JP2005292578A - Belt-type fixing device, image forming method, and imaging forming material thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、カラー複写機またはカラープリンター等に適用される電子写真法により形成されたトナー画像について、銀塩写真と同等の色再現性・光沢性を与えるトナーの定着装置と画像形成方法及びその画像形成体に関する。 The present invention relates to a toner fixing device, an image forming method, and a method for forming a toner image formed by electrophotography applied to a color copying machine, a color printer, or the like, and providing color reproducibility and glossiness equivalent to silver salt photography The present invention relates to an image forming body.
従来から、電子写真法の複写機やプリンタにおいては画像入出力のデジタル化が進み、デジタルフォト出力としての高画質化が検討されてきた。カラー複写機またはカラープリンターに適用される電子写真法ではカラートナーで画像が形成される。一般的にカラートナーは熱可塑性樹脂中に染料または顔料やその他添加剤を練り込み、これを5〜20μm径に粉砕して製造される。電子写真法によるフルカラー画像の形成方法はY(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)、BK(ブラック)の各色別のカラートナー像を記録媒体上に転写して重ね合わせている。記録媒体上で重ね合わされたトナー像は熱ローラ定着器により加熱定着されてフルカラー画像が形成される。 2. Description of the Related Art Conventionally, in an electrophotographic copying machine and printer, image input / output has been digitized, and high image quality as digital photo output has been studied. In electrophotography applied to a color copying machine or a color printer, an image is formed with color toner. In general, a color toner is produced by kneading a dye or pigment or other additives in a thermoplastic resin, and pulverizing it to a diameter of 5 to 20 μm. In a full color image forming method by electrophotography, color toner images for each color of Y (yellow), M (magenta), C (cyan), and BK (black) are transferred onto a recording medium and superimposed. The toner images superimposed on the recording medium are heated and fixed by a heat roller fixing device to form a full color image.
加熱定着後の記録媒体表面では4色のカラートナーが凹凸を形成しており、全色トナーを重ね合わせた部分とトナーの無い部分との段差は最大30μmにも及ぶ。またハーフトーン画像においても6〜8μm程度の凹凸差を生じる。このような凹凸を有するトナー画像は銀塩写真と比較して光沢性が悪く、凹凸による反射光の散乱で色再現性も劣り、写真調のカラー画質を得られない。 The color toner of four colors forms irregularities on the surface of the recording medium after heat fixing, and the step difference between the part where all color toners are superimposed and the part where no toner is present reaches as much as 30 μm. In addition, unevenness of about 6 to 8 μm is produced in the halftone image. A toner image having such irregularities is poor in gloss as compared with a silver salt photograph, and the color reproducibility is inferior due to scattering of reflected light by the irregularities, so that a photographic color image quality cannot be obtained.
これに対しトナー画像のカラー画質を向上させるため、基材上に熱可塑性樹脂層を有する記録媒体にトナー像を形成し、ベルト状の平滑な搬送体に記録媒体ごとトナー像を密着させて加熱ローラによる熱圧着を行うことで、トナー像を熱可塑性樹脂層の中に埋設して凹凸差を解消する画像形成方法が提案されている。 On the other hand, in order to improve the color image quality of the toner image, a toner image is formed on a recording medium having a thermoplastic resin layer on a substrate, and the toner image together with the recording medium is heated on a belt-like smooth carrier. An image forming method has been proposed in which a toner image is embedded in a thermoplastic resin layer to eliminate the unevenness by performing thermocompression bonding with a roller.
例えば、膜厚20〜200μmの熱可塑性樹脂を設けた該記録媒体上にトナーを静電的に転写し、ベルト状定着機で熱圧着しトナー像を熱可塑性樹脂層に埋設する方法が提案されている(特許文献1)。ここで使われるベルトは、ポリイミド等耐熱性樹脂の表面がシリコーン樹脂で処理された樹脂製の耐熱ベルトで、トナー像を記録媒体に熱圧着した後の冷却において、ベルト表面と記録媒体及びトナー像との離型性が良好とされる。しかし、特許文献1に記載されたトナー樹脂と記録媒体表面の熱可塑性樹脂では、熱圧着時に溶融したトナー樹脂と熱可塑性樹脂との相溶性が不十分で、熱可塑性樹脂表面に若干のトナー凹凸を生じる。一方ベルトに対しては、このトナーの凹凸による延伸で変形する。また記録媒体の端部も、記録媒体の厚さに応じてベルトの変形を起こすので、ベルト表面の平滑性は次第に損なわれる。また、加熱ローラに異物が付着した場合には、ベルト面に小さな突起を生じやすく、熱圧着時にはトナー像及び記録媒体上の熱可塑性樹脂表面に、ベルト面の突起に由来する凹みを生じる。更に、ベルトが樹脂製であるため、繰り返しの使用でベルトの表面はキズを生じやすい。このようにベルト表面の突起やキズはトナー像及び記録媒体にも凹みやスジとして転写されるため、トナー画像に対して深刻なダメージを与える。また特許文献1では、熱定着直後はトナーが樹脂層に埋設されて極めて平滑な光沢性を示すものの、その後の経時変化や湿気などの影響を受け、トナーや紙基材の繊維による凹凸が浮き出たり、光沢が失われたりする欠点がある。
For example, a method has been proposed in which toner is electrostatically transferred onto a recording medium provided with a thermoplastic resin having a film thickness of 20 to 200 μm, and is thermocompression bonded with a belt-like fixing machine to embed the toner image in the thermoplastic resin layer. (Patent Document 1). The belt used here is a heat-resistant belt made of a resin in which the surface of a heat-resistant resin such as polyimide is treated with a silicone resin. In cooling after the toner image is thermocompression bonded to the recording medium, the belt surface, the recording medium, and the toner image And releasability is good. However, the toner resin described in
また、トナー像を熱可塑性樹脂層の中に埋設して凹凸差を解消する画像形成方法として、ベルト式定着方法以外の方法が提案されている。例えば、トナー結着樹脂の溶融温度で熱可塑性樹脂が軟化する、かつトナー結着樹脂との相溶性が良好な熱可塑性樹脂を基材上に設けた記録媒体に、トナー像を形成し、ゴム硬度60度のフッ素系ゴムで表面を覆う加熱ローラ及び加圧ローラで、直接トナー像と記録媒体を熱圧着し、トナーを熱可塑性樹脂層に埋設する方法が提案されている(特許文献2)。この方法によるとトナーが熱可塑性樹脂層に充分埋め込まれてトナー画像が平坦化し、トナー密度の高低に拘らず表面光沢が均一だとされる。しかし、一般的に加熱ローラが鏡面のような光沢のある表面でなければ、銀塩写真の光沢性、例えば20度光沢度で少なくとも50〜60%という光沢性を得られず、写真調の画像までに至らない。 Further, methods other than the belt-type fixing method have been proposed as an image forming method in which a toner image is embedded in a thermoplastic resin layer to eliminate unevenness. For example, a toner image is formed on a recording medium in which a thermoplastic resin that softens at the melting temperature of the toner binder resin and has a good compatibility with the toner binder resin is provided on a substrate, and rubber There has been proposed a method in which a toner image and a recording medium are directly heat-pressed with a heating roller and a pressure roller whose surface is covered with a fluorine-based rubber having a hardness of 60 degrees, and the toner is embedded in a thermoplastic resin layer (Patent Document 2). . According to this method, the toner is sufficiently embedded in the thermoplastic resin layer to flatten the toner image, and the surface gloss is uniform regardless of the toner density. However, generally, if the heating roller is not a glossy surface such as a mirror surface, the glossiness of a silver salt photograph, for example, a glossiness of at least 50 to 60% at a 20 degree glossiness cannot be obtained, and a photographic image is obtained. Not up to.
例えば、記録媒体上の熱可塑性樹脂として軟化点が、トナーの軟化点に対し+10℃から−30℃の範囲にある記録媒体を用い、静電的にトナー像を転写されたベルト状のトナー像保持体と上記記録媒体を密着させ、トナー像保持体を介して加熱ロールと加圧ロールによる熱圧着を行う方法が提案されている(特許文献3)。このトナー像保持体は、特許文献3によるとカーボンブラックを添加した厚さ70μmのポリイミドフィルムに表面層としてシリコーン共重合体による弾性体層を設けてある。この場合も特許文献2と同様の理由で銀塩写真のような高い光沢性は得られない。
For example, a belt-like toner image obtained by electrostatically transferring a toner image using a recording medium having a softening point in the range of + 10 ° C. to −30 ° C. relative to the softening point of the toner as a thermoplastic resin on the recording medium. There has been proposed a method in which a holding body and the recording medium are brought into close contact with each other and thermocompression bonding is performed with a heating roll and a pressure roll through a toner image holding body (Patent Document 3). According to
また、印刷業界では、印刷物の光沢仕上げを目的として、従来よりステンレス鏡面のエンドレスベルトを、加熱ローラ及び冷却ローラの2軸で張架して駆動回転し、加熱ローラとこれに圧接する加圧ローラとの間で、樹脂を塗布した印刷物を熱圧着し、冷却ロール位置でベルトから印刷物を分離する加工法が採用されている。例えば、印刷物の光沢仕上げでプレスコート加工のエンドレスプレス工程がこれに相当する。本発明者等はトナー画像をこのエンドレスプレス工程で熱圧着試験を行ったが、ステンレスベルトの表面粗さが大きく、銀塩写真と同等の光沢性は得られなかった。またエンドレスプレス機自体は、通常長さが数m・幅1m、ロール径200mmにも及ぶ産業用の大型機械である。オフィスで使用される電子写真装置の付属機やデジタルミニラボとして導入できるものではない。 Also, in the printing industry, for the purpose of glossy finishing of printed matter, a conventional stainless steel mirror endless belt is stretched around two axes, a heating roller and a cooling roller. A processing method is employed in which a printed material coated with a resin is subjected to thermocompression bonding, and the printed material is separated from the belt at a cooling roll position. For example, this corresponds to an endless press process of press coat processing for gloss finish of printed matter. The present inventors conducted a thermocompression test on the toner image in this endless press process, but the surface roughness of the stainless steel belt was large, and glossiness equivalent to that of a silver salt photograph could not be obtained. The endless press itself is a large industrial machine that usually has a length of several meters, a width of 1 meter, and a roll diameter of 200 mm. It cannot be introduced as an accessory of an electrophotographic apparatus used in an office or a digital minilab.
本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、記録媒体上に形成したトナー像の凹凸によって低下した光沢度を、銀塩写真と同等にまで引上げ、トナー密度の高低に拘らず均一な光沢性を与える。また、トナーの凹凸による反射光の散乱で低下した色再現性を、銀塩写真と同等まで引き上げる。また、樹脂製のベルト定着方式で起こり得るベルトの変形・キズと、それに起因して生じる凹みやスジなど画質低下を防止して、高光沢・高発色の優れた画質を実現する定着装置と、画像形成方法及びその画像形成体を提供する。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and its purpose is to increase the glossiness reduced by the unevenness of the toner image formed on the recording medium to the same level as that of a silver salt photograph, thereby increasing the toner density. Regardless, it gives uniform gloss. In addition, the color reproducibility lowered by scattering of the reflected light due to the unevenness of the toner is raised to the same level as that of the silver salt photograph. Also, a fixing device that realizes excellent image quality with high gloss and high color by preventing deformation and scratches of the belt that can occur in the resin belt fixing method, and deterioration of image quality such as dents and streaks caused by the deformation, An image forming method and an image forming body thereof are provided.
本発明のベルト式定着装置は、加熱ローラ及び冷却ローラの2軸で金属ベルトを張架して駆動回転し、加圧ローラが該加熱ローラを取り巻く金属ベルトの外周側より圧接する加熱・加圧機構と、冷却ローラを取り巻く部分の金属ベルト表面及び、該加熱ローラと該冷却ローラの間に金属ベルト内面に接するように冷却部材を設けた冷却機構を有することを特徴とする。 The belt-type fixing device of the present invention is a heating / pressurizing device in which a metal belt is stretched around two axes of a heating roller and a cooling roller and driven to rotate, and the pressure roller is pressed from the outer peripheral side of the metal belt surrounding the heating roller. And a cooling mechanism provided with a cooling member so as to be in contact with the inner surface of the metal belt between the heating roller and the cooling roller.
また、本発明の画像形成方法は、基材上に熱可塑性樹脂層を有する記録媒体の樹脂表面にトナー像を形成し、前記ベルト式定着装置の金属ベルト面に、トナー像を形成した該記録媒体を密着保持させながら、前記加熱ローラと加圧ローラの間を通過させて、記録媒体表面のトナー像を熱圧着することで、該トナー像を熱可塑性樹脂層に埋設させる工程を含み、前記記録媒体表面のトナー像を熱圧着した前記記録媒体を、該金属ベルトに密着保持させたまま前記冷却ローラ位置に移動させ、冷却ローラで該金属ベルトを介して該トナー像と該記録媒体表面を冷却することで、平坦なトナー画像を形成した記録媒体を該金属ベルトから分離させる工程を含むことを特徴とする。 Also, the image forming method of the present invention comprises forming a toner image on a resin surface of a recording medium having a thermoplastic resin layer on a substrate, and forming the toner image on a metal belt surface of the belt-type fixing device. Including the step of embedding the toner image in a thermoplastic resin layer by thermally pressing the toner image on the surface of the recording medium by passing between the heating roller and the pressure roller while keeping the medium in close contact, The recording medium on which the toner image on the surface of the recording medium is thermocompression bonded is moved to the cooling roller position while being held in close contact with the metal belt, and the toner image and the surface of the recording medium are moved by the cooling roller through the metal belt. And a step of separating the recording medium on which the flat toner image is formed from the metal belt by cooling.
また、前記画像形成方法において、該記録媒体が、紙基材に形状異方性を持ちアスペクト比1以上、且つBET比表面積100〜180m2/gのベーマイト及び気相法で生成したγ−アルミナを主成分とする水分散体を、固形分量として1〜30g/m2塗布し乾燥した後、熱可塑性樹脂を成分とする水性エマルジョンを樹脂固形分として1〜30g/m2塗布し、加熱された金属鏡面に熱可塑性樹脂表面を圧着し、乾燥及び樹脂溶融後、固化剥離して得られる記録媒体とした、トナーの画像形成方法がより好ましい。 In the image forming method, the recording medium has a shape anisotropy on a paper substrate, has an aspect ratio of 1 or more, and has a BET specific surface area of 100 to 180 m 2 / g, and γ-alumina produced by a vapor phase method. 1 to 30 g / m 2 is applied as a solid content and dried, and then an aqueous emulsion containing a thermoplastic resin as a solid content is applied 1 to 30 g / m 2 and heated. More preferred is a toner image forming method in which a thermoplastic resin surface is pressure-bonded to a metallic mirror surface, dried and melted, and then solidified and peeled.
さらに、上述のベルト式定着装置において、前記加熱ローラ及び冷却ローラの直径が50mm〜150mmであるベルト式定着装置がより好ましい。さらに前記冷却部材は、冷却水槽、冷却ロール、冷却ファンのいずれかの部材であるベルト式定着装置がより好ましい。さらに、前記金属ベルトは厚さ0.05mm〜0.30mmであるベルト式定着装置がより好ましい。さらに、前記金属ベルトは、直径は150mm〜310mmであるベルト式定着装置がより好ましい。さらに、前記金属ベルトが、十点平均粗さRzで0.2μm以下で、かつ中心線平均粗さRaが0.035μm以下である鏡面を有するステンレスベルトであるベルト式定着装置がより好ましい。さらに、前記金属ベルトは、ビッカ−ス硬度Hvが430〜500のステンレスベルトであるベルト式定着装置がより好ましい。 Furthermore, in the above-described belt type fixing device, a belt type fixing device in which the diameters of the heating roller and the cooling roller are 50 mm to 150 mm is more preferable. Furthermore, the cooling member is more preferably a belt-type fixing device that is any member of a cooling water tank, a cooling roll, and a cooling fan. Further, a belt-type fixing device having a thickness of 0.05 mm to 0.30 mm is more preferable. Furthermore, the metal belt is more preferably a belt-type fixing device having a diameter of 150 mm to 310 mm. Further, a belt type fixing device in which the metal belt is a stainless steel belt having a mirror surface with a ten-point average roughness Rz of 0.2 μm or less and a center line average roughness Ra of 0.035 μm or less is more preferable. Further, the metal belt is more preferably a belt type fixing device which is a stainless steel belt having a Vickers hardness Hv of 430 to 500.
また、前記請金属ベルトにおいて、該ベルト外周側の全表面に対して表面から深さ1000Åまでの間に、窒素イオンかフッ素イオンか炭素イオンのいずれかイオンを、注入量1010〜1020ions/cm2でイオン注入がなされている金属ベルトがより好ましい。 Further, in the metal belt, any of nitrogen ions, fluorine ions, and carbon ions is implanted at a depth of 10 10 to 10 20 ions from the surface to a depth of 1000 mm with respect to the entire outer surface of the belt. A metal belt that is ion-implanted at / cm 2 is more preferable.
また、前記金属ベルトが離型剤塗布、200〜270℃加熱処理、加熱後離型剤塗布の三工程からなる離型剤処理を施された金属ベルトを使用することを特徴とするベルト式定着装置がより好ましい。 Further, the belt type fixing is characterized in that the metal belt is a metal belt that has been subjected to a release agent treatment comprising three steps of applying a release agent, heat treatment at 200 to 270 ° C., and applying a release agent after heating. An apparatus is more preferred.
また、本発明の画像形成体は、前記記録媒体の樹脂表面にトナー像を形成し、前記ベルト式定着装置の金属ベルト面に密着保持させながら、前記加熱ローラと加圧ローラの間を通過させて記録媒体表面のトナー像を熱圧着することで、該トナー像を熱可塑性樹脂層に埋設させ、さらに該金属ベルトに密着保持させたまま前記冷却ローラ位置に移動させ、冷却ローラで該金属ベルトを介して該トナー像と該記録媒体表面を冷却することで、該金属ベルトから分離することを特徴とする。 In addition, the image forming body of the present invention forms a toner image on the resin surface of the recording medium, and allows it to pass between the heating roller and the pressure roller while being in close contact with the metal belt surface of the belt-type fixing device. The toner image on the surface of the recording medium is thermocompression bonded so that the toner image is embedded in the thermoplastic resin layer and further moved to the position of the cooling roller while being held in close contact with the metal belt. The toner image is separated from the metal belt by cooling the toner image and the surface of the recording medium.
本発明は以上のベルト式定着装置と、画像形成方法及びその画像形成体を提供するもので、銀塩写真と同等の光沢度を示し、トナー密度の高低に拘らず表面光沢が均一で、しかも、銀塩写真と同等の色再現性を有するトナー画像を得ることができる。また、本発明のベルト式定着装置は、鏡面を有したままベルトの硬度が高められており、これを用いることによりベルトの変形に起因する凹みやスジ等トナー画像不良の発生がなく、トナー画像の高画質を永続維持することができる。さらに、ステンレスベルトに離型性を持たせているので、離型剤塗布・クリーニング機構が省略できる。 The present invention provides the above-described belt type fixing device, an image forming method and an image forming body thereof, exhibiting glossiness equivalent to that of a silver salt photograph, uniform surface gloss regardless of toner density, and A toner image having a color reproducibility equivalent to that of a silver salt photograph can be obtained. Further, the belt-type fixing device of the present invention has a mirror surface with increased hardness of the belt, and by using this, there is no occurrence of toner image defects such as dents and streaks due to deformation of the belt, and the toner image High image quality can be maintained forever. Furthermore, since the stainless steel belt is provided with releasability, the release agent application / cleaning mechanism can be omitted.
{ベルト式定着装置の構成}
さらに詳細に本発明のベルト式定着装置及びこの定着装置に好適な定着方法について説明する。
{Configuration of belt type fixing device}
The belt-type fixing device of the present invention and a fixing method suitable for this fixing device will be described in more detail.
図1は本発明のベルト式定着装置である。1は鏡面光沢を有するステンレスベルトで、2は加熱ローラである。加熱ローラ2が矢示の方向に回転駆動されると、該ローラとの摩擦力でベルト1が回転駆動される。3は装置に固定支持されたヒータで加熱ローラに内蔵されており、例えば、ハロゲンランプやカートリッジヒータ、シーズヒータ、誘導加熱ヒータ等が使用できる。加熱ローラ2は例えばステンレス、アルミニウム等の金属材料で形成されている。4は冷却ローラで、外部より水温15℃前後の水流を循環する方式を用いている。加熱ローラ2で120〜200℃に加熱されたベルト1は冷却ローラ4に接して、20〜30℃まで冷却される。冷却ローラ4は例えば、ステンレス、アルミニウム等の金属材料で形成されている。加圧ローラ5はシリコーンゴム等の離型性の良いゴム弾性層を有するものであり、総圧60〜120kgでベルト1を介して加熱ロール2の下面に対して圧接し、加熱ロールと連動して駆動回転する。6は基材上に熱可塑性樹脂を設けた記録媒体13にトナー像を形成したトナー画像を示す。
FIG. 1 shows a belt-type fixing device of the present invention. 1 is a stainless steel belt having a specular gloss, and 2 is a heating roller. When the heating roller 2 is rotationally driven in the direction of the arrow, the
図1のようにトナー画像6を1のベルト面に密着保持させながら、加熱ローラ2と加圧ローラ5の間を通過させて記録媒体13表面のトナー像を熱圧着する。トナー像は加熱によって流動性を有した熱可塑性樹脂層に埋設されて平坦化される。さらに、溶融したトナー像及び熱可塑性樹脂の表面は、ベルト1の鏡面を転写成形される。熱圧着後、トナー画像6は加圧ローラ5からの圧力から解放された後も、トナー像及び熱可塑性樹脂が溶融して1のベルト面に密着保持される。ベルト面に密着保持されたトナー画像6は冷却ローラ4の位置に移動し、ベルト1を介して冷却される。このとき、溶融していたトナー像及び熱可塑性樹脂の表面は自己凝集力でベルト面から分離し硬化するが、ベルト面の鏡面を転写されたトナー画像は高い光沢性を有する。トナー画像6への冷却が不十分であれば、ベルト面にトナー結着樹脂や熱可塑性樹脂が残留し、トナー画像の表面は光沢性が失われる。
As shown in FIG. 1, the toner image 6 is passed between the heating roller 2 and the pressure roller 5 while the toner image 6 is held in close contact with the
トナー画像6への冷却能力はベルト回転速度の影響を受けるが、ベルト回転速度が大きい場合、冷却ローラでの冷却でトナー像及び熱可塑性樹脂表面が十分硬化する前に、ベルトに貼りついたまま冷却ローラを通過する。これを強制的に剥がすと、上述したベルトへのトナー結着樹脂及び熱可塑性樹脂の残留が観られる。ベルト回転速度の影響を受けないで冷却を行うために、加熱ローラと冷却ローラの間にベルト内面に接するように冷却部材8を設ける。冷却部材8としては、外部より水温15℃前後の水流を循環させた冷却水槽、冷却ロール、或いは冷却ファンなどを設置し、冷却ローラにベルトが移動する前にベルトの温度を100℃以下に冷却する。
The cooling capacity of the toner image 6 is affected by the belt rotation speed. However, when the belt rotation speed is high, the toner image and the thermoplastic resin surface remain stuck to the belt before being sufficiently cured by cooling with the cooling roller. Pass the cooling roller. When this is forcibly removed, the toner binder resin and thermoplastic resin remain on the belt as described above. In order to perform cooling without being affected by the belt rotation speed, a cooling
{記録媒体の構成}
上述の定着装置に好適な記録媒体は、紙基材に、形状異方性を持ちアスペクト比1以上、且つBET比表面積100〜180m2/gのベーマイト及び気相法で生成したγ−アルミナを主成分とする水分散体を、アルミナ水和物固形分として1〜30g/m2を塗布し乾燥した後、熱可塑性樹脂を成分とする水性エマルジョンを樹脂固形分として1〜30g/m2塗布し、キャスト処理即ち、加熱された金属鏡面ロールに熱可塑性樹脂表面を圧着し、乾燥及び樹脂溶融後、固化剥離して得られる記録媒体である。紙基材上に設けた塗工層は熱定着後の光沢度が低下する経時変化や、湿気などの影響を受けトナーや紙基材の繊維による凹凸が浮き出ることを防止する効果がある。
{Configuration of recording medium}
A recording medium suitable for the above-mentioned fixing device is boehmite having a shape anisotropy, an aspect ratio of 1 or more, and a BET specific surface area of 100 to 180 m 2 / g, and γ-alumina produced by a vapor phase method. The aqueous dispersion containing the main component is coated with 1-30 g / m 2 of alumina hydrate as a solid content and dried, and then an aqueous emulsion containing a thermoplastic resin as a component is applied with 1-30 g / m 2 as a resin solid content. The recording medium is obtained by casting, that is, pressing the surface of the thermoplastic resin on a heated metal mirror surface roll, drying and melting the resin, and then solidifying and peeling. The coating layer provided on the paper substrate has the effect of preventing unevenness due to toner and paper substrate fibers from being exposed due to changes over time in which the glossiness after heat-fixing decreases and humidity.
図2−aで9は記録媒体基材で例えば紙が使用できるが、写真調の風合いを持たせるには坪量100〜200g/m2の厚紙を使用することが好ましい。平坦化層10はベーマイト及び気相法で生成したγ−アルミナを主成分とする塗工層である。11は基材上に設けた熱可塑性樹脂層で、Tgがトナー結着樹脂よりも35℃以上低い樹脂であれば特に限定するものではないが、Tgで40〜100℃のアクリル系樹脂を混合した形で用いることが好適である。熱可塑性樹脂層の膜厚はトナーの平均粒径よりも厚くなければ、トナーが熱可塑性樹脂層に完全に埋め込まれない。好ましくは熱可塑性樹脂の膜厚はトナーの平均粒径の2倍以上である。
In FIG. 2A,
図2−bは図2−aの電子写真用光沢紙に電子写真方式でトナー像12を形成した図1のトナー画像6である。トナー像を形成する電子写真装置については特に限定するものではなく、トナーに粉砕トナー、重合性単量体を水系媒体中で懸濁重合して得られる懸濁重合法トナーや乳化重合トナーを使う電子写真装置であれば良い。図2−bでは電子写真装置によりトナーを熱可塑性樹脂の表面に加熱定着した状態を示しており、トナーは熱可塑性樹脂上に凹凸を形成する。トナーの凹凸は電子写真装置やトナー・記録媒体上の熱可塑性樹脂によるが、各色単色であれば4〜8μmの段差を有す。また、各色を重ね合せて濃厚色を表現した部分と熱可塑性樹脂表面との段差は30μmに及ぶ。従って通常の電子写真装置で加熱定着したまでのトナー画像は、光沢性・写像性に乏しい。またトナー密度の高低により光沢度に差が生じ、画像として光沢ムラを有す。さらに、トナーの凹凸は反射光の散乱を生むため、トナーの顔料が持っている色再現性を十分生かせない。即ち、凹凸を有するトナー画像の目視で見ている色は、顔料等色材の色と、その環境における光源からの光が混じったものなので、通常は彩度が低下して濁った色に見える。この理由により、凹凸を有するトナー画像の色再現性は低くなる傾向がある。
FIG. 2B is the toner image 6 of FIG. 1 in which the
図2−cは本発明のベルト式定着装置を用いて、図2−bのトナー画像を熱圧着した後の状態を示したものである。この定着装置を用いた場合、トナー像12は単に熱可塑性樹脂層に埋設されるだけでなく、ベルトの鏡面がトナー及び熱可塑性樹脂の表面に転写成形される。このトナー画像の特徴はトナー密度の高低に拘らず高い光沢度を有する。また、反射光の散乱がないためトナー顔料の本来の着色能力を引き出し、高い色再現性を示す。
FIG. 2-c shows a state after the toner image of FIG. 2-b is thermocompression bonded using the belt-type fixing device of the present invention. When this fixing device is used, the
{ベルトの材質と形状}
本発明の定着装置は、電子写真装置の付属機或いはデジタルミニラボに導入できる小型・軽量化の条件として、直径50mm〜150mmの加熱ローラ及び冷却ローラで張架したステンレスのエンドレスベルト機構である。この上記範囲内にあるローラで張架し、各ローラとベルト間に隙間なくベルトがローラを取り巻き、安定してベルトが回転するのに必要な厚さは0.05mm〜0.30mmの範囲にあることが望ましい。また、ベルト厚さが0.05mm未満であると、ローラに硬い異物が付着した場合、ベルトの外周側に突起を生じ易い。またベルト厚さが0.30mm超の場合、ベルトとローラの間に空隙を生じ、ローラ−とベルト間の熱伝達を悪くする可能性がある。またベルトの直径は150mm〜310mmの範囲にあることが好ましい。ベルト直径が310mm超では、熱圧着部から冷却部までの距離が300mmを超える。この場合、ベルトに密着保持されたトナー画像の端部が冷却ローラで冷却される前にベルトから剥がれ始め、トナー画像の端部に光沢のないエリアが発生する。従って、このようなトナー画像のベルトからの剥がれを回避するために、ベルトの回転スピードや離型性に制約が生じる。
{Belt material and shape}
The fixing device of the present invention is a stainless endless belt mechanism stretched by a heating roller and a cooling roller having a diameter of 50 mm to 150 mm as a condition for reduction in size and weight that can be introduced into an accessory of an electrophotographic apparatus or a digital minilab. The belt is stretched between the rollers in the above range, and the belt surrounds the rollers without a gap between each roller, and the thickness necessary for the belt to rotate stably is in the range of 0.05 mm to 0.30 mm. It is desirable to be. If the belt thickness is less than 0.05 mm, protrusions are likely to be formed on the outer peripheral side of the belt when hard foreign matter adheres to the roller. Further, when the belt thickness exceeds 0.30 mm, a gap is generated between the belt and the roller, which may deteriorate the heat transfer between the roller and the belt. The belt diameter is preferably in the range of 150 mm to 310 mm. When the belt diameter exceeds 310 mm, the distance from the thermocompression bonding portion to the cooling portion exceeds 300 mm. In this case, the end portion of the toner image held in close contact with the belt starts to be peeled off from the belt before being cooled by the cooling roller, and a glossy area is generated at the end portion of the toner image. Therefore, in order to avoid such peeling of the toner image from the belt, there are restrictions on the rotational speed and releasability of the belt.
{ベルトの表面粗さ}
本発明の定着方法では、熱圧着でトナー像及び熱可塑性樹脂の表面にベルト鏡面を転写成形するので、定着装置で用いるベルトは鏡面光沢を有するベルトが用いられる。鏡面光沢が得られるベルトとしては十点平均粗さRzで0.2μm以下で、かつ中心線平均粗さRaが0.035μm以下であるステンレスベルトが望ましい。通常ステンレスの薄板は圧延時の長手方向にスジ状の粗さを持つが、研磨することによって十分な鏡面光沢が得られる。ベルトの表面を鏡面状に平滑にする方法としては、ロール圧延、バフ研磨、ラップ研磨などの加工方法を用いることができる。このように研磨して鏡面を形成したベルトを使用することで、トナー画像に対し銀塩写真と同等の光沢度、即ち20度光沢度で50〜60%を得られる。
{Belt surface roughness}
In the fixing method of the present invention, the belt mirror surface is transferred and molded on the surface of the toner image and the thermoplastic resin by thermocompression bonding. Therefore, a belt having a specular gloss is used as the belt used in the fixing device. As a belt capable of obtaining specular gloss, a stainless steel belt having a ten-point average roughness Rz of 0.2 μm or less and a centerline average roughness Ra of 0.035 μm or less is desirable. Usually, a thin stainless steel plate has a streak-like roughness in the longitudinal direction during rolling, but sufficient mirror gloss can be obtained by polishing. As a method of smoothing the surface of the belt in a mirror surface, processing methods such as roll rolling, buffing, and lapping can be used. By using the belt thus polished to form a mirror surface, it is possible to obtain 50-60% of the toner image with a glossiness equivalent to that of a silver salt photograph, that is, a glossiness of 20 °.
{ベルトの硬度}
本発明の定着装置に用いられるベルトは鏡面光沢を有するため、キズや凹凸などの変形が生じると、トナー画像の熱圧着時にキズや凹凸が転写され、写真調画像に特に目立つ不良箇所を生じることになる。このようなキズや凹凸による画質低下の発生は、デジタルフォトプリントの商品価値を損なうことから、ベルトのキズや凹凸が発生しないようベルトに充分な硬度を持たせる必要がある。研磨後のステンレスベルトはSUS304Hでビッカ−ス硬度Hv390である。ステンレスベルトの鏡面光沢を損失することなく、硬度を上げる方法としてイオン注入法が好ましい。即ち、ステンレスベルトの外周部に対し、表面から深さ1000Åまでの間に窒素イオン、フッ素イオン或いは炭素イオンのいずれかイオンを、注入量1010〜1020ions/cm2でイオン注入する。イオン注入機は(株)イオン工学研究所の所有する全方位型イオン注入装置で、プラズマベースイオン注入法を用いた。この注入法では0.1〜1Paの真空中で窒素系或いはフッ素系その他のガスプラズマを発生させ、この中にステンレスベルトをさらし、10〜30keV、1000〜2000ppsの高圧負パルスを印加して、フッ素或いは窒素イオン、炭素イオンをステンレスベルト表面に注入している。ここで高圧負パルスは負電荷のパルスで、これにより円筒状のような立体形状物であるステンレスベルトに対しも、その形状にそった電界が発生する。イオンはベルト表面に対してほぼ直角に衝突し、ステンレスベルトの表面全体に均一に注入されることになる。注入後のベルト表面には窒化物或いはフッ化物、炭化物が形成され硬度が増大する。このイオン注入法により、研磨後のステンレスベルトのビッカ−ス硬度Hv390をHv430以上に増大させることができる。この硬度は例えばピンセットの先端をベルトの鏡面に押し当てて引掻いてもキズとして目立たず、実用面で問題にならない硬度である。表1にサファイア針荷重0.98N(100gf)の引掻きに対する強度試験を行った結果を示す。イオン注入後は、ビッカース強度の増大に対応して引掻きキズの深さが浅くなり、キズとしては目立たない。また、深さ0.5μm以下のキズは、熱圧着後のトナー画像ではスジ状の欠陥として視認されにくいので、ベルトの硬度はHv430以上あればよい。
{Belt hardness}
Since the belt used in the fixing device of the present invention has a specular gloss, if deformation such as scratches or irregularities occurs, scratches or irregularities are transferred during thermocompression bonding of the toner image, resulting in defective portions that are particularly noticeable in photographic images. become. Such deterioration of image quality due to scratches and unevenness impairs the commercial value of digital photo prints, so it is necessary to give the belt sufficient hardness so as not to cause scratches or unevenness of the belt. The polished stainless steel belt is SUS304H with Vickers hardness Hv390. As a method for increasing the hardness without losing the mirror gloss of the stainless steel belt, an ion implantation method is preferable. In other words, nitrogen ions, fluorine ions, or carbon ions are ion-implanted into the outer peripheral portion of the stainless steel belt from the surface to a depth of 1000 mm at an implantation amount of 10 10 to 10 20 ions / cm 2 . The ion implanter is an omnidirectional ion implanter owned by Ion Engineering Laboratory Co., Ltd., which uses plasma-based ion implantation. In this injection method, a nitrogen-based or fluorine-based gas plasma is generated in a vacuum of 0.1 to 1 Pa, a stainless steel belt is exposed therein, and a high-pressure negative pulse of 10 to 30 keV and 1000 to 2000 pps is applied, Fluorine, nitrogen ions, or carbon ions are injected into the stainless steel belt surface. Here, the high-pressure negative pulse is a negative charge pulse, and an electric field corresponding to the shape of the stainless steel belt, which is a cylindrical three-dimensional object, is generated. The ions collide almost at right angles to the belt surface and are uniformly injected over the entire surface of the stainless steel belt. Nitride, fluoride, or carbide is formed on the belt surface after the injection to increase the hardness. By this ion implantation method, the Vickers hardness Hv390 of the polished stainless steel belt can be increased to Hv430 or more. This hardness is, for example, a hardness that is not noticeable as a scratch even if the tip of the tweezers is pressed against the mirror surface of the belt and scratched, and does not cause a problem in practical use. Table 1 shows the results of a strength test for scratching with a sapphire needle load of 0.98 N (100 gf). After the ion implantation, the scratch scratch depth becomes shallower corresponding to the increase in Vickers strength, and the scratch is not noticeable. In addition, scratches having a depth of 0.5 μm or less are difficult to be visually recognized as streak-like defects in the toner image after thermocompression bonding.
{ベルトの離型性}
熱圧着において溶融したトナー像及び熱可塑性樹脂の表面は、冷却ローラによる急冷で樹脂が自己凝集しベルト面から分離硬化する。このときベルト表面には十分な離型性が必要であり、ベルト表面の離型性が不足すると、トナー画像がベルト面に強固に貼り付き分離できない。このようなトナー画像のベルトへの貼り付きを回避するため、ベルトへの離型剤処理が施される。離型剤処理として望ましい方法は、フッ素系の離型剤をスプレーその他の方法でベルト外周面に塗布し、200℃以上の高温度で加熱する離型剤処理を施すことである。離型剤塗布後、清浄な布でベルト表面をよく拭き、離型剤による曇りのない鏡面光沢へ仕上げて加熱処理する。さらに、ベルトを放冷後、離型剤を再び塗布し清浄な布でよく拭く。これにより、鏡面光沢を損なうことなくベルトに永続的な離型性を付与することができる。
{Belt releasability}
The toner image and the surface of the thermoplastic resin melted in the thermocompression bonding are rapidly cooled by a cooling roller, and the resin self-aggregates and separates and cures from the belt surface. At this time, the belt surface needs to have sufficient releasability, and if the releasability of the belt surface is insufficient, the toner image cannot be firmly adhered to the belt surface and separated. In order to avoid such sticking of the toner image to the belt, a release agent treatment is performed on the belt. A desirable method for the release agent treatment is to apply a release agent treatment in which a fluorine-based release agent is applied to the outer peripheral surface of the belt by spraying or other methods and heated at a high temperature of 200 ° C. or higher. After applying the release agent, wipe the belt surface with a clean cloth and finish it to a mirror-like luster free from fogging by the release agent. Further, after allowing the belt to cool, the release agent is applied again and wiped well with a clean cloth. Thereby, permanent releasability can be imparted to the belt without impairing the specular gloss.
加熱処理を施さない、または加熱不足では、一度の熱圧着処理でトナー像に離型剤が捕捉されるので、熱圧着処理毎に繰り返し塗布しなければならない。また、270℃以上で加熱処理すると、前述のイオン注入でベルト表面に注入された窒素イオンあるいはフッ素イオンが熱拡散でステンレス表面のより内部に移動し、ベルト表面の硬度が脆くなる可能性がある。さらに、離型剤が過剰に塗布されると、定着処理後のトナー画像の光沢が悪化するので離型剤塗布量の調整が必要となり、離型剤塗布機構とクリーニング機構が新たに必要となる。このような定着装置の複雑化を回避する上で、ベルトを予め上述の離型剤処理を施すことがより望ましい。 When the heat treatment is not performed or when the heat is insufficient, the release agent is captured in the toner image by a single thermocompression treatment, and therefore it must be repeatedly applied for each thermocompression treatment. In addition, if heat treatment is performed at 270 ° C. or higher, the nitrogen ion or fluorine ion implanted into the belt surface by the above-described ion implantation may move to the inside of the stainless steel surface by thermal diffusion, and the belt surface hardness may become brittle. . Furthermore, if the release agent is applied excessively, the gloss of the toner image after the fixing process deteriorates, so that it is necessary to adjust the release agent application amount, and a release agent application mechanism and a cleaning mechanism are newly required. . In order to avoid such complication of the fixing device, it is more desirable to perform the above-described release agent treatment on the belt in advance.
以上詳述したように本発明のベルト式定着装置及び定着方法によれば、銀塩写真と同等の光沢度を示し、トナー密度の高低に拘らず表面光沢が均一で、しかも、銀塩写真と同等の色再現性を有するトナー画像を得ることができる。また、本発明のベルト式定着装置は、ベルトの硬度が高められており、これを用いることによりベルトの変形に起因する凹みやスジ等トナー画像不良の発生がなく、トナー画像の高画質を永続維持することができる。さらに、ステンレスベルトに永続的な離型性を持たせているので、離型剤塗布・クリーニング機構が省略できる。 As described above in detail, according to the belt-type fixing device and fixing method of the present invention, the glossiness is the same as that of a silver salt photograph, the surface gloss is uniform regardless of the toner density, and the silver salt photograph A toner image having equivalent color reproducibility can be obtained. In addition, the belt-type fixing device of the present invention has an increased belt hardness. By using this belt-type fixing device, there is no occurrence of toner image defects such as dents and streaks due to deformation of the belt, and the high image quality of the toner image is permanently maintained. Can be maintained. Further, since the permanent release property is given to the stainless steel belt, the release agent application / cleaning mechanism can be omitted.
・ステンレスベルトの物性測定:
ビッカース硬度Hvはマツザワ製マイクロビッカース硬度計を使用し、JIS Z2244に規定された「ビッカース硬さ試験方法」に従って測定できる。
・ Measurement of properties of stainless steel belt:
The Vickers hardness Hv can be measured using a micro Vickers hardness meter manufactured by Matsuzawa according to the “Vickers hardness test method” defined in JIS Z2244.
十点平均粗さRzは株式会社小坂研究所製表面粗さ計「サーフコーダーSE3500」を使用し、JIS B0601に規定された方法により測定することができる。 The ten-point average roughness Rz can be measured by a method specified in JIS B0601 using a surface roughness meter “Surf Coder SE3500” manufactured by Kosaka Laboratory Ltd.
引掻きに対する強度試験はHEIDON Type14Drにサファイア製の針でJIS K6718規格品を取り付け、荷重100gf,速度10mm/minでステンレス表面にキズをつくり、TENCOR P−10 SURFACE PROFILERでキズの幅と深さを測長した。 In the strength test against scratching, a JIS K6718 standard product was attached to HEIDON Type 14Dr with a sapphire needle, a scratch was made on the stainless steel surface at a load of 100 gf and a speed of 10 mm / min, and the width and depth of the scratch were measured with a TENCOR P-10 SURFACE PROFILER. It was long.
・画像評価:
20度光沢度(入射角20°/反射角20°)は、日本電色工業株式会社製「光沢計VG−2000」を使用した。
・ Image evaluation:
As the 20 degree glossiness (
光沢ムラはCMYK画像の評価パターンにおいて、シアン・マゼンタ・イエロー・ブラックの4色に対し、20・40・60・100の各パーセントで測定エリアを作成し、これを電子写真装置で出力した。このトナー画像を熱圧着した後、各パーセントの測定エリアについて、日本電色工業株式会社製「光沢計VG−2000」を使用し、20度光沢度を測定した。 In the evaluation pattern of CMYK images, gloss unevenness was created by measuring areas of 20, 40, 60, and 100 percent for the four colors of cyan, magenta, yellow, and black, and these were output by an electrophotographic apparatus. After the toner image was thermocompression bonded, the glossiness of 20 degrees was measured for each percent measurement area using “Glossmeter VG-2000” manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.
以下に実施例を用いてさらに詳細に本発明を説明するが、以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples.
<実施例1>
本発明の実施例としてベルト式定着装置の構成を図1に従って説明する。加熱ローラ2・加圧ローラ5及び冷却ローラ4は直径100mmで設計し作製されている。また、8は底部(50mm×300mm)がベルト面に接した冷却水槽である。
<Example 1>
As an embodiment of the present invention, the configuration of a belt-type fixing device will be described with reference to FIG. The heating roller 2, the pressure roller 5 and the cooling
ベルト1は直径280mm,幅300mmで厚さは0.15mmの円筒で、外周面は研磨されており表面粗さの十点平均粗さRzが0.2μmかつ中心線平均粗さRaが0.030μmのステンレスベルトを使用している。
The
さらに、プラズマベースイオン注入法を用いて、ステンレスベルト外周側表面にフッ素イオンを注入した。フッ素ガスはCF4ガスを使用し、イオン注入時の圧力0.5Pa、ステンレスベルトに印加する高圧負パルス−12keV、パルス周波数1000pps、パルス幅10μs、処理時間60分をイオン注入条件とした。イオン注入後のビッカース硬度はRz440であった。 Further, fluorine ions were implanted into the outer peripheral surface of the stainless steel belt using a plasma-based ion implantation method. As the fluorine gas, CF 4 gas was used, and the ion implantation conditions were a pressure of 0.5 Pa during ion implantation, a high-pressure negative pulse of −12 keV applied to a stainless steel belt, a pulse frequency of 1000 pps, a pulse width of 10 μs, and a treatment time of 60 minutes. The Vickers hardness after ion implantation was Rz440.
続いて、ステンレスベルトの離型剤処理を行った。離型剤はセイミケミカル(株)製フッ素系離型剤モールドスパットMR−K644を使い、これをステンレスベルトの表面に塗布した。離型剤で曇ったベルト表面を布でよく拭き鏡面にまで仕上げたところで、オーブンに入れて220℃・30分の加熱処理を行った。ベルトを加熱処理した後、放冷して再度離型剤を塗布する。そして、離型剤で曇ったベルト表面を布でよく拭き鏡面にまで仕上げる。 Subsequently, a release agent treatment for the stainless steel belt was performed. The mold release agent used was a fluorine-based mold release agent mold spat MR-K644 manufactured by Seimi Chemical Co., Ltd., and this was applied to the surface of the stainless steel belt. When the belt surface clouded with a release agent was thoroughly wiped with a cloth and finished to a mirror surface, it was placed in an oven and subjected to a heat treatment at 220 ° C. for 30 minutes. After the belt is heated, it is allowed to cool and the release agent is applied again. Then, the belt surface clouded with a release agent is thoroughly wiped with a cloth and finished to a mirror surface.
記録媒体は坪量175g/m2の紙に、ベーマイト(SASOL社製 Disperal HP15)の水分散体を塗工し固形分量20g/m2、乾燥させた後、日信化学工業(株)製アクリル樹脂エマルジョンで、Tg85℃と40℃の混合系塗工液を固形分量20g/m2で塗工し、キャスト処理で乾燥させて作製した。該記録媒体にトナー像を形成する電子写真装置として、懸濁重合トナーを使用したキヤノン(株)のカラー複写機iRC3200Nを使用しトナー画像を形成した。 The recording medium was a paper having a basis weight of 175 g / m 2 , coated with an aqueous dispersion of boehmite (Dispersal HP15, manufactured by SASOL), dried at a solid content of 20 g / m 2 , and then acrylic manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd. A resin emulsion was used to apply a mixed coating solution having a Tg of 85 ° C. and 40 ° C. at a solid content of 20 g / m 2 and dried by casting. As an electrophotographic apparatus for forming a toner image on the recording medium, a color copying machine iRC3200N manufactured by Canon Inc. using suspension polymerization toner was used to form a toner image.
ベルト式定着装置はベルト1の回転駆動がなされ、ヒータ3に通電がなされ、冷却ローラ4及び冷却水槽8に水流循環がなされている状態で、表2に示す熱圧着条件に設定した。
The belt-type fixing device was set to the thermocompression bonding conditions shown in Table 2 in a state where the
トナー像を形成した記録媒体を給紙部7にそって加熱・加圧ローラ側に搬送し、記録媒体はその先端部からステンレスベルトに密着し加熱・加圧ローラ間に挿入される。ここでトナー像は表2の条件で熱圧着され、トナー像と記録媒体表面の熱可塑性樹脂が溶融する。このとき、トナー像が熱可塑性樹脂に埋設されると同時に、トナー像及び熱可塑性樹脂の表面に鏡面が転写成型される。さらに記録媒体はベルト面に密着されて冷却ローラ位置まで移動する。冷却部ではトナー像及び熱可塑性樹脂が40℃以下に冷却されて硬化し、ベルト面から高い光沢を有するトナー画像を形成した記録媒体が分離される。記録媒体が分離されたベルト面は、樹脂残渣が残らず、鏡面光沢が維持される。続けて熱圧着処理を繰り返し、処理枚数1000枚で離型不良は発生しなかったことから、ステンレスベルトの離型性が維持されていることが確認された。 The recording medium on which the toner image has been formed is conveyed along the paper feed unit 7 to the heating / pressure roller side, and the recording medium is in close contact with the stainless steel belt from its leading end and inserted between the heating / pressure roller. Here, the toner image is thermocompression bonded under the conditions shown in Table 2, and the toner image and the thermoplastic resin on the surface of the recording medium are melted. At this time, the toner image is embedded in the thermoplastic resin, and at the same time, a mirror surface is transferred and molded on the surface of the toner image and the thermoplastic resin. Further, the recording medium is brought into close contact with the belt surface and moves to the cooling roller position. In the cooling unit, the toner image and the thermoplastic resin are cooled to 40 ° C. or lower and cured, and the recording medium on which the toner image having high gloss is formed is separated from the belt surface. On the belt surface from which the recording medium is separated, no resin residue remains and the mirror gloss is maintained. Subsequently, the thermocompression treatment was repeated, and no release defects occurred with the number of processed sheets of 1000, so it was confirmed that the release property of the stainless steel belt was maintained.
また、表2の熱定着条件1〜3で上記トナー画像の光沢性を評価したところ、いずれも光沢度はトナー密度の濃淡に関係なく、20度光沢度で66〜72%の均一な光沢が得られた。図4に、トナー密度に対する20度光沢度の均一性をグラフで示す。
In addition, when the glossiness of the toner image was evaluated under the
<実施例2>
ベルト式定着装置の構成及びステンレスベルトに関しては実施例1と同じである。但し、冷却部材には15℃の冷却水を循環させた冷却ロールを採用した。記録媒体は実施例1と同じである。該記録媒体にトナー像を形成する電子写真装置として、実施例2では粉砕トナーを使用したキヤノン(株)のカラー複写機CLC1100を使用してトナー画像を形成した。このトナー画像に対しての熱圧着条件を表3に示す。
<Example 2>
The configuration of the belt-type fixing device and the stainless steel belt are the same as those in the first embodiment. However, a cooling roll in which 15 ° C. cooling water was circulated was adopted as the cooling member. The recording medium is the same as in the first embodiment. In Example 2, as an electrophotographic apparatus for forming a toner image on the recording medium, a color copier CLC1100 manufactured by Canon Inc. using pulverized toner was used to form a toner image. Table 3 shows the thermocompression bonding conditions for this toner image.
実施例1と同じように熱圧着処理の繰り返し評価を行ったが、処理量1000枚で離型不良は発生しなかった。表3の熱定着条件4〜6で上記トナー画像の光沢性を評価したところ、光沢度はトナー密度の濃淡に関係なく高い値を示し、20°光沢度で73〜82%であった。図5に、トナー密度に対する20度光沢度の均一性をグラフで示す。
Although repeated evaluation of the thermocompression bonding treatment was performed in the same manner as in Example 1, no release defects occurred with a throughput of 1000 sheets. When the glossiness of the toner image was evaluated under the
<実施例3>
ベルト式定着装置の構成に関しては実施例1と同じである。ステンレスベルトは外周面を研磨後、プラズマベースイオン注入法を用いて、ステンレスベルト外周側表面に窒素イオンを注入した。窒素ガスはN2ガスを使用し、イオン注入時の圧力が0.5Pa、ステンレスベルトに印加する高圧負パルスは−12keV、パルス周波数1000pps、パルス幅10μs、処理時間60分をイオン注入条件とした。続いて、ステンレスベルトの離型剤処理を行った。離型剤はダイキン工業(株)製フッ素系離型剤ダイフリーGA−3011を使い、これをステンレスベルトの表面に塗布した。離型剤で曇ったベルト表面は、布でよく拭き鏡面にまで仕上げたところで、オーブンに入れて250℃・30分の加熱処理を行った。加熱処理後、ベルトに再度離型剤を塗布し、布でよく拭き鏡面にまで仕上げた。記録媒体の作製、トナー画像を形成する電子写真装置、及び熱定着条件は実施例2と同じである。
<Example 3>
The configuration of the belt-type fixing device is the same as that of the first embodiment. After polishing the outer peripheral surface of the stainless steel belt, nitrogen ions were implanted into the outer peripheral surface of the stainless steel belt using a plasma-based ion implantation method. Nitrogen gas is N 2 gas, the pressure during ion implantation is 0.5 Pa, the high-pressure negative pulse applied to the stainless steel belt is −12 keV, the pulse frequency is 1000 pps, the pulse width is 10 μs, and the treatment time is 60 minutes. . Subsequently, a release agent treatment for the stainless steel belt was performed. The mold release agent used was Daikin Industries, Ltd., a fluorine-based mold release agent, Die Free GA-3011, which was applied to the surface of the stainless steel belt. The belt surface clouded with the release agent was thoroughly wiped with a cloth and finished to a mirror surface, and then placed in an oven and subjected to a heat treatment at 250 ° C. for 30 minutes. After the heat treatment, the release agent was applied again to the belt, and it was wiped with a cloth and finished to a mirror surface. The production of the recording medium, the electrophotographic apparatus for forming the toner image, and the thermal fixing conditions are the same as those in the second embodiment.
熱圧着処理の繰り返し評価の結果は、実施例1と同様な結果が得られ、処理枚数1000枚で離型不良の発生は観られなかった。光沢性も実施例2と同じ高い光沢性が得られた。 As a result of the repeated evaluation of the thermocompression treatment, the same result as in Example 1 was obtained. The same high glossiness as in Example 2 was obtained.
<比較例1>
ベルト式定着装置の構成・記録媒体とトナー画像の形成方法は実施例2と同じである。ベルトは厚さ70μmのポリイミドフィルムにフッ素系樹脂を表面層として10μmコートした樹脂製ベルトを使用した。表3に示す熱圧着条件で、熱圧着処理の繰り返し評価を行った。上記ベルトは、離型剤塗布なしでもトナー画像はベルトから分離する。しかし熱圧着後の、トナー画像の20度光沢度は40%程度で、熱圧着処理の繰り返し評価を1000枚行うと22%まで低下した。この光沢度の低下は熱圧着処理を繰り返すうちに、ベルト面の凹凸が増したためである。
<Comparative Example 1>
The configuration of the belt-type fixing device, the recording medium, and the toner image forming method are the same as those in the second embodiment. The belt used was a resin belt in which a polyimide film having a thickness of 70 μm was coated with a fluorine resin as a surface layer to a thickness of 10 μm. The thermocompression treatment was repeatedly evaluated under the thermocompression bonding conditions shown in Table 3. The belt separates the toner image from the belt without applying a release agent. However, after the thermocompression bonding, the 20 ° glossiness of the toner image is about 40%, and it was reduced to 22% when 1000 sheets of the thermocompression treatment were repeatedly evaluated. The decrease in the glossiness is due to an increase in the unevenness of the belt surface as the thermocompression treatment is repeated.
<比較例2>
ベルト式定着装置の構成・記録媒体とトナー画像の形成方法は実施例2と同じである。ベルトは外周面が研磨されており、表面粗さの十点平均粗さRzが0.2μmかつ中心線平均粗さRaが0.030μmのステンレスベルトをそのまま使用した。表3の熱圧着条件で熱圧着を試みたところ、いずれもベルト面に貼り付きが発生した。また、貼り付きを剥がした後の布拭きで細かなキズがベルト表面に多数発生した。
<Comparative example 2>
The configuration of the belt-type fixing device, the recording medium, and the toner image forming method are the same as those in the second embodiment. The belt had a polished outer peripheral surface, and a stainless steel belt having a 10-point average roughness Rz of the surface roughness of 0.2 μm and a center line average roughness Ra of 0.030 μm was used as it was. When thermocompression bonding was attempted under the thermocompression bonding conditions shown in Table 3, sticking occurred on the belt surface. In addition, many fine scratches were generated on the belt surface by wiping the cloth after removing the sticking.
<比較例3>
ベルト式定着装置の構成・記録媒体とトナー画像の形成方法は実施例2と同じである。ベルトは実施例2と同様、研磨・イオン注入まで施したものを使用した。140℃で離型剤処理を行い、再度離型剤を塗布して、布で鏡面光沢が得られるまで拭いた。表3の熱圧着条件で繰り返し評価を行ったが10〜15枚で貼り付きが発生した。
<Comparative Example 3>
The configuration of the belt-type fixing device, the recording medium, and the toner image forming method are the same as those in the second embodiment. As in Example 2, the belt used was subjected to polishing and ion implantation. A release agent treatment was performed at 140 ° C., the release agent was applied again, and wiped with a cloth until a mirror gloss was obtained. Although repeated evaluation was performed under the thermocompression bonding conditions shown in Table 3, sticking occurred in 10 to 15 sheets.
また、熱圧着処理毎に離型剤を繰り返し塗布すると、トナー画像の光沢度に熱圧着処理毎のバラツキが発生し、20度光沢度で42〜60%と光沢性に関し不安定であった。 Further, when the release agent was repeatedly applied for each thermocompression treatment, the glossiness of the toner image was varied for each thermocompression treatment, and the glossiness was unstable at 42 to 60% at 20 ° glossiness.
<比較例4>
ベルト式定着装置の構成とトナー画像の形成方法は実施例2と同じである。ベルトは実施例2と同様、研磨・イオン注入まで施したものを使用した。140℃で離型剤処理を行い、再度離型剤を塗布して、布で鏡面光沢が得られるまで拭いた。記録媒体は175g/m2の紙に、日信化学工業(株)製アクリル樹脂エマルジョンで、Tg85℃と40℃の混合系塗工液を固形分量20g/m2で塗工して作製した。表3の熱圧着条件で熱圧着を試みたところ、熱圧着直後は20度光沢度で55%であったが、2週間後には40%まで低下した。
<Comparative example 4>
The configuration of the belt-type fixing device and the toner image forming method are the same as those in the second embodiment. As in Example 2, the belt used was subjected to polishing and ion implantation. A release agent treatment was performed at 140 ° C., the release agent was applied again, and wiped with a cloth until a mirror gloss was obtained. The recording medium was prepared by coating a 175 g / m 2 paper with an acrylic resin emulsion manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd., and applying a mixed coating solution of Tg 85 ° C. and 40 ° C. at a solid content of 20 g / m 2 . When thermocompression bonding was attempted under the thermocompression bonding conditions shown in Table 3, the glossiness at 20 degrees was 55% immediately after thermocompression bonding, but it decreased to 40% after 2 weeks.
1 ステンレスベルト
2 加熱ローラ
3 ヒータ
4 冷却ローラ
5 加圧ローラ
6 トナー画像
7 給紙部
8 冷却部材
9 記録媒体基材
10 平坦化層
11 熱可塑性樹脂層
12 トナー像
13 記録媒体
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JP2013200349A (en) * | 2012-03-23 | 2013-10-03 | Fuji Xerox Co Ltd | Metallic tubular body, fixing device, and image forming apparatus |
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- 2004-04-01 JP JP2004109104A patent/JP2005292578A/en not_active Withdrawn
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