特許 5669711 トナー組成物

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5669711

(24)【登録日】2014年12月26日

(45)【発行日】2015年2月12日

(54)【発明の名称】トナー組成物

(51)【国際特許分類】

   G03G 9/08 20060101AFI20150122BHJP

   G03G 9/087 20060101ALI20150122BHJP

【ＦＩ】

   G03G9/08 375

   G03G9/08 372

   G03G9/08 365

   G03G9/08 311

   G03G9/08 321

【請求項の数】9

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2011-246965(P2011-246965)

(22)【出願日】2011年11月10日

(65)【公開番号】特開2012-113301(P2012-113301A)

(43)【公開日】2012年6月14日

【審査請求日】2014年11月6日

(31)【優先権主張番号】12/954,281

(32)【優先日】2010年11月24日

(33)【優先権主張国】US

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】596170170

【氏名又は名称】ゼロックス コーポレイション

【氏名又は名称原語表記】ＸＥＲＯＸ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】特許業務法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】グラジーナ・イー・クミーシク−ローリノウィクズ

(72)【発明者】

【氏名】モーラ・エイ・スウィーニー

(72)【発明者】

【氏名】ダニエル・ダブリュ・アサレス

(72)【発明者】

【氏名】サミル・クマー

(72)【発明者】

【氏名】ジュアン・エイ・モラリス−ティレイド

(72)【発明者】

【氏名】マイケル・エフ・ゾナ

【審査官】 中村 直子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−２９８９９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０２２１１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１３３７７１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｇ ９／０８

Ｇ０３Ｇ ９／０８７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

トナー組成物であって、
樹脂；
任意要素のワックス；および
任意要素の着色剤を含むトナー粒子と；
トナー粒子表面を少なくとも部分的にコーティングする表面添加剤とを含み、この表面添加剤が、
ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）で表面処理されたシリカ、
表面処理されていないゾル−ゲルシリカ、
ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）で表面処理されたシリカ、および
３００〜６００ｎｍの体積平均径を有する有機スペーサーの混合物を含む、トナー組成物。

【請求項2】

前記ＰＤＭＳで表面処理されたシリカが５〜５０ｎｍの体積平均径を有し、前記ゾル−ゲルシリカが１００〜１５０ｎｍの体積平均径を有し、前記ＨＭＤＳで表面処理されたシリカが５〜５０ｎｍの体積平均径を有する、請求項１に記載の組成物。

【請求項3】

前記ＨＭＤＳで表面処理されたシリカと前記ゾル−ゲルシリカとの重量比が、１：０．３〜２：１の範囲である、請求項１または２に記載の組成物。

【請求項4】

前記ＨＭＤＳで表面処理されたシリカと前記ゾル−ゲルシリカと前記ＰＤＭＳシリカとの重量比が、１：０．５：０．５〜５：１：１の範囲である、請求項１または２に記載の組成物。

【請求項5】

ＨＭＤＳで表面処理されたシリカとゾル−ゲルシリカとの混合物が、トナー組成物中に、トナー組成物の合計重量を基準として０．５〜１．２ｗｔ％の量で存在する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の組成物。

【請求項6】

前記トナー粒子が、
第１の架橋していないポリマーを、架橋したポリマーと組み合わせて含む樹脂を含むコアと、
トナーの２０〜４０ｗｔ％の量で存在する第２の架橋していないポリマーを含むシェルと；
分枝鎖炭素を、直鎖炭素と組み合わせて有する改質パラフィンワックスと；
任意要素の着色剤とを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の組成物。

【請求項7】

前記トナー粒子が、０．９２０〜０．９９９の真円度を有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の組成物。

【請求項8】

前記混合物が、前記トナー組成物中に、トナー組成物の合計重量を基準として２．５〜４．０ｗｔ％の量で存在する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の組成物。

【請求項9】

トナー組成物であって、
トナー粒子表面を少なくとも部分的にコーティングする表面添加剤を含み；
前記表面添加剤が、
２０〜４０ｎｍの体積平均径を有し、トナー組成物の合計重量を基準として０．９５〜１．３５ｗｔ％の量で存在する、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）で表面処理されたシリカ；
１００〜１５０ｎｍの体積平均径を有し、トナー組成物の合計重量を基準として０．４５〜０．６５ｗｔ％の量で存在する、表面処理されていないゾル−ゲルシリカ；
２０〜４０ｎｍの体積平均径を有し、トナー組成物の合計重量を基準として０．４５〜０．６５ｗｔ％の量で存在する、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）で表面処理されたシリカ；および
３００〜６００ｎｍの体積平均径を有し、トナー組成物の合計重量を基準として０．４〜０．７ｗｔ％の量で存在する、有機スペーサー；の混合物を含む、トナー組成物。

【発明の詳細な説明】

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0001】

本明細書および以下の特許請求の範囲では、「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、「その（ｔｈｅ）」のような単数形は、他の意味であることが本文中で明らかに示されていない限り、複数形のものも含む。本明細書に開示されているすべての範囲は、特定的に示されていない限り、すべての終点および中間値を含む。それに加えて、多くの用語について、以下のように定義されるべきであると述べてもよい。

【0002】

用語「官能基」は、例えば、官能基が接続した基および分子の化学特性を決定づけるような様式で整列した原子群を指す。官能基の例としては、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、カルボン酸基などが挙げられる。

【0003】

「任意要素の」または「場合により」は、例えば、その後に記載されている状況が起こってもよく、起こらなくてもよいような状況を指す。

【0004】

用語「１つ以上の」および「少なくとも１つの」は、例えば、その後に記載されている状況のうち１つが起こるような状況、その後に記載されている状況のうち２つ以上が起こるような状況を指す。

【0005】

１成分系の現像剤（すなわち、２成分系現像剤のような電荷キャリアを含有しない現像剤）の場合、トナー粒子が、優れた流動特性および機能的な凝集性を含む、高い移動効率を示すことが重要である。本明細書に記載のトナーは、１成分系の現像機で使用するのに適するような、適切な組成と物理特性を有する。

【0006】

少なくともバインダーと、任意要素のワックスと、任意要素の着色剤と、表面添加剤パッケージとを含むトナーが提供される。添加剤パッケージは、トナー粒子の外側表面をコーティングするために使用される。つまり、トナー粒子がまず形成され、その後、トナー粒子と、添加剤パッケージの材料とを混合する。その結果、添加剤パッケージは、一般的に、トナー粒子の塊に組み込まれるのではなく、トナー粒子の外側表面をコーティングするか、またはトナー粒子の外側表面に付着する。

【0007】

本開示の外部添加剤パッケージを含むように改質されてもよい、適切なトナー組成物としては、例えば、係属中の米国特許出願第１２／５７５，７１８号に開示されているトナー組成物および粒子が挙げられる。

【0008】

トナー中で使用するためのラテックスを調製するのに適した任意のモノマーを用いてもよい。上述のように、トナーは、乳化凝集によって製造されてもよい。ラテックスポリマーエマルションを作成する際に有用であり、そのために、ラテックスエマルション中でラテックス粒子を得るのに有用な、適切なモノマーとしては、例えば、スチレン、アクリレート、メタクリレート、ブタジエン、イソプレン、アクリル酸、メタクリル酸、アクリロニトリル、これらの組み合わせなどが挙げられる。

【0009】

トナー（またはバインダー）樹脂として、任意の従来のトナー樹脂を用いてもよい。適切なトナー樹脂の具体例としては、例えば、熱可塑性樹脂、例えば、一般的に、ビニル樹脂、または特定的には、スチレン樹脂、およびポリエステルが挙げられる。例としては、スチレンメタクリレート；ポリオレフィン；スチレンアクリレート、例えば、Ｈｅｒｃｕｌｅｓ−Ｓａｎｙｏ Ｉｎｃ．から得られるＰＳＢ−２７００；スチレンブタジエン；架橋したスチレンポリマー；エポキシ；ポリウレタン；ビニル樹脂（ホモポリマー、または２種以上のビニルモノマーのコポリマーを含む）；ジカルボン酸と、ジフェノールを含むジオールとのエステル化生成物ポリマーが挙げられる。他の適切なビニルモノマーとしては、スチレン；ｐ−クロロスチレン；不飽和モノ−オレフィン、例えば、エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレンなど；飽和モノ−オレフィン、例えば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル；ビニルエステル、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸ｎ−オクチル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチルを含むモノカルボン酸エステル；アクリロニトリル；メタクリロニトリル；アクリルアミド；これらの混合物などが挙げられる。それに加えて、スチレンポリマーのポリマー、コポリマー、ホモポリマーを含む架橋した樹脂を選択してもよい。

【0010】

ラテックスポリマーは、少なくとも１つのポリマーを含んでいてもよい。例示的なポリマーとしては、スチレンアクリレート、スチレンブタジエン、スチレンメタクリレート、より特定的には、ポリ（スチレン−アクリル酸アルキル）、ポリ（スチレン−１，３−ジエン）、ポリ（スチレン−メタクリル酸アルキル）、ポリ（スチレン−アクリル酸アルキル−アクリル酸）、ポリ（スチレン−１，３−ジエン−アクリル酸）、ポリ（スチレン−メタクリル酸アルキル−アクリル酸）、ポリ（メタクリル酸アルキル−アクリル酸アルキル）、ポリ（メタクリル酸アルキル−アクリル酸アリール）、ポリ（メタクリル酸アリール−アクリル酸アルキル）、ポリ（メタクリル酸アルキル−アクリル酸）、ポリ（スチレン−アクリル酸アルキル−アクリロニトリル−アクリル酸）、ポリ（スチレン−１，３−ジエン−アクリロニトリル−アクリル酸）、ポリ（アクリル酸アルキル−アクリロニトリル−アクリル酸）、ポリ（スチレン−ブタジエン）、ポリ（メチルスチレン−ブタジエン）、ポリ（メタクリル酸メチル−ブタジエン）、ポリ（メタクリル酸エチル−ブタジエン）、ポリ（メタクリル酸プロピル−ブタジエン）、ポリ（メタクリル酸ブチル−ブタジエン）、ポリ（アクリル酸メチル−ブタジエン）、ポリ（アクリル酸エチル−ブタジエン）、ポリ（アクリル酸プロピル−ブタジエン）、ポリ（アクリル酸ブチル−ブタジエン）、ポリ（スチレン−イソプレン）、ポリ（メチルスチレン−イソプレン）、ポリ（メタクリル酸メチル−イソプレン）、ポリ（メタクリル酸エチル−イソプレン）、ポリ（メタクリル酸プロピル−イソプレン）、ポリ（メタクリル酸ブチル−イソプレン）、ポリ（アクリル酸メチル−イソプレン）、ポリ（アクリル酸エチル−イソプレン）、ポリ（アクリル酸プロピル−イソプレン）、ポリ（アクリル酸ブチル−イソプレン）、ポリ（スチレン−アクリル酸プロピル）、ポリ（スチレン−アクリル酸ブチル）、ポリ（スチレン−ブタジエン−アクリル酸）、ポリ（スチレン−ブタジエン−メタクリル酸）、ポリ（スチレン−ブタジエン−アクリロニトリル−アクリル酸）、ポリ（スチレン−アクリル酸ブチル−アクリル酸）、ポリ（スチレン−アクリル酸ブチル−メタクリル酸）、ポリ（スチレン−アクリル酸ブチル−アクリロノニトリル）、ポリ（スチレン−アクリル酸ブチル−アクリロニトリル−アクリル酸）、ポリ（スチレン−ブタジエン）、ポリ（スチレン−イソプレン）、ポリ（スチレン−メタクリル酸ブチル）、ポリ（スチレン−アクリル酸ブチル−アクリル酸）、ポリ（スチレン−メタクリル酸ブチル−アクリル酸）、ポリ（メタクリル酸ブチル−アクリル酸ブチル）、ポリ（メタクリル酸ブチル−アクリル酸）、ポリ（アクリロニトリル−アクリル酸ブチル−アクリル酸）、およびこれらの組み合わせが挙げられる。ポリマーは、ブロックコポリマー、ランダムコポリマー、または交互コポリマーであってもよい。

【0011】

ポリ（スチレン−アクリル酸ブチル）を、ラテックスポリマーとして使用してもよい。このラテックスのガラス転移温度は、約３５℃〜約７５℃、例えば、約４０℃〜約７０℃であってもよい。

【0012】

分子量は、混合床型ゲル透過クロマトグラフィーによって測定してもよい。

【0013】

ポリマーバインダー樹脂に加え、トナーは、１種類のワックスまたは２種類以上の異なるワックスの混合物のいずれかのワックスを含んでいてもよい。１種類のワックスをトナー配合物に加え、例えば、例えば、トナーの粒子形状、トナー粒子表面にワックスが存在すること、およびワックスの量、帯電特性および／または融合特性、光沢、剥離、オフセット特性などの特定のトナー特性を向上させることができる。または、ワックスの組み合わせを加え、トナー組成物に複数の特性を付与してもよい。

【0014】

トナーは、ワックスを、例えば、乾燥基準でトナーの約１〜約２５ｗｔ％、例えば、約３〜約１５ｗｔ％の任意の量で含んでいてもよく；または、トナーの約５〜約２０ｗｔ％、または約５〜約１２ｗｔ％の任意の量で含んでいてもよい。

【0015】

ワックスは、パラフィンワックスであってもよい。適切なパラフィンワックスとしては、改質された結晶構造を有するパラフィンワックスが挙げられ、これは、改質パラフィンワックスと呼ばれることがある。直鎖炭素と分枝鎖炭素の分布が対称的であってもよい、従来のパラフィンワックスと比較して、改質パラフィンワックスは、分枝鎖炭素を、ワックスの約１〜約２０ｗｔ％、例えば、ワックスの約８〜約１６ｗｔ％の量で有していてもよく、直鎖炭素が、ワックスの約８０〜約９９ｗｔ％、またはワックスの約８４〜約９２ｗｔ％の量で存在していてもよい。

【0016】

それに加えて、このような改質パラフィンワックス中に存在する異性体（すなわち、分枝鎖炭素）は、数平均分子量（Ｍｎ）が、約５２０〜約６００、例えば、約５５０〜約５７０、または約５６０であってもよい。このようなワックス中に存在する直鎖炭素（本明細書で、ノルマルと呼ばれることもある）は、Ｍｎが、約５０５〜約５３０、例えば、約５１２〜約５２５、または約５１８であってもよい。このような改質パラフィンワックス中に存在する分枝鎖炭素の重量平均分子量（Ｍｗ）は、約５３０〜約５８０、例えば、約５５５〜約５７５であってもよく、改質パラフィンワックス中に存在する直鎖炭素のＭｗは、約４８０〜約５５０、例えば、約５１５〜約５３５であってもよい。

【0017】

分枝鎖炭素の場合、改質パラフィンワックスの重量平均分子量（Ｍｗ）は、炭素原子の数が約３１〜約５９個、例えば、約３４〜約５０個であり、ピークが炭素原子約４１個であることを示していてもよく、直鎖炭素の場合、Ｍｗは、炭素原子の数が約２４〜約５４個、または約３０〜約５０個であり、ピークが炭素原子約３６個であることを示していてもよい。

【0018】

改質パラフィンワックスは、トナーの約２ｗｔ％〜約２０ｗｔ％、例えば、約４ｗｔ％〜約１５ｗｔ％、または約５ｗｔ％〜約１３ｗｔ％の量で存在していてもよい。

【0019】

また、トナーは、少なくとも１つの着色剤を含んでいてもよい。例えば、本明細書で使用されるような着色剤または顔料としては、顔料、染料、顔料と染料の混合物、顔料混合物、染料混合物などが挙げられる。単純にするために、本明細書で使用される用語「着色剤」は、特定の顔料または他の着色剤成分であると特定されていない限り、このような着色剤、染料、顔料、混合物を包含することを意味する。着色剤は、顔料、染料、これらの混合物、カーボンブラック、マグネタイト、ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー、レッド、グリーン、ブルー、ブラウン、およびこれらの混合物を、組成物の合計重量を基準として、約０．１〜約３５ｗｔ％、例えば、約１〜約２５ｗｔ％の量で含んでいてもよい。

【0020】

着色剤（例えば、カーボンブラック、シアン、マゼンタ、および／またはイエローの着色剤）は、トナーに望ましい色を付与するのに十分な量で組み込まれる。一般的に、顔料または染料は、固体基準でトナー粒子の約１〜約３５ｗｔ％、例えば、約５〜約２５ｗｔ％、または約５〜約１５ｗｔ％の量で使用される。

【0021】

トナーを製造するための乳化凝集プロセスで用いられる凝固剤としては、一価金属凝固剤、二価金属凝固剤、多価イオン凝固剤などが挙げられる。本明細書で使用される場合、「多価イオン凝固剤」は、塩または酸化物である凝固剤を指し、例えば、少なくとも三価、少なくとも四価、または少なくとも五価の価数を有する金属種から作られる金属塩または金属酸化物を指す。凝固剤が多価イオン凝固剤である場合、凝固剤には、任意の望ましい数の多価イオン原子が存在していてもよい。例えば、適切なポリアルミニウム化合物は、化合物中に、約２〜約１３個、例えば、約３〜約８個のアルミニウムイオンが存在していてもよい。

【0022】

凝固剤は、粒子凝集中にトナー粒子に組み込まれてもよい。このように、凝固剤は、外部添加剤を除き、トナー粒子中に存在していてもよく、乾燥重量基準で、トナー粒子の０〜約５ｗｔ％、例えば、０ｗｔ％よりも多く、約３ｗｔ％までの量で存在していてもよい。

【0023】

トナー組成物を作成するために用いられる着色剤、ワックス、および他の添加剤は、界面活性剤を含む分散物の状態であってもよい。トナー粒子は、樹脂およびトナーの他の成分を、１つ以上の界面活性剤と接触させ、エマルションを生成させ、トナー粒子が凝集し、融着し、場合により、これを洗浄し、乾燥させ、回収するような乳化凝集方法によって作られてもよい。

【0024】

１種類、２種類またはそれ以上の界面活性剤を用いてもよい。界面活性剤は、イオン系界面活性剤および非イオン系界面活性剤から選択されてもよい。アニオン系界面活性剤およびカチオン系界面活性剤は、用語「イオン系界面活性剤」に包含される。界面活性剤は、トナー組成物の約０．０１〜約５ｗｔ％、例えば、約０．７５〜約４ｗｔ％、または約１〜約３ｗｔ％の量で存在してもよい。

【0025】

ラテックスポリマーを作成するために、開始剤を加えてもよい。適切な開始剤の例としては、水溶性開始剤、例えば、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、有機過酸化物を含む有機可溶性開始剤、Ｖａｚｏ過酸化物、例えば、ＶＡＺＯ ６４^ＴＭ、２−メチル ２−２’−アゾビスプロパンニトリル、ＶＡＺＯ ８８^ＴＭ、２−２’−アゾビスイソブチラミド無水物を含むアゾ化合物、およびこれらの組み合わせが挙げられる。

【0026】

開始剤を適切な量で加えてもよく、例えば、モノマーの約０．１〜約８ｗｔ％、または約０．２〜約５ｗｔ％の量で加えてもよい。

【0027】

また、ラテックスポリマーを作成する際に、連鎖移動剤を用いてもよい。適切な連鎖移動剤としては、本開示にしたがって乳化重合が行われるときに、ラテックスポリマーの分子量特性を制御するために、モノマーの約０．１〜約１０ｗｔ％、例えば、約０．２〜約５ｗｔ％の量の、ドデカンチオール、オクタンチオール、四臭化炭素、これらの組み合わせなどが挙げられる。

【0028】

第２のラテックスを、界面活性剤に懸濁させた、架橋していないラテックス樹脂に加えてもよい。本明細書で使用される場合、第２のラテックスは、架橋した樹脂またはポリマー、またはこれらの混合物、または架橋反応をすでに行って、上述のような架橋していない樹脂を指していてもよい。

【0029】

第２のラテックスは、体積平均径で約１０〜約２００ナノメートル、例えば、約２０〜約１００ナノメートルである、ミクロン未満の架橋した樹脂粒子を含んでいてもよい。第２のラテックスを、界面活性剤を含む水の水相に懸濁させてもよく、ここで、界面活性剤は、固形分全体の約０．５〜約５ｗｔ％、例えば、約０．７〜約２ｗｔ％の量で存在している。

【0030】

架橋した樹脂は、架橋したポリマーであってもよく、例えば、架橋したポリ−スチレンアクリレート、ポリ−スチレンブタジエン、および／またはポリ−スチレンメタクリレートであってもよい。

【0031】

架橋剤、例えば、ジビニルベンゼンまたは他のジビニル芳香族またはジビニルアクリレートまたはメタクリレートのモノマーを架橋した樹脂中で用いてもよい。架橋剤は、架橋した樹脂の約０．０１〜約２５ｗｔ％、例えば、約０．５〜約１５ｗｔ％の量で存在していてもよい。

【0032】

架橋した樹脂粒子は、トナーの約１〜約２０ｗｔ％、例えば、約４〜約１５ｗｔ％、または約５〜約１４ｗｔ％の量で存在していてもよい。

【0033】

トナーを作成するために用いられる樹脂は、ゲル樹脂と、架橋していない樹脂との混合物であってもよい。

【0034】

ラテックスポリマーを作成し、このポリマーから粒子を作るときに、官能性モノマーが含まれていてもよい。適切な官能性モノマーとしては、カルボン酸官能基を有するモノマーが挙げられる。このような官能性モノマーは、以下の式（Ｉ）を有していてもよく、

【化1】

式中、Ｒ１は、水素またはメチル基であり；Ｒ２およびＲ３は、独立して、炭素原子を約１〜約１２個含むアルキル基またはフェニル基から選択され；ｎは、約０〜約２０、例えば、約１〜約１０である。このような官能性モノマーの例としては、ベータカルボキシエチルアクリレート（β−ＣＥＡ）、ポリ（２−カルボキシエチル）アクリレート、２−カルボキシエチルメタクリレート、これらの組み合わせなどが挙げられる。使用可能な他の官能性モノマーとしては、例えば、アクリル酸およびアクリル酸誘導体が挙げられる。

【0035】

カルボン酸官能基を有する官能性モノマーは、良好な乳化重合結果を得るために、少量の金属イオン（例えば、ナトリウム、カリウム、および／またはカルシウム）も含んでいてもよい。金属イオンは、カルボン酸官能基を有する官能性モノマーの約０．００１〜約１０ｗｔ％、例えば、約０．５〜約５ｗｔ％の量で存在していてもよい。

【0036】

存在する場合、官能性モノマーを、トナーの約０．０１〜約５ｗｔ％、例えば、約０．０５〜約２ｗｔ％の量で加えてもよい。

【0037】

凝集した粒子の上に、シェルを作成してもよい。コアラテックスを作成するのに使用された上述の任意のラテックスを用い、シェルラテックスを作成してもよい。ある実施形態では、スチレン−アクリル酸ｎ−ブチルコポリマーを用い、シェルラテックスを作成する。シェルラテックスは、ガラス転移温度が約３５℃〜約７５℃、例えば、約４０℃〜約７０℃であってもよい。

【0038】

存在する場合、シェルラテックスを、当業者の技術常識の範囲内にある任意の方法（浸漬、噴霧などを含む）によって塗布してもよい。トナー粒子の望ましい最終粒径（例えば、約３〜約１２ミクロン、例えば、約４〜約９ミクロン）が達成されるまで、シェルラテックスを塗布してもよい。シェルラテックスは、ラテックスに対し、系中に接種する半連続的な乳化共重合を行い、凝集した粒子が生成したら、シェルラテックスを加えることによって調製されてもよい。

【0039】

存在する場合、シェルラテックスは、乾燥したトナー粒子の約２０〜約４０ｗｔ％、例えば、約２６〜約３６ｗｔ％、または約２７〜約３４ｗｔ％の量で存在してもよい。

【0040】

本開示のトナーは、凝集プロセスにおいて、ラテックスポリマーと、ワックスと、任意要素の着色剤とを合わせ、次いで融着プロセス、洗浄および乾燥、次いで外部表面添加剤を加えることによって調製されてもよい。ラテックスポリマーを調製可能な方法のひとつは、半連続的な乳化重合を含む、乳化重合方法によって調製する方法である。

【0041】

乳化凝集手順は、典型的には、ポリマーまたは樹脂、場合により、１つ以上のワックス、場合により、１つ以上の着色剤、場合により、１つ以上の界面活性剤、任意要素の凝固剤を含むエマルションと、１つ以上のさらなる任意要素の添加剤とを一緒に混合してスラリーを作成し；スラリーを加熱し、スラリー中に凝集した粒子を作成し；場合により、シェルを加え、ｐＨを調節することによって、この粒子の凝集を凍結させ；このスラリー中の凝集した粒子を加熱し、粒子をトナー粒子へと融着させ；次いで、得られた乳化凝集トナー粒子を回収し、場合により、洗浄し、乾燥させる基本的な処理工程を含む。

【0042】

乳化凝集および融着プロセスの速度を制御するために、ｐＨ調節剤を加えてもよい。ｐＨ調節剤は、生成する生成物に悪影響を与えない任意の酸または塩基であってもよい。適切な塩基としては、金属水酸化物、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、これらの組み合わせが挙げられる。適切な酸としては、硝酸、硫酸、塩酸、クエン酸、酢酸、これらの組み合わせが挙げられる。

【0043】

表面添加剤パッケージを、トナー粒子に塗布してもよい。添加剤パッケージは、一般的に、トナー粒子の塊に組み込まれるのではなく、トナー粒子の外側表面をコーティングするか、またはトナー粒子の外側表面に付着する。添加剤パッケージの成分は、トナーの流動特性を高め、トナーの電荷を高め、電荷安定性を高め、画像を緻密化し、ドラムの汚染を減らすことができるように選択される。

【0044】

表面添加剤パッケージは、第１のシリカと第２のシリカとを含んでいてもよく、第１のシリカは、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）で表面処理されており、第２のシリカは、処理されていない表面を有し、第２のシリカは、第１のシリカの体積平均径の約１０〜２０倍の体積平均径を有する。ＨＭＤＳシリカは、体積平均径が、約５〜約５０ｎｍ、例えば、約１０〜約５０ｎｍ、または約２０〜約４０ｎｍ、または約５〜約１０ｎｍ、または約８〜約１５ｎｍ、または約７〜約９ｎｍ、例えば、５ｎｍ、６ｎｍ、７ｎｍ、８ｎｍ、９ｎｍ、１０ｎｍ、１１ｎｍ、１２ｎｍ、１３ｎｍ、１４ｎｍ、１５ｎｍ、３５ｎｍ、または４０ｎｍであってもよい。いくつかの実施形態では、４０ナノメートルのＨＭＤＳシリカを使用する。第２のシリカは、ゾル−ゲルシリカであってもよい。第２のシリカは、体積平均径が、約１００〜約１８０ｎｍ、例えば、約１００〜約１５０ｎｍ、または約１４０〜約１８０ｎｍ、または約１２０〜約１５０ｎｍであってもよい。いくつかの実施形態では、１４０ナノメートルのゾル−ゲルシリカを使用する。

【0045】

表面添加剤パッケージは、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）シリカをさらに含んでいてもよい。ＰＤＭＳシリカは、体積平均径が、約５〜約５０ｎｍ、例えば、約１０〜約５０ｎｍ、または約２０〜約４０ｎｍ、または約５〜約１０ｎｍ、または約８〜約１５ｎｍ、または約７〜約９ｎｍ、例えば、５ｎｍ、６ｎｍ、７ｎｍ、８ｎｍ、９ｎｍ、１０ｎｍ、１１ｎｍ、１２ｎｍ、１３ｎｍ、１４ｎｍ、１５ｎｍ、３５ｎｍ、または４０ｎｍであってもよい。いくつかの実施形態では、４０ナノメートルのＰＤＭＳシリカを使用する。

【0046】

ＨＭＤＳで表面処理されたシリカは、粒子の約０．０５〜約２ｗｔ％、例えば、約０．２５〜約１．８ｗｔ％、または約０．３〜約１．４ｗｔ％、または約０．５０〜約１．３ｗｔ％の量で存在していてもよい。また、ＨＭＤＳで表面処理されたシリカとゾル−ゲルシリカとの重量比は、約１：０．３〜約１．５：１、例えば、約１．０：０．５〜約１：１の範囲であってもよい。ゾル−ゲルシリカは、粒子の約０．１０〜約１．００ｗｔ％、例えば、約０．３０〜約０．９０ｗｔ％、または約０．４０〜約０．８０ｗｔ％、または約０．４５〜約０．６５ｗｔ％の量で存在していてもよい。ＰＤＭＳシリカは、粒子の約０．１０〜約３．００ｗｔ％、例えば、約０．３０〜約２．７５ｗｔ％、または約０．４０〜約２．７ｗｔ％、または約０．５〜約２．５５ｗｔ％の量で存在していてもよい。

【0047】

外部表面添加剤パッケージは、トナー粒子の約２．５〜約５ｗｔ重量％、例えば、約３〜約４ｗｔ％の量で存在していてもよい。添加剤パッケージ合計は、トナーの約２〜約４ｗｔ％の量で存在していてもよい。表面添加剤パッケージ中の異なるシリカの合計は、約１．５〜約３．５ｗｔ％、例えば、約２〜約３．４％、または約２．３〜約３．３ｗｔ％であってもよい。

【0048】

上述の表面添加剤パッケージに加え、さらなる任意要素の添加剤をトナーと合わせてもよい。例えば、トナーは、正電荷または負電荷の制御剤を、例えば、トナーの約０．１〜約１０ｗｔ％、例えば、約１〜約３ｗｔ％の量で含んでいてもよい。適切な電荷制御剤の例としては、アルキルピリジニウムハロゲン化物を含む四級アンモニウム化合物；硫酸水素塩；アルキルピリジニウム化合物；有機サルフェートおよびスルホネートの組成物；セチルピリジニウムテトラフルオロボレート；ジステアリルジメチルアンモニウムメチルサルフェート；サリチル酸金属塩、これらの組み合わせなどが挙げられる。

【0049】

他の添加剤としては、有機スペーサー、例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）が挙げられる。有機スペーサーは、体積平均径が、約３００〜約６００ｎｍ、例えば、約３００〜約４００ｎｍ、または約３５０〜約４５０ｎｍ、例えば、３００ｎｍ、３５０ｎｍ、４００ｎｍ、４５０ｎｍ、または５００ｎｍであってもよい。いくつかの実施形態では、４００ナノメートルのＰＭＭＡ有機スペーサーを用いる。

【0050】

他の添加剤としては、表面添加剤、着色強化剤などが挙げられる。洗浄または乾燥させた後にトナー組成物に加えることが可能な表面添加剤としては、例えば、金属塩、脂肪酸金属塩、コロイド状シリカ、金属酸化物、チタン酸ストロンチウム、これらの組み合わせなどが挙げられ、添加剤は、それぞれ、トナーの約０．１〜約１０ｗｔ％、例えば、約０．５〜約７ｗｔ％の量で存在する。他の添加剤としては、ステアリン酸亜鉛、Ｄｅｇｕｓｓａから入手可能なＡＥＲＯＳＩＬ Ｒ９７２（登録商標）が挙げられる。米国特許第６，１９０，８１５号および米国特許第６，００４，７１４号のコーティングされたシリカも、例えば、トナーの約０．０５〜約５ｗｔ％、例えば、約０．１〜約２ｗｔ％の量で選択されてもよい。これらの添加剤を、凝集中に加えてもよく、生成したトナー生成物に混ぜ合わせてもよい。

【0051】

乳化凝集プロセスは、トナー中の微細なトナー粒子および粗いトナー粒子の量を両方とも制限することによって、トナーの粒径分布を大きく制御することができる。いくつかの実施形態では、トナー粒子は、数比率による下側幾何標準偏差（ＧＳＤｎ）が約１．１５〜約１．４０、例えば、約１．１５〜約１．２５、または約１．２０〜約１．３５であり、比較的狭い粒径分布を有する。また、トナー粒子は、容積による上側幾何標準偏差（ＧＳＤｖ）が、約１．１５〜約１．３５、例えば、約１．１５〜約１．２１、または約１．１８〜約１．３０の範囲であってもよい。

【0052】

トナー粒子は、体積平均径（「体積平均粒径」または「Ｄ_５０ｖ」とも呼ばれる）が、約３〜約２５μｍ、例えば、約４〜約１５μｍ、または約５〜約１２μｍ、または約６．５〜約８μｍであってもよい。Ｄ_５０ｖ、ＧＳＤｖ、ＧＳＤｎは、製造業者の指示にしたがって操作されたＢｅｃｋｍａｎ Ｃｏｕｌｔｅｒ Ｍｕｌｔｉｓｉｚｅｒ ３のような測定装置を用いて決定されてもよい。代表的なサンプリングは、以下のように行ってもよい。２５マイクロメートルのふるいで少量のトナーサンプル（約１ｇ）を得て、濾過し、次いで、等張性溶液に入れ、濃度約１０％を得て、次いで、このサンプルをＢｅｃｋｍａｎ Ｃｏｕｌｔｅｒ Ｍｕｌｔｉｓｉｚｅｒ ３で操作する。

【0053】

粒子の粒径を最適化する（ある場合には、約６．５〜約７．７μｍ）ことによって、本開示のトナーは、特定的には、ブレードを用いない洗浄システム（すなわち、一成分系の現像（ＳＣＤ）システム）に適している場合がある。適切な球状を有していれば、本開示のトナーは、最適化された機械の性能を補助する場合がある。

【0054】

トナー粒子は、真円度が、約０．９２０〜約０．９９９、例えば、約０．９４０〜約０．９８０、または約０．９５０〜約０．９９８、または約０．９７０〜約０．９９５、または約０．９６２〜約０．９８０、約０．９８２より大きく、約０．９９９まで、または、約０．９６５より大きく、約０．９９０までであってもよい。真円度１．０００は、完全な球であることを示す。真円度は、例えば、Ｓｙｓｍｅｘ ＦＰＩＡ ２１００または３０００分析機を用いて測定してもよい。

【0055】

トナー粒子は、形状係数ＳＦ１＊ａが約１０５〜約１７０、例えば、約１１０〜約１６０であってもよい。走査型電子顕微鏡法（ＳＥＭ）を用い、トナーの形状係数の分析をＳＥＭおよび画像分析（ＩＡ）によって決定してもよい。平均的な粒子の形状は、以下の形状係数（ＳＦ１＊ａ）式を用いることによって定量化される：ＳＦ１＊ａ＝１００πｄ^２／（４Ａ）、式中、Ａは、粒子の面積であり、ｄは、主要な軸である。完全に円形または球状の粒子は、形状係数がちょうど１００である。形状がより不規則になるか、または表面積が大きくなるような形状に伸ばされると、形状係数ＳＦ１＊ａは、大きくなる。

【0056】

トナー粒子は、表面積が、約０．５ｍ^２／ｇ〜約１．４ｍ^２／ｇ、例えば、約０．６ｍ^２／ｇ〜約１．２ｍ^２／ｇ、または約０．７ｍ^２／ｇ〜約１．０ｍ^２／ｇであってもよい。表面積は、Ｂｒｕｎａｕｅｒ，Ｅｍｍｅｔｔ，Ｔｅｌｌｅｒ（ＢＥＴ）方法によって決定されてもよい。球のＢＥＴ表面積は、以下の式によって決定することができる：
表面積（ｍ^２／ｇ）＝６／（粒子の直径（ｕｍ）＊密度（ｇ／ｃｃ））。

【0057】

トナー粒子は、重量平均分子量（Ｍｗ）が約２，５００〜約６５，０００ダルトンの範囲であってもよく、数平均分子量（Ｍｎ）が約１，５００〜約２８，０００ダルトンの範囲であってもよく、ＭＷＤ（トナー粒子のＭｎに対するＭｗの比率、ポリマーの多分散性または幅の指標）は、約１．２〜約１０の範囲であってもよい。

【0058】

トナーは、所望な場合、ラテックスバインダーの分子量と、乳化凝集手順後に得られるトナー粒子の分子量との間に特定の関係を有していてもよい。バインダーは、処理中に架橋反応を受け、架橋度は、処理中に制御することができる。この関係は、Ｍｗの最大ピークを表すバインダーの分子ピーク値（Ｍｐ）に対して最も良好にみることができる。バインダーは、Ｍｐ値が約５，０００〜約５０，０００ダルトン、例えば、約７，５００〜約４５，０００ダルトンであってもよい。また、バインダーから調製されるトナー粒子は、大きな分子ピークを示し、例えば、約５，０００〜約４３，０００、例えば、約７，５００〜約４０，５００ダルトンの分子ピークを示し、このことは、分子ピークが、着色剤のような別の成分ではなく、バインダーの特性によって生じることを示す。

【0059】

本開示のトナーは、熱オフセット耐性、低い最低固定温度、高い密度を含む、優れた特性を有する。例えば、トナーは、低い最低固定温度（すなわち、トナーを用いて画像が製造され、基板に固定されるようになる可能性のある温度）が、約１３５℃〜約２２０℃、例えば、約１５５℃〜約２２０℃である場合がある。トナーは、融合率が約５０％〜約１００％、または約６０％〜約９０％であってもよい。トナーは、初期設定値に依存して、低温から高温で融合する。トナーの紙への接着性は、目的の領域のテープを剥がした後、密度を測定することによって測定される。試験領域の密度を、剥がす前のその領域の密度で割り、１００を掛けて、融合率を得る。光学密度は、分光光度計（例えば、９３８ Ｓｐｅｃｔｒｏｄｅｎｓｉｔｏｍｅｔｅｒ、Ｘ−Ｒｉｔｅ製）を用いて測定する。次いで、このようにして決定した光学密度を用い、以下の式にしたがって融合比を算出する。

【数1】

【0060】

折り目固定ＭＦＴは、広範囲の融合温度で融合させた画像を折り曲げ、次いで、折り曲げた領域全体にわたって規定の塊を転がすることによって測定される。また、印刷物を、Ｄｕｐｌｏ Ｄ−５９０紙挟みのような市販の書類挟みを用いて折り曲げてもよい。次いで、紙シートの折り目を広げ、紙シートから砕けたトナーを表面から拭き取る。次いで、砕けた領域と、内部標準チャートとの比較を行う。砕けた領域の方が小さいということは、トナーの接着性が良好であることを示しており、許容され得る接着性を達成するのに必要な温度は、折り目固定ＭＦＴとして定義される。トナー組成物は、折り目固定ＭＦＴが、例えば、約１１５℃〜約１４５℃、例えば、約１２０℃〜約１４０℃、または約１２５℃〜約１３５℃であってもよい。

【0061】

また、トナーは、極端な相対湿度（ＲＨ）条件にさらされたときに、優れた帯電特性を有していてもよい。低湿度ゾーンは、約１２℃／１５％ＲＨであってもよく、一方、高湿度ゾーンは、約２８℃／８５％ＲＨであってもよい。本開示のトナーは、質量あたりの親トナー電荷比率（Ｑ／Ｍ）が約−２μＣ／ｇ〜約−５０μＣ／ｇ、例えば、約−４μＣ／ｇ〜約−３５μＣ／ｇであってもよく、表面添加剤を混ぜ合わせた後の最終的なトナーの電荷は、約−８μＣ／ｇ〜約−４０μＣ／ｇ、例えば、約−１０μＣ／ｇ〜約−２５μＣ／ｇであってもよい。

【0062】

トナーは、５４℃で、例えば、約０％〜約６０％、例えば、約５％〜約２０％、または約０％〜約１０％、または約５％が熱による凝集を示してもよい。トナーは、５５℃で、例えば、約０％〜約８０％、例えば、約５％〜約２０％、または約０％〜約６０％、または約８％が熱による凝集を示してもよい。トナーは、５６℃で、例えば、約０％〜約９０％、例えば、約５％〜約３０％、または約０％〜約７０％、または約２０％が熱による凝集を示してもよい。

【0063】

トナーは、例えば、約２００℃〜約２３０℃、例えば、約２００℃〜約２２０℃、または約２０５℃〜約２１５℃の高温オフセット温度を示してもよい。

【0064】

トナー組成物は、Ｈｏｓａｋａｗａ Ｐｏｗｄｅｒ Ｆｌｏｗ Ｔｅｓｔｅｒによって測定すると、流動性を有していてもよい。本開示のトナーは、約２５〜約５５％、または約３０〜約４０％の流動性を有していてもよい。

【0065】

トナー組成物は、部分的に流動性の関数である圧縮率を測定されてもよい。本開示のトナーは、９．５〜１０．５ｋＰａで約８〜約１４％、または約１０〜約１２％の圧縮率を示してもよい。

【0066】

トナー組成物を用いた後のドラムの汚染度は、ドラムをはずした後、計量することによって測定されてもよい。このトナーは、約０〜約２０％、または約１〜約８％のドラム汚染度を示してもよい。

【0067】

トナー組成物の密度は、密度計によって測定されてもよい。トナーは、約１．２〜約１．８、または約１．４〜約１．６の密度を示してもよい。

【0068】

トナーは、プリンタ、コピー機などを含む種々の画像作成デバイスで用いられてもよい。作成されたトナーは、画像作成プロセスにとって、特にゼログラフィープロセスにとって優れており、優れた画像解像度を有し、許容され得るシグナル対ノイズ比、画像均一性を有する高品質の着色画像を得ることができる。さらに、トナーは、デジタル画像作成システムおよびプロセスのような電子写真式画像作成および印刷プロセスのために選択されてもよい。

【発明を実施するための形態】

【0069】

１０リットルのＨｅｎｓｃｈｅｌブレンダを用い、凝集プロセスによって調製したＥＡトナー粒子と、外部添加剤とを混ぜ合わせることによって、トナーを調製した。表１にまとめた配合にしたがって、ＥＡトナー粒子を調製した。反応器の固体含有量が約１４％になるように水を加えた。第２のラテックスおよびワックスの量は、熱によるオフセットと最少の融合に関する問題を避けるために最適化された。トナー粒子の目的とする特性は、乾燥粒子の容積中央値が約６．８〜７．４μｍであり、真円度が＞０．９８０である。

【表1】

【0070】

トナー配合物は、粒径が約１８０〜約２８０ｎｍであり、固形分が約４０％、シェル内は約２５〜約３５％であるラテックス樹脂を用い、約５〜１０％が第２のラテックスであり、約８〜１５％がワックスであり、３〜６％がカーボンブラック顔料であり、０．５〜３％がシアン顔料であることがわかった。この配合物を以下の表２にまとめている。

【表2】

【0071】

一般的な粒子組成物に種々の添加剤パッケージを加え、７種類の異なる例示的なトナーを作成した。添加剤パッケージの組成を表３にまとめている。

【表3】

【0072】

実施例１および２は、２５００〜３５００ＲＰＭで５〜１５分間、成分をＨｅｎｓｃｈｅｌで混ぜ合わせることによって調製した。

【0073】

乳化凝集（ＥＡ）プロセスによって実施例を調製した。反応容器中、ＥＡプロセスを介し、低粘度ワックスを含むスチレン／ブチルアクリレートラテックスポリマーと、カーボンブラックと、シアン顔料とを１０．２：２：１の比率で合わせることによってトナー粒子を作成した。次いで、このシステムにポリアルミニウムクロリドを加え、混合物を均質にした。均質にしたら、粒子が、プレシェルの大きさである６．０〜６．５μｍになるまで、混合物をポリマーのガラス転移温度近く（５０〜６０℃）まで加熱した。凝集物が適切な大きさになったら、同じポリマーラテックスを加え、合計ラテックス添加量が２０％以上のシェルを作成した。シェルを加えた後、反応容器を所定時間、所定温度に維持し、塩基を加えて粒径を固定した。固定した後、９０℃以上の温度まで上げ、ｐＨが４．５を超えないように調節した。次いで、粒子の真円度が０．９８０以上になるまで、混合物を融着させた。次いで、このバッチを冷却し、ｐＨを８〜９になるまで調節し、洗浄し、乾燥させた。次いで、乾燥した粒子を取り出し、添加剤パッケージと混ぜ合わせてトナーを製造した。添加剤パッケージには、０．４５〜０．６５ｗｔ％の中程度のＰＤＭＳシリカ、０．４５〜０．６５ｗｔ％の大きなゾルゲルシリカ、０．９５〜１．３５ｗｔ％の中程度のＨＭＤＳシリカ、０．４〜０．７ｗｔ％の４００ｎｍ ＰＭＭＡ有機スペーサーが含まれていた。

【0074】

トナーの圧縮率を、Ｆｒｅｅｍａｎ ＦＴ４粉末フローレオメーターによって測定した。表４は、実施例１および実施例２の圧縮率試験結果をまとめている。

【0075】

圧縮率は、少なくとも流動率の関数である。実施例１および実施例２はともに、流動率が向上していることを示した。流動率は、印刷速度を高めるのに重要である。

【表4】

【0076】

また、実施例１および実施例２について、融合も試験した。いずれのトナーも優れた固定特性を示した。およそ１５０℃で約８０％の固定が達成され、一方、１６５℃では約１００％の固定が達成された。これは、１８５℃で約１００％の固定を示す従来のトナーと比較して、固定温度が顕著に低い。

【0077】

次いで、２種類の極端な印刷条件で、上述の実施例について通過試験を行った。第１に、冷たく、乾燥した印刷条件、第２に、温かく、高湿な印刷条件。トナーおよび現像剤が、さまざまな範囲の環境条件下で、プリンタからの画質を良好にするように機能を発揮することが望ましい。このように、トナーおよび現像剤が、低湿低温（例えば、５０°Ｆ、相対湿度２０％）でも、高湿高温（例えば、８０°Ｆ、相対湿度８０〜８５％）でも機能を発揮することが望ましい。

【0078】

画像濃度は、Ｘｒｉｔｅ密度計で試験した。印刷した後、手持ち式の機械を用いて結果を測定し、印刷したページの制御された領域の画像密度を算出した。

【0079】

画像濃度は、実施例１および実施例２では、予想できないほど高かった。密度が高くなると、印刷ページの絵が濃くなる。実施例１および実施例２では、トナーの使用量は少ないが、高い画像濃度が得られた。

【0080】

種々の上に開示した特徴および機能、またはこれらの代替物、および他の特徴および機能、またはこれらの代替物を、望ましくは、多くの他の異なるシステムまたは用途と組み合わせてもよいことが理解されるであろう。また、種々の現時点で予測されないか、または予期されない代替物、改変、変形または改良は、後で当業者によってなされてもよく、以下の特許請求の範囲に包含されることも意図されている。