JP2004053714A

JP2004053714A - 画像定着装置及び画像定着方法

Info

Publication number: JP2004053714A
Application number: JP2002207907A
Authority: JP
Inventors: Masaki Nakamura; 中村　正樹; Toshimizu Ozawa; 小澤　利瑞; Yoshinari Ueno; 上野　能成; Norito Fukushima; 福島　紀人; Koichi Hamano; 濱野　弘一; Yuka Ishihara; 石原　由架
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2002-07-17
Filing date: 2002-07-17
Publication date: 2004-02-19
Also published as: US6895205B2; US20040022562A1

Abstract

【課題】結晶性樹脂含有トナーを好適に定着させることのできる画像定着装置及び画像定着方法を提供すること。
【解決手段】結晶性樹脂含有トナーで形成された未定着画像を有する被転写体を、加熱部材と加圧部材との間に挿通させて未定着画像を定着させる画像定着装置において、前記加圧部材の表面温度を制御するための冷却手段を備えた画像定着装置を用い、前記表面温度を前記結晶性樹脂の融点＋３０℃以下にする。
【選択図】　　　　　　　　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像定着装置及び画像定着方法に関し、特に、複写機、プリンター、ファクシミリ等に用いられる電子写真プロセスを利用した機器、特にカラー複写機に使用される画像定着装置及び画像定着方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真プロセスは、光導電性物質を利用した感光体上に種々の手段により電気的に潜像を形成し、この潜像をトナーを用いて現像し、感光体上のトナー潜像を中間転写体を介して又は介さずに、紙等の被転写体にトナー画像を転写した後、この転写画像を被転写体に定着する、という複数の工程を経て、定着画像を形成する。近年、情報化社会における機器の発達や通信網の充実により、電子写真プロセスは複写機のみならず、オフィスのネットワークプリンター、パソコンのプリンター、オンデマンド印刷のプリンターにも広く利用されるようになり、白黒、カラー問わず、高画質、高速化、高信頼性、小型化、軽量化、省エネルギー性能がますます強く要求されてきている。
【０００３】
特に近年は、カラー化、省エネルギー性能に対しての要求が強くなっている。
【０００４】
定着方法として汎用されている接触型定着方法としては、定着時に熱及び圧力を使用する方法（以下「加熱圧着方法」という）が一般的である。この加熱圧着方法の場合、定着部材の表面と被転写体上のトナー像とが加圧下で接触するため、熱効率が極めて良好であり迅速に定着を行うことができ、特に高速電子写真複写機において非常に有効である。
【０００５】
省エネルギー性能に対して、トナーの定着温度性能の寄与は大きく、結晶性樹脂を結着樹脂に用いたものは低温定着性に優れ、特開２００２−７２５５７号公報等の発明がある。
【０００６】
しかしながら、結晶性樹脂は定着の昇温時にシャープに溶融し低温定着できるが、定着後、固化し難いという性質がある。このため、定着後、剥離部材の傷がつきやすいという問題がある。さらに、カラーの両面プリントを行う際においては、カラー定着の画像剥離は、複数層の溶融トナーを剥離するため、白黒の単層トナーの剥離より困難であることから、より加熱側の剥離を優先させる機構、すなわち、排出方向が加圧部材側に近くなっていることから、結果として、両面プリント時の裏面が荒れやすいという問題があった。
【０００７】
特開平４−２１６５７９、特開昭６３−２６２６７１、特開平４−２１６５８０、特開平４−３２４４７６、特開平５−８０６６６号公報等の発明は、加熱側にベルトを使用する画像定着装置の発明であるが、結晶性樹脂を用いたトナーを定着する際、加熱面側の画像はあれが発生しにくいが、裏面側画像にあれが発生しやすく、信頼性の問題を生じていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、前記従来における問題を解決し、カラートナーにも好適な電子写真用トナー用の画像定着装置、及びそれを用いた画像定着方法を提供することにある。すなわち、本発明の目的は、結晶性樹脂含有トナーを好適に定着させることのできる画像定着装置及び画像定着方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の発明者等は、結晶性樹脂含有トナーの定着現象につき注目し鋭意検討した結果、定着時の画像の温度、裏面定着画像の温度に好適な範囲が存在し、低温定着可能な結晶性樹脂含有トナーを省エネルギーかつ高信頼性で定着できることを見出し、本発明に至った。
【００１０】
即ち本発明は、
＜１＞結晶性樹脂を含有する結着樹脂と着色剤とを含む電子写真用カラートナーで形成された定着画像を一の面に有し、他の面に結晶性樹脂を含有する結着樹脂と着色剤とを含む電子写真用カラートナーで形成された未定着画像を有する被転写体を、加熱部材と加圧部材との間に挿通させて未定着画像を定着させる画像定着装置において、前記加圧部材の表面温度を制御するための冷却手段を備えた画像定着装置である。
【００１１】
＜２＞前記冷却手段が、冷却ロールである＜１＞に記載の画像定着装置である。
【００１２】
＜３＞前記冷却手段が、冷却ベルトである＜１＞に記載の画像定着装置である。
【００１３】
＜４＞前記加熱部材と前記加圧部材の表面に剥離剤を塗布する手段を備えた＜１＞に記載の画像定着装置である。
【００１４】
＜５＞前記結晶性樹脂の融点が、４０℃〜１２０℃である＜１＞に記載の画像定着装置である。
【００１５】
＜６＞前記結着樹脂中の前記結晶性樹脂の含有量が２０〜５０質量％である＜１＞に記載の画像定着装置である。
【００１６】
＜７＞前記結着樹脂が、非晶性樹脂を含む＜１＞に記載の画像定着装置である。
【００１７】
＜８＞結晶性樹脂を含有する結着樹脂と着色剤とを含む電子写真用カラートナーで形成された定着画像を一の面に有し、他の面に結晶性樹脂を含有する結着樹脂と着色剤とを含む電子写真用カラートナーで形成された未定着画像を有する被転写体を、加熱部材と加圧部材との間に挿通させて未定着画像を定着させる画像定着方法において、前記加圧部材の表面温度を前記カラートナー中の結晶性樹脂の融点＋３０℃以下となるように制御する画像定着方法である。
【００１８】
＜９＞前記加圧部材の表面温度を、前記カラートナー中の結晶性樹脂の融点＋Ｙ℃以下（ここでＹは、下記式で表される。）となるように制御する＜８＞に記載の画像定着方法である。
Ｙ＝０．３Ｘ−１８
（Ｘは画像定着装置の被転写体搬送速度（ｍｍ／ｓｅｃ）で、１６０ｍｍ／ｓｅｃ未満である。）
【００１９】
＜１０＞前記冷却手段が、冷却ロールである＜８＞に記載の画像定着方法である。
【００２０】
＜１１＞前記冷却手段が、冷却ベルトである＜８＞に記載の画像定着方法である。
【００２１】
＜１２＞前記加熱部材と前記加圧部材の表面に剥離剤を塗布する手段を備えた＜８＞に記載の画像定着方法である。
【００２２】
＜１３＞前記結晶性樹脂の融点が、４０℃〜１２０℃である＜８＞に記載の画像定着方法である。
【００２３】
＜１４＞前記結着樹脂中の前記結晶性樹脂の含有量が２０〜５０質量％である＜８＞に記載の画像定着方法である。
【００２４】
＜１５＞前記結着樹脂が、非晶性樹脂を含む＜８＞に記載の画像定着方法である。
【００２５】
一般的にカラープリントの両面プリントにおいては、加熱部材側からの画像の剥離性が優先される被転写体排出角度とするため、裏面の加圧部材側からの画像剥離性は劣る。結晶性樹脂を含有するカラートナーの場合、溶融時の粘度変化が非晶性樹脂を用いたトナーよりも大きいことから、溶融接着してしまうと加圧部材側からの剥離性が悪化し、剥離不良による光沢度ムラが出てしまう。加圧部材の表面温度を制御するための冷却手段を用い、加圧部材の表面温度を特定の温度に制御することで、実質上裏面側のトナー画像の溶融を抑え、剥離不良による光沢度ムラを抑えることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明の画像定着装置は、結晶性樹脂を含有する結着樹脂と着色剤とを含む電子写真用カラートナーで形成された定着画像を一の面に有し、他の面に結晶性樹脂を含有する結着樹脂と着色剤とを含む電子写真用カラートナーで形成された未定着画像を有する被転写体を、加熱部材と加圧部材との間に挿通させて未定着画像を定着させる画像定着装置において、前記加圧部材の表面温度を制御するための冷却手段を備える。
【００２７】
結晶性樹脂を含有する結着樹脂と着色剤とを含む電子写真用カラートナーで形成された定着画像を一の面に有し、他の面に未定着画像を有する被転写体の未定着画像を加熱圧着方法により定着する場合、通常、未定着画像を有する面側を加熱して画像を定着させる。その場合、定着画像を有する面は、結着樹脂の再溶融に起因する光沢度ムラ等の画像欠陥を生じさせないために、ある一定の温度以上に加熱されないことが好ましい。本発明の画像定着装置は、加圧部材の表面温度を制御するための冷却手段を備えるため前記定着画像を有する面の加熱を抑えることができる。
【００２８】
以下、図面を参照して本発明の画像定着装置の実施の形態の一例を詳細に説明する。
図１は、本発明の画像定着装置を示す。図１に示す本発明の画像定着装置は、加熱部材である加熱ロール１と、加熱ロール１に圧接配置される加圧部材である加圧ロール３と、加圧ロールに当接配置される冷却手段である冷却ロール７と、加熱ロール１表面に配置される温度センサー１９と、加圧ロール３表面に配置された温度センサー１８と、加熱ロール１内部に配置される加熱ランプ５と、フィンガー２１と、から構成され、加熱ロール１と加圧ロール３とが圧接配置されることにより、圧接部分に定着ニップ２７が形成される。
【００２９】
図１の画像定着装置において、加熱ロール１と加圧ロール３とは、各々矢線Ａ方向と矢線Ｂ方向に回動する。加熱ロール１は加熱ランプ５により加熱される。加熱ロール１の表面温度は、常時温度センサー１９により観測され、トナーの定着に適した温度に調整される。
加圧ロール３表面は、冷却ロール７によって冷却され、その表面温度は、前記カラートナー中の結晶性樹脂の融点＋３０℃以下に調整される。好ましくは、被転写体搬送速度が１６０ｍｍ／ｓｅｃ未満の場合には、前記カラートナー中の結晶性樹脂の融点＋Ｙ℃（ここでＹは下記式で表される。）以下である。
Ｙ＝０．３Ｘ−１８
（Ｘは画像定着装置の被転写体搬送速度（ｍｍ／ｓｅｃ）である。）
加圧ロール３表面の温度を前記範囲にすることにより、実質上前記結晶性樹脂の溶融を抑えることができる。特に、被転写体搬送速度が遅い場合には、裏面まで加熱されてしまうため、温度が上昇してしまう場合がある。そのため、より温度を低くすることが画像のあれに有効であることが実験的に見出された。
【００３０】
ここで、冷却ロール７によって調整される加圧ロール３の表面温度、即ち、本発明の画像形成方法における加圧部材の表面温度は、被転写体を連続で９９枚通紙した直後の温度をいう。通紙前の加圧部材の表面温度は問わない。
【００３１】
一の面に前記電子写真用カラートナーで形成された定着画像１７を有し、他の面に前記電子写真用カラートナーで形成された未定着画像１５を有する被転写体１１は、図示しない搬送手段により矢線Ｃ方向に搬送される。搬送された被転写体１１は、定着ニップ２７を通過する。この時、未定着画像１５は、加熱ランプ５により加熱された加熱ロール１表面に圧接し、溶融する。溶融状態の未定着画像１５は、被転写体１１が定着ニップ２７を通過した後に固化し、被転写体１１に定着され、定着画像１７’となる。また、加圧ロール３表面が冷却ロール７により前記電子写真用カラートナー中の結晶性樹脂の融点＋３０℃以下に調整されるため、被転写体１１が定着ニップ２７を通過する際、実質上定着画像１７は溶融せず、光沢ムラなどの画像不良を起こさない。特に好ましくは、被転写体搬送速度が１６０ｍｍ／ｓｅｃ未満の場合に、前記カラートナー中の結晶性樹脂の融点＋Ｙ℃（ここでＹは下記式で表される。）以下である。
Ｙ＝０．３Ｘ−１８
（Ｘは画像定着装置の被転写体搬送速度（ｍｍ／ｓｅｃ）である。）
その後被転写体１１は、用紙排出搬送ロール１３によって排出される。
【００３２】
フィンガー２１は、前記定着ニップ２７において加熱ロール１表面に付着した被転写体１１の剥離を補助する機能を有する。
【００３３】
加熱ロール１は、金属ロール芯金の上に、順に単層又は積層構造のゴム弾性層と離型層とを具備したものを用いることができる。
前記金属ロール芯金の材質としては、耐熱性に優れ、変形に対する強度が強く、熱伝導性の良い材質が選択され、例えばアルミ、鉄、銅等を用いることができる。この中でもアルミ又は鉄が好ましい。
前記ゴム弾性層の厚さは０．１ｍｍ〜３ｍｍが好ましく、特に、０．３ｍｍ〜２ｍｍが好ましい。材質はシリコーンゴム、フッ素系ゴム等の耐熱性を有する材質のものを用いることができ、そのゴム硬度は、７０°（ＪＩＳ−Ａ）以下が好ましく、特に６０°以下が好ましい。
前記剥離層の材質としては、シリコンゴム、フッ素ゴム、フッ素ラテックス、フッ素樹脂等の表面エネルギーの低い材料が用いられる。中でも、フッ素樹脂を用いることで長期に渡り、信頼性の高い定着性能が得られる。
【００３４】
前記フッ素樹脂としては、ＰＦＡ（パーフロロアルコキシエチルエーテル共重合体）等のテフロン（Ｒ）、フッ化ビニリデン等が含有された軟質フッ素樹脂を用いることができる。フッ素樹脂は、シリコーンゴムやフッ素ゴムと比較して、トナー汚れ等の付着や沈着による離型性の低下が見られないために、加熱ロール１の長寿命化が図れる。
【００３５】
加熱ロール１の内部には、ハロゲンランプ等の加熱ランプ５が設けられており、加熱ランプ５から供与される熱により、未定着画像１５が溶融し、被転写材１１に定着する。
【００３６】
加圧ロール３は、金属ロール芯金の上に、離型層を具備したものを用いることができ、心金と離型層との間に、ゴム弾性層を具備しても良い。これらの具体例は加熱ロール１の場合と同様である。
【００３７】
なお、加熱ロールのゴム弾性層の厚みが３ｍｍを越えて厚すぎると、加熱ロール１の熱容量が大きくなり、加熱ロール１を所望の温度まで加熱するのに長い時間を要する上、消費エネルギーも増大してしまう点で好ましくない。また、前記ゴム弾性層の厚みが０．１ｍｍ未満と薄すぎると、ロール表面の変形が未定着画像１５の凹凸に追従できなくなり、溶融ムラが発生し、また、剥離に有効なゴム弾性層の歪みが得られない点で好ましくない。
【００３８】
加熱ロール１及び加圧ロール３のゴム弾性層及び／又は剥離層には、目的に応じて各種の添加剤等を含有していてもよく、例えば、磨耗性向上、抵抗値制御等の目的でカーボンブラックや、金属酸化物又はＳｉＣなどのセラミックス粒子等が挙げられる。
【００３９】
冷却ロール７は、中空の金属ロール芯金をその構成要素として有する。金属ロール芯金の材質は加熱ロール１と同様のものを用いることができる。
冷却ロール７は、その中空部分にエアー又は冷媒を図示しない循環装置により循環させることにより冷却される。
【００４０】
次に、本発明の画像定着装置の他の例を示す。
図２は、本発明の画像定着装置を示す。図２に示す画像定着装置は、加熱部材である加熱ロール１と、加熱ロール１に冷却ベルト９を介して圧接配置される加圧部材である加圧ロール３と、冷却ベルト９と、加圧ロール３と共に冷却ベルト９を支持する冷却ロール７と、加熱ロール１表面に配置された温度センサー１９と、冷却ベルト９表面に配置された温度センサー１８と、加熱ロール１内部に配置される加熱ランプ５と、フィンガー２１と、から構成され、加熱ロール１と加圧ロール３とが冷却ベルト９を介して圧接配置されることにより、圧接部分に定着ニップ２７が形成される。
【００４１】
図２の画像定着装置において、加熱ロール１は、矢線Ａ方向に回動する。加圧ロール３、冷却ロール７及び冷却ベルト９も各々矢線Ｂ、Ｄ、Ｅ方向に回動する。
加熱ロール１は加熱ランプ５により加熱される。加熱ロール１の表面温度は、常時温度センサー１９により観測され、トナーの定着に適した温度に調整される。
加圧ロール３表面には冷却ベルト９が配される。冷却ベルト９は、冷却ロール７によって冷却される。加圧ロール３の表面温度は、冷却ベルト９によって前記カラートナー中の結晶性樹脂の融点＋３０℃以下に調整される。特に好ましくは、被転写体搬送速度が１６０ｍｍ／ｓｅｃ未満の場合に、前記カラートナー中の結晶性樹脂の融点＋Ｙ℃（ここでＹは下記式で表される。）以下である。
Ｙ＝０．３Ｘ−１８
（Ｘは画像定着装置の被転写体搬送速度（ｍｍ／ｓｅｃ）である。）
加圧ロール３表面の温度を前記範囲にすることにより、実質上前記結晶性樹脂の溶融を抑えることができる。
【００４２】
一の面に前記電子写真用カラートナーで形成された定着画像１７を有し、他の面に前記電子写真用カラートナーで形成された未定着画像１５を有する被転写体１１は、図示しない搬送手段により矢線Ｃ方向に搬送される。搬送された被転写体１１は、定着ニップ２７を通過する。この時、未定着画像１５は、加熱ランプ５により加熱された加熱ロール１表面に圧接し、溶融する。溶融状態の未定着画像１５は、被転写体１１が定着ニップ２７を通過した後に固化し、被転写体１１に定着され、定着画像１７’となる。また、加圧ロール３表面に配される冷却ベルト９は、冷却ロール７により前記電子写真用カラートナー中の結晶性樹脂の融点＋３０℃以下に調整されるため、被転写体１１が定着ニップ２７を通過する際、実質上定着画像１７は溶融せず、光沢ムラなどの画像不良を起こさない。特に好ましくは、被転写体搬送速度が１６０ｍｍ／ｓｅｃ未満の場合に、前記カラートナー中の結晶性樹脂の融点＋Ｙ℃（ここでＹは下記式で表される。）以下である。
Ｙ＝０．３Ｘ−１８
（Ｘは画像定着装置の被転写体搬送速度（ｍｍ／ｓｅｃ）である。）
その後被転写体１１は、用紙排出搬送ロール１３によって排出される。
【００４３】
加熱ロール１、加圧ロール３及び冷却ロール７に用いられる材質等は、図１の場合と同様である。
冷却ベルト９は、ベース層とその表面に被覆された離型層とから構成されることが好ましい。ベース層は、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミト゛等から選ばれ、その厚さは、５０〜１２５μｍが好ましい。ベース層の表面に形成される離型層としては、前述のごときフッ素樹脂、例えば、ＰＦＡ等が５〜５０μｍの厚さでコーティングされたものが好ましい。
【００４４】
本発明において、加圧部材の表面温度を制御するための冷却手段は、図１又は図２に記載のような、冷却ロール又は冷却ベルトに限られない。例えば、加圧部材に直接エアー等を噴射して冷却する手段を用いることもできる。
【００４５】
本発明の画像定着装置は、必要に応じてさらに加熱部材の表面に付着したトナーを除去するためのクリーニング部材を設けてもよい。
【００４６】
加熱部材及び加圧部材等の定着部材の耐久性及び離型性向上の観点からは、その表面へ離型剤を塗布してもよく、その塗布量としては、１．６×１０^−５〜８．０×１０^−４ｍｇ／ｃｍ^２が好ましい。
【００４７】
離型剤の塗布量は、得られる画像の平滑性、光沢等の観点からは、少ない方が好ましいが、離型剤の塗布量を０ｍｇ／ｃｍ^２にすると、画像定着中に前記定着部材と被転写体とが接触した際の前記定着部材の磨耗量が増大し、前記定着部材の耐久性が低下するおそれがあるため、離型剤を前記定着部材に微量供給することが実用上好ましい。
【００４８】
離型剤の供給量が、８．０×１０^−４ｍｇ／ｃｍ^２（Ａ４　１枚当たり０．５ｍｇ）を越える場合には、定着後に画像表面に残存する離型剤のために、特にＯＨＰのような透過光を利用する被転写体の場合には画質低下が顕著に現れる問題を生じる。また、被転写体へ離型剤が付着してベタ付きが発生するなどの問題が生じる。さらに、離型剤の供給量が多くなれば離型剤を貯蔵しておくタンクの容量も大きくなり画像定着装置が大型化するという問題もある。
【００４９】
ここで、離型剤の供給量は、以下のようにして測定される。即ち、表面に離型剤を供給した前記定着部材に、被転写体として一般の複写機で使用される普通紙（代表的には、富士ゼロックス社製複写用紙、商品名「Ｊ紙」）を通過させると普通紙上に離型剤が付着する。この普通紙上の離型剤をソックスレー抽出器を用いて抽出する。溶媒にはヘキサンを用いる。このヘキサン中に含まれる離型剤を、原子吸光分析装置にて定量することで、普通紙に付着した離型剤の量を定量する。この量を離型剤の定着部材への供給量と定義する。
【００５０】
本発明で使用する離型剤には特に制限はないが、耐熱性オイル、例えば、ジメチルシリコーンオイル、フッ素オイル、フロロシリコーンオイルやアミノ変性シリコーンオイル等の変性オイルなどの液体離型剤が挙げられる。
【００５１】
離型剤として、高性能ではあるが高価なフッ素オイル、フロロシリコーンオイルなども、離型剤の供給量が極めて少量でよいのでコスト面でも実用上問題なく使用しうる。
【００５２】
画像定着装置における前記定着部材の表面に離型剤を供給する方法には特に制限はなく、例えば、液体離型剤を含浸したパッド方式、ウエブ方式、ローラ方式や非接触型のシャワー方式（スプレー方式）などが挙げられる。これらの中でも、離型剤を均一に供給でき、しかも供給量をコントロールすることが容易であるという観点からウエブ方式、ローラ方式が好ましい。なお、シャワー方式で前記定着部材の全体に均一に前記離型剤を供給するには、別途ブレード等を用いる必要がある。
【００５３】
本発明において使用される被転写体の材質としては、例えば、電子写真方式の複写機、プリンター等に使用される普通紙及びＯＨＰシートなどが挙げられる。他には、普通紙の表面を樹脂等でコーティングしたコート紙、印刷用のアート紙などを好適に使用することができる。
【００５４】
次に、本発明に係る電子写真用カラートナーについて説明する。
前記電子写真用カラートナーは、結晶性樹脂を含有する結着樹脂と、着色剤と、必要に応じてその他の成分を含有してなる。
【００５５】
本発明において、「結晶性樹脂」とは示差走査熱量測定（ＤＳＣ）において、融点に基づく明確な吸熱ピークを有する樹脂をいう。結着樹脂の低温定着性を担う粘着成分であることから、重量平均分子量は、４０００以上が好ましく、５０００〜１０００００がより好ましい。さらには、７０００以上である。
【００５６】
前記結晶性樹脂の融点としては、４０〜１２０℃が好ましく、６０℃〜９０℃が特に好ましい。
前記結晶性樹脂は、融点を境にして急激に粘度が低下するために、それ以上の温度で保存されるとブロッキングを起こしてしまう。これは、トナー全体として大きく変形し易くなり、トナー粒子同士の接触面積が大きくなるためである。そこで、前記結晶性樹脂は、保存時や使用時にさらされる温度以上、即ち４０℃以上の融点を有することが必要であり、６０℃以上の融点を有するのが好ましい。一方、前記融点が高すぎると、低温定着を達成できないことがある。
前記融点は、ＪＩＳ−Ｋ−７１２１に示す入力補償示差走査熱量測定の融解ピーク温度として求めることができる。なお、このとき複数の融解ピークを示す場合があるが、最大のピークをもって前記融点と見なす。
【００５７】
前記結晶性樹脂としては、前記諸条件を満たすものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ポリオレフィン系樹脂、ポリジエン系樹脂、ポリエステル系樹脂などが挙げられる。これらは１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、使い易さの点でポリエステル系樹脂が好ましい。
【００５８】
前記ポリオレフィン系樹脂としては、オレフィン系モノマーの単独重合体及び共重合体が挙げられ、これらの具体例としては、ポリブテン、ポリ−３−メチル−１−ブテン、ポリペンテン、ポリ−５−メチル−１−ヘキセン、ポリテトラデセン、ポリペンタデセン、ポリヘキサデセン、ポリヘプタデセン、ポリオクタデセン、ポリノナデセン、ポリエイコセン、ポリシクロヘプテン−ａｌｔ−エチレン、及びこれらの重合体のモノマー成分の共重合体などが挙げられる。
なお、本発明においては、融点が低すぎるポリオレフィンや、高すぎるポリオレフィン、例えばポリエチレンやポリプロピレン等であっても、他のオレフィン成分と共重合させることにより、あるいは、アクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸、メタクリル酸エステル、ビニルアルコール、酢酸ビニル、無水マレイン酸等（具体的には、ポリエチレンエチルアクリレート等が挙げられる。）と共重合させることにより、前記結晶性樹脂として使用することができる。
【００５９】
前記ポリジエン系樹脂としては、ジエン系モノマーの単独重合体及び共重合体が挙げられ、これらの具体例としては、トランス−１，４−ポリ−１，３−ブタジエン、シス−２−ターシャルブチル−１，４−ポリ−１，３−ブタジエン、トランス−１−メトキシ−１，４−ポリ−１，３−ブタジエン、トランスクロロプレン、トランス−１，４−ポリイソプレン、アイソタクチック−トランス−１，４−ポリ−１，３−ペンタジエン、アイソタクチック−トランス−１，４−ポリ−１，３−ヘプタジエン、アイソタクチック−トランス−６−メチル−１，４−ポリ−１，３−ヘプタジエン、アイソタクチック−トランス−１，４−ポリ−１，３−ヘキサジエン、アイソタクチック−トランス−５−メチル−１，４−ポリ−１，３−ヘキサジエン、トランス−エリトロ−ジ−アイソタクチック−２，５−ポリ−２，４−ヘキサジエン、アイソタクチック−トランス−１，４−ポリ−１，３−オクタジエン、及びこれらの重合体のモノマー成分の共重合体などが挙げられる。
【００６０】
前記ポリエステル系樹脂の具体例としては、ポリ−１，２−シクロプロペンジメチレンイソフタレート、ポリデカメチレンアジペート、ポリデカメチレンアゼレート、ポリデカメチレンオキサート、ポリデカメチレンセバケート、ポリデカメチレンサクシネート、ポリアイコサメチレンマロネート、ポリエチレン−ｐ−（カルボフェノキシ）ブチレート、ポリエチレン−ｐ−（カルボフェノキシ）ウンデカノエート、ポリエチレン−ｐ−フェニレンジアセテート、ポリエチレンセバケート、ポリエチレンサクシネート、ポリヘキサメチレンカーボネート、ポリヘキサメチレン−ｐ−（カルボフェノキシ）ウンデカノエート、ポリヘキサメチレンオキサレート、ポリヘキサメチレンセバケート、ポリヘキサメチレンスベレート、ポリヘキサメチレンサクシネート、ポリ−４，４−イソプロピリデンジフェニレンアジペート、ポリ−４，４−イソプロピリデンジフェニレンマロネート、トランス−ポリ−４，４−イソプロピリデンジフェニレン−１−メチルシクロプロパンジカルボキシレート、ポリノナメチレンアゼレート、ポリノナメチレンテレフタレート、ポリオクタメチレンドデカンジエート、ポリペンタメチレンテレフタレート、トランス−ポリ−ｍ−フェニレンシクロプロパンジカルボキシレート、シス−ポリ−ｍ−フェニレンシクロプロパンジカルボキシレート、ポリテトラメチレンカーボネート、ポリテトラメチレン−ｐ−フェニレンジアセテート、ポリテトラメチレンセバケート、ポリトリメチレンドデカンジオエート、ポリトリメチレンオクタデカンジオエート、ポリトリメチレンオキサレート、ポリトリメチレンウンデカンジオエート、ポリ−ｐ−キシレンアジペート、ポリ−ｐ−キシレンアゼレート、ポリ−ｐ−キシレンセバケート、ポリジエチレングリコールテレフタレート、シス−ポリ−１，４−（２−ブテン）セバケート、ポリカプロラクトン、及びこれらの重合体のモノマー成分の共重合体などが挙げられる。
【００６１】
前記結着樹脂中の結晶性樹脂の含有量は、２０〜５０質量％が好ましく、特に２０〜３０質量％が好ましい。結晶性樹脂の含有量を上記範囲にすることにより低温定着性に優れるトナーを得ることができる。
【００６２】
前記結着樹脂は、前記結晶性樹脂と共に非晶性樹脂を含有してもよい。
本発明において、「非晶性樹脂」とは常温固体で、ガラス転移温度以上で熱可塑化するものをいい、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）において、前述の結晶性樹脂の場合にみられる明確な吸熱ピークとは異なり、階段状の吸熱量変化を有する樹脂を指す。
【００６３】
本発明において使用可能な非晶性樹脂としては、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエステル樹脂、スチレン−アクリル系樹脂を挙げることができる。この中でも低温定着性の観点からは、ポリエステル樹脂が好ましい。
【００６４】
非晶性ポリエステル樹脂は、通常、モノマーであるジカルボン酸成分とジオール成分との縮重合により製造できる。
ジカルボン酸成分として具体的には、テレフタル酸、イソフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、ナフタレン−２，６−ジカルボン酸、ナフタレン−２，７−ジカルボン酸等のナフタレンジカルボン酸、ビフェニルジカルボン酸が好ましく、また、ジオール成分としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジメタノール、ビスフェノールＡのエチレンオキシド付加物、ビスフェノールＡのトリメチレンオキシド付加物が好ましい。
これらジカルボン酸成分及びジオール成分は、一種単独又は二種以上を併用して用いられる。
【００６５】
本発明に好適な結着樹脂の分子量の目安としては、重量平均分子量Ｍｗが３０００〜１０００００である。前記分子量は、公知の方法で測定することができるが、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ（以下「ＧＰＣ」と略記する）により測定するのが一般的である。ＧＰＣ測定は、例えば、ＧＰＣ装置としてＴＯＹＯ　ＳＯＤＡ社製：ＨＬＣ−８０２Ａを用い、オーブン温度４０℃、カラム流量毎分１ｍｌ、サンプル注入量０．１ｍｌの条件で行うことができ、サンプルの濃度は０．５％で、和光純薬製：ＧＰＣ用ＴＨＦを用いて行うことができる。また、検量線の作成は、例えば、ＴＯＹＯ　ＳＯＤＡ社製：標準ポリスチレン試料を用いて行うことができる。本発明における前記分子量及び分子量分布は、上述の方法で測定した。
【００６６】
さらに、前述の好ましいモノマーに加えて、以下に示すモノマーも併用することができる。
【００６７】
２価のカルボン酸としては、例えば、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スペリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フタル酸、マロン酸、メサコニン酸等の二塩基酸、及びこれらの無水物やこれらの低級アルキルエステル、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸等の脂肪族不飽和ジカルボン酸などが挙げられる。また、微量であれば併用しうる３価以上のカルボン酸としては、例えば、１，２，４−ベンゼントリカルボン酸、１，２，５−ベンゼントリカルボン酸、１，２，４−ナフタレントリカルボン酸等、及びこれらの無水物やこれらの低級アルキルエステルなどが挙げられる。これらは１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００６８】
２価のアルコールとしては、例えば、ビスフェノールＡ、水素添加ビスフェノールＡ、１，４−シクロヘキサンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコールなどが挙げられる。また、微量であれば併用しうる３価以上のアルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールなどが挙げられる。これらは１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００６９】
なお、必要に応じて、酸価や水酸基価の調製等の目的で、酢酸、安息香酸等の１価の酸や、シクロヘキサノール、ベンジルアルコール等の１価のアルコールも使用することができる。
【００７０】
ポリエステル樹脂は、これらのモノマー成分の中から好適なものを選択して組合せ、例えば、重縮合（化学同人）、高分子実験学（重縮合と重付加：共立出版）やポリエステル樹脂ハンドブック（日刊工業新聞社編）等に記載の従来公知の方法を用いて合成することができ、具体的にはエステル交換法や直接重縮合法等を単独で、あるいは組み合せて用いることができる。
【００７１】
前記着色剤には特に制限はなく、公知の着色剤を挙げることができ、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、カーボンブラック、ランプブラック、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー、カルコイルブルー、メチレンブルークロライド、銅フタロシアニン、キノリンイエロー、クロームイエロー、デュポンオイルレッド、オリエントオイルレッド、ローズベンガル、マラカイトグリーンオキサレート、ニグロシン染料、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド４８：１、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド５７：１、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド８１：１、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１２２、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー９７、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１２、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１７、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：１、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３などが挙げられる。
【００７２】
前記着色剤の含有量は、前記結着樹脂１００質量部に対して１〜３０質量部が好ましいが、定着後における画像表面の平滑性を損なわない範囲において、できるだけ多い方が好ましい。着色剤の含有量を多くすると、同じ濃度の画像を得る際、画像の厚みを薄くすることができ、オフセットの防止に有効な点で有利である。なお、前記着色剤の種類に応じて、イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、ブラックトナー等を調製することができる。
【００７３】
前記その他の成分として、定着時の離型剤として、ワックスを用いることができる。例えば、低分子量ポリプロピレンや低分子量ポリエチレン等のパラフィンワックス、シリコーン樹脂、ロジン類、ライスワックス、カルナバワックスなどが挙げられるが、なかでも融点が、４０℃〜１５０℃のものが好ましく、より好ましくは７０℃〜１１０℃のものである。しかしながら、ワックスの含有量が多すぎると、カラー定着画像の表面や内部に存在するワックスがＯＨＰの投影性を悪化させる；２成分現像剤に適用する場合、摩擦によりトナー中のワックスがキャリアに移行して現像剤の帯電性能が経時的に変化する；一成分現像剤として用いる時はトナーとブレードとの摺擦によりワックスが帯電付与用のブレードに移行して現像剤の帯電性能が経時的に変化する；トナーの流動性が悪化するなど、カラー画質および信頼性を悪化させるおそれがあり、ワックスの含有量は、前記電子写真用カラートナー中、０．１〜１５％が好ましく、より好ましくは０．５〜１２％であり、さらに好ましくは０．５〜１０％である。
【００７４】
前記電子写真用カラートナーには、特性改良のため、種々の公知の添加剤を、本発明の効果を損なわない限りにおいて併用することができる。添加剤成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択すればよく、例えば、無機微粒子、有機微粒子、帯電制御剤、離型剤などのそれ自体公知の各種添加剤が挙げられる。
【００７５】
前記無機微粒子としては、例えば、シリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、塩化セリウム、ベンガラ、酸化クロム、酸化セリウム、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などを挙げられる。これらの中でも、シリカ微粒子が好ましく、特に疎水化処理されたシリカ微粒子が好ましい。前記無機微粒子は、一般に流動性を向上させる目的で使用される。前記無機微粒子の平均１次粒子径としては、１〜１０００ｎｍが好ましく、特に１０〜３００ｎｍが好ましい。その添加量としては、前記電子写真用カラートナー１００質量部に対して０．０１〜２０質量部が好ましい。
【００７６】
前記有機微粒子としては、例えば、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリフッ化ビニリデンなどが挙げられる。前記有機微粒子は、一般にクリーニング性や転写性を向上させる目的で使用される。
【００７７】
前記帯電制御剤としては、例えば、サリチル酸金属塩、含金属アゾ化合物、ニグロシンや４級アンモニウム塩などが挙げられる。前記帯電制御剤は、一般に帯電性を向上させる目的で使用される。
【００７８】
前記電子写真用カラートナーは、それ自体公知の製造方法に従って製造することができる。前記製造方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜決定することができる。例えば、乾式トナー製造法としては、混練粉砕法、混練冷凍粉砕法、湿式トナー製造法としては、特開昭６３−２５６６４号公報等に記載されている液中乾燥法、溶融トナーを不溶解性液体中で剪断撹拌して微粒子化する方法、結着樹脂と着色剤を溶剤に分散させジェット噴霧により微粒子化する方法、などが挙げられる。
【００７９】
【実施例】
以下、本発明を実施例を用いて詳細に説明するが、本発明は実施例により何ら限定されるものではない。
【００８０】
（非晶性ポリエステル樹脂の合成）
撹拌器、温度計、コンデンサー、及び窒素ガス導入管を備えた反応容器中に、テレフタル酸ジメチルエステル１６１．０２質量部と、ドデセニルコハク酸４６．８質量部と、トリメリット酸トリメチルエステル５．０４質量部と、ビスフェノールＡエチレンオキサイド２ｍｏｌ付加物１１３．５質量部と、ビスフェノールＡプロピレンオキサイド付加物２６０．６質量部と、エチレングリコール４．３４質量部と、触媒としてジブチルスズオキサイド３．０質量部とを投入し、反応容器中を乾燥窒素ガスで置換した後、窒素ガス気流下、約２００℃で約５時間撹拌反応させ、さらに温度を約２４０℃に上げて約５時間撹拌反応させ、無色透明な非晶性ポリエステル樹脂Ａを得た。
非晶性ポリエステル樹脂ＡのＧＰＣによる分子量は、Ｍｎ４５００、Ｍｗ３００００、ガラス転移温度は６７℃であった。
【００８１】
前記ガラス転移温度（Ｔｇ）は、例えば、示差走査熱量計（マックサイエンス社製：ＤＳＣ３１１０、熱分析システム００１：以下「ＤＳＣ」と略記する）を用いて、昇温速度５℃／分の条件で測定することができ、得られたチャートのＴｇに相当する吸熱点の低温側の肩の温度をＴｇとすることができる。本発明におけるＴｇは、以上のようにして測定したものである。
【００８２】
（結晶性ポリエステル樹脂の合成）
エチレングリコール１５０質量部と、セバシン酸２００質量部と、触媒としてジブチルスズオキサイドを０．２質量部とから、非晶性ポリエステル樹脂の合成と同様にして結晶性ポリエステル樹脂Ｂを得た。ＧＰＣによる分子量は、Ｍｎ８０００、Ｍｗ２６０００、融点は６９．５℃であった。
【００８３】
（結晶性樹脂含有トナーの調製）
非晶性ポリエステル樹脂Ａを５９質量部と、結晶性ポリエステル樹脂Ｂを３０質量部と、着色剤としてシアン顔料（シアニンブルー４９３３Ｍ：大日精化（株））４質量部と、カルナバワックス７質量部とを、バンバリーミキサー型混練機で溶融混練した。混練物を圧延ロールで厚さ１ｃｍ程度の板状に成形し、フィッツミル型粉砕機で数ミリ程度まで粗粉砕し、ＩＤＳ型粉砕機で微粉砕を、エルボー型分級機で分級を順次行いトナーを得た。得られたトナーに、疎水性シリカ粉末（Ｒ９７２：日本アエロジル社製）３質量％を添加してトナーを調整した。
【００８４】
シアン顔料に代えて、マゼンタ顔料（セイカファーストカーミン１４７６Ｔ−７；大日精化（株）製）、イエロー顔料（セイカファーストイエロー２４００；大日精化（株）製）、カーボンブラック（カーボンブラック＃２５；三菱化学（株）製）を用い、それぞれマゼンタトナー、イエロートナー、ブラックトナーを調製し、４色フルカラートナーを得た。得られた結晶性樹脂含有トナーをトナーＡＢ１とする。
【００８５】
（非晶性トナーの調製）
非晶性ポリエステル樹脂Ａ８９質量部と、シアン顔料（シアニンブルー４９３３Ｍ：大日精化（株））４質量部と、カルナバワックス７質量部とを用い、前記結晶性樹脂含有トナーの調製と同様にして非晶性トナーＡ１を調製した。
【００８６】
（現像剤の調整）
トナーＡＢ１の７質量部と、キャリア９３質量部とを混合して、電子写真用現像剤とした。前記キャリアとしては樹脂被覆型のキャリアであり、アミノ基含有ビニルポリマーとフッ化アルキル基含有ビニルポリマーとの混合体をフェライトコアに被覆したものを用いた。
【００８７】
（画像出力装置の概略）
画像出力装置は、Ａｃｏｌｏｒ６３５（富士ゼロックス社製）の画像定着装置を本発明の画像定着装置に改造した装置を用いた。
【００８８】
〔実施例１〕
金属コア上に厚さ２．７ｍｍのＪＩＳ−Ａ４５°のシリコンゴム層を被覆し、その表層に２５μｍのＰＦＡ樹脂層を有する外径５０ｍｍの加熱ロールと、金属コア上に厚さ１ｍｍのＪＩＳ−Ａ５５°のシリコンゴム層を被覆し、その表層に２５μｍのＰＦＡ樹脂層を有する外径５０ｍｍの加圧ロールとからなる画像定着装置を用いて、定着ニップ幅を６ｍｍとした。
画像定着装置へのシリコーンオイル塗布は、加熱ロールにシリコーンオイル含浸ロールを取り付けることにより行い、ブレードによって塗布量を制御し、その塗布量はＡ４紙１枚当たり０．１ｍｇ（１．７×１０^−４ｍｇ／ｃｍ^２）とした。シリコーンオイル塗布量の測定は、画像定着装置に白紙を通紙し、そのオイルの付着した白紙をソックスレー抽出器で、溶媒としてヘキサンを用いてオイルを抽出し、原子吸光分析装置にてオイル量を定量した。
加圧ロールの冷却手段としては、図１に示すように、加圧ロールに接触従動する冷却ロールを用い、該冷却ロールにエアーを流すことで、加圧ロールの表面温度を前記結晶性ポリエステル樹脂の融点＋３０℃以下である９５℃に調整した。冷却は２４Ｖ　ＤＣ０．１３Ａの小型ファン（ＮＩＤＥＣ　ｂｅｔａ　ＳＬＤ０８Ｔ−２４ＴＵ２４Ｈ７型）を用い、ファンより集めたエアーを冷却ロール中に通風することで行った。また、加熱ロールの設定温度は１３０℃とし、加熱ロールに用いる加熱ランプは６５０Ｗ（１００Ｖ）とした。
上記画像定着装置を用いて、富士ゼロックス社製カラーぺーパー（Ｊ紙）の先端部に、１８０ｍｍ×５０ｍｍの大きさで、黒トナー、シアントナー、マゼンタトナー、イエロートナーを重ねて、トナー量１．５ｍｇ／ｃｍ^２の画像を定着させた。
また、画像定着装置の用紙搬送速度を１６０ｍｍ／ｓｅｃとした。
【００８９】
上記条件で、連続９９枚の通紙試験を行い、加圧ロールの表面温度をモニターするとともに、剥離性の評価を行った。剥離性評価は、第１面を定着し、つづいて、裏面に未定着像を作成し、再度定着し、両面の剥離不良による画像欠損の有無を目視で評価した。
【００９０】
〔比較例１〕
実施例１の画像出力装置から、加圧ロールの冷却手段を取り外し、同様に連続９９枚の通紙試験を行い、加圧ロールの表面温度をモニターするとともに、実施例１と同様に剥離性の評価を行った。
【００９１】
〔参考例１〕
実施例１の画像定着装置を用い、加熱ロールの温度を変えて、非晶性トナーＡ１と、結晶性樹脂含有トナーＡＢ１の最低定着温度を比較した。結晶性樹脂含有トナーＡＢ１の最低定着温度は、９５℃であり、非晶性トナーＡ１の最低定着温度は、１４０℃であった。
【００９２】
（評価結果）
実施例１では、連続９９枚の通紙中、加圧ロールの表面温度は９９．５℃を越えずに、９９枚通紙直後の加圧ロールの表面温度は９５℃であり、裏面側のベタ画像も剥離による画像欠損はなかった。
一方、比較例１では、５０枚通紙以降加圧ロールの表面温度は１００℃を越え、９９枚通紙直後の加圧ロールの表面温度は１１５℃であり、裏面のベタ画像には剥離不良による光沢度のムラが見られた。
〔実施例２〕
画像定着装置の用紙搬送速度を６０ｍｍ／ｓｅｃとしたことと、加圧ロールの表面温度を６５℃としたこと以外は実施例１と同様にして、両面プリントの試験を行った。
（評価結果）
実施例２では、連続９９枚の通紙中、加圧ロールの表面温度は６９．５℃を越えずに、９９枚通紙直後の加圧ロールの表面温度は６５℃であり、裏面側のベタ画像も剥離による画像欠損はなかった。
【００９３】
【発明の効果】
本発明の画像定着装置及び画像定着方法を用いることにより、光沢度のムラ等の画像欠陥の起こらない両面プリントが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】冷却手段として冷却ロールを用いた本発明の画像定着装置の構成概略図である。
【図２】冷却手段として冷却ベルトを用いた本発明の画像定着装置の構成概略図である。
【符号の説明】
１　加熱ロール
３　加圧ロール
５　加熱ランプ
７　冷却ロール
９　冷却ベルト

Claims

結晶性樹脂を含有する結着樹脂と着色剤とを含む電子写真用カラートナーで形成された定着画像を一の面に有し、他の面に結晶性樹脂を含有する結着樹脂と着色剤とを含む電子写真用カラートナーで形成された未定着画像を有する被転写体を、加熱部材と加圧部材との間に挿通させて未定着画像を定着させる画像定着装置において、
前記加圧部材の表面温度を制御するための冷却手段を備えた画像定着装置。
結晶性樹脂を含有する結着樹脂と着色剤とを含む電子写真用カラートナーで形成された定着画像を一の面に有し、他の面に結晶性樹脂を含有する結着樹脂と着色剤とを含む電子写真用カラートナーで形成された未定着画像を有する被転写体を、加熱部材と加圧部材との間に挿通させて未定着画像を定着させる画像定着方法において、
前記加圧部材の表面温度を前記カラートナー中の結晶性樹脂の融点＋３０℃以下となるように制御する画像定着方法。
前記加圧部材の表面温度を、前記カラートナー中の結晶性樹脂の融点＋Ｙ℃以下（ここでＹは、下記式で表される。）となるように制御する請求項２に記載の画像定着方法。
Ｙ＝０．３Ｘ−１８
（Ｘは画像定着装置の被転写体搬送速度（ｍｍ／ｓｅｃ）で、１６０ｍｍ／ｓｅｃ未満である。）