(57)【要約】【課題】一般の複写機やプリンターを使用して点字などの立体画像を簡便に作成し、熱膨張性マイクロカプセルを塗布した専用紙を使用することなく、安価に立体画像を作成できるトナーを提供することである。【解決手段】トナー粒子中に熱膨張性マイクロカプセルを含有し、トナー母粒子に、トナー粒径よりも小さい熱膨張性カプセルを外添することによりトナーの発泡性を高めることでトナーに発泡性をもたらすことができる。外添後のトナーを乾燥させて製造されるトナー。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも結着樹脂と熱膨張性マイクロカプセルからなる発泡剤を含有してなり、定着工程にかかる熱に応じて発泡して立体画像を形成することを特徴とする画像形成用トナー。
【請求項２】
前記トナー母粒子に添加された熱膨張性マイクロカプセルに含まれる水分を乾燥させる工程含む画像形成用トナー。
【請求項３】
前記トナーの体積平均粒径が前記熱膨張性マイクロカプセルの体積平均粒径よりも大きいことを徴とする画像形成用トナー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、静電荷現像用トナーを用いて立体画像を形成する場合に好適に用いられる立体画像形成用トナー、およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】陰影や指の感触が得られる立体画像は広告用や教育用資料として利用されている。立体画像は平面的な視覚情報よりも印象の強い３次元的な情報を与えることができる。特に、視覚障害者の人に対しては点字用の画像が有効に利用されており、必要不可欠である。【０００３】立体画像を形成する手段として、以下の方法が知られている。
点字作成には、点字盤と呼ばれる器具が用いられており、これは用紙をおさえる留め具のついた板と、その板の上において点字を打つ定規からなるものである。他に、点字用のタイプライタによる方法も広く知られており、点字の６つの天に対応した６つのキーを用紙に突起を打ち付けて点字を描く方法である。また、立体画像を複製する場合、前記点字用タイプライタと同様の原理により、点字画像を形成した原版を作製し、点字製版機や点字印刷機を用いて複製する方法がある。これらの方法は点字画像を作成するにあたり、時間を要するという点で多数の立体画像を作成するには簡便性の点で不十分である。【０００４】また、特許文献１には複写機を使用して発泡性マイクロカプセルを塗布した特殊用紙にトナーの仮定着を行った後、第２の定着装置によってトナー像の部分を膨張させて立体的に複写する方法が開示されている。この方法は容易に立体画像を形成できるが、複写機とは別に定着装置が必要である点、さらに熱膨張性マイクロカプセルを塗布した専用紙が高価である点から、資料作成に使用するには不向きであり、使用する機会が限定される。【０００５】また、特許文献２には感熱発泡剤入りトナーを用い、突起画像を形成するための情報の入出力方法が提案されている。この方法に用いられているトナーは感熱発泡剤が混合されているが、トナーを用紙に定着印字させた後に加熱装置を利用して立体画像を形成しているが、定着工程と発泡工程が同時に行われず、加熱装置を必要とするために簡便性の観点から不十分である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−６８５６０
【特許文献２】特開平７−６１０４７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】本発明は、一般の複写機やプリンターを使用して点字などの立体画像を簡便に作成し、熱膨張性マイクロカプセルを塗布した専用紙を使用することなく、安価に立体画像を作成できるトナーを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】本発明は結着樹脂と熱膨張性マイクロカプセルからなる発泡剤を含有することを特徴とするトナーである。画像形成用トナーにおいて、前記熱膨張性マイクロカプセルが定着器でトナーを溶融させ、用紙に定着させるための熱によって膨張し、画像部の体積を膨張させることによって立体画像を形成することができる。【０００９】また、本発明は、少なくとも結着樹脂と熱膨張性マイクロカプセルを混合し、二軸押出機において溶融混練し、得られた混練物を体積平均粒径が前記熱膨張性マイクロカプセルより大きいサイズに粉砕する工程を含む画像形成用のトナーである。さらに、本発明は前記トナー母粒子に熱膨張性マイクロカプセル、シリカや酸化チタンなどの微粒子を添加することを特徴とする。トナー母粒子に熱膨張性マイクロカプセルを添加することで形成された画像の発泡性が増し、より立体感を持たせることができる。【００１０】前記熱膨張性マイクロカプセルは固形分約７０〜８０％の湿潤体であることが好ましい。乾燥状態の熱膨張性マイクロカプセルをトナー母粒子に添加し混合しても熱膨張性を向上させることができない。しかし、トナー母粒子に添加する際に熱膨張マイクロカプセルが湿潤体であることでトナー粒子との接着性が向上し、より膨張性の高いトナーを得ることができる。詳細な機序は不明だが、熱膨張性マイクロカプセルが湿潤状態であることで同粒子間に液架橋力が発生して凝集しやすくなるため、トナー粒子と混合する際により強い負荷がかかることでトナーとの付着力が高まっていると推察される。さらに、熱膨張性マイクロカプセルの外殻はアクリロニトリルが主成分であり、湿潤状態から乾燥させることでトナー粒子と熱膨張性マイクロカプセル粒子との間に水素結合を形成して付着力が高まっていると推察される。該トナーは熱膨張マイクロカプセルが湿気を帯びているために帯電性を低下させ、カブリや飛散の原因となるため、該トナーを乾燥させる工程を設けることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】本発明のトナーを用いることで、一般的なオフィスで広く用いられている電子写真方式の複写機やプリンターを使用して、点字認識可能な文章や指の感触で認識できる罫線や図形等の立体画像を簡便かつ安価に作成できる。
【発明を実施するための形態】
【００１２】本発明の立体画像形成用トナーは、少なくとも結着樹脂と熱膨張マイクロカプセルからなる発泡剤を含有するものである。熱膨張性マイクロカプセルとしては、特に制限されるものではなく、熱により体積膨張するものであればよい。熱膨張マイクロカプセルの発泡温度は使用する画像形成装置によって適正温度が異なるが、通常の電子写真方式の複写機やプリンターを用いて立体画像を形成する場合は、発泡開始温度が加熱定着温度以下であると好ましい。
【００１３】本発明のトナーにおける熱膨張マイクロカプセルの含有量は、溶融混練段階で５重量部〜５０重量部、好ましくは２０重量部〜４０重量部である。トナー母粒子に添加する段階では１重量部〜１０重量部、好ましくは２重量部〜７重量部である。溶融混練時に熱膨張マイクロカプセルの含有量が５重量部未満であるとトナーの熱膨張性が不十分となる場合があり、５０重量部を超えるとトナー中の結着樹脂の割合が不足し、定着性が低下する問題が生じる場合がある。また、トナー母粒子に熱膨張マイクロカプセルを添加する場合には１重量部未満であると熱膨張性が十分に向上しない場合があり、１０重量部を超えると、トナーに付着しきらない熱膨張マイクロカプセルが増えてプリンター内部を汚染する場合がある。
【００１４】本発明の立体画像形成用トナーの結着樹脂としては特に制限されるものではなく、トナー用の樹脂として一般に用いられている樹脂が使用できる。具体的にはポリエステル樹脂、スチレン・アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、環状オレフィン共重合体、シリコーン樹脂等であるが、帯電性や定着性の観点からポリエステル樹脂、スチレン・アクリル樹脂が好ましい。
【００１５】本発明の立体画像形成用トナーには所望により着色剤を含有させ、可視化してもよい。着色剤としては公知の有機顔料、若しくは無機顔料、染料が使用可能である。例えば、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド４８：１、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド５７：１、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１２２、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１７、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー９７、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１８０、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：１、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３、カーボンブラック、ニグロシン染料、マグネタイト、酸化チタン、酸化マグネシウムなどが挙げられる。これらの着色剤は、一般に結着樹脂１００重量部に対して１〜１０重量部であることが好ましい。
【００１６】本発明の立体画像形成用トナーには離型剤を含有させてもよい。離型剤としては特に制限されるものではなく、例えば、カルナバワックス、ライスワックス等の植物系ワックス、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス等の石油ワックス、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、フィッシャー・トロプシュワックス等の合成炭化水素ワックス、脂肪酸アミド、エステル等の合成ワックスが挙げられる。これらの離型剤の添加量は０．５重量部〜１０重量部で、より好ましくは１重量部〜５重量部である。添加量が０．５重量部より少ないと定着ローラー剥離性が不十分となり、１０重量部を超えると、トナーの保存性や流動性が低下する。
【００１７】本発明のトナーには帯電制御剤を加えることができる。帯電制御剤としては安息香酸の金属塩、サリチル酸系金属塩、第四級アンモニウム塩、帯電制御樹脂等が挙げられる。
【００１８】本発明のトナーには、帯電性や流動性の制御のために公知の外添剤を加える事ができる。外添剤として、シリカ、酸化チタン、アルミナ、チタン酸ストロンチウム等の無機微粒子、ポリメタクリル酸メチル樹脂、メラミンホルムアルデヒド樹脂等の有機微粒子が使用できる。外添剤の添加量は、添加前のトナー１００重量部に対して、０．５重量部〜１０重量部で、より好ましくは１重量部〜５重量部である。
【００１９】本発明の立体画像形成用トナーにおいて、結着樹脂、顔料、離型剤、帯電制御剤、熱膨張マイクロカプセルなどを溶融混練する方法に制限はなく、バンバリーミキサー、２軸押出機、オープンロール型混練機などを用いて混練することができる。得られた混練物は冷却後フェザーミル、ハンマーミル等を用いて粗粉砕することが好ましい。
【００２０】得られた粗粉砕物はさらに粉砕機を用いて所望の粒径に微粉砕する。粉砕機としては公知のものが使用でき、例えば気流式粉砕機や機械式粉砕機が使用可能である。
【００２１】得られた粉砕物は粒度分布を狭くするために分級をすることが好ましい。分級する方法に制限はなく、風力分級機や遠心力分級機を使用することができる。
【００２２】分級して得られたトナーは帯電性や流動性を制御するために無機微粒子や有機微粒子を加えて撹拌機を使用して外添することが好ましい。撹拌機に制限はなく公知の物を使用することができる。
【００２３】本発明のトナーは外添剤と同時に湿潤状態の熱膨張マイクロカプセルを外添するものである。外添して得られたトナーには熱膨張マイクロカプセルが帯びている水分があるために帯電性が悪くカブリやトナー飛散等の原因となる場合がある。熱膨張マイクロカプセルの含む水分を除去するために乾燥工程を設けることができる。乾燥方法は特に制限されるものではないが、乾燥機を用いた場合にはトナーが曝される温度はトナーの凝集を防ぐため樹脂のガラス転移温度以下で設定することが好ましい。
【実施例】
【００２４】以下に本発明を実施例および比較例をもって詳細に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例および比較例によって限定されるものではない。【００２５】実施例１
１．ポリエステル樹脂          ：１００重量部
２．カーボンブラック          ：４重量部
３．ワックス                  ：３重量部
４．帯電制御剤                ：２重量部
５．発泡剤                    ：３０重量部
（「マツモトマイクロスフェアＦ−４８＊」；松本油脂製薬製）
上記材料をヘンシェルミキサー（三井鉱山社製）に投入して予備混合し、２軸押出し機（池貝社製）により溶融混練した。混練物を冷却後粗粉砕し、さらに微粉砕した。微粉砕物を分級して体積平均粒径Ｄ５０が２１．４μｍのトナーを得た。【００２６】分級後のトナー粒子に外添剤としてシリカを３．０重量部、有機微粒子を０．３重量部加え、ヘンシェルミキサーを用いて混合した。【００２７】外添して得られたトナーを電子写真方式のプリンターを用いて評価した。原稿には点字や頭形を含む画像を使用し、普通紙に出力した。その結果、トナー印字部分は厚みがあり立体画像として認識できた。５００枚以上の連続出力を行ったがカブリが発生した。【００２８】比較例１
１．ポリエステル樹脂          ：１００重量部
２．カーボンブラック          ：４重量部
３．ワックス                  ：３重量部
４．帯電制御剤                ：２重量部
上記材料をヘンシェルミキサーに投入して予備混合し、２軸押出し機により溶融混練した。混練物を冷却後粗粉砕し、さらに微粉砕した。微粉砕物を分級して体積平均粒径Ｄ５０が７．５μｍのトナーを得た。分級後のトナー粒子に外添剤としてシリカを２．５重量部加え、ヘンシェルミキサーを用いて混合した。
外添して得られたトナーを実施例１と同様にして評価した。得られた画像は立体画像としては認識できなかった。約３０００枚以上の連続出力を行ったが、カブリや画質の低下は確認できなかった。【００２９】実施例２
１．ポリエステル樹脂  １００重量部
２．カーボンブラック  ４重量部
３．ワックス  ２重量部
４．帯電制御剤  ２重量部
５．発泡剤（マツモトマイクロスフェアＦ−４８＊）  ３０重量部
上記材料をヘンシェルミキサーに投入して予備混合し、２軸押出し機により溶融混練した。混練物を冷却後粗粉砕し、さらに微粉砕した。微粉砕物を分級して体積平均粒径Ｄ５０が２１．１μｍのトナーを得た。
分級後のトナー粒子に外添剤としてシリカを３．０重量部、有機微粒子を０．３重量部、マツモトマイクロスフェアＦ−４８＊を７．０重量部加えてヘンシェルミキサーを用いて混合した。【００３０】外添して得られたトナーを恒温器（タバイエスペック社製ＬＧ−１１２）を使用して乾燥させた。恒温器の設定温度は４６℃に設定した。【００３１】乾燥させたトナーを実施例１と同様にして評価した。得られた画像は立体画像として十分に認識できた。約３０００枚の連続出力を行ったが、カブリや画質の低下は発生しなかった。【００３２】実施例３
１．ポリエステル樹脂  １００重量部
２．カーボンブラック  ４重量部
３．ワックス  ３重量部
４．帯電制御剤  ２重量部
５．発泡剤（マツモトマイクロスフェアＦ−４８＊）  ４０重量部
上記材料を使用し、実施例２と同様の方法で外添、乾燥まで行い、体積平均粒径Ｄ５０が１９．１μｍのトナーを得た。得られたトナーを実施例１と同様にして評価した。得られた画像は立体画像として十分に認識できた。約３０００枚の連続出力を行ったが、カブリや画質の低下は発生しなかった。【００３２】比較例２
実施例２で作製したトナー母粒子に、外添剤としてシリカを２．５重量部、マツモトマイクロスフェアＦ−４８＊を５．０重量部加えてヘンシェルミキサーを用いて混合した。外添後に乾燥は行わなかった。得られたトナーを実施例１と同様にして評価した。出力された画像は立体画像として十分に認識できた。５００枚以上の連続出力を行い、カブリや画質の低下が見られた。【００３３】比較例３
１．ポリエステル樹脂  １００重量部
２．カーボンブラック  ４重量部
３．ワックス  ３重量部
４．帯電制御剤  ２重量部
５．発泡剤（マツモトマイクロスフェアＦ−４８＊）  ３０重量部
上記材料をヘンシェルミキサーに投入して予備混合し、２軸押出し機により溶融混練した。混練物を冷却後粗粉砕し、さらに微粉砕した。微粉砕物を分級して体積平均粒径Ｄ５０が１５．０μｍのトナーを得た。
分級後のトナー粒子に外添剤としてシリカを３．０重量部、有機微粒子を０．３重量部、マツモトマイクロスフェアＦ−４８＊を７．０重量部加えてヘンシェルミキサーを用いて混合した。得られた外添トナーを恒温器を使用して乾燥させた。トナーが乾燥したら、実施例１と同様にして評価した。出力された画像は立体画像として認識できなかった。【００３４】実施例１、実施例２および比較例１〜比較例３のトナー、形成された立体画像について評価した結果を表１に示す。
【表１】
2015135458.tif 000002
【産業上の利用可能性】
【００３５】本発明により得られるトナーは、電子写真方式によって形成される潜像を現像し、安価に立体画像を形成することができる。