JP2005091984A

JP2005091984A - 画像形成方法

Info

Publication number: JP2005091984A
Application number: JP2003327452A
Authority: JP
Inventors: Keiko Shiraishi; 桂子白石; Toyoshi Sawada; 豊志澤田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-09-19
Filing date: 2003-09-19
Publication date: 2005-04-07

Abstract

【課題】立上り時間が短く低温での定着が可能であり、かつ異常画像のないフルカラー画像形成方法を提供する。
【解決手段】周波数10Hz、応力2000PaでのトナーのＧ’（貯蔵弾性率）が5×10⁵Pa以下、かつγ(歪み量)が0.2％以上となる温度が100℃以下であり、周波数10Hz、応力2000PaでのトナーのＧ’が5×10³Pa以下となる温度が150℃以上であるトナーを用いて、定着ニップ時間60〜100msec、定着圧が1〜3kgf/cm²のベルト定着方式により記録材上に定着する。
【選択図】図２

Description

本発明は、トナー像を担持する記録材の定着処理を行う画像形成方法に関する。

乾式現像方式で用いられている定着方式としては、そのエネルギー効率の良さから、加熱ヒートローラ方式が広く一般に用いられている。近年はトナーの低温定着化による省エネルギーを図るため、定着時にトナーに与えられる熱エネルギーは小さくなる傾向にある。

１９９９年度の国際エネルギー機関（ＩＥＡ）のＤＳＭ（Ｄｅｍａｎｄ−ｓｉｄｅＭａｎａｇｅｍｅｎｔ）プログラム中には、次世代複写機の技術調達プロジェクトが存在し、その要求仕様が公表され、３０ｃｐｍ以上の複写機については、待機時間が１０秒以内，待機時の消費電力が１０〜３０ワット以下（複写速度で異なる）とするよう、従来の複写機に比べて飛躍的な省エネ化の達成が要求されている。

この要求を達成するためには、つぎの項目が必須の技術的達成事項であると考えられる。
（１）定着部材を低熱容量化させること
（２）トナーを低温定着化すること

（１）定着部材を低熱容量化させることについて：
トナー像を転写紙上に加熱定着する方法としては、大別して接触定着法と非接触定着法があり、前者は加熱ローラ定着、ベルト定着、後者はフラッシュ定着、オーブン（雰囲気）定着があげられる。ベルト定着方式はトナー像と加熱ローラが直接接触するため、極めて熱効率の良い定着方式である。例えば、図1に示すように、定着ローラ１００と、加熱ローラ１１０と、これら両ローラに張架された無端状の定着ベルト１２０と、この定着ベルト１２０を介して定着ローラ１００に対向して設けられた加圧ローラ１３０を有する。ここでは定着ベルト１２０を加圧ローラ１３０に巻きつかせて、定着ベルト１２０と加圧ローラ１３０とによるニップＮを形成し、加熱ローラ１１０をニップＮの入口ｇの手前方向に配設している。この場合、熱容量の小さな定着ベルト１２０を予め加熱してからニップＮを通過する記録材１４０にトナーを定着することとなり、立上り時間が比較的短く、広いニップ幅Ｌを有することにより、低温での定着が可能であるという特徴がある（例えば、特許文献１参照。）。

さらに、図２に示すベルト定着装置では、ガイド部材３５を搬送経路を鋭角αに折り曲げるよう配備しており、定着ベルト３３の波打ちを抑える必要性の高いニップ入口ｇ近傍部分における定着ベルト３３の波打ちを確実に抑え、これとニップ入口ｇに向う記録紙Ｓとの干渉を確実に抑制できる（例えば、特許文献２参照。）。このような定着装置１は定着ベルト３３が加圧ローラ３４に巻き付いた状態で接触するベルト加圧部分ａと定着ベルト３３を挟んで定着ローラ３１と加圧ローラ３４が当接したローラ加圧部分ｂとから成る比較的大きなニップ巾ＬのニップＮを保持する。このため、ニップＮにより画像の潰れを低減し、定着ベルト３３上の未定着トナー像ｔのずれを防止し、異常画像が生じることを低減させて安定した搬送性と定着性を得ており、特に異なる色のトナー像を重ね合わせることにより多色像を形成するカラー用の定着装置として有効である。

（２）トナーを低温定着化することについて：
トナーの低温定着化のためには、トナーのガラス転移温度や軟化温度を下げ、低温でトナーが溶融し記録媒体である紙の繊維中に浸透することが必要となる。特にカラートナーの場合には、色再現性のよいものや適度な画像光沢を得るために、トナーが十分に溶融して変形しやすいものになることが必要となる。

省エネ化を達成するためのフルカラー画像形成装置としては、これまでにベルト定着装置とトナーの粘弾性などトナーの特性とを組み合わせたいくつかの技術が提案されている（例えば、特許文献３〜５参照。）。

特開平１０−３０７４９６号公報特開２００３−６６７４５号公報特開２００２−２６７３５６号公報特開２００２−０７２５３４号公報特開２００２−１２３１１４号公報

しかしながら、ベルト定着装置とトナーの粘弾性とを規定した従来技術であっても、面圧が低く比較的広いニップ幅のあるベルト定着の特徴を十分生かしきれるトナーにはなっていなかった。

また、近年ますます高画質化が進み、トナー粒径は小さくなる傾向にある。トナー粒径が小さい場合、定着部材間で加圧しても、トナー粒子に圧が加わり難いため、定着性が悪くなる事が知られている。特にベルト定着のように面圧を低くした定着装置の場合、この傾向が顕著となる。加熱ベルト定着方式を用いて低温定着化を図るためには、小粒径トナーの定着性についても考慮する必要があった。

本発明は、以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、立上り時間が短く低温での定着が可能であり、かつ異常画像のないフルカラー画像形成方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために提供する請求項１の発明に係る画像形成方法は、異なる色のトナー像を重ね合わせることにより多色像を形成する画像形成方法において、周波数10Hz、応力2000PaでのトナーのＧ’（貯蔵弾性率）が5×10⁵Pa以下、かつγ(歪み量)が0.2％以上となる温度が100℃以下であり、周波数10Hz、応力2000PaでのトナーのＧ’が5×10³Pa以下となる温度が150℃以上であるトナーを用いて、定着ニップ時間60〜100msec、定着圧が1〜3kgf/cm²のベルト定着方式により記録材上に定着することを特徴とする。

前記課題を解決するために提供する請求項２の発明に係る画像形成方法は、請求項１の発明において、前記ベルト定着方式が、定着ローラと加熱ローラとに張架された無端状の定着ベルトと、該定着ベルトを介して該定着ローラに対向して設けられる加圧ローラとを備えた定着装置を用いて、前記定着ベルトが加圧ローラに巻き付けられた部分と定着ベルトを挟んで定着ローラと加圧ローラが当接した部分とから成るニップにより記録材上に担持されている未定着トナー像を加熱加圧する方式であることを特徴とする。

前記課題を解決するために提供する請求項３の発明に係る画像形成方法は、請求項２の発明において、前記定着装置が、該定着ベルトの搬送経路内側にあって同搬送経路を折り曲げるよう配備され、前記ニップ入口での定着ベルトの張力を上げるガイド部材を有し、該ガイド部材が前記加圧ローラとの間に達する定着ベルトを加圧ローラより離して張架する構成であることを特徴とする。

前記課題を解決するために提供する請求項４の発明に係る画像形成方法は、請求項１の発明において、前記トナーが結着樹脂中にＴＨＦ不溶分を含有しないものであることを特徴とする。

前記課題を解決するために提供する請求項５の発明に係る画像形成方法は、請求項１の発明において、前記トナーが樹脂成分としてポリエステル樹脂及び／またはポリオール樹脂を含有することを特徴とする。

前記課題を解決するために提供する請求項６の発明に係る画像形成方法は、請求項１の発明において、前記トナーが融点７０〜１２５℃、針入度が５ｍｍ以下のワックスを含有することを特徴とする。

前記課題を解決するために提供する請求項７の発明に係る画像形成方法は、請求項１の発明において、前記トナーの重量平均粒径が３〜８μｍであることを特徴とする。

前記課題を解決するために提供する請求項８の発明に係る画像形成方法は、請求項１の発明において、前記トナーが無機微粒子及び／または樹脂微粒子を含有していることを特徴とする。

本発明によれば、立上り時間が短く、低温での定着が可能であり、かつ異常画像のないフルカラー画像を形成することができる。

以下に、本発明に係る画像形成方法の実施の形態を説明する。
本発明で使用されるトナーは、バインダー樹脂とワックスと着色剤とを含み、必要に応じて荷電制御剤、添加剤を含む。それぞれの含有物はつぎのように規定される。

（１）バインダー樹脂
本発明のカラートナーに使用されるバインダー樹脂としては従来公知のものを広く使用することができる。例えば、スチレン、パラクロルスチレン、ビニルトルエン、塩化ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）タクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸プロピル、（メタ）アクリル酸ｎ−ブチル、（メタ）アクリル酸イソブチル、（メタ）アクリル酸ドデシル、（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシル、（メタ）アクリル酸ラウリル、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシエチル、（メタ）アクリル酸ヒドロキシプロピル、（メタ）アクリル酸２−クロロエチル、（メタ）アクリロニトリル酸、（メタ）アクリアミド、（メタ）アクリル酸、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル、ビニルメチルケトン、Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ−ビニルピリジン、ブタジエン等の単量体の重量体、又は、これらの単量体の２種類以上からなる共重合体、或いはそれらの混合物が挙げられる。その他、ポリエステル樹脂、ポリオール樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ロジン、変性ロジン、テルベン樹脂、フェノール樹脂、水添石油樹脂などが単独或いは混合して使用できる。

以上の中でも樹脂としては従来からカラートナーに用いられているポリエステル樹脂やポリオール樹脂が適している。なお、ポリオール樹脂としてはエポキシ骨格を有するポリエーテルポリオール樹脂をいい、（ａ）エポキシ樹脂、（ｂ）２価フェノールのアルキレンオキサイド付加物もしくはそのグリシジルエーテル、（ｃ）エポキシ基と反応する活性水素を有する化合物を反応させ得られるポリオール樹脂が好適に用いられる。

（２）ワックス
本発明のカラートナーに用いられる離型剤としてのワックス類は、従来公知のものが使用できる。例えば、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン等の低分子量ポリオレフィンワックスやフィッシャー・トロプシュワックス等の合成炭化水素系ワックスや密ロウ、カルナウバワックス、キャンデリラワックス、ライスワックス、モンタンワックス等の天然ワックス類、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス等の石油ワックス類、ステアリン酸、パルミチン酸、ミリスチン酸等の高級脂肪酸及び高級脂肪酸の金属塩、高級脂肪酸アミド、合成エステルワックス等及びこれらの各種変性ワックスが挙げられる。

これらのワックスの内、カルナウバワックス及びその変性ワックスや合成エステルワックスが好適に用いられる。その理由はポリエステル樹脂やポリオール樹脂に対してカルナウバワックス及びその変性ワックスや合成エステルワックスは適度に微分散するため後述するようにオフセット防止性と転写性・耐久性ともに優れたトナーとすることが容易なためである。これらワックス類は１種又は２種以上を併用して用いることができるが、融点が７０〜１２５℃の範囲のものを使用するのが好ましい。融点を７０℃以上とすることにより転写性、耐久性が優れたトナーとすることができ、融点を１２５℃以下とすることにより定着時に速やかに溶融し、確実な離型効果を発揮できる。これらの離型剤の使用量は、トナーに対して２〜１５重量％が好適である。２重量％未満ではオフセット防止効果が不十分であり、１５重量％を超えると転写性、耐久性が低下する。
また、これらワックスの針入度は５ｍｍ以下のものを使用することが好ましい。後述する転写性や耐久性を向上させるための添加剤の埋没を抑制し、その添加効果を維持しやすい。

（３）着色剤
本発明のカラートナーに用いられる着色剤としては、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公知の顔料や染料が使用できる。
例えば、黄色顔料としては、カドミウムイエロー、ミネラルファストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネーブルスイエロー、ナフトールイエローＳ、ハンザイエローＧ、ハンザイエロー１０Ｇ、ベンジジンイエローＧＲ、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローＮＣＧ、タートラジンレーキが挙げられる。
また、橙色顔料としては、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジＧＴＲ、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダンスレンブリリアントオレンジＲＫ、ベンジジンオレンジＧ、インダンスレンブリリアントオレンジＧＫが挙げられる。
赤色顔料としては、ベンガラ、カドミウムレッド、パーマネントレッド４Ｒ、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウォッチングレッドカルシウム塩、レーキレッドＤ、ブリリアントカーミン６Ｂ、エオシンレーキ、ローダミンレーキＢ、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン３Ｂが挙げられる。
紫色顔料としては、ファストバイオレットＢ、メチルバイオレットレーキが挙げられる。
青色顔料としては、コバルトブルー、アルカリブルー、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダンスレンブルーＢＣが挙げられる。
緑色顔料としては、クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンＢ、マラカイトグリーンレーキが挙げられる。
黒色顔料としては、カーボンブラック、オイルファーネスブラック、チャンネルブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、アニリンブラック等のアジン系色素、金属塩アゾ色素、金属酸化物、複合金属酸化物が挙げられる。
これらは、１種または２種以上を使用することができる。

（４）荷電制御剤（ＣＣＡ）
本発明のカラートナーは必要に応じ荷電制御剤をトナー中に含有させることができる。
例えば、ニグロシン、炭素数２〜１６のアルキル基を含むアジン系染料（特公昭４２−１６２７号公報）、塩基性染料、例えばＣ．Ｉ．ＢａｓｉｃＹｅｌｌｏ２（Ｃ．Ｉ．４１０００）、Ｃ．Ｉ．ＢａｓｉｃＹｅｌｌｏ３、Ｃ．Ｉ．ＢａｓｉｃＲｅｄ１（Ｃ．Ｉ．４５１６０）、Ｃ．Ｉ．ＢａｓｉｃＲｅｄ９（Ｃ．Ｉ．４２５００）、Ｃ．Ｉ．ＢａｓｉｃＶｉｏｌｅｔ１（Ｃ．Ｉ．４２５３５）、Ｃ．Ｉ．ＢａｓｉｃＶｉｏｌｅｔ３（Ｃ．Ｉ．４２５５５）、Ｃ．Ｉ．ＢａｓｉｃＶｉｏｌｅｔ１０（Ｃ．Ｉ．４５１７０）、Ｃ．Ｉ．ＢａｓｉｃＶｉｏｌｅｔ１４（Ｃ．Ｉ．４２５１０）、Ｃ．Ｉ．ＢａｓｉｃＢｌｕｅ１（Ｃ．Ｉ．４２０２５）、Ｃ．Ｉ．ＢａｓｉｃＢｌｕｅ３（Ｃ．Ｉ．５１００５）、Ｃ．Ｉ．ＢａｓｉｃＢｌｕｅ５（Ｃ．Ｉ．４２１４０）、Ｃ．Ｉ．ＢａｓｉｃＢｌｕｅ７（Ｃ．Ｉ．４２５９５）、Ｃ．Ｉ．ＢａｓｉｃＢｌｕｅ９（Ｃ．Ｉ．５２０１５）、Ｃ．Ｉ．ＢａｓｉｃＢｌｕｅ２４（Ｃ．Ｉ．５２０３０）、Ｃ．Ｉ．ＢａｓｉｃＢｌｕｅ２５（Ｃ．Ｉ．５２０２５）、Ｃ．Ｉ．ＢａｓｉｃＢｌｕｅ２６（Ｃ．Ｉ．４４０４５）、Ｃ．Ｉ．ＢａｓｉｃＧｒｅｅｎ１（Ｃ．Ｉ．４２０４０）、Ｃ．Ｉ．ＢａｓｉｃＧｒｅｅｎ４（Ｃ．Ｉ．４２０００）など及びこれらの塩基性染料のレーキ顔料、Ｃ．Ｉ．ＳｏｌｖｅｎｔＢｌａｃｋ８（Ｃ．Ｉ．２６１５０）、ベンゾイルメチルヘキサデシルアンモニウムクロライド、デシルトリメチルクロライド等の４級アンモニウム塩、或いはジブチル又はジオクチルなどのジアルキルスズ化合物、ジアルキルスズボレート化合物、グアニジン誘導体、アミノ基を含有するビニル系ポリマー、アミノ基を含有する縮合系ポリマー等のポリアミン樹脂、特公昭４１−２０１５３号公報、特公昭４３−２７５９６号公報、特公昭４４−６３９７号公報、特公昭４５−２６４７８号公報に記載されているモノアゾ染料の金属錯塩、特公昭５５−４２７５２号公報、特公昭５９−７３８５号公報に記載されているサルチル酸、ジアルキルサルチル酸、ナフトエ酸、ジカルボン酸のＺｎ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ等の金属錯体、スルホン化した銅フタロシアニン顔料、有機ホウ素塩類、含フッ素四級アンモニウム塩、カリックスアレン系化合物等が挙げられる。ブラック以外のカラートナーは、当然目的の色を損なう荷電制御剤の使用は避けるべきであり、白色のサリチル酸誘導体の金属塩等が好適に使用される。

（５）添加剤（外添剤）
本発明のトナーにおいては、シリカや酸化チタン、アルミナ、炭化珪素、窒化珪素、窒化ホウ素等の無機微粒子や樹脂微粒子を母体トナー粒子に外添することにより転写性、耐久性をさらに向上させることができる。
転写性や耐久性を低下させるワックスをこれらの外添剤で覆い隠すこととトナー表面が微粒子で覆われることによる接触面積が低下することによりこの効果が得られる。これらの無機微粒子はその表面が疎水化処理されていることが好ましく、疎水化処理されたシリカや酸化チタン、といった金属酸化物微粒子が好適に用いられる。樹脂微粒子としては、ソープフリー乳化重合法により得られた平均粒径０．０５〜１μｍ程度のポリメチルメタクリレートやポリスチレン微粒子が好適に用いられる。さらに、疎水化処理されたシリカ及び疎水化処理された酸化チタンを併用し、疎水化処理されたシリカの外添量より疎水化処理された酸化チタンの外添量を多くすることにより湿度に対する帯電の安定性にも優れたトナーとすることができる。上記の無機微粒子と併用して、比表面積２０〜５０ｍ^２／ｇのシリカや平均粒径がトナーの平均粒径の１／１００〜１／８である樹脂微粒子のように従来用いられていた外添剤より大きな粒径の外添剤をトナーに外添することにより耐久性を向上させることができる。これはトナーが現像装置内でキャリアと混合・攪拌され帯電し現像に供される過程でトナーに外添された金属酸化物微粒子は母体トナー粒子に埋め込まれていく傾向にあるが、これらの金属酸化物微粒子より大きな粒径の外添剤をトナーに外添することにより金属酸化物微粒子が埋め込まれることを抑制することができるためである。

また、上記した無機微粒子や樹脂微粒子はトナー中に含有（内添）させることにより外添した場合より効果は減少するが転写性や耐久性を向上させる効果が得られるとともにトナーの粉砕性を向上させることができる。また、外添と内添を併用することにより外添した微粒子が埋め込まれることを抑制することができるため優れた転写性が安定して得られるとともに耐久性も向上する。

なお、ここで用いる疎水化処理剤の代表例としては以下のものが挙げられる。ジメチルジクロルシラン、トリメチルクロルシラン、メチルトリクロルシラン、アリルジメチルジクロルシラン、アリルフェニルジクロルシラン、ベンジルジメチルクロルシラン、ブロムメチルジメチルクロルシラン、α−クロルエチルトリクロルシラン、ｐ−クロルエチルトリクロルシラン、クロルメチルジメチルクロルシラン、クロルメチルトリクロルシラン、ｐ−クロルフェニルトリクロルシラン、３−クロルプロピルトリクロルシラン、３−クロルプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルメトキシシラン、ビニル−トリス（β−メトキシエトキシ）シラン、γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ジビニルジクロルシラン、ジメチルビニルクロルシラン、オクチル−トリクロルシラン、デシル−トリクロルシラン、ノニル−トリクロルシラン、（４−ｔ−プロピルフェニル）−トリクロルシラン、（４−ｔ−ブチルフェニル）−トリクロルシラン、ジベンチル−ジクロルシラン、ジヘキシル−ジクロルシラン、ジオクチル−ジクロルシラン、ジノニル−ジクロルシラン、ジデシル−ジクロルシラン、ジドデシル−ジクロルシラン、ジヘキサデシル−ジクロルシラン、（４−ｔ−ブチルフェニル）−オクチル−ジクロルシラン、ジオクチル−ジクロルシラン、ジデセニル−ジクロルシラン、ジノネニル−ジクロルシラン、ジ−２−エチルヘキシル−ジクロルシラン、ジ−３，３−ジメチルベンチル−ジクロルシラン、トリヘキシル−クロルシラン、トリオクチル−クロルシラン、トリデシル−クロルシラン、ジオクチル−メチル−クロルシラン、オクチル−ジメチル−クロルシラン、（４−ｔ−プロピルフェニル）−ジエチル−クロルシラン、オクチルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、ヘキサエチルジシラザン、ジエチルテトラメチルジシラザン、ヘキサフェニルジシラザン、ヘキサトリルジシラザン等。この他チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤も使用可能である。この他クリーニング性の向上等を目的とした外添剤として、脂肪属金属塩やポリフッ化ビニリデンの微粒子等の滑剤等も併用可能である。

本発明のトナーの製造法は溶融混練-粉砕法、重合法など従来公知の方法が適用できる。重合法としては懸濁重合法、乳化重合法、分散重合法、の他重合法とは異なるが溶解懸濁法、ポリマー懸濁法等の他、伸長反応法等が使用可能である。

なお、後述するトナーの粘弾性範囲を本発明の範囲とし、適度な光沢を得るためには、トナーの結着樹脂中にＴＨＦ（テトラヒドロフラン）不溶分がないことが好ましい。
また、トナーの重量平均粒径（Ｄ４）は、３〜８μｍであることが好ましい。重量平均粒径（Ｄ４）が３μｍ未満では、転写効率の低下、ブレードクリーニング性の低下といった現象が発生しやすく、８μｍを超えると、文字やラインの飛び散りを抑えることが難しくなるためである。

本発明において使用する定着装置の例を図２を用いて説明する。
定着装置１は互いに対向配備される定着ローラ３１及び加熱ローラ３２と、両ローラに張架された無端状の定着ベルト３３と、定着ベルト３３に圧接することでニップＮを形成する加圧ローラ３４と、定着ベルト３３の環状の搬送経路Ｒの内側であって転写ベルト２４側にずれた位置に配備されるローラ状のガイド部材３５とを有している。定着装置は加熱ローラ３２によって定着ベルト３３を加熱し、定着ベルト３３を矢印方向Ｄに回転して、定着ベルト３３と加圧ローラ３４で形成されるニップＮにおいて、記録材Ｓ上に担持する未定着トナー像ｔを加熱溶融し、記録材Ｓ上に定着するように機能する。ここで定着ローラ３１、加熱ローラ３２、加圧ローラ３４及びローラ状のガイド部材３５は搬送ユニットＵ側に固着された定着装置用基枠３６に枢着され、それぞれの回転軸が相互に並列配備される。なお、搬送ガイド部材２９も定着装置用基枠３６に支持されている。

定着ベルト３３はその基材が耐熱性樹脂で成形されている。耐熱性樹脂の材質としては、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等を使用する。基材の厚さは熱伝導と強度のバランスから３０〜１００μｍのものが望ましい。定着ベルト３３の表面は、記録材Ｓおよび未定着トナー像ｔと加圧接触するため、離型性、耐熱性に優れた表面層が必要であり、フッ素系樹脂等の表面離型層が被覆された構成になっている。また、画像の均一性を得るために表面離型層の下に１００〜３００μｍのシリコーンゴムやフッ素ゴムなどの耐熱ゴムからなる弾性層を設けている。加熱ローラ３２は、直径がφ２０〜φ３０に形成され、ＡｌまたはＦｅ製で肉厚ｔａがｔａ＝０．３〜１．０ｍｍの薄肉金属ローラを成すように形成され、内側にハロゲンヒータ３７を熱源として備えている。加熱ローラ３２の温度は温度制御素子３８で検知され、その検出温度情報は画像処理部３に出力され、加熱ローラが予め設定されている一定温度となるよう制御され、これにより定着ベルト３３を必要な温度に加熱する役割をしている。

また、加熱ローラ３２はテンションローラの役割も兼ねており、図中破線矢印Ｐ１の方向に未図示の引張スプリングなどにより張架されている。定着ローラ３１は直径がφ２０〜φ３０に形成され、Ｆｅ製芯金３１１の外周にニップ巾Ｌ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３１2を備えている。弾性層３１2の厚さは３〜６ｍｍ程度である。定着ローラ３１の表面硬度はＡｓｋｅｒＣ３０〜５０Ｈｓ程度である。

加圧ローラ３４は、ＦｅまたはＡｌ製芯金３４１の外周にフッ素系ゴム、シリコーンゴム等の耐熱弾性層３４２と、フッ素系樹脂からなる表面離型層３４３が形成されたものである。本実施形態では、記録材Ｓとトナーの剥離性を良くするため、加圧ローラ３４の表面硬度を定着ローラ３１よりも硬くし、定着ベルト３３と加圧ローラ３４の間に両者が当接し両端部が下向きに湾曲したニップ巾Ｌの定着用のニップＮを形成している。本実施形態では、加圧ローラ３４の弾性層３４２の厚さは、０．５〜２ｍｍ程度であり、その表面硬度はＡｓｋｅｒＣ７０〜９０Ｈｓである。加圧ローラ３４の中には加圧ローラの温度上昇を加速させるためのハロゲンヒータ３４４を設けることが望ましい。

上記トナー及び定着装置を用いて、発明者らは低温で立ち上がり時間の短い定着方法について検討した結果、定着装置の定着圧、定着ニップ時間とトナーの粘弾性の間につぎのような最適な数値範囲があることを見出した。

（イ）定着圧：
定着圧は１〜３ｋｇｆ／ｃｍ^２であることが好ましい。立ち上がり時間画を短くするためには定着部材の薄肉化が必須であり、薄肉化を達成するためには定着圧が低いほうが好ましく、３ｋｇｆ／ｃｍ^２以下であることが好ましい。一方、異なる色のトナー像を重ね合わせることにより多色像を形成するフルカラー画像形成においては、多重に重なり合った、異なる色のトナー層が均一に溶融して一体化し平滑なトナー層を形成している必要があり、定着圧が１ｋｇｆ／ｃｍ^２より低い場合には、多重に重なり合った、異なる色のトナー層が均一に熔融せず平滑なトナー層を形成しないため、画像光沢、透明度の悪い画像となる。また、定着時のトナーの変形が少ないためトナーの定着性が悪い、トナーの広がりが少ないため画像濃度が低くなるなどの問題が生じる。

（ロ）定着ニップ時間：
定着ニップ時間は６０〜１００ｍｓｅｃであることが好ましい。印刷速度を高速化、装置の小型化のためには定着ニップ時間の短縮が必須であり、１００ｍｓｅｃ以下であることが好ましい。定着ニップ時間が６０ｍｓｅｃより短い場合には、トナー加熱時間が不足するために定着圧が１ｋｇｆ／ｃｍ^２より低い場合と同様の不具合が発生する。

（ハ）トナー粘弾性：
上記（イ）、（ロ）の定着条件、すなわち低定着圧、長定着ニップ時間で記録媒体である紙繊維に浸透し、かつトナーが融解して紙上で十分に広がりを持ち適度な画像光沢を得るためには、周波数１０Ｈｚ、応力２０００Ｐａの条件で測定されるトナーの粘弾性特性のＧ’（貯蔵弾性率）が５×１０^５Ｐａ以下、かつ、γ(歪み量)が０．２％以上となる温度が１００℃以下であることが好ましい。この温度が１００℃を超える場合には、ベルト加熱定着ではトナーが変形しにくい。しかし、この温度が低すぎるとブロッキングをしやすくなるため、より好ましくは７５〜９５℃である。一方、低温定着でありながら耐ホットオフセット性を持つためにはＧ’（貯蔵弾性率）が５×１０^３Ｐａ以下となる温度が１５０℃以上であることが好ましい。しかし、この温度が高すぎる場合には、フルカラー画像に適した光沢を得にくいため、より好ましくは１５０〜２００℃である。

次に、本発明を実施例によってさらに具体的に詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施例によって限定されるものではない。なお、実施例中、部はすべて重量部を表わす。

（トナー製造例１）
・ポリエステル樹脂Ａ９５部
・カルナウバワックス
（融点８３℃、針入度２．１ｍｍ）５部
・帯電制御剤（サリチル酸誘導体の金属塩）２部
・着色剤（銅フタロシアニンブルー顔料）２．５部

上記材料をブレンダーで充分混合したのち２軸押出し機にて混練し、冷却後粉砕、分級し重量平均粒径（Ｄ４）が６．８μｍのシアン色の母体トナーを得た。この母体トナーの結着樹脂のＴＨＦ不溶分は２重量％であった。
また、トナーのＧ’（貯蔵弾性率）が５×１０^５Ｐａ以下、かつ、γ(歪み量)が０．２％以上となる温度は９５〜１００℃であり、トナーのＧ’（貯蔵弾性率）が５×１０^３Ｐａより小さくなる温度は１６５〜１７０℃であった。

なお、トナー粒子の粒度分布、ＴＨＦ不溶分、トナーの粘弾性特性Ｇ’の測定は、それぞれつぎのように行った。
（ｉ）トナー粒子の粒度分布の測定方法
コールターカウンター法によるトナー粒子の粒度分布の測定装置としては、コールターカウンターＴＡ−ＩＩやコールターマルチサイザーＩＩ（いずれもコールター社製）があげられる。以下に測定方法について述べる。
まず、電解水溶液１００〜１５０ｍｌ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フォン酸塩）を０．１〜５ｍｌ加える。ここで、電解液とは１級塩化ナトリウムを用いて約１％ＮａＣｌ水溶液を調製したもので、例えばＩＳＯＴＯＮ−ＩＩ（コールター社製）が使用できる。ここで、更に測定試料を２〜２０ｍｇ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、前記測定装置により、アパーチャーとして１００μｍアパーチャーを用いて、トナー粒子又はトナーの体積、個数を測定して、体積分布と個数分布を算出する。得られた分布から、トナーの重量平均粒径（Ｄ４）、個数平均粒径（Ｄ１）を求める。
チャンネルとしては、２．００〜２．５２μｍ未満；２．５２〜３．１７μｍ未満；３．１７〜４．００μｍ未満；４．００〜５．０４μｍ未満；５．０４〜６．３５μｍ未満；６．３５〜８．００μｍ未満；８．００〜１０．０８μｍ未満；１０．０８〜１２．７０μｍ未満；１２．７０〜１６．００μｍ未満；１６．００〜２０．２０μｍ未満；２０．２０〜２５．４０μｍ未満；２５．４０〜３２．００μｍ未満；３２．００〜４０．３０μｍ未満の１３チャンネルを使用し、粒径２．００μｍ以上乃至４０．３０μｍ未満の粒子を対象とする。

（ii）ＴＨＦ不溶分測定方法
トナー１．０ｇを秤量し、これにＴＨＦ５０ｇを加えて２０℃で２４時間静置する。これをＪＩＳ規格（Ｐ３８０１）５種Ｃの定量ろ紙を用いて常温でろ過する。乾燥後ろ紙残渣を秤量し、用いたトナーとろ紙残渣の比（重量％）で現わす。なお、ろ紙残渣の中には、顔料などの固形物や、ワックスがＴＨＦに不溶でればワックスなどが存在するので、熱分析により別途求める。

(iii)トナーの粘弾性測定方法
ハーケ社製レオストレスRS50システムを使用し、直径20mmのパラレルプレートを用い、ギャップ2mm、周波数10Hz、応力2000Paに設定して、温度60〜210℃（昇温速度2.5℃/min）の範囲で5℃毎に測定を行なった。トナーは直径20mm厚さ2mmのペレット状にしたものを使用した。

上記母体トナー１００部に対して、外添剤として、疎水性シリカ（ヘキサメチルジシラザンでの表面処理品、１次粒子の平均粒径が０．０２μｍ）０．４部をヘンシェルミキサーにて混合を行ない、シアン色のトナーを得た。

（トナー製造例２）
・ポリエステル樹脂Ｂ９５部
・ポリエチレンワックス
（融点90℃、針入度6mm）５部
・帯電制御剤（サリチル酸誘導体の金属塩）２部
・着色剤（銅フタロシアニンブルー顔料）２．５部

上記材料をトナー製造例1と同様の条件で母体トナーおよび外添剤（疎水性シリカ（ヘキサメチルジシラザンでの表面処理品、１次粒子の平均粒径が０．０２μｍ）０．４部）を混合し、分級し重量平均粒径（Ｄ４）が６．８μｍのトナーを得た。
この母体トナーの結着樹脂中にＴＨＦ不溶分はなかった。また、トナーのＧ’が５×１０^５Ｐａ以下、かつ、γが０．２％以上となる温度は９０〜９５℃であり、トナーのＧ’が５×１０^３Ｐａより小さくなる温度は１５０〜１５５℃であった。

（トナー製造例３）
トナー製造例２の材料のうちポリエチレンワックスをエステルワックス（融点85℃、針入度1.0mm）に変更する以外はトナー製造例２と同様の条件で母体トナーと外添剤（疎水性シリカ（ヘキサメチルジシラザンでの表面処理品、１次粒子の平均粒径が０．０２μｍ）０．４部）を混合し、分級し重量平均粒径（Ｄ４）が６．８μｍのトナーを得た。
この母体トナーの結着樹脂中にＴＨＦ不溶分はなかった。また、トナーのＧ’が５×１０^５Ｐａ以下、かつ、γが０．２％以上となる温度は９０〜９５℃であり、トナーのＧ’が５×１０^３Ｐａより小さくなる温度は１５０〜１５５℃であった。

（トナー製造例４）
トナー製造例２の材料のうちポリエステル樹脂Ｂをポリエステル樹脂Ｃに変更する以外はトナー製造例２と同様の条件で母体トナーと外添剤（疎水性シリカ（ヘキサメチルジシラザンでの表面処理品、１次粒子の平均粒径が０．０２μｍ）０．４部）を混合し、分級し重量平均粒径（Ｄ４）が６．８μｍのトナーを得た。
この母体トナーの結着樹脂中にＴＨＦ不溶分はなかった。また、トナーのＧ’が５×１０^５Ｐａ以下、かつ、γが０．２％以上となる温度は１００〜１０５℃であり、トナーのＧ’が５×１０^３Ｐａより小さくなる温度は１５５〜１６０℃であった。

（定着試験）
上記トナーの評価にあたり、トナー５部とシリコーン樹脂コートキャリア９５部を混合攪拌して二成分現像剤を作製し、プリンター装置を用いて記録材（転写紙）に定着して評価を行った。

定着方法は次の通りとした。
リコー製プリンターＩＰＳＩＯ８０００を改造し、本来の定着装置を取り外して下記仕様の定着装置を取り付けた。この装置に上記トナー、現像剤、リコー製ＰＰＣ用紙タイプ６０００７０Ｗをセットし、定着圧、定着ニップ時間、定着温度を変化させて定着を行った。

定着装置は、図２の定着装置を用い、構成部材を下記仕様とした。
・定着ベルト３３：基材ポリイミド、厚さ５０μｍ、弾性層シリコーンゴム、厚み２５０μｍ、表面離型層ＰＴＦＥ
・加熱ローラ３２：芯金Ｆｅ、φ２５、厚み０．６ｍｍ
・定着ローラ３１：芯金Ｆｅ、φ３０、弾性層発泡シリコーンゴム、厚み４ｍｍ、ＡＳＫｅｒＣ４０ＨＳ
・加圧ローラ３４：芯金Ｆｅ、φ３０、弾性層シリコーンゴム、厚み１．５ｍｍ、ＡＳＫｅｒＣ８０ＨＳ、表面離型層ＰＴＦＥ

評価サンプルの作製に当たっては、次に示す定着条件で定着を行った（表１）。
（試験例１）
製造例１のトナーを使用し、定着圧２．５ｋｇｆ／ｃｍ^２、定着ニップ時間１００ｍｓｅｃで定着を行った。
（試験例２）
製造例２のトナーを使用し、定着圧１．５ｋｇｆ／ｃｍ^２、定着ニップ時間８０ｍｓｅｃで定着を行った。
（試験例３）
製造例３のトナーを使用し、定着圧１．５ｋｇｆ／ｃｍ^２、定着ニップ時間８０ｍｓｅｃで定着を行った。

（比較例１）
製造例１のトナーを使用し、定着圧０．９ｋｇｆ／ｃｍ^２、定着ニップ時間５０ｍｓｅｃで定着を行った。
（比較例２）
製造例２のトナーを使用し、定着圧１．５ｋｇｆ／ｃｍ^２、定着ニップ時間１２０ｍｓｅｃで定着を行った。
（比較例３）
製造例４のトナーを使用し、定着圧２．５ｋｇｆ／ｃｍ^２、定着ニップ時間１００ｍｓｅｃで定着を行った。

作製した評価サンプルについて、次に示す評価を行った。
（ａ）低温定着性
ベタ部のマクベス濃度計による画像濃度が１．２となるように現像量を調整し、上記定着条件ごとに定着部材（定着ベルト）表面温度を５℃ずつ変化させて、リコー製ＰＰＣ用紙タイプ６０００７０Ｗ上に定着画像を得た。
得られた各温度のコピー画像を砂消しゴムを装着したクロックメーターにより１０回擦り、その前後の画像濃度を測定し、下記式にて定着率を求めた。ここで、定着率７０％以上を達成する温度を、定着下限温度とした。

定着率（％）＝（砂消しゴム１０回後の画像濃度）／（前の画像濃度）×１００

（ｂ）耐ホットオフセット性
ベタ部に０．８±０．１ｍｇ／ｃｍ^２のトナーが現像される様に調整を行ない、定着部材の表面温度を５℃づつ変化させ、オフセットの発生し始める温度を測定した。なお、転写紙はリコー製ＰＰＣ用紙タイプ６０００７０Ｗを用いた。

（ｃ）光沢度
ベタ部に０．８±０．１ｍｇ／ｃｍ^２のトナーが現像される様に調整を行ない、定着部材(定着ベルト)表面温度が１６０℃の時のベタ画像サンプルの光沢度を、日本電色工業株式会社製のグロスメーターを用いて、入射角度６０°の条件で計測した。
なお、転写紙はリコー製ＰＰＣ用紙タイプ６０００７０Ｗを用いた。この光沢度は、値の高いほど光沢があり、鮮明で色再現性に優れた画像を得るには、約１０％以上の光沢度が必要である。

（ｄ）転写性
ベタ部に０．８±０．１ｍｇ／ｃｍ^２のトナーが現像される様に調整を行なったリコー製プリンターＩＰＳＩＯ８０００に、トナー、現像剤、リコー製ＰＰＣ用紙タイプ６０００７０Ｗをセットし、連続プリントを行ない、１万枚後の画像について黙視で次に示す５段階評価を行なった。
ランク５：べた部が一様に画像濃度が高い。
ランク４：べた部にやや画像濃度ムラがある。
ランク３：べた部に画像濃度ムラが目立つ。
ランク２：べた部の画像濃度が低く画像濃度ムラがある。
ランク１：べた部の画像濃度が低く白く抜けた部分がある。

上記評価結果を表２に示す。

定着装置の概略構成図（１）である。定着装置の概略構成図（２）である。

符号の説明

１定着装置
３１，１００定着ローラ
３２，１１０加熱ローラ
３３，１２０定着ベルト
３４，１３０加圧ローラ
３５〜３５ｃガイド部材
１４０，Ｓ記録材（記録紙）
ｇニップ入口
ｔ未定着トナー像
Ｎニップ
Ａ定着ローラと加圧ローラが当接した部分
Ｃ加圧ローラに巻き付けられた部分
Ｒ定着ベルトの搬送経路

Claims

異なる色のトナー像を重ね合わせることにより多色像を形成する画像形成方法において、
周波数10Hz、応力2000PaでのトナーのＧ’（貯蔵弾性率）が5×10⁵Pa以下、かつγ(歪み量)が0.2％以上となる温度が100℃以下であり、周波数10Hz、応力2000PaでのトナーのＧ’が5×10³Pa以下となる温度が150℃以上であるトナーを用いて、定着ニップ時間60〜100msec、定着圧が1〜3kgf/cm²のベルト定着方式により記録材上に定着することを特徴とする画像形成方法。
前記ベルト定着方式が、定着ローラと加熱ローラとに張架された無端状の定着ベルトと、該定着ベルトを介して該定着ローラに対向して設けられる加圧ローラとを備えた定着装置を用いて、前記定着ベルトが加圧ローラに巻き付けられた部分と定着ベルトを挟んで定着ローラと加圧ローラが当接した部分とから成るニップにより記録材上に担持されている未定着トナー像を加熱加圧する方式であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成方法。
前記定着装置が、該定着ベルトの搬送経路内側にあって同搬送経路を折り曲げるよう配備され、前記ニップ入口での定着ベルトの張力を上げるガイド部材を有し、該ガイド部材が前記加圧ローラとの間に達する定着ベルトを加圧ローラより離して張架する構成であることを特徴とする請求項２に記載の画像形成方法
前記トナーが結着樹脂中にＴＨＦ不溶分を含有しないものであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成方法。
前記トナーが樹脂成分としてポリエステル樹脂及び／またはポリオール樹脂を含有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成方法。
前記トナーが融点７０〜１２５℃、針入度が５ｍｍ以下のワックスを含有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成方法。
前記トナーの重量平均粒径が３〜８μｍであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成方法。
前記トナーが無機微粒子及び／または樹脂微粒子を含有していることを特徴とする請求項１に記載の画像形成方法。