JPS63296065A - カラ−電子写真方法 - 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】 ［技術分野］ 本発明はデジタル力ラーコビス、デジタルカラープリン
タ（カラーイメージプロセッサー）等のデジタルカラー
画像またはカラー透明画像を作製するカラー電子写真方
法に関するものである。

［従来技術］ 電子写真トナー像を、熱圧ローラを用いて、支持体上に
定着する際、それに用いる熱ローラは、例えば、シリコ
ーンエラストマーを被覆したローラ、例えば、フッ素系
離型性樹脂を被覆したローラが提案されている。また、
トナー用の樹脂としては、特公昭５５−６８９５　、特
開昭５０−４４８３６、特公昭４Ｂ−１２６８０，特開
昭５１−１４７３２５などが提案されている。

これらの従来の定着法とトナーを用いて、フルカラー画
像を形成する場合、下記のような欠点を有していた。

（１）スチレン・アクリル系樹脂等では、ローラ定着時
、オフセット現像などを起さず有利であるものの、定着
された画像は、光沢が１９られにくく、カラー画像とし
ては好ましくない。

（２）ポリエステル、エポキシ樹脂等の比較的低分子の
のものは、低温で軟化するので、光沢を得やすく、カラ
ートナーとしては好ましが、これらは、ローラに対する
離型性が乏しく、オフセット現像が起きやすい。このた
め、離型性を向上させたシリコンエラストマー被覆ロー
ラにシリコーンオイル等の補助剤塗布が必要とされる。

（テフロンローラでは、実用的な、定着温度幅がなく使
用が困難である）また、デジタルプリンティングのカラ
ーハードコピー画像は、疑似階調表示法として面積型濃
度再現法を使用しているが、上記（２）の組合せを使用
し光沢を得ているため、ドツトの再現性の劣化（紙のス
キ目等にトナーが流れるため発生）などが発生し、階調
性そのものが劣化している。このため、目標の階調数を
出力することが難しく、画像の品位が劣化する現象があ
る。

［目　　的］ 本発明は、従来技術の上記問題点を解消して、下記の目
的を達成するものである。

（１）デジタルカラー複写機など、面積型濃度再現法に
より階調再現を行なう電子写真方法において、得られる
画像に対して、効果的に光沢感を与え、品位の高い画像
を提供すること。

（２）特に、面積型濃度再現法による階調再現性を良好
に保らながら、光沢感を与える電子写真方法を提供する
こと。

［構　　成］ 複写などのカラーハードコピーでは、画像の階調の再現
法を、基本的にアナログ階調とデジタル階調に分類する
ことができる。電子写真法によるカラー画像の形成方法
において、アナログ階調とデジタル階調に分類すると、
光導電体上の静電潜像の電位レベルに応じてトナーが付
着することにより階調再現するものが前者に相当し、感
覚量と対応している。

一方、デジタル階調は、ｏｎ−ｏｆｆ化（２６ｍ階調化
）されていて、感覚量と直接的には対応していない。こ
のため、画像の面積などを変調することにより、色材料
を変化させ階調を得ている。

本発明は、階調再現方法とトナ・−の粘弾性及びトナ一
定着方法について鋭意研究した結果得られたものである
。

本発明の構成は、電子写真方法において（ａ）連続階調
濃淡の再現方法として、面積型部、度再現方法を使用 （ｂ）トナーのレオロジー特性を貯蔵剛性率（Ｇ′）と
、貯蔵剛性率と損失剛性率（Ｇ”）の比である正接損失
（ｔａｎδ）の関係が、　　Ｇ　′＝　１０”　ｄｙ”
Ｓ／　ｃｉニお（＋Ｎ１ａｎδを１．７０≦ｔａｎδ≦
３．００の範囲であることとし、 （ｃ）定着手段として、剛体加熱ローラーと弾性体加圧
ローラーからなる熱ヒートロール定着方法とする 上記の（ａ）　（ｂ）　（ｃ）の３点をいずれも満足す
る組合せを特徴とする。

連続階調濃淡の再現法として、面積型濃度再現方法を採
用するが、面積型濃度再現方法といしては、公知である
方法であれば、特に限定されるものではない。ドツトパ
ターンを埋めていく閾値の順序配列についても、Ｂａｌ
／ｅｒ法、網点法、渦巻法など公知の方法であればかま
わない。

また、記録手段が、”１　（Ｏｎ＞　”とＱ　（ｏＨ）
”だけでなく、“１／２”あるいは“１／３．２／３　
”等の中間濃度レベルのドラｌ〜が再現できる場合、多
値面積型濃度再現方法を用いることができるが、この階
調再現方法においても、面積を変調し階調性を得ている
ため、本発明に非常に近い効果が得られる。

トナーの粘弾性の測定は下記のようにして行なった。［
レオメトリックス　ダイナミックススペクトロメーター
ＲＤＳ−７７００型測定装置」［（米）　ＲＩＩＥＯＨ
ＥＴ旧Ｃ３、ＩＮＣＮＣ製用いた。測定条件は、角周波
Ｗｉ（ω）をω＝１００　　ｒａｄ／５ｅｃ（周波数１
６Ｈ２相当）に固定し、歪率は自動とした。この状態で
温度を昇温し、温度依存性測定を行なった。この結果か
ら、 Ｇ　′＝　１０５　ｄｖｎｅｓ／ｃｍ２の時のｔａｎδ
を測定したものである。

本発明に使用する結着樹脂としては例えばポリスチレン
、ポリ−ピークロルスチレン、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−プロピレン共重合
体、スチレン−ビニルｉ〜ルエン共重合体、スヂレンー
ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチ
ル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、ス
チレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−メタア
クリル酸メチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸エ
チル共重合体、スチレン−メタアクリル酸ブチル共重合
体、スチレン−αクロロメタア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−ビニルメチル
ケトン共重合体、スチレン−ブタジェン共重合体、スチ
レン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリ
ル−インデン共重合体などのスチレン系共重合体、ポリ
塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロ
ピレン、シリコーン樹脂、ポリエステル、ポリウレタン
、ポリアミド、エポキシ樹脂、ポリビニルブチラール、
ロジン変性ロジン、テンベン樹脂、フェノール樹脂、キ
シレン樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系
石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックスなど
が単独或いは混合して用いられる。このような樹脂の中
でもフルカラー画像形成の点で透明性に優れている樹脂
である、スチレン系樹脂、ポリエステル、エポキシ樹脂
などが特に好ましい。

ここで、結着樹脂の粘弾性がトナー自体の粘弾性に強く
、影響を与えるため、結着樹脂単体の粘弾性を、Ｇ　′
＝　１０５　ｄｙｎｅｓ／ｃｄテ、１．７０≦ｔａｎδ
≦３．００の範囲のものを選択すべきである。一般に上
記の範囲の粘弾性を示す樹脂は、重量平均分子ｆｆｉ（
ＭＷ）と数平均分子ｍ（福音）の比である分散比（ｌｖ
１ｗ　／Ｍｎ　）が比較的小さく、ＭＷ／Ｍイ≦１０程
度の分子聞分イ［の狭いものが多いようである。

本発明の電子写真用トナーの着色剤として用い１ｑるも
のは、イエローはベンジンイエロー（例えばＣ，１，ピ
グメントイエロー１２）、モノアゾ染料（例えばＣ２■
、ソルベントイエロー１６）、二１−口フェニルアミン
スルフオンアミド（ｃ，！。

ディスバーズイエロー３３）、などであり、マゼンタは
キナクリドン（例えばＣ，１，ピグメントレッド１２２
＞　、アン１〜ラキノン染料、ジアゾ染料（ｃ，１，ソ
ルベントレッド１９）などがある。シアンとしては銅フ
タロシアニン（ｃ，１，ピグメントブルー１５）、イン
ダンスレンブル−などであり、ブラックとしてはカーボ
ンブラック、ニグロシン染料などを用いることができる
。なお、当然のことであるがフルカラー電子写真法に本
発明のトナーを適用することを意図しない場合には、他
の公知の多数の染・顔料を用いることができるのは当然
である。

本発明のトナーはキャリアと混合されて現像剤を形成す
る二成分現在剤としても、また公知の方法による一成分
現像剤としても使用することができる。二成分現像剤と
して使用する場合、キャリアとしては公知のものがすべ
て使用可能でおり、例えば鉄粉の如き磁性を有する粉体
、ガラスピーズ及びこれらの表面を樹脂で処理したもの
などがある。

本発明において、トナーを定着させる手段として、剛体
加熱ローラーと弾性体加圧ローラーの組合せからなる熱
ヒートロール定着方法とすることを特徴としている。加
熱ローラは、アルミニウム、ステンレス、銅等の金屈性
中空ローラ芯の外周面に、四フッ化エチレン樹脂等の耐
熱離型性樹脂層を２０〜１００μｍ厚に設けて、そのロ
ーラ表面をＪＩＳ−ＢＯ６０１（１９８２）に基づく十
点平均粗さが０．８７以上の平滑性を有するように処理
をし、鏡面に仕上げたものである。加圧ローラーは、金
属性ローラ芯の外周面に、シリコンゴム、フッソゴム、
７０シリコンゴム等の弾性体層を比較的厚く設けたもの
であり、公知の加圧手段により少なくても、定着時に、
加熱ローラに圧接し、ニップ幅を形成するものである。

加熱ローラの加熱方法及び必要に応じて加圧ローラの加
熱方法は公知の手段により、行なわれる。また、必要に
応じて、加熱［１−ラにシリコンオイル等の耐熱離型性
の優れた液体を塗布して、ローラの離型性を向上させる
ことも可能である。加熱ローラと加圧ローラによる加熱
挟圧工程は、比較的高い圧力で行なうことが望しく、ロ
ーラ面圧が５〜２０ｋｇ・ｆ　７ｃｒＡの間であること
が望ましい。

以下、実施例によって詳細に説明する。なお、実施例に
記載の各成分の聞（部）は重量部である。

実施例、比較例１ トナーの組成 トナーＡ　　スチレン−ｎ・ブチルメタアクリレート共
重合体［７：３］　　　　１００部１’ｖ１ｗ→６２．
０００ Ｍｎ　→１Ｂ、０００ Ｇ”＝　１０５ｄｙ００Ｓ／　ｃｇｔの時のｔａｎδ→
２．２０　（以下 ｔａｎδはＧ”＝ １　（）５　ｄｙｎｅｓ　／、、、の時とする） 銅フタロシアニンブルー　　５部 （ｃ，１，ピグメントブルー１５） トナーＡのｔａｎδ＝　　２．２５ トナーＢ　　スチレン−〇・ブチルメタアクリレート共
重合体［７：３］　　　　１００部Ｍｉ→２９．０００ Ｍ下→９．５００ ｔａｎδ→３．２８ 銅フタロシアニンブルー　　５部 トナーＢのｔａｎδ＝　　３．３０ トナーＣスチレン−ｎ・ブチルメタアクリレート共重合
体［７：３］　　　　１００部ＭＷ→２２０．０００ Ｍ下→　１３．０００ ｔａｎδ→　１．４５ 銅フタロシアニンブルー　　５部 トナーＣのｔａｎδ＝　　１．４６ トナーＤ　　ポリエステル 幻ｊ→３７．２００ 覇１→４．１００ ｔａｎδ→２゜８２ ２．９．ジチメルキナクリドン４部 トナーＤのｔａｎδ＝　　２．８２ トナーＥ　　ポリニスデル ＭＷ→２．２００ Ｍｎ　−＋　８．１００ ｔａｎδ−＋　３．５０ ２．９．ジチメルキナクリドン４部 トナーＥのｔａｎδ＝　　３．５４ トナーＦ　　ポリエステル ＭＷ→２．２００ Ｍ下→８．１００ ｔａｎδ→１．４８ ２．９．ジチメルキナクリドン４部 トナーＦのｔａｎδ＝　　１．４７ 上記トナーＡ〜Ｆについて、ボールミルで２４時間均一
に予備混合し、次いで、加熱ロールミル（２本ロール）
で混練した。これをハンマーミルで粗粉砕し、次いでジ
ェットミルを用いて微粉砕し、１〜３０μｍ体積平均粉
体積平均山径１１トナーを得た。このトナー８部と、鉄
粉（日本鉄粉製、商品名、ＴＥＦＶ２５０〜４００）　
９２部をａ合して、トナー現像剤Ａ−Ｆの６種を作製し
た。

［定着器Ａ］ 加熱ローラ　→　アルミ芯金　テフロン５０μｍ被覆　
　　　　　　　Φ４０゜ 表面０．８ｚに仕上げ処理 加圧ローラ　→　アルミ芯金　ＲＴＶ肉厚５＃被覆　　
　　　　　　Φ４０＃ ニップ幅　−）　　７ｍ／ｍ　　線速→９０ＩＩＮ／　
ｓｅｃ面　　　　圧　→　　７ｋｇ−ｆ／ｌｒｉ［定着
器Ｂ］ 加熱ローラーアルミ芯金 ＴＶ （信越化学にＥ−１３００−１２） フッ化シリコン ＴＶ 以上三層構造　内厚３ｍｍ 被覆　　　　　　φ４０ｍｍ 加圧ローラリアルミ芯金　テフロン２０ｍｍ被覆φ４０
ｍｍ ニップ幅→７ｍｍ 線　速−＊　９０ｍ１ｌｌ／ＳｅＣ 血　圧−＋　７ｋｇ−ｆ／ｃｍ２ 上記の２種の定着器を用意した。両方とも、ニップ幅・
面圧・線速が同じになるように設定した。また、両方の
定着器とも加熱ローラの表面に、離型効果を上げるため
、シリコーンオイル（にＦ−９６信越化学社製）をうず
く塗布した。

加熱方式は、加熱ローラ内に組込んだヒーターにより、
加熱ローラを加熱する方式とした。

これら、２つの定着器を外部駆動モータにて駆動し、未
定着画像を定着できる、外部定着器とした。

画像作像装置について ［装置　Ａ　・・・・・・面積型濃度再現方法によって
階調再現］ 装　　置　→ＦＴ−５５２０ｐ／ｐ改造機（株）リコー
製（ポジーポジのプリン タとした。） （４０００ＰＩレーザー書込み系を 組入れて、プリンタとしたも の） （定着部をはずし、未定着画像 が作製できるようにしたもの） 階調再現法　→面積型濃度再現方法 （４Ｘ４ドツトマトリツクスに て、渦巻配列でドツト被覆面 積を変化させ４ｘ４＋１→１７ 階調を１ｑる。） 実　　　験　　パターン印字出力（！？Ｌ、１７階調を
得る。

［装置　Ｂ　・・・・・・濃度型にて階調再現］装　　
　置　→Ｆ丁−５５２０複写剤（■リコー製） 階調再現法　→（アナログ方式）濃度型再現方法 （感光体く光導電体）上の電 位のレベルによって、トナー 付着措が変化し、濃度が変化 する。） 実　　　験　→コダックグレースケールを現像バイアス
を変化させながら、 複写し、様々な濃度を得る。

［実験］トナーＡ−Ｆの６種類のトナー現像剤を、装置
Ａおよび装置Ｂで画像を形成し、形成しした未定着画像
を外部定着ｎＡおよび外部定石３Ｂで、それぞれ定着し
た。

得られた２４枚の画像について、まとめたものが表１で
ある。この表から判るようにｔａｎδく１．７０のトナ
ーＣ及びトナーＦは、定着器Ａ、定着器Ｂのいずれでも
、光沢のある画像は得られなかった。また、ｔａｎδ＞
　３．００のトナーＢ及びトナーＣは、定着器Ａ（テフ
ロン剛体加熱ローラー）では、低温よりオフセット現象
が発生し、実質定着中が得られず、この組合せでは、使
用することができない。１．７０≦ｔａｎδ≦３．００
のトナーＡ及びトナーＢは、定着器Ａ及び定着器Ｂのい
ずれにおいても、定着性は良好である。

しかし、定着器Ｂ（シリコンゴム弾性体加熱ローラー）
を使用した場合は、光沢の発生が比較的悪く、光沢度は
１０％以下であった。したがって、適度の光沢を有する
比較的望ましい画像を形成する組合せは１．７０≦ｔａ
ｎδ≦３．００のトナーＡ及びトナーＤと定着器Ａとｔ
ａｎδ≧３．００のトナーＢ及びトナーＥと定着器Ｂの
組合せに限定される。トナーＡ及びトナーＢと定着器及
び階調再現方法についてまとめた表が表２となる。

また、画像濃度（ＩＤ）と光沢度の関係を第１図に示す
。

表２ 評価　◎ＯΔＸ 良←−−→悪 総合画質を目視比較で判断した。

これから判るように、本発明の組合せの電子写真方法に
よる画像（Ｉ＞は低１０部から、光沢度が高く、高ＩＤ
まで同じ程度の光沢度を示している。この画像は、低Ｉ
［）部から高１０部まで、同じような光沢をもっており
、非常に品位の高いものである。一方、他の組合Ｕでは
、低ＩＤ部では、光沢度が上らないことが判る。このた
め、これらの画像は、高１０部では、かなり高い光沢が
１９られるにもかかわらず、品位の低い画像となってい
る。これは、低ＩＤ部と高ＩＤ部の光沢の差が大きく、
これが原因していると考えられる。

トナーＤとトナーＥについても、全く傾向があった。ま
た定着器の条件や面積型濃度再現法の手段（配列順序や
ドットマＩ−リクスサイズ等）を変えても、全く同じ傾
向が得られた。

（カラー）　　の好ましさと　沢 中濃度以下（１０１，０以下をここでは示すことにする
）では、実施例のように１の組合せが他より光沢が高く
、最高濃度部の光沢とは、異なっている。一般のビクト
リアル画像では、中濃度以下の比率は、かなり高くなり
、総合画質で■が最も好ましいと感じるのは、それらの
光沢が効いているためと考えられる。また、中濃度以下
の光沢度と中濃度以上の光沢度の差が小さいため、画像
の均質（均一）感が増すことも重要である。つまり、他
の組合せでは、その差が大きく、光沢のある部分とない
部分の影響がノイズとなり、均質感をおとすため、画像
の品位が下がると考えられる。

中部　以　での　沢　口上 何故、本発明の電子写真方法が効果的に光沢感を向上し
、品位の高い画像を提供できるのが、考えてみると、 まず、シリコンゴムローラー（弾性体加熱ローラ）定着
での光沢発生のメカニズムについてであるが、シリコン
ゴムローラ一定着で高い光沢を得るトナーは、比較的溶
融粘度の低いトナーであり、メカニズムは、トナーが溶
融し、粘度がさがり表面張力と定着ローラーから加わる
圧力の兼ね合いにより、鏡面を作るため、光沢が１ｑら
れる。このためローラー離型性が良いことが要求される
。トナ一層が厚い時は、第２ａ図に示すように十分な鏡
面を作るが、トナ一層が薄い時は、第２ｂ図のように紙
の表面の凹凸により、鏡面が出来にくくなり、光沢は低
下する。

（紙の地肌の面積が増えるため、地肌の影響が増加する
が、この影響は別として考える。）また、このメカニズ
ムでは、面積型濃度再現法においても、低Ｉｎ部では、
第２Ｃ図に示すように紙の表面凹凸やスキ目にトナーが
流れ易く、効果的でない。

一方、テフロンローラー（剛体加熱ローラー）定着の光
沢発生メカニズムでは、トナーが軟化したところを、剛
体ローラの圧力で、塑性変形させることにより、光沢を
ｊｑるものである。このため、第２ｂ図に示すように紙
の表面の凹凸の影響は受けにくい。つまり、溶融粘度の
比較的高い所で光沢を発生させるため、紙のスキ目に流
れることが少なく、またローラーの圧力が剛体であるた
め上から一方向にかかるため、第２０図に示すように鏡
面を作り易いわけである。

テフロンローラ一定着のメカニズムでは、面積型Ｓ度再
現においてより良い光沢と画像品質を得ることができる
のは、テフロンローラ一定着が低ＩＱ部光沢に有利な方
式の上に、更にこの面積型再現の有利性がある。つまり
、面積型再現は、理想的には、最高濃度部は、１００％
マトリックスが埋まり、ハイライト部は、それに合った
面積がトナーで埋まり、どちらもトナ一層の厚さは同じ
となっている。このため濃度型再現に比べると、トナ一
層厚みの均一度は高く、表面性が均一になりやすいと考
えられる。（感光体上の電位が０Ｎ−ＯＦＦであるから
）このように、テフロン定着と１．７０≦ｔａｎ≦３．
００のトナー及び面積型濃度再現を組合せることにより
、好ましい画像が得られると考えられる。

また、本発明の方式では、面積率と画像濃度及び画像光
沢（ドツト十紙地肌）の関係を調べると第３図の関係（
理論）とほぼ同じ曲線にのることか判る。これは逆に、
適当な階調再現を行っていることを示すものと考える。

（シリコン定着は、ドツトゲイン等の影響により。面積
再現が正しく行われていない。） 以上、不透明画像について説明したが、転写紙の代わり
に透明フィルムを用い、トナーとして透明トナーを用い
れば、ＯＨＰに用いられる透明画像（いわゆるカラート
ラペンコピー）として高品質のものが作製できる。

［効　果］ 以上説明したように本発明の電子写真方法により階調再
現性の優れ、かつ１、適度の光沢感のある。高品質な画
像を得ることができる。待喝、本発明を応用したカラー
画像（デジタル）では、効果が大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のトナーを用いた画像の濃度とＩ［）と
の関係を示すグラフ。 第２８ないし２０図はトナ一定着の機構を示す説明図。 第３図は面積率、画像濃度、光沢度相互の関係を示すグ
ラフである。 １・・・紙、　　　　　２・・・トナ一層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 一様帯電された光導電体上に、画像光を照射して、静電
   潜像を形成し、該静電潜像にトナー現像剤を供給し現像
   を行なう電子写真方法において （ａ）連続階調的濃淡の再現方法として面積型濃度再現
   法を使用し、 （ｂ）トナーは、主として結着樹脂と着色剤からなり、
   該トナーのレオロジー特性が、貯蔵剛性率（Ｇ′）と、
   貯蔵剛性率と損失剛性率 （Ｇ″）の比である正接損失（ｔａｎδ）の関係が以下
   の式を満足すること Ｇ′＝１０＾５ｄｖｎｅｓ／ｃｍ＾２において１．７０
   ≦ｔａｎδ≦３．００ （ｃ）記録材上のトナーにより形成された画像を定着す
   る手段として、剛体加熱ローラーと弾性体加圧ローラー
   から成る熱ヒートロール定着方法とすること 上記の（ａ）（ｂ）（ｃ）の３点をいずれも満足するこ
   とを特徴とするカラー電子写真方法