JP2926828B2

JP2926828B2 - カプセルトナー

Info

Publication number: JP2926828B2
Application number: JP2022801A
Authority: JP
Inventors: 弘朗在間; 和夫北村
Original assignee: TORE KK
Current assignee: TORE KK
Priority date: 1990-02-01
Filing date: 1990-02-01
Publication date: 1999-07-28
Anticipated expiration: 2014-07-28
Also published as: JPH03228067A

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、静電記録法および磁気記録法
などに用いられるカプセルトナーに関するものであり、
さらに詳しくは、圧力定着に適したトナーに関するもの
である。

［従来技術の説明］従来、電子写真法としては、一般に光導電性物質から
なる感光体上に、種々の方法で電気的潜像を形成した
後、該潜像をトナーを用いて現像し、このトナー像を紙
等の転写材に転写した後、定着して可視化する方法が汎
用されており、上述のトナー像を紙などに定着する方法
としては熱定着、溶剤定着、圧力定着の３方式が知られ
ている。

昨今、環境上の問題等から溶剤定着はほとんど用いら
れていない。現在最も一般的な方式は熱ローラによる熱
定着方式である。この方法は、熱ローラにより転写材上
のトナー像を軟化・圧着するため定着の強度が優れてい
る。しかしながら、定着ローラの加熱は電気ヒーターで
行なうため、スイッチを入れてから複写可能になるまで
ヒートアップ時間を必要とし、さらに、常時定着ローラ
を高温に加熱しておく必要がある。そのため、熱定着方
式を採用しているほとんどのプリンタ・複写機は、消費
電力が1kwを越え、さらにその半分以上の電力が定着器
を加熱するのに消費されている。一方、圧力定着方式
は、上述の様な待時間を必要とせず、加熱のための電気
エネルギーを消費しない、定着装置が簡単な構造である
などの利点があり有用である。しかし、従来の圧着定着
トナーは、圧力ローラーに30kg/cmもの高い圧力を付与
しなければ良好な定着画像が得られず、このような高い
圧力を付与することにより、紙のカール、光沢化、シワ
等が生じる欠点がある。

そこで、可能な限り低い圧力で定着可能なトナーの開
発が強く望まれている。

このような問題を解決する手段として、低圧力で定着
可能な芯物質を樹脂等の殻物質で包んだいわゆるカプセ
ルトナーというものが提案されている。例えば、特開昭
48−71648号公報に開示されているような液状物質を芯
とするカプセルトナー、また特開昭48−75032号公報に
開示されているような軟質固体物質を芯とするカプセル
トナーが知られている。

しかし、従来知られている液状物質を芯とするカプセ
ルトナーは、トナーとして本来必要とされる諸特性を必
ずしも具備していない。この理由としてオフセット現象
の発生と定着直後は定着強度が弱いため画像が剥がれや
すいことを挙げることができる。カプセルトナーは、定
着ローラーの圧力でカプセルが破壊されて外に放出され
た定着物質が紙に接着することで定着するが、この時放
出された定着物質は接触している定着ローラにも接着し
やすく、そうした場合トナー像の一部がローラー表面に
付着・転移し、次の被定着シートにこれが再転移する所
謂オフセット現象を生じ被定着シートを汚すことがあ
る。こうしたオフセット現象を防ぐ方法として芯中にシ
リコンオイル等を含有させる方が提案されている。

また、定着に際してカプセル内部より放出された該定
着物質は液状であるため乾燥固化または硬化して十分な
定着強度が得られるまでに時間がかかる。そのため定着
直後から定着物質が乾燥固化または硬化するまでは画像
が剥がれやすく、裏写りしやすい等の問題が生じるた
め、定着物質が乾燥固化または硬化するまでの時間はで
きるだけ短いことが望まれている。この問題に関して
は、現在具体的な解決方法は提案されていない。

［発明が解決しようとする課題］上述のような方法によってオフセット現象は防止でき
るが、本発明者の検討によると、オフセット現象の防止
は完全でなく、また、シリコンオイル等はひじょうに揮
発あるいは硬化しにくいため、それを含有する定着物質
の乾燥固化または硬化する時間は長くなり、定着性に悪
影響を及ぼす等の問題点があることがわかった。

本発明は以上のごとき事情に基づいてなされたもので
あって、その目的は、オフセット現象をともなわずに低
圧力で定着でき、しかも定着後、定着画像の剥がれや裏
写りの発生しないトナーを提供することにある。

［課題を解決するための手段かかる本発明の目的は、定着成分と着色剤を含む芯物
質と該芯物質の周囲を被覆する外殻とから構成されるマ
イクロカプセル形態のトナーにおいて、該芯物質を構成
する定着成分が重量平均分子量500〜100,000の樹脂と該
樹脂を溶解もしくは膨潤することのできる有機溶剤とか
らなり、該樹脂を定着成分全体に対して40〜95重量％含
有することを特徴とするカプセルトナーにより達成され
る。

本発明における定着成分を構成する樹脂は、重量平均
分子量がゲルパーミュエーション・クロマトグラフィー
（GPC）によって測定された値が500〜100、000であるこ
とが必要であり、より好ましくは1,000〜50,000であ
る。

樹脂の重量平均分子量が500より小さいと樹脂のフィ
ルム形成性が悪いために定着画像を折り曲げたりすると
はがれやすくなる。また、100,000より大きいと定着成
分の粘度が著しく高くなるためオフセット現象が発生し
やすく、また十分な定着強度の得られるまでの時間が長
くなるため好ましくない。

また、定着成分を構成する樹脂は、定着成分全体に対
して40重量％〜95重量％含有されることが必要であり、
より好ましくは50重量％〜85重量％である。定着成分中
の樹脂の含有量が40重量％より少ないと、定着に寄与す
る固形分が少ないため、定着後残存するカプセルトナー
の殻を紙上に固定できず、十分な定着強度が得られな
い。また、95重量％より多いと定着成分の粘度が著しく
高くなるためオフセット現象が発生しやすく、また十分
な定着強度の得られるまでの時間が長くなり本発明の目
的を達成できなくなる。

本発明において定着成分に用いられる樹脂としては、
スチレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、スチレン−無水
マレイン酸樹脂、その他ロジン系、テルペン系、石油
系、クマロン系、脂肪族炭化水素系樹脂、または、スチ
レン、ｐ−メチルスチレン、ｐ−クロルスチレン等のス
チレン及びその誘導体、酢酸ビニル等のビニルエステル
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、
メタクリル酸ジエチルアミノエチル、メタクリル酸グリ
シジル等のメタクリル酸エステル類、アクリル酸ｎ−ブ
チル、アクリル酸２−エチルヘキシル等のアクリル酸エ
ステル類等のビニル系単量体を重合して得られる樹脂等
を挙げることができ、これらは単独もしくは２種類以上
組合せて用いることができる。

具体的には、例えば“ハイマー"ST−73、SBM−100、S
BM−73（三洋化成製スチレン系樹脂）、“Ａ−C"ポリエ
チレン（米国アライド社製低分子量ポリエチレン）、
“SMA"レジン（アーコケミカル社製低分子量スチレン−
無水マレイン酸樹脂）、“ピコラスチック"D−75、同D1
00、同Ｄ−125、同Ｄ−150、同Ｅ−50、同Ｅ−75、同Ｅ
−100、同Ｅ−125（エッソ・スタンダード石油製スチレ
ン樹脂）などが挙げられるが、これらに限定されない。

定着成分を構成する有機溶剤としては、上記樹脂を溶
解もしくは膨潤させるが、後の工程で形成する殻を溶解
もしくは膨潤することがない沸点100℃〜350℃のものが
好ましいが、樹脂を溶解しないものであっても有機溶剤
の一部として用いることができる。

かかる有機溶剤の例としては、例えばノナン、デカ
ン、ドデカン、フェニルキシリルエタン、ジエチルジフ
ェニル、“アイソパー"H、Ｌ、Ｍ（エクソン化学製脂肪
族炭化水素）、ナフサNo.6（エクソン化学製炭化水素）
および“シェルソール"71（シェル化学製炭化水素）等
が挙げられる。

着色剤としては、従来のトナーに用いられている各種
の顔料や染料等の全てを用いることができ、例えば、カ
ーボンブラック、ニグロシン染料、ランプブラック、ア
ニリンブルー、フタロシアニンブルー、ウルトラマリン
ブルー、クロムイエロー、ベンジジンエロー、黄鉛、ベ
ンガラ、ローダミンレーキＢ、レーキレッド、クロムグ
リーン、マラカイトグリーン、あるいはこれらの混合物
を挙げることができる。

また、本発明のトナーは磁性トナーとして構成させる
ことができ、この場合、使用される磁性体としてはフェ
ライト、マグネタイトを始めとする鉄、コバルト、ニッ
ケルなどの強磁性を示す金属もしくは合金またはこれら
の元素を含む化合物、或いは強磁性元素を含まないが適
当な熱処理によって強磁性を示すようになる合金、例え
ばマンガン−銅−アルミニウム、マンガン−銅、二酸化
クロム等を挙げることができる。この場合、磁性体は着
色剤の役割も果す。なお、磁性体をトナーに含有させる
場合、そのまま、つまり未処理のままで使用しても良い
が、シラン系やチタン系のカップリング剤で処理してか
ら使用しても良い。

本発明におけるカプセル構造の形成は公知のカプセル
化技術、例えば界面重合法やin−situ重合法が有効に利
用できる。勿論、スプレードライ法や相分離法等も利用
できる。

ここで界面重合法とはお互に相溶しない２つの液体の
界面で各液体に別々に添加してあるリアクタントを重縮
合せしめ、両液体に不溶のポリマー被膜を界面に形成さ
せるもので、通常は油相に酸クロライドやイソイアネー
ト等を含ませ、水相にアミン、アルコール等を加えてい
ることが多い。これらの例としては特開昭54−76233
号、同57−179860号、特公昭38−19578号等の公報に記
載されている。またin−situ重合法とは、マイクロカプ
セル被膜を連続層の片方のみから形成させる方法で、こ
れらの例としては特公昭36−9168号、同49−45133号な
どの公報に記載されている。

本発明のカプセルトナーの外殻を構成する物質は特に
制限はないが、ポリウレア樹脂、ポリウレタン樹脂、ポ
リアミド樹脂、ポリエステル樹脂、メラミン−ホルムア
ルデヒド樹脂、尿素−ホルムアルデヒド樹脂、ビニル系
樹脂、エポキシ樹脂などが実用上好ましく用いられる。
特に好ましくはポリウレア樹脂およびポリウレタン樹脂
である。これらの樹脂は単独もしくは２種類以上組合せ
て用いることができる。

ポリウレアは多官能イソシアネートと多官能アミンの
反応によって得られ、ポリウレタンは多官能イソシアネ
ートと多官能ヒドロキシ化合物の反応によって得られ
る。かかる多官能イソシアネートとしては、ヘキサメチ
レンジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネー
ト、２、４−トリレンジイソシアネート、２、６−トリ
レンジイソシアネート、３、３′−ジメチル−ジフェニ
ル−４、４′−ジイソシアネート、ジフェニルメタン−
４、４′−ジイソシアネート、３、３′−ジメチル−ジ
フェニルメタン−４、４′−ジイソシアネート、ナフタ
レン−１、５−ジイソシアネート、トリフェニルメタン
−トリイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルイソ
シアネート、ヘキサントリオールとヘキサメチレンジイ
ソシアネートの付加物、トリレンジイソシアネートとト
リメチロールプロパンの付加物、キシリレンジイソシア
ネートとトリレンジイソシアネートの付加物等を挙げる
ことができ、これらは単独もしくは組合せて使用するこ
とができる。

以上のごとき多官能イソシアネートと反応してポリウ
レアを与える多官能アミンとしては、エチレンジアミ
ン、ヘキサメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、
フェニレンジアミン、キシリレンジアミン、トリエチレ
ンテトラミン、ピペラジン、２、５−ジメチルピペラジ
ン等を挙げることができる。

また、上記多官能イソシアネートと反応してポリウレ
タンを与える多官能ヒドロキシ化合物としては、エチレ
ングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、ト
リメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ビスフ
ェノールＡ、水などを挙げることができる。これら多官
能アミンと多官能ヒドロキシ化合物は併用することもで
きる。

本発明のカプセルトナーの製造法を一例を挙げて説明
すると、まず樹脂、有機溶剤、着色剤と多官能イソシア
ネートまたはをサンドグラインダー等を用いて均一に混
合して原料混合物を調整する。

このようにして得られた原料混合物は次いで水中に投
入され、ホモミキサー等により所望の粒径にまで微粒子
化される。微粒子の大きさとしては、特に制限はない
が、好ましくは３〜30μｍ、より好ましくは５〜20μｍ
である。

微粒子化の工程で微粒子同志の凝集を防ぎ、微粒子の
大きさを均一にする為に分散安定剤を添加することが好
ましい。使用可能な分散安定剤としては、アラビアゴ
ム、アルギン酸ソーダ、カルボキシメチルセルロース、
ポリアクリル酸、ビニルベンゼンスルホン酸系共重合
体、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロース、
可溶性デンプン、ポリビニルアルコール、ゼラチン等の
水溶性高分子、コロイダルシリカ、コロイダルアルミ
ナ、リン酸三カルシウム、水酸化アルミニウム、水酸化
第二鉄、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、硫酸バリウ
ム、ベントナイト等の無機微粒子、カチオン系界面活性
剤、アニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤等を
単独あるいは２種以上混合して用いることができる。

このようにして得られた微粒子分散液に多官能アミン
または多官能ヒドロキシ化合物を加えて界面重合反応を
行ないカプセル構造を形成する。この時に殻の形成を十
分に行なうために反応系を加熱しても良い。加熱する温
度としては40℃〜60℃が好ましい。

界面重合反応によりカプセル構造を形成した後、トナ
ー分散液からトナーを洗浄・分離して、トナー粒子をオ
ーブン等で乾燥することにより本発明のカプセルトナー
が得られる。

［実施例］以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが
本発明はこれらに限定されない。

実施例１ “ハイマー"SBM−100（三洋化成製スチレン−アクリ
ル系樹脂、重量平均分子量15,000）30gをフェニルキシ
リルエタン25gに溶解し、次いでこの樹脂溶液55gと磁性
体（EPT−1000:戸田工業（株）製）35g、“コロネート"
L（多官能性イソシアネート：日本ポリウレタン（株）
製）22gを15℃に冷却しながらサンドグラインダーで30
分混合してトナー原料液を得た。この原料液を１％ポリ
ビニルアルコール水溶液400mlにホモミキサー（特殊機
化工業（株）製）を用いて乳化して平均粒子径12μの懸
濁液を得た。この懸濁液を三っ口フラスコに移し、撹拌
しながらキシリレンジアミン10％水溶液30gを15分かけ
て滴下した。滴下後60℃で４時間撹拌して殻を形成し
た。殻形成後、トナーを遠心分離機を用いて純水3lで洗
浄し、乾燥してカプセルトナーを得た。

このトナーをジャンピング現像器で画出し、未定着画
像を線圧15kg/cmの圧力定着器で定着したところ定着性
は良好であり、オフセット現象も発生しなかった。

実施例２スチレンモノマー（石津製薬（株）性）50g、２−エ
チルヘキシルアクリレートモノマー（ナカライテスク
（株）製）30g、フェニルキシリルエタン20g、アゾビス
イソブチロニトリル（和光純薬工業（株）製）1.6g、ド
デシルメルカプタン1.5gを冷却管付三口フラスコにい
れ、窒素気流下で80℃８時間重合して、樹脂含有量80重
量％のポリマー溶液を得た。この溶液中の樹脂の重量平
均分子量はGPCの測定により24,000であった。このポリ
マー溶液55gと磁性体（EPT−1000:戸田工業（株）製）3
5g、“コロネート"2030（多官能性イソシアネート：日
本ポリウレタン（株）製）22gを15℃に冷却しながらサ
ンドグラインダーで30分混合してトナー原料液を得た。
この原料液を１％ポリビニルアルコール水溶液400mlに
ホモミキサー（特殊機化工業（株）製）を用いて乳化し
て平均粒子径12μの懸濁液を得た。この懸濁液を三っ口
フラスコに移し、撹拌しながらジエチレントリアミン2.
5％水溶液50gを15分かけて滴下した。滴下後60℃で４時
間撹拌してカプセル構造を形成した。カプセル構造形成
後、遠心分離機を用いて純水3lで洗浄し、乾燥してカプ
セルトナーを得た。

実施例３スチレンモノマー（石津製薬（株）製）20g、２−エ
チルヘキシルアクリレートモノマー（ナカライテスク
（株）製）15g、“アイソパー"M（脂肪族炭化水素：エ
クソン化学製）15g、アゾビスイソブチロニトリル（和
光純薬工業（株）製）0.5g、四臭化炭素1.2gと磁性体
（EPT−1000:戸田工業（株）製）35g、“コロネート"L
（多官能性イソシアネート：日本ポリウレタン（株）
製）22gを15℃に冷却しながらサンドグラインダーで30
分混合してカプセル原料液を得た。

この原料液を水酸化アルミニウムの1.8％分散液400ml
にホモミキサー（特殊機化工業（株）製）を用いて乳化
して平均粒子径13μの懸濁液を得た。この懸濁液を三っ
口フラスコに移し、撹拌しながらキシリレンジアミン10
％水溶液30gを15分かけて滴下した。滴下後フラスコ内
を窒素置換し70℃に昇温して６時間撹拌してカプセル化
および芯モノマーの重合を行なった。

反応終了後水酸化アルミニウムを塩酸で分解し、遠心
分離機を用いて純水3lで洗浄し、乾燥してカプセルトナ
ーを得た。

このトナーの芯中の樹脂含有量は70重量％で、その重
量平均分子量はGPCの測定により7,000であった。

比較例１実施例１において重量平均分子量200,000のスチレン
−アクリル系樹脂を用いた他は同様にしてカプセルトナ
ーを得た。このトナーを実施例１と同様にして定着した
ところオフセット現象が発生し、定着性も悪かった。

比較例２実施例２において定着成分としてGPCの測定による重
量平均分子量が30,000で、樹脂含有量が30重量％のポリ
マー溶液を用いる以外は、同様にしてカプセルトナーを
得た。このトナーを実施例１と同様にして定着したとこ
ろオフセット現象は発生しなかったが、定着性は悪かっ
た。

比較例３実施例３において四臭化炭素を用いない以外は同様に
してカプセルトナーを得た。このトナーの芯中のポリマ
ーの重量平均分子量はGPCの測定により130,000であっ
た。このトナーを実施例１と同様にして定着したところ
オフセット現象が発生し、定着性も悪かった。

［定着性評価］定着性の評価は次のようにして行なった。

定着後15分経過した定着サンプルのベタ黒部を用い
て、これに市販の粘着テープを1kgの分銅で圧着した
後、ゆっくりと剥がして、この操作の前後の反射濃度の
変化（残存率）を百分率で評価した。結果を次に示す。

以上のように本発明のカプセルトナーは定着画像の剥
がれや裏写りの発生せず、定着性が良好であることがわ
かる。

［発明の効果］本発明は上述のごとく構成したので、耐オフセット性
がよく十分な定着強度が得られるまでの時間が短いカプ
セルトナーを提供することができる。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】定着成分と着色剤を含む芯物質と該芯物質
の周囲を被覆する外殻とから構成されるマイクロカプセ
ル形態のトナーにおいて、該芯物質を構成する定着成分
が重量平均分子量500〜100,000の樹脂と該樹脂を溶解も
しくは膨潤することのできる有機溶剤とからなり、該樹
脂を定着成分全体に対して40〜95重量％含有することを
特徴とするカプセルトナー。