JP6470544B2 - 結晶性芳香族エーテルを含む超低融点トナー - Google Patents

結晶性芳香族エーテルを含む超低融点トナー Download PDF

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Description

ここに開示する実施形態は、一般的に、結晶性芳香族エーテルを含むトナー組成物に関する。さらに具体的には、ここに開示する実施形態は、トナーバインダー樹脂と相溶性の低分子結晶性芳香族エーテル化合物を含み、低いしわ固定最低融合温度を与えるトナー組成物に関する。
電子写真法は、静電潜像を作成することによって画像情報を視覚化するための方法であり、現在、種々の分野で使用されている。「静電写真」という用語は、一般的に「電子写真」という用語と相互に置き換え可能に用いられる。一般的に、電子写真法は、感光体の上に静電潜像を作成することと、その後に、現像剤を含有するトナーで画像を現像することと、その後、転写材料(例えば、紙またはシート)に画像を転写し、熱、溶媒、圧力および/またはその他を利用することによって、転写材料に画像を固定し、永久的な画像を得ることとを含む。
しわ固定最低融合温度(MFT)は、特定のトナーの性能およびエネルギー効率を、特定の紙の種類および特定のフューザー(紙の上にトナーを固定する)と組み合わせて決定するために用いられる指標である。しわ固定MFTは、画像の塗りつぶした領域を横切るように紙を折り曲げ、次いで折り曲げた領域を横切るように所定の質量をロール加工することによって測定される。市販の折り曲げ機(例えば、Duplo D−590紙折り曲げ機)を用いて紙を折り曲げることもできる。広範囲の融合温度で融合した画像を含む複数の紙シートを調製する。次いで、この紙シートを広げ、紙シートからはずれたトナーを表面から拭き取る。許容範囲のレベルのトナー付着の定義を与える参照チャートに対し、しわ面積の光学的比較を行うか、または、コンピュータ画像分析によって、しわ面積を定量分析してもよい。トナーが失われた面積が小さいほど、トナーの付着が良好であり、許容範囲のレベルの付着を達成するのに必要な温度は、しわ固定MFTであると定義される。
現在、超低融点(ULM)乳化凝集(EA)トナーは、スチレン/アクリレートEAトナーに対し、基準となるしわ固定MFTが約−20℃である。この改良されたしわ固定MFT性能によって、EAトナーと比較したとき、フューザーエネルギーを小さくし、フューザーの寿命を向上させることができる。MFTを例えばさらに10℃〜20℃下げることが望まれている。
いくつかの実施形態では、ポリマー樹脂と;場合により、着色剤と;分子量が1,000g/mol未満の低分子結晶性芳香族エーテルとを含む、トナーを提供する。
別の実施形態は、アモルファスポリマー樹脂と;場合により、着色剤と;分子量が500g/mol未満であり、融点が約120℃未満である低分子結晶性芳香族エーテルとを含み、アモルファスポリマー樹脂と低分子結晶性芳香族エーテルの混合物が、示差走査熱量測定によって決定されるように、アモルファスポリマー樹脂よりもガラス転移温度が低く、低分子結晶性芳香族エーテルの固体から液体への顕著な相転移ピークがなく、混合物中の低分子結晶性芳香族エーテルの融合エンタルピーが、純粋な形態での低分子結晶性芳香族エーテルの融合エンタルピーの10%未満であると測定されることを特徴とする、乳化凝集トナーを提供する。
さらに別の実施形態では、ポリマーアモルファス樹脂エマルション、場合により少なくとも1つの着色剤エマルション、任意要素のワックスエマルション、低分子結晶性芳香族エーテルエマルション、分子量が1,000g/mol未満の低分子結晶性芳香族エーテルを混合し、コンポジットエマルションを作成することと;このコンポジットエマルションに凝集剤を加え、乳化凝集したトナー粒子を作成することとを含む、トナー粒子を製造する方法を提供する。
図1は、ベンジル 2−ナフチルエーテルの示差走査熱量測定(DSC)曲線である。 図2は、溶融混合したベンジル 2−ナフチルエーテルおよびアモルファスポリエステル樹脂のDSC曲線である。 図3は、ベンジル 2−ナフチルエーテルを含むトナーについて、フューザーロール温度の関数としての光沢のプロットである。 図4は、ベンジル 2−ナフチルエーテルを含むトナーについて、しわ固定MFTを決定するためのフューザーロール温度の関数としてのしわ面積のプロットである。
本開示によれば、低分子結晶性芳香族エーテルを含むトナーが提供される。いくつかの実施形態では、トナーは、低分子結晶性芳香族エーテルとアモルファスポリマー樹脂とを含んでいてもよく、アモルファスポリマー樹脂と低分子結晶性芳香族エーテルの混合物は、示差走査熱量測定によって決定されるように、アモルファスポリマー樹脂よりもガラス転移温度が低く、低分子結晶性芳香族エーテルの固体から液体への顕著な相転移ピークがないことを特徴とする。例えば、低分子結晶性芳香族エーテルの固体から液体への顕著な相転移ピークがないことは、混合物中の低分子結晶性芳香族エーテルの融合エンタルピーが、その元々の値の融合エンタルピーの20%未満、いくつかの実施形態では、その元々の値の10%未満、ある実施形態では、その元々の値の5%未満であると測定されることによって示されてもよく、この元々の値は、独立して測定したときの低分子の融合エンタルピーをあらわし、このことは、低分子結晶性芳香族エーテルとアモルファスポリマー樹脂の相溶性を特徴付ける。さらに、ある実施形態では、低分子結晶性芳香族エーテルは、融点が120℃未満であってもよい。ある実施形態によれば、低分子結晶性芳香族エーテルを含む乳化凝集(EA)トナーは、名目上のULM EAトナー、例えば、Xerox Corp.から入手可能なXerox(登録商標)700 Digital Color Press(DCP)トナーに対し、例えば、少なくとも5℃、または少なくとも10℃〜20℃低くないにしても、少なくとも匹敵するしわ固定MFTを達成するだろう。
任意のトナー樹脂を本開示のプロセスに利用してもよい。ひいては、このような樹脂は、任意の適切な1種類以上のモノマーから任意の適切な重合方法によって作られてもよい。いくつかの実施形態では、樹脂は、乳化重合以外の方法によって調製されてもよい。さらなる実施形態では、縮重合によって樹脂を調製してもよい。
いくつかの実施形態では、樹脂は、ポリエステル、ポリイミド、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリカーボネート、エポキシ樹脂、および/またはこれらのコポリマーであってもよい。いくつかの実施形態では、樹脂は、アモルファス樹脂、結晶性樹脂、および/または結晶性樹脂とアモルファス樹脂の混合物であってもよい。結晶性樹脂は、結晶性樹脂とアモルファス樹脂の混合物中に、例えば、トナー樹脂全体の0〜約50重量%、いくつかの実施形態では、トナー樹脂の5〜約35重量%の量で存在していてもよい。アモルファス樹脂は、混合物中に、例えば、トナー樹脂全体の約50〜約100重量%、いくつかの実施形態では、トナー樹脂の95〜約65重量%の量で存在していてもよい。
いくつかの実施形態では、アモルファス樹脂は、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリスチレン−アクリレート、ポリスチレン−メタクリレート、ポリスチレン−ブタジエン、またはポリエステル−イミド、およびこれらの混合物からなる群から選択されてもよい。いくつかの実施形態では、結晶性樹脂は、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリイソブチレート、エチレン−プロピレンコポリマー、またはエチレン−酢酸ビニルコポリマー、およびこれらの混合物からなる群から選択されてもよい。さらなる実施形態では、樹脂は、ポリエステル結晶性樹脂および/またはポリエステルアモルファス樹脂であってもよい。
いくつかの実施形態では、樹脂は、任意要素の触媒存在下、ジオールと二酸を反応させることによって作られるポリエステル樹脂であってもよい。結晶性ポリエステルを作成するために、適切な有機ジオールとしては、約2〜約36個の炭素原子を含む脂肪族ジオール、例えば、1,2−エタンジオール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,12−ドデカンジオール、これらの組み合わせなどが挙げられる。脂肪族ジオールは、例えば、樹脂の約40〜約60モル%、いくつかの実施形態では、約42〜約55モル%、いくつかの実施形態では、約45〜約53モル%の量になるように選択されてもよい。
結晶性樹脂を調製するために選択される有機二酸またはジエステルの例としては、シュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、フマル酸、マレイン酸、ドデカン二酸、セバシン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸、ナフタレン−2,7−ジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、マロン酸およびメサコン酸、これらのジエステルまたは酸無水物、およびこれらの組み合わせが挙げられる。有機二酸は、例えば、いくつかの実施形態では、約40〜約60モル%、いくつかの実施形態では、約42〜約55モル%、いくつかの実施形態では、約45〜約53モル%の量になるように選択されてもよい。
結晶性樹脂の例としては、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリオレフィン、ポリエチレン、ポリブチレン、ポリイソブチレート、エチレン−プロピレンコポリマー、エチレン−酢酸ビニルコポリマー、ポリプロピレン、これらの混合物などが挙げられる。具体的な結晶性樹脂は、ポリエステル系、例えば、ポリ(エチレン−アジペート)、ポリ(プロピレン−アジペート)、ポリ(ブチレン−アジペート)、ポリ(ペンチレン−アジペート)、ポリ(ヘキシレン−アジペート)、ポリ(オクチレン−アジペート)、ポリ(エチレン−サクシネート)、ポリ(プロピレン−サクシネート)、ポリ(ブチレン−サクシネート)、ポリ(ペンチレン−サクシネート)、ポリ(ヘキシレン−サクシネート)、ポリ(オクチレン−サクシネート)、ポリ(エチレン−セバケート)、ポリ(プロピレン−セバケート)、ポリ(ブチレン−セバケート)、ポリ(ペンチレン−セバケート)、ポリ(ヘキシレン−セバケート)、ポリ(オクチレン−セバケート)、アルカリコポリ(5−スルホイソフタロイル)−コポリ(エチレン−アジペート)、ポリ(デシレン−セバケート)、ポリ(デシレン−デカンジオエート)、ポリ−(エチレン−デカンジオエート)、ポリ−(エチレン−ドデカンジオエート)、ポリ(ノニレン−セバケート)、ポリ(ノニレン−デカンジオエート)、ポリ(ノニレン−ドデカンジオエート)、ポリ(デシレン−ドデカンジオエート)、コポリ(エチレン−フマレート)−コポリ(エチレン−セバケート)、コポリ(エチレン−フマレート)−コポリ(エチレン−デカンジオエート)およびコポリ(エチレン−フマレート)−コポリ(エチレン−ドデカンジオエート)であってもよい。結晶性樹脂を利用するとき、結晶性樹脂は、例えば、トナー要素の約5〜約50重量%、いくつかの実施形態では、トナー要素の約10〜約35重量%の量で存在していてもよい。
結晶性樹脂は、種々の融点を有していてもよく、例えば、融点が30℃〜120℃、いくつかの実施形態では、約50℃〜約90℃であってもよい。結晶性樹脂は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)によって測定する場合、数平均分子量(Mn)が、例えば、約1,000〜約50,000、いくつかの実施形態では、約2,000〜約25,000であってもよく、重量平均分子量(Mw)が、ポリスチレン標準を用いたゲル浸透クロマトグラフィーによって決定する場合、例えば、約2,000〜約100,000、いくつかの実施形態では、約3,000〜約80,000であってもよい。結晶性樹脂の分子量分布(Mw/Mn)は、例えば、約2〜約6、いくつかの実施形態では、約2〜約4であってもよい。
アモルファスポリエステルを調製するために選択される二酸またはジエステルの例としては、ジカルボン酸またはジエステル、例えば、テレフタル酸、フタル酸、イソフタル酸、フマル酸、マレイン酸、コハク酸、イタコン酸、コハク酸、無水コハク酸、ドデセニルコハク酸、無水ドデセニルコハク酸、グルタル酸、無水グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、ドデカン二酸、テレフタル酸ジメチル、テレフタル酸ジエチル、イソフタル酸ジメチル、イソフタル酸ジエチル、フタル酸ジメチル、無水フタル酸、フタル酸ジエチル、コハク酸ジメチル、フマル酸ジメチル、マレイン酸ジメチル、グルタル酸ジメチル、アジピン酸ジメチル、ドデセニルコハク酸ジメチル、およびこれらの組み合わせが挙げられる。有機二酸またはジエステルは、例えば、樹脂の約40〜約60モル%、いくつかの実施形態では、樹脂の約42〜約55モル%、いくつかの実施形態では、樹脂の約45〜約53モル%の量で存在していてもよい。
アモルファスポリエステルを作成するときに利用されるジオールの例としては、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、2,2−ジメチルプロパンジオール、2,2,3−トリメチルヘキサンジオール、ヘプタンジオール、ドデカンジオール、ビス(ヒドロキシエチル)−ビスフェノールA、ビス(2−ヒドロキシプロピル)−ビスフェノールA、1,4−シクロヘキサンジメタノール、1,3−シクロヘキサンジメタノール、キシレンジメタノール、シクロヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ビス(2−ヒドロキシエチル)オキシド、ジプロピレングリコール、ジブチレングリコール、およびこれらの組み合わせが挙げられる。選択される有機ジオールの量は、さまざまであってもよく、例えば、樹脂の約40〜約60モル%、いくつかの実施形態では、樹脂の約42〜約55モル%、いくつかの実施形態では、樹脂の約45〜約53モル%の量で存在していてもよい。
いくつかの実施形態では、ポリエステルを作成するときに重縮合触媒を使用してもよい。結晶性ポリエステルまたはアモルファスポリエステルのいずれかに利用され得る重縮合触媒としては、チタン酸テトラアルキル、ジアルキルスズオキシド(例えば、ジブチルスズオキシド)、テトラアルキルスズ(例えば、ジブチルスズジラウレート)、ジアルキルスズオキシド水酸化物(例えば、酸化ブチルスズ水酸化物、スズオクトエート)、アルミニウムアルコキシド、アルキル亜鉛、ジアルキル亜鉛、酸化亜鉛、酸化第一スズ、またはこれらの組み合わせが挙げられる。このような触媒は、ポリエステル樹脂を作成するために用いられる出発物質の二酸またはジエステルを基準として、例えば、約0.01モル%〜約5モル%の量で利用されてもよい。
いくつかの実施形態では、適切なアモルファス樹脂としては、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリオレフィン、ポリエチレン、ポリブチレン、ポリイソブチレート、エチレン−プロピレンコポリマー、エチレン−酢酸ビニルコポリマー、ポリプロピレン、これらの組み合わせなどが挙げられる。利用可能なアモルファス樹脂の例としては、アルカリスルホン酸化−ポリエステル樹脂、分枝鎖アルカリスルホン酸化−ポリエステル樹脂、アルカリスルホン酸化−ポリイミド樹脂および分枝鎖アルカリスルホン酸化−ポリイミド樹脂が挙げられる。アルカリスルホン酸化ポリエステル樹脂が有用であってもよく、いくつかの実施形態では、例えば、コポリ(エチレン−テレフタレート)−コポリ(エチレン−5−スルホ−イソフタレート)、コポリ(プロピレン−テレフタレート)−コポリ(プロピレン−5−スルホ−イソフタレート)、コポリ(ジエチレン−テレフタレート)−コポリ(ジエチレン−5−スルホイソフタレート)、コポリ(プロピレン−ジエチレン−テレフタレート)−コポリ(プロピレン−ジエチレン−5−スルホイソフタレート)、コポリ(プロピレン−ブチレン−テレフタレート)−コポリ(プロピレン−ブチレン−5−スルホイソフタレート)およびコポリ(プロポキシル化ビスフェノールA−フマレート)−コポリ(プロポキシル化ビスフェノールA−5−スルホ−イソフタレート)の金属塩またはアルカリ塩であってもよい。
いくつかの実施形態では、不飽和アモルファスポリエステル樹脂をラテックス樹脂として利用してもよい。このような樹脂の例としては、米国特許第6,063,827号に開示されるものが挙げられる。例示的な不飽和アモルファスポリエステル樹脂としては、限定されないが、ポリ(プロポキシル化ビスフェノール コ−フマレート)、ポリ(エトキシル化ビスフェノール コ−フマレート)、ポリ(ブチルオキシル化ビスフェノール コ−フマレート)、ポリ(コ−プロポキシル化ビスフェノール コ−エトキシル化ビスフェノール コ−フマレート)、ポリ(1,2−プロピレンフマレート)、ポリ(プロポキシル化ビスフェノール コ−マレエート)、ポリ(エトキシル化ビスフェノール コ−マレエート)、ポリ(ブチルオキシル化ビスフェノール コ−マレエート)、ポリ(コ−プロポキシル化ビスフェノール コ−エトキシル化ビスフェノール コ−マレエート)、ポリ(1,2−プロピレンマレエート)、ポリ(プロポキシル化ビスフェノール コ−イタコネート)、ポリ(エトキシル化ビスフェノール コ−イタコネート)、ポリ(ブチルオキシル化ビスフェノール コ−イタコネート)、ポリ(コ−プロポキシル化ビスフェノール コ−エトキシル化ビスフェノール コ−イタコネート)、ポリ(1,2−プロピレンイタコネート)、およびこれらの組み合わせが挙げられる。
アモルファス樹脂は、種々のガラス転移温度(Tg)が、例えば、約40℃〜約100℃、いくつかの実施形態では、約45℃〜約70℃、ある実施形態では、50℃〜約65℃であってもよい。結晶性樹脂は、数平均分子量(M)が、例えば、約1,000〜約50,000、いくつかの実施形態では、約2,000〜約25,000、ある実施形態では、約2,000〜約10,000であってもよく、重量平均分子量(M)が、ポリスチレン標準を用いたゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)によって決定する場合、例えば、約2,000〜約100,000、いくつかの実施形態では、約3,000〜約80,000、ある実施形態では、約4,000〜約20,000であってもよい。結晶性樹脂の分子量分布(M/M)は、例えば、約2〜約6、いくつかの実施形態では、約2〜約5、ある実施形態では、約2〜約4であってもよい。
例えば、いくつかの実施形態では、アモルファスポリエステル樹脂は、以下の式(1)を有するポリ(プロポキシル化ビスフェノールA コ−フマレート)樹脂であってもよく、
式中、mは、約5〜約1000、いくつかの実施形態では、約10〜約500、他の実施形態では、約15〜約200であってもよい。このような樹脂およびこの製造プロセスの例としては、米国特許第6,063,827号に開示されるものが挙げられる。
トナー樹脂として利用可能な直鎖プロポキシル化ビスフェノールAフマレート樹脂の一例は、SPARIIという商標名でResana S/A Industrias Quimicas(サンパウロ、ブラジル)から入手可能である。利用可能であり、市販の他のプロポキシル化ビスフェノールAフマレート樹脂としては、Kao Corporation(日本)製のGTUFおよびFPESL−2、Reichhold、Research Triangle Park、North Carolina製のEM181635などが挙げられる。
いくつかの実施形態では、アモルファスポリエステル樹脂は、アルコキシル化ビスフェノールAと、少なくとも1つの二酸とのコポリマーであってもよい。アルコキシル化ビスフェノールAは、エトキシル化ビスフェノールA、プロポキシル化ビスフェノールA、および/またはエトキシル化−プロポキシル化ビスフェノールAを含んでいてもよい。適切な二酸としては、フマル酸、テレフタル酸、ドデセニルコハク酸、および/またはトリメリット酸が挙げられる。
いくつかの実施形態では、低Mwアモルファス樹脂と高Mwアモルファス樹脂の組み合わせを使用し、トナーを作成してもよい。低Mw樹脂は、重量平均分子量が約10kg/mol〜約20kg/molであってもよく、数平均分子量が約2kg/mol〜約5kg/molであってもよい。高Mw樹脂は、重量平均分子量が約90kg/mol〜約160kg/molであってもよく、数平均分子量が約4kg/mol〜約8kg/molであってもよい。低Mwアモルファス樹脂と高Mwアモルファス樹脂の重量比率は、約0:100〜約100:0、いくつかの実施形態では、約70:30〜約30:70、ある実施形態では、約60:40〜約40:60であってもよい。
場合により上述のようなアモルファス樹脂と組み合わせて利用可能な結晶性樹脂のさらなる例としては、米国特許公開第2006/0222991号に開示されるものが挙げられる。いくつかの実施形態では、適切な結晶性樹脂は、以下の式(2)を有するエチレングリコールと、ドデカン二酸およびフマル酸コモノマーの混合物とから作られる樹脂を含んでいてもよく、
式中、bは、約5〜約2000であり、dは、約5〜約2000である。
例えば、いくつかの実施形態では、上に記載するような式Iのポリ(プロポキシル化ビスフェノールA コ−フマレート)樹脂を、式IIの結晶性樹脂と合わせ、トナーを作成するのに適した樹脂を作成してもよい。
利用可能な他のトナー樹脂またはポリマーの例としては、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に由来するものが挙げられる。例示的なさらなる樹脂またはポリマーとしては、限定されないが、ポリ(スチレン−ブタジエン)、ポリ(メチルスチレン−ブタジエン)、ポリ(メタクリル酸メチル−ブタジエン)、ポリ(メタクリル酸エチル−ブタジエン)、ポリ(メタクリル酸プロピル−ブタジエン)、ポリ(メタクリル酸ブチル−ブタジエン)、ポリ(アクリル酸メチル−ブタジエン)、ポリ(アクリル酸エチル−ブタジエン)、ポリ(アクリル酸プロピル−ブタジエン)、ポリ(アクリル酸ブチル−ブタジエン)、ポリ(スチレン−イソプレン)、ポリ(メチルスチレン−イソプレン)、ポリ(メタクリル酸メチル−イソプレン)、ポリ(メタクリル酸エチル−イソプレン)、ポリ(メタクリル酸プロピル−イソプレン)、ポリ(メタクリル酸ブチル−イソプレン)、ポリ(アクリル酸メチル−イソプレン)、ポリ(アクリル酸エチル−イソプレン)、ポリ(アクリル酸プロピル−イソプレン)、ポリ(アクリル酸ブチル−イソプレン);ポリ(スチレン−アクリル酸プロピル)、ポリ(スチレン−アクリル酸ブチル)、ポリ(スチレン−ブタジエン−アクリル酸)、ポリ(スチレン−ブタジエン−メタクリル酸)、ポリ(スチレン−ブタジエン−アクリロニトリル−アクリル酸)、ポリ(スチレン−アクリル酸ブチル−アクリル酸)、ポリ(スチレン−アクリル酸ブチル−メタクリル酸)、ポリ(スチレン−アクリル酸ブチル−アクリロニトリル)およびポリ(スチレン−アクリル酸ブチル−アクリロニトリル−アクリル酸)、およびこれらの組み合わせが挙げられる。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。
さらなる実施形態では、トナーに利用される樹脂は、約130℃での溶融粘度が約10〜約1,000,000パスカル・秒(Pas)、いくつかの実施形態では、約20〜約100,000Pasであってもよい。
1種類、2種類、またはそれより多種類のトナー樹脂を使用してもよい。2種類以上のトナー樹脂を使用する実施形態では、トナー樹脂は、任意の適切な比率(例えば、重量比)であってもよく、例えば、約10%(第1の樹脂)/90%(第2の樹脂)〜約90%(第1の樹脂)/10%(第2の樹脂)であってもよい。
いくつかの実施形態では、ポリマーラテックスを乳化方法によって作成してもよい。このような方法を利用し、樹脂は、樹脂エマルション中に存在していてもよく、次いで、これを他の要素および添加剤と合わせ、本開示のトナーを作成してもよい。
ポリマー樹脂は、固体基準でトナー粒子(すなわち、外部添加剤を除外したトナー粒子)の約65〜約95重量%、いくつかの実施形態では、約70〜約90重量%、ある実施形態では、約75〜約85重量%の量で存在していてもよい。樹脂が結晶性樹脂と1つ以上のアモルファス樹脂の組み合わせである場合、結晶性樹脂とアモルファス樹脂の比率は、いくつかの実施形態では、約1:99〜約30:70、いくつかの実施形態では、約5:95〜約25:75、ある実施形態では、約5:95〜約15:85であってもよい。
いくつかの実施形態では、樹脂、着色剤、ワックス、およびトナー組成物を作成するために利用される他の添加剤は、界面活性剤を含む分散剤の状態であってもよい。さらに、トナー粒子は、樹脂およびトナーの他の要素を1つ以上の界面活性剤に入れ、エマルションを作成し、トナー粒子を凝集させ、融着させ、場合により、洗浄し、乾燥させ、回収する乳化凝集方法によって作成されてもよい。
1種類、2種類、またはそれ以上の界面活性剤を利用してもよい。界面活性剤は、イオン系界面活性剤および非イオン系界面活性剤から選択されてもよい。アニオン系界面活性剤およびカチオン系界面活性剤は、用語「イオン系界面活性剤」に包含される。いくつかの実施形態では、界面活性剤は、トナー組成物の約0.01重量%〜約5重量%、例えば、約0.75重量%〜約4重量%、いくつかの実施形態では、約1重量%〜約3重量%の量で存在するように利用されてもよい。
利用可能な非イオン系界面活性剤の例としては、例えば、ポリアクリル酸、メタロース、メチルセルロース、エチルセルロース、プロピルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ジアルキルフェノキシポリ(エチレンオキシ)エタノール(Rhone−PoulencからIGEPAL CA−210(商標)、IGEPAL CA−520(商標)、IGEPAL CA−720(商標)、IGEPAL CO−890(商標)、IGEPAL CO−720(商標)、IGEPAL CO−290(商標)、IGEPAL CA−210(商標)、ANTAROX 890(商標)およびANTAROX 897(商標)として入手可能)が挙げられる。適切な非イオン系界面活性剤の他の例としては、ポリエチレンオキシドとポリプロピレンオキシドのブロックコポリマーが挙げられ、SYNPERONIC PE/F、いくつかの実施形態では、SYNPERONIC PE/F 108として市販されているものが挙げられる。
利用可能なアニオン系界面活性剤としては、サルフェートおよびスルホネート、ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ドデシルナフタレン硫酸ナトリウム、ジアルキルベンゼンアルキルサルフェートおよびスルホネート、酸、例えば、Aldrichから入手可能なアビエチン酸、第一工業株式会社から入手可能なNEOGEN R(商標)、NEOGEN SC(商標)、これらの組み合わせなどが挙げられる。他の適切なアニオン系界面活性剤としては、いくつかの実施形態では、The Dow Chemical Company製のアルキルジフェニルオキシドジスルホネートDOWFAX(商標)2A1、および/またはTayca Corporation(日本)製の分枝鎖ナトリウムドデシルベンゼンスルホネートTAYCA POWER BN2060が挙げられる。いくつかの実施形態では、これらの界面活性剤と任意の上述のアニオン系界面活性剤の組み合わせを利用してもよい。
通常は正に帯電しているカチオン系界面活性剤の例としては、例えば、アルキルベンジルジメチルアンモニウムクロリド、ジアルキルベンゼンアルキルアンモニウムクロリド、ラウリルトリメチルアンモニウムクロリド、アルキルベンジルメチルアンモニウムクロリド、アルキルベンジルジメチルアンモニウムブロミド、ベンザルコニウムクロリド、セチルピリジニウムブロミド、C12,C15,C17トリメチルアンモニウムブロミド、四級化したポリオキシエチルアルキルアミンのハロゲン化物塩、ドデシルベンジルトリエチルアンモニウムクロリド、MIRAPOL(商標)およびALKAQUAT(商標)(Alkaril Chemical Companyから入手可能)、Kao Chemicalsから入手可能なSANIZOL(商標)(ベンザルコニウムクロリド)など、およびこれらの混合物などが挙げられる。
加えられる任意要素の着色剤として、種々の既知の適切な着色剤、例えば、染料、顔料、染料混合物、顔料混合物、染料と顔料の混合物などがトナーに含まれていてもよい。着色剤は、トナー中に、例えば、トナーの約0.1〜約35重量%、またはトナーの約1〜約15重量%、またはトナーの約3〜約10重量%の量で含まれていてもよい。
適切な着色剤の例として、REGAL 330(登録商標)のようなカーボンブラック;マグネタイト、MO8029(商標)、MO8060(商標)などのMobayマグネタイト;Columbianマグネタイト;MAPICO BLACKS(商標)および表面処理されたマグネタイト;CB4799(商標)、CB5300(商標)、CB5600(商標)、MCX6369(商標)などのPfizerマグネタイト;BAYFERROX 8600(商標)、8610(商標)などのBayerマグネタイト;NP604(商標)、NP608(商標)などのNorthern Pigmentマグネタイト;TMB−100(商標)またはTMB−104(商標)のようなMagnoxマグネタイトなどが挙げられる。着色した顔料として、シアン、マゼンタ、イエロー、レッド、グリーン、ブラウン、ブルー、またはこれらの混合物から選択されてもよい。一般的に、シアン、マゼンタまたはイエローの顔料または染料、またはこれらの混合物を使用する。1種類以上の顔料が、一般的に水系顔料分散物として用いられる。
顔料の具体例としては、SUN Chemicals製のSUNSPERSE 6000、FLEXIVERSEおよびAQUATONE水系顔料分散物、HELIOGEN BLUE L6900(商標)、D6840(商標)、D7080(商標)、D7020(商標)、PYLAM OIL BLUE(商標)、PYLAM OIL YELLOW(商標)、PIGMENT BLUE 1(商標)(Paul Uhlich&Company,Inc.から入手可能)、PIGMENT VIOLET 1(商標)、PIGMENT RED 48(商標)、LEMON CHROME YELLOW DCC 1026(商標)、E.D.TOLUIDINE RED(商標)およびBON RED C(商標)(Dominion Color Corporation,Ltd.(トロント、オンタリオ)から入手可能)、NOVAPERM YELLOW FGL(商標)、HOSTAPERM PINK E(商標)(Hoechst製)およびCINQUASIA MAGENTA(商標)(E.I.DuPont de Nemours&Companyから入手可能)などが挙げられる。一般的に、選択可能な着色剤は、ブラック、シアン、マゼンタまたはイエロー、およびこれらの混合物である。マゼンタの例は、Color IndexでCI 60710として特定される2,9−ジメチル−置換キナクリドンおよびアントラキノン染料、Color IndexでCI 26050として特定されるジアゾ染料であるCI Dispersed Red 15、CI Solvent Red 19などである。シアンの具体例としては、銅テトラ(オクタデシルスルホンアミド)フタロシアニン、Color IndexでCl 74160として特定されるx−銅フタロシアニン顔料、CI Pigment Blue、Pigment Blue 15:3、Color IndexでCl 69810として特定されるAnthrathrene Blue、Special Blue X−2137などが挙げられる。イエローの具体例は、ジアリーリドイエロー3,3−ジクロロベンジデンアセトアセトアニリド、Color IndexでCl 12700として特定されるモノアゾ顔料、Cl Solvent Yellow 16、Color IndexでForon Yellow SE/GLNとして特定されるニトロフェニルアミンスルホンアミド、Cl Dispersed Yellow 33、2,5−ジメトキシ−4−スルホンアニリドフェニルアゾ−4’−クロロ−2,5−ジメトキシアセトアセトアニリド、Permanent Yellow FGLである。着色したマグネタイト(例えば、MAPICO BLACK(商標)およびシアン成分の混合物)を着色剤として選択してもよい。例えば、Levanyl Black A−SF(Miles,Bayer)およびSunsperse Carbon Black LHD 9303(Sun Chemicals)および着色した染料、例えば、Neopen Blue(BASF)、Sudan Blue OS(BASF)、PV Fast Blue B2G01(Americal Hoechst)、Sunsperse Blue BHD 6000(Sun Chemicals)、Irgalite Blue BCA(Ciba−Geigy)、Paliogen Blue 6470(BASF)、Sudan III(Matheson、Coleman、Bell)、Sudan II(Matheson、Coleman、Bell)、Sudan IV(Matheson、Coleman、Bell)、Sudan Orange G(Aldrich)、Sudan Orange 220(BASF)、Paliogen Orange 3040(BASF)、Ortho Orange OR 2673(Paul Uhlich)、Paliogen Yellow 152、1560(BASF)、Lithol Fast Yellow 0991K(BASF)、Paliotol Yellow 1840(BASF)、Neopen Yellow(BASF)、Novoperm Yellow FG 1(Hoechst)、Permanent Yellow YE 0305(Paul Uhlich)、Lumogen Yellow D0790(BASF)、Sunsperse Yellow YHD 6001(Sun Chemicals)、Suco−Gelb L1250(BASF)、Suco−Yellow D1355(BASF)、Hostaperm Pink E(American Hoechst)、Fanal Pink D4830(BASF)、Cinquasia Magenta(DuPont)、Lithol Scarlet D3700(BASF)、Toluidine Red(Aldrich)、Scarlet for Thermoplast NSD PS PA(Ugine Kuhlmann of Canada)、E.D.Toluidine Red(Aldrich)、Lithol Rubine Toner(Paul Uhlich)、Lithol Scarlet 4440(BASF)、Bon Red C(Dominion Color Company)、Royal Brilliant Red RD−8192(Paul Uhlich)、Oracet Pink RF(Ciba−Geigy)、Paliogen Red 3871K(BASF)、Paliogen Red 3340(BASF)、Lithol Fast Scarlet L4300(BASF)、上述の組み合わせなどの他の既知の着色剤を選択してもよい。
場合により、トナー粒子を作成するときに、ワックスを樹脂および任意要素の着色剤と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、トナー粒子の約1重量%〜約25重量%、いくつかの実施形態では、トナー粒子の約5重量%〜約20重量%の量で存在していてもよい。
選択可能なワックスとしては、例えば、重量平均分子量(Mw)が約500〜約20,000、いくつかの実施形態では、約1,000〜約10,000のワックスが挙げられる。使用可能なワックスとしては、例えば、ポリオレフィン、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリブテンワックス、例えば、Allied ChemicalおよびPetrolite Corporationから市販されているもの、例えば、Baker Petrolite製のPOLYWAX(商標)ポリエチレンワックス、Michaelman,Inc.およびDaniels Products Company製のワックスエマルション、Eastman Chemical Products,Inc.から市販のEPOLENE N−15(商標)、三洋化成工業株式会社から入手可能な低重量平均分子量ポリプロピレンVISCOL 550−P(商標);植物系ワックス、例えば、カルナバワックス、米ろう、カンデリラワックス、和蝋、ホホバ油;動物系ワックス、例えば、蜜蝋;鉱物系ワックスおよび石油系ワックス、例えば、モンタンワックス、オゾケライト、セレシン、パラフィンワックス、微結晶性ワックスおよびFischer−Tropschワックス;高級脂肪酸および高級アルコールから得られるエステルワックス、例えば、ステアリン酸ステアリルおよびベヘン酸ベヘニル;高級脂肪酸および一価または多価の低級アルコールから得られるエステルワックス、例えば、ステアリン酸ブチル、オレイン酸プロピル、グリセリドモノステアレート、グリセリドジステアレートおよびペンタエリスリトールテトラベヘネート;高級脂肪酸および多価アルコールマルチマーから得られるエステルワックス、例えば、ジエチレングリコールモノステアレート、ジプロピレングリコールジステアレート、ジグリセリルジステアレートおよびトリグリセリルテトラステアレート;ソルビタン高級脂肪酸エステルワックス、例えば、ソルビタンモノステアレートおよびコレステロール高級脂肪酸エステルワックス、例えば、ステアリン酸コレステリルが挙げられる。使用可能な官能基化されたワックスの例としては、例えば、アミン、アミド、例えば、Micro Powder Inc.から入手可能なAQUA SUPERSLIP 6550(商標)、SUPERSLIP 6530(商標)、フッ素化ワックス、例えば、Micro Powder Inc.から入手可能なPOLYFLUO 190(商標)、POLYFLUO 200(商標)、POLYSILK 19(商標)、POLYSILK 14(商標)、混合してフッ素化したもの、アミドワックス、例えば、これもMicro Powder Inc.から入手可能なMICROSPERSION 19(商標)、イミド、エステル、四級アミン、カルボン酸またはアクリルポリマーエマルション、例えば、JONCRYL 74(商標)、89(商標)、130(商標)、537(商標)および538(商標)(すべてSC Johnson Waxから入手可能)、Allied ChemicalおよびPetrolite Corporationから入手可能な塩素化されたポリプロピレンおよびポリエチレン、およびSC Johnsonワックスが挙げられる。いくつかの実施形態では、上のワックスの混合物および組み合わせも使用してもよい。ワックスが、例えば、フューザーロール剥離剤として含まれていてもよい。
いくつかの実施形態では、生成した凝集トナー粒子にシェルを塗布してもよい。コア樹脂に適していると上に記載した任意の樹脂をシェル樹脂として使用することができる。当該技術分野の範囲内にある任意の方法によって、凝集粒子にシェル樹脂を塗布してもよい。いくつかの実施形態では、シェル樹脂は、上述の任意の界面活性剤を含むエマルションの状態であってもよい。上述の凝集粒子を、生成した凝集物の上にシェル樹脂がシェルを形成するように、上のシェル樹脂エマルションと合わせてもよい。いくつかの実施形態では、少なくとも1つのアモルファスポリエステル樹脂を利用し、凝集物の上にシェルを作成し、コア−シェル構造を有するトナー粒子を作成してもよい。いくつかの実施形態では、アモルファスポリエステル樹脂と結晶性樹脂を利用し、凝集物の上にシェルを作成し、コア−シェル構造を有するトナー粒子を作成してもよい。いくつかの実施形態では、適切なシェルは、シェルの約10重量%〜約90重量%、いくつかの実施形態では、シェルの約20重量%〜約80重量%、いくつかの実施形態では、シェルの約30重量%〜約70重量%の量で存在する少なくとも1つのアモルファスポリエステル樹脂を含んでいてもよい。
シェル樹脂は、トナー粒子の約5重量%〜約40重量%、いくつかの実施形態では、トナー粒子の約24重量%〜約30重量%の量で存在していてもよい。
トナー粒子の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5〜約10、いくつかの実施形態では、約6〜約8の値になるまで調節してもよい。トナーの成長を凍結させる(すなわち、停止する)ためにpHの調節を利用してもよい。トナーの成長を止めるのに利用される塩基としては、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、水酸化アンモニウム、これらの組み合わせなど)を挙げることができる。塩基を混合物の約2〜約25重量%、いくつかの実施形態では、混合物の約4〜約10重量%の量で加えてもよい。さらに、EDTA溶液の添加を使用し、シェルの成長を凍結させてもよい。いくつかの実施形態では、EDTA溶液と塩基溶液の組み合わせを使用し、トナー粒子の成長を凍結させてもよい。
いくつかの実施形態では、トナーの最低融合温度(MFT)を下げるために、室温で結晶性固体である低分子結晶性芳香族エーテル化合物をトナーに加える。具体的な実施形態では、低分子結晶性芳香族エーテル化合物を乳化凝集(EA)トナーに加え、結晶性ポリマー要素と完全に、または部分的に置き換え、含まれる場合、低分子結晶性有機化合物は、トナーアモルファスバインダー樹脂と相溶性である。相溶性は、アモルファス樹脂と低分子結晶性芳香族エーテル化合物の溶融混合物を特性決定することによって示されてもよく、溶融混合物は、示差走査熱量測定によって決定されるように、アモルファス樹脂よりもガラス転移温度が低く、低分子結晶性芳香族エーテル化合物の固体から液体への顕著な相転移ピークがなく、混合物中の低分子結晶性芳香族エーテル化合物の融合エンタルピーが、その元々の値の融合エンタルピーの20%未満、いくつかの実施形態では、その元々の値の10%未満、ある実施形態では、その元々の値の5%未満であると測定され、この元々の値は、独立して測定したときの低分子の融合エンタルピーをあらわすことを特徴とするとき、アモルファス樹脂および低分子結晶性芳香族エーテル化合物は、相溶性であると考えられる。さらに、いくつかの実施形態では、低分子結晶性芳香族エーテル化合物は、EAトナーの融合温度より低い融点を有する。ある実施形態によれば、低分子結晶性芳香族エーテル化合物を含む乳化凝集トナーは、名目上のULMトナー、例えば、Xerox Corp.から入手可能なXerox(登録商標)700 DCPトナーに対し、例えば、少なくとも5℃、または少なくとも10℃〜20℃低くないにしても、少なくとも匹敵するしわ固定MFTを達成するだろう。
ある実施形態では、低分子結晶性芳香族エーテル化合物は、分子量が1,000g/mol未満であり;さらなる実施形態では、低分子結晶性芳香族エーテル化合物は、分子量が750g/mol未満であり;なおさらなる実施形態では、低分子結晶性芳香族エーテル化合物は、分子量が500g/mol未満である。
簡単にいうと、アモルファス樹脂および低分子結晶性芳香族エーテル化合物についての相溶性試験を以下のように進める。低分子結晶性芳香族エーテル化合物を、トナー自体の比率と同様の比率でアモルファス樹脂と混合する。この混合物を、混合しつつ、完全に溶融させるのに十分な時間をかけて、結晶性要素の融点より少なくとも高い温度まで加熱し、次いで、室温まで冷却する。得られた材料をDSCによって分析する。この試験では、冷却するにつれて、樹脂と相溶性ではない低分子が、溶融した混合物から再結晶化すると考えられ、得られたDSCの軌跡は、(1)低分子に対応する明確な溶融ピークと、(2)アモルファス樹脂の元々のガラス転移(わずかに低い温度にシフトしていてもよく、シフトしていなくてもよい)を示す。EAトナーに組み込まれる場合、この特徴を有する低分子は、一般的に、低溶融トナー特性を与えない。対照的に、この樹脂と相溶性の低分子は、一般的に、溶融混合物から再結晶化しない。これらの場合には、得られたDSCの軌跡は、(1)弱いか、または完全に存在しない溶融転移、(2)弱くなったか、および/またはシフトしたガラス転移を示し、このことは、低分子によるアモルファス樹脂の可塑化を示す。EAトナーに組み込まれる場合、これらの低分子は、一般的に、低溶融特性を与え、低分子の融点は、トナーの典型的な融合温度より低い(典型的なULM EAトナー、例えば、Xerox(登録商標)700 DCPトナーについて、約110℃〜120℃)。さらに、相溶性の程度を測定するために、結晶化エンタルピーを測定してもよく、完全な相溶性の場合、元々の値の5%未満の値が得られ、一方、完全に非相溶性の場合、元々の値の20%より大きい値が得られ、この元々の値は、独立して測定したときの低分子の融合エンタルピーをあらわす。
適切な芳香族エーテルの例としては、式(3)のものが挙げられ、
式中、RおよびRは、独立して、(i)アルキル基;(ii)アリールアルキル基;(iii)アルキルアリール基および(iii)芳香族基、およびこれらの混合物からなる群から選択され、但し、RおよびRのうち、少なくとも1つは芳香族基であり;pは、0または1である。RおよびRの具体例について、これらの芳香族エーテルの熱特性を表1に与える。
特定の実施形態では、芳香族エーテルは、式(4)のベンジル 2−ナフチルエーテル(融点 102℃)である。
当該技術分野の技術常識の範囲内にある任意の方法によって、トナー粒子を調製してもよい。トナー粒子の製造に関連する実施形態を、乳化凝集プロセスに関して以下に記載しているが、例えば、化学プロセスを含む、トナー粒子を調製する任意の適切な方法を用いてもよい。いくつかの実施形態では、低分子樹脂粒子を適切なトナー粒径になるまで凝集し、次いで、融着して最終的なトナー粒子の形状および形態を達成する凝集融着プロセスによって、トナー組成物およびトナー粒子を調製してもよい。
いくつかの実施形態では、乳化凝集プロセス、例えば、任意要素の着色剤、任意要素のワックスおよび任意の他の望ましい添加剤または必要な添加剤と、上述の樹脂を含むエマルションと、上述の少なくとも1つ以上の低分子結晶性芳香族エーテル化合物を、場合により上述の界面活性剤中に含む混合物を凝集させ、次いで、凝集混合物を融着することを含むプロセスによってトナー組成物を調製してもよい。潜在的に適切な着色剤、ワックスおよび/または他の添加剤の例を上に記載する。ある実施形態では、低分子結晶性芳香族エーテル化合物は、任意の外部添加剤を含まないトナーの乾燥重量の約5%〜約25%、いくつかの実施形態では、約10%〜約20%であり、ある実施形態では、低分子結晶性芳香族エーテル化合物は、トナーの乾燥重量の約15%である。いくつかの実施形態では、それぞれの要素のエマルションを調製し、次いで、一緒に合わせる。さらに、ある実施形態では、トナーは、低分子結晶性芳香族エーテル化合物と結晶性樹脂の両方を含む。例えば、結晶性樹脂は、上述の結晶性ポリエステル樹脂および/または本明細書に記載する任意の他の結晶性樹脂であってもよい。ある実施形態では、結晶性樹脂は、任意の外部添加剤を含まないトナーの乾燥重量の約3%〜約20%、いくつかの実施形態では、約5%〜約15%であり、ある実施形態では、低分子結晶性有機化合物は、トナーの乾燥重量の約5%〜約10%である。
任意要素の着色剤および/またはワックスおよび/または他の材料(場合により、界面活性剤を含む分散物の状態であってもよい)を、エマルション(樹脂を含む2種類以上のエマルションの混合物であってもよい)に加えることによって、混合物を調製してもよい。必要な場合、得られた混合物のpHを調節してもよい。
上の混合物を調製した後、凝集剤またはフロック形成剤を混合物に加えてもよい。任意の適切な凝集剤を利用してトナーを作成してもよい。適切な凝集剤としては、例えば、二価のカチオン材料または多価のカチオン材料の水溶液が挙げられる。凝集剤は、例えば、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、例えば、ポリアルミニウムスルホシリケート(PASS)および水溶性金属塩(塩化アルミニウム、亜硝酸アルミニウム、硫酸アルミニウム、硫酸カリウムアルミニウム、酢酸カルシウム、塩化カルシウム、亜硝酸カルシウム、シュウ酸カルシウム、硫酸カルシウム、酢酸マグネシウム、硝酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、酢酸亜鉛、硝酸亜鉛、硫酸亜鉛、塩化亜鉛、臭化亜鉛、臭化マグネシウム、塩化銅、硫酸銅を含む)、およびこれらの組み合わせであってもよい。いくつかの実施形態では、樹脂のガラス転移温度(Tg)より低い温度で、この混合物に凝集剤を加えてもよい。
所定の望ましい粒径が得られるまで、粒子を凝集させてもよい。所定の望ましい粒径とは、作成前に決定されるような、得られることが望ましい粒径、および、成長プロセス中に、このような粒径に達するまでモニタリングされる粒径を指す。成長プロセス中にサンプルを採取し、例えば、平均粒径の場合、Coulter Counterで分析してもよい。このような凝集は、撹拌を維持しつつ、高温に維持することによって、または、必要な場合、この温度までゆっくりと上げ、望ましい粒径を生成するのに必要な時間、この温度に混合物を保持し、凝集した粒子を得ることによって行ってもよい。所定の望ましい粒径に達したら、樹脂エマルションを加えてシェルを成長させ、コア−シェル構造の粒子を与える。望ましいコア−シェルトナー粒径に達するまで、シェルを成長させ、次いで、塩基(例えば、NaOH)を加え、次いで、EDTA溶液を加えることによって反応スラリーのpHを上げることによって、成長プロセスを止める。
粒子の成長を止めた後、反応混合物を例えば85℃まで加熱し、粒子を融着させる。次いで、トナースラリーを室温まで冷却し、ふるい分けおよび濾過によってトナー粒子を分離し、次いで、洗浄し、凍結乾燥させる。
トナー粒子の特徴は、以下にさらに詳細に記載するように、任意の適切な技術および装置によって決定されてもよい。
本明細書で以下に記載する実施例は、本実施形態を実施するときに使用可能な異なる組成物および条件の実例である。あらゆる割合は、特に指示のない限り、重量基準である。しかし、本実施形態は、多くの種類の組成物を用いて実施することができ、上の本開示にしたがって、本明細書で以下に示すように、多くの異なる用途を有していてもよいことが明らかであろう。
低分子結晶性有機化合物と低Mw直鎖アモルファス樹脂A(フマル酸、テレフタル酸およびドデセニルコハク酸を含むアルコキシル化ビスフェノールA コ−ポリエステル)を別個に溶融混合することによって、上述の低分子結晶性芳香族エーテル化合物およびアモルファスポリエステルトナーを結合する樹脂の実施例の相溶性試験を観察した。溶融混合は、150℃で20分間かけてホットプレート上で行われ、その後、冷却し、DSCによって特性決定する。図1および図2に、DSCプロットのいくつかの具体例を与える。これらのプロットを以下にさらに詳細に記載する。
本明細書の実施例で使用する芳香族エーテルは、式(4)のベンジル 2−ナフチルエーテル(融点102℃)である。示差走査熱量測定(DSC)を使用し、ベンジル 2−ナフチルエーテルの熱特性を測定した。図1は、それぞれの約102℃および63℃に非常に鋭敏な溶融ピークと再結晶化ピークを示す。図2は、溶融混合したベンジル 2−ナフチルエーテルおよび直鎖アモルファスポリエステル樹脂AのDSC曲線である。樹脂AのTgは、約60℃から約37.1℃に下がり、結晶性化合物の固体から液体への相転移ピークは観察されず、このことは、ベンジル 2−ナフチルエーテルが、直鎖アモルファスポリエステル樹脂Aと完全に相溶性であることを示す。
(実施例1)
(ベンジル 2−ナフチルエーテル分散物の調製)
250mlのプラスチック瓶に約700gのステンレスビーズを入れ、これにTCI Americaから得た20グラムのベンジル 2−ナフチルエーテル、Dow Chemical Co.から入手可能な3.34gの非イオン系界面活性剤DOWFAX(47wt%)および70gの脱イオン水(DIW)を加えた。次いで、この瓶を7日間かけてミルによって粉砕した。平均粒子直径が367nmの粒径の分散物を得た。
(実施例2)
(15%のベンジル 2−ナフチルエーテルで構成されるトナーの調製)
2リットルのガラス反応器にオーバーヘッドミキサーを取り付け、これに165.99gの実施例2のベンジル 2−ナフチルエーテル分散物(9.85重量%)、61.54gの高Mw直鎖アモルファス樹脂Bのエマルション(35.22重量%)、62.34gの低Mw直鎖アモルファス樹脂Aのエマルション(34.84重量%)、30.56gのワックス分散物(International Group Inc.から入手可能なワックス、30.19重量%)および34.83gのシアン顔料PB15:3(17.21重量%)を加えた。直鎖アモルファス樹脂Bは、アルコキシル化ビスフェノールAとテレフタル酸およびドデセニルコハク酸とのコポリエステルである。別個に、3500rpmで均質化しつつ、3.58gのAl(SO4)(27.85重量%)をフロック形成剤として加えた。200rpmで撹拌しつつ、この混合物を39.4℃まで加熱し、粒子を凝集させた。コア粒子が、4.40ミクロンの体積平均粒径、1.26のGSD体積に達するまで、Coulter Counterを用いて粒径を監視し、次いで、それぞれ、40.55gおよび41.07gの上述のA樹脂エマルションおよびB樹脂エマルションの混合物をシェル材料として加え、平均粒径が5.96ミクロン、GSD体積が1.33のコア−シェル構造の粒子を得た。その後、4重量%のNaOH溶液を用いた後、7.69gのEDTA(39重量%)を用いて反応スラリーのpHを8まで上げ、トナーの成長を凍結させた。凍結させた後、反応混合物を85℃まで加熱し、トナー粒子を85℃、pH8で融着させた。融着させた後にトナーを急冷し、最終粒径6.34ミクロン、GSD体積1.32、GSD数1.30を得た。次いで、トナースラリーを室温まで冷却し、ふるい分け(25μm)し、濾過することによって分離し、次いで、洗浄し、凍結乾燥させた。
Xerox(登録商標)700 Digital Color Pressプリンタの融合装置を用い、実施例2のトナーおよびコントロールのトナーを評価した。光沢、MFT、冷オフセット性能、熱オフセット性能のために、単位面積あたりのトナーの質量(TMA)が1.00mg/cmになるようにトナーを220mm/sでColor Xpressions(登録商標)紙(90gsm)に融合させた。コントロールトナーは、融点が65℃〜85℃である結晶性樹脂を含むXerox(登録商標)700 DCPトナーであり、Xerox(登録商標)DC250プリンタで使用するようなXerox(登録商標)EA高光沢(HG)トナーであった。フューザーロールの温度を、光沢およびしわ測定のために冷オフセットから熱オフセットまで(210℃まで)変動させた。トナーの融合性能を図3および図4および表2に示す。
表2に示すように、ベンジル 2−ナフチルエーテルをトナーに組み込むと、Xerox(登録商標)700 DCPトナーに対し、冷オフセット温度(113℃に対し、100℃)およびしわ固定MFT(117℃に対し、104℃)がもっと低い温度にシフトする(しわ固定MFT値は、ほぼ±3℃または4℃というのが正確である)。斑点/熱オフセット温度は、高くなり(190℃に対し、200℃)、これによって、融合自由度がかなり大きくなった(73℃に対し、96℃)。
図3および図4は、それぞれ、15%のベンジル 2−ナフチルエーテルを含有する実施例2のトナー、Xerox(登録商標)高光沢トナーおよびULM EA Xerox(登録商標)700 DCPトナーについて、融合温度に対する印刷光沢および印刷しわ面積のプロットを示す。ULM EAコントロールと比較して、ベンジル 2−ナフチルエーテルを含有するトナーは、いくらか低い光沢を示し、両コントロールと比較して、低いしわ固定MFTを示す。
上に記載するトナーサンプルを、Xerox(登録商標)700 DCP添加剤および担体とブレンドし、現像剤サンプルを与えた。現像剤サンプルをAゾーンおよびJゾーンに一晩置いて平衡状態にし、次いで、Turbulaミキサーを用い、約60分かけて帯電させた。Aゾーンは、約28℃、相対湿度(RH)85%の高湿度ゾーンであり、Jゾーンは、約21℃、RH10%の低湿度ゾーンである。100V/cmの電場を用いた電荷分光光度計を用い、トナー電荷(Q/d)を測定し、トナー電荷分布の中点として視覚的に測定した。空気流で吹き飛ばすことによってトナーを除去した後、現像剤に残ったフェラデーケージ上の電荷を測定する総電荷ブローオフ方法によって、トナーの電荷質量比(Q/m)を決定した。ケージ内に集まった総電荷を、ブローオフの前後のケージの重さを測ることによって、ブローオフによって除去されたトナーの質量で割り算することによって計算し、Q/m比を得る。
実施例2のトナーを試験し、帯電結果は、許容範囲であり、コントロールとして使用する名目上のULMトナーの結果と同様であることがわかった。さらに、トナーの帯電特性を最適化してもよく、トナーシェルの厚みを調節し、結晶性材料の重量%を変え、低分子結晶性芳香族エーテルおよび結晶性ポリマーを組み込み、その比率を最適化し、トナーの凝集/融着プロセスを調節する(例えば、融着温度を調節する)ことによって、例えば、Q/mおよびQ/dの両方を改良してもよい。

Claims (5)

  1. ポリマー樹脂と;
    場合により、着色剤と;
    分子量が1,000g/mol未満の低分子結晶性芳香族エーテルとを含
    前記ポリマー樹脂がポリエステル樹脂であり、
    前記低分子結晶性芳香族エーテルは、下式


    を有するベンジル2−ナフチルエーテルである、トナー。
  2. 前記ポリマー樹脂がアモルファス樹脂である、請求項1に記載のトナー。
  3. 前記アモルファス樹脂と前記低分子結晶性芳香族エーテルの混合物は、示差走査熱量測定によって決定する場合、前記アモルファス樹脂よりもガラス転移温度が低く、前記低分子結晶性芳香族エーテルの固体から液体への顕著な相転移ピークがなく、前記混合物中の前記低分子結晶性芳香族エーテルの融合エンタルピーが、純粋な形態での低分子結晶性芳香族エーテルの融合エンタルピーの10%未満であると測定され
    前記アモルファス樹脂が、重量平均分子量が10kg/mol〜20kg/molである低Mwアモルファス樹脂と重量平均分子量が90kg/mol〜160kg/molである高Mwアモルファス樹脂とを70:30〜30:70の重量比率(低Mwアモルファス樹脂:高Mwアモルファス樹脂)で含むことを特徴とする、請求項に記載のトナー。
  4. 前記トナーは、しわ面積が80単位であるしわ固定最低融合温度(MFT CA =80)が、前記トナーが前記低分子結晶性芳香族エーテルを含有しない場合のMFT CA =80以下であるような構成であり、しわ固定最低融合温度の測定は、見かけが同一の条件で同じフューザーを用いて行われる、請求項1に記載のトナー。
  5. 前記トナーのMFT CA =80は、前記トナーが前記低分子結晶性芳香族エーテルを含有しない場合のMFT CA =80より少なくとも5℃低い、請求項に記載のトナー。
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