JP2008112165A - 乳化凝集によるカルシウム添加高グロストナー - Google Patents

Abstract

【課題】改良されたコヒージョンおよび荷電を示しそれによってトリマーの目詰まり性が改良された乳化凝集（ＥＡ）トナー及びＥＡ高光沢トナーを提供する。
【解決手段】トナーは、少なくともトナー粒子の表面部分にカルシウム含有物質を有するトナー粒子を含むトナーであって、前記トナー粒子が、前記トナーの乾燥重量の約２０ｐｐｍ〜約３００ｐｐｍのカルシウム量のカルシウムを含む。また、トナー粒子を製造するためのプロセスは、乳化凝集によってトナー粒子を形成させる工程と、凝集の後に、カルシウム含有物質を用いて前記トナー粒子を処理する工程とを含む。
【選択図】なし

Description

本発明の開示は一般的には、トナーおよびトナーを含む現像剤、ならびに良好な品質と光沢（グロス）の画像を形成および現像するための方法におけるそれらの使用に関し、特にはエマルションアグリゲートトナーに関する。

エマルションアグリゲーショントナーを含む従来からの現像剤においては、それらの現像剤は、塊状物を形成し、現像ハウジングの内側のオーガーの上に蓄積する可能性がある。大量の印字を実施している間に、その系で発生した熱によって現像ハウジングの溜めが過熱される可能性がある。熱に暴露されると、現像ハウジングの内部の現像剤がアグロメレート（凝集）して、塊状物を形成する。それらの現像剤の塊状物は、現像ハウジングの中に自由に輸送されて適切な画像を現像することなく、オーガー（ａｕｇｅｒ）に粘着してしまう可能性がある。その結果、現像剤の塊状物が記録媒体たとえば紙の上のトナー画像に縞模様を発生させ、画像品質の低下を招く可能性がある。そのような現像剤の塊状物はさらに、トナー濃度（ＴＣ）センサの部分に集まって、トナー濃度の読みとり誤差を発生し、そのためにトナー濃度が調節できなくなることもあり得る。このことによって、記録媒体のバックグラウンドにトナーが不適切に印刷される結果を招く恐れがある。

米国特許第５３７０９６３号 米国特許第５２９０６５４号 米国特許第５２７８０２０号 米国特許第５３０８７３４号 米国特許第５３４４７３８号 米国特許第５４０３６９３号

公知の組成物およびプロセスがそれらの意図する目的に適していて、事実、そのような公知の組成物を本明細書において適切に使用することも可能ではあるが、改良されたコヒージョンおよび荷電を示しそれによってトリマーの目詰まり性が改良される。改良されたエマルションアグリゲーション（すなわちＥＡ、乳化凝集）トナー、およびＥＡトナーたとえばＥＡ高光沢トナーを含む現像剤、ならびに現行のトナーの効果的な代替え物を与えるそれらのプロセスが、依然として求められている。

実施形態において記載されているのは、少なくともそのトナー粒子の表面部分にカルシウム含有物質を有するトナー粒子を含むトナーであって、そのトナー粒子には、そのトナーの乾燥重量の約２０ｐｐｍ〜約３００ｐｐｍのカルシウム量の、カルシウムが含まれている。

実施形態において記載されているのは、カルシウム含有物質を用いてトナー粒子を処理することを含む、トナー粒子を製造するためのプロセスである。

そのトナー粒子の少なくとも表面に、カルシウムを含むトナー粒子を含むトナーが得られれば望ましい。本明細書で示すとき、「表面」という用語には、たとえば、そのトナー粒子の外部すなわち外側層（exterior or outside layer）が含まれる。カルシウムが、その表面の上、その樹脂の上に位置していてトナーの樹脂の下に埋もれていないのが望ましい。外部表面添加剤を添加するより前にトナーの少なくとも表面にカルシウムが添加されるのが望ましいが、各種の外部表面添加剤の添加と同時、あるいはそれらを添加した後に加えてもよい。

本明細書においては、「カルシウム含有物質」という用語は、たとえばカルシウムを含む物質を指していて、たとえば塩化カルシウムなどのようなカルシウム含有塩が挙げられる。

トナーおよびトナーを含む現像剤が、コヒージョンおよび荷電レベルに関連するある種の性質を有しているのが望ましい。すなわち、トナーおよび改良されたトナー性能を有する現像剤、たとえば低コヒージョンおよび低荷電レベルを有するトナーが得られれば望ましい。

トナーの他の望ましい性質は、低トリマー目詰まり性である。コヒージョンと荷電レベルのいずれもが、高光沢現像剤に関わる性質である、トリマーの目詰まり性と関連がある。

本明細書に開示されているのは、エマルションアグリゲーション（乳化凝集またはＥＡ）トナー、そのトナーを含む現像剤、ならびに上述の望ましい性質の一つまたは複数を示すエマルションアグリゲーション（乳化凝集またはＥＡ）トナーを製造するためのプロセスである。

ＥＡトナーを製造するためのプロセスにおいては、コアギュラント（凝集剤）を使用することによって、アグリゲーションを推進させることができる。しかしながら、コアギュラントたとえば金属イオンコアギュラント、たとえばアルミニウムコアギュラント、たとえばポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）およびポリアルミニウムスルホシリケート（ＰＡＳＳ）は、金属イオンをトナーに導入する可能性があり、それによってトナー性能が低下する。トナーの中に存在する金属イオンは、最終的なトナーにイオン架橋を起こさせ、それによって光沢が低下する恐れがある。したがって、コアギュラントを使用してＥＡトナーを製造するプロセスにおいては一般に、アグリゲーションに続けて、トナーからたとえばアルミニウムのような金属錯体イオンを封鎖または抽出するための金属封鎖剤を使用することが含まれていて、それによりそのような公知の問題を回避している。

しかしながら、金属封鎖剤を使用すると、そのトナーからカルシウムも除去されてしまう結果ともなり得る。ここで、カルシウムがこのように無くなると、そのトナーのコヒージョンが上がり、荷電レベルが上がることがわかった。

したがって、トナー性能を改良するためには、封鎖剤処理の後に、トナーの表面にカルシウムを戻すのが望ましい。すなわち、トナーの表面にカルシウムを添加すると、コヒージョンおよび荷電レベルが低下することによりトナー性能が改良され、その結果、そのトナーではトリマーの目詰まり性が低くなる。封鎖剤処理にかける以外の方法でトナー粒子を処理して、それにより、トナー粒子の表面上にカルシウム含有物質を導入して、そのようなトナーに適切なコヒージョン（ｃｏｈｅｓｉｏｎ）および荷電レベル性能を与えるのが望ましいことも見出された。

実施形態においては、洗浄手順において、カルシウム含有物質をトナーに導入および／または再導入するが、この場合、カルシウム含有物質、たとえば塩化カルシウムのようなカルシウム塩を用いてトナー粒子を洗浄する。したがって、ＥＡプロセスの際に封鎖剤によってカルシウムが除去されたトナーは、少なくともそのトナーの表面にはカルシウムが再導入される。

実施形態においては、封鎖剤を用いてアルミニウムのようなコアギュラント（凝集剤）イオンを除去した後で、かつ脱イオン水を用いてトナー粒子を洗浄した後に、カルシウム含有物質を用いて最終的な洗浄を行うことにより、トナーの表面にカルシウムを戻す。そのようにして、カルシウム含有物質を用いてトナー粒子を処理する。

ＥＡプロセスによって粒子を形成させる場合には、各種適切なＥＡプロセスを使用することができる。たとえば、典型的なプロセスには、水性媒体中に樹脂を分散させることによって樹脂のエマルションを生成させることが含まれていてよい。一つの例としては、有機溶媒中に樹脂を溶解させ、混合しながら水中に分散させ、次いで加熱してその有機溶媒を除去し、それによってラテックスエマルションを得ることにより、エマルションを形成させてもよい。そのエマルションに、たとえば約１０〜約５００ｎｍ、たとえば約１０ｎｍ〜約４００ｎｍまたは約２５ｎｍ〜約２５０ｎｍの平均粒径を有する樹脂のシード粒子が含まれているのが望ましい。

エマルションが生成したら、任意成分のワックス、または着色剤および／または界面活性剤をそのエマルションに添加してもよい。次いでそのエマルションをアグリゲートさせる。アグリゲーション（凝集）の間に、たとえば、任意成分のコアギュラント（凝集剤）および／または界面活性剤の存在下に、そのエマルションを高温条件下に置いて、そのアグリゲート（凝集粒子）を成長させる。エマルションをアグリゲート（凝集）させて、所望の粒径とする。所望により、アグリゲーションの際に、場合によってはワックス（以下「離型剤」ともいう）と共に追加量のバインダを添加して、そのアグリゲート化されたコア粒子の上にシェルを形成させてもよい。所望の粒径に達したら、アグリゲーションを停止させればよいが、それにはたとえば、ｐＨを調節するか、温度を低下させるか、および／または任意成分の封鎖剤を添加する。実施形態においては、封鎖剤は場合によっては、ＥＡプロセスの際にコアギュラント（凝集剤）からたとえばアルミニウムのような金属錯体化イオンを封鎖または抽出するために導入してもよい。場合によっては、トナー粒子を合一させて、より球状の、より滑らかな粒子を形成させてもよい。

実施形態においては、そのプロセスに含まれるのは、水中で樹脂のエマルションを生成させる工程、任意の成分たとえば着色剤および／またはワックス分散液ならびに任意成分の界面活性剤を添加する工程、少なくとも１種のコアギュラント（凝集剤）の存在下に約３０℃〜約９０℃の温度に加熱する工程（ここで、その凝集粒子が成長する）、場合によっては塩基たとえばＮａＯＨを添加することによってｐＨを調節する工程、および約８０℃〜１００℃の温度に加熱して、それらの粒子を合一させる工程、ならびに冷却して、そのトナー粒子を脱イオン水を用いて洗浄し、次いでカルシウム含有物質たとえば塩化カルシウムを用いて洗浄する工程である。アグリゲーション（凝集）の後のいずれの工程であってもよいが、封鎖剤を添加して、それらの粒子からコアギュラント（凝集剤）イオンを実質的に除去してもよい。

そのカルシウムは、各種好適なカルシウム含有物質であればよいが、そのようなものとしては、たとえばトナーの表面にカルシウムを析出させたり移行させたりするのに適したカルシウム、たとえば塩化カルシウム、酢酸カルシウム、臭化カルシウム、クエン酸カルシウム、水酸化カルシウム、硝酸カルシウム、硫酸カルシウムおよびその水和物、または各種の水溶性カルシウムが挙げられる。実施形態においては、１パーセントの塩化カルシウム二水和物を使用して、トナー粒子のカルシウム処理を実施することができる。トナー粒子を、そのトナー粒子を洗浄しているときにカルシウム含有物質を用いて処理してもよい。実施形態においては、トナー粒子が形成され洗浄された後に、カルシウム含有物質を用いてそのトナー粒子を処理する。

実施形態においては、少なくともトナーの表面の中に、トナーの乾燥重量に対して約２０ｐｐｍ〜約３００ｐｐｍのカルシウム、たとえばトナーの乾燥重量に対して約１００ｐｐｍ〜約３００ｐｐｍのカルシウム、そしてたとえばトナーの乾燥重量に対して約２０ｐｐｍ〜約１００ｐｐｍのカルシウムの量でカルシウムを添加する。トナー粒子の表面上だけのカルシウムの量を正確に求めるのは困難であるので、乾燥トナー重量に対する全カルシウム量を測定する。

さらに、たとえばアルミニウムを含有するコアギュラント（凝集剤）を使用した結果として、そのトナーのアルミニウム含量は、トナーの乾燥重量に対して約１００ｐｐｍ〜約５００ｐｐｍのアルミニウム、たとえばトナーの乾燥重量に対して約３００ｐｐｍ〜約５００ｐｐｍのアルミニウム、そしてたとえばトナーの乾燥重量に対して約１５０ｐｐｍ〜約４００ｐｐｍのアルミニウムの量である。

実施形態においては、そのトナーには少なくとも１種の樹脂のトナー粒子が含まれる。トナーに使用するのに適した各種の樹脂を用いてよい。エマルションアグリゲーション法のような化学的な方法で調製されたトナーが特に使用するのによいが、粉砕などの物理的な方法で調製されたトナーもまた使用することができる。

その樹脂は、たとえばＥＡプロセスによって製造されたポリエステル樹脂であってよい。ポリエステル樹脂は、たとえば米国特許第５，５９３，８０７号明細書、米国特許第５，２９０，６５４号明細書、米国特許第５，３０８，７３４号明細書、および米国特許第５，３７０，９６３明細書など、多くの特許に記載されている。そのポリエステルには、上述の文献に記載のいずれのポリエステル物質が含まれていてもよい。

実施形態においては、そのポリエステルがスルホン化ポリエステルであってもよく、その具体例としては、米国特許第６，１４０，００３号明細書に記載のものが挙げられる。ポリエステルがアルカリスルホン化ポリエステル樹脂であってもよいが、その場合のアルカリ金属はたとえば、ナトリウム、リチウムまたはカリウムイオンである。

実施形態においては、その樹脂が、たとえばＥＡプロセスによって製造されたスチレン／アクリレート樹脂であってもよい。

実施形態においては、トナー粒子には、ポリマーコアと、そのポリマーコアを包み込むポリマーシェルとが含まれていてもよい。それらのポリマーコアとポリマーシェルにはそれぞれ、たとえばスチレン−アクリル酸ブチル−アクリル酸ベータ−カルボキシエチルが含まれていてよく、ここで、たとえばそれらのモノマーは、モノマーまたはオリゴマーの全量を基準にして、約４０％〜約９０％のスチレン、約５％〜約６０％のアクリル酸ブチル、および約１％〜約１０％のアクリル酸ベータ−カルボキシエチルの量、たとえば約８０％〜約９０％のスチレン、約１０％〜約３０％のアクリル酸ブチル、および約２％〜約８％のアクリル酸ベータ−カルボキシエチル、あるいは約７０％〜約８５％のスチレン、約１５％〜約２５％のアクリル酸ブチル、および約１％〜約５％のアクリル酸ベータ−カルボキシエチルの量で含まれる。

実施形態においては、ポリマーコアをカプセル化しているポリマーシェルは、所望により、着色剤および／またはワックスを含まないようにしてもよい。

さらに、乳化凝集方法によってトナーを調製する場合、そのプロセスに、１種または複数の界面活性剤を使用することができる。好適な界面活性剤には、アニオン性、カチオン性およびノニオン性界面活性剤が含まれていてよい。

さらに、トナー組成物には、たとえば離型剤のような適切なワックスが含まれていてもよい。実施形態においては、好適なワックスとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、パラフィン、フィッシャー−トロプシュ、微結晶ワックス、カルナウバワックス、ホホバワックス、ライスワックス、蜜ろう、モンタン酸エステルワックス、ヒマシワックス、およびそれらの混合物などが挙げられる。

実施形態においては、ワックスを出発物資のエマルションに、たとえば、約１００ナノメートル〜約５００ナノメートルもしくは約１００ナノメートル〜約３００ナノメートルの粒径を有するワックス、水、ならびにアニオン性界面活性剤または高分子量安定剤、および場合によってはノニオン性界面活性剤を含む分散体の形態で添加する。

トナー組成物の中に各種の量でワックスを存在させることができる。しかしながら一般的には、ワックスは、トナー組成物中に、トナー組成物の重量を基準にして、約５重量パーセント〜約２５重量パーセント、たとえば約８重量パーセント〜約１０重量パーセントの量で存在させるのがよい。

実施形態においては、たとえばその粒子をトナー粒子として使用したい場合などにおいては、その粒子の中に着色剤を加えてもよい。着色剤は、顔料、染料、顔料と染料の混合物、顔料の混合物、染料の混合物などであってよい。染料とは、材料を着色するために使用される物質である。「カラー（color）」という用語には、いくつかの側面たとえば色相、明度、および彩度などが含まれ、ここで、二つのカラーがそれらの側面の少なくとも一つで異なっていれば、一つのカラーを他のカラーから区別することができる。たとえば、二つのカラーが同じ色相と彩度とを有しているが、明度に違いがある場合には、異なったカラーとみなしうる。各種適切なカラー、たとえば、レッド、ホワイト、ブラック、グレー、イエロー、シアン、マゼンタ、ブルー、およびパープルなどを用いて、カラーを作ることができる。公知の各種の着色剤たとえば顔料は、トナー中に、たとえばトナーの約１〜約２５重量パーセントの量、たとえば約３〜約１０重量パーセントまたは約５〜約２０重量パーセントの量で存在させるのがよい。

実施形態においては、着色剤、たとえばカーボンブラック、シアン、マゼンタ、および／またはイエローの着色剤を、そのトナーに所望のカラーを与えるのに充分な量で組み入れることができる。一般に、顔料または染料は、固形分を基準にしてトナー粒子の約２％〜約３５重量％、より好ましくは約５％〜約２５重量％または約５％〜約１５重量％の範囲の量で用いるのがよい。実施形態においては、トナー粒子の中に２種以上の着色剤を存在させてもよい。

実施形態においては、粒子のアグリゲート（凝集体）を形成させるために使用されるコアギュラント（凝集剤）は、無機コアギュラント（凝集剤）であってよい。無機カチオン性コアギュラント（凝集剤）としては、たとえば、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）、ポリスルホケイ酸アルミニウム（ＰＡＳＳ）、硫酸アルミニウム、硫酸亜鉛、硫酸マグネシウム、マグネシウム、カルシウム、亜鉛、ベリリウム、アルミニウム、ナトリウムの塩化物、１価および２価のハライドなどを含むその他の金属ハライド、などが挙げられる。コアギュラント（凝集剤）は、水性媒体中に、たとえばトナーの全固形量の約０．０５〜約１０重量パーセント、または約０．０７５〜約５．０重量パーセントの量で存在させることができる。コアギュラント（凝集剤）にはさらに、たとえば硝酸のような他の成分が微量含まれていてもよい。

実施形態においては、コアギュラント（凝集剤）としてポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）を使用する。このコアギュラント（凝集剤）は、架橋を起こし、そのために、除去しないとそのトナーの光沢を低下させる。粒子のアグリゲーション（凝集）が完了した後に、任意成分の封鎖剤を導入して、金属錯体化イオンたとえばコアギュラント（凝集剤）のアルミニウムを封鎖または抽出することができる。

実施形態においては、その任意成分の封鎖または錯体化成分には、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）などのような有機錯体化成分が含まれていてもよい。

実施形態においては、その任意成分の封鎖または錯体化成分には無機錯体化成分が含まれていてもよい。有機および無機錯体化成分は、トナーの全重量を基準にして約０．０１重量パーセント〜約１０重量パーセント、たとえば約０．４重量パーセント〜約８重量パーセントまたは約５重量パーセント〜約１０重量パーセントの量で使用することができる。

実施形態においては、カルシウムを用いてコアトナー粒子を処理する前、処理中または処理後に外部添加剤をその粒子に添加してもよい。カルシウムを用いて粒子を処理した後に外部添加剤を添加するのが望ましい。実施形態においては、その外部添加剤パッケージには、二酸化ケイ素すなわちシリカ（ＳｉＯ₂）、チタニアすなわち二酸化チタン（ＴｉＯ₂）、および酸化セリウムの１種または複数を含んでいてよい。外部添加剤としてステアリン酸亜鉛を使用することもできる。ステアリン酸カルシウムとステアリン酸マグネシウムも同様の機能を与えることができる。

さらに、トナーおよび現像剤を機能化させて、広い範囲の環境条件下で、プリンタから良好な画像品質が得られるようにするのが望ましい。したがって、トナーおよび現像剤が、低い湿度および低い温度、たとえば１０℃で１５％相対湿度（本明細書においてはＣ−ゾーンと呼ぶ）、中程度の湿度および温度、たとえば２１℃で４０％相対湿度（本明細書においてはＢ−ゾーンと呼ぶ）、ならびに高い湿度および温度、たとえば２８℃で８５％相対湿度（本明細書においてはＡ−ゾーンと呼ぶ）で機能するのが望ましい。

広い範囲の条件下で良好な性能を示すためには、トナーおよび現像剤の性質が、Ａ−ゾーン、Ｂ−ゾーンおよびＣ−ゾーンとして表された環境ゾーンの全体で、可能な限り変化しないようにするべきである。実施形態においては、ＲＨ感度比は、Ｃ−ゾーンにおけるそのトナー現像剤の摩擦電荷の、Ａ−ゾーンにおけるそのトナー現像剤の摩擦電荷に対する比率として表すことができる。目標は、そのＲＨ感度比ができるだけ１に近いものとすることである。そのようなＲＨ感度比が達成されれば、そのトナーは、高湿度条件と低湿度条件のいずれにおいても同程度に有効となりうるであろう。別な表現をすれば、そのトナーのＲＨの変化に対する感度が低下するということである。実施形態においては、ＲＨ感度比は、約１〜約２、たとえば約１．１〜約１．７または約１．１〜約１．５の範囲となるのがよい。

電子写真（electrophotographic）印刷のプロセスにおいては、感光体の上の潜像にトナーを輸送する工程を現像と呼んでいる。感光体上の潜像を効果的に現像するという目的は、トナー粒子を潜像に対して輸送する速度を調節して、そのトナー粒子を、潜像の上の荷電された領域に静電的に効果的に付着させるということである。現像のために一般的に使用されている方法は、感光体に付着させることを目的としたトナー粒子に加えて、大量の磁気キャリアビーズ（粒子）を含む、２成分の現像剤材料を使用するものである。それらのトナー粒子は、その比較的大きな、典型的には鉄製のキャリア粒子に摩擦帯電的に付着する。

現像剤は、静電写真（electrostatographic）／電子写真（xerographic）装置、たとえば、電子写真（eletrophotographic）画像形成装置に含まれていて、たとえば感光体のような受像部材の上に画像を形成させる。電子写真（electrophotographic）画像形成装置の一つの実施形態には、感光体、現像システム、およびその現像システムに関連し、現像剤を含むハウジングが含まれる。その現像システムでは、現像剤物質を送ってその静電潜像と接触させる。その静電潜像が、キャリア粒子からトナー粒子を引きつけて、ベルトまたはドラムの光導電性表面の上にトナー粉体の画像を形成させる。次いでそのトナー画像を受像基材たとえば紙に転写させて、定着器を使用してたとえば約６０℃〜約１８０℃の高温と圧力をかけることによって、その画像をその上に融着させることができる。

実施形態においては、現像剤は、トナー粒子を１種または複数のキャリア粒子と混合させることによって形成させてもよい。トナーと混合するために選択することが可能なキャリア粒子としては、たとえば、トナー粒子の極性とは反対の極性の電荷を帯電的に得ることが可能なキャリアが挙げられる。好適なキャリア粒子の例を示せば、粒状のジルコン、粒状のケイ素、ガラス、スチール、ニッケル、フェライト、鉄フェライト、二酸化ケイ素などが挙げられる。さらに、キャリア粒子としては、ニッケル・ベリー・キャリア（nickel berry carriers）を選択することも可能であるが、それは、ニッケルの「こぶ」のあるキャリアビーズからなり、その特徴は、くぼみと突起が繰り返し生じる表面を有していて、それによって粒子に比較的大きな外表面積を与えている。実施形態においては、それらのキャリア粒子は、たとえば約２０〜約８５μｍ、たとえば約３０〜約６０μｍまたは約３５〜約５０μｍの平均粒径を有しているのがよい。

実施形態においては、キャリア粒子は、トナー粒子と、各種適当な組合せで混合することができる。それぞれの現像剤におけるトナー濃度は、たとえば現像剤の全重量の約２％〜約１０重量％、たとえば現像剤の全重量の約５％〜約１０重量％の範囲である。それぞれの現像剤におけるキャリア粒子は、現像剤の全重量の約９０％〜約９８重量％、たとえば現像剤の全重量の約９３％〜約９７重量％であってよい。

トナー粒子を１種または複数のキャリア粒子と混合して現像材を形成させた後で、各種のトナーの性質を測定することができるが、そのような性質には、たとえばトナー摩擦電荷が含まれる。トナーのその他の性質、たとえばトナーのコヒージョン（cohesion）は、トナーとキャリアを混合して現像剤とする前に測定する。上述の性質は、現像剤の性能、たとえば経時的な画像品質の低下に影響を与える可能性がある。

トナーのコヒージョンは、ホソカワ・ミクロン・ＰＴ−Ｒ（Hosokawa Micron PT-R）試験器（ミクロン・パウダーズ・システムズ（Micron Powders Systems）から入手可能）を用いて測定することができる。トナーのコヒージョンは典型的には、パーセント（％）コヒージョンとして表される。パーセント・コヒージョンは、既知の質量、典型的には２ｇのトナーを、たとえば上部の篩が５３ミクロンメッシュまたは開口、中央の篩が４５ミクロンメッシュまたは開口、そして下部の篩が３８ミクロンメッシュまたは開口である、一組の積み上げた篩の上に置き、その篩とトナーとを、一定時間一定の振幅、たとえば９０秒間振幅１ミリメートルで振動させることにより測定することができる。篩はすべてステンレス鋼でできているのが望ましい。実施形態においては、パーセント・コヒージョンは次式で計算される。
（数１）
％コヒージョン＝５０×Ａ＋３０×Ｂ＋１０×Ｃ
［式中、Ａは、５３ミクロンの篩の上に残ったトナーの質量、Ｂは、４５ミクロンの篩の上に残ったトナーの質量、そしてＣは、３８ミクロンの篩の上に残ったトナーの質量である。］トナーのパーセント・コヒージョンは、その時間の最後に、それぞれの篩の上に残っているトナーの量に関係する。パーセント・コヒージョン値が１００％ということは、その振動工程の最後に上部の篩の上に全部のトナーが残っていることに相当し、（５０×２グラム＝１００）、パーセント・コヒージョンが０％ということは、全部のトナーが３枚の篩全部を通過している、別の言い方をすれば、振動工程の最後にそれら３枚の篩の上にはトナーが全く残っていないことに相当する。トナーのパーセント・コヒージョンが高い程、トナー粒子の流動性が低くなる。実施形態においては、トナーがたとえば約５％〜約８０％、たとえば約５〜約４０％の範囲のパーセント・コヒージョンを有しているのがよい。

本明細書の開示のトナーに関するまた別な性質は、トナー粒子の摩擦電荷である。実施形態においては、トナーが、たとえば約３０μＣ／ｇ〜約７０μＣ／ｇ、たとえば約４０μＣ／ｇ〜約６０μＣ／ｇまたは約３５μＣ／ｇ〜約５５μＣ／ｇの範囲の摩擦電荷を有していてもよい。摩擦電荷は、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・Ｃ３５４５（Xerox WorkCentre Pro C3545）キャリアを加えた４オンスのガラスジャーの中に入れることによって得ることができる。次いでそのトナーとキャリアを入れたジャーを、少なくとも１時間、２１℃、４０％相対湿度でコンディショニングさせる。そのジャーをペイントシェーカーの上に置いて、１０分間振盪させる。次いで現像剤の摩擦電荷を、５５ｐｓｉの空気圧を用いて全吹き飛ばし法（total blow-off method）によって求めることができる。

実施形態においては、トナーの電荷は、トナーを１時間混合した後で測定するのがよい。トナーの電荷は、１００Ｖ／ｃｍの電場を用いた電荷スペクトログラフ法により測定することができる。トナーの電荷（ｑ／ｄ）は、トナーの電荷分布の中点として視覚的に測定される。トナーの電荷は、ゼロラインからの変位（ミリメートル）として記録される。電荷変位１ミリメートルは、０．０９２フェムトクーロン／ミクロンのｑ／ｄに相当する。トナーが約４〜約１１ｍｍのトナーの電荷を示すのが、望ましい。

トナーのパーセント・コヒージョンとトナー摩擦電荷のいずれもが、高光沢現像剤に付随する性質である、トリマー目詰まり故障に関係する。高光沢とは、たとえば、約２０グロス単位より大、たとえば約３０グロス単位である材料の光沢を指す。実施形態においては、本明細書におけるトナーは、たとえばコート紙、たとえばゼロックス（Xerox）１２０ｇｓｍデジタル・コーテッド・グロス（Digital Coated Gloss）用紙、または普通紙、たとえばゼロックス（Xerox）９０ｇｓｍデジタル・カラー・エキスプレッションズ＋（Digital Color Xpressions+）用紙の上で、ガードナー・グロス（Gardner Gloss）測定単位で測定して約３０〜約９０グロス単位（ＧＧＵ）、たとえば約４０〜約７０ＧＧＵまたは約４５〜約７５ＧＧＵの高光沢を示すことができる。

トリマー目詰まり故障モードは、その現像剤の最高操作温度を評価するのに使用される試験である。長期間の印字の間に、現像ハウジングの溜めは、約５２℃まで、たとえば約４８℃〜約５２℃の温度に達する。この温度範囲は一般に、現像剤にとっては過熱条件であるとされている。その過熱によって、現像剤において、塊状物が形成され、移送オーガーの上でのビルドアップ（building up）を招く。現像剤が現像ハウジングの中に自由に移送される代わりに、現像剤が塊状化し、現像剤が移送オーガーに粘着すると、受け入れがたい画像品質となり、たとえば、現像剤の塊状物が移送オーガーからほぐれて出てきたり、磁気ブラシロールから過剰の現像剤材料を除去する役目を有するトリムバーに付着したりすると、紙などの記録媒体の進行方向に沿って白い縦筋が発生する。

トリマー目詰まり故障に関する現像剤の評価をするためには、現像剤を、オーブン中で４８℃で１時間コンディショニングし、次いでそのオーブンの中で３５０ｒｐｍで１時間オフライン走行させた、ゼロックス・ＤＣ２２４０・ＳＣＭＢ（Xerox DC2240 SCMB）現像ハウジングの中で使用する。そのハウジングの中の最終温度は試験の間に、さらに約５２℃まで、たとえば約５２℃〜約５３℃に上がる。

その試験を完了した後で、その現像剤を、移送オーガーの上へのアグロメレートとビルドアップについて目視により調べて、１〜６の視覚評価点を与える。
１は、現像剤が大きさ３ｍｍ未満でアグロメレートし、現像剤溜めの表面の１０％未満を占めていることを表し、
２は、現像剤が大きさ３〜５ｍｍでアグロメレートし、現像剤溜めの表面の１０〜３０％を占めていることを表し、
３は、現像剤が大きさ５〜７ｍｍでアグロメレートし、現像剤溜めの表面の３０〜５０％を占めていることを表し、
４は、現像剤が大きさ７〜２０ｍｍでアグロメレートし、現像剤溜めの表面の５０〜９０％を占めていることを表し、
５は、現像剤の５０〜９０％がオーガーに付着してオーガーを取り囲み、そのためにオーガーを回転させることが不可能となっていることを表し、そして
６は、現像剤の９０％を超えるものがオーガーに付着してオーガーを取り囲み、そのためにオーガーを回転させることが不可能となっていることを表す。

したがって、１は、目に付くようなアグロメレーションがほとんどないことを示しているのに対して、６の値になると、ほとんどすべての現像剤がアグロメレートし、オーガーから出すことが不可能であることを示している。可能な限り低い評点、具体的には評点１を有しているのが理想的であるが、現像剤中にたとえば約５ミリメートル（ｍｍ）〜約７ｍｍの小さな塊状物が少量存在する（評点３に相当する）程度ならば許容される。たとえば２０ｍｍより大きいような、より大きな塊状物が発生した評点４は、許容可能とはみなされない。したがって、許容可能な性能は、約３以下、たとえば約１〜約３の評点を有する。

トリマー目詰まり値のデータ、トナーのコヒージョンデータ、およびトナーの摩擦電荷データを統計的に解析すると、トリマーの目詰まり値は、トナーのコヒージョンが増大する程、そしてトナーの摩擦電荷が高くなる程、大きくなることが判った。したがって、トリマー目詰まり値と、トナーのコヒージョンと、トナーの摩擦電荷との間の関係を確立させれば、統計解析の結果をまとめることが可能となる。それらの関係は、次式で表すことができる。
（数２）
トリマー目詰まり値＝（−０．８０＋０．０３９×（％トナーコヒージョン）＋０．０２６×（トナー摩擦電荷）（μＣ／ｇ））。

それに加えて、トリマー目詰まり値が約３．２以下、たとえば約０．１〜約３．２または約１〜約３であれば、許容可能なトリマー目詰まり値は、９５％信頼度で得ることが可能である。

実施形態においては、上述の性質を有する現像剤にはキャリアおよびトナーが含まれていてよく、ここでそのトナーは、少なくとも１種のコア樹脂および少なくとも１種の着色剤を含むコアと、少なくとも１種のシェル樹脂、外部添加剤およびワックスを含むシェルとを含むトナー粒子を含む。そのキャリアには、約２５ミクロン〜約３５ミクロンの平均粒径を有するキャリア粒子を、現像剤の全重量の約８５％〜約９５重量％の量で含んでいてよい。そのコア樹脂には、スチレン−アクリル酸ブチル−アクリル酸ベータカルボキシエチルを含み、それらはモノマーまたはオリゴマーの全重量を基準にして、約７５％〜約８０％のスチレン、約２０％〜約３０％のアクリル酸ブチル、および約１％〜約５％のアクリル酸ベータカルボキシエチルの量で含んでいる。そのシェル樹脂には、スチレン−アクリル酸ブチル−アクリル酸ベータカルボキシエチルを含み、それらは、約８０％〜約９０％のスチレン、約１５％〜約２０％のアクリル酸ブチル、および約１％〜約５％のアクリル酸ベータカルボキシエチルの量で含んでいる。１種または複数の着色剤を、固形分基準でトナー粒子の約１％〜約８重量％の量で用いてもよい。

さらに、その外部添加剤パッケージには、トナー粒子の約１．６％〜約１．８重量％の質量でその平均一次粒径（直径）が約２０ｎｍ〜約４０ｎｍである第一のシリカ、トナー粒子の約１．６％〜約１．８重量％の質量でその平均一次粒径（直径）が約１００ｎｍ〜約１５０ｎｍである第二のシリカ、トナー粒子の約０．７％〜約０．９重量％の質量でその平均一次粒径（直径）が約１０ｎｍ〜約５０ｎｍであるチタニア、トナー粒子の約０．４％〜約０．６重量％の質量でその平均一次粒径（直径）が約２０ｎｍ〜約４０ｎｍである任意成分の酸化セリウム、およびトナー粒子の約０．１５％〜約０．２５重量％の質量でその平均一次粒径（直径）が約１２５ｎｍ〜約１４５ｎｍである任意成分のステアリン酸亜鉛が含まれる。

さらに、そのワックスは、トナー粒子の重量を基準にして約６％〜約１３重量％のポリエチレンワックスであるか、あるいは、トナー粒子の約６％〜約１３重量％の蒸留ポリエチレンワックスであってよい。

トナー粒子の調製：
マゼンタＥＡ高光沢トナーを、２０ガロンのパイロットプラントスケールで調製したが、それには、スチレンラテックス、蒸留ポリエチレンワックス、ＰＡＣ、ピグメント・レッド１２２分散液、およびピグメント・レッド２６９分散液を９０分間かけてホモジナイズしてから、５２℃のバッチ温度でアグリゲート（凝集）させた。アグリゲーション（凝集）の間に、スチレンラテックスを添加して、水酸化ナトリウムおよびバーゼン−１００（VERSENE-100）を使用してｐＨを調節しながら目標の粒径を達成させた。プロセスの進行と共にそのジャケット温度を上げて、９６℃のバッチ温度に達するようにすると、そこで粒子が合一するので、３時間かけて球状化させた。次いでその粒子を冷却して６３℃とし、最後に水酸化ナトリウムを添加した。

着色化スラリーの粒子の性質は以下のとおりである。

比較例Ａ：
対照トナーの比較例Ａを、カルシウムの添加なしで調製した。

そのトナーのウェットケーキは、湿分分析計により測定すると、７２％の湿分を含んでいた。サンプルの重量が２０ｇでトナーの湿分含量から計算して、２７８ｇのトナーのウェットケーキを２Ｌのガラスビーカーに量り込み、それに１．２ｋｇの脱イオン水（すなわちＤＩＷ）を加えた。そのトナーとＤＩＷとの混合物を、室温（すなわちＲＴ）で４０分間、機械的攪拌機を用いて４００ｒｐｍで混合した。次いで、真空濾過プロセスによりそのトナーを脱水した。１．２ｋｇのＤＩＷを用いて、得られたトナーを、もう一度２Ｌのビーカーの中に再分散させた。その内容物を、４００ｒｐｍの攪拌機で混合させながら、徐々に加熱して４０℃とした。内容物の温度が４０℃に達したら、６ｇの、予め調製しておいた０．３モル濃度の硝酸溶液を添加した。その混合物を、４０℃で４０分間撹拌させておいた。もう一度、真空濾過プロセスによりそのトナースラリーを脱水した。３回目に得られたウェットケーキを、２Ｌのビーカーの中に入れて、１．２ｋｇのＤＩＷを用いて室温で再分散させ、４０分間混合した。この工程の後で、そのトナーを最終的に脱水してから乾燥プロセスにかけた。トナーの乾燥は、標準的な凍結乾燥プロセスにより実施した。そのサンプルを対照トナーと名付けた。この「対照実験」においては、そのトナーに塩化カルシウム溶液を用いた処理をしなかった。

最後の洗浄の際にカルシウムを添加して、３種のトナーすなわち、実施例Ｂ、Ｃ、およびＤを調製した。

実施例Ｂ：
この実験は、上述の「対照サンプル」の場合と同一の手順を用いて実施した。ただし、最後の水洗浄工程の際に、そのトナースラリーを、７．４ｇの予め調製しておいた１％塩化カルシウム二水塩溶液を用いて処理した。塩化カルシウム溶液のそのような量は、乾燥トナーに対して、重量で約１００ｐｐｍのカルシウムが含まれるように計算したものである。次いで、その塩化カルシウム溶液を、最後の水洗浄の始めのところで加え、室温で４０分間混合させておいてから、脱水および乾燥プロセスにかけた。

実施例Ｃ：
この実験は、上述の「対照サンプル」の場合と同一の手順を用いて実施した。ただし、最後の水洗浄工程の際に、そのトナースラリーを、１４．７ｇの予め調製しておいた１％塩化カルシウム二水塩溶液を用いて処理した。塩化カルシウム溶液のそのような量は、乾燥トナーに対して、重量で約２００ｐｐｍのカルシウムが含まれるように計算したものである。次いで、その塩化カルシウム溶液を、最後の水洗浄の始めのところで加え、室温で４０分間混合させておいてから、脱水および乾燥プロセスにかけた。

実施例Ｄ：
この実験は、上述の「対照サンプル」の場合と同一の手順を用いて実施した。ただし、最後の水洗浄工程の際に、そのトナースラリーを、２２．０ｇの予め調製しておいた１％塩化カルシウム二水塩溶液を用いて処理した。塩化カルシウム溶液のそのような量は、乾燥トナーに対して、重量で約３００ｐｐｍのカルシウムが含まれるように計算したものである。次いで、その塩化カルシウム溶液を、最後の水洗浄の始めのところで加え、室温で４０分間混合させておいてから、脱水および乾燥プロセスにかけた。

添加剤を含む最終的なトナー：
ＦＸ対照は例外として、トナーはすべて、１０Ｌのヘンシェル（Henschel）ブレンダーの中で、３．３ポンドの粒子を用い、３０００ｒｐｍで１５分間かけてブレンドした。添加剤は、親トナーの重量に対するｐｐｈとして、１．７１％のＲＹ５０シリカ、０．８８％のＪＭＴ２０００チタニア＋１．７３％のＸ２４ゾル−ゲル法シリカ、０．５５％の酸化セリウム＋０．２％のＺｎＳｔであった。それらのトナーを、アルパイン・ジェット（Alpine Jet）篩別装置で、４５μｍのスクリーンを用いて篩別した。

キャリア：
この検討において使用したキャリアは、ゼロックス・ワークセンター・プロ・Ｃ３５４５（Xerox WorkCentre Pro C3545）キャリアであった。

荷電の測定：
それぞれのトナーサンプルは、サンプルミルに１５０００ｒｐｍで３０秒間かけてブレンドした。現像剤のサンプルは、０．５ｇのトナーサンプルと１０ｇのキャリアを用いて調製した。上述のようにして、それぞれのトナーについて重複させた現像剤サンプルのペアを準備し、それについて評価をした。ペアの内の一方の現像剤は、Ａ−ゾーン（すなわち、２８℃／８５％相対湿度（すなわちＲＨ））中で一夜かけてコンディショニングさせ、他方は、Ｃ−ゾーン環境チャンバー（１０℃／１５％ＲＨ）の中で一夜かけてコンディショニングさせた。翌日に、それらの現像剤サンプルを密封して、チューブラ（Turbula）混合機を用いて１時間かけて撹拌した。トナーを１時間混合した後で、１００Ｖ／ｃｍの電場を使用した電荷スペクトログラフ法により、その帯電電荷を測定した。トナーの電荷（ｑ／ｄ）は、トナーの電荷分布の中点として視覚的に測定した。その電荷は、ゼロラインからの変位（ミリメートル）として記録される。電荷変位１ミリメートルは、０．０９２フェムトクーロン／ミクロンのｑ／ｄに相当する。

オフライン固定応力（Fixture Stress）試験：
高光沢現像剤は、定着器に近いために、長い印刷時間の間に高い温度（最高５４℃まで）に暴露される可能性があることが見出された。過熱されることによって、現像剤のブロッキングが生じ、その結果、ＡＴＣセンサの故障や、画像品質の欠陥が発生する。したがって、高光沢現像剤にとっては操作温度が極めて重要なパラメーターとなる。

「トリマー目詰まり」試験を使用して、現像剤の最高操作温度を評価した。ＴＣ＝８％で、２３０ｇの現像剤を、４８℃、５０％ＲＨの環境チャンバー内のクタニ（Kutani）現像ハウジングの中に入れた。その現像剤を１時間コンディショニングさせてから、ゼロスルーアウトモード（zero throughout mode）で、オフラインでさらに１時間運転させた。熱電対を用いて溜めの温度をモニタすると、その操作の間に５４℃まで上昇した。現像剤のブロッキングは、ＳＩＲ（標準画像リファレンス（standard image reference））と見比べて試験した。ＳＩＲは、トナーの塊状化の程度が異なる現像剤の一連の画像である。それらの画像では、塊状化の程度がひどくなるのに合わせて、等級がつけられている。故障モードは、現像剤の塊状化に関連し、もっと程度がひどくなると、ハウジングの中に自由に移送される代わりに、オーガーに粘着する。以下の表に、ＳＩＲの評点を示す。グレード４は、「デッド現像剤（dead developer）」故障に相当する。

結果：
各種の結果を次表にまとめた。

荷電結果：
対照の比較例Ａの親電荷は、Ｃ−ゾーン中では極めて高く、そのために、添加剤を含む最終のトナーの電荷が、対照よりも大幅に高く、また目標上限値の１１よりも大幅に高い。洗浄の際にカルシウムを添加することによって、Ｃ−ゾーン中での電荷が大幅に低くなり、ＤＣ３５４５トナーよりも低く、最終的な目標範囲の中に入る。

カルシウムはトナーの表面に添加されているので、対照のトナーよりも、低い電荷および低いコヒージョンを与えるのに必要なカルシウムは少なくてよい。

コヒージョン結果：
対照比較例Ａのコヒージョンは高く４４．５％であるが、対照は５０％である。コヒージョンが高いために、電荷が高いこともあいまって、トリマーが目詰まりする原因となっている。そのために、電荷とコヒージョンの両方が高すぎると、ＥＡ高光沢トナーの多くのものが望ましくないトリマー目詰まり（評点４）を示す。コヒージョンと電荷のいずれか、あるいは両方を低下させると、より低い、改良されたトリマー目詰まりとなる。上記の表に示したように、洗浄工程でカルシウムを添加することによって、コヒージョンが極めて顕著に低下し、それによってコヒージョンがすべて対照よりも大幅に低下し、目標範囲の中に収まるようになる。

トリマー目詰まりの結果：
上述のように、コヒージョンおよび電荷が高いと、トリマーが目詰まりしやすくなる。対照のトナーは、評点３のトリマー目詰まりとなるが、それに対して、他のＥＡトナーは４未満の目標範囲には適合しない。カルシウム洗浄を用いると、実施例Ｂはその目標に適合し、トリマーの目詰まり値が３と許容可能となったが、それは、カルシウムを添加したことによりコヒージョンと荷電レベルが低くなったからである。

定着結果：
定着の結果は、必要とされる定着性を示したが、そのような性質としては、たとえば高光沢トナーの光沢や、さらには対照に比較して約４℃も改良されたブロッキング性能が挙げられる。光沢およびストリッピングの要件を満たすためには、そのアルミニウム含量を約２００〜５００ｐｐｍの間とするべきである。アルミニウム含量がこのレベルよりも低いと、より高い定着器温度での剥離力が高くなりすぎるし、アルミニウムが高い方のレベルを超えると、光沢が低くなりすぎるであろう。

＜付記＞
請求項１に記載のトナーが、約０．１〜約３．２のトリマー目詰まり値を有する。

Claims (3)

1. 少なくともトナー粒子の表面部分にカルシウム含有物質を有するトナー粒子を含むトナーであって、前記トナー粒子が、前記トナーの乾燥重量の約２０ｐｐｍ〜約３００ｐｐｍのカルシウム量のカルシウムを含むことを特徴とするトナー。
2. 前記トナーが、約０．１〜約３．２のトリマー目詰まり値、約５％〜約４０％のコヒージョン値、約４〜約１１ｍｍのｑ／ｄ電荷変位レベル、および約３０μＣ／ｇ〜約７０μＣ／ｇの摩擦電荷を有することを特徴とする請求項１に記載のトナー。
3. トナー粒子を製造するためのプロセスであって、
   乳化凝集によってトナー粒子を形成させる工程と、
   凝集の後に、カルシウム含有物質を用いて前記トナー粒子を処理する工程と、
   を含むことを特徴とするプロセス。