JP3567386B2 - 熱定着方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は熱定着方法に関し、特に定着ローラの傷の発生が無く長期に渡って安定した画像欠陥の無い画像を得られる熱定着方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真法においては、記録材上に担持されたトナー像の熱効率が良く、高速定着に適する等の理由から熱ローラ定着方法が賞用されてきた。この熱ローラ定着方法は、加熱源を内蔵した定着ローラと圧着ローラとの間をトナー像を担持した記録紙を通過させ、トナーを記録紙へ熱溶融定着させる方法である。
【０００３】
この熱ローラ定着方法は、上記長所を有する反面、記録紙上のトナーが定着ローラに転写し、回転後に記録紙の他の箇所に付着し、それが定着され、得られた記録紙の画像を汚す、所謂オフセット現象が発生するという短所を有している。
【０００４】
熱ローラ定着方法のオフセット現象発生防止のため、従来定着ローラ表面にジメチルシリコンオイルを供給する技術が提案されている。
【０００５】
この方法は、オフセット現象の防止には有効ではあるが、反面シリコンオイル供給のための装置を必要とし、又発煙の問題を有していた。一方で、トナー自身に耐オフセット性を付与する提案も多数なされており、例えばトナーに使用する結着樹脂においては特開昭５０−１３４６５２号に記載の如く分子量分布の広い樹脂を使用する技術、特開昭４９−６５２３１号に記載の如く、低分子量ポリプロピレンの如き離型剤をトナーに添加する技術等の提案がされている。
【０００６】
上記提案されている技術は、確かにオフセット現象の防止には優れた効果を発揮しているが、定着性が十分に発揮できない等の問題を有し、このため定着ローラの傷が発生したり、定着ローラの寿命が短く、長期に渡って安定した画像を得られない等の問題を提起している。又、従来のシリコンオイルは、摩擦帯電性としては正帯電性であり、定着ローラ表面は正帯電しやすい。このため負帯電性のトナーを使用した場合は、記録紙が定着ローラに巻き付く現象が発生しやすく、従来のシリコンオイルを定着ローラに使用した場合は、トナーの使用に制約があった。このことは上記と同様、定着ローラにゴミ、チリが付着し、定着ローラに傷が発生し、長期に渡って画像欠陥が発生するという問題を生じた。
【０００７】
一方近年定着ローラの代わりに固定された加熱体を使用して移動するフィルム材を介して圧着ローラに圧接し、その間をトナー像を担持した記録紙を通過させ、熱定着する技術が例えば特開平５−１１９５３０号に提案されている。この定着方法は、熱効率の良い定着方法であるが、上述した熱ローラ定着方法と同様の諸問題を提起している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、定着ローラの傷の発生がなく、長期に渡って安定した画像欠陥の無い画像を得ることができる熱定着方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記した問題点は、以下の構成により達成される。
【００１０】
１．表面にシリコンオイルの塗膜を形成した回動する定着ローラと、該定着ローラに圧接する圧着ローラとの間をトナー像を担持した記録材を通過させ、該トナー像を記録材上に定着させる熱定着方法において、上記シリコンオイルが、下記一般式〔Ｉ〕で示される構造単位を有する含フッ素系シリコンオイルであり、且つ上記トナーが少なくとも結着樹脂、着色剤とからなる着色粒子に数平均一次粒子径が５〜100nmであり帯電量が−20〜−300μC／ｇである無機微粒子を添加してなるトナーであることを特徴とする熱定着方法。
【００１１】
【化２】
【００１２】
〔式中、Ｘは炭素原子数１〜４の飽和炭化水素基又はアリール基、Ｒfは炭素原子数２〜10のフルオロアルキル基、ｎは１〜４の整数を表す。〕
２．固定配置された加熱体と、該加熱体に対向して圧接、回動する加圧部材との間を移動するフィルム材を配置し、トナー像を担持した記録材を該フィルム材と該加圧部材との間を通過させ、該トナー像を記録材上に密着させる熱定着方法において、上記フィルム材の加圧部材側表面に、前記一般式〔I〕で示される構造単位を有する含フッ素系シリコンオイル塗膜を形成させると共に、上記トナーが少なくとも結着樹脂、着色剤とからなる着色粒子に数平均一次粒子径が５〜100nmであり帯電量が−20〜−300μC／ｇである無機微粒子を添加してなるトナーであることを特徴とする熱定着方法。
【００１３】
以下本発明の熱定着方法を詳述する。
【００１４】
本発明の含フッ素系シリコンオイルは、前記一般式〔Ｉ〕で示される構造単位を有するシリコンオイルである。
【００１５】
一般式〔Ｉ〕において、Ｘはメチル基等の炭素原子数１〜４のアルキル基等の飽和炭化水素基又はフェニル基等のアリール基を表し、Ｒｆは炭素原子数２〜１０、好ましくは２〜８のフルオロアルキル基である。
【００１６】
さらにＲｆの好ましい態様としては Ｚ−（ＣＦ２）ｍ−（Ｚは水素原子又はフッ素原子、ｍは前述のフルオロアルキル基の如く２〜１０、好ましくは２〜８の整数である。）で表される基であり、ｎは１〜４の整数を表す。
【００１７】
本発明の含フッ素系シリコンオイルは、上述した構造単位を有することが必須であるが、上記構造単位に加えて、例えばジメチルシリコン、フェニルメチルシリコン又はジフェニルシリコン等の構造単位との共重合体であってもよい。
【００１８】
本発明の含フッ素系シリコンオイルは、使用時に適度な粘度を有する液状で、ある程度の分子量を有するオイルであることが必要であるが、本発明の目的の達成割合、定着ローラへのオイル被膜形成性等を考慮して、その分子量は粘度に換えて表すと、２５℃における粘度が２０〜１０００センチポイズ（ＣＳ）、特に、１００〜５００ＣＳであるものが好ましく使用される。この粘度は動的粘度を示し、ＡＳＴＭ Ｄ４４５−４６Ｔ又はＪＩＳ Ｚ８８０３に準拠し、ウッベローデ粘度計により測定される。
【００１９】
又、この粘度は、本発明の含フッ素系シリコンオイル製造時に重合度を調整しながら制御することができる。
【００２０】
本発明の含フッ素系シリコンオイルが共重合体である場合、本発明の諸目的達成度から、本発明の一般式〔Ｉ〕で示した構造単位が２０モル％以上含まれるのが好ましく、２０モル％未満の場合、本発明の目的の達成度合いが低すぎ、且つ他の構造単位のものの性質に基づく効果の方が顕著に出やすくなり、本発明の目的が達成できない場合がある。
【００２１】
本発明の含フッ素系シリコンオイルの製造方法は、通常のシリコンオイルの製造方法と同様にジアルキル置換ジクロロシランを珪素と塩化アルキルとの反応で調整し、これを用いて加水分解することでシロキサンとなし、ついで環状オリゴマーあるいは線状オリゴマーを形成した後にこれらを重合することで合成される。本発明の含フッ素系シリコンオイルは側鎖にフッ素化アルキル基を有しているものであるが、この場合には塩化アルキルの代わりに末端にクロロ基を有するフッ素系化合物、例えば下記一般式〔ＩＩ〕で示す構造を有する化合物を用いることで容易に製造される。
【００２２】
一般式〔ＩＩ〕
Ｚ（ＣＦ２）ｍ（ＣＨ２）ｎＣｌ
ここで、Ｚ，ｍ及びｎは前述の通りである。
【００２３】
一般式〔ＩＩ〕で示される化合物の代表的具体例を以下に挙げる。
【００２４】
（Ａ）ＣＦ３ＣＦ２ＣＨ２Ｃｌ
（Ｂ）ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＣＨ２Ｃｌ
（Ｃ）ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２（ＣＨ２）２Ｃｌ
（Ｄ）ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２（ＣＨ２）２Ｃｌ
（Ｅ）ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＣＨ２Ｃｌ
（Ｆ）ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２（ＣＨ２）３Ｃｌ
（Ｇ）ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＣＨ２Ｃｌ
（Ｈ）ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＣＨ２Ｃｌ
（Ｉ）ＨＣＦ２ＣＦ２ＣＨ２Ｃｌ
（Ｊ）ＨＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＣＨ２Ｃｌ
（Ｋ）ＨＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２（ＣＨ２）２Ｃｌ
（Ｌ）ＨＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＣＨ２Ｃｌ
（Ｍ）ＨＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２（ＣＨ２）２Ｃｌ
（Ｎ）ＨＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２（ＣＨ２）４Ｃｌ
（Ｏ）ＨＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２（ＣＨ２）３Ｃｌ
（Ｐ）ＨＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＣＨ２Ｃｌ
なお、本発明において、フッ素化アルキル基以外のアルキル基を導入する塩化アルキルとしては塩化メチル、塩化エチル、塩化プロピル、塩化ブチルを挙げることができる。
【００２５】
本発明に於いて、このフッ素化アルキル置換されたシリコンオイルを用いてフッ素系樹脂で被覆された定着ローラに対する均一付着等の効果を発揮するためには、このフッ素原子数が大きな役割を奏しているものと推定される。この場合、フッ素化アルキルの炭素数は２〜１０であり、珪素原子に直接結合する部分はメチレン鎖であることが好ましい。さらに、好適な範囲は２〜８である。このフッ素化アルキル炭素数が過多となると熱が加わった場合の流動特性に問題を生じる。また、フッ素化アルキルを有しない場合にはフッ素系樹脂を被覆した熱ロール表面に対する濡れ性の向上が無く、均一なオイル膜の形成ができない。
【００２６】
含フッ素系シリコンオイルの代表的具体例の構造を下記に示す。
【００２７】
【化３】
【００２８】
【化４】
【００２９】
なお、ここで、ａ及びｂは１以上の整数を示し、好ましくは１０〜２０００、より好ましくは１００〜１０００の整数である。
【００３０】
本発明のトナーは少なくとも結着樹脂と着色剤とその他必要に応じて使用されるその他の添加剤とを含有してなる着色粒子に無機微粒子を添加してなるものである。その平均粒径は体積平均粒径で１〜３０μｍ、好ましくは５〜２０μｍである。トナーを構成する結着樹脂としては特に限定されず、従来公知の種々の樹脂が用いられる。例えば、スチレン系樹脂・アクリル系樹脂・スチレン／アクリル系樹脂・ポリエステル樹脂等が挙げられる。トナーを構成する着色剤としては特に限定されず、従来公知の種々の材料が使用される。例えばカーボンブラック・ニグロシン染料・アニリンブルー・カルコイルブルー・クロムイエロー・ウルトラマリンブルー・デュポンオイルレッド・キノリンイエロー・メチレンブルークロライド・フタロシアニンブルー・マラカイトグリーンオクサレート・ローズベンガル等が挙げられる。その他の添加剤としては例えばサリチル酸誘導体・アゾ系金属錯体・４級アンモニウム塩化合物・ニグロシン染料・グアニジン誘導体・トリフェニルメタン系化合物等の荷電制御剤等、低分子量ポリプロピレン、低分子量ポリエチレン等の低分子量ポリオレフィン類、カルナバワックス等の天然ワックス類、ステアリルビスアミド等の長鎖脂肪酸エステル類が挙げられる。また、磁性トナーを得る場合には着色粒子に添加剤として磁性体粒子が含有される。磁性体粒子としては平均一次粒子径が０．１〜２．０μｍのフェライト・マグネタイト等の粒子が用いられる。磁性体粒子の添加量は着色粒子中の２０〜７０重量％である。
【００３１】
本発明の無機微粒子としては帯電量が−２０〜−３００μＣ／ｇの負帯電性を有してなる物である。即ち、負帯電性トナーにすることにより、静電的な付着性を低くし、定着ローラにゴミ、チリ等の付着がなくなり、定着ローラの傷の発生が長期に渡って発生することがなく、画像欠陥の無い画像を得ることが出来る。また、本発明で使用される無機微粒子としては数平均一次粒子径が５〜１００ｎｍのものが好ましく使用できる。この数平均一次粒子径は透過型電子顕微鏡観察によって観察し、画像解析によって測定されたものを示す。無機微粒子を構成する材料としては、各種無機酸化物、窒化物、ホウ化物等が好適に使用される。例えば、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、チタン酸バリウム、チタン酸アルミニウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸マグネシウム、酸化亜鉛、酸化クロム、酸化セリウム、酸化アンチモン、酸化タングステン、酸化スズ、酸化テルル、酸化マンガン、酸化ホウ素、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化チタン、窒化ケイ素、窒化チタン、窒化ホウ素等があげられる。さらに、上記無機微粒子に疎水化処理をおこなったものでもよい。疎水化処理を行う場合には、各種チタンカップリング剤、シランカップリング剤等のいわゆるカップリング剤によって疎水化処理することが好ましく、さらに、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム等の高級脂肪酸金属塩によって疎水化処理することも好ましく使用される。
【００３２】
各種カップリング剤の例としては、チタンカップリング剤として、テトラブチルチタネート、テトラオクチルチタネート、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリデシルベンゼンスルフォニルチタネート、ビス（ジオクチルパイロフォスフェート）オキシアセテートチタネートなどがある。さらに、シランカップリング剤としては、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β−（Ｎ−ビニルベンジルアミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシラン塩酸塩、ヘキサメチルジシラザン、メチルトリメトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、ヘキシルトエリメトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ｏ−メチルフェニルトリメトキシシラン、ｐ−メチルフェニルトリメトキシシランなどがあげられる。さらに、シリコンオイル類で処理してもよい。
【００３３】
脂肪酸及びその金属塩としては、ウンデシル酸、ラウリン酸、トリデシル酸、ドデシル酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ペンタデシル酸、ステアリン酸、ヘプタデシル酸、アラキン酸、モンタン酸、オレイン酸、リノール酸、アラキドン酸などの長鎖脂肪酸があげられ、その金属塩としては亜鉛、鉄、マグネシウム、アルミニウム、カルシウム、ナトリウム、リチウムなどの金属との塩があげられる。
【００３４】
これら疎水化処理化合物は、無機微粒子に対して重量で１〜１０％添加し被覆することが良く、好ましくは、重量で３〜７％である。また、これらの材料を組み合わせて使用することもできる。
【００３５】
帯電量の測定方法は、これら無機微粒子を現像剤として使用されるキャリアに対して１重量％添加混合し、常温常湿環境（２０℃／５０％ＲＨ）環境下で振とうを行い、振とう２０分後のサンプルをブローオフ法で測定するものである。一成分系現像剤の場合には現像剤を担持する現像器の表面（スリーブ）と同じ材質のものをキャリアとして使用すればよい。
【００３６】
また、疎水化度として３０以上のものが好ましい。疎水化度は下記方法により測定される。すなわち、メタノールに対する濡れ性を評価することにより測定される。この方法は、内容量２５０ｍｌのビーカー中に入れた蒸留水５０ｍｌに、測定対象の無機微粒子を０．２ｇ秤量し添加する。メタノールを先端が液体中に浸せきされているビュレットから、ゆっくり撹拌した状態で無機微粒子の全体が濡れるまでゆっくり滴下する。この無機微粒子を完全に濡らすために必要なメタノールの量をａ（ｍｌ）とした場合に、下記により疎水化度が算出される。
【００３７】
疎水化度＝（ａ）／（ａ＋５０）×１００
なお、これら無機微粒子はトナーに対して０．１〜２．５重量％、好ましくは０．４〜２．０重量％である。
【００３８】
トナーはキャリアと混合され、二成分現像剤として使用されるか、あるいは磁性トナーである場合は当該磁性トナーのみにより一成分現像剤として使用される。二成分現像剤を構成するキャリアとしては鉄・フェライト等の磁性材料粒子のみで構成される非被覆キャリア、磁性材料粒子表面を樹脂等によって被覆した樹脂被覆キャリアのいずれを使用してもよい。このキャリアの平均粒径は体積平均粒径で３０〜１５０μｍが好ましい。
【００３９】
本発明の熱定着方法は、熱ローラ定着方法と加熱を移動するフィルム材を通じて行う方法である。
【００４０】
以下本発明に好適に適用される熱定着方法について説明する。
【００４１】
本発明の熱ローラ定着方法を図１に従って説明すると、表面２に例えばテトラフルオロエチレンやポリテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体類等を被覆した鉄やアルミニウム等で構成される金属シリンダ３内部に加熱源４を有する上ローラ１とシリコンゴム等で形成された下ローラ５とから形成されているものである。詳しくは、加熱源４として線状のヒーターを有し、上ローラ１の表面温度を約１１０〜２２０℃程度に加熱させるものである。この上ローラ１と下ローラ５との間を本発明のトナー画像７を担持した記録材６を通過させ、トナー画像７を記録材上に熱溶融固着させる。従来の熱ローラ定着方法では、溶融したトナーの一部が上ローラ１に融着し、一回転後、この上ローラ１に融着したトナーが記録材の別の部分に固着されるオフセット現象が発生し、甚だしき場合は、上ローラ１に融着したトナーは、記録材から離れず記録材と共に上ローラ１に巻き付く、所謂巻き付き現象が発生すると共に定着ローラ表面が汚れるという問題を提起していた。定着部に於いては上ローラ１と下ローラ５間に圧力を加え、下ローラ５を変形させ、いわゆるニップを形成する。ニップ幅としては１〜１０ｍｍ、好ましくは１．５〜７ｍｍである。定着線速度は４０〜４００ｍｍ／ｓｅｃが好ましい。ニップ幅が狭い場合には熱を均一にトナーに付与することができなくなり、定着のムラを発生し易くなる。一方でニップ幅が広い場合にはトナーの溶融が促進され、オフセット現象が発生しやすくなる。
【００４２】
本発明の熱ローラ定着方法においては、上ローラ１の表面２上には本発明の含フッ素系シリコンオイル塗膜が形成されており、この塗膜と本発明のトナーとの相互作用によって、本発明の諸目的は効率的に達成される。この本発明の含フッ素系シリコンオイル塗膜の上ローラ１の表面２での形成は、一例として以下の通りに行われる。
【００４３】
即ち、上ローラ１の長手方向の表面２には、含浸ローラ８が圧接され、矢印方向に回転している。この含浸ローラ８には、あらかじめ本発明の含フッ素系シリコンオイルを含浸させておき、定着に際して、上ローラ１の回転に従って極少量ずつ含浸ローラ８から上ローラ１の表面に含フッ素系シリコンオイルが供給されて、結果として上ローラ１の表面２上には、本発明の含フッ素系シリコンオイル塗膜が形成されることになる。
【００４４】
又、後者の定着方法は、図２に従って説明すると装置に固定支持された低熱容量ライン状加熱体１５は、厚さ０．２〜５．０ｍｍ、好ましくは０．５〜３．５ｍｍ、幅１０〜１５ｍｍ、長手方向の長さ２４０〜４００ｍｍのアルミナ基板１７に抵抗材料を１．０〜２．５ｍｍに塗布したもので両端より通電されるものである。通電はＤＣ１００Ｖの周期２５ｍｓｅｃのパルス波形で温度センサ１６により制御された温度を、エネルギー放出量に応じたパルス幅に変化させて与える。低熱容量ライン状加熱体１５において温度センサ１６で検出された温度Ｔ１の場合、抵抗材料に対向するフィルム材１４の表面温度Ｔ２は温度Ｔ１よりも低い温度となる。ここで温度Ｔ１は１１０〜２２０℃が好ましく、Ｔ２の温度はＴ１の温度と比較して０．５〜１０℃低いことが好ましい。また、フィルム材１４がトナー定着表面より剥離する部分におけるフィルム材表面温度Ｔ３はＴ２とほぼ同等である。この様にエネルギー制御、温度制御された加熱体に当接してフィルム材は記録材と同じ方向に移動する。このフィルム材１４としては、厚みにして１０〜３５μｍの耐熱フィルム、例えば、ポリエステル、ポリパーフルオロアルキルビニルエーテル、ポリイミド、ポリエーテルイミドに少なくともテフロン等のフッ素樹脂に導電材を添加した離型材層を５〜１５μｍ被覆させたフィルムであり、好ましくはエンドレスフィルム材である。一般的には総厚１０〜１００μｍ、フィルム材１４の駆動はフィルム材駆動ローラ１１とフィルム材従動ローラ１２による駆動とテンションによりシワ、ヨレがなく搬送される。加圧ローラ１３はシリコンゴム等の離型性の高いゴム弾性層を有し、総圧２〜３０ｋｇでフィルム材１４を介して低熱容量ライン状加熱体１５と加圧し、矢印方向に圧接回転し、このフィルム材１４と加圧ローラ１３との間をトナー像を担持した記録材を通過させることによって、低熱容量ライン状加熱体１５を通過させて、トナー像を記録材に溶融固着させる。
【００４５】
図２において、図１に示した場合と同様に含浸ローラ８がフィルム材１４の長手方向に渡って、それを介してフィルム材従動ローラ１２に圧接し、矢印方向に回転している。図２において、フィルム材１４の移動に従って極少量ずつ含浸ローラ８からフィルム材１４の表面に含フッ素系シリコンオイルが供給されて、その結果フィルム材１４の加圧ローラ１３側表面上には本発明の含フッ素系シリコンオイル塗膜が形成される。
【００４６】
後者の定着方法の他の例を図３を用いて説明する。この図３の例は、図２の例が、フィルム材がエンドレスであったのに対し、有端なフィルム材の例である。
【００４７】
即ち、図２の様にシート送り出し軸２１及び巻き取り軸２２に有端フィルム材２４を巻き付け、定着毎に少しずつフィルム材２４を矢印方向へ移動させる。この場合は巻き取り軸２２で駆動する。１３，１５，１６，１７は図２のそれらと同じである。
【００４８】
巻き取り軸２２で駆動により送り出し軸２１に巻き取られていた有端フィルム材２４は定着毎に少しずつ駆り出され、この有端フィルム材２４と加圧ローラ１３との間をトナー像を担持した記録材を通過させ、低熱容量ライン状加熱体１５を通過させることによってトナー像を記録材に溶融固着させる。
【００４９】
図３において、本発明の含フッ素系シリコンオイルを含浸させた含浸ローラ（図示せず）を、シート送り出し軸２１へ有端フィルム材２４を介して圧接させ、有端フィルム材の加圧ローラ側表面に本発明の含フッ素系シリコンオイル塗膜が形成される。
【００５０】
図示した例においては含浸ローラを使用した含フッ素系シリコンオイル塗膜形成方法を開示したが、その他に含フッ素系シリコンオイルを含浸させたパッド、ウェッブ等を使用してもよい。
【００５１】
【実施例】
以下、本発明の具体的実施態様を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００５２】
１．無機微粒子作製例
下記に示す各核無機微粒子に対して各種疎水化処理剤で疎水化処理を施し下記に示す無機微粒子を得た。
【００５３】
無機微粒子 核無機微粒子 数平均一次粒子径 疎水化処理剤
無機微粒子１ シリカ ７ｎｍ ジクロロジメチルシラン
無機微粒子２ シリカ １２ｎｍ ヘキサメチルジシラザン
無機微粒子３ シリカ １２ｎｍ オクチルトリメトキシシラン
無機微粒子４ シリカ １７ｎｍ ジクロロジメチルシラン
無機微粒子５ シリカ ４５ｎｍ ヘキサメチルジシラザン
無機微粒子６ 酸化チタン １６ｎｍ オクチルトリメトキシシラン
無機微粒子８ 酸化チタン ２５ｎｍ ジクロロジメチルシラン
無機微粒子１０ ジルコニア ２５ｎｍ オクチルトリメトキシシラン
無機微粒子１１ アルミナ １５ｎｍ ヘキサメチルジシラザン
比較用無機微粒子１ シリカ １２ｎｍ 無し
比較用無機微粒子２ 酸化チタン １６ｎｍ 無し
比較用無機微粒子３ 酸化チタン １５０ｎｍ ステアリン酸
比較用無機微粒子４ シリカ １２ｎｍ アミノ系シリコンオイル
なお、上記に於いて疎水化処理剤の使用量は核となる無機微粒子に対し５重量％とした。また、疎水化処理は公知の方法を用いた。
【００５４】
これら無機微粒子について帯電量及び疎水化度を測定した結果を下記に示す。
【００５５】
無機微粒子 帯電量（μＣ／ｇ） 疎水化度
無機微粒子１ −１５０ ６５
無機微粒子２ −１８０ ６１
無機微粒子３ −１１５ ６２
無機微粒子４ −１０７ ６１
無機微粒子５ − ５５ ６０
無機微粒子６ − ２５ ５８
無機微粒子８ − ３０ ６１
無機微粒子１０ − ４１ ６１
無機微粒子１１ − ３８ ６１
比較用無機微粒子１ − ２ ０
比較用無機微粒子２ ＋ ３ ０
比較用無機微粒子３ − ９ ４７
比較用無機微粒子４ ＋ ４０ ５７
なお、上記に於いて、帯電量は下記に示す現像剤調整に用いたキャリアとの摩擦帯電量である。
【００５６】
２．トナー製造例
スチレン−アクリル樹脂１００部、カーボンブラック６部とを混合し熔融、混練、粉砕、分級し体積平均粒径が８．２μｍの着色粒子を得た。このものに、上記無機微粒子を添加し、本発明のトナーを得た。下記にそのトナーを示す。
【００５７】
トナー 無機微粒子 添加量（ｗｔ％）
トナー１ 無機微粒子１ ０．７
トナー２ 無機微粒子２ ０．８
トナー３ 無機微粒子３ ０．８
トナー４ 無機微粒子４ ０．８
トナー５ 無機微粒子５ １．２
トナー６ 無機微粒子６ ０．７
トナー８ 無機微粒子８ １．３
トナー１０ 無機微粒子１０ １．３
トナー１１ 無機微粒子１１ １．０
比較用トナー１ 比較用無機微粒子１ ０．８
比較用トナー２ 比較用無機微粒子２ ０．８
比較用トナー３ 比較用無機微粒子３ １．５
比較用トナー４ 比較用無機微粒子４ ０．８
また、これらトナーに対してスチレン−アクリル樹脂を被覆した体積平均粒径が６２μｍのフェライトキャリアを混合し、トナー濃度が７重量％である現像剤を調整した。
【００５８】
＊評価機としてコニカ製複写機３０３５を改造した図１に示したものと概要が同じ定着器を使用した。下記に定着条件に関する改造内容を示す。
【００５９】
熱ローラ定着方法として、表面２をテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体で被覆した直径３０ｍｍφの加熱源４を中央部に内蔵した円柱状の鉄を上ローラ１として有し、表面が同様にテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルエーテル共重合体で被覆したシリコンゴムで構成された直径３０ｍｍφの下ローラ５を有している。線圧は０．８ｋｇ／ｃｍに設定され、ニップの幅は４．３ｍｍとした。この定着器を使用して、印字の線速度を２５０ｍｍ／ｓｅｃに設定した。なお、定着器のクリーニング機構としては本発明の含フッ素系シリコンオイルを含浸した含浸ローラ８を装着して使用した。前記含フッ素系シリコンオイルは例示化合物（３），（７），（８），（９）を用い、それぞれを用いた熱ローラ定着装置をＲ−１，Ｒ−２，Ｒ−３，Ｒ−４とする。
【００６０】
また、定着器は、上ローラ１の表面温度を可変（１１０〜２３０℃）できるものを用いた。
【００６１】
フィルム状定着条件については以下の通りである。
【００６２】
定着装置を図２に示すエンドレスシート定着器（フィルム状定着装置）を用い、定着の条件を下記に設定した。
【００６３】
定着条件：加熱体１５の温度Ｔ１＝１１０〜２３０℃
フィルム材１４の移動速度＝２５０ｍｍ／ｓｅｃ
加熱体１５・加圧ローラ１３間層圧＝１５ｋｇ
加圧ローラ１３・フィルム材１４間ニップ＝３ｍｍ
フィルム材１４：表面に導電性物質を分散したポリテトラフルオロエチレンを被覆した厚みが１５μｍのポリイミドフィルム材
なお、定着器のクリーニング機構としては本発明の含フッ素系シリコンオイルを含浸した含浸ローラ８を装着して使用した。前記含フッ素系シリコンオイルとしては例示化合物（３），（７），（８），（９）を用い、それぞれを用いたフィルム状定着装置をＦ−１，Ｆ−２，Ｆ−３，Ｆ−４とする。
【００６４】
一方、比較用として、ジメチルポリシロキサンからなるシリコンオイル（ジメチルシリコンオイル）を前述の含浸ローラ８に含浸したものと、特開昭５２−１２４３３８号に記載されている側鎖のフッ素化アルキルが単なるトリフルオロメチルである含フッ素系シリコンオイル（ＦＳ−１２６５：ダウコーニング社製）を含浸ローラ８に含浸したものを使用した。ジメチルシリコンオイル使用熱ローラ定着装置をＲ−比１、フィルム状定着装置をＦ−比１とし、本発明外の含フッ素系シリコンオイル（Ｒｆ＝−（ＣＦ３））を用いたものをそれぞれＲ−比２，Ｆ−比２とする。
【００６５】
（評価）
１．上記現像剤を用いて画像評価を実施した。評価にはコニカ製複写機Ｕ−Ｂｉｘ３０３５の定着機構を上記構成に変更して使用した。また、感光体としては積層型負帯電性有機感光体を用いた。
【００６６】
２．評価は前述の評価機を用い、常温低湿環境（２０℃／１０％ＲＨ）下で画素率１５％の画像を用いて１０万枚の印字を行った。ついで、定着ローラあるいはフィルム表面を観察し、傷の有無を評価した。さらに、５０万枚の印字を行い、画像上に発生する筋状の画像欠陥の有無を評価した。結果を下記に示す。
【００６７】
（傷の有無：熱ロール定着）
トナー Ｒ−１ Ｒ−２ Ｒ−３ Ｒ−４ Ｒ−比１ Ｒ−比２
トナー１ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー２ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー３ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー４ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー５ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー６ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー８ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー１０ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー１１ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
比較用トナー１ 有り 有り 有り 有り 有り 有り
比較用トナー２ 有り 有り 有り 有り 有り 有り
比較用トナー３ 有り 有り 有り 有り 有り 有り
比較用トナー４ 有り 有り 有り 有り 有り 有り
（傷の有無：フィルム定着）
トナー１ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー２ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー３ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー４ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー５ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー６ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー８ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー１０ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー１１ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
比較用トナー１ 有り 有り 有り 有り 有り 有り
比較用トナー２ 有り 有り 有り 有り 有り 有り
比較用トナー３ 有り 有り 有り 有り 有り 有り
比較用トナー４ 有り 有り 有り 有り 有り 有り
（画像汚れの有無：熱ロール定着）
トナー Ｒ−１ Ｒ−２ Ｒ−３ Ｒ−４ Ｒ−比１ Ｒ−比２
トナー１ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー２ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー３ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー４ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー５ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー６ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー８ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー１０ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー１１ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
比較用トナー１ 有り 有り 有り 有り 有り 有り
比較用トナー２ 有り 有り 有り 有り 有り 有り
比較用トナー３ 有り 有り 有り 有り 有り 有り
比較用トナー４ 有り 有り 有り 有り 有り 有り
（画像汚れの有無：フィルム定着）
トナー Ｆ−１ Ｆ−２ Ｆ−３ Ｆ−４ Ｆ−比１ Ｆ−比２
トナー１ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー２ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー３ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー４ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー５ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー６ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー８ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー１０ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー１１ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
比較用トナー１ 有り 有り 有り 有り 有り 有り
比較用トナー２ 有り 有り 有り 有り 有り 有り
比較用トナー３ 有り 有り 有り 有り 有り 有り
比較用トナー４ 有り 有り 有り 有り 有り 有り
上記の結果から明らかなように本発明が比較に比して優れていることが分かる。
【００６８】
【発明の効果】
本発明による熱定着方法は、定着ローラの傷の発生が無く、長期に渡って安定した画像欠陥の無い画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一例を示す熱ローラ定着方法の概略構成例を示す図である。
【図２】本発明の他の一例であるフィルム材を介して加熱体と記録材とを接触させる熱定着方法の概略構成例を示す図である。
【図３】図２に示した変形例を示す概略構成例を示す図である。
【符号の説明】
１ 上ローラ
４ 加熱源
５ 下ローラ
６ 記録材
８ 含浸ローラ
１１ フィルム材駆動ローラ
１２ フィルム材従動ローラ
１４ フィルム材
１５ 低熱容量ライン状加熱体
【産業上の利用分野】
本発明は熱定着方法に関し、特に定着ローラの傷の発生が無く長期に渡って安定した画像欠陥の無い画像を得られる熱定着方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真法においては、記録材上に担持されたトナー像の熱効率が良く、高速定着に適する等の理由から熱ローラ定着方法が賞用されてきた。この熱ローラ定着方法は、加熱源を内蔵した定着ローラと圧着ローラとの間をトナー像を担持した記録紙を通過させ、トナーを記録紙へ熱溶融定着させる方法である。
【０００３】
この熱ローラ定着方法は、上記長所を有する反面、記録紙上のトナーが定着ローラに転写し、回転後に記録紙の他の箇所に付着し、それが定着され、得られた記録紙の画像を汚す、所謂オフセット現象が発生するという短所を有している。
【０００４】
熱ローラ定着方法のオフセット現象発生防止のため、従来定着ローラ表面にジメチルシリコンオイルを供給する技術が提案されている。
【０００５】
この方法は、オフセット現象の防止には有効ではあるが、反面シリコンオイル供給のための装置を必要とし、又発煙の問題を有していた。一方で、トナー自身に耐オフセット性を付与する提案も多数なされており、例えばトナーに使用する結着樹脂においては特開昭５０−１３４６５２号に記載の如く分子量分布の広い樹脂を使用する技術、特開昭４９−６５２３１号に記載の如く、低分子量ポリプロピレンの如き離型剤をトナーに添加する技術等の提案がされている。
【０００６】
上記提案されている技術は、確かにオフセット現象の防止には優れた効果を発揮しているが、定着性が十分に発揮できない等の問題を有し、このため定着ローラの傷が発生したり、定着ローラの寿命が短く、長期に渡って安定した画像を得られない等の問題を提起している。又、従来のシリコンオイルは、摩擦帯電性としては正帯電性であり、定着ローラ表面は正帯電しやすい。このため負帯電性のトナーを使用した場合は、記録紙が定着ローラに巻き付く現象が発生しやすく、従来のシリコンオイルを定着ローラに使用した場合は、トナーの使用に制約があった。このことは上記と同様、定着ローラにゴミ、チリが付着し、定着ローラに傷が発生し、長期に渡って画像欠陥が発生するという問題を生じた。
【０００７】
一方近年定着ローラの代わりに固定された加熱体を使用して移動するフィルム材を介して圧着ローラに圧接し、その間をトナー像を担持した記録紙を通過させ、熱定着する技術が例えば特開平５−１１９５３０号に提案されている。この定着方法は、熱効率の良い定着方法であるが、上述した熱ローラ定着方法と同様の諸問題を提起している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、定着ローラの傷の発生がなく、長期に渡って安定した画像欠陥の無い画像を得ることができる熱定着方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記した問題点は、以下の構成により達成される。
【００１０】
１．表面にシリコンオイルの塗膜を形成した回動する定着ローラと、該定着ローラに圧接する圧着ローラとの間をトナー像を担持した記録材を通過させ、該トナー像を記録材上に定着させる熱定着方法において、上記シリコンオイルが、下記一般式〔Ｉ〕で示される構造単位を有する含フッ素系シリコンオイルであり、且つ上記トナーが少なくとも結着樹脂、着色剤とからなる着色粒子に数平均一次粒子径が５〜100nmであり帯電量が−20〜−300μC／ｇである無機微粒子を添加してなるトナーであることを特徴とする熱定着方法。
【００１１】
【化２】
〔式中、Ｘは炭素原子数１〜４の飽和炭化水素基又はアリール基、Ｒfは炭素原子数２〜10のフルオロアルキル基、ｎは１〜４の整数を表す。〕
２．固定配置された加熱体と、該加熱体に対向して圧接、回動する加圧部材との間を移動するフィルム材を配置し、トナー像を担持した記録材を該フィルム材と該加圧部材との間を通過させ、該トナー像を記録材上に密着させる熱定着方法において、上記フィルム材の加圧部材側表面に、前記一般式〔I〕で示される構造単位を有する含フッ素系シリコンオイル塗膜を形成させると共に、上記トナーが少なくとも結着樹脂、着色剤とからなる着色粒子に数平均一次粒子径が５〜100nmであり帯電量が−20〜−300μC／ｇである無機微粒子を添加してなるトナーであることを特徴とする熱定着方法。
【００１３】
以下本発明の熱定着方法を詳述する。
【００１４】
本発明の含フッ素系シリコンオイルは、前記一般式〔Ｉ〕で示される構造単位を有するシリコンオイルである。
【００１５】
一般式〔Ｉ〕において、Ｘはメチル基等の炭素原子数１〜４のアルキル基等の飽和炭化水素基又はフェニル基等のアリール基を表し、Ｒｆは炭素原子数２〜１０、好ましくは２〜８のフルオロアルキル基である。
【００１６】
さらにＲｆの好ましい態様としては Ｚ−（ＣＦ２）ｍ−（Ｚは水素原子又はフッ素原子、ｍは前述のフルオロアルキル基の如く２〜１０、好ましくは２〜８の整数である。）で表される基であり、ｎは１〜４の整数を表す。
【００１７】
本発明の含フッ素系シリコンオイルは、上述した構造単位を有することが必須であるが、上記構造単位に加えて、例えばジメチルシリコン、フェニルメチルシリコン又はジフェニルシリコン等の構造単位との共重合体であってもよい。
【００１８】
本発明の含フッ素系シリコンオイルは、使用時に適度な粘度を有する液状で、ある程度の分子量を有するオイルであることが必要であるが、本発明の目的の達成割合、定着ローラへのオイル被膜形成性等を考慮して、その分子量は粘度に換えて表すと、２５℃における粘度が２０〜１０００センチポイズ（ＣＳ）、特に、１００〜５００ＣＳであるものが好ましく使用される。この粘度は動的粘度を示し、ＡＳＴＭ Ｄ４４５−４６Ｔ又はＪＩＳ Ｚ８８０３に準拠し、ウッベローデ粘度計により測定される。
【００１９】
又、この粘度は、本発明の含フッ素系シリコンオイル製造時に重合度を調整しながら制御することができる。
【００２０】
本発明の含フッ素系シリコンオイルが共重合体である場合、本発明の諸目的達成度から、本発明の一般式〔Ｉ〕で示した構造単位が２０モル％以上含まれるのが好ましく、２０モル％未満の場合、本発明の目的の達成度合いが低すぎ、且つ他の構造単位のものの性質に基づく効果の方が顕著に出やすくなり、本発明の目的が達成できない場合がある。
【００２１】
本発明の含フッ素系シリコンオイルの製造方法は、通常のシリコンオイルの製造方法と同様にジアルキル置換ジクロロシランを珪素と塩化アルキルとの反応で調整し、これを用いて加水分解することでシロキサンとなし、ついで環状オリゴマーあるいは線状オリゴマーを形成した後にこれらを重合することで合成される。本発明の含フッ素系シリコンオイルは側鎖にフッ素化アルキル基を有しているものであるが、この場合には塩化アルキルの代わりに末端にクロロ基を有するフッ素系化合物、例えば下記一般式〔ＩＩ〕で示す構造を有する化合物を用いることで容易に製造される。
【００２２】
一般式〔ＩＩ〕
Ｚ（ＣＦ２）ｍ（ＣＨ２）ｎＣｌ
ここで、Ｚ，ｍ及びｎは前述の通りである。
【００２３】
一般式〔ＩＩ〕で示される化合物の代表的具体例を以下に挙げる。
【００２４】
（Ａ）ＣＦ３ＣＦ２ＣＨ２Ｃｌ
（Ｂ）ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＣＨ２Ｃｌ
（Ｃ）ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２（ＣＨ２）２Ｃｌ
（Ｄ）ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２（ＣＨ２）２Ｃｌ
（Ｅ）ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＣＨ２Ｃｌ
（Ｆ）ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２（ＣＨ２）３Ｃｌ
（Ｇ）ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＣＨ２Ｃｌ
（Ｈ）ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＣＨ２Ｃｌ
（Ｉ）ＨＣＦ２ＣＦ２ＣＨ２Ｃｌ
（Ｊ）ＨＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＣＨ２Ｃｌ
（Ｋ）ＨＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２（ＣＨ２）２Ｃｌ
（Ｌ）ＨＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＣＨ２Ｃｌ
（Ｍ）ＨＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２（ＣＨ２）２Ｃｌ
（Ｎ）ＨＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２（ＣＨ２）４Ｃｌ
（Ｏ）ＨＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２（ＣＨ２）３Ｃｌ
（Ｐ）ＨＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＣＨ２Ｃｌ
なお、本発明において、フッ素化アルキル基以外のアルキル基を導入する塩化アルキルとしては塩化メチル、塩化エチル、塩化プロピル、塩化ブチルを挙げることができる。
【００２５】
本発明に於いて、このフッ素化アルキル置換されたシリコンオイルを用いてフッ素系樹脂で被覆された定着ローラに対する均一付着等の効果を発揮するためには、このフッ素原子数が大きな役割を奏しているものと推定される。この場合、フッ素化アルキルの炭素数は２〜１０であり、珪素原子に直接結合する部分はメチレン鎖であることが好ましい。さらに、好適な範囲は２〜８である。このフッ素化アルキル炭素数が過多となると熱が加わった場合の流動特性に問題を生じる。また、フッ素化アルキルを有しない場合にはフッ素系樹脂を被覆した熱ロール表面に対する濡れ性の向上が無く、均一なオイル膜の形成ができない。
【００２６】
含フッ素系シリコンオイルの代表的具体例の構造を下記に示す。
【００２７】
【化３】
【化４】
なお、ここで、ａ及びｂは１以上の整数を示し、好ましくは１０〜２０００、より好ましくは１００〜１０００の整数である。
【００３０】
本発明のトナーは少なくとも結着樹脂と着色剤とその他必要に応じて使用されるその他の添加剤とを含有してなる着色粒子に無機微粒子を添加してなるものである。その平均粒径は体積平均粒径で１〜３０μｍ、好ましくは５〜２０μｍである。トナーを構成する結着樹脂としては特に限定されず、従来公知の種々の樹脂が用いられる。例えば、スチレン系樹脂・アクリル系樹脂・スチレン／アクリル系樹脂・ポリエステル樹脂等が挙げられる。トナーを構成する着色剤としては特に限定されず、従来公知の種々の材料が使用される。例えばカーボンブラック・ニグロシン染料・アニリンブルー・カルコイルブルー・クロムイエロー・ウルトラマリンブルー・デュポンオイルレッド・キノリンイエロー・メチレンブルークロライド・フタロシアニンブルー・マラカイトグリーンオクサレート・ローズベンガル等が挙げられる。その他の添加剤としては例えばサリチル酸誘導体・アゾ系金属錯体・４級アンモニウム塩化合物・ニグロシン染料・グアニジン誘導体・トリフェニルメタン系化合物等の荷電制御剤等、低分子量ポリプロピレン、低分子量ポリエチレン等の低分子量ポリオレフィン類、カルナバワックス等の天然ワックス類、ステアリルビスアミド等の長鎖脂肪酸エステル類が挙げられる。また、磁性トナーを得る場合には着色粒子に添加剤として磁性体粒子が含有される。磁性体粒子としては平均一次粒子径が０．１〜２．０μｍのフェライト・マグネタイト等の粒子が用いられる。磁性体粒子の添加量は着色粒子中の２０〜７０重量％である。
【００３１】
本発明の無機微粒子としては帯電量が−２０〜−３００μＣ／ｇの負帯電性を有してなる物である。即ち、負帯電性トナーにすることにより、静電的な付着性を低くし、定着ローラにゴミ、チリ等の付着がなくなり、定着ローラの傷の発生が長期に渡って発生することがなく、画像欠陥の無い画像を得ることが出来る。また、本発明で使用される無機微粒子としては数平均一次粒子径が５〜１００ｎｍのものが好ましく使用できる。この数平均一次粒子径は透過型電子顕微鏡観察によって観察し、画像解析によって測定されたものを示す。無機微粒子を構成する材料としては、各種無機酸化物、窒化物、ホウ化物等が好適に使用される。例えば、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、チタン酸バリウム、チタン酸アルミニウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸マグネシウム、酸化亜鉛、酸化クロム、酸化セリウム、酸化アンチモン、酸化タングステン、酸化スズ、酸化テルル、酸化マンガン、酸化ホウ素、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化チタン、窒化ケイ素、窒化チタン、窒化ホウ素等があげられる。さらに、上記無機微粒子に疎水化処理をおこなったものでもよい。疎水化処理を行う場合には、各種チタンカップリング剤、シランカップリング剤等のいわゆるカップリング剤によって疎水化処理することが好ましく、さらに、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム等の高級脂肪酸金属塩によって疎水化処理することも好ましく使用される。
【００３２】
各種カップリング剤の例としては、チタンカップリング剤として、テトラブチルチタネート、テトラオクチルチタネート、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリデシルベンゼンスルフォニルチタネート、ビス（ジオクチルパイロフォスフェート）オキシアセテートチタネートなどがある。さらに、シランカップリング剤としては、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β−（Ｎ−ビニルベンジルアミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシラン塩酸塩、ヘキサメチルジシラザン、メチルトリメトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、ヘキシルトエリメトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ｏ−メチルフェニルトリメトキシシラン、ｐ−メチルフェニルトリメトキシシランなどがあげられる。さらに、シリコンオイル類で処理してもよい。
【００３３】
脂肪酸及びその金属塩としては、ウンデシル酸、ラウリン酸、トリデシル酸、ドデシル酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ペンタデシル酸、ステアリン酸、ヘプタデシル酸、アラキン酸、モンタン酸、オレイン酸、リノール酸、アラキドン酸などの長鎖脂肪酸があげられ、その金属塩としては亜鉛、鉄、マグネシウム、アルミニウム、カルシウム、ナトリウム、リチウムなどの金属との塩があげられる。
【００３４】
これら疎水化処理化合物は、無機微粒子に対して重量で１〜１０％添加し被覆することが良く、好ましくは、重量で３〜７％である。また、これらの材料を組み合わせて使用することもできる。
【００３５】
帯電量の測定方法は、これら無機微粒子を現像剤として使用されるキャリアに対して１重量％添加混合し、常温常湿環境（２０℃／５０％ＲＨ）環境下で振とうを行い、振とう２０分後のサンプルをブローオフ法で測定するものである。一成分系現像剤の場合には現像剤を担持する現像器の表面（スリーブ）と同じ材質のものをキャリアとして使用すればよい。
【００３６】
また、疎水化度として３０以上のものが好ましい。疎水化度は下記方法により測定される。すなわち、メタノールに対する濡れ性を評価することにより測定される。この方法は、内容量２５０ｍｌのビーカー中に入れた蒸留水５０ｍｌに、測定対象の無機微粒子を０．２ｇ秤量し添加する。メタノールを先端が液体中に浸せきされているビュレットから、ゆっくり撹拌した状態で無機微粒子の全体が濡れるまでゆっくり滴下する。この無機微粒子を完全に濡らすために必要なメタノールの量をａ（ｍｌ）とした場合に、下記により疎水化度が算出される。
【００３７】
疎水化度＝（ａ）／（ａ＋５０）×１００
なお、これら無機微粒子はトナーに対して０．１〜２．５重量％、好ましくは０．４〜２．０重量％である。
【００３８】
トナーはキャリアと混合され、二成分現像剤として使用されるか、あるいは磁性トナーである場合は当該磁性トナーのみにより一成分現像剤として使用される。二成分現像剤を構成するキャリアとしては鉄・フェライト等の磁性材料粒子のみで構成される非被覆キャリア、磁性材料粒子表面を樹脂等によって被覆した樹脂被覆キャリアのいずれを使用してもよい。このキャリアの平均粒径は体積平均粒径で３０〜１５０μｍが好ましい。
【００３９】
本発明の熱定着方法は、熱ローラ定着方法と加熱を移動するフィルム材を通じて行う方法である。
【００４０】
以下本発明に好適に適用される熱定着方法について説明する。
【００４１】
本発明の熱ローラ定着方法を図１に従って説明すると、表面２に例えばテトラフルオロエチレンやポリテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体類等を被覆した鉄やアルミニウム等で構成される金属シリンダ３内部に加熱源４を有する上ローラ１とシリコンゴム等で形成された下ローラ５とから形成されているものである。詳しくは、加熱源４として線状のヒーターを有し、上ローラ１の表面温度を約１１０〜２２０℃程度に加熱させるものである。この上ローラ１と下ローラ５との間を本発明のトナー画像７を担持した記録材６を通過させ、トナー画像７を記録材上に熱溶融固着させる。従来の熱ローラ定着方法では、溶融したトナーの一部が上ローラ１に融着し、一回転後、この上ローラ１に融着したトナーが記録材の別の部分に固着されるオフセット現象が発生し、甚だしき場合は、上ローラ１に融着したトナーは、記録材から離れず記録材と共に上ローラ１に巻き付く、所謂巻き付き現象が発生すると共に定着ローラ表面が汚れるという問題を提起していた。定着部に於いては上ローラ１と下ローラ５間に圧力を加え、下ローラ５を変形させ、いわゆるニップを形成する。ニップ幅としては１〜１０ｍｍ、好ましくは１．５〜７ｍｍである。定着線速度は４０〜４００ｍｍ／ｓｅｃが好ましい。ニップ幅が狭い場合には熱を均一にトナーに付与することができなくなり、定着のムラを発生し易くなる。一方でニップ幅が広い場合にはトナーの溶融が促進され、オフセット現象が発生しやすくなる。
【００４２】
本発明の熱ローラ定着方法においては、上ローラ１の表面２上には本発明の含フッ素系シリコンオイル塗膜が形成されており、この塗膜と本発明のトナーとの相互作用によって、本発明の諸目的は効率的に達成される。この本発明の含フッ素系シリコンオイル塗膜の上ローラ１の表面２での形成は、一例として以下の通りに行われる。
【００４３】
即ち、上ローラ１の長手方向の表面２には、含浸ローラ８が圧接され、矢印方向に回転している。この含浸ローラ８には、あらかじめ本発明の含フッ素系シリコンオイルを含浸させておき、定着に際して、上ローラ１の回転に従って極少量ずつ含浸ローラ８から上ローラ１の表面に含フッ素系シリコンオイルが供給されて、結果として上ローラ１の表面２上には、本発明の含フッ素系シリコンオイル塗膜が形成されることになる。
【００４４】
又、後者の定着方法は、図２に従って説明すると装置に固定支持された低熱容量ライン状加熱体１５は、厚さ０．２〜５．０ｍｍ、好ましくは０．５〜３．５ｍｍ、幅１０〜１５ｍｍ、長手方向の長さ２４０〜４００ｍｍのアルミナ基板１７に抵抗材料を１．０〜２．５ｍｍに塗布したもので両端より通電されるものである。通電はＤＣ１００Ｖの周期２５ｍｓｅｃのパルス波形で温度センサ１６により制御された温度を、エネルギー放出量に応じたパルス幅に変化させて与える。低熱容量ライン状加熱体１５において温度センサ１６で検出された温度Ｔ１の場合、抵抗材料に対向するフィルム材１４の表面温度Ｔ２は温度Ｔ１よりも低い温度となる。ここで温度Ｔ１は１１０〜２２０℃が好ましく、Ｔ２の温度はＴ１の温度と比較して０．５〜１０℃低いことが好ましい。また、フィルム材１４がトナー定着表面より剥離する部分におけるフィルム材表面温度Ｔ３はＴ２とほぼ同等である。この様にエネルギー制御、温度制御された加熱体に当接してフィルム材は記録材と同じ方向に移動する。このフィルム材１４としては、厚みにして１０〜３５μｍの耐熱フィルム、例えば、ポリエステル、ポリパーフルオロアルキルビニルエーテル、ポリイミド、ポリエーテルイミドに少なくともテフロン等のフッ素樹脂に導電材を添加した離型材層を５〜１５μｍ被覆させたフィルムであり、好ましくはエンドレスフィルム材である。一般的には総厚１０〜１００μｍ、フィルム材１４の駆動はフィルム材駆動ローラ１１とフィルム材従動ローラ１２による駆動とテンションによりシワ、ヨレがなく搬送される。加圧ローラ１３はシリコンゴム等の離型性の高いゴム弾性層を有し、総圧２〜３０ｋｇでフィルム材１４を介して低熱容量ライン状加熱体１５と加圧し、矢印方向に圧接回転し、このフィルム材１４と加圧ローラ１３との間をトナー像を担持した記録材を通過させることによって、低熱容量ライン状加熱体１５を通過させて、トナー像を記録材に溶融固着させる。
【００４５】
図２において、図１に示した場合と同様に含浸ローラ８がフィルム材１４の長手方向に渡って、それを介してフィルム材従動ローラ１２に圧接し、矢印方向に回転している。図２において、フィルム材１４の移動に従って極少量ずつ含浸ローラ８からフィルム材１４の表面に含フッ素系シリコンオイルが供給されて、その結果フィルム材１４の加圧ローラ１３側表面上には本発明の含フッ素系シリコンオイル塗膜が形成される。
【００４６】
後者の定着方法の他の例を図３を用いて説明する。この図３の例は、図２の例が、フィルム材がエンドレスであったのに対し、有端なフィルム材の例である。
【００４７】
即ち、図２の様にシート送り出し軸２１及び巻き取り軸２２に有端フィルム材２４を巻き付け、定着毎に少しずつフィルム材２４を矢印方向へ移動させる。この場合は巻き取り軸２２で駆動する。１３，１５，１６，１７は図２のそれらと同じである。
【００４８】
巻き取り軸２２で駆動により送り出し軸２１に巻き取られていた有端フィルム材２４は定着毎に少しずつ駆り出され、この有端フィルム材２４と加圧ローラ１３との間をトナー像を担持した記録材を通過させ、低熱容量ライン状加熱体１５を通過させることによってトナー像を記録材に溶融固着させる。
【００４９】
図３において、本発明の含フッ素系シリコンオイルを含浸させた含浸ローラ（図示せず）を、シート送り出し軸２１へ有端フィルム材２４を介して圧接させ、有端フィルム材の加圧ローラ側表面に本発明の含フッ素系シリコンオイル塗膜が形成される。
【００５０】
図示した例においては含浸ローラを使用した含フッ素系シリコンオイル塗膜形成方法を開示したが、その他に含フッ素系シリコンオイルを含浸させたパッド、ウェッブ等を使用してもよい。
【００５１】
【実施例】
以下、本発明の具体的実施態様を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００５２】
１．無機微粒子作製例
下記に示す各核無機微粒子に対して各種疎水化処理剤で疎水化処理を施し下記に示す無機微粒子を得た。
【００５３】
無機微粒子 核無機微粒子 数平均一次粒子径 疎水化処理剤
無機微粒子１ シリカ ７ｎｍ ジクロロジメチルシラン
無機微粒子２ シリカ １２ｎｍ ヘキサメチルジシラザン
無機微粒子３ シリカ １２ｎｍ オクチルトリメトキシシラン
無機微粒子４ シリカ １７ｎｍ ジクロロジメチルシラン
無機微粒子５ シリカ ４５ｎｍ ヘキサメチルジシラザン
無機微粒子６ 酸化チタン １６ｎｍ オクチルトリメトキシシラン
無機微粒子８ 酸化チタン ２５ｎｍ ジクロロジメチルシラン
無機微粒子１０ ジルコニア ２５ｎｍ オクチルトリメトキシシラン
無機微粒子１１ アルミナ １５ｎｍ ヘキサメチルジシラザン
比較用無機微粒子１ シリカ １２ｎｍ 無し
比較用無機微粒子２ 酸化チタン １６ｎｍ 無し
比較用無機微粒子３ 酸化チタン １５０ｎｍ ステアリン酸
比較用無機微粒子４ シリカ １２ｎｍ アミノ系シリコンオイル
なお、上記に於いて疎水化処理剤の使用量は核となる無機微粒子に対し５重量％とした。また、疎水化処理は公知の方法を用いた。
【００５４】
これら無機微粒子について帯電量及び疎水化度を測定した結果を下記に示す。
【００５５】
無機微粒子 帯電量（μＣ／ｇ） 疎水化度
無機微粒子１ −１５０ ６５
無機微粒子２ −１８０ ６１
無機微粒子３ −１１５ ６２
無機微粒子４ −１０７ ６１
無機微粒子５ − ５５ ６０
無機微粒子６ − ２５ ５８
無機微粒子８ − ３０ ６１
無機微粒子１０ − ４１ ６１
無機微粒子１１ − ３８ ６１
比較用無機微粒子１ − ２ ０
比較用無機微粒子２ ＋ ３ ０
比較用無機微粒子３ − ９ ４７
比較用無機微粒子４ ＋ ４０ ５７
なお、上記に於いて、帯電量は下記に示す現像剤調整に用いたキャリアとの摩擦帯電量である。
【００５６】
２．トナー製造例
スチレン−アクリル樹脂１００部、カーボンブラック６部とを混合し熔融、混練、粉砕、分級し体積平均粒径が８．２μｍの着色粒子を得た。このものに、上記無機微粒子を添加し、本発明のトナーを得た。下記にそのトナーを示す。
【００５７】
トナー 無機微粒子 添加量（ｗｔ％）
トナー１ 無機微粒子１ ０．７
トナー２ 無機微粒子２ ０．８
トナー３ 無機微粒子３ ０．８
トナー４ 無機微粒子４ ０．８
トナー５ 無機微粒子５ １．２
トナー６ 無機微粒子６ ０．７
トナー８ 無機微粒子８ １．３
トナー１０ 無機微粒子１０ １．３
トナー１１ 無機微粒子１１ １．０
比較用トナー１ 比較用無機微粒子１ ０．８
比較用トナー２ 比較用無機微粒子２ ０．８
比較用トナー３ 比較用無機微粒子３ １．５
比較用トナー４ 比較用無機微粒子４ ０．８
また、これらトナーに対してスチレン−アクリル樹脂を被覆した体積平均粒径が６２μｍのフェライトキャリアを混合し、トナー濃度が７重量％である現像剤を調整した。
【００５８】
＊評価機としてコニカ製複写機３０３５を改造した図１に示したものと概要が同じ定着器を使用した。下記に定着条件に関する改造内容を示す。
【００５９】
熱ローラ定着方法として、表面２をテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体で被覆した直径３０ｍｍφの加熱源４を中央部に内蔵した円柱状の鉄を上ローラ１として有し、表面が同様にテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルエーテル共重合体で被覆したシリコンゴムで構成された直径３０ｍｍφの下ローラ５を有している。線圧は０．８ｋｇ／ｃｍに設定され、ニップの幅は４．３ｍｍとした。この定着器を使用して、印字の線速度を２５０ｍｍ／ｓｅｃに設定した。なお、定着器のクリーニング機構としては本発明の含フッ素系シリコンオイルを含浸した含浸ローラ８を装着して使用した。前記含フッ素系シリコンオイルは例示化合物（３），（７），（８），（９）を用い、それぞれを用いた熱ローラ定着装置をＲ−１，Ｒ−２，Ｒ−３，Ｒ−４とする。
【００６０】
また、定着器は、上ローラ１の表面温度を可変（１１０〜２３０℃）できるものを用いた。
【００６１】
フィルム状定着条件については以下の通りである。
【００６２】
定着装置を図２に示すエンドレスシート定着器（フィルム状定着装置）を用い、定着の条件を下記に設定した。
【００６３】
定着条件：加熱体１５の温度Ｔ１＝１１０〜２３０℃
フィルム材１４の移動速度＝２５０ｍｍ／ｓｅｃ
加熱体１５・加圧ローラ１３間層圧＝１５ｋｇ
加圧ローラ１３・フィルム材１４間ニップ＝３ｍｍ
フィルム材１４：表面に導電性物質を分散したポリテトラフルオロエチレンを被覆した厚みが１５μｍのポリイミドフィルム材
なお、定着器のクリーニング機構としては本発明の含フッ素系シリコンオイルを含浸した含浸ローラ８を装着して使用した。前記含フッ素系シリコンオイルとしては例示化合物（３），（７），（８），（９）を用い、それぞれを用いたフィルム状定着装置をＦ−１，Ｆ−２，Ｆ−３，Ｆ−４とする。
【００６４】
一方、比較用として、ジメチルポリシロキサンからなるシリコンオイル（ジメチルシリコンオイル）を前述の含浸ローラ８に含浸したものと、特開昭５２−１２４３３８号に記載されている側鎖のフッ素化アルキルが単なるトリフルオロメチルである含フッ素系シリコンオイル（ＦＳ−１２６５：ダウコーニング社製）を含浸ローラ８に含浸したものを使用した。ジメチルシリコンオイル使用熱ローラ定着装置をＲ−比１、フィルム状定着装置をＦ−比１とし、本発明外の含フッ素系シリコンオイル（Ｒｆ＝−（ＣＦ３））を用いたものをそれぞれＲ−比２，Ｆ−比２とする。
【００６５】
（評価）
１．上記現像剤を用いて画像評価を実施した。評価にはコニカ製複写機Ｕ−Ｂｉｘ３０３５の定着機構を上記構成に変更して使用した。また、感光体としては積層型負帯電性有機感光体を用いた。
【００６６】
２．評価は前述の評価機を用い、常温低湿環境（２０℃／１０％ＲＨ）下で画素率１５％の画像を用いて１０万枚の印字を行った。ついで、定着ローラあるいはフィルム表面を観察し、傷の有無を評価した。さらに、５０万枚の印字を行い、画像上に発生する筋状の画像欠陥の有無を評価した。結果を下記に示す。
【００６７】
（傷の有無：熱ロール定着）
トナー Ｒ−１ Ｒ−２ Ｒ−３ Ｒ−４ Ｒ−比１ Ｒ−比２
トナー１ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー２ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー３ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー４ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー５ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー６ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー８ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー１０ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー１１ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
比較用トナー１ 有り 有り 有り 有り 有り 有り
比較用トナー２ 有り 有り 有り 有り 有り 有り
比較用トナー３ 有り 有り 有り 有り 有り 有り
比較用トナー４ 有り 有り 有り 有り 有り 有り
（傷の有無：フィルム定着）
トナー１ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー２ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー３ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー４ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー５ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー６ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー８ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー１０ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー１１ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
比較用トナー１ 有り 有り 有り 有り 有り 有り
比較用トナー２ 有り 有り 有り 有り 有り 有り
比較用トナー３ 有り 有り 有り 有り 有り 有り
比較用トナー４ 有り 有り 有り 有り 有り 有り
（画像汚れの有無：熱ロール定着）
トナー Ｒ−１ Ｒ−２ Ｒ−３ Ｒ−４ Ｒ−比１ Ｒ−比２
トナー１ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー２ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー３ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー４ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー５ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー６ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー８ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー１０ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー１１ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
比較用トナー１ 有り 有り 有り 有り 有り 有り
比較用トナー２ 有り 有り 有り 有り 有り 有り
比較用トナー３ 有り 有り 有り 有り 有り 有り
比較用トナー４ 有り 有り 有り 有り 有り 有り
（画像汚れの有無：フィルム定着）
トナー Ｆ−１ Ｆ−２ Ｆ−３ Ｆ−４ Ｆ−比１ Ｆ−比２
トナー１ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー２ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー３ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー４ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー５ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー６ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー８ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー１０ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
トナー１１ 無し 無し 無し 無し 有り 軽微に発生
比較用トナー１ 有り 有り 有り 有り 有り 有り
比較用トナー２ 有り 有り 有り 有り 有り 有り
比較用トナー３ 有り 有り 有り 有り 有り 有り
比較用トナー４ 有り 有り 有り 有り 有り 有り
上記の結果から明らかなように本発明が比較に比して優れていることが分かる。
【００６８】
【発明の効果】
本発明による熱定着方法は、定着ローラの傷の発生が無く、長期に渡って安定した画像欠陥の無い画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一例を示す熱ローラ定着方法の概略構成例を示す図である。
【図２】本発明の他の一例であるフィルム材を介して加熱体と記録材とを接触させる熱定着方法の概略構成例を示す図である。
【図３】図２に示した変形例を示す概略構成例を示す図である。
【符号の説明】
１ 上ローラ
４ 加熱源
５ 下ローラ
６ 記録材
８ 含浸ローラ
１１ フィルム材駆動ローラ
１２ フィルム材従動ローラ
１４ フィルム材
１５ 低熱容量ライン状加熱体
Claims (2)
- 表面にシリコンオイルの塗膜を形成した回動する定着ローラと、該定着ローラに圧接する圧着ローラとの間をトナー像を担持した記録材を通過させ、該トナー像を記録材上に定着させる熱定着方法において、上記シリコンオイルが、下記一般式〔Ｉ〕で示される構造単位を有する含フッ素系シリコンオイルであり、且つ上記トナーが少なくとも結着樹脂、着色剤とからなる着色粒子に数平均一次粒子径が５〜100nmであり帯電量が−20〜−300μC／ｇである無機微粒子を添加してなるトナーであることを特徴とする熱定着方法。
- 固定配置された加熱体と、該加熱体に対向して圧接、回動する加圧部材との間を移動するフィルム材を配置し、トナー像を担持した記録材を該フィルム材と該加圧部材との間を通過させ、該トナー像を記録材上に密着させる熱定着方法において、上記フィルム材の加圧部材側表面に、前記一般式〔I〕で示される構造単位を有する含フッ素系シリコンオイル塗膜を形成させると共に、上記トナーが少なくとも結着樹脂、着色剤とからなる着色粒子に数平均一次粒子径が５〜100nmであり帯電量が−20〜−300μC／ｇである無機微粒子を添加してなるトナーであることを特徴とする熱定着方法。
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