JPH0259982B2

JPH0259982B2 -

Info

Publication number: JPH0259982B2
Application number: JP58112223A
Authority: JP
Inventors: Norie Saso
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1983-06-22
Filing date: 1983-06-22
Publication date: 1990-12-14
Also published as: JPS603647A

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、静電記録、静電印刷等に
於ける静電荷像を現像する乾式現像剤に関し、特
に、マイクロカプセル構造の磁性トナーに関する
ものである。

従来技術静電荷像の形成法は、従来周知であり、例え
ば、電子写真法においては、通常光導電層を帯電
させた後原図に基いた光像を照射し、光照射部分
の静電荷を減少又は消滅させて静電潜像を形成す
る。

そしてこの静電潜像を乾式現像剤で現像する方
法としてはキヤリア及びトナーの二種の粒子を使
用するものの外、特にキヤリア粒子を用いる事な
くトナー粒子のみを使つて現像する一成分現像法
が知られている。

この一成分現像法にも各種の形態が存在する
が、中でも磁性トナーを用い磁気ブラシ現像法で
現像する方法が代表的である。これはトナーの磁
性を利用し、磁気ロール等によりトナーを静電潜
像部へ搬送し、静電誘導、誘電分極、摩擦帯電等
に基づくトナーの電荷と静電潜像間のクーロン力
を、トナーと磁気ロール間の磁気引力より大きく
なる様にコントロールする事で現像が行なわれる
と考えられる。

この様な方式はキヤリアを使用しないため、キ
ヤリア粒子の汚染、即ち現像剤の劣化という問題
が生ぜず、現像機構も簡便となるなど多くの利点
を有するが、光導電体上に現像されたトナー像
を、紙等に転写する事は極めて困難であり、現像
性と転写性を如何にして両立させるかといつた事
が重大な問題であつた。

磁性トナーは、一般に結着樹脂、強磁性体微粉
末、染顔料、導電性調節剤及びその他添加剤から
成り、前述の様に比較的導電性のトナーを使用す
る場合には静電誘導によるトナーへの電荷注入
が、又比較的絶縁性のトナーを用いた場合には誘
電分極、或いは摩擦帯電電荷が、現像性を支配す
ると考えられる。しかしながら、前者の様な高導
電性トナーを用いると、非常に良好な現像トナー
像を得る事は可能であるが、静電転写時にトナー
像の飛散が生じ、満足な画像を得る事が出来な
い。一方、後者の様な高絶縁性トナーを用いる
と、確かに転写は良好に行なわれるが、それ以前
の現像トナー像はエツジ効果が強く、又非画像部
の地汚れ、現像ムラ等が頻発し、十分な像が得ら
れない。

例えば、特開昭52−102731号では、10¹¹Ωcm以
下の磁性トナーを用いると、現像は良好だが転写
が不十分であり、10¹²Ωcm以上の高絶縁性トナー
を用いると転写は良好となるが、トナーの誘電分
極が現像を支配するため、十分な現像トナー像を
得るためには、酸化亜鉛感光材の様な電界強度の
変化が大きいものを使用しなければならないとし
ている。

磁性トナーの歴史は古く、特公昭37−14799号
に既に基本的なアイデアが見られるが、転写型電
子写真等に応用する場合には未だに現像性と転写
性を十分両立させる事ができず、問題の解決が要
求されている。

この様な現像法にて現像された画像は必要に応
じて紙等に転写され、その後加熱によりトナーを
溶融させるか、又は溶剤によりトナーの結着樹脂
を軟化させるか、或いは又単に圧力によりトナー
を変形させるかして紙等に定着される。

トナーを熱、溶剤を使う事なく圧力のみで定着
する圧力定着法は他の定着法に比べ、省エネルギ
ーであること、無公害であること、火災の危険が
ないこと、定着装置の予熱が不要であることとい
つた多くの利点を有する。しかしながら、トナー
が実用的な圧力に応じて感圧変形する性質と定着
トナー像の強度、或いはトナーの製造性、耐ブロ
ツキング性、耐衝撃性等とは相反する要求特性で
あるため、これら諸特性をすべて満足させる事は
極めて困難な問題であり、過去に多くの研究開発
が行なわれてきた。

例えば、特公昭44−9880号には、炭素数６〜25
の脂肪族炭化水素成分を含むトナーが、又特開昭
52−119231号には、結晶性ワツクスとエチレン酢
酸ビニル共重合体等とを含むトナーが提案されて
いる。

この様なワツクス状材料は感圧変形性といつた
面では確かに優れているが、定着像強度が弱く、
指等で定着像を擦ると簡単にはがれたり、画像を
汚染したりする。又、感光体及び二成分現像剤と
して使用した場合にはキヤリア粒子表面に付着し
やすく、それらの劣化、特性変動の原因ともな
る。更に、ポリエチレン等の結晶性樹脂を主結着
樹脂として用いる場合には、トナーの製造性が悪
く、結晶化度、結晶形態の制御が難しいため、特
性の安定したトナーが得られないという欠点を有
する。

一方、特開昭48−75033号、特開昭48−78931号
には、硬質樹脂と軟質樹脂から成るブロツク共重
合体等を用い、前記の多くの要求特性を満足させ
ようという提案がなされている。この場合、トナ
ーに十分な感圧変形性を付与する程度に軟質成分
の量を多くすると、混練・粉砕法によりトナーを
調整する場合には粉砕が不能となる。又、スプレ
イドライ法でトナーを調整する場合には、粉砕工
程が不要であるため、この様な問題は生じない
が、調液が困難となり、出来上つたトナーの定着
性と耐ブロツキング性の両立が難しい。更に、ど
の様な製造法でトナーを調製する場合でも、これ
らのブロツク或いはグラフト共重合体の様な多相
ポリマーは前記の結晶性ポリマーと同様にその多
相構造、つまりモルフオロジーの制御が難しく、
製造条件、原料特性の些細な変化によつてトナー
のモルフオロジーが、そして最終的にはトナーの
特性が大きく変動するといつた問題がある。

又、特開昭51−87042号には、ポリエチレンワ
ツクスの様な結晶性樹脂を主体に若干のビニル系
樹脂等をブレンドする事により、圧力定着性の改
善を図つているが、主結着樹脂として結晶性樹脂
を用いる限りは前述の様な結晶性樹脂特有の問題
が存在する。更に、ブレンドをする場合には、相
溶性の良好な樹脂どうしをブレンドするのでは、
相反する多くの要求特性を満足しえず、当然非相
溶性の樹脂どうしをブレンドする事となるが、こ
の場合も同様にその多相分散構造の制御が極めて
難しい。非相容性の樹脂どうしをブレンドする場
合には、その製造性が不安定であるばかりでな
く、トナーの粉体流動性、帯電性等の電気特性が
著しく悪化してしまう。特に多くの成分から構成
される圧力定着トナーでは磁性粉の分散が不均一
になりやすく、混練・粉砕により、磁性粉を多く
含有するトナーと少ないトナーが出来やすい。こ
れは一成分現像剤の電荷分布を広くし、画質を劣
化させる原因となり、さらには画質維持性も極端
に悪くなる。これら一成分圧力定着用磁性トナー
の欠点を解決するために、芯物質に、液体や軟質
物質中に磁性粉を分散させたものを用い、外殻に
比較的硬い樹脂を用いて、耐ブロツキング性、耐
衝撃性、粉体流動性の向上を狙つたマイクロカプ
セル構造の磁性トナー、いわゆるマイクロカプセ
ルトナーが提案されている。

しかし、この様なマイクロカプセルトナーは芯
物質として、液体を用いた場合、液体による画像
のにじみが生じ易い事、外殻から液体がにじみ出
やすい等の欠点がある。また芯物質として、高級
脂肪酸、ワツクスなどの固体の軟質物質を用いた
場合磁性粉を均一に分散させる事が比較的困難で
あつた。特に、溶融混練法は、溶剤を用い無いの
で、残留溶剤による現像剤の経時変化が無いが、
磁性粉の分散が不均一になりやすく、前記の多相
構造の圧力定着トナーの欠点と同様、粉砕後、磁
性粉の偏りが生じる。磁性粉の少ないトナーは、
磁力が弱いため、現像されやすく、非画像部の汚
れとなつたり、画像部周辺を荒す原因となる。さ
らに、磁力の強いトナーは、現像されずに、いつ
までも現像器内部に留まり、画像濃度の低下を招
く事になる。

この様に、従来のマイクロカプセル構造のマイ
クロカプセルトナーでは、現像性、転写性と圧力
定着性の両立はかなり困難であつた。

発明の目的本発明の目的は、前述したような従来技術の問
題点にかんがみ、種々な周囲条件に対して現像
性、転写性及び圧力定着性が良好で、耐ブロツキ
ング性、耐衝撃性及び耐摩耗性も良好で、しか
も、安定に製造しうる静電荷現像用マイクロカプ
セルトナーを提供することである。

発明の構成本発明による静電荷現像用マイクロカプセルト
ナーは、芯物質と、この芯物質の表面に該芯物質
の全体にわたつてほぼ均一な分布をもつよう付着
された磁性体粉末と、該芯物質及び該磁性体粉末
を覆う外殻物質とを備えたことを特徴とする。

実施例次に、添付図面に基づいて本発明の実施例につ
いて本発明をより詳細に説明する。

添付図面は、本発明による静電荷現像用マイク
ロカプセルトナーの一実施例の構成を略示する断
面図である。この図に示されるように、本発明の
この実施例のマイクロカプセルトナーは、芯物質
１と外殻２とを備え、芯物質１と外殻２との間
に、磁性体粉末を含有する磁性体含有層３が設け
られている。図では、トナー全体の形状を球状と
して示しているが、形状は必ずしもこれに限定さ
れない。

ここで、芯物質１としては、特に限定されない
が、圧力定着性磁性トナーに従来より用いられて
いる物質が適宜使用される。つまり、常温で約
200Kg／cm²以下の圧力にて容易に塑性変形もしく
は、粘弾性変形可能であり、普通紙の繊維にから
みやすいもの、あるいは常温常圧下で粘着性を示
すもの、例えば軟質物質、粘着付与剤などが一種
以上用いられる。たとえば、常温で感圧変形可能
な樹脂状物としては、ステアリン酸、オレイン酸
等の高級脂肪酸、及び脂肪酸アミド等のそれら誘
導体、塩素化パラフイン、塩素化ポリエチレン及
びポリプロピレン、酸化ポリエチレン及びポリプ
ロピレン、エチレン―アクリル酸共重合体、エチ
レン酢酸ビニル共重合体、エチレン―ビニルアル
コール共重合体、有機酸グラフトポリエチレン、
ゴム状アクリル酸系共重合体、ポリ酢酸ビニル、
ポリビニルプチラール、シリコン及びその変性樹
脂、ポリカーボネート、フツ素系ゴム及びワツク
ス、ニトリルラバー、クロロプレンラバー、ポリ
アミド、ポリエステル、ポリエーテル、ポリウレ
タン、ポリアルキド等の合成樹脂状物、或いは天
然樹脂状物から一種以上選択できる。

本発明の外殻２に用いられる物質は、エポキシ
系樹脂、ポリエステル系樹脂、或いはスチレン
系、アクリル系樹脂等のビニル系樹脂が一般にし
ばしば用いられる。これら樹脂は結晶性であつて
も、非晶性であつても構わないが、使用時又は保
存時にトナー粒子が相互に、ブロツキングしない
様に、ガラス転移点或いは融点が50℃以上である
事が望ましい。

又、磁性体含有層８に含有させる磁性体粉末と
しては、感磁性を示すあらゆる材料が用いられ
る。例えば、鉄、ニツケル、コバルト等の金属、
金属酸化物、合金等が用いられる。磁性トナーの
場合、四三酸化鉄、三二酸化鉄、コバルト添加酸
化鉄、フエライト、ニツケル粉末等がしばしば使
用され、その添加量は現像条件や用いる磁性粉の
粒径により決定されるが、芯物質100重量部に対
して20重量部から200重量部の範囲で配合するの
が望ましい。磁性体の磁気特性も、添加量、現像
方式に依存するため、明確に定義する事は難しい
が、保磁力50〜700Oe、飽和磁化50〜200emu／
ｇ程度の範囲のものは不都合なく使用する事が可
能であつた。磁性体粉末の粒径はトナーの粒径と
の関連で決定されるが、通常の粒径数＋μのトナ
ーに対しては、0.01〜1μ、好ましくは0.05〜0.5μ
程度のものが使用しやすい。又、磁性体粉末の形
状は特に限定する必要はない。

なお、磁性体粉末は一般に比較的親水性の表面
を有する。そのため、芯物質や外殻物質との結着
性を良好にするために、その表面をステアリン酸
等の高級脂肪酸及びその誘導体シラン系、チタネ
ート系等のカツプリング剤等で親油化処理して用
いても良い。

トナー中にはこの外、昇華性、非昇華性の染
料、特に着色を目的としない体質顔料をも含む顔
料、可塑剤、補強剤、劣化防止剤、帯電極性制御
剤等を必要に応じて添加する事が出来る。これら
の物質は目的に応じて芯物質及び外殻物質のどち
らかあるいは双方に内部添加しても良いが、特
に、外殻物質に添加した方がより良好と考えられ
る。

更に又、トナー粒子の流動性、現像、転写性、
保存安定性をより以上に改善するために、或いは
光導電体表面へのトナーのフイルミングを防止
し、トナーのクリーニング性を向上させるため
に、トナー粒子と共に混合して使用する外部添加
剤を併用しても良い。この外部添加剤はステアリ
ン酸等の長鎖脂肪酸及びそのエステル、アミド、
金属塩、二酸化モリブデン、カーボンブラツク、
グラフアイト、フツ化黒鉛、炭化ケイ素、窒化ホ
ウ素、シリカ、酸化アルミニウム、二酸化チタ
ン、酸化亜鉛等の微粉末、フツ素系樹脂粉末、そ
の他ワツクス状物質、架橋又は非架橋樹脂粉末で
あり、必ずしも限定できないが、通常臨界表面張
力30dyn／cm以下の低表面エネルギーを有する
か、又は摩擦係数0.1以下の平滑な表面を有する
固体微粒子、或いは非粘着性、若干の研摩性を有
する微粒子である。

本発明のトナーは種々の方法により製造するこ
とができる。

例えば、芯物質を製造する場合、溶融混練し粉
砕する方法、芯物質を含む分散液を調製してスプ
レイドライする方法、その他いかなる製造方法で
も基本的に使用しうる。芯物質製造後、該芯物質
に所定の磁性粉粒子を混合付着させる。

混合付着させるために用いる手段はあらゆる混
合機が適用可能であるが、軟質物質である芯物質
に、均一にかつ芯物質表面に埋め込まれる程度に
かなり強固に付着でき、トナー粒子の凝集付着に
よる大粒径化がなく、まだ、一方、粉砕されて微
粉化する事もない様な、たとえば、高速流動型撹
拌機、ツインシエル等が適している。芯物質表面
に付着した磁性粉粒子は前記した磁性粉量では、
芯物質に対してほぼ一層以下であり、さらにある
程度埋め込まれているため、磁性粉が脱落する事
はほとんどない。

この芯物質表面に磁性粉を付着させた粒子に、
外殻を形成する方法は種々の公知のカプセル化技
術を利用することができる。例えば、スプレード
ライ法、界面重合法、コアセルベーシヨン法、相
分離法、in―Situ重合法など、米国特許第
3338991号、同第3326848号、同第3502582号など
に記載されている方法などが使用できる。本発明
では、比較的、簡便な方法であるスプレードライ
法が適している。この様にして得られたカプセル
トナーに必要に応じて、前記の添加剤を混合付着
させて使用する事も可能である。

このようにして製造される本発明のカプセルト
ナーは、第１図に示すように、芯物質１と外殻物
質２の間に磁性体粒子を含有する層８から構成さ
れている。このような構成のカプセルトナーは、
芯物質内部に磁性粉を分散していないので、芯物
質製造時に、磁性粉の分散を制御する必要がな
く、さらに、粉砕等の微粉化の際に磁性粉の脱落
がなく、遊離磁性粉や磁力の弱くなつた、特に微
粉による画質の荒れや汚れや劣化、および複写機
内部の汚れ等の問題は解決された。さらにトナー
中の磁性粉含有量比が磁性粉の脱落が無いために
トナーの粒径により不均一になる事がないため、
磁力とクーロン力のバランスが崩れる事がなく、
特定の粒径のトナーのみが、現像・転写され、繰
り返し使用による劣化が生ずる事はない。一方、
磁性粉の種類及び添加量と外殻の厚さを調整する
事により、低磁力低抵抗トナー、高磁力高抵抗ト
ナーをも簡単にかつ安定した製造性を持つトナー
として提供できる。低磁力低抵抗トナーは、トナ
ー表面層の最近傍に磁性体層を設けて、トナーの
表面抵抗をある程度低下させ、さらに、磁性粉量
は従来の低抵抗トナーより少なくても良いところ
から低磁力となる。一方、添加する磁性粉量は多
くても、外殻を厚くすることにより抵抗を高く設
定でき、高磁力高抵抗トナーも製造できる。

なお、トナーの粒径は１〜50μ、好ましくは５
〜30μ程度が望まれ、そのため必要に応じて、分
級作業により粒径を調節する。

本発明のトナー組成物の使用形態は特に限定さ
れない。二成分現像剤のトナーとして用いる場合
は、帯電制御剤等でトナーの帯電性を調整して鉄
粉等のキヤリア材料を共に混合して用いる事が出
来る。又、現像剤組成物中に磁性粉を混入し、二
成分現像剤のキヤリア粒子として用いる事も、或
いは一成分トナーとして用いる事もできる。キヤ
リアとして用いる場合には、粒径がトナーと同程
度かやや大きいもの（15〜60μｍ）を用いるのが
よい。本発明の組成物を用いることによつてキヤ
リアとしての電気的特性を制御できる。磁性トナ
ーとして用いる場合は電気的潜像の外、磁気的潜
像を現像する事も可能である。

更に又、本発明のトナー組成物は圧力のみで優
れた定着性を示すが、熱と圧力、或いは熱又は潜
剤によつても勿論良好に定着しうる。

次に、本発明のマイクロカプセルトナーの効果
について確認するため、種々試作実験してみた結
果について説明しておく。なお、以下の例中、部
は重量部を表わす。

〔実施例１〕ブタジエン系グラフト共重合体（商品名メタ
ブレンＣ―100、三菱レイヨン製） 20部低分子量ポリエチレン（ポリエチレンワツク
スＥ―300、三洋化成社製） 20部を溶融混練後、粉砕して、粒径５〜８ミクロンの
芯物質を得る。この芯物質に、磁性粉末（EPT
―1000、平均粒径0.45ミクロン、戸田工業社製）
を50部を、高速流動型攪拌機を用いて混合付着さ
せ、スチレン―ブチルメタクリレート共重合体
（共重合比60：40、ガラス転移温度約60℃、重量
平均分子量18000）を20重量％溶解しているトル
エン／メチルエチルケトン溶液に分散させ、スプ
レイドライ法にて乾燥する。これを分級し、粒径
10〜20μのトナーを得た。このトナーにカーボン
ブラツク粉末を0.3重量％添加した。得られた現
像剤をXEROX2300（登録商標）に一成分現像器
をつけて改造した複写機を用い、１万枚の繰返し
複写テストを行つたが、その間良好な画質を与
え、現像剤の劣化もなかつた。又、線圧約20Kg／
cmで良好な定着画像が得られた。

〔比較例１〕ブタジエン系グラフト共重合体（商品名メタ
ブレンＣ―100、三菱レイヨン製） 20部低分子量ポリエチレン（ポリエチレンワツク
スＥ―300、三洋化成社製） 20部スチレン―ブチルメタクリレート共重合体
（共重合比60：40、ガラス転移温度約60℃、重
量平均分子量18000） 10部磁性粉末（EPT―1000、平均粒径0.45ミクロ
ン、戸田工業社製） 50部を溶融混練後、粉砕し、分級後、平均粒径12μの
トナーを得た。このトナーにカーボンブラツク粉
末を0.3重量％添加した。得られた現像剤を〔実
施例―１〕と同様の方法にて、複写テストを行な
つた。約100枚目から画像濃度の低下が見られ、
同時に非画像部の汚れも目立つてきた。さらに
1000枚目頃には、画像がザラついた様な感じのも
のとなつてきた。これはおそらく、トナー体積に
対して磁性粉量比の低下した微粉が選択的に現像
され、大粒径トナーが残つて、画像部の被覆率が
低下したためと考えられる。

一方、50℃にて、３時間放置後、トナーのケー
キングを調べたが、凝集体が多く、現像剤として
使用できるレベルではなかつた。

発明の効果本発明のマイクロカプセルトナーは、前述した
ような構成であるので、芯物質中の磁性粉の分散
の制御は必要なく、且つ芯物質に対する磁性粉の
組成比の偏りはなくなる。つまり、芯物質とし
て、軟質の固体を用いた場合の問題が解消され、
良好な画質が得られることになる。更に、マイク
ロカプセル構造であるので、定着性と保存性、環
境安定性の両立が可能となる。

従つて、前述したように、本発明のマイクロカ
プセルトナーによれば、その構成及び構造を制御
することにより、現像性、転写性、圧力定着性の
著しく良好な現像剤を提供でき、また、あらゆる
光導電性材料に対して良好な現像性、転写性を示
す現像剤を提供できる。また、本発明によれば、
反復現像に対して常に安定した現像性、転写性を
示す現像剤、環境に対して安全な現像剤、プロセ
ススピードの高低にかかわらず安定な現像剤、流
動性、搬送性の良好な現像剤、耐ブロツキング
性、耐衝撃及び耐摩耗性の良好な現像剤、製造安
定性の良好な現像剤、クリーニング性の良好な現
像剤を提供できる。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明による静電荷現像用マイクロ
カプセルトナーの一実施例の構成を略示する断面
図である。１…芯物質、２…外殻、３…磁性体含有層。

Claims

【特許請求の範囲】

１芯物質と、この芯物質の表面に該芯物質の全
体にわたつてほぼ均一な分布をもつよう付着され
た磁性体粉末と、該芯物質及び該磁性体粉末を覆
う外殻物質とを備えたことを特徴とする静電荷現
像用マイクロカプセルトナー。