JP2007047780A - トナー組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】現像特性、転写特性およびクリーニング特性の間のバランスのとれた小粒径の粒子を有するトナー組成物を提供する。
【解決手段】本発明によれば、体積平均粒径が約２〜約４μｍ、真球度が約０．９３〜約０．９８のトナー粒子を約１２〜約２５重量％含むトナー組成物が、乳化凝集法により提供される。トナー粒子がこの範囲の真球度を有する場合、画像保持部材の表面に残存するトナー粒子は画像保持部材と接触型帯電器との接触部分の間を通り、変形されるトナーは少量であるためにトナーのフィルミングの発生を避けることができ、欠陥のない安定した画質を長期にわたって得ることができる。
【選択図】図１

Description

本開示は、一般的にトナーおよびトナープロセスに関し、より具体的には小さい球状粒子を含むトナー組成物に関する。

電子写真においては、ドラム形状もしくはベルト形状などを有する受光体（感光体）の表面上に静電潜像を形成し、トナー画像を得るためにトナーで静電潜像を現像し、紙などの記録媒体上に直接または中間転写部材を介してトナー画像を静電気的に転写し、熱などにより記録紙の表面上にトナーを定着させることにより、画像が作り出される。

高画質に対する最近の要求を考慮すると、画像形成デバイスにおいて使用されるトナーは、例えば約１〜約１０μｍの小さな粒径および狭い粒径分布を有することが望ましい。粒径分布が広い場合、大粒径を有するトナーに対する小粒径を有するトナーの比が増加し、逆もまた同様である。このことは、例えばトナーとキャリアを含む二成分現像剤の場合にある種の問題を引き起こす場合がある。トナーがキャリアに容易に付着し得るために、トナーの電荷を保持する能力が劣化するからである。これに対して、大きい粒子が多量に存在するトナーの場合には、記録媒体上へのトナーの転写が非効率であるために、画質の劣化が起こる傾向にあるというような問題がある。

粒径が小さく粒径分布の狭いトナーは、乳化凝集法により製造することができる。乳化凝集（ＥＡ）タイプのトナーの調製方法は公知であり、バッチ式または半連続式の乳化重合により形成されるラテックスポリマーを用いて着色剤を凝集させることによってトナーを形成することができる。例えば、米国特許第５，８５３，９４３号は、最初に種ポリマーを形成することによってラテックスを調製するための半連続式の乳化重合プロセスに関するものである。特に、米国特許５，８５３，９４３号の特許は、以下の工程を含むプロセスについて記述している：（ｉ）モノマーの重合試薬、連鎖移動剤、ジスルホネート界面活性剤または界面活性剤類、及び必要に応じて好ましくは開始剤とを乳化するが、この乳化は、例えば、約５℃〜約４０℃の低い温度において達成されるように行う工程；（ｉｉ）（ａ）モノマー乳剤の一部、（（ｉ）で調製したモノマー乳剤の約０．５〜約５０重量％または約３〜約２５重量％）、および（ｂ）フリーラジカル開始剤（約３５℃〜約１２５℃の温度においてラテックスポリマーを調製するのに使われる開始剤全体の約０．５〜約１００重量％または約３〜約１００重量％）からなる混合物の水性乳化重合によって種粒子ラテックスを調製する工程であって、そのフリーラジカル開始剤とモノマーとの反応により、粒子が界面活性剤によって安定化されたラテックス樹脂からなる種ラテックスを作る工程；（ｉｉｉ）残りのモノマー乳剤（（ｉｉ）で調製されたモノマー乳剤の約５０〜約９９．５重量％または約７５〜約９７重量％）および必要に応じてフリーラジカル開始剤（約３５℃〜約１２５℃の温度においてラテックスポリマーを調製するのに使われる開始剤全体の約０〜約９９．５重量％または約０〜約９７重量％）を加熱し、そして形成された種粒子に供給する工程；ならびに（ｉｖ）ラテックスポリマーを形成するのに有効な期間（例えば、約０．５〜約８時間または約１．５時間〜約６時間）、反応器の中で約３５℃〜約１２５℃の温度において上記内容物を保持し、続いて冷却する工程。トナーの調製のための乳化／凝集／融合プロセスは、米国特許第５，２９０，６５４号、第５，２７８，０２０号、第５，３０８，７３４号、第５，３７０，９６３号、第５，３４４，７３８号、第５，４０３，６９３号、第５，４１８，１０８号、第５，３６４，７２９号、および第５，３４６，７９７号で説明されている。他のプロセスが、米国特許第５，３４８，８３２号、第５，４０５，７２８号、第５，３６６，８４１号、第５，４９６，６７６号、第５，５２７，６５８号、第５，５８５，２１５号、第５，６５０，２５５号、第５，６５０，２５６号および第５，５０１，９３５号に開示されている。

乳化凝集プロセスによって得られたトナーは、約５〜約７μｍの小さい粒径を有する。その粒子は、Ｍａｌｖｅｒｎ Ｓｙｓｍｅｘフロー粒子画像分析器ＦＰＩＡ−２１００によって測定した、例えば約０．９３〜約０．９８の真球度、ある場合には約０．９４〜約０．９７の真球度を有する実質的に球形の粒子である。

トナーの現像特性および転写特性において、微粒子の含有量は、通常、性能および信頼性に大きな影響を及ぼす。すなわち、知られているように、小粒径の粒子を有するトナーは、大きい接着力を有するため、静電気的に制御するのが難しく、そのためこのトナーが２成分現像剤の一部として使用されるとき、キャリアに残存しやすい。機械的な力が繰り返してかかったとき、キャリアの汚れを引き起こし、結果としてキャリアの劣化が促進される。さらに、小さい粒径のトナーは、大きい接着力を有するために、現像効率の悪化を生じさせ、結果として画像欠陥が生ずる。転写工程においては、受光体（感光体）上の現像されたトナー中の小粒径成分を転写することが困難であり、このことが転写効率を悪化させ、トナーの消耗と画質の劣化を増大させる。

多くの画像形成デバイスは、画像保持部材を含めたシステムから残存トナーを取り除くために、例えばクリーニングブレードのようなクリーニングデバイスを有している。残念ながら、約６μｍ未満、つまり約０．１〜約６μｍのトナー粒径に関しては、クリーニングブレードのようなクリーニングデバイスを用いて残存トナーを取り除くことは難しくなる。例えば、小粒径の球形トナーは完全にブレードでクリーニングすることができずに、ブレードの下を通り抜ける。こうして、トナーは、画像保持部材と接触型帯電器との接触部分の間を通り、接触型帯電器により変形し、そして画像保持部材の表面に付着する。トナーの付着が繰り返されることにより、トナーは画像保持部材の表面に固着するようになる。このことは、例えば、プリント上に暗い画像や筋を生じて画質に悪影響を及ぼすことがある。したがって、画像の現像では、粒子のサイズが大きすぎたり小さすぎたりした場合、非効率なクリーニングおよび／または転写のために、画質が悪化することがある。

このように、トナーの形状およびサイズは、現像性、転写およびクリーニングのような画像形成デバイスの性能特性に影響を与える。より大きくて真球度の小さい粒子が使用される場合、ブレードによるクリーニングは促進され得るが、一方、転写部分は、真球度の大きい粒子を用いて接着面積を最小にし、粒子−受光体（感光体）間の接着力を最小にすることで、よりうまく作用することができる。そのため、現像、転写およびクリーニングの間のバランスを備えた乳化凝集法により製造された小粒径の粒子を有するトナー組成物を提供することは、有利であると考えられる。

本開示は、約２μｍ〜約４μｍの粒径の粒子を、トナー組成物の約１２重量％〜約２５重量％の量で含むトナー組成物を提供する。

本開示によれば、狭い粒子サイズの範囲と粒子真球度を有するトナー粒子を含むトナー組成物が提供される。

本開示の実施態様において生成したトナー組成物は、例えば、約２μｍ〜約４μｍ（実施態様では約２．２５〜約３．７５μｍの）の体積平均粒径を有する粒子を、トナー組成物全体の約１２重量％〜約２５重量％（実施態様では約１４重量％〜約１８重量％）の量で含んでいる。

本開示のトナーは、約０．９３〜約０．９８（実施態様では約０．９４〜０．９７）の真球度の粒子を有することができる。球形トナー粒子がこの範囲の真球度を有する場合、画像保持部材の表面に残存する球形トナー粒子は、画像保持部材と接触型帯電器との接触部分の間を通り、そして変形されるトナーの量は少量である。したがって、トナーのフィルミングの発生を避けることができ、そのため欠陥のない安定した画質を長期にわたって得ることができる。本開示のトナー組成物は、受光体（感光体）表面から不要なトナー粒子を除去するためにブレードクリーニングが用いられる静電画像形成プロセスにおいて特に有用である。１ｃｍあたり約１１ｇ（ｇ／ｃｍ）〜約３９ｇ／ｃｍ（実施態様では約１２ｇ／ｃｍ〜約３０ｇ／ｃｍ）のクリーニングするための最小ブレード負荷を有するクリーニングブレードの下をトナーが通る場合、本開示のトナーの真球度により、クリーニングされることが可能となる。

本開示の粒子は、転写効率および現像効率をともに備え、暗いスポットおよび／または筋が形成されることなく一定の品質の画像を作り出すことが可能である。画像形成プロセスにおいて使われる場合、本開示のトナー組成物は、約１００Ｖ〜約４００Ｖの現像電圧において約１２〜約３０Ｌ＊単位、実施態様では約１５０Ｖ〜約３９０Ｖの現像電圧において約１９〜約２２Ｌ＊単位のベタ領域画像濃度を有する。（Ｌ＊単位は、現像された画像に対する人間の目の反応差を表し、濃度変化のための測定基準として使用される。）さらに、本トナー組成物は、約７５％〜約１００％の、実施態様においては約９５％〜約１００％の転写効率を有する。

実施態様において、トナーは、ラテックス樹脂粒子を、着色剤、ならびに界面活性剤、凝集剤、ワックス、表面添加剤、および必要に応じてその混合物のような１つ以上の添加剤と凝集および融合させることにより調製される乳化凝集タイプのトナーである。ある実施態様においては、１つ以上は約１〜２０であり、ある実施態様においては約３〜約１０である。

実施態様においては、使用することができるラテックスとしては、例えばＢｒｏｏｋｈａｖｅｎナノサイズ粒子分析器により測定された体積平均粒径が、例えば約５０〜約５００ｎｍ（ある実施態様では約１００〜約４００ｎｍ）の粒子サイズの範囲にあるサブミクロン非架橋樹脂粒子が挙げられる。非架橋樹脂は、一般的に、トナーまたはトナーの固形分の約７５重量％〜約９８重量％（ある実施態様では、約８０重量％〜約９５重量％）でトナー組成物中に存在する。実施態様において、固形分という表現は、ラテックス、着色剤、ワックス、およびトナー組成物の他の任意の添加剤を意味する。

本開示の実施態様において、ラテックス中の非架橋樹脂は、モノマーの乳化重合から得られる。モノマーの例としては、以下に限定されないが、スチレン、ブタジエン、イソプレン、アクリレート、メタクリレート、アクリロニトリル、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸またはβ−カルボキシエチルアクリレート（β−ＣＥＡ）などが挙げられる。

実施態様においては、ラテックスの非架橋樹脂は、少なくとも１つのポリマーを含むことができる。ある実施態様においては、少なくとも１つは約１〜２０であり、ある実施態様においては約３〜約１０である。

実施態様においては、ラテックスは、界面活性剤を含んだ水相中で懸濁するサブミクロン非架橋樹脂粒子を生じるバッチ式重合または半連続式重合により調製することができる。ラテックス分散液において使用することができる界面活性剤は、固形分の約０．０１〜約１５重量％（ある実施態様では、約０．０１〜約５重量％）の量にあるイオン性界面活性剤または非イオン性界面活性剤であり得る。

使用することができる陰イオン性界面活性剤としては、スルフェートおよびスルホネート（例えば、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スルホン酸ナトリウム、ジアルキルベンゼンアルキル硫酸ナトリウムおよびジアルキルベンゼンアルキルスルン酸ナトリウム）、アビエチン酸、そして陰イオン性界面活性剤のＮＥＯＧＥＮブランドが挙げられる。実施態様において、適切な陰イオン性界面活性剤は、ＮＥＯＧＥＮ ＲＫ（第一工業製薬株式会社から入手可能）またはＴＡＹＣＡ ＰＯＷＥＲ ＢＮ２０６０（テイカ（株）（日本）製）であり、それらは、分岐したドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムである。

例示的な非イオン性界面活性剤としては、以下のアルコール類、酸類、セルロース類およびエーテル類が挙げられる：ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、メタロース、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レート、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（ＩＧＥＰＡＬ ＣＡ−２１０（商標）、ＩＧＥＰＡＬ ＣＡ−５２０（商標）、ＩＧＥＰＡＬ ＣＡ−７２０（商標）、ＩＧＥＰＡＬ ＣＯ−８９０（商標）、ＩＧＥＰＡＬ ＣＯ−７２０（商標）、ＩＧＥＰＡＬ ＣＯ−２９０（商標）、ＩＧＥＰＡＬ ＣＡ−２１０（商標）、ＡＮＴＡＲＯＸ８９０（商標）およびＡＮＴＡＲＯＸ８９７（商標）としてＲｈｏｎｅ−Ｐｏｕｌｅｎｃ社から入手可能）。実施態様において、適切な非イオン性界面活性剤は、Ｒｈｏｎｅ−Ｐｏｕｌｅｎｃ社から入手可能なＡＮＴＡＲＯＸ８９７である。それは、主にアルキルフェノールエトキシレートである。

実施態様において、非架橋樹脂は、水溶性開始剤および有機可溶性開始剤のような開始剤を用いて調製することができる。

乳化重合により調製した場合の樹脂の分子量特性を制御するのに公知の連鎖移動剤を使用することができる。連鎖移動剤の例としては、モノマーの約０．１〜約２０重量％（実施態様では約０．２〜約１０重量％）のような種々の適切な量にある、ドデカンチオール、ドデシルメルカプタン、オクタンチオール、四臭化炭素、四塩化炭素などが挙げられる。

樹脂粒子を得るための他のプロセスは、米国特許第３，６７４，７３６号に開示されたポリマーマイクロ懸濁プロセス、米国特許第５，２９０，６５４号に開示されたポリマー溶液マイクロ懸濁プロセス、および機械的粉砕プロセス、または他の公知のプロセスにより製造することができる。

実施態様において、ゲルラテックスを、界面活性剤中に懸濁している非架橋ラテックス樹脂に添加することができる。実施態様においては、ゲルラテックスは、例えば架橋樹脂もしくは架橋ポリマーもしくはそれらの混合物、または非架橋樹脂の架橋による架橋樹脂を指すことができる。

ゲルラテックスは、例えば、体積平均粒径が約１０〜約２００ｎｍ（実施態様においては、約２０〜約１００ｎｍ）の粒径範囲にあるサブミクロン架橋樹脂粒子を含むことができる。ゲルラテックスは、界面活性剤を含む水相中に懸濁させることができる。ここで、その界面活性剤は、固形分の約０．５〜約５重量％（実施態様では約０．７〜約２重量％）の量に選択される。

架橋樹脂は、架橋スチレンアクリレート、架橋スチレンブタジエン、および／または架橋スチレンメタクリレートのような架橋ポリマーであってもよい。

ジビニルベンゼンもしくは他のジビニル芳香族又はジビニルアクリレートもしくはジビニルメタクリレートのモノマーのような架橋剤を、架橋樹脂に使用することができる。架橋剤は、架橋樹脂の約０．０１〜約２５重量％、実施態様では約０．５〜約１５重量％の量において存在することができる。

架橋樹脂粒子は、トナーの約０．１〜約５０重量％、実施態様では約１〜約２０重量％の量において存在することができる。

本開示の実施態様においては、ゲルラテックスは、架橋樹脂と非架橋樹脂との混合物であってもよい。

ラテックスおよびゲルラテックスは、着色剤分散液およびワックス分散液に加えることができる。着色剤分散液には、例えば、体積平均直径が約５０〜約５００ｎｍ、実施態様では約１００〜約４００ｎｍの粒径範囲にあるサブミクロン着色剤粒子が含まれる。着色剤粒子は、陰イオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、またはそれらの混合物を含む水相中に懸濁させることができる。ある実施態様においては、界面活性剤はイオン性であり、着色剤の約１〜約２５重量％で存在し、ある実施態様では、約４〜約１５重量％で存在する。

着色剤としては、顔料、染料、顔料と染料との混合物、顔料の混合物、染料の混合物などが挙げられる。着色剤は、例えば、カーボンブラック、シアン、黄色、マゼンタ、赤、オレンジ、茶色、緑、青、バイオレットまたはそれらの混合であってもよい。

着色剤が顔料である実施態様においては、顔料は、例えば、カーボンブラック、フタロシアニン、キナクリドンまたはローダミンＢ^TMタイプ、赤、緑、オレンジ、茶色、バイオレット、黄色、螢光性着色剤などであってもよい。

着色剤は、トナーの約１〜約２５重量％の量で、実施態様ではトナーの約２〜１５重量％の量で、本開示のトナー中に存在することができる。

本開示のトナーにおける使用に適したワックス分散液としては、例えば、体積平均直径が約５０〜約５００ｎｍ、実施態様では約１００〜約４００ｎｍの粒径範囲にあり、水と陰イオン界面活性剤、非イオン性界面活性剤、またはそれらの混合物の水相中に懸濁しているサブミクロンワックスが挙げられる。イオン性界面活性剤または非イオン性界面活性剤は、ワックスの約０．５〜約１０重量％の量で、実施態様では約１〜５重量％の量で存在することができる。

本開示の実施態様によるワックス分散液としては、例えば、天然植物ワックス、天然動物ワックス、鉱物ワックスおよび／または合成ワックスが挙げられる。

実施態様において、ワックスは、官能基化することができる。官能基化されたワックスに付加される基の例としては、アミン類、アミド類、イミド類、エステル類、第４級アミン類、および／またはカルボン酸類が挙げられる。実施態様において、官能基化ワックスは、アクリルポリマー乳化液（例えば、Ｊｏｎｃｒｙｌ７４、８９、１３０、５３７、および５３８（全てＪｏｈｎｓｏｎ Ｄｉｖｅｒｓｅｙ社より入手可能））、または塩素化ポリプロピレンおよび塩素化ポリエチレン（Ａｌｌｉｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社、Ｐｅｔｒｏｌｉｔｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社およびＪｏｈｎｓｏｎ Ｄｉｖｅｒｓｅｙ社から市販されている）であってもよい。

ワックスは、トナーの約１〜約３０重量％の量で、実施態様ではトナーの約２〜２０重量％の量で存在することができる。

ラテックス分散液、ゲルラテックス分散液、着色剤分散液およびワックス分散液の得られたブレンドを約４５℃〜約６５℃、実施態様では約４８℃〜約６３℃において攪拌および加熱し、その結果として、体積平均直径が約５μｍ〜約８μｍ、実施態様では約５μｍ〜約６．５μｍのトナー凝集体を生じさせることができる。

実施態様において、ラテックス、水性着色剤分散液、ワックス分散液およびゲルラテックスを凝集させる前または凝集させている間に凝集剤を添加することができる。凝集剤は、約１分〜約５分の間、実施態様では約１．２５分〜約３分の間にわたって添加することができる。

実施態様において、適切な凝集剤としては、例えば、ポリアルミニウムクロライド（ＰＡＣ）、ポリアルミニウムブロマイド、またポリアルミニウムスルホシリケートのようなポリメタル塩が挙げられる。ポリメタル塩は、硝酸溶液、または他の希釈された酸（例えば、硫酸、塩酸、クエン酸または酢酸）の溶液中に存在することができる。凝集剤は、トナーの約０．０２〜約０．３重量％の量で、実施態様ではトナーの約０．０５〜約０．２重量％の量で、添加することができる。

必要に応じて、第二のラテックスを凝集粒子に加えることができる。第二のラテックスとしては、例えば、サブミクロン非架橋樹脂粒子を挙げることができる。第二のラテックスは、最初のラテックスの約１０〜約４０重量％の量で、実施態様では最初のラテックスの約１５〜３０重量％の量で添加することができ、シェルの厚みが約２００〜約８００ｎｍ、実施態様では約２５０〜約７５０ｎｍであるシェルまたはコーティングをトナー凝集体上に形成する。

本開示の実施態様において、ラテックスおよび第二のラテックスは、同じ非架橋樹脂を含んでいる。

ある実施態様においては、ラテックスおよび第二のラテックスは、異なる非架橋樹脂を含んでいる。

所望の最終的な粒径が、約５μｍ〜約７μｍ、実施態様では約５．３μｍ〜約６．５μｍの体積平均直径で得られた時点で、混合物のｐＨを塩基により約５〜約７、実施態様では約６〜約６．８の値に調整する。塩基としては、例えば、アルカリ金属水酸化物（例、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム）および水酸化アンモニウムのような任意の適切な塩基を挙げることができる。アルカリ金属水酸化物は、混合物の約６〜約２５重量％の量で、実施態様では混合物の約１０〜２０重量％の量で添加することができる。

その後、混合物を融合させる。融合は、約９０℃〜約９９℃の温度において、約０．５〜約６時間、実施態様では約２〜約５時間の間、攪拌および加熱することを含むことができる。融合は、さらなる攪拌により促進することができる。

次いで、例えば酸により、混合物のｐＨを約３．５〜約６、実施態様では約３．７〜約５．５にまで下げ、トナー凝集体を融合させる。適切な酸としては、例えば、硝酸、硫酸、塩酸、クエン酸または酢酸が挙げられる。添加される酸の量は、混合物の約４〜約３０重量％の量で、実施態様では混合物の約５〜１５重量％の量であり得る。

混合物を冷却し、洗滌および乾燥する。冷却は、約２０℃から約４０℃、実施態様では約２２℃〜約３０℃の温度において、約１〜約８時間、実施態様では約１．５〜約５時間の間にわたってもよい。

実施態様において、融合したトナースラリーの冷却としては、例えば、氷、ドライアイスなどのような冷却媒体を加えることにより、約２０℃から約４０℃、実施態様では約２２℃〜約３０℃の温度にまで迅速に冷却する急冷が挙げられる。急冷は、約２ｌ未満、実施態様では約０．１ｌ〜１．５ｌのような少量のトナーについては都合がよい。例えば、１０ｌを超えるようなさらに大規模のプロセスについては、トナー混合物の迅速な冷却は、トナー混合物への冷却媒体の導入またはジャケット付き反応器冷却を使用した場合でも、都合がよくなく実用的でない。

洗浄は、約７〜約１２のｐＨ、実施態様では約９〜約１１のｐＨにおいて実行することができる。洗浄は、約４５℃から約７０℃、実施態様では約５０℃〜約６７℃の温度においてなされる。洗浄は、濾過し、脱イオン水中にトナー粒子を含む濾過ケーキを再びスラリーにすることを含むことができる。濾過ケーキは、脱イオン水で１回以上洗浄するか、又はｐＨが約４の脱イオン水で１回の洗浄を行う。この場合、スラリーのｐＨは酸で調整され、引き続き必要に応じて１回以上の脱イオン水での洗浄を行う。

乾燥は、一般的に、約３５℃から約７５℃、実施態様では約４５℃〜約６０℃の温度において実行される。乾燥は、粒子の含水量が、設定目標である重量の約１％（実施態様では０．７％）を下回るまで継続される。

トナーはまた、トナーの約０．１〜約１０重量％の量、実施態様ではトナーの約０．５〜７重量％の量で、任意の公知の帯電添加物を含むことができる。このような帯電添加物の例としては、アルキルピリジニウムハライド、重硫酸塩、米国特許第３，９４４，４９３号、第４，００７，２９３号、第４，０７９，０１４号、第４，３９４，４３０号および第４，５６０，６３５号の帯電制御添加物、アルミニウム錯体のような負帯電促進添加物などが挙げられる。

洗浄または乾燥の後、表面添加物を本開示のトナー組成物に加えることができる。このような表面添加物の例としては、例えば、金属塩類、脂肪酸の金属塩類、コロイドシリカ、金属酸化物類、チタン酸ストロンチウム、それらの混合物などが挙げられる。表面添加物は、トナーの約０．１〜約１０重量％の量、実施態様では約０．５〜７重量％の量で存在することができる。

米国特許第６，１９０，８１５号および第６，００４，７１４号の被覆シリカもまた、トナーの約０．０５〜約５重量％の量、実施態様ではトナーの約０．１〜２重量％の量で存在することができる。この添加物は、凝集の間に加えるか、または形成したトナー生成物にブレンドすることができる。

本開示のトナーは、プリンタ、コピー機などを含めた様々な画像形成デバイスに使用することができる。本開示に従って生成されたトナーは、画像形成プロセス、特に約９０％を超えるトナー転写効率で機能することができるゼログラフィープロセスのために優れている。そのプロセスの例としては、クリーナーのないコンパクトな機械設計を備えたものまたは優れた画像解像度、受容できる信号／ノイズ比および画像均一性を有する高品質カラー画像を提供するように設計されたものである。さらに、本開示のトナーは、デジタル画像形成のシステムおよびプロセスのような電子写真の画像形成プロセスおよび印刷プロセスのために選択することができる。

画像形成プロセスには、電子印刷装置における画像の生成およびその後に本開示のトナー組成物を用いて画像を現像する工程が含まれる。静電気的手段による光導電性材料の表面の画像の生成および現像は、公知である。基本的なゼログラフィープロセスは、光導電性絶縁層の上に均一な静電気電荷を帯びさせる工程、その層を光と明暗（shadow image）で露光し、層の露光された領域にある電荷を消散させる工程、および当該技術分野で「トナー」と呼ばれる微粉末の検電材料を、得られた静電潜像に付着させて現像する工程を含んでいる。トナーは、通常、層の非帯電領域に引き付けられ、それにより静電潜像に対応するトナー画像が形成される。次いで、この粉末による画像は、紙などの基材表面に転写される。転写された画像は、その後、熱などにより基材表面に永久的に定着される。

現像剤組成物は、本開示の実施態様で得られたトナーを、鋼鉄およびフェライトのような被覆キャリアを含む公知のキャリア粒子と混合することにより、調製することができる。例えば、米国特許第４，９３７，１６６号および第４，９３５，３２６号を参照のこと。このような現像剤のトナー／キャリアの質量比は、現像剤組成物の約２〜約２０％、実施態様では約２．５〜５％であり得る。キャリア粒子は、その表面がポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）のようなポリマーでコーティングされ、その中に導電性カーボンブラックのような導電性成分を分散させた核を含むことができる。キャリアコーティングとしては、シリコーン樹脂類、フルオロポリマー類、帯電列において近接しない樹脂の混合物、熱硬化性樹脂、および他の公知の成分が挙げられる。

現像は、放電領域現像を介して生じる。放電領域現像においては、受光体（感光体）を帯電させ、次いで現像する領域を放電させる。現像領域およびトナー帯電は、トナーが受光体（感光体）の上の帯電領域によって反撥され、放電領域に引き付けられるようになっている。この現像プロセスは、レーザスキャナに使用されている。

現像は、米国特許第２，８７４，０６３号で開示された磁気ブラシ現像プロセスによって達成することができる。この方法は、本開示のトナーおよび磁気担体粒子を含む現像剤物質を磁石により移動させることを伴う。磁石の磁場は、ブラシ形状の磁気キャリアの配列を生じさせ、この「磁気ブラシ」は、受光体（感光体）の静電画像保持面と接触するようになっている。トナー粒子は、受光体（感光体）の放電領域への静電的引力によってブラシから静電画像に引き動かされ、結果として画像が形成される。実施態様においては、現像剤が導電性キャリア粒子を含み、受光体（感光体）へキャリア粒子を通してバイアスのかかった磁石の間に電流を流すことができる場合に、導電性磁気ブラシプロセスが使用される。

スチレン／ブチルアクリレートポリマーラテックス（ラテックス１）を、約８１．７／１８．３の組成比（重量比）において半連続式乳化重合により調製した。そのポリマーはまた、１００部につき約０．３５部（ｐｐｈ）の架橋剤（デカンジオールジアクリレート）を含み、約３ｐｐｈのβ−カルボキシエチルアクリレートを含有させることによって酸性官能基化された。分子量は、モノマー混合物にドデカンチオールを、約０．７ｐｐｈを前半のモノマー供給において添加し、残りの約２．３８ｐｐｈを後半のモノマー供給において添加することによって制御した。モノマーは、Ｄｏｗｆａｘ陰イオン性界面活性剤で調製された水中油型乳剤として反応器に供給された。反応は約７５℃において行われ、モノマーは約２００分にわたって供給された。開始剤の過硫酸アンモニウムを約１．５ｐｐｈの濃度で使用した。ゲル透過クロマトグラフィー／サイズ排除クロマトグラフィーによって決定されたラテックス（ラテックス１）の最終特性は、Ｍｗが約３７，６００、Ｍｎが約１１，２００、Ｔｇ（開始時）が約５９．６℃、粒径が約２１１ｎｍ、および固形分が約４１．６％であった。

第二のスチレン／ブチルアクリレートポリマーラテックス（ゲルラテックス）を、約６５／３５の組成比（重量比）において半連続式乳化重合により調製した。そのポリマーはまた、約１ｐｐｈの架橋剤（ジビニルベンゼン）を含み、約３ｐｐｈのβ−カルボキシエチルアクリレートを含有させることによって酸性官能基化された。モノマーは、Ｎｅｏｇｅｎ ＲＫ陰イオン性界面活性剤で調製された水中油型乳剤として反応器に供給された。反応は約７５℃において実行され、モノマーは約１００分にわたって供給された。開始剤の過硫酸アンモニウムを約１．７ｐｐｈの濃度で使用した。上記のラテックス１の場合と同様に決定されたラテックス（ラテックス２）の最終特性は、Ｔｇ（開始時）が約４２℃、粒径が約４６ｎｍ、および固形分が約２５．７％であった。このラテックスの広範囲なゲル化のために、分子量特性は確実に決定することができなかった。

トナー粒子を形成するために、調製されたラテックスをカーボンブラック顔料分散液およびワックス分散液と混合し、そしてポリアルミニウムクロライドを用いて凝集させた。スラリーを均一化し、次いで粒子成長を制御するように混合しながら加熱した。凝集した粒子が適当な大きさに達した時点で（Ｂｅｃｋｍａｎ Ｃｏｕｌｔｅｒマルチサイザーで測定された所望の最終的なサイズによって約５〜約６μｍ）、ラテックスの２回目のロットを加え、シェル層を形成させた。望ましい最終的な大きさに達した時点で（約５．７μｍまたは約６．７μｍ）、塩基を加えてｐＨを約５〜約７に調整し、粒子成長を停止させた。次いで、スラリーを約９６℃にまで加熱し、そして所望の粒子形状に達するまで（Ｍａｌｖｅｒｎ Ｓｙｓｍｅｘ ＦＰＩＡ−２１００フロー粒子画像分析器による測定で約０．９５〜約０．９６の真球度）、粒子を約３．５〜約６のｐＨで融合させた。トナー粒子の組成および最終的な粒子特性を表１に掲げる。但し、ＧＳＤは幾何学的標準偏差を表し、Ｄ５０はメジアン粒径を表し、ＧＳＤｎ（Ｌ）は、分布の最小端に基づく数による幾何学的標準偏差を表す。

現像剤は、表面添加剤パッケージとトナー粒子をブレンドすることによって調製された。ブレンドされたトナー約４ｐｐｈは、約５５〜約７５μｍの平均粒子サイズを有するマグネタイトコアと、ポリメチルメタクリレートおよびカーボンブラック混合物で構成されるコーティングとを含むキャリアと混合した。得られた現像剤をゼロックスＤＣ５５５現像剤ハウジングに充填した。単位面積当たりの現像トナーを約１ｃｍ×５ｃｍのベタ領域パッチから測定し、ベタ領域画像濃度を決定した。磁気ローラーと約０．５ｍｇ／ｃｍ²の単位面積当たりの現像質量（ＤＭＡ）を生ずる受光体（感光体）の露光領域（すなわち、放電領域）との間の電位差として、名目現像電圧（Ｖｄｅｖ）を決定した。トナーの質量に対する摩擦電荷の比（ｑ／ｍ）を約３５μＣ／ｇ（１ｇあたりのマイクロクーロン）の一定レベルで維持した。結果を表２にまとめた。但し、現像剤５、６、７、および８は、それぞれトナーバッチ１、３、２、および４から調製されている。図１に見られるＶｄｅｖと微粒子含有量との間の相関プロットは、Ｖｄｅｖと約２〜約３μｍの範囲および約３μｍ〜約４μｍの範囲の微粒子の含有量との間に有意な相関関係があることを示している。微粒子量の増加に伴うＶｄｅｖの増加は、微粒子が存在することで、現像に障害が生じていることを示している。Ｖｄｅｖと２μｍ未満の粒径を有するトナー微粒子との間には有意な相関関係がなかった。本開示のシステムにとって最も望ましいＶｄｅｖの範囲は、約２００Ｖ〜約３５０Ｖであった点に注意されたい。

さらに、乳化凝集トナー粒子および現像剤を、ｐＨおよび／または融合のための時間の長さを変化させて、実施例１に記載のプロセスを使って調製した。粒子バッチ９〜１１は、実施例１に記載されたものと同じ処方を使って調製した。真球度の違いは、ｐＨ、融合温度および融合時間を加減することで得られた。粒子バッチ９および１０に関しては、９６℃における融合開始時のｐＨを４．０〜５．０の範囲に調整し、目標の融合時間を５時間とした。融合段階の間、真球度をモニターし、そして所望の真球度に達した時点でｐＨを中性値に上げた。最も低い真球度を有する粒子バッチ１１については、４．０〜５．０の範囲のｐＨで開始した５時間の融合時の融合温度を８９℃に低下させた。トナーの特性は、表３に見ることができる。

現像剤をゼロックスＤＣ５７５プリンタに充填した。良好なクリーニングのための最小ブレード荷重を、経過時間０（調製時）の現像剤、および約３０分経過後、約６０分経過後の現像剤についてスループットなしで測定した。結果を下記の表４にまとめる。コントロールサンプルは、シリカおよび二酸化チタンの表面添加剤と共にカーボンブラックおよびワックスを含む９μｍのポリエステルトナーであった。

本システムの名目ブレード負荷範囲は、約２６．７〜約４５．５ｇ／ｃｍであった。図１に見られるように、本開示のトナーは、クリーンなブレード負荷を維持していた。

上記および他の様々な特徴および機能またはその代替案は、望ましくは、多くの他の異なるシステムおよび応用と組み合わせることができる。また、現在のところ予測もしくは予期できないそれらにおける代替案、修正、変化、または改良が、当業者によって今後なされるかもしれない。このこともまた、別記の特許請求の範囲に包含されることが意図される。

現像電圧と３つの異なる粒径範囲にある本開示のトナーのトナー微粒子含有量との相関関係を示すグラフである。

Claims (4)

1. ２μｍ〜４μｍの粒径を有する粒子であって、トナー組成物に１２重量％〜２５重量％の量で存在する粒子を含むトナー組成物。
2. 前記粒子が０．９３〜０．９８の真球度を有する、請求項１に記載のトナー組成物。
3. 前記トナーが、ポリマー、着色剤、及び界面活性剤、凝集剤、ワックス、表面添加剤、ならびに必要に応じてそれらの混合物からなる群から選択される１つ以上の成分を含む、請求項１に記載のトナー組成物。
4. 前記トナーが５μｍ〜８μｍの平均粒径を有する、請求項１に記載のトナー組成物。

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