JPH042185B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、軟化したトナー粉末に対し受像材よ
りも低い親和性を有する材料よりなる表面を備え
た媒体（medium）へ熱可塑性樹脂からなるトナ
ー粉末によつて像を施こし、このトナー粉末を圧
力により受像材へ転写し、圧力ゾーンを通過する
前および／またはその間に熱によりトナー粉末を
軟化することからなる受像材に対する固定像の形
成方法に関するものである。

この種の方法は特に英国特許第1245426号並び
に米国特許第3554836号および第3893761号各明細
書に記載されている。これらの方法において、た
とえば光導電性もしくは磁化性の像記録材上に形
成された粉末像は圧力によつて媒体に転写され、
この媒体の表面はたとえばシリコーンゴムのよう
な軟化粉末に対し低い親和性を有する材料よりな
つている。次いで、この粉末像に再び圧力を加え
て受像材に転写するが、この粉末は圧力ゾーンを
通過する前および／またはその間に熱により軟化
されて粘性を獲得し、そこに加えられる圧力の結
果凝集層を形成し、この層は好ましくは少なくと
も部分的に受像材中へ侵入する。冷却後、像は受
像材に永久結合される。受像材へ転写される前に
粉末像が位置している媒体を加熱することによ
り、またできれば受像材自身を加熱することによ
つて粉末を加熱する。この場合、粉末を変形しか
つ比較的低圧力で受像材中へ圧入しうるよう充分
に軟化するが、媒体と受像材とを分離する際に粉
末開裂（powder splitting）が生じて粉末像の幾
分かが媒体上に残留するよう粉末における凝集が
低下する程度までは軟化しないように温度を調節
する。

冒頭に記載した方法に使用するよう従来提案さ
れているトナー粉末は熱可塑性樹脂としてエポキ
シ樹脂またはポリスチレンからなる。この種のト
ナー粉末を用いて作業系を得ることもできるが、
これらの系は実用上欠点を有することが判明し
た。

媒体のみを加熱してトナー粉末を軟化させる系
において、トナー粉末を比較的短時間でその作業
範囲内の温度まで加熱するには少なくとも130℃
の高い媒体温度が必要とされる。この作業範囲
（working range）とは、トナー粉末の温度が完
全にかつ良好な粘着をもつて媒体から受像材へこ
の粉末を転写することができねばならない所にあ
るような温度範囲である。この作業範囲は、粉末
溶融物の完全な転写および良好な付着が丁度得ら
れるような温度を下限とする一方、粉末溶融物の
開裂がまだ生じないような温度を上限とする。

必要とされる高媒体温度の欠点は、熱媒体を反
復して加圧接触させる像記録材（たとえば光導電
部材）が高熱負荷を受けて、像記録材の寿命に対
し悪影響を与えることである。

この系の他の欠点は、恐らく媒体の熱劣化の結
果として作業範囲が次第に小さくなることであ
り、媒体の負荷が数万になると実用的作業範囲が
もはや存在しないような状態に達する。受像材を
媒体と加圧接触させる前に約80℃まで加熱すれ
ば、媒体温度を100〜105℃まで低下させることが
できる。しかしながら、この系はエネルギー消費
がとても大きいという欠点を有し、受像材の選択
を制約する。熱可塑性物質、たとえば熱可塑性樹
脂からなるインクで予備印刷した紙および高度に
サイジングした紙からなる受像材は、この系では
処理することができない。何故なら、紙の中の樹
脂が軟化し、この軟化樹脂が媒体を介して部分的
に像記録材に転写される結果、この像記録材は更
に使用するのに不適当となるからである。この系
においても、粉末像を軟化させるために媒体のみ
を加熱する系におけるよりも減少速度は遅いが、
作業範囲は徐々に減少する。

本発明は、熱可塑性樹脂として50〜100℃の融
点を有する結晶ポリエステルからなるトナー粉末
によつて像を施こすことを特徴とする冒頭に記載
の方法を提供する。

本発明方法は、従来提案されたトナー粉末を用
いてこの種の方法のために従来設置されたよりも
ずつと低い温度において充分広い作業範囲を与え
る。その結果、エネルギー消費もずつと少なくな
り、かつその媒体の寿命も長くなる。

本発明方法を電子写真複写法に使用する場合、
もう１つの効果は光導電性像記録材に対する負荷
が減少し、したがつてこの像記録材の寿命に対し
有益となることである。

本発明方法の好適具体例において、トナー粉末
を像的に施こした媒体のみを加熱してトナー粉末
を軟化させる。大抵の場合、作業範囲は20〜30℃
にあり、その下限は一般にトナー粉末中に存在す
る結晶ポリエステルの融点よりも僅かに高い媒体
温度である。

さらに、本発明方法は、トナー粉末を軟化させ
るのに必要な熱を専らまたは実質的に受像材に加
えて行なうこともできる。この具体例において
も、一般に少なくとも20℃の広い作業範囲が存在
する。

作業範囲の正確な位置および広さは、トナー粉
末自身の性質によるだけでなく、本発明方法を行
なう装置の形状寸法、装置の操作速度、トナー粉
末が像的に施こされた媒体の組成および硬さ、粉
末像を軟化させる方法並びに軟化したトナー粉末
を受像材へ転写する圧力によつても決定される。
特に、粉末像を担持する媒体と受像材との間の接
触時間が作業範囲を著しく支配する因子である。

受像材に対する粉末像の完全な転写および良好
な付着が得られる温度範囲を測定することによ
り、特定装置について作業範囲を容易に決定する
ことができる。トナー粉末の粘弾性を測定するこ
とにより特定トナー粉末の作業範囲の位置および
広さに関する合理的な指示が得られる。一般的に
トナー粉末の作業範囲はトナー粉末のロスコンプ
ライアンス（J″）が、本発明方法の実施に使用さ
れる装置における接触時間の逆数の0.5倍に等し
い振動数で測定して、10^-4〜10^-6m²／Ｎとなるよ
うな温度範囲に担当する。トナー粉末の粘弾性は
流動計で測定され、弾性率G′およびG″は多くの
異なる温度における振動数の関数として決定され
る。得られた曲線を１つの温度、すなわち比較温
度まで減少させる。この減少曲線から、ロスコン
プライアンス（J″）を振動数の関数として計算す
る。次いで、作業範囲の下限温度および上限温度
の変位因子（それぞれJ″＝10^-6および10^-4m²／
Ｎ）をロスコンプライアンス−振動数曲線から読
み取ることができる。次いで、作業範囲の下限温
度および上限温度を、種々異なる温度での測定に
際し得られた変位因子から作成されるWLF方程
式により計算することができる。

本発明方法で使用するトナー粉末は50〜100℃、
好ましくは60〜85℃の融点を有する結晶ポリエス
テルからなる。結晶ポリエステルの融点は、ポリ
エステルを溶融し、次いで溶融物を毎分10℃の冷
却速度で20℃まで冷却し、その直後に固体物質を
毎分10℃の加熱速度で再加熱することにより測定
する。第２の加熱段階に際し、融点は最大吸熱効
果が観察される温度として記録される。結晶ポリ
エステルの数平均（number−average）分子量
は好ましくは少なくとも5000、特に好ましくは
8000〜45000である。

本発明方法を媒体から受像材への粉末像の転写
に比較的短い接触時間を使用する装置で行なう場
合、粉末像は好ましくは8000〜25000の数平均分
子量を有する結晶ポリエステルからなるトナー粉
末により形成される。この種の装置において、た
とえば媒体は厚さ1/10mm程度のシリコーンゴムを
施こした直径20〜40mmのローラで構成し、この媒
体から受像材への粉末像の転写は前記ローラと約
80〜100N／cmの力で媒体に対し押圧される同様
なローラとの間の空隙部で行なわれる。

ポリエステルの数平均分子量は低角度レーザー
光散乱検出器を用いてGPC測定により決定され
る。

適する結晶ポリエステルの例は次の通りであ
る： ポリカプロラクトン（Tm±60℃）、ポリ（ヘキ
サメチレンセバケート）（Tm±65℃）、ポリ（ヘ
キサメチレンアジペート）（Tm±55℃）、ポリ
（ヘキサメチレンオキザレート）（Tm±65℃）、
ポリ（エチレンアジペート）（Tm±60℃）、ポリ
（デカメチレンアゼレート）（Tm±70℃）、ポリ
（デカメチレンセバケート）（Tm±76℃）、ポリ
（テトラメチレンスベレート）（Tm±56℃）、ポ
リ（エチレン（メチル）テレフタレート）（Tm
±70℃）、ポリ（テトラメチレンセバケート）
（Tm±61℃）、ポリ（エチレンスべレート）（Tm
±65℃）、ポリ（エチレンセバケート）（Tm±76
℃）、ポリ（デカメチレンオキザレート）（Tm±
80℃）、ポリ（デカメチレンアジペート）（Tm±
78℃）、ポリ（デカメチレンドデカンジオエート）
（Tm±82℃）、ポリ（デカメチレンオクタデカン
ジオエート）（Tm±93℃）、ポリ（ヘキサメチレ
ンドデカンジオエート）（Tm±76℃）、ポリ（ヘ
キサメチレン−デカメチレンセバケート）（Tm
±64℃）、ポリ（デカメチレン−セバケート−テ
レフタレート）（Tm±71℃）およびポリ（デカ
メチレン−２−メチル−１，３−プロパンジオー
ル−ドデカンジオエート）（Tm±72℃）。

結晶ポリエステルの他に、さらに本発明方法で
使用するトナー粉末は着色剤をも含んでおり、こ
の着色剤はカーボンブラツクまたは無機もしくは
有機の顔料もしくは染料とすることができる。さ
らに、トナー粉末は他の添加物をも含むことがで
き、その性質は像をトナー粉末によつて施こす方
法に依存する。かくして、磁気潜像を現像するた
めのトナー粉末、すなわち現像すべき静電画像ま
で磁気移動手段により供給されるトナー粉末はさ
らに一般に40〜70重量％の量の磁気吸引材
（magnetically attractable material）を含まね
ばならない。さらに、静電画像の現像に使用する
トナー粉末を、それ自体公知の方法で、導電性材
料を粉末粒子中に適当な量で微分配し、或いはこ
れを粉末粒子の表面上へ沈着させて導電性にする
こともできる。静電画像の現像に際し、トナー粉
末をいわゆる二成分現像材で使用する場合、粉末
粒子はさらに電荷制御材を含むこともでき、この
電荷制御材は摩擦帯電に際し現像すべき静電画像
の極性とは反対の極性を有する電荷を粉末粒子が
受け入れるようにする。磁気吸引材、導電材また
は電荷制御材としては、公知の材料を使用するこ
とができる。

トナー樹脂中にたとえば磁気吸引性の顔料また
はカーボンブラツクのような充填剤を含ませる結
果、このトナー粉末のロスコンプライアンスは充
填剤を含まない対応のトナー樹脂と比較して低下
する。特に本発明方法で使用するトナー粉末がた
とえば5000〜15000という比較的低い数平均分子
量を有する結晶ポリエステルからなる場合、トナ
ー粉末のロスコンプライアンスを所要レベルにす
るには、トナー粉末中に充填剤を含ませる必要が
ある。トナー粉末が磁気吸引性および／または導
電性である必要があれば、これら磁気吸引性およ
び／または導電性充填剤の代りにたとえばタル
ク、シリカ、粘土、二酸化チタンおよび酸化亜鉛
のような不活性充填剤をトナー粉末中に含ませる
こともできる。５〜15重量％の比較的少量を使用
用した場合でさえ、トナー粉末のロスコンプライ
アンスおよび導電性に対し明らかに影響を及ぼす
ような導電性充填剤は、少なくとも750m²／ｇの
比表面積と250〜400ml／100ｇの吸油率とを有す
るカーボンブラツクである。トナー粉末は公知方
法で、結晶ポリエステルを溶融させ、この溶融物
中に着色剤とその他任意の添加物とを微分配し、
溶融物を冷却して固体塊とし、この固体を所要の
粒子寸法（一般に８〜30μm）の粒子まで磨砕し
て製造すことができる。

媒体のみを加熱してトナー粉末を軟化させる本
発明方法の好適具体例において、トナー粉末を圧
力転写により光導電性または磁性の像記録材から
前記媒体に施こす場合、作業範囲の上限はできれ
ば粉末溶融物の開裂が生ずるような温度によつて
ではなく、トナー粉末が像記録材から媒体への圧
力転写に際し既に軟化しかつ部分的に像記録材に
付着しているような温度で制限することができ
る。この場合、作業範囲の上限は、しばしばトナ
ー粉末をしばらくの間（たとえば２〜７日間）に
わたり高温度ではあるがトナー粉末の軟化温度よ
り低い温度（たとえば約50℃）で貯蔵することに
より上昇させることができる。高温度での貯蔵に
際し、トナー粉末における結晶ポリエステル樹脂
の割合は増大するが、この結晶化の割合の増加が
作業範囲の上限を上昇させる原因となるかどうか
は明確でない。

本発明方法は、たとえば英国特許第1245426号、
米国特許第3554836号、第3893761号および第
4068937号並びにヨーロツパ特許出願第0045102号
各明細書に記載されたようなこの目的で知られた
装置において実施することができる。受像材へ転
写させる前に、粉末像を形成した媒体のみを加熱
するのが好適である。上記したように、作業範囲
は広く、かつポリスチレンまたはエポキシ樹脂に
基づく公知のトナー粉末の作業範囲よりもずつと
低いレベルである。

以下、本発明を実施例を参照して詳細に説明す
る。

実施例 １ 約21000の数平均分子量を有するポリカプロラ
クトン2500ｇを溶融させ、かつ2500ｇの磁気吸引
性顔料（西ドイツ国・バイエルＡ・Ｇ社により製
造されるバイフエロツクス318M）を溶融物中へ
微分配した。次いで、溶融物を室温まで冷却し、
固体を10〜30μmの粒子寸法を有する粒子まで磨
砕した。得られたトナー粉末を、ヨーロツパ特許
出願第0045102号明細書に記載されたような電子
写真複写装置に使用した。光導電性像記録材上に
形成した粉末像を加圧転写した媒体は直径25mmの
金属ローラからなり、このローラは顔料を含む
RTVシリコーンゴム（西ドイツ国・メツサー
ズ・ロツセール社により製造されるRTV200／
201）の厚さ約500μmの第１被覆と、その上に顔
料を含有しないRTVシリコーンゴムの厚さ約
70μmの第２被覆とを有し、これはジラウリン酸
ジブチル錫の作用下でα−，Ｗ−ヒドロキシ−ポ
リジメチルシロキサンとテトラエチルシリケート
とを架橋して得られる。

粉末像を軟化させるために媒体のみを加熱し
た。受像材としてはオセ無地紙を使用した。作業
範囲は65〜85℃の媒体温度であつた。トナー粉末
を使用前に50℃で５日間貯蔵した場合は、作業範
囲は70〜100℃であつた。

作業範囲は、80000枚の複写を作成した後に殆
んど小さくならなかつた。上記のトナー粉末を使
用し、さらに本発明方法を、媒体と受像材との両
者を加熱して粉末像を軟化させることにより行な
つた。この場合、作業範囲は40〜45℃の媒体温度
であり、受像材の温度は70〜100℃であつた。

実施例 ２ 実施例１に記載した方法で、次の組成を有する
トナー粉末を作成した： 約15000の数平均分子量を有するポリカプロラ
クトン50重量％、 磁気吸引性顔料（バイフエロツクス318M）50
重量。

このトナー粉末1500ｇを、次のものを含有する
分散中に分散させた： 10〜250nmの粒子寸法を有する炭素24ｇ、 疎水性シリカ 12ｇ、 ポリビニルアルコール 10ｇ、 エタノール 3000ml、 水 7000ml。

この分散物を連続撹拌しながら約65℃まで加熱
し、この温度に約10分間保つた。次いで、これを
室温まで冷却し、炭素で被覆されたトナー粒子を
この液体から分離した。得られたトナー粉末は７
×10⁴オーム・ｍの抵抗値を有した。

このトナー粉末を、実施例１に記載した電子写
真複写装置に使用した。作業範囲は約70〜125℃
の媒体温度であつた。

実施例 ３ 次のものを含有するトナー粉末を実施例１に記
載した方法で作成した： 約43000の数平均分子量を有するポリカプロラ
クトン50重量％、 磁気吸引性顔料（バイフエロツクス318M）50
重量％。

光導電性像記録材上に形成した静電像を磁気ブ
ラシで現像するためトナー粉末を使用した。前記
光導電性像記録材の光導電層はオランダ国特許出
願第7808418号の実施例５に記載したように構成
し、かつその支持体はヨーロツパ特許出願第
0037193号に記載されたようにスクリーニングし
たアルミニウムの層で被覆したプラスチツク膜で
構成した。静電画像は、像記録材を静電的に帯電
させ、オリジナル像をその感光面に投影し、さら
にこの像記録材を支持体を介して露出することに
より形成した。像記録材上に形成した粉末像をオ
セ1900型複写機に使用されるような転写固定装置
において未加熱のオセ無地紙に転写させた。作業
範囲は70〜95℃の媒体温度であつた。

実施例 ４ 媒体のみを加熱して粉末像を軟化させる実施例
１の手順を、次の組成のトナー粉末を用いて反復
した： 9200の数平均分子量を有するポリカプロラクト
ン42.5重量％、 磁気吸引性顔料（バイフエロツクス318M）50
重量％、 約30nmの平均粒子寸法と約100m²／ｇの比表面
積と約340ml／100ｇの吸油率とを有するカーボン
ブラツク 7.5重量％。

作業範囲はこの場合75〜95℃の媒体温度であつ
た。熱可塑性樹脂を5200の数平均分子量を有する
ポリカプロラクトンとした上記と同様の組成のト
ナー粉末を用いて上記と実質的に同じ結果が得ら
れた。

実施例 ５ 下記組成のトナー粉末Ａ〜Ｆを、実施例１に記
載したように製造した： Ａ 約18000の数平均分子量を有するポリ（ヘキ
サメチレンセバケート）42.5重量％、 磁気吸引性顔料（パイフエロツクス318M）
50重量％、 実施例４に示した性質を有するカーボンブラ
ツク 7.5重量％。

Ｂ 約17000の数平均分子量を有するポリ（ヘキ
サメチレンアジペート） 42.5重量、 磁気吸引性顔料（バイフエロツクス318M）
50重量％、 実施例４に示した性質を有するカーボンブラ
ツク 7.5重量％。

Ｃ 約18000の数平均分子量を有するポリ（ヘキ
サメチレンドデカンジオエート）50重量％、 磁気吸引性顔料（バイフエロツクス318M）
50重量％。

Ｄ 約22250の数平均分子量を有するポリ（ヘキ
サメチレン−デカメチレン−セバケート）43重
量％、 磁気吸引性顔料（バイフエロツクス318M）
50重量％、 実施例４に示した性質を有するカーボンブラ
ツク ７重量％。

Ｅ 約22000の数平均分子量を有するポリ（デカ
メチレンドデカンジオエート）50重量％、 磁気吸引性顔料（バイフエロツクス318M）
50重量％。

Ｆ 約22000の数平均分子量を有するポリ（エチ
レンスベレート）50重量％、 磁気吸引性顔料（バイフエロツクス318M）
50重量％。

光導電性像記録材上にこれらトナー粉末を用い
て形成した粉末像を、オセ1900型複写機に使用さ
れるような転写固定装置において未加熱のオセ無
地紙に転写した。

これら種々異なるトナー粉末に対する作業範囲
は次のような媒体温度であつた： 粉末Ａ：±85−±110℃ 粉末Ｂ：±65−± 85℃ 粉末Ｃ：±85.±115℃ 粉末Ｄ：±75−±100℃ 粉末Ｅ：±90−±115℃ 粉末Ｆ：±85−±105℃

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 軟化したトナー粉末に対し受像材よりも低い
   親和性を有する材料よりなる表面を備えた媒体
   へ、熱可塑性樹脂からなるトナー粉末により像を
   施こし、このトナー粉末を圧力により受像材へ転
   写し、加圧ゾーンを通過する前および／またはそ
   の間に熱によりトナー粉末を軟化することからな
   る受像材に対する固定像の形成方法において、熱
   可塑性樹脂として50〜100℃の融点を有する結晶
   ポリエステルからなるトナー粉末により像を施こ
   すことを特徴とする固定像の形成方法。 ２ 60〜85℃の融点を有する結結晶ポリエステル
   からなるトナー粉末により像を形成することを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ３ 少なくとも5000の数平均分子量を有する結晶
   ポリエステルからなるトナー粉末により像を施こ
   すことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の方法。 ４ 8000〜45000の数平均分子量を有する結晶ポ
   リエステルからなるトナー粉末により像を施こす
   ことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の方
   法。 ５ 像が施こされた媒体のみを加熱することによ
   りトナー像を軟化することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項乃至第４項のいずれかに記載の方
   法。