JP6034730B2 - トナー組成物及びその製造方法 - Google Patents

Description

本開示は、低い最小溶融温度および光沢レベル示すトナー組成物、ならびにこのような組成物を製造するための方法を指向する。このような組成物は、例えば、一成分現像（ＳＣＤ）システムにおいて、単色トナーとして有用である。

本開示は、新規な添加剤パッケージを含む新規なトナー組成物によって、上記の問題の幾つかまたは全ておよび他の問題に対処する。本開示は、したがって、トナー、トナーを含むデベロッパーおよび現像画像を、例えば高品質印刷で生成するためのデバイスに関する。

樹脂、必要に応じて蝋および必要に応じて着色剤を含むトナー粒子と、トナー粒子表面を少なくとも部分的に被膜する表面添加剤とを含むトナー組成物が、本明細書中で開示される。表面添加剤は、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）表面処理シリカ、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）表面処理シリカの混合物を含む。

また、樹脂含有エマルジョンと、必要に応じて蝋と、必要に応じて着色剤と、必要に応じて界面活性剤と、必要に応じて凝集剤と、１種以上のさらなる必要に応じた添加剤とを共に混合することによってスラリーを形成すること；このスラリーを加熱し、スラリー中に凝集粒子を形成すること；ｐＨを調製することによって粒子の凝集を凍結させること；スラリー中の凝集粒子を加熱して、この粒子をトナー粒子内に合体させること；トナー粒子を回収すること；および、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）表面処理シリカと、表面処理されていないゾル−ゲルシリカと、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）表面処理シリカとの混合物を含む表面添加剤でトナー粒子を被膜することにより、トナー組成物を製造する方法も、開示される。

一成分デベロッパー（すなわち、二成分デベロッパーのような電荷キャリアを含まないデベロッパー）について、トナー粒子は、高い移動効率（優れた流動特性および低い凝集性を含む）を示すことが重要である。本明細書中で実施形態として記載されるトナーは、一成分デベロッパー機器における使用のために好適な、適切な組成および物理的特性を有する。これらの組成物および特性は、以下に詳しく示される。

トナーにおける使用のためのラテックスを調製するために好適な任意のモノマーが、使用され得る。このトナーは、エマルジョン凝集によって生産され得る。ラテックスポリマーエマルジョンを形成し、したがってラテックスエマルジョン中にラテックス粒子を生じる際に有用な好適なモノマーとしては、例えば、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、それらの組み合わせなどが挙げられる。

トナー（または結合剤）樹脂として、任意の従来のトナー樹脂が、使用され得る。好適なトナー樹脂の例としては、熱可塑性樹脂、例えば、一般にはビニル樹脂、または特にはスチレン樹脂、およびポリエステルが挙げられる。さらに、ポリマー、コポリマーおよびスチレンポリマーのホモポリマーを含む架橋樹脂が、選択され得る。

ラテックスポリマーは、少なくとも１種のポリマーを含み得る。ポリマーの例としては、ポリ−スチレンアクリレート、ポリ−スチレンブタジエン、ポリ−スチレンメタクリレートが挙げられる。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。

ポリ（スチレン−ブチルアクリレート）は、ラテックスポリマーとして使用され得る。このラテックスのガラス転移温度は、約３５℃から約７５℃まで、または約４０℃から約７０℃まで、または約４５℃から約６５℃までであってもよい。

ポリマー樹脂またはラテックスポリマーは、トナーの約４０重量％から約９０重量％まで、または約５０重量％から約９０重量％まで、または約６５重量％から約８５重量％までの量で存在し得る。ポリマー樹脂またはラテックスポリマーは、約２０，０００ｐｓｅ（ポリスチレン等量）から約１００，０００ｐｓｅまで、または約２０，０００ｐｓｅから約６０，０００ｐｓｅまで、または約５０，０００ｐｓｅから約１００，０００ｐｓｅまでの平均分子量を有し得、約８，０００ｐｓｅから約４０，０００ｐｓｅまで、または約８，０００ｐｓｅから約２５，０００ｐｓｅまで、または約１５，０００ｐｓｅから約３５，０００ｐｓｅまでの数平均分子量を有し得る。

トナーは、１種類の蝋または２種以上の異なる蝋の混合物を、含み得る。１種類の蝋は、例えば、特定のトナー特性（例えばトナー粒子形状、トナー粒子表面上における蝋の存在および量、荷電特性および／または溶融特性、光沢、剥離、オフセット特性など）を改善するために、トナー処方物中に加えられ得る。あるいは、蝋の組み合わせは、トナー組成物に複数の特性を付与するために添加され得る。

好適な蝋の例としては、天然植物蝋、天然動物蝋、鉱物蝋、合成蝋および官能性付与された蝋から選択される蝋が挙げられる。

トナーは、任意の量、例えば、乾燥ベースで、トナーの約１から約２５重量％まで、または約３から約１５重量％まで、またはトナーの約１２から約２５重量％まで；あるいはトナーの約５から約２０重量％まで、または約５から約１２重量％までの量の蝋を含み得る。

幾つかの実施形態において、蝋は、パラフィン蝋である。好適なパラフィン蝋としては、改変した結晶質構造を有するパラフィン蝋が挙げられ、これは、本明細書中で変性パラフィン蝋と呼ばれる。直鎖炭素および分枝鎖炭素の対称的な分布を有し得る従来のパラフィン蝋と比較して、変性パラフィン蝋は、蝋の約１から約２０重量％まで、または約８から約１６重量％まで、または約３から約１０重量％までの分枝鎖炭素、および蝋の約８０から約９９重量％、または約８４から約９２重量％まで、または蝋の約９０から約９６重量％までの量で存在する直鎖炭素を有し得る。

さらに、アイソマー、すなわち、このような変性パラフィン蝋中に存在する分枝鎖炭素は、約５２０から約６００まで、または約５５０から約５７０まで、または約５６０の数平均分子量（Ｍｎ）を有し得る。このような蝋中に存在する直鎖炭素は、場合により、本明細書中で、ノーマルと呼ばれ、約５０５から約５３０まで、または約５１２から約５２５まで、または約５１８のＭｎを有し得る。変性パラフィン蝋中の分枝鎖炭素の重量平均分子量（Ｍｗ）は、約５３０から約５８０までまたは約５５５から約５７５まで、または約５４０から約５６０までであってもよく、変性パラフィン蝋中の直鎖炭素のＭｗは、約４８０から約５５０まで、または約５１５から約５３５までまたは約５００から約５２０までであってもよい。

分枝鎖炭素について、変性パラフィン蝋の重量平均分子量（Ｍｗ）は、炭素原子の数が、約３１から約５９個まで、または約３４から約５０個まで、または約３８から４５個までであり、ピークが炭素原子約４１個であることを示し得、直鎖炭素については、Ｍｗは、炭素原子の数が、約２４から約５４個まで、または約３０から約５０個まで、または約２７から約４０個までであり、ピークが炭素原子約３６個であることを示し得る。

変性パラフィン蝋は、トナーの重量の約２から約２０重量％まで、またはトナーの重量の約４から約１５重量％まで、またはトナーの重量の約５から約１３重量％までの量で存在し得る。

トナーはまた、少なくとも１種の着色剤を含み得る。例えば、本明細書中で使用される着色剤または色素としては、色素、染料、色素と染料との混合物、色素の混合物、染料の混合物などが挙げられる。簡略化のために、本明細書中で使用される用語「着色剤」は、特別な色素または他の着色剤成分が特定されない限り、このような着色剤、染料、色素、および混合物を包含することを意味する。着色剤は、色素、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、組成物の総重量に基づいて約０．１から３５重量％まで、または約１から約２５重量％まで、または約５から約１５重量％までの量で含み得る。

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は、所望の色をトナーに付与するために充分な量で組み込まれる。一般に、色素または染料は、固体ベースでトナー粒子の約１から約３５重量％まで、または約５から約２５重量％まで、または約５から約１５重量％までの範囲の量で使用される。

トナーを製造するためにエマルジョン凝集手順において使用される凝集剤としては、一価金属凝集剤、二価金属凝集剤、ポリイオン凝集剤などが挙げられる。本明細書中で使用される場合、「ポリイオン凝集剤」とは、塩または酸化物、例えば、少なくとも３、少なくとも４、または少なくとも５の価数を有する金属種から形成される、金属塩または金属酸化物である凝集剤をいう。凝集剤がポリイオン凝集剤である場合、凝集剤は、存在する任意の所望の数のポリイオン原子を有し得る。例えば、好適なポリアルミニウム化合物は、化合物中に存在する約２から約１３まで、または約３から約８まで、または約７から約１３までのアルミニウムイオンを有し得る。

凝集剤は、粒子凝集の間に、トナー粒子中に組み込まれ得る。このように、凝集剤は、外部添加剤なしで、乾燥重量ベースで、トナー粒子の０から約５重量％まで、または約０より多くから約３重量％まで、またはトナー粒子の約２から約５重量％までの量で、トナー粒子中に存在し得る。

トナー組成物を形成するために使用される着色剤、蝋および他の添加剤は、界面活性剤を含む分散物中であってもよい。さらに、トナー粒子は、エマルジョン凝集法によって形成され得、ここで、樹脂およびトナーの他の成分は、１種以上の界面活性剤と接触させられ、エマルジョンが形成され、トナー粒子が凝集し、合体し、必要に応じて洗浄して乾燥させ、そして回収される。

１種または２種以上の界面活性剤が、使用され得る。界面活性剤は、イオン性界面活性剤および非イオン性界面活性剤から選択される。アニオン性界面活性剤およびカチオン性界面活性剤は、用語「イオン性界面活性剤」に含まれる。界面活性剤は、トナー組成物の約０．０１から約５重量％まで、またはトナー組成物の約０．７５から約４重量％まで、またはトナー組成物の約１から約３重量％までの量で、存在し得る。

ラテックスポリマーの形成のために、開始剤が、添加され得る。好適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）および有機可溶性開始剤（有機過酸化物およびＶａｚｏ過酸化物を含むアゾ化合物（例えば、ＶＡＺＯ ６４^ＴＭ、２−メチル２−２’−アゾビスプロパンニトリル、ＶＡＺＯ ８８^ＴＭ、２−２’−アゾビスイソブチルアミド二水和物）が挙げられる）およびこれらの組み合わせが挙げられる。

開始剤は、好適な量、例えばモノマーの約０．１から約８重量％まで、または約０．２から約５重量％まで、または約４から約８重量％までの量で、添加され得る。

ラテックスポリマーの形成において、連鎖移動剤もまた、使用され得る。好適な連鎖移動剤は、ドデカンチオール、オクタンチオール、カーボンテトラブロミド、これらの組み合わせなどを、モノマーの約０．１から約１０重量％まで、または約０．２から約５重量％まで、または約１から約３重量％までの量で含み、エマルジョン重合が行われる際に、ラテックスポリマーの分子量特性を制御する。

二次ラテックスが、界面活性剤によって分散した非架橋ラテックス樹脂に添加され得る。本明細書中で使用される場合、二次ラテックスは、架橋樹脂もしくはポリマーまたはこれらの混合物、あるいは上述の非架橋樹脂（架橋に供されている）をいってもよい。

二次ラテックスは、体積平均直径で約１０から約２００ナノメートルまで、または約２０から約１００ナノメートルまで、または約９０から約２００ナノメートルまでのサイズを有するサブミクロン架橋樹脂粒子を含み得る。二次ラテックスは、界面活性剤を含有する水の水相中に懸濁されてもよく、ここで、界面活性剤は、固体全体の約０．５から約５重量％まで、または約０．７から約２重量％まで、または約１．５から約３．５重量％までの量で存在する。

架橋樹脂は、架橋ポリ−スチレンアクリレート、架橋ポリ−スチレンブタジエン、および／または架橋ポリ−スチレンメタクリレートのような架橋ポリマーであってもよい。

架橋剤、例えばジビニルベンゼンもしくは他のジビニル芳香族モノマーまたはジビニルアクリレートもしくはジビニルメタクリレートのモノマーが、架橋樹脂において使用され得る。架橋剤は、架橋樹脂の約０．０１から約２５重量％まで、または約０．５から約１５重量％まで、または約１から約１０重量％までの量で存在し得る。

架橋樹脂粒子は、トナーの約１から約２０重量％まで、または約５から約１５重量％まで、または約４から約１４重量％までの量で存在し得る。

トナーを形成するために使用される樹脂は、ゲル樹脂と非架橋樹脂との混合物であってもよい。

ラテックスポリマーを形成する際および粒子がポリマーを形成する際に、官能性モノマーが、含まれ得る。好適な官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。このような官能性モノマーは、以下の式（Ｉ）のものであり得る：

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、約１から約１２個まで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、約０から約２０まで、または約１から約１０まで、または約１１から約２０までである。このような官能性モノマーの例としては、βカルボキシエチルアクリレート（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。使用され得る他の官能性モノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタ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官能性モノマーはまた、よりよいエマルジョン重合の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）を含んでもよい。金属イオンは、カルボン酸官能基を有する官能性モノマーの約０．００１から約１０重量％まで、または約０．５から約５重量％まで、または約１から約３重量％までの量で存在し得る。

存在する場合、官能性モノマーは、トナーの約０．０１から約８重量％まで、または約０．０５から約４重量％まで、またはトナーの約０．１から約１重量％までの量で添加され得る。

キレート剤が、必要に応じて添加され得る。好適なキレート剤としては、多座配位子、例えばエチレンジアミンテトラ酢酸（ＥＤＴＡ）、ジエチレントリアミンペンタ酢酸（ＤＴＰＡ）またはエチレングリコールテトラ酢酸（ＥＧＴＡ）が挙げられる。多座配位子は、水溶液中であってもよい。キレート剤は、トナーの約０．０１から約６重量％まで、または約０．０５から約４重量％まで、または約０．１から約１重量％までの量で添加され得る。

錯体化を起こす能力がある任意の凝集剤が、本開示のトナーを形成する際に使用されてもよい。アルカリ土類金属または遷移金属の塩の両方が、凝集剤として使用され得る。アルカリ（ＩＩ）塩は、ラテックス樹脂コロイドを着色剤と凝集させてトナー複合物を形成し得るように選択され得る。

シェルは、凝集粒子の上に形成され得る。コアラテックスを形成するために使用された上記の任意のラテックスが、シェルラテックスを形成するために使用され得る。幾つかの実施形態において、スチレン−ｎ−ブチルアクリレートコポリマーが、シェルラテックスを形成するために使用される。シェルラテックスは、約４０℃から約７５℃まで、または約４５℃から約７０℃まで、または約５０℃から約６５℃までのガラス転移温度を有し得る。

存在する場合、シェルラテックスは、当業者の技術範囲内の任意の方法（浸漬、噴霧などが挙げられる）によって塗布され得る。シェルラテックスは、トナー粒子の所望の最終サイズ、あるいは約３から約１２ミクロン、または約４ミクロンから約９ミクロン、または約５から約８ミクロンが達成されるまで、塗布され得る。シェルラテックスは、ラテックスのｉｎ−ｓｉｔｕ播種半連続的エマルジョン共重合によって調製され得、シェルラテックスは、凝集粒子が一旦形成されてから、添加される。

存在する場合、シェルラテックスは、乾燥トナー粒子の約２０から約４０重量％まで、または約２６から約３６重量％まで、または乾燥トナー粒子の約２７から約３４重量％までの量で存在し得る。

本開示のトナーは、少なくともラテックスポリマー、蝋および必要に応じて着色剤を、凝集手順および合体手順において合わせ、その後、粒子を洗浄および乾燥して、トナー粒子と表面添加剤パッケージとを混合することによって、調製され得る。ラテックスポリマーは、当業者の技術範囲内の任意の方法によって調製され得る。ラテックスポリマーが調製され得る１つの方法は、半連続的エマルジョン重合を含むエマルジョン重合法による。

エマルジョン凝集手順は、代表的に、以下の基本的工程を含む：ポリマーまたは樹脂を含むエマルジョンを、必要に応じて１種以上の蝋と、必要に応じて１種以上の着色剤と、必要に応じて１種以上の界面活性剤と、必要に応じて凝集剤と、１種以上のさらなる必要に応じた添加剤と共に混合し、スラリーを形成すること；このスラリーを加熱し、スラリー中に凝集粒子を形成すること；必要に応じて、シェルを添加し、ｐＨを調製することによって粒子の凝集を凍結すること；および凝集粒子をスラリー中で加熱し、粒子をトナー粒子に合体させること；次いで、得られたエマルジョン凝集トナー粒子を洗浄および乾燥すること。

ｐＨ調整剤は、エマルジョン凝集手順および合体手順の速度を制御するために添加され得る。ｐＨ調整剤は、生成される生成物に悪い影響を与えない任意の酸または塩基であってもよい。

表面添加剤パッケージが、トナー粒子に塗布され得る。添加剤パッケージは、一般に、トナー粒子の塊の中に組み込まれるよりもむしろ、トナー粒子の外側表面を被膜するかまたはこれに付着する。添加剤パッケージの成分は、超トナー流動特性、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可能にするように選択される。

表面添加剤パッケージは、第１シリカおよび第２シリカを含み得、ここで、第１シリカは、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）で表面を処理されていて、第２シリカは未処理の表面を有し、第２シリカは、第１シリカの体積平均直径よりも１０から２０倍大きい体積平均直径を有する。ＨＭＤＳシリカは、約５から約７００ｎｍまで、または約１０から約５０ｎｍまで、または約２０から約４０ｎｍまでの体積平均直径を有し得る。第２シリカは、ゾル−ゲルシリカであり得る。第２シリカは、約１００から約１８０ｎｍまで、または約１００から約１７０ｎｍまで、または約１１０から約１６０ｎｍまで、または約１２０から約１５０ｎｍまでの体積平均直径を有し得る。幾つかの実施形態において、１４０ｎｍのゾル−ゲルシリカが使用される。

表面添加剤パッケージは、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）シリカをさらに含み得る。ＰＤＭＳシリカは、約５から約７００ｎｍまで、または約１０から約５０ｎｍまで、または約２０から約４０ｎｍまでの体積平均直径を有し得る。

ＨＤＭＳ表面処理シリカは、粒子の約０．０５から約２重量％まで、または約０．１から約１．０重量％まで、または約０．２から約０．８重量％まで、または約０．３から約０．７０重量％まで、または約０．４５から約０．５５重量％までの量で存在し得る。また、ＨＤＭＳ表面処理シリカ対ゾル−ゲルシリカの重量比は、約４：１から約３：１までの範囲であり得る。ゾル−ゲルシリカは、粒子の約０．０５から約０．５重量％まで、または約０．１０から約０．４０重量％まで、または約０．１２から約０．３５重量％まで、または約０．１５から約０．２５重量％までの量で存在し得る。ＰＤＭＳシリカは、粒子の約０．１０から約３．００重量％まで、または約０．３０から約２．８重量％まで、または約０．４０から約２．５重量％まで、または約０．５から約２．２５重量％までの量で存在し得る。

外側表面添加剤パッケージは、トナー粒子の約２．５から約５重量％まで、または粒子の約３から約４．５重量％まで、またはトナー粒子の約２．５から約３．５重量％までの量で存在し得る。添加剤パッケージ総量は、トナーの約３．０から約５．０重量％まで、または約３．０から約４．０重量％まで、または約４．０から約５．０重量％までの範囲であり得る。表面添加剤パッケージ中の異なるシリカの総量は、約１．５から約５．０重量％まで、または約２から約４．０％まで、または約２．５から約３．９重量％までであり得る。

上述の表面添加剤パッケージに加えて、さらなる必要に応じた添加剤が、トナーと合わせられ得る。これらとしては、トナー組成物の特性を増強するための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から約１０重量％まで、または約１から約３重量％までの量で、正電荷または負電荷の制御剤を含み得る。

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、約３００から約６００ｎｍまで、または約３００から約４００ｎｍまで、または約３５０から約４５０ｎｍまで、例えば３００ｎｍ、３５０ｎｍ、４００ｎｍ、４５０ｎｍ、または５００ｎｍの体積平均直径を有し得る。幾つかの実施形態において、４００ナノメートルのＰＭＭＡ有機スペーサーが、使用される。

他の添加剤としては、表面添加剤、色増強剤、などが挙げられる。洗浄または乾燥後にトナー組成物に添加され得る表面添加剤としては、例えば、金属塩、脂肪酸の金属塩、コロイドシリカ、金属酸化物、チタン酸ストロンチウム、これらの組み合わせなどが挙げられ、添加剤は、トナーの約０．１から約１０重量％まで、または約０．５から約７重量％まで、または約１から約５重量％までの量でそれぞれ存在し得る。他の添加剤としては、ステアリン酸亜鉛およびＡＥＲＯＳＩＬ Ｒ９７２（登録商標）（Ｄｅｇｕｓｓａから入手可能）が挙げられる。米国特許第６，１９０，８１５号および同第６，００４，７１４号の被膜シリカもまた、例えば、トナーの約０．０５から約５重量％まで、または約０．１から約２重量％まで、またはトナーの約１から約３重量％までの量で、選択され得る。これらの添加剤は、凝集の間に添加されてもよく、または形成されたトナー生成物に混合されてもよい。

エマルジョン凝集手順は、トナー粒子サイズの分布に亘って、そしてトナーにおける微細なトナー粒子と粗いトナー粒子との両方の量を限定することにより、より大きな制御を提供する。幾つかの実施形態において、トナー粒子は、約１．１５から約１．４０まで、または約１．１５から約１．２５まで、または約１．１８から約１．２３までの小さい数幾何標準偏差（ＧＳＤｎ）の比較的狭い粒子サイズ分布を有する。トナー粒子はまた、約１．１５から約１．３５まで、または約１．１５から約１．３０まで、または約１．１８から約１．２３までのより大きい体積幾何標準偏差（ＧＳＤｖ）を示す。

トナー粒子は、約３から約２５μｍまで、または約４から約１５μｍまで、または約６．５から約８μｍまで、または約６．５から約８μｍまでの体積平均直径（「体積平均粒子径」または「Ｄ_５０ｖ」とも呼ばれる）を有し得る。Ｄ_５０ｖ、ＧＳＤｖおよびＧＳＤｎは、Ｂｅｃｋｍａｎ Ｃｏｕｌｔｅｒ Ｍｕｌｔｉｓｉｚｅｒ ３のような測定機器を、製造業者の説明書にしたがって操作して用いて、決定され得る。

粒子サイズを（ある場合には約６．５から約７．７μｍまでに）最適化することにより、トナーは、一成分現像（ＳＣＤ）システムに特に好適になり得る。適切な真球度を有する場合、トナーは、機器性能を最適化することを補助し得る。

トナー粒子は、約０．９４０から約０．９９９まで、または約０．９５０から約０．９９８まで、または約０．９６０から約０．９９８まで、または約０．９７０から約０．９９８まで、または約０．９８０から約０．９９０まで、または約０．９６２以上から約０．９９９まで、または約０．９６５以上から約０．９９０までの真円度を有し得る。

トナー粒子は、約１０５から約１６０ＳＦ１＊ａまで、または約１１０から約１４０ＳＦ１＊ａまで、または約１２０から約１５０ＳＦ１＊ａまでの形状係数を有し得る。ＳＦ１＊ａ＝１００πｄ^２／（４Ａ）、ここで、Ａは、粒子の面積であり、ｄはその主軸である。

トナー粒子は、約０．５ｍ^２／ｇから約１．４ｍ^２／ｇまで、または約０．６ｍ^２／ｇから約１．２ｍ^２／ｇまで、または約０．７ｍ^２／ｇから約１．０ｍ^２／ｇまでの表面積を有し得る。球のＢＥＴ表面積は、以下の等式によって計算され得る：
表面積（ｍ^２／ｇ）＝６／（粒子直径（ｕｍ）＊密度（ｇ／ｃｃ））。

トナー粒子は、約２０，０００から約１００，０００ｐｓｅまで、または約２０，０００から約６０，０００ｐｓｅまで、または約４０，０００から約１００，０００ｐｓｅまでの範囲の重量平均分子量（Ｍｗ）、約８，０００から約４０，０００ｐｓｅまで、または約８，０００から約２５，０００ｐｓｅまで、または約２０，０００から約４０，０００ｐｓｅまでの数平均分子量（Ｍｎ）、および約１．２から約１０まで、または約１．２から約５まで、または約４から約１０までのＭＷＤ（トナー粒子のＭｗ対Ｍｎの比、ポリマーの多分散性の尺度または幅）を有し得る。

トナー粒子の特徴は、任意の好適な技術および装置によって決定され得る。

さらに、トナーは、所望される場合、ラテックス結合剤の分子量とエマルジョン凝集手順後に得たトナー粒子の分子量との間に特定の関係を有し得る。当該分野で理解されるように、結合剤は、手順の間に架橋を受け、架橋の程度は、手順の間に制御され得る。この関係は、結合剤についての分子ピーク値（Ｍｐ）（Ｍｗの最も高いピークを表す）に関して最も良く見られる。結合剤は、約５，０００から約５０，０００ｐｓｅまで、または約７，５００から約４５，０００ｐｓｅまで、または約１５，０００から約３０，０００ｐｓｅまでの範囲のＭｐ値を有し得る。

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も低い温度は、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、温オフセット温度と呼ばれる。フューザー温度が温オフセットを超える場合、融解したトナーの幾らかが、定着の間にフューザーロールに接着し、その後の基材に転移され（「オフセッティング」として知られる現象）、不明瞭な画像を生じる。トナーの冷オフセット温度と温オフセット温度との間は、最小定着温度（ＭＦＴ）であり、トナーの支持媒体への許容可能な接着が起こる最小温度である。最小定着温度と温オフセット温度との相違は、溶融許容度と呼ばれる。特に高温でのトナーのレオロジーは、結合剤樹脂を形成するために使用されるポリマー鎖の長さならびになんらかの架橋または結合剤樹脂におけるポリマーネットワークの形成によって影響を受け得る。

トナーは、約１３５℃から約２２０℃まで、または約１４５℃から約２１５℃まで、または約１５５℃から約１８５℃までの低い最低定着温度、すなわち、トナーで生成された画像が基材に定着され得る温度を有し得る。

トナー組成物は、光沢を有し得、これは、最小定着温度（ＭＦＴ）において測定され、ＢＹＫ７５°マイクロ光沢メーターで測定して、約５から約３０光沢単位まで、または約５から約２０光沢単位まで、約１０から約１９光沢単位までである。「光沢単位」とは、普通紙（例えば、Ｘｅｒｏｘ ９０ ｇｓｍ ＣＯＬＯＲ ＸＰＲＥＳＳＩＯＮＳ＋紙またはＸｅｒｏｘ ４２００紙）上で測定したＧａｒｄｎｅｒ光沢単位（ｇｇｕ）をいう。トナーは、約１７０℃から約２１０℃まで、または約１８０℃から約２００℃まで、または約１８５℃から約１９５℃までの温度で、２０光沢単位（ＴＧ４０）に達し得る。

トナーのメルトフロー指数（ＭＦＴ）は、プラストメーターの使用を含む、当業者の技術範囲内の方法によって決定され得る。本明細書中で使用されるＭＦＩは、１０分間に特定の適用量（上述のように、１０ｋｇ）が長さＬおよび直径Ｄの孔を通過するトナーの重量（グラム）をいう。１のＭＦＩ単位は、特定の条件下で１０分間に、１グラムのトナーしか孔を通過しないことを示す。「ＭＦＩ単位」は、１０分間あたりのグラムの単位をいう。

この手順に供されたトナーは、トナーを形成するために使用された色素に依存して、種々のＭＦＩを有し得る。ブラックのトナーは、約３０ｇｍ／１０分から約１００ｇｍ／１０分まで、または約３６ｇｍ／１０分から約４７ｇｍ／１０分までのＭＦＩを有し得；シアントナーは、約３０ｇｍ／１０分から約１００ｇｍ／１０分まで、または約３６ｇｍ／１０分から約４６ｇｍ／１０分までのＭＦＩを有し得；イエロートナーは、約１２ｇｍ／１０分から約１００ｇｍ／１０分まで、または約１６ｇｍ／１０分から約３５ｇｍ／１０分までのＭＦＩを有し得；そしてマゼンタトナーは、約４５ｇｍ／１０分から約１００ｇｍ／１０分まで、または約４８ｇｍ／１０分から約５２ｇｍ／１０分までのＭＦＩを有し得る。

トナーは、約５０％から約１００％まで、または約６０％から約９０％まで、または約５０％から約７０％までの溶融百分率を有し得る。画像の溶融百分率は、以下の様式で評価され得る。トナーは、初期設定点に依存して低い温度から高い温度までで溶融される。紙に付着したトナーは、目的の領域のテープ除去およびその後の密度測定によって測定される。試験領域の密度は、除去前の領域の密度によって除算され、１００を乗算して溶融百分率が得られる。光学密度は、分光計（例えば、Ｘ−Ｒｉｔｅ製の９３８ Ｓｐｅｃｔｒｏｄｅｎｓｉｔｏｍｅｔｅｒ）によって測定される。次いで、このようにして決定した光学密度は、以下の等式にしたがって溶融を計算するために使用される。

折り畳み定着ＭＦＴは、広範な範囲の溶融温度に亘って溶融された画像を折り畳み、次いで、折り畳まれた領域に亘って所定の質量を転がすことによって測定される。印刷物もまた、市販の折り畳み機（例えば、Ｄｕｐｌｏ Ｄ−５９０紙折り畳み機）を用いて折り畳まれ得る。次いで、紙のシートを広げ、そして紙のシートから剥落したトナーを表面から拭き取る。次いで、剥落した領域を、内部参照チャートと比較する。より小さな剥落領域は、よりよいトナー付着を示し、許容可能な付着を達成するために必要な温度は、折り畳み定着ＭＦＴとして規定される。トナー組成物は、例えば、約１１５℃から約１４５℃まで、または約１２０℃から約１４０℃まで、または約１２５℃から約１３５℃までの折り畳み定着ＭＦＴを有し得る。

トナーはまた、極度の相対湿度（ＲＨ）条件に曝した際に、優れた荷電特性を有し得る。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、約−２μＣ／ｇから約−５０μＣ／ｇまで、または−４μＣ／ｇから約−５μＣ／ｇまでの質量比あたりの親トナー電荷（Ｑ／Ｍ）を有し得、表面添加剤混合後の最終トナー電荷は、−８μＣ／ｇから約−４０μＣ／ｇまで、または約−１０μＣ／ｇから約−２５μＣ／ｇまでであってもよい。

トナーは、例えば、約２００℃から約２３０℃まで、または約２００℃から約２２０℃まで、または約２０５℃から約２１５℃までの高い温オフセット温度を示し得る。

トナー組成物は、Ｈｏｓａｋａｗａ Ｐｏｗｄｅｒ Ｆｌｏｗ Ｔｅｓｔｅｒによって測定される流動を有し得る。本開示のトナーは、約１０から約５５％まで、または３０から約５０％まで、または約１５から約４０％までの流動を示し得る。

トナー組成物は、圧縮性について測定され得、これは、部分的に流動の関数である。本開示のトナーは、約８から約１６％まで、または約１２から約１６％まで、または約９から約１４％までの圧縮性を、９．５から１０．５ｋＰａにおいて示し得る。

トナー組成物の密度は、密度計によって測定され得る。本開示のトナーは、約１．２から約１．８まで、または約１．３から約１．６まで、または約１．５から約１．７までの密度を示し得る。

本開示のトナーは、プリンタ、コピー機などで使用され得る。これらのトナーは、画像化手順について、特に乾式複写手順について優れていて、優れた画像解像度で高品質なカラー画像を、許容可能な信号対雑音比および画像均一性で提供することができる。さらに、これらのトナーは、電子写真画像化およびデジタル画像化システムおよび手順のような印刷手順のために選択され得る。

任意の公知のタイプの画像現像システムは、画像現像デバイスにおいて使用して、本明細書中に記載されるトナーセットにより画像を形成し得、例えば、磁気ブラシ現像、一成分現像（ＳＣＤ）、ハイブリッドスカベンジレス現像（ＨＳＤ）などが挙げられる。これらの現像システムは当該分野で公知であるので、画像を形成するためのこれらのデバイスの操作のさらなる説明は必要ない。

本明細書中に開示される処方物の１つの利点は、バイアスチャージロール（ＢＣＲ）の汚染の減少である。これらのトナーは、ＢＣＲおよび光受容体をチャージするための静電ロールを含むクリーニングシステムを備えたプリンタにおける使用のために特に好適である。このことは、この処方物はまた、小さなオフィスプリンタにおける使用のために特に好適であることを意味する。

本明細書中で記載されるトナー粒子は、キャリア粒子を含まず移動効率を非常に高くする一成分デベロッパー（ＳＣＤ）処方物として使用され得る。

トナーを、１０リットルのＨｅｎｓｃｈｅｌブレンダーを用いて、凝集手順によって調製したＥＡトナー粒子を外部添加剤と混合することにより、調製した。ＥＡ粒子を、リアクタ内で調製した。一般的なＥＡ粒子処方物を、以下の表１にまとめる。水を添加し、リアクタの固体含量を約１４％にした。二次ラテックスおよび蝋の量を最適化し、温オフセットおよび最小溶融の問題を避けた。トナーの目標とする特性は、約６．８〜７．４μｍの乾燥粒子の中央体積および０．９６２を超える真円度である。

トナー処方物は、約５〜１０％の二次ラテックス、約８〜１５％の蝋、３〜６％のカーボンブラック色素、１％のシアン色素を有し、約４０％の固体および約２５から約３５％のシェル内で約１８０から約２８０ｎｍまでの粒子サイズを有するラテックス樹脂を使用することが見出された。処方物を、以下の表２にまとめる。

種々の添加剤パッケージを、上に挙げた一般的な粒子組成物に添加し、７種の異なるトナー例を製造した。

実施例１を、成分の５〜１５分間の２５００〜３５００ＲＰＭでのＨｅｎｓｃｈｅｌ混合によって調製した。

実施例２を、実施例１と同様の方法で調製した。

実施例を、エマルジョン凝集（ＥＡ）手順によって調製した。トナー粒子を、ＥＡ手順を介して、スチレン／ブチルアクリレートラテックスポリマーを、低粘性蝋、ナノサイズの架橋スチレン／ｎ−ブチルアクリレートゲル、カーボンブラックおよびシアン色素と、１０．２：２：１の比にて反応容器内で混合することにより形成した。次いで、ポリアルミニウムクロリドを、このシステムに添加し、混合物を均質化した。一旦均質化された後、この混合物を、ポリマーのガラス転移温度（５０〜６０℃）近くまで、粒子がプレ−シェルサイズである６．０〜６．５μｍになるまで加熱した。一旦凝集物が適切なサイズに達すると、同じポリマーラテックスを添加して、ラテックス添加総量の２０％未満のシェルを形成した。シェルを添加した後、反応容器を、所定の時間に亘って温度を維持し、次いで、塩基を添加して粒子サイズを凍結し、スラリー粘度を低減させた。一旦エチレンジアミンテトラ酢酸をアルミニウムの低下のための封鎖剤として添加した後、凍結後の粒子バッチ温度を、９０℃以上に上げ、ｐＨを上げて調整した。次いで、粒子の真円度（丸さ）が０．９６２以上になるまで所定の時間に亘ってバッチが合体した。次いで、バッチを冷却し、ｐＨを８〜９まで上げて調整し、洗浄し、そして乾燥させた。次いで、乾燥粒子を取り、添加剤パッケージと混合して、トナーを生成した。添加剤パッケージは、１．５〜３．５重量％の中程度ＰＤＭＳシリカ、０．０５〜０．３５重量％の大型ゾルゲルシリカ、０．２５〜０．７５重量％の中程度ＨＭＤＳシリカ、および０．３５〜０．７５重量％の４００ｎｍ ＰＭＭＡ有機スペーサーを含んだ。

トナー圧縮性を、Ｆｒｅｅｍａｎ ＦＴ４ ｐｏｗｄｅｒ ｆｌｏｗ ｒｈｅｏｍｅｔｅｒによって測定した。表３は、実施例１および２についての圧縮性試験の結果を提示する。

圧縮性は、少なくとも流動の関数である。実施例１および２は、全て改善された流動を示した。上で議論したとおり、流動は、高速印刷において重要である。

溶融もまた、実施例１および２について試験した。溶融を、１５０℃から２２０℃までの種々の温度で測定した。約８０％の定着を、１６０℃で達成し、一方、約１００％の溶融を、１８０℃で達成した。冷オフセットおよび温オフセットは観察されなかった。

次に、実施例を、２つの極端な印刷条件において試験に供した。第１に、冷乾印刷条件であり；第２に、温湿印刷条件である。トナーおよびデベロッパーが、広範な範囲の環境条件下で、プリンタからのよい画像品質を可能にするように、機能することが望ましい。したがって、低湿度および低温（例えば華氏５０度および相対湿度２０％）において、および高湿度および高温（例えば、華氏８０度および相対湿度８０から８５％）において、トナーとデベロッパーが機能することが望ましい。

画像密度を、Ｘｒｉｔｅ密度計によって試験した。印刷後、携帯式機器を用いて結果を測定し、印刷頁の制御領域の画像密度を計算した。

画像密度は、実施例１および２について、予期せず高かった。より高い密度は、印刷頁上により暗い絵を生じる。実施例１および２は、高画像密度を達成したが、より少ないトナーを用いた。

このトナーの貯蔵安定性は、優れていた。

Ｔｉｎｉｕｓ Ｏｌｓｅｎフローメーターを用いたこのトナーのメルトフロー指数は、７９．５ｇｍ／１０分であった。

Claims (3)

1. 樹脂；
   必要に応じて蝋；および
   必要に応じて着色剤
   を含むトナー粒子；ならびに
   少なくとも部分的にトナー粒子表面を被膜する表面添加剤
   を含むトナー組成物であって、前記表面添加剤は、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）表面処理シリカ、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）表面処理シリカの混合物を含み、
   前記ＨＭＤＳ表面処理シリカ対前記ＰＤＭＳ表面処理シリカの重量比は、１：２から１：１４までの範囲内であり、
   前記表面添加剤は、３００から６００ｎｍまでの体積平均直径を有する有機スペーサーを更に含む、トナー組成物。
2. 前記トナー粒子が、３から１５μｍまでの体積平均直径を有する、請求項１に記載のトナー組成物。
3. トナー組成物を製造する方法であって、前記方法は、以下：
   樹脂含有エマルジョン；
   必要に応じて蝋；
   必要に応じて着色剤；
   必要に応じて界面活性剤；
   必要に応じて凝集剤；
   必要に応じてキレート剤；および
   １種以上の必要に応じた添加剤
   を共に混合することによって、スラリーを形成すること；
   前記スラリーを加熱し、前記スラリー内に凝集粒子を形成すること；
   ｐＨを調整することにより、前記粒子の凝集を凍結すること；
   前記スラリー中の前記凝集粒子を加熱し、前記粒子をトナー粒子に合体させること；
   前記トナー粒子を洗浄しそして乾燥させること；ならびに
   前記トナー粒子を、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）表面処理シリカ、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）表面処理シリカの混合物を含む表面添加剤で被膜すること
   を含み、
   前記ＨＭＤＳ表面処理シリカ対前記ＰＤＭＳ表面処理シリカの重量比は、１：２から１：１４までの範囲内であり、
   前記表面添加剤は、３００から６００ｎｍまでの体積平均直径を有する有機スペーサーを更に含む、方法。