(57)【要約】【課題】汎用成型用樹脂を用い、耐久性及び定着性に優れたマイクロカプセルトナー及びその製造方法を提供すること。【解決手段】６０〜８０℃の融点を有するワックスを含む核材粒子を、汎用成形樹脂及び着色剤を含む外殻膜で被覆してなるマイクロカプセルトナーであって、前記汎用成形樹脂は、ロックウェル硬さ５０以上又はシャルピー衝撃強さ２以上を有し、前記外殻膜の厚さ（Ｄｓ−Ｄｃ）／２は、下記式を満たすことを特徴とするマイクロカプセルトナー。  ０．０１＜（Ｄｓ−Ｄｃ）／２Ｄｃ＜０．５０  （式中、Ｄｓはマイクロカプセルトナー粒子の体積平均径であり、Ｄｃは核材粒子の体積平均径である。）【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
６０〜８０℃の融点を有するワックスを含む核材粒子を、汎用成形樹脂及び着色剤を含む外殻膜で被覆してなるマイクロカプセルトナーであって、前記汎用成形樹脂は、ロックウェル硬さ５０以上又はシャルピー衝撃強さ２以上を有し、前記外殻膜の厚さ（Ｄｓ−Ｄｃ）／２は、下記式を満たすことを特徴とするマイクロカプセルトナー。
０．０１＜（Ｄｓ−Ｄｃ）／２Ｄｃ＜０．５０
（式中、Ｄｓはマイクロカプセルトナー粒子の体積平均径であり、Ｄｃは核材粒子の体積平均径である。）
【請求項２】
６０〜８０℃の融点を有するワックスを含む核材を溶融する工程、
前記溶融した核材を噴霧冷却することにより核材粒子を形成する工程、
ロックウェル硬さ５０以上又はシャルピー衝撃強さ２以上の汎用成形樹脂及び着色剤を含む外殻材溶液を調製する工程、
前記核材粒子を前記外殻材溶液内に分散させる工程、及び
前記分散液を噴霧乾燥することにより、前記核材粒子の表面に外殻膜を形成し、マイクロカプセルトナー粒子を得る工程
を具備し、
前記外殻膜の厚さ（Ｄｓ−Ｄｃ）／２は、下記式を満たすことを特徴とするマイクロカプセルトナーの製造方法。
０．０１＜（Ｄｓ−Ｄｃ）／２Ｄｃ＜０．５０
（式中、Ｄｓはマイクロカプセルトナー粒子の体積平均径であり、Ｄｃは核材粒子の体積平均径である。）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロカプセルトナー及びその製造方法に係り、特に、汎用成型用樹脂を用いたマイクロカプセルトナー及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、一般的な電子写真トナー用に用いられる樹脂としては、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられるが、トナー用樹脂の設計には非常に多くの制約がある。例えば、重合型トナーにおいては、媒体中に乳化や懸濁分散が可能であること、溶液中で粒子状態で重合できることが必要であり、粉砕型トナーであれば、良好な粉砕性、離型剤との適度な分散性など加工方法による特性が求められる。
【０００３】
また、全てのトナーに求められるのが、適正な温度で溶融し、用紙に結着すると同時に適度な弾性によりオフセットを回避する性能、キャリアやブレードとの摩擦帯電に耐え得る耐摩擦性能などである。
【０００４】
このような特性を全て満たすため、トナー用の結着樹脂は、緻密なバランスの上に設計されている。
【０００５】
一方、成型などに用いられる汎用プラスチックやエンジニアプラスチック等は、広い用途に非常に大量に生産されている。このような一般に成型に用いられる樹脂をトナー用に利用することは、以下の理由から、検討の初期段階で大きな障害となり、実用化されていない。
【０００６】
（１）耐熱性を有するため、加熱溶融による定着ができない。
【０００７】
（２）強靭性を有するため、粉砕することができない。
【０００８】
（３）耐熱性及び強靭性を低下させると、耐久性も低下する。
【０００９】
他方、核材粒子としてのワックス粒子の表面に、外殻材としての着色剤を含む樹脂で被覆したマイクロカプセルトナーが知られている。これらのマイクロカプセルトナーの製造方法として、着色剤を含む樹脂溶液中にワックス粒子を分散させた分散液を噴霧乾燥する方法がある（例えば、特許文献１〜６参照）。
【００１０】
このようなマイクロカプセルトナーにおいても、上述した汎用成型用樹脂は、これまで同様の理由から用いられていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第２９７３２３４号公報
【特許文献２】特開平６−０１１９０２号公報
【特許文献３】特開２００８−２４２４１６号公報
【特許文献４】特開平２−１４６０５７号公報
【特許文献５】特公平１−０４５９１２号公報
【特許文献６】特公平２−００６０５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされ、汎用成型用樹脂を用いるにもかかわらず、トナーに必要な耐久性及び定着性を満たすマイクロカプセルトナー及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため、本発明の第１の態様は、６０〜８０℃の融点を有するワックスを含む核材粒子を、汎用成形樹脂及び着色剤を含む外殻膜で被覆してなるマイクロカプセルトナーであって、前記汎用成形樹脂は、ロックウェル硬さ５０以上又はシャルピー衝撃強さ２以上を有し、前記外殻膜の厚さ（Ｄｓ−Ｄｃ）／２は、下記式を満たすことを特徴とするマイクロカプセルトナーを提供する。
【００１４】
０．０１＜（Ｄｓ−Ｄｃ）／２Ｄｃ＜０．５０
（式中、Ｄｓはマイクロカプセルトナー粒子の体積平均径であり、Ｄｃは核材粒子の体積平均径である。）
本発明の第２の態様は、６０〜８０℃の融点を有するワックスを含む核材を溶融する工程、前記溶融した核材を噴霧冷却することにより核材粒子を形成する工程、ロックウェル硬さ５０以上又はシャルピー衝撃強さ２以上の汎用成形樹脂及び着色剤を含む外殻材溶液を調製する工程、前記核材粒子を前記外殻材溶液内に分散させる工程、及び前記分散液を噴霧乾燥することにより、前記核材粒子の表面に外殻膜を形成し、マイクロカプセルトナー粒子を得る工程を具備し、前記外殻膜の厚さ（Ｄｓ−Ｄｃ）／２は、下記式を満たすことを特徴とするマイクロカプセルトナーの製造方法を提供する。
【００１５】
０．０１＜（Ｄｓ−Ｄｃ）／２Ｄｃ＜０．５０
（式中、Ｄｓはマイクロカプセルトナー粒子の体積平均径であり、Ｄｃは核材粒子の体積平均径である。）
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、汎用成型用樹脂を用いるにもかかわらず、トナーに必要な耐久性及び定着性を満たすマイクロカプセルトナー及びその製造方法が提供される。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１８】
本発明の一実施形態に係るマイクロカプセルトナーは、６０〜８０℃の融点を有するワックスを含む核材粒子を、汎用成形樹脂及び着色剤を含む外殻膜で被覆してなる。この場合、汎用成形樹脂は、ロックウェル硬さ５０以上又はシャルピー衝撃強さ２以上を有し、外殻膜の厚さ（Ｄｓ−Ｄｃ）／２は、下記式を満たす値（換言すれば、外殻膜の厚さは核材粒子直径の１〜５０％）である。
【００１９】
０．０１＜（Ｄｓ−Ｄｃ）／２Ｄｃ＜０．５０
（式中、Ｄｓはマイクロカプセルトナー粒子の体積平均径であり、Ｄｃは核材粒子の体積平均径である。）
以上のようなマイクロカプセルトナーでは、外殻膜として、ロックウェル硬さ５０以上又はシャルピー衝撃強さ２以上の汎用成形樹脂を用いているため、膜厚を極めて薄くすることが可能である。また、このように薄い膜厚であっても、ロックウェル硬さ５０以上又はシャルピー衝撃強さ２以上であるため、このトナーを用いて画像形成を行う際に、ドクターブレードやキャリアとの摩擦帯電に十分に耐えることが出来る。
【００２０】
このように薄い外殻膜を有するマイクロカプセルトナーによると、定着工程において、加熱及び加圧されることにより、変形や微小な亀裂が生じ、樹脂と顔料粒子との界面に微小な隙間ができることで、溶融したワックスがトナー粒子の表面に滲出し、用紙に定着するにいたる。その結果、障害なく、トナーの溶融定着が可能となる。
【００２１】
本実施形態に係るマイクロカプセルトナーは、溶融した核材を噴霧冷却することにより核材粒子を形成し、汎用成形樹脂及び着色剤を含む外殻材溶液を調製し、核材粒子を外殻材溶液内に分散させて得た分散液を噴霧乾燥することにより製造することが出来る。
【００２２】
この方法によると、噴霧乾燥法を用いているため、従来の被覆法では困難であった、ロックウェル硬さ５０以上又はシャルピー衝撃強さ２以上の汎用成形樹脂を、核材粒子の表面に薄く被覆することが可能である。
【００２３】
以下、本実施形態に係るマイクロカプセルトナーの製造方法について、工程順に詳細に説明する。
【００２４】
まず、最初に、６０〜８０℃の融点を有するワックスを含む核材を溶融する。ワックスの溶融は、ワックスを融点以上の温度に加熱することによって、行うことが出来る。ワックスの融点が８０℃を超えると、トナーは、高い定着温度、例えば２００℃においても定着が困難となる。一方、ワックスの融点が６０℃未満では、外殻膜が薄い場合に、機内の搬送や供給の際、マイクロカプセルトナーが変形してしまう場合があり好ましくない。
【００２５】
本実施形態に係るマイクロカプセルトナーに用いるワックスとしては、このように融点が６０〜８０℃の低融点ワックスであればよく、その種類を問わない。例えば、以下のものを用いることが出来る。天然物系としてはキャンデリラワックス、ホホバ油、鉱物由来のモンタン酸ワックス、石油由来のパラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックスがある。また、合成ワックスでは、フィッシャートロプシュワックス、ポリエチレンワックス、油脂系合成ワック(エステル、ケトン類、アミド）などが挙げられる。
【００２６】
次いで、以上のように溶融した核材を噴霧冷却することにより、核材粒子を形成する。噴霧冷却は、公知の噴霧乾燥装置により、溶融ワックスを所定の空気流量で噴霧することにより得ることが出来る。得られた核材粒子の粒径は、例えば、４−８μｍである。
【００２７】
次に、ロックウェル硬さ５０以上又はシャルピー衝撃強さ２以上の汎用成形樹脂及び着色剤を含む外殻材溶液を調製する。汎用成形樹脂は、ロックウェル硬さ５０以上又はシャルピー衝撃強さ２以上であり、特にその種類は問わない。例えば、塩化ビニル樹脂、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、環状ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂等を用いることができる。ポリ乳酸のような生分解性樹脂を用いることが可能である。
【００２８】
着色剤としては、通常、トナーに用いるものを使用することが出来る。
【００２９】
外殻材溶液の調製は、汎用成形樹脂を溶媒に溶解し、それに着色剤を分散させることにより行うことが出来る。
【００３０】
その後、核材粒子を外殻材溶液内に分散させ、得られた分散液を噴霧乾燥することにより、核材粒子の表面に外殻膜を形成し、マイクロカプセルトナー粒子を得る。
【００３１】
核材粒子の外殻材溶液内への分散は、公知の分散装置を用いて行うことが出来、得られた分散液に、汎用成形樹脂の溶解に用いた溶媒を加えて希釈し、粘度を調整することが望ましい。分散液の粘度は、３０ｃｐ（０．０３Ｐａｓ）以下であるのが望ましい。
【００３２】
分散液の噴霧乾燥は、上述した溶融した核材の噴霧乾燥に用いたのと同様の装置及び方法により行うことが出来る。
【００３３】
以上のようにして得られたマイクロカプセルトナー粒子は、外殻膜の厚さ（Ｄｓ−Ｄｃ）／２が、下記式を満たすことが必要である。
【００３４】
０．０１＜（Ｄｓ−Ｄｃ）／２Ｄｃ＜０．５０
（式中、Ｄｓはマイクロカプセルトナー粒子の体積平均径であり、Ｄｃは核材粒子の体積平均径である。）
外殻膜の厚さが上記式を満たす値よりも薄い場合には、トナーの耐久性が劣ってしまい、厚い場合には、トナーの溶融定着が困難となる。
【００３５】
なお、外殻膜の厚さの調整は、分散液の粘度を調整することにより行うことが可能である。
【００３６】
以上のようにして製造された、本実施形態に係るマイクロカプセルトナーでは、成型用の汎用樹脂を用いているが、一般に成型用の汎用樹脂をトナーの結着樹脂として用いたトナーは、軟化温度が高いため、定着工程で溶融せず、定着が困難となる。これに対し、本実施形態に係るマイクロカプセルトナーでは、融点が６０〜８０℃の低融点ワックスを核材粒子とし、汎用樹脂を外殻膜とするとともに、外殻膜の厚さを所定の厚さに薄くしたマイクロカプセルにすることにより、定着工程において核材粒子である低融点ワックスは低粘度の液体へ相変化し、激しい分子運動と熱膨張とで、汎用成型用樹脂からなる薄い外殻膜より滲み出ることが可能となる。滲み出たワックスは、用紙へ定着すると共に定着ロールへの付着も軽減することができる。
【実施例】
【００３７】
以下、本発明の実施例を示し、本発明についてより具体的に説明する。
【００３８】
下記表１に示す種々の融点を有するワックスを、下記表１に示す溶融温度に加熱して溶融し、噴霧冷却して、下記表１に示す体積平均粒径の９種の核材粒子（核材−１〜核材−９）を得た。
【００３９】
噴霧冷却装置としては、マイクロミストドライヤ（ＭＤＬ−０５０Ｂ型：藤崎電機（株）製）を用いた。この装置は、４流体ノズルを具備するストレート型である。
【００４０】
この噴霧冷却装置を用いて、以下の加工条件で核材粒子を製造した。
【００４１】
混練物送液量：５ｍＬ／分
アシストエア温度：室温
アシストエア流量：５０Ｌ／分
なお、体積平均径の測定法は、下記の通りである。
【００４２】
測定装置：コールターマルチサイザーIII（コールター（株）製）
測定法：電解液として１級塩化ナトリウムを用い、約１％ＮａＣｌ水溶液を調製する。例えば、ＩＯＴＯＮ−II（コールター（株）製）が使用できる。電解水溶液１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤（アルキルベンゼンスルフォン酸塩）を０．１〜５ｍｌ加え、更に測定試料を２〜２０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解液を超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行い、前記測定装置により、アパーチャーとして１００μｍアパーチャーを用いて、トナー粒子の体積、個数を測定して、体積分布と個数分布を算出する。その値に基づき、トナー粒子の体積平均径（μｍ）を求める。
【表１】
2011227262.tif 000002
【００４３】
次に、下記表２に示す特性を有する１０種の樹脂１０質量部を、下記表２に示す溶解用有機溶剤１００質量部に溶解し、これにシアン顔料（シアニンブルー４９２０、大日精化（株）製）５質量部を加えた後、直径約５００μｍのジルコニアビーズ（株式会社ニッカトー製）を分散メディアとして用い、ミル容積約０．１５Ｌのウルトラアペックスミル（ＵＡＭ−０１５型：寿工業（株）製）を用い、ロータ周速８ｍ／秒、液流量１０ｋｇ／時間、５℃〜１２℃の冷却液を循環させた状態で２時間分散処理し、シアン顔料を含む汎用成型用樹脂溶液を得た。
【００４４】
次いで、得られた汎用成型用樹脂溶液５０質量部に対し、上記核材粒子３質量部を加え、カンペバッチ式卓上サンドミル(株式会社林商店製)にディゾルバー用攪拌羽を取り付け、高速回転(２，１６０rpm)にて核材粒子を樹脂溶液に良く分散させた後、汎用成型用樹脂の溶解に用いたものと同一の有機溶剤５０質量部を加え、希釈した。
【００４５】
その際の粘度は３０ｃｐ（０．０３Ｐａ・ｓ)以下とし、この粘度とならない場合は更に希釈した。
【００４６】
なお、粘度の測定には、下記の装置を用いた。
【００４７】
装置：ブルックフィールドアナログ粘度計：ＬＶＴ低粘度用
測定範囲(ｍＰａ・ｓ)：１５〜２，０００，０００
測定温度：２３℃
また、ロックウェル硬さ及びシャルピー衝撃強さの試験法は、下記の通りである。
【００４８】
ロックウェル硬さ
規格：ＩＳＯ２０３９−２／ＪＩＳ−Ｋ６７５８／ＪＩＳＧ０２０２（Ｒスケール）
試験法：圧子として１／２″鋼球を用い、試験荷重６０ｋｇで試験する。    
シャルピー衝撃強さ
規格：ＩＳＯ １７９
試験法：試験片ノッチ背面をハンマー打撃して、破断に要したエネルギーをもって衝撃性を評価する。
【００４９】
試験片寸法(ｍｍ)：厚さ×巾×長さ＝４×１０×８０
試験片固定間距離：６２ｍｍ
ノッチ：４５°、２ｍｍ深さ
単位：ｋＪ/ｍ２ 
【表２】
2011227262.tif 000003
【００５０】
得られた希釈溶液を噴霧乾燥することにより、下記表３に示す体積平均径５−１０μmのマイクロカプセルトナーを得た。
【００５１】
噴霧乾燥に用いた装置及び噴霧乾燥の条件は下記の通りである。
【００５２】
噴霧乾燥装置：マイクロミストドライヤＭＤＬ−０５０Ｂ型（藤崎電機（株）製）
ノズル：４流体ノズル ストレート型
混練物送液量：５ｍＬ／分
アシストエア温度：３００℃
アシストエア流量：５０Ｌ／分
【表３】
2011227262.tif 000004
【００５３】
以上のようにして得られた青色マイクロカプセル微粒子１００質量部に、外添剤として、「Ｒ９７２」（疎水性シリカ：日本アエロジル（株）製）を２質量部、「ＴＧ８１０Ｇ」（疎水性シリカ：キャボット（株）製）０．４質量部を添加し、小型高速粉砕機（ワンダーブレンダー）WB-1（大阪ケミカル(株)製）により２５０００ｒｐｍの回転速度で混合して、カプセルトナーを得た。
【００５４】
得られたトナーをカラープリンター「スピーディア：Ｎ３５００」（カシオ計算機（株）製）にて印刷試験を行い、定着性及び耐久性を評価した。
【００５５】
定着性及び耐久性の評価方法を書きに示す。
【００５６】
定着性
カラープリンター「スピーディア：Ｎ３５００」（カシオ計算機（株）製）を用い、定着装置のヒーター温度を１００℃、１２０℃、１４０℃、１６０℃、１８０℃、２００℃に変化させて、用紙（Ａ４−Ｐ紙（富士ゼロックス（株）製））に全面ベタ画像を印刷する。
【００５７】
定着性は、下記のＡ〜Ｄの４段階の評価基準で行う。
【００５８】
Ａ：１２０℃以下にて定着する。
【００５９】
Ｂ：１４０−１６０℃にて定着する。
【００６０】
Ｃ：１８０−２００℃にて定着する。
【００６１】
Ｄ：定着しない。
【００６２】
耐久性
カラープリンター「スピーディア：Ｎ３５００」（カシオ計算機（株）製）を用い、高温／高湿（２８℃／８０％）の条件下で、印字率５％の印字パターンを４万枚連続してプリントする。
【００６３】
ブレード゛への固着／融着による白スジや、トナー同士の凝集による白スジの発生、トナーの搬送供給機構における障害の発生など、障害発生時点の印刷枚数により、下記の基準で耐久性を評価する。
【００６４】
Ａ：４万枚障害なし
Ｂ：３〜４万枚で障害発生
Ｃ：１〜３万枚で障害発生
Ｄ：１万枚以下で障害発生
定着性及び耐久性の評価結果を下記表４に示す。
【表４】
2011227262.tif 000005
【００６５】
上記表４から、次のことがわかる。即ち、核材として６０〜８０℃の融点を有するワックスを用い、外殻材としてロックウェル硬さ５０以上又はシャルピー衝撃強さ２以上の汎用成形樹脂を用い、かつ外殻膜の厚さ（Ｄｓ−Ｄｃ）／２が不等式０．０１＜（Ｄｓ−Ｄｃ）／２Ｄｃ＜０．５０（換言すれば、外殻膜の厚さが核材粒子直径の１〜５０％）を満たすマイクロカプセルトナー（実施例１〜１４）は、いずれも優れた耐久性を示しているとともに、定着可能である。
【００６６】
これに対し、外殻材としてロックウェル硬さ５０未満又はシャルピー衝撃強さ２未満のトナー用の樹脂を用いたマイクロカプセルトナー（比較例１〜３）は、ブレードによる摩擦帯電に耐えることが出来ず、耐久性に難点がある。また、核材として６０〜８０℃の融点を有するワックスを用いたマイクロカプセルトナー（比較例４〜６）は、定着温度２００℃においても定着することが出来ない。また、外殻膜の厚さ（Ｄｓ−Ｄｃ）／２が不等式０．０１＜（Ｄｓ−Ｄｃ）／２Ｄｃ＜０．５０の上限を超えるマイクロカプセルトナー（比較例７）は、定着温度２００℃においても定着することが出来ず、下限未満であるマイクロカプセルトナー（比較例８）は、耐久性に劣っている。