(57)【要約】【課題】ホットオフセットを防止しつつ、高速定着と省エネルギー化が可能な定着方法等を提供すること。【解決手段】記録媒体上の未定着トナー層を定着する定着装置において、定着時間［ｓ］を１［ｓ］に設定したときの定着ニップ出口におけるホットオフセットが発生する第一定着部材表面の最小温度ＴＯＦＦと、定着性を満足する第一定着部材表面の定着下限温度ＴＭＩＮとの温度差をＴ０としたときに、以下の条件を満足することを特徴とする定着装置。（１）２．４×１０３×ｄ／（ＴＣ×ｔ）＜Ｔ０（ｄは未定着トナー層厚［単位：ｍ］、ＴＣはトナーの熱伝導率［単位：Ｗ／ｍＫ］、ｔ［単位：ｓ］は定着時間）、（２）トナー層の最表層温度Ｔｔｏｐが、定着時間を１［ｓ］に設定したときのＴＯＦＦ未満、（３）記録媒体と接するトナー最下層温度Ｔｂｏｔが、定着時間を１［ｓ］に設定したときのＴＭＩＮ以上。【選択図】  図８
2005173358.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
未定着トナー層が担持されている記録媒体面と対向する第一定着部材と、該第一定着部材に圧接して定着ニップを形成する第二定着部材と、該第一定着部材側から該トナー層に熱を加える手段とを備え、該定着ニップに挿通された記録媒体を加熱及び加圧して、該記録媒体上の該未定着トナー層を定着する定着装置において、
該定着ニップの幅［ｍ］を該定着ニップにおいて該記録媒体を搬送する速度［ｍ／ｓ］で除して得られる定着時間［ｓ］を１［ｓ］に設定したときの該定着ニップ出口におけるホットオフセットが発生する該第一定着部材表面の最小温度ＴＯＦＦと、定着性を満足する該第一定着部材表面の定着下限温度ＴＭＩＮとの温度差（ＴＯＦＦ−ＴＭＩＮ）をＴ０としたときに、以下の条件を満足することを特徴とする定着装置。
（１）２．４×１０３×ｄ／（ＴＣ×ｔ）＜Ｔ０（ここで、ｄは該未定着トナー層厚［単位：ｍ］、ＴＣはトナーの熱伝導率［単位：Ｗ／ｍＫ］、ｔは該定着時間［単位：ｓ］である）
（２）トナー層の最表層温度Ｔｔｏｐが、該定着時間を１［ｓ］に設定したときの該定着第一部材表面のホットオフセットが発生する最小温度ＴＯＦＦ未満
（３）該記録媒体と接するトナー最下層温度Ｔｂｏｔが、該定着時間を１［ｓ］に設定したときの該定着第一部材表面の定着下限温度ＴＭＩＮ以上
【請求項２】
請求項１の定着装置において、
上記定着時間を０．０２［ｓ］以下とすることを特徴とする定着装置。
【請求項３】
請求項１又は２の定着装置において、
上記記録媒体上に複数色のトナーを重ね合わせた後に、上記定着ニップに該記録媒体を搬送することを特徴とする定着装置。
【請求項４】
請求項１、２、又は３の定着装置において、
上記定着ニップにより定着される前の最大濃度におけるトナー層厚の平均値が１５［μｍ］以下であることを特徴とする定着装置。
【請求項５】
請求項１、２、３、又は４の定着装置において、
上記第一定着部材が弾性層を備えていることを特徴とする定着装置。
【請求項６】
請求項１、２、３、４、又は５の定着装置において、
上記定着ニップの単位面積あたりの平均荷重を２９０［ｋＰａ］以上とすることを特徴とする定着装置。
【請求項７】
請求項１、２、３、４、５、又は６の定着装置において、
上記トナーの平均粒径が５［μｍ］以下のものを用いることを特徴とする定着装置。
【請求項８】
請求項１、２、３、４、５、６、又は７の定着装置において、
上記トナーの円形度が、０．９６以上であることを特徴とする定着装置。
【請求項９】
請求項１、２、３、４、５、６、７、又は８の定着装置において、
上記トナーの粒径分布を２極化以上としたことを特徴とする定着装置。
【請求項１０】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、又は９の定着装置において、
上記トナーは、結晶性ポリエステルを含有していることを特徴とする定着装置。
【請求項１１】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、又は１０の定着装置において、
上記トナーとして重合トナーを用いることを特徴とする定着装置。
【請求項１２】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、又は１１の定着装置において、
上記第一定着部材表面の制御温度を２３０［°Ｃ］以下とすることを特徴とする定着装置。
【請求項１３】
記録媒体に担持された未定着のトナー像を、該記録媒体に定着する定着装置を用いる定着方法において、
上記定着装置として、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、又は１２の定着装置を用いることを特徴とする定着方法。
【請求項１４】
潜像を担持するための像担持体と、該像担持体表面を帯電させるための帯電手段と、帯電した像担持体表面に潜像を形成するための潜像形成手段と、該潜像をトナーで現像して画像を形成するための現像手段と、該画像を記録媒体上に転写するための転写手段と、該記録媒体上に転写された未定着トナーを定着して定着画像を形成するための定着装置とを有する画像形成装置において、
上記定着装置として、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、又は１２の定着装置を用い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、表面移動する２つの表面移動体の当接によって形成した定着ニップに記録媒体を挟み込んで、その記録媒体にトナー像を定着せしめる定着方法、この定着方法を採用する定着装置、及びこの定着装置を搭載した画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真式や静電記録式等の画像形成装置においては、一般に感光体ドラムや感光体ベルト等の像担持体上に画像情報に対応した静電潜像を形成する。そして、この静電潜像に対して帯電したトナーを付着させることによりトナー像を形成する。このトナー像は、紙等の記録媒体に転写されるプロセスを経て、最終的には、熱や圧力等によって記録媒体に定着されて出力画像となる。
【０００３】
トナー像を記録媒体上に定着する方法としては、定着部材として互いに当接する一対のローラを備えたローラ定着方式が一般に広く用いられている。この方式においては、一方のローラが加熱ローラとして用いられ、他方のローラが加圧ローラとして用いられる。両ローラ同士が当接する位置には、記録媒体を挾持搬送できる定着ニップが形成され、この定着ニップ内を記録媒体が通過する際に加熱、及び加圧が行われて未定着トナーが記録媒体に溶融浸透して記録媒体上に定着される。
上記ローラ定着方式の他、加熱ローラ、加圧ローラのどちらか一方、あるいは両方をベルトに代えたベルト定着方式も知られている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
ところが、これらの方式においては、記録媒体上に担持された未定着トナーと、ローラやベルトなどの定着部材とが直接接触するため、ホットオフセットが起こりやすいという問題がある。ホットオフセットとは、未定着トナーの一部が定着時に定着部材に逆転移して付着する現象をいう。定着部材温度が高温の場合に、溶融トナーの凝集力が低下するので発生しやすい。
【０００５】
一方、省エネルギー化のために消費電力を低減させることが望ましい。消費電力を下げる手法としては、（１）未使用時に、定着装置の通電を停止する方法、（２）定着温度を低温化する方法などが考えられる。
そこで、本出願人は、特許文献２により低温定着可能なトナーを提案した。また、特許文献３において、通電してから画像形成が可能となるまでの待機時間（装置のウオームアップタイム）に要する電力量を可能な限り小さくする構成を提案した。
【特許文献１】特開平１１−２８２３０７号公報
【特許文献２】特開２００２−１６２７７３号公報
【特許文献３】特開２００３−１５６９５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記省エネルギー化の問題は、近年の環境への配慮の高まりを受けてさらに重要な課題となっている。さらなる省エネルギー化を達成することが望まれるところである。
また、定着装置が使用する電力量をアップせずして、従来よりも高速に多量の記録媒体に定着する技術が望まれるところである。
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑みなされたもので有り、その目的とするところは、次のような定着方法、この方法を用いた定着装置、及びこの定着装置を搭載した画像形成装置を提供することである。すなわち、ホットオフセットを防止しつつ、高速定着と省エネルギー化が可能な定着方法等である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、未定着トナー層が担持されている記録媒体面と対向する第一定着部材と、該第一定着部材に圧接して定着ニップを形成する第二定着部材と、該第一定着部材側から該トナー層に熱を加える手段とを備え、該定着ニップに挿通された記録媒体を加熱及び加圧して、該記録媒体上の該未定着トナー層を定着する定着装置において、該定着ニップの幅［ｍ］を該定着ニップにおいて該記録媒体を搬送する速度［ｍ／ｓ］で除して得られる定着時間［ｓ］を１［ｓ］に設定したときの該定着ニップ出口におけるホットオフセットが発生する該第一定着部材表面の最小温度ＴＯＦＦと、定着性を満足する該第一定着部材表面の定着下限温度ＴＭＩＮとの温度差（ＴＯＦＦ−ＴＭＩＮ）をＴ０としたときに、以下の条件を満足することを特徴とするものである。
（１）２．４×１０３×ｄ／（ＴＣ×ｔ）＜Ｔ０（ここで、ｄは該未定着トナー層厚［単位：ｍ］、ＴＣはトナーの熱伝導率［単位：Ｗ／ｍＫ］、ｔは該定着時間［単位：ｓ］である）
（２）トナー層の最表層温度Ｔｔｏｐが、該定着時間を１［ｓ］に設定したときの該定着第一部材表面のホットオフセットが発生する最小温度ＴＯＦＦ未満
（３）該記録媒体と接するトナー最下層温度Ｔｂｏｔが、該定着時間を１［ｓ］に設定したときの該定着第一部材表面の定着下限温度ＴＭＩＮ以上また、請求項２の発明は、請求項１の定着装置において、上記定着時間を０．０２［ｓ］以下とすることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１又は２の定着装置において、上記記録媒体上に複数色のトナーを重ね合わせた後に、上記定着ニップに該記録媒体を搬送することを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１、２、又は３の定着装置において、上記定着ニップにより定着される前の最大濃度におけるトナー層厚の平均値が１５［μｍ］以下であることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１、２、３、又は４の定着装置において、上記第一定着部材が弾性層を備えていることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１、２、３、４、又は５の定着装置において、上記定着ニップの単位面積あたりの平均荷重を２９０［ｋＰａ］以上とすることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項１、２、３、４、５、又は６の定着装置において、上記トナーの平均粒径が５［μｍ］以下のものを用いることを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、又は７の定着装置において、像形成物質のトナーの円形度が、０．９６以上であることを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、又は８の定着装置において、上記トナーの粒径分布を２極化以上としたことを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、又は９の定着装置において、上記トナーは、結晶性ポリエステルを含有していることを特徴とするものである。
また、請求項１１の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、又は１０の定着装置において、上記トナーとして重合トナーを用いることを特徴とするものである。
また、請求項１２の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、又は１１の定着装置において、上記第一定着部材表面の制御温度を２３０［°Ｃ］以下とすることを特徴とするものである。
また、請求項１３の発明は、記録媒体に担持された未定着のトナー像を、該記録媒体に定着する定着装置を用いる定着方法において、上記定着装置として、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、又は１２の定着装置を用いることを特徴とするものである。
また、請求項１４の発明は、潜像を担持するための像担持体と、該像担持体表面を帯電させるための帯電手段と、帯電した像担持体表面に潜像を形成するための潜像形成手段と、該潜像をトナーで現像して画像を形成するための現像手段と、該画像を記録媒体上に転写するための転写手段と、該記録媒体上に転写された未定着トナーを定着して定着画像を形成するための定着装置とを有する画像形成装置において、上記定着装置として、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、又は１２の定着装置を用いることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
これらの発明によれば、ホットオフセットを防止しつつ、高速定着と省エネルギー化が達成できるという優れた効果がある。
【００１０】
本発明者らは、以下に説明する実験等より得た知見により本件発明を完成するに到った。
〔実験例１〕
まず、未定着トナー層を記録媒体上に定着する時間が短くなるに伴い、定着性を満足するための定着下限温度ＴＭＩＮが上昇することを示す実験例について説明する。
図１は、本実験例１で用いた定着装置の概略構成図である。定着装置５０は、同図に示すように、内部に熱源を有する第一定着部材としての加熱ローラ５１と、この加熱ローラ５１に当接する第二定着部材としての加圧ローラ５２とを備えている。両ローラ同士が当接する位置には、記録媒体たる記録紙を挾持搬送できる定着ニップが形成され、この定着ニップ内を記録媒体が通過する際に加熱される。そして、加熱ローラに接するトナー最表層から記録紙に向かって熱が伝わり、未定着トナーが記録媒体に溶融されて記録紙の繊維内に浸透する。このようにして、未定着トナーが記録紙上に定着されるのである。本実験例１の実験条件は、表１に示すとおりである。
【表１】
2005173358.tif 000003
【００１１】
図２は、記録媒体上の未定着トナーを定着するために要する時間、すなわち記録媒体が定着ニップを通過する時間（定着ニップ幅［ｍｍ］／記録媒体Ｐの搬送速度［ｍｍ／ｓ］）（以下、単に「定着時間」という）に対して、定着性を満足する加熱ローラ５１表面の定着下限温度ＴＭＩＮ（以下、「定着下限温度ＴＭＩＮ」という）をプロットしたものである。同図より、定着時間が短くなるに伴って、加熱ローラ５１の表面温度を高く設定しなければならないことがわかる。例えば、未定着トナー層の厚みが２０［μｍ］のサンプルを用いた場合には、定着時間が０．１［ｓ］では２４０［°Ｃ］、定着時間が０．０１［ｓ］では１３０［°Ｃ］以上となるように設定する必要がある。その設定温度差は、実に１１０［°Ｃ］にも及ぶ。
【００１２】
次に、未定着トナー層の厚み（以下、単に「トナー層厚」という）と定着下限温度ＴＭＩＮとの関係について得た知見について述べる。定着時間を０．１［ｓ］に設定したときには、５［μｍ］の未定着トナー層を定着させるためには１３０［°Ｃ］以上、２０［μｍ］の未定着トナー層を定着させるためには１３０［°Ｃ］以上に設定する必要がある。このときの温度差はなく、トナー層厚によらず同一温度になることがわかった。一方、定着時間を０．０２［ｓ］に設定した場合には、５［μｍ］の未定着トナー層を定着させるためには１７５［°Ｃ］以上、２０［μｍ］の未定着トナー層を定着させるためには１９０［°Ｃ］以上に設定する必要がある。このときの温度差は、１５［°Ｃ］であり、トナー層厚により定着下限温度ＴＭＩＮが変動することがわかった。これは、未定着トナー層の厚み方向において温度が均一になっていないことを示唆する。
【００１３】
定着時間を十分に長く設定すれば、加熱ローラ表面からトナー最表層、そして下層に向けて熱が十分に伝達され、トナー最表層温度Ｔｔｏｐ、及び、記録紙と接するトナー最下層温度Ｔｂｏｔが加熱ローラ表層温度と一致するようになる。そこで、トナー層厚に依存せずに、加熱ローラ表層温度と記録紙と接するトナー最下層温度Ｔｂｏｔとが一致する時間を検討した。その結果、定着時間を１［ｓ］とすれば、トナー層厚に依存せずに加熱ローラ表面温度と記録紙と接するトナー最下層温度Ｔｂｏｔが一致するという知見を得た。これは、定着時間を１［ｓ］に設定すれば、加熱ローラ５１表面の温度がトナーの厚み方向に均一に伝達できるために十分な時間であることを意味する。本実験例１においては、定着時間を１［ｓ］に設定した場合には未定着トナー層の厚みによらず、定着下限温度ＴＭＩＮは１１０［°Ｃ］となった。
なお、トナーの種類を変えて同様の実験を行ったところ、図２で得られた結果と同様の傾向が得られることを確認した。また、定着時間を１［ｓ］とすれば、トナー層厚に依存せずに加熱ローラ表面温度と記録紙と接するトナー最下層温度Ｔｂｏｔとが一致するという結果を得た。
〔実験例２〕
【００１４】
次に、定着時間を短くすれば、紙１枚あたりの定着に要する消費電力を低減することができることを示す実験例について説明する。
実験は、定着時間を変えて、各定着時間に対する消費電力を求めることにより行った。各定着時間に対する加熱ローラ５１表面の設定温度は、上記図２の結果から得られた定着下限温度ＴＭＩＮに設定した。また、記録紙の出力速度は、１分間に４５枚とし、連続出力する条件下で実験を行った。その他の実験条件は、上記実験例１と同様である。
【００１５】
図３は、定着時間に対して、Ａ４用紙１枚あたりを定着するために要する消費電力をプロットしたものである。このときの消費電力の値は、実験により得た消費電力を１枚あたりの消費電力に換算したものである。同図より、定着時間が短くなるに従い１枚あたりの消費電力が低減することがわかる。例えば、トナー層厚が２０［μｍ］の場合には、定着時間が０．０６［ｓ］では２２．９［ｗｈ］、定着時間が０．０１［ｓ］では１７．８［ｗｈ］である。定着時間を０．０６［ｓ］から０．０１［ｓ］にすることにより、１枚あたり５．１［ｗｈ］もの消費電力を低減できることになる。これは、定着時間を短縮化させるに伴い、トナー層及び記録紙の厚み方向に温度差が生じ、記録紙に過剰な熱を与えていないためと考えている。
【００１６】
次に、トナー層厚と１枚あたりの消費電力との関係について得た知見について述べる。定着時間が０．０６［ｓ］のとき、トナー層厚が２０［μｍ］では２２．９［ｗｈ］、トナー層厚が５［μｍ］では１７．４［ｗｈ］という結果を得た。トナー層厚を２０［μｍ］から５［μｍ］にすることにより、５．５［ｗｈ］の消費電力が低減することになる。この低トナー層厚化に伴う消費電力の低減効果は、定着時間が短くなるにつれてより大きくなることが判明した。
【００１７】
本実験例２により、（１）定着時間を短縮させること、（２）トナー層の厚さを薄くすることが省費電力低減に有効であることが明らかとなった。上記実験例１によれば、定着時間を短縮化させるに伴い、定着下限温度ＴＭＩＮが上昇し、加熱ローラ５１の設定温度を上昇させる必要がある。しかしながら、この温度上昇分による消費電力増加分よりも、上記（１）、すなわち、定着時間を短縮させること、上記（２）、すなわち、トナー層の厚さを薄くすることによる消費電力低減効果の方がより大きいことが判明した。
【００１８】
次に、定着時間の短縮に伴ってトナー層内の厚み方向の温度分布が大きくなることを示す結果について説明する。
上記実験例１及び２により、定着時間を短縮化させると、定着時においてトナー層及び記録紙の厚み方向に温度分布が発生することが示唆された。そこで、本発明者らは伝熱計算法により、定着時のトナー層、及び記録紙の厚み方向の温度分布を調べた。ここでいう伝熱計算法とは、ＪＩＳＡ１４１２−２の熱絶縁材の熱抵抗及び熱伝導率の測定方法−第２部：熱流統計法（ＨＦＭ法）によって得られた熱伝導率を用いて、熱伝導の一般式を差分化した式により熱伝導計算を行い、算出するものである。
熱伝導計算を行う基本方程式としては、１次元の熱伝導方程式である以下の数１を使用する。
＜数１＞δＴ／δｔ＝λ／（ρＣ）・（δ２／δｘ２）・Ｔ      （ここで、Ｔは温度、ｔは時間、λは熱伝導率、ρは密度、Ｃは比熱、ｘは距離である）
熱伝導計算材料構成の各材料に対して、各温度センサから得られた温度を初期温度に設定し、上記数１を解く。解法には、材料をメッシュ分割し、差分法や有限要素法等を適用して解くことができる。計算は、上記実験例の条件にて行った。
【００１９】
図４は未定着層の厚みが２０［μｍ］時の、トナーと記録紙の厚み方向に対して伝熱計算により得た温度をプロットしたものである。同図より、定着時間が０．０４［ｓ］では、トナー層と記録紙の厚み方向の温度はほぼ同程度であることがわかる。一方、０．０１［ｓ］のときには、トナー最表層温度Ｔｔｏｐ１７６［°Ｃ］、トナー最下層温度Ｔｂｏｔ９９［°Ｃ］であり、トナー層と記録紙との界面から記録紙の厚み方向に向かって５０［μｍ］のところでは４３［°Ｃ］であった。
トナー層の厚み方向の温度差は、最大で７７［°Ｃ］に及び、さらに紙の最低温度とトナー表層との温度差は、１３３［°Ｃ］に及ぶ。すなわち、定着時間が短くなるに伴い、トナー層、及び、記録紙の厚み方向の温度勾配が大きくなることが、伝熱計算によっても支持された。
【００２０】
これらの温度分布曲線の積分値を表２に示す。この積分値は、記録紙にトナーを定着するときに使用する熱エネルギー量に相当する。これは、ニップ部を通過するＡ４サイズの記録紙１枚が、室温である温度２５［°Ｃ］から上昇した温度から換算した値である。
【表２】
2005173358.tif 000004
表２より、定着時間が０．０１［ｓ］の温度分布曲線の積分値は３０９［Ｊ］となり、０．０４［ｓ］では６１１［Ｊ］となった。定着時間が短いほど使用する熱エネルギー量が少なくなり、省エネルギー化に有利であることがわかる。これは、記録紙に不要な熱エネルギーを与えていないためと考える。ただし、定着時間を短くすると、上記実験例１で得られたように加熱ローラ表面温度を、定着時間が長い場合に比して高温に設定しなければならない。高温になると、溶融したトナー間の凝集力が低下するので、トナーが加熱ローラ５１に付着するいわゆるホットオフセットの発生が懸念される。
【００２１】
〔実験例３〕
ホットオフセットの問題に関する知見を得るべく、本発明者らは定着時間に対してホットオフセットが発生する最小温度ＴＯＦＦを調べた。
実験条件は、未定着トナー層の厚みが２０［μｍ］のものを用いた以外は、上記実験例１と同様である。
図５は、定着時間に対して、ホットオフセットが発生する最小温度ＴＯＦＦをプロットしたものである。同図には、図２で求めた定着下限温度曲線も併せてプロットしてある。同図より、定着時間が短くなるに伴って、ホットオフセットが発生する最小温度ＴＯＦＦが上昇することがわかる。例えば、定着時間が０．１［ｓ］のときには、オフセット温度が２１０［°Ｃ］、定着時間が０．０１［ｓ］のときには、オフセット温度が２７０［°Ｃ］となる。すなわち、定着時間が０．１［ｓ］から０．０１［ｓ］となることにより、およそ６０［°Ｃ］の温度上昇がある。ホットオフセットが発生する温度は、定着時間により変動する性質があることがわかる。
また、定着時間が短くなるにつれて、ホットオフセットが発生する最小温度ＴＯＦＦと定着下限温度ＴＭＩＮとの温度幅が小さくなることがわかる。例えば、定着時間が０．１［ｓ］の時には、その温度幅は約７０［°Ｃ］であるのに対し、定着時間が０．０１［ｓ］の場合には５０［°Ｃ］となる。これは、定着時間が短くなるにつれて、定着可能温度範囲が狭くなることを意味する。
トナー層厚によらずに加熱ローラ表面温度と、記録紙と接するトナー最下層温度Ｔｂｏｔとが一致する定着時間である１［ｓ］（実験例１参照）に設定したときのホットオフセットが発生する最小温度ＴＯＦＦは、１７０［°Ｃ］であった。
【００２２】
定着時間を１［ｓ］としたときの定着下限温度ＴＭＩＮは、上述したとおり１１０［°Ｃ］である。ここで、本発明者らは、記録紙と接するトナー最下層温度Ｔｂｏｔを、定着時間が１［ｓ］に設定したときの定着下限温度ＴＭＩＮ以上となるように設定すれば、定着時間を短縮化させても定着性を満足できるという点に着目した。上記実験例においては、記録紙と接するトナー最下層温度Ｔｂｏｔを１１０［°Ｃ］以上に設定すれば、定着時間を短縮化させた場合においても定着性を満足することができる。
また、本発明者らは、定着時間が１［ｓ］に設定したときのホットオフセットが発生する最小温度ＴＯＦＦよりトナー表層温度が低くなるように設定すれば、定着時間を短縮化させてもホットオフセットが発生しないという点に着目した。上記実験例においては、トナー最表層温度Ｔｔｏｐを１７０［°Ｃ］未満に設定すれば、定着時間を短縮化させた場合においてもホットオフセットの発生を防止することができる。
【００２３】
定着時間を１［ｓ］としたときの、ホットオフセットが発生する最小温度ＴＯＦＦと定着下限温度ＴＭＩＮとの差は６０［°Ｃ］となった。この温度差は、膜厚によらず同じ値であった。実際、このときのトナー最表層温度Ｔｔｏｐ、及び、トナー最下層温度ＴＢＯＴは、ともに加熱ローラ表層の温度とほぼ一致することを上記伝熱計算式によっても確認した。また、定着ニップＡを通過した直後の記録紙表層を放射温度計（ＫＥＹＥＮＣＥ  ＶＫ８５００）により計測したところ、上記熱伝導計算で得た計算値とほぼ同様の温度が得られることを確認した。
【００２４】
次に、伝熱計算式により、トナー層に温度差が発生するトナー層の厚みを定着時間に対して計算した結果について説明する。
計算は、実験例１の条件で行った。ここでいうトナー層の厚みとは、トナー最表層から下層へ向かう方向のトナー最表層からの距離をいう。結果を、表３に示す。
【表３】
2005173358.tif 000005
【００２５】
図６は、表３に示した結果に基づいて定着時間［ｓ］に対して、トナーの厚み［ｍ］をトナーの熱伝導率［Ｗ／ｍＫ］で除した値である熱抵抗［ｍ２Ｋ／Ｗ］をプロットしたものである。同図より、定着時間［ｓ］と熱抵抗［ｍ２Ｋ／Ｗ］との間には比例関係があることがわかる。
図７は、表３に示した結果に基づいてトナー層内の温度差［°Ｃ］に対して、熱抵抗［ｍ２Ｋ／Ｗ］をプロットしたものである。同図より、トナー層内の温度差［°Ｃ］と熱抵抗［ｍ２Ｋ／Ｗ］との間には比例関係があることがわかる。
【００２６】
これらの結果を踏まえ、熱抵抗［ｍ２Ｋ／Ｗ］を定着時間［ｓ］で除した値に対して、トナー層内の温度差［Ｋ］をプロットしたものが図８である。同図より、熱抵抗［ｍ２Ｋ／Ｗ］を定着時間［ｓ］で除した値と、トナー層内の温度差［°Ｃ］の間には、比例関係があることがわかる。このときのグラフの傾きＳは、２．４×１０３であった。図８により、定着時間［ｓ］、トナーの熱伝導率［Ｗ／ｍＫ］、トナー層の厚み［ｍ］の値がわかれば、トナー層内の温度差に関する知見が得られることが判明した。
【００２７】
上述したように、オフセットの発生を防止するためにトナー最表層温度Ｔｔｏｐは、定着時間が１［ｓ］のときのオフセットが発生する最小温度ＴＯＦＦより低く設定する。実験例のトナーの場合には１７０［°Ｃ］未満となるようにする。また、定着性を満足させるためにトナー最下層温度Ｔｂｏｔは、定着時間が１［ｓ］のときの定着下限温度ＴＭＩＮ以上となるように設定する。実験例のトナーの場合には、１１０［°Ｃ］以上となるように設定する。従って、本実験例の場合にはトナー層内の温度の最高値が１７０［°Ｃ］、最低温度が１１０［°Ｃ］となり、その温度差が６０［°Ｃ］以下となる。従って、上記図８の結果から、以下の数２を満足するように、３つのパラメータ（定着時間ｔ［ｓ］、トナーの熱伝導率ＴＣ［Ｗ／ｍＫ］、トナー層の厚みｄ［ｍ］）を設定すればよい。
＜数２＞２．４×１０３×ｄ［ｍ］／ＴＣ［Ｗ／ｍＫ］／ｔ［ｓ］＜６０
実際、図８において、ホットオフセットの発生状況を調べたところ、トナー層の温度差が６０［°Ｃ］以上になる場合に発生することがわかった（図中、ホットオフセットが発生した箇所を×印で示す）。
【００２８】
一般に、定着条件を設定するにあたっては、まず使用するトナーを決定する。ここで熱伝導率ＴＣが決まる。そして、画質等によりトナー層の厚みを決定する。従って、上記数２により、Ｔ０以下となる最小定着時間［ｓ］を算定することができる。その結果、最小定着時間を簡易に求め、１枚あたりの消費電力が最も小さくなるように定着条件を設定することができる。最終的には、求めた定着時間から加熱ローラ表面温度を伝熱計算方式により求めて設定する。
なお、トナーを変更した場合には、オフセットが発生する最小温度ＴＯＦＦと定着加減温度ＴＭＩＮが変動するので、当然にＴ０の値は変動する。従って、上記数２を一般式化すると数３のようになる。
＜数３＞２．４×１０３×ｄ［ｍ］／ＴＣ［Ｗ／ｍＫ］／ｔ［ｓ］＜Ｔ０
また、トナーを変えても数３の式に適合する（図８のグラフの傾きが同一となる）ことを確認した。その一例を、図１４に示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明を画像形成装置である電子写真式カラー複写機（以下、カラー複写機という）に適用した実施の形態について説明する。
まず、図１１を用いて、本実施の形態に係るカラー複写機の概略構成及び動作について説明する。このカラー複写機は、カラー画像読取装置（以下、カラースキャナという）１、カラー画像記録装置（以下、カラープリンタという）２、給紙バンク３等で構成されている。
【００３０】
カラースキャナ１は、コンタクトガラス１０１上の原稿４の画像を照明ランプ１０２、ミラー群１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、及びレンズ１０４を介してカラーセンサ１０５に結像して、原稿４のカラー画像情報を、例えばＲｅｄ：赤、Ｇｒｅｅｎ：緑、Ｂｌｕｅ：青（以下、それぞれＲ、Ｇ、Ｂという）の色分解光毎に読み取り、電気的な画像信号に変換する。ここで、カラーセンサ１０５は、本例ではＲ、Ｇ、Ｂの色分解手段とＣＣＤのような光電変換素子で構成され、原稿４の画像を色分解した３色のカラー画像を同時に読み取っている。そして、このカラースキャナ１で得たＲ、Ｇ、Ｂの色分解画像信号強度レベルをもとにして、図示しない画像処理部で色変換処理を行い、Ｂｌａｃｋ：黒（以下、Ｂｋという）、Ｃｙａｎ：シアン（以下、Ｃという）、Ｍａｇｅｎｔａ：マゼンタ（以下、Ｍという）、Ｙｅｌｌｏｗ：イエロー（以下、Ｙという）のカラー画像データを得る。
【００３１】
Ｂｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙのカラー画像データを得るためのカラースキャナ１の動作は次のとおりである。後述のカラープリンタ２の動作とタイミングを取ったスキャナスタ−ト信号を受けて、照明ランプ１０２及びミラー群１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ等からなる光学系が矢印左方向へ原稿４を走査し、１回の走査毎に１色のカラー画像データを得る。この動作を合計４回繰り返すことによって、順次４色のカラー画像データを得る。そして、その都度カラープリンタ２で順次顕像化しつつ、これを重ねあわせて最終的な４色フルカラー画像を形成する。
【００３２】
カラープリンタ２は、像担持体としての感光体ドラム２００、書き込み光学ユニット２２０、リボルバ現像ユニット２３０、中間転写装置２６０、定着装置５０等で構成されている。
【００３３】
感光体ドラム２００は矢印の反時計方向に回転し、その周りには、感光体クリ−ニング装置２０１、除電ランプ２０２、帯電器２０３、電位センサ２０４、リボルバ現像ユニット２３０の選択された現像器、現像濃度パタ−ン検知器２０５、中間転写装置２６０の中間転写ベルト２６１などが配置されている。
【００３４】
書き込み光学ユニット２２０は、カラースキャナ１からのカラー画像データを光信号に変換して、原稿４の画像に対応した光書き込みを行い、感光体ドラム２００に静電潜像を形成する。この書き込み光学ユニット２２０は、光源としてのレーザーダイオードー２２１、図示しないレーザー発光駆動制御部、ポリゴンミラー２２２とその回転用モ−タ２２３、ｆ／θレンズ２２４、反射ミラー２２５などで構成されている。
【００３５】
上記リボルバ現像ユニット２３０は、Ｂｋ現像器２３１Ｋ、Ｃ現像器２３１Ｃ、Ｍ現像器２３１Ｍ、Ｙ現像器２３１Ｙと、各現像器を矢印の反時計方向に回転させる後述のリボルバ回転駆動部などで構成されている。各現像器は、静電潜像を現像するために現像剤の穂を感光体ドラム２００の表面に接触させて回転する現像スリ−ブと、現像剤を汲み上げて撹拌するために回転する現像剤パドルなどで構成されている。各現像器２３１内のトナーはフェライトキャリアとの撹拌によって負極性に帯電される。複写機本体の待機状態では、リボルバ現像ユニット２３０はＢｋ現像器２３１Ｋが現像位置にセットされており、コピ−動作が開始されると、カラースキャナ１で所定のタイミングからＢｋカラー画像データの読み取りが開始し、このカラー画像データに基づきレーザー光による光書き込み、静電潜像形成が始まる（以下、Ｂｋ画像データによる静電潜像をＢｋ潜像という。Ｃ、Ｍ、Ｙについても同様）。このＢｋ静電潜像の先端部から現像可能とすべくＢｋ現像位置に静電潜像先端部が到達する前に、Ｂｋ現像スリ−ブを回転開始して、Ｂｋ静電潜像をＢｋトナーで現像する。そして、以後Ｂｋ静電潜像領域の現像動作を続けるが、静電潜像後端部がＢｋ現像位置を通過した時点で、速やかに次の色の現像器が現像位置にくるまで、リボルバ現像ユニット２３０が回転する。これは少なくとも、次の画像データによる静電潜像先端部が到達する前に完了させる。
【００３６】
中間転写装置２６０は、中間転写ベルト２６１、ベルトクリ−ニング装置２６２、紙転写コロナ放電器（以下、紙転写器という）２６３などで構成されている。中間転写ベルト２６１は駆動ローラ２６４ａ、転写対向ロ−ラ２６４ｂ、クリ−ニング対向ロ−ラ２６４ｃ及び従動ロ−ラ群に張架されており、図示しない駆動モ−タにより駆動制御される。またベルトクリ−ニング装置２６２は、１色目のＢｋ画像を中間転写ベルト２６１に転写した後の２、３、４色目の画像をベルト転写している間は接離機構によって中間転写ベルト２６１面から入口シ−ル、ブレ−ドを離間させておく。また紙転写器２６３は、コロナ放電方式にて中間転写ベルト２６１上の重ねトナー像を転写紙５に一括転写する。
【００３７】
カラープリンタ２内の転写紙カセット２０７及び給紙バンク３内の転写紙カセット３００ａ、３００ｂ、３００ｃには、各種サイズの転写紙５が収納されている。そして、指定されたサイズの転写紙のカセットから、給紙コロ２０８、３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃによってレジストロ−ラ対２０９方向に給紙、搬送される。また、プリンタ２の右側面には、ＯＨＰ用紙や厚紙などの手差し給紙用の手差しトレイ２１０が設けられている。
【００３８】
上記構成のカラー複写機において、画像形成サイクルが開始されると、まず感光体ドラム２００は矢印の反時計方向に、中間転写ベルト２６１は矢印の時計回りに図示しない駆動モ−タによって回転される。中間転写ベルト２６１の回転に伴ってＢｋトナー像形成、Ｃトナー像形成、Ｍトナー像形成、Ｙトナー像形成が行われ、最終的にＢｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙの順に中間転写ベルト２６１上に重ねてトナー像が形成される。
【００３９】
Ｂｋトナー像形成は次のように行なわれる。帯電器２０３はコロナ放電によって感光体ドラム２００を負電荷で約−７００Ｖに一様帯電する。そして、レーザーダイオード２２１はＢｋカラー画像信号に基づいてラスタ露光を行う。このラスタ像が露光されたとき、当初一様荷電された感光体ドラム２００の露光された部分は、露光光量に比例する電荷が消失し、Ｂｋ静電潜像が形成される。そして、このＢｋ静電潜像にＢｋ現像スリーブ上の負帯電のＢｋトナーが接触することにより、感光体ドラム２００の電荷が残っている部分にはトナーが付着せず、電荷の無い部分つまり露光された部分にはＢｋトナーが吸着され、静電潜像と相似なＢｋトナー像が形成される。そして、感光体ドラム２００上に形成されたＢｋトナー像は、感光体ドラム２００と接触状態で等速駆動している中間転写ベルト２６１の表面に、ベルト転写器２６３によって転写される（以下、感光体ドラム２００から中間転写ベルト２６１へのトナー像転写をベルト転写という）。
【００４０】
感光体ドラム２００上の若干の未転写残留トナーは、感光体ドラム２００の再使用に備えて感光体クリ−ニング装置２０１で清掃される。ここで回収されたトナーは回収パイプを経由して図示しない排トナータンクに蓄えられる。
【００４１】
感光体ドラム２００側ではＢｋ画像形成工程の次にＣ画像形成工程に進み、所定のタイミングでカラースキャナ１によるＣ画像データ読み取りが始まり、そのＣ画像データによるレーザー光書き込みで、Ｃ静電潜像形成を行う。そして、先のＢｋ静電潜像の後端部が通過した後で、かつＣ静電潜像の先端部が到達する前にリボルバー現像ユニット２３０の回転動作が行なわれ、Ｃ現像器２３１Ｃが現像位置にセットされてＣ静電潜像がＣトナーで現像される。以後、Ｃ静電潜像領域の現像を続けるが、Ｃ静電潜像の後端部が通過した時点で、先のＢｋ現像器２３１Ｂの場合と同様にリボルバー現像ユニット２３０の回転動作を行ない、次のＭ現像器２３１Ｍを現像位置に移動させる。これもやはり次のＭ静電潜像の先端部が現像位置に到達する前に完了させる。
なお、Ｍ及びＹの画像形成工程については、それぞれのカラー画像データ読み取り、静電潜像形成、現像の動作が上述のＢＫ、Ｃの工程と同様であるので説明は省略する。
【００４２】
上記中間転写ベルト２６１には、感光体ドラム２００に順次形成するＢｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙのトナー像を、同一面に順次位置合わせして、４色重ねのトナー像が形成され、次の転写工程において、この４色のトナー像が転写紙にベルト転写器２６３により一括転写される。
【００４３】
上記画像形成動作が開始される時期に、転写紙は上記転写紙カセット又は手差しトレイのいずれかから給送され、レジストローラ対２０９の定着ニップで待機している。そして、紙転写器２６３に中間転写ベルト２６１上のトナー像先端がさしかかるときに、ちょうど転写紙の先端がこのトナー像の先端に一致するようにレジストローラ対２０９が駆動され、転写紙とトナー像とのレジスト合わせが行われる。そして、転写紙が中間転写ベルト２６１上のトナー像と重ねられて正電位の紙転写器２６３の上を通過する。このときコロナ放電電流で転写紙が正電荷で荷電され、トナー画像のほとんどが転写紙上に転写される。続いて紙転写器２６３の左側に配置した図示しないＡＣ＋ＤＣコロナによる分離除電器との対向部を通過するときに、転写紙は除電され、中間転写ベルト２６１から剥離して搬送ベルト２１１に移る。
そして、中間転写ベルト２６１面から４色重ねトナー像を一括転写された転写紙は、紙搬送ベルト２１１で定着装置５０に搬送される。そして、定着された記録紙を排出ローラ対２１２で装置本体外に送り出し、図示しないコピ−トレイに表向きにスタックされ、フルカラーコピーを得る。
【００４４】
次に、定着装置５０について説明する。図１は、本実施形態に係る定着装置５０の概略構成図を示している。本実施形態ではローラ定着方式を採用しており、内部に熱源を有する加熱（定着）ローラ５１と、加圧ローラ５２を備えている。また、加熱ローラの表面をクリーニングするクリーニングローラ、加熱ローラ５１と加圧ローラ５２から分離させる不図示の分離爪、定着後の記録紙Ｐを搬送する搬送ローラ、加熱ローラの温度を検知して目標温度になるように制御するための電圧を出力する温度検出手段であるサーミスタ５５などを備えている。
加熱ローラ５１と加圧ローラ５２とは、互いに圧接しており、定着ニップＡを形成している。この定着ニップＡに、記録媒体を挾持搬送し、所定温度に制御された加熱ローラ５１の熱によりトナー像が溶融定着される。
定着ニップＡに所定の圧力を加えるため、加熱ローラ５１、加圧ローラ５２には、バネなどの図示しない弾性体により付勢されている。
【００４５】
加熱ローラ５１は、３層構造となっている。本実施形態では、芯金として０．５［ｍｍ］厚さの鉄管を用いている。芯金上には、１．０［ｍｍ］のシリコンゴムからなる弾性層が設けられている。そして、その表面には、トナーとの離型性を良好にさせるために３０［μｍ］のＰＦＡ（テトラフルオロエチレン、パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）からなる離型層が形成されている。定着ローラの外径は、ψ４０［ｍｍ］である。
弾性層の層厚は、画質を考慮して５０［μｍ］以上とすることが好ましい。ただし、層厚を厚くしすぎると熱容量が大きくなりウオームアップ時間が長くなるので適切な層厚を選択する必要がある。離型層は、耐久性の観点から層厚を２０［μｍ］以上とすることが好ましい。ただし、層厚が大きすぎると表面硬度が大きくなり、トナーとの接触面が不均一となり光沢ムラが発生するので好ましくない。とりわけ、カラー画像を形成する場合には、トナー層の厚みが各点において異なるので画質の悪化が深刻となる。このため、離型層の厚みは、１００［μｍ］以下に設定することが好ましい。また、この表面硬度は、離型層の厚みのみならず、弾性層の厚みにも影響を及ぼすので、両者の厚みを最適に設定する必要がある。
なお、鉄管の芯金に代えてアルミ等を用いてもよい。また、シリコンゴムの弾性層に代えて他の弾性部材を用いることもできる。この場合、耐熱性を備えた材料を用いることが好ましい。離型層としては、ＰＦＡに代えて他のフッ素樹脂化合物を用いてもよい。
【００４６】
加圧ローラ５２の層構成及び層厚は、本実施形態では上記加熱ローラ５１と同一の構成とした。ただし、本実施形態においては加圧ローラ内には熱源を備えていない。
【００４７】
次に、定着条件の設定方法について説明する。
（１）まず、使用するトナーを決定する。ここで、トナーの熱伝導率ＴＣが決定する。
（２）定着時間を１［ｓ］にしたときの、加熱ローラ表面のホットオフセット最小温度ＴＯＦＦと定着下限温度ＴＭＩＮをそれぞれ求める。そして、その温度差Ｔ０を求める。
（３）画質等により最大トナー層厚ｄを決定する。
（４）上記数３より、最小又は設定可能な定着時間ｔを求める。
（５）上記（４）で求めた定着時間ｔに設定したときに、トナー最表層温度Ｔｔｏｐが、上記加熱ローラ５１表面のホットオフセット最小温度ＴＯＦＦ以下であって、トナー最下層温度Ｔｂｏｔが上記定着下限温度ＴＭＩＮ以上となるように、加熱ローラ表層の設定可能温度を伝熱計算により求める。
（６）上記（５）で求めた値となるように加熱ローラの設定温度を決定する。
【００４８】
このように定着条件を設定すれば、ホットオフセットを防止しつつ、定着時間を短縮化させて省エネルギー化を達成できる。併せて、高速記録が可能となる。さらに、短時間加熱の場合には、記録媒体の種類や厚みによらず消費電力に差が出難いという利点もある。これは、以下の理由による。すなわち、定着時間が長いと記録紙へ余剰な熱を与えることになり、１枚あたりの消費電力が多くなる。一方、定着時間が短いと、記録紙へ与える熱を最小限に抑えることができるのである。
【００４９】
上述したように、定着時間が短縮化するにつれて１枚あたりを定着するために要する消費電力は低下する（図３参照）。とりわけ、定着時間が０．０２［ｓ］以下になると１枚あたりを定着するために要する消費電力の低減効果が大きくなる（図３参照）。従って、定着時間を０．０２［ｓ］以下に設定することがより好ましい。定着時間を０．０２［ｓ］に設定する場合、例えば、定着ニップＡの幅を５．０［ｍｍ］、記録紙の搬送速度を２５０［ｍｍ／ｓ］とする。定着時間は短いほど省エネルギー化に有利であるため好ましいが、定着時間を短くすると加熱ローラ５１の温度を高温に設定しなければならない（図２参照）ので、加熱ローラ部材の耐熱性やトナーの定着可能温度により定着時間の下限値が決まる。例えば、耐熱温度が２４０［°Ｃ］のシリコンゴムを加熱ローラ５１の弾性層として採用し、トナー層厚を２０［μｍ］とする場合には、実験例１で用いたトナーでは定着時間として０．０１［ｓ］が下限値となる（図２参照）。一般的には、上記観点から０．００５［ｓ］以上とすることが好ましい。
【００５０】
図９は、トナー層厚に対してトナー層内の温度差をプロットしたものである。定着時間を０．０１［ｓ］とする場合、トナー温度差を６０［°Ｃ］以内とするためには、トナー層厚を１６［μｍ］以下とする必要がある。定着時間を０．０２［ｓ］とする場合、トナー温度差を６０［°Ｃ］以内とするためには、トナー層厚を２９［μｍ］以下とする必要がある。定着時間の増加に伴ない、トナー層厚の余裕度が上がることになる。
【００５１】
トナー層厚が薄くなるにつれて、記録紙１枚あたりを定着するために要する消費電力は低下する（図３参照）。従って、トナー層の膜厚は薄いほうが好ましい。例えば、定着時間を０．０１［ｓ］に設定する場合には、トナー層厚が２０［μｍ］の場合には、加熱ローラ５１表面温度を２４０［°Ｃ］、１０［μｍ］の場合には加熱ローラ５１表面温度を２２０［°Ｃ］、５［μｍ］の場合には加熱ローラ５１表面温度を２１０［°Ｃ］以上に設定する必要がある。従って、定着時間の短縮には、トナー層厚を小さくする方がよい。多色画像では、トナー層厚が厚くなることを考慮して、最大濃度時のトナー層厚の平均が１５［μｍ］以下となるように設定することがより好ましい。図３の結果より省エネルギー化の観点から、トナー層厚は薄いほど好ましいが、画質等に影響を及ぼさない範囲に設定する必要がある。現状のトナーにおいては、多色画像の場合には、１０［μｍ］以上、単色画像の場合には、５［μｍ］以上に設定することが妥当である。
【００５２】
図１０は、定着ニップＡの単位面積あたりの平均荷重を変え、このときの加熱ローラの定着下限温度ＴＭＩＮをプロットしたものである。このときの定着時間は、０．０２［ｓ］とした。
同図より、同一の定着時間においても、定着ニップＡの単位面積あたりの平均荷重により定着下限温度ＴＭＩＮが変動することがわかる。定着ニップＡの単位面積あたりの平均荷重を高く設定すれば、加熱ローラ５１の温度を低温化できる。定着時間を短縮化するに伴い、加熱ローラ表面の定着下限温度ＴＭＩＮが上昇してしまうが、定着ニップＡの単位面積あたりの平均荷重を高めることにより、定着下限温度ＴＭＩＮを下げられることがわかる。荷重が高いと、トナー層厚はすばやく薄くなりトナー層内の温度差が低減するためと考える。定着温度を低温化できれば、省費電力を低減することができる。また、定着部材を構成する部品の耐熱性の問題や、連続通紙時の昇温による熱破壊を防止するのにより効果的である。
【００５３】
図１０より、定着ニップＡの単位面積あたりの平均荷重が、２９０［ｋＰａ］以上から定着下限温度の低下が大きいことがわかる。従って、定着ニップＡの単位面積あたりの平均荷重を２９０［ｋＰａ］以上に設定することが好ましい。本実施形態においては、立ち上げ時間と撓み変形による耐久性を考慮して、熱容量を小さくして安定した加圧にするために２９０［ｋＰａ］に設定したが、高荷重である方がより好ましい。ただし、構成部材の強度を考慮して上限を決める必要がある。また、高荷重に設定すると以下のような問題がある。すなわち、記録紙の繊維が変形したり、記録紙の光沢が変化してしまう場合や、定着ニップを記録紙が通過する時に不快音が発生する場合がある。また、構成を大掛かりなもににする必要がある。従って、２０００［ｋＰａ］以下とすることが好ましい。
【００５４】
本実施形態においては、各色のトナーとしてそれぞれ平均粒径が５［μｍ］のものを用いている。Ｂｋの画像についてはスミア処理を施しているため、Ｂｋ以外のトナーは重ねないようになっている。このため、最大トナー厚さは３色のトナーで形成されるので１５［μｍ］ということになる。
【００５５】
トナー厚みとトナーの平均粒径を変えて、画像の濃度均一性の評価を行った。トナー層厚については、現像や転写過程でトナー付着量を少なくすることにより調整した。評価は、目視観察により５段階に評価した。ランク５は、濃度ムラがなく良好な画像、ランク４は視覚的に許容な画像、ランク１〜３は濃度均一性不良を示す。その結果を表４に示す。
【表４】
2005173358.tif 000006
表４より、画像濃度均一性を満足させるためには、トナー層厚が薄くなるにつれ平均粒径を小さくする必要がある。これは、トナー粒径が大きいとドット抜けが目立ち画像の均一性が損なわれるためである。そこで、トナー粒径としては、５［μｍ］以下とすることが好ましい。ただし、製造上の問題からトナー粒径の下限は、１［μｍ］以上に設定することが好ましい。
一方、トナーの平均粒径を５［μｍ］以下としてトナー層厚を薄くした場合、色再現性が低下するという問題がある。定着後には、トナー層は定着前に比して薄くなるので、従来の着色度では光を透過しやすくなり所望の反射濃度が得られないためである。そこで、本実施形態においては、着色濃度を上げることが好ましい。顔料濃度としてトナーの重量％は５［％］が通常であるが、１５［％］以上とすることが好ましい。
なお、トナー層厚の調製法としては、上記方法（現像や転写過程でトナー付着量を少なくする方法）の他、画像処理で各色のトナーを間引く方法もある。この方法によっても、トナー層厚を１０［μｍ］とし、平均粒径を８［μｍ］、あるいは１０［μｍ］とした場合には、同様に低ランクとなった。
【００５６】
本実施形態では、重合トナーを用いている。重合トナーは、円形度が高く、製造コストが安い。本実施形態の円形度は０．９６以上、１．００未満である。円形度が大きいとトナー層内の空隙率が小さくなる。そのため、空気の断熱効果が小さくなり熱伝導率が大きくなる。熱伝導率が大きいとトナー層内の温度差が小さくなりオフセット防止に有効である。
さらに、重合トナーは、粒径分布の制御が容易なため所望の平均粒径のトナーを安定して供給できるので、トナー層厚が安定することになる。また、トナー間の空隙内に入るほどの小径のトナーを混入させ、例えば粒径分布が２極化したトナーで、大径トナーの１／５程度の小径のトナーを使用するとトナー層の充填率が高くなり、トナー層の熱伝導率が大きくなるのでオフセット防止に有効である。よって、粒径分布は２極化以上とすることが好ましい。ただし、４極化より多くしても、上記空隙を埋める効果が小さくなるので４極化以下とすることが好ましい。
【００５７】
本実施形態では、加熱ローラ５１の制御温度が２３０［°Ｃ］以下となるような定着条件となるように設定している。これにより、加熱ローラ等の部材の熱による劣化を防止することができる。
【００５８】
また、本実施形態においては、トナー成分に結晶性ポリエステルを含有している。これにより、シャームメルト化（低融点）し軟化温度が低温化できる。したがって、小さいエネルギーでトナーを軟化することができるのでトナー層はすばやく潰れることになり層厚が薄くなる。したがって、トナー層内の温度差は小さくなる。また、すばやく軟化するので紙とトナーとの境界温度が所望の温度になりやすいので定着部材の制御温度の低温化が可能になる。したがって、オフセットの発生と昇温までの温度幅の余裕度が広がる。また、定着装置を構成する部材の熱破壊を防止によるすることになる。さらに立ち上がり時間の短縮および省電力の低減となる効果がある。
【００５９】
トナーや紙の凹凸に密着する低硬度の定着部材を用いることもトナー層内の温度差が小さくなりオフセット防止に有効である。これは、凹部のトナーは定着部材の硬度が硬い場合には、直接定着部材と接触しないので空気層を介しての熱伝導により溶融されるためである。このような場合には定着下限温度ＴＭＩＮが上昇し、オフセットが発生する最小温度ＴＯＦＦまでの温度幅が小さくなる。しかし、低硬度にすることで熱伝導しやすくなりトナーを溶融する定着部材の温度を低温化することが可能になる。その結果、オフセットが発生する最小温度ＴＯＦＦまでの温度幅の余裕度が広がるのである。この際の低硬度とは表面の微小硬度であり、押し込み深さ１０［μｍ］におけるユニバーサル硬さＨＵで表されるもので２．５［Ｎ／ｍｍ２］以下が好ましい。ここで、ユニバーサル硬さ（ＨＵ）とは、荷重／測定端子が刺さった部分の断面積であり、ＤＩＮ  ５０３５９，ＩＳＯ  １４５７７に準拠している規格である。超微小領域での押込み負荷時の荷重−変位挙動を連続的に記録することにより、従来の硬さ測定に比ベルト表面皮膜物性をより詳細に記述できるという特徴がある。なお、測定端子にはビッカース圧子を用いる。
【００６０】
以下に本実施形態に用いたトナーについて説明する。
（重合トナーの製造方法）
本実施形態で用いた円形度０．９６以上、１．００未満のトナーを製造する方法としては、懸濁重合法、乳化凝集法、分散重合法、界面重合法、溶解懸濁法、転相乳化法等の湿式造粒による製造方法等がある。溶融混練物の粉砕・分級によるトナーにおいても、トナーの加熱処理等により円形度の高いトナーを製造する事が可能だが、エネルギー効率の点で望ましくない。
【００６１】
円形度の高いトナーが安定して得られる点、シャープな粒径分布が得られる点、トナーの帯電制御の点で、懸濁重合法、分散重合法が優れている。また、トナーの低温定着性の点で有利なポリエステル樹脂が使用できる点で溶解懸濁法が優れている。以下、懸濁重合法、分散重合法、溶解懸濁法について詳述する。
【００６２】
（懸濁重合法）
後述の特定モノマーに対して、分散安定剤、及び着色剤、さらに必要に応じて、架橋剤や、荷電制御剤、離型剤等をボールミル等により均一に分散させた後、これに重合開始剤を加え、モノマー相を得、モノマー相とあらかじめ撹拌して作製しておいた水系分散媒相を撹拌槽に入れ、ホモジナイザー等により攪拌し、得られた懸濁液を窒素置換後に加熱して重合反応を完了させる事により着色樹脂粒子が得られ、これを洗浄、乾燥する事により円形度の高いトナー粒子が得られる。
【００６３】
懸濁重合に使用される重合性単量体はビニル基を有するモノマーであり、具体的には以下のようなモノマーが挙げられる。すなわち、スチレン、ｏ−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、２．４×１０３−ジメチルスチレン、ブチルスチレン、オクチルスチレンなどのスチレン及びその誘導体が挙げられ、なかでもスチレン単量体が最も好ましい。他のビニル系単量体として、プロピレン、ブチレン、イソブチレンなどのエチレン系不飽和モノオレフィン類、塩化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニル、フッ化ビニルなどのハロゲン化ビニル類、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ベンゾエ酸ビニル、酪酸ビニルなどのビニルエステル類、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸−ｎ−オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸−２−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸−２−クロルエチル、アクリル酸フェニル、α−クロルアクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸ｎ−オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジエチルアミノエチルなどのα−メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル類、アクリロニトリル、メタアクリロニトリル、アクリルアミドなどのアクリル酸もしくはメタクリル酸誘導体、ビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテルなどのビニルエーテル類、ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、メチルイソプロペニルケトンなどのビニルケトン類、Ｎ−ビニルピロール、Ｎ−ビニルカルバゾール、Ｎ−ビニルインドール、Ｎ−ビニルピロリドンなどのＮ−ビニル化合物類、ビニルナフタレンなどを挙げることができ、これらの単量体を単独あるいは混合して用いることができる。
【００６４】
懸濁重合法では、単量体組成物中に、架橋重合体を生成させるために、次のような架橋剤を存在させて懸濁重合させてもよい。架橋剤としては、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、ポリエチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、１，３−ブチレングリコールジアクリレート、１，６−ヘキサ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、ジプロピレングリコールジメタクリレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレート、２，２′−ビス（４−メタクリルロキシジエトキシフェニル）プロパン、２，２′−ビス（４−アクリルオキシジエトキシフェニル）プロパン、トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリメチロールメタンテトラアクリレート、ジブロムネオペンチルグリコールジメタクリレート、フタル酸ジアリルなどが挙げられる。架橋剤の使用量が多過ぎると、トナーが熱で溶融しにくくなり、熱定着性、熱圧定着性が劣ることになる。また、架橋剤の使用量が少なく過ぎると、トナーとして必要な耐ブロッキング性、耐久性などの性質が低下し、熱ロール定着において、トナーの一部が紙に完全に固着しないでロール表面に付着し、次の紙に転写するという、コールドオフセットが発生してしまう。従って、用いる架橋剤量は、重合性単量体１００重量部に対して０．００１〜１５重量部、好ましくは０．１〜１０重量部である。
【００６５】
懸濁重合法における分散安定剤としては次のものが使用可能である。すなわち、ポリビニルアルコール、でん粉、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリメタクリル酸ナトリウム等の水溶性高分子、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、炭酸バリウム、炭酸マグネシュウム、リン酸カルシュウム、タルク、粘土、けいそう土、金属酸化物粉末などが用いられる。これらは水に対して０．１〜１０［重量％］の範囲で用いるのが好ましい。
【００６６】
懸濁重合法における、重合開始剤は造粒後の単量体組成物を含む分散液中に添加してもよいが、個々の単量体組成物粒子に均一に重合開始剤を付与する点からは、造粒前の単量体組成物に含有させておくことが望ましい。このような重合開始剤としては、２，２′−アゾビス−（２．４×１０３−ジメチルバレロニトリル）、２，２′−アゾビスイソブチロニトリル、１，１′−アゾビス−（シクロヘキサン−１−カルボニトリル）、２，２′−アゾビス−４−メチキシ−２．４×１０３−ジメチルバレロニトリル、アゾビスブチロニトリルなどのアゾ系またはジアゾ系重合開始剤、ベンゾイルパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、イソプロピルパーオキサイド、２．４×１０３−ジクロリルベンゾイルパーオキサイド、ラウリルパーオキサイドなどの過酸化物系重合開始剤が挙げられる。
【００６７】
懸濁重合法においては、磁性体を含有する型の磁性トナーが可能である。磁性トナーとするには、単量体組成物に磁性粒子を添加すればよい。磁性体には、例えば、鉄、コバルト、ニッケルなどの強磁性金属の粉末、もしくはマグネタイト、ヘマタイト、フェライトなどの合金や化合物の粉末などを用いることができる。磁性粒子としては、粒径が０．０５〜５［μｍ］、好ましくは０．１〜１［μｍ］のものが用いられるが、小粒径トナーを生成する場合には、粒径０．８［μｍ］以下の磁性粒子を使用することが望ましい。この磁性粒子は、単量体組成物１００重量部中に１０〜６０重量部含有されていることが望ましい。また、これら磁性粒子はシランカップリング剤、チタンカップリング剤などの表面処理剤、あるいは適当な反応性の樹脂などで処理されていてもよい。この場合、磁性粒子の表面積あるいは表面に存在する水酸基の密度にもよるが、通常、磁性粒子１００重量部に対して表面処理剤が５重量部以下、好ましくは０．１〜３重量部の処理で、充分な重合性単量体への分散性が得られ、トナー物性に対しても悪影響を及ぼさない。
【００６８】
（分散重合）
親水性有機液体に、その親水性有機液体に溶解する高分子分散剤を加え、これに前記親水性液体には溶解するが、生成する重合体は前記親水性液体にて膨潤されるか、あるいは殆ど溶解しない一種または二種以上のビニル単量体を加えて重合することにより製造される。また、予め目的とする粒径よりは小さく、粒度分布の狭い重合体粒子を利用して上述の系で成長させる反応も含まれる。成長反応に利用する単量体は、種粒子を製造したものと同じ単量体でもまた別の単量体でもよいが、重合体は親水性有機液体に溶解してはならない。
【００６９】
前記の種粒子の形成時及び種粒子の成長反応時に用いる単量体の希釈剤としての親水性有機液体としては、メチルアルコール、エチルアルコール、変性エチルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、ｔ−ブチルアルコール、ｓ−ブチルアルコール、ｔ−アミルアルコール、３−ペンタノール、オクチルアルコール、ベンジルアルコール、シクロヘキサノール、フルフリルアルコール、テトラヒドロフルフリルアルコール、エチレングリコール、グリセリン、ジエチレングリコールなどのアルコール類、メチルセロソルブ、セロソルブ、イソプロピルセロソルブ、ブチルセロソルブ、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルなどのエーテルアルコール類などが代表的なものとして挙げられる。
【００７０】
これらの有機液体は単独で、もしくは二種以上の混合物して用いることができる。なお、アルコール類及びエーテルアルコール類以外の有機液体と、上述のアルコール類及びエーテルアルコール類とを併用することで、有機液体が生成重合体粒子に対して溶解性をもたせない条件下で、有機液体のＳＰ値を種々変化させて重合を行なうことにより、生成される粒子の大きさ、種粒子同士の合一及び新粒子の発生を抑制することが可能である。この場合の併用する有機液体としては、ヘキサン、オクタン、石油エーテル、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの炭化水素類、四塩化炭素、トリクロルエチレン、テトラブロムエタンなどのハロゲン化炭化水素類、エチルエーテル、ジメチルグリコール、シリオキサン、テトラヒドロフランなどのエーテル類、メチラール、ジエチルアセタールなどのアセタール類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサンなどのケトン類、ギ酸ブチル、酢酸ブチル、プロピオン酸エチル、セロソルブアセテートなどのエステル類、ギ酸、酢酸、プロピオン酸などの酸類、ニトロプロペン、ニトロベンゼン、ジメチルアミン、モノエタノールアミン、ピリジン、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミドなどの硫黄、窒素含有有機化合物類、その他水も含まれる。
【００７１】
また、重合開始時、重合途中、重合末期とそれぞれ混合溶媒の種類及び組成を変化させ、生成する重合体粒子の平均粒径、粒径分布、乾燥条件などを調整することができる。
【００７２】
種粒子製造時、または成長粒子の製造時に使用される高分子分散剤の適当な例としては、例えばアクリル酸、メタクリル酸、α−シアノアクリル酸、α−シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマール酸、マレイン酸または無水マレイン酸などの酸類、あるいは水酸基を含有するアクリル系単量体、例えばアクリル酸β−ヒドロキシエチル、メタクリル酸β−ヒドロキシエチル、アクリル酸β−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸β−ヒドロキシプロピル、アクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、アクリル酸３−クロロ−２−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸３−クロロ−２−ヒドロキシプロピル、ジエチレングリコールモノアクリル酸エステル、ジエチレングリコールモノメタクリル酸エステル、グリセリンモノアクリル酸エステル、グリセリンモノメタクリル酸エステル、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など、ビニルアルコールまたはビニルアルコールとのエーテル類、例えばビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテルなど、またはビニルアルコールとカルボキシル基を含有する化合物のエステル類、例えば酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミドあるいはこれらのメチロール化合物、アクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライドなどの酸クロライド類、ビニルピリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミンなどの窒素原子またはその複素環を有するものなどのホモポリマーまたは共重合体、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシプロピレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシプロピレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルフェニルエステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエステルなどのポリオキシエチレン系、並びにメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース類、または前記親水性モノマーとスチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエンなどのベンゼン核を有するものまたはその誘導体、またはアクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミドなどのアクリル酸もしくはメタクリル酸誘導体との共重合体、さらに、架橋性モノマー、例えばエチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、メタクリル酸アリル、ジビニルベンゼンなどとの共重合体も使用可能である。
【００７３】
これらの高分子分散剤は、使用する親水性有機液体、目的とする重合体粒子の種、及び種粒子の製造か成長粒子の製造かにより適宜選択されるが、特に重合体粒子同士の合一を主に立体的に防ぐ意味で、重合体粒子表面への親和性、吸着性が高く、しかも親水性有機液体への親和性、溶解性の高いものが選ばれる。また、立体的に粒子同士の反撥を高めるために、分子鎖がある程度の長さのもの、好ましくは分子量が１万以上のものが選ばれる。しかしあまり分子量が高いと、液粘度の上昇が著しく、操作性、撹拌性が悪くなり、生成重合体の粒子表面への析出確率のばらつきを与えるため注意を要する。また、先に挙げた高分子分散剤の単量体を一部、目的とする重合体粒子を構成する単量体に共存させておくことも安定化には効果がある。
【００７４】
さらに、これら高分子分散剤とともにコバルト、鉄、ニッケル、アルミニウム、銅、錫、鉛、マグネシウムなどの金属またはその合金（特に粒径１［μｍ］以下のものが好ましい）、酸化鉄、酸化銅、酸化ニッケル、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化珪素などの酸化物の無機化合物微粉体、高級アルコール硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、燐酸エステルなどの陰イオン界面活性剤、アルキルアミン塩、アミノアルコール脂肪酸誘導体、ポリアミン脂肪酸誘導体、イミダゾリンなどのアミン塩型や、アルキルトリメチルアンモニウム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、ピリジウム塩、アルキルイソキノリニウム塩、塩化ベンゼトニウムなどの四級アンモニウム塩型の陽イオン界面活性剤、脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体などの非イオン界面活性剤、例えば、アラニン型「例えばドデシルジ（アミノエチル）グリシン、ジ（オクチルアミノエチル）グリシン」などのアミノ酸型やベタイン型の両性界面活性剤を併用しても、生成重合体粒子の安定性及び粒径分布の改良をさらに高めることができる。
【００７５】
一般に、種粒子製造時の高分子分散剤の使用量は目的とする重合体粒子形成用の重合性単量体の種類によって異なるが、親水性有機液体に対し０．１［重量％］〜１０［重量％］、好ましくは１〜５［重量％］である。高分子分散安定剤の濃度が低い場合には、生成する重合体粒子は比較的大粒径のものが得られ、濃度の高い場合には小粒径のものが得られるが、１０［重量％］を越えて用いても小径化への効果は少ない。
【００７６】
また、前記のビニル単量体とは、親水性有機液体に溶解可能なものであり、例えば、スチレン、ｏ−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、α−メチルスチレン、ｐ−エチルエチレン、２．４×１０３−ジメチルスチレン、ｐ−ｎ−ブチルスチレン、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルスチレン、ｐ−ｎ−ヘキシルスチレン、ｐ−ｎ−オクチルスチレン、ｐ−ｎ−ノニルスチレン、ｐ−ｎ−デシルスチレン、ｐ−ｎ−ドデシルスチレン、ｐ−メトキシスチレン、ｐ−フェニルスチレン、ｐ−クロルスチレン、３，４−ジクロルスチレンなどのスチレン類、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ｎ−オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸２−クロルエチル、アクリル酸フェニル、α−クロルアクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ｎ−オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチルなどのα−メチル脂肪酸モノカルボン酸エステル類、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミドなどのアクリル酸、もしくはメタクリル酸誘導体、塩化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニル、フッ化ビニルなどのハロゲン化ビニル類などからなる単独または相互の混合物及びこれらを５０［重量％］以上含有し、これらと共重合し得る単量体との相互の混合物を意味する。
【００７７】
また、前記の重合体は、耐オフセット性を高めるために、重合性の二重結合を二個以上有するいわゆる架橋剤の存在下に重合させたものであっても良い。好ましく用いられる架橋剤としては、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン及びそれらの誘導体である芳香族ジビニル化合物、その他エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールメタクリレート、トリエチレングリコールメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、アリルメタクリレート、ｔｅｒｔ−ブチルアミノエチルメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、１，３−ブタンジオールジメタクリレートなどのジエチレン性カルボン酸エステル、Ｎ，Ｎ−ジビニルアニリン、ジビニルエーテル、ジビニルスルフィド、ジビニルスルホンなど全てのジビニル化合物、及び三個以上のビニル基を持つ化合物が挙げられ、これらは単独または混合物などで用いられる。
【００７８】
このように架橋された種粒子を用いて成長重合反応を引き続いて行った場合には、成長する重合体粒子の内部が架橋されたものとなる。また一方で、成長反応に用いるビニル単量体溶液に上記の架橋剤を含有させた場合には、粒子表面が硬化された重合体が得られる。
【００７９】
また、平均分子量を調節する目的として、連鎖移動定数の大きな化合物を共存させて重合を行なわせるものに、例えば、メルカプト基をもつ低分子化合物や四塩化炭素、四臭化炭素が挙げられる。
【００８０】
また、前記単量体の重合開始剤としては、例えば２，２′−アゾビスイソブチロニトリル、２，２′−アゾビス（２．４×１０３−ジメチルバレロニトリル）などのアゾ系重合開始剤、ラウリルパーオキシド、ベンゾイルパーオキシド、ｔ−ブチルパーオクトエートなどの過酸化物系重合開始剤、過硫酸カリウムなどの過硫酸化物系重合開始剤、これにチオ硫酸ナトリウム、アミンなどを併用した系などが用いられる。重合開始剤濃度は、ビニル単量体１００重量部に対して０．１〜１０重量部が望ましい。
【００８１】
種粒子を得るための重合条件は、重合体粒子の目標平均粒径、目標粒径分布に合わせて、親水性有機液体中の高分子分散剤、ビニル単量体の濃度、及び配合比が決定される。一般に、粒子の平均粒径を小さくしようとするならば、高分子分散剤の濃度を高く、また平均粒径を大きくしようとするならば、高分子分散剤の濃度が低く設定される。一方、粒子径分布を非常に鋭くしようとするならば、ビニル単量体濃度を低く、また、比較的広い分布でもよい場合は、ビニル単量体濃度は高く設定される。
【００８２】
粒子の製造は親水性有機液体に、高分子分散安定剤を完全に溶解した後、一種または二種以上のビニル単量体、重合開始剤、その他必要ならば無機微粉末、界面活性剤、染料、顔料などを添加し、３０〜３００［ｒｐｍ］の通常の撹拌にて、好ましくはなるべく低速で、しかもパドル型よりもタービン型の撹拌翼を用いて、槽内の流れが均一になるような速度で撹拌しながら、用いた重合開始剤の重合速度に対応した温度にて加熱し重合が行なわれる。なお、重合初期の温度が生成する粒子種に大きな影響を与えるため、単量体を添加した後に温度を重合温度まで上げ、重合開始剤を小量の溶媒に溶解して投入した方が望ましい。重合の際には窒素ガス、アルゴンガスなどの不活性気体にて反応容器内の空気中の酸素を充分に追い出す必要がある。もし、酸素パージが不充分であると微粒子が発生し易い。重合を高重合率域で行なうには５〜４０時間の重合時間が必要であるが、所望の粒子径、粒子径分布の状態で重合を停止させたり、また重合開始剤を順次添加したり、高圧下で反応を行なうことにより重合速度を速めることができる。
【００８３】
重合終了後は、そのまま染着工程に用いてもよいし、沈降分離、遠心分離、デカンテーションなどの操作により不必要な微粒子、残存モノマー、高分子分散安定剤などを除いた後に、重合体スラリーとして回収して染着を行なってもよいが、分散安定剤を除去しない方が染着の安定性は高く、不要な凝集が抑制される。
【００８４】
分散重合法における染着は次のようなものである。すなわち、樹脂粒子を溶解せしめない有機溶媒中に樹脂粒子を分散し、この前または後に前記溶媒中に染料を溶解させ、前記染料を樹脂粒子中に浸透させ着色せしめた後、前記有機溶媒を除去して染着トナーを製造する方法において、前記染料の前記有機溶媒に対する液解度（Ｄ１）及び前記樹脂粒子Ａの樹脂に対する前記染料の溶解度（Ｄ２）の関係が、（Ｄ１）／（Ｄ２）≦０．５となる染料を選択使用する。これにより、樹脂粒子の深部まで染料が浸透（拡散）したトナーを効率よく製造することができる。この明細書における溶解度は２５［°Ｃ］の温度で測定されたものと定義される。なお、染料の樹脂中への溶解度とは、染料の溶媒中への溶解度と全く同じ定義であり、樹脂中に染料が相溶状態で含有させることができる最大量を意味する。この溶解状態あるいは染料の析出状態の観察は顕微鏡を用いることにより容易に行なうことができる。樹脂に対する染料の溶解性を知るには、上記した直接観察による方法の代わりに間接的な観察方法によってもよい。この方法は樹脂と溶解度係数が近似する液体、すなわち樹脂をよく溶解する溶媒を用い、この溶媒に対する染料の溶解度を樹脂に対する溶解度として定めてもよい。
【００８５】
着色に使用する染料としては、前述のように使用する有機溶媒への該染料の溶解度（Ｄ１）より樹脂粒子を構成する樹脂への該染料の比（Ｄ１）／（Ｄ２）が０．５以下である必要がある。さらに（Ｄ１）／（Ｄ２）が０．２以下とすることが好ましい。染料としては、上記の溶解特性を満たせば特に制限はないが、カチオン染料、アニオン染料などの水溶性染料は環境変動が大きいおそれがあり、またトナーの電気抵抗が低くなり、転写率が低下するおそれがあるので、バット染料、分散染料、油溶性染料の使用が好ましく、特に油溶性染料が好ましい。また、所望の色調に応じて数種の染料が併用することもできる。染着される染料と樹脂粒子との比率（重量）は、着色度に応じて任意に選択されるが、通常は樹脂粒子１重量部に対して、染料１〜５０重量部の割合で用いるのが好ましい。例えば、染着溶媒にＳＰ値の高いメタノール、エタノールなどのアルコール類を使用し、樹脂粒子としてＳＰ値が９程度のスチレン−アクリル系樹脂を使用した場合、使用し得る染料としては、例えば、以下のような染料が挙げられる。
Ｃ．Ｉ．  ＳＯＬＶＥＮＴ  ＹＥＬＬＯＷ（６，９，１７，３１，３５，１，１０２，１０３，１０５）
Ｃ．Ｉ．  ＳＯＬＶＥＮＴ  ＯＲＡＮＧＥ（２，７，１３，１４，６６）
Ｃ．Ｉ．  ＳＯＬＶＥＮＴ  ＲＥＤ（５，１６，１７，１８，１９，２２，２３，１４３，１４５，１４６，１４９，１５０，１５１，１５７，１５８）
Ｃ．Ｉ．  ＳＯＬＶＥＮＴ  ＶＩＯＬＥＴ（３１，３２，３３，３７）
Ｃ．Ｉ．  ＳＯＬＶＥＮＴ  ＢＬＵＥ（２２，６３，７８，８３〜８６，９１，９４，９５，１０４）
Ｃ．Ｉ．  ＳＯＬＶＥＮＴ  ＧＲＥＥＮ（２．４×１０３，２５）
Ｃ．Ｉ．  ＳＯＬＶＥＮＴ  ＢＲＯＷＮ（３，９）など。
市販染料では例えば保土谷化学工業社製の愛染ＳＯＴ染料Ｙｅｌｌｏｗ−１，３，４、Ｏｒａｎｇｅ−１，２，３、Ｓｃａｒｌｅｔ−１、Ｒｅｄ−１，２，３、Ｂｒｏｗｎ−２、Ｂｌｕｅ−１，２、Ｖｉｏｌｅｔ−１、Ｇｒｅｅｎ−１，２，３、Ｂｌａｃｋ−１，４，６，８やＢＡＳＦ社製のｓｕｄａｎ染料、Ｙｅｌｌｏｗ−１４０，１５０、Ｏｒａｎｇｅ−２２０、Ｒｅｄ−２９０，３８０，４６０、Ｂｌｕｅ−６７０や三菱化成社製のダイアレジン、Ｙｅｌｌｏｗ−３Ｇ，Ｆ，Ｈ２Ｇ，ＨＧ，ＨＣ，ＨＬ、Ｏｒａｎｇｅ−ＨＳ，Ｇ、Ｒｅｄ−ＧＧ，Ｓ，ＨＳ，Ａ，Ｋ，Ｈ５Ｂ、Ｖｉｏｌｅｔ−Ｄ、Ｂｌｕｅ−Ｊ，Ｇ，Ｎ，Ｋ，Ｐ，Ｈ３Ｇ，４Ｇ、Ｇｒｅｅｎ−Ｃ、Ｂｒｏｗｎ−Ａやオリエント化学社製のオイルカラー、Ｙｅｌｌｏｗ−３Ｇ，ＧＧ−Ｓ，＃１０５、Ｏｒａｎｇｅ−ＰＳ，ＰＲ，＃２０１、Ｓｃａｒｌｅｔ−＃３０８、Ｒｅｄ−５Ｂ、Ｂｒｏｗｎ−ＧＲ，＃４１６、Ｇｒｅｅｎ−ＢＧ，＃５０２、Ｂｌｕｅ−ＢＯＳ，ＨＮ、Ｂｌａｃｋ−ＨＢＢ，＃８０３，ＥＥ，ＥＸ、住友化学工業社製のスミプラスト、ブルーＧＰ，ＯＲ、レッドＦＢ，３Ｂ、イエローＦＬ７Ｇ，ＧＣ、日本化薬社製のカヤロン、ポリエステルブラックＥＸ−ＳＨ３、カヤセットＲｅｄ−ＢのブルーＡ−２Ｒなどを使用することができる。もちろん染料は樹脂粒子と染着時に使用する溶媒の組み合わせで適宜選択されるため、上記例に限られるものではない。
【００８６】
染料を樹脂粒子に染着させるために用いる染着用有機溶媒としては、使用する樹脂粒子が溶解しないもの、あるいは若干の膨潤をきたすもの、具体的には溶解性パラメーター（ＳＰ値）の差が１．０以上、好ましくは２．０以上のものが使用される。例えば、スチレン−アクリル系樹脂粒子に対しては、ＳＰ値が高いメタノール、エタノール、ｎ−プロパノールなどのアルコール系、あるいはＳＰ値が低いｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタンなどを使用する。ＳＰ値の差があまりに大きすぎると、樹脂粒子に対する濡れが悪くなり、樹脂粒子の良好な分散が得られないため、最適なＳＰ値の差は２〜５が好ましい。
【００８７】
染料を溶解した有機溶媒中に樹脂粒子を分散させた後、液温度を樹脂粒子のガラス転移温度以下に保ち、撹拌することが好ましい。これにより、樹脂粒子の凝集を防ぎながら染着することが可能となる。撹拌の方法は市販されている撹拌機、例えばホモミキサー、マグネチックスタラーなどを用いて撹拌すればよい。また、分散重合などで重合終了時得られるスラリー、つまり有機溶媒中に重合樹脂粒子が分散している状態の分散液に、染料を直接添加して前記の条件にて加熱撹拌してもよい。加熱温度がガラス転移温度超過の場合は樹脂粒子同士の融着が生じてしまう。染着後のスラリーを乾燥する方法としては、特に限定はされないが、濾過した後に減圧乾燥あるいは濾別しないで直接減圧乾燥すればよい。濾別した後に風乾または減圧乾燥して得られた着色粒子は、凝集は殆どなく、投入した樹脂粒子の粒度分布を殆ど損なわないで再現する。
【００８８】
（溶解懸濁法）
次に、溶解懸濁法により球状トナー粒子を製造する方法について述べる。溶解懸濁法は樹脂を溶媒に溶解して油相を作成し、水系媒体から成る水相中で乳化した後に、乳化分散体中の溶媒を除去して樹脂粒子を得る方法である。
【００８９】
水系媒体として、水単独でもよいが、水と混和可能な溶剤を併用することもできる。混和可能な溶剤としては、アルコール（メタノール、イソプロパノール、エチレングリコールなど）、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類（メチルセルソルブなど）、低級ケトン類（アセトン、メチルエチルケトンなど）などが挙げられる。
【００９０】
用いる樹脂としては、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−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−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；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、ポリエステル、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、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、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、単独あるいは混合して使用できる。
【００９１】
油相作成に使用可能な溶剤としては、沸点が１００［°Ｃ］未満の揮発性であることが除去が容易である点から好ましい。該溶媒としては、例えば、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、１，２−ジクロロエタン、１，１，２−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどを単独あるいは２種以上組合せて用いることができる。特に、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒および塩化メチレン、１，２−ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素が好ましい。トナー組成物１００部に対する溶剤の使用量は、通常１０〜９００部である。
【００９２】
油相作成は、他のトナー組成物である着色剤（又は着色剤マスターバッチ）、離型剤、荷電制御剤を、水系媒体中で分散体を形成させる際に同時に添加して、混合してもよいが、あらかじめ油相中に混合する方がより好ましい。
【００９３】
また、着色剤、離型剤、荷電制御剤などの他のトナー原料は、必ずしも、水系媒体中で粒子を形成させる時に混合しておく必要はなく、粒子を形成せしめた後、添加してもよい。例えば、着色剤を含まない粒子を形成させた後、公知の染着の方法で着色剤を添加することもできる。
【００９４】
油相と水相の分散には通常の攪拌による混合機が全て使用可能だが、より好ましくは高速回転体とステータを有すホモジナイザー、高圧ホモジナイザーの他ボールミル、ビーズミル、サンドミルといったメディアを用いた分散機などが用いられる。
【００９５】
分散の方法としては特に限定されるものではないが、低速せん断式、高速せん断式、摩擦式、高圧ジェット式、超音波などの公知の設備が適用できる。分散体の粒径を２〜２０［μｍ］にするために高速せん断式が好ましい。回転羽根を有する乳化機としては、特に限定されるものではなく、乳化機、分散機として一般に市販されているものであれば使用することができる。例えば、ウルトラタラックス（ＩＫＡ社製）、ポリトロン（キネマティカ社製）、ＴＫオートホモミクサー（特殊機化工業（株）製）、エバラマイルダー（荏原製作所（株）製）、ＴＫパイプラインホモミクサー、ＴＫホモミックラインフロー（特殊機化工業（株）製）、コロイドミル（神鋼パンテック社製）、スラッシャー、トリゴナル湿式微粉砕機（三井三池化工機（株）製）、キャビトロン（ユーロテック社製）、ファインフローミル（太平洋機工（株）製）等の連続式乳化機、クレアミックス（エムテクニック社製）  、フィルミックス（特殊機化工業（株）製）等のバッチまたは連続両用乳化機等が挙げられる。
【００９６】
高速せん断式分散機を使用した場合、回転数は特に限定はないが、通常１００〜３０００［ｒｐｍ］、好ましくは５００〜２０００［ｒｐｍ］である。分散時間は特に限定はないが、バッチ方式の場合は、通常０．１〜５分である。分散時の温度としては、通常、０〜１５０［°Ｃ］（加圧下）、好ましくは１０〜９８［°Ｃ］である。高温の条件の法が分散体の粘度が適度に低くなり、分散が容易な点で好ましい。
【００９７】
溶解懸濁法では、分散した油相を安定化させる目的で、あらかじめ水系媒体に固体微粒子を分散する方法が用いられる。
さらに固体微粒子分散剤の液滴への吸着性を調整するためにその他の分散剤を併用することができる。その他の分散剤はトナー組成物を乳化する前や乳化後揮発成分を除去する時などに添加できる。
【００９８】
［固体微粒子分散剤］
固体微粒子分散剤は水系媒体中で水に難溶の固体状で存在するものであり、平均粒径が０．０１〜１．００［μｍ］の微粒子のものが好ましい。
【００９９】
無機微粒子の具体例としては、例えばシリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ペンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などを挙げることができる。さらに好ましくはリン酸三カルシウム、炭酸カルシウム、コロイド状酸化チタン、コロイダルシリカ、ヒドロキシアパタイトなども用いる事が出来る。特に水中でリン酸ナトリウムと塩化カルシウムを塩基性下反応させて合成したヒドロキシアパタイトが好ましい。
【０１００】
有機物の固体微粒子分散剤としては低分子有機化合物の微結晶や高分子系微粒子例えばソープフリー乳化重合や懸濁重合、分散重合によって得られるポリスチレン、メタクリル酸エステルやアクリル酸エステル共重合体やシリコーン、ベンゾグアナミン、ナイロンなどの重縮合系、熱硬化性樹脂による重合体粒子が挙げられる。
【０１０１】
なお、固体微粒子分散剤としてリン酸カルシウム塩などの酸、カルボキシル基を有す（メタ）アクリル酸と共重合された高分子微粒子などのアルカリに溶解可能な物を用いた場合は、塩酸や水酸化ナトリウム等の酸  塩基により、固体微粒子分散剤を溶解した後、水洗するなどの方法によって、形状が調整されたトナー粒子から固体微粒子分散剤を除去する。その他酵素による分解などの操作によっても除去できる。
【０１０２】
［その他、乳化時併用もしくは後で加える分散剤］
アルキルベンゼンスルホン酸塩、αーオレフィンスルホン酸塩、リン酸エステルなどの陰イオン界面活性荊、アルキルアミン塩、アミノアルコール脂肪酸誘導体、ポリアミン脂肪酸誘導体、イミダゾリンなどのアミン塩型や、アルキルトリメチルアンモニム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、ピリジニウム塩、アルキルイソキノリニウム塩、塩化ベンゼトニウムなどの四級アンモニウム塩型の陽イオン界面活性剤、脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体などの非イオン界面活性剤、例えばアラニン、ドデシルジ（アミノエチル）グリシン、ジ（オクチルアミノエチル）グリシンやＮーアルキルーＮ，Ｎージメチルアンモニウムべタインなどの両性界面活性剤が挙げられる。
【０１０３】
また、フルオロアルキル基を有する界面活性剤を用いることにより、非常に少量でその効果をあげることができる。好ましく用いられるフルオロアルキル基を有するアニオン性界面活性剤としては、炭素数２〜１０のフルオロアルキルカルボン酸及ぴその金属塩、パーフルオロオクタンスルホニルグルタミン酸ジナトリウム、３一［オメガーフルオロアルキル（Ｃ６〜Ｃ１１）オキシ〕ー１ーアルキル（Ｃ３〜Ｃ４）スルホン酸ナトリウム、３ー［オメガーフルオロアルカノイル（Ｃ６〜Ｃ８）一Ｎーエチルアミノ］ー１−プロパンスルホン酸ナトリウム、フルオロアルキル（Ｃ１１〜Ｃ２０）カルボン酸及ぴ金属塩、パーフルオロアルキルカルボン酸（Ｃ７〜Ｃ１３）及びその金属塩、パーフルオロアルキル（Ｃ４〜Ｃ１２）スルホン酸及ぴその金属塩、パーフルオロオクタンスルホン酸ジエタノールアミド、ＮープロピルーＮ一（２ヒドロキシエチル）パーフルオロオクタンスルホンアミド、パーフルオロアルキル（Ｃ６〜Ｃ１０）スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアルキル（Ｃ６〜Ｃ１０）ーＮーエチルスルホニルグリシン塩、モノパーフルオロアルキル（Ｃ６〜Ｃ１６）エチルリン酸エステルなどが挙げられる，
商品名としては、サーフロンＳー１１１、Ｓ−１１２、Ｓー１１３（旭硝子社製）、フロラードＦＣー９３、ＦＣー９５、ＦＣー９８、ＦＣーｌ２９（住友３Ｍ社製）、ユニダインＤＳ一１０１、ＤＳーｌ０２、（タイキン工莱社製）、メガファックＦーｌｌ０、Ｆーｌ２０、Ｆ一１１３、Ｆー１９１、Ｆー８１２、Ｆ−８３３（大日本インキ社製）、エクトップＥＦ一１０２、ｌ０３、１０４、１０５、１１２、１２３Ａ、１２３Ｂ、３０６Ａ、５０１、２０１、２０４、（トーケムプロダクツ社製）、フタージェントＦ−１００、Ｆ１５０（ネオス社製）などが挙げられる。
【０１０４】
カチオン界面活性剤としては、フルオロアルキル基を右する脂肪族一級、二級もしくは二級アミン酸、パーフルオロアルキル（Ｃ６一Ｃ１０）スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩などの脂肪族４級アンモニウム塩、ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩、商品名としてはサーフロンＳーｌ２１（旭硝子社製）、フロラードＦＣ−１３５（住友３Ｍ社製）、ユニダインＤＳー２０２（ダイキンエ業杜製）、メガファックＦ−１５０、Ｆ−８２．４×１０３（大日本インキ社製）、エクトップＥＦーｌ３２（トーケムプロダクツ社製）、フタージェントＦ一３００（ネオス社製）などが挙げられる。
【０１０５】
高分子系保護コロイドにより分散液滴の安定化を調節しても良い。例えばアクリル酸、メタクリル酸、αーシアノアクリル酸、α−シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマール酸、マレイン酸または無水マレイン酸などの酸類、あるいは水酸基を含有する（メタ）アクリル系単量体、例えばアクリル酸β一ヒドロキシエチル、メタクリル酸β一ヒドロキシエチル、アクリル酸βーヒドロキシプロビル、メタクリル酸β一ヒドロキシプロピル、アクリル酸γーヒドロキシプロピル、メタクリル酸γ一ヒドロキシプロピル、アクリル酸３−クロロ２−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸３ークロロー２一ヒドロキシプロピル、ジエチレングリコールモノアクリル酸エステル、ジエチレングリコールモノメタクリル酸エステル、グリセリンモノアクリル酸エステル、グリセリンモノメタクリル酸エステル、Ｎ−メチロールアクリルアミド、Ｎーメチロールメタクリルアミドなど、ビニルアルコールまたはビニルアルコールとのエ一テル類、例えばビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテルなど、またはビニルアルコールとカルボキシル基を含有する化合物のエステル類、例えば酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニルなど、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミドあるいはこれらのメチロール化合物、アクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライドなどの酸クロライド類、ピニルビリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミンなどの窒素原子、またはその複素環を有するものなどのホモポリマーまたは共重合体、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシプロピレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシプロピレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンノニルフエニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルフェニルエステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエステルなどのポリオキシエチレン系、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース類などが使用できる。    分散剤を使用した場合には、該分散剤がトナー粒子表面に残存したままとすることもできるが、反応後、洗浄除去するほうがトナーの帯電面から好ましい。
【０１０６】
得られた乳化分散体から有機溶媒を除去するためには、系全体を徐々に昇温し、液滴中の有機溶媒を完全に蒸発除去する方法を採用することができる。あるいはまた、乳化分散体を乾燥雰囲気中に噴霧して、液滴中の非水溶性有機溶媒を完全に除去してトナー微粒子を形成し、合せて水系分散剤を蒸発除去することも可能である。乳化分散体が噴霧される乾燥雰囲気としては、空気、窒素、炭酸ガス、燃焼ガス等を加熱した気体、特に使用される最高沸点溶媒の沸点以上の温度に加熱された各種気流が一般に用いられる。スプレイドライアー、ベルトドライアー、ロータリーキルンなどの短時間の処理で十分目的とする品質が得られる。
【０１０７】
溶解懸濁法では、通常乳化した油滴の表面に固体微粒子が付着し液滴を球状で安定化するが、揮発成分が除去されていく過程で、液滴の体積は減少していくが固体微粒子はそのまま付着して残り、液滴の表面積の減少は遅く、体積の減少に追いつかずに球体を維持できずに不定形化する事がある。
【０１０８】
溶解懸濁法において、円形度の高い球形のトナーを得るには、トナー揮発成分を除去する際に固体微粒子の界面での吸着力を弱め、液滴からの脱離を促進し、球体を維持しながら粒子化する必要がある。例えば界面活性剤や高分子保護コロイドを添加し、交換吸着させたり、水系媒体中のｐＨを調節することによって液滴表面と固体微粒子の荷電を変化させたりすることによって固体微粒子の界面での吸着力を弱める事ができる。
【０１０９】
（粉砕トナーの球形化処理）
粉砕・分級法によるトナーはそのままでは不定形で、粉砕処理に用いる粉砕方法にもよるが、円形度は０．９３０〜０．９５０であり、円形度０．９６０〜０．９９８となることはないが、機械的な球形化処理や、加熱処理により、円形度を高める事が可能であり、本発明の円形度０．９６０〜０．９９８のトナーを得る事ができる。
【０１１０】
［機械的処理］
例えば、特開平０９−０８５７４１号公報記載のターボミル（ターボ工業製）を用いた方法や、クリプトロン（川崎重工製）、Ｑ型ミキサー（三井鉱山製）、ハイブリダイザー（奈良機械製）、メカノフィュージョン装置（ホソカワミクロン製等）で連続処理することにより、粉砕トナーの形状を球形化する事が可能である。
【０１１１】
［加熱処理（乾式）］
例えば、サーフュージョンシステム（日本ニューマチック工業）を用いて、１００〜３００［°Ｃ］の熱風でトナー粒子表面を半溶融させる事により、粉砕トナーの形状を球形化する事が可能である。
【０１１２】
［加熱処理（湿式）］
粉砕法によって得られたトナーをトナーが可塑性を持つような温度（２００度程度）の高温液体中に浸漬することによって、粉砕トナーの形状を球形化する事が可能である。
【０１１３】
（荷電制御剤）
トナーには、必要に応じて帯電制御剤を含有してもよい。帯電制御剤としては公知のものが全て使用でき、例えばニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、４級アンモニウム塩（フッ素変性４級アンモニウム塩を含む）、アルキルアミド、燐の単体または化合物、タングステンの単体または化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩及び、サリチル酸誘導体の金属塩等である。具体的にはニグロシン系染料のボントロン０３、第四級アンモニウム塩のボントロンＰー５１、含金属アゾ染料のボントロンＳー３４、オキシナフトエ酸系金属錯体のＥー８２、サリチル酸系金属錯体のＥー８４、フェノール系縮合物のＥー８９（以上、オリエント化学工業社製）、第四級アンモニウム塩モリブデン錯体のＴＰー３０２、ＴＰ一４１５（以上、保土谷化学工業社製）、第四級アンモニウム塩のコピーチャージＰＳＹ  ＶＰ２０３８、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーＰＲ、第四級アンモニウム塩のコピーチャージ  ＮＥＧ  ＶＰ２０３６、コピーチャージ  ＮＸ  ＶＰ４３４（以上、ヘキスト社製）、ＬＲＡー９０１、ホウ素錯体であるＬＲー１４７（日本カ一リット社製）、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、四級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子化合物があげられる。
【０１１４】
水系媒体中でトナー粒子を製造する場合、イオン強度の制御と廃水汚染観点から、水に溶解しにくい荷電制御剤が好ましい。
荷電制御剤の使用量は、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、好ましくはバインダー樹脂１００重量部に対して、０．１〜１０重量部の範囲で用いられる。好ましくは、０．２〜５重量部の範囲がよい。１０重量部を越える場合にはトナーの帯電性が大きすぎ、主帯電制御剤の効果を減退させ、現像ローラとの静電的吸引力が増大し、現像剤の流動性低下や、画像濃度の低下を招く。これらの帯電制御剤、離型剤はマスターバッチ、樹脂とともに溶融混練する事もできるし、もちろん有機溶剤に溶解、分散する際に加えても良い。
【０１１５】
（着色剤）
着色剤としては公知の染料及び顔料が全て使用でき、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローＳ、ハンザイエロー（１０Ｇ、５Ｇ、Ｇ）、カドミュウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー（ＧＲ、Ａ、ＲＮ、Ｒ）、ピグメントイエローＬ、ベンジジンイエロー（Ｇ、ＧＲ）、パーマネントイエロー（ＮＣＧ）、バルカンファストイエロー（５Ｇ、Ｒ）、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローＢＧＬ、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミュウムレッド、カドミュウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド４Ｒ、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットＧ、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンＢＳ、パーマネントレッド（Ｆ２Ｒ、Ｆ４Ｒ、ＦＲＬ、ＦＲＬＬ、Ｆ４ＲＨ）、ファストスカーレトＶＤ、ベルカンファストルビンＢ、ブリリアントスカーレットＧ、リソールルビンＧＸ、パーマネントレッドＦ５Ｒ、ブリリアントカーミン６Ｂ、ポグメントスカーレット３Ｂ、ボルドー５Ｂ、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーＦ２Ｋ、ヘリオボルドーＢＬ、ボルドー１０Ｂ、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキＢ、ローダミンレーキＹ、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドＢ、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー（ＲＳ、ＢＣ）、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットＢ、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンＢ、ナフトールグリーンＢ、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン及びそれらの混合物が使用できる。使用量は一般にバインダー樹脂１００重量部に対し０．１〜５０重量部である。
【０１１６】
着色剤は樹脂と複合化されたマスターバッチとして用いることもできる。マスターバッチの製造またはマスターバッチとともに混練されるバインダー樹脂としては、先にあげた変性、未変性ポリエステル樹脂の他にポリスチレン、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−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−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；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、ポリエステル、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、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、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、単独あるいは混合して使用できる。
【０１１７】
本マスターバッチはマスターバッチ用の樹脂と着色剤とを高せん断力をかけて混合、混練してマスターバッチを得る事ができる。この際着色剤と樹脂の相互作用を高めるために、有機溶剤を用いる事ができる。またいわゆるフラッシング法と呼ばれる着色剤の水を含んだ水性ペーストを樹脂と有機溶剤とともに混合混練し、着色剤を樹脂側に移行させ、水分と有機溶剤成分を除去する方法も着色剤のウエットケーキをそのまま用いる事ができるため乾燥する必要がなく、好ましく用いられる。混合混練するには３本ロールミル等の高せん断分散装置が好ましく用いられる。
【０１１８】
（離型剤）
ワックスとしては、例えば固形のパラフィンワックス、マイクロワツクス、ライスワツクス、脂肪酸アミド系ワックス、脂肪酸系ワックス、脂肪族族モノケトン類、脂肪酸金属塩系ワックス、脂肪酸エステル系ワックス、部分ケン化脂肪酸エステル系ワックス、シリコーンワニス、高級アルコール、カルナウバワツクスなどを挙げることができる。また低分子量ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンなども用いることができる。前記ワックスは、その融点が４０〜１２０［°Ｃ］のものであり、特に５０〜１１０［°Ｃ］のものであることが好ましい。ワックスの融点が過大のときには低温での定着性が不足する場合があり、一方融点が過小のときには耐オフセツト性、耐久性が低下する場合があるなお、ワックスの融点は、示差走査熱量測定法（ＤＳＣ）によって求めることができる。すなわち、数ｍｇの試料を一定の昇温速度、例えば（１０［°Ｃ／ｍｉｎ］）で加熟したときの融解ピーク値を融点とする。
【０１１９】
（外添剤の混合）
トナーの流動性や保存性、現像性、転写性を高めるために、以上のようにして製造されたトナーにさらに疎水性シリカ微粉末等の無機微粒子を添加混合してもよい。
【０１２０】
外添剤の混合は一般の粉体の混合機が用いられるがジャケット等装備して、内部の温度を調節できることが好ましい。外添剤に与える負荷の履歴を変えるには、途中または漸次外添剤を加えていけばよい。もちろん混合機の回転数、転動速度、時間、温度などを変化させてもよい。はじめに強い負荷を、次に比較的弱い負荷を与えても良いし、その逆でも良い。
【０１２１】
使用できる混合設備の例としては、Ｖ型混合機、ロッキングミキサー、レーディゲミキサー、ナウターミキサー、ヘンシェルミキサーなどが挙げられる。
【０１２２】
（外添剤としての無機微粒子）
トナーの流動性や現像性、転写性、クリーニング性、帯電性を補助するための外添剤として、無機微粒子を用いることができる。この無機微粒子の一次粒子径は、０．０１〜２［μｍ］であることが好ましい。また、ＢＥＴ法による比表面積は、２０〜５００［ｍ２／ｇ］であることが好ましい。この無機微粒子の使用割合は、トナーの０．１〜１５［重量％］であることが好ましく、特に０．５〜１０［重量％］であることが好ましい。無機微粒子の具体例としては、例えばシリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ペンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などをあげることができる。
【０１２３】
（二成分現像剤用キャリア）
二成分系現像剤を用いる場合には、磁性キャリアと混合して用いれば良く、現像剤中のキャリアとトナーの含有比は、キャリア１００重量部に対してトナー１〜１０重量部が好ましい。磁性キャリアとしては、粒子径２０〜２００［μｍ］程度の鉄粉、フェライト粉、マグネタイト粉、磁性樹脂キャリアなど従来から公知のものが使用できる。また、被覆材料としては、アミノ系樹脂、例えば尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ユリア樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂等があげられる。またポリビニルおよびポリビニリデン系樹脂、例えばアクリル樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリスチレン樹脂およびスチレンアクリル共重合樹脂等のポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル等のハロゲン化オレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂およびポリブチレンテレフタレート樹脂等のポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリ弗化ビニル樹脂、ポリ弗化ビニリデン樹脂、ポリトリフルオロエチレン樹脂、ポリヘキサフルオロプロピレン樹脂、弗化ビニリデンとアクリル単量体との共重合体、弗化ビニリデンと弗化ビニルとの共重合体、テトラフルオロエチレンと弗化ビニリデンと非弗化単量体とのターポリマー等のフルオロターポリマー、およびシリコーン樹脂等が使用できる。また必要に応じて、導電粉等を被覆樹脂中に含有させてもよい。導電粉としては、金属粉、カーボンブラック、酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛等が使用できる。これらの導電粉は、平均粒子径１［μｍ］以下のものが好ましい。平均粒子径が１［μｍ］よりも大きくなると、電気抵抗の制御が困難になる。
なお、キャリアと混合しない１成分系の磁性トナー或いは、非磁性トナーを用てもよい。
【０１２４】
（トナー円形度測定方法）
トナーは特定の形状を有すことが好ましい。平均円形度が０．９５未満で、球形からあまりに離れた不定形の形状では、同じ付着量でもトナー層厚が厚くなり、空隙率が大きくなる。従って、熱伝導率が小さくなり、トナー層内の温度差が大きくなるので好適ではない。
形状の計測方法としては、粒子を含む懸濁液を平板上の撮像部検知帯に通過させ、ＣＣＤカメラで光学的に粒子画像を検知し、解析する光学的検知帯の手法が適当である。この手法で得られる投影面積の等しい相当円の周囲長を実在粒子の周囲長で除した値である平均円形度が０．９５以上のトナーが適正な濃度の再現性のある高精細な画像を形成するのに有効である事が判明したより好ましくは、平均円形度が０．９６０から０．９９８である。この値はフロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−２００（東亜医用電子株式会社製）により平均円形度として計測できる。具体的な測定方法としては、容器中の予め不純固形物を除去した水１００〜１５０［ｍｌ］中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩を０．１〜０．５［ｍｌ］加え、更に測定試料を０．１〜０．５ｇ程度加える。試料を分散した懸濁液は超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行ない、分散液濃度を３００〜１００００［個／μｌ］として前記装置によりトナーの形状及び分布を測定することによって得られる。
【０１２５】
（トナー粒径測定方法）
トナーの平均粒径及び粒度分布はコールターマルチサイザー３（コールター社製）を用い、パーソナルコンピューター（ＩＢＭ社製）を接続し専用解析ソフト（コールター社製）を用いてデータ解析した。Ｋｄ値は１０［μｍ］の標準粒子を用いて設定し、アパーチャカレントはオートマティックの設定で行なった。電解液は１級塩化ナトリウムを用いて１［％］ＮａＣｌ水溶液を調製する。その他に、ＩＳＯＴＯＮ−ＩＩ（コールターサイエンティフィックジャパン社製）が使用できる。測定法としては、前記電解水溶液１００〜１５０［ｍｌ］中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩を０．１〜５［ｍｌ］加え、更に測定試料を２〜２０［ｍｇ］加える。試料を懸濁した電解液は超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行ない、１００［μｍ］アパーチャーチューブを用いて、２［μｍ］以上のトナー５万カウント測定して重量平均粒径を求めた。
【０１２６】
〔変形例１〕
次に、上記実施形態のカラープリンタに搭載された定着装置とは別の変形例について説明する。
図１２は本変形例に係る定着装置６０の概略構成図である。プリンタ本体の構成は上記実施形態と同様であるが、定着方式が異なっている。すなわち、上記実施形態においてはローラ定着方式を採用しているが、本変形例１においてはベルト定着方式を採用している。
図１２に示すように、バックアップローラ６３と加熱ローラ６４とにトナーを定着させる記録媒体を搬送するための無端上の定着ベルト６１が巻きかけられた構成となっている。バックアップローラ６３と加圧ローラ６２は、定着ベルトを介して互いに圧接しており、定着ニップを形成している。また、定着ベルト６１の温度管理のためにサーミスタ６５、定着される記録媒体を定着ニップに向けて案内する不図示のガイド等が設けられている。さらに、定着ニップよりも定着ベルトの回転方向下流側で、定着ベルト表面と非接触にて対向して記録媒体を定着ベルト６１から剥離するための剥離版６８が設置されている。
なお、本変形例では定着ベルト６１はが加熱ローラ６４とバックアップローラ６３とからなる一対のローラに張架されているが、それら以外のローラを用いて３つ以上のローラで張架してもよい。
【０１２７】
定着ベルト６１の基体には、耐熱性樹脂や、金属から形成されたエンドレスのベルト状基体を用いる。耐熱性樹脂の材質としては、ポリイミド、ポリアミドイド、ポリエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等を使用し、金属ベルトの材質としては、ニッケル、アルミニウム、鉄等を使用する。厚さは１００［μｍ］以下の薄肉のものが望ましい。定着ベルト６１表面は、記録紙およびトナー像と加圧接触するので離型性が必要であり、さらに耐熱性、耐久性に優れたものが好ましい。そのため、定着ベルト６１表層は導電性の耐熱離型層（フッ素系樹脂等）が被覆された構成になっている。フッ素樹脂は、吹きつけ等により基体表面に塗装し、加熱融着させることにより表面離型層を形成する。また定着ベルト６１の別の構成として、ポリイミド等の耐熱性樹脂の基体にシリコ−ンゴム等の弾性体層を設け、さらにその弾性体層の上に導電性のフッ素樹脂（ＰＦＡチューブ等）の離型層を設けても良い。弾性層のシリコ−ンゴム層は、ゴム硬度２５〜６５度（ＪＩＳ  Ａ硬度計）、厚さが１００〜３００［μｍ］の範囲が良好な定着性、及び熱応答性を得る条件として望ましい。
【０１２８】
加熱ローラ６４は、外径φ２０〜φ３０［ｍｍ］の鉄、またはアルミニウム製で、肉厚が０．３〜１．０［ｍｍ］の薄肉金属ローラであり、内部にハロゲンヒータ６６備えている。不図示の温度制御素子で一定温度になるよう制御され、定着ベルト６１を必要な温度に加熱する役割を果たしている。また、加熱ローラ６４はテンションローラの役割も兼ねており、引張スプリング６９により定着ベルト６１を図中矢印の方向に張架している。
【０１２９】
バックアップローラ６３は外径φ５０［ｍｍ］で、鉄製芯金の外周に定着ニップ巾を得るために耐熱弾性体、例えば発泡シリコーンゴムや液状シリコーンゴムで構成された弾性層を備えている。弾性層の厚さは３．０〜６．０［ｍｍ］程度で、バックアップローラ６３の表面硬度はＡｓｋｅｒ  Ｃ  ３０〜７０［Ｈｓ］程度である。
【０１３０】
加圧ローラ６２は、鉄、またはアルミニウムの芯金外周にフッ素系ゴム、シリコーンゴム等の耐熱弾性層と、フッ素系樹脂からなる表面離型層を形成している。加圧ローラ６２の弾性層の厚さは０．５〜２．０［ｍｍ］程度であり、その表面硬度はＡｓｋｅｒ  Ｃ  ７０〜９０［Ｈｓ］である。加圧ローラ６２には、バックアップローラ６３からの加熱を補助するために加熱手段を設けてもよい。例えば、加圧ローラ６２の内部にハロゲンヒータを設けることができる。加圧ローラ６２、及びバックアップローラ６３は不図示の駆動手段により駆動される。また、不図示の手段により加圧ローラの端部を荷重する。そして、例えば、定着ニップ幅８．０［ｍｍ］、記録速度４００［ｍｍ／ｓ］とし、定着時間を０．０２［ｓ］などに設定する。
剥離部材１４は、厚さが０．２［ｍｍ］のＳＵＳ板とし、基材の表面には厚さが２０［μｍ］のフッ素系樹脂層を被覆した。
【０１３１】
サーミスタ６５は、定着ニップよりベルト回転方向上流側でバックアップローラ６３に対向して定着ベルト６１表面と接触している。このサーミスタ６５は、ベルト表層の温度を検知し、不図示の制御部により定着温度を所望の温度となるように制御している。加熱ローラに対向する位置よりも定着ニップに近い位置のほうが目標温度である定着温度を制御しやすいという効果がある。本実施例では接触型の温度検知素子であるサーミスタを使用したが、ベルト表層の接触によるキズの防止として非接触型の温度検知素子を用いても良い。
【０１３２】
本変形例１のベルト定着方式においても、上記実施形態と同様に定着条件を設定したところ、ホットオフセットを防止しつつ、定着時間を短縮化させて省エネルギー化を達成することが出来た。また、高速記録を行うことができた。
【０１３３】
〔変形例２〕
次に、上記実施形態のプリンタに搭載された定着装置とは別の変形例について説明する。
図１２は本変形例２に係る定着装置７０の概略構成図である。プリンタ本体の構成は上記実施形態と同様であるが、加熱方式が異なっている。
定着ローラ７１及び加圧ローラ７２は金属芯金上に断熱材として中空糸等の素材を用いて断熱層８０を構成し、最表層に離型層８１としてＰＦＡチューブ２０［μｍ］を被覆した。定着ローラ７１より定着ニップ上流側には加熱手段としてハロゲンヒータ７６が設置され、輻射熱が定着ローラ側に反射するように反射板７９で覆っている。このように構成することで定着ローラ７１は定着ニップ直前で集中して加熱され、断熱層８０の効果で半径方向、円周方向は熱伝導率を低くしているので、熱の逃げを最小限に抑えて立ち上がり時間を速くすることができる。
【０１３４】
断熱層８０と離型層８１の間に弾性層としてシリコーンゴム等の層を用いてローラの硬度等を調整することも可能である。
中空糸としてはポリエステル、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリベンゾイミダゾール、ポリベンゾビスオキサゾール、ポリフェニレンサルファイド、ガラス、セラミックス、金属など中空構造により断熱効果を高くするという点では材料を限定するものではないが、本実施形態では耐熱性、材料自体の熱伝導率、強度を考慮してポリイミド中空糸を採用している。ポリイミド中空糸は図３に示すような構造で外径φ２３０［μｍ］、内径φ１５０［μｍ］であり、この中空糸を密に巻き付けることで中空糸内部の空隙と中空糸間の空隙を合わせて４８［％］の空隙率を達成している。
上述した実施例と同様に加熱時間０．０２［ｓ］となるよう定着ニップ幅、記録速度としている。
【０１３５】
本変形例２のベルト定着方式においても、上記実施形態と同様に定着条件を設定したところ、ホットオフセットを防止しつつ、定着時間を短縮化させて省エネルギー化を達成することが出来た。また、高速記録を行うことができた。
【０１３６】
なお、上記実施形態に使用したカラープリンタは、本発明が適用できる装置の一例であり、この装置に限定されるものではない。また、各装置や部材の設定条件も、本実施形態のものに限定されるものではない。また、上記実施形態では、加熱手段としてハロゲンヒータを用いたが、これに限定するものではなく、電磁誘導方式やフラッシュ定着方式、抵抗発熱体を用いた方式等を用いても何ら問題ない。
【０１３７】
本実施形態によれば、以下の（１）から（３）の条件を満たしている。よって、ホットオフセットを防止しつつ、定着時間を短縮化して省エネルギー化を達成できる。また、高速記録が可能となる。
（１）２．４×１０３ｄ／（ＴＣ×ｔ）＜Ｔ０（ここで、ｄはトナー層厚［単位：ｍ］、ＴＣはトナーの熱伝導率［単位：Ｗ／ｍＫ］、ｔ［単位：ｓ］は定着時間である）
（２）トナー層の最表層温度が、定着時間を１［ｓ］に設定したときの定着第一部材のホットオフセットが発生する最小温度ＴＯＦＦが発生する温度以下
（３）トナー層と上記記録媒体の界面と接するトナー層の最下層温度が、定着時間を１［ｓ］に設定したときの定着第一部材の定着下限温度ＴＭＩＮ以上
また、本実施形態によれば、定着時間を０．０２［ｓ］以下となるように設定している。したがって、記録媒体への熱エネルギーの伝達を抑制し、省エネルギー化を達成できる。
また、本実施形態によれば、トナー層厚をモノクロ画像に比して厚くせざるを得ないカラー画像についても適用可能な定着装置を提示している。よって、カラー画像においても、ホットオフセットを防止しつつ、定着時間を短縮化して省エネルギー化を達成できる。また、高速記録が可能となる。
また、本実施形態によれば、トナー層厚を１５［μｍ］以下となるように設定している。従って、トナー層内の温度勾配を小さくすることができ、ホットオフセットを防止しつつ、省エネルギー化、高速記録化が可能となる。
また、本実施形態によれば、加熱ローラ５１に弾性層を備えている。よって、光沢ムラのない画像を得ることができる。
また、本実施形態によれば、定着ニップの単位面積あたりの平均荷重を２９０［ｋＰａ］としている。従って、定着時にトナー層厚が薄層化しやすくなり、かつトナー層内の空隙を小さくすることができ、熱伝導率が向上する。従って、トナー層内の温度差が小さくなり、定着下限温度の低温化が可能となる。従って、オフセットが発生する最小温度ＴＯＦＦまでの温度幅に余裕をもたせることができる。また、立ち上がり時間の短縮を図り、省エネルギー化を達成できる。
また、本実施形態によれば、トナー粒径を５［μｍ］以下としている。従って、トナー層を薄層化しても画像均一性を保つことができる。また、ドット抜けに対して視覚的に鈍感になる。さらに、粒子が小さいため繊維間の間に入り込みやすくなる。
また、本実施形態によれば、トナーの円軽度を０．９６以上としている。従って、トナー層の薄層化のパッキング率が上昇する。また、球形度が大きいと空隙率が小さくなり熱伝導率が上がるのでトナー層内の温度差を小さくすることができ、定着時間の短縮化を図ることができる。
また、本実施形態によれば、トナーの粒径分布を２極化以上にしている。よって、トナー層のパッキング率が上昇する。その結果空隙率が小さくなり熱伝導率を向上させることができ、定着時間の短縮化を図ることができる。
また、本実施形態によれば、トナーとして結晶性ポリエステルを含有するポリマーを含んでいる。これによって、定着部材温度の低温化を図ることができる。これにより、オフセットが発生する最小温度ＴＯＦＦと定着下限温度ＴＭＩＮとの温度幅に余裕を持たせることができる。
また、本実施形態によれば、重合トナーを用いている。よって、粉砕トナーに比して円形度に優れているトナーを容易に得ることができる。また、製造コストが安いというメリットもある。
また、本実施形態によれば、加熱ローラ５１の設定温度を２３０［°Ｃ］以下となるように設定している。このため、加熱ローラ等の定着部材の熱による劣化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３８】
【図１】本実施形態に係る定着装置の概略構成図
【図２】定着時間と定着下限温度の関係を示した図。
【図３】定着時間と用紙１枚あたりの消費電力との関係を示した図。
【図４】トナー層と記録紙の厚み方向の温度分布を示す図。
【図５】定着時間とホットオフセットが発生する最小温度との関係を示した図。
【図６】定着時間と熱抵抗との関係を示す図。
【図７】トナー層の温度差と熱抵抗との関係を示す図。
【図８】熱抵抗を定着時間で除した値とトナー層の温度差との関係を示す図。
【図９】トナー層厚とトナー層の温度差との関係を示す図。
【図１０】定着ニップの単位面積あたりの平均荷重と定着下限温度との関係を示す図。
【図１１】本実施形態に係るカラー複写機の概略構成図。
【図１２】変形例１に係る定着装置の概略構成図。
【図１３】変形例２に係る定着装置の概略構成図。
【図１４】熱抵抗を定着時間で除した値とトナー層の温度差との関係を示す図。
【符号の説明】
【０１３９】
５０、６０、７０  定着装置
５１  加熱ローラ
５２、６２、７２  加圧ローラ
６１  定着ベルト
７１  定着ローラ
２００  感光体
２０３  帯電装置
２３０  現像装置
２６０  転写装置
【図１】
2005173358.tif 000007
【図２】
2005173358.tif 000008
【図３】
2005173358.tif 000009
【図４】
2005173358.tif 000010
【図５】
2005173358.tif 000011
【図６】
2005173358.tif 000012
【図７】
2005173358.tif 000013
【図８】
2005173358.tif 000014
【図９】
2005173358.tif 000015
【図１０】
2005173358.tif 000016
【図１１】
2005173358.tif 000017
【図１２】
2005173358.tif 000018
【図１３】
2005173358.tif 000019
【図１４】
2005173358.tif 000020