(57)【要約】【課題】離型剤としてワックスやオイルを用いずに、画質劣化なく確実にトナーを分離する。【解決手段】定着温度よりも高い軟化点を持ち、中心粒子径が溶融したトナー層の厚みよりも大きい粒子を含む粉体を離型剤として用い、既定量供給することにより、少量でオフセットなく分離を行う。 【選択図】  図５
2015215524.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像保持体上に静電潜像を形成する潜像画像工程
前記静電潜像をトナーを含む現像剤で現像しトナー画像を形成する現像工程
前記トナー画像を被記録媒体上に転写する転写工程
前記被記録媒体のトナー画像を定着部材を用いて熱と圧により定着する定着工程
を具備する画像形成装置において
前記定着部材表面に粉体状の離型剤を付与し、
前記離型剤が定着温度よりも高い軟化点を有し、溶融したトナー層の厚みよりも大きい粒子径を含む粉体であり、
前記離型剤の単位面積あたりの供給量を粒子の密度と平均粒子径で割った値をNとすると、0.5≦N≦1.6を満たすことを特徴とする画像形成方法。
【請求項２】
前記トナーは、ポリエステル樹脂からなり、ワックスを含まないことを特徴とする請求項１に記載の画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、離型剤に粉体を用いて画像形成を行う電子写真装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真法などトナーを用いた画像形成方法では、感光体など像担持体に静電潜像などの潜像を形成した後、トナーを含む現像剤で現像してトナー像を形成し、記録用紙などの記録媒体に転写し定着することにより画像が形成される。
【０００３】
記録媒体にトナーを定着する定着方法としては、たとえばトナー像が転写された記録媒体に対し、定着部材を用いて熱および圧を与えることによってトナーを記録媒体に定着する熱圧定着法がある。
【０００４】
熱圧定着法では、たとえば熱源を内部に備える定着ローラと定着ローラに圧接させて設けられる加圧ローラとの一対のローラを定着部材として備える、いわゆるヒートローラが用いられる。
【０００５】
熱圧定着法では、定着部材によってトナーが加熱溶融されるため、定着部材側へトナーがオフセットするという問題がある。
【０００６】
トナーのオフセットを防止する主な方法として、トナーに結着樹脂や顔料など着色剤の他に、離型剤としてワックス等離型剤を含ませる、あるいは定着部材表面を離型性の高い例えばフッ素樹脂等で形成するとともに、シリコーンオイル等離型オイルを塗布するなどがある。
【０００７】
ワックスは、定着時にはより低温ですばやく溶融してトナーと定着部材の間に介在することが望ましいが、このようなワックスが含まれるトナーは、現像器内において、トナーどうしのブロッキングを引き起こしやすく、低温定着性とトナーの保存性のトレードオフがある。
【０００８】
また、オイル塗布では、定着時に画像に染み込んだオイルにより、定着後の画像に必要以上の光沢性の発現や、オイル飛散による装置内の汚染などの課題がある。
【０００９】
そこで、ワックスやオイルに頼らない分離方法として、定着部材表面に離型剤として粉体を付与する技術がある(特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−２４３８５２号公報
【特許文献２】公開昭５５‐１２９３７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
トナーがオフセットすることなく定着部材から分離するためには、定着部材とトナー層が接触しないように、分離剤がスペーサーの役割を果たすことが必要である。特許文献１には、主にトナーの粒子径よりも小さい粉体を分離剤として用いて分離する方法が開示されているが、トナーと定着部材が接触しないようにするためには、分離剤が複数層形成される量を塗布する必要がある。そのような場合、分離剤がトナーと部材間で泣き別れ、トナー側に移った分離剤の影響により、光沢低下や色味の変化など画質劣化や手触りがざらつくなどの印刷物の品質劣化を招く。
【００１２】
また、特許文献２では、定着部材表面に厚さ数μｍ~十数μｍの均一な層を形成するという方法が開示されているが、粒子径や塗布量に関する具体的な記載がなく、用いる粒子によっては、特許文献１と同様の課題が生じる。また、トナーと定着部材との間に十数μｍもの層があると、熱伝導性が低くなり、カラー画像などトナー量が多い場合、定着性が低下する等の課題が生じる。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、少量で画質劣化なく確実にトナーを分離できる画像形成方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る画像形成方法の構成は、潜像保持体上に静電潜像を形成する潜像画像工程と、前記静電潜像をトナーを含む現像剤で現像しトナー画像を形成する現像工程と、前記トナー画像を被記録媒体上に転写する転写工程と、前記被記録媒体を熱と圧により前記トナー画像を定着する定着工程とを具備する画像形成装置において、定着温度よりも高い軟化点をもち、定着ニップ内で溶融したトナー層の厚みよりも大きな径の粒子を含む粉体を離型剤として用い、定着部材表面に適切な量を供給することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、トナーへのワックス添加や、定着部材表面へ離型オイルを塗布することなく、分離が可能となる。さらに、画像上に残った少量の離型剤がスペーサーとなり、排紙トレー上の印刷物どうしが接触しないため、特に両面印刷時における積載性を良好に保つことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明を適用可能な電子写真方式による画像装置の一例。
【図２】本発明を適用可能な電子写真方式による画像装置の他の例。
【図３】本発明を適用可能な画像装置における定着手段の一例。
【図４】本発明を適用可能な離型剤供給手段の一例。
【図５】本発明における定着工程ならびに分離のイメージ図。
【図６】本発明における比較例３における分離のイメージ図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（画像形成装置構成）
一般的なフルカラーの電子写真装置を用いる事が可能である。 
【００１８】
図１は、本発明の第１実施形態である画像形成装置の一例を示す。本実施形態の画像形成方法は、潜像形成工程、現像工程、転写工程、定着工程とを含む。
【００１９】
潜像形成工程では、像担持体に潜像が形成される。本実施形態では、像担持体として感光体１が用いられ、感光体の表面に静電潜像が形成される。より詳細には、感光体の表面を帯電装置２によって帯電させた後、形成する画像に対応するようにレーザ光などを照射する露光器３によって静電潜像を形成する。
【００２０】
現像工程では、潜像形成工程において像担持体に形成された潜像が、現像器４Ｃ、４Ｍ、４Ｙ、４Ｋに格納された各色のトナーを用いて現像される。これによって感光体の表面にトナー像が形成される。トナーは、単独で１成分現像剤として用いられてもよく、キャリアと混合されて２成分現像剤として用いられてもよい。
【００２１】
本実施形態では、潜像形成工程において感光体の表面に静電潜像が形成されるので、トナーは摩擦帯電によって帯電され、現像剤担持体に担持されて感光体の表面に供給され、感光体の表面に静電的に付着する。これによって感光体の表面に静電潜像が現像され、トナー像が形成される。
【００２２】
そして、感光体上に形成された４Ｃ、４Ｍ、４Ｙ、４Ｋの各々トナー像は、順次中間転写体６に１次転写され、重ね合わされる。中間転写体へのトナー像の形成方法として、図２に示すような色ごとに潜像工程（Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ）を持ち、感光体上にトナー像を形成し中間転写体上に順次重ね合わせてフルカラーのトナー像を形成しても良い。
【００２３】
中間転写体の表面に形成されたトナー像は、転写工程において転写手段８によって記録用紙などの記録媒体Ｐに２次転写される。これによって記録媒体に未定着のトナー像が形成される。
【００２４】
転写手段としては、例えばトナー像が形成された中間転写体の表面に記録用紙などの記録媒体を接触または近接させた状態で、記録媒体にトナー像を構成するトナーと逆極性の電荷を付与することによって、トナーを記録媒体に静電的に付着させてトナー像を転写する転写手段を用いることができる。
【００２５】
定着工程では、トナーに対して定着手段１０の定着部材を圧接させ、加熱と加圧により記録媒体に定着させる。定着部材表面には離型剤が塗布されており、定着時に定着ニップ部においてトナーと定着部材の間に離型剤がスペーサーとして介在するため、定着部材側にトナーがオフセットすることなくトナーを定着、分離させることができる。
【００２６】
定着手段としては、たとえば図３に示すような加熱ローラ１０ａと加圧ローラ１０ｂによるローラ定着、またはベルトを用いた定着ベルト機構などが用いられる。
【００２７】
加熱ローラは、ＳＵＳやアルミなどの金属の芯金の表面に、シリコーンゴムなどの弾性体層が形成され、ハロゲンヒータ等の熱源を芯金内部に備えている。加熱ローラの外径は30mm〜50mmで、そのうち被覆層を構成する弾性体の厚みは0.5mm〜3mmの構成とすることが好ましい。
【００２８】
また、ＰＦＡなどフッ素樹脂からなる被覆層を設けてもよく、その場合フッ素樹脂は10μm〜50μmの構成とすることが好ましい。
【００２９】
加圧ローラは、金属あるいは弾性体からなり、加圧ローラの外径は20mm〜50mmで、弾性体の厚みは0.3mm〜3mmとすることが好ましい。また、金属あるいは弾性層表面にフッ素樹脂からなる被覆層を設けてよく、フッ素樹脂は15μm〜50μmとすることが好ましい。
【００３０】
加熱ローラと加圧ローラの圧接によって形成される定着ニップ部はニップ幅5mm〜10mmであることが好ましく、面圧は2kgf/cm2〜4kgf/cm2とすることが好ましい。
【００３１】
トナーを定着する条件としては、例えば加熱ローラの表面温度を130℃〜160℃の範囲で、プロセススピードは100mm/s〜300mm/sが本発明の優位性の確認に好適である。
【００３２】
離型剤の種類としては、SiO2、Al2O3、CaO等の無機粒子単体あるいはその化合物粒子や、アクリル樹脂、スチレン樹脂の単体またはその共重合体、あるいはフッ素樹脂などで、定着温度よりも高い軟化点を持つ粒子が好適である。
【００３３】
離型剤の供給方法としては、図４に示すような摩擦により静電気的に定着部材表面に付着させる方法が好ましい。９ａの離型剤収納容器に格納された離型剤を９ｂに示すウエブ等に含ませ、定着部材表面に接触させ、定着部材が回転することにより、所定量表面に供給されるようにする。
【００３４】
あるいは、ブラシやローラを用いて供給し、その後ブレード等で表面をならす方法であってもよい。
【００３５】
また、定着部材表面の材料としては、シリコーンゴムやフッ素系樹脂に限らず、ポリイミドや金属など離型剤を静電気的に付着することができる材料で有れば良い。
【００３６】
定着部材表面に付着した離型剤は、図５に示すように、定着ニップ内で溶融したトナー層中に埋まり、トナーと定着部材表面が密着しないようにスペーサーとして働く。そしてニップ出口において定着部材表面より離れ、トナー画像を部材表面から分離する。そのため、離型剤の粒子径は定着ニップ内で溶融されたトナー層の厚みよりも大きいことが必要である。粒子径分布については、シャープであってもブロードであってもよく、中心粒子径が定着ニップ内で溶融されたトナー層の厚みよりも大きければよい。
【００３７】
本発明において使用した、トナー、離型剤、ならびに定着部材の詳細について、以下に述べる。
【００３８】
トナーとしては、ワックスを含まずポリエステル樹脂と着色剤用の顔料に依って作成された物を用い、記録媒体上の載り量が0.55gm/cm2となるように、前述した方法により未定着画像を形成した。この場合、定着ニップ内で溶融されたトナー層の厚みは、載り量をトナーの密度で割ると求まり、本実施例の場合は約4.6μmとなる。
【００３９】
定着条件は、定着部材側の表面温度を130℃に保ち、シリコーンゴムよりなる加圧ローラを用いて、ニップ幅5mm、面圧2kgf/cm2として、定着性が十分確保できるようにプロセススピードを150mm/secに固定して検討を行った。
【００４０】
分離性の評価方法は、定着後、部材表面へのトナーオフセットならびに定着済みのトナー画像上の離型剤による画質劣化や品質劣化の有無を目視により確認した。
【００４１】
［実施例１］
本実施例においては、離型剤に中心粒子径が5μmのシャープな粒子径分布をもつ架橋ポリスチレン粒子を用いた。シリコーンゴムよりなる定着部材表面に、離型剤の単位面積あたりの供給量を粒子の密度と平均粒子直径で割った値をNとする。このNは、立方体の物質を隙間なく並べた場合の層の数に相当し、N=1の場合、層数１となる。理想的な球を並べた場合、立方体の値に約0.9をかけた値が層数となる。一般的な物質は、立方体と理想球との間にあると考えられるため、本発明においては、Nがおよそ離型層の層数に相当する。本実施例においては、Nが約1.6となる量を供給した。
【００４２】
上記方法により、分離性を評価したところ、オフセットの発生はなく、画質や品位の劣化も見られなかった。
【００４３】
［実施例２］
本実施例では、離型剤として中心粒子径が5.1μmのシャープな粒子径分布をもつ架橋ポリメタクリル酸メチルの粒子を用いて、実施例１同様、シリコーンゴムよりなる定着部材表面に、Nが約0.7となる量を供給した。
【００４４】
実施例１同様の方法により、分離性を評価したところ、オフセットの発生はなく、画質や品位の劣化も見られず、異なる材料の粒子でも効果が確認された。
【００４５】
［実施例３］
本実施例では、実施例２と同種類で中心粒子径が7.9μmシャープな粒子径分布をもつ架橋ポリメタクリル酸メチルの粒子を離型剤として用いて、実施例１同様、シリコーンゴムよりなる定着部材表面に、Nが約1.6となる量を供給した。
【００４６】
分離性を評価したところ、オフセットも画質や品位の劣化も見られず、径の異なる粒子でも効果が確認された。
【００４７】
［実施例４］
本実施例では、離型剤として、中心粒子径が5μmで粒子径に分布を持つPFA粒子を用いて、実施例１同様、シリコーンゴムよりなる定着部材表面に、Nが約0.5となる量を供給した。
【００４８】
分離性を評価したところ、オフセットも画質や品位の劣化も見られず、異なる材料の粒子で、さらに粒子径に分布がある場合でも効果が確認された。
【００４９】
［実施例５］
本実施例では、離型剤として、中心粒子径が8μmで粒子径に分布を持ち、架橋ポリメタクリル酸メチルとポリスチレンの配合比が7：.3の共重合体の粒子を用いて、実施例１同様、シリコーンゴムよりなる定着部材表面に、Nが約0.5となる量を供給した。
【００５０】
分離性を評価したところ、オフセットも画質や品位の劣化も見られず、効果が確認された。
【００５１】
［実施例６］
本実施例では、離型剤として、中心粒子径が20μmで粒子径に分布を持つ低アルカリガラスの粒子を用いて、実施例１同様、シリコーンゴムよりなる定着部材表面に、Nが約1.2となる量を供給した。
【００５２】
分離性を評価したところ、オフセットも画質や品位の劣化も見られず、無機材料の粒子でも分離の効果が確認された。
【００５３】
［比較例１］
実施例１に対する比較例として、離型剤に実施例１と同種類で中心粒子径が3.5μmのシャープな粒子径分布をもつ架橋ポリスチレン樹脂を用いた。実施例１同様、シリコーンゴムよりなる定着部材表面に、Nが約1.5となる量を供給した。
【００５４】
分離性を評価したところ、溶融トナー層の厚みよりも小さい径の粒子を用いて、ある程度の量を供給しても、分離不良が発生した。
【００５５】
［比較例２］
実施例２に対する比較例として、離型剤に実施例２と同種類で中心粒子径が1.5μmのシャープな粒子径分布をもつ架橋ポリメタクリル酸メチルの粒子を用いた。実施例１同様、シリコーンゴムよりなる定着部材表面に、Nが約2.7となる量を供給した。
【００５６】
分離性を評価したところ、溶融トナー層の厚さの半分よりも小さい径の粒子を用いた場合では、供給量をさらに多くしても分離不良が発生した。
【００５７】
［比較例３］
実施例３に対する他の比較例として、離型剤に実施例３と同じ中心粒子径が7.9μmのシャープな粒子径分布をもつ架橋ポリメタクリル酸メチルの粒子を用いた。実施例１同様、シリコーンゴムよりなる定着部材表面に、Nが約2.0となる量を供給した。
【００５８】
分離性を評価したところ、溶融トナー層の厚さより大きい径の粒子を用いた場合でも、一定量以上供給した場合、オフセットの発生はないが、画像の一部が白っぽくなり、手で触った時のざらつきもみられた。
【００５９】
これは、Nが２、つまり離型層の数が２層を超えると、トナー層の中に入りきらなかった離型剤によって、図６に示すように、トナー画像上にほぼ１層分の離型剤の層が形成されてしまうためであると推定される。
【００６０】
［比較例４］
実施例４に対する比較例として、離型剤に実施例３と同じ中心粒子径が5μmで粒子径に分布を持つPFA粒子を用いて、実施例１同様、シリコーンゴムよりなる定着部材表面に、Nが約0.3となる量を供給した。
【００６１】
分離性を評価したところ、溶融トナー層の厚さより大きい径の粒子を用いた場合でも、既定量以下ではオフセットが発生した。
【００６２】
実施例１から６及び比較例１から４の結果より、粉体を離型剤として用いる場合は、溶融したトナー層の厚みより大きな径の粒子で、供給量Ｎが0.5≦Ｎ≦1.6の範囲とすることが分離が良好な条件であることが明らかとなった。
【００６３】
［実施例７］
本実施例では、離型剤として実施例２と同じ中心粒子径が5μmのシャープな粒子径分布をもつ架橋メタクリル酸メチルの粒子を用いて、ポリイミドよりなる定着部材表面に、Nが約1.0となる量を供給した。
【００６４】
分離性を評価したところ、オフセットも画質や品位の劣化も見られず、定着部材が異なる材料でも、効果が確認された。
【００６５】
［実施例８］
本実施例では、離型剤として中心粒子径が8μmで粒子径分布を持つ架橋ポリスチレン粒子を用いて、実施例７同様、ポリイミドよりなる定着部材表面に、Nが約0.8となる量を供給した。
【００６６】
分離性を評価したところ、オフセットも画質や品位の劣化も見られず、効果が確認された。
【００６７】
実施例１〜８、および比較例１〜４について、表１の様な結果を得た。
【００６８】
【表１】
2015215524.tif 000003
【符号の説明】
【００６９】
１  感光体、２  帯電器、３  露光器、４  現像器、６  中間転写体、８  転写手段、
９  離型剤供給手段、９ａ  離型剤収納容器、９ｂ  ウエブ、１０  定着手段、
１０ａ  加熱ローラ、１０ｂ  加圧ローラ、Ｐ  記録媒体
【図６】
2015215524.tif 000004
【図１】
2015215524.tif 000005
【図２】
2015215524.tif 000006
【図３】
2015215524.tif 000007
【図４】
2015215524.tif 000008
【図５】
2015215524.tif 000009