JP2014182373A - 改良された粒度分布を有する乳化凝集トナー - Google Patents

Abstract

【課題】乳化凝集トナーの電荷分布および粒度分布を向上させることによって、良好な品質を有する画像を作成する方法を提供する。
【解決手段】シェル形成前凝集混合物を、インペラを用いて初期先端速度で均質化しつつ、シェル形成前凝集を行い、シェル形成前凝集物を作成し、シェル形成前凝集物が目標とする中間平均粒径に達したら、前記先端速度を第２の先端速度まで下げ、次いで、１回以上の間隔で先端速度を下げることによって、シェル形成前凝集混合物を作成することを含む、トナー粒子を製造する方法。
【選択図】なし

Description

本開示は、一般的に、良好な品質を有する画像を作成し、現像するときに用いられるトナー組成物およびこのようなトナーを製造する方法に関する。具体的には、本開示は、乳化凝集トナーの電荷分布および粒度分布を向上させることに関する。

選択的な現像システム（例えば、一成分現像システム）を備える電子写真機は、非常に狭いトナー電荷分布を有するトナーを用いる場合、改良された印刷特性を有しているだろう。トナー電荷分布を狭くするための従来の方法としては、添加剤ブレンドプロセスおよび配合の最適化、トナー粒子の球面度を上げること、湿式ふるいによって粒子を物理的に分離することが挙げられる。

トナー粒子を製造する方法であって、ラテックス樹脂；場合によりワックス；場合により着色剤；場合により界面活性剤；場合により凝固剤；場合によりキレート化剤；および場合により１種類以上のさらなる添加剤を含むシェル形成前凝集成分を、混合インペラと加熱ジャケットとを備える反応器に加えることによって、シェル形成前凝集混合物を作成することと；シェル形成前凝集混合物を、インペラを用いて初期先端速度で均質化しつつ、シェル形成前凝集を行い、シェル形成前凝集物を作成することと；シェル形成前凝集物が目標とする中間平均粒径に達したら、前記先端速度を第２の先端速度まで下げることと；次いで、シェル形成前凝集物が目標とする中間平均粒径に達したときと、シェル形成前凝集物が、目標とする最終的な平均粒径に達したときの間に、先端速度が以下の式
先端速度＝１６４４ｆｔ／分−２０４．９（ｆｔ／（分＊μｍ））＊平均粒径（μｍ）
を満たすように１回以上の間隔で先端速度を下げることと；シェル形成前凝集物が目標とする最終的な平均粒径に達したら、シェル形成前凝集を停止することと；シェル形成前凝集物にシェルラテックスを加えることと；シェル形成前凝集物の周りにシェルを作成し、シェル形成後凝集物を得ることとを含む、方法が提供される。

さらに、トナー組成物であって、
コアと；
コアの周囲にあるシェルとを含むトナー粒子を含み、
コアの平均粒径に対するトナー粒子の平均粒径の比率は、約１．１〜約１．２であり；
トナー粒子は、数比率による下側幾何標準偏差（ＧＳＤｎ）が約１．１８〜約１．２０であり、容積による上側幾何標準偏差（ＧＳＤｖ）が約１．１６〜約１．１７である粒度分布を有する、トナー組成物も提供される。

図１は、シェル形成前平均粒径とシェル形成後平均粒径との関係を示すグラフである。 図２は、実施例１の結果を示すグラフである。 図３は、実施例１の先端速度 対 粒径を示すグラフである。 図４は、実施例１および比較例１のトナー粒子を製造中の種々の段階でのＤ８４／Ｄ５０の個々の値を示すグラフである。 図５は、実施例１および比較例１のトナー粒子を製造中の異なる段階でのＤ５０／Ｄ１６パラメーターの個々の値のプロットを示すグラフである。

本明細書には、粒子の粒度分布を厳しくすることによって、トナー粒子の電荷分布を厳しくする方法が開示される。これらの方法にしたがって製造されるトナー組成物は、従来のトナーを用いて製造される画像と比較して、改良された画質安定性を有する画像を生成する。開示されているトナー組成物は、選択的な現像システムまたは一成分現像（ＳＣＤ）システムを備える機械で使用するのに適している。

（ラテックス樹脂）
トナーで使用するためのラテックスを調製するのに適した任意のモノマーを用い、トナー粒子のコアとシェルを作成してもよい。ラテックスポリマーエマルションを作成するのに有用な適切なモノマー、これによってラテックスエマルション中で得られるラテックス粒子は、スチレン、アクリレート、メタクリレート、ブタジエン、イソプレン、アクリル酸、メタクリル酸、アクリロニトリル、これらの組み合わせなどを含む。

適切なラテックス樹脂としては、ガラス転移温度Ｔｇが４９℃〜６１℃、例えば、５１℃〜５９℃、５３℃〜５７℃、または５１℃〜５５℃のものが挙げられる。

ラテックス樹脂は、少なくとも１つのポリマーを含んでいてもよい。適切なポリマーとしては、スチレンアクリレート、スチレンブタジエン、スチレンメタクリレート、ポリ（スチレン−アクリル酸アルキル）、ポリ（スチレン−１，３−ジエン）、ポリ（スチレン−メタクリル酸アルキル）、ポリ（スチレン−アクリル酸アルキル−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−メタクリル酸アルキル−アクリル酸）、ポリ（メタクリル酸アルキル−アクリル酸アルキル）、ポリ（メタクリル酸アルキル−アクリル酸アリール）、ポリ（メタクリル酸アリール−アクリル酸アルキル）、ポリ（メタクリル酸アルキル−アクリル酸）、ポリ（スチレン−アクリル酸アルキル−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（アクリル酸アルキル−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（メタクリル酸メチル−ブタジエン）、ポリ（メタクリル酸エチル−ブタジエン）、ポリ（メタクリル酸プロピル−ブタジエン）、ポリ（メタクリル酸ブチル−ブタジエン）、ポリ（アクリル酸メチル−ブタジエン）、ポリ（アクリル酸エチル−ブタジエン）、ポリ（アクリル酸プロピル−ブタジエン）、ポリ（アクリル酸ブチル−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（メタクリル酸メチル−イソプレン）、ポリ（メタクリル酸エチル−イソプレン）、ポリ（メタクリル酸プロピル−イソプレン）、ポリ（メタクリル酸ブチル−イソプレン）、ポリ（アクリル酸メチル−イソプレン）、ポリ（アクリル酸エチル−イソプレン）、ポリ（アクリル酸プロピル−イソプレン）、ポリ（アクリル酸ブチル−イソプレン）、ポリ（スチレン−アクリル酸プロピル）、ポリ（スチレン−アクリル酸ブチル）、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−アクリル酸ブチル−アクリル酸）、ポリ（スチレン−アクリル酸ブチル−メタクリル酸）、ポリ（スチレン−アクリル酸ブチル−アクリロニトリル）、ポリ（スチレン−アクリル酸ブチル−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（スチレン−イソプレン）、ポリ（スチレン−メタクリル酸ブチル）、ポリ（スチレン−アクリル酸ブチル−アクリル酸）、ポリ（スチレン−メタクリル酸ブチル−アクリル酸）、ポリ（メタクリル酸ブチル−アクリル酸ブチル）、ポリ（メタクリル酸ブチル−アクリル酸）、ポリアクリロニトリル−アクリル酸ブチル−アクリル酸）、およびこれらの組み合わせが挙げられる。ポリマーは、ブロックコポリマー、ランダムコポリマーまたは交互コポリマーであってもよい。

ラテックス樹脂は、ビスフェノールＡとプロピレンオキシドまたはプロピレンカーボネートの反応生成物から得られるもの、およびこれらの反応生成物をフマル酸と反応させることによって得られるポリエステル、ジメチルテレフタレートと１，３−ブタンジオール、１，２−プロパンジオールおよびペンタエリスリトールとの反応から得られる分岐したポリエステル樹脂を含め、ポリエステル樹脂を含んでいてもよい。

ポリ（スチレン−アクリル酸ブチル）をラテックス樹脂として使用してもよい。このラテックスのガラス転移温度は、３５℃〜７５℃、例えば、３５〜５０℃、４０℃〜７０℃、または６０〜７５℃であってもよい。

（ワックス）
トナー粒子は、さらに、１種類以上のワックスを含んでいてもよい。例えば、トナー粒子の形状、トナー粒子表面のワックスの存在および量、電荷特徴および／または融合特徴、光沢、ストリッピング、オフセット特性などの特定のトナー特性を高めるために、トナー配合物に１種類のワックスを加えてもよい。または、トナー組成物に複数の特性を与えるために、ワックスの組み合わせを加えてもよい。

トナーは、ワックスを、例えば、トナーの１〜２５ｗｔ％、例えば、１〜１０ｗｔ％、５〜２０ｗｔ％、または１５〜２５ｗｔ％の量で含んでいてもよい。

ワックスは、パラフィンワックスであってもよい。適切なパラフィンワックスとしては、改質された結晶性構造を有するパラフィンワックスが挙げられ、本明細書で、改質されたパラフィンワックスと呼ばれてもよい。直鎖炭素および分枝鎖炭素が対称に分布していてもよい従来のパラフィンワックスと比較して、改質されたパラフィンワックスは、分枝鎖炭素をワックスの１〜２０ｗｔ％、例えば、８〜１６ｗｔ％の量で含んでいてもよく、直鎖炭素は、８０〜９９ｗｔ％、または８４〜９２ｗｔ％の量で存在していてもよい。

トナーは、さらに、少なくとも１つの着色剤を含んでいてもよい。適切な着色剤または顔料としては、顔料、染料、顔料と染料の混合物、顔料混合物、染料混合物などが挙げられる。単純化のために、「着色剤」という用語は、特定の顔料または他の着色剤の構成要素であると特定されていない限り、着色剤、染料、顔料、および混合物を指す。着色剤は、顔料、染料、これらの混合物、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、およびこれらの混合物を組成物の合計重量を基準として０．１〜３５ｗｔ％、例えば、１〜２５ｗｔ％の量で含んでいてもよい。

着色剤（例えば、カーボンブラック、シアン、マゼンタ、および／またはイエロー着色剤）を、トナーに望ましい色を付与するのに十分な量で組み込む。一般的に、顔料または染料を固体基準でトナー粒子の１〜３５ｗｔ％、例えば、５〜２５ｗｔ％、または５〜１５ｗｔ％の量で使用されてもよい。

トナーを製造するための乳化凝集プロセスで使用される凝固剤としては、一価金属凝固剤、二価金属凝固剤、多価イオン凝固剤などが挙げられる。「多価イオン凝固剤」は、塩または酸化物、例えば、価数が少なくとも３、少なくとも４、または少なくとも５の金属種から作られる金属塩または金属酸化物である凝固剤を指す。

粒子凝集中に凝固剤をトナー粒子に組み込んでもよい。この場合、凝固剤は、外部添加剤を除き、乾燥重量基準で、トナー粒子の０〜５ｗｔ％、例えば、０ｗｔ％より多く、３ｗｔ％までの量でトナー粒子中に存在していてもよい。

トナー組成物を作成するために用いられる着色剤、ワックスおよび他の添加剤は、界面活性剤を含む分散剤の状態であってもよい。さらに、トナー粒子は、乳化凝集方法によって作られてもよく、トナーの樹脂および他の構成要素は、１種類以上の界面活性剤と接触した状態で置かれ、エマルションが作られ、トナー粒子が凝集し、融着し、場合により洗浄し、乾燥し、回収される。

１種類、２種類またはそれより多い界面活性剤を使用してもよい。界面活性剤は、イオン系界面活性剤および非イオン系界面活性剤から選択されてもよい。アニオン系界面活性剤およびカチオン系界面活性剤は、「イオン系界面活性剤」という用語に包含される。界面活性剤は、トナー組成物の０．０１〜５ｗｔ％、例えば、０．７５〜４ｗｔ％、または１〜３ｗｔ％の量で存在していてもよい。

ラテックスポリマーを作成するために、開始剤を加えてもよい。適切な開始剤としては、水溶性開始剤および有機溶解性開始剤が挙げられる。

開始剤を、適切な量で、例えば、モノマーの０．１〜８ｗｔ％、例えば、０．１〜３ｗｔ％、０．２〜５ｗｔ％、または４〜８ｗｔ％の量で加えてもよい。

ラテックスポリマーを作成するときに、連鎖移動剤も使用してもよい。適切な連鎖移動剤としては、ラテックスポリマーの分子量特性を制御するために、０．１〜１０ｗｔ％、例えば、０．１〜３ｗｔ％、０．２〜５ｗｔ％、または４〜１０ｗｔ％の量のドデカンチオール、オクタンチオール、四臭化炭素、これらの組み合わせなどが挙げられる。

ラテックスポリマーおよびポリマーを構成する粒子を作成するときに、機能性モノマーが含まれていてもよい。適切な機能性モノマーとしては、カルボン酸官能基を有するモノマーが挙げられる。このような機能性モノマーは、以下の式（Ｉ）を有していてもよい。

式中、Ｒ１は、水素またはメチル基であり、Ｒ２およびＲ３は、独立して、１〜１２個の炭素原子を含むアルキル基、またはフェニル基から選択され、ｎは、０〜２０、例えば、１〜１０である。このような機能性モノマーの例としては、ベータカルボキシアクリル酸エチル（β−ＣＥＡ）、ポリ（２−カルボキシエチル）アクリレート、２−カルボキシエチルメタクリレート、これらの組み合わせなどが挙げられる。使用可能な他の機能性モノマーとしては、アクリル酸およびその誘導体が挙げられる。

カルボン酸官能基を有する機能性モノマーは、良好な乳化重合結果を達成するために、少量の金属イオン（例えば、ナトリウム、カリウム、および／またはカルシウム）をさらに含んでいてもよい。金属イオンは、カルボン酸官能基を有する機能性モノマーの０．００１〜１０ｗｔ％、例えば、０．５〜５ｗｔ％の量で存在していてもよい。

存在する場合、機能性モノマーは、トナーの０．０１〜５ｗｔ％、例えば、０．０５〜２ｗｔ％の量で加えてもよい。

本開示のトナーを作成するときに、錯化することが可能な任意の凝集剤を使用してもよい。アルカリ土類金属または遷移金属の塩を両方とも凝集剤として使用してもよい。トナーコンポジットを作成することができるように、着色剤を含むラテックス樹脂コロイドを凝集させるために、アルカリ（ＩＩ）塩が選択されてもよい。

コアの上にシェルを作成してもよい。コアを作成するために用いられる上に開示される任意のラテックスを使用し、ラテックスシェルを作成してもよい。例えば、スチレン−アクリル酸ｎ−ブチルコポリマーを使用し、シェルラテックスを作成してもよい。シェルラテックスは、ガラス転移温度が３５℃〜７５℃、例えば、４０℃〜７０℃であってもよい。

存在する場合、浸漬、噴霧などを含む当該技術分野の範囲内にある任意の方法によって、シェルラテックスを塗布してもよい。トナー粒子の望ましい最終粒径が達成されるまで、シェルラテックスを塗布してもよい。シェルラテックスは、ラテックスの系中で接種した半連続式乳化共重合によって調製されてもよく、コア粒子が生成したら、シェルラテックスを加えてもよい。

存在する場合、シェルラテックスは、乾燥トナー粒子の２０〜４０ｗｔ％、例えば、２０〜２８ｗｔ％、２６〜３６ｗｔ％、または３２〜４０ｗｔ％の量で存在していてもよい。

界面活性剤中に懸濁した架橋していないラテックス樹脂に、ゲルラテックスを加えてもよい。「ゲルラテックス」は、架橋した樹脂またはポリマー、またはこれらの混合物、または架橋を行って架橋していない樹脂を指す。

ゲルラテックスは、大きさが容積平均直径で１０〜３００ナノメートル（ｎｍ）、例えば、容積平均直径で１０〜８０ｎｍ、２０〜１００ｎｍ、または９０〜３００ｎｍであるミクロン未満の架橋した樹脂粒子を含んでいてもよい。ゲルラテックスを、界面活性剤を含む水の水相に懸濁させてもよく、界面活性剤は、合計固形分の０．３〜１０ｗｔ％、例えば、０．３〜３ｗｔ％、０．７〜５ｗｔ％、または４〜１０ｗｔ％の量で存在していてもよい。

ラテックス樹脂と、任意要素のワックス、任意要素の界面活性剤、任意要素の着色剤、任意要素の開始剤、さらなる任意要素の添加剤を反応器で合わせて混合物を作成し、この混合物を凝集させてシェル形成前凝集物を作成することによって、トナー粒子を調製してもよい。次いで、シェル樹脂をシェル形成前凝集物に加え、シェルを有するトナー粒子を作成し、次いで、トナー粒子を回収してもよい。樹脂を当該技術分野の範囲内にある任意の方法によって調製してもよい。樹脂を調製し得る１つの様式は、乳化重合方法によるものであり、半連続式乳化重合を含む。

粒度分布を厳しくするのは、以下の３つの因子を考慮に入れることによって達成されてもよい。シェル形成前凝集物生成中の固体含有量、プロセスの特定の段階で特定のパラメーター内に混合速度を維持すること、シェルラテックス添加中の温度低下を最低限にすること。

シェル形成前凝集物が作られる混合物の固体含有量は、シェル形成前凝集物の粒度分布に影響を与え、したがって、最終的なトナー粒子の粒度分布に影響を与える。「固体含有量」は、反応器中にラテックス分散物、ワックス分散物、着色剤を添加して得られる反応器中の固体の合計量を指す。固体含有量は、パーセントとして表現され、反応器中の固体および水の合計重量に対する固体の合計量として計算される。粒度分布を厳しくするのは、固体含有量が１４〜１６．５ｗｔ％、または１５〜１６ｗｔ％、または１５．５〜１６．５ｗｔ％のシェル形成前凝集混合物を用いることによって得られてもよい。

シェル形成前凝集混合物中に存在するラテックス樹脂の量は、混合物の合計重量を基準として、７７〜８３ｗｔ％、例えば、７８〜８２ｗｔ％、７７〜８１ｗｔ％、または７９〜８１ｗｔ％であってもよい。

混合してシェル形成前凝集物を作成するために、ラテックス樹脂を含む混合物を、インペラを備える反応器中で凝集させてもよい。凝集プロセスの特定の段階中のインペラホイールの先端速度を調整することによって、粒度分布を厳しくすることができる。例えば、シェル形成前凝集成分の初期の均質化中に、インペラを、９２０〜９６０ｆｔ／分、例えば、９２０〜９３５ｆｔ／分、９３０〜９５０ｆｔ／分、９４５〜９６０ｆｔ／分、または９４０ｆｔ／分の先端速度で操作してもよい。シェル形成前凝集物が目標とする中間平均粒径に達したら、先端速度を下げてもよい。

目標とする中間平均粒径は、目標とする最終的なシェル形成前凝集平均粒径の６５％〜８５％、例えば、６５％〜７２％、７０％〜７７％、７４％〜８１％、７８％〜８５％、または７４％〜７６％であってもよい。本明細書で使用する場合、「平均粒径」は、容積平均直径（Ｄ５０ｖ）を指す。

目標とする最終的なシェル形成前凝集平均粒径が２．５〜１２μｍ、例えば、３〜７μｍ、または４．５〜５．５μｍ、または４．８〜５．２μｍ、または５．４〜５．６μｍ、または５．２〜５．４μｍ。

目標とする中間平均粒径に達したら、先端速度を８３０〜８７０ｆｔ／分、例えば、８３０〜８４５ｆｔ／分、８４０〜８６０ｆｔ／分、８５５〜８７０ｆｔ／分、または８５０ｆｔ／分に下げてもよい。

次いで、形成前の凝集物の大きさを目標とする中間平均粒径から目標とする最終平均粒径まで大きくしている間、先端速度（単位ｆｔ／分のＴｓ）が以下の式

を満たすように、先端速度を１回以上調節してもよい。

反応器は、さらにジャケットを備えていてもよい。凝集プロセス中に、ジャケット温度を、凝集混合物で用いられるラテックスのガラス転移温度よりも２．２℃〜２．８℃、例えば、凝集混合物で用いられるラテックスのガラス転移温度よりも２．２℃〜２．６℃、または２．２℃〜２．４℃、または２．４℃〜２．６℃高い温度に設定してもよい。シェル添加中、ジャケット温度を、シェル添加混合物で用いられるラテックスのガラス転移温度よりも３．３℃〜３．７℃、例えば、シェル添加混合物で用いられるラテックスのガラス転移温度よりも３．３℃〜３．６℃、または３．３℃〜３．５℃、または３．４℃〜３．６℃高い温度に設定してもよい。

シェル樹脂を加えた後に、シェル形成後凝集トナー粒子の望ましい平均粒径に達したら、シェルの成長を止めるために混合物に塩基を加えてもよい。シェル形成後凝集トナー粒子は、粒子直径が４〜１５μｍ、例えば、４〜７μｍ、または８〜１５μｍ、または５．５〜６．６μｍ、または５．５〜５．９μｍ、または５．８〜６．４μｍ、または６．２〜６．６μｍであってもよい。

シェル形成後凝集トナー粒子が望ましい大きさに達した後、例えば、混合物を加熱することによって、または、混合物に酸を加えた後、湿式ふるい、洗浄および乾燥によってトナー粒子を融着してもよい。

適切な添加剤としては、トナー組成物の特性を高める任意の添加剤が挙げられる。例えば、トナーは、正または負の電荷制御剤をトナーの０．１〜１０ｗｔ％、例えば、１〜５ｗｔ％、または１〜３ｗｔ％の量で含まれていてもよい。

他の添加剤としては、有機スペーサー、例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）が挙げられる。有機スペーサーは、容積平均直径が３００〜６００ｎｍ、例えば、３００〜４００ｎｍ、または３５０〜４５０ｎｍ、例えば、３００ｎｍ、３５０ｎｍ、４００ｎｍ、４５０ｎｍ、または５００ｎｍであってもよい。

他の添加剤としては、表面添加剤、色向上剤などが挙げられる。

トナー粒子の特性を、任意の適切な技術および装置によって決定してもよい。容積平均粒径Ｄ５０ｖ、ＧＳＤｖおよびＧＳＤｎを、測定装置、例えば、製造業者の指示にしたがって操作されるＢｅｃｋｍａｎ Ｃｏｕｌｔｅｒ Ｍｕｌｔｉｓｉｚｅｒ ３によって測定してもよい。ＧＳＤｖは、（Ｄ８４／Ｄ５０）についての容積による上側幾何標準偏差（ＧＳＤｖ）（粗粒子の量）を指す。ＧＳＤｎは、（Ｄ５０／Ｄ１６）についての数による幾何標準偏差（ＧＳＤｎ）（微粒子の量）を指す。全トナー粒子の累積パーセントの１６％が入る粒子直径が、容積Ｄ１６であると定義され、全トナー粒子の累積パーセントの５０％が入る粒子直径が、容積Ｄ５０であると定義され、全トナー粒子の累積パーセントの８４％が入る粒子直径が、容積Ｄ８４であると定義される。ＧＳＤ値が１．０に近いほど、粒子の分散物の大きさが小さい。

乳化凝集プロセスは、トナー中の細かいトナー粒子および粗いトナー粒子の量を制限することによって、トナー粒子の粒度分布がもっとよく制御される。本開示で作られるトナー粒子は、ＧＳＤｎが１．０５〜１．２５、例えば、１．０５〜１．１２、１．１０〜１．２０、または１．１８〜１．２５の相対的に狭い粒度分布を有していてもよい。トナー粒子は、さらに、１．０５〜１．２５、例えば、１．０５〜１．１２、１．１０〜１．２０、または１．１８〜１．２５の範囲のＧＳＤｖも示していてもよい。

シェル形成前凝集トナー粒子の平均粒径に対するシェル形成後凝集トナー粒子の平均粒径の比率は、１．１〜１．２、例えば、１．１〜１．１４、１．１２〜１．１８、１．１６〜１．２、または１．１１５７であってもよい。「シェル形成後凝集トナー粒子」は、シェルラテックスを加えた後であるが、例えば、「添加剤」の章で上に開示されたものを含め、他の添加剤を含む前のトナー粒子を指す。

ある場合には５．７〜５．９μｍに粒径を最適化することによって、本開示のトナーは、特に、ブレードを用いない洗浄システム、すなわち、一成分現像（ＳＣＤ）システムに適しているだろう。適切な球面度を有すると、本開示のトナーは、機械の性能を最適化するのに役立つだろう。

トナー粒子は、真円度が０．９４０〜０．９９９、例えば、０．９５０〜０．９９８、または０．９６０〜０．９９８、または０．９７０〜０．９９８、または０．９８０〜０．９９０、０．９６２以上０．９９９まで、または０．９６５以上０．９９０までであってもよい。真円度が１．０００は、完全に円形の球を示す。真円度を、例えば、Ｓｙｓｍｅｘ ＦＰＩＡ ２１００または３０００分析機を用いて測定してもよい。

トナー粒子は、形状因子が１０５〜１６０、例えば、１１０〜１４０、または１２０〜１５０ ＳＦ１＊ａであってもよい。走査電子顕微鏡法（ＳＥＭ）を使用し、ＳＥＭおよび画像分析（ＩＡ）によってトナーの形状因子の分析を決定してもよい。平均粒子形状は、以下の形状因子（ＳＦ１＊ａ）の式：ＳＦ１＊ａ＝１００πｄ^２／（４Ａ）を使用することによって定量され、式中、Ａは、粒子の面積であり、ｄはその主要な軸である。完全な円または球状の粒子は、形状因子がちょうど１００である。形状因子ＳＦ１＊ａは、形状がもっと不規則になるか、または細長くなり、表面積が大きくなると大きくなる。

トナー粒子は、表面積が０．５ｍ^２／ｇ〜１．４ｍ^２／ｇ、例えば、０．６ｍ^２／ｇ〜１．２ｍ^２／ｇ、または０．７ｍ^２／ｇ〜１．０ｍ^２／ｇであってもよい。表面積は、Ｂｒｕｎａｕｅｒ，Ｅｍｍｅｔｔ，ａｎｄ Ｔｅｌｌｅｒ（ＢＥＴ）法によって決定されてもよい。球のＢＥＴ表面積を、以下の式によって決定することができる。

トナー粒子は、重量平均分子量（Ｍｗ）が２０，０００〜１００，０００ｐｓｅ、例えば、２０，０００〜６０，０００ｐｓｅ、または４０，０００〜１００，０００ｐｓｅであってもよく、数平均分子量（Ｍｎ）が８，０００〜４０，０００ｐｓｅ、例えば、８，０００〜２５，０００ｐｓｅ、または２０，０００〜４０，０００ｐｓｅであってもよく、ＭＷＤ（トナー粒子のＭｎに対するＭｗの比率、ポリマーの多分散性または幅の測定値）が１．２〜１０、例えば、１．２〜５、または４〜１０であってもよい。

トナー粒子の特徴を、任意の適切な技術および装置によって決定されてもよく、本明細書で上に示す装置および技術に限定されない。

さらに、トナーは、所望な場合、ラテックスバインダーの分子量と乳化凝集手順の後に得られるトナー粒子の分子量とで特定の関係を有していてもよい。当該技術分野で理解されるように、処理中にバインダーが架橋を受け、このプロセス中に架橋度を制御することができる。この関係は、Ｍｗの最も大きなピークをあらわすバインダーの分子ピーク値（Ｍｐ）について最良であると思われる。本開示において、バインダーは、Ｍｐ値が５，０００〜５０，０００ｐｓｅ、例えば、７，５００〜４５，０００ｐｓｅ、または１５，０００〜３０，０００ｐｓｅの範囲であってもよい。

電子写真装置において、トナーがフューザーロールに付着する最低温度は、冷オフセット温度と呼ばれ、トナーがフューザーロールに付着しない最高温度は、熱オフセット温度と呼ばれる。フューザー温度が熱オフセット温度を超える場合、固定中に溶融したトナーの一部がフューザーロールに付着し、その後の基材（この現象は「裏移り」として知られる）に移り、輪郭のかすんだ画像を生じる。トナーの冷オフセット温度と熱オフセット温度の間が最低固着温度（ＭＦＴ）であり、この温度は、トナーの指示媒体に対する許容可能な付着が起こる最低温度である。最低固着温度と熱オフセット温度との差は、融合自由度と呼ばれる。トナーのレオロジーは、特に高温で、バインダー樹脂を作成し、およびバインダー樹脂中の任意の架橋またはポリマー網目構造を作成するのに利用されるポリマー鎖の長さによって影響を受けるだろう。

トナーは、低い最低固着温度、すなわち、トナーを用いて製造される画像が基材に固定されるようになり得る温度が１３５℃〜２２０℃、例えば、１４５℃〜２１５℃、または１５５℃〜１８５℃であってもよい。

トナー組成物は、最低固着温度（ＭＦＴ）で測定される光沢が、ＢＹＫ７５°マイクログロスメーターで測定する場合、５〜３０光沢単位、例えば、５〜２０光沢単位、または１０〜１９光沢単位であってもよい。「光沢単位」は、普通紙（例えば、Ｘｅｒｏｘ ９０ｇｓｍ ＣＯＬＯＲ ＸＰＲＥＳＳＩＯＮＳ＋紙またはＸｅｒｏｘ ４２００紙）でのＧａｒｄｎｅｒ光沢単位（ｇｇｕ）を指す。トナーは、例えば、１７０℃〜２１０℃、例えば、１８０℃〜２００℃、または１８５℃〜１９５℃の温度で２０光沢単位（ＴＧ４０）に達するだろう。

トナーのメルトフローインデックス（ＭＦＩ）を、プラストメーターの使用を含む当業者の技術の範囲内にある方法によって決定されてもよい。例えば、トナーのＭＦＩを、１０ｋｇの負荷力を用い、１３０°でＴｉｎｉｕｓ Ｏｌｓｅｎ押出成形プラストメーターで測定してもよい。次いで、サンプルをメルトインデクサーの加熱したバレルに分注し、適切な時間（例えば、５分〜７分間）をかけて平衡化し、次いで、メルトインデクサーのピストンに１０ｋｇの負荷力を加えてもよい。ピストンに加えられた負荷の力によって、溶融したサンプルを所定のオリフィス開口部から押し出す。ピストンを１インチ進めたときに、試験時間を決定してもよい。試験した手順の間に取り出された時間、距離、重量を用い、メルトフローを計算してもよい。

ＭＦＩは、本明細書で使用する場合、所定の加えられた負荷で（上に示されているとおり１０ｋｇ）、１０分間で長さＬおよび直径Ｄのオリフィスを通過するトナーの重量（単位グラム）を指す。したがって、ＭＦＩ単位で１は、所定の条件で１０分間にオリフィスを通過するトナーがわずか１グラムであることを示し、したがって、「ＭＦＩ単位」は、本明細書で使用する場合、１０分あたりのグラム数である単位を指す。

この手順で行われた本開示のトナーは、トナーを作成するために利用される顔料に依存して、種々のＭＦＩを有していてもよい。ブラックトナーは、ＭＦＩが１０ｇｍ／１０分〜１００ｇｍ／１０分、例えば、１５ｇｍ／１０分〜４７ｇｍ／１０分であってもよく、シアントナーは、ＭＦＩが３０ｇｍ／１０分〜１００ｇｍ／１０分、例えば、３６ｇｍ／１０分〜４６ｇｍ／１０分であってもよく、イエロートナーは、ＭＦＩが１２ｇｍ／１０分〜１００ｇｍ／１０分、例えば、１６ｇｍ／１０分〜３５ｇｍ／１０分であってもよく、マゼンタトナーは、ＭＦＩが４５ｇｍ／１０分〜１００ｇｍ／１０分、例えば、４８ｇｍ／１０分〜５２ｇｍ／１０分であってもよい。

トナーは、融合率が５０％〜１００％、または６０％〜９０％、または５０％〜７０％であってもよい。画像の融合率を以下の様式で評価してもよい。トナーは、初期の設定温度に依存して、低い温度から高い温度まで融合する。紙に対するトナーの付着は、その後の密度測定とともに、目的の範囲のテープを除去することによって測定される。試験領域の密度を、除去する前のその領域の密度で割り、次いで１００で掛け算をして、融合率を得る。光学密度は、分光計（例えば、Ｘ−Ｒｉｔｅによって想定される９３８ Ｓｐｅｃｔｒｏ密度計）で測定される。次いで、このようにして決定された光学密度を使用し、以下の式にしたがって融合比を計算する。
融合（％）＝（除去後の領域）／（除去前の領域）×１００

しわ固定ＭＦＴは、広範囲の融合温度で融合した画像を折り曲げ、次いで、折り曲げた領域の所定の質量を丸めることによって測定される。さらに、市販のホルダー、例えば、Ｄｕｐｌｏ Ｄ−５９０紙ホルダーを用い、印刷物を折り曲げてもよい。次いで、紙シートを広げ、紙シートから砕けたトナーを表面から拭き取る。次いで、砕けた領域を、内部参照チャートと比較する。砕けた領域が小さいことは、トナーの接着性が良く、許容される接着性を達成するのに必要な温度が、しわ固定ＭＦＴであると定義される。トナー組成物は、しわ固定ＭＦＴが、例えば、１１５℃〜１４５℃、例えば、１２０℃〜１４０℃、または１２５℃〜１３５℃であってもよい。

トナーは、極端な相対湿度（ＲＨ）条件にさらされたときに、優れた帯電特徴を有していてもよい。低湿度ゾーンは、１２℃／１５％ＲＨであってもよく、高湿度ゾーンは、２８℃／８５％ＲＨであってもよい。本開示のトナーは、元々のトナーの質量に対する電荷の比率（Ｑ／Ｍ）が−２μＣ／ｇ〜−７０μＣ／ｇ、例えば、−３０μＣ／ｇ〜−６５μＣ／ｇであってもよく、表面添加剤をブレンドした後の最終トナー帯電が−２５μＣ／ｇ〜−５０μＣ／ｇ、例えば、−３５μＣ／ｇ〜−４５μＣ／ｇであってもよい。

トナーは、例えば、２００℃〜２３０℃、例えば、２００℃〜２２０℃、または２０５℃〜２１５℃の高い熱オフセット温度を示すだろう。

トナー組成物は、Ｈｏｓａｋａｗａ Ｐｏｗｄｅｒ Ｆｌｏｗ Ｔｅｓｔｅｒによって測定されるフローを有していてもよい。本開示のトナーは、１０〜５５％、例えば、３０〜５０％、または１５〜４０％のフローを示していてもよい。

トナー組成物は、部分的にフローの関数である圧縮率について測定されてもよい。本開示のトナーは、９．５〜１０．５ｋＰａで８〜１６％、例えば、１２〜１６％、または９〜１４％の圧縮率を示していてもよい。

トナー組成物の密度を密度計によって測定してもよい。本開示のトナーは、１．２〜１．８、または１．３〜１．６、または１．５〜１．７の密度を示していてもよい。

本開示のトナーを、プリンター、コピー機などを含む種々の画像形成デバイスで使用してもよい。本開示にしたがって作成したトナーは、画像形成プロセス（特に、ゼログラフィープロセス）に優れており、優れた画像解像度、許容される信号雑音比、画像均一性を有する高品質カラー画像を得ることができる。さらに、本開示のトナーは、電子写真画像形成および印刷プロセス、例えば、デジタル画像形成システムおよびプロセスのために選択されてもよい。

（実施例１）
乳化凝集プロセスによってトナーを調製した。反応器に、最初に脱イオン水２９．７ｋｇ、固体含有量が約４１．５％のラテックスエマルション中のスチレン−ブチルアクリレート樹脂１５．７ｋｇ、固体含有量が約１７％のシアン顔料分散物０．７１ｋｇ、固体含有量が約１７％のカーボンブラック顔料分散物約３．４７ｋｇを入れた。反応器の内容物を混合し、次いで、この反応器に、固体含有量がほぼ３１％のポリエチレンワックス分散物１ｋｇ、ポリ塩化アルミニウムを含む酸溶液１ｋｇを加えた。大きな凝集物を小さな粒子になるように破壊するために、ホモジナイゼーションループによってワックス分散物を加えた。

ワックス分散物および凝集剤溶液をこの反応器に加えた後、分散物中の粒子の大きさが目標範囲に入るまで、反応器中のすべての構成要素を６分間かけて均質化した。先端速度９４０ｆｔ／分でインペラを操作することによって、混合物を凝集させた。シェル形成前凝集物の平均粒径が４μｍになったら、先端速度Ｔｓを８５０ｆｔ／分まで下げた。シェル形成前凝集物の平均粒径が５．３μｍに達した後、先端速度Ｔｓを、Ｔｓ＝１６４４ｆｔ／分−２０４．９（ｆｔ．（ｍｉｎ＊μｍ））＊平均粒径（μｍ）によってあらわされる値に調節した。この凝集プロセス中に、反応器のジャケットの温度は、約５７．５℃（ラテックスのガラス転移温度Ｔｇより２．５℃高い）であった。

シェル形成前凝集物が、５．３μｍの平均粒径に達したら、シェル樹脂（ラッテクスエマルション中のスチレン−ブチルアクリレート樹脂をさらに７．５９ｋｇ）を混合物に加えた。この時間に、ジャケットの温度を５８．５℃まで上げた（ラテックスのガラス転移温度Ｔｇより３．５℃高い）。

目標／最終粒径に達したら、スラリーのｐＨが４．５〜４．９に達するまで水酸化ナトリウムを加えることによって粒子の成長を止めた。次いで、バッチ目標温度を９６℃まで上げた。スラリーが９０℃の温度に達したら、スラリーのｐＨ値が３．９８〜４．０２に達するまで、硝酸を加えてバッチのｐＨを調節した。

バッチが９６℃に達したら、スラリーの温度を維持し、粒子の真円度を時間経過ととともに監視した。真円度が目標値である０．９８８に達したら、スラリーの温度を速度０．６℃／分で５３℃まで下げた。スラリーの温度が５７℃に達したら、スラリーのｐＨが７．５〜７．９の値に達するまで水酸化ナトリウムを加えることによって、そのｐＨを調節した。

所望の粒径および真円度を有する粒子を含むスラリーを製造した後、このスラリーに対し、下流操作と呼ばれる一連の工程を行った。これらの操作には、スラリーをふるい分けし、反応器内が高温であるために生成し得る大きすぎる粒子を除去すること、粒子を洗浄し、界面活性剤または望ましくない帯電特性を付与し得る他のイオン種を除去すること、粒子を乾燥することによって過剰の水分を除去することが含まれていた。

先端速度、シェル形成前凝集物中に存在する固体の割合、ジャケット温度が容積平均粒度分布指数ＧＳＤｖに及ぼす影響を図２にグラフで示す。異なる粒度での先端速度の変化を図３にグラフで示す。

（比較例１）
実施例１と同じ割合の成分を用い、トナー粒子を製造した。しかし、シェル形成前凝集中と、シェル形成工程中とで、先端速度およびジャケット温度の設定温度は、異なっていた。

特に、インペラを８２０ｆｔ／分の先端速度で操作することによって、混合物を凝集させた。シェル形成前凝集物の平均粒径が４μｍになったら、先端速度Ｔｓを６５０ｆｔ／分に下げた。先端速度が実施例１の約８３％〜約８８％になるように、この点からの先端速度の設定を行う。この凝集プロセス中、反応器のジャケットの温度は、約５７．５℃（ラテックスのガラス転移温度Ｔｇより２．５℃高い）であった。しかし、シェル作成工程中のジャケットの温度も、約５７．５℃であった。

以下に示すように、表１は、実施例１および比較例１の先端速度条件と温度条件をまとめている。

（結果）
表２に示されるように、実施例１の容積メディアンＤ５０は、比較例１の容積メディアンよりわずかに大きかった。一方、実施例１のＧＳＤｖおよびＧＳＤｎは、比較例１のＧＳＤｖおよびＧＳＤｎより小さく、このことは、実施例１によって製造されるトナーが、比較例１と比較して改良された粒度分布を有することを示す。したがって、実施例１は、比較例１と比較して、改良されたトナー帯電分布も有している。

図４および図５は、トナー粒子の製造中の異なる時間点で、実施例１および比較例１のＤ８４／Ｄ５０およびＤ５０／Ｄ１５パラメーターを示す。実施例１は、図４および図５で「新規プロセス（Ｉ）」に対応し、比較例１は「旧プロセス（Ｎ）」に対応する。

Claims (10)

1. トナー粒子を製造する方法であって、
   ラテックス樹脂；
   場合によりワックス；
   場合により着色剤；
   場合により界面活性剤；
   場合により凝固剤；
   場合によりキレート化剤；および
   場合により１種類以上のさらなる添加剤を含むシェル形成前凝集成分を、混合インペラと加熱ジャケットとを備える反応器に加えることによって、シェル形成前凝集混合物を作成することと；
   シェル形成前凝集混合物を、インペラを用いて初期先端速度で均質化しつつ、シェル形成前凝集を行い、シェル形成前凝集物を作成することと；
   シェル形成前凝集物が目標とする中間平均粒径に達したら、前記先端速度を第２の先端速度まで下げることと；次いで、
   シェル形成前凝集物が目標とする中間平均粒径に達したときと、シェル形成前凝集物が、目標とする最終的な平均粒径に達したときの間に、先端速度が以下の式
   先端速度＝１６４４ｆｔ／分−２０４．９（ｆｔ／（分＊μｍ））＊平均粒径（μｍ）
   を満たすように１回以上の間隔で先端速度を下げることと；
   シェル形成前凝集物が目標とする最終的な平均粒径に達したら、シェル形成前凝集を停止することと；
   シェル形成前凝集物にシェルラテックスを加えることと；
   シェル形成前凝集物の周りにシェルを作成し、シェル形成後凝集物を得ることとを含む、方法。
2. 初期先端速度が、９２０〜９６０ｆｔ／分の範囲であり、第２の先端速度が８３０〜８７０ｆｔ／分の範囲である、請求項１に記載の方法。
3. シェル形成前凝集中、加熱ジャケットは、シェル形成前凝集混合物で使用されるラテックスのガラス転移温度より２．２℃〜２．８℃高い温度に設定される、請求項１に記載の方法。
4. シェル形成後凝集物は、数比率による下側幾何標準偏差（ＧＳＤｎ）が１．１８〜１．２０であり、容積による上側幾何標準偏差（ＧＳＤｖ）が１．１６〜１．１７である粒度分布を有する、請求項１に記載の方法。
5. トナー組成物であって、
   コアと；
   コアの周囲にあるシェルとを含むトナー粒子を含み、
   コアの平均粒径に対するトナー粒子の平均粒径の比率は、１．１〜１．２であり；
   トナー粒子は、数比率による下側幾何標準偏差（ＧＳＤｎ）が１．１８〜１．２０であり、容積による上側幾何標準偏差（ＧＳＤｖ）が１．１６〜１．１７である粒度分布を有する、トナー組成物。
6. コアの容積平均粒径が５．０〜５．５μｍであり；
   トナー粒子の容積平均粒径が５．５〜６．５μｍである、請求項５に記載のトナー組成物。
7. トナー粒子は、真円度が０．９４０〜０．９９９であり、
   形状因子が１０５〜１６０であり、
   表面積が０．５ｍ^２／ｇ〜１．４ｍ^２／ｇである、請求項５に記載のトナー組成物。
8. トナー粒子は、元々のトナーの質量に対する電荷の比率（Ｑ／Ｍ）が−２μＣ／ｇ〜−５０μＣ／ｇである、請求項５に記載のトナー組成物。
9. トナー組成物は、最低しわ固定温度（ＭＦＴ）が１１５℃〜１４５℃である、請求項５に記載のトナー組成物。
10. 一成分現像剤であって、
    スチレン−ブチルアクリレートラテックス樹脂を含み、ガラス転移温度Ｔｇが５１℃〜５９℃であるコアと、
    コアの周囲にあり、スチレン−ブチルアクリレートラテックス樹脂を含み、ガラス転移温度Ｔｇが４０℃〜７０℃であるシェルとを含むトナー粒子を含むトナー組成物を含み、
    コアの容積平均粒径は、４．５〜５．５μｍであり、
    コアの平均粒径に対するトナー粒子の平均粒径の比率は、１．１〜１．２であり、
    トナー粒子は、
    容積平均粒径が５．５〜５．９μｍであり、
    重量平均分子量（Ｍｗ）が２０，０００ｐｓｅ〜６０，０００ｐｓｅの範囲であり、
    数平均分子量（Ｍｎ）が８，０００ｐｓｅ〜２５，０００ｐｓｅの範囲であり、
    Ｍｎに対するＭｗの比率が１．２〜５．０であり、
    数比率による下側幾何標準偏差（ＧＳＤｎ）が１．０５〜１．１２であり、容積による上側幾何標準偏差（ＧＳＤｖ）が１．０５〜１．１２である粒度分布を有し、
    真円度が０．９６５〜０．９９９であり、
    形状因子が１２０〜１５０であり、
    表面積が０．７ｍ^２／ｇ〜１．０ｍ^２／ｇであり、
    トナー組成物は、
    最低しわ固定温度（ＭＦＴ）が１５５℃〜１８５℃であり、
    オフセット温度が２０５℃〜２１５℃であり、
    フローが１５％〜４０％であり、
    圧縮率が９％〜１４％であり、
    密度が１．３〜１．８であり、
    融合率が６０％〜９０％であり、
    最低固定温度（ＭＦＴ）で測定された光沢が５〜２０光沢単位であり、
    元々のトナーの質量に対する電荷の比率（Ｑ／Ｍ）が−３０μＣ／ｇ〜−６５μＣ／ｇである、一成分現像剤。

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