JP5580560B2 - トナー組成物 - Google Patents
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Description
少なくとも1つの界面活性剤を含む分散物中で少なくとも1つの非晶性樹脂を少なくとも1つの結晶性樹脂と接触させること、
この分散物を所望により添加してもよい着色剤、少なくとも1つの界面活性剤、および所望により添加してもよいワックスと接触させて小粒子を形成すること、
小粒子を凝集させること、
小粒子を、少なくとも1つの非晶性樹脂を含むポリエステルゲルラテックスと接触させて、小粒子を覆うシェルを形成すること、
シェルを有する小粒子を合一させてトナー粒子を形成すること、および
トナー粒子を回収すること、を含み得る。
任意のラテックス樹脂を用いて本開示のトナーコアを形成してよい。そのような樹脂もまた、任意の好適なモノマーから作製してよい。コア樹脂を架橋する場合、任意の架橋性ラテックス樹脂を用いてよい。樹脂の形成に有用な好適なモノマーとしては、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、ジオール、二酸(diacid)、ジアミン、ジエステル、およびこれらの混合物等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。使用される任意のモノマーは、用いられる具体的なポリマーに応じて選択してよい。
上記の樹脂を用いてトナー組成物を形成してもよい。そのようなトナー組成物は、所望により含まれてもよい着色剤、ワックス、およびその他の添加剤を含み得る。トナーは、当業者に知られた任意の方法で形成してよい。
実施形態では、トナー組成物の形成に用いられる着色剤、ワックス、およびその他の添加剤は、界面活性剤を含む分散物の形態であってよい。更に、トナー粒子は乳化凝集法で形成されてもよく、この乳化凝集法では、樹脂およびトナーのその他の成分を1種または複数種の界面活性剤中に入れて、エマルションを形成させ、トナー粒子を凝集、合一させ、所望によっては洗浄および乾燥し、回収する。
添加する着色剤として、染料、顔料、染料混合物、顔料混合物、染料と顔料の混合物等の種々の公知かつ好適な着色剤をトナーに含めてよい。着色剤は、例えばトナーの0.1〜35重量パーセント、トナーの1〜15重量パーセント、またはトナーの3〜10重量パーセントの量でトナーに含まれてよい。
所望であれば、トナー粒子形成の際に、樹脂および所望により含まれてもよい着色剤に、ワックスを組み合わせてもよい。ワックスが含まれる場合、ワックスは、例えばトナー粒子の1〜25重量パーセント、実施形態によってはトナー粒子の5〜20重量パーセント、の量で存在してよい。
トナー粒子は、当業者に知られた任意の方法で調製することができる。トナー粒子の作製に関する実施形態を以下に乳化凝集プロセスとの関連で記載するが、トナー粒子の調製に適した任意の方法を用いることができ、例えば米国特許第5,290,654号および同第5,302,486号に開示されている懸濁・カプセル化プロセス等の化学プロセスを用いてもよい。ある実施形態では、小サイズの樹脂粒子を適当なトナー粒子径まで凝集させた後に合一させて最終的なトナー粒子の形状および形態を形成させる凝集・合一プロセスによってトナー組成物およびトナー粒子を調製してもよい。
ある実施形態では、凝集より後、合一より前に、凝集粒子に対してシェルを設けてもよい。実施形態によっては、シェルの形成に用いられる樹脂は部分架橋されてもよく、これを実施形態では「部分架橋ポリエステル樹脂」または「ポリエステルゲル」と呼ぶことがある。ゲルの架橋部分は、当業者に知られた任意の好適な方法で決定することができ、例えばゲルをトルエン等の好適な溶剤に溶かして、不溶性部分の重量を測定してもよい。
所望の粒子径まで凝集させ、前述のシェル樹脂を設けた後、粒子を所望の最終形状へと合一させてよく、この合一は、例えば混合物を好適な温度に加熱することで行われる。この温度は、ある実施形態では、コア中に用いられる結晶性ポリエステル樹脂の溶融開始点(onset melting point)より0〜50℃高くてもよく、別の実施形態では、コア中に用いられる結晶性ポリエステル樹脂の溶融開始点より5〜30℃高くてもよい。例えば、前述したようにシェルの形成にポリエステルゲルを用いることで、ある実施形態において、合一温度は40〜99℃、実施形態によっては50〜95℃、となり得る。より高い温度またはより低い温度を用いることもでき、この温度は用いられる樹脂の関数であると理解される。
実施形態では、トナー粒子は、所望の場合または要求される場合、その他の任意に加えうる添加剤を含んでもよい。
このようにして得られたトナー粒子を現像組成物に配合してもよい。トナー粒子をキャリア粒子と混合して二成分現像組成物を得てもよい。現像剤中のトナー濃度は、現像剤の全重量の1〜25重量%、実施形態によっては現像剤の全重量の2〜15重量%、であってよい。
トナーとの混合に用いることのできるキャリア粒子の例としては、トナー粒子の極性とは反対の極性の帯電を摩擦帯電により得ることのできる粒子等を挙げることができる。好適なキャリア粒子の具体例としては、粒状ジルコン、粒状ケイ素、ガラス、鋼、ニッケル、フェライト、鉄フェライト、二酸化ケイ素等を挙げることができる。その他のキャリアとしては、米国特許第3,847,604号、同第4,937,166号、および同第4,935,326号に開示されているキャリアが含まれる。
本トナーは、米国特許第4,295,990号に開示されているような静電複写またはゼログラフィーのプロセスに利用することができる。ある実施形態では、任意の公知の種類の画像現像システムを画像現像デバイスにおいて用いることができ、それらには、例えば磁気ブラシ現像、1成分ジャンピング現像(jumping single−component development)、ハイブリッドスカベンジレス現像(hybrid scavengeless development;HSD)等が含まれる。これらおよび同様な現像システムは当業者に知られている。
約397.99グラムの、エマルション(約17.03重量%樹脂)の形態の直鎖状非晶性樹脂を2リットルのビーカーに入れた。この直鎖状非晶性樹脂は次の構造
ゲルラテックスを以下のようにして調製した。酢酸エチル約919グラムが入った2リットルのビーカー中で、KOHによる滴定で測定される酸価が約17の、上記比較例1において記載された式Iによって表される非晶性プロポキシ化ビスフェノールAフマレート樹脂約125グラムを、約3.75グラムのVAZO(登録商標)52フリーラジカル熱開始剤(米国のイー・アイ・デュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カンパニー社製)と混合した。混合物を毎分約250回転(rpm)で撹拌し、約67℃に加熱して、樹脂および開始剤を酢酸エチルに溶かした。
本実施例では、シェル中に実施例1のポリエステルゲルを約28重量%含むコア/シェル形態を有するトナー粒子を作製した。
トナー画像が形成された紙等の基材の一部を折り曲げ(クリース(crease))、折り曲げ部においてトナーが紙から分離する度合いを定量することで求められる折り曲げ性等の機械的特性がトナー画像により示される。良好な折り曲げ耐性は1mm未満の値であると考えてよく、ここで、折り曲げた画像の平均幅は以下のようにして測定する:紙上に画像を印刷した後、(a)画像の印刷領域を内側に折り畳み、(b)折り畳まれた画像を、標準的なテフロン(登録商標)コーティングされた約860グラムの銅ロールに通し、(c)紙を開いて、折り曲げた画像面から剥離したインクを綿棒で拭き取り、(d)インクの落ちた折り曲げ領域の平均幅を画像分析器で測定する。このクリース値は、特に折り曲げたときに画像が不均一に崩れるほど硬い場合、面積で表すこともでき、面積で測定する場合、クリース値100mmが幅約1mmに相当する。更に、画像は、例えば不均一な(greater than unity)破壊係数を示す。クリース領域の画像分析から、画像が小さな単一の亀裂線を示すかまたはもっと脆弱で簡単に亀裂が入るものであるかを見極めることが可能である。クリース領域における亀裂線が単一であることは均一の破壊係数であることを示し、亀裂の大きいクリースは不均一な破壊係数であることを示す。亀裂が大きいほど、破壊係数は大きい。前述の熱可塑性樹脂を用いることで、事務文書に適した許容可能な機械的特性を示すトナーが得ることができる。しかし、種々の基材上への柔軟なパッケージングのためのデジタルゼログラフィー用途への需要も存在する。柔軟なパッケージング用途のためには、トナー材料が非常に厳しい要件を満たす必要があり、例えばパッケージングプロセス中に曝される高温条件に耐えることができ、画像が高温圧力耐性を持つようにしなければならない。本、マニュアル等のその他の用途では、隣接する画像への画像のドキュメントオフセットが起こらないことが要求される。これらの付加的な要件により、代替的樹脂系、例えばトナー画像に対して定着あるいは後定着を行った後に架橋樹脂が得られるような熱硬化特性を提供する代替的樹脂系が要求される。
最低定着温度(MFT)の測定では、特定の温度で紙に定着された画像を折り畳み、折り目を標準的な重量のロールにかける。印刷物は、デュプロ(Duplo)社製D−590紙折機等の市販の折機を使用して折り畳むこともできる。次いで、折られた画像を開き、顕微鏡で分析し、折り目に現れたクリースの量に基づいてグレードを数値で評価する。この手順を、(クリースがほとんど見られなくなる)最低定着温度が得られるまで種々の温度で繰り返す。
定着ロールの温度が約120〜約210℃の範囲で定着されたトナー画像の印刷光沢(ガードナー光沢単位または「ggu」)を、75°のBYK社製ガードナー光沢計を用いて測定した(サンプルの光沢は、トナー、単位面積当たりのトナー質量、紙基材、定着ロール、および定着ロール温度に依存した)。
標準的なドキュメントオフセットのマッピング法を以下のように行った。シートが向き合ったときにトナーとトナーの接触およびトナーと紙の接触の両方が得られるように注意しながら、印刷物から5センチメートル(cm)×5cmの試験サンプルを切り出した。トナーとトナーおよびトナーと紙が接触している向かい合ったシートを清浄なガラスプレート上に置いた。サンプルの上にスライドガラスを置き、このスライドガラスの上に、2000グラムの質量を有する重りを置いた。次いで、このガラスプレートを、相対湿度を50%に維持した60℃の環境室(environmental chamber)に入れた。7日後、サンプルを環境室から取り出し、室温まで冷ました後、重りを取り除いた。次いで、取り出したサンプルを丁寧に剥がした。剥がしたサンプルをサンプルシート上に乗せ、5.0〜1.0のドキュメントオフセットグレードに視覚的に評価した。グレードが低いほど多くのトナーが裏写り(offset)することを表し、裏写りなしの5.0から、裏写りが激しい1.0まである。グレード5.0は、トナーの裏写りがなく、一方のシートが他方のシートに付着することもないことを表す。グレード4.5は、付着は認識されるがトナーの裏写りはないことを表す。グレード4は、他方のシートに非常に少量のトナーが裏写りすることを表す。グレード3は、他方のシートに裏写りするトナー画像が1/3未満であることを表し、グレード1.0は、他方のシート裏写りするトナー画像が1/2を超えることを表す。一般的に、3.0以上の評価が許容可能な裏写りの最低ラインとみなされ、4.0以上の評価が望ましい。
ビニルオフセットは以下のように評価した。トナー画像を、1枚の標準的なビニル(32%のフタル酸ジオクチル可塑剤)で覆い、ガラスプレートの間に置き、250グラムの重りを乗せ、圧力10g/cm2、50℃、相対湿度(RH)50%の環境オーブンに入れた。約24時間後、サンプルはオーブンから取り出され、室温まで冷えた。ビニルとトナー画像を注意深く剥がし、ドキュメントオフセットについて前述した評価採点方法を用いてビニルオフセットについて評価した。グレード5.0から1.0へと下がるにつれ、ビニル上へのトナーの裏写りがより多くなることを示し、裏写りなしの5.0から裏写りが激しい1.0まである。グレード5.0は、ビニル上へのトナーの裏写りが視覚的に確認されず、画像光沢の乱れもないことを表す。グレード4.5は、トナーの裏写りは起こらないが画像光沢に一部乱れが生じることを表す。4.0以上の評価が許容可能なグレードとみなされる。
DCX=コーティングされていないゼロックス紙
DCEG=コーティングされたゼロックス紙
gsm=1平方メートル当たりのグラム数
CA=クリース領域
TG40=40光沢単位に達する定着温度
SIR=標準画像参照(1セットの例示的画像群、完全〜非常に悪いまでの品質範囲を有し、品質は数字に置き換えられて表現される。例えば、SIR=5の場合、欠陥は無く、SIR=4.5の場合欠陥は無いがページが幾分くっつく、SIR=4.0の場合若干の欠陥がある、等々で、SIR=0では重篤な欠陥が見られ、剥離する際にページが裂ける)。
rmsLA=画像処理ソフトウエアで用いられる測定基準として用いられる、明度平均の二乗平均平方根。
つまり、ドキュメントのオフセットダメージを定量化するために視覚的評点評価と画像解析が用いられた。
<1>
少なくとも1つの非晶性樹脂と、少なくとも1つの結晶性樹脂と、所望により含まれてもよい着色剤、所望により含まれてもよいワックス、およびその組合せからなる群から選択される1または複数の所望により含まれてもよい成分と、を含むコア;ならびに
ポリ(プロポキシ化ビスフェノールco−フマレート)、ポリ(エトキシ化ビスフェノールco−フマレート)、ポリ(ブチルオキシ化ビスフェノールco−フマレート)、ポリ(co−プロポキシ化ビスフェノールco−エトキシ化ビスフェノールco−フマレート)、ポリ(1,2−プロピレンフマレート)、ポリ(プロポキシ化ビスフェノールco−マレエート)、ポリ(エトキシ化ビスフェノールco−マレエート)、ポリ(ブチルオキシ化ビスフェノールco−マレエート)、ポリ(co−プロポキシ化ビスフェノールco−エトキシ化ビスフェノールco−マレエート)、ポリ(1,2−プロピレンマレエート)、ポリ(プロポキシ化ビスフェノールco−イタコネート)、ポリ(エトキシ化ビスフェノールco−イタコネート)、ポリ(ブチルオキシ化ビスフェノールco−イタコネート)、ポリ(co−プロポキシ化ビスフェノールco−エトキシ化ビスフェノールco−イタコネート)、ポリ(1,2−プロピレンイタコネート)、およびこれらの混合物からなる群から選択される少なくとも1つの非晶性樹脂を含むシェル
を有し、前記コア中の前記非晶性樹脂、前記シェル中の前記非晶性樹脂、またはその両方がポリエステルゲルを含む、トナー。
<2>
前記シェルの前記少なくとも1つの非晶性樹脂が、以下の式
<3>
少なくとも1つの非晶性樹脂と、少なくとも1つの結晶性樹脂と、所望により含まれてもよい着色剤、所望により含まれてもよいワックス、およびその組合せからなる群から選択される1または複数の所望により含まれてもよい成分と、を含むコア;ならびに
ポリ(プロポキシ化ビスフェノールco−フマレート)、ポリ(エトキシ化ビスフェノールco−フマレート)、ポリ(ブチルオキシ化ビスフェノールco−フマレート)、ポリ(co−プロポキシ化ビスフェノールco−エトキシ化ビスフェノールco−フマレート)、ポリ(1,2−プロピレンフマレート)、ポリ(プロポキシ化ビスフェノールco−マレエート)、ポリ(エトキシ化ビスフェノールco−マレエート)、ポリ(ブチルオキシ化ビスフェノールco−マレエート)、ポリ(co−プロポキシ化ビスフェノールco−エトキシ化ビスフェノールco−マレエート)、ポリ(1,2−プロピレンマレエート)、ポリ(プロポキシ化ビスフェノールco−イタコネート)、ポリ(エトキシ化ビスフェノールco−イタコネート)、ポリ(ブチルオキシ化ビスフェノールco−イタコネート)、ポリ(co−プロポキシ化ビスフェノールco−エトキシ化ビスフェノールco−イタコネート)、ポリ(1,2−プロピレンイタコネート)、およびこれらの組合せからなる群から選択される少なくとも1つの非晶性樹脂を含むポリエステルゲルを含むシェル
を有し、前記ポリエステルゲルの1〜50重量%が架橋されている、トナー。
<4>
少なくとも1つの界面活性剤を含む分散液中で、少なくとも1つの非晶性樹脂を少なくとも1つの結晶性樹脂と接触させる工程と、
前記分散液を所望により加えられてもよい着色剤、少なくとも1つの界面活性剤、所望により加えられてもよいワックスと接触させて小粒子を形成する工程と、
前記小粒子を凝集させる工程と、
前記小粒子を、ポリ(プロポキシ化ビスフェノールco−フマレート)、ポリ(エトキシ化ビスフェノールco−フマレート)、ポリ(ブチルオキシ化ビスフェノールco−フマレート)、ポリ(co−プロポキシ化ビスフェノールco−エトキシ化ビスフェノールco−フマレート)、ポリ(1,2−プロピレンフマレート)、ポリ(プロポキシ化ビスフェノールco−マレエート)、ポリ(エトキシ化ビスフェノールco−マレエート)、ポリ(ブチルオキシ化ビスフェノールco−マレエート)、ポリ(co−プロポキシ化ビスフェノールco−エトキシ化ビスフェノールco−マレエート)、ポリ(1,2−プロピレンマレエート)、ポリ(プロポキシ化ビスフェノールco−イタコネート)、ポリ(エトキシ化ビスフェノールco−イタコネート)、ポリ(ブチルオキシ化ビスフェノールco−イタコネート)、ポリ(co−プロポキシ化ビスフェノールco−エトキシ化ビスフェノールco−イタコネート)、ポリ(1,2−プロピレンイタコネート)、およびこれらの組合せからなる群から選択される少なくとも1つの非晶性樹脂を含むポリエステルゲルラテックスと接触させて、前記小粒子を覆うシェルを形成する工程と、
前記シェルを有する前記小粒子を合一させてトナー粒子を形成する工程と、
前記トナー粒子を回収する工程と
を含むプロセス。
Claims (5)
- 少なくとも1つの非晶性樹脂と、少なくとも1つの結晶性樹脂と、を含むコア粒子;ならびに ポリ(プロポキシ化ビスフェノールco−フマレート)、ポリ(エトキシ化ビスフェノールco−フマレート)、ポリ(ブチルオキシ化ビスフェノールco−フマレート)、ポリ(co−プロポキシ化ビスフェノールco−エトキシ化ビスフェノールco−フマレート)、ポリ(1,2−プロピレンフマレート)、ポリ(プロポキシ化ビスフェノールco−マレエート)、ポリ(エトキシ化ビスフェノールco−マレエート)、ポリ(ブチルオキシ化ビスフェノールco−マレエート)、ポリ(co−プロポキシ化ビスフェノールco−エトキシ化ビスフェノールco−マレエート)、ポリ(1,2−プロピレンマレエート)、ポリ(プロポキシ化ビスフェノールco−イタコネート)、ポリ(エトキシ化ビスフェノールco−イタコネート)、ポリ(ブチルオキシ化ビスフェノールco−イタコネート)、ポリ(co−プロポキシ化ビスフェノールco−エトキシ化ビスフェノールco−イタコネート)、ポリ(1,2−プロピレンイタコネート)、およびこれらの混合物からなる群から選択される少なくとも1つの非晶性樹脂を含むシェルを有し、前記シェル中の前記非晶性樹脂がポリエステルゲルを含み、動的温度段階法による前記シェルを有するコア/シェルトナーの130℃〜160℃の範囲における溶融粘度が、同温度に於ける、前記非晶性樹脂を含むシェルを有し、前記ポリエステルゲルを有しない対照トナーの溶融粘度よりも高く、前記対照トナーに比較して130℃〜160℃の範囲において溶融粘度プラトーを示し、ガードナー光沢単位が20〜100gguである、乳化凝集コア/シェルトナー。
- 前記ポリエステルゲルの5〜35重量%が架橋されている、請求項1に記載の乳化凝集コア/シェルトナー。
- 前記コア粒子が着色剤、ワックス、およびその組み合わせからなる群から選択される1または複数の成分をさらに含む、請求項1又は請求項2に記載の乳化凝集コア/シェルトナー。
- 前記シェルの前記少なくとも1つの非晶性樹脂が、以下の式
(式中、mは5〜1000である)のポリ(プロポキシ化ビスフェノールAco−フマレート)樹脂を含む、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の乳化凝集コア/シェルトナー。 - 少なくとも1つの界面活性剤を含む分散液中で、少なくとも1つの非晶性樹脂を少なくとも1つの結晶性樹脂と接触させる工程と、
前記分散液を少なくとも1つの界面活性剤と着色剤および/またはワックスとを接触させて小粒子を形成する工程と、
前記小粒子を凝集させる工程と、
前記小粒子を、ポリ(プロポキシ化ビスフェノールco−フマレート)、ポリ(エトキシ化ビスフェノールco−フマレート)、ポリ(ブチルオキシ化ビスフェノールco−フマレート)、ポリ(co−プロポキシ化ビスフェノールco−エトキシ化ビスフェノールco−フマレート)、ポリ(1,2−プロピレンフマレート)、ポリ(プロポキシ化ビスフェノールco−マレエート)、ポリ(エトキシ化ビスフェノールco−マレエート)、ポリ(ブチルオキシ化ビスフェノールco−マレエート)、ポリ(co−プロポキシ化ビスフェノールco−エトキシ化ビスフェノールco−マレエート)、ポリ(1,2−プロピレンマレエート)、ポリ(プロポキシ化ビスフェノールco−イタコネート)、ポリ(エトキシ化ビスフェノールco−イタコネート)、ポリ(ブチルオキシ化ビスフェノールco−イタコネート)、ポリ(co−プロポキシ化ビスフェノールco−エトキシ化ビスフェノールco−イタコネート)、ポリ(1,2−プロピレンイタコネート)、およびこれらの組合せからなる群から選択される少なくとも1つの非晶性樹脂を含むポリエステルゲルラテックスと接触させて、前記小粒子を覆うシェルを形成する工程と、
前記シェルを有する前記小粒子を合一させてトナー粒子を形成する工程と、
前記トナー粒子を回収する工程とを含み、動的温度段階法による前記シェルを有するコア/シェルトナーの130℃〜160℃の範囲における溶融粘度が、同温度に於ける、前記非晶性樹脂を含むシェルを有し、前記ポリエステルゲルを有しない対照トナーの溶融粘度よりも高く、前記対照トナーに比較して130℃〜160℃の範囲において溶融粘度プラトーを示し、ガードナー光沢単位が20〜100gguである、乳化凝集コア/シェルトナーの製造プロセス。
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