JPH0546036A - 画像形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【構成】絶縁体上に静電潜像を形成する印加工程１と、
得られた静電潜像にトナー９を付着させてトナー像を形
成させる現像工程３および形成されたトナー像を記録媒
体６に定着する定着工程とからなる画像形成方法におい
て、絶縁体が無端型フィルムベルト７であり、その上の
トナーを予熱４した後、加圧定着５ａ，５ｂする。 【効果】定着前にトナーを予熱することで定着温度を非
常に低くかつ低線圧に設定できることから、紙のカー
ル、ジャムり等のトラブルが発生しにくくなり、また設
定温度になるまでに時間がかからずクイック印字ができ
る。また、転写と定着が同時に行なわれること、低線圧
となることから、トナーの飛散、細線のつぶれ、画像の
にじみが軽減され高画質となり、かつ定着ローラ（圧力
ローラ）の寿命も長くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は普通紙複写機やレーザプ
リンタ及び普通紙ファクシミリ等に用いられる画像形成
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術・発明が解決しようとする課題】従来、複
写機やレーザビームプリンタ等において画像を形成する
場合、一般に静電記録、電子写真等、種々の方式が用い
られている。静電記録方式は記録紙等の静電記録シート
上に信号電圧を記録針から印加し、静電潜像を形成した
後、磁気ブラシ等の現像装置を用い現像し、更に該静電
潜像を熱、圧力等の手段により転写・定着するという３
つの工程からなる方式である。しかし、従来からの静電
記録方式では現像時に記録紙等の記録媒体上の余分な箇
所にトナーが付着する、いわゆる地汚れが発生し、また
直接記録紙に記録針により電圧を印加する際に記録針に
紙粉等の異物が付着し正常な画像が得られなくなるとい
う不具合が発生し易く、安定した高品位の画像を連続し
て得るには問題がある。

【０００３】このような問題点を改善するものとして、
特開昭５５−８４６９６号公報又は特開平３−１３７０
１号公報に記載されているごとく、磁性フィルム又は絶
縁性フィルムを用い、該フィルム面上にトナーを均一に
塗布した後、フィルムの裏面よりサーマルヘッドで信号
に応じた熱パルスを供給してトナーを溶融させ、対向す
る記録紙面上に画像を形成させる方法が知られている。
しかしながら、この方法ではトナーが均一に塗布できず
画像が縞状にムラになり、塗布されたトナー層の一部が
熱により凝集する懸念があり、該凝集トナーが再塗布工
程の繰り返しの中で異物としての挙動をする可能性が大
きい。さらに、定着時に記録紙等の記録媒体上の余分な
箇所にトナーが付着する、いわゆる地汚れが発生し易い
といった問題点が指摘されている。

【０００４】このように、従来からの静電記録方式にお
いては種々の問題点が指摘されており、これらの観点か
ら新しい画像形成方法とそれに適応したトナーの開発が
期待されているが、未だ満足できるものは得られていな
いのが実情である。本発明の目的は、前記の種々の課題
を解決する新規な画像形成方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の画像形成方法
は、前記の課題を解決するために、絶縁体上に静電潜像
を形成する印加工程と、得られた静電潜像にトナーを付
着させてトナー像を形成させる現像工程および形成され
たトナー像を記録媒体に定着する定着工程とからなる画
像形成方法において、該絶縁体が無端型フィルムベルト
であり、該無端型フィルムベルト上のトナーを予熱した
後、加圧定着することからなる。また、トナーは熱解離
型カプセルトナーが用いられる。また、無端型フィルム
ベルト上のトナーへの予熱温度は、４０〜１２０℃であ
り、定着工程における線圧は０．５〜４ｋｇ／ｃｍであ
ることからなる。

【０００６】

【作用】本発明によれば、絶縁性の無端型フィルムベル
ト上に形成されたトナー像を構成する熱解離型カプセル
トナーを予め暖めておいてから定着ローラ（圧力ロー
ラ）で加圧定着するものであり、定着前にトナーを予熱
することで定着温度を非常に低くかつ低線圧に設定でき
る。このように定着温度が低いことから、紙のカール、
ジャムり等のトラブルが発生しにくくなり、また設定温
度になるまでに時間がかからずクイック印字ができる。
また、転写と定着が同時に行なわれること、低線圧とな
ることから、トナーの飛散、細線のつぶれ、画像のにじ
みが軽減され高画質となり、かつ定着ローラ（圧力ロー
ラ）の寿命も長くなる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら詳細に説明する。本発明の画像形成方法の一例と
して、その概念図を図１に示す。１は印加装置、３は現
像器、７は絶縁性無端型フィルムベルト、９はトナー、
４は加熱用ヒータ、５ａおよび５ｂは定着ローラ（圧力
ローラ）である。印加工程は絶縁体上に静電潜像を形成
する工程であり、印加装置１は絶縁性無端型フィルムベ
ルト７面上に対向して配置されており、多数併設される
ピン電極に絶縁性無端型フィルムベルト７に該ピン電極
を駆動しつつパルス電圧を印加し、前記の絶縁性無端型
フィルムベルトとの間に放電を行わせ、絶縁性無端型フ
ィルムベルト上に文字又は記号等画像をドットに分解し
たそのドットに対応する電荷を供給することにより静電
潜像を形成する。現像工程はこのようにして得られた絶
縁性無端型フィルムベルト上の静電潜像に現像器３中の
トナー９を付着させることによりトナー像を形成する工
程である。本発明において用いられる絶縁性無端型フィ
ルムベルト７は、５〜２０μｍのフッ素樹脂系、ポリエ
ステル系、ポリイミド系、ポリアミド系の耐熱性フィル
ムおよびポリプロピレンフィルム、ポリエチレンフィル
ム、セロファン等のフィルムまたは導電層に誘電体をコ
ーティングしたものが挙げられる。絶縁性無端型フィル
ムベルト７は、少なくとも一対のローラにより張架され
ており、例えば図１に示すように定着ローラ（圧力ロー
ラ）５ａと支持ローラ１０により張架されている。ある
いは、図２に示すように３個のローラにより張架される
など、ローラの個数には特に制限はない。

【０００８】無端型フィルムベルト上のトナーは、現像
工程後図示していない所定の駆動手段により図中に示し
た方向に一定の周速で移動する無端型フィルムベルトの
回転移動に伴って移動し、定着部まで搬送される。これ
に対して、記録紙などの記録媒体６は例えば図１あるい
は図２に示す如く、該トナー像の始端に同期するように
搬送ベルト１１で示されるような搬送手段により無端型
フィルムベルトの移動とは別に搬送されることにより定
着部である定着ローラまで搬送される。

【０００９】この無端型フィルムベルト上のトナーは、
搬送中にトナーを予熱する加熱手段により予め加熱さ
れ、カプセルトナーの外殻が解離し易い程度に処理され
る。即ち、本発明における加熱手段は無端型フィルムベ
ルトに対向して無端型フィルムべルトの内面側に配設さ
れ、移動中の無端型フィルムベルトの裏面からトナー表
面を４０〜１２０℃の温度範囲に予熱する発熱体が用い
られる。加熱温度が４０℃よりも低いとトナーの溶融が
充分でなくなるので好ましくない。また、１２０℃を超
えると定着温度が高くなり、前記のような従来からの定
着方法での問題点が生じてくる。無端型フィルムベルト
面上に与える熱が一般に高すぎると、定着温度が高くな
り記録紙がカールし、低すぎるとトナーの定着が不充分
になり記録の保存が出来にくくなるが、本発明において
は前記のように４０℃〜１２０℃で定着出来るため、そ
のような問題は発生しにくい。このような発熱体である
加熱用ヒータ４としては、無端型フィルムベルト面を高
々１２０℃迄熱する事が出来る装置で有ればその方式を
問わない。例えば、ホットプレート、石英ヒータラン
プ、フラッシュランプ、発熱ベルト、発熱素子等の熱源
を使用する事が出来る。

【００１０】次に、このようにして予熱されたトナーを
記録媒体上に加圧定着する定着手段としては、圧力ロー
ラが用いられ、一対の定着ローラ（圧力ローラ）５ａお
よび５ｂにより記録媒体６が無端型フィルムベルトを介
して挟持されて定着される。即ち、定着ローラ５ａおよ
び定着ローラ５ｂは、無端型フィルムベルト上のトナー
画像を記録媒体面上に圧接させて定着するための手段で
ある。通常の定着方法では高温で定着せしめるため、定
着ローラに耐熱性シリコーンゴムなどを使用することが
必要であるが、本発明では定着ローラには直接に熱が伝
わらないため特に耐熱性は要求されない。従って、１２
０℃以上の軟化点を持つ弾性体であればその材料は特に
制限されるものではなく、通常の安価な弾性材料を使用
することができる。また、この場合の定着ローラ（圧力
ローラ）による線圧は、通常０．５〜４ｋｇ／ｃｍと小
さくてすむため耐用寿命も長くなる。定着時の線圧は、
一般に定着温度が低い程、高くする必要があり、従来の
定着方法では通常４ｋｇ／ｃｍ以上の線圧が必要とされ
ている。しかし、本発明によれば前記のように定着温度
が高々１２０℃であるにも拘らず、線圧は４ｋｇ／ｃｍ
未満、多くは２ｋｇ／ｃｍ未満で充分な定着強度が得ら
れる。

【００１１】また、本発明の画像形成方法においては、
さらに定着ローラ（圧力ローラ）５ａおよび５ｂにより
記録媒体が無端型フィルムベルトに圧接されて定着され
たのち、絶縁性無端型フィルムベルト７の冷却を兼ねて
無端型フィルムベルト上に残留する微量なトナーを除去
するクリーニング手段を具備していてもよい。例えば、
図１あるいは図２に示すようなクリーニングウエブ８が
用いられる。クリーニングウエブ８の配置場所は、残留
トナーの除去が可能であれば特に制限されるものではな
く、例えば図１のように定着ローラ（圧力ローラ）５ａ
に対向して配置されたり、図２に示すように支持ローラ
１０に対向して配置される。更に、導電性ブラシ、導電
性ロール等の消電装置２により残留電荷を除去し、無端
型フィルムベルト７を初期状態に戻し再使用する。ま
た、このようにして記録媒体上にトナーが定着された後
は、排紙手段により定着された記録媒体６は装置外へ排
出される。

【００１２】無端型フィルムベルト７、定着ローラ５ａ
および５ｂ、支持ローラ１０、搬送ベルト１１は、図示
されていない所定の駆動手段により、各図において示す
方向に一定の周速で回転する。

【００１３】本発明で用いるカプセルトナーはその原
料、製造方法により多種存在するが、熱特性が所定の要
求される範囲に入っているものであれば特にその製造工
程、材料は限定されるものではない。即ち、トナーが４
０℃〜１２０℃の範囲で予熱された後、圧力ローラから
の圧力により定着できるような熱特性を有するものが選
ばれる。

【００１４】本発明で用いるトナーは熱解離型カプセル
トナーである。熱解離型カプセルトナーとは、熱により
殻の構造が弱くなる性質の殻を有し、低温で圧力により
定着させることができる芯材を内包するトナーであっ
て、無端型フィルム上で熱により殻の構造が変化し、圧
力を加えられた時点で芯材が放出されて定着される。こ
れは界面重合法やスプレードライ法により製造されたカ
プセルトナーが挙げられる。界面重合法とは、芯物質溶
液または分散液をＷ／ＯまたはＯ／Ｗ型乳化系に分散
し、同時に界面にモノマ−（Ａ）を集め、次の工程で界
面にてモノマ−（Ｂ）とモノマー（Ａ）を反応させる方
法である。スプレードライ法とは、芯物質をポリマー非
水溶液またはポリマーエマルジョン中に分散させた後こ
の分散液を噴霧乾燥する方法である。本発明では、いず
れの方法で製造したカプセルトナーであってもよい。界
面重合法では芯材と殻材の機能分離が容易であるばかり
でなく、水系で均一なトナーが製造でき、且つ芯材に低
軟化点の物質を使用できる等、トナーの定着性の面で好
ましい性質を有するトナーを得ることができる。

【００１５】殻材としてはスチレン系樹脂（特開昭４８
ー８０４０７号公報）、ポリアミド系樹脂（特開昭５８
ー６６９４８号公報）、エポキシ系樹脂（特開昭５９ー
１４８０６６号公報）、ポリウレタン系樹脂（特開昭５
７ー１７９８６０号公報）、ポリウレア系樹脂（特開昭
６２ー１５０２６２号公報）等多数のものが考案されて
いる。また、芯材に含有される熱圧力定着性物質として
は、ガラス転移点（Ｔｇ）が１０℃以上５０℃以下のポ
リエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステルポリア
ミド樹脂、ビニル樹脂等の熱可塑性樹脂が挙げられる。

【００１６】芯材の熱特性に対して、殻材の構造及び熱
特性がトナー全体の定着性に著しく関与するが、前記の
殻材に使用できる樹脂群のうち特定のポリウレタンは熱
解離性であり、貯蔵安定性、低温定着性の両面を兼ね備
えていることから、本発明の画像形成方法においては非
常に好ましい材料である。このような殻材の主成分とし
ては、例えばイソシアネート化合物及び／又はイソチオ
シアネート化合物とフェノール性ヒドロキシル基及び／
又はチオール基等を有する化合物との反応により得られ
る樹脂が好ましく用いられる（特願平３−１４２３１
号）。

【００１７】具体的には、例えばカプセルトナーが少な
くとも着色剤を含有する熱溶融性芯材と、その芯材の表
面を被覆するよう設けた外殻とにより構成されるカプセ
ルトナーであって、該外殻の主成分が、(1) １価のイソ
シアネート化合物及び／又はイソチオシアネート化合物
をイソシアネート化合物及び／又はイソチオシアネート
化合物全体の０〜30モル％、(2) ２価以上のイソシアネ
ート化合物及び／又はイソチオシアネート化合物をイソ
シアネート化合物及び／又はイソチオシアネート化合物
全体の100 〜70モル％と、(3) イソシアネート基及び／
又はイソチオシアネート基と反応する活性水素を１個有
する化合物をイソシアネート基及び／又はイソチオシア
ネート基と反応する化合物全体の０〜30モル％、(4) イ
ソシアネート基及び／又はイソチオシアネート基と反応
する活性水素を２個以上有する化合物をイソシアネート
基及び／又はイソチオシアネート基と反応する化合物全
体の100 〜70モル％のうち、 (1)＋(2) のモル数と (3)
＋(4) のモル数との比が１：１〜１：20の範囲で反応さ
せてなる樹脂よりなり、当該樹脂中全イソシアネート基
及び／又はイソチオシアネート基が関与する結合のう
ち、その数において少なくとも30％以上のものが熱解離
性を示す結合であるカプセルトナーが挙げられる。

【００１８】また、ここでいう熱解離性を示す結合とし
て、フェノール性ヒドロキシル基及び／又はチオール基
とイソシアネート基及び／又はイソチオシアネート基の
反応に由来する結合が挙げられる。また、このようなカ
プセルトナー中、熱溶融性芯材の主成分は熱可塑性樹脂
よりなり、当該樹脂に由来するガラス転移点が１０〜５
０℃であるものが用いられる。また、このようなカプセ
ルトナーの軟化点は８０〜１５０℃であるものが用いら
れる。尚、本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、本発明の原理に基づいて各装置の種類、工程等の仕
様変更は可能である。

【００１９】カプセルトナーの製造例 スチレン70.0重量部、２−エチルヘキシルアクリレート
30.0重量部、ジビニルベンゼン1.0 重量部に、カーボン
ブラック「#44 」（三菱化成社製）10.0重量部、2,2'−
アゾビスイソブチロニトリル4.0 重量部、4,4'−ジフェ
ニルメタンジイソシアネート「Millionate MT 」（日本
ポリウレタン工業社製）9.5 重量部を添加し、アトライ
ター（三井三池化工機製）に投入し、10℃にて５時間分
散し、重合性組成物を得た。これを容量２リットルのガ
ラス製セパラブルフラスコにて予め調製したリン酸三カ
ルシウム４重量％の水性コロイド溶液800g中に30重量％
になる量だけ添加し、TKホモミキサー（特殊機化工業社
製）を用いて、５℃にて、回転数10000rpmで２分間乳化
分散させた。４つ口のガラス製の蓋をし、還流式冷却
管、温度計、窒素導入管付滴下ロート、ステンレススチ
ール製撹拌棒を取り付け、電熱マントル中に設置した。
レゾルシン22.0g 、マロン酸ジエチル3.6g、1,4 −ジア
ザビシクロ〔2.2.2 〕オクタン0.5g、イオン交換水40g
の混合溶液を調製し滴下ロートより、撹拌しながら、30
分かけて滴下した。その後、窒素下にて撹拌を続けなが
ら、80℃迄昇温し、10時間反応せしめた。冷却後、10％
塩酸水溶液にて分散剤を溶かし、濾過、水洗を経て、45
℃にて12時間、20mmHgで減圧乾燥し、風力分級機にて分
級し、平均粒径９μm の外殻が熱解離性ウレタン結合を
有する樹脂からなるカプセルトナーを得た。芯材中の樹
脂に由来するガラス転移点は30.2℃、また軟化点は130.
0 ℃であった。

【００２０】

【発明の効果】本発明の画像形成方法を用いることによ
り、次の効果が得られる。 (1) １２０℃以下の定着温度で定着を行う為、定着装置
が簡素になり小型化・低価格化が可能となる。 (2) １２０℃以下の定着温度で定着を行う為、定着装置
及びその周辺には耐熱仕様の部材が不要となり安価な材
料が使用でき、低価格な印字装置となる。 (3) １２０℃以下の定着温度で定着を行い、線圧も低く
出来る為、紙のカールが発生し難く、紙つまりも発生し
難くなり省メンテナンスとなる。 (4) １２０℃以下の定着温度と低線圧で定着を行う為、
定着装置及びその周辺の部材の寿命が長くなり省メンテ
ナンスとなる。 (5) 低温定着のトナーを使用する為、定着用装置内の発
熱体の温度が低く設定でき、温度上昇が小さい。従っ
て、機内に電動ファン等の強制放熱装置が小さくなるか
又は入れる必要がなく騒音の低減ができる。 (6) 定着装置の昇温に必要な待ち時間が短く出来るた
め、クイック印字が出来る。 (7) 転写と定着が同時に行なわれ、また低線圧で定着す
るため、トナーの飛散による画像の飛び散り、細線のつ
ぶれ、画像のにじみがなく高画質となる。 (8) トナーの紙への転写効率が非常に高いため、廃棄ト
ナーが発生しない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成方法の概念図を示す。

【図２】本発明の画像形成方法の概念図を示す。

【符号の説明】

１ 印加装置 ２ 消電装置 ３ 現像器 ４ 加熱用ヒータ ５ａ 定着ローラ（圧力ローラ） ５ｂ 定着ローラ（圧力ローラ） ６ 記録媒体 ７ 絶縁性無端型フィルムベルト ８ クリーニングウェブ ９ トナー １０ 支持ローラ １１ 搬送ベルト

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁体上に静電潜像を形成する印加工程
   と、得られた静電潜像にトナーを付着させてトナー像を
   形成させる現像工程および形成されたトナー像を記録媒
   体に定着する定着工程とからなる画像形成方法におい
   て、該絶縁体が無端型フィルムベルトであり、該無端型
   フィルムベルト上のトナーを予熱した後、加圧定着する
   ことを特徴とする画像形成方法。
2. 【請求項２】 トナーが熱解離型カプセルトナーである
   請求項１記載の画像形成方法。
3. 【請求項３】 無端型フィルムベルト上のトナーへの予
   熱温度が４０〜１２０℃である請求項１または２記載の
   画像形成方法。
4. 【請求項４】 定着工程における線圧が０．５〜４ｋｇ
   ／ｃｍである請求項１、２または３記載の画像形成方
   法。