JPH06250546A

JPH06250546A - 画像形成方法

Info

Publication number: JPH06250546A
Application number: JP5061393A
Authority: JP
Inventors: Minoru Shimojo; 稔下條; Kazuyoshi Hagiwara; 和義萩原
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-02-26
Filing date: 1993-02-26
Publication date: 1994-09-09
Anticipated expiration: 2015-04-24
Also published as: JP3035686B2

Abstract

(57)【要約】【目的】低電圧バイアスであってもオフセット現象の
防止を図れる画像形成方法を提供することにある。【構成】第４級アンモニウム塩系化合物を含有し、δ_r
／δ_s が０．２以下のトナーを用いる画像形成方法にお
ける定着装置に、定着ローラー７にトナーと同極性の直
流バイアス印加手段９を設け、かつ、ローラー７の表層
７ａが、低抵抗材料を含有する樹脂により形成されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真プロセスを利
用する複写装置の技術分野において利用され、特に、転
写材上のトナーを該紙上に定着させるための定着装置を
用いた画像形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、一般的な電子写真複写機等の画像
形成装置においては、様々な定着方式が提案されまた実
施されているが、現在では熱定着方式がその主流をなし
ている。なかでも、一対のローラーを用いるヒートロー
ル定着方式は熱効率が良い等の理由から、多く採用され
ている。その基本的な構成は図３に示すごとくである。
すなわち、図において７は定着ローラーであり、内部に
ハロゲンヒータ７ｃ等の発熱源を有している。８は加圧
ローラーであり、表層がゴム等の弾性体８ａにより被覆
されている。定着ローラー７と加圧ローラー８は圧接し
ており、適当な挟圧部（ニップ部とも呼ばれる）をもっ
て対をなしている。このローラーは駆動手段（図示せ
ず）により本体から駆動を受けて回転する。未定着画像
は、転写材が定着ガイド５を経て、この一対のローラー
の挟圧部に進入してそこを通過する際に、熱及び圧力で
転写材に定着される。

【０００３】しかしながら、上記ヒートロール定着方式
においては、定着ローラー表面上に転写材が直接接する
ため、転写材上のトナーの一部が定着ローラーに付着
し、この付着トナーがローラーの回転により再び転写材
上に転写される、いわゆるオフセット現象の発生を免れ
えない。本現象を防止する目的として、一般に定着ロー
ラーの表層７ａには、弗素樹脂等の離型性の良い樹脂の
被膜が形成されているが、これらの材質は高抵抗である
ため、その表面が転写材との摩擦帯電等により大きく負
に帯電する。その結果として、転写材上のトナーが特に
正荷電性トナーである場合、定着ローラー表面に静電的
に吸着されてオフセット現象を起こしやすい。

【０００４】かかるオフセット現象を防止する目的とし
て、図４に示すように定着ローラー７の芯金７ｂに、ト
ナーと同極性のバイアス電圧を印加する構成（図中、
９）をもった定着装置も提案されている。このような構
成とすることにより、明らかに静電オフセット現象を防
止する効果がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来の装置において静電的オフセットの発生の防止に必
要とされるバイアス印加電圧は数ｋＶ程度までに及び、
定着装置の安全化，簡略化のためには高電圧バイアスを
印加することは問題であった。

【０００６】本発明は、かかる問題を解決し、低電圧バ
イアスであっても効果的かつ安定してオフセット現象の
防止を図れる画像形成方法を提供することを目的として
いる。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明によれ
ば、上記目的は、転写材上に形成された未定着トナー画
像を、定着ローラーと加圧ローラーで形成される狭圧部
にて狭圧搬送して定着させる画像形成方法において、該トナーが少なくとも結着樹脂、第４級アンモニウム
塩系化合物及び磁性体を含有する磁性トナーであって、
該磁性トナーのδ_r ／δ_s が０．２以下であり、転写材上の未定着トナー画像と接する定着ローラーに
トナーと同極性の直流バイアスを印加し、かつ該定着ロ
ーラーが低抵抗材料を含有する樹脂によって形成される
表層を有する、ことにより達成される。

【０００８】かかる本発明にあって前記目的が達成でき
るのは、まず、定着ローラーにトナーと同極性の直流バ
イアスを印加することで該定着ローラーとトナーとの反
発力が有効に作用し、かつ、低抵抗材料を該定着ローラ
ーに添加することで稼働中に転写材あるいは加圧ローラ
ーとの接触・摩擦による帯電・チャージアップがなくな
り、定着ローラーの特性を失うことがないからである。
更に、第４級アンモニウム塩系化合物を含有させること
で、トナーの正の帯電量を適正に保ち、トナーと定着ロ
ーラーとの静電気的引力による密着を防ぎ、また、該磁
性トナーのδ_r／δ_s が０．２以下であることで、トナ
ー粒子中の磁性体含有量を減らすことなく、トナー粒子
の残留磁化δ_r が小さくなる為、現像スリーブからトナ
ー粒子を穂立ちさせる力が大きくなりすぎることはな
く、即ちトナーの穂が長くなることでトナーが潜像より
飛び散ったり、はみ出したりし、余分なトナーが転写材
上に乗ることを防げるので、定着ローラーへの静電オフ
セットの発生を防止できるからである。

【０００９】以下、図１及び図２に基づいて本発明に好
適な定着装置を説明する。なお、図において、図３及び
図４の従来装置と共通部分には同一符号を付してある。

【００１０】図１は本発明の定着装置を有する複写装置
の断面図である。１は感光体で、感光体表層上に形成さ
れた静電潜像は転写帯電器２により転写材６上に転写さ
れるようになっている。ここで転写された後、転写材は
分離帯電器３により感光体１より分離され、搬送ベルト
４により搬送され、入口ガイド５を経て加熱源を備えた
定着ローラー７と加圧ローラー８により形成される狭圧
部へ進入する。そして該狭圧部にて熱及び圧力の作用に
より定着される。

【００１１】図２は定着装置の構成をより詳細に示した
ものである。定着ローラー７は加熱源としてのハロゲン
ヒータ７ｃを中央に備え、芯金７ｂの外層には離型性の
よい低抵抗材料を含有する樹脂で形成されている、オフ
セット防止層から成る表層７ａを有している。一方、加
圧ローラー８は芯金８ｂ上に弾性体層８ａが施されてい
る。

【００１２】さらに、上記定着ローラー７の芯金７ｂに
は、トナーと同極性の直流バイアス（本発明では正トナ
ー使用のため、正極性バイアスを印加した。）が印加さ
れている。

【００１３】本発明において、前記７ａの表層の樹脂に
金属粉末または金属酸化物を分散含有させることによっ
て該表層の体積抵抗率が低く抑えられる。

【００１４】該金属粉末または金属酸化物の表層の樹脂
に対する含有率としては、０．５〜２０ｗｔ％が好まし
い。この時、表層の体積抵抗率は１０¹⁰［Ω・ｃｍ］以
下に低下している。該含有率が２０ｗｔ％を超える場合
は、表層の体積抵抗率は低く抑えられるものの、表層の
離型性及び耐摩耗性が著しく損なわれる。

【００１５】前記金属粉末としては、金，銀，銅，ニッ
ケル，アルミニウム，錫，亜鉛，鉛，黄銅その他の合金
類等が挙げられる。また、前記金属酸化物としては、Ｓ
ｎＯ₂ ，ＴｉＯ₂ ，ＴｉＯ_2n-1（ｎ≒１），酸化アンチ
モン，導電性酸化亜鉛及びこれらの混合物等が挙げられ
る。

【００１６】定着ローラーの表層の樹脂には、ポリ四フ
ッ化エチレン（ＰＴＦＥ）、テフロン（ＰＦＡ）のよう
な弗素樹脂等が用いられる。

【００１７】一方、本発明のトナーに使用しうる第４級
アンモニウム塩系化合物としては、トリブチルベンジル
アンモニウム−１−ヒドロキシ−４−ナフトスルフォン
酸塩、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレー
トなどの第四級アンモニウム塩、及びこれらの類似体で
あるホスホニウム塩等のオニウム塩及びこれらのレーキ
顔料等が挙げられる。中でも構造式（Ａ）で表わされる
化合物を使用することが、環境依存の少ない適正な帯電
量を示すことから好ましい。

【００１８】

【化１】

【００１９】また、本発明のトナーにおいては、これら
第４級アンモニウム塩系化合物を正荷電制御剤として単
独で使用すること、あるいは他の正荷電制御剤、例えば
ニグロシン及び脂肪酸金属塩等による変成物；トリフェ
ニルメタン染料及びこれらのレーキ顔料（レーキ化剤と
しては、りんタングステン酸、りんモリブデン酸、りん
タングステンモリブデン酸、タンニン酸、ラウリン酸、
没食子酸、フェリシアン化物、フェロシアン化物な
ど），高級脂肪酸の金属塩、アセチルアセトン金属錯
体，ジブチルスズオキサイド、ジオクチルスズオキサイ
ド、ジシクロヘキシルスズオキサイドなどのジオルガノ
スズオキサイド；ジブチルスズボレート、ジオクチルス
ズボレート、ジシクロヘキシルスズボレートなどのジオ
ルガノスズボレート等と組み合わせて使用することがで
き、該第４級アンモニウム塩系化合物は結着樹脂１００
重量部に対し、単独使用の場合は０．１〜２０重量部、
好ましくは０．２〜１０重量部、併用の場合は０．０５
〜１６重量部、好ましくは０．１〜８重量部かつ、正荷
電制御剤の総添加量が０．１〜２０重量部、好ましくは
０．２〜１０重量部の添加量が良い。

【００２０】本発明の磁性トナーのδ_r ／δ_s は０．２
以下、好ましくは０．１５以下のものが良い。

【００２１】δ_r ／δ_s が０．２を超える場合、即ちト
ナー粒子の残留磁化δ_r が飽和磁化δ_s に対して比較的
大きい場合は、現像スリーブからトナー粒子を穂立ちさ
せる力は大きく、トナーの穂が長くなるために細線潜像
の幅より長く、潜像より飛び散ったり、はみ出したり
し、余分なトナーが転写材上に乗るために、静電オフセ
ットに対して不利となる。

【００２２】また、トナー粒子中の磁性体含有量を減ら
し、トナー粒径に対してトナー粒子のδ_r を相対的に小
さくすると、スリーブ上のブロッチムラや、磁力による
トナー粒子の支持力が弱まり、トナー粒子の穂立ちが乱
れ、濃度薄や画質の劣悪化、カブリ等の諸問題が発生し
やすくなる。

【００２３】本発明において、磁性トナーの磁気特性は
ＶＳＭＰ−１−１０（東英工業社製）を用いて室温にて
外部磁場１Ｋエルステッドで測定した結果より求めた。

【００２４】本発明の磁性トナーに使用しうる磁性材料
は着色剤の役割をかねることができる。本発明の磁性ト
ナー中に含まれる磁性材料としては、マグネタイト、ヘ
マタイト、フェライト等の酸化鉄；鉄、コバルト、ニッ
ケルのような金属或いはこれらの金属のアルミニウム、
コバルト、銅、鉛、マグネシウム、スズ、亜鉛、アンチ
モン、ベリリウム、ビスマス、カドミウム、カルシウ
ム、マンガン、セレン、チタン、タングステン、バナジ
ウムのような金属の合金及びその混合物等が挙げられ
る。

【００２５】これらの強磁性体は平均粒子が０．１〜２
μｍ、好ましくは０．１〜０．５μｍ程度のものが好ま
しく、トナー中に含有させる量としては結着樹脂１００
重量部に対し約２０〜２００重量部、特に好ましくは４
０〜１５０重量部が良い。

【００２６】本発明において用いられる磁性トナーは、
少なくとも一般に用いられるトナー用の結着樹脂より成
るバインダー中に前記第４級アンモニウム塩系化合物及
び前記磁性体を含有して成るが、その他必要に応じて樹
脂中に着色剤，その他添加剤等を含有してもよい。

【００２７】前記結着樹脂としては、スチレン樹脂，ア
クリル酸エステル樹脂，エステル共重合体樹脂，スチレ
ン−アクリル酸エステル共重合体樹脂，塩化ビニル樹
脂，酢酸ビニル樹脂，塩化ビニリデン樹脂，フェノール
樹脂，エポキシ樹脂，ポリエステル樹脂等の通常トナー
用として使用されているものが挙げられる。

【００２８】また、熱ロール定着時の離型性を良くする
目的で低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレ
ン、マイクロクリスタリンワックス、カルナバワック
ス、サゾールワックス、パラフィンワックス等のワック
ス状物質を結着樹脂１００重量部に対し０．５〜１０重
量部程度をトナーに加えることも本発明の好ましい形態
の１つである。

【００２９】本発明のトナーに使用し得る着色剤として
は、任意の適当な顔料又は染料が挙げられる。トナー着
色剤は周知であって、例えば顔料としてカーボンブラッ
ク、アニリンブラック、アセチレンブラック、ナフトー
ルイエロー、ハンザイエロー、ローダミンレーキ、アリ
ザリンレーキ、ベンガラ、フタロシアニンブルー、イン
ダンスレンブルー等がある。これらは定着画像の光学濃
度を維持するのに必要充分な量が用いられ、結着樹脂１
００重量部に対し０．１〜２０重量部、好ましくは１〜
１０重量部の添加量が良い。また、同様の目的で、更に
染料が用いられる。例えばアゾ染料、アントラキノン系
染料、キサンテン系染料、メチン系染料等があり、結着
樹脂１００重量部に対し、０．１〜２０重量部、好まし
くは０．３〜１０重量部の添加量が良い。

【００３０】本発明のトナーにおいては、帯電安定性、
現像性、流動性、耐久性向上の為、シリカ微粉末を添加
することが好ましい。

【００３１】本発明に用いられるシリカ微粉末は、ＢＥ
Ｔ法で測定した窒素吸着による比表面積が３０ｍ² ／ｇ
以上（特に５０〜４００ｍ² ／ｇ）の範囲内のものが良
好な結果を与える。トナー１００重量部に対してシリカ
微粉体０．０１〜８重量部、好ましくは０．１〜５重量
部使用するのが良い。

【００３２】また、本発明に用いられるシリカ微粉末
は、必要に応じ、疎水化、帯電性コントロール、などの
目的でシリコーンワニス、各種変性シリコーンワニス、
シリコーンオイル、各種変性シリコーンオイル、シラン
カップリング剤、官能基を有するシランカップリング
剤、その他の有機ケイ素化合物等の処理剤で、或いは種
々の処理剤で併用して処理されていることも好ましい。

【００３３】他の添加剤としては、例えばテフロン、ス
テアリン酸亜鉛、ポリ弗化ビニリデンの如き滑剤、中で
もポリ弗化ビニリデンが好ましい。或いは酸化セリウ
ム、炭化ケイ素、チタン酸ストロンチウム等の研磨剤、
中でもチタン酸ストロンチウムが好ましい。或は例えば
酸化チタン、酸化アルミニウム等の流動性付与剤、中で
も特に疎水性のものが好ましい。ケーキング防止剤、或
いは例えばカーボンブラック、酸化亜鉛、酸化アンチモ
ン、酸化スズ等の導電性付与剤、また逆極性の白色微粒
子及び黒色微粒子を現像性向上剤として少量用いること
もできる。

【００３４】本発明に係る磁性トナーを作製するには結
着樹脂、着色剤としての顔料、または染料、磁性体、必
要に応じて荷電制御剤、その他の添加剤等を、ヘンシェ
ルミキサー、ボールミル等の混合機により充分混合して
から加熱ロール、ニーダー、エクストルーダーの如き熱
混練機を用いて溶融、捏和及び練肉して樹脂類を互いに
相溶せしめた中に金属化合物、顔料、染料、磁性体を分
散又は溶解せしめ、冷却固化後粉砕及び分級を行って本
発明に係るところのトナーを得ることが出来る。

【００３５】更に必要に応じ所望の添加剤をヘンシェル
ミキサー等の混合機により充分混合し、本発明に係る磁
性トナーを得ることができる。

【００３６】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。部は重量部を意味する。＜現像剤の製造＞（製造例１）スチレン−アクリル酸エステル共重合体樹脂１００部四三酸化鉄（平均粒径０．２μｍ，δ_r ＝５．８ｅｍｕ／ｇ）９０部低分子量ポリプロピレン４部上記構造式（Ａ）で示される第４級アンモニウム塩系化合物４部上記材料をブレンダーで十分に混合させた。

【００３７】その後、１１０℃に設定した２軸混練押出
機にて混練した。得られた混練物を冷却し、カッターミ
ルで粗粉砕した後、ジェット気流を用いた微粉砕機を用
いて微粉砕し、得られた微粉砕粉をコアンダ効果を利用
した多分割分級機を用いて分級して、重量平均粒径８．
３μｍの黒色微粉体を得た。

【００３８】得られた黒色微粉体１００部に、正荷電性
疎水性乾式シリカ（ＢＥＴ比表面積：１３０ｍ² ／ｇ）
０．６部を加え、ヘンシェルミキサーで混合し、δ_r ／
δ_s＝０．０９６ｅｍｕ／ｇの正荷電性トナー（１）を
得た。

【００３９】（製造例２）荷電制御剤として、構造式
（Ａ）で示される第４級アンモニウム塩系化合物３部と
ニグロシン１部を用いる他は製造例１と同様にして、δ
_r ／δ_s ＝０．０９６ｅｍｕ／ｇの正荷電性トナー
（２）を得た。

【００４０】（製造例３）四三酸化鉄（磁性体）として
平均粒径０．２５μｍ，δ_r ＝１０．２ｅｍｕ／ｇのも
のを用いる他は製造例１と同様にして、δ_r ／δ_s ＝
０．１７２ｅｍｕ／ｇの正荷電性トナー（３）を得た。

【００４１】（製造例４）荷電制御剤としてニグロシン
２部、四三酸化鉄（磁性体）として平均粒径０．３μ
ｍ，δ_r ＝１８．１ｅｍｕ／ｇのものを用いる他は製造
例１と同様にして、δ_r ／δ_s ＝０．３５７ｅｍｕ／ｇ
の正荷電性トナー（４）を得た。

【００４２】（製造例５）荷電制御剤としてニグロシン
２部を用いる他は製造例１と同様にして、δ_r ／δ_s ＝
０．０９６ｅｍｕ／ｇの正荷電性トナー（５）を得た。

【００４３】（製造例６）四三酸化鉄（磁性体）として
平均粒径０．３μｍ，δ_r ＝１８．１ｅｍｕ／ｇのもの
を用いる他は製造例１と同様にして、δ_r ／δ_s ＝０．
３５７ｅｍｕ／ｇの正荷電性トナー（６）を得た。＜定着ローラー＞表１に本発明の定着ローラーＡ，Ｂ及
び比較用定着ローラーＣの仕様を示す。

【００４４】

【表１】

【００４５】実施例１製造例１で得られたトナー（１）を用い、定着ローラー
Ａを備えた定着装置により構成される電子写真複写機Ｎ
Ｐ４８３５（キヤノン株式会社製）改造機において、定
着ローラーの芯金に印加される直流バイアス値を変化さ
せ定着テストを行い、静電オフセットの発生を調べたと
ころ、良好なオフセット防止効果が得られた。結果を表
２に示す。

【００４６】実施例２製造例２で得られたトナー（２）を用い、定着ローラー
Ａとした他は実施例１と同様にして評価を行ったとこ
ろ、良好なオフセット防止効果が得られた。結果を表２
に示す。

【００４７】実施例３製造例３で得られたトナー（３）を用い、定着ローラー
Ａとした他は実施例１と同様にして評価を行ったとこ
ろ、良好なオフセット防止効果が得られた。結果を表２
に示す。

【００４８】実施例４製造例１で得られたトナー（１）を用い、定着ローラー
Ｂとした他は実施例１と同様にして評価を行ったとこ
ろ、良好なオフセット防止効果が得られた。結果を表２
に示す。

【００４９】比較例１〜６表２に示した様々な条件で実施例１と同様の評価を行っ
た。結果を表２に示す。

【００５０】

【表２】

【００５１】

【発明の効果】本発明の画像形成方法によって、従来は
不可避とされてきた静電的オフセットの発生を安定して
防止することが可能となった。さらに、本発明では、定
着ローラーに印加する直流バイアスを、より低い電圧
で、静電的オフセットの発生を防止できるようになっ
た。その結果、定着装置は安全化され、また簡易な構成
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の定着装置の断面図である。

【図２】図１装置の要部拡大図である。

【図３】従来装置の断面図である。

【図４】他の従来装置の断面図である。５入口ガイド６転写材７（定着）ローラー８（加圧）ローラー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０３Ｇ 9/097

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】転写材上に形成された未定着トナー画像
を、定着ローラーと加圧ローラーで形成される狭圧部に
て狭圧搬送して定着させる画像形成方法において、該トナーが少なくとも結着樹脂、第４級アンモニウム
塩系化合物及び磁性体を含有する磁性トナーであって、
該磁性トナーのδ_r ／δ_s が０．２以下であり、転写材上の未定着トナー画像と接する定着ローラーに
トナーと同極性の直流バイアスを印加し、かつ該定着ロ
ーラーが低抵抗材料を含有する樹脂によって形成される
表層を有する、ことを特徴とする画像形成方法。