(57)【要約】【課題】  重付加反応トナーを使用する場合において、クリーニング回転体上の付着トナーの溶け出しによる画像汚れを防止する。【解決手段】  重付加反応トナーと混合溶融することにより粘弾性を向上させる物質２３、例えばサルチル酸鉄を部材２２により塗布してやると、付着トナーと混合溶融していくうちにトナーの粘弾性が上昇し、溶け出し温度が上昇していくことを見出し、当該物質２３をクリーニング回転体１９上の付着トナーに塗布し、クリーニング回転体１９上の付着トナーの溶け出し温度を上昇させることで、クリーニング回転体１９から加圧ローラ１８へのトナー溶け出し、ひいては溶け出しによる著しい画像汚れを防止できるようにした。【選択図】    図２
2006011249.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、ポリエステル樹脂、着色剤、離型剤からなるトナー組成物を、水系媒体中で樹脂微粒子の存在下で分散させ、前記トナー組成物を重付加反応させて得られたトナーを使用し、一対の定着回転部材に未定着トナー像が転写された転写材を通過させて前記トナー像を前記転写材上に定着する定着装置であって、
前記一対の定着回転部材の少なくとも一方の定着回転部材表面に付着するトナーをクリーニングするクリーニング回転体と、
前記トナーと混合することにより付着トナーの粘弾性を変える物質が表面上に塗布されて前記クリーニング回転体に当接する部材と、
を備えることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
粘弾性を変える前記物質は、サリチル酸鉄である、ことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記部材には、前記粘弾性を変える前記物質とともに離型剤が塗布されている、ことを特徴とする請求項１又は２記載の定着装置。
【請求項４】
前記部材は、バネ性を有して前記クリーニング回転体に当接する部材である、ことを特徴とする請求項１ないし３の何れか一記載の定着装置。
【請求項５】
像担持体上に形成したトナー像を転写材に転写して画像を形成する画像形成装置において、
前記像担持体上にトナー像を形成し、このトナー像を前記転写材へ転写する画像形成手段と、
転写された前記トナー像を前記転写材に定着するための請求項１ないし４の何れか一記載の定着装置と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着装置及びこの定着装置を備える複写機、プリンタ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の定着装置では、従来より、定着ローラのクリーニング性、トナーオフセット防止等の対策が講じられている。
【０００３】
古くは、定着ローラ表面にシリコンオイル等の離型剤を塗布することでトナーオフセットを防止することが必要不可欠とされており、例えば特許文献１によれば、定着ローラ（加熱ローラ）にオイルを塗布するオイル塗布ローラの表面にオイル供給フェルトを当接させることでオイル塗布性能を安定させることが提案されている。
【０００４】
また、転写同時定着方式に関するこのような離型剤オイル塗布方式の不具合（クリーニングの不均一性等）を解決するために、例えば、特許文献２によれば、転写同時定着方式の中間転写体に対して特定の粘弾性を有するクリーニング材を供給し、これを除去することにより中間転写体表面を清浄にするクリーニング工程を含ませることが提案されている。この特許文献３においては、クリーニング性や転写性を向上させるために例えばサリチル酸金属塩などの有機微粒子を含有させることも記載されている。
【０００５】
さらに、離型剤塗布方式だけでは改善されない不具合を解決するため、さらに進んだ対策として、例えば、離型性の差により定着ローラ表面から加圧ローラ表面に転移して加圧ローラ表面に蓄積するトナーに関して、当該加圧ローラにクリーニングローラを当接させることで加圧ローラ表面に付着したトナーを回収する方式もある（加圧ローラよりもクリーニングローラの離型性が劣ることを利用している）。このような方式に関して、例えば特許文献３によれば、クリーニングローラからのトナーの逆流等を防止するため、クリーニングローラの少なくとも一部に磁性体部を設けることが提案されている。
【０００６】
さらに、高画質化のための小粒子化、帯電安定性向上、転写性向上等の観点から、トナーについての種々の改良・研究もなされている。例えば、従来の混練粉砕法により製造されるトナーに代えて、懸濁重合法により作製されるトナーが提案されている。その一例として、例えば特許文献４によれば、少なくとも、樹脂（例えば、ポリエステル樹脂）、着色剤を含み、さらには、離型剤を含み、そのトナー組成物を有機溶剤に溶解又は分散させ、当該溶解物又は分散物を水系媒体中で無機分散剤又は微粒子ポリマーの存在する中、分散させ、当該溶解物又は分散物を重付加反応させて得られるトナーに関する改良案が提案されている。また、この種のトナー中に負極性制御剤として、例えばサリチル酸鉄を含ませる点については、例えば特許文献５等に記載されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−２６０６０４号公報
【特許文献２】特開２００２−１２３１００公報
【特許文献３】特開２００１−０９２２９３公報
【特許文献４】特開２００２−２８７４００公報
【特許文献５】特開２００１−０１３８０７公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
近年、複写機，レーザビームプリンタなどの電子写真プロセスを利用した画像形成装置においては、従来の粉砕法によるトナーから化学反応によりトナー粒子を造粒したトナーに切り替わりつつある。従来の粉砕トナーに比べて、化学反応によるトナーは、
１）  製造時のエネルギーが少なく環境負荷が低い。
２）  粒径分布がシャープで従来の粉砕法では不可能な微小粒径のトナーが作製可能で、大幅な画質改善ができる。
というメリットがある。本発明者らは、この化学反応によるトナーを低温定着が可能なポリエステル系樹脂で作り、電子写真方式の画像形成装置に搭載すべく検討してきた。従来、化学反応により造粒するトナーは、スチレンアクリル系樹脂で作られており、この系統の樹脂では低温定着が難しいと言う問題がある。定着温度の引き下げは、そのまま、電子写真方式の画像形成装置のエネルギー消費効率の著しい改善につながる。本発明者の体験した例では、低温定着トナーの採用により前身機に比べてエネルギー消費が１／４に減少した例がある。そのような状況の中で、製造時、エネルギーが少ない化学反応利用トナーといっても、前身機よりマシンのエネルギー消費量が増えることは許されない。そこで、本発明者らは、例えば特許文献４等に例示されるポリエステル系樹脂を使用した重付加反応トナーを電子写真方式の画像形成装置に搭載することを検討した。
【０００９】
その検討の中で、次のような不具合が発生した。即ち、電子写真方式の画像形成装置の定着装置内にあるクリーニングローラに付着したトナーが通紙中に溶け出し、画像汚れを引き起こしてしまう点である。類似の現象は、従来トナー使用時においてもあったが、それは、高温時の連続リピート中のような、クリーニングローラ温度が極めて高くなる場合に限られていた。クリーニングローラに付着する物質が、従来トナーの場合、離型剤が選択的に付いていたため溶け出す温度が本体トナーより高かったためである。
【００１０】
ところが、重付加反応トナーの場合、トナー中の離型剤分散が均質なためかトナーそのものがクリーニングローラに付着してしまうことが分かった。その結果、定着装置内の温度が均等になってくると、クリーニングローラに付着したトナーが溶け出してしまうのである。クリーニングローラ付着トナーが溶け出すと、著しい画像汚れが発生する。
【００１１】
ここで、このような重付加反応トナーを用いる場合について、同様にクリーニングローラからのトナーの逆流を防止し、クリーニング不良を防止することを目的とした特許文献３方式の適用を考察する。特許文献３は、従来トナー（主として磁性トナー）のクリーニングローラからの溶け出しを防止するため、磁性部材でクリーニングローラを構成し、磁気的力及びバイアス印加による静電的力でクリーニングローラ上のトナーを拘束しようというものである。この結果、磁性トナーに限定されない重付加反応トナー方式に適用しても必ずしも同様の効果が得られない。加えて、特許文献３の場合、電気的バイアス印加に際しては、回転するクリーニングローラに高電圧を印加するため、電気的ノイズが発生しやすく、マシン誤動作につながる懸念がある。また、付着トナーが大量になってくると磁気的電気的力で保持しきれず、結局、溶け出し現象が発生してしまう懸念がある。
【００１２】
ちなみに、特許文献２は、転写同時定着方式への適用例であり、クリーニングローラ方式、重付加反応トナー方式への適用については何ら考慮されていない。また、クリーニング材を供給する構成に加えて、供給したクリーニング材を除去する構成を必要とするものである。
【００１３】
本発明の目的は、少なくとも、ポリエステル樹脂、着色剤、離型剤からなるトナー組成物を、水系媒体中で樹脂微粒子の存在下で分散させ、当該トナー組成物を重付加反応させて得られたトナーを使用する場合において、クリーニング回転体上の付着トナーの溶け出しによる画像汚れを防止することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者らは、少なくとも、ポリエステル樹脂、着色剤、離型剤からなるトナー組成物を、水系媒体中で樹脂微粒子の存在下で分散させ、当該トナー組成物を重付加反応させて得られたトナー（以下、適宜重付加反応トナーという）の場合、トナーそのものがクリーニング回転体に付着してしまうが、当該クリーニング回転体に付着したトナー上に、他の部材を用いてトナーと混合することにより付着トナーの粘弾性を変える物質、例えばサルチル酸鉄を塗布してやると、付着トナーと混合溶融していくうちにトナーの粘弾性が上昇し、溶け出し温度が上昇していくことを見出し、これに加え、クリーニング回転体上に重付加反応トナー中に含有される離型剤を塗布してやると、さらにクリーニング回転体上からトナーが定着回転部材に逆流しにくくなることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。即ち、
請求項１記載の発明の定着装置は、少なくとも、ポリエステル樹脂、着色剤、離型剤からなるトナー組成物を、水系媒体中で樹脂微粒子の存在下で分散させ、前記トナー組成物を重付加反応させて得られたトナーを使用し、一対の定着回転部材に未定着トナー像が転写された転写材を通過させて前記トナー像を前記転写材上に定着する定着装置であって、前記一対の定着回転部材の少なくとも一方の定着回転部材表面に付着するトナーをクリーニングするクリーニング回転体と、前記トナーと混合することにより付着トナーの粘弾性を変える物質が表面上に塗布されて前記クリーニング回転体に当接する部材と、を備える。
【００１５】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の定着装置において、粘弾性を変える前記物質は、サリチル酸鉄である。
【００１６】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の定着装置において、前記部材には、前記粘弾性を変える前記物質とともに離型剤が塗布されている。
【００１７】
請求項４記載の発明は、請求項１ないし３の何れか一記載の定着装置において、前記部材は、バネ性を有して前記クリーニング回転体に当接する部材である。
【００１８】
請求項５記載の発明は、像担持体上に形成したトナー像を転写材に転写して画像を形成する画像形成装置において、前記像担持体上にトナー像を形成し、このトナー像を前記転写材へ転写する画像形成手段と、転写された前記トナー像を前記転写材に定着するための請求項１ないし４の何れか一記載の定着装置と、を備える。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、重付加反応トナーと混合溶融することにより粘弾性を向上させる物質をクリーニング回転体上の付着トナーに塗布し、クリーニング回転体上の付着トナーの溶け出し温度を上昇させるようにしたので、クリーニング回転体からのトナー溶け出し、ひいては溶け出しによる著しい画像汚れを防止することができる。即ち、従来では、トナーを塗布する以外の例がなかったクリーニング回転体に対してサリチル酸鉄のような特定の物質を塗布することによりトナー溶け出し現象を防止することができるものであり、クリーニング回転体に付着するトナーそのものを溶け出しにくい物質に変成させるため、クリーニング回転体にいくらトナーが付着しても塗布物質が存在する限り原理上は溶け出しを防止することができ、電気的接点はないので電気的ノイズの懸念もなくすことができる。このような特定物質に加えて、離型剤をクリーニング回転体上に塗布することによりクリーニング回転体上に付着したトナーの表層の離型性を上げ、トナーが対向する定着回転部材上に逆流しにくくし、トナーを一層溶け出しにくくすることによりクリーニング回転体上トナーの溶け出しによる画像汚れを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明を実施するための最良の形態について図面に基づいて説明する。図１は本発明の定着装置が用いられる電子写真方式の画像形成装置の一例としてのデジタル複写機の概略構成例を示す縦断正面図である。このデジタル複写機は、大別すると、原稿画像を読取るスキャナ部１と、画像情報に基づき電子写真方式により転写紙（転写材）２上に画像を形成するプリンタ部３とにより構成されている。スキャナ部１には必要に応じて原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）４が搭載される。
【００２１】
プリンタ部３は、像担持体である感光体５上にトナー像を形成し、このトナー像を転写紙２上へ転写する画像形成手段６や、転写されたトナー像を転写紙２に定着するための定着装置７を含んで構成されている。
【００２２】
ここに、これらの画像形成手段６や定着装置７の構成及び動作について、図２を参照して説明する。感光体５は、帯電ローラ８により一様に帯電される。その後、レーザ光を用いる光書込み装置９（図１参照）により画像情報に応じた書込み光を照射することにより像露光され、感光体５上には静電潜像が形成される。現像装置１０内には、現像剤１１が入っており、現像剤１１を攪拌すると、摩擦帯電によりトナーが帯電する。現像剤１１は、現像スリーブ１２により感光体５上に搬送され、感光体５上の静電潜像を当該トナーで現像する。転写ベルト１３には転写バイアス電源（図示せず）よりトナーと逆極性の電圧が印加されている。この転写ベルト１３と感光体５との間の電界により感光体５上に現像されたトナー像は、感光体５と転写ベルト１３との間に挟まれた転写紙２上に転写される。転写紙２は、その後、転写ベルト１３により搬送され、定着装置７を通り抜ける。この際、トナー像は転写紙２上に熱溶着される。転写しきれなかったトナーは、感光体５上に残り、クリーニングブレード１４７により堰き止められ、回収ばね１５により回収コイル１６上に入れられる。回収コイル１６によりトナーはリサイクルトナーとして、現像装置１０へ戻される。
【００２３】
定着装置７内部には、一対の定着回転部材として、定着ローラ１７，加圧ローラ１８が設けられ、さらに、例えば加圧ローラ１８側に接触させて当該加圧ローラ１８表面に付着するトナーをクリーニングするためのクリーニング回転体としてクリーニングローラ１９が設けられている。定着ローラ１７には、ヒータ２０が内蔵されており、内部の当該ヒータ２０によりトナーが溶融する温度まで温められる。このような状況で、この熱と加圧ローラ１８との圧によりトナーは転写紙２上に熱溶着される。ヒータ２０のオンオフは、サーミスタ等の温度検知手段２１による検知温度情報に基づき制御される。そして、このような定着の際、微量のトナー成分が定着ローラ１７上に残り、残存したこのトナー成分は、加圧ローラ１８上に転移・付着し、ついでクリーニングローラ１９表面に付着することとなる。
【００２４】
上述した構成において、従来であれば、現像剤として、キャリアと称される磁性粉と非磁性のトナーとの混合体を用いており、このような従来トナーの場合には、クリーニングローラ上に付着するトナー成分は、高分子の離型剤であり、一旦クリーニングローラ上に付着すると、よほど高温にならない限り、再溶融することはなかった。
【００２５】
この点、本実施の形態では、トナーとして重付加反応トナーを用いているものであり、重付加反応トナーにおいては、クリーニングローラ１９へのトナー付着状況が従来トナーの場合と異なり、上述した構成だけでは不具合が発生することが判明したものである。
【００２６】
そこで、本実施の形態における対応策の説明に先立ち、本実施の形態で用いる重付加反応トナーについて、その製造方法の一例を説明する。
【００２７】
トナー組成物の準備；酢酸エチル等の有機溶媒に、樹脂、着色剤、ワックス、帯電制御剤、イソシアネート基を有するポリエステル樹脂（プレポリマー；ベースとなるポリマー１分子中に２以上の反応基を有するポリマー）からなるトナー原材料を溶解させ、それをトナー組成物とした。
【００２８】
乳化工程；界面活性剤、粘度調整剤、樹脂微粒子を含有する水系媒体に、上記トナー組成物とアミン類とを加えて、せん断力により分散させ、乳化状態を形成する。
【００２９】
熟成工程；イソシアネート基とアミン類との反応による 伸長及び／又は架橋反応を促進させるため、反応系に対して加熱を行う。
【００３０】
脱溶剤；一例として、系全体を徐々に昇温し、液滴中の有機溶媒を蒸発除去する方法をとることができる。
【００３１】
アルカリ洗浄、水洗工程；得られたトナー粒子表面に残存している異物（界面活性剤、粘度調整剤、等）を除去する。
【００３２】
乾燥工程；得られたトナー粒子をろ過により回収し、乾燥する。
【００３３】
外添剤処理工程；必要に応じて、外添剤微粒子（シリカ、チタニア、アルミナ、等）を０．１〜５．０重量部ミキサーにより外添する。
【００３４】
以上の過程で、本発明が対象としている重付加反応トナーができあがる。
【００３５】
このように重付加反応トナーを製造することにより、従来トナーと比べて、はるかに粒径分布の揃った微小粒径の低温定着トナーを製造することができる。
【００３６】
しかしながら、この重付加反応トナーを上述した構成のデジタル複写機に採用したところ、クリーニングローラ１９に付着したトナーが定着ローラ１７に再溶融すると言う不具合が発生してしまった。従来トナーの場合、上述のように、クリーニングローラ１９には離型剤が付着していたのに対し、本発明の対象とする重付加反応トナーの場合にはトナー成分そのままが付着していたのである。これは、重付加反応トナーの場合、トナーと離型剤との混ざり具合が均質のため、離型剤が定着ローラ１７に付着する際、他のトナー成分もつれてきてしまうものと推測している。
【００３７】
このようなことから、重付加反応トナーを用いる場合のクリーニングローラ１９に付着したトナーが定着ローラ１７に再溶融することを防止するための本実施の形態による対応策について説明する。即ち、本実施の形態では、重付加反応トナー使用に伴い、発生してしまうクリーニングローラ１９からのトナー溶け出しを防ぐために、当該クリーニングローラ１９に当接する部材２２が設けられている。この部材２２のクリーニングローラ１９と当接する表面には、図３に誇張して示すように、重付加反応トナーと混合・溶融すると当該トナーの粘弾性を上げる特性を持つ物質２３が予め塗布されている。
【００３８】
このような構成によれば、クリーニングローラ１９の回転に伴い、物質２３がクリーニングローラ１９上にトナーと共に付着し、溶融・混合することによりトナーと反応し、当該トナーの粘弾性を上げるので、もって、溶け出し開始温度が上昇し、加圧ローラ１８上へのトナー溶け出し現象が抑えられることとなる。
【００３９】
物質２３としては、本発明者らの検討によると、サルチル酸鉄が有効であることが判明している。そこで、本実施の形態では、一例としてサルチル酸鉄をトルエンに混ぜ、その混合体を物質２３として部材２２に塗布するようにした。しかし、サルチル酸鉄に限られるものではなく、溶融トナーと混合・反応し、その粘弾性を上げ得るものであれば構わない。例えば、サルチル酸鉄と同種の物質は他にも存在し、本発明者らの検討によれば、架橋剤としてサルチル酸鉄が機能しており、アルミキレートが同様な機能を有することが判明している。また、部材２２としては、アルミニウム等のバネ性をもった部材が用いられ、図３に示すようにバネ性弾性を持たせてクリーニングローラ１９に押し付けるように当接させることにより、物質２３のクリーニングローラ１９表面への付着が確実に行なわれるように構成されている。
【００４０】
さらに、別の実施の形態では、物質２３をトナーと混合・溶融すると粘弾性が上がる特性を持つ物質と離型剤（ＷＡＸ）との混合体としている。物質２３にＷＡＸを混合すると、クリーニングローラ１９上のトナー表層にＷＡＸが移行し、クリーニングローラ１９上に付着したトナーが、対向するローラ（ここでは、加圧ローラ１８）上に移りにくくなることが判明した。ＷＡＸとの混合比は実験的に決定するもので、トナーの組成により変化するものと思われる。
【００４１】
なお、本実施の形態では、加圧ローラ１８側に対してクリーニングローラ１９を設ける構成例への適用例として説明したが、定着ローラ１７側或いは両ローラ１７，１８に対してクリーニングローラ１９を設ける構成例の場合にも同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施の形態の画像形成装置としてデジタル複写機の概略構成例を示す縦断正面図である。
【図２】画像形成手段や定着装置付近の構成例を拡大して示す概略正面図である。
【図３】部材及び物質の構成例を拡大して示す概略正面図である。
【符号の説明】
【００４３】
２      転写材
５      像担持体
６      画像形成手段
７      定着装置
１７，１８      定着回転部材
１９      クリーニング回転体
２２      部材
２３      物質
【図１】
2006011249.tif 000003
【図２】
2006011249.tif 000004
【図３】
2006011249.tif 000005