JPH0128941B2

JPH0128941B2 -

Info

Publication number: JPH0128941B2
Application number: JP57149053A
Authority: JP
Inventors: Akizo Shirase; Kunio Ito; Hiroyuki Takagiwa; Jiro Takahashi; Koichi Gunji
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1982-08-30
Filing date: 1982-08-30
Publication date: 1989-06-06
Also published as: JPS5938772A; GB2126164A; GB8323096D0; GB2126164B; US4514486A

Description

【発明の詳細な説明】

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。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
可能であつて高速複写機の定着に好適である。ま
た、比較的低温の熱源を用いることができるた
め、この方式においては消費電力が少なくてよ
く、複写機の小型化及びエネルギーの節約を図る
ことができる。更に、定着器内に紙が滞溜した場
合にも発火の危険がなく、この点においても好ま
しい。しかしながらこの方式においては、オフセツト
現象の発生という問題がある。これは、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
して画像を汚すという現象である。このオフセツ
ト現象を防止するためには、熱ローラに接してク
リーニングローラ等のクリーニング部材を設け、
このクリーニング部材により熱ローラに付着した
トナーをクリーニングする手段が有効である。しかしながら、このようなクリーニング部材を
設けた場合においては、いわゆる裏面汚れ現象が
生ずるようになる。この裏面汚れ現象は、クリー
ニング部材に堆積したトナー物質が過剰の熱を受
けた場合に、当該トナー物質が熱ローラに転移し
てその後に給送されて来る転写紙等の支持体の表
面を汚し、また更に熱ローラに押圧されている圧
接ローラに転移してこの圧接ローラに転移したト
ナー物質により支持体の裏面が汚される現象であ
る。一方熱ローラより成る定着器を用いて加熱定着
する方式においては、装置の使用開始時にウオー
ミングアツプ時間が必要とされる。ここに熱ロー
ラは、通常筒状の金属より成る芯金の外周にテフ
ロン樹脂等の被膜を形成して構成され、従来では
アルミニウムを芯金とした熱ローラを用いて定着
を行うようにしているが、この場合には強度の関
係から厚さを４mm以上としているため、ウオーミ
ングアツプ時間が例えば90秒程度と長いものとな
つてしまう。一方ウオーミングアツプ時間を短く
するためには熱ローラの芯金の材質とは無関係に
これの肉厚を小さくすることが極めて有効であ
り、芯材の肉厚を小さいものとしながら使用によ
り変形しないようにするためには、大きいヤング
率の材質、例えば炭素鋼、クロム鋼、ステンレス
鋼等を用いることが必要である。しかしながらこ
のような材質を芯金とした熱ローラにおいては、
芯金の熱伝導率が小さいので芯金を均一に加熱す
ることが因難であつて局部的に過熱される場合が
あり、これが原因となつて裏面汚れ現象を生ずる
ようになる。本発明はこのような事情にもとづいてなされた
ものであつて、ウオーミングアツプ時間が短か
く、しかも裏面汚れ現象を生じることなく確実に
良好な定着を行うことのできる画像形成方法を提
供することを目的とし、その特徴とするところ
は、熱ローラを有する定着器を用いてトナー像を
加熱定着する工程を含む画像形成方法において、
熱ローラの芯金の厚さが２mm以下であり、前記熱
ローラにクリーニング部材が設けられ、この定着
器の設定された加熱温度において溶融し経時的に
その弾性が増大し、前記加熱温度より10〜60℃高
い温度条件下に60分間保持されたときにその弾性
が２倍以上に増大するポリエステル樹脂をバイン
ダーとするトナーによりトナー像を形成し、前記
定着器によりトナー像を加熱定着する点にある。以下図面により本発明を説明する。本発明においては、第１図に示すように筒状の
金属より成る芯金１１の外周にテフロン樹脂或い
はシリコン樹脂等の被膜１２を形成して成る熱ロ
ーラ１と、この熱ローラ１の内部空間に配設した
ヒータ２と、この熱ローラ１と圧接するよう配設
した、筒状の金属より成る芯金３１の外周面にシ
リコン樹脂の被膜３２を形成して成る圧接ローラ
３と、熱ローラ１に対接されたクリーニングロー
ラ４とより成る定着器１００を用い、この定着器
１００の設定された加熱温度において溶融しその
温度で経時的にその弾性が増大し、前記加熱温度
より10〜60℃高い温度条件下に60分間保持された
ときにその弾性が２倍以上に増大するポリエステ
ル樹脂をバインダーとするトナーにより、例えば
感光ドラムを介して転写紙５にトナー像を形成
し、このトナー像の形成された転写紙５を通路Ｐ
に沿つて熱ローラ１と圧接ローラ３との対接領域
を通過させ、ここにおいて熱ローラ１の熱により
トナーを溶融して軟化し、以つてトナー像を転写
紙に定着させるようにする。以上において本発明においては、熱ローラ１の
芯金１１の厚さを２mm以下とすることが必要であ
り、その厚さを1.5mm以下とすることが好ましく、
更には1.0mm以下とすることがより好ましく、ま
た芯金１１の外径をできる限り小さくすることが
好ましい。そして芯金１１の材質としては、大き
な強度を得るためにヤング率が1.2×10⁴Kg／mm²以
上の材質を用いることが好ましく、更には1.6×
10⁴Kg／mm²以上の材質を用いることがより好まし
く、例えば炭素鋼、クロム鋼、ステンレス鋼等を
用いることができる。而して本発明においては、熱ローラ１の芯金１
１の厚さを２mm以下としているため、芯金１１の
材質とは無関係にウオーミングアツプ時間が短
い。このように芯金１１の厚さを２mm以下として
いるため芯金１１の材質としては強度の関係から
大きなヤング率の材質を用いることが有利であ
り、そのような材質は熱伝導率が小さいので芯金
１１において局部的に過熱される場合があるが、
本発明に用いるトナーは設定された加熱温度で溶
融した後その温度で経時的に弾性が増大するもの
であるため、熱ローラ１に接触して溶融したとき
は未だトナーの弾性が小さく、転写紙に対する濡
れが良好で十分に繊維間に浸透するので確実に良
好な定着が達成されると共に、トナーの一部が熱
ローラ１に付着し更にクリーニングローラ４にク
リーニングされて堆積する至つたトナー物質は、
クリーニングローラ４上で経時的に弾性が増大す
るため、熱ローラによつて設定された加熱温度よ
り高い温度に加熱された場合にも、熱ローラ１を
介して圧接ローラ３の転移するようなことがな
く、従つて裏面汚れ現象を生じるおそれもない。以上の効果を得るために、本発明においては、
トナーのバインダーとして、定着器において設定
された加熱温度で溶融し、その後その温度で経時
的に弾性が増大し、前記加熱温度より10〜60℃高
い温度条件下に60分間保持されたときにその弾性
が２倍以上に増大するポリエステル樹脂が用いら
れる。このポリエステル樹脂は、熱縮合型重合体
であるが熱によつて縮合反応すべき未反応の官能
基が残存している重合体、換言すれば部分的に縮
合が生じている重合体である。具体的には、例え
ば定着器において設定された加熱温度において、
溶融直後においては1000〜20000dyne／cm²の弾性
を有し、設定された加熱温度より10〜60℃高い温
度条件下に60分間保持されたときにその弾性が２
倍以上、好ましくは４倍以上でできるだけ大きく
増大し、その弾性が24000dyne／cm²以上となるポ
リエステル樹脂をバインダーとしてトナーを構成
する。以上における弾性は、円錐円板型回転粘度計
「島津レオメーターRM−１」（島津製作所製）を
用いて行なつた動的粘弾性の測定から求めた動的
弾性率の値である。測定方法、解析理論は、「レ
オロジー測定法」（高分子学会レオロジー委員会
編）及び「定常流粘度・動的粘弾性測定用島津レ
オメーターRM−１取扱説明書」に詳しいが、被
測定物（粘弾性体）に正弦的なずり変形を与え、
これと等しい周期のずり応力を測定することによ
り動的弾性率が求められる。この方法による動的
弾性率の測定は、ずり速度すなわち円板の回転数
の影響を受けるが、この回転数は50r.p.m.に設定
された。上記トナーのバインダーとしては、多価カルボ
ン酸と多価アルコールとの縮合によつて得られる
ポリエステル樹脂を好ましいものとして用いるこ
とができ、特に三官能以上の多官能性単量体を、
縮合に係る単量体総体に対して少なくとも15〜40
モル％含有するポリエステル樹脂が望ましい。特
に好ましいものは、その酸価が27以上、好ましく
は30以上、より好ましくは37以上のポリエステル
樹脂である。ポリエステル樹脂を得るために好適に用いるこ
とのできるジカルボン酸の具体例としては、例え
ばマレイン酸、フマール酸、メサコン酸、シトラ
コン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタル酸、
イソフタル酸、テレフタル酸、シクロヘキサンジ
カルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン
酸、マロン酸、これらの酸の無水物、低級アルキ
ルエステルとリノレイン酸の二重体、その他を挙
げることができる。また好適に用いることができる三価以上の多価
カルボン酸の具体例としては、例えば１，２，４
−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、２，５，７−ナフタレ
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、１，
３−ジカルボキシル−２−メチル−２−メチレン
カルボキシルプロパン、テトラ（メチレンカルボ
キシル）メタン、１，２，７，８−オクタンテト
ラカルボン酸、エンポール三量体酸、及びこれら
の酸無水物、その他を挙げることができる。上記多価カルボン酸と縮合してポリエステル樹
脂を与える多価アルコールの具体例としては、例
えば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、ネオペンチルグリコー
ル、１，４−ブテンジオール等のジオール類、
１，４−ビス（ヒドロキシメチル）シクロヘキサ
ン、及びビスフエノールＡ、水素添加ビスフエノ
ールＡ、ポリオキシエチレン化ビスフエノール
Ａ、ポリオキシプロピレン化ビスフエノールＡ等
のエーテル化ビスフエノール類、その他を挙げる
ことができる。また好適に用いることができる三価以上の多価
アルコールの具体例としては、例えばソルビトー
ル、１，２，３，６−ヘキサンテトロール、１，
４−ソルビタン、ペンタエリスリトール、ジペン
タエリスリトール、トリペンタエリスリトール、
蔗糖、１，２，４−ブタントリオール、１，２，
５−ペンタントリオール、グリセロール、２−メ
チルプロパントリオール、２−メチル−１，２，
４−ブタントリオール、トリメチロールエタン、
トリメチロールプロパン、１，３，５−トリヒド
ロキシメチルベンゼン、その他を挙げることがで
きる。ここで熱ローラ１の表面の汚れをクリーニング
するためのクリーニング部材の形態としては、ロ
ーラの他ブレード、パツド等を用いることができ
る。以下本発明の実施例について説明するがこれに
よつ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テレフタル酸91ｇと、ポリオキシプロピレン化
ビスフエノールA490ｇと、ポリオキシエチレン
化ビスフエノールA200ｇとを窒素気流下で昇温
し、0.05ｇのジブチル錫オキサイドを加えて温度
200℃に保つて反応させた後、無水１，２，４−
ベンゼントリカルボン酸161ｇを加えて更に反応
させた。高化式フローテスターによる軟化点で反
応の進行を追跡し、生成重合体の軟化点が132℃
に達した時反応を停止させ、室温に冷却して樹脂
Ａを合成した。この樹脂Ａをジオキサンに溶解
し、アルコール性水酸化カリウム溶液によりフエ
ノールフタレインを指示薬として滴定を行ない、
樹脂Ａの１ｇを中和するために必要な水酸化カリ
ウムのmg数により樹脂Ａの酸価を測定したところ
37であつた。この樹脂A100部と、カーボンブラ
ツク10部と、ポリプロピレン「ビスコール660P」
（三洋化成社製）３部とを混合し、エクストルー
ダーにより125℃の設定温度で加熱練肉、冷却、
粉砕及び分級の通常のトナーの製造方法に従つて
トナーを製造した。このトナーの軟化点は127℃
であつた。これを「トナー１」とする。このトナー１の弾性を「島津レオメーターRM
−１」を用いて測定したところ、温度190℃で
2300dyne／cm²であり、その後温度210℃で60分間
放置後の弾性は80000dyne／cm²となり弾性は約35
倍に増大した。また定着可能最低温度は150℃で
あつた。そしてトナー１の５部と鉄粉95部とを混
合して現象剤を調製した。次に外径30mm、厚さ1.0mmの炭素鋼より成る芯
金の外周面にテフロン（デユポン社製ポリテトラ
フルオロエチレン）で30μの被膜を形成した熱ロ
ーラと、この熱ローラの内部空間に配設した消費
電力1300Wのヒータと、被膜をシリコンゴム
「KE−1300RTV」（信越化学工業社製）で形成し
た圧接ローラと、被膜を芳香族ナイロン不織布
「ノーメツクス」（デユポン社製）により形成した
クリーニングローラとより成る定着器を装備した
電子写真複写機「Ｕ−Bix Ｖ」（小西六写真工業
社製）改造機を用い、熱ローラの設定温度を190
℃として電子写真複写機のウオーミングアツプ時
間を測定し、その後上記の現像剤により10000回
に亘るコピーテストを行つた。結果は表に示す通
りである。実施例２定着器の熱ローラの芯金として厚さ1.5mmの炭
素鋼を用いた他は実施例１と同様にしてウオーミ
ングアツプ時間を測定し、その後10000回に亘る
コピーテストを行つた。結果は表に示す通りであ
る。実施例３定着器の熱ローラの芯金として厚さ2.0mmの炭
素鋼を用いた他は実施例１と同様にしてウオーミ
ングアツプ時間を測定し、その後10000回に亘る
コピーテストを行つた。結果は表に示す通りであ
る。実施例４定着器の熱ローラの芯金として厚さ1.0mmのニ
ツケル鋼を用いた他は実施例１と同様にしてウオ
ーミングアツプ時間を測定し、その後10000回に
亘るコピーテストを行つた。結果は表に示す通り
である。実施例５定着器の熱ローラの芯金として厚さ1.0mmのク
ロム鋼を用いた他は実施例１と同様にしてウオー
ミングアツプ時間を測定し、その後10000回に亘
るコピーテストを行つた。結果は表に示す通りで
ある。実施例６定着器の熱ローラの芯金として厚さ1.0mmの18
−８ステンレス鋼を用いた他は実施例１と同様に
してウオーミングアツプ時間を測定し、その後
10000回に亘るコピーテストを行つた。結果は表
に示す通りである。比較例１定着器の熱ローラの芯金として厚さ2.5mmの炭
素鋼を用いた他は実施例１と同様にしてウオーミ
ングアツプ時間を測定し、その後10000回に亘る
コピーテストを行つた。結果は表に示す通りであ
る。比較例２定着器の熱ローラの芯金として厚さ2.5mmのク
ロム鋼を用いた他は実施例１と同様にしてウオー
ミングアツプ時間を測定し、その後10000回に亘
るコピーテストを行つた。結果は表に示す通りで
ある。比較例３スチレン成分と、メチルメタアクリレート成分
とブチルメタアクリレート成分との重量割合が
５：２：３であり、重量平均分子量Mwが97000、
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10.2、軟化点が130℃のスチレ
ン−メチルメタアクリレート−ブチルメタアクリ
レート共重合体を樹脂Ａの代りに用いた他は実施
例１と同様にしてトナーを製造した。これを「ト
ナー２」とする。このトナー２について「島津レオメーターRM
−１」を用いて弾性を測定したところ、温度190
℃で4100dyne／cm²であり、その後温度210℃で60
分間放置後においても4000dyne／cm²で弾性の増
大はなかつた。このトナー２を用いた他は実施例１と同様にし
てウオーミングアツプ時間を測定し、その後
10000回に亘るコピーテストを行つた。結果は表
に示す通りである。

【表】以上のように本発明によればウオーミングアツ
プ時間が短く、しかも裏面汚れ現象を生じること
なく確実に良好な定着を行うことのできる画像形
成方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法に用いる定着器の一例を示
す説明図である。１……熱ローラ、１１……芯金、１２……被
膜、２……ヒータ、３……圧接ローラ、３１……
芯金、３２……被膜、４……クリーニングロー
ラ、５……転写紙、Ｐ……通路、１００……定着
器。

Claims

【特許請求の範囲】

１熱ローラを有する定着器を用いてトナー像を
加熱定着する工程を含む画像形成方法において、
前記熱ローラの芯金の厚さが２mm以下であり、前
記熱ローラにクリーニング部材が設けられ、この
定着器の設定された加熱温度において溶融し経時
的にその弾性が増大し、前記加熱温度より10〜60
℃高い温度条件下に60分間保持されたときにその
弾性が２倍以上に増大するポリエステル樹脂をバ
インダーとするトナーによりトナー像を形成し、
前記定着器により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。