JPH0219861A - フルカラー電子写真の定着方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は電子写真法、静電写真法などにおいて電気的潜
像を顕像化するために用いられるトナーの定着方法に関
する。

［従来の技術］ 近年、複写機等においてモノカラー複写からフルカラー
複写への展開が急速に進みつつあり、２色カラー複写機
やフルカラー複写機の検討及び実用化が広くなされてい
る。

フルカラー電子写真法によるカラー画像形成は一般に３
原色であるイエロー、マゼンタ、シアンの３色のカラー
トナーを用い、全ての色を再現するものである。

その方法は、まず原稿からの光をトナーの色と補色の関
係にある色分解光透過フィルターを通して光導電層上に
静電潜像を形成する０次いで現像、転写工程を経てトナ
ーは支持体に保持される０次いで前述の工程を順次複数
回行い、レジストレーションを合せつつ、同一支持体上
にトナーは重ね合せられ一回の定着によって最終のフル
カラー画像が得られる。

例えば本発明者は特開昭５９−２Ｅ！７５７号公報など
で提案した如く３原色の３種のトナーよりなるカラート
ナーキットを用いてフルカラー用トナーとして用いるも
のもある。

しかしながら、これらの組合せは色調再現に対して比較
的バランスが取れているが、電子写真特性については、
耐保存安定性以外の帯電特性や緑返し複写による耐久性
についてはいまだ改良すべき点を有している。

さらに上記提案は３色のトナーの重ね合せで黒色を得る
ために、これら３色の微妙な色調の差や現像−転写一定
着時の重ね合せの差が黒色の色調に反映し、トナーの製
造工程時の各カラートナーの色合せの複雑さや複写プロ
セスの現像−転写工程及び定着工程を精度の高いものと
しなければならず、おのずと工程が複雑化し、コストア
ップの要因を形成していた。

また特開昭５３−１３８２３４号公報や米国特許第４．
５１８゜６７２号等単色のカラートナーについての出願
も多数あるが、フルカラーとしては最低３色、好ましく
は４色のカラーバランスが調和して取れてｌ、１なけれ
ばならず、−色だけの色再現性や電子写真特性を論じて
も意味がない。

原理的には色の３原色であるイエロー、マゼンタ、シア
ンの３色が有れば、減色混合法によりでほとんど全ての
色を再現することが可能のはずであり、それゆえ現在市
場のフルカラー複写機は３原色のカラートナーを重ね合
せて用いる構成となっている。これにより理想的にはあ
らゆる色をあらゆる濃度範囲で実現できるはずであるが
、現実的にはトナーの分光反射特性、トナーの重ね合せ
時の混色性、減色混合による彩度の低下などいまだ改善
すべき点を有している。

本出願人はこれらの問題点を改良すべく鋭意研究の後、
３原色のトナーの他に墨入れ用として新たに黒トナーを
用いることにより、幅広い色再現性を持ち、かつ現像、
定着工程において特に好ましい特性を発揮するフルカラ
ートナーキットに到達した。

一般にフルカラートナーキットにおいては、優れた色再
現性及び混色性、透明性を得るために、定着時において
トナー粒子の形が判別できない程にほぼ完全溶融に近い
状態になることが必要である。その解決手段としては、
定着温度の高温化、定着スピードの低速化、定着ローラ
ーの接触面槽の増大などが挙げられる。しかし定着温度
の高温化は、定着ローラーの熱劣化、エネルギーコスト
の上昇９機内昇温を考慮すると限度が有り、また定着ス
ピードを下げることはコピースピードを下げることであ
り複写機の機能ダウンにつながり好ましくない。そのた
め画像と定着ローラーの接触面積を増大させることで充
分な熱伝達を行なわせしめる手段を採らざるを得ない、
定着ローラーの接触面積を大きくするためには、ローラ
ーの弾性変形のし易さを高めなければならないが、それ
にはローラーのゴム層を厚くする必要があり、それに伴
なって熱に対する強度が弱まり定着ローラーの短寿命化
を招いている。一方、充分に溶融させた結果高温オフセ
ットが発生し、オイル等の離型剤をローラーに塗付する
必要が生じてしまう、しかも、このオイルの塗付が定着
ローラーの短寿命化を促進するという悪循環を招いてい
る。

上述の問題は先に述べた本出願人の発明による４色カラ
ートナーキットに対してもあてはまり、改善すべき大き
な課題となっている。

一方、トナーの製造方法として懸濁重合法が提案されて
いる（特公昭３Ｂ−１０２３１号公報）。この懸濁重合
法においては重合性単量体および着色剤（、更に必要に
応じて重合開始剤、架橋剤、荷電制御剤その他の添加剤
）を均一に溶解または分散せしめて単量体組成物とした
後、この単量体組成物を分散安定剤を含有する連続相（
例えば水相）中に適当な攪拌機を用いて分散し同時に重
合反応を行なわせ、所望の粒径を有するトナー粒子を得
る。

この懸濁重合法では、水という極性の大なる分散媒中で
単量体組成物の液滴を生成せしめるため、単量体組成物
に含まれる極性基を有する成分は水相との界面である表
層部に存在し易く、非極性の成分は表層部に存在しない
という、いわゆる擬似カプセル構造をとる。この製法上
の特徴を活用し、粉砕法では使用できない低融点のワッ
クスを含有させることが可能である。

重合法によるトナーは、この低融点のワックスの内包化
により、耐ブロッキング性と低温定着という相反する性
撤を両立することが可能である。

すなわち、低融点ワックスが内包化されていることによ
り、耐ブロツキング性能を低下させることなく、低温で
溶融するワックスによりトナー中の熱伝導性が向上し、
その結果、低温定着が可能となる。またさらに好ましい
ことには、定着時に融解したワックスが離型剤としても
働くため、定着ローラーにオイル等の離型剤を塗布する
ことなく、高温オフセットを防止することが可能となる
。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記の定着時に有利な性能を有する重合
トナーにおいても、フルカラーに応用して多重現像を行
ない、多重転写画像を得た場合、トナー層の厚みが単色
カラーに比較して数倍になるため、粉砕トナーと同様、
十分溶融させる定着条件ではホットオフセットが生じて
しまい、離型剤を塗布する必要がないという特徴と、フ
ルカラートナーとして優れた色再現性及び混色性、透明
性を得るという要求を両立することは困難であった。

本発明の目的は、優れた色再現性、混色性及び透明性を
有するトナーの定着方法を提供することにある。

さらに本発明の目的は定着ローラーに離型剤を塗布する
ことなくオフセットを防止できる定着方法を提供するこ
とにある。

さらに本発明の目的は、定着ローラーの長寿命化を達成
できる定着方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段及び作用］本発明の目的は
原稿画像を色分解し、各色毎に潜像を形成し、色分解フ
ィルターに対応した原色及び黒色のトナーにより現像を
行ない、可視化された各色画像を転写部材に逐次重ねて
転写し、多色画像を得た後、加熱・加圧ローラーにより
定着するフルカラー電子写真複写装置において、該トナ
ーとして少なくともワックスと各色に対応した着色材を
含有した重合性単量体系を水系媒体中で懸ＪＷＪ重合す
ることにより得られる重合トナーを用い、転写媒体上、
最上層及び第２層を形成するトナーのバインダー中に架
橋成分を存在させたフルカラー電子写真の定着方法によ
り達成される。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明者等は、重合トナーがワックスに関して擬似カプ
セル構造をとり、ブロッキング性能を阻害することなく
、低融点ワックスを添加できることに着目し、本発明に
到達した。

すなわち、定着ローラーの長寿命化がはかれる重合トナ
ーをフルカラーに応用するためには、多重転写画像の定
着後の混色性、透明性を十分なものにし、かつ離型剤と
してオイルを塗布しなくてもオフセットを起こさないこ
とが必要とされた。

そこで定着温度以下で充分溶融し、良好な熱伝達物質と
して作用するワックスをトナー中に含有させることで、
混色性、透明性の向上をはかり、ささらに上層部のトナ
ーのバインダー中の架橋成分を存在させることによりオ
フセットを防止した。

その結果、混色性、透明性に優れた定着画像を得ること
ができた。ここでいう上層部とは多重転写画像における
最上層、第２層をさし、すなわち、４色多重現像におけ
る３色目、４色目を意味する。

一般にフルカラー電子写真複写装置においてはフルカラ
ー時の厚いトナー層を定着し、かつ透明性を付与するた
め、トナーが十分溶融、混色すべく定着温度、定着圧を
セットしている。そのため−重及び二重転写画像では画
像を形成するトナー層が薄いのでトナーへの定着圧は低
くなるが、トナーへ与えられる熱エネルギーは十分であ
るため溶融、混色も十分行なわれる一方、定着ローラー
とトナーとの接触圧が低いため内包化されているワック
スのみで十分に離型性が付与される。しかし多重画像で
はトナー層が厚くなるため定着圧は高くなる。その結果
、定着ローラーとトナーとの接触圧が高くなり内包化さ
れているワックスのみでは十分に離型性が付グーされず
オフセットが併発してしまうためである。

本発明におけるトナーのバインダー中の架橋成分は重合
時に単量体組成物中に架橋剤を添加することによって生
成させる。添加する架橋剤の量は、少なすぎると耐ブロ
ッキング性や耐久性などの性質が劣り、オフセットが防
ぎにくく、逆に多過ぎるとトナーが溶融しに〈〈なり、
カラートナーの混色性、透明性が悪く定着しにくくなる
。

このため添加量としては重合性単量体１００重量部に対
して０．００１〜２重量部が好ましい、また、架橋剤の
種類としては例えばジビニルベンゼン、ジビニルナフタ
レン、ジビニルエーテル、ジビニルスルホン、ジエチレ
ングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコー
ルジメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレ
ート、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−ヘキサンゲ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−
メタクリロキシジェトキシフェニル）プロパン、２．２
′−ビス（４−アクリロキシジェトキシフェニル）プロ
パン、トリメチロールプロパントリメタクリ１／−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用いることができる。

本発明においては、ワックスを添加し、定着時にワック
スが導伝性物質としてはたらくことによってトナーの溶
融を容易にし、混色性、透明性の向上をはかっている。

添加するワックスは表層部に存在せず、表層部には添加
するワックスより熱的強度の優れた結着樹脂が存在する
ため、トナー環境がワックスの融点以下であればブロッ
キングなどは起こらないが、融点を超えた場合、ワック
スが液体となり表層部に浸出して融着を起こす。これよ
り複写機内の温度環境を考慮すると、ワックスの融点は
５５℃以上が好ましく、また、ＦＪ、％重合でトナーを
製造する場合、ワックスの如き添加物は単量体系に均一
に溶解または分散させる必要が有り、ワックスの融点が
高過ぎるとそツマ−中に均一に溶解しない。これより、
添加しうるワックスとしては、融点が５５〜７０°Ｃの
範囲にあるパラフィン系炭化水素が好ましく用いられる
。例えばパラフィンワックスとしては、日本石油製や日
本精蝋製の製品が有り、また分枝状パラフィンワックス
としては、マイクロクリスタリンワックス（日本精蝋製
）マイクロワックス（日本石油製）などがある。

また、ワックスの添加量としては重合性単量体１００重
量部に対して１〜６重量部が好ましい。

本発明で用いられる重合トナーは以下の如き方法にて得
られる。すなわち、重合性単量体中にワックス、着色剤
、重合開始剤等その他の添加剤を加え超音波分散機、ホ
モジナイザーなどによって均一に溶解または分散せしめ
た単量体系を、懸濁安定剤を含有する水相（すなわち連
続相）中に通常の攪拌機またはホモミキサー、ホモジナ
イザー等により分散せしめる。好ましくはＩＮ体液滴が
所望のトナー粒子のサイズ、一般に３０１ＡＩ１１以下
の大きさを有する様に攪拌速度、時間を調整し、その後
は分散安定剤の作用によりほぼその状態が維持される様
攪拌を粒子の沈降が防止される程度に行なえば良い０重
合温度は４０℃以上、一般的には５０〜９０℃の温度に
設定して重合を行なう０反応終了後、生成したトナー粒
子を洗浄、濾過により回収し乾燥する。懸濁重合法にお
いては、通常上ツマー１００重量部に対して水３００〜
３０００重量部を分散媒として使用するのが好ましい。

本発明中のトナーに適用できる重合性単量体としては、
スチレン、０−メチルスチレン、Ｗ−メチルスチレン、
ｐ−メチルスチレン、ｐ−メトキシスチレン、ｐ−エチ
ルスチレン等のスチレンおよびその誘導体；メタクリル
酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル
、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ｎ−オクチル、メタクリル酸ドデシル、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などの
メタクリル酸エステル類；アクリル酸メチル、アクリル
酸エチル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸イソブチ
ル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ｎ−オクチル、ア
クリル酸ドデシル、アクリル酸２−エチルヘキシル、ア
クリル醜ステアリル。

アクリル酸２−クロルエチル、アクリル酸フェニルなど
のアクリル酸エステル類；アクリロニトリル、メタクリ
コニトリル。アクリルアミドなどのアクリル酸もしくは
メタクリル酸誘導体などのビニル系単量体がある。

これらのモノマーは単独ないし混合して使用しうる。上
述した七ツマ−の中でも、スチレンまたはスチレン誘導
体を単独で、または他のモノマーと混合して重合性単量
体として使用することがトナーの現像特性および耐久性
の点で好ましい。

また、単量体の重合時に、添加剤として極性基を有する
重合体、共重合体を添加して単量体を重合することがよ
り好ましい０本発明においては、重合時に極性基を有す
る重合体、共重合体または環化ゴムを加えた重合性単量
体系を該極性重合体と逆荷電性の分散剤を分散せしめた
水相中に懸濁させ重合させることが好ましい、すなわち
１重合性単量体系中に含まれるカチオン性またはアニオ
ン性重合体、共重合体または環化ゴムは水相中に分散し
ている逆荷電性の７ニオン性またはカチオン性分散剤と
重合進行中のトナーとなる粒子表面で静電気的に引き合
い、粒子表面を分散剤が覆うことにより粒子同士の合一
を防ぎ安定化せしめると共に、重合時に添加した極性重
合体がトナーとなる粒子表層部に集まるため、一種の殻
のような形態となり、得られた粒子は擬似的なカプセル
となる。比較的高分子量の極性重合体、共重合体または
環化ゴムを用い、トナー粒子にブロッキング性、現像耐
摩耗性の優れた性質を付与する一方で、内部では比較的
低分子量で定着特性向上に寄与する様に重合を行なう事
により、定着性とブロッキング性という相反する要求を
満足するトナーを得ることができる０本発明に使用し得
る極性重合体（極性共重合体を包含する）及び逆荷重性
分散剤を以下に例示する。

（＋）カチオン性重合体としては、ジメチルアミンエチ
ルメタクリレート、ジエチルアミノエチルアクリレート
等含窒素単量体の重合体もしくはスチレン、不飽和カル
ボン酸エステル等と該含窒素＠量体との共重合体がある
。

（ｉ？）アニオン性重合体としてはアクリロニトリル等
のニトリル系単量体、塩化ビニル等の含／＼ロケン系単
量体、アクリル酸等の不飽和カルボン酸、不飽和二塩基
酸、不飽和二塩基酸の無水物、ニトロ系単量体の重合体
がある。

（市）アニオン性分散剤としては、アエロジル１２００
、霊３００．１３８０　（日本アエロジル社製）等のコ
ロイダルシリカがある。

（ｉｖ　）カチオン性分散剤としては酸化アルミニウム
、アミノアルキル変性コロイダルシリカ等の親木性正帯
電性シリカ微粉末等がある。極性重合体のかわりに環化
ゴムを使用しても良い。

このような分散剤は重合性単量体１００重量部に対して
０．２〜２０重量部が好ましい、さらに好ましくは０．
３〜１５重量部である。

一方、必要に応じて添加される荷電制御性物質としては
、一般公知のものが用いられる０例えばニグロシン、炭
素数２〜１６のアルキル基を含むアジン系染料、モノア
ゾ染料の金属錯塩、サリチル酸、ジアルキルサリチル酸
の金属錯塩等が用いられる。

重合開始剤としては、いずれか適当な重合開始剤、例え
ば、２，２′−７ゾビスー（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
、ｌ、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、その他のアゾビスイソ
ブチロニトリル（ＡＩＢＮ）の如きアゾ系またはジアゾ
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−
ジクロリルベンゾイルバーオキサイド、ラウロイルパー
オキサイドの如き過酸化物系重合開始剤が挙げられる。

これら重合開始剤は、一般には、重合性単量体の重量の
約０．５〜１０％の開始剤で十分である。

また流動性改質剤をトナー粒子と混合（外添）して用い
ても良い。流動性改質剤としてはコロイダルシリカ、脂
肪酸金属塩、テフロン微粉末などがある。また増量の目
的で炭酸カルシウム、微粉末状シリカ等の充填剤を０．
５〜２０重量％の範囲でトナー中に配合してもよい。

以上のようにして得られた重合トナーを担持せしめた未
定着画像を定着させるには、通常の加熱・加圧ローラー
が用いられるが、好ましくは、面積圧で３〜６　ｋｇ／
ｃ＋＊２の圧力を有する熱定着ローラーを通過せしめる
のが良い、この時の定着温度は１２０℃〜２００℃と、
定着スピードは２０〜１００ｍｍ＃ｅｃの範囲であるこ
とが好ましい。

尚定着ローラーの面積圧とは、ローラーにがかる総圧を
定着ローラーと定着媒体の接触面積で割った値である。

［実施例］ 以下実施例に基いて詳細に説明する。

尚部数はすべて重量部である。

実施例１〜３ 下記に示す処方で均一に溶解または分散させた単量体組
成物を、水中に懸濁安定剤を分散させた分散媒系中にて
懸濁重合により、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラッ
クの４色のトナーを得た。

〈処方〉 （以下余白） これら４色のトナーをキャノンカラーレーザーコピア１
により、マセンタ、シアン　イエロー、ブランクの順に
多重現像を行ない、得られた未定着画像をフッ素系定着
ローラー間に表−１の定着条件で通過せしめ定着画像を
得た。得られた画像にオフセットは見られなかった。ま
た、担持体上の画像においては優れた透明性を有してい
た。

比較例 ４色のトナーの架橋剤量を表−１の割合にした以外は実
施例と同様にして得たトナーで同様の実験を行ない、定
着画像を得た。

得られた画像にはオフセット現象が見られた。

［発明の効果］ 以−ヒの様に本発明によれば、オフセットのない、優れ
た画像が得られる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 原稿画像を色分解し、各色毎に潜像を形成し、色分解フ
   ィルターに対応した原色及び黒色のトナーにより現像を
   行ない可視化された各色画像を転写部材に逐次重ねて転
   写し、多色画像を得た後、加熱・加圧ローラーにより定
   着するフルカラー電子写真複写装置において、該トナー
   として、少なくともワックスと各色に対応した着色材を
   含有した重合性単量体系を水系媒体中で懸濁重合する事
   により得られる重合トナーを用い、転写媒体上最上層及
   び第２層を形成するトナーのバインダー中に架橋成分を
   存在させた事を特徴とするフルカラー電子写真の定着方
   法。