JP2005182063A

JP2005182063A - 凝集トナー

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Publication number: JP2005182063A
Application number: JP2004372044A
Authority: JP
Inventors: Judith M Vandewinckel; エムヴァンデウィンケルジュディス; Vincenzo G Marcello; ジイマルセロビンセンツォ; Grazyna E Kmiecik-Lawrynowicz; イークミエチック−ロウリノウィクスグラジナ; Tie Hwee Ng; ウィーングティー; Chen Chii-Min; チェンチー−ミン
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2003-12-23
Filing date: 2004-12-22
Publication date: 2005-07-07
Also published as: EP1548510A3; US20050136352A1; US20080107988A1; EP1548510A2

Abstract

【課題】全ての色において優れた印刷品質、特に光沢が得られるような、優れたレオロジー特性と粉体流動性有するトナーを提供する。
【解決手段】カラー画像を生成するための、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックトナーにおいてバインダは、約２０〜約３０ｋｐｓｅの重量平均分子量と、約２３〜約２８ｋｐｓｅのピーク分子量とを有し、トナー粒子は、約２８〜約１３０ｋｐｓｅの重量平均分子量と、約９〜約１３．４ｋｐｓｅの数平均分子量と、約２．２〜約１０の分子量分布（ＭＷＤ）とを有するスチレン−アクリレート樹脂であり、トナー粒子は、約０．９４〜約０．９８の平均真円度において約５５〜約９８％の凝集性を有する。又トナー中には５〜１５重量％のワックス分散物を含有する。
【選択図】なし

Description

本発明は、良好な品質及び光沢を持つ画像の生成及び現像に使用するための、トナー及び前記トナーを含む現像剤、特に、このような有利な結果を得られる、新たなレオロジー的性質と粉末流動性とを兼ね備えたトナー粒子に関する。

エマルション凝集トナーは、印刷及び／又は電子写真画像の形成での使用に優れたトナーであって、このようなトナーは均一な粒度を持ち、また環境負荷が小さい。エマルション凝集トナーに関する米国特許としては、例えば、米国特許第５，３７０，９６３号、米国特許第５，４１８，１０８号、米国特許第５，２９０，６５４号、米国特許第５，２７８，０２０号、米国特許第５，３０８，７３４号、米国特許第５，３４４，７３８号、米国特許第５，４０３，６９３号、米国特許第５，３６４，７２９号、米国特許第５，３４６，７９７号、米国特許第５，３４８，８３２号、米国特許第５，４０５，７２８号、米国特許第５，３６６，８４１号、米国特許第５，４９６，６７６号、米国特許第５，５２７，６５８号、米国特許第５，５８５，２１５号、米国特許第５，６５０，２５５号、米国特許第５，６５０，２５６号、米国特許第５，５０１，９３５号、米国特許第５，７２３，２５３号、米国特許第５，７４４，５２０号、米国特許第５，７６３，１３３号、米国特許第５，７６６，８１８号、米国特許第５，７４７，２１５号、米国特許第５，８２７，６３３号、米国特許第５，８５３，９４４号、米国特許第５，８０４，３４９号、米国特許第５，８４０，４６２号、及び米国特許第５，８６９，２１５号が挙げられる。

エマルション凝集トナーには２つの主な種類が知られている。そのひとつは、例えばスチレン−アクリレートなどのアクリレートを材料としたトナー粒子を生成するエマルション凝集法である。このような方法の例としては、例えば、その内容を全て本件に引用して援用する、米国特許第６，１２０，９６７号を参照されたい。もうひとつは、ポリエステル、例えばスルホン酸ナトリウム化ポリエステルを生成するエマルション凝集法である。このような方法の例としては、例えば、その内容を全て本件に引用して援用する、米国特許第５，９１６，７２５号を参照されたい。

エマルション凝集法は一般に、樹脂粒子のエマルションラテックスの生成工程を含む。樹脂粒子の粒径は小さく、例えば直径約５〜約５００ｎｍであって、水中で樹脂を、必要ならば必要に応じた溶媒と共に加熱することにより、あるいは乳化重合を用いて水中でラテックスを作ることによって生成される。これとは別に、着色剤分散物（例えば、水に分散した顔料であって、必要に応じて更に樹脂も含む）を生成する。この着色剤分散物をエマルションラテックス混合物に加え、次に凝集剤又は錯化剤（complexing agent）を加えてトナー粒子を凝集させる。凝集したトナー粒子を加熱し、合一／融合させて、凝集し、融合したトナー粒子とする。

米国特許第５，４６２，８２８号では、数平均分子量約５，０００以下、重量平均分子量約１万〜約４万、分子量分布６以上を持つスチレン／ｎ−ブチル＝アクリレート共重合体樹脂を含み、低い定着温度でも優れた光沢と高い定着性とが得られるトナー組成物を述べている。

米国特許第６，１２０，９６７号明細書米国特許第５，９１６，７２５号明細書米国特許第５，４６２，８２８号明細書

全ての色において優れた印刷品質、特に光沢が得られるような、スチレン−アクリレート型のエマルション凝集トナーが更に求められている。

本発明は、本発明の目的、主に優れた光沢性を示すトナーとなるような、特徴的なレオロジー的性質と粉末流動性とを兼ね備えたトナーを含む。

本発明のトナーは、スチレン−アクリレートバインダと、少なくとも１種類の着色剤とを含むトナー粒子を含み、スチレン−アクリレートは、約２０〜約３０ｋｐｓｅの重量平均分子量と、約２３〜約２８ｋｐｓｅのピーク分子量（molecular peak）とを有し、トナー粒子は、約２８〜約１３０ｋｐｓｅの重量平均分子量と、約９〜約１３．４ｋｐｓｅの数平均分子量と、約２．２〜約１０の分子量分布（ＭＷＤ）とを有し、トナー粒子は、約０．９４〜約０．９８の平均真円度（a mean circularity）において約５５〜約９８％の凝集性（cohesion）を有する。

更に本発明には、共に使用してフルカラー画像を生成することのできる、異なる色のトナーセットであって、前述の特性を備えたトナーセットが含まれる。詳細には、トナーセットは、シアントナーと、マゼンタトナーと、イエロートナーと、ブラックトナーとを含み、シアントナー、マゼンタトナー、イエロートナー、及びブラックトナーはいずれも、固体ベースで約７０〜約９５重量％のスチレン−アクリレートバインダと、固体ベースで約５〜約１５重量％のワックス分散物と、少なくとも１種類の着色剤とを含むトナー粒子を含み、スチレン−アクリレートバインダは、約２０〜約３０ｋｐｓｅの重量平均分子量と、約２３〜約２８ｋｐｓｅのピーク分子量とを有し、トナー粒子は、約２８〜約１３０ｋｐｓｅの重量平均分子量と、約９〜約１３．４ｋｐｓｅの数平均分子量と、約２．２〜約１０のＭＷＤとを有し、トナー粒子は、約０．９４〜約０．９８の平均真円度において約５５〜約９８％の凝集性（cohesion）を有する。

本発明のトナーは、少なくとも１種類のラテックスエマルションポリマ樹脂と、着色剤分散物とを含むトナー粒子を含む。トナー粒子は望ましくは、少なくともワックス分散物と、凝集剤と、コロイドシリカも含む。

本発明のトナーに用いる、樹脂、ポリマ又はポリマ類として使用される、具体的なラテックスの例としては、例えば、ポリ（スチレン−アルキル＝アクリレート）、ポリ（スチレン−１，３−ジエン）、ポリ（スチレン−アルキル＝メタクリレート）、ポリ（スチレン−アルキル＝アクリレート−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−アルキル＝メタクリレート−アクリル酸）、ポリ（アルキル＝メタクリレート−アルキル＝アクリレート）、ポリ（アルキル＝メタクリレート−アリール＝アクリレート）、ポリ（アリール＝メタクリレート−アルキル＝アクリレート）、ポリ（アルキル＝メタクリレート−アクリル酸）、ポリ（スチレン−アルキル＝アクリレート−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（アルキル＝アクリレート−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（メチル＝メタクリレート−ブタジエン）、ポリ（エチル＝メタクリレート−ブタジエン）、ポリ（プロピル＝メタクリレート−ブタジエン）、ポリ（ブチル＝メタクリレート−ブタジエン）、ポリ（メチル＝アクリレート−ブタジエン）、ポリ（エチル＝アクリレート−ブタジエン）、ポリ（プロピル＝アクリレート−ブタジエン）、ポリ（ブチル＝アクリレート−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（メチル＝メタクリレート−イソプレン）、ポリ（エチル＝メタクリレート−イソプレン）、ポリ（プロピル＝メタクリレート−イソプレン）、ポリ（ブチル＝メタクリレート−イソプレン）、ポリ（メチル＝アクリレート−イソプレン）、ポリ（エチル＝アクリレート−イソプレン）、ポリ（プロピル＝アクリレート−イソプレン）、ポリ（ブチル＝アクリレート−イソプレン）、ポリ（スチレン−プロピル＝アクリレート）、ポリ（スチレン−ブチル＝アクリレート）、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−ブチル＝アクリレート−アクリル酸）、ポリ（スチレン−ブチル＝アクリレート−メタクリル酸）、ポリ（スチレン−ブチル＝アクリレート−アクリロニトリル）、ポリ（スチレン−ブチル＝アクリレート−アクリロニトリル−アクリル酸）、及びその他同様のポリマ類、あるいはその他同様の公知のポリマ類が挙げられる。

本発明のトナーのラテックスエマルションポリマとして、望ましくは、スチレン／アルキル＝アクリレートを使用する。より望ましくは、スチレン／アルキル＝アクリレートは、スチレン／ｎ−ブチル＝アクリレート共重合体樹脂であり、最も望ましくは、スチレン／ブチル＝アクリレート／β−カルボキシエチル＝アクリレート共重合体である。

ラテックスポリマの含有量は、固体ベースで、望ましくはトナー粒子（すなわち、外部添加剤を除いたトナー粒子）の約７０〜約９５重量％、より望ましくはトナーの約７５〜約８５重量％である。

選定したポリマの製造に用いるモノマは限定されることはない。使用されるモノマとしては、例えば、スチレン、アクリレート類（メタクリレート類、ブチルアクリレート類、β−カルボキシエチル＝アクリレート（β−ＣＥＡ）など）、ブタジエン、イソプレン、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、アクリロニトリル、ベンゼン類（ジビニルベンゼンなど）、等のいずれか又はその２つ以上が挙げられる。公知の連鎖移動剤、例えばドデカンチオール又は四臭化炭素を用いて、ポリマの分子量特性を調節することができる。モノマからのラテックスポリマの生成には、限定されることなくどのような適当な方法を用いても良い。

本発明のトナーには、適当な着色顔料、染料、及びそれらの混合物など、様々な適当な着色剤が使用可能である。これらの着色剤としては、カーボンブラック（ＲＥＧＡＬ３３０カーボンブラック、アセチレンブラック、ランプブラック、アニリンブラックなど）、クロムイエロー、ジンクイエロー、ＳＩＣＯＦＡＳＴイエロー、ＳＵＮＢＲＩＴＥイエロー、ＬＵＮＡイエロー、ＮＯＶＡＰＥＲＭイエロー、クロムオレンジ、ＢＡＹＰＬＡＳＴオレンジ、カドミウムレッド、ＬＩＴＨＯＬスカーレット、ＨＯＳＴＡＰＥＲＭレッド、ＦＡＮＡＬＰＩＮＫ、ＨＯＳＴＡＰＥＲＭピンク、ＬＵＰＲＥＴＯＮピンク、ＬＩＴＨＯＬレッド、ＲＨＯＤＡＭＩＮＥレーキＢ、ブリリアントカーミン、ＨＥＬＩＯＧＥＮブルー、ＨＯＳＴＡＰＥＲＭブルー、ＮＥＯＰＡＮブルー、ＰＶファストブルー、ＣＩＮＱＵＡＳＳＩグリーン、ＨＯＳＴＡＰＥＲＭグリーン、二酸化チタン、コバルト、ニッケル、粉末鉄、ＳＩＣＯＰＵＲ４０６８ＦＦ、及び酸化鉄（ＭＡＰＩＣＯブラック（コロンビア（Ｃｏｌｕｍｂｉａ）製）、ＮＰ６０８及びＮＰ６０４（ノーザーン・ピグメント（ＮｏｒｔｈｅｒｎＰｉｇｍｅｎｔ）製）、ＢＡＹＦＥＲＲＯＸ８６１０（バイエル（Ｂａｙｅｒ）製）、Ｍ０８６９９（モベイ（Ｍｏｂａｙ）製）、ＴＭＢ−１００（マグノックス（Ｍａｇｎｏｘ）製）など）、それらの混合物、等が挙げられる。

着色剤、望ましくは、カーボンブラック、シアン、マゼンタ、及び／又はイエロー着色剤は、所望の色とするのに十分な量をトナーに加える。一般に顔料又は染料の使用量は、固体ベースで、トナー粒子の約２〜約３５重量％、望ましくは約５〜約２５重量％、より望ましくは約５〜約１５重量％の範囲である。

当然、各色での着色剤は異なるため、カラートナーの種類ごとの着色剤含有量は通常異なる。例えば、本発明の望ましい実施の形態において、シアントナーは、約８〜約１１重量％の着色剤（望ましくは、ピグメントブルー１５：３（サン（ＳＵＮ）製））を含み、マゼンタトナーは、約７〜約１５重量％の着色剤（望ましくは、ピグメントレッド１２２、ピグメントレッド１８５、及び／又はそれらの混合物）を含み、イエロートナーは、約５〜約８重量％の着色剤（望ましくは、ピグメントイエロー７４）を含み、ブラックトナーは、約５〜約８重量％の着色剤（望ましくは、カーボンブラック）を含む。

ラテックスポリマバインダと着色剤とに加え、本発明のトナーには、望ましくはワックス分散物も含まれる。ワックスは、特に、オイルの少ない又はオイルを用いない定着体構造においてトナーを定着ロールから離れ易くするため、トナー配合物に加えられる。エマルション／凝集（Ｅ／Ａ）トナー、例えばスチレン−アクリレートＥ／Ａトナーでは、ベイカー・ペトロライト（ＢａｋｅｒＰｅｔｒｏｌｉｔｅ）製のワックスである、ＰＯＬＹＷＡＸ（登録商標）シリーズなどの直鎖状ポリエチレンワックス類が有用である。スチレン−アクリレートＥ／Ａトナーと共に用いる場合、ＰＯＬＹＷＡＸ（登録商標）７２５が特に望ましいワックスである。

ワックスをトナーに加えるには、ワックスを水性エマルション又は固体ワックスの水中分散物の形にすることが好ましい。固体ワックス粒子の大きさは通常、約１００〜約５００ｎｍの範囲である。

トナーは、固体ベースで、例えば、トナーの約５〜約１５重量％のワックスを含む。望ましくは、トナーは約８〜約１１重量％のワックスを含む。

更に、本発明のトナーは、必要に応じて凝集剤及びコロイドシリカなどの流動剤も含む。必要に応じた適当な凝集剤は、当該技術で公知の又は使用されるどのような凝集剤でも良く、よく知られている凝集剤であるポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）及び／又はポリスルホケイ酸アルミニウム（ＰＡＳＳ）が挙げられる。望ましい凝集剤はポリ塩化アルミニウムである。トナー粒子中の凝集剤の含有量は、外部添加剤を除いた乾燥重量で、トナー粒子の０〜約３重量％、望ましくはトナー粒子の約０重量％以上〜約２重量％である。流動剤を用いる場合、ＳＮＯＷＴＥＸＯＬ／ＯＳコロイドシリカなど、どのようなコロイドシリカを用いても良い。トナー粒子中のコロイドシリカの含有量は、外部添加剤を除いた乾燥重量で、トナー粒子の０〜約１５重量％、望ましくはトナー粒子の約０重量％以上〜約１０重量％である。

トナーはまた、効果的で適当な量、例えばトナーの約０．１〜約５重量％の、公知の正電荷又は負電荷添加剤を更に含んでも良い。電荷添加剤としては、米国特許第４，３３８，３９０号に開示されているような、アルキルピリジニウムハロゲン化物、重硫酸塩類、有機硫酸塩及びスルホン酸塩組成物、セチルピリジニウム＝テトラフルオロボラート、ジステアリルジメチルアンモニウム＝メチルスルファート、アルミニウム塩又は錯体等の、第４級アンモニウム化合物が挙げられる。

更に、エマルション凝集法でトナーを調製する場合、この工程で１種類以上の界面活性剤を用いても良い。適当な界面活性剤としては、アニオン、カチオン、及び非イオン界面活性剤が挙げられる。

アニオン界面活性剤としては、ドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ドデシルナフタレン硫酸ナトリウム、ジアルキルベンゼンアルキル硫酸塩及びスルホン酸塩、アビエチン酸（abitic acid）、及び、ＮＥＯＧＥＮブランドのアニオン界面活性剤が挙げられる。望ましいアニオン界面活性剤の例は、第一工業製薬（株）製のＮＥＯＧＥＮＲＫであり、これは主に分枝ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムから成るものである。

カチオン界面活性剤の例としては、ジアルキルベンゼンアルキルアンモニウム＝クロリド、ラウリルトリメチルアンモニウム＝クロリド、アルキルベンジルメチルアンモニウム＝クロリド、アルキルベンジルジメチルアンモニウム＝ブロミド、ベンザルコニウム＝クロリド、セチルピリジニウム＝ブロミド、Ｃ_１２，Ｃ_１５，Ｃ_１７トリメチルアンモニウム＝ブロミド、４級化ポリオキシエチルアルキルアミン類のハロゲン化物塩、ドデシルベンジルトリエチルアンモニウム＝クロリド、アルカリル・ケミカル・カンパニー（ＡｌｋａｒｉｌＣｈｅｍｉｃａｌＣｏｍｐａｎｙ）製の、ＭＩＲＡＰＯＬ及びＡＬＫＡＱＵＡＴ、花王化学（株）製の、ＳＡＮＩＳＯＬ（ベンザルコニウム＝クロリド）等が挙げられる。望ましいカチオン界面活性剤の例は、花王（株）製のＳＡＮＩＳＯＬＢ−５０であり、これは主にベンジルジメチルアンモニウム＝クロリドから成るものである。

非イオン界面活性剤の例としては、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、メタロース（methalose）、メチルセルロース、エチルセルロース、プロピルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウラート、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ジアルキルフェノキシポリ（エチレンオキシ）エタノール、ローヌ・プーラン・インク（Ｒｈｏｎｅ−ＰｏｕｌｅｎｃＩｎｃ．）製の、ＩＧＥＰＡＬＣＡ−２１０、ＩＧＥＰＡＬＣＡ−５２０、ＩＧＥＰＡＬＣＡ−７２０、ＩＧＥＰＡＬＣＯ−８９０、ＩＧＥＰＡＬＣＯ−７２０、ＩＧＥＰＡＬＣＯ−２９０、ＩＧＥＰＡＬＣＡ−２１０、ＡＮＴＡＲＯＸ８９０、及びＡＮＴＡＲＯＸ８９７が挙げられる。望ましい非イオン界面活性剤の例は、ローヌ・プーラン・インク製のＡＮＴＡＲＯＸ８９７であり、これは主にアルキルフェノールエトキシラートから成るものである。

エマルション凝集トナー粒子の生成には、限定されることなく、適当であればどのようなエマルション凝集法を使用しても良い。これらの方法は一般に、バインダと、１種類以上の着色剤と、必要に応じて１種類以上の界面活性剤と、必要に応じてワックスエマルションと、必要に応じて凝集剤と、凝集体を形成するための必要に応じた１種類以上の追加の添加剤とを含むエマルションを凝集する工程と、続いて、凝集体を合一又は融合する工程と、次に、回収する工程と、得られたエマルション凝集トナー粒子を、必要に応じて洗浄及び必要に応じて乾燥する工程と、の基本的な操作工程を最低限含む。

エマルション／凝集／合一操作の例では、望ましくは、ラテックスバインダと、着色剤分散物と、必要に応じたワックスエマルションと、必要に応じた凝集剤と、脱イオン水との混合物を容器中で生成する工程を含む。この混合物をホモジナイザを用いて均質になるまで撹拌した後、反応器に移し、均質化した混合物を、例えば約５０℃の温度まで加熱し、トナー粒子が所望の大きさに凝集するまでこの温度に保つ。凝集したトナー粒子が所望の大きさに達したら、トナーが更に凝集しないよう混合物のｐＨを調整する。粒子が合一して球形になるよう、トナー粒子を更に、例えば約９０℃の温度に加熱し、ｐＨを下げる。次にヒータを切り、反応器の混合物を室温まで放冷する。この時点で、凝集及び合一したトナー粒子を回収し、必要に応じて洗浄及び乾燥する。

最も望ましくは、合一及び凝集の後、粒子を所望の大きさのオリフィスに通し、湿式のふるいにかけて大きすぎる粒子を除き、洗浄して所望のｐＨで処理し、次に、含水量が、例えば１重量％以下になるまで乾燥する。

は、
本発明のバインダと、それより生成したトナー粒子は、望ましくは分子量が次の値となるように製造する。分子量はいずれも、当該技術で公知のようにゲル浸透クロマトグラフィ（ＧＰＣ）で求める。

トナー粒子の生成に用いるバインダは、望ましくは約２０〜約３０ｋｐｓｅの重量平均分子量を持つ。

全てにおいて、本発明のトナー粒子は、望ましくは、約２８〜約１３０ｋｐｓｅの範囲の重量平均分子量（Ｍｗ）と、約９〜約１３．４ｋｐｓｅの数平均分子量（Ｍｎ）と、約２．２〜約１０の分子量分布（ＭＷＤ）とを持つ。ＭＷＤは、トナー粒子のＭｎに対するＭｗの比（Ｍｗ／Ｍｎ）であり、ポリマの多分散性又は幅の指標である。シアン及びイエロートナーでは、トナー粒子は望ましくは、約２４〜約３４ｋｐｓｅの重量平均分子量（Ｍｗ）と、約９〜約１１ｋｐｓｅの数平均分子量（Ｍｎ）と、約２．５〜約３．３のＭＷＤとを示す。ブラック及びマゼンタでは、トナー粒子は望ましくは、約３０〜約１３０ｋｐｓｅの重量平均分子量（Ｍｗ）と、約１０〜約１４ｋｐｓｅの数平均分子量（Ｍｎ）と、約２〜約１０のＭＷＤとを示す。

本発明のトナーの特に特徴的な点は、ラテックスバインダの分子量と、以下のエマルション凝集操作で得られたトナー粒子の分子量との関係である。当該技術で理解されているように、操作の間にバインダは架橋し、架橋の程度は操作の間に制御可能である。この特徴的な関係は、バインダのピーク分子量値に最もよく示される。ピーク分子量は、重量平均分子量の最も高いピークを示す値である。本発明において、バインダは、望ましくは約２３〜約２８、望ましくは約２３．５〜約２７．４ｋｐｓｅの範囲にピーク分子量（Ｍｐ）を持つ。このようなバインダから調製したトナー粒子も、例えば約２５〜約３０ｋｐｓｅ、望ましくは約２６〜約２７．８ｋｐｓｅに高いピーク分子量を示し、これは、着色剤などの他の成分よりも、バインダの性質によってピーク分子量が決まることを示している。

本発明のトナーに関するもうひとつの重要な特性は、外部添加剤を加える前の粒子の凝集性である。凝集性が大きいほどトナー粒子は流れにくくなる。驚くことに本発明において、全ての色のトナーについて、外部添加剤を加える前のトナー粒子の凝集性が、約５５〜約９８％でなければならないことが見出された。凝集性は、公知の量、例えば２ｇのトナーを、３個組みのスクリーン、例えば上から順に５３μｍ、４５μｍ、及び３８μｍのメッシュのスクリーンの一番上に置き、一定時間一定の振幅、例えば１ｍｍの振幅で１１５秒間、スクリーンとトナーを振動させて測定する。この測定を行う装置は、ミクロン・パウダーズ・システムズ（ＭｉｃｒｏｎＰｏｗｄｅｒｓＳｙｓｔｅｍｓ）製のホソカワパウダテスタである。トナーの凝集値（cohesion value）は、終了時に各スクリーン上に残っているトナーの量に関係する。凝集値が１００％とは、振動工程が終わった時点で最も上のスクリーン上にトナーが全部残っていることであり、凝集値がゼロとは、トナー全部が３つ全てのスクリーンを通過する、つまり振動工程終了時に３つのスクリーンのどの上にもトナーが残っていないことを意味する。凝集値が高いほどトナーの流動性は悪くなる。

トナー粒子の凝集性は、粒子の表面形態に多少関係している。粒子の表面が丸い／滑らかであるほど凝集性は小さく、流れは良くなる。表面がいびつ／粗くなるほど流れは悪く、凝集性は大きくなる。本発明のトナー粒子は、ＳＹＳＭＥＸＦＰＩＡ２１００を用いた試験で求めたところ、望ましくは約０．９４〜約０．９８の真円度を持つ。

本発明のトナー粒子は更に、望ましくは、（Ｄ８４／Ｄ５０）に対する体積での上位幾何標準偏差（ＧＳＤ）が、約１．２０〜約１．３０、望ましくは約１．２４〜約１．２７の範囲、更に望ましくは約１．２６であるような粒径を持つ。全トナー粒子の累積率が５０％となったときの粒径を体積Ｄ５０と定義し、累積率が８４％となったときの粒径を体積Ｄ８４と定義する。これら前述の体積平均粒径分布指数ＧＳＤｖは、累積分布のＤ５０とＤ８４を用いて表すことができ、体積平均粒径分布指数ＧＳＤｖは、（体積Ｄ８４／体積Ｄ５０）で示される。本発明のトナー粒子の上位ＧＳＤｖ値は、このトナー粒子が非常に狭い粒径分布を持つように作られていることを示している。

前記の特性に加え、本発明のトナー粒子は更に、望ましくは次のようなレオロジー的性質及び粉末流動性を示す。

まず第１に、このトナー粒子は、望ましくは約１８〜約３７ｇ／１０分のメルトフローインデックス（ＭＦＩ）を持つ。ＭＦＩは、８．０ｇのトナーをメルトインデックス測定装置のリザーバに充填し、特定の平衡期間後、一定重量をかけて、装置のピストンが公知の距離を移動するのにかかる時間を測定することにより求めることができる。測定値は、トナーの量（ｇ）／１０分となる。メルトフローインデックス値は、トナーの剥離力と光沢値に関係する。１７０℃における剥離力範囲は、約７〜約１８ｍｇ／ｃｍ^２であり、ＴＭＡ１．０３ｍｇ／ｃｍ^２に対する光沢は、約５５〜約６８ｇｇｕ（ｇ／光沢単位）の範囲である。剥離力は、定着したトナー画像を、オイルを用いないＰＦＡ被覆定着体ロールから剥離するために必要な力を測定する装置で求める。ひずみ計で測定した剥離力は、ニップを通過したトナーパッチとして、時間の関数で記録され、定着温度毎にピークの力を記録する。光沢は、ガードナー・ミクロ・グロス７５度光沢計（ＧａｒｄｎｅｒＭｉｃｒｏＧｌｏｓｓ７５o Ｇｌｏｓｓｍｅｔｅｒ）で測定する。

これらの特性の間の関係はほぼ直線であり、それぞれの値は弾性率（Ｇ’）が増加するにつれ小さくなる。トナー粒子の弾性率は、望ましくは、１２０℃／１０ｒａｄ／秒において約８９，０００〜約１３万ｄｙｎ／ｃｍ^２の範囲である。トナーの弾性率は、例えば、Ｔ．Ａ．ＡＲ−１０００を用いて求めた。

第２に、トナー粒子は、望ましくは、約０．２２〜約０．３４ｇ／ｃｃのかさ密度と、約３３〜約５１の圧縮率を持つ。圧縮率は、空気を吹き込んだ状態でのかさ密度に対する圧縮した状態でのトナーのかさ密度の比である。トナー試料の圧縮率の測定には、ホソカワパウダテスタを用いる。トナーを計り取り、２５０メッシュの振動スクリーンへ送り込むための保持容器に入れる。トナーを振動させながらスクリーンに通して計量容器に送る。トナー重量を引いた容器重量を記録して、かさ密度値をｇ／ｃｃ［ＢＤ＝質量ｇ／１００ｃｃ＝ｇ／ｃｃ］で求め、空気を吹き込んだ密度（Ａ）を導き出す。圧縮密度（Ｐ）については、トナーを計り取り、ホソカワ装置の漏斗を通して計量容器に送る。トナーは、この装置を用いて計量容器から溢れさせなければならない。次に容器を、選択したテーパ（ｔａｐｅｒ）と共に、タイマー上に３０秒間置く。トナーは、カップの縁と同レベルになるまで容器に加えなければならない。３０秒後、トナーの重さを量り、かさ密度（ｇ／ｃｃ）［ＢＤ＝質量ｇ／１００ｃｃ＝ｇ／ｃｃ］を求める。圧縮率（Ｃ）は、Ｃ＝１００×（Ｐ−Ａ）／Ｐで算出する。

更にまた、本発明のトナー粒子は、更に多くの特性を備えている。例えば、このトナー粒子は、約１．３〜約６．５ｍ^２／ｇの表面積（公知のＢＥＴ法で測定）を持つ。より望ましくは、シアン、イエロー、及びブラックのトナー粒子では、ＢＥＴ表面積は、２ｍ^２／ｇ以下、望ましくは約１．４〜約１．８ｍ^２／ｇであり、マゼンタトナーでは、約１．４〜約６．３ｍ^２／ｇである。

トナー粒径を調整し、トナー中の微細な粒子と粗い粒子の両方の量を制限することも望ましい。トナー粒子は、下位の数比幾何標準偏差（ＧＳＤ）がおよそ１．３０、上位体積ＧＳＤがおよそ１．２６（前述のとおり）と、非常に狭い粒径分布を持つ。

トナー粒子の形状係数は、例えば、約１０５〜約１７０、より望ましくは約１１０〜約１６０ＳＦ^＊ａである。

トナー粒子は、例えば、０〜約２４０ｐｐｍ、より望ましくは０〜約２２０ｐｐｍのカルシウムを含んでも良い。前記のカルシウム含量を持つ本発明のトナーでは、トナーは、望ましくは、補完的な公知のファラデーケージ測定法で、約４０〜約１００μＣ／ｇ、望ましくは約５５〜約９５μＣ／ｇの摩擦帯電値を示す。本発明のトナーはまた、望ましくは、０〜約８０μｇ／ｇの銅含量と、約５００〜約８００μｇ／ｇのバルクアルミニウム含量（例えば、ＰＡＣから）と、約３００〜約６００μｇ／ｇのナトリウム含量を持つ。

本発明のトナー粒子は、望ましくは、次のような組成の外部添加剤と混合する。本発明には、適当であればどのような表面添加剤も使用できる。外部表面添加剤として、本発明で最も望ましいものは、ＳｉＯ_２、金属酸化物（例えば、ＴｉＯ_２、酸化アルミニウムなど）、潤滑剤（例えば、脂肪酸の金属塩（例えば、ステアリン酸亜鉛（ＺｎＳｔ）、ステアリン酸カルシウムなど）又は長鎖アルコール類（ＵＮＩＬＩＮ７００など））の１種類以上である。一般にシリカは、トナーの流動、摩擦帯電の増強、混合の制御、現像及び転写安定性の向上、より高いトナー粘着温度とするため、トナー表面に被覆する。ＴｉＯ_２は、相対湿度（ＲＨ）安定性の向上、摩擦帯電の制御、現像及び転写安定性の向上のために被覆する。望ましくは、本発明のトナーの外部添加剤として、ステアリン酸亜鉛も使用する。ステアリン酸亜鉛は潤滑性を与える。ステアリン酸亜鉛は、現像剤に伝導性を与え、摩擦帯電を増強する。これはいずれもその潤滑性によるものである。更に、ステアリン酸亜鉛は、トナーとキャリヤ粒子との接触回数を上げることにより、トナーの荷電と電荷の安定性とを高めることができる。ステアリン酸カルシウム及びステアリン酸マグネシウムも同様な作用を持つ。最も望ましいものは、ジンク・ステアラートＬ（フェロ・コーポレーション（ＦｅｒｒｏＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）製）として知られる、市販のステアリン酸亜鉛である。外部表面添加剤は、コーティングと共に、あるいはコーティングがなくても用いることができる。

最も望ましくは、トナーは、例えば、約０．１〜約５重量％のチタニアと、約０．１〜約８重量％のシリカと、約０．１〜約４重量％のステアリン酸亜鉛とを含む。

本発明のトナー粒子は必要に応じて、トナー粒子をキャリヤ粒子と混合して現像剤組成物とすることができる。本発明に従って調製したトナー組成物と混合するために選択できるキャリヤ粒子の具体例としては、摩擦によってトナー粒子と反対極性の電荷を帯びることのできる粒子が挙げられる。従って、ある実施の形態では、正に荷電したトナー粒子がキャリヤ粒子に付着して取り巻くよう、キャリヤ粒子は負極性となるものを選ぶ。このようなキャリヤ粒子の具体例としては、粒状ジルコン、粒状ケイ素、ガラス、スチール、ニッケル、鉄フェライト類、二酸化ケイ素、等が挙げられる。更に、その内容を全て本件に引用して援用する、米国特許第３，８４７，６０４号に開示のニッケル顆粒キャリヤを、キャリヤ粒子として使用することもできる。このニッケル顆粒キャリヤは、ニッケルの小塊状キャリヤビードから成るもので、表面に凸凹を再び生じさせて比較的大きな外部面積を持つ粒子とするという特徴を持つ。その他のキャリヤ類は、その内容を全て本件に引用して援用する、米国特許第４，９３７，１６６号及び米国特許第４，９３５，３２６号に開示されている。

選択したキャリヤ粒子は、コーティングと共に、あるいはコーティングを用いることなく使用可能である。コーティングは一般に、ポリフッ化ビニリデン樹脂などのフルオロポリマ類、スチレンと、メチル＝メタクリレートと、トリエトキシシランなどのシランとのターポリマ類、テトラフルオロエチレン類、その他公知のコーティング、等を含むものである。

キャリヤ粒子は、様々な適当な組み合わせでトナー粒子と混合することができる。トナー濃度は一般に約２〜約１０重量％、キャリヤは約９０〜約９８重量％である。しかし当業者ならば、所望の特性を持つ現像剤組成物とするため、異なるトナー及びキャリヤの割合も使用できることは理解されよう。

本発明のトナーは、公知の静電複写画像形成法で使用可能である。つまり、例えば本発明のトナー又は現像剤を、例えば摩擦によって荷電し、感光体又はイオノグラフ受容体などの画像形成部材上の反対の電荷を持った潜像に被覆することができる。次に、生成したトナー画像を、直接に、あるいは中間輸送部材を経てから、紙などの被印刷体又は透明シートへ転写することができる。次にトナー画像を、例えば加熱した定着ロールを用い、熱及び／又は圧力をかけて被印刷体に定着することができる。

本発明のトナーは、電子写真法以外の応用であっても、トナーを用いて画像を形成するものであれば適当などのような方法でも使用できると考えられる。

当業者ならば、前述の具体的な実施の形態において、ある程度の変化及び／又は追加を行えることは理解されよう。実施の形態に対して様々な代案及び変形が行えることは明らかである。このため添付の請求項は、これら全ての変形及び代案も本発明の正当な範囲に包含するものである。

Claims

スチレン−アクリレートバインダと、少なくとも１種類の着色剤と、を含むトナー粒子を含むトナーであって、
前記スチレン−アクリレートバインダは、
約２０〜約３０ｋｐｓｅの重量平均分子量と、
約２３〜約２８ｋｐｓｅのピーク分子量と、
を有し、
前記トナー粒子は、
約２８〜約１３０ｋｐｓｅの重量平均分子量と、
約９〜約１３．４ｋｐｓｅの数平均分子量と、
約２．２〜約１０の分子量分布（ＭＷＤ）と、
を有し、
前記トナー粒子は、約０．９４〜約０．９８の平均真円度において約５５〜約９８％の凝集性を有することを特徴とするトナー。
シアントナーと、マゼンタトナーと、イエロートナーと、ブラックトナーと、を含む、カラー画像を生成するためのトナーセットであって、
前記シアントナーと、前記マゼンタトナーと、前記イエロートナーと、前記ブラックトナーはいずれも、
固体ベースで約７０〜約９５重量％のスチレン−アクリレートバインダと、
固体ベースで約５〜約１５重量％のワックス分散物と、
少なくとも１種類の着色剤と、
を含むトナー粒子を含み、
前記スチレン−アクリレートバインダは、
約２０〜約３０ｋｐｓｅの重量平均分子量と、
約２３〜約２８ｋｐｓｅのピーク分子量と、
を有し、
前記トナー粒子は、
約２８〜約１３０ｋｐｓｅの重量平均分子量と、
約９〜約１３．４ｋｐｓｅの数平均分子量と、
約２．２〜約１０の分子量分布（ＭＷＤ）と、
を有し、
前記トナー粒子は、約０．９４〜約０．９８の平均真円度において約５５〜約９８％の凝集性を有することを特徴とするトナーセット。