JP2617771B2 - フルカラー電子写真の定着方法 - 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、全ての原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
ナーは支持体に保持される。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せつつ、同一支持体
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。

例えば本発明者は特開昭59−26757号公報などで提案
した如く３原色の３種のトナーよりなるカラートナーキ
ットを用いてフルカラー用トナーとして用いるものもあ
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。

さらに上記提案は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
等単色のカラートナーについての出願も多数あるが、フ
ルカラーとしては最低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のはずであり、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、現実的にはトナーの分光反射特性，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するフル
カラートナーキットに到達した。

一般にフルカラートナーキットにおいては、優れた色
再現性及び混色性、透明性を得るために、定着時におい
てトナー粒子の形が判別できない程にほぼ完全溶融に近
い状態になることが必要である。その解決手段として
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，機内昇温を考慮すると限度が有り、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、
それ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、充分に溶融させた結果高温オ
フセットが発生し、オイル等の離型剤をローラーに塗付
する必要が生じてしまう。しかも、このオイルの塗付が
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。

上述の問題には先に述べた本出願人の発明による４色
カラートナーキットに対してもあてはまり、改善すべき
大きな課題となっている。

一方、トナーの製造方法として懸濁重合法が提案され
ている（特公昭36−10231号公報）。この懸濁重合法に
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（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。

この懸濁重合法では、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
ックスを含有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
ックスが内包化させていることにより、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。また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。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記の定着時に有利な性能を有する重
合トナーにおいても、フルカラーに応用して多重現像を
行ない、多重転写画像を得た場合、トナー層の厚みが単
色カラーに比較して数倍になるため、粉砕トナーと同
様、十分溶融させる定着条件ではホットオフセットが生
じてしまい、離型剤を塗布する必要がないという特徴
と、フルカラートナーとして優れた色再現性及び混色
性、透明性を得るという要求を両立することは困難であ
った。

本発明の目的は、優れた色再現性、混色性及び透明性
を有するトナー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
ることなくオフセットを防止できる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］ 本発明の目的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
部材に逐次重ねて転写し、多色画像を得た後、加熱・加
圧ローラーにより定着するフルカラー電子写真複写装置
において、該トナーとして少なくともワックスと各色に
対応した着色材を含有した重合性単量体系を水系媒体中
で懸濁重合することにより得られる重合トナーを用い、
転写媒体上、最上層及び第２層を形成するトナーのバイ
ンダー中に架橋成分を存在させたフルカラー電子写真の
定着方法により達成される。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明者らは、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、ブロッキング性能を阻害することな
く、低融点ワックスを添加できることに着目し、本発明
に到達した。

すなわち、定着ローラーの長寿命化がはかれる重合ト
ナーをフルカラーに応用するためには、多重転写画像の
定着後の混色性，透明性を十分なものにし、かつ離型剤
としてオイルを塗布しなくてもオフセットを起こさない
ことが必要とされた。そこで定着温度以下で充分溶融
し、良好な熱伝達物質として作用するワックスをトナー
中に含有させることで、混色性、透明性の向上をはか
り、ささらに上層部のトナーのバインダー中の架橋成分
を存在させることによりオフセットを防止した。

その結果、混色性、透明性に優れた定着画像を得るこ
とができた。ここでいう上層部とは多重転写画像におけ
る最上層、第２層をさし、すなわち、４色多重現像にお
ける３色目,4色目を意味する。

一般にフルカラー電子写真複写装置においてはフルカ
ラー時の厚いトナー層を定着し、かつ透明性を付与する
ため、トナーが十分溶融、混色すべく定着温度、定着圧
をセットしている。そのため一重及び二重転写画像では
画像を形成するトナー層が薄いのでトナーへの定着圧は
低くなるが、トナーへ与えられる熱エネルギーは十分で
あるため溶融、混色も十分行なわれる一方、定着ローラ
ーとトナーとの接触圧が低いため内包化されているワッ
クスのみで十分に離型性が付与される。しかし多重画像
ではトナー層が厚くなるため定着圧は高くなる。その結
果、定義ローラーとトナーとの接触圧が高くなり内包化
されているワックスのみでは十分に離型性が付与されず
オフセットが併発してしまうためである。

本発明におけるトナーのバインダー中の架橋成分は重
合時に単量体組成物中に架橋剤を添加することによって
生成させる。添加する架橋剤の量は、少なすぎると耐ブ
ロッキング性や耐久性などの性質が劣り、オフセットが
防ぎにくく、逆に多過ぎるとトナーが溶融しにくくな
り、カラートナーの混色性、透明性が悪く定着しにくく
なる。このため添加量としては重合性単量体100重量部
に対して0.001〜２重量部が好ましい。また、架橋剤の
種類としては例えばジビニルベンゼン、ジビニルナフタ
レン、ジビニルエーテル、ジビニルスルホン、ジエチレ
ングリコールジメタクレリート、トリエチレングリコー
ルジメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレ
ート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、ジエ
チレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコ
ールジアクリレート、1,3−ブチレングリコールジメタ
クリレート、1,6−ヘキサングリコールジメタクリレー
ト、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ジプロ
ピレングリコールジメタクリレート、ポリプロピレング
リコールジメタクリレート、2,2′−ビス（４−メタク
リロキシジエトキシフェニル）プロパン、2,2′−ビス
（４−アクリロキシジエトキシフェニル）プロパン、ト
リメチロールプロパントリメタクリレート、トリメチロ
ールプロパントリアクリレート、テトラメチロールメタ
ンテトラアクリレート、ジブロムネオペンチルグリコー
ルジメタクリレート、フタル酸ジアリルなど、一般の架
橋剤を適宜用いることができる。

本発明においては、ワックスを添加し、定着時にワッ
クスが導伝性物質としてはたらくことによってトナーの
溶融を容易にし、混色性、透明性の向上をはかってい
る。

添加するワックスは表層部に存在せず、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、トナー環境がワックスの融点以下であればブロ
ッキングなどは起こらないが、融点を超えた場合、ワッ
クスが液体となり表層部に浸出して融着を起こす。これ
により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。これにより、
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。

また、ワックスの添加量としては重合性単量体100重
量部に対して１〜６重量部が好ましい。

本発明で用いられる重合トナーは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（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、生成したトナー粒子を洗浄、
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
として使用するのが好ましい。

本発明中のトナー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,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を混合して重合性単
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、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、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またはアニ
オン性重合体、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また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ため、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重量部が好ましい。さらに好ましくは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。

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）
の如きアゾ系またはジアゾ系重合開始剤；バンゾイルパ
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、重合性単量体の重合の約0.5〜10％の開始剤で十分
である。

また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、テフロン微粉末などがある。また増量の
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。

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を通過せしめるのが良
い。この時の定着温度は120℃〜200℃と、定着スピード
は20〜100mm/secの範囲であることが好ましい。

尚定着ローラーの面積圧とは、ローラーにかかる総圧
を定着ローラーと定着媒体の接触面積で割った値であ
る。

［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 以下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
懸濁重合により、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。

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、得られた未定着画像をフッ素系定
着ローラー間に表−１の定着条件で通過せしめ定着画像
を得た。得られた画像にオフセットは見られなかった。
また、担持体上の画像においては優れた透明性を有して
いた。

比較例 ４色のトナーの架橋剤量を表−１の割合にした以外は
実施例と同様にして得たトナーで同様の実験を行ない、
定着画像を得た。

得られた画像には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、オフセットのない、優れ
た画像が得られる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−44665（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−46955（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−63056（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−50266（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(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部材に
   逐次重ねて転写し、多色画像を得た後、加熱・加圧ロー
   ラーにより定着するフルカラー電子写真複写装置におい
   て、該トナーとして、少なくともワックスと各色に対応
   した着色材を含有した重合性単量体系を水系媒体中で懸
   濁重合する事により得られる重合トナーを用い、転写媒
   体上最上層及び第２層を形成するトナーのバインダー中
   に架橋成分を存在させた事を特徴とするフルカラー電子
   写真の定着方法。