JP2007279726A

JP2007279726A - 現像剤

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Publication number: JP2007279726A
Application number: JP2007094220A
Authority: JP
Inventors: Richard P N Veregin; ピーエヌベレジンリチャード; Cuong Vong; ヴォンクォン; Vladislav Skorokhod; スコロークハッドウラディスラフ; Jackie B Parker; ビーパーカージャッキー; David J Sanders; ジェイサンダースデイビッド
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2006-04-05
Filing date: 2007-03-30
Publication date: 2007-10-25
Also published as: CA2583864C; EP1843213B1; US20070238040A1; CN101051194B; BRPI0702644A; CN101051194A; CA2583864A1; EP1843213A3; BRPI0702644B1; EP1843213A2; US7485400B2

Abstract

【課題】優れた光沢の画像品質、トナー濃度センサが現像剤ハウジング内のトナー濃度を適切かつ正確に測定し、コントロールすることを可能にする改良されたトナー濃度センサ応答、トリマの目詰まり故障の低減、および改良されたブロッキング性能のうち少なくともいずれか１つを満たす現像剤を提供する。
【解決手段】キャリアおよびトナーを包含する現像剤であって、前記トナーが、少なくとも１つのバインダ、少なくとも１つの色材、および外添剤のトナー粒子を包含し、かつ前記現像剤が、トナーの摩擦帯電電荷およびトナーの凝集力に関して、式（１）：
（−０．８０＋０．０３９Ｘ（％トナー凝集力）＋０．０２６Ｘ（トナー摩擦帯電電荷）（μＣ／ｇ））・・・（１）
に従って表される約３．２より小さいかそれに等しいトリマ目詰まり値を有する。
【選択図】なし

Description

この開示は、概して画像の形成および現像を行うための現像剤に関する。より詳細に述べれば、この開示は、良好な品質および光沢の画像の形成および現像を行うための現像剤に向けられている。

トナーおよびトナーを包含している現像剤は、あらゆる電子写真画像形成システムの必須コンポーネントである。従来的な電子写真画像形成システムにおいては、最初に、帯電プロセスおよび露光プロセスを実行することによって光受容体上に画像が投影される。その光受容体上に、まず現像剤を帯電し、続いて帯電された現像剤のトナー粒子を光受容体に移して静電潜像を現像することによって静電潜像が形成される。次に、現像された静電潜像が記録媒体上、たとえば紙の上に転写される。最後に、熱、圧力、および／または光を使用して記録媒体にトナーを融着させることによって固定された静電画像が得られる。

静電潜像を現像するための１つの方法は、トナーのみを使用する１成分現像プロセスである。別の方法は、トナーおよびキャリアを使用する２成分現像プロセスとして知られる。２成分現像プロセスにおいては、トナーおよびキャリアが混合され、摩擦帯電を通じて逆極性に帯電される。

特許文献１は、参照によりその開示の全体が完全にこれに援用されるが、キャリア、トナー、および潤滑添加剤としてのステアリン酸亜鉛の混合物を包含する電子写真現像剤組成について記述している。この電子写真現像剤組成は、コーティングされたキャリア粒子とともにトナー粒子を、キャリア粒子のｋｇ当たり５から７５ｇまでのトナー粒子の濃度で包含し、かつ潤滑添加剤を、トナー粒子の重量に基づく重量で０．５から１．５％までの潤滑添加剤濃度で包含し、キャリア表面と潤滑添加剤表面の間における表面摩擦帯電関係は実質的にゼロである。

エマルジョン凝集トナーを包含する従来的な現像剤の潜在的な問題は、現像剤が凝集塊を形成し、現像剤ハウジング内側のオーガ上に堆積し得るということである。大量印刷運転の間にシステムによって生成された熱が現像剤ハウジング・サンプを過熱させる。熱に露出されると、現像剤ハウジング内の現像剤が凝集し、凝集塊を形成する。これらの現像剤凝集塊は、適正な画像現像のために現像剤ハウジング内を自由に運ばれることとは逆にオーガにこびりつくことが可能である。その結果、現像剤の凝集塊が紙等の記録媒体上のトナー画像内に縞を顕出させ、結果として画像品質の低下をもたらす。その種の現像剤凝集塊は、トナーＴＣセンサのエリア内にも集まり、その結果としてトナー濃度の不正確な読み値がもたらされ、トナー濃度がコントロールされていない状態となる。これは、記録媒体の背景におけるトナーの望ましくない印刷をもたらし得る。

現像剤には、優れた光沢の画像品質、トナー濃度センサが現像剤ハウジング内のトナー濃度を適切かつ正確に測定し、コントロールすることを可能にする改良されたトナー濃度センサ応答、トリマの目詰まり故障の低減、および改良されたブロッキング性能が要求される。

米国特許第４，３３１，７５６号明細書

本発明は、上記要求のうち少なくとも１つを満たす現像剤を提供する。

実施形態には、キャリアおよびトナーを包含する現像剤が述べられており、それにおいてトナーは、少なくとも１つのバインダ、少なくとも１つの色材、および外添剤のトナー粒子を包含し、この現像剤は、トナーの摩擦帯電電荷およびトナーの凝集力に関して式：
（−０．８０＋０．０３９Ｘ（％トナー凝集力）＋０．０２６Ｘ（トナー摩擦帯電電荷）（μＣ／ｇ））
に従って表される約３．２より小さいかそれに等しいトリマ目詰まり値を有する。

実施形態には、光受容体、半導電型磁気ブラシ現像システム、および当該半導電型磁気ブラシ現像システムに関連し、かつ上記の現像剤を包含するハウジングを含む電子写真画像形成装置が述べられている。

実施形態には、キャリアおよびシアン・トナー、キャリアおよびマゼンタ・トナー、キャリアおよびイエロ・トナー、およびキャリアおよびブラック・トナーを包含するカラー画像を形成するための現像剤のセットが述べられており、それにおいてシアン・トナー、マゼンタ・トナー、イエロ・トナー、およびブラック・トナーのそれぞれが少なくとも１つのバインダ、少なくとも１つの色材、および外添剤を有するトナー粒子を包含し、各現像剤は、トナーの摩擦帯電電荷およびトナーの凝集力に関して、式（１）：
（−０．８０＋０．０３９Ｘ（％トナー凝集力）＋０．０２６Ｘ（トナー摩擦帯電電荷）（μＣ／ｇ））・・・（１）
に従って表される約３．２より小さいかそれに等しいトリマ目詰まり値を有する。

実施形態においては現像剤がキャリアおよびトナーを含み、それにおいてトナーは、少なくとも１つの、例を示せば１から４まで、たとえば１から３または１から２までのバインダ、少なくとも１つの、例を示せば１から１０まで、たとえば１から４または１から２までの色材、および外添剤のトナー粒子を包含し、この現像剤は、トナーの摩擦帯電電荷およびトナーの凝集力に関して式（１）：
（−０．８０＋０．０３９Ｘ（％トナー凝集力）＋０．０２６Ｘ（トナー摩擦帯電電荷）（μＣ／ｇ））・・・（１）
に従って表される約３．２より小さいかそれに等しいトリマ目詰まり値を有する。

トナー内に使用するための任意の適切な樹脂バインダを採用することができる。特に、エマルジョン／凝集（Ｅ／Ａ）等の化学的方法によって準備されるトナーを採用することができるが、グラインディング等の物理的方法によって準備されるトナーを採用してもよい。

バインダは、ポリエステル・バインダとすることができ、たとえばそのポリエステルをスルホン化ポリエステルとすることができる。

バインダは、たとえば、ＥＡプロセスによって作られるスチレン／アクリラート・バインダとすることができる。

バインダは、単量体または低重合体（オリゴマー）から誘導してもよい。それに加えて、バインダを高重合体または共重合体から誘導することもできる。

選択されるバインダ樹脂、たとえばスチレンアクリル酸、スチレンブタジエン、スチレンメタクリル酸、およびその類は、トナー粒子の合計重量パーセントを基礎としてたとえば約５０重量パーセントから約９８重量パーセントまで、より特定的には約７０重量パーセントから約９５重量パーセントまでといった多様な効果的な量で存在することができる。ＥＡプロセスにおける凝集前の樹脂は、小さい平均粒子サイズ、たとえばブルックヘイブン・ナノサイズ粒子分析器による測定時の体積平均径において約０．０１ミクロンから約１ミクロンまでのものとすることができる。このほかにも樹脂の効果的な量を選択することができる。

これに加えて１を超える型の高重合体（ポリマー）からバインダ樹脂を誘導してもよい。たとえば、スチレンメタクリル酸の第１の高重合体が、トナー粒子の重量で約１５パーセントから約３０パーセントまで、より特定的にはトナー粒子の重量で約２０パーセントから約２５パーセントまで、またはトナー粒子の重量で約２５パーセントから約３０パーセントまでの量で存在し、それにトナー粒子の重量で約８５パーセントから約７０パーセントまで、より特定的にはトナー粒子の重量で約８０パーセントから約７５パーセントまで、またはトナー粒子の重量で約７５パーセントから約７０パーセントまでの量でスチレンブタジエンの第２の高重合体が伴うというように２つの高重合体樹脂がトナー粒子内に存在してもよい。

スチレン／アクリラート・バインダは、たとえば、スチレン、ブチルアクリラート、ベータ−カルボキシエチルアクリラートを包含することができ、それにおいてはたとえば、単量体が、単量体または低重合体の合計重量を基礎とする重量で約４０％から約９５％までのスチレン、約５％から約６０％までのブチルアクリラート、および約０．０５％から約１０％までのベータ−カルボキシエチルアクリラート；または約６０％までの約８５％までのスチレン、約１５％から約４０％までのブチルアクリラート、および約１％から約５％までのベータ−カルボキシエチルアクリラートの量で存在する。

実施形態においては、トナー粒子が高重合体コアおよびその高重合体コアをカプセル化する高重合体シェルを包含できる。

それに加えて、エマルジョン凝集手順によるトナーの準備において、１ないしは複数の界面活性剤をプロセス内に使用することができる。適切な界面活性剤は、陰イオン、陽イオン、および非イオン界面活性剤を含むことができる。

典型的なＥＡプロセスは、ラテックス（バインダ樹脂）、顔料または染料等の色材、および添加剤粒子の凝集、その後に続くそれらの凝集のトナー粒子への融合を伴い、それにおいては凝集を主として凝集剤の使用によってコントロールすることが可能である。実施形態においては、凝集剤を無機凝集剤とすることができる。この凝集剤は、トナーの合計固形物の、たとえば重量で約０．０５から約１０パーセントまで、または重量で約０．０７５から約５．０パーセントまでの量で水性媒体として存在し得る。またこの凝集剤は、少量のほかの成分、たとえば硝酸を含むこともある。

実施形態において、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）が凝集剤として使用される。その後ＥＡプロセスの間に、金属イオン封鎖剤を導入して凝集剤からのアルミニウム等の金属錯イオンを封鎖または抽出する。トナー内における最終的な金属イオン含量は、約２５０から約５００ｐｐｍまで、より特定的には約３００から約４００ｐｐｍまで、または約３５０から約４５０ｐｐｍまでの範囲内とすることができる。

実施形態においては、封鎖または錯化成分が、有機錯化成分を包含することができる。

実施形態においては、封鎖または錯化成分が無機錯化成分を包含することができる。有機および無機錯化成分は、トナーの合計重量を基礎として、約０．０１重量パーセントから約１０重量パーセントまで、たとえば約０．４重量パーセントから約８重量パーセントまで、または約５重量パーセントから約１０重量パーセントまでの量で使用することが可能である。

さらにこのトナーの組成は、適切なワックスを、たとえば剥離剤として含むこともある。

実施形態においては、このワックスが、たとえば約１００ナノメートルから約５００ナノメートルまで、または約１００ナノメートルから約３００ナノメートルまでの粒子直径を有するワックス、水、および陰イオン界面活性剤または高重合体安定化およびオプションの非イオン界面活性剤を包含するコロイド分散の形式でワックスを包含する。実施形態においては、このワックスが、ポリエチレン・ワックス粒子を包含する。

ワックスは、多様な量でトナー組成内に存在することができる。しかしながら概してワックスは、トナー組成の重量を基礎として、約５重量パーセントから約２５重量パーセントまでの量で、たとえば約５重量パーセントから約１５重量パーセントまで、または約８重量パーセントから約１０重量パーセントまでの量でトナー組成内に存在することができる。

実施形態においては、色材を顔料、染料、顔料および染料の混合物、顔料の混合物、染料の混合物、およびこれらの類とすることができる。多様な周知の顔料等の色材が、例を示せばトナーの重量で約１から約２５パーセントまでの量で、たとえば重量で約３から約１０パーセントまで、または重量で約５から約２０パーセントまでの量でトナー内に存在することができる。

実施形態においては、トナーに所望の色を付与する上で充分な量で色材を、たとえばカーボン・ブラック、シアン、マゼンタ、および／またはイエロ色材を組み込むことができる。概して言えば、顔料または染料を、固体ベースでトナー粒子の重量で約２％から約３５％まで、より特定的には重量で約５％から約２５％まで、または重量で約５％から約１５％までの範囲にわたる量で採用することができる。

実施形態においては、トナー粒子が、ヘンシェル・ブレンダ等のブレンダを使用し、外添剤パッケージとブレンドされる。外添剤は、トナー粒子の表面と連合する添加剤である。実施形態においては、外添剤パッケージが、二酸化珪素またはシリカ（ＳｉＯ_２）、チタニアまたは二酸化チタン（ＴｉＯ_２）、および酸化セリウムのうちの１ないしは複数を含むことができる。シリカは、第１のシリカおよび第２のシリカとすることができる。第１のシリカは、例を挙げると約５ｎｍから約５０ｎｍまで、たとえば約５ｎｍから約２５ｎｍまで、または約２０ｎｍから約４０ｎｍまでの範囲の直径で測定される平均一次粒子（ｐｒｉｍａｒｙｐａｒｔｉｃｌｅ）サイズを有することができる。第２のシリカは、例を挙げると約１００ｎｍから約２００ｎｍまで、たとえば約１００ｎｍから約１５０ｎｍまで、または約１２５ｎｍから約１４５ｎｍまでの範囲の直径で測定される平均一次粒子サイズを有することができる。第２のシリカの外添剤粒子は、第１のシリカより大きな平均サイズ（直径）を有する。チタニアは、例を挙げると約５ｎｍから約５０ｎｍまで、たとえば約５ｎｍから約２０ｎｍまで、または約１０ｎｍから約５０ｎｍまでの範囲の平均主要粒子サイズを有することができる。酸化セリウムは、例を挙げると約５ｎｍから約５０ｎｍまで、たとえば約５ｎｍから約２０ｎｍまで、または約１０ｎｍから約５０ｎｍまでの範囲の平均一次粒子サイズを有することができる。

ステアリン酸亜鉛もまた、外添剤として使用することができる。ステアリン酸カルシウムおよびステアリン酸マグネシウムは、類似の機能を提供することができる。ステアリン酸亜鉛は、例を挙げると約５００ｎｍから約７００ｎｍまで、たとえば約５００ｎｍから約６００ｎｍまで、または約５５０ｎｍから約６５０ｎｍまでの範囲の平均一次粒子サイズを有することができる。

実施形態においては、外添剤パッケージが、第１のシリカ、第２のシリカ、チタニア、オプションの酸化セリウム、およびオプションのステアリン酸亜鉛を包含することができる。

第１のシリカは、例を挙げるとトナー粒子の重量で約０．５％から約２．５％まで、たとえばトナー粒子の重量で約１．５％から約１．８％まで、または約１．６％から約１．９％までの量でトナー粒子内に存在することができる。第２のシリカは、例を挙げるとトナー粒子の重量で約０．５％から約２％まで、たとえばトナー粒子の重量で約１．５％から約１．８％まで、または約１．６％から約１．９％までの量でトナー粒子内に存在することができる。チタニアは、例を挙げるとトナー粒子の重量で約０．５％から約２％まで、たとえばトナー粒子の重量で約０．５％から約１．５％まで、または約０．６％から約０．９％までの量でトナー粒子内に存在することができる。酸化セリウムは、例を挙げるとトナー粒子の重量で約０．２％から約１％まで、たとえばトナー粒子の重量で約０．３％から約０．７％まで、または約０．５％から約１％までの量でトナー粒子内に存在することができる。ステアリン酸亜鉛は、例を挙げるとトナー粒子の重量で約０．１％から約１％まで、たとえばトナー粒子の重量で約０．１％から約０．５％まで、または約０．３％から約０．８％までの量でトナー粒子内に存在することができる。

実施形態においては、第１のシリカが、ポリジメチルシロキサンを用いて表面処理されることがある。その種の処理済みシリカは、日本アエロジル（ＮｉｐｐｏｎＡｅｒｏｓｉｌ）からＲＹ５０として市販されている。第２のシリカは、ゾル‐ゲル・シリカ等の非処理シリカである。その種のゾル−ゲル・シリカの例として、たとえば信越化学工業株式会社（Ｓｈｉｎ−ＥｔｓｕＣｈｅｍｉｃａｌＣｏ．，Ｌｔｄ．）から入手可能なＸ２４が挙げられる。そのほかの適切な処理済みいぶしシリカは、キャボット・コ−ポレーション（ＣａｂｏｔＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）キャブ−オー‐シル・ディビジョン（Ｃａｂ‐Ｏ‐ＳｉｌＤｉｖｉｓｉｏｎ）からＴＳ５３０として市販されている。チタニアは、処理済みまたは非処理のいずれでもよい。非処理チタニアは、デグサ（Ｄｅｇｕｓｓａ）からＰ２５として入手できる。実施形態においては、チタニアを、たとえばいずれもタイカ・コーポレーション（ＴａｙｃａＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から入手可能なＭＴ３１０３またはＳＭＴ５１０３として市販されているデシルシランを用いて表面処理することができる。また、たとえばＪＭＴ２０００として市販されているデシルトリメトキシシランを用いてチタニアの表面処理を行ってもよい。市販のステアリン酸亜鉛は、フェロ・コーポレーション（ＦｅｒｒｏＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から入手できるジンク・ステアレートＬ（ＺＩＮＣＳＴＥＡＲＡＴＥＬ（登録商標））として周知である。

実施形態においては、外添剤パッケージが、例を挙げると約２０％から約６０％までの表面積被覆率（ＳＡＣ）、たとえば約２０％から約４０％まで、または約３０％から約６０％までにわたるトナーの合計被覆率を伴うトナー表面に適用することができる。添加剤の量およびサイズに関する別の測定基準は、ＳＡＣ×サイズ（（パーセンテージ表面積被覆率）×（ナノメートル単位で表した添加剤の主要粒子サイズ））であり、それについて言えばこの添加剤は、例を挙げると約５００と約４，０００の間、たとえば約１０００から約３０００まで、または約５００から約１５００までにわたる合計ＳＡＣ×サイズを有することができる。

トナーおよび現像剤は、広い範囲の環境条件の下に機能し、プリンタからの良好な画像品質を可能にすることが望ましい。したがってトナーおよび現像剤が、たとえば１０℃および相対湿度１５％の低温低湿度において（ここではＣゾーンとして示す）、たとえば２１℃および相対湿度４０％の中温中湿度において（ここではＢゾーンとして示す）、およびたとえば２８℃および相対湿度８５％の高温高湿度において（ここではＡゾーンとして示す）機能することが望ましい。

広い範囲の条件の下における良好な性能のためには、Ａゾーン、Ｂゾーン、およびＣゾーンとして示される環境ゾーンにわたるトナーおよび現像剤の性質の変化が可能な限り小さい必要がある。これらのゾーンにわたって大きな差が存在する場合には、材料が大きな相対湿度（ＲＨ）感度比を有すると見られ、これは、トナーが低い温度および湿度、または高い温度および湿度のいずれか、または両方の極ゾーン内において性能不足を示し得ることを意味する。実施形態においては、ＲＨ感度比を、Ｃゾーンにおけるトナー現像剤の摩擦帯電電荷対Ａゾーンにおけるトナー現像剤の摩擦帯電電荷の比として表すことができる。目標は、ＲＨ感度比を可能な限り１に近づけることである。その種のＲＨ感度比が達成されると、トナーが高湿度および低湿度条件の両方において等しく効果的となり得る。言い換えると、ＲＨにおける変化に対してトナーが低い敏感度を有する。実施形態においては、ＲＨ感度比を約１から約２まで、たとえば約１．１から約１．７まで、または約１．１から約１．５までの範囲内とすることができる。

電子写真印刷のプロセスにおいては、トナーを光受容体の潜像まで運ぶステップが現像として知られる。光受容体上の潜像の効果的な現像という目的は、トナー粒子が効果的に、潜像上の帯電エリアに対して静電気的に付着するようにコントロールされたレートで潜像までトナー粒子を運ぶことである。一般に使用されている現像のためのテクニックは、光受容体に対する付着が意図されたトナー粒子に加えて、適量の磁性キャリア・ビーズ（粒子）を包含する２成分現像剤材料の使用である。トナー粒子は、比較的大きい、通常はスチールから作られるキャリア粒子に摩擦帯電的に付着する。

現像剤組成は、光受容体等の画像受領部材上に画像を形成するために静電写真画像形成装置等の静電写真／電子写真デバイス内に含めることができる。電子写真画像形成装置の実施形態は、光受容体、半導電型磁気ブラシ現像システム、および導電型磁気ブラシ現像システムに関連し、かつ現像剤を包含するハウジングを含む。

実施形態においては、トナー粒子と１ないしは複数のキャリア粒子を混合することによって現像剤を形成することができる。トナーと混合するために選択できるキャリア粒子には、たとえば摩擦帯電的にトナー粒子と逆極性の電荷を獲得することのできるキャリアが含まれる。実施形態においては、それらのキャリア粒子が、例を挙げると約２０から約８５μｍまで、たとえば約３０から約６０μｍまたは約３５から約５０μｍまでの平均粒子サイズを有することができる。

実施形態においては、例を挙げるとキャリアが約１０^６から約１０^１１オームｃｍまで、たとえば約１０^６から約１０^９オームｃｍまで、または１０^７から約１０^９オームｃｍまでのキャリア抵抗率を有することができる。キャリア抵抗率は、２１℃および相対湿度４０％において測定できる。キャリア抵抗率を決定するために、３０ｇのキャリア粉体が、直径６ｃｍの２枚の円形平板ステンレス鋼電極の間に挟み込まれた。キャリア・パイルの高さは約５ｍｍに調整された。４キログラム（ｋｇ）の負荷が上側の電極に印加された。これらの円形電極がＨＰ４３３９Ａ高抵抗計のリードに接続され、１０Ｖの印加電圧においてキャリア・パイルの電気抵抗が測定された。結果として得られたキャリア抵抗率は、測定された電気抵抗に電極表面積を乗じ、パイルの高さで除することによって計算された。

実施形態においては、種々の適切な組み合わせでキャリア粒子とトナー粒子を混合することができる。各現像剤内のトナー濃度は、例を挙げると現像剤の合計重量の約２％から約１０％までの重量、たとえば現像剤の合計重量の約２％から約８％までの重量または現像剤の合計重量の約５％から約１０％までの重量にわたる。各現像剤内のキャリア粒子は、現像剤の合計重量の約９０％から約９８％までの重量、たとえば現像剤の合計重量の約９０％から約９５％までの重量または現像剤の合計重量の約９３％から約９７％までの重量の範囲内とすることができる。

トナー粒子と１ないしは複数のキャリア粒子を混合して現像剤を形成した後、多くのトナーの性質を測定することができ、それらの性質には、限定の意図ではないがトナーの凝集力およびトナーの摩擦帯電電荷を含めることができる。これらの性質は、現像剤の性質に影響を与えることがあり、それもまた結果として時間が経つと画像品質の低下をもたらすことになる。

トナーの凝集力は、ミクロン・パウダーズ・システムズ（ＭｉｃｒｏｎＰｏｗｄｅｒｓＳｙｓｔｅｍｓ）から入手可能なホソカワ・ミクロン（ＨｏｓｏｋａｗａＭｉｃｒｏｎ）ＰＴ‐Ｒテスタを使用して測定することができる。トナーの凝集力は、一般にパーセント（％）凝集力で表される。パーセント凝集力は、既知質量、たとえば２グラムのトナーを、たとえば上端の篩が５３ミクロンのメッシュまたは開口を有し、中央の篩が４５ミクロンのメッシュまたは開口を有し、下端の篩が３８ミクロンのメッシュまたは開口を有する積み重ねた篩のセットの上端の上に載せ、一定時間にわたり一定振動振幅において、たとえば９０秒にわたり１ミリメートルの振動振幅において篩およびトナーに振動を与えることによって測定できる。すべての篩は、ステンレス鋼から作られている。実施形態においては、パーセント凝集力が次式（１）のとおりに計算される。
％凝集力＝５０・Ａ＋３０・Ｂ＋１０・Ｃ・・・（１）

これにおいてＡは５３ミクロンの篩に残存しているトナーの質量、Ｂは４５ミクロンの篩に残存しているトナーの質量、Ｃは３８ミクロンの篩に残存しているトナーの質量である。トナーのパーセント凝集力は、時間の終わりにそれぞれの篩上に残存しているトナーの量に関係する。１００％のパーセント凝集力の値は、振動ステップの終了時においてすべてのトナーが上端の篩の上に残存していることに対応し、０％のパーセント凝集力は、すべてのトナーが３つすべての篩を通過したこと、言い換えると振動ステップの終了時において３つの篩のいずれにもトナーが残存していないことに対応する。トナーについてのパーセント凝集力が大きいほど、流れることのできるトナー粒子が少ない。実施形態においては、トナーが、例を挙げると約３０％から約８０％まで、たとえば約３５％から約７５％まで、または約４０％から約６５％までの範囲でパーセント凝集力を有することができる。

この開示のトナーに関連付けされる別の性質は、トナー粒子の摩擦帯電電荷である。実施形態においては、トナーが、例を挙げると約３０μＣ／ｇから約７０μＣ／ｇまで、たとえば約４０μＣ／ｇから約６０μＣ／ｇまで、または約３５μＣ／ｇから約５５μＣ／ｇまでの範囲で摩擦帯電電荷を有することもできる。摩擦帯電電荷は、２．４グラムのトナーを、３０グラムのキャリア、たとえばゼロックス・ワークセンター・プロ（ＸｅｒｏｘＷｏｒｋＣｅｎｔｒｅＰｒｏ）Ｃ３５４５キャリアを入れた４オンスのガラス・ジャー内に入れることによって獲得できる。続いてトナーおよびキャリアを入れたジャーを２１℃および相対湿度４０％において少なくとも１時間にわたって調和させる。このジャーをペイントシェーカ上に載せ、１０分間にわたり振動させる。その後、５５ｐｓｉの空気圧における全吹き飛ばし法によって現像剤の摩擦帯電電荷を獲得することができる。

トナーのパーセント凝集力およびトナーの摩擦帯電電荷は、ともに、この開示の高光沢現像剤に関連付けされる性質であるトリマ目詰まり故障と関連付けできる。高光沢は、例を挙げると材料の光沢が約２０光沢単位より大きい、たとえば約３０光沢単位であることを言う。実施形態においては、これにおけるトナーが、ガードナー光沢測定単位による測定時に、たとえばゼロックス（Ｘｅｒｏｘ）１２０ｇｓｍディジタル・コーテッド光沢紙（ＤｉｇｉｔａｌＣｏａｔｅｄＧｌｏｓｓ）等のコート紙上において、またはゼロックス（Ｘｅｒｏｘ）９０ｇｓｍディジタル・カラー・エクスプレッションズ＋（ＤｉｇｉｔａｌＣｏｌｏｒＸｐｒｅｓｓｉｏｎｓ＋）紙等の普通紙上において約３０から約９０光沢単位（ＧＧＵ）まで、たとえば約４０から約７０ＧＧＵまで、または約４５から約７５ＧＧＵまでの高い光沢を呈することができる。

トリマ目詰まり故障モードは、現像剤の最高動作温度の評価に使用されるテストである。長時間の印刷運転の間に現像剤ハウジング・サンプは、約５２℃まで、たとえば約４８℃から約５２℃までの温度に達し得る。この温度範囲は、現像剤についての過熱条件として一般に知られる。過熱は、結果として現像剤の凝集塊の形成および運搬オーガ（ａｕｇｅｒ）上の堆積をもたらす。現像剤が現像剤ハウジング内を自由に運ばれることに代わる現像剤の凝集および運搬オーガ上における現像剤のこびりつきもまた、許容不能な画像品質を結果としてもたらし、たとえば現像剤の凝集塊が運搬オーガから離れ、磁気ブラシ・ロールから過剰現像剤材料を除去する機能を有するトリム・バー内にこびりつくと、紙等の記録媒体の処理方向に沿って白い縞を生じることがある。

例として述べるが、トリマ目詰まり故障について現像剤を評価するために、１時間にわたり炉内において４８℃に条件設定されたゼロックス（Ｘｅｒｏｘ）ＤＣ２２４０ＳＣＭＢ現像剤ハウジング内で現像剤を運転し、続いて炉内において３５０ｒｐｍで１時間のオフライン運転を行った。ハウジング内の最終温度は、テストの間にさらに約５２℃まで、たとえば約５２℃から約５３℃まで上昇し得る。

この運転が完了した後、凝集塊および運搬オーガ上の堆積について現像剤の目視検査を行い、次の１から６までの目視評価を割り当てた。

１：現像剤の凝集塊のサイズが＜３ｍｍであり、かつ現像剤サンプの表面の＜１０％を占有する。
２：現像剤の凝集塊のサイズが３〜５ｍｍであり、かつ現像剤サンプの表面の１０〜３０％を占有する。
３：現像剤の凝集塊のサイズが５〜７ｍｍであり、かつ現像剤サンプの表面の３０〜５０％を占有する。
４：現像剤の凝集塊のサイズが７〜２０ｍｍであり、かつ現像剤サンプの表面の５０〜９０％を占有する。
５：５０〜９０％の現像剤がオーガに付着してまとい付き、したがってオーガの回転による推進が不可能である。
６：＞９０％の現像剤がオーガに付着してまとい付き、したがってオーガの回転による推進が不可能である。

このように、１は非常にわずかに気付くことのできる凝集を示すが、６の値は、ほとんどすべての現像剤が凝集し、オーガによる推進が不可能であることを示す。可能な限り低い評価、より特定的には評価１が理想的であるが、現像剤内に約５ミリメートル（ｍｍ）から約７ｍｍまでといった小さい凝集塊が少量あることは許容可能であり、これは３の評価に対応する。より大きな、たとえば２０ｍｍより大きい凝集塊の生成を伴う４の評価は許容可能であると考えることはできないであろう。したがって、許容可能な性能は、約３より小さいかそれに等しい評価、たとえば約１から約３までを有することができる。

トリマ目詰まり値データ、トナー凝集力データ、およびトナー摩擦帯電電荷データの統計的分析は、トリマ目詰まり値が、トナー凝集力の増加およびトナー摩擦帯電電荷の増加に伴って増加することを明らかにした。したがって、トリマ目詰まり値、トナー凝集力、およびトナー摩擦帯電電荷の間の関係を確立してこの統計的分析の結果を要約することができる。この関係は、次式（２）に従って表すことができる。
トリマ目詰まり値＝（−０．８０＋０．０３９×（％トナー凝集力）＋０．０２６×（トナー摩擦帯電電荷）（μＣ／ｇ））・・・（２）

図１は、本発明の実施形態に係るトナーについての摩擦帯電電荷対パーセント凝集力を表す図である。図１に示されているとおり、この統計的分析は、トリマ目詰まり値が約３．２より小さいかそれに等しい場合、たとえば約０．１から約３．２まで、または約１から約３までの場合に許容可能なトリマ目詰まり値が９５％信頼度で保証されることも示している。

トリマ目詰まり値を下記表１にまとめた。表１から理解できるとおり、トリマ目詰まり値は、パーセント凝集力の増加およびトナー摩擦帯電電荷の増加に伴って増加する。

Ａは、トナー粒子および外添剤が、ブレンダ・ジャケットの冷却を伴わずに３０００ｒｐｍにおいて１５分間にわたってブレンドされたブレンド条件である。Ｂは、トナー粒子および外添剤が、水を用いたブレンダ・ジャケットの冷却とともに３０００ｒｐｍにおいて１５分間にわたってブレンドされたブレンド条件である。Ｃは、トナー粒子および外添剤が、水を用いたブレンダ・ジャケットの冷却とともに３０００ｒｐｍにおいて５分間にわたってブレンドされたブレンド条件である。

実施形態においては、トナーが、結果としてトリマ目詰まり故障の低減をもたらす弱化されたトナー凝集力を有するだけでなく、自動トナー・コントロール（ＡＴＣ）センサ故障の低減および画像品質の向上を導く、より高いブロッキング温度も有することができる。ブロッキング温度は、ブロッキング手順を基礎として決定される。ブロッキング手順は、種々の高温においてトナー凝集力を測定し、高温に対する露出に起因して現像剤のトナーが互いに癒着し始める温度を決定する。各温度測定について、一例として述べるが、トナーの新鮮な標本が１０６ミクロンのメッシュの篩を通して篩い分けされ、大きな凝集塊があれば除去される。篩い分け後のトナー標本は、計量されて皿に分けられる。このトナー標本が、相対湿度５０％のコントロールされた炉内において１７時間にわたって所望の温度で調和される。その後このトナー標本が炉から取り出され、３０分間にわたる冷却の後に測定される。続いてブロッキング凝集力を獲得するためにブロッキング手順が実行される。一例として述べるが、ｍとして表す既知の質量のトナー、たとえば５グラムのトナーが１０００ミクロンのメッシュの上端の篩Ａの上に載せられ、篩Ａの下側に２番目の１０５ミクロンのメッシュの篩Ｂが配置される。いずれの篩もホソカワ・ミクロン（ＨｏｓｏｋａｗａＭｉｃｒｏｎ）フロー・テスタの中にある。それぞれの場合において、５グラムのトナーが上端の篩Ａの上に載せられ、９０秒にわたり１ｍｍのピーク‐ピーク振動振幅を有する振動が与えられた。篩Ａおよび篩Ｂの上に残存しているトナーの量が計量される。その後、次式（３）を使用してブロッキング凝集力が測定される。
ブロッキング凝集力＝１００・（Ａ＋Ｂ）／ｍ・・・（３）

このブロッキング手順が、通常、手前のブロッキング凝集力測定のための温度より１℃高い温度において新鮮なトナーを用いて反復される。それぞれの計算されたブロッキング凝集力が、その後、それぞれの対応する温度に対してプロットされる。これらのブロッキング・テストの条件の下において、ブロックしていないトナーは、約１０％から１５％までより小さいパーセント・トナー凝集力を示す。ブロッキング温度は、凝集力の大きな連続する増加がある前のもっとも高い温度ステップとして定義することができる。言い換えると、ブロッキング温度は、１℃の温度上昇中にトナーが２０％を超える凝集力の増加を有するときの温度である。このようにして高光沢現像剤の適正な動作のためのブロッキング温度は、約５２℃から約５５℃まで、たとえば約５２℃から約５４℃まで、または約５３℃から約５５℃までの範囲内とすることができる（後述の表２参照）。

この開示の高光沢現像剤に関連付けされる別の性質は、現像剤密度である。現像剤密度は、所定の容積で除した現像剤の質量である。現像剤密度は、カーニー（Ｃａｒｎｅｙ）漏斗を使用して測定できる。一般的な手順は、ＡＳＴＭ標準テスト方法ＡＳＴＭＢ４１７‐００『アパレント・デンシティ・オブ・ノン‐フリー‐フローイング‐メタル・パウダーズ・ユージング・ザ・カーニー・ファンネル（ＡｐｐａｒｅｎｔＤｅｎｓｉｔｙｏｆＮｏｎ‐Ｆｒｅｅ‐ＦｌｏｗｉｎｇＭｅｔａｌＰｏｗｄｅｒｓＵｓｉｎｇｔｈｅＣａｒｎｅｙＦｕｎｎｅｌ）』の中で述べられている。一例として述べるが、２５ｃｍ^３の容積の空カップが計量されて、天秤上でゼロになるまで風袋が控除される。続いて約３０から４０ｃｍ^３までの現像剤をカーニー（Ｃａｒｎｅｙ）漏斗内に装填することができる。その後、現像剤が、この漏斗を通って空のカップ内に入り、その過程でカップを満杯にすることができる。過剰な現像剤は、へらの直線エッジを使用してカップの上端から除去し、現像剤のレベルをカップの上端と面一にすることができる。現像剤の質量は、現像剤で完全に満たされたカップを計量することによって測定できる。最後にカップの容積によって現像剤の質量を除することにより現像剤密度を計算することができる。

実施形態においては、現像剤密度が紙等の記録媒体上に再生される画像の画像品質に重要な影響を有することがある。画像品質はモトル（ｍｏｔｔｌｅ）によって測定できる。モトルは、再生された画像の印刷内において明るさがどの程度変化しているかという測度である。一例として述べるが、この開示の高光沢現像剤の使用を伴って紙上に再生される画像の画像品質をテストするために、トナーの印刷テストが、ゼロックス・ワークセンター・プロ（ＸｅｒｏｘＷｏｒｋＣｅｎｔｅｒＰｒｏ）Ｃ３５４５内において行われ、４５，０００の印刷にわたって運転された。結果は、現像剤密度が１．６ｇ／ｃｍ^３より高いとき、たとえば約１．６ｇ／ｃｍ^３から約１．７５ｇ／ｃｍ^３まで、または約１．７ｇ／ｃｍ^３から約１．８ｇ／ｃｍ^３までのとき、トナーが、優れた画像品質および前述の高光沢に対応する概して許容可能なモトルを有することを示した。画像は、補充ボトル内の補充材の量が少なく、現像剤密度が１．６ｇ／ｃｍ^３より低いとき、たとえば１．５８５ｇ／ｃｍ^３のときに許容不能なモトルを示すだけである。モトルは、半導電型磁気ブラシ等の磁気ブラシ内に存在する現像剤の量が少ないときに生じることが知られている。したがって低い補充条件と組み合わさった低い現像剤密度は、画像のコピーの許容不能なモトルに帰着し得る。印刷結果の分析は、補充ボトルの寿命を通じた堅牢な画像品質のためには、現像剤が１．６ｇ／ｃｍ^３より高い現像剤密度を有し、多様な印刷条件下および長期間にわたる許容可能なモトルを提供するべく磁気ブラシ内に充分な量の現像剤が存在することが保証される必要があるという結論を導く。

この開示の高光沢現像剤に関連付けされるさらに別の性質は、トナー濃度センサの故障である。このセンサが正確なトナー濃度（ＴＣ）の検出に失敗すると、不充分なＴＣコントロールおよび有意のＴＣ変動を生じることになる（加えて、より高いＴＣにおいてより過剰な曇りが生じがちとなる）。ＴＣセンサ故障は、ＴＣセンサ周囲の領域内に現像剤が堆積するときに生じる。トナー濃度センサの故障を評価するために、クタニ（Ｋｕｔａｎｉ）ＤＣ３５４５現像剤ハウジングとともにイマリ（Ｉｍａｒｉ）ＭＦＤＣ２２４０プリンタを使用することができる。故障は、湿潤条件下においてもっとも生じがちであることから、２８℃および相対湿度８５％においてテストが行われる。印刷上におけるトナーの面積被覆率は各色について５％であり、合計で１０，０００の印刷が行われた。印刷テストの間、ＴＣセンサのソフトウエア・コントロールを使用してＴＣを６％から１２％まで増加した。実際のＴＣは、ハウジングのサンプから現像剤をサンプリングすることによって直接測定された。ＴＣセンサの故障は、ＴＣのコントロールが失われたときのＴＣとして記録された。評価されたすべての現像剤は、ＴＣセンサの故障の記録前のＴＣを９．５％とする最低要件に合格し、したがって許容可能である。

この開示の高光沢現像剤に関連付けされるさらに別の性質は、トナー曇り（ｔｏｎｅｒｃｌｏｕｄｉｎｇ）故障である。印刷の間における現像剤ハウジングからのトナー・エーロゾルの放出は、トナー曇りとして知られる状態である。この種の状態は、機械の内側の種々の部品にトナーを堆積させ、それが重要なコンポーネントを汚染し、画像品質の欠陥を生じさせ、または光受容体の上または印刷の上に背景かぶり等を生じさせる可能性がある。したがって、トナーの放出を充分に低いレベルに維持して画像の劣化を防止する必要がある。この問題を評価するため、トナーがイマリ（Ｉｍａｒｉ）ＭＦＤＣ２２４０プリンタ内で運転された。最初にＴＣセンサの較正のためにＴＣが減少されて測定された。続いてハウジングが取り出され、３５０ｒｐｍにおいてオフライン運転された。その後、ディスペンサ・ポートを介し、２ｇ／ｍｉｎのレートで現像剤ハウジングにトナーをマニュアルで追加することによってＴＣが増加され、トナー曇りの量が、ＴＳＩインコーポレーテッド（ＴＳＩＩｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ）によって製造されているダスト・トラック・エーロゾル・モニタ（ＤｕｓｔＴｒａｋＡｅｒｏｓｏｌＭｏｎｉｔｏｒ）モデル８５２０を用いて測定され、ＴＣに対してプロットされた。放出されるエーロゾルの読み値が１ｍｇ／ｍ^３が測定されたＴＣが故障ポイントとして採用された。トナーの放出を充分に低いレベルに維持し、画像の劣化を防止するためには、放出されるトナーのレベルが１ｍｇ／ｍ^３を超えることなく少なくとも９．５％のＴＣを有すること、たとえば約９．５％から約２０％までのＴＣまたは約１０％から約１２％までのＴＣを有することが重要である。このトナー曇り測定データの結果は、評価されたすべての現像剤が、トナー曇り故障（放出エーロゾルの読み値が１ｍｇ／ｍ^３を超えるとき）の記録前に９．５％のＴＣの最低要件に合格することを示しており、したがって許容可能なトナー放出レベルを有する。

実施形態においては、上記の性質を有する現像剤がキャリアおよびトナーを包含することができ、それにおいてトナーは、少なくとも１つのコア・バインダおよび少なくとも１つの色材を包含するコアのトナー粒子、少なくとも１つのシェル・バインダを包含するシェル、外添剤、およびワックスを包含する。キャリアは、約２５ミクロンから約３５ミクロンまでの平均粒子サイズのキャリア粒子を、現像剤の合計重量の約８５％から約９５％重量までの量で包含することができる。コア・バインダは、単量体または低重合体の合計重量を基礎とする重量で約７５％から約８０％までのスチレン、約２０％から約３０％までのブチルアクリラート、および約１％から約５％までのベータカルボキシエチルアクリラートの量でスチレン、ブチルアクリラート、ベータ‐カルボキシエチルアクリラートを包含することができる。シェル・バインダは、約８０％から約９０％までのスチレン、約１５％から約２０％までのブチルアクリラート、および約１％から約５％までのベータカルボキシエチルアクリラートの量でスチレン、ブチルアクリラート、ベータ‐カルボキシエチルアクリラートを包含することができる。色材または複数の色材は、固体ベースのトナー粒子の重量で約１％から約８％までの範囲の量で採用することができる。

そのほかに、外添剤パッケージが、トナー粒子の重量で約１．６％から約１．８％までの質量、および約２０ｎｍから約４０ｎｍまでの平均主要粒子サイズ（直径）を伴う第１のシリカ、トナー粒子の重量で約１．６％から約１．８％までの質量、および約１００ｎｍから約１５０ｎｍまでの平均主要粒子サイズ（直径）を伴う第２のシリカ、トナー粒子の重量で約０．７％から約０．９％までの質量、および約１０ｎｍから約５０ｎｍまでの平均一次粒子サイズ（直径）を伴うチタニア、トナー粒子の重量で約０．４％から約０．６％までの質量、および約２０ｎｍから約４０ｎｍまでの平均一次粒子サイズ（直径）を伴うオプションの酸化セリウム、およびトナー粒子の重量で約０．１５％から約０．２５％までの質量、および約１２５ｎｍから約１４５ｎｍまでの平均一次粒子サイズ（直径）を伴うオプションのステアリン酸亜鉛を含む。

さらにワックスを、トナー粒子の重量を基礎する重量で約６％から約１３％までを有するポリエチレン・ワックス、またはトナー粒子の重量で約６％から約１３％までを有する精留ポリエチレン（ｄｉｓｔｉｌｌｅｄｐｏｌｙｅｔｈｌｅｎｅ）・ワックス（）とすることができる。

トナー・センサ故障、トナー曇り、ブロッキング温度データを下記表２にまとめた。表２から理解できるとおり、この開示の現像剤は、少なくとも９．５％、たとえば約９．５％から約１２％までの範囲内のＴＣによって測定されるときにＴＣセンサ故障を呈し、したがって９．５％のＴＣの最低要件に合格することができる。トナー曇り測定データもまた、これらの現像剤が少なくとも９．５％、たとえば約９．５％から約１１％までの範囲内のＴＣで測定されるときにトナー曇りを呈し、したがって９．５％のＴＣの最低要件に合格できることを示している。

本発明の実施形態に係るトナーについての摩擦帯電電荷対パーセント凝集力を表す図である。

Claims

キャリアおよびトナーを包含する現像剤であって、前記トナーが、少なくとも１つのバインダ、少なくとも１つの色材、および外添剤のトナー粒子を包含し、かつ前記現像剤が、トナーの摩擦帯電電荷およびトナーの凝集力に関して、式（１）：
（−０．８０＋０．０３９Ｘ（％トナー凝集力）＋０．０２６Ｘ（トナー摩擦帯電電荷）（μＣ／ｇ））・・・（１）
に従って表される約３．２より小さいかそれに等しいトリマ目詰まり値を有する現像剤。
カラー画像を形成するための現像剤のセットであって：
キャリアおよびシアン・トナー、キャリアおよびマゼンタ・トナー、キャリアおよびイエロ・トナー、およびキャリアおよびブラック・トナーを包含し、前記シアン・トナー、前記マゼンタ・トナー、前記イエロ・トナー、および前記ブラック・トナーのそれぞれが少なくとも１つのバインダ、少なくとも１つの色材、および外添剤を有するトナー粒子を包含し、かつ前記現像剤が、トナーの摩擦帯電電荷およびトナーの凝集力に関して、式（１）：
（−０．８０＋０．０３９Ｘ（％トナー凝集力）＋０．０２６Ｘ（トナー摩擦帯電電荷）（μＣ／ｇ））・・・（１）
に従って表される約３．２より小さいかそれに等しいトリマ目詰まり値を有する現像剤のセット。