(57)【要約】【課題】トナー粒子内部への定着剤の浸透速度を評価してトナー粒子と定着剤との好適な組合せを得て、実用的な時間内に二次色を発色することができる定着方法を提供すること。【解決手段】トナー層２を溶解又は膨潤させる定着剤をトナーの表面に接触させてから１０秒後にトナー層２の表面に１０ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力をかけたときのトナー層２の変化量が０．５μｍ以上となるようトナー層２および定着剤４を組合せ、この組合されたトナー層２と定着剤４とを用いて、定着剤４をトナー層２に付与してトナー層２を記録材３上に定着させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーを溶解又は膨潤させる定着剤を前記トナーの表面に接触させてから１０秒後に前記トナー表面に１０ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力をかけたときの前記トナーの変化量が０．５μｍ以上となるよう前記トナーおよび前記定着剤を組合せ、前記組合されたトナーと定着剤とを用いて、前記定着剤を前記トナーに付与して該トナーを記録材上に定着させることを特徴とする定着方法。
【請求項２】
トナーを溶解又は膨潤させる定着剤を前記トナーの表面に接触させてから０．１秒後に前記トナー表面に１０ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力をかけたときの前記トナーの変化量が０．５μｍ以上となるよう前記トナーおよび前記定着剤を組合せ、前記組合されたトナーと定着剤とを用いて、前記定着剤を前記トナーに付与して該トナーを記録材上に定着させることを特徴とする定着方法。
【請求項３】
前記定着剤を泡状にして前記トナーに付与することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の定着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置の定着方法に関し、詳細には定着剤を用いたトナーの定着方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンター、ファクシミリ、複写装置、あるいはこれらのうち複数の機能を有する複合機等の画像形成装置は、紙、布、ＯＨＰ用シート等の記録媒体に、画像情報に基づいて、文字や記号を含む画像を形成する装置であるが、特に電子写真方式の画像形成装置は普通紙に高精細な画像を高速で形成することができるため広く使用されている。このような電子写真方式の画像形成装置においては、定着速度が速く、定着画像品質が高いため、記録媒体上のトナーを加熱して溶融させ、溶融したトナーを加圧することにより、トナーを記録媒体上に定着させる熱定着方式が広く用いられている。
【０００３】
このような熱定着方式を用いた電子写真方式の画像形成装置においては、消費電力の約半分以上がトナーを加熱することに消費されており、省エネルギー化を図りにくいという課題を有している。そこで、近年における環境問題対策の観点からは、低消費電力（省エネルギー）の定着装置、即ち、加熱せずにトナーを記録媒体に定着させる非加熱定着方法の定着装置が望まれている。
【０００４】
このような非加熱定着方法としては、例えばトナーを溶解または膨潤可能で、水に不溶または難溶な有機化合物が水に分散混合された水中油滴型の定着剤を、未定着のトナーが所定位置に配設された被定着物の表面から噴霧または滴下してトナーを溶解または膨潤させた後、被定着物を乾燥させるトナーの湿式定着方法知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、トナーを溶解または膨潤可能な有機溶媒を付着させることでトナーを軟化する湿式定着方法が知られている（例えば、特許文献２、３、４参照）。特許文献２、３、４等には、定着剤をフォーム状形態に生成し、生成したフォーム状の定着剤の膜厚を制御して記録媒体上の樹脂微粒子に塗布して樹脂微粒子を記録媒体に定着する方法が開示されている。フォーム状の定着剤を用いればトナー層内に効率よく定着剤が浸透するため、少量の定着剤で固定化でき、かつ、短時間で定着できる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、これら従来の技術においては、モノクロ、モノカラー画像を定着する場合は、特に特許文献２、３に記載されている方法等を用いることで、十分に実用的な時間内で画像形成をすることができるが、カラー画像を形成する場合は、従来の定着剤を用いた何れの方法においても二次色の発色に時間を要してしまっていた。
【０００７】
すなわち、モノクロ、モノカラー画像を定着する場合は、定着剤によって単色トナー粒子の最表面のみ溶解すればトナー粒子同士および紙などの記録材と接着し、記録材上にトナー層を固定することが出来るため、特に特許文献２、３に記載されている方法等を用いることで、実用的な時間内で画像形成をすることができた。一方で、カラー画像を形成する場合は、３原色（イエロー、マゼンタ、シアン）のトナー粒子を記録材上に層状に形成し、定着することで多色を表現するのであるが、従来の定着剤を用いた何れの方法においても二次色の発色に時間を要した。これは、異なる色のトナー粒子同士が最表面のみで結着している状態だけでは混色にならず、トナー粒子内部にまで軟化状態にすることでトナー粒子同士を十分混合する必要があるからであり、従来の定着剤を用いた方式ではトナー粒子内部に定着剤が浸透する時間が遅いために二次色の発色に時間がかかっていた。また、トナー粒子内部への定着剤の浸透速度と二次色の発色との関係を評価する方法が従来は全く無かった。
【０００８】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、トナー粒子内部への定着剤の浸透速度を評価してトナー粒子と定着剤との好適な組合せを得て、実用的な時間内に二次色を発色することができる定着方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る定着方法は、トナーを溶解又は膨潤させる定着剤を前記トナーの表面に接触させてから１０秒後に前記トナー表面に１０ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力をかけたときの前記トナーの変化量が０．５μｍ以上となるよう前記トナーおよび前記定着剤を組合せ、前記組合されたトナーと定着剤とを用いて、前記定着剤を前記トナーに付与して該トナーを記録材上に定着させることを特徴とする。
【００１０】
このため、トナーと定着剤との好適な組合せを得て、実用的な時間内に二次色を発色することができる。
【００１１】
また、本発明に係る定着方法は、トナーを溶解又は膨潤させる定着剤を前記トナーの表面に接触させてから０．１秒後に前記トナー表面に１０ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力をかけたときの前記トナーの変化量が０．５μｍ以上となるよう前記トナーおよび前記定着剤を組合せ、前記組合されたトナーと定着剤とを用いて、前記定着剤を前記トナーに付与して該トナーを記録材上に定着させることを特徴とする。
【００１２】
このため、トナーと定着剤４との好適な組合せを得て、実用的な時間内に二次色を発色することができる。
【００１３】
本発明に係る定着方法は、定着剤４を泡状にしてトナーに付与することを特徴とする。
【００１４】
このため、泡状の定着剤を用いればトナー内に効率よく定着剤が浸透するため、少量の定着剤で、かつ、短時間で定着することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、トナー粒子内部への定着剤の浸透速度を評価してトナー粒子と定着剤との好適な組合せを得て、実用的な時間内に二次色を発色することができる定着方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施の形態に係る定着方法により定着剤の浸透速度を測定する評価装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る定着方法により定着剤の浸透速度を測定する評価装置の一例を示す概略断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る定着方法により定着剤の浸透速度を測定する評価装置の他の例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
トナー粒子内部への定着剤の浸透速度を評価する場合、定着剤の浸透したトナー粒子の内部を直接的に分析することは現実的に困難である。これはトナー粒子が球径数μｍ程度と小さいこと、球体内部への浸透挙動のため視覚的に観察することができないことなどに起因する。
【００１８】
そこで、本発明者らは、基板上にトナー層を形成し、定着剤を接触させ、一定の時間を経過させた後に一定の圧力をかけたときのトナー層の変化量を計測することで、定着剤の浸透速度を求めることを試みた。すなわち、「トナー層の変化量」＝「トナーを軟化させることができる量の定着剤が浸透した距離」と見なし、このトナー層の変化量と定着剤を接触させてからの経過時間より定着剤の浸透速度を導き出した。
【００１９】
図１は、定着剤の浸透速度を測定できる評価用の定着装置の１例を示す。
【００２０】
図１に示すように、定着装置１は、表面にトナー層２を形成した記録材３の一部に定着剤４を塗布した後、一方に円形・線状のワイヤー５を数回巻いた１対の加圧ローラー対６の間に記録材３を通すように構成されている。
【００２１】
図２に示すように、定着剤４を塗布した部分はトナー層２が軟化するため、加圧ローラー対６を通過することでワイヤー跡８ができる。定着剤４は時間経過とともにトナー層２に浸透していくため、時間経過に応じてトナー層２の軟化する部分が表面から内部に拡散していく。トナー層２の厚さより十分に大きい半径を有するワイヤー５を用いると、軟化された部分までトナー層２を凹ませることができ、時間経過に応じてワイヤー跡８の深さが大きくなる。
【００２２】
従って、「ワイヤー跡８の深さ」＝「トナー層２の変化量」＝「トナーを軟化させることができる量の定着剤４が浸透した距離」となり、定着剤４を接触させてからの時間とワイヤー跡８の深さから容易に定着剤４の浸透速度を求めることが出来る。また、ワイヤー跡８の深さの計測方法としては、例えばレーザー顕微鏡などの深さ方向を観察できる装置、またはＡＦＭなどの表面形状を触針することで形状計測する装置、等により直接的に測定する手法を用いてもよいし、ワイヤー跡８の幅を測長顕微鏡などで測定し、ワイヤー８の直径との比から深さを算出して求めてもよい。
【００２３】
図３は、定着剤の浸透速度を測定できる評価用の定着装置の他の例を示す。
【００２４】
図３の定着装置１０は、表面にトナー層２を形成した記録材３の一部に定着剤４を塗布した後、棒状の加圧バー１１で押し込むように構成されている。定着装置１０は、図１の定着装置１と同様にトナー層２に定着剤４を塗布してから一定の時間を経過させた後に加圧バー１１で押し込み、その押し込み量をトナー層２の変化量として測定することができる。
【００２５】
図１の定着装置１、図３の定着装置１０に限らず、定着剤４をトナー層２の表面に接触させた後にその一部分を加圧変形させることができる装置を用いれば「トナー層２の変化量」＝「トナーを軟化させることができる量の定着剤４が浸透した距離」を測定でき、定着剤４の浸透速度を導き出すことができる。
【００２６】
図１の定着装置１を用いてトナー層２を構成するトナーと定着剤４との組合せを評価した。装置条件としては定着剤４をトナー表面に接触させ１０秒経過した後にワイヤー５を巻いた加圧ローラー対６で加圧した。このような条件とした根拠は、現存の低速な電子写真方式の複写機、プリンターの紙搬送速度が約３０ｍｍ／秒であること、定着剤４を塗布する箇所と加圧ローラー対６との間を３００ｍｍ以上離してしまうと装置全体が非常に大きくなってしまい現実的ではないことから、複写機、プリンターに用いることができる最大限の時間は３００（ｍｍ）÷３０（ｍｍ／秒）＝１０秒と判断したためである。また、加えた圧力は１０ｋｇｆ／ｃｍ2とした。この値は、一般的な複写機、プリンターの定着、加圧ローラーのニップ圧とほぼ同等の値であり、既存のユニットでトナーを変形させることができるように、加える圧力を１０ｋｇｆ／ｃｍ2に設定した。
【００２７】
サンプル形態としては、記録材３としてＰＥＴフィルムを用い、記録材３の上にイエロー、マゼンタの２種類のトナー層２を積層形成した。二次色の発色評価は、反射分光スペクトルメーター（Ｘ−ｒｉｔｅ９３８）で測色し、同様のイエロー、マゼンタのトナー層２を加熱定着法で定着した赤色発色を基準として、色差（△Ｅａ＊ｂ＊）から判断した。
【００２８】
〔評価基準〕
Ｌ＊ａ＊ｂ*表色系において、    △Ｅａ＊ｂ＊≦２  ：  ◎
Ｌ＊ａ＊ｂ*表色系において、    △Ｅａ＊ｂ＊≦３  ：  ○
Ｌ＊ａ＊ｂ*表色系において、３＜△Ｅａ＊ｂ＊≦５  ：  ×
Ｌ＊ａ＊ｂ*表色系において、    △Ｅａ＊ｂ＊＞５  ：  ××
以下、具体例について説明する。
【００２９】
［具体例１］
特許文献３に記載されている軟化剤であるコハク酸ジエトキシエチルの５ｗｔ％水溶液を定着剤４として用いた。プリンターとしてＩＰＳｉＯ  Ｃｏｌｏｒ  ＣＸ８８００（リコー社製）を用い、記録材３としてのＰＥＴフィルム上にイエロー、マゼンタの２層の未定着のトナー層２を形成した。そして、定着剤４をトナー表面に接触させ１０秒経過した後にワイヤー５を巻いた加圧ローラー対６で加圧したところ、トナー変形量は０．４μｍであった。加熱定着法で定着した赤色画像との色差は３．４であった。
【００３０】
［具体例２］
コハク酸ジエトキシエチルの濃度を１０ｗｔ％にした水溶液を定着剤４として用い、具体例１と同様の評価を行った。そして、定着剤４をトナー表面に接触させ１０秒経過した後にワイヤー５を巻いた加圧ローラー対６で加圧したところ、トナー変形量は０．５μｍであった。加熱定着法で定着した赤色画像との色差は２．９であった。
【００３１】
［具体例３］
コハク酸ジカルビトールの５ｗｔ％水溶液を定着剤４として用い、具体例１と同様の評価を行った。そして、定着剤４をトナー表面に接触させ１０秒経過した後にワイヤー５を巻いた加圧ローラー対６で加圧したところ、トナー変形量は０．７μｍであった。加熱定着法で定着した赤色画像との色差は２．５であった。
【００３２】
［具体例４］
プリンターとしてＩＰＳｉＯ  ＣＸ８２００−ＭＥ（リコー社製）を用い、具体例１と同様の評価を行った。そして、定着剤４をトナー表面に接触させ１０秒経過した後にワイヤー５を巻いた加圧ローラー対６で加圧したところ、トナー変形量は０．７μｍであった。加熱定着法で定着した赤色画像との色差は２．６であった。
【００３３】
［具体例５］
サンプルを５０℃に加熱した後に、具体例１と同様の評価を行った。そして、定着剤４をトナー表面に接触させ１０秒経過した後にワイヤー５を巻いた加圧ローラー対６で加圧したところ、トナー変形量は０．９μｍであった。加熱定着法で定着した赤色画像との色差は１．９であった。
【００３４】
上記の評価結果を表１にまとめた。
【表１】
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表１に示す結果からトナー変化量と二次色の発色との相関関係が分かり、トナー変化量が０．５μｍ以上であるトナーと定着剤４の組合せを用いることでカラー画像が出力できることが分かった。
【００３５】
具体例１から具体例５までは、定着剤４を接触させ１０秒経過した後のトナー変化量と二次色の発色の組合せを得るものであり、記録材３の搬送速度が遅く、装置の大きさも大きくなってしまう最低レベル（許容し得る最低レベル）の電子写真方式複写機、プリンターの構成に相当するものであった。しかし、上記の検討結果から、以下に説明する具体例６のように、定着剤４を接触させ０．１秒経過した後に同様のトナー変化量を有するトナーと定着剤４の組合せを用いると、定着剤４の塗布を塗布ローラーで行うことによって、塗布ローラーのニップ時間でカラー画像を定着できることになる。このため、記録材３の搬送速度が速く、加圧ローラーが不必要な極めて小型な、優れたレベルの電子写真方式複写機、プリンターの構成とすることができる。
【００３６】
［具体例６］
プリンターとしてＩＰＳｉＯ  ＣＸ８２００−ＭＥ（リコー社製）を用い、定着剤４としてアセトンを原液で用いた。サンプルを４０℃に加熱した後に、具体例１と同様の評価を行った。そして、定着剤４をトナー表面に接触させ０．１秒経過した後にワイヤー５を巻いた加圧ローラー対６で加圧したところ、トナー変形量は０．６μｍであった。加熱定着法で定着した赤色画像との色差は２．３であった。
【００３７】
上記の例においては、定着剤４をフォーム状（泡状）に生成し、生成したフォーム状の定着剤４の膜厚を制御して記録材３上のトナー層２に塗布することで、トナー層２を記録材３に定着すると好適である。この場合、フォーム状の定着剤４を用いればトナー層２内に効率よく定着剤４が浸透するため、少量の定着剤４で、かつ、短時間で定着することができる。
【００３８】
以上のように、本実施の形態に係る定着方法は、トナーを溶解又は膨潤させる定着剤をトナーの表面に接触させてから１０秒後にトナー表面に１０ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力をかけたときのトナーの変化量が０．５μｍ以上となるようトナーおよび定着剤４を組合せ、この組合されたトナーと定着剤４とを用いて、定着剤４をトナーに付与してトナーを記録材３上に定着させることを特徴とする。
【００３９】
このため、トナー粒子と定着剤４との好適な組合せを得て、実用的な時間内に二次色を発色することができる。
【００４０】
また、本実施の形態に係る定着方法は、トナーを溶解又は膨潤させる定着剤をトナーの表面に接触させてから０．１秒後にトナー表面に１０ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力をかけたときのトナーの変化量が０．５μｍ以上となるようトナーおよび定着剤４を組合せ、組合されたトナーと定着剤４とを用いて、定着剤４をトナーに付与してトナーを記録材３上に定着させることを特徴とする。
【００４１】
このため、トナー粒子と定着剤４との好適な組合せを得て、実用的な時間内に二次色を発色することができる。
【００４２】
また、本実施の形態に係る定着方法は、定着剤４を泡状にしてトナーに付与することを特徴とする。
【００４３】
このため、泡状の定着剤４を用いればトナー層２内に効率よく定着剤４が浸透するため、少量の定着剤４で、かつ、短時間で定着することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
以上説明したように、本発明に係る定着方法は、トナー粒子内部への定着剤の浸透速度を評価してトナー粒子と定着剤との好適な組合せを得て、実用的な時間内に二次色を発色することができるという効果を有し、定着剤を用いたトナーの定着方法として有用である。
【符号の説明】
【００４５】
１、１０  定着装置
２  トナー層
３  記録材
４  定着剤
５  ワイヤー
６  加圧ローラー
７  ワイヤー跡
１１  加圧バー
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４６】
【特許文献１】特許第３２９０５１３号公報
【特許文献２】特開２００７−２１９１０５号公報
【特許文献３】特許第４３０２７００号公報
【特許文献４】特許第４２７６２６９号公報
【図１】
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【図２】
2011191419.tif 000005
【図３】
2011191419.tif 000006