JPH02190870A - 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、加熱溶融性のトナーを用いて転写材上に画像
を形成し、これを加熱定着処理する画像形成方法に関す
る。

〔従来の技術〕

従来、加熱定着処理に用いられている定着装置は所定の
温度に維持された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画像が形成された転写材を挟
持搬送しつつ加熱するローラ一定着方式が多相されてい
る。しかしながらこの種の装置では、加熱ローラーにト
ナーが転移するいわゆる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、加
熱ローラーの、あるいは加熱体の熱容量を大きくしなけ
ればならなかった。すなわち加熱ローラーの熱容量が小
さい場合には発熱体による供給熱量との関係により通紙
あるいは他の外的要因で加熱ローラー温度が低温側ある
いは高温側に大きく変動し易（なる、低温側に変動した
場合にはトナーの軟化溶融不足によって定着不良や低温
オフセットを生じ、高温側に変動した場合にはトナーが
完全に溶融してしまいトナーの凝集が低下するために高
温オフセットを生じる。かかる間組を回避するために加
熱ローラーの熱容量を大きくすると、加熱ローラーを所
定の温度まで昇温するための時間が長くなり装置を使用
の際に待機時間が大きくなるという別の問題が生ずる。

係る問題を解決する方法としてυ５Ｐ３５７８９７号に
開示されているように加熱体を用いトナーの融点間でト
ナー像を加熱溶解後トナー像を冷却し比較的高い粘性体
とした後トナーの付着する傾向を弱めた状態で加熱体ウ
ェブから剥離することによるオフセットを生ぜずに定着
する方法が提案されている。しかしながらこの方法は加
熱体に対してトナー像及び転写材を加圧圧接することな
しに加熱する方法を採用しているため転写材を加熱する
必要は無いが、加熱体とトナー像間の熱伝達効率が悪く
なり定着に多大のエネルギーが必要となる。

特願昭４７−２５８９６号公報では加圧圧接を利用する
ことで熱伝達効率の向上を計り、短時間でトナー像を加
熱溶融せしめる方法が提案されている。しかしながらこ
の方法は予め一対の加熱体の間にトナー像及び転写材を
加圧挟持させた状態で加熱せしめ、その後強制的に冷却
せしめる方式を採用している。具体的にはトナー像を一
対に加熱体を用い、表裏両面から加熱せしめるためエネ
ルギー面から効率的に見えるが実際には転写材側からト
ナー像を十分に加熱する必要のある事、さらには次の冷
却工程において、一旦加熱せしめた転写材を急激に冷却
しなければトナー像を剥離できず強制的な冷却手段が必
要であることなどから結果的にはエネルギーのロスが大
きい、また比較的大きな熱容量の加熱体を用いるため機
内への放熱が増大し不必要な樋内昇温を招く欠点もあっ
た。このため上記提案はいまだ実用化に到っていない。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の目的は、上記問題点を解決し、オフセットのな
い、高画質の画像を提供する熱定着方法を提供するもの
である。

［ｙＡ題を解決するための手段及び作用］本発明は、坦
持体上の未定着のトナー画像を加熱部と耐熱シートから
構成された加熱手段により、該耐熱性シートを介して加
熱溶融させ、定着せしめる定着方法であって、　１４０
℃の溶融粘度が０．１〜１０７センチボイスであり、か
つ下式で示される粘度の対数（Ｒａｇη）と測定時の絶
対温度（Ｔ）の逆数をプロットした傾（θ）がｌＯ″〜
３　Ｘ　１Ｇ”である結着樹脂を用いたトナーを用い、
一旦加熱溶融したトナー画像を冷却固化し耐熱シートか
ら剥離せしめることを特徴とする熱定着方法である。

以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。第１図は本
発明による定着装置の該略図の一例である。

図中１は加熱ローラー　２は加圧ローラーである。それ
ぞれ中空のアルミ管上に例えば３ＩＩＩＷＩ厚のＲＴＶ
シリコーンゴム層を設け、ローラー１．２は電気ヒータ
ー３，４を内蔵している。ローラー１．２はそれぞれ図
の矢印ａ、ｂの方向に回転する。５は定着フィルムでポ
リイミドを基材とし、必要に応じて表面を離型化処理を
施す、６は転写材、７は未定着トナー、８は定着フィル
ム送りローラー、９は巻き取りローラーとして作用し、
それぞれ図の矢印ｃ、ｄ方向と逆方向に回転する。１０
は分離ローラーで巻き取りローラー９と同方向に回転し
、例えば外径１ＯｆｌＩｆｉｌの中空アルミニウム管を
用いる。　１１は分離下ローラーで加圧ローラーと同方
向に回転しこれと加圧ローラー９の間に搬送ベルト１２
をかける。搬送ベルト】２は図の矢印方向に移動し例え
ば厚さＳＯＢのポリイミドである。１３は転写材案内部
材である。

次に、定着工程について詳しく説明する。

定着フィルムの移動速度は１００ｍｍ／ｓｅｃ　、ロー
ラー１．２での定着温度を１７０℃に設定した。未定着
画像が第１図の矢印の方向からローラー１．２の圧接部
に入る。ローラー１．２での圧接部でのニップは５ｍｍ
に設定した。定着フィルムがトナー画像と接触するよう
にタイミングを合わせる制御が働き、ローラー１，２の
圧接部にツブ部）でトナー画像は加熱溶融される０通常
の定着ローラーにおいてはこの時点でローラーから分離
されるためトナー画像表面は凸凹が大きい、定着フィル
ムとトナー画像、そしてトナー画像と転写材が密着した
状態で分離ローラー１０〜１１まで搬送される。この間
にトナーは十分冷却され軟化点以下になる。そして分離
ローラー１０によって転写材上のトナー画像と定着フィ
ルム５を曲率分離し転写材は第１図左側に排出される６
巻き取りローラー８によって巻き取られた定着フィルム
５は定着工程後の非定着時において図の矢印と逆方向に
移動し送りローラーによって巻き戻される。この時定着
後のトナー表面は定着フィルムの表面粗さに倣った表面
形状を形成することができる。

以上のようにして得られた画像は良好で単色画像に関し
ては、高濃度の画像が、また多色画像に関しては混色性
も良好で高品位である。

第２図は第１図とは異なる装置の概略図であり、定着フ
ィルムをエンドレスベルトとしたものである。搬送ロー
ラー１５を介して図のｈ方向にエンドレスベルトが移動
する。また第１図では加圧ローラ−２内部にもヒーター
を設けたが、トナー画像側からの加熱、すなわち定着ロ
ーラー１からの加熱が十分ならば必ずしも必要ではない
、また定着フィルムは単層構成だけでなく耐熱シート１
６上に剥離性の良い高分子材料を設けた複層構成であっ
ても良い、耐熱フィルム表面層を絶縁性のＰＦＡ樹脂で
コーティングした場合にはトナー画像を撹乱する静電気
が耐熱シートに発生し易いのでこれに対処するために設
置させた除電ブラシ等で除電する工夫がなされる。さら
にはコーティング樹脂中に導電性の繊維やカーボンブラ
ック等を添加して静電気による一画像乱れを防止する事
も可能である。

本発明に用いられる耐熱シートの厚さは、１〜２００ｐ
ａ＋が好ましく、さらに好ましくは３〜５０ｐｍが有効
に用いられ、材質としてはポリエステル、ポリエチレン
テレツクレート（ＰＥＴ）、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（ＰＦＡ
　）　、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）　、
ポリイミド、ポリアミド等及びアルミニルム金属シート
、さらにはポリマーシートに金属をラミネートしたり蒸
着された被覆シートが利用できる。

本発明に用いられるトナーの結着樹脂としては１４０℃
における溶融粘度が０．１〜１０７センチボイスの範囲
にある事が好ましく、特に好ましくは１〜１０”センチ
ボイズが有効である。また下式で示される粘度の対数（
１）ｏｇη）と測定時の絶対温度（Ｔ）の逆数をプロッ
トした傾（θ）がｌＯ′〜３　Ｘ　１０”が有効である
。ここで粘度の測定は一般のロークー式粘度計を用いて
行なった。全ての結１１樹脂の溶融粘度（η）は次式を
満足してはＤの増大と共に直線的に増大するいわゆる二
ニートン粘性を示した。ここで測定した粘度の対数（Ｉ
ｎｎ）とその時の温度の逆数をプロットすると良く知ら
れたアンドレード式に良く一致し、良好な直線性を示し
た。

アンドレード式　１ｎη＝　１ｎＡ　＋　−Ｔ ここでＵは見掛けの活性化エネルギー、Ｒは気体定数、
Ａは定数を示す。

粘度測定がズリ応力に対するズリ速度であるから見掛け
の活性化エネルギーは物質の流動特性を示す尺度に相当
すると言われている。つまり本発明に用いた溶融粘度と
温度の逆数の勾配は見掛けの活性化エネルギーに対応す
る物理量を示し、加熱工程での転写材上に溶解したトナ
ーの流動性を示し、画像ニジミ転写材への浸透等に関し
有効な物理量となる。

本発明においてはトナーの結着樹脂の溶融粘度が１４０
℃下で０．１センチボイス未満であると加熱定着工程で
トナーが過剰溶融することにより転写材中に浸透し、画
像の悪化を招く、他方トナーの変形が起きに（（、結果
的に定着不良の原因となり定着に過剰なエネルギーを要
したり、定着時間が長くかかるという問題が生じる。溶
融粘度の対数と温度の逆数から成る直線の勾配は加熱エ
ネルギー変化に伴うトナーの結着樹脂の流動性を示す尺
度であり、且この値が大きいことは印加熱量に対し急激
な粘度変化を示すシャープメルトであることも意味する
。

本発明に用いられるトナーの結着樹脂としては本発明の
粘度挙動を有するように具体的にはマイクロクリスタリ
ンワックス、パラフィンワックス、ポリエチレンワック
ス（低密度、高密度二酸化型、非酸化型）、エチレン−
酢酸ビニル共重合体等の石油系ワックス類：カルナバワ
ックス。

キャデリラワックス、木ロウ、ライスワックス等の植物
系ワックス類：ミッロウ、ラノリン等の動物系ワックス
類：モンクンワックス、セレシン等の鉱物系ワックス類
：比較的低分子量で分子量分布がシャープな非架橋スチ
レン系共重合体；ポリエステル等の中から選択し利用さ
れる。

ただし、高度に架橋された高分子量の樹脂は本発明の粘
度特性を示さず利用することができない。

［実施例］ 実施例１ 結着樹脂として低密度ポリエチレンと低分子量分を除去
した生成パラフィンワックス重量比で４：ｌに配合した
ものを用いた。結着樹脂の粘度挙動は、 であった、上記結着樹脂に磁性体及び荀電制御剤を加え
た後十分に混線後粉砕・分級を行なうことで所定の粒度
を有するトナーを得た。このトナーを用い第１図に示す
定着装置を用い定着し、定着試験を行なった。定着条件
としては、 定着試験は試験片をガラス等の固い平板上に載せ、シル
ボンＣを５枚重ね、すき目に沿って４０ｇ／ｃｍ”の印
加圧力で５往復慴擦し、摺擦前後の画像濃度低下率を算
出し定着性の良否を判断した。濃度低下率は１０％と良
好であり、画像のにじみ、裏写りも見られなかった。

実施例２ トナーの結着樹脂として低分子量ポリプロピレンとポリ
エステルとを重量比率としてｌ：５に配合したものを用
い、トナーを試作した。

この時の結着樹脂の粘度特性は でありな、このトナーを用い実施例１に示す定着装置で
定着を行ない定着評価を行なった。濃度低下率は１２．
５と良好であり、画像のにじみ、裏写り等も見られなか
った。

実施例３ 実施例１に示すトナーを利用し第２図に示す定着装置を
用い、定着せしめ、定着画像の評価を行なった。

摺擦前後の画像の濃度低下率は１３％と良好であった。

また、エンドレスベルトを用い未定着画像を連続１００
０枚通紙し定着させたが耐熱シートへのオフセットは観
察されなかった。

比較例１ トナーの結着樹脂としてスチレン−ブチルアクルレート
−ジビニルベンゼン共重合体を用いた以外は実施例１と
同様にトナーを試作し定着評価を行なった。結＠樹脂の
粘度挙動は樹脂中に存在するゲル分のため１４０℃下で
は測定できず本発明の範囲外である。定着試験の結果摺
擦前後の濃度低下率は３０％と悪く、さらに、紙とトナ
ー像間の剥離強度も極めて悪かった。

〔発明の効果］ 以上の様に本発明によると、鮮明な画像が長期に渡って
得る事ができる。

【図面の簡単な説明】

第１〜２因は本発明の方法を利用した定着装置の概略図
である。 力ロ郵ローラー 力０圧ローラー Ｗ気じ一夕一 ■フィルム 紅写せ 大定着トナー 足看フイＪし五立Ｑローラー ９　：巷ざ収００−ラー １０．１１：分難ローラー １２　　：　　＊’ｘ控へ゛）レト １３：転５番ＪＴ：内号綱才 １４：工ンＦレスベ°ノしト １５　：勢Ｕ芝ローラー １６　二罰児ンート

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）坦持体上の未定着のトナー画像を加熱部と耐熱シ
   ートから構成された加熱手段により、該耐熱性シートを
   介して加熱溶融させ、定着せしめる定着方法であって、
   １４０℃の溶融粘度が０．１〜１０＾７センチポイズで
   あり、かつ下式で示される粘度の対数（ｌｏｇη）と測
   定時の絶対温度（Ｔ）の逆数をプロットした傾（θ）が １０＾２〜３×１０＾３である結着樹脂を用いたトナー
   を用い、一旦加熱溶融したトナー画像を冷却固化し耐熱
   シートから剥離せしめることを特徴とする熱定着方法。