(57)【要約】【課題】現像装置の信頼性を低下させる現像ロール、感光体およびキャリア上のワックスの汚染は、本例証的実施形態により抑制される。【解決手段】定着における良好な低温剥離およびストリッピング、定着した画像および／またはＯＨＰトランスペアレンシの強化された表面光沢を示すオイルレストナー組成物が開示される。特定の分散サイズ（Ｄ５０）、分子量および／または溶融温度を有するワックスを用いるＥＡ凝集／合一プロセス中に投入された相対熱エネルギーなどの一つ以上の特性を制御することにより、前記方法よって製造されたトナー粒子は、約１２〜約２５重量％の表面ワックス含有率を有する最適表面ワックス突起を達成することが可能である。これは、Ｘ線電子分光法（ＸＰＳ）によって決定されるトナー中のワックスの全量に基づく。【選択図】図１
2005182051.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワックスを含有するトナー粒子を製造する乳化凝集法であって、
微細樹脂、着色剤およびワックスを含む水性分散液を形成する工程と、
前記分散液に合一剤および熱を加え、凝集体系を形成する工程と、
前記凝集体系のｐＨを調節して、所望サイズのトナー凝集体のスラリーを形成する工程と、
前記微細樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）より高い温度に前記スラリーを加熱する工程と、
前記スラリーのｐＨを制御して、ばらばらのトナー粒子を形成する工程と、
を含み、前記凝集体系の前記加熱中に投入された熱エネルギーの量が約５，５００〜１６，０００ｃａｌ−ｍｉｎ／ｇであることを特徴とするトナー粒子の製造方法。
【請求項２】
前記ワックスが約１５０ｎｍ〜約３５０ｎｍの体積平均径を有する粒子の形を取ることを特徴とする請求項１に記載のトナー粒子の製造方法。
【請求項３】
前記ワックスが約３０℃〜約１８０℃の溶融温度を有することを特徴とする請求項２に記載のトナー粒子の製造方法。
【請求項４】
前記トナー粒子の形成後、前記トナー粒子を洗浄し、前記トナー粒子を乾燥させる工程を更に含むことを特徴とする請求項１に記載のトナー粒子の製造方法。
【請求項５】
前記ワックスがポリエチレンワックスであることを特徴とする請求項１に記載のトナー粒子の製造方法。
【請求項６】
前記ポリエチレンワックスが約４００〜約２０，０００の重量平均分子量を有することを特徴とする請求項５に記載のトナー粒子の製造方法。
【請求項７】
前記ポリエチレンワックスが約５０℃〜約１３０℃の融点を有することを特徴とする請求項５に記載のトナー粒子の製造方法。
【請求項８】
前記得られたトナー粒子が約１２〜約２５重量％の表面ワックス含有率を有することを特徴とする請求項４に記載のトナー粒子の製造方法によって製造されたトナー粒子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ワックスを含有するトナー組成物を製造する方法および該方法によって製造され得られたトナー組成物が開示される。より詳しくは、本開示の例証的実施形態は、乳化凝集（ＥＡ）トナー組成物の製造に際して表面ワックスおよびワックス突起を制御することに関する。本例証的実施形態は、印刷のためのトナー組成物に関連した特定の用途を得ており、特にその用途に関連して記載する。しかし、本例証的実施形態が他の類似用途にも適用できることが認められるべきである。
【背景技術】
【０００２】
トナーの剥離特性またはホットオフセット特性などの特定の特性を改善するために、ワックスをトナー粒子に導入してよい。乳化凝集法によって調製されたトナーにおいて、トナー粒子にワックスを導入するために二つのアプローチがある。トナー粒子が形成された後にワックスをトナー粒子の表面上に沈着させることが可能であるか、またはトナー形成プロセスの始めに互いに凝集させる材料内にワックスを導入してよい。後者を実行するために、ワックスは水中ワックスの分散液の形を取るべきである。詳しくは、ワックス粒子は、一般に体積平均径においてμｍより小さく、水中に懸濁され、一般に界面活性剤（非イオン性またはイオン性）または界面活性剤の組み合わせ（非イオン性−イオン性またはイオン性−イオン性）でもある分散剤系によって安定化される。
【０００３】
【特許文献１】米国特許第４，９１７，９８２号明細書
【特許文献２】米国特許第４，９２１，７７１号明細書
【特許文献３】米国特許第４，９８８，５９８号明細書
【特許文献４】米国特許第４，９９７，７３９号明細書
【特許文献５】米国特許第５，００４，６６６号明細書
【特許文献６】米国特許第５，０２３，１５８号明細書
【特許文献７】米国特許第５，２７８，０２０号明細書
【特許文献８】米国特許第５，２９０，６５４号明細書
【特許文献９】米国特許第５，３０８，７３４号明細書
【特許文献１０】米国特許第５，３４４，７３８号明細書
【特許文献１１】米国特許第５，３４６，７９７号明細書
【特許文献１２】米国特許第５，３４８，８３２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したように、トナー粒子は、粒子の内部内または粒子外部に沿ってのいずれかでワックスを含有してもよい。ワックス、典型的には過剰量のワックスは、印刷装置内の現像ロール、感光体、キャリアおよび他の部品および表面を汚染する。従って、ワックスの特徴を示すが、しかし上述した汚染問題を回避するトナー組成物を提供することが有益であろう。
【０００５】
本例証的実施形態は、上述した問題およびその他を克服する新規且つ改善されたトナー組成物を考慮している。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ワックスを含有するトナー組成物を製造する方法および該方法によって製造され得られたトナー組成物が本明細書において開示される。ワックスを含有するトナー粒子を製造する方法であって、上述した問題の一つ以上を克服する方法も開示される。
【０００７】
本例証的実施形態の一つの態様は、トナー粒子を製造する乳化凝集（ＥＡ）法において表面ワックスおよびワックス突起を制御することに関連する。これは、トナー粒子形成プロセスに含まれる熱エネルギー投入量、ワックス分散サイズ（Ｄ５０）、ワックス分子量（Ｍｗ）およびワックス融点などの一つ以上のパラメータを制御することにより実行される。
【０００８】
本例証的実施形態の更なる態様は、トナー粒子の形成に際して含まれるオイルレス凝集／合一プロセス中に投入される相対熱エネルギーの制御を含む。このエネルギー投入量は、約１１，０００から約１４，０００ｃａｌ−ｍｉｎ／ｇまでを含む約５，５００から１６，０００ｃａｌ−ｍｉｎ／ｇまで異なる。
【０００９】
追加の態様は、本方法において用いられるワックスの分散サイズ（Ｄ５０）の制御に関連する。本明細書で用いられるワックスは、約１５０ｎｍ〜約３５０ｎｍまたは約１７０ｎｍ〜約３３０ｎｍあるいは約２００ｎｍ〜約３１０ｎｍのワックス分散サイズを有する。
【００１０】
熱エネルギー投入量および任意にワックス分散サイズを制御することにより、約１３〜約２３重量％または約１４〜約２０重量％を含む約１２〜約２５重量％の表面ワックス含有率を有する最適な表面ワックスおよび突起を示すトナー粒子が製造される。これは、Ｘ線電子分光法（ＸＰＳ）によって決定されるトナー中のワックスの全量に基づく。そうすることよって、現像装置の信頼性を低下させるであろう現像ロール、感光体およびキャリア上のワックスの汚染は本態様により抑制することが可能であり、よって良好な定着における低温剥離およびストリッピング、定着した画像およびＯＨＰトランスペアレンシの強化された表面光沢を示すオイルレストナーを提供することを可能にする。更なる態様は本方法によって製造されたトナー粒子に関連する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
なお更なる態様において、本例証的実施形態は、ワックスを含有するトナー組成物を製造するための乳化凝集法を提供する。本方法は、微細樹脂、着色剤およびワックスならびに任意のシリカを含む水性分散液を形成する工程を含む。本方法は、分散液に凝集剤または合一剤および熱を加え、凝集体系を形成する工程も含む。さらに、一旦所望の凝集体サイズ（すなわち、約２〜約２．５μｍ）に達すると、凝集体系のｐＨを調節して凝集体成長を妨げるとともに所望のサイズのトナー凝集体のスラリーを形成する。本方法は、樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）より高い温度（約７０℃〜約９０℃など）にスラリーを加熱する工程を更に含む。そして、本方法は、スラリーのｐＨを制御して、ばらばらのトナー粒子を形成する工程を含む。一旦所望のトナー粒子形状が作られると、温度は下げ、粒子は任意に洗浄し、乾燥させる。凝集体系の加熱中、投入される熱エネルギーの量は、約５，５００〜約１６，０００ｃａｌ−ｍｉｎ／ｇ、より特に約８，５００〜１５，０００ｃａｌ−ｍｉｎ／ｇまたは約１１，０００〜１４，０００ｃａｌ−ｍｉｎ／ｇである。本方法により製造され得られたトナー粒子も本明細書に含まれる。
【００１２】
もう一つの態様において、本例証的実施形態は、最少量の過剰表面ワックスまたは突起ワックスを含有するトナー粒子を製造するための乳化凝集法を提供する。本方法は、微細高分子樹脂、着色剤およびワックスを含む水中の分散液を形成する工程を含む。非イオン界面活性剤、イオン界面活性剤またはそれらの混合物などの１種以上の分散剤も分散液に含めることが可能である。本方法は、金属ハロゲン化物などの合一剤および熱を分散液に加え、凝集体系を形成する工程も含む。さらに、凝集体が所望のサイズ（すなわち、体積平均径において約２〜約２５μｍ）に近づく時、既知の苛性剤で凝集体系のｐＨを調節することにより成長を妨げて、所望サイズのトナー凝集体のスラリーを形成する。本方法は、樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）より高い温度（一般に約７０℃）にスラリーを加熱する工程も含む。本方法は、スラリーのｐＨを制御して（酸の添加によるなど）、凝集体をばらばらのトナー粒子に合一させる工程を更に含む。一旦トナー粒子が所望の形状（球状、ジャガイモ状またはラズベリー状など）をもつと、トナースラリーは使用温度に冷却し、任意に洗浄して界面活性剤などを除去し、乾燥させる。凝集体系の加熱中、ワックスは、約１５０ｎｍ〜約３５０ｎｍの体積平均径を有する粒子の形を取る。ワックスの分子量（重量平均）は、約４００〜約２０，０００、より特に約４００〜約１０，０００または約４００〜約２，０００であり、ワックスの溶融温度は、約３０℃〜約１８０℃、より特に約５０℃〜約１３０℃である。本方法によって製造されたトナー粒子も本明細書で開示される。
【００１３】
なおもう一つの態様において、本例証的実施形態は、任意の量の表面ワックスまたは突起ワックスを有するトナー粒子を形成するための乳化凝集法を提供する。本方法は、高分子樹脂（ラテックスのシェルなど）、着色剤または顔料および約１５０ｎｍ〜約３５０ｎｍの平均体積径、約４００〜約２，０００の重量平均分子量および約５０℃〜約１３０℃の融点を有する粒子の形を取るポリエチレンワックスを含む水性分散液を形成する工程を含む。本方法は、金属ハロゲン化物などの合一剤の添加、その後の加熱によって分散液中で凝集を誘発させ、凝集体系を形成する工程も含む。加熱工程において、投入される熱エネルギーの量は、約５，５００〜１６，０００ｃａｌ−ｍｉｎ／ｇ、より好ましくは約１１，０００〜１４，０００ｃａｌ−ｍｉｎ／ｇである。凝集体が所望のサイズ（すなわち、約２〜約２５μｍ）に近づく時、苛性剤で凝集体系のｐＨを調節することにより成長を妨げて、所望サイズの凝集体のスラリーを形成する。本方法は、樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）より高い温度にスラリーを加熱する工程を更に含む。さらに、本方法は、酸によりスラリーのｐＨを制御して、所望の形状のトナー粒子を形成する工程を含む。その後、トナー粒子は任意に洗浄し、乾燥させる。本明細書で開示されたなお更なる態様は、本方法によって製造されたトナー粒子に関連する。
【００１４】
本例証的実施形態の一つの利点は、印刷中の上述したワックス汚染問題を減少させるか、または無くすことである。
【００１５】
図１は、ワックスおよび得られたトナーの性能特性に及ぼす熱エネルギー投入量の変更の影響を例示している。
【００１６】
図２はオイルレス凝集／合一反応のための時間−温度分布（ｐｒｏｆｉｌｅ）である。
【００１７】
図３は、凝集／合一法において１６，３４０ｃａｌ−ｍｉｎ／ｇの相対熱エネルギー投入量下で形成された４０４ｎｍの粒子サイズの「ポリワックス（Ｐｏｌｙｗａｘ）」７２５ワックスを含有する乳化凝集トナー粒子の顕微鏡写真である。得られたトナーは２６重量％の表面ワックスを含有する。険しい表面ワックス突起は明らかである。
【００１８】
図４は、凝集／合一法において１３，４８０ｃａｌ−ｍｉｎ／ｇの相対熱エネルギー投入量下で形成された２６９ｎｍの粒子サイズの「ポリワックス（Ｐｏｌｙｗａｘ）」７２５ワックスを含有する乳化凝集トナー粒子の顕微鏡写真である。得られたトナーは１６重量％の表面ワックスを含有する。表面ワックス突起は僅かである。
【００１９】
オイルレスＥＡ（乳化凝集）トナー組成物は、ラテックス樹脂、着色剤または顔料、ワックスおよび任意にシリカなどの微細（すなわち、約０．０１〜約１．５μｍ、より特に約０．０５〜約１．０μｍの分散サイズ）で化学的に分散された（すなわち、分散液は粒子および分散剤を含み、分散剤は非イオン界面活性剤またはイオン界面活性剤あるいは界面活性剤の混合物などである）トナー材料の制御された凝集のプロセスにより調製される。本方法は、水中でトナー成分を混合し、塩化ポリアルミニウム（ＰＡＣ）などの金属ハロゲン化物合一剤を添加し、その後、加熱することが最初に行われる。凝集体が必要なサイズ（すなわち、体積平均径において約２〜約２５μｍ）に近づく時、既知の苛性剤（水酸化ナトリウムなど）によるｐＨの調節（すなわち、約４．０〜約９．０のｐＨ、より特に約５．０〜約６．５のｐＨ）を通して成長は妨げられる。その後、トナーサイズの凝集体のスラリーは、樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）より上（典型的には約７０℃より上、好ましくは約８０℃より上、より好ましくは約９０℃より上）に加熱され、その後、酸によりｐＨを約１．５〜約６．０（より特にｐＨは約２．５〜約５．５に下げる）に下げて、凝集体をばらばらのトナー粒子に合一させる。一旦トナー粒子が所望の形状（球状、ジャガイモ状またはラズベリー状など）をもつと、トナースラリーは、３０℃などの適切な使用温度に冷却される。より特に、温度は約１０℃〜約５０℃である。その後、得られた粒子は洗浄して、不純物、界面活性剤などを除去し、乾燥させる。
【００２０】
本例証的実施形態の方法のために選択される樹脂は、好ましくは乳化重合法により調製される。こうした方法において用いられるモノマーには、スチレン、アクリレート、メタクリレート、ブタジエン、イソプレンならびに任意にアクリル酸、メタクリル酸、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアルキルまたはトリアルキルアクリルアミドまたはメタクリルアミドのハロゲン化第四アンモニウム、ビニルピリジン、ビニルピロリドンおよびビニル−Ｎ−メチルピリジニウムクロリドなどの酸性または塩基性オレフィン系モノマーが挙げられる。酸性基または塩基性基の存在は任意であり、こうした基はポリマー樹脂の約０．１〜約１０重量％の種々の量で存在することが可能である。乳化重合により樹脂粒子を調製する時、既知の連鎖移動剤、例えば、約１〜約１０％のドデカンチオール、約１〜約１０％などの有効量のブタンチオール、プロパンチオールまたは四臭化炭素などの水溶性チオールも選択することが可能である。
【００２１】
実施形態においてスチレン、アクリレート、スチレンブタジエン、スチレンメタクリレートまたはポリエステルであることが一般に可能である選択される樹脂は、トナーの約８５重量％〜約９８重量％などの種々の有効量で存在し、「ブルックハーベン（Ｂｒｏｏｋｈａｖｅｎ）」ナノサイズ粒子アナライザによって測定して平均体積径において約０．００１μｍ〜約１μｍなどの小さい平均粒子サイズの樹脂であることが可能である。樹脂粒子、例えばポリ（スチレン／ブチルアクリレート／アクリル酸）またはポリ（スチレン／ブタジエン／アクリル酸）のコポリマーの他のサイズおよび有効量は実施形態において選択してよい。
【００２２】
例えばカーボンブラックおよびマグネタイト（磁鉄鉱）などの、トナーの例えば約１〜約２５重量％の有効量、好ましくは約１〜約１５重量％の有効量でトナー組成物中に存在する種々の既知の着色剤または顔料を選択することが可能である。着色顔料として、シアン、マゼンタ、イエロー、レッド、グリーン、ブラウン、ブルーまたはそれらの混合物を選択することが可能である。
【００２３】
トナー組成物は、アルキルピリジニウムハロゲン化物、硫酸水素塩、ジステアリルジメチルアンモニウムメチル硫酸塩帯電添加剤入りトナーを例示している米国特許第３，９４４，４９３号、第４，００７，２９３号、第４，０７９，０１４号、第４，３９４，４３０号および第４，５６０，６３５号の帯電制御添加剤、およびアルミニウム錯体のような負帯電強化添加剤などの、例えば０．１〜５重量％の有効量の既知の帯電添加剤も含んでよい。上述の特許の開示は本明細書において全体的に引用して援用する。実施形態において例えば約０．１〜約２５重量％の量の界面活性剤には、例えば、ジアルキルフェノキシポリ（エチレンオキシ）エタノールなどの非イオン界面活性剤が挙げられる。非イオン界面活性剤の有効濃度は、実施形態において、コポリマー樹脂を調製するために用いられるモノマーの約０．０１〜約１０重量％、好ましくは約０．１〜約５重量％である。
【００２４】
イオン界面活性剤の例には、アニオン界面活性剤およびカチオン界面活性剤が挙げられる。アニオン界面活性剤の例は、例えば、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スルフェートおよびスルホネート、アビエチン酸（ａｂｉｔｉｃ  ａｃｉｄ）である。一般に用いられるアニオン界面活性剤の有効濃度は、エマルジョンまたはラテックスブレンドのコポリマー樹脂粒子を調製するために用いられるモノマーの例えば約０．０１〜約１０重量％、好ましくは約０．１〜約５重量％である。
【００２５】
本開示のトナーおよびその製造方法のために選択され通常は正に帯電されているカチオン界面活性剤の例には、例えば、ジアルキルベンゼンアルキル塩化アンモニウム、ラウリルトリメチル塩化アンモニウム、アルキルベンジルメチル塩化アンモニウム、アルキルベンジルジメチル臭化アンモニウム、塩化ベンザルコニウム、臭化セチルピリジニウム、Ｃ１２、Ｃ１５、Ｃ１７トリメチル臭化アンモニウム、第四級化ポリオキシエチレンアルキルアミン類のハロゲン化塩、ドデシルベンジルトリエチル塩化アンモニウムおよびそれらの混合物が挙げられる。この界面活性剤は、水の例えば約０．１重量％〜約５重量％などの種々の有効量で用いられる。好ましくは、凝集のために用いられるカチオン界面活性剤対、ラテックス調製の際に用いられるアニオン界面活性剤のモル比は、約０．５〜約４、好ましくは約０．５〜約２の範囲内である。
【００２６】
対イオン界面活性剤は、本明細書で例示したような且つ指示した量でアニオン界面活性剤またはカチオン界面活性剤のいずれかを含む。イオン界面活性剤がアニオン界面活性剤に基づく時、対イオン界面活性剤はカチオン界面活性剤であり、逆の場合はアニオン界面活性剤である。
【００２７】
洗浄または乾燥後にトナー組成物に添加できる表面添加剤には、例えば、金属塩、脂肪酸の金属塩、コロイドシリカおよびそれらの混合物などが挙げられる。こうした添加剤は、通常は約０．１〜約２重量％の量で存在する。好ましい添加剤には、凝集プロセス中に添加できるか、または形成されたトナー粒子にブレンドできる０．１〜２％の量のステアリン酸亜鉛、およびデグッサ（Ｄｅｇｕｓｓａ）から入手できる「エーロジル（ＡＥＲＯＳＩＬ）Ｒ９７２（登録商標）が挙げられる。
【００２８】
例証的実施形態によると、ＥＡオイルレストナー設計は、定着装置において粒子により望まれる剥離特性に影響を及ぼすために多様な市販ワックスを用いる。選択されたワックスの多くは、疎水性で本質的に水不溶性である。ワックスの特定の例は、（１）好ましくは植物（カルナウバ蝋、日本蝋、ベーベリ蝋）または動物（蜜蝋、セラック蝋、鯨蝋）から抽出されたものなどの天然蝋、（２）例えば、好ましくは瀝青亜炭またはシェアから抽出されたものなどの鉱蝋（モンダン蝋、臭蝋、セレシン蝋）、（３）原油の蒸留から得られたパラフィン炭化水素の複合混合物である石油蝋（パラフィン蝋）、または重質潤滑油および石油残留物の脱蝋による（微結晶蝋）および（４）石油蝋、フィッシャートロプシュ（石炭ガス化による）蝋、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、アクリレートワックス、脂肪酸アミドワックス、シリコーンワックスおよびポリテトラフルオロエチレンワックスを含む例えば化学プロセスによって生成した合成蝋である。これらの内、石油蝋、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスおよびシリコーンワックスはポリマーシェルラテックスに導入するために好ましい。特定のワックスの例には、本明細書で例示したものが挙げられ、アライド・ケミカル（Ａｌｌｉｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ）およびペトロライト・コーポレーション（Ｐｅｔｒｏｌｉｔｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から入手できる。ワックスエマルジョンの例には、ミカエルマン（Ｍｉｃｈａｅｌｍａｎ  Ｉｎｃ．）、ペトロライト・カンパニー（Ｐｅｔｒｏｌｉｔｅ  Ｃｏｍｐａｎｙ）、ダニエルズ・プロダクツ・カンパニー（Ｄａｎｉｅｌｓ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  Ｃｏｍｐａｎｙ）およびゼネシー・ポリマーズ・コーポレーション（Ｇｅｎｅｓｅｅ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から入手できる本明細書で例示したものが挙げられる。ここで、ワックスエマルジョンは、調製された水中ワックス分散液であり、その分散液は、ワックス、および非イオン界面活性剤、イオン界面活性剤または界面活性剤の混合物などの分散剤を含む。ワックスは、好ましくは、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスまたはシリコーンワックスである。ポリエチレンワックスは、約４００〜約２，０００の重量平均分子量Ｍｗ、約３００〜約１，５００の数平均分子量Ｍｎおよび約５０℃〜約１３０℃の溶融温度（Ｔｍ）を有する。ポリプロピレンワックスは、約１，０００〜約１０，０００のＭｗ、約５００〜約８，０００のＭｎおよび約１２０℃〜約１８０℃の溶融温度を有する。シリコーンワックスは、約５，０００〜約２０，０００のＭｗ、約２，０００〜約１５，０００のＭｎおよび約３０℃〜約９０℃の溶融温度を有する。
【００２９】
トナー粒子の表面上の表面ワックスまたはワックス突起の範囲が限定される時、定着における低温オフセットの発生およびオフセットに関連したストリッピング力の増加は起きがちである。過剰表面ワックスまたは高度のワックス突起を有するトナーについて、現像装置系の汚染は発生する。過剰表面ワックスを有するトナー粒子が定着プロセスにおける剥離および感光体からの非転写トナーの清浄化の観点から有利であるけれども、現像装置内部の剪断力などの機械力がワックスをトナー粒子から分離させるらしい。その後、ワックスは、現像ロール、感光体およびキャリアに移行する。結果として、系内のこれらの部材の汚染は現像装置の信頼性を低下させる。オイルレス乳化凝集トナー用途のためのトナー粒子表面上の最適な表面ワックス含有率およびワックス突起の範囲を得ることが望ましい。
【００３０】
一つの態様において、本例証的実施形態は、約５，５００〜１６，０００ｃａｌ−ｍｉｎ／ｇ、より特に約１１，０００〜１４，０００ｃａｌ−ｍｉｎ／ｇのオイルレス凝集／合一プロセス中に投入される相対熱エネルギーを制御すること、および約１５０〜約３５０ｎｍ、より特に約１７０〜約３３０ｎｍ、なおより特に約２００〜約３１０ｎｍのワックス分散サイズ（Ｄ５０）を用いることを目指している。本例証的実施形態は、互いに無関係にこれらの態様の各々および特に互いを組み合わせたこれらの態様によるプロセスを含む。得られたトナー粒子は、約１２〜約２５重量％（好ましくは約１３〜約２３重量％、より好ましくは約１４〜約２０重量％）の表面ワックス含有率を有する最適表面ワックス突起を達成する。これは、Ｘ線電子分光法（ＸＰＳ）によって決定されるトナー中のワックスの全量に基づく。相対熱エネルギー投入量のこの制御は、現像装置の信頼性を最終的に低下させるであろう系内のワックスの移行によって引き起こされる汚染問題を解決する。従って、本例証的実施形態は、定着における良好な低温剥離およびストリッピング、定着した画像およびＯＨＰ（オーバーヘッドプロジェクター）トランスペアレンシの表面光沢を示すオイルレストナーに対する対応がなされている。
【００３１】
更なる任意の結果も、上述したワックスの使用を通して得られ、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスおよびシリコーンワックスは、より好ましい。これらのワックスの開示された重量平均分子量範囲、数平均分子量範囲および融点範囲は上で記載している。
【００３２】
図１は、トナー粒子形成中に熱エネルギーの量を変えることによるトナー粒子の種々の特性に及ぼす影響を例示している。
【００３３】
表面ワックスおよびワックス突起の現象は、ワックスが溶融し始める温度より反応温度が高い時にトナー粒子内のワックスが合一プロセス中に溶融することに起因する。一例において、ＥＡオイルレストナー設計は、定着装置における粒子の望まれる剥離特性を付与するためにベーカー・ペトロライト（Ｂａｋｅｒ−Ｐｅｔｒｏｌｉｔｅ）から入手できるポリエチレンワックス「ポリワックス（Ｐｏｌｙｗａｘ）」７２５（登録商標）を用いる。「ポリワックス（Ｐｏｌｙｗａｘ）」７２５（登録商標）は、約７３０の分子量および約９８℃の融点を有する。ＤＳＣプロットは、「ポリワックス（Ｐｏｌｙｗａｘ）」Ｐ７２５（登録商標）が約６０℃の温度で溶融し始めることを示している。上述したように、本例証的実施形態は、ＥＡ凝集／合一法における相対熱エネルギー投入量Ｑによって表面ワックスおよびワックス突起を制御できることを提案している。図２のＥＡ凝集／合一時間−温度分布で示したように、相対熱エネルギー投入量Ｑは以下の式に基づいて推定することが可能である。
【数１】
2005182051.tif 000003
【００３４】
この式において、Ｔは合一温度であり、Ｔ０（Ｔ０はワックスが溶融し始める温度）は、「ポリワックス（Ｐｏｌｙｗａｘ）」７２５（登録商標）について６０℃であり、ｔ１は合一温度が６０℃に達する時間であり、ｔ２は反応が６０℃より下に冷え始める時間であり、Ｃｐは反応混合物の熱容量である。本例証的実施形態によると、相対熱エネルギー投入量Ｑは約５，５００〜１６，０００ｃａｌ−ｍｉｎ／ｇの範囲内である。熱エネルギー投入量Ｑが約５，５００ｃａｌ−ｍｉｎ／ｇより少ない場合、トナー粒子表面上の表面ワックスまたはワックス突起は限定されるか、または存在しない。この点で、表面ワックス含有率がトナー粒子中の全ワックスの１２重量％未満である時、定着における低温オフセットの発生およびオフセットに関連したストリッピング力の増加は起きがちである。熱エネルギー投入量Ｑが１６，０００ｃａｌ−ｍｉｎ／ｇを超える場合、トナー粒子表面上のワックスの量は増加し、最終的には２５重量％を達成する。従って、現像装置内部の剪断力は、ワックスをトナー粒子から分離させ、ワックスは現像ロール、感光体およびキャリアのような部材に容易に移行する。結果として、これらの部材の汚染は現像装置の信頼性を低下させる。険しいワックス突起もトナー粒子上の表面添加剤の不均一分配を引き起こし、劣った転写効率および膜形成につながる。
【００３５】
得られたワックス分散液中のワックス粒子の体積平均径（Ｄ５０）は、レーザ回折型粒子サイズ分布測定装置（ミクロトラック（Ｍｉｃｒｏｔｒａｃ））によって測定される。本例証的実施形態によると、ワックス粒子の体積平均径（Ｄ５０）は約１５０〜約３５０ｎｍの範囲内である。体積平均径（Ｄ５０）が１５０ｎｍ未満である場合、定着における剥離剤の必要量は好ましくないほど増加する。体積平均径（Ｄ５０）が約３５０ｎｍを超える場合、凝集は不安定になりがちであり、トナー粒子表面上のワックスの量は増加する。現像装置内部の剪断力は、ワックスをトナー粒子から分離させ、現像ロール、感光体およびキャリアのような部材に容易に移行させる。結果として、これらの部材の汚染は現像装置の信頼性を低下させる。
【００３６】
図３および図４は、表面ワックスおよびワックス突起上に投入された熱エネルギーの劇的な効果を示している。
【００３７】
ＥＡトナー用途のための制御された表面ワックスおよびワックス突起を有する乳化凝集トナーを製造した。表１は、得られたオイルレス乳化凝集トナー粒子の定着評価およびストリッピング評価を示している。
【００３８】
【表１】
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注１−ストリッピング力評価
装置：ストリッピング力装置
紙：富士ゼロックス（Ｆｕｊｉ  Ｘｅｒｏｘ）Ｓ紙
ＴＭＡ：１．３５ｍｇ／ｃｍ２
注２−クリースＭＦＴ評価および光沢評価
定着装置：イマリ・ＭＦ（Ｉｍａｒｉ−ＭＦ）自由ベルトニップ定着装置、Ｓｐｏｄｅプロセス速度
紙：ゼロックス（Ｘｅｒｏｘ）４０２４
ＴＭＡ：クリース、ＨＯＴ＆Ｃｏｔ  １．０３ｍｇ／ｃｍ２、光沢０．４３ｍｇ／ｃｍ２
注３−投影効率評価
装置：「マッチスキャン（ＭａｔｃｈＳｃａｎ）−ＩＩ」
定着装置：イマリ・ＭＦ（Ｉｍａｒｉ−ＭＦ）自由ベルトニップ定着装置、Ｓｐｏｄｅプロセス速度
トランスペアレンシ：ゼロックス（Ｘｅｒｏｘ）３Ｒ３１０８
ＴＭＡ：０．４３ｍｇ／ｃｍ２
【００３９】
約５，５００〜約１６，０００ｃａｌ−ｍｉｎ／ｇ、より特に約１１，０００〜１４，０００ｃａｌ−ｍｉｎ／ｇのオイルレス凝集／合一プロセス中に投入される相対熱エネルギーを制御することにより、および約１５０〜約３５０ｎｍ、より特に約１７０〜約３３０ｎｍまたは約２００〜約３１０ｎｍのワックス分散サイズ（Ｄ５０）を用いることにより、得られたトナー粒子は、約１２〜約２５重量％、より特に約１３〜約２３重量％、なおより特に約１４〜約２０重量％の表面ワックス含有率を有する最適表面ワックス突起を示すことが示されている。これは、トナ−中のワックスの全量を基準にしている。相対熱エネルギー投入量のこの制御は、現像装置の信頼性を最終的に低下させるであろう系内のワックスの移行によって引き起こされる汚染問題を解決する。従って、本例証的実施形態は、定着における低温剥離およびストリッピング、定着した画像およびＯＨＰトランスペアレンシの表面光沢に優れたオイルレストナーに対する対応がなされている。制御された表面ワックスおよびワックス突起を有するトナーも優れた転写効率安定性を実証する。
【００４０】
さらに、更に有益な結果は、約４００〜約２０，０００、より特に約４００〜約１０，０００、なおより特に約４００〜約２，０００の平均分子量および約３０℃〜約１８０℃、より特に約５０℃〜約１３０℃の溶融温度を有するワックスで得られた。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】ワックスおよび得られたトナーの性能特性に及ぼす熱エネルギー投入量の変更の影響を例示した図である。
【図２】オイルレス凝集／合一反応のための時間−温度分布（ｐｒｏｆｉｌｅ）を示すグラフである。
【図３】凝集／合一法において１６，３４０ｃａｌ−ｍｉｎ／ｇの相対熱エネルギー投入量下で形成された４０４ｎｍの粒子サイズの「ポリワックス（Ｐｏｌｙｗａｘ）」７２５ワックスを含有する乳化凝集トナー粒子の顕微鏡写真である。
【図４】凝集／合一法において１３，４８０ｃａｌ−ｍｉｎ／ｇの相対熱エネルギー投入量下で形成された２６９ｎｍの粒子サイズの「ポリワックス（Ｐｏｌｙｗａｘ）」７２５ワックスを含有する乳化凝集トナー粒子の顕微鏡写真である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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