JPS58176642A - 熱ロ−ラ−定着用マイクロカプセルトナ− - 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】 本発明は電子写真用トナーに関し、更に詳しくは熱ロー
ラ一定着に適したマイクロカプセルトナーに関するもの
である。

従来、電子写真法としては米国特許第２．２９７β９１
号明細書、特公昭４２−２３９１０号公報及び特公昭４
３−２４７４８号公報等に記載されている如く、多数の
方法が知られているが、一般には光導電性物質を利用し
、柚々の手段にニジ感光体上に電気的ｆｌ！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
紙等の転写材にトナー画像を転写した後、加熱、圧力或
いは溶剤蒸気などにより定着し複写物を得るものである
。

上述の最終工程であるトナー像を紙などのシートに定着
する工程に関しては種々の方法や装置が−３発されてい
る。現在量も一般的な方法は熱ローラ　による圧着加熱
方式でおる。

加熱ローラーによる圧着加熱方式はトナーに対し離型性
を南４心月料で表面を形成した熱ローラーの表１１に被
定着／−トのトナー像面を加圧下で接触しなから通過せ
（、めることにより定着を行なうものである。しかしな
がら、上記方法では、熱「ｊ−ラー表面とトナー像とが
溶融状態で加圧下で接触するためにトナー像の一部が定
着ローラー表（３）に付着・転移し、次の被定着シート
にこれが西転移して／９ｒ開オフセット現象を生じ、被
定着シートを汚すことがある。１熱定着ローラー表面に
対してトナーが付着しないようにすることが熱ローラ一
定着方式の必須条件の１つとされている。

特公昭５１−２３３５４号公報に記載されているように
、このようなオフセット現象は低分子量樹脂を用いた場
合に生じやすい。それゆえに同公報にも記載されている
ように架橋された樹脂を用いることによりオフセット現
象を防止できないかと考えられるが、本発明者らが検討
したところ、率に架橋された樹脂を作成しても必ずしも
良好でないことがわかった。特に、架橋度を高くすると
、定着温度が高くなシ、また磁性トナーの場合には定着
温度が上昇し、耐オフセット性が悪くなるので問題が多
い。

更に以上のことを詳述すると、例えばスチレン−アクリ
ル酸ブチル共重合体をジビニルベンゼンを架橋剤として
架橋度が異なるように種々作成する。この樹脂を用いて
トナーを作成し定着性と耐オフセット性の関係をみると
、オフセットは明らかに架橋度が高い方が生じにくいが
、逆に定着温度が高くなるという欠点を有する。また種
々のスチレン−アクリル糸重合体ｙζついても検討を重
ねた結呆結着樹脂の架橋度合（デルコンテント等により
表現できる）が大きいと耐オフセット性が良好となるが
定着温度が高くなり、一方架橋度合が小さいと定着点は
低く、副オフセット性が不充分となるという一般的関係
が成立つ。

最近、低温定着によりマツチした素材としてポリエステ
ル系及びエポキシ系樹力旨が注目され、特１１（ｖ”　
’）エステル系についてはいくつかの特許が開ボされて
いる。しかしながら発明者らの実験によなと」ビリエス
テル系樹脂を主・中インダーとするトナーに於いては確
かに定着温度は他の素材に比べはくできるがオフセット
性に難点がある。

また、定着ローラー表面にトナーを付着させない目的で
　例えば、ローラー表面をトナーに対して離型性の優れ
た材料、シリコンゴムや弗素系樹脂などで形成し、さら
にその表面にオフセット防止及びローラー表面の疲労を
防止するためにシリコンオイルの如き離型性の良い液体
の薄膜でローラー表面を被憶することが行なわれている
。しかしながら、この方法はトナーのオフセットを防止
する点では極めて肴効であるが、オフセット防止用液体
が加熱によシ蒸発して使用者に不快臭を与えること及び
オフセット防止用液体を供給するための装置が必要なた
め、定着装置が複雑になること等の問題点を有している
。

それゆえ、オフセット防止用液体の供給によってオフセ
ットを防止する方向は好ましくなく、むしろ定着温度領
域の広い耐オフセット性の高いトナーの開発が望まれて
いるのが現状である。

とくに最近、高速度電子写真複写機の出現あるいは省エ
ネルギーの豐梢がら従来より更に低錨で定着するトナー
の開発が強く望まれておシ、その意味で結着樹脂の耐オ
フセット性を保持しつつ、さらに定着温度を下けるとい
う困難な要求を満足しなければならない。かかる要訪か
らトナー用の結着樹脂として従来よシさらに低温で良好
な定着性を要求される。しかし低融点の結着樹脂材料は
トナー化して複写機の現像剤として用いた場合機内の昇
温された雰囲気中に、あるいは機外でも比較的高温度下
に放置されるとトナー粒子量子の付着に巣によるブロッ
キング（或いはケーキング）化が起こシトナーとしての
用をなさない。特に税在電子写真用トナーの結着樹脂と
して広く用いらｔしているスチレン及びスチレン−アク
リル系共重合体の場合、そのガラス転位点が６０℃以下
となると上記のブロッキング化現象が顕著となる。

以上の様に低融点の結着樹脂を用いると定着性（前述し
たオフセット性も含まれる）以外にノロノキング性が問
題となる。スチレン−アクリル系共電合体以外の高分子
種についても上記と類似の傾向を有する　つまり、低温
定着性、耐オフセット性、耐ブロッキング性の三者金か
ねそなえた結着樹脂材料は従来から発見されていない。

また当然のことではあるが、トナーは定着特性、め十ブ
ロッキング特性以外にも現像特性、転写性、クリーニン
グ性等において優れていることが必要であるが、従来の
トナーは下記のような欠陥を一つ又はそれ以上有してい
た。

多くのトナーは環境の湿度変化によって、その厚俸電気
特性及び流動特性が不良になる。また多くのトナーでは
、連続使用による繰り返しの現像によるトナー粒子とキ
ャリアー粒子の衝突及びそノ゛ｔらと感光板表面との接
触によるトナー、キャリｒ−村子及び感光板の相互劣化
によって、得られる画像の濃度が変化し、或いは背を濃
度が増し、複写物の品質を低下させる。さらに多くのト
ナーでは、潜像を有する感光板表面へのトナーの付着′
Ｍｔ増して、複写画像の濃度を増大させようとすると、
通常背景濃度が増し、いわゆるカプリ現象を生じる。

従って、棹々のトナー特性が優れており、且つ熱ローラ
一定着法に適しているトナーが望まれている。

それゆえに本発明の目的は、上述したトナーの欠陥を克
服した秀れた物−的及び化学的特性を有するトナーを提
供するものである。

本発明者らはただ単に結着樹脂中に必要に応じ荷ｔ　ｔ
ｂｌｊ御剤磁性体粉末等を分散させてなる構成を有する
従来の顕像用トナーでは上記諸問題を同時に克服できな
いと−う考え方に立）竜種々検討を重ねた結果トナー粒
子に種々の特性を同時に持たせたカッセル構造を持つ熱
ローラー用トナーを得た。

該トナーによれば上述の種々の欠陥は一皐に解決される
。

すなわち本発明の目的は、定着温度が低くしかも耐オフ
セット性の良好な熱ローラ一定着用マイクロカプセルト
ナーを提供することにある。

更１ｉＣ１本発明の目的は、荷電性が良好でしかも使用
中に常に安定した荷電性をボし、鮮明でカプリのない１
Ｉｌｌｌ像の得られる熱ローラ一定着用マイクロカプセ
ルトナーを提供するものである。

史に本発明の目的は、流動性に優れ、凝集又はゾロッヤ
ングを起こさず、耐衝撃性にも優れている熱ローラ一定
着用マイクロカプセルトナーを提供するものでおる。

更に本発明の目的は、磁性現像剤とした場合には良好で
均一な磁性を示し、熱ローラ一定着が可能な磁性マイク
ロ力！セルトナーを提供するものである。

本発明の％黴とする”°ところは、低融点ポリニスデル
よりなる芯物質とその外側に親水性フィルム形成高分子
物質からなる中間層と親油性フィルムｔｉ成鳥分子物質
からなる最外隔鳩とを順次設けたマイクロカシセル構成
Ｋｌる。

本発明に用いる芯材として低温定着性を持たせるために
使用されるポリエステルの熔融特性は軟化点６０℃〜１
３０℃、ガラス転位点が４０℃〜８０℃であることが必
要でおるが、より好ましくは軟化点６０℃〜１００℃、
ガラス転位点が４０℃〜６０℃でおることが好ましく軟
化点が１３０℃以上、ガラス転位点が８０℃以上では特
に高速定層性、低温定着性が不良となる。

中間層は最外階層との密着性を増すために設けられこれ
が存することにより、カプセルトナーに耐衝撃性が付与
される１、用いられる材料としては後述するようにごく
一般的な従来からの親水性ポリマーが用いられる。

最外階層の親油性フィルム形成物質としては、耐ノロノ
キング性を持たせるために後述するように従来からの硬
質ポリマーが広く用いられるがある程度架橋された硬質
ポリマーを用いた方がよシ好しくこれにより耐オフセッ
ト性が良好となる。

本発明に係るポリエステルは酸成分としてテレフタル酸
、インフタル酸、フタル酸ナフタレンジカル♂ン酸、ト
リメリット酸、ピロメリット酸、ペンゾフェノンテトラ
カルデンｔ１１％の芳香族ポリカルデン酸、Ｐ−（２−
ヒドロキシエトキシ）安、１査敏等の芳香族オキシカル
ボン酸、コハク酸フマル酸、アノピン酸、アゼライニ酸
、セパシン酸、ｒカメチレンジカル♂ン酸等の脂肪族−
υカルボン＆、１．４−シクロヘキサンノカル？ン酸、
ｌ、３−シクロヘキサンノカルゲン酸、ヘキサハイドロ
フタル酸、テトラハイドロフタル酸等の脂環族ポリカル
ゲン酸等がある。特にゾカルデン酸が望ましい。

アルコール成分としてはエチレングリコール、ノロピレ
ングリコール、１．４−ブタンジオール、１．３−ブタ
ンジオール、１，５−ペンタ・ジオール、１．６−ヘキ
サンジオール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、
トリメチルロールエタン、トリメテロールノ０パン、（
ンタエリスリトール等の脂肪族ポリオール、１，４−シ
クロヘキサンジオ−Ａ、ｌ、４−シクロヘキサンノメタ
ノール等の脂壌族ポリオールビスフェノールＡのエチレ
ンオキシド又ハ！ロビレンオキシド付加物等を挙けるこ
とができる、特にグリコールが好しい。

本発明に用いるポリエステルは酸成分中芳香族ポリカル
ボン酸成分が６０モルチ以上含１れることが好しく特に
望しくけ９．１モルチ以上含まオＬることが好しく、ア
ル、コール成分はゾロピレングリコールネオペンチルグ
リコールを単独もしくは併用することにより６０モルチ
以上含まれることが好しい。

中間層用の親水性フィルム形成性高分子物質としては例
えはゼラチン、アルブミン、カゼイン、アラビアがム、
アルギン酸ソーダ、カルボキシメチルセルロース、ヒド
ロキシエチルセルロース、エチレン−無水マレイン酸ソ
ーダ共重合体、ビニルメチルニーテルル無水マレイン酸
（又はそのエステル）共重合体、スチレンルアクリル酸
〜ブチ”、（） ルメタクリレート共重合体等の両イオン性高分子物質及
びポリアニオン樹脂が使用される。

最外階層用の疎水性フィルム形成性−分子物質としては
Ｉリカーボネート、ポリアミド、ポリエーテル、ポリオ
レフィン、ポリスチレン、スチレン−アクリレート共重
合体、スチレン−ビニルニスアル共重合体、スチレン−
ビニルエーテル共電ｄ体、スチレンアクリロニトリル共
重合体、ステレ／〜メタクリロニトリル共重合体、スチ
レン〜（（−メチレン脂肪酸モノカル、ｋｅ７ｍエステ
ル共重イｒ体、ポリ酢酸ビニル又はこれらの２元又は３
元以上の共重合体又は！レンドが挙げられる。

ｔた磁性トナーを得たい場合にはトナー中に磁性値粒子
を添加すればよい　磁性物質としては磁性を示すか、磁
化可能な材料でおればよく、例えハ鉄、マンガン、ニッ
ケル、コバルト、クロムなどの金属、ｉグネタイト、各
種フェライト、マンガン合金、その他の強磁性合金など
があシ、これらを微粉末としたものが使用できる。これ
らの磁性微粒子は芯物質、中間層最外階層のいずれかに
添加してもよいが、絶縁性トナーを得る場合には芯物質
に添加するのが好ましい。芯物質中に含有させる磁性物
質の量は、芯物質重量の２０〜６５重閂チ、よシ好まし
くは２５〜４５重Ｍ−が良い。

また外殻用の絶縁性物質中に従来よりトナーに用いられ
ている含金属染料、ニグロシンなどの荷電制御剤を適当
量添加してもよい。この荷電制御剤微粒子はトナーと混
合（外添）して用いることもできる。

本発明のカッセルトナーには必要に応じて従来よりトナ
ー用の着色剤として用いられている染料、顔料などがす
べて使用可能であり、芯物質または中間層または最外階
層のいずれかに添加すれば工い０ 更にこの様なトナーを製造する為のマイクロカプセル法
として、互に混シ合わない二液相から判別に反応性物質
を供給して界面で重合層を形成させる界面重合法、イオ
ン性ポリマーコロイドの混合水溶液中から芯物質の周囲
に相分離を起こさせるコングレノクスコアセルペーシ請
ン法、水Ｓ液中のみから芯物質の周囲に反応物を供給し
て１に合させるｉｎ　５ｌｔｕ重合法（例えば尿素ホル
ムアルデヒド初期輻合物の水溶液から芯物質の周囲に尿
素＝　Ｉ」ｉ　７５　ｍ出させる方−法）、芯物質ｔ−
，１？　ＩＪマー非水ｈ＝ｈるいはポリマーエマルノー
ン中に分散させ、この分散液を吹精転線するスルイドラ
イング法（例えば芯物質をフィルム形成性ポリマーでカ
ッヒル化した後、これ′に破外殻層用の樹脂溶液あるい
はｈｓｂぼエマルジａン中に分散してスラリー化し、と
ｉＬを噴霧転線する方法）等従来公知の釉々の方法が利
用出来る。

以十に本発明におけるポリエステルの具体的製瓜？ｌｌ
を嗣げる。

製造例１ テレフタル酸４９８９、エチレングリコール９７Ｉｉ、
ネオペンチルグリコール４２４９、トリメナロールノロ
／４’７４８．＠、ノグチルチンオ升サイド０，６９を
オー　トクレーグ中に仕込み、２２０へ一２４０℃で５
時間エステル化反応を行なった仮インフタル酸２６６１
１を加え窒素気流中２４０℃で８時間エステル化反応を
行なった。次に無水コハク酸４０ｇを加え２３５℃〜２
４０１Ｃで２０分間反応を行なった。得られ′ｆｃ／リ
エステル（Ａ）は蘇千勾分子讐２９００軟化点８８℃、
Ｉラス転位点５２Ｃ１除価４５、比ｉ１．２１８を徊し
ていた。

製造例２ ノメチルテレノタレー）８６５ｐ、ネ；ｒベン゛Ｊルグ
リコール７２８５，７’ロピレンクリコ一ル２２８ｇ、
トリメチロールノロ／９ン２７５Ｘ岐化亜鉛０．４３ｇ
を反シロ容器中に社込み１４０℃〜２２０℃で３時間エ
ステル交換反応を行ない次いで反応系内の圧力を５ｍＨ
７まで減圧した仮更に０、５　ｗａｍ以下、２４０℃に
て３０分間重軸合反尾、を行なった。次に無水トリメリ
ット酸５８９を加え２３５〜２４０℃で３０分間反応を
行なった。

得られたポリエステルＣＢ）は数平均分子ｊｌｉ４，１
００軟化点９８℃、ガラス転移温［５１℃、酸価５９比
憲１．２０４を有していた。

以下本弁明を実施例によシ具体的に胱明するがこれらは
本発明を伺尋限定するもの下はない。また実施例中の部
数はすべてｌｆ部である。

実施例１ ポリエステル（Ａ）　　　　　　　　１００部マグネタ
イト微粉末　　　　　　　５０部（商品名ＥＰＴ−１０
００戸田工業製）上記混合物をロールミルを用いて約１
５０℃、１５分間混練した後ジェット粉砕機を用いて粒
径的６〜１５μｍの粒子を得て芯材とした。このものの
軟化点（Ｔｓ）は約９０℃であった。

次にこの芯材をゼラチンの３％水溶液２０　Ｏｙｎｌ中
に分散させ５分間攪拌することによって膜厚１μｍのゼ
ラチン殻物質を形成せしめた。次ｉでこの分散液をろ過
しエタノールで洗浄乾燥することによって芯材のまわシ
に中間層を得た、得られた粒子を以下の組成の溶液に分
散した１ スチレン−！チルアクリレート共重合体（共重合比８〇
二２０、 数平均分子量２５０，０００　）　　　　　　５０部キ
シレン　　　　　　　　　　　　　５００部この分散液
をスゲレード２イア−（入口温度１５０℃、出口温度１
００℃、風量９ｍ／ｍｉｎ、　２流体ノズル型三菱化工
機製）を用いて８〜２２μｍＯＱ外−鳩を形成せしめマ
イクロカブセルトナーを得た。このカプセルトナーを鉄
粉キャリアーと混合してトリＩ電荷量を測定したところ
一１３μｃ　ｏ　ｌｕｎ／Ｉであった。得られたカプセ
ルトナーに疎水性コロイダルシリカ０．６部を外添し顕
像用トナーとした。該トナーを電子顕微鏡による切辺観
察を行なったところ、磁性体は３中に均一に分散されて
おシ、芯物質、中間層゛、最外階層がはっきりと識別で
き、カプセル構造となっていることが確認された。

該トナーでＮＰ　−４００ＲＥ複写機（キャノン製−成
分トナー用電子複写機ジャンピング現像方式）を使用し
画だしを行なったところ、３万枚経過時においても初期
の画像と同様鮮明なカプリのない画像が得られた。この
時点で使用トナーを再び電子顕微鏡観察を行なったとこ
ろ、最外階層、中間層の剥離、欠損などは見られず該ト
ナーが充分な耐衝撃性を有していることが確認された。

また該トナーを゛ローラ温度制御が可能な外部定着試験
機（二ツゾ巾８．５−１線速度３００■／ｓ＠ｅチクロ
ンコートローラー使用）にて１２０℃〜２００℃の温度
範囲で定着性をテストしたところ、実用′ｃＩｊ能な定
着性を示・ｒ最低温度は１３０℃であり、ローラーへの
オフセット現象は２００℃においても現われなかった。

またこの顕像用トナーを５０℃の恒温槽中で１週間放置
したところ！ロッキングは全く生じなか・た。

実施例２ ポリエステル（Ａ）をポリエステル（Ｂ）にする以外は
実施例１と同様にして粒径８〜２５μの二重マイクロカ
プセルトナーを得て０．６部の疎水性コロイダルシリカ
を外添後ＮＰ−４００ＲＥ　機、外部定着ＫＮ機にて実
施例１と同様のテストを行なった結果画像特性、定着性
、耐オフセット性、耐ブロッキング性とも実施例１と同
様良好な結果が得られた。

実施例３ ポリエステル（Ａ）　６０１をトルエン３０．９に７１
１］温溶解し、さらにこの溶液に１ダネタイト、微粉末
（商品名ＥＰＴ−１０００、戸田工業製）４０９を混合
し、超音速分散機を利用して充分に均一−５＋散し芯材
液を得た。次にこの芯材液８０部を予め分散剤とともに
加温溶解し、て準備した４０℃のゼラチン２チ水溶液１
６００部中へ特殊機化工業製ホモミキサーを用いて、芯
材液が５〜２０μｍ径になる様に分散した。すなわちゼ
ラチン２％水溶液１６００．９及びニー−レックスＲ（
日本油脂製界面活性剤）　０．５９を入れた３１ビーカ
ーにホモミキサーをセットし最初２０００ｒｐｍで攪拌
しつつ芯材液を徐々にゼラチン水溶液中に投入し、芯材
液の投入が終ったらホモミキサーの回転を上けて７００
０ｒｐｍで１０分間分散したところ、芯材分散液の液滴
は５〜２０μの範囲で滴径分布も狭く芯材液中へのマグ
ネタイト粒子の分散も良好であった。しかも高速攪拌に
よる芯材液からゼラチン水溶液へのマグネタイト粒子の
俄び出しも見られなかった。ついでこの芯材液滴を乳化
分散場せたゼラチン水溶液に別に準備したアラビアゴム
１０優水溶液３２０ｇを混合し液温を４０℃に保ち充分
攪拌し死後、ゆっくり攪拌しながら系の−を４．２に下
げ、前記芯材液滴の周囲にゼラチンアラビアゴムコアセ
ル々−シ璽ンを生起させた。次にこの糸を５０℃まで冷
却し液温を維持しつつ攪拌を続は彦から３７チホルムア
ルデヒド水溶液８−を加え３０分程経てから凝集防止剤
としてメチルビニルエーテル無水マレイン酸共重合体（
ＧＡＦ社製ガ／トレノツＡＮ−１１’９）の１０　ｗｔ
％水溶液１２ｇをハ調整をして加えた後、凝集を防ぎつ
つ１０チＮ＆Ｏロ水溶液を徐々に添加して糸の−を９．
に上げた、さらに攪拌をしつつ系の温度を約１℃／ｍ　
ｉ　ｎの割合で５０℃首で徐々に昇温しゼラチンカプセ
ル壁の硬化を促進させた。以上の様にして得られたカプ
セルスラリーをデカンテーションによって洗浄濃縮した
後、ポリスチレン（商品名ピコラスチックＤ−１２５、
エッソ製）及び造膜助剤としてのブチ人セロソルノと混
合攪拌した後、ヌゾレイ乾燥することにより／！リスチ
レンを外壁とする粒径８〜２２μｍのマイクロカフセル
トナーを得た。このカプセルトナーに疎水性コロイダル
シリカ０．６部を外添し顕像用トナーとした。このトナ
ーをＮＰ−４００ＲＥ機及び外部定着試験機にて実施例
１と同様のテストを行なった結果、ｌ［！ＩＩ像特性、
定崖性、１オンセント性、耐プロ７キング性とも実施例
１と同様良好な結果が得られた。

比較例１ ポリエステル（Ａ）　１００部とマグネタイト微粉末５
０部の混合物を約１５０℃、１５分間混練した後ノエッ
ト粉砕機にて粉砕し、次いでアルビネ１００　ＭＺＲ分
級機にて分級し８〜２２μの微粉砕物を得た後０，６部
の疎水性コロイダルシリカを外添し顕像用トナーを得た
。このトナーを実施例１と同様にＮＰ−４００ＲＥ機（
キャノン製−成分トナー用電子複写機ノヤンビング現像
方式）を使用し画出しを行なったところ初期の画像は良
好であったが通紙１５０枚の時点で画像オフセットが現
われた。またその時の現像器中のトナーは流動性がなく
凝集ば〈画像にもムラが現われ始めた。また外部定着試
験機で定市性を調べたところ１２０℃から２００℃で足
動はするが１６０℃以上で熱ローラーにオフセットが現
われ始め２００℃では劣悪であった。

比較例２ 実施例２で第３壁物質として用いたスチレン−アクリル
酸ブチル共重合体（共重合比７５：２５）１００部とマ
グネタイト微粉末５０部を比較例１と同様にしてトナー
化した。

このトナーを実施例１と同様にＮＰ−４００ＲＥ　機外
部定着試験機にて同様のテストを行った°結果ＮＰ　−
４００ＲＥ機による画像特性、耐オフセット性は良好で
あり、耐ブロッキング性も良好であったが外部定着試験
機にて１６０℃以下祉定着していなかった。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 低融点ポリエステルからなる芯物質の外側に親水性フィ
   ルム形成高分子物質からなる中間層と親油性フィルム形
   成高分子物質からなる最外隔層とを順次設けたことを特
   徴とする熱ローラ一定着用マイクロカプセルトナー。