(57)【要約】      （修正有）【課題】トナー内部に存在するワックスの分散が均一であり、ワックスの分散径をコントロールすることにより、印刷画像特性や帯電特性に優れたトナーを提供する。【解決手段】少なくとも１種のトナー樹脂と少なくとも１種のワックスとを含有するトナー粒子が提供される。トナー粒子中に存在するワックスの平均ドメインサイズは約１ミクロン以下である。さらに、２成分および１成分現像剤システム、並びに、静電画像を現像するための現像システムおよび現像方法も提供される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１種のトナー樹脂と少なくとも１種のワックスとを含んでなるトナー粒子であって、前記少なくとも１種のワックスの前記トナー粒子中の平均ドメインサイズが約１ミクロン以下であることを特徴とする前記トナー粒子。
【請求項２】
前記平均ドメインサイズが約０．１〜約１ミクロンである、請求項１に記載のトナー粒子。
【請求項３】
前記平均ドメインサイズが約０．１〜約０．５ミクロンである、請求項１に記載のトナー粒子。
【請求項４】
前記平均ドメインサイズが約０．５ミクロン以下である、請求項１に記載のトナー粒子。
【請求項５】
前記平均ドメインサイズが約０．０５〜約１ミクロンである、請求項１に記載のトナー粒子。
【請求項６】
少なくとも１種の表面処理剤をさらに含んでなる、請求項１に記載のトナー粒子。
【請求項７】
少なくとも１種の着色剤、少なくとも１種の帯電剤、少なくとも１種の表面剤、またはこれらの組み合わせをさらに含んでなる、請求項１に記載のトナー粒子。
【請求項８】
前記トナー樹脂は、架橋スチレンアクリレートまたは架橋ポリエステルまたはこれらの誘導体を含んでなる、請求項１に記載のトナー粒子。
【請求項９】
前記ワックスがポリエチレンからなる、請求項１に記載のトナー粒子。
【請求項１０】
前記表面処理剤がシリカからなる、請求項６に記載のトナー粒子。
【請求項１１】
前記ワックスが少なくとも１種のポリオレフィンワックスからなる、請求項１に記載のトナー粒子。
【請求項１２】
請求項１に記載のトナー粒子とキャリア粒子とを含んでなる２成分系現像剤。
【請求項１３】
前記キャリア粒子が硬質キャリア粒子である、請求項１２に記載の２成分系現像剤。
【請求項１４】
請求項１に記載のトナー粒子を含んでなる１成分系現像剤において、前記トナー粒子は該トナー粒子中に存在する帯電粒子をさらに含んでなる前記１成分系現像剤。
【請求項１５】
トナーのための現像システムであって、
請求項１に記載のトナー粒子と硬質磁気キャリア粒子とを含んでなる乾式現像剤混合物の供給源と、
前記供給源から現像領域まで前記現像剤を運ぶための、回転式または固定式の、非磁性円筒型シェルと、
予め選択された磁界強度の回転磁気コアと、
前記シェルから静電像へと前記トナー粒子を運ぶための少なくとも前記磁気コアを回転させるための手段と、
を含んでなる前記現像システム。
【請求項１６】
前記トナー粒子が該トナー粒子の表面にスペーシング剤を有する、請求項１５に記載の現像システム。
【請求項１７】
前記スペーシング剤がシリカからなる、請求項１６に記載の現像システム。
【請求項１８】
請求項１に記載のトナー粒子を用いて静電像を現像するための方法であって、静電像パターンを載せた静電像部材を現像領域に通し、且つ予め選択された磁界強度の交番極磁気コアを、回転しても固定されていてもよい外部の非磁性シェル内で回転させ、そして現像剤が前記像部材の移動方向と同じ方向に向かって前記現像領域内を流れるように前記コアの方向と速度および場合により前記シェルの回転、を制御することによって、移動する結像部材の帯電パターンと現像関係にある現像領域に現像剤を送ることによって、前記像部材を現像することからなり、前記現像剤は、請求項１に記載の帯電したトナー粒子と、前記トナー粒子とは反対の極性に帯電した硬質磁気キャリア粒子とを含んでなる、前記方法。
【請求項１９】
前記トナー樹脂はポリエステルからなる、請求項１に記載のトナー粒子。
【請求項２０】
前記トナー樹脂は、ビスフェノールジオールとポリカルボン酸とから合成されるポリエステルからなる、請求項１に記載のトナー粒子。
【請求項２１】
少なくとも１種のトナー樹脂と少なくとも１種のワックスとを一緒にブレンドすることからなるトナー粒子の製法であって、ブレンド中に、前記ワックスの融解粘度と前記トナー樹脂の融解粘度とが１／１０以上の比にある、前記方法。
【請求項２２】
前記比が約１／１０〜約１０／１０である、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記比が約４／１０〜約１０／１０である、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
少なくとも１種のトナー樹脂と少なくとも１種のワックスとを、両者の融解粘度が互に最も近くなる温度において一緒にブレンドすることを特徴とするトナー粒子の製法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトロフォトグラフトナーおよびそれを含有する現像剤に関する。さらに詳しくは、本発明は、少なくとも１種のワックスを含有するトナーおよびトナーの製法に関する。
【背景技術】
【０００２】
融着性や画像の耐摩耗性といった特性に関するトナー性能を向上させる努力が継続的になされている。ワックスは、剥離性のごときトナーシステムにおける特定の性質を改善するのに用いることができる。しかしながら、ワックスはトナー粒子の主成分を形成する樹脂またはポリマーバインダ並びに前記樹脂の他の成分と均一に分散しないので、ワックスをトナー粒子に混入させるとときどき問題が生じることがある。ワックスが均一に分散しにくいトナーを用いると、印刷画像の損失、トーニングポテンシャルについての電子写真エレクトロフォトグラフ法ウィンドウの範囲に入らないほど高い摩擦電気量、およびむらのあるトナー補充をもたらす低い粉末流動性を招くことがある。さらに、平均的なワックス含有率と比べてワックスドメインが大きいトナー粒子は、異なる摩擦電気粒子を有することがある。また、ワックスドメインの大きい粒子は、より融解しにくくなることがある。
【０００３】
従って、ワックスが均一に分散するトナー粒子は、前記問題を克服するのに役立つであろう。
【考案の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の特徴は、内部にワックスが均一に分散したトナーを提供することである。
【０００５】
本発明のさらなる特徴は、平均ドメインサイズが非常に小さいワックスが内部に存在するトナーを提供することである。
【０００６】
本発明のさらなる特徴は、トナーと、内部にワックスが均一に分散されていることによって前記問題が克服される前記トナーを含有する現像剤とを提供することである。
【０００７】
本発明のさらなる特徴および利点については、一部が下記説明に述べられており、一部が下記説明から明らかとなるかまたは本発明を実施することによって理解され得るであろう。本発明の目的および他の利点は、下記説明および添付の請求の範囲において特に指摘されている要素およびそれらの組み合わせによって理解および実現されるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
これらの利点および他の利点を達成するために、および本願明細書に具体的かつ広範囲にわたって説明されている本発明の目的に従って、本発明は、少なくとも１種の樹脂と、少なくとも１種のワックスとを含有するトナーに関する。含有されるワックスは、約１ミクロン以下の平均ドメインサイズを有する。
【０００９】
さらに本発明は、キャリア粒子と、前記トナーとを含有する現像剤に関する。このトナーは、２成分現像剤系または１成分現像剤系で用いることができる。
【００１０】
さらに本発明は、少なくとも１種の樹脂と、少なくとも１種のワックスと、帯電粒子とを含有する１成分系現像剤に関する。前記ワックスは、約１ミクロン以下の平均ドメインサイズを有する。
【００１１】
さらに本発明は、少なくとも１種の樹脂と、少なくとも１種のワックスとを、これらの粘度が互いに最も近くなる温度においてブレンドすることからなる、前記トナー配合物の製法に関する。
【００１２】
さらに本発明は、少なくとも１種のワックスと、少なくとも１種の樹脂とを、前記樹脂の融解粘度に対する前記ワックスの融解粘度の比が１／１０以上となるようにブレンドすることを特徴とする、前記トナーの調製法に関する。
【００１３】
さらに本発明は、前記方法によって製造されたトナーに関する。
【００１４】
上記の概要および下記の詳細な説明はあくまでも例示的かつ説明的なものであり、本発明の請求の範囲の内容をさらに説明することを目的としていることは理解されるべきである。
【００１５】
本発明は、トナーおよび本発明の前記トナーを含有する現像剤に関する。前記トナーは、少なくとも１種の樹脂またはポリマーバインダと、少なくとも１種のワックスとを含有する。本発明のトナーは溶融混合されたトナーであることが好ましい。前記ワックスは、前記トナー中での平均ドメインサイズが約１ミクロン以下である。前記平均ドメインサイズとは、トナー粒子中で識別可能な、前記トナー粒子中に存在するワックスの平均測定ドメインまたはフェーズのことである。これは、高解像度ミクロスコープ法によって行うことができる。他の範囲としては、０．１ミクロンよりも大きく１．０ミクロン以下、または０．２〜約１ミクロン、または０．３〜約１ミクロンが挙げられる。これら以外の他の範囲でもよい。さらに好ましくは、前記ワックスのトナー中での平均ドメインサイズは約０．５ミクロン以下であり、さらに好ましくは約０．０５〜約１ミクロンである。他の平均ドメインサイズの範囲としては、約０．１０〜約１．０ミクロンおよび約０．１ミクロン〜約０．５ミクロンが挙げられる。前記トナー中に存在するワックスの平均ドメインサイズが約１ミクロン以下である場合、トナー全体の特性が、より自由流動性の高いワックスの形成に関して、著しく改善される。より自由流動性の高いトナーによって、現像剤場所までの一貫した補充流量、現像剤場所内での均一な流れ、およびより均一な現像が可能になる。
【００１６】
さらに本発明は、前記トナーを含有する現像剤に関する。従って、本発明は、２成分現像剤系または１成分現像剤システムである現像剤システムに関する。
【００１７】
前記２成分現像剤システムは、キャリア粒子と、前記トナーとを含有する。これらのキャリア粒子は、硬質キャリア粒子でも軟質キャリア粒子でもよい。１成分現像剤システムに関しては、少なくとも１種のワックスとの他に帯電粒子と、少なくとも１種の樹脂またはポリマーバインダとが存在する。
【００１８】
さらに詳しくは、前記ポリマーバインダまたは樹脂は、任意の慣用のポリマーバインダまたは樹脂でもよい。以下にさらに詳述するように、前記ワックスの融解粘度と前記バインダポリマーの融解粘度との比は、１／１０以上である。前記ワックスの融解粘度が前記バインダポリマーの融解粘度に近ければ近いほど好ましい。
【００１９】
前記ワックスに関しては、トナーと併用される任意の慣用のワックスでもよい。有用なワックスとしては、低分子量ポリプロピレン、天然ワックス、低分子量合成ポリマーワックス、ステアリン酸およびその塩のごとき一般に是認されている剥離剤などが挙げられる。
【００２０】
前記ワックスは、前記トナーの重量に基づいて、好ましくは約０．１〜約１０重量％の量、さらに好ましくは約１〜約６重量％の量で存在する。好適なワックスの例としては、低分子量ポリエチレン、ポリプロピレン、それらの共重合体およびそれらの混合物のごときポリオレフィンワックスが挙げられるが、これらに限定されるわけではない。さらに詳しくは、さらに具体的な例として、約１，０００〜約５，０００ｇ／ｍｏｌｅの分子量を有するエチレンとプロピレンとの共重合体、特に、約１，２００ｇ／ｍｏｌｅの分子量を有することが好ましいとされるエチレンとプロピレンとの共重合体が挙げられる。他の例としては、約４，０００ｇ／ｍｏｌｅの分子量を有するポリプロピレンワックスのごとき、約３，０００〜約１５，０００ｇ／ｍｏｌｅの分子量を有することが好ましいとされる合成低分子量ポリプロピレンワックスが挙げられる。他の好適なワックスとしては、合成ポリエチレンワックスが挙げられる。市販されている好適なワックスとしては、三井化学社，Ｂａｋｅｒ  Ｐｅｔｒｏｌｉｔｅ社のＰｏｌｙｗａｘ  ２０００、Ｐｏｌｙｗａｘ  ３０００および／またはＵｎｉｃｉｄ  ７００、およびＳａｎｙｏ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ社のＶｉｓｃｏｌ  ５５０Ｐおよび／またはＶｉｓｃｏｌ  ６６０Ｐのごときワックスが挙げられる。好適なワックスの他の例としては、Ｃｌａｒｉｅｎｔ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社のＬｉｃｏｗａｘ  ＰＥ１３０のごときワックスが挙げられる。
【００２１】
本発明におけるトナー樹脂としては、任意の慣用のポリマー樹脂、または慣用の量でトナー配合物に通常用いられている樹脂の組み合わせでよい。  前記トナー粒子は１種以上のトナー樹脂を含んでいてもよく、そして前記トナー樹脂は、少なくとも１種の着色剤および任意の他の材料と混ぜ合わせることによって１種以上の着色剤によって任意に着色されてもよい。着色は任意であるが、着色剤を含有させる方が一般的であり、着色剤は、本願明細書に引用されて援用されるカラー  インデックス、ＩおよびＩＩ巻、第２版に記載されている材料のいずれでもよい。トナー樹脂は、例えば米国特許第４，０７６，８５７号、３，９３８，９９２号、３，９４１，８９８号、５，０５７，３９２号、５，０８９，５４７号、５，１０２，７６５号、５，１１２，７１５号、５，１４７，７４７号、５，７８０，１９５号等に開示されているような天然樹脂、合成樹脂および改質天然樹脂といった各種材料から選択することができる。これらの特許は本願明細書に引用されて援用される。好ましい樹脂またはバインダ材料としては、ポリエステルおよびスチレン−アクリル共重合体が挙げられる。トナー粒子の形状は、規則正しい形状または不規則な形状のいずれでもよく、例えば、溶媒中にトナー樹脂を含有する溶液を噴霧乾燥することによって得られる球状粒子でもよい。あるいは、１９７９年９月５日に発行された欧州特許第３，９０５号に記載されているようなポリマービーズ膨潤法によって調製することもできる。前記欧州特許の開示内容全体が本願明細書に引用されて援用される。
【００２２】
通常、トナー配合物中に存在するトナー樹脂の量は、トナー配合物の約８５〜約９５重量％である。
【００２３】
トナー配合物は、少なくとも１種の帯電制御剤および／またはスペーシング剤としても知られる少なくとも１種の表面処理剤を任意に含有することができる。また、トナー配合物は、少なくとも１種の着色剤と、トナー配合物中に通常見られる他の慣用の成分とを任意に含有することができる。トナー粒子に対する前記剤の量は、帯電した画像に関連する静電気力または機械力によって２成分系におけるキャリア粒子からトナー粒子を引き離すことができるのに十分な量である。スペーシング剤の量は、トナーの重量に基づいて、好ましくは約０．０５〜約５重量％、さらに好ましくは約０．１〜約３重量％、最も好ましくは約０．２〜０．６重量％である。
【００２４】
スペーシング剤をトナー粒子の表面に塗布する際に、スペーシング剤の存在下においてトナー粒子を転がすといった慣用の粉末混合法、ただしこれに限定されるわけではないが、のごとき慣用の表面処理法を用いることができる。スペーシング剤がトナー粒子の表面に分散されていることが好ましい。スペーシング剤をトナー粒子の表面に付着させる場合、静電気力または物理的手段またはその両方によって付着させることができる。混合する場合、均一混合が好ましく、スペーシング剤の凝集を防ぐかまたは少なくとも最小限に抑えるのに十分な高エネルギーヘンシェルミキサーのごときミキサーによって実現される。さらに、スペーシング剤をトナー粒子と混ぜ合わせることによってトナー粒子の表面にスペーシング剤を分散させる場合、得られる混合物をふるいにかけることによってスペーシング剤またはトナー粒子の凝集物をすべて取り除くことができる。本発明の目的のために、凝集粒子を分離する他の手段を用いてもよい。
【００２５】
好ましいスペーシング剤はシリカであり、その例としては、デグッサ社から市販されているＲ−９７２またはＷａｃｋｅｒ社から市販されているＨ２０００が挙げられる。他の好適なスペーシング剤としては、他の無機酸化物粒子などが挙げられるが、これに限定されるわけではない。具体的な例としては、チタニア、アルミナ、ジルコニアおよび他の金属酸化物、並びにアクリルポリマー、シリコーン系ポリマー、スチレンポリマー、フルオロポリマー、それらの共重合体およびそれらの混合物のごとき直径が好ましくは１μｍ未満（さらに好ましくは約０．１μｍ）であるポリマービーズが挙げられるが、これらに限定されるわけではない。
【００２６】
「帯電制御」という用語は、得られるトナーの摩擦電気帯電特性を変えようとするトナー付加物性向を指している。正帯電トナーおよび負帯電トナー用の各種帯電制御剤が入手可能である。好適な帯電制御剤は、例えば、米国特許第３，８９３，９３５号、４，０７９，０１４号、４，３２３，６３４号および４，３９４，４３０号並びに英国特許第１，５０１，０６５号および１，４２０，８３９号に開示されている。これらの特許の開示内容全体が本願明細書に引用されて援用される。有用な他の帯電制御剤は、米国特許第４，６２４，９０７号、４，８１４，２５０号、４，８４０，８６４号、４，８３４，９２０号、４，６８３，１８８号および４，７８０，５５３号に記載されている。これらの特許の開示内容全体が本願明細書に引用されて援用される。帯電制御剤同士の混合物を用いることもできる。帯電制御剤の具体例としては、サリチル酸クロム有機錯体塩、並びにアゾ−鉄錯体塩、特にフェラート（１−），ビス［４−［（５−クロロ−２−ヒドロキシフェニル）アゾ］−３−ヒドロキシ−Ｎ−フェニル−２−ナフタレンカルボキシアミダート（２−）］、アンモニウム、ナトリウム、および水素からなるアゾ−鉄錯体塩（保土ヶ谷化学社から入手可能なＯｒｇａｎｏｉｒｏｎ）が挙げられる。
【００２７】
本発明のトナー配合物が２成分系トナーに用いられる場合、トナー配合物に関連して用いられるキャリア粒子は慣用のキャリア粒子でもよい。従って、前記キャリア粒子は硬質磁気キャリア粒子でも軟質磁気キャリア粒子でもよい。２成分系現像剤の場合、本発明のトナーの濃度は、現像剤の重量に基づいて、好ましくは約１〜約２５重量％の量、さらに好ましくは約３〜約１２重量％である。
【００２８】
さらに詳しくは、現像システムのセットアップは、例えば米国特許第４，４７３，０２９号および４，５４６，０６０号に詳述されているような、非磁性円筒形シェルと、磁気コアと、前記コアと任意に前記シェルとを回転させるための手段とを含んでなる現像剤場所を用いるＨｅｉｄｅｌｂｅｒｇ  Ｄｉｇｉｍａｓｔｅｒ  ９１１０プリンターのごときデジタルプリンターであることが好ましい。これらの米国特許の開示内容全体が本願明細書に引用されて援用される。これらの特許に記載されている現像システムは、本発明で使用できるように改造することができる。さらに詳しくは、これらの特許に記載されている現像システムは、硬質磁気キャリア粒子を用いることが好ましい。例えば、硬質磁気キャリア粒子は、磁気飽和時に少なくとも約３００ガウスの保持力を示すことができ、また、１，０００ガウスの外部印加フィールド内では少なくとも約２０ＥＭＵ／ｇｍの誘導磁気モーメントを示すことができる。前記磁気キャリア粒子は、バインダを含有しないキャリアまたは複合キャリアでもよい。有用な硬質磁気材料としては、フェライトおよびガンマ酸化鉄が挙げられる。前記キャリア粒子は、主な金属成分として鉄を含有する磁気酸化物の化合物であるフェライトから成ることが好ましい。例えば、Ｍが１価または２価の金属を表し、鉄の酸化状態が＋３である一般式ＭＦｅＯ２またはＭＦｅ２Ｏ４を有する塩基性金属酸化物によって形成された酸化鉄Ｆｅ２Ｏ３の化合物であることが好ましい。好ましいフェライトは、ＢａＦｅ１２Ｏ１９およびＳｒＦｅ１２Ｏ１９のごときバリウムおよび／またはストロンチウムを含有するフェライト、並びに開示内容全体が本願明細書に引用されて援用される米国特許第３，７１６，６３０号に開示されているようなＭがバリウム、ストロンチウムまたは鉛である式ＭＯ．６Ｆｅ２Ｏ３を有する磁気フェライトである。本発明において有用な磁気キャリア粒子の大きさは広範囲にわたるが、好ましくは１００ミクロン未満、さらに好ましくは約５〜約４５ミクロンの平均粒径を有する。
【００２９】
一般的な製法において、トナーに用いるための所望のポリマーバインダが製造される。エレクトロスタトグラフィックトナーのためのポリマーバインダは、一般に、選択されたモノマーを重合した後、各種添加剤と混ぜ合わせてから所望の大きさに粉砕することによって製造される。トナーの製造中、ポリマーバインダは溶融加工に付される。すなわち、前記ポリマーは、中程度〜高いせん断力と、前記ポリマーのガラス転移温度よりも高い温度とに曝される。ポリマーメルトの温度は、部分的に、前記溶融加工の摩擦力に因るものである。前記溶融加工には、ポリマー塊へのトナー付加物の混入が含まれる。
【００３０】
前記ポリマーは、開示内容全体が本願明細書に引用されて援用されるＡｍｅｒｉｎｇらに対する米国特許第４，９１２，００９号に開示されている懸濁重合法のごとき制限凝集反応を用いて製造してもよい。
【００３１】
有用なバインダポリマー（またはトナー樹脂）としては、スチレンのホモポリマーおよびコポリマーのごときビニルポリマーが挙げられる。スチレンポリマーとしては、４０〜１００重量％のスチレンまたはスチレン同族体と、０〜４０重量％の一種以上の低級アルキルアクリレートまたはメタクリレートとを含有するスチレンポリマーが挙げられる。他の例としては、ジビニルベンゼンのごときジビニル化合物と共有結合的に軽度に架橋結合された可融性スチレン−アクリル共重合体が挙げられる。この種のバインダは、例えば、開示内容全体が本願明細書に引用されて援用される米国再発行特許第３１，０７２号に記載されている。好ましいバインダは、スチレンと、アルキルアクリレートおよび／またはメタクリレートとからなり、前記バインダのスチレン含有量は少なくとも約６０重量％であることが好ましい。
【００３２】
スチレンブチルアクリレートおよびスチレンブタジエンのごときスチレン富裕コポリマーも、ポリマーのブレンドと同様にバインダとして有用である。そのようなブレンドにおいて、スチレンブチルアクリレートのスチレンブタジエンに対する比は、１０：１〜１：１０でもよい。５：１〜１：５および７：３の比が特に有用である。スチレンブチルアクリレートおよび／またはブチルメタクリレート（３０〜８０％のスチレン）およびスチレンブタジエン（３０〜８０％のスチレン）のポリマーも有用なバインダである。
【００３３】
有用なスチレンポリマーとしては、スチレン、α−メチルスチレン、ｐ−クロロスチレン、ビニルトルエン、およびアクリル酸、メチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、ドデシルアクリレート、オクチルアクリレート、フェニルアクリレート、メチルアクリル酸、エチルメタクリレート、ブチルメタクリレートおよびオクチルメタクリレートから選択されるアルキルアクリレートまたはメタクリレートまたは二重結合を有するモノカルボン酸が挙げられる。
【００３４】
同様に有用であるのが、エチレングリコール、シクロヘキサンジメタノールおよびビスフェノールのごときジオールとイソフタル酸またはテレフタル酸とのポリエステルのごとき１種以上の脂肪族ジオールと芳香族ジカルボン酸とのポリエステルおよびコポリエステルのような、縮合ポリマーである。他の有用な樹脂としては、２価以上のカルボン酸、その酸無水物またはその低級アルキルエステルからなるカルボン酸成分（例えば、フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸またはピロメリット酸）を、ジオール成分としてビスフェノール誘導体またはその置換化合物を用いて共重縮合させることによって得られるようなポリエステル樹脂が挙げられる。具体例は、開示内容全体が本願明細書に引用されて援用される米国特許第５，１２０，６３１号、４，４３０，４０８号および５，７１４，２９５号に記載されており、かつてはＩＣＩ  Ａｍｅｒｉｃａｓ  Ｉｎｃ．社のＡｔｌａｃ（登録商標）３８２ＥＳであったＲｅｉｃｈｏｌｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社のＦｉｎｅｔｏｎｅ（登録商標）３８２のごときプロポキシル化ビスフェノールＡフマラートが挙げられる。
【００３５】
有用なバインダは、ビニル芳香族モノマーと、共役ジエンモノマーまたはアルキルアクリレートやアルキルメタクリレートのごときアクリレートモノマーのいずれかから選択される他のモノマーとのコポリマーから形成することもできる。
【００３６】
トナーに対する任意の添加剤は着色剤である。場合によって、磁気成分が存在するのであれば前記磁気成分が着色剤の働きをするので、あらためて着色剤を用意する必要が無くなる。好適な染料および顔料は、例えば、開示内容全体が本願明細書に引用されて援用される米国再発行特許第３１，０７２号および米国特許第４，１６０，６４４号、４，４１６，９６５号、４，４１４，１５２号および２，２２９，５１３号に開示されている。白黒静電コピー機およびプリンターに用いられるトナーに対して特に有用な着色剤はカーボンブラックである。着色剤は、トナー粉末の全重量に基づいて、一般に約１〜約３０重量％の量、好ましくは約２〜約１５重量％の量で用いられる。トナー配合物は、磁気顔料、着色剤、レベリング剤、界面活性剤、安定剤などといった慣用のトナーに用いられる類の１種以上の他の添加剤を含有してもよい。
【００３７】
トナー粒子の残りの成分並びに硬質磁気キャリア粒子は慣用の成分でもよい。例えば、ポリ（テトラフルオロエチレン）、ポリ（ビニリデンフルオライド）およびポリ（ビニリデンフルオライドコテトラフルオロエチレン）のようなフルオロカーボンポリマーのごとき各種樹脂材料を硬質磁気キャリア粒子の上の被膜として任意に用いることができる。キャリア粒子に対する好適な樹脂材料の例としては、シリコーン樹脂、フルオロポリマー、ポリアクリル樹脂、ポリメタクリル樹脂、それらの共重合体およびそれらの混合物、他の市販のコーティングキャリアなどが挙げられるが、これらに限定されるわけではない。
【００３８】
本発明のトナー配合物が１成分トナーシステムに用いられる場合、前記トナー配合物は、負に帯電した粒子のごとき帯電粒子を含有する。前記１成分オプショナルシステムの場合の帯電粒子の量は慣用の量である。１成分システムが用いられる場合、帯電粒子は、トナー中に分散された軟質酸化鉄のごとき少なくとも１種の磁気添加剤または材料であることが好ましい。有用な帯電粒子の例としては、鉄の混合酸化物、鉄ケイ素合金、鉄アルミニウム、鉄アルミニウムケイ素、ニッケル鉄モリブデン、クロム鉄、鉄ニッケル銅、鉄コバルト、鉄およびマグネタイトの酸化物が挙げられる。トナー中に存在し得る他の好適な磁気材料としては、針状マグネタイトを含有する磁気材料、立方体状マグネタイトを含有する磁気材料、および多面体状マグネタイトを含有する磁気材料が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。有用な軟質酸化鉄は、Ｍａｇｎｏｘ  Ｉｎｃ社のＴＭＢ１１２０である。
【００３９】
本発明のトナー配合物は、磁気画像文字認識（ＭＩＣＲ）に用いることもできる。そのような用途においては、本発明のトナー粒子中の磁気材料の量は、画像として現像されたトナーに十分な信号強度を与えるといったような商業ニーズを好ましくは満たすのに十分な量であればよい。前記トナー組成物中の磁気材料の量は、トナー粒子の約４０〜約５０重量％であることが好ましく、トナー粒子の約４２〜約４５重量％であることがさらに好ましいが、他の量を用いることもできる。トナーは、トナー自身の重量に基づいて、約４０〜約６０重量％のポリマーと、約３０〜約５５重量％の磁気添加物または材料と、オプションである約１〜約５重量％の剥離剤と、好ましい濃度の前記二酸化ケイ素とを含んでなる。
【００４０】
さらに本発明は、本発明のトナーおよび現像剤を用いて画像を形成する方法に関する。一般に、この方法は、電子写真エレメントの表面に静電潜像を形成した後、前記潜像に本発明のトナー／現像剤を接触させることによって前記像を現像する。
【００４１】
さらに本発明は、本発明のトナーを用いた静電像の現像における前記現像システムの使用に関する。この方法は、静電像に本発明のトナーを接触させる。例えば、この方法は、静電像パターンを載せた静電像部材を現像領域に通し、且つ予め選択された磁界強度の交番極磁気コアを、回転しても固定されていてもよい外部の非磁性シェル内で回転させ、そして現像剤が前記像部材の移動方向と同じ方向に向かって前記現像領域内を流れるように前記コアの方向および速度およびオプションとして前記シェルの回転を制御することによって、移動する結像部材の帯電パターンと現像関係にある現像領域に現像剤を送ることによって前記像部材を現像する。この方法では、エレクトログラフ２成分乾式現像剤組成物が好ましく用いられる。前記乾式現像剤組成物は、帯電したトナー粒子と、前記トナー粒子と反対の極性に帯電したキャリア粒子とを含有する。前記キャリア粒子は、磁気飽和時に少なくとも約３００ガウスの保持力を示し、かつ、１，０００ガウスの外部印加フィールド内では少なくとも約２０ＥＭＵ／ｇｍの誘導磁気モーメントを示す硬質磁気材料であることが好ましい。前記キャリア粒子は、自身が静電像に移動してしまうのを防ぐのに十分な磁気モーメントを有する。本発明のトナーを本願明細書に記載されるように用いて、米国特許第４，４７３，０２９号および４，５４６，０６０号に記載される各種方法を本発明において用いることができる。これらの特許の開示内容全体が本願明細書に引用されて援用される。
【００４２】
本発明のトナー配合物を形成する際に、トナー樹脂とワックスとを、互いの粘度が比較的最も近くなる温度で混ぜ合わせることが好ましい。さらに好ましくは、ワックスの融解粘度と（任意に前記ワックス以外のトナーの他の成分も含めた）トナー樹脂の融解粘度との比は１／１０以上、さらに好ましくは２／１０〜１０／１０、より一層好ましくは４／１０〜１０／１０以上である。実施例に示されるように、ワックスとトナー樹脂は様々な温度で混ぜ合わせることができる。しかしながら、各主成分、つまりトナー樹脂とワックスの融解粘度が図１に示されるように互いに最も近くなる温度において混ぜ合わされることが好ましい。前記融解粘度の方法を用いてトナー配合物を製造することによって、通気密度が高く、かつ、内部に含有するワックスの平均ドメインサイズが前述のように約１ミクロン以下のように小さいトナー粒子が形成される。従って、本発明の実施態様の１つは、前記方法の１つ以上を用いてトナー粒子を形成することに関する。溶融混合されたトナー全体の粘度の範囲は約２００〜約５００ｋＰである。これらの量以外の範囲および量を実現することができる。本発明の方法を用いることによって、ワックスの融解粘度とトナー樹脂の融解粘度とが比較的近くなるかまたは前記粘度比になるようにワックスおよび／またはトナーを選択することができる。
【００４３】
本発明を下記実施例によってさらに具体的に説明してゆくが、下記実施例は本発明を例示するものに過ぎない。
【実施例】
【００４４】
下記実施例において、表示ワックス量の各種ポリエチレンワックスを、スチレンアクリルバインダであるバインダポリマーと組み合わせて用いた。下記実施例におけるトナーは、カーボンブラックおよび有機帯電剤も含有していた。これらの成分は必須成分ではない。カーボンブラックはベースポリマーの７ｐｐｈの濃度で存在し、帯電剤はベースポリマーの１．０〜２．５ｐｐｈの範囲で存在していた。これらの成分は２軸連続混合押出機で溶融混合された。１２０℃、１ラジアン／秒の条件下で平行板粘度計で測定したバインダポリマーの融解粘度は約２５０〜４５０Ｋポイズであった。実施例で用いられた各種ポリエチレンワックスの粘度の測定値を図１に示す。図１から分かるように、これらの実施例においてすべてのワックスの融解粘度を評価したところ、バインダ樹脂よりも低かった。
【００４５】
溶融混合したトナーをジェットミルで微粉砕した後、風力分級することによって微粒子を取り除いた。最終的なトナーの粒径分布では、体積平均粒径が１１．５ミクロンであり、相対数分布のＤ５０／Ｄ１６の比から算出した粒径分布値が１．３であった。
【００４６】
【表１】
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【００４７】
【表２】
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【００４８】
細かく均一に分散したワックスを用いて製造されたトナーは、あまり均一に分散していないワックスを用いて製造されたトナーよりも凝集性が低く、自由流動性が高かった。そのような性質を達成することの利点とは、現像剤場所までの均一な補充流量、現像剤場所内での均一な流れ、およびより一貫した現像である。トナーの通気密度は、粉末の凝集性の尺度である。Ｈｏｓａｋａｗａ  Ｐｏｗｄｅｒ  Ｔｅｓｔｅｒを用いて通気嵩密度を測定した。この試験では、容積目盛り付きカップ中へと自由流動させて落ち着かせたトナーサンプルの密度を測定した。通気密度の値が大きければ大きいほど、粉末の自由流動性は高く、トナー粒子は互いのそばを自由に流動してより密度の高い粉末になり得ることが分かった。ワックスがうまく分散していないトナーは、ワックスが均一に分散しているトナーよりもワックスドメインが大きかった。これは好ましからざることであり、これによって粒子が互いにくっついてしまって粉末の流動性が低くなり、通気密度も低くなる。
【００４９】
これらのトナーをプリンターに用いた結果、通気嵩密度の高いトナーは、通気密度の低いトナーよりもヒューザーシステムに対する汚染率が低かった。ワックスの分散が不均一であるため、一部の粒子のワックス含有量が嵩平均よりも高かった。これらの粒子は紙にしっかりと付着せず、熱圧力ヒュージングシステムのローラーに堆積することがある。ヒュージングシステムのトナー汚染は、暗斑、縞、あるいは画像の融着不足のごとき画像の欠陥をもたらすこともある。
【００５０】
前記結果から分かるように、粘度の高いワックスを用いて製造されたトナーである実施例１、２、３および４は、対照トナー（実施例６）に近い粉末流動性を有していた。また、粘度の最も低いワックスを用いて製造された実施例５は最も低い嵩通気密度を有しており、最も粘着性のある粉末であった。さらに、硬質フェライト、シリコーンコーティングされたキャリアを用いて１０重量％のトナー濃度で製造された現像剤からのサンプルトナーの電荷も測定した。現像剤は、まず２０重量％のトナー濃度で製造し、磁気攪拌機で１時間攪拌することによって現像剤場所での操作をシミュレートし、そして現像剤からトナーを静電気的に引き離した。この処理は、現像剤の摩擦電気の平衡をシミュレートしたものである。次に、平衡化されたキャリアを用いて１０重量％のトナー濃度で現像剤を製造し、ＭＥＣＣＡ装置で２分間および１０分間攪拌した後にトナーの摩擦電気量を測定した。トナーのＱ／ｍ比は、空間を隔てて離れた２つの平行な電極板を含んでなるＭＥＣＣＡ装置で測定することができる。前記電極板は電界と磁界の両方を現像剤サンプルに加えることができる。これにより、磁界と電界の両方の影響を受けて、混合物の２つの成分、すなわちキャリア粒子とトナー粒子とが分離することになる。現像剤混合物の０．１００ｇのサンプルを下側の金属板の上に設置する。そして、前記２枚の板の間で、前記サンプルを６０Ｈｚの磁界と２，０００Ｖの電位とに３０秒間付すことによって現像剤を攪拌する。磁界と電界の両方の影響を受けてトナー粒子がキャリア粒子から剥離され、上側の電極板に引き寄せられて堆積する一方で、磁気キャリア粒子は下側の板に保持される。上側の板に堆積したトナーの累積電荷を電位計で測定する。μＣ／ｍに換算したトナーのＱ／ｍ比は、前記累積電荷を、前記上側の板から回収した堆積トナーの質量で割ることによって算出される。
【００５１】
負に帯電したトナーにオレフィンワックスを添加すると、トナーの負の電荷の値が大きくなった。ワックスを用いたトナーである実施例１〜４はいずれも、ワックスを用いていない対照トナーよりも、より負に帯電していた。粘度が最も低いワックスを用いたトナーである実施例４は、最も高い負の帯電レベルを有していた。トナーの帯電レベルに対するワックスの効果は、最も粘度の高いワックスを用いた実施例である実施例１および２の場合が最も小さかった。
【００５２】
従って、バインダポリマーに最も近いワックスの粘度が、概して最も有益な特性であることが分かった。
【００５３】
本発明の他の実施態様は、本願明細書を検討および本願明細書に開示されている本発明を実施することによって当業者らにとって明らかとなるであろう。本願明細書および実施例は単に模範にすぎないとらえられるべきであり、本発明の真の範囲および精神は下記請求の範囲およびそれと同等なものによって示されることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】ある温度範囲での、バインダ樹脂の融解粘度と比較した実施例で用いられた各種ワックスの融解粘度を示すグラフである。
【図１】
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【外国語明細書】
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