JP2002296847A - エマルジョン粒子、該エマルジョン粒子を用いた液体トナー及びこれを用いた定着方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電子写真法や静電記録法で使用する液体トナー
とその定着方法に関し、熱源を必要とせず、感光体や基
材に与える影響の少ないトナーとその定着方法を提供す
ること。 【解決手段】高絶縁性媒体中に少なくとも該媒体に可溶
の重合体（Ｏ）と該媒体に可溶であるが重合によって不
溶化する単量体（Ｍ）よりなる芯重合物によって形成さ
れるトナー粒子に於いて、該単量体（Ｍ）が、重合後水
に可溶な単量体（ＭＷ）を含有することを特徴とするエ
マルジョン粒子、該エマルジョン粒子を用いた液体トナ
ー及びこれを用いた定着方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子写真法や静電記
録法等で使用するエマルジョン粒子、液体トナー及びこ
れを用いて電子写真法により形成された未定着トナー画
像の定着方法に関し、熱源を必要とせず装置を簡略化で
きるとともに、省エネルギーにも役立つ液体トナーとそ
の定着方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真法や静電記録法ではダイレクト
製版システムへの応用および実用化が進められている。
これらのシステムでは、電子写真感光層又は絶縁層上に
親油性のトナー層（トナー画像）を形成した後、後処理
を行いトナー層で被覆されなかった部分を親水性として
印刷版とするものである。トナー層は親油性のインク受
理層として機能する。親水化方法としては、感光層又は
絶縁層のみを溶解する溶出液を用い、この溶出液に対し
て耐エッチング性を有するトナー層を使用してトナー層
未覆部感光層又は絶縁層を除去する方法がある。

【０００３】ダイレクト製版システムでのトナー層を形
成するためのトナーには、固体（乾式）トナーと液体
（湿式）トナーに大別される。粒子径のコントロールが
行いやすく、微小径の粒子を容易に得ることができ、そ
の結果非常に解像性の高いトナー画像を得ることができ
るという理由から液体トナーが優位に用いられている。

【０００４】印刷版製造用の液体トナーは、カーボンブ
ラック、フタロシアニンブルー、ニグロシン、オイル染
料等の着色顔料又は染料を、高絶縁性媒体中にロジン、
アルキッド樹脂、アクリル樹脂、合成ゴム等の樹脂とと
もに、ボールミル、アトライター、ホモジナイザー等で
機械的に分散し、さらに金属石鹸やアミン、高級脂肪酸
等を加えて該分散物の分散粒子に電荷を付与させたもの
が一般的である。

【０００５】また、解像性の高いトナー画像を得るため
や良好な作業性を得るためには、樹脂を主成分とする分
散粒子径の均一化や沈降、凝集が生じないといった分散
安定性が求められているが、これらの要求に対応するた
めに、高絶縁性媒体中で、分散剤である該媒体に可溶な
重合体存在のもと、該媒体中には可溶であるが重合体を
形成すると不溶となる単量体を重合して、その重合体が
主成分のトナー粒子を形成し、これに電荷制御剤、着色
成分等を添加して液体トナーとする分散重合法が提案さ
れており、例えば特開昭６１−１１６３６４号、同６１
−１１６３６５号公報等に開示されている。

【０００６】ところで、近年の電子機器の小型化、軽量
化、高性能化に伴い、機器内部で使用されるプリント配
線板に配線の高密度化が求められている。電子写真法や
静電記録法は高解像性を有する画像形成が可能である
他、特に電子写真法では上述の印刷版製造に於けるレー
ザー高速直接描画に対する実績があることから、ファイ
ン化、短納期化等を目的としたプリント配線板のレジス
ト形成法としての応用が期待されている。例えば、西独
特許第１１１７３９１号、特開昭５２−２４３７号、特
公平１−３５５１８号、特開平５−２７５８２９号公報
等にこれらの技術が開示されている。

【０００７】これらの液体トナーを用いて、電子写真法
により電子写真感光層又は絶縁層上にトナー画像を形成
する場合、トナー現像直後の未定着トナー層ではトナー
粒子が各々独立して存在するため皮膜強度が弱く、印刷
時の耐刷性に劣る。また、トナー層を使用してトナー層
未覆部感光層又は絶縁層を除去する場合、未定着トナー
層では該感光層又は絶縁層を溶解する溶出液が未定着ト
ナー層を浸透するため、該溶出液が該感光層又は絶縁層
に到達し溶解してしまい画像欠陥が生ずる。

【０００８】これらの問題に対応するために、該未定着
トナー層中のトナー粒子同士を結着させトナー層全体を
フィルム化するという定着過程が必要であり、通常は該
未定着トナー層に熱を供給してトナー粒子を構成する重
合体の造膜温度以上に加熱するという方法が取られる。

【０００９】熱を供給する手段としては、温風発生器に
よる方法や赤外線ランプによる熱光線を照射する方法、
加熱ローラによる方法などがあるが、一般的に熱供給装
置は大電流を消費し、定着部で発生した熱を放熱するた
めの冷却機構が必要になるため装置が複雑になる、など
の問題がある。

【００１０】また、感光層又は絶縁層、或いはこれらを
設けた基材の耐熱性が悪い場合、感光層又は絶縁層が熱
により変成し溶出液に対する溶解性が悪くなったり、基
材が熱の供給とその後の冷却により伸縮し、画像再現性
が劣るといった問題も発生する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上記
の未定着トナー層をフィルム化する定着方法に於いて、
熱の供給を伴わない定着方法を提供することにある。ま
た、熱の供給を伴わない定着方法に適した液体トナーを
提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
達成するため鋭意検討した結果、下記（１）〜（７）の
本発明により達成されることを見出した。

【００１３】（１）高絶縁性媒体中に少なくとも該媒体
に可溶の重合体（Ｏ）と該媒体に可溶であるが重合によ
って不溶化する単量体（Ｍ）よりなる芯重合物によって
形成されるエマルジョン粒子に於いて、該単量体（Ｍ）
の一成分が、重合させても水に可溶な単量体（ＭＷ）を
含有することを特徴とするエマルジョン粒子。

【００１４】（２）重合させても水に可溶な単量体（Ｍ
Ｗ）がＮ−ビニル−２−ピロリドンである（１）に記載
のエマルジョン粒子。

【００１５】（３）（１）ないし（２）に記載のエマル
ジョン粒子を用いてなる液体トナー。

【００１６】（４）（３）に記載の液体トナーを用いて
電子写真法により形成された未定着トナー画像をフィル
ム化し定着する定着方法に於いて、フィルム化する手段
が該未定着トナー層に水を供給することを特徴とする液
体トナーの定着方法。

【００１７】（５）水を供給する手段が、水をロール塗
布することによって行われることを特徴とする（４）に
記載の液体トナーの定着方法。

【００１８】（６）水を供給する手段が、水を噴霧又は
滴下することよって行われることを特徴とする（４）に
記載の液体トナーの定着方法。

【００１９】（７）水を供給する手段が、水蒸気を噴霧
することによって行われることを特徴とする（４）に記
載の液体トナーの定着方法。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に本発明のエマルジョン粒
子、液体トナーとこれを用いた液体トナーの定着方法に
ついて詳細に説明する。

【００２１】本発明に係わる重合体（Ｏ）は高絶縁性媒
体中に可溶である分子量１０００以上の重合体で、トナ
ー粒子の分散剤として機能する。構成単量体（ＭＳ）と
しては一般式化１もしくは化２で示されるような化合物
を少なくとも５０重量％以上１００重量％以下含んでい
ることが好ましい。これ以外の重合成分としては、下記
の単量体（Ｍ）や単量体（ＭＷ）、この他の単量体を５
０重量％以下の共重合比で、生成する重合体（Ｏ）の該
媒体に対する溶解度を損なわない範囲で含有させること
ができる。

【００２２】

【化１】 （化１中、Ｒ¹は水素原子又はメチル基を、Ｒ²は炭素数
８以上３０以下のアルキル基を表す。また、連結基Ｔは
−ＣＯＯ−基もしくは−ＣＯＮＨ−基を表す）。

【００２３】

【化２】 （化２中、Ｒ³は炭素数８以上３０以下のアルキル基を
表す。）。

【００２４】重合体（Ｏ）の分子量は１０００以上が好
ましく、これ未満の分子量ではトナー粒子の分散安定化
の能力が低下し、トナー粒子の凝集、沈降が生じ易くな
る。重合体（Ｏ）の分子量の上限は特に定められていな
いが、分子量が１００万を超える場合には重合体溶液の
粘度が上昇し、取り扱い上種々の問題を生じることがあ
る。

【００２５】本発明に係わる単量体（Ｍ）は、単量体の
状態では高絶縁性媒体中に可溶であり、重合により該高
絶縁性媒体に不溶となるものであれば特に制限はない。
このような単量体の例としては、酢酸ビニル、プロピオ
ン酸ビニル、クロロ酢酸ビニル等の炭素数１から炭素数
６までの脂肪族カルボン酸のビニルエステル、安息香酸
ビニルエステル、或いはアクリル酸、メタクリル酸、ク
ロトン酸、マレイン酸、イタコン酸等の炭素数１から６
までのアルキルエステル類又はアミド類、エチレングリ
コールジ（メタ）アクリレート、メチレンビスアクリル
アミド、ヒドロシキシエチル（メタ）アクリレート、ヒ
ドロキシプロピル（メタ）アクリレート、メタクリロイ
ルオキシエチルイソシアネート、γ−メタクリロキシプ
ロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピ
ルトリエトキシシラン、スチレンおよびその誘導体、ジ
ビニルベンゼン、或いは、Ｎ−ビニル−２−ピロリド
ン、Ｎ−ビニルピリジン、Ｎ−ビニルイミダゾール、
Ｎ，Ｎ−ジアルキルアミノエチル（メタ）アクリレート
等含窒素ビニルモノマー等が挙げられる。

【００２６】本発明に係わる単量体（ＭＷ）は、単量体
の状態では高絶縁性媒体中に可溶であり、重合により生
成した重合体が水に可溶であれば特に制限はないが、特
にＮ−ビニル−２−ピロリドンが本発明の課題を解決す
るものとして挙げられる。

【００２７】本発明に於いて、単量体（ＭＷ）の芯重合
物中の含有量は、０．１重量％以上が好ましく、５から
６０重量％がより好ましい。これより少なくなると、水
による定着が起こらなくなる。

【００２８】本発明に於いて、重合体（Ｏ）は芯重合物
の分散安定性を保持するのが主な目的である。この為、
重合体（Ｏ）を構成する単量体（ＭＳ）と単量体（Ｍ）
の比率は重要であって、モル比で１：０．１から１：
０．００１程度が好ましい。この値があまりに小さすぎ
ると、分散安定性が崩れて、粒子径の分布が広がり、最
悪の場合、分散粒子となり得ない。また、この値が大き
すぎると、重合体と芯重合物との相互作用が低下して、
やはり粒子径の分布は広がってしまう。

【００２９】本発明に係わる高絶縁性媒体としては、直
鎖状もしくは分枝状の脂肪族炭化水素、脂環族炭化水
素、およびこれらのハロゲン置換体が挙げられる。例と
して、オクタン、イソオクタン、デカン、イソデカン、
デカリン、ノナン、ドデカン、イソドデカン、シクロヘ
キサン、シクロオクタン、シクロデカン、ベンゼン、ト
ルエン、キシレン、メシチレン等が挙げられる。商品名
として、アイソパーＥ、アイソパーＧ、アイソパーＨ、
アイソパーＬ（ＥＸＸＯＮ）、ＩＰソルベント１６２０
（出光石油化学（株））等がある。これらの絶縁性有機
溶媒は単独もしくは混合して用いることができる。

【００３０】本発明の液体トナーにはトナー粒子を帯電
させるために、電荷制御剤を含有させることができる。
帯電極性は、静電潜像の帯電極性、現像方法等に応じて
選定される。また、液体トナーに、現像特性に悪影響を
及ぼさない範囲で着色剤等の添加剤を含有させることも
できる。

【００３１】次に、本発明の液体トナーの定着方法につ
いて説明する。

【００３２】本発明の液体トナーの定着方法は、本発明
の液体トナーを用いて電子写真法により形成された未定
着トナー画像に水を供給することによって行われる。

【００３３】水を供給する手段としては特に制限はない
が、水をロール塗布する方法（図１）、水を噴霧又は滴
下する方法（図２）、水蒸気を噴霧する方法（図３）が
好適に用いられる。

【００３４】

【実施例】以下、本発明を実施例により詳説するが、本
発明はその主旨を越えない限り下記実施例に限定される
ものではない。

【００３５】合成例１ 攪拌機、温度計、還流冷却管、滴下漏斗を備えた４ツ口
フラスコ内で、ＩＰソルベント１６２０（出光石油化学
（株）製）７２０重量部、メタクリル酸ドデシルエステ
ル４８０重量部を混合し、窒素置換した後、８０℃に加
熱し、２，２´−アゾビス（２−メチルブチロニトリ
ル）４．８重量添加し、ラジカル重合を行った。２時間
後、２，２´−アゾビス（２−メチルブチロニトリル）
０．４８重量部、１，１´−アゾビス（シクロヘキサン
−１−カルボニトリル）０．４８重量部を添加した。更
に、４時間後１，１´−アゾビス（シクロヘキサン−１
−カルボニトリル）０．２４重量部を追加し、温度を８
５℃として、７時間加熱し反応を終了させ、濃度４０重
量％の重合体（Ｏ−１）混合物を得た。

【００３６】合成例２ 攪拌機、温度計、還流冷却管、滴下漏斗を備えた４ツ口
フラスコ内で、ＩＰソルベント１６２０（出光石油化学
（株）製）７２０重量部、メタクリル酸ドデシルエステ
ル４７５．２重量部および２−ヒドロキシエチルメタク
リレート４．８重量部を混合し、窒素置換した後、８０
℃に加熱し、２，２´−アゾビス（２−メチルブチロニ
トリル）４．８重量添加し、ラジカル重合を行った。２
時間後、２，２´−アゾビス（２−メチルブチロニトリ
ル）０．４８重量部、１，１´−アゾビス（シクロヘキ
サン−１−カルボニトリル）０．４８重量部を添加し
た。更に、４時間後１，１´−アゾビス（シクロヘキサ
ン−１−カルボニトリル）０．２４重量部を追加し、温
度を８５℃として、７時間加熱し反応を終了させ、濃度
４０重量％の重合体（Ｏ−２）混合物を得た。

【００３７】合成例３ 合成例２で得られた重合体（Ｏ−２）混合物１２重量
部、メタクリロイルオキシエチルイソシアネート０．０
５７３重量部、触媒として１，８−ジアザビシクロ
［５．４．０］ウンデセ−７−エン０．０００６重量部
をＩＰソルベント１６２０ ２４重量部に混合し、６０
℃で４．５時間反応させ、重合体（Ｏ−３）混合物を得
た。

【００３８】実施例１ エマルジョン粒子の作製 攪拌機、温度計、還流冷却管、滴下漏斗を備えた４ツ口
フラスコ内で、５１６重量部のＩＰソルベント１６２
０、重合体（Ｏ−１）混合物３６重量部、アクリル酸メ
チル２４重量部、メタクリル酸メチル１４．４重量部、
Ｎ−ビニル−２−ピロリドン９．６重量部を混合し窒素
雰囲気下で８５℃に加温した。ここに２，２´−アゾビ
ス（２−メチルブチロニトリル）０．４８重量添加を添
加し、更に２時間後２，２´−アゾビス（２−メチルブ
チロニトリル）０．２４重量を添加し、１０時間加熱し
て、エマルジョン粒子混合物１を得た。得られたエマル
ジョン粒子は平均径０．３２μｍで凝集物は無かった。

【００３９】実施例２ エマルジョン粒子の作製 実施例１に於いて、重合体（Ｏ−１）をＯ−３に替えた
以外は同様にして、エマルジョン粒子混合物２を得た。
得られたエマルジョン粒子は平均径０．１６μｍで粗大
粒子及び凝集物は無かった。

【００４０】比較例 エマルジョン粒子の作製 攪拌機、温度計、還流冷却管、滴下漏斗を備えた１Ｌ４
ツ口フラスコ内で、５１６重量部のＩＰソルベント１６
２０、重合体（Ｏ−１）混合物３６重量部、アクリル酸
メチル２４重量部、メタクリル酸メチル２４重量部を混
合し窒素雰囲気下で８５℃に加温した。ここに２，２’
−アゾビス（２−メチルブチロニトリル）０．４８重量
添加を添加し、更に２時間後２，２’−アゾビス（２−
メチルブチロニトリル）０．２４重量を添加し、１０時
間加熱して、比較エマルジョン粒子混合物を得た。得ら
れたエマルジョン粒子は平均径０．２８μｍで一部粗大
粒子及び凝集物が観察された。

【００４１】トナーの作製 得られたエマルジョン粒子混合物１〜２及び比較エマル
ジョン粒子混合物に、固形分１重量部に対して０．０２
重量部の電荷制御剤（オクタデシルビニルエーテル／無
水マレイン酸共重合体；重量組成比 ３／１、無水マレ
イン酸加水分解率 ４５％、重量平均分子量 １．３
万）を添加した後、固形分濃度が１重量％になるように
アイソパーＧ（ＥＸＸＯＮ（株）製）で希釈し、液体ト
ナー１〜２及び比較液体トナーを得た。

【００４２】電子写真法による画像形成 χ型フタロシアニン １０重量部、結着剤樹脂（メタク
リル酸ｎ−ブチル／アクリル酸ｎ−ブチル／メタクリル
酸共重合体、重量組成比２／２／１、平均分子量 ２
万） ５０重量部、１，４−ジオキサン ５４０重量部
の混合液を分散して、電子写真感光体塗布液を作製し
た。この塗布液をアルミシートに塗布して、膜厚５μｍ
の電子写真感光体を作製した。暗中で、光導電層の表面
をコロナ帯電法により＋２８０Ｖに帯電した後、レーザ
ー走査露光（レーザー波長；７８４ｎｍ）によりを露光
し、次いで先に調製したトナーを用いて、バイアス電圧
＋９０Ｖ印加のもと、反転現像法により未定着トナー画
像を形成した。

【００４３】実施例４ 未定着トナー画像の定着及び評価 前記未定着トナー画像を形成した電子写真感光体を図２
に示した装置を用いて未定着トナー画像を定着させた。
次にアルカリ水で非画像部を除去してアルミシート上に
画像を形成し、細線及びべた部の画像を観察した。

【００４４】観察結果 顕微鏡で細線部分の画像欠落の有無、また、べた部にお
けるピンホールを観察したところ以下の結果を得た。

【００４５】

【表１】

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、この方法で製造で
きる液体トナーは水で定着できるので、熱源を必要とせ
ず、装置の簡略化、及び省エネルギーが可能となった。
更には、感光体又は絶縁層に熱を与えないので、熱によ
る感光体又は絶縁層の変性が起きず、溶出性が変化する
ことがなかった。また、感光体又は絶縁層を設けた基材
にも熱を与えることがないので、熱によって基材が変質
したり、伸縮することがなくなり、画像再現性に優れ安
定した画像を提供することができた。上記の効果は、本
発明の液体トナーの定着方法により発揮することができ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の請求項５に記載の液体トナーの定着方
法の実施に使用する定着装置の一構成例を示す断面図で
ある。

【図２】本発明の請求項６に記載の液体トナーの定着方
法の実施に使用する定着装置の一構成例を示す断面図で
ある。

【図３】本発明の請求項７に記載の液体トナーの定着方
法の実施に使用する定着装置の一構成例を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ 搬送ロール対 ２ａ，２ｂ 搬送ロール対 ３ａ，３ｂ 塗布ロール対 ４ａ，４ｂ 水送りロール対 ５ 補助ロール ６，７ 水タンク １０ 水 １１ 未定着トナー １２ 定着トナー ２０ａ，２０ｂ スプレーノズル ２１ａ，２１ｂ 噴霧ノズル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 兵頭 建二 東京都千代田区丸の内３丁目４番２号三菱 製紙株式会社内 Ｆターム(参考） 2H033 AA21 AA49 BA58 BE07 2H069 CA08 2H084 AA19 AA30 AE05 CC05 4D075 AA01 AC06 AC23 CA47 DA04 DB07 DC21 DC27 EA06 EA07

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高絶縁性媒体中に少なくとも該媒体に可
   溶の重合体（Ｏ）と該媒体に可溶であるが重合によって
   不溶化する単量体（Ｍ）よりなる芯重合物によって形成
   されるエマルジョン粒子に於いて、該単量体（Ｍ）の一
   成分が、重合させても水に可溶な単量体（ＭＷ）を含有
   することを特徴とするエマルジョン粒子。
2. 【請求項２】 重合させても水に可溶な単量体（ＭＷ）
   がＮ−ビニル−２−ピロリドンである請求項１記載のエ
   マルジョン粒子。
3. 【請求項３】 請求項１ないし２記載のエマルジョン粒
   子を用いてなる液体トナー。
4. 【請求項４】 請求項３記載の液体トナーを用いて電子
   写真法により形成された未定着トナー層をフィルム化し
   定着する定着方法に於いて、フィルム化する手段が該未
   定着トナー層に水を供給することによって行われること
   を特徴とする液体トナーの定着方法。
5. 【請求項５】 水を供給する手段が、水をロール塗布し
   て行われることを特徴とする請求項４記載の液体トナー
   の定着方法。
6. 【請求項６】 水を供給する手段が、水を噴霧又は滴下
   することによって行われることを特徴とする請求項４記
   載の液体トナーの定着方法。
7. 【請求項７】 水を供給する手段が、水蒸気を噴霧する
   ことによって行われることを特徴とする請求項４記載の
   液体トナーの定着方法。