JP2005308921A - 液体現像電子写真装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 溶融転写を行うのに十分に高温にトナー画像を加熱する一方、冷却機構を過大にすることなく、媒体温度を高温に事前予熱した後に低温定着する。
【解決手段】 本発明は、液体トナーのキャリア液中に分散された樹脂を、粘弾性の異なる少なくとも２つの第１と第２の樹脂を含む混合体とし、第１の樹脂のガラス転移温度及び溶融温度を、それぞれ、Ｔg1及びＴm1で表し、かつ第２の樹脂のガラス転移温度及び溶融温度を、それぞれ、Ｔg2及びＴm2で表した際に、Ｔg1＜Ｔg2、及びＴm1＜Ｔm2、の関係を有している。溶融転写を行う画像支持体の温度Ｔiを、Ｔg1＜Ｔi＜Ｔm1に設定する。定着前の媒体事前予熱温度Ｔpを、Ｔm1＜Ｔpに設定する。そして、定着ローラの温度Ｔfを、Ｔg2或いはその近辺の温度に設定する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、液体トナーを用いて現像されたトナー画像を、画像支持体上から印刷媒体へ溶融転写し、この溶融転写されたトナー画像を、定着ローラよりも高温で事前加熱した後に、該定着ローラを用いて加圧して定着する液体現像電子写真装置に関する。

液体トナーを用いた電子写真装置において、紙等の印刷媒体へのトナー画像の転写には、画像支持体上に形成されたトナー画像に、バイアス電圧を印加することで、印刷媒体側にトナー画像を転移させる静電転写方法が用いられていた。しかし、このような静電転写は印刷媒体の電気抵抗に影響されるため、温度や湿度などの環境条件への依存度が高く、プリンタ装置の環境仕様の制限となっていた。

このような問題を解決するため、印刷媒体へトナー画像を転写させる前に、トナー粒子（固形成分）を加熱することで溶融し、トナー固形成分の粘着力を利用して印刷媒体への転写を行う溶融転写方式が提案されている（特許文献１参照）。このような従来の溶融転写方式において、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色画像が順次中間転写ドラムに重ね合わされてカラー画像が形成される。このカラートナー画像が、印刷媒体への転写部において、加熱維持されている中間転写ドラムと、ヒータ内蔵のバックアップローラによって加熱溶融され、印刷媒体に圧接され、転写される。

このような従来の溶融転写方式は、トナー画像粒子の軟化点以上の温度に、中間転写ドラムを加熱する必要がある。中間転写ドラムの周囲の部材（例えば感光ドラム）の耐熱を考慮した場合、軟化点が低いトナーを用いるのが望ましい。

また、電子写真装置の定着工程は、熱ローラ定着方式が一般的である。熱ローラ定着方式は、加熱制御されたローラ対を付圧して形成するニップ幅に、溶融転写工程でトナー画像が転移された紙媒体を通すことにより、熱可塑性樹脂が主成分であるトナー粒子を加熱して溶融するものである。

しかし、前述の溶融転写を考慮して低い軟化点を有するトナーを用いた場合、一般的にはトナーの溶融粘弾性が低下して、トナー層の自己凝集力が弱くなり、オフセットと呼ばれる定着ローラ側に溶融トナーが付着してしまう問題があった。

また、不揮発性キャリア液を有する液体トナーの場合には、粒径1〜2μm前後のトナー粒子（着色剤）をキャリア液中に均一分散させるために、分散安定剤を添加することが多い。この場合、定着工程においても分散安定剤がトナー粒子周り（界面）に付着していると、加熱溶融したトナー粒子同士の合体を阻害し、トナー層の自己凝集力が弱くなり、トナー粒子が定着ローラに転移するオフセットが発生しやすいという問題があった。

オフセットに対する解決策として、特許文献２は、印刷媒体を定着前に事前に加熱した後、低い温度の定着ローラにより定着することにより、オフセットを防止する技術を開示する。しかし、この従来方式においてオフセットを安定して防止するには、低温定着部でトナー画像粒子と印刷媒体の温度をトナーの軟化点近傍以下に冷却する必要があるが、前述の溶融転写を考慮して軟化点の低いトナーを用いた場合、低温定着部ではこの低い軟化点温度以下にまで冷却するために過大な冷却機構が必要であり、装置の大型化の原因となっていた。
特開２００３−２２３０５６号公報 特開２００３−２４８３９５号公報

本発明は、係る問題点を解決して、溶融転写を行うのに十分に高温にトナー画像を加熱する一方、冷却機構を過大にすることなく、媒体温度を高温に事前予熱した後に低温定着することを可能にする溶融転写及び定着機構を提供することを目的とする。

本発明の液体現像電子写真装置は、高粘性の不揮発性液体トナーを用いて現像されたトナー画像を、画像支持体上から印刷媒体へ溶融転写し、この溶融転写されたトナー画像を、定着ローラよりも高温で事前加熱した後に、該定着ローラを用いて加圧して定着する。この液体トナーのキャリア液中に分散された樹脂を、粘弾性の異なる少なくとも２つの第１と第２の樹脂を含む混合体とし、第１の樹脂のガラス転移温度及び溶融温度を、それぞれ、Ｔg1及びＴm1で表し、かつ第２の樹脂のガラス転移温度及び溶融温度を、それぞれ、Ｔg2及びＴm2で表した際に、Ｔg1＜Ｔg2、及びＴm1＜Ｔm2、の関係を有している。溶融転写を行う画像支持体の温度Ｔiを、Ｔg1＜Ｔi＜Ｔm1に設定する。定着前の媒体事前予熱温度Ｔpを、Ｔm1＜Ｔpに設定する。そして、定着ローラの温度Ｔfを、Ｔg2或いはその近辺の温度に設定する。

この定着前の媒体事前予熱温度Ｔpは、0.5Mpa以下の低圧力でオフセットを発生させない高温限界温度Ｔoffsetよりも低い温度に設定される。また、定着ローラの温度Ｔfは、Ｔg2-20℃＜Ｔf＜Ｔg2＋20℃に設定される。

第１及び第２の樹脂のガラス転移温度Ｔg1及びＴg2は、それぞれ、強制振動1Hz及び振幅応力10Paの条件で粘弾性動的測定したG'（貯蔵弾性率）が１０^８[Pa]以下でかつG"（損失弾性率）が１０^８[Pa]以下となる最低温度であると定義し、かつ、第１及び第２の樹脂の溶融温度Ｔm1及びＴm2は、それぞれ、G'（貯蔵弾性率）が１０⁵[Pa]以下でかつG"（損失弾性率）が１０⁵[Pa]以下となる最低温度であると定義することができる。

本発明は、液体トナーのキャリア液中に分散された樹脂を粘弾性の異なる樹脂の混合体とすることで、溶融転写を行う画像支持体に必要とされる加熱温度パラメータ（軟化点Ｔg1、融点Ｔm1）と低温定着に必要な冷却温度パラメータ（軟化点Ｔg2）を別々に設定することを可能にするものである。従来の低温定着に見られたように、溶融転写を考慮してトナーの軟化点を下げた場合に、低温定着部で過大な冷却機構が必要になり、装置の大型化の原因となっていたという問題点を解消することができる。

以下、例示に基づき、本発明を説明する。図１は、本発明を適用することのできる溶融転写部及び低温定着部を含む液体現像電子写真装置の全体構成を例示する図である。本装置で用いられる不揮発性液体トナーは、キャリア液として不揮発性のシリコーンオイルを用い、このシリコーンオイル中に樹脂と顔料からなる粒径１〜２μｍ程度のトナー粒子が10〜30％程度の比率、望ましくは10〜20％の比率で分散している。

ドラム構成のものとして例示した中間転写体のまわりにイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応して感光ドラム（感光体）が当接して配置されている。中間転写ドラムが１回転する間に、中間転写ドラムが各色に対応した感光ドラムに接触し、画像が順次中間転写ドラム上に重ね合わされて、カラー画像が形成される。各感光ドラムには、それぞれこの感光ドラムを帯電させるための帯電器（図示省略）、帯電した感光ドラムを画像データに基づき露光する露光ユニット（図示省略）、中間転写ドラムに転写後の残トナーを掻き取るためのブレード（図示省略）等が備えられると共に、現像ローラが当接している。

現像ローラは、所定の電圧にバイアスされて、感光ドラムとの間の電界に従って、帯電トナーを感光ドラムに供給する。これによって、約１００Ｖに帯電される感光ドラム上の露光部分にトナーを付着させて、感光ドラム上の静電潜像を現像し、画像を形成する。現像ローラ上には、各色トナー毎にトナー供給ローラから不揮発性で高濃度、高粘性の液体トナーが塗布される。

中間転写ドラムは、各感光ドラムとの間の電界に従って、感光ドラムに付着されたトナーを転写する。中間転写ドラムには、例えば、先ず最初に、第一の感光ドラムに付着されるイエローのトナーを転写し、その後、第二のトナーであるマゼンタの転写部に至り、第二の感光ドラムに付着されたマゼンタのトナーを転写し、続いて、第三の感光ドラムに付着されるシアンのトナーの転写をし、最後に、第四の感光ドラムに付着されるブラックのトナーの転写をすることになる。このように、第一〜第四の感光ドラム上に現像された４色のトナー画像は、中間転写ドラムを１回転させる間に、順次中間転写ドラム上に重ね合わされて、カラー画像が形成される。

中間転写ドラム上に形成されたカラートナー画像は、不揮発性のキャリアが存在するが、これがそのまま印刷媒体へと転写されると定着不良が発生する。このため印刷媒体に転写される前にキャリア除去を行っている。キャリア除去ローラは、中間転写ドラム上で各感光ドラムに対応してその下流側にそれぞれ設けられて、キャリアを除去するよう構成されている。中間転写ドラムは、内部に備えられたヒータによって、加熱維持されている。また、印刷媒体が中間転写ドラムに接触する前の位置で、トナー粒子の樹脂が十分溶融する温度以上に、印刷媒体を予め加熱するプレヒータを備えることができる。

このようにして、重ね合わされかつキャリア除去された中間転写ドラム上の４色カラー画像は、印刷媒体への溶融転写部において、加熱維持されている中間転写ドラムと、ヒータ内蔵のバックアップローラによって加熱溶融されて、印刷媒体に圧接されて転写される。その後、媒体事前予熱工程を経て、定着器において２つのヒートローラ（一対の定着ローラ）によって印刷媒体を加圧することによりトナー画像が定着される。

図２に示すように、画像支持体から印刷媒体へトナー画像を溶融転写で移動させる場合に、トナー画像に対して、画像支持体のトナー画像保持力（Ｆ１）、トナー画像粒子の凝集力（Ｆ２）、印刷媒体（紙）への接着力（Ｆ３）の各発生力がそれぞれ作用する。これら各発生力の間に、Ｆ２＞Ｆ３＞Ｆ１が成り立つ温度範囲で、印刷媒体への事実上１００％の溶融転写が可能となる。

図３は、溶融転写時の温度と各発生力の関係を示すグラフである。このグラフに見られるように、画像支持体のトナー画像保持力（Ｆ１）及び印刷媒体への接着力（Ｆ３）は、温度の上昇に連れて上昇する。これに対して、トナー画像粒子の凝集力（Ｆ２）は、自己凝集力であり、温度の上昇に連れて溶融がある程度進むまでは一体化するために上昇するが、過剰に溶融が進むと低下する。溶融転写時のトナーは未だ粒状の性質であり、軟化温度Ｔｇ以下ではトナー画像層の自己凝集力が非常に弱い。溶融転写時の温度が軟化温度Ｔｇを超えるとトナー粒子の一体化が進み、溶融温度Ｔｍより若干低めの温度付近で凝集力のピークとなる。このように、Ｆ２は、ガラス転移温度（軟化点）Ｔg及び溶融温度（融点）Ｔmの間にピークを有する曲線を描いて、ガラス転移温度Ｔgと溶融温度Ｔmの間の範囲で、上記Ｆ２＞Ｆ３＞Ｆ１の関係が成立する。それ故、溶融転写を行う画像支持体の温度Ｔi、それ故、その上のトナー画像の温度を、ガラス転移温度Ｔgと溶融温度Ｔmの間の範囲に（即ち、Ｔg＜Ｔi＜Ｔm）に設定することで印刷媒体への事実上１００％の溶融転写が可能となる。

トナー樹脂成分の溶融粘弾性と定着ニップ圧力には相関関係があり、樹脂成分の溶融粘弾性が高いときには定着ニップ圧力を高く設定する必要がある。このことから、トナーの溶融特性（温度に対する溶融状態履歴）を規定する際には、ガラス転移温度（軟化点）（Ｔg）とか溶融温度（融点）（Ｔm）を用いるより、溶融粘弾性を用いるのが本質的である。そのため、定着に必要な温度は、樹脂成分の溶融粘弾性G'（貯蔵弾性率）とG"（損失弾性率）で規定することが望ましい。

溶融粘弾性を用いて表現した場合、上述のトナー粒子の樹脂成分のガラス転移温度Ｔg及び溶融温度Ｔmに代えて、粘弾性動的測定を、条件：強制振動1Hz、振幅応力10Paで測定したときに、G'（貯蔵弾性率）が１０⁵[Pa]以下で且つG"（損失弾性率）が１０⁵[Pa]以下となる最低温度をＴmとし、かつ、G'（貯蔵弾性率）が１０^８[Pa]以下で且つG"（損失弾性率）が１０^８[Pa]以下となる最低温度をＴgとしている。

要するに、望ましくは、Ｔg及びＴmとして、上記数値を用いて溶融粘弾性を規定するのが本質的であるが、図３に示す１００％転写可能範囲は、ガラス転移温度（軟化点）（Ｔg）から溶融温度（融点）（Ｔm）までの範囲と言っても間違いではないので、本明細書中ではそのような表現もまた用いる。

本発明においては、詳細は後述するように、液体トナーのキャリア液中に分散された樹脂を粘弾性動的測定の異なる少なくとも２つの樹脂の混合体とするものであるが、上記画像支持体の温度設定は、低い方のガラス転移温度Ｔg1と溶融温度Ｔm1を有する第１の樹脂成分１によって行う。

次に、本発明の特徴とする溶融転写及び定着装置について、図４を参照してさらに説明する。例示の転写方式は、印刷媒体に画像転写を行う前にトナー画像を加熱する溶融転写方式であり、また、定着方式は、定着ローラの手前に事前予熱工程を有して、それよりも定着ローラの温度を低くした低温定着方式である。

（溶融転写部及び媒体事前予熱部）
本発明において用いられる液体トナーのキャリア液中に分散された樹脂は、粘弾性動的測定の異なる少なくとも２つの樹脂成分を含んでいる。即ち、２つの樹脂成分は、ガラス転移温度及び溶融温度を異にする。これら２つの樹脂成分が、互いに５％〜９５％の比率で混合して用いられる。本明細書において、ガラス転移温度Ｔg及び溶融温度Ｔmがそれぞれ低い方の樹脂成分を樹脂成分１と表示し、他方の高い方を樹脂成分２と表示している。即ち、Ｔg1＜Ｔg2、Ｔm1＜Ｔm2の関係がある。

第１の樹脂成分１のガラス転移温度及び溶融温度をそれぞれ、Ｔg1及びＴm1で表せば、溶融転写を行う中間転写体（画像支持体）の温度（及びその上のトナー画像の温度）Ｔiは、Ｔg1＜Ｔi＜Ｔm1に設定する。

これによって、溶融転写時のトナー画像は、低い方の樹脂成分１のガラス転移温度Ｔg1以上に、加熱された状態にある。このとき、中間転写体温度は、高い方の樹脂成分２のガラス転移温度Ｔg2以下の可能性があり、樹脂成分２は必ずしも軟化しないが、混合体中に含まれる少なくとも樹脂成分１を軟化させることにより、溶融転写が可能となる。逆に、詳細は後述するが、低温定着時には、高い方の樹脂成分２のガラス転移温度Ｔg2に相当する温度まで冷却する。このとき、低い方の温度を有する樹脂成分１は、まだ軟化状態から溶融状態にあるが、少なくとも樹脂成分２を固めることにより、印刷媒体の低温分離を達成することができる。

上述の温度条件の下でトナー画像が溶融転写された印刷媒体は、媒体事前予熱部に送られる。この媒体事前予熱部は、図４に示すように、ヒータ内蔵のローラ対（２対として図示）によって構成することができる。この定着前の媒体事前予熱工程の温度Ｔpは、Ｔm1＜Ｔp＜Ｔoffsetに設定される。このとき、樹脂成分１は当然溶融するが、樹脂成分２は必ずしも溶融していない。ここで、Ｔoffsetとは0.5Mpa以下の低圧力でオフセットを発生させない高温限界温度のことである。媒体事前予熱工程の圧力は、事前予熱回転体へのオフセット防止、及び高圧の場合に発生しやすい用紙シワの防止のために、圧力値0.5[MPa]以下とすることが望ましい。これにより、トナー画像や用紙へのダメージを防止できる。

トナーの分散安定性を確保するために、キャリア剤（キャリアオイル）と相溶性のある高分子分散剤を添加する場合がある。分散安定化をもたらす分散剤の効果を、逆に定着時にはいかに回避するかが重要となる。詳細は後述する実施例１に示すように、トナー粒子の分散を充分保持可能な低分子分散剤を添加すると、用紙への急速な浸透で樹脂成分は媒体に接着し比較的良好な定着強度が得られたが、トナー粒子同士や表面の均一性は不十分であり、結果として光沢のない画像となった。そこで、事前予熱部に低圧・高温加熱ローラ対を用いる一方、定着部に高圧・低温ローラ対を用いた方式により、高光沢画像とオフセットレス定着が両立可能となった。

媒体事前予熱工程で用紙を接触伝熱で加熱する場合、トナー層中の残存キャリア液の量によっては、トナー粒子の一体化不良（凝集不足）によるオフセットが発生する。粒状オフセットは、現象的には、一般的な低温オフセットに近いものである。中間転写体上でのトナー層中の固形分濃度（比率）が70%以下になると、凝集不足オフセットが発生するのに対して、中間転写体上でのトナー層中の固形分濃度が70%以上になると、凝集不足オフセットは発生しないことが、測定の結果判明した。そこで、その「凝集不足オフセット」を防止するために、トナー層中の固形分濃度を70%以上にすることが必要となる。

固形分濃度を70%以上にするためには、粒子間内部に包含されるキャリア液体も回収除去する必要がある。そのためにも、中間転写体上のキャリア除去工程での除去能力を高めることが望ましい。このように、印刷媒体への溶融転写前のトナー固形分濃度が７０％以上になるようにし、且つ定着ローラで樹脂成分２のガラス転移温度に略等しい温度（Ｔg2-20℃＜Ｔf＜Ｔg2＋20℃）にトナー層を冷却することで、トナー層の自己凝集力が大きくなり、オフセット防止用の剥離剤（例えばシリコーンオイル）が不要となる。（なお、定着時は、既に溶融転写時にトナー層粒子は一体化状態にあるので、図３に示した溶融転写時とは異なり、温度が低いほど自己凝集力が高くなる。）これにより、従来のオフセット防止用の剥離剤（例えばシリコーンオイル）を塗布する定着機構で見られたように、媒体への剥離剤付着によるギラツキ等の問題が発生しない。

（定着部）
事前予熱された印刷媒体は、次に、定着部に送られる。定着部の定着ローラは、ヒータ内蔵のローラ対によって構成することができる。この定着ローラの温度Ｔfは、第２の樹脂成分２のガラス転移温度Ｔg2に略等しく、即ち、ガラス転移温度Ｔg2の上下20℃の範囲（Ｔg2-20℃＜Ｔf＜Ｔg2＋20℃）に設定される。定着ローラ出口でトナー層の自己凝集力が大きくなるＴg2-20℃＜Ｔf＜Ｔg2＋20℃に冷却するため、オフセット防止用の剥離剤（例えばシリコーンオイル）が不要となる。

このように、定着ローラの温度Ｔfは、ガラス転移温度及び溶融温度がいずれも高い方の第２の樹脂成分２のガラス転移温度Ｔg2に略等しく設定されるために、事前予熱された印刷媒体の冷却が少なくて済むことになる。要するに、低い方の温度を有する樹脂成分１の溶融温度Ｔm1以上に予熱されている状態から、高い方の温度を有する第２の樹脂成分２のガラス転移温度Ｔg2にまで冷却されれば十分であるので、少ない冷却で済むことになる。

上述したように少なくとも２つの樹脂の混合体がキャリア液中に分散された液体トナーを用いた際の「媒体事前予熱機構を備えた低温定着装置」の定着ニップ部温度、圧力状態について、さらに図６を参照して説明する。図中、横軸は時間を表している。時間の経過につれて、印刷紙は図中左側から右側方向に、ニップ部入口、ニップ部出口を順次経た後に、ニップ部出口から離れる。その際の印刷紙上のトナー画像の温度を図中上側に、かつ、ニップ圧力を下側に示している。

一般的にいって、印刷媒体を定着前に事前に予熱する機構を備えた低温定着方式は、(1)定着強度、(2)強光沢、(3)画像ズレなし、(4)オフセットなし、を安定的に満たす定着プロセスとして知られている。このプロセスは、高温事前予熱によりトナーを溶融し、次に、ニップ圧力を高くして一定ニップ時間、低温定着することによりトナー表面の平滑化を図ることができる。低温分離が行われるため、画像ズレなし、オフセットなし、及び光沢維持が達成される。

図６に示すように、事前予熱ヒータ温度Ｔpは、Ｔoffsetと樹脂成分１の溶融温度Ｔm1との間に、設定される（Ｔm1＜Ｔp＜Ｔoffset）。ここで、Ｔoffsetは、前述したように0.5Mpa以下の低圧力でオフセットを発生させない高温限界温度のことである。また、定着ローラの温度Ｔfは、樹脂成分２のガラス転移温度Ｔg2の上下２０℃の範囲内（Ｔg2-20℃＜Ｔf＜Ｔg2＋20℃）に設定される。

上側図において曲線で示すトナー画像（及び印刷紙）の温度は、事前予熱温度にほぼ維持された状態で、定着ローラのニップ部入口に到達する。その後、ニップ部でトナー画像温度は低下し、ニップ部出口では、定着ローラの温度Ｔfに略等しくなる。そして、トナー画像（及び印刷紙）の温度は、定着ローラを離れた後、さらに低下する。

図６の下側図に示すように、ニップ圧力は、ニップ部中央で最大で、ニップ部入口及び出口ではゼロとなる曲線を描く。このニップ部入口及び出口近くを除いて、定着ローラ対が形成するニップ部の圧力値を１[MPa] 以上とする（必要最低圧力Pmin）ことが望ましい。このとき、定着ニップ部出口のトナー(及び用紙)温度＜トナー樹脂成分２の軟化状態温度なので、オフセットせず、またバルジ（ニップ内の速度変動）による画像ズレが発生しない。なお、軟化状態とは、融点以上の完全溶融状態ではないが、ガラス転移温度（軟化点）以上の半ば溶融した状態を意味する用語として用いている。

さらに、定着後の画像色味をより効果的に発現するために、定着ニップ内での表面移動速度変動率を、１％＜表面移動速度変動率＜１０％、となるように設定することが望ましい。表面移動速度変動率とは、図５に示すように、一方のローラ（表面移動速度Vf）の他方のローラ（表面移動速度Vp）に対する表面移動速度の変動率である。表面移動速度変動率Dv［％］＝（Vp-Vf）／Vfで表される。定着画像の色味発現には、トナー層内の粒子界面を消失させるように一体化させる必要がある。この場合、有効な手段としてトナー層にせん断応力を印加して、トナー層内にズリを与える方法がある。

さらに、図５を参照して、一対の定着ローラによりトナー層内にせん断応力によるズリを与える方法を説明する。一対の定着ローラの内の一方の少なくとも表面部材を、ゴム基材により構成する。定着ローラ基材のゴムはニップ圧力により変形し、ニップ内部で見かけ周速度（図５のVf）より速度が速くなる。このように、定着ローラがゴム基材で構成された定着ローラニップ部内に形成されるバルジにより定着ローラ表面速度変動が生じるのを利用して、トナー層内にせん断応力によるズリを与えることができる。このズリは、図６に示すように、ニップ部出口近くでニップ圧力が低下した領域で発生する。

用紙の搬送速度は基本的に一定なので、用紙上のトナー画像（一定速度）とニップ部内の定着ローラ表面（若干高速）の間に速度差が生じ、ズリ力がトナー層に加わる。このズリ力が過小であると、トナー層内粒子界面を消失できず色味発現が不充分となる。また、ズリ力が過大であると、色味発現は充分であるが、画像自体をずらし過ぎるため、画質劣化となる。効果的な表面移動速度変動率として、１％以上、１０％以下が望ましい。

トナー表面平滑化に必要な圧力(Pmin以上)と温度(Ｔmin以上)を一定時間印加する。図６中において、「トナー画像表面の平滑化」と表示したハッチング領域の面積が重要となる。ここで、温度Ｔminは、定着ローラ温度Tfによって設定する。

定着ローラニップ部では、溶融トナーの粘弾性（変形しやすさ）、ニップ内での温度推移と圧力（トナーを変形するためのエネルギ）、トナーの変形時間（［ニップ幅／紙搬送速度］に依存）によって、トナー層の光沢度、発色性を発現していく。温度が溶融トナーの粘弾性（変形しやすさ）を決定するのに対して、このニップ圧力Pとニップ時間ｔの積はトナー変形（光沢化）のためのパラメータであり、このP・tを制御することで画像の光沢度の発現を促す。ここで、ニップ圧力Ｐとは、図６に示すように曲線を描くニップ圧力のピーク圧力である。

適用例として、例えば、ニップ部圧力を2 [MPa]、ニップ幅を6[mm]、定着ローラ周速度を200 [mm/s]とすると、ニップ時間は0.03 [sec]となり、このときのP・t値＝60000[Pa・s]となる。P・t値としては、10000[Pa・s]以上が望ましい。即ち、定着ローラニップ部の圧力Ｐと、ニップ幅を紙搬送速度で除して決定されるニップ時間ｔにおいて、P・t ＞ 10000 [Pa・s]、となるように、ニップ部条件を制御する。

定着ニップ通過後のトナー層表面は、トナー画像面に接圧する側のローラ及び該ローラに対向し、トナー画像面の反対用紙面に接触して付圧する側のローラの表面状態が転写される。液体現像電子写真装置での印刷画像は、オフセット印刷画像並の薄い色材層で形成することが可能であり、高画質化に優位性がある。さらに、高画質化に不可欠なのが画像光沢度である。画像の光沢度は高い方が見映えも良く、写真のような印刷品質（視感的な印象）となる。このとき、定着後の印刷画像の表面光沢は各色材層の１次色、２次色によらず一定の光沢度であり、且つ用紙表面光沢度とほぼ等しいことが望ましい。従って、定着後の画像表面は平滑である方が良い。画像光沢度としては40以上、望ましくは50以上（ＪＩＳ Ｚ ８７４１）が必要である。本定着方式では、定着後の画像表面は、例えばフッ素樹脂コートした定着ローラ表面状態を写し出すような方式である。従って、定着ローラの表面光沢度もそれ相応の光沢度が必要となる。

定着後のトナー表面状態は、トナー画像面に接圧する側の定着ローラの表面平滑性（粗さ）が転写される。つまり、定着ローラの表面光沢度が、定着後の画像光沢を左右する。このように、印刷画像の光沢度には定着ローラの表面光沢度が密接に関係している。そして、その定着ローラの表面光沢度は、印刷により刻々と変化していくことが予想される。そこで、必要な印刷画像光沢度になるように、予め装置内に例えば定着ローラ表面光沢度と、定着ニップ圧力（或いは定着温度）と、印刷画像光沢との関係についてのテーブルを有しておき、定着ローラ表面光沢度をモニターできる検出器を具備することで、常に安定した印刷画像の提供が可能となる。

図７に示すように、光沢度計を用いて、被測定面での鉛直軸に対してローラ長方向に60度に傾斜した入射光に対して測定した場合の定着ローラの表面光沢度を３０以上とすることが望ましい。このように、定着ローラの表面光沢度を検出する検出器を具備し、使用により変化する定着ローラ光沢度を検出し、必要な印刷画像光沢度になるように、定着ローラ間のニップ圧を制御するか、あるいは定着ローラ温度を制御する。

図８は、定着ローラ温度と定着後の画像光沢度の間に所定の関係があることを示す測定結果の一例を示すグラフである。各色それぞれ異なるが、温度の変化につれて光沢度が変化することが分かる。また、図９は、定着ローラ間のニップ圧と画像光沢度の間に所定の関係があることを示す測定結果の一例を示す表である。圧力測定値が増すにつれて、光沢度も上がることが示されている。ここで、例えば１層とは、１つの色のトナー画像のみの場合であり、２層とは、２つの色のトナー画像を重ね合わせた場合である。

分散剤特性について以下の測定を行った。トナーの分散安定性を確保するために、キャリア剤（キャリアオイル）と相溶性のある高分子分散剤（例えば、変性シリコンオイル）を添加する場合がある。分散安定化をもたらす分散剤の効果を、逆に定着時にはいかに回避するかが重要となる。

比較的分子量の高い分散剤の場合
比較的分子量の高い分散剤を用いた場合、定着時に残留する分散剤による一体化阻害力を熱とニップ部高圧力で用紙媒体表面に押しつける必要がある。わずかに残留した高分子分散剤は用紙媒体表面には急速に浸透（なじまない）せず、そのために高圧力が必要となる。この圧力により、溶融樹脂成分が定着ローラ表面に対して直接接触し、高温オフセットを起こしやすい。

比較的分子量の小さい分散剤の場合
比較的分子量が小さい分散剤を用いた場合、用紙への若干の（ミクロな）浸透が急速に行われ、溶融状態の樹脂成分が用紙媒体（紙の繊維、塗工紙のコート層など）に接着しやすく強度の高い定着が行え、このとき高い圧力は必要ないことがわかった、そして、比較的低い接触圧力では溶融トナーと定着ローラの界面に分散剤がわずかに残留し、オフセットを起こさない（これはドライトナーの場合の、オフセット防止のための離型オイル塗布効果に似ている。）。特に、用紙媒体の事前予熱工程を接触加熱で行う場合には、この分散剤の特徴（低分子量）と事前予熱工程の接触圧力設定（低圧設定）が重要である。

図１０は、ローラ温度を変えて観察したトナー層の３つの状態（A）（B）（C）を説明する図である。時間の経過につれて、事前予熱されたトナー層は図中右から左に移動して、左側でトナー層はオフセットなく加圧ローラから分離されなければならない。（A）は、加圧ローラ温度がトナー樹脂成分の融点に相当するＴm以上の場合であるが、この場合トナー層は溶融一体化するが、オフセットを発生しやすく、トナー表面が荒れて光沢が低くなることがある。当然、このときには加圧ローラにオフセットするので、トナー層の最表層の色材層の欠落による色味不足などが起きる。

図１０（C）は、加圧ローラ温度をトナー樹脂成分の軟化温度に相当するＴg±20℃に設定した場合である。このように温度設定することで、トナー層表面の平滑化（光沢化）を実現することが可能になっている。

仮に、この温度範囲より高く設定すると、図１０（B）に示すように、定着ニップ後のトナーは内部応力の解放による変形が発生し、光沢度が低くなる。また、図示していないが、Ｔg±20℃より設定温度が低い場合には、ニップ内でのトナー層温度が低下しすぎて、トナー層表面を平滑化できず、光沢が上がらない。

以上から、トナー層光沢度を発現するには、加圧ローラ温度として最適な温度範囲が存在し、それはトナー樹脂成分の軟化温度に相当するＴg±20℃の範囲となる。

本発明を適用することのできる溶融転写部及び低温定着部を含む液体現像電子写真装置の全体構成を例示する図である。 トナー画像に対して作用する各発生力について説明する図である。 溶融転写時の温度と各発生力の関係を示すグラフである。 溶融転写及び定着装置について説明する図である。 一対の定着ローラによりトナー層内にせん断応力によるズリを与える方法を説明する図である。 「媒体事前予熱機構を備えた低温定着装置」の定着ニップ部温度、圧力状態について説明する図である。 光沢度計を用いて定着ローラの表面光沢度を測定することについて説明する図である。 定着ローラ温度と定着後の画像光沢度の間に所定の関係があることを示す測定結果の一例を示すグラフである。 定着ローラ間のニップ圧と画像光沢度の間に所定の関係があることを示す測定結果の一例を示す表である。 ローラ温度を変えて観察したトナー層の３つの状態（A）（B）（C）を説明する図である。

Claims (8)

1. 高粘性の不揮発性液体トナーを用いて現像されたトナー画像を、画像支持体上から印刷媒体へ溶融転写し、この溶融転写されたトナー画像を、定着ローラよりも高温で事前加熱した後に、該定着ローラを用いて加圧して定着する液体現像電子写真装置において、
   液体トナーのキャリア液中に分散された樹脂を粘弾性の異なる少なくとも２つの第１と第２の樹脂を含む混合体とし、
   第１の樹脂のガラス転移温度及び溶融温度を、それぞれ、Ｔg1及びＴm1で表し、かつ第２の樹脂のガラス転移温度及び溶融温度を、それぞれ、Ｔg2及びＴm2で表した際に、
   Ｔg1＜Ｔg2、及びＴm1＜Ｔm2、の関係を有していて、
   溶融転写を行う画像支持体の温度Ｔiを、Ｔg1＜Ｔi＜Ｔm1に設定し、
   定着前の媒体事前予熱温度Ｔpを、Ｔm1＜Ｔpに設定し、
   定着ローラの温度Ｔfを、Ｔg2或いはその近辺の温度に設定した、
   ことから成る液体現像電子写真装置。
2. 前記定着前の媒体事前予熱温度Ｔpを、0.5Mpa以下の低圧力でオフセットを発生させない高温限界温度Ｔoffsetよりも低い温度に設定した請求項１に記載の液体現像電子写真装置。
3. 前記定着ローラの温度Ｔfを、Ｔg2-20℃＜Ｔf＜Ｔg2＋20℃に設定した請求項１に記載の液体現像電子写真装置。
4. トナー画像に接圧する側の定着ローラの表面光沢度を、被測定面での鉛直軸に対してローラ長方向に60度に傾斜した入射光に対して測定した場合に３０以上にした請求項１に記載の液体現像電子写真装置。
5. 前記定着ローラのニップ部の圧力をＰとし、かつニップ幅を印刷搬送速度で除して決定されるニップ時間をｔとした際に、
   P・t ＞ 10000 [Pa・s]
   となるように、ニップ部条件を制御する請求項１に記載の液体現像電子写真装置。
6. 前記第１及び第２の樹脂のガラス転移温度Ｔg1及びＴg2は、それぞれ、強制振動1Hz及び振幅応力10Paの条件で粘弾性動的測定したG'（貯蔵弾性率）が１０⁸[Pa]以下でかつG"（損失弾性率）が１０⁸[Pa]以下となる最低温度であると定義し、かつ、
   前記第１及び第２の樹脂の溶融温度Ｔm1及びＴm2は、それぞれ、G'（貯蔵弾性率）が１０⁵[Pa]以下でかつG"（損失弾性率）が１０⁵[Pa]以下となる最低温度であると定義した請求項１に記載の液体現像電子写真装置。
7. 前記定着ローラの表面光沢度を検出する検出器を具備して、使用により変化する定着ローラ光沢度を検出し、必要な印刷画像光沢度になるように、一対の定着ローラ間のニップ圧を制御するか、あるいは定着ローラ温度を制御する請求項１に記載の液体現像電子写真装置。
8. 一対の定着ローラ間の定着ニップ内での表面移動速度変動率を、
   １％＜表面移動速度変動率＜１０％、
   となるように設定した請求項１に記載の液体現像電子写真装置。

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