JP5118456B2 - トナー及び現像剤組成物 - Google Patents

Description

本発明は、トナー及び現像剤組成物に関する。

トナーシステムは、通常２つの種類、即ち、摩擦電気によってトナー粒子が付着している磁性担体顆粒を、現像剤材料が含んでいる２成分系と、典型的にはトナーのみ使用する単一成分系（ＳＤＣ）とに分類される。電界を介した画像の移動および現像が可能になるように、粒子表面に電荷を置くことは、摩擦電気を利用して最もよく実施されている。摩擦帯電は、２成分現像系においてトナーとより大きい担体ビーズとを混合することにより、または単一成分系においてブレードとドナーロールとの間でトナーを擦ることにより、発生させてもよい。

米国特許第５，３６４，７２９号明細書 米国特許第５，４０３，６９３号明細書 米国特許第４，９９６，１２７号明細書 米国特許第４，７９７，３３９号明細書 米国特許第４，９８３，４８８号明細書 米国特許第５，８５３，９４３号明細書 米国特許第５，２９０，６５４号明細書 米国特許第５，２７８，０２０号明細書 米国特許第５，３０８，７３４号明細書 米国特許第５，３７０，９６３号明細書 米国特許第５，３４４，７３８号明細書 米国特許第５，４１８，１０８号明細書 米国特許第５，３４６，７９７号明細書 米国特許第５，３４８，８３２号明細書 米国特許第５，４０５，７２８号明細書 米国特許第５，３６６，８４１号明細書 米国特許第５，４９６，６７６号明細書 米国特許第５，５２７，６５８号明細書 米国特許第５，５８５，２１５号明細書 米国特許第５，６５０，２５５号明細書 米国特許第５，６５０，２５６号明細書 米国特許第５，５０１，９３５号明細書

粉末ベースの電子写真現像系を用いて「オフセット」印刷の品質を可能にするには、小さいトナー粒子（直径約５ミクロン）が望まれる。小さな摩擦電気的に帯電したトナーの機能について実証されてきたが、そのような系の長期安定性および信頼性に関する問題は、残されたままである。

トナーを帯電させるのに摩擦電気を使用する現像系は、２成分系（トナーおよび担体）か単一成分系（トナーのみ）に関わらず、トナー粒子の表面に電荷の不均一な分布を示す可能性がある。この不均一な電荷分布では、粒子表面が局所的に高い表面電荷密度となるので、高い静電的付着が生ずる可能性がある。

また相対湿度（ＲＨ）に対するトナー電荷の感受性（ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）も、主にトナー粒子の表面が相対湿度に非常に敏感である可能性があるので、一般に現像剤の場合、特に着色現像剤の場合に問題となっている。相対湿度に対する感受性は、トナー粒子の凝塊形成およびそのようなトナーを使用する装置の目詰まりも含めた、様々な問題を引き起こす可能性がある。

相対湿度に対する感受性が最小限に抑えられ、製造時間が短縮され、トナー粒子の帯電の優れた制御が可能である、トナーを生成するための改善された方法が依然として望まれている。

本発明の開示は、トナー組成物を提供する。実施形態では、本発明の開示によるトナーは、第１のラテックス、着色剤、および任意選択のワックスを含むコアと、アルカリ樹脂で官能化された第２のラテックスを含むシェルとを含んでもよい。

実施形態では、本発明の開示によるトナーは、ラテックス、着色剤、および任意選択のワックスを含んでもよく、このトナーは、ＢＥＴ表面積が約１ｍ^２／ｇから約５ｍ^２／ｇであり、Ｊゾーン電荷とＢゾーン電荷の比が約１から約２であり、Ｊゾーン電荷とＡゾーン電荷の比が約１．１５から約２．５５である粒子を保有する。

さらに別の実施形態では、本発明の開示によるトナーは、第１のラテックスを含むコアを含んでもよい。トナーは、アルカリ樹脂で官能化された、ガラス転移温度が約４５℃から約７０℃である第２のラテックスを含んだシェルも含む。

本発明の開示は、相対湿度に対する感受性が低下しかつ優れた帯電特性を有する、トナー粒子を調製するための方法を提供する。本発明の開示は、表面官能化ラテックスを利用するトナー粒子を調製するための方法を提供する。ラテックスの表面は、アルカリ土類樹脂で官能化してもよく、実施形態ではカルシウム樹脂酸塩（ｃａｌｃｉｕｍ ｒｅｓｉｎａｔｅ ｃｏｍｐｏｕｎｄ）で官能化してもよい。実施形態において、トナーは、シェルの形成に利用されるラテックスがアルカリ土類樹脂で官能化される、コア／シェル構成でもよい。得られたトナー粒子は、優れた摩擦電気的堅牢性を有し、例えば、均一な摩擦電荷を保持することができる能力を有する。この均一な摩擦電荷を保持する能力は、そのようなトナーを利用する装置において、重要なトナーの故障モードを低下させるのを助けることができ、またトナーの生産性を向上させ、トナーの単位製造コスト（ＵＭＣ：ｕｎｉｔ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｃｏｓｔ）を削減することができる。

実施形態においてトナー粒子は、シェルをより疎水性にし、したがって相対湿度に対してそれほど感受性のない、ラテックスシェル内に官能基を有するコア−シェル構成を保有してもよい。実施形態では、本発明の開示は、着色剤およびワックスをラテックスポリマコアと、任意選択で凝固剤および／または電荷添加剤とブレンドし、得られた混合物を、ラテックスポリマのガラス転移温度（Ｔｇ）よりも低い温度で加熱して、トナーサイズの凝集体を形成することによる、トナーの調製を含む。実施形態では、着色剤は、マゼンタ顔料を含んでもよい。次いで官能化ラテックスをシェルラテックスとして添加し、その後、塩基を添加し冷却してもよい。官能化ラテックスは、得られる粒子がアルカリ土類樹脂で官能化された表面を保有するように、アルカリ土類樹脂を含んでもよい。いくつかの実施形態では、コアを形成するのに利用されるラテックスを、アルカリ土類樹脂で官能化してもよい。その後、得られた凝集体懸濁液を、ラテックスポリマのＴｇ以上の温度で加熱することにより、コアおよびシェルが合一または融合することになり、その後、トナー生成物を濾過などによって分離してもよく、その後、任意選択で洗浄し、炉や流体床乾燥器、凍結乾燥器、噴霧乾燥器内に置くなどして乾燥してもよい。

本発明の開示のトナーは、ラテックスを顔料と組み合わせて含んでもよい。ラテックスは、当業者の範囲内の任意の方法によって調製してもよいが、実施形態では、ラテックスを乳化重合プロセスによって調製してもよく、トナーは、乳化凝集トナーを含んでもよい。乳化凝集では、サブミクロンのラテックスおよび顔料粒子の両方をトナーサイズに凝集させ、その粒度の成長は、例えば実施形態において約３ミクロンから約１０ミクロンである。

ラテックスエマルジョンの調製に適切な任意のモノマを、本発明の方法で使用することができる。ラテックスエマルジョンの形成に有用な適切なモノマ、したがってラテックスエマルジョン中に得られるラテックス粒子には、スチレン類、アクリレート類、メタクリレート類、ブタジエン類、イソプレン類、アクリル酸類、メタクリル酸類、アクリロニトリル類、およびこれらの混合物が含まれるが、これらに限定するものではない。

実施形態において、ラテックスの樹脂は、少なくとも１種のポリマを含んでもよい。実施形態において、少なくとも１種とは、約１から約２０種でもよく、実施形態では約３から約１０種でもよい。ポリマは、ブロック、ランダム、または交互コポリマでもよい。さらに、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との反応から得られたポリエステル樹脂、特に、そのようなポリエステル類であって得られた生成物とフマル酸とを反応させたもの、また、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た分枝状ポリエステル樹脂を使用してもよい。

実施形態では、ポリ（スチレン−ブチルアクリレート）をラテックスとして利用してもよい。実施形態において本発明の開示のトナーコアを形成するのに使用してもよい、第１のラテックスのガラス転移温度は、約４５℃から約６５℃でもよく、実施形態では約４８℃から約６２℃でもよい。

実施形態では、ラテックスを、界面活性剤または共界面活性剤を含有する水相で調製してもよい。ラテックス分散液に利用してもよい界面活性剤は、固形分の約０．０１から約１５重量％、実施形態では固形分の約０．０１から約５重量％の量の、イオン性または非イオン性界面活性剤にすることができる。

実施形態では、ラテックスを形成するために開始剤を添加してもよい。開始剤は、モノマの約０．１から約８重量％などの適切な量、実施形態ではモノマの約０．２から約５重量％の量で添加することができる。

実施形態では、乳化重合を本発明の開示に従って実施したときに、ポリマのモル重量特性を制御するために、ドデカンチオール、オクタンジオール、四臭化炭素、およびこれらの混合物などを含めた連鎖移動剤を、モノマの約０．１から約１０重量％の量で、実施形態では約０．２から約５重量％の量で利用してもよい。

いくつかの実施形態では、乳化凝集プロセスの速度を制御するために、ｐＨ滴定剤を添加してもよい。本発明の開示による方法で利用されるｐＨ滴定剤は、生成される生成物に悪影響を及ぼさない任意の酸または塩基にすることができる。

乳化凝集プロセスでは、反応物質を、混合容器などの適切な反応器に添加してもよい。適切な量の少なくとも２種のモノマ、実施形態では約２から約１０種のモノマ、安定剤、１つまたは複数の界面活性剤、存在する場合には開始剤、存在する場合には連鎖移動剤、および存在する場合にはワックスなどを、反応器内で一緒に合わせてもよく、乳化凝集プロセスを開始することが可能になる。乳化重合を実施するために選択された反応条件には、例えば約４５℃から約１２０℃の温度、実施形態では約６０℃から約９０℃の温度が含まれる。実施形態では、ワックスを軟化させ、それによって分散およびエマルジョンへの取込みを促進させるため、重合を、存在する任意のワックスの融点の約１０％以内の高温で行ってもよく、例えば約６０℃から約８５℃、実施形態では約６５℃から約８０℃の温度で行ってもよい。

例えばＢｒｏｏｋｈａｖｅｎナノサイズ粒子分析器によって決定したときに、体積平均直径が約５０ｎｍから約８００ｎｍになるナノメートルサイズの粒子、実施形態では体積平均直径が約１００ｎｍから約４００ｎｍである粒子を形成してもよい。

ラテックス粒子の形成後、このラテックス粒子を利用してトナーを形成する。実施形態において、トナーは、本発明に開示されるラテックス粒子と、着色剤、および界面活性剤や凝析剤（ｃｏａｇｕｌａｎｔ）、ワックス、表面添加剤、任意選択のこれらの混合物などの１種以上の添加剤との凝集および融合によって調製される、乳化凝集タイプのトナーである。

ラテックス粒子を、着色剤分散液に添加してもよい。着色剤分散液は、例えば、体積平均直径が例えば約５０から約５００ｎｍ、実施形態では約１００から約４００ｎｍのサイズ範囲内の、サブミクロンの着色剤粒子を含んでもよい。着色剤粒子は、陰イオン界面活性剤、非イオン性界面活性剤、またはこれらの混合物を含有する水相中に懸濁してもよい。実施形態では、界面活性剤はイオン性でもよく、着色剤の約１から約２５重量％、実施形態では約４から約１５重量％でもよい。

本発明の開示に従ってトナーを形成するのに有用な着色剤には、顔料、染料、顔料および染料の混合物、顔料の混合物、および染料の混合物などが含まれる。着色剤は、例えば、カーボンブラック、シアン、黄、マゼンタ、赤、橙、茶、緑、青、紫、またはこれらの混合物でもよい。

着色剤は、この開示のトナー中に、このトナーの約１から約２５重量％の量で存在してもよく、実施形態ではトナーの約２から約１５重量％の量で存在してもよい。

ワックス分散液を、本発明の開示によるトナーに添加してもよい。適切なワックスは、水とイオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、またはこれらの混合物との水相中に懸濁された、体積平均直径が例えば約５０から約５００ｎｍ、実施形態においては約１００から約４００ｎｍのサイズ範囲にあるサブミクロンのワックス粒子を含む。適切な界面活性剤には、上記にて述べたものが含まれる。イオン性界面活性剤または非イオン性界面活性剤は、ワックスの約０．５から約１０重量％の量、実施形態においては約１から約５重量％の量で存在してもよい。

実施形態では、ワックスを官能化してもよい。

ワックスは、トナーの約１から約３０重量％の量で、実施形態においては約２から約２０重量％の量で存在してもよい。

実施形態では、ラテックス粒子を形成し、かつ／またはラテックス粒子を着色剤分散液および任意選択のワックス分散液と組み合わせる場合、安定剤を含むことが有利でもある。適切な安定剤は、カルボン酸官能基を有するモノマを含む。

実施形態では、凝析剤を、ラテックスおよび水性着色剤分散液の凝集中または凝集前に添加してもよい。凝析剤は、加工条件に応じて、約１から約２０分間にわたって、実施形態においては約１．２５から約８分間にわたって添加してもよい。

錯化を引き起こすことが可能な任意の凝集剤（ａｇｇｒｅｇａｔｉｎｇ ａｇｅｎｔ）を、本発明の開示のトナー形成に使用することができる。アルカリ土類金属または遷移金属塩の両方を、凝集剤として利用することができる。実施形態において、アルカリ（ＩＩ）塩は、トナー複合体の形成を可能にするために、ナトリウムスルホン化ポリエステルコロイドを着色剤と共に凝集するよう選択することができる。

次いで結果的に得られる、任意選択で分散液中にあるラテックス、着色剤分散液、任意選択のワックス、任意選択の凝析剤、および任意選択の凝集剤のブレンドを撹拌し、ラテックスのＴｇよりも低い温度、実施形態においては約３０℃から約６０℃、実施形態においては約４５℃から約５５℃の温度に、約０．２時間から約６時間にわたって、実施形態においては約１時間から約２．５時間にわたって加熱してもよく、その結果、体積平均直径が約３ミクロンから約１５ミクロン、実施形態においては体積平均直径が約４ミクロンから約８ミクロンのトナー凝集体が得られる。

次いで実施形態では、シェルを凝集粒子表面に形成してもよい。コアラテックスを形成するために上記にて利用された任意のラテックスは、シェルラテックスを形成するのに利用してもよい。実施形態では、スチレン−ｎ−ブチルアクリレートコポリマを利用して、シェルラテックスを形成してもよい。実施形態では、シェルの形成に利用される第２のラテックスが、約４５℃から約７０℃のガラス転移温度、実施形態においては約５０℃から約６５℃のガラス転移温度を有してもよい。

実施形態では、シェルラテックス、コアラテックス、またはその両方は、ラテックスが相対湿度に対してそれほど感受性のないように、ラテックスに疎水性を与える基で官能化されていてもよい。適切な官能基は、例えば、カルシウム樹脂酸塩（ｃａｌｃｉｕｍ ｒｅｓｉｎａｔｅ）、ベリリウム樹脂酸塩、マグネシウム樹脂酸塩、ストロンチウム樹脂酸塩、バリウム樹脂酸塩、ラジウム樹脂酸塩、亜鉛樹脂酸塩、アルミニウム樹脂酸塩、銅樹脂酸塩、鉄樹脂酸塩、およびこれらの組み合わせなどの、アルカリ土類樹脂、または他の金属樹脂を含むがこれらに限定されない。実施形態では、表面官能化ラテックスは、官能基としてカルシウム樹脂酸塩を有する。好適なカルシウム樹脂酸塩は以下の構造式を有する。

実施形態では、上記構造式のカルシウムの代わりに、他のアルカリ土類金属、金属を組み合わせてもよい。そのようなアルカリ土類金属、金属としては、例えば、ベリリウム、マグネシウム、ストロンチウム、バリウム、ナトリウム、カリウム、及びこれらの組み合わせなどを含む。

アルカリ樹脂は、トナーの表面に存在してもよい。シェルラテックスを利用しない場合は、上述の官能基を用いて、トナー粒子を形成するのに利用されるラテックスを官能化するのに役立ててもよい。シェルラテックスを利用する場合は、シェルラテックス、および任意選択でコアラテックスを、上述の官能基で官能化してもよい。

アルカリ樹脂は、トナーの約０．０１から約２重量％の量で、実施形態においてはトナーの約０．０２から約１重量％の量で存在してもよい。

利用する場合、シェルラテックスは、浸漬および噴霧などを含めた当業者の範囲内の任意の方法によって、付着させてもよい。シェルラテックスは、トナー粒子の所望の最終サイズが実現するまで付着させてもよく、実施形態では約３ミクロンから約１２ミクロンであり、その他の実施形態では約４ミクロンから約８ミクロンである。その他の実施形態においてトナー粒子は、アルカリ樹脂をシェル合成中に添加してもよい、ラテックスのｉｎ−ｓｉｔｕシード半連続乳化共重合によって調製してもよい。したがって、実施形態では、トナー粒子を、スチレンとｎ−ブチルアクリレート（ＢＡ）とのｉｎ−ｓｉｔｕシード半連続乳化共重合によって調製してもよく、その場合はカルシウム樹脂酸塩を、シェル合成の反応の後期で導入してもよい。

トナー粒子の所望の最終サイズが得られたら、混合物のｐＨを、塩基で約５から約７の値に、実施形態では約６から約６．８の値に調節してもよい。塩基には、例えば水酸化ナトリウムや水酸化カリウム、水酸化アンモニウムのようなアルカリ金属水酸化物などの、任意の適切な塩基を含めてもよい。アルカリ金属水酸化物は、混合物の約０．１から約１０重量％の量、実施形態では混合物の約１から約８重量％の量で添加してもよい。

ラテックス、着色剤、および任意選択のワックスの混合物を、その後、合一させる。合一は、撹拌と、約９０℃から約９９℃の温度での約０．５時間から約１２時間にわたる加熱、実施形態では約２時間から約６時間にわたる加熱を含んでもよい。合一は、さらに撹拌することによって促進させてもよい。

次いで混合物のｐＨを、例えば酸を用いて約３から約６に低下させ、実施形態では約３．７から約５．５に低下させて、トナー凝集体を合一させる。適切な酸には、例えば硝酸、硫酸、塩酸、クエン酸、または酢酸が含まれる。添加される酸の量は、混合物の約１から約３０重量％の量、実施形態では混合物の約５から約１５重量％の量でもよい。

混合物を、冷却または凍結ステップで冷却する。冷却は、約２０℃から約４０℃の温度、実施形態では約２２℃から約３０℃の温度で、約１時間から約８時間、実施形態では約１．５時間から約５時間にわたってもよい。

実施形態では、合一したトナースラリの冷却は、約２０℃から約４０℃の温度、実施形態においては約２２℃から約３０℃への急速冷却を実現するために、例えば氷やドライアイスなどの冷却媒体を添加することによって急冷する工程を含む。急冷は、例えば約２リットル未満などの少量のトナー、実施形態では約０．１リットルから約１．５リットルの少量のトナーで実現可能である。例えばサイズが約１０リットル超のような、より大規模なプロセスでは、トナー混合物への冷却媒体の導入もジャケット付き反応器冷却の使用もできないので、トナー混合物の急速冷却が容易ではなくまたは実用的でもない。

この冷却後、凝集体懸濁液を、コアの形成に使用される第１のラテックスのＴｇ以上およびシェルの形成に使用される第２のラテックスのＴｇ以上の温度に加熱して、シェルラテックスとコアラテックスとを融合させてもよい。実施形態では、凝集懸濁液を約８０℃から約１２０℃の温度、実施形態では約８５℃から約９８℃に、約１時間から約６時間にわたって、実施形態では約２時間から約４時間にわたって加熱して、シェルラテックスとコアラテックスとを融合させてもよい。

次いでトナースラリを洗浄してもよい。洗浄は、約７から約１２のｐＨ、実施形態では約９から約１１のｐＨで実施してもよい。洗浄は、約３０℃から約７０℃、実施形態では約４０℃から約６０℃の温度でもよい。洗浄は、脱イオン水中にトナー粒子を含む濾過ケーキの濾過、および再スラリ化を含んでもよい。濾過ケーキは、脱イオン水で１回以上洗浄してもよく、または、スラリのｐＨが酸で調節される、約４のｐＨでの１回の脱イオン水洗浄の後、任意選択で１回以上の脱イオン水洗浄を行ってもよい。

乾燥は、約３５℃から約７５℃の温度、実施形態では約４５℃から約６０℃の温度で実施してもよい。乾燥は、粒子の水分レベルが設定目標約１重量％、実施形態では約０．７重量％未満に下がるまで、継続してもよい。

トナーは、有効量の電荷添加剤、例えばトナーの約０．１から約１０重量％、実施形態ではトナーの約０．５から約７重量％の電荷添加剤を含んでもよい。

トナーと組み合わせてもよい、別の任意選択の添加剤には、トナー組成物の性質を高める任意の添加剤が含まれる。表面添加剤、色増強剤などが含まれる。洗浄または乾燥後に、トナー組成物に添加することができる表面添加剤には、例えば、金属塩、脂肪酸の金属塩、コロイド状シリカ、金属酸化物、チタン酸ストロンチウム、およびこれらの混合物などが含まれ、これらの添加剤はそれぞれ、通常はトナーの約０．１から約１０重量％の量で、実施形態においてはトナーの約０．５から約７重量％の量で存在する。これらの添加剤は、凝集中に添加することができ、または形成されたトナー生成物にブレンドすることができる。

本発明の開示によるトナーは、プリンタおよびコピー機などの様々な画像形成装置で使用することができる。本発明の開示により生成されたトナーは、画像形成プロセス、特に電子写真プロセスに優れており、優れた画像解像度、許容される信号対雑音比、および画像の均一性を有する高品質の着色画像を提供することが可能である。さらに、本発明の開示によるトナーは、デジタル画像形成システムおよびプロセスなどの電子写真画像形成および印刷プロセス用に、選択することができる。

本発明の開示によるラテックスを利用して生成されたトナー粒子は、約１ミクロンから約２０ミクロンのサイズ、実施形態では約２ミクロンから約１５ミクロン、実施形態では約３ミクロンから約７ミクロンのサイズを有してもよい。本発明の開示によるトナー粒子は、約０．９から約０．９９の真円度、実施形態では約０．９２から約０．９８の真円度を有してもよい。

得られたトナー粒子は、トナーのシェルとして官能化ラテックスを導入したことによりその表面疎水性が高まったので、従来のトナーに比べて相対湿度に対する感受性がそれほど高くない。得られたトナー粒子の疎水性は、トナー粒子被膜と水との接触角、およびトナー被膜の耐水性の測定によって、特徴付けることができる。トナー粒子被膜は、高温（約１５０℃よりも高い）でトナー粒子を融合させることにより、調製することができる。脱イオン水の接触角は、被膜−空気面用の、Ｒａｍｅ Ｈａｒｔ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｉｎｃ．から市販されているＲａｍｅ Ｈａｒｔ Ｃｏｎｔａｃｔ Ａｎｇｌｅ Ｇｏｎｉｏｍｅｔｅｒを使用して、測定することができる。本発明の開示による被膜に対する水の接触角は、約７０°角よりも大きい。

本発明の開示によるトナーは、Ｊゾーン電荷とＡゾーン電荷との比が約１．１５から約２．５５であり、実施形態では約１．２から約２であるなどの、優れた耐湿性のトナー特性を保有し、Ｊゾーン電荷とＢゾーン電荷との比が約１から約２であり、実施形態においては約１．０５から約１．５であり、Ａゾーンは約８０％の相対湿度にあり、Ｂゾーンは約５０％の相対湿度にあり、Ｊゾーンは約１０％の相対湿度にある。

実施形態では、アルカリ土類樹脂で官能化された表面を有するラテックスを保持した本発明の開示によるトナーを、限定するものではないがピグメントレッド１２２、ピグメントレッド１８５、ピグメントレッド１９２、ピグメントレッド２０２、ピグメントレッド２０６、ピグメントレッド２３５、ピグメントレッド２６９、およびこれらの組合せなどを含めたマゼンタ顔料と併せて利用してもよい。実施形態では、ピグメントレッド１２２を利用してもよい。その棒状の分子構造と稠密な結晶クラスタにより、ピグメントレッド１２２は、従来の乳化凝集ラテックス樹脂との混和性が不十分である可能性がある。本発明の開示によれば、カルシウム樹脂酸塩などのアルカリ土類樹脂でラテックスの表面を官能化することにより、ラテックス粒子表面の疎水性が増大し、ＰＲ−１２２とのその相溶性が改善される。このため、顔料分散液とラテックスとの間の界面張力が低下し、乳化凝集法で生成されたより密集したトナー粒子凝集体を得ることができる。顔料とラテックスポリマ鎖との間の低界面張力は、ポリマ鎖の相互拡散も高め、粒子の会合を改善し、最終的には比較的低いＢＥＴをもたらすことができる。

粒子のＢＥＴは、ＢＥＴ（Ｂｒｕｎａｕｅｒ，Ｅｍｍｅｔｔ，Ｔｅｌｌｅｒ）法を使用して測定した場合の粒子の比表面積である。ＢＥＴ法は、トナー粒子の表面積を測定するために、吸着質として窒素を用いる。簡単に言うと、ＢＥＴ法は、適切な量のトナー粒子、実施形態においては約０．５ｇから約１．５ｇのトナー粒子をＢＥＴ管に導入するステップと、次いで約２５℃から約３５℃の温度で約１２時間から約１８時間にわたって流動する窒素を使用して、分析前にサンプルからガスを除去するステップとを含む。マルチポイント表面積は、約７０ケルビンから約８４ケルビン（ＬＮ_２）で、相対圧力範囲約０．１から約０．４にわたり、実施形態においては約０．１５から約０．３にわたり、窒素を吸着質ガスとして使用して測定してもよい。表面積を計算するには、約１５平方オングストロームから約１７平方オングストロームの窒素吸着質の断面積、実施形態においては約１６．２平方オングストロームの断面積を使用してもよい。実施形態では、ＢＥＴデータを、約０．２から約０．４の相対圧力、実施形態においては約０．３の相対圧力で、測定し計算してもよい。

本発明の開示によるラテックスで調製したトナーは、ラテックスの疎水性が増大しかつその結果樹脂と顔料と相溶性が改善されたので、約１ｍ^２／ｇから約５ｍ^２／ｇ、実施形態においては約１．１ｍ^２／ｇから約４ｍ^２／ｇの著しく低い粒子のＢＥＴ、ならびに狭いＢＥＴ値分布、例えばバッチ毎に約０．１から約１ｍ^２／ｇのばらつき（ｖａｒｉａｔｉｏｎ）であり、実施形態においてはバッチ毎に約０．２ｍ^２／ｇから約０．９ｍ^２／ｇのばらつきであることが見出された。

安定な摩擦電荷は、良好なトナー性能を可能にするのに非常に重要である。現行のマゼンタ配合物も含めた、現行のトナーに関する最大の課題の１つは、親粒子ＢＥＴを制御することである。高ＢＥＴは、不安定な（低）摩擦電気的帯電、およびオーバートーニング（ｏｖｅｒ−ｔｏｎｉｎｇ）、ならびにクリーニングブレードの被膜形成といった問題をもたらす可能性がある。このように、本発明の開示による方法を利用することによって、優れたＢＥＴを保有するトナーの製造時間を短縮することができ、したがって、得られるトナーの帯電特性の優れた制御が可能になる。したがって、本発明の開示によるラテックスを用いて調製されたトナーは、乳化凝集トナーを使用するエンジンでの摩擦電気のばらつきおよびクリーニングの問題も含め、高マゼンタ粒子ＢＥＴおよびＢＥＴのばらつきに関して見出された問題を回避する。

本発明の方法の後、ラテックスの表面疎水性が増大し、その結果、特にＰＲ−１２２などのマゼンタ粒子について、樹脂と顔料との適合性が改善された。従来の乳化凝集ラテックスと比較すると、本発明の開示による樹脂酸塩表面官能化ラテックスは、以下のいくつかの利点を提供する。（１）同じプロセス条件下で、内在する粒子のＢＥＴを低下させる、（２）より良好な粒子のＢＥＴ制御によって、粒子の摩擦帯電の堅牢さが増大し、そのためにトナーの欠陥が低減し、機械性能が改善される、（３）実施するのが容易であり、既存の凝集／合一プロセスに対する大きな変化はない、（４）製造時間を短縮し、再加工の必要性を低減することによって、生産性が増大し、単位製造コスト（ＵＭＣ）が削減される（品質収量の改善）。

現像剤組成物は、本明細書に開示される方法を用いて得られたトナーを、鋼やフェライトなどの被覆付き担体も含めた既知の担体粒子と混合することによって、調製することができる。担体は、トナーの約２重量％からトナーの約８重量％、実施形態ではトナーの約４重量％から約６重量％で存在してもよい。担体粒子は、導電性カーボンブラックのような導電性成分が内部に分散されている、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などの、表面にポリマコーティングを有するコアも含むことができる。

現像は、放電領域（ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ａｒｅａ）の現像を介して行ってもよい。放電領域の現像では、光受容器が帯電し、次いで現像すべき領域が放電される。現像電界およびトナー電荷は、トナーが、光受容器上の帯電領域によって跳ね返りかつ放電領域に引き付けられるような状態にある。この現像プロセスは、レーザスキャナで使用される。

本明細書に開示されているトナーを用いた、画像形成方法も考えられる。画像形成方法は、電子印刷磁性画像文字認識装置（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｐｒｉｎｔｉｎｇ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｉｍａｇｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ ａｐｐｒａｔｕｓ）での画像の生成と、その後の、本発明の開示によるトナー組成物による画像の現像を含む。静電的手段による光伝導性材料表面での画像の形成および現像が、周知である。基本的な電子写真プロセスでは、光伝導性の絶縁層上に均一な静電荷を置き、この層にポジ−ネガ画像（ｌｉｇｈｔ ａｎｄ ｓｈａｄｏｗ ｉｍａｇｅ）を露光し、層の露光領域上の電荷を放散させ、得られた静電潜像を、この像の表面に細粒状の検電性材料を、例えばトナーを堆積することによって現像する。トナーは通常、電荷を保持する層領域に引き付けられることになり、それによって静電潜像に対応したトナー画像が形成される。次いでこの粉末画像を、紙などの支持体表面に転写してもよい。転写された画像を、その後、熱によって支持体表面に永久に固着してもよい。光伝導層を均一に帯電させ、次いでこの層にポジ−ネガ画像を露光することによって潜像を形成する代わりに、層を直接画像構成に帯電させることによって、潜像を形成してもよい。その後、粉末画像を光伝導層に定着させ、粉末画像の転写を無くしてもよい。前述の熱定着ステップの代わりに、溶媒またはオーバーコート処理などのその他の適切な定着手段を用いてもよい。

＜実施例１＞
モノマ混合物（スチレン約６３０ｇ、ｎ−ブチルアクリレート約１４０ｇ、βカルボキシエチルアクリレート（β−ＣＥＡ）約２３．３ｇ、および１−ドデカンチオール約５．４ｇ）と、水溶液（ＤＯＷＦＡＸ ２Ａ１（Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ製アルキルジフェニルオキシドジスルホネート界面活性剤）約１５．３ｇ、および脱イオン水約３６８ｇ）とを、約３００ｒｐｍで、約２０℃から約２５℃の温度で撹拌することにより、モノマエマルジョンを調製した。

ＤＯＷＦＡＸ ２Ａ１（４７％ａｑ．）約１．１ｇおよび脱イオン水約７３６ｇを、約３００ｒｐｍに設定されたダブルＰ−４インペラを備える２Ｌのジャケット付きステンレス鋼反応器に投入し、温度を約７５℃まで上昇させながら約３０分間脱気した。

次いで上述のモノマエマルジョン約１１．９ｇをステンレス鋼反応器に添加し、約７５℃で約８分間撹拌した。過硫酸アンモニウム約１１．６ｇを脱イオン水約５７ｇに溶かして調製された開始剤溶液を、約２０分間にわたって反応器に添加した。撹拌は、シード粒子が形成されるように、さらに２０分間ほど継続させた。残りのモノマエマルジョンの半分を、約１３０分間にわたって反応器に供給した。約１５０ｎｍの粒度を有するラテックスコアがこの時点で形成され、そのＭｗは約５０ｋｇ／モルであった（ゲル透過クロマトグラフィ（ＧＰＣ）によって測定した場合）。

カルシウム樹脂酸塩約１０ｇ、スチレン約７．３ｇ、およびｎ−ブチルアクリレート約２．７ｇの混合物を、磁気撹拌子を用いて約３００ＲＰＭで１時間、室温で、即ち約２０℃から約２５℃で混合することによって混ぜ合わせた。得られた混合物および１−ドデカンチオール約６．５ｇを、上記にて調製された残りのモノマエマルジョンに添加し、約３００ｒｐｍで約２０分間撹拌した。次いでこの新たなモノマエマルジョンを、９０分間にわたって反応器に供給した。その後、粒子表面に樹脂酸塩官能基を有するポリマシェルが、コアの周りに形成された。シェルは、約４０ｎｍの厚さを有していた。

モノマ供給の終わりに、エマルジョンを、約７５℃で約３時間ポストヒート処理し、次いで冷却した。反応の始めから終わりまで、エマルジョン全体に窒素流を流すことにより、反応系から酸素を除去した。この最終的なラテックスは、その平均粒度が約１９０ｎｍ、Ｍｗが約３５ｋｇ／モル（ＧＰＣで測定した場合）、Ｔｇが約５９℃であり、固形分は約４２％であった。このラテックスは非常に安定で、沈降物が無かった。

重合中の連鎖移動反応を通して、樹脂酸塩基をラテックスシェルポリマ鎖に取り込むことが考えられる。

＜実施例２＞
対照トナーを、下記の通り調製した。Ｂａｋｅｒ−ＰｅｔｒｏｌｉｔｅからＰＯＬＹＷＡＸ ７２５（登録商標）として市販されているポリエチレンワックス分散液約６０ｇ、ピグメントレッド１２２分散液約８５．４ｇ、ピグメントレッド１８５分散液（ピグメントレッド１８５はマゼンタ顔料である）約２１．３ｇ、脱イオン水約９１９ｇ、およびカルシウム樹脂酸塩を添加しないこと以外は実施例１で既に述べた手順に従って生成されたポリ（スチレン−コ−ｎ−ブチルアクリレート）ラテックス約２６５．７ｇを混合し、約４０００ｒｐｍで、約２０℃から約２５℃の温度で均質化した。約３．６ｇのＤｅｌＰＡＣ ２０００（Ｄｅｌｔａ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販されている硫酸水酸化塩化アルミニウム（ａｌｕｍｉｎｕｍ ｃｈｌｏｒｉｄｅ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ ｓｕｌｆａｔｅ））を０．０２Ｎ ＨＮＯ_３約３２．４ｇに溶かした溶液を、約３分間均質化しながら混合物に滴下した。添加後、粘性ある混合物を、さらに約５分間連続して均質化した。次いでスラリを、２Ｌの反応器に移した。反応器を、撹拌速度約３５０ｒｐｍに設定し、加熱浴温度を約６５℃に設定した。４０分以内で、スラリ温度は約６０℃になった。約６０℃で約２０分間の凝集後、体積による粒度は約５．５ミクロンであった。次いで、シェルラテックス（ＥＰ２−２６Ｐ）約１４９．３ｇを、約５分間にわたって反応器に添加した。添加後約１５分で、粒度が約６．７ミクロンであった。

スラリのｐＨを、約４％のＮａＯＨ溶液を添加することによって約５．２に調節した。次いでスラリを約９６℃まで加熱し、熱いスラリのｐＨを、約０．３ＮのＨＮＯ_３溶液に添加することによって約４．２に調節した。約３時間の合一の後、トナー粒子の真円度は約０．９６３に到達した。次いでスラリを、約２０℃から約２５℃の温度に冷却した。固体を濾過によって収集し、脱イオン水で洗浄した。

＜実施例３＞
実施例１で述べたものと同じ手順を使用して、ラテックス（コア用とシェル用の両方）をカルシウム樹脂酸塩で官能化したこと以外、実施例１で既に述べたものと同じ手順に従って、トナーを調製した。

トナー粒子の体積メジアン粒度および真円度を、Ｃｏｕｌｔｅｒ Ｃｏｕｎｔｅｒ Ｍｕｌｔｉｓｉｚｅｒ ＩＩ粒度測定器を使用して測定した。

吸着質として窒素を用いるマルチポイントＢＥＴ（Ｂｒｕｎａｕｅｒ，Ｅｍｍｅｔｔ，Ｔｅｌｌｅｒ）法を使用して、このトナーおよび実施例２の対照トナーの粒子の表面積を決定した。サンプル約１ｇを、ＢＥＴ管に正確に量り取った。分析前、約１２時間から約１８時間にわたり、ＶａｃＰｒｅｐ ０６１（ジョージア州ＮｏｒｃｒｏｓｓのＭｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能）上で約３０℃の流動する窒素を使用して、サンプルからガスを抜いた。マルチポイント表面積は、相対圧力約０．１５から約０．３にわたり、約７７ケルビン（ＬＮ_２）の吸着質ガスとして窒素を使用して決定した。計算に使用された窒素吸着質の断面積は、約１６．２平方Åであった。シングルポイントＢＥＴデータも報告され、このデータは相対圧力約０．３０で計算した。サンプルを、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｎｏｒｃｒｏｓｓ，ジョージア州）製ＴｒｉＳｔａｒ ３０００ガス吸着分析器上で分析した。ＢＥＴデータの結果およびトナー粒子のその他の性質を、以下の表１にまとめる。温度および相対湿度（ＲＨ）の設定は、Ａゾーンの場合は約８０°Ｆおよび約８０％ＲＨ、Ｂゾーンの場合は約７０°Ｆおよび約５０％ＲＨ、Ｊゾーンの場合に約７０°Ｆから約１０％ＲＨである。

表１から、類似する加工条件下、カルシウム樹脂酸塩官能化ラテックスを用いて生成されたトナーは、通常のラテックスを用いて調製されたものよりもさらに低いＢＥＴおよびより高い親粒子摩擦電気的電荷（ｐａｒｅｎｔ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｔｒｉｂｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｈａｒｇｅ）を保有したことがわかる。また、ＢゾーンとＪゾーンとの間での摩擦電気的電荷の差は、実施例３よりも実施例２で大きく、実施例３によって作製されたトナーがより低いＲＨ感受性を有していたことがわかる。履歴データ（ｈｉｓｔｏｒｉｃａｌ ｄａｔａ）に基づけば、対照の場合、１回現像トナー組成物でのサイクル時間を１８時間から２７時間にまで延ばすことにより凝集／合一プロセスを変えることによって、より低いＢＥＴを実現できることが十分理解された。表１に示されるデータは、全体的な凝集／合一プロセスサイクル時間の短縮を、カルシウム樹脂酸塩表面官能化ラテックスを使用して実現できることも示唆している。

トナー粒子被膜は、乾燥トナー粒子約２０ｇを約１８０℃のガラス基板上で融解することにより調製した。得られたトナー粒子被膜に対する脱イオン水の接触角は、Ｒａｍｅ Ｈａｒｔ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｉｎｃ．製のＲａｍｅ Ｈａｒｔ Ｃｏｎｔａｃｔ Ａｎｇｌｅ Ｇｏｎｉｏｍｅｔｅｒを使用して測定した。樹脂酸塩ラテックストナーを用いた被膜は、接触角が約６５°である対照サンプルよりも、高い接触角（約８７°）をもたらすことを実証した。これらの結果により、トナーの疎水性が高くなったことが確認された。

実施例２の対照トナー、および実施例３に従って調製された本発明の開示によるトナーの融解粘度を、Ｄａｖｅｎｐｏｒｔ融解粘度計によって測定した。図１は、約１０／秒の剪断速度下での、異なる温度でのトナー融解粘度の比較を示す。この図１から明らかなように、本発明の実施例３の樹脂酸塩ラテックストナーの粘度は、実施例２の対照トナーとほぼ同じであり、表面官能化ラテックスがトナーの融合性に対して最小限に抑えられた影響しか及ぼさないことを示唆している。

本発明で開示されるトナーの融解粘度を、従来のトナーの場合と比較したグラフである。

Claims (5)

1. 第１のラテックス、着色剤、および任意選択のワックスを含むコアと、
   アルカリ樹脂を含有する第２のラテックスを含むシェルと、
   を含み、
   前記アルカリ樹脂が、
   

   

   および
   

   

   のうち少なくとも１つであり、Ｍは、カルシウム、ベリリウム、マグネシウム、ストロンチウム、バリウム、ラジウム、亜鉛、アルミニウム、銅、鉄、ナトリウム、カリウムイオン、またはこれらの組み合わせであることを特徴とするトナー。
2. 請求項１に記載のトナーであって、トナー粒子が、１ミクロンから２０ミクロンのサイズ、および０．９から０．９９の真円度を有することを特徴とするトナー。
3. 請求項１に記載のトナーを含むことを特徴とする現像剤組成物。
4. 請求項１に記載のトナーであって、
   ＢＥＴ表面積が１ｍ^２／ｇから５ｍ^２／ｇであり、Ｊゾーン電荷とＢゾーン電荷との比が１から２であり、Ｊゾーン電荷とＡゾーン電荷との比が１．１５から２．５５である粒子を有することを特徴とするトナー。
5. 請求項１に記載のトナーであって、Ｍは、カルシウムイオンであることを特徴とするトナー。

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