JPH01230073A - フルカラー電子写真の定着方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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−ｉ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。

例えば本出願人は特開昭５９−２８７５７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緑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−転写一定
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ぜ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５３−８８２３４号公報や米国特許第４，５
１８゜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、−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。

これら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トナーまで充分な熱が到
達せず、その結果最下層のトナーは溶融せず、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が発生し易いという欠点を有してい
た。

この多色画像の定着時のコールドオフセット防止策とし
て、特公昭８２−４９８２２号公報に最下層のトナーの
軟下点を低くするという方法が開示されているが、トナ
ーのブロッキング性能の点で下限があり、コールドオフ
セット防止とブロッキング性旋を満足させうるちのでは
なかった。

一方定着装置面から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、Ｊａ
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。−方、充分に溶融させた結果高温オフセー７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。

上述の問題はさき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３Ｂ−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）中に適当な攪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！ｇｓｉ合法では、水という極性の大なる分散媒中
で単量体組成物の清適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れていることによ
り、耐ブロツ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課題］ 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、依然としてコールド
オフセットの問題は未解決であった。

本発明の目的は、コールドオフセットのないトナーの定
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、最下
層を形成するトナーのワックス含有量を他の上層を形成
するトナーのワックス含有量より多くせしめたフルカラ
ー電子写真の定着方法により達成される。

以下、本発明の詳細な説明する。

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、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
着後のコールドオフセットを解決する必要があった。そ
こで定着温度以下で充分溶融し、定着圧力下でトナー内
から溶出しうるワックスを多重転写画像の最下層部に多
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防止することが可能となった。

本発明におけるワックス添加量は、以下に示す量が好ま
しい。

重合性単量体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現像２〜４色
目のトナーの ワックス含有量：ｂ、ｃ、ｄ とすると、 ａ＞ｂ、ｃ、ｄの関係を有し、 かつ、６重量部≦ａ≦１０重量部 １重喰部≦ｂ　、　ｃ　、　ｄ＜６重量部である。

また、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
融着をおこす。これ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そツマ−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、
日本石油製や日木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、マイクロブリスタリンワック
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）中に通常の攪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３０ＩＬｍ以下の大
きさを有する様に攪拌速度、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攪拌
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５０〜８０°Ｃの温度に設
定して重合を行なう０反応読了後、生成したトナー粒子
を洗浄、濾過により回収し乾燥する。懸濁重合法におい
ては、通常上ツマー１００重量部に対して水３００〜３
０００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、０−メチルスチレン、ｆｆ１−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、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又はアニオン
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又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、定着性とプロフ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０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）及び逆荷重性分散
剤を以下に例示する。

（ｉ）カチオン性重合体としては、ジメチルアミンエチ
ルメタクリレート、ジエチルアミノエチルアクリレート
等含窒票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
。

（ｉ）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。

（ｉｎ　）アニオン性分散剤としては、アエロジル＋１
２００．８３００．１３８０　（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０例えばニグロシン、炭
素数２〜１８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
、ｌ、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３〜６　ｋｇ／
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２０〜１００ｍ履／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 下記に示す処方で均一に溶解また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。

以上はすべてのトナーに共通 し着色剤 Ｃ，１，ピグメントイエロー　１７　　　４部（イエロ
ートナー） Ｃ，１，ピグメントブルー　　１５：３　　　　　１０
部（シアントナー） Ｃ，１，ソルベントレッド４９　　　　　　１．５部（
マゼンタトナー） Ｃ，１，ソルベントレッド５２　　　　　　２．０部（
マゼンタトナー） カーボンブラック［リーガル４００Ｒ２０部（キャポッ
ト製）］（ブラックトナー）アルミニウムカップリング
剤　　　　０．６部ＪＡＬ−Ｍ　（味の素製）］（カー
ボンブラック処理用） （以下余白） これら４色のトナーをキャ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
、優れた画像が得られ、しかも定着ローラーの耐久性も
良い。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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、転写媒体上最下層を形成するトナーのワ
   ックス含有量を他の上層を形成するトナーのワックス含
   有量より多くせしめた重合トナーを用いる事を特徴とす
   るフルカラー電子写真の定着方法。