JPH02162362A - 加熱定着方法及び該定着用トナー - 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、静電印刷、磁気記録などにおける
、トナーにより形成された顕画像を記録材に定着させる
定着方法および該定着方法に用いられるトナーに関する
。

［従来の技術］ 従来、トナーの顕画像を記録材に定着する方法としては
、所定の温度に維持された加熱ローラーと弾性層を有し
て該加熱ローラーに圧接する加圧ローラーとによって、
未定着のトナー顕画像を保持した記録材を挟持搬送しつ
つ加熱する熱ロール定着方式が多用されている。

またＵＳＰ　３，５７８，７１１７号明細書に記載され
た、所謂ベルト定着方式が知られている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら上述の従来多用されてきた熱ロール定着で
は、 （１）熱ローラーが所定温度に達するまでの画像形成作
動禁止の時間、所謂ウェイト時間がある。

（２）記録材の通過あるいは他の外的要因で加熱ローラ
ーの温度が変動することによる定着不良および加熱ロー
ラーへのトナーの転移、所謂オフセット現象を防止する
ために、加熱ローラーを最適な温度に維持する必要があ
り、このためには加熱ローラーあるいは加熱体の熱容量
を大きくしなければならず、これには大きな電力を要す
る。

（３）ローラーが低温度であるため、記録材が加熱ロー
ラーを通過排出される際は、記録材および記録材上のト
ナーが緩慢に冷却されるため、トナーの粘着性が高い状
態となり、ローラーの曲率とも相まって、オフセットあ
るいは記録材を巻き込むことによる、紙づまりを生ずる
ことがある。

（４）高温の加熱ローラーが直接手に触れる構成となり
安全性に問題があったり、保護部材が必要であったりす
る。また、ＵＳＰ　３，５７８，７９７号記載のベルト
定着方式においても、前述の熱ロール定着の問題点（１
）、（２）は根本的に解決されていない。

本発明の目的は、上述の如き問題点を解決したウェイト
時間が実質的にないあるいは、極めて短時間であり、か
つ低消費電力でオフセット現象が発生せず記録材へのト
ナー画像の定着も良好である新規な加熱定着方法を提供
するものである。

また、本発明の目的は、本発明中で提供される加熱定着
方法において好ましく用いられる加熱定着用トナーを提
供するものである。

更に本発明の別の目的は高温の回転ローラーを使用しな
いことで、耐熱性特殊軸受けを必要としない加熱定着方
法を提供するものである。

更に本発明の別の目的は、高温体に直接手を触れること
のない定着装置構成を有することで、安全性に優れたあ
るいは保護部材を必要としない加熱定着方法を提供する
もの〒ある。

［課題を解決するための手段］ 本出願人が先に提案した特願昭８２−１４７８８４号に
おいては、パルス状に通電発熱させた低熱容量の発熱体
によって、移動する耐熱性シートを介してトナー顕画像
を加熱し、記録材へ定着させる定着装置によって、ウェ
イト時間が短かく低消費電力の画像形成装置が提案され
ている。また同様に本出願人が先に提案した特願昭６３
−１２０６９号においては、トナーの顕画像を耐熱性シ
ートを介して記録材へ加熱定着する定着装置において、
該耐熱性シートが耐熱層と離型層あるいは低抵抗層を有
することで、オフセット現象を有効に防止する定着装置
が提案されている。

しかしながら、優れたトナー顕画像の記録材への定着性
、オフセットの防止等を達成しつつ、ウェイト時間が短
かく、低消費電力である定着方法を実現するためには、
上述の如き定着装置に加えて、トナーの特性に負うとこ
ろが大きい。

本発明は、記録材にトナーの顕画像を加熱定着する方法
において、 ａ）該トナーは、少なくとも結着樹脂および着色材料を
含有する芯粒子に対し０．２以下の粒径比を有する無機
微粉体を、機械的衝撃力により芯粒子表面にあるいは表
面およびその表面近傍に固定化させた粒子であり、 ｂ）固定支持された加熱体と、該加熱体に対向圧接し且
つフィルムを介して記録材を該加熱体に密着させる加圧
部材とにより、該トナーの顕画像を記録材に加熱定着す
ることを特徴とする加熱定着方法に関する。

さらに、本発明は、固定支持された加熱体と、該加熱体
に対向圧接し且つフィルムを介して記録材を該加熱体に
密着させる加圧部材とにより、トナーの顕画像を記録材
に加熱定着する定着方法に使用されるトナーにおいて、
該トナーが、少なくとも結着樹脂および着色材料を含有
する芯粒子に対し０．２以下の粒径比を有するＳ機微粉
体を、雰囲気温度１０〜９０℃の条件下で、回転片と固
定片から形成される０、５〜５ｍｍの最短間隙を有する
衝撃部または少なくとも２種の回転片から形成される０
、５〜５ｍｍの最短間隙を有する衝撃部を通過させ、該
衝撃部における機械的衝撃により、該無機微粉体を芯粒
子表面にあるいは表面およびその表面近傍に固定化した
ことを特徴とする加熱定着用トナーに関する。

本発明の加熱定着方法に使用されるトナーは、芯粒子に
対し、無機微粉体が固定化された構造を持つため、定着
に有利な低軟化点を有する結着樹脂を使用した際におい
て、ブロッキングが発生せず保存性や耐久性に優れてお
り、更には流動性も良好である。

また、該定着装置通過時において、無機微粉体の分離を
生じないため、フィルムへの汚染がなく、オフセット性
にも優れている。

また、無機微粉体が薄層にコートされているため、定着
温度の変化はみられず、定着性に優れている。

したがって本発明の加熱定着方法において少ない消費電
力で良好な定着画像が得られる。

本発明の芯材に用いる結着樹脂材料としては、種々の公
知の樹脂を用いることができる。例えばポリスチレン及
びその置換体の単重合体：スチレン−アクリル酸エステ
ル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体
、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブ
タジェン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、ス
チレンアクリロニトリル−インデン共重合体などのスチ
レン系共重合体ニアクリル樹脂、メタクリル樹脂、シリ
コーン樹脂、ポリエステル樹脂、フラン樹脂、エポキシ
樹脂、などが例示される。

更には、圧力定着用あるいは、低温定着用結着材料も使
用可能である。例えば、ワックス類（密ろう、カルナバ
ワックス、マイクロクリスタリンワックスなど）、高級
脂肪酸（ステアリン酸、パルミチン酸、ラウリン酸など
）、高級脂肪酸金属塩（ステアリン酸アルミニウム、ス
テアリン酸鉛、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸マ
グネシウム、ステアリン酸亜鉛、パルミチン酸亜鉛など
）、高級脂肪酸誘導体（メチルヒドロキシステアレート
、グリセロールモノヒドロキシステアレートなど）、ポ
リオレフィン（低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプ
ロピレン、酸化ポリエチレン、ポリイソブチレン、ポリ
４弗化エチレンなト）、オレフィン共重合体（エチレン
−アクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸エステル
共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン
−メタクリル酸エステル共重合体、エチレン塩化ビニル
共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アイオノマ
ー樹脂など）、ゴム類（インブチレンゴム、ニトリルゴ
ム、塩化ゴムなど）、ポリビニルピロリドン、ポリアミ
ド、クマロン−インデン樹脂、メチルビニルエーテル−
無水マレイン酸共重合体、マレイン酸変性フェノール樹
脂、フェノール変性テルペン樹脂、などがあり、これら
の中から単独または混合、あるいは反応させて用いるこ
とができる。

本発明に用いる芯材結着樹脂としては好ましくは、高架
式フローテスターによる５０％流出点における粘度が１
０３　ｐｏ　ｉｓｅ以上１０６ｐｏｉｓｅ以下であるこ
とが望ましい。

さらに５０％流出点における溶融粘度の自然対数Ｒｎη
′を、温度に対してプロットしたグラフの傾きが０．５
（ｊ！ｎ（ｐｏｉｓｅ）／℃）以下であることが好まし
い。

本発明における粘度の測定は、第１図に示す如き高架式
フローテスター（高滓フローテスター０ＦＴ−５００形
）を用いて行った。加圧成形器を用いて成形した１、５
ｇの試料１０３を一定温度下でプランジャー１０１によ
り１０ｋｇｆの荷重を与え直径１ｍｍ長す１ｍｍのノズ
ル１０４より押し出すようにし、これにより、フローテ
スターのプランジャー降下量（流出速度）を測定する。

この流出速度を各温度（２，５°Ｃ間隔）にそれぞれ測
定し、この値より見掛けの粘度η′を次式により求める
ことができる。

但し、 η′　：見掛けの粘度（ｐｏｉｓｅ） Ｔ　（１）　’　：管壁の見掛けのすり反応（ｄｙｎｅ
／ｃｍ２　）Ｄω′：管壁の見掛けのすり速度（１／５
ｅｅ）Ｑ　：流出速度（ａｍ３／５ｅｃ＝　ｍｍ／５ｅ
ｃ）Ｐ　：押出圧力（ｄｙｎｅ／ｃｍ２　）　［１０ｋ
ｇｆ＝！３８０Ｘ　１０４　ｄｙｎｅｌＲ：ノズルの半
径（Ｃｍ）　［０，１ｃｍ１Ｌ　：ノズルの長さ　（ｃ
ｍ）　［０，１ｃｍ１当該フローテスターから得られた
見掛は粘度η′の自然対数を温度（°Ｃ）に対してプロ
ットし、５０％流出点における傾きを算出した。なお、
５０％流出点とは、該フローテスターにより行い、該試
料を昇温速度４°Ｃ／ｍｉｎで加熱しながら１０ｋｇＦ
の荷重を加え、そのノズルよりの流出量が５０ｗｔ％と
なる時点の温度である。

本発明において５０％流出点における粘度の“傾き°゛
とは第６図に示されるように、５０％流出点の温度（ｔ
５ｏ）をはさむ溶融粘度の測定点（ｔｃおよびＬ＋）の
さらに外側の測定点（ｔａおよびｔｂ）におけるプロッ
トを直線で結び、傾きローブの“傾き′として近似して
用いている。

ただしｊ２ｎη′、はｔａ（”ｃ）における粘度の自然
対数をとった値を示し、ｐｎη′ｂはｔｂ（’Ｃ）にお
ける値を示す。また測定は５°Ｃおきに測定した。

本発明の加熱定着方法において結着樹脂の“粘度“およ
び°“傾き″は、各々の結着樹脂に特有のものであり、
結着樹脂粘度の温度に対する感応性を示すもので、定着
画像形成時における結着性やトナー粒子変形に関与する
。特にフィルムを用い１ま た定着法においては、定着プロセスとの相関性が大であ
る。溶融粘度が１０６（ｐｏｉｓｅ）より高い場合は加
熱定着時の粒子変形が起きにくく粘着性も増大しないた
め定着不良の原因となり、これを補うためには多大なエ
ネルギーが必要となる。また逆に１０３（ｐｏｉｓｅ）
より低い場合は、転写紙上でのにじみあるいは、転写紙
中への浸み込みが発生し易い。

また゛傾き゛が０．５（ｊ２ｎ（ｐｏｉｓｅ）／’０）
より大きくなりすぎると、粒子が温度に感応し急激な粘
度変化を示すため、定着温度のラチチュードを十分にと
ることができず定着不良やしみ込みが発生し易い。さら
には、定着処理速度（ｍｍ／５ｅｃ）に対する依存性が
大きくなる。またこの“傾き°゛は定着時における粒子
溶融後の冷却時の粘度変化にも関与するものであり、゛
傾き”′が大きい場合には、フィルムへのオフセット現
象が増大する。

また本発明の芯材中には一般に、着色剤として各種の染
、顔料が含まれる。このような染、顔料としては、例え
ば、カーボンブラック、ニグロシン染料、ランプ黒、ス
ーダンブラックＳＮ、ファースト・エロー〇、ベンジジ
ン・エロー、ピグメント・二ロー、インドファースト・
オレンジ、イルガジン・レッド、バラニトロアニリン・
レッド、トルイジン・レッド、カーミンＦＢ、パーマネ
ント・ボルドーＦＲＲ、ピグメント・オレンジＲ、リソ
ール°レッド２Ｇ、レーキ・レッドＣ、ローダミンＦＢ
、ローダミンＢレーキ、メチル・バイオレッドＢレーキ
、フタロシアニンブルー、ピグメントブルー、プリリャ
ント・グリーンＢ、フタロシアニングリーン、オイルイ
エローＧＧ、ザポン・ファーストエローＣＣＣ、カヤセ
ラ）Ｙ２Ｏ２，カヤセットＹＧ、スミプラスト・エロー
〇〇、ザポンファーストオレンジＲＲ、オイル・スカー
レット、スミプラストオレンジＧ、オラゾール・ブラウ
ンＢ、ザボンファーストスカーレッ）ＣＧ、アイゼンス
ピロン・レッド・ＢＥＨ、オイルピンクＯＰなどが適用
できる。

さらにトナーを磁性トナーとして用いるために、芯材中
に磁性粉を含有せしめても良い。このような磁性粉とし
ては、磁場の中に置かれて磁化される物質が用いられ、
鉄、コバルト、ニッケルなどの強磁性金属の粉末、もし
くはマグネタイト、ヘマタイト、フェライトなどの合金
や化合物がある。この磁性粉の含有量はトナー重量に対
して１５〜７０重量％が良い。

本発明の芯粒子は、上記成分を、例えばロールミルなど
により溶融混練し、ジェットミルなどにより粉砕し、必
要に応じて風力分級器により分級することにより得られ
る。更には、溶融混練した後スプレー法、懸濁造粒法、
静電霧化方法などにより造粒し、必要に応じて分級する
ことにより、体積平均粒径が２０．以下の微粒子として
調整される。

本発明に用いる無機微粉体としては、例えばアルミナ、
二酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウ
ム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸
化亜鉛、ケイ酸、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土
、各種無機酸化物顔料、酸化クロム、酸化ジルコニウム
、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、シリ
カ微粉体、炭化タングステン、炭化チタンなどの粉末乃
至粒子が挙げられる。

無機質微粒子としては、通常非磁性のものが用いられる
が、磁性粒子も用いられないわけではない。

これらの無機微粉体は、表面に疎水基を有するものが好
ましく、例えばシランカップリング剤、チタンカップリ
ング剤、シリコーンオイル、側鎖にアミンを有するシリ
コーンオイル等で処理されたものなどでも良い。また無
機微粉粒子としては、少なくとも結着樹脂および着色材
料を含有する芯粒子に対し０．２以下の粒径比を有する
ものが用いられる。

ここで用いる無機微粉粒子の芯粒子に対する粒径比が０
．２以上の場合、母粒子（芯粒子）に対する子粒子（無
機微粉粒子）の付着性が極度に低下し、均一性に劣るコ
ートとなる。更に加熱定着装置通過時における芯粒子に
対する熱伝導性が低下し、定着に悪影響を及ぼす。

本発明の加熱定着方法に用いるトナーにおいて、少なく
とも結着樹脂および着色材料を含有する芯粒子に対し０
．２以下の粒径比を有する無機微粒子を機械的衝撃力に
より芯粒子表面、あるいは表面およびその表面近傍に固
定化させるための装置としては、一般には高速回転する
攪拌羽根付きの混合機が用いられるが、混合機能と分散
機能を有するものであればこれに限定されるものではな
い。ボールミル、振動ミルなども使用可能である。

また通常粉砕用のミルとして用いられるジェットミル、
ピンミル等も好ましく用いられる。例えば通常機械式の
粉砕機として利用している装置をその衝撃力を低下させ
ることにより好適に使用できる。

これらの固定化するための装置の一例を示す。

第２−１図は回転するブレードやハンマー（回転片）と
ライナー（固定片）との間で衝撃を与え、かつリサイク
ル機構を有する粉砕機である。第３−１図はリサイクル
機能を有し多数の回転ピンを有するピンミルの例である
。

一般に必要とされる衝撃力は、使用される材料の性質お
よび処理装置により異なるが、第２−１図、第３−１図
に示されるような装置を使用する際には、回転片と固定
片あるいは少なくとも２種の回転片における最短間隙は
０．５〜５ｍｍが良く、好ましくは１〜３ｍｍが良い。

第２−２図のａ、第３−２図の４４はそれぞれの装置に
おける最短間隙を示す。また固定化における雰囲気温度
は、窓材料の物性を考えた場合１０〜９０°Ｃが良い。

さらに処理時間は０．１〜６０分間が好ましい。無機微
粒子による芯粒子の表面への被覆率は１〜１００％が好
ましい。

より詳細に固定化する方法について述べる。トナーにお
いては芯材の破砕片や壁材が遊離したり、−旦付着せし
めた壁材が微量でも再遊離することは好ましくないので
、確実に固定化されることが好ましい。粉砕機の構成で
、その粉砕工程部分での粉体の滞留時間を長くする改造
を施し、かつ芯材が粉砕されない範囲の衝撃力と、融着
の発生しない範囲の温度コントロールを行うことが重要
である。−例として、リサイクル機能を有し、多数の回
転ピンを有するピンミル（第３−１図参照）や回転する
ブレードまたはハンマーとライナーの間で衝撃を与えか
つリサイクル機構を有する粉砕機（第２−１図を参照）
が有効である。ブレードまたはハンマーの先端部の周速
としては、３０〜１３０ｍ／ｓｅｃ、好ましくは３０〜
１００ｍ／ｓｅｃで固定化を行い、温度は芯材と壁材の
物性により異なるが１０℃〜１００°Ｃ１好ましくは２
０〜９０°Ｃ１さらに好ましくは３０°Ｃ〜７０℃がよ
い。衝撃を加える部分の滞留時間は０．２秒間〜１２秒
間が好ましい。ピンミルの場合は粉体濃度を濃くする必
要があるが、第２−１図のタイプの機械では、遠心力に
より処理される粉体がライナー近傍に集められるのでそ
のラチチュードはひろい。

第２−１図及び第２−２図に示す装置は、回転軸２０１
、ロータ２０２９分散羽根２０３２回転片（ブレード）
２０４．仕切円板２０５．ケーシング２０Ｂ。

ライナー２０７．衝撃部２０日、入ロ室２０９．出ロ室
２１０、リターン路２１１．製品取出弁２１２．原料投
入弁２１３．ブロワ−２１４，及びジャケット２１５か
らなる。

より詳細に第２−１図を参照しながら説明する。

壁材粒子を有する芯材粒子は導入口２１３から投入され
入口室２０９を通り、回転する分散羽根２０３にそって
回転するブレード２０４とライナー２０７の間の衝撃部
２０８を通り、出口室２１０を通り、リターン路２１１
及びブロワ−２１４を通り再び同回路を循環する。

第２−２図において、回転片（ブレード）２０４とライ
ナー２０７との間隙ａが最小間隙であり、回転片２０４
の幅すに対応する空間が衝撃部である。

第３−２図は、ピンミルクイブの固定化装置におけるピ
ンを装置前方から見た場合の略図である。

固定ピン３３８及び回転ピン３５４の間隙３５５が最短
間隙である。３１５は最大間隙を示し、３５６は回転ピ
ン３５４の軌跡を示す。

第３−１図及び第３−２図に示す装置は、ケーシング３
２７．固定ピン３２８．入口３２９．原料投入口３３０
、循環ブロワ−３３１，リターン路３３２．製品抜取ロ
３３３．出ロ３３４．ロータ３３５２回転軸３３６、ジ
ャケラ）３３？、及び回転ピン３４３からなる。

ピンミル間もしくはブレード又はハンマーとライナーと
の間の間隔は、０．５〜５ｍｍ程度が好ましく、さらに
好ましくは１ｍｍ〜３ｍｍの場合によい結果が得られて
いる。ピンミルにおいてはピン間の最小間隙が０．５〜
５ｍｍであり且つ最大間隙が５〜１０ｍｍ以下、好まし
くは５ｍｍ以下にすることでよい結果かえられる。

以上のようにして得られるトナーの中には壁材粒子どう
しの凝集物や５ＪＬ以下の微粒の芯材と壁材の付着物を
少量ながら発生する。このため、これらのものが、画像
におけるカブリや白すしの原因や多数枚耐久中における
画像濃度の低下を誘引して許容できない場合が、感光体
や複写機とのマツチングによっては起こる場合もある。

固定化後に更に分級工程をもうけ微粉及び粗粉の除去を
行うと、更に良好な画像品質が得られる。この分級工程
としては種々の方式のいずれも効果があるが、特に分散
能力のある回転翼を使用する遠心力分級機タイプの機械
や固定壁型遠心力分級機が使用可能である。特にコアン
ダ効果を用いたコアンダブロックを有する分級機（ＵＳ
　ＰａｔｅｎｔＮｏ、４．１３２，８３４明細書参照）
で好ましい効果が得られる。

本発明のトナーは場合によってはコロイダルシリカ等の
流動性向上剤、あるいは滑剤、研摩剤、電荷調整剤など
を混合した後に現像剤として用いることもできる。

また２成分現像剤として用いる場合には鉄粉キャリア、
フェライトキャリア、またはこれらをシリコン樹脂、ア
クリル樹脂等でコートしたキャリア、あるいは樹脂中に
磁性体を分散したキャリア等と混合した後に現像剤とし
て用いる。

次に本発明の定着方法について説明する。

先ず、本発明の画像形成装置の一例の概略構造を第４図
に基づいて説明すると、ｌはガラス等の透明部材よりな
る原稿載置台で、矢印ａ方向に往復動して原稿を走査す
る。原稿載置台の直下には短焦点小径結像素子アレイ２
が配されていて、原稿載置台上に置かれた原稿像は照明
ランプ３によって照射され、その反射光像は上記アレイ
２によって感光ドラム４上にスリット露光される。なお
この感光ドラムは矢印す方向に回転する。また５は帯電
器であり、例えば酸化亜鉛感光層あるいは有機半導体感
光層等を被覆された感光ドラム４上に一様に帯電を行な
う。この帯電器５により一様に帯電されたドラム４は、
素子アレイ２によって画像露光が行なわれた静電画像が
形成される。

この静電潜像は、現像器６により加熱で軟化溶融する樹
脂等より成るトナーを用いて顕像化される。一方、カセ
ットＳ内に収納されているシートＰは、給送ローラ７と
感光ドラム４上の画像と同期するようタイミングをとっ
て上下方向で圧接して回転される対の搬送ローラ８によ
って、ドラム４上に送り込まれる。そして、転写放電器
９によって、感光ドラム４上に形成されているトナー像
は、シートＰ上に転写される。その後、公知の分離手段
によってドラム４から分離されたシートＰは、搬送ガイ
ド１０によって定着装置１１に導かれ加熱定着処理され
た後にトレイ１２上に排出される。なお、トナー像を転
写後、ドラム４上の残留トナーはクリーナ１３によって
除去される。

第５（ａ）図に本実施例の定着装置１１の拡大図を示す
。２０は装置に固定支持された低熱容量線状加熱体であ
って、−例として厚み１．０＋ｎｍ　、巾１０ｍｍ、長
手長２４０ｍｍのアルミナ基板２１に抵抗材料２２を巾
１．０ｍｍに塗工したもので長手方向両端より通電され
る。通電はＤＣ１００Ｖの周期２０ｍ５ｅｃのパルス状
波形で検温素子２３によりコントロールされた所望の温
度、エネルギー放出量に応じたパルスをそのパルス巾を
変化させて与える。略パルス巾は０．５ｍ５ｅｃ〜５　
ｍ５ｅｃとなる。低熱容量線状加熱体２０において検温
素子２３で検出された温度が７１の場合、抵抗材料２２
に対向するフィルム２４の表面温度Ｔ２はＴ１よりも約
ｌＯ〜３０°Ｃ低い。またフィルム２４がトナ一定着面
より剥離する部分におけるフィルム表面温度Ｔ３は前記
温度Ｔ２とほぼ等しい温度である。

この様にエネルギー、温度制御された加熱体２゜に当接
して図中矢印方向に定着フィルム２４は移動する。この
定着フィルムの一例として、厚み２０μｍの耐熱フィル
ム、例えばポリイミド、ポリエーテルイミド、ＰＥＳ、
　ＰＦＡに少なくとも画像当接面側にＰＴＦＥ、　ＰＡ
Ｆ等のフッ素樹脂に導電材を添加した離型層を１０μｍ
コートしたエンドレスフィルムである。−鍛型には総厚
１００ｐより好ましくは４０川未満、フィルム駆動は駆
動ローラー２５と従動ローラー２６による駆動とテンシ
ョンにより矢印方向にシワなく移動する。

２７はシリコンゴム等の離型性の良いゴム弾性層を有す
る加圧ローラーで、総圧４〜２０ｋｇでフィルムを介し
て加熱体を加圧しフィルムと圧接回転する。

転写材２８上の未定着トナー２８は、入口ガイド３０に
より定着部に導かれ、上述の加熱により定着像を得るも
のである。

以上はエンドレスベルトで説明したが第５（ｂ）図の如
く、シート送り出し軸３１及び巻取り軸３２を使用し、
定着フィルムは有端のフィルム２４であっても良い。

また画像形成装置としては複写機、プリンター、ＦＡＸ
等のトナーを用いて画像を形成する装置全ての定着装置
に適応するものである。

本発明の加熱定着方法において、使用されるトナーは、
ＯＳＣを用い１０°Ｃから２００°Ｃ迄の測定範囲で測
定した結果、最初に現われる吸熱ピークの極大値が４０
°Ｃから１２０°Ｃを示すトナーが好ましく、特に５５
°Ｃから１００°Ｃの特性を示すトナーがより好ましい
。

更に、フィルムをトナ一定着面より、はく離する時の温
度が前記吸熱温度よりも高い温度であることが好ましく
、更に好ましくは、前記吸熱温度よりも３０°Ｃ以上（
より好ましくは４０〜１５０°Ｃ）高い条件ではく離さ
せることが好ましい。

本発明での吸熱ピークの極大値を測定する方法としては
、ＡＳＴＭ　Ｄ−３４１８−８２に準拠し算出する。具
体的には、トナーを１０〜１５ｍｇ採取し窒素雰囲気下
で室温から２００°Ｃまで昇温速度ｌＯ°Ｃ／ｍｉｎで
加熱せしめた後、２００°Ｃに１０分間保持せしめ、次
に急冷することで、予めトナーの前処理を行なった後、
再びｌＯｏＣに１０分間保持せしめ、１０°Ｃ／ｍｉｎ
の昇温速度で２００’Ｏ迄加熱し測定する。−鍛型には
、第７図に示すデーターが得られ、最初に現われる吸熱
ピークの極大値を本発明において吸熱温度（Ｔｏ）と定
義する。

［実施例］ 以下の方法によりトナーを作成した。部数は全て重量部
を意味する。

（サンプルＡ） に対し、疎水性コロイダルシリカ２部を、ヘンシェルミ
キサーにて混合した後、第２−１図に示す装置を用いて
３分間の循環処理を行った。ここにおいて攪拌羽根の周
速は６０ｍ／ｓｅＣ，雰囲気温度２８°Ｃ１最短間隙は
、２．５ｍｍにておこなった。

ＦＥ−ＳＥ旧こて表面観察を行ったところ、表面には、
均一にコロイダルシリカが固定化されていることが確認
された。

これをサンプルＡとする。

（サンプルＢ） 上記成分をヘンシェルミキサーにより混合後、ロールミ
ルにて混練を行ない、冷却後、スピードミルにて粗粉砕
を行い、ジェットミルにて微粉砕を行い、エルボジェッ
トにより分級な行い体積平均粒径１１．５部ｍの芯材粒
子を得た。次に芯材１００部上記成分をサンプルＡと同
様な方法にて芯材粒子を得た。ここで芯材粒子の体積平
均粒径は、１２．２１Ｌｍであった。

次に芯材１００部に対して疎水性コロイダルシリカ１．
５部をサンプルＡと同様の装置を用いて２．５分間の循
環処理を行った。ここにおいて、攪２．８ 拌羽根の周速はｆｉ１ｍ／ｓｅｃ　、雰囲気温度３０°
Ｃ１最短間隙は、２．５ｍｍにておこなった。

ＦＥ−３ＥＸにて表面観察を行ったところ表面には、均
一にコロイダルシリカが固定化されていることが確認さ
れた。

これをサンプルＢとする。

（サンプルＣ） ＦＥ−３部Ｍにて表面観察を行ったところ、表面には均
一に該シリカが固定化されていることが確認された。

これをサンプルＣとする。

（サンプルＤ） 上記成分をサンプルＡと同様な方法にて芯材粒子を得た
。ここで芯材粒子の体積平均粒径は、１２．５μｍであ
った。

次に芯材１００部に対してアミノアルキルシランカップ
リング剤処理シリカ１．８部をサンプルＡと同様の装置
を用いて２．５分間の循環処理を行った。ここにおいて
攪拌羽根の周速は６５ｍ／ｓｅｅ　、雰囲気温度３３°
Ｃ１最短間隙は、２．５ｍｍにておこなった。

上記成分をサンプルＡと同様な方法にて芯材粒子を得た
。ここで芯材粒子の体積平均粒径は、１２．２終ｍであ
った。

次にこの芯材１００部に対しアミノアルキルシランカッ
プリング剤で処理したコロイダルシリカ２．２部を用い
、サンプルＡと同様の装置にて３分間の循環処理を行っ
た。ここにおいて攪拌羽根の周速は８５ｍ／ｓｅｃ　、
雰囲気温度２６℃、最短間隙は、３ｍｍにて行なった。

ＦＥ−３ＥＸにて表面観察を行ったところ、表面には均
−にコロイダルシリカが固定化されていることが確認さ
れた。これをサンプルＤとする。

次にサンプルＡ−Ｃ及び第５（ａ）図に示す加熱定着装
置を用いて定着試験を行った。さらにブロッキング性試
験も行なった。

〈実施例１〉 この定着装置において加熱体の表面温度は１９０°Ｃ１
加熱部の抵抗材料の消費電力は１５０　Ｗ、加圧ローラ
ーの総圧は７ｋｇ、加圧ローラーとフィルムのニップは
３ｍｍ、定着処理速度（ｐ、ｓ、）１００＋ｎｍ／ｓｅ
ｃに設定し、耐熱シートとしては、記録材との接触面に
ＰＴＦＥに導電性物質を添加した低抵抗の離型層を有す
る厚さ２０＃Ｌｍのポリイミドフィルムを使用した。

この時の加熱体の表面温度１９０°Ｃに達するまでに要
した時間は、約１．７ｓｅｃ、であった。

サンプルＡを市販の複写機Ｃａｎｏｎ　ＮＰ２７０ＲＥ
　　（キャノン■製）の定着器をとり除いた改良機に適
用し未定着画像を得た。

この未定着画像を第５（ａ）図に示す様な外部定着機を
用い上記条件にて定着試験を行なった。

転写材としては市販のキャノンニュードライペーパー（
キャノン販売社製）　５４ｇ／ｍ２を用いた。

定着試験は、得られた定着画像中の２０ｍｍφのベタ黒
部を５０ｇ／ｃｍ２の荷重をかけたシルポン紙で摺擦し
、摺擦前後の画像濃度低下率（％）で表わした。画像濃
度の測定にはマクベス反射濃度計を用いた。さらに耐オ
フセット性を見るために改造機から取出した未定着画像
を連続して該外部定着試験機を通過させ、定着フィルム
及び対向ローラーの汚れ、画像のオフセットによる抜け
、転写材の画像上への汚れおよび転写材の裏側汚れなど
を見て判断した。

その結果、定着性は初期および２００枚通紙後もほぼ変
らず１〜７％（平均２．５％）と良好であった。また耐
オフセット性は１０，０００枚の未定着画像通紙後にお
いても転写紙上の汚れはもちろん、転写紙の裏側汚れも
全く見られなかった。さらには連続通紙後、定着装置の
フィルム及び対向ローラー表面を観察したところ、トナ
ーの付着はほとんどなかった。

さらには、槽内温度４５°Ｃ（一定）にしたオーブン中
に、ポリプロピレン製の１００ｃｃカツプ中にこのトナ
ー１０ｇを入れたものを１日間放置し、ブロッキング性
を見たところ、トナー塊の発生はなく、良好であった。

く比較例１〉 本加熱定着装置と、加熱ローラ一定着装置との比較をす
るために次のようなテストを試みた。熱ローラ一定着用
の外部定着装置を用意した。該熱ローラ一定着器は」ニ
ローラーと下ローラーの２木のロールより成り、」−ロ
ーラー表面はテフロンであり、その中心部にヒーターを
配したものであり、下ローラーにはシリコンゴムを用い
ている。

Ｘらにニップ１１は３ｍｍである。ローラー間の総圧は
７ｋｇであった。

該熱ローラーの中心部に消費電力１５０Ｗのヒーターを
取付はロール回転子昇温させたところ、５分後でもその
表面温度は１２０°Ｃにしか上昇せず定着試験は実行で
きなかった。そこでヒーターを８００Ｗのものに変更し
、定着ローラーの表面温度が１９０°Ｃ以上に保持可能
とした。この時に熱ローラー表面温度が室温から１９０
′０にまで上昇するまでの時間は３０秒でありさらに温
度調節により一定温度に保持されるために若干の時間を
要した。すなわち、熱ロール定着においてはきわめて大
きな消費電力が必要であり、ウェイトタイムはとり除く
ことができないものである。

定着試験は、この８００Ｗのヒーターを配した熱ロール
外部定着試験機を用い、定着ローラーのオイル塗布機構
およびクリーニング機構をとりはずした状態にて行なっ
た。定着処理速度は１００ｍｍ／ｓｅｃと実施例１と同
じスピードにて行なった。

その結果、定着性は初期および２００枚後で濃度低下率
が３〜９％（平均４．５％）と実施例１に比べわずかに
劣る結果となり、２００枚通紙時においては、すでにオ
フセット現象による画像上の抜けが見られ、８００枚時
において転写紙に裏側汚れが発生した。さらに連続通紙
後ローラー表面を観察するとトナーが相当量付着してい
た。

〈実施例２〉 実施例１において定着処理速度を１５０ｍｍ／ｓｅｅに
変えて定着試験を行なった。ただし加熱体の表面温度は
１８５°Ｃになるように設定した。この時、加熱体の表
面温度が１９５°Ｃに達するまでに要した時間は約１．
８ｓｅｃ、であった。定着試験の結果をＴａｂｌｅ、　
１に示した。Ｔａｂｌｅ、　１に表わされるように良好
な結果を示した。

く比較例２〉 比較例１で用いた熱ロールによる外部定着試験機を使用
し、実施例２との比較のために定着処理速度１５０ｍｍ
／ｓｅｃに変え、さらにローラー表面温度を１８５℃に
設定した。この時ローラー表面温度が１９５°Ｃに達す
るまでに要した時間は約３５ｓｅｃ、プラス若干時間で
あった。

結果をＴａｂｌｅ、　１に示した。Ｔａｂｌｅ、　１に
表わされるように定着性およびオフセット性において劣
る結果となった。

〈実施例３〉 トナーサンプルＢを用いて実施例１と同様の方法にて定
着試験およびトナーのブロッキングテストを行なった。

テスト条件およびテスト結果をＴａｂｌｅ、　１にまと
めて示す。

く比較例３〉 トナーサンプルＢを用いて比較例１と同様の方法にて定
着試験を行なった。テスト条件およびテスト結果をＴａ
ｂｌｅ、　１にまとめて示す。

〈実施例４〉 トナーサンプルＣを用いて実施例１と同様の方法にて定
着試験およびトナーのブロッキングテストを行なった。

テスト条件およびテスト結果をＴａｂｌｅ、　１にまと
めて示す。

く比較例４〉 トナーサンプルＣを用いて比較例１と同様の方法にて定
着試験を行なった。テスト条件およびテスト結果をＴａ
ｂｌｅ、　１にまとめて示す。

〈実施例５〉 トナーサンプルＤを用いて実施例１と同様の方法にて定
着試験およびトナーのブロッキンクチストを行なった。

テスト条件およびテスト結果をＴａｂｌｅ、　１にまと
めて示す。

く比較例５〉 トナーサンプルＤを用いて比較例１と同様の方法にて定
着試験を行なった。テスト条件およびテスト結果をＴａ
ｂｌｅ、　１にまとめて示す。

く比較例６〉 トナーサンプルＡに用いた芯粒子そのままでは流動性に
欠は耐久試験は行なえないため、芯粒子１００重量部に
対し、疎水性コロイダルシリカ０．４重量部をヘンシェ
ルミキサーにて外添混合した。

このトナーをサンプルＡ′とする。これを実施例１と同
様の方法により定着試験およびブロッキング試験を行な
った。テスト条件およびテトス結果をＴａｂｌｅ、　１
にまとめて示す。

本発明の実施例に示したトナーサンプルのＤＳＣによる
吸熱温度（Ｔｏ）及び加熱体温度（Ｔ＋）、フィルム表
面温度（Ｔ２）　、剥離時のフィルム表面温度（Ｔ３）
をＴａｂｌｅ、２に示す。

Ｔａｂｌｅ　　２ Ｔ１．加熱体温度 Ｔ２．フィルム表面温度 Ｔ３；剥離時のフィルム表面温度 ［発明の効果１ 以上説明したように本発明の加熱定着方法により、少な
い消費電力で、オフセットがなく、定着性の良好な画像
が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、トナーまたは結着樹脂の溶融粘度を測定する
ための高架式フローテスターの概略的断面図、第２−１
図は芯粒子に粒子を固定化するための装置の一例を概略
的に示した図であり、第２−２図は第２−１図の装置の
部分拡大図である。第３−１図は芯粒子に無機微粉体の
粒子を固定化するためのピンミル系の装置の一例を概略
的に示した図であり、第３−２図は第３−１図の装置の
部分図〒あり、第４図は、本発明の定着方法を実施して
いる定着装置を具備している画像形成装置の概略的断面
図、第５（ａ）図は、本発明の定着方法を実施するため
の定着装置の概略的断面図を示し、第５（ｂ）図は、本
発明の別な態様の定着方法を実施するための定着装置の
概略的断面図を示す。第６図は、トナーまたは結着樹脂
の粘度の自然対数の温度に対する傾きに関するグラフを
示す図、第７図は、トナーの吸熱ピークを示すグラフで
ある。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）記録材にトナーの顕画像を加熱定着する方法にお
   いて、 ａ）該トナーは、少なくとも結着樹脂および着色材料を
   含有する芯粒子に対し０．２以下の粒径比を有する無機
   微粉体を、機械的衝撃力により芯粒子表面にあるいは表
   面およびその表面近傍に固定化させた粒子であり、 ｂ）固定支持された加熱体と、該加熱体に対向圧接し且
   つフィルムを介して記録材を該加熱体に密着させる加圧
   部材とにより、該トナーの顕画像を記録材に加熱定着す
   ることを特徴とする加熱定着方法。
2. （２）固定支持された加熱体と、該加熱体に対向圧接し
   且つフィルムを介して記録材を該加熱体に密着させる加
   圧部材とにより、トナーの顕画像を記録材に加熱定着す
   る定着方法に使用されるトナーにおいて、該トナーが、
   少なくとも結着樹脂および着色材料を含有する芯粒子に
   対し０．２以下の粒径比を有する無機微粉体を、雰囲気
   温度１０〜９０℃の条件下で、回転片と固定片から形成
   される０．５〜５ｍｍの最短間隙を有する衝撃部または
   少なくとも２種の回転片から形成される０．５〜５ｍｍ
   の最短間隙を有する衝撃部を通過させ、該衝撃部におけ
   る機械的衝撃により、該無機微粉体を芯粒子表面にある
   いは表面およびその表面近傍に固定化したことを特徴と
   する加熱定着用トナー。