(57)【要約】【課題】  低温かつ連続した多数枚の定着を行ってもオフセット画像が発生しにくい定着方法を提供する。【解決手段】  加熱加圧手段で記録材上のトナー画像を定着し定着画像を形成する定着方法において、加熱加圧手段が加熱部材と加圧部材を有し、加熱部材が導電層を有する筒状の回転体と回転体の内部に配置され螺旋軸が回転体の母線方向と略平行である螺旋形状部を有し導電層を電磁誘導発熱させる交番磁界を形成するコイルと螺旋形状部の中に配置され交番磁界の磁力線を誘導するコアを有し、母線方向に関し記録材上の画像の最大通過領域の一端から他端までの区間でコアの磁気抵抗が導電層の磁気抵抗と導電層とコアの間の領域の磁気抵抗の合成磁気抵抗の３０％以下であり、トナーの８０℃における損失弾性率が１０４〜１０７Ｐａであり、トナー粒子の有機ポリシロキサン構造由来のＳｉ量が０．５〜５．０％である。【選択図】  図１
2015106078.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱加圧手段により記録材上のトナー画像を加熱加圧定着して記録材に定着画像を形成する定着方法において、
前記加熱加圧手段が、
加熱部材と、
加圧部材と
を有し、
前記加熱部材が、
導電層を有する筒状の回転体と、
前記回転体の内部に配置され、螺旋軸が前記回転体の母線方向と略平行である螺旋形状部を有し、前記導電層を電磁誘導発熱させる交番磁界を形成するためのコイルと、
前記螺旋形状部の中に配置され、前記交番磁界の磁力線を誘導するためのコアと、
を有し、
前記母線方向に関し、記録材上の画像の最大通過領域の一端から他端までの区間において、前記コアの磁気抵抗が、
前記導電層の磁気抵抗と、
前記導電層と前記コアとの間の領域の磁気抵抗と、
の合成磁気抵抗の３０％以下であり、
前記トナー画像を形成するトナーが、結着樹脂、着色剤およびワックスを含有するトナー粒子を有するトナーであり、
前記トナーの粘弾性測定において、８０℃における損失弾性率Ｇ”（８０）が、１×１０４Ｐａ以上１×１０７Ｐａ以下であり、
前記トナー粒子が、有機ポリシロキサン構造を有し、
前記トナー粒子のＸ線光電子分光分析（ＥＳＣＡ）において、前記有機ポリシロキサン構造に由来するＳｉ量が、０．５ａｔｏｍｉｃ％以上５．０ａｔｏｍｉｃ％以下である
ことを特徴とする定着方法。
【請求項２】
前記導電層が、銀、アルミニウム、オーステナイト系ステンレス鋼および銅からなる群より選択される少なくとも１つで形成されている請求項１に記載の定着方法。
【請求項３】
前記回転体が、筒状のフィルムである請求項１または２に記載の定着方法。
【請求項４】
前記トナー粒子が、結晶性樹脂を含有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着方法。
【請求項５】
前記結晶性樹脂が、結晶性ポリエステル樹脂である請求項４に記載の定着方法。
【請求項６】
前記トナー粒子が、前記有機ポリシロキサン構造を有する樹脂Ａを含有する請求項１〜５のいずれか１項に記載の定着方法。
【請求項７】
前記有機ポリシロキサン構造を有する樹脂Ａが、その中でも、下記式（２２）で示される有機ポリシロキサン構造を有し、下記式（２３）で示される構造を有するビニル系モノマーを使用して得られた樹脂である請求項６に記載の定着方法。
【化１】
2015106078.tif 000038
【化２】
2015106078.tif 000039
（ここで、Ｒ１はアルキル基を示し、Ｒ４は水素原子またはメチル基を示す。また、ｎは重合度を示し、２以上の整数である。）
【請求項８】
前記トナー粒子が、前記結着樹脂、前記着色剤および前記ワックスを含有するコアに、前記有機ポリシロキサン構造を有する樹脂Ａを含有するシェル相を形成したコアシェル構造のトナー粒子である請求項６または７に記載の定着方法。
【請求項９】
前記トナー粒子が、非晶性樹脂を含有する請求項１〜８のいずれか１項に記載の定着方法。
【請求項１０】
前記非晶性樹脂が、ポリウレタン樹脂である請求項９に記載の定着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真法に用いる定着方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子写真装置においても省エネルギー化が大きな技術的課題として考えられ、定着装置にかかる熱量の大幅な削減が検討されている。また、高画質、高光沢な画像を高速に、かつ連続して多数枚を印刷することへのニーズも大きい。
【０００３】
したがって、定着装置においては、より低温での定着が可能になるよう、多数枚の定着においても温度低下が少ないことが求められ、トナーにおいては、より低エネルギーでの定着が可能な、いわゆる「低温定着性」が求められている。
【０００４】
電子写真方式の複写機やプリンターなどの画像形成装置に搭載される定着装置は、
加熱回転体（加熱部材）と、
加熱回転体に接触する加圧ローラー（加圧部材）と、
で形成されたニップ部で未定着トナー画像を担持した記録材を搬送しながら加熱してトナー画像を記録材に定着するものが一般的である。
【０００５】
その中でも、ウォームアップ時間を短縮できるという観点から、加熱回転体の導電層を直接発熱させることができる電磁誘導加熱方式の定着装置が開発され実用化されている。
【０００６】
特許文献１〜３に開示されている定着装置は、磁界発生手段から発生した磁界で加熱回転体の導電層に誘導された渦電流によって導電層が発熱するものである。このような定着装置は、加熱回転体の導電層として、磁束を通しやすい、厚さが２００μｍ〜１ｍｍの鉄やニッケルなどの磁性金属またはこれらが主体の合金を用いている。
【０００７】
ところで、定着装置のウォームアップ時間を短くしようとすると、加熱回転体の熱容量を小さくする必要があるので、加熱回転体の導電層も薄い方が有利である。
【０００８】
しかしながら、上記文献に開示されている定着装置においては、加熱回転体の厚みを薄くすると、熱容量が小さくなり、記録材などに熱を奪われた際の温度低下が大きくなる。したがって、低温かつ連続した多数枚の定着を行おうとすると、温度低下によりトナーの溶融不足、離型剤の染み出し不足が生じ、オフセットが発生してしまう。
【０００９】
また、上記課題に鑑みて、トナー側としても、トナーの低温での粘弾性を低下させることや、低温定着時における離型効果を向上させるために離型剤の溶融温度を下げるなどの検討がなされている（特許文献４および５）。
【００１０】
しかしながら、トナーの低温での粘弾性を低下させるだけでは、離型剤の染み出し不足によるオフセットは解決せず、離型剤の溶融温度を下げると、トナーの保存性が低下しやすくなる場合があった。つまり、低温かつ連続した多数枚の定着を行うためには未だ課題を有していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０００−８１８０６号公報
【特許文献２】特開２００４−３４１１６４号公報
【特許文献３】特開平９−１０２３８５号公報
【特許文献４】特開２００２−９１０８４号公報
【特許文献５】特開２０１１−１４１５１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、上記問題点を解決し、低温かつ連続した多数枚の定着を行っても、オフセット画像が発生しにくい定着方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、
加熱加圧手段により記録材上のトナー画像を加熱加圧定着して記録材に定着画像を形成する定着方法において、
前記加熱加圧手段が、
加熱部材と、
加圧部材と
を有し、
前記加熱部材が、
導電層を有する筒状の回転体と、
前記回転体の内部に配置され、螺旋軸が前記回転体の母線方向と略平行である螺旋形状部を有し、前記導電層を電磁誘導発熱させる交番磁界を形成するためのコイルと、
前記螺旋形状部の中に配置され、前記交番磁界の磁力線を誘導するためのコアと、
を有し、
前記母線方向に関し、記録材上の画像の最大通過領域の一端から他端までの区間において、前記コアの磁気抵抗が、
前記導電層の磁気抵抗と、
前記導電層と前記コアとの間の領域の磁気抵抗と、
の合成磁気抵抗の３０％以下であり、
前記トナー画像を形成するトナーが、結着樹脂、着色剤およびワックスを含有するトナー粒子を有するトナーであり、
前記トナーの粘弾性測定において、８０℃における損失弾性率Ｇ”（８０）が１×１０４Ｐａ以上１×１０７Ｐａ以下であり、
前記トナー粒子が、有機ポリシロキサン構造を有し、
前記トナー粒子のＸ線光電子分光分析（ＥＳＣＡ）において、前記有機ポリシロキサン構造に由来するＳｉ量が、０．５ａｔｏｍｉｃ％以上５．０ａｔｏｍｉｃ％以下である
ことを特徴とする定着方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、低温かつ連続した多数枚の定着を行って、オフセット画像が発生しにくい定着方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】定着フィルムと磁性コアとコイルの斜視図
【図２】定着装置１の画像形成装置の概略構成図
【図３】定着装置１の断面模式図
【図４】駆動周波数と出力電力との関係図
【図５】ソレノイドコイルと磁性コア周辺の磁界の模式図
【図６】ソレノイドコイルの磁性コアの端部近傍の模式図
【図７】回路を貫く磁束が安定する領域の模式図
【図８】円筒形回転体と磁束が安定する領域の模式図
【図９】定着装置１の目的に沿わない磁力線形状の例
【図１０】有限長ソレノイドを配置した構造体の模式図
【図１１】単位長さ当たりのコア・コイル・円筒体を含む空間の磁気等価回路図
【図１２】磁性コアとギャップの模式図
【図１３】円筒形回転体内部の電流と磁場の断面模式図
【図１４】渦電流Ｅ／／の説明図
【図１５】渦電流Ｅ⊥の説明図
【図１６】定着装置１の構成において電力の変換効率を測定した結果
【図１７】定着装置２としての誘導加熱方式の定着装置構成
【図１８】定着装置２の発熱の模式図
【図１９】コイルとスリーブの等価回路
【図２０】回路の効率に関する説明図
【図２１】電力の変換効率の測定実験に用いる実験装置の図
【図２２】円筒形回転体外部磁束の比率と変換効率の関係の図
【図２３】本発明の定着方法に用いるトナーの、製造装置の一例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
加熱加圧手段により記録材上のトナー画像を加熱加圧定着して記録材に定着画像を形成する定着装置の中でも、従来の電磁誘導加熱方式の定着装置は、加熱回転体（加熱部材）の導電層を薄くすることで、熱容量を小さく設計する方向にある。これは、ウォームアップ時間を短縮するためである。その結果、ウォームアップ時間は短くなるものの、紙などの記録材が加熱回転体の有する熱を奪った際の、加熱回転体の温度低下も大きくなる。この温度低下は、短時間で回復されるように設計はされているが、特に低温での定着を行う場合、連続した多数枚の定着において、短時間で回復させることは困難である。
【００１７】
その結果、連続した多数枚の定着時にトナーの溶融不足および離型剤の離型効果の不足が生じ、オフセットが発生する可能性がある。
【００１８】
そこで、本発明者らは、電磁誘導加熱方式の定着装置において、加熱回転体の微小な温度低下が起こりにくい定着装置構成とした。また、この定着装置構成に、低温でのトナーの溶融、および低温での離型効果を発揮可能なトナーを組み合わせた。そうすることで、低温かつ連続した多数枚の定着を行っても、オフセット画像が発生しにくい定着方法を提供できることを見出した。
【００１９】
以下、本発明に関して、詳細を説明する。
【００２０】
定着装置は、
導電層を有する筒状の回転体と、
前記回転体の内部に配置され、螺旋軸が前記回転体の母線方向と略平行である螺旋形状部を有し、前記導電層を電磁誘導発熱させる交番磁界を形成するためのコイルと、
前記螺旋形状部の中に配置され、前記交番磁界の磁力線を誘導するためのコアと、
を有する定着装置において、前記母線方向に関し記録材上の画像の最大通過領域の一端から他端までの区間において、前記コアの磁気抵抗が、
前記導電層の磁気抵抗と、
前記導電層と前記コアとの間の領域の磁気抵抗と、
の合成磁気抵抗の３０％以下であることを特徴とするものである。
【００２１】
以下、図面に基づき本発明について説明する。
【００２２】
（１）画像形成装置例
図２は本実施例に係る画像形成装置１００の概略構成図である。本実施例の画像形成装置１００は、電子写真プロセスを利用したレーザービームプリンターである。１０１は像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）であり、所定の周速度にて回転駆動される。
【００２３】
感光ドラム１０１は回転する過程において帯電ローラー１０２により所定の極性、所定の電位、に一様に帯電処理される。１０３は露光手段としてのレーザービームスキャナーである。スキャナー１０３は、不図示のイメージスキャナーやコンピューターなどの外部機器から入力される画像情報に応じて変調したレーザー光Ｌを出力して、感光ドラム１０１の帯電処理した面を走査露光する。この走査露光により感光ドラム１０１表面の電荷が除電され感光ドラム１０１の表面に画像情報に応じた静電潜像が形成される。１０４は現像装置であり、現像ローラー１０４ａから感光ドラム１０１表面にトナーが供給されて静電潜像がトナー画像として現像される。１０５は、記録材Ｐが積載して収納される給紙カセットである。給紙開始信号に基づいて給紙ローラー１０６が駆動されて給紙カセット１０５内の記録材Ｐが一枚ずつ分離して給紙される。その記録材Ｐは、レジストレーションローラー１０７を介して、感光ドラム１０１と転写ローラー１０８とで形成された転写部位１０８Ｔに所定のタイミングで導入される。すなわち、感光ドラム１０１上のトナー画像の先端部が転写部位１０８Ｔに到達するタイミングで、記録材Ｐの先端部が転写部位１０８Ｔに到達するようにレジストレーションローラー１０７で記録材Ｐの搬送が制御される。転写部位１０８Ｔに導入された記録材Ｐは、この転写部位１０８Ｔで搬送され、その間、転写ローラー１０８は不図示の転写バイアス印加電源によって転写バイアス電圧が印加される。転写ローラー１０８はトナーと逆極性の転写バイアス電圧が印加されることで転写部位１０８Ｔにおいて感光ドラム１０１の表面側のトナー画像が記録材Ｐの表面に転写される。転写部位１０８Ｔにおいてトナー画像が転写された記録材Ｐは感光ドラム１０１の表面から分離されて搬送ガイド１０９を経由し定着装置Ａで定着処理される。定着装置Ａについては後述する。一方、記録材が感光ドラム１０１から分離した後の感光ドラム１０１の表面はクリーニング装置１１０でクリーニングされ、繰り返し画像形成動作に供される。定着装置Ａを通った記録材Ｐは、排紙口１１１から排紙トレイ１１２上に排出される。
【００２４】
（２）定着装置
（２−１）概略構成
図３は定着装置１の概略断面図である。定着装置１は、筒状の加熱回転体しての定着フィルム１と、定着フィルム１の内面と接触するニップ部形成部材としてのフィルムガイド９（ベルトガイド）と、対向部材としての加圧ローラー（加圧部材）７と、を有する。加圧ローラー７は、定着フィルム１を介してニップ部形成部材とともにニップ部Ｎを形成する。ニップ部Ｎでトナー画像Ｔを担持した記録材Ｐを搬送しながら加熱して、トナー画像Ｔを記録材Ｐに定着する。
【００２５】
ニップ部形成部材９は、不図示の軸受け手段および付勢手段により総圧約５０Ｎ〜１００Ｎ（約５ｋｇｆ〜約１０ｋｇｆ）の押圧力で加圧ローラー７に対して定着フィルム１を挟んで押圧されている。そして、加圧ローラー７は、不図示の駆動源によって矢印方向に回転駆動され、ニップ部Ｎにおける摩擦力で定着フィルム１に回転力が作用し、定着フィルム１は加圧ローラー７に従動して回転する。ニップ部形成部材９は、定着フィルム１の内面をガイドするフィルムガイドとしての機能もあり、耐熱性樹脂であるポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）などで構成されている。
【００２６】
定着フィルム１（定着ベルト）は、直径（外径）が１０〜１００ｍｍの金属製の導電層１ａ（基層）と、導電層１ａの外側に形成した弾性層１ｂと、弾性層１ｂの外側に形成した表層１ｃ（離型層）と、を有する。以後、導電層１ａを「円筒形回転体」または「円筒体」と記す。定着フィルム１は、可撓性を有する。
【００２７】
実施例１に用いた定着装置１においては、円筒形回転体１ａは、比透磁率が１．０で、厚さが２０μｍのアルミニウムを用いる。円筒形回転体１ａの材質としては、非磁性材料であるアルミニウム、銅（Ｃｕ）、Ａｇ（銀）および、オーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ）のうち、少なくとも１つで形成されていることが好ましい。
【００２８】
本定着装置の特徴の１つとして、円筒形回転体１ａに使用できる材質の選択肢が広いことが挙げられる。これにより、加工性に優れた材質やコストの安い材質を使うことができるというメリットがある。
【００２９】
円筒形回転体１ａの厚みは７５μｍ以下が好ましく、より好ましくは、５０μｍ以下である。なぜなら、円筒形回転体１ａに適度な可撓性を持たせ、かつ、熱容量を小さくしたいためである。直径が小さい方が、熱容量を小さくするのに有利である。
【００３０】
以上の理由により、熱容量の極小化を実現するためには、導電層１ａの厚みを５０μｍ以下で使いこなすことが重要である。本発明の定着装置は、後述するが、電磁誘導加熱方式の定着装置においても、導電層１ａの厚みを５０μｍ以下にできるというメリットがある。
【００３１】
弾性層１ｂは、硬度が２０度（ＪＩＳ−Ａ、１ｋｇ加重）のシリコーンゴムで形成され、厚みが０．１ｍｍ〜０．３ｍｍである。そして、弾性層１ｂ上に表層１ｃ（離型層）として厚みが１０μｍ〜５０μｍのフッ素樹脂チューブを被覆している。磁性コア２は、定着フィルム１の中空部に、定着フィルム１の母線方向に挿通されている。その磁性コア２の外周に励磁コイル３が巻かれている。
【００３２】
（２−２）磁性コア
図１は円筒形回転体１ａ（導電層）と、磁性コア２と、励磁コイル３の斜視図である。
【００３３】
磁性コア２は、円柱形状をしており、不図示の固定手段で定着フィルム１のほぼ中央に配置させている。磁性コア２は、励磁コイル３にて生成された交番磁界の磁力線（磁束）を円筒形回転体１ａの内部（円筒形回転体１ａと磁性コア２の間の領域）に誘導し、磁力線の通路（磁路）を形成する役割がある。この磁性コア２の材質は、ヒステリシス損が小さく比透磁率の高い材料、例えば、焼成フェライト、フェライト樹脂、非晶質合金（アモルファス合金）、やパーマロイなどの高透磁率の酸化物や合金材質で構成される強磁性体が好ましい。特に２１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ帯の高周波交流を励磁コイルに流す場合、高周波電流において損失の小さな焼成フェライトが好ましい。磁性コア２は、円筒形回転体１ａの中空部に収納可能な範囲で、断面積をできるだけ大きくすることが望ましい。本実施例では磁性コアの直径は５ｍｍ〜４０ｍｍとし、長手方向の長さ２３０〜３００ｍｍとする。なお、磁性コア２の形状は円柱形状に限定されず、角柱形状などでもよい。また、磁性コアを長手方向に複数分割し、各コア間にギャップ（空隙）を設けてもよいが、その際は後述する理由により分割した磁性コア同士のギャップを極力小さく構成することが望ましい。
【００３４】
（２−３）励磁コイル
励磁コイル３は、耐熱性のポリアミドイミドで被覆した直径１〜２ｍｍの銅線材（単一導線）を、磁性コア２に約１０巻〜１００巻で螺旋状に巻いて形成する。本実施例では励磁コイル３の巻き数は１８回とする。励磁コイル３は、磁性コア２に定着フィルム１の母線方向に交差する方向に巻回されているため、この励磁コイルに高周波電流を流すと、定着フィルム１の母線方向に平行な方向に交番磁界を発生させることができる。
【００３５】
なお、励磁コイル３は、必ずしも磁性コア２に巻きつけられている必要はない。励磁コイル３は螺旋形状部を有し、その螺旋形状部の螺旋軸が円筒形回転体の母線方向と平行になるように螺旋形状部が円筒形回転体の内部に配置され、磁性コアが螺旋形状部の中に配置されていれば良い。例えば、円筒形回転体の内部に励磁コイル３が螺旋状に巻かれたボビンを有し、磁性コア２がそのボビンの内部に配置されている構成でもよい。
【００３６】
また、発熱原理的に螺旋軸と円筒形回転体の母線方向が平行である時に、発熱効率は最も高くなる。
【００３７】
しかしながら、螺旋軸の円筒形回転体の母線方向に対する平行度がずれた場合、「回路を平行に貫く磁束の量」がわずかに減少し、その分発熱効率が減少するものの、数°程度傾くだけであれば、実用上問題はない。
【００３８】
（２−４）温度制御手段
図１における温度検知部材４は、定着フィルム１中央部の表面温度を検知するために設けられる。本実施例では、温度検知部材４として非当接型サーミスタを用いている。高周波コンバータ５は、励磁コイル３に、給電接点部３ａ、３ｂを介して高周波電流を供給する。なお、日本国内では電波法施行規則により電磁誘導加熱の利用周波数は２０．０５ｋＨｚから１００ｋＨｚの範囲に定められている。また、電源の部品コスト上、周波数は低いことが好ましいため、利用周波数帯の下限付近２１ｋＨｚ〜４０ｋＨｚの領域において周波数変調制御を行う。以下周波数変調制御について説明する。共振回路を用いて誘導発熱を行う電磁誘導方式においては図４のグラフのように、駆動周波数により出力電力が変化する。これは、駆動周波数が共振周波数と一致するときに電力は最大となり、駆動周波数が共振周波数から遠ざかると電力が下がるという性質を利用したものである。すなわち、目標温度と温度検知部材４の温度差に応じて、駆動周波数を２１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚまで変化させることにより、出力電力を調整するという方法である。制御回路６は、温度検知部材４によって検出された温度を基に高周波コンバータ５を制御する。これにより、定着フィルム１は電磁誘導加熱されて表面の温度が所定の目標温度になるように電力が制御される。
【００３９】
（３）発熱原理
（３−１）磁力線の形状と誘導起電力
まず、図５（ａ）は、同形状のソレノイドコイル３の中心に磁性コア２を挿通して磁路を形成した場合の、コイル形状と磁界の対応図である。本磁力線の向きは、矢印Ｉの向きに電流が増加している瞬間である。磁性コア２は、ソレノイドコイル３にて生成された磁力線を内部に誘導し、磁路を形成する部材として機能する。定着装置１の磁性コア２は、環状になっているものではなく、長手方向にそれぞれ端部を有するものである。そのため、磁力線は、大多数がソレノイドコイル中央の磁路に集中して通って、磁性コア２の長手方向の端部において拡散する形状の開磁路となる。そのため、コイルの隙間Δｄにおける磁力線の漏えいも少なく、両極から出た磁力線は、外周の遥か遠くで繋がる形状の開磁路となる（図の表記上は端部で途切れている）。図５（ｂ）は、ソレノイド中心軸Ｘにおける磁束密度の分布を示す。磁束密度は、グラフ上の曲線Ｂ２に示すように、Ｂ１と比較してソレノイドコイル３の端部での磁束密度の減衰が少なくなっており、台形に近い形状となる。
【００４０】
（３−２）誘導起電力
発熱原理はファラデーの法則に従う。ファラデーの法則とは、「回路の中の磁界を変化させると、その回路の中に電流を流そうとする誘導起電力が生じ、誘導起電力は回路を垂直に貫く磁束の時間変化に比例する」というものである。図６（ａ）に示すソレノイドコイル３の磁性コア２の端部近傍に、コイルと磁性コアより直径の大きな回路Ｓを置き、コイル３には高周波交流を流す場合を考える。高周波交流を流した場合、ソレノイドコイル周辺には交番磁界（時間とともに大きさと方向が変化を繰り返す磁界）が形成される。その時、回路Ｓに発生する誘導起電力は、以下の式（１）に従い、ファラデーの法則より回路Ｓの中を垂直に貫く磁束の時間変化に比例する。
【００４１】
【数１】
2015106078.tif 000003
【００４２】
Ｖ：誘導起電力
Ｎ：コイル巻き数
Δφ／Δｔ：微小時間Δｔでの回路を垂直に貫く磁束の変化
【００４３】
すなわち、励磁コイルに直流電流を流して静磁界を形成した状態において、回路Ｓの中を磁力線の垂直成分がより多く通過していると、高周波の交流電流を流して交番磁界を発生させた時の際の磁力線の垂直成分の時間変化も大きくなる。その結果、発生する誘導起電力も大きくなり、その磁束の変化を打ち消す方向に電流が流れる。すなわち、交番磁界を発生させた結果、電流が流れると、磁束の変化は打消されて静磁界を形成した際とは異なる磁力線形状となる。また、この誘導起電力Ｖは、交流電流の周波数が高い（すなわちΔｔが小さい）ほど大きくなる傾向がある。したがって、５０〜６０Ｈｚの低周波数の交流電流を励磁コイルに流した場合と、２１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの高周波数の交流電流を励磁コイルに流した場合では、所定の磁束の量で発生させることのできる起電力は大きく異なる。交流電流の周波数を高周波数にすると、少ない磁束でも高い起電力を発生させることができるのである。したがって、交流電流の周波数を高周波数することは、断面積の小さな磁性コアで大きい熱量を発生させることができるため、小さな定着装置に大きな熱量を発生させたい場合に非常に有効である。これは、交流電流の周波数を大きくすることによって、トランスを小型化できることと似ている。例えば、低周波数帯（５０〜６０Ｈｚ）で用いられるトランスは、Δｔが大きい分だけ磁束φを大きくする必要があり、磁性コアの断面積を大きくする必要がある。これに対して高周波数帯（ｋＨｚ）で用いられるトランスは、Δｔが小さい分だけ磁束φを小さくすることが可能であり、磁性コアの断面積を小さく設計することができる。
【００４４】
以上述べたことから、交流電流の周波数を２１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの高周波数帯で用いることで、磁性コアの断面積を小さくして画像形成装置の小型化を実現することができる。
【００４５】
交番磁界によって高効率で回路Ｓに誘導起電力を発生させるためには、回路Ｓの中を磁力線の垂直成分がより多く通過している状態を設計する必要がある。しかし、交番磁界においては、コイルに誘導起電力が発生した際の反磁界の影響なども考慮する必要があり、現象が複雑となってしまう。本発明の定着装置については後述するが、本発明の定着装置を設計するためには、誘導起電力の発生していない静磁界の状態の磁力線の形によって議論を進めることによって、より簡単な物理モデルで設計を進めることができる。すなわち静磁界における磁力線形状を最適化することによって、交番磁界において高効率に誘導起電力を発生させる定着装置が設計できる。
【００４６】
図６（ｂ）は、ソレノイド中心軸Ｘにおける磁束密度の分布を示す。コイルに直流電流を流して静磁界（時間的に変動しない磁界）を形成した場合を考えると、回路Ｓを位置Ｘ１に置いたときの磁束に対して、位置Ｘ２に置いたときに、回路Ｓを垂直に貫く磁束はＢ２に示すように増加する。そして位置Ｘ２において、磁性コア２に束縛された磁力線がほぼ全て回路Ｓの中に納まり、位置Ｘ２よりもＸ軸正方向の安定領域Ｍにおいては、回路を垂直に貫く磁束は飽和し、常に最大となる。同様のことは反対側端部にも言え、図７（ｂ）の磁束密度の分布に示すように位置Ｘ２から、反対側端部のＸ３までの安定領域Ｍは、回路Ｓの中を垂直に貫く磁束密度は飽和し、安定している。図７（ａ）に示すように、この安定領域Ｍは、磁性コア２のある領域内に存在する。
【００４７】
図８（ａ）に示すように、本発明における磁力線構成としては、静磁界を形成した場合において円筒形回転体１ａを、Ｘ２からＸ３の領域で覆せる。そして磁性コア２の一端（磁極ＮＰ）から他端（磁極ＳＰ）まで、円筒形回転体の外部を磁束が通る磁力線の形状を設計する。そして、安定領域Ｍを用いて記録材の画像を加熱する。したがって、定着装置１においては、少なくとも磁路を形成するための磁性コア２の長手方向の長さは、記録材Ｐの最大の画像加熱領域ＺＬよりも長い構成とする必要がある。さらに好ましい構成としては、磁性コア２と励磁コイル３の両方の長手方向の長さを最大の画像加熱領域ＺＬよりも長い構成とすると良い。そうすることによって、記録材Ｐ上のトナー画像を端部まで均一に加熱することが可能となるからである。また、円筒形回転体１ａの長手方向の長さは、最大の画像加熱領域ＺＬより長く構成することが必要である。本定着装置において、図８（ａ）に示すソレノイド磁場を形成した際に、２つの磁極ＮＰとＳＰが最大の画像加熱領域ＺＬよりも外側に出ていることが重要である。そうすることによって、ＺＬの範囲に均一な熱を発生させることができる。
【００４８】
なお、最大の画像加熱領域の代わりに記録材の最大搬送領域を用いてもよい。
【００４９】
本定着装置では、磁性コア２の長手方向の両端部がそれぞれ、定着フィルム１の母線方向の端面から外側に突出している。これによって、定着フィルム１の母線方向全域の発熱量を安定させることができる。
【００５０】
従来の電磁誘導加熱方式の定着装置は、円筒形回転体の材料内部に磁力線を注入するという技術思想で設計されている。これに対して、本定着装置の電磁誘導加熱方式は回路Ｓを垂直に貫く磁束が最大となる状態で、円筒形回転体の全域を発熱させる、つまり、円筒形回転体の外部を磁束が通るようにするという技術思想で設計されていることが特徴である。よって、円筒形回転体の全域を発熱させるという設計が従来の電磁誘導加熱方式の定着装置とは異なり、記録材が通過しても、温度低下の非常に小さい定着装置構成となっている。
【００５１】
以下に、本発明の目的に沿わない磁力線形状の例を３つ示す。図９（ａ）は、磁力線が円筒形回転体の内側（円筒形回転体と磁性コアの間の領域）を通っている例を示す。この場合、円筒形回転体の内側を通る磁束は、図中で左方向に向かう磁束と右方向に向かう磁束とが混在するため、両者は打ち消し合ってファラデーの法則上、φの積分値は減少してしまい、発熱効率が減少するため好ましくない。このような磁力線形状は、磁性コアの断面積が小さい場合、磁性コアの比透磁率が小さい場合、磁性コアが長手方向に分割して大きなギャップを形成している場合、円筒形回転体の直径が大きい場合に生じる。
【００５２】
図９（ｂ）は、磁力線が円筒形回転体の材料内部を通っている例を示す。このような状態は、円筒形回転体の材質がニッケルや鉄などの比透磁率の高い材質である場合に生じやすい。
【００５３】
以上述べたことから、本発明の目的に沿わない磁力線形状は、下記の（Ｉ）〜（Ｖ）の場合に形成され、これは円筒形回転体の材料内部に発生する渦電流損によるジュール熱で発熱する従来の定着装置である。
（Ｉ）円筒形回転体の材質の比透磁率が大きい
（ＩＩ）円筒形回転体の断面積が大きい
（ＩＩＩ）磁性コアの断面積が小さい
（ＩＶ）磁性コアの比透磁率が小さい
（Ｖ）磁性コアが長手方向に分割して大きなギャップを形成している
【００５４】
図９（ｃ）は、磁性コアが長手方向に複数に分割されていて磁性コアの両端部ＮＰ、ＳＰ部分以外の箇所ＭＰにおいても磁極ができている場合である。本発明の目的を達成するためには、ＮＰとＳＰの２つのみを磁極とするよう磁路を形成するのが好ましく、磁性コアを長手方向で複数に分割して磁極ＭＰを作ることは好ましくない。３−３にて後述する理由により、磁性コア全体の磁気抵抗を上昇させてしまい、磁路を形成しにくくなること、磁極ＭＰ部分の付近において発熱量が減少して、均一な画像加熱しにくい場合がある。
【００５５】
分割する場合は、磁性コアが十分磁路として働くよう、磁気抵抗を小さく、パーミアンスを大きく保てる範囲（３−６に後述）に限られる。
【００５６】
（３−３）磁気回路とパーミアンス
次に、（３−２）に説明した発熱原理を達成するための、具体的な設計指針について説明する。そのためには、定着装置の各構成部品の円筒形回転体の母線方向への磁気の通りやすさを、形状係数によって表現する必要がある。その形状係数は、「静磁界における磁気回路モデル」の「パーミアンス」を用いる。まず、一般的な磁気回路の考え方について説明する。磁束が主として通る磁路の閉回路を、電気回路に対して磁気回路という。磁気回路において磁束を計算する際、電気回路の電流の計算に準じて行うことができるものである。磁気回路の基礎計算式は、電気回路に関するオームの法則と同一であり、全磁束をφ、起磁力をＶ、磁気抵抗をＲとすると、この３つの要素は
全磁束φ＝起磁力Ｖ／磁気抵抗Ｒ  ・・・（２）
の関係にある（したがって、電気回路における電流は磁気回路における全磁束φと対応し、電気回路における起電力は磁気回路における起磁力Ｖと対応し、電気回路における電気抵抗は磁気回路における磁気抵抗と対応する）。しかし、ここでは原理をより理解しやすく説明するために磁気抵抗Ｒの逆数であるパーミアンスＰを用いて説明する。したがって上記（２）は
全磁束φ＝起磁力Ｖ×パーミアンスＰ  ・・・（３）
で置き換えられる。このパーミアンスＰは、磁路の長さをＢ、磁路の断面積をＳ、磁路の透磁率をμとした時、
パーミアンスＰ＝透磁率μ×磁路断面積Ｓ／磁路長Ｂ  ・・・（４）
で表される。パーミアンスＰは、磁路長Ｂが短く、磁路断面積Ｓおよび透磁率μが大きいほど大きくなることを示し、パーミアンスＰが大きい部分に磁束φがより多く形成される。
【００５７】
図８（ａ）に示すように、静磁界において磁性コアの長手方向の一端から出る磁力線の大部分が円筒形回転体の外部を通って磁性コアの他端まで戻るように設計する。その設計の際は、定着装置を磁気回路に見立て、「磁性コア２のパーミアンスは十分大きく、かつ円筒形回転体と円筒形回転体の内側のパーミアンスが十分小さい状態」にすれば良い。
【００５８】
図１０において、円筒形回転体（導電層）を円筒体と記す。図１０（ａ）は、円筒体１ａ内部に、半径：ａ１［ｍ］、長さ：Ｂ［ｍ］、比透磁率：μ１の磁性コア２に、巻き数：Ｎ［回］の励磁コイル３を巻いた有限長ソレノイドを配置した構造体である。ここで、円筒体は、長さ：Ｂ［ｍ］、円筒内側半径：ａ２［ｍ］、円筒外側半径：ａ３［ｍ］、比透磁率：μ２の導体である。円筒体内側および外側の真空の透磁率：μ０［Ｈ／ｍ］とする。ソレノイドコイルに電流：Ｉ［Ａ］を流したときに、磁性コアの任意の位置の単位長さ当たりに発生する磁束８をφｃ（ｘ）とした。
【００５９】
図１０（ｂ）は、磁性コア２の長手方向に垂直な断面を拡大した図である。図中の矢印は、ソレノイドコイルに電流：Ｉを流したときに、磁性コアの内部、円筒体内外の空気、および、円筒内を通る磁性コアの長手方向に平行な磁束を表している。磁性コア中を通る磁束をφｃ（＝φｃ（ｘ））、円筒体の内側の空気中を通る磁束をφａ＿ｉｎ、円筒体内を通る磁束をφｃｙ、円筒体外側の空気中を通る磁束をφａ＿ｏｕｔとしている。
【００６０】
図１１（ａ）に、図１０（ｂ）に示した単位長さ当たりのコア・コイル・円筒体を含む空間の磁気等価回路を示す。磁性コアを通る磁束φｃにより生じる起磁力をＶｍ、磁性コアのパーミアンスをＰｃ、円筒体の内側の空気中のパーミアンスをＰａ＿ｉｎ、円筒体内のパーミアンスをＰｃｙ、円筒体外側の空気のパーミアンスをＰａ＿ｏｕｔとしている。
【００６１】
円筒体内部または円筒体のパーミアンスＰａ＿ｉｎ、Ｐｃｙに比べて磁性コアのパーミアンスＰｃが十分大きい時、以下の関係が成り立つ。
φｃ＝φａ＿ｉｎ＋φｃｙ＋φａ＿ｏｕｔ  ・・・（５）
すなわち、磁性コアの内部を通過した磁束は、φａ＿ｉｎ、φｃｙ、φａ＿ｏｕｔの何れかを必ず通過して磁性コアに戻ってくることを意味する。
φｃ＝Ｐｃ・Ｖｍ  ・・・（６）
φａ＿ｉｎ＝Ｐａ＿ｉｎ・Ｖｍ  ・・・（７）
φｃｙ＝Ｐｃｙ・Ｖｍ  ・・・（８）
φａ＿ｏｕｔ＝Ｐａ＿ｏｕｔ・Ｖｍ  ・・・（９）
よって、（５）に（６）〜（９）を代入すると下記ようになる。
Ｐｃ・Ｖｍ＝Ｐａ＿ｉｎ・Ｖｍ＋Ｐｃｙ・Ｖｍ＋Ｐａ＿ｏｕｔ・Ｖｍ
＝（Ｐａ＿ｉｎ＋Ｐｃｙ＋Ｐａ＿ｏｕｔ）・Ｖｍ
∴Ｐｃ−Ｐａ＿ｉｎ−Ｐｃｙ−Ｐａ＿ｏｕｔ＝０  ・・・（１０）
【００６２】
図１０（ｂ）より、磁気コイルの断面積：Ｓｃ、円筒体内側空気の断面積：Ｓａ＿ｉｎ、円筒体の断面積：Ｓｃｙとすると、各領域の単位長さ当たりのパーミアンスは以下のように、「透磁率×断面積」で表すことができ、単位は［Ｈ・ｍ］である。
Ｐｃ＝μ１・Ｓｃ＝μ１・π（ａ１）２  ・・・（１１）
Ｐａ＿ｉｎ＝μ０・Ｓａ＿ｉｎ＝μ０・π・（（ａ２）２−（ａ１）２）  ・・・（１２）
Ｐｃｙ＝μ２・Ｓｃｙ＝μ２・π・（（ａ３）２−（ａ２）２）  ・・・（１３）
【００６３】
さらに、Ｐｃ−Ｐａ＿ｉｎ−Ｐｃｙ−Ｐａ＿ｏｕｔ＝０であるから、円筒体外側空気中のパーミアンスは次のように表すことができる。
Ｐａ＿ｏｕｔ＝Ｐｃ−Ｐａ＿ｉｎ−Ｐｃｙ
＝μ１・Ｓｃ−μ０・Ｓａ＿ｉｎ−μ２・Ｓｃｙ
＝π・μ１・（ａ１）２
−π・μ０・（（ａ２）２−（ａ１）２）
−π・μ２・（（ａ３）２−（ａ２）２）  ・・・（１４）
【００６４】
各領域を通る磁束は、式（５）〜式（１０）に示すように、各領域のパーミアンスに比例する。式（５）〜式（１０）を用いれば、後述する表１のように各領域を通る磁束の比率を算出することができる。なお、円筒体の中空部に、空気以外の材質が存在していた場合も、その断面積と透磁率から、円筒体内の空気と同じ方法でパーミアンスを求めることができる。この場合のパーミアンスの計算の仕方は後述する。
【００６５】
本発明においては、「円筒形回転体長軸方向への磁気の通りやすさを表現する形状係数」として、上記した「単位長さ当たりのパーミアンス」を利用する。表１は定着装置１の構成において、式（５）〜式（１０）を用いて磁性コア、フィルムガイド（ニップ部形成部材）、円筒体内空気、円筒体に対して、断面積と透磁率から単位長さ当たりのパーミアンスを計算する。そして最後に、式（１４）を用いて円筒体外空気のパーミアンスを計算したものである。本計算は、「円筒体に内包し、磁路になり得る部材」は全て考慮する。そして磁性コアのパーミアンスの値を１００％として、各部分のパーミアンスの割合が何％になるかを示している。これによれば、どの部分において最も磁路が形成されやすいか、磁束がどの部分を通過するかについて磁気回路を用いて数値化することができる。
【００６６】
パーミアンスの代わりに磁気抵抗Ｒ（パーミアンスＰの逆数）を用いてもよい。なお、
磁気抵抗を用いて議論する場合、磁気抵抗は単純にパーミアンスの逆数であるので、単位長さ当たりの磁気抵抗Ｒは「１／（透磁率×断面積）」で表すことができ、単位は「１／（Ｈ・ｍ）」である。
【００６７】
次に、「磁束の比率」について、磁気等価回路を図１１（ｂ）を用いて説明する。
【００６８】
本発明において、静磁界における磁気回路モデル上で、磁性コア内部を通って磁性コアの一端から出た磁束１００％が通る経路は次のような内訳である。磁性コアを通過して磁性コアの一端を出た磁束１００％のうち０．０％がフィルムガイドを、０．１％が円筒体内の空気を、０．０％が円筒体を、９９．９％が円筒体外の空気を通る。以後この状態を、「円筒体外部磁束の比率：９９．９％」と表現する。なお、理由は後述するが本発明の目的を達成するためには「静磁界における磁気回路モデル上、円筒体外部を通る磁束の比率」の値が１００％に近いほど良い。
【００６９】
「円筒体外部を通る磁束の比率」は、励磁コイルに直流電流を流し静磁界を形成した際に磁性コアの内部をフィルムの母線方向に通過して磁性コアの長手方向の一端から出た磁束のうち円筒形回転体の外側を通って磁性コアの他端に戻る磁束の割合である。
【００７０】
式（５）〜式（１０）に記載したパラメータで表すと、「円筒体外部を通る磁束の比率」は、Ｐｃに対するＰａ＿ｏｕｔの比率（＝Ｐａ＿ｏｕｔ／Ｐｃ）である。
【００７１】
そして、「円筒体外部磁束の比率」の高い構成を作るためには、具体的には下記のような設計手段が望ましい。
（手段１）磁性コアのパーミアンスを大きくする（磁性コア断面積大、材質の比透磁率大）。
（手段２）円筒体内のパーミアンスを小さくする（空気部分の断面積小）。
（手段３）円筒体内に鉄などのパーミアンスの大きい部材を配置しない。
（手段４）円筒体のパーミアンスを小さくする（円筒体の断面積小、円筒体に用いる材質の比透磁率小）。
【００７２】
手段４より、円筒体は比透磁率μの低い材質が好ましい。円筒体として比透磁率μの高い材質を用いる際は、円筒体の断面積をより小さくする必要がある。これは、円筒体の断面積が大きいほど、円筒体を貫く磁束が多くなり発熱効率が高くなる従来の定着装置とは反対である。また、円筒体内にはパーミアンスの大きい部材を配置しないことが望ましいものの、やむを得ず鉄などを配置しなければならない場合は、断面積を小さくするなどによって、「円筒体外部を通る磁束の比率」をコントロールする必要がある。
【００７３】
なお、磁性コアを長手方向で複数に分割し、分割した各磁性コア同士の間に空隙（ギャップ）を設ける場合もある。その場合、この空隙が空気または比透磁率が１．０とみなせるものなどの磁性コアの比透磁率よりも小さいもので満たされている場合、磁性コア全体の磁気抵抗は大きくなり磁路形成能力を減少させることになる。よって、本発明の定着装置を達成するためには、磁性コアのギャップを厳しく管理する必要がある。磁性コアのパーミアンスの計算方法は複雑になる。以下に、磁性コアを複数分割し、空隙またはシート状非磁性体を挟んで等間隔に並べた場合の磁性コア全体のパーミアンスの計算方法について説明する。この場合長手全体の磁気抵抗を導出し、それを全体長さで割って単位長さ当たりの磁気抵抗を求め、その逆数を取って単位長さ当たりのパーミアンスを求める必要がある。
【００７４】
まず、磁性コアの長手構成図を図１２に示す。磁性コアｃ１〜ｃ１０は、断面積：Ｓｃ、透磁率：μｃ、分割された磁性コア１個当たりの長手寸法：Ｌｃとなっており、ギャップｇ１〜ｇ９は、断面積：Ｓｇ、透磁率：μｇ、１ギャップ当たりの長手寸法：Ｌｇとなっている。その時長手全体の磁気抵抗Ｒｍ＿ａｌｌは、以下の式で与えられる。
Ｒｍ＿ａｌｌ＝（Ｒｍ＿ｃ１＋Ｒｍ＿ｃ２＋・・・＋Ｒｍ＿ｃ１０）＋（Ｒｍ＿ｇ１＋Ｒｍ＿ｇ２＋・・・＋Ｒｍ＿ｇ９）  ・・・（１５）
本構成の場合は、磁性コアの形状と材質、ギャップ幅は一様であるので、Ｒｍ＿ｃの足し合わせた合計をΣＲｍ＿ｃ、Ｒｍ＿ｇの足し合わせた合計をΣＲｍ＿ｇとすると、次のようになる。
Ｒｍ＿ａｌｌ＝（ΣＲｍ＿ｃ）＋（ΣＲｍ＿ｇ）  ・・・（１６）
磁性コアの長手：Ｌｃ、透磁率：μｃ、断面積：Ｓｃ、ギャップの長手：Ｌｇ、透磁率：
μｇ、断面積：Ｓｇとすると、
Ｒｍ＿ｃ＝Ｌｃ／（μｃ・Ｓｃ）  ・・・（１７）
Ｒｍ＿ｇ＝Ｌｇ／（μｇ・Ｓｇ）  ・・・（１８）
（１６）式に代入して、長手全体の磁気抵抗Ｒｍ＿ａｌｌは
Ｒｍ＿ａｌｌ＝（ΣＲｍ＿ｃ）＋（ΣＲｍ＿ｇ）
＝（Ｌｇ／（μｃ・Ｓｃ））×１０＋（Ｌｇ／（μｇ・Ｓｇ））×９・・（１９）
となる。単位長さ当たりの磁気抵抗Ｒｍは、Ｌｃの足し合わせた合計をΣＬｃ、Ｌｇの足し合わせた合計をΣＬｇとすると、
Ｒｍ＝Ｒｍ＿ａｌｌ／（ΣＬｃ＋ΣＬｇ）
＝Ｒｍ＿ａｌｌ／（Ｌ×１０＋Ｌｇ×９）  ・・・（２０）
となり、単位長さあたりのパーミアンスＰｍは、以下のように求められる。
Ｐｍ＝１／Ｒｍ＝（ΣＬｃ＋ΣＬｇ）／Ｒｍ＿ａｌｌ＝（ΣＬｃ＋ΣＬｇ）／［｛ΣＬｃ／（μｃ＋Ｓｃ）｝＋｛ΣＬｇ／（μｇ＋Ｓｇ）｝］・・（２１）
ΣＬｃ：分割された磁性コアの長さの合計
μｃ：磁性コアの透磁率
Ｓｃ：磁性コアの断面積
ΣＬｇ：ギャップの長さの合計
μｇ：ギャップの透磁率
Ｓｇ：ギャップの断面積
【００７５】
式（２１）より、ギャップＬｇを大きくすることは、磁性コアの磁気抵抗の増加（パーミアンスの低下）につながる。本定着装置を構成するうえで、発熱原理上、磁性コアの磁気抵抗が小さく（パーミアンスが大きく）なるように設計することが望ましいため、ギャップを設けることはあまり望ましくない。しかし、磁性コアを割れにくくするために磁性コアを複数に分割してギャップを設ける場合がある。この場合ギャップＬｇは極力小さく（望ましくは５０μｍ以下程度）構成し、後述するパーミアンスまたは磁気抵抗の設計条件から外れないように設計することで、本発明の目的を達成することができる。
【００７６】
（３−４）円筒形回転体内部の周回電流
図８（ａ）において、中心から磁性コア２、励磁コイル３、円筒形回転体（導電層１ａ）が同心円状に配置されており、励磁コイル３の中に矢印Ｉ方向に電流が増加している時は、概念図においては８本の磁力線が磁性コア２の中を通過している。
【００７７】
図１３（ａ）は、図８（ａ）の位置Ｏにおける断面構成の概念図を示したものである。
磁路の中を通過する磁力線Ｂｉｎを、図中奥行き方向に向かう矢印（×印８個）で示す。そして図中手前方向に向かう矢印Ｂｏｕｔ（●印８個）は、静磁界を形成した時に磁路の外から戻ってくる磁力線を表している。これによると、円筒形回転体１ａの中を紙面奥方向に向かう磁力線Ｂｉｎは８本であり、円筒形回転体１ａの外を紙面手前方向に戻ってくる磁力線Ｂｏｕｔも８本である。励磁コイル３の中に電流が矢印Ｉの向きに電流が増加している瞬間は、磁路の中に図中奥行き方向に向かう矢印（○の中に×印）のように磁力線が形成される。実際に交番磁界を形成した時には、このように形成されようとする磁力線を打ち消すように、円筒形回転体１ａの周方向全域に誘導起電力がかかり、電流は矢印Ｊの方向に流れる。この、円筒形回転体１ａに電流が流れると、円筒形回転体１ａは金属なので電気抵抗によりジュール発熱する。
【００７８】
この電流Ｊが円筒形回転体１ａを周回方向に流れることは、本発明の重要な特徴である。本発明の構成は、静磁界において磁性コアの内部を通過する磁力線Ｂｉｎが円筒形回転体１ａの中空部を通過し、磁路コアの一端から出て磁性コアの他端に戻ってくる磁力線Ｂｏｕｔが円筒形回転体１ａの外部を通過する。これは、交番磁界において、円筒形回転体１ａ内部において周回電流が支配的となり、図１４で示すような磁束が導電層の材料内部を貫いて発生する渦電流Ｅ／／は発生しにくい。なお、以後、一般に誘導加熱の説明で使用される「渦電流」と区別するため本実施例の構成で円筒形回転体を矢印Ｊの方向（またはその逆方向）に一様に流れる電流を「周回電流」と呼ぶ。
【００７９】
ファラデーの法則に従う誘導起電力は、円筒形回転体１ａの周回方向に生じているので、この周回電流Ｊは円筒形回転体１ａ内部を一様に流れる。そして磁力線は、高周波電流により生成消滅と方向反転を繰り返すため、周回電流Ｊは高周波電流と同期して生成消滅と方向反転を繰り返し、円筒形回転体の材料の厚み方向全域の抵抗値によってジュール発熱する。図１３（ｂ）は、磁性コアの磁路の中を通過する磁力線Ｂｉｎと、磁路の外から戻ってくる磁力線Ｂｏｕｔと、円筒形回転体１ａ内部を流れる周回電流Ｊの方向を示す長手斜視図である。
【００８０】
周回電流による発熱は、定着装置として以下（１）および（２）のメリットを有する。
【００８１】
（１）円筒形回転体の熱を奪い、大きく温度低下したとしても、図３のＡ→Ｂに至る回転中に発熱し、失われた熱を補給する時間が十分にある。したがって、Ｂ点における温度低下は小さい。
【００８２】
（２）式（１）によって誘起される誘導電流は、円筒形回転体の周回方向に、全周にわたって均一な熱を発生させる。したがって、円筒形回転体の温度差が起きにくい。
【００８３】
このように、本発明の定着装置は、周回電流によって、円筒形回転体全体を発熱させるために、定着温度が非常に安定する構成となっている。
【００８４】
３−５）電力の変換効率
定着フィルムの円筒形回転体（導電層）を発熱させる際は、励磁コイルに高周波交流電流を流し、交番磁界を形成する。その交番磁界は円筒形回転体に電流を誘導する。物理モデルとしては、トランスの磁気結合と良く似ている。そのため、電力の変換効率を考える際には、トランスの磁気結合の等価回路を用いることができる。その交番磁界によって励磁コイルと円筒形回転体が磁気結合して、励磁コイルに投入した電力が円筒形回転体に伝達される。ここで述べる「電力の変換効率」は、磁界発生手段である励磁コイルに投入する電力と、円筒形回転体により消費される電力の比率である。本実施例の場合、図１に示す励磁コイル３に対して高周波コンバータ５に投入した電力と、円筒形回転体１ａで発生した熱として消費される電力の比率である。この電力の変換効率は以下の式で表すことができる。
電力の変換効率＝円筒回転体で熱として消費される電力／励磁コイルに投入した電力
励磁コイルに投入して円筒回転体以外で消費される電力は、励磁コイルの抵抗による損失、磁性コア材料の磁気特性による損失などがある。
【００８５】
図１９に回路の効率に関する説明図を示す。図１９（ａ）において１ａは円筒形回転体、２は磁性コア、３は励磁コイルであり、円筒形回転体１ａに周回電流Ｊが流れる。図１９（ｂ）は、図１９（ａ）に示した定着装置の等価回路である。
【００８６】
Ｒ１は励磁コイルおよび磁性コアの損失分、Ｌ１は磁性コアに周回した励磁コイルのインダクタンス、Ｍは巻き線と円筒形回転体との相互インダクタンス、Ｌ２は円筒形回転体のインダクタンス、Ｒ２は円筒回転体の抵抗である。円筒回転体を取り外したときの等価回路を図２０のうち（ａ）に示す。インピーダンスアナライザやＬＣＲメータといった装置により、励磁コイル両端からの直列等価抵抗はＲ１、等価インダクタンスＬ１を測定すると、励磁コイル両端から見たインピーダンスＺＡは
ＺＡ＝Ｒ１＋ｊωＬ１          ・・・・・（２２）とあらわされる。この回路に流れる電流は、Ｒ１により損失する。即ちＲ１はコイルおよび磁性コアによる損失を表している。
【００８７】
円筒回転体を装荷したときの等価回路を図２０のうち（ｂ）に示す。このときの直列等価抵抗ＲｘおよびＬｘを測定しておけば、図２０のうち（ｃ）のように等価変換することで以下のような関係式を得ることができる。
【００８８】
【数２】
2015106078.tif 000004
【００８９】
【数３】
2015106078.tif 000005
・・・・・（２３）
【００９０】
【数４】
2015106078.tif 000006
・・・・（２４）
Ｍは励磁コイルと円筒形回転体の相互インダクタンスを表す。
【００９１】
図２０のうち（ｃ）に示すように、Ｒ１に流れる電流をＩ１、Ｒ２に流れる電流をＩ２とおくと
【００９２】
【数５】
2015106078.tif 000007
・・・・（２５）
が成り立つため、
【００９３】
【数６】
2015106078.tif 000008
・・・・・（２６）
となる。
【００９４】
効率は抵抗Ｒ２の消費電力／（抵抗Ｒ１の消費電力＋抵抗Ｒ２の消費電力）で表される為、
【００９５】
【数７】
2015106078.tif 000009
・・・・・（２７）
となり、
円筒形回転体を装荷する前の直列等価抵抗Ｒ１と、
円筒形回転体を装荷した後の直列等価抵抗Ｒｘと
を測定すると、励磁コイルに投入した電力のうち、どれだけの電力が円筒回転体で発生する熱として消費されるかを示す電力の変換効率を求めることができる。なお、実施例１の構成においては、電力の変換効率の測定には、Ａｇｉｌｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製のインピーダンスアナライザ４２９４Ａを用いた。まず、円筒形回転体の無い状態において巻線両端からの直列等価抵抗Ｒ１を測定し、次に円筒形回転体に磁性コアを挿入した状態において巻線両端からの直列等価抵抗Ｒｘを測定した。Ｒ１＝１０３ｍΩ、Ｒｘ＝２．２Ωとなり、このとき、電力の変換効率は式（２７）により、９５．３％と求めることができる。以後この電力の変換効率を用いて、電磁誘導加熱方式の定着装置の性能を評価する。
【００９６】
（３−６）「円筒体外部磁束の比率」に求められる条件
本実施例の定着装置においては、静磁界において円筒体外部を通る磁束の比率と、交番磁界において励磁コイルに投入した電力が円筒回転体に伝達される電力の変換効率（電力の変換効率）とは、相関がある。円筒体外部を通る磁束の比率が増加するほど電力の変換効率は高くなる。その理由は、トランスの場合に、漏れ磁束が十分少なく、トランスの１次巻線と２次巻線の中を通過する磁束の数が等しいと電力の変換効率は高くなることと同じ原理である。つまり、磁性コアの内部を通過する磁束と、円筒形回転体の外部を通過する磁束の数が近い程、周回電流への電力の変換効率は高くなる。これは、磁性コアの長手方向の一端から出て他端に戻る磁束（磁性コアの内部を通過する磁束と向きが反対の磁束）が、円筒形回転体の中空部を通過し磁性コアの内部を通過する磁束をキャンセルする割合が少ないということである。つまり、図１１（ｂ）の磁気等価回路に示すように、磁性コアの長手方向の一端から出て他端に戻る磁束が円筒形回転体の外（円筒体外空気）を通過するということある。故に本実施例の骨子は、円筒体外部磁束の比率を高くすることによって、励磁コイルに流した高周波電流を円筒形回転体内部の周回電流として効率よく誘導することである。具体的にはフィルムガイド、円筒体内空気、円筒体を通る磁束を減らすことである。
【００９７】
図２１は、電力の変換効率の測定実験に用いる実験装置の図である。金属シート１Ｓは、面積２３０ｍｍ×６００ｍｍ、厚み２０μｍのアルミニウムシートであり、磁性コア２と励磁コイル３を囲むように円筒上に丸め、太線１ＳＴ部分において導通することによって円筒形回転体と同じ導電経路を形成している。磁性コア２は、比透磁率が１８００、飽和磁束密度が５００ｍＴのフェライトであり、断面積２６ｍｍ２、長さＢ＝２３０ｍｍの円柱形状をしている。磁性コア２は不図示の固定手段でアルミニウムシート１Ｓの円筒のほぼ中央に配置させており、長さＢ＝２３０ｍｍの円筒の中空部を貫通して、円筒の内部に磁路を形成する。励磁コイル３は円筒の中空部において、磁性コア２に巻数２５回で螺旋状に巻き回して形成される。
【００９８】
ここで、金属シート１Ｓの端部を矢印１ＳＺ方向に引くと、円筒の直径１ＳＤを小さくできる。この実験装置を用いて、円筒の直径１ＳＤを１９１ｍｍから１８ｍｍまで変化させながら、電力の変換効率を測定した。なお、１ＳＤ＝１９１ｍｍのときの円筒体外部磁束の比率の計算結果を下記の表１に示し、１ＳＤ＝１８ｍｍのときの円筒体外部磁束の比率の計算結果を下記の表２に示す。
【００９９】
【表１】
2015106078.tif 000010
【０１００】
【表２】
2015106078.tif 000011
【０１０１】
電力の変換効率の測定は、まず、円筒形回転体の無い状態において巻線両端からの直列等価抵抗Ｒ１を測定する。その次に、円筒形回転体の中空部に磁性コアを挿入した状態において巻線両端からの直列等価抵抗Ｒｘを測定し、式（２７）に従って電力の変換効率を測定する。図２２は、円筒の直径に対応する円筒体外部磁束の比率［％］を横軸にとり、２１ｋＨｚの周波数における電力の変換効率を縦軸にとったものである。プロットは、グラフ中のＰ１以降に電力の変換効率が急上昇して７０％を超え、矢印で示す領域Ｒ１の範囲で電力の変換効率７０％以上を維持している。Ｐ３付近において電力の変換効率は再度急上昇し、領域Ｒ２において８０％以上となっている。Ｐ４以降の領域Ｒ３においては電力の変換効率が９４％以上と高い値を維持している。この、電力の変換効率が急上昇し始めたことは、円筒体の内部に効率的に周回電流が流れ始めるようになったことに起因する。
【０１０２】
電磁誘導加熱方式の定着装置を設計する上で、この電力の変換効率は極めて重要なパラメータである。例えば電力の変換効率８０％であった場合、残り２０％の電力は、円筒形回転体以外の箇所に熱エネルギーとして発生する。発生する箇所は、主に励磁コイル、磁性コア、円筒形回転体内部に磁性体等の部材を配置した場合はその部材に発生する。つまり電力の変換効率が低ければ、励磁コイルや磁性コアに発生する熱のための対策を講じなければならない。そしてその対策の程度は、発明者らの検討によると、電力の変換効率７０％、８０％を境界として大きく変化する。したがって、領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の構成において、定着装置としての構成が大きく異なる。設計条件Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の３種類と、いずれにも属さない定着装置の構成について説明する。以下に定着装置を設計する上で、必要な電力の変換効率について詳細を説明する。
【０１０３】
下記の表３は、図２２のＰ１〜Ｐ４に該当する構成を、実際に定着装置として設計し、評価した結果である。
【０１０４】
【表３】
2015106078.tif 000012
【０１０５】
（定着装置Ｐ１）
本構成は、磁性コアの断面積が５．７５ｍｍ×４．５ｍｍであり、円筒体（導電層）の直径が１４３．２ｍｍの場合である。このとき、インピーダンスアナライザによって求められる電力の変換効率は５４．４％であった。電力の変換効率は定着装置に投入した電力のうち、円筒（導電層）の発熱に寄与した分を示すパラメータである。したがって、最大１０００Ｗ出力可能な定着装置として設計しても約４５０Ｗが損失となってしまい、その損失はコイルおよび磁性コアの発熱となる。本構成の場合、立ち上げ時、数秒間１０００Ｗを投入しただけでもコイル温度は２００℃を超える場合がある。コイルの絶縁体の耐熱温度が２００℃後半であること、フェライトの磁性コアのキュリー点は通常２００℃〜２５０℃程度であることを考えると、損失４５％では励磁コイル等の部材を耐熱温度以下に保つことは難しくなる。また、磁性コアの温度がキュリー点を超えるとコイルのインダクタンスが急激に低下し、負荷変動となる。
【０１０６】
定着装置に供給した電力の約４５％が無駄になるので、円筒体に９００Ｗ（１０００Ｗの９０％を想定）の電力を供給するためには約１６３６Ｗの電力供給する必要がある。これは１００Ｖ入力時、１６．３６Ａを消費する電源ということになる。商用交流のアタッチメントプラグから投入できる許容電流は１５Ａという制限がある場合、許容電流をオーバーする可能性がある。よって、円筒体外部磁束の比率６４％、電力の変換効率５４．４％の定着装置Ｐ１は、定着装置に供給する電力が不足する可能性がある。
【０１０７】
（定着装置Ｐ２）
本構成は、磁性コアの断面積が５．７５ｍｍ×４．５ｍｍであり、円筒体の直径が１２７．３ｍｍの場合である。このとき、インピーダンスアナライザによって求められる電力の変換効率は７０．８％であった。このとき、定着装置の印字動作によっては、励磁コイル等に定常的に大きな熱量が発生し、励磁コイルユニット、特に磁性コアの昇温が課題となる場合がある。本構成の定着装置を６０枚／分の印字動作ができる高スペックな装置にすると、円筒形回転体の回転速度は３３０ｍｍ／ｓｅｃとなる。よって、円筒形回転体の表面温度を１８０℃に維持するケースがある。そうすると、磁性コアの温度は２０秒間で２４０℃を超え、円筒体（導電層）の温度より高くなる場合が考えられる。磁性コアとして用いるフェライトのキュリー温度は通常２００℃〜２５０℃程度であり、フェライトがキュリー温度を超えた場合、透磁率は急激に減少する。透磁率が急激に減少すると、磁性コアの中に磁路を形成することができない。磁路を形成することができなくなると、本実施例においては、周回電流を誘導して発熱することが難しくなる場合がある。
【０１０８】
したがって、設計条件Ｒ１の定着装置を、前述した高スペックの装置にすると、フェライトコアの温度を下げるために冷却手段を設けることが望ましい。冷却手段としては、空冷ファン、水冷、放熱板、放熱フィン、ヒートパイプ、または、ベルチェ素子などを用いることができる。もちろん、本構成においてそこまでの高スペックを要求しない場合は、冷却手段は不要である。
【０１０９】
（定着装置Ｐ３）
本構成は、磁性コアの断面積が５．７５ｍｍ×４．５ｍｍであり、円筒体の直径が６３．７ｍｍの場合である。このとき、インピーダンスアナライザによって求められる電力の変換効率は８３．９％であった。このとき、励磁コイル等には定常的に熱量が発生したものの、熱伝達と自然冷却で放熱できる熱量を大きく上回ることはなかった。本構成の定着装置を６０枚／分の印字動作ができる高スペックな装置にすると、円筒体の回転速度は３３０ｍｍ／ｓｅｃとなる。したがって、円筒体の表面温度を１８０℃に維持するケースであっても、フェライトの磁性コアの温度は２２０℃以上に上昇することはなかった。そのため本構成においては、定着装置を前述した高スペックする場合、キュリー温度２２０℃以上のフェライトを用いることが望ましい。設計条件Ｒ２の構成の定着装置を高スペックな定着装置として使用する場合は、フェライト等の耐熱設計を最適化することが望ましい。本構成に、前述した高スペックを要求しない場合は、そこまでの耐熱設計は不要である。
【０１１０】
（定着装置Ｐ４）
本構成は、磁性コアの断面積が５．７５ｍｍ×４．５ｍｍであり、円筒体の直径が４７．７ｍｍの場合である。このとき、インピーダンスアナライザによって求められる電力の変換効率は９４．７％であった。本構成の定着装置を６０枚／分の印字動作ができる高スペックな装置にすると、円筒体の回転速度は３３０ｍｍ／ｓｅｃとなり、円筒体の表面温度を１８０℃に維持するケースにおいて励磁コイル等は、１８０℃以上に上昇することはなかった。これは、励磁コイルがほとんど発熱しないことを示す。円筒体外部磁束の比率９４．７％、電力の変換効率９４．７％（設計条件Ｒ３）は、電力の変換効率が十分高いため、更なる高スペックの定着装置として用いても、冷却手段は必要ない。
【０１１１】
また、電力の変換効率が高い値で安定しているこの領域においては、円筒形回転体と磁性コアの位置関係が変動しても、電力の変換効率が変動しない。電力の変換効率が変動しない場合、円筒形回転体から常に安定した熱量を供給することができる。よって、可撓性を有する定着フィルムを用いる定着装置において、この電力の変換効率が変動しない領域Ｒ３を用いることは、大きなメリットがある。
以上、円筒形回転体に対してその軸方向に磁界を発生させ、円筒形回転体を電磁誘導発熱させる定着装置において、円筒体外部磁束の比率に求められる設計条件は、図２２中矢印Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３に領域分けすることができる。
Ｒ１：円筒体外部磁束の比率７０％以上９０％未満
Ｒ２：円筒体外部磁束の比率９０％以上９４％未満
Ｒ３：円筒体外部磁束の比率９４％以上
【０１１２】
（３−７）「周回電流」による発熱の特徴
（３−４）で説明した「周回電流」は、図６の回路Ｓ内に生じる誘導起電力によって生じるものである。そのため、回路Ｓに内包する磁束と、回路Ｓの抵抗値に依存する。後述する「渦電流Ｅ／／」とは異なり、材料内部の磁束密度とは関係しない。そのため、磁路とならない薄い磁性金属製の円筒形回転体でも、非磁性金属製の円筒回転体でも高い効率で発熱することが可能である。また、抵抗値が大きく変わらない範囲においては、材料の厚みにも依存しない。図１５（ａ）は、厚さ２０μｍのアルミニウムの円筒形回転体における電力の変換効率の周波数依存性である。２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの周波数帯域において、電力の変換効率は９０％以上を維持している。特に、２１〜４０ｋＨｚの周波数帯域を発熱に利用する場合において、高い電力の変換効率を持っている。次に図１５（ｂ）は、同形状の円筒形回転体における、周波数２１ｋＨｚでの電力の変換効率の厚み依存性である。黒丸−実線はニッケル、白丸−点線はアルミニウムの実験結果を示している。両者は厚み２０μｍ〜３００μｍの領域において、電力の変換効率は９０％以上を維持しており、両者とも厚みによらず、定着装置用発熱材料として使用可能である。
【０１１３】
よって、「周回電流による発熱」は、従来の渦電流損による発熱より、円筒形回転体の材質や厚み、そして、交流電流の周波数に対する設計自由度を広げることができる。
【０１１４】
なお、磁性コアの長手方向の一端を出た磁束のうち円筒形回転体の外部を通って磁性コアの他端に戻る割合が７０％以上であることが本定着装置の特徴である。磁性コアの長手方向の一端を出た磁束のうち、円筒形回転体の外部を通って磁性コアの他端に戻る割合が７０％以上である。このことは、円筒体のパーミアンスと円筒体内部（円筒体と磁性コアの間の領域）のパーミアンスとの和が磁性コアのパーミアンスの３０％以下であることと等価である。したがって、本発明の特徴的な構成の１つは、磁性コアのパーミアンスをＰｃ、円筒体内部のパーミアンスをＰａ、円筒体のパーミアンスＰｓとしたときに、０．３０×Ｐｃ≧Ｐｓ＋Ｐａの関係を満足する構成である。
【０１１５】
また、パーミアンスの関係式を磁気抵抗に置き換えて表現すると下記のようになる。
【０１１６】
【数８】
2015106078.tif 000013
・・・（２８）
【０１１７】
ただし、ＲｓとＲａの合成磁気抵抗Ｒｓａは以下のように計算する。
【０１１８】
【数９】
2015106078.tif 000014
・・・（２９）
Ｒｃ：磁性コアの磁気抵抗
Ｒｓ：導電層の磁気抵抗
Ｒａ：導電層と磁性コアとの間の領域の磁気抵抗
Ｒｓａ：ＲｓとＲａの合成磁気抵抗
【０１１９】
上記の関係式を、定着装置の記録材の最大搬送領域全域で、円筒形回転体の母線方向に直交する方向の断面において満足するのが望ましい。
【０１２０】
この合成磁気抵抗の値が低いほど、式（１）によって誘起される誘導電流による発熱の割合は高くなり、合成磁気抵抗が０％の構成では、ほぼ１００％、式（１）の周回電流による発熱が起きていることになる。よって、合成磁気抵抗の値が低いほど、先述したメリット１）、２）を発揮させることができる。
【０１２１】
このように、上述したような定着装置構成とし、さらに、
前記導電層の磁気抵抗と、
前記導電層と前記コアとの間の領域の磁気抵抗と、
の合成磁気抵抗の３０％以下にすることで、前述したメリット（１）および（２）を発揮させることができ、温度低下が非常に少なく、均一加熱できる定着装置構成が得られる。
【０１２２】
定着時には、トナーは加熱回転体からの熱を受け、軟化し、紙などの記録材へと定着される。一方、加熱回転体にトナーが融着してしまうと画像弊害が発生するため、トナーには離型効果のあるものを存在させる必要がある。したがって、本発明者らは、トナーの低温での粘弾性と、有機ポリシロキサン構造の持つ離型効果に着目し、上述した定着装置とを組み合わせることで、より低温かつ連続した多数枚の定着によっても、オフセット画像の発生しない定着方法となることを見出した。以下に詳細を述べる。
【０１２３】
本発明の定着方法に用いるトナーは、結着樹脂、着色剤およびワックスを含有するトナー粒子を有するトナーである。そして、前記トナーの粘弾性測定において、８０℃における損失弾性率Ｇ”（８０）が１×１０４Ｐａ以上１×１０７Ｐａ以下である。また、前記トナー粒子のＸ線光電子分光分析（ＥＳＣＡ）において、有機ポリシロキサン構造に由来するＳｉ量が０．５ａｔｏｍｉｃ％以上５．０ａｔｏｍｉｃ％以下である。
【０１２４】
前記トナーの粘弾性測定において、８０℃における損失弾性率Ｇ”（８０）は、特に低温定着時におけるトナーの溶融挙動を表している。Ｇ”（８０）が上記範囲にあることで、特に低温での定着時においてトナーの粘弾性が適度に保たれるため、連続した多数枚の定着においてもオフセットの発生をより抑制できる。
【０１２５】
本発明の定着方法に用いるトナーは、前記トナー粒子のＸ線光電子分光分析（ＥＳＣＡ）において、有機ポリシロキサン構造に由来するＳｉ量が０．５ａｔｏｍｉｃ％以上５．０ａｔｏｍｉｃ％以下である。有機ポリシロキサン構造は、一般に低界面張力であることが知られている。また、ガラス転移点（Ｔｇ）が室温よりも低い。そのため、低温での定着時においても、加熱回転体にトナーが融着することを抑制できる。ワックスに代表される離型剤においても同様の効果は発揮可能であるが、低温での定着の場合、トナーが溶融しワックスがトナー表面に染み出してくるよう設計するためにはワックスの融点を下げるほかない。低融点のワックスはトナーの保存性を悪化させやすいため、トナーに導入することは困難である。一方で、有機ポリシロキサン構造は、ワックスよりもさらに低界面張力であることから、少量でも離型効果を発揮可能である。したがって、前記トナー粒子のＸ線光電子分光分析（ＥＳＣＡ）において、有機ポリシロキサン構造に由来するＳｉ量が上記範囲にあることで、特に低温での定着時においても効果的に離型効果を発揮でき、オフセットの発生をより抑制できる。
【０１２６】
本発明で用いたＸ線光電子分光分析（ＥＳＣＡ）では、試料の表面（深さ約１０ｎｍまでの領域）に存在する元素が検出される。また、ケミカルシフトによって、元素の結合状態も分離可能であり、前記有機ポリシロキサン構造に由来するＳｉＯ結合は、１０１ｅＶ以上１０３ｅＶ以下にピークが存在する。
【０１２７】
本発明の定着方法に用いるトナーにおいては、トナー粒子は、結着樹脂、着色剤、およびワックスを含有するコアに、有機ポリシロキサン構造を有する樹脂Ａを含有するシェル相を形成したコアシェル構造であることも好ましい形態のひとつである。その結果、効果的に耐オフセット性を発揮させることができる。
【０１２８】
本発明の定着方法に用いるトナーにおけるシェル相を形成する樹脂Ａについて述べる。
【０１２９】
シェル相は、コアの表面に均一に、かつ緻密に形成されていることが望ましいが、本発明の構成であればこの限りではない。
【０１３０】
本発明の定着方法に用いるトナーにおけるシェル相を形成する樹脂Ａは、有機ポリシロキサン構造を分子構造に含む樹脂である。前記樹脂Ａに、有機ポリシロキサン構造を含有させる方法としては、公知の方法が挙げられる。例えば、メタクリレート基、アクリレート基といったビニル基、カルビノール基、カルボキシル基、アミノ基、エポキシ基と反応する樹脂、あるいは、樹脂を構成するモノマーとを反応させる。そうすることで、前記樹脂Ａに前記有機ポリシロキサン構造を含有させることが可能である。その中でも、下記式（２２）で示される有機ポリシロキサン構造を有し、下記式（２３）で示される構造を有するビニル系モノマーを使用することが好ましい。ビニル系モノマーの場合は、前記樹脂Ａを構成するその他のビニル系モノマーと共重合させることで、前記樹脂Ａに前記有機ポリシロキサン構造を含有させることができる。
【０１３１】
【化１】
2015106078.tif 000015
【０１３２】
【化２】
2015106078.tif 000016
【０１３３】
ここで、Ｒ１はアルキル基を示し、Ｒ４は水素原子またはメチル基を示す。また、ｎは重合度を示し、２以上の整数である。
【０１３４】
前記有機ポリシロキサン構造を有するビニル系モノマーと共重合するその他のビニル系モノマーは、通常の樹脂材料のモノマーを用いることができる。以下に例示するが、この限りでない。
【０１３５】
脂肪族ビニル炭化水素：アルケン類、例えばエチレン、プロピレン、ブテン、イソブチレン、ペンテン、ヘプテン、ジイソブチレン、オクテン、ドデセン、オクタデセン、前記以外のα−オレフィン；アルカジエン類、例えばブタジエン、イソプレン、１，４−ペンタジエン、１，６−ヘキサジエンおよび１，７−オクタジエン。
【０１３６】
脂環式ビニル炭化水素：モノ−もしくはジ−シクロアルケンおよびアルカジエン類、例えばシクロヘキセン、シクロペンタジエン、ビニルシクロヘキセン、エチリデンビシクロヘプテン；テルペン類、例えばピネン、リモネン、インデン。
【０１３７】
芳香族ビニル炭化水素：スチレンおよびそのハイドロカルビル（アルキル、シクロアルキル、アラルキルおよび／またはアルケニル）置換体、例えばα−メチルスチレン、ビニルトルエン、２，４−ジメチルスチレン、エチルスチレン、イソプロピルスチレン、ブチルスチレン、フェニルスチレン、シクロヘキシルスチレン、ベンジルスチレン、クロチルベンゼン、ジビニルベンゼン、ジビニルトルエン、ジビニルキシレン、トリビニルベンゼン；およびビニルナフタレン。
【０１３８】
カルボキシル基含有ビニル系モノマーおよびその金属塩：炭素数３以上３０以下の不飽和モノカルボン酸、不飽和ジカルボン酸ならびにその無水物およびそのモノアルキル（炭素数１以上２７以下）エステル、例えばアクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、マレイン酸モノアルキルエステル、フマル酸、フマル酸モノアルキルエステル、クロトン酸、イタコン酸、イタコン酸モノアルキルエステル、イタコン酸グリコールモノエーテル、シトラコン酸、シトラコン酸モノアルキルエステル、桂皮酸のカルボキシル基含有ビニル系モノマー。
【０１３９】
ビニルエステル、例えば酢酸ビニル、ビニルブチレート、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、ジアリルフタレート、ジアリルアジペート、イソプロペニルアセテート、ビニルメタクリレート、メチル４−ビニルベンゾエート、シクロヘキシルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、フェニルアクリレート、フェニルメタクリレート、ビニルメトキシアセテート、ビニルベンゾエート、エチルα−エトキシアクリレート、炭素数１以上１１以下のアルキル基（直鎖もしくは分岐）を有するアルキルアクリレートおよびアルキルメタクリレート（メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、プロピルアクリレート、プロピルメタクリレート、ブチルアクリレート、ブチルメタクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、ジアルキルフマレート（フマル酸ジアルキルエステル）（２個のアルキル基は、炭素数２以上８以下の、直鎖、分枝鎖もしくは脂環式の基である）、ジアルキルマレエート（マレイン酸ジアルキルエステル）（２個のアルキル基は、炭素数２以上８以下の、直鎖、分枝鎖もしくは脂環式の基である）、ポリアリロキシアルカン類（ジアリロキシエタン、トリアリロキシエタン、テトラアリロキシエタン、テトラアリロキシプロパン、テトラアリロキシブタン、テトラメタアリロキシエタン）、ポリアルキレングリコール鎖を有するビニル系モノマー（ポリエチレングリコール（分子量３００）モノアクリレート、ポリエチレングリコール（分子量３００）モノメタクリレート、ポリプロピレングリコール（分子量５００）モノアクリレート、ポリプロピレングリコール（分子量５００）モノメタクリレート、メチルアルコールエチレンオキサイド（エチレンオキサイドを以下ＥＯと略記する）１０モル付加物アクリレート、メチルアルコールエチレンオキサイド（エチレンオキサイドを以下ＥＯと略記する）１０モル付加物メタクリレート、ラウリルアルコールＥＯ３０モル付加物アクリレートラウリルアルコールＥＯ３０モル付加物メタクリレート）、ポリアクリレート類およびポリメタクリレート類（多価アルコール類のポリアクリレートおよびポリメタクリレート：エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート。ポリエチレングリコールジメタクリレート。
【０１４０】
さらに、結晶構造をとりうるポリエステル部位を有するビニル系モノマーも好ましく用いられる。結晶構造をとりうるポリエステル部位とは、それ自体が多数集合すると、規則的に配列し結晶性を発現する部位であり、すなわち結晶性ポリエステル成分を意味する。
【０１４１】
結晶性ポリエステル成分としては、炭素数４以上２０以下の脂肪族ジオールおよび多価カルボン酸を原料として用いるのが好ましい。さらに、前記脂肪族ジオールは直鎖型であることが望ましい。
【０１４２】
本発明にて好適に用いられる直鎖脂肪族ジオールとしては、例えば以下を挙げることができるが、これに限定されるものではない。場合によっては混合して用いることも可能である。１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，７−ヘプタンジオール、１，８−オクタンジオール、１，９−ノナンジオール、１，１０−デカンジオール、１，１１−ウンデカンジオール、１，１２−ドデカンジオール、１，１３−トリデカンジオール、１，１４−テトラデカンジオール、１，１８−オクタデカンジオール、１，２０−エイコサンジオール。これらのうち、融点の観点から、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオールがより好ましい。
【０１４３】
前記多価カルボン酸としては、芳香族ジカルボン酸および脂肪族ジカルボン酸が好ましく、中でも脂肪族ジカルボン酸が望ましく、特に直鎖型の脂肪族ジカルボン酸が望ましい。
【０１４４】
脂肪族ジカルボン酸としては、例えば以下を挙げることができるが、これに限定されるものではない。場合によっては混合して用いることも可能である。蓚酸、マロン酸、琥珀酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、１，９−ノナンジカルボン酸、１，１０−デカンジカルボン酸、１，１１−ウンデカンジカルボン酸、１，１２−ドデカンジカルボン酸、１，１３−トリデカンジカルボン酸、１，１４−テトラデカンジカルボン酸、１，１６−ヘキサデカンジカルボン酸、１，１８−オクタデカンジカルボン酸。あるいはその低級アルキルエステルや酸無水物。これらのうち、セバシン酸、アジピン酸、１，１０−デカンジカルボン酸あるいはその低級アルキルエステルや酸無水物が好ましい。
【０１４５】
芳香族ジカルボン酸としては、例えば以下を挙げることができる。テレフタル酸、イソフタル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、４，４’−ビフェニルジカルボン酸。
【０１４６】
前記結晶性ポリエステル成分の製造方法としては、特に制限はなく、前記酸成分とアルコール成分とを反応させる一般的なポリエステル重合法で製造することができる。例えば、直接重縮合、エステル交換法を、モノマーの種類によって使い分けて製造する。
【０１４７】
前記結晶性ポリエステル成分の製造は、重合温度１８０℃以上２３０℃以下の間で行うのが好ましく、必要に応じて反応系内を減圧にし、縮合時に発生する水やアルコールを除去しながら反応させるのが好ましい。モノマーが、反応温度下で溶解または相溶しない場合は、高沸点の溶剤を溶解補助剤として加え溶解させるのがよい。重縮合反応においては、溶解補助溶剤を留去しながら行う。共重合反応において相溶性の悪いモノマーが存在する場合は、あらかじめ相溶性の悪いモノマーとそのモノマーと重縮合予定の酸またはアルコールとを縮合させておいてから主成分とともに重縮合させるのが好ましい。
【０１４８】
前記結晶性ポリエステル成分の製造時に使用可能な触媒としては、例えば以下を挙げることができる。チタンテトラエトキシド、チタンテトラプロポキシド、チタンテトライソプロポキシド、チタンテトラブトキシドのチタン触媒。ジブチルスズジクロライド、ジブチルスズオキシド、ジフェニルスズオキシドのスズ触媒。
【０１４９】
前記結晶性ポリエステル成分の融点としては、５０℃以上１２０℃以下が好ましく、定着温度での溶融を考慮すると、５０℃以上９０℃以下がより好ましい。
【０１５０】
前記結晶性ポリエステル成分を有するビニル系モノマーの製造方法としては、前記結晶性ポリエステル成分とヒドロキシル基含有ビニル系モノマーを、結合剤であるジイソシアネートとウレタン化反応させる。そうすることにより、ポリエステル鎖にラジカル重合可能な不飽和基を導入し、ウレタン結合を有するモノマーを製造する方法が挙げられる。このため、前記結晶性ポリエステル成分はアルコール末端であることが好ましい。したがって、前記結晶性ポリエステル成分の調製では酸成分とアルコール成分のモル比（アルコール成分／カルボン酸成分）は１．０２以上１．２０以下であることが好ましい。
【０１５１】
前記ヒドロキシル基含有ビニル系モノマーとして、ヒドロキシスチレン、Ｎ−メチロールアクリルアミド、Ｎ−メチロールメタクリルアミド、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、ポリエチレングリコールモノアクリレート、ポリエチレングリコールモノメタクリレート、アリルアルコール、メタアリルアルコール、クロチルアルコール、イソクロチルアルコール、１−ブテン−３−オール、２−ブテン−１−オール、２−ブテン−１，４−ジオール、プロパルギルアルコール、２−ヒドロキシエチルプロペニルエーテル、庶糖アリルエーテルが挙げられる。これらのうち、好ましいものはヒドロキシエチルアクリレートおよびヒドロキシエチルメタクリレートである。
【０１５２】
前記ジイソシネートとしては以下のものが挙げられる。炭素数（ＮＣＯ基中の炭素を除く、以下同様）６以上２０以下の芳香族ジイソシアネート、炭素数２以上１８以下の脂肪族ジイソシアネート、炭素数４以上１５以下の脂環式ジイソシアネート、炭素数８以上１５以下の芳香族炭化水素ジイソシアネート、およびこれらのジイソシアネートの変性物（ウレタン基、カルボジイミド基、アロファネート基、ウレア基、ビューレット基、ウレトジオン基、ウレトイミン基、イソシアヌレート基、オキサゾリドン基含有変性物。以下、変性ジイソシアネートともいう）、並びにこれらの２種以上の混合物。
【０１５３】
前記脂肪族ジイソシアネートとしては、以下のものが挙げられる。エチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、ドデカメチレンジイソシアネート。
【０１５４】
前記脂環式ジイソシアネートとしては、以下のものが挙げられる。イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、ジシクロヘキシルメタン−４，４’−ジイソシアネート、シクロヘキシレンジイソシアネート、メチルシクロヘキシレンジイソシアネート。
【０１５５】
前記芳香族炭化水素ジイソシアネートとしては、例えば以下のものが挙げられる。ｍ−および／またはｐ−キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、α，α，α’，α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネート。
【０１５６】
これらのうちで好ましいものは、６以上１５以下の芳香族ジイソシアネート、炭素数４以上１２以下の脂肪族ジイソシアネートおよび炭素数４以上１５以下の脂環式ジイソシアネート、炭素数８以上１５以下の芳香族炭化水素ジイソシアネートである。特に好ましいものは、ＨＤＩ、ＩＰＤＩおよびＸＤＩである。
【０１５７】
前記したジイソシアネートに加えて、３官能以上のイソシアネート化合物を用いることもできる。
【０１５８】
本発明の定着方法に用いるトナーにおいて、前記樹脂Ａは、
前記式（２２）および式（２３）で示す有機ポリシロキサン構造を有するビニル系モノマー５．０質量％以上２０．０質量％以下と、
その他のビニル系モノマー８０．０質量％以上９５．０質量％以下と
を共重合することにより得られるビニル系樹脂であることが好ましい。前記樹脂Ａの組成を前記とすることで、前記樹脂Ａ中の前記有機ポリシロキサン構造が適正な量になりやすい。
【０１５９】
前記式（２２）における重合度ｎの値は、樹脂硬度の観点から、２以上１３３以下の整数であることが好ましく、２以上１８以下の整数であることがより好ましい。
【０１６０】
また、樹脂Ａの組成を前記とすることで、前記トナー粒子のＸ線光電子分光分析（ＥＳＣＡ）により測定される前記有機ポリシロキサン構造に由来するＳｉ量を本発明が規定する数値範囲に制御することが容易になる。
【０１６１】
本発明の定着方法に用いるトナーにおいては、シェル相に含有される前記樹脂Ａに加えて、他の樹脂Ｂを含有してもよい。前記樹脂Ｂについて述べる。前記樹脂Ｂは、結晶性樹脂、および非晶性樹脂のいずれも使用が可能である。また、これらを併用してもよい。前記結晶性樹脂としては、前記結晶性ポリエステル樹脂の他、結晶性アルキル樹脂も使用可能である。前記非晶性樹脂としては、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、スチレンアクリル樹脂やポリスチレンといったビニル系樹脂が挙げられるが、その限りではない。また、これら樹脂は、ウレタン、ウレア、エポキシの変性を行ってもよい。
【０１６２】
前記結晶性アルキル樹脂とは、結晶性を発現させるための炭素数１２以上３０以下のアルキルアクリレートおよびアルキルメタクリレートを重合させたビニル樹脂である。また、結晶性を損なわない程度に、上記ビニル系モノマーを共重合させた場合も、前記結晶性アルキル樹脂とみなせる。
【０１６３】
前記非晶性樹脂としてのポリウレタン樹脂は、ジオール成分とジイソシアネート基を含有するジイソシアネート成分との反応物であり、ジオール成分、ジイソシアネート成分の調整により、各種機能性をもつ樹脂を得ることができる。前記ジイソシアネート成分は上記ジイソシアネートが好適に用いられる。前記ジオール成分としては、例えば以下のものが挙げられる。アルキレングリコール（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）、アルキレンエーテルグリコール（ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール）脂環式ジオール（１，４−シクロヘキサンジメタノール）、ビスフェノール類（ビスフェノールＡ）、前記脂環式ジオールのアルキレンオキサイド（エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド）付加物。前記アルキレンエーテルグリコールのアルキル部分は直鎖状であっても、分岐していてもよい。本発明の定着方法に用いるトナーにおいては分岐構造のアルキレングリコールも好ましく用いることができる。
【０１６４】
前記非晶性樹脂としてのポリエステル樹脂に用いるモノマーとしては、２価または３価以上のカルボン酸と、２価または３価以上のアルコールが挙げられる。これらのモノマー成分の具体例としては、例えば以下の化合物を挙げることができる。２価のカルボン酸としては、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、マロン酸、ドデセニルコハク酸の二塩基酸、およびこれらの無水物やこれらの低級アルキルエステル、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸の脂肪族不飽和ジカルボン酸。３価以上のカルボン酸としては、１，２，４−ベンゼントリカルボン酸、これらの無水物やこれらの低級アルキルエステル。これらは１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【０１６５】
２価のアルコールとしては、例えば以下の化合物を挙げることができる。ビスフェノールＡ、水素添加ビスフェノールＡ、ビスフェノールＡのエチレンオキシド付加物、ビスフェノールＡのプロピレンオキシド付加物、１，４−シクロヘキサンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール。３価以上のアルコールとしては、例えば以下の化合物を挙げることができる。グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール。これらは１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。なお、必要に応じて、酸価や水酸基価の調整の目的で、酢酸、安息香酸のような１価の酸や、シクロヘキサノール、ベンジルアルコールのような１価のアルコールも使用することができる。
【０１６６】
前記非晶性樹脂としてのポリエステル樹脂は、前記のモノマー成分を用いて従来公知の方法により合成することができる。
【０１６７】
本発明の前記樹脂Ｂにおける前記非晶性樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）は、５０℃以上１３０℃以下であることが好ましい。より好ましくは、５０℃以上１００℃以下である。
【０１６８】
本発明におけるシェル相を形成する樹脂中の前記樹脂Ｂの割合は、特に制限されないが、５０．０質量％以下であることが好ましく、前記樹脂Ｂをシェル相として使用しないことが特に好ましい。
【０１６９】
本発明の定着方法に用いるトナー粒子は、前記樹脂Ａを３．０質量％以上１５．０質量％以下含有することが好ましい。トナー粒子中の樹脂Ａの含有量を前記とすることで、耐オフセット性をさらに向上可能である。
【０１７０】
本発明の定着方法に用いるトナーにおけるシェル相は、コア表面を均一に被覆する観点から、トナー粒子に対して３．０質量％以上３０．０質量％以下含有することが好ましい。より好ましくは、３．０質量％以上２０．０質量％以下である。
【０１７１】
本発明の定着方法に用いるトナーにおけるシェル相を形成する前記樹脂のテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）可溶分のゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）による重量平均分子量（Ｍｗ）は、２０，０００以上８０，０００以下であることが望ましい。この範囲であることで、シェル相が適度な硬度を持ち、耐久性が向上する。２０，０００よりも小さいと、耐久性が低下しやすくなり、８０，０００よりも大きいと、定着性が低下する場合がある。
【０１７２】
本発明の定着方法に用いるトナーにおける結着樹脂について述べる。本発明の定着方法に用いるトナーにおける結着樹脂としては、結晶性樹脂、および非晶性樹脂のいずれも使用が可能である。また、これらを混合して用いてもよい。中でも、結晶性樹脂を含有することが好ましい。結晶性樹脂とは、ポリマーの分子鎖が規則的に配列した構造を有する樹脂を意味している。したがって、融点付近まではほとんど軟化せず、融点付近より融解が生じ急激に軟化する。このような樹脂は、示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いた示差走査熱量測定において、明瞭な融点ピークを示す。前記結晶性樹脂を含有させることで、保存温度では軟化せず、定着時には軟化するといった構成にすることが容易になる。とりわけ、結晶性樹脂は結晶性ポリエステル（結晶性ポリエステル樹脂）であることが好ましい。
【０１７３】
本発明の定着方法に用いるトナーにおける結着樹脂に結晶性樹脂を含有させることで、前記トナーの粘弾性測定におけるＧ”（８０）を本発明が規定する数値範囲に制御することが容易になる。
【０１７４】
本発明の定着方法に用いるトナーにおける結着樹脂に使用可能な結晶性ポリエステル樹脂について述べる。
【０１７５】
本発明の定着方法に用いるトナーにおける前記結晶性ポリエステル樹脂に用いられるモノマーは、上述した前記樹脂Ａに使用可能な前記結晶性ポリエステル樹脂の成分を構成するモノマーが好ましく用いられる。
【０１７６】
また、脂肪族ジオールとして、二重結合を持つ脂肪族ジオールを用いることもできる。前記二重結合を持つ脂肪族ジオールとしては、例えば以下の化合物を挙げることができる。２−ブテン−１，４−ジオール、３−ヘキセン−１，６−ジオール、４−オクテン−１，８−ジオール。さらに、二重結合を有するジカルボン酸を用いることもできる。このようなジカルボン酸としては、例えば、フマル酸、マレイン酸、３−ヘキセンジオイック酸、３−オクテンジオイック酸が挙げられるが、これらに限定されない。また、これらの低級アルキルエステル、酸無水物も挙げられる。これらの中でも、コストの点で、フマル酸、マレイン酸が好ましい。
【０１７７】
本発明の定着方法に用いるトナーにおける結着樹脂に含有される結晶性樹脂の融点は、５０℃以上９０℃以下であることが好ましい。
【０１７８】
また、結着樹脂、およびシェル相を形成する樹脂がともに結晶性樹脂を含有する場合、結着樹脂の融点は、シェル相の融点と比べ、同じかあるいは低く設定することが望ましい。
【０１７９】
次に、結着樹脂に使用可能な前記非晶性樹脂について述べる。非晶性樹脂は、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、スチレンアクリル樹脂やポリスチレンといったビニル系樹脂が挙げられるが、その限りではない。また、これら樹脂は、ウレタン、ウレア、エポキシの変性を行ってもよい。その中でも、弾性維持の観点から、前記ポリエステル樹脂、前記ポリウレタン樹脂が好適に使用される。
【０１８０】
前記非晶性樹脂としてのポリエステル樹脂は、上述したシェル相としての前記樹脂Ｂに使用可能な樹脂が好ましく用いられる。前記非晶性樹脂としてのポリウレタン樹脂は、上述したシェル相としての前記樹脂Ｂに使用可能な樹脂が好ましく用いられる。
【０１８１】
当該結着樹脂における非晶性樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）は、５０℃以上１３０℃以下であることが好ましく、より好ましくは、５０℃以上１００℃以下である。この範囲であることで、定着領域における弾性が維持されやすい。
【０１８２】
本発明の定着方法に用いるトナーにおいて、結晶性樹脂を結着樹脂として使用する場合、結着樹脂中の前記結晶性樹脂と前記非晶性樹脂の割合は、任意に調整可能であるが、前記結晶性樹脂が３０質量％以上８５質量％以下であることが好ましい。上記範囲であることで、本発明の定着方法に用いるトナーの粘弾性測定におけるＧ”（８０）を、本発明が規定する数値範囲に制御することが容易になる。
【０１８３】
さらに、本発明の定着方法に用いるトナーにおいては、結晶構造をとりうる部位、すなわち結晶性樹脂成分と、結晶構造をとりえない部位、すなわち非晶性樹脂成分とを化学的に結合したブロックポリマーを使用することも好ましい形態のひとつである。
【０１８４】
前記ブロックポリマーは、前記結晶性樹脂成分（Ｘ）と前記非晶性樹脂成分（Ｙ）とのＸＹ型ジブロックポリマー、ＸＹＸ型トリブロックポリマー、ＹＸＹ型トリブロックポリマー、ＸＹＸＹ・・・型マルチブロックポリマー、どの形態も使用可能である。
【０１８５】
本発明の定着方法に用いるトナーにおいて、前記ブロックポリマーを調製する方法としては、
前記結晶性樹脂成分からなる結晶部を形成する成分と前記非晶性樹脂成分からなる非晶部を形成する成分とを別々に調製し、両者を結合する方法（二段階法）や、
結晶部を形成する成分、および非晶部を形成する成分の原料を同時に仕込み、一度で調製する方法（一段階法）
を用いることができる。
【０１８６】
本発明における前記ブロックポリマーは、それぞれの末端官能基の反応性を考慮して種々の方法より選択して前記ブロックポリマーとすることができる。
【０１８７】
結晶性樹脂成分、および非晶性樹脂成分ともにポリエステル樹脂の場合は、各成分を別々に調製した後、結合剤を用いて結合することにより調製することができる。特に片方のポリエステルの酸価が高く、もう一方のポリエステルの水酸基価が高い場合、反応がスムーズに進行する。反応温度は２００℃付近で行うのが好ましい。
【０１８８】
結合剤を使用する場合は、以下の結合剤が挙げられる。多価カルボン酸、多価アルコール、多価イソシアネート、多官能エポキシ、多価酸無水物。これらの結合剤を用いて、脱水反応や付加反応によって合成することができる。
【０１８９】
一方で、結晶性樹脂成分が前記結晶性ポリエステル樹脂であり、非晶性樹脂成分が前記ポリウレタン樹脂の場合では、次のようにして調製することができる。すなわち、各成分を別々に調製した後、前記結晶性ポリエステル樹脂のアルコール末端とポリウレタンのイソシアネート末端とをウレタン化反応させることにより調製できる。また、アルコール末端を持つ前記結晶性ポリエステル樹脂および前記ポリウレタン樹脂を構成するジオール、ジイソシアネートを混合し、加熱することによっても合成が可能である。前記ジオールおよびジイソシアネート濃度が高い反応初期はジオールとジイソシアネートが選択的に反応してポリウレタン樹脂となる。そして、ある程度分子量が大きくなった後にポリウレタン樹脂のイソシアネート末端と結晶性ポリエステル樹脂のアルコール末端とのウレタン化反応が起こり、前記ブロックポリマーとすることができる。
【０１９０】
本発明の定着方法に用いるトナーに用いられるトナー粒子は、ワックスを含有する。本発明の定着方法に用いるトナーに用いられるワックスとしては、例えば、以下のものが挙げられる。低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、低分子量オレフィン共重合体、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックスのような脂肪族炭化水素系ワックス；酸化ポリエチレンワックスのような脂肪族炭化水素系ワックスの酸化物；脂肪族炭化水素系エステルワックスのような脂肪酸エステルを主成分とするワックス；および脱酸カルナバワックスのような脂肪酸エステルを一部または全部を脱酸化したもの；ベヘニン酸モノグリセリドのような脂肪酸と多価アルコールの部分エステル化物；植物性油脂を水素添加することによって得られるヒドロキシル基を有するメチルエステル化合物。
【０１９１】
本発明の定着方法に用いるトナーにおいて特に好ましく用いられるワックスは、脂肪族炭化水素系ワックスおよびエステルワックスである。
【０１９２】
本発明の定着方法に用いるトナーにおいてエステルワックスとは、１分子中にエステル結合を少なくとも１つ有していればよく、天然エステルワックス、合成エステルワックスのいずれを用いてもよい。合成エステルワックスとしては、例えば、長鎖直鎖飽和脂肪酸と長鎖直鎖飽和脂肪族アルコールから合成されるモノエステルワックスが挙げられる。長鎖直鎖飽和脂肪酸は一般式ＣｎＨ２ｎ＋１ＣＯＯＨで表され、ｎ＝５以上２８以下のものが好ましく用いられる。また長鎖直鎖飽和脂肪族アルコールはＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨで表され、ｎ＝５以上２８以下のものが好ましく用いられる。
【０１９３】
また、天然エステルワックスとしては、キャンデリラワックス、カルナウバワックス、ライスワックスおよびその誘導体が挙げられる。
【０１９４】
上記のうち、より好ましいワックスとしては、長鎖直鎖飽和脂肪酸と長鎖直鎖飽和脂肪族アルコールとによる合成エステルワックスもしくは、上記エステルを主成分とする天然ワックスである。
【０１９５】
本発明の定着方法に用いるトナーにおいて、トナー中におけるワックスの含有量は、好ましくは、２．０質量％以上２０．０質量％、より好ましくは、２．０質量％以上１５．０質量％である。
【０１９６】
本発明の定着方法に用いるトナーにおいてワックスは、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）において、６０℃以上１２０℃以下に最大吸熱ピークを有することが好ましい。より好ましくは、６０℃以上９０℃以下である。
【０１９７】
本発明の定着方法に用いるトナーは、着色剤を含有する。本発明の定着方法に用いるトナーに好ましく使用される着色剤として、有機顔料、有機染料、無機顔料、黒色着色剤としてのカーボンブラック、磁性粒子が挙げられ、そのほかに従来トナーに用いられている着色剤を用いることができる。
【０１９８】
イエロー用着色剤としては、以下のものが挙げられる。縮合アゾ化合物、イソインドリノン化合物、アントラキノン化合物、アゾ金属錯体、メチン化合物、アリルアミド化合物。具体的には、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１２、１３、１４、１５、１７、６２、７４、８３、９３、９４、９５、１０９、１１０、１１１、１２８、１２９、１４７、１６８、１８０が好適に用いられる。
【０１９９】
マゼンタ用着色剤としては、以下のものが挙げられる。縮合アゾ化合物、ジケトピロロピロール化合物、アントラキノン、キナクリドン化合物、塩基染料レーキ化合物、ナフトール化合物、ベンズイミダゾロン化合物、チオインジゴ化合物、ペリレン化合物。具体的には、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２、３、５、６、７、２３、４８：２、４８：３、４８：４、５７：１、８１：１、１２２、１４４、１４６、１６６、１６９、１７７、１８４、１８５、２０２、２０６、２２０、２２１、２５４が好適に用いられる。
【０２００】
シアン用着色剤としては、以下のものが挙げられる。銅フタロシアニン化合物およびその誘導体、アントラキノン化合物、塩基染料レーキ化合物。具体的には、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１、７、１５、１５：１、１５：２、１５：３、１５：４、６０、６２、６６が好適に用いられる。
【０２０１】
本発明の定着方法に用いるトナーに用いられる着色剤は、色相角、彩度、明度、耐光性、ＯＨＰ透明性、トナー中の分散性の点から選択される。
【０２０２】
該着色剤は、好ましくは、トナーに対し、１．０質量％以上２０．０質量％以下添加して用いられる。着色剤として磁性粒子を用いる場合、その添加量はトナーに対し、４０．０質量％以上１５０．０質量％以下であることが好ましい。
【０２０３】
本発明の定着方法に用いるトナーにおいては、必要に応じて荷電制御剤をトナー粒子に含有させてもよい。また、トナー粒子に外部添加してもよい。荷電制御剤を配合することにより、荷電特性を安定化、現像システムに応じた最適の摩擦帯電量のコントロールが可能となる。
【０２０４】
前記荷電制御剤としては、公知のものが利用でき、特に帯電スピードが速く、かつ、一定の帯電量を安定して維持できる荷電制御剤が好ましい。
【０２０５】
前記荷電制御剤として、トナーを負荷電性に制御するものとしては、以下のものが挙げられる。有機金属化合物、キレート化合物が有効であり、モノアゾ金属化合物、アセチルアセトン金属化合物、芳香族オキシカルボン酸、芳香族ダイカルボン酸、オキシカルボン酸およびダイカルボン酸系の金属化合物が挙げられる。トナーを正荷電性に制御するものとしては、以下のものが挙げられる。ニグロシン、四級アンモニウム塩、高級脂肪酸の金属塩、ジオルガノスズボレート類、グアニジン化合物、イミダゾール化合物が挙げられる。前記荷電制御剤の好ましい配合量は、結着樹脂１００質量部に対して０．０１質量部以上２０．０質量部以下、より好ましくは、０．５質量部以上１０．０質量部以下である。
【０２０６】
本発明の定着方法に用いるトナー粒子の製造方法は、コアシェル構造を形成する種々の方法が挙げられる。前記シェル相の形成は、前記コアの形成工程と同時であってもよいし、前記コアを形成した後に行ってもよい。より簡便という点から、コアの製造工程とシェル相の形成工程を同時に行うことが好ましい。
【０２０７】
シェル相を形成する方法は、何ら制限を受けるものではない。例えば、前記コアの形成後に前記シェル相を設ける場合には、前記コアおよび前記シェル相を形成する樹脂微粒子を水系媒体中に分散させ、その後前記コア表面に樹脂微粒子を凝集、吸着させる方法がある。また、前記コアの形成工程と同時に前記シェル相を形成する場合には、シェル相を形成する樹脂微粒子を分散させた分散媒体に、コアを形成する結着樹脂を有機媒体に溶解させて得た樹脂組成物を分散させる。その後、前記有機媒体を除去してトナー粒子を得る溶解懸濁法が好ましく用いられる。
【０２０８】
本発明の定着方法に用いるトナー粒子は、非水系の媒体中で製造されたものであることが特に好ましい。非水系であることで、前記樹脂Ａの有機ポリシロキサン構造がより表面に配向しやすくなる。したがって、本発明のトナー粒子の製造においては、分散媒体として高圧状態の二酸化炭素を用いる溶解懸濁法が特に好適である。
【０２０９】
すなわち、本発明の定着方法に用いるトナーにおいては、トナー粒子が、次の製造方法で製造されたトナー粒子が好ましい。すなわち、結着樹脂、着色剤およびワックスを、有機溶媒を含有する媒体中に溶解または分散させて樹脂組成物を調製する。そして、樹脂Ａを含有する樹脂微粒子を含有する、高圧状態の二酸化炭素を主成分とする分散媒体に樹脂組成物を分散させる。そして、得られた分散体から有機溶媒を除去することによってトナー粒子を製造する。
【０２１０】
ここで、高圧状態の二酸化炭素とは、圧力１．５ＭＰａ以上の二酸化炭素であることが好ましい。また、液体、あるいは超臨界状態の二酸化炭素を単体で分散媒体として用いてもよく、他の成分として有機溶媒が含まれていてもよい。この場合、高圧状態の二酸化炭素と有機溶媒が均一相を形成することが好ましい。
【０２１１】
以下に、本発明の定着方法に用いるトナー粒子を得るうえで好適な、高圧状態の二酸化炭素を含有する分散媒体を用いるトナー粒子の製造法を例示して説明する。
【０２１２】
まず、樹脂溶液調製工程では、結着樹脂を溶解することのできる有機溶媒中に、着色剤、ワックスおよび必要に応じて他の添加物を加え、ホモジナイザー、ボールミル、コロイドミル、超音波分散機のような分散機によって均一に溶解または分散させる。
【０２１３】
次に、造粒工程では、こうして得られた樹脂溶液と高圧状態の二酸化炭素とを混合し、前記樹脂溶液の液滴を形成する。
【０２１４】
このとき、分散媒体としての高圧状態の二酸化炭素中には、分散剤を分散させておく必要がある。分散剤としては、樹脂Ａをシェル相として用いる場合、シェル相を形成するための樹脂Ａを含有する樹脂微粒子があげられるが、他成分を分散剤として混合してもよい。例えば、無機微粒子分散剤、有機微粒子分散剤、それらの混合物のいずれでもよく、目的に応じて２種以上を併用してもよい。
【０２１５】
また、液体状態の分散安定剤を添加してもよい。分散安定剤は、二酸化炭素に親和性の高い、前記有機ポリシロキサン構造やフッ素を含有する化合物や、ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、カチオン性界面活性剤といった各種界面活性剤が挙げられる。これらの分散安定剤は、後述する脱溶剤工程において二酸化炭素とともに系外に排出される。したがって、トナー粒子作製後にはトナー粒子に残存する量は極めて少量となる。
【０２１６】
本発明の定着方法に用いるトナー粒子の製造法において、前記分散剤を高圧状態の二酸化炭素を含有する分散媒体中に分散させる方法は、いかなる方法を用いてもよい。具体例としては、前記分散剤と高圧状態の二酸化炭素を含有する分散媒体を容器内に仕込み、撹拌や超音波照射により直接分散させる方法が挙げられる。また、高圧状態の二酸化炭素を含有する分散媒体を仕込んだ容器に、前記分散剤を有機溶媒に分散させた分散液を、高圧ポンプを用いて導入する方法が挙げられる。
【０２１７】
また、本発明において、前記樹脂組成物を高圧状態の二酸化炭素を含有する分散媒体中に分散させる方法は、いかなる方法を用いてもよい。具体例としては、前記分散剤を分散させた状態の高圧状態の二酸化炭素を含有する分散媒体を入れた容器に、前記樹脂組成物を、高圧ポンプを用いて導入する方法が挙げられる。また、前記樹脂組成物を仕込んだ容器に、前記分散剤を分散させた状態の高圧状態の二酸化炭素を含有する分散媒体を導入してもよい。
【０２１８】
本発明において、前記高圧状態の二酸化炭素を含有する分散媒体は、単一相であることが重要である。前記樹脂組成物を高圧状態の二酸化炭素中に分散させて造粒を行う場合、液滴中の有機溶媒の一部は分散体中に移行する。このとき、二酸化炭素の相と有機溶媒の相が分離した状態で存在することは、液滴の安定性が損なわれる原因となり好ましくない。したがって、前記分散媒体の温度や圧力、高圧状態の二酸化炭素に対する前記樹脂組成物の量は、二酸化炭素と有機溶媒とが均一相を形成し得る範囲内に調整することが好ましい。
【０２１９】
また、前記分散媒体の温度および圧力については、造粒性（液滴形成のしやすさ）や前記樹脂組成物中の構成成分の前記分散媒体への溶解性にも注意が必要である。例えば、前記樹脂組成物中の結着樹脂やワックスは、温度条件や圧力条件によっては、前記分散媒体に溶解することがある。通常、低温、低圧になるほど前記成分の分散媒体への溶解性は抑制されるが、形成した液滴が凝集・合一を起こしやすくなり、造粒性は低下する。一方、高温、高圧になるほど造粒性は向上するものの、前記成分が前記分散媒体に溶解しやすくなる傾向を示す。したがって、本発明のトナー粒子の製造において、前記分散媒体の温度は１０℃以上４０℃以下の温度範囲であることが好ましい。
【０２２０】
また、前記分散媒体を形成する容器内の圧力は、１．５ＭＰａ以上２０．０ＭＰａ以下であることが好ましく、２．０ＭＰａ以上１５．０ＭＰａ以下であることがより好ましい。なお、本発明における圧力とは、分散媒体中に二酸化炭素以外の成分が含まれる場合には、その全圧を示す。
【０２２１】
こうして造粒が完了した後、脱溶剤工程では、液滴中に残留している有機溶媒を、高圧状態の二酸化炭素による分散媒体を介して除去する。具体的には、液滴が分散された前記分散媒体にさらに高圧状態の二酸化炭素を混合して、残留する有機溶媒を二酸化炭素の相に抽出し、この有機溶媒を含む二酸化炭素を、さらに高圧状態の二酸化炭素で置換することによって行う。
【０２２２】
前記分散媒体と前記高圧状態の二酸化炭素の混合は、前記分散媒体に、これよりも高圧の二酸化炭素を加えてもよく、また、前記分散媒体を、これよりも低圧の二酸化炭素中に加えてもよい。
【０２２３】
そして、有機溶媒を含む二酸化炭素をさらに高圧状態の二酸化炭素で置換する方法としては、容器内の圧力を一定に保ちつつ、高圧状態の二酸化炭素を流通させる方法が挙げられる。このとき、形成されるトナー粒子は、フィルターで捕捉しながら行う。
【０２２４】
前記高圧状態の二酸化炭素による置換が十分でなく、分散媒体中に有機溶媒が残留した状態であると、得られたトナー粒子を回収するために容器を減圧する際、前記分散媒体中に溶解した有機溶媒が凝縮してトナー粒子が再溶解する場合がある。また、トナー粒子同士が合一したりするといった不具合が生じる場合もある。したがって、前記高圧状態の二酸化炭素による置換は、有機溶媒が完全に除去されるまで行う必要がある。流通させる高圧状態の二酸化炭素の量は、前記分散媒体の体積に対して１倍以上１００倍以下が好ましく、さらに好ましくは、１倍以上５０倍以下、より好ましくは、１倍以上３０倍以下である。
【０２２５】
容器を減圧し、トナー粒子が分散した高圧状態の二酸化炭素を含む分散体からトナー粒子を取り出す際は、一気に常温、常圧まで減圧してもよいが、独立に圧力制御された容器を多段に設けることによって段階的に減圧してもよい。減圧速度は、トナー粒子が発泡しない範囲で設定することが好ましい。
【０２２６】
なお、本発明において使用する有機溶媒や、二酸化炭素は、リサイクルすることが可能である。
【０２２７】
本発明において、前記トナー粒子には流動性向上剤として、無機微粒子を添加することが好ましい。トナー粒子に添加する無機微粒子としては、シリカ微粒子、酸化チタン微粒子、アルミナ微粒子またはそれらの複酸化物微粒子のような微粒子が挙げられる。該無機微粒子の中でもシリカ微粒子および酸化チタン微粒子が好ましい。
【０２２８】
シリカ微粒子としては、ケイ素ハロゲン化物の蒸気相酸化により生成された乾式シリカまたはヒュームドシリカ、および水ガラスから製造される湿式シリカが挙げられる。無機微粒子としては、表面およびシリカ微粒子の内部にあるシラノール基が少なく、またＮａ２Ｏ、ＳＯ３２−の少ない乾式シリカの方が好ましい。また乾式シリカは、製造工程において、塩化アルミニウム、塩化チタンのような金属ハロゲン化合物をケイ素ハロゲン化合物とともに用いることによって製造された、シリカと他の金属酸化物の複合微粒子であってもよい。
【０２２９】
無機微粒子は、トナーの流動性改良およびトナーの帯電均一化のためにトナー粒子に外添されることが好ましい。また、無機微粒子を疎水化処理することによって、トナーの帯電量の調整、環境安定性の向上、高湿環境下での特性の向上を達成することができるので、疎水化処理された無機微粒子を用いることがより好ましい。トナーに添加された無機微粒子が吸湿すると、トナーとしての帯電量が低下し、現像性や転写性の低下が生じやすくなる。
【０２３０】
無機微粒子の疎水化処理の処理剤としては、未変性のシリコーンワニス、各種変性シリコーンワニス、未変性のシリコーンオイル、各種変性シリコーンオイル、シラン化合物、シランカップリング剤、その他有機ケイ素化合物、有機チタン化合物が挙げられる。これらの処理剤は単独であるいは併用して用いられてもよい。
【０２３１】
その中でも、シリコーンオイルにより処理された無機微粒子が好ましい。より好ましくは、無機微粒子をカップリング剤で疎水化処理すると同時あるいは処理した後に、シリコーンオイルにより処理した疎水化処理無機微粒子が、高湿環境下でもトナー粒子の帯電量を高く維持し、選択現像性を低減するうえでよい。
【０２３２】
前記無機微粒子をカップリング剤で疎水化処理すると同時あるいは処理した後に、シリコーンオイルにより処理した疎水化粒子の添加量は、トナー粒子１００質量部に対して、０．１質量部以上４．０質量部以下であることが好ましい。より好ましくは、０．２質量部以上３．５質量部以下である。
【０２３３】
本発明のトナーは、重量平均粒径（Ｄ４）が、３．０μｍ以上８．０μｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、５．０μｍ以上７．０μｍ以下である。このような重量平均粒径（Ｄ４）のトナーを用いることは、ハンドリング性を良好にしつつ、ドットの再現性を十分に満足するうえで好ましい。
【０２３４】
さらに、本発明のトナーの重量平均粒径（Ｄ４）と個数平均粒径（Ｄ１）の比Ｄ４／Ｄ１は１．２５以下であることが好ましい。より好ましくは、１．２０以下である。
【０２３５】
本発明のトナーは、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）可溶分のゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）測定において、数平均分子量（Ｍｎ）が８，０００以上４０，０００以下、重量平均分子量（Ｍｗ）が１５，０００以上６０，０００以下であることが好ましい。この範囲であることで、トナーに適度な粘弾性を付与することが可能である。Ｍｎのより好ましい範囲は、１０，０００以上２０，０００以下、Ｍｗのより好ましい範囲は、２０，０００以上５０，０００以下である。さらに、Ｍｗ／Ｍｎは６以下であることが望ましい。Ｍｗ／Ｍｎのより好ましい範囲は、３以下である。
【０２３６】
本発明のトナーおよびトナー材料の各種物性についての測定方法を以下に記す。
【０２３７】
＜トナーの損失弾性率粘弾性Ｇ”（８０）の測定方法＞
粘弾性測定装置（レオメーター）ＡＲＥＳ（Ｒｈｅｏｍｅｔｒｉｃｓ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製）を用いて測定を行う。測定は以下の通りである。
・測定治具：ｔｏｒｓｉｏｎ  ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ
・測定試料：トナーを、加圧成型機を用い幅約１２ｍｍ、高さ約２０ｍｍ、厚み約２．５ｍｍの直方体型試料を作製する（常温で３０分間１５ｋＮを維持する）。加圧成型機はＮＰａシステム社製１００ｋＮプレスＮＴ−１００Ｈを用いる。
【０２３８】
治具およびサンプルを常温（２３℃）に１時間放置した後、治具にサンプルを取り付ける。測定部の幅約１２ｍｍ、厚さ約２．５ｍｍ、高さ５ｍｍになるように固定する。測定開始温度３０．００℃まで１０分間かけて温調した後、下記設定で測定を行う。
・測定周波数  ：６．２８ラジアン／秒
・測定歪みの設定：初期値を０．１％に設定し、自動測定モードにて測定を行う
・試料の伸長補正：自動測定モードにて調整
・測定温度  ：３０℃から１５０℃まで毎分２℃の割合で昇温する
・測定間隔  ：３０秒おき、すなわち１℃おきに粘弾性データを測定する
Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ社製Ｗｉｎｏｗｓ２０００上で動作するＲＳＩ  Ｏｒｃｈｅｓｒａｔｏｒ（制御、データ収集および解析ソフト）（Ｒｈｅｏｍｅｔｒｉｃｓ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製）へ、インターフェースを通じてデータ転送する。
このうち、８０℃でのトナーの損失弾性率の値を読み取る。
【０２３９】
＜Ｘ線光電子分光分析（ＥＳＣＡ）による有機ポリシロキサン構造に由来するＳｉ量の測定方法＞
本発明において、トナー粒子表面に存在する有機ポリシロキサン構造に由来するＳｉ量は、Ｘ線光電子分光分析（ＥＳＣＡ）による表面組成分析を行い算出する。ＥＳＣＡの装置および測定条件は、下記の通りである。
使用装置：アルバック−ファイ社製  Ｑｕａｎｔｕｍ  ２０００
分析方法：ナロー分析
測定条件：
Ｘ線源：Ａｌ−Ｋα
Ｘ線条件：１００μ２５Ｗ１５ｋＶ
光電子取り込み角度：４５°
ＰａｓｓＥｎｅｒｇｙ：５８．７０ｅＶ
測定範囲：φ１００μｍ
【０２４０】
以上の条件より測定を行い、炭素１ｓ軌道のＣ−Ｃ結合に由来するピークを２８５ｅＶに補正する。その後、１００ｅＶ以上１０３ｅＶ以下にピークトップが検出されるケイ素２ｐ軌道のＳｉＯ結合のピーク面積から、アルバック−ファイ社提供の相対感度因子を用いることで、構成元素の総量に対する有機ポリシロキサン構造に由来するＳｉ量を算出する。なお、Ｓｉ２ｐ軌道の他ピーク（ＳｉＯ２：１０３ｅＶより大きく、１０５ｅＶ以下）が検出される場合は、ＳｉＯ結合のピークに対し波形分離を行うことで、ＳｉＯ結合のピーク面積を算出する。
【０２４１】
＜数平均分子量（Ｍｎ）、重量平均分子量（Ｍｗ）の測定方法＞
本発明において、トナーなどのテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）可溶分の分子量（Ｍｎ、Ｍｗ）は、ＧＰＣにより、以下のようにして測定する。
【０２４２】
まず、室温で２４時間かけて、試料をＴＨＦに溶解する。そして、得られた溶液を、ポア径が０．２μｍの耐溶剤性メンブランフィルター「マイショリディスク」（東ソー社製）で濾過してサンプル溶液を得る。なお、サンプル溶液は、ＴＨＦに可溶な成分の濃度が約０．８質量％となるように調整する。このサンプル溶液を用いて、以下の条件で測定する。
装置：ＨＬＣ８１２０  ＧＰＣ（検出器：ＲＩ）（東ソー社製）
カラム：Ｓｈｏｄｅｘ  ＫＦ−８０１、８０２、８０３、８０４、８０５、８０６、８０７の７連（昭和電工社製）
溶離液：テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）
流速：１．０ｍｌ／分
オーブン温度：４０．０℃
試料注入量：０．１０ｍｌ
試料の分子量の算出にあたっては、標準ポリスチレン樹脂（商品名「ＴＳＫスタンダード  ポリスチレン  Ｆ−８５０、Ｆ−４５０、Ｆ−２８８、Ｆ−１２８、Ｆ−８０、Ｆ−４０、Ｆ−２０、Ｆ−１０、Ｆ−４、Ｆ−２、Ｆ−１、Ａ−５０００、Ａ−２５００、Ａ−１０００、Ａ−５００」、東ソ−社製）を用いて作製した分子量校正曲線を使用する。
【０２４３】
＜着色剤粒子、ワックス粒子、シェル用樹脂微粒子の粒子径の測定方法＞
樹脂微粒子などの粒子径は、マイクロトラック粒度分布測定装置ＨＲＡ（Ｘ−１００）（日機装社製）を用い、０．００１μｍ〜１０μｍのレンジ設定で測定を行い、個数平均粒子径（μｍまたはｎｍ）として測定する。なお、希釈溶媒としては水を選択した。
【０２４４】
＜結晶性ポリエステル樹脂、ブロックポリマー、およびワックスの融点、の測定方法＞
結晶性ポリエステル樹脂、ブロックポリマー、およびワックスの融点は、ＤＳＣ  Ｑ１０００（ＴＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製）を使用して以下の条件にて測定を行った。
昇温速度：１０℃／分
測定開始温度：２０℃
測定終了温度：２００℃
【０２４５】
装置検出部の温度補正はインジウムと亜鉛の融点を用い、熱量の補正についてはインジウムの融解熱を用いる。具体的には、試料約２ｍｇを精秤し、銀製のパンの中に入れ、リファレンスとして空の銀製のパンを用い、測定する。測定は、一度２００℃まで昇温させ、続いて２０℃まで降温し、その後に再度昇温を行う。結晶性ポリエステル樹脂およびブロックポリマーの場合は１度目の昇温過程において、温度２０℃から２００℃の範囲におけるＤＳＣ曲線の最大吸熱ピークのピーク温度を結晶性ポリエステル樹脂およびブロックポリマーの融点とする。ワックスの場合は２度目の昇温過程において、温度２０℃から２００℃の範囲におけるＤＳＣ曲線の最大吸熱ピークのピーク温度をワックスの融点とする。前記最大吸熱ピークとは、ピークが複数存在する場合には、最も吸熱量の大きいピークをいう。
【０２４６】
＜非晶性樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）の測定方法＞
本発明におけるＴｇの測定方法は、ＤＳＣ  Ｑ１０００（ＴＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製）を用いて以下の条件にて測定を行った。
・モジュレーションモード
・昇温速度：０．５℃／分
・モジュレーション温度振幅：±１．０℃／分
・測定開始温度：２５℃
・測定終了温度：１３０℃
昇温は１度のみ行い、「Ｒｅｖｅｒｓｉｎｇ  Ｈｅａｔ  Ｆｒｏｗ」を縦軸にとることでＤＳＣカーブを得、オンセット値を本発明におけるガラス転移温度（Ｔｇ）とした。
【０２４７】
＜トナーの重量平均粒径（Ｄ４）および個数平均粒径（Ｄ１）の測定方法＞
トナーの重量平均粒径（Ｄ４）および個数平均粒径（Ｄ１）は、以下のようにして算出する。
【０２４８】
測定装置としては、１００μｍのアパーチャーチューブを備えた細孔電気抵抗法による精密粒度分布測定装置「コールター・カウンター  Ｍｕｌｔｉｓｉｚｅｒ  ３」（登録商標、ベックマン・コールター社製）を用いる。測定条件の設定および測定データの解析は、付属の専用ソフト「ベックマン・コールター  Ｍｕｌｔｉｓｉｚｅｒ  ３  Ｖｅｒｓｉｏｎ３．５１」（ベックマン・コールター社製）を用いる。なお、測定は実効測定チャンネル数２万５千チャンネルで行う。
【０２４９】
測定に使用する電解水溶液は、特級塩化ナトリウムをイオン交換水に溶解して濃度が約１質量％となるようにしたもの、例えば、「ＩＳＯＴＯＮ  ＩＩ」（ベックマン・コールター社製）が使用できる。
【０２５０】
なお、測定、解析を行う前に、以下のように前記専用ソフトの設定を行う。
【０２５１】
前記専用ソフトの「標準測定方法（ＳＯＭ）を変更」画面において、コントロールモードの総カウント数を５０，０００粒子に設定し、測定回数を１回、Ｋｄ値は「標準粒子１０．０μｍ」（ベックマン・コールター社製）を用いて得られた値を設定する。「閾値／ノイズレベルの測定ボタン」を押すことで、閾値とノイズレベルを自動設定する。また、カレントを１６００μＡに、ゲインを２に、電解液をＩＳＯＴＯＮ  ＩＩに設定し、「測定後のアパーチャーチューブのフラッシュ」にチェックを入れる。
【０２５２】
前記専用ソフトの「パルスから粒径への変換設定」画面において、ビン間隔を対数粒径に、粒径ビンを２５６粒径ビンに、粒径範囲を２μｍから６０μｍまでに設定する。
【０２５３】
具体的な測定法は以下の通りである。
【０２５４】
（１）Ｍｕｌｔｉｓｉｚｅｒ３専用のガラス製２５０ｍｌ丸底ビーカーに前記電解水溶液約２００ｍｌを入れ、サンプルスタンドにセットし、スターラーロッドの撹拌を反時計回りで２４回転／秒にて行う。そして、専用ソフトの「アパーチャーのフラッシュ」機能により、アパーチャーチューブ内の汚れと気泡を除去しておく。
【０２５５】
（２）ガラス製の１００ｍｌ平底ビーカーに前記電解水溶液約３０ｍｌを入れる。この中に分散剤として「コンタミノンＮ」（非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、有機ビルダーからなるｐＨ７の精密測定器洗浄用中性洗剤の１０質量％水溶液、和光純薬工業社製）をイオン交換水で約３質量倍に希釈した希釈液を約０．３ｍｌ加える。
【０２５６】
（３）発振周波数５０ｋＨｚの発振器２個を、位相を１８０度ずらした状態で内蔵し、電気的出力１２０Ｗの超音波分散器「Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｔｅｔｏｒａ１５０」（日科機バイオス社製）を準備する。超音波分散器の水槽内に約３．３ｌのイオン交換水を入れ、この水槽中にコンタミノンＮを約２ｍｌ添加する。
【０２５７】
（４）前記（２）のビーカーを前記超音波分散器のビーカー固定穴にセットし、超音波分散器を作動させる。そして、ビーカー内の電解水溶液の液面の共振状態が最大となるようにビーカーの高さ位置を調整する。
【０２５８】
（５）前記（４）のビーカー内の電解水溶液に超音波を照射した状態で、トナー約１０ｍｇを少量ずつ前記電解水溶液に添加し、分散させる。そして、さらに６０秒間超音波分散処理を継続する。なお、超音波分散にあたっては、水槽の水温が１０℃以上４０℃以下となるように適宜調節する。
【０２５９】
（６）サンプルスタンド内に設置した前記（１）の丸底ビーカーに、ピペットを用いてトナーを分散した前記（５）の電解質水溶液を滴下し、測定濃度が約５％となるように調整する。そして、測定粒子数が５０，０００個になるまで測定を行う。
【０２６０】
（７）測定データを装置付属の前記専用ソフトにて解析を行い、重量平均粒径（Ｄ４）および個数平均粒径（Ｄ１）を算出する。なお、前記専用ソフトでグラフ／体積％と設定したときの、「分析／体積統計値（算術平均）」画面の「平均径」が重量平均粒径（Ｄ４）である。また、前記専用ソフトでグラフ／個数％と設定したときの、「分析／個数統計値（算術平均）」画面の「平均径」が個数平均粒径（Ｄ１）である。
【実施例】
【０２６１】
以上、本発明の基本的な構成と特色について述べたが、以下、実施例に基づいて具体的に本発明について説明する。しかしながら、これによって、本発明がなんら限定されるものではない。
【０２６２】
＜定着装置１＞
図３は本発明の定着装置の概略断面図であり、加圧ローラー７は、例えばφ１４のアルミニウムあるいは鉄製芯金の外側にシリコーンのソリッドあるいはスポンジゴムなどの厚み３ｍｍの弾性層と、ＰＦＡなどの離型層を厚み３０μｍで積層している。そして、不図示の軸受け手段・付勢手段により総圧約２００Ｎ〜１００Ｎ（約２０ｋｇｆ〜約１０ｋｇｆ）の押圧力をもってフィルムガイド９との間に定着フィルムを挟ませて圧接させてある。そして、不図示の定着器回転制御手段は、加圧ローラー７を矢印方向に回転駆動し、５〜１０ｍｍ程度の幅のニップ部Ｎにおける摩擦力で定着スリーブ１に回転力が作用し、従動回転状態になる。フィルムガイド９は、耐熱性樹脂ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）などで構成されている。定着フィルム１は、直径５０〜１０ｍｍの、基層となる導電性部材でできた発熱層１ａと、その外面に積層した弾性層１ｂと、その外面に積層した離型層１ｃの複合構造の円筒形回転体である。発熱層１ａは、本装置では、厚さ２０μｍの比透磁率１、断面積１．５×１０−６ｍ２、直径は２４ｍｍのアルミニウムの円筒形状部材である。弾性層１ｂは、硬度が２０度（ＪＩＳ−Ａ、１ｋｇ加重）のシリコーンゴムを０．３ｍｍ〜０．１ｍｍ成形している。そして、弾性層１ｂ上に表層１ｃ（離型層）として５０μｍ〜１０μｍの厚さのフッ素樹脂チューブを被覆している。円筒形状部材である定着フィルム１の内部にて、この回転軸線方向に磁性コア２が挿通されている。その磁性コア２の周囲に励磁コイル３が巻き回されている。
【０２６３】
磁性コア２は、分割されていない一体部品で円柱形状をしている。磁性コア２は、不図示の固定手段で定着フィルム１内に配置させており、励磁コイル３にて生成された交流磁界による磁力線（磁束）を定着フィルム１内部に誘導し、磁力線の通路（磁路）を形成する部材として機能する。この磁性コア２は、比透磁率が１８００のフェライトであり、直径１４ｍｍ、断面積１．５×１０−４ｍ２、長さＢ＝２３０ｍｍである。
【０２６４】
フィルムガイド９は、比透磁率１のＰＰＳであり、断面積１．０×１０−４［ｍ２］である。詳細は表４に記載する。
【０２６５】
定着フィルムの弾性層１ｂ、定着フィルムの表層１ｃは、発熱層である円筒形回転体（導電層）１ａより外側にあり、かつ発熱に寄与していない。したがって、パーミアンス（または磁気抵抗）を計算する必要はなく、本磁気回路モデルにおいては「円筒体外空気」に含めて扱うことができる。
【０２６６】
上記寸法と比透磁率から計算した定着装置１の各構成物の「単位長さ当たりのパーミアンスと磁気抵抗」を下記の表４にまとめる。
【０２６７】
【表４】
2015106078.tif 000017
【０２６８】
単位長さ当たりのパーミアンス」に関して、図１１（ａ）の磁気等価回路図と実機上の数値の対応関係について説明する。磁性コアの単位長さ当たりのパーミアンスＰｃは、次のように表される。
Ｐｃ＝３．５×１０−７［Ｈ・ｍ］
導電層と磁性コアとの間の領域の単位長さ当たりのパーミアンスＰａ＿ｉｎは、フィルムガイドの単位長あたりのパーミアンスと円筒体内の空気の単位長さ当たりのパーミアンスとの合成であるから次のように表される。
Ｐａ＿ｉｎ＝１．３×１０−１０＋２．５×１０−１０［Ｈ・ｍ］
導電層の単位長さ当たりのパーミアンスＰｃｙは、表４に記載の円筒体であり、次のように表される。
Ｐｃｙ＝１．９×１０−１２［Ｈ・ｍ］
ａ＿ｏｕｔは、表４に記載された円筒体外空気であり、次のように表せる。
Ｐａ＿ｏｕｔ＝Ｐｃ−Ｐａ＿ｉｎ−Ｐｃｙ＝３．５×１０−７［Ｈ・ｍ］
よって、定着装置１は下記のパーミアンスの関係式を満たしている。
Ｐｃｙ＋Ｐａ＿ｉｎ≦０．３０×Ｐｃ
次に、パーミアンスの逆数である、磁気抵抗を用いた場合について説明する。
【０２６９】
磁性コアの単位長さ当たりの磁気抵抗は次のようになる。
Ｒｃ＝２．９×１０６［１／（Ｈ・ｍ）］
導電層と磁性コアとの間の領域の磁気抵抗は、フィルムガイドの抵抗Ｒｆと円筒体内空気の抵抗Ｒａの合成抵抗となるから、下記の式を用いて計算すると、
Ｒａ＝２．７×１０９［１／（Ｈ・ｍ）］となる。
【０２７０】
【数１０】
2015106078.tif 000018
【０２７１】
Ｒｃｙに該当するのは、表４に記載の円筒体であり、Ｒｃｙ＝Ｒｓ＝５．３×１０１１［１／（Ｈ・ｍ）］となっているから、ＲｓとＲａとの合成磁気抵抗Ｒｓａは以下の式で計算できて、Ｒｓａ＝２．７×１０９［１／（Ｈ・ｍ）］となる。
【０２７２】
【数１１】
2015106078.tif 000019
【０２７３】
なお、円筒体と磁性コアの間の領域のうち空気の断面積は、直径２４［ｍｍ］の円筒体の中空部の断面積から磁性コアの断面積とフィルムガイドの断面積を差し引いて計算した。
【０２７４】
したがって、定着装置１は下記の磁気抵抗の式を満たしており、前記コアの磁気抵抗は、
前記導電層の磁気抵抗と、
前記導電層と前記コアとの間の領域の磁気抵抗と、
の合成磁気抵抗の３０％以下である。
【０２７５】
【数１２】
2015106078.tif 000020
【０２７６】
＜定着装置２＞
比較例として用いる定着装置２は、定着装置１の定着装置の構成に対して磁性コアの断面積と円筒形回転体の材質および断面積が異なる。すなわち、「コアの磁気抵抗は、前記導電層の磁気抵抗と、前記導電層と前記コアとの間の領域の磁気抵抗と、の合成磁気抵抗の３０％以下」を満たしていない構成である。この構成について説明する。特に、円筒形回転体が主磁路になっている構成について説明する。図１６は定着装置２の定着装置の断面図であり、電磁誘導発熱回転体は定着フィルムではなく定着ローラー１１を用いる。定着ローラー１１と加圧ローラー７の押圧力をもってニップＮを形成し、像担持体Ｐとトナー画像Ｔを挟ませて矢印方向に回転する構成である。
【０２７７】
定着ローラー１１の円筒体（円筒形回転体）１１ａは比透磁率６００、厚み１００μｍ、直径は４８ｍｍのニッケル（Ｎｉ）を用いる。なお、円筒体の材質がニッケルに限られるわけではなく、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）などの比透磁率の高い磁性金属を用いてもよい。定着装置１の円筒体（円筒形回転体）が、非磁性材料であるアルミニウムであるのに対し、定着装置２では、磁性材料であるニッケルを用いている。
【０２７８】
磁性コア２は、分割されていない一体部品で円柱形状をしている。磁性コア２は、不図示の固定手段で定着ローラー１１内に配置させており、励磁コイル３にて生成された交流磁界による磁力線（磁束）を定着ローラー１１内部に誘導し、磁力線の通路（磁路）を形成する部材として機能する。この磁性コア２は、比透磁率が１８００、飽和磁束密度が５００ｍＴのフェライトであり、直径５ｍｍ、長さＢ＝２３０ｍｍである。その他の構成は定着装置１と同一である。発熱の模式図（図１７）に示すように、本構成では円筒体を磁路として通る磁力線が存在する。円筒体の内部を通る磁力線は、図中Ｅ／／に示すように渦電流を流して発熱に寄与する。この磁力線の通り道は、スリーブとコアが近傍に位置している部分に集中し、図のようにコアに最も近い所に発熱集中を起こす。
【０２７９】
定着装置２の各構成物のパーミアンスと磁気抵抗の計算結果を表５にまとめる。
【０２８０】
【表５】
2015106078.tif 000021
【０２８１】
また、定着装置２の各構成物のパーミアンスは下記のようになる。
磁性コアのパーミアンスＰｃ＝４．４×１０−８［Ｈ・ｍ］
円筒体内部のパーミアンスＰａ＝１．３×１０−１０＋２．１×１０−９［Ｈ・ｍ］
円筒体のパーミアンスＰｓ＝１．１×１０−８［Ｈ・ｍ］
よって、定着装置２は下記のパーミアンスの関係式を満たしていない。
Ｐｓ＋Ｐａ≦０．３０×Ｐｃ
これを磁気抵抗に置き換えると、
磁性コアの磁気抵抗Ｒｃ＝２．３×１０７［１／（Ｈ・ｍ）］
円筒体内部の磁気抵抗はフィルムガイドＲｆと円筒体内空気Ｒａｉｒの磁気抵抗の合成抵抗であるから、下記の式を用いて計算すると、Ｒａ＝４．５×１０８［１／（Ｈ・ｍ）］となる。
【０２８２】
【数１３】
2015106078.tif 000022
【０２８３】
円筒体の磁気抵抗Ｒｓ＝８．８×１０７［１／（Ｈ・ｍ）］であるから、ＲｓとＲａの合成磁気抵抗Ｒｓａは以下のように求められ、Ｒｓａ＝７．４×１０７［１／（Ｈ・ｍ）］となる。
【０２８４】
【数１４】
2015106078.tif 000023
【０２８５】
よって、定着装置２は下記の磁気抵抗の式を満たさず、定着装置２は、「前記コアの磁気抵抗は、前記導電層の磁気抵抗と、前記導電層と前記コアとの間の領域の磁気抵抗と、の合成磁気抵抗の３０％以下」ではない。
【０２８６】
【数１５】
2015106078.tif 000024
【０２８７】
この場合、アルミニウムの円筒形回転体内部には、一部周回電流と、一部図１５に示す方向の渦電流Ｅ⊥が流れ、両者が発熱に寄与していると考えられる。この渦電流Ｅ⊥について説明する。Ｅ⊥は材料の表面に近いほど大きく、材料の内部に行くにつれて指数関数的に小さくなるという性質がある。その深さを浸透深さδと言い、以下の式で表される。
δ＝５０３×（ρ／ｆμ）１／２  ・・・（３０）
δ：浸透深さ〔ｍ〕
ｆ：励磁回路の周波数〔Ｈｚ〕
μ：透磁率〔Ｈ／ｍ〕
ρ：抵抗率〔Ωｍ〕
浸透深さδは電磁波の吸収の深さを示しており、これより深いところでは電磁波の強度は１／ｅ以下になるというものである。そしてその深さは周波数と透磁率、抵抗率に依存する。
【０２８８】
＜定着装置３＞
本定着装置３は先に説明をした定着装置１に関する他の例であり、円筒形回転体（導電層）としてオーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）を用いた点が定着装置１と異なる。以下は参考として各種金属における抵抗率と比透磁率についてまとめ、式（３０）に従い、２１ｋＨｚ、４０ｋＨｚ、１００ｋＨｚにおける浸透深さδを計算した結果である。
【０２８９】
【表６】
2015106078.tif 000025
【０２９０】
表６によると、ＳＵＳ３０４は抵抗値が高く、比透磁率が低いため、浸透深さδが大きい。すなわち、電磁波は透過しやすいため誘導加熱の発熱体として好適に用いられることは少ない。よって従来の電磁誘導加熱方式の定着装置においては、高い電力の変換効率を実現することが困難であった。しかし、本定着装置においては、高い電力の変換効率を実現することが可能であることを示す。
【０２９１】
なお、定着装置３の構成は、円筒形回転体の材質としてＳＵＳ３０４を用いている以外は定着装置１の構成と同じである。定着装置の横断面形状も定着装置１と同様である。発熱層は、比透磁率１．０のＳＵＳ３０４を用い、膜厚３０μｍ、直径φ２４ｍｍとした。弾性層、表層は定着装置１と同様である。磁性コア、励磁コイル、温度検知部材、温度制御は定着装置１と同様である。
【０２９２】
定着装置３の各構成物のパーミアンスと磁気抵抗を下記の表７に示す。
【０２９３】
【表７】
2015106078.tif 000026
【０２９４】
表７から定着装置３の各構成物のパーミアンスは下記のようになる。
コアのパーミアンスＰｃ＝３．５×１０−７［Ｈ・ｍ］
円筒体内部のパーミアンスＰａ＝１．３×１０−１０＋２．５×１０−１０［Ｈ・ｍ］
円筒体のパーミアンスＰｓ＝２．８×１０−１２［Ｈ・ｍ］
よって、定着装置３は下記のパーミアンスの関係式を満たしている。
Ｐｓ＋Ｐａ≦０．３０×Ｐｃ
これを磁気抵抗に置き換えると、
磁性コアの磁気抵抗Ｒｃ＝２．９×１０６［１／（Ｈ・ｍ）］
円筒体内部の磁気抵抗はフィルムガイドＲｆと円筒体内空気Ｒａｉｒの磁気抵抗の合成抵抗であるから、下記の式を用いて計算すると、Ｒａ＝２．７×１０９［１／（Ｈ・ｍ）］となる。
【０２９５】
【数１６】
2015106078.tif 000027
【０２９６】
円筒体の磁気抵抗Ｒｓは、Ｒｓ＝３．５×１０１１［１／（Ｈ・ｍ）］となっているから、ＲｓとＲａとの合成磁気抵抗Ｒｓａは以下の式で計算できて、
Ｒｓａ＝２．７×１０９［１／（Ｈ・ｍ）］
となる。
【０２９７】
【数１７】
2015106078.tif 000028
【０２９８】
以上から定着装置３の定着装置は、下記の磁気抵抗の式を満たしており、前記コアの磁気抵抗は、前記導電層の磁気抵抗と、前記導電層と前記コアとの間の領域の磁気抵抗と、の合成磁気抵抗の３０％以下である。
【０２９９】
【数１８】
2015106078.tif 000029
【０３００】
＜定着装置４＞
本定着装置４は、円筒形回転体として比透磁率の高い金属を用いる構成について解説する。本定着装置のように主に周回電流によって円筒形回転体を発熱させる構成は、円筒形回転体として必ずしも比透磁率の低い金属を用いなければならないものではなく、比透磁率の高い金属でも使用することができる。
【０３０１】
従来の電磁誘導加熱方式の定着装置においては、円筒形回転体として比透磁率の高いニッケルなどを用いた場合であっても、円筒形回転体の厚みを薄くすると、電力の変換効率が小さくなるという課題があった。そこで、本実施例において、ニッケルの厚みが薄い場合であっても円筒形回転体を高効率で発熱させることが可能であることを示す。円筒形回転体の厚みを薄くすることによって、繰り返し屈曲に対する耐久性向上や熱容量削減によるクイックスタート性向上などのメリットがある。
【０３０２】
なお、円筒形回転体にニッケルを用いることを除いて、画像形成装置の構成は定着装置１と同じである。定着装置４においては、円筒形回転体として比透磁率が６００のニッケルを用いる。円筒形回転体の厚みは７５μｍで、直径がφ２４ｍｍとした。弾性層、表層は定着装置１と同じであるので説明を省略する。また、励磁コイル、温度検知部材、温度制御についても定着装置１と同様である。この磁性コア２は、比透磁率が１８００、飽和磁束密度が５００ｍＴのフェライトであり、直径１４ｍｍ、長さＢ＝２３０ｍｍである。
【０３０３】
定着装置４の各構成物のパーミアンスと磁気抵抗を下記の表８に示す。
【０３０４】
【表８】
2015106078.tif 000030
【０３０５】
表８から定着装置４の各構成物のパーミアンスは下記のようになる。
磁性コアのパーミアンス：Ｐｃ＝３．５×１０−７［Ｈ・ｍ］
円筒体内部のパーミアンス：Ｐａ＝１．３×１０−１０＋２．４×１０−１０［Ｈ・ｍ］
円筒体のパーミアンス：Ｐｓ＝４．２×１０−９［Ｈ・ｍ］
よって、下記のパーミアンスの関係式を満たす。
Ｐｓ＋Ｐａ≦０．３０×Ｐｃ
ここで、上記のパーミアンスの関係式を磁気抵抗の関係式に置き換えると、下記のようになる。
磁性コアの磁気抵抗：Ｒｃ＝２．９×１０６［１／（Ｈ・ｍ）］
円筒体と磁性コアの間の領域の磁気抵抗：Ｒａ＝２．７×１０９［１／（Ｈ・ｍ）］
円筒体の磁気抵抗：Ｒｓ＝２．４×１０８［１／（Ｈ・ｍ）］
ＲｓとＲａの合成磁気抵抗：Ｒｓａ＝２．２×１０８［１／（Ｈ・ｍ）］
よって、定着装置４は、下記の磁気抵抗の式を満たしており、前記コアの磁気抵抗は、前記導電層の磁気抵抗と、前記導電層と前記コアとの間の領域の磁気抵抗と、の合成磁気抵抗の３０％以下である。
【０３０６】
【数１９】
2015106078.tif 000031
【０３０７】
＜定着装置５＞
定着装置５として、定着装置１の構成に対して磁性コア２の断面積と円筒形回転体の材質および断面積が異なる構成について説明する。本構成は「コアの磁気抵抗は、前記導電層の磁気抵抗と、前記導電層と前記コアとの間の領域の磁気抵抗と、の合成磁気抵抗の３０％以下」を満たしているものの、円筒形回転体が一部、磁路になっている構成である。
【０３０８】
図１６は定着装置５の定着装置の断面図であり、電磁誘導発熱回転体は厚み２００μｍのニッケル製の定着フィルムを用いる。定着ローラー１１と加圧ローラー７の押圧力をもってニップＮを形成し、像担持体Ｐとトナー画像Ｔを挟ませて矢印方向に回転する構成である。
【０３０９】
定着ローラー１１の円筒体（円筒形回転体）１１ａは比透磁率６００、厚み０．２ｍｍ、直径は４８ｍｍのニッケル（Ｎｉ）を用いる。なお、円筒体の材質がニッケルに限られるわけではなく、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）などの比透磁率の高い磁性金属を用いてもよい。
【０３１０】
磁性コア２は、分割されていない一体部品で円柱形状をしている。磁性コア２は、不図示の固定手段で定着ローラー１１内に配置させており、励磁コイル３にて生成された交流磁界による磁力線（磁束）を定着ローラー１１内部に誘導し、磁力線の通路（磁路）を形成する部材として機能する。この磁性コア２は、比透磁率が１８００、飽和磁束密度が５００ｍＴのフェライトであり、直径１２ｍｍ、長さＢ＝２３０ｍｍである。その他の構成は定着装置１と同一である。発熱の模式図に示すように、本構成では円筒体を磁路として通る磁力線が存在する。円筒体の内部を通る磁力線は、図中Ｅ／／に示すように渦電流を流して発熱に寄与する。この磁力線の通り道は、スリーブとコアが近傍に位置している部分に一部集中し、図のようにコアに最も近い所は発熱量が約１０％程度多くなる。
【０３１１】
定着装置５の定着装置の各構成物のパーミアンスの計算結果を表９にまとめる。
【０３１２】
【表９】
2015106078.tif 000032
【０３１３】
表９から定着装置５の各構成物のパーミアンスは下記のようになっている。
磁性コアのパーミアンス：Ｐｃ＝２．６×１０−７［Ｈ・ｍ］
円筒体内部のパーミアンス：Ｐａ＝１．３×１０−１０＋２．０×１０−９［Ｈ・ｍ］
円筒体のパーミアンス：Ｐｓ＝２．３×１０−８［Ｈ・ｍ］
よって、定着装置５は、下記のパーミアンスの関係式を満たす。
Ｐｓ＋Ｐａ≦０．３０×Ｐｃ
これを磁気抵抗に置き換えると、
磁性コアの磁気抵抗：Ｒｃ＝３．９×１０６［１／（Ｈ・ｍ）］
円筒体内部の磁気抵抗：Ｒａ＝４．８×１０８［１／（Ｈ・ｍ）］
円筒体の磁気抵抗：Ｒｓ＝４．４×１０７［１／（Ｈ・ｍ）］
ＲｓとＲａの合成磁気抵抗：Ｒｓａ＝４．０×１０７［１／（Ｈ・ｍ）］
よって、定着装置５は、下記の磁気抵抗の式を満たしており、前記コアの磁気抵抗は、前記導電層の磁気抵抗と、前記導電層と前記コアとの間の領域の磁気抵抗との合成磁気抵抗の３０％以下である。
【０３１４】
【数２０】
2015106078.tif 000033
【０３１５】
次に、トナーに関して説明する。
【０３１６】
以下の製造例において、部数は質量部基準である。
【０３１７】
＜結晶性ポリエステル１の合成＞
加熱乾燥した二口フラスコに、窒素を導入しながら以下の原料を仕込んだ。
・セバシン酸  １２４．０質量部
・１，６−ヘキサンジオール  ７６．０質量部
・酸化ジブチルスズ  ０．１質量部
減圧操作により系内を窒素置換した後、１８０℃にて６時間攪拌を行った。その後、攪拌を続けながら減圧下にて２３０℃まで徐々に昇温し、さらに２時間保持した。粘稠な状態となったところで空冷し、反応を停止させることで、結晶性ポリエステル１を合成した。結晶性ポリエステル１の融点は７３℃、Ｍｎは５，８００、Ｍｗは１１，８００であった。
【０３１８】
＜結晶性ポリエステル２の合成＞
結晶性ポリエステル１の合成において、セバシン酸の添加量を１３４．０質量部に、１，６−ヘキサンジオールの代わりに１，４−ブタンジオールを６６．０質量部添加するよう変更する以外はすべて同様にして、結晶性ポリエステル２を合成した。結晶性ポリエステル２の融点は６６℃、Ｍｎは２，５００、Ｍｗは４，６００であった。
【０３１９】
＜ブロックポリマー１の合成＞
・結晶性ポリエステル１  ２１０．０質量部
・キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）  ５６．０質量部
・シクロヘキサンジメタノール（ＣＨＤＭ）  ３４．０質量部
・テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）  ３００．０質量部
攪拌装置および温度計を備えた反応容器中に、窒素置換をしながら上記を仕込んだ。５０℃まで加熱し、１５時間かけてウレタン化反応を施した。溶媒であるＴＨＦを留去し、ブロックポリマー１を得た。ブロックポリマー１の物性を表１０に示す。
【０３２０】
＜ブロックポリマー２〜４の合成＞
ブロックポリマー１の合成において、結晶性ポリエステル１、ＣＨＤＭ、およびＸＤＩの添加量を表７に記載の添加量に変更する以外はすべて同様にして、ブロックポリマー２〜４を合成した。ブロックポリマー２〜４の物性を表１０に示す。
【０３２１】
【表１０】
2015106078.tif 000034
【０３２２】
＜ブロックポリマー溶液１の調製＞
攪拌装置のついたビーカーに、アセトン５００．０質量部、ブロックポリマー１の５００．０質量部を投入し、温度４０℃にて完全に溶解するまで攪拌を続け、ブロックポリマー溶液１を調製した。
【０３２３】
＜ブロックポリマー溶液２〜４の調製＞
ブロックポリマー溶液１の調製において、ブロックポリマー１をブロックポリマー２〜４に変更し、ブロックポリマー溶液２〜４を調整した。
【０３２４】
＜ビニル変性ポリエステル単量体の合成＞
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、
・キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）  ５９．０質量部
を仕込み、２−ヒドロキシエチルメタクリレート４１．０質量部を滴下し、５５℃で４時間反応させて、ビニル変性単量体中間体を得た。
【０３２５】
次に撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、
・結晶性ポリエステル２  ８３．０質量部
・ＴＨＦ  １００．０質量部
を仕込み、５０℃で溶解させた。その後、前記ビニル変性単量体中間体を１０．０質量部滴下し、５０℃で４時間反応させ、ビニル変性ポリエステル単量体溶液を得た。溶媒であるＴＨＦを留去することで、ビニル変性ポリエステル単量体を得た。
【０３２６】
＜シェル用樹脂分散液１の調製＞
・ビニル変性有機ポリシロキサン  １５．０質量部
（Ｘ−２２−２４７５：重合度ｎ＝３、信越化学工業社製）
・ビニル変性ポリエステル単量体  ３０．０質量部
・スチレン（Ｓｔ）  ４５．０質量部
・メタクリル酸（ＭＡＡ）  １０．０質量部
・アゾビスメトキシジメチルバレロニトリル  ０．３質量部
・ＴＨＦ  ５０．０質量部
ビーカーに、上記を仕込み、２０℃にて攪拌、混合して単量体溶液を調製し、あらかじめ加熱乾燥しておいた滴下漏斗に導入した。これとは別に、加熱乾燥した二口フラスコに、ＴＨＦ１００質量部を仕込んだ。窒素置換した後、滴下漏斗を取り付け、密閉下、７０℃にて１時間かけて単量体溶液を滴下した。滴下終了から３時間攪拌を続け、アゾビスメトキシジメチルバレロニトリル０．３質量部およびＴＨＦ２０．０質量部の混合物を再度滴下し、７０℃にて３時間攪拌を行うことで、反応混合物を得た。
【０３２７】
続いて、この反応混合物を、ＴＫホモミキサー（特殊機化社製）にて５０００ｒｐｍで攪拌下、２０℃に調節されたアセトン４００．０質量部中に１０分かけて滴下することで、樹脂微粒子分散液を得た。固形分濃度を２０質量％になるようにアセトンを加えて調製し、シェル用樹脂分散液１を得た。得られたシェル用樹脂分散液１を乾燥させ、一次粒子の個数平均径を計測した。シェル用樹脂分散液１の物性を表１１に示す。
【０３２８】
＜シェル用樹脂分散液２〜４の調製＞
シェル用樹脂分散液１の調製において、使用する各種モノマーの添加量を表８に示すものに変更し、シェル用樹脂分散液２〜４を調製した。得られたシェル用樹脂分散液２〜４を乾燥させ、一次粒子の個数平均径を計測した。シェル用樹脂分散液２〜４の物性を表１１に示す。
【０３２９】
【表１１】
2015106078.tif 000035
【０３３０】
＜着色剤分散液の調製＞
・Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ１５：３  １００．０質量部
・アセトン  １５０．０質量部
・ガラスビーズ（１ｍｍ）  ３００．０質量部
上記材料を耐熱性のガラス容器に投入し、ペイントシェーカー（東洋精機製）にて５時間分散を行い、ナイロンメッシュにてガラスビーズを取り除き、体積平均粒径が２００ｎｍ、固形分量が４０質量％の着色剤分散液を得た。
【０３３１】
＜ワックス分散液の調製＞
・パラフィンワックスＨＮＰ１０（融点：７５℃、日本精蝋社製）  １６．０質量部
・ニトリル基含有スチレンアクリル樹脂（ポリエチレン１５．０質量部の存在下、スチレン５０．０質量部、ｎ−ブチルアクリレート２５．０質量部、アクリロニトリル１０．０質量部をグラフト共重合させた、ピーク分子量８，５００の共重合体）  ８．０質量部
・アセトン  ７６．０質量部
上記を撹拌羽根突きのガラスビーカー（ＩＷＡＫＩガラス製）に投入し、系内を７０℃に加熱することでパラフィンワックスをアセトンに溶解させた。
【０３３２】
ついで、系内を５０ｒｐｍで緩やかに撹拌しながら徐々に冷却し、３時間かけて２５℃にまで冷却させ乳白色の液体を得た。
【０３３３】
この溶液を１ｍｍのガラスビーズ２０質量部とともに耐熱性の容器に投入し、ペイントシェーカーにて３時間の分散を行い、体積平均粒径が２７０ｎｍ、固形分量１６質量％のワックス分散液を得た。
【０３３４】
＜トナー１の製造＞
図１８に示す装置において、まず、バルブＶ１、Ｖ２、および圧力調整バルブＶ３を閉じ、トナー粒子を捕捉するためのフィルターと撹拌機構とを備えた耐圧の造粒タンクＴ１にシェル用樹脂分散液２５．０質量部を仕込み、内部温度を２５℃に調整した。次に、バルブＶ１を開き、ボンベＢ１からポンプＰ１を用いて二酸化炭素（純度９９．９９％）を耐圧容器Ｔ１に導入し、内部圧力が２．０ＭＰａに到達したところでバルブＶ１を閉じた。一方、樹脂溶解液タンクＴ２にブロックポリマー溶液１、ワックス分散液、着色剤分散液、アセトンを仕込み、内部温度を２５℃に調整した。
【０３３５】
次に、バルブＶ２を開き、造粒タンクＴ１の内部を１０００ｒｐｍで撹拌しながら、ポンプＰ２を用いて樹脂溶解液タンクＴ２の内容物を造粒タンクＴ１内に導入し、すべて導入を終えたところでバルブＶ２を閉じた。導入後の、造粒タンクＴ１の内部圧力は５．０ＭＰａとなった。
【０３３６】
なお、Ｔ２への材料仕込み量（質量比）は、次の通りである。
・ブロックポリマー溶液１  １００．０質量部
・ワックス分散液  ２０．０質量部
・着色剤分散液  ８．０質量部
・アセトン  ２０．０質量部
・二酸化炭素  １６０．０質量部
導入した二酸化炭素の質量は、質量流量計を用いて算出した。
【０３３７】
樹脂溶解液タンクＴ２の内容物の造粒タンクＴ１への導入を終えた後、さらに、１０００ｒｐｍで３分間撹拌して造粒を行った。
【０３３８】
次に、バルブＶ１を開き、ボンベＢ１からポンプＰ１を用いて二酸化炭素を造粒タンクＴ１内に導入した。この際、圧力調整バルブＶ３を１０．０ＭＰａに設定し、造粒タンクＴ１の内部圧力を１０．０ＭＰａに保持しながら、さらに二酸化炭素を流通させた。この操作により、造粒後の液滴中から抽出された有機溶媒（主にアセトン）を含む二酸化炭素を、溶剤回収タンクＴ３に排出し、有機溶媒と二酸化炭素を分離した。
【０３３９】
造粒タンクＴ１内への二酸化炭素の導入は、最初に造粒タンクＴ１に導入した二酸化炭素質量の１５倍量に到達した時点で停止した。この時点で、有機溶媒を含む二酸化炭素を、有機溶媒を含まない二酸化炭素で置換する操作は完了した。
【０３４０】
さらに、圧力調整バルブＶ３を少しずつ開き、造粒タンクＴ１の内部圧力を大気圧まで減圧することで、フィルターに捕捉されているトナー粒子１を回収した。トナー粒子１の物性を表１２に示す。
【０３４１】
上記トナー粒子１の１００．０質量部に対し、ヘキサメチルジシラザンで処理された疎水性シリカ微粒子１．８質量部（一次粒子の個数平均径：７ｎｍ）をヘンシェルミキサー（三井鉱山社製）にて５分間乾式混合して、本発明のトナー１を得た。トナー１の物性を表１２に示す。
【０３４２】
＜トナー２〜７の製造＞
トナー１の製造において、ブロックポリマー溶液１およびシェル用樹脂分散液１を表９に示すものに変更する以外はすべて同様にして、トナー２〜７を得た。トナー２〜７の物性を表１２に示す。
【０３４３】
【表１２】
2015106078.tif 000036
【０３４４】
＜実施例１＞
実施例の未定着画像の画出しには、市販のカラーレーザープリンターＣｏｌｏｒ  Ｌａｓｅｒ  Ｊｅｔ  ＣＰ４５２５（ＨＰ社製）を用いた。
【０３４５】
上記評価機の定着装置を取り外し、未定着画像を出力できるように改造を施した。
【０３４６】
記録材としては、Ａ４サイズのカラーレーザーコピア用紙（キヤノン製、８０ｇ／ｍ２）を使用した。そして、市販のブラックカートリッジから製品トナーを抜き取り、エアーブローにて内部を清掃した後、トナー１を１５０ｇ充填した。なお、マゼンタ、イエロー、シアンの各ステーションには、それぞれ製品トナーを抜き取り、トナー残量検知機構を無効としたマゼンタ、イエロー、およびシアンカートリッジを挿入した。
【０３４７】
温度２３℃、相対湿度５０％の環境下で、トナー載り量０．５５ｍｇ／ｃｍ２となるように未定着画像を出力した。なお画像は、縦横２．０ｃｍの未定着のトナー画像（０．６ｍｇ／ｃｍ２）を、通紙方向に対し上端部から２．０ｃｍ、左右端からは中央の部分に形成した。
【０３４８】
次に、上記未定着画像を、定着装置１に通紙し、通紙画像を評価した。
【０３４９】
まず、前記した温度制御手段に基づき、定着器の投入電力を長手中央部のターゲット温度に合わせて制御した。さらに加圧ローラーの回転速度は２５０ｍｍ／秒とした。
【０３５０】
上記定着装置１に、上記未定着画像を紙間距離が５ｃｍとなるようにして１０枚連続で通紙した。通紙する際、ターゲット温度は１００℃から１３０℃まで、１℃刻みで設定した。
【０３５１】
通紙後の画像に対し、１枚目および１０枚目においてオフセットが発生する温度を評価した。評価結果を表１３に示す。
【０３５２】
＜実施例２〜９＞
トナー１および定着装置１を表１０に記載のように変更した以外は、実施例１と同様にして、評価を行った。結果を表１３に示す。
【０３５３】
＜比較例１〜５＞
トナー１および定着装置１を表１０に記載のように変更した以外は、実施例１と同様にして、評価を行った。結果を表１３に示す。
【０３５４】
【表１３】
2015106078.tif 000037
【符号の説明】
【０３５５】
１  定着フィルム
１ａ  導電層（円筒形回転体）
１ｂ  弾性層
１ｃ  離型層
２  磁性コア
２ｃ  閉磁路の磁性コア
３  励磁コイル
４  温度検知部材
７  加圧ローラー
９  ニップ部形成部材
Ｎ  ニップ部
Ｍ  誘導起電力安定領域
Ｂｉｎ  円筒形回転体としてのローラー１の中を紙面奥方向に向かう磁力線
Ｂｏｕｔ  円筒形回転体としてのローラー１の外を紙面手前方向に戻ってくる磁力線
１１ａ  導電層
１１ｂ  弾性層
１１ｃ  離型層
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ、３ｇ、３ｈ、３ｉ、３ｊ  分割した磁性コア
１００  本実施例に従う画像形成装置
２００  円筒形回転体
２００ａ  円筒形回転体の材料内部
Ｂ／／  軸Ｘと平行方向に発生する磁場
Ｅ／／  Ｂ／／によって発生する渦電流
Ｂ⊥  軸Ｘと⊥方向に発生する磁場
Ｅ⊥  Ｂ⊥によって発生する渦電流
【図１】
2015106078.tif 000040
【図２】
2015106078.tif 000041
【図３】
2015106078.tif 000042
【図４】
2015106078.tif 000043
【図５】
2015106078.tif 000044
【図６】
2015106078.tif 000045
【図７】
2015106078.tif 000046
【図８】
2015106078.tif 000047
【図９】
2015106078.tif 000048
【図１０】
2015106078.tif 000049
【図１１】
2015106078.tif 000050
【図１２】
2015106078.tif 000051
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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