JP2004170606A

JP2004170606A - 再利用可能転写材及び画像形成方法

Info

Publication number: JP2004170606A
Application number: JP2002335081A
Authority: JP
Inventors: Motohiro Ogura; 基博小倉
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-11-19
Filing date: 2002-11-19
Publication date: 2004-06-17

Abstract

【課題】再利用可能な転写材
【解決手段】トナーの消去が可能な転写材でしかもその画像形成に必要なトナーのメインバインダーと多孔質の表面を形成する表面の樹脂の熱膨張率が異なる画像形成方法においてその転写材表面に微細な穴が有り、画像形成の際、その穴にトナーを形成し、加熱によるトナーの膨張で穴内にトナーを落とし込み、また、再利用を行う際にまた、熱を与えることで、穴の大きさを広げ、その中から画像を形成したトナーをかきとることを特徴とする再利用可能転写材及び画像形成方法。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式、熱転写方式等に適用した画像形成装置に用いられる記録体に関する。さらに詳しくは画像記録装置で形成された画像形成材料を容易に除去し、容易に再生可能にし繰り返し使用できる画像記録体の再生方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地球環境問題が表面化し、森林資源保護の重要性が認知され、木材などの紙材料の再利用が問われてきている。
【０００３】
このような状況の中で、近年では古紙のリサイクルが当然であり、オフィスで分別された古紙は古紙業者、製紙工場というルートを経て古紙の再生が行われている。しかしながら、再生にかかる手間やコスト、さらに再生にかかる莫大なエネルギーについての大きな問題がある。
【０００４】
そこで、このような問題を解決する方法として、一度使用した用紙上に形成された画像を化学的、あるいは物理的に消去して再利用する方法が提案されている。例えば電子写真方式で得られた画像を消去する方法として、以下の公報に記載の方法を挙げることができる。
【０００５】
特に溶剤使用して、除去するものが多いが、これでは地球環境問題に対しての取り組みとは思えない。例えば以下のようなものがある。
【０００６】
特開平７−３０１９４０号公報には、トナーなどの熱可塑性樹脂または熱溶解性樹脂で主として形成された画像形成物質の除去を画像除去促進液の膨潤と物理的な剥離で行い、記録媒体の再生を行う方法が開示されている。しかし、この方法では、記録媒体が画像除去促進液などの溶媒を使用するため、結局、再利用した記録材には溶媒が残り、それを再度通紙するには、他の弊害が持ち上がる危険性がある。
【０００７】
特開平８−２２０７９２号公報には、電子写真用トナーとして独自に発明したトナーを用い、それを用いた印字物に紫外線を照射した後、機械的に擦過することで、印字部分を除去、記録媒体の再生を行う方法が開示されている。しかし、この方法では特別なトナーを用いなければならず、全部の機種に対応した記録材を提供できるものではない。
【０００８】
特開平９−２０４０６１公報には、用紙表面にトナー離型性のよい皮膜を形成することで、トナーを除去する技術が開示されている。この方法は、主としてパルプ繊維で構成されている基材上に、シリコーン化合物と酸化チタンなどの微粒子を含む液組成物を塗布または含浸し乾燥させ皮膜を形成し、この皮膜上にトナーによる画像が形成され、形成された画像は熱ローラーに通紙することでトナーを除去するものである。しかし、この方法で容易に取れるようなものは、画像を持ち運ぶ際、擦れたりして安易に取れやすい傾向があり問題となった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、再生可能な記録媒体、その再生方法を溶剤などの化学薬品を用いず、しかも容易にトナー剥離可能で何度も繰り返し使用でき、しかも一度画像を形成するとトナーの接着性が強いことを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明は次のようである。
【００１１】
本発明はトナーの消去が可能な転写材でしかもその画像形成に必要なトナーのメインバインダーと多孔質の表面を形成する表面の樹脂の熱膨張率が異なる画像形成方法においてその転写材表面に微細な穴が有り、画像形成の際、その穴にトナーを形成し、加熱によるトナーの膨張で穴内にトナーを落とし込み、また、再利用を行う際にまた、熱を与えることで、穴の大きさを広げ、その中から画像を形成したトナーをかきとることを特徴とする再利用可能転写材及び画像形成方法。
すなわち、トナーと転写材表面の樹脂の熱膨張率が異なることで、ある熱を加えた際、トナーがその穴の中に入り、また、その画像が必要なくなれば、穴から取り除くということでトナーを強固に定着すると共に、容易に剥せることである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳しく説明する。
【００１３】
図１は本発明に係わる多孔質の断面図である。１１は転写材１の基材であって中質あるいは上質の普通紙、あるいはこれらの紙の片面または両面に目止め用の表層コートを施した紙、いわゆるコート紙、アート紙等の塗工紙でもよい。また、基材にプラスチックフィルムを用いてもよくそれは従来公知のものでよい。例えば、アセテートフィルム、三酢酸セルロースフィルム、ナイロンフィルム、ポリエステルフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリスチレンフィルム、ポリフェニレンサルファイドフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリイミドフィルム、セロハン等を用いることができるが、これらの機械的、電気的、物理的、化学的特性、加工性等総合的に考慮すれば、ポリエステルフィルム、特に二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムが好ましい。
【００１４】
紙の場合、坪量は３０ｇ／ｍ^２以上が好ましく、４５ｇ／ｍ^２以上がより好ましい。３０ｇ／ｍ^２未満の紙では、塗工樹脂膜を厚くしても電子写真装置における搬送性が確保されにくい。また、坪量は２００ｇ／ｍ^２以下が好ましく、１５０ｇ／ｍ^２以下がより好ましい。２００ｇ／ｍ^２を越えると、原紙の剛性が高過ぎるため、搬送性が不良になり易い。また、ここでは、熱に対して敏感なものの方が好ましい。基本的には、画像を形成する樹脂と同等の熱膨張率をもっているものの方が好ましいが、この限りではない。また、表層の樹脂材料に対して接着層を設けてもよく、その場合は、１２は接着層であって、その接着剤として公知のものでアクリル系粘着剤、ゴム系粘着剤、シリコーン系粘着剤などを使用することができるが、特に、粘着剤のはみ出しが少ないアクリル系粘着剤を好適に使用することができる。粘着剤の塗布方法には特に制限はなく、粘着剤の溶液をディップ方式、スプレイコート方式、ブレードコート方式、グラビアコート方式、キスコート方式、カーテンコート方式、エアナイフコート方式、リバースロールコート方式など通常用いられている公知の塗布方式を用いて塗布することができる。粘着剤の塗布量は、粘着剤の固形分の重量として０．１〜２０ｇ／ｍ^２、０．５〜５ｇ／ｍ^２である。粘着性を強くしすぎると敗れてしまい、また、弱いと剥がれてしまう可能性がある。
【００１５】
ここで多孔質を形成するための受容層１３を示す。受容層としては、熱に対して伸び縮みしやすいものが好ましい。例えば、ポリウレタン、ポリエステル、ポリユリア（熱膨張率２〜３×１０^−５／℃）、ポリスチレン（６〜８×１０^−５／℃）などに代表される樹脂でかまわない。この他のものとしては、具体的には、変性ナイロンや共重合ナイロンなどの特殊なナイロン、ポリビニルアルコール、アクリルアミド、ポリビニルピロリドン、水性ビニルウレタン、水性アクリル系ポリマー、アルファオレフィン・マレイン酸系ポリマー、ポリスチレンスルホン酸などの水溶性合成高分子、デンプン、多糖類、にかわ、カゼインなどの水溶性天然物などのポリマーポリエステル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリプロピレン、ポリイミド、セロハン等などでも十分な役割を果たせ、これらのものは基本的に膨張係数は前記ほどのものぐらいである。
【００１６】
また、図１（ｂ）に示すように両面に塗工してもかまわない。この場合、熱処理を加えた場合、カールが発生しにくいという点がプラスされる。これらの樹脂層に形成する穴の大きさとしては直径で１〜２５４μである。１μより小さいとトナーが溶けたときに上手く入り込まないため、すぐに取れやすくなってしまう。また、２５４μより大きくなると、穴自身が大きいので画像形成上不具合が発生してしまう。穴の空け方としては、通常、凸型の版を使用し、樹脂が乾かないうちに押し当てて作成することができる。さらに、一度表層に膜を作って、針（ダイヤモンド、鉄など）で一定の間隔で溝（穴）を掘っていくのも構わない。一般的には塗工時に版を作って、穴を製膜するほうが簡易だと思われる。また、塗工量としては、静電層の塗布量は、剥離剤固形分として、０．１〜１０ｇ／ｍ^２、好ましくは３〜５ｇ／ｍ^２で、厚みとしては転写層の厚みとしては、１μｍ〜２０μｍでよく、好ましくは５μｍ〜１０μｍでよい。あまり、薄すぎるとトナーが基材の転写層部に定着できず、また、厚すぎると塗工樹脂自体が横に伸びにくくなる。
【００１７】
また、この転写層１３には必要に応じて電子写真転写性の向上のためカチオン系あるいはノニオン系の帯電防止剤を加えることも可能である。帯電防止剤量としては、目標表面固有抵抗値として１０^１０〜１０^１３／□になるように調整すればよい。更に、通紙搬送性の確保のためシリカ粉末等の無機白色顔料を混合してもよい。また、前述したトナーの剥がれよより満足させるために、７重量％未満の公知の離型剤を混合してもよい。あまり、混入しすぎると定着性が保たれないためである。また、図１（ｃ）に示すように転写層１３の上に若干の離型層を設けてもよい。この場合の離型層の量は乾燥固形分で１ｇ／ｍ^２以下であることがよい。１ｇより多くなる定着性に問題がある。この場合の離型剤としては、フッ素系樹脂；シリコーン系樹脂；これらの共重合体樹脂；以上のこれら樹脂とアクリル樹脂及びポリエステル樹脂などとの共重合樹脂；ポリエチレン及びポリプロピレンなどの低分子量合成ワックス；カルナバワックス、密ロウ、モンタンワックス、パラフィンワックス及びミクロクリスタリンワックスなどの天然ワックスからなる群から選ばれる少なくとも１種以上の材料である。
【００１８】
次に、本発明のトナー除去システムに対する電子写真用トナーについて詳述する。一般的なトナーでよく。さらには、カラーに用いられる、スチレン−アクリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、エポキシ、ポリエステル等の樹脂を主体とするバインダー樹脂にカーボンブラックの他、イエロー、シアン、マゼンタ等の染顔料を含む電子写真用トナーが使用可能であることも大きな特徴である。この場合、注意しなければならないのはトナーを塗工樹脂自体と同じ熱膨張率より小さくすることが基本である。例えば、メインバインダーの中にガラスなどの無機材料を加えることで、熱膨張率は通常の半分くらいになる。また、金属系のものは熱膨張率が低く、これらのものを充填するのも可能である。例えば、充填剤として、グラスファイバー、カーボンファイバー、グラファイト、二硫化モリブデン、ブロンズ、珪酸アルミ、滑石、酸化スズなどの金属酸化物等の無機充填剤、ポリイミド樹脂、芳香族ポリエステル系樹脂、ポリフェニレンサルファィド樹脂等の有機耐熱性ポリマーも用いられる。これら充填剤を用いると、線膨張率等が改善できる。半分より大きくほとんど変わらない状態となると、上手く取り出せない。
【００１９】
次にこの、除去プロセスを簡単に図２に説明する。図２はトナーの定着、及び取り除くことを簡単に分からせるための一部を拡大したものである。上記で構成さらた転写紙１に電子写真装置で必要部分に形成されたトナーＴを転写させる。（Ａ）次に、熱定着装置（１５０℃〜２００℃）によって転写紙１は膨張しトナーがその穴に落ちる。（Ｂ）常温（０〜３０℃）でトナーＴ転写紙は通常状態にもどり固着される。（Ｃ）さらに、トナー必要ないときはもう一度、凸型の定着器Ｓで温めトナーはかきとられる。（Ｄ）さらに、常温まで冷やされ、もとの転写紙にもどる（Ｅ）。
ここで、今回使用された定着器について、説明する。定着装置の一例について図４で説明する。
【００２０】
定着ローラー４３１は、金属性パイプの表面にシリコンゴム及びフッ素ゴムが被覆されたものであり、加圧ローラー４３２は金属ローラーの表面にシリコンゴムが被覆されたもので、加圧ローラー４３２の表面に取り付けられたサーミスタ４３６からの検知信号に基づいて不図示の温度制御回路が定着ローラー４３１のハロゲンヒーター４３２ａ及び４３２ｂがコントロールされ、その表面温度が定着に適した一定値にコントロールされている。
【００２１】
オイル塗布装置４３３はオイル溜４３３ａ内のシリコンオイルを汲み上げ、ローラー４３３ｂ及び４３３ｃを介して塗布ローラー４３３ｄの方へ移動させ、定着ローラー４３１に当接、離間、且つ回転可能なこの塗布ローラー４３３ｄによって定着ローラー４３１上にシリコンオイルを塗布するものであり、その制御ブレード４３３ｅによってコントロールされている。
【００２２】
クリーニング装置４３４及び４３５は、帯状のクリーニング部材であるクリーニングウエブ４３４ａ及び４３５ａと、クリーニングウエブ４３４ａ及び４３５ａを定着ローラー４３１，加圧ローラー４３２に押圧させる押圧ローラー４３４ｂ及び４３５ｂと、クリーニングウエブ４３４ａ及び４３５ａを繰り出していく巻き出しローラー４３４ｃ及び４３５ｃと、クリーニング能力が低下し使用済となったクリーニングウエブ４３４ａ及び４３５ａを順次巻き取っていく巻き取りローラー４３４ｄ及び４３５ｄ等とから構成されている。
【００２３】
尚、加圧ローラー４３２に比べ定着ローラー４３１側にトナーの付着が生じやすいため、加圧ローラー４３２に比べ定着ローラー４３１側にトナーの付着が生じやすいため、加圧ローラー４３２側のクリーニングウエブ４３５ａが通常の芳香族系ポリアミドイミドによる不織布を用いたフェルトから構成されているのに対し、定着ローラー４３１側のクリーニングウエブ４３４ａは、上記のフェルトの定着ローラー４３１と当接面側にニッケルの電界メッキを施したクリーニング能力の大きいウエブから構成させている。
【００２４】
そして、定着ローラー４３１側にトナー像Ｔを担持する記録材Ｓが定着装置４３０の方へ搬送されてくると、オイル塗布装置４３３の塗布ローラー４３３ｄが定着ローラー４３１に当接して該定着ローラー４３１にシリコンオイルを塗布する。
【００２５】
そして、この記録材Ｓが定着ローラー４３１及び加圧ローラー４３２間の定着ニップに挟持されつつ搬送されると、その間に記録材Ｓ上のトナー像Ｔは加熱、加圧されて記録材Ｓ上に溶融固着されて定着される。
【００２６】
また、このような定着器は電子写真で一般的であり、また、ここから塗布系を取り除いたものも一般的なものである。また、トナーを定着させる手段としては、オーブンなどの定着器でも大丈夫である。
【００２７】
また、今回トナーを取り除く際の定着器（加熱装置）について説明する。基本的には前記定着装置で十分で、ただ、表層に凸を設ける必要がる。図３はその一部であり、その凸高さ３００は穴の深さを考え２０μまで、大きすぎると圧バランスが悪くなり上手くトナーがとれなくなる。また、幅３０１も１〜５０μの幅がよく、それより小さくなると製造上難しく、また、５０μより大きくなると穴に入り難くなる。その際の加熱装置の温度は１５０〜２５０℃くらいがよい。１５０℃より低いと熱膨張がいまひとつ行われず、また、２５０℃になるとトナー自体が液状化しかえってとりにくい。今回の定着ローラーと加圧ローラーにおける加圧力であるが、１Ｎ／ｃｍ^２より小さくなると、うまく取り出せない。
【００２８】
また、４０Ｎ／ｃｍ^２より大きくなると、圧力がかかり過ぎてローラーの凸部がつぶれてしまう。
【００２９】
トナーの取り出し方についての一例を図５に示す。まず（Ａ）のように穴の中に埋まっているトナーがいる。（Ｂ）に示すように剥ぎ取りローラーが熱を与えると熱膨張の関係で表層の樹脂が広がりトナーが動き易い状態となる。（Ｃ）のようにそのような穴の部分に剥ぎ取りトーラーの凸部が浸入するとトナーはいる所が無くなり外に出ようとする。（Ｄ）に示すように穴とローラーの凸部の周期が上手くかみ合えば、全体のトナーが取り出せる。（Ｅ）に示すように室温に戻れば元の状態の穴の大きさに縮む。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下に、実施例によって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３１】
（実施例１）
坪量１０４．７ｇ／ｍ^２のコート紙に受像層をポリエステル樹脂（商品バイロン、東洋紡製）樹脂１００重量部を３重量％トルエン溶液を、バーコーターにて塗工し、乾燥するさい、表面に直径１００μの穴が１ｉｎｃｈ幅に２００個、深さ１０μになるよな版を押し当て、そのまま固定し、これを１２０℃のオーブンで２分間乾燥することにより、転写材を形成した。そのときの静電層の熱膨張率は８×１０^−５／℃だった。また、そのときのトナーをプロポキシル化ビスフェノールＡとフマール酸との縮合反応によって得られた
ポリエステル樹脂Ｎｏ．１（酸価１０．８ｍｇＫＯＨ／ｇ）１００重量部
イエロー着色剤（Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１７３）６重量部
負荷電制御剤（クロム錯体化合物）４重量部
ガラスビーズ（平均粒径０．１）５重量部
上記材料をヘンシェルミキサーにより十分予備混合を行い、二軸式押出し機で溶融混練し、冷却後ハンマーミルをもちいて約１〜２ｍｍ程度粗粉砕し、次いでエアージェット方式による微粉砕機で微粉砕した。更に得られた微粉砕物を多分割分級装置で微粉及び粗粉を同時に厳密に除去して、所定の粒度分布を有するイエロートナーを得た。
【００３２】
このトナーの熱膨張率は１．８×１０^−５／℃だった。
【００３３】
これをキヤノン製のＣＬＣ７００で画像を出力し、定着条件として、オーブンで２００℃で１０分間とかし、常温鮮明な画像が形成された。手で擦っても簡単にはトナーは取れなかった。また、画像を取り除く際の加熱条件としては、表面に凸部（幅２５μ、高さ１０ミクロン）の表層にゴム層（ゴム層を加工する際、凸部ができる型に流し込んで作る）を設けた加熱ローラーを用い、定着温度２００℃、速度７５ｍｍ／ｓ、加圧力２０Ｎ／ｃｍｍ^２に転写紙を通した。トナーゴム側の部分に書き出されきれいに取れた。
【００３４】
（実施例２）
転写層を共重合ナイロン（グリロンＣ、スイスエムス社製）（熱膨張率８．５×１０^−５／℃）にした以外実施例１と同様に転写材にした以外実施例１と同様の転写材を作成した。
【００３５】
実施例１と同様の評価を行ったが、トナーの除去については、簡単で、しかも何度も使用可能となった。
【００３６】
（実施例３）
トナーの熱膨張を下げるものとして、ガラスビーズの代わりに酸化スズを１０部混入する以外実施例１と同様の方法で転写材及びトナーを形成した。実施例１と同様の評価を行いった。トナーの除去としては、簡単でうまくできた。
【００３７】
（実施例４）
転写層にポリプロウレタン（大日本インキ製）（熱膨張率４×１０^−５／℃）を用いて実施例１と同様なフィルムを形成した。その転写材を軽圧系の定着器に通し（定着条件１９０℃、５Ｎ／ｃｍ^２、速度１１０ｍｍ／ｓ）にて画像形成を行った。上手く画像形成ができ、トナーも取れなかった。また、画像を取り除く際の加熱条件としては、表面に凸部（幅２０μ、高さ８ミクロン）の表層にゴム層を設けた加熱ローラーを用い、定着温度１８０℃、速度６５ｍｍ／ｓ、加圧力４０Ｎ／ｃｍｍ^２に転写紙を通した。トナーゴム側の部分に書き出されきれいに取れた。
【００３８】
（比較例１）
表層に穴を設けない以外実施例１と同様な方法で転写材を形成した。実施例１と同様の定着条件でトナーを形成したが、熱膨張が異なるものを引っ付けることは困難でトナーがうまく定着できなかった。
【００３９】
（比較例２）
実施例１のトナーの構成のなかでガラスビーズをとる以外実施例１と同様の実験を行った。トナーの熱膨張率が（６×１０^−５／℃）となり定着は上手く行えて、トナーもとれないが、再加熱でトナーが上手くとれず、若干トナーが残るようになった。
【００４０】
（比較例３）
実施例１における加熱ローラーの凸部を無くす以外実施例１と同様の検討を行った。トナーを取り除く際、トナーの書き出しが上手く行かず若干残るようになった。
【００４１】
（比較例４）
実施例４において表層の穴を空けない以外実施例４と同等の実験を行った。定着性はある程度確保されるが、紙同士で擦れるだけで簡単に剥がれてしまい、持ち運ぶには不便なものとなった。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明により、再生可能な記録媒体、その再生方法を溶剤などの化学薬品を用いず、しかも容易にトナー剥離可能で記録材における無駄をださずに何度も繰り返し使用でき、しかも一度画像を形成するとトナーの接着性が強いことを提供することにある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるトナー除去するための転写材の断面図
【図２】本発明に係わるトナー除去方法の簡単な説明
【図３】本発明に係わるトナー除去加熱ローラーの凸部の説明図
【図４】本発明に係わる定着装置の一例の概略図
【図５】トナーの剥ぎ取り方を示す概略図
【図６】実施例及び、比較例一覧（表１）
【符号の説明】
１トナー除去用転写材
１１基紙
１２接着層
１３受像層
３０１除去加熱装置の凸部の幅
３０２除去加熱装置の凸部の高さ
Ｓ除去加熱装置
Ｔトナー

Claims

トナーの消去が可能な転写材でしかもその画像形成に必要なトナーのメインバインダーと多孔質の表面を形成する表面の樹脂の熱膨張率が異なる画像形成方法においてその転写材表面に微細な穴が有り、画像形成の際、その穴にトナーを形成し、加熱によるトナーの膨張で穴内にトナーを落とし込み、また、再利用を行う際にまた、熱を与えることで、穴の大きさを広げ、その中から画像を形成したトナーをかきとることを特徴とする再利用可能転写材及び画像形成方法。
転写材の微細な穴の大きさは直径１μ以上２５４μ以内であることを特徴とする請求項１記載の再利用可能転写材及び画像形成方法。
加熱時の温度が１５０〜２５０℃であることを特徴とする請求項１記載の再利用可能転写材及び画像形成方法。
熱膨張率の差が転写材転写材の多孔質層の方が２倍以上高いことを特徴とする請求項１記載の再利用可能転写材及び画像形成方法。
転写材からトナーを剥ぎ取るためのローラーは凸型のローラーであることを特徴とする請求項１記載の再利用可能転写材及び画像形成方法。