(57)【要約】【課題】高連量用紙印刷時のコールドオフセットを防止し、定着強度を確保しつつ、離型性の確保と低ランニングコスト化を課題とする。【解決手段】本発明は、上記課題を解決するために、次のような課題解決手段を提案する。ベースオイルをジメチルシリコーンオイルとし、官能基としてアミノ基使用した２種類のオイルを配合したものを定着用離型剤として用いることによって、トナーに対して、加熱ローラの表面が最も優れた離型性を発揮でき、かつ、低ランニングコスト化が実現出来る。【選択図】          なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
お互いに圧接した一対の定着ローラを備え、該一対の定着ローラ間に未定着トナー像を坦持した媒体を通過させることで該媒体上に未定着トナー像を定着させる電子写真式印刷装置の定着装置において、前記一対の定着ローラのうち少なくとも未定着トナー像と接する側の定着ローラに、下記一般式（１），（２）で表わされ、（１）成分：（２）成分＝９０：１０〜９９．５：０．５の混合物であり、かつ、２５℃における粘度が１０〜１０，０００ｃｓのアミノ基含有シリコーンオイルの定着用離型剤を供給する供給手段を備えることを特徴とする電子写真式印刷装置の定着装置。
一般式（１）
【化１】
2004184925.tif 000006
一般式（２）
【化２】
2004184925.tif 000007
上記一般式（１）で、ｃは粘度１０〜５，０００ｃｓのジメチルポリシロキサン、上記一般式（２）は、Ａが（ＣＨ２）３ＮＨ２を示し、ｂ≠０、ｃ＞１，０００であるアミノ基含有ジメチルポリシロキサン。
【請求項２】
請求項１記載の前記アミノ基含有ジメチルポリシロキサンは、そのアミン当量が、５００，０００を超えるものであることを特徴とする電子写真式印刷装置の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真式印刷装置のお互いに圧接する一対のローラ間に未定着トナー像を坦持した転写媒体を通過させることにより、この未定着トナー像を上記転写媒体上に定着させる定着方法及びその定着装置に関し、安価に、定着を行なうローラに対するトナーの離型性を向上させた定着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１に示す通り、従来、連続紙対応の超高速電子写真式印刷装置の定着装置において、用紙１上に形成（静電転写）されたトナー像は、内部に加熱源２を有し、用紙１を送り出す方向に回転する加熱ローラ３と、この加熱ローラ３に圧接して配設された加圧ローラ４とにより、加熱及び加圧されて用紙上に定着する。
【０００３】
上記加熱ローラ３の外周面にトナーオフセット防止用の離型剤を供給する手段として、例えば、タンク６内の離型剤をポンプ７により供給する。ポンプ７で押し出された離型剤は、多数の穴を有する離型剤吐出部８の穴から吐出される。吐出した離型剤は塗布材５に含浸され、加熱ローラ３へ塗布される。
【０００４】
加熱ローラ３の表面に塗付される離型剤としては、通常、シリコーンオイルを離型剤として用いている。また、加熱ローラ３の被覆層は高画質印刷が可能なゴムや耐熱性かつ耐摩耗性に優れたテフロン（登録商標）樹脂等が用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電子写真式印刷装置の定着装置において、例えば、３００頁／分（１１インチ用紙長／頁）を超える超高速印刷時であって、用紙連量が９０ｋｇ紙以上の高連量用紙に対する定着強度を確保する為には、予熱板を長くし、熱量を上げ、加熱ローラ中の加熱源であるヒータランプを複数本にし、各々のヒータランプ熱容量を上げ、熱ローラの制御温度をテフロン（登録商標）の耐熱温度限界の高温に設定する必要がある。
【０００６】
しかし、熱容量を上げても、トナーに供給可能な単位当りの供給熱量は印刷速度のみに依存し、用紙連量に対しては一定の為、厚紙を印刷する時ほどコールドオフセットが発生しやすくなってしまうという問題が発生する。そのため、厚紙印刷時には、ポンプから供給されるシリコーンオイル塗付量を増やして、加熱ローラのトナー離型性を確保する方法をとる必要がある。
【０００７】
しかし、高速印刷化にともない、オイル塗付量を増やしていくと、オイル消費量が増えて、用紙１頁当りのランニングコストが上がってしまう為、安価で、少量のオイルでトナー離型性をいかに向上させるかが課題となる。
【０００８】
一般的に、カルボキシ、ホドロキシ、エポキシ、アミノ、イソシアネート、チオエーテル、メルカプトのような官能基を使用してトナー離型性を向上させる事は公知である。例えば、特開平４−２３０７８４号公報には、官能基を有するアミノ変性オイルを使用した場合の記載がある。この記載では、トナー離型性は向上し、オイル消費量を下げることは可能となるが、アミノ変性オイル自体の材料費が高価で、製造上の取扱い工数が上昇することにより、従来のジメチルシリコーンオイルに対して、非常に高価なものとなってしまう。そのため、ランニングコストも下がらないという問題がある。
【０００９】
また、印刷装置を２台並べ、表面印刷を１台目で、裏面印刷を２台目でというタンデム方式の両面印刷を行なう場合、２台目の定着強度を上げる為に、余熱板の温度を上げて設定すると、表面の印刷面上のトナーが２台目の余熱板上に、付着、堆積してしまうという問題点もある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明では、下記構造式で示す２種類のオイルを（１）成分：（２）成分＝９０：１０〜９９．５：０．５の割合で混合したものを定着用離型剤として用いることによって、トナーに対して、加熱ロールの表面が最も優れた離型性を発揮でき、かつ、低ランニングコスト化を見出した。
【００１１】
【化３】
2004184925.tif 000002
【００１２】
式中ｃは、粘度１０〜５，０００ｃｓのジメチルポリシロキサン
【００１３】
【化４】
2004184925.tif 000003
【００１４】
式中Ａは、（ＣＨ２）３ＮＨ２を示し、ｂ≠０、ｃ＞１，０００であるアミノ基含有ジメチルポリシロキサンである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明では、ベースオイルとして、汎用性があり且つ安価なジメチルシリコーンオイルを使用したことで、コストの高いアミノ基によるコストＵＰ分を最小限にし、また、官能基の中で最もトナー離型性に優れたアミノ基を含有してトナー離型性が最も向上する混合比を求めることが出来た。
【００１６】
また、上述したアミノ基含有ジメチルシロキサン及び（１）のジメチルシロキサンは、２５℃における粘度が１０〜１０，０００ＣＳ、特に好ましくは、１００〜５，０００ＣＳの範囲にある。粘度１０ＣＳより低い場合には、揮発分が多く含まれているため、高温での使用に際してこれらが揮発してしまうために優れた効果を長時間発揮できない。また、粘度が１０，０００ＣＳよりも高いと、伸縮性が乏しくなるために、初期離型性が低下する。
更に、（１）成分：（２）成分＝９０：１０〜９９．５：０．５、特に、９５：５〜９９．５：０．５の割合が好適である。（２）成分は０．５以下では、製造上バラツキが大きく粘度及び性能が安定しない。１０以上では、経済的に不利であり、粘度が上がり過ぎてしまうので好ましくない。
【００１７】
また、オルガノポリシロキサンは、一般のジメチルオルガノポリシロキサン流体に比較して過酷な温度条件下における耐熱性に乏しく、熱酸化されて急速に劣化するため粘度が増加しゲル化に至る欠点があるが、２００℃、連続４８時間以上放置しない限り、問題がなく、１５０℃程度では問題がない。超高速電子写真式印刷装置の定着装置では、上述したオイルは通常、連続使用条件は１５０℃程度であり、２００℃の温度条件化で、数秒しかさらされないため、上述したｂ≠０、Ｃ＞１，０００の高粘度のアミンガムを混合した場合でも全く問題がない。
【００１８】
また、アミノ基濃度（アミン当量が小さいとアミノ基濃度大）が高い場合、離型性効果に深い係わりをもつオイル中のメチル基がなくなってしまうため、離型性が悪くなるとされ、アミン当量は適当な範囲が存在するので、アミノ基含有ジメチルシロキサンの比率が０．５％〜１０％の場合、アミン当量は５００，０００を超えるものが良い。
実験例
本発明の印刷速度３２４頁／分の電子写真式印刷装置であるレーザープリンタで実験を行った一実施例について説明する。ここで、印刷装置の構成は、本発明による離型剤を用いる以外は従来の技術に記載した印刷装置と同様のため、説明を省略する。なお、離型剤を加熱ローラ表面に供給するための手段としては、ウエブ等で塗付する方法以外に、オイルパン等に収容された離型剤を定着ローラ表面に接触する塗付ローラに供給することでもよい。
【００１９】
実施例及び比較例において、離型剤を構成するオイルとしては以下のものを使用した。
（１）低粘度ジメチルオイル
（２）低粘度ジメチルオイル＋高粘度ジメチルオイル（混合比は、９８〜９９：２〜１）
（３）低粘度アミノ変性オイル  アミン当量が７，５００〜５０，００００ＣＳ（４）本発明のアミノオイル
ここで、低粘度は１０ＣＳ〜５００ＣＳ、高粘度５，０００〜１，０００，０００ＣＳとした。
実験例１
トナーの離型性確認方法として、余熱板の設定温度を一定にし、加熱ローラの温度を１２０℃から２２０℃に可変させ、９０ｋｇ紙のオフセットバンドを測定した。実験時には、スチレンアクリルトナー、ポリエステルトナー、及び被服層がテフロン（登録商標）樹脂の加熱ローラを使用した。
【００２０】
結果は、下表に示すように、ホットオフセットについては、いずれのオイルも２２０℃以上確保できており、問題がないレベルであったが、コールドオフセットについては、本発明のアミノオイルが、最もオフセットバンドが広い結果となった。これは、官能基であるアミノ基が、加熱ローラ表面につきやすく、更に、ジメチルオイルを加熱ローラ表面につきやすくする効果があったためと考えられる。更に、アミノ基の濃度が高すぎると、離型性効果に深い関わりをもつオイル中のメチル基が少なくなってしまい離型性が悪くなってしまう結果であった。
【００２１】
【表１】
2004184925.tif 000004
【００２２】
ここで、本実験では余熱板の設定温度を９０／１２０℃に設定したが、例えば、オフセットバンドは余熱板の設定温度に依存する為、余熱板の温度を下げた場合や、用紙の含水率や用紙連量が高い用紙を使用した場合は、コールドオフセット温度は上がってしまう。
【００２３】
また、印刷パターンの違いによるトナーの印刷面上でのパイルハイトの違い、用紙や用紙搬送性のバラツキによってもコールドオフセット温度は変化してしまう為、必要な定着強度を確保するには、加熱ローラはオフセット温度から出来るだけ離して設定するのが通常である。従って、本実験方法は各種オイルのトナー離型性を相対比較するのに有効な手法である。
実験例２
実験例１の結果をもとに、９０ｋｇ紙で実印刷を行なった結果、加熱ローラへのオイル塗付量を同じにした条件下では、フェルト乗越し、テープ剥離定着強度とも本発明によるオイルが最も良い結果であった。
【００２４】
更に、オイル塗付量を可変して実機確認を行なったところ、本発明によるオイルはジメチルオイルに対して、下記グラフに示す通り、オイル量を増やしていく程、テープ剥離定着強度が向上し、トナー離型性が向上するという結果であった。
【００２５】
【表２】
2004184925.tif 000005
【００２６】
実験例３
マシンを２台並べて、余熱板の温度を７０／１００℃に固定して、用紙連量５５ｋｇのタンデム方式の両面連続印刷を行なった結果、２台目の余熱板上のトナー付着量には下記関係があり、
（４）オイル＜（３）オイル＜（２）オイル＜（１）オイル
従って、本発明のオイルを使用すれば、余熱板の設定温度を上げることが可能となり、２台目の定着強度確保に貢献出来る。
【００２７】
本結果は、オフセットバンドの結果と一致しており、これは、官能基であるアミノ基が、余熱板表面に付き始め薄いオイル層を形成し、連続印刷中の用紙上のトナーとの離型性を上げた効果があったためと考えられる。
【００２８】
更に、コスト的には、下記関係がある
安価←（１）オイル＜（２）オイル＜（４）オイル＜＜（３）オイル→高価
但し、本発明による（４）オイルを使用するとトナー離型性が向上した為、（４）オイルのオイル供給量は（２）オイルのオイル供給量に対して１／２以下に下げることが可能となり、１頁当りの頁コストが最も安価となる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の定着方法及びその装置によれば、トナーに対して、加熱ローラの表面が最も優れた離型性効果を発揮でき、ポンプからのオイル供給量を大幅に減らすことが可能となり、ひいてはランニングコストを低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電子写真方式装置の概略図を示す。
【符号の説明】
１…用紙、２…加熱源、３…加熱ローラ、４…加圧ローラ、５…塗付材、６…タンク、７…ポンプである。
【図１】
2004184925.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成14年12月13日(2002.12.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
また、印刷装置を２台並べ、表面印刷を１台目で、裏面印刷を２台目でというタンデム方式の両面印刷を行なう場合、２台目の定着強度を上げる為に、予熱板の温度を上げて設定すると、表面の印刷面上のトナーが２台目の予熱板上に、付着、堆積してしまうという問題点もある。


【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
実施例及び比較例において、離型剤を構成するオイルとしては以下のものを使用した。
（１）低粘度ジメチルオイル
（２）低粘度ジメチルオイル＋高粘度ジメチルオイル（混合比は、９８〜９９：２〜１）
（３）低粘度アミノ変性オイル  アミン当量が７，５００〜５０，００００ＣＳ（４）本発明のアミノオイル
ここで、低粘度は１０ＣＳ〜５００ＣＳ、高粘度５，０００〜１，０００，０００ＣＳとした。
実験例１
トナーの離型性確認方法として、予熱板の設定温度を一定にし、加熱ローラの温度を１２０℃から２２０℃に可変させ、９０ｋｇ紙のオフセットバンドを測定した。実験時には、スチレンアクリルトナー、ポリエステルトナー、及び被服層がテフロン（登録商標）樹脂の加熱ローラを使用した。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
ここで、本実験では予熱板の設定温度を９０／１２０℃に設定したが、例えば、オフセットバンドは予熱板の設定温度に依存する為、予熱板の温度を下げた場合や、用紙の含水率や用紙連量が高い用紙を使用した場合は、コールドオフセット温度は上がってしまう。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
実験例３
マシンを２台並べて、予熱板の温度を７０／１００℃に固定して、用紙連量５５ｋｇのタンデム方式の両面連続印刷を行なった結果、２台目の予熱板上のトナー付着量には下記関係があり、
（４）オイル＜（３）オイル＜（２）オイル＜（１）オイル
従って、本発明のオイルを使用すれば、予熱板の設定温度を上げることが可能となり、２台目の定着強度確保に貢献出来る。


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
本結果は、オフセットバンドの結果と一致しており、これは、官能基であるアミノ基が、予熱板表面に付き始め薄いオイル層を形成し、連続印刷中の用紙上のトナーとの離型性を上げた効果があったためと考えられる。