JP2632369B2 - マイクロカプセルトナーの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電子写真法、静電印刷法、磁気記録法など
に用いられるトナー、特にマイクロカプセルトナーの製
造方法に関する。

［従来の技術］ 電気的、磁気的潜像等を顕像化するトナーは、画像を
形成し、記録する種々のプロセスに用いられている。

このような画像形成プロセスの１つである電子写真法
としては、米国特許第2,297,691号明細書、特公昭42−2
3910号公報（米国特許第3,686,363号明細書）、及び特
公昭43−24748号公報（米国特許第4,071,361号明細書）
等に記載されているが如く多数の方法が知られている
が、一般的には光導電性物質を利用し、種々の方法によ
り感光体上に電気的に潜像を形成し、次いで該潜像をト
ナーを用いて現像し、必要に応じて紙などの被転写材に
トナー画像を転写した後に、種々の方法で定着を行ない
被写物を得る方法が取られる。

近年の電子写真応用技術の多目的化に伴ない、複写画
像を形成するトナーないし現像剤に関してものその目的
に応じた技術開発が数多くなされ続けている。トナーは
画像を形成する粉体であるが、画像形成が正確になされ
る為にはトナー粒子に数多くの機能を持たせなければな
らない。例えば帯電性、搬送性、定着性、保存性等々で
ある。これらの機能をすべて満足させる単一物質は常識
的には存在しないため、通常、トナーは各種材料の混合
物として作製される。一般的なトナーの製法において
は、被転写材に定着させるための結着用樹脂、トナーと
しての色味を出させる各種着色剤、粒子に電荷を付与す
るための電荷制御剤、また特開昭54−42141号公報、特
開昭55−18656号公報に示されるようないわゆる一成分
現像法においては、トナー自身に搬送性等を付与するた
めの各種磁性材料が用いられる。トナーの製造に際して
は、これらの材料の他に、必要に応じて離型剤、流動性
付与剤を乾式嵌合し、しかる後ロールミル、エクストル
ダーなどの汎用混練装置にて温度をかけながら均一に混
練し、冷却した後に、スピードミル、ジェットミル等の
各種粉砕装置により微砕化し、DS分級機、MS分級機など
各種風力分級機により分級を行なうことにより、トナー
として必要な粒径にそろえる。このようにして得られた
トナー粒子に、必要に応じて流動化剤や滑剤等々を乾式
混合し、またいわゆる２成分現像方法に用いる場合は各
種磁性キャリアと混ぜあわせた後、トナーとして画像形
成に供する。

しかしながら、このように各機能を持った各種材料を
混ぜあわせたトナーにおいて、各機能が別個にその機能
を十分に発揮できるわけではない。各材料ごとに分けれ
ば十分な機能を持っている材料でも、それを混ぜあわせ
たために、あるいはトナーという粒子形態のために、ま
たはある機能を持った材料がトナー粒子としては好まし
くない他の性質を同時に保有しているために、その各材
料が持っている機能を十分に活用できない場合がほとん
どである。例えば定着の非常に良好な結着樹脂があって
も、その樹脂が水分の吸着性の強いものであればトナー
の帯電性が劣ることになってしまう。磁気特性に優れた
磁性体があったとしても、これと結着樹脂との相溶性が
悪いと、混練後の粉砕時に磁性体が遊離してしまい帯電
特性が安定しなくなることがあり、あるいは定着ローラ
ーへのオフセット現象を防止しようとしてトナー材料離
型材を加えたところ、トナー粒子が不均一となり、帯電
特性も不均一になってしまうことがある。また、非常に
良好な定着性を持った結着材料は、それ自身保存性やく
り返し使用時の耐久性には問題があるなどの一般的な性
質もある。

このような問題を解決するための手段として、米国特
許第4,016,098号明細書、米国特許3,788,994号明細書、
等に見られるようないわゆるマイクロカプセル型トナー
というトナー粒子の形態が考えられている。すなわち、
各種材料の持っている機能を十分に発揮し、且つトナー
粒子としても十分な性能を持ち得るという、いわゆる機
能分離型トナーである。例えばマイクロカプセルトナー
の単純な一形態としては、次のようなものがあげられ
る。すなわち、定着性は良好であるが保存性、耐久性に
は劣る結着樹脂と、磁気特性は良好であるがトナーの帯
電性を阻害し易い磁性体との混合物粒子をトナーの核、
いわゆる芯材とし、トナーに定着性や搬送性を持たせ
る。そしてこの混合物粒子を包み込む外壁を形成し、こ
の外壁、いわゆる殻材に帯電機能と芯材保護機能とを持
たせ、且つ、芯材がより固い外壁により保護されている
ために、耐久性、保存性に優れるというような形であ
る。

このようなマイクロカプセルトナーに関する材料面、
製法面での提案は数多くなされている。例えば構成的に
言えば、一般的な範囲でいかなる材料でも考え得るし、
マイクロカプセルを得る方法もスプレードライ法、界面
重合法、コアセルベーション法、相分離法、in−situ重
合法など様々な方法がある。しかしながら、これら様々
な好ましい機能を持った材料を用いて、上記の方法によ
ってトナーとして必要な性能を持ったマイクロカプセル
トナーが作れるかと言えば必ずしもそうではない。

すなわち、多くの場合、外壁形成の不完全さ、すなわ
ち欠損膜が生じたり、殻がついても物理的、機械的な力
ですぐはがれてしまうというような問題や、マイクロカ
プセルトナーを作る際には粒子同志の合一が発生してし
まい、トナーとして好ましくないものになってしまうと
いうような問題が発生する。また通常のトナーとして機
能させるのに有用な材料が、必ずしもマイクロカプセル
トナー作製に適さない場合も多々有る。

マイクロカプセルトナーの多くは、いわゆる圧力定着
性のトナーをその目的としたものである。この圧力定着
方法は、従来から有るヒートチャンバーや熱ロールを用
いる定着方法とは異なり、機械的な圧力によりトナー粒
子を被転写材上に付着させる方法で、省エネルギーの面
で有利である。更にマイクロカプセルトナーとした場
合、定着用材料として従来の裸のままの圧力定着トナー
に比べ軟質のものが使用できるため、従来よりも定着圧
力を低くできるので定着装置も小さくできるという利点
がある。しかしながら、上記のような外殻形成の不完全
さがある場合、芯材が軟質であるがためにトナー外面に
露出し、あるいは流出した芯材によって、トナー担持体
たる現像スリーブや潜像担持体たる感光体ドラム上に、
いわゆる融着現象が発生したり、流動性が低下するため
にトナー搬送性が悪化したり、帯電性が不均一になるた
めにカブリや濃度低下の原因にもなり、トナー耐久性、
保存性が低下してしまう。また、カプセル化粒子同志の
合一がある場合、この合一物が現像装置内で破壊されそ
の破壊された部分が欠損膜となったり、現像スリーブへ
のトナー塗布性が悪化したり帯電性の低下、不均一が起
こる原因となり得る。また芯材を被っていない自由な殻
材（フリーシェルないしフリーポリマー）の存在によ
り、トナーの流動性が低下したり、不要な帯電電荷の蓄
積や偏在により濃度低下や画成ドラムの原因となること
がある。

また、カプセルトナーの外壁として十分な強度や帯電
能力を持った材料あるいは２種以上の材料の組合せで
も、満足なマイクロカプセルトナーを作るには適さず、
上記のような不完全なマイクロカプセルトナーとなって
しまう場合もある。

また一成分系磁性トナーにおいては、トナーキャリア
となる磁性体がトナー粒子内部に含まれるために、微粒
子化した際の磁性体粒子の各トナー粒子中の含有量や分
布、偏在などがトナー性能に係わってくる。例えば、各
トナー粒子中に含まれる磁性体粒子の含有量がまちまち
であると、各トナー粒子の現像特性が違ってくるため画
像にカブリなどの現象が生じやすく、連続的に現像ある
いは複写を行なった際の画像濃度変化が大きくなり、画
質的にも劣化が著しくなる。またこれに伴って定着性も
一定でなくなり、また現像用のスリーブローラー上への
トナーのコーティングがムラになりやすくなり、更には
樹脂分の多いトナー粒子や少ないトナー粒子があるため
に、定着性やオフセット性が悪くなる。また磁性体粒子
がトナー粒子中に均一に分散していないと、トナー粒子
の濃度が低下し、トナーが現像器のスリーブローラーや
感光体またはクリーナーなどへの癒着を生じやすくな
り、またトナーのブロッキング現像が起こりやすくな
る。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の目的は、上述の如き従来のマイクロカプセル
トナーの諸欠点を解決したマイクロカプセルトナーの製
造方法を提供することにある。

さらに詳しく述べれば、本発明の目的は、普通紙に対
しても定着性が良好で、定着性の良さと、くり返し複写
に対する耐久性および長期保存性の良好さとを両立させ
たマイクロカプセルトナーの製造方法を提供することに
ある。

本発明の他の目的は、現像スリーブや感光ドラムさら
にはキャリア等に融着や汚染の発生しないマイクロカプ
セルトナーの製造方法を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、トナー粒子としての帯電
特性に優れ、くり返し複写をしても画像濃度変化が小さ
く、画像汚れの発生しないマイクロカプセルトナーの製
造方法を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、複写装置の仕様や仕様目
的に従って好ましいトナー性能を有するマイクロカプセ
ルトナーの製造方法を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、不完全な膜が発生せず、
外部からの物理的、機械的な力によっても殻材が破壊さ
れず、また合一した粒子が発生しないマイクロカプセル
トナーの製造方法で提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、トナーの使用目的に従
い、トナー性能を任意に制御できるマイクロカプセルト
ナーの製造方法を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明者らは鋭意研究の結果、芯材粒子が分散された
溶媒中に重合性単量体を溶解し、しかる後に該重合性単
量体を重合することにより芯材粒子上に殻を形成するマ
イクロカプセルトナーの製造方法において、該芯材粒子
は、低軟化点の結着樹脂及び磁性体微粉末を溶融混合
し、この混合物を懸濁安定剤、乳化剤又はそれらの混合
物を含有する水系分散媒体中で造粒することにより形成
されたものであり、かつ該芯材粒子は、疎水化処理され
た磁性体微粉末を含有していることを特徴とするマイク
ロカプセルトナーの製造方法により本発明の目的が達成
されることを見出した。

以下、本発明を更に詳細に説明する。以下の記載にお
いて、量比を表わす％及び部は特に断わらない限り重量
基準とする。

本発明に用いられる芯材粒子は、低軟化点の結着樹脂
及び着色剤等を溶融混合し、しかる後に懸濁安定剤及び
／または乳化剤存在下に造粒する製造方法で製造する。

本発明に用いられる重合性単量体としては次の様なも
のを挙げることができる。

例えば、スチレン、ｏ−メチルスチレン、ｍ−メチル
スチレン、ｐ−メチルスチレン、ｐ−メトキシスチレ
ン、ｐ−フェニルスチレン、ｐ−クロルスチレン、3,4
−ジクロルスチレン、ｐ−エチルスチレン、2,4−ジメ
チルスチレン、ｐ−ｎ−ブチルスチレン、ｐ−tert−ブ
チルスチレン、ｐ−ｎ−ヘキシルスチレン、ｐ−ｎ−オ
クチルスチレン、ｐ−ｎ−ノニルスチ円、ｐ−ｎ−デシ
ルスチレン、ｐ−ｎ−ドデシルスチレン、等のスチレン
およびその誘導体；エチレン、プロピレン、ブチレン、
イソブチレンなどのエチレン不飽和モノオレフィン類；
塩化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニル、沸化ビニル
などのハロゲン化ビニル類；酢酸ビニル、プロピオン酸
ビニル、ベンゾエ酸ビニルなどのビニルエステル類；メ
タクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸
プロピル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸イソ
ブチル、メタクリル酸ｎ−オクチル、メタクリル酸ドデ
シル、メタクリル酸−２−エチルヘキシル、メタクリル
酸ステアリル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジ
メチルアミノエチル、メチクリル酸ジエチルアミノエチ
ルなどのα−メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル
類；アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸
ｎ−ブチルアクリル酸イソブチル、アクリル酸プロピ
ル、アクリル酸ｎ−オクチル、アクリル酸ドデシル、ア
クリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、
アクリル酸２−クロルエチル、アクリル酸フェニルなど
のアクリル酸エステル類；ビニルメチルエーテル、ビニ
ルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテルなどのビ
ニルエーテル類；ビニルメチルケトン、ビニルヘキシル
ケトン、メチルイソプロペニルケトンなどのビニルケト
ン類;N−ビニルピロール、Ｎ−ビニルカルバゾール、Ｎ
−ビニルインドール、Ｎ−ビニルピロリドンなどのＮ−
ビニル化合物；ビニルナフタリン類；アクリロニトリ
ル、メタクリロニトリル、アクリルアミドなどのアクリ
ル酸もしくはメタクリル酸誘導体などがある。

また、次の様な架橋剤も併せて用いることができる。

ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、ジビニルエ
ーテル、ジビニルスルホン、ジエチレングリコールジメ
タクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレー
ト、エチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレ
ングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコール
ジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレー
ト、1,3−ブチレングリコールジメタクリレート、1,6ヘ
キサングリコールジメタクリレート、ネオペンチルグリ
コールジメタクリレート、ジプロピレングリコールジメ
タクリレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレ
ート、2,2′ビス（４−メタクリロキシジエトキシフェ
ニル）プロパン、2,2′ビス（４−アクリロキシジエト
キシフェニル）プロパン、トリメチロールプロパントリ
メタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレ
ート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、ジ
ブロムネオペンチルグリコールジメタクリレート、等を
挙げることができる。

本発明に用いられる溶媒としては、前記重合性単量体
を溶解するものであればよく、好ましくは芯材粒子を溶
解及び／または膨潤させることの少い溶媒であり、更に
は重合性単量体を重合してなる重合体に対して貧溶媒と
なるものが好ましい。

これは本発明のマイクロカプセルトナーの製造方法が
析出重合法を応用しているからである。

例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イ
ソプロパノール等のアルコール類、クロロホルム、四塩
化炭素、ジクロルエタン等のハロゲン化アルキル類、ベ
ンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、ジ
エチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等の
エーテル類あるいはジメチルホルムアミド等を挙げるこ
とができる。更には、上記溶媒は相互に溶解すれば混合
してもよい。また、水と混合できるのであれば水溶液と
して用いてもよい。

本発明の芯材粒子には、磁性体微粉末が含有されてい
る。例えば上記芯材樹脂とともに用いられる磁性体粉末
としては、各種フェライト、ヘマタイト、マグネタイト
等の微粉末が用いられる。特に0.01〜２μｍの範囲の粒
径を有するものが好ましい。これらの磁性体微粉末は、
上述した芯材樹脂100部に対して、20〜140部、更には50
〜120部用いることが好ましい。さらに本発明に用いら
れる磁性体微粉末は、チタンカップリング剤、シランカ
ップリング剤、脂肪酸等でその表面を疎水化処理されて
いる。

本発明の芯材粒子には、上記した磁性粉末以外にも、
電荷制御、流動性付与、着色等の目的で、カーボンブラ
ック、各種汚顔料、疎水性コロイド状シリカ等を添加ま
たは混合することができる。

また、芯材粒子表面には重合体組成物の被着を助長す
るためにシリカ微粉末をあらかじめ付着させることもで
きる。

本発明において用いられる重合性単量体は芯材粒子10
0部に対して0.1〜50部用いられ、さらに好ましくは１〜
30部用いる場合である。もし、重合性単量体が0.1部未
満であれば、実質上芯材粒子のカプセル化は行なわれ
ず、重合性単量体が50部以上ではカプセル化時に芯材粒
子同志の凝集が著しくマイクロカプセルトナーとしては
実用上使用できない。

本発明において、定着性は黒色画像を形成後、その表
面を摺擦面にシンボル紙を固定した200gの重りを用いて
５往復させ、摺擦の前後での画像濃度の低下率をもって
評価している。

上述した様に本発明のマイクロカプセルトナー及び該
マイクロカプセルトナーの製造方法によれば、普通紙に
対しても定着性が良好で、定着性の良さと、くり返し複
写に対する耐久性および長期保存性の良好さとを両立さ
せたマイクロカプセルトナーを得ることができ、さらに
は不完全な膜が発生せず、外部からの物理的、機械的な
力によっても殻材が破壊されず、また合一した粒子が発
生しないマイクロカプセルトナーの製造方法を提供する
ことができる。

［実施例］ 以下実施例により本発明をさらに具体的に説明する。

実施例１ 上記の混合物をアトライターを用いて130℃で混合し
て、調製した。

難溶性無機微粉末たるコロイダルシリカ（アエロジル
＃300、日本アエロジル社製）10gを、液状分散媒体たる
イオン交換水1000ml中に投入し、200rpmで10分間撹拌し
ながら容量２のステンレス容器中に、上記で調製した
混合物を投入し、90℃で、TKホモミキサー（特殊機化工
業製）を用いて10,000rpmで30分間撹拌し、造粒した。

冷却後、過することにより芯材粒子を得た。尚、電
子顕微鏡による観察では該芯材粒子の表面には造粒時に
用いたコロイダルシリカが残存しているのを認めた。

実施例２ 以上の重合性単量体及び芯材粒子からなる混合物を窒
素雰囲気下、撹拌しながら40℃に４時間保った。室温ま
で冷却後、溶媒から芯材粒子組成物を分離し、減圧下、
40℃で乾燥した。

得られた芯材粒子を電子顕微鏡で観察したところその
表面が重合体組成物で被覆されているのを認めた。

これを本発明のマイクロカプセルトナー（１）とす
る。

実施例３ 実施例２で用いた溶媒をエタノールからジメチルホル
ムアミド及び水の混合溶媒に変更した以外は同様にして
重合体組成物により被覆された芯材粒子を得た。

これを本発明のマイクロカプセルトナー（２）とす
る。

実施例４ 本発明のマイクロカプセルトナー（１）及び（２）を
疎水性シリカ微粉末と混合後、PC−30型複写機（キヤノ
ン株式会社製）にて1000枚連続の画出しを行なったとこ
ろ鮮明な、しかも高濃度の画像を得た。

定着性を評価するために摺擦試験を行なった所、いず
れのマイクロカプセルトナーにおいても画像濃度の低下
率は10％以内であり、すぐれたものであった。

さらに、画出し試験後の感光体ドラム及びスリーブを
観察したところ、トナーの融着物は全くみられなかっ
た。

比較例１ 実施例１において、芯材粒子の製造で用いたデュオミ
ンＴ（ライオンアクゾ社製）を使用しないことを除いて
は、実施例１と同様にして芯材粒子を製造し、実施例２
と同様にして芯材粒子表面を重合体組成物で被覆してマ
イクロカプセルトナー（３）を得た。

得られたカプセルトナー（３）を用いて実施例４にお
ける画出し試験を行なったところ、1000枚の連続画出し
中に画像濃度が10％以上低下し、かつ画質も低下した。

この時点で感光体ドラム及びスリーブを観察したとこ
ろ、トナーの融着物が確認された。

［発明の効果］ 以上の様に、本発明の製造法によるトナーは、鮮明で
高画質な画像を提供し、現像器に融着する等の問題もな
い。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】芯材粒子が分散された溶媒中に重合性単量
   体を溶解し、しかる後に該重合性単量体を重合し、析出
   した重合体組成物により芯材粒子上に殻を形成するマイ
   クロカプセルトナーの製造方法において、 該芯材粒子は、低軟化点の結着樹脂及び磁性体微粉末を
   溶融混合し、この混合物を懸濁安定剤、乳化剤又はそれ
   らの混合物を含有する水系分散媒体中で造粒することに
   より形成されたものであり、かつ該芯剤粒子は、疎水化
   処理された磁性体微粉末を含有していることを特徴とす
   るマイクロカプセルトナーの製造方法。
2. 【請求項２】疎水化処理された磁性体微粉末を含有して
   いる該芯材粒子は、低軟化点の結着樹脂、磁性体微粉末
   及び疎水化処理剤を溶融混合し、この混合物を懸濁安定
   剤、乳化剤又はそれらの混合物を含有する水系分散媒体
   中で造粒することにより形成されることを特徴とする請
   求項１に記載のマイクロカプセルトナーの製造方法。