JPH06301307A

JPH06301307A - 加熱定着方法

Info

Publication number: JPH06301307A
Application number: JP5113993A
Authority: JP
Inventors: Shinichiro Yasuda; 晋一朗安田; Kuniyasu Kawabe; 邦康河辺
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 1993-04-16
Filing date: 1993-04-16
Publication date: 1994-10-28

Abstract

(57)【要約】（修正有）【構成】トナー像３１を表面に支持する記録材３０の少
なくとも一方の面を加熱した後、加圧ロール２２と外周
面に離型性層を有する定着ロール２１との間を通過さ
せ、記録材３０の裏面を加圧ロール２２により記録材の
表面を定着ロール２１によって各々圧接することによ
り、前記トナー像３１を定着させる加熱定着方法であっ
て、前記トナーが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と、その芯材の表面を被覆するよう
設けた外殻とにより構成され、該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であることを特徴
とする加熱定着方法に関する。【効果】本発明の方法によれば、トナー像を表面に支持
する記録材への加熱のみでカプセルトナーの外殻強度が
低下して低温で定着する為、定着ロールと圧力ロールに
よる低線圧での定着が行え、装置が非常にコンパクトに
なる等、種々の効果を奏し得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子複写機、プリンタ
等において、紙等の記録材の表面に形成されたトナー像
の加熱定着方法に関するものであり、特に低温度におけ
る加熱定着が可能である加熱定着方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子複写機、プリンタ等の画像形
成装置においては、画像担体表面に形成した静電荷像
を、例えばトナーを含有する磁性現像剤を使用して磁気
ブラシ法によって現像した後、普通紙等の記録材へ転写
し、熱もしくは圧力手段を介して定着するのが一般的で
ある。このような定着手段の中で、定着性が良いことお
よび高速定着が可能であること等により、熱ロール型の
加熱定着方法が比較的広く使用されている。

【０００３】図５は上記従来の熱ロール型の加熱定着方
法に用いる装置の例を示す要部横断面説明図である。図
５において、１は加熱ロール、２は加圧ロールであり、
側板３に各々軸受（図示せず）を介して支持されてい
る。４は給紙ガイド、５は記録材であり、表面にトナー
像６を支持し、矢印方向に移動可能としてある。次に加
熱ロール１は、内部に熱源７を有する金属製の中空コア
８の外周面に耐熱性を有する離型性層９を被着して構成
する。一方加圧ロール２は、金属製の中空コア１０の外
周面に耐熱性を有する弾性体層１１を被着して構成す
る。なお加熱ロール１と加圧ロール２とは加圧機構（図
示せず）を介して相互に圧接状態とし、両ロールの圧接
部に所定の接触幅を有する所謂ニップ部を形成してい
る。上記の構成により、熱源７に給電して加熱ロール１
の表面に定着に必要な熱量を供給し、加熱ロール１と加
圧ロール２とを相互に圧接状態としたまま矢印方向に回
転させると共に、トナー像６を表面に支持する記録材５
を給紙ガイド４に沿って矢印方向に搬送し、加熱ロール
１と加圧ロール２との間を通過させれば、記録材５の表
面にトナー像６を定着させることができるのである。

【０００４】上記のような加熱定着方法によれば、他の
型式の加熱定着方法、例えばオーブン型、フラッシュラ
ンプ型等の装置を用いる方法と比較して消費電力が少な
くてすむと共に、高速定着が可能であるという利点があ
る。しかし、一方において、熱源７に給電を開始してか
ら加熱ロール１の表面が所定の温度、例えば１５０〜１
９０℃に到達するまでの時間、すなわち予熱時間が長く
かかる（少なくとも１分）という問題点がある。これ
は、トナー像６を形成するトナー中に含有される樹脂の
軟化点が高いことに起因し、例えば２００℃程度の高い
表面温度を必要とするからである。上記問題点を解決す
るために、低温度で定着可能であるトナーの提案も多数
開示されている（例えば特開昭５８−１７６６４２号公
報、特開昭６１−５６３５２号公報、特開昭６３−１２
８３５７号公報、特開平０１−２６７６６０号公報、特
公平０２−５１１７５号公報参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のような低温度で
定着可能であるトナーの出現により、定着温度について
は、従来１５０〜１９０℃が必要であったものに対し
て、１２０℃以下の定着温度で定着可能になることか
ら、加熱定着方法に関しても従来主流であった熱ロール
型のみでなく、オーブン型やフラッシュランプ型の装置
を用いるものも適用できる可能性がでてきた。このよう
な加熱定着方法としては、例えば熱線を透過可能の材料
からなる無端ベルトと、この無端ベルトの裏面側空間に
配設されていて、無端ベルトおよびこれにより搬送され
るトナー像支持体を透過してトナー像に輻射熱を与える
ことによって、トナー像を支持体に定着させる反射鏡付
の赤外線ヒーターとからなるものが報告されている（特
開昭５１−９４５７号公報参照）。また特定のカプセル
トナーを使用し、固定支持された加熱体と、該加熱体と
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
に加熱定着する加熱定着方法も開示されている（特開平
２−１６１４５２号公報参照）。

【０００６】しかしながら上記の加熱定着方法において
は、トナー像を支持する支持体もしくは記録材の搬送手
段としてベルト状の構成部材を使用しているため、支持
体搬送部材の点数が多くなり、構造が複雑となるばかり
でなく、コストアップ、メンテナンスの繁雑さにもつな
がるという問題点がある。また上記のようなベルト状の
搬送手段を使用することにより、必然的に搬送方向の寸
法が大となり、装置全体が大型化するという問題点も併
存する。近年におけるこの種の装置に対する小型化、コ
ンパクト化および低価格化に対する要求は益々厳しくな
ってきており、上記構成の加熱定着方法によっては到底
上記要求を満足することができず、更に改良されたコン
パクトな装置を用いた加熱定着方法の出現が望まれてい
る。

【０００７】又、前述の開示例に示される如く、トナー
の最低定着温度が殆どが１２０℃以上であり、最低定着
温度が１２０℃以下に低くできるものはカルナバワック
ス、ポリエチレンワックス等の塑性変形を利用するもの
が成分の主体になる（特開平１−２６７６６０号公報）
為、摩耗に対して強度が無く、定着性は満足できないも
のとなる。

【０００８】一方、最低定着温度を１２０℃以下に低減
させる為のもの一つの手段としては、ヒートローラの直
径を５０ｍｍ以上に上げてニップ幅を大きくしているの
が現状であり、これではコンパクト化の要求を満たすこ
とはできない。従って、コンパクトな定着装置で１２０
℃以下の定着温度で充分に定着する低温定着性と耐オフ
セット性を満足し、貯蔵安定性が良く、現像するに充分
な摩擦帯電性を有し且つ充分な耐刷性を有するトナーが
望まれている。本発明は上記従来技術に存在する問題点
を解決し、低温度における加熱定着が可能である外殻の
主成分が非晶質ポリエステルよりなるカプセルトナーを
用いた加熱定着方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】即ち、上記の目的を達成
するために、本発明の加熱定着方法は次のように構成さ
れる。（１）トナー像を表面に支持する記録材の少なく
とも一方の面を加熱した後、加圧ロールと外周面に離型
性層を有する定着ロールとの間を通過させ、記録材の裏
面を加圧ロールにより記録材の表面を定着ロールによっ
て各々圧接することにより、前記トナー像を定着させる
加熱定着方法であって、前記トナーが少なくとも熱可塑
性樹脂と着色剤を含有する熱溶融性芯材と、その芯材の
表面を被覆するよう設けた外殻とにより構成され、該外
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
ーであることを特徴とする加熱定着方法、（２）カプセ
ルトナーの外殻表面温度が５０〜１２０℃となるように
トナー像を表面に支持する記録材を加熱する手段を有す
ることを特徴とする前記（１）記載の加熱定着方法、
（３）トナー像を表面に支持する記録材を摺動可能に支
持する下部給紙ガイドの裏側に設けられた伝熱加熱可能
な熱源により該記録材を加熱することを特徴とする前記
（１）または（２）記載の加熱定着方法、（４）下部給
紙ガイドの上方に設けられた上部給紙ガイドの裏側にさ
らに熱源を設け、該熱源による加熱を併せて行なうこと
を特徴とする前記（３）記載の加熱定着方法、（５）ト
ナー像を表面に支持する記録材を摺動可能に支持する下
部給紙ガイドの上方に設けられた輻射加熱可能な熱源に
より該記録材を加熱することを特徴とする前記（１）ま
たは（２）記載の加熱定着方法、（６）下部給紙ガイド
の裏側にさらに熱源を設け、該熱源による加熱を併せて
行なうことを特徴とする前記（５）記載の加熱定着方
法、（７）剛性を有する材料によって形成された加圧ロ
ールおよび定着ロールにより、記録材を圧接することを
特徴とする前記（１）〜（６）いずれか記載の加熱定着
方法、（８）撓み補償手段を設けた加圧ロールおよび／
または定着ロールにより、記録材を圧接することを特徴
とする前記（１）〜（７）いずれか記載の加熱定着方
法、並びに（９）定着時の線圧が１０〜２０００ｇ／ｃ
ｍである前記（１）〜（８）いずれか記載の加熱定着方
法に関する。（１０）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、ｉｎｓｉｔｕ重合法によ
り非晶質ポリエステルを芯材の表面に被覆してなるもの
である前記（１）〜（９）いずれか記載の加熱定着方
法。

【００１０】上記の構成により、カプセルトナーにより
形成されるトナー像を表面に支持する記録材は、給紙ガ
イドの上部および／または下部の熱源からの輻射熱およ
び／または伝熱作用によって加熱されカプセルトナーの
外殻強度が低下した状態となり、次いで定着ロールおよ
び加圧ロールの圧接により定着して装置外に排出され
る。この場合トナー像と直接接触する定着ロールの外周
面には離型性層を設けてあるため、トナーが定着ロール
に付着する所謂オフセット現象を防止できる。１２０℃
以上の定着温度の場合、紙の局部的な温度上昇と紙中水
分の局部的な蒸発により紙のカールが発生するため、上
部給紙ガイドと下部給紙ガイドとの間隔を狭くするとト
ナー面が給紙ガイドと接触し画像が破損するおそれがあ
る。しかし、本発明におけるように、１２０℃以下で定
着を行う場合、該カール現像は殆ど発生しない為、上部
給紙ガイドと下部給紙ガイドとの間隔を非常に狭くする
ことが出来、且つこれにより熱効率も向上する。又、紙
からの水分蒸発が極めて少ないため排気ファン等による
除湿の必要も無くなる。

【００１１】本発明の加熱定着方法で用いるトナーは、
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
材と、その芯材の表面を被覆するよう設けた外殻とによ
り構成され、該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である。このようなカプセルトナー
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。

【００１２】本発明で用いるトナーは、上記のような外
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
ーであるが、この非晶質ポリエステルは、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、例えば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て縮重合によって得られ
るもの等が挙げられる（特願平４−２５９０８８号）。
このような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。

【００１３】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。

【００１４】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。本発明においては、これらの２価のアルコ
ール単量体及び３価以上の多価アルコール単量体から単
独であるいは複数の単量体を用いることができる。

【００１５】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。

【００１６】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。本発
明においては、これらの２価のカルボン酸単量体及び３
価以上のカルボン酸単量体から単独であるいは複数の単
量体を用いることができる。

【００１７】本発明における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。

【００１８】本発明に用いられる非晶質ポリエステル
は、さらにガラス転移点が５０〜８０℃であることが好
ましい。５０℃未満であるとトナーの保存安定性が悪く
なり、８０℃を越えるとトナーの定着性が悪くなる。な
お本発明において、ガラス転移点とは示差走査熱量計
（セイコー電子工業社製）を用い、昇温速度10℃／min
で測定した際に、ガラス転移点以下のベースラインの延
長線とピークの立ち上がり部分からピークの頂点までの
間での最大傾斜を示す接線との交点の温度をいう。

【００１９】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。

【００２０】本発明に用いられ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、ｉｎｓｉｔ
ｕ重合法などの公知の方法により製造される。このカプ
セルトナーは少なくとも熱可塑性樹脂、着色剤を含有す
る熱溶融性芯材と、その芯材の表面を被覆するよう設け
た外殻とにより構成される。

【００２１】本発明における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。このような熱溶融性
芯材の主成分となる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が、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。

【００２２】前記の熱可塑性樹脂のうち、ビニル樹脂を
構成する単量体としては、例えば、スチレン、ｏ−メチ
ルスチレン、ｍ−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレ
ン、α−メチルスチレン、ｐ−エチルスチレン、2,4 −
ジメチルスチレン、ｐ−クロルスチレン、ビニルナフタ
レン等のスチレン若しくはスチレン誘導体、例えばエチ
レン、プロピレン、ブチレン、イソブチレン等の如きエ
チレン系不飽和モノオレフィン類、例えば塩化ビニル、
臭化ビニル、弗化ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビ
ニル、ギ酸ビニル、カプロン酸ビニル等の如きビニルエ
ステル類、例えばアクリル酸、アクリル酸メチル、アク
リル酸エチル、アクリル酸ｎ−プロピル、アクリル酸イ
ソプロピル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸イソブ
チル、アクリル酸ｔ−ブチル、アクリル酸アミル、アク
リル酸シクロヘキシル、アクリル酸ｎ−オクチル、アク
リル酸イソオクチル、アクリル酸デシル、アクリル酸ラ
ウリル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸ス
テアリル、アクリル酸メトキシエチル、アクリル酸２−
ヒドロキシエチル、アクリル酸グリシジル、アクリル酸
２−クロルエチル、アクリル酸フェニル、α−クロルア
クリル酸メチル、メタクリル酸、メタクリル酸メチル、
メタクリル酸エチル、メタクリル酸ｎ−プロピル、メタ
クリル酸イソプロピル、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ｔ−ブチル、メタク
リル酸アミル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリ
ル酸ｎ−オクチル、メタクリル酸イソオクチル、メタク
リル酸デシル、メタクリル酸ラウリル、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
ル酸メトキシエチル、メタクリル酸２−ヒドロキシエチ
ル、メタクリル酸グリシジル、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
チルアミノエチル等の如きエチレン性モノカルボン酸及
びそのエステル、例えばアクリロニトリル、メタクリロ
ニトリル、アクリルアミド等の如きエチレン性モノカル
ボン酸置換体、例えばマレイン酸ジメチル等の如きエチ
レン性ジカルボン酸及びその置換体、例えばビニルメチ
ルケトン等の如きビニルケトン類、例えばビニルメチル
エーテル等の如きビニルエーテル類、例えばビニリデン
クロリド等の如きビニリデンハロゲン化物、例えばＮ−
ビニルピロール、Ｎ−ビニルピロリドン等の如きＮ−ビ
ニル化合物類が挙げられる。

【００２３】本発明に係る芯材用の樹脂を構成する成分
の内、樹脂の主骨格形成にスチレンもしくはスチレン誘
導体を５０〜９０重量％用い、樹脂の軟化温度等の熱特
性の調節にエチレン性モノカルボン酸もしくはそのエス
テルを１０〜５０重量％用いることが、芯材用樹脂のガ
ラス転移点を制御し易く好ましい。

【００２４】本発明に係る芯材用の樹脂を構成する単量
体組成物中に架橋剤を添加する場合、例えば、ジビニル
ベンゼン、ジビニルナフタレン、ポリエチレングリコー
ルジメタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレ
ート、トリエチレングリコールジアクリレート、1,3 −
ブチレングリコールジメタクリレート、1,6 −ヘキシレ
ングリコールジメタクリレート、ネオペンチルグリコー
ルジメタクリレート、ジプロピレングリコールジメタク
リレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレー
ト、2,2'−ビス（４−メタクリロキシジエトキシフェニ
ル）プロパン、2,2'−ビス（４−アクリロキシジエトキ
シフェニル）プロパン、トリメチロールプロパントリメ
タクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレー
ト、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、ジブ
ロムネオペンチルグリコールジメタクリレート、フタル
酸ジアリルなど、一般の架橋剤を適宜（必要に応じて２
種以上組み合わせて）用いることができる。

【００２５】これらの架橋剤の使用量は、重合性単量体
を基準にして0.001 〜15重量％、好ましくは0.1 〜10重
量％で使用するのが良い。これらの架橋剤の使用量が15
重量％より多いとトナーが熱で溶融しにくくなり、熱定
着性又は熱圧力定着性が劣ることとなる。また使用量が
0.001 重量％より少ないと、熱圧力定着において、トナ
ーの一部が紙に完全に固着しないでローラー表面に付着
し、次の紙に転移するというオフセット現象を防ぎにく
くなる。また、上記単量体を、不飽和ポリエステルの存
在下に重合させてグラフトもしくは架橋重合体とし、芯
材用の樹脂としても良い。

【００２６】また、芯材用の熱可塑性樹脂を製造する際
使用される重合開始剤としては、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、1,1'−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、その他のアゾ系又はジアゾ
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
サイド、ジクミルパーオキサイドの如き過酸化物系重合
開始剤が挙げられる。

【００２７】重合体の分子量及び分子量分布を調節する
目的で、又は反応時間を調節する目的等で、二種類又は
それ以上の重合開始剤を混合して使用することもでき
る。重合開始剤の使用量は、重合単量体100 重量部に対
して0.1 〜20重量部、好ましくは１〜10重量部である。

【００２８】本発明では、カプセルトナーの芯材中に着
色剤が含有されるが、従来のトナー用着色剤に用いられ
ている染料、顔料等のすべてを使用できる。本発明に用
いられる着色剤としては、サーマルブラック法、アセチ
レンブラック法、チャンネルブラック法、ランプブラッ
ク法等により製造される各種のカーボンブラック、カー
ボンブラックの表面を樹脂で被覆しているグラフト化カ
ーボンブラック、ニグロシン染料、フタロシアニンブル
ー、パーマネントブラウンFG、ブリリアントファースト
スカーレット、ピグメントグリーンＢ、ローダミン−Ｂ
ベース、ソルベントレッド49、ソルベントレッド146 、
ソルベントブルー35等及びそれらの混合物等を挙げる事
ができ、通常、芯材中の樹脂 100重量部に対して１〜15
重量部程度が使用される。

【００２９】本発明においては、更に芯材中に荷電制御
剤を添加することもでき、添加する負帯電性荷電制御剤
としては、特に限定されることなく、例えば含金属アゾ
染料である「バリファーストブラック３８０４」、「ボ
ントロンＳ−３１」、「ボントロンＳ−３２」、「ボン
トロンＳ−３４」（以上、オリエント化学社製）、「ア
イゼンスピロンブラックＴＶＨ」（保土ヶ谷化学社製）
等、銅フタロシアニン染料、サリチル酸のアルキル誘導
体の金属錯体、例えば「ボントロンＥ−８１」、「ボン
トロンＥ−８２」、「ボントロンＥ−８５」（以上、オ
リエント化学社製）、４級アンモニウム塩、例えば「CO
PY CHARGE NX VP434」（ヘキスト社製）、ニトロイミダ
ゾール誘導体等を挙げることができる。

【００３０】正帯電性荷電制御剤としては、特に限定さ
れることなく、例えばニグロシン染料として「ニグロシ
ンベースＥＸ」、「オイルブラックＢＳ」、「オイルブ
ラックＳＯ」、「ボントロンＮ−０１」、「ボントロン
Ｎ−０７」、「ボントロンＮ−１１」（以上、オリエン
ト化学社製）等、３級アミンを側鎖として含有するトリ
フェニルメタン系染料、４級アンモニウム塩化合物、例
えば「ボントロンＰ−５１」（オリエント化学社製）、
セチルトリメチルアンモニウムブロミド、「COPY CHARG
E PX VP435」（ヘキスト社製）等、ポリアミン樹脂、例
えば「ＡＦＰ−Ｂ」（オリエント化学社製）、イミダゾ
ール誘導体等を挙げることができる。以上の荷電制御剤
は芯材中に0.1 〜8.0 重量％、好ましくは0.2 〜5.0 重
量％含有される。芯材中には必要に応じて、熱圧力定着
における耐オフセット性を改善する目的で、例えばポリ
オレフィン、脂肪酸金属塩、脂肪酸エステル、部分ケン
化脂肪酸エステル、高級脂肪酸、高級アルコール、パラ
フィンワックス、アミド系ワックス、多価アルコールエ
ステル、シリコンワニス、脂肪族フロロカーボン、シリ
コンオイル等のオフセット防止剤を任意の一種以上含有
せしめても良い。

【００３１】前記ポリオレフィンとしては、例えばポリ
プロピレン、ポリエチレン、ポリブテン等の樹脂であっ
て、軟化点が80〜160 ℃のものである。前記脂肪酸金属
塩としては、例えばマレイン酸と亜鉛、マグネシウム、
カルシウム等との金属塩；ステアリン酸と亜鉛、カドミ
ウム、バリウム、鉛、鉄、ニッケル、コバルト、銅、ア
ルミニウム、マグネシウム等との金属塩；二塩基性ステ
アリン酸鉛；オレイン酸と亜鉛、マグネシウム、鉄、コ
バルト、銅、鉛、カルシウム等との金属塩；パルミチン
酸とアルミニウム、カルシウム等との金属塩；カプリル
酸塩；カプロン酸鉛；リノール酸と亜鉛、コバルト等と
の金属塩；リシノール酸カルシウム；リシノレイン酸と
亜鉛、カドミウム等との金属塩及びこれらの混合物等が
挙げられる。前記脂肪酸エステルとしては、例えばマレ
イン酸エチルエステル、マレイン酸ブチルエステル、ス
テアリン酸メチルエステル、ステアリン酸ブチルエステ
ル、パルミチン酸セチルエステル、モンタン酸エチレン
グリコールエステル等が挙げられる。前記部分ケン化脂
肪酸エステルとしては、例えばモンタン酸エステルのカ
ルシウム部分ケン化物等が挙げられる。前記高級脂肪酸
としては、例えばドデカン酸、ラウリン酸、ミリスチン
酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノー
ル酸、リシノール酸、アラキン酸、ベヘン酸、リグノセ
リン酸、セラコレイン酸等及びこれらの混合物を挙げる
ことができる。前記高級アルコールとしては、例えばド
デシルアルコール、ラウリルアルコール、ミリスチルア
ルコール、パルミチルアルコール、ステアリルアルコー
ル、アラキルアルコール、ベヘニルアルコール等を挙げ
ることができる。前記パラフィンワックスとしては、例
えば天然パラフィン、マイクロワックス、合成パラフィ
ン、塩素化炭化水素等が挙げられる。前記アミド系ワッ
クスとしては、例えばステアリン酸アミド、オレイン酸
アミド、パルミチン酸アミド、ラウリル酸アミド、ベヘ
ニン酸アミド、メチレンビスステアロアミド、エチレン
ビスステアロアミド、N,N'−ｍ−キシリレンビスステア
リン酸アミド、N,N'−ｍ−キシリレンビス−12−ヒドロ
キシステアリン酸アミド、N,N'−イソフタル酸ビスステ
アリルアミド、N,N'−イソフタル酸ビス−12−ヒドロキ
システアリルアミド等が挙げられる。前記多価アルコー
ルエステルとしては、例えばグリセリンステアレート、
グリセリンリシノレート、グリセリンモノベヘネート、
ソルビタンモノステアレート、プロピレングリコールモ
ノステアレート、ソルビタントリオレート等が挙げられ
る。前記シリコンワニスとしては、例えばメチルシリコ
ンワニス、フェニルシリコンワニス等が挙げられる。前
記脂肪族フロロカーボンとしては、例えば四フッ化エチ
レン、六フッ化プロピレンの低重合化合物あるいは特開
昭53−124428号公報記載の含フッ素界面活性剤等が挙げ
られる。これらのオフセット防止剤の芯材中の樹脂に対
する割合は１〜20重量％が好ましい。

【００３２】本発明において磁性カプセルトナーを用い
る場合、芯材構成材料としてカーボンブラック等の代わ
りに磁性粒子を添加し、磁性カプセルトナーとすれば良
い。磁性粒子としては、例えば、フェライト、マグネタ
イトを始めとする鉄、コバルト、ニッケルなどの強磁性
を示す金属もしくは合金又はこれらの元素を含む化合
物、あるいは強磁性元素を含まないが適当な熱処理を施
すことによって強磁性を示すようになる合金、例えはマ
ンガン−銅−アルミニウム、マンガン−銅−錫などのマ
ンガンと銅とを含むホイスラー合金と呼ばれる種類の合
金、又は二酸化クロム、その他を挙げることができる。
これらの磁性体は平均粒径0.1 〜１μm の微粉末の形で
芯材中に均一に分散される。そしてその含有量は、カプ
セルトナー100 重量部当たり20〜70重量部、好ましくは
30〜70重量部である。なお、磁性トナーとするために磁
性体微粉末を含有せしめる場合には、着色剤の場合と同
様に処理すればよいが、そのままでは芯材材料、単量体
等の有機物質に対する親和性が低いので、磁性体微粉末
をチタンカップリング剤、シランカップリング剤、レシ
チン等のいわゆるカップリング剤と共にあるいはカップ
リング剤により処理した上で用いると、磁性体微粉末を
均一に分散せしめることができる。

【００３３】本発明におけるカプセルトナーの製造方法
は、製造設備や製造工程の簡素化という点からｉｎｓ
ｉｔｕ重合法が好ましいが、例えば芯材としての母粒子
と数平均粒子径が母粒子の数平均粒子径の 1/8以下であ
る外殻形成材料の子粒子とを気流中で高速撹拌して外殻
を形成するといった乾式法にて行われてもよい。

【００３４】以下、ｉｎｓｉｔｕ重合法による製造方
法を例にとり説明する。この製造方法において、外殻形
成は、芯材構成材料と主として非晶質ポリエステルより
なる外殻構成材料の混合液を分散媒中に分散させ、外殻
構成材料が液滴の表面に偏在するという性質を利用して
行うことができる。即ち、溶解度指数の差によって混合
液の液滴中で芯材構成材料と外殻構成材料の分離が起こ
り、その状態で重合が進行してカプセル構造が形成され
る。この方法によると、外殻がほぼ均一な厚みを持った
非晶質ポリエステル等よりなる層として形成されるた
め、トナーの帯電特性が均質になるという特長を有す
る。

【００３５】この方法による場合、分散質の凝集、合体
を防ぐ為に、分散媒中に分散安定剤を含有させておく必
要がある。分散安定剤としては、例えばゼラチン、ゼラ
チン誘導体、ポリビニルアルコール、ポリスチレンスル
ホン酸、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチ
ルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボ
キシメチルセルロースナトリウム、ポリアクリル酸ナト
リウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、テト
ラデシル硫酸ナトリウム、ペンタデシル硫酸ナトリウ
ム、オクチル硫酸ナトリウム、アリル−アルキル−ポリ
エーテルスルホン酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウ
ム、ラウリン酸ナトリウム、カプリン酸ナトリウム、カ
プリル酸ナトリウム、カプロン酸ナトリウム、ステアリ
ン酸カリウム、オレイン酸カルシウム、3,3 −ジスルホ
ンジフェニル尿素−4,4 −ジアゾ−ビス−アミノ−β−
ナフトール−６−スルホン酸ナトリウム、オルト−カル
ボキシベンゼン−アゾ−ジメチルアニリン、2,2,5,5 −
テトラメチル−トリフェニルメタン−4,4 −ジアゾ−ビ
ス−β−ナフトール−ジスルホン酸ナトリウム、コロイ
ダルシリカ、アルミナ、リン酸三カルシウム、水酸化第
二鉄、水酸化チタン、水酸化アルミニウム、その他を使
用することができる。これらの分散安定剤は二種以上を
併用してもよい。

【００３６】前記分散安定剤の分散媒としては、水、メ
タノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、エ
チレングリコール、グリセリン、アセトニトリル、アセ
トン、イソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、ジ
オキサン等が挙げられる。これらを単独あるいは混合し
て用いることも可能である。

【００３７】本発明における製造方法において、前記の
非晶質ポリエステル等よりなる殻材の添加量は、芯材１
００重量部に対し、通常３〜５０重量部、好ましくは５
〜４０重量部である。３重量部未満であると外殻の膜厚
が薄くなりすぎて保存安定性が悪くなり、５０重量部を
越えると高粘度になり微粒化が困難となり製造安定性が
悪くなる。

【００３８】また、帯電制御を目的として本発明におけ
るカプセルトナーの外殻材料中には先に例示した如き荷
電制御剤を適量添加してもよいし、また、この荷電制御
剤をトナーと混合して用いることもできるが、外殻自身
で帯電性を制御しているため、それらを添加する場合で
も添加量は少なくてすむ。

【００３９】なお、本発明におけるカプセルトナーの粒
径は別段制約を受けるものではないが、平均粒径は通常
３〜30μm とされる。カプセルトナーの外殻の厚みは0.
01〜１μm が好ましく、0.01μm 未満では耐ブロッキン
グ性が悪化し、１μm を超えると熱溶融性が悪化し好ま
しくない。

【００４０】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を
用いることができる。流動性向上剤としては、例えばシ
リカ、アルミナ、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、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰
石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ベンガ
ラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、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、炭化ケイ素、窒化ケイ素などを挙げることができ
る。特にシリカの微粉末が好ましい。

【００４１】なお、シリカの微粉末は、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ
結合を有する微粉末であり、乾式法及び湿式法で製造さ
れたもののいずれであってもよい。また、無水二酸化ケ
イ素のほか、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸ナトリウム、
ケイ酸カリウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸亜鉛など
いずれであってもよいが、 SiO₂を85重量％以上含むも
のが好ましい。また、シラン系カップリング剤、チタン
系カップリング剤、シリコンオイル、側鎖にアミンを有
するシリコンオイルなどにより表面処理されたシリカの
微粉末などを用いることができる。

【００４２】クリーニング性向上剤としては、ステアリ
ン酸亜鉛に代表される高級脂肪酸の金属塩、フッ素系高
分子量体の微粒子粉末などがある。更に現像性を調整す
るための添加剤、例えばメタクリル酸メチルエステル、
メタクリル酸ブチルエステル等の重合物の微粒子粉末な
どを用いてもよい。更に調色、抵抗調整などのために少
量のカーボンブラックを用いてもよい。カーボンブラッ
クとしては従来公知のもの、例えばファーネスブラッ
ク、チャネルブラック、アセチレンブラックなどの種々
のものを用いることができる。

【００４３】本発明におけるカプセルトナーは、磁性体
微粉末を含有するものであるときには単独で現像剤とし
て用いられ、また磁性体微粉末を含有しないものである
ときは、キャリアと混合して二成分系の現像剤を調製し
て用いることができる。キャリアとしては、特に限定さ
れないが、鉄粉、フェライト、ガラスビーズ等、又はそ
れらの樹脂被覆したものが用いられ、トナーのキャリア
に対する混合比は0.5〜10重量％である。またキャリア
の粒径としては、30〜500 μm のものが用いられる。

【００４４】以上のようなカプセルトナーを用いた本発
明の加熱定着方法について、図面を参照しながら以下に
詳細に説明する。図１は本発明の方法の実施に用いる第
１の態様の装置を示す要部横断面説明図である。図１に
おいて、２１は定着ロール、２２は加圧ロールであり、
側板２３に各々軸受（図示せず）を介して矢印方向に回
転自在に支持すると共に、ばねその他の圧力印加手段
（図示せず）によって両者は圧接状態としてある。定着
ロール２１は例えばアルミニウム、鋼、ステンレス鋼等
の金属材料により中空円筒状に形成したコア２４の外周
面に、例えばＰＦＡ，ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂のよう
な、耐熱性を有しかつ表面エネルギーの小さい材料から
なる離型性層２５を被着して構成する。一方、加圧ロー
ル２２は定着ロール２１と同様の材料からなるコア２６
によって形成する。定着ロール２１および加圧ロール２
２を、例えば２０ｍｍφ以下の小径とする場合には、コ
ア２４，２６を中実円柱状に形成すればよい。

【００４５】次に２７，２８は各々上部給紙ガイドおよ
び下部給紙ガイドであり、前記定着ロール２１および加
圧ロール２２の上流側（図１において左側）に各々対向
させて設ける。２９は熱源であり、記録材に対し伝熱加
熱可能に形成される。例えばアルミナ粉末にＮｉ−Ｃｒ
のような高抵抗材料粉末を混合して板状に形成し、下部
給紙ガイド２８の裏側に固着し、電源と接続する。この
ような熱源としては、その他に樹脂にカーボンブラック
の如き導電性微粉末を分散させた有機面発熱体であって
もよい。なお下部給紙ガイド２８の上面はトナー像を表
面に支持する記録材を摺動可能に支持するように実質的
に平板状に形成すると共に、トナーの飛散による汚染を
防止するために、前記定着ロール２１の外周面を構成す
るような離型性層（図示せず）を被着することが好まし
い。３０は記録材であり、上面にトナー像３１を保持
し、矢印方向に移動可能としてある。

【００４６】３２は分離爪であり、例えばデルリンのよ
うな耐熱性のある樹脂材料によって形成し、図示省略し
た手段により摺動自在かつ自由端を定着ロール２１の外
周面に揺動自在に圧接する。３３は排紙ガイドであり、
金属板例えばステンレス鋼からなる薄板状に形成し、自
由端を加圧ロール２２の外周面に摺動自在に圧接する。
３４はトナー収容部であり、排紙ガイド３３の記録材３
０の移動方向下流側（図１において右下側）に設ける。
３５は排紙ローラであり、前記定着ロール２１および加
圧ロール２２の記録材３０の移動方向下流側に設ける。
３６は結露防止用の通気孔であり、上部給紙ガイド２７
に複数個設ける。３７，３８はカバーである。上記のト
ナー収容部３４を設ける代わりに、カバー３８の底部を
仕切って収容部を形成し、そこに回収トナーを収容して
もよい。

【００４７】上記の構成により、熱源２９に給電し、定
着ロール２１および加圧ロール２２を圧接状態のまま矢
印方向に回転させ、排紙ロール３５もまた矢印方向に回
転させて、トナー像３１を表面に支持する記録材３０を
矢印方向に搬送する。この場合、下部給紙ガイド２８に
は温度検出用のサーミスタ３９が装着されているため、
このサーミスタ３９からの信号により熱源２９への給電
を、例えばＯＮ／ＯＦＦ制御することにより、下部給紙
ガイド２８が熱源２９からの伝熱作用により所定の温度
範囲、例えばカプセルトナーの外殻表面温度が５０〜１
２０℃に保持され得る。記録材３０が下部給紙ガイド２
８の表面を移動する間に、前記の伝熱加熱によりトナー
像３１を形成するカプセルトナーの外殻の強度が低下
し、次いで記録材３０は圧接状態にある定着ロール２１
と加圧ロール２２との間を通過することにより、トナー
像３１が定着され、排紙ロール３５を経て装置外に搬出
される。

【００４８】定着ロール２１と加圧ロール２２とによる
記録材３０の挟着もしくは圧接により、定着ロール２１
とトナー像３１とが直接接触するが、定着ロール２１の
外周面には離型性層２５が被着されているため、トナー
像３１が定着ロール２１に付着し、それが次の定着動作
で紙に転移する所謂オフセット現象を防止でき、鮮明な
画像を形成することができる。また定着ロール２１およ
び加圧ロール２２の外周面の回転方向下流側には、各々
分離爪３２および排紙ガイド３３が設けてあるため、記
録材３０の非所望な巻付きを防止できる。この場合排紙
ガイド３３は加圧ロール２２の表面に非所望に付着した
トナーを掻落す所謂クリーナの作用も併有しており、掻
落されたトナーはトナー収容部３４内に収容される。

【００４９】本発明においては、定着ロール２１と加圧
ロール２２との間に形成されるニップ幅が狭くても十分
な定着作用が得られるので、定着ロール２１と加圧ロー
ル２２との圧接力は通常１０〜２０００ｇ／ｃｍ、好ま
しくは１０００ｇ／ｃｍ以下、より好ましくは７００ｇ
／ｃｍ未満の線圧で充分である。但し定着性の点から少
なくとも１０ｇ／ｃｍは必要である。

【００５０】一方、従来の熱ロール定着では、トナー像
を保持した記録材を、少なくとも一方が加熱ロールであ
る１対のロールの間を通過させ、加熱と加圧とによって
トナー像を記録材に定着させるものである。従って記録
材に所定の熱量を付与する必要があり、上記ニップ幅を
大きくする（３〜４ｍｍ程度）ことが必要であった。そ
のためトナー像と接する側のロールを剛性ロールとし、
他方のロールを弾性ロールとして対を形成していたので
ある。これに対して本発明においては、トナー像３１を
保持した記録材３０が、定着ロール２１と加圧ロール２
２との間にかみ込まれる前に、予めカプセルトナーの外
殻強度を低下させてあるので、従来法のように少なくと
も一方のロールに熱源を設けるという必要がなく、単に
定着ロール２１と加圧ロール２２とを前記のような弱い
線圧で圧接させるのみでよく、ニップ幅を小さくするこ
とができるのである。

【００５１】上記の理由により、本発明の方法において
は、定着ロール２１および加圧ロール２２を共に剛性ロ
ールとすることが可能であり、上述したような低い圧接
力で充分である。そして加圧ロール２２を金属製の剛性
ロールとした場合には、定着ロール２１の表面に付着し
たトナーは、両ロールの表面エネルギーの差により加圧
ロール２２側に転移するので、加圧ロール２２には付着
したトナーを除去する手段を設ける必要がある。図１に
おいては、排紙ガイド３３の先端（自由端）を加圧ロー
ル２２の表面に当接させ、この排紙ガイド３３により加
圧ロール２２の表面に付着したトナーを掻き落すように
している。又、上記の如く定着ロール２１と加圧ロール
２２とを弱い線圧で使用する事が可能となる為、ローラ
ー間圧力が両端で高くなる反面、中央部で低くなる為に
生じる定着不良を生じる事が無い。

【００５２】次に熱源２９の容量について記述する。本
発明において使用するカプセルトナーはその外殻表面が
５０〜１２０℃の温度範囲において少なくとも外殻強度
が低下するものを使用するのであるが、記録材３０が熱
源２９上を移動する間に上記定着温度に加熱される必要
がある。従って記録材３０の搬送速度との関係で搬送方
向における熱源２９の長さをＬとして必要最小限の長さ
を選定する必要がある。まずオーブン上に普通紙を載置
してオーブンに通電した場合の加熱時間と普通紙の表面
温度との関係を求めた。この場合普通紙として通常のも
の（６４ｇ／ｍ²）、やや厚手のもの（７５ｇ／ｍ²）
および厚手のもの（９０ｇ／ｍ²）のものを使用した
が、紙厚が変化しても、紙の表面温度の上昇状態は略同
様である（紙とオーブンとの接触状態のバラツキによる
ものと思われる。）ことが認められた。実験の結果、オ
ーブンの温度が例えば１６０℃である場合に、紙の表面
が１２０℃に到達するまでに約０．７秒を要することが
判った。従って図１に示す記録材３０の搬送速度が５０
ｍｍ／秒である場合には、熱源２９の搬送方向の長さＬ
は５０ｍｍ／秒×０．７秒＝３５ｍｍあればよく、余裕
を勘案して５０ｍｍ程度あれば充分と認められる。上記
のことから、実機としては熱源２９の温度が例えば１８
０℃である場合、下部給紙ガイド２８を例えば厚さ１ｍ
ｍ以下のアルミニウム板で形成すると、その表面温度は
１５０〜１６０℃を確保することができると認められ、
低温度定着トナーの定着には充分に機能し得る。

【００５３】図１において、上部給紙ガイド２７の裏
側、すなわち上面に下部給紙ガイド２８におけると同様
な熱源２９を設け、該熱源による加熱を併せて行っても
よい。このように構成することにより、熱源２９の記録
材３０の搬送方向における長さＬをさらに小にすること
ができ、また同一長さであっても記録材３０の搬送速
度、すなわち定着速度を増大させることができる。

【００５４】図２は本発明の方法の実施に用いる第２の
態様の装置を示す要部縦断面説明図であり、同一部分は
前記図１と同一の参照符号で示す。図２において、４０
は熱源であり、例えば赤外線ランプ、フラッシュランプ
等により形成し、記録材３０の表面を輻射加熱可能に設
ける。４１は遮蔽膜であり、例えばポリイミド樹脂のよ
うな耐熱性透明材料によって形成し、記録材３０と熱源
４０との間に介装する。定着ロール２１のコア２４と加
圧ロール２２のコア２６は、前述した図１の装置で用い
たのと同様の金属材料によって中実に形成し、分離爪３
２、排紙ガイド３３および排紙ロール３５を省略すると
共に、カバー３８の底部に仕切り４３を設けてトナー収
容部３４ａを形成した。上記以外の構成は前記図１に示
すものと同様である。

【００５５】上記の構成により、記録材３０上のトナー
像３１を定着することができるのであるが、この場合記
録材３０は上下両面から併せて加熱されるため、定着速
度を増大させることができる。熱源４０の下方に設けた
遮蔽膜４１は、熱源４０からの熱線の通過は許容する
が、トナー像３１からの非所望なトナー飛散に起因する
熱源４０の汚染を防止する。なお上記定着作用は主とし
て熱源４０によって遂行されるため、下部給紙ガイドの
裏側に設けた熱源２９を省略してもよい。また図２に示
すものにおいては、前記図１における分離爪３２、排紙
ガイド３３および排紙ロール３５を省略した構成である
がこれらを備えていてもよい。定着ロール２１および加
圧ロール２２は共に小径化が可能であり、ロール径が２
０ｍｍφ以下のものでは記録材３０の復帰力を有効に使
うことができるため、記録材３０の排紙作用には支障が
ない。

【００５６】図３は本発明の方法の実施に用いる第３の
態様の装置を示す要部説明図であり、同一部分は前記図
１および図２と同一の参照符号で示す。図３において４
２はバックアップロールであり、定着ロール２１および
／または加圧ロール２２の外方に各々圧接させて設け
る。このように構成することによって、定着ロール２１
および／または加圧ロール２２の撓みを補償し、圧接部
位を軸方向に直線的に保持することができる。この場合
図３（ａ）に示すように、加圧ロール２２が小径の場合
には加圧ロール２２の側のみにバックアップロール４２
を圧接し、図３（ｂ）に示すように定着ロール２１およ
び加圧ロール２２の両者共小径の場合には、バックアッ
プロール４２を各々に圧接する。このような撓み補償手
段としてのバックアップロール４２の軸方向長さは、定
着ロール２１もしくは加圧ロール２２の軸方向長さより
小に形成してもよく、要するに圧接により対象ロールの
撓みが０になるか、もしくは無視し得る程度になるもの
であればよい。

【００５７】図３においては撓み補償手段としてバック
アップロール４２を圧接する例を示したが、これ以外の
撓み補償手段として、定着ロール２１および加圧ロール
２２の軸線を平面投影状態において交差させる手段、ま
たは定着ロール２１および／または加圧ロール２２にク
ラウンを付する手段、すなわちロールの中央部の直径を
若干大に形成し、両端部に向かって直径を漸次減少させ
る手段によってもよい。

【００５８】図４は本発明の方法の実施に用いる第４の
態様の装置を示す要部説明図であり、同一部分は前記図
１および図２と同一の参照符号で示す。この態様の特徴
は、任意断面において定着ロール２１の中心軸Ｃ₁と加
圧ロール２２の中心軸Ｃ₂とを通る直線ｌ₁が中心軸Ｃ
₂を通る垂線ｌ₀に対して角度θだけ入紙側に傾くよう
に両ロールを配置した点にある。このようにすると、記
録材３０が定着ロール２１と加圧ロール２２との間に噛
み込まれた時に、記録材３０が下部給紙ガイド２８と密
着するようになる。したがって下部給紙ガイド２８の裏
側に設けられた熱源２９によるトナーの加熱を効率よく
行なうことができる。ここで、上記角度θはあまり大き
いと、排紙方向が上向きになりすぎて記録材が定着ロー
ルに巻き付き易くなるので、１０°以下が好ましい、上
記角度θのより好ましい範囲は３〜５°である。

【００５９】上記の各態様においては説明を省略した
が、定着ロール２１と加圧ロール２２とは接離可能に配
設しておき、例えば記録材３０にジャミングが発生した
とき、もしくは内部点検保守の場合等には装置の給紙側
もしくは排紙側が開放するように構成されていることは
勿論である。

【００６０】

【実施例】以下、本発明をトナー製造例、試験例により
さらに詳しく説明するが、本発明はこれらによりなんら
限定されるものではない。カプセルトナー製造例１ビスフェノールＡのプロピレンオキサイド付加物３６
７．５ｇ、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４０．２ｇ、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。

【００６１】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。

【００６２】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、ニグロシン染料「ボントロンＮ−０１」（オリエ
ント化学社製）２部に、前記で得られた樹脂を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。次いで、
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
に対して前記の重合性組成物を240g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12
000rpmで５分間乳化分散させた。

【００６３】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、20mmHg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。

【００６４】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、本発明におけるカプセ
ルトナーを得た。これをトナー１とする。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１の軟
化点は125.5 ℃であった。

【００６５】カプセルトナー製造例２ビスフェノールＡのプロピレンオキサイド付加物３４
１．３ｇ、ビスフェノールＡのエチレンオキサイド付加
物４８．８ｇ、トリメチロールプロパン２６．４ｇ、テ
レフタル酸２２６．８ｇ、ドデセニル無水コハク酸２
０．０ｇ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。

【００６６】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、７０℃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１５ＫＯＨｍｇ／
ｇであった。なお、酸価はＪＩＳＫ００７０に準ずる
方法により測定した。

【００６７】スチレン５０重量部、２−エチルヘキシル
アクリレート３５．０重量部、ジビニルベンゼン１．０
重量部、メタクリル酸ジメチルアミノエチル１．０重量
部、スチレンによりグラフトされたカーボンブラック
「ＧＰ−Ｅ−３」（菱有工業社製）４０．０重量部に、
前記で得られた樹脂を２０重量部、ラウロイルパーオキ
サイド５．０重量部添加し、重合性組成物を得た。次い
で、２リットルのガラス製セパラブルフラスコにあらか
じ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、１５
℃にて回転数１２０００ｒｐｍで５分間乳化分散させ
た。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攪拌棒を取り
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媒を溶かし、
濾過、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。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。これをトナー２とする。芯材中の樹脂に由
来するガラス転移点は３３．５℃、またトナー２の軟化
点は１２４．３℃であった。

【００６８】比較トナー１の製造例ビスフェノールＡのポリプロピレンオキシド付加物、ビ
スフェノールＡのポリエチレンオキシド付加物、テレフ
タル酸、ドデセニル無水琥珀酸およびトリメリット酸の
縮重合により得られたポリエステル樹脂（Ｔｇは５０
℃、軟化点は１２０℃、酸価は２５）１００重量部、カ
ーボンブラック「＃４４」（三菱化成社製）１０重量
部、低分子量ポリプロピレン「ビスコール６６０Ｐ」
（三洋化成社製）４重量部からなる混合物をロールで加
熱混練りした。これを放冷後、１−２ｍｍに粗砕し更に
ジェットミルにて微粉砕後風力分級機にて分級し平均粒
径１０μｍの芯物質粒子を得た。別にスチレン・メタク
リル酸ブチル・アクリル酸ブチル・アクリル酸共重合体
エマルジョン（樹脂のＴｇは７０℃、Ｍｗ２３万、Ｍｗ
／Ｍｎは６．３、軟化点は１４０℃であり固形分は４０
％）２０部に対し前記芯物質５８部、ニグロシン染料
「ボントロンＮ−０１」（オリエント化学社製）０．４
重量部、水２４０部を加え良く混合分散しながらスプレ
ードライ乾燥を行い、外殻がスチレン・メタクリル酸ブ
チル・アクリル酸ブチル・アクリル酸共重合体よりなる
カプセルトナーを製造した。得られたカプセルトナーの
軟化点は１１８℃であった。

【００６９】比較トナー２の製造例パラフィンワックス「ＳＰ−０１４５」（日本製蝋社
製）６０重量部、カルナバワックス（野田ワックス社
製）８重量部、ウレタン化合物（ヘキサメチレンジイソ
シアネートとエチルアルコールの等モル反応物：分子量
４５０、軟化点１００℃）３２重量部およびカーボンブ
ラック「＃４４」（三菱化成社製）１０重量部からなる
混合物をロールで加熱混練りした。これを放冷後、１−
２ｍｍに粗砕し更にジェットミルにて微粉砕後風力分級
機にて分級し平均粒径１０μｍの芯物質粒子を得た。次
いで比較トナー１の製造例と同様にし、スプレードライ
乾燥を行い、外殻がスチレン・メタクリル酸ブチル・ア
クリル酸ブチル・アクリル酸共重合体よりなるカプセル
トナーを製造した。得られたカプセルトナーの軟化点は
９８℃であった。

【００７０】試験例前記の製造例で得られたトナー各々５２部を平均粒径９
０μｍの樹脂被覆されたＣｕ−Ｚｎ系フェライトキャリ
ア１２４８部とを混合して現像剤を調製し、市販複写機
（有機感光体搭載）にて画出しを行った。得られた未定
着画像を図１又は図２で示される本発明における加熱定
着装置（定着速度はいずれも４０ｍｍ／ｓｅｃ）を用い
て、熱源による紙への加熱温度を可変にして定着性、オ
フセット発生温度、および貯蔵安定性（耐ブロッキング
性）を評価した。表１にその結果を示す。

【００７１】尚、図１で示される加熱定着装置として
は、定着ロールとしてアルミニウム製の１６ｍｍφのロ
ールを、加圧ロールとしてアルミニウム製の１６ｍｍφ
のロールを用い、定着ロールの外周面には膜厚３０μｍ
のテトラフルオロエチレンプロピレン製の離型性層を設
けたものを用いた。熱源としてはアルミナ粉末にNi-Cr
粉末を分散させた板状の面発熱体であって、長さが５０
ｍｍのものを用い、アルミニウム製からなる下部給紙ガ
イドの裏側に固着させた。線圧は５００ｇ／ｃｍに設定
した。図２で示される加熱定着装置としては、定着ロー
ルとしてステンレス製の１０ｍｍφのロールを、加圧ロ
ールとしてステンレス製の１０ｍｍφのロールを用い、
定着ロールの外周面には膜厚３０μｍのテトラフルオロ
エチレンプロピレン製の離型性層を設けたものを用い
た。熱源としてはアルミナ粉末にNi-Cr 粉末を分散させ
た板状の面発熱体であって、長さが５０ｍｍのものを用
い、アルミニウム製からなる下部給紙ガイドの裏側に固
着させた。さらに、赤外線ヒーターよりなる熱源を上部
給紙ガイドの裏側に設け、ポリイミド製の遮蔽膜を介し
て記録材の加熱を行った。線圧は５００ｇ／ｃｍに設定
した。

【００７２】ここでの最低定着温度とは底面が１５ｍｍ
×７．５ｍｍの砂消しゴムに５００ｇ荷重を載せ、定着
機を通して定着された画像の上を５往復こすり、こする
前後でマクベス社の反射濃度計にて光学反射密度を測定
し、以下の定義による定着率が７０％を越える際の定着
ロールの温度をいう。定着率＝（こすった後の像濃度）／（こする前の像濃
度）×１００また、耐ブロッキング性について、各トナー１００ｇを
５０℃、相対湿度４０％の条件下で２４時間放置したと
きの凝集の発生の程度を評価し、その結果も表１に示し
た。尚、帯電量はブローオフ法により測定した。

【００７３】

【表１】

【００７４】その結果、表１から明らかなように本発明
におけるカプセルトナーを用いた場合については、最低
定着温度が低く、非オフセット温度域も広く、耐ブロッ
キング性も問題ないが、比較トナー１は最低定着温度が
高く、比較トナー２は最低定着温度は低いものの非オフ
セット温度域が小さく、耐ブロッキング性に問題があっ
た。

【００７５】

【発明の効果】本発明の加熱定着方法は、以上のような
構成および作用であるから、下記の効果を奏し得る。即
ち、本発明によると、 (1) トナー像を表面に支持する記録材への加熱のみでカ
プセルトナーの外殻強度が低下して低温で定着する為、
定着ロールと圧力ロールによる低線圧での定着が行え、
装置が非常にコンパクトになる。 (2) 低い定着温度で定着を行う為、定着装置およびその
周辺には耐熱仕様の部材が不要となり安価な材料が使用
でき、低価格な定着装置となる。 (3) 低い定着温度で定着を行い、かつ線圧も低く出来る
為、紙のカールや紙つまりも発生し難くなり省メンテナ
ンスとなる。 (4) 低い定着温度と低線圧で定着を行う為、定着装置お
よびその周辺の部材の寿命が長くなり省メンテナンスと
なる。 (5) 低温定着のトナーを使用する為、定着用装置内の発
熱体の温度を低く設定でき、温度上昇が小さい。従っ
て、機内に電動ファン等の強制放熱装置を小型化できる
か、または強制放熱装置が不要となる。 (6) 定着装置の昇温に必要な待ち時間が短く出来るた
め、クイック印字が可能となる。 (7) 低線圧で定着する為、トナー飛散による画像のとび
ちり、細線のつぶれ、画像のにじみがなく高画質とな
る。 (8) 低い温度で加熱定着を行える為、消費電力が少なく
てすみ、かつ定着速度を増大させる事ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法に用いる第１の態様の装置を示す
要部横断面説明図である。

【図２】本発明の方法に用いる第２の態様の装置を示す
要部横断面説明図である。

【図３】本発明の方法に用いる第３の態様の装置を示す
要部説明図である。

【図４】本発明の方法に用いる第４の態様の装置を示す
要部説明図である。

【図５】従来の熱ロール型の加熱定着方法に用いる装置
の例を示す要部横断面説明図である。

【符号の説明】

２１定着ロール２２加圧ロール２７上部給紙ガイド２８下部給紙ガイド２９熱源３０記録材３１トナー像３２分離爪３３排紙ガイド３４トナー収容部４０熱源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トナー像を表面に支持する記録材の少な
くとも一方の面を加熱した後、加圧ロールと外周面に離
型性層を有する定着ロールとの間を通過させ、記録材の
裏面を加圧ロールにより記録材の表面を定着ロールによ
って各々圧接することにより、前記トナー像を定着させ
る加熱定着方法であって、前記トナーが少なくとも熱可
塑性樹脂と着色剤を含有する熱溶融性芯材と、その芯材
の表面を被覆するよう設けた外殻とにより構成され、該
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
ナーであることを特徴とする加熱定着方法。
【請求項２】カプセルトナーの外殻表面温度が５０〜
１２０℃となるようにトナー像を表面に支持する記録材
を加熱する手段を有することを特徴とする請求項１記載
の加熱定着方法。
【請求項３】トナー像を表面に支持する記録材を摺動
可能に支持する下部給紙ガイドの裏側に設けられた伝熱
加熱可能な熱源により該記録材を加熱することを特徴と
する請求項１または２記載の加熱定着方法。
【請求項４】下部給紙ガイドの上方に設けられた上部
給紙ガイドの裏側にさらに熱源を設け、該熱源による加
熱を併せて行なうことを特徴とする請求項３記載の加熱
定着方法。
【請求項５】トナー像を表面に支持する記録材を摺動
可能に支持する下部給紙ガイドの上方に設けられた輻射
加熱可能な熱源により該記録材を加熱することを特徴と
する請求項１または２記載の加熱定着方法。
【請求項６】下部給紙ガイドの裏側にさらに熱源を設
け、該熱源による加熱を併せて行なうことを特徴とする
請求項５記載の加熱定着方法。
【請求項７】剛性を有する材料によって形成された加
圧ロールおよび定着ロールにより、記録材を圧接するこ
とを特徴とする請求項１〜６いずれか記載の加熱定着方
法。
【請求項８】撓み補償手段を設けた加圧ロールおよび
／または定着ロールにより、記録材を圧接することを特
徴とする請求項１〜７いずれか記載の加熱定着方法。
【請求項９】定着時の線圧が１０〜２０００ｇ／ｃｍ
である請求項１〜８いずれか記載の加熱定着方法。
【請求項１０】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、ｉｎｓｉｔｕ重合法により
非晶質ポリエステルを芯材の表面に被覆してなるもので
ある請求項１〜９いずれか記載の加熱定着方法。