(57)【要約】【課題】改善された表面添加剤によってもたらされた、改善された特性を持つ、トナー組成物を提供することにある。【解決手段】バインダと；着色剤と；ポリジメチルシロキサンで表面処理したシリカ、表面処理したチタニアおよびステアリン酸カルシウムを含有する、表面添加剤パッケージを含むことを特徴とする、トナー組成物。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
バインダと；着色剤と；ポリジメチルシロキサンで表面処理したシリカ、表面処理したチタニアおよびステアリン酸カルシウムを含有する、表面添加剤パッケージとを含むことを特徴とする、トナー組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、改善された表面添加剤によってもたらされた、改善された特性を持つ、トナー組成物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真においては、導電性の層上に光伝導性絶縁層を含む、光レセプタが、まずその表面を電気的に均一に帯電させることによって、像を形成する。次いで、この光レセプタを、活性化電磁輻射線、例えば光のパターンで暴露する。この輻射線は、該光伝導性絶縁層の照射領域における電荷を選択的に散逸させ、一方でその背後に非-照射領域における静電潜像を残す。次いで、この静電潜像を現像して、微細状態に分割されているトナー粒子を、該光伝導性絶縁層の表面上に堆積させることにより、可視像を形成する。次に、この得られた可視像を、該光伝導体から支持体、例えば透明体または紙に転写することが可能である。この像形成法を多数回に渡り繰り返すことができる。
このような印刷装置用の様々なトナー組成物が、当分野において周知であり、広範囲に及ぶ添加剤および構成材料を含むものが作られている。しかし、一般的には、該トナー粒子は、樹脂等のバインダ物質、染料および/または顔料等の着色剤、および該トナー粒子に特定の性質を付与するための、様々な添加剤の何れかを含んでいる。
【０００３】
米国特許第5,545,501号は、キャリヤ粒子およびトナー粒子を含む、静電記録用の現像組成物を開示しており、該トナー粒子の粒度分布は、4μm≦T≦12なる範囲の体積平均粒径(T)、および1フェムトクーロン(fC)/10μm≦CT≦10fC/10μmなる範囲の、該キャリア粒子との摩擦電気的接触後の、fC/10μm単位で表した、径に応じた平均電荷(絶対値)(CT)を有し、また(i) 該キャリア粒子は、テスラ(T)単位で表された飽和磁化値(Msat)：Msat≧0.30Tを有し；(ii) 該キャリア粒子は、体積平均粒径(Cavg)：30μm≦Cavg≦60μmを有し；(iii) 該キャリア粒子の体積を基準とする粒度分布は、該粒子の少なくとも90％が粒径C：0.5Cavg≦C≦2Cavgであるようなものであり；(iv) 該キャリア粒子の体積を基準とする粒度分布は、25μmよりも小さい粒子b％未満を含み、ここでb=0.35 (Msat)2×Pであり、MsatはTで表される飽和磁化値であり、PはkA/mで表される磁気発生極の最大磁場強度であり；また(v) 該キャリア粒子は、樹脂被覆量(RC)：0.2％(w/w)≦RC≦2%(w/w)にて被覆されたコア粒子を含む。これについては、該特許のアブストラクト(Abstract)を参照のこと。この特許は、潜像が微細なヘア磁気ブラシで現像された際に、該特許の現像剤が、像形成を達成できることを示しており、これについては、例えば第4欄、第7〜17行に記載を参照のこと。
【０００４】
それにも拘らず、好ましくはイメージオンイメージ(image-on-image)デバイス、およびより具体的にはハイブリッド型の捕集剤を含まない現像系をも使用するようなデバイスにおいて、光レセプタ表面上の潜像を現像するのに使用した場合に、生成するカラー像は、オフセットリトグラフィーにおいて得られるものと同様な性能を示す。更に、以下のようなトナーおよび現像剤に対する需要がある。即ち、該トナーが溶融オイル、溶融ロール等と実質的に相互作用せず、結果的に例えば、溶融ロール等の溶融デバイスの耐用寿命を約200,000プリントから約1,000,000プリントまで高め、かつ該トナーおよびその現像剤が、優れた摩擦電気的特性、導電性、および現像特性を持つもの。
このような要件を満たす一つの方法が、米国特許公開第20040063018号に示されている。この刊行物においては、トナーおよび現像剤組成物が記載されており、これらは約85〜約99質量％なる範囲の随意の量で存在する、少なくとも1種のバインダと、約0.5〜約15質量％なる範囲の随意の量で存在する、少なくとも1種の着色剤と、約0.05〜約2質量％なる範囲の随意の量で存在するステアリン酸カルシウムとを含む。
【０００５】
高品質のプリント結果を得るべくなされたトナーおよび現像組成物を得るための様々な試みにも拘らず、依然として問題が残されている。例えば、最終的なユーザーの、より高品質のプリントに対する要求が増大するにつれて、また該印刷装置が、広範囲に渡る環境で使用されるのに伴って、該印刷装置およびトナー並びに現像組成物に対しても、より高い要求が課せられている。このように、特定の印刷装置およびトナーおよび現像組成物が、広範囲に渡る顧客の仕事の型および稼動条件に渡って、十分な結果を与えるように設計されているが、これらパラメータは、性能要求を高めるために、更に広げられている。
このような要求の一つは、該トナーおよび現像組成物の摩擦電気的帯電値である。現像剤の摩擦電気的帯電値に関する従来の範囲は、一般に約25〜約50μC/gであることが承認されている。この範囲は、巨視的均一性(網目状の斑)、汚れ、放出、飛沫斑点、およびギャップおよびトラップ欠陥のために、その下端部において制限されており、また転写像性能における欠陥のために、その上端部において制限されている。この範囲は、最終的なユーザーの大部分については、高品位のプリント結果を与えるが、両端において最終的ユーザーに関する「テール(tail)」部分があり、そこでの稼動条件は、優れているとはいえないプリント結果を与える。これらのテール部分の稼動条件は、製造される組成物および該機械における固有の変動、並びに現像剤、トナー濃度、周囲温度、および相対湿度条件における変動、並びに現像剤成分の老化によって、主としてもたらされる。プリントキャビティー(print cavity)を脱水し、かつ上端部における湿度を調節するための、該プリントキャビティーにおける環境調節装置、および下端部の湿度を調節するための、該印刷装置収容室内おける加湿装置を用いることにより、相対湿度を、多少とも調節することができる。しかし、最終的なユーザーに係る、湿度調節という、この要求は、幾つかの場合には達成困難であり、従って望ましくない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、トナーおよび現像組成物を提供することによって、上記およびその他の問題点の幾分かまたは全部を解決することを目的とし、該組成物は、摩擦電気的帯電を所定の範囲内に調節するための、新規な添加剤パッケージを含む。従って、本発明は、トナー、トナー含有現像剤、その製法、および例えば高いプリント性能を持つ、現像された画像を形成する方法に関する。
本発明の目的は、トナー、および現像組成物を提供することにあり、該組成物は、このようなトナーを含む現像剤が、高いプリント性能を持つ、ゼログラフィーにより形成された画像を得ることを可能とするような、一連の特性を持つ。
更に、本発明の目的は、幾分かの一貫した、かつ予想可能な性質を持つ、該トナーおよび現像剤の製法を提供することにある。
更に、本発明の特徴は、トナーおよびその現像剤用の潤滑成分として、ステアリン酸カルシウムを選択することにあり、これを、外部添加剤パッケージの他の成分と組合わせた場合、該トナーの摩擦電気的帯電特性の、相対湿度に対する感受性を大幅に減じることが可能となり、該トナーおよび現像剤の老化に対する、摩擦電気的帯電の最適化が可能となり、また十分に高い摩擦電気的電荷を与えて、適当なキャリアの選択により、該現像剤を許容可能なものとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
より具体的には、種々の態様において、本発明は、バインダと；着色剤と；ポリジメチルシロキサンで表面処理したシリカ、表面処理したチタニアおよびステアリン酸カルシウムを含有する、表面添加剤パッケージとを含むトナー組成物を提供する。
本発明は、またこのようなトナー組成物を含有する現像剤、およびこのようなトナーおよび現像組成物を製造する方法、および使用する方法を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明によれば、トナーが提供され、このトナーは、少なくとも1種のバインダと、着色剤と、表面添加剤パッケージとを含む。該表面添加剤パッケージは、ポリジメチルシロキサン(PDMS)で表面処理したシリカ、表面処理したチタニアおよびステアリン酸カルシウムを含有する。この添加剤パッケージは、該トナー組成物に対する、外部添加剤として使用される。即ち、まず該トナー粒子自体を生成し、次いで該トナー粒子と該添加剤パッケージ材料とを混合する。その結果、該添加剤パッケージは、一般に、該トナー粒子のバルク内に配合されるのではなく、寧ろ該トナー粒子の外側表面を覆い、あるいは該外側表面と結合する。
該添加剤パッケージの第一の成分は、ポリジメチルシロキサン(PDMS)で表面処理したシリカである。好ましくは、これら本発明の態様で使用するポリジメチルシロキサン(PDMS)で表面処理したシリカは、ポリジメチルシロキサン(PDMS)で表面処理したヒュームドシリカである。
【０００９】
従来の表面処理されたシリカ材料は公知であり、例えば8nmなる粒径を持ち、ヘキサメチルジシラザン(hexamethylidisilaszane)により表面処理された、カボシル社(Cabosil Corporation)から入手できるTS-530；デグッサ/日本エーロシル社(DeGussa/Nippon Aerosil Corporation) から入手でき、HMDSとアミノプロピルトリエトキシシランとの混合物で被覆されたNA50HSシリカ；カボット社(Cabot Corporation)から入手でき、DTMS(デシルトリメトキシシラン)で被覆された、ヒュームドシリカ二酸化ケイ素コアL90で構成される、DTMSシリカ；ワッカーケミー(Wacker Chemie)社から入手でき、アミノ官能化オルガノポリシロキサンで被覆された、H2050EP等を包含する。このような従来の表面処理されたシリカは、トナー流動性、摩擦電気的帯電性の増強、混合性の調節、改善された現像性、および転写安定性、並びにより高いトナーの耐ブロッキング温度を達成する目的で、トナー表面に適用される。
しかし、特定の表面処理シリカ、即ちポリジメチルシロキサン(PDMS)で処理されたシリカ表面は、予想外のことに、添加剤パッケージにおいて、表面処理したチタニアおよびステアリン酸カルシウムと共に使用した場合に、最終的なトナー組成物に、優れた性能を与える。特に、該ポリジメチルシロキサン(PDMS)で表面処理したシリカは、添加剤パッケージにおいて、表面処理したチタニアおよびステアリン酸カルシウムと共に使用した場合に、様々な温度/湿度環境において、より高い摩擦電気的電荷を与え、しかも印刷環境に応じて、様々なかつ望ましい性能をもたらす。例えば、従来の表面処理シリカは、異なる温度/湿度環境において、摩擦電気的帯電作用を示すことが知られている。即ち、多くの表面処理シリカに関連して、その濃度の減少に伴って、該摩擦電気的電荷は、比較的高い湿度をもつB-ゾーン(約21℃(70°F)、50％RH)および比較的低い湿度を持つJ-ゾーン(約21℃(70°F)、10％RH)両者において増大する。しかし、本発明者等は、予想外のことに、PDMS-表面処理シリカが、異なる結果、即ち該PDMS-表面処理シリカ濃度の減少に伴って、該摩擦電気的電荷は、該B-ゾーンでは増加するが、該J-ゾーンでは実質上減少することを見出した。このことは、例えば該B-ゾーンと該J-ゾーンとの間で(相対湿度が変動した場合に)、実質的に該摩擦電気的電荷が変動しないように、摩擦電気的帯電特性の、より具体的な改造、変更を可能とする。
【００１０】
適当なPDMS-表面処理シリカの具体的な例は、例えばRY50、NY50、RY200、RY200SおよびR202(これらは全て、日本エーロシル(Nippon Aerosil)社から入手できる)等を含むが、これらに制限されない。
該ポリジメチルシロキサン(PDMS)で表面処理したシリカは、好ましくは該添加剤を含まないトナー粒子の質量を基準として、約1〜約10質量％なる範囲(即ち、トナー粒子100質量部当たり、約1〜約10質量部なる範囲)の量で存在する。より好ましくは、様々な態様において、該PDMS表面処理シリカは、約1.5または約2乃至約5.5または約6質量％なる範囲、例えば約2.3または約2.5乃至約4.3または約4.5質量％なる範囲の量で存在する。しかし、必要ならば、この範囲外の量(質量％)を使用することも可能である。
様々な態様において、該ポリジメチルシロキサン(PDMS)で表面処理したシリカは、本発明のトナー組成物中に存在する唯一の表面処理シリカである。あるいはまた、例えば少量の他のシリカを、トナー粒子の分級および分離を補助するため等の他の目的で、該トナー組成物中に配合する場合には、該ポリジメチルシロキサン(PDMS)で表面処理したシリカが、本発明のトナー組成物中に存在する、ゼログラフィーに対して活性な唯一の表面処理シリカである。任意の他の付随的に存在するシリカは、従って該ゼログラフィー印刷特性の何れかに、有意に影響することはない。好ましくは、該ポリジメチルシロキサン(PDMS)で表面処理したシリカは、本発明のトナー組成物に適用される、該添加剤パッケージ中に存在する、唯一の表面処理シリカである。
該添加剤パッケージの第二の成分は、表面処理したチタニアである。好ましくは、様々な態様において使用する、この表面処理したチタニアは、疎水性表面処理されたチタニアである。
【００１１】
従来の表面処理されたチタニア材料は公知であり、例えばTiO2等の金属酸化物、例えばタイカ社(Tayca Corp.)から入手でき、16nmなる粒径を持ち、デシルシランで表面処理したMT-3103；タイカ社から入手でき、DTMSで被覆された結晶性二酸化チタンコアMT500Bで構成されるSMT5103；デグッサケミカル社から入手できる、表面処理されていないP-25；チタン工業K.K.(N.Y.のIKイナバタアメリカ社(IK Inabata America Corporation))から入手できる、イソブチルトリメトキシシラン(I-BTMS)処理した疎水性チタニアである、STT100H等を包含する。このような表面処理されたチタニアは、改善された相対湿度(RH)安定性、摩擦電気的電荷の調節および改善された現像性並びに転写安定性を確保する目的で、該トナー表面に適用される。
しかし、本発明者等は、特定の表面処理されたチタニア材料が、予想外のことに、優れた性能上の結果を、最終的なトナー組成物に与えることを見出した。即ち、表面処理されたチタニアの何れも、該外部添加剤パッケージにおいて使用できるが、本発明の態様においては、該材料は、「大きな」表面処理されたチタニア(即ち、約30〜約50nm、または約35〜約45nm、特に約40nmなる平均粒径を持つもの)であることが好ましい。特に、本発明者等は、この好ましい表面処理したチタニアが、該トナーハウジングにおける熟成後の、該トナーの良好な凝集安定性、および該トナー表面における電荷パッチを散逸する、該系の能力を高める、より高いトナーの導電性の内の、一またはそれ以上を与える。
適当な表面処理チタニアの具体例は、例えばチタン工業K.K.(N.Y.のIKイナバタアメリカ社)から入手できる、イソブチルトリメトキシシラン(I-BTMS)処理した疎水性チタニアであるSTT100H；タイカ社から入手でき、DTMS(デシルトリメトキシシラン)で被覆された結晶性二酸化チタンコアMT500Bで構成されるSMT5103等を包含する。このSTT100Hは、幾つかの態様において、特に好ましい。
【００１２】
これらのシリカおよびチタニアは、より具体的には、約30nmを越える、好ましくは少なくとも40nmなる一次粒径を持ち、ここで該一次粒径は、例えば透過型電子顕微鏡(TEM)により測定され、あるいはガス吸収、またはBET表面積測定から算出(球形粒子を仮定して)される。チタニアが、広範囲の面積被覆率および作業のランレングスに渡り、現像性および転写性を維持する上で、特に役立つ。該シリカおよびチタニアは、より具体的には、例えば理論的な表面被覆率(SAC)の、約60％または約70％程度から約200％程度まで、好ましくは理論的な表面被覆率(SAC)の、約70％または約100％から約200％までの範囲の全トナー被覆率を持つトナー表面に適用され、ここで該理論的な表面被覆率(SAC)は、全てのトナー粒子が球形であり、かつ標準的なコールターカウンタ法によって測定したような、該トナーの体積メジアン径(volume median diameter)に等しい径を持つものと仮定して、また六方晶系最密充填構造で、該トナー表面上に、一次粒子として分布しているものと仮定して、算出した。該添加剤の量およびサイズに関する他の測定基準は、該シリカおよびチタニア粒子等の各々について、「SAC×サイズ」(表面積被覆率×nmで表した該添加剤の一次粒子径)の和であり、これら全ての添加剤が、より具体的には、例えば約2,400〜約8,000、好ましくは様々な態様において、約4,500〜約7,200なる、全SAC×サイズ範囲を持つ。シリカ粒子対チタニア粒子の比は、一般に約50％のシリカ/50％のチタニア〜約85％のシリカ/約15％のチタニア(質量％基準で)なる範囲にあるが、この比は、本発明の特徴が達成できる限り、これら値よりも大きくても、また小さくても良い。
【００１３】
この表面処理したチタニアは、好ましくは該トナー粒子の全質量を基準として、約0.1〜約5質量％なる範囲の量で存在する。より好ましくは、様々な態様において、該表面処理したチタニアは、約0.2または約0.3〜約1.0または約2.0質量％なる範囲の量で存在する。しかし、必要ならば、これら範囲外の質量％を使用することも可能である。
様々な態様において、本発明のトナー組成物中には、一種のみの表面処理したチタニアが存在する。即ち、幾つかの態様では、2種またはそれ以上の異なる表面処理したチタニアの混合物ではなく、寧ろ一種のみの表面処理したチタニアが存在することが好ましい。
該添加剤パッケージの第三の成分は、ステアリン酸カルシウムである。
ステアリン酸カルシウムは、該添加剤パッケージにおいて、主として潤滑特性を与える目的で使用される。また、ステアリン酸カルシウムは、現像剤の導電性および摩擦電気的帯電性の増強を達成することができ、これらは両者共に、この成分の潤滑特性によるものである。更に、ステアリン酸カルシウムは、トナーとキャリア粒子との接触回数を高めることによって、より高いトナー電荷および電荷安定性の達成を可能とすることが、分かっている。
【００１４】
任意の適当なステアリン酸カルシウムを、この添加剤パッケージにおいて使用することができる。しかし、該ステアリン酸カルシウム、好ましくは市販品として入手できるものは、約85％を越える純度、例えば約85〜約100％なる範囲の純度を持つ。例えば、純度85％のステアリン酸カルシウムは、好ましくは質量基準で12％未満の酸化カルシウムを含み、脂肪酸を含まず、かつ3質量％未満の含水率を持つ。また、ステアリン酸カルシウムは、好ましくは約7μmなる平均粒子径を持つ。これらの好ましいパラメータを満たす、適当なステアリン酸カルシウムは、フェロ社(Ferro Corporation)(オハイオ州、クリーブランド)から入手できる。具体的な例は、SYNPROTMステアリン酸カルシウム392AおよびSYNPROTMステアリン酸カルシウムNFベジタブル(NF Vegetable)を含むが、これらに限定されない。最も好ましいものは、95％を越える純度を持つ、市販のステアリン酸カルシウム(0.5質量％未満の酸化カルシウムを含みおよび脂肪酸を含まず、かつ4.5質量％未満の含水率を持つ)であり、またこのステアリン酸カルシウムは、約2μmなる平均粒径を持ち、またNOF社(日本、東京)から入手できる。
該ステアリン酸カルシウムは、好ましくは該トナー粒子の全質量を基準として、約0.01〜約10質量％なる範囲の量で存在する。より好ましくは、様々な態様において、このステアリン酸カルシウムは、約0.05または約0.1〜約2.5または約5.0質量％なる範囲の量で存在する。しかし、必要ならば、これら範囲外の質量％を使用することも可能である。
様々な態様において、該ステアリン酸カルシウムは、本発明のトナー組成物に存在する、唯一の金属カルボキシレート、または少なくとも唯一の金属ステアレートである。従って、例えば、幾つかの態様においては、ステアリン酸亜鉛等の他の金属カルボキシレートは、このトナー組成物中に存在しないことが好ましい。
【００１５】
これらの添加剤パッケージの成分は、優れたトナー流動性、高いトナー電荷および電荷安定性の実現を可能とするように選択される。該シリカおよびチタニアに関する上記表面処理、該シリカおよびチタニアの相対的な量(例えば、約90％のシリカ：約10％のチタニア(％は全て質量％)乃至約10％のシリカ：約90％のチタニア)、およびステアリン酸カルシウムの量は、所定範囲のトナー電荷値を与えるように操作できる。例えば、標準的なファラデーケージ(Faraday Cage)技術によって測定した値として、約10μC/g〜約60μC/gなる範囲のトナー電荷値を与えることができる。
従って、例えば種々の態様において、本発明のトナーは、例えば約1〜約5質量％のPDMS表面処理シリカ、約0.2〜約1.5質量％の表面処理チタニア、および約0.05〜約0.5質量％のステアリン酸カルシウムを含む。従って、例示的なトナー組成物は、例えば約3.3質量％のPDMS表面処理シリカ、約0.9質量％の表面処理チタニア、および約0.1質量％のステアリン酸カルシウム、あるいは約4.3質量％のPDMS表面処理シリカ、約0.9質量％の表面処理チタニア、および約0.1または0.2質量％のステアリン酸カルシウムを含むことができる。勿論、これらの範囲は、単なる例示であり、また様々な態様においては、これらの範囲外の値を使用することができる。
該トナー現像組成物の、正の帯電特性を更に高める目的で、随意の成分として、該トナーまたはその表面電荷増強添加剤に、アルキルピリジニウムハライド、有機硫酸塩またはスルホネート組成物、ジステアリルジメチルアンモニウムサルフェート、重硫酸塩等、およびその他の同様な既知の電荷増強添加剤を配合することができる。また、アンモニウム錯体、例えばBONTRON E-88TM等の、負の電荷増強添加剤を選択することも可能である。これら添加剤は、約0.1質量％〜約20質量％なる範囲、およびより具体的には約1〜約3質量％なる範囲の量で、該トナー中に配合することができる。
【００１６】
上記の態様に係るトナー組成物は、上記の添加剤パッケージを含むことに加えて、一般的には更に、少なくともトナー樹脂および着色剤を含む。更に、該トナー組成物は、一種またはそれ以上の公知の添加剤、例えば随意の電荷増強添加剤および随意のワックス、特に例えば約1,000〜約20,000なる範囲内のMwを持つ低分子量のワックスを含むが、これらに限定されない。本発明の上記外部添加剤パッケージを含めるように改良できる適当なトナー組成物は、米国特許第6,004,714号、同第6,017,668号、同第6,071,665号、同第6,087,059号、同第6,103,440号および同第6,124,071号ならびに米国特許出願公開第20040063018号に記載されているような、トナー組成物である。これらトナー組成物は、一般に任意の公知技術、例えば樹脂粒子、着色剤、および上記の表面添加剤以外の随意の添加剤を、適当なトナー押出しデバイス、例えばウエルナーフライドラー(Werner Pfleiderer)から入手できるZSK53内で、混合かつ加熱し、次いでこのデバイスから生成したトナー組成物を取出すことにより製造できる。冷却に続いて、このトナー組成物を、例えばスターテバント(Sturtevant)超微粉砕機を使用して、粉砕処理に掛け、例えば約25μm未満、および好ましくは約6〜約12μmなる範囲の所定の体積メジアン径を持つ、トナー粒子を得る。ここで、該粒子の径は、コールターカウンタで測定する。引続き、これらトナー組成物を、例えばドナルドソンモデルB分級機を用いて分級して、微細な粒子、即ち約4μm未満の体積メジアン径を持つトナー粒子を除去する。その後、上記の外部添加剤パッケージおよびその他の随意の表面添加剤を、該トナー組成物に添加し、該添加剤と上で得たトナー粒子とを混合する。
【００１７】
上記トナー(またはバインダ)樹脂として、あらゆる公知のトナー樹脂を使用することができる。このような適当なトナー樹脂の実例は、例えば一般的にはビニル樹脂または特にスチレン樹脂等の熱可塑性樹脂およびポリエステルを包含する。適当な熱可塑性樹脂の例は、スチレンメタクリレート樹脂；ポリオレフィン；スチレンアクリレート樹脂、例えばハーキュルズ-サンヨウ社(Hercules-Sanyo Inc.)から入手できるPSB-2700；ポリエステル、スチレンブタジエン樹脂；架橋スチレンポリマー；エポキシ樹脂；ポリウレタン；2種またはそれ以上のビニルモノマーのホモポリマーまたはコポリマーを含む、ビニル樹脂；およびジカルボン酸と、ジフェノールを含むジオールとの、重合体エステル化生成物を包むが、これらに限定されない。他の適当なビニルモノマーは、スチレン、p-クロロスチレン、不飽和モノオレフィン、例えばエチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレン等；飽和モノオレフィン、例えば酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、および酪酸ビニル；ビニルエステル、例えばメチルアクリレート、エチルアクリレート、n-ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、ドデシルアクリレート、n-オクチルアクリレート、フェニルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、およびブチルメタクリレートを包含するものカルボン酸のエステル；アクリロニトリル、メタクリロニトリル、およびアクリルアミド；これらの混合物等を包含するが、これらに限定されない。更に、スチレンモノマーのポリマー、即ちコポリマーおよびホモポリマーを含む架橋樹脂を選択することもできる。
【００１８】
例えば、一種のトナー樹脂として、ジカルボン酸と、ジフェノールを含むジオールとのエステル化生成物を選択することができる。他の特定のトナー樹脂は、スチレン/メタクリレートコポリマーおよびスチレン/ブタジエンコポリマー；プライオライツ(Pliolites)；懸濁重合したスチレンブタジエンコポリマー；ビスフェノールAとプロピレンオキシドとを反応させ、次いで得られた生成物をフマール酸と反応させることにより得たポリエステル樹脂；およびジメチルテレフタレート、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の反応により得られる分岐ポリエステル樹脂；反応性押出し樹脂、特に架橋を含む反応性の押出しポリエステル、スチレンアクリレート樹脂、およびこれらの混合物を含むが、これらに限定されない。また、約1,000〜約20,000なる範囲の分子量Mwを持つワックス、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、およびパラフィンワックスを、融解ロール剥離剤として、該トナー組成物に配合し、または該組成物上に適用することができる。
該トナー樹脂は、一般的に任意の十分な量であるが、有効な量で存在する。例えば、該トナー樹脂は、本発明のトナー組成物の質量基準で、約50〜約95質量％なる範囲の量で存在する。より好ましくは、該トナー樹脂は、該トナー組成物の質量基準で、約70〜約90質量％なる範囲の量で存在する。
【００１９】
該トナー組成物は、また一般的に着色剤を含む。所望により、この着色剤は、染料、顔料、染料と顔料との混合物、またはこれらの内の2種またはそれ以上を含む混合物であり得る。着色顔料としては、例えば様々な既知のシアン、マゼンタ、イエロー、レッド、グリーン、ブラウン、またはブルーの着色剤、またはこれらの混合物を選択することができる。顔料の特別な例は、ポールアーリッヒ＆カンパニー社(Paul Uhlich & Company Inc.)から入手できるフタロシアニンHELIOGEN BLUE L6900TM、D6840TM、D7080TM、D7020TM、PYLAM OIL BLUETM、PYLAM OIL YELLOWTM、PIGMENT BLUE 1TM；オンタリオ州トロントのドミニオンカラー社(Dominion Color Corporation, Ltd.)から入手できるPIGMENT VIOLET 1TM、PIGMENT RED 48TM、LEMON CHROME YELLOW DCC 1026TM、E.D. TOLUIDINE REDTMおよびBON RED CTM；ヘキスト社(Hoechst)から入手できるNOVAPERM YELLOW FGLTM、HOSTAPERM PINK ETM；E.I.デュポンドゥネモアーズ社(E.I. DuPont de Nemours & Company)から入手できるCINQUASIA MAGENTATATM；ピグメントイエロー(Pigment Yellow) 180、ピグメントイエロー12、ピグメントイエロー13、ピグメントイエロー14、ピグメントイエロー17、ピグメントブルー(Pigment Blue) 15、ピグメントブルー15:3、ピグメントレッド(Pigment Red) 122、ピグメントレッド57:1、ピグメントレッド81:1、ピグメントレッド81:2、ピグメントレッド81:3等を含むが、これらに限定されない。
【００２０】
一般に、選択できる着色染料および顔料は、シアン、マゼンタ、またはイエロー顔料、およびこれらの混合物である。選択できるマゼンタの例は、例えばカラーインデックス(Color Index)において、CI 60710、CIディスパーストレッド(Dispersed Red) 15として同定されている、2,9-ジメチル置換キナクリドンおよびアンスラキノン染料、カラーインデックスにおいて、CI 26050、CIソルベントレッド(Solvent Red) 19として同定されている、ジアゾ染料等を包含する。選択できるシアンの実例は、カラーインデックスにおいて、CI 74160、CIピグメントブルー(Pigment Blue)として同定されている、銅テトラ(オクタデシルスルホンアミド)フタロシアニン、x-銅フタロシアニン顔料、およびカラーインデックスにおいて、CI 69810、スペシャルブルー(Special Blue)X-2137として同定されている、アンスラスレンブルー(Anthrathrene Blue)等を含む。選択できるイエローの実例は、ジアリーリドイエロー(diarylide yellow) 3,3-ジクロロベンジデンアセトアセタニリド、カラーインデックスにおいて、CI 12700、CIソルベントイエロー(Solvent Yellow) 16として同定されている、モノアゾ顔料、カラーインデックスにおいて、フォロンイエロー(Foron Yellow) SE/GLN、CIディスパーストイエロー (Dispersed Yellow) 33として同定されている、 ニトロフェニルアミンスルホンアミド、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タニリド、およびパーマネントイエロー(Permanent Yellow) FGLを含む。その他の可溶性染料、例えばレッド、ブルー、グリーン等も、所望により使用できる。
【００２１】
一般に、該着色剤は、所定の色の強度に対して、既知の量で該トナー組成物中に含められる。例えば、上記の染料および顔料並びにその他の成分は、任意の適当な量、例えば該トナー組成物の質量基準で、約1〜約20質量％なる範囲の量で、該トナー組成物中に含めることができる。好ましくは、該着色剤は、該トナー組成物の質量基準で、約2〜約10質量％なる範囲の量で含めることができる。
所望により、例えば該トナー組成物に磁気特性を与えるために、磁鉄鉱を、該トナー組成物に含めて、該トナー組成物に磁気特性または着色性またはこれら両特性を与えることができる。適当な磁鉄鉱は、MAPICO BLACKTMとして市場から入手できるものを含む、酸化鉄の混合物(FeO・Fe2O3)を包含するが、これに限定されない。該磁鉄鉱は、様々な有効量の何れかで、例えば該トナー組成物の質量基準で、約10〜約75質量％なる範囲の量で、該トナー組成物中に存在することができる。好ましくは、該磁鉄鉱は、該トナー組成物の質量基準で、約30〜約55質量％なる範囲の量で存在し得る。
該トナー組成物は、電荷付与剤を、ここに示す様々な有効量、例えば該トナー組成物の質量基準で、約1〜約15、好ましくは約1〜約3質量％なる範囲の量で含むことが可能である。このような適当な電荷付与剤は、上記の外部添加剤パッケージまたは当分野において周知の他の電荷付与剤を含むことができる。
【００２２】
更に、本発明のトナー組成物は、またその既知の効果を得るために、適当なワックスを含むことができる。適当なワックスは、アライドケミカル(Allied Chemical)社およびペトロライト(Petrolite Corporation)社から市販品として入手することのできる、ポリプロピレンおよびポリエチレン；イーストマンケミカルプローダクツ社(Eastman Chemical Products, Inc.)から市販品として入手できる、エポレン(Epolene) N-15；サンヨカセイ(Sanyo Kasei)K.K.から入手できる、低重量平均分子量のポリプロピレンであるビスコール(Viscol) 550-P；およびこれらの混合物等を含むが、これらに制限されない。選択された市販の適当なポリエチレンは、例えば約1,000〜約1,500なる範囲の重量平均分子量を持ち、一方使用される市販品として入手できるポリプロピレンは、約4,000〜約7,000なる範囲の重量平均分子量を持つものと考えられている。
該ワックスは、様々な量で、本発明のトナー組成物中に存在し得る。しかし、一般的にこれらのワックスは、該トナー組成物の質量基準で、約1〜約15質量％なる範囲、および好ましくは約2〜約10質量％なる範囲の量で、該トナー組成物中に存在する。
該トナーは、また種々の態様において、重合体アルコール、例えばUNILINSTMを含むこともできる。このUNILINSTM製品は、ペトロライト社から入手できる。
現像組成物は、上記トナーと公知のキャリア粒子とを混合することにより製造でき、該キャリア粒子は、例えばスチール、フェライト等の被覆キャリアを包含するが、これらに制限されない。これらトナー組成物およびキャリア粒子は、一般に約2％〜約8％なる範囲の濃度で、該トナーを含むように混合される。該キャリアは、その上に被膜を含むことができる。単一の被覆ポリマー、またはポリマー混合物を選択することができる。更に、該ポリマー被覆物は、その中に導電性成分、例えばカーボンブラックを、例えば約10〜約70質量％なる範囲、および好ましくは約20〜約50質量％なる範囲の量で含むことができる。被膜の具体的な例はフルオロカーボンポリマー、アクリレートポリマー、メタクリレートポリマー、シリコーンポリマー等である。
【００２３】
様々な態様において使用して、現像組成物を製造するための、特に好ましい被覆キャリアは、約0.2％(質量基準)のメチルシルセスキオキサンシリコーン樹脂および約1.0％(質量基準)のPMMAで被覆した、80μmのスチールコア(例えば、ヘガナエノースアメリカ社(Hoeganaes North America Corporation)によって供給されるもの等)から作られる。
撮像(画像形成)法も、様々な態様に係る上記トナーを使用して、もくろむことができる。
本発明に従って製造した上記トナー組成物は、静電記録操作において優れた結果をもたらす。特に、処理されたエーロシル粒子を含有する、該トナー組成物は、良好な摩擦電気的電荷特性、および良好な混合時間を示す。
本発明の態様において、該トナー組成物は、約15〜約70μC/gなる範囲の摩擦電気的電荷を持つ。好ましくは、該トナー組成物は、約25〜約65μC/gなる範囲の摩擦電気的電荷、およびより好ましくは約30〜約60μC/gなる範囲の摩擦電気的電荷を持つ。
【実施例】
【００２４】
比較例1：ステアリン酸亜鉛を含むブラックトナー
約8質量％のゲル含有率を持つ、プロポキシル化ビスフェノールAフマレート樹脂中に、5質量％のカーボンブラックを一緒に溶融混合することによって、ブラックトナーを製造した。このトナーは、外部表面添加剤パッケージをも含み、これは平均粒子径40nmを持つ、4.2質量％のHMDS処理したシリカ(デグッサ-NAC社から入手できるNA50HS)、平均粒子径40nmを持つ、0.9質量％のデシルトリメトキシシラン(DTMS)処理したチタニア(タイカ社から入手できるSMT-5103)、および0.5質量％の、フェロ社から入手できるジンクステアレート(Zinc Stearate：ステアリン酸亜鉛) Lを含んでいた。
このトナーは、コールターカウンタで測定した、約8.3μmなる体積メジアン粒径を有し、15％(粒子数基準)以下の、径5μmに満たない微粉末の割合を有していた。
このトナーを、1質量％のPMMA(ソーケン(Soken)により供給された)で被覆した、80μmのスチールコア(ヘガナエノースアメリカ社によって供給された)で構成されるキャリアと、200℃にて結合することによって現像剤とした。
【００２５】
実施例1〜4および比較例2：ステアリン酸カルシウムを含むブラックトナー
比較例1と同様にして、但し外部表面添加剤パッケージを変更して、ブラックトナーを製造した。これらの処方において、該外部表面添加剤パッケージは、平均粒子径40nmを持つ、4.3質量％の、ポリジメチルシロキサン(PDMS)で処理した、シリカ(日本エーロシルから入手できるRY50)、平均粒子径40nmを持つ、0.9質量％の、イソブチルトリメトキシシラン(I-BTMS)で処理した、チタニア(チタン工業K.K.(N.Y.のIKイナバタアメリカ社)から入手できるSTT100H)、および変動する量のステアリン酸カルシウムを含んでいた。使用するステアリン酸カルシウムの量は、0質量％(比較例2)、0.05質量％(実施例1)、0.1質量％(実施例2)、0.25質量％(実施例3)および0.5質量％(実施例4)であった。
これらトナーは、コールターカウンタで測定した、約8.3μmなる体積メジアン粒径を有し、15％(粒子数基準)以下の、径5μmに満たない微粉末の割合を有していた。
これらのトナーを、0.2質量％のメチルシルセスキオキサンシリコーン樹脂および1.0質量％のPMMA(ソーケンにより供給された)で被覆した、80μmのスチールコア(ヘガナエノースアメリカ社によって供給された)で構成されるキャリアと、200℃にて結合することによって現像剤とした。
【００２６】
摩擦電気的電荷の相対湿度に対する感受性
これらトナー組成物を製造した後、該トナー粒子上の摩擦電気的電荷を、公知のファラデーケージ法によって測定した。該現像剤を塗料シェーカー(600〜650RPMなる範囲内で動作するように改良した、レッドデビル(Red Devil) 5400)内で、20分間に渡り激しく混合した。この方法は、低トナースルーアウトモード(toner throughout mode)におけるゼログラフィーハウジング、即ち約0〜約2％のプリントが、約100〜約10,000回の刷り中にトナーで覆われる、該ハウジングからの現像されたプリントを製造する、ゼログラフィーハウジングの環境で適用されるものと等価な、トナー粒子に対する力学的エネルギー投入量をシミュレートするものと考えられる。該摩擦電気的電荷は、3つのゾーンにおいて状態調節された現像剤について測定した。即ち、A-ゾーン(約27℃(80°F)/80％RH)、B-ゾーン(約21℃(70°F)/50％RH)、J-ゾーン(約21℃(70°F)/10％RH)。これらの結果を図1に示す。
比較例1の結果と、比較例2および実施例1〜4の結果との比較は、比較例1の外部添加剤パッケージを、本発明の外部添加剤パッケージに代えることによって、大幅に改善された結果が得られることを示している。特に、増大するステアリン酸カルシウム量において、本発明の外部添加剤パッケージは、A、BおよびJゾーンを通して、該摩擦電気的電荷の狭い変動範囲(感受性)をもたらす。例えば、比較例1のトナーは、該摩擦電気的電荷の、極めて強力な相対湿度に対する感受性を示し、J-ゾーン対A-ゾーンの感受性比3.3およびJ-ゾーン対B-ゾーンの感受性比1.6を有する。対照的に、本発明のトナーは、0.1質量％程度の低いステアリン酸カルシウム濃度において、極めて小さな感受性比を示し、僅かに1.7なるJ-ゾーン対A-ゾーンの感受性比および僅かに1.1なるJ-ゾーン対B-ゾーンの感受性比を有する。
【００２７】
トナーの老化(熟成)に対する摩擦電気的電荷の感受性
該トナー粒子上の摩擦電気的電荷は、またシミュレートされたトナーの老化の関数として測定される。ゼログラフィーハウジングにおけるトナーの老化または滞留時間に代わるものとして、該現像剤を、塗料シェーカー(600〜650RPMなる範囲内で動作するように改良した、レッドデビル(Red Devil) 5400)内で、2、5、10、20、40および60分間に渡り激しく混合した。該摩擦電気的電荷を、B-ゾーンにおいて、即ち約21℃(70°F)、50％RH(相対湿度)に状態調節された現像剤について測定した。得られた結果を図2に示す。
比較例1の結果と、比較例2および実施例1〜4の結果との比較は、比較例1の外部添加剤パッケージを、本発明の外部添加剤パッケージに代えることによって、大幅に改善された結果が得られることを示している。特に、比較例1は、摩擦電気的電荷(約20分まで)における初期増加を示し、その後徐々に減少する。比較例2は、摩擦電気的電荷の高い初期値を示すが、経時と共に着実に低下する。しかし、実施例1(ステアリン酸カルシウム濃度0.05％)は、時間の経過に伴う摩擦電気的電荷の応答は殆ど見られず、殆ど理想的な関数を与える。より高いステアリン酸カルシウム濃度を持つ実施例2-4は、時間の経過に伴う摩擦電気的電荷の応答における、僅かな上昇を示し、その上昇率は、該ステアリン酸カルシウム添加濃度の増加に伴って、増加する傾向を示す。
【００２８】
実施例5：ステアリン酸カルシウムを含むシアントナー
比較例1の手順に従って、但し約8質量％のゲル含有率を持つ、プロポキシル化ビスフェノールAフマレート樹脂中に分散させた、SPARIIにおけるPVファーストブルー(Fast Blue)の分散体12.7質量％(全体として3.8質量％の顔料添加量)を含む、シアントナーを調製した。このトナーも、外部表面添加剤として、平均粒子径40nmを持つ、3.3質量％の、ポリジメチルシロキサン(PDMS)で処理した、シリカ(日本エーロシルから入手できるRY50)、平均粒子径40nmを持つ、0.9質量％の、イソブチルトリメトキシシラン(I-BTMS)で処理した、チタニア(チタン工業K.K.(N.Y.のIKイナバタアメリカ社)から入手できるSTT100H)、および0.1質量％のステアリン酸カルシウムを含んでいた。
このトナーは、コールターカウンタで測定した、約8.3μmなる体積メジアン粒径を有し、また15％(粒子数基準)以下の、径5μmに満たない微粉末の割合を有していた。
これらのトナーを、0.2質量％のメチルシルセスキオキサンシリコーン樹脂および1.0質量％のPMMA(ソーケンにより供給された)で被覆した、80μmのスチールコア(ヘガナエノースアメリカ社によって供給された)で構成されるキャリアと、200℃にて結合することによって現像剤とした。
【００２９】
実施例6：ステアリン酸カルシウムを含むマゼンタトナー
比較例1の手順に従って、但し約8質量％のゲル含有率を持つ、プロポキシル化ビスフェノールAフマレート樹脂中に分散させた、SPARIIにおけるルプレトンピンク(Lupreton Pink)の分散体26.3質量％(全体として7.9質量％の顔料添加量)を含む、マゼンタトナーを調製した。このトナーも、外部表面添加剤として、平均粒子径40nmを持つ、4.3質量％の、ポリジメチルシロキサン(PDMS)で処理した、シリカ(日本エーロシルから入手できるRY50)、平均粒子径40nmを持つ、0.9質量％の、イソブチルトリメトキシシラン(I-BTMS)で処理した、チタニア(チタン工業K.K.(N.Y.のIKイナバタアメリカ社)から入手できるSTT100H)、および0.1質量％のステアリン酸カルシウムを含んでいた。
このトナーは、コールターカウンタで測定した、約8.3μmなる体積メジアン粒径を有し、また15％(粒子数基準)以下の、径5μmに満たない微粉末の割合を有していた。
このトナーを、1.0質量％のPMMA(ソーケンにより供給された)で被覆した、80μmのスチールコア(ヘガナエノースアメリカ社によって供給された)で構成されるキャリアと、200℃にて結合することによって現像剤とした。
【００３０】
実施例7：ステアリン酸カルシウムを含むマゼンタトナー
比較例1の手順に従って、但し約8質量％のゲル含有率を持つ、プロポキシル化ビスフェノールAフマレート樹脂中に分散させた、SPARIIにおけるルプレトンピンク(Lupreton Pink)の分散体26.3質量％(全体として7.9質量％の顔料添加量)を含む、マゼンタトナーを調製した。このトナーも、外部表面添加剤として、平均粒子径40nmを持つ、4.3質量％の、ポリジメチルシロキサン(PDMS)で処理した、シリカ(日本エーロシルから入手できるRY50)、平均粒子径40nmを持つ、0.9質量％の、イソブチルトリメトキシシラン(I-BTMS)で処理した、チタニア(チタン工業K.K.(N.Y.のIKイナバタアメリカ社)から入手できるSTT100H)、および0.2質量％のステアリン酸カルシウムを含んでいた。
このトナーは、コールターカウンタで測定した、約8.3μmなる体積メジアン粒径を有し、また15％(粒子数基準)以下の、径5μmに満たない微粉末の割合を有していた。
このトナーを、1.0質量％のPMMA(ソーケンにより供給された)で被覆した、80μmのスチールコア(ヘガナエノースアメリカ社によって供給された)で構成されるキャリアと、200℃にて結合することによって現像剤とした。
【００３１】
実施例8：ステアリン酸カルシウムを含むイエロートナー
比較例1の手順に従って、但し約8質量％のゲル含有率を持つ、プロポキシル化ビスフェノールAフマレート樹脂中に分散させた、SPARIIにおけるサンブライトイエロー (Sunbrite Yellow)の分散体23.3質量％(全体として7.0質量％の顔料添加量)を含む、イエロートナーを調製した。このトナーも、外部表面添加剤として、平均粒子径40nmを持つ、3.3質量％の、ポリジメチルシロキサン(PDMS)で処理した、シリカ(日本エーロシルから入手できるRY50)、平均粒子径40nmを持つ、0.9質量％の、イソブチルトリメトキシシラン(I-BTMS)で処理した、チタニア(チタン工業K.K.(N.Y.のIKイナバタアメリカ社)から入手できるSTT100H)、および0.1質量％のステアリン酸カルシウムを含んでいた。
このトナーは、コールターカウンタで測定した、約8.3μmなる体積メジアン粒径を有し、また15％(粒子数基準)以下の、径5μmに満たない微粉末の割合を有していた。
このトナーを、0.3質量％のメチルシルセスキオキサンシリコーン樹脂および1.0質量％のPMMA(ソーケンにより供給された)で被覆した、80μmのスチールコア(ヘガナエノースアメリカ社によって供給された)で構成されるキャリアと、200℃にて結合することによって現像剤とした。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】コントロール現像剤および一実施態様による現像剤に関連する、様々な外部添加剤パッケージの関数として、測定された摩擦電気的電荷を示すグラフである。
【図２】コントロール現像剤および一実施態様による現像剤に関連する、シミュレートされたトナーの老化の関数として、測定された摩擦電気的電荷を示すグラフである。
【図１】
2006133771.tif 000002
【図２】
2006133771.tif 000003