(57)【要約】【課題】省エネ化を図るために溶融時間の短い低温定着トナーを用いた場合でも、十分な定着可能域が確保でき、クリーニング装置からのトナーの噴き出しによる加圧ローラや記録部材の汚れのない定着装置を備えた画像形成装置及びその設計方法を提供する。【解決手段】トナー（Ｔ）と定着装置（２３）とを有する画像形成装置であり、定着装置（２３）は、表面にトナー（Ｔ）が付着する定着ローラ（１０１）を備え、この定着ローラ（１０１）の表面の算術平均粗さをＲａ（μｍ）、トナー（Ｔ）と定着ローラ（１０１）の表面との濡れ性をＳとする場合、    Ｒａ×Ｓ≦０．４４  但し、Ｓ＝Ｓ２／Ｓ１        Ｓ１：定着ローラ表面に付着したトナーの定着ローラ加熱前の投影面積        Ｓ２：定着ローラ表面に付着したトナーの定着ローラを定着温度に加熱した後の              投影面積とした。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーと定着装置とを有する画像形成装置であって、定着装置は、表面にトナーが付着する定着部材を備え、この定着部材の表面の算術平均粗さをＲａ（μｍ）、トナーと定着部材の表面との濡れ性をＳとする場合、
Ｒａ×Ｓ≦０．４４
但し、Ｓ＝Ｓ２／Ｓ１
Ｓ１：定着部材表面に付着したトナーの定着部材加熱前の投影面積
Ｓ２：定着部材表面に付着したトナーの定着部材を定着温度に加熱した後の投影
面積
としたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
トナーの溶融時間を０．０３５秒以下とした請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
定着装置の定着部材の表面を研磨処理した請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】
定着装置の定着部材の表面を回転する金属製の加圧ローラに押圧することにより、定着部材の表面を鏡面状に平滑加工した請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項５】
定着装置の定着部材は、芯金と、この芯金の表面にフッ素樹脂分散液塗料が塗布して乾燥することで形成される乾燥被膜とを備え、この乾燥被膜の表面に回転する金属製の加圧ローラを押圧して乾燥被膜の表面を鏡面状に平滑加工し、その後、乾燥被膜を熱処理して芯金の表面に乾燥被膜を融着した請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項６】
トナーは、少なくとも結着樹脂及び着色剤を含むコア粒子と、この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請求項１ないし５いずれかに記載の画像形成装置。
【請求項７】
トナーと定着装置とを有する画像形成装置の設計方法であって、定着装置は、表面にトナーが付着する定着部材を備え、この定着部材の表面の算術平均粗さをＲａ（μｍ）、トナーと定着部材の表面との濡れ性をＳとする場合、
Ｒａ×Ｓ≦０．４４
但し、Ｓ＝Ｓ２／Ｓ１
Ｓ１：定着部材表面に付着したトナーの定着部材加熱前の投影面積
Ｓ２：定着部材表面に付着したトナーの定着部材を定着温度に加熱した後の投影
面積
を満たすようトナーと定着装置の定着部材とを設定することを特徴とする画像形成装置の設計方法。
【請求項８】
トナーをその溶融時間が０．０３５秒以下となるよう設定する請求項７記載の画像形成装置の設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナーと定着装置とを有する画像形成装置及びその設計方法に関し、より詳しくは、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複合機等の電子写真方式等を用いた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真式の複写機やプリンタ等の電子写真式の画像形成装置は、トナーＴと、定着装置２３とを備えている。この定着装置２３は、図２に示すように、加熱手段により加熱される定着ローラ１０１と、この定着ローラ１０１に所定の接触圧力により圧接する加圧ローラ１０６とを備え、装置前段の転写装置において、定着ローラ１０１側の面に未定着現像剤であるトナーＴが転写された記録紙Ｐを、定着ローラ１０１と加圧ローラ１０６の間（定着ニップ部Ｎ）に通紙することにより、トナーＴを記録紙Ｐに定着するよう機能する。
【０００３】
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、芯金１０１ａの外周表面に形成された離型層１０１ｂとを備えている。
【０００４】
芯金１０１ａには、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ている。離型層１０１ｂには、トナーＴとの離型性に優れる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、フッ素ゴム等の材料が使用される。
【０００５】
そして定着の際、定着ローラ１０１や加圧ローラ１０６に、トナー画像を構成するトナーＴのごく一部、あるいは記録紙Ｐから出る紙粉等からなる異物が付着するため、これらトナーＴや紙粉等の異物をクリーニングするクリーニング装置として、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１１３からなるクリーニング手段を定着ローラ１０１や加圧ローラ１０６に当接させ、定着ローラ１０１や加圧ローラ１０６に付着したトナーＴや紙粉を掻き取るクリーニング装置を備えた定着装置２３も一般的に用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０‐２１３９８８号公報
【特許文献２】特開平８‐１５２０１９号公報
【特許文献３】特公平７‐４６２５４号公報
【特許文献４】特開２００２‐１５６８５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一方で昨今、定着装置２３の省エネ化を図るため、トナーＴの結着樹脂の軟化点を下げることにより、従来に比べて低温で溶融、定着するトナーＴが開発されている。従来のような軟化点の高いトナーＴの場合、トナーＴの弾性が高いため、上記のように定着ローラ１０１の表面材料として離型性及び耐熱性に優れるフッ素樹脂等を被覆すれば、十分な定着可能領域を確保することができていた。
【０００８】
しかしながら、本発明者等が鋭意検討した結果、省エネ化を図るため、低温で溶融するシャープメルトなトナーＴを用いると、いくらフッ素樹脂のような離型性に優れる材料を定着ローラ１０１に被覆しても、トナーＴが非常に定着ローラ１０１に付着（オフセット）しやすくなることが判明した。その結果、定着装置２３として十分な定着可能領域が確保できなくなるといった課題のあることが判明した。
この課題に対し、上記のようにクリーニングウエブ１１３のようなクリーニング装置を設けても、定着ローラ１０１へのトナーＴの付着量（オフセット量）が多すぎるため、クリーニングウエブ１１３の許容量以上にトナーＴがウエブでクリーニングされてしまうこととなる。
【０００９】
さらに、従来に比べてトナーＴの溶融時間も短いため、クリーニングウエブ１１３でクリーニングされたトナーＴ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１１３から定着ローラ１０１に噴き出して（再転写して）しまい、加圧ローラ１０６や記録紙Ｐの表面や裏面を汚してしまうといった問題があった。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑み、省エネ化を図るために溶融時間の短い低温定着トナーを用いた場合でも、十分な定着可能域が確保でき、クリーニング装置からのトナーの噴き出し（再転写）による加圧ローラや記録部材の汚れのない定着装置を備えた画像形成装置及びその設計方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明においては上記課題を解決するため、トナーと定着装置とを有する画像形成装置であって、
定着装置は、表面にトナーが付着する定着部材を備え、この定着部材の表面の算術平均粗さをＲａ（μｍ）、トナーと定着部材の表面との濡れ性をＳとする場合、
Ｒａ×Ｓ≦０．４４
より好ましくはＲａ×Ｓ≦０．４
但し、Ｓ＝Ｓ２／Ｓ１
Ｓ１：定着部材表面に付着したトナーの定着部材加熱前の投影面積
Ｓ２：定着部材表面に付着したトナーの定着部材を定着温度に加熱した後の投影
面積
としたことを特徴としている。
【００１２】
なお、トナーの溶融時間を０．０３５秒以下とすることが好ましい。
また、定着装置の定着部材の表面を研磨処理することが好ましい。
また、定着装置の定着部材の表面を回転する金属製の加圧ローラに押圧することにより、定着部材の表面を鏡面状に平滑加工することが好ましい。
【００１３】
また、定着装置の定着部材は、芯金と、この芯金の表面にフッ素樹脂分散液塗料が塗布して乾燥することで形成される乾燥被膜とを備え、この乾燥被膜の表面に回転する金属製の加圧ローラを押圧して乾燥被膜の表面を鏡面状に平滑加工し、その後、乾燥被膜を熱処理して芯金の表面に乾燥被膜を融着することができる。
また、トナーを、少なくとも結着樹脂及び着色剤を含むコア粒子と、この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とすることができる。
【００１４】
また、本発明においては上記課題を解決するため、トナーと定着装置とを有する画像形成装置の設計方法であって、
定着装置は、表面にトナーが付着する定着部材を備え、この定着部材の表面の算術平均粗さをＲａ（μｍ）、トナーと定着部材の表面との濡れ性をＳとする場合、
Ｒａ×Ｓ≦０．４４
より好ましくはＲａ×Ｓ≦０．４
但し、Ｓ＝Ｓ２／Ｓ１
Ｓ１：定着部材表面に付着したトナーの定着部材加熱前の投影面積
Ｓ２：定着部材表面に付着したトナーの定着部材を定着温度に加熱した後の投影
面積
を満たすようトナーと定着装置の定着部材とを設定することを特徴としている。
【００１５】
なお、トナーをその溶融時間が０．０３５秒以下となるよう設定することが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、例えば溶融時間が０．０３５秒以下といった省エネに有利なシャープメルトなトナーを使用しても、オフセット等の発生がなく、実使用に耐えうる定着可能範囲を確保できるので、画像形成装置の省エネ化を実現することができるという効果がある。
【００１７】
請求項３、４、又は５記載の発明によれば、研磨処理や鏡面平滑加工等により定着部材を構成することで、請求項１記載の式を満足する定着部材を容易に得ることができる。
【００１８】
請求項６記載の発明によれば、従来のトナーであれば、溶融時間を０.０３５秒以下にしようとすると、軟化点の低い結着樹脂を用いた比較的低温で定着可能なシャープメルトなトナーとする必要があるが、その場合、トナーの保存安定性が低下し、トナーの凝集が発生してしまうこととなる。本発明によれば、トナーの構成として、コア粒子を被覆するシェル層を有するカプセルトナーとするので、溶融時間を０.０３５秒以下にしながらトナー凝集を抑えることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る画像形成装置の実施形態における画像形成システムを示す内部構成図である。
【図２】本発明に係る画像形成装置の実施形態における定着装置を示す断面説明図である。
【図３】本発明に係る画像形成装置の実施形態における定着ローラの軸方向から見た説明図である。
【図４】本発明に係る画像形成装置の実施例におけるトナーの溶融時間の測定方法を示す説明図である。
【図５】本発明に係る画像形成装置の実施例における定着ローラ表面のトナーに対する離型性を測定する装置の概要を示した説明図である。
【図６】本発明に係る画像形成装置の実施例におけるマイクロスコープにより、トナー像を拡大観察したイメージ図で、（ａ）図は加熱前のトナー像、（ｂ）図は加熱後のトナー像を示す説明図である。
【図７】本発明に係る画像形成装置の実施例における定着ローラの離型層と定着可能領域との関係をトナーＡを用いて示すグラフである。
【図８】本発明に係る画像形成装置の実施例における定着ローラの離型層と定着可能領域との関係をトナーＢを用いて示すグラフである。
【図９】本発明に係る画像形成装置の実施例における定着ローラの離型層と定着可能領域との関係をトナーＣを用いて示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の一実施形態について図１に基づいて説明すると以下の通りである。図１は、本発明の実施の一形態に係る画像形成システム１の構成を示す内部構成図である。この画像形成システム１は、画像形成装置２を核に、各々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、及び両面搬送装置１０が接続され、機能が拡張されている。このうち、画像形成装置２及び後処理装置５は、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が、その上部に配置された自動原稿搬送装置４と共に、システムラック７上に支持されることで配置されている。
【００２１】
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パーソナルコンピュータ等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機能する。
【００２２】
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。感光体２００の周囲には、感光体２００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である記録紙Ｐ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、及び感光体２００表面の電荷を除去する除電ランプユニット（不図示）等が配置されている。
【００２３】
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、記録紙Ｐ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、記録紙Ｐを収容する記録材収容トレイ２１０と、記録材収容トレイ２１０に収容された記録紙Ｐを１枚ずつ分離給紙する分離供給手段２１１とから構成されている。この分離供給手段２１１にて１枚ずつ分離給紙された記録紙Ｐ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。
【００２４】
なお、記録材供給部２１への記録紙Ｐの補給や記録紙Ｐの交換等の作業は、画像形成装置２本体の正面側に記録材収容トレイ２１０を引き出して行う。
【００２５】
画像形成装置２本体の下面には、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紙Ｐ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。
【００２６】
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、画像が転写された記録紙Ｐを順次受け入れて、記録紙Ｐ上に転写された現像剤を加熱定着して定着装置２３外へと記録紙Ｐを送り出す。画像が記録された記録紙Ｐは、画像形成装置２の排出ローラ２８から画像形成装置２本体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。
【００２７】
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と略直行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）基板と、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と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、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、並びにユニットに対して電力を供給する電源ユニット２６等が配置されている。
【００２８】
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り、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では、記録材収容トレイ６１０・６２０・６３０に収容した記録紙Ｐを、各々に備えられた分離給送手段６１１・６２１・６３１によってそれぞれ１枚ずつ分離し、この記録材供給装置６上面に設けられ、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に向かって供給する。稼働時には、所望とするサイズの記録紙Ｐ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への記録紙Ｐの補給は、該ユニット本体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。
【００２９】
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及び固定部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。
【００３０】
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良い。
【００３１】
後処理装置５は、画像形成装置２、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紙Ｐを上部に設けられた搬入ローラ５０で導き入れ、記録紙Ｐに対して後処理を施すよう機能する。後処理としては、ステープル処理、パンチング処理、ソート処理等あるが、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り、後処理されたものは下段の排紙トレイ５９に、後処理されないものは上段の排紙トレイ５６に、切り換えゲート５２により選択的に排出される。
【００３２】
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、又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。そして、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及び第２走査ユニット３２で露光走査し、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。
【００３３】
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が装置リア側を支点にして上方に回動し、装置の手前側が開放するように構成されている。
【００３４】
中継搬送ユニット８は、画像形成装置２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紙Ｐ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。この中継搬送ユニット８の記録材搬送経路８４の途中では、記録紙Ｐを該ユニットの上面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。
【００３５】
両面搬送装置１０は、画像形成装置２の側面に装着され、記録紙Ｐの両面に画像を形成する際に記録紙Ｐを反転させるための装置であり、記録紙Ｐを反転させる際には、排紙ローラ２８が記録紙Ｐ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紙Ｐ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、記録紙Ｐ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を通過した記録紙Ｐ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。
【００３６】
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。
【００３７】
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システム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、各周辺機器ごと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）が介在される構造に構成されている。
【００３８】
次に定着装置２３について、図２や図３を用いて詳細に説明する。図２に定着装置２３の断面図、図３に定着装置２３の定着ローラの軸方向から見た図を示す。
定着装置２３は、図２に示すように、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１０１用の熱源であるヒータランプ１０５a、１０５b、１０５c、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、異常温度検知手段であるサーモスタット１０４ａ、１０４ｂ、クリーニング装置１１０、及び温度制御手段である制御回路（図示せず）を備えている。
【００３９】
定着ローラ１０１は、その軸方向の両端部に軸受１０２が設置されており、回転可能に設置されている。定着ローラ１０１の一端部には、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１０１が回転駆動する。また、加圧ローラ１０６の軸端部には、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設置され、このベアリングは、定着ローラ１０１の表面へ加圧ローラ１０６を加圧させるための加圧保持部１０７で支えられており、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。
【００４０】
ヒータランプ１０５a、１０５b、１０５c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いる。このヒータランプ１０５a、１０５b、１０５cは、制御回路から通電されることにより、所定の発熱分布で発光し、赤外線を放射して定着ローラ１０１の内周面を加熱する。
【００４１】
定着ローラ１０１は、ヒータランプ１０５a、１０５b、１０５cにより、所定の温度（ここでは１８０℃）に加熱され、定着装置２３の定着ニップ部Ｎを通過する未定着トナー画像が形成された記録紙Ｐを加熱するためのローラである。この定着ローラ１０１は、その本体である筒形の芯金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１０１ａの外周表面に形成された離型層１０１bとを備え、この離型層１０１bが研磨処理されたり、鏡面状に平滑加工等される。
【００４２】
芯金１０１ａには、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。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０．４５ｍｍの鉄（STKM）製の芯金１０１ａが使用されている。
【００４３】
離型層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。本実施例の離型層１０１ｂとしては、厚さ７μｍのプライマー層を介して、ＰＦＡとＰＴＦＥのブレンドしたものを厚さ１５μｍに塗布焼成することにより、形成されている。
【００４４】
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の外周表面にシリコーンゴム等の耐熱弾性材層１０６ｂを有するように構成されている。この加圧ローラ１０６の耐熱弾性材層１０６ｂの表面には、定着ローラ１０１の場合と同様のフッ素樹脂による離型層１０６ｃが形成されても良い。
【００４５】
なお、本実施例における加圧ローラ１０６としては、直径４０ｍｍで、ステンレス製の芯金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と、さらにその表面に厚さ５０μｍのＰＦＡチューブからなる離型層１０６ｃが設けられており、ばねからなる加圧部材１０８により、定着ローラ１０１に２２ｋｇｆ（２１６Ｎ）の力で圧接されている。この圧接により、定着ローラ１０１との間に幅が約７．５ｍｍの定着ニップ部Ｎが区画形成される。
【００４６】
なお、離型層１０６ｃに用いられる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Ｐや定着ローラ１０１との摩擦帯電により、加圧ローラ１０６はおおよそ−５ｋＶ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Ｔを定着ローラ１０１側に反発させる電界が作用し、定着ローラ１０１に対する静電オフセット（静電気的にトナーＴが定着ローラ１０１に付着する現象のこと）の原因となる。
【００４７】
そこで、本実施例では、導電性のＰＦＡチューブを使用することで、加圧ローラ１０６の帯電を防止し、静電オフセットの発生を抑制している。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チューブが用いられている。
【００４８】
定着ローラ１０１の周面には、温度検知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１０３a、１０３ｂに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１０１の温度が所定の温度となるようヒータランプ１０５a、１０５b、１０５cへの通電を制御する。
【００４９】
さらに、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、記録紙を定着する毎に、所定の送り量で巻取りローラ１１２に巻き取られる。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定着ローラ１０１の表面に当接しており、定着ローラ１０１の表面のクリーニング及び離型剤の塗布を行っている。本実施例では、離型剤としてシリコーンオイルが使用され、クリーニングウエブ１１３に６g/ｍ2の量が含浸されている。
【００５０】
そして、定着ニップ部Ｎに所定の定着速度（本実施例では２５５ｍｍ/ｓ）、及び複写速度（本実施例では５６枚/分）で未定着トナー画像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。
【００５１】
[実験（離型性評価）]
次に，本実施例の画像形成装置に用いられている定着装置２３の定着ローラ１０１表面のトナーＴに対する離型性について実験により調べた結果について、図４から図９及び表１、表２を用いて説明する。
【００５２】
＜トナーＴ＞
先ず、実験に用いたトナーＴについて図４及び表１を用いて説明する。本実施例におけるトナーＴは、結着樹脂、着色剤、離型材を含むコア粒子と、このコア粒子を被覆するシェル層とを有するタイプであり、従来のシェル層を持たないタイプに比べ、溶融時間が短いことが特徴である。
【００５３】
本トナーＴは、コア粒子の表面に形成されているシェル層が存在するので、例えばニップ通過時間に対応するように、トナーＴの溶融時間を短くするため、コアには、瞬時に溶融し伸び広がる特性の成分（シャープメルト特性）のものを含有する一方で、シェル層のシェル剤としては、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成分で構成される。このようなコア―シェル構造のカプセルトナーＴを用いることにより、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Ｔの性質の変化を防止することができる。
【００５４】
トナーＴの製造方法としては、例えば、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り製造される。コア粒子は従来のトナーＴと同じ粉砕法によって作製され、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われる。
トナーＴの製造方法は、上記方法に何ら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、ある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Ｔを製造する方法（ケミカル法）でも良い。さらに、溶融時間が０.０３５秒以下のトナーＴ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訳でもない。
【００５５】
（第１の実施例）
表１に本実施例で用いたトナーＴの緒元を示す。実施例１のトナーＴ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、このコア粒子の全表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。
【００５６】
一方、比較例として従来のシェル層をもたない構造のトナーＴについても作製した。作製方法は、上記実施例のコア粒子を作成する方法のみの工程となる。したがって、従来のトナーＴでは、上記作製方法でいうコア粒子の作成工程の中で、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成分で構成される必要があるため、スチレンアクリル樹脂のガラス転移点温度は、実施例のシェル層と同じ６０℃、軟化点温度は１３０℃のトナーＴを用意し、その他の組成は同一のものを用いた（比較例）。
【００５７】
【表１】
2015090378.tif 000002
【００５８】
次に、本実施例で用いたトナーＴ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に示すように、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を用いて測定する。ホットプレートＨは、任意の温度に加熱されており、加熱面に対し、スポイドＳを用いて微量のトナーＴが落下する。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の溶融時間を測定することができる。
【００５９】
高速度カメラＶは、１ｍｓｅｃ(０.００１秒)毎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。今回は比較例として、コアーシェル構造ではない従来のトナーＴについても溶融時間を測定した。
【００６０】
次に、トナーＴの溶融時間を測定した実験結果（実験１）について表１を用いて説明する。先ず、ホットプレートＨの温度は２３０℃に設定した。その理由を以下に説明する。本実施例の定着装置２３の定着制御温度（定着ローラ１０１の表面温度）は、上記したように１８０℃であり、また加圧ローラ１０６の表面温度（≒記録紙Ｐの平均温度）は定着ローラ１０１からの熱を受けて約７０℃で安定する。
【００６１】
すわわち、定着ニップ部Ｎを通過するトナーＴ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Ｈ上に落下したトナーＴ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２５℃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。この条件でトナーＴの溶融時間を測定した結果、表１に示したように、比較例で使用したトナーＴでは０.０８５秒であることが判明した。一方、本実施例１で使用したトナーＴは、０.０１５秒で溶融させることができた。
【００６２】
＜定着ローラ＞
次に、実験に用いた定着ローラ１０１について表２に示す。定着ローラ１０１としては、表２に示したＡからＫまでの計１１種類を試作して評価した。
【００６３】
（定着ローラＡ)
芯金としては、外径４０ｍｍ、肉厚０．４５ｍｍの鉄製のものを用いた。この芯金の表面に形成される離型層（表面層）の材料としては、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）とＰＴＦＥとを混合したコート材Ａ（ディスパージョン）を用いてスプレー塗布により表面被覆し、所定の温度（３８０℃）、時間（３０分）で焼成して芯金に融着させた。
【００６４】
（定着ローラＢ）
定着ローラＡと同じ芯金及びコート材（ＰＴＦＥ＋ＰＦＡ）を用いて、定着ローラＡと同じ条件でコート材を被覆焼成後、ラッピングペーパーを用いて定着ローラの表面に研磨処理を施した。
【００６５】
（定着ローラＣ）
定着ローラＡと同じ芯金及びコート材（ＰＴＦＥ＋ＰＦＡ）を用いて、定着ローラＡと同じ条件でコート材を被覆焼成した後、表面が鏡面の金属製の加圧ローラを押圧力４０ｋｇｆで定着ローラの表面に当接させ、定着ローラを回転させながら、加圧ローラを定着ローラの軸に沿って一方の端部から他方の端部に向かって、２０ｍｍ／ｓｅｃの速度で移動させることにより、コート材の表面に平滑化処理を施した。
【００６６】
（定着ローラＤ）
定着ローラＡと同じ芯金及びコート材（ＰＴＦＥ＋ＰＦＡ）を用いて、コート材を被覆し８０℃、３０分で乾燥させた後、表面が鏡面の金属製の加圧ローラを押圧力６ｋｇｆで定着ローラの表面に当接させ、定着ローラを回転させながら、加圧ローラを定着ローラの軸に沿って一方の端部から他方の端部に向かって、２０ｍｍ／ｓｅｃの速度で移動させることにより、コート材の表面に平滑化処理を施した。そしてその後、定着ローラＡと同じ焼成条件（３８０℃、３０分）で焼成し、芯金に融着させた。
【００６７】
（定着ローラＥ)
定着ローラＡと同じ芯金を用いて、離型層（表面層）の材料として、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）からなる厚さ３０μｍのチューブ材Ｂを被覆した。
【００６８】
（定着ローラＦ)
定着ローラＡと同じ芯金を用いて、離型層（表面層）の材料として、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）からなる厚さ３０μｍのチューブ材Ｂを被覆し、その後、サンドペーパーを用いて定着ローラの表面を粗面化した。
【００６９】
（定着ローラＧ)
定着ローラＡと同じ芯金を用いて、離型層（表面層）の材料として、ＰＴＦＥ系のコート材料Ｂ（ディスパージョン）を定着ローラＡと同じ条件で被覆焼成し、芯金に融着させた。
【００７０】
（定着ローラＨ)
定着ローラＡと同じ芯金を用いて、離型層（表面層）の材料として、ＰＴＦＥ系のコート材料Ｃ（ディスパージョン）を定着ローラＡと同じ条件で被覆焼成し、芯金に融着させた。
【００７１】
（定着ローラＩ)
定着ローラＡと同じ芯金を用いて、離型層（表面層）の材料として、ＰＦＡ系のコート材料Ｄ（ディスパージョン）をスプレー塗布により被覆し、３２０℃、３０分の焼成条件で焼成して芯金に融着させた。
【００７２】
（定着ローラＪ)
定着ローラＡと同じ芯金を用いて、離型層（表面層）の材料として、ＰＦＡ系のコート材料Ｅ（ディスパージョン）をスプレー塗布により被覆し、３２０℃、３０分の焼成条件で焼成して芯金に融着させた。
【００７３】
（定着ローラＫ)
定着ローラＡと同じ芯金を用いて、離型層（表面層）の材料として、ＰＦＡ系のコート材料Ｆ（粉体）を静電塗装により被覆し、３２０℃、３０分の焼成条件で焼成して芯金に融着させた。
【００７４】
試作した１１種類の定着ローラの表面粗さ（算術平均粗さＲa）を小坂研究所製  表面粗さ測定機ＳＥ３５００を用いて測定し、その結果を表２にまとめた。
【００７５】
【表２】
2015090378.tif 000003
【００７６】
次に、試作した定着ローラ及びトナーＴを用い、定着ローラ表面のトナーＴに対する離型性（濡れ性）を実験により求めた。実験方法と結果について、図５から図９、表２を用いて説明する。ここで、図５は定着ローラ表面のトナーＴに対する離型性（濡れ性）を測定する装置の概要を示した図、図６はマイクロスコープによってトナー画像を拡大観察したイメージ図である。
【００７７】
評価する定着ローラ１０１は、ＫＥＹＥＮＣＥ社製のデジタルマイクロスコープ  ＶＨＸ６００のステージＭ１上にセットされ、その表面がマイクロスコープＭ２により、拡大観察できるようになっている。定着ローラ１０１は、その内部に加熱用熱源であるヒータランプ１０５が挿入され、外周面には温度センサであるサーミスタ１０３が当接されており、ヒータランプ１０５及びサーミスタ１０３が接続された外部制御装置（図示せず）により、表面温度が所定の温度にコントロールされるように構成されている。
【００７８】
そして、定着ローラ１０１におけるマイクロスコープＭ２の観察エリアにトナーＴを付着させ、常温状態におけるトナーＴ（Ｔa、Ｔｂ、Ｔｃ）の投影面積Ｓ１
Ｓ１＝Ｓａ＋Ｓｂ＋Ｓｃ
ここで、ＳａはトナーＴa、ＳｂはトナーＴｂ、ＳｃはトナーＴｃの投影面積
をマイクロスコープＭ２によって測定する。
【００７９】
次に、定着ローラ１０１を所定の温度（ここでは１５０℃）に昇温させ、トナー（Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ）を加熱溶融させ、加熱溶融後のトナーＴの投影面積Ｓ２
Ｓ２＝Ｓａ´＋Ｓｂ´＋Ｓｃ´
ここで、Ｓa´はトナーＴa、ＳｂはトナーＴｂ、ＳｃはトナーＴｃの投影面積
を同じくマイクロスコープＭ２で測定する。
【００８０】
この測定結果から、定着ローラ１０１表面のトナーＴに対する離型性（濡れ性）を
Ｓ＝Ｓ２／Ｓ１
で求めた結果を表２に示す。Ｓの値が大きい程、溶融したトナーＴが定着ローラ１０１の表面で濡れ広がっているということ、すなわち離型性が悪いということを示している。
【００８１】
次に、試作した定着ローラとトナーＴを用い、定着可能領域を実験により求めた。試作した定着ローラ及びトナーＴを上記実施例で説明した画像形成装置に組み込み、定着温度を５℃刻みで変更しながら、定着可能領域を調べた。ここで、定着可能領域とは、
定着可能領域（ｄｅｇ）＝高温オフセットが発生しない限界（上限）の定着温度（℃）−定着強度を満足する限界（下限）の定着温度（℃）
のことである。結果を表２及び図７〜図９に示す。
【００８２】
表２及び図９より、従来のシャープメルトではないタイプのトナーＣ（溶融時間０．０８５秒）を用いた場合、溶融したトナーＣに対する定着ローラの離型性（濡れ性）は１．１〜１．２となり、いずれの定着ローラを用いても、トナーＴはほとんど濡れ広がらないことが判明した。また、定着可能領域についても、定着ローラに関わらず、２０ｄｅｇ以上の定着可能領域が確保できることがわかる。このことから、従来タイプのトナーＣであれば、定着ローラの離型層の材料として、フッ素系の材料を用いることで、特に定着ローラ離型層の表面粗さを気にすることなく、実用に耐えうる定着可能領域を確保できることが判明した。
【００８３】
次に、溶融時間が０．０３５秒のシャープメルトなトナーＢを用いた場合、表２及び図８より、溶融したトナーＢに対する定着ローラの離型性（濡れ性）は１．２〜１．７となり、トナーＣを用いた場合よりも離型性が悪化することがわかる。また、定着可能領域についても、トナーＣを用いた場合よりも悪化し、定着ローラＧや定着ローラＪを用いた場合は全く定着可能領域が確保できなくなる（定着可能領域＝０ｄｅｇ）ことがわかる。
【００８４】
また図８の結果から、定着可能領域としては、定着ローラの離型層の離型性（濡れ性）だけでなく、定着ローラの離型層の表面粗さにも関係し、離型層の離型性が良く（濡れ性が悪く）、又表面粗さが小さい程、より広い定着可能領域を確保できることがわかる。具体的には図８から、濡れ性Ｓと十点平均表面粗さＲａ（μｍ）の積Ｓ×Ｒａが０．４４以上あれば、シャープメルトなトナーＢにおいても定着可能領域を確保できることが判明した。
【００８５】
さらに、溶融時間が０．０１５秒の最もシャープメルトなトナーＡを用いた場合、表２及び図７より、溶融したトナーＡに対する定着ローラの離型性（濡れ性）は１．３〜１．９となり、３種類のトナーの中で最も離型性が悪化することがわかる。また、定着可能領域についても、３種類のトナーの中で最も悪く、定着ローラＡや定着ローラＦ、定着ローラＧ、定着ローラＪを用いた場合は、全く定着可能領域が確保できなくなる（定着可能領域＝０ｄｅｇ）ことがわかる。
【００８６】
また、トナーＢの場合と同様、図７の結果から定着可能領域としては、定着ローラの離型層の離型性（濡れ性）だけでなく、定着ローラの離型層の表面粗さにも関係し、離型層の離型性が良く（濡れ性が悪く）、又表面粗さが小さい程、より広い定着可能領域を確保できることがわかる。具体的には、図７から、濡れ性Ｓと十点平均表面粗さＲａ（μｍ）の積Ｓ×Ｒａが０．４以上あれば、最もシャープメルトなトナーＡにおいても定着可能領域を確保できることが判明した。
【００８７】
以上のことから、広い定着可能領域を確保するためには、定着ローラの表面の算術平均粗さをＲａ（μｍ）、トナーと定着ローラの表面との濡れ性をＳとする場合、
Ｒａ×Ｓ≦０．４４
好ましくはＲａ×Ｓ≦０．４
但し、Ｓ＝Ｓ２／Ｓ１
Ｓ１：定着ローラ表面に付着したトナーの定着ローラ加熱前の投影面積
Ｓ２：定着ローラ表面に付着したトナーの定着ローラを定着温度に加熱した後の
投影面積
とするのが望ましいことが立証された。
【００８８】
（第２の実施例）
同様の手法で、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℃とした以外は同じ手法でトナーを得た。このトナーは、０．０３５秒で溶融することができた。
【００８９】
なお、上記実施例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ものではなく、カラー複合機にも適用することができる。
【符号の説明】
【００９０】
１        画像形成システム
２        画像形成装置
３        スキャナ
４        自動原稿搬送装置
５        後処理装置
６        記録材供給装置
８        中継搬送ユニット
１０      両面搬送装置
２３      定着装置
１０１    定着ローラ（定着部材）
１０１ａ  芯金
１０１ｂ  離型層
１０６    加圧ローラ
１０６ａ  芯金
１０６ｂ  耐熱弾性層
１０６ｃ  離型層
１１０    クリーニング装置
Ｐ        記録紙
Ｔ        トナー
【図１】
2015090378.tif 000004
【図２】
2015090378.tif 000005
【図３】
2015090378.tif 000006
【図４】
2015090378.tif 000007
【図５】
2015090378.tif 000008
【図６】
2015090378.tif 000009
【図７】
2015090378.tif 000010
【図８】
2015090378.tif 000011
【図９】
2015090378.tif 000012