JPS6162056A - 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Ｉ〜
ルナ−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。

しかるに最近においては、更に一層の高速化が強く要請
されており、これを達成するためには、トナー像の定着
を高速化することが必須の条件である。

しかして、熱ローラ定着方式においてトナー像の定着を
高速で行うためには、現像に供されるトナーが良好な低
温定着性を有することが要求され、そのためにはトナー
を構成するバインダー樹脂の軟化点を低下させる必要が
ある。しかしながら、トナーのバインダー樹脂の軟化点
を低下させると、定着時に像を構成するトナーの一部が
熱ローラの表面に転移し、これが次に送られて来る転写
紙等に再転移して画像を汚す、いわゆるオフセット現象
を生しやすくなる傾向がある。また、熱ローラ定着方式
においては、以上の如きオフセ・ノド現象のほかに、転
写紙等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。この巻付き
現象は特に熱ローラの温度が低過ぎると発生ずるもので
ある。

このように高速定着を良好に達成するためには、トナー
が、低温定着が可能でしかも非オフセット性及び非巻付
き性の優れたものであることが必要である。

一方、熱ローラ定着器において、熱ローラの表面に離型
性の高い物質例えばパーフルオロアルコキシ（以下単に
ｒＰＦＡＪと略記する。）樹脂などよりなる被覆層を設
けて、当該熱ローラの表面の離型性を向上せしめること
が知られている。しかしながら、通常用いられるＰＦＡ
樹脂により形成される被覆層は比較的硬度が低く、従っ
て通常熱ローラに接触配置される転写紙分離用の分離爪
或いは温度制御用の温度センサーなどにより熱ローラの
表面に傷がつき易く、特に高速複写においては熱ローラ
の回転速度を大きくするため上述のような傷の発生が顕
著となる。

このように熱ローラの表面に傷が発生ずるとその部分の
離型性が著しく低下し、この低下はトナーの離型性によ
っては補うことができないため、オフセット現象、巻付
き現象が発生する原因となる。

このようなことから、熱ローラの表面に設ける被覆層は
その硬度が高いものであることが好ましい。ＰＦＡ樹脂
を用いて硬度の高い被覆層を形成する技術としては、Ｐ
ＦＡ樹脂中にクロム等の金属粉末を含有−１°シめるこ
とが知られている。

しかしながら、このように金属粉末を含有するＰＦＡ樹
脂により被覆層を形成すると、硬度が高くて耐久性が向
−Ｌする反面、被覆層の金属粉末含有部分に才Ｈノる離
型性が低く、この結果オフセット現象及び巻付き現象の
発生を十分に防止することができない。

〔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、低温下においても定着性及び離型性が十
分であって高速で画像の形成を行なう場合において転写
紙の巻付きが発生せず、多数回に亘り良好な画像を安定
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１−ナー
像を形成し、その表面に鉛筆硬度がＨＢ以上である被覆
層を設けてなる熱ローラにより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
より転写材上にトナー像を形成し、その表面に鉛筆硬度
がＨＢ以上である被覆層を設けてなる熱ローラにより前
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
しくは紙（転写紙）が用いられる。

本発明に用いるｌ−ナーば、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１０
０ｃｐ以下であるワックスよりなる離型剤がその他の必
要なｌ・ナー成分と共に含有されてなるものである。

以」二において、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。またワックスの溶融粘度は例
えば「Ｂ型粘度計」　（東京計器製造断裂）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°Ｃ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１００
ｃｐ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て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オフセント
性及び非巻付き性が改善されず、又、最低定着温度を低
下さ・ｌる効果を得るこ七ができない。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、種々の熱可塑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類；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頬；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
ルエーテル頻；ビニルメチルケＩ・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Ｍ■／　Ｍ　ｎ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
量％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）　、キノリンイエロー
　（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，Ｉ。

Ｎｏ、７４１６０）　、マラカイトグリーンオクザレー
Ｉ・（Ｃ９１，Ｎｏ、４２０００）、ランプブラック（
Ｃ０ｌＮｏ、７７２６６）１、ローズヘンガル（Ｃ９１
，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１〜２
０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
ー中に均一に分散される。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４０〜
７０重量部である。

前記特性改良剤としては、荷電制御剤、オフセット防市
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は、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、その表面に鉛筆硬度
がＨＢ以上である被覆層を設けてなる熱口−ラを具えた
熱ローラ定着器を用いてトナー像の定着を行なう。更に
好ましくは、その表面に鉛筆硬度が１１１以上である被
覆層を設けてなる熱ローラを具えた熱ローラ定着器を用
いてトナー像の定着を行なう。

以上において、鉛筆硬度は、ＪＩＳ　Ｋ　５４００に規
定された試験方法に準拠して得られる値をいう。

前記被覆層の鉛筆硬度がＨＢ未満の場合には、熱ローラ
の表面に、転写紙分離用の分離用爪或いは温度制御用の
温度センサーによって傷が生じ易く、このため熱ローラ
表面の離型性が低下し巻付き現象或いはオフセット現象
の発生を十分に防止することができない。

前記被覆層において、その鉛筆硬度をＨＢ以上のものと
するための具体的構成は特に限定されないが、例えばＰ
ＦＡ樹脂中にクロムなどの金属粉末を含有せしめてなる
被覆層が好ましい。このような構成とすることによって
その鉛筆硬度が１１１以上のものを容易に得ることがで
き、しかもＰＦＡ樹脂により良好な離型性が得られるの
で極めて実用的である。この場合、金属粉末の含有割合
はＰＦＡ樹脂に対して例えば０．５〜１５重量％とされ
、被覆層の厚さは例えば約１０〜７０μｍ程度である。

以」二の如き被覆層を有する熱ローラは、例えばアルミ
ニウムなどよりなる筒状の芯金の表面に直接或いは適当
なプライマーを介して、適宜の塗布法により被覆層を設
けて構成することができる。

この被覆層を塗布法により形成する場合には重ね塗りに
より、例えば２層、３層、４層或いはそれ以上の多層構
成としてもよい。

熱ローラ定着器は、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ための加
熱機構とを具えてなるが、その具体的構成は特に限定さ
れない。

また定着温度は実用的には１６５℃程度以上とされる。

〔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、低温下
においても定着性及び離型性が十分であって、高速で画
像の形成を行なう場合において転写紙の巻付きが発生せ
ず、多数回に亘り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、熱ローラの被覆層がそ
の鉛筆硬度がＨＢ以上特に好ましくは１１１以上と硬い
ものであるため、熱ローラを高速回転せしめて高速複写
を行なう場合においても通常熱ローラに対接配置される
転写紙分離用の分離爪または温度制御用の温度センサー
或いは転写紙など外部より持ち込まれる熱ローラ接触材
料に混入する異物等による傷の発生が十分に防止され、
このため熱ローラ表面の離型性が長期間に亘り安定して
得られ、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１
６０℃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へ
シフ１−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時間が短くなり、従って
熱ローラから転写紙に奪われる熱量が減少するので高速
複写における熱ローラの温度低下を小さくする効果も併
せて得ることができる。

そして熱ローラの被覆層を、ＰＦＡ樹脂中に金属粉末を
含有ゼしめて構成する場合においては、通常被覆層の金
属粉末含有部分の離型性が低下するが、既述のようにト
ナーの離型性が高いため、被覆層におけるそのような離
型性低下はトナーによって十分に補うことができ、この
結果オフセット現象及び巻付き現象が発生せず、十分良
好な定着を達成することができる。

〔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１ （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、ペンタエリスリトール８２ｇとを、温度
計、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セットし、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０．０５ｇ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「バインダー樹脂Ａ」とする。

（トナーの製造） ハインダー樹脂Ａ１００部 離型剤［ライスワックスＦ−１」 （野田ワックス社製、融点７９℃、 １６０℃にお４Ｊる溶融粘度６　ｃｐ）　　　　　３部
カーボンブラック「モーガルＬ」 （キャボソト社製）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１０μｍの粒子粉
末より成るトナーを得た。

次いでこのトナーと、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４７０１Ｉ１ｍ、直径４０ｍｍ　、肉厚１０
１ＩＩＩ１１のアルミニウム製の芯金の表面にクロム粉
末を含有せしめたＰＦＡ樹脂よりなり、厚さが３５μｍ
で鉛筆硬度が１夏１の被覆層を設けて構成した熱ローラ
を具えてなる定着器をリザイクルシステムを有する電子
写真複写機［Ｕ−旧ｘ　４５０旧　（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静電荷像の現像、転写
紙へのトナー像の転写および１−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行ないオフセッ
ト発生温度、巻付き発生温度を求めた。

オフセット発生温度の測定は、トナー像を転写して上述
の定着器により定着処理を行ない、次いで白紙の転写紙
を同様の条件下で定着器に送ってこれにトナー汚れが生
ずるか否かを観察する操作を、前記定着器の熱ローラの
設定温度を順次上昇させた状態で繰り返し、オフセット
発生温度を求めた。

またいわゆるヘタ黒の原稿を用い、転写紙の略前面にト
ナーが付着したものを定着せしめる操作を、上記オフセ
ット発生温度の測定に準じて、前記定着器の熱ローラの
設定温度を順次下降させた状態で繰り返し、巻付き発生
温度を求めた。

結果は第２表に示す通りである。

第２表 また、連続して１０万回に亘る実写テストを行なつとこ
ろ、１０万回後においても熱ローラの表面に傷は発生し
ておらず、また巻付き現象は発生せず最後まで良好に画
像の形成を行うことができた。

実施例２ 実施例１において［ライスワックスＦ−１ｊ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”Ｃにおける溶融粘度２ｃｐ）を用い
たほかば同様にして現像剤を調製し、同様にして実写テ
ストを行ない、オフセ・ノド発生温度、巻付き発生温度
を求めた。結果を第２表に併せて示す。

また、連続して１０万回に亘る実写テストを行なったと
ころ、１０万回後においても熱ローラの表面に傷は発生
しておらず、また巻付き現象は発生せず最後まで良好に
画像の形成を行なうことができた。

比較例１ 実施例１において「ライスワックスＦ−１」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い、オフセ・ノド発生温度、巻付き
発生温度を求めた。結果を第２表に併せて示す。

また連続して１０万回に亘る実写テストを行なったとこ
ろ、１０万回後においても熱ローラの表面に傷は生じて
いなかったが、早期において頻繁に巻付き現象が発生し
、しかもオフセット現象による画像汚れが発生した。

実施例３ 実施例１における定着器において、アルミニウム製の芯
金の表面にＰＦＡ樹脂よりなり、厚さが３５μｍで鉛筆
硬度がＪＩＢの被覆層を設けて熱ローラを構成したほか
は同様にして実写テストを行ない、オフセント発生温度
、巻付き発生温度を求めた。

結果を第２表に併せて示す。

また連続して１０万回に亘る実写テストを行なったとこ
ろ、４万回まで良好であった。しかし４万回以降におい
て熱ローラの表面に発生した傷に起因するオフセット現
象による画像汚れが発生し、また巻付き現象がときどき
発生した。

手続補正書（方式） 昭和６０年２り〕１日 特許庁長官　　志　賀　　学　殿 】、事件の表示 昭和５９年特許願第１８３６８８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、補正命令の日付（発送日） 昭和６０年１月２９日 ７、補正の内容 １）願書に最初に添イ」シた明細書の浄書・別紙のとお
り（内容に変更なし）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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、
   その表面に鉛筆硬度がＨＢ以上である被覆層を設けてな
   る熱ローラにより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。 ２）熱ローラの被覆層が金属粉末を含有するパーフルオ
   ロアルコキシ樹脂よりなることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の画像形成方法。