(57)【要約】【課題】感光体表面の摩耗速度を減少させる。【解決手段】トナー組成物は、ゲルラテックスと高Ｔｇラテックスとワックスと着色剤とを含有するトナー粒子を含み、前記ゲルラテックスが前記トナー組成物の約３重量％〜約２０重量％の量で存在し、前記高Ｔｇラテックスが前記トナー組成物の約５０重量％〜約９５重量％の量で存在し、前記ワックスが前記トナー組成物の約６重量％〜約１５重量％の量で存在し、前記着色剤が前記トナー組成物の約１重量％〜約２５重量％の量で存在する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体と電導性磁気ブラシ現像システムと前記電導性磁気ブラシ現像システムに関連するハウジングとを備え、ゲルラテックスと高Ｔｇラテックスとワックスと着色剤とを含有するトナー粒子を含むトナー組成物を含有する現像剤を使用する電子写真方式画像形成装置であって、
前記ゲルラテックスが前記トナー組成物の約３重量％〜約２０重量％の量で存在し、
前記高Ｔｇラテックスが前記トナー組成物の約５０重量％〜約９５重量％の量で存在し、
前記ワックスが前記トナー組成物の約６重量％〜約１５重量％の量で存在し、
前記着色剤が前記トナー組成物の約１重量％〜約２５重量％の量で存在することを特徴とする電子写真方式画像形成装置。
【請求項２】
キャリアとトナーとを含む現像剤であって、
前記トナーがゲルラテックスと高Ｔｇラテックスとワックスと着色剤とを含み、
前記ゲルラテックスが前記トナーの約３重量％〜約２０重量％の量で存在し、
前記高Ｔｇラテックスが前記トナーの約５０重量％〜約９５重量％の量で存在し、
前記ワックスが前記トナーの約６重量％〜約１５重量％の量で存在し、
前記着色剤が前記トナーの約１重量％〜約２５重量％の量で存在し、
前記現像剤が前記電導性磁気ブラシ現像システムの感光体の磨耗を減少させる能力を有することを特徴とする現像剤。
【請求項３】
トナーに基づく画像を印刷する方法であって、
感光体を均一なポテンシャルに帯電するステップと、
前記帯電された感光体の表面を光画像に露光し、感光体の表面に静電潜像を記録するステップと、
前記静電潜像と現像剤とを接触させて前記静電潜像を現像するステップと、
前記画像を被印刷体に転写し、トナーに基づいた画像を形成するステップと、
前記トナーに基づいた画像を前記被印刷体に定着するステップと、
を備え、
前記現像剤がゲルラテックスと高Ｔｇラテックスとワックスと着色剤とを含むトナーを含み、
残留トナーが前記感光体表面からクリーニング装置で除去され、
前記感光体の摩耗速度が約−０．００４μｍ／Ｋサイクル〜約−０．０１８μｍ／Ｋサイクルであることを特徴とする方法。
【請求項４】
キャリアとトナーとを含む現像剤であって、
前記現像剤が約−０．００４μｍ／Ｋサイクル〜約−０．０１８μｍ／Ｋサイクルの電導性磁気ブラシ使用の感光体摩耗速度値を有することを特徴とする現像剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感光体（photoreceptor）を備え、ゲルラテックスと高Ｔｇラテックスとワックスと着色剤とを含むトナーを使用する現像システムに関し、特に、現像システムにおける感光体の摩耗の程度を改善するトナー粒子に関する。
【背景技術】
【０００２】
パテル（Patel）らの米国特許出願第１１／２７２，７２０号（米国特許出願公開第２００７／０１１１１２９号）には、トナー組成物と乳化凝集（ＥＡ）トナー製造プロセスのようなトナー製造プロセスに関し、少なくとも５０，０００の重量平均分子量を有する高分子量の非架橋結合型樹脂とワックスと着色剤とを含むトナー組成物が調製されることが記載されている。
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００６／０１２１３８４号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００７／０１１１１２９号明細書
【特許文献３】米国特許第５，４１６，５６６号明細書
【特許文献４】米国特許第５，３４５，２９８号明細書
【特許文献５】米国特許第４，８６８，６００号明細書
【特許文献６】米国特許第５，０１０，３６７号明細書
【特許文献７】米国特許第５，０３１，５７０号明細書
【特許文献８】米国特許第５，１１９，１４７号明細書
【特許文献９】米国特許第５，１４４，３７１号明細書
【特許文献１０】米国特許第５，１７２，１７０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＥＡトナーの成分と設計パラメータを改良し、感光体摩耗速度を低減し、感光体の寿命を向上することが、依然として求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
感光体と電導性磁気ブラシ現像システムと前記電導性磁気ブラシ現像システムに関連するハウジングとを備え、ゲルラテックスと高Ｔｇラテックスとワックスと着色剤とを含有するトナー粒子を含むトナー組成物を含有する現像剤を使用する電子写真方式画像形成装置であって、前記ゲルラテックスが前記トナー組成物の約３重量％〜約２０重量％の量で存在し、前記高Ｔｇラテックスが前記トナー組成物の約５０重量％〜約９５重量％の量で存在し、前記ワックスが前記トナー組成物の約６重量％〜約１５重量％の量で存在し、前記着色剤が前記トナー組成物の約１重量％〜約２５重量％の量で存在する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
一般に、電子写真の印刷プロセスは、光電導性部材を実質的に均一な電位に帯電し、その表面を感光するステップを含む。光電導性表面の帯電部分は、例えば、走査レーザ光線、ＬＥＤ源など、または複写されるべきオリジナル文書から発生する光学的画像に露光される。この操作により、感光体の光電導性表面に静電潜像が記録される。静電潜像が光電導性表面に記録された後、潜像は、トナーを含む現像剤と潜像とを接触させることによって現像される。
【０００７】
二成分現像剤と一成分現像剤が一般的に使用される。典型的な二成分現像剤は、トナー粒子を摩擦電気で付着させている磁気キャリアを含む。一成分現像剤は一般にトナー粒子を含む。トナー粒子は、潜像に吸着され、光電導性表面にトナーパウダー像を形成する。トナーパウダー像は、引き続いて被印刷体、例えば、紙やコピーシートに転写される。最終的に、トナーパウダー像は、加熱され、画像の形で永久的にコピーシートに定着される。
【０００８】
感光体上の潜像を現像する既知の方法は、一個または複数個の磁気ブラシを使用することによるものである。
【０００９】
実施の形態では、導電性磁気ブラシ（ＣＭＢ）現像剤を選択して良く、ハイブリッドジャンピング現像、ハイブリッドスカベンジレス現像、および同様なプロセスに使用される。
【００１０】
前述の現像剤は、負に帯電するトナーを含み得るが、レーザまたはＬＥＤプリンタ、多層可撓性光導電画像形成部材やドラム上に光生成層（photogenerating layer）と電荷輸送層とを有する有機光導電画像形成部材使用の放電領域現像、光学レンズ電子写真法、帯電領域現像、トライレベル（trilevel）電子写真法、フルカラー電子写真法などに使用するのに好適である。
【００１１】
実施の形態では、前記現像剤は、電導性磁気ブラシ現像システムを備える画像形成システムと印刷システム向けに選択し得る。実施の形態では、高レベル現像、感光体画像ポテンシャルの完全中和に至る現像、画像ポテンシャルの低レベル現像、およびバックグランド抑制（background suppression）増大が可能である。
【００１２】
上記で説明したように、ＣＭＢ現像剤は、多岐にわたるシステム、例えば、ハイブリッドジャンピング現像（ＨＪＤ）システム、またはハイブリッドスカベンジレス現像（ＨＳＤ）システムに使用し得る。
【００１３】
光電導性画像形成デバイスは、一般に、基材と、場合により用いられる導電性層と、場合により用いられるアンダーコート層と、場合により用いられる接着層と、電荷生成層と、電荷輸送層と、場合により用いられるオーバーコート層と、を備える多層構造の感光体である。
【００１４】
本明細書に開示のトナー／現像剤を、ＣＭＢ現像システムに使用するとき、感光体表面の摩耗速度が顕著に減少する。「顕著に」とは、摩耗速度が減少し、約２２ｎｍ／１，０００コピー〜約１０ｎｍ／１，０００コピーの摩耗速度になることを称する。
【００１５】
従って、本明細書に記載の感光体の摩耗速度は、約−０．００４μｍ／Ｋサイクル〜約−０．０１８μｍ／Ｋサイクル、例えば、約−０．００４μｍ／Ｋサイクル〜約−０．０１７５μｍ／Ｋサイクル、または約−０．００４μｍ／Ｋサイクル〜０．０１７μｍ／Ｋサイクルである。「Ｋサイクル」とは、感光体が１，０００回転することを称する。つまり、本発明における現像剤は、電導性磁気ブラシ使用の感光体摩耗速度値として約−０．００４〜約−０．０１８を有する。
【００１６】
比較のために例を挙げると、既知のトナーで使用される感光体の摩耗速度は、−０．０１８μｍ／Ｋサイクル超、例えば、−０．０２〜−０．０３μｍ／Ｋサイクルとなり得る。従って、本明細書に記載のトナーを使用すると、感光体の摩耗速度は、約２．２倍、例えば、約１．３〜約２．２倍だけ減少し得る。
【００１７】
本開示の感光体に選択される基材層の実例を挙げると、基材は既知の基材でもよく、不透明または実質的に透明でもよいが、無機または有機ポリマ系材料を含む絶縁材料の層、半導体表面層を備える有機または無機の材料または導電材料の層である。基材は、可撓性でも、シームレスでも、あるいは硬質でもよく、多くの異なる形状であってもよい。実施の形態の一つでは、基材はシームレスの可撓性ベルトの形である。いくつかの状況では、特に基材が可撓性有機ポリマ系材料のとき、基材の裏面にカール防止層（anticurl layer）、例えば、ポリカーボネート材料、を被覆することが好ましいこともある。
【００１８】
導電層を使用する場合には、基材の上に設けられる。多くの異なるタイプの層に関連して本明細書で使用される用語「上に」は、層が隣接して設置される例に限定されないと解釈されねばならない。むしろ、この用語は層の相対的配置関係を称するもので、不特定の中間層を間に含んでいるケースも包括するものである。
【００１９】
導電層の厚さは、実施の形態の一つでは、約２ｎｍ〜約７５ｎｍ（約２０Å〜約７５０Å）、別の一つの実施の形態では約５ｎｍ〜約２０ｎｍ（約５０Å〜約２００Å）とすれば、導電率、可撓性、光透過性の最適な組み合わせが得られる。しかし、導電層は、所望ならば不透明とし得る。
【００２０】
導電層は、既知のコーティング技法、例えば、溶液コーティング、蒸着、スパッタリングで被覆し得る。実施の形態では、導電層は真空蒸着で成膜される。他の好適な方法も使用し得る。
【００２１】
アンダーコート層が使用される場合は、それは基材の上、しかし、電荷生成層の下に配置される。アンダーコート層は、時に当業者には正孔阻止層（hole-blocking layer）と称される。
【００２２】
本発明の実施の形態における使用に適当なアンダーコート層は、ポリマ、含窒素シロキサンまたは含窒素チタン化合物を含むが、これらに限定されない。
【００２３】
実施の形態では、アンダーコート層が使用される場合、アンダーコート層は、同時係属出願の米国特許出願公開第２００６／０，０５７，４８０号に開示のような厚いアンダーコート層で差し支えない。アンダーコート層は、金属性成分と結着剤成分を含み得る。
【００２４】
金属性成分は、二酸化チタンまたは酸化チタンで良く、結着剤成分は、フェノール樹脂、ポリエステル、ポリビニルブチラール、ポリカーボネート、ポリスチレン−ｂ−ポリビニルピリジン、またはポリビニルホルマール（polyvinyl formal）で良い。金属性成分は、アンダーコート層の約２０〜約９５重量％の量でアンダーコート層に存在し得る。金属酸化物の体積抵抗率（volume resistivity）は、環境条件（ambient conditions）で約１００ｋｇ／ｃｍ2の圧力の下、約１０4〜約１０10Ω・ｃｍとし得る。アンダーコート層は存在する場合、約１μｍ〜約３０μｍの厚さを有し得る。
【００２５】
アンダーコート層は、好適な従来技法、例えば、スプレー、ダイコーティング、浸漬コーティング、ドローバーコーティング、グラビアコーティング、シルクスクリーニング、空気ナイフコーティング、逆ロールコーティング、真空蒸着、化学処理などによってコーティングとして成膜可能である。
【００２６】
感光性画像形成部材を作製するにあたって、基材表面に電荷生成層が堆積され、電荷輸送層も堆積され得るが、一つは積層タイプの構成で行われ、この場合電荷生成層と電荷輸送層が異なる層に存在する。他方、単一層の構成で行われる場合は、電荷生成層と電荷輸送層が結着剤樹脂とともに同一の層に存在する。本開示における感光体は、電荷生成層と電荷輸送層とを塗工することで調製し得る。実施の形態では、前記電荷生成層と電荷輸送層との塗工はどのような順序でもよい。
【００２７】
電荷生成層は、アンダーコート層の上に配置される。アンダーコート層が使用されない場合は、電荷生成層は基材の上に配置される。
【００２８】
どのような好適なポリマ系フィルム形成性（film-forming）結着剤も電荷生成（光生成）結着層のマトリクスとして採用し得る。典型的なポリマ系フィルム形成性結着剤は、例えば、米国特許第３，１２１，００６号に記載のものを含む。従って、典型的な有機ポリマ系フィルム形成性結着剤は、熱可塑性および熱硬化性樹脂を含む。これらのポリマは、ブロック共重合体、ランダム共重合体または交互共重合体のいずれでもよい。
【００２９】
実施の形態では、電荷輸送層を採用し得る。電荷輸送層は、電荷輸送分子、すなわち、一般に小さい分子を、ポリカーボネートのようなフィルム形成性の電気的に不活性なポリマに溶解、または分子的に分散したものから成り得る。「分散した」という用語は、本明細書では、分子がポリマに分散して均一相を形成する溶液を形成する状態として定義される。本明細書で使用される「分子的に分散した」という表現は、ポリマに分散された電荷輸送性小分子が分子スケールでポリマに分散している状態として定義される。
【００３０】
どのような好適な電荷輸送性の、または電気的に活性な小分子（small molecule）も、本開示の電荷輸送層に採用し得る。電荷輸送性の「小分子」という表現は、本明細書では光生成層で生成した自由電荷が輸送層を通過して輸送されることが可能となるモノマとして定義される。
【００３１】
実施の形態では、高スループット能力のマシンにおけるサイクルアップを回避するため、電荷輸送層にはトリフェニルメタンを実質的に含まない（具体的には、約２％未満）ようにし得る。上述のように、電気的に活性な小分子の好適な電荷輸送性化合物が電気的に不活性なポリマ系フィルム形成性材料に溶解または分子的に分散される。
【００３２】
顔料から電荷生成層に正孔（holes）を高効率で注入可能で、しかもこれらを電荷輸送層の前後に極めて短時間の輸送時間で輸送する、例示的な小分子の電荷輸送性化合物は、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミンである。所望ならば、電荷輸送層中の電荷輸送材料は、ポリマ系電荷輸送材料、または小分子の電荷輸送材料とポリマ系電荷輸送材料の組み合わせを含み得る。
【００３３】
実施の形態では、電荷輸送層は、アクティブな芳香族系ジアミン分子を含み得る。これは、フィルム形成性結着剤に溶解、または分子的に分散されると、電荷輸送が可能となる。電荷輸送層の例は、米国特許第４，２６５，９９０号に開示されている。
【００３４】
必要に応じて任意に用いられるオーバーコート層を塗布するのに使用されるアルコール系溶媒のような溶媒にも不溶な、電気的に不活性の好適な樹脂結着剤を、電荷輸送層に採用し得る。
【００３５】
どのような好適な電荷輸送ポリマも、本開示の電荷輸送層に使用し得る。電荷輸送ポリマは、オーバーコート層を塗布するのに使用される溶媒に不溶でなければならない。
【００３６】
どのような好適な従来技法も、電荷輸送層コーティング混合物を混合し、その後電荷生成層に成膜するのに使用し得る。
【００３７】
一般に、電荷輸送層の厚さは約１０〜約５０μｍであるが、この範囲外の厚さも使用し得る。正孔輸送層は、この正孔輸送層上に帯電された静電荷が、静電潜像の生成と保持を防止するに十分な量の照射が存在しない場合は導電されないという程度には絶縁体でなければならない。一般に、正孔輸送層：電荷生成層の厚さの比は、普通は約２：１〜２００：１に維持され、幾つかの例では４００：１と大きい。典型的に、電荷輸送層は、使用を目的とする範囲の可視光または放射線に対して実質的に非吸収性であるが、電気的には「アクティブ」である。つまり、電荷輸送層は、光導電性の層から光生成された正孔の注入を可能とし、そしてこれらの正孔を輸送してアクティブ層の表面の表面電荷を選択的に放電することが可能になるという点でアクティブである。
【００３８】
さらに、接着層を、必要ならば、感光体のいずれかの層の間に設け、隣接した層の接着を確実に行うことができる。別法として、または追加の方法として、接着剤を、接着すべき各層の一方または両方に混ぜ込むこともできる。そのような必要に応じて任意に適用し得る接着層は、約０．００１μｍ〜約０．２μｍの厚さを有し得る。
【００３９】
適用は任意であるが、オーバーコート層を使用して、摩耗に対する抵抗性を改良することもできる。幾つかのケースでは、ウェブ形状の感光体を作製する際、カール防止裏打コーティング（anti-curl back coating）を感光体の背後側に適用し、平坦性および／または耐摩耗性を付与し得る。これらのオーバーコート層およびカール防止裏打コーティング層は、周知の技術であり、電気絶縁性、またはわずかに半導体性である熱可塑性有機ポリマまたは無機ポリマを含み得る。オーバーコート層は、連続的であり、市販のものでは約１０μｍ未満の厚さを有する。
【００４０】
適用は任意であるが、カール防止裏打層を採用すると、支持基材層の背後側の、１または複数の層から加わる全体の力を釣り合わせることが可能である。約７０〜約１６０μｍの厚さが、可撓性感光体に対する満足できる範囲である。
【００４１】
本明細書に記載のトナーを光電導性画像形成部材から除去するために、現像システムは、トナーを物理的に取り除く装置、例えば、クリーニングブレードまたはクリーニングブラシを備え得る。
【００４２】
実施の形態では、ＣＭＢ現像システムに使用するのに好適な現像剤は、本明細書に開示のＥ／Ａトナーを含み得る。このＥ／Ａトナーは、ワックスと高ガラス転移温度（Ｔｇ）ラテックスとゲルラテックスと着色剤とを含む。
【００４３】
本発明の実施の形態において、使用するのに好適なワックスの例としては、アルキレン系ワックスがある。例えば、炭素数約１〜約３０または炭素数約１〜２５のアルキレン系ワックスが挙げられ、具体的にはポリエチレン、ポリプロピレンまたはこれらの混合物が挙げられる。
【００４４】
本発明の実施の形態において、使用するのに好適なワックスのさらに具体的な例を挙げると、ポリプロピレン、ポリエチレン、特に重量平均分子量の低いポリプロピレンや類似の物質などがある。市販のポリエチレンは、約１，０００〜約５，０００の重量平均分子量（molecular weight、Ｍｗ）を有すると考えられ、市販のポリプロピレンは、約４，０００〜約１０，０００の重量平均分子量を有していると考えられている。官能化ワックスの例としては、アミン類、アミド類、フッ素処理系ワックス、混合フッ素処理ワックス、イミド類、エステル類、第四級（quaternary）アミン類、カルボン酸系ワックス、アクリル系ポリマエマルション、塩化ポリプロピレン類、塩化ポリエチレン類などがある。
【００４５】
実施の形態では、ワックスは、例えば、約１００ｎｍ〜約５００ｎｍの粒子径を有するワックスと水とアニオン系界面活性剤とを含む分散物の形状のワックスを含む。実施の形態では、ワックスは、約６〜約１５重量％の量で含まれる。センターライントナー粒子処方物周りの（around about the centerline toner particle formulation）ワックスのラチチュード（latitude）（許容範囲）は、約１１重量％±約１重量％とし得る。実施の形態では、このワックスは、ベーカーペトロライト社（Baker Petrolite）から市販の約１００〜約５００ｎｍの範囲の粒子径を有するポリワックス（ＰＯＬＹＷＡＸ）８５０、ポリワックス・７５０、ポリワックス・６５５のようなポリエチレンワックス粒子を含む。
【００４６】
本明細書に開示のトナー粒子は、高Ｔｇラテックスも含む。
【００４７】
例えば、高Ｔｇラテックスは、例えば、エマルション重合法を用いて、開始剤と連鎖移動剤（ＣＴＡ）と界面活性剤の存在で調製されたモノマ、例えば、スチレン、ブチルアクリレート、β−カルボキシエチルアクリレート（ＣＥＡ）モノマを含有するラテックスを含む。
【００４８】
高Ｔｇラテックスは、β−ＣＥＡの代わりに、どのようなカルボン酸含有モノマを含んでもよい。
【００４９】
実施の形態では、高Ｔｇラテックスは、スチレンとブチルアクリレートとβ−ＣＥＡとを含み、例えば、高Ｔｇラテックスモノマは、約７０重量％〜約９０重量％のスチレンと約１０重量％〜約３０重量％のブチルアクリレートと約０．０５重量％〜約１０重量％のβ−ＣＥＡとを含む。
【００５０】
実施の形態では、トナーは、本明細書に記載のトナー全重量基準で約５０重量％〜約９５重量％、例えば、本明細書に記載のトナー全重量基準で約６５重量％〜約８０重量％の量の高Ｔｇラテックスを含む。センターライントナー粒子処方物周りの高Ｔｇラテックスのラチチュードは、約７１重量％±約４重量％とし得る。
【００５１】
本明細書で使用の「センターライントナー粒子処方物（centerline toner particle formulation）」は、本明細書に開示のトナー粒子の理想的処方物のことを称する。用語「ラチチュード」は、処方物における可能なバラツキ（variation）であるが、そのバラツキ内でもセンターライントナー粒子処方物に関連する特徴が依然として達成される範囲を称する。
【００５２】
本明細書に開示の高Ｔｇラテックスには、架橋結合（crosslinking）は実質的に存在せず、約０．１％未満、例えば、約０．０５％未満の架橋密度（crosslink density）を有する。本明細書に使用の「架橋密度」は、架橋点（crosslink points）であるモノマ単位のモル分率を称する。例えば、２０個の分子のうち１分子がジビニルベンゼンで、２０個の分子のうち１９分子がスチレンである系では、２０個の分子のうち１分子のみが架橋する。従って、このような系では、架橋密度は０．０５である。
【００５３】
高Ｔｇラテックスの開始Ｔｇ（onset Tg）は、約５３℃〜約７０℃、例えば、約５３℃〜約６７℃、または約５３℃〜約６５℃、または、例えば、約５９℃とし得る。
【００５４】
高Ｔｇラテックスの重量平均分子量（Ｍｗ）は、約２５，０００〜約４５，０００、例えば、約３０，０００〜約３７，０００、または約３５，０００とし得る。
【００５５】
ゲルラテックスは、高Ｔｇラテックス、例えば、スチレンとブチルアクリレートとβ−ＣＥＡとジビニルベンゼンと界面活性剤と開始剤とのモノマを含むラテックスから調製し得る。β−ＣＥＡの代わりに、ゲルラテックスは、上述のようにカルボン酸含有モノマを含み得る。ゲルラテックスはエマルション重合により調製し得る。
【００５６】
実施の形態では、ゲルラテックスの架橋密度は、約０．３％〜約４０％、例えば、約０．３％〜約３５％、または約０．３％〜約３０％である。
【００５７】
実施の形態では、トナーは、本明細書に記載のトナー全重量基準で約３重量％〜約２０重量％、例えば、本明細書に記載のトナー全重量基準で約５重量％〜約１５重量％の量のゲルラテックスを含む。センターライントナー粒子処方物周りのゲルラテックスのラチチュードは、約１０重量％±約２重量％とし得る。
【００５８】
ゲルラテックスと高Ｔｇラテックスとの両方の製造において使用するのに好適な開始剤は、例えば、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、または過硫酸アンモニウムとし得る。このとき、架橋結合性（crosslinked）出発モノマと非架橋結合性（non-crosslinked）出発モノマ双方中にモノマの全重量基準で約０．１重量％〜約５重量％、例えば、約０．３重量％〜約４重量％、または約０．５重量％〜約３重量％、の範囲で開始剤が存在し得る。実施の形態では、界面活性剤が、約０．３重量％〜約１０重量％、例えば、約０．５重量％〜約８重量％、または約０．７重量％〜約５．０重量％の範囲で存在し得る。
【００５９】
ゲルラテックスと高Ｔｇラテックスとは両方とも、同様な方法で製造し得る。しかし、高Ｔｇラテックスを製造する際には、ジビニルベンゼンまたは同様の架橋結合剤は使用されない。ゲルラテックスと高Ｔｇラテックスは、どのような好適な方法でも製造し得る。説明のために、好適な方法の一例を、以下に記述する。
【００６０】
第一に、界面活性剤溶液を、界面活性剤と水とを混ぜ合わせて調製する。本発明の実施の形態において使用するのに好適な界面活性剤は、アニオン系、カチオン系、またはノニオン系の界面活性剤でよく、効果的な量は、例えば、反応混合物の約０．０１〜約１５重量％、または約０．０１〜約５重量％である。
【００６１】
別の容器に、開始剤溶液を調製する。ラテックス調製用の開始剤の例は、好適な量、例えば約０．１〜約８重量％、より具体的には約０．２〜約５重量％の範囲で水に溶解した溶液、例えば、過硫酸アンモニウムや過硫酸カリウムのような水溶性開始剤溶液を含む。このラテックスは、初期ラテックス（initial latex）と、後から追加される遅延ラテックス（delayed latex）とを含む。ここで遅延ラテックスは、例えば、後述するように約４〜約６．５μｍのサイズ範囲にすでに形成された凝集体に追加されるラテックス部分を称する。
【００６２】
さらに別の容器に、スチレンとブチルアクリレートとβ−ＣＥＡと、ゲルラテックスを製造する場合に任意に適用し得るジビニルベンゼンと、界面活性剤とを混合することによって、モノマエマルションを調製する。実施の形態の一つでは、スチレン、ブチルアクリレート、および／またはβ−ＣＥＡは、オレフィン系モノマである。
【００６３】
モノマエマルションの調製完了後、少量、例えば、約０．５〜約５％のモノマエマルションを、界面活性剤溶液を含有する反応容器に徐々に供給する。次いで開始剤溶液を徐々に反応容器に加えていく。約１５〜約４５分の後、残りのモノマエマルションを反応容器に加える。
【００６４】
約１〜約２時間の後、しかし、エマルション全部を反応容器に添加する以前に、１−ドデカンチオールまたは四臭化炭素（ポリマ鎖の長さを制御／制限する連鎖移動剤）をエマルションに添加する。実施の形態では、連鎖移動剤は、出発モノマの、例えば、約０．０５重量％〜約１５重量％、例えば、出発モノマの約０．１重量％〜約１３重量％または約０．１重量％〜約１０重量％の効果的な量で使用される。エマルションは、反応容器に連続添加される。
【００６５】
モノマは、米国特許第６，４４７，９７４号に記載されている欠乏供給条件（starve fed conditions）下で重合させて、約２０ｎｍ〜約５００ｎｍ、例えば、約７５ｎｍ〜約４００ｎｍ、または約１００〜約３００ｎｍの範囲の直径を有するラテックス樹脂粒子を得るようにしても良い。
【００６６】
着色剤または色素は、顔料、染料、顔料と染料の混合物、顔料の混合物、染料の混合物などを含む。実施の形態では、着色剤は、トナー組成物の全重量基準で約１重量％〜約２５重量％、例えば、トナー組成物の全重量基準で約２重量％〜約２０重量％、または約５重量％〜約１５重量％の顔料、染料、またはこれらの混合物を含み得る。実施の形態では、センターライン粒子処方物周りの着色剤のラチチュードは、トナー組成物の全重量基準で約８重量％±約０．５重量％である。理解されねばならないことは、他の有用な着色剤も、本開示に基づいて当業者には容易に明白となろうということである。
【００６７】
トナー粒子は、どのような既知の乳化／凝集プロセスでも製造し得る。本発明の実施の形態において使用するのに好適なプロセスの例としては、高Ｔｇラテックス、ゲルラテックス、ワックスと着色剤、および脱イオン水の混合物を容器中にて形成するステップを含む。次いで、同混合物を、ホモジナイザを用いて均質になるまで攪拌し、次いで反応容器に移し、均質化した混合物を、例えば、約５０℃まで加熱し、その温度でトナー粒子が所望のサイズまで凝集する時間だけ保持する。所望のサイズのトナー凝集体が得られると、混合物のｐＨを調整して、それ以上のトナー凝集が起こらないようにする。トナー粒子は、さらに、例えば、約９０℃の温度まで加熱し、ｐＨを低下させ、粒子を合一させて、略球体状にする。次いで、加熱を停止し、反応混合物を室温まで放冷する。このポイントで凝集・合一されたトナー（aggregated and coalesced toner）を回収し、必要に応じて洗浄・乾燥する。
【００６８】
フロック形成剤（flocculates）または凝集剤の希釈溶液を使用して、粒子凝集を最適化し、汚れや粗大粒子の生成をできるだけ少なくし得る。
【００６９】
実施の形態では、フロック形成剤または凝集剤は、トナー組成物の約０．０１重量％〜約１０重量％、例えば、約０．０２重量％〜約５重量％、または約０．０５重量％〜約２重量％の量で使用し得る。例えば、センターライン粒子処方物周りのフロック形成剤または凝集剤のラチチュードは、約０．１７重量％±約０．０２重量％である。
【００７０】
形成されたトナー粒子のサイズは、約４μｍ〜約８μｍ、例えば、約４．５μｍ〜約７μｍまたは約５μｍ〜約６μｍとし得る。
【００７１】
円形度は、既知のマルバーン・シスメックス（Malvern Sysmex）フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−２１００を使って決定し得る。円形度は真球（perfect sphere）に対する粒子の近似性を測る尺度である。１．０の円形度は、真球の形を有する粒子を示す。本明細書に記載のトナー粒子は、約０．９〜約１．０、例えば、約０．９３〜約１．０、または約０．９５〜約１．０の円形度を備え得る。
【００７２】
トナー粒子は、（Ｄ８４／Ｄ５０）に対する体積基準の上側幾何学的標準偏差（ＧＳＤｖ）が約１．１５〜約１．２５、例えば、約１．１８〜約１．２３の範囲にある粒度を有する。全トナー粒子の５０％の累積度数が達成される粒子直径が、体積Ｄ５０と定義され、約５．４５〜約５．８８、例えば、約５．４７〜約５．８５μｍである。８４％の累積度数が達成される粒子直径が、体積Ｄ８４と定義される。前述の体積平均粒子サイズ指数であるＧＳＤｖは、累積分布のＤ５０とＤ８４を使用して表し得る。すなわち、体積平均粒子サイズ指数ＧＳＤｖは、（体積Ｄ８４／体積Ｄ５０）として表される。トナー粒子に対する上側ＧＳＤｖの値は、トナー粒子が非常に狭い粒子サイズ分布を有していることを示している。
【００７３】
本明細書に記載のトナーから印刷された画像に対して好適な単位面積当たりの現像トナー質量（ＴＭＡ）は、約０．３５ｍｇ／ｃｍ2〜約０．５５ｍｇ／ｃｍ2、例えば、約０．４ｍｇ／ｃｍ2〜約０．５ｍｇ／ｃｍ2、または約０．４３ｍｇ／ｃｍ2〜約０．４７ｍｇ／ｃｍ2の範囲にあり得る。
【００７４】
また、トナー粒子径を制御し、トナー中の微細すぎる粒子と粗大すぎる粒子双方の量を制限することが望ましい。トナー粒子は、極めて狭い粒子サイズ分布を有し、約１．２０から約１．３０、例えば、約１．２２から約１．２９の下側数比基準（lower number ratio）幾何学的標準偏差（ＧＳＤｎ）を有する。なお、ＧＳＤｎは（数Ｄ８４／数Ｄ５０）として表される。
【００７５】
本明細書に開示のトナー粒子は、同時係属出願の米国特許出願（カレン・エイ・モファト（Karen A.Moffat）らの「トナー組成物（TONER COMPOSITIONS）」、参照番号１２８６１４）に開示されている。
【００７６】
本明細書に記載のトナー粒子は、外部添加剤（外添剤）を含み得る。そのような外部添加剤は、トナー粒子表面と付着または結合する添加剤とし得る。本開示では、外部添加剤は、二酸化シリコンまたはシリカ（ＳｉＯ2）とチタニアまたは二酸化チタン（ＴｉＯ2）の少なくとも一つを含む。一般に、シリカは、トナーの流動性、摩擦電気向上（triboelectric enhancement）、混合性制御、現像安定性と転写安定性の改良、およびトナーブロック温度の上昇のためにトナー表面に適用される。ＴｉＯ2は、相対湿度（ＲＨ）安定性の改良、摩擦電気制御、および現像安定性と転写安定性の改良のために適用される。実施の形態では、外部添加剤パッケージはシリカとチタニア双方を含む。
【００７７】
ＳｉＯ2とＴｉＯ2は、２００ｎｍ未満の一次粒子径を有し得る。シリカは、約５〜約２００ｎｍの範囲の一次粒子径を有し得る。チタニアは、約５〜約５０ｎｍの範囲の一次粒子径を有し得る。もちろん、所望ならば、より外寸の大きい粒子、例えば、最大約５００ｎｍの粒子径のものも使用し得る。見出されたところによると、ＴｉＯ2は、広範囲のエリアカバレッジとジョブ継続時間にわたって現像と転写とを維持するのに特に役立つ。ＳｉＯ2とＴｉＯ2は、表面エリアカバレッジ（surface area coverage、ＳＡＣ）約５０％〜約２００％の範囲のトナーの総カバレッジ（total coverage）でトナー表面に適用し得る。添加剤の量とサイズに関する特性値の他の一つは、「ＳＡＣ×サイズ」（（表面エリアカバレッジ（％））×（添加剤の一次粒子径（ｎｍ）））であり、本発明の実施の形態の添加剤は、約１，０００〜約４，０００の範囲の総ＳＡＣ×サイズ値を有し得る。
【００７８】
実施の形態では、添加ＳｉＯ2は、日本エアロジル社から入手可能なＲＹ５０などのポリジメチルシロキサンで表面処理し得る。チタニアは表面処理したものでも未処理のものでもよい。未処理の二酸化チタンは、Ｐ２５としてデグサ（Degussa）から入手可能である。二酸化チタンは、例えば、デシルシランで表面処理し得る。
【００７９】
また、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸アルミニウムおよびステアリン酸マグネシウムから成る群から選択される少なくとも２種類のステアリン酸金属塩外部添加剤をトナーに存在させ得る。ステアリン酸金属塩は潤滑特性を与える。それらの潤滑特性のため、ステアリン酸金属塩は摩擦電気特性を向上する。さらに、ステアリン酸金属塩は、トナーとキャリア粒子間の接触の数を増加させることによって、より高度のトナー帯電と帯電安定性を得ることが可能である。
【００８０】
単一のステアリン酸金属塩ではどのようにしても、所望の性能属性をすべて提供することはできないので、性能につきトレードオフ関係が生じることがしばしばある。例えば、米国特許第６，４１６，９１６号が示すところによれば、ステアリン酸亜鉛を多量に使用すると、画像ながれ（image depletion）という欠陥がソリッドエリア画像に、特に、印刷時間が長いときに現れる。従って、その例のステアリン酸亜鉛の量は、トナーに加えるに際して０．１％未満に制限しなければならない。
【００８１】
少なくとも２種類のステアリン酸金属塩が外部添加剤の一部である場合、ＣＭＢシステムにおいて多岐にわたる利点が達成されることが見出された。特に、ＨＳＤ現像システムでは、外部添加剤として複数種のステアリン酸金属塩をトナーに添加することによって、望ましい性能属性、例えば、帯電レベル、帯電安定性、ＲＨ感度、混入性（admix）、電荷抜け（charge-through）、電荷分布幅、および現像剤導電率の優秀な組み合わせが達成され得る。実施の形態では、外部添加剤としてステアリン酸アルミニウムとステアリン酸カルシウムを含み得る。
【００８２】
ステアリン酸金属塩は、トナー粒子の重量基準で約０．０２５％〜約５．０％、例えば、約０．０５％〜約３％の量でトナー粒子中に存在させ得る。二種類のステアリン酸金属塩を使う時には、２種類のステアリン酸金属塩の比率は、約４：１〜約１：１、例えば、約２：１〜約１：１、または、例えば、約１：１の範囲とし得る。
【００８３】
本開示に従って調製されるトナー組成物と混合するために選択し得るキャリア粒子の説明例としては、トナー粒子の電荷とは逆の極性の電荷を摩擦電気的に得ることができる粒子が挙げられる。
【００８４】
実施の形態では、キャリア粒子は、粉砕した鋼鉄を含有し得る。
【００８５】
また、選択されるキャリア粒子は、被覆して使用してもよく、被覆しなくともよい。
【００８６】
実施の形態の他の一つでは、キャリア粒子コアは、３００，０００〜３５０，０００の重量平均分子量を有するポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）ポリマで部分的に被覆される。ＰＭＭＡは、接触したトナーに一般に負の電荷を付与するということで電気的に正のポリマである。
【００８７】
前記ＰＭＭＡは、どのような所望のコポリマとも、得られるコポリマが好適な粒子サイズを有する限りは、随意に共重合させ得る。
【００８８】
実施の形態の他の一つでは、キャリア粒子コアのポリマ被覆は、ＰＭＭＡを使用して行い得る。例えば、ＰＭＭＡは、乾燥したパウダー状で、１μｍ未満、例えば、０．５μｍ未満の平均粒子サイズで、２２０℃〜２６０℃のオーダーの比較的高い温度でキャリア粒子コアに被覆（溶融し、定着）される。２６０℃以上の温度は、ＰＭＭＡ劣化という悪影響を与えるおそれがある。
【００８９】
本明細書に記載の現像剤におけるトナー／キャリア比は、約３．０〜約５．５、例えば、約４．０〜約５．０、または約４．５とし得る。
【００９０】
本明細書に開示のトナーと現像剤は、多岐にわたるプロセス速度を有する電子写真装置に使用し得る。そのような装置は、約１７０ｍｍ／秒から約４００ｍｍ／秒、例えば、約１８０ｍｍ／秒から約３９０ｍｍ／秒、または約１９０ｍｍ／秒から約３８０ｍｍ／秒のプロセス速度を有し得る。電子写真装置のプリント速度（１分当たりの印刷枚数、ｐｐｍ）は、約２０ｐｐｍ〜約１１０ｐｐｍ、例えば、約２５ｐｐｍ〜約１００ｐｐｍ、または約３０ｐｐｍ〜約９０ｐｐｍであり得る。実施の形態では、プリント速度は、約３５ｐｐｍ、約３８ｐｐｍ、約４５ｐｐｍ、約５５ｐｐｍ、約７５ｐｐｍ、または約８７ｐｐｍであり得る。
【００９１】
次に、上述の実施の形態を以下の実施例でさらに説明する。
【実施例】
【００９２】
［実施例１］  １０．５％ポリワックス・６５５によるトナー粒子Ａの調製
約４１．５７重量％の固体負荷量（solids loading）を有する高Ｔｇラテックス約２７８．５ｋｇと、約３０．２８重量％の固体負荷量を有するポリワックス・６５５ワックスエマルション約９２．４１ｋｇと、約１７．０８重量％の固体負荷量を有する黒色顔料分散物キャビトロン(Cavitron)ＰＤ−Ｋ１２５（リーガル(Regal)３３０）約１３０．５５ｋｇと、約２５重量％の固体含有量を有するゲルラテックス約１０４．０ｋｇとを約８３１．７ｋｇの脱イオン水と一緒に混合して、ＥＡ粒子を調製した。この間、ＩＫＡ社製ウルトラタラックス（Ultra Turrax（登録商標））Ｔ５０ホモジナイザを使って、約４，０００ｒｐｍで運転し、攪拌した。
【００９３】
３０分間の均質化操作の後、約４．４２ｋｇのポリ塩化アルミニウム混合物と約３９．７８ｋｇの約０．０２モル／リットルの硝酸溶液とを含む約４４．２ｋｇの凝集剤混合物を徐々に制御しながら添加した。反応容器のジャケット温度を約５７℃に設定し、粒子は、マルチサイザ（Multisizer）で測定したところ約４．８μｍの目標サイズまで凝集した。
【００９４】
約４．８μｍに達した後、追加量の高Ｔｇラテックス約１７９．３ｋｇを添加したところ、粒子は、約５．８５〜約５．９０μｍの目標粒子径に成長した。粒子径は、約１モル／リットルの水酸化ナトリウム溶液で反応混合物のｐＨを約６．０に調整することによって成長を停止させた。その後、反応混合物を、毎分約０．３７５℃の割合で加熱し、約８５℃の温度まで上げ、その後、約０．３モル／リットルの硝酸溶液で反応混合物のｐＨを約３．９に調整した。次いで反応混合物を、毎分約０．３７５℃の割合で約９６℃まで上昇させた。
【００９５】
粒子合一化（particle coalescence）の開始の時、ｐＨはチェックしたが、調整は行わなかった。粒子形状は、シスメックス（Sysmex）ＦＰＩＡ形状分析装置を使って粒子円形度を測定してモニタした。目標円形度約０．９５８が達成された後、約１％水酸化ナトリウム溶液でｐＨを約７．０に調整した。粒子合一化は、約９６℃にて合計約２．５時間継続した。次いで粒子を約６３℃まで冷却した。約６３℃で、この粒子分散液を、約４％水酸化ナトリウム溶液で処理し、約２０分間でｐＨを約１０にした。その後、約室温まで冷却した。
【００９６】
この混合物を含むトナーは、約７１．５重量％のスチレン／アクリレートポリマと、約８重量％のリーガル３３０顔料と、約１０．５重量％のポリワックス・６５５と、約１０重量％のゲルラテックスとを含有する。
【００９７】
粒子は、母液を除去した後に３回洗浄した。一回目の洗浄はほぼ室温にて脱イオン水で行い、次の洗浄は約４０℃、ｐＨ約４．０で行い、最後に最終洗浄をほぼ室温にて脱イオン水で行った。ｐＨ４の洗浄のために使用した約０．３モル／リットル硝酸の量は、粒子１ｋｇ当たり約３０ｇであった。
【００９８】
アルジェット（Aljet）ドライヤで粒子を乾燥した後、最終平均粒子サイズＤ５０＝５．９５μｍ、ＧＳＤｖ＝約１．２０、ＧＳＤｎ＝約１．２５、％、微粉（粒子径４．０μｍ未満のもの）＝約１２．８％、および粒子円形度＝約０．９６２であった。
【００９９】
前記粒子に混合させた表面添加剤パッケージは、約０．７４重量％のＸ−２４、約１．１１重量％の二酸化チタン、および約１．７１重量％のシリカを含むものであった。次いで、このトナーをキャリアと混合し、現像剤を製造し、得られた現像剤を使用してプリントを作製し、ＥＡトナーを使用した感光体摩耗速度を決定した。
【０１００】
［実施例２］  ９％ポリワックス・７２５によるトナー粒子Ｂの調製
約４１．５７重量％の固体負荷量を有する高Ｔｇラテックス約１６６．２ｋｇと、約３０．２８重量％の固体負荷量を有するポリワックス・７２５ワックスエマルション約４５．７０ｋｇと、約１７．０８重量％の固体負荷量を有する黒色顔料分散物キャビトロン(CAVITRON)ＰＤ−Ｋ１２５（リーガル・３３０）約７５．３２ｋｇと、約２５重量％の固体含有量を有するゲルラテックス約６０．０ｋｇとを約４８１．９ｋｇの脱イオン水と一緒に混合して、ＥＡ粒子を調製した。この間、ＩＫＡ社製ウルトラタラックス・Ｔ５０ホモジナイザを使って、約４，０００ｒｐｍで運転し、攪拌した。
【０１０１】
３０分間の均質化操作の後、約２．５５ｋｇのポリ塩化アルミニウム混合物と約２２．９５ｋｇの約０．０２モル／リットルの硝酸溶液とを含有する約２５．５ｋｇの凝集剤混合物を徐々に制御しながら添加した。反応容器のジャケット温度を約５７℃に設定し、粒子は、約４．８μｍの目標サイズまで凝集した。
【０１０２】
約４．８μｍに達した後、追加量の高Ｔｇラテックス約１０３．４４ｋｇを添加したところ、粒子は、約５．８５〜約５．９μｍの目標粒子サイズに成長した。粒子サイズは、約１モル／リットルの水酸化ナトリウム溶液で反応混合物ｐＨを約６．０に調整することによって成長を停止させた。その後、反応混合物を、毎分約０．３７５℃の割合で加熱し、約８５℃の温度まで上げ、その後、約０．３モル／リットルの硝酸溶液で反応混合物のｐＨを約３．９に調整した。次いで反応混合物を、毎分約０．３７５℃の割合で約９６℃まで上昇させた。
【０１０３】
粒子合一化の開始の時、ｐＨはチェックしたが、調整は行わなかった。粒子形状は、シスメックス・ＦＰＩＡ形状分析装置を使って粒子円形度を測定してモニタした。目標円形度約０．９５８が達成された後、約１％水酸化ナトリウム溶液でｐＨを約７．０に調整した。粒子合一化は、約９６℃にて合計約５時間継続した。次いで粒子を約６３℃まで冷却した。
【０１０４】
約６３℃で、この粒子分散液を、約４％水酸化ナトリウム溶液で処理し、約２０分間でｐＨを約１０にした。その後、ほぼ室温まで冷却した。
【０１０５】
この混合物からなるトナーは、約７３重量％のスチレン／アクリレートポリマと、約８重量％のリーガル３３０顔料と、約９重量％のポリワックス７２５と、約１０重量％のゲルラテックスとを含む。
【０１０６】
粒子は、母液を除去した後に約５回洗浄した。約３回の洗浄はほぼ室温にて脱イオン水で行い、次の洗浄は約４０℃で約４．０のｐＨで行い、最後には最終洗浄をほぼ室温にて脱イオン水で行った。ｐＨ４の洗浄のために使用した約０．３モル／リットル硝酸の量は、粒子ｋｇ当たり約２０ｇであった。
【０１０７】
アルジェットドライヤで粒子を乾燥した後、最終平均粒子サイズＤ５０＝５．６０μｍ、ＧＳＤｖ＝約１．２１、ＧＳＤｎ＝約１．２６、％、微粉（粒子径４．０μｍ未満のもの）＝約１９．０％、および粒子円形度＝約０．９５６であった。
【０１０８】
前記粒子に混合させた表面添加剤パッケージは、約０．７４重量％のＸ−２４、約１．１１重量％の二酸化チタン、および約１．７１重量％のシリカを含むものであった。次いで、このトナーをキャリアと混合し、現像剤を製造し、得られた現像剤を使用してプリントを作製し、ＥＡトナーを使用した感光体摩耗速度を決定した。結果を表１に示す。
【０１０９】
【表１】
2008116950.tif 000002
【０１１０】
表１に総括されるように、粒子径の小さい（約５．７μｍ）ＥＡトナーを、より大きな従来のトナー（約８．９μｍ）に代えて使用すると、感光体表面の摩耗速度が減少する。ＥＡトナーで、ＣＴＬ厚さの減少程度は、低速のプリント速度では約１．３倍に、高速のプリント速度では最大２．２倍に、と顕著に少なくなる。４００，０００プリント超の目標寿命を有する感光体に対して、摩耗が２倍も減少することは、感光体の寿命が２倍になり得ることである。従って、本発明は、感光体の寿命を伸ばし、コスト全体にインパクトを与える。