(57)【要約】    【課題】  高速な立ち上がりと省エネルギーを実現し、かつ優れた定着性とオフセット防止を両立することのできる定着装置を提供する。    【解決手段】  誘導加熱装置５４により加熱される定着ベルト５１は、少なくとも厚さ４０μｍ以下の発熱層と厚さ１０μｍ以上の離型層を有する。そして、少なくとも結着樹脂，着色剤，離型剤からなり、ガラス転移温度が３５〜５０℃、流出開始温度が８０〜１１０℃のトナーを用いる。低熱容量の定着ベルトを誘導加熱装置により加熱することで立ち上げ時間を短縮し省エネルギーを達成するとともに、低温定着トナー用いることで定着性とオフセットの防止を両立させる。    【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱手段により加熱される定着ベルトを挟んで定着部材と加圧部材を圧接させてニップを形成し、該ニップに未定着トナー像を担持する記録材を通過させて定着を行う定着装置において、
前記加熱手段が誘導加熱装置であり、
前記定着ベルトが、少なくとも厚さ４０μｍ以下の発熱層と厚さ１０μｍ以上の離型層を有するとともに、
少なくとも結着樹脂，着色剤，離型剤からなり、ガラス転移温度が３５〜５０℃、流出開始温度が８０〜１１０℃のトナーを用いることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記定着ベルトの熱容量が０．０１７〜０．０７７Ｊ/Ｋｃｍ２ であることを特徴とする、請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記トナーのピーク分子量が３０００〜８０００の範囲にあることを特徴とする、請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記定着部材及び加圧部材のうち、少なくとも定着部材が断熱構造を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項５】
前記定着部材が前記定着ベルトのループ内に配置され、
前記加圧部材の硬度が前記定着部材の硬度よりも大きいことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項６】
前記加圧部材が加圧ローラとして構成され、該加圧ローラからの駆動伝達により前記定着ベルトが回転することを特徴とする、請求項５に記載の定着装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項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、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置における熱定着装置に関し、さらに詳しくいえばベルト定着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、あるいはそれらの機能を複数備える複合機等の画像形成装置においては、近年、省エネルギー化及び高速化に対する要求が強くなってきている。これらの要求を満たすためには、画像形成装置に用いられる定着装置の熱効率の改善が重要である。
【０００３】
上記のような画像形成装置では、電子写真記録・静電記録・磁気記録等の画像形成プロセスにより、画像転写方式あるいは直接方式によりトナー画像が転写紙・感光紙・静電記録紙・ＯＨＰシート等の記録媒体（以下、総称して用紙という）上に形成される。これらの未定着トナー像を用紙上に定着させるための定着装置としては、熱ローラ方式、フィルム加熱方式、電磁誘導加熱方式等の接触加熱式の定着装置が広く用いられている。
【０００４】
熱ローラ方式の定着装置は、ハロゲンランプ等の熱源により加熱される定着ローラと、これに圧接される加圧ローラとの回転ローラ対を基本構成としている。これらの回転ローラ対の接触部いわゆる定着ニップ部に用紙を導入して搬送させ、定着ローラおよび加圧ローラからの熱および圧力により未定着トナー画像を溶融させて定着させる。
【０００５】
また、フィルム加熱方式の定着装置は、たとえば下記特許文献１や特許文献２等に提案されている。
フィルム加熱方式の定着装置は、支持部材に固定支持された加熱体に耐熱性を有する薄肉の定着フィルムを介して用紙を密着させ、定着フィルムを加熱体に対して摺動移動させながら加熱体の熱をフィルム材を介して用紙に供給するものである。この定着装置は、加熱体として、例えば、耐熱性・絶縁性・良熱伝導性等の特性を有するアルミナや窒化アルミニウム等のセラミック基板上に抵抗層を備えたセラミックヒータを使用する。この定着装置は、定着フィルムとして薄膜で低熱容量のものを用いることができるために、熱ローラ方式の定着装置よりも伝熱効率が高く、ウォームアップ時間の短縮が図れ、クイックスタート化や省エネルギー化が可能になる。
【０００６】
また、電磁誘導加熱方式の定着装置として、特許文献３では、交番磁界により磁性金属部材に発生した渦電流でジュール熱を生じさせ、金属部材を含む加熱体を電磁誘導発熱させる技術が提案されている。
【０００７】
そして、電磁誘導加熱方式の定着装置に用いられるトナーとして、以下のものなどが提案されている。
特許文献４では、電磁誘導加熱方式の定着装置に、ガラス転移点４５〜６５℃で軟化点が８０〜１４０℃の樹脂を用い、強磁性体物質を含有したトナーを用いる技術が提案されている。
【０００８】
特許文献５では、電磁誘導加熱方式の定着装置に、ガラス転移点とＭＩ値を規定したスチレンアクリル樹脂と一定のポリオレフィンワックスを用いたトナーを用いる技術が提案されている。
【０００９】
特許文献６では、電磁誘導加熱方式の定着装置に、ワックスの吸熱ピークを規定し、さらに動的粘弾性を規定したポリエステル樹脂を用いたトナーを用いる技術が提案されている。
【００１０】
特許文献７では、電磁誘導加熱方式の定着装置に、分子量分布と吸熱ピーク温度を規定した樹脂を用いたトナーを用いる技術が提案されている。
特許文献８では、電磁誘導加熱方式の定着装置に、酸とアルコールの両組成を規定したポリエステル樹脂を用いたトナーを用いる技術が提案されている。
【００１１】
特許文献９では、電磁誘導加熱方式の定着装置に、ＴＨＦ不溶分含有量と酸価を規定したポリエステル樹脂を用い、溶融粘度を規定したトナーを用いる技術が提案されている。
【００１２】
さらに、特許文献１０には、ベルトの熱容量を規定して低温オフセットと高温オフセットを防止することが開示されている。
また、特許文献１１には、ベルト定着装置のニップ手前の加熱通路にて低融点の離型剤を内包する球形トナーを用いて、離型剤の染み出し性を良くして分離性の向上を図ることが開示されている。
【００１３】
【特許文献１】特開昭６３−３１３１８２号公報
【特許文献２】特開平１−２６３６７９号公報
【特許文献３】特開平８−２２２０６号公報
【特許文献４】特開平１１−３４４８３０号公報
【特許文献５】特開２００１−２３５８９３号公報
【特許文献６】特開２００１−２７２８１２号公報
【特許文献７】特開２００１−２７２８１８号公報
【特許文献８】特開２００２−９１０７５号公報
【特許文献９】特開２００２−９１０７６号公報
【特許文献１０】特許第２８１３２９７号
【特許文献１１】特許第３４２３６１６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、従来の定着装置とトナーの組み合わせでは、高速な立ち上がりと省エネルギー及び定着性向上・オフセット防止の両立が充分ではないという問題があった。
【００１５】
本発明は、従来の定着装置における上述の問題を解決し、高速な立ち上がりと省エネルギーを実現し、かつ優れた定着性とオフセット防止を両立することのできる定着装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記の課題は、本発明により、加熱手段により加熱される定着ベルトを挟んで定着部材と加圧部材を圧接させてニップを形成し、該ニップに未定着トナー像を担持する記録材を通過させて定着を行う定着装置において、前記加熱手段が誘導加熱装置であり、前記定着ベルトが、少なくとも厚さ４０μｍ以下の発熱層と厚さ１０μｍ以上の離型層を有するとともに、少なくとも結着樹脂，着色剤，離型剤からなり、ガラス転移温度が３５〜５０℃、流出開始温度が８０〜１１０℃のトナーを用いることにより解決される。
【００１７】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記定着ベルトの熱容量が０．０１７〜０．０７７Ｊ/Ｋｃｍ２ であることを提案する。
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記トナーのピーク分子量が３０００〜８０００の範囲にあることを提案する。
【００１８】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記定着部材及び加圧部材のうち、少なくとも定着部材が断熱構造を有することを提案する。
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記定着部材が前記定着ベルトのループ内に配置され、前記加圧部材の硬度が前記定着部材の硬度よりも大きいことを提案する。
【００１９】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記加圧部材が加圧ローラとして構成され、該加圧ローラからの駆動伝達により前記定着ベルトが回転することを提案する。
【００２０】
また、前記の課題は、本発明により、請求項１〜６のいずれか１項に記載の定着装置を備える画像形成装置により解決される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の定着装置及び画像形成装置によれば、低熱容量の定着ベルトを誘導加熱装置により加熱することで、立ち上げ時間を短縮することと省エネルギーを達成することができる。また、低温定着トナー用いることによって、定着性とオフセットの防止を両立させることができる。
【００２２】
請求項２の構成により、定着ベルトの熱容量が０．０１７〜０．０７７Ｊ/Ｋｃｍ２ であるので、適切なトナーとの組み合わせによって、省エネ及び立ち上げ時間の短縮が可能となり、また、定着性とオフセットの防止を両立させることができる。
【００２３】
請求項３の構成により、トナーのピーク分子量が３０００〜８０００の範囲にあるので、立ち上げ時間の短縮に寄与するとともに、ベルトの耐熱性・耐久性に好影響を与える。また、用紙対応性に優れ、定着不良やオフセットが発生しにくい。
【００２４】
請求項４の構成により、定着部材及び加圧部材のうち少なくとも定着部材が断熱構造を有することにより、定着ベルトからの熱伝導を小さくして熱損失を低減させ、定着ベルトの加熱効率を高めることができる。
【００２５】
請求項５の構成により、定着部材を定着ベルトのループ内に配置し、加圧部材の硬度が定着部材の硬度よりも大きいことにより、用紙が定着ベルトに巻き付かない方向にニップを形成することができ、用紙分離性が向上する。
【００２６】
請求項６の構成により、加圧部材が加圧ローラとして構成され、この加圧ローラからの駆動伝達により定着ベルトが回転するので、定着ベルトの搬送性が安定する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
本願発明の定着装置は、定着ニップを充分に広くして低温定着を可能とし、さらに低熱容量の定着ベルトを用いるとともに、その定着ベルトとニップを形成する部材である定着部材（定着ローラ、固定式定着部材）及び加圧部材（加圧ローラ、固定式加圧部材）の一方又は両方を断熱化することにより、適切なトナーとの組み合わせによって、高速な立ち上がりと省エネルギーを実現し、かつ定着性に優れオフセットを防止できるものである。
【００２８】
特に、加圧部材として剛性を有する断熱ローラ（ここではアスカー硬度で80度以上と定義する）であって、かつ加圧ローラ硬度を定着部材硬度よりも大きいものを使用することによって、定着ベルト搬送性の安定が図られるとともに、用紙がベルトに巻き付かない方向に定着ニップを形成するため、用紙分離性も向上する。
【００２９】
定着部材あるいは加圧部材の断熱構造として、例えばシリコーンゴム発泡体、又はシリコーン層内に中空糸・中空粒子等を充填させたものを用いることによって空気含有率を上げ、空気断熱効果を高めることができる。
【００３０】
また、上記のシリコーン層内に中空糸、中空粒子等を設けた構造はローラ表面硬度が大きく、圧縮永久歪みが小さく、定着ベルトを駆動するローラとしても使用可能である。
【００３１】
本願発明の定着装置で用いる定着ベルトは、少なくとも厚さが４０μｍ以下の発熱層と厚さ１０μｍ以上の離型層を有する低熱容量ベルトである。なお、発熱層（金属系導電材料、例えばＮｉ，ＳＵＳ等）が４０μｍを超えるとベルト剛性が増大し、ベルト特有の可撓性が損なわれてベルトの定着部材への巻き付き性やニップ形成性が悪くなり、その結果、分離性や定着性が低下する。そのため、本発明では発熱層の厚さを４０μｍ以下としている。また、定着ベルトの表面離型層は経時耐磨耗性を確保するために、最低１０μｍは必要である。
【００３２】
このような低熱容量の定着ベルトを用いるとともに、少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤からなり、ガラス転移温度が３５〜５０℃、流出開始温度が８０〜１１０℃のトナーを用いることによって、上記したような高速な立ち上がりと省エネルギーを両立し、かつ定着性に優れオフセットを防止することが可能となる。
【００３３】
ところで、誘導加熱方式により加熱される定着ベルト特有の課題としては、従来の、例えば輻射熱源（ハロゲンランプ）用ベルトと比べると、発熱層（金属系導電材料）を必要とする分、ベルトの剛性が大きくなる。そのため、ニップ幅が小さくなって、定着品質（定着性、光沢性、高画質化）が低下することが挙げられる。また、ニップ内面圧が低い場合には定着品質が低下する傾向がある。
【００３４】
従って、誘導加熱方式のベルト定着において所定のニップ幅を確保するためには、剛性が大きくかつベルト表面硬度の大きいベルトの場合には、より大きな定着圧力（面圧）が必要である。
【００３５】
しか一方では、面圧を高くすることによって、定着品質（定着性、光沢性、高画質化）が良くなるとともに、その分、定着温度が下げられるという利点がある。つまり省エネルギーと高速立ち上げ効果に有利に作用することが分かった。
【００３６】
本願発明者は、省エネルギー及び定着（高速立ち上げ）効果を確認するため、Ｎｉ又はＰＩ（ポリイミド）を基体とし、発熱層（導電材料として、Ｎｉ、Ａｇ，ＳＵＳ：ステンレス等）、中間層（均一定着のための弾性層）、表層（離型効果とオイルレスのために弗素樹脂材料を用いる）などを積層した構成の、下記表１に示す９種類の定着ベルトを用いて実験を行なった。ただし、ベルト基体をＮｉとした場合には、別途発熱層を設けなくとも良い（ベルトＮｏ．２〜４）。また、ベルトＮｏ．３のものは、シリコーンゴムの中間層が表層（離型層）を兼ねるものである。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
実験装置として図１に示すものを用いた。この定着装置は、定着ベルト１０１を加熱ローラ１０２と定着ローラ１０３とに掛け渡して張設し、誘導加熱装置１０４にて加熱する。その定着ベルト１０１を挟んで定着ローラ１０３に圧接するように加圧ローラ１０５を設ける。用紙Ｐは、定着ベルト１０１を挟んで定着ローラ１０３と加圧ローラ１０５とが圧接される定着ニップを通過することで、用紙上の未定着トナーが定着される。
【００３９】
定着ベルト１０１としては、上記９種類のベルトを用いた。加熱ローラ１０２は肉厚０．８ｍｍの中空アルミローラーで、ローラ径は３０ｍｍである。定着ローラ１０３は層厚５ｍｍの弾性層（シリコーン発泡体）を有し、ローラ径は３８ｍｍである。加圧ローラ１０５は、１．０ｍｍ径の鉄芯金上に厚さ０．５ｍｍのシリコーンゴム，３０μｍのＰＦＡを積層し、ローラ径４０ｍｍとした。用紙のニップ通過時間は１００ｍｓである。なお、トナーは後述するトナーＮｏ１〜Ｎｏ３を用いた。９種類のベルトごとに測定した立ち上がり時間及び定着性・オフセットの評価を次の表２に示す。
【００４０】
【表２】
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【００４１】
この実験の結果、定着ベルト１０１の熱容量が０．０１７Ｊ/Ｋｃｍ２ 以下であると、ニップ内での温度落ち込みが大きく、定着性が低下することが分った。これを防ぐために定着温度を上げる方法もあるが、定着温度が高くなって立ち上げ時間が長くなり、省エネ効果が得られない。また、熱容量が０．０７７Ｊ/Ｋｃｍ２ 以上の場合はベルト加熱時間が長くなって、同様に立ち上げ時間が長くなり、省エネ効果が得られないことが分った。近年の要求としては、立ち上げ時間３０秒以下であり、好ましくは１０秒以下である。
【００４２】
したがって、迅速な立ち上がり及び優れた定着性などを満足させるためには、定着ベルトの熱容量が０．０１７〜０．０７７Ｊ/Ｋｃｍ２ の範囲にあるのが好ましい。
【００４３】
ニップを形成する定着部材としての定着ローラは、弾性発泡体（例えばシリコーンゴム）で構成されていても良い。また、加圧ローラは、薄肉低熱容量ローラ（芯金肉厚1ｍｍ以下）又は断熱構造を有するローラであることが望ましい。加熱ベルトから加圧ローラへの熱伝導を小さくすることにより熱損失を低減させ、ベルト加熱効率を上げることができる。
【００４４】
比較のために、従来構成の定着装置を用いた評価実験も行なった。
その定着装置は、定着ローラ（熱ローラ）と加圧ローラを圧接させた、いわゆる熱ローラ方式である。定着ローラは、カラー定着用の熱ローラとして一般的に用いられる、中空芯金上に弾性層としてシリコーンゴム及び離型層としてフッ素樹脂を積層したもので、ローラ内部に熱源としてのハロゲンランプを内蔵し、ローラ内部からローラ表面に向かって熱供給するものである。具体的には、定着ローラの基体は鉄又はステンレスで肉厚２ｍｍ、シリコーンゴム層は層厚２ｍｍ、フッ素樹脂は２０μｍをコーティングした。この定着ローラの熱容量は１．０４Ｊ/Ｋｃｍ２ である。
【００４５】
この評価実験では、立ち上がり時間が５〜１０分（ローラ径を４０〜６０ｍｍとした場合）であり、誘導加熱方式に比べると立ち上がりが大幅に遅いという結果が得られた。
【００４６】
その他に、誘導加熱方式は輻射加熱（ハロゲンランプ等）方式に比べて一般的には次のような特徴を有している。(1)：エネルギー変換効率が高い。誘導加熱では変換効率８５％が可能であり、ハロゲンランプでは約１０％である。したがって、当然、誘導加熱方式の立ち上がりは速くなる。(2)：誘導加熱方式では、加熱コイルに供給する電力の周波数可変制御により、出力の可変が可能である。ハロゲンランプでは困難である。(3)：加熱物の磁気的性質（キュリー点）を利用した自己温度調節が可能であり、焼損・発火等の安全性の面においても有利である。(4)：温度リップルが少ない（被加熱物を直接加熱するため、温度制御に対するタイムラグが小さい等々のメリットを有する）。(5)：特に安全性（ただし外部局所加熱方式による用紙巻き付きによる発火の問題）については誘導加熱の方は危険が小さいが、輻射熱源の場合は問題が大きい。
【００４７】
次に、本願発明の定着装置で用いるトナーについて説明する。
トナー定着性に関連するトナーの特性は多く知られており、特に１／２流出温度（軟化点）が関連することが知られている。しかし、本願発明においては１／２流出温度（軟化点）と定着性は関連が見られず、ガラス転移温度が３５〜５０℃で流出開始温度が８０〜１１０℃という両特性を満足するトナーを用いることで、良好な定着性が得られることが明らかになった。
【００４８】
ガラス転移温度が３５℃よりも低い場合は定着時にオフセットが発生する場合があり、逆に５０℃よりも高い場合は充分な定着性が得られず、画像が転写紙から剥がれやすくなる場合がある。また、流出開始温度が８０℃よりも低い場合は定着時にオフセットが発生する場合があり、逆に１１０℃よりも高い場合は充分な定着性が得られず、画像が転写紙から剥がれやすくなる場合がある。
【００４９】
また、トナーのピーク分子量が３０００〜８０００の範囲にあることにより、本発明の目的をより確実に達成することが出来るようになる。すなわち、ピーク分子量が３０００より小さい場合には定着時にオフセットが発生する場合があり、逆に８０００よりも大きいい場合は充分な定着性が得られず、画像が転写紙から剥がれやすくなる場合がある。
【００５０】
ガラス転移点（Ｔｇ）の測定方法について概説する。
Ｔｇを測定する装置として、理学電機社製ＴＧ−ＤＳＣシステムＴＡＳ−1００を使用した。
【００５１】
まず試料約１０ｍｇをアルミ製試料容器に入れ、それをホルダユニットにのせ、電気炉中にセットする。そして、室温から昇温速度１０℃／ｍｉｎで１５０℃まで加熱した後、１５０℃で１０分間放置、室温まで試料を冷却して１０分間放置、さらに窒素雰囲気下で再度１５０℃まで昇温速度１０℃／ｍｉｎで加熱してＤＳＣ測定を行った。Ｔｇは、ＴＡＳ−1００システム中の解析システムを用いて、Ｔｇ近傍の吸熱カーブの接線とベースラインとの接点から算出した。
【００５２】
流出開始温度について説明する。
トナーの流出開始温度はフローテスターを用いて測定することが出来る。フローテスターとしては、例えば島津製作所製の高架式フローテスターＣＦＴ５００Ｄ型がある。このフローテスターのフローカーブから各々の温度を読み取ることができる。測定条件は、荷重：５ｋｇ／ｃｍ２、昇温速度：３．０℃／ｍｉｎ、ダイ口径：１．００ｍｍ、ダイ長さ：１０．０ｍｍとした。
【００５３】
トナー成分のピーク分子量は以下に示す方法により測定される。
トナー約１ｇを三角フラスコで精評した後、ＴＨＦ（テトラヒドロフラン）１０〜２０ｇを加え、バインダー濃度５〜１０％のＴＨＦ溶液とする。４０℃のヒートチャンバー内でカラムを安定させ、この温度におけるカラムに、溶媒としてＴＨＦを１ｍｌ／ｍｉｎの流速で流し、前記ＴＨＦ試料溶液２０μｌを注入する。試料の分子量は、単分散ポリスチレン標準試料により作成された検量線の対数値とリテンションタイムとの関係から算出する。
【００５４】
検量線はポリスチレン標準試料を用いて作成される。単分散ポリスチレン標準試料としては、例えば東ソー社製の分子量２．７×１０２ 〜６．２×１０６ の範囲のものを使用する。
【００５５】
検出器には屈折率（ＲＩ）検出器を使用する。カラムとしては、例えば東ソー社製のＴＳＫｇｅｌ、Ｇ１０００Ｈ、Ｇ２０００Ｈ、Ｇ２５００Ｈ、Ｇ３０００Ｈ、Ｇ４０００Ｈ、Ｇ５０００Ｈ、Ｇ６０００Ｈ、Ｇ７０００Ｈ、ＧＭＨを組み合わせて使用する。
【００５６】
また、トナーに用いる結着樹脂としては、必要なトナー特性を満足するものであれば、以下の組成のものを使用することができる。
例えば、ポリエステル、ポリスチレン、ポリｐ−クロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の単重合体；スチレン−ｐ−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、 スチレン−アクリロニトリル共重合体、 スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレンーイソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体が挙げられる。
【００５７】
また、下記の樹脂を混合して使用することもできる。
ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリアミド、エポキシ樹脂、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族叉は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックスなどが挙げられる。
【００５８】
この中で特に、ポリエステル樹脂が充分な定着性を得るために好ましい。ポリエステル樹脂は、アルコールとカルボン酸との縮重合によって得られるが、用いられるアルコールとはポリエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、１，４−ブテンジオール等のジオール類、１，４−ビス（ヒドロキシメチル）シクロヘキサン、ビスフェノールＡ、水素添加ビスフェノールＡ、ポリエキシエチレン化ビスフェノールＡ、ポリオキシプロピレン化ビスフェノールＡ等のエーテル化ビスフェノル類、これらを炭素数３〜２２の飽和もしくは不飽和の炭化水素基で置換した２価のアルコール単体、その他の２価のアルコール単体を挙げることができる。
【００５９】
また、ポリエステル樹脂を得るために用いられるカルボン酸としては、例えばマレイン酸、フマール酸、メサコン酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、マロン酸、これらを炭素数３〜２２の飽和もしくは不飽和の炭化水素基で置換した２価の有機酸単量体、これらの酸無水物、低級アルキルエステルとリノレイン酸の２量体、その他の２価の有機酸単量体を挙げることができる。
【００６０】
バインダー樹脂として用いるポリエステル樹脂を得るためには、以上の２官能性単量体のみによる重合体のみでなく、３官能以上の多官能性単量体による成分を含有する重合体を用いることも好適である。かかる多官能性単量体である３価以上の多価アルコール単量体としては、例えばソルビトール、１，２，３，６−ヘキサンテトロール、１，４−サルビタン、ペンタエスリトール、ジペンタエスリトール、トリペンタエスリトール、蔗糖、１，２，４−ブタントリオール、１，２，５−ペンタントリオール、グリセロール、２−メチルプロパントリオール、２−メチル−１，２，４−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、１．３．５−トリヒドロキシメチルベンゼン、その他を挙げることができる。
【００６１】
また３価以上の多価カルボン酸単量体としては、例えば１，２，４−ペンゼントリカルボン酸、１，２，５−ペンゼントリカルボン酸、１，２，４−シクロヘキサントリカルボン酸、２，５，７−ナフタレントリカルボン酸、１，２，４−ナフタレントリカルボン酸、１，２，４−ブタントリカルボン酸、１，２，５−ヘキサントリカルボン酸、１，３−ジカルボキシル−２−メチル−２−メチレンカルボキシプロパン、テトラ（メチレンカルボキシル）メタン、１，２，７，８−オクタンテトラカルボン酸、エンボール３量体酸、これらの酸無水物、その他を挙げることができる。
【００６２】
また、本願発明におけるトナーには、定着時の定着ベルト表面でのトナーの離型性を向上する目的で離型剤を含有させることができる。離型剤として、公知のものが全て使用できるが、特に脱遊離脂肪酸型カルナウバワックス、モンタンワックス及び酸化ライスワックス、エステルワックスを単独又は組み合わせて使用することができる。
【００６３】
カルナウバワックスとしては、微結晶のものが良く、酸価が５以下であり、トナーバインダー中に分散した時の粒子径が１μｍ以下の粒径であるものが好ましい。モンタンワックスについては、一般に鉱物より精製されたモンタン系ワックスを指し、カルナウバワックス同様、微結晶であり、酸価が５〜１４であることが好ましい。酸化ライスワックスは、米ぬかワックスを空気酸化したものであり、その酸価は１０〜３０が好ましい。各ワックスの酸価が各々の範囲未満であった場合、低温定着温度が上昇し低温定着化が不十分となる。逆に酸価が各々の範囲を超えた場合、コールドオフセット温度が上昇し低温定着化が不十分となる。ワックスの添加量としてはバインダー樹脂１００重量部に対して１〜１５重量部、好ましくは３〜１０重量部の範囲で用いられる。１重量部未満では、その離型効果が薄く所望の効果が得られにくい。また、１５重量部を超えた場合はキャリアへのスペントが顕著になる等の問題が生じた。
【００６４】
また、トナーに帯電を付与する目的で、帯電制御剤を含有させることができる。帯電制御剤としては、従来公知のものが全て使用できる。正帯電制御剤としては、ニグロシン、塩基性染料、塩基性染料のレーキ顔料、四級アンモニウム塩化合物他等が挙げられ、負帯電制御剤としては、モノアゾ染料の金属塩、サリチル酸、ナフトエ酸、ダイカルボン酸の金属錯体他等が挙げられる。本極性制御剤の使用量は、バインダー樹脂の種類、必要に応じて使用される添加剤の有無、分散方法を含めたトナー製造方法によって決定されるもので、一義的に限定されるものではないが、バインダー樹脂１００重量部に対して０．０１〜８重量部、好ましくは０．１〜２重量部の範囲で用いられる。０．０１重量部未満では、環境変動時における帯電量Ｑ／Ｍの変動に対しその効果が小さく、７重量部を超えると低温定着性が劣る結果となる。
【００６５】
また、使用される含金属モノアゾ染料としては、含クロムモノアゾ染料、含コバルトモノアゾ染料、含鉄モノアゾ染料を単独もしくは組み合わせて使用する事ができる。これらを添加する事により、現像剤中における帯電量Ｑ／Ｍの立ち上がり（飽和までの時間）がより優れたものとなる。使用量としては、前記極性制御剤同様にバインダー樹脂の種類、必要に応じて使用される添加剤の有無、分散方法を含めたトナー製造方法によって決定されるもので、一義的に限定されるものではないが、バインダー樹脂１００重量部に対して０．１〜１０重量部、好ましくは１〜７重量部の範囲で用いられる。０．１重量部未満では、その効果が薄く、１０重量部を超えると帯電量の飽和レベルが低下する等の欠点が生じる。
【００６６】
また、カラートナーには、サリチル酸誘導体の金属塩を用いる事が特に好ましいが、必要に応じてカラートナーの色調を損なう事のない透明もしくは白色の物質を添加して、トナーの帯電性を安定的に付与する事が出来る。具体的には、有機ホウ素塩類、含フッ素四級アンモニウム塩類、カリックスアレン系化合物等が用いられるが、これらに限られるものではない。
【００６７】
さらに、トナーには磁性材料を含有させ、磁性トナーとしても使用し得る。磁性トナー中に含有させる磁性材料としては、マグネタイト、ヘマタイト、フェライト等の酸化鉄、鉄、コバルト、ニッケルのような金属あるいはこれら金属のアルミニウム、コバルト、銅、鉛、マグネシウム、スズ、亜鉛、アンチモン、ベリリウム、ビスマス、カドミウム、カルシウム、マンガン、セレン、チタン、タングステン、バナジウムのような金属の合金およびその混合物などが挙げられる。
【００６８】
これらの強磁性体は平均粒径が０．１〜２μｍ程度のものが望ましく、トナー中に含有させる量としては樹脂成分１００重量部に対し約２０〜２００重量部、特に好ましくは樹脂成分１００重量部に対し４０〜１５０重量部である。
【００６９】
着色剤としてはトナー用として公知のものがすべて使用できる。
黒色の着色剤としては、例えば、カーボンブラック、アニリンブラック、ファーネスブラック、ランプブラック等が使用できる。シアンの着色剤としては、例えば、フタロシアニンブルー、メチレンブルー、ビクトリアブルー、メチルバイオレット、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー等が使用できる。マゼンタの着色剤としては、例えば、ローダミン６Ｇレーキ、ジメチルキナクリドン、ウォッチングレッド、ローズベンガル、ローダミンＢ、アリザリンレーキ等が使用できる。イエローの着色剤としては、例えば、クロムイエロー、ベンジジンイエロー、ハンザイエロー、ナフトールイエロー、モリブデンオレンジ、キノリンイエロー、タートラジン等が使用できる。
【００７０】
そのほか着色剤としては、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック各色のトナーを得ることが可能な染料および顔料が使用できる。例えば、カーボンブラック、ランプブラック、群青、アニリンブルー、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、ハンザイエローＧ、ローグミン６Ｇ、レーキ、カルコオイルブルー、クロムイエロー、キナクリドン、ベンジジンイエロー、ローズベンガル、トリアリルメタン系染料などの染顔料など、従来公知のいかなる染顔料をも単独あるいは混合して使用できる。
【００７１】
また、外添加剤として、トナーの流動性を向上させる目的で、疎水性のシリカ、酸化チタン、アルミナ、など、更に必要に応じて脂肪酸金属塩類やポリフッ化ビニリデン等を添加しても良い。
【００７２】
さらに、トナーを２成分現像剤とする場合に使用し得るキャリアとしては、公知のものがすべて使用可能であり、例えば鉄粉、フェライト粉、ニッケル粉のごとき磁性を有する粉体、ガラスビーズ等及びこれらの表面を樹脂などで処理した物などが挙げられる。
【００７３】
キャリアにコーティングし得る樹脂粉末としては、スチレン−アクリル共重合体、シリコーン樹脂、マレイン酸樹脂、フッ素系樹脂、ポリエステル樹脂エポキシ樹脂等がある。スチレン−アクリル共重合体の場合は、30〜90重量％のスチレン分を有するものが好ましい。この場合スチレン分が30重量％未満だと現像特性が低く、90重量％を越えるとコーティング膜が硬くなって剥離しやすくなり、キャリアの寿命が短くなるからである。また、キャリアの樹脂コーティングは、上記樹脂の他に接着付与剤、硬化剤、潤滑剤、導電材、荷電制御剤等を含有してもよい。
【００７４】
シリコーン樹脂で被覆するキャリア核体粒子としては、従来より公知のもので良く、例えば鉄，コバルト，ニッケル等の強磁性金属、マグネタイト，ヘマタイト，フェライトなどの合金や化合物、ガラスビーズ等が挙げられる。これら核体粒子の平均粒径は通常１０〜１０００μｍ、好ましくは３０〜５００μｍである。なお、シリコーン樹脂の使用量としては、通常キャリア核体粒子に対して１〜１０重量％である。
【００７５】
また、シリコーン樹脂としては従来より知られるいずれのシリコーン樹脂であってもよく、例えば市販品として入手できる信越シリコーン社製のＫＲ２６１、ＫＲ２７１、ＫＲ２７１、ＫＲ２７２、ＫＲ２７５、ＫＲ２８０、ＫＲ２８２、ＫＲ２８５、ＫＲ２５１、ＫＲ１５５、ＫＲ２２０、ＫＲ２０１、ＫＲ２０４、ＫＲ２０５、ＫＲ２０６、ＳＡ−４、ＥＳ１００１、ＥＳ１００１Ｎ、ＥＳ１００２Ｔ、ＫＲ３０９３や東レシリコーン社製のＳＲ２１００、ＳＲ２１０１、ＳＲ２１０７、ＳＲ２１１０、ＳＲ２１０８、ＳＲ２１０９、ＳＲ２１１５、ＳＲ２４００、ＳＲ２４１０、ＳＲ２４１１、ＳＨ８０５、ＳＨ８０６Ａ、ＳＨ８４０等が用いられる。シリコーン樹脂層の形成法としては、従来と同様、キャリア核体粒子の表面に噴霧法、浸漬法等の手段でシリコーン樹脂を塗布すればよい。
【００７６】
次に、定着装置の具体的な構成を、以下の実施例により説明する。
図２は、第１実施例の定着装置の要部構成を示す断面図である。この図に示す定着装置５０は、定着ベルト５１，加熱ローラ５２，定着ローラ５３，誘導加熱装置５４，加圧ローラ５５等を有している。加熱ローラ５２と定着ローラ５３とに掛け渡して張設した定着ベルト５１は、誘導加熱装置５４により加熱される加熱ローラ５２を介して加熱される。この定着ベルト５１は、加熱ローラ５２または定着ローラ５３のどちらか一方の回転により、矢印の如く図中反時計回りに回転する無端状の耐熱性ベルトである。加圧ローラ５５は定着ベルト５１を介して定着ローラ５３に圧接され、定着ローラ５３に従動回転する。
【００７７】
加熱ローラ５２はたとえば鉄、コバルト、ニッケルまたはこれら金属の合金等の中空円筒状の磁性金属部材からなり、外径をたとえば２０〜４０ｍｍ、肉厚を０．３〜１．０ｍｍとして、低熱容量で昇温の速い構成となっている。
【００７８】
定着ローラ５３は、たとえばステンレススチール等の金属製の芯金５３ａと、耐熱性を有するシリコーンゴムをソリッド状または発泡状にして芯金５３ａを被覆した弾性部材５３ｂとからなる。そして、加圧ローラ５５からの押圧力でこの加圧ローラ５５と定着ローラ５３との間に所定幅の接触部を形成するために外径を２０〜４０ｍｍ程度として加熱ローラ５５より大きくしている。弾性部材５３ｂはその肉厚を４〜６ｍｍ程度、硬度を１０〜５０（Ａｓｋｅｒ硬度）程度としている。
【００７９】
この構成により、加熱ローラ５２の熱容量は定着ローラ５３の熱容量より小さくなるので、加熱ローラ５２が急速に加熱されてウォームアップ時間が短縮される。加熱ローラ５２と定着ローラ５３とに張り渡された定着ベルト５１は、誘導加熱手段５４により加熱される加熱ローラ５２との接触部位Ｗで加熱される。そして、ローラ５２，５３の回転によって定着ベルト５１の内面が連続的に加熱され、結果としてベルト全体に渡って加熱される。
【００８０】
前述したように、定着ベルト５１としては基体上に発熱層，中間層（弾性層），離型層（表層）を有する構成である。その離型層の厚さとしては、１０μｍから３００μｍ程度が望ましく、特に２００μｍ程度が望ましい。このようにすれば、用紙Ｐ上に形成されたトナー像Ｔを定着ベルト５１の表層部が充分に包み込むため、トナー像Ｔを均一に加熱溶融することが可能になる。表面離型層は経時耐磨耗性を確保するためには最低１０μｍは必要である。また、離型層の厚さが３００μｍよりも大きい場合にはベルトの熱容量が大きくなってウォームアップにかかる時間が長くなる。さらに加えて、トナー定着工程においてベルト表面温度が低下しにくくなって、定着部出口における融解したトナーの凝集効果が得られず、ベルトの離型性が低下してトナーがベルトに付着する、いわゆるホットオフセットが発生する。なお、定着ベルト５１の基材として、上記金属からなる発熱層の代わりに、フッ素系樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＳ樹脂、ＰＰＳ樹脂などの耐熱性を有する樹脂層を用いてもよい。
【００８１】
加圧ローラ５５は、たとえば銅またはアルミ等の熱伝導性の高い金属製の円筒部材からなる芯金５５ａと、この芯金５５ａの表面に設けられた耐熱性及びトナー離型性の高い弾性部材５５ｂとから構成されている。芯金５５ａには上記金属以外にＳＵＳ（ステンレス）を使用しても良い。加圧ローラ５５は定着ベルト５１を介して定着ローラ５３を押圧して定着ニップ部Ｎを形成しているが、本実施例では、加圧ローラ５５の硬度を定着ローラ５３に比べて硬くすることによって、加圧ローラ５５が定着ローラ５３（及びベルト５１）へ食い込む形となり、この食い込みにより、用紙Ｐは加圧ローラ５５表面の円周形状に沿うため、用紙Ｐが定着ベルト５１表面から離れやすくなる効果を有している。この加圧ローラ５５の外径は定着ローラ５３と同じ２０〜４０ｍｍ程度であるが、弾性層の肉圧は０．５〜２．０ｍｍ程度で定着ローラ５３より薄く、また硬度は８０〜１００（Ａｓｋｅｒ硬度）程度で前述したとおり定着ローラ５３より硬く構成されている。
【００８２】
定着ローラ５３あるいは加圧ローラ５５の断熱構造として、例えばシリコーンゴム発泡体、又はシリコーン層内に中空糸・中空粒子等を充填させたものを用いることによって空気含有率を上げ、空気断熱効果を高めることができる。また、シリコーン層内に中空糸、中空粒子等を設けた構造はローラ表面硬度が大きく、圧縮永久歪みが小さく、定着ベルトを駆動するローラとしても使用可能である。
【００８３】
電磁誘導により加熱ローラ５２を加熱する誘導加熱手段５４は、図に示すように、磁界発生手段である励磁コイル５６と、この励磁コイル５６が巻き回されたコイルガイド板５７とを有している。コイルガイド板５７は加熱ローラ５２の外周面に近接配置された半円筒形状をしており、励磁コイル５６は長い一本の励磁コイル線材をこのコイルガイド板５７に沿って加熱ローラ５２の軸方向に交互に巻き付けたものである。なお、励磁コイル５６は、発振回路が周波数可変の駆動電源（図示せず）に接続されている。
【００８４】
励磁コイル５６の外側には、フェライト等の強磁性体よりなる半円筒形状の励磁コイルコア５８が、コア支持部材５９に固定されて励磁コイル５６に近接配置されている。なお、本実施例において、励磁コイルコア５８は比透磁率が２５００のものを使用している。励磁コイル５６には駆動電源から１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚの高周波交流電流、好ましくは２０ｋＨｚ〜８００ｋＨｚの高周波交流電流が給電され、これにより交番磁界を発生する。そして、加熱ローラ５２と耐熱性ベルト５１との接触領域Ｗ及びその近傍部においてこの交番磁界が加熱ローラ５２及び定着ベルト５１の発熱層に作用し、これらの内部では交番磁界の変化を妨げる方向に渦電流［Ｉ］が流れる。この渦電流［Ｉ］が加熱ローラ５２及び定着ベルト発熱層の抵抗に応じたジュール熱を発生させ、主として加熱ローラ５２と定着ベルト５１との接触領域及びその近傍部において加熱ローラ５２及び発熱層を有する定着ベルト５１が電磁誘導加熱される。このようにして加熱された定着ベルト５１は、定着ニップ部Ｎの入口側近傍においてベルト５１の内面側に当接して配置されたサーミスタなどの熱応答性の高い感温素子からなる温度検出手段５９により、ベルト内面温度が検知される。
【００８５】
図３は、第２実施例の定着装置の要部構成を示す断面図である。この図に示す定着装置６０は、定着ベルト６１，定着押圧部材６３，誘導加熱装置６４，加圧部材６５等から構成されており、これらが図示しない定着ケーシングに収められている。定着ベルト６１は前記実施例における定着ベルト５１と同様、厚さが４０μｍ以下の発熱層と１０μｍ以上の離型層を少なくとも有するものである。本例では、定着ベルト６１の熱容量は０．０１７〜０．０７７ J/k／ｃｍ２ のものである。この定着ベルト６１は、回転時においても略円筒形を維持できるように、円筒軸方向（図面に垂直な方向）の両端部に配置された図示しないガイド部材によってガイドされている。
【００８６】
定着押圧部材６３は、支持部材であるホルダ６５，断熱部材６６，耐熱弾性部材６７及び保護シート６８等から構成されており、回転することなく固定配置されている。この定着押圧部材６３は、保護シート６８を介して耐熱弾性部材６７が定着ベルト６１の内側に接するように加圧部材としての加圧ローラ６５に対向して設置され、図示しない加圧手段により、定着ベルト６１を挟んで加圧ローラ６５に一定の加圧力で押し当てられている。すなわち、定着押圧部材６３の耐熱弾性部材６７と加圧ローラ６５が定着ベルト６１を介して圧接されることにより、定着ニップを形成している。
【００８７】
加圧ローラ６５は、芯金上に硬質発泡体層を設けた構成で、加圧ローラ６５の硬度が定着押圧部材６３（の耐熱弾性部材６７）の硬度よりも大きくなっている。この加圧ローラ６５は、図示しない駆動機構により図中反時計回りに回転駆動される。加圧ローラ６５が回転することにより、定着ベルト６１は図中時計回りに連れ回りする。本例のような構成では、加圧ローラ６５からの駆動伝達によって定着ベルト６１を回転させるのが望ましい。
【００８８】
本例の加圧ローラ６５は、芯金上に硬質発泡体層を有することにより断熱構造を有するローラである。その断熱構造として、例えばシリコーンゴム発泡体、又はシリコーン層内に中空糸・中空粒子等を充填させたものを用いることによって空気含有率を上げ、空気断熱効果を高めることができる。シリコーン層内に中空糸、中空粒子等を設けた構造はローラ表面硬度が大きく、圧縮永久歪みが小さく、定着ベルトを駆動するローラとして使用するのに適している。
【００８９】
定着押圧部材６３は、ホルダ６５の一方側の側面から耐熱弾性部材６７の下面を回ってホルダの他方側の側面までを覆うように設けられた保護シート６８によって保護されており、定着ベルト６１が回転するとき、ベルトは内周面が保護シート６８と摩擦摺動しながら回転する。保護シート６８を摺動性に優れた低摩擦の耐熱フィルム材とすることで、ベルト回転時の摺動抵抗を低減させることができる。定着ベルト６１と定着押圧部材６３（の耐熱弾性部材６７）との摺動抵抗を低減させることにより、加圧ローラ６５に従動回転される定着ベルト６１のスリップを防止することができる。また、耐熱弾性部材６７の磨耗を防止する効果もある。
【００９０】
保護シート６８の材料としては、ＰＩ（ポリイミド），ガラス繊維，ＰＩＡ（ポリイミドアミド），ＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン），ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）材などを用いることができ、これらにフッ素樹脂を含有させたりコーティングしても良い。
【００９１】
このような構成の定着装置６０において、未定着トナー像Ｔを担持する記録紙Ｐを、定着押圧部材６３により定着ベルト６１と加圧ローラ６５とが圧接される定着ニップに通過させることにより、未定着トナーが熱と圧力とにより記録紙Ｐ上に定着される。なお、定着ベルト６１の外周面に接触または近接して温度検知手段、例えばサーミスタ６９が設けてあり、この温度検知センサ６９で検出したベルト６１の温度に基づいて誘導加熱装置６４の出力が制御される。
【００９２】
図４は、第３実施例の定着装置の要部構成を示す断面図である。この図に示す定着装置７０は、定着ベルト７１，定着押圧部材７３，誘導加熱装置７４，加圧部材７５等から構成されており、これらが図示しない定着ケーシングに収められている。定着押圧部材７３は、弾性発泡ローラである。前記第２実施例の定着装置６０に対し、定着押圧部材７３を回転体の弾性発泡ローラとしたこと以外は同じ構成である。本実施例においては、加圧ローラ７５の硬度が弾性発泡ローラである定着押圧部材７３の硬度よりも大きくなっている。
【００９３】
図５は、第４実施例の定着装置の要部構成を示す断面図である。この図に示す定着装置８０は、弾性発泡ローラである定着押圧部材８３の径が加圧部材としての加圧ローラ８５と略同一の直径になっており、その定着押圧部材８３の外周に定着ベルト８１を巻装したこと以外は、前記第３実施例の定着装置７０と同じである。本実施例においても、加圧ローラ８５の硬度が弾性発泡ローラである定着押圧部材８３の硬度よりも大きくなっている。
【００９４】
これら第２〜第４実施例の定着装置においても、定着ベルトは、前記第１実施例で説明した定着ベルト５１と同様のものを使用する。また、加圧部材の硬度を定着部材（定着押圧部材）の硬度よりも大きくすることにより、広いニップ幅を得ることができ、低温（従来より低い温度での）定着が可能となり定着装置の立ち上がり時間を短くすることができる。
【００９５】
さて次に、上記各実施例の定着装置で使用するトナーについて説明する。なお、以下の説明で部数は全て重量部である。
【００９６】
トナーＮｏ．１
ポリエステル樹脂（ポリエチレングリコール、ビスフェノールＡのＥＯ、ＰＯ付加物、テレフタル酸、フマル酸を縮合して得られたポリエステル）：１００重量部、カーボンブラック（三菱カーボン社製＃44）：８重量部、カルナウバワックス：５重量部、サリチル酸金属塩化合物：３重量部
【００９７】
上記組成の混合物をヘンシェルミキサー中で充分撹搬混合した後、ロールミルで１３０〜１４０℃の温度で約３０分間加熱溶融し、室温まで冷却後、得られた混練物をジェットミルで粉砕分級し、重量平均粒径６．０μm のトナーを得た（トナーＮｏ．１）。このトナーのガラス転移温度は４８．５℃、流出開始温度は１０２．３℃であった。また、ピーク分子量は６５００であった。このトナー３重量部に対し、シリコン樹脂溶液（ＫＲ２５１  信越シリコーン社製）１００部、トルエン１００部をホモミキサーで分散して被覆層形成液を調製し、この被覆層形成液を平均粒径５０μｍの球状フェライト１０００重量部の表面に流動床型塗布装置を用いて被覆層を形成したキャリア９７重量部とをボールミルで混合し、現像剤を得た（現像剤１）。
【００９８】
トナーＮｏ．２
ポリエステル樹脂（ポリエチレングリコール、ビスフェノールＡのＥＯ、ＰＯ付加物、テレフタル酸、トリメリット酸を縮合して得られたポリエステル）：１００重量部、カーボンブラック（三菱カーボン社製＃44）：８重量部、エステル系ワックス：５重量部、サリチル酸金属塩化合物：３重量部。
【００９９】
上記組成の混合物をヘンシェルミキサー中で充分撹搬混合した後、ロールミルで１３０〜１４０℃の温度で約３０分間加熱溶融し、室温まで冷却後、得られた混練物をジェットミルで粉砕分級し、重量平均粒径５．５μm のトナーを得た（トナーＮｏ．２）。このトナーのガラス転移温度は４５．５℃、流出開始温度は１０５．３℃であった。また、ピーク分子量は７５００であった。このトナー３重量部に対し、シリコン樹脂溶液（ＫＲ２５１  信越シリコーン社製）１００部、トルエン１００部をホモミキサーで分散して被覆層形成液を調製し、この被覆層形成液を平均粒径５０μｍの球状フェライト１０００重量部の表面に流動床型塗布装置を用いて被覆層を形成したキャリア９７重量部とをボールミルで混合し、現像剤を得た（現像剤２）。
【０１００】
トナーＮｏ．３
ポリエステル樹脂（ポリエチレングリコール、ビスフェノールＡのＥＯ、ＰＯ付加物、フマル酸、トリメリット酸を縮合して得られたポリエステル）：１００重量部、カーボンブラック（三菱カーボン社製＃44）：８重量部、カルナウバワックス：５重量部、サリチル酸金属塩化合物：３重量部。
【０１０１】
上記組成の混合物をヘンシェルミキサー中で充分撹搬混合した後、ロールミルで１３０〜１４０℃の温度で約３０分間加熱溶融し、室温まで冷却後、得られた混練物をジェットミルで粉砕分級し、重量平均粒径６．５μm のトナーを得た（トナーＮｏ．３）。このトナーのガラス転移温度は４１．５℃、流出開始温度は９４．６℃であった。また、ピーク分子量は４０００であった。このトナー３重量部に対し、シリコン樹脂溶液（ＫＲ２５１  信越シリコーン社製）１００部、トルエン１００部をホモミキサーで分散して被覆層形成液を調製し、この被覆層形成液を平均粒径５０μｍの球状フェライト１０００重量部の表面に流動床型塗布装置を用いて被覆層を形成したキャリア９７重量部とをボールミルで混合し、現像剤を得た（現像剤３）。
【０１０２】
トナー比較例１（流出開始温度が上記トナーＮｏ．１及び２を下回る例）
ポリエステル樹脂（ポリエチレングリコール、ビスフェノールＡのＥＯ付加物、テレフタル酸、フマル酸を縮合して得られたポリエステル）：１００重量部、カーボンブラック（三菱カーボン社製＃44）：８重量部、カルナウバワックス：５重量部、サリチル酸金属塩化合物：３重量部。
【０１０３】
上記組成の混合物をヘンシェルミキサー中で充分撹搬混合した後、ロールミルで１３０〜１４０℃の温度で約３０分間加熱溶融し、室温まで冷却後、得られた混練物をジェットミルで粉砕分級し、重量平均粒径６．０μm のトナーを得た（比較トナー１）。このトナーのガラス転移温度は４３．５℃、流出開始温度は７８．２℃であった。また、ピーク分子量は４２００であった。このトナー３部に対し、シリコン樹脂溶液（ＫＲ２５１  信越シリコーン社製）１００部、トルエン１００部をホモミキサーで分散して被覆層形成液を調製し、この被覆層形成液を平均粒径５０μｍの球状フェライト１０００重量部の表面に流動床型塗布装置を用いて被覆層を形成したキャリア９７部とをボールミルで混合し、現像剤を得た（比較現像剤１）。
【０１０４】
トナー比較例２（流出開始温度が上記トナーＮｏ．１及び２を上回る例）
ポリエステル樹脂（ポリエチレングリコール、ビスフェノールＡのＰＯ付加物、テレフタル酸、トリメリット酸を縮合して得られたポリエステル）：１００重量部、カーボンブラック（三菱カーボン社製＃44）：８重量部、カルナウバワックス：５重量部、サリチル酸金属塩化合物：３重量部。
【０１０５】
上記組成の混合物をヘンシェルミキサー中で充分撹搬混合した後、ロールミルで１３０〜１４０℃の温度で約３０分間加熱溶融し、室温まで冷却後、得られた混練物をジェットミルで粉砕分級し、重量平均粒径６．０μm のトナーを得た。（比較トナー２）。このトナーのガラス転移温度は４８．５℃、流出開始温度は１１２．２℃であった。また、ピーク分子量は８５００であった。このトナー３部に対し、シリコン樹脂溶液（ＫＲ２５１  信越シリコーン社製）１００部、トルエン１００部をホモミキサーで分散して被覆層形成液を調製し、この被覆層形成液を平均粒径５０μｍの球状フェライト１０００重量部の表面に流動床型塗布装置を用いて被覆層を形成したキャリア９７部とをボールミルで混合し、現像剤を得た（比較現像剤２）。
【０１０６】
トナー比較例３（ガラス転移温度が上記トナーＮｏ．１及び２を下回る例）
ポリエステル樹脂（ポリエチレングリコール、ビスフェノールＡのＥＯ付加物、フマル酸を縮合して得られたポリエステル）：１００重量部、カーボンブラック（三菱カーボン社製＃44）：８重量部、カルナウバワックス：５重量部、サリチル酸金属塩化合物：３重量部。
【０１０７】
上記組成の混合物をヘンシェルミキサー中で充分撹搬混合した後、ロールミルで１３０〜１４０℃の温度で約３０分間加熱溶融し、室温まで冷却後、得られた混練物をジェットミルで粉砕分級し、重量平均粒径６．０μm のトナーを得た（比較トナー３）。このトナーのガラス転移温度は３３．５℃、流出開始温度は９８．２℃であった。また、ピーク分子量は５２００であった。このトナー３部に対し、シリコン樹脂溶液（ＫＲ２５１  信越シリコーン社製）１００部、トルエン１００部をホモミキサーで分散して被覆層形成液を調製し、この被覆層形成液を平均粒径５０μｍの球状フェライト１０００重量部の表面に流動床型塗布装置を用いて被覆層を形成したキャリア９７部とをボールミルで混合し、現像剤を得た（比較現像剤３）。
【０１０８】
トナー比較４（ガラス転移温度が上記トナーＮｏ．１及び２を上回る例）
ポリエステル樹脂（ポリエチレングリコール、ビスフェノールＡのＥＯ付加物、テレフタル酸、トリメリット酸を縮合して得られたポリエステル）：１００重量部、カーボンブラック（三菱カーボン社製＃44）：８重量部、カルナウバワックス：５重量部、サリチル酸金属塩化合物：３重量部。
【０１０９】
上記組成の混合物をヘンシェルミキサー中で充分撹搬混合した後、ロールミルで１３０〜１４０℃の温度で約３０分間加熱溶融し、室温まで冷却後、得られた混練物をジェットミルで粉砕分級し、重量平均粒径６．０μm のトナーを得た（比較トナー４）。このトナーのガラス転移温度は５３．５℃、流出開始温度は１０３．６℃であった。また、ピーク分子量は６６００であった。このトナー３部に対し、シリコン樹脂溶液（ＫＲ２５１  信越シリコーン社製）１００部、トルエン１００部をホモミキサーで分散して被覆層形成液を調製し、この被覆層形成液を平均粒径５０μｍの球状フェライト１０００重量部の表面に流動床型塗布装置を用いて被覆層を形成したキャリア９７部とをボールミルで混合し、現像剤を得た（比較現像剤４）。
【０１１０】
これらのトナーについて要約する。
トナーの定着性は定着下限温度により判断した。定着下限温度は以下の通りに測定実験を実施した。
【０１１１】
前述の実験装置（図１）を用いて、これに株式会社リコー製のタイプ６２００紙をセットし複写テストを行なった。定着画像をパットで擦った後の画像濃度の残存率が７０％以上となる定着ロール温度をもって定着下限温度とした。また、定着温度を上昇させた場合に、トナーが溶融しすぎることで、定着ベルト上にすべてのトナーが紙などの転写体に定着されずに残留し、その残留トナーが非画像領域に付着する、いわゆるオフセットと呼ばれる現象が発生する。定着温度幅は、定着下限温度からオフセット現象が発生しない上限の温度までの温度幅のことを示す。定着下限温度は、実使用の面から１４０℃以下であることが好ましく、定着温度幅は６０℃以上あることが好ましい。
【０１１２】
上記の各トナーによる判定を次の表３に示す。
【表３】
2005241953.tif 000005
【０１１３】
トナー評価については、上述の観点から定着下限温度は１４０℃以下、定着上限温度は２２０℃以下、かつ定着温度幅は６０℃以上を○と判定した。定着下限温度は立ち上げ時間及び省エネルギー・定着性の観点から低い方が良い。また、定着上限温度はベルトの耐熱性及び耐久性の観点から低い方が良い。さらに、定着温度幅は広い方が各種の用紙対応性があり、定着不良やオフセットが発生しにくい。
【０１１４】
なお、表２に示したベルト熱容量のデータと表３に示すトナー評価のデータとの関係において、立ち上げ時間については上記トナーＮｏ．１〜３のうち融点の高いＮｏ．２のトナーを用いて、所望の立ち上げ時間（３０秒以内）を満たす範囲でベルト熱容量の上限を規定している。
【０１１５】
また、オフセットについても同様に、上記トナーＮｏ．１〜３のうち融点の低いＮｏ．３のトナーを用いて、ホットオフセットが生じない範囲でベルト熱容量の下限を規定している。
【０１１６】
ここまで上述したように、本願発明の定着装置は、定着ニップを充分に広くして低温定着を可能とし、さらに低熱容量の定着ベルトを用いるとともに、その定着ベルトとニップを形成する部材である定着部材及び加圧部材の一方又は両方を断熱化することにより、適切なトナーとの組み合わせによって、高速な立ち上がりと省エネルギーを両立し、また、定着性に優れかつオフセットを防止することができる。
【０１１７】
特に、加圧部材として剛性を有する断熱ローラ（ここではアスカー硬度で８０度以上と定義する）であって、かつ加圧ローラ硬度を定着部材硬度よりも大きいものを使用した場合には、定着ベルト搬送性の安定が図られるとともに、用紙がベルトに巻き付かない方向に定着ニップを形成するため、用紙分離性も向上する。
【０１１８】
本願発明で用いる定着ベルトは、厚さが４０μｍ以下の発熱層と厚さ１０μｍ以上の離型層を少なくとも有する構成の低熱容量ベルトである。このような低熱容量の定着ベルトを用いるとともに、少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤からなり、ガラス転移温度が３５〜５０℃、流出開始温度が８０〜１１０℃のトナーを用いることによって、上記したような高速な立ち上がりと省エネルギーを両立し、また定着性に優れかつオフセットを防止することができる。
【０１１９】
最後に、本発明に係る定着装置を装着可能な画像形成装置の一例を図６を参照して説明する。なお、定着装置としては上記説明した各実施例のものを装着可能であり、図では第１実施例の定着装置５０としてある。
【０１２０】
図６に示すカラーレーザプリンタ１では、装置本体の下部に給紙部２が設けられ、その上方に作像部３を配置した構成となっている。装置上面には排紙トレイ４０が形成されている。図に破線で記録紙の搬送経路を示すように、給紙部２から用紙を給送し、作像部３にて形成した画像を用紙上に転写し、定着装置５０で定着して排紙トレイ４０に排紙する。なお、装置側面からは手差し給紙（符号：ｈ）が可能である。
【０１２１】
また、装置本体の側面には両面装置９０が装着されており、定着後に用紙を表裏反転させ、両面搬送部３０を経て再給紙することも可能である。また、両面装置９０から、装置側面方向の図示しない排紙トレイに用紙を排出することが可能である。
【０１２２】
作像部３には、給紙側を下に、排紙側を上となるように傾斜して配置された転写搬送ベルト装置２０が配設されている。この転写搬送ベルト装置２０の上部走行辺に沿って、下から順にマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、黒（Ｂｋ）用の４つの作像ユニット４Ｍ，４Ｃ，４Ｙ，４Ｂｋが並んで配置されている。
【０１２３】
各作像ユニット４Ｍ，４Ｃ，４Ｙ，４Ｂｋの構成は同じであるので、ここでは各色を示すアルファベット（Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｂｋ）を省いて説明する。
各作像ユニット４は、像担持体としての感光体ドラム５を備えており、該感光体ドラム５は図示していない駆動手段によって図中時計方向へ回転駆動される。感光体ドラム５の回りには帯電ロール，現像装置，クリーニング装置等が設けられている。現像装置は本例ではトナーとキャリアからなる２成分現像装置であって、現像ロールに担持したトナーを感光体ドラム５に付与する。光書込み装置８からのレーザ光は、帯電ロールと現像ロールの間から感光体ドラム５に照射される。
【０１２４】
無端ループ状の転写搬送ベルト２１は、駆動ローラ２２、従動ローラ２３及び２つの対向ローラ２４，２４に巻回張架されている。転写搬送ベルト２１の上部走行辺の内側で、各色作像ユニット４Ｍ，４Ｃ，４Ｙ，４Ｂｋの感光体ドラム５に夫々対向する位置に、転写ブラシ２８がベルト２１に接触するように配置されている。この転写ブラシ２８には転写バイアスが印加される。そして、従動ローラ２３の上部にはベルト２１を挟んで紙吸着ローラ２７が設けられている。記録紙は従動ローラ２３と吸着ローラ２７の間からベルト２１上に送り出され、吸着ローラ２７に印加されたバイアス電圧によって静電的に転写搬送ベルト２１上に吸着された状態で搬送される。
【０１２５】
転写搬送ベルト装置２０は、図示しない機構により、カラープリントの場合はベルト２１が４色の作像ユニット４Ｍ，４Ｃ，４Ｙ，４Ｂｋ（の感光体ドラム）に接触する状態に保持され、黒単色プリントの場合は作像ユニット４Ｂｋ（の感光体ドラム）のみにベルト２１が接触する状態を保持するようになっている。
【０１２６】
次に、プリント動作について説明する。
マゼンタ用の作像ユニット４Ｍにおいて、感光体ドラム５の表面は帯電ロール６によって所定の電位に均一に帯電される。露光装置８においては、パソコン等のホストマシーンより送られた画像データに基づいて図示しないＬＤ（レーザダイオード）を駆動してレーザ光をポリゴンミラー７に照射し、シリンダーレンズ等を介して反射光を感光体ドラム５Ｍ上に導き、感光体ドラム５Ｍ上にマゼンタトナーで現像すべき静電潜像を形成する。この潜像に現像装置１０からトナーが付与され、マゼンタトナーの可視像となる。
【０１２７】
一方、給紙部２からは転写材として指定された用紙が給紙され、給紙された用紙は転写搬送ベルト装置２０の搬送方向上流側に設けられたレジストローラ対２６に一旦突き当てられる。カラープリント時、転写搬送ベルト装置２０では、上述したように転写搬送ベルト２１が押し上げられ、ベルト２１が４色の作像ユニット４Ｍ，４Ｃ，４Ｙ，４Ｂｋ（の感光体ドラム）に接触している。そして、用紙は上記可視像に同期するようにしてベルト２１上に給送され、該ベルトの走行により感光体ドラム５Ｍに対向する転写位置に到る。この転写位置では、転写ベルト２０の裏面側に配置された転写ブラシ２８の作用によりマゼンタトナーの可視像が用紙に転写される。
【０１２８】
マゼンタ色の場合と同様にして、他の作像ユニット４Ｃ，４Ｙ，４Ｂｋにおいてもそれぞれの感光体ドラム５の表面に各トナーによる可視像が形成され、これら可視像は転写搬送ベルト２１によって搬送される用紙が各転写位置に到来するごとに重ね転写される。したがって、本実施形態のカラープリンタはフルカラーの画像がモノクロとほぼ同様な短時間で用紙に重ね転写される。
【０１２９】
いっぽう、モノクロプリントの場合は、転写搬送ベルト装置２０では、上述したように転写搬送ベルト２１が下降され、作像ユニット４Ｂｋ（の感光体ドラム）のみにベルト２１が接触している。そして、黒用の作像ユニット４Ｂｋのみにおいて感光体ドラム５の表面にブラックトナーの可視像が形成され、このＢｋの可視像に同期するようにしてベルト２１上に給送された用紙に対してＢｋトナー像が転写される。
【０１３０】
トナー像転写後の用紙は、転写搬送ベルト２１から分離されて、定着装置５０により定着される。定着を終えた用紙は、装置本体の上面に設けられた排紙トレイ４０に排紙されるか、両面装置９０へ受け渡される。
【０１３１】
両面装置９０から装置側面方向の図示しない排紙トレイに用紙を排出することもできるし、両面記録の場合は両面装置９０にて用紙の表裏を反転させ、両面搬送部３０を経て作像部３に用紙を再給紙し、用紙裏面に画像形成装置を形成することができる。両面記録後の用紙は、装置上面の排紙トレイ４０又は装置側面方向の図示しない排紙トレイに排出される。
【０１３２】
以上、本発明を図示例により説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、各実施例の定着装置における加圧ローラとしては、弾性層（断熱構造）を有さない薄肉の剛体ローラとしても良い。肉厚１ｍｍ以下の薄肉ローラは熱容量が小さく、定着ベルトから加圧ローラへの熱伝導を少なくして熱損失を低減させ、ベルト加熱効率を上げることができる。また、例えば、定着ベルトを回転ローラと非回転体に掛け渡す構成とすることも可能である。
【０１３３】
また、定着ベルト、定着部材、加圧部材の構成及び素材、あるいはトナーの組成等は、本発明の範囲内で適宜設定できるものである。もちろん、画像形成装置としてはプリンタに限らず、複写機やファクシミリであっても良い。また、作像方式も電子写真方式に限らない。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】定着ベルトを評価するための定着実験装置を示す断面図である。
【図２】定着装置の第１実施例の要部構成を示す断面図である。
【図３】定着装置の第２実施例の要部構成を示す断面図である。
【図４】定着装置の第３実施例の要部構成を示す断面図である。
【図５】定着装置の第４実施例の要部構成を示す断面図である。
【図６】本発明に係る定着装置を装着可能な画像形成装置の一例を示す断面構成図である。
【符号の説明】
【０１３５】
５０，６０，７０，８０  定着装置
５１，６１，７１，８１  定着ベルト
５２                    加熱ローラ
５３，７３，８３        定着ローラ（定着部材）
５４，６４，７４，８４  誘導加熱装置（加熱手段）
５５，６５，７５，８５  加圧ローラ（加圧部材）
５９，６９，７９，８９  温度検出手段
６３                    定着押圧部材
６７                    耐熱弾性部材（定着部材）
【図１】
2005241953.tif 000006
【図２】
2005241953.tif 000007
【図３】
2005241953.tif 000008
【図４】
2005241953.tif 000009
【図５】
2005241953.tif 000010
【図６】
2005241953.tif 000011