JP2010055093A - トナー組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくとも1つの非晶性ポリエステル樹脂、少なくとも1つの結晶性ポリエステル樹脂;ならびにスチレンとアクリレートのコポリマー、スチレンとブタジエンのコポリマー、スチレンとメタクリレートのコポリマー、アクリレートとメタクリレートのコポリマー、メタクリレートとアクリル酸のコポリマー、アクリレートとアクリロニトリルのコポリマー、メチルスチレンとブタジエンのコポリマー、メタクリレートとブタジエンのコポリマー、アクリレートとブタジエンのコポリマー、スチレンとイソプレンのコポリマー、メチルスチレンとイソプレンのコポリマー、メタクリレートとイソプレンのコポリマー、アクリレートとイソプレンのコポリマー、およびこれらの組合せを含む架橋ポリマーを含むゲルを含むトナー。
【選択図】なし
Description
ある実施形態では、樹脂コアを形成するのに用いられるポリマーはポリエステル樹脂であってもよく、例えば米国特許6,593,049号および6,756,176号に記載された樹脂が挙げられる。適切な樹脂としては、米国特許6,830,860号に記載されているような、非晶性ポリエステル樹脂と結晶性ポリエステル樹脂の混合物も挙げられる。
ある実施形態では、好適な非晶性樹脂としては、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(polyisobutyrate)、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、およびこれらの組合せ等が挙げられる。
例えば、ある実施形態では、上記式Iのポリ(プロポキシ化ビスフェノールAco−フマレート)樹脂を式IIの結晶性樹脂と組み合わせてコアを形成しても良い。
実施形態によっては、上記のコア樹脂をゲルラテックスと組み合わせてもよい。「ゲルラテックス」は、実施形態によっては、例えば架橋された樹脂もしくはポリマー、またはその混合物、または架橋に供された非架橋樹脂を含み得る。本開示によれば、1〜100重量%のゲルが架橋されてもよく、実施形態によっては5〜50重量%、のゲルが架橋されてもよい。
上記の樹脂を用いてトナー組成物を形成してもよい。そのようなトナー組成物は、所望により含まれてもよい着色剤、ワックス、およびその他の添加剤を含み得る。トナーは、当業者に知られた任意の方法で形成してよい。
ある実施形態では、トナー組成物の形成に用いられる着色剤、ワックス、およびその他の添加剤は、界面活性剤を含む分散物の形態であってよい。更に、トナー粒子は乳化凝集法で形成されてもよく、この乳化凝集法では、樹脂およびトナーのその他の成分を1種または複数種の界面活性剤中に入れて、エマルションを形成させ、トナー粒子を凝集、合一させ、所望によっては洗浄および乾燥し、回収する。
添加する着色剤として、染料、顔料、染料混合物、顔料混合物、染料と顔料の混合物等の種々の公知かつ好適な着色剤をトナーに含ませてよい。着色剤は、例えばトナーの0.1〜35重量パーセント、トナーの1〜15重量パーセント、またはトナーの3〜10重量パーセントの量でトナーに含まれてよい。
所望であれば、トナー粒子形成の際に、樹脂および着色剤に、ワックスを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1〜25重量パーセント、実施形態によってはトナー粒子の5〜20重量パーセント、の量で存在してよい。
トナー粒子は、当業者に知られた任意の方法で調製することができる。トナー粒子の作製に関する実施形態を以下に乳化凝集プロセスとの関連で記載するが、適切な任意のトナー粒子調製方法を用いることができ、例えば米国特許第5,290,654号および同第5,302,486号に開示されている懸濁・カプセル化プロセス等の化学プロセスを用いてもよい。ある実施形態では、小サイズの樹脂粒子を適当なトナー粒子径まで凝集させた後に合一させて最終的なトナー粒子の形状および形態を形成させる凝集・合一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。
ある実施形態では、凝集より後、合一より前において、凝集粒子に樹脂コーティングを適用して、凝集粒子を覆うシェルを形成してもよい。コア樹脂の形成に適した樹脂として前述した任意の樹脂をシェルとして用いることができる。ある実施形態では、前述のゲルラテックスがシェル中に含まれてもよい。更に別の実施形態では、前述のゲルラテックスを、コアの形成に用いることのできる樹脂と組み合わせた後、樹脂コーティングとして粒子に添加してシェルを形成させてもよい。
所望の粒子径まで凝集させ、所望により形成してもよいシェルを設けた後、粒子を所望の最終形状へと合一させてもよい。合一は、例えば、混合物を、トナー粒子の形成に用いられる樹脂のガラス転移温度以上であってもよい45〜100℃、実施形態によっては55〜99℃、の温度に加熱すること、および/または撹拌を例えば100〜1000rpm、実施形態によっては200〜800rpm、に弱めることで達成される。より高い温度またはより低い温度を用いることもでき、温度はバインダに用いられる樹脂に応じて変わると理解される。合一は、0.01〜9時間、実施形態によっては0.1〜4時間、かけて達成され得る。
ある実施形態では、トナー粒子は、所望または要求される場合、その他の任意に加えうる添加剤を含んでもよい。例えば、トナーは正帯電性あるいは負帯電性の帯電制御剤を、トナーに対し例えば0.1〜10重量%、実施形態によってはトナーに対し1〜3重量%、の量で含んでもよい。このような帯電制御剤は前記シェル樹脂と同時に加えてもよく、シェル樹脂を設けた後に加えてもよい。
トナー粒子を現像組成物に配合してもよい。トナー粒子をキャリア粒子と混合して二成分現像組成物を得てもよい。現像剤中のトナー濃度は、現像剤の全重量の1〜25重量%、実施形態によっては現像剤の全重量の2〜15重量%、であってよい。
キャリア
トナーとの混合に用いることのできるキャリア粒子の例としては、トナー粒子の極性とは反対の極性の帯電を摩擦帯電により得ることのできる粒子等を挙げることができる。好適なキャリア粒子の具体例としては、粒状ジルコン、粒状ケイ素、ガラス、鋼、ニッケル、フェライト、鉄フェライト、二酸化ケイ素等を挙げることができる。その他のキャリアとしては、米国特許第3,847,604号、同第4,937,166号、および同第4,935,326号に開示されているキャリアが含まれる。
本トナーは、米国特許第4,295,990号に開示されているような静電複写またはゼログラフィーのプロセスに利用することができる。ある実施形態では、任意の公知の種類の画像現像システムを画像現像デバイスにおいて用いることができ、それらには、例えば磁気ブラシ現像、1成分ジャンピング現像(jumping single−component development)、ハイブリッドスカベンジレス現像(hybrid scavengeless development;HSD)等が含まれる。これらおよび同様な現像システムは当業者に知られている。
約397.99グラムの、エマルション(約17.03重量%樹脂)の形態の直鎖状非晶性樹脂を2リットルのビーカーに入れた。この直鎖状非晶性樹脂は次の構造
ポリスチレン−アクリレート−β−CEAゲルラテックスの調製。
スチレン、n−ブチルアクリレート、ジビニルベンゼン、およびβ−CEAの半連続乳化重合により作製されたポリマーゲル粒子を含むラテックスエマルションを以下のようにして調製した。約1.75キログラムのNEOGEN RK(商標)(ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムの陰イオン界面活性剤)および約145.8キログラムの脱イオン水を含む界面活性剤溶液を、ステンレス鋼製の保持タンク中で約10分間混合して調製した。次いで、保持タンクを窒素で約5分間パージした後、反応器に移した。次に、反応器を約300rpmで撹拌しながら窒素で連続的にパージした。次いで、制御した速度で反応器を約76℃に加熱し、一定に維持した。
トナーコア中に実施例1のゲルを約10重量%含むトナー粒子の調製。
約312.99グラムのエマルション(約17.8重量%樹脂)の形態の上記比較例1の式Iで表される直鎖状非晶性樹脂を2リットルビーカーに入れた。約50.3グラムのエマルション(約24.97重量%樹脂)の形態の上記実施例1のゲル、約86.98グラムのエマルション(約17.06重量%樹脂)の形態の上記比較例1の式IIで表される不飽和CPE樹脂、および約29.24グラムのシアン顔料であるピグメントブルー15:3(約17重量%)をビーカーに加えた。混合物を約3000〜4000rpmで混合して均質化しながら、凝集剤(flocculent)として約36グラムのAl2(SO4)3(約1重量%)を加えた。
トナーコア中に実施例1のゲルを約7.5重量%含むトナー粒子の調製。
上記実施例2に記載したのと同じ合成法で、以下の量の反応物を用いてトナーを調製した:約402.57グラムのエマルション(約17.01重量%樹脂)の形態の上記比較例1の式Iで表される直鎖状非晶性樹脂;約44.13グラムのエマルション(約24.97重量%樹脂)の形態の上記実施例1のゲル;約96.72グラムのエマルション(約17.9重量%樹脂)の形態の上記比較例1の式IIで表される不飽和CPE樹脂;約34.11グラムのシアン顔料であるピグメントブルー15:3(約17重量%);および約41.8グラムのAl2(SO4)3(約1重量%)。
トナーコア中に実施例1のゲルを約5重量%含むトナー粒子の調製。
上記実施例2に記載したのと同じ合成法で、以下の量の反応物を用いてトナーを調製した:約362.99グラムのエマルション(約17.8重量%樹脂)の形態の上記比較例1の式Iで表される直鎖状非晶性樹脂;約25.15グラムのエマルション(約24.97重量%樹脂)の形態の上記実施例1のゲル;約86.98グラムのエマルション(約17.06重量%樹脂)の形態の上記比較例1の式IIで表される不飽和CPE樹脂;約29.24グラムのシアン顔料であるピグメントブルー15:3(約17重量%);および約36グラムのAl2(SO4)3(約1重量%)。
トナーシェル中に実施例1のゲルを約5重量%含むトナー粒子の調製。
約398.5グラムのエマルション(約17.01重量%樹脂)の形態の上記比較例1の式Iで表される直鎖状非晶性樹脂を2リットルビーカーに入れた。約86.98グラムのエマルション(約17.06重量%樹脂)の形態の上記比較例1の式IIで表される不飽和CPE樹脂および約29.24グラムのシアン顔料であるピグメントブルー15:3(約17重量%)をビーカーに加えた。混合物を約3000〜4000rpmで混合して均質化しながら、凝集剤として約36グラムのAl2(SO4)3(約1重量%)を添加した。
トナーコア中に実施例1のゲルを約2.5重量%含むトナー粒子の調製。
上記実施例2に記載したのと同じ合成法で、以下の量の反応物を用いてトナーを調製した:約380.53グラムのエマルション(約17.03重量%樹脂)の形態の上記比較例1の式Iで表される直鎖状非晶性樹脂;約12.72グラムのエマルション(約24.97重量%樹脂)の形態の上記実施例1のゲル;約86.98グラムのエマルション(約17.06重量%樹脂)の形態の上記比較例1の式IIで表される不飽和CPE樹脂;約29.24グラムのシアン顔料であるピグメントブルー15:3(約17重量%);および約36グラムのAl2(SO4)3(約1重量%)。
トナーシェル中に実施例1のゲルを約2.5重量%含むトナー粒子の調製。
上記実施例5に記載したのと同じ合成法でトナーを調製した。コア用の反応物は、実施例5で合成したコアと同一の量を用いた。混合物を43.5℃に加熱して凝集させた。この凝集は、実施例5に記載したように、コア粒子の体積平均粒子径が約6.83μm、GSDが約1.24に達するまで進行させた。
トナー画像が形成された紙等の基材の一部を折り曲げ(クリース(crease))、折り曲げ部においてトナーが紙から分離する度合いを定量することで求められる折り曲げ性等の機械的特性がトナー画像により示される。良好な折り曲げ耐性は1mm未満の値であると考えてよく、ここで、折り曲げた画像の平均幅は以下のようにして測定する:紙上に画像を印刷した後、(a)画像の印刷領域を内側に折り畳み、(b)折り畳まれた画像を、標準的なテフロン(登録商標)コーティングされた約860グラムの銅ロールに通し、(c)紙を開いて、折り曲げた画像面から剥離したインクを綿棒で拭き取り、(d)インクの落ちた折り曲げ領域の平均幅を画像分析器で測定する。このクリース値は、特に折り曲げたときに画像が不均一に崩れるほど硬い場合、面積で表すこともでき、面積で測定する場合、クリース値100mmが幅約1mmに相当する。更に、画像は、例えば不均一な(greater than unity)破壊係数を示す。クリース領域の画像分析から、画像が小さな単一の亀裂線を示すかまたはもっと脆弱で簡単に亀裂が入るものであるかを見極めることが可能である。クリース領域における亀裂線が単一であることは均一の破壊係数であることを示し、亀裂の大きいクリースは不均一な破壊係数であることを示す。亀裂が大きいほど、破壊係数は大きい。前述の熱可塑性樹脂を用いることで、事務文書に適した許容可能な機械的特性を示すトナーが得ることができる。しかし、種々の基材上への柔軟なパッケージングのためのデジタルゼログラフィー用途への需要も存在する。柔軟なパッケージング用途のためには、トナー材料が非常に厳しい要件を満たす必要があり、例えばパッケージングプロセス中に曝される高温条件に耐えることができ、画像が高温圧力耐性を持つようにしなければならない。本、マニュアル等のその他の用途では、隣接する画像への画像のドキュメントオフセットが起こらないことが要求される。これらの付加的な要件により、代替的樹脂系、例えばトナー画像に対して定着あるいは後定着を行った後に架橋樹脂が得られるような熱硬化特性を提供する代替的樹脂系が要求される。
最低定着温度(MFT)の測定では、特定の温度で紙に定着された画像を折り畳み、折り目を標準的な重量のロールにかける。印刷物は、デュプロ(Duplo)社製D−590紙折機等の市販の折機を使用して折り畳むこともできる。次いで、折られた画像を開き、顕微鏡で分析し、折り目に現れたクリースの量に基づいてグレードを数値で評価する。この手順を、(クリースがほとんど見られなくなる)最低定着温度が得られるまで種々の温度で繰り返す。
定着ロールの温度が約120〜約210℃の範囲で定着されたトナー画像の印刷光沢(ガードナー光沢単位または「ggu」)を、75°のBYK社製ガードナー光沢計を用いて測定した(サンプルの光沢は、トナー、単位面積当たりのトナー質量、紙基材、定着ロール、および定着ロール温度に依存した)。
標準的なドキュメントオフセットのマッピング法を以下のように行った。シートが向き合ったときにトナーとトナーの接触およびトナーと紙の接触の両方が得られるように注意しながら、印刷物から5センチメートル(cm)×5cmの試験サンプルを切り出した。トナーとトナーおよびトナーと紙が接触している向かい合ったシートを清浄なガラスプレート上に置いた。サンプルの上にスライドガラスを置き、このスライドガラスの上に、2000グラムの質量を有する重りを置いた。次いで、このガラスプレートを、相対湿度を50%に維持した60℃の環境室(environmental chamber)に入れた。7日後、サンプルを環境室から取り出し、室温まで冷ました後、重りを取り除いた。次いで、取り出したサンプルを丁寧に剥がした。剥がしたサンプルをサンプルシート上に乗せ、5.0〜1.0のドキュメントオフセットグレードに視覚的に評価した。グレードが低いほど多くのトナーが裏写り(offset)することを表し、裏写りなしの5.0から、裏写りが激しい1.0まである。グレード5.0は、トナーの裏写りがなく、一方のシートが他方のシートに付着することもないことを表す。グレード4.5は、付着は認識されるがトナーの裏写りはないことを表す。グレード4は、他方のシートに非常に少量のトナーが裏写りすることを表す。グレード3は、他方のシートに裏写りするトナー画像が1/3未満であることを表し、グレード1.0は、他方のシート裏写りするトナー画像が1/2を超えることを表す。一般的に、3.0以上の評価が許容可能な裏写りの最低ラインとみなされ、4.0以上の評価が望ましい。
ビニルオフセットは以下のように評価した。トナー画像を、1枚の標準的なビニル(32%のフタル酸ジオクチル可塑剤)で覆い、ガラスプレートの間に置き、250グラムの重りを乗せ、圧力10g/cm2、50℃、相対湿度(RH)50%の環境オーブンに入れた。約24時間後、サンプルはオーブンから取り出され、室温まで冷えた。ビニルとトナー画像を注意深く剥がし、ドキュメントオフセットについて前述した評価採点方法を用いてビニルオフセットについて評価した。グレード5.0から1.0へと下がるにつれ、ビニル上へのトナーの裏写りがより多くなることを示し、裏写りなしの5.0から裏写りが激しい1.0まである。グレード5.0は、ビニル上へのトナーの裏写りが視覚的に確認されず、画像光沢の乱れもないことを表す。グレード4.5は、トナーの裏写りは起こらないが画像光沢に一部乱れが生じることを表す。4.0以上の評価が許容可能なグレードとみなされる。
DCX=コーティングされていないゼロックス紙
DCEG=コーティングされたゼロックス紙
gsm=1平方メートル当たりのグラム数
CA=クリース領域(crease area)
TG40=40光沢単位に達する定着温度
SIR=標準画像参照(1セットの例示的画像群、完全〜非常に悪いまでの品質範囲を有し、品質は数字に置き換えられて表現される。例えば、SIR=5の場合、欠陥は無く、SIR=4.5の場合欠陥は無いがページが幾分くっつく、SIR=4.0の場合若干の欠陥がある、等々で、SIR=0では重篤な欠陥が見られ、剥離する際にページが裂ける)。
rmsLA=画像処理ソフトウエアで用いられる測定基準として用いられる、明度平均の二乗平均平方根。
つまり、ドキュメントのオフセットダメージを定量化するために視覚的評点評価と画像解析が用いられた。
<1>
少なくとも1つの非晶性ポリエステル樹脂、少なくとも1つの結晶性ポリエステル樹脂、ならびに着色剤、所望により含まれてもよいワックス、およびその組合せからなる群から選択される1または複数の所望により含まれてもよい構成成分;ならびに
スチレンとアクリレートのコポリマー、スチレンとブタジエンのコポリマー、スチレンとメタクリレートのコポリマー、アクリレートとメタクリレートのコポリマー、メタクリレートとアクリル酸のコポリマー、アクリレートとアクリロニトリルのコポリマー、メチルスチレンとブタジエンのコポリマー、メタクリレートとブタジエンのコポリマー、アクリレートとブタジエンのコポリマー、スチレンとイソプレンのコポリマー、メチルスチレンとイソプレンのコポリマー、メタクリレートとイソプレンのコポリマー、アクリレートとイソプレンのコポリマー、およびこれらの組合せから選択される架橋ポリマーを含むゲル
を含むトナー。
<2>
トナー粒子が、コアおよび前記コアを覆うシェルを有し、前記ゲルがコア中およびシェル中の両方に存在する、<1>に記載のトナー。
<3>
少なくとも1つの非晶性ポリエステル樹脂、少なくとも1つの結晶性ポリエステル樹脂、ならびに着色剤、所望により含まれてもよいワックス、およびその組合せからなる群から選択される1または複数の所望により含まれてもよい構成成分;ならびに
次式
を含むトナー。
<4>
少なくとも1つの界面活性剤を含むエマルション中で少なくとも1つの非晶性ポリエステル樹脂を少なくとも1つの結晶性ポリエステル樹脂と接触させる工程と、
前記エマルションを所望により添加してもよい着色剤および所望により添加してもよいワックスの一方または両方と接触させる工程と、
前記エマルションを、スチレンとアクリレートのコポリマー、スチレンとブタジエンのコポリマー、スチレンとメタクリレートのコポリマー、アクリレートとメタクリレートのコポリマー、メタクリレートとアクリル酸のコポリマー、アクリレートとアクリロニトリルのコポリマー、メチルスチレンとブタジエンのコポリマー、メタクリレートとブタジエンのコポリマー、アクリレートとブタジエンのコポリマー、スチレンとイソプレンのコポリマー、メチルスチレンとイソプレンのコポリマー、メタクリレートとイソプレンのコポリマー、アクリレートとイソプレンのコポリマー、およびこれらの組合せから選択される架橋ポリマーを含むゲルと接触させて小粒子を形成する工程と、
前記小粒子を凝集させて複数のより大きな凝集体を形成する工程と、
前記より大きな凝集体を合一させて粒子を形成する工程と、
前記粒子を回収する工程と
を含むプロセス。
Claims (7)
- 少なくとも1つの非晶性ポリエステル樹脂、少なくとも1つの結晶性ポリエステル樹脂;ならびに
スチレンとアクリレートのコポリマー、スチレンとブタジエンのコポリマー、スチレンとメタクリレートのコポリマー、アクリレートとメタクリレートのコポリマー、メタクリレートとアクリル酸のコポリマー、アクリレートとアクリロニトリルのコポリマー、メチルスチレンとブタジエンのコポリマー、メタクリレートとブタジエンのコポリマー、アクリレートとブタジエンのコポリマー、スチレンとイソプレンのコポリマー、メチルスチレンとイソプレンのコポリマー、メタクリレートとイソプレンのコポリマー、アクリレートとイソプレンのコポリマー、およびこれらの組合せから選択される架橋ポリマーを含むゲル
を含むトナー。 - 着色剤、ワックス、およびその組み合わせからなる群から選択される1または複数の成分をさらに含む、請求項1に記載のトナー。
- トナー粒子が、コアおよび前記コアを覆うシェルを有し、前記ゲルがコア中およびシェル中の両方に存在する、請求項1または2に記載のトナー。
- 少なくとも1つの非晶性ポリエステル樹脂、少なくとも1つの結晶性ポリエステル樹脂;ならびに
次式
を含むトナー。 - 着色剤、ワックス、およびその組み合わせからなる群から選択される1または複数の成分をさらに含む、請求項4に記載のトナー。
- 少なくとも1つの界面活性剤を含むエマルション中で少なくとも1つの非晶性ポリエステル樹脂を少なくとも1つの結晶性ポリエステル樹脂と接触させる工程と、
前記エマルションを、スチレンとアクリレートのコポリマー、スチレンとブタジエンのコポリマー、スチレンとメタクリレートのコポリマー、アクリレートとメタクリレートのコポリマー、メタクリレートとアクリル酸のコポリマー、アクリレートとアクリロニトリルのコポリマー、メチルスチレンとブタジエンのコポリマー、メタクリレートとブタジエンのコポリマー、アクリレートとブタジエンのコポリマー、スチレンとイソプレンのコポリマー、メチルスチレンとイソプレンのコポリマー、メタクリレートとイソプレンのコポリマー、アクリレートとイソプレンのコポリマー、およびこれらの組合せから選択される架橋ポリマーを含むゲルと接触させて小粒子を形成する工程と、
前記小粒子を凝集させて複数のより大きな凝集体を形成する工程と、
前記より大きな凝集体を合一させて粒子を形成する工程と、
前記粒子を回収する工程と
を含むプロセス。 - 少なくとも1つの界面活性剤を含むエマルション中で少なくとも1つの非晶性ポリエステル樹脂を少なくとも1つの結晶性ポリエステル樹脂と接触させる工程と、
前記エマルションを着色剤およびワックスの少なくとも一方と接触させる工程と、
前記エマルションを、スチレンとアクリレートのコポリマー、スチレンとブタジエンのコポリマー、スチレンとメタクリレートのコポリマー、アクリレートとメタクリレートのコポリマー、メタクリレートとアクリル酸のコポリマー、アクリレートとアクリロニトリルのコポリマー、メチルスチレンとブタジエンのコポリマー、メタクリレートとブタジエンのコポリマー、アクリレートとブタジエンのコポリマー、スチレンとイソプレンのコポリマー、メチルスチレンとイソプレンのコポリマー、メタクリレートとイソプレンのコポリマー、アクリレートとイソプレンのコポリマー、およびこれらの組合せから選択される架橋ポリマーを含むゲルと接触させて小粒子を形成する工程と、
前記小粒子を凝集させて複数のより大きな凝集体を形成する工程と、
前記より大きな凝集体を合一させて粒子を形成する工程と、
前記粒子を回収する工程と
を含むプロセス。
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