JPH0812461B2 - 加熱定着方法及び該定着用カプセルトナー - Google Patents

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、静電印刷、磁気記録などにおけ
る、トナーにより形成された顕画像を記録材に定着させ
る定着方法および該定着方法に用いられるカプセルトナ
ーに関する。

［従来の技術］ 従来、トナーの顕画像を記録材に定着する方法として
は、所定の温度に維持された加熱ローラーと弾性層を有
して該加熱ローラーに圧接する加圧ローラーとによって
未定着のトナー顕画像を保持した記録材を挟持搬送しつ
つ加熱する熱ロール定着方式が多用されている。

またUSP3,578,797号記載のベルト定着方式が知られて
いる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら上述の従来多用されてきた熱ロール定着
では、 （１）熱ローラーが所定温度に達するまだの画像形成作
動禁止の時間、所謂ウエイト時間がある。

（２）記録材の通過あるいは他の外的要因で加熱ローラ
ーの温度が変動することによる定着不良および熱ローラ
ーへのトナーの転位所謂オフセット現象を防止するため
に、加熱ローラーを最適な温度に維持する必要があり、
このためには加熱ローラーあるいは加熱体の熱容量を大
きくしなければならず、これには大きな電力を要する。

（３）ローラーが低温度であるため、記録材が加熱ロー
ラーを通過排出される際は記録材および記録材上のトナ
ーが緩慢に冷却されるため、トナーの粘着性が高い状態
となり、ローラーの曲率とも相まってオフセットあるい
は記録材を巻き込むことによる紙づまりを生ずることが
ある。

（４）高温の加熱ローラーが直接手に触れる構成となり
安全性に問題があったり保護部材が必要であったりす
る。またUSP3,578,797号記載のベルト定着方式において
も前述の熱ロール定着の問題点（１）、（２）は根本的
に解決されていない。

本発明の目的は上述の如き問題点を解決したウエイト
時間が実質的にないあるいは極めて短時間であり、かつ
低消費電力でオフセット現象が発生せず記録材へのトナ
ー画像の定着も良好である新規な加熱定着方法を提供す
るものである。

また、本発明の目的は本発明中で提供される加熱定着
方法において好ましく用いられる加熱定着用トナーを提
供するものである。

更に本発明の別の目的は高温の回転ローラーを使用し
ないことで、耐熱製特殊軸受けを必要としない加熱定着
方法を提供するものである。

更に本発明の別の目的は高温体に直接手を触れること
のない定着装置構成を有することで、安全性に優れたあ
るいは保護部材を必要としない加熱定着方法を提供する
ものである。

［課題を解決するための手段及び作用］ 具体的には、本発明は、 樹脂及び着色材料を主成分とする芯粒子を結着樹脂殻
材として被覆したカプセルトナーを用い、該カプセルト
ナーの顕画像を記録材に加熱定着する方法において、 ａ）該殻材の結着樹脂が少なくともα，β−不飽和エチ
レン系モノマーの一種以上から生成された重合体と有機
金属化合物とを反応せしめて得られた重合体組成物を含
有するカプセルトナーを用い、 ｂ）固定された加熱体と、該加熱体に対向圧接し且つ定
着フィルムを介して記録材を該加熱体に密着させる加圧
部材とにより、該カプセルトナーの顕画像を記録材に加
熱定着し、 ｃ）トナー定着面より剥離する部分における定着フィル
ムの表面温度T₃がカプセルトナーの吸熱温度T_Dよりも高
い温度を有している条件下で、該定着フィルムをトナー
定着面から剥離する ことを特徴とする加熱定着方法に関する。

さらに本発明は、 固定支持された加熱体と、該加熱体に対向圧接し且つ
定着フィルムを介して記録材を該加熱体に密着させる加
圧部材とにより、カプセルトナーの顕画像を記録材に加
熱定着し、トナー定着面より剥離する部分における定着
フィルムの表面温度T₃がカプセルトナーの吸熱温度T_Dよ
りも高い温度を有している条件下で、該定着フィルムを
トナー定着面から剥離する定着方法に使用されるカプセ
ルトナーであり、 該カプセルトナーが樹脂および着色材料を主成分とす
る芯粒子を結着樹脂を殻材として被覆したカプセルトナ
ーであって、該結着樹脂が、少なくともα，β−不飽和
エチレン系モノマーの一種以上から生成された重合体と
有機金属化合物とを反応せしめて得られた重合体組成物
を含有することを特徴とする加熱定着用カプセルトナー
に関する。

本出願人が先に提案した特願昭62−147884においては
パルス状に通電発熱させた低熱容量の発熱体によって移
動する耐熱製シートを介してトナー顕画像を加熱し、記
録材へ定着させる定着装置によって、ウエイト時間が短
く低消費電力の画像形成装置が提案されている。また同
様に本出願人が先に提案した特願昭63−12069において
は、トナーの顕画像を耐熱製シートを介して記録材へ加
熱定着する定着装置において、該耐熱製シートが耐熱層
と離型層あるいは低抵抗層を有することで、オフセット
現象を有効に防止する定着装置が提案されている。

しかしながら優れたトナー顕画像の記録材への定着
性、オフセットの防止等を達成しつつ、ウエイト時間が
短く低消費電力である定着方法を実現するためには、上
述の如き定着装置に加えてトナーの特性に負うところが
大きい。

以下、本発明を詳しく説明する。

本発明の構成上の特徴は、本発明中で適用されるカプ
セルトナーの殻材樹脂が、少なくともα，β−不飽和エ
チレン系モノマーの一種以上からから生成された重合体
と有機金属化合物とを反応せしめて得られた重合体組成
物を含有することである。このようなトナーでは結着樹
脂が有機金属化合物と反応して一種の架橋を施された状
態になり、耐オフセット性が著しく向上する。しかるに
定着温度は対応する未反応重合体を使用してトナーを作
成した時とほぼ同等の定着温度を示す。

即ち、有機金属化合物による軽度な架橋を有する重合
体組成物を用いることでジビニルベンゼンの如き架橋剤
で架橋された重合体を用いる場合に定着に大きなエネル
ギーを要するという欠点を克服しつつ耐オフセット性を
向上させることが可能となる。また常温での機械的性質
も改良され、耐衝撃性・強靭性に優れその結果帯電特性
が安定化し、トナーとしての現像特性が改善される。

本発明に適用されるカプセルトナーの殻材を構成する
α，β−不飽和エチレン系モノマーとしては、例えば、
スチレン、α−メチルスチレン、ｐ−クロルスチレンな
どのスチレン及びその置換体、アクリル酸、アクリル酸
メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリ
ル酸ドデシル、アクリル酸アクチル、アクリル酸フエニ
ル、メタクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸
エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸オクチル、
アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミ
ド等のような二重結合を有するモノカルボン酸もしくは
その置換体、例えばマレイン酸、マレイン酸ブチル、マ
レイン酸メチル、マレイン酸ジメチルなどのような二重
結合を有するジカルボン酸及びその置換体、例えば塩化
ビニル、酢酸ビニル、安息香酸ビニルなどのようなビニ
ルエステル類、例えばビニルメチルケトン、ビニルエキ
シルケトンなどのようなビニルケトン類、例えばビニル
メチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルイソブ
チルエーテルなどのようなビニルエーテル類ブタジエン
等のビニル単量体が単独もしくは２種以上用いられる。

本発明中の有機金属化合物と反応する重合体として
は、一般にカルボキシル基、カルボニル基、エーテル
基、チオエーテル基、アミノ基、アミド基などがあり、
これらのうちでもカルボキシル基を含有する重合体が最
も良好な反応性を示す。ビニル系重合体合成用のカルボ
キシル基含有モノマーとしては、例えば、アクリル酸、
メタクリル酸、α−エチルアクリル酸、クロトン酸など
のアクリル酸及びそのα−或はβ−アルキル誘導体、フ
マル酸、マレイン酸、シトラコン酸などの不飽和ジカル
ボン酸及びそのモノエステル誘導体などがあり、このよ
うなモノマーを単独或は混合して、前述したα，β−不
飽和エチレン系の他のモノマーと共重合させることによ
り所望の重合体を作ることができる。重合体中に含まれ
るカルボキシル基含有モノマーの割合としては、0.1〜3
0重量％が良好な結果を与え、0.5〜20重量％の範囲にあ
ると、特に好ましい結果が得られる。

本発明で使用する有機金属化合物としては、次の金属
イオンを含むものが使用でき、金属イオンとしては１価
以上の原子価を有する金属のイオンがある。適当な１価
金属イオンにはNa⁺，Li⁺，Cs⁺，Ag⁺，Hg⁺，Cu⁺などがあ
り、適当な２価金属イオンはBe²⁺，Mg²⁺，Ca²⁺，Hg²⁺，
Sr²⁺，Pb²⁺，Fe²⁺，Co²⁺，Ni²⁺，Zn²⁺などである。ま
た、適当な３価の金属イオンにはAl³⁺，Sc³⁺，Fi³⁺，Co
³⁺，Cr³⁺，Y³⁺などがある。上記のような金属イオン化
合物のうちでも分解性のものほど、良好な結果を与え
る。これは分解性のものの方が、化合物中の金属イオン
がより容易に重合体中のカルボキシル基と結合しやすい
ためと推察される。

有機金属系の化合物は重合体との相溶性や分散性に優
れ、金属イオンによる架橋が重合体中でより均一に進む
ために、より優れた結果を与える。さらに上記のような
有機金属化合物のうちでも、特に、気化性や昇華性に富
む有機化合物を配位子や対イオンとして含有するものが
有用である。金属イオンと配位や対イオンを形成する有
機化合物のうちで上記のような性質を有するものとして
は、例えば、サリチル酸、サリチルアミド、サリチルア
ミン、サリチルアルデヒド、サリチロサリチル酸、ジタ
ーシヤリブチルサリチル酸などのサリチル酸及びその誘
導体、例えば、アセチルアセトン、プロピオンアセトン
などのβ−ジケトン類、などがある。

本発明においては、有機金属化合物の大部分は前記重
合体と反応しない。それゆえ、本発明のトナー中に含有
せしめる有機金属化合物の量は、過剰に必要であり、ま
た、それは化合物の種類によって異なるものであるが概
ね、未反応の金属化合物も含めて、重合体100重量部に
対して0.01〜20重量部含まれていることが好ましく、0.
1〜10重量部を用いると、特に優れた結果が得られる。

本発明でのビニル系重合体と金属化合物との反応は、
上記のような金属化合物を反応性の重合体とともにロー
ルミルで混練するときに反応させる方法や、反応性の重
合体の熱キシレン溶液中に金属化合物を加えて反応させ
る方法などがある。反応後の後処理工程を考慮に入れる
と、溶融混練法による反応が本発明に最も相応しい。そ
の反応によって先に重合体反応物を作製してバインダー
とした後に、他のトナー材料と共にトナーを作製しても
良いし、上記反応自体をトナー製造工程中のトナー材料
の加熱混練時に行なわせても良い。

また、本発明のトナーは上記のような重合体を主要樹
脂成分とするものであり、必要に応じて他の重合体、樹
脂類を混合して使用することができる。混合して使用で
きる他の樹脂類としては、モノマー成分としてカルボキ
シ基を含有しないモノマーからなるビニル系重合体及び
モノマー成分としてビニルモノマーを含有しないもの、
例えば、ポリスチレン、ポリ−ｐ−クロルスチレン、ポ
リビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の単重
合体；スチレン−ｐ−クロルスチレン共重合体、スチレ
ン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタ
リン共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合
体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、スチレ
ン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン
−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチル
エーテル共重合体、スチレンビニルエチルエーテル共重
合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレ
ン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソブレン共重合
体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体な
どのスチレン系共重合体；ポレエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリ塩化ビニル、フエノール樹脂、天然樹脂変性フ
エノール樹脂、天然樹脂変性マレイン酸樹脂、アクリル
酸エステル樹脂、メタクリル酸エステル樹脂、ポリ酢酸
ビニール、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウ
レタン、ポリアミド樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、
キシレン樹脂、ポリビニルプチラール、テルペン樹脂、
クロロインデン樹脂、石油系樹脂、などが使用できる。

本発明の加熱定着方法に用いられるトナーはカプセル
型トナーである。一般にはカプセル型トナーは樹脂、着
色剤等を含有する芯材を殻材で被覆した形態をとってお
り、均一な殻材被覆により流動性や帯電特性にすぐれて
いる。また殻材で保護されているためブロッキング性、
保存性にすぐれ、より低温で軟化する物質を芯材に含有
させることが可能であり、定着性が向上し、さらには実
質的な定着温度を下げることが可能である。

本発明のカプセルトナー芯材に用いる樹脂材料として
は、種々の公知の樹脂から単独又は混合、あるいは反応
させて用いる事ができる。たとえばポリスチレン及びそ
の置換体の単重合体：スチレン−アクリル酸エステル共
重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、ス
チレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジ
エン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレ
ン−アクリロニトチル−インデン共重合体などのスチレ
ン系共重合体：アクリル樹脂、メタクリル樹脂、シリコ
ーン樹脂、ポリエステル樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹
脂、などが例示される。

更にはワックス類（密ろう、カルナバワックス、マイ
クロクリスタリンワックスなど）、高級脂肪酸（ステア
リンサン、バルミチン酸、ラウリン酸など）、高級脂肪
酸金属塩（ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸
鉛、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸マグネシウ
ム、ステアリン酸亜鉛、バルミチン酸亜鉛など）、高級
脂肪酸誘導体（メチルヒドロキシステアレート、グリセ
ロールモノヒドロキシステアレートなど）、ポリオレフ
ィン（低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレ
ン、酸化ポリエチレン、ポリイソブチレン、ポリ４弗化
エチレンなど）、オレフィン共重合体（エチレン−アク
リル酸共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合
体、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−メタ
クリル酸エステル共重合体、エチレン−塩化ビニル共重
合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アイオノマー樹
脂など）、ゴム類（イソブチレンゴム、ニトリルゴム、
塩化ゴムなど）、ポリビニルピロリドン、ポリアミド、
クマロン−インデン樹脂、メチルビニルエーテル−無水
マレイン酸共重合体、マレイン酸変性フェノール樹脂、
フェノール変性テルペン樹脂などがあり、これらの中か
ら単独または混合、あるいは反応させて用いることがで
きる。

また、本発明のカプセルトナーの芯材中には一般に、
着色材として各種の染、顔料が含まれる。このような
染、顔料としては、例えば、カーボンブラック、ニグロ
シン染料、ランプ黒、スーダンブラックSM、ファースト
・エローＧ、ベンジジン・エロー、ピグメント・エロ
ー、インドファースト・オレンジ、イルガジン・レッ
ド、パラニトロアニリン・レッド、トルイジン・レッ
ド、カーミンFB、パーマネント・ボルドーFFR、ピグメ
ント・オレンジＲ、リソール・レッド2G、レーキ・レッ
ドＣ、ローダミンFB、ローダミンＢレーキ、メチル・バ
イオレットＢレーキ、フタロシアニンブルー、ピグメン
トブルー、ブリリヤント・グリーンＢ、フタロシアニン
グリーン、オイルイエローGG、サポン・ファーストエロ
ーCGG、カヤセットY963、カヤセットYG、スミプラスト
・エローGG、ザポンファーストオレンジRR、オイル・ス
カーレット、スミプラストオレンジＧ、オラゾール・ブ
ラウンＢ、ザポンファーストスカーレットCG、アイゼン
スピロン・レッド、BEH、オイルピンクOPなどが適用で
きる。

さらにトナーを磁性トナーとして用いるために、芯材
中に磁性粉を含有せしめても良い。このような磁性粉と
しては、磁場の中に置かれて磁化される物質が用いら
れ、鉄、コバルト、ニッケルなどの強磁性金属の粉末、
もしくはマグネタイト、ヘマタイト、フェライトなどの
合金や化合物がある。この磁性粉の含有量はトナー重量
に対して15〜70重量％が良い。また本発明のカプセルト
ナーの芯材と殻材のどちらかもしくは両方に必要に応じ
て離型剤を含有させることができる。例えばポリフッ化
エチレン、フッ素樹脂、フッ素化炭素油、シリコンオイ
ル、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン等
が使用できる。添加量は芯材中あるいは殻材中のどちら
か（あるいは両方）によって量は異なるが、通常トナー
に対し0.1〜50重量％使用することが好ましく、より好
ましくは0.5〜20重量％使用することができる。

本発明のカプセルトナーの芯材は、上記成分を、例え
ばローミルなどにより溶融混練し、ジェットミルなどに
より粉砕し、必要に応じて風力分級器により分級するこ
とにより得られる。

更には、溶融混練した後スプレー法、懸濁造粒法、静
電霧下方法などにより造粒し、必要に応じて分級するこ
とにより、体積平均粒径が20μ以下の微粒子として調整
される。

これらの芯粒子をカプセル化する方法としては公知の
カプセル化技術を利用することができる。例えば機械的
衝撃力を利用し殻材を芯材表面に固定化する乾式カプセ
ル法やスプレードライ法、コアセルベーション法、相分
離法などが好適に使用できるほか、in−situ重合法、米
国特許第3,338,991号明細書、同第3,326,848号明細書、
同第3,502,582号明細書に記載されている方法なども使
用できる。

本発明のカプセルトナーは場合によってはコロイダル
シリカ等の流動性向上剤、あるいは滑剤、研摩剤、電荷
調製剤などを混合した後に現像剤として用いることもで
きる。

また２成分現像剤として用いる場合には鉄粉キャリ
ア、フェライトキャリア、またはこれらをシリコン樹
脂、アクリル樹脂等でコートしたキャリア、あるいは樹
脂中に磁性体を分散したキャリア等と混合した後に現像
剤として用いる。

次に本発明の定着方法について説明する。

先ず、本発明の画像形成装置の一例の概略構造を第１
図に基づいて説明すると、１はガラス等の透明部材より
なる原稿載置台で、矢印ａ方向に往復動して原稿を走査
する。原稿載置台の直下には短焦点小径結像素子アレイ
２が配されていて、原稿載置台上に置かれた原稿像は照
明ランプ３によって照射され、その反射光像は上記アレ
イ２によって感光ドラム４上にスリット露光される。な
おこの感光ドラム４は矢印ｂ方向に回転する。また５は
帯電器であり、例えば酸化亜鉛感光層あるいは有機半導
体感光層等を被覆された感光ドラム４上に一様に帯電を
行なう。この帯電器５により一様に帯電されたドラム４
は、素子アレイ２によって画像露光が行なわれた静電画
像が形成される。この静電潜像は、現像器６により加熱
で軟化溶融する樹脂等より成るトナーを用いて顕像化さ
れる。一方、カセットＳ内に収納されているシートＰ
は、給送ローラ７と感光ドラム４上の画像と同期するよ
うタイミングをとって上下方向で圧接して回転される対
の搬送ローラ８によって、ドラム４上に送り込まれる。
そして、転写放電器９によって、感光ドラム４上に形成
されているトナー像は、シートＰ上に転写される。その
後、公知の分離手段によってドラム４から分離されたシ
ートＰは、搬送ガイド10によって定着装置11に導かれ加
熱定着処理された後にトレイ12上に排出される。なお、
トナー像のを転写後、ドラム４上の残留トナーはクリー
ナ13によって除去される。

第２図に本実施例の定着装置11の拡大図を示す。

20は装置に固定支持された低熱容量線状加熱体であっ
て、一例として厚み1.0mm、巾10mm、長手長240mmのアル
ミナ基板21に抵抗材22を巾1.0mmに塗工したもので長手
方向両端より通電される。通電はDC100Vの周期20msecの
パルス状波形で検温素子23によりコントロールされた所
望の温度、エネルギー放出量に応じたパルスを、そのパ
ルス巾を変化させて与える。略パルス巾は0.5msec〜5ms
ecとなる。低熱容量線状加熱体20において検温素子23で
検出された温度がT₁の場合抵抗材料22に対向するフィル
ム24の表面温度T₂はT₁よりも約10〜30℃低い。またフィ
ルム24がトナー定着面より剥離する部分におけるフィル
ム表面温度T₃は前記温度T₂とほぼ等しい温度である。

この様にエネルギー、温度制御された加熱体20に当接
図中矢印方向に定着フィルム24は移動する。この定着フ
ィルムの一例として厚み20μｍの耐熱フィルム、例えば
ポリイミド、ポリエーテルイミド、PES、PFAに少なくと
も画像当接面側にPTFE、PAF等のフッ素樹脂に導電材を
添加した離型層を10μｍコートしたエンドレスフイルで
ある。一体的には総厚100μより好ましくは40μ未満で
ある。フィルム駆動は駆動ローラー25と従動ローラー26
による駆動とテンションにより矢印方向にシワなく移動
する。

27はシリコンゴム等の離型性の良いゴム弾性層を有す
る加圧ローラーで総圧４〜20kgでフィルムを介して加熱
体を加圧しフィルムと圧接回転する。

転写材28上の未定着トナー29は入口ガイド30により定
着部に導かれ上述の加熱により定着像を得るものであ
る。

以上はエンドレスベルトで説明したが第２図（ｂ）の
如く、シート送り出し軸31及び巻取り軸32を使用し、定
着フィルムは有端のフィルム24であっても良い。

また画像形成装置としては複写機、プリンター、Fax
等のトナーを用いて画像を形成する装置全ての定着装置
に適応するものである。

本発明の加熱定着方法において使用されるトナーは、
DSCを用い10℃から200℃迄の測定範囲で測定した結果、
最初に現われる吸熱ピークの極大値が40℃から120℃を
示すトナーが好ましく、特に55℃から100℃の特性を示
すトナーがより好ましい。

更に、定着フィルムをトナー定着面より剥離する時の
温度T₃が前記吸熱温度T_Dよりも高い温度であることが好
ましく、更に好ましくは前記吸熱温度T_Dよりも30℃以上
（より好ましくは40〜150℃）高い条件で剥離させるこ
とが好ましい。

カプセルトナーの殻材が有機金属化合物で架橋されて
いる重合体組成物物で形成されているカプセルトナー
は、加熱定着時に熱によって架橋反応がさらに進行す
る。特に、トナー定着面の表層に存在するカプセルトナ
ーは、下層のカプセルトナーよりもより架橋反応が進む
ことから、定着フィルムからトナー定着面が剥離しやす
くなる。また、定着フィルムの表面温度T₃が、カプセル
トナーの吸熱温度T_Dより低い場合には、トナー定着面か
らの定着フィルムの剥離が円滑におこなわれにくくな
り、そのためトナー定着面の表面状態が不均一になりや
すく、また、定着フィルム表面とトナー定着面との密着
乗力が高まり、定着フィルムからの記録材の分離不良が
発生しやすくなる。

本発明での吸熱ピークの極大値を測定する方法として
はASTM D−3418−82に準拠し算出する。具体的にはトナ
ーを10〜15mg採取し窒素雰囲気下で室温から200℃まで
昇温温度10℃/minで加熱せしめた後200℃に10分間保持
せしめ、次に急冷することで予めトナーの前処理を行な
った後、再び10℃に10分間保持せしめ10℃/minの昇温速
度で200℃迄加熱し測定する。一般的には第４図に示す
データーが得られ、最初に現われる吸熱ピークの極大値
を本発明において吸熱温度（T_D）と定規する。

本発明中で有機金属化合物と反応する重合体は、カル
ボキシル基、カルボニル基、エーテル基、アミノ基、ア
ミド基を含有するモノマーを少なくとも含むα，β−不
飽和エチレン系モノマーの一種以上から、溶液重合法、
乳化重合法、懸濁重合法、塊状重合法等の重合法により
重合されて得られる。

次に固定化する方法について述べる。トナーにおいて
は芯材の破砕片や壁材が遊離したり、一端付着せしめた
壁材が微量でも再遊離することは好ましくないので、確
実に固定化されることが好ましい。粉砕機の構成で、こ
の粉砕工程部分での粉体の滞留時間を長くする改造を施
し、かつ芯材が粉砕されない範囲の衝撃力と、融着の発
生しない範囲の温度コントロールを行なうことが重要で
ある。一例として、回転するブレードまたはハンマーと
ライナーの間で衝撃を与えかつリサイクル機構を有する
粉砕機（第３−１図を参照）が有効である。ブレードま
たはハンマーの先端部の周速としては、30〜130m/sec、
好ましくは30〜100m/secで固定化を行い、温度は芯材と
壁材の物性により異なるが10℃〜100℃、好ましくは20
〜90℃、さらに好ましくは30℃〜70℃がよい。衝撃を加
える部分の滞留時間は0.2秒間〜12秒間が好ましい。ピ
ンミルの場合は粉体濃度を濃くする必要があるが、第３
−１図のタイプの機械では、遠心力により処理される粉
体がライナー近傍に集められるのでそのラチチュードは
ひろい。

第３−１図及び第３−２図に示す装置は、回転軸30
1、ロータ302、、分散羽根303、回転片（ブレード）30
4、仕切円盤305、ケーシング306、ライナー307、衝撃部
308、入口室309、出口室310、リターン路311、製品取出
弁312、原料投入弁313、ブロワー314、及びジヤケツト3
15、からなる。

より詳細に第３−１図を参照しながら説明する。

壁材粒子を有する芯材粒子は導入口312のから投入さ
れ入口室309を通り、回転する分散羽根303にそって回転
するブレード304とライナー307の間の衝撃部308を通
り、出口室310を通り、リターン路311及びブロワー314
をとおり再び同回路を循環する。

第３−２図において、回転片（ブレード）304とライ
ナー307との間隙ａが最小間隙であり、回転片304の幅ｂ
に対応する空間が衝撃部である。

ピンミル間もしくはブレード又はハンマーとライナー
との間の間隙は、0.5〜5mm程度が好ましく、さらに好ま
しくは1mm〜3mmの場合によい結果が得られている。ピン
ミルにおいてはピン間の最小間隙が５〜10mm以下、好ま
しくは5mm以下にすることでよい結果がえられる。

以上のようにして得られるトナーの中には壁材粒子ど
うしの凝集物や５μ以下の微粒の芯材と壁材の付着物を
少量ながら発生する。このため、これらのものが画像に
おけるカブリや白すじの原因や多数枚耐久中における画
像濃度の低下を誘引して許容できない場合が、感光体や
複写機とのマッチングによっては起こる場合もある。

固定化後に更に分級工程をもうけ微粉及び粗粉の除去
を行うと、更に良好な画像品質が得られる。この分級工
程としては種々の方式のいずれも効果があるが、特に分
散能力のある回転翼を使用する遠心力分級機タイプの機
械や固定壁型遠心力分級機が使用可能である。特にコア
ンダ効果を用いたコアンダブロックを有する分級機（US
Patent No.4,132,634明細書参照）で好ましい効果が得
られる。

［実施例］ 以下に具体例を示し本発明をさらに詳しく述べるが、
本実施例により本発明が何ら拘束されるものではない。
部数は重量部を意味する。

〈殻材樹脂粉の製造例１〉 スチレン−マレイン酸− ジビニルベンゼン共重合体 （Mw＝6.4×10⁴共重合比95:5:0.5） 100部 サリチル酸のクロム（III）塩 ２部 以上混合物をロールミルを用いて溶融混練し、冷却後
粉砕し風力分級機を用い平均粒径1.0μｍの殻材樹脂微
粉を得た。

〈殻材樹脂粉の製造例２〉 スチレン−メタクリル酸ブチル− メタクリル酸−ジビニルベンゼン共重合体 （Mw＝1.810⁵共重合比75:22.5:2:0.5）100部 ニグロシン染料 ３部 アセチルアヤトン鉄III １部 以上混合物から殻材脂肪粉の製造例１と同様の方法で
平均粒径1.0μｍの殻材樹脂微粉を得た。

〈サンプルＡ〉 ポリエチレン 50部 ポリプロピレン 30部 磁性体 60部 上記混合物を溶融混練した後冷却し、カッターミルで
粗粉砕を行った。さらにＩ型ジェットミルにて微粉砕を
行った後、エルボジェット分級機にて分級し平均粒径10
5μｍの芯材粒子を得た。

次いで該芯材100部に対し、前記殻材樹脂粉40部をヘ
ンシェルミキサーにて混合した後、第３−１図に示す乾
式カプセル装置を用い、循環時間６分間、撹拌羽根の周
速60m/sec、雰囲気温度35℃、最短間隙2.5mmの条件で上
記芯材粒子を殻材樹脂粉１でカプセル化した。

得られたカプセルトナー100部にコロイダルシリカ0.5
部を外添しサンプルＡとした。

〈サンプルＢ〉 サンプルＡと同様の方法により、サンプルＡで用いた
芯材粒子を殻材樹脂粉２でカプセル化した。

得られたカプセルトナー100部にコロイダルシリカ0.5
部を外添混合し、サンプルＢとした。

〈サンプルＣ〉 ポリエチレン 100部 カーボンブラック ５部 上記混合物をロールミルを用いて溶融混練し、冷却後
カッターミルで粗粉砕し、更にジェットミルで微粉砕し
た。次いでこの微粉末を風力分級機を用いて分級し平均
粒径10.5μｍの芯材粒子を得た。

サンプルＡと同様の方法により、上設芯材粒子を殻材
樹脂粉１でカプセル化した。得られたカプセルトナー10
0部にコロイダルシリカ0.5部を外添混合し、サンプルＣ
とした。

アクリルコートフェライトキャリア100部にサンプルA
10部を混合し、二成分現像剤とした。

次にサンプルＡ〜Ｃ及び第２図（ａ）に示す加熱定着
装置を用いて定着試験を行った。さらにブロッキング性
試験も行った。

〈実施例１〉 この定着装置において加熱体の表面温度は175℃、加
熱部の抵抗材料の消費電力は150W、加圧ローラの総圧は
7kg、加圧ローラとフィルムのニップは3mm、定着処理速
度（p.s.）100mm/secに設定し、耐熱シートとしては記
録材との接触面にPTFEに導電性物質を添加した低抵抗の
離型層を有する厚さ20μｍのポリイミドフィルムを使用
した。

この時の加熱体の表面温度175℃に達するまでに要し
た時間は約1.6secであった。

サンプル−Ａを市販の複写機Canon NP150Z（キャノン
（株）製）の定着機をとり除いた改良機に適用し未定着
画像を得た。

この未定着画像を第２図（ａ）に示す様な外部定着機
を用い上記条件にて定着試験を行った。

転写材としては市販のキャノンニュードライペーパー
（キャノン販売社製）54g/m²を用いた。

定着試験は、得られた定着画像中の20mmφのベタ黒部
を50g/cm²の荷重をかけたシルボン紙で摺擦し、摺擦前
後の画像濃度低下率（％）で表わした。画像濃度の測定
にはマクベス反射濃度計を用いた。さらに耐オフセット
性を見るために改造機から取出した未定着画像を連続し
て該外部定着試験機を通過させ、定着フィルム及び対向
ローラーの汚れ、画像のオフセットによる抜け、転写材
の画像上への汚れおよび転写材の裏側汚れなどを見て判
断した。

その結果、定着性は初期および200枚通紙後もほぼ変
らず１〜８％（平均2.5％）と良好であった。また耐オ
フセット性は10000枚の未定着画像通紙後においても転
写紙上の汚れはもちろん、転写紙の裏側汚れも全く見ら
れなかった。さらには連続通紙後、定着装置のフィルム
及び対向ローラー表面を観察したところ、トナーの付着
はほとんどなかった。

さらには、槽内温度45℃（一定）にしたオーブン中に
ポリプロピレン製の100ccカップ中にこのトナー10gを入
れたものを１日間放置し、ブロッキング性を見たとこ
ろ、トナー塊の発生はなく、良好であった。

〈比較例１〉 本加熱定着装置と、加熱ローラー定着装置との比較を
するために次のようなテストを試みた。熱ローラー定着
用の外部定着装置を用意した。該熱ローラー定着器は上
ローラーと下ローラーの２本のロールより成り、上ロー
ラー表面はテフロンであり、その中心部にヒーターを配
したものであり、下ローラーにはシリコンゴムを用いて
いる。さらにニップ巾は3mmである。ローラー間の総圧
は7kgであった。

該熱ローラーの中心部に消費電力150Wのヒーター取付
けロール回転下昇温させたところ５分後でもその表面温
度は160℃にしか上昇せず定着試験は実行できなかっ
た。そこでヒーターを900Wのものに変更し、定着ローラ
ーの表面温度が175℃以上に保持可能とした。この時に
熱ローラー表面温度が室温から175℃にまで上昇するま
での時間は25秒でありさらに温度調節により一定温度に
保持されるために若干の時間を要した。すなわち熱ロー
ル定着においてはきわめて大きな消費電力が必要であ
り、ウエイトタイムはとり除くことができないものであ
る。

定着試験はこの900Wのヒーターを配した熱ロール外部
定着試験機を用い、定着ローラーのオイル塗布機構およ
びクリーニング機構をとりはずした状態にて行なった。
定着処理速度は100μm/secと実施例１と同じスピードに
て行なった。

その結果定着性は初期および200枚後で濃度低下率２
〜10％（平均4.5％）と実施例１に比べわずかに劣る結
果となり、200枚通紙時においてはすでにオフセット現
象による画像上の抜けが見られ、2400枚時において転写
紙に裏側汚れが発生した。さらに連続通紙後ローラー表
面を観察するとトナーが相当量付着していた。

〈実施例２〉 実施例１において定着処理速度を150mm/secに変えて
定着試験を行なった。ただし加熱体の表面温度は180℃
になるように設定した。この時、加熱体の表面温度が18
0℃に達するまでに要した時間は約1.6secであった。定
着試験の結果をTable 1に示した。Table 1に表わされる
ように良好な結果を示した。

〈比較例２〉 比較例１で用いた熱ロールによる外部定着試験機を使
用し、実施例２との比較のために定着処理速度150mm/se
cに変え、さらにローラー表面温度を180℃に設定した。
この時ローラー表面温度が180℃に達するまでに要した
時間は約27secプラス若干時間であった。

結果をTable 1に示した。Table 1に表わされるように
定着性およびオフセット性において劣る結果となった。

〈実施例３〉 トナーサンプルＢを用いて実施例１と同様の方法にて
定着試験およびトナーのブロッキングテストを行なっ
た。テスト条件およびテスト結果をTable 1にまとめて
示す。

〈比較例３〉 トナーサンプルＢを用いて比較例１と同様の方法にて
定着試験を行なった。テスト条件、およびテスト結果を
Table 1にまとめて示す。

〈実施例４〉 トナーサンプルＣを用いて実施例１と同様の方法にて
定着試験およびトナーのブロッキングテストを行なっ
た。テスト条件およびテスト結果をTable 1にまとめて
示す。

〈比較例４〉 トナーサンプルＢを用いて比較例１と同様の方法にて
定着試験を行なった。テスト条件、およびテスト結果を
Table 1にまとめて示す。

本発明の実施例に示したトナーサンプルのDSCによる
吸熱温度（T_D）及び加熱体温度（T₁）、フィルム表面温
度（T₂）、剥離時のフィルム表面温度（T₃）をTable 2
に示す。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明の加熱定着方法により、少
ない消費電力でオフセットがなく定着性の良好な画像が
得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の定着方法を実施している定着装置を具
備している画像形成装置の概略的断面図、第２（ａ）図
は本発明の定着方法を実施するための定着装置の概略的
断面図を示し、第２（ｂ）図は本発明の別な態様の定着
方法を実施するための定着装置の概略的断面図を示す。
第３−１図は芯粒子に粒子を固定化するための装置の一
例を概略的に示した図であり、第３−２図は第３−１図
の装置の部分拡大図である。第４図はトナーの吸熱ピー
クを示すグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｇ 15/20 １０１ (72)発明者 松永 聡 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−68766（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−157678（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−178249（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−178251（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−178250（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−295072（ＪＰ，Ａ)

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】樹脂および着色材料を主成分とする芯粒子
   を結着樹脂殻材として被覆したカプセルトナーを用い、
   該カプセルトナーの顕画像を記録材に加熱定着する方法
   において、 ａ）該殻材の結着樹脂が少なくともα，β−不飽和エチ
   レン系モノマーの一種以上から生成された重合体と有機
   金属化合物とを反応せしめて得られた重合体組成物を含
   有するカプセルトナーを用い、 ｂ）固定された加熱体と、該加熱体に対向圧接し且つ定
   着フィルムを介して記録材を該加熱体に密着させる加圧
   部材とにより、該カプセルトナーの顕画像を記録材に加
   熱定着し、 ｃ）トナー定着面より剥離する部分における定着フィル
   ムの表面温度T₃がカプセルトナーの吸熱温度T_Dよりも高
   い温度を有している条件下で、該定着フィルムをトナー
   定着面から剥離する ことを特徴とする加熱定着方法。
2. 【請求項２】定着フィルムは、トナー定着面側に離型層
   を有する耐熱フィルムである請求項１に記載の加熱定着
   方法。
3. 【請求項３】加熱体は、検温素子および長さ方向に抵抗
   材を有する線状加熱体であり、該検温素子によって温度
   検知しながらパルス状波形の通電を該抵抗材に印加して
   該加熱体を加熱している請求項１または２に記載の加熱
   定着方法。
4. 【請求項４】固定支持された加熱体と、該加熱体に対向
   圧接し且つ定着フィルムを介して記録材を該加熱体に密
   着させる加圧部材とにより、カプセルトナーの顕画像を
   記録材に加熱定着し、トナー定着面より剥離する部分に
   おける定着フィルムの表面温度T₃がカプセルトナーの吸
   熱温度T_Dよりも高い温度を有している条件下で、該定着
   フィルムをトナー定着面から剥離する定着方法に使用さ
   れるカプセルトナーであり、 該カプセルトナーが樹脂および着色材料を主成分とする
   芯粒子を結着樹脂を殻材として被覆したカプセルトナー
   であって、該結着樹脂が、少なくともα，β−不飽和エ
   チレン系モノマーの一種以上から生成された重合体と有
   機金属化合物とを反応せしめて得られた重合体組成物を
   含有することを特徴とする加熱定着用カプセルトナー。