JP5607910B2 - 一成分トナー及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の一態様によれば、ラテックス樹脂と、体積平均粒径が約100nm〜約500nmの高分子スペーサ(large polymeric spacer)を含む少なくとも1種の表面添加剤と、を含む一成分トナーが提供される。
トナーに用いるラテックスの調製に適した任意のモノマーを利用してよい。そのようなラテックスは従来の方法で作製することができる。前述したように、いくつかの実施形態では、乳化凝集によりトナーを作製してもよい。ラテックスエマルションの作成に使用され、該ラテックスエマルション中のラテックス粒子を形成する好適なモノマーの例としては、スチレン類、アクリレート類、メタクリレート類、ブタジエン類、イソプレン類、アクリル酸類、メタクリル酸類、アクリロニトリル類、およびこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
実施形態では、ラテックス樹脂は、界面活性剤または共界面活性剤(co−surfactant)を含む水相中に調製してもよい。ラテックス分散液を形成するために樹脂と一緒に用いることのできる界面活性剤は、固形分の約0.01〜約15重量パーセント、実施形態によっては固形分の約0.1〜約10重量パーセントの量のイオン性界面活性剤または非イオン性界面活性剤であってよい。
或る実施形態では、ラテックスを形成するために開始剤を添加してもよい。
或る実施形態では、ラテックスの形成に連鎖移動剤を用いてもよい。好適な連鎖移動剤としては、ドデカンチオール、オクタンチオール、四臭化炭素、およびこれらの組合せ等が挙げられ、その量は、本開示に従って乳化重合を行ったときにポリマーの分子量特性を制御するために、モノマーの約0.1〜約10パーセント、実施形態によっては約0.2〜約5重量パーセントである。
実施形態によっては、ラテックス粒子形成時に安定化剤を含ませると有利なことがある。好適な安定化剤としては、カルボン酸官能性を有するモノマーが挙げられる。そのような安定化剤は、次式(I)で表され得る:
いくつかの実施形態では、乳化凝集プロセスの速度を調節するためにpH調節剤が添加されてもよい。本発明の方法に用いられるpH調節剤は、生成される産物に悪影響を与えない任意の酸または塩基であってよい。
乳化凝集プロセスにおいて、反応物を混合容器等の好適な反応器に添加してもよい。適量のモノマーを少なくとも2種(実施形態によっては約2〜約10種のモノマー)、安定化剤、界面活性剤(1種または複数種)、開始剤(所望により)、連鎖移動剤(所望により)、およびワックス(所望により)等を反応器内で混合して、乳化凝集プロセスを開始させてもよい。好適なワックスについては、トナー粒子の形成において添加される成分として後述するが、このようなワックスもまた、実施形態によってはラテックス樹脂の形成に有用であり得る。乳化重合を行うために選択する反応条件には、例えば約45〜約120℃、或る実施形態では約60〜約90℃の温度が含まれる。或る実施形態では、重合化は、ワックスが軟化されることでエマルション中への分散および混入が促進されるように、存在する任意のワックスの融点より約10パーセントまで高い温度、例えば約60〜約85℃、或る実施形態では約65〜約80℃で行ってもよい。
上記のようにして作製したラテックス粒子に着色剤を添加してトナーが作製され得る。或る実施形態では、着色剤は分散液に含まれていてもよい。着色剤分散液は、例えば、体積平均粒径が約50nm〜約500nm、或る実施形態では体積平均粒径が約100nm〜約400nmのサイズのサブミクロン着色剤粒子を含んでいてもよい。着色剤粒子は、陰イオン界面活性剤、非イオン界面活性剤、またはこれらの組合せを含む水性水相(aqueous water phase)に懸濁されていてもよい。好適な界面活性剤としては、前述した界面活性剤が挙げられる。或る実施形態では、界面活性剤はイオン性であってもよく、分散液中に着色剤の約0.1〜約25重量パーセント、実施形態によっては着色剤の約1〜約15重量パーセントの量で存在し得る。
或る実施形態では、ラテックスおよび水性着色剤分散液を凝集させる間、またはその前に、凝固剤を添加してもよい。凝固剤は、処理条件に応じて、約1分〜約60分、実施形態によっては約1.25分〜約20分の時間をかけて添加され得る。
乳化凝集合成におけるラテックスまたはトナーの形成中に、ワックス分散液を添加してもよい。好適なワックスとしては、例えば、水およびイオン性界面活性剤、非イオン界面活性剤、またはその組合せを含む水相に懸濁された、体積平均粒径が約50nm〜約1000nm、実施形態によっては約100nm〜約500nmのサイズ範囲のサブミクロンのワックス粒子が挙げられる。好適な界面活性剤としては、前述した界面活性剤が挙げられる。イオン性界面活性剤または非イオン界面活性剤の量は、ワックスの約0.1〜約20重量パーセント、実施形態によっては約0.5〜約15重量パーセントであり得る。
錯体形成を生じさせることのできる任意の凝集剤を本発明のトナーの形成に用いてよい。アルカリ土類金属または遷移金属のどちらの塩も凝集剤として用いることができる。或る実施形態では、ラテックス樹脂コロイドを着色剤と一緒に凝集させるのにアルカリ(II)塩を選択して、トナー複合体を形成することができる。
いくつかの実施形態では、ラテックス、着色剤、および所望により採用してもよい添加剤にpH調節剤を添加して乳化凝集プロセスの速度を調節してもよい。本発明の方法に用いられるpH調節剤は、生成される産物に悪影響を与えない任意の酸または塩基であってよい。
その後、凝集粒子を合一させる。合一は、撹拌、および約80〜約99℃の温度での約0.5時間〜約12時間、或る実施形態では約1時間〜約6時間の加熱を含み得る。更に撹拌することで合一を促進してもよい。
或る実施形態では、その後、トナー凝集体を更に合一させるために、例えば酸を用いて混合物のpHを約3.5〜約6、実施形態によっては約3.7〜約5.5に低下させてもよい。添加する酸の量は、混合物の約0.1〜約30重量パーセント、実施形態によっては混合物の約1〜約20重量パーセントであり得る。
或る実施形態では、上記のようにして形成したトナー粒子に、表面添加剤としてスペーサ分子を添加してもよい。或る実施形態では、そのような添加剤は合一後に添加されてもよい。本明細書において、本明細書中の実施形態で「高分子スペーサ」とも呼ばれる大きな高分子表面添加剤は、約90nm〜約700nm、或る実施形態では約100nm〜約500nm、別の実施形態では約100nm〜約300nmの体積平均粒径を有し得る。
或る実施形態では、トナー粒子は、所望により、または必要であれば、その他の所望により採用してもよい添加剤を含んでいてもよい。例えば、トナーは、更なる正電荷制御剤又は負電荷制御剤を、トナーの約0.1〜約10重量%の量、実施形態によってはトナーの約1〜約3重量%の量含んでいてよい。電荷制御剤(CCA:charge controlling agent)の例としては、BONTRON(登録商標) E−84又はBONTRON(登録商標) E−88(保土谷化学工業株式会社製)等のアルミニウム塩が上げられる。BONTRON E−84は、粉体状の3,5−ジ−tert−ブチルサリチル酸の亜鉛錯体であり、BONTRON E−88は、ヒドロキシアルミニウムビス[2−ヒドロキシ−3,5−ジ−tert−ブチルベンゾエート]と3,5−ジ−tert−ブチルサリチル酸の混合物である
本開示に従って作製されたトナーは、極端な相対湿度(RH)条件に曝された際に優れた帯電特性を有し得る。低湿度ゾーン(Cゾーン)は約10℃/15%RHであり、高湿度ゾーン(Aゾーン)は約28℃/85%RHである。本開示のトナーは、母体トナーの電荷対質量比(Q/M)が、約−3〜約−35μC/g、表面添加剤ブレンド後の最終的なトナーの帯電量が−5〜約−50μC/gとなり得る。
本発明に係るトナーは、印刷機、複写機等の種々の画像形成デバイスに使用することができる。本開示に従って作製されたトナーは、画像形成方法、特に約90パーセントを超えるトナー転写効率で作動し得るゼログラフィー法等の電子写真方法にとって優れたトナーであり、そのような方法には、例えばクリーナーを備えていない小型機器用に設計された方法または優れた画像解像度、受容可能な信号対雑音比、および画像均一性を有する高品質カラー画像を提供するようにデザインされた方法がある。更に、本発明のトナーは、デジタル画像形成のシステムおよびプロセスを初めとする電子写真画像形成・印刷プロセスに選択することもできる。
本明細書に開示されているトナーを用いた画像形成方法も想定される。画像形成法は、電子印刷磁気画像特性認識装置における画像の生成、およびその後の本発明のトナー組成物を用いた画像の現像を含む。静電手段による光導電性材料表面での画像の形成および現像は当業者に公知である。基本的なゼログラフィー法では、光導電性絶縁層に均一に静電荷を配置し、この層を光と影からなる画像に露光して、この層の光に曝された領域の電荷を消失させ、得られた静電潜像を、細かく粉砕された検電材料、例えばトナーを、画像上に堆積させて現像する。トナーは通常、層の電荷保持領域に引き寄せられ、それによって静電潜像に対応するトナー画像が形成される。次いで、この粉末による画像は紙等の支持体表面に転写され得る。転写された画像は続いて、熱によって支持体表面に永久的に固定され得る。光導電層を均一に帯電させた後、この層を光と影からなる画像に露光することにより静電画像を形成する代わりに、この層を画像形状に直接帯電させることで静電画像を形成してもよい。その後、粉末画像を光導電層に定着させ、粉体画像の転移が防止してもよい。溶媒処理またはオーバーコーティング処理等のその他の好適な定着手段で、前述の熱定着工程に代えてもよい。
<1> ラテックス樹脂、および
体積平均粒径が100nm〜500nmの高分子スペーサを含む少なくとも1種の表面添加剤
を含む一成分トナー。
前記高分子スペーサが、ポリスチレン、フルオロカーボンポリマー、ポリウレタン、ポリオレフィン、ポリエステル、およびこれらの組合せからなる群から選択される、
<1>に記載の一成分トナー。
ポリスチレン、フルオロカーボンポリマー、ポリウレタン、ポリオレフィン、ポリエステルおよびこれらの組合せからなる群から選択され、かつ体積平均粒径が90nm〜700nmである高分子スペーサを含む、少なくとも1種の表面添加剤
を含む一成分トナー。
前記小粒子を凝集させる工程;
前記小粒子を合一させてトナー粒子を形成する工程;
前記トナー粒子を、ポリスチレン、フルオロカーボンポリマー、ポリウレタン、ポリオレフィン、ポリエステルおよびこれらの組合せからなる群から選択され、かつ体積平均粒径が90nm〜700nmである高分子スペーサを含む、少なくとも1種の表面添加剤と混合する工程;並びに
前記トナー粒子を回収する工程
を含む、一成分トナーの製造方法。
OEMトナーにおける「C」、「Y」、「M」、「K」はそれぞれ、「シアントナー」、「イエロートナー」、「マゼンタトナー」、「ブラックトナー」を示す。実施例1ではブラックトナー(K)を使用した。
「kp」は「1000ページ」を示し、表1において「0kp」の行は、印刷前(すなわち、印刷数が0であるときの)電荷対質量比(Q/M)を示し、「4kp」の行は、4000枚印刷後の電荷対質量比(Q/M)を示す。
表2における試験3〜試験5ではそれぞれ、2つのサンプルについて調べた。
また、表2における「レベル」は欠陥の深刻さを示し、より高いレベルはより重大な欠陥を有することを示す。なお、レベル2より低いレベル(すなわち、レベル0又は1)が許容レベルであり、表2において「可」(acceptable)として示されている。
Claims (2)
- スチレンアクリレートポリマー、スチレンブタジエンポリマー、スチレンメタクリレートポリマー、ポリエステル、およびこれらの組合せからなる群から選択されるラテックス樹脂、
0.01〜1.25重量%の量で存在し、体積平均粒径が150nmのポリメチルメタクリレート高分子スペーサを含む表面添加剤、並びに
下記式(I)で表される安定化剤、
を含む一成分トナー。
(式(I)中、R1は水素またはメチル基であり、R2およびR3は、独立して、炭素数1〜12のアルキル基またはフェニル基から選択され、nは0〜20の整数である。) - 前記安定化剤が、ベータカルボキシエチルアクリレート(β−CEA)、ポリ(2−カルボキシエチル)アクリレート、2−カルボキシエチルメタクリレート、及びこれらの組合せからなる群から選択される、請求項1に記載の一成分トナー。
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