JPS6162052A - 画像形成方法 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は静電荷像、或いは磁気潜像等をトナーにより可
視化し、これにより形成されたトナー像を転写紙等に転
写して画像を得る画像形成方法に関するものである。

〔従来技術〕

例えば電子写真法を利用した画像形成方法は、感光ドラ
ム等に静電荷像を形成する工程と、この静電荷像をトナ
ーにより可視化してトナー像とする現像工程と、このト
ナー像を定着する定着工程とを含み、定着工程において
は、現像工程において形成されたトナー像をそのまま支
持体に定着することもあるが、通常は転写紙等の他の支
持体に転写した後定着するようにしている。ここにトナ
ー像の定着を行うためには、種々の方式が知られている
が、特に熱ローラを用いる接触加熱定着方式は、熱効率
が高い点で優れており、高速定着が可能であって高速複
写機の定着に好適である。

このような加熱定着方式においては、一般的な条件とし
て、定着器を作動せしめてから熱ローラが定着可能な温
度にまで上昇するのに要する待ち　　　′時間（以下［
ウオームアンプタイム」ともいう、）が短く、しかも通
常の商用電源、例えば容量が１００Ｖ−１５Ａ程度の電
源で使用できしかも消費電力の節約を図ることができる
ように定着器の定格消費電力が小さいことが要求される
。

一方、最近においては、複写機の高速化が更に一層強く
望まれるようになり、これに伴ない高速定着が要請され
ている。実用的には例えばＡ４サイズの転写紙により毎
分４５枚以上の複写画像を形成するためには、定着時の
熱ローラが送る転写紙の線速度（以下争に１線速度」と
いう。）が少なくとも１８０ｍｍ／ｓｅｃ以上であるこ
とが必要である。

そしてウオームアツプタイムを短くするために、熱ロー
うとして熱容量の小さいものを用いる場合には高速で連
続的に複写画像を形成すると、転写紙に熱が相当奪われ
るため、熱ローラの温度低下が大きく、このため転写紙
が熱ローラの表面に接着されて巻付いてしまう、いわゆ
る巻付き現象が発生ずる問題がある。これに対して熱ロ
ーラとして熱容量の大きなものを用い定着に伴なう熱１
１−ラの温度低下を防市することが考えられるが、この
手段では、ウオームアツプタイムが相当に長くなり、実
用的ではない。

ごのように熱ローラの熱容量が大きい場合にはウオーム
アツプタイムが長（なり、逆に熱ローラの熱容量が小さ
い場合には転写紙の巻付きが発生し、いずれの場合にお
いても実用上十分良好な高速定着を達成することが困難
である。

〔発明の目的〕

本発明は以上の如き事情に基いてなされたものであって
、その目的はウオームアンプタイムが短く、しかも低温
下においても定着性及び離型性が十分であって高速で連
続的に画像の形成を行なう場合において転写紙の巻イ」
きが発生せず、多数回に亘り連続して良好な画像を安定
に形成することができる画像形成方法を提供することに
ある。

〔発明の構成〕

以上の目的は、バインダー樹脂中に、融点が６０〜１１
０℃で温度１６０℃における溶融粘度が１００ｃｐ以下
であるワックスが含有されてなるトナーによりトナー像
を形成し、熱容量が３００ｃａｌ／’Ｃ以下である熱ロ
ーラを具えてなる熱ローラ定着器により前記熱ローラを
１８０ｍｍ／ｓｅｃ以上の線速度で回転させて前記ｌ・
ナー像を加熱定着することを特徴とする画像形成方法に
よって達成される。

以下本発明の詳細な説明する。

本発明においては、その詳細は後述する特定のトナーに
より転写ＪＡ上にトナー像を形成し、熱容量が３００ｃ
ａｌ／℃以下である加熱ローラを具えた熱ローラ定着器
により、　１８０ｍｍ／ｓｅｅ以−Ｆの線速度で前記ト
ナー像を加熱定着し、もって複写画像を形成する。

以上において、転写材は、その表面上に転写されたトナ
ー像を支持し、加熱ローラ定着器によって当該トナー像
が定着される機能を有するシート体であればよく、例え
ば紙、プラスチックシート、加工シート等があり、好ま
しくは祇（転写紙）が用いられる。

本発明に用いるトナーは、バインダー樹脂中に、融点が
６０〜１１０℃で温度１６０’ｃにおける溶融粘度が１
００ｃｐ以下であるワックスよりなる離型剤がその他の
必要なトナー成分と共に含有されてなるものである。

以上において、ワックスの融点は、示差走査熱量測定法
（ＤＳＣ）によって求められる。即ち、数■の試料を一
定の昇温速度（，１０℃／ｍ１ｎ）で加熱したときの融
解ピーク値を融点とする。またフックスの溶融粘度は例
えば「Ｂ型粘度計」　（東京計器製造所製）を用いて測
定することができる。

前記離型剤において、融点が１１０℃を越える場合には
、低温定着において十分な離型効果が得られず、逆に融
点が６０℃未満である場合には、粘着性が高くてトナー
粒子が凝集し易く保存安定性が低下する。また前記離型
剤において、温度１６０℃における溶融粘度が１００ｃ
ｐを越える場合には、定着時においてトナーの表面に離
型剤が十分にしみでず定着不良が生じ易く、しかも連続
して高速定着を行なうと早期に巻付き現象が発生し、結
局十分な定着を達成することができない。

前記離型剤の具体例としては、下記第１表に掲げたもの
を挙げることができる。

第　　　１　　　表 斯かる離型剤の含有割合はバインダー樹脂に対して１〜
２０重量％の範囲内とされ、好ましくは１〜１０重量％
の範囲内である。この割合が１重量％未満では、離型剤
としての効果が発揮されず従ってトナーの非巻付き性が
改善されず、又、最低定着温度を低下さ…る効果を得る
ことができない。

一方２０重量％を越えると、トナーの流動性が低下する
ようになり、このため現像性および転写性が低下して良
好な可視画像が形成されず、また現像スリーブ或いは静
電荷像支持体に離型剤が付着して皮膜を形成し、その機
能を阻害するようになる。

本発明においてトナーに用いられるバインダー樹脂とし
ては、種々の熱可ワ性樹脂が用いられる。

その具体例としては、例えば、スチレン、パラクロロス
チレン、α−メチルスチレンなどのスチレン類；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、アクリル酸ラウリル、アクリル酸２〜エチルヘキシ
ル、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−ブチル、メタクリル酸ラウリル、メタクリ
ル酸２−エチルヘキシルなどのα−メチレン脂肪族モノ
カルボン酸エステル類；アクリロニトリル、メタアクリ
ロニトリルなどのビニルニトリル頻；２−ビニルピリジ
ン、４−ビニルピリジンなどのビニルピリジン類；ビニ
ルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテルなどのビ
ニルエーテル類；ビニルメチルケトン、ビニルエチルケ
トン、メチルイソプロペニルケトンなどのビニルケトン
類；エチレン、プロピレン、イソプレン、ブタジェン等
の不飽和炭化水素類およびそのハロゲン化物、クロロプ
レンなどのハロゲン系不飽和炭化水素類などの単量体に
よる重合体あるいは、これら単量体を２種以上組み合わ
せて得られる共重合体、およびこれらの混合物、あるい
は、例えばロジン変性フェノールホルマリン樹脂、エポ
キシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリ
アミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂などの
非ビニル縮合系樹脂あるいはこれらと前記ビニル系樹脂
との混合物を挙げることができる。このうち、高分子量
成分と低分子量成分とを含有しその数平均分子量Ｍｎに
対する重量平均分子量Ｍｗの比Ｍｗ／Ｍｎの値が３．５
以上のスチレン系樹脂、クロロホルム不溶分が５重足％
以上のポリエステル樹脂は、良好な定着性とそれ自体非
巻付き性を有する点で好ましいものである。

本発明に用いるトナーにおいて必要に応じて用いられる
トナー成分としては、例えば着色剤、磁性体、種々の特
性改良剤がある。

着色剤としては、カーボンブラック、ニグロシン染料（
Ｃ，１，Ｎｏ、５０４１５Ｂ）、アニリンブルー（Ｃ，
Ｉ。

Ｎｏ、５０４０５）　、カルコオイルブルー（Ｃ，１，
Ｎｏ、ａｚｏｅｃＢｌｕｅ　３）　、クロムイエロー（
Ｃ，１，Ｎｏ、１４０９０）　、ウルトラマリンブルー
（Ｃ，１，Ｎｏ、７７１０３）　、デュポンオイルレッ
ド（Ｃ，１，Ｎｏ、２６１０５）　、キノリンイエロ（
Ｃ，１，Ｎｏ、４７００５）　、メチレンブルークロラ
イド（Ｃ，１，Ｎｏ、５２０１５）　、フタロシアニン
ブルー（Ｃ，ＬＮｏ、７４１６０）　、マラカイトグリ
ーンオフサレート（Ｃ，１，Ｎｏ、４２０００）、ラン
プブラック（Ｃ，１，Ｎｏ、７７２６６）、ローズヘン
ガル（Ｃ，１，Ｎｏ、４５４３５）　、これらの混合物
、その他を挙げることができる。これら着色剤は、十分
な濃度の可視像が形成されるに十分な割合で含有される
ことが必要であり、通常バインダー樹脂１００重量部に
対して１〜２０重量部重量部側合とされる。

前記磁性体としては、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
若しくは合金又はこれらの元素を含む化合物、或いは強
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、例えばマンガン−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０．１〜１ミクロンの微粉末の形でバインダ
ー中に均一に分１Ｂ！される。そしてその含有量は、ト
ナー１００重量部当り２０〜７０重量部、好ましくは４
０〜７０重量部である。

前記特性改良剤としては、荷電制御剤、オフセット防１
に剤、流動性改善用滑剤その他がある。

本発明に用いるトナーば、鉄粉、ガラスピーズ等より成
るキャリアと混合されて二成分現像剤とされるが、磁性
体が含有されるときはそのまま一成分現像剤として静電
荷像の現像に供される。

本発明においては、既述のように、熱容量が３００ｃａ
ｌ／”Ｃ以下である熱ローラを具えてなる熱ローラ定着
器を用い、トナー像の定着時においては、熱ローラを１
８０ｍｍ／ｓｅｃ以上となる線速度で回転せしめた状態
でトナー像の定着を行なう。熱ローラの熱容量が３００
ｃａｌ／℃以下であることによって、ウオームアツプタ
イムを実用上十分に短くすることができる。例えば１０
０Ｖ−１５Ａの通常の商用電源を用いた場合には、ウオ
ームアツプタイムは５分以下とすることができる。これ
に対して熱ローラの熱容量が３００ｃａｌ／”Ｃを越え
る場合にはウオームアツプタイムが相当に長くなり、従
って非常に不便で実用的ではない。

また熱ローラの線速度が１８０ｍｍ／ｓｅｃ未満では実
用上十分な高速複写を達成することができない。

また熱ローラの温度低下を考慮すると熱ローラの熱容量
は実用的には１５０ｃａｌ／℃以上であることが好まし
い。本発明において特に好ましく用いられる熱ローラの
熱容量は２５０〜１８０ｃａｌ／”Ｃである。

熱ローラ定着器の具体的構成はとくに限定されないが、
基本的には熱ローラとこれに対接するバックアップロー
ラと、熱ローラを加熱する加熱機構とを具えてなる。熱
ローラの長手方向の長さはＡ３サイズの紙の短い方の長
さをカバーできることが好ましく、約５３ｃｍの長さが
あることが好ましい。熱ローラの直径は好ましくは３０
〜８０１１である。

熱ローラの一例においては例えばその内部にヒータが配
設された筒状の金属製芯金の表面に樹脂層またはゴム層
を設けて構成される。この樹脂層またはゴム層の形成に
おいては、「テフロン」（デュポン社製ポリテトラフル
オロエチレン）などのパーフルオロアルコキシ樹脂など
を用いるのが好ましく、この場合には、熱ローラの表面
自体にも離型性が付与されるため、巻付き現象の防止効
果が向」二する。

〔発明の効果〕

本発明は以上のような画像形成方法であるので、ウオー
ムアツプタイムが短く、しかも低温下においても定着性
及び離型性が十分であって高速で連続的に画像の形成を
行なう場合において長期間転写紙の巻付きが発生せず、
結局多数回に亘り連続して良好な画像を安定に形成する
ことができる。

このような効果が得られるのは、熱ローラの熱容量が３
００ｃａｌ／’Ｃ以下と小さくて熱ローラの昇温速度が
十分大きく、従ってウオームアツプタイムが例えば１０
０シー１５Ａの通常の電源において５分以内と実用上十
分に短縮され、しかも画像の形成を高速で連続的に繰返
すに従って熱ローラの温度が相当に低下したときにも、
トナーに含有される離型剤が、融点が６０〜１１０℃で
温度１６０℃における溶融粘度が１００ｃｐ以下である
ワックスよりなるため、低温下においてもワックス成分
が溶けてトナーの表面に十分ににじみでるうえ溶融時の
粘着性が十分小さくてトナーの表面全体にワックスの溶
融物・が広がるようになり、従って低温でも良好な離型
効果が実用上十分に発揮されるうえ、このようなワック
スの溶融によりトナーのバインダー樹脂の溶融温度点が
低温側ヘシフトするようになって十分な低温定着性が発
揮されるからであると考えられる。

そしてこのようにトナーによる転写紙の熱ローラに対す
る粘着力が小さいことから、定着時においては、転写紙
が熱ローラと共に移動せずに分離が円滑に行なわれるた
め、転写紙と熱ローラとの接触詩画が短くなり、従って
熱ローラから転写紙に奪われる熱量が残少するので高速
複写におりる熱ローラの温度低下を小さくする効果も併
・Ｕて得ることができる。

〔発明の実施例〕

以下本発明の実施例について説明するが、これらによっ
て本発明が限定されるものではない。なお「部」は重量
部を表わす。

実施例】 （バインダー樹脂の製造） テレフタル酸２９９ｇと、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２１１ｇと、ペンタエリスリＩ・−ル８２ｇとを、温
度言１、ステンレススチール製攪拌器、ガラス製窒素ガ
ス導入管及び流下式コンデンサを備えた丸底フラスコ内
に入れ、このフラスコをマントルヒーターに七ソトし、
窒素ガス導入管より窒素ガスを導入してフラスコ内を不
活性雰囲気に保った状態で昇温せしめ、さらに０．０５
　ｇのジブチル錫オキシドを加え、軟化点において反応
を追跡しながら温度２００℃で反応せしめて、クロロホ
ルム不溶分１７重量％、軟化点１３１℃のポリエステル
樹脂を得た。これを１バインダー樹脂Ａ」とする。

（トナーの製造） バインダー樹脂Ａ　　　　　　　　　　　１００部離型
剤「ライスワックスＦ−ＩＪ （野田ワックス社製、融点７９℃１１ ６０℃における溶融粘度６　ｃｐ）　　　　　３部カー
ボンブラック［モーガルＬＪ（ キャボ・ノド社製）　　　　　　　　　　　　１０部以
上の物質をエクストルーダーにより混練し、冷却後粉砕
し、分級する方法により、平均粒径１゜μｍの粒子粉末
より成るトナーを得た。

次イテコのトナーと、樹脂被覆が施された鉄粉より成る
キャリアとを混合してトナー濃度が２重量％の現像剤を
調製した。

次に、長さ４７０ｍｍ、直径４０ｍｍ、肉厚１０ｍｍの
アルミニウム製の芯金の表面にパーフルオロアルコキシ
樹脂の被膜を設けて構成した熱ローラ（熱容量２０５　
ｃａｌ／’Ｃ）を具えてなる定着器をトナーのリリ”イ
クルシステムを有する電子写真複写機［１ｌ−Ｂｉｘ４
５００Ｊ　　（小西六写真工業社製）に装着し、熱ロー
ラの線速度を２１０ｍｍ／ｓｅｃに調整し、上記の現像
剤を用いて温度１０℃の低温環境条件下において静電荷
像の現像、転写紙へのトナー像の転写およびトナー像の
熱ローラ定着器による定着の工程による実写テストを３
００回に亘って連続的に行なったところ、最後まで安定
して優れた定着性能を示し、しかも巻付き現象は発生し
なかった。尚この実写テスト期間中において熱ローラの
表面温度の測定をしたところ、第１図に示すように、温
度低下が比較的緩やかで、複写回数が３００回に至って
もなお実用上十分な定着が可能な温度であった。

実施例２ 実施例１において［ライスワックスＦ−１］の代わりに
［キャンドルワックス２号」　（野田ワックス社製、融
点６２℃、１６０℃における溶融粘度２ｃｐ）を用いた
ほかは同様にして現像剤を調製し、同様にして実写テス
トを行なったところ、最後まで安定して優れた定着性能
を示し、しかも巻付き現象は発生しなかった。また熱ロ
ーラの表面温度の変化も第１図に示した結果と同様であ
った。

比較例１ 実施例１において「ライスワックスＦ−１１の代わりに
「三井ハイワックス４００ＰＪ　　（三井石油化学社製
、融点１２６℃、１６０℃における溶融粘度３５０ｃｐ
）を用いたほかは同様にして現像剤を調製し、同様にし
て実写テストを行なったところ、複写回数が１５０回以
降巻付き現象が頻繁に発生した。また熱ローラの表面温
度は第２図に示すように急激に低下し早期に定着不十分
となった。

比較例２ 実施例１において「ライスワックスＦ−１」の代わりに
１三井ハイワツクス３２０ＰＪ　　（三井石油化学社製
、融点１０３℃、１６０℃における溶融粘度２００ｃｐ
）を用いたほかは同様にして現像剤を調製し、同様にし
て実写テストを行なったところ、複写回数が２３０回以
降巻付き現象が頻繁に発生した。また熱ローラの表面温
度は第３図に示すように急激に低下し早期に定着不十分
となった。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図及び第３図はそれぞれ実施例１、比較例
１及び比較例２の実写テスト期間中における熱ローラの
表面温度の変化を示す図である。 坪 癲Ｏ逢Ｑ楽萌調腎ｉ （Ｎ 謬 Ｏｔｏｏ　　　　　　２００　　　　　　３００７１写
回＊（回） 手続補正書（方式） ％式％ １、事件の表示 昭和５９年特許願第１８３６８４号 ２、発明の名称 画像形成方法 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　所　　東京都新宿区西新宿１丁目２６番２号名　称
　　（１２７）小西六写真工業株式会社４、代理人 ５、補正命令の日イ」（発送日） 昭和６０年１月２９日 ７、補正の内容 １）願書に最初に添付した明細書の浄書・別紙のとおり
　（内容に変更なし） ２）願書に最初に添付した図面の浄書・別紙のとおり（
内容に変更なし）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）バインダー樹脂中に、融点が６０〜１１０℃で温度
   １６０℃における溶融粘度が１００ｃｐ以下であるワッ
   クスが含有されてなるトナーによりトナー像を形成し、
   熱容量が３００ｃａｌ／℃以下である熱ローラを具えて
   なる熱ローラ定着器により前記熱ローラを１８０ｍｍ／
   ｓｅｃ以上の線速度で回転させて前記トナー像を加熱定
   着することを特徴とする画像形成方法。