JP2012247776A

JP2012247776A - ハイパー着色された黒色低温溶融トナー

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Publication number: JP2012247776A
Application number: JP2012108087A
Authority: JP
Inventors: Daryl W Vanbesien; ダリル・ダブリュ・ヴァンベシエン; Kamel-Kasmaei Majid; マジッド・カメル; Hwon Kuon; クォン・フォン; Yang Sophia; スィア・ヤン; Kimberly D Nosella; キンバリー・ディー・ノセッラ; Richard P N Veregin; リチャード・ピー・エヌ・ヴェアジン; Tie Hwee Ng; タイ・ヒー・ナグ
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2011-05-30
Filing date: 2012-05-10
Publication date: 2012-12-13
Also published as: US20120308925A1; US9612549B1; MX2012006030A; CA2777848A1; BR102012012913A2; RU2012122307A; RU2594156C2; CA2777848C

Abstract

【課題】誘電損失が小さく、又帯電量の高い、転写特性及び定着特性に優れる黒色トナーを提供する。
【解決手段】アモルファス樹脂と、任意成分の結晶性樹脂と、ワックスと、任意成分のシェルと、任意成分の黒色着色剤と、サーマルカーボンブラックとを含む、該サーマルカーボンブラックは、灰分が約０．０２〜約０．２％であり、ｐＨが約９〜約１１であり、窒素表面積が約７〜約１２ｍ２／ｇであり、サーマルカーボンブラックであるトナー。
【選択図】なし

Description

カーボンブラックは、色密度（単位重量あたりの着色）が大きく、黒色度が高く、耐光堅牢度が高い有機顔料である。カーボンブラックを含むトナーは、帯電量が小さく、誘電損失が大きく、この両因子はどちらも転写効率を低下させ、画質を悪化させる。黒色顔料は、他の顔料よりも導電性が高いことが知られており、したがって、このようなカーボンブラック顔料は、トナー粒子の中で導電性経路を形成すると考えられる。したがって、誘電損失が小さく、それによって、帯電量を高め、費用を安くすることが可能であり、ハイパー着色された低温溶融黒色トナーの必要性が依然として存在する。

本開示は、サーマルカーボンブラックを含む、ハイパー着色された黒色低温溶融トナー組成物を記載しており、このトナーは、誘電損失が少なく、摩擦帯電が大きいことを示す。

アモルファス樹脂と、任意成分の結晶性樹脂と、ワックスと、任意成分のシェルと、任意成分の黒色着色剤と、サーマルカーボンブラックとを含む、低温溶融トナー組成物が開示されており、サーマルカーボンブラックが存在することで、サーマルカーボンブラックを含まない同様のトナーと比較して、誘電損失の少ないトナーが得られる。

アモルファス樹脂と、任意成分の結晶性樹脂と、ワックスと、任意成分のシェルと、場合により黒色着色剤と、サーマルカーボンブラックを含み、サーマルカーボンブラックは、灰分が約０．０２〜約０．２％であり、ｐＨが約９〜約１１であり、窒素表面積が約７〜約１２ｍ^２／ｇである、画像形成に使用するための低温溶融ポリエステルトナーが開示される。トナーは、２種類のアモルファス樹脂を含んでいてもよい。トナーは、約１８〜約２５％のアモルファス樹脂と、約１８〜約２５％の第２の樹脂とを含んでいてもよい。トナーは、約６〜約７％の結晶性樹脂と、存在する場合には、約２８〜約３５％のシェルと、約０〜約６％の黒色着色剤とを含んでいてもよく、黒色着色剤は、平均一次粒径が約３０ｎｍであり、ＢＥＴ表面積が約６５ｍ^２／ｇであるファーネスカーボンブラックである。トナーは、約１〜約３０％のサーマルカーボンブラックを含んでいてもよい。

サーマルカーボンブラック（ＴＣＢ）は、燃料を燃やすことによって熱分解温度まで加熱した炉に天然ガスを導入し、ガスを分解させることによって、熱分解プロセスによって作られるカーボンブラックである。ＴＣＢは、オイルファーネスカーボンブラック、アセチレンカーボンブラック、他のカーボンブラックと比べ、粒径が大きく、構造が小さく、比表面積が小さい。カーボンブラックのスペクトルに沿って、ＴＣＢは、最大の粒径をもち、粒子の凝集度または構造が最も小さい。ＴＣＢは、製造中に完全に燃焼させるため、良好な電気絶縁性をもち、不純物の含有量（例えば、灰分および硫黄の含有量）が少ない。ＴＣＢが天然ガスから誘導されるため、ＴＣＢは、産業的なスケールで入手可能なカーボンの中で純度が高い形態のひとつである。ＴＣＢは、例えば、Ｃａｎｃａｒｂ，Ｌｔｄ．，ＭｅｄｉｃｉｎｅＨａｔ，Ａｌｂｅｒｔａ，ＣＡによって製造される。ＴＣＢは、灰分が約０．０２〜約０．２％であり、ｐＨが約９〜約１１であり、窒素表面積が約７〜約１２ｍ^２／ｇである。

「生物由来」は、例えば、石油、石炭または他の化石燃料から得られる試薬と比較して、現存している動物、植物または微生物に由来するか、またはこれらから誘導されることを示すという意味である。

「過剰な顔料」およびその文法的な形態は、現時点で使用されている従来型のトナーおよび／または名目上のトナーよりも顔料の量が多いトナーまたはトナー調合物を記述するという意味であり、一般的に、顔料含有量は、重量基準で約４〜約８重量％である。ハイパー着色されたトナーは、従来型のトナーよりも顔料が少なくとも約１５％、少なくとも約２５％、少なくとも約３５％、少なくとも約４５％、またはそれ以上多いトナーである。また、料を過剰に含むトナー調合物は、基材にトナー粒子を印刷し、融合させ、１種類のカラー片で１００％塗りつぶされた領域をもつ画像を形成し、画像の厚みは、例えば、米国特許公開第２０１１０２５０５３６号に与えられるように、トナー粒子の直径の約７０％未満である。

「低温溶融」は、Ｔ_ｇが約４５℃〜約８５℃、約５０℃〜約６５℃、約５０℃〜約６０℃のトナーに関する。また、低温溶融は、融合温度が約７５℃〜約１５０℃、約８０℃〜約１４０℃、約９０℃〜約１３０℃のトナーに関していてもよい。

目的のトナー粒子は、ポリエステル樹脂を含んでいてもよい。組成物は、２種類以上の形態または種類のポリマーを含んでいてもよく、例えば、２つ以上の異なるポリマー、例えば、異なるモノマーで構成される２つ以上の異なるポリエステルポリマーを含んでいてもよい。ポリマーは、交互コポリマー、ブロックコポリマー、グラフトコポリマー、分岐コポリマー、架橋コポリマーなどであってもよい。

トナー粒子は、界面活性剤、ワックス、シェルなどのような他の任意成分の試薬を含んでいてもよい。トナー組成物は、場合により、不活性粒子を含んでいてもよく、この不活性粒子は、トナー粒子の媒剤として役立つことがあり、本明細書に教示されている樹脂を含んでいてもよい。不活性粒子は、例えば、特定の機能を与えるために改質されてもよい。したがって、その表面が誘導体化されていてもよく、望ましい目的のため、例えば、電荷を保持するため、または磁場を保有するために、粒子を製造してもよい。

トナーの誘電損失は、約５×１０^−３〜約７５×１０^−３、約１０×１０^−３〜約４０×１０^−３、約７５×１０^−３未満、約５５×１０^−３未満、約４０×１０^−３未満、約３５×１０^−３未満、約２５×１０^−３未満である。誘電損失は、約５０未満、約４０未満、約３０未満である。

トナーまたはトナー粒子を作成するときいに、１種類、２種類またはそれ以上のポリマーを使用してもよい。２種類以上のポリマーを使用するとき、ポリマーは、任意の適切な比率（例えば、重量比）であってもよく、例えば、２種類の異なるポリマーが、設計の選択肢として、約１％（第１のポリマー）／９９％（第２のポリマー）〜約９９％（第１のポリマー）／１％（第２のポリマー）、約１０％（第１のポリマー）／９０％（第２のポリマー）〜約９０％（第１のポリマー）／１０％（第２のポリマー）などであってもよい。第１のポリマーおよび第２のポリマーは、それぞれ、約１０〜約４０重量％、約１５〜約３５重量％、約２０〜約３０重量％の量で存在していてもよい。

ポリマーは、固形分基準で、トナー粒子の約６５〜約９５重量％、約７５〜約８５重量％の量で存在していてもよい。

適切なポリエステル樹脂としては、例えば、スルホン酸化されたもの、スルホン酸化されていないもの、結晶性、アモルファス、これらの組み合わせなどが挙げられる。ポリエステル樹脂は、直鎖、分岐したもの、架橋したもの、これらの組み合わせなどであってもよい。

混合物（例えば、アモルファスポリエステル樹脂と結晶性ポリエステル樹脂）を使用する場合、結晶性ポリエステル樹脂とアモルファスポリエステル樹脂との比率は、約１：９９〜約３０：７０、約５：９５〜約２５：７５、約１０：９０〜約１５：９５の範囲であってもよい。混合物は、２種類のアモルファス樹脂を含んでいてもよい。したがって、それぞれのアモルファス樹脂は、約１０％〜約４０％、約１５％〜約３０％、約２０％〜約２５％の量で存在していてもよい。結晶性樹脂は、約３〜約１５％、約４〜約１０％、約５〜約８％の量で存在していてもよい。

ポリエステル樹脂は、合成によって、例えば、カルボン酸基を含む試薬とアルコールを含む別の試薬とのエステル化反応によって得られてもよい。アルコール試薬は、２個以上のヒドロキシル基、３個以上のヒドロキシル基を含んでいてもよい。酸は、２個以上のカルボン酸基、３個以上のカルボン酸基を含んでいてもよい。３個以上の官能基を含む試薬だと、ポリマーの分岐および架橋を可能にするか、促進するか、または可能にした上で促進する。

有機ポリ酸またはポリエステルの試薬は、例えば、樹脂の約４０〜約６０モル％、約４２〜約５２モル％、約４５〜約５０モル％の量で存在していてもよく、場合により、第２のポリ酸を、樹脂の約０．１〜約１０モル％の量で使用してもよい。

有機ポリオールの量は、樹脂の約４０〜約６０モル％、約４２〜約５５モル％、約４５〜約５３モル％の量で存在していてもよく、第２のポリオールを、樹脂の約０．１〜約１０モル％、約１〜約４モル％の量で使用してもよい。

不飽和アモルファスポリエステル樹脂をラテックス樹脂として使用してもよい。

アモルファス樹脂としては、アルコキシル化ビスフェノールＡフマレート／テレフタレート系ポリエステルおよびコポリエステル樹脂、例えば、ポリ（プロポキシル化ビスフェノールＡコ−フマレート）樹脂が挙げられる。

結晶性ポリエステル樹脂を作成するために、有機ポリオールは、約４０〜約６０モル％、約４２〜約５５モル％、約４５〜約５３モル％の量で選択される脂肪族ポリオールを含み、第２のポリオールを、樹脂の約０．１〜約１０モル％、約１〜約４モル％の量で使用してもよい。

結晶性樹脂を調製するための有機ポリ酸またはポリエステルの試薬は、例えば、樹脂の約４０〜約６０モル％、約４２〜約５２モル％、約４５〜約５０モル％の量で選択されてもよく、場合により、第２のポリ酸は、約０．１〜約１０モル％の量で選択されてもよい。

結晶性樹脂としては、エチレングリコールと、ドデカン二酸およびフマル酸コモノマーの混合物から作られる樹脂が挙げられる。

他の樹脂またはポリマーの例としては、限定されないが、ポリ（スチレン−ブタジエン）、ポリ（メチルスチレン−ブタジエン）、ポリ（メチルメタクリレート−ブタジエン）、およびこれらの組み合わせが挙げられる。

結晶性樹脂は、種々の融点を有していてもよく、例えば、融点が約３０℃〜約１２０℃、約５０℃〜約９０℃、約６０℃〜約８０℃であってもよい。結晶性樹脂は、数平均分子量（Ｍ_ｎ）が、ゲル透過クロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定した場合、例えば、約１，０００〜約５０，０００、約２，０００〜約２５，０００であってもよく、重量平均分子量（Ｍ_ｗ）が、ＧＰＣによって決定される場合、例えば、約２，０００〜約１００，０００、約３，０００〜約８０，０００であってもよい。結晶性樹脂の分子量分布（Ｍ_ｗ／Ｍ_ｎ）は、例えば、約２〜約６、約３〜約４であってもよい。

ポリエステル反応で使用可能な縮合触媒としては、チタン酸テトラアルキル、ジアルキルスズオキシド、アルミニウムアルコキシド、またはこれらの組み合わせが挙げられる。

このような触媒は、反応混合物中の出発物質であるポリ酸、ポリオールまたはポリエステルの試薬の量を基準として、約０．０１モル％〜約５モル％の量で使用されてもよい。

分岐剤を使用してもよく、多価ポリ酸が挙げられ、樹脂の約０．０１〜約１０モル％、約０．０５〜約８モル％、または約０．１〜約５モル％の量で使用される。

ポリマーを架橋することが望ましい場合がある。架橋するのに適切な樹脂は、反応性基（例えば、Ｃ＝Ｃ結合）またはペンダント基または側鎖（例えば、カルボン酸基）をもつ樹脂である。樹脂は、例えば、開始剤を用いる遊離ラジカル重合によって架橋させることができる。適切な開始剤としては、過酸化物、アゾ化合物、これらの組み合わせなどが挙げられる。使用する開始剤の量は、架橋度に比例し、したがって、ポリエステル材料のゲル含有量に比例する。使用する架橋剤の量は、例えば、ポリエステル樹脂の約０．０１〜約１０重量％、約０．１〜約５重量％の量であってもよい。架橋させる場合、実質的にすべての開始剤が消費されることが望ましい。

ポリ酸／ポリエステルおよびポリオールの試薬を、場合により触媒とともに、一緒に混合し、高温でインキュベートし（嫌気的に行ってもよい）、エステル反応を平衡状態になるまで行うことができ、エステル化反応でエステル結合が生成して、一般的に、水またはアルコール、例えば、メタノールが得られる。減圧下で反応を行い、重合を促進することができる。生成物を実際に知られている方法で集め、これも実際に知られている方法乾燥させ、粒状物を得てもよい。

適切な着色剤としては、カーボンブラックを含むもの、例えば、ＲＥＧＡＬ３３０（登録商標）およびＮｉｐｅｘ３５、マグネタイト、例えば、Ｍｏｂａｙマグネタイト、ＭＯ８０２９（商標）およびＭＯ８０６０（商標）、Ｃｏｌｕｍｂｉａｎマグネタイト、ＭＡＰＩＣＯ（登録商標）ＢＬＡＣＫ、表面処理されたマグネタイト、Ｐｆｉｚｅｒマグネタイト、ＣＢ４７９９（商標）、ＣＢ５３００（商標）、ＣＢ５６００（商標）およびＭＣＸ６３６９（商標）、Ｂａｙｅｒマグネタイト、ＢＡＹＦＥＲＲＯＸ８６００（商標）および８６１０（商標）、ＮｏｒｔｈｅｒｎＰｉｇｍｅｎｔマグネタイト、ＮＰ６０４（商標）およびＮＰ−６０８（商標）、Ｍａｇｎｏｘマグネタイト、ＴＭＢ−１００（商標）またはＴＭＢ１０４（商標）などが挙げられる。

カラー顔料（例えば、シアン、マゼンタ、イエロー、レッド、オレンジ、グリーン、ブラウン、ブルー）またはこれらの混合物を使用してもよい。水系顔料分散物として、さらなる１種類以上の顔料を用いてもよい。

着色剤（例えば、ファーネスカーボンブラック、シアン、マゼンタおよび／またはイエローの着色剤）を、トナーに望ましい色を付与するのに十分な量で組み込んでもよい。一般的に、顔料または染料は、固形物基準で、トナー粒子の約２重量％〜約３５重量％、約５重量％〜約２５重量％、約５重量％〜約１５重量％の量で使用されてもよい。したがって、ファーネスカーボンブラックは、約２％まで、約４％まで、約６％まで、約８％まで、約１０％まで、またはそれ以上の量で存在する。ファーネスカーボンブラックは、粒径が約２０ｎｍ〜約４０ｎｍ、約２５ｎｍ〜約３５ｎｍ、ＢＥＴ表面積が、約５０〜約８０ｍ^２／ｇ、約６０〜約７０ｍ^２／ｇであってもよい。

黒色着色剤、例えば、ファーネスカーボンブラック（例えば、限定されないが、Ｎｉｐｅｘ３５）を、部分的にＣａｎｃａｒｂＮ９９１または任意の他のＴＣＢと置き換えてもよい。このようなＴＣＢは、例えば、灰分が約０．０２〜約０．２％、ｐＨが約９〜約１１、窒素表面積が約７〜約１２ｍ^２／ｇという性質をもっていてもよい。他の性質としては、限定されないが、３２５メッシュ％（ｐｐｍ）が最大で０．２５、３２５メッシュの上の磁力％（ｐｐｍ）が最大で０．００５、ｃｍ^３／１００ｇでの油吸収数の最大が４４、合計硫黄％（ｐｐｍ）が約０．００６、トルエン抽出物％が最大で約０．５、最大熱損失％が約０．１、などが挙げられる。ＴＣＢは、容積平均径は約１００〜約８００ｎｍ、約２００〜約６００ｎｍ、約３００〜約５００ｎｍであってもよい。

ＴＣＢを黒色着色剤と組み合わせる場合、黒色着色剤は、重量基準で、約０．１％〜約２０％、約１％〜約１５％、約１５％まで、約１０％まで、約７％までの量で存在していてもよく、ＴＣＢは、約０．１％〜約２０％、約１％〜約１５％、約２５％まで、約２０％まで、約１５％まで、約１０％まで、約７％までの量で存在していてもよい。ＴＣＢが、トナーで使用される唯一の黒色顔料である場合、ＴＣＢは、約１％〜約３０％、約２％〜約２０％、約３％〜約１５％、約１５％まで、約２０％まで、約２５％まで、またはそれ以上の量で存在していてもよい。

黒色着色剤の量およびＴＣＢの量は、本明細書に記載しているようなハイパー着色されたトナーを得るために、上で示した量よりも多い量になるように調節されてもよい。

２種類以上の着色剤がトナー粒子に存在していてもよい。例えば、青色顔料の第１の着色剤が、固形分基準で、トナーの約２重量％〜約１０重量％、約３重量％〜約８重量％、または約５重量％〜約７重量％の量で存在していてもよく、黄色顔料の第２の着色剤は、固形分基準でトナー粒子の約５重量％〜約２０重量％、約６重量％〜約１５重量％、約７重量％〜約１０重量％などの量で存在していてもよい。

トナー組成物は、界面活性剤を含む分散物の状態であってもよい。ポリマーおよび他のトナー成分を組み合わせる乳化凝集法によって、１つ以上の界面活性剤を使用し、エマルションを作成してもよい。

１種類、２種類またはそれ以上の界面活性剤を使用してもよい。界面活性剤は、イオン系界面活性剤および非イオン系界面活性剤、またはこれらの組み合わせから選択されてもよい。

界面活性剤の合計量は、トナーを形成する組成物の約０．０１重量％〜約５重量％、約０．７５重量％〜約４重量％、約１重量％〜約３重量％の量で使用してもよい。

本開示のトナーは、場合により、ワックスを含んでいてもよく、ワックスは、１種類のワックスであるか、または２種類以上の異なるワックスの混合物であってもよい（以下、「ワックス」と定義する）。

ワックスは、例えば、トナー粒子の約１重量％〜約２５重量％、約５重量％〜約２０重量％の量で存在していてもよい。

ワックスは、重量平均分子量が約５００〜約２０，０００、約１，０００〜約１０，０００であってもよい。使用可能なワックスとしては、例えば、ポリオレフィン、植物由来のワックス、動物由来のワックス、鉱物由来のワックス、石油由来のワックス、高級脂肪酸および高級アルコールから得られるエステルワックスなどが挙げられる。

凝集因子は、無機カチオン性凝固剤であってもよく、例えば、塩化ポリアルミニウム（ＰＡＣ）、ポリアルミニウムスルホシリケート（ＰＡＳＳ）、金属ハロゲン化物などであってもよい。

凝集因子は、トナー中の合計固形分を基準として、約０〜約１０重量％、約０．０５〜約５重量％の量で存在していてもよい。

凝集プロセスから金属錯化イオン（例えば、アルミニウム）を封鎖するために、金属イオン封鎖剤またはキレート化剤が、凝集が終了した後に導入されてもよい。したがって、金属イオン封鎖剤、キレート化剤または錯化剤は、有機錯化成分を含んでいてもよい。

二酸化ケイ素またはシリカ（ＳｉＯ_２）、チタニアまたは二酸化チタン（ＴｉＯ_２）および／または酸化セリウムのうち１つ以上と、トナー粒子を混合してもよい。ステアリン酸亜鉛も、外部添加剤として使用してもよい。ステアリン酸カルシウムおよびステアリン酸マグネシウムも同様の機能を与えるだろう。

媒剤粒子としては、トナー粒子と反対の極性の電荷を静電的に得ることが可能な粒子が挙げられる。適切な媒剤粒子の具体例としては、顆粒状ジルコン、顆粒状ケイ素、ガラス、鋼鉄、ニッケル、フェライト、鉄フェライト、二酸化ケイ素、ニッケルベリー媒剤などが挙げられる。

トナー粒子は、任意の方法によって調製されてもよい。例えば、ポリエステル樹脂および目的のサーマルカーボンブラックを用い、任意の乳化／凝集法を使用してもよい。懸濁およびカプセル化プロセスのような化学プロセスを含め、トナー粒子を調製する任意の適切な方法を使用してもよい。

乳化させた後、樹脂、顔料、任意要素のワックス、任意の他の望ましい添加剤のエマルション状態の混合物を、場合により、上述の界面活性剤を用いて凝集させ、次いで、場合により、凝集混合物を融着させることによって、トナー組成物を調製してもよい。

上の混合物を調製した後、最初の重合反応から得られる小さな粒子（ナノメートル程度の大きさであることが多い）から、もっと大きな粒子または凝集物（マイクロメートル程度の大きさであることが多い）を作成することが望ましいことが多い。凝集因子を混合物に加えてもよい。適切な凝集因子としては、例えば、二価のカチオン、多価のカチオンまたはこれらを含む化合物の水溶液が挙げられる。

凝集因子を、樹脂またはポリマーのガラス転移点（Ｔ_ｇ）よりも低い温度で、混合物に加えてもよい。

凝集因子を、反応混合物の約０．１パーツパーハンドレッド（ｐｐｈ）〜約１ｐｐｈ、約０．２５ｐｐｈ〜約０．７５ｐｐｈの量で混合物成分に加えてもよい。

粒子の凝集を制御するために、時間をかけて、凝集因子を混合物に計量して加えてもよい。

所定の望ましい粒径が得られるまで粒子を凝集させ、次いで、成長プロセスを止める。

トナー粒子の特徴を、任意の適切な技術および装置によって決定してもよい。体積平均粒径および幾何標準偏差を、ＢｅｃｋｍａｎＣｏｕｌｔｅｒＭｕｌｔｉｓｉｚｅｒ３のような測定装置を用い、製造業者の指示にしたがって操作して測定してもよい。

成長および成形を、凝集が融着とは別個に起こる条件で行ってもよい。凝集段階および融着段階を別個に行うために、凝集プロセスを、例えば、約４０℃〜約９０℃、いくつかの実施形態では、約４５℃〜約８０℃の高温で、剪断条件で行ってもよく、この温度は、樹脂またはポリマーのＴ_ｇより低い温度であってもよい。

凝集が終わってから融着の前に、凝集した粒子に樹脂をコーティングし、粒子表面にシェルを形成させてもよい。本明細書に記載の任意の樹脂または当該技術分野で知られているような任意の樹脂をシェルとして使用してもよい。

シェルの樹脂を、当業者が利用可能な任意の方法によって、凝集した粒子に塗布してもよい。

シェルは、トナー成分の約１重量％〜約８０重量％、約１０重量％〜約４０％、約２０重量％〜約３５重量％の量で存在していてもよい。

所望の粒径になるまで凝集させ、場合により任意のシェルを塗布した後、粒子が所望の最終形状になるまで融着させてもよく、融着は、例えば、混合物を約４５℃〜約１００℃、実施形態では、約５５℃〜約９９℃の温度（この温度は、トナー粒子を形成させるのに利用される樹脂のガラス転移点より低い温度であってもよい）まで加熱し、および／または、例えば、約１００ｒｐｍ〜約１，０００ｒｐｍ、実施形態では、約２００ｒｐｍ〜約８００ｒｐｍまで撹拌を遅くすることによって行われてもよい。融着は、約０．０１〜約９時間、実施形態では、約０．１〜約４時間で達成されてもよい。

場合により、凝固剤を使用してもよい。適切な凝固剤の例としては、限定されないが、安息香酸アルキルエステル、エステルアルコール、グリコール／エーテル型溶媒、長鎖脂肪族アルコール、芳香族アルコール、これらの混合物などが挙げられる。

凝固剤（または、凝固する薬剤または凝固補助剤）は、乳化／凝集プロセスの後の段階中（例えば、第２の加熱工程中）に、つまり、一般的に樹脂またはポリマーのＴ_ｇより高い温度で蒸発する。したがって、最終的なトナー粒子は、任意の残留凝固剤を含まないか、本質的に含まないか、実質的に含まない。任意の残留凝固剤が最終的なトナー粒子に存在していてもよい程度まで、残留凝固剤の量は、凝固剤の存在が、トナーまたは現像剤の任意の性質または性能に影響を与えない量である。

トナーは、任意の既知の電荷添加剤、帯電促進分子などを含んでいてもよい。表面添加剤の例としては、金属塩、脂肪酸金属塩、コロイド状シリカ、金属酸化物、酸化アルミニウム、酸化セリウム、潤滑剤、チタン酸ストロンチウム、ＳｉＯ_２、これらの混合物などのうち、１つ以上が挙げられる。

シリカは、例えば、トナーの流動性、摩擦性向上、混合制御、現像安定性および転写安定性の向上、トナーのブロッキング温度を高めることができる。ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウムまたはステアリン酸マグネシウムは、現像剤の導電性、摩擦性向上、トナーの電荷および電荷の安定性を高めることもできる。

トナーの光沢は、粒子内に保持されている金属イオン、例えば、Ａｌ^３＋の量によって影響を受けることがある。保持されている金属イオンの量は、キレート剤（例えば、ＥＤＴＡ）を加えることによって調節されてもよい。本開示のトナー粒子に保持されている触媒、例えば、Ａｌ^３＋の量は、約０．１ｐｐｈ〜約１ｐｐｈ、約０．２５ｐｐｈ〜約０．８ｐｐｈであってもよい。本開示のトナーの光沢度は、ＧａｒｄｎｅｒＧｌｏｓｓＵｎｉｔｓ（ｇｇｕ）によって測定した場合、約２０〜約１００ｇｇｕ、約５０〜約９５ｇｇｕ、約６０〜約９０ｇｇｕであってもよい。

接触融合用途のためのトナー特性は、融合の自由度であり、すなわち、最低固定温度（ＭＦＴ）と熱オフセット温度の温度差であり、約５０℃〜約１００℃、約７５℃〜約１００℃、約８０℃〜約１００℃、約９０℃〜約９５℃であるとよい。

トナー粒子を評価するために、トナーを標準的な３５μｍＸｅｒｏｘＤｏｃｕＣｏｌｏｒ２２４０媒剤を用いて特定のＴＣ（トナー濃度、例えば、８％）にし、ＡゾーンおよびＣゾーンで一晩置いて平衡状態にし、次いで、Ｔｕｒｂｕｌａ（登録商標）ミキサーで２分間または６０分間混合した後に電荷を評価することによって元々の電荷を測定することができる。電荷性能は、２種類の環境を変えたチャンバで試験することができ、片方のチャンバは、低湿度ゾーン（Ｃゾーンとしても知られる）であり、他方のチャンバは、高湿度ゾーンであってもよい（Ａゾーンとしても知られる）。電荷量は、チャージスペクトログラフプロセス（ＣＳＧ）の画像分析によって測定される値である。ＣゾーンおよびＡゾーンにおいて、トナーの電荷質量比（ｑ／ｄ）（典型的には、フェムトクーロン／（ｍｍ）の単位を用いる）は、既知のチャージスペクトログラフで測定することができる。摩擦電荷をブローオフしたときのＱ／ｍ値（単位μＣ／ｇ）は、ブローオフ法を用いて測定してもよい。所定量のトナーを媒剤とブレンドする。ブレンドは、４オンスのガラス瓶に入れ、塗料シェーカーによって行ってもよく、または、ミキサーで行ってもよい。トナーおよび媒剤成分をブレンドすることによって相互作用が生じ、トナー粒子は負に帯電し、媒剤粒子は正に帯電する。得られた混合物のサンプルをＲｏｂｏｔＣａｇｅに入れ、計量する。装置内の空気および真空源によって、トナーは媒剤からはずれ、媒剤は、ふるい分けしたＲｏｂｏｔＣａｇｅに残る。媒剤上に残った電荷を、単位クーロンで電位計によって検出する（摩擦電気に関連する）。残留電荷と吹き飛ばされたトナーの重量を用い、摩擦電気を計算することができる。吹き飛ばされたトナーおよび残った媒剤の重量を用い、トナーの濃度を計算することができる。

トナーは、極端な相対湿度（ＲＨ）条件にさらされたときに、適切な帯電特性を有していてもよい。Ｃゾーンは、約１０℃、１５％ＲＨであってもよく、Ａゾーンは、約２８℃、８５％ＲＨであってもよい。

本開示のトナーは、元々のトナーの電荷質量比（Ｑ／ｍ）が約−５μＣ／ｇ〜約−９０μＣ／ｇであってもよく、表面添加剤をブレンドした後の最終的なトナーの電荷が、約−１５μＣ／ｇ〜約８０μＣ／ｇであってもよい。

乾燥したトナー粒子は、外部表面添加剤を除き、以下の特徴を有していてもよい。（１）体積平均径（「体積平均粒径」とも呼ばれる」）が約２．０〜約１５．０μｍ、いくつかの実施形態では、約２．５〜約１０．０μｍで、いくつかの実施形態では、約３．０〜約７．０μｍである。（２）数平均幾何標準偏差（ＧＳＤｎ）および／または体積平均幾何標準偏差（ＧＳＤｖ）が約１．１８〜約１．３０、いくつかの実施形態では、約１．２１〜約１．２４である。（３）真円度が約０．９〜約１．０（例えば、ＳｙｓｍｅｘＦＰＩＡ２１００分析機を用いて測定される）、いくつかの実施形態では、約０．９５〜約０．９８５で、いくつかの実施形態では、約０．９６〜約０．９８である。

このようにして作られたトナー粒子は、現像組成物に配合されてもよい。トナー粒子を、媒剤粒子と混合し、二成分系現像組成物を得てもよい。現像剤中のトナー濃度は、現像剤の合計重量の約１重量％〜約２５重量％、いくつかの実施形態では、約２重量％〜約１５重量％であってもよく、現像組成物の残りの部分は媒剤である。しかし、望ましい特性をもつ現像組成物を得るために、トナーおよび媒剤の割合を変えたものを用いてもよい。

静電印刷プロセスまたは電子写真プロセスにトナーまたは現像剤を利用してもよい。例えば、磁気ブラシによる現像、単成分のジャンピング現像、ハイブリッドスカベンジレスによる現像（ＨＳＤ）などの任意の既知の種類の画像現像システムを画像現像デバイスに用いてもよい。これらの現像システムおよび同様の現像システムは、当業者の範囲内である。

本明細書で使用する場合、「室温」（ＲＴ）は、約２０℃〜約３０℃の温度を指す。

１ＬＮａｌｇｅｎｅ瓶に、５２ｇのＣａｎｃａｒｂＮ９９１乾燥カーボンブラック顔料、４．６４ｇのＴａｙｃａｐｏｗｅｒＢＮ２０６０界面活性剤（ＴａｙｃａＣｏｒｐ．）、２４５ｇの脱イオン（ＤＩ）水を加えることによって、ＣａｎｃａｒｂＮ９９１分散物を製造した。Ｎａｌｇｅｎｅ瓶の残りの容積を０．２５インチのステンレス鋼ショットで満たした。次いで、この瓶を速度約２４０ｒｐｍで４８時間転がした。得られた顔料分散物は、固体保持量が１８％であり、Ｄ_５０の大きさが５３０ｎｍであった。
実施例

（実施例１）８．７％のＮｉｐｅｘ３５を含む黒色ＥＡトナー
２Ｌベンチスケールで（乾燥理論トナー１７５ｇ）黒色ポリエステルＥＡトナーを調製した。２種類のアモルファス樹脂（９７ｇポリエステルエマルションＡ（Ｍ_ｗ＝８６，０００、Ｔ_ｇ開始＝５６℃、固形分３５％）、１０１ｇポリエステルエマルションＢ（Ｍ_ｗ＝１９，４００、Ｔ_ｇ開始＝６０℃、固形分３５％）、３４ｇの結晶性ポリエステルエマルションＣ（Ｍ_ｗ２３，３００、Ｍ_ｎ＝１０，５００、Ｔｍ＝７１℃、固形分３５％）、５．０６ｇの界面活性剤（ＤＯＷＦＡＸ（登録商標）３Ａ１、ＤｏｗＣｈｅｍｉｃａｌＣｏｍｐａｎｙ）、５１ｇのポリエチレンワックスエマルション（Ｔ_ｍ＝９０℃、固形分３０％、ＴｈｅＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＧｒｏｕｐ，Ｉｎｃ．（ＩＧＩ））、９６ｇの黒色顔料（Ｎｉｐｅｘ３５）および１６ｇのシアン顔料（ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１５：３分散物）を混合し、次いで、０．３Ｍ硝酸を用い、ｐＨを４．２に調節した。次いで、得られたスラリーを、３．１４ｇの硫酸アルミニウム（凝固剤）とＤＩ水３６．１ｇを混合したものを加えつつ、約３０００〜約４０００ｒｐｍで合計５分間かけて均質化した。次いで、このスラリーを２ＬＢｕｃｈｉ反応器に移し、４６０ｒｐｍで混合するように設定した。次いで、スラリーをバッチ温度４２度で凝集させた。凝集の間、コアと同じアモルファスエマルションで構成されるシェル（トナー３４重量％）のｐＨを、硝酸を用いて３．３に調節し、次いでバッチに加え、このときに、バッチは目的の粒径に達した。粒径が５．２μｍに達したら、ＮａＯＨおよびＥＤＴＡを用いてｐＨを７．８に調節し、凝集を凍結させた。このプロセスを、反応温度（Ｔ_ｒ）を８５℃まで上げつつ続けた。所望の温度に達したら、酢酸ナトリウム／酢酸バッファ（ｐＨ５．７）を用いてｐＨを６．５に調節すると、粒子が融着し始めた。約２時間後、粒子の真円度が＞０．９５６に達し、氷を用いて急冷した。最終的なトナー粒径、ＧＳＤ_ｖ、ＧＳＤ_ｎは、それぞれ５．２５／１．２１／１．１８であった。微粒子（１．３〜３μｍ）、粗粒子（＞１６μｍ）、真円度は、それぞれ０．５７％、０．１５％、０．９６５であった。

（実施例２）６％のＮｉｐｅｘ３５および４％のＣａｎｃａｒｂＮ９９１を含む黒色トナー
２Ｌベンチスケールで（乾燥理論トナー１８０ｇ）黒色ポリエステルＥＡトナーを調製した。２種類のアモルファス樹脂（１００ｇポリエステルエマルションＡ、９４ｇポリエステルエマルションＢ）、３６ｇの結晶性ポリエステルエマルションＣ、１．２８ｇの界面活性剤（ＤＯＷＦＡＸ）、５５ｇのポリエチレンワックス（ＩＧＩ）、６８ｇの黒色顔料分散物、１７％の固形分（Ｎｉｐｅｘ−３５）、４３ｇのＣａｎｃａｒｂＮ９９１分散物（固形分２０．９％）、４５０ｇのＤＩ、１６ｇのシアン顔料（ＰＢ１５：３Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ）を混合し、次いで、０．３Ｍ硝酸を用い、ｐＨを４．２に調節した。次いで、スラリーを、３．２３ｇの硫酸アルミニウムとＤＩ８６ｇを混合したものを加えつつ、約３０００ｒｐｍで合計５分間かけて均質化した。次いで、このスラリーを２ＬＢｕｃｈｉ反応器に移し、４６０ｒｐｍで混合するように設定した。次いで、スラリーをバッチ温度４２度で凝集させた。凝集の間、コアと同じアモルファスエマルションで構成されるシェル（トナー３４重量％）のｐＨを、硝酸を用いて３．３に調節し、バッチに加えた。次いで、このバッチは、目的の粒径である５．２μｍに達した。次いで、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）およびＥＤＴＡを用いｐＨを７．８に調節することによって粒径を凍結させた。Ｔ_ｒを８５℃まで上げることによってプロセスを続けた。この温度に達したら、酢酸ナトリウム／酢酸バッファ（ｐＨ５．７）を用いてｐＨを６．５に調節した後、粒子が融着し始めた。約２時間後、粒子は、真円度＞０．９６５に達し、氷で急冷した。最終的な粒径、ＧＳＤｖ、ＧＳＤｎは、それぞれ５．３１／１．１９／１．２１であった。微粒子（１．３〜３μｍ）、粗粒子（＞１６μｍ）、真円度はそれぞれ０．７８％、０１１％、０．９７３であった。

実施例１および実施例２の２種類のトナーを、両方とも室温でＤＩを用いて６回洗浄し、凍結乾燥器を用いて乾燥させた。

（帯電および融合）
トナーを以下のような添加パッケージとブレンドした。デシルシランで処理された二酸化チタン約０．８８％（ＪＭＴ２０００としてＴａｙｃａから市販）、ポリジメチルシロキサンで表面処理されたシリカ約１．７１％（ＲＹ５０としてＥｖｏｎｉｋ（ＮｉｐｐｏｎＡｅｒｏｓｉｌ）から市販）、ヘキサメチルジシラザンで表面処理されたゾル−ゲルシリカ約１．７３％（Ｘ２４−９１６３ＡとしてＮｉｓｓｈｉｎＣｈｅｍｉｃａｌＫｏｇｙｏから市販）、二酸化セリウム約０．５５％（Ｅ１０としてＭｉｔｓｕｉＭｉｎｉｎｇ＆Ｓｍｅｌｔｉｎｇから市販）、ステアリン酸亜鉛０．２％。得られた組成物を、Ａゾーンでストレスをかけた条件で試験した。コントロールトナーは、顔料の保持量が６％の黒色低温溶融トナーであった（以下の実施例４）。最終目標は、実施例１および２の２種類の実験トナーと、実施例４の黒色コントロールトナーの帯電および融合を比較することであった。

試験から、ＣａｎｃａｒｂＮ９９１を含む、ハイパー着色された実施例２の黒色トナーは、電荷、光沢、画質において、黒色コントロールトナーに匹敵することがわかった。

実施例１および２のトナーの誘電損失は、まず、特注の冶具を用いてトナーペレットを作成することによって得られた。トナーサンプルを、バネで留められた直径２インチの型に入れ、正確な粉砕プランジャーによって、約２０００ｐｓｉで２分間プレス加工した。プランジャーと接触した状態に維持しつつ（片方の電極として作用する）、ペレットを型から取り出し、バネで留められた支持体に押し付け、ペレットを圧のかかった状態に保持し、また、反対側の電極としても作用する。覆われた１メートルＢＮＣケーブルでつないだＨＰ４２６３ＢＬＣＲＭｅｔｅｒを用い、１００ｋＨｚおよび１ＶＡＣでのキャパシタンス（Ｃｐ）および損失因子（Ｄ）を測定することによって、誘電率および誘電損失を決定した。

ＣａｎｃａｒｂＮ９９１を含む、ハイパー着色された黒色トナーは、Ｎｉｐｅｘ３５を含む、ハイパー着色された黒色トナー（実施例１）よりも、誘電損失（２９％向上）、電荷、第２の転写効率、画質という点で優れていた。最後に、ＣａｎｃａｒｂＮ９９１を含む、ハイパー着色された黒色トナーは、４２００紙およびＤＣＥＧ紙での光学密度対単位面積あたりのトナーの質量（ＴＭＡ）について、Ｋ１４（すなわち、実施例１のトナーをスケールアップした態様）と同様の挙動を示し、このことは、有用かつ有効なハイパー着色された黒色トナーであることを示す。

ＣａｎｃａｒｂＮ９９１を含むトナーは、コントロールである、Ｎｉｐｅｘ３５のみを含む実施例１のハイパー着色された黒色トナーと比べ、誘電損失が小さかった。この改良によって、Ｃａｎｃａｒｂを含む、ハイパー着色された黒色トナーは、コントロールの黒色トナーと同じ性能を発揮することができる。実施例２のトナーは、コントロールの黒色トナーと比較し、同等の光沢対ＴＭＡを示す。Ｃａｎｃａｒｂを含むトナーは、コントロールの黒色トナーと比較して、同等の粒状性を有する。

（実施例３）１２．７％のＣａｎｃａｒｂＮ９９１を含む黒色ＥＡトナー
実施例１と似た様式で、以下の配合を用いてトナーを調製した。

表２において、Ａはアモルファスをあらわし、Ｃｒｙｓは結晶性をあらわす。トナーは、ＣａｎｃａｒｂＮ９９１を、ハイパー着色されたＮｉｐｅｘ顔料ですべておきかえている。ＣａｎｃａｒｂＮ９９１の黒色度が小さいため、保持量は９．７％より高い。

（実施例４）６％のＮｉｐｅｘ３５顔料を含む黒色ＥＡトナー（黒色コントロールトナー）
実施例１と似た様式で、以下の配合を用いてトナーを調製した。

（実施例５）８．７％のＮｉｐｅｘ３５顔料を含む黒色ＥＡトナー（ハイパー着色された黒色コントロール）
実施例１と似た様式で、以下の配合を用いてコントロールトナーを調製した。

１２．７％のＣａｎｃａｒｂＮ９９１を含むトナー（実施例３）は、顔料を過剰に含み、ＴＣＢを含まないコントロールトナー（実施例５）と比較し、優れたベンチ帯電を示し、名目上保持されている従来のカーボンブラックであるコントロールトナー（実施例４）と比較すると、追加の電荷が同等であり、誘電損失が低い。したがって、ＴＣＢを含み、ハイパー着色された黒色トナーは、名目上、顔料が保持されているコントロール、またはサーマルカーボンブラックを含まない、ハイパー着色されたコントロールと比較して、誘電損失が低く、名目上、着色剤が保持されている従来のトナーと同等の画質を与える。

したがって、Ｎｉｐｅｘ３５カーボンブラックの一部または全部をサーマルカーボンブラックに置き換えると、すべてＮｉｐｅｘ３５を用いた場合と比較して、全体的な電荷が向上する。さらに、Ｎｉｐｅｘ３５のみを含む、ハイパー着色されたトナーと比較し、Ａゾーンでの機械による摩擦電荷が向上し、名目上保持されている黒色コントロールトナーと匹敵する値であり、サーマルカーボンブラックによって、融合を変えることなく、第２の転写効率が向上し、斑点および粒状度が向上する。さらに、サーマルカーボンブラックハイパー着色されたトナーは、ＴＭＡが小さく、印刷物上のトナー層は、顕著に薄く、必要なトナーの量が少なくてすむ。したがって、着色剤の保持量が少ない現行のトナーよりも少ないトナー量で、同等の画質が得られる。

Claims

アモルファス樹脂と、結晶性樹脂と、ワックスと、任意成分のシェルと、サーマルカーボンブラックと、場合により黒色着色剤とを含む、黒色トナー粒子。
誘電損失が約７５×１０^−３未満である、請求項１に記載のトナー粒子。
前記サーマルカーボンブラックは、灰分が約０．０２〜約０．２％であるか、ｐＨが約９〜約１１であるか、窒素表面積が約７〜約１２ｍ^２／ｇであるか、容積平均径が約２００〜約６００ｎｍであるか、またはこれらの組み合わせである、請求項１に記載のトナー粒子。
約１〜約３０％サーマルカーボンブラックを含む、請求項１に記載のトナー粒子。
第２のアモルファス樹脂をさらに含む、請求項１に記載のトナー粒子。
約３〜約１５％の結晶性樹脂を含む、請求項１に記載のトナー粒子。
シェルが、前記トナー粒子を約１０〜約４０重量％含む、請求項１に記載のトナー粒子。
黒色着色剤を約１０％まで含む、請求項１に記載のトナー粒子。
前記黒色着色剤がファーネスカーボンブラックを含む、請求項８に記載のトナー粒子。
前記黒色着色剤は、平均一次粒径が約２０ｎｍ〜約４０ｎｍであり、ＢＥＴ表面積が約５０〜約８０ｍ^２／ｇである、請求項８に記載のトナー粒子。