JP2001027862A

JP2001027862A - 定着装置及び画像形成装置

Info

Publication number: JP2001027862A
Application number: JP20088799A
Authority: JP
Inventors: Takao Kume; 隆生久米
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-07-14
Filing date: 1999-07-14
Publication date: 2001-01-30

Abstract

(57)【要約】【課題】定着性を満足すると共に、低光沢性を得るこ
とができる高耐久性の定着装置を提供する。【解決手段】芯金１１ａに近い弾性層１４ａのゴムの
熱伝導率を、弾性層１２ａのそれよりも高い、１．０×
１０^-3（ｃａｌ／ｃｍ・ｄｅｇ・ｓｅｃ）以上とするこ
とにより、芯金１１ａと弾性層１４ａとの界面温度を低
くすることができ、これによりゴムの熱劣化を軽減する
ことができると共に、弾性層１２ａのゴム硬度を、弾性
層１４ａのそれよりも低い、ＪＩＳ−Ａ規格で５°以下
とすることにより、トナーの表面を平滑化することなく
トナーの凹凸形状を残したままの状態とすることがで
き、これにより定着性を損なうことなく、低光沢度を実
現することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、記録材上の画像を
定着させる定着装置に関し、特に電子写真装置等の画像
形成装置のカラー用定着装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の定着装置としては、定着
ローラと加圧ローラとを備え、定着ローラ及び加圧ロー
ラの圧接部にて多色多層或いは単色の未定着トナー像を
担持した記録材を挟持搬送することにより未定着トナー
像を記録材上に定着させるようにした定着装置がある。

【０００３】図８は、このような定着装置の一例である
現像剤としてトナーを用いた電子写真装置等のカラー用
画像形成装置におけるトナー画像定着装置として用いら
れる熱ローラ定着装置の概略断面図である。

【０００４】画像形成装置は、露光によって像担持体上
に形成された潜像をトナーで現像してトナー像を得て、
記録材上にこのトナー像を転写し、記録材上の未定着ト
ナー像が定着装置によって加熱加圧されて定着され、定
着後に記録材が装置外へ排出されるものであり、公知技
術であるので詳しい説明を省略する。

【０００５】以下、定着装置について図８に沿って説明
する。同図において、１は定着ローラである。この定着
ローラ１には、定着ローラ１との間にニップ部Ｎを形成
しつつ従動回転を行う加圧ローラ２が圧接している。

【０００６】ここで、この定着ローラ１は、中空筒体の
芯金１１ａ上に弾性層１２ａと離型層１３ａを有してい
る。定着ローラ１の芯金１１ａの中空空間には、ハロゲ
ンヒータ３ａが内蔵され、定着に必要な熱供給がなされ
るようになっている。

【０００７】また、加圧ローラ２は、定着ローラ１と同
様に中空筒体の芯金１１ｂ上に弾性層１２ｂと離型層１
３ｂを有している。加圧ローラ２の芯金１１ｂの中空空
間には、ハロゲンヒータ３ｂが内蔵され、これにより加
圧ローラ２が加熱されるようになっている。

【０００８】なお、これら定着、加圧ローラ１，２の温
度制御は、各ローラ１，２の少なくとも一方、同図にお
いては両方に、温度検知素子としてのサーミスタ７ａ，
７ｂを接触配置し、その検知温度に伴う抵抗値変化によ
りローラ１，２の表面温度を検知し、制御装置（図示せ
ず）でローラ１，２の表面温度を所定値となるように、
ハロゲンヒータ３ａ，３ｂのオン・オフ制御を行ってい
る。

【０００９】さらに、定着ローラ１には静電オフセット
防止のために、電源８によって−１．０〜−１．５ｋＶ
程度の電圧が芯金１１ａに印加され、一方、加圧ローラ
２側の芯金１１ｂはダイオード９によって電位制御され
ている。

【００１０】以上のような定着装置において、未定着記
録材は、前ガイド８により案内されて、矢印Ｋｐに示す
ように圧接部であるニップ部Ｎに進入し、定着ローラ１
及び加圧ローラ２の表面により加圧及び加熱を受け、ト
ナー像を定着された後に排出される。１０は、定着され
た記録材と加圧ローラ２との分離爪である。

【００１１】ここで、定着ローラ１においては、カラー
画像の単色〜４色の多重トナーの厚み（数〜数１０μ
ｍ）に追従するために、アルミニウム等の芯金１１ａに
弾性層１２ａを数１０μｍ以上設けることが必要であ
る。仮に、弾性層１２ａの弾性が小さい場合であると、
トナー像の凹部の未定着や、トナーのつぶれによる解像
低下をもたらしてしまう。

【００１２】なお、この弾性層１２ａの材質としては、
メチル系，メチルピニル系の液体シリコーンゴムＲＴＶ
（室温加硫），ＬＴＶ（低温加硫）タイプのゴム硬度
（ＪＩＳ−Ａ規格）５°以下の弾性を備えていることが
好適であり、低加圧力でニップ部Ｎを確保できるので、
ニップ部Ｎ内の線圧を抑えられ、定着後のトナー画像を
低光沢にしている。

【００１３】一方、加圧ローラ２は、低光沢画像を得る
前までは定着ローラ１に比べ弾性が小さくても良いの
で、単純化が可能であり、アルミニウム芯金１１ｂにＨ
ＴＶ（高温加硫）フッ素ゴム等の層を設けるのみでも良
かったが、定着ローラ１に低硬度ゴム（ＪＩＳ−Ａ規格
で５°以下）を採用することにより、定着性確保のため
に加圧ローラ２も定着ローラ１と略同一構成のものを用
いている。

【００１４】なお、定着ローラ１，加圧ローラ２の弾性
層１２ａ，１２ｂのゴムとしては、他にメチルフェニル
系シリコーンゴムを用いても良い。

【００１５】ところで、図中１００で示されるトナーと
しては、オイルレス化を計るために、シャープメルトト
ナーの中に予め離型剤として溶融粘度と分子量がトナー
母体樹脂より小さいワックス、パラフィン等の離型剤を
内添した重合法によるトナーを用いている。

【００１６】そして、定着ローラ１及び加圧ローラ２の
表層に、ＰＦＡ（パーフロロアルコキポリマー）やＦＥ
Ｐ（フッ化エチレンプロピレン）等の離型層１３ａ，１
３ｂを設けることにより、熱ローラ定着装置の離型効果
を高めた構成でのオイルレス化を図っている。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来技術の定着装置においては、定着，加圧ロー
ラ１，２の弾性層１２ａ，１２ｂが低硬度ゴムであるた
めに高熱に弱い。このため、モノカラープリント等のよ
うに、芯金１１ａ，１１ｂと弾性層１２ａ，１２ａの温
度勾配が一番厳しい連続通紙では、１０万枚（普通紙，
Ａ４サイズ）以上の通紙でゴム間の結合力がなくなり、
ゴムの液状化現象が発生し、芯金１１ａ，１１ｂと弾性
層１２ａ，１２ａがそれぞれ剥離してしまう問題があっ
た。

【００１８】上記問題のローラ耐久性は、使用頻度で著
しく変化し、実用レベル（間欠プリント等）に対しては
２倍以上の耐久性であるが、市場からの高寿命化に対す
る要求は年々厳しくなっているため、一番厳しい使用条
件でも耐久性を向上させることが必須である。

【００１９】本発明は上記の従来技術の課題を解決する
ためになされたもので、その目的とするところは、定着
性を満足すると共に、低光沢性を得ることができる高耐
久性の定着装置を提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の定着装置にあっては、熱源を内包する定着ロ
ーラと、該定着ローラに圧接する加圧ローラと、を備
え、前記定着ローラ及び前記加圧ローラの圧接部に未定
着現像剤像が形成された記録材を挟持搬送することによ
り未定着現像材像を記録材上に定着させる定着装置にお
いて、前記定着ローラは、芯金と、該芯金上に複数層に
形成された弾性層と、を備え、前記定着ローラの前記弾
性層は、最下層の熱伝導率を、最上層の熱伝導率よりも
高く設けたことを特徴とする。

【００２１】前記定着ローラの前記弾性層は、最下層の
熱伝導率を、１．０×１０^-3（ｃａｌ／ｃｍ・ｄｅｇ・
ｓｅｃ）以上に設けたことが好ましい。

【００２２】熱源を内包する定着ローラと、該定着ロー
ラに圧接する加圧ローラと、を備え、前記定着ローラ及
び前記加圧ローラの圧接部に未定着現像剤像が形成され
た記録材を挟持搬送することにより未定着現像材像を記
録材上に定着させる定着装置において、前記定着ローラ
は、芯金と、該芯金上に複数層に形成された弾性層と、
を備え、前記定着ローラの前記弾性層は、最上層のゴム
硬度を、最下層のゴム硬度よりも低く設けたことを特徴
とする。

【００２３】前記定着ローラの前記弾性層は、最上層の
ゴム硬度を、ＪＩＳ−Ａ規格で５°以下に設けたことが
好ましい。

【００２４】前記定着ローラの表面硬度を、アスカーＣ
で６５°以下に設けたことが好ましい。

【００２５】熱源を内包する定着ローラと、該定着ロー
ラに圧接する加圧ローラと、を備え、前記定着ローラ及
び加圧ローラの圧接部に未定着現像剤像が形成された記
録材を挟持搬送することにより未定着現像材像を記録材
上に定着させる定着装置において、前記定着ローラは、
芯金と、該芯金上に複数層に形成された弾性層と、を備
えると共に、表面硬度をアスカーＣで６５°以下に設け
られ、前記定着ローラの前記弾性層は、最下層の熱伝導
率を、最上層の熱伝導率よりも高い、１．０×１０
^-3（ｃａｌ／ｃｍ・ｄｅｇ・ｓｅｃ）以上に設けると共
に、最上層のゴム硬度を、最下層のゴム硬度よりも低
い、ＪＩＳ−Ａ規格で５°以下に設けたことを特徴とす
る。

【００２６】前記定着ローラの前記弾性層の厚さを、
１．５〜３．０ｍｍとすることが好ましい。

【００２７】前記定着ローラの前記弾性層の厚さは、最
上層の層厚を、最下層の層厚よりも厚く設けたことが好
ましい。

【００２８】前記加圧ローラは、芯金と、該芯金上に形
成された弾性層と、を備え、前記加圧ローラの前記弾性
層は、ゴム硬度を、ＪＩＳ−Ａ規格で５°以下に設けた
ことが好ましい。

【００２９】前記加圧ローラの表面硬度を、アスカーＣ
で７５°以下に設けたことが好ましい。

【００３０】本発明の画像形成装置にあっては、定着装
置と、記録材上に未定着現像剤像を形成する画像形成手
段と、を備え、前記画像形成手段によって記録材上に形
成した未定着現像剤像を、前記定着手段で記録材上に定
着することを特徴とする。

【００３１】前記未定着現像剤像を形成する現像剤は、
離型剤を含有し、重合法により製造されたものを用いる
ことが好ましい。

【００３２】したがって、芯金に一番近い弾性層の最下
層の熱伝導率を最上層のそれよりも高くすることで、芯
金と弾性層の最下層との界面温度を低下させることがで
きる。また、弾性層の最上層のゴム硬度を最下層のそれ
よりも低硬度化することで、現像材の表面を平滑化する
ことなく現像材の形状を残したままの状態とすることが
できる。総じて、耐久性を損なうことなく、定着性と低
光沢度の両立を実現することができる。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、この発明
の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただ
し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、
材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載が
ない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣
旨のものではない。

【００３４】（第１の実施の形態）図１〜図５を参照し
て、第１の実施の形態について説明する。図１は第１の
実施の形態に係る定着装置の構成を示す図である。な
お、同図において、図８と同一符号は、同一または相当
部分を示している。

【００３５】同図において、１は定着ローラ、１１ａは
アルミニウム等の芯金である。１２ａ、１４ａは芯金１
１ａの表面に形成された基層である弾性層であり、カラ
ー画像の単色〜４色の多重トナーの厚み（数〜数１０μ
ｍ）に追従するために、数１０μｍ以上の層厚を有して
いる。

【００３６】なお、この弾性層１２ａ，１４ａにおい
て、弾性が小さいとトナー像の凹部の未定着やトナーの
つぶれによる解像低下をもたらす。このため、弾性層１
２ａ，１４ａの材質は、メチル系，メチルビニル系の液
体シリコーンゴム（ＲＴＶ，ＬＴＶ）が弾性を備えてい
ると好適である。

【００３７】１３ａは、弾性層１２ａの上に形成された
表層である離型層であり、ＰＦＡやＦＥＰ等を用いて形
成されたものである。そして、このように弾性層１２ａ
の上にＰＦＡやＦＥＰ等を用いた離型層１３ａを設ける
ことにより、離型層１３ａ裏面の熱劣化や剥がれを防ぐ
ことができる。

【００３８】ここで、本実施の形態においては、アルミ
ニウムの芯軸１１ａ上に、熱伝導率が１．０×１０
^-3（ｃａｌ／ｃｍ・ｄｅｇ・ｓｅｃ）であるＬＴＶタイ
プのジメチルシリコーンゴムの弾性層１４ａを１．０ｍ
ｍ設けている。

【００３９】そして、弾性層１４ａの上に、弾性層１４
ａよりも熱伝導率が小さい、ＪＩＳ−Ａゴム硬度（試験
片をＪＩＳ規格に示される形状に形成し、ＪＩＳ−Ａ硬
度計を用いて測定された硬度。以後「ゴム硬度」とい
う。）が１°又は５°であるＬＴＶタイプのジメチルシ
リコーンゴムの弾性層１２ａを２．０ｍｍ設けている。
この弾性層１２ａのゴム硬度は、弾性層１４ａのそれよ
りも低く設けられている。

【００４０】その弾性層１２ａ上に５０μｍのＰＦＡチ
ューブ層よりなる離型層１３ａを設け、定着ローラ１の
直径がφ４６ｍｍに成形されている。

【００４１】なお、弾性層１２ａ，１４ａには他にメチ
ルフェニル系シリコーンゴムを用いることもできる。

【００４２】この定着ローラ表面硬度（高分子計器
（株）ＡｓｋｅｒＣ硬度計の総加重が１ｋｇ時のローラ
周面の表面硬度のことである。以後、アスカーＣ（Ａｓ
ｋｅｒＣ硬度計）による「表面硬度」という。）は、弾
性層１２ａのシリコーンゴムのゴム硬度が５°（ＪＩＳ
−Ａ規格）のときは６５°であり、ゴム硬度が１°（Ｊ
ＩＳ−Ａ規格）のときは６０°である。

【００４３】そして、以上のように芯金１１ａに近い弾
性層１４ａのゴムの熱伝導率を、弾性層１２ａのそれよ
りも高い、１．０×１０^-3（ｃａｌ／ｃｍ・ｄｅｇ・ｓ
ｅｃ）以上とすることにより、芯金１１ａからの熱は弾
性層１４ａ全体にすぐに吸熱されて分散するので、芯金
１１ａと弾性層１４ａとの界面温度を低くすることがで
き、これによりゴムの熱劣化を軽減することができる。

【００４４】また、弾性層１２ａのジメチルシリコーン
ゴムのゴム硬度を、弾性層１４ａのそれよりも低い、Ｊ
ＩＳ−Ａ規格で５°以下とすることにより、記録材上の
トナー像を押しつぶさないので、トナーの表面を平滑化
することなくトナーの形状を残したままの状態とするこ
とができ、これにより定着性を損なうことなく、低光沢
度を実現することができる。

【００４５】さらに、定着ローラ１の表面硬度を、アス
カーＣで６５°以下に設けたので、記録材上のトナー像
の凹凸を維持しつつトナーを記録材に定着することがで
きる。

【００４６】なお、弾性層１２ａのゴムの熱伝導率は、
弾性層１４ａのそれよりも低い値であればよく、また弾
性層１４ａのゴム硬度も、弾性層１２ａのそれよりも高
い値であればよいので、詳しい説明を省略する。

【００４７】また、弾性層１４ａと弾性層１２ａを合わ
せた弾性層全体の厚さは、本実施の形態では３．０ｍｍ
であったが、１．５〜３．０ｍｍの範囲内の厚さとして
もよい。これにより、応答性を確保できる。特に、弾性
層１４ａの層厚よりも、弾性層１２ａの層厚を厚く設け
ることで、低高光を維持しつつ、定着性を確保すること
ができる。

【００４８】一方、２は加圧ローラ、１１ｂはアルミニ
ウム等で設けられた加圧ローラ２の芯金、１２ｂ、１４
ｂは芯金１１ｂに設けられた弾性層である。

【００４９】ここで、加圧ローラ２の弾性層は、定着ロ
ーラ１の弾性層１２ａに比べ弾性が小さくても良いので
単純化が可能であり、アルミニウムの芯金１１ｂにＨＴ
Ｖタイプのフッ素ゴム等の層を設けることにより形成さ
れたものである。勿論、定着ローラと略同一構成のもの
を用いても良い。

【００５０】本実施の形態の加圧ローラ２としては、ア
ルミニウム芯金１１ｂ上に、熱伝導率が１．０×１０^-3
（ｃａｌ／ｃｍ・ｄｅｇ・ｓｅｃ）であるＬＴＶタイプ
のジメチルシリコーンゴムの弾性層１４ｂを１．０ｍｍ
設けている。

【００５１】弾性層１４ｂ上に、ゴム硬度（ＪＩＳ−Ａ
規格）が１°又は５°であるＬＴＶタイプのジメチルシ
リコーンゴムの弾性層１２ｂを１．５ｍｍ設けている。

【００５２】その弾性層１２ｂ上に、５０μｍのＰＦＡ
チューブ層よりなる離型層１３ｂを設け、加圧ローラ２
の直径がφ４６ｍｍに成形されている。

【００５３】加圧ローラ２の弾性層１２ｂ，１４ｂのゴ
ムとしては、他にメチルフェニル系シリコーンゴム等を
用いても良い。

【００５４】このような構成とすることにより、定着温
度が高温であっても記録材上のトナー像の表面はトナー
の形状が残ったままの状態となる。つまり、トナー像の
トナーの形状に沿った凹凸が定着１表面に形成され、ト
ナー像の下層部分、即ち最も記録材側のトナーも溶融し
て記録材との粘着性が十分に得られるので、光沢を抑え
つつ良好な定着性を得ることができる。

【００５５】なお、本実施の形態では、加圧ローラ２の
加圧力は４０ｋｇｆであるが、上記のように定着ローラ
１及び加圧ローラ２両方の弾性層１２ａ，１２ｂのゴム
硬度を、ＪＩＳ−Ａ規格で５°以下とすることにより、
加圧力は３０ｋｇｆ〜６０ｋｇｆと変化させても、画像
の光沢度はほとんど変化しないことを本発明者は見いだ
している。

【００５６】このように、様々な加圧力下でも、トナー
像の記録材側のトナーは溶融して記録材と接着し、トナ
ー像の表面はトナーの形状を残したままの状態とするこ
とができ、定着性の良好な低光沢度の画像を得ることが
できる。

【００５７】図１中、１００は後述する未定着の重合ト
ナー、Ｐは未定着トナーが形成される記録材である。

【００５８】本定着装置において、定着温度は１８０℃
でリップル±３℃以内とし、ローラ周速は１１０〜１２
０ｍｍ／ｓｅｃの範囲とした。

【００５９】さらに、定着ローラ１には静電オフセット
防止のために、電源８によって−１．０〜−１．５ｋＶ
程度の電圧が芯金１１ａに印加され、一方、加圧ローラ
２側の芯金１１ｂはダイオード９によって電位制御され
ている。

【００６０】ところで、本発明の目的は、前述したよう
に各色の光沢度を低光沢度にする定着装置の高寿命化で
ある。ここで、本発明で用いる光沢度の定義としては、
主として記録材の鏡面光沢度（以下単に光沢度という）
を測定するときに適用されるＪＩＳＺ８７４１の方法に
よった。

【００６１】図２は、この光沢度を測定する測定装置の
概念図であり、光沢度を測定するには、まず光源７０か
ら光学系７１を介して光を試料７２に照射すると共に、
光学系７３を介してこの試料７２の反射光を受光器７４
で受光させる。なお、同図において、Ｓ１，Ｓ１'，Ｓ
２はスリット、α１は光画像の開き角、β１は垂直面内
の開き角、α２は受光器の開き角、β２は垂直面内の開
き角である。

【００６２】そして、同図に示す指定された入射角θに
対して試料７２の面からの鏡面反射光束をφ、標準面か
らの反射光束をφｓとすると、光沢度Ｇは、Ｇ＝（φ／φｓ）×（使用した標準面の光沢度）で表される。

【００６３】ここで、使用した標準面の光沢度は１０
０．０である。したがって、光沢度は１００以下の数値
で表されることになる。

【００６４】本発明に使用した光沢度測定器は、日本電
色工業製のＰＧ−３Ｄ（入射角θ＝７５°）を使用し、
標準面は光沢度９６．９の黒色ガラスを使用した。測定
方法としては、Ｘｅｒｏｘ社製の４０２４用紙（７５ｇ
紙，Ｌｅｔｔｅｒサイズ）上に３．０ｍｍ×３．０ｍｍ
サイズのベタのパッチ画像を９ヶ所出力し、その平均値
を採用した。

【００６５】ところで、画像部の光沢性は、画像支持体
上に形成されたトナー像の定着状態の発現であるため、
トナーの粘弾性特性と定着プロセスの機械的な構成、定
着条件等によって光沢性を変化し得る。

【００６６】そこで、使用するトナー１００としては、
シャープメルトトナーの中に、予め溶融粘度と分子量が
トナー母体樹脂より小さいワックス、パラフィン等の離
型剤を内添した重合法によるトナーを使用した。

【００６７】これにより、高い混色性を達成し、かつ定
着時にはトナーから熱によりワックスが滲みだし、熱ロ
ーラ定着装置の離型効果を高めた構成でのオイルレス化
を達成するようにしている。

【００６８】次に、重合トナー１００の概略構成図を図
３に示す。同図において、１００は重合トナーであり、
この重合トナー１００は製造法上球形となる。１０１に
エステル系ワックスを内包した重合トナー１００のコ
ア、１０２にスチレン−ブチルアクリレートにて形成さ
れた樹脂層、１０３はスチレン−ポリエステルにて形成
された離型層である。

【００６９】ここで、このようなコア１０１、樹脂層１
０２及び離型層１０３を備えた重合トナー１００の比重
は約１．０５である。

【００７０】なお、このように重合トナー１００を３層
構成としている理由は、コア１０１にワックスを内包す
ることで、定着工程でのオフセット防止効果が得られ、
また離型層１０３に樹脂層１０２を設けることによっ
て、帯電効率のアップを図っているためである。

【００７１】また、実際に使用時にはトナー１００に与
える電荷であるトリボ安定化のためにオイル処理したシ
リカを外添している。

【００７２】一方、このようなトナーを製造する方法と
しては、樹脂，低軟化点物質（ワックス）からなる離型
剤，着色剤，荷電制御剤等を加圧ニーダー、エクストル
ーダー、又はメディア分散機を用い、均一に分散せしめ
た後、機械的又はジェット気流下でターゲットに衝突さ
せ、所望のトナー粒径に微粉砕化せしめ、この後、更に
分級行程を経て粒度分布をシャープ化せしめてトナー化
する所謂粉砕方法によるトナーの製造方法がある。

【００７３】また、特公昭５６−１３９４５号公報等に
記載のディスク又は多流体ノイズを用い、溶融混合物を
空気中に霧化し球状トナーを得る方法や、特公昭３６−
１０２３１号公報，特開昭５９−５３８５６号公報，特
開昭５９−６１８４２号公報に述べられている懸濁重合
方法を用いて直接トナーを生成する方法や、単量体には
可溶でありながら得られる重合体が不溶な水系有機溶剤
を用い、直接トナーを生成するソープフリー重合方法に
代表される乳化重合方法等を用いトナー１００を製造す
ることが可能である。

【００７４】本実施の形態においては、比較的容易に粒
度分布がシャープで４〜８μｍ粒径の微粒子トナーが得
られる常圧下での、または加圧下での懸濁重合方法を用
い、モノマーとしてスチレンとｎ−ブチルアクリレー
ト、荷電制御剤としてサリチル酸金属化合物、極性レジ
ンとして飽和ポリエステル、さらに着色剤を加え、重量
平均粒径７μｍの着色懸濁粒子を製造した。

【００７５】また、トナー粒度分布制御や粒径の制御
は、難水溶性の無機塩や保護コロイド作用を有する分散
剤の種類や添加量を変える方法や機械的装置条件、例え
ばローラーの周速・パス回数・攪拌羽根形状等の攪拌条
件や容器形状又は、水溶液中での固形分濃度等を制御す
ることにより、所定のトナー１００を得ることができ
る。

【００７６】また、トナー１００に用いられる結着樹脂
としては、一般的に用いられているスチレン−（メタ）
アクリル共重合体，ポリエステル樹脂，エポキシ樹脂，
スチレン−ブタジエン共重合体を利用することができ
る。

【００７７】重合法による直接トナーを得る方法におい
ては、それらの単量体が好ましく用いられる。具体的に
はスチレン，Ｏ（ｍ，Ｐ）−メチルスチレン，ｍ（ｐ）
−エチルスチレン等のスチレン系単量体，（メタ）アク
リル酸メチル，（メタ）アクリル酸エチル，（メタ）ア
クリル酸プロピル，（メタ）アクリル酸ブチル，（メ
タ）アクリル酸オクチル，（メタ）アクリル酸ドデシ
ル，（メタ）アクリル酸ステアリル，（メタ）アクリル
酸ベヘニル，（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシル，
（メタ）アクリル酸ジメチルアミノエチル，（メタ）ア
クリル酸ジエチルアミノエチル等の（メタ）アクリル酸
エステル系単量体；ブタジエン，イソプレン，シクロヘ
キセン，（メタ）アクリロニトリル，アクリル酸アミド
等のエン系単量体が好ましく用いられる．

【００７８】ここで、これらは、単独または一般的には
出版物ポリマーハンドブック第２版ＩＩＩ−Ｐ１３９〜
１９２（ＪｏｈｎＷｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ社製）に記載の
理論ガラス温度（Ｔｇ）が、４０〜７５℃を示すように
単量体を適宜混合し用いられる。

【００７９】理論ガラス転移温度が４０℃未満の場合に
は、トナーの保存安定性や耐久安定性の面から問題が生
じ、一方７５℃を越える場合は定着温度の上昇をもたら
し、特にフルカラートナーの場合においては各色トナー
の混色が不十分となり色再現性に乏しく、更に記録材と
してのＯＨＴシート等に形成した画像の透明性を著しく
低下させ、高画質の面から好ましくない。

【００８０】また、結着樹脂の分子量は、ＧＰＣ（ゲル
パーミエーションクロマトグラフィー）により測定され
る。具体的なＧＰＣの測定方法としては、ソックスレー
抽出器を用い予めトナーをトルエン溶剤で２０時間抽出
を行う。

【００８１】抽出後、ロータリーエバボレーターでトル
エンを留去せしめ、更にエステル系ワックスは溶解する
が結着樹脂は溶解し得ない有機溶剤、例えばクロロホル
ム等を加えて十分洗浄を行う。

【００８２】洗浄後、そのトナーをＴＨＦ（テトラヒド
ロフラン）に可溶した溶液を、ポア径が０．３μｍの耐
溶剤性メンブランフィルターでろ過する。

【００８３】そして、ろ過後のサンプルを、ウォーター
ズ社製１５０Ｃを用い、カラム構成は昭和電工製Ａ−８
０１、８０２、８０３、８０４、８０５、８０６、８０
７、を連結し標準ポリスチレン樹脂の検量線を用い、分
子量分布を測定する。

【００８４】ここで、得られた樹脂成分の数平均分子量
（Ｍｎ）は、５０００〜１，０００，０００で有り、重
量平均分子量（Ｍｗ）と数平均分子量（Ｍｎ）の比（Ｍ
ｗ／Ｍｎ）は、２〜１００を示す結着樹脂が本実施の形
態には好ましい。また、ワックスの分子量は、結着樹脂
の分子量より少なく、数平均分子量（Ｍｎ）で数千〜数
万とする。

【００８５】一方、トナーに用いられる着色剤は、黒色
着色剤としてカーボンブラック，磁性体，以下に示すイ
エロー／マゼンタ／シアン着色剤を用い黒色に調色され
たものが利用される。

【００８６】ここで、イエロー着色剤としては、縮合ア
ゾ化合物，イソインドリノン化合物，アンスラキノン化
合物，アゾ金属錯体，メチン化合物，アリルアミド化合
物に代表される化合物が用いられる。

【００８７】具体的には、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー
１２、１３、１４、１５、１７、６２、７４、８３、９
３、９４、９５、９７、１０９、１１０、１１１、１２
０、１２７、１２８、１２９、１４７、１６８、１７
４、１７６、１８０、１８１、１９１等が好適に用いら
れる。

【００８８】また、マゼンタ着色剤としては、縮合アゾ
化合物，ジケトピロロピロール化合物，アンスラキノ
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，ペリレン化合物が用いられる。

【００８９】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、４
８：４、５７：１、８１：１、１４４、１４６、１６
６、１６９、１７７、１８４、１８５、２０２、２２
０、２２１、２５４が特に好ましい。また、シアンの着
色剤としては、銅フタロシアニン化合物及びその誘導
体，アンスラキノン化合物，塩基染料レーキ化合物等が
利用できる。

【００９０】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等が特に好適に利用できる。

【００９１】これらの着色剤は、単独又は混色し、更に
は固溶体の状態で用いることができる。

【００９２】本実施の形態の着色剤は、色相角，彩度，
明度，耐候性，ＯＨＴシートでの透過性，トナー中への
分散性の点から選択される。着色剤の添加量は、樹脂１
００重量部に対し１〜２０重量部添加して用いられる。

【００９３】黒色着色剤として磁性体を用いた場合に
は、他の着色剤と異なり、樹脂１００重量部に対し４０
〜１５０重量部添加して用いられる。

【００９４】そして、以上のようなトナーと定着装置を
使用して、ローラ耐久性・光沢性・定着性を従来の装置
と比較した。なお、従来の定着装置として弾性層の熱伝
導率０．７×１０^-3（ｃａｌ／ｃｍ・ｄｅｇ・ｓｅ
ｃ）、ゴム硬度が５°（ＪＩＳ−Ａ規格）の一層構成の
ものを使用して本発明の定着装置と比較した。

【００９５】ローラ耐久性の評価は、ローラ表面の温度
低下が最も激しい、即ちローラ芯金と弾性層の界面温度
が最も上昇しやすいスループットを考え、連続通紙モー
ドを使用し、メディアとしては、通常ヘビーウェイト紙
が熱容量の関係などからローラ耐久性には厳しいが、こ
こでは比較的実用的なメディアとしてＸｅｒｏｘ社製の
４０２４用紙（１０５ｇ紙，Ｌｅｔｔｅｒサイズ）を使
用した。

【００９６】画像の評価は、イエロー（Ｙ），マゼンタ
（Ｍ），シアン（Ｃ），レッド（Ｒ），グリーン
（Ｇ），ブルー（Ｂ），ブラック（Ｂｋ）（レッド、グ
リーン、ブルーは２色のトナーで色を形成している）の
ベタ画像部の光沢性と定着性を定着温度１８０℃のとき
で比較測定をすることにより行った。

【００９７】その評価結果のうち、最も火脹れの生じや
すいマゼンタについての結果を図４にまとめて示す。

【００９８】光沢度の測定は、トナー乗り量Ｍ／Ｓ［ｍ
ｇ／ｃｍ²］（記録材の単位面積当たりに乗っているト
ナーの重量）をＭ／Ｓ＝１．５にして測定を行ったもの
である。これは、４種のトナーで形成するフルカラー画
像の乗り量に相当する（なお、オフセットの発生してい
る色については、オフセットの発生していない箇所で測
定を行った。）。

【００９９】比較時の加圧ローラは、前述の表面硬度が
７５°（アスカーＣ）、弾性層のゴム硬度が５°（ＪＩ
Ｓ−Ａ規格）のものである。

【０１００】図４において、「火脹れ」とは、記録材と
記録材上に形成されたトナー像の間に気泡が多く発生
し、その結果トナー像が火脹れしたように脹れた状態に
なっていることを指している。この気泡の出現のメカニ
ズムについては現在解析中であるが、記録材側のトナー
の溶融が不十分であるために記録材との粘着性が弱ま
り、発生するのではないかと本発明者は推察するもので
ある。

【０１０１】図４では、「火脹れ」が発生しない定着装
置構成を「Ｏ」，画像のエッジ部分でトナーが集まりや
すいハキヨセ部に「火脹れ」が発生したものを「△」，
画像全面に「火脹れ」が生じる、若しくはコールドオフ
セットが発生したものを「×」と表している。

【０１０２】なお、本発明者は画像をビジネス対応とす
るための光沢度を調べるために、グロスモニターテスト
行った。モニター方法としては、テキストとグラフのサ
ンプルを図５に示すような光沢度に設定し、それぞれに
ついて良い悪いを選択してもらった。

【０１０３】光沢度はサンプル上の数点を測定したもの
の平均で表している。光沢度の測定に用いたのは日本電
色製測定器で入射角θ＝７５°による測定である。

【０１０４】その結果から光沢度は７〜１８％が好まし
く、２４％を越える高光沢度は良い印象を受けてないこ
とが判った。そこで、図４＝の「光沢」は２４％よりも
低いものを「低」とし、２４％以上を「高」としてい
る。

【０１０５】図４から明らかなように、弾性層の耐久性
を保ちつつ定着性を良好に、かつ光沢度を抑えること
は、定着ローラのローラ表面硬度を６５°以下（アスカ
ーＣ）にし、２層構成とした弾性層の内層の熱伝導率を
１．０×１０^-3（ｃａｌ／ｃｍ・ｄｅｇ・ｓｅｃ）以
上、弾性層の外層のゴム硬度を５°以下（ＪＩＳ−Ａ規
格）にすることで達成される。

【０１０６】より好ましい弾性層の外層のゴム硬度は、
ＪＩＳ−Ａ規格で１°以下（アスカーＣで７°以上１１
°以下）である。このゴムを用いるとフルカラー画像の
最大乗り量Ｍ／Ｓ＝１．８であっても、光沢度は２４％
を越えず、非常に好印象の画像を得ることが可能とな
る。

【０１０７】このように、定着ローラの弾性層を複数層
の構成として、その最下層の熱伝導率を１．０×１０^-3
（ｃａｌ／ｃｍ・ｄｅｇ・ｓｅｃ）以上、最上層のゴム
硬度を５°以下（ＪＩＳ−Ａ規格）とすることにより、
定着性と低光沢を両立しつつローラ芯金と弾性層の界面
温度を低下させることができ、低光沢の定着性の良好な
画像と高耐久性の定着装置を得ることが可能となった。

【０１０８】また、加圧力を上げても低光沢の定着性の
良好な画像と高耐久性の定着装置を得ることができる。

【０１０９】さらに、混色性を高めるために軟化点が低
く、かつ溶融粘度も低いシャープメルトなノンマグトナ
ーと、離型剤としてシリコーンオイルを使用する系にお
いても、同様な効果を得ることができる。

【０１１０】以上のように、フルカラー画像時において
も、モノカラー画像時においても、低光沢度を得ること
が可能で、非画像部と画像部での光沢度の差を軽減し、
高光沢からなる反射により文字が読み難くなると言った
問題をも防止することができる。

【０１１１】そして、心理的にユーザーに安らぎを与
え、多数枚見ても疲労を覚えず、光沢度の安定したフル
カラー画像を得ることができる。

【０１１２】なお、図４の比較を行った加圧ローラは、
表面硬度が７５°（アスカーＣ）であるが、実際には加
圧ローラの表面硬度は、７５°以下（アスカーＣ）であ
れば良い。これにより、定着ローラと圧接して形成する
ニップを十分に確保することができる。

【０１１３】特に、加圧ローラの弾性層も２層構成が好
ましく、内層の熱伝導率を１．０×１０^-3（ｃａｌ／ｃ
ｍ・ｄｅｇ・ｓｅｃ）以上、外層のゴム硬度を５°以下
（ＪＩＳ−Ａ規格）が好ましい。また、定着ローラと同
構成であつても同様な効果が得られる。

【０１１４】ここで、さらに本発明者は定着ローラの塑
性変形（永久歪み）についての検討を行った。定着ロー
ラの塑性変形とは、図６に示すように低温耐久によりロ
ーラ形状が変形してしまうことである。この塑性変形に
ついての結果も図４に示す。

【０１１５】塑性変形の検討は、熱源であるヒータを切
った状態、すなわち、常温（２０℃〜２５℃）で２週間
放置して行った。塑性変形の生じなかった定着ローラ、
つまり異音も画像不良もない定着ローラを「Ｏ」とし、
異音を発生するが画像不良のないものを「△」、異音及
び画像不良が発生したものについては「×」とした。

【０１１６】図４から明らかなように、定着ローラの表
面硬度が６５°以下（アスカーＣ）で、弾性層の外層の
ゴム硬度が５°以下（ＪＩＳ−Ａ規格）のときは、定着
ローラを長時間放置しても塑性変形（永久歪み）は起き
ない。

【０１１７】したがって、このような定着ローラを用い
れば定着ローラの塑性変形のために生じる異音や画像不
良を防止できる。これは、定着ローラの弾性限界が従来
のゴム（ＪＩＳ−Ａ規格でゴム硬度が２０°〜２５°の
ゴム）を用いる場合よりも大きくなるからである、と本
発明者は推察するものである。

【０１１８】なお、本実施の形態の弾性層は２層である
が、弾性層が複数の層から形成されるものであっても弾
性層のゴム硬度がＪＩＳ−Ａ規格で５°以下であればよ
い。例えば熱伝導率が上層＜中層＜下層となり、またゴ
ム硬度が上層＜中層＜下層となっているものなどがあ
る。

【０１１９】また、離型層は、ＰＦＡチューブに限ら
ず、他のフッ素樹脂からなるチューブあるいはコーティ
ング層でもよく、トナーに対する十分な離型が得られれ
ばよい。

【０１２０】本実施の形態での離型層の厚さは５０μｍ
であるが、離型層の厚さは耐久性、熱伝導性を良好に保
ち、内側の弾性層の変形に追従するため１０μｍ以上１
００μｍ以下であることが好ましい。

【０１２１】（第２の実施の形態）第２の実施の形態に
係る定着装置の概略構成を図７に示す。図１と同一符号
は、同一または相当部分を示している。

【０１２２】第２の実施の形態と第１の実施の形態との
相違点は、定着ローラ１と加圧ローラ２の芯金１１ａ，
１１ｂ上に設けられた２層の弾性層の外層１２ａ，１２
ｂが表層である点である。即ち、第１の実施の形態の構
成から離型層をなくした構成である。

【０１２３】このような構成とすることにより、弾性層
の厚みを第１の実施の形態よりも薄くすることができ、
熱伝導及び熱応答性が更に良好になる。

【０１２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、定着ロ
ーラの弾性層は、最下層の熱伝導率を、最上層の熱伝導
率よりも高く設けたことで、芯金と弾性層の界面温度を
低下させることができ、定着ローラの耐久性を向上する
ことができる。

【０１２５】また、定着ローラの弾性層は、最上層のゴ
ム硬度を、最下層のゴム硬度よりも低く設けたことで、
トナーの表面を平滑化することなくトナーの形状を残し
たままの状態とすることができ、これにより定着性を損
なうことなく、低光沢度を実現することができる。

【０１２６】さらに、定着ローラの表面硬度を、アスカ
ーＣで６５°以下に設けたことで、記録材上の現像剤像
の凹凸を維持しつつ現像剤を記録材に定着することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態に係る定着装置の構成を示す
図である。

【図２】光沢度を測定するために用いた光沢度測定装置
の概念図である。

【図３】定着装置で用いる重合トナーの概略断面図であ
る。

【図４】ローラの耐久性及び画像の評価とローラの塑性
変形と表面硬度の関係を示す図表である。

【図５】グロスモニターテストの結果を示す図である。

【図６】ローラの塑性変形を示す図である。

【図７】第２の実施の形態に係る定着装置の構成を示す
図である。

【図８】従来の定着装置の構成を示す図である。

【符号の説明】

１定着ローラ２加圧ローラ３ａ，３ｂヒーター１１ａ，１１ｂ芯金１２ａ，１２ｂ弾性層（外層）１３ａ，１３ｂ離型層１４ａ，１４ｂ弾性層（内層）１００重合トナーＰ転写材Ｎニップ部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱源を内包する定着ローラと、該定着ロー
ラに圧接する加圧ローラと、を備え、前記定着ローラ及び前記加圧ローラの圧接部に未定着現
像剤像が形成された記録材を挟持搬送することにより未
定着現像材像を記録材上に定着させる定着装置におい
て、前記定着ローラは、芯金と、該芯金上に複数層に形成さ
れた弾性層と、を備え、前記定着ローラの前記弾性層は、最下層の熱伝導率を、
最上層の熱伝導率よりも高く設けたことを特徴とする定
着装置。
【請求項２】前記定着ローラの前記弾性層は、最下層の
熱伝導率を、１．０×１０^-3（ｃａｌ／ｃｍ・ｄｅｇ・
ｓｅｃ）以上に設けたことを特徴とする請求項１に記載
の定着装置。
【請求項３】熱源を内包する定着ローラと、該定着ロー
ラに圧接する加圧ローラと、を備え、前記定着ローラ及び前記加圧ローラの圧接部に未定着現
像剤像が形成された記録材を挟持搬送することにより未
定着現像材像を記録材上に定着させる定着装置におい
て、前記定着ローラは、芯金と、該芯金上に複数層に形成さ
れた弾性層と、を備え、前記定着ローラの前記弾性層は、最上層のゴム硬度を、
最下層のゴム硬度よりも低く設けたことを特徴とする定
着装置。
【請求項４】前記定着ローラの前記弾性層は、最上層の
ゴム硬度を、ＪＩＳ−Ａ規格で５°以下に設けたことを
特徴とする請求項３に記載の定着装置。
【請求項５】前記定着ローラの表面硬度を、アスカーＣ
で６５°以下に設けたことを特徴とする請求項４に記載
の定着装置。
【請求項６】熱源を内包する定着ローラと、該定着ロー
ラに圧接する加圧ローラと、を備え、前記定着ローラ及び加圧ローラの圧接部に未定着現像剤
像が形成された記録材を挟持搬送することにより未定着
現像材像を記録材上に定着させる定着装置において、前記定着ローラは、芯金と、該芯金上に複数層に形成さ
れた弾性層と、を備えると共に、表面硬度をアスカーＣ
で６５°以下に設けられ、前記定着ローラの前記弾性層は、最下層の熱伝導率を、
最上層の熱伝導率よりも高い、１．０×１０^-3（ｃａｌ
／ｃｍ・ｄｅｇ・ｓｅｃ）以上に設けると共に、最上層
のゴム硬度を、最下層のゴム硬度よりも低い、ＪＩＳ−
Ａ規格で５°以下に設けたことを特徴とする定着装置。
【請求項７】前記定着ローラの前記弾性層の厚さを、
１．５〜３．０ｍｍとすることを特徴とする請求項１乃
至６のいずれか一つに記載の定着装置。
【請求項８】前記定着ローラの前記弾性層の厚さは、最
上層の層厚を、最下層の層厚よりも厚く設けたことを特
徴とする請求項１乃至７のいずれか一つに記載の定着装
置。
【請求項９】前記加圧ローラは、芯金と、該芯金上に形
成された弾性層と、を備え、前記加圧ローラの前記弾性層は、ゴム硬度を、ＪＩＳ−
Ａ規格で５°以下に設けたことを特徴とする請求項４、
５、又は６に記載の定着装置。
【請求項１０】前記加圧ローラの表面硬度を、アスカー
Ｃで７５°以下に設けたことを特徴とする請求項１乃至
９のいずれか一つに記載の定着装置。
【請求項１１】請求項１乃至１０のいずれか一つに記載
の定着装置と、記録材上に未定着現像剤像を形成する画像形成手段と、
を備え、前記画像形成手段によって記録材上に形成した未定着現
像剤像を、前記定着手段で記録材上に定着することを特
徴とする画像形成装置。
【請求項１２】前記未定着現像剤像を形成する現像剤
は、離型剤を含有し、重合法により製造されたものを用
いることを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装
置。