの表面に設けられた耐熱性およびトナー離型性の高い弾性部材４ｂとから構成されている。芯金４ａには上記金属以外にＳＵＳを使用してもよい。
【００８３】
加圧ローラ２０４はベルト２０３を介して定着ローラ２０２を押圧して定着ニップ部Ｎを形成しているが、本実施の形態では、加圧ローラ２０４の硬度を定着ローラ２０２に比べて硬くすることによって、加圧ローラ２０４が定着ローラ２０２（およびベルト２０３）へ食い込む形となり、この食い込みにより、記録材Ｐは加圧ローラ２０４表面の円周形状に沿うため、記録材Ｐがベルト２０３表面から離れ易くなる効果を持たせている。この加圧ローラ２０４の外径は定着ローラ２０２と同じ２０〜４０ｍｍ程度であるが、肉圧は０．５〜２．０ｍｍ程度で定着ローラ２０２より薄く、また硬度は８０〜１００°（ＡｓｋｅｒＣ硬度）程度で前述したとおり定着ローラ２０２より硬く構成されている。
【００８４】
電磁誘導により加熱ローラ２０１を加熱する誘導加熱手段２０６は、図１に示すように、磁界発生手段である励磁コイル２０７と、この励磁コイル２０７が巻き回されたコイルガイド板２０８とを有している。コイルガイド板２０８は加熱ローラ２０１の外周面に近接配置された半円筒形状をしており、励磁コイル２０７は長い一本の励磁コイル線材をこのコイルガイド板２０８に沿って加熱ローラ２０１の軸方向に交互に巻き付けたものである。なお励磁コイル２０７は、発振回路が周波数可変の駆動電源（図示せず）に接続されている。励磁コイル２０７の外側には、フェライト等の強磁性体よりなる半円筒形状の励磁コイルコア２０９が、励磁コイルコア支持部材２１０に固定されて励磁コイル２０７に近接配置されている。
【００８５】
なお、本実施の形態において、励磁コイルコア２０９は比透磁率が２５００のものを使用している。励磁コイル２０７には駆動電源から１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚの高周波交流電流、好ましくは２０ｋＨｚ〜８００ｋＨｚの高周波交流電流が給電され、これにより交番磁界を発生する。そして、加熱ローラ２０１と定着ベルト２０３との接触領域Ｗ１およびその近傍部においてこの交番磁界が加熱ローラ２０１およびベルト２０３の発熱層２０３ａに作用し、これらの内部では交番磁界の変化を妨げる方向に渦電流Ｉが流れる。
【００８６】
この渦電流Ｉが加熱ローラ２０１および発熱層２０３ａの抵抗に応じたジュール熱を発生させ、主として加熱ローラ２０１とベルト２０３との接触領域およびその近傍部において加熱ローラ２０１および発熱層２０３ａを有するベルト２０３が電磁誘導加熱される。
【００８７】
このようにして加熱されたベルト２０３は、定着ニップ部Ｎの入口側近傍においてベルト２０３の内面側に当接して配置されたサーミスタなどの熱応答性の高い感温素子からなる温度検出手段２０５により、ベルト内面温度が検知される。
次に、トナーの実施例について説明する。
・トナー作成例１
ポリエステル樹脂 （ポリエチレングリコール、ビスフェノールＡのＰＯ付加物、テレフタル酸、フマル酸、トリメリット酸を縮合して得られたポリエステル）１００重量部
カーボンブラック（三菱カーボン社製＃４４） ８重量部
カルナウバワックス ５重量部
サリチル酸金属塩化合物 ３重量部
上記組成の混合物をヘンシェルミキサー中で十分撹搬混合した後、ロールミルで１３０〜１４０℃の温度で約３０分間加熱溶融し、室温まで冷却後、得られた混練物をジェットミルで粉砕分級し、重量平均粒径６．２μｍ のトナーを得た。（トナー１）
このトナーの１／２流出温度は１２２．３℃、１９０℃での貯蔵弾性率（Ｇ’）が５００Ｐａであった。また、ピーク分子量は８５００であった。このトナー３重量部に対し、シリコン樹脂溶液（ＫＲ２５１ 信越シリコン社製）１００部、トルエン１００部をホモミキサーで分散して被覆層形成液を調製し、この被覆層形成液を平均粒径５０μｍの球状フェライト１０００重量部の表面に流動床型塗布装置を用いて被覆層を形成したキャリア９７重量部とをボールミルで混合し、現像剤を得た。（現像剤１）
・トナー作成例２
ポリエステル樹脂 （ポリエチレングリコール、ビスフェノールＡのＥＯ付加物、テレフタル酸、トリメリット酸を縮合して得られたポリエステル） １００重量部
カーボンブラック（三菱カーボン社製＃４４） ８重量部
エステル系ワックス ５重量部
サリチル酸金属塩化合物 ３重量部
上記組成の混合物をヘンシェルミキサー中で十分撹搬混合した後、ロールミルで１３０〜１４０℃の温度で約３０分間加熱溶融し、室温まで冷却後、得られた混練物をジェットミルで粉砕分級し、重量平均粒径５．２μｍ のトナーを得た。（トナー２）
このトナーの１／２流出温度は１１９．５℃、１９０℃での貯蔵弾性率（Ｇ’）が１０２５Ｐａであった。また、ピーク分子量は８８００であった。このトナー３重量部に対し、シリコン樹脂溶液（ＫＲ２５１ 信越シリコン社製）１００部、トルエン１００部をホモミキサーで分散して被覆層形成液を調製し、この被覆層形成液を平均粒径５０μｍの球状フェライト１０００重量部の表面に流動床型塗布装置を用いて被覆層を形成したキャリア９７重量部とをボールミルで混合し、現像剤を得た。（現像剤２）
・トナー作成例３
ポリエステル樹脂 （ビスフェノールＡのＥＯ、ＰＯ付加物、フマル酸、トリメリット酸を縮合して得られたポリエステル） １００重量部
カーボンブラック（三菱カーボン社製＃４４） ８重量部
カルナウバワックス ５重量部
サリチル酸金属塩化合物 ３重量部
上記組成の混合物をヘンシェルミキサー中で十分撹搬混合した後、ロールミルで１３０〜１４０℃の温度で約３０分間加熱溶融し、室温まで冷却後、得られた混練物をジェットミルで粉砕分級し、重量平均粒径６．９μｍ のトナーを得た。（トナー３）
このトナーの１／２流出温度は１３８℃、１９０℃での貯蔵弾性率（Ｇ’）が２０５５Ｐａであった。また、ピーク分子量は９５００であった。このトナー３重量部に対し、シリコン樹脂溶液（ＫＲ２５１ 信越シリコン社製）１００部、トルエン１００部をホモミキサーで分散して被覆層形成液を調製し、この被覆層形成液を平均粒径５０μｍの球状フェライト１０００重量部の表面に流動床型塗布装置を用いて被覆層を形成したキャリア９７重量部とをボールミルで混合し、現像剤を得た。（現像剤３）
トナー比較作成例１（１／２流出開始温度下回る例）
ポリエステル樹脂 （ポリエチレングリコール、ビスフェノールＡのＥＯ付加物、テレフタル酸、フマル酸を縮合して得られたポリエステル） １００重量部
カーボンブラック（三菱カーボン社製＃４４） ８重量部
カルナウバワックス ５重量部
サリチル酸金属塩化合物 ３重量部
上記組成の混合物をヘンシェルミキサー中で十分撹搬混合した後、ロールミルで１３０〜１４０℃の温度で約３０分間加熱溶融し、室温まで冷却後、得られた混練物をジェットミルで粉砕分級し、重量平均粒径６．０μｍ のトナーを得た。（比較トナー１）
このトナーの１／２流出開始温度は１１０．８℃、１９０℃での貯蔵弾性率（Ｇ’）が３５０Ｐａであった。また、ピーク分子量は４２００であった。このトナー３部に対し、シリコン樹脂溶液（ＫＲ２５１ 信越シリコン社製）１００部、トルエン１００部をホモミキサーで分散して被覆層形成液を調製し、この被覆層形成液を平均粒径５０μｍの球状フェライト１０００重量部の表面に流動床型塗布装置を用いて被覆層を形成したキャリア９７部とをボールミルで混合し、現像剤を得た。（比較現像剤１）
・トナー比較作成例２（流出開始温度上回る例）
ポリエステル樹脂 （ビスフェノールＡのＰＯ付加物、テレフタル酸、トリメリット酸を縮合して得られたポリエステル） １００重量部
カーボンブラック（三菱カーボン社製＃４４） ８重量部
カルナウバワックス ５重量部
サリチル酸金属塩化合物 ３重量部
上記組成の混合物をヘンシェルミキサー中で十分撹搬混合した後、ロールミルで１３０〜１４０℃の温度で約３０分間加熱溶融し、室温まで冷却後、得られた混練物をジェットミルで粉砕分級し、重量平均粒径６．０μｍ のトナーを得た。（比較トナー２）
このトナーの１／２流出温度は１５２．５℃、１９０℃での貯蔵弾性率（Ｇ’）が６５０Ｐａであった。また、ピーク分子量は１０５００であった。このトナー３部に対し、シリコン樹脂溶液（ＫＲ２５１ 信越シリコン社製）１００部、トルエン１００部をホモミキサーで分散して被覆層形成液を調製し、この被覆層形成液を平均粒径５０μｍの球状フェライト１０００重量部の表面に流動床型塗布装置を用いて被覆層を形成したキャリア９７部とをボールミルで混合し、現像剤を得た。（比較現像剤２）
トナー比較作成例３ （１９０℃での貯蔵弾性率Ｇ’が下回る例）
ポリエステル樹脂 （ポリエチレングリコール、ビスフェノールＡのＥＯ付加物、フマル酸を縮合して得られたポリエステル） １００重量部
カーボンブラック（三菱カーボン社製＃４４） ８重量部
カルナウバワックス ５重量部
サリチル酸金属塩化合物 ３重量部
上記組成の混合物をヘンシェルミキサー中で十分撹搬混合した後、ロールミルで１３０〜１４０℃の温度で約３０分間加熱溶融し、室温まで冷却後、得られた混練物をジェットミルで粉砕分級し、重量平均粒径６．０μｍのトナーを得た。（比較トナー３）
このトナーの１／２流出開始温度は１２５．８℃、１９０℃での貯蔵弾性率（Ｇ’）が１２０Ｐａであった。また、ピーク分子量は５２００であった。このトナー３部に対し、シリコン樹脂溶液（ＫＲ２５１ 信越シリコン社製）１００部、トルエン１００部をホモミキサーで分散して被覆層形成液を調製し、この被覆層形成液を平均粒径５０μｍの球状フェライト１０００重量部の表面に流動床型塗布装置を用いて被覆層を形成したキャリア９７部とをボールミルで混合し、現像剤を得た。（比較現像剤３）
そして、これらのトナー実施例の定着性を判定する。トナーの定着性は、定着下限温度により判断した。定着下限温度は以下のとおりに測定を実施した。図５に示す定着装置１００に、リコー製のタイプ６２００紙をセットし複写テストを行なった。定着画像をパットで擦った後の画像濃度の残存率が７０％以上となる定着ロール温度をもって定着下限温度とした。また、定着温度を上昇させた場合に、トナーが溶融しすぎることで、定着ベルト上にすべてのトナーが紙などの転写体に定着されずに残留し、その残留トナーが非画像領域に付着する、いわゆるホットオフセットと呼ばれる現象が発生する。定着温度幅は、定着下限温度から、ホットオフセット現象が発生しない上限の温度までの温度幅のことを示す。
【００８８】
定着下限温度は、実使用の面（例えば、装置立ち上げへの影響）から１４０℃以下であることが好ましく、定着温度幅は６０℃以上あることが好ましい。
【００８９】
下記実験結果を図１４に示す。なおこの測定は、上述した定着装置１００（図１０に示した）を使用した結果である。
本発明トナー１，２，３との組み合わせにおいて、定着可能温度幅が７５°以上あり、十分な相乗効果を得ている。これに対して従来の熱ローラ定着装置では、図１２に示すように、本発明のトナーを用いても定着可能温度幅は４０°〜５０°程度であった。
図２は実施例にかかる定着装置を使用した画像形成装置の一例である、タンデム型のカラー複写機を示している。このカラー複写機１は、装置本体中央部に位置する画像形成部１Ａと、該画像形成部１Ａの下方に位置する給紙部１Ｂと、画像形成部１Ａの上方に位置する図示しない画像読取部を有している。
【００９０】
画像形成部１Ａには、水平方向に延びる転写面を有する中間転写体としての中間転写ベルト２が配置されており、該中間転写ベルト２の上面には、色分解色と補色関係にある色の画像を形成するための構成が設けられている。すなわち、補色関係にある色のトナー（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）による像を担持可能な像担持体としての感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂが中間転写ベルト２の転写面に沿って並置されている。
【００９１】
各感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂはそれぞれ同じ方向（反時計回り方向）に回転可能なドラムで構成されており、その周りには、回転過程において画像形成処理を実行する帯電装置４、光書き込み手段としての書き込み装置５、現像装置６、１次転写装置７、およびクリーニング装置８が配置されている。各符号に付記しているアルファベットは、感光体３と同様、トナーの色別に対応している。各現像装置６には、それぞれのカラートナーが収容されている。
【００９２】
中間転写ベルト２は、駆動ローラ９と、従動ローラ１０に掛け回されて感光体３Ｙ 、３Ｍ 、３Ｃ 、３Ｂ との対峙位置において同方向に移動可能な構成を有している。従動ローラ１０と対向する位置には、中間転写ベルト２の表面をクリーニングするクリーニング装置１１が設けられている。
【００９３】
感光体３Ｙの表面が帯電装置４により一様に帯電され、画像読取部からの画像情報に基づいて感光体３Ｙ上に静電潜像が形成される。該静電潜像はイエローのトナーを収容した現像装置６Ｙによりトナー像として可視像化され、該トナー像は所定のバイアスが印加される１次転写装置７Ｙにより中間転写ベルト２上に１次転写される。他の感光体３Ｍ、３Ｃ、３Ｂでもトナーの色が異なるだけで同様の画像形成がなされ、それぞれの色のトナー像が中間転写ベルト２上に順に転写されて重ね合わせられる。
【００９４】
転写後感光体３上に残留したトナーはクリーニング装置８により除去され、また、転写後図示しない除電ランプにより感光体３の電位が初期化され、次の作像工程に備えられる。
【００９５】
駆動ローラ９の近傍には、実施例にかかる定着装置１２が設けられている。定着装置１２は、中間転写ベルト２上の画像としての未定着トナー像を転写される転写定着部材としての転写定着ベルト１３と、該転写定着ベルト１３を介して定着ローラ１５と加圧ローラによってニップＮを形成している。定着ベルト１３は少なくとも発熱層と表面には離型層がコーティングされている。また、転写定着ベルト１３には転写定着ベルト１３上の画像を加熱する加熱手段としての誘導加熱源２０が設けられている。加圧ローラ１４は、芯金１４ａとゴム等の弾性層１４ｂを有している。
【００９６】
給紙部１Ｂは、記録媒体としての用紙Ｐを積載収容する給紙トレイ１６と、該給紙トレイ１６内の用紙Ｐを最上のものから順に１枚ずつ分離して給紙する給紙コロ１７と、給紙された用紙Ｐを搬送する搬送ローラ対１８と、用紙Ｐが一旦停止され、斜めずれを修正された後転写定着ベルト１３上の画像の先端と搬送方向の所定位置とが一致するタイミングでニップＮに向けて送り出されるレジストローラ対１９を有している。
【００９７】
感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂから中間転写ベルト２上に１ 次転写されたトナー像Ｔ（単にトナーともいう）は、図示しないバイアス印加手段により駆動ローラ９に印加されるバイアス（ＡＣ 、パルスなどの重畳を含む）により定着ベルト１３に静電気力で２次的に転写される。
【００９８】
中間転写ベルト２から転写定着ベルト１３に転写されたトナー像ＴはニップＮで用紙Ｐに定着されるまで、転写定着ベルト１３上において単独で加熱される。
【００９９】
本例では、トナーＴのみを予め加熱する過程が十分に得られるので、トナーＴ と用紙Ｐ を同時に加熱する従来方式に比べて加熱温度を低くできる。実験の結果、転写定着ベルト１３ の温度は８０〜１２０℃の低温でも十分な画質が得られることが確認された。
【０１００】
本実施例によれば、低温定着が可能でウォームアップ時間を短くでき、省エネルギ性を向上させることができる。また、中間転写体への熱移動を抑制できるので耐久性を向上させることができる。また、低温定着により中間転写体の温度を低減でき、中間転写体側の熱劣化を抑制できる。
【０１０１】
以上のように、本実施形態における定着装置１２はそれ自体が未定着トナー像の被転写機能を有するものであり、未定着トナー像を保持した用紙を単に加熱・加圧する従来の定着装置に対し、「転写型定着装置」として位置付けられるものである。
【０１０２】
次に、本発明の他の実施例にかかる定着装置３０を図３に基づいて説明する。本例にかかる定着装置３０は、中間転写ベルト２から転写定着ベルト１３へのトナーの転写率を向上させることを目的としたものである。本例では、中間転写ベルト２の転写定着ベルト１３との対向する部位に配置される駆動ローラ９を、中間転写ベルト２にバイアスを印加するバイアス印加手段であるバイアスローラ２１としている。
【０１０３】
このバイアスローラ２１では、転写ニップ内でトナーが転写定着ベルトに静電吸着される電界が生じるように、トナー像Ｔと同極性のバイアス（本バイアス）が印加され、静電的反発力をトナーに付与する。
【０１０４】
図４は、実施例にかかる定着装置の変形例である。本例にかかる定着装置４０は、図３の定着装置の定着ベルトに替え、転写定着ローラ４１を設けたものである。
【０１０５】
図５は、実施例にかかる定着装置の変形例である。本例にかかる定着装置５０は、加熱装置として、前記例の誘電加熱源に替え、転写定着ローラ４１の外部に設けたハロゲンヒータ等の輻射加熱源５１で転写定着ローラ４１を加熱するようにしたものである。本発明では定着装置の加熱源として、誘導加熱装置の他本例のように輻射加熱装置を使用することができる。この場合加熱ベルトの発熱層は、金属材料の他、ポリイミド等の耐熱樹脂材料を使用することができる。
【０１０６】
図６は、実施例にかかる定着装置の変形例である。本例にかかる定着装置６０は、加熱装置として、前記例の誘電加熱源に替え、転写定着ローラ６１に設けたハロゲンヒータ等の輻射加熱源６２で転写定着ローラ６１を加熱するようにしたものである。
【０１０７】
次に本発明の他の実施例にかかる定着装置について説明する。図７は本発明の実施例にかかる定着装置７０を示している。本例にかかる定着装置７０は、加熱を誘導加熱源２０で行い、転写定着ベルト１３内部に設けた定着固定部材７１を枠体７４と発泡体で構成された弾性部材７３で構成した他、加圧ローラ７５を芯金７５ａと硬質発泡体で構成した被覆部材７５ｂとで構成したものである。なお、図中符号７２は温度センサ、符号７６は加圧ローラ７５の駆動手段を示している。
【０１０８】
図８は、図７に示した定着装置の変形例である。本例にかかる定着装置８０は、図２に示した定着装置の定着固定部材を弾性発泡体で構成したローラとしたものである。
【０１０９】
図９は、図７に示した定着装置の変形例である。本例にかかる定着装置８０は、図２に示した定着装置の定着固定部材を弾性発泡体で構成した定着ローラ９１と定着ベルト９２とで構成したものである。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】本発明の実施例にかかる定着装置を示す図である。
【図２】本発明の実施例にかかる画像記録装置を示す図である。
【図３】本発明の他の実施例にかかる定着装置を示す図である。
【図４】図３に示した定着装置の変形例を示す図である。
【図５】図３に示した定着装置の他の変形例を示す図である。
【図６】本発明の他の実施例にかかる定着装置を示す図である。
【図７】図６に示した定着装置の変形例を示す図である。
【図８】図６に示した定着装置の他の変形例を示す図である。
【図９】図６に示した定着装置の他の変形例を示す図である。
【図１０】本発明において実験に用いた定着装置を示す図である。
【図１１】実験におけるベルトの場所による温度の分布を示すグラフである。
【図１２】実験で得られた定着可能温度幅を示すグラフである
【図１３】定着ベルトの構成と定着性の判定結果を示す表である。
【図１４】トナーの種類による定着性の判定結果を示す表である。
【図１５】トナーの１／２流出温度を測定する場合に得られるグラフである。
【符号の説明】
【０１１１】
１ カラー複写機
１Ａ 画像形成部
１Ｂ 給紙部
２ 中間転写ベルト
３ 感光体
４ 帯電装置
４ａ 芯金
４ｂ 弾性部材
５ 書き込み装置
６ 現像装置
７ １次転写装置
８ クリーニング装置
９ 駆動ローラ
１０ 従動ローラ
１１ クリーニング装置
１２ 定着装置
１３ 定着ベルト
１４ 加圧ローラ
１４ａ 芯金
１４ｂ 弾性層
１５ 定着ローラ
１６ 給紙トレイ
１７ 給紙コロ
１８ 搬送ローラ対
１９ レジストローラ対
２０ 誘導加熱源
２１ バイアスローラ
３０ 定着装置
４０ 定着装置
４１ 転写定着ローラ
５０ 定着装置
５１ 輻射加熱源
６０ 定着装置
６１ 転写定着ローラ
６２ 輻射加熱源
７０ 定着装置
７１ 定着固定部材
７３ 弾性部材
７４ 枠体
７５ 加圧ローラ
７５ａ 芯金
７５ｂ 被覆部材
７６ 駆動手段
８０ 定着装置
９１ 定着ローラ
９２ 定着ベルト
９７ キャリア
１００ 定着装置
１０１ 誘導加熱源
１０２ 定着ベルト
１０３ 定着ローラ
１０４ 加圧ローラ
１０５ 反転ローラ
２００ 定着装置
２０１，２ ローラ
２０１ 加熱ローラ
２０２ 定着ローラ
２０２ａ 芯金
２０２ｂ 弾性部材
２０３ 定着ベルト
２０３ａ 発熱層
２０３ｂ 離型層
２０４ 加圧ローラ
２０５ 温度検出手段
２０６ 誘導加熱手段
２０７ 励磁コイル
２０８ コイルガイド板
２０９ 励磁コイルコア
２１０ 励磁コイルコア支持部材
Ｎ ニップ
Ｔ トナー
Ｐ 用紙
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着装置および画像形成装置にかかり、特に定着部材と加圧部材とが圧接してニップを形成し、該ニップに未定着トナーを担持した用紙を通過させて定着を行うと共に、ニップ以外の領域で該定着ベルトを加熱する誘導加熱源で構成された定着装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
前述した画像形成装置として、レーザビームプリンタ、デジタル複写機、普通紙ファックス等のＯＡ機器が使用されている。
【０００３】
このような画像形成装置として特許文献１のものがある。これは、定着ローラと加熱ローラ間にベルト主体の表面に離型層を有する無端状の定着ベルトを張設し、該定着ベルトを介して下方から該定着ローラを押圧する加圧ローラを設けて該定着ベルトと該加圧ローラ間にニップ部を構成し、該加熱ローラと該ニップ部間における該定着ベルトの下方の近接位置において記録媒体支持体を設けて該定着ベルトとの間に略直線状の加熱通路を形成し、該定着ベルトの１ｃｍ２ 当りの熱容量を０．００２〜０．０２５ｃａｌ／℃として成ることを特徴とする電子写真装置用定着装置であり、ベルトの熱容量を規定して低温オフセットと高温オフセットを防止するものである。
【０００４】
また、特許文献２のものは、球形のトナーには定着部材とトナーとを離型する離型剤が内包されており、離型剤の融点が記録材の表面温度よりも低くなるように加熱通路で定着前加熱手段による熱により記録材が熱せられるものであり、ベルト定着装置のニップ手前の加熱通路にて低融点の離型剤を内包する球形トナーを用いて、離型剤の染み出し性をよして分離性の向上を図るものである。
【０００５】
さらに、特許文献３では、中間転写体の駆動ローラの内部に熱源を設け、該中間転写体に加圧部材を圧接してニップを形成する方式が提案されている。トナーはニップ手前で加熱され、加熱されたトナーをニップで記録媒体に定着するものである。この方式によれば、中間転写体から記録媒体への２次転写は静電気力ではなく定着の熱によって行われる。また、トナーの加熱時間を長く設定することができる。
【０００６】
また、電磁誘導加熱方式の定着装置に用いられるトナーとして、次のもの提案されている。特許文献４には、電磁誘導加熱方式の定着装置に、ガラス転移点４５〜６５℃で軟化点が８０〜１４０℃の樹脂を用い、強磁性体物質を含有したトナーを用いる技術が提案されている。
【０００７】
特許文献５には、電磁誘導加熱方式の定着装置に、ガラス転移点とＭＩ値を規定したスチレンアクリル樹脂と一定のポリオレフィンワックスを用いたトナーを用いる技術が提案されている。
【０００８】
特許文献６には、電磁誘導加熱方式の定着装置に、ワックスの吸熱ピークを規定し、さらに動的粘弾性を規定したポリエステル樹脂を用いたトナーを用いる技術が提案されている。
【０００９】
また、特許文献７には、特開２００１−２７２８１８号公報では、電磁誘導加熱方式の定着装置に、分子量分布と吸熱ピーク温度を規定した樹脂を用いたトナーを用いる技術が提案されている。
【００１０】
さらに特許文献８には、電磁誘導加熱方式の定着装置には、酸とアルコールの両組成を規定したポリエステル樹脂を用いたトナーを用いる技術が提案されている。
【００１１】
そして、特許文献９には、電磁誘導加熱方式の定着装置に、ＴＨＦ不溶分含有量と酸価を規定したポリエステル樹脂を用い、溶融粘度を規定したトナーを用いる技術が提案されている。
【特許文献１】特許第２８１３２８７号公報
【特許文献２】特許第３４２３６１６号公報
【特許文献３】特開平１０−６３１２１号公報
【特許文献４】特開平１１−３４４８３０号公報
【特許文献５】特開２００１―２３５８９３号公報
【特許文献６】特開２００１−２７２８１２号公報
【特許文献７】特開２００１−２７２８１８号公報
【特許文献８】特開２００２−９１０７５号公報
【特許文献９】特開２００２−９１０７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、いずれかの特許文献に開示されている技術では、いずれかのトナーも高速で温度が立ち上がり、温度制御が不十分な場合には、一時的に高温になる場合がある定着装置に対しては、定着離型性が不十分であるという問題がある。
【００１３】
そこで、本発明は、上記課題の解消を図り、定着離型性に優れることのみならず、定着装置の簡易化、小型で高生産性、高画質を維持し得る定着装置および画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１の発明は、少なくとも発熱層および離型層で形成された定着ベルトを介して、定着部材と加圧部材とが圧接してニップを形成し、該ニップに未定着トナーを担持した用紙を通過させて定着を行うと共に、該定着ベルトを加熱する加熱源を備えた定着装置において、前記定着ベルトを低熱容量のものとし、少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤からなり、１／２流出温度が１１５〜１４５℃、１９０℃での貯蔵弾性率（Ｇ’）が２００Ｐａ以上であるトナーを用いたことを特徴とする。
【００１５】
請求項２の発明は、請求項１の定着装置において、加熱源が誘導加熱装置または輻射加熱装置であることを特徴とする。
【００１６】
請求項３の発明は、請求項１または２の定着装置において、前記該低熱容量の定着ベルトの熱容量が０．０１９Ｊ／ｋｃｍ２〜０．０７７Ｊ／ｋｃｍ２であることを特徴とする。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかの定着装置において、前記定着ベルトが少なくとも厚さが４０μｍ以下の発熱層と１０μｍ以上の離型層で構成された低熱容量の定着ベルトであることを特徴とする。
【００１８】
請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれかの定着装置において、前記離型層がフッ素樹脂材料であることを特徴とする。
【００１９】
請求項６の発明は、請求項１ないし５のいずれかの定着装置において、前記トナーの樹脂成分中のＴＨＦ不溶分が、１０％以上の樹脂を用いたものであることを特徴とする。
【００２０】
請求項７の発明は請求項１ないし６のいずれかのベルト定着装置において、前記トナーのピーク分子量が、８５００〜１００００であることを特徴とする。
【００２１】
請求項８の発明は、請求項１ないし７のいずれかの定着装置において、前記トナーに用いる離型剤として、脱遊離脂肪酸型のカルナウバワックス、モンタンワックス、酸化ライスワックス、エステルワックスの内、いずれかのワックスを用いたものであることを特徴とする。
【００２２】
請求項９の発明は、請求項１ないし８のいずれかの定着装置において、前記定着部材と加圧ローラの内、いずれか一方、または両方が断熱構造を有するローラであって、かつ、加圧ローラが剛性を有するローラで、該加圧ローラ硬度は定着ローラ硬度よりも大きく、該加圧ローラからの駆動伝達によって定着ベルトが回転することを特徴とする。
【００２３】
請求項１０の発明は、トナー像を担持する転写定着部材と、該転写定着部材上のトナーを加熱する加熱手段と、転写定着部材に接触してニップを形成する加圧部材を備え、前記ニップを通過する用紙上に画像を定着させる定着装置において、少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤からなり、１／２流出温度が１１５〜１４５℃、１９０℃での貯蔵弾性率（Ｇ’）が２００Ｐａ以上であるトナーを用いたことを特徴とする。
【００２４】
請求項１１の発明は、請求項１０の定着装置において、前記トナーの樹脂成分中のＴＨＦ不溶分が、１０％以上の樹脂を用いたものであることを特徴とする。
【００２５】
請求項１２の発明は、請求項１０または１１の定着装置において、前記トナーのピーク分子量が、８５００〜１００００の範囲にあることを特徴とする。
【００２６】
請求項１３の発明は、請求項１０ないし１２のいずれかの定着装置において、前記トナーに用いる離型剤として、脱遊離脂肪酸型のカルナウバワックス、モンタンワックス、酸化ライスワックス、エステルワックスの内、いずれかのワックスを用いたトナーであることを特徴とする。
【００２７】
請求項１４の発明は、画像形成装置において、請求項１ないし１３の定着装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明にかかる定着装置および画像形成装置によれば、定着離型性に優れることのみならず、定着装置の簡易化、小型で高生産性、高画質なものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下本発明を実施するための最良の形態について説明する。まず第１の形態について説明する。本例では、低熱容量のベルトを介してニップを形成する定着部材および加圧部材としての加圧ローラより成る定着装置を使用しかつ、少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤からなり、１／２流出温度が１１５〜１４５℃、１９０℃での貯蔵弾性率（Ｇ’）が２００Ｐａ以上であるトナー、さらに該トナーの樹脂成分中のＴＨＦ不溶分が、１０％以上の樹脂を用い、離型剤として脱遊離脂肪酸型のカルナウバワックス、モンタンワックス、酸化ライスワックス、エステルワックスの内、いずれかのワックスを用いたトナーを使用する。ここで、本例では、加圧部材として加圧ローラを使用したが、この加圧部材は加圧ローラの他ベルト式の部材を使用することができる（以下同じ）。
【００３０】
すなわち、加熱ベルト特有の課題としては、ベルト剛性が大きくなることにより、ニップ出口での膨らみが生じ、ベルト表面とトナーの剥離性（離型性）が低下することがある。特に誘導加熱用ベルトは導電性の金属発熱部材を有しているが、その分、ベルト剛性が他のベルト定着方式に用いるベルトよりも大きく膨らみが大きくなり、ニップ出口の曲率が小さく、分離性が低下する。その結果、トナーと定着部材表面の剥離性が低下する。
【００３１】
すなわち、従来の、輻射熱源（例えばハロゲンランプ）用ベルトと比べると、発熱層（金属系導電材料）を必要とする分、ベルトの剛性が大きくなる。そのため、ニップ幅が小さくなって、定着品質（定着性、光沢性、高画質化）が低下することになる。
【００３２】
これに対処するため本発明では、誘導加熱のベルト定着において所定のニップ幅を確保するため、剛性が大きく、かつベルト表面硬度の大きいベルトに対して、より大きな定着圧力（面圧）を付与する。即ち、面圧を高くすることによって、定着品質（定着性、光沢性、高画質化）を良好とする共に、離型性を向上させる。
【００３３】
また、本発明に用いる定着ベルトはベルト自己冷却効果を備える。定着ベルトは、ニップ領域外にてベルトを加熱してベルトに蓄熱する。そして、未定着トナーを有する用紙がニップを通過するとき、定着ベルトはトナーおよび用紙に熱供給して用紙にトナーを定着させる一方、定着ベルト自体はその分、冷却されて温度が低下することとなる。この状態で一旦溶融したトナーは弾性回復方向に向かい、トナーと定着ベルトとの間の離型性が向上し、ホットオフセットを防止することができる。
【００３４】
このような場合、自己冷却効果の大小は、ベルト熱容量の大小で決まる。すなわち、ベルト熱容量が小さければ自己冷却効果が大きく、ホットオフセットの発生温度が上がる。一方、ベルト熱容量が小さ過ぎると、熱供給が不足して定着不良の原因となる。
ここで、自己冷却効果を確認するため、下記イ〜リの９種類定着ベルトを取り上げ検証した
誘導加熱ベルト構成；
基体（Ｎｉ，ＰＩ）
＋発熱層（導電材料として、Ｎｉ、Ａｇ，ＳＵＳ等）
＋中間層（弾性層で均一定着を狙う）
＋表層（フッ素樹脂材料で、離型効果とオイルレスを狙う）と熱容量との関係；
イ．ＰＩ（２５μｍ）＋Ｎｉ（１０μｍ）＋フッ素樹脂（１０μｍ）＝０．０１ Ｊ／ｋｃｍ２
ロ．Ｎｉ（４０μｍ）＋フッ素樹脂（２０μｍ）＝０．０１９Ｊ／ｋｃｍ２
ハ．Ｎｉ（４０μｍ）＋Ｓｉゴム（１５０μｍ）＝０．０３８ Ｊ／ｋｃｍ２
ニ．Ｎｉ（４０μｍ）＋Ｓｉゴム（１５０μｍ）＋フッ素樹脂（３０μｍ）＝０．０４５Ｊ／ｋｃｍ２
ホ．ＰＩ（５０μｍ）＋Ｎｉ（４０μｍ）＋Ｓｉゴム（１５０μｍ）＋フッ素樹脂（２０μｍ）＝０．０５２ Ｊ／ｋｃｍ２
へ．ＰＩ（５０μｍ）＋Ｎｉ（４０μｍ）＋Ｓｉゴム（２００μｍ）＋フッ素樹脂（２０μｍ）＝０．０６８Ｊ／ｋｃｍ２
ト．ＰＩ（７５μｍ）＋Ｎｉ（４０μｍ）＋Ｓｉゴム（２００μｍ）＋フッ素樹脂（２０μｍ）＝０．０７２Ｊ／ｋｃｍ２
チ．ＰＩ（１００μｍ）＋Ｎｉ（４０μｍ）＋Ｓｉゴム（２００μｍ）＋フッ素樹脂（２０μｍ）＝０．０７７ Ｊ／ｋｃｍ２
リ．ＰＩ（１００μｍ）＋Ｎｉ（４０μｍ）＋Ｓｉゴム（３００μｍ）＋フッ素樹脂（３０μｍ）＝０．０８７ Ｊ／ｋｃｍ２
実験条件；
定着ベルト；前記イ〜チのベルト熱容量
定着ローラ；φ３８（Ｓｉ発泡体、層厚５ｍｍ）
加圧ローラ；φ４０（鉄芯金１．０ｍｍ＋Ｓｉゴム０．５ｍｍ＋ＰＦＡ３０μｍ）
加熱ローラ；φ３０（アルミニウム．０．８ｍｍ）
定着条件；ニップ時間（１００ｍｓ）
トナー；後述の本発明トナー１，２または３
前記低熱容量のベルトに予め蓄熱されたベルトがニップを通過する用紙およびトナーへの熱供給のため、ニップ入り口から出口へ移動するとき温度が大きく落ち込む。この自己冷却作用によって、ニップ出口ではベルトおよびそれと接触するトナー界面の温度は従来の熱ローラ方式に比べて十分に低い。本発明の実験例として、図１０に示す実験装置を用いて、上記実験条件にて確認した。図１０において、１００は実験装置としての定着装置であり、誘導加熱源１０１、定着ベルト１０２、定着ローラ１０３、加圧ローラ１０４および反転ローラ１０５から構成される。また温度測定を図中のａないしｆの個所で行った。この結果を図１１に示す。
【００３５】
図１１に示すように、本例の定着ベルトで１０２では、定着ベルト１０２の温度がベルト自己冷却作用領域（ｃ〜ｄ）で２０〜３０度低下していることが分かる。すなわち、ニップ内で熱供給を受けて溶融したトナーは上述の温度低下効果によって、トナーは弾性回復の方向に状態変化して、ホットオフセットが発生しにくい状態にあることが分かった。
【００３６】
すなわち、トナーは冷却するとトナーの粘弾性がトナーとベルトの剥離（離型）作用に有利に作用する方向に状態が変位して、離型効果があることが実証された。
【００３７】
本例の定着ベルト１０２は、少なくとも、厚さが４０μｍ以下の発熱層と１０μｍ以上の離型層で構成された低熱容量ベルトである。ここで、発熱層（金属系導電材料、例えばＮｉ，ＳＵＳ等）が４０μｍを超えるとベルト剛性が増大し、ベルト特有の可撓性が損なわれ、ベルトの定着ローラへの巻き付き性、ニップ形成性が悪くなり、分離性や定着性が低下する。また、表面離型層は経時耐磨耗性を確保するために、最低１０μｍは必要である。
【００３８】
また、定着ベルト１０２は離型性の向上、さらにオイルレス化を実現するため、ベルト表面の離型材はフッ素樹脂が好ましい。なお、オイルを塗布するなら、Ｓｉゴムの方が好ましい。
【００３９】
本例の実験例として、前記定着装置１００を用いて、上記実験条件にて確認した結果を図１２に示す。図１２から本発明にかかるトナーと、ベルト熱容量の組み合わせにおいて、熱容量が０．０１９ｊ／ｋｃｍ２以下であると、自己冷却作用によるホットオフセット性には問題ないがニップ内での温度落ち込みが大きく、定着性が低下することが分かる。そのために、定着温度を上げて防止する方法も採りうるが、定着温度が高くなって省エネルギ効果（高速立ち上げ）が得られない。一方、熱容量が０．０７７ｊ／ｋｃｍ２以上の場合は逆に、自己冷却効果が小さくホットオフセットが発生し易い。一方、定着性はよくなる。
【００４０】
すなわち、定着性およびホットオフセット性の両立を図るためには前記定着ベルトの熱容量が０．０１９〜０．０７７／ｃｍ２ｊ／ｋｃｍ２の範囲にあるのが好ましいことが分かった。
【００４１】
また、ニップを十分に広くして低温定着となし、さらに低熱容量ベルトを介してニップを形成する定着ローラおよび加圧ローラのいずれか一方、または両方の断熱化（弾性発泡体、剛性発泡体）を図ることによって、定着性および離型性が向上する。すなわち、加熱ベルトの蓄熱エネルギによる定着効率が良くなる。
【００４２】
特には加圧ローラが剛性を有する断熱ローラ（ここではＡｓｋｅｒＣ硬度で８０度以上と定義する）であって、かつ加圧ローラ硬度を定着ローラ硬度よりも大きくすることによって、ベルト搬送性の安定が図られると共に、定着ニップが、ベルトに用紙が巻き付かない方向に形成されるため、分離性も向上する。その結果、トナーと定着部材表面の剥離性が向上する。断熱構造として、例えばシリコンゴム発泡体、またはシリコン層内に中空糸、中空粒子等を設け、空気含有率を上げ、空気断熱効果を高めることができる。
【００４３】
また、かかる構造のもの（シリコン層内に中空糸、中空粒子等を設けた構造）はローラ表面硬度が大きく、圧縮永久歪みが小さく、ベルト駆動ローラとしても使用可能である。
また、定着部材は弾性発泡体（Ｓｉゴム）で構成されていてもよい。さらに、加圧ローラは薄肉低熱容量ローラ（芯金肉厚１ｍｍ以下）、であってもよい。
【００４４】
ここで、誘導加熱と輻射熱源（ハロゲンランプ）との差異について述べる。
誘導加熱方式は輻射加熱（ハロゲンランプ）方式に比べて一般的には以下のような特徴を有する。
・エネルギ変換効率が高い。
（８５％が可能で、立ち上げ時間が速い。ハロゲンランプは約１０％低い）
・周波数可変により、出力可変が可能である。（ハロゲンランプでは困難）
・加熱物の磁気的性質（キュリー点）を利用した自己温度調節が可能であり、
焼損、発火等の安全性の面に於いても有利である。
・温度リップルが少ない。（被加熱物を直接加熱するため、温度制御に対するタイムラグが小さい等々のメリットを有する）
・安全性が高い（発火のおそれがない）。
【００４５】
本発明の定着装置では、必要な定着温度まで温度が上昇する速度が非常に早い反面、一次的に温度が過剰に高まる場合があり、従来のトナーを用いた場合にオフセットが発生し易く、オフセットの発生しないトナーが必要であることが明らかになった。
【００４６】
次に本発明に用いるトナーについて、以下に述べる。トナー定着性に関連するトナーの特性は多く知られているが、本発明の定着装置に対しては、特に離型性に関して、１／２流出温度と１９０℃での貯蔵弾性率（Ｇ’）が，それぞれ一定範囲となることで初めて良好な離型性が得られることが明らかになった。
【００４７】
すなわち、１／２流出温度が１１５℃よりも低い場合は、定着時にホットオフセットが発生する場合があり、逆に１４５℃よりも高い場合は、十分な定着性が得られず、画像が転写紙から剥がれやすくなる場合がある。
【００４８】
また、１９０℃での貯蔵弾性率（Ｇ’）が２００Ｐａよりも低い場合は、定着時にホットオフセットが発生する場合がある。
【００４９】
また、特にトナーの樹脂成分中のＴＨＦ不溶分は、１０％以上であることにより、本発明の目的をより確実に達成することができるようになる。すなわち、１０％より小さい場合には、定着時にホットオフセットが発生する場合がある。
【００５０】
また、トナーの分子量は、８５００〜１００００の範囲にあることにより、定着時のオフセットが防止されると共に、定着性についても良好であることが確認された。８５００未満では、ホットオフセットが発生する場合があり、１００００より大きい場合には、定着性が不十分になる場合がある。
【００５１】
また、離型剤として脱遊離脂肪酸型のカルナウバワックス、モンタンワックス、酸化ライスワックス、エステルワックスの内、いずれかのワックスを用いることで、定着時のオフセットを確実に防止することが可能になる。これらのワックスは、本発明の定着装置に用いるトナーの離型剤として適した各種の特性を持つ。
【００５２】
カルナウバワックスとしては、微結晶のものがよく、酸価が５以下であり、トナーバインダー中に分散したときの粒子径が１μｍ以下の粒径であるものが好ましい。モンタンワックスについては、一般に鉱物より精製されたモンタン系ワックスを指し、カルナウバワックス同様、微結晶であり、酸価が５〜１４であることが好ましい。酸価がこの範囲未満であった場合、低温定着温度が上昇し低温定着化が不十分となる。逆に酸価が各々の範囲を超えた場合、コールドオフセット温度が上昇し低温定着化が不十分となる。酸化ライスワックスは、米糠ワックスを空気酸化したものであり、その酸価は１０〜３０が好ましい。酸価の効果は同様である。エステルワックスは合成により得られたもので、各種のものが使用できる。これらの離型剤は、トナー中の樹脂１００重量部に対して、２〜２０重量部、好ましくは３〜１５重量部、さらに好ましくは４〜１２重量部添加する。
【００５３】
離型剤の添加量が上記範囲よりも少ない場合は、十分な定着離型性が得られず、ホットオフセットが発生する場合があり、逆に多い場合は、トナーの表面から離型剤が脱離し、キャリアや現像装置内の部材、感光体などに付着して、これらの本来持つ機能を損ねる場合がある。
【００５４】
以下、トナーの１／２流出温度、貯蔵弾性率（Ｇ’）、ピーク分子量について説明する
・１／２流出温度
トナーの流出開始温度は、フローテスターを用いて測定することができる。フローテスターとしては、例えば島津製作所製の高架式フローテスターＣＦＴ５００Ｄ型がある。このフローテスターのフローカーブは図１５（ａ）および（ｂ）に示されるものとなり、このグラフから各々の温度を読み取ることができる。図中、Ｔｆｂは流出開始温度であり、１／２法における溶融温度とあるのはＴ１／２温度を示す。
【００５５】
測定条件は、 荷重：５ｋｇ／ｃｍ２、昇温速度：３．０℃／ｍｉｎ、ダイ口径：１．００ｍｍ、ダイ長さ：１０．０ｍｍとした。
・貯蔵弾性率（Ｇ’）
ＨＡＡＫＥ製ＲｈｅｏＳｔｒｅｓｓ ＲＳ５０を用いてパラレルプレートにサンプル２ｇを固定し周波数１Ｈｚ、温度８０〜２１０℃、歪み０．１、昇温速度３℃／Ｍｉｎで測定した。１９０°Ｃでの貯蔵弾性率（Ｇ’）を読み取る。
・ピーク分子量
トナー成分のピーク分子量は以下に示す方法により測定した。トナー約１ｇを三角フラスコで精評した後、ＴＨＦ（テトラヒドロフラン）１０〜２０ｇを加え、バインダー濃度５〜１０％のＴＨＦ溶液とする。４０℃のヒートチャンバー内でカラムを安定させ、この温度におけるカラムに、溶媒としてＴＨＦを１ｍｌ／ｍｉｎの流速で流し、前記ＴＨＦ試料溶液２０μｌを注入する。試料の分子量は、単分散ポリスチレン標準試料により作成された検量線の対数値とリテンションタイムとの関係から算出する。検量線はポリスチレン標準試料を用いて作成される。単分散ポリスチレン標準試料としては、例えば東ソー社製の分子量２．７×１０２〜６．２×１０６の範囲のものを使用する。検出器には屈折率（ＲＩ）検出器を使用する。カラムとしては、例えば東ソー社製のＴＳＫｇｅｌ、Ｇ１０００Ｈ、Ｇ２０００Ｈ、Ｇ２５００Ｈ、Ｇ３０００Ｈ、Ｇ４０００Ｈ、Ｇ５０００Ｈ、Ｇ６０００Ｈ、Ｇ７０００Ｈ、ＧＭＨを組み合わせて使用する。
【００５６】
また、本発明のトナーに用いる結着樹脂としては、本発明のトナーの特性を満足するものであれば、以下の組成のものを使用することができる。
【００５７】
例えば、ポリエステル、ポリスチレン、ポリｐ−クロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレンおよびその置換体の単重合体；スチレン−ｐ−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、 スチレン−アクリロニトリル共重合体、 スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレンーイソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体が挙げられる。
【００５８】
又下記の樹脂を混合して使用することもできる。ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリアミド、エポキシ樹脂、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族叉は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックスなどが挙げられる。
【００５９】
この中で特に、ポリエステル樹脂が十分な定着性を得るために、好ましい。ポリエステル樹脂は、アルコールとカルボン酸との縮重合によって得られるが、用いられるアルコールとはポリエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、１，４−ブテンジオール等のジオール類、１，４−ビス（ヒドロキシメチル）シクロヘキサン、ビスフェノールＡ、水素添加ビスフェノールＡ、ポリエキシエチレン化ビスフェノールＡ、ポリオキシプロピレン化ビスフェノールＡ等のエーテル化ビスフェノール類、これらを炭素数３〜２２の飽和もしくは不飽和の炭化水素基で置換した２価のアルコール単体、その他の２価のアルコール単体を挙げることができる。
【００６０】
また、ポリエステル樹脂を得るために用いられるカルボン酸としては、例えばマレイン酸、フマル酸、メサコン酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、マロン酸、これらを炭素数３〜２２の飽和もしくは不飽和の炭化水素基で置換した２価の有機酸単量体、これらの酸無水物、低級アルキルエステルとリノレイン酸の２量体、その他の２価の有機酸単量体を挙げることができる。
【００６１】
バインダー樹脂として用いるポリエステル樹脂を得るためには、以上の２官能性単量体のみによる重合体のみでなく、３官能以上の多官能性単量体による成分を含有する重合体を用いることも好適である。かかる多官能性単量体である３価以上の多価アルコール単量体としては、例えばソルビトール、１，２，３，６−ヘキサンテトロール、１，４−サルビタン、ペンタエスリトール、ジペンタエスリトール、トリペンタエスリトール、蔗糖、１，２，４−ブタントリオール、１，２，５−ペンタントリオール、グリセロール、２−メチルプロパントリオール、２−メチル−１，２，４−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、１．３．５−トリヒドロキシメチルベンゼン、その他を挙げることができる。
【００６２】
また３価以上の多価カルボン酸単量体としては、例えば１，２，４−ペンゼントリカルボン酸、１，２，５−ペンゼントリカルボン酸、１，２，４−シクロヘキサントリカルボン酸、２，５，７−ナフタレントリカルボン酸、１，２，４−ナフタレントリカルボン酸、１，２，４−ブタントリカルボン酸、１，２，５−ヘキサントリカルボン酸、１，３−ジカルボキシル−２−メチル−２−メチレンカルボキシプロパン、テトラ（メチレンカルボキシル）メタン、１，２，７，８−オクタンテトラカルボン酸、エンボール３量体酸、これらの酸無水物、その他を挙げることができる。
【００６３】
また、本発明のトナーには、定着時の定着ベルト表面でのトナーの離型性を向上する目的で、離型剤を含有させることができる。離型剤として、公知のものがすべて使用できるが、特に脱遊離脂肪酸型カルナウバワックス、モンタンワックスおよび酸化ライスワックス、エステルワックスを単独または組み合わせて使用することができる。カルナウバワックスとしては、微結晶のものがよく、酸価が５以下であり、トナーバインダー中に分散したときの粒子径が１μｍ以下の粒径であるものが好ましい。モンタンワックスについては、一般に鉱物より精製されたモンタン系ワックスを指し、カルナウバワックス同様、微結晶であり、酸価が５〜１４であることが好ましい。酸化ライスワックスは、米糠ワックスを空気酸化したものであり、その酸価は１０〜３０が好ましい。各ワックスの酸価が各々の範囲未満であった場合、低温定着温度が上昇し低温定着化が不十分となる。逆に酸価が各々の範囲を超えた場合、コールドオフセット温度が上昇し低温定着化が不十分となる。ワックスの添加量としてはバインダー樹脂１００重量部に対して１〜１５重量部、好ましくは３〜１０重量部の範囲で用いられる。１重量部未満では、その離型効果が薄く所望の効果が得られにくい。又１５重量部を超えた場合はキャリアへのスペントが顕著になる等の問題が生じた。
【００６４】
また、トナーに帯電を付与する目的で、帯電制御剤を含有させることができる。帯電制御剤としては、従来公知のものがすべて使用できる。正帯電制御剤としては、ニグロシン、塩基性染料、塩基性染料のレーキ顔料、四級アンモニウム塩化合物他等が挙げられ、負帯電制御剤としては、モノアゾ染料の金属塩、サリチル酸、ナフトエ酸、ダイカルボン酸の金属錯体他等が挙げられる。本極性制御剤の使用量は、バインダー樹脂の種類、必要に応じて使用される添加剤の有無、分散方法を含めたトナー製造方法によって決定されるもので、一義的に限定されるものではないが、バインダー樹脂１００重量部に対して０．０１〜８重量部、好ましくは０．１〜２重量部の範囲で用いられる。０．０１重量部未満では、環境変動時における帯電量Ｑ／Ｍの変動に対しその効果が小さく、７重量部を超えると低温定着性が劣る結果となる。
【００６５】
また、使用される含金属モノアゾ染料としては、含クロムモノアゾ染料、含コバルトモノアゾ染料、含鉄モノアゾ染料を単独もしくは組み合わせて使用することができる。これらを添加することにより、現像剤中における帯電量Ｑ／Ｍの立ち上げ（飽和までの時間）がより優れたものとなる。使用量としては、前記極性制御剤同様にバインダー樹脂の種類、必要に応じて使用される添加剤の有無、分散方法を含めたトナー製造方法によって決定されるもので、一義的に限定されるものではないが、バインダー樹脂１００重量部に対して０．１〜１０重量部、好ましくは１〜７重量部の範囲で用いられる。０．１重量部未満では、その効果が薄く、１０重量部を超えると帯電量の飽和レベルが低下する等の欠点が生じる。
【００６６】
また、カラートナーには、サリチル酸誘導体の金属塩を用いることが特に好ましいが、必要に応じてカラートナーの色調を損なうことのない透明もしくは白色の物質を添加して、トナーの帯電性を安定的に付与することができる。具体的には、有機ホウ素塩類、含フッ素四級アンモニウム塩類、カリックスアレン系化合物等が用いられるが、これらに限られるものではない。
【００６７】
さらに本発明のトナーはさらに磁性材料を含有させ、磁性トナーとしても使用し得る。本発明の磁性トナー中に含まれる磁性材料としては、マグネタイト、ヘマタイト、フェライト等の酸化鉄、鉄、コバルト、ニッケルのような金属あるいはこれら金属のアルミニウム、コバルト、銅、鉛、マグネシウム、スズ、亜鉛、アンチモン、ベリリウム、ビスマス、カドミウム、カルシウム、マンガン、セレン、チタン、タングステン、バナジウムのような金属の合金およびその混合物などが挙げられる。
【００６８】
これらの強磁性体は平均粒径が０．１〜２ μｍ程度のものが望ましく、トナー中に含有させる量としては樹脂成分１００重量部に対し約２０〜２００ 重量部、特に好ましくは樹脂成分１００重量部に対し４０〜１５０ 重量部である。
【００６９】
着色剤としては、トナー用として公知のものがすべて使用できる。黒色の着色剤としては、例えば、カーボンブラック、アニリンブラック、ファーネスブラック、ランプブラック等が使用できる。シアンの着色剤としては、例えば、フタロシアニンブルー、メチレンブルー、ビクトリアブルー、メチルバイオレット、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー等が使用できる。マゼンタの着色剤としては、例えば、ローダミン６Ｇレーキ、ジメチルキナクリドン、ウォッチングレッド、ローズベンガル、ローダミンＢ、アリザリンレーキ等が使用できる。イエローの着色剤としては、例えば、クロムイエロー、ベンジジンイエロー、ハンザイエロー、ナフトールイエロー、モリブデンオレンジ、キノリンイエロー、タートラジン等が使用できる。本発明のトナーに用いられる着色剤は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック各色のトナーを得ることが可能な染料および顔料が使用できる。例えば、カーボンブラック、ランプブラック、群青、アニリンブルー、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、ハンザイエローＧ、ローグミン６Ｇ、レーキ、カルコオイルブルー、クロムイエロー、キナクリドン、ベンジジンイエロー、ローズベンガル、トリアリルメタン系染料などの染顔料など、従来公知のいかなる染顔料をも単独あるいは混合して使用できる。
また、外添加剤として、トナーの流動性を向上させる目的で、疎水性のシリカ、酸化チタン、アルミナ、など、さらに必要に応じて脂肪酸金属塩類やポリフッ化ビニリデン等を添加してもよい。
【００７０】
さらに本発明のトナーを２成分現像剤として用いる場合に、使用し得るキャリアとしては、公知のものがすべて使用可能であり、例えば鉄粉、フェライト粉、ニッケル粉のごとき磁性を有する粉体、ガラスビーズ等およびこれらの表面を樹脂などで処理したものなどが挙げられる。
【００７１】
本発明におけるキャリアにコーティングし得る樹脂粉末としては、スチレン−アクリル共重合体、シリコン樹脂、マレイン酸樹脂、フッ素系樹脂、ポリエステル樹脂エポキシ樹脂等がある。スチレン−アクリル共重合体の場合は、３０〜９０重量％のスチレン分を有するものが好ましい。この場合スチレン分が３０重量％未満だと現像特性が低く、９０重量％を越えるとコーティング膜が硬くなって剥離し易くなり、キャリアの寿命が短くなるからである。
また本発明におけるキャリアの樹脂コーティングは、上記樹脂の他に接着付与剤、硬化剤、潤滑剤、導電材、荷電制御剤等を含有してもよい。
【００７２】
本発明においてシリコン樹脂で被覆するキャリア核体粒子としては、従来公知のものでよく例えば鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性金属；マグネタイト、ヘマタイト、フェライトなどの合金や化合物；ガラスビーズ等が挙げられる。これら核体粒子の平均粒径は通常１０〜１０００μｍ、好ましくは３０〜５００μｍである。なお、シリコン樹脂の使用量としては、通常キャリア核体粒子に対して１〜１０重量％である。
【００７３】
また本発明で用いられるシリコン樹脂としては従来知られるいずれかのシリコン樹脂であってもよく、例えば市販品として入手できる信越シリコン社製のＫＲ２６１、ＫＲ２７１、ＫＲ２７１、ＫＲ２７２、ＫＲ２７５、ＫＲ２８０、ＫＲ２８２、ＫＲ２８５、ＫＲ２５１、ＫＲ１５５、ＫＲ２２０、ＫＲ２０１、ＫＲ２０４、ＫＲ２０５、ＫＲ２０６、ＳＡ−４、ＥＳ１００１、ＥＳ１００１Ｎ、ＥＳ１００２Ｔ、ＫＲ３０９３や東レシリコン社製のＳＲ２１００、ＳＲ２１０１、ＳＲ２１０７、ＳＲ２１１０、ＳＲ２１０８、ＳＲ２１０９、ＳＲ２１１５、ＳＲ２４００、ＳＲ２４１０、ＳＲ２４１１、ＳＨ８０５、ＳＨ８０６Ａ、ＳＨ８４０等が用いられる。シリコン樹脂層の形成法としては、従来と同様、キャリア核体粒子の表面に噴霧法、浸漬法等の手段でシリコン樹脂を塗布すればよい。
【実施例】
【００７４】
以下、本発明を下記の実施例によってさらに具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、部数はすべて重量部である。
【００７５】
図１に実施例にかかるベルト誘導加熱式の定着装置２００を示す。図１に示す定着装置２００は、誘導加熱手段２０６の電磁誘導により加熱される加熱ローラ２０１と、加熱ローラ２０１と平行に配置された定着ローラ２０２と、加熱ローラ２０１と定着ローラ２０２とに張け渡され、加熱ローラ２０１により加熱されるとともに少なくともこれらのいずれかのローラの回転により矢印Ａ方向に回転する無端帯状の定着ベルト（トナー加熱媒体）２０３と、定着ベルト２０３を介して定着ローラ２０２に圧接されるとともに定着ベルト２０３に対して順方向に回転する加圧ローラ２０４とから構成されている。
【００７６】
加熱ローラ２０１は例えば鉄、コバルト、ニッケルまたはこれら金属の合金等の中空円筒状の磁性金属部材からなり、外径を例えば２０〜４０ｍｍ、肉厚を例えば０．３〜１．０ｍｍとして、低熱容量で昇温の速い構成となっている。
【００７７】
定着ローラ２０２は、例えばステンレススチール等の金属製の芯金２０２ａと、耐熱性を有するシリコンゴムをソリッド状または発泡状にして芯金２０２ａを被覆した弾性部材２０２ｂとからなる。そして、加圧ローラ２０４からの押圧力でこの加圧ローラ２０４と定着ローラ２０２との間に所定幅の接触部を形成するために外径を２０〜４０ｍｍ程度として加熱ローラ２０１より大きくしている。弾性部材２０２ｂはその肉厚を４〜６ｍｍ程度、硬度を１０°〜５０°（ＡｓｋｅｒＣ硬度）程度としている。この構成により、加熱ローラ２０１の熱容量は定着ローラ２０２の熱容量より小さくなるので、加熱ローラ２０１が急速に加熱されてウォームアップ時間が短縮される。
【００７８】
加熱ローラ２０１と定着ローラ２０２とに張り渡されたベルト２０３は、誘導加熱手段２０６により加熱される加熱ローラ２０１との接触部位Ｗ１で加熱される。そして、ローラ２０１，２の回転によってベルト２０３の内面が連続的に加熱され、結果としてベルト全体に渡って加熱される。
【００７９】
離型層２０３ｂの厚さとしては、１０μｍから３００μｍ程度が望ましく、特に２００μｍ程度が望ましい。このようにすれば、記録材Ｐ上に形成されたトナー像Ｔをベルト２０３の表層部が十分に包み込むため、トナー像Ｔを均一に加熱溶融することが可能になる。また、離型層２０３ｂの厚さ、すなわち表面離型層は経時耐磨耗性を確保するためには最低１０μｍは必要である。
【００８０】
また、離型層２０３ｂの厚さが３００μｍよりも大きい場合には、ベルト２０３の熱容量が大きくなってウォームアップにかかる時間が長くなる。さらに加えて、トナー定着工程においてベルト表面温度が低下しにくくなって、定着部出口における融解したトナーの凝集効果が得られず、ベルトの離型性が低下してトナーがベルトに付着する、いわゆるホットオフセットが発生する。
【００８１】
なお、ベルト２０３の基材として、上記金属からなる発熱層２０３ａの代わりに、フッ素系樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＳ樹脂、ＰＰＳ樹脂などの耐熱性を有する樹脂層を用いてもよい。
【００８２】
加圧ローラ２０４は、例えば銅またはアルミニウム等の熱伝導性の高い金属製の円筒部材からなる芯金４ａと、この芯金４ａの表面に設けられた耐熱性およびトナー離型性の高い弾性部材４ｂとから構成されている。芯金４ａには上記金属以外にＳＵＳを使用してもよい。
【００８３】
加圧ローラ２０４はベルト２０３を介して定着ローラ２０２を押圧して定着ニップ部Ｎを形成しているが、本実施の形態では、加圧ローラ２０４の硬度を定着ローラ２０２に比べて硬くすることによって、加圧ローラ２０４が定着ローラ２０２（およびベルト２０３）へ食い込む形となり、この食い込みにより、記録材Ｐは加圧ローラ２０４表面の円周形状に沿うため、記録材Ｐがベルト２０３表面から離れ易くなる効果を持たせている。この加圧ローラ２０４の外径は定着ローラ２０２と同じ２０〜４０ｍｍ程度であるが、肉圧は０．５〜２．０ｍｍ程度で定着ローラ２０２より薄く、また硬度は８０〜１００°（ＡｓｋｅｒＣ硬度）程度で前述したとおり定着ローラ２０２より硬く構成されている。
【００８４】
電磁誘導により加熱ローラ２０１を加熱する誘導加熱手段２０６は、図１に示すように、磁界発生手段である励磁コイル２０７と、この励磁コイル２０７が巻き回されたコイルガイド板２０８とを有している。コイルガイド板２０８は加熱ローラ２０１の外周面に近接配置された半円筒形状をしており、励磁コイル２０７は長い一本の励磁コイル線材をこのコイルガイド板２０８に沿って加熱ローラ２０１の軸方向に交互に巻き付けたものである。なお励磁コイル２０７は、発振回路が周波数可変の駆動電源（図示せず）に接続されている。励磁コイル２０７の外側には、フェライト等の強磁性体よりなる半円筒形状の励磁コイルコア２０９が、励磁コイルコア支持部材２１０に固定されて励磁コイル２０７に近接配置されている。
【００８５】
なお、本実施の形態において、励磁コイルコア２０９は比透磁率が２５００のものを使用している。励磁コイル２０７には駆動電源から１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚの高周波交流電流、好ましくは２０ｋＨｚ〜８００ｋＨｚの高周波交流電流が給電され、これにより交番磁界を発生する。そして、加熱ローラ２０１と定着ベルト２０３との接触領域Ｗ１およびその近傍部においてこの交番磁界が加熱ローラ２０１およびベルト２０３の発熱層２０３ａに作用し、これらの内部では交番磁界の変化を妨げる方向に渦電流Ｉが流れる。
【００８６】
この渦電流Ｉが加熱ローラ２０１および発熱層２０３ａの抵抗に応じたジュール熱を発生させ、主として加熱ローラ２０１とベルト２０３との接触領域およびその近傍部において加熱ローラ２０１および発熱層２０３ａを有するベルト２０３が電磁誘導加熱される。
【００８７】
このようにして加熱されたベルト２０３は、定着ニップ部Ｎの入口側近傍においてベルト２０３の内面側に当接して配置されたサーミスタなどの熱応答性の高い感温素子からなる温度検出手段２０５により、ベルト内面温度が検知される。
次に、トナーの実施例について説明する。
・トナー作成例１
ポリエステル樹脂 （ポリエチレングリコール、ビスフェノールＡのＰＯ付加物、テレフタル酸、フマル酸、トリメリット酸を縮合して得られたポリエステル）１００重量部
カーボンブラック（三菱カーボン社製＃４４） ８重量部
カルナウバワックス ５重量部
サリチル酸金属塩化合物 ３重量部
上記組成の混合物をヘンシェルミキサー中で十分撹搬混合した後、ロールミルで１３０〜１４０℃の温度で約３０分間加熱溶融し、室温まで冷却後、得られた混練物をジェットミルで粉砕分級し、重量平均粒径６．２μｍ のトナーを得た。（トナー１）
このトナーの１／２流出温度は１２２．３℃、１９０℃での貯蔵弾性率（Ｇ’）が５００Ｐａであった。また、ピーク分子量は８５００であった。このトナー３重量部に対し、シリコン樹脂溶液（ＫＲ２５１ 信越シリコン社製）１００部、トルエン１００部をホモミキサーで分散して被覆層形成液を調製し、この被覆層形成液を平均粒径５０μｍの球状フェライト１０００重量部の表面に流動床型塗布装置を用いて被覆層を形成したキャリア９７重量部とをボールミルで混合し、現像剤を得た。（現像剤１）
・トナー作成例２
ポリエステル樹脂 （ポリエチレングリコール、ビスフェノールＡのＥＯ付加物、テレフタル酸、トリメリット酸を縮合して得られたポリエステル） １００重量部
カーボンブラック（三菱カーボン社製＃４４） ８重量部
エステル系ワックス ５重量部
サリチル酸金属塩化合物 ３重量部
上記組成の混合物をヘンシェルミキサー中で十分撹搬混合した後、ロールミルで１３０〜１４０℃の温度で約３０分間加熱溶融し、室温まで冷却後、得られた混練物をジェットミルで粉砕分級し、重量平均粒径５．２μｍ のトナーを得た。（トナー２）
このトナーの１／２流出温度は１１９．５℃、１９０℃での貯蔵弾性率（Ｇ’）が１０２５Ｐａであった。また、ピーク分子量は８８００であった。このトナー３重量部に対し、シリコン樹脂溶液（ＫＲ２５１ 信越シリコン社製）１００部、トルエン１００部をホモミキサーで分散して被覆層形成液を調製し、この被覆層形成液を平均粒径５０μｍの球状フェライト１０００重量部の表面に流動床型塗布装置を用いて被覆層を形成したキャリア９７重量部とをボールミルで混合し、現像剤を得た。（現像剤２）
・トナー作成例３
ポリエステル樹脂 （ビスフェノールＡのＥＯ、ＰＯ付加物、フマル酸、トリメリット酸を縮合して得られたポリエステル） １００重量部
カーボンブラック（三菱カーボン社製＃４４） ８重量部
カルナウバワックス ５重量部
サリチル酸金属塩化合物 ３重量部
上記組成の混合物をヘンシェルミキサー中で十分撹搬混合した後、ロールミルで１３０〜１４０℃の温度で約３０分間加熱溶融し、室温まで冷却後、得られた混練物をジェットミルで粉砕分級し、重量平均粒径６．９μｍ のトナーを得た。（トナー３）
このトナーの１／２流出温度は１３８℃、１９０℃での貯蔵弾性率（Ｇ’）が２０５５Ｐａであった。また、ピーク分子量は９５００であった。このトナー３重量部に対し、シリコン樹脂溶液（ＫＲ２５１ 信越シリコン社製）１００部、トルエン１００部をホモミキサーで分散して被覆層形成液を調製し、この被覆層形成液を平均粒径５０μｍの球状フェライト１０００重量部の表面に流動床型塗布装置を用いて被覆層を形成したキャリア９７重量部とをボールミルで混合し、現像剤を得た。（現像剤３）
トナー比較作成例１（１／２流出開始温度下回る例）
ポリエステル樹脂 （ポリエチレングリコール、ビスフェノールＡのＥＯ付加物、テレフタル酸、フマル酸を縮合して得られたポリエステル） １００重量部
カーボンブラック（三菱カーボン社製＃４４） ８重量部
カルナウバワックス ５重量部
サリチル酸金属塩化合物 ３重量部
上記組成の混合物をヘンシェルミキサー中で十分撹搬混合した後、ロールミルで１３０〜１４０℃の温度で約３０分間加熱溶融し、室温まで冷却後、得られた混練物をジェットミルで粉砕分級し、重量平均粒径６．０μｍ のトナーを得た。（比較トナー１）
このトナーの１／２流出開始温度は１１０．８℃、１９０℃での貯蔵弾性率（Ｇ’）が３５０Ｐａであった。また、ピーク分子量は４２００であった。このトナー３部に対し、シリコン樹脂溶液（ＫＲ２５１ 信越シリコン社製）１００部、トルエン１００部をホモミキサーで分散して被覆層形成液を調製し、この被覆層形成液を平均粒径５０μｍの球状フェライト１０００重量部の表面に流動床型塗布装置を用いて被覆層を形成したキャリア９７部とをボールミルで混合し、現像剤を得た。（比較現像剤１）
・トナー比較作成例２（流出開始温度上回る例）
ポリエステル樹脂 （ビスフェノールＡのＰＯ付加物、テレフタル酸、トリメリット酸を縮合して得られたポリエステル） １００重量部
カーボンブラック（三菱カーボン社製＃４４） ８重量部
カルナウバワックス ５重量部
サリチル酸金属塩化合物 ３重量部
上記組成の混合物をヘンシェルミキサー中で十分撹搬混合した後、ロールミルで１３０〜１４０℃の温度で約３０分間加熱溶融し、室温まで冷却後、得られた混練物をジェットミルで粉砕分級し、重量平均粒径６．０μｍ のトナーを得た。（比較トナー２）
このトナーの１／２流出温度は１５２．５℃、１９０℃での貯蔵弾性率（Ｇ’）が６５０Ｐａであった。また、ピーク分子量は１０５００であった。このトナー３部に対し、シリコン樹脂溶液（ＫＲ２５１ 信越シリコン社製）１００部、トルエン１００部をホモミキサーで分散して被覆層形成液を調製し、この被覆層形成液を平均粒径５０μｍの球状フェライト１０００重量部の表面に流動床型塗布装置を用いて被覆層を形成したキャリア９７部とをボールミルで混合し、現像剤を得た。（比較現像剤２）
トナー比較作成例３ （１９０℃での貯蔵弾性率Ｇ’が下回る例）
ポリエステル樹脂 （ポリエチレングリコール、ビスフェノールＡのＥＯ付加物、フマル酸を縮合して得られたポリエステル） １００重量部
カーボンブラック（三菱カーボン社製＃４４） ８重量部
カルナウバワックス ５重量部
サリチル酸金属塩化合物 ３重量部
上記組成の混合物をヘンシェルミキサー中で十分撹搬混合した後、ロールミルで１３０〜１４０℃の温度で約３０分間加熱溶融し、室温まで冷却後、得られた混練物をジェットミルで粉砕分級し、重量平均粒径６．０μｍのトナーを得た。（比較トナー３）
このトナーの１／２流出開始温度は１２５．８℃、１９０℃での貯蔵弾性率（Ｇ’）が１２０Ｐａであった。また、ピーク分子量は５２００であった。このトナー３部に対し、シリコン樹脂溶液（ＫＲ２５１ 信越シリコン社製）１００部、トルエン１００部をホモミキサーで分散して被覆層形成液を調製し、この被覆層形成液を平均粒径５０μｍの球状フェライト１０００重量部の表面に流動床型塗布装置を用いて被覆層を形成したキャリア９７部とをボールミルで混合し、現像剤を得た。（比較現像剤３）
そして、これらのトナー実施例の定着性を判定する。トナーの定着性は、定着下限温度により判断した。定着下限温度は以下のとおりに測定を実施した。図５に示す定着装置１００に、リコー製のタイプ６２００紙をセットし複写テストを行なった。定着画像をパットで擦った後の画像濃度の残存率が７０％以上となる定着ロール温度をもって定着下限温度とした。また、定着温度を上昇させた場合に、トナーが溶融しすぎることで、定着ベルト上にすべてのトナーが紙などの転写体に定着されずに残留し、その残留トナーが非画像領域に付着する、いわゆるホットオフセットと呼ばれる現象が発生する。定着温度幅は、定着下限温度から、ホットオフセット現象が発生しない上限の温度までの温度幅のことを示す。
【００８８】
定着下限温度は、実使用の面（例えば、装置立ち上げへの影響）から１４０℃以下であることが好ましく、定着温度幅は６０℃以上あることが好ましい。
【００８９】
下記実験結果を図１４に示す。なおこの測定は、上述した定着装置１００（図１０に示した）を使用した結果である。
本発明トナー１，２，３との組み合わせにおいて、定着可能温度幅が７５°以上あり、十分な相乗効果を得ている。これに対して従来の熱ローラ定着装置では、図１２に示すように、本発明のトナーを用いても定着可能温度幅は４０°〜５０°程度であった。
図２は実施例にかかる定着装置を使用した画像形成装置の一例である、タンデム型のカラー複写機を示している。このカラー複写機１は、装置本体中央部に位置する画像形成部１Ａと、該画像形成部１Ａの下方に位置する給紙部１Ｂと、画像形成部１Ａの上方に位置する図示しない画像読取部を有している。
【００９０】
画像形成部１Ａには、水平方向に延びる転写面を有する中間転写体としての中間転写ベルト２が配置されており、該中間転写ベルト２の上面には、色分解色と補色関係にある色の画像を形成するための構成が設けられている。すなわち、補色関係にある色のトナー（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）による像を担持可能な像担持体としての感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂが中間転写ベルト２の転写面に沿って並置されている。
【００９１】
各感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂはそれぞれ同じ方向（反時計回り方向）に回転可能なドラムで構成されており、その周りには、回転過程において画像形成処理を実行する帯電装置４、光書き込み手段としての書き込み装置５、現像装置６、１次転写装置７、およびクリーニング装置８が配置されている。各符号に付記しているアルファベットは、感光体３と同様、トナーの色別に対応している。各現像装置６には、それぞれのカラートナーが収容されている。
【００９２】
中間転写ベルト２は、駆動ローラ９と、従動ローラ１０に掛け回されて感光体３Ｙ 、３Ｍ 、３Ｃ 、３Ｂ との対峙位置において同方向に移動可能な構成を有している。従動ローラ１０と対向する位置には、中間転写ベルト２の表面をクリーニングするクリーニング装置１１が設けられている。
【００９３】
感光体３Ｙの表面が帯電装置４により一様に帯電され、画像読取部からの画像情報に基づいて感光体３Ｙ上に静電潜像が形成される。該静電潜像はイエローのトナーを収容した現像装置６Ｙによりトナー像として可視像化され、該トナー像は所定のバイアスが印加される１次転写装置７Ｙにより中間転写ベルト２上に１次転写される。他の感光体３Ｍ、３Ｃ、３Ｂでもトナーの色が異なるだけで同様の画像形成がなされ、それぞれの色のトナー像が中間転写ベルト２上に順に転写されて重ね合わせられる。
【００９４】
転写後感光体３上に残留したトナーはクリーニング装置８により除去され、また、転写後図示しない除電ランプにより感光体３の電位が初期化され、次の作像工程に備えられる。
【００９５】
駆動ローラ９の近傍には、実施例にかかる定着装置１２が設けられている。定着装置１２は、中間転写ベルト２上の画像としての未定着トナー像を転写される転写定着部材としての転写定着ベルト１３と、該転写定着ベルト１３を介して定着ローラ１５と加圧ローラによってニップＮを形成している。定着ベルト１３は少なくとも発熱層と表面には離型層がコーティングされている。また、転写定着ベルト１３には転写定着ベルト１３上の画像を加熱する加熱手段としての誘導加熱源２０が設けられている。加圧ローラ１４は、芯金１４ａとゴム等の弾性層１４ｂを有している。
【００９６】
給紙部１Ｂは、記録媒体としての用紙Ｐを積載収容する給紙トレイ１６と、該給紙トレイ１６内の用紙Ｐを最上のものから順に１枚ずつ分離して給紙する給紙コロ１７と、給紙された用紙Ｐを搬送する搬送ローラ対１８と、用紙Ｐが一旦停止され、斜めずれを修正された後転写定着ベルト１３上の画像の先端と搬送方向の所定位置とが一致するタイミングでニップＮに向けて送り出されるレジストローラ対１９を有している。
【００９７】
感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂから中間転写ベルト２上に１ 次転写されたトナー像Ｔ（単にトナーともいう）は、図示しないバイアス印加手段により駆動ローラ９に印加されるバイアス（ＡＣ 、パルスなどの重畳を含む）により定着ベルト１３に静電気力で２次的に転写される。
【００９８】
中間転写ベルト２から転写定着ベルト１３に転写されたトナー像ＴはニップＮで用紙Ｐに定着されるまで、転写定着ベルト１３上において単独で加熱される。
【００９９】
本例では、トナーＴのみを予め加熱する過程が十分に得られるので、トナーＴ と用紙Ｐ を同時に加熱する従来方式に比べて加熱温度を低くできる。実験の結果、転写定着ベルト１３ の温度は８０〜１２０℃の低温でも十分な画質が得られることが確認された。
【０１００】
本実施例によれば、低温定着が可能でウォームアップ時間を短くでき、省エネルギ性を向上させることができる。また、中間転写体への熱移動を抑制できるので耐久性を向上させることができる。また、低温定着により中間転写体の温度を低減でき、中間転写体側の熱劣化を抑制できる。
【０１０１】
以上のように、本実施形態における定着装置１２はそれ自体が未定着トナー像の被転写機能を有するものであり、未定着トナー像を保持した用紙を単に加熱・加圧する従来の定着装置に対し、「転写型定着装置」として位置付けられるものである。
【０１０２】
次に、本発明の他の実施例にかかる定着装置３０を図３に基づいて説明する。本例にかかる定着装置３０は、中間転写ベルト２から転写定着ベルト１３へのトナーの転写率を向上させることを目的としたものである。本例では、中間転写ベルト２の転写定着ベルト１３との対向する部位に配置される駆動ローラ９を、中間転写ベルト２にバイアスを印加するバイアス印加手段であるバイアスローラ２１としている。
【０１０３】
このバイアスローラ２１では、転写ニップ内でトナーが転写定着ベルトに静電吸着される電界が生じるように、トナー像Ｔと同極性のバイアス（本バイアス）が印加され、静電的反発力をトナーに付与する。
【０１０４】
図４は、実施例にかかる定着装置の変形例である。本例にかかる定着装置４０は、図３の定着装置の定着ベルトに替え、転写定着ローラ４１を設けたものである。
【０１０５】
図５は、実施例にかかる定着装置の変形例である。本例にかかる定着装置５０は、加熱装置として、前記例の誘電加熱源に替え、転写定着ローラ４１の外部に設けたハロゲンヒータ等の輻射加熱源５１で転写定着ローラ４１を加熱するようにしたものである。本発明では定着装置の加熱源として、誘導加熱装置の他本例のように輻射加熱装置を使用することができる。この場合加熱ベルトの発熱層は、金属材料の他、ポリイミド等の耐熱樹脂材料を使用することができる。
【０１０６】
図６は、実施例にかかる定着装置の変形例である。本例にかかる定着装置６０は、加熱装置として、前記例の誘電加熱源に替え、転写定着ローラ６１に設けたハロゲンヒータ等の輻射加熱源６２で転写定着ローラ６１を加熱するようにしたものである。
【０１０７】
次に本発明の他の実施例にかかる定着装置について説明する。図７は本発明の実施例にかかる定着装置７０を示している。本例にかかる定着装置７０は、加熱を誘導加熱源２０で行い、転写定着ベルト１３内部に設けた定着固定部材７１を枠体７４と発泡体で構成された弾性部材７３で構成した他、加圧ローラ７５を芯金７５ａと硬質発泡体で構成した被覆部材７５ｂとで構成したものである。なお、図中符号７２は温度センサ、符号７６は加圧ローラ７５の駆動手段を示している。
【０１０８】
図８は、図７に示した定着装置の変形例である。本例にかかる定着装置８０は、図２に示した定着装置の定着固定部材を弾性発泡体で構成したローラとしたものである。
【０１０９】
図９は、図７に示した定着装置の変形例である。本例にかかる定着装置８０は、図２に示した定着装置の定着固定部材を弾性発泡体で構成した定着ローラ９１と定着ベルト９２とで構成したものである。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】本発明の実施例にかかる定着装置を示す図である。
【図２】本発明の実施例にかかる画像記録装置を示す図である。
【図３】本発明の他の実施例にかかる定着装置を示す図である。
【図４】図３に示した定着装置の変形例を示す図である。
【図５】図３に示した定着装置の他の変形例を示す図である。
【図６】本発明の他の実施例にかかる定着装置を示す図である。
【図７】図６に示した定着装置の変形例を示す図である。
【図８】図６に示した定着装置の他の変形例を示す図である。
【図９】図６に示した定着装置の他の変形例を示す図である。
【図１０】本発明において実験に用いた定着装置を示す図である。
【図１１】実験におけるベルトの場所による温度の分布を示すグラフである。
【図１２】実験で得られた定着可能温度幅を示すグラフである
【図１３】定着ベルトの構成と定着性の判定結果を示す表である。
【図１４】トナーの種類による定着性の判定結果を示す表である。
【図１５】トナーの１／２流出温度を測定する場合に得られるグラフである。
【符号の説明】
【０１１１】
１ カラー複写機
１Ａ 画像形成部
１Ｂ 給紙部
２ 中間転写ベルト
３ 感光体
４ 帯電装置
４ａ 芯金
４ｂ 弾性部材
５ 書き込み装置
６ 現像装置
７ １次転写装置
８ クリーニング装置
９ 駆動ローラ
１０ 従動ローラ
１１ クリーニング装置
１２ 定着装置
１３ 定着ベルト
１４ 加圧ローラ
１４ａ 芯金
１４ｂ 弾性層
１５ 定着ローラ
１６ 給紙トレイ
１７ 給紙コロ
１８ 搬送ローラ対
１９ レジストローラ対
２０ 誘導加熱源
２１ バイアスローラ
３０ 定着装置
４０ 定着装置
４１ 転写定着ローラ
５０ 定着装置
５１ 輻射加熱源
６０ 定着装置
６１ 転写定着ローラ
６２ 輻射加熱源
７０ 定着装置
７１ 定着固定部材
７３ 弾性部材
７４ 枠体
７５ 加圧ローラ
７５ａ 芯金
７５ｂ 被覆部材
７６ 駆動手段
８０ 定着装置
９１ 定着ローラ
９２ 定着ベルト
９７ キャリア
１００ 定着装置
１０１ 誘導加熱源
１０２ 定着ベルト
１０３ 定着ローラ
１０４ 加圧ローラ
１０５ 反転ローラ
２００ 定着装置
２０１，２ ローラ
２０１ 加熱ローラ
２０２ 定着ローラ
２０２ａ 芯金
２０２ｂ 弾性部材
２０３ 定着ベルト
２０３ａ 発熱層
２０３ｂ 離型層
２０４ 加圧ローラ
２０５ 温度検出手段
２０６ 誘導加熱手段
２０７ 励磁コイル
２０８ コイルガイド板
２０９ 励磁コイルコア
２１０ 励磁コイルコア支持部材
Ｎ ニップ
Ｔ トナー
Ｐ 用紙
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも発熱層および離型層で形成された定着ベルトを介して、定着部材と加圧部材とが圧接してニップを形成し、該ニップに未定着トナーを担持した用紙を通過させて定着を行うと共に、該定着ベルトを加熱する加熱源を備えた定着装置において、
前記定着ベルトを低熱容量のものとし、少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤からなり、１／２流出温度が１１５〜１４５℃、１９０℃での貯蔵弾性率（Ｇ’）が２００Ｐａ以上であるトナーを用いたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
加熱源が誘導加熱装置または輻射加熱装置であることを特徴とする請求項１の定着装置。
【請求項３】
前記該低熱容量の定着ベルトの熱容量が０．０１９Ｊ／ｋｃｍ２〜０．０７７Ｊ／ｋｃｍ２であることを特徴とする請求項１または２の定着装置。
【請求項４】
前記定着ベルトが少なくとも厚さが４０μｍ以下の発熱層と１０μｍ以上の離型層で構成された低熱容量の定着ベルトであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかの定着装置。
【請求項５】
前記離型層がフッ素樹脂材料であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかの定着装置。
【請求項６】
前記トナーの樹脂成分中のＴＨＦ不溶分が、１０％以上の樹脂を用いたものであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかの定着装置。
【請求項７】
前記トナーのピーク分子量が、８５００〜１００００であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかの定着装置。
【請求項８】
前記トナーに用いる離型剤として、脱遊離脂肪酸型のカルナウバワックス、モンタンワックス、酸化ライスワックス、エステルワックスの内、いずれかのワックスを用いたものであることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかの定着装置。
【請求項９】
前記定着部材と加圧ローラの内、いずれか一方、または両方が断熱構造を有するローラであって、かつ、加圧ローラが剛性を有するローラで、該加圧ローラ硬度は定着ローラ硬度よりも大きく、該加圧ローラからの駆動伝達によって定着ベルトが回転することを特徴とする請求項１ないし８のいずれかの定着装置。
【請求項１０】
トナー像を担持する転写定着部材と、該転写定着部材上のトナーを加熱する加熱手段と、転写定着部材に接触してニップを形成する加圧部材を備え、前記ニップを通過する用紙上に画像を定着させる定着装置において、
少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤からなり、１／２流出温度が１１５〜１４５℃、１９０℃での貯蔵弾性率（Ｇ’）が２００Ｐａ以上であるトナーを用いたことを特徴とする定着装置。
【請求項１１】
前記トナーの樹脂成分中のＴＨＦ不溶分が、１０％以上の樹脂を用いたものであることを特徴とする請求項１０の定着装置。
【請求項１２】
前記トナーのピーク分子量が、８５００〜１００００の範囲にあることを特徴とする請求項１０または１１の定着装置。
【請求項１３】
前記トナーに用いる離型剤として、脱遊離脂肪酸型のカルナウバワックス、モンタンワックス、酸化ライスワックス、エステルワックスの内、いずれかのワックスを用いたトナーであることを特徴とする請求項１０ないし１２のいずれかの定着装置。
【請求項１４】
請求項１ないし１３の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
少なくとも発熱層および離型層で形成された定着ベルトを介して、定着部材と加圧部材とが圧接してニップを形成し、該ニップに未定着トナーを担持した用紙を通過させて定着を行うと共に、該定着ベルトを加熱する加熱源を備えた定着装置において、
前記定着ベルトを低熱容量のものとし、少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤からなり、１／２流出温度が１１５〜１４５℃、１９０℃での貯蔵弾性率（Ｇ’）が２００Ｐａ以上であるトナーを用いたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
加熱源が誘導加熱装置または輻射加熱装置であることを特徴とする請求項１の定着装置。
【請求項３】
前記該低熱容量の定着ベルトの熱容量が０．０１９Ｊ／ｋｃｍ２〜０．０７７Ｊ／ｋｃｍ２であることを特徴とする請求項１または２の定着装置。
【請求項４】
前記定着ベルトが少なくとも厚さが４０μｍ以下の発熱層と１０μｍ以上の離型層で構成された低熱容量の定着ベルトであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかの定着装置。
【請求項５】
前記離型層がフッ素樹脂材料であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかの定着装置。
【請求項６】
前記トナーの樹脂成分中のＴＨＦ不溶分が、１０％以上の樹脂を用いたものであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかの定着装置。
【請求項７】
前記トナーのピーク分子量が、８５００〜１００００であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかの定着装置。
【請求項８】
前記トナーに用いる離型剤として、脱遊離脂肪酸型のカルナウバワックス、モンタンワックス、酸化ライスワックス、エステルワックスの内、いずれかのワックスを用いたものであることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかの定着装置。
【請求項９】
前記定着部材と加圧ローラの内、いずれか一方、または両方が断熱構造を有するローラであって、かつ、加圧ローラが剛性を有するローラで、該加圧ローラ硬度は定着ローラ硬度よりも大きく、該加圧ローラからの駆動伝達によって定着ベルトが回転することを特徴とする請求項１ないし８のいずれかの定着装置。
【請求項１０】
トナー像を担持する転写定着部材と、該転写定着部材上のトナーを加熱する加熱手段と、転写定着部材に接触してニップを形成する加圧部材を備え、前記ニップを通過する用紙上に画像を定着させる定着装置において、
少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤からなり、１／２流出温度が１１５〜１４５℃、１９０℃での貯蔵弾性率（Ｇ’）が２００Ｐａ以上であるトナーを用いたことを特徴とする定着装置。
【請求項１１】
前記トナーの樹脂成分中のＴＨＦ不溶分が、１０％以上の樹脂を用いたものであることを特徴とする請求項１０の定着装置。
【請求項１２】
前記トナーのピーク分子量が、８５００〜１００００の範囲にあることを特徴とする請求項１０または１１の定着装置。
【請求項１３】
前記トナーに用いる離型剤として、脱遊離脂肪酸型のカルナウバワックス、モンタンワックス、酸化ライスワックス、エステルワックスの内、いずれかのワックスを用いたトナーであることを特徴とする請求項１０ないし１２のいずれかの定着装置。
【請求項１４】
請求項１ないし１３の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００６−３０２４９（Ｐ２００６−３０２４９Ａ）
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２０４４２０（Ｐ２００４−２０４４２０）
【出願日】平成１６年７月１２日（２００４．７．１２）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月１２日（２００４．７．１２）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]