JPH0146068B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電子写真法、静電印刷法、静電記録
法などにおいて形成される静電荷像を現像して得
られるトナー像を定着するための熱ローラ定着方
法に関するものである。

静電荷像の現像工程は、帯電せしめた微粒子を
静電引力により吸引せしめて静電荷像支持体の表
面に付着させ、これによつて静電荷像を可視化す
る工程である。

このような現像工程を遂行する具体的な方法と
しては、絶縁性有機液体中に顔料又は染料を微細
に分散させた液体現像剤を用いる湿式現像法と、
天然又は合成の樹脂より成るバインダー中にカー
ボンブラツク等の着色剤を分散含有せしめたトナ
ーより成る粉体現像剤を用いる、カスケード法、
毛ブラシ法、磁気ブラシ法、インプレツシヨン
法、パウダークラウド法などの乾式現像法とがあ
る。

現像工程において可視化された画像はそのまま
支持体に定着されることもあるが、通常は転写紙
等の他の支持体に転写された後定着される。この
ようにトナーは単に現像工程に付されるのみなら
ず、それ以後の工程、即ち転写工程及び定着工程
にも付されるので、トナーにおいては、その性能
として、良好な現像性のみでなく、良好な転写性
及び定着性を有することが要求される。このう
ち、定着性に関する諸条件は最も厳しいものであ
り、従来からこのトナーの定着性の改良に関する
研究及びその成果が多数の文献に発表されてい
る。

現像工程において形成されたトナー像又はこれ
が転写された画像の定着は、一般に加熱定着方式
によるのが有利であり、この加熱定着方式には、
オーブン定着等の非接触加熱定着方式と、熱ロー
ラ定着等の接触加熱定着方式とがある。接触加熱
定着方式は、熱効率が高い点で優れており、特に
高速定着が可能であつて高速複写機の定着に好適
である。また、比較的低温の熱源を用いることが
できるため、この方式においては消費電力が少な
くてよく、複写機の小型化及びエネルギーの節約
を図ることができる。更に、定着器内に紙が滞溜
した場合にも発火の危険がなく、この点において
も好ましい。

接触加熱定着方式はこのように種々の点で好ま
しいものであるが、熱ローラと圧接ローラとを用
いる熱ローラ定着方法においては、オフセツト現
象の発生という問題がある。これは、定着時に像
を構成するトナーの一部が熱ローラの表面に転移
し、これが次に送られて来る転写紙等に再転移し
て画像を汚すという現象である。このオフセツト
現象を防止するためには、熱ローラに接してクリ
ーニングローラ等のクリーニング部材を設け、こ
のクリーニング部材により熱ローラに付着したト
ナーをクリーニングする手段が有効である。

しかしながら、このようなクリーニング部材を
設けた場合においては、いわゆる裏面汚れ現象が
生ずるようになる。この裏面汚れ現象は、クリー
ニング部材に堆積したトナー物質が過剰の熱を受
けた場合に、当該トナー物質が熱ローラに転移し
てその後に給送されて来る転写紙等の像支持体の
表面を汚し、また更に熱ローラに押圧されている
圧接ローラに転移してこの圧接ローラに転移した
トナー物質により像支持体の裏面が汚される現象
である。

斯かる裏面汚れ現象の原因を追求したところ、
この裏面汚れ現象には、トナーの溶融時の弾性が
重要な関係があることが判明した。即ち、従来に
おいてトナーのバインダー樹脂としては、例えば
スチレン−アクリル系共重合体を主成分とする熱
可塑性樹脂が用いられているが、これらの樹脂は
溶融時の弾性が小さいために転移し易く、このた
め一旦はクリーニング部材に付着しても、例えば
熱ローラのヒータが投入された場合等において当
該クリーニング部材に付着したトナー物質が加熱
されると熱ローラに転移し、結果として裏面汚れ
現象が生ずるのである。

然るに溶融時の弾性が大きくて裏面汚れ現象が
生じないトナーは非常に定着性が悪く、これは熱
ローラによつて軟化溶融されたときにも弾性が大
きく、転写紙等の像支持体に対する濡れ、或いは
紙の繊維間に浸透する浸透性が小さいからであ
る。

本発明は以上の如き事情に基いてなされたもの
であつて、その目的は、裏面汚れ現象が生ずるこ
となしに好適に定着された画像が得られる熱ロー
ラ定着方法を提供するにある。

本発明の目的は、三官能以上の多官能性単量体
による成分を含有し、熱によつて縮合反応すべき
未反応の官能基が残存しているポリエステル樹脂
をバインダーとして含み、定着温度より10〜60℃
高い温度条件下に60分間保持したときに弾性が２
倍以上増大する静電荷像現像用トナーによつて形
成された支持体上のトナー像を、熱ローラと、該
熱ローラに接してトナーをクリーニングするクリ
ーニングローラと、該熱ローラに押圧される圧接
ローラとを備えてなる定着器によつて定着するこ
とを特徴とする熱ローラ定着方法によつて達成さ
れる。

以下本発明について具体的に説明する。

本発明においては、トナーのバインダーとし
て、三官能以上の多官能性単量体による成分を含
有し、熱によつて縮合反応すべき未反応の官能基
が残存しているポリエステル樹脂、換言すれば部
分的に縮合が生じているポリエステル樹脂を用い
ることにより、トナーを、これが例えば130〜250
℃程度の温度に加熱されると溶融しかつその温度
条件下においては溶融した状態のものの弾性が経
時的に増加する性質を有するものとする。具体的
には、定着器において設定された定着温度におい
て、溶融直後においては例えば1000〜
20000dyne／cm²の弾性を有し、定着温度より10〜
60℃高い温度条件下に60分間保持されたときにそ
の弾性が２倍以上、好ましくは４倍以上でできる
だけ大きく増大してその弾性が24000dyne／cm²以
上となるトナーを前記ポリエステル樹脂をバイン
ダーとして構成し、このトナーを用いて静電荷像
を現像して得られるトナー像をトナー像支持体に
転写させ、この転写されたトナー像を、熱ローラ
と、該熱ローラに接してトナーをクリーニングす
るクリーニングローラと、該熱ローラに押圧され
る圧接ローラとを備えてなる定着器によつて定着
せしめる。

以上における弾性は、円錐円板型回転粘度計
「島津レオメーターRM−１」（島津製作所製）を
用いて行なつた動的粘弾性の測定から求めた動的
弾性率の値である。測定方法、解析理論は、「レ
オロジー測定法」（高分子学会レオロジー委員会
編）及び「定常流粘度・動的粘弾性測定用島津レ
オメーターRM−１取扱説明書」に詳しいが、被
測定物（粘弾性体）に正弦的なずり変形を与え、
これと等しい周期のずり応力を測定することによ
り動的弾性率が求められる。この方法による動的
弾性率の測定は、ずり速度すなわち円板の回転数
の影響を受けるが、この回転数は50r.p.m.に設定
された。

本発明方法において用いるトナーは以上のよう
に、加熱溶融した後、定着温度より10〜60℃度高
い温度条件下に60分間保持したときに弾性が２倍
以上増大するものであるため、現像により形成さ
れたトナー像を支持している転写紙等の像支持体
が定着のために熱ローラ定着器に送られ、トナー
像を形成しているトナーが熱ローラに接触すると
溶融するがこのときの溶融トナーの弾性は小さ
く、従つて像支持体に対する濡れが良好で十分に
繊維間に浸透し、その結果良好な定着が達成され
る。そしてトナーの一部が熱ローラに付着し更に
クリーニングローラにクリーニングされて堆積す
るに至つたトナー物質は、クリーニングローラ上
で経時的に弾性が増大するため、熱ローラによつ
て定着温度より高い温度に加熱された場合にも、
熱ローラを介して圧接ローラに転移するようなこ
とがなく、従つて裏面汚れ現象の発生を防止する
ことができる。

そして、溶融直後におけるトナーの弾性が1000
〜20000dyne／cm²であれば良好な定着が確実に達
成され、またクリーニングローラ上でのトナー物
質の溶融したものの弾性が24000dyne／cm²以上で
あれば裏面汚れ現象を確実に防止することができ
る。

本発明方法において用いるトナーのバインダー
としては、多価カルボン酸と多価アルコールとの
縮合によつて得られるポリエステル樹脂であつ
て、三官能以上の多官能性単量体成分を含有する
ものである。三官能以上の多官能性単量体成分の
含有量は、縮合に係る単量体総体に対して少なく
とも15〜40モル％であることが望ましい。更に、
その酸価が27以上、好ましくは30以上、より好ま
しくは37以上のポリエステル樹脂が好ましい。

ポリエステル樹脂を得るために好適に用いるこ
とのできるジカルボン酸の具体例としては、例え
ばマレイン酸、フマール酸、メサコン酸、シトラ
コン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタル酸、
イソフタル酸、テレフタル酸、シクロヘキサンジ
カルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン
酸、マロン酸、これらの酸の無水物、低級アルキ
ルエステルとリノレイン酸の二量体、その他を挙
げることができる。

また好適に用いることができる三価以上の多価
カルボン酸の具体例としては、例えば１，２，４
−ベンゼントリカルボン酸、１，２，４−シクロ
ヘキサントリカルボン酸、２，５，７−ナフタレ
ントリカルボン酸、１，２，４−ナフタレントリ
カルボン酸、１，２，４−ブタントリカルボン
酸、１，２，５−ヘキサントリカルボン酸、１，
３−ジカルボキシル−２−メチル−２−メチレン
カルボキシルプロパン、テトラ（メチレンカルボ
キシル）メタン、１，２，７，８−オクタンテト
ラカルボン酸、エンポール三量体酸、及びこれら
の酸無水物、その他を挙げることができる。

上記多価カルボン酸と縮合してポリエステル樹
脂を与える多価アルコールの具体例としては、例
えばエチレングリコール、ジエチレングリコー
ル、トリエチレングリコール、１，２−プロピレ
ングリコール、１，３−プロピレングリコール、
１，４−ブタンジオール、ネオペンチルグリコー
ル、１，４−ブタンジオール等のジオール類、
１，４−ビス（ヒドロキシメチル）シクロヘキサ
ン、及びビスフエノールＡ、水素添加ビスフエノ
ールＡ、ポリオキシエチレン化ビスフエノール
Ａ、ポリオキシプロピレン化ビスフエノールＡ等
のエーテル化ビスフエノール類、その他を挙げる
ことができる。

また好適に用いることができる三価以上の多価
アルコールの具体例としては、例えばソルビトー
ル、１，２，３，６−ヘキサンテトロール、１，
４−ソルビタン、ペンタエリスリトール、ジペン
タエリスリトール、トリペンタエリスリトール、
蔗糖、１，２，４−ブタントリオール、１，２，
５−ペンタントリオール、グリセロール、２−メ
チルプロパントリオール、２−メチル−１，２，
４−ブタントリオール、トリメチロールエタン、
トリメチロールプロパン、１，３，５−トリヒド
ロキシメチルベンゼン、その他を挙げることがで
きる。

本発明方法に用いるトナーのトナー粒子は、既
述のポリエステル樹脂を含有するバインダーの粒
子中に着色剤を含有し、更に必要に応じて加えら
れる特性改良剤を含有して成り、磁性トナーとな
す場合には、着色剤と共に、或いは着色剤の代り
に磁性体が含有せしめられる。

着色剤としては、カーボンブラツク、ニグロシ
ン染料（C.I.No.50415B）、アニリンブルー（C.I.No.
50405）、カルコオイルブルー（C.I.No.azoec
Blue3）、クロムイエロー（C.I.No.14090）、ウルト
ラマリンブルー（C.I.No.77103）、デユポンオイル
レツド（C.I.No.26105）、キノリンイエロー（C.I.
No.47005）、メチレンブルークロライド（C.I.No.
52015）、フタロシアニンブルー（C.I.No.74160）、
マラカイトグリーンオクサレート（C.I.No.
42000）、ランプブラツク（C.I.No.77266）、ローズ
ベンガル（C.I.No.45435）、これらの混合物、その
他を挙げることができる。これら着色剤は、十分
な濃度の可視像が形成されるに十分な割合で含有
されることが必要であり、通常バインダー100重
量部に対して１〜20重量部程度の割合とされる。

前記磁性体としては、フエライト、マグネタイ
トを始めとする鉄、コバルト、ニツケルなどの強
磁性を示す金属若しくは合金又はこれらの元素を
含む化合物、或いは強磁性元素を含まないが適当
な熱処理を施すことによつて強磁性を示すように
なる合金、例えばマンガン−銅−アルミニウム、
マンガン−銅−錫などのマンガンと銅とを含むホ
イスラー合金と呼ばれる種類の合金、又は二酸化
クロム、その他を挙げることができる。これらの
磁性体は平均粒径0.1〜１ミクロンの微粉末の形
でバインダー中に均一に分散される。そしてその
含有量は、トナー100重量部当り20〜70重量部、
好ましくは40〜70重量部である。

以下本発明の実施例について説明するがこれに
よつて本発明が限定されるものではない。なお
「部」は重量部を表わす。

〔合成例 １〕 テレフタル酸91gと、ポリオキシプロピレン化
ビスフエノールA490gと、ポリオキシエチレン化
ビスフエノールA200gとを窒素気流下で昇温し、
0.05gのジブチル錫オキサイドを加えて温度200℃
に保つて反応させた後、無水１，２，４−ベンゼ
ントリカルボン酸161gを加えて更に反応させた。
高化式フローテスターによる軟化点で反応の進行
を追跡し、生成重合体の軟化点が132℃に達した
時反応を停止させ、室温に冷却して樹脂Ａを合成
した。この樹脂Ａをジオキサンに溶解し、アルコ
ール性水酸化カリウム溶液によりフエノールフタ
レインを指示薬として滴定を行ない、樹脂Ａの
1gを中和するために必要な水酸化カリウムのmg
数により樹脂Ａの酸価を測定したところ、37であ
つた。

〔合成例 ２〕 ポリオキシプロピレン化ビスフエノールA700
ｇと、イソフタル酸95ｇと、無水１，２，４−ベ
ンゼントリカルボン酸158ｇとを用い、合成例１
と同様にして反応させ、軟化点135℃に達した時
に反応を停止させて樹脂Ｂを合成した。この樹脂
Ｂの酸価を測定したところ、31であつた。

実施例 １ 樹脂A100部と、カーボンブラツク10部と、ポ
リプロピレン「ビスコール660P」（三洋化成社
製）３部とを混合し、エクストルーダーにより
125℃の設定温度で加熱練肉、冷却、粉砕及び分
級の通常のトナーの製造方法に従つてトナーを製
造した。このトナーの軟化点は127℃であつた。

このトナーを「島津レオメーターRM−１」を
用いてその弾性を測定したところ、温度190℃で
2300dyne／cm²であり、その後温度210℃で60分間
放置後の弾性は80000dyne／cm²となり弾性は約35
倍に増大した。

このトナー５部と鉄粉95部とを混合して現像剤
を調製し、この現像剤により、10000回に亘るコ
ピーテストを行なつた。即ち、表層をテフロン
（デユポン社製ポリテトラフルオロエチレン）で
形成した熱ローラと、表層をシリコンゴム「KE
−1300RTV」（信越化学工業社製）で形成した圧
接ローラとより成り、更に表層を芳香族ナイロン
不織布「ノーメツクス」（デユポン社製）により
形成したクリーニングローラを有する定着器を装
備した電子写真複写機「Ｕ−Bix Ｖ」（小西六写
真工業社製）改造機を用い、熱ローラの設定温度
を190℃として10000回に亘るコピーテストを行つ
たところ、何れの複写物においても両面とも汚れ
の発生は認められなかつた。

また熱ローラの設定温度を種々に変えて定着の
可否を調べたところ、定着可能最低温度は150℃
であつた。

実施例 ２ 樹脂Ｂを用いた他は実施例１と同様にしてトナ
ーを製造した。このトナーの軟化点は129℃であ
つた。このトナーについて「島津レオメーター
RM−１」を用いて弾性を測定したところ、温度
190℃で4200dyne／cm²であり、その後温度210℃
で60分間放置後82000dyne／cm²となり弾性は約20
倍に増大した。

また実施例１と同様のコピーテストを行なつた
が、何れの複写物においても両面とも汚れの発生
は認められなかつた。そして定着可能最低温度は
170℃であつた。

比較例 １ スチレン成分と、メチルメタアクリレート成分
と、ブチルメタアクリレート成分との重量割合が
５：２：３であり、重量平均分子量Mwが97000、
数平均分子量Mnに対する重量平均分子量Mwの
比Mw／Mnの値が10.2、軟化点が130℃のスチレ
ン−メチルメタアクリレート−ブチルメタアクリ
レート共重合体を樹脂Ａの代りに用いた他は実施
例１と同様にして比較トナーを製造した。

この比較トナーについて「島津レオメーター
RM−１」を用いて弾性を測定したところ、温度
190℃で4100dyne／cm²であり、その後温度210℃
で60分間放置後においても4000dyne／cm²で弾性
の増大はなかつた。

そして実施例１と同様の10000回に亘るコピー
テストにおいては早期から複写物の裏面に汚れの
発生が認められた。なお定着可能最低温度は170
℃であつた。

比較例 ２ 実施例１における定着器において、熱ローラに
クリーニング部材を配置する代りに、圧接ローラ
にクリーニング部材を配置した他は実施例１と同
様にしてテストを行つたところ、早期から複写物
の表面にオフセツト現象による汚れの発生が認め
られた。

以上のように本発明熱ローラ定着方法によれ
ば、確実に良好な定着を行なうことができると共
に、オフセツト現象および裏面汚れ現象を確実に
防止することができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 三官能以上の多官能性単量体による成分を含
   有し、熱によつて縮合反応すべき未反応の官能基
   が残存しているポリエステル樹脂をバインダーと
   して含み、定着温度より10〜60℃高い温度条件下
   に60分間保持したときに弾性が２倍以上増大する
   静電荷像現像用トナーによつて形成された支持体
   上のトナー像を、熱ローラと、該熱ローラに接し
   てトナーをクリーニングするクリーニングローラ
   と、該熱ローラに押圧される圧接ローラとを備え
   てなる定着器によつて定着することを特徴とする
   熱ローラ定着方法。