JP2598292B2 - フルカラ−画像を形成するための定着方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電子写真法，静電写真法などにおいて電気
的潜像を顕像化するために用いられるトナーからフルカ
ラー画像を形成するための定着方法に関する。

［従来の技術］ 近年、複写機等においてモノカラー複写からフルカラ
ー複写への展開が急速に進みつつあり、２色カラー複写
機やフルカラー複写機の検討及び実用化が広くなされて
いる。

フルカラー電子写真法によるカラー画像形成は一般に
３原色であるイエロー，マゼンタ，シアンの３色のカラ
ートナーを用い、全ての色を再現するものである。

その方法は、まず原稿からの光をトナーの色と補色の
関係にある色分解光透過フィルターを通して光導電層上
に静電潜像を形成する。次いで現像，転写工程を経てト
ナーは転写媒体に保持される。次いで前述の工程を順次
複数回行い、レジストレーションを合わせつつ、同一転
写媒体上にトナーは重ね合せられ一回の定着によって最
終のフルカラー画像が得られる。

例えば本出願人が特開昭59−26757号公報などで提案
した如く、３原色の３種のトナーを使用してフルカラー
画像を形成し得る。

しかしながら、これらの組合せは色調再現に対して比
較的バランスが取れているが、電子写真特性について
は、耐保存安定性以外の帯電特性や繰返し複写による耐
久性についてはいまだ改良すべき点を有している。

さらに、３色のトナーの重ね合せで黒色を得るため
に、これら３色の微妙な色調の差や現像−転写−定着時
の重ね合せの差が黒色の色調に反映し、トナーの製造工
程時の各カラートナーの色合せの複雑さや複写プロセス
の現像−転写工程及び定着工程を精度の高いものとしな
ければならず、おのずと工程が複雑化し、コストアップ
の要因を形成していた。

また、特開昭53−68234号公報や米国特許第4,518,672
号等に単色のカラートナーについて提案されているが、
フルカラー画像を形成するためには最低３色、好ましく
は４色のカラーバランスが調和して取れていなければな
らず、一色だけの色再現性や電子写真特性を論じても意
味がない。

原理的には色の３原色であるイエロー，マゼンタ，シ
アンの３色が有れば、減色混合法によってほとんど全て
の色を再現することが可能なはずであり、それゆえ現
在、市場のフルカラー複写機は３原色のカラートナーを
重ね合せて用いる構成となっている。これにより理想的
にはあらゆる色をあらゆる濃度範囲で実現できるはずで
あるが、現実的にはカラートナーの分光反射特性，カラ
ートナーの重ね合せ時の混色性，減色混合による彩度の
低下など、いまだ改善すべき点を有している。

本出願人はこれらの問題点を改良すべく鋭意研究の
後、３原色のトナーの他に墨入れ用として新たに黒トナ
ーを用いることにより、幅広い色再現性を持ち、かつ現
像，定着工程において特に好ましい特性を発揮し得るこ
とを知見した。

これらの多重現像系においては、定着時のトナー層の
厚みが単色現像系にくらべ数倍の厚みを有するため、単
色系と同等の定着条件では最下層のカラートナーまで充
分な熱が到達せず、その結果最下層のカラートナーは溶
融せず、溶融した上層部と共に定着ローラーに付着する
という、いわゆるコールドオフセット現象が発生し易い
という問題点を有していた。

多色画像の定着時のコールドオフセット防止策とし
て、特開昭55−50266号公報（特公昭62−49622号公報）
に最下層のトナーの軟化点を低くするという方法が開示
されているが、トナーの耐ブロッキング性能の点で限界
があり、コールドオフセット防止と耐ブロッキング性能
の両者を良好に満足させうるものではなかった。

一方、定着装置面からのコールドオフセットの解決手
段としては、定着温度の高温化、定着スピードの低速
化、定着ローラーの接触面積の増大などが挙げられる。
しかしながら、定着温度の高温化は、定着ローラーの熱
劣化，エネルギーコストの上昇，機内昇温等を考慮する
と限度があり、また定着スピードを下げることはコピー
スピードを下げることであり、複写機の機能ダウンにつ
ながり好ましくない。そのため画像と定着ローラーの接
触面積を増大させることで充分な熱伝達を行なわせしめ
る手段を採らざるを得ない。定着ローラーの接触面積を
大きくするためには、ローラーの弾性変形のし易さを高
めなければならないが、そのためにはローラーのゴム層
を厚くする必要があり、それに伴なって熱に対する強度
が弱まり定着ローラーの短寿命化を招いている。一方、
充分にトナーを溶融させた場合、高温オフセットが発生
し、オイル等の離型剤をローラーに塗布する必要が生じ
てしまう。しかも、このオイルの塗布が定着ローラーの
短寿命化を促進するという悪循環を招いている。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の目的は、コールドオフセットのない低温定着
性に優れている多色トナー画像の定着方法を提供するこ
とにある。

さらに本発明の目的は、定着ローラーに離型剤を塗布
する事なく高温オフセットを防止できるフルカラー画像
を形成するための定着方法を提供することにある。

さらに本発明の目的は、定着ローラーの長寿命化を達
成できるフルカラー画像を形成するための定着方法を提
供することにある。

［課題を解決するための手段及び作用］ 具体的には、本発明は、原稿画像を色分解し、各色毎
に潜像を形成し、色分解フィルターに対応した原色及び
黒色のトナーにより現像を行ない可視化された各色画像
を転写媒体に転写し、多色画像を得た後、転写媒体上の
多色画像を加熱・加圧ローラーにより定着するフルカラ
ー画像を形成するための定着方法であり、 該トナーとして、少なくとも重合性単量体，ワックス
及び各色に対応した着色剤を含有した重合性単量体系を
水系媒体中で分散安定剤の存在下で重合する事により得
られた重合トナーを使用し、 転写媒体上の最下層に、他の上層を形成する重合トナ
ーのワックス含有量よりも重合性単量体から生成した結
着樹脂100重量部当り２重量部以上多くワックスを含有
している重合トナーを配置することを特徴とするフルカ
ラー画像を形成するための定着方法に関する。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明者等は、重合トナーがワックスに関して擬似カ
プセル構造をとり、耐ブロッキング性能を阻害すること
なく、低融点ワックスを内包できることに着目し、本発
明に到達したものである。

すなわち、懸濁重合法においては重合性単量体および
着色剤（更に必要に応じて重合開始剤、架橋剤、荷電制
御剤、その他の添加剤）を均一に溶解または分散せしめ
て単量体組成物とした後、この単量体組成物を分散安定
剤を含有する連続相中（例えば水相中）に適当な撹拌機
を用いて分散し、同時に重合反応を行なわせ、所望の粒
径を有するトナー粒子を得ることができる。

懸濁重合法では、水という極性の大なる分散媒中で単
量体組成物の液滴を生成せしめるため、単量体組成物に
含まれる極性基を有する成分は水相との界面である表層
部に存在し易く、非極性の成分は表層部に存在しないと
いう、いわゆる擬似カプセル構造をとり得る。この製法
上の特徴を活用し、粉砕法では使用できない低融点のワ
ックスをトナー粒子内に内包させることが可能である。

重合法によるトナーは、この低融点のワックスの内包
化により、耐ブロッキング性と低温定着という相反する
性能を両立することが可能である。すなわち、低融点ワ
ックスが内包化されていることにより、耐ブロッキング
性能を低下させることなく、低温で溶融するワックスに
よりトナー中の熱伝導性が向上し、その結果、低温定着
が可能となる。さらに好ましいことには、定着時に融解
したワックスが離型剤としても働くため、定着ローラー
にオイル等の離型剤を塗布することなく、高温オフセッ
トを防止することが可能となる。

すなわち、特定な重合トナーの使用により定着ローラ
ーの長寿命化がはかれ、多重転写画像の定着後のコール
ドオフセットを良好に解決し得たものである。すなわ
ち、熱伝導率が良く、定着温度以下で充分溶融し、定着
圧力下でトナー粒子内から溶出し、多重転写画像の最下
層部にワックスを多量に存在させることにより、多重転
写画像の定着時のコールドオフセットを良好に防止する
ことが可能となった。

本発明におけるワックスの添加量は、以下に示す量が
好ましい。

重合性単量体から生成した結着樹脂100重量部に対し 現像１色目のトナーのワックス含有量:a重量部 現像２〜４色目のトナーのワックス含有量:b重量部,c
重量部,d重量部とすると、 ａ＋２≧b,c,dの関係を有し、 かつ、６重量部≦ａ≦10重量部 １重量部≦b,c,d＜６重量部 である。

また、添加するワックスは重合トナー粒子の表層部に
は存在せずに、重合トナー粒子の表層部には添加するワ
ックスより熱的強度の優れた結着樹脂が存在するため、
雰囲気温度がワックスの融点以下であればトナーのブロ
ッキングなどは起こらないが、雰囲気温度がワックスの
融点を超えた場合、ワックスが液体となり重合トナーの
表層部に浸出して融着をおこしやすい。そのため、複写
機内の温度環境を考慮すると、ワックスの融点は55℃以
上が好ましく、また、懸濁重合でトナーを製造する場
合、ワックスの如き添加物は単量体系に均一に溶解また
は分散させる必要が有り、ワックスの融点が高過ぎると
モノマー中に均一に溶解しない。これより、添加しうる
ワックスとしては、融点が55〜70℃の範囲にあるパラフ
ィン系炭化水素が好ましく用いられる。例えばパラフィ
ンワックスとしては、日本石油製や日本精蝋製の製品が
有り、また分枝状パラフィンワックスとしては、マイク
ロクリスタリンワックス（日本精蝋製），マイクロワッ
クス（日本石油製）などがある。

本発明で用いられる重合トナーは、例えば、以下の如
き方法にて得られる。すなわち、重合性単量体中にワッ
クス，着色剤，重合開始剤等その他の極性重合体の如き
添加剤を加え、超音波分散機，ホモジナイザーなどによ
って均一に溶解または分散せしめた単量体系を、懸濁安
定剤を含有する水相中（すなわち連続相中）に通常の撹
拌機またはホモミキサー，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撹拌
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。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、生成した重合トナー粒子を洗浄し、濾過により回
収し乾燥する。懸濁重合法においては、通常モノマー10
0重量部に対して水300〜3000重量部を分散媒として使用
するのが好ましい。

重合トナーの生成に適用できる重合性単量体として
は、スチレン,o−メチルスチレン,m−メチルスチレン,p
−メチルスチレン,p−メトキシスチレンン,p−エチルス
チレン等のスチレンおよびその誘導体；メタクリル酸メ
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ｎ−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うる。
上述したモノマーの中でも、スチレンまたはスチレン誘
導体を単独で、または他のモノマーと混合して重合性単
量体として使用することがトナーの現像特性および耐久
性の点で好ましい。

また、単量体の重合時に、添加剤として極性基を有す
る重合体または共重合体を添加して単量体を重合するこ
とがより好ましい。本発明においては、重合時に極性基
を有する重合体または共重合体または環化ゴムを加えた
重合性単量体系を該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。すなわち、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または共重合体または環化ゴム
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重合トナー粒子となる粒
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重合トナー粒子とな
る粒子表層部に集まるため、一種の殻のような形態とな
り、得られた重合トナー粒子は擬似的なカプセル構造を
有する。比較的高分子量の極性重合体または共重合体ま
たは環化ゴムを用い、重合トナー粒子に耐ブロッキング
性，現像性，耐摩耗性の優れた性質を付与する一方で、
トナー粒子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、定着性と耐ブロッキ
ング性という相反する要求を満足する重合トナーを得る
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）及び逆荷電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
等含窒素単量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があ
る。

（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
がある。

（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
リカがある。

（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
性シリカ微粉末等がある。

極性重合体のかわりに環化ゴムを使用しても良い。

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（さらに好ましくは0.3〜15重量部）使用
するのが良い。

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。

重合開始剤としては、いずれか適当なラジカル重合開
始剤が用いられる。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）の如きアゾ系またはジアゾ系重
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
リル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
〜10％の量で用いられる。

また、流動性改質剤を重合トナー粒子と混合（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、テフロン微粉末などがある。

以上のようにして得られた重合トナーを担持せしめた
未定着画像を定着させるには、通常の加熱・加圧ローラ
ーが用いられるが、好ましくは、面積圧で３〜6kg/cm²
の圧力を有する熱定着ローラーに通過せしめるのが良
い。この時の定着温度は120℃〜200℃、定着スピードは
20〜100mm/secの範囲であることが好ましい。

［実施例］ 以下、実施例に基づ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また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
て懸濁重合法により、イエロー，シアン，マゼンタ，ブ
ラックの４色の重合トナーを得た。

〈処方〉 以上はすべてのトナーに共通 C.I.ピグメントイエロー 17 ４部 （イエロートナー用） C.I.ピグメントブルー 15:3 10部 （シアントナー用） C.I.ソルベントレッド 49 1.5部 （マゼンタトナー用） C.I.ソルベントレッド 52 2.0部 （マゼンタトナー用） カーボンブラック［リーガル400R（キャボット製）］20
部 （ブラックトナー用） アルミニウムカップリング剤［AL−Ｍ（味の素製）］0.
6部 （カーボンブラック処理用） これら４色のトナーをキヤ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、各色重合トナー像をコピー紙上に
転写し、コピー紙上の最下層にマゼンタ重合トナー像を
配置し、コピー紙上の未定着多色画像をフッ素系定着ロ
ーラー間に表−１の定着条件で通過せしめ定着フルカラ
ー画像を得た。得られたフルカラー画像にコールドオフ
セットは見られなかった。

比較例 ４色のトナーのワックス量を表−１の割合にした以外
は実施例と同様にして得た各色トナーで同様の実験を行
ない、定着画像を得た。

得られたフルカラー画像にはコールドオフセット現象
が見られた。

［発明の効果］ 以上の様に本発明によれば、コールドオフセットのな
い、優れた色調のフルカラー画像が得られ、しかも定着
ローラーの耐久性も向上するものである。

フロントページの続き (72)発明者 中村 達哉 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭56−87051（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−50266（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原稿画像を色分解し、各色毎に潜像を形成
   し、色分解フィルターに対応した原色及び黒色のトナー
   により現像を行ない可視化された各色画像を転写媒体に
   転写し、多色画像を得た後、転写媒体上の多色画像を加
   熱・加圧ローラーにより定着するフルカラー画像を形成
   するための定着方法であり、 該トナーとして、少なくとも重合性単量体，ワックス及
   び各色に対応した着色剤を含有した重合性単量体系を水
   系媒体中で分散安定剤の存在下で重合する事により得ら
   れた重合トナーを使用し、 転写媒体上の最下層に、他の上層を形成する重合トナー
   のワックス含有量よりも重合性単量体から生成した結着
   樹脂100重量部当り２重量部以上多くワックスを含有し
   ている重合トナーを配置することを特徴とするフルカラ
   ー画像を形成するための定着方法。
2. 【請求項２】転写媒体上の多色画像をフッ素系の定着ロ
   ーラーで定着する請求項１に記載の定着方法。