JP4521560B2 - トナー配合物 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、多色及び単色又はブラックの画像形成に適した粉末状の乾燥電子写真トナーに関する。

発明の背景
暗部は画像形成するカラーを覆うので、多色画像形成に適したトナーでは暗成分の使用が避けられる。シリコンカーバイドは暗く、通常、例え少量であってもトナー粒子の表面成分として使用することができない（多くの場合に、超微粒子添加剤又はＥＰＡと言われる）。

従来のトナーにおけるシリコンカーバイドの機能は、研磨剤としてドクターブレードの接触表面を掻き取るものであった。本発明は、ＥＰＡとして全く新規であると考えられる材料をシリコンカーバイドの代わりに用いる。この材料は、酸化アルミニウムで表面処理されたルチル型針状酸化チタンである。

本出願において詳細に説明される実施態様は、透明紙への多色画像形成を容易にするために比較的低い溶融温度で操作される。このような低い温度との整合を図るために、溶融体からトナーを剥離するためのトナーのワックス成分は、比較的低い分子量（実施態様では５００Ｍｎ）とすることができる。更に、この実施態様では、二つのアモルファスシリカ粒子がバルク中に含有される。第１の粒子は、約３０±１５ｍ^２／ｇｍのＢＥＴ比表面積を有し疎水性にされる。第２の粒子は、約３８０ｍ^２／ｇｍのＢＥＴ比表面積を有し表面処理が施されない。これらの粒子をトナーのバルクに組込むことにより、貯蔵及び輸送の間に固化したり塊状になったりこれらに基づく印刷品質の欠陥が生じないように、極端な温度と湿度に対してトナーに耐性が付与される。これは、トナーとって、特に低融点トナーにとって望ましいが、世界規模の市場において魅力的であるためには、輸送及び貯蔵の条件に対して確固たるものでなければならない。

本出願の実施態様では、電荷制御剤の混合物、特に、有機ホウ素錯体の負電荷制御剤とアルミノシリケートの第４アンモニウム塩の負電荷制御剤との混合物が用いられ、この組合せは、バインダとして枝分かれポリエステル樹脂を有するトナーの一貫した流れを提供する。トナー流れのこの一貫性は、印刷環境（温度及び湿度）に依存することなく、トナーの寿命にわたり、かつ、異なるカラーのトナーにも適用される。これは、カラーが互いに層状に重ねられる減法混色を有するトナーのカラー用途において多層均一性を提供する。

発明の開示
バインダとしてのポリエステル樹脂と、着色剤としての顔料と、電荷制御成分と、剥離剤としてのワックスと、流れを改善し、かつ、ドクターブレードのような接触要素から掻き取るための超微粒子添加剤と（ＥＰＡｓ）を有する、通常の従来型の乾燥微粒子の静電トナーでは、１）一方のＥＰＡが、酸化アルミニウムで表面処理された親水性のルチル型針状酸化チタンであり、２）一方が低表面積で他方が高表面積の二つのシリカが、トナー
のバルク内で混合され、３）電荷制御要素が、有機ホウ素錯体の負電荷制御剤とアルミノ
シリケート化合物の第４アンモニウム塩との混合物である。

針状酸化チタンは、更に信頼性の高いトナー流れという新たな利点を提供し、この利点は、掻き取り機能と同じく、顔料としてカーボンブラック又はマグネタイト、或いは両方を有するブラックトナーを備えた針状酸化チタンを用いることによって同様に実現される。同じく、針状酸化チタンと同様の機能が、上述の二つのシリカも上述の電荷制御剤も含有しないトナーで見出された。

同じく、２つの混合されたシリカを含有することは、シリカの大きさを揃えること及び表面処理の機能を発揮し、したがって、トナーの広範囲の応用に適用できるものと考えられる。

最後に、電荷制御剤を混合することにより、一貫したトナー流れを得るために、他の要素に依存することなくポリエステルバインダとの共同的な相互作用が示されるものと考えられる。このような効果は、アルミノシリケートに対する有機ホウ素錯体の重量比が２〜１から１〜２で示された。

好適な実施態様の説明
下記の詳細な実施態様の成分は全て固体状であり、容易に機械的に混合され、粉末状に粉砕され、次いで分級される。

本発明によるシアントナーの配合は以下のとおりである：
材料 機能 重量％
１．枝分れポリエステル樹脂 バインダ ８３．１２５
２．線状ポリエステル樹脂 バインダ ７．２２５
３．シアン顔料 着色剤 ２．１５
４．ポリエチレンワックス
（５００Ｍｎ） 剥離剤 ３
５．有機ホウ素錯体 電荷制御剤 ０．５
６．アルミノシリケート化合物の
第４アンモニウム塩 電荷制御剤 １．０
７．アモルファス疎水性シリカ トナー特性改質剤 ２．０
８．アモルファスシリカ トナー特性改質剤 １

上記成分は溶融混合によって完全に混ぜ合わされ、次いで、粉砕され、粉末を形成する大きさによって分級される。これは、完全に標準的な方法が用いられるものであって、本発明部分を構成するものではない。

次いで、下記の三つの要素が粉末に添加されて混合される：
材料 機能 重量％
９．アモルファス疎水性シリカ 流れ剤 ０．７
１０．アモルファス疎水性シリカ 流れ剤 ０．２
１１．針状酸化チタン 剥離と欠乏低減 ０．４

材料を以下に更に説明する（番号を対応するように）。
１．枝分れポリエステル樹脂：カオー（Ｋａｏ） コーポ（Ｃｏｒｐ）．のＴＵＦＴＯＮＥ ＮＥ−７０１である：ＣＡＳ番号は非所有
２．線状ポリエステル樹脂：ミツビシ（Ｍｉｓｔｕｂｉｓｈｉ） レイヨン（Ｒａｙｏ
ｎ）のＤＩＡＣＲＯＮ ＥＲ−５６１、ＮＥ−７０１より高いＴｇ（ガラス転移温度）のビスフェノールＡ−タイプポリエステルである；ＣＡＳ番号 １４８５５６−６８．７
３．シアン顔料：クラリアント（Ｃｌａｒｉａｎｎｔ）のＨＯＳＴＡＣＯＰＹ ＢＧ Ｃ １０６（ＰＢ １５：３）である：線状ポリエステル樹脂ＥＲ−５６１（上記）の４０重量％；ＣＡＳ番号 １４７−１４−８（顔料）及び１４８５５６−６８−７（樹脂）
４．ポリエチレンワックス ５００Ｍｎ：ベーカー（Ｂａｋｅｒ）−ペトロライト（Ｐｅｔｒｏｌｉｔｅ）のＰＯＬＹＷＡＸ ５００である；ＣＡＳ番号 ９００２−８８−４
５．有機ホウ素錯体：ジャパン（Ｊａｐａｎ）カーリット（Ｃａｒｌｉｔ）のＬＲ−１４７である；ＣＡＳ番号 １１４８０３−１１−１
６．アルミノシリケート化合物の第４アンモニウム塩：クラリアント（Ｃｌａｒｉａｎｎｔ）のＣＯＰＹＣＨＡＲＧＥ Ｎ４Ｐである：ＣＡＳ番号は非所有
７．アモルファス疎水性シリカ：ニッポン（Ｎｉｐｐｏｎ）アエロシル（Ａｅｒｏｓｉｌ）のＡＥＲＯＳＩＬ ＲＹ−５０である；約３０±１５ｍ^２／ｇのＢＥＴ比表面積；ＣＡＳ番号 ６７７６２−９０−７
８．アモルファスシリカ：デグサ（Ｄｅｇｕｓｓａ）−フュールス（Ｈｕｌｓ）のＡＥＲＯＳＩＬ ３８０である；約３８０ｍ^２／ｇｍのＢＥＴ比表面積；ＣＡＳ番号 １１２９４５−５２−５及び７６３１−８６−９
９．アモルファス疎水性シリカ：デグサ（Ｄｅｇｕｓｓａ）−フュールス（Ｈｕｌｓ）のＡＥＲＯＳＩＬ Ｒ ８１２である；約２６０ｍ^２／ｇのＢＥＴ比表面積；ＣＡＳ番号 ６８９０９−２０−６
１０．アモルファス疎水性シリカ：ニッポン（Ｎｉｐｐｏｎ）アエロシル（Ａｅｒｏｓｉｌ）のＡＥＲＯＳＩＬ ＮＹ５０である；約３０±１５ｍ^２／ｇのＢＥＴ比表面積；ＣＡＳ番号 ６７７６２−９０−７
１１．針状酸化チタン：イシハラ（Ｉｓｈｉｈａｒａ）サンギョウ（Ｓａｎｇｙｏ）カイシャ（Ｋａｉｓｈａ）リミテッド（Ｌｔｄ．）のＦＴＬ１１０である；酸化アルミニウムで表面処理された親水性のルチル型針状酸化チタン；１０〜２０ｍ^２／ｇのＢＥＴ比表面積；１３０〜１７０ｎｍの主粒子；６〜８ｐＨ；ＣＡＳ番号 １３４６３−６７−７

このトナーは通常、トナーの表面層を有する現像ローラーとの接触によって、静電画像を支持する光導電性ドラムに塗布される。従来の方法では、トナーは現像ローラーに塗布され、光導電性ドラムに達する前にドクターブレードとの接触を通過する。

このトナーの二酸化チタンの針はトナーをドクターブレードから掻き取るのに効果的であり、その結果、十分に機能を発揮し続けることができる。従来は、同様の機能がシリコンカーバイドＥＰＡによって行なわれていたが、シリコンカーバイドは着色剤（黒以外の）に用いるには暗過ぎる。更に、チタン針はトナーの欠乏（ｓｔａｒｖａｔｉｏｎ）を抑制する。チタン針は、トナーが欠乏すること（ｓｔａｒｖｉｎｇ）を回避するために、圧力下でのトナー流れを促進するのに効果的であると考えられる。トナーの欠乏の抑制に関する正確なメカニズムは知られていない。（欠乏の制御が実験的に示されているが、前述の詳細な実施態様において特定的に示されていない。）

ＦＴＬ１１０針状チタニアはそれ自体、カラートナーに用いるのにシリコンカーバイドに代わるものであることを示す。針状チタニアが不足するトナーは、容認できない欠乏（ｓｔａｒｖｅ）を示す。他のチタニアを含む他の材料には、ポリエステルのカラートナーに用いるＥＰＡとして十分なものはない。ＦＴＬ１１０針状チタニアはそれ自体、様々な販売元から販売される多くのタイプのポリエステル樹脂に対して効果的であることを示す。電荷制御剤、フィラー、着色剤（ＣＭＹＫを含む顔料）又はワックスの配合成分において互いに異なる、カラートナーの多くの現像段階において、この針状チタニアが、シリコンカーバイドの代替物として、かつ、欠乏の抑制剤として機能する際に、この針状チタニアを用いることは、電荷制御剤、フィラー、着色剤（ＣＭＹＫを含む顔料）又はワックスを選ぶ上で問題にはならないようである。ＦＴＬ１１０針状チタニアは、電荷又は粉末状流剤としての効力を発揮しないので、他のＥＰＡは、特定の現像システムに対して適性であるトナーの電荷と流れを最適化するのに用いられる。チタニアが効果を発揮するには、トナー表面に完全に結合している必要はない。

トナーバルク中の二つのシリカは、一方は低い比ＢＥＴを備えた疎水性のものであり、他方は高い比ＢＥＴを備えた未処理ものであるが、貯蔵及び輸送の間に固化したり塊状にならないように極端な温度と湿度に対してトナーに耐性を与えるように機能する。

更に、二つの電荷制御要素が、トナーの寿命にわたって、かつ、異なるカラーのトナーに対して、一貫したトナーの流れを提供することについても機能することが観察された。（これは、実験的な配合物において示されたが、上述の詳細な実施態様に対しては特定的に示されていない。）

多くの代替成分が一覧として挙げられる。上記において特定的に説明した特徴は、広く新規であると考えられる。上述した詳細な配合物は、異なる顔料を有する他のトナー配合物の例示であると考えるべきである。特に、上述のシアントナーに加えて、マゼンタ顔料を有する極めて類似したトナー、ならびに、イエロー顔料を有する極めて類似したトナーが、類似したブラックトナーと同様に用いられる。従来におけるように、シアン、マゼンタ及びイエローの顔料は減法混色であり、トナーはカラー範囲を形成するために互いの上に塗布される。

Claims (3)

1. 乾燥した粉末状の静電トナーであって、（ｉ）枝分れポリエステル樹脂のバインダと；（ｉｉ）ワックス剥離剤と；（ｉｉｉ）１５〜４５ｍ ^２ ／ｇの低ＢＥＴ比表面積を有する微粒子状のアモルファス疎水性シリカと；（ｉｖ）３８０ｍ ^２ ／ｇの高ＢＥＴ比表面積を有する微粒子状のアモルファスシリカと；を含有し、
   （ｖ）２６０ｍ ^２ ／ｇのＢＥＴ比表面積を有するアモルファス疎水性シリカと；（ｖｉ）１５〜４５ｍ ^２ ／ｇのＢＥＴ比表面積を有するアモルファス疎水性シリカと；（ｖｉｉ）酸化アルミニウムで表面処理され、１０〜２０ｍ ^２ ／ｇのＢＥＴ比表面積を有する親水性針状酸化チタンと；が添加された、乾燥した粉末状の静電トナー。
2. 前記ワックス剥離剤が５００のＭｎのポリエチレンである、請求項１に記載のトナー。
3. 前記（ｉｉｉ）低ＢＥＴ比表面積を有する微粒子状のアモルファス疎水性シリカが３０ｍ^２／ｇのＢＥＴ比表面積を有する、請求項１又は２に記載のトナー。