JP2015011349A - 単成分現像系のためのトナー組成物 - Google Patents

Abstract

【解決手段】単成分現像系で、印刷の質が高い画像を現像するための新規表面添加剤パッケージを含むトナー組成物。添加剤パッケージは、ゾルゲルシリカ、ＰＤＭＳシリカ、ＨＭＤＳシリカおよびＰＭＭＡ、メラミンを含む有機スペーサーとを含むトナー組成物。
【効果】トナー組成物は、優れた流動性、帯電性を与え、トナーの使用量を減らし、ドラムの汚染を減らすことができ、高速印刷に有用である。
【選択図】なし

Description

本開示は、一般的に、トナー組成物、および良好な品質の画像を作成し、現像する際に使用するために、このようなトナーを製造する方法に関する。

トナーを調製する多くのプロセス（例えば、樹脂が顔料とともに溶融混練されるか、または押出成形され、微粉化され、粉砕されてトナー粒子が得られる従来のプロセス）が知られている。印刷物および／またはゼログラフィー画像を作成するときに乳化凝集（ＥＡ）トナーを用いる。乳化凝集技術は、典型的には、樹脂を、場合により必要な場合には溶媒とともに、水中で加熱するか、または乳化重合を用いて水中のラテックスを作成することによる、粒径が小さな、例えば、直径が約５〜約５００ナノメートルの樹脂粒子のエマルションラテックスの作成を含む。着色剤分散物（例えば、場合によりさらなる樹脂とともに、水に分散した顔料）を別個に作成する。着色剤分散物をエマルションラテックス混合物に加え、次いで、凝集剤または錯化剤を加え、および／またはその他の方法で凝集を開始させ、凝集したトナー粒子を作成する。凝集したトナー粒子を加熱すると、融着／融合が可能になり、それによって、凝集し融合したトナー粒子が得られる。

トナー系は、通常は、トナー粒子が摩擦電気的に付着する磁気担体顆粒が現像材料に含まれる２成分現像系（ＴＣＤ）と、一般的にトナーのみを使用する単成分現像系（ＳＤＣ）の２種類に分類される。ＳＣＤ系の中で、磁性系および非磁性系が知られている。磁性系は、磁性物質を含有するトナーの使用を含み、鮮明なカラー画像の現像ができない場合があり、非磁性系に注目が集まっている。

粉末電子写真現像系の操作自由度は、静電画像に供給され得るトナー粒子の用いやすさによって大部分が決定されるだろう。粒子上に電荷を配置すると、電場によって画像を移動し、現像することができ、多くは、摩擦電気を用いて達成される。摩擦帯電は、ＴＣＤ系でトナーと大きな担体ビーズとを混合することによって、または、ＳＣＤ系でトナーをブレードとドナーロールとの間で擦り合わせることによって生じてもよい。

非磁性ＳＣＤ系では、トナーは、トナー格納部から供給ロールへと供給され、次いで、現像ロールへと供給される。帯電／計測ブレードを通過しつつ、トナーが帯電する。非磁性ＳＣＤは、帯電トナーに対する現像格納部に担体を必要としないので小型なため、デスクトップカラーレーザープリンタとして非常に人気がある。したがって、非磁性ＳＣＤ系は、ＴＣＤ系と比較して小さなカートリッジを利用してもよく、消費者がユニットを交換する費用は、ある場合には、２成分系と比較して、単成分現像系の方が安いだろう。

ＳＣＤ系に関連していくつかの課題が存在する。第１の課題は、従来のＴＣＤトナーと比較して、トナー粒子の電荷が少なく、電荷分布が広いことである。このことは、トナーがブレードと現像ロールの間にあるギャップを流れる時間が非常に短いためである。電荷が少ないと、バックグラウンドが高くなり、現像性が低くなる。ＳＣＤ系のトナーは、微粒子含有量も高く、電荷および印刷バックグラウンドに影響を与えるだろう。また、微粒子含有量が大きいほど、電荷分布が広くなる。

ＳＣＤ系の別の課題としては、熟成中および過酷な環境（例えば、電子写真装置中でみられるＡゾーンおよびＣゾーンの条件）でのトナー堅牢性がある。ブレードによる高い応力によって、トナーがブレードまたは現像ロールに付着することがある。これにより、トナーの電荷が減り、トナーの流動性が低下することがある。非磁性トナーは、帯電／計測ブレードを通って帯電するため、電荷が低く、流動性が低いと、印刷の欠陥（例えば、ゴースト現象、ホワイトバンドおよび画像上のトナー密度が低い）が生じることがある。

優れた流動性、帯電性を与え、トナーの使用量を減らし、ドラムの汚染を減らすことができる、高速印刷（特に高速単色印刷）に適したトナー組成物が依然として必要である。

本開示は、単成分現像系で、例えば、印刷の質が高い現像画像を作成するための新規添加剤パッケージを含む新規トナー組成物を提供することによって、上の問題の一部または全部に対処する。概要は、本願発明者の総括の後にある特許請求の範囲が終わるときに、終わる。

図１は、本開示の例示的なトナー配合物と、従来のトナー配合物の比較である。 図２は、本開示の例示的なトナー配合物と従来のトナー配合物の電荷スペクトログラフの比較である。

本明細書に、樹脂と、ワックスと、着色剤とを含んでいてもよいトナーを提供する。トナー粒子の外側表面に表面添加剤パッケージを加えてもよい。すなわち、トナー粒子をまず作成し、次いで、トナー粒子と、添加剤パッケージの材料とを混合してもよい。その結果、添加剤パッケージは、一般的に、トナー粒子の塊に組み込まれるのではなく、トナー粒子の外側表面にコーティングされるか、または付着するだろう。

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利用してもよい。このようなラテックスは、従来の方法によって製造されてもよい。ラテックスエマルションを作成するのに有用な適切なモノマー、すなわち、ラテックスエマルションの状態で得られるラテックス粒子としては、限定されないが、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が挙げられる。

トナー（またはバインダー）樹脂として、任意の従来のトナー樹脂を使用することができる。適切なトナー樹脂の具体例としては、例えば、熱可塑性樹脂、例えば、一般的にビニル樹脂、または特にスチレン樹脂、ポリエステルが挙げられる。

ラテックスポリマーは、少なくとも１つのポリマーを含んでいてもよい。例示的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およびスチレンメタクリレートが挙げられる。

ある実施形態では、ポリ（スチレン−アクリル酸ブチル）をラテックスとして利用してもよい。このラテックスのガラス転移温度は、約５０〜約６５℃、他の実施形態では、約５５〜約６０℃であってもよい。さらなる実施形態では、コアラテックスのガラス転移温度は、約５３〜約５７℃であってもよく、シェルラテックスのガラス転移温度は、約５０〜約６２℃であってもよい。

例示的な実施形態の乳化凝集プロセスでトナー粒子を作成している間に、ワックス分散物も加えてもよい。適切なワックスとしては、例えば、水およびイオン系界面活性剤、非イオン系界面活性剤、またはこれらの組み合わせに懸濁した粒径範囲が体積平均直径で約５０〜約１０００ナノメートル、他の実施形態では、約１００〜約５００ナノメートルであるミクロン未満のワックス粒子が挙げられる。適切な界面活性剤としては、上述のものが挙げられる。イオン系界面活性剤または非イオン系界面活性剤は、例えば、ワックスの約０．１〜約２０重量％、他の実施形態では、約１〜約５重量％の量で存在していてもよい。非イオン系界面活性剤を使用するさらなる実施形態では、非イオン系界面活性剤は、例えば、ワックスの約０．１〜約２０重量％、さらなる実施形態では、ワックスの約２〜約３重量％の量で存在していてもよい。

例示的な本開示の実施形態のワックス分散物は、例えば、天然植物性ワックス、天然動物性ワックス、鉱物ワックス、および／または合成ワックス、およびこれらの組み合わせを含んでいてもよい。

ワックスは、例えば、トナーの約０．１〜約３０重量％、ある実施形態では、トナーの約２〜約２０重量％、約４〜約１４重量％の量で存在していてもよい。

ラテックス粒子およびワックスに着色剤分散物を加えてもよい。ある例示的な実施形態では、着色剤分散物としては、例えば、粒径が、例えば、体積平均直径で約５０〜約５００ナノメートル、ある実施形態では、体積平均粒径で約１００〜約４００ナノメートルのミクロン未満の着色剤粒子が挙げられる。着色剤粒子を、アニオン系界面活性剤、非イオン系界面活性剤、またはこれらの組み合わせを含む水相に懸濁させてもよい。種々の実施形態では、界面活性剤は、イオン系であってもよく、例えば、着色剤の約１〜約２５重量％、ある実施形態では、着色剤の約４〜約１５重量％であってもよい。

着色剤、例えば、カーボンブラック、シアン、マゼンタ、および／またはイエローの着色剤を、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ことができる。一般的に、顔料を、例えば、固形分基準で、トナー粒子の約１〜約３５重量％、または約５〜約２５重量％、または約５〜約１５重量％の範囲の量で使用してもよい。しかし、これらの量からはずれた量も使用することができる。

特定の実施形態では、ラテックスおよび着色剤分散物を凝集させている間、または凝集前に凝固剤を加えてもよい。

適切な凝固剤の例としては、ポリハロゲン化アルミニウム、例えば、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）、または対応する臭化物、フッ化物またはヨウ化物；ポリケイ酸アルミニウム、これらの組み合わせなどが挙げられる。

凝固剤を、例えば、トナーの約０．０１〜約５重量％、ある実施形態では、トナーの約０．１〜約３重量％、約０．１２〜約０．２重量％の量で加えてもよい。例示的な実施形態では、ＰＡＣを、例えば、トナーの約０．１２〜約２０重量％の量で加えてもよい。

例示的な実施形態のトナー組成物を作成するために使用される着色剤、ワックスおよび他の添加剤は、界面活性剤を含んでいてもよい分散物の状態であってもよい。

種々の実施形態では、界面活性剤または共界面活性剤を含有する水相で、ラテックスを調製してもよい。ポリマーとともに利用してラテックス分散物を作成し得る界面活性剤は、例えば、固形分が約０．０１〜約１５重量％、ある実施形態では、固形分が約０．１〜約５重量％の分散物を与えるような量のイオン系界面活性剤または非イオン系界面活性剤であってもよい。

例示的な実施形態では、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。適切な開始剤の例としては、水溶性開始剤、例えば、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウムおよび過硫酸カリウム；および有機過酸化物およびアゾ化合物を含む有機可溶性開始剤；およびこれらの組み合わせが挙げられる。

適切な量で、例えば、モノマーの約０．１〜約８重量％、特定の実施形態では、モノマーの約０．２〜約５重量％の量で開始剤をラテックスに加えてもよい。

ある実施形態では、ラテックスポリマーを作成するときに、連鎖移動剤を利用してもよい。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、例えば、モノマーの約０．１〜約１０重量％、特定の実施形態では、モノマーの約０．２〜約５重量％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。

例示的な実施形態では、界面活性剤に懸濁した、架橋していないラテックス樹脂に、第２のラテックスを加えてもよい。本明細書で使用する場合、第２のラテックスは、ある実施形態では、架橋を行った後の、架橋した樹脂またはポリマーまたはこれらの混合物、または上述のような架橋していない樹脂を指していてもよい。

第２のラテックスは、粒径が体積平均直径で約１０〜約３００ナノメートル、ある実施形態では、体積平均直径で約２０〜２５０ナノメートルのミクロン未満の架橋した樹脂粒子を含んでいてもよい。第２のラテックスを、界面活性剤を含有する水の水相に懸濁させてもよく、界面活性剤は、固形分全体の約０．３〜約１０重量％、または約０．７〜約５重量％の量であってもよい。

架橋した樹脂は、架橋したポリマー、例えば、架橋したスチレンアクリレート、スチレンブタジエン、および／またはスチレンメタクリレートであってもよい。

架橋剤は、架橋した樹脂の約０．０１〜約２５重量％、または約０．５〜約２０重量％の量で存在していてもよい。

架橋した樹脂粒子は、トナーの約１〜約２０重量％、ある実施形態では、トナーの約４〜約１５重量％、他の実施形態では、トナーの約５〜約１４重量％の量で存在していてもよい。

ある実施形態では、トナーを作成するために利用される樹脂は、ゲル樹脂と、架橋していない樹脂の混合物であってもよい。

ある実施形態では、ラテックス粒子を作成するときに、安定化剤を含むことが有利な場合がある。適切な安定化剤としては、カルボン酸官能基を含むモノマーが挙げられる。

存在する場合、安定化剤を、トナーの約０．０１〜約５重量％、ある実施形態では、トナーの約０．０５〜約２重量％の量で加えてもよい。

種々の実施形態では、凝集粒子の上にシェルを作成してもよい。コアラテックスを作成するために用いられる上述の任意のラテックスを使用し、シェルラテックスを作成してもよい。ある実施形態では、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する。シェルラテックスは、ガラス転移温度が約５０〜約６５℃、ある実施形態では、約５５〜約６０℃または約５６〜約５９℃であってもよい。

存在する場合、シェルは、乾燥トナー粒子の約２０〜約５０重量％、他の実施形態では、乾燥トナー粒子の約２６〜約４０重量％、または約２８〜約３４重量％の量で存在していてもよい。シェルの厚みは、約１００〜約１５００ｎｍ、またはある実施形態では、約２００〜約８００ｎｍ、または約３００〜約６００ｎｍであってもよい。

特定の実施形態では、表面添加剤パッケージをトナー粒子に塗布してもよい。添加剤パッケージを、トナー粒子の塊に組み込むのではなく、一般的に、トナー粒子の外側表面にコーティングまたは接着してもよい。添加剤パッケージの構成要素は、優れた流動特性、高いトナー電荷、電荷安定性、濃い画像および低いドラム汚染を実現するように選択されてもよい。

ある実施形態では、表面添加剤パッケージは、第１のシリカを含んでいてもよい。第１のシリカは、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）で表面処理されていてもよい。ＨＭＤＳシリカは、体積平均直径が、約５〜約７５ｎｍ、またはある実施形態では、約１０〜約７０ｎｍ、または約３〜約６０ｎｍであってもよい。

ＨＭＤＳで表面処理されたシリカは、粒子の約０．０５〜約２重量％、またはある実施形態では、約０．４〜約２重量％、または約０．２５〜約１．８重量％、または約０．３〜約１．４重量％、または約０．５０〜約１．３重量％、または約０．５〜約０．６重量％の量で存在していてもよい。

ある実施形態では、表面添加剤パッケージは、第２のシリカを含んでいてもよい。第２のシリカは、ゾルゲルシリカであってもよい。第２のシリカは、体積平均直径が、約９０〜約２００ｎｍ、またはある実施形態では、約１００〜約１５０ｎｍ、または約１４０〜約１８０ｎｍ、または約１２０〜約１５０ｎｍであってもよい。

ゾルゲルシリカは、粒子の約０．１０〜約１．００重量％、またはある実施形態では、約０．３０〜約０．９０重量％、または約０．４０〜約０．８０重量％、または約０．４５〜約０．６５重量％の量で存在していてもよい。

ある実施形態のために、表面添加剤パッケージは、第３のシリカをさらに含んでいてもよい。第３のシリカは、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）で表面処理されていてもよい。ＰＤＭＳシリカは、体積平均直径が、約５〜約７５ｎｍ、またはある実施形態では、約１０〜約７０ｎｍ、または約３０〜約６０ｎｍであってもよい。

ＰＤＭＳシリカは、粒子の約０．１０〜約３重量％、またはある実施形態では、約１〜約３重量％、約０．３０〜約２．７５重量％、または約０．４０〜約２．７重量％、または約２．４５〜約２．６５重量％、または約０．５〜約２．５５重量％の量で存在していてもよい。

例示的な実施形態によれば、ＨＭＤＳで表面処理されたシリカと、ゾルゲルシリカの重量比は、約０．４５：０．０６〜約０．７５：０．２５、他の実施形態では、約０．５：０．１〜約０．６：０．２の範囲であってもよい。

ＨＭＤＳで表面処理されたシリカと、ＰＤＭＳで表面処理されたシリカの重量比は、約０．４５：２．４〜約０．７５：２．７、他の実施形態では、約０．５：２．４５〜約０．６：２．６５の範囲であってもよい。

ＨＭＤＳで表面処理されたシリカと、ゾルゲルシリカと、ＰＤＭＳで表面処理されたシリカの重量比は、約０．４５：０．０５：２．３〜約０．７５：０．２５：２．７、ある実施形態では、約０．５：０．１：２．４５〜約０．６：０．２：２．６５、または約０．４５：０．１５：２．３５〜約０．５５：０．２５：２．４５の範囲であってもよい。

例示的な実施形態では、外側表面添加剤パッケージは、トナー粒子の約２〜約５重量％、または約３．０５〜約４．４５％、または約３．５５〜約４．２５重量％の量で存在していてもよい。添加剤パッケージは、合計で、トナーの約２〜約４重量％、または約２．５５重量％〜約４．０５重量％、または約３．２５〜約３．９５重量％の範囲であってもよい。表面添加剤パッケージ中の異なるシリカは、合計で、トナーの約１．５〜約３．５重量％、または約２〜約３．４％、または約２．３〜約３．３重量％の範囲の量であってもよい。

特定の実施形態では、外側表面添加剤は、表面添加剤として加えられるスペーサー分子を含んでいてもよい。現像ロールへのトナー粒子の付着を防ぐことによって、印刷の欠陥（例えば、ゴースト現象、ホワイトバンドおよび画像上のトナー密度が低い）の発生を減らすように、例えば、大きなポリマー表面添加剤が、スペーサーとして本開示のトナー組成物に含まれていてもよい。本明細書で使用する場合、大きなポリマー表面添加剤（本明細書では、ある実施形態では、大きなポリマースペーサーとも呼ばれる）は、体積平均直径が、約３００ｎｍ〜約８００ｎｍ、またはある実施形態では、約６００ｎｍ〜約７００ｎｍであってもよい。

適切な大きなポリマースペーサーとしては、ある実施形態では、ポリマー、例えば、ポリスチレン、フルオロカーボン、ポリウレタン、ポリオレフィン（高分子量ポリメチレン、高分子量ポリエチレンおよび高分子量ポリプロピレンを含む）、およびポリエステル（アクリレート、メタクリレート、メタクリル酸メチルを含む）、およびこれらの組み合わせが挙げられる。利用可能な具体的な大きなポリマースペーサーとしては、ポリメタクリル酸メチル、スチレンアクリレート、ポリスチレン、フッ素化メタクリレート、ポリフッ素化メタクリル酸メチル、およびこれらの組み合わせが挙げられる。

大きなポリマースペーサーを、トナー粒子の約０．１〜約１重量％、ある実施形態では、約０．２５〜約０．８５重量％、または約０．３５〜約０．６５重量％の量で存在するように加えてもよい。

ある実施形態では、大きなポリマースペーサーに表面処理を行ってもよい。このような処理としては、例えば、ケイ素、亜鉛、これらの組み合わせなどを大きなポリマースペーサー粒子に塗布することが挙げられる。

スペーサーを用いて得られた粒子は、Ｂｒｕｎａｕｅｒ、ＥｍｍｅｔｔおよびＴｅｌｌｅｒ（ＢＥＴ）法によって決定する場合、表面積が、約０．７０〜約１．５ｍ２／ｇ、ある実施形態では、約０．９０〜約１．３ｍ２／ｇ、または約０．８〜約１．２ｍ２／ｇであってもよい。

上述の表面添加剤パッケージに加え、さらなる任意要素の添加剤を、特定の実施形態のトナーと合わせてもよい。これらの添加剤としては、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、例えば、トナーの約０．１〜約１０重量％、またはある実施形態では、トナーの約１〜約３重量％の量の正または負の電荷制御剤を含んでいてもよい。

上の表面添加剤を利用し、トナーの帯電および電荷分布を最適化してもよい。例えば、本明細書の大きなポリマースペーサーは、現像ロールにトナーが付着するのを防ぐスペーサーとして作用してもよく、それによって、印刷の欠陥（例えば、ゴースト現象、ホワイトバンドおよび画像上のトナー密度が低い）の発生を減らしてもよい。

種々の実施形態では、大きなポリマースペーサーを、場合により他の添加剤と組み合わせてブレンドすると、トナーに静電電荷が付与されるだろう。したがって、本開示の例示的なトナーは、Ａゾーンでの静電電荷が、約２０〜約６０μＣ／ｇ、またはある実施形態では、約３０〜約５０μＣ／ｇ；Ｂゾーンでは約４０〜約１００μＣ／ｇ、またはある実施形態では、約５０〜約９０μＣ／ｇ；Ｊゾーンでは約６０〜約１２０μＣ／ｇ、またはある実施形態では、約７０〜約１００μＣ／ｇであってもよい。

トナー粒子の電荷を高め得るように、種々の実施形態では、表面添加剤が少ないことが必要な場合があり、したがって、機械帯電要件を満たすために、最終的なトナー帯電が大きくなるだろう。

錯化を生じることができる任意の凝集剤を、本開示の例示的なトナーを作成するときに使用してもよい。アルカリ土類金属または遷移金属の塩の両方を凝集剤として利用することができる。ある実施形態では、アルカリ（ＩＩ）塩は、着色剤とラテックス樹脂コロイドとを凝集させ、トナーコンポジットを作成することができるように選択することができる。

乳化凝集プロセスおよび融着プロセスの速度を制御するために、ｐＨ調整剤を加えてもよい。ｐＨ調整剤は、製造される生成物に悪影響を与えない任意の酸または塩基であってもよい。

トナー粒子が望ましい最終粒径に到達したら、塩基を用いて混合物のｐＨを約３．５〜約７の値、またはある実施形態では、約４〜約６．５の値に調節してもよい。塩基としては、任意の適切な塩基、例えば、アルカリ金属水酸化物、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムおよび水酸化アルミニウムを挙げることができる。アルカリ金属水酸化物を混合物の約０．１〜約３０重量％、ある実施形態では、約０．５〜約１５重量％の量で加えてもよい。

種々の実施形態によれば、乳化凝集手順は、典型的には、ポリマーまたは樹脂と、場合により１つ以上のワックス、場合により１つ以上の着色剤、場合により１つ以上の界面活性剤、任意要素の凝固剤および１つ以上のさらなる任意要素の添加剤を含有するエマルションを一緒に混合してスラリーを作成し、このスラリーを加熱して凝集粒子をスラリーの状態で作成し、場合により、シェルを加え、ｐＨを調節することによって粒子の凝集を凍結させ、スラリーの状態の凝集粒子を加熱し、粒子を融着してトナー粒子にし、次いで、回収し、場合により、得られた乳化凝集トナー粒子を洗浄し、場合により乾燥する基本的な処理工程を含む。反応剤を、適切な反応器、例えば、混合容器に加えてもよい。適切な量の構成要素を反応器内で合わせ、乳化凝集プロセスを開始してもよい。乳化重合を行うために選択される反応条件としては、例えば、約４５〜約１２０℃、またはある実施形態では、約６０〜約９０℃の温度が挙げられる。例示的な実施形態では、存在する任意のワックスの融点の約１０℃以内の高温で、例えば、約６０〜約８５℃、またはある実施形態では、約６５〜約８０℃で重合を行ない、ワックスを軟化させることによって、分散を促進し、エマルションへの組み込みを促進してもよい。

本開示の例示的なトナーは、凝集プロセス中にラテックスポリマー、ワックスおよび着色剤を合わせた後、融着プロセスを行い、洗浄し、乾燥させ、次いで、外側表面添加剤をブレンドすることによって調製されてもよい。

ラテックスポリマーは、当業者の常識の範囲内にある任意の方法によって調製されてもよい。ラテックスポリマーを調製可能な方法の１つは、半連続式乳化重合を含む乳化重合方法によるものである。次いで、ラテックス（場合により分散物の状態である）、安定化剤、ワックス、着色剤分散物、凝固剤および凝集剤を含む得られたブレンドを攪拌し、ラテックスのＴｇより低い温度まで、ある実施形態では、約３０〜約７０℃、またはある実施形態では、約３５〜約６５℃まで、約０．２〜約６時間、またはある実施形態では、約０．３〜約５時間かけて冷却し、体積平均粒径が約２〜約１０ミクロン、またはある実施形態では、体積平均直径が約４〜約９ミクロン、または約６〜約８ミクロンのトナー凝集物を作成してもよい。

その後、凝集粒子を特定の実施形態にしたがって融着させてもよい。融着は、約８０〜約９９℃の温度で約０．５〜約１２時間、またはある実施形態では、約１〜約６時間攪拌し、加熱することを含んでいてもよい。ｐＨをもっと酸性の値にさらに調節することによって、融着を促進してもよい。

異なる実施形態では、次いで、混合物のｐＨを、例えば酸を用いて約３．５〜約６まで、またはある実施形態では、約３．７〜約５．５まで下げ、トナー凝集物をさらに融着させてもよい。適切な酸としては、例えば、硝酸、硫酸、塩酸、クエン酸および／または酢酸が挙げられる。加える酸の量は、混合物の約０．１〜約３０重量％、ある実施形態では、約１〜約２０重量％であってもよい。

混合物を冷却し、洗浄し、乾燥させてもよい。特定の実施形態によれば、約２０〜約６５℃、またはある実施形態では、約２２〜約５０℃の温度で約０．５〜約８時間、またはある実施形態では、約１．５〜約５時間冷却してもよい。

次いで、トナースラリーを洗浄してもよい。特定の実施形態では、約７〜約１２、またはある実施形態では、約８〜約１１のｐＨで洗浄を行ってもよい。約２５〜約７０℃、またはある実施形態では、約３０〜約５５℃の温度で洗浄してもよい。洗浄は、濾過し、トナー粒子を含む濾過ケーキを脱イオン水で再懸濁させることを含んでいてもよい。濾過ケーキを脱イオン水で１回以上洗浄してもよく、または脱イオン水で１回洗浄してもよく、スラリーのｐＨを酸で調節し、次いで、場合により、脱イオン水で１回以上洗浄してもよい。

特定の実施形態では、約３５〜約７５℃、またはある実施形態では、約４５〜約６０℃の温度で乾燥を行ってもよい。粒子の水分量を設定目標である約１重量％未満になるまで、またはある実施形態では、約０．７重量％未満になるまで乾燥を続けてもよい。

（トナー特性）
乳化凝集プロセスは、従来の微粉化方法と比較して、トナー中の微細なトナー粒子の量および粗いトナー粒子の量を両方とも制限することによって、トナー粒子の粒径分布を大きく制御する。ある実施形態では、トナー粒子は、比較的狭い粒度分布を有し、数比率による下側幾何標準偏差（ＧＳＤｎ）が、従来の粉砕したトナーが１．２５〜約１．５５であるのに対し、約１．１５〜約１．４０、例えば、約１．１６〜約１．２５、または約１．１７〜約１．２３である。トナー粒子は、容積による上側幾何標準偏差（ＧＳＤｖ）が、従来の粉砕したトナーが１．２５〜約１．４５であるのに対し、約１．１５〜約１．３５、例えば、約１．１５〜約１．２１、または約１．１８〜約１．３０のＧＳＤｖを示してもよい。

トナー粒子は、例示的な実施形態では、体積平均直径（「体積平均粒子径」または「Ｄ_５０ｖ」とも呼ばれる）が、約３〜約２５μｍ、例えば、約４〜約１５μｍ、または約５〜約１２μｍ、または約６．５〜約８μｍであってもよく、Ｄ_５０ｖ、ＧＳＤｖおよびＧＳＤｎは、製造業者の指示にしたがって操作されたＢｅｃｋｍａｎ Ｃｏｕｌｔｅｒ Ｍｕｌｔｉｓｉｚｅｒ ３のような測定装置を用いて決定されてもよい。代表的なサンプリングは、以下のように行ってもよい。少量のトナーサンプル（約１ｇ）を得て、２５マイクロメートルのふるいで濾過し、次いで、等張性溶液に入れ、濃度約１０％を得て、次いで、このサンプルをＢｅｃｋｍａｎ Ｃｏｕｌｔｅｒ Ｍｕｌｔｉｓｉｚｅｒ ３で操作する。

例示的なトナー粒子は、真円度が、約０．９２０〜約０．９９９、またはある実施形態では、約０．９４０〜約０．９８０、または約０．９５０〜約０，９９８、または約０．９７０〜約０．９９５、または約０．９６２〜約０．９８０、約０．９８２以上〜約０．９９９、または約０．９５０以上〜約０．９６５であってもよい。真円度１．０００は、完全な球であることを示す。真円度は、例えば、Ｓｙｓｍｅｘ ＦＰＩＡ ２１００または３０００分析機を用いて測定してもよい。

ある例示的なトナー粒子は、表面積が約０．５〜約１．６ｍ^２／ｇであってもよく、ある実施形態では、約０．８〜約１．４ｍ^２／ｇ、または約０．６〜約１．２ｍ^２／ｇ、または約０．７〜約１．１ｍ^２／ｇであってもよい。表面積は、Ｂｒｕｎａｕｅｒ、ＥｍｍｅｔｔおよびＴｅｌｌｅｒ（ＢＥＴ）の方法によって決定されてもよい。

他の例示的なトナー粒子は、重量平均分子量（Ｍｗ）が、約２，５００〜約６５，０００ダルトンの範囲、数平均分子量（Ｍｎ）が、約１，５００〜約２８，０００ダルトンの範囲、ＭＷＤ（トナー粒子のＭｗとＭｎの比率、多分散性またはポリマーの幅の指標）が約１．２〜約１０であってもよい。シアントナーおよびイエロートナーの場合、トナー粒子は、Ｍｗが約２，５００〜約６５，０００ダルトン、Ｍｎが約１，５００〜約２８，０００ダルトン、ＭＷＤが約１．２〜約１０を示してもよい。ブラックおよびマゼンタの場合、トナー粒子は、Ｍｗが約２，５００〜約６０，０００ダルトン、Ｍｎが約１，５００〜約２８，０００ダルトン、ＭＷＤが約１．２〜約１０を示してもよい。

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の間に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、バインダーは、処理中に架橋を受け、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の最も高いピークをあらわすバインダーの分子ピーク値（Ｍｐ）のときに最も良好にみられるだろう。本開示では、バインダーは、Ｍｐ値が、約５，０００〜約５０，０００ダルトン、例えば、約７，５００〜約４５，０００ダルトンの範囲であってもよい。バインダーから調製されるトナー粒子は、例えば、約５，０００〜約４３，０００、またはある実施形態では、約７，５００〜約４０，５００ダルトンの高い分子ピークを示してもよく、分子ピークが、着色剤のような別の構成要素ではなく、バインダーの特性によって導かれることを示すだろう。

本開示のトナーは、低い最低固着温度（ＭＦＴ）および高い密度といった優れた特性を有する。例えば、トナーは、低い最低固着温度、すなわち、トナーを用いて作られた画像が基材に固定されるようになってもよい温度、約１３５〜約２２０℃、またはある実施形態では、約１５５〜約２２０℃、または約１８５〜約２１０℃の温度を有していてもよい。トナーは、融合率は、約５０〜約１００％、またはある実施形態では、約６０〜約９５％、または約８０〜約９０％であってもよい。画像の融合率は、以下の様式で評価されてもよい。トナーは、最初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。紙へのトナーの接着は、後の密度測定で目的の領域のテープを除去することによって測定される。試験した領域の密度を、除去前の領域の密度で割り、次いで、１００を掛けて融合率を得る。光学密度は、分光計（例えば、Ｘ−Ｒｉｔｅ製の９３８ Ｓｐｅｃｔｒｏ密度計）を用いて測定される。次いで、このようにして決定した光学密度を用い、以下の式にしたがって融合比を計算する。
融合（％）＝（除去後の面積／除去前の面積）×１００

トナーは、極端な相対湿度（ＲＨ）条件にさらしたとき、優れた帯電特徴を有していてもよい。低湿度ゾーンは、約１２℃／１５％ＲＨであってもよく、一方、高湿度ゾーンは、約２８℃／８５％ＲＨであってもよい。本開示のトナーは、親トナーの電荷対質量比（Ｑ／Ｍ）が、約−２〜約−５０ｍμＣ／ｇ、またはある実施形態では、約−４〜約−３５ｍμＣ／ｇであってもよく、表面添加剤をブレンドした後の最終的なトナーの電荷は、−８〜約−４０ｍμＣ／ｇ、またはある実施形態では、約−１０〜約−２５ｍμＣ／ｇであってもよい。

トナーは、熱オフセット温度が、例えば、約１９０〜約２１０℃、またはある実施形態では、約２００〜約２１０℃、または約２０５〜約２１０℃を示してもよい。

トナー組成物は、Ｈｏｓａｋａｗａ Ｐｏｗｄｅｒ Ｆｌｏｗ Ｔｅｓｔｅｒによって測定すると、流動性を有していてもよい。本開示のトナーは、流動性が、約３５〜約６５％、またはある実施形態では、約３０〜約４０％を示していてもよい。

トナー組成物について、部分的に流動性の関数である圧縮性を測定してもよい。本開示のトナーは、９．５〜１０．５ｋＰａでの圧縮性が約８〜約１５％、またはある実施形態では、約１０〜約１２％を示していてもよい。

トナー組成物を用いた後のドラム汚染は、ドラムをはずし、その後に計量することによって測定されてもよい。本開示のトナーは、０〜９９９印刷後のドラム汚染が約０〜約２０％、またはある実施形態では、約１〜約８％を示してもよい。

トナー組成物の密度は、密度計によって測定されてもよい。本開示のトナーは、密度が約１．１０〜約１．６５、またはある実施形態では、約１．４〜約１．６を示していてもよい。

本開示のトナーは、最適な光沢、剥離時間およびフューザー中の滞留時間のために、低Ｔｇのコア、高Ｔｇのシェルラテックスおよびラテックスゲルからなる３種類のラテックス系で構成される。粒子は、粒径範囲が約７．０〜約８．０μｍであり、形状範囲が約０．９５５〜約０．９６５である。トナー粒子の特徴は、高速ＳＣＤ系で使用する場合（例えば、限定されないが、５５〜６６ｐｐｍのＳＣＤ系）、高熱／湿度（８０／８０）でのクリーニングドラムのかすみ、モーニングドラムのかすみ、剥離性、フューザー中の滞留時間、印刷の鮮明さの向上の一因となる。以下の表１は、具体的な粒子の構成要素の配合を列挙する。

１０リットルのＨｅｎｓｃｈｅｌブレンダーを用い、凝集プロセスによって調製した調製したトナー粒子と、外側添加剤とをブレンドすることによって、表１の配合物を調製した。表１にまとめた配合にしたがってトナー粒子を調製した。反応物の固形分含有量が約１４％になるように、水を加えた。熱オフセットおよび最低温度での融合の課題を避けるようにラテックスおよびワックスを最適化した。トナーの目標となる特性は、乾燥粒子の中位径が約６．８〜７．４μｍ、真円度が約０．９５０〜約０．９８０である。バッチプロセスで乳化凝集トナー粒子を調製した。

樹脂コア、顔料（着色剤は、Ｃｙａｎ １５：３ ＰｉｇｍｅｎｔおよびＲｅｇａｌ ３３０カーボンブラックである）、パラフィンワックスおよびポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ １００）（または他の凝固剤）を、約２０〜９０分間かけてまず均一化し、次いで、約３０℃で混合した。均一化した後、混合物をホモジナイザーループから引っ張りだし、制御された速度および設定温度で、反応器内で混合した。混合物中の粒子は、望ましい粒径である約５．４〜５．８ｕｍまで成長した（提供されたい）。次いで、適切な粒径である約６．４〜約６．８μｍに達するまでシェルを加え、次いで、塩基（例えば、水酸化ナトリウム）を加えて成長を止め、ｐＨを約５．５〜５．７に調節した。温度を９６℃まで上げた。融着への温度上昇を注意深く観察し、８０℃で、ｐＨを約５〜５．２に調節した。次いで、約９６℃の融着温度で粒子を融着させた。このバッチについて、粒子真円度を観察し（Ｍａｌｖｅｍ Ｓｙｓｍｅｘ ＦＰＩＡ ｅ３０００を用いて測定）、最大の真円度として０．９６５を維持していた。粒子真円度が０．９６０になったら、ｐＨを約６．９に調節した。次いで、反応器の温度を６３℃に設定し、スラリーを０．６℃／分の速度で冷却した。この温度で、ｐＨを約８．８に調節した。スラリーがこのｐＨになったら、温度を約４０℃まで下げた。スラリーを取り出し、次いで、粒子を濡れた状態でふるい、濾過によって洗浄し、凍結乾燥させた。

次いで、得られた粒子を採取し、粒径が約５００ｎｍのポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ Ｓｐａｃｅｒ）およびＥｓｐｒｉｘ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓからＥＳＰＲＩＸ １４５１として市販される粒径が約３００ｎｍのＭｅｌａｍｉｎｅ（Ｅｐｏｓｔａｒ Ｓｐａｃｅｒ）を含む大きなポリマースペーサーを加え、トナーをブレンドした。中程度のシリカ（４０ｎｍ ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ））、コロイド状シリカ（１００ｎｍコーティング）および中程度のシリカ（４０ｎｍ ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）を含む３種類のシリカを加えた。

表１に示す組成物を用い、トナー配合物を調製した。トナー粒子は、ＭＷが約３０〜約３５ｋｐｓｅ、Ｍｎが約１０〜約１５ｋｐｓｅ、ＭＷＤが約１．５〜約４．５であった。

周囲の相対湿度（ＲＨ）および低い相対湿度の条件で、５５ｐｐｍの高速ＳＣＤ機で連続的な印刷サイクルを行い、表１のトナー配合物を試験し、表面添加剤としてシリカのみを含む初期の使用の後に、上のトナーを含むレフィルカートリッジを用い、コントロールと同じ条件で試験した。

（試験条件）
以下の２種類の極端な印刷条件でトナー配合物を試験した。第１の冷温乾燥状態での印刷条件および第２の高温高湿状態での印刷条件。トナーおよび現像剤が、広範囲の環境条件で機能性であり、プリンタから良好な画質を実現できることが望ましい。したがって、トナーおよび現像剤が、低湿低温（例えば、５０°Ｆおよび２０％相対湿度）、および高湿高温（例えば、８０°Ｆおよび８０〜８５％相対湿度）で機能することが望ましい。

トナー配合物について、融合性も試験した。図１は、従来のコントロールに対するトナー１、２および３の比較である。融合比は、従来のトナーでは、約１９１℃で０．９または９０％であるのに対し、約１６９℃である。これらの結果は、本開示のトナーが、融点が低く、普通紙に良好に付着することを示す。

表２の結果は、低温溶融であっても、ＨＯＴオフセットは２０５℃より高く、ＣＯＬＤオフセットは従来のトナーより低いことを示す。

Ｘｒｉｔｅ密度計によって画像密度を試験した。印刷した後、携帯機械を用いて結果を測定し、印刷したページのコントロール領域の画像密度を計算した。図２は、上のトナーと従来のトナーの電荷スペクトログラフの比較である。上のトナーは、従来のトナーの帯電と同等であり、この機械で十分に同等に機能する。このトナー組成物は、約１．２〜約１．８の画像密度を示してもよい。

本開示のトナーは、従来のトナーと比較して、最適な光沢、剥離時間およびフューザー中の滞留時間を与え、高速ＳＣＤ系で使用する場合、高熱／湿度（８０／８０）でのクリーニングドラムのかすみ、モーニングドラムのかすみ、剥離性、フューザー中の滞留時間、印刷の鮮明さの向上の一因となる。表３の結果は、約１０〜約３０ｇｇｗの改良された光沢、約２０ｇｍ以下の貯蔵安定性、５％以下のドラムのかすみを示す。これらの改良された特性は、トナーと感光体との相互作用という観点で重要である。

Claims (10)

1. 樹脂と；
   任意要素のワックスと；
   着色剤と；
   ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）で表面処理されたシリカ、表面処理されていないゾルゲルシリカおよびポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）で表面処理されたシリカの混合物を含む表面添加剤と；
   メラミンおよびポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）を含む有機スペーサーとを含む粒子を含む組成物。
2. ＨＭＤＳで表面処理されたシリカは、平均粒子直径が約５〜約７５ｎｍであり、ゾルゲルシリカは、平均粒子直径が約９０〜約２００ｎｍであり、ＰＤＭＳシリカは、平均粒子直径が約５〜約７５ｎｍである、請求項１に記載の組成物。
3. ＨＭＤＳで表面処理されたシリカと、ゾルゲルシリカと、ＰＤＭＳシリカとの重量比が、約０．４５：０．１５：２．３〜約０．７５：０．２５：２．７の範囲であり、メラミンとＰＭＭＡとの重量比が約０．０５：０．４０〜約０．１５：０．６０の範囲である、請求項１〜２のいずれか１項に記載の組成物。
4. ＨＭＤＳで表面処理されたシリカ、ゾルゲルシリカおよびＰＤＭＳシリカの混合物が、トナー組成物中に、トナー組成物の合計重量を基準として約３．０５〜約４％の量で存在し、メラミンおよびＰＭＭＡの混合物が、トナー組成物中に、トナー組成物の合計重量を基準として約０．４５〜約０．６５％の量で存在する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の組成物。
5. トナー粒子は、真円度が約０．９２０〜約０．９９９である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の組成物。
6. トナー粒子は、体積平均直径が約５〜約１２μｍである、請求項１〜５のいずれか１項に記載の組成物。
7. 表面添加剤混合物が、トナー組成物中に、トナー組成物の合計重量を基準として約２〜約５％の量で存在する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の組成物。
8. トナー粒子が、コアとシェルとをさらに含み、コアが、架橋したポリマーと組み合わせて、トナーの約６〜約９重量％の量で存在する第１の架橋していないポリマーを含む樹脂を含み、シェルが、トナーの約２７〜約３３重量％の量で存在する第２の架橋していないポリマーを含み；
   さらに、改質パラフィンワックスと着色剤とを含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の組成物。
9. 第１の架橋していないポリマー、第２の架橋していないポリマー、または両方が、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、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つのモノマーを含む、請求項８に記載の組成物。
10. トナーは、１７８℃で約１００％の固定度を示し、１７５℃未満では約８０％の固定度を示す、請求項１〜９のいずれか１項に記載の組成物。

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