JPH06250555A

JPH06250555A - 定着方法

Info

Publication number: JPH06250555A
Application number: JP6322693A
Authority: JP
Inventors: Koji Akiyama; 孝治秋山; Kouji Shimokusa; 宏治下草; Yoshio Yoshimura; 好生吉村; Shuji Watabe; 修司渡部
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 1993-02-25
Filing date: 1993-02-25
Publication date: 1994-09-09

Abstract

(57)【要約】（修正有）【構成】記録媒体上のトナー画像を相互に接触回転する
一対のローラの接触面間で加熱加圧定着する定着方法に
おいて、該トナー画像がカプセルトナーにより形成さ
れ、該ローラのうち少なくとも一方が円柱状の絶縁性ロ
ーラ基材１ａの表面に導電性エラストマー層１ｂを有す
るものであり、ローラの加熱が該エラストマーへの通電
により行われることを特徴とする定着方法。【効果】本発明の定着方法は、低消費電力であり、ロー
ラの小径化による定着装置の小型化が可能であり、ウォ
ームアップ時間（待機時間）の短縮が可能なものであ
る。また、カプセルトナーの性能を発揮させるのに適し
た定着方法であるといえる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は静電複写機、同プリン
タ、ファクシミリなど、電子写真プロセスを利用する画
像形成装置に使用される、記録媒体上に転写されたカプ
セルトナー像を定着させるための定着方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術・発明が解決しようとする課題】従来、電
子写真プロセスを利用した画像形成装置における定着装
置には、様々な方式が提案されまた実用化されている
が、現在では熱定着方式が主流となっている。その中で
も加熱ローラが像支持体に直接接触して熱伝導するヒー
トローラ定着方式が代表的な方式として知られている。
この方式は、一対のローラのうち少なくとも一方が中空
のローラの内部にハロゲンランプヒーター等の発熱源を
有する加熱ローラと、もう一方が表層にゴム等の弾性層
が形成されている加圧ローラとからなり、適当なニップ
幅をもって対をなして接触し、駆動手段により適宜駆動
を受け回転する様になっている。

【０００３】しかし、従来のヒートローラ定着装置に
は、内部に熱源があるためヒートローラの内径がある程
度必要となり、小径化できず定着装置の小型化に限界が
あった。また、ハロゲンランプヒーター等からの輻射熱
によりローラを加熱しているため、熱のロスが多く消費
電力が比較的大きいという事があげられる。このため通
常画像形成装置の電源を投入した際、加熱ローラの表面
温度が所定の温度に達するまでの時間、いわゆるウォー
ムアップ時間（待機時間）が比較的長くなってしまう。
これらの問題に対して、近年、特開昭５５−１６４８６
０号公報、特開昭６０−２６００７７号公報、特開昭６
２−２６２０７５号公報、実開昭６３−１５１８３８
号、特開平１−１７７５７７号公報等に記載されたよう
な、定着ローラの表層または表層近傍に層状の発熱部を
有する、いわゆる抵抗発熱体ローラを利用した定着装置
が提案されている。これらの方法によると、ローラ内部
に熱源を持たないため小型化も可能であり、通電による
ジュール熱により直接ローラを加熱できるため熱のロス
が少なく低消費電力化が可能となる。

【０００４】しかし、通常こうした加熱ローラのローラ
基材としては鉄、ＳＵＳ材等の導電性物質が用いられて
いるが、こうした基材を用いた場合には、抵抗発熱体層
にのみ通電させるためには抵抗発熱体層と基材とを電気
的に絶縁する必要があり、両者の間に絶縁層を設ける必
要があった。さらにローラ基材への熱伝導が大きいた
め、ローラ表面への熱伝導が低下し、ローラ表面温度が
所定温度に達するまでの待機時間が短縮されないという
問題点があった。

【０００５】このような問題点に対処すべく、特開平４
−３２６３８６号公報には円筒状の絶縁性ローラ基材の
表面に発熱抵抗体を設けた定着装置が提案されている。
しかしながら、この装置では基材に絶縁層を設ける必要
はなくなるものの、ローラ基材が円筒状であるため、装
置の小型化を目的としてローラを小径化する場合、その
曲げ強度が不十分となり、定着性が不均一になるといっ
た問題があった。

【０００６】一方、通常画像形成方法として用いられる
トナーとしては、いわゆる粉砕トナーが主に用いられて
きたが、こうした粉砕トナーを用いた場合には、貯蔵安
定性を確保させるため高いガラス転移温度を有する結着
樹脂を用いる必要があった。このためヒートローラの表
面温度は２００℃に近い高温が必要となり、抵抗発熱体
を用いた定着方法においても消費電力、待機時間的にも
限界があった。

【０００７】これらの観点から、新しい小型低消費電力
の定着方法に特に適したトナーの開発が要望された。こ
ような期待に応えるトナーとして、現在カプセルトナー
の利用の有効性が評価されつつある。ここでカプセルト
ナーとは、芯材と殻材に異なる材料を用いることによ
り、定着性、耐オフセット性と貯蔵安定性を機能分離さ
せたカプセル型のトナーである。このようなカプセルト
ナーは殻材で十分な貯蔵安定性を確保できることから芯
材には比較的低いガラス転移温度を有する樹脂を使用す
ることができる。このため従来の粉砕トナーに比べ低温
で定着できるという特徴を有している。

【０００８】本発明の目的は、このようなカプセルトナ
ーを用いることにより上記問題点を解決しつつ、低消
費電力であり、加熱ローラの小径化等による定着装置
の小型化が可能であり、ウォームアップ時間（待機時
間）の短縮が可能な定着方法を提供する事にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、トナーと
してカプセルトナーを用い、円柱状の絶縁性ローラ基材
の表面に導電性エラストマー層を有したローラを用いて
加熱定着する方法により、上記目的が達成できることを
見出し、本発明を完成するに至った。

【００１０】即ち、本発明の要旨は、記録媒体上のトナ
ー画像を相互に接触回転する一対のローラの接触面間で
加熱加圧定着する定着方法において、該トナー画像がカ
プセルトナーにより形成され、該ローラのうち少なくと
も一方が円柱状の絶縁性ローラ基材の表面に導電性エラ
ストマー層を有するものであり、ローラの加熱が該エラ
ストマーへの通電により行われることを特徴とする定着
方法に関する。

【００１１】本発明において使用されるトナーは、貯蔵
安定性と定着性、耐オフセット性を機能分離させてカプ
セル化したカプセルトナーである。該トナーとしては特
に限定されるものではないが、殻が貯蔵安定性と帯電性
を受け持ち、芯材が着色と定着性、耐オフセット性を受
け持つカプセルトナーが好適に使用される（例えば特開
昭５８−１７６６４２号公報、特開昭５８−１７６６４
３号公報、特開昭６１−５６３５２号公報、特開昭６３
−１２８３５７号公報、特開昭６１−１２８３５８号公
報、特開平１−２６７６６０号公報、特開平２−５１１
７５号公報、特開平４−２１２１６９号公報、特願平４
−２５９０８８号等）。

【００１２】具体的構成について説明すると、殻材とし
てはスチレン系樹脂（特開昭５８−２０５１６２号公
報）、ポリアミド系樹脂（特開昭５８−６６９４８号公
報）、エポキシ系樹脂（特開昭５９−１４８０６６号公
報）、ポリウレタン系樹脂（特開昭５７−１７９８６０
号公報）、ポリウレア系樹脂（特開昭６２−１５０２６
２号公報）等多数のものが考案されている。また、芯材
に含有される熱圧力定着性物質としては、ガラス転移点
（Ｔｇ）が１０℃以上５０℃以下のポリエステル樹脂、
ポリアミド樹脂、ポリエステルポリアミド樹脂、ビニル
樹脂等の熱可塑性樹脂が挙げられる。

【００１３】このようなカプセルトナーは、通常次のよ
うな製造方法により容易に得ることができる。（１）芯物質をポリマー非水溶液またはポリマーエマル
ジョン中に分散させた後この分散液を噴霧乾燥するスプ
レードライ法（噴霧乾燥法）、（２）イオン性ポリマー
コロイドの混合水溶液中から芯物質の周囲に相分離をお
こさせ単純エマルジョンから複合エマルジョンを経てマ
イクロカプセルを作る相分離法（コアセルベーション
法）、（３）芯物質溶液または分散液をＷ／ＯまたはＯ
／Ｗ型乳化系に分散し、同時に界面に殻材用モノマー
（Ａ）を集め、次の工程で界面にてモノマー（Ｂ）とモ
ノマー（Ａ）が反応する界面重合法、他にｉｎｓｉｔ
ｕ重合法、液中硬化被覆法、気中懸濁被覆法、静電合体
法、真空蒸着被覆法等が挙げられる。

【００１４】本発明においては、なかでも界面重合法や
スプレードライ法により製造された熱解離型カプセルト
ナーやｉｎｓｉｔｕ重合法により製造された外殻の主
成分が非晶質ポリエステルよりなるカプセルトナーが好
ましく用いられる。界面重合法およびｉｎｓｉｔｕ重
合法は芯材と殻材の機能分離が容易であるばかりでな
く、水系で均一なトナーが製造できる。また、これらの
重合法において、芯材に低軟化点の物質を使用できる
等、トナーの定着性の面で好ましい性質を有するトナー
を得ることができる。

【００１５】熱解離型カプセルトナーとは、熱により殻
の構造が弱くなる性質を有し、低温で圧力により定着さ
せることができる少なくとも熱可塑性樹脂と着色剤を含
有する熱溶融性芯材を内包するトナーであり、該トナー
としては、前記の殻材に使用できる樹脂群のうち特定の
ポリウレタンを用いたものが、貯蔵安定性、低温定着性
の両面を兼ね備えていることから、非常に好ましい。即
ち、熱圧力定着においては、殻材の構造及び熱特性がト
ナー全体の定着性に著しく影響するが、特定のポリウレ
タンはこれらの特性を好適に満足させるためである。こ
のような殻材の主成分としては、熱解離性ウレタン結
合、チオールウレタン結合、又はｓ−チオウレタン結合
の少なくとも１つ以上の結合を有する樹脂で構成されて
いる。さらに、この殻材の主成分である熱解離性ウレタ
ン樹脂は、全イソシアネート基及び／又はイソチオシア
ネート基が関与する結合の内、フェノール性ヒドロキシ
ル基及び／又はチオール基との反応による結合がその数
で３０％以上のものである。例えばイソシアネート化合
物及び／又はイソチオシアネート化合物とフェノール性
ヒドロキシル基及び／又はチオール基等を有する化合物
との反応により得られる樹脂が好ましく用いられる（特
開平４−２１２１６９号公報）。

【００１６】一方、外殻の主成分が非晶質ポリエステル
よりなるカプセルトナーとしては、外殻である非晶質ポ
リエステルが、通常、１種以上のアルコール単量体（２
価，３価以上）および１種以上のカルボン酸単量体（２
価，３価以上）の縮重合によって得られるものであっ
て、少なくとも３価以上の多価アルコール単量体および
／または３価以上の多価カルボン酸単量体を含有する単
量体を用いる縮重合によって得られるもの（特願平４−
２５９０８８号）が好適に用いられる。このような非晶
質ポリエステルを、少なくとも熱可塑性樹脂と着色剤を
含有する熱溶融性芯材の表面に被覆して得られたカプセ
ルトナーは、熱によりこれらのトナーの殻の構造が容易
に変化し、圧力を加えられた時点で芯材が放出されて好
適に定着される。そして、該カプセルトナーは、熱圧力
定着方式において耐オフセット性、耐ブロッキング性が
優れ、低温定着（通常、４０〜１２０℃）でき、カブリ
のない鮮明な画像を多数回にわたり安定に形成するとい
う特徴を有する。

【００１７】２価アルコール成分としては、例えばポリ
オキシプロピレン(2.2) −2,2 −ビス (４−ヒドロキシ
フェニル) プロパン、ポリオキシプロピレン(3.3) −2,
2 −ビス (４−ヒドロキシフェニル) プロパン、ポリオ
キシプロピレン(2.0) −2,2−ビス (４−ヒドロキシフ
ェニル) プロパン、ポリオキシプロピレン(2.0) −ポリ
オキシエチレン(2.0) −2,2 −ビス (４−ヒドロキシフ
ェニル) プロパン、ポリオキシプロピレン(6) −2,2 −
ビス (４−ヒドロキシフェニル) プロパン等のビスフェ
ノールＡのアルキレンオキシド付加物、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−ブテンジオール、1,5 −ペンタンジオー
ル、1,6 −ヘキサンジオール、1,4 −シクロヘキサンジ
メタノール、ジプロピレングリコール、ポリエチレング
リコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチ
レングリコール、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＡ
のプロピレン付加物、ビスフェノールＡのエチレン付加
物、水素添加ビスフェノールＡ等が挙げられる。

【００１８】３価以上のアルコール成分としては、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、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
ゼン等が挙げられる。好ましくは、３価のアルコールが
用いられる。

【００１９】また、酸成分としては、カルボン酸成分で
２価の単量体として、例えばマレイン酸、フマール酸、
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、コハク酸、アジピン酸、
セバチン酸、アゼライン酸、マロン酸、ｎ−ドデセニル
コハク酸、ｎ−ドデシルコハク酸、ｎ−オクチルコハク
酸、イソオクテニルコハク酸、イソオクチルコハク酸、
及びこれらの酸の無水物、もしくは低級アルキルエステ
ル等が挙げられる。

【００２０】３価以上のカルボン酸成分としては、例え
ば1,2,4 −ベンゼントリカルボン酸、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プロパン、1,2,4 −シクロヘキ
サントリカルボン酸、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、ピロメ
リット酸、エンポール三量体酸及びこれらの酸無水物、
低級アルキルエステル等が挙げられる。好ましくは、３
価のカルボン酸もしくはその誘導体が用いられる。

【００２１】非晶質ポリエステルの製造方法は、特に限
定されることなく、上記の単量体を用いてエステル化、
エステル交換反応により製造することができる。ここ
で、非晶質とは明確な融点を有しない状態をいい、本発
明においては、結晶質のポリエステルを用いると融解に
必要なエネルギー量が大きく、トナー定着性が向上でき
ず好ましくない。

【００２２】また、該非晶質ポリエステルの酸価は、３
〜５０（ＫＯＨｍｇ／ｇ）であることが好ましく、より
好ましくは１０〜３０（ＫＯＨｍｇ／ｇ）である。３
（ＫＯＨｍｇ／ｇ）未満であると、殻材となる非晶質ポ
リエステルがｉｎｓｉｔｕ重合中に界面に出にくくな
り、トナーの保存安定性が悪く、５０（ＫＯＨｍｇ／
ｇ）を越えるとポリエステルが水相へ移行しやすく製造
安定性が悪くなる。ここで酸価の測定方法は、ＪＩＳ
Ｋ００７０によるものである。上記の非晶質ポリエステ
ルは、外殻の全重量中、通常５０〜１００重量％含有さ
れ、外殻に含有される他の成分としては、ポリアミド、
ポリエステルアミド、ポリウレア等を０〜５０重量％用
いることができる。

【００２３】カプセルトナーの熱溶融性芯材の主成分と
して用いられる樹脂としては、ポリエステル樹脂、ポリ
エステル・ポリアミド樹脂、ポリアミド樹脂、ビニル樹
脂等の熱可塑性樹脂が挙げられ、好ましくは、ビニル系
樹脂が挙げられる。このような熱可塑性樹脂に由来する
ガラス転移点は、１０〜５０℃であることが好ましい。
ガラス転移点が１０℃未満ではカプセルトナーの保存安
定性が悪化し、５０℃を越えるとカプセルトナーの定着
強度が悪化し好ましくない。

【００２４】芯材用の成分としては、これらの熱可塑性
樹脂以外に着色剤が用いられる他、例えば架橋剤、重合
開始剤、荷電制御剤、オフセット防止剤、および必要に
応じて磁性粒子等を添加してもよい。これらは、いずれ
も通常公知のものが使用でき、特に限定されるものでは
ない。また、本発明におけるカプセルトナーには、必要
に応じて流動性向上剤、クリーニング性向上剤なども用
いることができる。本発明における外殻の主成分が非晶
質ポリエステルよりなるカプセルトナーは、前記のよう
な外殻構成成分と芯材構成成分を用いて、ｉｎｓｉｔ
ｕ重合法により製造することができる。

【００２５】本発明の定着方法は、以上のようなカプセ
ルトナーを用い、該トナーにより形成された記録媒体上
のトナー画像を相互に接触回転する一対のローラの接触
面間で加熱加圧定着する定着方法において、該ローラの
うち少なくとも一方が円柱状の絶縁性ローラ基材の表面
に導電性エラストマー層を有するものであり、ローラの
加熱が該エラストマーへの通電により行われることを特
徴とするものである。このように本発明における定着装
置の抵抗発熱体としては、加工性、コスト、加圧ローラ
との密着性等の観点から、導電性エラストマーを用い
る。以下、本発明の定着方法について、図面を参照しな
がら詳細に説明する。

【００２６】本発明に用いられる定着装置は、少なくと
も一方のローラが円柱状の絶縁性ローラ基材の表面に導
電性エラストマー層を有するものであればよく、例えば
図１に示すように、一方を導電性エラストマー層を有す
る加熱ローラ１とし、他方を加圧ローラ２で構成しても
よい。この装置では、加熱ローラ１は回転軸としての役
割も有する円柱状の絶縁性ローラ基材１ａとその周囲に
設けた導電性エラストマー層１ｂ、離型層１ｃから構成
される。また、加圧ローラ２は回転軸２ａとその周囲に
設けた弾性体層２ｂから構成される。

【００２７】この装置を用いた本発明の定着方法は、予
め通電により導電性エラストマー層１ｂを加熱してお
き、カプセルトナー４により形成されたトナー画像を有
する記録媒体３を相互に接触回転する前記のローラの接
触面間に挿入して、トナー画像を加熱加圧定着するもの
である。以下、各構成部材等について説明する。

【００２８】本発明では、少なくとも一方のローラが円
柱状の絶縁性ローラ基材の表面に導電性エラストマー層
を有するものであるが、本発明における導電性層の構成
材料であるエラストマーとしては、テトラフルオロエチ
レンプロピレン系、フッ化ビニリデン系、フルオロシリ
コーン系等のフッ素系又はシリコーン系の耐熱性エラス
トマーばかりでなく、条件によってはアクリル系、ニト
リル系、エピクロルヒドリン系、及びエチレンプロピレ
ン・非共役ジエン三元共重合体（ＥＰＤＭ）等の汎用エ
ラストマー、ネオプレン系、ブタジエン系又はイソプレ
ン系のエラストマーも使用可能である。また、本発明に
おける導電性エラストマーは、上記エラストマーにカー
ボンブラック、導電性無機粉、導電性チタン酸カリウム
ウィスカー等の導電性材料を分散させて形成されたもの
を使用する。また、ポリピロール、ポリチオフェン、ポ
リパラフェニレン、ポリアニリン等の有機高分子又はア
ントラセンとテトラシアノキノリン、ピレンとテトラシ
アノエチレン等のチャージトランスファーコンプレック
スを該エラストマーに分散させて導電層を設けてもよ
い。

【００２９】形成された導電性エラストマーは、ＪＩＳ
規格ゴム硬度Ａスケールで５０〜９０°、固有抵抗値が
０．１〜１００Ωｃｍが望ましく、さらに好ましくは
０．５〜５０Ωｃｍである。固有抵抗値が１００Ωｃｍ
より高いと、高電圧を印加しないと該エラストマー層の
温度が設定温度に達するまでに時間がかかり過ぎるだけ
でなく、該エラストマー層の温度が十分に上昇せず、設
定温度にならない恐れがある。また、固有抵抗値が０．
１Ωｃｍより低いと昇温速度が早すぎるために温度コン
トロールが困難になり、また高温になって定着装置を破
損する恐れがあるので好ましくない。

【００３０】また、導電性エラストマー層の厚みは３ｍ
ｍ以下が望ましい。厚みが３ｍｍより厚くなるとエラス
トマー層の熱容量が大きくなるため、立ち上がり時間が
短縮されないので好ましくない。なお、本発明で用いら
れる導電性エラストマー層に発生する最高発熱温度は定
着装置及びその周辺の耐熱仕様の部材が不要となり、安
価な材料が使用できるように、通常１５０℃以下が好ま
しい。このような導電性エラストマー層は、通電すると
固有抵抗によりジュール熱が発生し、この発熱は即表面
温度の上昇をもたらして加熱ローラとして働く。通電手
段としては、加熱ローラ両端にカーボンブラシ等の導電
性ブラシ等を接触させ印加させることにより行うことが
できる。更に印加効果を上げるため、加熱ローラの両端
面に導電性塗料を塗布してもよい。導電性塗料として
は、一般公知のものが使用できる。

【００３１】本発明では、さらに導電性エラストマー層
の外面に加熱ローラへのトナーの粘着を防止する為に、
シリコーンオイル塗布を行うか、あるいは図１に示すよ
うに離型層１ｃを設けてもよい。離型層にはポリエチレ
ンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ
カーボネート、ナイロン、テフロン、シリコーン系、Ｐ
ＦＡ等が用いられる。このような離型層は導電性エラス
トマー層の外面にコーティングするか、もしくは前記物
質のチューブにローラを挿入することにより形成しても
よい。離型層の厚さは通常１０〜２００μｍ、好ましく
は３０〜１００μｍである。１０μｍより薄いと離型層
の厚みのむらにより、離型層が剥離する恐れがあり、２
００μｍより大きいと熱伝導が低下し加熱ローラの表面
温度の上昇が妨げられて好ましくない。

【００３２】導電性エラストマーの担持体として用いる
円柱状の絶縁性ローラ基材としては、耐熱性樹脂または
絶縁性セラミックスを使用することが望ましい。また、
固有抵抗値が１０¹²Ωｃｍ以上であることが望ましい。
１０¹²Ωｃｍ未満では、絶縁性が不十分でローラ基材に
も電流が流れるため、エラストマー層の温度が十分に上
昇しない。用いられる耐熱性樹脂としてはポリアミド、
ポリアミドイミド、ポリアセタール、ポリカーボネー
ト、変性ＰＰＯ、ポリエチレンテレフタレート、ポリブ
チレンテレフタレート、ポリアリレート、ポリサルホ
ン、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルエーテルケト
ン、ポリエーテルイミド、芳香族ポリエステル、ポリフ
ェニレンサルファイド、フッ素ポリマー、ＡＢＳ樹脂、
ＡＳ樹脂、ＡＡＳ樹脂、ＡＥＳ樹脂、ＡＣＳ樹脂、メチ
ルペンテンポリマー、超高分子量ポリエチレン、ポリプ
ロピレン、フェノール樹脂、ジアリルフタレート樹脂、
不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド、
ポリウレタン、環状ポリオレフィン、液晶ポリマーなど
が挙げられる。これら樹脂は、樹脂単体でもよいが、上
記樹脂を２種類以上混合して使用してもよい。また、ガ
ラス繊維等のフィラーを添加して用いてもよい。

【００３３】絶縁性セラミックスの材料としては、アル
ミナ、マグネシア、ベリリア、ジルコニア、シリカ、ホ
ルステライト、ワラステナイト、ジルコン、ムライト、
コーディェライト、スポジュメン、チタン酸アルミニウ
ム、スピネル、チタン酸バリウム等の金属酸化物系、ま
たは窒化ケイ素、サイアロン、窒化アルミニウム、窒化
チタン、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化チタン、炭化タ
ングステン、ホウ化ランタン、ホウ化チタン、ホウ化ジ
ルコニウム等の金属非酸化物系が使用できる。これらを
ローラ基材として用いる場合、上記材料を１種または２
種以上を用い、その形態としては焼結体またはガラスま
たは結晶化ガラスの、いずれの構造も使用することがで
きる。

【００３４】本発明において、上記の材料よりなる絶縁
性ローラ基材は、小径化を可能とするために円柱状のも
のが用いられるが、同じ外径の円筒状のローラ基材と比
較して大幅な強度の向上が見られる。即ち、両者の曲げ
強度を比較すると、例えば円筒の厚みが半径の１／５の
場合、円柱状のものは１．１〜１．２倍の強度を有し、
また円筒の厚みが半径の１／１０の場合、円柱状のもの
は１．６〜１．８倍の強度を有する。更に、円柱状の絶
縁性ローラ基材は円筒状のものと異なり、そのまま端部
を加工してローラ軸とすることができ、構造の簡略化、
コストの低減も図ることができる。一方、円筒状のロー
ラ基材は、材料の総体積が小さく、熱効率が良いという
利点を有するが、本発明における円柱状のローラ基材の
場合、円柱である分総体積が大きくなるが、小径化時に
はこのような問題は解消され、また熱伝導率を考慮して
材料を選択することによっても解消しうる問題である。
なお、本発明における円柱状のローラ基材の外径は、通
常２０ｍｍ以下、好ましくは６〜１６ｍｍ以下である。

【００３５】相互に接触回転する一対のローラのうち、
一方が導電性エラストマー層を有している場合の対とな
る他方のローラとしては、特に限定されることなく通常
公知のものが用いられ、例えば表面に弾性体又は剛体を
有する加圧ローラを用いることができる。

【００３６】また、加熱ローラと加圧ローラを駆動する
手段としては、特に限定されることなく、通常公知のも
のを用いることができる。これにより両ローラは一定の
周速で相互に接触回転する。このとき、ローラの周速は
特に限定されることはなく、適宜選択される。なお、定
着時のニップ幅は通常１〜５ｍｍ、好ましくは２〜４ｍ
ｍであり、線圧は通常０．０１〜４ｋｇ／ｃｍ、好まし
くは０．１〜３ｋｇ／ｃｍである。

【００３７】以上のような本発明の定着方法によれば、
前記のカプセルトナーを用いることにより、搬送中の記
録媒体上に付着したカプセルトナーを１５０℃以下とい
う低温で定着させることができる。一方、円柱状の絶縁
性ローラ基材の表面に導電性エラストマー層を有する加
熱ローラを用いることより、ローラの小径化、軽量化等
による装置の小型化が図れる。また、この方法は熱効率
が高いため、低消費電力となり、同時にウォームアップ
時間（待機時間）も短縮化できる。更に、絶縁性ローラ
基材としてより熱伝導の小さいものを用いればより熱効
率を高くでき、前記の特性をより向上させることができ
る。なお、これらの性能は、低温定着可能な前記のカプ
セルトナーを用いることにより、より顕著に発現させる
ことができ、従って本発明の定着方法は、該カプセルト
ナーの性能を発揮させるのに適した定着方法であるとい
える。

【００３８】

【実施例】以下、添付図面に基づいて実施例等により本
発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施
例等によりなんら限定されるものではない。

【００３９】実施例１市販の複写機の定着部を図１に示される装置に準じた定
着装置に改造して、本発明の定着方法を行った。即ち、
１は加熱ローラであり、加熱ローラ外径Ｄ１は約１２ｍ
ｍである。円柱状の絶縁性ローラ基材１ａは外径１０ｍ
ｍφの円柱状のポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）
樹脂からなる。この絶縁性ローラ基材は、端部が加工さ
れてローラ軸の役割を有している。１ｂは厚さ１ｍｍの
導電性シリコーンゴムからなる導電性エラストマー層で
あり、ＪＩＳゴム硬度Ａスケールで７０°、固有抵抗値
は２Ωｃｍである。１ｃは離型層であり、厚さ５０μｍ
絶縁性シリコーン樹脂層からなる。２は加圧ローラであ
り、回転軸２ａとその表面に成形された弾性体層２ｂか
らなる。回転軸２ａは８φＳＵＳ鋼材であり、弾性体層
２ｂは２ｍｍ厚のＪＩＳゴム硬度Ａスケールで４０°の
シリコーンゴムからなる。試験条件としては、加熱ロー
ラ両端に交流電圧１００Ｖを印加し、ローラ表面温度を
１２０℃として、カプセルトナーとしては下記のものを
用い、この装置により定着速度を２０ｍｍ／秒に調整し
て定着試験を行った。

【００４０】本実施例で用いたカプセルトナーは、以下
のようにして製造したものである。即ち、スチレン６９
重量部、２−エチルヘキシルアクリレート３１重量部、
ジビニルベンゼン０．９重量部に、カーボンブラック＃
４４（三菱化成社製）７重量部、無水マレイン酸とスチ
レンの共重合体（無水マレイン酸：スチレン＝１：３モ
ル比、分子量＝１９００）５重量部、２，２’−アゾビ
スイソブチロニトリル３．５重量部、４，４’−ジフェ
ニルメタンジイソシアネート Millionate ＭＴ（日本ポ
リウレタン工業社製）９．５重量部を添加し、アトライ
ター（三井三池化工機社製）に投入し、１０℃にて５時
間分散し、重合性組成物を得た。これを容量２リットル
のガラス製セパラブルフラスコにて予め調製したリン酸
三カルシウム４重量％の水性コロイド溶液５６０ｇに前
記の重合性組成物２４０ｇを添加し、ＴＫホモミキサー
（特殊機化工業社製）を用いて、５℃にて、回転数１
０，００ｒｐｍで２分間乳化分散させた。４つ口のガラ
ス製の蓋をし、還流式冷却管、温度計、窒素導入管付滴
下ロート、ステンレス鋼製攪拌棒を取り付け、電熱マン
トル中に設置した。レゾルシン２２．０ｇ、マロン酸ジ
エチル３．６ｇ、１，４’−ジアザビシクロ〔２．２．
２〕オクタン０．５ｇ、イオン交換水４０ｇの混合溶液
を調製し滴下ロートより、攪拌しながら、３０分かけて
滴下した。その後、窒素下にて攪拌を続けながら、８５
℃まで昇温し、１０時間反応せしめた。冷却後、１０％
塩酸水溶液にて分散剤をとかし、濾過し、水洗を経て、
４５℃にて１２時間、２０ｍｍＨｇで減圧乾燥し、風力
分級機にて分級し、平均粒径９μｍの外殻が熱解離性の
ウレタン結合を有する樹脂からなる負帯電カプセルトナ
ーで、このカプセルトナー１００重量部に、疎水性シリ
カ微粉末アエロジルＲ−９７２（アエロジル社製）０．
４重量部を加え混合し、本実施例に用いた。定着を室温
（２０℃）の環境下において３０００枚連続コピーして
行ったが、定着は良好であり、画像上に定着装置に起因
する欠陥はみられなかった。また、ローラ表面温度が室
温から１２０℃になるまでの待機時間は３０秒と短いも
のであった。

【００４１】実施例２実施例１において、加熱ローラのローラ基材を円柱状の
ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂に代える
以外は、同様な定着装置を構成した。その結果、定着性
は同様に良好であり、画像上に定着装置に起因する欠陥
は認められなかった。また、待機時間は３０秒と短いも
のであった。

【００４２】実施例３実施例１において、トナーとして下記のものを用いる以
外は、同様な定着装置、条件で試験を行った。その結
果、定着性は良好であり、画像上に定着装置に起因する
欠陥は認められなかった。

【００４３】用いたカプセルトナーは、以下のようにし
て製造したものである。即ち、ビスフェノールＡのプロ
ピレンオキサイド付加物３６７．５ｇ、ビスフェノール
Ａのエチレンオキサイド付加物１４６．４ｇ、テレフタ
ル酸１２６．０ｇ、ドデセニル無水コハク酸４０．２
ｇ、無水トリメリット酸７７．７ｇをガラス製２リット
ルの４つ口フラスコに入れ、温度計、ステンレス製攪拌
棒、流下式コンデンサー、及び窒素導入管を取り付け、
マントルヒーター中で、窒素気流下にて２２０℃にて反
応せしめた。

【００４４】重合度は、ＡＳＴＭＥ２８−６７に準拠
した軟化点より追跡を行い、軟化点が１１０℃に達した
とき、反応を終了した。また、得られた樹脂のガラス転
移点を、示差走査熱量計（セイコー電子工業社製）で測
定したところ、６５℃であった。また、軟化点および酸
価を測定し、それぞれ１１０℃および１８ＫＯＨｍｇ／
ｇであった。なお、酸価はＪＩＳＫ００７０に準ずる
方法により測定した。

【００４５】スチレン６９．０重量部、２−エチルヘキ
シルアクリレート３１．０重量部、ジビニルベンゼン
０．９重量部、カーボンブラック「＃４４」（三菱化成
社製）７．０重量部に、前記のようにして得られた樹脂
を２０重量部、２，２’−アゾビスイソブチロニトリル
３．５重量部を添加し、アトライター（三井三池化工機
社製）に投入し、１０℃にて５時間分散し、重合性組成
物を得た。これを、２リットルのガラス製セパラブルフ
ラスコに予め調製したリン酸三カルシウム４重量％の水
性コロイド溶液５６０ｇに前記の重合性組成物２４０ｇ
を添加し、ＴＫホモミキサー（特殊機化工業社製）を用
いて、５℃にて回転数１２０００ｒｐｍで５分間乳化分
散させた。

【００４６】次に、４つ口のガラス製の蓋をし、還流冷
却管、温度計、窒素導入管、ステンレススチール製撹拌
棒を取り付け、電熱マントルヒータ中に設置した。窒素
下にて撹拌を続けながら、８５℃まで昇温し、１０時間
反応せしめた。冷却後、１０％塩酸水溶液にて分散媒を
溶かし、濾過、水洗を経て、４５℃にて１２時間、２０
ｍｍＨｇで減圧乾燥し、風力分級機にて分級し、平均粒
径８μm の外殻が非晶質ポリエステルであるカプセルト
ナーを得た。

【００４７】このカプセルトナー１００重量部に、疎水
性シリカ微粉末「アエロジルＲ−９７２」（日本アエ
ロジル社製）０．４重量部を加えて混合し、本発明のカ
プセルトナーを得た。芯材中の樹脂に由来するガラス転
移点は３０．６℃、また、トナーの軟化点は１２５．５
℃であった。

【００４８】比較例１実施例１において、ローラ基材を、ＰＰＳ樹脂の代わり
に外径８ｍｍφのＳＵＳ（ステンレス）材とその上に絶
縁層として厚さ１ｍｍの絶縁性シリコーンゴム層を設け
たローラ基材に変更する以外は、実施例１と同様にして
定着を行った。その結果、定着性は実施例１と同様に良
好であり、画像上に定着装置に起因する欠陥は認められ
なかったが、待機時間が６０秒とやや長くなった。

【００４９】比較例２実施例１と同じ外径・材質の円筒状の絶縁性ローラ基材
（厚み１ｍｍ）を用いて、同様な定着装置を構成し、実
施例１と同様にして定着を行った。その結果、ローラ基
材の曲げ強度の低下によりローラの中央部で線圧の低下
が起こり、ローラの中央部で定着強度が低下するなど、
定着性の不均一化が生じた。

【００５０】

【発明の効果】本発明の定着方法は、低消費電力であ
り、ローラの小径化による定着装置の小型化が可能であ
り、ウォームアップ時間（待機時間）の短縮が可能なも
のである。また、カプセルトナーの性能を発揮させるの
に適した定着方法であるといえる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に用いられる定着部の一例の断面
図である。

【符号の説明】

１加熱ローラ１ａ絶縁性ローラ基材１ｂ導電性エラストマー層１ｃ離型層２加圧ローラ２ａ回転軸２ｂ弾性体層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】記録媒体上のトナー画像を相互に接触回
転する一対のローラの接触面間で加熱加圧定着する定着
方法において、該トナー画像がカプセルトナーにより形
成され、該ローラのうち少なくとも一方が円柱状の絶縁
性ローラ基材の表面に導電性エラストマー層を有するも
のであり、ローラの加熱が該エラストマーへの通電によ
り行われることを特徴とする定着方法。
【請求項２】円柱状の絶縁性ローラ基材の固有抵抗値
が、１０¹²Ωｃｍ以上である請求項１記載の定着方法。
【請求項３】導電性エラストマーの固有抵抗値が、
０．１〜１００Ωｃｍである請求項１記載の定着方法。
【請求項４】導電性エラストマー層の厚みが、３ｍｍ
以下である請求項１〜３いずれか記載の定着方法。
【請求項５】円柱状の絶縁性ローラ基材として耐熱性
樹脂又は絶縁性セラミックスを用いることを特徴とする
請求項１〜４いずれか記載の定着方法。