(57)【要約】      （修正有）【課題】  高い耐摩耗性や熱効率を維持すると共に、良好な離型性を有し、良質な画像を安定して定着することができる定着ロール、該定着ロールを用い、安定した定着画像が得られる定着装置、及び該定着ロールを用い、良好な画質形成が行える画像形成装置を提供する。【解決手段】  円筒芯金３上に表面層として、フッ素樹脂粒子を分散した無電解ニッケルメッキ層１を設けた定着ロールであって、前記無電解ニッケルメッキ層表面の粗さＲｚが１μｍ以上６μｍ以下である定着ロール、該定着ロールを用いた定着装置、及び高離型性トナーを用い且つ前記定着装置を備えた画像形成装置。【選択図】  図１
2006276303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒芯金上に表面層として、フッ素樹脂粒子を分散した無電解ニッケルメッキ層を設けた定着ロールであって、前記無電解ニッケルメッキ層表面の粗さＲｚが１μｍ以上６μｍ以下であることを特徴とする定着ロール。
【請求項２】
定着ロールと、前記定着ロールに対向して配置される加圧部材と、を備えた定着装置であって、前記定着ロールとして、請求項１に記載の定着ロールを用いたことを特徴とする定着装置。
【請求項３】
少なくとも、結着樹脂と、着色剤と、離型剤と、を含み、１８０℃における貯蔵粘弾性Ｇ’が５．０×１０2〜１．０×１０5Ｐａであり、且つ１８０℃におけるアルミ基板との付着力が５０Ｎ／ｍ以下であるトナーを用い、更に、請求項２に記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ等に適用される定着ロール、及び該定着ロールを用いた、定着装置、画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等には未定着トナーを用紙に定着させる定着装置が設けられており、装置内には定着ロールや、用紙を定着ロールに押し付けるための加圧ロール、用紙を定着ロールから分離させるための分離爪、温度制御を行うサーミスタ等が設けられている。
【０００３】
このような定着ロールは、通常アルミニウムや鉄等の金属製芯金の表面に、ＰＴＦＥ（四フッ化エチレン樹脂）やＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）等のフッ素樹脂層を離型層として設けている。
【０００４】
しかしながら、上記したようなフッ素樹脂被覆定着ロールでは、定着装置内での高温加熱や記録紙搬送による磨耗が原因でフッ素樹脂コーティング膜が破れ、記録紙上の未定着トナー画像が定着ロールの芯金表面に転写され、このトナー汚れをきっかけにして、記録紙のロールへの巻き付きが発生することがあった。
更に、この定着ロール上のトナー汚れが次に送られてくる記録紙上に転写されることにより、オフセット現象が発生することがあり、従来の芯金表面にフッ素樹脂をコーティングした定着ロールには、耐久性において大きな問題が存在していた。
【０００５】
更に、フッ素樹脂は本質的にアルミ、鉄などで構成される芯金表面への接着力がない為、フッ素樹脂コーティングに先立ち、芯金表面の粗面化、プライマ塗布など繁雑な前処理が必要であり、この芯金表面へのフッ素樹脂膜の形成は工程数が多く、コストダウンの大きなネックとなっていた。
【０００６】
このようなフッ素樹脂被覆ロールの問題点を解決するために、新たな表面層材料として、窒化ホウ素やＰＴＦＥ粒子（四フッ化エチレン樹脂粒子）などの離型層微粒子を分散したニッケルメッキ層を離型層として使用した定着部材が提案されている（例えば、特許文献１又は２参照）。
【０００７】
このような離型性のある複合金属メッキ層は、フッ素樹脂に比較して、まず耐久性にも優れており、定着ロール及び定着装置の長寿命化も可能となる。
また、フッ素樹脂に比較して、伝熱性も高く、熱エネルギが効率的に利用できるため、定着装置の省エネ化や高速化が可能となる。さらに、この複合金属メッキ層を芯金上に形成するには、脱脂／洗浄した芯金表面に直接、メッキをすればよく、芯金表面−メッキ層間にはプライマー塗布もせずとも、良好な接着性が保たれ、フッ素樹脂被覆ロールに比べて、製造工程の簡略化が期待できる
【０００８】
しかしながら、このような離型性の複合金属メッキ層を被覆した定着ロールは、トナーとの離型性が不足しており、定着装置に組込んで使用するには、多量の離型性オイルやクリーニングシステムと併用しない限り、実使用が困難であった。
【特許文献１】特開昭６１−２０５９６６号公報
【特許文献２】特開平６−２７８５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、高い耐摩耗性や熱効率を維持すると共に、良好な離型性を有し、良質な画像を安定して定着することができる定着ロール、該定着ロールを用い、安定した定着画像が得られる定着装置、及び該定着ロールを用い、良好な画質形成が行える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】
【００１０】
前記課題は、以下本発明により達成される。即ち、本発明は、
＜１＞  円筒芯金上に表面層として、フッ素樹脂粒子を分散した無電解ニッケルメッキ層を設けた定着ロールであって、前記無電解ニッケルメッキ層表面が粗面化されており、その表面粗さＲｚが１μｍ以上６μｍ以下であることを特徴とする定着ロールである。
【００１１】
＜２＞  前記粗面化が、周方向への細溝を前記無電解ニッケルメッキ層表面に設けることにより行われることを特徴とする前記＜１＞に記載の定着ロールである。
【００１２】
＜３＞  前記細溝の溝間隔が５０μｍ以上４００μｍ以下であることを特徴とする前記＜２＞に記載の定着ロールである。
【００１３】
＜４＞  前記円筒芯金表面に周方向への細溝を設けた後に、前記無電解ニッケルメッキ層を形成することにより、該無電解ニッケルメッキ層表面に前記細溝を設けることを特徴とする前記＜２＞又は＜３＞に記載の定着ロールである。
【００１４】
＜５＞  定着ロールと、前記定着ロールに対向して配置される加圧部材と、を備える定着装置であって、前記定着ロールとして、前記＜１＞〜＜４＞の何れか１項に記載の定着ロールを用いることを特徴とする定着装置である。
【００１５】
＜６＞  定着ロール表面への離型剤供給装置を備えることを特徴とする前記＜５＞に記載の定着装置である。
【００１６】
＜７＞  少なくとも、結着樹脂と、着色剤と、離型剤と、を含み、１８０℃における貯蔵粘弾性Ｇ’が５．０×１０2〜１．０×１０5Ｐａであり、且つ１８０℃におけるアルミ基板との付着力が５０Ｎ／ｍ以下であるトナーを用い、更に、前記＜５＞に記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、高い耐摩耗性や熱効率を維持すると共に、良好な離型性を有し、良質な画像を安定して定着することができる定着ロール、該定着ロールを用い、安定した定着画像が得られる定着装置、及び該定着ロールを用い、良好な画質形成が行える画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の定着ロールは、フッ素樹脂粒子を分散した無電解ニッケルメッキ層（以下、単に「メッキ層」ということがある）表面が粗面化されており、その表面粗さＲｚが１μｍ以上６μｍ以下であることを特徴とする。
表面粗さＲｚが１μｍ未満である場合には、粗面化による離型性向上の効果がなく、ロール表面へのオフセット発生や記録紙の巻き付きを防止できなくなる。逆に、表面粗さＲｚが６．０μｍを越える場合には、定着ロールは初期的には良好な離型性を示すが、表面が粗すぎ、ロール表面のクリーニング性が低いため、定着装置内で継続使用した際に、ロール表面に微小なトナー汚れが蓄積され、オフセットやロール表面への記録紙の巻き付きが発生する。
上記表面粗さＲｚは、更に１．５μｍ以上５．０μｍ以下であることがより好ましく、１．５μｍ以上４．０μｍ以下であることが特に好ましい。
【００１９】
尚、本発明における上記表面粗さＲｚはＪＩＳ−Ｂ０６０１（１９９４）に規定される表面粗さであり、その測定は、測定長さ２．５ｍｍ、カットオフ値０．２５ｍｍの条件でロール表面に対し、粗さ計の測定針を軸方向に走査して行うことができる。本発明においては、上記粗さ計として、サーフコム  １４００Ａ（東京精密社製）を用いた。
【００２０】
上記メッキ層表面は、粗面化されることにより上記表面粗さＲｚの範囲となる。メッキ層表面を粗面化する方法としては、特に限定されるわけではないが、機械加工により周方向の切削溝（細溝）を設ける方法、ガラスビーズ等によるブラスト処理を行う方法が代表的な手法と考えられる。
【００２１】
また、前記した表面を粗面化する方法であるが、表面細溝を設ける方法と、ブラスト処理する方法と、のいずれの方法においても、粗面化することでメッキ層表面とトナーとの離型性を向上させることができるが、ブラスト処理した定着ロールの場合は、未定着トナー画像を定着した際に、その表面性状（表面凹凸）が画像に現れることがあり、画像品質の観点から、表面に細溝を設ける方法がより好ましい。
【００２２】
表面に設ける細溝の間隔としては、５０μｍ以上４００μｍ以下であることが好ましい。この細溝の間隔がこの範囲外、５０μｍ未満もしくは４００μｍより広い場合には、定着ロール表面にトナー汚れが発生し、オフセットやロール表面への記録紙の巻き付きが発生することがある。
上記細溝の間隔は、更に５０μｍ以上３００μｍ以下であることが好ましく、５０μｍ以上２５０μｍ以下であることが特に好ましい。
【００２３】
また、この細溝の溝幅であるが、加工性やトナー汚れ防止の観点から1０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは３０μｍ以上１５０μｍ以下である。
【００２４】
尚、良好な離型性を得る観点から、上記細溝の間隔と溝幅とは、双方共に上記範囲に制御することが好ましく、更には、間隔が５０μｍ以上２５０μｍ以下であり且つ溝幅が３０μｍ以上１５０μｍ以下の細溝とすることが好ましい。
また、上記細溝は、良好な離型性を得る観点から、メッキ層表面全域に、均等間隔に設けることが好ましい。
【００２５】
以下、図面を参照しながら本発明に係る定着ロール及びその製造法について詳細に説明する。
図１は、本発明の定着ロールの一実施形態を示す斜視図であり、図２は、該定着ロールの表面層（無電解ニッケルメッキ層）の拡大断面図である。
図１の定着ロールは、円筒芯金３上に表面層１が形成されており、該表面層１には、図２に示すように、ニッケル−リン酸合金５中に、その肉厚内から表面にかけてフッ素樹脂粒子２が三次元的に分散せしめられている。また、該表面層１の表面全面には、本発明の好ましい態様である、周方向への細溝４が形成されている。
【００２６】
尚、上記円筒芯金３としては、従来公知のものを適宜選定して用いることができ、具体的には、ステンレス鋼、鉄、アルミなどで形成された芯金が挙げられる。
【００２７】
（無電解ニッケルメッキ層）
本発明の定着ロールの表面層１は、次に述べる無電解ニッケルメッキの手法によって製造される。即ち、図３に示す様に、フッ素樹脂粒子２を分散した無電解ニッケルメッキ用のメッキ液７を満たしたメッキ槽６中に円柱状をなした芯金３を浸漬し、自己触媒作用によって図４に示す様に、芯金３の表面にニッケル５を析出させ、同時にメッキ液７中に懸濁しているフッ素樹脂粒子２をニッケル５の析出によって芯金３の表面に形成された皮膜８に取り込ませる。なお、この現象は共折と称されている。
この様に共折現象によって、フッ素樹脂粒子２が表面から肉厚内にかけて分散せしめられたニッケル５の皮膜８を芯金３の表面に成長させ、所望の厚さになった段階で、芯金３をメッキ槽６から引き上げる。
【００２８】
尚、上記フッ素樹脂粒子２としては、具体的には、ＰＴＦＥ（四フッ化エチレン樹脂）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、  ＦＥＰ（テトラフルオルエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＥＴＦＥ（ポリエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロ三フッ化エチレン）、ＰＶＦ（フッ化ビニル）  等を用いることができ、これらの中でも、メッキ浴への分散性や耐熱性の観点からＰＴＦＥ（四フッ化エチレン樹脂）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）がより好ましい。また、用いるフッ素樹脂粒子２の体積平均粒径は１０μｍ以下であるものが好ましく、０．１〜５．０μｍであるものがより好ましく、０．１〜２．０μｍであるものが特に好ましい。
なお、上記体積平均粒径の測定方法としては、レーザー回折式粒度分布計など通常の方法で測定することができる。
さらに、メッキ膜中のフッ素樹脂粒子の含有率は、金属に対して最大３０質量％まで含有させることが可能であるが、１．５〜２５質量％の範囲から選択することが好ましく、より好ましくは５．０〜２０質量％であることが特に好ましい。
【００２９】
このメッキ層１の厚みは、定着部材として必要とされる耐久性や記録紙への伝熱性の観点から５乃至３０μｍが好ましく、より好ましくは１０乃至２０μｍである。
【００３０】
この様にして形成された無電解ニッケルメッキ層は、フッ素樹脂粒子２がニッケル（ニッケル−リン酸合金）５中に分散された構造を有しており、メッキ直後では、ニッケル合金中のリン酸含有量が高く、表面硬度や耐摩耗性が低いことが知られている。そこで、該メッキ層を３５０〜４００℃の温度範囲で１０〜３０分熱処理して、合金中のリン酸含有量を減らし、表面硬度や耐摩耗性を向上させることが一般に行われている。
【００３１】
（細溝形成方法）
メッキ層表面に周方向の細溝を加工する方法としては、機械加工（旋盤加工）する方法が挙げられ、必要に応じて切削や研削などいずれの方法を用いてもよい。
尚、メッキ層を形成した後に加工するのではなく、メッキ処理前に下地となる芯金表面にあらかじめ細溝を加工しておく方法がより望ましい。本発明における無電解ニッケルメッキ層は、下地形状がある程度転写される性質があり、メッキ処理前に芯金表面に細溝を設ければ、その形状が転写され、メッキ層の表面に細溝が設けられることになる。また、前述の通りメッキ層は非常に耐久性に優れ、即ち硬度が高いため、メッキ層自体に細溝を形成することよりも、芯金に細溝を形成することの方が容易である。
更に、上記方法によってメッキ層表面に細溝を形成した場合、該メッキ層表面の粗さＲｚは、細溝を形成した芯金表面の粗さＲｚよりも大きくなる傾向にある。即ち、メッキ層は、溝の谷の部分よりも山の部分に厚い膜厚で形成される傾向にあり、芯金表面に形成する細溝は小さい（浅い）もので済むため、その点でも、あらかじめ芯金に細溝を形成することの方が容易である。以上より、芯金表面にあらかじめ細溝形成をする手法は、本発明の定着ロールの製造を簡略化することができる。
【００３２】
更に、この芯金表面にあらかじめ細溝形成する手法は、平滑な芯金表面にメッキ層を形成した後、メッキ層表面に加工して細溝を得る手法に比べ、メッキ層表面を直接傷つけることがないため、トナー付着によるロール汚れ発生の防止に有効である。
【００３３】
尚、この周方向の細溝は定着ロールの回転方向と完全に平行に設ける必要はなく、例えば芯金（若しくはメッキ層）表面に対して、旋盤加工時の工具の切り込み量・送り量を一定にして、スパイラル状の細溝を連続して形成するなどの加工上の工夫を行ってもかわまない。
【００３４】
（画像形成装置及び定着装置）
以上、説明した本発明の定着ロールは、画像形成装置において記録媒体上に形成された未定着トナー像の定着を行う定着装置に用いられるが、該定着装置としては、定着ロール表面にオイルを供給するオイル塗布装置を有していることが好ましい。本発明の定着ロールはオイルを供給されることによって、その機能をより顕著に発揮することができる。
【００３５】
以下、前述の定着ロールを、画像形成装置及び定着装置に用いた態様ついて説明する。
図５は、本発明の定着ロールを用いた画像形成装置の一例を示す概略図である。図５に記載の画像形成装置１００は、像担持体１０１、帯電器１０２、静電潜像形成用の書込装置１０３、ブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色の現像剤を収容した現像器１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃ、１０４Ｄ、除電ランプ１０５、クリーニング装置１０６、中間転写体１０７、転写ロール１０８、及び定着ロール１０９、加圧ロール１１０、オイル塗布装置１１２からなる。
【００３６】
画像形成装置１００を用いた画像形成について説明すると、まず、像担持体１０１の矢印Ａ方向への回転に伴い、非接触型の帯電器１０２により像担持体１０１表面を均一に帯電する。均一に帯電された像担持体１０１表面に書込装置１０３により各色の画像情報に応じた静電潜像を形成し、この静電潜像が形成された像担持体１０１表面に、前記静電潜像の色情報に応じて現像器１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃ、１０４Ｄからトナーを供給することによりトナー像を形成する。
次に、像担持体１０１表面に形成されたトナー像は、不図示の電源により、像担持体１０１と中間転写体１０７との間に電圧が印加されることより、像担持体１０１と中間転写体１０７との接触部にて、中間転写体１０７表面に転写される。
【００３７】
トナー像を中間転写体１０７に転写した像担持体１０１の表面は、除電ランプ１０８から光が照射されることにより除電され、さらに前記表面に残留しているトナーはクリーニング装置１０６のクリーニングブレードによって除去される。
前述の工程を各色毎に繰り返すことにより、中間転写体１０７の表面に各色のトナー像を、画像情報に対応するように積層形成する。
なお、前述の工程時には転写ロール１０８は前記中間転写体１０７と非当接の状態となっており、中間転写体１０７表面上に全色のトナー像が積層形成された後の記録媒体１１１への転写時には中間転写体１０７と当接される。
【００３８】
このようにして中間転写体１０７表面に積層形成されたトナー像は、中間転写体１０７の矢印Ｂ方向への回転に伴い、中間転写体１０７と転写ロール１０８との接触部に移動する。この際、接触部を、記録媒体１１１が、不図示の用紙搬送ロールにより矢印Ｎ方向に挿通され、中間転写体１０７と転写ロール１０８との間に印加された電圧により、中間転写体１０７表面に積層形成されたトナー像が接触部にて記録媒体１１１表面に一括して転写される。
【００３９】
このようにしてトナー像がその表面に転写された記録媒体１１１は、定着ロール１０９、加圧ロール１１０及びオイル塗布装置１１２からなる定着装置に搬送され、トナー像が記録媒体１１１表面に定着されることにより画像が形成される。
【００４０】
次いで、上記定着装置についてより詳細に説明する。図６は、本発明の定着装置の一例を示す概略図である。
図６に記載の定着装置は、芯金１０９Ａ、表面層１０９Ｂ及び加熱源（ハロゲンランプ）１０９Ｃからなる定着ロール１０９と、芯金１１０Ａ及び弾性層１１０Ｂからなる加圧ロール１１０と、ウェブ方式の離型オイル塗布装置１１２と、温度センサ１１３と、からなり、定着ロール１０９と加圧ロール１１０とは圧接しニップ部を形成している。また、記録媒体１１１を定着ローラ１０９から剥離させる爪（フィンガー）などを有していてもよい。
【００４１】
前述のように、未定着トナー像Ｍが形成された記録媒体１１１が、矢印Ｎ方向に向かって上記ニップ部に搬送され、ニップ部を通過する際に、内蔵された加熱源１０９Ｃによってその表面が加熱された定着ロール１０９により加熱され、記録媒体１１１上に定着トナー像Ｔが形成される。
【００４２】
尚ここで、離型剤の塗布量としては、１．６×１０-5〜８．０×１０-4ｍｇ／ｃｍＵが好ましい。離型剤の塗布量は、得られる画像の平滑性、光沢等の観点からは、少ない方が好ましく、８．０×１０-4ｍｇ／ｃｍＵ（Ａ４  １枚当たり０．５ｍｇ）を越える場合には、定着後に画像表面に残存する離型剤のために画質が低下し、特にＯＨＰのような透過光を利用する場合には顕著に現れたり、記録媒体１１１へ離型剤が付着してベタ付きが発生するなどの問題が生じる。さらに、離型剤の供給量が多くなれば離型剤を貯蔵しておくタンクの容量も大きくなり定着装置が大型化するという問題もある。
【００４３】
離型剤の供給量は、以下のようにして測定される。即ち、表面に離型剤を供給した定着ロール１０９に、一般の複写機で使用される普通紙（代表的には、富士ゼロックス社製複写用紙、商品名Ｊ紙）を通過させると普通紙上に離型剤が付着する。この普通紙上の離型剤をソックスレー抽出器を用いて抽出する。溶媒にはヘキサンを用いる。このヘキサン中に含まれる離型剤を、原子吸光分析装置にて定量することで、普通紙に付着した離型剤の量を定量する。この量を離型剤の供給量と定義する。
【００４４】
使用する離型剤には特に制限はないが、耐熱性オイル、例えば、ジメチルシリコーンオイル、フッ素オイル、フロロシリコーンオイルやアミノ変性シリコーンオイル等の変性オイルなどの液体離型剤が挙げられる。
【００４５】
離型剤として、高性能ではあるが高価なフッ素オイル、フロロシリコーンオイルなども、上記定着装置の場合には、離型剤の供給量が極めて少量でよいのでコスト面でも実用上問題なく使用しうる。
【００４６】
離型剤を供給する方法には特に制限はなく、例えば、液体離型剤を含浸したパッド方式、ウェブ方式、ローラ方式や非接触型のシャワー方式（スプレー方式）などが挙げられる。これらの中でも、離型剤を均一に供給でき、しかも供給量をコントロールすることが容易であるという観点からウェブ方式、ローラ方式が好ましい。なお、シャワー方式で前記定着ロール１０９の全体に均一に前記離型剤を供給するには、別途ブレード等を用いる必要がある。
【００４７】
図６に示す定着装置では、定着ロール１０９として本発明の定着ロールを用い、更に離型オイル塗布装置１１２から定着ロール１０９表面へ離型オイルを供給しているため、トナーに対し非常に良好な離型性を示す。
また、定着ロール１０９として、前述の周方向への細溝を設けた本発明の定着ロールを用いた場合、定着ロール１０９表面に供給されたオイルは細溝内に入り込み、細溝に沿って広がりつつ、長期にわたって細溝内に保持されることとなる。この細溝のオイル保持作用により、離型オイル塗布装置１１２から塗布されるオイル供給量が少ない場合でも、常に一定量のオイルが定着ロール１０９表面に存在し、定着ロール１０９には安定した離型性が確保される。これにより、定着ロール１０９へのトナー汚れ付着や記録媒体１１１の巻き付き、画像オフセットの発生が防止され、常に安定した定着画像が得られる定着装置を提供することができる。
【００４８】
（トナー）
また、本発明の定着ロールを用いた画像形成装置においては、更なる離型性良化の観点から、高離型性トナーを用いることが好ましい。具体的には、結着樹脂と、着色剤と、離型剤と、を少なくとも含んでなるトナーであって、１８０℃における貯蔵粘弾性Ｇ’が５．０×１０2〜１．０×１０5であり、且つ１８０℃におけるアルミ基板との付着力が５０Ｎ／ｍ以下であるトナーを用いることが特に好ましい。
以下、上記トナーについて説明する。
【００４９】
上記トナーのアルミ基板との付着力は、万能引張試験機（東洋精機製作所製）を用いて測定することができる。まず記録媒体である普通紙上に縦１０ｍｍ、横３５ｍｍの幅でトナーを、転写量４．５ｇ／ｍ2に調整して均一に転写し、熱定着ロールを用いて温度１８０℃でトナーを定着させたのち、トナーを定着させた前記普通紙をアルミ基板上にのせて、恒温槽内で１８０℃にし、万能引張試験機で定着像とアルミ基板との付着力を求める。ここで、前記普通紙とは一般に画像形成装置に用いられている紙であればよく、例えばＬ紙、Ｐ紙、Ｓ紙（いずれも富士ゼロックス社製）などを挙げることができる。また、前記アルミ基板は表面が鏡面状態のものを使用する。前記付着力は０Ｎ／ｍに近いものほど好ましいのであるが、実用上５０Ｎ／ｍ以下であることが好ましく、３０Ｎ／ｍ以下であることがより好ましく、１５Ｎ／ｍ以下であることが特に好ましい。付着力が５０Ｎ／ｍ以下であることにより、定着ロールとの良好な離型性が得られ、高画質画像を得ることができる。
【００５０】
また、上記トナーの貯蔵粘弾性Ｇ’は、１８０℃において、５×１０2〜１×１０5Ｐａであることが好ましく、５×１０2〜５×１０4Ｐａであることがより好ましく、特に好ましくは１×１０3〜１×１０4Ｐａである。５×１０2Ｐａ以上であることにより、オフセット防止に効果があり、一方１×１０5Ｐａ以下であることにより、良好な定着性が得られる。粘弾性Ｇ’の測定方法は、レオメトリックサイエンティフィック社製ARES測定装置を用いた。トナーを錠剤に成形した後、２５ｍｍ径のパラレルプレートにセットし、角速度ω＝１０ｒａｄ／ｓｅｃの条件で、１８０℃の時の貯蔵粘弾性Ｇ’を求めた。
【００５１】
また、上記離型剤の含有率は５〜４０質量％であることが好ましく、１０〜３０質量％がより好ましく、１５〜２５質量％が特に好ましい。離型剤の含有率が５質量％以上であれば、十分な離型性を確保することができ、ホットオフセットの防止に効果がある。一方４０質量％以下であればトナー表面への離型剤の露出がなく、流動性や帯電性を得ることができる。
【００５２】
また、上記トナーにおける離形剤含有率Ｗと貯蔵粘弾性Ｇ’との関係は、Ｇ’≧０．８７５×１０4（１００−Ｗ）／Ｗ（×１０3Ｐａ）であることが好ましい。離形剤含有率Ｗと貯蔵粘弾性Ｇ’との関係が前記式を満たすものであれば、定着ロールとの離型性がより良好となり、ホットオフセットの発生を防止することができる。
【００５３】
上記トナーにおいては、必要によりトナーの貯蔵粘弾性を制御するために、トナー中に無機または有機の微粒子を含有することが好ましい。前記無機微粒子としては金属およびその酸化物、窒化物、炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩などが挙げられ、具体的には、シリカ、アルミナ、チタン化合物、炭酸カルシウムなどを挙げることができる。また前記有機微粒子としてはビニル系樹脂、ポリエステル、シリコーンなどを挙げることができる。
含有する量は１〜３０質量％が好ましく、１〜２０質量％がより好ましく、１〜１０質量％が特に好ましい。１質量％以上含有していれば容易に貯蔵粘弾性を制御することが可能となり、３０質量％以下であればトナー表面への微粒子の露出がなく、流動性や帯電性を得ることができる。
また前記微粒子の中でも、無機微粒子を１〜２０質量％含有する場合がさらに好ましく、１〜１０質量％が特に好ましい。使用されるのが無機微粒子であれば、有機微粒子に比べ粘弾性の制御が容易であり、またトナー粒子中での分散性が良いという利点がある。１質量％以上含有していれば容易に貯蔵粘弾性を制御することが可能となり、また２０質量％以下であればトナー粒子の製造が容易であり、分散の制御が可能であるという利点がある。
また、前記微粒子の粒径は５〜２００ｎｍが好ましく、１０〜１００ｎｍがより好ましく、１０〜２０ｎｍが特に好ましい。５ｎｍ以上であればトナー中への分散が容易にでき、微粒子間の凝集が起こりにくいという利点あり、２００ｎｍ以下であればトナー中の分散状態の制御が容易で、表面への露出が少ないという利点ある。
【００５４】
上記トナーの体積平均粒径は、コールターカウンターで測定した体積平均粒径Ｄ５０が４．０〜１０．０μｍであることが好ましい。さらに好ましくは５．０〜８．０μｍであり、特に好ましくは５．０〜７．０μｍである。４．０μｍ以上であれば、トナーの舞いによるクラウドの発生を防止することができる。一方、１０．０μｍ以下であれば良質な画像を得ることができる。
【００５５】
尚、上記粒径の測定としてはコールターカウンターＴＡ−ＩＩ型（ベックマン−コールター社製）を用い、分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムの５％水溶液２ｍｌ中に測定試料（トナー）を０．５〜５０ｍｇ加える。これを電解液１００〜１５０ｍｌ中に添加する。
測定試料を懸濁した電解液は超音波分散器で約１分間分散処理を行い、前記コールターカウンターＴＡ−ＩＩ型により、アパーチャー径として１００μｍアパーチャーを用いて２．０〜６０μｍの粒子の粒度分布を測定して体積平均分布、個数平均分布を求める。測定する粒子数は５００００である。これら求めた体積平均分布、個数平均分布より、体積平均粒径を得る。粒度分布は分割された粒度範囲（チャンネル）に対し、体積、数、それぞれに小径側から累積分布を描き、累積５０％となる粒径を体積平均粒径Ｄ５０と定義する。
【００５６】
また、上記トナーの粒度分布は、コールターカウンターで測定した体積平均粒径の累積８４％径（Ｄ８４ｖ）と累積１６％径（Ｄ１６ｖ）の比（Ｄ８４ｖ／Ｄ１６ｖ）1/2（ＧＳＤｖ：体積平均粒度分布指標）が１．３０以下、個数粒径の（Ｄ８４ｐ／Ｄ１６ｐ）1/2（ＧＳＤｐ：個数平均粒度分布指標）が１．４０以下であることが好ましい。ＧＳＤｖが１．３０以下であり、かつＧＳＤｐが１．４０以下であれば、良質な画像を得ることができる。
【実施例】
【００５７】
以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。ただし、これら各実施例は、本発明を制限するものではない。また、以下において「部」及び「％」は、「質量部」及び「質量％」を表す。
【００５８】
＜現像剤の調製＞
［樹脂粒子分散液Ａの調製］
スチレン（和光純薬製）                                  ３０６部
ｎ−ブチルアクリレート（和光純薬製）                      ９４部
β−カルボキシエチルアクリレート（ローディア日華製）      １２部
１，１０−デカンジオールジアクリレート（新中村化学製）  ６．３部
ドデカンチオール（和光純薬製）                        ２１．４部
前記成分を混合溶解したものに、アニオン性界面活性剤ダウファックス（ダウケミカル社製）４部をイオン交換水５７０部に溶解した溶液を加えてフラスコ中で分散、乳化し１０分間ゆっくりと攪拌混合しながら、さらに、過硫酸アンモニウム６部を溶解したイオン交換水５０部を投入した、ついで、フラスコ内の窒素置換を充分に行った後、フラスコ内の溶液を攪拌しながらオイルバスで７０℃になるまで加熱し、５時間そのまま乳化重合を継続し、アニオン性の樹脂粒子分散液Ａを得た。樹脂粒子分散液Ａ中の樹脂微粒子の中心粒径は２３５ｎｍ、固形分量は４２．９％、重量平均分子量Ｍｗが３５５００であった。
【００５９】
［樹脂粒子分散液Ｂの調製］
スチレン（和光純薬製）                                  ２８０部
ｎ−ブチルアクリレート（和光純薬製）                    １２０部
β−カルボキシエチルアクリレート（ローディア日華製）      １２部
前記成分を混合溶解したものに、アニオン性界面活性剤ダウファックス（ダウケミカル社製）１．５部をイオン交換水５５０部に溶解した溶液を加えてフラスコ中で分散、乳化し１０分間ゆっくりと攪拌混合しながら、さらに、過硫酸アンモニウム１部を溶解したイオン交換水５０部を投入した、ついで、フラスコ内の窒素置換を充分に行った後、フラスコ内の溶液を攪拌しながらオイルバスで７０℃になるまで加熱し、５時間そのまま乳化重合を継続し、アニオン性の樹脂粒子分散液Ｂを得た。樹脂粒子分散液Ｂ中の樹脂微粒子の中心粒径は１８０ｎｍ、固形分量は４２．３％、重量平均分子量Ｍｗが７９７０００、数平均分子量がＭｎ２６６６００、ガラス転移温度５３．５℃であった。
【００６０】
［着色剤粒子分散液Ａの調製］
カーボンブラックＲ６６０Ｒ（キャボット社製）              ３０部
アニオン界面活性剤ニューレックスＲ（日本油脂製）            ２部
イオン交換水                                            ２２０部
前記成分を混合し、ホモジナイザー（ウルトラタラックス：IKA社製）により１０分間予備分散した後、アルチマイザー（対抗衝突型湿式粉砕機：杉野マシン製）を用い、圧力２４５ｍＰａで１５分間分散処理を行い、中心径３３３ｎｍの着色剤粒子分散液Ａを得た。
【００６１】
［離型剤粒子分散液Ａの調製］
ポリエチレンワックス  ＰＷ７２５                          ４５部
（融点１０４℃：東洋ペトロライト製）
カチオン性界面活性剤ネオゲンＲＫ（第一工業製薬製）          ５部
イオン交換水                                            ２００部
前記成分を混合し９５℃に加熱し、ホモジナイザー（ウルトラタラックス：IKA社製）により１０分予備分散した後、ゴーリンホモジナイザー（圧力噴出型粉砕機：ゴーリン社製）を用い、分散処理を行い、中心径１７７ｎｍの離型剤粒子分散液Ａを得た。
【００６２】
（トナーの作製）
上記樹脂粒子分散液Ａ              ９０部
上記樹脂粒子分散液Ｂ            １５０部
着色剤粒子分散液Ａ                ６０部
離型剤粒子分散液Ａ              １００部
以上の成分を丸型ステンレスフラスコ中でホモジナイザー（ウルトラタラックス：IKA社製）により混合分散した後、この溶液のポリ塩化アルミニウム０．３部を加えて、コア凝集粒子を作製し、さらに、ウルトラタラックスで５分間分散を行った。その後、加熱オイルバスでフラスコ内を攪拌させながら、５１℃まで昇温し、５１℃に１時間保持しコア凝集粒子を形成後、樹脂粒子分散液Ａを１３０部追加し、コア／シェル凝集粒子を作製した。その後、０．５Ｎ水酸化ナトリウム水溶液を加え溶液のｐＨを６にした後、９５℃まで昇温後、０．５Ｎ硝酸でｐＨを４にし、９６℃で５時間保持させる。その後、冷却しアルカリで中和させ、ろ過、水洗後、固液分離し、さらに、真空乾燥させて、黒色トナーを得た。
【００６３】
上記より得たトナーを、前記の方法により、コールターカウンターＴＡ−II型（コールター社製）にて測定し、トナーの体積平均粒径Ｄ５０、体積平均粒度分布指標ＧＳＤｖ、数平均粒度分布指標ＧＳＤｐの値を得たところ、Ｄ５０が７．０μｍ、ＧＳＤｖが１．２４、ＧＳＤｐが１．２６であった。
【００６４】
（外添剤の添加および現像剤の調製）
上記トナー５０部に、外添剤として疎水性シリカ（ＴＳ７２０：キャボット社製）３．５部を添加し、サンプルミルでブレンドした。次に、平均粒径５０μｍのフェライト粒子表面にフェライト量の１％のポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）でコートしたフェライトキャリアに対して、外添剤を添加したトナーを、トナー濃度５％となるように混合して、現像剤を調製した。
【００６５】
縦１０ｍｍ、横３５ｍｍの長方形の紙に、トナーの載り量４．５ｇ／ｍ2に調整して均一にのせ、温度１８０℃でトナーを定着させたのち、万能引張試験機に、アルミ基板上にトナーを定着させた紙をのせて、恒温槽内で１８０℃にし、万能引張試験機で定着像とアルミ基板との付着力を求めたところ、付着力は１９．０Ｎ／ｍであった。
また、前述の方法により測定された貯蔵粘弾性Ｇ’は、１１．５×１０3Ｐａであった。
【００６６】
＜定着ロールの製造＞
次いで、実施例１〜１１及び比較例１〜４の定着ロールの製造について説明する。
尚、以下に説明する内容に記載されている表面粗さＲｚは測定長２．５ｍｍ、カットオフ値０．２５ｍｍの条件でロール表面に対し、粗さ計（東京精密社製、商品名：サーフコム  １４００Ａ）の測定針を軸方向に走査して測定して、検証しているものである。
【００６７】
（実施例１〜実施例４）
Φ３５ｍｍ、肉厚２．０ｍｍのアルミパイプ（金属円筒体）表面に、旋盤の加工条件を振って、表１に示す周方向らせん状の細溝を形成し、表面粗さＲｚと細溝間隔が異なる芯金４種類を作製した。次に、この芯金表面に対して、予めPTFE粒子が分散されている無電解ニッケルメッキ浴（商品名「カニフロンＡ」、日本カニゼン製）により無電解メッキを施し、ニッケルとＰＴＦＥ粒子で形成される厚み１０μｍのメッキ膜を形成した。その後、バッジ炉に該アルミパイプを投入し、４００℃３０分の熱処理を行い、メッキ膜中のリン酸成分や界面活性剤が分解し、硬質のメッキ膜を形成した。メッキ工程を終了後、パイプ両端に駆動ギアなどをはめ込むための所定の成型加工を行い、表面粗さＲｚが異なる定着ロール４種類を作製した。これらの転写ロールの諸特性を表１に示す。
【００６８】
尚、各定着ロール表面の、水及びシリコンオイル接触角は、測定器として接触角計（協和界面科学社製、商品名：ＣＡ−Ｘ  ロール型接触角計）を用い、室温２３℃、湿度６０％の室内で測定した。
【００６９】
（比較例１）
φ３５ｍｍ、肉厚２．０ｍｍのアルミパイプ表面に、旋盤による細溝加工を行わずに表面粗さＲｚ０．５μｍとなる仕上げ加工を行った。
次に、この芯金表面に、実施例１同様のメッキ浴を使用してニッケルとＰＴＦＥ粒子で形成される厚み１０μｍのメッキ膜を形成した後、パイプ両端に駆動ギアなどをはめ込むための所定の成型加工を行い、表面粗さＲｚ０．７μｍの平滑な表面を持つ定着ロールを作製した。この比較例1の定着ロールの諸特性を実施例１同様に表１に示す。
【００７０】
（比較例２）
Φ３５ｍｍ、肉厚２．０ｍｍのアルミパイプ表面に、Ｒｚ５μｍとなる旋盤加工を行って周方向らせん状の細溝を形成した。次に、この芯金表面に、実施例１同様のメッキ浴を使用してニッケルとＰＴＦＥ粒子で形成される厚み１５μｍのメッキ膜を形成した後、パイプ両端に駆動ギアなどをはめ込むための所定の成型加工を行い、表面粗さＲｚ８．０μｍの表面を持つ定着ロールを作成した。この比較例２の定着ロールの諸特性を実施例１同様に表１に示す。
【００７１】
（実施例５）
Φ３５ｍｍ、肉厚２．０ｍｍのアルミパイプ表面に、旋盤による細溝加工を行わずに表面粗さＲｚ０．５μｍとなる仕上げ加工を行った。次に、この芯金表面に、実施例１同様のメッキ浴を使用してニッケルとＰＴＦＥ粒子で形成される厚み１０μｍのメッキ膜を形成した後、ブラスト処理により表面粗さＲｚが３．０μｍの表面を形成した。その後、パイプ両端に駆動ギアなどをはめ込むための所定の成型加工を行い、表面粗さＲｚ３．０μｍのブラスト表面を持つ定着ロールを作製した。この実施例５の定着ロールの諸特性を実施例１同様に表１に示す。
【００７２】
（実施例６〜実施例１０）
Φ３５ｍｍ、肉厚２．０ｍｍのアルミパイプ表面に、旋盤加工の加工条件を振って、表１に示す周方向らせん状の細溝を形成し、表面粗さＲｚが２．０μｍで細溝間隔が異なる芯金４種類を作製した。次に、この芯金表面に、実施例１同様のメッキ浴を使用してニッケルとＰＴＦＥ粒子で形成される厚み１０μｍのメッキ膜を形成した後、パイプ両端に駆動ギアなどをはめ込むための所定の成型加工を行い、表面粗さＲｚ３．０μｍで細溝間隔が異なる表面を持つ定着ロール５種類を作製した。この実施例６〜実施例１０の定着ロールの諸特性を実施例１同様に表１に示す。
【００７３】
（実施例１１）
Φ３５ｍｍ、肉厚２．０ｍｍのアルミパイプ表面に、旋盤による細溝加工を行わずに表面粗さＲｚ０．５μｍとなる仕上げ加工を行った。次に、この芯金表面に、実施例１同様のメッキ浴を使用してニッケルとＰＴＦＥ粒子で形成される厚み１０μｍのメッキ膜を形成した後、旋盤加工により表面粗さＲｚ４．０μｍとなる周方向らせん状の細溝を形成した。その後、パイプ両端に駆動ギアなどをはめ込むための所定の成型加工を行い、表面粗さＲｚ４．０μｍの細溝表面を持つ定着ロールを作製した。この実施例１１の定着ロールの諸特性を実施例１同様に表１に示す。
【００７４】
（比較例３）
Φ３５ｍｍ、肉厚２．０ｍｍのアルミパイプ表面に表面洗浄、プライマー塗布などの下処理を施した後、ＰＦＡ樹脂の粉体塗料（商品名ＭＰ−１０、デュポン社製）を粉体塗装し、焼成工程及び周方向の研磨工程を繰り返し、表面粗さＲｚ２．０μｍ、厚み２０μｍのフッ素樹脂層を形成した。この後、パイプ両端に駆動ギアなどをはめ込むための所定の成型加工を行い、表面粗さＲｚ２．０μｍ、厚み２０μｍのフッ素樹脂表面を持つ定着ロールを作製した。この比較例３の定着ロールの諸特性を実施例１同様に表１に示す。
【００７５】
（比較例４）
比較例３同様の材料、工程において、フッ素樹脂層形成中の研磨条件を変えることで、表面粗さＲｚ６．０μｍ、厚み２０μｍのフッ素樹脂表面を持つ定着ロールを作製した。この比較例４の定着ロールの諸特性を実施例１同様に表１に示す。
【００７６】
以上、説明した実施例、比較例のうち、実施例１〜１１及び比較例１〜２については、予めPTFE粒子が分散されている無電解ニッケルメッキ浴（商品名「カニフロンA」、日本カニゼン製）を使用し、メッキ層を設けた結果、表１に見られるようにメッキ処理の前後で表面粗さＲｚが増加するという結果が得られたが、これは使用したメッキ浴の特徴と考えられ、本発明を制限するものではない。
【００７７】
（定着装置への組込み）
実施例１〜実施例１１及び比較例１〜４の定着ロールを図６に示す２ロール方式の定着装置に取り付け、NiP幅7ｍｍ、プロセス速度  205mm／秒に設定した後、離型剤（シリコンオイル）の塗布量をＡ４用紙１枚当たり5／100ccに調整した。
【００７８】
（実験１  定着ラチチュード及びFinger  Markの調査）
上記した定着装置を用い、記録紙にS紙（富士ゼロックス製、坪量56ｇ／ｍ2）を使用し、前記より現像剤を用いて未定着ベタ画像を１０枚連続通紙してサンプルを得、オフセット（Hot／Cold）の有無を調べた。この実験を150℃〜220℃の温度領域で10℃ごとに定着温度を振りながら行った。これらの実験結果を上記より得た各定着ロールについて、定着ラチチュード（オフセット未発生領域）としてまとめた結果を図７に示す。
【００７９】
次に実験１のサンプルにおいて、剥離つめ跡（Finger  Mark）の有無について、調べた結果を図８に示す。
【００８０】
図７、図８に示すように表面を粗面化した実施例１〜実施例１１の定着ロールの方が、平滑な表面を持つ比較例１よりオフセットやFinger  Markの未発生領域が広く、安定した定着性を示すことが確認できた。
【００８１】
また、フッ素樹脂表面で被覆された比較例３と同程度の表面粗さＲｚを示す実施例２、比較例４と同程度の表面粗さＲｚを示す実施例４をそれぞれ比較すると、オフセットやFinger  Markの未発生領域が一様に低く、本発明の定着ロールが従来技術に比べ、低温での定着が可能であり、省エネ性が高いことが確認できた。
【００８２】
なお、この実験１のサンプルで、実施例５の定着ロール（ブラスト表面）については、オフセットが発生しない領域でも定着したトナー画像全てに、問題にならない程度の梨地状の表面荒れが見られ、画像品質の観点から、細溝を形成した実施例１〜４及び実施例６〜１１の定着ロールの優位性が確認された。
【００８３】
（実験２  離型性の維持性調査）
次に、実施例１〜実施例１１及び比較例1〜４の各定着ロールについて、上記した定着装置を用い、ロール表面のコントロール温度を１９０℃に設定した後、記録紙にP紙（富士ゼロックス製、坪量64g／m2）を使用し、前記より得た現像剤を用いて、未定着ベタ画像を10000枚通し、定着ロール表面のトナー付着量と記録紙の巻き付きを確認した結果を表１に示す。
【００８４】
【表１】
2006276303.tif 000003
【００８５】
この結果、表面粗さＲｚが１μｍ以上６μｍ以下である、実施例１〜１１の定着ロールでは、表面粗さＲｚが上記範囲を外れている比較例１及び２の定着ロールに比べ、トナーの付着、記録紙の巻き付き共に抑制できていることが確認できた。
【００８６】
（実験３  表面層の耐摩耗性調査）
次に、上記した実施例及び比較例中で、幅広い定着ラチチュードを有する実施例２及び比較例３の各定着ロールについて、上記した定着装置を用い、ロール表面のコントロール温度を１９０℃に設定した後、記録紙にP紙（富士ゼロックス製、坪量64g／m2）を使用し、白紙を５００，０００枚通紙した後、用紙エッジによる定着ロール表面の磨耗を計測した。この結果、比較例３の定着ロールでは、１．５μｍ程度の段差が見られたが、実施例２の定着ロールでは、０．５μｍ以下の段差の収まり、複合ニッケルメッキ層の耐久性が確認された。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の定着ロールの一実施形態の斜視図である。
【図２】図１に記載の定着ロールにおける表面層の拡大断面図である。
【図３】本発明に係る円筒芯金表面に無電解ニッケルメッキ層を形成する方法を示す説明図である。
【図４】図３に記載の円筒芯金表面付近の拡大図である。
【図５】本発明の定着ロールを使用した画像形成装置の概略構成図である。
【図６】本発明の定着ロールを使用した定着装置の概略構成図である。
【図７】実施例における定着ラチチュード（画像オフセット未発生領域）の試験結果を示すグラフである。
【図８】実施例におけるFinger  Mark未発生領域の試験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００８８】
１  表面層（無電解ニッケルメッキ層）
２  フッ素樹脂粒子
３  円筒芯金
４  細溝
５  ニッケル（ニッケル−リン酸合金）
６  メッキ槽
７  メッキ液
８  皮膜
１００    画像形成装置
１０１    像担持体
１０２    帯電器
１０３    書き込み装置
１０４Ａ，１０４Ｂ，１０４Ｃ，１０４Ｄ  現像器
１０５    除電ランプ
１０６    クリーニング装置
１０７    中間転写体
１０８    転写ロール
１０９    定着ロール
１０９Ａ  定着ロール芯金
１０９Ｂ  定着ロール表面層
１０９Ｃ  加熱源（ハロゲンランプ）
１１０    加圧ロール
１１０Ａ  加圧ロール芯金
１１０Ｂ  加圧ロール弾性層
１１１    記録紙
１１２    離型オイル塗布装置（ウェブ方式）
１１３    温度センサ
Ｍ        未定着トナー画像
Ｔ        定着トナー画像
【図１】
2006276303.tif 000004
【図２】
2006276303.tif 000005
【図３】
2006276303.tif 000006
【図４】
2006276303.tif 000007
【図５】
2006276303.tif 000008
【図６】
2006276303.tif 000009
【図７】
2006276303.tif 000010
【図８】
2006276303.tif 000011