JPH0820758B2 - フラツシユ定着方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （ａ）発明の技術分野 本発明は、電子写真法などにおいて静電潜像を可視化
するために用いられるトナーを用いたフラッシュ定着方
法に関する。

（ｂ）技術の背景 複写機またはレーザプリンタなどにおいて採用されて
いる電子写真法は、一般には、光導電性絶縁体層上に一
様な静電荷を与え、該絶縁体層上に光像を照射すること
により該静電荷を部分的に除去して静電潜像を形成し、
その静電荷の残った部分にトナーと呼ばれる微粉末を付
着させて該潜像を可視化したトナー画像を形成（現像と
いう）し、該トナー画像を該記録紙に固着（定着とい
う）して印刷物を得るものである。

前記トナーは、天然または合成高分子物質よりなる結
着樹脂に着色剤および帯電制御剤などを分散させたもの
を１〜30μｍ程度に粉砕した微粉末であって、通常、鉄
粉またはガラスビーズなどの担体物質（キャリア）に混
合されて現像剤を形成した後前記現像に用いられるが、
前記トナー画像はそのトナーのみで形成されている。

前記定着は、前記トナー画像のトナーを溶融して記録
紙に固着させることであり、その方法としては、熱圧定
着，オーブン定着，圧力定着，溶剤定着および光定着な
どが知られている。これらの定着方法のなかで、光定着
の代表的なものであるフラッシュ定着は、例えばキセノ
ンフラッシュランプなど放電管の閃光によって定着する
方法であって、 非接触定着であるため、現像時の画像の解像度を劣
化させない。

電源投入後の持ち時間がなく、クィックスタートが
可能である。

システムダウンにより定着機内に記録紙がつまって
も発火しない。

のり付き紙，プレプリント紙，厚さの異なる紙な
ど、記録紙の材質や厚さに関係なく定着可能である。

などの大きな特徴を有している。

（ｃ）従来技術と問題点 第１図において、前記フラッシュ定着によってトナー
１が記録紙２に固着する過程は次の通りである。

前述のように、トナー画像を記録紙２に転写したとき
は、図（ａ）のようにトナー１は粉末のまま記録紙２に
付着して画像を形成しており、例えば、指で擦れば該画
像は崩れる状態である。そこへ、例えば、キセノンフラ
ッシュランプなどの放電管の閃光３を照射すると、トナ
ー１は、閃光３のエネルギを吸収して熱エネルギに変
え、温度が上昇して軟化溶融し、記録紙２に密着する。
閃光３が終わった後は該温度が下がり、固化して図
（ｂ）のように定着画像４となって定着を完了し、記録
紙２に固着した定着画像は、例えば、指でこすっても崩
れないようになる。

ここで重要なのは、トナー１が溶融して記録紙２に密
着することであり、そのためにはトナー１は、外界に放
散して温度上昇に寄与しない熱エネルギの分も含めて、
十分な光エネルギを閃光３から吸収して十分に溶融しな
ければならない。しかし、与える光エネルギが不足する
とトナーは十分に溶けることができず、満足した定着性
が得られない。一方、光エネルギが強すぎたり、トナー
の溶融粘度が低すぎると、第２図に示すように画像にポ
イド５と呼ばれる白抜け現象が起こり、画像濃度の低下
を引き起こす。従って、フラッシュ定着用のトナーとし
ては、良好な定着性を示しかつ画像のポイド現象が発生
しないことが必要になる。

また、フラッシュ定着の場合、非常に短い時間に数10
0Jという強いエネルギ光がトナーに照射され、トナーの
表面温度は200〜300℃になるため、トナー用バインダ樹
脂は熱分解により副生成物が発生しないように耐熱性の
高いことが望まれ、さらに悪臭の原因となる低分子量成
分の少ないことが必要となる。この悪臭の発生はプリン
タが設置されている環境への汚染や印刷物の悪臭汚染な
どの原因となり、回避しなければならない大きな問題で
ある。

（ｄ）発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、上述のような従来技術の問題点を解
消すること、すなわちボイドの発生による画像品質の低
下がなく、しかも優れたフラッシュ定着性が得られ、定
着時の悪臭の発生のない優れた粉体現像用トナーを用い
たフラッシュ定着方法を提供することにある。

（ｅ）問題点を解決するための手段 前記の目的を達成する本発明の定着方法は、結着剤樹
脂の90重量％以上が、軟化温度が80〜160℃であり、ガ
ラス転移温度が55〜75℃であり、ゲル分率が３〜25％で
あり、200℃における溶融粘度が10〜1000ポイズであ
り、酸価が20KOHmg/g以下である、三次元架橋したポリ
エステル樹脂であり、着色剤としてトナー組成全体の１
〜10重量％の染料ないし顔料を含有する粉体現像用トナ
ーを用いることを特徴とする。

本発明のトナーに用いるバインダ樹脂であるポリエス
テル分子はフラッシュ光の照射に対し比較的安定であ
り、強い光を照射しても悪臭および有害ガスを発生しな
い。従来、一般には、ポリエステルの重合において用い
られる過剰の酸成分が重合後の樹脂中にある程度以上残
留しており、これがフラッシュ定着時の悪臭の原因とな
るため、ポリエステル樹脂はフラッシュ定着用バインダ
としてこれまで実用されていなかった。

本発明のトナーを用いたフラッシュ定着方法では、そ
のバインダであるポリエステル樹脂中の残留酸成分を抑
制することにより、環境汚染の原因となるフラッシュ定
着時の悪臭の発生がない優れたフラッシュ定着用トナー
が用いられる。また、本発明で用いられるポリエステル
樹脂は、ポリエステルの分子間に三次元架橋成分を導入
することにより、溶融時の表面張力が低減し、トナーが
凝集を起こして融着固化するため発生する画像のボイド
現象を防ぐことができ、さらにトナー用バインダとして
広く用いられているビニル系重合体やフラッシュ定着用
に用いられているエポキシ樹脂と比較して、溶融時の用
紙に対する濡れ性が良いため、良好な定着性、すなわち
紙との密着性に優れるという特徴を持つ。

本発明においてバインダとして用いられるポリエステ
ル樹脂は、ジオール成分と多価カルボン酸成分との縮重
合によって得られるが、用いられるジオールとしては、 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、 1,4−ブテンジオール、 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、 ポリオキシエチレン（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（６）−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（13）−2,2−ビス（４−ヒドロ
キシフェニル）プロパン 等が挙げられる。

また、ポリエステル樹脂の製造に用いられる多価カル
ボン酸のうち、二価のカルボン酸の例としては、 マレイン酸，フマル酸，メサコニン酸、フタル酸，イソ
フタル酸，テレフタル酸，シトラコン酸，イタコン酸，
ダルタコン酸，コハク酸，アジピン酸，セバチン酸，マ
ロン酸， またはこれらの無水物等が挙げられる。

また、三価以上の多価カルボン酸としては、 1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、 1,2,5−ベンゼントリカルボン酸、 1,2,4−シクロヘキサントリカルボン酸、 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、 またはこれらの無水物等が挙げられる。

本発明に有用なポリエステル樹脂は、通常、ジオール
成分と多価カルボン酸成分とを不活性ガス雰囲気中にお
いて180〜250℃の温度で縮重合することにより製造する
ことができる。

本発明に有用なポリエステル樹脂に関しては、軟化温
度が90〜150℃の範囲にあることが望ましい。90℃より
低い場合には、低分子量成分が多くなり、溶融粘度が低
すぎて画像にボイドが多くなる。また、150℃より高い
と、逆に溶融粘度が高すぎ、良好な定着性が得られな
い。また、ガラス転移温度は55〜75℃の範囲にあること
が好ましく、55℃より低いと保存時のトナー相互のブロ
ッキング現象が発生しやすくなる。また、75℃より高い
と定着性が悪くなることがある。さらに、ポリエステル
樹脂のゲル分率は特に重要である。望ましいゲル分率は
３〜20％であり、３％より低いと画像にボイドの発生が
顕著となる。20％より高いと架橋成分が過剰となり、良
好な定着性が得られない。このゲル分率は架橋成分とし
て用いる三価の多価カルボン酸の構成比に関与し、その
モル比は全酸成分の内５〜25モル％であることが必要で
ある。５モル％より少ないとボイドの少ない良好な定着
画像が得られない。また、25モル％より多いと定着性が
悪くなる。この結果、良好なポリエステル樹脂の溶融粘
度は、200℃において10〜1000ポイズとなる。さらに、
樹脂中の残留カルボン酸の指標である酸価は20KOHmg/g
以下であることが必要であり、これより大きいと悪臭の
発生が顕著になり、好ましくない。

さらに、本発明を実施するにあたり、最大限効果を発
揮し得るフラッシュ定着条件としては、フラッシュラン
プとしてキセノンランプを用い、ランプ印加電圧は好ま
しくは1000〜2500V,（1/2）CV²で表されるフラッシュエ
ネルギは100〜1000J（ただし、Ｃはランプの充電コンデ
ンサ容量、Ｖはランプ印加電圧）、さらに発光時間は50
0〜2000μ秒であることが望まれる。

本発明におけるトナーにあっては、着色剤としてカー
ボンを用いる必要がある。これは、定着時にトナーが溶
融するためには、フラッシュ光を効率良く吸収しなけれ
ばならず、この目的のためにカーボンの存在が重要であ
るからである。添加量としては、トナー組成全体に基づ
き、３〜10重量％必要とする。３重量％以下では望まし
い着色効果が得られず、また10重量％以上ではトナー全
体の溶融流動特性が悪くなり、高い定着エネルギを必要
とし、好ましくない。また、トナー色調の補色およびト
ナー樹脂表面の乱反射光防止、さらに帯電制御などの目
的で必要最小限の染料を用いることもできる。

本発明で用いるトナーは、従来公知の方法で製造でき
る。すなわち、前記結着樹脂、前記着色剤、および要す
れば帯電制御剤を、例えば、加圧ニーダ、ロールミル、
押し出し機などにより混練溶融して均一分散せしめ、例
えば、粉砕機、ジェットミルなどにより微粉末化し、例
えば、風力分級機などにより分級して所望のトナーを得
ることができる。

以下、実施例により、この発明を説明する。

（ｆ）発明の実施例 （実施例） トナーとして軟化温度148℃、ガラス転移温度69℃、
ゲル分率18％、酸価15KOHmg/gで三価のカルボン酸成分
として1,2,4−ベンゼントリカルボン酸無水物を用いて
合成された架橋型ポリエステル樹脂（NE2150,花王製）9
4重量％、カーボンブラック６重量％を加えて溶融混
練、粉砕分級して粒径10〜20μｍのトナーＡを得た。

このＡトナー５重量部、キャリアとして鉄粉（TSV100
/200,日本鉄粉製）95重量部からなる現像剤を調製し、
キセノンフラッシュ定着方式を採用しているFACOM−671
8Dレーザプリンタ（富士通製）を用いて印字試験および
定着試験を行った。

定着機の条件は、容量160μＦのコンデンサを用い、
充電電圧を2150Vと一定とし、これをフラッシュランプ
に印加した。また、定着性の評価は粘着テープ（スコッ
チメンディングテープ，住友3M社製）を定着後の画像に
軽く貼り、直径100mm、厚さ20mmの鉄製円柱ブロックを
円周方向に一定速度で該テープ上を転がして該テープを
記録紙に密着させ、しかる後、該テープを引きはがし、
テープ剥離前画像の光学濃度に対する剥離後の光学濃度
の比を百分率で表し、定着性を評価した。なお、光学濃
度の測定は、マクベス社製PCMメータにより行った。

定着試験の結果、Ａトナーの定着率は100％であり、
優れた定着性を示した。また、定着画像の光学濃度O.D.
は1.3と高い黒度を示した。さらに、プリンタ運転に伴
うフラッシュ定着による悪臭ガスの発生はまったく認め
られなかった。

（比較例） 実施例の架橋型ポリエステル樹脂に変え、三価のカル
ボン酸成分を用いないで合成した線状ポリエステル樹脂
（RAK−38,花王製）を用い、樹脂94重量％、カーボンブ
ラック６重量％の組成で実施例と同様の工程によりトナ
ーＢを得た。なお、この樹脂の酸価は29KOHmg/gであっ
た。

Ｂトナー５重量部、実施例に用いた鉄粉キャリア95重
量部からなる現像剤を調製し、実施例と同様の条件で印
字試験、定着試験を行った。その結果、定着率は85％と
実施例と比較して劣ると共に、定着画像に大きい巣状の
ボイドが数多く見られ、定着画像の光学濃度O.D.は0.7
と低い画像濃度しか得られなかった。また、プリンタ運
転に伴うフラッシュ定着により、わずかに悪臭ガスの発
生が認められた。

【図面の簡単な説明】

第１図は閃光によるトナーの定着を示した図であり、
（ａ）は定着前、（ｂ）は定着後の状態を示す。 第２図はボイドの発生を示した図であり、（ａ）は定着
前の粉像、（ｂ）は定着する様子、（ｃ）は定着後の状
態を示す。 図面において、１はトナー、２は記録紙、３は閃光、４
は定着画像、５はボイドをそれぞれ示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 片桐 善道 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 柏川 貴弘 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 立岩 義弘 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 成沢 俊明 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−163469（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−148271（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−75755（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−66563（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−273584（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−132959（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】結着剤樹脂の90重量％以上が、軟化温度が
   90〜150℃であり、ガラス転移温度が55〜75℃であり、
   ゲル分率が３〜20％であり、200℃における溶融粘度が1
   0〜1000ポイズであり、酸価が20KOHmg/g以下である三次
   元架橋したポリエステル樹脂であり、着色剤としてトナ
   ー組成全体の３〜10重量％のカーボンを含有する粉体現
   像用トナーを用いることを特徴とするフラッシュ定着方
   法。
2. 【請求項２】前記ポリエステル樹脂は架橋成分として三
   価以上の多価カルボン酸を５〜25モル％含む、特許請求
   の範囲第１項記載のフラッシュ定着方法。