JP2007279504A - オイルレスプロセス対応型粉砕トナー - Google Patents

Abstract

【課題】耐久性を保持しつつ、優れたオイルレス定着性を有するオイルレスプロセス対応型粉砕トナーを提供すること。
【解決手段】トナー母粒子に、シリコーンオイルを内包するカプセル微粒子を外添したことを特徴とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、オイルレスプロセス対応型粉砕トナーに係り、特に、耐久性を劣化させることなく、オイルレス定着性に優れたオイルレスプロセス対応型粉砕トナーに関する。

電子写真装置において、トナー画像を転写された記録材は、一般に、熱及び圧力による熱ロール方式の定着装置により定着される。このような定着方式では、記録材上のトナー画像の一部がローラーに付着し、次のトナー画像の定着の際に記録材が汚れてしまう、いわゆるオフセット現象が生ずることがある。このようなオフセット現象を防止するため、定着装置のローラーにオイルを塗布する方法がある。

しかし、定着装置のローラーにオイルを塗布することによりオフセット現象を防止することは可能であるが、画像表面にオイル膜が形成されて、画像上に加筆することができなかったり、表面がべとべとしたり、またオイルを塗布するための塗布装置が必要であったりという問題があり、最近では、オイルを用いない、オイルレス定着が求められている。

オイルレス定着を実現するために、低融点ワックスを多量に内包する重合トナーの製造方法が多数報告されている（例えば、特許文献１〜４参照）。また、ワックスを多量に微分散させた粉砕トナーの製造方法についても報告されている（例えば、特許文献５参照）。

しかし、粉砕トナーの製造方法においては、ワックスを高分散させる必要があり、そのためには特殊混練機（連続式オープンロール）を使用する必要がある（例えば、特許文献５参照）。

しかしながら、粉砕トナーにおいて、重合トナーで用いているのと同程度の量のワックスを均一に微分散させることは困難であり、定着性において粉砕トナーは重合トナーに劣るところがあった。
特公平０７−０３１４１８号公報 特公平０６−０５６５０５号公報 特公平０７−０４０１４６号公報 特公平０６−０２９９８１号公報 特許第３３６６５７６号公報

本発明は、以上のような事情の下になされ、耐久性を保持しつつ、重合トナーに匹敵する優れたオイルレス定着性を有するオイルレスプロセス対応型粉砕トナーを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様は、トナー母粒子に、シリコーンオイルを内包するカプセル微粒子を外添したことを特徴とするオイルレスプロセス対応型粉砕トナーを提供する。

本発明の一態様に係るオイルレスプロセス対応型粉砕トナーにおいて、シリコーンオイル内包カプセル微粒子の融点は、トナー軟化点±１５℃であることが望ましい。

トナー母粒子は、離型剤を含有することができる。或いは、トナー母粒子は、離型剤を含有しなくてもよい。

本発明によると、トナー母粒子にシリコーンオイル内包カプセル微粒子を外添したことにより、耐久性を保持しつつ、オイルレス定着性に優れたオイルレスプロセス対応型粉砕トナーが提供される。

以下、発明を実施するための最良の形態について説明する。

本発明の一実施形態に係るオイルレスプロセス対応型粉砕トナーは、トナー母粒子に、シリコーンオイルを内包するカプセル微粒子を外添したことを特徴とする。

トナー母粒子に外添されるカプセル微粒子は、ポリマーからなるシェル中に、コアとしてのシリコーンオイルを内包したものである。

コアとして使用されるシリコーンオイルとしては、特に限定されないが、例えば、シリコーンオイルとしては、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、カルボキシル変性シリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル等を用いることができる。

シェルを構成するポリマーの融点は、トナー軟化点±１５℃であることが望ましい。シェルを構成するポリマーの融点がこの範囲をはずれて高くなると、シェルからシリコーンオイルが滲出されずにオフセット現象を阻止する本来の目的が達せられなくなり、上記範囲をはずれて低いと、耐久性が低下するので好ましくない。

本発明の一実施形態に用いるシリコーンオイルを内包するカプセル微粒子は、例えば、次のようにして製造される。

即ち、カプセル微粒子は、通常のマイクロカプセルを得る方法と同様のプロセスで製造することができる。懸濁重合、乳化重合などが利用できるが、特に、粒径を例えば３μｍ以下の小粒径の質量平均径に制御できるため、懸濁重合を利用することが有利である。

シェルの形成は、ビニル基を有するアクリル系モノマー、スチレンなどを重合することにより行うことができる。なお、重合開始剤としては、通常のラジカル重合に使用する物質を使用すれば良い。コアの材質には、シェルとなるモノマー（液体）と混合するが、シェルが重合して高分子（固体）となったときにシェルを溶解しない非水溶性の有機溶剤を選定するのがよい。

コアとなる液体成分は、シェルとなるモノマー材料を１００質量部としたときに、５〜５０質量部であれば、単一コアをもつマイクロカプセルとなる。コアとなる液体成分が５質量部よりも少ないときには、液体成分がシェルを形成する重合反応中に揮発してしまい、カプセルが形成されない。一方、コアとなる液体成分が５０質量部よりも多い場合には、カプセル内に液体成分を保持することが困難となる。

マイクロカプセルの形成において、分散相を連続相に乳化させて得たエマルジョンを反応中も安定させるために、懸濁、乳化重合に使用できる乳化安定剤を使用するのがよい。乳化安定剤として、例えば、水溶性高分子であるヒドロキシメチルセルロースなどのセルロース系水溶性高分子や、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、無機物としてコロイダルシリカなどが使用できる。

以上のようにして得られるカプセル微粒子が外添されるトナー母粒子は、通常の方法により製造される。即ち、まず、結着樹脂、離型剤、顔料、及び帯電制御剤からなる原料を混合した後、溶融混練される。原料の混合には、例えばヘンシェルミキサーを用いることができ、溶融混練には、例えば、２軸混練機、オープンロール型混練機等を用いることができる。オープン型混練機としては、連続式２本ロールミル、連続式３本ロールミル、及びバッチ式ロールミル等、任意の型のものを用いることができる。

なお、原料には、必ずしも離型剤を含まなくてもよく、或いは少量の離型剤を含むことで足りる。シリコーンオイルを内包するカプセル微粒子の外添により、離型剤を含まなくても、或いは少量の離型剤を含むことで、優れたオイルレス定着性を得ることができるからである。ただし、離型剤を含有するほうが、より優れたオイルレス定着性を得ることができるが、離型剤が多すぎる場合には、トナーの耐久性が低下する。

混練機から排出された溶融混練物は、冷却され、粉砕され、所定の粒度に分級されて、トナー粒子母体が得られる。冷却手段、粉砕手段及び分級手段は、特に限定されず、通常トナーの製造に用いられるものを採用することが出来る。例えば、冷却には、圧延や空気流の吹き付けによる冷却手段を用いることができ、粉砕には、衝突板式粉砕機等の気流粉砕機を用いることができ、分級には、様々な気流分級機を用いることができる。

このようにして得たトナー粒子母体に、シリカ等の外添剤とともに、上述したカプセル微粒子を加え、混合・攪拌することにより、本発明の一実施形態に係るオイルレスプロセス対応型粉砕トナーが得られる。外添剤及びカプセル微粒子の混合・攪拌には、例えば、ヘンシェルミキサーを用いることができる。

以上のようにして製造されたトナーは、耐久性を損なうことなく、優れたオイルレス定着性を有している。

以下に本発明の実施例について説明する。

実施例
各成分を下記表１に示す割合で混合し、分散相および連続相を得た。これら分散相と連続相を混合し、ホモジナイザーのような高速撹拌乳化装置を用いてエマルジョンを形成した。

次いで、撹拌装置、温度計、及び還流冷却管を備えた四ツ口フラスコ内に、エマルジョンを加え、四ツ口フラスコ内部を窒素置換した。その後、撹拌しながら反応温度が６０℃となるように加熱し、１６時間反応させた。反応後、多量の水で洗浄した後、凍結乾燥して粉末化し、２種のマイクロカプセル微粒子（カプセル−１、カプセル−２）を得た。

得られた粉末の粒径を、ＬＡ−９２０（（株）堀場製作所製 レーザー回折／散乱方式粒度分布計）で測定した結果、メジアン径で、カプセル−１が１．５μｍ、カプセル−２が２．５μｍであった。顕微鏡およびＳＥＭで外観と断面を観察したところ、全てコアが単一でシェルをもつマイクロカプセル微粒子を確認できた。

Ｓｔ：（スチレン）、ｎ−ＢＡ：（アクリル酸ブチル）、ＤＶＢ：（ジビニルベンゼン）、ＡＤＶＮ：（アゾビスイソブチルバレロニトリル）、ネオゲンＲ-Ｋ：(第一工業製薬（株）製、界面活性剤)、ＳＣ-Ｆ：(第一工業製薬（株）製、界面活性剤)、ＫＦ−９６：（信越化学（株）製、シリコーンオイル）、ＰＶＡ−２１７：（クラレ（株）製、ポリビニルアルコール）
次に、以下のようにして、４種のトナー母粒子を製造した。

１）トナー母粒子−１
結着樹脂として、ポリエステル樹脂（軟化点１３４℃）（花王（株）製）９５重量部、着色剤として、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド５７：１を４重量部、離型剤として、カルナバワックス１号（融点８３℃）（（株）加藤洋行製）を２重量部、荷電制御剤として「Ｅ−８４」（オリエント化学工業（株）製：サルチル酸系金属錯体）を１重量部を、２０Ｌのヘンシェルミキサー（三井鉱山（株）製）にて１５００ｒｐｍで３分間混合し、混合粉体を得た。

得られた混合粉体を２軸混練機（スクリュウ径４３ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝３４）で溶融混練し、延伸、冷却し、ロートプレックス（ホソカワミクロン（株）製、２ｍｍスクリーン）で粗砕した後、衝突式粉砕機・風力分級機（日本ニューマチック（株）製）にて、トナー平均粒径が９μｍになるように粉砕・分級を行い、軟化点１２０℃のトナー母粒子−１を得た。

２）トナー母粒子−２
結着樹脂として、ポリエステル樹脂（軟化点１３４℃）（花王（株）製）９５重量部、着色剤として、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド５７：１を４重量部、離型剤として、ポリエチレンワックス（融点１０４℃）（三井化学（株）製ハイワックスＮＬ２００）を２重量部、荷電制御剤として「Ｅ−８４」（オリエント化学工業（株）製：サルチル酸系金属錯体）を１重量部を、２０Ｌのヘンシェルミキサー（三井鉱山（株）製）にて１５００ｒｐｍで３分間混合し、混合粉体を得た。

得られた混合粉体を２軸混練機（スクリュウ径４３ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝３４）で溶融混練し、延伸、冷却し、ロートプレックス（ホソカワミクロン（株）製、２ｍｍスクリーン）で粗砕した後、衝突式粉砕機・風力分級機（日本ニューマチック（株）製）にて、トナー平均粒径が９μｍになるように粉砕・分級を行い、軟化点１２０℃のトナー母粒子−２を得た。

３）トナー母粒子−３
結着樹脂として、ポリエステル樹脂（軟化点１３４℃）（花王（株）製）９５重量部、着色剤として、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド５７：１を４重量部、荷電制御剤として「Ｅ−８４」（オリエント化学工業（株）製：サルチル酸系金属錯体）を１重量部を、２０Ｌのヘンシェルミキサー（三井鉱山（株）製）にて１５００ｒｐｍで３分間混合し、混合粉体を得た。

得られた混合粉体を２軸混練機（スクリュウ径４３ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝３４）で溶融混練し、延伸、冷却し、ロートプレックス（ホソカワミクロン（株）製、２ｍｍスクリーン）で粗砕した後、衝突式粉砕機・風力分級機（日本ニューマチック（株）製）にて、トナー平均粒径が９μｍになるように粉砕・分級を行い、軟化点１２５℃のトナー母粒子−３を得た。

４）トナー母粒子−４
結着樹脂として、ポリエステル樹脂（軟化点１３４℃）（花王（株）製）９５重量部、着色剤として、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド５７：１を４重量部、離型剤として、カルナバワックス１号（融点８３℃）（（株）加藤洋行製）を８重量部、荷電制御剤として「Ｅ−８４」（オリエント化学工業（株）製：サルチル酸系金属錯体）を１重量部を、２０Ｌのヘンシェルミキサー（三井鉱山（株）製）にて１５００ｒｐｍで３分間混合し、混合粉体を得た。

得られた混合粉体を２軸混練機（スクリュウ径４３ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝３４）で溶融混練し、延伸、冷却し、ロートプレックス（ホソカワミクロン（株）製、２ｍｍスクリーン）で粗砕した後、衝突式粉砕機・風力分級機（日本ニューマチック（株）製）にて、トナー平均粒径が９μｍになるように粉砕・分級を行い、軟化点１１５℃のトナー母粒子−４を得た。

以上のようにして製造されたトナー母粒子−１〜４に、外添剤とともにシリコーンオイル内包カプセルを外添して、下記表２に示す組成の６種のトナー試料を得た（実施例１〜６）。

また、以上のようにして製造されたトナー母粒子−１〜４に、外添剤のみを外添して、下記表２に示す組成の４種のトナー試料を得た（比較例１〜４）。

以上の実施例１〜６及び比較例１〜４のトナー試料について、下記のように、オイルレス定着性、分離爪あと、及び耐久性を評価した。

[オイルレス定着性]
定着オイル供給装置を外した「スピーディアＮ５３００」（カシオ計算機（株）製）にシアントナーを実装し、未定着画像を得た後、取り出した定着器の温度を１００℃から２２０℃へと順次上昇させて、装置外で未定着画像を定着させた際の定着可能温度域を測定し、定着性を以下の評価基準に従って評価した。

◎：定着可能温度域が５０℃以上で、実使用上特に良好である。
○：定着可能温度域が４０℃以上、５０℃未満で、実使用上良好である。
△：定着可能温度域が３０℃以上、４０℃未満で、実使用上問題がない。
×：定着可能温度域が３０℃未満で、実使用不可である。

［分離爪跡評価］
定着オイル供給装置を取り外した「スピーディアＮ５３００」（カシオ計算機（株）製）にシアントナーを実装し、マゼンタトナー（標準品）とシアントナー（試験サンプル）をシアントナーが上層になるように、２００％ベタ印刷を行い、以下の評価基準で定着分離爪の跡を評価した。

◎：分離爪の跡が全くない
○：先端に２ｃｍ以下の分離爪跡があるが使用上問題ない
△：先端に２ｃｍ以上の分離爪跡がある
×：先端から後端まで全域に分離爪の跡がある

［耐久性評価］
非磁性一成分現像装置「カシオページプレストＮ−５」（カシオ計算機（株）製：カラープリンタ毎分２９枚機）にトナーを実装し、通常環境（２５℃、５０％ＲＨ）において、普通紙（ＸＥＲＯＸ−Ｐ紙Ａ４サイズ）を用いて５％印字画像を５，０００枚連続印字した後、ベタ画像を印字し、画像の劣化を評価した。同時にドクターブレードを取り外し、ブレード上の融着状態を観察した。

（評価基準）
◎：画像劣化は見られず、ドクターブレード上の融着も確認されない。
◎：画像劣化は見られず、実用上の問題はないが、ドクターブレード上に融着が認められる。
×：画像劣化が見られ、実用上問題あり。ドクターブレード上に融着が発生した。

以上の評価結果を下記表３に示す。

上記表３から、トナー母粒子にシリコーンオイル内包カプセル微粒子を外添してなる実施例１〜６のトナー試料は、いずれも実用上問題がないレベル〜特に良好なレベルのオイルレス定着性を有し、また良好な分離爪跡評価及び耐久性評価を示していることがわかる。

なお、離型剤を含有しない実施例３及び６のトナー試料は、離型剤を含有するものに比べてオイルレス定着性は劣るが、耐久性に優れていることがわかる。

これに対し、シリコーンオイル内包カプセル微粒子を外添していない比較例１〜３に係るトナー試料は、オイルレス定着性及び分離爪跡評価が劣っており、多量に離型剤を用いた比較例４に係るトナー試料は、オイルレス定着性に問題はないが、耐久性が劣悪であった。

Claims (4)

1. トナー母粒子に、シリコーンオイルを内包するカプセル微粒子を外添したことを特徴とするオイルレスプロセス対応型粉砕トナー。
2. 前記シリコーンオイル内包カプセル微粒子の融点が、トナー軟化点±１５℃であることを特徴とする請求項１に記載のオイルレスプロセス対応型粉砕トナー。
3. 前記トナー母粒子は、離型剤を含有することを特徴とする請求項１または２に記載のオイルレスプロセス対応型粉砕トナー。
4. 前記トナー母粒子は、離型剤を含有しないことを特徴とする請求項１または２に記載のオイルレスプロセス対応型粉砕トナー。