JPH0368961A - トナー及びトナーの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、静電印刷業に用いられる
静電荷現像用で圧力定着あるいは低温での熱定着の可能
なトナー組成物及びその製造方法に関するものである。

（従来の技術〉 電子写真を利用した複写方法として、光導電性物質を利
用した感光体上に種々の手段により静電潜像を形成し、
次いで該潜像をトナーを用いて現像し、紙に転写後定着
して複写物を得る方法が一般的である。

この複写方法において、トナー像の定着方法としてはオ
ーブンあるいは熱ロールによる加熱定着方法、加圧によ
り定着させる圧力定着方法等がある。

現在、複写の高速化、省電力化、小型化、さらに電子写
真方式による端末プリンターの普及により、電源を入れ
れば待ち時間なしに複写が行えること、及び定着装置が
簡単であること等の利点を有する低温での熱ローラ一定
着及び圧力定着が普及しつつある。

これらの定着方式には従来のトナーでは充分な定着性が
得られない。なぜなら低温で充分な定着性を得るには、
バインダー樹脂として低Ｔｇまたは低融点の材料を使用
する必要があるが、これはトナーの保存性において問題
があるばかりでなく、現像時にキャリアーの汚染、感光
体表面への融着などが起こる等の問題もある。

又、圧力定着方式に用いるトナーとしては所定の圧力下
（３〜３００　ｋｇ／ａＪ程度）で塑性変形を起こすも
の、具体的にはポリエチレンワックス、ポリオレフイン
ワンクス、ボリアミドワックス等のワックス類が使用さ
れるが、上記ワックス類のうち軟化点の低いものは圧縮
降伏値が低く定着性が良好であるものの、トナー製造時
の粉砕性、トナーの保存性等に問題がある。

これらの問題を解決することは、従来のような粉砕法に
よるトナーでは不可能である。

そこで最近、軟１を成分の芯物質と硬ｉｔ成分の外殻よ
りなる、いわゆるカプセル型のトナーの研究がなされて
いる。

マイクロカプセル化方法を利用してトナーを製造する方
法として、高分子合成反応を利用した界面重合法、１ｎ
−ｓｉｔｕ重合法重合量昭５５−７０８５１）、重合体
のエマルジョンを使用し噴霧乾燥等によりカプセル化す
る方法（特開昭５１−１２４４３５　、特開昭５２−１
０８１３４）、スプレードライング法〈特開昭４８−９
０９７７）、高分子の性質を変化させる方法を使う液中
硬化被覆法、有機溶液又は水溶液からの相分離を行わせ
るコアセルベーション法（特開昭４８−８０４７８）等
の取組がなされているが、従来の手法では芯物質、殻物
質として選択される物質に制限があり、均一な殻層の形
成が困難であり、均一な粒径のトナーが作りにくく、ま
た可燃性の溶剤を使用するため火災の危険性がある等の
問題がある。

低温で定着又は比較的低い圧力で定着し、しかも保存時
若しくは現像機内で熱凝集を起こさずに粉体としての流
動性を保つには、均一なカプセル構造、殻層のコントロ
ールが極めて重要であり、従来の手法では上記構造、性
能を有するトナーの作成は不可能であり、実用的に満足
できるカプセルトナーはいまだに得られていない。

（発明が解決しようとする課題〉 本発明の目的は上述の従来技術の欠点を排除し、低温及
び又は低圧力で良好な定着性を示し、かつ高温での保存
性が良好なトナー、及び、その目的を達成するための均
一なカプセル構造、殻層、トナー粒径を制御できる新規
なトナーの製法を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明のかかる目的は、下記（１１，（２）及び（３）
により達成される。

（Ｌ）　　軟質成分を主成分とする粒子よりなるトナー
であって、その粒子中にビニル系重合体が複数の球状体
として存在し、かつ、その粒子の外殻がビニル系重合体
の膜で形成されていることを特徴とするトナー （２）軟質成分を主成分とする粒子の水分散液に、（３
）軟質成分を主成分とする粒子の水分散液に、油溶性開
始剤を混合し、前記粒子を前記ビニル系単量体で膨潤さ
せた後、前記（３）軟質成分の分解温度以上に昇温させ
、次いで、ビニル系単量体を前記膨潤後の粒子の平均粒
径以下の液滴とした水懸濁液として連続的に添加して重
合を進行させることを特徴とする前記第（１）項記載の
トナーの製造方法。

（３）　　軟質成分を主成分とする粒子の水分散液に、
（３）軟質成分を主成分とする粒子の水分散液に、油溶
性開始剤を混合し、前記粒子を前記ビニル系単量体で膨
潤させた後、前記（３）軟質成分の分解温度以上に昇温
させ、次いでビニル系単量体の乳化液を連続的に添加し
て重合を進行させることを特徴とする前記第（１）項記
載のトナーの製造方法。

粒子の芯となる部分（以下、芯粒子ということがある）
の主成分である軟質物質としては、比較的低温（好まし
くは１００℃以下）で軟質化し・しかも溶融粘度が低い
樹脂、又は所定の圧力下（３〜３００　ｋｇ／ｃｄ程度
）で塑性変形を起こす樹脂が使用され、スチレン系樹脂
、アクリル系樹脂、スチレンアクリル系樹脂、スチレン
ジエン系樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ
アミド樹脂、天然ワックス、台底ワックス、高級脂肪酸
及びその誘導体、ポリオレフィン等があり、これらのな
かから単独又は組み合わせて用いられる。

芯粒子の作成には特に限定はなく、溶融混線後粉砕して
微粒子とする方法、重合過程で微粒子化する方法、樹脂
を可溶化する溶剤を使用し相分離により微粒子化する方
法等が挙げられる。

本発明において、芯粒子中に存在する球状体及び芯粒子
の外殻となるビニル系重合体の前駆体であるビニル系単
量体としては、例えばスチレン、ビニルトルエン、α−
メチルスチレン等のスチレン系単量体；アクリル酸、メ
タクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、ア
クリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸２−
エチルヘキシル、メタアクリル酸エチル、メタクリル酸
プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸２−エチ
ルヘキシル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、アク
リロニトリル、アクリルアミド等のアクリル酸若しくは
メタクリル酸の誘導体；エチレン、プロピレン、ブチレ
ン等のエチレン性不飽和モノオレフィン；塩化ビニル、
塩化ビニリデン、フッ化ビル等のハロゲン化ビニル：酢
酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル：ビ
ニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル等のビニル
エーテル；ビニルメチルケトン、メチルイソプロペニル
ケトン等のビニルケトン；２−ビニルピリジン、４−ビ
ニルピリジン、Ｎ−ビニルピロリドン等の含窒素ビニル
化合物等が挙げられる。これらのビニル系単量体は単独
で用いても良いし、複数の単量体を組み合わせて用いて
共重合させても良い。また、これらの単量体とともに任
意の架橋剤、例えば、ジビニルベンゼン、ジビニルナフ
タレン及びその誘導体等の芳香族ジビニル化合物；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
ルジメタクリレート等のジエチレン性不ｆｉ！　和カル
ボン酸エステル、Ｎ、Ｎ−ジビニルアニリン、ジビニル
エーテル等のジビニル化合物及び３個以上のビニル基を
有する化合物を単独あるいは２種以上を組み合わせて用
いることができる。

ビニル系重合体は軟質物質を主成分とする芯粒子の外殻
となると共に、芯粒子内部における球状体として存在し
、トナーの保存時及び、現像機内での熱凝集を防止し、
粉体としての流動性を保ち、かつ定着後の被破壊強度を
持たせることが必要である。従ってビニル系重合体のガ
ラス転移温度は４０℃以上のものが好ましく、上記単量
体組成、分子量の設定は得られる重合体のガラス転移温
度が４０℃以上になるようにすることが好ましい。

芯粒子と殻層を構成するビニル系重合体との比は、芯粒
子の大きさと比重、殻層の厚さと比重との関係より所望
の値とするが、均一な殻層、定着性を得るためには、芯
粒子と殻層を構成するビニル系重合体との比は１対０．
５〜１対２とするのが好ましい。

さらに、殻層のもう一つの働きとして、定着ロール圧力
下でカプセル破壊が起こり易いことが必要で、この点を
加味すると上記単量体の中ではスチレン系単量体が好ま
しい。

ビニル系単量体の乳化液を作成する際に適当な乳化剤を
使用することは有効である。乳化剤としてはドデシルベ
ンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム
、ジアルキルスルホコハク酸塩、オレイン酸カリウム等
が挙げられる。これらは単独又は組み合わせて用いられ
る。

乳化剤の使用量はビニル系単量体１００重量部当たり０
．００１〜２０重量部好ましくは０．０１〜１０重量部
である。乳化剤を必要以上に使用すると、乳化液滴が独
立して水中に存在しその後の重合による均一なカプセル
化が達成出来ないことになる。

ビニル系単量体の懸濁液を作成する際に適当な水溶性高
分子分散剤を使用することは有効である。

水溶性高分子分散剤としてはアルキルセルロース、ポリ
ビニルアルコール、ゼラチン、デンプン、カルボキシメ
チルセルロース、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、
スチレンマレイン酸共重合体、ポリアクリルアミド、ポ
リ酢酸ビニル等が挙げられ、これらの中から単独または
組み合わせて用いる。懸濁液中のビニル系単量体の懸濁
液滴は芯材となる粒子の平均粒径以下が好ましく、これ
より大きい場合重合によるカプセル化が不均一とな、り
目的が達成出来ないことになる。

ビニル系単量体の乳化液、懸濁液を添加して殻層を形成
すると、添加したビニル系単量体は開始剤を含む芯粒子
中に拡散しながら重合して殻層を形成するため、芯粒子
表層で重合が起こるよう、重合条件を厳密に選ぶ必要が
ある。従って、ビニル系単量体の乳化液、懸濁液は重合
速度より早く芯粒子中に拡散して行かないように連続的
に添加するのが好ましい。

重合に使用される開始剤としては、例えば過硫酸カリウ
ム等の過硫酸塩、クメンハイドロパーオキサイド、パラ
メンタンハイドロパーオキサイド等のハイドロパーオキ
サイド、レドソクス系開始剤等の水溶性開始剤並びに過
酸化ラウリル、過酸化ベンゾイル等の過酸化物、アゾビ
スイソブチロニトリル、アゾビスイソバレロニトリル等
がアゾ系化合物のような（３）軟質成分が挙げられる。

（３）軟質成分を主成分とする粒子を芯粒子に導入する
場合、用いる（３）軟質成分を主成分とする粒子が少な
過ぎては全芯粒子に均一に開始剤を導入できない。また
多すぎても芯粒子中で生成する殻物質粒子が増したり、
大きくなってしまって定着性に悪影響を与えてしまうた
め、（３）軟質成分を主成分とする粒子は芯粒子の５〜
２０重量％が好ましい。また（３）軟質成分を主成分と
する粒子は乳化剤や水溶性高分子分散剤を用いて微粒子
化した物を芯粒子の水分散液に添加することにより容易
に芯粒子中に導入できる。

本発明によるカプセルトナー中に種々の顔料を使用する
ことができる。顔料としては例えば酸化チタン、酸化亜
鉛、カーボンブラック、その他各種の色材を用い黒色ト
ナー、カラートナーとすることができる。さらに磁性粉
を含ませることにより磁性トナーとして使用することも
できる。

上記顔料はカプセルトナー中、芯粒子内部、芯粒子／外
殻の界面、外殻中のどこに存在させてもよい。

さらに本発明によるカプセルトナーには、帯電性、導電
性、流動性、又は感光体もしくは定着ロールへの付着性
を制御するための添加剤を含有させるか、外添すること
ができる。添加剤としては含金属染料、ニグロシン系染
料等の染料、カーボンブラック、シリカ、酸化セリウム
、酸化亜鉛等の無機微粉末、ステアリン酸等の長鎖脂肪
酸及びその誘導体、フッ素樹脂等の樹脂微粉末等がある
。

（発明の効果〉 かくして本発明の製造のトナー及びトナーの製造方法に
よれば、低温ないし低圧力の定着条件下で支持体への定
着性を保持するのに充分な性質を持つ軟質重合体を主成
分とする芯粒子の表面を、高いガラス転移温度又は高融
点の外殻物質で均一に覆われた、しかも外殻の膜厚が均
一に制御された構造で、かつその膜と同じ材質のポリマ
ー粒子を複数個内部に含有したマトリクス構造のカプセ
ルトナーが製造できる。

かかる構造のトナーは低温及び又は低圧力下で良好な定
着性を示し、かつ保存時並びに現像機内で熱凝集をおこ
さず粉体としての流動性が良い。

また芯粒子の軟質成分と外殻の軟質成分とがマトリクス
構造をとるため、定着後の強度が高い。

（実施例） 次に、本発明を実施例により具体的に説明する。

なお、部数は重量基準である。

実施例１ 融点が４０℃の結晶性ポリエステル２５部、マグネタイ
ト５０部を６０℃の温度下で溶融分散させ、さらに高せ
ん断の撹拌を行いマグネタイトの凝集をほぐしながら均
一な分散液とした。

その後６０℃のポリビニルアルコール水溶液中に上記溶
融分散液を添加し、高せん断の撹拌を行いながら室温ま
で冷却することによりマグネタイトが粒子中に分散した
平均粒径７μｍでしかも分布がシャープな芯粒子を得た
。

続いて、スチレン単量体２．５部と過酸化ベンゾイル（
ＢＰＯ）０．５部をポリビニルアルコールの０、２％水
溶液中１００部に混合し、高剪断下で平均３μｍの懸濁
液滴とした。この懸濁液を芯粒子分散液中に２０℃で混
合し、６０分間撹拌を行い、芯粒子にスチレン単量体と
ＢＰＯを吸収させた後、７０℃に昇温した。続いてスチ
レン単量体２５部を、ポリビニルアルコールの０．２％
水）容量中１１に混合し、高剪断下で平均３μｍの懸濁
液滴とし、これを４時間かけて順次添加、重合を行った
。その後上記分散液を８０℃に昇温し２時間通常の撹拌
条件で重合を完結させ、冷却後脱水水洗を繰り返し行っ
た後乾燥した。得られた粒子の平均粒径は８．４μｍで
ありその粒径分布は芯粒子の時と同様であった。得られ
た粒子を切断し透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察した
ところ、第１図に示したように芯粒子の中には０．１〜
０．３μｍのスチレン重合体の球形粒子が存在し、回り
にはスチレン重合体の約１μｍの均一な膜が見られ完全
なカプセル粒子となっていることが判明した。なお、黒
い固まりはマグネタイトであり、白い部分はポリエステ
ルである。

上記製法により得たトナーをセレン感光体ＰＰＣ複写機
に適用しコピーを行い、室温下圧力２００ｋｇ　／　ｃ
ｄの加重で定着を行った。得られた像の定着性は良好で
ありオフセントも認められず光沢のない良好な画像であ
った。さらにこのトナーは５０℃で一昼夜保存後の凝集
はまったく起こらなかった。

実施例２ ７ｇ２０℃、分子ｔ５０００のスチレン−ブチルアクリ
レート系樹脂８０部中にカーボンブラック２０部が含有
された平均８μｍで単分散粒径の芯粒子を懸濁重合によ
り得た。続いて、スチレン単量体５部とＢＰＯ４部をラ
ウリル硫酸ナトリウム１．５部、炭酸ソーダ０．２部を
溶解した水２００部中に乳化させ、上記微粒子の水分散
液（固形分濃度４０％〉中に添加し、２０℃の温度で１
時間撹拌し、上記芯粒子に吸収させた。

次にスチレン単量体８０部にクロム系染料２部を溶解さ
せ、これをラウリル硫酸ナトリウム３．０部、炭酸ソー
ダ０．４部を溶解した水４００部中に乳化させ乳化液を
作成した。

スチレン単量体とＢＰＯを吸収した芯粒子の水分散液中
を７０℃に昇温し撹拌下、前記乳化液を４時間かけて少
量ずつ添加しつつ重合を行った。

その後上記分散液を８０℃に昇温し、２時間通常の撹拌
条件で重合を完結させ、冷却後脱水水洗を繰り返し行っ
た後乾燥した。

得られた粒子の平均粒径は１０μｍであり、その粒径分
布は芯粒子の段階での状態と同様にシャープであった。

さらに得られた粒子を切断しＴＥＭで観察したところ第
２図のように芯粒子の中にはスチレン重合体の球状粒子
が存在し、回りにはスチレン重合体の均一な膜が見られ
完全なカプセル粒子となっていることが判明した。

上記製法により得たトナーをセレン感光体ＰＰＣ複写機
に適用しコピーを行い、１５０℃の定着ローラーで定着
させたところ充分な定着性が得られた。さらにこのトナ
ーを５０’Ｃで一昼夜保存後に凝集度を測定した結果、
凝集はなかった。

比較例１ 実施例１で得られた芯粒子を濾過、３０℃で乾燥を行い
、トナーとして取り出した。このトナーをセレン感光体
ＰＰＣ複写機に適用しコピニを行い、室温下圧力２００
　ｋｇ／ａｄの加重で定着を行ったところ、得られた像
は脆く定着性は実施例１のものに比べて劣った。

また５０℃保存時凝集するのに加えて、ＰＰＣ複写機中
でも凝集、フィルミングを起こした。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、それぞれ実施例１及び２で得られ
たトナーの粒子構造をＴＥＭで観察した写真である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）軟質成分を主成分とする粒子よりなるトナーであ
   って、その粒子中にビニル系重合体が複数の球状体とし
   て存在し、かつ、その粒子の外殻がビニル系重合体の膜
   で形成されていることを特徴とするトナー。
2. （２）軟質成分を主成分とする粒子の水分散液に、油溶
   性開始剤を含むビニル系単量体の水懸濁液又は乳化液を
   混合し、前記粒子を前記ビニル系単量体で膨潤させた後
   、前記油溶性開始剤の分解温度以上に昇温させ、次いで
   、ビニル系単量体を前記膨潤後の粒子の平均粒径以下の
   液滴とした水懸濁液として連続的に添加して重合を進行
   させることを特徴とする請求項第（１）項記載のトナー
   の製造方法。
3. （３）軟質成分を主成分とする粒子の水分散液に、油溶
   性開始剤を含むビニル系単量体の水懸濁液又は乳化液を
   混合し、前記粒子を前記ビニル系単量体で膨潤させた後
   、前記油溶性開始剤の分解温度以上に昇温させ、次いで
   ビニル系単量体の乳化液を連続的に添加して重合を進行
   させることを特徴とする請求項第（１）項記載のトナー
   の製造方法。