JPS6159352A - カプセルトナーの製造方法 - 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、静電写真あるいは磁気記録などに用いられる
カプセルトナーに関する。

［従来の技術］ 電子写真現像法として、従来から、パウダークラウド法
、ファーブラシ法、カスケード現像法、磁気ブラシ現像
法等が知られているが、これらの方法に用いられるトナ
ーは天然或いは合成樹脂中に染料、顔料を分散させた着
色微粉末が使用されている。例えば、現在広く実用化さ
れている磁気ブラシ現像法ではキャリアと呼ばれる鉄粉
とトナーとを混合した二成分系の現像剤が用いられてい
る。この様な二成分系の現像剤の場合には、良好な現像
を維持するためにはキャリア汚染、トナー濃度変動等に
対する保守・調整を必要とし、煩雑であるので、トナー
中にマグネタイト等の磁性粉を含有させた一成分系の現
像剤を用いる現像法が開発・実用化され始めている。

現像されたトナー画像を保持したい場合には、いわゆる
「定着」という操作が行なわれる。そのような定着方法
としては、ヒートチャンバーでトナーを溶融・付着させ
る方法、熱ローラーで溶融させると同時にトナーを支持
体面−Ｌに圧着せしめる方法、溶剤を用いてトナーを溶
解して付着させて後に溶剤を除去する方法、定着液と称
する樹脂溶液等を画像上に塗布し固定する方法などが知
られているが、省エネルギー及び無公害性の点から剛体
ローラーによる加圧定着法などの省エネルギ一定着法へ
と変りつつある。加圧定着方法は複写シートの焼は焦げ
の危険がないこと、複写機の電源を入れれば待ち時間な
しで複写が行なえること、高速定着が可能なこと、定着
装置が簡単な構造であることなどの利点が多い。

しかしながら、現在の圧力定着方法には上記のような大
きな利点がある半面いくつかの重大な欠点がある。その
一つは定着するための圧力は一般に３０〜４０ｋｇ／ｃ
ｍという線圧が必要であり、これだけの圧力を加えるた
めには定着器がかなりの強度をもつことが要求され、定
着器が大型化・重量化し好ましくない。更に、上記のよ
うな圧力を紙に均一に加えることはきわめて困難で、転
写紙がシワになったり、カールしたりする。他の欠点は
上記のような圧力を画像」＝にローラーで加えると、画
像表面が平滑化してしまい画像に光沢が生じ画像の品位
を低下させることである。

これらの欠点を克服するためには例えば低い定着圧で定
着を行なうように低いエネルギーで定着を行うことであ
り、低い圧力で定着するトナーなどの開発が積極的に行
なわれている。しかしながら、低いエネルギーでの定着
性に優れ、加圧ローラーへのオフセット現象を起こさず
、繰り返し使用に対して現像性能及び定着性能が安定し
ており、キャリア、金属スリーブ、感光体表面への癒着
を起こさず、保存中に凝集やケーキングしない依 保存安定性の優れた実用的法エネルギ一定着トナーは得
られていない。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、上記の点に鑑みなされたものである。

本発明の目的は低いエネルギーでも高性能な定着性をも
つマイクロカプセルトナーを提供することである。ら 本発明の更に他の目的は、圧力に対する定着性の変化の
少ない圧力定着性マイクロカプセルトナーを提供するこ
とである。

本発明の更に他の目的は速度依存性のない、高速度で定
着するのに適したマイクロカプセルトナーを提供するこ
とである。

本発明の更に他の目的は加圧ローラーへのオフセット現
象のない、金属スリーブや感光体表面への癒着を起こさ
ないマイクロカプセルトナーを提供することである。

本発明の更に他の目的は繰り返し使用に対して現像性能
及び定着性能の安定した、保存中に凝集やケーキングを
起こさないマイクロカプセルトナーを提供することであ
る。

［問題点を解決するための手段及び作用］本発明によれ
ば、芯物質と該芯物質を覆う外殻とから構成されるカプ
セルトナーであって、芯物質が１００℃における溶融粘
度１〜３０ｃｐｓの炭化水素連鎖を有する化合物と着色
材料を含有し、該着色材料が５μ以下の粒子状に分散さ
れており、また、トナーが粒度分布を有し、かつその粒
子の５０％以上が平均粒径±４ＩＬ以内であることを特
徴とするカプセルトナーか提供される。

１００℃における溶融粘度が１〜３０ｃｐｓの炭化水素
鎖を有する化合物とはＣＩ２〜Ｃ５０の炭化水素、脂肪
酸およびそのエステルや金属石ケン、脂肪アルコール、
多価アルコールおよびその金属塩か、その塩化物、フッ
化物アミド、ビスアミドなどである。

上述のＣ，２〜ＣＳＯの炭素連鎖を有する長鎖化合物と
して具体的には次のようなものがある。

（１）　Ｃｎ　Ｈ２ｎ　＋　２　（ｎ　＝　１２〜５０
）で示されるノルマル及びイソパラフィンまたそれらに
多少の不飽和結合を有する化合物 １例としては Ｃ２９ｎ−０ｃｔａｃｏｓａｎｅ Ｃ３２ｎ−ＤｏｔｒｉａｃｏｎｔａｎｅＣ３６ｎ−Ｈｅ
ｘａｔｒｉａｃｏｎｔａｎｅであり、 スクアレンＣ３０Ｈ５０や スクアラン［２，Ｂ、１０，１５，１９．２３へキサメ
チルテトラコサン（Ｃ３ｏ　Ｈ６２）、］のようなもの
も含まれる。

（２）上記のような炭化水素鎖を有する脂肪酸であリ、
例えば次表のごときものがある。

（３）又、そのアルコールやエステルも用いることがで
き、例えば次表のごときものである。

ｒ７２−′　　　　　１アルコール （４）また−１−記物質の塩化物たとえば塩化パラフィ
ン等も用いることができる。

（５）またＣ　Ｉ２〜ｃ　ｓＯの炭化水素鎖を有するア
ミドおよびビスアミドも用いることができ、例えば次表
のごときものである。

３　　　　ＮＮ′−メチレンビスアミゝこれらのものは
単体又は混合物で市販されている。一般にはパラフィン
ワックス、ミクロブリスタリンワックス、モンタンワッ
クス、セレミンワックス、オシケライト、カルナバワッ
クス、ライスワックス、シェラツクワックス、ザソール
ワックス、金属セッケン、アミドワッ′クス、滑剤とし
て知られるものである。

メーカー及び商品名としてはパラフィンフックス（日本
石油）、パラフィンワックス（日木精＠）、マイクロワ
ックス（日本石油）、マイクロクリスタリンワックス（
１木精蝋）、ヘキストワックス（　ｈｏｅｃｈｓｔ　Ａ
Ｇ）　、ダイヤモンドワックス（新日本理化）、サンタ
イト（精工化学）、バナセート（日本油脂）等がある。

代表的グレードとしては、たとえばパラフィンワックス
としては、次表のようなものがある。

（日本石油製） 第５表　パラフィンワックス（日木精蝋製）その他例え
ば ヘキストワンクスＯＰ（モンタン酸の部分ケン化エステ
ルワックス、ヘキ ス　ト　ＡＧ） Ｅ（モンタン酸のエステル ワックス、ヘキストＡＧ） ＧＬ３（部分ケン化合成ワック ス、ヘキストＡＣ） 等がある。

もちろん必要に応じて高分子物質を何種類かと、そして
長鎖化合物の中でいくつかを組み合わせて用いても良い
。

これらの物資を着色材料と混合し適当な方法で微粒化し
たのち、殻物質を用いてマイクロカプセル化する。

木発明者らは低い定着圧で定着させるための圧力定着性
マイクロカプセルトナーについて検討を進めたところ、
従来の低い定着圧で定着するための圧力定着性マイクロ
カプセルトナーとはその成分と低溶融粘度物質を用いる
ために分散が不充分でトナー粒子内部に着色材料が存在
しない粒子、あるいはトナー粒子中の着色材料が偏在す
る粒子が多数生成し、これがトナーとしての性能を低下
させ、ひいては画像性、耐久性、安定性などに悪影響を
およぼすことを見出した。さらにこのような低い定着圧
で定着するための圧力定着性マイクロカプセルトナーに
おいて実用」二充分な性能を得るためには、粒度分布の
均一さが必要で特に低圧力での定着性に大きな影響があ
ることを見出した。

そして本発明者らはトナー粒子中に着色材料の粒子が５
＃Ｌ以下、さらに好ましくは２ＩＬ以下になるように分
散することと同時に、トナーが粒度分布を有し、かつそ
の粒子の５０％以上が平均粒径±４ｕ、以内にすること
により、実用的なマイクロカプセルトナーが得られるこ
とを見出した。

本発明のトナーを得る一つの方法は分散装置としてメデ
ィアを利用した分散装置を用いて着色材料の粒子を５＃
Ｌ以下にすることである。

メディアを用いた分散装置としてはボールミル類、サン
ドミル類、アトライタ類があり、ガラスピーズ、スチー
ルポール、アルミナ、セラミックなど各種のものが用い
られ、また形状、大きさも各種のものが用いられる。

従来よりトナー成分の溶融分散方法としては三木ロール
、二軸型押出機ニーダ−等様々な方法が知られているが
、従来のこれらを利用した分散方法では１００℃におけ
る溶融粘度が１〜３０ｃｐｓの炭化水素鎖を有する化合
物と着色材料を有するトナーにおいては、本発明の目的
とするトナー微粒子は得られず含有される着色材料が５
μあるいはそれ以−にの粒子としてトナー微粒子中に存
在し、また溶融分散量を粉砕等の既知の方法で微粒子化
した際に粒子中での着色材料の偏在化あるいは成分比率
の不均一化を生じている。このことにより各トナー微粒
子の持つ静電特性、磁気特性、色特性、平滑性等の物理
特性に不均一また不均衡を生じ、例えば着色材料の分散
不足によるトナー自体の色の違い、あるいはそれによる
複写機によるくり返し画出しの際の初期とくり返し使用
後での色相や濃度の違いが生ずる。

また例えば、トナー粒子中で樹脂中の着色材料の偏在や
着色材料比率がトナー粒子ごとに極端に異なることによ
り、各粒子ごとに強度が１ってくるために画像形成プロ
セス」二での様々なトナーの癒着現象が生じたり、ある
いは画像定着性が不均一となり未定着、オフセットなど
が生じやすくなる。

また例えば同様に着色材料の偏在や比率が粒子ごとに異
なることにより、各トナー粒子のもつ静電特性、磁気特
性等が不均一となり（すなわち現像性、転写性等が不均
一あるいは不安定とする）、画像性や耐久性例えば画像
濃度変化等の悪影響が生じ易い。

本発明においては、着色材料の分散を良くすることによ
りこれらの問題を生じないようにさせ、トナー性能を向
上させることができた。

本発明のカプセルトナーの芯粒子を得るには、原料混線
分散物を加熱状況下（溶融状態で微粒子化）において粒
子を得、冷却することにより粒子を安定化させる方法を
採用するのが好ましい。

この方法としては、スプレードライ法、懸濁法、乳化法
などを用いることができる。

これらの方法により、芯粒子を形成することにより、芯
粒子中心から表面に向って着色材料が均一に分布してい
るトナー粒子が容易に得られる。

本発明者らは、該方法により作成された芯粒子は、芯粒
子表面に着色材料粒子が芯粒子表面に表われてくる可能
性が少なくなっていることを見出した。このことにより
、粒子の電気的特性等の物理的特性の均一化、表面の平
滑性あるいは化学的に均一であることによってカプセル
化しやすい等、トナーにとって有効な性質が多く得られ
ている。

本発明において、必要な粒度分布（トナー粒子の５０％
以上が平均粒径±４Ｉｉ、以内）を得るためには、コン
トロールされた造粒方法により粒子を得るか、もしくは
分級操作により目的の粒子を得。

さらにカプセル化したのち必要に応じて分級して用いる
。

着色物質の分散の程度を見るためにはトナーをエポキシ
樹脂などの包理樹脂中に分散させ硬化したのちにミクロ
トームなどで超薄切片にし、透過型の電子顕微鏡で観察
することにより知ることができる。

また粒度分布を知るためには各種の粒度分布測定器が利
用できるが、好ましいのはできるだけ大量の粒子個数を
測定できるｌｉｌ　、１である。

好ましい測定装置の１例としては、電気伝導性の液体中
に粒子を分散し透過型導度の変化で粒度を測定する装置
で、いわゆるコールタ−カウンターとして市販されてい
るものであり、アパーチャーを適当に選ぶことにより各
種の粒度のトナーを製造できる。

本発明のマイクロカプセルトナーの殻物質としては公知
の樹脂が使用可能であり、例えば、ポリスチレン、ポリ
ｐ−クロルスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレ
ン及びその置換体の単重合体、スチレン−ｐ−クロルス
チレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチ
レンービニルトｌフ ルエン共ｆｆｉ　合体、スチレン−ビニルナフタレン共
重合体、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−メタア
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、スチレン−アクリロニトリル共
重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、ス
チレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビ
ニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジェン共重
合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アク
リロニトリル−インデン共重合体、スチレン−マレイン
酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体な
どのスチレン系共重合体、ポリメチルメタクリレート、
ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸
ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、′ポリエステ
ル、ポリウレタン、ポリアミド、エボキシ樹脂、ポリビ
ニルブチラール、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、
フェノール樹脂、モ脂肋族又は脂環族炭化水素樹脂、芳
香族系石油樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂などが単独或
いは混合して使用できる。

また、マイクロカプセル化法としては公知の方法が適用
される。例えば、スプレードライ法、液中乾燥法、相分
離法、及び１ｎ−ｓｉｔｕ重合法等が使用でき、本発明
のトナーに絶縁性及び適正な摩擦帯電特性を持たせるた
めに、多層殻構造を設けてもよい。

さらに本発明のトナーはｌ成分磁性トナーとして必要に
応じて鉄粉、ガラスピーズ、ニッケル粉、フェライト粉
などのキャリア粒子と混合されて、電気的潜像の現像剤
として用いられる。また粉体の自由流動性改良の目的で
疎水性コロイド状シリカ微粉末やトナー固着防止のため
に酸化セリウムなどの研磨剤微粒子と混合して用いるこ
ともできる。

［実施例Ｊ 次に実施例を挙げて本発明を説明する。

実施例１ 融点７０℃のパラフィン （１００℃における粘度１０ｃｐｓ　）　　　７０部ポ
リエチレンワックス （１００℃における粘度１００ｃｐｓ）　　　３０部フ
タロシアニンブルー　　　　　　　１０部上記混合物を
加熱溶融し、回転数１１００ｒｐのミキサーでＩＯ分間
混合したのち、直径２■のガラスピーズ製のポールを入
れたサンドミルで１時間混練した。混練中のポットはオ
イルで１１０’Ｏに加温された。

混練物を取り出したのち、２００　’Ｏに加熱された４
　ｋｇ／ｃｍ２の圧縮空気の供給装置のついた二流体ノ
ズルに供給し霧化したのち空気中で冷却したのちサイク
ロンで捕集した。得られた粒子は平均約１２１１、の球
状の粒子であり、エポキシ樹脂に包埋してミクトームで
超薄切片を作り、透過型電子顕微鏡で観察したところ１
着色材料は最大の粒子でも１．５　ＪＬであった。

これをスプレー法によりカプセル化し平均０．２μの壁
厚のカプセルとした。壁材料はスチレンアクリル樹脂を
用いた。

また得られた粒子をコールタ−カウンタＴＡ−ｎ型で粒
度分布を測定したところ平均粒径は１１．６８匹であり
体積による分布データから平均粒径±４μに５２．２％
があることが見いだされた。

得られたカプセルトナーを平均粒径２００１１の鉄粉キ
ャリアと混合し、正の静電潜像を現像したところ、鮮明
な画像が得られた。現像画像を転写紙に転写し線圧２５
ｋｇ／ｃｍの加圧ローラーを通したところ完全に定着し
た画像が得られた。

比較例１ 実施例１において融点７０℃のパラフィンの代りにすべ
てポリエチレンワックスのみにして、他は同様にして実
験を行なった。

得られた粒子は平均約２５μの球状であり、着色粒子の
形状は最大のものは２．５１１．であった。

この粒子を用いてカプセルトナーを製造した。

コールタ−カウンター測定による平均粒径は２５．３Ｊ
Ｌであり１体積による分布データから平均粒径±４終に
存在する粒子は４３．２％であることが見出された０画
像評価実験を行なったところ、極めて不鮮明な画像しか
得られず、また画像は手で軽くこすっただけで落ちてし
まった。また数枚でほとんど画像が出なくなってしまっ
た。

実施例２ 融点７０℃のパラフィン （１００℃における粘度１０ｃｐｓ　）　　　　４０部
磁性体（マグネタイト）８０部 上記混合物を加熱溶融し、回転数１００ｒｐ■のミキサ
ーで１０分間混合したのち、直径１．５■璽のガラスピ
ーズ製のポールを入れたサンドミルで１時間混練した。

混練中のポットはオイルで１２０℃に加温された。

混練物を取り出したのち、９５℃に加熱された熱水中に
供給し高速の撹拌機を用いて分散し、さらに分散液を急
冷したのち、遠心か過しさらに乾燥して粒子を得た。

これを相分離法により、カプセル化し平均的０、１８　
ｇの壁厚のカプセルとした。壁材料はスチレン・アクリ
ル樹脂を用いた。

コールタ−カウンタによるトナーの粒度分布を測定した
ところ、平均粒径は１０．５８μであり体積による分布
データから平均粒径±４μに６５％があることが見出さ
れた。

得られたカプセルトナーを磁性のスリーブを有する現像
装置に適用したところ鮮明な画像が得られた。現像画像
を転写紙に転写し線圧１７ｋｇ／ｃｍの加圧ローラーを
通したところ完全に定着した画像が得られた。またトナ
ー中の着色材料の大きさは最大で２．０川であった。

比較例２ 実姉例２においてサンドミルによる混練を除く他は同様
に行なった。

得られたトナーは平均が２０．５μであり平均粒径±４
μは２３％であることが認められた。またトナー中の着
色材料の大きさは最大で７．８川のものがあった。

このトナーを用いて実施例２と同様に現像したところカ
ブリの多い不鮮明な画しか得られず、また数枚で画が出
なくなってしまった。また、転写画像は指で軽くコスる
だけで落ちてしまった。

比較例３ 融点７０℃のパラフィンと、カルナバワックスの代りに
１００℃における粘度０．８ｃｐｓのパラフィンを用い
る他は実施例２と同様に行なった。

得られたトナーの平均粒径は８．２１１．であり、平均
粒径±４μに存在する粒子は３５％であることが見出さ
れた。

このトナーにより得られた画像は不鮮明で低い温度であ
った。また数１０枚でほとんど画が出なくなった。

［発明の効果］ 本発明のマイクロカプセルトナーは従来のトナーに比べ
て低いエネルギーでの定着が可能になり、また画像濃度
の高くカブリのない鮮明な画像が得られる。

またこのようなトナーは低いエネルギーで定着が可能で
あり、多数枚連続でコピーをとるような場合でも特性が
変化することなく均質な画像が得られる。またさらに保
存時の安定性、各種の環境における安定性にも優れてい
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）芯物質と該芯物質を覆う外殻とから構成されるカ
   プセルトナーであって、芯物質が１００℃における溶融
   粘度１〜３０ｃｐｓの炭化水素連鎖を有する化合物と着
   色材料を含有し、該着色材料が５μ以下の粒子状に分散
   されており、また、トナーが粒度分布を有し、かつその
   粒子の５０％以上が平均粒径±４μ以内であることを特
   徴とするカプセルトナー。