JP3206978B2 - 熱圧力定着用カプセルトナー及びその製造方法 - Google Patents
熱圧力定着用カプセルトナー及びその製造方法Info
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Description
法、静電記録法などにおいて形成される静電潜像の現像
に用いられる熱圧力定着用カプセルトナー及びその製造
方法に関する。
子写真法としては、米国特許第2297691 号、同第235780
9 号明細書等に記載されている如く、光導電性絶縁層を
一様に帯電させ、次いでその層を露光させ、その露光さ
れた部分上の電荷を消散させる事により電気的な潜像を
形成し、更に該潜像にトナーと呼ばれる着色された電荷
をもった微粉末を付着させることによって可視化させ
(現像工程)、得られた可視像を転写紙等の転写材に転
写させた後(転写工程)、加熱、圧力あるいはその他適
当な定着法により永久定着させる(定着工程)工程から
なる。このようにトナーは単に現像工程のみならず、転
写工程、定着工程の各工程において要求される機能を備
えていなければならない。
に受ける剪断力、衝撃力による機械的な摩擦力を受け、
数千枚乃至数万枚コピーする間に劣化する。このような
トナーの劣化を防ぐには機械的な摩擦力に耐えうる分子
量の大きな強靭な樹脂を用いれば良いが、これらの樹脂
は一般に軟化点が高く、非接触定着方式であるオーブン
定着、赤外線によるラジアント定着では熱効率が悪いた
めに定着が充分に行われず、また、接触定着方式で熱効
率が良いため広く用いられているヒートローラー等によ
る熱圧力定着方式においても、充分に定着させるためヒ
ートローラーの温度を高くする必要が生じ、定着装置の
劣化、紙のカール、消費エネルギーの増大等の弊害を招
くばかりでなく、この様な樹脂を使用すると粉砕性が悪
いため、トナーを製造する際、製造効率が著しく低下す
る。そのため結着樹脂の重合度、更には軟化点も余り高
いものは用いる事ができない。
方式は加熱ローラー表面と被定着シートのトナー像面が
圧接触するため熱効率が著しく良く、低速から高速に至
るまで広く使用されているが、加熱ローラー面とトナー
像面が接触する際、トナーが加熱ローラー表面に付着し
て後続の転写紙等に転写される、いわゆるオフセット現
象が生じ易い。この現象を防止するため加熱ローラー表
面をフッ素系樹脂等の離型性の優れた材料で加工する
が、更に加熱ローラー表面にシリコンオイル等の離型剤
を塗布して対処している。しかしながら、シリコンオイ
ル等を塗布する方式は、定着装置が大きくなりコスト高
となるばかりでなく複雑になるためトラブルの原因にも
なり易く好ましいものではない。また、特公昭57−493
号、特開昭50−44836 号、特開昭57−37353 号公報記載
の如く、樹脂を非対称化、架橋化させる事によってオフ
セット現象を改善する方法があるが定着点は改善されて
いない。
温オフセットの間にあるため、使用可能温度領域は、最
低定着温度と高温オフセットとの間となり、最低定着温
度をできるだけ下げる事、高温オフセット発生温度をで
きるだけ上げる事により使用定着温度を下げる事ができ
ると共に使用可能温度領域を広げる事ができ、省エネル
ギー化、高速定着化、紙のカールを防ぐ事ができる。そ
のため常に定着性、耐オフセット性の良いトナーが望ま
れている。
材の表面を被覆するよう設けられた外殻とにより構成さ
れたカプセルトナーを用いることにより、低温定着性を
図る技術が提案されている。その内、芯材として塑性変
形し易い低融点ワックス等を用いた場合(米国特許第3,
269,626 号、特公昭46−15876 号、特公昭44−9880号、
特開昭48−75032 号、特開昭48−75033 号)、圧力のみ
で定着可能となるが、定着強度が劣り、限定された用途
にのみ使用できる。また、芯材として液状のものを使用
すると、殻材の強度が小さいと、圧力のみで定着はする
ものの、現像器内で割れて機内を汚す場合があり、殻材
の強度が大きいとカプセルを破壊するのに大きな圧力が
必要となり、光沢が強すぎる画像をもたらしてしまい、
殻材の強度調整が難しかった。
単独使用では高温時にブロッキングを起こしてしまう
が、定着強度の向上をもたらすガラス転移点の低い樹脂
を用い、外殻として耐ブロッキング性等を付与する目的
で界面重合法にて高融点の樹脂壁を形成させた熱ローラ
ー定着用マイクロカプセル型トナーが考案されている
(特開昭61−56352 号)が、外殻材料が高融点となって
おり、更に強靱で割れにくくなっているため、芯材の性
能を引き出しきれていなかった。また、同様の考え方で
芯材の定着強度を改良した熱ローラー定着用カプセルト
ナーが提案されている(特開昭63−128359号、同63−12
8360号、同63−128361号、同63−128362号)が、製法が
スプレードライ法の為、製造設備に負荷がかかると共
に、これらも殻材の工夫がなされていない為、芯材の性
能を引き出しきれていなかった。
プセルトナーの表面に荷電制御剤を存在させてカプセル
トナーの帯電性を制御する試みもあるが、例えば現像過
程でキャリアとの摩擦等によりトナーから荷電制御剤が
脱離し、キャリアに付着し、トナーの帯電量が低下し、
地汚れが発生したり、機内でトナー飛散を起こしてしま
い、問題になることがあった。またトナーの表面に、荷
電制御剤が存在しない時は、キャリアの種類によっては
帯電速度が遅くなる場合があり、高速印字の際には地汚
れ、トナー飛散等が発生することがあった。
れたものであって、その目的は、ヒートローラー等の熱
圧力定着方式において耐オフセット性が優れていて、低
い定着温度で定着でき、また耐ブロッキング性が優れて
いる熱圧力定着用カプセルトナー及びその製造方法を提
供することにある。また、本発明の目的はカプセルトナ
ーの表面に負帯電性を有する樹脂を存在させることによ
り、地汚れのない鮮明な画像を多数回にわたり安定に形
成することができる熱圧力定着用カプセルトナー及びそ
の製造方法を提供することにある。
を解決すべく鋭意研究の結果、本発明を完成するに至っ
た。即ち、本発明の要旨は、少なくとも熱可塑性樹脂お
よび着色剤を含有する熱溶融性芯材と、その芯材の表面
を被覆するよう設けた外殻とにより構成される熱圧力定
着用カプセルトナーにおいて、該熱可塑性樹脂がビニル
樹脂を含有してなり、該外殻の主成分が、無水マレイン
酸とスチレンの共重合体、又は無水マレイン酸とスチレ
ン、(メタ)アクリル酸エステルの共重合体であり、i
n situ重合法により得られることを特徴とする熱
圧力定着用カプセルトナー、並びにその製造方法に関す
る。本発明では、該共重合体のガラス転移点が60℃以
上であることが更に好ましい。また、カプセルトナー
中、熱溶融性芯材の主成分となる熱可塑性樹脂に由来す
るガラス転移点が、10〜50℃であることが好まし
く、カプセルトナーの軟化点が、80〜150℃である
ことが更に好ましい。
外殻の主成分が、酸無水物基を1個以上有する共重合体
であることを特徴とするが、このような酸無水物基を1
個以上有する共重合体としては、例えば酸無水物基を含
有するα,β−エチレン性共重合性単量体(A) とその他
のα, β−エチレン性共重合性単量体(B) の共重合体等
が挙げられる。ここで、酸無水物基を含有するα,β−
エチレン性共重合性単量体(A) としては、無水イタコン
酸、無水クロトン酸等や、下記一般式に示される化合
物、
素数1〜3のアルキル基、又はハロゲン原子を示す。) 例えば無水マレイン酸、無水シトラコン酸、無水2,3
−ジメチルマレイン酸、クロロマレイン酸無水物、ジク
ロロマレイン酸無水物、ブロモマレイン酸無水物、ジブ
ロモマレイン酸無水物等を挙げることができ、好ましく
は無水マレイン酸、無水シトラコン酸等である。
体(B) としては、例えば、スチレン、o−メチルスチレ
ン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、α−メ
チルスチレン、p−エチルスチレン、2,4 −ジメチルス
チレン、p−クロルスチレン、ビニルナフタレン等のス
チレン若しくはスチレン誘導体、例えばエチレン、プロ
ピレン、ブチレン、イソブチレン等の如きエチレン系不
飽和モノオレフィン類、例えば塩化ビニル、臭化ビニ
ル、弗化ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ギ
酸ビニル、カプロン酸ビニル等の如きビニルエステル
類、例えばアクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸
エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸イソプロ
ピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソブチル、
アクリル酸t−ブチル、アクリル酸アミル、アクリル酸
シクロヘキシル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸
イソオクチル、アクリル酸デシル、アクリル酸ラウリ
ル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ステア
リル、アクリル酸メトキシエチル、アクリル酸2−ヒド
ロキシエチル、アクリル酸グリシジル、アクリル酸2−
クロルエチル、アクリル酸フェニル、α−クロルアクリ
ル酸メチル、メタクリル酸、メタクリル酸メチル、メタ
クリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリ
ル酸イソプロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリ
ル酸イソブチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル
酸アミル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸
n−オクチル、メタクリル酸イソオクチル、メタクリル
酸デシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸2−エ
チルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸
メトキシエチル、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル、
メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸フェニル等の如
きエチレン性モノカルボン酸及びそのエステル、例えば
アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミ
ド等の如きエチレン性モノカルボン酸置換体、例えばマ
レイン酸ジメチル等の如きエチレン性ジカルボン酸及び
その置換体、例えばビニルメチルケトン等の如きビニル
ケトン類、例えばビニルメチルエーテル等の如きビニル
エーテル類、例えばビニリデンクロリド等の如きビニリ
デンハロゲン化物が挙げられる。これらのうち、スチレ
ン、(メタ)アクリル酸エステル等が反応性が高く好ま
しい。
うな酸無水物基を含有するα,β−エチレン性共重合性
単量体(A) 5〜95重量部と、その他のα,β−エチレ
ン性共重合性単量体(B) 95〜5重量部を重合反応させ
て得ることができる。このとき重合反応は、通常の付加
重合等により行うことができるが、これらの方法に限定
されるものではない。また、共重合体は前記の単量体
(A)、(B)のそれぞれについて2種以上を用いて共
重合体としてもよい。また、この共重合体のガラス転移
点は60℃以上が好ましく、より好ましくは80℃以上
である。60℃未満ではカプセルトナーの耐ブロッキン
グ性が低下するためである。上記の共重合体は、単独で
あるいは2種以上混合して用いることもできる。このよ
うな共重合体の含有量は、外殻構成材料中、通常2〜5
0重量%、好ましくは5〜20重量%である。2重量%
より少ないと殻の厚みが不十分でカプセルトナーの耐ブ
ロッキング性が低下し、50重量%を越えると殻材の強
度が大きくなり、カプセルトナーの定着性能が低下する
ためである。
用した共重合体を外殻の主成分として用いることにより
キャリアとの摩擦等によるトナーからの荷電制御剤の脱
離がなく、地汚れのない鮮明な画像を多数回にわたり安
定に形成することが可能となる。また、低温定着性を維
持しつつ、耐ブロッキング性を向上させることができ
る。
して用いられる樹脂としては、ガラス転移点が10℃以上
50℃以下であるポリエステル樹脂、ポリエステル・ポリ
アミド樹脂、ポリアミド樹脂、ビニル樹脂等の熱可塑性
樹脂等が挙げられ、好ましくは、ビニル樹脂が挙げられ
る。
えば、スチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチ
レン、p−メチルスチレン、α−メチルスチレン、p−
エチルスチレン、2,4 −ジメチルスチレン、p−クロル
スチレン、ビニルナフタレン等のスチレン若しくはスチ
レン誘導体、例えばエチレン、プロピレン、ブチレン、
イソブチレン等の如きエチレン系不飽和モノオレフィン
類、例えば塩化ビニル、臭化ビニル、弗化ビニル、酢酸
ビニル、プロピオン酸ビニル、ギ酸ビニル、カプロン酸
ビニル等の如きビニルエステル類、例えばアクリル酸、
アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−
プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブ
チル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸t−ブチル、
アクリル酸アミル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリ
ル酸n−オクチル、アクリル酸イソオクチル、アクリル
酸デシル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸2−エチル
ヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸メトキシ
エチル、アクリル酸2−ヒドロキシエチル、アクリル酸
グリシジル、アクリル酸2−クロルエチル、アクリル酸
フェニル、α−クロルアクリル酸メチル、メタクリル
酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタク
リル酸n−プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタ
クリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタク
リル酸t−ブチル、メタクリル酸アミル、メタクリル酸
シクロヘキシル、メタクリル酸n−オクチル、メタクリ
ル酸イソオクチル、メタクリル酸デシル、メタクリル酸
ラウリル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリ
ル酸ステアリル、メタクリル酸メトキシエチル、メタク
リル酸2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸グリシジ
ル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジメチルアミ
ノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル等の如き
エチレン性モノカルボン酸及びそのエステル、例えばア
クリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド
等の如きエチレン性モノカルボン酸置換体、例えばマレ
イン酸ジメチル等の如きエチレン性ジカルボン酸及びそ
の置換体、例えばビニルメチルケトン等の如きビニルケ
トン類、例えばビニルメチルエーテル等の如きビニルエ
ーテル類、例えばビニリデンクロリド等の如きビニリデ
ンハロゲン化物、例えばN−ビニルピロール、N−ビニ
ルピロリドン等の如きN−ビニル化合物類が挙げられ
る。
の内、樹脂の主骨格形成にスチレンもしくはスチレン誘
導体を50〜90重量%用い、樹脂の軟化温度等の熱特
性の調節にエチレン性モノカルボン酸もしくはそのエス
テルを10〜50重量%用いることが、芯材用樹脂のガ
ラス転移点を制御し易く好ましい。
体組成物中に架橋剤を添加する場合、例えば、ジビニル
ベンゼン、ジビニルナフタレン、ポリエチレングリコー
ルジメタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレ
ート、トリエチレングリコールジアクリレート、1,3 −
ブチレングリコールジメタクリレート、1,6 −ヘキシレ
ングリコールジメタクリレート、ネオペンチルグリコー
ルジメタクリレート、ジプロピレングリコールジメタク
リレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレー
ト、2,2'−ビス(4−メタクリロキシジエトキシフェニ
ル)プロパン、2,2'−ビス(4−アクリロキシジエトキ
シフェニル)プロパン、トリメチロールプロパントリメ
タクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレー
ト、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、ジブ
ロムネオペンチルグリコールジメタクリレート、フタル
酸ジアリルなど、一般の架橋剤を適宜(必要に応じて2
種以上組み合わせて)用いることができる。
を基準にして0.001 〜15重量%、好ましくは0.1 〜10重
量%で使用するのが良い。これらの架橋剤の使用量が15
重量%より多いとトナーが熱で溶融しにくくなり、熱定
着性又は熱圧力定着性が劣ることとなる。また使用量が
0.001 重量%より少ないと、熱圧力定着において、トナ
ーの一部が紙に完全に固着しないでローラー表面に付着
し、次の紙に転移するというオフセット現象を防ぎにく
くなる。また、上記単量体を、不飽和ポリエステルの存
在下に重合させてグラフトもしくは架橋重合体とし、芯
材用の樹脂としても良い。
使用される重合開始剤としては、2,2'−アゾビス(2,4
−ジメチルバレロニトリル)、2,2'−アゾビスイソブチ
ロニトリル、1,1'−アゾビス(シクロヘキサン−1−カ
ルボニトリル)、2,2'−アゾビス−4−メトキシ−2,4
−ジメチルバレロニトリル、その他のアゾ系又はジアゾ
系重合開始剤:ベンゾイルパーオキサイド、メチルエチ
ルケトンパーオキサイド、イソプロピルパーオキシカー
ボネート、キュメンハイドロパーオキサイド、2,4 −ジ
クロロベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキ
サイド、ジクミルパーオキサイドの如き過酸化物系重合
開始剤が挙げられる。
目的で、又は反応時間を調節する目的等で、二種類又は
それ以上の重合開始剤を混合して使用することもでき
る。重合開始剤の使用量は、重合単量体100 重量部に対
して0.1 〜20重量部、好ましくは1〜10重量部である。
剤を添加することもでき、添加する負帯電性荷電制御剤
としては、特に限定されることなく、例えば含金属アゾ
染料である「バリファーストブラック3804」、「ボ
ントロンS−31」、「ボントロンS−32」、「ボン
トロンS−34」(以上、オリエント化学社製)、「ア
イゼンスピロンブラックTVH」(保土ヶ谷化学社製)
等、銅フタロシアニン染料、サリチル酸のアルキル誘導
体の金属錯体、例えば「ボントロンE−81」、「ボン
トロンE−82」、「ボントロンE−85」(以上、オ
リエント化学社製)、4級アンモニウム塩、例えば「CO
PY CHARGE NX VP434」(ヘキスト社製)、ニトロイミダ
ゾール誘導体等を挙げることができる。
れることなく、例えばニグロシン染料として「ニグロシ
ンベースEX」、「オイルブラックBS」、「オイルブ
ラックSO」、「ボントロンN−01」、「ボントロン
N−07」、「ボントロンN−11」(以上、オリエン
ト化学社製)等、3級アミンを側鎖として含有するトリ
フェニルメタン系染料、4級アンモニウム塩化合物、例
えば「ボントロンP−51」(オリエント化学社製)、
セチルトリメチルアンモニウムブロミド、「COPY CHARG
E PX VP435」(ヘキスト社製)等、ポリアミン樹脂、例
えば「AFP−B」(オリエント化学社製)、イミダゾ
ール誘導体等を挙げることができる。以上の荷電制御剤
は芯材中に0.1 〜8.0 重量%、好ましくは0.2 〜5.0 重
量%含有される。芯材中には必要に応じて、熱圧力定着
における耐オフセット性を改善する目的で、例えばポリ
オレフィン、脂肪酸金属塩、脂肪酸エステル、部分ケン
化脂肪酸エステル、高級脂肪酸、高級アルコール、パラ
フィンワックス、アミド系ワックス、多価アルコールエ
ステル、シリコンワニス、脂肪族フロロカーボン、シリ
コンオイル等のオフセット防止剤を任意の一種以上含有
せしめても良い。
プロピレン、ポリエチレン、ポリブテン等の樹脂であっ
て、軟化点が80〜160 ℃のものである。前記脂肪酸金属
塩としては、例えばマレイン酸と亜鉛、マグネシウム、
カルシウム等との金属塩;ステアリン酸と亜鉛、カドミ
ウム、バリウム、鉛、鉄、ニッケル、コバルト、銅、ア
ルミニウム、マグネシウム等との金属塩;二塩基性ステ
アリン酸鉛;オレイン酸と亜鉛、マグネシウム、鉄、コ
バルト、銅、鉛、カルシウム等との金属塩;パルミチン
酸とアルミニウム、カルシウム等との金属塩;カプリル
酸塩;カプロン酸鉛;リノール酸と亜鉛、コバルト等と
の金属塩;リシノール酸カルシウム;リシノレイン酸と
亜鉛、カドミウム等との金属塩及びこれらの混合物等が
挙げられる。前記脂肪酸エステルとしては、例えばマレ
イン酸エチルエステル、マレイン酸ブチルエステル、ス
テアリン酸メチルエステル、ステアリン酸ブチルエステ
ル、パルミチン酸セチルエステル、モンタン酸エチレン
グリコールエステル等が挙げられる。前記部分ケン化脂
肪酸エステルとしては、例えばモンタン酸エステルのカ
ルシウム部分ケン化物等が挙げられる。前記高級脂肪酸
としては、例えばドデカン酸、ラウリン酸、ミリスチン
酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノー
ル酸、リシノール酸、アラキン酸、ベヘン酸、リグノセ
リン酸、セラコレイン酸等及びこれらの混合物を挙げる
ことができる。前記高級アルコールとしては、例えばド
デシルアルコール、ラウリルアルコール、ミリスチルア
ルコール、パルミチルアルコール、ステアリルアルコー
ル、アラキルアルコール、ベヘニルアルコール等を挙げ
ることができる。前記パラフィンワックスとしては、例
えば天然パラフィン、マイクロワックス、合成パラフィ
ン、塩素化炭化水素等が挙げられる。前記アミド系ワッ
クスとしては、例えばステアリン酸アミド、オレイン酸
アミド、パルミチン酸アミド、ラウリル酸アミド、ベヘ
ニン酸アミド、メチレンビスステアロアミド、エチレン
ビスステアロアミド、N,N'−m−キシリレンビスステア
リン酸アミド、N,N'−m−キシリレンビス−12−ヒドロ
キシステアリン酸アミド、N,N'−イソフタル酸ビスステ
アリルアミド、N,N'−イソフタル酸ビス−12−ヒドロキ
システアリルアミド等が挙げられる。前記多価アルコー
ルエステルとしては、例えばグリセリンステアレート、
グリセリンリシノレート、グリセリンモノベヘネート、
ソルビタンモノステアレート、プロピレングリコールモ
ノステアレート、ソルビタントリオレート等が挙げられ
る。前記シリコンワニスとしては、例えばメチルシリコ
ンワニス、フェニルシリコンワニス等が挙げられる。前
記脂肪族フロロカーボンとしては、例えば四フッ化エチ
レン、六フッ化プロピレンの低重合化合物或いは特開昭
53−124428号公報記載の含フッ素界面活性剤等が挙げら
れる。これらのオフセット防止剤の芯材中の樹脂に対す
る割合は1〜20重量%が好ましい。
に着色剤が含有されるが、従来のトナー用着色剤に用い
られている染料、顔料等のすべてを使用できる。本発明
に用いられる着色剤としては、サーマルブラック法、ア
セチレンブラック法、チャンネルブラック法、ランプブ
ラック法等により製造される各種のカーボンブラック、
カーボンブラックの表面を樹脂で被覆しているグラフト
化カーボンブラック、ニグロシン染料、フタロシアニン
ブルー、パーマネントブラウンFG、ブリリアントファー
ストスカーレット、ピグメントグリーンB、ローダミン
−Bベース、ソルベントレッド49、ソルベントレッド14
6 、ソルベントブルー35等及びそれらの混合物等を挙げ
る事ができ、通常、芯材中の樹脂 100重量部に対して1
〜15重量部程度が使用される。
材中に磁性粒子を添加すれば良い。磁性粒子としては、
例えば、フェライト、マグネタイトを始めとする鉄、コ
バルト、ニッケルなどの強磁性を示す金属もしくは合金
又はこれらの元素を含む化合物、或いは強磁性元素を含
まないが適当な熱処理を施すことによって強磁性を示す
ようになる合金、例えはマンガン−銅−アルミニウム、
マンガン−銅−錫などのマンガンと銅とを含むホイスラ
ー合金と呼ばれる種類の合金、又は二酸化クロム、その
他を挙げることができる。これらの磁性体は平均粒径0.
1 〜1μm の微粉末の形で芯材中に均一に分散される。
そしてその含有量は、カプセルトナー100 重量部当たり
20〜70重量部、好ましくは30〜70重量部である。なお、
磁性トナーとするために磁性体微粉末を含有せしめる場
合には、着色剤の場合と同様に処理すればよいが、その
ままでは芯材材料、単量体等の有機物質に対する親和性
が低いので、磁性体微粉末をチタンカップリング剤、シ
ランカップリング剤、レシチン等のいわゆるカップリン
グ剤と共に或いはカップリング剤により処理した上で用
いると、磁性体微粉末を均一に分散せしめることができ
る。
造方法は、少なくとも熱可塑性樹脂および着色剤を含有
する熱溶融性芯材と、その芯材の表面を被覆するよう設
けた外殻とにより構成される熱圧力定着用カプセルトナ
ーの製造方法において、該外殻の主成分として酸無水物
基を1個以上有する共重合体を用いることを特徴とする
ものである。
造方法において、外殻形成は、芯材構成材料と本発明に
おける共重合体を主成分とする外殻構成材料の混合液を
分散媒中に分散させ、外殻構成材料が液滴の表面に偏在
するという性質を利用して行うことができる。即ち、溶
解度指数の差によって混合液の液滴中で芯材構成材料と
外殻構成材料の分離が起こり、その状態で重合が進行し
てカプセル構造が形成される。この方法によると、外殻
がほぼ均一な厚みを持った「酸無水物基を1個以上有す
る共重合体」を主成分とする層として形成されるため、
トナーの帯電特性が均質になるという特長を有する。
を防ぐ為に、分散媒中に分散安定剤を含有させておく必
要がある。分散安定剤としては、例えばゼラチン、ゼラ
チン誘導体、ポリビニルアルコール、ポリスチレンスル
ホン酸、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチ
ルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボ
キシメチルセルロースナトリウム、ポリアクリル酸ナト
リウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、テト
ラデシル硫酸ナトリウム、ペンタデシル硫酸ナトリウ
ム、オクチル硫酸ナトリウム、アリル−アルキル−ポリ
エーテルスルホン酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウ
ム、ラウリン酸ナトリウム、カプリン酸ナトリウム、カ
プリル酸ナトリウム、カプロン酸ナトリウム、ステアリ
ン酸カリウム、オレイン酸カルシウム、3,3 −ジスルホ
ンジフェニル尿素−4,4 −ジアゾ−ビス−アミノ−β−
ナフトール−6−スルホン酸ナトリウム、オルト−カル
ボキシベンゼン−アゾ−ジメチルアニリン、2,2,5,5 −
テトラメチル−トリフェニルメタン−4,4 −ジアゾ−ビ
ス−β−ナフトール−ジスルホン酸ナトリウム、コロイ
ダルシリカ、アルミナ、リン酸三カルシウム、水酸化第
二鉄、水酸化チタン、水酸化アルミニウム、その他を使
用することができる。これらの分散安定剤は二種以上を
併用してもよい。
タノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、エ
チレングリコール、グリセリン、アセトニトリル、アセ
トン、イソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、ジ
オキサン等が挙げられる。これらを単独あるいは混合し
て用いることも可能である。
ーの製造方法は、製造設備や製造工程の簡素化という点
から上記のごとき方法(in situ重合法)が好ま
しいが、例えば芯材としての母粒子と数平均粒子径が母
粒子の数平均粒子径の 1/8以下である外殻形成材料の子
粒子とを気流中で高速撹拌して外殻を形成するといった
乾式法にて行われてもよい。
セルトナーの外殻材料中には先に例示した如き荷電制御
剤を適量添加してもよいし、また、この荷電制御剤をト
ナーと混合して用いることもできるが、外殻自身で帯電
性を制御しているため、それらを添加する場合でも添加
量は少なくてすむ。
融性芯材の主成分が熱可塑性樹脂よりなり、当該樹脂に
由来するガラス転移点が10℃以上50℃以下であることが
好ましいが、ガラス転移点が10℃未満ではカプセルトナ
ーの保存安定性が悪化し、50℃を越えるとカプセルトナ
ーの定着強度が悪化し好ましくない。本発明において、
ガラス転移点とは示差走査熱量計(セイコー電子工業社
製)を用い、昇温速度10℃/min で測定した際に、ガラ
ス転移点以下のベースラインの延長線とピークの立ち上
がり部分からピークの頂点までの間での最大傾斜を示す
接線との交点の温度をいう。また、本発明のカプセルト
ナーの軟化点は80℃以上150 ℃以下であることが好まし
いが、80℃未満では耐オフセット性が悪化し、150 ℃を
越えると定着強度が悪化し好ましくない。本発明におい
て、軟化点とは高化式フローテスター(島津製作所製)
を用い、1cm3 の試料を昇温速度6℃/min で加熱しな
がらプランジャーにより20kg/cm2 の荷重を与え、直径
1mm、長さ1mmのノズルを押し出すようにし、これによ
りフローテスターのプランジャー降下量(流れ値)−温
度曲線を描きそのS字曲線の高さをhとするときh/2
に対応する温度をいう。
段制約を受けるものではないが、平均粒径は通常3〜30
μm とされる。カプセルトナーの外殻の厚みは0.01〜1
μmが好ましく、0.01μm 未満では耐ブロッキング性が
悪化し、1μm を超えると熱溶融性が悪化し好ましくな
い。
て、流動性向上剤、クリーニング性向上剤などを用いる
ことができる。流動性向上剤としては、例えばシリカ、
アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マ
グネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチ
ウム、酸化亜鉛、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケ
イソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ベンガラ、三酸
化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、
硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケ
イ素、窒化ケイ素などを挙げることができる。特にシリ
カの微粉末が好ましい。なお、シリカの微粉末は、Si
−O−Si結合を有する微粉末であり、乾式法及び湿式
法で製造されたもののいずれであってもよい。また、無
水二酸化ケイ素のほか、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸ナ
トリウム、ケイ酸カリウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ
酸亜鉛などいずれであってもよいが、 SiO2 を85重量%
以上含むものが好ましい。また、シラン系カップリング
剤、チタン系カップリング剤、シリコンオイル、側鎖に
アミンを有するシリコンオイルなどにより表面処理され
たシリカの微粉末などを用いることができる。
ン酸亜鉛に代表される高級脂肪酸の金属塩、フッ素系高
分子量体の微粒子粉末などがある。更に現像性を調整す
るための添加剤、例えばメタクリル酸メチルエステル、
メタクリル酸ブチルエステル等の重合物の微粒子粉末な
どを用いてもよい。更に調色、抵抗調整などのために少
量のカーボンブラックを用いてもよい。カーボンブラッ
クとしては従来公知のもの、例えばファーネスブラッ
ク、チャネルブラック、アセチレンブラックなどの種々
のものを用いることができる。
を含有するものであるときには単独で現像剤として用い
られ、また磁性体微粉末を含有しないものであるとき
は、キャリアと混合して二成分系の現像剤を調製して用
いることができる。キャリアとしては、特に限定されな
いが、鉄粉、フェライト、ガラスビーズ等、又はそれら
の樹脂被覆したものが用いられ、トナーのキャリアに対
する混合比は0.5 〜10重量%である。またキャリアの粒
径としては、30〜500 μm のものが用いられる。
して紙等の記録材に定着させることにより良好な定着強
度を与えるが、熱圧力定着方法としては、熱と圧力が併
用されておれば、公知のヒートローラー定着方式、又は
例えば特開平2−190870号公報記載の如く、記録材上の
未定着のトナー画像を加熱部と耐熱シートから構成され
た加熱手段により、該耐熱性シートを介して加熱溶融さ
せ、定着せしめる定着方式、又は例えば特開平2−1623
56号公報記載の如く、固定支持された加熱体と、該加熱
体に対向圧接し、且つフィルムを介して記録材を該加熱
体に密着させる加圧部材とにより、該トナーの顕画像を
記録材に加熱加圧定着する方式等の方法が本発明のカプ
セルトナーの定着に適している。
発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施
例等によりなんら限定されるものではない。
31.0重量部、ジビニルベンゼン 0.9重量部に、カーボン
ブラック「#44 」(三菱化成社製)7.0 重量部、無水マ
レイン酸とスチレンの共重合体( 無水マレイン酸: スチ
レン=1:3 モル比,分子量=1900、ガラス転移点 124.7
℃)10.0重量部、2,2'−アゾビスイソブチロニトリル3.
5 重量部を添加し、アトライター(三井三池化工機製)
に投入し、10℃にて5時間分散し、重合性組成物を得
た。これを容量2リットルのガラス製セパラブルフラス
コにて予め調製したリン酸三カルシウム4重量%の水性
コロイド溶液800g中に30重量%になる量だけ添加し、5
℃にて、TKホモミキサー(特殊機化工業社製)を用い
て、回転数1000rpm で2分間乳化分散させた。4つ口の
ガラス製の蓋をし、還流冷却管、温度計、窒素導入管、
ステンレススチール製撹拌棒を取り付け、電熱マントル
中に設置した。窒素下にて撹拌を続けながら、85℃まで
昇温し、10時間反応せしめた。冷却後、10%塩酸水溶液
にて分散媒を溶かし、濾過、水洗を経て、45℃にて12時
間、20mmHgで減圧乾燥し、風力分級機にて分級し、平均
粒径9μm の外殻が酸無水物基を有する熱可塑性樹脂か
らなるカプセルトナーを得た。このカプセルトナー 100
重量部に、疎水性シリカ微粉末「アエロジル R-972」
(アエロジル社製)0.4 重量部を加えて混合し、本発明
のカプセルトナーを得た。これをトナー1とする。芯材
中の樹脂に由来するガラス転移点は27.1℃、また、トナ
ー1の軟化点は127.2 ℃であった。
32.0重量部、ジビニルベンゼン 0.7重量部に、スチレン
によりグラフト化されたカーボンブラック「GP-E-2」
(菱有工業社製)40重量部、無水マレイン酸とスチレン
の共重合体( 無水マレイン酸: スチレン=1:4 モル比,
分子量=3570、ガラス転移点 108.2℃)10重量部、2,2'
−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)2.5 重量
部、2,2'−アゾビスイソブチロニトリル2.5 重量部を添
加し、重合性組成物を得た。これを容量2リットルのガ
ラス製セパラブルフラスコに予め調製したリン酸三カル
シウム4重量%の水性コロイド溶液800g中に30重量%に
なる量だけ添加し、5℃にて、TKホモミキサー(特殊機
化工業社製)を用いて、回転数1000rpm で2分間乳化分
散させた。4つ口のガラス製の蓋をし、還流冷却管、温
度計、窒素導入管、ステンレススチール製撹拌棒を取り
付け、電熱マントル中に設置した。窒素下にて撹拌しな
がら、80℃まで昇温し、6 時間反応せしめた。冷却後、
10%塩酸水溶液にて分散剤を溶かし、濾過、水洗を経
て、45℃にて12時間、20mmHgで減圧乾燥し、風力分級機
にて分級し、平均粒径9μm の外殻が酸無水物基を有す
る熱可塑性樹脂からなるカプセルトナーを得た。このカ
プセルトナー 100重量部に、疎水性シリカ「アエロジル
R-972」0.4 重量部を加えて混合し、本発明のカプセル
トナーを得た。これをトナー2 とする。芯材の樹脂に由
来するガラス転移点は25.2℃、また、トナー2 の軟化点
は116.4℃であった。
32.0重量部、ジビニルベンゼン 0.7重量部に、スチレン
によりグラフト化されたカーボンブラック「GPT-505P」
(菱有工業社製)20.0重量部、無水マレイン酸とスチレ
ン、2-エチルヘキシルアクリレートの共重合体(無水マ
レイン酸: スチレン:2-エチルヘキシルアクリレート=
71:17:12重量比、分子量=4250、ガラス転移点82℃)10
重量部、2,2'−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリ
ル)2.5 重量部、2,2'−アゾビスイソブチロニトリル2.
5 重量部を添加し、重合性組成物を得た。これを容量2
リットルのガラス製セパラブルフラスコに予め調製した
リン酸三カルシウム4重量%の水性コロイド溶液800g中
に30重量%になる量だけ添加し、5℃にて、TKホモミキ
サー(特殊機化工業社製)を用いて、回転数1000rpm で
2分間乳化分散させた。4つ口のガラス製の蓋をし、還
流冷却管、温度計、窒素導入管、ステンレススチール製
撹拌棒を取り付け、電熱マントル中に設置した。窒素下
にて撹拌しながら、80℃まで昇温し、6 時間反応せしめ
た。冷却後、10%塩酸水溶液にて分散剤を溶かし、濾
過、水洗を経て45℃にて12時間、20mmHgで減圧乾燥し、
風力分級機にて分級し、平均粒径9μm の外殻が酸無水
物基を有する熱可塑性樹脂からなるカプセルトナーを得
た。このカプセルトナー 100重量部に、疎水性シリカ
「アエロジル R-972」0.4 重量部を加えて混合し、本発
明のカプセルトナーを得た。これをトナー3とする。芯
材の樹脂に由来するガラス転移点は30.1℃、また、トナ
ー3の軟化点は129.6℃であった。
体を用いないこと以外は、実施例1と同様の操作により
表面処理まで行ってトナーを得た。これを比較トナー1
とする。芯材中の樹脂に由来するガラス転移点は25.8
℃、また、比較トナー1の軟化点は125.5 ℃であった。
体を用いないこと以外は、実施例2と同様の操作により
表面処理まで行ってトナーを得た。これを比較トナー2
とする。芯材中の樹脂に由来するガラス転移点は25.2
℃、また、比較トナー2の軟化点は118.3 ℃であった。
チルヘキシルアクリレートの共重合体を用いないこと以
外は、実施例3と同様の操作により表面処理まで行って
トナーを得た。これを比較トナー3とする。芯材中の樹
脂に由来するガラス転移点は27.3℃、また、比較トナー
3の軟化点は127.6 ℃であった。
チルヘキシルアクリレートの共重合体として、ガラス転
移点の低い樹脂(無水マレイン酸: スチレン:2-エチル
ヘキシルアクリレート=74:17:9 重量比、分子量=448
5、ガラス転移点52℃)を用ること以外は、実施例3と
同様の操作により表面処理まで行ってカプセルトナーを
得た。これを比較トナー4とする。芯材中の樹脂に由来
するガラス転移点は24.5℃、また、比較トナー4の軟化
点は103.4 ℃であった。
と250 〜400 メッシュの粒度を有するスチレン/メチル
メタクリレート樹脂被覆された球形フェライト粉94重量
部とをポリ容器に入れ、回転数が150rpmで20分間容器ご
とローラー上で回転混合し、現像剤を調製した。得られ
た現像剤について帯電量、定着性及び耐ブロッキング性
について評価した。
ーオフ式帯電量測定装置によって測定を行った。即ち、
フェラデーケージとコンデンサー、エレクトロメーター
を備えた比電荷測定装置を用い、まず、500 メッシュ
(キャリア粒子の通過しない大きさに適宜変更可能) の
ステンレスメッシュを備えた真鍮製の測定セルに、調製
した現像剤をW(g)(0.15〜0.20g) 入れた。次に吸引
口から5秒間吸引した後、気圧レギュレーターが0.6kgf
/cm2 を示す圧力で5秒間ブローを行い、トナーのみを
セル中から除去した。この時のブロー開始から2秒後の
電位計の電圧をV(volt)とした。ここでコンデンサーの
電気容量をC (μF)とすると、このトナーの比電荷Q/
mは下式の如く求められる。 Q/m(μc/g)=C×V/m ここで、mはW(g)中の現像剤中に含まれるトナーの
重量であるが、現像剤中のトナーの重量をT(g)、現
像剤の重量をD(g)とした場合、試料のトナー濃度は
T/D×100(%)と表され、mは下式の如く求めら
れる。 m(g)=W×(T/D) 表1に、通常環境下で調製した現像剤の帯電量測定の結
果を示す。また5万枚コピー後の帯電量の測定も行い、
更に連続耐刷試験中の画質(地汚れの発生)及び機内飛
散についても評価し、これらを併せて表1に示す。
にて評価した。即ち、前述の調製済現像剤を市販の電子
写真複写機(感光体はセレン−砒素、定着ローラーの回
転速度は255mm/sec 、定着装置中の熱圧力温度を可変に
し、オイル塗布装置を除去したもの)を用いて画像出し
を行った。定着温度を100 ℃〜220 ℃にコントロール
し、画像の定着性、オフセット性を評価した。その結果
を表2 に示す。ここでの最低定着温度とは、底面が15mm
×7.5mm の砂消しゴムに500gの荷重を乗せ、定着機を通
して定着された画像の上を5往復こすり、こする前でマ
クベス社の反射濃度計にて光学反射密度を測定し、以下
の定義による定着率が70%を越える際の定着ローラーの
温度をいう。 定着率=(こすった後の像濃度/こする前の像濃度)×
100
ナーを50℃、相対湿度40%の条件下で24時間放置したと
きの凝集の発生の程度を評価し、その結果も表2 に示
す。
〜3及び比較トナー4については、帯電量の値は適性
で、5万枚連続コピー後も帯電量の変化が小さく良好な
画質を維持していた。しかし、比較トナー1〜3は帯電
量の値が低く、5万枚コピー後は極性も逆転してしま
い、これらのトナーを用いると連続コピー中に地汚れが
多く発生し、機内でトナー飛散を起こした。また、表2
から明らかなように、トナー1〜3、比較トナー1〜4
は、いずれも最低定着温度が低く、非オフセット域も広
かった。しかし、トナー1〜3は、外殻が60℃以上の
ガラス転移点を有する熱可塑性樹脂によって被覆されて
いるため、耐ブロッキング性が良かったが、比較トナー
1〜3は外殻となる樹脂が存在せず、また、比較トナー
4は外殻となる樹脂のガラス転移点が52℃と低いため
に耐ブロッキング性に問題があった。
は、ヒートローラーなどの熱圧力定着方式において耐オ
フセット性が優れ、低い温度で定着でき、また耐ブロッ
キング性が優れている。更に、カプセルトナーの表面に
負帯電性を有する樹脂が存在するため、地汚れのない鮮
明な画像を多数回にわたり安定に形成することができ
る。
Claims (6)
- 【請求項1】 少なくとも熱可塑性樹脂および着色剤を
含有する熱溶融性芯材と、その芯材の表面を被覆するよ
う設けた外殻とにより構成される熱圧力定着用カプセル
トナーにおいて、該熱可塑性樹脂がビニル樹脂を含有し
てなり、該外殻の主成分が、無水マレイン酸とスチレン
の共重合体、又は無水マレイン酸とスチレン、(メタ)
アクリル酸エステルの共重合体であり、in situ
重合法により得られることを特徴とする熱圧力定着用カ
プセルトナー。 - 【請求項2】 該共重合体のガラス転移点が、60℃以
上である請求項1記載の熱圧力定着用カプセルトナー。 - 【請求項3】 カプセルトナー中、熱溶融性芯材の主成
分となる熱可塑性樹脂に由来するガラス転移点が、10
〜50℃である請求項1又は2記載の熱圧力定着用カプ
セルトナー。 - 【請求項4】 カプセルトナーの軟化点が、80〜15
0℃であることを特徴とする請求項1又は2記載の熱圧
力定着用カプセルトナー。 - 【請求項5】 少なくとも熱可塑性樹脂および着色剤を
含有する熱溶融性芯材と、その芯材の表面を被覆するよ
う設けた外殻とにより構成される熱圧力定着用カプセル
トナーの製造方法において、該熱可塑性樹脂がビニル樹
脂を含有してなり、該外殻の主成分として、無水マレイ
ン酸とスチレンの共重合体、又は無水マレイン酸とスチ
レン、(メタ)アクリル酸エステルの共重合体を用い、
in situ重合法により熱圧力定着用カプセルトナ
ーを製造することを特徴とする熱圧力定着用カプセルト
ナーの製造方法。 - 【請求項6】 該共重合体のガラス転移点が、60℃以
上である請求項5記載の製造方法。
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