JP2008217011A - 画像形成装置、画像形成プロセスおよびトナー組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】シリコーン材料上にフルオロポリマ材料を含む定着器部材と共に使用されるトナーおよび画像形成装置を提供する。
【解決手段】エマルジョン／凝集トナーを含む現像システムと、定着器部材と、を含み、前記エマルジョン／凝集トナーが、ゲルラテックスと、高Ｔｇラテックスと、ワックスと、着色剤とを含み、前記定着器部材が、基体と、フルオロポリマを含む外層とを含む、画像形成装置である。
【選択図】なし

Description

本明細書では、電子写真装置での画像の現像に使用するためのトナー組成物が開示される。

定着器部材、たとえばポリテトラフルオロエチレンでコーティングされた定着器部材と共に使用されるトナーが当分野で既知である。

定着器部材、たとえばポリテトラフルオロエチレンでコーティングされた中間シリコーン材料を含む定着器ロールは、金属定着器ロール上のポリテトラフルオロエチレンと比較して、はるかに広範囲の紙重量および平滑性を処理するのに好都合であることが見出されている。不運なことに、シリコーン定着器ロール上のそのようなポリテトラフルオロエチレンが高溶融ポリプロピレンワックス含有トナーと共に使用されるとき、受像基体、たとえば紙は定着器ロールから容易に剥離し得ない。これはプリントのストリーク（ｓｔｒｅａｋ）の量を増加させ得る。

米国特許出願公開第２００６／０２２８６３９号明細書

それゆえシリコーン材料上にフルオロポリマ材料、たとえばポリテトラフルオロエチレンを含む定着器部材と共に使用されるトナーを開発することがなお所望であり、該トナーはそのような定着器ロールを使用する装置で画像を形成するときに、許容されるドキュメントオフセット、ビニルオフセットおよび折り曲げ特性を達成する。

本発明は、エマルジョン／凝集トナーを含む現像システムと、定着器部材と、を含み、前記エマルジョン／凝集トナーが、ゲルラテックスと、高Ｔｇラテックスと、ワックスと、着色剤とを含み、前記定着器部材が、基体と、フルオロポリマを含む外層とを含む、画像形成装置である。

また、本発明は、光伝導部材上に静電画像を形成する工程と、前記光伝導部材の表面上にエマルジョン／凝集トナー粒子を被着させることによって、静電画像を現像して可視画像を形成する工程と、前記可視画像を基体に転写して、前記可視画像を定着器部材によって前記基体に定着させる工程と、を含み、前記エマルジョン／凝集トナーが、ゲルラテックスと、高Ｔｇラテックスと、ワックスと、着色剤とを含み、前記定着器部材が、基体と、フルオロポリマを含む外層とを含む、画像形成プロセスである。

また、本発明は、エマルジョン／凝集トナー粒子を有するトナー組成物であって、ゲルラテックスと、高Ｔｇラテックスと、ワックスと、着色剤と、を含み、中心線粒子配合物に関する前記ゲルラテックスのラチチュードが、約１０重量パーセント±約２重量パーセントであり、中心線粒子配合物に関する前記高Ｔｇラテックスのラチチュードが、約６８重量パーセント±約２重量パーセントであり、中心線粒子配合物に関する前記ワックスのラチチュードが、約１２重量パーセント±約１重量パーセントであり、中心線粒子配合物に関する前記着色剤のラチチュードが、約１０重量パーセント±約１重量パーセントであり、前記高Ｔｇラテックスが、約５３℃〜約５８℃のガラス転移温度を有する、トナー組成物である。

本明細書に記載するトナーは、本明細書に記載する定着器ロールと共に使用されるときに、基体上に許容されるドキュメントオフセット、ビニルオフセット、折り曲げ特性およびハーフトーン摩擦（ｈａｌｆ−ｔｏｎｅ ｒｕｂ）を備えた画像を供給する。

ドキュメントオフセットとは、画像が印刷された後にトナーが画像記録媒体上にどれだけ良好に残存するかを指す。これは印刷物が形成後に相互に積み重ねられるときに特に重要である。

ドキュメントが生成された後に、それらはファイルフォルダおよび３リングバインダで使用されるようなビニル表面に接触して、または他のドキュメントの表面と接触して保管され得る。場合により、完成ドキュメントはこれらの表面に付着およびオフセットして、画像劣化をもたらす。これはビニル表面へのオフセットの場合にはビニルオフセット、または他のドキュメントへのオフセットの場合にはドキュメントオフセットとして既知である。一部のトナーバインダ樹脂は、他の樹脂よりもこの現象に影響を受けやすい。トナーバインダ樹脂の化学組成およびある成分の添加は、ビニルおよびドキュメントオフセットを最小化または防止し得る。

ドキュメントオフセットは一般に、転写されたトナーの量を決定するためにサンプルを引き剥がすことによって、トナー−トナーおよびトナー−紙オフセットの両方について測定される。ドキュメントオフセットは一般に、標準画像基準（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｉｍａｇｅ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ（ＳＩＲ））を使用して評価され、ＳＩＲではグレード５が損傷を示し、グレード１が重大な損傷を示す。実施形態において、トナー−トナーおよびトナー−紙オフセットの両方についてのＳＩＲは少なくとも約３、たとえば約３．５〜約５または約４〜約５である。ビニルオフセットは一般に、トナー画像からのトナーがビニルに転写されることを除いて、ドキュメントオフセットと類似の方法で測定される。ドキュメントオフセットと同様に、ビニルオフセットのＳＩＲは上と同様である。

折り曲げ特性は、画像が折り畳まれたり、折り曲げられたりしたときにひび割れをどれだけ良好に回避するかを指す。

ハーフトーン摩擦は、画像がグレートーンを有するときにトナーが画像記録基体、たとえば紙またはパッケージにどれだけ良好に残存するかを指す。「グレートーン」とは、塗りつぶされていないが、代わりに印刷画像がトナーのより明るい陰影に見えるように、たとえば黒色トナーによって造影された画像、たとえば黒色トナーによる印刷グレー画像を指す。本開示を制限することなく、グレートーン画像は、側方固着（ｌａｔｅｒａｌ ａｎｃｈｏｒｉｎｇ）が不十分であるため基体に十分に付着しないことが考えられる。それゆえグレートーン画像のトナー粒子は基体からより容易に除去され得る。

トナーは、乳化重合凝集法（Ｅ／Ａ）トナーであり得るが、トナーは他の化学的および／または物理的方法によっても同様に調製され得る。本明細書で開示されるトナーは、ワックス、高ガラス転移温度（Ｔｇ）ラテックス、ゲルラテックス、および着色剤を含む。

本明細書での使用に適したワックスの例としては、炭素原子約１個〜炭素原子約３０個、または炭素原子約１個〜炭素原子約２５個を有する炭化水素ワックスなどの脂肪族ワックスが挙げられる。

本明細書での使用に適したワックスのさらに具体的な例としては、ポリプロピレンワックス、ポリエチレンワックス、およびそれらの混合物が挙げられる。

実施形態において、ワックスは、たとえば約１００ナノメートル〜約５００ナノメートルの粒径を有するワックス、水、およびアニオン界面活性剤を含む分散物の形のワックスを含む。実施形態において、ワックスは約２〜約４０重量パーセントなどの量で含まれる。中心線トナー粒子配合物に関するワックスのラチチュードは、約１２重量パーセント±１重量パーセントであり得る。

本明細書で使用するように「中心線トナー粒子配合物（ｃｅｎｔｅｒｌｉｎｅ ｔｏｎｅｒ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ）」は、本明細書で開示するトナー粒子の理想的な配合物を指す。「ラチチュード」という用語は、中心線トナー粒子配合物に関連する特徴をなお達成しながら、配合物中で可能な変動を指す。

本明細書で開示されるトナー粒子は、高Ｔｇラテックスも含む。

たとえば高Ｔｇラテックスは、たとえば開始剤、連鎖移動剤（ＣＴＡ）、および界面活性剤の存在下での乳化重合によって調製される、スチレン、ブチルアクリレートおよびβ−カルボキシエチルアクリレート（β−ＣＥＡ）モノマなどのモノマを含むラテックスを含む。

β−ＣＥＡの代わりに、高Ｔｇラテックスは、モノマを含有するいずれかのカルボン酸を含み得る。

実施形態において、高Ｔｇラテックスは、スチレン：ブチルアクリレート：β−ＣＥＡを含み、そこではたとえば高Ｔｇラテックスモノマは、約７０重量パーセント〜約９０重量パーセントのスチレン、約１０重量パーセント〜約３０重量パーセントのブチルアクリレート、および約０．０５重量パーセント〜約１０重量パーセントのβ−ＣＥＡを含む。

実施形態において、トナーは、本明細書に記載するトナーの総重量の約５０重量パーセント〜約９５重量パーセントの量で高Ｔｇラテックスを含む。中心線粒子配合物に関する高Ｔｇラテックスのラチチュード装填は、約６８重量パーセント±２重量パーセントであり得る。

本明細書で開示する高Ｔｇラテックスは、実質的に架橋を含まず、約０．１パーセント未満の架橋密度を有する。本明細書で使用するように「架橋密度」は、架橋点であるモノマユニットのモル分率を指す。たとえば分子２０個のうち１個がジビニルベンゼンであり、分子２０個当たり１９個がスチレンである系では、分子２０個のうち１個のみが架橋する。すなわちそのような系では、架橋密度は０．０５である。

高Ｔｇラテックスの開始Ｔｇ（ガラス転移温度）は、約５３℃〜約７０℃、約５３℃〜約５８℃、たとえば約５５℃であり得る。

高Ｔｇラテックスの重量平均分子量（Ｍｗ）は、約２０，０００〜約６０，０００であり得る。

ゲルラテックスは、高Ｔｇラテックスから調製され得る。ゲルラテックスは、乳化重合によって調製され得る。

実施形態において、ゲルラテックスの架橋密度は、約０．３パーセント〜約４０パーセントである。

実施形態において、トナーは、本明細書に記載するトナーの総重量の約３重量パーセント〜約３０重量パーセントの量でゲルラテックスを含む。中心線粒子配合物に関するゲルラテックスのラチチュードは、約１０重量パーセント±２重量パーセントであり得る。

高Ｔｇラテックスは、スチレンアクリレート類、スチレンメタクリレート類、ブタジエン類、イソプレン、アクリロニトリル、アクリル酸、メタクリル酸、β−カルボキシエチルアクリレート、ポリエステル類、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）、およびスチレン／ブチルアクリレート／カルボン酸ターポリマ、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ターポリマ、およびその混合物からなる群より選択され得る。

ゲルラテックスおよび高Ｔｇラテックスの両方を産生するための使用に適した開始剤は、たとえば過硫酸ナトリウム、カリウムまたはアンモニウムであり得、架橋開始モノマおよび非架橋開始モノマと共にモノマの総重量に基づいて約０．１重量パーセント〜約５重量パーセントの範囲で存在し得る。実施形態において、界面活性剤は、界面活性剤の約０．３重量パーセント〜約１０重量パーセントの範囲で存在し得る。

ゲルラテックスおよび高Ｔｇラテックスのどちらも同様の方法によって産生され得る。しかしながら高Ｔｇラテックスの産生には、ジビニルベンゼンまたは同様の架橋剤は使用されない。

ゲルラテックスおよび高Ｔｇラテックスはいずれかの適切な方法によって作製され得る。適切な方法の一例を例証のために後述する。

最初に、界面活性剤を水と混合することによって界面活性剤溶液を調製する。本明細書での使用に適した界面活性剤は、反応混合物の約０．０１〜約１５重量パーセントの有効量の、アニオン性、カチオン性または非イオン性界面活性剤であり得る。

別の容器に開始剤溶液を調製する。

なお別の容器でラテックスのモノマ成分と、界面活性剤とを、水と混合することによってモノマエマルジョンを調製する。一実施形態において、スチレン、ブチルアクリレート、および／またはβ−ＣＥＡはオレフィン性モノマである。

モノマエマルジョンの調製が完了したら、エマルジョンの少量、たとえば約０．５〜約５パーセントを、界面活性剤溶液を含有するリアクタ内へゆっくり供給し得る。次にリアクタに開始剤溶液をゆっくり添加し得る。約１５〜約４５分後にエマルジョンの残りをリアクタに添加する。

約１〜約２時間後に、しかしエマルジョンの全部をリアクタに添加する前に、１−ドデカンチオールまたは四臭化炭素（連鎖移動剤）がエマルジョンに添加される。実施形態において、連鎖移動剤は開始モノマの約０．０５重量パーセント〜約１５重量パーセントの有効量で使用され得る。エマルジョンは引き続きリアクタ内に添加される。

モノマは、約２０ナノメートル〜約５００ナノメートルの範囲の直径を有するラテックス樹脂粒子を供給するために、渇望（ｓｔａｒｖｅ）供給条件下で重合され得る。

着色剤または顔料としては、顔料、染料、顔料および染料の混合物、顔料の混合物、染料の混合物などが挙げられる。実施形態において、着色剤は、顔料、染料、その混合物、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、その混合物を約１重量パーセント〜約２５重量パーセントの量で含む。実施形態において、中心線粒子配合物に関する着色剤のラチチュードは、トナー組成物の総重量に基づいて約１０重量パーセント±１重量パーセントである。

トナー粒子はいずれかの既知の手順、たとえばエマルジョン／凝集プロセスによって作製され得る。本明細書での使用に適したそのようなプロセスの例としては、高Ｔｇラテックス、ゲルラテックス、ワックスおよび着色剤、ならびに脱イオン水の混合物を、凝集剤を含む容器内で形成することが挙げられる。これはワックスの「バルク添加」を指し、バルク添加ではワックスはトナー粒子の成分すべてを含む混合物に添加される。次に混合物はホモジナイザを使用して撹拌され、次にリアクタに移され、リアクタ内でホモジナイズされた混合物は約５０℃の温度まで加熱されて、そのような温度でトナー粒子の所望のサイズまでの凝集を可能にする期間にわたって保持される。実施形態において、ワックスの「遅延添加」が利用され得る。そのような「遅延添加」では、ワックスは、高Ｔｇラテックス、ゲルラテックスおよび着色剤ならびに凝集剤の混合物がホモジナイズされた後に混合物に添加され得る。

ワックスが混合物に添加される方法とは無関係に、凝集したトナー粒子の所望のサイズが達成されたら、さらなるトナー凝集を抑制するために混合物のｐＨが調整される。粒子が合一（ｃｏａｌｅｓｃｅ）および球状化できるようにするために、トナー粒子は約９０℃の温度までさらに加熱されて、ｐＨは低下する。次にヒーターを止めて、リアクタ混合物を室温まで冷却させて、その温度にて凝集および合一したトナー粒子を回収して、場合により洗浄および乾燥させる。

凝集塊（ｆｌｏｃｃｕｌａｔｅ）または凝集剤（ａｇｇｒｅｇａｔｉｎｇ ａｇｅｎｔｓ）の希釈溶液は、粒子凝集時間を最適化するために使用され得る。

実施形態において、凝集塊または凝集剤は、トナー組成物の約０．０１重量パーセント〜約１０重量パーセントの量で使用され得る。たとえば中心線トナー粒子配合物に関する凝集塊または凝集剤のラチチュードは、トナー組成物の総重量に基づいて約０．１７重量パーセント±約０．０２重量パーセントである。

形成されたトナー粒子のサイズは、約３μｍ〜約８μｍであり得る。

真円度は、既知のＭａｌｖｅｒｎ Ｓｙｓｍｅｘ Ｆｌｏｗ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｉｍａｇｅ Ａｎａｌｙｚｅｒ ＦＰＩＡ−２１００を使用して決定され得る。真円度は、粒子の完全な球への近さの尺度である。１．０の真円度は、完全円形球の形状を有する粒子とみなされる。本明細書に記載するトナー粒子は、約０．９〜約１．０の真円度を有し得る。

本明細書に記載するトナーからの印刷画像に適した単位面積当たりの現像されたトナーの質量（ＴＭＡ）は、約０．３５ｍｇ／ｃｍ^２〜約０．５５ｍｇ／ｃｍ^２の範囲であり得る。

トナー粒子の開始Ｔｇ（ガラス転移温度）は、約４０℃〜約６５℃であり得る。

本明細書で開示されるトナー粒子の、Ｇｒｅａｔａｇ／Ｍａｃｂｅｔｈ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃａｎ透過濃度計を用いて透過光学密度を測定することによって測定された摩擦定着データは、約０．２０ＯＤｔｒ以下である。

トナー粒子はまた、（Ｄ８４／Ｄ５０）の体積による上限幾何標準偏差（ＧＳＤｖ）が約１．１５〜約１．２５の範囲にあるようなサイズを有する。全トナー粒子の５０％の累積パーセンテージが、約５．４５〜約５．８８である体積Ｄ５０として定義される粒径が達成される。８４％の累積パーセントが達成される粒径は、体積Ｄ８４として定義される。これらの上述の体積平均粒径分布インデックスＧＳＤｖは、体積平均粒径分布インデックスＧＳＤｖが（体積Ｄ８４／体積Ｄ５０）として表現される累積分布でＤ５０およびＤ８４を使用することによって表現できる。トナー粒子のＧＳＤｖ上限値は、トナー粒子が非常に狭い粒径分布を有するように作製されることを示す。

トナー粒径を制御して、トナー中の細かいおよび粗いトナー粒子の両方の量を制限することも所望であり得る。トナー粒子は、約１．２０〜約１．３０の（数Ｄ５０／数Ｄ１６）として表現されるより低い数比幾何標準偏差（ＧＳＤｎ）と共に、非常に狭い粒径分布を有し得る。

本明細書に記載するトナー粒子は、許容されるトナー粘着も示す。トナー粘着は、Ｍｉｃｒｏｎ Ｐｏｗｄｅｒｓ Ｓｙｓｔｅｍｓより入手できるＨｏｓｏｋａｗａ Ｍｉｃｒｏｎ ＰＴ−Ｒテスタを使用して測定され得る。トナー粘着は通常、粘着パーセント（％）で表現される。粘着パーセントは、トナーの既知の質量、たとえば２グラムを、積み重ねたスクリーン、たとえば５３ミクロンのメッシュまたは開口を有する上スクリーン、４５ミクロンのメッシュまたは開口を有する中間スクリーン、および３８ミクロンのメッシュまたは開口を有する下スクリーンのセットの上に配置して、スクリーンおよびトナーを固定振幅で固定時間、たとえば１ミリメートル振幅で９０秒間振動させることによって測定され得る。すべてのスクリーンは、ステンレス鋼製である。そして粘着パーセントは、次のように計算される。
％粘着＝５０・Ａ＋３０・Ｂ＋１０・Ｃ
式中、Ａは５３ミクロンスクリーン上に残存するトナーの質量であり、Ｂは４５ミクロンスクリーン上に残存するトナーの質量であり、Ｃは３８ミクロンスクリーン上に残存するトナーの質量である。トナーの粘着パーセントは、時間の終わりにスクリーン上のそれぞれに残存するトナーの量に関連している。１００％の粘着パーセント値は、振動ステップの終わりに上スクリーン上にすべてのトナーが残存することに相当し、０％の粘着パーセントはすべてのトナーが３枚すべてのスクリーンを通過した、言い換えれば振動ステップの終わりに３枚のスクリーンのいずれにもトナーが残存していないことに相当する。トナーの粘着パーセントが高くなればなるほど、流れることができるトナー粒子はますます少なくなる。実施形態において、トナーはたとえば約３０％〜約８０％の範囲の粘着パーセントを有し得る。

本明細書の実施形態において、トナー粒子は、ブロッキング手順に基づいて決定される、許容されるブロッキング温度を有し得る。ブロッキング手順は、現像剤のトナーが高温への露出のために共に固着しはじめる温度を決定するために、各種の高温でのトナー粘着を測定する。ブロッキング温度は、粘着の大規模な連続的増加が存在する以前の最高温度ステップとして定義され得る。言い換えれば、ブロッキング温度は、トナーが温度上昇１℃以内に２０％を超える粘着の上昇を有するときの温度である。本明細書で開示されるトナー粒子のブロッキング温度は、約５２℃〜約６０℃であり得る（たとえば下の表３を参照）。

画像形成プロセスでは、プリント、通常、元の画像のコピーを形成するために画像形成装置が使用される。導電層上に光伝導絶縁層を含む画像形成装置撮像部材（たとえば光伝導部材）は最初に、光伝導絶縁層の表面を均一に静電的に帯電させることによって撮像される。次に部材を、活性化電磁放射線のパターンに露出させると、放射線は非被照範囲に静電潜像を残しながら光伝導絶縁層の被照範囲の電荷を選択的に散逸させる。次に静電潜像は現像されて、光伝導絶縁層表面にトナー粒子を被着させることによって可視像が形成され得る。本明細書での使用に適した現像システムは、導電性磁気ブラシ現像システムであり得る。実施形態において、ＣＭＢ現像剤は、各種のシステムで、たとえば半導体キャリアを使用する半導体磁気ブラシ現像システムで使用され得る。

得られた可視トナー画像は、適切な受像基体に転写され得る。

トナーを受像基体に定着させるために、普通はホットロール定着が使用される。本方法では、トナー画像を上に有する受像基体は、加熱された定着器部材と加圧部材との間で画像面を定着器部材に接触させて輸送される。加熱された定着器部材との接触時に、トナーは溶融して受像媒体に付着し、定着画像を形成する。

トナーの定着性能は、温度の関数としてキャラクタリゼーションできる。トナーが支持媒体に付着する最低温度は、コールドオフセット温度（ＣＯＴ）と呼ばれ、トナーが定着器部材に付着しない最高温度は、ホットオフセット温度（ＨＯＴ）と呼ばれる。定着器温度がＨＯＴを超えると、溶融トナーの一部が定着の間に定着器部材に付着して、現像された画像を含有する次の基体に転写されて、たとえば不鮮明な画像が生じる。この望ましくない現象は、オフセッティングとして既知である。トナーのＣＯＴとＨＯＴとの間は、たとえば折り曲げ試験によって決定されるようにトナーの受像基体への許容される付着が起こる最低温度である、最低定着温度（ＭＦＴ）である。ＭＦＴとＨＯＴとの差は、定着ラチチュードと呼ばれる。

本明細書での使用に適した定着器部材は、少なくとも基体と、外層とを含む。いずれの適切な基体も定着器部材のために選択され得る。基体は、ローラまたはベルトであり得る。

定着器部材がベルトであるとき、基体はプラスチックを含む、いずれかの所望の、または適切な材料からなり得る。これらのプラスチックは、その熱特性を変化させずにその機械強度を向上させるために、ガラスまたは他の無機物を充填され得る。

定着器部材は、いずれかの適切な、または所望の材料からなり得る中間層を含み得る。中間層は、例えば、シリコーンゴムを含み得る。中間層は約０．０５〜約１０ミリメートルの厚さを有し得る。

定着器部材の層は、いずれかの所望の、または適切な手段によって定着器部材基体上へコーティングされ得る。

定着器部材の外層は、フルオロポリマを含み得る。フルオロポリマは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、フッ化エチレンプロピレンコポリマ（ＦＥＰ）、ポリフルオロアルコキシ（ＰＦＡ）、パーフルオロアルコキシポリテトラフルオロエチレン（ＰＦＡ ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）、エチレンクロロトリフルオロエチレン（ＥＣＴＦＥ）、エチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、ポリテトラフルオロエチレンパーフルオロメチルビニルエーテルコポリマ（ＭＦＡ）、およびそれらの組み合わせからなる群より選択され得る。

実施形態において、外層は少なくとも１つの充填剤をさらに含み得る。充填剤は、金属充填剤、金属酸化物充填剤、ドーピング金属酸化物充填剤、炭素充填剤、ポリマ充填剤、セラミック充填剤およびその混合物からなる群より選択され得る。

実施形態において、任意の接着層が基体と中間層との間に配置され得る。さらなる実施形態において、任意の接着層が、中間層と外層との間に供給され得る。

上述の実施形態は、ここで、次の実施例によってさらに例証される。

＜実施例１Ｌ：高ＴｇラテックスＡ＞
スチレン、ｎ−ブチルアクリレートおよびβ−ＣＥＡの乳化重合から産生されたポリマ粒子を含むラテックスエマルジョンは、次のように調製した。ＤＯＷＦＡＸ ２Ａ１約６．３７キログラムおよび脱イオン水約４０９６ｋｇを含む界面活性剤溶液は、タンク内で約１０分間混合することによって調製した。タンクを次に窒素で約５分間パージしてから、リアクタに移した。次にリアクタを約１００ＲＰＭで撹拌しながら、窒素で絶えずパージした。次にリアクタを制御速度で約８０℃まで加熱して、８０℃で維持した。

別個に、過硫酸アンモニウム開始剤約６４．５ｋｇを脱イオン水約３５９ｋｇに溶解させた。

モノマエマルジョンは別個に、エマルジョンを形成するために、スチレン約３５１６．６ｋｇ、ブチルアクリレート約７８７．７ｋｇおよびβ−ＣＥＡ約１２９．１ｋｇ、１−ドデカンチオール約３０．１ｋｇ、ドデカンジオールジアクリレート約１５．０６ｋｇ、ＤＯＷＦＡＸ ２Ａ１約８５．１ｋｇ、ならびに脱イオン水約２０４８ｋｇを混合することによって調製した。エマルジョン約１％を次に、窒素でパージしながら、約８０℃の水性界面活性剤相を含有するリアクタに供給して「種」を形成した。開始剤溶液を次にリアクタに注入して、約１０分後にエマルジョンの残りを約０．５％／分の速度で供給した。約１００分後に、モノマエマルジョンの半分をリアクタに添加した。このときに、１−ドデカンチオール約３６．１８キログラムをモノマエマルジョン中へ撹拌して、エマルジョンを約０．５％分の速度で供給し、リアクタスターラを約３５０ＲＰＭへ上昇させた。すべてのモノマエマルジョンをリアクタに注入したら、温度を約８０℃でさらに約２時間維持して、反応を完了させた。次に完全な冷却を加えて、リアクタ温度を約３５℃まで低下させた。生成物をタンクに収集した。ラテックスを乾燥させた後、分子特性は、重量平均分子量Ｍｗ＝３３，７００、数平均分子量Ｍｎ＝１０，９００、Ｚ平均分子量Ｍｚ＝７８，０００、ピークトップ分子量Ｍｐ＝２５，４００、分子量分布ＭＷＤ＝３．１であり、開始Ｔｇは５８．６℃、そしてラテックス粒径＝２０４ナノメートルであった。

＜実施例１Ｇ：ゲルラテックス＞
スチレン、ｎ−ブチルアクリレート、ジビニルベンゼンおよびβ−ＣＥＡの半連続乳化重合から産生されたポリマゲル粒子を含むラテックスエマルジョンは次のように調製した。

Ｔａｙｃａ界面活性剤約１０．５キログラムおよび脱イオン水約７キログラムを含む界面活性剤溶液は、タンク内で混合することによって調製した。タンクを次に窒素で約５分間パージしてから、界面活性剤溶液の約３０パーセントをリアクタ内に移した。追加の脱イオン水約４３７．４キログラムをリアクタ内に添加した。次にリアクタを約３００ＲＰＭで撹拌しながら、窒素でパージした。次にリアクタを制御速度で約７６℃まで加熱して、７６℃で維持した。別の容器に、過硫酸アンモニウム開始剤約３．７２ｋｇを脱イオン水約３９．４ｋｇに溶解させた。

また第２の別の容器で、モノマエマルジョンは、エマルジョンを形成するために、スチレン約１４２．２キログラム、ｎ−ブチルアクリレート約７６．５６キログラム、β−ＣＥＡ約６．５６キログラム、および約５５％グレードジビニルベンゼン約２．１８７キログラム、Ｔａｙｃａ溶液約１２．２５キログラム、ならびに脱イオン水約２３６．２キログラムを混合することによって調製した。スチレンモノマのｎ−ブチルアクリレートモノマに対する重量比は、約６５〜約３５パーセントであった。

上のエマルジョン約１．５％を次に、窒素でパージしながら、約７６℃の水性界面活性剤相を含有するリアクタに供給して「種」を形成した。開始剤溶液を次にリアクタに注入し、約２０分後にエマルジョンの残りを供給した。

すべてのモノマエマルジョンをリアクタに注入したら、温度を約７６℃でさらに約２時間維持して、反応を完了させた。次に完全な冷却を加えて、リアクタ温度を約３５℃まで低下させた。１ミクロンフィルタバッグによる濾過の後、生成物を保持タンクに収集した。ラテックスの一部を乾燥させた後、開始Ｔｇは約４１℃であった。Ｍｉｃｒｏｔｒａｃによって測定されたラテックスの平均粒径は４４ナノメートルであり、ガスクロマトグラフィーによって測定された残留モノマは、スチレンが＜５０ｐｐｍ、ｎ−ブチルアクリレートが＜１００ｐｐｍであった。

＜実施例１Ｗ：ワックスエマルジョン＞
Ｂａｋｅｒ Ｐｅｔｒｏｌｉｔｅより購入した、約９１８のＭｗ、約８５０のＭｎ、および約１０７℃の融点を有するＰＯＬＹＷＡＸ ８５０（登録商標）ポリエチレンワックス約９０４．８グラム、および主に分岐ナトリウムドデシルベンゼンスルホナートを含むＮＥＯＧＥＮ ＲＫ（商標）アニオン性界面活性剤２２．６グラムを、約１ガロンのリアクタ内の脱イオン水約３，０１６グラムに添加して、約４００ＰＲＭで撹拌した。ワックスを溶融させるために、リアクタ混合物を約１３０℃まで加熱した。溶融ワックスを含有する水性混合物を次にＧａｕｌｉｎ １５ＭＲピストンホモジナイザによって、約１リットル／分にて３０分間にわたり、均質化圧（ｈｏｍｏｇｅｎｉｚｉｎｇ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）が約１，０００ポンド／平方インチであるように１次均質化弁（ｐｒｉｍａｒｙ ｈｏｍｏｇｅｎｉｚｉｎｇ ｖａｌｖｅ）を全開して、２次均質化弁（ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｈｏｍｏｇｅｎｉｚｉｎｇ ｖａｌｖｅ）を一部閉じた状態で、ポンプで送出した。

次に均質化圧が約８，０００ポンド／平方インチまで上昇するように、１次均質化弁を一部閉じた。反応混合物をなお約１３０℃に維持して、約１リットル／分で約６０分間にわたってホモジナイザを循環させた。その後、ホモジナイザを停止させ、リアクタ混合物を約１５℃／分で室温まで冷却し、生成物容器内へ放出した。

得られた水性ワックスエマルジョンは、ワックス約３１重量パーセント、界面活性剤約０．６重量パーセント、および水約６８．４重量パーセントを含み、ＨＯＮＥＹＷＥＬＬ ＭＩＣＲＯＴＲＡＣ（登録商標）ＵＰＡ１５０粒径分析器を用いて測定された約２５０ナノメートルの体積平均直径を有していた。

＜実施例１：トナー粒子Ａ（１０％カーボンブラック、５％ポリエチレンワックス（遅延添加）、および１０％ゲルラテックス）＞
ＥＡトナー粒子は、約４１．６重量パーセントの固形分装填（ｓｏｌｉｄｓ ｌｏａｄｉｎｇ）を有する高Ｔｇラテックス約３２４．１キログラム、約１７重量パーセントの固形分装填を有する黒色顔料分散物（Ｒｅｇａｌ ３３０）約１７６．５６キログラム、約２５重量パーセントの固形分含量を有するゲルラテックス約１１２キログラムを脱イオン水約７７６．７キログラムと共に容器内で撹拌しながら混合することによって調製した。

混合物全体をＱｕａｄｒｏホモジナイザループによってホモジナイズして、ポリアルミニウムクロライド混合物約４．７６キログラムおよび約０．０２モル硝酸溶液約４２．８４キログラムを含有する凝集剤混合物約４７．６キログラムを、ホモジナイザループにゆっくり添加した。混合物をさらに約２０分間ホモジナイズして、次に約３１重量パーセントの固形分装填を有するワックスエマルジョン約４６．２９キログラムを、ホモジナイザループによって添加した。混合物をさらに約３０分間ホモジナイズして、次にホモジナイザを停止させ、ループ内をリアクタ内へ戻して空にした。

リアクタジャケット温度を約５９℃に設定し、粒子はＣｏｕｌｔｅｒカウンタによって測定したように約４．８ミクロンの目標サイズまで凝集した。約４．８ミクロンに達したら、追加の高ＴｇラテックスＡ約１９３．１キログラムを添加し、粒子は約５．８５〜約５．９０ミクロンの目標粒径まで成長した。粒径は、リアクタ混合物のｐＨを約１モルの水酸化ナトリウム溶液によって約６．０に調整することによって固定した。

その後、反応混合物を約０．３５℃／分で約８５℃の温度まで加熱して、続いてリアクタ混合物のｐＨを約０．３Ｍ硝酸溶液によって約３．９に調整した。反応混合物を次に約０．３５℃／分で約９６℃まで上昇させた。

粒子合一開始時に、ｐＨを点検したが、調整しなかった。粒子形状は、Ｓｙｓｍｅｘ ＦＰＩＡ形状分析器を使用して粒子真円度を測定することによって監視した。約０．９５９の目標真円度が達成されたら、約１パーセントの水酸化ナトリウム溶液によってｐＨを約７．０に調整した。粒子合一は約９６℃にて約２．５時間継続した。

粒子を約６３℃まで冷却した。約６３℃において、スラリを約４パーセント水酸化ナトリウム溶液によってｐＨ約１０まで約６０分間にわたって処理し、ほぼ室温の約２５℃までの冷却を続けた。

本混合物のトナーは、約７５重量パーセントのスチレン／アクリレートポリマ、約１０重量パーセントのＲＥＧＡＬ ３３０顔料、約５重量パーセントのＰＯＬＹＷＡＸ ８５０（登録商標）および約１０重量パーセントのゲルラテックスを含んでいた。粒子は次のように、母液除去後に３回洗浄した。室温にて脱イオン水による１回の洗浄、約４０℃にてｐＨ約４．０にて実施された１回の洗浄、そして最後にほぼ室温にて脱イオン水による最終洗浄を行った。

Ａｌｊｅｔ乾燥機での粒子の乾燥後、最終平均粒径ｄ５０＝５．８９ミクロン、体積によるＧＳＤが１．２、数によるＧＳＤが１．２３、微粒子パーセント（＜４．０ミクロン）が１２．８％、粒子真円度が０．９６３であった。

トナー粒子Ａは、表２でトナー１０として示される。

実施例１に示したトナーは、優れたドキュメントおよびビニルオフセット性能を示した。しかしながらハーフトーン摩擦性能は不十分であった。したがってより低いガラス転移温度を有するラテックスと組合された他のワックスおよびワックス装填が下でさらに詳細に述べるように探索された。

一連のトナーは、実施例１に記載した遅延ワックス手順に従って、各種のＴｇのラテックスを使用して作製した。高Ｔｇラテックスは実施例１Ｌで記載したように、しかしスチレンおよびブチルアクリレートの可変比および界面活性剤分配の変更を用いて作製した。界面活性剤分配は、リアクタ内の水およびモノマエマルジョンに添加された全Ｄｏｗｆａｘのパーセント、すなわちすべてのラテックスに対する添加されたＤｏｗｆａｘの全量のパーセントを指すが、リアクタとモノマエマルジョンタンクとの間の初期分割はわずかに異なった。使用した高Ｔｇラテックスおよびその配合物を下の表１に示す。

またトナーは、バルクワックスを添加して作製された。ワックスエマルジョンは実施例１Ｗに記載されたように、しかしＰＯＬＹＷＡＸ ７２５（登録商標）ワックス（Ｍｗ：７８３、Ｍｎ：７２５および融点：１０４℃）およびＰＯＬＹＷＡＸ ６５５（登録商標）（Ｍｗ：７０７、Ｍｎ：６５５および融点：９９℃）を使用して作製した。

実施例２は、より高いワックストナーの調製について説明し、表２は、実施例１のプロセス（遅延ワックス）および実施例２のプロセス（バルクワックス）によって作製されたトナーを示し、定着ラチチュードおよびブロッキングについて評価した。

＜実施例２：より高いワックス含量（１０％カーボンブラック、１２％ ＰＯＬＹＷＡＸ ７２５（登録商標）ポリエチレンワックス、１０％ゲルワックス）のトナー粒子＞
粒子は、約４１．６重量パーセントの固形分装填を有する高ＴｇラテックスＣ約２５６．１キログラム、約３１重量パーセントの固形分装填を有するＰＯＬＹＷＡＸ ７２５（登録商標）ワックスエマルジョン約１０３．１６キログラム、約１７重量パーセントの固形分装填を有する黒色顔料分散物（Ｒｅｇａｌ ３３０（登録商標））約１６３．９５キログラム、約２５重量パーセントの固形分装填を有するゲルラテックス約１０４キログラムを、脱イオン水約８１１．９キログラムと共に容器内で撹拌しながら混合することによって調製した。混合物全体をＱｕａｄｒｏホモジナイザループによってホモジナイズして、ポリアルミニウムクロライド混合物約４．４２キログラムおよび約０．０２モル硝酸溶液約３９．７８キログラムを含有する凝集剤混合物約４４．２０キログラムを、ホモジナイザループに添加した。

混合物をさらに約６０分間ホモジナイズして、次にホモジナイザを停止させ、ループ内をリアクタ内へ戻して空にした。リアクタジャケット温度を約５９℃に設定し、粒子はＣｏｕｌｔｅｒカウンタによって測定したように約４．８ミクロンの目標サイズまで凝集した。約４．８ミクロンに達したら、追加の高ＴｇラテックスＣ約１７９．３キログラムを添加し、粒子は約５．８５〜約５．９０ミクロンの目標粒径まで成長した。粒径は、リアクタ混合物のｐＨを約１モルの水酸化ナトリウム溶液によって約６．０に調整することによって固定した。

その後、反応混合物を約０．３５℃／分で約８５℃の温度まで加熱して、続いてリアクタ混合物のｐＨを約０．３Ｍ硝酸溶液によって約３．９に調整した。反応混合物を次に約０．３５℃／分で約９６℃まで上昇させた。

粒子合一開始時に、ｐＨを点検したが調整しなかった。粒子形状は、Ｓｙｓｍｅｘ ＦＰＩＡ形状分析器を使用して粒子真円度を測定することによって監視した。約０．９５８の目標真円度を達成したら、ｐＨを上記のように調整した。粒子合一は、約９６℃にて約２．５時間継続された。粒子は、約０．６℃／分の制御速度にて約６３℃まで冷却した。約６３℃において、スラリは約４パーセント水酸化ナトリウム溶液によってｐＨ約１０まで約２０分間にわたって処理して、ほぼ室温までの冷却を続けた。

本混合物のトナーは、約６８重量パーセントのスチレン／アクリレートポリマ、約１０重量パーセントのＲＥＧＡＬ ３３０顔料、約１２重量パーセントのＰＯＬＹＷＡＸ ７２５および約１０重量パーセントのゲルラテックスを含んでいた。粒子は次のように、母液除去後に３回洗浄した。ほぼ室温にて脱イオン水による１回の洗浄、約４０℃にてｐＨ約４．０にて実施された１回の洗浄、そして最後にほぼ室温にて脱イオン水による最終洗浄を行った。

Ａｌｊｅｔ乾燥機での粒子の乾燥後、最終平均粒径ｄ５０＝５．８９ミクロン、体積によるＧＳＤが１．２１、数によるＧＳＤが１．２６、微粒子パーセント（＜４．０ミクロン）が１５．７％、粒子真円度が０．９５９、およびトナー開始Ｔｇは５２．７℃であった。

実施例２に示すような、より高いワックス含量のトナー粒子は、表２でトナー５として示す。

表２のすべてのトナーの作製は成功した。トナー配合物で使用した高Ｔｇラテックスのガラス転移温度を低下させることは、折り曲げおよびハーフトーン摩擦の両方を改善した。加えて、トナー配合物でのＰＯＬＹＷＡＸ ８５０（登録商標）からＰＯＬＹＷＡＸ ７２５（登録商標）への切換は、特にトナー配合物で使用された高Ｔｇラテックスのガラス転移温度が低下されたときに、折り曲げおよびハーフトーン摩擦を改善するように思われた。

ドキュメントオフセットおよび熱粘着データも得られた。ドキュメントオフセットはＰＯＬＹＷＡＸ ７２５（登録商標）を利用したトナー配合物で改善され、ワックスはバルク形で装填された。トナー配合物が上昇したガラス転移温度を有する高Ｔｇラテックスを含むときに、ドキュメントオフセット、ビニルオフセットおよび熱粘着のすべてが改善した。

下で表３に示すように、表にまとめたトナー配合物それぞれが約５２℃〜約６０℃の範囲内の許容されるブロッキング温度を示した。

上の実験結果に基づいて、許容されるドキュメントオフセット、ビニルオフセットおよび熱粘着をなお達成しながら、最も許容される折り曲げおよびハーフトーン摩擦性能を得るための最適な配合物は、約１２パーセントのＰＯＬＹＷＡＸ ７２５（登録商標）およびＴｇ約５５℃のラテックスを有する高Ｔｇラテックス（実施例２に記載）を利用することであった。

ドキュメントオフセットサンプルは、定着前に約０．５０ｍｇ／ｃｍ^２で紙へ撮像させた。トナー−トナー、およびトナー−紙画像を、約５ｃｍ角のシートから切断して、約６０℃および約５０％ＲＨにて約８０ｇ／ｃｍ^２負荷下に置き、これらの条件にて約２４時間にわたって試験した。サンプルをチャンバから取り出して室温まで冷却した後、紙のシートを約１８０°の剥離角を使用して剥離した。紙へ転写されるトナー量を増加させるために、約１８０°の角度で剥離される上シートはトナーを有したが、下シートは白紙であった。どちらの場合でも下シートを平滑面に対して平らに維持して、その間に上シートをゆっくり剥離した。ドキュメントオフセットサンプルは、標準画像基準（ＳＩＲ）を使用して評価され、ＳＩＲではグレード５が損傷なしを示し、グレード１が深刻な損傷を示す。

ビニルオフセットは、標準ビニル片によって被覆され、次にガラススライド間に配置されて、約２５０ｇのおもりで負荷を加えられ、約１０ｇ／ｃｍ^２の負荷、約５０℃および約５０％ＲＨにて環境オーブン内に約２４時間入れられた定着プリントから、約５ｃｍ角の印刷部分を切断することによって評価した。サンプルを冷却して、慎重に剥離し、ＳＩＲと比較した。グレード５は、ビニルへのトナーオフセットなしおよび画像光沢の損傷なしを示す。グレード４．５は、トナーオフセットなし、しかし画像光沢の一部損傷を示す。グレード約４〜約１は、わずか（５）から重大（１）までの、ビニルへのトナーオフセットの漸進的に増加する量を示す。一般に、許容されるグレードは約４を超える。

摩擦定着測定は、厚手ラフペーパーストックに定着させた５０％ハーフトーン画像を用いて実施した。クロック（ｃｒｏｃｋ）アタッチメントおよび標準クロッククロスを装備したＴａｂｅｒ直線摩耗試験機（モデル５７００）を使用してトナーの摩擦定着を試験した。試験条件はクロックアタッチメントに５００グラムの負荷を追加することを含み、次にプリントを約２インチの範囲で約６０ｃｐｓにて２サイクル摩擦した。サンプル摩擦後にクロッククロスを取り外し、クロッククロス上のトナーの透過光学密度を、Ｇｒｅａｔａｇ／Ｍａｃｂｅｔｈ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃａｎ透過濃度計を用いて測定した。複数のトナーの摩擦定着データを下の表６に示す。

Claims (3)

1. エマルジョン／凝集トナーを含む現像システムと、
   定着器部材と、
   を含み、
   前記エマルジョン／凝集トナーが、ゲルラテックスと、高Ｔｇラテックスと、ワックスと、着色剤とを含み、
   前記定着器部材が、基体と、フルオロポリマを含む外層とを含む、
   画像形成装置。
2. 光伝導部材上に静電画像を形成する工程と、
   前記光伝導部材の表面上にエマルジョン／凝集トナー粒子を被着させることによって、静電画像を現像して可視画像を形成する工程と、
   前記可視画像を基体に転写して、前記可視画像を定着器部材によって前記基体に定着させる工程と、
   を含み、
   前記エマルジョン／凝集トナーが、ゲルラテックスと、高Ｔｇラテックスと、ワックスと、着色剤とを含み、
   前記定着器部材が、基体と、フルオロポリマを含む外層とを含む、
   画像形成プロセス。
3. エマルジョン／凝集トナー粒子を有するトナー組成物であって、
   ゲルラテックスと、
   高Ｔｇラテックスと、
   ワックスと、
   着色剤と、
   を含み、
   中心線粒子配合物に関する前記ゲルラテックスのラチチュードが、約１０重量パーセント±約２重量パーセントであり、中心線粒子配合物に関する前記高Ｔｇラテックスのラチチュードが、約６８重量パーセント±約２重量パーセントであり、中心線粒子配合物に関する前記ワックスのラチチュードが、約１２重量パーセント±約１重量パーセントであり、中心線粒子配合物に関する前記着色剤のラチチュードが、約１０重量パーセント±約１重量パーセントであり、
   前記高Ｔｇラテックスが、約５３℃〜約５８℃のガラス転移温度を有する、
   トナー組成物。