JPS63193155A - フラツシユ定着方法 - 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】 （ａｌ　　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。

（ｂｌ　　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
粉またはガラスピ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。

■　電源投入後の待ち時間がなく、クイックスタートが
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。

ｆｃ）　　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、キセノンフラン
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、固化して図中）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ボイ
ド５と呼ばれる白抜は現象が起こり、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ボイド現象が発生し
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。

ｆｄｌ　　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。

（ｅｌ　　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〜ｌＯ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、ポリエスチ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−ブチンジオール、 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（１
３）−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、
グルタコン酸、コハク酸、アジピン酸、セハチン酸、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、逆に溶融粘度が裔すぎ、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、７
５℃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１１（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２０　Ｋ
ＯＪＩ■／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、■はランプ印加
電圧）、さらに発光時間は５００〜２０００μ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〜ｌＯ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重景％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ｍ熔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（
ＮＥ　２１５０．花王製）９４重量％、カーボンブラッ
ク６重量％を加えて溶融混練し、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（Ｔ　Ｓ　
Ｖ　１００／２００．日本鉄粉型）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　−６７１８Ｄレーザプリンタ（富士
通型）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ｌ　１６０μＦのコンデンサを用い
、充電電圧を２１５０　Ｖ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１００龍、厚さ２０寵の鉄製
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４度０．
０．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２９ＫＯ１１■／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０．０．
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、（ｂｌは定着する様子、（Ｃ１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。 第１　刀 １−−−　トナー ２−ｍ−記録紙 ３−ｍ−閃光 ４−　定着画像 ２−−一記録紙 ３−　閃光 ４−ｍ一定着画像 ｃ、−−−ｒト一イト９

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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１０〜１０００ポイズであり、酸価が２０ＫＯＨ
   ｍｇ／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、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。