JPS58176643A - 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、更に詳しくハ熱ロー
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躍９７β９１号明
細書、特公昭４２−２３９１０号公報及び特公昭４３−
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、檀
々の手段により感光体上に電気的潜像を形成し、次いで
該潜像をトナーを用いて現像し、必費に応じて紙婢の転
写材にトナー画像を転写した抜、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おる。

上述の最終工程であるトナー像を紙などの７−トに定着
する工程に関しては種々の方法や装置が開発されている
。現在最も一般的な方法は熱ローＩ−による圧着加熱方
式である。

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
を有する材料で表面を形成した熱ローラーの表面に被定
着シートのトナー像面を加圧下で接触しながら通過せし
めることにより定着を行なうものである４、この方法は
熱ローラーの表面と被定着シートのトナー像とが加圧下
で接触するため、トナー像を被定着シート上に融着する
際の熱効率が極めて良好であシ、迅速に定着を行なうこ
とができ、高速度電子写真複写機において非常に有効で
ある。しかしながら、上記方法では、熱ローラー表面と
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面に付層・転移し、次の被定
着シートにこれが再転移して所ｈ−オフセット現象を生
じ、被定着シートを汚すことがある。熱定漕ローラー表
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
６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講えられるが、本発明者らが検
討したところ、単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、定着温度が高くなり、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。

以上の点について更に詳述すると、例えばスチレン−ア
クリル酸ブチル共重含体を、ノビニルベンゼンを架橋剤
として架橋度が異なるように極々作成する。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
をみるとオフセフ）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−アクリル系重合体にっ９ても検討
を重ねた結果結着樹脂の架橋度合（ｒ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
点が低く耐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。

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、シリコンオイル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覆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：、有効であるが、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。

最近、高速度電子写真複写機の出現あるいはとくに省エ
ネルギーの要請から従来よりさらに低温で定着するトナ
ーの開発が強く望まれており、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げるとい
う困難な要求を満足しなければならない。

かかる要請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員て用い
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凝
集によるブロッキング（或いはケーキング）化が起こり
トナーとしての用をなさない。特に現在電子写真用トナ
ーの結着樹脂として広く用いられ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。たとえばスチレン−アクリル系共重合体におｉて
もその数平均分子量を１０．０００−５０，０００と極
端に低分子量化しがっｒルコンテントを５０〜７０１ｓ
とした場合、該結着樹脂による顕像用トナーは室温にお
いて短時間でブロッキングを生起した。

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）以外にブロッキング性が問
題となるスチレン−アクリル系共重合体以外の高分子ｍ
Ｋついても上記と類似の傾向を有する。つまシ、低温定
着性、耐オフセット性、耐ブロッキング性の三者をかね
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、トナーは定着特性耐ブロツ
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ｉて優れていることが必要であるが、従来のトナ
ーは王妃のような欠陥を一つ又はそれ以上有して（Ａ７
ｊ。多くのトナーは壌境の湿度変化によって、その摩擦
電気特性及び流動特性が不良になる。ｔた多くのトナー
では、連続使用による繰シ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れらと感光板表面との接
触によるトナー、キャリアー粒子及び感光板の相互劣化
によって、得られる画偉の濃度が変化し、或いは背景濃
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、潜偉を有する感光板表面へのトナーの付着量
を増して、複写１偉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、種々のトナー特性が優れておシ、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
した秀れた物理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。、１ 本発明者らは、ただ単に結着樹、脂中に必要に応じ荷電
制御剤、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
いという考え方に立ち、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プセル構造を持つ熱
ローラー用トナーを得たものであり、該トナーによれば
上述の種徨の欠陥は一挙に解決されるものである。

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。

更に、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示し、鮮明でカブリのない画偉の
得られる熱ロー２一定着用マイクロカグセルトナーを提
供するものである。

更に本発明の目的は、流動性に優れ、凝集又はブロッキ
ングを起さず、耐衡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ある。

爽に本発明の目的は、磁性現偉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
ロカフセルトナーを提供するものである。

本発明の特徴とするところは、低分子量のスチレン−ア
クリル系樹脂でそのｒルコンテントカ２０〜７０％の共
重合体からなる芯物質の外側に親水性フィルム形成高分
子物質からなる第−壁と親油性フィルム形成高分子物質
からなる第二壁とを順次設けたマイクロカプセルの構成
にある。

本発明に用いる芯材として後述するように従来から使用
されているスチレン−アクリル系樹脂を使用するもので
あるが低温定着性および耐オフセット性を持たせるため
に数平均分子量が１万〜５万であることが必要であるが
よシ好ましくは１万〜２万であること及びグルコンテン
トが２０％〜７０％であることが必要であシ、グルコン
テントが２０−以下では良好な耐オフセット性を維持で
きずグルコンテントが７０−以上では特に高速定着性、
低温定着性が不良となる。

中間層は最外陽暦との密着性を増すために設けられ、こ
れが介在することにょシカデセルトナーに耐衝撃性が付
与されるものであり、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がらの親水性、／　ＩＪママ−
適宜用いられる。

最外陽暦の親油性フィルム形成物質としては耐ブロッキ
ング性を持たせる九めに後述するように従来からの硬質
−リマーが、広く用いられるが、ある程度架橋された硬
質４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しかし芯材自体が耐オフセット性
を保持しているので架橋させない単に硬質／　リマーの
みでよい。

本発明において用いるスチレン−アクリル系樹脂として
は、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−
アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチ
ル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、
スチレン−メタアクリル酸メチル共重合体、スチレン−
メタアクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル
酸ブチル共重合体、スチレン−αクロルメタアクリル酸
メチル共重合体、等がある。

ｔた架橋剤としては例えば、マレイン酸ジプチル、マレ
イン酸ツメチルなどのような二重結合を南するジカルｒ
ン酸のジエステル銹導体；例えば塩化ビニル、酢酸ビニ
ル、安息香酸ビニルなどのようなビニルエステル類；例
えばエチレン、グロピレン、ブチレンなどのようなエチ
レン系オレフィン類：例、ｔはビニルメチルケトン、ビ
ニルヘキシルケトンなどのようなビニルケトン類；例え
ばビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニ
ルイノジチルエーテルなどのようなビニルエーテル類；
例えば、ビニルベンゼン、ジビニルナフタレンなどのよ
うな芳香族ジビニル化合物；例えばエチレングリコール
ジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート
、１，３−ブタンジオールジメタクリレートなどのよう
な二重結合を２個有するカル？ン酸エステル、ジビニル
アニリン、ジビニルエーテル、ジビニルスルフィド、ジ
ビニルスルホンなど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若しくは混合物として用い
ることができる６′ 本発明のマイクロカプセルトナーの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ばゼラチン、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−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／　ＩＪアニ
オン樹脂が使用される１、 又最外階層用の疎水性フィルム形成性高分子物質として
は、ポリカーＩネート、ポリアンド、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、スチレンーヒニルエステル共重合体、スチレ
ン−ビニルエーテル共重合体、スチレンアクリロニトリ
ル共重合体、スチレン〜メタクリロニトリル共重合体、
スチレン−α−メチレン脂肪酸モノカルゲン酸エステル
共重合体、Ｉり酢酸ビニル又はこれらの２元又は３元以
上の共重合体又はブレンドが挙げられる。

磁性トナーを得たい場合にはトナー中に磁性微粒子を添
加すればよい。磁性物質としては磁性を示すか磁化可能
な材料であればよく、例えば鉄、マンガン、ニッケル、
コバルト、クロムナトノ金属、マグネタイト、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あ
るいは中間層に添加するのが好ましい。芯物質中に含有
させる磁性１質の量は、芯物質重量の２０〜６５重量饅
、より好ましくは２５〜４５重量−が良い。

また、外殻用の絶縁性物質中に従来ニジトナーに用いら
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酉る。

本発明のカプセルトナーには必要に応じて従来よシトナ
ー用の着色剤として用いられている染料、５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よい。

更にこの様なトナーを製造する為のマイクロカ！セル化
法として、互に混り合わなｍ＝液相から別々に反応性物
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Ｉ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ックスコアセルペーシ
冒ン法、水溶液中のみから芯物質の周囲に反応物を供給
して重合させるｉｎ　５ｉｔｕ重合法（例えば尿素ホル
ムアルデヒド初期縮合物の水溶液から芯物質の周囲に尿
素樹脂を析出させる方法）、芯物質をＩリマー非水溶液
あるいはポリマーエオルノ曹ン中に分散させ、この分散
液を噴霧乾燥するスゲレイドライング法（例えば芯物質
をフィルム形成性ポリ−ｒ−でカプセル化し喪後、これ
を最外階層の樹脂溶液あるーは樹脂エマルノＷン中に分
散してスラリー化し、これを噴霧乾燥する方法）醇従来
公知の種々の方法が利用出来る。

以下本発明を実施例により具体的に説明するがこれらは
本発明を何等限定するものではない。また実施例中の部
数はとくに断シのない限シすべて重量部である。

実施例１ スチレン−ジチルアクリレート共重合体（共重合比６５
：３５ 数平均分子量１２，０００ グルコンテント　５２ｑＩｂ）　　　１００部マグネタ
イト微粉末 （商品名　ＥＰＴ−１０００戸田工業製）　５０部上記
混合物をロールミルを用いて約１５０℃、１５分間混練
した後ジェット粉砕機を用いて粒径約６〜１５胸の粒子
を得て芯材とした。このものの軟化点（ＴＩ）は約８５
℃であった。

次にこの芯材をゼラチンの３−水溶液２００１１１中に
分散させ５分間攪拌することによって膜淳１μｍのゼラ
チン殻物質を形成することができた。次いでこの分散液
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。

ポリスチレン重合体（′ｔ１．平均分子量　２５０，０
００）５０部キシレン　　　　　　　　　　　　　　Ｓ
ＯＯ部この分散液をスプレードライア−（入口温度１５
０℃、出口温度１００℃、風量９ｍ／ｍｌｎ　、　２流
体ノズル型三菱化工機製）を用いて８〜２２μ溝のマイ
クロカプセルトナーを得た。このカプセルトナーを鉄粉
キャリアーと混合してトリが電荷量を測定したところ一
１３μｅａｌｔ１ｎ／ｇ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。

該トナー管電子顕微鏡による切辺観察を行なったところ
、磁性体は芯中に均一に分散されており、芯物質、中間
層、最外階層がはっきりと識別できカブセル構造となっ
ていることが確認された。

該トナーでＮＰ−４００１に複写機（キャノン製−成分
トナー用電子複写機ジャンピング現偉方式）を使用し画
だしを行なったところ、３万枚軽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り九ところ
最外階層、中間層の剥除、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
（−ツノ巾８．５■、縁遠度３００ｗ／ｓｅｅテフロン
コートローラー使用）にて１００℃〜２００℃の温度範
囲で定着性をテストしたところ、実用可能な定着性を示
す最低温度は１２０℃であシ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
置したところブロッキングは全く生じなか　−っ　ｌヒ
。

実施例２ 実施例１においてスチレン−ブチルアクリレート共重合
体の変わシにスチレン−２エチルへキシルアクリレート
（共重合比６５二３５、数平均分子量１８，０００、ｃ
　ルコン−ｒ　：ｙトロ５％）を使用したほかは同様に
し粒径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彼、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。

比較例１ 実施例１にお―て使用するスチレン〜ゾチルアクリレー
ト共重合体のグルコンテントを０４としたものを使用し
次ほかは同様にしてテストした結果、ＮＰ−４００ＲＥ
　機（キャノン製−成分トナー用ゝ電子複写機ジャンピ
ング現偉方式）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２００枚の時点で画像オフ
セットが現われた。

また、外部定着試験機で定着性を調べたところ１２０℃
から２００℃で充分定着はするが、１７０℃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１と同様にして芯材を得たがマイクロ力！セル化
は行なわず、得られた芯材に０．６１部の疎水性コロイ
ダルシリカを外添し顕像用トナーとした。

該トナーを使用し実施例１と同様のテストを行なったと
ころ外部定着試験機による定着性は実施例１と同様良好
であったが、通紙１，０００枚時で画像にム２、スジ等
が現われ始めたのでテストを中止し現像器中の顕像用ト
ナーを観察したところ流動性がなく凝集していた。まｆ
ｃｇ像用トナーを４０℃の恒温槽中で１日放置したのみ
で完全に！ロッキング化していた。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 低分子量のスチレン−アクリル系樹脂でそのｒルコンテ
   ントが２０〜７０−〇共重合体からなる芯物質の外側に
   親水性フィルム形成高分子動員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階層とを順次設け
   たことを特徴とする熱ロー２一定着用マイクロカプセル
   トナー、