JP2614615B2 - カラー電子写真方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明はデジタルカラーコピィ、デジタルカラープリ
ンタ（カラーイメージプロセサー）等のデジタルカラー
画像またはカラー透明画像を作製するカラー電子写真方
法に関するものである。

［従来技術］ 電子写真トナー像を、熱圧ローラを用いて、支持体上
に定着する際、それに用いる熱ローラは、例えば、シリ
コーンエラストマーを被覆したローラ、例えば、フッ素
系離型性樹脂を被覆したローラが提案されている。ま
た、トナー用の樹脂としては、特公昭55−6895、特開昭
50−44836、特公昭46−12680、特開昭51−147325などが
提案されている。

これらの従来の定着法とトナーを用いて、フルカラー
画像を形成する場合、下記のような欠点を有していた。

（１）スチレン・アクリル系樹脂等では、ローラ定着
時、オフセット現像などを起さず有利であるものの、定
着された画像は、光沢から得られにくく、カラー画像と
しては好ましくない。

（２）ポリエステル、エポキシ樹脂等の比較的低分子量
のものは、低温で軟化するので、光沢を得やすく、カラ
ートナーとしては好ましが、これらは、ローラに対する
離型性が乏しく、オフセット現像が起きやすい。このた
め、離型性を向上させたシリコンエラストマー被覆ロー
ラにシリコーンオイル等の補助剤塗布が必要とされる。
（テフロンローラでは、実用的な、定着温度幅がなく使
用が困難である） また、デジタルプリンティングのカラーハードコピー
画像は、疑似階調表示法として面積型濃度再現法を使用
しているが、上記（２）の組合せを使用し光沢を得てい
るため、ドットの再現性の劣化（紙のスキ目等にトナー
が流れるため発生）などが発生し、階調性そのものが劣
化している。このため、目標の階調数を出力することが
難しく、画像の品位が劣化する現象がある。

［目的］ 本発明は、従来技術の上記問題点を解消して、下記の
目的を達成するものである。

（１）デジタルカラー複写機など、面積型濃度再現法に
より階調再現を行なう電子写真方法において、得られる
画像に対して、効果的に光沢感を与え、品位の高い画像
を提供すること。

（２）特に、面積型濃度再現法による階調再現性を良好
に保ちながら、光沢感を与える電子写真方法を提供する
こと。

［構成］ 複写などのカラーハードコピーでは、画像の階調の再
現法を、基本的にアナログ階調とデジタル階調に分類す
ることができる。電子写真法によるカラー画像の形成方
法において、アナログ階調とデジタル階調に分類する
と、光導電体上の静電潜像の電位レベルに応じてトナー
が付着することにより階調再現するものが前者に相当
し、感覚量と対応している。

一方、デジタル階調は、on・off化（２値階調化）さ
れていて、感覚量と直接的には対応していない。このた
め、画像の面積などを変調することにより、色材料を変
化させ階調を得ている。

本発明は、階調再現方法とトナーの粘弾性及びトナー
定着方法について鋭意研究した結果得られたものであ
る。

本発明の構成は、電子写真方法において、 （ａ）連続階調濃淡の再現方法として、面積型濃度再現
方法を使用 （ｂ）トナーのレオロジー特性を貯蔵剛性率（Ｇ′）
と、貯蔵剛性率と損失剛性率（Ｇ″）の比である正接損
失（tanδ）の関係がＧ′＝10^5dynes/cm²においてtanδ
を1.70≦tanδ≦3.00の範囲であることとし、 （ｃ）定着手段として、剛体加熱ローラーと弾性体加圧
ローラからなり、ローラ面圧が５〜20kg・f/cm²である
熱ヒートロール定着方法とする 上記の（ａ）（ｂ）（ｃ）の３点をいずれも満足する
組合せを特徴とする。

連続階調濃淡の再現法として、面積型濃度再現方法を
採用するが、面積型濃度再現方法といしては、公知であ
る方法であれば、特に限定されるものではない。ドット
パターンを埋めていく閾値の順序配列についても、Baye
r法、網点法、渦巻法など公知の方法であればかまわな
い。

また、記録手段が、“１（on）”と０（off）”だけ
でなく、“1/2"あるいは“1/3、2/3"等の中間濃度レベ
ルのドットが再現できる場合、多値面積型濃度再現方法
を用いることができるが、この階調再現方法において
も、面積を変調し階調性を得ているため、本発明に非常
に近い効果が得られる。

トナーの粘弾性の測定は下記のようにして行なった。
「レオメトリックス ダイナミックススペクトロメータ
ーRDS−7700型測定装置」［（米）RHEOMETRICS.INC製］
を用いた。測定条件は、角周波数（ω）をω＝100 rad
/sec（周波数16Hz相当）に固定し、歪率は自動とした。
この状態で温度を昇温し、温度依存性測定を行なった。
この結果から、 Ｇ′＝10⁵dynes/cm²の時のtanδを測定したものであ
る。

本発明に使用する結着樹脂としては例えばポリスチレ
ン、ポリ−Ｐ−クロルスチレン、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
−クロルスチレン共重合体、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−メタア
クリル酸メチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸エ
チル共重合体、スチレン−メタアクリル酸ブチル共重合
体、スチレン−αクロロメタア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−インデン共重合体などのスチレン系共重合体、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、シリコーン樹脂、ポリエステル、ポリウレタ
ン、ポリアミド、エポキシ樹脂、ポリビニルプチラー
ル、ロジン変性ロジン、テンペン樹脂、フェノール樹
脂、キシレン樹脂、脂肪族又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
スなどが単独或いは混合して用いられる。このような樹
脂の中でもフルカラー画像形成の点で透明性に優れてい
る樹脂である、スチレン系樹脂、ポリエステル、エポキ
シ樹脂などが特に好ましい。

ここで、結着樹脂の粘弾性がトナー自体の粘弾性に強
く、影響を与えるため、結着樹脂単体の粘弾性を、Ｇ′
＝10⁵dynes/cm²で、1.70≦tanδ≦3.00の範囲のものを
選択すべきである。一般に上記の範囲の粘弾性を示す樹
脂は、重量平均分子量（▲▼）と数平均分子量（▲
▼）の比である分散比（▲▼／▲▼）が比
較的小さく、▲▼／▲▼≦10程度の分子量分布
の狭いものが多いようである。

本発明の電子写真用トナーの着色剤として用い得るも
のは、イエローはベンジンイエロー（例えばC.I.ビグメ
ントイエロー12）、モノアゾ染料（例えばC.I.ソルベン
トイエロー16）、ニトロフェニルアミンスルフォンアミ
ド（C.I.ディスパーズイエロー33）、などであり、マゼ
ンタはキナクリドン（例えばC.I.ピグメントレッド12
2）、アントラキノン染料、ジアゾ染料（C.I.ソルベン
トレッド19）などがある。シアンとしては銅フタロシア
ニン（C.I.ピグメントブルー15）、インダンスレンブル
ーなどであり、ブラックとしてはカーボンブラック、ニ
グロシン染料などを用いることができる。なお、当然の
ことであるがフルカラー電子写真法に本発明のトナーを
適用することを意図しない場合には、他の公知の多数の
染・顔料を用いることができるのは当然である。

本発明のトナーはキャリアと混合されて現像剤を形成
する二成分現在剤としても、また公知の方法による一成
分現像剤としても使用することができる。二成分現像剤
として使用する場合、キャリアとしては公知のものがす
べて使用可能であり、例えば鉄粉の如き磁性を有する粉
体、ガラスビーズ及びこれらの表面を樹脂で処理したも
のなどがある。

本発明において、トナーを定着させる手段として、剛
体加熱ローラーと弾性体加圧ローラーの組合せからなる
熱ヒートロール定着方法とすることを特徴としている。
加熱ローラは、アルミニウム、ステンレス、銅等の金属
性中空ローラ芯の外周面に、四フッ化エチレン樹脂等の
耐熱離型性樹脂層を20〜100μｍ層に設けて、そのロー
ラ表面をJIS−B0601（1982）に基づく十点平均粗さが0.
8Z以上の平滑性を有するように処理をし、鏡面に仕上げ
たものである。加圧ローラーは、金属性ローラ芯の外周
面に、シリコンゴム、フッソゴム、フロシリコンゴム等
の弾性体層を比較的厚く設けたものであり、公知の加圧
手段により少なくても、定着時に、加熱ローラに圧接
し、ニップ幅を形成するものである。加熱ローラの加熱
方法及び必要に応じて加圧ローラの加熱方法は公知の手
段により、行なわれる。また、必要に応じて、加熱ロー
ラにシリコンオイル等の耐熱離型性の優れた液体を塗布
して、ローラの離型性を向上させることも可能である。
加熱ローラと加圧ローラによる加熱挟圧工程は、比較的
高い圧力で行なうことが望ましく、ローラ面圧が５〜20
kg・f/cm²の間であることが望ましい。

以下、実施例によって詳細に説明する。なお、実施例
に記載の各成分の量（部）は重量部である。

実施例、比較例１ トナーの組成 トナーＡ スチレン−ｎ・ブチルメタアクリレート共重
合体［7:3］ 100部 ▲▼→62.000 ▲▼→18.000 Ｇ′＝10^5dynes/cm²の時のtanδ→2.20（以下tanδは
Ｇ′＝10^5dynes/cm²の時とする） 銅フタロシアニンブルー ５部 （C.I.ピグメントブルー15） トナーＡのtanδ＝2.25 トナーＢ スチレン−ｎ・ブチルメタアクリレート共重
合体［7:3］ 100部 ▲▼→29.000 ▲▼→9.500 tanδ→3.28 銅フタロシアニンブルー ５部 トナーＢのtanδ＝3.30 トナーＣ スチレン−ｎ・ブチルメタアクリレート共重
合体［7:3］ 100部 ▲▼→220.000 ▲▼→13.000 tanδ→1.45 銅フタロシアニンブルー ５部 トナーＣのtanδ＝1.46 トナーＤ ポリエステル ▲▼→37.200 ▲▼→4.100 tanδ→2.82 2.9.ジメチルキナクリドン ４部 トナーＤのtanδ＝2.82 トナーＥ ポリエステル ▲▼→2.200 ▲▼→8.100 tanδ→3.50 2.9.ジメチルキナクリドン ４部 トナーＥのtanδ＝3.54 トナーＦ ポリエステル ▲▼→2.200 ▲▼→8.100 tanδ→1.48 2.9.ジメチルキナクリドン ４部 トナーＦのtanδ＝1.47 上記トナーＡ〜Ｆについて、ボールミルで24時間均一
に予備混合し、次いで、加熱ロールミル（２本ロール）
で混練した。これをハンマーミルで粗粉砕し、次いでジ
ェットミルを用いて微粉砕し、１〜30μｍ体積平均粒径
11μｍの粉体トナーを得た。このトナー８部と、鉄粉
（日本鉄粉製、商品名、TEFV250〜400）92部を混合し
て、トナー現像剤Ａ〜Ｆの６種を作製した。

［定着器Ａ］ 加熱ローラ→アルミ芯金 テフロン50μｍ 被覆 Φ40mm 表面0.8zに仕上げ処理 加圧ローラ→アルミ芯金 RTV肉厚5mm 被覆 Φ40mm ニップ幅→7m/m 線速→90mm/sec 面圧→7kg・f/cm² ［定着器Ｂ］ 加熱ローラ→アルミ芯金 RTV（信越化学KE−1300−12） フッ化シリコン HTV 以上三層構造 肉厚3mm 被覆 Φ40mm 加圧ローラ→アルミ芯金 テフロン20mm被覆 Φ40mm ニップ幅→7mm 線速→90mm/sec 面圧→7kg・f/cm² 上記の２種の定着器を用意した。両方とも、ニップ幅
・面圧・線速が同じになるように設定した。また、両方
の定着器とも加熱ローラの表面に、離型効果を上げるた
め、シリコーンオイル（KF−96 信越化学社製）をうす
く塗布した。加熱方式は、加熱ローラ内に組込んだヒー
ターにより、加熱ローラを加熱する方式とした。

これら、２つの定着器を外部駆動モータにて駆動し、
未定着画像を定着できる、外部定着器とした。

画像作像装置について ［装置 Ａ……面積型濃度再現方法によって階調再現］ 装置→FT−5520p/p改造機（株）リコー製（ポジ−ポジ
のプリンタとした。） （400DPIレーザー書込み系を組入れて、プリンタとした
もの） （定着部をはずし、未定着画像が作製できるようにした
もの） 階調再現法→面積型濃度再現方法 （４×４ドットマトリックスにて、渦巻配列でドット被
覆面積を変化させ４×４＋１→17階調を得る。） 実験 パターン印字出力（!?）し、17階調を得る。

［装置 Ｂ……濃度型にて階調再現］ 装置→FT−5520複写剤（（株）リコー製） 階調再現法→（アナログ方式）濃度型再現方法 （感光体（光導電体）上の電位のレベルによって、トナ
ー付着量が変化し、濃度が変化する。） 実験→コダックグレースケールを現像バイアスを変化さ
せながら、複写し、様々な濃度を得る。

［実験］トナーＡ〜Ｆの６種類のトナー現像剤を、装置
Ａおよび装置Ｂで画像を形成し、形成しした未定着画像
を外部定着器Ａおよび外部定着器Ｂで、それぞれ定着し
た。

得られた24枚の画像について、まとめたものが表１で
ある。この表から判るようにtanδ＜1.70のトナーＣ及
びトナーＦは、定着器Ａ、定着器Ｂのいずれでも、光沢
のある画像は得られなかった。また、tanδ＞3.00のト
ナーＢ及びトナーＣは、定着器Ａ（テフロン剛体加熱ロ
ーラー）では、低温よりオフセット現象が発生し、実質
定着巾が得られず、この組合せでは、使用することがで
きない。1.70≦tanδ≦3.00のトナーＡ及びトナーＢ
は、定着器Ａ及び定着器Ｂのいずれにおいても、定着性
は良好である。しかし、定着器Ｂ（シリコンゴム弾性体
加熱ローラー）を使用した場合は、光沢の発生が比較的
悪く、光沢度は10％以下であった。したがって、適度の
光沢を有する比較的望ましい画像を形成する組合せは1.
70≦tanδ≦3.00のトナーＡ及びトナーＤと定着器Ａとt
anδ≧3.00のトナーＢ及びトナーＥと定着器Ｂの組合せ
に限定される。トナーＡ及びトナーＢと定着器及び階調
再現方法についてまとめた表が表２となる。また、画像
濃度（ID）と光沢度の関係を第１図に示す。

これから判るように、本発明の組合せの電子写真方法
による画像（Ｉ）は低ID部から、光沢度が高く、高IDま
で同じ程度の光沢度を示している。この画像は、低ID部
から高ID部まで、同じような光沢をもっており、非常に
品位の高いものである。一方、他の組合せでは、低ID部
では、光沢度が上らないことが判る。このため、これら
の画像は、高ID部では、かなり高い光沢が得られるにも
かかわらず、品位の低い画像となっている。これは、低
ID部と高ID部の光沢の差が大きく、これが原因している
と考えられる。

トナーＤとトナーＥについても、全く傾向があった。
また定着器の条件や面積型濃度再現法の手段（配列順序
やドットマトリクスサイズ等）を変えても、全く同じ傾
向が得られた。

（カラー）画像の好ましさと光沢 中濃度以下（ID1.0以下をここでは示すことにする）
では、実施例のようにＩの組合せが他より光沢が高く、
最高濃度部の光沢とは、異なっている。一般のピクトリ
アル画像では、中濃度以下の比率は、かなり高くなり、
総合画質でＩが最も好ましいと感じるのは、それらの光
沢が効いているためと考えられる。また、中濃度以下の
光沢度と中濃度以上の光沢度の差が小さいため、画像の
均質（均一）感が増すことも重要である。つまり、他の
組合せでは、その差が大きく、光沢のある部分とない部
分の影響がノイズとなり、均質感をおとすため、画像の
品位が下がると考えられる。

中濃度以下での光沢度向上 何故、本発明の電子写真方法が効果的に光沢感を向上
し、品位の高い画像を提供できるのか、考えてみると、 まず、シリコンゴムローラー（弾性体加熱ローラ）定
着での光沢発生のメカニズムについてであるが、シリコ
ンゴムローラー定着で高い光沢を得るトナーは、比較的
溶融粘度の低いトナーであり、メカニズムは、トナーが
溶融し、粘度がさがり表面張力と定着ローラーから加わ
る圧力の兼ね合いにより、鏡面を作るため、光沢が得ら
れる。このためローラー離型性が良いことが要求され
る。トナー層が厚い時は、第2a図に示すように十分な鏡
面を作るが、トナー層が薄い時は、第2b図のように紙の
表面の凹凸により、鏡面が出来にくくなり、光沢は低下
する。（紙の地肌の面積が増えるため、地肌の影響が増
加するが、この影響は別として考える。） また、このメカニズムでは、面積型濃度再現法におい
ても、低ID部では、第2c図に示すように紙の表面凹凸や
スキ目にトナーが流れ易く、効果的でない。

一方、テフロンローラー（剛体加熱ローラー）定着の
光沢発生メカニズムでは、トナーが軟化したところを、
剛体ローラの圧力で、塑性変形させることにより、光沢
を得るものである。このため、第2b図に示すように紙の
表面の凹凸の影響は受けにくい。つまり、溶融粘度の比
較的高い所で光沢を発生させるため、紙のスキ目に流れ
ることが少なく、またローラーの圧力が剛体であるため
上から一方向にかかるため、第2e図に示すように鏡面を
作り易いわけである。

テフロンローラー定着のメカニズムでは、面積型濃度
再現においてより良い光沢と画像品質を得ることができ
るのは、テフロンローラー定着が低ID部光沢に有利な方
式の上に、更にこの面積型再現の有利性がある。つま
り、面積型再現は、理想的には、最高濃度部、100％マ
トリックスが埋まり、ハイライト部は、それに合った面
積がトナーで埋まり、どちらもトナー層の厚さは同じと
なっている。このため濃度型再現に比べると、トナー層
厚みの均一度は高く、表面性が均一になりやすいと考え
られる。（感光体上の電位がON−OFFであるから） このように、テフロン定着と1.70≦tan≦3.00のトナ
ー及び面積型濃度再現を組合せることにより、好ましい
画像が得られると考えられる。

また、本発明の方式では、面積率と画像濃度及び画像
光沢（ドット＋紙地肌）の関係を調べると第３図の関係
（理論）とほぼ同じ曲線にのることが判る。これは逆
に、適当な階調再現を行っていることを示すものと考え
る。（シリコン定着は、ドットゲイン等の影響により。
面積再現が正しく行われていない。） 以上、不透明画像について説明したが、転写紙の代わ
りに透明フィルムを用い、トナーとして透明トナーを用
いれば、OHPに用いられる透明画像（いわゆるカラート
ラペンコピー）として高品質のものが作製できる。

［効 果］ 以上説明したように本発明の電子写真方法により階調
再現性の優れ、かつ、、適度の光沢感のある。高品質な
画像を得ることができる。特に、本発明を応用したカラ
ー画像（デジタル）では、効果が大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のトナーを用いた画像の濃度とIDとの関
係を示すグラフ。 第2aないし2e図はトナー定着の機構を示す説明図。 第３図は面積率、画像濃度、光沢度相互の関係を示すグ
ラフである。 １……紙、２……トナー層。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−100773（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−75542（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−176949（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−124957（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−56355（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−123855（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一様帯電された光導電体上に、画像光を照
   射して、静電潜像を形成し、該静電潜像にトナー現像剤
   を供給し現像を行なう電子写真方法において （ａ）連続階調的濃淡の再現方法として面積型濃度再現
   法を使用し、 （ｂ）トナーは、主として結着樹脂と着色剤からなり、
   該トナーのレオロジー特性が、貯蔵剛性率（Ｇ′）と、
   貯蔵剛性率と損失剛性率（Ｇ″）の比である正接損失
   （tanδ）の関係が以下の式を満足すること Ｇ′＝10⁵dynes/cm²において 1.70≦tanδ≦3.00 （ｃ）記録材上のトナーにより形成された画像を定着す
   る手段として、剛体加熱ローラーと弾性体加圧ローラー
   から成り、ローラー面圧が５〜20kg・f/cm²の熱ヒート
   ロール定着方法とすること 上記の（ａ）（ｂ）（ｃ）の３点をいずれも満足するこ
   とを特徴とするカラー電子写真方法。