JPH02297563A - カラートナーの定着方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は２色以上のトナーを用いて得られた未定着多色
トナー画像を担持した担持体を加熱・加圧することによ
り゛該担持体上に定着画像を得る定着方法に関する。

［従来の技術］ 従来、熱定着法に用いられる定着装置は、所定の温度に
維持された加熱ローラと、弾性層を有して該加熱ローラ
に圧接する加圧ローラとによって、未定着のトナー画像
が形成された転写材を挟持搬送しつつ加熱するローラ定
着方式が多用されている。

この種の装置にあっては、転写材上の未定着トナー像の
トナーが、該トナーを加熱してこれを転写材に融着せし
めるべと定着ローラ側に付着し、これが次の転写材に転
写されてしまう、いわゆるオフセット現象という問題が
ある。特に、フルカラーの装置にあっては、単にトナー
を軟化してこれを加圧粘着させる単色の場合と異なり、
複数種のトナーが溶融に近い状態で混色される高温定着
がなされるために、この傾向がより強い。

かかる問題を解決する方法として、ｌＪ、ｓ、Ｐ。

３．５７８，７９７号に開示されているように、トナー
像をその融点まで加熱体で加熱・溶融し、その後トナー
を冷却して比較的高い粘性状態とし、トナーの付着する
傾向を弱めた状態で加熱ウェブから剥離することによっ
てオフセット現象を生ぜずに定着する方法が知られてい
る。　１１．ｓ、Ｐ、　３，５７８，７９７号ではこれ
に加えて加熱体に対してトナー像及び転写材を加圧圧接
することなしに加熱する方式をとっているので、転写材
を加熱する必要がなく、他の方法に比べてはるかに少な
いエネルギーでトナーを溶融できる、としている、しか
しながら、公知の如く、加圧圧接することなく加熱体に
接触した場合には熱伝達効率が低下し、トナーの加熱・
溶融に比較的長時間を要する。特にフルカラー画像にお
いては、各色のトナーが溶融に近い状態で混色すること
が必要となる為、かかる定着方法は、カラー系には通し
ていない。

それに対し、特公昭５１−２９８２５号公報では、公知
の加圧・圧接技術を付加して熱伝達効率の向上を図り、
トナーの加熱・溶融を短時間でしかも充分に行なう方法
が提案されている。この方法によれば、加圧・圧接を行
なっているのでトナーを充分加熱・溶融することが可能
となり、特にフルカラー画像におりる混色に関しても問
題はない。しかし、加熱・溶融時に加圧されているので
、加熱体とトナー間の接着力は強くなり、冷却後におい
てもその剥離性が問題となる。該公報においては、加熱
体に表面エネルギーの低いテフロンを用いて接着力の低
下を図り剥離性を付与している。

加熱体としてテフロンシートを使用する場合、テフロン
が高価である為に繰返し使用が現実的である。しかしな
がら加熱・冷却サイクルを短時間の内に繰返し、且つ絶
えず適当な張力を必要とするこのような定着装置に用い
るにはテフロンは引張強度が不十分であり、耐久性に欠
ける。

従って特公昭５１−２９８２５号公報に開示されたよう
な定着装置を実用化するには、表面エネルギーが低く、
且つ機械的強度及び熱的強度に優れた材ネ４を加熱体と
して用いるか、逆に加熱体の材質を選ばずに離型性を有
する材料を有するカラートナーを用いる事が必要となる
が、これらの条件を満足する加熱体用材料或はカラート
ナーは見い出されていなかった。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、熱定着方法における定着寄与成分、すなわち
、樹脂等から成るバインダー中の一成分の融点を加熱部
の最大温度より著しく低くすることにより、定着性の向
上及びこれによる定着スピードのアップが図れる他、多
色画像に対する要求、即ち、定着画像における色再現節
回の拡大と透明担持体使用時の定着画像の透明性の向上
をも図った定着方法を提供するものである。

［課題を解決するための手段及び作用］本発明は、転写
材上に２色以上のトナーを用いて現像された未定着の多
色画像を転写材と一体的に移動する耐熱シートを介して
、加熱・加圧手段により定着を行ない、加熱・溶融した
トナー画像を冷却・固化した後に耐熱シートと転写材を
分離する定着方法において、該トナーとして少なくとも
融点が５５℃〜７５℃のワックスと各色に対応した着色
剤を含む熱可塑性樹脂を有するトナーを用いることを特
徴とするカラートナーの定着方法である。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明の定着方法の具体例を第１図に基づいて説明する
。

第１図において、１は加熱ローラでヒーター２を内蔵し
た加熱体であり、該加熱ローラｌは金属等の芯材上にフ
ッ素系ゴム、シリコンゴム等より成る弾性層を有してい
る。

一方３は加圧ローラで、加熱ローラ１と同様に金属等の
芯材上にフッ素系ゴム、シリコンゴム等より成る弾性層
を有し、これら加熱・加圧ローラ１．３は同一周速で不
図示の駆動源により駆動されている。

これら加熱・加圧ローラ１，３は耐熱シート４を介して
圧接している。耐熱シート４は矢印へ方向へ回転する送
り出し軸５に巻かれており、さらに加熱・加圧ローラ１
，３間を通過後、曲率の大きな分離ローラ６を介してシ
ート巻き取り軸７に巻き取られる。耐熱シート４は耐熱
性を有する、ポリイミド又はポリエステル又はポリアミ
ドもし２（はこれらシートの転写紙接触面にテフロンコ
ーティングを施したシートより成り、例えば約９ｐｍ厚
の耐熱処理を施したポリエステルが用いられる。又、耐
熱シート４の移動速度は加熱・加圧ローラ１，３の周速
と同一に設定される。

かかる装置にあっては、転写材である転写紙８上の加熱
溶融性のトナーより成るトナー画像は先ず、耐熱シート
４を介して加熱・加圧ローラｌ。

３により加熱され、軟化・溶融する。しかる後、分離ロ
ーラ６に達する間に、放熱板９及び放熱板を兼ねたガイ
ド板ｌＯの間を通過し、強制的に冷却・固化される。そ
の後、曲率の大きな分離ローラ６を通過した後に、耐熱
シート４は転写紙８から剥離される。

上述の定着方法において、加熱ローラ１の表面温度は１
４０℃〜２００℃、定着スピードは２０〜１１００ｎ／
ｓｅｃ　、加熱・加圧ローラ１，３間の面積圧は３〜６
　ｋｇ／ｃｍ”であることが好ましい。

本発明においては、上述の定着法において、トナーの構
成成分として、融点５５℃〜７０℃のワックスを含有す
ることを特徴とする。

本発明に用いるワックスは、加熱部の最大温度に比べて
著しく低い融点を有しているので、定着時には瞬時に溶
融して良好な熱伝達媒体として挙動する為、定着時のト
ナーの粘度低下に効果がある。又、他方、耐熱シートと
溶融トナー面の界面にも存在し、冷却後の耐熱シートと
定着画像の間の離型剤としても機能する。

本発明の定着方法においては、加熱ローラのみからの加
熱である為、トナーの加熱は加熱ローラ側からが主とな
る。即ち、加熱ローラ側の方が温度が高（、トナ一層と
転写材界面よりも耐熱シートとトナ一層界面に溶融ワッ
クス層が形成され易く、それが離型剤として機能する為
耐熱シート分離時に、オフセットすることなく、転写材
上に定着画像を得ることができる。

本発明におけるワックスと熱可塑性樹脂との存在状態は
、これらを他の内添剤と共に溶融混練させた均一状態と
してもよいが、より好ましくは主として結着樹脂により
構成される粒子の少な（とも表層部にはワックスや着色
剤が存在しない、いわゆる擬似カプセル構造になってい
ることが好ましい。これは、融点が低く、常温でブロッ
キングし易いワックスを表層部に存在させないことによ
り、トナーとしての耐ブロッキング性を保ち、且つ、加
熱・加圧定着時にのみ溶融流出させるためである。

このような擬似カプセル構造を有するトナーは、ワック
ス、着色剤、その他添加剤を含んだ重合性単量体系を水
系媒体中で懸濁重合することによって得られる。

懸濁重合で得られたトナー中ではワックスは、表層部に
は存在せずに、表層部にはより熱的強度の優れた結着樹
脂が存在するためトナー環境がワックスの融点を超えな
ければブロッキングなどは起こらないが、融点を超えた
場合にはワックスが液体となり表層部へ浸出して融雪を
起こす。

複写機内の温度環境を考慮すると本発明に用いるワック
スの融点は５５℃以上であり、又、懸濁重合でトナーを
製造する場合ワックスのような含有物は単量体系に均一
に溶解又は分散させる必要があり、ワックスの融点が７
５℃を超えるとモノマー中に均一に溶解しない。

又、ワックス量は重合性単量体１００重量部に対し、５
重量部より少ないと充分な離型性をトナーに付与できず
、５０重量部を超えるとワックスを十分に内包化しに（
くなりブロッキングの原因になる。

ワックスとしては重合体トナーに内包化する必要から、
疎水性のパラフィン系炭化水素が好ましく用いられる。

例えばパラフィンワックス（日本石油製）、パラフィン
ワックス（日本精蝋製）、マイクロワックス（日本石油
製）、マイクロクリスタリンワックス（日本精蝋製）な
どが挙げられる。

本発明に用いるトナーに適用できる重合性単量体として
は、スチレン、０−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレ
ン、ｐ−メチルスチレン、ｐ−メトキシスチレン、ｐ−
エチルスチレン等のスチレン及びその誘導体；メタクリ
ル駿メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピ
ル、メタクリル酸ローブチル、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−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
のメタクリル酸エステル類；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などのアクリル酸エステル類；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などのビニ
ル系単量体がある。

これらのモノマーは単独ないし混合して使用しつる。上
述した単量体の中でも、スチレン又はスチレン誘導体を
単独で、又は他の単量体と混合して使用する方がトナー
の現像特性および耐久性の点で好ましい。

重合開始剤としては、いずれか適当な重合開始剤、例え
ば、２．２′−アゾビス＝（２，４−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−メトキシ−２，
４−ジメチルバレロニトリル、その他のアゾビスイソブ
チロニトリル（ＡＩＢＮ）の如きアゾ系又はジアゾ系重
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シカーボネ
ート、キュメンハイドロパーオキサイド、２．４−ジク
ロロベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサ
イドの如き過酸化物系重合開始剤が挙げられる。これら
重合開始剤は、一般には重合性単量体の重量の約０．５
〜５％の開始剤で十分である。

本発明のトナーに添加する着色剤としては、重合阻害性
が殆んどないか他の手段で実質的に阻害性を封じること
が可能で且つ、水相移行性がない又は、他の手段で防止
可能となる染・顔料が挙げられる。

例えば、フタロシアニン系顔料、不溶性ジスアゾ系顔料
、キナクリドン系顔料、キサンチン系染料、カーボンブ
ラックなどが挙げられる。

又、単量体系の重合時に添加剤として極性基を有する重
合体、共重合体又は環化ゴムを添加して単量体系を重合
することが好ましく、又、これら、重合性単量体系を極
性重合体と逆荷電性の分散剤を分散せしめた水相中に懸
濁させ重合させることが好ましい。即ち、重合性単量体
系中に含まれるカチオン性又はアニオン性重合体、共重
合体又は環化ゴムは水相中に分散している逆荷電性のア
ニオン性又はカチオン性分散剤と重合進行中のトナーと
なる粒子表面で静電気的に引き合い、粒子表面を分散剤
が覆うことにより粒子同士の合一を防ぎ安定化せしめる
と共に、重合時に添加した極性重合体がトナーとなる粒
子表層部に集まる為、一種の殻のような形態となり、得
られた粒子は擬似的なカプセルとなる。比較的高分子量
の極性重合体、共重合体または環化ゴムを用い、トナー
粒子にブロッキング性、現像耐摩耗性の優れた性質を付
与する一方で、内部では比較的低分子量で定着特性向上
に寄与する様に重合を行なう事により定着性とブロッキ
ング性という相反する要求を満足するトナーを得ること
ができる。本発明に使用し得る極性重合体（極性共重合
体を包含する）及び逆荷重性分散剤を以下に例示する。

（ｉ）カチオン性重合体としては、ジメチルアミノエチ
ルメタクリレート、ジエチルアミノエチルアクリレート
等含窒素単凰体の重合体もしくはスチレン、不飽和カル
ボン酸エステル等と該含窒素単量体との共重合体。

（ｉｉ　）アニオン性重合体としてはアクリロニトリル
等のニトリル系単量体、塩化ビニル等の含ハロゲン系単
量体、アクリル酸等の不飽和カルボン酸、不飽和二塩基
酸、不飽和二塩基酸の無水物、ニトロ系単量体の重合体
、極性重合体のかわりに環化ゴムを使用しても良い。

（ｉｉｉ　）アニオン性分散剤としては、アエロジル＃
２００、　＃３００．　＃３８０　（日本アエロジル社
製）等のコロイダルシリカ。

（ｉｖ）カチオン性分散剤としては酸化アルミニウム、
アミノアルキル変性コロイダルシリカ等の親水性正帯電
性シリカ微粉末等。

このような分散剤は重合性単量体１００重量部に対して
０．２〜２０重量部が好ましい。更に好ましくは０．３
〜１５重量部である。

一方、必要に応じて添加される荷電制御性物質としては
、一般公知のものが用いられる。

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、モノアゾ染料の金属錯塩、サリチル酸
、ジアルキルサリチル酸の金属錯塩等が用いられる。

本発明のトナーは以下の方法で得られる。

重合性単量体中に融点５５〜７０℃のワックスを重合性
単量体の５〜５０重量％含有させ、更に着色剤、重合開
始剤等の添加剤を加えて超音波分散機、ホモジナイザー
などによって均一に溶解又は分散せしめた単量体系を懸
濁安定剤を含有する水相（即ち連続相）中に通常の撹拌
機又はホモミキサー、ホモジナイザー等により分散せし
める。好ましくは単量体液滴が所望のトナー粒子のサイ
ズ、一般に３０μｍ以下の大きさを有する様に攪拌速度
、時間を調整し、その後は分散安定剤の作用によりほぼ
その状態が維持される様、撹拌を粒子の沈降が防止され
る程度に行なえば良い９重合温度は４０℃以上、一般的
には５０〜９０℃の温度に設定して重合を行なう。反応
終了後、生成したトナー粒子を洗浄、濾過により回収し
乾燥する。懸濁重合法においては、通常単量体１００重
量部に対して水３００〜３０００重量部を分散媒として
使用する。

このようにして得られた重合トナーに対し、流動性改質
剤をトナー粒子と混合（外添）して用いても良い。流動
性改質剤としてはコロイダルシリカ、脂肪酸金属塩、テ
フロン微粒子などがある。

又、増量の目的で炭酸カルシウム、微粉末状シリカ等の
充填剤を０，５〜２０重量％の範囲でトナー中に配合し
てもよい。

［実施例］ 以下実施例に基いて詳細に説明する。

尚、部数はすべて重量部である。

実施例１〜３ 下記に示す処方で均一に溶解又は分散させた単量体組成
物を水中に懸濁安定剤を分散させた分散媒系中にて懸濁
重合することによりイエロー、シアン、マゼンタ、ブラ
ックの４色のトナーを得た。

処方 以上はすべてのトナーに共通 （以下余白） これら４色のトナーをキャノンカラーレーザーコピア１
によりマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの順に多
重現像を行ない得られた未定着画像を第１図に示した定
着装置を用い、表−１における定着条件で定着画像を得
た。得られた画像は彩度が高く、混色性も良好で優れた
色再現性を有していた。さらに表面光沢を表わすグロス
値は６０％以上の高い値を示した。又、トランスベアレ
ンジ−シートを使用した画像については、オーバーヘッ
ドプロジェクタ−で映写したところ１■れた透明性を有
していた。

比較例 ワックスを除いた以外は実施例と同様に４色のトナーを
得た。これらのトナーをキャノンカラーレーザーコピア
１でマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの順に多重
現像を行ない得られた未定着画像を第１図に示した定着
装置を用い表−１の定着条件で定着画像を得たが、トナ
ーが定着フィルムにオフセットし、実用に供し得なかっ
た。

［発明の効果］ 本発明の定着方法によると、オフセット現象な防止し、
且つ短時間で十分なトナーの定着が行えるため、高画質
なカラー複写画像が得られしかも定着スピードが早（な
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の定着方法を具体的に実施した定着装置
の概略図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 転写材上に２色以上のトナーを用いて現像された未定着
   の多色画像を、転写材と一体的に移動する耐熱シートを
   介して、加熱・加圧手段により定着を行ない、加熱・溶
   融したトナー画像を冷却・固化した後に耐熱シートと転
   写材を分離する定着方法において、該トナーとして少な
   くとも融点が５５〜７５℃のワックスと各色に対応した
   着色剤を含む熱可塑性樹脂を有するトナーを用いること
   を特徴とするカラートナーの定着方法。