JPH02297564A - 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、静電印刷法、磁気記録Ｈなどに用
いられるトナーを担持した紙、フィル１体上に定着画像
を得る定着方法に関する。

Ｃ従来の技術］ 従来、熱定着法に用いられる定着装置は、所定の温度に
維持された加熱ローラと、弾性層を有して該加熱ローラ
に圧接する加圧ローラとによって、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定
着方式が多用されている。

この種の装置にあっては、転写材上の未定着ト、　　ナ
ー像のトナーが、該トナーを加熱してこれを転、　　写
材に融着せしめるべき定着ローラ側に付着し、これが次
の転写材に転写されてしまう、いわゆるｉ　　オフセッ
ト現象という問題がある。

かかる問題を解決する方法として、　１１．ｓ、Ｐ。

３．５７８，７９７号に開示されているように、トナー
像を加熱体でその融点まで加熱・溶融し、そのトナーを
冷却し、比較的高い粘性状態とし、トナーの付着する傾
向を弱めた状態で加熱ウェブから剥離することによって
、オフセットを生ぜずに定着する方法が知られている。

ｔｌ、Ｓ、Ｐ、　３，５７８，７９７号ではこれに加え
て、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式をとっているので、転写材を加
熱する必要がなく、他の方法に比べてはるかに少ないエ
ネルギーでトナーを溶融できるとしている。しかしなが
ら、公知の如く、加圧圧接することなく加熱体に接触し
た場合には、熱伝達効率が低下し、トナーの加熱・溶融
に比較的長時間を要する。

それに対し、特公昭５１−２９８２５号公報では、公知
の加圧・圧接技術を付加して熱伝達効率の向上をはかり
、トナーの加熱・溶融を短時間でしかも充分に行なうこ
とが提案されている。この方法によれば、加圧・圧接を
行なっているのでトナーを充分加熱・溶融することが可
能となる。しかし、加熱・溶融時に加圧されているので
、加熱体とトナー間の接着力は強くなり、冷却後におい
てもその剥離性が問題となる。該公報にお゛いては、加
熱体に表面エネルギーの低いテフロンを用い、接着力の
低下を図り剥離性を付与している。加熱体としてテフロ
ンシートを使用する場合、テフロンが高価で菖る為に繰
返し使用が現実的である。しかしながら、加熱・冷却サ
イクルを短時間の内に繰返し、且つ絶えず適当な張力を
必要とする定着装置に用いるには、テフロンはその引張
彼方強度か充分ではなく、耐久性に欠けている。

即ち、特公昭５１−２９８２５号公報に開示されたよう
な定着装置を実用化する為には、表面エネルギーが低く
且、機械的強度、熱的強度に優れた材料を加熱体として
用いるか、逆に、加熱体の材質を選ばず、離型性を有す
る材料を含んだトナーを用いる事が必要となるが、これ
らの条件を満足する加熱体用材料、トナーは見い出され
ていなかった。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、該熱定着法において、定着寄与成分、即ち樹
脂等から成るバインダー中に離型剤として機能するワッ
クスを含有させる゛ことにより、定着性の向上、これに
よる定着スピードのアップ、高画像濃度化を図った定着
方法を提供するものである。

［課題を解決するための手段及び作用］本発明は転写材
上に現像された未定着トナー画像を転写材と一体的に移
動する耐熱シートを介して、加熱・加圧手段により転写
材上に定着を行ない、加熱・溶融したトナー画像を冷却
・固化した後に、耐熱シートと転写材を分離する定着方
法において、該トナーとして、少なくとも融点が５５℃
〜７５℃のワックスと磁性体を含有した熱可塑性樹脂を
有するトナーを用いることを特徴とする磁性トナーの定
着方法である。

本発明の定着方法の具体例を第１図に基づいて説明する
。

第１図において、１は加熱ローラでヒーター２を内蔵し
た加熱体である。加熱ローラ１は金属等の芯材上にフッ
素系ゴム、シリコンゴム等より成る弾性層を有している
。

一方３は加圧ローラで、加熱ローラ１と同様に金属等の
芯材上にフッ素系ゴム、シリコンゴム等より成る弾性層
を有し、これら加熱・加圧ローラ１．３は同一周速にて
不図示の駆動源により駆動されている。

これら加熱・加圧ローラ１，３は耐熱シート４を介して
圧接している。耐熱シート４は矢印へ方向へ回転する送
り出し軸５に巻かれており、更に加熱・加圧ローラ１，
３間を通過後、曲率の大きな分離ローラ６を介してシー
ト巻き取り軸７に巻き取られる。耐熱シート４は耐熱性
を有する、ポリイミド又はポリエステル又はポリアミド
もしくはこれらシートの転写紙接触面にテフロンコーテ
ィングを施したシートより成り、例えば約９ｐｍ厚の耐
熱処理を施したポリエステルが用いられる。又、耐熱シ
ート４の移動速度は加熱・加圧ローラ１，３の周速と同
一に設定される。

かかる装置においては、転写材である転写紙８上の加熱
溶融性のトナーより成るトナー画像は先ず、耐熱シート
４を介して加熱・加圧ローラｌ。

３により加熱され、軟化・溶融する。しかる後、分離ロ
ーラ６に達する間に、放熱板９及び放熱板な兼ねたガイ
ド板ｌＯの間を通過し、強制的に冷却・固化される。そ
の後、曲率の大きな分離ローラ６を通過した後に、耐熱
シート４は転写紙８がら剥離される。

上述の定着方法において、加熱ローラ１の表面温度は１
４０℃〜２００℃、定着スピードは２０〜１００ｍｍ／
ｓｅｅ　、加熱・加圧ローラ１，３間の面積圧は３〜６
　ｋｇ／ｃｍ”であることが好ましい。

本発明においては、上述の定着法において、！・ナーの
構成成分として、融点５５℃〜７５℃のワックスを含有
することを特徴とする。

本発明に用いるトナー中に含有されるワックスは、加熱
部の最大温度に比べて著しく低い融点を有しているので
、定着時に瞬時に溶融して良好な熱伝達媒体として挙動
する為、定着時のトナーの粘度低下に効果がある。又、
他方、耐熱シートと溶融トナー面の界面にも存在し、冷
却後の耐熱シートと定着画像の間の離型剤としても機能
する。

本発明の定着方法においては、加熱ローラのみからの加
熱である為、トナーの加熱は加熱ローラ側からが主とな
る。即ち、加熱ローラ側の方が温度が高（、トナ一層と
転写材界面よりも耐熱シートとトナ一層界面に溶融ワッ
クス層が形成され易く、それが離型剤として機能する為
、耐熱シート分離時に、オフセットすることなく、転写
材上に定着画像を得ることができる。

本発明におけるワックスと熱可塑性樹脂との存在状態は
、これらを他の内添剤と共に溶融混練させた均一状態と
してもよいが、より好ましくは、主として樹脂により構
成される粒子の少なくとも表層部にはワックスや磁性体
が存在しない、いわゆる擬似カプセル構造になっている
ことが好ましい。これは、融点が低く、常温でブロッキ
ングし易いワックスを表層部に存在させないことにより
、トナーとしての耐ブロッキング性を保ち、且つ、加熱
・加圧定着時には溶融流出させつる為である。

このような擬似カプセル構造を有するトナーは、ワック
ス、磁性体、その他添加剤を含んだ重合性単量体系を水
系媒体中で懸濁重合することによって得られる。

懸濁重合で得られたトナー中ではワックスは、表層部に
は存在せずに、表層部にはより熱的強度の（１れた樹脂
が存在するためトナー環境がワックスの融点を超えなけ
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へ浸出して融着を起こ
す。

複写機内の温度環境を考慮するとワックスの融点は５５
℃以上必要である。又、懸濁重合でトナーを製造する場
合ワックスのような含有物は単量体系に均一に溶解又は
分散させる必要があり、ワックスの融点が７５℃を超え
る、とモノマー中に均一に（容解しない。

又、ワックス量は重合性単量体１００重量部に対し、５
重量部より少ないと充分な離型性をトナーに付与できず
、５０重量部を超えるとワックスを十分に内包化しにく
くなりブロッキングの原因になる。

ワックスとしては重合トナーに内包化する必要から、疎
水性の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（日本石油製）、パラフィンワ
ックス（日本精蝋製）、マイクロワックス（日本石油製
）、マイクロクリスタリンワックス（日本精蝋製）など
が挙げられる。

本発明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、ｍ−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及びその誘導体：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ニアクリル酸メチル、アクリル酸エ
チル、アクリル酸ローブチノＣ、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つる。上
述した七ツマ−の中でも、スチレン又はスチレン誘導体
を単独で、または他のモノマーと混合して使用する方が
トナーの現像特性及び耐久性の点で好ましい。

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
、１．１７−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
クロロベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキ
ザ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
．５〜５％の開始剤で十分である。

本発明に用い得る磁性粒子としては、磁場の中に置かれ
て磁化される物質が用いられ、例えば鉄、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の粉末が
あげられるつ粒径が０．０５〜５ｐｍ、好ましくは０．
１〜ｌ終ｍである磁性微粒子が用いられる。この磁性粒
子の含有ｍはトナー重量に対し、１０〜６０重量％、好
ましくは２５〜５０重量％が良い。又、これら磁性微粒
子はシランカップリング剤、チタンカップリング剤、等
の処理剤あるいは適当な反応性の樹脂等で処理されてい
ても良い。この場合磁性微粒子の表面積、表面に存在す
る水酸基の密度にもよるが、５％以下の処理量で十分な
分散性が得られ、トナー物性に対しても悪影響を及ぼさ
ない。

又、単量体系の重合時に添加剤として極性基を有する重
合体、共重合体又は環化ゴムを添加して単量体系を重合
することが好ましく、これら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。即ち、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
又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
層部に集まる為、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、現像耐摩耗性のイｍ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ブロッキン
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。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、ジメチルアミノエチ
ルメタクリレート、ジエチルアミノエチルアクリレート
等含窒素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。

（ｉｉ　）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、二１・口糸単量体の重合
体。極性重合体のかわりに環化ゴムを使用しても良い。

（ｉｉｉ　）アニオン性分散剤としては、アエロジル１
ｔ２００．　＃３００．　＄１３８０　（日本アエロジ
ル社製）等のコロイダルシリカ。

（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。

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。更に好ましくは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
、−ａ公知のものが用いられる。

例えば、ニグロシン、炭素数２〜１６のアルキル基を含
むアジン系染料、モノアゾ染料の金ｒＲ錯塩、サリチル
酸、ジアルキルサリチル酸の金ｒｌｔ錯塩等が用いられ
る。

本発明に用いられるトナーは以下の方法で得られる。

重合性単量体中に融点５５〜７０℃のワックスを重合性
単量体の１０〜５０重量％含有させ、さらに磁性体、重
合開始剤等の添加剤を加え、超音波分散機、ホモジナイ
ザーなどによって均一に溶解又は分散せしめた単量体系
を懸濁安定剤を含有する水相（即ち連続相）中に通常の
攪拌機又はホモミキサー、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３０ｐｍ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、撹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５０〜９０℃の温度に設定して重合を行なう。

反応終了後、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、通常モノマー１
００重量部に対して水３００〜３０００重量部を分散媒
として使用する。

このようにして得られた重合トナーに対し、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
フロン微粒子などがある。

又、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。

［実施例Ｊ 以下実施例に基づいて詳細に説明子る。

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又は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
重合することにより重合性磁性トナーを得た。

処方 上記シランカップリング剤処理磁性体含有スチレンスラ
リーの製法を以下に示す。

硫酸第一鉄５３にｇを５０βの水に溶解Ｑ、蒸気で加温
して４０℃以上の液温を維持しながら、鉄濃度２．４モ
ル／Ｉ２の溶液を作製し、空気を吹き込みながら、溶液
中のＦｅ　（ＩＩ　）　／　Ｆｅ　（ＩＩＩ　）の比を
５０に調整した。　ＳｉＯ□品位２８％のケイ酸ソーダ
５６０ｇ（５ｉＯａ換算値１５６．８　ｇ）を１３℃の
水に添加し、溶解してｐＨ調整した後、前記硫酸第一鉄
溶液に添加し、ケイ酸成分含有の硫酸第一鉄溶液とした
。

苛性ソーダ１２Ｋｇを５０２の水に溶解した溶液を用い
、この溶液を上記で得たケイ酸成分含有の硫酸第一鉄溶
液に、機械的に攪拌しながら、徐々に添加して中和を行
ない、水酸化第一鉄スラリー溶液中の残留苛性ソーダが
２ｇ／２となるよう調整した。液温８５℃を維持しなが
ら、この水酸化第一鉄スラリー溶液に３７２／分の量の
空気を吹き込み、５時間３０分で反応を終了させた。

次に、このスラリーを濾過洗浄し、乾燥して、ケイ素元
素を有する磁性酸化鉄を得た。得られた磁性酸化鉄中の
ケイ素元素の存在率を前述したプラズマ発光分光法によ
り測定したところ、ケイ素元素の存在率は、鉄元素を基
準として０．７２ＩＩＩであった。

上記で得られた磁性粒子のＢＥＴ比表面積は８、４ｍ”
１ｇであった。また、この磁性粒子は、透過型電子顕微
鏡による観察測定から５平均粒径０．２５ｐｍで、はと
んど球形粒子を含まない八面体形状の粒子であった。

上記の割合で混合し、７０℃に加温しながら、超音波分
散機（１０ＫＨｚ、　２００Ｗ　）にて３０分間分散、
処理し、前記シランカップリング剤処理磁性体含有スチ
レンスラリーを得た。

（以下余白） これらのトナーをキャノン９１　ＮＰ−２７０Ｚにより
現像を行ない、得られた未定着画像を第１図に示した定
着装置を用い、表−１における定着条件で定着画像を得
た。得られた画像は表−１に示す如く、ベタ部のグロス
６０％以上の表面光沢を有し濃度も満足しつるものであ
った。

比較例 ワックスを添加しない系で実施例と同様の実験を行なり
たが、ポリエステルフィルムを剥離する時フィルムにト
ナーがオフセットし実用に供せるものは得られなかった
。

［発明の効果］ 以上の様に本発明の定着方法によると磁性トナーの定着
が短時間で行え、しかもオフセット現象を生じないため
高画質の複写画像を短時間に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の定着方法を具体的に説明する定着装置
の概略図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 転写材上に現像された未定着トナー画像を転写材と一体
   的に移動する耐熱シートを介して、加熱・加圧手段によ
   り転写材上に定着を行ない、加熱・溶融したトナー画像
   を冷却・固化した後に、耐熱シートと転写材を分離する
   定着方法において、該トナーとして、少なくとも融点が
   ５５℃〜７５℃のワックスと磁性体を含有した熱可塑性
   樹脂を有するトナーを用いることを特徴とする磁性トナ
   ーの定着方法。